JP2004531648A - 形状が調整されたスパッタリングターゲット - Google Patents

Abstract

標準的なターゲット構造では、スパッタされた原子は広範な角度で分布し、不均一な膜および不十分なステップカバレージを生じる。これは、主に、スパッタされた原子の束が、コリメート処理されず、ウェハ２２０の中心領域がウェハの周縁よりも高密度のスパッタされた原子の束を受けるためである。ここで述べるスパッタリングターゲット２１０は、スパッタされた原子が小さい余弦分布でウェハに向かって直接的に衝突するように、形状および形態が調整される。実際に、ターゲットは、組み込まれたコリメータを備えて構成される。所望の形態および形状が、ターゲットの幾何学形状および形状のミクロ（例えば放物線状ディンプル）２５０、および／またはマクロ規模（例えばウェハの輪郭、円形の波形輪郭）の変更によって達成可能となる。原子／イオンは、コア材料２７０に結合した表面材料２６０から、経路２３０に沿って移動する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、物理的気相蒸着（ＰＶＤ）のためのスパッタリングターゲットである。
【背景技術】
【０００２】
電子および半導体部品が使用される、消費者向けおよび市販の電子製品、通信製品、およびデータ交換製品は、ますます増えている。これら消費者向けおよび市販の製品のいくつかの例は、テレビジョン、コンピュータ、携帯電話、ページャ、パームタイプのオーガナイザ、ポータブルラジオ、カーステレオ、あるいはリモートコントローラである。これら消費者向けおよび市販の電子製品への要求が増すので、消費者および企業向けにそれらの製品が、さらに小型でポータブルになるような要求もまた存在する。
【０００３】
これら製品のサイズ削減の結果として、製品に含まれる部品も、やはりさらに小型で薄型にならねばならない。サイズの削減すなわち規模縮小が必要となるそれら部品のいくつかの例は、マイクロエレクトロニクスチップの相互接続、半導体チップ部品、抵抗器、コンデンサ、プリント回路もしくは配線基板、配線、キーボード、タッチパッド、およびチップのパッケージである。
【０００４】
電子および半導体部品がサイズ削減すなわち規模縮小されるとき、より大きい部品に存在する欠陥は、規模縮小された部品で強調されるであろう。したがって、より大きい部品に存在するかまたは存在し得る欠陥は、部品がより小さい電子製品に規模縮小される前に、識別され、かつ可能であれば修正されねばならない。
【０００５】
電子、半導体、および通信部品の欠陥を識別および修正するために、部品、使用される材料、およびそれら部品を作製するための製造工程が、分解されかつ分析されるべきである。いくつかのケースでは、電子、半導体、および通信／データ交換部品は、金属、合金、セラミック、無機材料、ポリマー、または有機金属材料といった材料の層で構成される。材料層は、多くの場合薄い（厚さ数十オングストローム以下の程度）。材料層の品質を向上させるために、金属もしくは他の化合物の物理的気相蒸着といった層形成工程が評価され、可能であれば改善されるべきである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常の物理的気相蒸着（ＰＶＤ）工程では、原子が周囲雰囲気へと放出されるまで、試料またはターゲットが、プラズマ、レーザ、またはイオンビームといったエネルギー源で叩かれる。スパッタリングターゲットから放出される原子は、基板（通常はシリコンウェハ）の表面に向かって移動し、表面を覆って材料の薄い膜もしくは層を形成する。標準的なＰＶＤターゲット構造は、スパッタされた原子の余弦分布（ｃｏｓｉｎｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）が理由となって、「中心が厚く」かつ「周縁が薄い」堆積を生じる傾向がある。（先行技術である図１、および米国特許第５，３０２，２６６号、米国特許第５，２２５，３９３号、米国特許第４，０２６，７８７号、および米国特許第３，８８４，７８７号参照）。先行技術である図１は、スパッタリングターゲット１０とウェハもしくは基板２０とを有する、従来のＰＶＤ構成を示す。原子は、スパッタリングターゲット１０から放出され、ウェハもしくは基板２０に向かってイオン／原子経路３０を移動し、ウェハもしくは基板で原子は層に堆積される。
【０００７】
より均一な金属膜を堆積させるために、スパッタされた原子の大きな余弦分布を修正する、いくつかの方法および装置が示唆されてきた。１つの有名な方法は、ターゲットと表面、すなわちウェハもしくは基板との間に、別個のコリメータまたは類似したタイプの開口を物理的に設けるかまたは装着するものである。（先行技術である図２、および米国特許第５，４０９，５８７号、米国特許第４，９２３，５８５号参照）。コリメータは、大きな角度で基板もしくはウェハを叩く金属原子の数を減少させながらも、小さい角度で移動する金属原子が通過して基板もしくはウェハ上に堆積するのを可能にするように構成され、コリメータはコンタクトとバイアの上端への蓄積を低減させ、コンタクトもしくはバイアの底および側壁に着く原子の割合を増大させる。先行技術である図２は、スパッタリングターゲット１１０、ウェハもしくは基板１２０、および別個のコリメータ１４０を有する、従来のＰＶＤ構成を示す。原子は、スパッタリングターゲット１１０から放出され、ウェハもしくは基板１２０に向かってイオン／原子経路１３０を移動し、原子はコリメータ１４０によって「選別される」。コリメータ１４０を通過する原子は、ウェハもしくは基板１２０上で層に堆積される。
【０００８】
しかしながら、ターゲット／基板アセンブリにコリメータを加えることは、ターゲット材料のコストを明らかに増大させ、大きな角度で移動する原子が、ウェハではなくコリメータ上に堆積し、その結果事実上工程内で浪費されるために、ターゲットの寿命を縮める。また、コリメータの追加は、コリメータを収容し、かつウェハ上のコリメータ形状のパターンの形成を防止するために、標準的な（コリメータ無しの）工程よりも大きいターゲットとウェハとの間の隙間を必要とする。さらに、コリメータ上に堆積した迷走原子は、コリメータを目詰まりさせ、さらに堆積の効率を下げ、堆積物がコリメータ表面から剥がれ落ちて、しばしば望ましくない粒子形成を引き起こす傾向がある。
【０００９】
さらに均一な堆積を生じる試みの別の方法は、スパッタされた原子に無線周波数（ＲＦ）電力を印加して、プラズマへとイオン化（イオン化金属プラズマ（ＩＭＰ）法）するものである。（米国特許第６，２９６，７４３号参照）。この方法では、ＲＦプラズマ内にある露出された表面すべては、より重いイオンに対して電子の高い移動度のために、プラズマに対して負の電位を作る。その結果、ぺデスタルもしくは表面バイアスが無くても、金属イオンは、直流（ＤＣ）自己バイアスによってウェハ表面へと引きつけられる。これら垂角に移動するイオンは、通常、コンタクトもしくはバイアの底部に当たり、底および側壁の被覆率を向上させる。しかしながら、ＲＦプラズマ装置と操作条件は、システムのコストのかなりの上昇と操作の複雑さを助長する。ＲＦプラズマ構成はまた、基板もしくはウェハに向かう原子の経路をさらに調節するために磁石とも組み合わされてきたが、しかしながらこれらの方法は、極めて高価であり、構成しかつモニタするのが難しい。（米国特許第６，１５３，０６１号、米国特許第６，３２６，６２７号、米国特許第６，１１７，２８１号、米国特許第５，８６５，９６９号、米国特許第５，７６６，４２６号、米国特許第５，４１７，８３３号、米国特許第５，１８８，７１７号、米国特許第５，１３５，８１９号、米国特許第５，１２６，０２９号、米国特許第５，１０６，８２１号、米国特許第４，５００，４０９号、米国特許第４，４１４，０８６号、米国特許第４，６１０，７７０号、および米国特許第４，６２９，５４８号参照）。
【００１０】
さらに均一な膜を作るために、スパッタリング法を改善するその他の方法が、開発されてきた。例えば、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（商標）（ＨＥＭ）は、超微細粒子サイズのターゲットを使用することによって、ターゲットのスパッタリング特性がかなり向上することを示したが、それはＥｑｕａｌ−Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｎｇｕｌａｒ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ（ＥＣＡＥ（登録商標））法という特許化された技術（米国特許第５，５９０，３８９号、米国特許第５，７８０，７５５号、および米国特許第５，８０９，３９３号）によって作製される。実証された利点には、低アーク性、長いターゲット寿命、高いデバイス歩留まり、より優れた膜均一性、および低い粒子形成が含まれる。Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（商標）はまた、コリメートの利点を提供するために、ターゲットの結晶の組織が、非パターン形成様式で変更可能であることをも示した。（米国特許第５，９９３，６２１号、米国特許第６，３０２，９７７号参照）。自己イオン化プラズマ（ＳＩＰ）もまた、さらに均一な膜を生じ得るスパッタリング法として総説された。この方法は、スパッタされたターゲット原子の自己イオン化を促進するために低い圧力と大電力を利用する。ＳＩＰは、延長されたターゲットと基板との間の隙間を必要とし、それが長いイオン経路を作り出す。長いイオン経路は、イオン束の方向性を向上させるが、しかしやはりターゲット収率を低下させる。長く延長されたイオン経路は、さらに増大した余弦損失という結果につながり、ターゲット利用性の点で極めて非効率的にする。付加的な方法には、スパッタリング工程の間のウェハもしくは基板の機械的な調節（米国特許第６，２２４，７１８号）、表面の一部のマスキング（米国特許第５，８９４，０５８号、米国特許第５，９４２，３５６号、米国特許第６，２４２，１３８号）、ターゲットと表面もしくはウェハとの間の蒸気の化学処理（米国特許第６，０５７，２３８号、米国特許第６，１０７，６８８号、米国特許第４，７９３，９０８号、米国特許第６，２２２，２７１号、および米国特許第６，１９４，７８３号）、およびレーザスパッタリングと原子の励起（米国特許第５，３８２，４５７号）が含まれる。ＥＣＡＥ法を除いて、他の方法は、追加の機械的もしくは化学的要素が、基本的なＰＶＤ法および装置に追加されることを必要とし、それは装置と方法のコストと複雑さを増大させる可能性がある。
【００１１】
この目的のために、ａ）都合のよい最小の奥行きの構成を活用する、ｂ）従来のＰＶＤ法に対して比較的低い方法の全体的コストを保つ、およびｃ）器具と装置を従来のＰＶＤ法に対して単純なままにさせる、ＰＶＤターゲットおよびターゲット／ウェハアセンブリを作り出すことが望まれるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
標準的なターゲットの経時変化の挙動は、ターゲット表面の形態もしくは形状（ｔｏｐｏｌｏｇｙ）を変更することによって、スパッタされた原子の方向が制御可能となることを示唆する。標準的なターゲット構造では、スパッタされた原子は、広範な角度に分布して不均一な膜を生じ、その主な理由は、ウェハの中心領域が、ウェハの周縁よりも高密度のスパッタされた原子の束を受けることにある。
【００１３】
ここで述べるスパッタリングターゲットは、スパッタされた原子が、小さい余弦分布でウェハに向かって直接的に衝突するように、形状および形態が調整される。実際、ターゲットは、組み込まれたコリメータを備えるように構成される。ターゲット幾何学形状および形状のミクロ（例えば放物線状ディンプル）、および／またはマクロ規模（例えばターゲット表面の輪郭）の変更によって、所望の形態および形状が達成可能となる。
【００１４】
自己でコリメートする（ｓｅｌｆ−ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ）スパッタリングターゲットは、ＰＶＤ法が使用される応用および器具の使用に応じた、いかなる適切な形状およびサイズと、スパッタリングチャンバ内でスパッタされ得るいかなる成分をも有することができる。ここで述べるスパッタリングターゲットはまた、表面材料とコア材料をも有し、表面材料はコア材料に結合される。表面材料とコア材料は、概して、同じ元素組成もしくは化学組成／成分を含んでもよく、あるいは表面材料の元素組成および化学組成が、コア材料の元素組成および化学組成と異なるように改変もしくは変更されてもよい。また、スパッタリングターゲットに追加的な支持体を供給し、かつスパッタリングターゲットのための装着器具をもやはり供給するために、バッキングプレートがコア材料に結合されることもできる。
【００１５】
表面材料は、時間内のいかなる測定できる時点でも、エネルギー源に晒されるターゲットの部分であり、また表面コーティングとして望ましい原子を生じるように意図される、全体のターゲット材料の部分でもある。さらに、表面材料は、コリメートを行う形状もしくは形態を形成する、少なくとも２つの意図的に形成された凹凸（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）を有するスパッタリングターゲットの部分である。
【００１６】
自己でコリメートするスパッタリングターゲットは、ａ）コア材料を供給するステップと、ｂ）表面材料を供給するステップと、ｃ）スパッタリングターゲットを形成するために、コア材料を表面材料に結合させるステップと、ｄ）コリメートする形状を作る、少なくとも２つの意図的な凹凸を形成するステップとによって形成される。
【００１７】
均一な膜もしくは層は、ａ）自己でコリメートするスパッタリングターゲットを供給するステップと、ｂ）表面を供給するステップと、ｃ）自己でコリメートするスパッタリングターゲットから或る距離を置いて、表面を設置するステップと、ｄ）エネルギー源で自己でコリメートするスパッタリングターゲットを叩いて、少なくとも１つの原子を生じるステップと、ｅ）少なくとも１つの原子で表面をコーティングするステップとによって、部品の表面上に成膜されるか、または部品を形成するために成膜される。
【００１８】
ここで述べるスパッタリングターゲットは、電子、半導体、および通信部品を、生産、構築、またはさもなければ変更する、いかなる工程または生産計画にも組み入れられることができる。電子、半導体、および通信部品は、概して、電子ベース、半導体ベース、または通信ベースの製品に使用され得る、いずれの層状にされた部品をも含むと考えられる。ここで述べる部品には、半導体チップ、回路基板、チップパッケージ、セパレータシート、回路基板の誘電体部品、プリント配線基板、タッチパッド、導波路、光ファイバおよびフォトン伝送および音波伝送部品、二重ダマシン（ｄａｍａｓｃｅｎｅ）工程を使用もしくは組み入れて作製されるあらゆる材料、およびコンデンサ、インダクタ、抵抗器といったその他の回路基板の部品が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
ターゲットの経時変化作用は、スパッタされた原子の方向が、ターゲットの表面の形態もしくは形状を変更することによって制御可能であることを示唆する。標準的なターゲット構造では、スパッタされた原子は、広範な角度に分布して不均一な膜を生じるが、それは主に、先行技術である図１に示したように、ウェハの中心領域が、ウェハの周縁よりも高密度のスパッタされた原子の束を受けるという理由による。スパッタされた原子の方向は、ターゲットの表面の形態および形状を変更することによって制御可能となる。特に、ターゲットの表面の形態と形状は、図３に描いたように、スパッタされた原子が、小さい余弦分布でウェハに直接的に衝突するように調整されることができる。
【００２０】
図３は、スパッタリングターゲット２１０、およびウェハもしくは基板２２０を有する、考案したＰＶＤ構成を示す。スパッタリングターゲット２１０は、表面材料２６０とコア材料２７０とを含む。表面材料２６０は、意図的に形成された凹凸（このケースではミクロディンプル２５０）を有する。これら意図的に形成された凹凸もまた、スパッタリングターゲット上のパターンとして形成される。ここで使用する、「パターン」という用語は、意図的に形成される凹凸のどのような構成をも意味しており、凹凸は、繰り返され、配列され、あるいは繰り返されかつ配列される。「組み込まれたコリメータ」としてはたらくミクロディンプル２５０によって、原子は「事前に選択され」、それら原子は、放出時にそれら原子が、一定のイオン／原子経路２３０を移動するように処理される方式で衝突する。そのとき、原子はスパッタリングターゲット２１０から放出され、ウェハもしくは基板２２０に向かってイオン経路２３０を移動する。所望の形態と形状は、ターゲット幾何学形状、および形状のミクロ（例えば放物線状のディンプル）および／またはマクロ規模（例えばターゲット表面の輪郭）の変更によって達成され得る。スパッタリングターゲットに追加的な支持体を提供し、スパッタリングターゲットのための装着器具をもやはり提供するために、バッキングプレートがコア材料に結合されることもあり得る。
【００２１】
ここで考案したスパッタリングターゲットは、ＰＶＤ法で使用される応用および器具使用に応じた、どのような適切な形状およびサイズをも有する。ここで考案したスパッタリングターゲットはまた、表面材料２６０とコア材料２７０とを有し、表面材料２６０はコア材料２７０に結合される。ここで使用する「結合」という用語は、物体もしくは部品の２つの部分の物理的な取り付け（接着剤、材料を結合する取り付け装置）、あるいは物体もしくは部品の２つの部分の間の物理的および／または化学的引力を意味しており、共有結合およびイオン結合のような結合力と、ファンデルワールス、静電、クーロン、水素結合および／または磁気引力のような非結合性の力とを含む。表面材料２６０とコア材料２７０は、概して、同じ元素組成もしくは化学組成／成分を含んでもよく、あるいは表面材料２６０の元素組成および化学組成が、コア材料２７０の元素組成および化学組成と異なるように改変もしくは変更されてもよい。殆どの実施形態で、表面材料２６０とコア材料２７０は、同じ元素組成および化学組成を含む。しかしながら、ターゲットの使用寿命が終了したときを検出することが大切になる可能性がある場合、あるいは材料の混合層を堆積させることが大切である場合の実施形態では、表面材料２６０とコア材料２７０は、異なる元素組成もしくは化学組成を有するように調整されることができる。
【００２２】
表面材料２６０は、時間内のいかなる測定できる時点でも、エネルギー源に晒されるターゲット２１０の部分であり、また表面コーティングとして望ましい原子を生じるように意図される、全体のターゲット材料の部分でもある。さらに、表面材料２６０は、コリメートを行う形状もしくは形態を形成する、少なくとも２つの意図的に形成された凹凸を有するスパッタリングターゲット２１０の部分である。ここで使用する「コリメートを行う形状」という語句は、余弦原子分布が、従来のスパッタリングターゲットが使用される場合に見受けられる原子分布以上にある程度まで小さくされるような方法で、原子の余弦分布に直接的に影響を及ぼす、スパッタリングターゲット２１０の表面材料２６０の部分である。言い換えると、磁石、化学添加剤、またはマスクといったいかなる外的因子もなく、コリメートする形状を形成する、少なくとも２つの意図的に形成された凹凸を組み入れることで、普通では従来のスパッタリングターゲットから生じるであろう従来の原子余弦分布を狭めることができる。しかしスパッタされた原子にさらに影響を及ぼす外的因子が存在することもあり得る。従来の原子余弦分布と狭められた原子余弦分布との間の差異は、前に考察した先行技術である図１と図３で見ることができる。
【００２３】
記述したように、コリメートする形状もしくは形態を作るために、少なくとも２つの意図的に形成された凹凸が、スパッタリングターゲット２１０の表面材料２６０に形成される。比較的大きい、意図的に形成された凹凸を有する実施形態は、概して、「マクロ規模の変更（ｍａｃｒｏｓｃａｌｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」と称されるものを有する。「マクロ規模の変更」という語句はここでは、マグネトロンスパッタリングシステムの回転する磁石に起因するターゲットの不均質な目減りを補償するために、ターゲットの表面を円形の波形輪郭に調整されることを意味するように使用される。殆どの実施形態のマクロ規模の変更２８０（図４に示す）は、概して、スパッタリングターゲット２１０に、比較的大きくかつ意図的に形成された凹凸を有し、そのような凹凸は、凸レンズもしくは凹レンズまたはコーンに類似することができる。２つよりも多くの比較的小さい意図的に形成された凹凸を有する実施形態は、概して、「ミクロディンプル」２５０と称されるものを有する。ここで使用する「ミクロディンプル」という用語は、閉ループの形状を有する開口を含む凹凸を意味しており、その形状は、円形（円状）、六角形（六角形状）、三角形（三角形状）、四角形、楕円形、およびその他の曲線もしくは直線の周縁を持つ閉ループを含み、１：１よりも大きいアスペクト比を有するであろう。図３は、スパッタリングターゲット２１０内のミクロディンプルの断面図を示す。図４は、スパッタリングターゲット２１０内のミクロディンプル２５０およびマクロ規模の変更２８０の上面図を示す。図４はまた、ミクロディンプル２５０を有するスパッタリングターゲットの閉ループ形状の概念をも示す。スパッタリングターゲットが、マクロ規模の変更２８０とミクロディンプル２５０の両方を有し得ることがさらに考えられる。図４中のスパッタリングターゲット４（ｂ）と４（ｄ）は、マクロ規模の変更２８０とミクロディンプル２５０の両方を有するターゲットである。
【００２４】
マクロ規模の変更２８０とミクロディンプル２５０は、ターゲットが最初に作られるときに成型工程を通じて形成されるか、または何らかの物理的加工もしくは機械的加工、または化学的および／またはエッチング／除去工程によって形成されるかのいずれであることができる。さらに、ターゲットが最初に形成されたときに、マクロ規模の変更２８０がターゲット２１０に成形され、マクロ規模の変更が最初に形成された後に、ミクロディンプル２５０がターゲット２１０内にエッチングされ得ることも考えられ、その逆も考えられる。さらに特定すると、図５に示したように、ａ）コア材料２７０（３００）を供給し、ｂ）表面材料２６０（３１０）を供給し、ｃ）コア材料２７０を表面材料２６０に結合させて、スパッタリングターゲット２１０（３２０）を形成し、ｄ）コリメートする形状を形成する、少なくとも２つの意図的な凹凸を形成する（３３０）ことによって、自己でコリメートするスパッタリングターゲット２１０が形成される。
【００２５】
コア材料２７０は、表面材料２６０に支持体を提供し、かつできればスパッタリング工程における追加的な原子、もしくはターゲットの使用寿命が終わったときについての情報を提供するように構成される。例えば、コア材料２７０が、本来の表面材料２６０と異なる材料を含み、かつターゲット２１０とウェハ２２０との間の空間で、品質管理装置がコア材料原子の存在を検出する状況で、望ましくない材料が既に在る表面／ウェハ層の上に堆積することで、金属コーティングの化学的完全性と元素の純度とが低下される可能性があるので、ターゲット２１０は、全部外されるか、入れ替えされるか、または廃棄されることが必要となる可能性がある。コア材料２７０はまた、マクロ規模の変更２８０またはミクロディンプル２５０を含まないスパッタリングターゲット２１０の部分でもある。言い換えると、コア材料２７０は、構造と形状において概して一様である。
【００２６】
スパッタリングターゲット２１０は、概して、ａ）信頼性良くスパッタリングターゲットに形成され得、ｂ）エネルギー源によって叩かれるとターゲットからスパッタされ得、かつｃ）ウェハもしくは表面上に最終層または前駆層を形成するのに適合し得るどのような材料も含むことができる。適切なスパッタリングターゲット２１０を作製するために考えられる材料は、金属、合金、導電性ポリマー、導電性複合材料、導電性モノマー、誘電性材料、ハードマスク材料、およびあらゆる他の適切なスパッタリング材料である。ここで使用する「金属」という用語は、元素周期律表のｄブロックおよびｆブロックにある元素、ならびにシリコンおよびゲルマニウムといった金属に類似する性質を有する元素である。ここで使用する「ｄブロック」という語句は、元素の核を取り巻く３ｄ、４ｄ、５ｄ、および６ｄ軌道を満たす電子を有する元素を意味する。ここで使用する「ｆブロック」という語句は、元素の核を取り巻く４ｆおよび５ｆ軌道を満たす電子を有する元素を意味しており、ランタニドおよびアクチニドを含む。好ましい金属には、チタン、シリコン、コバルト、銅、ニッケル、鉄、亜鉛、バナジウム、ジルコニウム、アルミニウムおよびアルミニウムを主原料とする材料、タンタル、ニオブ、スズ、クロム、白金、パラジウム、金、銀、タングステン、モリブデン、セリウム、プロメチウム、トリウム、あるいはそれらの組み合わせが含まれる。さらに好ましい金属には、銅、アルミニウム、タングステン、チタン、コバルト、タンタル、マグネシウム、リチウム、シリコン、マンガン、鉄、あるいはそれらの組み合わせが含まれる。最も好ましい金属には、銅、アルミニウムおよびアルミニウムを主原料とする材料、タングステン、チタン、ジルコニウム、コバルト、タンタル、ニオブ、あるいはそれらの組み合わせが含まれる。考えられる好ましい材料の例には、超微粒子化されたアルミニウムと銅のスパッタリングターゲット用のアルミニウムと銅、３００ｍｍスパッタリングターゲットに使用するためのアルミニウム、銅、コバルト、タンタル、ジルコニウム、およびチタンと、表面層の上に薄くて高度にコンフォーマルのアルミニウム「シード」層を堆積する、アルミニウムスパッタリングターゲットに使用するためのアルミニウムとが含まれる。ここで使用する「およびそれらの組み合わせ」という語句は、クロムとアルミニウム不純物を含む銅のスパッタリングターゲットのように、いくつかのスパッタリングターゲット内に金属不純物が存在し得ること、あるいは合金、ホウ化物、炭化物、フッ化物、窒化物、ケイ化物、酸化物、その他を含むターゲットのように、スパッタリングターゲットを構成する金属と他の材料の意図的な組み合わせが存在し得ることを意味する。
【００２７】
「金属」という用語はまた、合金、金属／金属の複合物、金属セラミック複合物、金属ポリマー複合物、ならびにその他の金属複合物をも含む。ここで考えられる合金は、金、アンチモン、砒素、ホウ素、銅、ゲルマニウム、ニッケル、インジウム、パラジウム、リン、シリコン、コバルト、バナジウム、鉄、ハフニウム、チタン、イリジウム、ジルコニウム、タングステン、銀、白金、タンタル、スズ、亜鉛、リチウム、マンガン、レニウム、および／またはロジウムを含む。特定の合金は、金−アンチモン、金−砒素、金−ホウ素、金−銅、金−ゲルマニウム、金−ニッケル、金−ニッケル−インジウム、金−パラジウム、金−リン、金−シリコン、金−銀−白金、金−タンタル、金−スズ、金−亜鉛、パラジウム−リチウム、パラジウム−マンガン、パラジウム−ニッケル、白金−パラジウム、パラジウム−レニウム、白金−ロジウム、銀−砒素、銀−銅、銀−ガリウム、銀−金、銀−パラジウム、銀−チタン、チタン−ジルコニウム、アルミニウム−銅、アルミニウム−シリコン、アルミニウム−シリコン−銅、アルミニウム−チタン、クロム−銅、クロム−マンガン−パラジウム、クロム−マンガン−白金、クロム−モリブデン、クロム−ルテニウム、コバルト−白金、コバルト−ジルコニウム−ニオブ、コバルト−ジルコニウム−ロジウム、コバルト−ジルコニウム−タンタル、銅−ニッケル、鉄−アルミニウム、鉄−ロジウム、鉄−タンタル、クロム−シリコン酸化物、クロム−バナジウム、コバルト−クロム、コバルト−クロム−ニッケル、コバルト−クロム−白金、コバルト−クロム−タンタル、コバルト−クロム−タンタル−白金、コバルト−鉄、コバルト−鉄−ホウ素、コバルト−鉄−クロム、コバルト−鉄−ジルコニウム、コバルト−ニッケル、コバルト−ニッケル−クロム、コバルト−ニッケル−鉄、コバルト−ニッケル−ハフニウム、コバルト−ニオブ−ハフニウム、コバルト−ニオブ−鉄、コバルト−ニオブ−チタン、鉄−タンタル−クロム、マンガン−イリジウム、マンガン−パラジウム−白金、マンガン−白金、マンガン−ロジウム、マンガン−ルテニウム、ニッケル−クロム、ニッケル−クロム−シリコン、ニッケル−コバルト−鉄、ニッケル−鉄、ニッケル−鉄−クロム、ニッケル−鉄−ロジウム、ニッケル−鉄−ジルコニウム、ニッケル−マンガン、ニッケル−バナジウム、タングステン−チタン、および／またはそれらの組み合わせを含む。
【００２８】
スパッタリングターゲット２１０用にここで考慮されるその他の材料に関する限り、次の組み合わせが、（リストは完全ではないけれども）考慮されるスパッタリングターゲット２１０の例と考えられる。すなわち、ホウ化クロム、ホウ化ランタン、ホウ化モリブデン、ホウ化ニオブ、ホウ化タンタル、ホウ化チタン、ホウ化タングステン、ホウ化バナジウム、ホウ化ジルコニウム、炭化ホウ素、炭化クロム、炭化モリブデン、炭化ニオブ、炭化シリコン、炭化タンタル、炭化チタン、炭化タングステン、炭化バナジウム、炭化ジルコニウム、フッ化アルミニウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化セリウム、氷晶石、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化カリウム、希土類フッ化物、フッ化ナトリウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ニオブ、窒化シリコン、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化ジルコニウム、ケイ化クロム、ケイ化モリブデン、ケイ化ニオブ、ケイ化タンタル、ケイ化チタン、ケイ化タングステン、ケイ化バナジウム、ケイ化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化アンチモン、酸化バリウム、チタン酸バリウム、酸化ビスマス、チタン酸ビスマス、チタン酸バリウムストロンチウム、酸化クロム、酸化銅、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化モリブデン、五酸化ニオブ、希土類酸化物、二酸化ケイ素、一酸化ケイ素、酸化ストロンチウム、チタン酸ストロンチウム、五酸化タンタル、酸化スズ、酸化インジウム、インジウム−スズ酸化物、アルミン酸ランタン、酸化ランタン、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、ジルコン酸チタン酸鉛、アルミ化チタン、ニオブ酸リチウム、酸化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、テルル化ビスマス、セレン化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化鉛、硫化鉛、テルル化鉛、セレン化モリブデン、硫化モリブデン、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、テルル化亜鉛、および／またはそれらの組み合わせである。
【００２９】
ここで検討するターゲットから原子のスパッタリングによって作られる薄い層もしくは膜は、他の金属層、基板層２２０、誘電体層、ハードマスクまたはエッチング停止層、フォトリソグラフィ層、反射防止層などを含む、どのような数もしくは整合性の層の上にも形成され得る。いくつかの好ましい実施形態では、誘電体層は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．によって検討、作製、もしくは開示された誘電体材料を含むことが可能であり、それには、限定はされないが、ａ）発行済みの米国特許第５９５９１５７号、米国特許第５９８６０４５号、米国特許第６１２４４２１号、米国特許第６１５６８１２号、米国特許第６１７２１２８号、米国特許第６１７１６８７号、米国特許第６２１４７４６号、および係属出願０９／１９７４７８号、０９／５３８２７６号、０９／５４４５０４号、０９／７４１６３４号、０９／６５１３９６号、０９／５４５０５８号、０９／５８７８５１号、０９／６１８９４５号、０９／６１９２３７号、０９／７９２６０６号に開示された化合物のようなＦＬＡＲＥ（ポリ（アリレンエーテル））、ｂ）係属出願０９／５４５０５８号、２００１年１０月１７日出願のＳｅｒｉａｌ ＰＣＴ／ＵＳ０１／２２２０４号、２００１年１２月３１日出願のＰＣＴ／ＵＳ０１／５０１８２号、２００１年１２月３１日出願の係属出願６０／３４５３７４号、２００２年１月８日出願の係属出願６０／３４７１９５号、および２００２年１月１５日出願の係属出願６０／３５０１８７号に示されたようなアダマンタンを主原料とする材料、ｃ）通常に譲渡された米国特許第５，１１５，０８２号、第５，９８６，０４５号、および第６，１４３，８５５号、および通常に譲渡された国際特許公開で２００１年４月２６日公開のＷＯ０１／２９０５２号と２００１年４月２６日公開のＷＯ０１／２９１４１号、ｄ）発行済みの米国特許第６０２２８１２号、米国特許第６０３７２７５号、米国特許第６０４２９９４号、米国特許第６０４８８０４号、米国特許第６０９０４４８号、米国特許第６１２６７３３号、米国特許第６１４０２５４号、米国特許第６２０４２０２号、米国特許第６２０８０１４号、および係属出願の０９／０４６４７４号、０９／０４６４７３号、０９／１１１０８４号、０９／３６０１３１号、０９／３７８７０５号、０９／２３４６０９号、０９／３７９８６６号、０９／１４１２８７号、０９／３７９４８４号、０９／３９２４１３号、０９／５４９６５９号、０９／４８８０７５号、０９／５６６２８７号、および０９／２１４２１９号に開示された化合物のような、ナノ多孔質のシリカ材料およびシリカを主原料とする化合物、ｅ）Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ ＨＯＳＰ（登録商標）オルガノシロキサンが含まれる。なお、これらの特許および特許出願は、参照によって全て本明細書に組み込まれる。
【００３０】
ウェハもしくは基板２２０は、いかなる望ましい実質的に固体の材料も含み得る。特に望ましい基板２２０には、フィルム、ガラス、セラミック、プラスティック、金属もしくはコーティングされた金属、あるいは複合材料が含まれるであろう。好ましい実施形態では、基板２２０は、シリコンまたは砒化ゲルマニウムのダイもしくはウェハの表面、銅、銀、ニッケルもしくは金をメッキしたリードフレームに見られるようなパッケージ表面、回路基板もしくはパッケージ相互接続トレース、バイア壁、または補強インターフェースに見られるような銅表面（「銅」は生の銅とその酸化物の考慮を含む）、ポリイミドを主原料とする可撓性パッケージに見られるようなポリマーを主原料とするパッケージもしくはボードインターフェース、鉛もしくは他の合金のハンダボール表面、ガラスおよびポリイミドのようなポリマーを含む。さらに好ましい実施形態では、基板２２０は、シリコン、銅、ガラス、またはポリマーといったパッケージと回路基板業界に共通した材料を含む。
【００３１】
ここで検討される基板層２２０はまた、少なくとも２つの材料層を含むこともあり得る。基板層２２０を構成する一方の材料層は、前に述べた基板材料を含むこともあり得る。基板層２２０を構成する他方の材料層は、ポリマー、モノマー、有機化合物、無機化合物、有機金属化合物の層、連続層およびナノ多孔質層を含むことが可能である。
【００３２】
ここで使用する「モノマー」という用語は、繰り返し方式でそれ自体または化学的に異なる化合物と共有結合を形成することのできる、いかなる化合物をも称する。モノマー間の繰り返しの結合は、直鎖、分枝、多分枝、または三次元生成物へとつながる。さらに、モノマーはそれ自体繰り返しの構成ブロックを有してもよく、したがって、重合するとそのようなモノマーから形成されたポリマーは、「ブロック重合体」と称される。モノマーは、有機、有機金属または無機の分子を含めた、分子の様々な化学分類に属することがあり得る。モノマーの分子量は、４０Ｄａｌｔｏｎと２００００Ｄａｌｔｏｎとの間で大きく変わり得る。しかしながら、特にモノマーが繰り返しの構成ブロックを有するとき、モノマーは、なおさらに高い分子量を有することもあり得る。モノマーはまた、架橋に使用される基のような追加的な基を有することもあり得る。
【００３３】
ここで使用する「架橋」という用語は、少なくとも２つの分子、または長い分子の２つの部分が、化学的相互作用によってともに連結される過程を称する。そのような相互作用は、共有結合の形成、水素結合の形成、疎水性相互作用、親水性相互作用、イオン相互作用、もしくは静電的相互作用を含む、多様な方法で起こることができる。さらに、分子の相互作用はまた、分子とそれ自体もしくは２つ以上の分子間の少なくとも一時的な物理接続によって特徴付けられることもあり得る。
【００３４】
検討したポリマーはまた、芳香族系、およびハロゲン化基を含む、広範な機能部分もしくは構造部分を含むこともあり得る。さらに適切なポリマーは、ホモポリマー、およびヘテロポリマーを含む多くの構造を有することがあり得る。さらに、別の選択肢となるポリマーは、直鎖、分枝、多分枝、または三次元といった様々な形態を有することができる。検討したポリマーの分子量は、代表的には４００Ｄａｌｔｏｎと４０００００Ｄａｌｔｏｎもしくはそれ以上との広い範囲にわたる。
【００３５】
検討した無機化合物の例は、ケイ酸塩、アルミン酸塩、および遷移金属を含む化合物である。有機化合物の例は、ポリアリレンエーテル、ポリイミド、およびポリエステルが含まれる。検討した有機金属化合物の例は、ポリ（ジメチルシロキサン）、ポリ（ビニルシロキサン）、およびポリ（トリフロロプロピルシロキサン）が含まれる。
【００３６】
基板層２２０はまた、もしも連続的ではなくてナノ多孔質であることが材料にとって望ましいならば、複数の空孔を有することもあり得る。空孔は、通常では球形であるが、しかし代わりにもしくは付加的に、管状、層状、円板状、または他の形状を含むどのような適切な形状を有することも可能である。空孔が、どのような適切な直径を有し得ることもやはり考えられる。さらに、空孔の少なくともいくつかが、隣接する空孔と連絡してかなりの量の連絡したもしくは「開口した」孔を備えた構造を形成し得ることも考えられる。空孔は、１マイクロメートルよりも小さい平均直径を有することが好ましく、１００ナノメートルよりも小さい平均直径を有することがさらに好ましく、１０ナノメートルよりも小さい平均直径を有することがなおさらに好ましい。さらに、基板層内で空孔が均一にもしくはランダムに分散し得ることも考えられる。好ましい実施形態では、空孔は基板層２２０内に均一に分散する。
【００３７】
自己でコリメートするスパッタリングターゲット、すなわち形状が調整されたスパッタリングターゲット２１０を作製して使用することの考えられる利点には、構成の単純さ、低い相対的コスト、組み込まれたコリメータ、さらに優れたステップカバレージ、およびさらに長い相対的ターゲット寿命が、とりわけその他の利点の中でも含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
ここに述べたスパッタリングターゲット２１０は、電子、半導体、および通信／データ伝送部品を、作製、構築、またはさもなければ変更する、どのような工程もしくは生産計画にも取り入れることができる。ここで検討した電子、半導体および通信部品は、概して、電子ベース、半導体ベース、または通信ベースの製品に利用可能などのような層状にされた部品をも含むと考えられる。検討した部品には、マイクロチップ、回路基板、チップパッケージ、セパレータシート、回路基板の誘電体部品、プリント配線基板、タッチパッド、導波路、光ファイバおよびフォトン伝送および音響波伝送部品、二重ダマシン工程を使用もしくは組み入れて作製されるあらゆる材料、およびコンデンサ、インダクタ、抵抗器といったその他の回路基板の部品が含まれる。
【００３９】
電子ベース、半導体ベース、および通信ベース／データ伝送ベースの製品は、それらが工業においてもしくは他の消費者によって使用される準備が整っているという意味で「完成されている」ものであることができる。完成された消費者製品の例は、テレビ、コンピュータ、携帯電話、ページャ、パームタイプのオーガナイザ、ポータブルラジオ、カーステレオ、およびリモートコントローラである。やはり検討したものは、完成された製品におそらく使用される回路基板、チップパッケージ、およびキーボードといった「中間製品」である。
【００４０】
電子、半導体、および通信／データ伝送製品はまた、構想モデルから最終的にスケールアップしたモックアップまでのどのような開発ステージでも試作部品を有することもあり得る。試作品は、完成された製品で意図される実際の部品のすべてを含むことも含まないことも可能であり、初期テスト中に他の部品に初期的影響を与えるのを打ち消すために、試作品は、複合材料から構成されるいくつかの部品を有することがあり得る。
【００４１】
均一な膜もしくは層を部品の表面上に成膜するか、または部品を形成するために成膜する方法には、図６に示したように、ａ）自己でコリメートするスパッタリングターゲット４００を供給するステップと、ｂ）表面４１０を供給するステップと、ｃ）自己でコリメートするスパッタリングターゲット４２０から或る距離に、表面を配置するステップと、ｄ）エネルギー源で自己でコリメートするスパッタリングターゲットを叩いて、少なくとも１つの原子４３０を生じるステップと、ｅ）少なくとも１つの原子４４０で表面をコーティングするステップとが含まれる。自己でコリメートするスパッタリングターゲットは、さらに表面材料２６０とコア材料２７０を含む、ここに述べたスパッタリングターゲット２１０を含み、表面材料２６０はコリメートする形状を形成する少なくとも２つの凹凸を含む。供給される表面は、ここで検討したように、ウェハ、基板、誘電体材料、ハードマスク層、他の金属、合金もしくは金属複合材料の層、反射防止層、またはいかなる他の適切な層状にされた材料をも含む、どのような適切な表面であることも考えられる。自己でコリメートするスパッタリングターゲット２１０と表面２２０との間の距離は、従来のＰＶＤ実験構成で既に使用されている、どのような適切な距離も含むとここでは考えられる。表面の上に作製されるコーティング、層、または膜はまた、１原子もしくは１分子の厚さ（１ナノメートル未満）から数ミリメートルの厚さにわたる、どのような適切もしくは望ましい厚さであることもあり得る。
【００４２】
こうして、形状が変更されたスパッタリングターゲットの特定の実施形態と応用を開示してきた。しかしながら、本発明の概念から逸脱することなく、既に述べたそれらよりもさらに多くの変更が可能であることは当業者にとって明らかなはずである。したがって本発明の主題事項は、添付の特許請求項の精神にある以外、制限されるものでない。さらに、明細書と特許請求項の解釈において、すべての用語は、文脈と矛盾しない、あり得る最も広い方式で解釈されるべきである。特に、「含む」および「含んでいる」という用語は、言及される素子、部品、もしくはステップが存在し得る、または利用され得る、または明確に言及されない他の素子、部品、もしくはステップと組み合わされ得ることを示す、非排他的な方法で、素子、部品、もしくはステップに関すると解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来のＰＶＤのターゲット／表面の構成を示す図である。
【図２】構成に別個のコリメータを追加した、従来のＰＶＤのターゲット／表面の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態を図式的に示す図である。
【図４】本発明のいくつかの実施形態を図式的に示す図である。
【図５】自己でコリメートするスパッタリングターゲットを形成する、考案した方法を示す図である。
【図６】表面の上に均一な膜を形成する、考案した方法を示す図である。

Claims (27)

1. コア材料と、
   前記コア材料に結合される表面材料とを含み、前記表面材料が、コリメートする形状を形成する少なくとも２つの凹凸を含む、スパッタリングターゲット。
2. 前記コア材料と前記表面材料が、同じ化学成分を含む、請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
3. 前記化学成分が、銅、アルミニウム、タングステン、チタン、ジルコニウム、コバルト、アルミ化物、タンタル、マグネシウム、リチウム、シリコン、マンガン、鉄、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項２に記載のスパッタリングターゲット。
4. 前記化学成分が、銅、アルミニウム、タングステン、チタン、ジルコニウム、コバルト、タンタル、アルミ化物、またはそれらの組み合わせを含む、請求項３に記載のスパッタリングターゲット。
5. 前記少なくとも２つの凹凸が、マクロ規模の変更を含む、請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
6. 前記マクロ規模の変更が、円形の波形輪郭を含む、請求項５に記載のスパッタリングターゲット。
7. 前記少なくとも２つの凹凸が、少なくとも１つのミクロディンプルを含む、請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
8. 前記少なくとも１つのミクロディンプルが、円形の閉ループの開口を含む、請求項７に記載のスパッタリングターゲット。
9. 前記少なくとも１つのミクロディンプルが、六角形の閉ループの開口を含む、請求項７に記載のスパッタリングターゲット。
10. 前記少なくとも２つの凹凸が、マクロ規模の変更および少なくとも１つのミクロディンプルを含む、請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
11. コア材料を供給するステップと、
    表面材料を供給するステップと、
    前記コア材料を前記表面材料に結合して、スパッタリングターゲットを形成するステップと、
    前記表面材料に、コリメートする形状を作る少なくとも２つの意図的な凹凸を形成するステップとを含む、自己でコリメートするスパッタリングターゲットを作製する方法。
12. 前記コア材料を供給するステップおよび前記表面材料を供給するステップが、同じ化学成分を供給することを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記化学成分が、銅、アルミニウム、タングステン、チタン、コバルト、アルミ化物、タンタル、マグネシウム、リチウム、シリコン、マンガン、鉄、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記化学成分が、銅、アルミニウム、タングステン、チタン、コバルト、タンタル、アルミ化物、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記表面材料に少なくとも２つの意図的な凹凸を形成するステップが、マクロ規模の変更を形成することを含む、請求項１１に記載の方法。
16. 前記表面材料に少なくとも２つの意図的な凹凸を形成するステップが、円形の波形輪郭を形成することを含む、請求項１１に記載の方法。
17. 前記表面材料に少なくとも２つの意図的な凹凸を形成するステップが、少なくとも１つのミクロディンプルを形成することを含む、請求項１１に記載の方法。
18. 前記少なくとも１つのミクロディンプルを形成することが、円形の閉ループの開口を形成することを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記少なくとも１つのミクロディンプルを形成することが、六角形の閉ループの開口を形成することを含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記表面材料に少なくとも２つの意図的な凹凸を形成するステップが、マクロ規模の変更および少なくとも１つのミクロディンプルを形成することを含む、請求項１１に記載の方法。
21. 自己でコリメートするスパッタリングターゲットを供給するステップと、
    表面を供給するステップと、
    前記自己でコリメートするスパッタリングターゲットから或る距離を置いて、前記表面を配置するステップと、
    エネルギー源で前記自己でコリメートするパッタリングターゲットを叩いて、少なくとも１つの原子を生じるステップと、
    前記少なくとも１つの原子で前記表面をコーティングするステップとを含む、表面の上に均一な膜を形成する方法。
22. 請求項１１に記載のスパッタリングターゲットから形成される膜。
23. 請求項２１に記載の方法によって形成される膜。
24. 請求項１１に記載のスパッタリングターゲットによって形成される部品。
25. 請求項２１に記載の方法によって形成される膜を組み入れた部品。
26. 請求項１１に記載のスパッタリングターゲットによって形成されるコンデンサ。
27. 請求項２１に記載の方法によって形成される膜を組み入れたコンデンサ。

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