JP2021175825A - Yttrium sputtering target, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄膜形成用イットリウムスパッタリングターゲット及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an yttrium sputtering target for forming a thin film and a method for producing the same.
半導体デバイス製造において、フッ素系や塩素系などの腐食性の高いハロゲン系ガスやこれらのプラズマを用いたドライエッチングによる微細加工が重要な工程の一つである。これら腐食性のガスやプラズマは半導体製造装置の構成部材を腐食、損傷させ、その結果発生するパーティクルによってデバイスの品質低下を引き起こすことが知られている。半導体製造装置の構成部材の多くが消耗品であり、上記損傷による歩留まり低下や品質低下を防ぐために定期的な交換が行われる。部材交換、装置メンテナンスに伴う停止時間のため装置稼働率が低下し、生産性が悪化することも問題となっており、半導体製造工程においては耐プラズマ性および耐ガス腐食性に優れた構成部材の開発が求められている。 In semiconductor device manufacturing, microfabrication by dry etching using highly corrosive halogen-based gases such as fluorine-based and chlorine-based gases and these plasmas is one of the important steps. It is known that these corrosive gases and plasmas corrode and damage the components of semiconductor manufacturing equipment, and the resulting particles cause deterioration of the quality of the device. Most of the constituent members of the semiconductor manufacturing apparatus are consumables, and are regularly replaced in order to prevent a decrease in yield and quality due to the above damage. There is also a problem that the equipment operating rate decreases due to the downtime associated with member replacement and equipment maintenance, and productivity deteriorates. In the semiconductor manufacturing process, components with excellent plasma resistance and gas corrosion resistance are used. Development is required.
半導体素子の微細化に伴い、ドライエッチング工程において使用されるプラズマは高密度化されており、このような高密度なプラズマに耐えうる材料として酸化イットリウムが注目されている。酸化イットリウムを含む部材の製造方法としては、製造コストや大型化の観点から特許文献１のように基材に溶射法により酸化イットリウム膜を形成する方法が工業プロセスとして主流である。しかしながら、溶射法はセラミックス粉末を溶融し急冷凝固させて膜形成を行うため、膜表面に表面欠陥やボイドが存在する。このような欠陥が存在するとプラズマ耐性が悪化するほか、パーティクルの発生原因となるため、緻密な酸化イットリウム膜を高効率で形成する方法が求められている。 With the miniaturization of semiconductor devices, the plasma used in the dry etching process has become denser, and yttrium oxide is drawing attention as a material that can withstand such high-density plasma. As a method for manufacturing a member containing yttrium oxide, a method of forming an yttrium oxide film on a base material by a thermal spraying method as in Patent Document 1 is the mainstream industrial process from the viewpoint of manufacturing cost and upsizing. However, in the thermal spraying method, since the ceramic powder is melted and rapidly cooled and solidified to form a film, surface defects and voids are present on the film surface. The presence of such defects deteriorates the plasma resistance and causes the generation of particles. Therefore, a method for forming a dense yttrium oxide film with high efficiency is required.
ここで、溶射法以外の薄膜形成方法の一つとしてスパッタ法が挙げられる。スパッタ法はカソードに設置したターゲットにＡｒイオンなどの陽イオンを物理的に衝突させ、その衝突エネルギーでターゲットを構成する材料を放出させ、対面する位置に設置した基板上に膜を堆積する方法であり、直流スパッタリング法（ＤＣスパッタリング法）と高周波スパッタリング法（ＲＦスパッタリング法）と交流型スパッタリング法（ＡＣスパッタリング法）などがある。一般に、スパッタ法による薄膜形成は溶射法での薄膜形成と比較して低温度のプロセスでの成膜が可能であり、ボイドなどの欠陥生成を抑制し、より緻密な膜を形成可能であると考えられる。またスパッタ法での成膜においては、酸素や窒素などのガスをスパッタチャンバーに導入する反応性スパッタリングで成膜を行うことにより、酸化物や窒化物を成膜することも可能である。例えば非特許文献１のように、イットリウムターゲットをＤＣ放電し、スパッタ中に酸素を導入する反応性ＤＣスパッタにより酸化イットリウム膜を基板上に成膜することが可能であるが、スパッタ条件により形成される膜の品質が大きく異なる。ところで、非特許文献１においては純度９９．５％のイットリウムターゲットを用いて成膜を行っているが、密度や純度などのスパッタリングターゲットの物性とスパッタ特性との相関およびスパッタにより形成された膜の品質との関係については十分な検討がなされていない。そのため、イットリウムターゲットの物性とスパッタ特性および形成される膜の特徴に関して更なる検討が必要であった Here, a sputtering method can be mentioned as one of the thin film forming methods other than the thermal spraying method. The sputtering method is a method in which cations such as Ar ions are physically collided with a target installed on the cathode, the materials constituting the target are released by the collision energy, and a film is deposited on a substrate installed at a facing position. There are DC sputtering method (DC sputtering method), high frequency sputtering method (RF sputtering method), AC sputtering method (AC sputtering method) and the like. In general, thin film formation by the sputtering method enables film formation in a low temperature process compared to thin film formation by the thermal spraying method, suppresses the formation of defects such as voids, and can form a more dense film. Conceivable. Further, in the film formation by the sputtering method, it is also possible to form an oxide or a nitride by forming the film by reactive sputtering in which a gas such as oxygen or nitrogen is introduced into the sputtering chamber. For example, as in Non-Patent Document 1, it is possible to form a yttrium oxide film on a substrate by DC discharge of an yttrium target and introducing oxygen during sputtering, but it is formed depending on the sputtering conditions. The quality of the membrane is very different. By the way, in Non-Patent Document 1, the film formation is performed using an yttrium target having a purity of 99.5%, but the correlation between the physical properties of the sputtering target such as density and purity and the sputtering characteristics and the sputtering of the film formed by sputtering. The relationship with quality has not been fully examined. Therefore, further studies were required on the physical characteristics and spatter characteristics of the yttrium target and the characteristics of the film to be formed.
本発明の目的は、高出力での製膜が可能であり、パーティクルの少ないイットリウムスパッタリングターゲットを提供することである。 An object of the present invention is to provide an yttrium sputtering target capable of forming a film at a high output and having a small amount of particles.
本発明者らは、イットリウムスパッタリングターゲットについて鋭意検討を行った結果、パーティクルの発生の少ないイットリウムスパッタリングターゲットが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies on the yttrium sputtering target, the present inventors have found that an yttrium sputtering target with less generation of particles can be obtained, and have completed the present invention.
すなわち、本発明の態様は以下の通りである。
（１）バッキングプレートとイットリウムインゴットの接着率が９０％以上であることを特徴とするイットリウムスパッタリングターゲット。
（２）イットリウムインゴット部分の１００μｍ以上の直径のポア数が０．１個／ｃｍ２以下であり、イットリウムインゴット部分の相対密度が９６％以上であることを特徴とする（１）に記載のイットリウムスパッタリングターゲット。
（３）イットリウムインゴット部分の平均粒子径（Ｄ５０）が、３０００μｍ以下であることを特徴とする（１）又は（２）に記載のイットリウムスパッタリングターゲット。
（４）イットリウムインゴット部分のターゲットとした際のスパッタ面の表面粗さが１０ｎｍ以上２μｍ以下であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のイットリウムスパッタリングターゲット
（５）イットリウムインゴット部分の希土類元素の含有量をＲＥｗｔ％、希土類以外の金属元素の含有量をＭｗｔ％としたとき、９８≦１００−ＲＥ−Ｍ＜９９．９９９であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のイットリウムスパッタリングターゲット。
（６）（１）〜（５）のいずれかに記載のイットリウムスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングすることを特徴とする酸化イットリウム膜の製造方法
以下、本発明を詳細に説明する。
That is, the aspects of the present invention are as follows.
(1) An yttrium sputtering target characterized in that the adhesion ratio between the backing plate and the yttrium ingot is 90% or more.
(2) The yttrium according to (1), wherein the yttrium ingot portion has a pore number of 100 μm or more and a diameter of 0.1 piece / cm 2 or less, and the relative density of the yttrium ingot portion is 96% or more. Sputtering target.
(3) The yttrium sputtering target according to (1) or (2), wherein the average particle size (D50) of the yttrium ingot portion is 3000 μm or less.
(4) The yttrium sputtering target (5) yttrium according to any one of (1) to (3), wherein the surface roughness of the sputtered surface when used as the target of the yttrium ingot portion is 10 nm or more and 2 μm or less. When the content of the rare earth element in the ingot portion is REwt% and the content of the metal element other than the rare earth is Mwt%, 98 ≦ 100-RE-M <99.999. The yttrium sputtering target according to any one of 4).
(6) A method for producing an yttrium oxide film, which comprises sputtering using the yttrium sputtering target according to any one of (1) to (5). Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明はイットリウムスパッタリングターゲットであり、バッキングプレートとイットリウムインゴットの接着率が９０％以上であることを特徴とするイットリウムスパッタリングターゲットである。 The present invention is an yttrium sputtering target, which is a yttrium sputtering target characterized in that the adhesion ratio between the backing plate and the yttrium ingot is 90% or more.
本発明のイットリウムスパッタリングターゲットはバッキングプレートとの接着率が９０％以上であることを特徴とする。より好ましくは９５％以上であり、さらに好ましくは９８％以上である。接着率を上記とすることにより、スパッタ中に発生するターゲットの熱を速やかに拡散し、製膜速度を高めるための高パワーでの製膜においてもスパッタリングターゲットが過度に加熱されハンダ材料が溶け出すことを防止することが可能となる。 The yttrium sputtering target of the present invention is characterized in that the adhesion rate with the backing plate is 90% or more. It is more preferably 95% or more, still more preferably 98% or more. By setting the adhesion ratio to the above, the heat of the target generated during sputtering is quickly diffused, and the sputtering target is excessively heated even in high-power film formation to increase the film formation speed, and the solder material melts out. It becomes possible to prevent this.
イットリウムインゴット部分とバッキングプレートの接着率は、例えば、超音波探傷測定により求めることができる。超音波探傷測定により接合率を求める場合、所定サイズの板材中央に疑似ボイド穴を設けた疑似欠陥サンプルを用いて、測定条件の調整を行うことが好ましい。検出された欠陥の面積が、所定のボイド穴の面積と一致するように、測定感度を調整する。疑似欠陥サンプルの素材は、スパッタリングターゲット素材と同じであることが好ましい。疑似欠陥サンプルにおける超音波入射面とボイド穴の底面までの距離が、スパッタリングターゲットの超音波入射面と接合層までの距離と同じであることが好ましい。 The adhesion ratio between the yttrium ingot portion and the backing plate can be determined by, for example, ultrasonic flaw detection measurement. When determining the bonding ratio by ultrasonic flaw detection measurement, it is preferable to adjust the measurement conditions using a pseudo-defect sample having a pseudo-void hole in the center of a plate material of a predetermined size. The measurement sensitivity is adjusted so that the area of the detected defect matches the area of the predetermined void hole. The material of the pseudo-defect sample is preferably the same as the sputtering target material. It is preferable that the distance between the ultrasonic incident surface and the bottom surface of the void hole in the pseudo-defect sample is the same as the distance between the ultrasonic incident surface of the sputtering target and the junction layer.
本発明のイットリウムスパッタリングターゲットにおけるイットリウムインゴットは、１００μｍ以上の直径のポア数が０．１個／ｃｍ２以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．０１個／ｃｍ２以下であり、特に好ましくは０．００５個／ｃｍ２以下である。１００μｍ以上の直径のポアが多い場合、スパッタ時に異常放電やパーティクルの原因となりうる。 The yttrium ingot in the yttrium sputtering target of the present invention preferably has a diameter of 100 μm or more and a pore number of 0.1 pieces / cm 2 or less, more preferably 0.01 pieces / cm 2 or less, and particularly preferably. 0.005 pieces / cm 2 or less. If there are many pores with a diameter of 100 μm or more, it may cause abnormal discharge or particles during sputtering.
また、イットリウムインゴット部分の相対密度が９６％以上であることが好ましく、さらに好ましくは９８％以上、より好ましくは９９％以上、特に好ましくは９９．８％以上である。９６％未満では特に大型のインゴットでは割れ易く、歩留りよくインゴットを製造することができない。また、このようなインゴットを用いて、スパッタリングで高パワーを投入した場合、放電中に割れが発生し易く、成膜工程の生産性を低下させる原因となるため、好ましくない。 The relative density of the yttrium ingot portion is preferably 96% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more, and particularly preferably 99.8% or more. If it is less than 96%, it is fragile especially in a large ingot, and it is not possible to manufacture an ingot with a good yield. Further, when a high power is applied by sputtering using such an ingot, cracks are likely to occur during discharge, which causes a decrease in productivity in the film forming process, which is not preferable.
イットリウムインゴット部分の平均粒子径（Ｄ５０）は３０００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、１μｍ以上２０００μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上１５００μｍ以下、特に好ましくは１μｍ以上１０００μｍ以下である。 The average particle size (D50) of the yttrium ingot portion is preferably 3000 μm or less, more preferably 1 μm or more and 2000 μm or less, more preferably 1 μm or more and 1500 μm or less, and particularly preferably 1 μm or more and 1000 μm or less.
本発明のイットリウムスパッタリングターゲットにおいては、イットリウムインゴットの表面粗さは、スパッタリングターゲットとした際のスパッタ面の表面粗さが重要であり、イットリウムインゴット部分のターゲットとした際のスパッタ面の表面粗さは１０ｎｍ以上２μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは１０ｎｍ以上１μｍ以下であり、更に好ましくは１０ｎｍ以上０．３μｍ以下である。スパッタ面とは実際にスパッタ粒子が放出される（エロージョン部）箇所を指す。２μｍ以下とすることで表層の比表面積を低減し、酸化しやすいイットリウムの表面酸素を軽減することで成膜時のアーキングの発生、抵抗率増加による異常放電を防止することができる。１０ｎｍ以上とすることでスパッタ時に微量ながら発生するパーティクルをターゲット表面に再付着させ、膜へのパーティクル付着を抑制することが可能となる。 In the yttrium sputtering target of the present invention, the surface roughness of the sputtered surface when used as the sputtering target is important for the surface roughness of the yttrium ingot, and the surface roughness of the sputtered surface when used as the target of the yttrium ingot portion is It is preferably 10 nm or more and 2 μm or less, more preferably 10 nm or more and 1 μm or less, and further preferably 10 nm or more and 0.3 μm or less. The sputtered surface refers to a place where sputtered particles are actually discharged (erosion portion). By setting the thickness to 2 μm or less, the specific surface area of the surface layer is reduced, and by reducing the surface oxygen of yttrium, which is easily oxidized, it is possible to prevent the occurrence of arcing during film formation and abnormal discharge due to an increase in resistivity. By setting the nm to 10 nm or more, it is possible to reattach particles generated in a small amount during sputtering to the target surface and suppress particle adhesion to the film.
次に本発明におけるイットリウムターゲットのイットリウムインゴット部分の体積抵抗率が０．００００１Ω・ｃｍ以上１Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．００００１Ω・ｃｍ以上０．００１Ω・ｃｍ以下である。イットリウムは非常に酸化しやすく、大気中で自然に酸化が進行する。酸化により形成する酸化イットリウムは絶縁体であるため、特にＤＣ放電により成膜をする場合などスパッタ放電時において異常放電の原因となる。体積抵抗率を上記範囲内とすることでＤＣスパッタ、ＲＦスパッタ、ＡＣスパッタいずれにおいても安定した放電特性を得ることが可能である。 Next, the volume resistivity of the yttrium ingot portion of the yttrium target in the present invention is preferably 0.00001Ω ・ cm or more and 1Ω ・ cm or less, and more preferably 0.00001Ω ・ cm or more and 0.001Ω ・ cm or less. Yttrium is very easy to oxidize, and oxidation proceeds naturally in the atmosphere. Since yttrium oxide formed by oxidation is an insulator, it causes abnormal discharge during sputter discharge, especially when a film is formed by DC discharge. By setting the volume resistivity within the above range, stable discharge characteristics can be obtained in any of DC sputtering, RF sputtering, and AC sputtering.
イットリウムインゴット部分は、希土類元素の含有量をＲＥｗｔ％、希土類以外の金属元素の含有量をＭｗｔ％としたとき、９８≦１００−ＲＥ−Ｍ＜９９．９９９であり、より好ましくは９９≦１００−ＲＥ−Ｍ＜９９．９９９であり、さらに好ましくは、９９．９≦１００−ＲＥ−Ｍ＜９９．９９９である。不純物量を少なくし、よりイットリウムスパッタリングターゲットの純度を高純度化すること異常放電やパーティクル発生を抑制することが可能である。より高純度にする場合、純化におけるプロセスが複雑となり作製コストが高くなり好ましくない。本発明者らは上記範囲内において不純物量と放電特性との相関を検討し、スパッタ成膜にて好適に用いることができる純度を決定した。 The yttrium ingot portion has 98≤100-RE-M <99.999, more preferably 99≤100-, when the content of rare earth elements is REwt% and the content of metal elements other than rare earths is Mwt%. RE-M <99.999, more preferably 99.9 ≦ 100-RE-M <99.999. It is possible to suppress abnormal discharge and particle generation by reducing the amount of impurities and further increasing the purity of the yttrium sputtering target. Higher purity is not preferable because the purification process is complicated and the production cost is high. The present inventors examined the correlation between the amount of impurities and the discharge characteristics within the above range, and determined the purity that can be suitably used in sputter film formation.
イットリウムインゴットは、平面研削盤、円筒研削盤、旋盤、切断機、マシニングセンター等の機械加工機を用いて、板状形状に研削加工することできる。 The yttrium ingot can be ground into a plate shape using a machining machine such as a surface grinding machine, a cylindrical grinding machine, a lathe, a cutting machine, and a machining center.
本発明のイットリウムスパッタリングターゲットにおけるイットリウムインゴットの製造方法は特に限定はなく、真空溶解やＥＢ溶解のような高純度化のための溶解固化では溶解時の気化により１００μｍ以上の直径のポアが発生しやすいため、そのままではポアの少ないインゴットを得ることは難しい。そこで、溶解法により作製したインゴットを熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ法）により圧縮し、ポアをつぶすことが好ましい。 The method for producing the yttrium ingot in the yttrium sputtering target of the present invention is not particularly limited, and in dissolution and solidification for high purity such as vacuum dissolution and EB dissolution, pores having a diameter of 100 μm or more are likely to be generated due to vaporization during dissolution. Therefore, it is difficult to obtain an ingot with few pores as it is. Therefore, it is preferable to compress the ingot produced by the dissolution method by the hot isostatic pressing method (HIP method) to crush the pores.
バッキングプレートはスパッタリングターゲットの薄膜材料部分であるインゴットを効率的にスパッタ装置へ取り付けるためのものであり、また、スパッタリング時にインゴット部分が過熱されるのを防ぐためバッキングプレート部分を水冷などで冷却している。その接着する材料は熱伝導率が高くハンダとして利用しやすいインジウムやインジウム合金が用いられる。 The backing plate is for efficiently attaching the ingot, which is the thin film material part of the sputtering target, to the sputtering device, and the backing plate part is cooled by water cooling or the like to prevent the ingot part from being overheated during sputtering. There is. Indium or an indium alloy, which has high thermal conductivity and is easy to use as solder, is used as the material to be bonded.
またバッキングプレートの材質は特に制限はなく、銅やステンレス、チタンなどを使用することができる。 The material of the backing plate is not particularly limited, and copper, stainless steel, titanium, or the like can be used.
本発明のスパッタリングターゲットの製造方法としては、必要に応じて無酸素銅やチタン等からなるバッキングプレートにインジウム半田等を用いて接合（ボンディング）することにより、スパッタリングターゲットを得ることができる。 As a method for producing a sputtering target of the present invention, a sputtering target can be obtained by bonding (bonding) to a backing plate made of oxygen-free copper, titanium, or the like using indium solder or the like, if necessary.
ボンディングする際において、イットリウムインゴットを研磨し、速やかに表面処理を実施することが好ましい。 At the time of bonding, it is preferable to polish the yttrium ingot and promptly perform surface treatment.
イットリウムインゴットとバッキングプレート接着面のイットリウムインゴットの表面粗さは１０ｎｍ以上２μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは１０ｎｍ以上１μｍ以下であり、更に好ましくは１０ｎｍ以上０．３μｍ以下である。２μｍ以下とすることで表層の比表面積を低減し、酸化しやすいイットリウムの表面酸素を軽減することで接着時の酸化部分での剥離を防止することができる。また、酸化状態での接着表面の処理では酸化層の剥離により処理ができず、最終的に接着率が低下する。１０ｎｍ以上とすることで表面と下地処理面の噛み込みを良好にし、より接着力を向上させ高いパワーの放電が可能となる。 The surface roughness of the yttrium ingot and the backing plate adhesive surface of the yttrium ingot is preferably 10 nm or more and 2 μm or less, more preferably 10 nm or more and 1 μm or less, and further preferably 10 nm or more and 0.3 μm or less. By setting the thickness to 2 μm or less, the specific surface area of the surface layer can be reduced, and the surface oxygen of yttrium, which is easily oxidized, can be reduced to prevent peeling at the oxidized portion during adhesion. Further, in the treatment of the adhesive surface in the oxidized state, the treatment cannot be performed due to the peeling of the oxide layer, and the adhesive ratio finally decreases. When the nm is 10 nm or more, the engagement between the surface and the surface to be treated is improved, the adhesive force is further improved, and high power discharge becomes possible.
また、イットリウムインゴットは時間とともに表面が酸化するため、その酸化膜によりハンダ材との接着が困難となる。そこで、ボンディング前にイットリウムインゴット表面の酸化層を除去し、速やかに表面処理を行う。処理方法は特に限定しないが、ハンダ材料と密着の良い金属を蒸着、めっき処理、超音波ハンダこてによる処理等を施すことが好ましい。そうすることでハンダとイットリウムが剥離することなく接着が可能となる。酸化物処理からの表面処理までは好ましくは３時間以内が望ましい。 Further, since the surface of yttrium ingot is oxidized with time, it becomes difficult to adhere to the solder material due to the oxide film. Therefore, the oxide layer on the surface of the yttrium ingot is removed before bonding, and surface treatment is performed promptly. The treatment method is not particularly limited, but it is preferable to carry out vapor deposition, plating treatment, treatment with an ultrasonic soldering iron, or the like by depositing a metal having good adhesion to the solder material. By doing so, the solder and yttrium can be bonded without peeling. It is preferably within 3 hours from the oxide treatment to the surface treatment.
また、得られたスパッタリングターゲットを用いスパッタリングすることにより薄膜を製造することもできる。 Further, a thin film can be produced by sputtering using the obtained sputtering target.
本発明のイットリウムスパッタリングターゲットはバッキングプレートと高い接着率を有し、スパッタリングターゲットとして用いた場合、高出力下においても割れが無く、高い生産性を得ることが可能である。 The yttrium sputtering target of the present invention has a high adhesion rate with the backing plate, and when used as a sputtering target, there is no cracking even under high output, and high productivity can be obtained.
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本実施例における各測定は以下のように行った。
（１）相対密度
相対密度は、ＪＩＳ Ｒ １６３４に準拠して、アルキメデス法によりかさ密度を測定し、金属イットリウムの真密度（４．４７ｇ／ｃｍ３）で割ることで相対密度を求めた。
（２）ポア率測定
Ｘ線透過像にて全体像を測定、その中で１００μｍ以上のポアの箇所を抽出しその数と大きさを測定、測定面積から個／ｃｍ２に換算した。
（３）体積抵抗率
４探針法により３か所以上を測定し、平均することで得た。
（４）平均粒子径（Ｄ５０）
鏡面研磨し、電解エッチングを行った後、光学顕微鏡で観察し、得られた組織画像から直径法で平均粒子径（Ｄ５０）を測定した。少なくとも任意の３点以上を観察し、３００個以上の粒子の測定を行った。ここでの平均値とは５０％粒子径を指す。
（５）接着率の測定方法
超音波探傷装置にて測定し、接着率を算出した。
（６）表面粗さ（Ｒａ）の測定
ミツトヨ製表面粗さ測定装置を利用し、表面粗さＲａを測定した。
（７）金属不純物量の分析
焼成後のイットリウムインゴット表面より１ｍｍ以上研削した後の任意の部分より切り出したサンプルの分析値を測定データとした。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, each measurement in this Example was performed as follows.
(1) Relative Density The relative density was determined by measuring the bulk density by the Archimedes method in accordance with JIS R 1634 and dividing by the true density of metal ittrium (4.47 g / cm 3).
(2) Pore rate measurement The entire image was measured with an X-ray transmission image, and the number and size of pores of 100 μm or more were extracted and converted from the measured area to pieces / cm 2.
(3) Volume resistivity It was obtained by measuring and averaging 3 or more points by the 4-probe method.
(4) Average particle size (D50)
After mirror polishing and electrolytic etching, it was observed with an optical microscope, and the average particle size (D50) was measured from the obtained tissue image by the diameter method. At least any three or more points were observed, and 300 or more particles were measured. The average value here refers to a 50% particle size.
(5) Method for measuring the adhesive rate The adhesive rate was calculated by measuring with an ultrasonic flaw detector.
(6) Measurement of Surface Roughness (Ra) Surface Roughness Ra was measured using a surface roughness measuring device manufactured by Mitutoyo.
(7) Analysis of the amount of metal impurities The analysis value of the sample cut out from an arbitrary part after grinding 1 mm or more from the surface of the yttrium ingot after firing was used as the measurement data.
測定手法：グロー放電質量分析（ＧＤＭＳ）
（実施例１）
所定のイットリウムインゴットを用意し。測定を行ったところ良好な結果を得た。イットリウムインゴット特性を以下に示す。
相対密度：１００．３％
ポア率：０．００４個／ｃｍ２
表面粗さ：４３０ｎｍ（＃４００のやすりを利用）
ボンディング前にボンディング面を＃４００のやすりを利用して表面研磨し所定の表面粗さとした上で、１時間後に超音波はんだごてを利用しインジウムはんだを塗布、表面処理を行ったのちインジウムはんだを利用しバッキングプレートと接着した。
Measurement method: Glow discharge mass spectrometry (GDMS)
(Example 1)
Prepare the specified yttrium ingot. Good results were obtained when the measurement was performed. The yttrium ingot characteristics are shown below.
Relative density: 100.3%
Pore rate: 0.004 pieces / cm 2
Surface roughness: 430 nm (using # 400 file)
Before bonding, the bonding surface is surface-polished using a # 400 file to obtain a predetermined surface roughness, and after 1 hour, indium solder is applied using an ultrasonic soldering iron, surface treatment is performed, and then indium solder is applied. It was bonded to the backing plate using.
（実施例２〜３）
表面処理の方法を変更した以外は実施例１と同様の方法でイットリウムインゴット、並びにイットリウムスパッタリングターゲットを作製した。イットリウムインゴット特性を表１に示す。実施例２は＃１０００、実施例３は＃３０００のやすりで行い、表１の表面粗さとなった。
(Examples 2 to 3)
The yttrium ingot and the yttrium sputtering target were prepared in the same manner as in Example 1 except that the surface treatment method was changed. The yttrium ingot characteristics are shown in Table 1. Example 2 was filed with # 1000 and Example 3 was filed with # 3000 to obtain the surface roughness shown in Table 1.
また、金属不純物の測定結果を表２に示す。
（比較例１）
比較例１は接着面の研磨を＃８０のやすりで行った以外は実施例１と同様にイットリウムスパッタリングターゲットを作製した。
（比較例２）
イットリウムインゴットの接着面の表面研磨７２時間後、実施例１と同様の処理を行った。
Table 2 shows the measurement results of metal impurities.
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, an yttrium sputtering target was prepared in the same manner as in Example 1 except that the adhesive surface was polished with a # 80 file.
(Comparative Example 2)
After 72 hours of surface polishing of the adhesive surface of the yttrium ingot, the same treatment as in Example 1 was performed.
実施例１〜３及び比較例１〜２のスパッタリングターゲットの接着率を測定した。接着率の測定は、超音波映像検査装置 （形式：ＡＴ ＬＩＮＥ、日立建機ファインテック株式会社製）を使用し、超音波探傷子（形式：Ｉ３−０５０８−Ｔ）を装着して測定した。測定に先立ち、スパッタリングターゲットと同じ材質の疑似サンプルを使用し、検出された欠陥の面積が、疑似サンプルの疑似穴の面積に一致するように感度調整を行った。測定条件は以下の通りである。 The adhesion ratio of the sputtering targets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 was measured. The adhesion rate was measured using an ultrasonic image inspection device (type: AT LINE, manufactured by Hitachi Construction Machinery Finetech Co., Ltd.) and equipped with an ultrasonic flaw detector (type: I3-0508-T). Prior to the measurement, a pseudo sample made of the same material as the sputtering target was used, and the sensitivity was adjusted so that the area of the detected defect matches the area of the pseudo hole of the pseudo sample. The measurement conditions are as follows.
ゲイン（音波の強さ）：１５ｄＢ
測定ピッチ：０．６１ｍｍ
エコーレベル：≧３．１Ｖ
超音波入射：ターゲット側
装置付属の解析プログラムを使用して、スパッタリングターゲットの接着率を測定した。測定結果を表１に示す。
Gain (sound wave intensity): 15 dB
Measurement pitch: 0.61 mm
Echo level: ≧ 3.1V
Ultrasonic incident: The adhesion rate of the sputtering target was measured using the analysis program attached to the target side device. The measurement results are shown in Table 1.
実施例１〜実施例３のスパッタリングターゲットを、ＤＣスパッタリング装置に装着してイットリウムを成膜した。その後、酸素雰囲気中でアニール処理を実施して、酸化イットリウム膜を得た。スパッタ条件は以下の通りである。 The sputtering targets of Examples 1 to 3 were attached to a DC sputtering apparatus to form a yttrium film. Then, an annealing treatment was carried out in an oxygen atmosphere to obtain an yttrium oxide film. The spatter conditions are as follows.
ターゲットサイズ：Φ１０１．６×６ｍｍｔ
パワー：２００Ｗ
スパッタガス：Ａｒ
ガス圧：０．５Ｐａ
膜厚：５μｍ
比較例１のスパッタリングターゲットをスパッタした場合、接着面の表面粗さが大きく接着工程で剥がれが起き、接着面積が小さいため、熱伝導が悪く、ＤＣ放電ができなかった。
Target size: Φ101.6 × 6mmt
Power: 200W
Sputter gas: Ar
Gas pressure: 0.5 Pa
Film thickness: 5 μm
When the sputtering target of Comparative Example 1 was sputtered, the surface roughness of the adhesive surface was large and peeling occurred in the adhesive process, and the adhesive area was small, so that heat conduction was poor and DC discharge could not be performed.
比較例２のスパッタリングターゲットをスパッタした場合、酸化層による剥離と想定され、接着率が低く、ＤＣ放電ができなかった。 When the sputtering target of Comparative Example 2 was sputtered, it was assumed that it was peeled off by the oxide layer, the adhesion rate was low, and DC discharge could not be performed.
成膜中のアーキング回数を表３に示す。アーキングは、成膜電圧より２０Ｖ以上の電圧降下が起きた回数をカウントした。実施例１〜３のいずれにおいても、アーキング回数は、＜１回／時間と少なかった。アーキング回数が少ないことで、パーティクル発生の低減化が可能となる。 Table 3 shows the number of times of arcing during film formation. The arcing counted the number of times a voltage drop of 20 V or more occurred from the film formation voltage. In all of Examples 1 to 3, the number of arcing was as small as <1 time / hour. By reducing the number of arcing, it is possible to reduce the generation of particles.
Claims (6)
以上２μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のイットリウムス
パッタリングターゲット。 The surface roughness of the sputtered surface when the yttrium ingot part is targeted is 10 nm.
The yttrium sputtering target according to any one of claims 1 to 3, wherein the yttrium sputtering target has a length of 2 μm or less.
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