JP2898515B2 - モザイクターゲット - Google Patents
モザイクターゲットInfo
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3414—Targets
- H01J37/3426—Material
- H01J37/3429—Plural materials
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
-
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- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
Description
されるモザイクターゲットに関するものであり、特には
隣り合うピースの突き合わせ部を固相接合したことを特
徴とするモザイクターゲットに関するものである。
種の半導体デバイスの電極、ゲート、配線、素子、絶縁
膜、保護膜等を基板上に形成するためのスパッタリング
源となる、通常は円盤状の板である。加速された粒子が
ターゲット表面に衝突するとき運動量の交換によりター
ゲットを構成する原子が空間に放出されて対向する基板
上に堆積する。スパッタリングターゲットとしては、A
l及びAl合金ターゲット、高融点金属及び合金(W、
Mo、Ti、Ta、Zr、Nb等及びW−Tiのような
その合金)ターゲット、金属シリサイド(MoSiX 、
WSix 、NiSix 等)ターゲット等が代表的に使用
されてきた。
を製造する方法としては、溶解法や粉末冶金法によって
合金若しくは化合物にしてターゲットとしているが、密
度、組成、酸素濃度等の問題でこうした方法では良質の
ターゲットができない場合には、モザイク方式が採用さ
れることが多い。モザイク方式は、ターゲットが2成分
以上を有する場合に、単一成分若しくはその合金乃至化
合物を適当な形状に加工し、それらを適当に組合せて全
体として円盤状又は角板状になるように配列し、ターゲ
ット全体で目的の組成とするものである。こうして組み
合わせ配列されたターゲットをモザイクターゲットと呼
ぶ。このモザイクターゲットにおいて構成単位を形成し
そして突き合わせ関係で配列される、適当な形状に加工
した単一成分若しくはその合金乃至化合物のバルク乃至
板材はピースと呼ばれている。例えば、Ta−Moモザ
イクターゲットでは、TaピースとMoピースとが縞状
に或いは放射状に交互に組合せて配列される。
Ta−Moターゲットの他に、Ta−W、Ta−Ti、
W−Tiのような高融点金属の合金から成るターゲッ
ト、シリサイドターゲットを挙げることができる。
スを突き合わせ、そのままバッキングプレートにIn等
のロー材を使用してボンディングするか或いはバッキン
グプレートに直接焼き嵌めていた。しかし、この方法で
は突き合わせ面に数μm〜数百μmの隙間が生じ、この
部分で異常放電が発生したり、スパッタ速度が局所的に
速くなることからパーティクルの発生源となったり、ロ
ー材若しくはバッキングプレート材が一緒にスパッタさ
れたりして、スパッタ膜を汚染し、その膜特性が低下し
た。
グによる薄膜形成時に装置内を飛散する粒子がクラスタ
ー化して基板上に堆積したものを云うのであるが、この
クラスター化粒子は直径が数μm程度にまで大きくなる
ものが多いので、これが基板上に堆積すると、例えばL
SIの場合は配線の短絡或いは逆に断線を引き起こす等
の問題を生じ、不良率増大の原因となる。これらのパー
ティクルはターゲットから放出される粒子に起因する。
ングプレート材を直接スパッタすることを防ぐ目的で、
ピースの突き合わせ面を図3(a)及び(b)のように
段付き加工或いは斜切加工する方法が採用された。材質
Aのピースと材質Bのピースとが、段付き加工面を突き
合わせて或いは斜切加工面を突き合わせて、バッキング
プレート及び突き合わせ部をスパッタ面から隠すように
してバッキングプレートにボンディングされている。し
かしながら、この方法でも、異常放電やパーティクルの
発生は避けられず、加えて、突き合わせ部を加工するた
めに歩留りが悪くなり、高価な原料を使用するターゲッ
トでは原料費が高くなる上に、加工コストも高額となっ
た。更に、ターゲット材質によっては、このような加工
を施すことが困難な場合もある。
き合わせ部の隙間に起因する異常放電やパーティクルの
発生を排除し、ターゲット材料の無用な加工を必要とし
ないモザイクターゲットを開発することである。
ーゲットの隣り合うピース間をHIP、ホットプレス、
爆着等により固相接合することによりこうした課題を解
決しうることを見出した。この知見に基づいて、本発明
は、(1)Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Si及びそ
れらの合金乃至化合物からなる群から選択された複数の
異種材料ピースから構成されるモザイクターゲットにお
いて、隣り合う異種材料ピースの突き合わせ部をピース
材料の融点以下の温度で固相接合したことを特徴とする
半導体デバイス製造用モザイクターゲット、及び(2)
Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Si及びそれらの合金
乃至化合物からなる群から選択された複数の異種材料ピ
ースを縞状に或いは放射状に組合せて配列することによ
り構成されるモザイクターゲットにおいて、隣り合う異
種材料ピースの突き合わせ部をピース材料の融点以下の
温度で固相接合したことを特徴とする半導体デバイス製
造用モザイクターゲットを提供する。
より突き合わせ部の隙間を排除し、隙間に起因する異常
放電やロー材若しくはバッキングプレート材の同時スパ
ッタによるスパッタ膜の汚染を回避する。固相接合は、
固体材料同志を接触状態におき、適当な温度で適当な圧
力をかけることにより接触界面の原子の拡散や原子間力
等により固体同志を接合させる方法を云う。各ターゲッ
トピースの特性を実質上犠牲とすることなくピース間の
隙間を排除してモザイクターゲットを一体化することが
できる。
i、Ta、Zr、Nb等の合金)ターゲット、金属シリ
サイド(MoSiX 、WSix 、NiSix 等)ターゲ
ット、金属間化合物ターゲット等を対象とする。特に、
溶解法や粉末冶金法によっては、密度、組成、酸素濃度
等の問題で良質のターゲットができない場合、溶製が困
難な場合に採用される。その好適例は、Ta−Mo、T
a−W、Ta−Ti、W−Tiのような高融点金属の合
金モザイクターゲットである。
を接触状態におき、適当な温度で適当な圧力をかけるこ
とにより固体同志を接合させるものである。モザイクタ
ーゲットに固相接合法を適用することにより各ターゲッ
トピースの密度、組成その他の特性を実質上犠牲とする
ことなくピース間の隙間を排除してモザイクターゲット
を一体化することができる。目的とするモザイクターゲ
ットを構成するよう、単一成分若しくはその合金乃至化
合物のブロックや板材から成るピースが突き合わせ状態
で組み合わせて配列される。固相接合は、HIP、ホッ
トプレス、爆着等の方法でもたらすことができる。ター
ゲット材質に適した温度下で適当な圧力をかけ或いは無
荷重で一定時間保持することによりピース界面の接合を
もたらすことができる。接合温度は固相方法による。例
えば、TaピースとMoピースとを組み合わせたターゲ
ットのHIP又はホットプレスによる固相接合の場合、
700〜2000℃の温度範囲そして0.5〜15kg/m
m2の荷重範囲で固相接合可能である。こうして固相接合
されたターゲット接合材は所定の直径及び厚さを有する
ターゲットに機械加工される。
力の適用例を示す。ここで、(a)はブロック状の材質
Aのピース1と材質Bのピース2とを放射状に交互に並
べそしてそれらを例えばHIPにより固相接合して直円
柱状のターゲット接合材を作製した状態を示す。(b)
は平板状の材質Aのピース1と材質Bのピース2とを交
互に重ね合わせそして例えばホットプレスにより固相接
合したターゲット接合材を示す。固相接合されたターゲ
ット接合材は所定の直径及び厚さを有するターゲットに
機械加工される。先に示した従来例より使用原料ははる
かに少なくてすむ。
なく、支障のない範囲で分割しても良い。この場合、大
多数の突き合わせ部が固相接合されているので、異常放
電やロ−材若しくはバッキングプレート材の汚染はほと
んど無いようにすることが可能である。
状に配列したTaピース(巾:6.5mm)とMoピー
ス(巾:6.5mm)との突き合わせ部を固相接合した
Ta−Moの4インチモザイクターゲット(厚さ:5m
m)を作製し、実際にスパッタを行って、スパッタ中の
異常放電の様子を観察し、生成したスパッタ膜の特性を
評価した。
たようにして厚さ6.5mmのTa板材と厚さ6.5m
mのMo板材とを交互に重ね合わせ、HIPにより固相
接合した。HIP条件は、温度:1400℃、圧力:1
kg/mm2 、保持時間:1時間とした。得られた接合
材を4インチターゲットに加工した。接合部分はSEM
観察により隙間がまったくないことを確認した。このタ
ーゲットをCu製のバッキングプレートにInロー材を
使用してボンディングした。
タ条件でスパッタした結果、異常放電は10分間で零回
であった。スパッタ膜からは、バッキングプレートを構
成するCu及びロー材を構成するInはいずれも検出さ
れなかった。 (スパッタ条件): 雰囲気:Ar 圧力:0.5Pa パワー密度:5W/cm2 基板:コーニング7059ガラス 基板温度:室温
モザイクターゲットでは、異常放電は数回〜数十回発生
し、スパッタ膜中からはロー材のInが数十〜数百pp
m検出された。パーティクルの発生量も多かった。
とにより、異常放電やロー材やバッキングプレート材に
よる汚染を防止し、従って膜質の良いスパッタ膜を安定
して成膜しうることが確認される。
場合、異常放電やパーティクルの発生がなく、安定した
条件でスパッタを実施することができる。生成されたス
パッタ膜はロー材やバッキングプレート材による汚染が
無く、高品質の膜特性を示す。更に、従来採用されたよ
うな突き合わせ面を複雑に加工する必要がなく、加工に
伴う原料ロス及び加工費を節約することができる。
を示し、(a)はブロック状の2種のピースを放射状に
交互に並べ、HIPにより固相接合して直円柱状のター
ゲット接合材を作製した状態を示し、(b)は平板状の
2種のピースを交互に重ね合わせ、ホットプレスにより
固相接合したターゲット接合材を作製した状態を示す。
トを示す上面図である。
示し、(a)は段付き突き合わせ部を示しそして(b)
は斜切突き合わせ部を示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Si及
びそれらの合金乃至化合物からなる群から選択された複
数の異種材料ピースから構成されるモザイクターゲット
において、隣り合う異種材料ピースの突き合わせ部をピ
ース材料の融点以下の温度で固相接合したことを特徴と
する半導体デバイス製造用モザイクターゲット。 - 【請求項2】 Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Si及
びそれらの合金乃至化合物からなる群から選択された複
数の異種材料ピースを縞状に或いは放射状に組合せて配
列することにより構成されるモザイクターゲットにおい
て、隣り合う異種材料ピースの突き合わせ部をピース材
料の融点以下の温度で固相接合したことを特徴とする半
導体デバイス製造用モザイクターゲット。
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