JP4821999B2

JP4821999B2 - シリコンターゲット材

Info

Publication number: JP4821999B2
Application number: JP2006321696A
Authority: JP
Inventors: 浩司続橋; 惇夫柳町; 洋池田; 昌高勝見; 雅司山下
Original assignee: Daido Steel Co Ltd; Mitsubishi Materials Corp; Jemco Inc
Current assignee: Daido Steel Co Ltd; Mitsubishi Materials Corp; Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co Ltd
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2026-11-29
Also published as: JP2008133520A

Description

本発明は、スパッタリング時の異常放電およびパーテイクルの発生が少なく、ターゲット材が割れ難いシリコンターゲット材に関する。

薄膜形成技術としてスパッタリング法が従来から知られている。スパッタリング法は、ターゲットに対向してウエハー等の基板を配置し、ターゲット表面を荷電粒子によって衝撃してターゲット成分を叩き出し、これを基板表面に付着させて薄膜を形成する方法である。ターゲット材表面は荷電粒子のビームが照射されるエロージョン部と、該ビームが照射されない非エロージョン部とが存在し、エロージョン部は上記ビームの照射によって次第に浸食されるが、非エロージョン部は浸食されずに残る。

スパッタリングによって放出されたターゲット成分は基板表面の他に基板周囲にも付着し、一部は非エロージョン部にも付着し、スパッタリングの進行に伴って堆積する。このターゲット表面の非エロージョン部に堆積した薄膜によって異常放電が発生し、堆積した薄膜が剥離してパーティクルを生じ、これが基板表面に再付着すると局所的な不良原因となるので、スパッタリング時の異常放電やパーティクルの発生を出来る限り抑制する必要がある。

ターゲット成分の堆積は非エロージョン部全体に均一に生じるのではなく、エロージョン部に近接した部分の堆積量が多いことから、エロージョン部と非エロージョン部の境界に溝を形成して堆積量を低減し、さらに非エロージョン部の表面粗さを大きくして堆積物が剥離し難くすることが知られている（特許文献１）。
特開２００１−１１６１７

ターゲット表面のエロージョン部と非エロージョン部の境界に溝を形成して堆積量を低減するターゲット材が知られているが、従来は溝の断面が矩形であるため溝のコーナ部に応力が集中し、使用中に割れが生じる問題がある。具体的には、例えば、１割程度の頻度で割れが生じている。一方、上記溝を設けないものは、異常放電が１使用時あたり１００回程度発生し、パーティクルの発生数が約１０³個/mm²程度と多い。

本発明は、従来のターゲット材における上記問題を解決したものであり、スパッタリング時の異常放電およびパーテイクルの発生が少なく、ターゲット材が割れ難いシリコンターゲット材を提供する。

本発明は、以下に示す構成を有することによって上記課題を解決したターゲット材に関する。
〔１〕ターゲット材表面のエロージョン部に挟まれた非エロージョン部が溝状に形成されているシリコンターゲット材であり、この非エロージョン部溝の深さが１mm以上であってターゲット材厚さの５％〜５０％であり、さらに該非エロージョン部溝の両端コーナ部が湾曲面によって形成されており、その底部コーナ部の湾曲面の曲率が０.５mm以上であることを特徴とするシリコンターゲット材。
〔２〕非エロージョン部溝の底部コーナ部の曲率が３mm以上である上記[１]に記載するシリコンターゲット材。
〔３〕非エロージョン部溝の底部コーナ部が曲率０.５mm以上に相当する傾斜面によって形成されている上記[１]または上記[２]に記載するターゲット材。
〔４〕ターゲット材が矩形であり、非エロージョン部溝の両端のコーナ部が湾曲面によって形成されており、さらにターゲット材の板厚１０mmに対して面取り角度４５°および面取り長さ(Ｌ)１４mmの比で、ターゲット材側端の非エロージョン部が面取り加工されている上記[１]〜上記[３]の何れかに記載するターゲット材。

本発明のターゲット材は、ターゲット材表面のエロージョン部に挟まれた非エロージョン部が、隣接するエロージョン部よりも深く形成されており、非エロージョン部全体が溝状に形成されており（この溝を非エロージョン部溝と云う）、非エロージョン部溝の底部はエロージョン部表面よりも後退した位置にある。一方、従来の非エロージョン部を溝状に形成しないターゲット材は、スパッタリングが進行するとエロージョン部表面が浸食されて非エロージョン部表面よりも後退し、相対的に非エロージョン部表面がエロージョン部表面よりも外側に突き出た状態になる。このため、従来のターゲット材はエロージョン部から叩きだされたターゲット成分粒子が非エロージョン部表面に付着しやすく、薄膜が堆積する。一方、本発明のターゲット材は非エロージョン部溝の底部がエロージョン部表面よりも後退した位置にあるので、エロージョン部から叩きだされたターゲット成分粒子が従来のものより非エロージョン部表面に付着し難くなり、薄膜が形成され難い。このため、スパッタリング時に異常放電およびパーティクルの発生が大幅に低減されるので、基板表面に高品質の薄膜を形成することができる。また、上記非エロージョン部溝のコーナ部を湾曲面ないし傾斜面によって形成することによって、該コーナ部の応力集中が緩和されるのでターゲット材が割れ難く、ターゲット材の寿命が長い。

非エロージョン部溝の深さは１mm以上、またはターゲット材厚さの５％〜５０％程度が好ましく、該溝の底部コーナ部の曲率は０.５mm以上が好ましい。溝の深さおよび底部コーナ部の曲率が上記範囲であるものは、異常放電およびパーティクルの発生を効果的に抑制することが出来る。

また、ターゲット材側端の非エロージョン部を面取り加工した本発明のターゲット材は面取り部分の外側に向かう部分がエロージョン部表面より低く形成されるので、従来のものより薄膜が堆積し難くなるので、異常放電およびパーティクルの発生が少ない。面取り部分の傾斜角度は１０〜７０°および傾斜長さは５mm以上が好ましい。面取り部分の角度および長さが上記範囲内であるものは、異常放電およびパーティクルの発生を効果的に抑制することが出来る。

以下、本発明を実施例と共に具体的に説明する。
本発明に係るターゲット材を図１〜図４に示す。図１は本発明に係るターゲット材の平面図、図２はその断面図、図３はその使用態様を示す模式図、図４はその浸食状態を示す模式図である。

図示するように、本発明に係るシリコンターゲット材１０は、ターゲット材表面のエロージョン部１１に挟まれた非エロージョン部１２が溝状に形成されている。なお、溝状に形成された非エロージョン部１２を非エロージョン部溝と略称する。該ターゲット材１０は、図３に示すように、上記非エロージョン部溝１２が形成された表面に対向して基板２０を配置して使用される。

図示するターゲット材１０は矩形であり、非エロージョン溝１２も細長い溝であるが、ターゲット材１０は図５に示すように円形でもよく、この場合、図６に示すように、非エロージョン溝１２も円形に形成される。

本発明に係るシリコンターゲット材１０において、好ましくは上記非エロージョン部溝１２の底部コーナ部１３および溝両端のコーナ部１５が湾曲面によって形成されている。該溝のコーナ部の曲率は０.５mm以上が好ましく、３mm以上であればさらに好ましい。該コーナ部の曲率が０.５mm以上であれば該コーナ部の応力集中を十分に緩和することができる。なお、非エロージョン部溝のコーナ部１３を湾曲面に相当する傾斜面によって形成してもよい。傾斜面の角度は上記曲率に見合う程度の角度が好ましい。

また、該非エロージョン部溝１２の深さは１mm以上が好ましく、またはエロージョン部１１の浸食深さと同等か該浸食深さより深く形成されているものが好ましい。一般に、スパッタリングによるエロージョン部１１の浸食深さは１mm程度であるので、非エロージョン部溝１２の深さは１mm以上であれば良い。また、エロージョン部１１の浸食深さが１mmより浅く、または１mmより深い場合には、この浸食深さと同等か該浸食深さより深く非エロージョン溝１２を形成するのが好ましい。概ね上記非エロージョン部溝１２の深さはターゲット材厚さの５％〜５０％程度である。

該非エロージョン部溝１２の深さを上記範囲に形成することによって、非エロージョン部１２はエロージョン部表面よりも深く形成されるので、薄膜が堆積し難くなり、異常放電およびパーティクルの発生を効果的に抑制することができる。

また、本発明のシリコンターゲット材１０は、図示するように、ターゲット材の両側端に位置する非エロージョン部１４が面取り加工されている。図示する例では、非エロージョン部１４の全体が面取り加工されているが、本発明は全体を面取り加工する場合に限らず、非エロージョン部１４の側端部が面取り加工されている場合を含む。

上記面取り部分の傾斜角度は１０〜７０°（水平に対する傾斜角θ）が適当であり、傾斜長さＬは５mm以上が適当である。面取り部分の角度および長さが上記範囲内であるものは、異常放電およびパーティクルの発生を効果的に抑制することが出来る。

本発明のシリコンターゲット材は、具体的には、上記非エロージョン部溝を形成して上記溝コーナ部の曲率および深さを上記範囲に形成することによって、該非エロージョン部溝を形成しない従来のターゲット材に比べて、例えば、異常放電の回数が約１/１０程度に抑制されると共に、パーティクルの発生量が約１/４０に低減される。また、使用時の割れが殆ど発生せず、ターゲット材の寿命を約１.５倍に延ばすことができる。さらに、従来のターゲット材では使用するごとに毎回行っているプレスパッタリング（クリーニング）の回数を１/２以下に低減することができる。

以下、本発明の実施例を比較例と共に示す。
図１に示す本発明のターゲット材を使用してスパッタリングを行った（実施例）。ターゲット材の仕様は、ターゲット材全体の縦８００mm、横１００mm、厚１０mm、非エロージョン部溝の幅１５mm、溝の深さ５mm、ターゲット側端部分の非エロージョン部の面取り角度４５°面取長さ(Ｌ)１４mmである。一方、比較例として、非エロージョン部溝およびターゲット側端部分の面取りを設けない以外は同寸法のターゲット材を使用し、実施例と同様の条件下でスパッタリングを行った。この結果を表１に示した。

表１に示すように、本発明のターゲット材は、比較例に対して、異常放電の回数が約１/１０程度に抑制されており、パーティクルの発生量が約１/４０に低減されている。さらに使用時の割れが約１/１０以下に抑制され、ターゲット材の寿命が約１.５倍に長寿命化されている。さらに、プレスパッタリング（クリーニング）の回数が１/２に低減されている。

本発明のターゲット材の平面図本発明のターゲット材の断面図本発明のターゲット材の使用態様を示す模式図本発明のターゲット材の浸食状態を示す模式図本発明の円形ターゲット材の平面図図５の円形ターゲット材の断面図

符号の説明

１０−ターゲット材、１１−エロージョン部、１２−非エロージョン部、１３−底部コーナ部、１４−非エロージョン部面取り部分、１５−溝両端コーナ部、２０−基板、θ−面取角度、Ｌ−面取長さ。

Claims

ターゲット材表面のエロージョン部に挟まれた非エロージョン部が溝状に形成されているシリコンターゲット材であり、この非エロージョン部溝の深さが１mm以上であってターゲット材厚さの５％〜５０％であり、さらに該非エロージョン部溝の両端コーナ部が湾曲面によって形成されており、その底部コーナ部の湾曲面の曲率が０.５mm以上であることを特徴とするシリコンターゲット材。
非エロージョン部溝の底部コーナ部の曲率が３mm以上である請求項１に記載するシリコンターゲット材。
非エロージョン部溝の底部コーナ部が曲率０.５mm以上に相当する傾斜面によって形成されている請求項１または請求項２に記載するターゲット材。
ターゲット材が矩形であり、非エロージョン部溝の両端のコーナ部が湾曲面によって形成されており、さらにターゲット材の板厚１０mmに対して面取り角度４５°および面取り長さ(Ｌ)１４mmの比で、ターゲット材側端の非エロージョン部が面取り加工されている請求項１〜請求項３の何れかに記載するターゲット材。