JPH0586461A

JPH0586461A - スパツタリング用ターゲツト及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0586461A
Application number: JP11889091A
Authority: JP
Inventors: Soichi Fukui; 総一福井; Fumio Noda; 文男納田; Masaki Morikawa; 正樹森川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1991-05-23
Filing date: 1991-05-23
Publication date: 1993-04-06

Abstract

(57)【要約】【構成】本願のターゲット１は、金属粉体またはその
混合物を粉末冶金法により成形、焼結し、得られた焼結
体３を仕上加工してなるターゲットにおいて、少なくと
も前記焼結体３の上部のスパッタされる領域４を、電子
衝撃法、またはプラズマ衝撃法、もしくはレーザー衝撃
法により、所定の深さまで加熱溶融し、その後凝固させ
てなることを特徴とする。また、前記領域をマグネトロ
ン放電を起こす領域としてもよい。【効果】良好な機械加工性を保持したまま前記ターゲ
ットの少なくともスパッタされる領域もしくはマグネト
ロン放電を起こす領域を高純度、高密度とすることがで
きる。したがって、成膜される半導体薄膜の微視的均質
性を向上させることができ、該薄膜の品質及び歩留まり
を格段に向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スパッタリング用タ
ーゲット及びその製造方法に係り、特に高純度で均質な
成膜が可能なスパッタリング用ターゲット及びその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体の集積化が進むにつれて加
工技術に要求される精度も益々高まる一方であり、例え
ば、前記加工技術において多用されるＴｉ−Ｗ系合金や
Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ等の高融点金属等からなるスパッタリン
グ用ターゲット（以下、ターゲットと略称する）につい
ても、より高純度かつ均一な組成のものが求められてい
る。

【０００３】前記のＴｉ−Ｗ系合金やＷ，Ｍｏ，Ｔｉ等
の高融点金属等からなるターゲットは、通常、図６に示
す粉末冶金法により製造される。

【０００４】まず、ターゲットの原料を所定量秤量す
る。原料は、通常、例えばＴｉ−Ｗ系合金の場合では、
Ｔｉは３Ｎ〜４Ｎの粉体、Ｗは５Ｎ程度の粉体が、ま
た、Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ等の高融点金属の場合では、５Ｎ程
度の金属粉もしくは金属塊が好適に用いられる。

【０００５】次に、これらの原料をボールミル等により
混合・粉砕した後、この粉体をゴム製の成形金型に充填
し、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）により加圧・成形す
る。次に、得られた成形物をステンレススチール等の金
属缶に封入し熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）により焼結す
る。なお、ホットプレス（ＨＰ）を用いれば、上記の加
圧・成形工程と焼結工程を一つの工程で行うことができ
る。上記により得られた焼結体を所定の形状に加工した
後、鏡面研磨、バッキングプレートへの固定（ボンディ
ング）等の仕上加工がなされて製品（ターゲット）とさ
れる。

【０００６】前記ターゲットは、機械加工性が良く、バ
ッキングプレートとの組合せ自由度がある等の利点を有
する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のター
ゲットを用いてスパッタリングを行った場合、製品（半
導体）の歩留まりが悪いという問題があった。その原因
は、ターゲットの純度が悪いためと、該ターゲットの製
造に粉末冶金法を用いていることによる。

【０００８】例えば、従来の製造方法によるＴｉ−Ｗ系
合金ターゲットでは、粗大なＴｉ粒子の周囲を微細なＷ
粒子が多数取り囲んだ金属組織構造になっているため
に、スパッタリングする際に粗大なＴｉ粒子が基になっ
てパーティクル（島状の異物）が発生するという問題が
あった。

【０００９】また、Ｔｉ−Ｗ系合金ターゲットでは、該
ターゲット中に空孔が残留しているためにターゲットの
微視的な均質性が損なわれ、したがって、スパッタリン
グ時においてターゲットの不均質性による異常放電が発
生したり、成膜された半導体薄膜の均質性が悪く、歩留
まりが低下する等の不具合が生ずるという問題があっ
た。

【００１０】また、前記Ｔｉ−Ｗ系合金は融点が極めて
高く（常圧下で約３４００℃以上）かつＴｉは非常に酸
化され易いものであるから、Ｔｉ粉が製造工程中に酸化
してＴｉＯ₂等を生成することとなり、ターゲットの純
度を低下させる原因になっていた。

【００１１】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、以上の問題点を有効に解決することができるタ
ーゲット及びその製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は次の様なターゲット及びその製造方法を
採用した。

【００１３】すなわち、請求項１記載のターゲットとし
ては、金属粉体またはその混合物を粉末冶金法により成
形、焼結し、得られた焼結体を仕上加工してなるターゲ
ットにおいて、少なくとも前記焼結体の上部のスパッタ
される領域を、電子衝撃法、またはプラズマ衝撃法、も
しくはレーザー衝撃法により、所定の深さまで加熱溶融
し、その後凝固させてなることを特徴としている。

【００１４】また、請求項２記載のターゲットとして
は、金属粉体またはその混合物を粉末冶金法により成
形、焼結し、得られた焼結体を仕上加工してなるマグネ
トロン用ターゲットにおいて、前記焼結体の上部のマグ
ネトロン放電を起こす領域を、電子衝撃法、またはプラ
ズマ衝撃法、もしくはレーザー衝撃法により、所定の深
さまで加熱溶融し、その後凝固させてなることを特徴と
している。

【００１５】また、請求項３記載のターゲットの製造方
法としては、金属粉体またはその混合物を粉末冶金法に
より成形、焼結し、得られた焼結体に仕上加工を施すタ
ーゲットの製造方法において、少なくとも前記焼結体の
上部のスパッタされる領域を、電子衝撃法、またはプラ
ズマ衝撃法、もしくはレーザー衝撃法により、所定の深
さまで加熱溶融し、その後凝固する溶融処理工程を有す
ることを特徴としている。

【００１６】また、請求項４記載のターゲットの製造方
法としては、請求項３記載のターゲットの製造方法にお
いて、前記粉末冶金法は、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）
による焼結工程を含むことを特徴としている。

【００１７】また、請求項５記載のターゲットの製造方
法としては、請求項３記載のターゲットの製造方法にお
いて、前記粉末冶金法は、ホットプレス（ＨＰ）による
成形・焼結工程を含むことを特徴としている。

【００１８】ここで、前記焼結体の上部のスパッタされ
る領域を、電子衝撃法、またはプラズマ衝撃法、もしく
はレーザー衝撃法により、所定の深さまで加熱溶融する
こととしたのは、前記焼結体を非接触により高温に加熱
することで前記焼結体の上部に含まれる不純物を除去す
るためである。

【００１９】また、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）または
ホットプレス（ＨＰ）を採用したのは、前記焼結体に生
じる空孔を取り除き消失させるためである。

【００２０】

【作用】この発明の請求項１記載のターゲットでは、少
なくとも前記焼結体の上部のスパッタされる領域を、電
子衝撃法、またはプラズマ衝撃法、もしくはレーザー衝
撃法を用いて所定の深さまで加熱溶融し、その後凝固さ
せることにより、前記ターゲットのスパッタされる領域
が高純度、高密度となり、成膜される薄膜の微視的均質
性が向上する。

【００２１】また、請求項２記載のターゲットでは、前
記焼結体の上部のマグネトロン放電を起こす領域を、電
子衝撃法、またはプラズマ衝撃法、もしくはレーザー衝
撃法を用いて所定の深さまで加熱溶融し、その後凝固さ
せることにより、前記ターゲットのマグネトロン放電を
起こす領域が高純度、高密度となり、成膜される薄膜の
微視的均質性が向上する。

【００２２】また、請求項３記載のターゲットの製造方
法では、少なくとも前記焼結体の上部のスパッタされる
領域を、電子衝撃法、またはプラズマ衝撃法、もしくは
レーザー衝撃法を用いて所定の深さまで加熱溶融するこ
とにより、この加熱溶融の際に前記焼結体中に含まれる
不純物を揮発させて除去する。また、一旦溶融した後に
凝固することにより焼結体の上部を高密度化する。

【００２３】また、請求項４記載のターゲットの製造方
法では、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）による焼結工程に
より、焼結体中の空孔を効果的に取り除き消失させる。

【００２４】また、請求項５記載のターゲットの製造方
法では、ホットプレス（ＨＰ）による成形・焼結工程に
より、焼結体中の空孔を効果的に取り除き消失させる。

【００２５】

【実施例】以下、この発明の一実施例について説明す
る。図１はこの発明に係るターゲット１の全体斜視図、
図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【００２６】このターゲット１は、略矩形状の銅板から
なるバッキングプレート２と、該バッキングプレート２
上に固定される同形状のターゲット板３とから構成され
ている。

【００２７】ターゲット板３は、材質がＴｉ−Ｗ系合金
あるいはＷ，Ｍｏ，Ｔｉ等の高融点金属の焼結体からな
るもので、厚み方向の上部約２／３の部分（スパッタさ
れる領域４）を電子衝撃法、またはプラズマ衝撃法、も
しくはレーザー衝撃法により溶融凝固して溶融凝固部５
としたものである。

【００２８】次に、ターゲットの製造方法について、Ｔ
ｉ−Ｗ系合金ターゲットを例にとり図３に基づいて説明
する。

【００２９】なお、この実施例のターゲットの製造方法
は、従来例で説明した製造方法に後述する溶融処理工程
を加えたものであり、従来例の製造方法と同一の工程に
ついては説明を省略する。

【００３０】この製造方法においては、熱間静水圧プレ
ス（ＨＩＰ）またはホットプレス（ＨＰ）により焼結さ
れた略矩形板状のＴｉ−Ｗ焼結体の厚み方向の上部約２
／３の部分に高エネルギーの電子ビーム（電子衝撃法）
を照射し加熱溶融する。

【００３１】前記電子ビームで加速電圧を２０ｋＶ、電
子流を１．０Ａとした場合、前記焼結体上部の溶融温度
は３０００℃である。前記電子ビームは電子線加熱型が
好適に用いられる。

【００３２】前記加熱溶融の際に、Ｔｉ−Ｗ焼結体中の
不純物、例えばＮａ，Ｋ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｕ，ＴｉＯ₂等の不純物が揮発し除去されるために、前
記焼結体の上部は高純度化され５Ｎ以上の高純度溶融物
となる。また、一旦溶融した後に凝固させるために焼結
体の上部の空孔が消滅し該焼結体の上部が高密度化す
る。

【００３３】なお、前記電子ビームの替わりにプラズマ
ビームやレーザービームを用いても全く同様の作用・効
果を得ることができる。

【００３４】表１は、種々の材質のターゲットに対し
て、上記の製造方法によるもの（実施例）と、従来の製
造方法によるもの（比較例）のそれぞれの特性を比較し
たものである。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１から明らかな様に、上記の製造方法に
よるターゲットは、純度、密度共に従来のもの（比較
例）と比べて大幅に向上していることがわかる。

【００３７】表２は、上記実施例のターゲット（Ｎｏ．
３）と従来のターゲット（Ｎｏ．６）の上部の不純物の
分析結果である。ここでは、Ｎａ，Ｋ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，Ｃｕの各元素については原子吸光分析によ
り、また、Ｏ₂については非分散赤外線吸収法により分
析した。

【００３８】

【表２】

【００３９】表２から明らかな様に、この実施例のター
ゲット（Ｎｏ．３）上部の不純物は従来のもの（Ｎｏ．
６）と比べて大幅に減少しており、高純度化しているこ
とがわかる。

【００４０】また、表３は、ターゲット（Ｎｏ．１）と
ターゲット（Ｎｏ．４）を用いてＳｉ基板上にスパッタ
リングを行った場合のパーティクル発生数の計測結果で
ある。ここでは、直流マグネトロンスパッタ装置を用い
てＡｒ圧力３×１０^-3Ｔｏｒｒの下で４ｉｎ．Ｓｉウエ
ハ上に膜厚３０００オングストロームの薄膜を成膜し
た。計測に用いたＳｉウエハの枚数は、Ｎｏ．１、Ｎ
ｏ．４共に１５枚とした。

【００４１】

【表３】

【００４２】表３から明らかな様に、ターゲット（Ｎ
ｏ．１）を用いた場合のパーティクルの発生数は、従来
のもの（Ｎｏ．４）と比べて大幅に減少していることが
わかる。

【００４３】以上説明した様に、この実施例のターゲッ
ト１によれば、焼結体の上部のスパッタされる領域４
（溶融凝固部５）が、電子衝撃法、またはプラズマ衝撃
法、もしくはレーザー衝撃法により加熱溶融されその後
凝固させてなることとしたので、良好な機械加工性を保
持したままターゲット１の上部のスパッタされる領域４
の純度及び密度を向上させることができ、成膜される半
導体薄膜の微視的な均質性を大幅に向上させることがで
きる。したがって、半導体の歩留まりを大幅に向上させ
ることが可能になる。

【００４４】また、この実施例のターゲットの製造方法
によれば、焼結体の上部のスパッタされる領域４（溶融
凝固部５）を、電子衝撃法、またはプラズマ衝撃法、も
しくはレーザー衝撃法により加熱溶融するので、この加
熱溶融の際に不純物を揮発させて除去することができ、
ターゲットを高純度化することができる。また、一旦溶
融した後に凝固するので、焼結体の上部の空孔を消滅さ
せることができ該焼結体の上部を高密度化することがで
きる。

【００４５】また、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）または
ホットプレス（ＨＰ）を採用しているので、前記焼結体
中に生じる空孔を取り除き消失させることができる。

【００４６】図４はこの発明の他の一実施例であるター
ゲット１１の全体斜視図、図５は図４のＢ−Ｂ線に沿う
断面図である。

【００４７】このターゲット１１が上述したターゲット
１と異なる点は、ターゲット板３の上部のマグネトロン
放電を起こす領域１２を、電子衝撃法、またはプラズマ
衝撃法、もしくはレーザー衝撃法により、所定の深さま
で加熱溶融し、その後凝固させて、略環状の溶融凝固部
１３とした点である。

【００４８】また、この実施例のターゲットの製造方法
は、上記実施例で説明した製造方法とほぼ同一であり、
Ｔｉ−Ｗ焼結体の上部のマグネトロン放電を起こす領域
１２に高エネルギーの電子ビーム（電子衝撃法）を照射
し加熱溶融する点が異なる。

【００４９】この実施例のターゲット１１においても、
焼結体の上部のマグネトロン放電を起こす領域１２（溶
融凝固部１３）が、電子衝撃法、またはプラズマ衝撃
法、もしくはレーザー衝撃法により加熱溶融されその後
凝固させてなることとしたので、良好な機械加工性を保
持したままターゲット１１の上部のマグネトロン放電を
起こす領域１２の純度及び密度を向上させることがで
き、成膜される半導体薄膜の微視的な均質性を大幅に向
上させることができる。したがって、半導体の歩留まり
を大幅に向上させることが可能になる。

【００５０】また、この実施例のターゲットの製造方法
によれば、焼結体の上部のマグネトロン放電を起こす領
域１２（溶融凝固部１３）を、電子衝撃法、またはプラ
ズマ衝撃法、もしくはレーザー衝撃法により加熱溶融す
るので、この加熱溶融の際に不純物を揮発させて除去す
ることができ、ターゲット１１を高純度化することがで
きる。また、一旦溶融した後に凝固するので、焼結体の
上部のマグネトロン放電を起こす領域１２の空孔を消滅
させることができ、該焼結体の上部を高密度化すること
ができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明した様に、この発明の請求項１
記載のスパッタリング用ターゲットによれば、金属粉体
またはその混合物を粉末冶金法により成形、焼結し、得
られた焼結体を仕上加工してなるターゲットにおいて、
少なくとも前記焼結体の上部のスパッタされる領域を、
電子衝撃法、またはプラズマ衝撃法、もしくはレーザー
衝撃法により、所定の深さまで加熱溶融し、その後凝固
させてなることとしたので、良好な機械加工性を保持し
たまま前記ターゲットの少なくともスパッタされる領域
を高純度、高密度とすることができる。したがって、成
膜される半導体薄膜の微視的均質性を向上させることが
でき、該薄膜の品質及び歩留まりを格段に向上させるこ
とができる。

【００５２】また、請求項２記載のターゲットによれ
ば、金属粉体またはその混合物を粉末冶金法により成
形、焼結し、得られた焼結体を仕上加工してなるマグネ
トロン用ターゲットにおいて、前記焼結体の上部のマグ
ネトロン放電を起こす領域を、電子衝撃法、またはプラ
ズマ衝撃法、もしくはレーザー衝撃法により、所定の深
さまで加熱溶融し、その後凝固させてなることとしたの
で、良好な機械加工性を保持したまま前記ターゲットの
マグネトロン放電を起こす領域を高純度、高密度とする
ことができる。したがって、成膜される半導体薄膜の微
視的均質性を向上させることができ、該薄膜の品質及び
歩留まりを格段に向上させることができる。

【００５３】また、請求項３記載のターゲットの製造方
法によれば、金属粉体またはその混合物を粉末冶金法に
より成形、焼結し、得られた焼結体に仕上加工を施すタ
ーゲットの製造方法において、少なくとも前記焼結体の
上部のスパッタされる領域を、電子衝撃法、またはプラ
ズマ衝撃法、もしくはレーザー衝撃法により、所定の深
さまで加熱溶融し、その後凝固する溶融処理工程を有す
ることとしたので、この加熱溶融工程の際に前記焼結体
の上部のスパッタされる領域に含まれる不純物を揮発さ
せて除去することができ、前記領域を高純度化すること
ができる。また、一旦溶融した後に凝固することにより
前記領域の空孔を消滅させることができ前記領域を高密
度化することができる。

【００５４】また、請求項４記載のターゲットの製造方
法によれば、請求項３記載のターゲットの製造方法にお
いて、前記粉末冶金法は、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）
による焼結工程を含むこととしたので、焼結体中の空孔
を効果的に取り除き消失させることができる。

【００５５】また、請求項５記載のターゲットの製造方
法によれば、請求項３記載のターゲットの製造方法にお
いて、前記粉末冶金法は、ホットプレス（ＨＰ）による
成形・焼結工程を含むこととしたので、焼結体中の空孔
を効果的に取り除き消失させることができる。

【００５６】以上により、少なくともスパッタされる領
域を高純度かつ高密度としたターゲットを提供すること
ができ、したがって、成膜される半導体薄膜の品質及び
歩留まりを格段に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のターゲットの全体斜視図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ線に添う断面図である。

【図３】本発明のターゲットの製造方法を示す工程図で
ある。

【図４】本発明の他の実施例のターゲットの全体斜視図
である。

【図５】図４のＢ−Ｂ線に添う断面図である。

【図６】従来のターゲットの製造方法を示す工程図であ
る。

【符号の説明】

１ターゲット２バッキングプレート３ターゲット板（焼結体）４スパッタされる領域５溶融凝固部１１ターゲット１２マグネトロン放電を起こす領域１３溶融凝固部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属粉体またはその混合物を粉末冶金法
により成形、焼結し、得られた焼結体を仕上加工してな
るスパッタリング用ターゲットにおいて、少なくとも前記焼結体の上部のスパッタされる領域を、
電子衝撃法、またはプラズマ衝撃法、もしくはレーザー
衝撃法により、所定の深さまで加熱溶融し、その後凝固
させてなることを特徴とするスパッタリング用ターゲッ
ト。
【請求項２】金属粉体またはその混合物を粉末冶金法
により成形、焼結し、得られた焼結体を仕上加工してな
るマグネトロンスパッタリング用ターゲットにおいて、前記焼結体の上部のマグネトロン放電を起こす領域を、
電子衝撃法、またはプラズマ衝撃法、もしくはレーザー
衝撃法により、所定の深さまで加熱溶融し、その後凝固
させてなることを特徴とするスパッタリング用ターゲッ
ト。
【請求項３】金属粉体またはその混合物を粉末冶金法
により成形、焼結し、得られた焼結体に仕上加工を施す
スパッタリング用ターゲットの製造方法において、少なくとも前記焼結体の上部のスパッタされる領域を、
電子衝撃法、またはプラズマ衝撃法、もしくはレーザー
衝撃法により、所定の深さまで加熱溶融し、その後凝固
する溶融処理工程を有することを特徴とするスパッタリ
ング用ターゲットの製造方法。
【請求項４】前記粉末冶金法は、熱間静水圧プレス
（ＨＩＰ）による焼結工程を含むことを特徴とする請求
項３記載のスパッタリング用ターゲットの製造方法。
【請求項５】前記粉末冶金法は、ホットプレス（Ｈ
Ｐ）による成形・焼結工程を含むことを特徴とする請求
項３記載のスパッタリング用ターゲットの製造方法。