JPH08176808A - 寿命警報機能を備えたスパッタリングタ−ゲット - Google Patents

寿命警報機能を備えたスパッタリングタ−ゲット

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JPH08176808A
JPH08176808A JP5125067A JP12506793A JPH08176808A JP H08176808 A JPH08176808 A JP H08176808A JP 5125067 A JP5125067 A JP 5125067A JP 12506793 A JP12506793 A JP 12506793A JP H08176808 A JPH08176808 A JP H08176808A
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JP
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sputtering target
sputtering
target
gas component
hole
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JP5125067A
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Susumu Sawada
進 澤田
Junichi Anami
純一 阿南
Hiroki Nakamura
浩樹 中村
Yoshihiro Sakatani
義広 酒谷
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Oki Electric Industry Co Ltd
Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
Oki Electric Industry Co Ltd
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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
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 過スパッタリングの確実な防止とタ−ゲット
の使用効率向上につながる“スパッタリングタ−ゲット
の寿命をより的確かつ簡単に把握できる手段”を確立す
る。 【構成】 図１に示すように、スパッタリングタ−ゲッ
トを、タ−ゲットの底部にガス成分発生源（ガス成分発
生要素）３を内蔵して成る構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、寿命警報機能を備え
ていて“過スパッタリング”を的確に防止することので
きるスパッタリングタ−ゲットに関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】希薄ガスが存在する減圧下での
グロ−放電によって起きるスパッタ現象を利用した成膜
技術は、今や工学機器類，電子機器類，装飾品類等の幅
広い分野で適用されるようになり、これに使用されるス
パッタリングタ−ゲットについても過去多くの提案がな
され、それぞれの用途に応じた様々な種類のものが使用
されている。
【０００３】このスパッタリングタ−ゲットは一般には
円盤形状とされており、スパッタリングを実施する際に
は、図４で示したようにスパッタリングタ−ゲット１を
銅製の水冷バッキングプレ−ト２にボンディングし、こ
の状態でスパッタリングが行われる。
【０００４】そして、スパッタリングを続けると前記ス
パッタリングタ−ゲットは時間の経過と共に通常は図５
で示すように消耗して行くが、最も著しく進行したエロ
−ジョンの部位がスパッタリングタ−ゲットの低部付近
にまで達すると“寿命”とされ、新しいスパッタリング
タ−ゲットと交換される。
【０００５】ここで、スパッタリングタ−ゲットの交換
時期が早すぎると未使用分が大きく残って使用効率が悪
くなり、逆に交換時期が遅すぎると、スパッタリングタ
−ゲットの使用効率は改善されるもののエロ−ジョンが
バッキングプレ−トにまで達する事故（過スパッタリン
グ）を引き起こすことになる。そのため、スパッタリン
グを実施する上で“スパッタリングタ−ゲット寿命の的
確な判断”は極めて重要な要件の１つであった。
【０００６】ところで、従来、スパッタリングタ−ゲッ
トの寿命判断は、目視等により直接的に行うことが困難
だったこともあり、スパッタリングタ−ゲットの消耗と
密接に関連する「積算電力値」を指標にしてなされてい
る。即ち、予めスパッタリングタ−ゲットの種類毎に
“積算電力値”と“エロ−ジョンの進行程度”との関係
を実績に基づいて求めておき、これを基に過スパッタリ
ングを生じる積算電力の臨界値を算出し、スパッタリン
グ実施時の積算電力値が前記臨界値近くの“所定の設定
値”に達した時点をスパッタリングタ−ゲットの寿命と
判断してタ−ゲットを交換することが行われてきた。
【０００７】しかしながら、この方法には「最適設定値
の把握が困難である」という問題があった。なぜなら、
前述したように“スパッタリングタ−ゲットの交換時期
を示す積算電力値”の設定は実績に基づいて把握した
“積算電力値とエロ−ジョンの進行程度との関係”を基
になされてきたが、実際には同じ種類のタ−ゲット材で
あっても密度にバラツキがあったり結晶方向が揃ってい
ないことが多いのでエロ−ジョンの進行状態も個々に違
っており、そのため厳密にはスパッタリングタ−ゲット
毎に“積算電力値とエロ−ジョンの進行程度との関係”
が多少は異なっていたからである。
【０００８】従って、これまではスパッタリングタ−ゲ
ットの使用効率が悪いのを如何ともし難かったり、時と
して過スパッタリング事故につながることも少なくはな
かった。なお、過スパッタリングによる製品不良の発生
や装置損傷による損失が極めて大きいものであることは
言うまでもない。
【０００９】
【目的】このようなことから、本発明が目的としたの
は、過スパッタリングの確実な防止とタ−ゲットの使用
効率向上につながる“スパッタリングタ−ゲットの寿命
をより的確かつ簡単に把握できる手段”を確立すること
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は上
記目的を達成すべく様々な観点に立って鋭意研究を重ね
た結果、「種類を問わず、 スパッタリングタ−ゲットの
少なくともエロ−ジョンが進みやすい部位の底部にガス
成分発生源（ガス成分発生要素）を埋め込んでおけば、
スパッタリングが進みタ−ゲット残部が少なくなって前
記ガス成分発生源にまでエロ−ジョンが進行すると、 こ
の時点でガス成分発生源からガスが発生してスパッタリ
ングチャンバ−内のガス分圧や真空度が急変するため、
これを検知することでスパッタリングタ−ゲット寿命を
極めて的確に察知することができる」という知見を得る
ことができた。
【００１１】本発明は、上記知見事項等を基にして完成
されたものであり、「スパッタリングタ−ゲットを、 図
１に示すように、タ−ゲットの底部にガス成分発生源
（ガス成分発生要素）３を内蔵して成る構成とすること
により、 タ−ゲットの寿命を的確に察知して過スパッタ
リングや使用効率不良を防止し得るようにした点」に大
きな特徴を有している。
【００１２】なお、上記スパッタリングタ−ゲットの種
類としては、ＶＬＳＩ用スパッタリングタ−ゲット，磁
性材用スパッタリングタ−ゲット，あるいはその他の用
途に供するスパッタリングタ−ゲット等の何れであって
も良く、また材質についてもTi，MoSix ，ＷSix ，Ｗ−
Ti系合金，Co−Ni系合金等の何れで構成されたものでも
構わず、格別に制限されないことは言うまでもない。
【００１３】前記ガス成分発生源（ガス成分発生要素）
も特に指定されるものではないが、例えばTiＨ2 あるい
はZrＨ2 のような金属の水素化物（粉末状，焼結体，そ
の他の形態），有機物（アントラキノン，ナフタセン，
フェニルアラニン等），圧縮ガスを封入した容器（アン
プル）等が適当であり、空室（穴）に空気或いはスパッ
タリング成膜物に悪影響を与えない特定のガス（水素，
クリプトン等）を閉じ込めてこれをガス成分発生源とし
ても良い。
【００１４】ガス成分発生源を埋め込み等によって内蔵
させる位置は、スパッタリングタ−ゲット底部の“ガス
発生の検知を過スパッタリングが生じる前でかつタ−ゲ
ットの使用効率不良とならない時点で行える深さ位置”
とする必要があり、好ましくは底面から厚さ１mm程度に
わたる位置が好適であると言える。また、このガス成分
発生源は、スパッタリングタ−ゲット底部の全面にわた
って内蔵させても良いが、スパッタリングによって進行
するエロ−ジョンが最深となることが予想される部位の
みとするのが効果的である。
【００１５】次に、上記本発明に係るスパッタリングタ
−ゲットの作成例を、“ガス成分発生源としてTiＨ2 粉
末を適用したもの”に代表させて説明する。適宜のスパ
ッタリングタ−ゲットにつき、図２に示すように、まず
スパッタリングマシンの特性に合わせて最深エロ−ジョ
ン部を予測し、その最深エロ−ジョンが予測される部位
の底部に機械的手段等で穴をあける。そして、あけられ
た穴にTiＨ2 粉末を埋め込む。次いで、適宜の方法でこ
の穴を塞げば、ガス成分発生源としてTiＨ2 粉末を用い
た本発明に係るスパッタリングタ−ゲットが完成する。
なお、穴の塞ぎ方としては、好ましくはInのような低融
点の金属あるいは合金を流し込む方法が推奨される。
【００１６】上記スパッタリングタ−ゲットの使用に当
っては、図３に示すように、該タ−ゲットを常法通りに
バッキングプレ−ト２にボンディングしスパッタリング
を行う。
【００１７】スパッタリング時間が経過し、エロ−ジョ
ンが進行して埋め込んだTiＨ2 部に達すると、昇温して
いるスパッタリングタ−ゲットの温度により TiＨ2 → Ti＋Ｈ2 ↑ なる反応が起こり、スパッタリングチャンバ−内へＨ2
ガスが放出される。そこで、このＨ2 ガス分圧を検出す
ることによりスパッタリングタ−ゲットの寿命を察知す
ることができる。なお、Ｈ2 ガス放出によるスパッタリ
ングチャンバ−内の真空度の変化を検出することによっ
てもスパッタリングタ−ゲットの寿命を察知することは
できる。
【００１８】つまり、底部にTiＨ2 粉末を埋め込んだ前
記スパッタリングタ−ゲットは、非常に適切な寿命警報
機能を有したものとなる訳である。なお、ここではガス
成分発生源としてTiＨ2 粉末を内蔵させたものについて
説明したが、ガス成分発生源が他の金属水素化物や有機
物等であっても同様の効果が得られることは勿論であ
り、更には圧縮ガスを封入した容器を埋め込んでも、ま
た空気を閉じ込めた空室を設けておいても同様の効果を
得られることも十分理解できる筈である。
【００１９】続いて、本発明を一実施例に基づいてより
具体的に説明する。
【実施例】まず、一般的に使用される純Tiスパッタリン
グタ−ゲット（直径２９２mm，厚さ１０mm）を準備し
た。次に、前記図２で示したように、この純Tiスパッタ
リングタ−ゲットの裏面に直径５mm，深さ１mmの穴を開
け、その中にTiＨ2 粉末を充填してから溶融Inで穴を塞
いだ。
【００２０】このスパッタリングタ−ゲットを使用して
スパッタリングを行った。なお、スパッタリングに際し
ては、該スパッタリングタ−ゲットを通常のボンディン
グプロセスにて銅製バッキングプレ−トにボンディング
し、これをスパッタリングチャンバ−内にセットして常
法通りにスパッタリングを開始した。
【００２１】そして、上記スパッタリングタ−ゲットを
使用したスパッタリングを続けているうち、スパッタリ
ングチャンバ−に設置されている四重極型質量分析計
（Ｑ−ＭＡＳＳ）が高濃度のＨ2 ガスを検出したため、
その時点でスパッタリングを終了した。
【００２２】その後、スパッタリングが終了したスパッ
タリングタ−ゲットの状態を調査したところ、タ−ゲッ
トの残厚（最深エロ−ジョン部の残厚）が１mmとなって
いて過スパッタリングがなされなかったばかりか、材料
歩留りが高い値に至るまでタ−ゲットが使用されたこと
を確認した。
【００２３】
【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、寿命をより正確に把握することができるスパッタリ
ングタ−ゲットが実現され、スパッタリング作業におけ
る過スパッタリング事故の防止対策が確実となる上、タ
−ゲットの使用効率を一層向上することが可能となるな
ど、産業上極めて有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスパッタリングタ−ゲットの説明
図である。
【図２】本発明に係るスパッタリングタ−ゲットの製作
例に関する説明図である。
【図３】本発明に係るスパッタリングタ−ゲットの使用
例に関する説明図である。
【図４】スパッタリングタ−ゲットをバッキングプレ−
トにボンディングした状態の説明図である。
【図５】スパッタリングタ−ゲットの消耗状況の説明図
である。
【符号の説明】
１ スパッタリングタ−ゲット ２ バッキングプレ−ト ３ ガス成分発生源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 浩樹 東京都港区虎ノ門一丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)発明者 酒谷 義広 東京都港区虎ノ門一丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 底部にガス成分発生源を内蔵して成るこ
    とを特徴とする、寿命警報機能を備えたスパッタリング
    タ−ゲット。
  2. 【請求項２】 ガス成分発生源が金属の水素化物であ
    る、請求項１に記載のスパッタリングタ−ゲット。
  3. 【請求項３】 ガス成分発生源が有機物である、請求項
    １に記載のスパッタリングタ−ゲット。
  4. 【請求項４】 ガス成分発生源が圧縮ガスを封入した容
    器である、請求項１に記載のスパッタリングタ−ゲッ
    ト。
  5. 【請求項５】 ガス成分発生源が空気の存在する空室で
    ある、請求項１に記載のスパッタリングタ−ゲット。
  6. 【請求項６】 ガス成分発生源が、スパッタリング成膜
    物に悪影響を与えないガスを封入した空室である、請求
    項１に記載のスパッタリングタ−ゲット。
JP5125067A 1993-04-28 1993-04-28 寿命警報機能を備えたスパッタリングタ−ゲット Pending JPH08176808A (ja)

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US08/233,171 US5487823A (en) 1993-04-28 1994-04-26 Sputtering targets having life alarm function
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