JPWO2008081585A1 - Sputtering target and manufacturing method thereof - Google Patents

Sputtering target and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JPWO2008081585A1
JPWO2008081585A1 JP2008552023A JP2008552023A JPWO2008081585A1 JP WO2008081585 A1 JPWO2008081585 A1 JP WO2008081585A1 JP 2008552023 A JP2008552023 A JP 2008552023A JP 2008552023 A JP2008552023 A JP 2008552023A JP WO2008081585 A1 JPWO2008081585 A1 JP WO2008081585A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
sputtering target
particles
target
metal particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008552023A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5215192B2 (en
Inventor
佐藤 道雄
道雄 佐藤
泰郎 高阪
泰郎 高阪
中村 隆
隆 中村
信昭 中島
信昭 中島
坂本 敏也
敏也 坂本
史行 川島
史行 川島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Materials Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Materials Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2008552023A priority Critical patent/JP5215192B2/en
Publication of JPWO2008081585A1 publication Critical patent/JPWO2008081585A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5215192B2 publication Critical patent/JP5215192B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04Impact or kinetic deposition of particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

スパッタリングターゲット1は、基体2上に堆積させた金属粒子4を有するターゲット層3を具備する。ターゲット層3の厚さ方向の断面における金属粒子4の最大径をX、最小径をY、最小径Yに対する最大径Xの比(X/Y)を金属粒子4の扁平率としたとき、ターゲット層3の厚さ方向の断面には扁平率が1.5以上の金属粒子が個数比率で90%以上存在している。ターゲット層3は例えばコールドスプレー法で形成される。The sputtering target 1 comprises a target layer 3 having metal particles 4 deposited on a substrate 2. When the maximum diameter of the metal particles 4 in the cross section in the thickness direction of the target layer 3 is X, the minimum diameter is Y, and the ratio of the maximum diameter X to the minimum diameter Y (X / Y) is the flatness of the metal particles 4, the target In the cross section in the thickness direction of the layer 3, 90% or more of metal particles having a flatness ratio of 1.5 or more are present. The target layer 3 is formed by, for example, a cold spray method.

Description

本発明はスパッタリングターゲットとその製造方法に関する。   The present invention relates to a sputtering target and a manufacturing method thereof.

半導体部品や液晶部品では、スパッタリング法を利用して各種の配線や電極を形成している。例えば、半導体基板やガラス基板等の被成膜基板上にスパッタリング法で各種の金属薄膜や金属化合物薄膜を形成する。これら薄膜は配線層、電極層、バリア層、下地層(ライナー材)等として利用される。金属薄膜や金属化合物薄膜の形成に用いられるスパッタリングターゲットを作製する場合、まず溶解法や焼結法で形成したブロックに鍛造や圧延等の加工を施し、熱処理で加工歪の除去や組織制御等を行う。この後、機械加工で所定寸法に仕上げ、最終的に冷却用バッキングプレートと接合する。   In semiconductor components and liquid crystal components, various wirings and electrodes are formed using a sputtering method. For example, various metal thin films and metal compound thin films are formed by a sputtering method on a deposition target substrate such as a semiconductor substrate or a glass substrate. These thin films are used as wiring layers, electrode layers, barrier layers, base layers (liner materials), and the like. When producing sputtering targets used for the formation of metal thin films and metal compound thin films, blocks such as melting and sintering are first subjected to processing such as forging and rolling, and heat treatment is used to remove processing strain and control the structure. Do. Thereafter, it is finished to a predetermined dimension by machining, and finally joined to a cooling backing plate.

スパッタリングターゲットは大型化される傾向にある。特に、液晶部品の形成に使用されるスパッタリングターゲットはガラス基板の大型化に伴って、ターゲット自体のサイズも大型化される傾向にある。従来の溶解法や焼結法を適用して作製したスパッタリングターゲットは、各種の工程を経て仕上げられるため、ターゲットサイズの大型化に伴って製造コストの増大が避けられない。ターゲットサイズの大型化に伴ってバッキングプレートとの接合作業が困難となることから、接合不良、ターゲットの反り、使用時におけるターゲットの剥離等が発生しやすくなる。さらに、パーティクル発生量の増加や異常放電の誘発による製品歩留りの低下が生じやすくなっている。   Sputtering targets tend to be upsized. In particular, sputtering targets used for forming liquid crystal components tend to increase the size of the target itself as the glass substrate increases. Since a sputtering target produced by applying a conventional melting method or sintering method is finished through various processes, an increase in manufacturing cost is inevitable with an increase in target size. As the target size increases, the joining operation with the backing plate becomes difficult, so that the joining failure, the warping of the target, the peeling of the target during use, and the like are likely to occur. Furthermore, the product yield is likely to decrease due to an increase in the amount of generated particles and the induction of abnormal discharge.

このような点に対して、ターゲットを構成する原料粉末を基体上に溶射法で溶融させつつ堆積させてスパッタリングターゲットを作製することが提案されている(特許文献1,2参照)。ターゲット層の形成に溶射法を適用することで、大型のスパッタリングターゲットの製造コストを低減することができる。しかしながら、スパッタリング装置に使用されるターゲットに関しては、溶射法を適用した製造方法は実用化されていないのが現状である。その理由としては、溶射法ではターゲット層(被膜)の高密度化が困難であることが挙げられる。さらに、大気中で原料粉末を溶融させつつ堆積させるため、ターゲット層中のガス成分の増加も問題となる。これらによって、異常放電が多発してパーティクルの発生数が増大するという重大な問題を招くことになる。   In order to solve this problem, it has been proposed to prepare a sputtering target by depositing raw material powder constituting the target while being melted on a substrate by a thermal spraying method (see Patent Documents 1 and 2). By applying a thermal spraying method to the formation of the target layer, the manufacturing cost of a large sputtering target can be reduced. However, regarding the target used in the sputtering apparatus, a manufacturing method using a thermal spraying method has not been put into practical use. The reason is that it is difficult to increase the density of the target layer (coating film) by the thermal spraying method. Furthermore, since the raw material powder is deposited while being melted in the atmosphere, an increase in the gas component in the target layer is also a problem. These cause a serious problem that abnormal discharge occurs frequently and the number of particles generated increases.

液晶部品の形成に使用されるスパッタリングターゲットでは、ターゲットサイズの大型化に伴って、欠陥に基づいて発生するスプラッシュやそれに起因するパーティクルの増加を抑制することが求められている。半導体素子では高集積度を達成するために配線幅の狭小化(例えば0.13μm、0.09μm、さらには0.065μm以下)が進められている。狭小化された配線やそれを有する半導体素子においては、例えば直径が0.2μm程度の微小パーティクルが混入しても、配線不良や素子不良等を引起すことになる。このため、微小パーティクルの発生をより一層抑制することが望まれている。溶射法を適用したスパッタリングターゲットは、このような要求に到底応えることができない。
特開平06−158303号公報 特開2002−339032公報
A sputtering target used for forming a liquid crystal component is required to suppress an increase in splash caused by defects and an increase in particles due to the increase in target size. In semiconductor devices, in order to achieve a high degree of integration, the wiring width is being narrowed (for example, 0.13 μm, 0.09 μm, and further 0.065 μm or less). In a narrowed wiring or a semiconductor element having the wiring, even if a minute particle having a diameter of about 0.2 μm is mixed, wiring defects, element defects, and the like are caused. For this reason, it is desired to further suppress the generation of minute particles. The sputtering target to which the thermal spraying method is applied cannot meet such a requirement at all.
Japanese Patent Laid-Open No. 06-158303 JP 2002-339032 A

本発明の目的は、大型ターゲット等の製造コストの低減を図った上で、ターゲットに起因するパーティクルの発生を抑制することを可能にしたスパッタリングターゲットとその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a sputtering target and a method for manufacturing the same that can suppress the generation of particles caused by the target while reducing the manufacturing cost of a large target and the like.

本発明の態様に係るスパッタリングターゲットは、基体と、前記基体上に堆積させた金属粒子を有するターゲット層とを具備するスパッタリングターゲットであって、前記ターゲット層の厚さ方向の断面における前記金属粒子の最大径をX、最小径をY、前記最小径Yに対する前記最大径Xの比(X/Y)を前記金属粒子の扁平率としたとき、前記ターゲット層の厚さ方向の断面における前記扁平率が1.5以上の前記金属粒子の個数比率が90%以上であることを特徴としている。   The sputtering target which concerns on the aspect of this invention is a sputtering target which comprises a base | substrate and the target layer which has the metal particle deposited on the said base | substrate, Comprising: The metal particle in the cross section of the thickness direction of the said target layer When the maximum diameter is X, the minimum diameter is Y, and the ratio of the maximum diameter X to the minimum diameter Y (X / Y) is the flatness of the metal particles, the flatness in the cross section in the thickness direction of the target layer The number ratio of the metal particles having a particle size of 1.5 or more is 90% or more.

本発明の態様に係るスパッタリングターゲットの製造方法は、基体と金属原料粒子とを準備する工程と、前記基体にコールドスプレー法を適用して前記金属原料粒子を高速で吹付け、前記基体上に金属粒子の堆積膜からなるターゲット層を形成する工程とを具備することを特徴としている。   A method for producing a sputtering target according to an aspect of the present invention includes a step of preparing a base and metal raw material particles, a spray method applied to the base at a high speed to spray the metal raw particles, and a metal on the base And a step of forming a target layer made of a deposited film of particles.

本発明の実施形態によるスパッタリングターゲットの構成およびターゲット層の断面状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the sputtering target by embodiment of this invention, and the cross-sectional state of a target layer. 図1に示すターゲット層の表面状態を示す平面図である。It is a top view which shows the surface state of the target layer shown in FIG. ターゲット層の断面における金属粒子の扁平率を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the flatness of the metal particle in the cross section of a target layer. 実施例2によるAlターゲット層の断面観察結果を示す拡大写真である。6 is an enlarged photograph showing a cross-sectional observation result of an Al target layer according to Example 2. 比較例1によるAlターゲット層の断面観察結果を示す拡大写真である。6 is an enlarged photograph showing a cross-sectional observation result of an Al target layer according to Comparative Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

1…スパッタリングターゲット、2…基体、3…ターゲット層、4…金属粒子。     DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sputtering target, 2 ... Base | substrate, 3 ... Target layer, 4 ... Metal particle.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図1および図2は本発明の実施形態によるスパッタリングターゲットを示す図である。図1はスパッタリングターゲットのターゲット層の断面状態を模式的に示す図、図2はターゲット層の平面状態を模式的に示す図である。これらの図に示すスパッタリングターゲット1は、基体2とその上に形成されたターゲット層3とを具備している。基体2はターゲット層3の被着体となるものであり、例えばCu、AlおよびFeから選ばれる金属または前記金属を主成分とする合金(SUS等)からなる金属基体が用いられる。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. 1 and 2 are views showing a sputtering target according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a cross-sectional state of a target layer of a sputtering target, and FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a planar state of the target layer. A sputtering target 1 shown in these drawings includes a base 2 and a target layer 3 formed thereon. The base 2 serves as an adherend of the target layer 3. For example, a metal base made of a metal selected from Cu, Al, and Fe or an alloy (SUS or the like) containing the metal as a main component is used.

金属基体2は冷却用のバッキングプレートを兼ねるものであってもよいし、またバッキングプレートとは別体であってもよい。バッキングプレートとは別体の金属基体2を用いる場合、ターゲット層3を金属基体2上に形成した後に、バッキングプレートと接合する工程が必要となる。特に、大型のスパッタリングターゲット1ではバッキングプレートとの接合作業が困難となり、それにより各種の不良を招くおそれがある。このため、金属基体2はバッキングプレートを兼ねるものであることが好ましい。   The metal substrate 2 may also serve as a cooling backing plate, or may be separate from the backing plate. When the metal substrate 2 separate from the backing plate is used, a step of joining the backing plate after forming the target layer 3 on the metal substrate 2 is required. In particular, with the large-sized sputtering target 1, it is difficult to join the backing plate, which may cause various defects. For this reason, it is preferable that the metal substrate 2 also serves as a backing plate.

ターゲット層3は金属基体2上に堆積させた金属粒子4を有している。言い換えると、ターゲット層3は金属粒子4の堆積膜で構成されている。金属基体2上への金属粒子4の堆積には、例えばコールドスプレー法が適用される。コールドスプレー法においては、金属粒子4の原料となる金属原料粒子(原料粉末)を高速ガス中に投入して金属基体2に衝突させる。金属原料粒子の衝突エネルギーで金属基体2の表面に活性面が現れ、さらに衝突エネルギーによって金属原料粒子が塑性変形する。その際に、衝突エネルギーが熱エネルギーに変換されて金属基体2と金属原料粒子(金属粒子4)とが接合する。   The target layer 3 has metal particles 4 deposited on the metal substrate 2. In other words, the target layer 3 is composed of a deposited film of metal particles 4. For the deposition of the metal particles 4 on the metal substrate 2, for example, a cold spray method is applied. In the cold spray method, metal raw material particles (raw material powder), which is a raw material of the metal particles 4, are put into a high-speed gas and collide with the metal substrate 2. An active surface appears on the surface of the metal substrate 2 by the collision energy of the metal raw material particles, and the metal raw material particles are plastically deformed by the collision energy. At that time, the collision energy is converted into thermal energy, and the metal substrate 2 and the metal raw material particles (metal particles 4) are joined.

衝突の際の発熱現象で金属粒子4同士が相互拡散して結合し、連続的に金属粒子4が堆積した被膜が得られる。しかも、金属粒子4の堆積速度や付着効率に優れることから、被膜は数mm以上の厚さとなり、大面積の金属基体2に被膜を形成する場合においても、被膜の剥離や金属基体2の大きな反り等が生じることはない。さらに、このような金属粒子4の堆積に基づいて厚膜化した被膜(ターゲット層3)の相対密度は、例えば従来の溶射法で堆積した被膜に比べて高密度化が容易であり、例えば相対密度が実質的に100%の被膜を得ることもできる。被膜の相対密度は金属原料粒子が塑性変形しやすい材料(塑性変形能が高い材料)や軟化温度が低い材料であるほど向上する傾向がある。   Due to the exothermic phenomenon at the time of collision, the metal particles 4 are mutually diffused and bonded to each other, so that a film in which the metal particles 4 are continuously deposited is obtained. Moreover, since the deposition rate and adhesion efficiency of the metal particles 4 are excellent, the coating has a thickness of several mm or more. Even when the coating is formed on the metal substrate 2 having a large area, the coating is peeled off or the metal substrate 2 is large. There is no warping. Furthermore, the relative density of the coating (target layer 3) thickened based on the deposition of the metal particles 4 is easy to increase compared to, for example, a coating deposited by the conventional thermal spraying method. A coating having a density of substantially 100% can also be obtained. The relative density of the coating tends to improve as the material of the metal raw material particles is easily plastically deformed (a material having a high plastic deformability) or a material having a lower softening temperature.

金属粒子4の堆積膜からなるターゲット層3を高密度化するにあたっては、粒子の高速衝突エネルギーを利用することが肝要である。そのため、高速化された粒子が堆積し始める臨界速度以上に金属原料粒子を加速することが望ましい。金属原料粒子を臨界速度以上に加速するためには、例えばガス定数が小さいHeガス等の不活性ガスを使用し、音速以上の流速としたガス流に金属原料粒子(原料粉末)を投入する。音速以上のガス流に投入された金属原料粒子はその気流で加速されて臨界速度以上となり、金属基体2に衝突して被膜が連続的に形成される。金属基体2に衝突した際、金属原料粒子は衝突エネルギーで塑性変形して扁平形状となり、その扁平率で被膜の相対密度が左右される。   In increasing the density of the target layer 3 made of the deposited film of the metal particles 4, it is important to use the high-speed collision energy of the particles. Therefore, it is desirable to accelerate the metal raw material particles beyond the critical speed at which the accelerated particles start to deposit. In order to accelerate the metal raw material particles to a critical velocity or higher, for example, an inert gas such as He gas having a small gas constant is used, and the metal raw material particles (raw material powder) are introduced into a gas flow having a flow velocity higher than the sonic velocity. The metal raw material particles thrown into the gas flow at or above the speed of sound are accelerated by the air flow and become above the critical velocity, and collide with the metal substrate 2 to form a coating continuously. When colliding with the metal substrate 2, the metal raw material particles are plastically deformed by the collision energy to become a flat shape, and the relative density of the coating is influenced by the flatness ratio.

高密度のターゲット層3は、ターゲット層3の厚さ方向の断面における扁平率が1.5以上の金属粒子(扁平粒子)4の個数比率を90%以上とすることにより実現される。ここで、扁平率はターゲット層3の厚さ方向の断面における金属粒子4の最大径をX、最小径をYとしたとき、最小径Yに対する最大径Xの比(X/Y)で表される。金属粒子4の扁平率は、例えば図3に示すように粒子の扁平方向にかかわらず、ターゲット層3の厚さ方向の断面に現れる粒子の長手方向の長さ(最大長さ)を最大径X、それと直交する方向の長さ(最小長さ)を最小径Yとして測定する。   The high-density target layer 3 is realized by setting the number ratio of the metal particles (flat particles) 4 having a flatness ratio of 1.5 or more in the cross section in the thickness direction of the target layer 3 to 90% or more. Here, the aspect ratio is expressed by a ratio (X / Y) of the maximum diameter X to the minimum diameter Y, where X is the maximum diameter of the metal particles 4 in the cross section in the thickness direction of the target layer 3 and Y is the minimum diameter. The For example, as shown in FIG. 3, the flatness of the metal particles 4 is the maximum length X of the length (maximum length) of the particles appearing in the cross section in the thickness direction of the target layer 3 regardless of the flatness direction of the particles. Then, the length (minimum length) in the direction orthogonal thereto is measured as the minimum diameter Y.

金属粒子の扁平率と扁平粒子の存在比率は、ターゲット層3の厚さ方向の任意の断面を光学顕微鏡で観察し、その視野内の金属粒子4の形状(扁平率)を画像解析により測定して求めるものとする。視野内の各粒子の扁平率を画像解析により求め、単位断面積(例えば1mm)あたりに存在する扁平粒子(扁平率が1.5以上の金属粒子4)の個数比率を求める。このような測定を任意の10箇所の断面に対して実施し、それらの平均値をターゲット層3における扁平粒子の存在比率(個数比率)とする。The flatness of the metal particles and the abundance ratio of the flat particles are obtained by observing an arbitrary cross section in the thickness direction of the target layer 3 with an optical microscope, and measuring the shape (flatness) of the metal particles 4 in the field of view by image analysis. To ask for. The flatness of each particle in the field of view is obtained by image analysis, and the number ratio of flat particles (the metal particles 4 having a flatness of 1.5 or more) present per unit cross-sectional area (for example, 1 mm 2 ) is obtained. Such measurement is performed on arbitrary cross-sections at 10 locations, and the average value thereof is defined as the abundance ratio (number ratio) of flat particles in the target layer 3.

金属基体2に堆積した金属粒子(堆積粒子)4の扁平率が1.5未満であるということは、原料粒子を金属基体2に衝突させた際のエネルギーが不十分であることを意味する。従って、そのような扁平状態が不十分な金属粒子4の比率が増大すると、金属粒子4の堆積膜からなるターゲット層3を十分に高密度化させることができない。言い換えると、扁平率が1.5以上の金属粒子(扁平粒子)4をターゲット層3の厚さ方向の断面に90%以上存在させることによって、高密度のターゲット層3を得ることが可能となる。   That the flatness of the metal particles (deposited particles) 4 deposited on the metal substrate 2 is less than 1.5 means that the energy when the raw material particles collide with the metal substrate 2 is insufficient. Therefore, when the ratio of the metal particles 4 having such an insufficient flat state increases, the target layer 3 made of the deposited film of the metal particles 4 cannot be sufficiently densified. In other words, it is possible to obtain a high-density target layer 3 by causing 90% or more of the metal particles (flat particles) 4 having a flatness ratio of 1.5 or more to be present in the cross section in the thickness direction of the target layer 3. .

金属粒子4の堆積膜からなるターゲット層3において、扁平率が1.5以上の金属粒子(扁平粒子)4の厚さ方向の断面における存在比率(個数比率)は90%以上であることが好ましい。さらに、金属粒子4の扁平率は2.0以上であることが好ましい。ターゲット層3は扁平率が1.5以上の金属粒子(扁平粒子)4を厚さ方向の断面に90%以上存在させるか、あるいは扁平率が2.0以上の金属粒子(扁平粒子)4を厚さ方向の断面に50%以上、さらに60%以上、またさらに90%以上存在させることが好ましい。これらによって、ターゲット層3の相対密度をより再現性よく向上させることが可能となる。   In the target layer 3 composed of the deposited film of the metal particles 4, the existence ratio (number ratio) in the cross section in the thickness direction of the metal particles (flat particles) 4 having a flatness ratio of 1.5 or more is preferably 90% or more. . Furthermore, the flatness of the metal particles 4 is preferably 2.0 or more. The target layer 3 has 90% or more of metal particles (flat particles) 4 with a flatness ratio of 1.5 or more in the cross section in the thickness direction, or metal particles (flat particles) 4 with a flatness ratio of 2.0 or more. It is preferable that 50% or more, 60% or more, or 90% or more be present in the cross section in the thickness direction. As a result, the relative density of the target layer 3 can be improved with higher reproducibility.

ターゲット層3の厚さ方向の断面において、金属粒子4の平均扁平率は1.8以上であることが好ましい。金属粒子4の平均扁平率を高めることによって、金属粒子4の堆積膜からなるターゲット層3をより一層高密度化することができる。金属粒子4の平均扁平率は上述した光学顕微鏡の観察視野内の全粒子の扁平率を平均して求めた値とする。この場合も任意の10箇所の断面に対して測定を実施し、それらの平均値を平均扁平率とする。ターゲット層3を構成する金属粒子4の平均扁平率は2.0以上であることが望ましい。   In the cross section in the thickness direction of the target layer 3, the average flatness of the metal particles 4 is preferably 1.8 or more. By increasing the average flatness of the metal particles 4, the target layer 3 made of a deposited film of the metal particles 4 can be further densified. The average flatness of the metal particles 4 is a value obtained by averaging the flatness of all particles in the observation field of the optical microscope described above. Also in this case, measurement is performed on arbitrary 10 cross sections, and the average value thereof is defined as the average flatness. The average flatness of the metal particles 4 constituting the target layer 3 is desirably 2.0 or more.

上述した金属粒子4の扁平率と扁平粒子の存在比率を満足する堆積膜によれば、相対密度が99%以上のターゲット層3を安定して実現することができる。ターゲット層3の相対密度が99%未満であると、例えば異常放電によるスプラッシュ現象が生じやすくなり、これにより各種スパッタ膜の不良原因となるパーティクルの発生量が増大する。これはスパッタ膜の製造歩留りの低下要因となる。ターゲット層3の相対密度は99.5%以上とすることがより好ましい。このような相対密度を有する堆積膜も実現可能であり、さらには相対密度が実質的に100%の堆積膜を実現することもできる。   According to the deposited film that satisfies the flatness ratio of the metal particles 4 and the existence ratio of the flat particles, the target layer 3 having a relative density of 99% or more can be stably realized. If the relative density of the target layer 3 is less than 99%, for example, a splash phenomenon due to abnormal discharge is likely to occur, and this increases the amount of particles that cause defects in various sputtered films. This causes a decrease in the production yield of the sputtered film. The relative density of the target layer 3 is more preferably 99.5% or more. A deposited film having such a relative density can also be realized, and further, a deposited film having a relative density of substantially 100% can be realized.

さらに、ターゲット層3は図2に示すように、表面に存在する金属粒子4の形状(平面形状)を、金属粒子4の最小径Yに対する最大径Xの比(X/Y)で表したとき、その平均値が1以上2以下の範囲であることが好ましい。ここで、金属粒子4の平面形状は断面形状と同様に、ターゲット層3の表面を光学顕微鏡で観察し、その視野内の金属粒子4の形状を画像解析により測定して求めるものとする。視野内の各粒子のX/Y比を画像解析により求め、その平均値を算出する。このような測定を任意の10箇所に対して実施し、それらの平均値をターゲット層3の表面における金属粒子4の平面形状の平均値とする。   Further, as shown in FIG. 2, the target layer 3 represents the shape (planar shape) of the metal particles 4 existing on the surface by the ratio (X / Y) of the maximum diameter X to the minimum diameter Y of the metal particles 4. The average value is preferably in the range of 1 or more and 2 or less. Here, the planar shape of the metal particles 4 is obtained by observing the surface of the target layer 3 with an optical microscope and measuring the shape of the metal particles 4 in the field of view by image analysis, similarly to the cross-sectional shape. The X / Y ratio of each particle in the field of view is obtained by image analysis, and the average value is calculated. Such measurement is carried out for any 10 locations, and the average value thereof is taken as the average value of the planar shape of the metal particles 4 on the surface of the target layer 3.

ターゲット層3の表面に存在する金属粒子4の平面形状(X/Y比)の平均値を1〜2の範囲とすることによって、スパッタリングターゲット1を用いてスパッタ成膜する際に、ターゲット層3の表面から粒子(スパッタ粒子)を均一に飛び出させることができる。これによって、被着基体上に堆積させる膜の膜厚均一性が向上する。さらに、エロージョンされるターゲット層3の表面に存在する金属粒子4間の段差が低くなるため、パーティクルの発生量を低減することが可能となる。このようなことから、ターゲット層3の表面に存在する金属粒子4の形状はなるべく等軸であることが望ましい。   When the average value of the planar shape (X / Y ratio) of the metal particles 4 existing on the surface of the target layer 3 is in the range of 1 to 2, the target layer 3 can be formed when the sputtering target 1 is used for sputtering. Particles (sputtered particles) can be uniformly ejected from the surface of the surface. Thereby, the film thickness uniformity of the film deposited on the adherend substrate is improved. Furthermore, since the level difference between the metal particles 4 existing on the surface of the target layer 3 to be eroded becomes low, the amount of generated particles can be reduced. For this reason, it is desirable that the shape of the metal particles 4 existing on the surface of the target layer 3 be as equiaxed as possible.

ターゲット層3の表面に存在する金属粒子4の平面形状(X/Y比)の平均値が2を超えると、スパッタ成膜した膜の膜厚分布が不均一になる。さらに、エロージョン形態が複雑になることで、金属粒子4間の段差に伴う粒子の脱落が生じやすくなるため、パーティクルを誘発しやすくなる。金属粒子4の平面形状(X/Y比)の平均値は1以上1.5以下の範囲であることがさらに好ましい。ここではターゲット層3の表面に存在する金属粒子4の形状を規定しているが、金属粒子4は金属基体2上に順に堆積していくため、ターゲット層3の表面と平行な方向に切断した断面においても同様な形状を有している。   If the average value of the planar shape (X / Y ratio) of the metal particles 4 existing on the surface of the target layer 3 exceeds 2, the film thickness distribution of the sputtered film becomes non-uniform. Furthermore, since the erosion form is complicated, the particles are likely to fall off due to the steps between the metal particles 4, and thus the particles are easily induced. The average value of the planar shape (X / Y ratio) of the metal particles 4 is more preferably in the range of 1 to 1.5. Here, the shape of the metal particles 4 existing on the surface of the target layer 3 is defined. However, since the metal particles 4 are sequentially deposited on the metal substrate 2, they are cut in a direction parallel to the surface of the target layer 3. The cross section has a similar shape.

金属粒子4の平面形状(X/Y比)の平均値が1〜2の範囲の組織を有するターゲット層3を得る上で、金属粒子4の原料となる金属原料粒子には球状または球状に近い形状を有する粒子を用いることが好ましい。楕円状や扁平状の金属原料粒子を用いた場合には、金属粒子4の平面形状が異形になりやすい。さらに、金属原料粒子の加熱温度とガス流体圧力も重要な因子となる。金属原料粒子は軟化温度近傍に加熱することが好ましい。これらの条件は金属粒子4の断面形状における扁平率の制御に対しても有効に作用する。   In obtaining the target layer 3 having a structure in which the average value of the planar shape (X / Y ratio) of the metal particles 4 is in the range of 1 to 2, the metal material particles used as the material of the metal particles 4 are spherical or nearly spherical. It is preferable to use particles having a shape. When elliptical or flat metal raw material particles are used, the planar shape of the metal particles 4 tends to be irregular. Furthermore, the heating temperature and gas fluid pressure of the metal raw material particles are also important factors. The metal raw material particles are preferably heated near the softening temperature. These conditions are effective for controlling the flatness of the cross-sectional shape of the metal particles 4.

金属粒子4の堆積膜で高密度のターゲット層3を実現するにあたって、金属粒子4には塑性変形しやすい材料や軟化温度が低い材料を使用することが好ましい。具体的には、金属粒子4はAl、Cu、Ti、Ni、Cr、CoおよびTaから選ばれる金属または前記金属を主成分とする合金からなることが好ましい。金属粒子4はAl、Al合金、Cu、Cu合金からなることがさらに好ましい。これら以外の金属材料粒子の堆積膜であっても、堆積条件等を調整することで密度を高めることが可能であるものの、上記した金属粒子4であれば容易にかつ再現性よく高密度化することができる。従って、この実施形態は上記した金属材料をスパッタ材料とするスパッタリングターゲット1に好適である。   In realizing the high-density target layer 3 with the deposited film of the metal particles 4, it is preferable to use a material that is easily plastically deformed or a material having a low softening temperature for the metal particles 4. Specifically, the metal particles 4 are preferably made of a metal selected from Al, Cu, Ti, Ni, Cr, Co, and Ta or an alloy containing the metal as a main component. More preferably, the metal particles 4 are made of Al, Al alloy, Cu, or Cu alloy. Even if the deposited film of metal material particles other than these can be increased in density by adjusting the deposition conditions and the like, the above-described metal particles 4 can be easily densified with high reproducibility. be able to. Therefore, this embodiment is suitable for the sputtering target 1 using the metal material described above as a sputtering material.

コールドスプレー法によれば、金属原料粒子が溶融することなく金属粒子4として堆積するため、堆積中に金属粒子4が酸化して酸素や窒素等のガス成分が増加することがない。このため、ガス成分量が低い金属原料粒子を使用することで、ガス成分の含有量が低いターゲット層3を得ることができる。高密度でガス含有量が低いスパッタリングターゲット1によれば、異常放電により誘発されるパーティクルの発生数を抑えることができる。従って、スパッタリング装置で形成する各種の薄膜、さらにはそれを用いた素子や部品の歩留りを高めることが可能となる。さらに、スパッタリングターゲット1の製造コストを低減することができるため、成膜コストを削減することが可能となる。   According to the cold spray method, the metal raw material particles are deposited as the metal particles 4 without melting, so that the metal particles 4 are not oxidized during the deposition and the gas components such as oxygen and nitrogen do not increase. For this reason, the target layer 3 with low gas component content can be obtained by using metal raw material particles with low gas component amount. According to the sputtering target 1 having a high density and a low gas content, the number of particles generated by abnormal discharge can be suppressed. Therefore, it is possible to increase the yield of various thin films formed by a sputtering apparatus, as well as elements and components using the thin films. Furthermore, since the manufacturing cost of the sputtering target 1 can be reduced, the film forming cost can be reduced.

さらに、金属原料粒子が溶融することなく堆積するため、金属粒子4は金属原料粒子の結晶構造が実質的に維持される。これによって、スパッタリングターゲット1をスパッタリングして得られる膜(スパッタ膜)の膜厚の均一性を高めることが可能となる。具体的には、ターゲット層3のX線回折結果を示す強度チャート(X線回折チャート)における第1ピークと第2ピークとの比率をP1、金属原料粒子のX線回折チャートにおける第1ピークと第2ピークとの比率をP2としたとき、P1とP2との差を10%以内とする。P1とP2との差は、式:[(P2−P1(絶対値))/P2×100(%)]に基づいて求めた値とする。ターゲット層3と金属原料粉末の第1ピークおよび第2ピークは、当然ながら同一結晶面に基づくものであることが前提となる。   Furthermore, since the metal raw material particles are deposited without melting, the metal particles 4 substantially maintain the crystal structure of the metal raw material particles. This makes it possible to improve the uniformity of the film thickness (sputtered film) obtained by sputtering the sputtering target 1. Specifically, the ratio of the first peak to the second peak in the intensity chart (X-ray diffraction chart) showing the X-ray diffraction result of the target layer 3 is P1, and the first peak in the X-ray diffraction chart of the metal raw material particles is When the ratio to the second peak is P2, the difference between P1 and P2 is set within 10%. The difference between P1 and P2 is a value determined based on the formula: [(P2-P1 (absolute value)) / P2 × 100 (%)]. Naturally, the first peak and the second peak of the target layer 3 and the metal raw material powder are based on the same crystal plane.

ターゲット層3を構成する金属粒子4の原料粒子に対するピーク比の差が10%以内であれば、堆積後の金属粒子4は金属原料粒子の結晶構造を実質的に維持していると判定することができる。そして、金属原料粒子の結晶構造を維持しつつ、金属粒子4を堆積させることによって、結晶構造の変化に伴うスパッタ膜の膜厚変動を抑制することができる。上記したピーク比の差が10%を超えると、堆積後の金属粒子4の結晶構造が金属原料粒子の結晶構造と異なることになり、スパッタ膜の膜厚が不均一になりやすい。これによって、スパッタリングターゲット1としての性能が低下する。   If the difference in the peak ratio of the metal particles 4 constituting the target layer 3 to the raw material particles is within 10%, it is determined that the deposited metal particles 4 substantially maintain the crystal structure of the metal raw material particles. Can do. Then, by depositing the metal particles 4 while maintaining the crystal structure of the metal raw material particles, it is possible to suppress the film thickness variation of the sputtered film accompanying the change of the crystal structure. If the difference in the peak ratio exceeds 10%, the crystal structure of the metal particles 4 after deposition is different from the crystal structure of the metal raw material particles, and the film thickness of the sputtered film tends to be nonuniform. Thereby, the performance as the sputtering target 1 is lowered.

上述した実施形態のスパッタリングターゲット1は、例えば以下のようにして作製される。まず、金属基体2とターゲット層3を構成する金属粒子4の原料となる金属粉末(金属原料粒子)とを用意する。堆積膜(ターゲット層3)の密度や堆積速度の向上を図る上で、金属粉末の粒子サイズは使用材料に応じて適宜に調整することが好ましい。AlやCu等の軟質金属材料を使用する場合、金属粉末の平均粒子径は酸素含有量等も加味して10〜60μmの範囲であることが好ましい。   The sputtering target 1 according to the above-described embodiment is manufactured as follows, for example. First, a metal powder (metal raw material particles) serving as a raw material for the metal particles 2 constituting the metal base 2 and the target layer 3 is prepared. In order to improve the density and deposition rate of the deposited film (target layer 3), the particle size of the metal powder is preferably adjusted as appropriate according to the material used. When a soft metal material such as Al or Cu is used, the average particle size of the metal powder is preferably in the range of 10 to 60 μm in consideration of the oxygen content and the like.

金属粉末は球状または球状に近い形状を有することが好ましい。楕円状や扁平状の金属粉末を用いた場合には、金属粒子4の平面形状や断面形状が異形になりやすい。球状または球状に近い形状を有する金属粉末は、アトマイズ法、回転電極法、真空噴霧急冷法等により得ることができる。これらの製法は使用する金属原料粒子(原料となる金属粉末)の不純物含有量や粒径によって適宜選択する。金属粉末を高速のガス流中に投入し、ガス流で加速された金属原料粒子を金属基体2に衝突させる。金属原料粒子の衝突エネルギー等に基づいて金属基体2上に金属粒子4の堆積膜からなるターゲット層3を形成する。   The metal powder preferably has a spherical shape or a nearly spherical shape. When an elliptical or flat metal powder is used, the planar shape and cross-sectional shape of the metal particles 4 are likely to be irregular. A metal powder having a spherical shape or a shape close to a spherical shape can be obtained by an atomizing method, a rotating electrode method, a vacuum spray quenching method, or the like. These production methods are appropriately selected depending on the impurity content and the particle size of the metal raw material particles (metal powder as the raw material) to be used. Metal powder is put into a high-speed gas flow, and metal raw material particles accelerated by the gas flow are made to collide with the metal substrate 2. A target layer 3 made of a deposited film of metal particles 4 is formed on the metal substrate 2 based on the collision energy of the metal raw material particles.

金属粉末はガス流で粒子が堆積し始める臨界速度以上に加速する。金属粉末を投入するガス流には、金属粉末を臨界速度以上に加速するために、ガス定数が小さいHeガス等の不活性ガスを使用することが好ましい。ガス流にHeガスを使用する場合、Heガスの消費による製造コストの増加を考慮して、減圧チャンバ内でHeガスを回収し、増圧して再利用することが好ましい。減圧チャンバ内で被膜を形成した場合、粒子速度が向上するため、N2ガスやArガスを成膜ガスとして利用することができる。これら不活性ガスを使用することによって、被膜の酸化を防止して低酸素量の堆積膜を実現することができる。The metal powder accelerates above the critical velocity at which particles begin to deposit in the gas stream. In order to accelerate the metal powder to a critical velocity or higher, an inert gas such as He gas having a small gas constant is preferably used for the gas flow into which the metal powder is charged. When He gas is used for the gas flow, it is preferable to recover He gas in the decompression chamber, increase the pressure, and reuse it in consideration of an increase in manufacturing cost due to consumption of He gas. When a film is formed in the decompression chamber, the particle velocity is improved, so that N 2 gas or Ar gas can be used as the film forming gas. By using these inert gases, it is possible to realize a deposited film with a low oxygen content by preventing oxidation of the coating.

上述した不活性ガスの流速を音速以上とし、そのようなガス流に金属粉末を投入することが好ましい。ガス流速を音速以上とするために、ガス吹き付けノズルの形状は内口径を絞り込んでラッパー状とすることが好ましい。ガス吹き付けノズルのくびれた部分からガスが噴出する際に、ガス流速が音速以上となり、その気流で粒子(金属粉末)が加速されて臨界速度以上とすることができる。粒子の堆積速度を高めてターゲット層3の製造コストを低減する上で、ノズル形状の最適化と共にノズルの複数化が有効である。   It is preferable that the flow rate of the above-described inert gas is set to be equal to or higher than the sound velocity, and the metal powder is introduced into such a gas flow. In order to make the gas flow velocity equal to or higher than the sound velocity, the shape of the gas blowing nozzle is preferably made into a wrapper shape by narrowing the inner diameter. When gas is ejected from the constricted portion of the gas spray nozzle, the gas flow velocity becomes higher than the sonic velocity, and particles (metal powder) can be accelerated by the air flow to be higher than the critical velocity. In order to increase the deposition rate of particles and reduce the production cost of the target layer 3, it is effective to optimize the nozzle shape and to use a plurality of nozzles.

ガス流で加速された粒子が金属基体2に衝突する際に、粒子速度が高いと粒子の塑性変形で表面酸化膜が除去されるため、酸素含有量を低下させることができる。金属粒子の材質により堆積し始める臨界速度は異なるが、粒子速度が700m/sec未満の場合には、粒子衝突時の変形が少なく、表面酸化膜の除去が不完全となる。これによって、ターゲット層3の酸素含有量が増加するだけでなく、膜密度も低下する。これに対して、粒子速度が700m/sec以上の場合には、衝突エネルギーが増大して粒子の変形が大きくなり、粒子の酸化被膜が除去されて堆積膜の酸素量を低減することができると共に、膜密度の向上を図ることが可能となる。   When particles accelerated by the gas flow collide with the metal substrate 2, if the particle velocity is high, the surface oxide film is removed by plastic deformation of the particles, so that the oxygen content can be reduced. The critical speed at which deposition starts depends on the material of the metal particles, but when the particle speed is less than 700 m / sec, deformation at the time of particle collision is small and the removal of the surface oxide film is incomplete. This not only increases the oxygen content of the target layer 3, but also reduces the film density. On the other hand, when the particle velocity is 700 m / sec or more, the collision energy increases and the deformation of the particles increases, and the oxide film of the particles can be removed and the amount of oxygen in the deposited film can be reduced. As a result, the film density can be improved.

金属粉末は軟化温度近傍の温度に加熱した状態でガス流に投入することが好ましい。これによって、表面形状(平面形状)が等軸で、かつ断面形状が扁平な金属粒子4を堆積させた組織が得られやすくなる。金属粉末は軟化開始温度以上に加熱することが好ましい。さらに、ガス流体としてHeガスを使用する場合、ガス圧力は0.6MPa以上に設定することが好ましい。これによって、金属原料粒子の流速が向上するため、表面での平面形状が等軸で、かつ断面形状が扁平な金属粒子4を堆積させた組織が得られやすくなる。   The metal powder is preferably introduced into the gas stream while being heated to a temperature close to the softening temperature. This makes it easy to obtain a structure in which metal particles 4 having a surface shape (planar shape) that is equiaxed and a flat cross-sectional shape are deposited. The metal powder is preferably heated to the softening start temperature or higher. Furthermore, when He gas is used as the gas fluid, the gas pressure is preferably set to 0.6 MPa or more. As a result, the flow rate of the metal raw material particles is improved, so that it is easy to obtain a structure in which the metal particles 4 having a flat planar shape on the surface and a flat cross-sectional shape are deposited.

上述したようなガス流で加速された金属粉末(金属原料粒子)を金属基体2に衝突させることによって、金属粒子4の堆積膜からなるターゲット層3を形成する。金属原料粒子は金属基体2への衝突エネルギーで塑性変形して断面形状が扁平になると共に、表面形状(平面形状)が等軸になる。このような金属粒子4の形状に基づいて高密度で酸素含有量等のガス成分量が低いターゲット層3を得ることができる。さらに、金属原料粒子の衝突時に粒成長するようなこともないため、微粒子状の金属粒子4で構成されたターゲット層3が得られる。このようなターゲット層3によれば、スパッタ成膜時におけるパーティクルの発生を抑制することが可能となる。   By colliding the metal powder (metal raw material particles) accelerated by the gas flow as described above against the metal substrate 2, the target layer 3 made of a deposited film of the metal particles 4 is formed. The metal raw material particles are plastically deformed by the collision energy to the metal substrate 2 to make the cross-sectional shape flat, and the surface shape (planar shape) becomes equiaxed. Based on the shape of such metal particles 4, the target layer 3 having a high density and a low amount of gas components such as oxygen content can be obtained. Furthermore, since no grain growth occurs at the time of collision of the metal raw material particles, the target layer 3 composed of the fine metal particles 4 can be obtained. According to such a target layer 3, it is possible to suppress generation of particles during sputtering film formation.

金属原料粒子を金属基体2上に堆積させて形成したターゲット層3は、堆積膜の表面が凹凸状態となるため、機械加工で表面を平坦化することが好ましい。機械加工面には加工による微細な付着物があり、それがスパッタ初期時のパーティクルの発生源となる場合がある。このため、加工面にドライアイスクリーニング処理等を施して、表面の付着物を除去することが好ましい。ドライアイスはそれ自体がターゲット面を汚染することがないため、ターゲット表面の清浄化処理として有効な手段である。ドライアイスは数mm程度のペレットを直接吹付けてもよいし、粉砕して1mm以下とした状態で吹付けてもよい。この際、吹付けるガス圧力は0.3MPa以上とすることが好ましい。それ以下の圧力では付着物を十分に除去することができないおそれがある。   The target layer 3 formed by depositing metal raw material particles on the metal substrate 2 is preferably flattened by machining because the surface of the deposited film becomes uneven. There are fine deposits due to processing on the machined surface, which may be a source of particles at the initial stage of sputtering. For this reason, it is preferable to remove the deposit on the surface by subjecting the processed surface to a dry eye screening process or the like. Since dry ice itself does not contaminate the target surface, it is an effective means for cleaning the target surface. Dry ice may be directly sprayed with a few mm pellets, or may be sprayed in a state of being crushed to 1 mm or less. At this time, the gas pressure to be sprayed is preferably 0.3 MPa or more. If the pressure is lower than that, there is a possibility that the deposit cannot be removed sufficiently.

金属原料粒子を金属基体2上に堆積させて形成したターゲット層3をそのまま使用する場合には、その表面に脱落しやすい粒子が付着していることがある。このため、金属粒子の堆積膜にドライアイスクリーニング処理等を施して、表面の脱落しやすい粒子を除去することが好ましい。ドライアイスクリーニング処理等による事前の表面処理を実施しないと、スパッタ初期時にパーティクルが増加する傾向がある。ドライアイスはそれ自体が堆積膜を汚染することがないため、堆積膜の形態制御の事前処理として有効である。   When the target layer 3 formed by depositing metal raw material particles on the metal substrate 2 is used as it is, particles that easily fall off may adhere to the surface. For this reason, it is preferable to subject the deposited film of metal particles to a dry eye screening process or the like to remove particles that easily fall off the surface. If a prior surface treatment such as a dry eye screening treatment is not performed, particles tend to increase at the initial stage of sputtering. Since dry ice itself does not contaminate the deposited film, it is effective as a pretreatment for controlling the form of the deposited film.

さらに、機械加工に関してはターゲットサイズが大きくなると大型機械加工設備が必要となるため、簡便に堆積膜表面の凹凸を平坦化する手段としてボールショット処理も有効である。表面を平坦化するボールとしては、ボール径が1.5mm以上のジルコニアボールが有効であるが、ボール材質は表面汚染が少なくなるようにターゲット層3と同材質であることが好ましい。ボールショット面とドライアイスクリーニング処理とを併用することで、平滑化した加工面に残留する付着物が除去され、異物のない面とすることができる。よって、パーティクルの発生量をさらに低減することが可能となる。ターゲット層3には堆積膜の軟化や脱ガス等を目的として、必要に応じてアニーリング処理が施される。   Furthermore, with regard to machining, since a large machining facility is required when the target size is increased, ball shot processing is also effective as a means for easily flattening unevenness on the surface of the deposited film. As a ball for flattening the surface, a zirconia ball having a ball diameter of 1.5 mm or more is effective, but the ball material is preferably the same material as the target layer 3 so as to reduce surface contamination. By using both the ball shot surface and the dry eye screening process, the deposits remaining on the smoothed processed surface are removed, and a surface free from foreign matter can be obtained. Therefore, it is possible to further reduce the generation amount of particles. The target layer 3 is subjected to annealing treatment as necessary for the purpose of softening or degassing the deposited film.

この実施形態のスパッタリングターゲット1は、ターゲット層3としての金属粒子4の堆積膜を粒子の吹き付けという簡易な工程で形成することができるため、スパッタリングターゲット1の製造コストを低減することが可能となる。特に、大面積のターゲット層3であっても良好にかつ効率よく形成することができるため、大型のスパッタリングターゲット1を低コストで作製することが可能となる。さらに、ターゲット層3はバッキングプレートを兼ねる金属基体2に直接形成することができるため、スパッタリングターゲットの大型化によるバッキングプレートとの接合不良等を招くこともない。   Since the sputtering target 1 of this embodiment can form the deposited film of the metal particles 4 as the target layer 3 by a simple process of spraying particles, the manufacturing cost of the sputtering target 1 can be reduced. . In particular, since the target layer 3 having a large area can be formed satisfactorily and efficiently, the large sputtering target 1 can be manufactured at low cost. Furthermore, since the target layer 3 can be directly formed on the metal substrate 2 that also serves as a backing plate, there is no possibility of a bonding failure with the backing plate due to an increase in the size of the sputtering target.

その上で、ターゲット層3は高密度化することができ、さらに酸素含有量等のガス成分量も低減することができるため、異常放電やそれに起因するスプラッシュの発生等が抑制される。これらによって、スパッタリング時におけるパーティクルの発生量を低減することが可能となる。パーティクルの抑制に関してはターゲット層3の微粒子化や平面形状も寄与する。ターゲット層3は金属原料粒子の結晶構造が実質的に維持されるため、スパッタ膜の膜厚の均一性を高めることができる。従って、この実施形態のスパッタリングターゲット1を用いることによって、各種素子や部品の配線、電極、バリア層、下地層等として用いられる金属薄膜や金属化合物薄膜を歩留りよく形成することが可能となる。   In addition, since the target layer 3 can be densified and the amount of gas components such as oxygen content can be reduced, abnormal discharge and occurrence of splash due to the abnormal discharge are suppressed. As a result, the amount of particles generated during sputtering can be reduced. Regarding the suppression of the particles, the fine particles of the target layer 3 and the planar shape also contribute. Since the target layer 3 substantially maintains the crystal structure of the metal raw material particles, the uniformity of the film thickness of the sputtered film can be improved. Therefore, by using the sputtering target 1 of this embodiment, it becomes possible to form a metal thin film or a metal compound thin film used as wiring of various elements and components, electrodes, barrier layers, base layers, etc. with a high yield.

さらに、使用済みのスパッタリングターゲット1に対しては、ターゲット層3のエロージョンされた部分に再度金属原料粒子の堆積工程を実施することによって、ターゲット層3を再生することができる。このように、この実施形態のターゲット層3は再生利用が可能であり、スパッタリングターゲット1の製造コストをさらに低減することが可能となる。従って、このようなスパッタリングターゲット1を各種薄膜形成用のスパッタリング装置に適用することによって、配線膜や素子等の不良発生原因となるスパッタ膜中へのパーティクルの混入を抑制することができると共に、各種素子や部品等の生産性の向上、並びに成膜コストの低減を図ることが可能となる。   Furthermore, with respect to the used sputtering target 1, the target layer 3 can be regenerated by performing the deposition process of the metal raw material particles again on the eroded portion of the target layer 3. Thus, the target layer 3 of this embodiment can be recycled, and the manufacturing cost of the sputtering target 1 can be further reduced. Therefore, by applying such a sputtering target 1 to a sputtering apparatus for forming various thin films, it is possible to suppress mixing of particles into the sputtered film that causes a defect such as a wiring film or an element. It becomes possible to improve the productivity of elements, components, etc., and to reduce the film formation cost.

次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。   Next, specific examples of the present invention and evaluation results thereof will be described.

(実施例1〜8)
まず、Cu製バッキングプレートを設置したコールドスプレー装置に、100psi(0.69MPa)のHeガス流を生じさせ、これに平均粒子径が35μmのAl粉末を投入した。Al粉末を200℃に加熱しながら、ノズル速度25mm/sec、ピッチ1mm、粉末供給量20〜40g/minで、Cu製バッキングプレート上に衝突させることによって、それぞれ厚さ12mmのAl堆積膜をターゲット層として形成した。
(Examples 1-8)
First, a He gas flow of 100 psi (0.69 MPa) was generated in a cold spray apparatus provided with a Cu backing plate, and Al powder having an average particle diameter of 35 μm was added thereto. While the Al powder is heated to 200 ° C., an Al deposited film having a thickness of 12 mm is targeted by colliding on a Cu backing plate at a nozzle speed of 25 mm / sec, a pitch of 1 mm, and a powder supply rate of 20 to 40 g / min. Formed as a layer.

次に、各堆積膜を直径200mm×厚さ10mmの大きさに機械加工した後、加工表面を0.45MPaの圧力でドライアイスクリーニング処理した。さらに、洗浄および乾燥処理を行った後、アニール処理および脱ガス処理として3×10−2Pa以下の真空雰囲気中にて250℃×3時間の条件で熱処理して、目的とするAlスパッタリングターゲットをそれぞれ得た。これらのスパッタリングターゲットのAlターゲット層の相対密度、酸素量、Al粒子の扁平率、扁平粒子の存在比、さらにX線回折によるピーク比を前述した方法にしたがって測定、評価した。それらの結果を表1に示す。実施例2によるAlターゲット層の厚さ方向の断面観察結果を図4に示す。Next, each deposited film was machined to a size of 200 mm in diameter and 10 mm in thickness, and then the processed surface was subjected to dry eye screening treatment at a pressure of 0.45 MPa. Furthermore, after performing cleaning and drying treatment, heat treatment is performed under conditions of 250 ° C. × 3 hours in a vacuum atmosphere of 3 × 10 −2 Pa or less as annealing treatment and degassing treatment, and the target Al sputtering target is obtained. I got each. The relative density of the Al target layer of these sputtering targets, the amount of oxygen, the flatness of the Al particles, the abundance ratio of the flat particles, and the peak ratio by X-ray diffraction were measured and evaluated according to the method described above. The results are shown in Table 1. FIG. 4 shows the result of cross-sectional observation in the thickness direction of the Al target layer according to Example 2.

(比較例1〜4)
コールドスプレー装置のHeガス圧力を50〜80psi(0.34〜0.55MPa)に設定する以外は、上記実施例と同様のAl粉末を用い、同様な条件でAl堆積膜をターゲット層として形成した。これらのAlスパッタリングターゲットについても、実施例と同様にして相対密度、酸素量、Al粒子の扁平率等を測定、評価した。それらの結果を表1に示す。比較例1によるAlターゲットの厚さ方向の断面観察結果を図5に示す。
(Comparative Examples 1-4)
Except for setting the He gas pressure of the cold spray device to 50 to 80 psi (0.34 to 0.55 MPa), an Al powder similar to the above example was used, and an Al deposited film was formed as a target layer under the same conditions. . For these Al sputtering targets, the relative density, oxygen content, flatness of Al particles, etc. were measured and evaluated in the same manner as in the Examples. The results are shown in Table 1. A cross-sectional observation result in the thickness direction of the Al target according to Comparative Example 1 is shown in FIG.

(比較例5)
実施例1と同様のAl粉末を用いて、減圧プラズマ溶射法でAlターゲット層を形成した。具体的には、減圧チャンバ内を真空排気した後、Arガスを導入してチャンバ内を13kPaの圧力とし、電流550A、電圧65V、Arガス流量/圧力を75/80に設定し、Cu製バッキングプレート上に厚さ12mmのAl堆積膜をターゲット層として形成した。次に、堆積膜を直径200mm×厚さ10mmの大きさに機械加工した後、加工表面を0.45MPaの圧力でドライアイスクリーニング処理した。さらに、洗浄および乾燥処理を行った後、アニールおよび脱ガス処理として3×10−2Pa以下の真空雰囲気中にて250℃×3時間の条件で熱処理した。このAlスパッタリングターゲットについても、上記実施例と同様にして相対密度、酸素量、Al粒子の扁平率等を測定、評価した。それらの結果を表1に示す。
(Comparative Example 5)
Using the same Al powder as in Example 1, an Al target layer was formed by low pressure plasma spraying. Specifically, after the vacuum chamber is evacuated, Ar gas is introduced to set the pressure in the chamber to 13 kPa, current 550 A, voltage 65 V, Ar gas flow rate / pressure is set to 75/80, Cu backing An Al deposited film having a thickness of 12 mm was formed as a target layer on the plate. Next, after the deposited film was machined to a size of 200 mm in diameter and 10 mm in thickness, the processed surface was subjected to dry eye screening treatment at a pressure of 0.45 MPa. Further, after washing and drying treatment, heat treatment was performed as annealing and degassing treatment in a vacuum atmosphere of 3 × 10 −2 Pa or less at 250 ° C. × 3 hours. Also for this Al sputtering target, the relative density, oxygen content, flatness of Al particles, etc. were measured and evaluated in the same manner as in the above examples. The results are shown in Table 1.

上述した実施例1〜8および比較例1〜5による各Alスパッタリングターゲットをマグネトロンスパッタリング装置に取り付けて、それぞれSi基板上に厚さ0.3μmのAl薄膜を成膜した。成膜後にSi基板上に付着した直径0.2μm以上のパーティクルの数をパーティクルカウンタで測定した。また、スパッタ工程における異常放電の発生回数をアークモニターで検出した。これらの結果を表1に併せて示す。   The Al sputtering targets according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5 described above were attached to a magnetron sputtering apparatus, and an Al thin film having a thickness of 0.3 μm was formed on the Si substrate. The number of particles having a diameter of 0.2 μm or more adhered on the Si substrate after film formation was measured with a particle counter. The number of occurrences of abnormal discharge in the sputtering process was detected with an arc monitor. These results are also shown in Table 1.

Figure 2008081585
Figure 2008081585

表1から明らかなように、実施例1〜8の各スパッタリングターゲットを用いた場合には、比較例1〜4や比較例5のスパッタリングターゲットに比べてパーティクルの発生量が少なく、また異常放電の発生回数も減少していることが分かる。これらの結果から、条件を適切化したコールドスプレー法でAl粒子を堆積させて形成したAlターゲット層を有する実施例1〜8のスパッタリングターゲットは、パーティクルや異常放電の発生を有効かつ安定に抑制することが可能であることが確認された。   As is clear from Table 1, when each sputtering target of Examples 1 to 8 was used, the amount of particles generated was smaller than that of Comparative Examples 1 to 4 and Comparative Example 5, and abnormal discharge was observed. It can be seen that the number of occurrences has also decreased. From these results, the sputtering targets of Examples 1 to 8 having Al target layers formed by depositing Al particles by a cold spray method with appropriate conditions effectively and stably suppress the generation of particles and abnormal discharge. It was confirmed that it was possible.

(実施例9〜15)
まず、Cu製バッキングプレートを設置したコールドスプレー装置に、100psi(0.69MPa)のHeガス流を生じさせ、これに平均粒子径が33μmのCu粉末を投入した。Cu粉末を250℃に加熱しながら、ノズル速度25mm/sec、ピッチ1mm、粉末供給量20〜40g/minで、Cu製バッキングプレート上に衝突させることによって、それぞれ厚さ12mmのCu堆積膜をターゲット層として形成した。
(Examples 9 to 15)
First, a He gas flow of 100 psi (0.69 MPa) was generated in a cold spray apparatus provided with a Cu backing plate, and Cu powder having an average particle diameter of 33 μm was added thereto. While the Cu powder is heated to 250 ° C., a Cu deposited film having a thickness of 12 mm is targeted by colliding on a Cu backing plate at a nozzle speed of 25 mm / sec, a pitch of 1 mm, and a powder supply amount of 20 to 40 g / min. Formed as a layer.

次に、各堆積膜を直径200mm×厚さ10mmの大きさに機械加工した後、加工表面を0.45MPaの圧力でドライアイスクリーニング処理した。さらに、洗浄および乾燥処理を行った後、アニールおよび脱ガス処理として3×10−2Pa以下の真空雰囲気中にて250℃×3時間の条件で熱処理して、目的とするCuスパッタリングターゲットをそれぞれ得た。これらスパッタリングターゲットのCuターゲット層の相対密度、酸素量、Cu粒子の扁平率、扁平粒子の存在比、さらにX線回折によるピーク比を前述した方法にしたがって測定、評価した。それらの結果を表2に示す。Next, each deposited film was machined to a size of 200 mm in diameter and 10 mm in thickness, and then the processed surface was subjected to dry eye screening treatment at a pressure of 0.45 MPa. Furthermore, after performing cleaning and drying treatment, heat treatment was performed under conditions of 250 ° C. × 3 hours in a vacuum atmosphere of 3 × 10 −2 Pa or less as annealing and degassing treatment, and the target Cu sputtering target was respectively set. Obtained. The relative density, oxygen content, flatness of Cu particles, abundance ratio of flat particles, and peak ratio by X-ray diffraction were measured and evaluated according to the above-described methods. The results are shown in Table 2.

(比較例6〜9)
コールドスプレー装置のHeガス圧力を50〜80psi(0.34〜0.55MPa)に設定する以外は、上記実施例と同様のCu粉末を用い、同様な条件でCu堆積膜をターゲット層として形成した。これらのCuスパッタリングターゲットについても、実施例と同様にして相対密度、酸素量、Cu粒子の扁平率等を測定、評価した。それらの結果を表2に示す。
(Comparative Examples 6-9)
Except for setting the He gas pressure of the cold spray device to 50 to 80 psi (0.34 to 0.55 MPa), the same Cu powder as in the above example was used, and a Cu deposited film was formed as a target layer under the same conditions. . For these Cu sputtering targets, the relative density, oxygen content, flatness of Cu particles, etc. were measured and evaluated in the same manner as in the Examples. The results are shown in Table 2.

(比較例10)
実施例9と同様のCu粉末を用いて、減圧プラズマ溶射法でCuターゲット層を形成した。具体的には、減圧チャンバ内を真空排気した後、Arガスを導入してチャンバ内を13kPaの圧力とし、電流600A、電圧65V、Arガス流量/圧力を75/80に設定し、Cu製バッキングプレート上に厚さ12mmのCu堆積膜をターゲット層として形成した。次に、堆積膜を直径200mm×厚さ10mmの大きさに機械加工した後、加工表面を0.45MPaの圧力でドライアイスクリーニング処理した。さらに、洗浄および乾燥処理を行った後、アニールおよび脱ガス処理として3×10−2Pa以下の真空雰囲気中にて250℃×3時間の条件で熱処理した。このCuスパッタリングターゲットについても、上記実施例と同様にして相対密度、酸素量、Cu粒子の扁平率等を測定、評価した。それらの結果を表2に示す。
(Comparative Example 10)
Using the same Cu powder as in Example 9, a Cu target layer was formed by a low pressure plasma spraying method. Specifically, after the vacuum chamber is evacuated, Ar gas is introduced to set the pressure in the chamber to 13 kPa, current 600A, voltage 65V, Ar gas flow / pressure set to 75/80, and Cu backing. A 12 mm thick Cu deposited film was formed on the plate as a target layer. Next, after the deposited film was machined to a size of 200 mm in diameter and 10 mm in thickness, the processed surface was subjected to dry eye screening treatment at a pressure of 0.45 MPa. Further, after washing and drying treatment, heat treatment was performed as annealing and degassing treatment in a vacuum atmosphere of 3 × 10 −2 Pa or less at 250 ° C. × 3 hours. For this Cu sputtering target, the relative density, oxygen content, flatness of Cu particles, etc. were measured and evaluated in the same manner as in the above examples. The results are shown in Table 2.

上述した実施例9〜15および比較例6〜10による各Cuスパッタリングターゲットをマグネトロンスパッタリング装置に取り付けて、それぞれSi基板上に厚さ0.3μmのCu薄膜を成膜した。成膜後にSi基板上に付着した直径0.2μm以上のパーティクルの数をパーティクルカウンタで測定した。また、スパッタ工程における異常放電の発生回数をアークモニターで検出した。これらの結果を表2に併せて示す。   Each Cu sputtering target according to Examples 9 to 15 and Comparative Examples 6 to 10 described above was attached to a magnetron sputtering apparatus, and a Cu thin film having a thickness of 0.3 μm was formed on each Si substrate. The number of particles having a diameter of 0.2 μm or more adhered on the Si substrate after film formation was measured with a particle counter. The number of occurrences of abnormal discharge in the sputtering process was detected with an arc monitor. These results are also shown in Table 2.

Figure 2008081585
Figure 2008081585

表2から明らかなように、実施例9〜15の各スパッタリングターゲットを用いた場合には、比較例6〜9や比較例10のスパッタリングターゲットに比べてパーティクルの発生量が少なく、また異常放電の発生回数も減少していることが分かる。これらの結果から、条件を適切化したコールドスプレー法でCu粒子を堆積させて形成したCuターゲット層を有する実施例9〜15のスパッタリングターゲットは、パーティクルや異常放電の発生を有効かつ安定に抑制することが可能であることが確認された。   As is clear from Table 2, when each of the sputtering targets of Examples 9 to 15 was used, the amount of generated particles was small compared to the sputtering targets of Comparative Examples 6 to 9 and Comparative Example 10, and abnormal discharge occurred. It can be seen that the number of occurrences has also decreased. From these results, the sputtering targets of Examples 9 to 15 having Cu target layers formed by depositing Cu particles by the cold spray method with appropriate conditions effectively and stably suppress the generation of particles and abnormal discharge. It was confirmed that it was possible.

(実施例16〜23)
まず、Cu製バッキングプレートを設置したコールドスプレー装置に、100psi(0.69MPa)のHeガス流を生じさせ、これに平均粒子径が27μmのAl粉末を投入した。Al粉末としては回転電極法で作製した球状粒子を使用した。このようなAl粉末を230℃に加熱しながら、ノズル速度30mm/sec、ピッチ1mm、粉末供給量20〜40g/minで、Cu製バッキングプレート上に衝突させることによって、それぞれ厚さ12mmのAl堆積膜をターゲット層として形成した。
(Examples 16 to 23)
First, a He gas flow of 100 psi (0.69 MPa) was generated in a cold spray apparatus provided with a Cu backing plate, and Al powder having an average particle diameter of 27 μm was added thereto. As the Al powder, spherical particles produced by the rotating electrode method were used. While such Al powder is heated to 230 ° C., it collides onto a Cu backing plate at a nozzle speed of 30 mm / sec, a pitch of 1 mm, and a powder supply rate of 20 to 40 g / min, thereby depositing Al of 12 mm thickness. A film was formed as a target layer.

次に、各堆積膜を直径200mm×厚さ10mmの大きさに機械加工した後、加工表面を0.45MPaの圧力でドライアイスクリーニング処理した。さらに、洗浄および乾燥処理を行った後、アニールおよび脱ガス処理として3×10−2Pa以下の真空雰囲気中にて250℃×3時間の条件で熱処理して、目的とするAlスパッタリングターゲットをそれぞれ得た。これらスパッタリングターゲットのAlターゲット層の相対密度、酸素量、断面におけるAl粒子の扁平率と扁平粒子の存在比、表面におけるAl粒子の形状(平均値)を前述した方法にしたがって測定、評価した。それらの結果を表3に示す。Next, each deposited film was machined to a size of 200 mm in diameter and 10 mm in thickness, and then the processed surface was subjected to dry eye screening treatment at a pressure of 0.45 MPa. Furthermore, after performing cleaning and drying treatment, heat treatment was performed under conditions of 250 ° C. × 3 hours in a vacuum atmosphere of 3 × 10 −2 Pa or less as annealing and degassing treatment, and the target Al sputtering targets were respectively obtained. Obtained. The relative density of the Al target layer of these sputtering targets, the amount of oxygen, the flatness of Al particles in the cross section, the abundance ratio of the flat particles, and the shape (average value) of the Al particles on the surface were measured and evaluated according to the methods described above. The results are shown in Table 3.

実施例16〜23による各Alスパッタリングターゲットをマグネトロンスパッタリング装置に取り付けて、それぞれSi基板上に厚さ0.3μmのAl薄膜を成膜した。成膜後にSi基板上に付着した直径0.2μm以上のパーティクルの数をパーティクルカウンタで測定した。また、スパッタ工程における異常放電の発生回数をアークモニターで検出した。これらの結果を表3に示す。表3には比較例1〜4の結果も併せて示す。   Each Al sputtering target according to Examples 16 to 23 was attached to a magnetron sputtering apparatus, and an Al thin film having a thickness of 0.3 μm was formed on each Si substrate. The number of particles having a diameter of 0.2 μm or more adhered on the Si substrate after film formation was measured with a particle counter. The number of occurrences of abnormal discharge in the sputtering process was detected with an arc monitor. These results are shown in Table 3. Table 3 also shows the results of Comparative Examples 1 to 4.

Figure 2008081585
Figure 2008081585

表3から明らかなように、実施例16〜23の各スパッタリングターゲットを用いた場合には、パーティクルの発生量が少なく、また異常放電の発生回数も減少していることが分かる。これらの結果から、実施例16〜23のスパッタリングターゲットはパーティクルや異常放電の発生を有効かつ安定に抑制することが可能であることが確認された。   As can be seen from Table 3, when the sputtering targets of Examples 16 to 23 were used, the generation amount of particles was small and the number of occurrences of abnormal discharge was also reduced. From these results, it was confirmed that the sputtering targets of Examples 16 to 23 can effectively and stably suppress the generation of particles and abnormal discharge.

(実施例24〜30)
まず、Cu製バッキングプレートを設置したコールドスプレー装置に、100psi(0.69MPa)のHeガス流を生じさせ、これに平均粒子径が28μmのCu粉末を投入した。Cu粉末としては回転電極法で作製した球状粒子を使用した。このようなCu粉末を300℃に加熱しながら、ノズル速度30mm/sec、ピッチ1mm、粉末供給量20〜40g/minで、Cu製バッキングプレート上に衝突させることによって、それぞれ厚さ12mmのCu堆積膜をターゲット層として形成した。
(Examples 24 to 30)
First, a He gas flow of 100 psi (0.69 MPa) was generated in a cold spray apparatus provided with a Cu backing plate, and Cu powder having an average particle diameter of 28 μm was added thereto. As the Cu powder, spherical particles produced by the rotating electrode method were used. While such Cu powder is heated to 300 ° C., it is allowed to collide onto a Cu backing plate at a nozzle speed of 30 mm / sec, a pitch of 1 mm, and a powder supply rate of 20 to 40 g / min, thereby depositing Cu having a thickness of 12 mm. A film was formed as a target layer.

次に、各堆積膜を直径200mm×厚さ10mmの大きさに機械加工した後、加工表面を0.45MPaの圧力でドライアイスクリーニング処理した。さらに、洗浄および乾燥処理を行った後、アニールおよび脱ガス処理として3×10−2Pa以下の真空雰囲気中にて250℃×3時間の条件で熱処理して、目的とするCuスパッタリングターゲットをそれぞれ得た。これらスパッタリングターゲットのCuターゲット層の相対密度、酸素量、断面におけるCu粒子の扁平率と扁平粒子の存在比、表面におけるCu粒子の形状(平均値)を前述した方法にしたがって測定、評価した。それらの結果を表4に示す。Next, each deposited film was machined to a size of 200 mm in diameter and 10 mm in thickness, and then the processed surface was subjected to dry eye screening treatment at a pressure of 0.45 MPa. Furthermore, after performing cleaning and drying treatment, heat treatment was performed under conditions of 250 ° C. × 3 hours in a vacuum atmosphere of 3 × 10 −2 Pa or less as annealing and degassing treatment, and the target Cu sputtering target was respectively set. Obtained. The relative density of the Cu target layer of these sputtering targets, the amount of oxygen, the flatness of the Cu particles in the cross section, the abundance ratio of the flat particles, and the shape (average value) of the Cu particles on the surface were measured and evaluated according to the methods described above. The results are shown in Table 4.

実施例24〜30による各Cuスパッタリングターゲットをマグネトロンスパッタリング装置に取り付けて、それぞれSi基板上に厚さ0.3μmのCu薄膜を成膜した。成膜後にSi基板上に付着した直径0.2μm以上のパーティクルの数をパーティクルカウンタで測定した。また、スパッタ工程における異常放電の発生回数をアークモニターで検出した。これらの結果を表4に示す。表4には比較例6〜9の結果も併せて示す。   Each Cu sputtering target according to Examples 24 to 30 was attached to a magnetron sputtering apparatus, and a Cu thin film having a thickness of 0.3 μm was formed on each Si substrate. The number of particles having a diameter of 0.2 μm or more adhered on the Si substrate after film formation was measured with a particle counter. The number of occurrences of abnormal discharge in the sputtering process was detected with an arc monitor. These results are shown in Table 4. Table 4 also shows the results of Comparative Examples 6-9.

Figure 2008081585
Figure 2008081585

表4から明らかなように、実施例24〜30の各スパッタリングターゲットを用いた場合には、パーティクルの発生量が少なく、また異常放電の発生回数も減少していることが分かる。これらの結果から、実施例24〜30のスパッタリングターゲットは、パーティクルや異常放電の発生を有効かつ安定に抑制することが可能であることが確認された。   As can be seen from Table 4, when each of the sputtering targets of Examples 24 to 30 is used, the generation amount of particles is small and the number of occurrences of abnormal discharge is also decreased. From these results, it was confirmed that the sputtering targets of Examples 24 to 30 can effectively and stably suppress the generation of particles and abnormal discharge.

本発明の態様に係るスパッタリングターゲットとその製造方法では、低コストの金属粒子の堆積膜をターゲット層に適用し、その上で堆積膜(ターゲット層)の高密度化を図っている。従って、スパッタリングターゲットの製造コストの低減を図った上で、スパッタリングターゲットに起因するパーティクルの発生を抑制することが可能となる。本発明によれば、高性能のスパッタリングターゲットを安価に提供することが可能となる。   In the sputtering target and the manufacturing method thereof according to the aspect of the present invention, a low-cost deposited film of metal particles is applied to the target layer, and then the density of the deposited film (target layer) is increased. Therefore, it is possible to suppress the generation of particles due to the sputtering target while reducing the manufacturing cost of the sputtering target. According to the present invention, it is possible to provide a high-performance sputtering target at low cost.

Claims (20)

基体と、前記基体上に堆積させた金属粒子を有するターゲット層とを具備するスパッタリングターゲットであって、
前記ターゲット層の厚さ方向の断面における前記金属粒子の最大径をX、最小径をY、前記最小径Yに対する前記最大径Xの比(X/Y)を前記金属粒子の扁平率としたとき、前記ターゲット層の厚さ方向の断面における前記扁平率が1.5以上の前記金属粒子の個数比率が90%以上であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
A sputtering target comprising a substrate and a target layer having metal particles deposited on the substrate,
When the maximum diameter of the metal particles in the cross section in the thickness direction of the target layer is X, the minimum diameter is Y, and the ratio of the maximum diameter X to the minimum diameter Y (X / Y) is the flatness of the metal particles. A sputtering target, wherein the number ratio of the metal particles having a flatness ratio of 1.5 or more in a cross section in the thickness direction of the target layer is 90% or more.
請求項1記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記ターゲット層の厚さ方向の断面における前記金属粒子の平均扁平率が1.8以上であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
The sputtering target according to claim 1, wherein
The sputtering target, wherein an average flatness of the metal particles in a cross section in the thickness direction of the target layer is 1.8 or more.
請求項1記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記ターゲット層の表面に存在する前記金属粒子の最大径をX、最小径をY、前記最小径Yに対する前記最大径Xの比(X/Y)を前記金属粒子の平面形状としたとき、前記ターゲット層の表面に存在する前記金属粒子の前記平面形状の平均値が1以上2以下の範囲であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
The sputtering target according to claim 1, wherein
When the maximum diameter of the metal particles existing on the surface of the target layer is X, the minimum diameter is Y, and the ratio of the maximum diameter X to the minimum diameter Y (X / Y) is the planar shape of the metal particles, The sputtering target, wherein an average value of the planar shape of the metal particles present on the surface of the target layer is in a range of 1 or more and 2 or less.
請求項1記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記ターゲット層は99%以上の相対密度を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
The sputtering target according to claim 1, wherein
The sputtering target according to claim 1, wherein the target layer has a relative density of 99% or more.
請求項1項記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記ターゲット層のX線回折チャートにおける第1ピークと第2ピークとの比率をP1、前記基体上に堆積させる前の金属原料粒子のX線回折チャートにおける第1ピークと第2ピークとの比率をP2としたとき、前記P1と前記P2との差が10%以内であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
The sputtering target according to claim 1,
The ratio between the first peak and the second peak in the X-ray diffraction chart of the target layer is P1, and the ratio between the first peak and the second peak in the X-ray diffraction chart of the metal raw material particles before being deposited on the substrate is A sputtering target characterized in that the difference between P1 and P2 is within 10% when P2.
請求項1記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記金属粒子はAl、Cu、Ti、Ni、Cr、CoおよびTaから選ばれる金属または前記金属を主成分とする合金からなることを特徴とするスパッタリングターゲット。
The sputtering target according to claim 1, wherein
The metal particle is made of a metal selected from Al, Cu, Ti, Ni, Cr, Co and Ta or an alloy containing the metal as a main component.
請求項1記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記金属粒子はAlおよびCuから選ばれる金属または前記金属を主成分とする合金からなることを特徴とするスパッタリングターゲット。
The sputtering target according to claim 1, wherein
The sputtering target, wherein the metal particles are made of a metal selected from Al and Cu or an alloy containing the metal as a main component.
請求項1記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記基体はCu、AlおよびFeから選ばれる金属または前記金属を主成分とする合金からなることを特徴とするスパッタリングターゲット。
The sputtering target according to claim 1, wherein
The sputtering substrate according to claim 1, wherein the substrate is made of a metal selected from Cu, Al and Fe or an alloy containing the metal as a main component.
請求項1記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記ターゲット層は前記基体上にコールドスプレー法で堆積させた前記金属粒子の堆積膜からなることを特徴とするスパッタリングターゲット。
The sputtering target according to claim 1, wherein
The sputtering target according to claim 1, wherein the target layer comprises a deposited film of the metal particles deposited on the substrate by a cold spray method.
基体と金属原料粒子とを準備する工程と、
前記基体にコールドスプレー法を適用して前記金属原料粒子を高速で吹付け、前記基体上に金属粒子の堆積膜からなるターゲット層を形成する工程と
を具備することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
Preparing a substrate and metal raw material particles;
Applying a cold spray method to the substrate to spray the metal raw material particles at a high speed to form a target layer comprising a deposited film of metal particles on the substrate. Method.
請求項10記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記金属原料粒子を不活性ガス流で加速して前記基体に衝突させることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
In the manufacturing method of the sputtering target of Claim 10,
A method of manufacturing a sputtering target, wherein the metal raw material particles are accelerated by an inert gas flow and collide with the substrate.
請求項11記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記金属原料粒子を加熱しつつ前記不活性ガス流で加速することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
In the manufacturing method of the sputtering target of Claim 11,
A method of manufacturing a sputtering target, wherein the metal raw material particles are accelerated by the inert gas flow while being heated.
請求項10項記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記ターゲット層のX線回折チャートにおける第1ピークと第2ピークとの比率をP1、前記金属原料粒子のX線回折チャートにおける第1ピークと第2ピークとの比率をP2としたとき、前記P1と前記P2との差が10%以内であることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
In the manufacturing method of the sputtering target of Claim 10,
When the ratio of the first peak to the second peak in the X-ray diffraction chart of the target layer is P1, and the ratio of the first peak to the second peak in the X-ray diffraction chart of the metal raw material particles is P2, the P1 And the difference between P2 and the P2 is within 10%.
請求項10記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記ターゲット層の厚さ方向の断面における前記金属粒子の最大径をX、最小径をY、前記最小径Yに対する前記最大径Xの比(X/Y)を前記金属粒子の扁平率としたとき、前記ターゲット層の厚さ方向の断面における前記扁平率が1.5以上の前記金属粒子の個数比率を90%以上とすることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
In the manufacturing method of the sputtering target of Claim 10,
When the maximum diameter of the metal particles in the cross section in the thickness direction of the target layer is X, the minimum diameter is Y, and the ratio of the maximum diameter X to the minimum diameter Y (X / Y) is the flatness of the metal particles. A method for producing a sputtering target, wherein the number ratio of the metal particles having a flatness ratio of 1.5 or more in a cross section in the thickness direction of the target layer is 90% or more.
請求項14記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記ターゲット層の厚さ方向の断面における前記金属粒子の平均扁平率を1.8以上とすることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
In the manufacturing method of the sputtering target of Claim 14,
An average flatness ratio of the metal particles in a cross section in the thickness direction of the target layer is set to 1.8 or more.
請求項10記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記ターゲット層の表面に存在する前記金属粒子の最大径をX、最小径をY、前記最小径Yに対する前記最大径Xの比(X/Y)を前記金属粒子の平面形状としたとき、前記ターゲット層の表面に存在する前記金属粒子の前記平面形状を1以上2以下の範囲とすることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
In the manufacturing method of the sputtering target of Claim 10,
When the maximum diameter of the metal particles existing on the surface of the target layer is X, the minimum diameter is Y, and the ratio of the maximum diameter X to the minimum diameter Y (X / Y) is the planar shape of the metal particles, A method for producing a sputtering target, wherein the planar shape of the metal particles present on the surface of the target layer is in the range of 1 to 2.
請求項10記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記金属粒子はAl、Cu、Ti、Ni、Cr、CoおよびTaから選ばれる金属または前記金属を主成分とする合金からなることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
In the manufacturing method of the sputtering target of Claim 10,
The method for producing a sputtering target, wherein the metal particles are made of a metal selected from Al, Cu, Ti, Ni, Cr, Co, and Ta or an alloy containing the metal as a main component.
請求項10記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記金属粒子はAlおよびCuから選ばれる金属または前記金属を主成分とする合金からなることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
In the manufacturing method of the sputtering target of Claim 10,
The method for producing a sputtering target, wherein the metal particles are made of a metal selected from Al and Cu or an alloy containing the metal as a main component.
請求項10記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記基体はCu、AlおよびFeから選ばれる金属または前記金属を主成分とする合金からなることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
In the manufacturing method of the sputtering target of Claim 10,
The method of manufacturing a sputtering target, wherein the substrate is made of a metal selected from Cu, Al, and Fe or an alloy containing the metal as a main component.
請求項10記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
さらに、前記金属粒子の堆積膜の表面を平坦化する工程と、
前記平坦化した表面にドライアイスクリーニング処理を施す工程と
を具備することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
In the manufacturing method of the sputtering target of Claim 10,
And planarizing the surface of the deposited film of metal particles;
And a step of subjecting the flattened surface to a dry eye screening process.
JP2008552023A 2007-01-05 2007-12-26 Sputtering target Active JP5215192B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008552023A JP5215192B2 (en) 2007-01-05 2007-12-26 Sputtering target

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007000461 2007-01-05
JP2007000461 2007-01-05
JP2007257531 2007-10-01
JP2007257531 2007-10-01
JP2008552023A JP5215192B2 (en) 2007-01-05 2007-12-26 Sputtering target
PCT/JP2007/001470 WO2008081585A1 (en) 2007-01-05 2007-12-26 Sputtering target and method for production thereof

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012248166A Division JP5571152B2 (en) 2007-01-05 2012-11-12 Manufacturing method of sputtering target

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2008081585A1 true JPWO2008081585A1 (en) 2010-04-30
JP5215192B2 JP5215192B2 (en) 2013-06-19

Family

ID=39588274

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008552023A Active JP5215192B2 (en) 2007-01-05 2007-12-26 Sputtering target
JP2012248166A Active JP5571152B2 (en) 2007-01-05 2012-11-12 Manufacturing method of sputtering target

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012248166A Active JP5571152B2 (en) 2007-01-05 2012-11-12 Manufacturing method of sputtering target

Country Status (3)

Country Link
JP (2) JP5215192B2 (en)
TW (1) TW200907087A (en)
WO (1) WO2008081585A1 (en)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080145688A1 (en) 2006-12-13 2008-06-19 H.C. Starck Inc. Method of joining tantalum clade steel structures
US8197894B2 (en) 2007-05-04 2012-06-12 H.C. Starck Gmbh Methods of forming sputtering targets
US8246903B2 (en) 2008-09-09 2012-08-21 H.C. Starck Inc. Dynamic dehydriding of refractory metal powders
US8043655B2 (en) * 2008-10-06 2011-10-25 H.C. Starck, Inc. Low-energy method of manufacturing bulk metallic structures with submicron grain sizes
US20100108503A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Applied Quantum Technology, Llc Chalcogenide alloy sputter targets for photovoltaic applications and methods of manufacturing the same
JP2012161156A (en) * 2011-01-31 2012-08-23 Toshiba Corp Gas insulation switchgear
DE102011012034A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-23 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Tubular sputtering target
JP5889549B2 (en) * 2011-06-17 2016-03-22 株式会社東芝 Current-carrying member for gas insulated switchgear
US9412568B2 (en) 2011-09-29 2016-08-09 H.C. Starck, Inc. Large-area sputtering targets
KR20140054419A (en) * 2011-10-14 2014-05-08 가부시키가이샤 아루박 Target assembly and production method therefor
JP5979034B2 (en) * 2013-02-14 2016-08-24 三菱マテリアル株式会社 Sputtering target for protective film formation
JP6602550B2 (en) * 2014-04-28 2019-11-06 株式会社アライドマテリアル Material for sputtering target
AT14346U1 (en) 2014-07-08 2015-09-15 Plansee Se Target and method of making a target
CZ306441B6 (en) * 2014-12-05 2017-01-25 Safina, A.S. A method of manufacturing a metal body with a homogeneous, fine-grained structure using the cold spray technology; the metal body thus produced; and a method of repairing the dedusted metal bodies used
US10604836B2 (en) 2015-05-15 2020-03-31 Materion Corporation Methods for surface preparation of sputtering target
JP6649245B2 (en) 2016-12-28 2020-02-19 株式会社コベルコ科研 Repair method of backing plate for sputtering target and repaired backing plate
JP7225170B2 (en) * 2020-08-05 2023-02-20 松田産業株式会社 Ag alloy cylindrical sputtering target, sputtering apparatus, and method for manufacturing electronic device

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06158303A (en) * 1992-11-20 1994-06-07 Mitsubishi Materials Corp Target for sputtering and its produciton
JP3755159B2 (en) * 1995-03-08 2006-03-15 住友金属鉱山株式会社 Oxide sintered body
JP3212024B2 (en) * 1996-11-14 2001-09-25 日立金属株式会社 Target material for Al-based sputtering and method for producing the same
US6030514A (en) * 1997-05-02 2000-02-29 Sony Corporation Method of reducing sputtering burn-in time, minimizing sputtered particulate, and target assembly therefor
JP3030287B1 (en) * 1998-10-09 2000-04-10 株式会社協同インターナショナル Method for cleaning film forming apparatus, method for cleaning sputtering target, and cleaning apparatus used for these
JP3895277B2 (en) * 2000-11-17 2007-03-22 日鉱金属株式会社 Sputtering target bonded to a sputtering target or backing plate with less generation of particles, and method of manufacturing the same
US6475263B1 (en) * 2001-04-11 2002-11-05 Crucible Materials Corp. Silicon aluminum alloy of prealloyed powder and method of manufacture
JP2005002364A (en) * 2003-06-09 2005-01-06 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Sputtering target and manufacturing method therefor
JP4851700B2 (en) * 2004-09-30 2012-01-11 株式会社東芝 Components for vacuum film forming apparatus and vacuum film forming apparatus
US20060121187A1 (en) * 2004-12-03 2006-06-08 Haynes Jeffrey D Vacuum cold spray process
EP1829985B1 (en) * 2004-12-24 2013-10-16 JX Nippon Mining & Metals Corporation Sb-Te ALLOY SINTERING PRODUCT TARGET
JP4904341B2 (en) * 2005-05-05 2012-03-28 ハー.ツェー.スタルク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Coating method for manufacturing or reprocessing sputter targets and x-ray anodes

Also Published As

Publication number Publication date
JP5215192B2 (en) 2013-06-19
JP2013032597A (en) 2013-02-14
WO2008081585A1 (en) 2008-07-10
TWI370850B (en) 2012-08-21
JP5571152B2 (en) 2014-08-13
TW200907087A (en) 2009-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5571152B2 (en) Manufacturing method of sputtering target
JP5558807B2 (en) Components for vacuum film forming apparatus and vacuum film forming apparatus
US20170022595A1 (en) Plasma-Resistant Component, Method For Manufacturing The Plasma-Resistant Component, And Film Deposition Apparatus Used For Manufacturing The Plasma-Resistant Component
JP5046890B2 (en) Ag-based sputtering target
US20110303535A1 (en) Sputtering targets and methods of forming the same
JP6946529B2 (en) Film forming method and electronic component manufacturing method
JP5566891B2 (en) Semiconductor manufacturing equipment parts and semiconductor manufacturing equipment
CN105908047B (en) A kind of titanium aluminium silicon tantalum alloy material and preparation method thereof
JP5283880B2 (en) Vacuum deposition system
JP6526568B2 (en) Parts for plasma apparatus and method for manufacturing the same
JP5905265B2 (en) High production efficiency amorphous sheet manufacturing method and manufacturing equipment
JP2009215574A (en) Method for producing laminate
JP6549430B2 (en) Sputtering target and method of manufacturing sputtering target
JP4604640B2 (en) Vacuum device parts, manufacturing method thereof, and apparatus using the same
JP4851700B2 (en) Components for vacuum film forming apparatus and vacuum film forming apparatus
KR20160078112A (en) Method of manufacturing Reuse Ta target using a Cold spray
KR101543891B1 (en) Coating Method For Nano-structured Metallic Thin Films Using Supersonic Vacuum-Flow Deposition
JP6526569B2 (en) Parts for plasma apparatus and method for manufacturing the same
JP2012007237A (en) Ag-BASED SPUTTERING TARGET
JP5269920B2 (en) Manufacturing method of parts for vacuum film forming apparatus
TW202140829A (en) Yttrium ingot and sputtering target using same
Junbao et al. Progress in the application of cold gas dynamic spraying to repairing continuous casting molds
JP2005248307A (en) Target material and its production method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100924

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20120813

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120911

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121211

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130228

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5215192

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160308

Year of fee payment: 3