JPWO2016047572A1 - チタン製スパッタリングターゲット及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【要約書】従来のコンケーブ形状（凹形状）のチタン製スパッタリングターゲットは、チタン製の圧延板を削り出しで作製しており、平面部とテーパー部で結晶配向が大きく異なるため、スパッタリングによる成膜の際に、膜厚のユニフォーミティが悪いという問題があった。本願発明は、チタン製の圧延板を削り出しに替えて、プレス（鍛造）により、コンケーブ形状（凹形状）に加工し、これによって平面部とテーパー部で結晶配向の差を低減させ、特性に優れたチタン製スパッタリングターゲットを提供するものである。これによって、従来のスパッタ特性を変えることがなく、均一性（ユニフォーミティ）に優れた薄膜を形成することを可能にし、微細化・高集積化が進む半導体製品の歩留まりや信頼性を向上することができるという優れた効果を有する。【選択図】図３
Description
本発明は、半導体装置の薄膜形成用スパッタリングターゲット、特に、チタン製スパッタリングターゲット及びその製造方法に関する。
近年、チタン製スパッタリングターゲットを使用して、各種電子部品への成膜が行われている。
チタン製スパッタリングターゲットは、一部のプロセスでは薄膜の均一性と生産効率の観点から、コンケーブ形状（凹形状）のスパッタリングターゲットが使用されている。例えば、特許文献１には、「ターゲットは、ターゲットの周辺端部間に延びるスパッタ可能なターゲット面を画成する正面と、周辺端部間にほぼ全体的に凹形を画成しているスパッタ可能なターゲット表面をもつ。１つの実施の形態において、全体的な凹形は、傾斜領域に囲まれたほぼ平坦な中心領域で画成される。１つの実施の形態において、傾斜領域は約５度から約３０度の範囲で傾斜して、ターゲットの周囲の厚さが中心領域の厚さより厚い。」と記載されている。
ターゲットをコンケーブ状（凹形状）に削り出した一例を、図１に示す。従来、コンケーブ形状（凹形状）のチタン製スパッタリングターゲットは、チタン製の圧延板を削り出しで作製していた。従来のチタン製の圧延板を削り出しでコンケーブ形状（凹形状）のチタン製スパッタリングターゲットを作製すると、平面部とテーパー部で結晶配向が大きく異なるため、スパッタリングによる成膜の際に、膜厚のユニフォーミティが悪いという問題があった。
従来技術を見ると、例えば、特許文献２には、「中空陰極マグネトロン（ＨＣＭ）・スパッタターゲットの製造方法において、クラッド・ターゲット集成体を形成するために、スパッタターゲット材料のプレート（１０）をクラッド材料のシート（１２）に接合する段階と、前記クラッド・ターゲット集成体を、金属加工技術によって中空陰極マグネトロン・スパッタターゲット（２０）に成形する段階とを含む、中空陰極マグネトロン・スパッタターゲットの製造方法（請求項１参照）」が記載されている。しかし、この文献１は、代表図３に示すように、垂直壁と水平壁からなる深鍋状のターゲットであり、縦方向と横方向でターゲットの組織（結晶方位）形態が異なることは必然であり、均一性（ユニフォーミティ）に優れた薄膜を形成することは難しいと言える。
また、特許文献３には、「底付き円筒状の形状であり、その内曲面がスパッタされるターゲットの製造方法において、スピニング加工による成形加工後、熱処理を施してメタルターゲットの微細組織を制御することを特徴とする底のある円筒状メタルターゲットの製造方法」が記載されている。この文献２の図１に示すように、深鍋状のターゲットであり、縦方向と横方向でターゲットの組織（結晶方位）形態が異なることは必然であり、文献１と同様に、均一性（ユニフォーミティ）に優れた薄膜を形成することは難しいと言える。
特許文献４には、「スパッタリング用ターゲット組立体を製造するものである。本方法は、最初にターゲット・インサートを製造する段階を含む。ターゲット・インサートは降伏強さ、直径、高さ、平坦上面および円錐形裏面を有する。次いで支持板を製造する。支持板はターゲット・インサートの直径に対応する円筒形凹部を有する。円筒形凹部はターゲット・インサートの高さよりも小さい深さおよびターゲット・インサートの降伏強さよりも小さい降伏強さを有する。最後に、ターゲット・インサートを支持板の円筒形凹部にプレスすることによりターゲット・インサートを支持板に接合してターゲット組立体を形成する。凹形ターゲット組立体は円錐形裏面をもつターゲット・インサートを含有する。」が記載されている（図１参照）。これは、ターゲットの裏面が円錐形になっているが、表面が平板状で、従来型のターゲットであり、スパッタリング効率も従来レベルと考えられる。
特許文献５には、「少なくとも１つのバルブ金属を含むスパッタ金属加工物を供給すること； 圧延加工物を得るためにそのスパッタ金属加工物を横冷間圧延すること； ならびに形づくられた加工物を得るためにその圧延加工物を冷間加工すること、の段階を含むスパッタターゲットの製造方法。（請求項１参照）」が記載されている。しかし、この場合は、図１に示すように、中空カップ状のスパッタリングターゲットであり、縦方向と横方向でターゲットの組織（結晶方位）形態が異なるので、文献１、文献２と同様に、均一性（ユニフォーミティ）に優れた薄膜を形成することは難しいと言える。
以上に示す公知文献は、平面部とテーパー部で結晶配向が大きく異なるという問題及び薄膜の均一性と生産効率の観点からの問題を、根本的に解決するものではない。
以上に示す公知文献は、平面部とテーパー部で結晶配向が大きく異なるという問題及び薄膜の均一性と生産効率の観点からの問題を、根本的に解決するものではない。
チタン製スパッタリングターゲットは、一部のプロセスでは薄膜の均一性と生産効率の観点から、コンケーブ形状（凹形状）のスパッタリングターゲットが使用されているが、コンケーブ形状（凹形状）のチタン製スパッタリングターゲットは、チタン製の圧延板を削り出しで作製している。このように、チタン製の圧延板を削り出しでコンケーブ形状に作製すると、平面部とテーパー部で結晶配向が大きく異なるため、スパッタリングによる成膜の際に、膜厚のユニフォーミティが悪いという問題があった。
このため、チタン製の圧延板を削り出しに替えて、プレス（鍛造）により、コンケーブ形状（凹形状）に加工し、これによって平面部とテーパー部で結晶配向の差を低減させたチタン製スパッタリングターゲットを提供することを課題とする。
なお、前記コンケーブ形状（凹形状）とは、図１に示すように、相対する面が対称的に傾斜している面であり、該面を延長すると円錐のように、先細り形状になる面を意味する。以下、同様の形状を意味するものとして使用する。
このため、チタン製の圧延板を削り出しに替えて、プレス（鍛造）により、コンケーブ形状（凹形状）に加工し、これによって平面部とテーパー部で結晶配向の差を低減させたチタン製スパッタリングターゲットを提供することを課題とする。
なお、前記コンケーブ形状（凹形状）とは、図１に示すように、相対する面が対称的に傾斜している面であり、該面を延長すると円錐のように、先細り形状になる面を意味する。以下、同様の形状を意味するものとして使用する。
上記の課題を解決するために、本発明は、以下の発明を提供するものである。
１）コンケーブ形状（凹形状）のチタン製スパッタリングターゲットであって、当該ターゲットは平面部とテーパー部を有し、以下に定義するＢａｓａｌ面配向率が平面部、テーパー部とも７０％以上あり、かつ(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の平面部の値をＡ、テーパー部の値をＢとするとＢ／Ａ＜１．５であることを特徴とするチタン製スパッタリングターゲット。なお、「Ｂａｓａｌ面配向率」の測定方法は、ターゲット各部位のスパッタ面において、Ｘ線回折法にて測定したものである（以下、同様である）。
１）コンケーブ形状（凹形状）のチタン製スパッタリングターゲットであって、当該ターゲットは平面部とテーパー部を有し、以下に定義するＢａｓａｌ面配向率が平面部、テーパー部とも７０％以上あり、かつ(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の平面部の値をＡ、テーパー部の値をＢとするとＢ／Ａ＜１．５であることを特徴とするチタン製スパッタリングターゲット。なお、「Ｂａｓａｌ面配向率」の測定方法は、ターゲット各部位のスパッタ面において、Ｘ線回折法にて測定したものである（以下、同様である）。
３）チタン製スパッタリングターゲットのスパッタリングされる部位が５Ｎ５以上の純度を持つチタンであり、ターゲットの下方外周に４Ｎ５以下の純度のチタン又はＣＰチタン（工業用純チタン）からなる部材を備えていることを特徴とする上記１）又は２）のいずれか一項に記載のチタン製スパッタリングターゲット。
（なお、前記スパッタリングされる部位とは、スパッタリングによりエロージョンを受けるターゲットの部位である。以下、同様の意味で使用する。）
４）前記ターゲットのテーパー部は、５°〜３０°の傾斜面を備えていることを特徴とする上記１）〜３）のいずれか一項に記載のチタン製スパッタリングターゲット。
なお、この場合の傾斜面は、平面が基準であり、測定は三次元測定機により測定したものである。この場合、角が丸い場合も含むものとする。
５）チタン製スパッタリングターゲットの、スパッタリングされる部位が５Ｎ５以上の純度を持つチタンであり、このチタン製スパッタリングターゲットの下方に、銅合金のバッキングプレートを配置したことを特徴とするチタン製スパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体。
６）チタン製スパッタリングターゲットのスパッタリングされる部位が５Ｎ５以上の純度を持つチタンであり、該ターゲットの下方外周に、４Ｎ５以下の純度を持つチタン又はＣＰチタン（工業用純チタン）からなる部材を配置し、さらにこれらの下方に、銅合金のバッキングプレートを配置したことを特徴とするチタン製スパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体。
また、本願は、以下の発明を提供する。
７）チタン製の圧延板を型鍛造して、平面部とテーパー部を有するコンケーブ形状（凹形状）とし、Ｂａｓａｌ面配向率が平面部、テーパー部とも７０％以上あり、かつ(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の平面部とテーパー部の比、テーパー部/平面部＜１．５であることを特徴とするチタン製スパッタリングターゲットの製造方法。
８）前記チタン製スパッタリングターゲットの平均粒径を２０μｍ以下となるように型鍛造することを特徴とする上記７）に記載のチタン製スパッタリングターゲットの製造方法。
９）チタン製スパッタリングターゲットのスパッタリングされる部位が５Ｎ５以上の純度を持つチタンとし、ターゲットの下方外周に４Ｎ５以下の純度のチタン又はＣＰチタン（工業用純チタン）からなる部材とする、あるいは５Ｎ５以上の純度を持つチタンの下方に銅合金のバッキングプレートを配置することを特徴とする上記７）又は８）のいずれか一項に記載のチタン製スパッタリングターゲットの製造方法。
１０）前記ターゲットのテーパー部を、５°〜３０°の傾斜面とすることを特徴とする上記７）〜９）のいずれか一項に記載のチタン製スパッタリングターゲットの製造方法。
１１）チタン製スパッタリングターゲットのスパッタリングされる部位が５Ｎ５以上の純度を持つチタンとし、ターゲットの下方外周に４Ｎ５以下の純度のチタン又はＣＰチタン（工業用純チタン）からなる部材を配置し、さらにこれらの下方に、銅合金のバッキングプレートを配置してこれらを拡散接合する、あるいは５Ｎ５以上の純度を持つチタンの下方に銅合金のバッキングプレートを配置して拡散接合することを特徴とするチタン製スパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体の製造方法。
７）チタン製の圧延板を型鍛造して、平面部とテーパー部を有するコンケーブ形状（凹形状）とし、Ｂａｓａｌ面配向率が平面部、テーパー部とも７０％以上あり、かつ(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の平面部とテーパー部の比、テーパー部/平面部＜１．５であることを特徴とするチタン製スパッタリングターゲットの製造方法。
８）前記チタン製スパッタリングターゲットの平均粒径を２０μｍ以下となるように型鍛造することを特徴とする上記７）に記載のチタン製スパッタリングターゲットの製造方法。
９）チタン製スパッタリングターゲットのスパッタリングされる部位が５Ｎ５以上の純度を持つチタンとし、ターゲットの下方外周に４Ｎ５以下の純度のチタン又はＣＰチタン（工業用純チタン）からなる部材とする、あるいは５Ｎ５以上の純度を持つチタンの下方に銅合金のバッキングプレートを配置することを特徴とする上記７）又は８）のいずれか一項に記載のチタン製スパッタリングターゲットの製造方法。
１０）前記ターゲットのテーパー部を、５°〜３０°の傾斜面とすることを特徴とする上記７）〜９）のいずれか一項に記載のチタン製スパッタリングターゲットの製造方法。
１１）チタン製スパッタリングターゲットのスパッタリングされる部位が５Ｎ５以上の純度を持つチタンとし、ターゲットの下方外周に４Ｎ５以下の純度のチタン又はＣＰチタン（工業用純チタン）からなる部材を配置し、さらにこれらの下方に、銅合金のバッキングプレートを配置してこれらを拡散接合する、あるいは５Ｎ５以上の純度を持つチタンの下方に銅合金のバッキングプレートを配置して拡散接合することを特徴とするチタン製スパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体の製造方法。
従来のコンケーブ形状（凹形状）のチタン製スパッタリングターゲットは、チタン製の圧延板を削り出しで作製していたが、チタン製の圧延板を削り出しでコンケーブ形状に作製すると、平面部とテーパー部で結晶配向が大きく異なるため、スパッタリングによる成膜の際に、膜厚のユニフォーミティが悪いという問題があった。本願発明は、チタン製の圧延板を削り出しに替えて、プレス（鍛造）により、コンケーブ形状（凹形状）に加工し、これによって平面部とテーパー部で結晶配向の差を低減させ、特性に優れたチタン製スパッタリングターゲットを提供するものである。
これによって、従来のスパッタ特性を変えることがなく、均一性（ユニフォーミティ）に優れた薄膜を形成することを可能にし、微細化・高集積化が進む半導体製品の歩留まりや信頼性を向上することができるという優れた効果を有する。
次に、本願発明を実施するための形態を説明する。
本発明のチタン製スパッタリングターゲットは、図２及び図３に示すように、コンケーブ形状（凹形状）であり、平面部とテーパー部を備える。
そして、Ｂａｓａｌ面配向率が平面部、テーパー部とも７０％以上あり、かつ(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の平面部とテーパー部の比が、テーパー部／平面部＜１．５であることを特徴とする。これが本願発明の大きな特徴の一つである。
本発明のチタン製スパッタリングターゲットは、図２及び図３に示すように、コンケーブ形状（凹形状）であり、平面部とテーパー部を備える。
そして、Ｂａｓａｌ面配向率が平面部、テーパー部とも７０％以上あり、かつ(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の平面部とテーパー部の比が、テーパー部／平面部＜１．５であることを特徴とする。これが本願発明の大きな特徴の一つである。
このチタン製スパッタリングターゲットの製造に際しては、図２に示すように、チタン製の圧延板を型鍛造して製作する。このような構造とすることにより、平面部とテーパー部で結晶配向の差を低減させることができ、従来のスパッタ特性を変えることがなく、均一性（ユニフォーミティ）に優れた薄膜を形成することを可能とする。
このようにして作製したチタン製スパッタリングターゲットは、平均粒径が２０μｍ以下となるように型鍛造することが望ましい。なお、型鍛造は、金型を使用して所定の形状に鍛造する方法であり、通常使用する技術用語である。本明細書では、同様の意味で使用する。
これは、一般的に結晶粒径が微細で均一である方が、スパッタ特性がよいという理由による。但し、この範囲外でも、用途に応じて使用することができる。上記条件はあくまで、好ましい範囲を示すものである。
これは、一般的に結晶粒径が微細で均一である方が、スパッタ特性がよいという理由による。但し、この範囲外でも、用途に応じて使用することができる。上記条件はあくまで、好ましい範囲を示すものである。
また、チタン製スパッタリングターゲットのスパッタリングされる部位が５Ｎ５（９９．９９９５％）以上の純度を持つチタンであり、ターゲットの下方外周に４Ｎ５以下の純度のチタン又はＣＰチタン（工業用純チタン）からなる部材であることが望ましい。これは、部材を従来品と同じチタンとすることでターゲットの熱伝導度や電気伝導度を従来品と同等とし、従来と同じ条件でスパッタができるという理由による。但し、この条件外でも、用途に応じて使用することができる。上記条件はあくまで、好ましい範囲を示すものである。
純度５Ｎ５以上のチタンは、金属不純物として、Ａｇ，Ａｌ，Ｂ，Ｂｉ，Ｃａ，Ｃｄ，Ｃｌ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｋ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎａ，Ｎｉ，Ｐ，Ｐｂ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｔｈ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｚｎ，Ｚｒを含有するが、これらの合計値が５ｐｐｍ以下で、かつ酸素値１５０ｐｐｍ未満であるチタンを意味する。以下、同様の意味で使用する。
純度５Ｎ５以上のチタンは、金属不純物として、Ａｇ，Ａｌ，Ｂ，Ｂｉ，Ｃａ，Ｃｄ，Ｃｌ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｋ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎａ，Ｎｉ，Ｐ，Ｐｂ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｔｈ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｚｎ，Ｚｒを含有するが、これらの合計値が５ｐｐｍ以下で、かつ酸素値１５０ｐｐｍ未満であるチタンを意味する。以下、同様の意味で使用する。
また、前記ターゲットのテーパー部は、５°〜３０°の傾斜面を備えていることが望ましい。これは、あまり角度が急になると変形部の結晶組織が変化してしまい、スパッタ特性に影響を及ぼす可能性があるという理由による。
但し、この条件外でも、用途に応じて使用することができる。上記条件はあくまで、好ましい範囲を示すものである。
なお、ターゲットのテーパー部は、前記コンケーブ形状（凹形状）のテーパー部であり、相対する面が対称的に傾斜している面を意味する。以下、同様の意味で使用する。
但し、この条件外でも、用途に応じて使用することができる。上記条件はあくまで、好ましい範囲を示すものである。
なお、ターゲットのテーパー部は、前記コンケーブ形状（凹形状）のテーパー部であり、相対する面が対称的に傾斜している面を意味する。以下、同様の意味で使用する。
以上により、チタン製スパッタリングターゲットのスパッタリングされる部位が５Ｎ５以上の純度を持つチタンとターゲットの下方外周に４Ｎ５以下の純度のチタン又はＣＰチタン（これは、「工業用純チタン」を意味する。以下、同様である。）からなる部材を有し、さらにこれらの下方に、銅合金のバッキングプレートを備える、あるいは５Ｎ５以上の純度を持つチタンの下方に銅合金のバッキングプレートを配置するチタン製スパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体を提供することができる。
次に、実施例に基づいて本発明を説明する。以下に示す実施例は、理解を容易にするためのものであり、これらの実施例によって本発明を制限するものではない。すなわち、本発明の技術思想に基づく変形及び他の実施例は、当然本発明に含まれる。
（実施例１）
純度が５Ｎ５（９９．９９９５％）のＴｉ圧延板を、図２に示すように、上下の金型を使用して型鍛造により、厚みが１４ｍｍ、平面部の直径が３２０ｍｍであり、テーパー（傾斜面）部の外径が４５０ｍｍ、テーパー角度が１３°であるコンケーブ形状（凹形状）のターゲットを作製した。平均結晶粒径は、平面部、テーパー部とも９μｍである。
純度が５Ｎ５（９９．９９９５％）のＴｉ圧延板を、図２に示すように、上下の金型を使用して型鍛造により、厚みが１４ｍｍ、平面部の直径が３２０ｍｍであり、テーパー（傾斜面）部の外径が４５０ｍｍ、テーパー角度が１３°であるコンケーブ形状（凹形状）のターゲットを作製した。平均結晶粒径は、平面部、テーパー部とも９μｍである。
次に、ターゲットの傾斜面の下面の隙間に、４Ｎ５Ｔｉ製の環状の保持部材を挿入し、Ｃｕ合金製のバッキングプレート上に配置した後、型鍛造して、ターゲット、保持部材、バッキングプレートを拡散接合し、ターゲット−バッキングプレート組立体を作製した。
このターゲット−バッキングプレート組立体を用いてスパッタリングした場合の、平面部およびテーパー部の面指数と配向率を、表１に示す。
このターゲット−バッキングプレート組立体を用いてスパッタリングした場合の、平面部およびテーパー部の面指数と配向率を、表１に示す。
このターゲット−バッキングプレート組立体のターゲット表面に垂直な方向に対してのＢａｓａｌ面配向率は、平面部が７８．０％、テーパー部が８１．５％であり、また、(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の値は、平面部が０．１１、テーパー部が０．１５であり、テーパー部／平面部は１．４０であった。この結果、膜厚のユニフォーミティ３．２％、パーティクル数３となり、良好であった。
なお、配向は、Ｘ線回折装置で測定し、ユニフォーミティは、ＫＬＡテンコール社製オムニマップ（ＲＳ−１００）で測定したものである。また、パーティクルは、ＫＬＡテンコール社製パーティクルカウンター（Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１−ＤＬＳ）で測定したものであり、０．２μｍ以上のものをカウントした。
なお、配向は、Ｘ線回折装置で測定し、ユニフォーミティは、ＫＬＡテンコール社製オムニマップ（ＲＳ−１００）で測定したものである。また、パーティクルは、ＫＬＡテンコール社製パーティクルカウンター（Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１−ＤＬＳ）で測定したものであり、０．２μｍ以上のものをカウントした。
（実施例２）
純度５Ｎ５のＴｉ圧延板を上下の金型を使用して型鍛造により、厚みが１４ｍｍ、平面部の直径が３５０ｍｍ、テーパー部の外径が４５０ｍｍ、テーパー角度が２０°であるコンケーブ形状のターゲットを作製した。平均結晶粒径は平面部、テーパー部とも８μｍである。
純度５Ｎ５のＴｉ圧延板を上下の金型を使用して型鍛造により、厚みが１４ｍｍ、平面部の直径が３５０ｍｍ、テーパー部の外径が４５０ｍｍ、テーパー角度が２０°であるコンケーブ形状のターゲットを作製した。平均結晶粒径は平面部、テーパー部とも８μｍである。
次に、ターゲットの傾斜面の下面の隙間に、４Ｎ５Ｔｉ製の環状の保持部材を挿入し、Ｃｕ合金製のバッキングプレート上に配置した後、型鍛造して、ターゲット、保持部材、バッキングプレートを拡散接合し、ターゲット−バッキングプレート組立体を作製した。
このターゲット−バッキングプレート組立体を用いてスパッタリングした場合の、平面部およびテーパー部の面指数と配向率を、表１に示す。
このターゲット−バッキングプレート組立体を用いてスパッタリングした場合の、平面部およびテーパー部の面指数と配向率を、表１に示す。
このターゲット−バッキングプレート組立体のターゲット表面に垂直な方向に対してのＢａｓａｌ面配向率は平面部が７８．６％、テーパー部が７８．９％であり、配向(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の値は、平面部が０．２２、テーパー部が０．３５であり、テーパー部／平面部は１．２６であった。この結果、膜厚のユニフォーミティ３．５％と、パーティクル数６となり、良好であった。
（実施例３）
純度５Ｎ５のＴｉ圧延板を上下の金型を使用して型鍛造により、厚みが１４ｍｍ、平面部の直径が３９０ｍｍ、テーパー部の外径が４５０ｍｍ、テーパー角度が３０°であるコンケーブ形状のターゲットを作製した。平均結晶粒径は平面部、テーパー部とも９μｍである。
純度５Ｎ５のＴｉ圧延板を上下の金型を使用して型鍛造により、厚みが１４ｍｍ、平面部の直径が３９０ｍｍ、テーパー部の外径が４５０ｍｍ、テーパー角度が３０°であるコンケーブ形状のターゲットを作製した。平均結晶粒径は平面部、テーパー部とも９μｍである。
次に、ターゲットの傾斜面の下面の隙間に、４Ｎ５Ｔｉ製の環状の保持部材を挿入し、Ｃｕ合金製のバッキングプレート上に配置した後、型鍛造して、ターゲット、保持部材、バッキングプレートを拡散接合し、ターゲット−バッキングプレート組立体を作製した。
このターゲット−バッキングプレート組立体を用いてスパッタリングした場合の、平面部およびテーパー部の面指数と配向率を、表１に示す。
このターゲット−バッキングプレート組立体を用いてスパッタリングした場合の、平面部およびテーパー部の面指数と配向率を、表１に示す。
このターゲット−バッキングプレート組立体のターゲット表面に垂直な方向に対してのＢａｓａｌ面配向率は平面部が７８．４％、テーパー部が８０．０％であり、配向(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の値は、平面部が０．１３、テーパー部も０．１３であり、テーパー部／平面部は０．９８であった。この結果、膜厚のユニフォーミティ３．８％、パーティクル数５となり、良好であった。
（比較例１）
純度が５Ｎ５（９９．９９９５％）のＴｉ圧延板を削り出しにより、図１の左側の図に示すような形状の、厚みが１４ｍｍ、平面部の直径が３２０ｍｍであり、テーパー（傾斜面）部の外径が４５０ｍｍ、テーパー角度が１３°であるコンケーブ形状（凹形状）のターゲットを作製した。平均結晶粒径は平面部、テーパー部とも８μｍである。
純度が５Ｎ５（９９．９９９５％）のＴｉ圧延板を削り出しにより、図１の左側の図に示すような形状の、厚みが１４ｍｍ、平面部の直径が３２０ｍｍであり、テーパー（傾斜面）部の外径が４５０ｍｍ、テーパー角度が１３°であるコンケーブ形状（凹形状）のターゲットを作製した。平均結晶粒径は平面部、テーパー部とも８μｍである。
このターゲット−バッキングプレート組立体を用いてスパッタリングした場合の、平面部とテーパー部の面指数と配向率を、表１に示す。
このターゲット−バッキングプレート組立体のターゲット表面に垂直な方向に対してのＢａｓａｌ面配向率は平面部が７６．９％、テーパー部が８４．３％であり、配向(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の値は、平面部が０．０９、テーパー部が０．４２であり、テーパー部／平面部は４．６８であった。この結果、膜厚のユニフォーミティは５．６％となり、不良であった。
このターゲット−バッキングプレート組立体のターゲット表面に垂直な方向に対してのＢａｓａｌ面配向率は平面部が７６．９％、テーパー部が８４．３％であり、配向(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の値は、平面部が０．０９、テーパー部が０．４２であり、テーパー部／平面部は４．６８であった。この結果、膜厚のユニフォーミティは５．６％となり、不良であった。
（比較例２）
純度が５Ｎ５（９９．９９９５％）のＴｉ圧延板を削り出しにより、図１の左側の図に示すような形状の、厚みが１４ｍｍ、平面部の直径が３２０ｍｍであり、テーパー（傾斜面）部の外径が４５０ｍｍ、テーパー角度が１３°であるコンケーブ形状（凹形状）のターゲットを作製した。平均結晶粒径は平面部が１８μｍ、テーパー部が１９μｍである。
純度が５Ｎ５（９９．９９９５％）のＴｉ圧延板を削り出しにより、図１の左側の図に示すような形状の、厚みが１４ｍｍ、平面部の直径が３２０ｍｍであり、テーパー（傾斜面）部の外径が４５０ｍｍ、テーパー角度が１３°であるコンケーブ形状（凹形状）のターゲットを作製した。平均結晶粒径は平面部が１８μｍ、テーパー部が１９μｍである。
このターゲット−バッキングプレート組立体を用いてスパッタリングした場合の、平面部とテーパー部の面指数と配向率を、表１に示す。
このターゲット−バッキングプレート組立体のターゲット表面に垂直な方向に対してのＢａｓａｌ面配向率は平面部が８４．９％、テーパー部が７６．５％であり、配向(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の値は、平面部が０．１８、テーパー部が０．３０であり、テーパー部／平面部は１．６８であった。この結果、膜厚のユニフォーミティは３．７％と良好であったが、パーティクルが２５個と多く不良であった。
このターゲット−バッキングプレート組立体のターゲット表面に垂直な方向に対してのＢａｓａｌ面配向率は平面部が８４．９％、テーパー部が７６．５％であり、配向(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の値は、平面部が０．１８、テーパー部が０．３０であり、テーパー部／平面部は１．６８であった。この結果、膜厚のユニフォーミティは３．７％と良好であったが、パーティクルが２５個と多く不良であった。
（比較例３）
純度が５Ｎ５（９９．９９９５％）のＴｉ圧延板を削り出しにより、図１の左側の図に示すような形状の、厚みが１４ｍｍ、平面部の直径が３２０ｍｍであり、テーパー（傾斜面）部の外径が４５０ｍｍ、テーパー角度が３５°であるコンケーブ形状（凹形状）のターゲットを作製した。平均結晶粒径は平面部、テーパー部とも９μｍである。
純度が５Ｎ５（９９．９９９５％）のＴｉ圧延板を削り出しにより、図１の左側の図に示すような形状の、厚みが１４ｍｍ、平面部の直径が３２０ｍｍであり、テーパー（傾斜面）部の外径が４５０ｍｍ、テーパー角度が３５°であるコンケーブ形状（凹形状）のターゲットを作製した。平均結晶粒径は平面部、テーパー部とも９μｍである。
このターゲット−バッキングプレート組立体を用いてスパッタリングした場合の、平面部とテーパー部の面指数と配向率を、表１に示す。
このターゲット−バッキングプレート組立体のターゲット表面に垂直な方向に対してのBasal面配向率は平面部が８６．５％、テーパー部が８５．２％であり、配向(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の値は、平面部が０．０８、テーパー部が０．２８であり、テーパー部／平面部は３．４１であった。この結果、膜厚のユニフォーミティ５．１％と悪かった。
このターゲット−バッキングプレート組立体のターゲット表面に垂直な方向に対してのBasal面配向率は平面部が８６．５％、テーパー部が８５．２％であり、配向(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の値は、平面部が０．０８、テーパー部が０．２８であり、テーパー部／平面部は３．４１であった。この結果、膜厚のユニフォーミティ５．１％と悪かった。
従来のコンケーブ形状（凹形状）のチタン製スパッタリングターゲットは、チタン製の圧延板を削り出しで作製していたが、チタン製の圧延板を削り出しでコンケーブ形状に作製すると、平面部とテーパー部で結晶配向が大きく異なるため、スパッタリングによる成膜の際に、膜厚のユニフーミティが悪いという問題があった。本願発明は、チタン製の圧延板を削り出しに替えて、プレス（鍛造）により、コンケーブ形状（凹形状）に加工し、これによって平面部とテーパー部で結晶配向の差を低減させ、特性に優れたチタン製スパッタリングターゲットを提供するものである。これによって、従来のスパッタ特性を変えることがなく、均一性（ユニフォーミティ）に優れた薄膜を形成することを可能にし、微細化・高集積化が進む半導体製品の歩留まりや信頼性を向上することができるので、産業上有用である。
Claims (11)
- コンケーブ形状（凹形状）のチタン製スパッタリングターゲットであって、当該ターゲットは平面部とテーパー部を有し、以下に定義するＢａｓａｌ面配向率が、平面部、テーパー部とも７０％以上あり、かつ(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の平面部の値をＡ、テーパー部の値をＢとするとＢ／Ａ＜１．５であることを特徴とするチタン製スパッタリングターゲット。
- チタン製スパッタリングターゲットの平均粒径が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のチタン製スパッタリングターゲット。
- チタン製スパッタリングターゲットのスパッタリングされる部位が５Ｎ５以上の純度を持つチタンであり、ターゲットの５Ｎ５Ｔｉの下方外周に４Ｎ５以下の純度のチタン又はＣＰチタン（工業用純チタン）からなる部材を備えていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載のチタン製スパッタリングターゲット。
- 前記ターゲットのテーパー部は、５°〜３０°の傾斜面を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のチタン製スパッタリングターゲット。
- チタン製スパッタリングターゲットの、スパッタリングされる部位が５Ｎ５以上の純度を持つチタンであり、このチタン製スパッタリングターゲットの下方に、銅合金のバッキングプレートを配置したことを特徴とするチタン製スパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体。
- チタン製スパッタリングターゲットのスパッタリングされる部位が５Ｎ５以上の純度を持つチタンであり、該ターゲットの下方外周に、４Ｎ５以下の純度を持つチタン又はＣＰチタン（工業用純チタン）からなる部材を配置し、さらにこれらの下方に、銅合金のバッキングプレートを配置したことを特徴とするチタン製スパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体。
- チタン製の圧延板を型鍛造して、平面部とテーパー部を有するコンケーブ形状（凹形状）とし、Ｂａｓａｌ面配向率が平面部、テーパー部とも７０％以上あり、かつ(002)/((002)+(103)+(104)+(105))の平面部とテーパー部の比、テーパー部／平面部＜１．５であることを特徴とするチタン製スパッタリングターゲットの製造方法。
- 前記チタン製スパッタリングターゲットの平均粒径を２０μｍ以下となるように型鍛造することを特徴とする請求項７に記載のチタン製スパッタリングターゲットの製造方法。
- チタン製スパッタリングターゲットのスパッタリングされる部位が５Ｎ５以上の純度を持つチタンとし、ターゲットの下方外周に４Ｎ５以下の純度のチタン又はＣＰチタン（工業用純チタン）からなる部材とするか、あるいは５Ｎ５以上の純度を持つチタンの下方に銅合金のバッキングプレートを配置することを特徴とする請求項７又は８のいずれか一項に記載のチタン製スパッタリングターゲットの製造方法。
- 前記ターゲットのテーパー部を、５°〜３０°の傾斜面とすることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載のチタン製スパッタリングターゲットの製造方法。
- チタン製スパッタリングターゲットのスパッタリングされる部位が５Ｎ５以上の純度を持つチタンとし、ターゲットの下方外周に４Ｎ５以下の純度のチタン又はＣＰチタン（工業用純チタン）からなる部材を配置し、さらにこれらの下方に、銅合金のバッキングプレートを配置してこれらを拡散接合する、あるいは５Ｎ５以上の純度を持つチタンの下方に銅合金のバッキングプレートを配置して拡散接合することを特徴とするチタン製スパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体の製造方法。
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