TWI830035B - 貴金屬濺鍍靶 - Google Patents

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Abstract

一種貴金屬濺鍍靶，其被濺鍍面之表面粗糙度Ra為10 μm以下，且碳含量為10 wtppm以下。一種金濺鍍靶，其被濺鍍面之表面粗糙度Ra為10 μm以下，且碳含量為5 wtppm以下。一種白金濺鍍靶，其被濺鍍面之表面粗糙度Ra為5 μm以下，且碳含量為10 wtppm以下。一種鈀濺鍍靶，其被濺鍍面之表面粗糙度Ra為5 μm以下，且碳含量為10 wtppm以下。一種銀濺鍍靶，其被濺鍍面之表面粗糙度Ra為10 μm以下，且碳含量為5 wtppm以下。本發明係關於一種最適於半導體領域中之薄膜之形成的貴金屬濺鍍靶，其課題在於：提供一種貴金屬濺鍍靶，其可抑制於預濺鍍時之異常放電之產生。

Description

貴金屬濺鍍靶
本發明係關於一種最適於半導體領域中之薄膜之形成的貴金屬濺鍍靶。
濺鍍被用於形成半導體領域中之微細配線、MEMS、光學裝置、LED、有機EL、高頻裝置、水晶等中的薄膜。所謂濺鍍係以下技術，亦即，於真空中導入不活性氣體（主要為氬氣），將負電壓施加於靶（平面狀之成膜材料，且亦被稱為濺鍍靶）而使輝光放電產生，將不活性氣體原子進行離子化，使氣體離子高速地衝擊靶表面並猛烈撞擊，猛烈地彈出構成靶之成膜材料之粒子（原子、分子），並使其有力地附著、沉積於基材或基板之表面，形成薄膜。
濺鍍具有以下優點，亦即，即便為高熔點金屬或合金等難以進行真空蒸鍍之材料亦能夠成膜，且可對應廣範圍之成膜材料。通常，關於濺鍍靶，為了穩定其濺鍍特性，而於使用前實施一定時間之預先的濺鍍（被稱為預濺鍍（pre-sputtering））。預濺鍍對於成膜並無特別貢獻，但若於預濺鍍時產生異常放電，則有對濺鍍靶造成損壞之情形，又，若於預濺鍍時頻繁產生粒子，則存在不必要地汙染濺鍍腔室內之問題。
於貴金屬濺鍍靶之情形，在預濺鍍時相對容易產生異常放電，又，有容易產生粒子之傾向。儘管亦考慮增長預濺鍍時間等對策，但無法避免其所導致之生產性之降低，相反地，要求極力地縮短高價之貴金屬濺鍍靶之預濺鍍時間。作為關於貴金屬濺鍍靶之先前技術，例如已知有以下者。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2017/209281號
[發明所欲解決之課題]
本發明之課題在於：提供一種貴金屬濺鍍靶，其可抑制於預濺鍍時之異常放電之產生。 [解決課題之技術手段]
可解決上述課題之本發明之一態樣係一種貴金屬濺鍍靶，其被濺鍍面之表面粗糙度Ra為10 μm以下，且碳含量為10 wtppm以下。 [發明之效果]
根據本發明，具有以下優異效果，亦即，可抑制於預濺鍍時之異常放電之產生。
濺鍍係以下技術，亦即，使氬離子衝擊濺鍍靶表面，而構成濺鍍靶之成膜材料之粒子猛烈地彈出，使粒子堆積於與靶對向之基板之表面而形成薄膜。氬離子進行衝擊而粒子被彈出，與基板對向而對成膜做出貢獻之濺鍍靶之表面稱為被濺鍍面。已知被濺鍍面之表面狀態會對濺鍍特性（異常放電等）造成影響，其最合適的表面狀態根據濺鍍靶之材質而有很大不同。
因此，即便將由特定之材質構成之濺鍍靶之最合適的表面狀態應用於由其他材質構成之濺鍍靶之表面狀態，亦未必可獲得相同之濺鍍特性。於貴金屬濺鍍靶之情形，至今尚未知悉對於濺鍍特性之最合適的表面狀態。尤其，貴金屬濺鍍靶為高價材料，因此，自成本之觀點而言，縮短預濺鍍時間極為有效，且重要的是發現對於貴金屬濺鍍靶之最合適的表面狀態。
本發明之實施方式係一種貴金屬濺鍍靶，其特徵在於：被濺鍍面之表面粗糙度Ra為10 μm以下。藉由使被濺鍍面之表面粗糙度Ra為10 μm以下，能夠顯著地降低於預濺鍍時之異常放電之產生。更佳之實施方式為表面粗糙度Ra為5 μm以下。進而較佳之實施方式為表面粗糙度Ra為2 μm以下。
又，本發明之實施方式之特徵在於：作為雜質之碳含量為10 wtppm以下。貴金屬濺鍍靶於其製造過程中之洗淨時或自大氣中容易附著碳，而於預濺鍍時成為異常放電之原因。藉由使碳含量為10 wtppm以下，能夠抑制此種異常放電。較佳之實施方式為碳含量為5 wtppm以下，更佳之實施方式為碳含量為2 wtppm以下。
於本說明書中，貴金屬濺鍍靶意指由金、白金、鈀、銀之任一種單一金屬構成之濺鍍靶，並不意指如一部份包含銀合金等貴金屬之合金濺鍍靶。由單一金屬構成之情形，與濺鍍靶之材質為合金之情形不同，由於對於濺鍍特性之最合適的表面狀態產生變化，因此難以直接應用對於在合金之情形之最合適的表面狀態。再者，於本說明書中，所謂單一金屬並非意指排除微量地包含其他金屬成分作為雜質者，具體而言，亦可含有合計為1000 wtppm以下之金屬雜質。金屬雜質可利用輝光放電質量分析（GD-MS）來進行分析。又，於各金屬雜質之含量未達分析下限值之情形時，將分析下限值作為其含量來算出。
貴金屬濺鍍靶根據貴金屬之種類而雜質之易摻入性不同，因此，依據貴金屬之種類而限制雜質之含量尤其有效。於由金（Au）或銀（Ag）構成之濺鍍靶中，碳之各含量較佳為設為5 wtppm以下。於由白金（Pt）或鈀（Pd）構成之濺鍍靶中，碳之各含量較佳為設為10 wtppm以下。
以下，本說明書所記載之濺鍍靶之各種物性評價係使用以下方法進行。 （濺鍍靶之表面粗糙度） 以下，示出表面粗糙度之測定所使用之裝置及測定部位。 測定裝置：接觸式表面粗糙度測定器（東京精密製造） 型號：SURFCOM 130A JIS規格：JIS B 0601-2001 關於供於表面粗糙度之測定之樣本，針對濺鍍靶之表層部（被濺鍍面），以圖7之●所示般，自中心部及半徑之約1/4之點（靠近外周側）之共計2處取出。針對所取出之2處之樣本測定表面粗糙度，求出其平均值。
（濺鍍靶之碳含量） 以下，示出碳含量之測定所使用之裝置及測定部位。 測定裝置：堀場製作所，EMIA-920V 分析方法：非分散紅外線吸收法 關於供於碳含量之測定之樣本，自濺鍍靶之2部位切出剩餘材。針對所切出之樣本進行酸洗淨後，進行丙酮洗淨，並使其乾燥。洗淨後，針對2個樣本測定碳含量，求出其平均值。再者，避免自濺鍍靶之極端處（例如，外周邊緣等）切出剩餘材。
繼而，針對本發明之實施例等進行說明。再者，以下實施例僅係示出具代表性之例者，本發明並不需受限於該等實施例，而應以說明書所記載之技術思想之範圍來解釋。
（Au濺鍍靶） 使用高純度氧化鋁坩堝將純度4N之Au原料進行真空熔解，製備Au之鑄錠。將所獲得之Au鑄錠實施鍛造、壓延、熱處理，而加工為濺鍍靶形狀。其後，藉由將濺鍍靶進行車床加工及CMP研磨，來調整被濺鍍面之表面粗糙度。又，將在自鑄錠加工為濺鍍靶形狀時不使用潤滑油等，而防止碳混入者作為基準樣本，並為了調查碳含量與異常放電之關係性，而於熔解時添加一定量之碳粉末，來調整濺鍍靶中之碳含量。
將表面粗糙度及碳含量經調整之Au濺鍍靶（樣本）示於表1。針對表面粗糙度及碳含量經調整之各樣本，藉由以下之條件實施預濺鍍，並利用附屬於濺鍍裝置之異常放電監測器來測定異常放電次數，其結果如圖1所示，自表面粗糙度Ra超過10 μm後，異常放電次數急遽增加。又，如圖2所示，自碳含量超過5 wtppm後，異常放電次數急遽增加。 （預濺鍍條件） 濺鍍裝置：內建電源型磁控方式 神港精機製造（型號：SDH10311） DC電源：京三製作所（型號：HPK06ZI） 功率：0.5 kW～1.5 kW 壓力：0.2～0.4 Pa 晶圓尺寸：6吋 靶尺寸：8吋 預濺鍍時間：20分鐘
[表1]
樣本 碳含量 表面粗糙度Ra 異常放電次數
No.1 1 wtppm 1 μm 0
No.2 1 wtppm 2 μm 0
No.3 1 wtppm 6 μm 2
No.4 1 wtppm 9 μm 4
No.5 1 wtppm 12 μm 16
No.6 1 wtppm 19 μm 28
No.7 12 wtppm 1 μm 16
No.8 12 wtppm 2 μm 16
No.9 12 wtppm 6 μm 18
No.10 12 wtppm 9 μm 21
No.11 12 wtppm 12 μm 37
No.12 12 wtppm 19 μm 46
No.13 1 wtppm 1 μm 0
No.14 2 wtppm 1 μm 0
No.15 4 wtppm 1 μm 1
No.16 6 wtppm 1 μm 6
No.17 12 wtppm 1 μm 16
No.18 19 wtppm 1 μm 24
No.19 1 wtppm 12 μm 16
No.20 2 wtppm 12 μm 16
No.21 4 wtppm 12 μm 18
No.22 6 wtppm 12 μm 26
No.23 12 wtppm 12 μm 37
No.24 19 wtppm 12 μm 46
（Pt濺鍍靶） 使用高純度氧化鋁坩堝將純度4N之Pt原料進行真空熔解，製備Pt之鑄錠。將所獲得之Pt鑄錠實施鍛造、壓延、熱處理，而加工為濺鍍靶形狀。其後，藉由將濺鍍靶進行車床加工及CMP研磨，來調整被濺鍍面之表面粗糙度。又，將在自鑄錠加工為靶形狀時不使用潤滑油等，而防止碳混入者作為基準樣本，並為了調查碳含量與異常放電之關係性，而於熔解時添加一定量之碳粉末，來調整濺鍍靶中之碳含量。
將表面粗糙度及碳含量經調整之Pt濺鍍靶（樣本）示於表2。針對表面粗糙度及碳含量經調整之各樣本，藉由上述之預濺鍍條件來實施預濺鍍，並利用附屬於濺鍍裝置之異常放電監測器來測定異常放電次數，其結果如圖3所示，自表面粗糙度Ra超過5 μm後，異常放電次數急遽增加。又，如圖4所示，自碳含量超過10 wtppm後，異常放電次數急遽增加。
[表2]
樣本 碳含量 表面粗糙度Ra 異常放電次數
No.25 1 wtppm 1 μm 0
No.26 1 wtppm 2 μm 0
No.27 1 wtppm 4 μm 1
No.28 1 wtppm 6 μm 10
No.29 1 wtppm 10 μm 20
No.30 1 wtppm 12 μm 24
No.31 12 wtppm 1 μm 19
No.32 12 wtppm 2 μm 19
No.33 12 wtppm 4 μm 21
No.34 12 wtppm 6 μm 28
No.35 12 wtppm 10 μm 44
No.36 12 wtppm 12 μm 49
No.37 1 wtppm 1 μm 0
No.38 2 wtppm 1 μm 0
No.39 5 wtppm 1 μm 1
No.40 9 wtppm 1 μm 5
No.41 12 wtppm 1 μm 19
No.42 19 wtppm 1 μm 32
No.43 1 wtppm 12 μm 10
No.44 2 wtppm 12 μm 10
No.45 5 wtppm 12 μm 12
No.46 9 wtppm 12 μm 15
No.47 12 wtppm 12 μm 28
No.48 19 wtppm 12 μm 49
（Pd濺鍍靶） 使用氧化鋁坩堝將純度3N5之Pd原料進行真空熔解，製備Pd之鑄錠。將所獲得之Pd鑄錠實施鍛造、壓延、熱處理，而加工為濺鍍靶形狀。其後，藉由將濺鍍靶進行車床加工及CMP研磨，來調整被濺鍍面之表面粗糙度。又，將在自Pd鑄錠加工為靶形狀時不使用潤滑油等，而防止碳混入者作為基準樣本，並為了調查碳含量與異常放電之關係性，而於熔解時添加一定量之碳粉末，來調整濺鍍靶中之碳含量。
將表面粗糙度及碳含量經調整之Pd濺鍍靶（樣本）示於表3。針對表面粗糙度及碳含量經調整之各樣本，藉由上述之預濺鍍條件來實施預濺鍍，並利用附屬於濺鍍裝置之異常放電監測器來測定異常放電次數，其結果如圖5所示，自表面粗糙度Ra超過5 μm後，異常放電次數急遽增加。又，如圖6所示，自碳含量超過10 wtppm後，異常放電次數急遽增加。
[表3]
樣本 碳含量 表面粗糙度Ra 異常放電次數
No.49 3 wtppm 1 μm 1
No.50 3 wtppm 2 μm 1
No.51 3 wtppm 4 μm 6
No.52 3 wtppm 6 μm 24
No.53 3 wtppm 9 μm 42
No.54 3 wtppm 12 μm 54
No.55 14 wtppm 1 μm 22
No.56 14 wtppm 2 μm 22
No.57 14 wtppm 4 μm 32
No.58 14 wtppm 6 μm 56
No.59 14 wtppm 9 μm 71
No.60 14 wtppm 12 μm 84
No.61 1 wtppm 1 μm 1
No.62 3 wtppm 1 μm 1
No.63 6 wtppm 1 μm 3
No.64 9 wtppm 1 μm 7
No.65 14 wtppm 1 μm 22
No.66 25 wtppm 1 μm 34
No.67 1 wtppm 12 μm 24
No.68 3 wtppm 12 μm 24
No.69 6 wtppm 12 μm 28
No.70 9 wtppm 12 μm 36
No.71 14 wtppm 12 μm 56
No.72 25 wtppm 12 μm 74
（Ag濺鍍靶） 使用高純度碳坩堝將純度4N5之Ag原料進行真空熔解，製備Ag之鑄錠。將所獲得之Ag鑄錠實施鍛造、壓延、熱處理，而加工為濺鍍靶形狀。其後，藉由將濺鍍靶進行車床加工及CMP研磨，來調整被濺鍍面之表面粗糙度。又，將在自Ag鑄錠加工為靶形狀時不使用潤滑油等，而防止碳混入者作為基準樣本，並為了調查碳含量與異常放電之關係性，而於熔解時添加一定量之碳粉末，來調整濺鍍靶中之碳含量。
將表面粗糙度及碳含量經調整之Ag濺鍍靶（樣本）示於表4。針對表面粗糙度及碳含量經調整之各樣本，藉由上述之預濺鍍條件來實施預濺鍍，並利用附屬於濺鍍裝置之異常放電監測器來測定異常放電次數，其結果如圖7所示，自表面粗糙度Ra超過5 μm後，異常放電次數急遽增加。又，如圖8所示，自碳含量超過5 wtppm後，異常放電次數急遽增加。
[表4]
樣本 碳含量 表面粗糙度Ra 異常放電次數
No.73 1 wtppm 1 μm 0
No.74 1 wtppm 2 μm 0
No.75 1 wtppm 4 μm 1
No.76 1 wtppm 6 μm 8
No.77 1 wtppm 11 μm 14
No.78 1 wtppm 17 μm 30
No.79 11 wtppm 1 μm 15
No.80 11 wtppm 2 μm 15
No.81 11 wtppm 4 μm 17
No.82 11 wtppm 6 μm 24
No.83 11 wtppm 11 μm 32
No.84 11 wtppm 17 μm 49
No.85 1 wtppm 1.0 μm 0
No.86 2 wtppm 1.0 μm 0
No.87 4 wtppm 1.0 μm 1
No.88 6 wtppm 1.0 μm 6
No.89 11 wtppm 1.0 μm 16
No.90 18 wtppm 1.0 μm 24
No.91 1 wtppm 11 μm 16
No.92 2 wtppm 11 μm 16
No.93 4 wtppm 11 μm 18
No.94 6 wtppm 11 μm 26
No.95 11 wtppm 11 μm 34
No.96 19 wtppm 11 μm 43
[產業上之可利用性]
根據本發明，具有以下優異效果，亦即，可抑制於預濺鍍時之異常放電之產生。本發明之實施方式之貴金屬濺鍍靶於形成高頻裝置、水晶、MEMS、光學裝置、LED、有機EL等中之薄膜的方面有用。
無
[圖1]係表示「Au濺鍍靶：預濺鍍時對於表面粗糙度之異常放電次數」的圖。 [圖2]係表示「Au濺鍍靶：預濺鍍時對於碳含量之異常放電次數」的圖。 [圖3]係表示「Pt濺鍍靶：預濺鍍時對於表面粗糙度之異常放電次數」的圖。 [圖4]係表示「Pt濺鍍靶：預濺鍍時對於碳含量之異常放電次數」的圖。 [圖5]係表示「Pd濺鍍靶：預濺鍍時對於表面粗糙度之異常放電次數」的圖。 [圖6]係表示「Pd濺鍍靶：預濺鍍時對於碳含量之異常放電次數」的圖。 [圖7]係表示「Ag濺鍍靶：預濺鍍時對於表面粗糙度之異常放電次數」的圖。 [圖8]係表示「Ag濺鍍靶：預濺鍍時對於碳含量之異常放電次數」的圖。 [圖9]係表示濺鍍靶之表面粗糙度之測定部位的示意圖。

Claims (4)

  1. 一種金濺鍍靶，其由金之單一金屬構成，且被濺鍍面之表面粗糙度Ra為2μm以下，碳含量為1wtppm以下。
  2. 一種白金濺鍍靶，其由白金之單一金屬構成，且被濺鍍面之表面粗糙度Ra為2μm以下，碳含量為2wtppm以下。
  3. 一種鈀濺鍍靶，其由鈀之單一金屬構成，且被濺鍍面之表面粗糙度Ra為2μm以下，碳含量為3wtppm以下。
  4. 一種銀濺鍍靶，其由銀之單一金屬構成，且被濺鍍面之表面粗糙度Ra為2μm以下，碳含量為2wtppm以下。
TW110127000A 2020-08-17 2021-07-22 貴金屬濺鍍靶 TWI830035B (zh)

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