WO2016186119A1 - スパッタリングターゲット - Google Patents

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sputtering target
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周平 村田
山越　康廣
光太郎 永津
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    • H01J37/3426—Material

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering target capable of stably performing ignition (plasma ignition) during sputtering in sputtering.
  • sputtering which is a kind of physical vapor deposition, is used to form a thin film that becomes such wiring.
  • magnetron sputtering in which plasma is controlled by electromagnetic force is often used.
  • a stable and easily controlled target is indispensable.
  • stable film formation cannot be performed because the apparatus is stopped due to poor plasma ignition or voltage fluctuation occurs, not only productivity but also product quality may be deteriorated.
  • control is difficult, stable film formation may not be started or maintained when the film formation conditions are changed intentionally.
  • a sputtering target made of tantalum is used. Since the barrier film is also formed in a wiring hole having a high aspect ratio (ratio of step depth to opening), it is necessary to control the film formation rate to stably form an extremely thin film. Further, it is necessary to perform sputtering with high power in order to increase the sputtering yield, and a target with a low film formation rate that is advantageous for film thickness control under such conditions is desired. Such film formation control technology plays a part in the development of PVD.
  • the tantalum target has a purity of 4N5 (99.995 wt%) from the viewpoint of versatility. However, in order to suppress deterioration of film adhesion due to impurities and increase in leakage current as much as possible, the tantalum target is substantially used. A product of purity 6N (99.9999 wt%) may be used. In recent years, in order to increase the degree of freedom in wiring design, the use of such ultra-high purity materials is increasing.
  • the target is softened by increasing the purity, and it may be difficult to control the quality of the target, such as inhomogeneous texture orientation after plastic working and crystal coarsening during recrystallization by heat treatment. .
  • These problems can be solved to some extent by strictly controlling the manufacturing process of the target.
  • the use environment of the target becomes more severe, and a new problem arises. May manifest.
  • Patent Documents 1 to 4 and the like are known as sputtering targets having a feature in shape.
  • the present invention has been made in view of the circumstances as described above, and in the case of plasma ignition (ignition) at the time of sputtering, it is possible to stably start sputtering without retry due to poor ignition or stop of the apparatus. It is an object to provide a possible sputtering target. In particular, it is an object of the present invention to provide a sputtering target capable of stably starting sputtering even under conditions that are disadvantageous to ignition such as a high-purity material and a reduction in introduced gas.
  • the sputtering target of the present invention can reduce the ignition failure rate of ignition (plasma ignition) even under conditions such as reduction of introduced gas and shortened voltage application time, and can stably start a sputtering process. Make it possible. As a result, the downtime of the apparatus can be shortened, which can contribute to an improvement in throughput and cost performance.
  • 2 is a photograph of the sputtering target (sputtering surface) of Example 1. It is a photograph of the sputtering target (sputtering surface) of Example 4.
  • 6 is a photograph of the sputtering target (sputtering surface) of Example 5. It is a photograph of the sputtering target (sputtering surface) of the comparative example 2.
  • the sputtering target of the present invention is characterized in that a processing groove for ignition is arranged in the tapered portion of the sputtering surface. Since the processed grooves arranged in this way easily cause an electron avalanche when generating plasma, it can greatly contribute to the generation and stabilization of ignition. Although this mechanism is not necessarily clear, since the angle when primary charged particles (Ar ions, electrons) enter the processing groove of the target becomes shallow, it is possible to improve the probability of secondary electron emission. Conceivable.
  • the repulsive force between the charged particles of the same kind is reduced at the edge portion of the processed groove, it is considered that the electric field concentration occurs and the secondary electron emission probability can be improved. Since the secondary electrons are generated so as to spread in all directions starting from the entry point of the primary charged particles, the emission probability of the secondary electrons is improved in the slope portion than in the flat portion. Furthermore, due to the unevenness of the processed surface, the number of scattering of gas molecules and charged particles increases, and as a result, the number of collisions of charged particles can be improved and the ionization rate can be improved.
  • the ignition failure rate of the ignition can be remarkably reduced by forming the processing groove in the tapered portion of the sputter surface as shown in the examples described later.
  • the sputtering surface means a surface exposed to the plasma of the sputtering target.
  • the taper portion means a chamfered portion at the outer peripheral end portion of the sputtering surface of the sputtering target, and is a portion that does not substantially contribute to film formation or contributes little.
  • the flat portion is a portion that substantially contributes to film formation, excluding the tapered portion, on the sputtering surface.
  • FIG. 1 (upper view) shows a sputtering surface of the sputtering target
  • FIG. 1 (lower view) shows a cross section of the sputtering target. Note that FIG. 1 is merely one form for easy understanding, and the present invention is not limited by this form. The present invention includes various modifications other than those described below.
  • the processing groove is usually formed in the tapered portion on the sputtering surface side of the target, but it may be formed not only in the tapered portion but also across the flat portion (surface parallel to the opposing wafer surface) as shown in FIG. Good.
  • the erosion of the target surface is shallower than 2/3 of the deepest portion and is formed in a portion (low erosion region) with little involvement in film formation. This is because the amount of magnetic flux leakage due to the processed groove changes in the portion where the erosion progresses rapidly, and the influence on the current-voltage change during film formation becomes large.
  • a processing groove in a flat portion or a tapered portion in an outer peripheral portion of the target (a region from the half of the length from the center of the target to the outermost end including the tapered portion of the target).
  • the processing groove is formed only in the tapered portion or in both the tapered portion and the flat portion may depend on the specifications of the sputtering apparatus, and may be appropriately selected according to the specifications. it can.
  • such a processed groove can be formed by machining such as cutting the surface of the sputtering target or knurling (a method of forming an uneven groove on the material surface using a pressing piece or a cutting piece).
  • the processing grooves can be arranged at one place or two places, but it is preferable to place a plurality of machining grooves on the target so as to be vertically and horizontally symmetrical like 4 places, 8 places, 16 places, 32 places and the like.
  • the magnetron sputtering apparatus acts at least every 1/4 second with respect to the rotation speed of the magnet of about 1 turn / second, and the stability of the ignition can be improved.
  • the processing grooves are formed in a radial shape (radial line starting from the center of the target) as shown in FIG. 3 than in a concentric shape as shown in FIG. There is little decrease (life dependency).
  • the angle formed by the parallel or diametrical direction with respect to the diametric direction of the target is within 45 degrees.
  • the processing grooves are formed at regular intervals, but if the profile stability of the sputtering film thickness distribution and suppression of dust generation are taken into consideration, they are formed at regular intervals. Preferably it is.
  • the cross-sectional shape of the scissors groove can be V-shaped, U-shaped, rectangular, or the like, and the shape can be selected or combined depending on the ease of processing and the occurrence of foreign matter.
  • the depth of the processed groove is not particularly limited because it does not relate to the area ratio, but is preferably 0.3 mm or more for the convenience of processing.
  • channel provided in two different directions as shown in FIG. 3 may cross
  • the above-described processing groove position, angle with the diameter direction, shape, number of locations, and the like are selected in accordance with the specifications of the sputtering apparatus.
  • the area ratio of the processing groove When forming a processing groove in the taper part of a heel target, it is preferable that the area ratio of the processing groove shall be 0.6% or more.
  • the area ratio of the processed groove means an area projected on the sputter surface of the groove cut out by the processing. When the area ratio of the processed groove in the tapered portion is less than 0.6%, the effect of stabilizing the ignition may be lowered. On the other hand, when the groove is formed across the flat portion of the target, the area ratio of the processed groove is 10% at the maximum with respect to the flat portion.
  • the area ratio of the processed groove in the flat portion exceeds 10%, the current value during sputtering decreases, and the applied power may become unstable. Since the taper portion does not affect the applied voltage during sputtering, the taper portion is not included in the calculation of the area ratio. Further, if the processed groove is formed in the above-described tapered portion, it is effective for improving the ignition, and therefore the processed groove does not necessarily have to be formed in the flat portion. In this case, the area ratio of the processed groove in the flat portion is 0%.
  • the sputtering surface (flat portion) has a width of 6 mm, length: flat portion 13 mm, taper portion 12 mm, depth 3 mm.
  • the area ratio of the processed grooves to the sputtering surface of the target is (6 ⁇ 13 ⁇ 4) / ( ⁇ ⁇ 203 2 ) ⁇ 100 ⁇ 0.24 (%) It becomes. Note that, under the projected area, the area may be the same and the shape may be different, but the difference in shape does not affect so much from the viewpoint of the effect of improving the probability of secondary electron emission due to electrolytic concentration and the edge effect.
  • the above-described processed groove is only related to the shape of the sputtering target, and has an effect of improving the ignition regardless of the material and composition of the target. However, it is more effective when used for a sputtering target made of a high-purity material in which the ignition is likely to be unstable, for example, a tantalum target having a purity of 4N5 (99.995%) or more for forming a barrier film for copper wiring. The function can be exhibited.
  • the purity of 4N5 (99.995%) means that the dissolved Ta ingot is analyzed by glow discharge mass spectrometry (GDMS), and Na, Al, Si, K, Ti, Cr, Mn, It means that the total value of Fe, Co, Ni, Cu, Zn and Zr is less than 50 ppm.
  • GDMS glow discharge mass spectrometry
  • Example 1 In a tantalum sputtering target (purity of 4N5 or more) having a diameter of 444 mm and a sputter surface diameter of 406 mm, four V-shaped cross-sectionally processed grooves are provided on the outer periphery of the tantalum sputtering target so as to be equidistant in parallel with the target diameter direction. Formed. A photograph of this target is shown in FIG. The groove width is 6 mm, the groove depth is 3 mm, the groove length is a flat part 13 mm, the taper part 12 mm, the processing groove area ratio of the flat part is 0.24%, and the processing groove area ratio of the taper part is Was 1.1%.
  • this target was sputtered under the following conditions, and the ignition failure rate of ignition ((number of ignition failures / number of times of ignition) ⁇ 100) was examined. As a result, the ignition failure rate was significantly reduced from 75% to 34.7% as compared with the same type target having no machining groove.
  • the process returns to the beginning of the “ignition” in the second step, and the set power is applied again.
  • the application of the set power is repeated three times. If the ignition is not successful even after a total of four times, it is determined that the ignition has failed, and the process is stopped.
  • Example 2 In a tantalum sputtering target (purity of 4N5 or more) having a diameter of 444 mm and a sputter surface diameter of 406 mm, four V-shaped cross-sectionally processed grooves were formed on the outer periphery of the tantalum sputtering target at equal intervals in parallel with the target diameter direction. . Groove width 3mm, groove depth 3mm, groove length flat part 13mm, taper part 12mm, flat groove processed groove area ratio 0.12%, tapered groove processed groove area ratio was 0.6%. Next, this target was sputtered under the same conditions as in Example 1, and the ignition failure rate of the ignition was examined. As a result, the ignition failure rate was significantly reduced from 75% to 31.6% as compared with the same type target having no machining groove.
  • Example 3 In a tantalum sputtering target (purity 4N5 or more) with a diameter of 444 mm and a sputter surface diameter of 406 mm, four U-shaped processing grooves are formed only at the outer peripheral taper portion so as to be equidistant in parallel to the diameter direction of the target. Formed.
  • the groove width is 3 mm
  • the groove depth is 3 mm
  • the groove length is a flat part 0 mm
  • the flat groove processed groove area ratio is 0%
  • the taper processed groove area ratio is 0. .6%.
  • the ignition failure rate of ignition ((number of ignition failures / number of times of ignition) ⁇ 100) was examined. As a result, the ignition failure rate was significantly reduced from 75% to 33.7% as compared with the same type target having no machining groove.
  • Example 4 In a tantalum sputtering target (purity 4N5 or more) having a diameter of 444 mm and a sputter surface diameter of 406 mm, 32 U-shaped processing grooves are formed only at the outer peripheral taper portion so as to be equidistant in parallel with the target diameter direction. Formed. A photograph of this target is shown in FIG. The width of the groove is 3 mm, the depth of the groove is 3 mm, the length of the groove is a flat part 0 mm, and the taper part 12 mm. The area ratio of the processing groove in the flat part is 0%, and the area ratio of the processing groove in the taper part is 4. 0.5%.
  • this target was sputtered under the following conditions, and the ignition failure rate of ignition ((number of ignition failures / number of times of ignition) ⁇ 100) was examined. As a result, the ignition failure rate was significantly reduced from 75% to 7.4% compared to the same type target without the machining groove.
  • Example 5 In a tantalum sputtering target having a diameter of 444 mm and a sputter surface diameter of 406 mm (purity of 4N5 or more), a V-shaped cross-sectionally processed groove is formed at an angle of ⁇ 45 degrees with respect to the diameter direction of the target at all of the outer peripheral tapered portion. Thus, a knurling process was performed at equal intervals of 1 mm to form a lattice pattern. A photograph of the processed groove portion of this target is shown in FIG. The groove width was 1 mm, the groove depth was 0.1 mm, the flat groove processed groove area ratio was 0%, and the tapered groove processed groove area ratio was 90%.
  • this target was sputtered under the following conditions, and the ignition failure rate of ignition ((number of ignition failures / number of times of ignition) ⁇ 100) was examined. As a result, the ignition failure rate was significantly reduced from 75% to 3.2% as compared with the same type target having no machining groove.
  • Example 6 In a tantalum sputtering target (purity 4N5 or more) having a diameter of 444 mm and a sputter surface diameter of 406 mm, four U-shaped processing grooves are formed in the outer peripheral taper portion so as to be equidistant in parallel with the target diameter direction.
  • the groove width was 3 mm
  • the groove depth was 3 mm
  • the groove length was 0 mm flat
  • the taper was 12 mm.
  • a processing groove having a V-shaped cross section was formed concentrically on the outer peripheral portion, the groove width was 6 mm, the depth was 3 mm, the groove length was about 1256 mm for the outer periphery, and about 1193 mm for the inner periphery.
  • the area ratio of the processing groove in the taper portion was 0.6% and the area ratio of the processing groove in the flat portion was 9.5% due to the two types of processing grooves.
  • this target was sputtered under the following conditions, and the ignition failure rate of ignition ((number of ignition failures / number of times of ignition) ⁇ 100) was examined. As a result, the ignition failure rate was significantly reduced from 75% to 25.3% as compared with the same type target having no machining groove.
  • Example 1 A tantalum sputtering target (purity 4N5 or more) having a diameter of 444 mm and a sputter surface diameter of 406 mm was prepared without a processing groove. This target was sputtered under the same conditions as in Example 1, and the ignition failure rate of ignition ((number of ignition failures / number of times of ignition) ⁇ 100) was examined. As a result, the ignition failure rate was 75.0%.
  • this target was sputtered under the same conditions as in Example 1, and the ignition failure rate of ignition ((number of ignition failures / number of times of ignition) ⁇ 100) was examined. As a result, the ignition failure rate was not significantly reduced from 75.0% to 70.9% compared to the same type target having no machining groove.
  • the sputtering target of the present invention can reduce the ignition failure rate of ignition (plasma ignition) even under conditions such as reduction of introduced gas and shortened voltage application time, and can stably start a sputtering process. Make it possible. Thereby, the downtime of the apparatus can be shortened, which can contribute to an improvement in throughput and cost performance.
  • the sputtering target of the present invention is useful for forming a thin film for electronic devices.

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Abstract

フラット部とテーパ部を備えたスパッタリングターゲットにおいて、ターゲットのスパッタ面にイグニッション用の加工溝が配置されていることを特徴とするスパッタリングターゲット。イグニッション（プラズマ点火）の点火失敗率を低下させることができ、安定的にスパッタプロセスを開始することを可能とする。これにより、装置のダウンタイムを短縮することができるので、スループットの向上やコストパフォーマンスの改善に寄与することができる。

Description

スパッタリングターゲット
 本発明は、スパッタリングにおいてスパッタ時のイグニッション（プラズマ点火）を安定的に行うことが可能なスパッタリングターゲットに関する。
 半導体集積回路の配線は、世代を重ねるごとに細線化が要求されており、このような配線となる薄膜の形成には、物理蒸着法の一種であるスパッタリングが使用されている。近年では、スパッタリングの成膜速度を上げるために電磁力によりプラズマを制御するマグネトロンスパッタリングが使用されることが多い。このような最先端に用いられるスパッタリングにおいては、安定かつ制御が容易なターゲットが不可欠となる。プラズマ点火不良により装置が停止したり、電圧変動などが発生したりして、安定した成膜ができない場合、生産性を低下させるだけでなく、製品の品質を劣化させることがある。また、制御が困難であると、成膜条件を意図的に変化させた場合、安定した成膜を開始、維持できなくなるということがある。
 銅配線のバリア膜を形成するために、タンタルからなるスパッタリングターゲットが使用されている。バリア膜は、アスペクト比（段差の深さと開口の比）の高い配線孔にも形成するため成膜速度を制御して、安定的に極薄膜を形成できる必要がある。また、スパッタ収率を上げるためにハイパワーでスパッタする必要もあり、そのような条件下でも膜厚制御に有利な、成膜速度の低いターゲットが望まれている。そして、このような成膜制御技術は、ＰＶＤの発展の一翼を担っている。
 タンタルターゲットは、汎用性の観点から、純度４Ｎ５（９９．９９５ｗｔ％）品が使用されているが、不純物による膜の密着性の劣化やリーク電流の増加などを極力抑制するために、実質的に純度６Ｎ（９９．９９９９ｗｔ％）品が使用されることもある。近年では、配線設計の自由度を高めるために、このような超高純度の材料を使用することが増えている。
 ターゲットは、純度を高めることでその材料は軟化し、塑性加工後の集合組織の配向不均質や熱処理による再結晶時の結晶粗大化など、ターゲットの品質を制御することが困難となることがある。これらの問題は、ターゲットの製造プロセスを厳密に制御することである程度解決可能であるが、このような作製された高品質ターゲットにおいても、ターゲットの使用環境がより厳しくなることで、新たな問題が顕在化することがある。
 ところで、スパッタリングは、ターゲットをカソードとして電圧を印加し、ターゲットから飛び出した一次電子が、導入されたＡｒガスをイオン化し、Ａｒイオンがカソードであるターゲットに引き寄せられて衝突し、ターゲット材を叩き出すと共に二次電子を放出し、再度Ａｒをイオン化するといったサイクルが連続的に継続する現象であるが、このとき、プラズマを発生させるために点火（イグニッション）が必要となる。
 このプラズマ点火において、導入ガスの低減による膜質の向上、電圧印加時間の短縮による歩留まりの向上、装置保護のため、点火失敗による再点火プロセスの回数制限などイグニッションプロセスに関する条件は厳しくなっている。このような状況下において超高純度材料は点火プロセスが不安定になりやすく、点火成功率を上げるために低純度品とするか、品質を向上させるために高純度品を採用するかというジレンマがあった。
 ここでの問題は、成膜プロセスの第１段階である点火プロセスのみであり、その後の成膜プロセスはプラズマが安定してしまえば、問題なく継続されるため、点火プロセスにのみ作用し、その後の成膜には寄与しないような特性を備えたターゲットを作製することが考えられた。なお、形状に特徴を有するスパッタリングターゲットとして、下記特許文献１～４などが知られている。
国際公開ＷＯ２００６／０５４４０９号公報 特開２００３－２２６９６５号公報 特開２００３－２７２２５号公報 特開２００４－８４００７号公報
 本発明は、上記のような事情を鑑みてなされたものであって、スパッタ時のプラズマ点火（イグニッション）の際に、点火不良によるリトライや装置停止などなく、安定的にスパッタを開始することが可能な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。特には、高純度材料や導入ガス低減などイグニッションに不利な状況下にあっても、安定的にスパッタを開始することができる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。
 かかる知見を基礎として、本発明は、以下の技術を提供する。
 １）フラット部とテーパ部を備えたスパッタリングターゲットにおいて、スパッタリングターゲットのテーパ部に加工溝が配置されていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
 ２）前記テーパ部の加工溝の面積比率が０．６％以上であることを特徴とする上記１）記載のスパッタリングターゲット。
 ３）前記フラット部の加工溝の面積比率が１０％以下であることを特徴とする上記１）又は２）記載のスパッタリングターゲット。
 ４）前記加工溝の深さが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする上記１）～３）のいずれか一に記載のスパッタリングターゲット。
 ５）純度４Ｎ５以上のタンタルからなることを特徴とする上記１）～４）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
 本発明のスパッタリングターゲットは、導入ガスの低減、電圧印加時間の短縮などの条件下においても、イグニッション（プラズマ点火）の点火失敗率を低下させることができ、安定的にスパッタプロセスを開始することを可能とする。これにより、装置のダウンタイムを短縮することができるので、スループットの向上やコストパフォーマンスの改善に寄与することができる。
本発明のスパッタリングターゲットの説明概略図である。 比較例のスパッタリングターゲットの説明概略図（同心円状加工溝）である。 本発明のスパッタリングターゲットの説明概略図（放射状加工溝）である。 実施例１のスパッタリングターゲット（スパッタ面）の写真である。 実施例４のスパッタリングターゲット（スパッタ面）の写真である。 実施例５のスパッタリングターゲット（スパッタ面）の写真である。 比較例２のスパッタリングターゲット（スパッタ面）の写真である。
 本発明のスパッタリングターゲットは、スパッタ面のテーパ部において、イグニッション用の加工溝が配置されていることを特徴とするものである。このように配置された加工溝は、プラズマを発生させる際に電子雪崩を生じやすくするため、イグニッションの発生や安定化に大きく寄与することができる。このメカニズムは必ずしも明確ではないが、一次荷電粒子（Ａｒイオン、電子）がターゲットの加工溝に突入する際の角度が浅くなるために、二次電子放出確率を向上させることが可能となることが考えられる。
 また、加工溝のエッジ部において、同種荷電粒子同士の反発力が小さくなるため、電界集中が起きて、二次電子放出確率を向上させることが可能となることも考えられる。二次電子は一次荷電粒子の突入点を起点にあらゆる方向に広がるように発生するため、平面部よりも斜面部の方が二次電子の放出確率が向上する。さらに加工面の凹凸により、ガス分子や荷電粒子の散乱回数が増加して、結果的に荷電粒子の衝突回数を向上させ電離率を向上させることなどが考えられる。
　いずれにしても、後述の実施例で示すように、スパッタ面のテーパ部に加工溝を形成することにより、イグニッションの点火失敗率を格段に低減することができる。なお、本発明において、スパッタ面とは、スパッタリングターゲットのプラズマに曝される面を意味する。また、テーパ部とは、スパッタリングターゲットのスパッタ面の外周端部において、面取り加工された部分を意味し、実質的に成膜には寄与しないかあるいは寄与が少ない部分である。また、フラット部とは、スパッタ面のうち、テーパ部を除いた実質的に成膜に寄与する部分である。
 本発明のスパッタリングターゲットについて、以下、図１に基づいて説明する。図１（上図）は、スパッタリングターゲットのスパッタ面を示し、図１の（下図）は、スパッタリングターゲットの断面を示す。なお、図１はあくまで理解を容易にするための一形態であり、この形態によって本発明は制限されるものではない。本発明は以下に説明する形態以外の種々の変形を包含するものである。
 加工溝は、通常、ターゲットのスパッタ面側のテーパ部に形成するが、テーパ部だけでなく、図１に示すようにフラット部（対向するウエハ面に平行する面）にまたがって形成してもよい。この場合、ターゲット表面のエロージョンが最も深い部分の２／３より浅く、成膜への関与が少ない部分（低エロージョン領域）に形成されていることが好ましい。エロージョンの進行が速い部分では、加工溝による磁束の漏れ量が変化し、成膜時の電流－電圧変化への影響が大きくなるためである。
 本発明は、ターゲットの外周部（ターゲットの中心からターゲットのテーパ部を含む最端部までの長さの半分から外側の領域）にあるフラット部やテーパ部に加工溝を形成することが好ましい。加工溝をテーパ部のみに形成するか、或いは、テーパ部及びフラット部の両方の領域に形成するかは、スパッタ装置の仕様に依存することがあるため、その仕様に応じて適宜選択することができる。また、このような加工溝は、スパッタリングターゲット表面を切削、或いは、ナーリング（押し付け駒や切削駒を用いて、物質表面に凹凸溝を形成する手法）などの機械加工によって形成することができる。
 また、加工溝は１箇所或いは２箇所に配置することができるが、ターゲットに４箇所、８箇所、１６箇所、３２箇所などのように上下左右対称となるように複数配置するのが好ましい。このように配置することで、マグネトロンスパッタ装置においてマグネットの回転数１回／秒程度に対して、少なくとも１／４秒毎に作用することとなり、イグニッションの安定性を向上させることができる。
 加工溝は、図２に示すような同心円状とするより、図３に示すような放射状（ターゲットの中心を起点とした放射状の線状）に形成する方が効果的であり、エロージョンに伴う効果の低下（ライフ依存性）も少ない。特に、ターゲットの直径方向に対して平行又は直径方向とのなす角が４５度以内に形成することが好ましい。また、イグニッション効果に着目すれば、加工溝が等間隔に形成されていることは必ずしも必須ではないが、スパッタ膜厚分布のプロファイル安定性や発塵抑制を考慮すれば、等間隔に形成されていることが好ましい。
 加工溝の断面形状は、Ｖ字型、Ｕ字型、角型などとすることができ、その形状は加工の容易さや異物発生状況に応じて選択又は組み合わせることができる。加工溝の深さは、上記面積比率に関与しないため、特に制限はないが、加工の都合上、０．３ｍｍ以上とすることが好ましい。また、ターゲットの直径方向と角度をなす溝の場合、図３に示すような２つの異なる方向に施した複数の溝が交差して、格子状模様を構成することもよい。上述する加工溝の位置、直径方向との角度、形状、箇所数などは、スパッタ装置の仕様などに応じて、最適なものを選択することは言うまでもない。
 ターゲットのテーパ部に加工溝を形成する場合、その加工溝の面積比率は、０．６％以上とすることが好ましい。本発明において加工溝の面積比率は、加工により切り取られた溝のスパッタ面に投影される面積を意味する。テーパ部における加工溝の面積比率が０．６％未満であると、イグニッション安定化の効果が低くなることがある。一方、ターゲットのフラット部にまたがって溝を形成する場合、その加工溝の面積比率は、フラット部に対して、最大でも１０％とする。
 フラット部における加工溝の面積比率が１０％を超えると、スパッタ時の電流値が低下し、印可電力が不安定となることがある。なお、テーパ部はスパッタ時の印可電圧に影響を与えないため、上記の面積比率の算出にはテーパ部は含まれない。また、先述のテーパ部に加工溝が形成されていれば、イグニッションの改善に有効であるので、必ずしもフラット部に加工溝が形成されていなくともよい。この場合、フラット部における加工溝の面積比率は０％となる。
 例えば、直径４４４ｍｍのスパッタリングターゲット（スパッタ面：直径４０６ｍｍ、テーパ部：４０６ｍｍから外側の面）において、スパッタ面（フラット部）に幅６ｍｍ、長さ：フラット部１３ｍｍ、テーパ部１２ｍｍ、深さ３ｍｍの断面Ｕ字型の加工溝を４ヶ所作製した場合、ターゲットのスパッタ面への加工溝の面積比率は、(６×１３×４)／(π×２０３２)×１００≒０．２４（％）となる。なお、投影面積の下では、面積が同一で形状が異なる場合があるが、電解集中やエッジ効果による二次電子放出確率の向上の効果という観点から、形状の相違はそれほど影響を与えない。
 上述する加工溝は、あくまでスパッタリングターゲットの形状に関するものであり、ターゲットの材質や組成に関係なく、イグニッションの改善効果を有するものである。しかしながら、イグニッションが不安定になりやすい高純度材料からなるスパッタリングターゲット、例えば、銅配線のバリア膜を形成するための純度４Ｎ５（９９．９９５％）以上のタンタルターゲットなどに用いる場合、より効果的にその機能を発揮させることができる。なお、本発明において、純度４Ｎ５（９９．９９５％）とは、溶解後のＴａインゴットをグロー放電質量分析法（ＧＤＭＳ）にて分析し、Ｎａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒの合計値が５０ｐｐｍ未満であることを意味する。
　以下、実施例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで理解を容易にするための一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明で説明する実施例以外の種々の変形を包含するものである。
（実施例１）
 直径４４４ｍｍ、スパッタ面の直径が４０６ｍｍのタンタルスパッタリングターゲット（純度４Ｎ５以上）において、その外周部に断面Ｖ字型の加工溝をターゲットの直径方向に対して平行に、等間隔となるように４ヶ所形成した。このターゲットの写真を図４に示す。溝の幅を６ｍｍ、溝の深さを３ｍｍ、溝の長さをフラット部１３ｍｍ、テーパ部１２ｍｍとし、フラット部の加工溝の面積比率を０．２４％とし、テーパ部の加工溝の面積比率を１．１％とした。次に、このターゲットを以下の条件でスパッタリングを実施し、イグニッションの点火失敗率（（イグニッション失敗回数／イグニッション実施回数）×１００）を調べた。その結果、加工溝がない同型のターゲットに比べて、点火失敗率は、７５％から３４．７％まで著しく低下した。
（点火試験について）
第１ステップ「ガス安定」（５ｓｅｃ）
 Ａｒガスを５ｓｃｃｍ導入する。
第２ステップ「イグニッション」（１ｓｅｃ（点火まで５ｓｅｃ））
 Ａｒガスを５ｓｃｃｍ導入したまま、ＤＣ電源で１０００Ｗ印加する。
 （真空度：０．２～０．３ｍＴｏｒｒ）
第３ステップ「真空引き」（１０ｓｅｃ）
 チャンバ内の真空引きを行う（真空度：１～３μＴｏｒｒ）。　
 上記３ステップを１サイクルとして、点火試験を実施する。イグニッションの成否は、第２ステップの「イグニッション」において、印可開始から５ｓｅｃ以内に実電力に到達したかで判断する。５ｓｅｃ以内にイグニッションが成功しなかった場合、第２ステップの「イグニッション」の始めに戻り、設定電力を再度印加する。この第２ステップの「イグニッション」で設定電力の印加を３回繰り返し、合計４回行ってもイグニッションが成功しない場合は点火失敗と判断し、処理を停止する。
（実施例２）
 直径４４４ｍｍ、スパッタ面の直径が４０６ｍｍのタンタルスパッタリングターゲット（純度４Ｎ５以上）において、その外周部に断面Ｖ字型の加工溝をターゲットの直径方向と平行に、等間隔となるように４ヶ所形成した。溝の幅を３ｍｍ、溝の深さを３ｍｍ、溝の長さをフラット部１３ｍｍ、テーパ部１２ｍｍとし、フラット部の加工溝の面積比率を０．１２％とし、テーパ部の加工溝の面積比率を０．６％とした。次に、このターゲットを実施例１と同条件にて、スパッタを実施して、イグニッションの点火失敗率を調べた。その結果、加工溝がない同型のターゲットに比べて、点火失敗率は、７５％から３１．６％まで著しく低下した。
 （実施例３）
 直径４４４ｍｍ、スパッタ面の直径が４０６ｍｍのタンタルスパッタリングターゲット（純度４Ｎ５以上）において、その外周テーパ部のみに断面Ｕ字型の加工溝をターゲットの直径方向と平行に、等間隔となるように４ヶ所形成した。溝の幅を３ｍｍ、溝の深さを３ｍｍ、溝の長さをフラット部０ｍｍ、テーパ部１２ｍｍとし、フラット部の加工溝の面積比率を０％とし、テーパ部の加工溝の面積比率を０．６％とした。次に、このターゲットをバッキングプレートに接合した後、以下の条件でスパッタリングを実施し、イグニッションの点火失敗率（（イグニッション失敗回数／イグニッション実施回数）×１００）を調べた。その結果、加工溝がない同型のターゲットに比べて、点火失敗率は、７５％から３３．７％まで著しく低下した。
 （実施例４）
 直径４４４ｍｍ、スパッタ面の直径が４０６ｍｍのタンタルスパッタリングターゲット（純度４Ｎ５以上）において、その外周テーパ部のみに断面Ｕ字型の加工溝をターゲットの直径方向と平行に、等間隔となるように３２ヶ所形成した。このターゲットの写真を図５に示す。溝の幅を３ｍｍ、溝の深さを３ｍｍ、溝の長さをフラット部０ｍｍ、テーパ部１２ｍｍとし、フラット部の加工溝の面積比率を０％とし、テーパ部の加工溝の面積比率を４．５％とした。次に、このターゲットを以下の条件でスパッタリングを実施し、イグニッションの点火失敗率（（イグニッション失敗回数／イグニッション実施回数）×１００）を調べた。その結果、加工溝がない同型のターゲットに比べて、点火失敗率は、７５％から７．４％まで著しく低下した。
 （実施例５）
 直径４４４ｍｍ、スパッタ面の直径が４０６ｍｍのタンタルスパッタリングターゲット（純度４Ｎ５以上）において、その外周テーパ部の全てに、断面Ｖ字型の加工溝をターゲットの直径方向に対して±４５度の角度を成すように１ｍｍの等間隔でナーリング加工して、格子状模様を形成した。このターゲットの加工溝部分の写真を図６に示す。溝の幅を１ｍｍ、溝の深さを０．１ｍｍ、フラット部の加工溝の面積比率を０％とし、テーパ部の加工溝の面積比率を９０％とした。次に、このターゲットを以下の条件でスパッタリングを実施し、イグニッションの点火失敗率（（イグニッション失敗回数／イグニッション実施回数）×１００）を調べた。その結果、加工溝がない同型のターゲットに比べて、点火失敗率は、７５％から３．２％まで著しく低下した。
 （実施例６）
 直径４４４ｍｍ、スパッタ面の直径が４０６ｍｍのタンタルスパッタリングターゲット（純度４Ｎ５以上）において、その外周テーパ部に断面Ｕ字型の加工溝をターゲットの直径方向と平行に、等間隔となるように４ヶ所形成し、溝の幅を３ｍｍ、溝の深さを３ｍｍ、溝の長さをフラット部０ｍｍ、テーパ部１２ｍｍとした。合わせて、外周部に断面Ｖ字型の加工溝を同心円状に形成し、溝の幅を６ｍｍ、深さを３ｍｍ、溝の長さを外周約１２５６ｍｍ、内周約１１９３ｍｍとした。上記２種類の加工溝によりテーパ部の加工溝の面積比率を０．６％とし、フラット部の加工溝の面積比率を９．５％とした。次に、このターゲットを以下の条件でスパッタリングを実施し、イグニッションの点火失敗率（（イグニッション失敗回数／イグニッション実施回数）×１００）を調べた。その結果、加工溝がない同型のターゲットに比べて、点火失敗率は、７５％から２５．３％まで著しく低下した。
（比較例１）
 直径４４４ｍｍ、スパッタ面の直径が４０６ｍｍのタンタルスパッタリングターゲット（純度４Ｎ５以上）において、加工溝が無いターゲットを作製した。このターゲットを実施例１と同条件にて、スパッタを実施して、イグニッションの点火失敗率（（イグニッション失敗回数／イグニッション実施回数）×１００）を調べた。その結果、点火失敗率は７５．０％であった。
（比較例２）
 直径４４４ｍｍのタンタルスパッタリングターゲット（純度３Ｎ５以上）において、その外周部に断面Ｖ字型の加工溝を同心円状に形成した。このターゲットの写真を図７に示す。溝の幅を６ｍｍ、深さを３ｍｍ、溝の長さを外周約１２５６ｍｍ、内周約１１９３ｍｍとし、フラット部の加工溝の面積比率を９．５％とし、テーパ部の加工溝の面積比率を０％とした。次に、このターゲットを実施例１と同条件にて、スパッタを実施して、イグニッションの点火失敗率（（イグニッション失敗回数／イグニッション実施回数）×１００）を調べた。その結果、加工溝がない同型のターゲットに比べて、点火失敗率は、７５．０％から７０．９％と大きな低下は見られなかった。
（比較例３）
 直径４４４ｍｍのタンタルスパッタリングターゲット（純度３Ｎ５以上）において、その外周部に断面Ｖ字型の加工溝を同心円状に形成した。溝の幅は１４ｍｍ、深さは３ｍｍ、溝の長さは外周約１２３７ｍｍ、内周約１１５０ｍｍとし、フラット部の加工溝の面積比率は１１．１％とし、テーパ部の加工溝の面積比率を０％とした。次に、このターゲットを実施例１と同条件にて、スパッタを実施したところ、スパッタ時の電流値が低下し、スパッタ電力が安定しない現象が見られたため、評価を中止した。
（比較例４）
 直径４４４ｍｍ、スパッタ面の直径が４０６ｍｍのタンタルスパッタリングターゲット（純度４Ｎ５以上）において、その外周フラット部のみに断面Ｕ字型の加工溝をターゲットの直径方向と平行に、等間隔となるように４ヶ所形成した。溝の幅を３ｍｍ、溝の深さを３ｍｍ、溝の長さをフラット部１３ｍｍ、テーパ部０ｍｍとし、フラット部の加工溝の面積比率を０.２４％とし、テーパ部の加工溝の面積比率を０％とした。次に、このターゲットをバッキングプレートに接合した後、以下の条件でスパッタリングを実施し、イグニッションの点火失敗率（（イグニッション失敗回数／イグニッション実施回数）×１００）を調べた。その結果、加工溝がない同型のターゲットに比べて、点火失敗率は、７５％から６８．５％と大きな低下はみられなかった。
 以上の結果をまとめたものを表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 本発明のスパッタリングターゲットは、導入ガスの低減、電圧印加時間の短縮などの条件下においても、イグニッション（プラズマ点火）の点火失敗率を低下させることができ、安定的にスパッタプロセスを開始することを可能とする。これにより、装置のダウンタイムを短縮できるので、スループットの向上やコストパフォーマンスの改善に寄与することができる。本発明のスパッタリングターゲットは、電子デバイス用薄膜を形成するのに有用である。

Claims (5)

  1.  フラット部とテーパ部を備えたスパッタリングターゲットにおいて、スパッタリングターゲットのテーパ部に加工溝が配置されていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
  2.  前記テーパ部の加工溝の面積比率が０．６％以上であることを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット。
  3.  前記フラット部の加工溝の面積比率が１０％以下であることを特徴とする請求項１～２のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
  4.  前記加工溝の深さが０．１ｍｍ以上であ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スパッタリングターゲット。
  5.  純度４Ｎ５以上のタンタルからなることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
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