WO2021235047A1 - スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲット用板材 - Google Patents

スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲット用板材 Download PDF

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WO2021235047A1
WO2021235047A1 PCT/JP2021/009264 JP2021009264W WO2021235047A1 WO 2021235047 A1 WO2021235047 A1 WO 2021235047A1 JP 2021009264 W JP2021009264 W JP 2021009264W WO 2021235047 A1 WO2021235047 A1 WO 2021235047A1
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WO
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defects
sputtering target
plate material
less
direction along
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/009264
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English (en)
French (fr)
Inventor
慎司 加藤
Original Assignee
三菱マテリアル株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering target used for sputtering and a plate material for a sputtering target processed into the sputtering target.
  • the sputtering method used in the semiconductor device manufacturing process is known.
  • plasma-generated nuclei are made to collide with a sputtering target, and the impact causes the atoms and molecules constituting the sputtering target to be knocked out and adhered to a substrate to be processed, which is arranged facing the sputtering target. Processing such as film formation is performed on the substrate.
  • the reduction of particles is a major factor that affects the defective rate of products, and it is necessary to manage finer particles.
  • the sputtering targets described in Patent Documents 1 and 2 are known.
  • Patent Document 1 the surface roughness of the spattered surface on which the plasma-generated nuclei collide is adjusted, and the amount of residual contaminants, the hydrogen content on the surface, and the thickness of the processed altered layer are reduced.
  • the thickness of the film formed on the substrate by sputtering is made uniform, and the generation of nodules during sputtering is suppressed.
  • the sputtering target in which the generation of particles is suppressed is disclosed.
  • This sputtering target has a surface roughness Ra ⁇ 1.0 ⁇ m, a total amount of refractory metal elements that are contaminants other than the main component and alloy component, and Si, Al, Co, Ni, and B of 500 ppm or less, and a hydrogen content on the surface.
  • Patent Document 2 discloses a Si target plate fixed to a backing plate, and the Si target plate has a smooth mirror surface and a surface roughness of less than about 1.50 nm.
  • the surface roughness of Patent Document 2 is measured by using a non-destructive interferometer, and is obtained from the image and measurement data of the interferometer on the surface of the Si target plate.
  • Patent Document 1 discloses a sputtering target having a surface roughness Ra of 1.0 ⁇ m or less
  • Patent Document 2 discloses a plate material for a sputtering target having a surface roughness of less than about 1.50 nm. There is. However, even when the surface roughness of the sputtering target or its plate material is small, it is presumed that there are many cracks and dents that cannot be seen by the surface roughness meter. Such defects cause the generation of particles.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a sputtering target and a plate material for a sputtering target, which can suppress the generation of defects (cracks and dents) and prevent the generation of particles. And.
  • the plate material for a sputtering target is a plate material for a sputtering target that becomes a sputtering target by processing the outer peripheral edge, and the arithmetic average roughness Ra of at least one surface of the plate material is 0.015 ⁇ m.
  • the maximum height roughness Rz is 0.2 ⁇ m or less, and the number of defects with a depth of 2.0 ⁇ m or more from the surface in the cross section cut in the direction orthogonal to the surface is in the direction along the surface.
  • the length in the direction along the surface is 2.0 ⁇ m or more.
  • the number of the defects is 3 or less within the range of 1 mm width in the direction along the surface.
  • Examples of the defect include cracks or dents.
  • the arithmetic average roughness Ra of the plate surface By setting the arithmetic average roughness Ra of the plate surface to 0.015 ⁇ m or less, the entire plate surface is smoothed, and the maximum height roughness Rz is set to 0.2 ⁇ m or less, which can be the starting point of abnormal discharge due to charge concentration. There are few local protrusions. However, even if the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz are small, there may be many dents (defects) filled with cracks and grinding chips inside the plate material, and these are roughness measurements. It cannot be detected by the meter. Therefore, the cross section orthogonal to the surface of the plate material is also observed to reduce defects having a depth of 2.0 ⁇ m or more.
  • the depth is not 2.0 ⁇ m or more
  • the defects are present. Since the portion from the surface to the surface is likely to fall off during sputtering, the number of particles generated increases. Therefore, the number of defects having a length of 2.0 ⁇ m or more in the direction along the surface is reduced. As a result, it is possible to reduce the generation of particles on the surface of the plate material and inside the plate material.
  • Arithmetic mean roughness Ra of the plate surface exceeds 0.015 ⁇ m, maximum height roughness Rz exceeds 0.2 ⁇ m, or the number of defects with a depth of 2.0 ⁇ m or more is 3 within the range of 1 mm width. If the number of defects having a length of 2.0 ⁇ m or more along the surface exceeds 3 within the range of 1 mm width, the number of abnormal discharges and the number of particles generated will increase.
  • the number of defects having a depth of 2.0 ⁇ m or more from the surface in the cross section, or the direction along the surface among the defects extending inward from the surface is one or less within the range of 1 mm width in the direction along the surface.
  • the sputtering target according to one aspect of the present invention is a sputtering target having an arithmetic average roughness Ra of 0.015 ⁇ m or less and a maximum height roughness Rz of 0.2 ⁇ m or less on the sputtered surface.
  • the number of defects having a depth of 2.0 ⁇ m or more from the spattered surface in the cross section cut in the orthogonal direction is 3 or less within the range of 1 mm width in the direction along the sputtered surface, and the spattered surface has.
  • the number of the defects having a length of 2.0 ⁇ m or more in the direction along the surface is 1 mm wide in the direction along the sputtered surface.
  • the number is 3 or less within the range.
  • the amount of particles generated on the sputtered surface can be reduced.
  • SEM Scanning Electron Microscope
  • the sputtering target of this embodiment is made of a brittle material.
  • a brittle material for example, Si (silicon), an intermetallic compound, and ceramics are used.
  • This Si may be formed of, for example, a single crystal, a columnar crystal, or a polycrystal regardless of the crystal state.
  • the intermetallic compound for example, a GeSbTe system is used.
  • a plate material for a sputtering target is manufactured by performing various processes according to the procedure shown in FIG.
  • the sputtering target is manufactured by processing the outer peripheral edge of the plate material for the sputtering target. As a result, the arithmetic mean roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the sputtered surface are reduced, and the number of defects (cracks and dents) is reduced.
  • the sputtering target of the present embodiment has an arithmetic mean roughness Ra of 0.015 ⁇ m or less, a maximum height roughness Rz of 0.2 ⁇ m or less, and is orthogonal to the sputtering surface.
  • the number of defects with a depth of 2.0 ⁇ m or more from the spatter surface in the cross section cut in the direction is 3 or less within the range of 1 mm width in the direction along the spatter surface (see FIG. 7), and from the spatter surface to the inside.
  • the number of defects having a length of 2.0 ⁇ m or more in the direction along the spatter surface is set to 3 or less within a range of 1 mm width in the direction along the spatter surface.
  • Defects extending inward from the sputter surface in these cross sections are those in which cracks or dents having a depth of 2.0 ⁇ m or more and a length along the surface of 2.0 ⁇ m or more are present. Further, it is more preferable that the number of the above-mentioned defects is one or less within a range of 1 mm width in the direction along the spatter surface.
  • the length of the crack in the direction along the spatter surface is the distance from the base end to the tip in the direction along the surface in the region where the crack 21 is formed.
  • the length of the crack in the direction along the spatter surface means the distance L1 between the two farthest points in the direction along the sputter surface in the region where the crack 21 is formed.
  • the length of the dent in the direction along the spatter surface is the distance from the base end to the tip in the direction along the sputter surface in the region where the dent 22 is formed.
  • the length of the recess in the direction along the spatter surface means the distance L2 between the two farthest points in the direction along the sputter surface in the region where the recess 22 is formed.
  • the width w1 of the crack 21 is the width of the crack 21 formed on the spatter surface as shown in FIG. 8, it is smaller than the length (distance L1) in the direction along the surface of the crack 21 and is smaller than the length of the dent 22.
  • the width w2 is the same as the length (distance L2) in the direction along the surface of the recess 22.
  • the number of defects having an arithmetic mean roughness Ra of the sputter surface exceeding 0.015 ⁇ m, a maximum height roughness Rz of more than 0.2 ⁇ m, or a depth of 2.0 ⁇ m or more is within the range of 1 mm width. If the number of defects exceeds 3 or the number of defects having a length of 2.0 ⁇ m or more exceeds 3 within the range of 1 mm width, that is, the spatter surface is in a state as shown in FIGS. 2 to 4, it is abnormal. The number of discharges and the number of particles are increased.
  • the arithmetic mean roughness Ra of the sputtering surface is 0.015 ⁇ m or less
  • the maximum height roughness Rz is 0.2 ⁇ m or less
  • the depth from the sputtering surface in the above cross section is
  • the number of defects of 2.0 ⁇ m or more is 3 or less within the range of 1 mm width in the direction along the surface, and among the defects extending inward from the spatter surface, the length in the direction along the spatter surface is 2.0 ⁇ m.
  • the number of the above defects is set to 3 or less within a range of 1 mm width in the direction along the spatter surface.
  • Such a sputtering target is manufactured by processing the outer peripheral edge of the sputtering target plate material, and the sputtering target plate material is manufactured as follows.
  • the sputtering target plate material has a grinding step S11 for grinding the surface of a member to be a sputtering target plate material for a brittle material and an etching step for etching the ground surface of the brittle material after the grinding process. It includes S12, a polishing step (S13, S15) for performing multi-step polishing on the etched surface after the etching step, and a cleaning step S14 for cleaning the polished surface before the final polishing.
  • S11 for grinding the surface of a member to be a sputtering target plate material for a brittle material
  • an etching step for etching the ground surface of the brittle material after the grinding process. It includes S12, a polishing step (S13, S15) for performing multi-step polishing on the etched surface after the etching step, and a cleaning step S14 for cleaning the polished surface before the final polishing.
  • S13, S15 a polishing step for performing multi-step polishing on the etched
  • a plate material having a diameter of 200 to 600 mm and a thickness of 5 to 20 mm is cut from a columnar crystal Si ingot (an ingot made of a brittle material) with a band saw or wire saw of diamond abrasive grains.
  • grinding flat surface (flat surface)
  • the plate material the first surface which will be the sputtering surface of the sputtering target later and the second surface (the surface to be attached to the backing plate) which is the surface opposite to the first surface). Grinding)) Perform machining. This grinding process is performed to reduce defects (dents and cracks) due to cutting and a processing damage layer that does not appear on the surface.
  • the grinding process is performed using a diamond grindstone having a circular shape in a plan view.
  • the grindstone counts are # 220 to # 320, and the grinding speed is 1 ⁇ m / time to 9 ⁇ m / time, preferably 1 ⁇ m / time to 4 ⁇ m / time.
  • the arithmetic average roughness Ra of the ground surface of the plate material can be reduced to 0.8 ⁇ m or less.
  • the grindstone position is usually shifted a little more than once, and the grinding speed ( ⁇ m / turn) is the feed amount (cutting amount) in the depth direction of the grinding wheel per pass. Means.
  • the etching step is performed by using an acidic etching solution on the entire surface including the ground surface (first surface and second surface) of the plate material after the grinding process.
  • hydrofluoric acid acetic acid which is a mixture of hydrofluoric acid (HF), nitric acid (HNO 3 ), and acetic acid (CH 3 COOH)
  • HF hydrofluoric acid
  • HNO 3 nitric acid
  • CH 3 COOH acetic acid
  • the etching solution contains 5 to 40% hydrofluoric acid, 25% nitric acid, and 12.5% acetic acid, and the balance is pure water.
  • the immersion time of the plate material in the etching solution after the grinding step is 10 minutes to 95 minutes.
  • the primary polishing step is executed on the etched surfaces (first surface and second surface) after the etching step.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • polishing is performed while supplying a slurry (polishing liquid) containing an abrasive material such as colloidal silica or diamond abrasive grains onto a rotating polishing pad.
  • the polishing material is preferably made of colloidal silica having a diameter of 30 nm to 90 nm, and the polishing time is preferably 10 minutes to 90 minutes.
  • the arithmetic average roughness Ra of the polished polished surface can be set to 0.1 ⁇ m or less, and the maximum height roughness Rz can be set to 1.0 ⁇ m or less.
  • a cleaning step of cleaning the polished surfaces is performed.
  • the polished surface is washed with running water for about 1 to 10 minutes, preferably about 5 to 10 minutes, or ultrasonically washed for about 1 to 10 minutes, preferably about 1 to 5 minutes. Is carried out.
  • This cleaning step is performed in order to execute the final polishing step (final polishing step) in a state where the abrasive grains used in the primary polishing step, polished Si debris, and other substances adhering to the polished surface are washed away. Will be.
  • the abrasive material made of colloidal silica or the like deposited on the polished surface and used in the primary polishing step is chipped or crushed in the polishing process. Therefore, if the final polishing step is executed without executing the cleaning step, the final polishing process is executed with the abrasive material having chips or the like mixed with the normal abrasive material. As a result, the arithmetic mean roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the polished surface cannot be reduced, and cracks and dents may not be removed. Therefore, the cleaning step is carried out.
  • the abrasive material that has been chipped is likely to accumulate in cracks and dents, and the cleaning process removes the cracks that exist on the polished surfaces (first and second surfaces) and the shavings that have entered the dents. be able to.
  • the final polishing step is performed only on the surface that becomes the sputtering surface when the plate material for the sputtering target is processed and used as the sputtering target. Therefore, the final polishing step is executed on the polished surface (first surface) cleaned by the cleaning step. In this final polishing step, chemical mechanical polishing is performed in the same manner as in the primary polishing step.
  • the abrasive used in the final polishing step is preferably made of colloidal silica having a diameter of 30 nm to 150 nm, and the polishing time is preferably 30 minutes to 90 minutes.
  • this final polishing process is performed on the polished surface after the cleaning process, it is possible to polish with an abrasive material having an even particle size without mixing the abrasive material that has been chipped or crushed by the primary polishing process. It becomes. Then, the surface of the plate material is cleaned, whereby the arithmetic mean roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the first surface, which is the sputtering surface of the sputtering target, are low, and sputtering with few defects (cracks and dents) inside the plate material. It becomes a plate material for the target.
  • the arithmetic average roughness Ra of at least one of the first surface and the second surface is 0.015 ⁇ m or less, and the maximum height roughness Rz is 0.2 ⁇ m or less.
  • the number of defects with a depth of 2.0 ⁇ m or more from the surface in the cross section cut in the direction orthogonal to the surface (first surface) of the plate material is 3 or less within the range of 1 mm width in the direction along the surface, and Among the defects extending inward from the surface in the cross section cut in the direction orthogonal to the surface, the number of defects having a length of 2.0 ⁇ m or more along the surface is 3 within a width of 1 mm in the direction along the surface. Less than or equal to.
  • a plate material for a sputtering target is manufactured by using each step (for example, a grinding step, an etching step, a primary polishing step, a cleaning step, and a final polishing step) under the above-mentioned predetermined manufacturing conditions.
  • a method (or a method for manufacturing a sputtering target) can be provided.
  • the arithmetic average roughness Ra of the surface (first surface) of the plate material for sputtering target is set to 0.015 ⁇ m or less.
  • the maximum height roughness Rz is set to 0.
  • the number of local protrusions that can be the starting point of abnormal discharge is reduced.
  • these arithmetic mean roughness Ra and maximum height roughness Rz are small, there may be many defects (cracks and dents filled with grinding debris) inside the plate material, and these are roughness measurements. It cannot be detected by the meter.
  • the cross section orthogonal to the surface of the plate material is also observed to reduce defects having a depth of 2.0 ⁇ m or more. Further, even if the depth is not 2.0 ⁇ m or more, if there are many defects extending inward from the surface of the plate material and having a length of 2.0 ⁇ m or more along the surface, the defects are present. Since the portion from the surface to the surface is likely to fall off during sputtering, the number of particles generated increases. Therefore, the number of defects having a length of 2.0 ⁇ m or more in the direction along the surface is reduced. As a result, the number of defects inside the plate material can be reduced, and the generation of particles on the surface of the plate material and inside the plate material can be reduced.
  • the number of defects having a depth of 2.0 ⁇ m or more from the plate material surface in the above cross section or a length of 2.0 ⁇ m or more in the direction along the plate material surface is one within a range of 1 mm width in the direction along the plate material surface. The following is preferable. In this case, since the number of defects (cracks or dents) is extremely small, the generation of particles on the surface of the plate material can be further reduced.
  • the first surface of the surface of the plate material becomes the sputtering surface of the sputtering target. Therefore, in the sputtering target of the present embodiment, the arithmetic mean roughness Ra of the sputtered surface is 0.015 ⁇ m or less, and the maximum height roughness Rz is 0.2 ⁇ m or less, and the cross section cut in the direction orthogonal to the sputtered surface.
  • the number of defects having a depth of 2.0 ⁇ m or more from the sputtered surface in the above is 3 or less within the range of 1 mm width in the direction along the sputtered surface, and the spattered surface in the cross section cut in the direction orthogonal to the sputtered surface.
  • the number of defects having a length of 2.0 ⁇ m or more in the direction along the surface is 3 or less within the range of 1 mm width in the direction along the spatter surface.
  • the arithmetic mean roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the surface of the sputtering target plate material and the sputtering surface of the sputtering target are measured by the method defined in JIS B0601: 2001.
  • the maximum height roughness Rz of the surface of the plate material for the sputtering target and the sputtering surface of the sputtering target is preferably 0.200 ⁇ m or less.
  • the polishing step is composed of a primary polishing step and a final polishing step, but the polishing step is not limited to this, and may further include a secondary polishing step.
  • the cleaning step may be executed before the final polishing step, and the cleaning step may or may not be performed between the primary polishing step and the secondary polishing step.
  • the diameter of the abrasive used in each of the primary polishing step and the final polishing step may be different.
  • the diameter of the abrasive used in the final polishing step is smaller than the diameter of the abrasive used in the primary polishing step. It is good to do it.
  • a columnar silicon ingot having a diameter of 125 mm was cut to a thickness of 5 mm with a diamond band saw to prepare a columnar silicon disk.
  • a disk-shaped GeSbTe sintered body (GeSbTe disk) having a diameter of 125 mm, a thickness of 5 mm, and a relative density of 98% was produced by hot press sintering. These disks were subjected to cutting, etching, cleaning and polishing to prepare the samples of Examples 1 to 22. The conditions for each of these processes are as shown in Tables 1 to 4.
  • a rotary grinding machine was used to grind with the abrasives shown in Tables 1 and 2 at the grinding speeds shown in Tables 1 and 2.
  • the grinding speed ( ⁇ m / time) is the feed amount of the grinding wheel per pass.
  • each disk after the grinding step was immersed in the etching solutions shown in Tables 1 and 2 for the time shown in Table 1.
  • a slurry mixed with colloidal silica having the particle sizes shown in Tables 3 and 4 was used as an abrasive on the surface of the disk after the etching step, and the surface was polished for the time shown in Tables 3 and 4.
  • a single-sided polishing machine was used to set the pressure on the disk to 50 kPa.
  • the washing step running water washing or ultrasonic washing was performed for the times shown in Tables 3 and 4.
  • the disk was immersed in running water flowing at 5 l / min.
  • the ultrasonic cleaning a disk was immersed in a water tank, and an ultrasonic wave of 2.4 kHz was generated at the time shown in Tables 3 and 4.
  • a slurry mixed with colloidal silica having the particle sizes shown in Tables 3 and 4 was used as an abrasive on the surface of the disk after the washing step, and the surface was polished for the time shown in Tables 3 and 4.
  • a single-sided polishing machine was used to set the pressure on the disk to 50 kPa. Then, the disk after the final polishing step was washed and used as a sample of Examples 1 to 22.
  • the arithmetic mean roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the surface were measured, and defects (cracks and dents) in the cross section were observed.
  • it was attached to a sputtering device and the state of abnormal discharge and particle generation was investigated.
  • the portion corresponding to the first surface or the spatter surface described above includes the center position, the position 25 mm from the center (intermediate), and the position 50 mm from the center (outer circumference).
  • which part is included in the first surface or the spatter surface depends on the size and application of the sample, so the part corresponding to the first surface or the sputter surface described above is at least the center position and the position 25 mm from the center (intermediate). ), And it is not necessary to include the position (outer circumference) of 50 mm from the center.
  • the region Ar1 shown in FIG. 6 was excised at the center of the prepared target 10 having a diameter of 125 mm ⁇ 5 mm, 25 mm from the center, and 50 mm from the center, and a cross-sectional portion having a length (width) of 1 mm (shown in FIG. 7).
  • the observation area Ar2) was cross-sectionally observed with a scanning electron microscope (SEM) to confirm cracks and dents.
  • SEM scanning electron microscope
  • a focused ion beam (FIB) device was used for this excision.
  • the width w1, the length L1 and the depth d1 are measured as shown in FIG.
  • the width w2 (length L2) and the depth d2 are measured as shown in FIG. It was measured.
  • the field of view of 1 mm ⁇ 20 ⁇ m was continuously photographed at an observation magnification of 5000 times, and the depth from the spattered surface was 2.
  • the number of 0 ⁇ m or more (depth defects) and the number of lengths of 2.0 ⁇ m or more (length defects) were visually counted.
  • the number of depth defects was counted by summing up the number of cracks under the above conditions and the number of dents under the above conditions.
  • the number of defects of length was counted by summing up the number of cracks under the above conditions and the number of dents under the above conditions.
  • the depth (d1, d2) from the spatter surface is formed by one end or the other end of the contact point (crack or dent formed on the sputter surface) on the surface (spatter surface) of the crack (or depression).
  • the length along the vertical direction from the position) was measured as the depth. Specifically, as shown in FIGS. 8 and 9, the depths (d1 and d2) from the spattered surface are the contact points (FIG.
  • a Si sputtering target (samples of Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 to 12) and a GeSbTe sputtering target (samples of Examples 22 and 13) were soldered to a backing plate made of oxygen-free copper, and this was a magnetron type. It was attached to a DC sputtering device. Then, under the following sputtering conditions, film formation by the sputtering method was carried out continuously for 10 hours. During this sputter film formation, a micro arc monitor (manufactured by Landmark Technology Co., Ltd .: MAM Genesis) was used to count the cumulative number of occurrences of abnormal discharge of 10 mJ or more. Similarly, using a laser scattering type particle counter (manufactured by Wicks: ISPM-I-ICF), the number of particles having a size of 0.25 ⁇ m or more generated during 60 minutes of sputtering was counted.
  • a micro arc monitor manufactured by Landmark Technology
  • Si Sputtering Target (Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 to 12) Ultimate vacuum: 5 ⁇ 10 -5 Pa Ar gas pressure: 0.3Pa Spatter output: Pulse DC1000W (2) GeSbTe sputtering target (Example 22 and Comparative Example 13) Ultimate vacuum: 5 ⁇ 10 -5 Pa Ar gas pressure: 0.5Pa Spatter output: DC1000W
  • the arithmetic average roughness Ra of the surface of the sample is 0.015 ⁇ m or less, and the maximum height roughness Rz is 0.2 ⁇ m or less, and the observation region.
  • the number of defects with a depth of 2.0 ⁇ m or more from the surface in Ar2 is 3 or less within the range of 1 mm width in the direction along the surface, and among the defects extending inward from the surface, in the direction along the surface.
  • the number of defects having a length of 2.0 ⁇ m or more was 3 or less within the range of 1 mm width in the direction along the surface.
  • the number of abnormal discharges was 98 or less, and the number of particles generated was 81 or less.
  • the sample of Example 1 has a small surface arithmetic mean roughness Ra and maximum height roughness Rz, and has a defect of the above size. It turns out that there are few. In particular, in Examples 1 to 6, 8 to 13, 15 to 17 and 21, 22, since the number of defects having a depth and length of 2.0 ⁇ m or more was one or less within the range of 1 mm width, particles were generated. The number was extremely small at 35 or less.
  • Comparative Example 1 only the grinding step was carried out, and the etching step, the cleaning step and the polishing step were not carried out. Therefore, as shown in FIG. 2, the surface thereof has large irregularities, a large arithmetic mean roughness Ra and a maximum height roughness Rz, and a number of defects having a depth and a length of 2.0 ⁇ m or more. There were many. Therefore, the number of abnormal discharges and the number of particles generated became extremely large. Further, in Comparative Example 2, only the grinding step and the etching step were carried out, and the cleaning step and the polishing step were not carried out. Therefore, as shown in FIG.
  • the surface surface has not eliminated the unevenness, the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz are large, and the number of defects having a depth and a length of 2.0 ⁇ m or more. There were also many. Therefore, the number of abnormal discharges and the number of particles generated have increased.
  • Comparative Example 3 and Comparative Example 13 although the grinding step, the etching step and the polishing step were carried out, the cleaning step was not carried out between the primary polishing step and the final polishing step. Therefore, as shown in FIG. 4, the surface thereof has a dent formed in a part thereof, and although the arithmetic mean roughness Ra and the maximum height roughness Rz are small, the defect has a depth and a length of 2.0 ⁇ m or more. There were also many. Therefore, the number of abnormal discharges and the number of particles generated have increased.
  • Comparative Example 4 the ultrasonic cleaning was performed for 15 minutes instead of the ultrasonic cleaning for 5 minutes in the cleaning step. Therefore, the defects (cracks and dents filled with the abrasive) that could not be completely removed during the primary polishing step before the final polishing step became large again due to the ultrasonic pressure. As a result, although the arithmetic mean roughness Ra and the maximum height roughness Rz were small, the number of defects having a depth and length of 2.0 ⁇ m or more was also large. Therefore, the number of abnormal discharges and the number of particles generated have increased. Further, in Comparative Example 5, the final polish time was too short, 10 minutes, and in Comparative Example 6, the final polish time was 120 minutes, which was too long.
  • the number of defects having a depth of 2.0 ⁇ m or more is large, and the number of abnormal discharges and the number of particles generated cannot be reduced.
  • the particle size of the abrasive used in the final polishing step was as large as 200 ⁇ m. Therefore, the maximum height roughness Rz is large, the number of defects having a depth of 2.0 ⁇ m or more is large, and the number of abnormal discharges and the number of particles generated cannot be reduced.
  • the etching time was as short as 5 minutes. Therefore, the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz of the surface are large, the number of defects having a depth of 2.0 ⁇ m or more is large, and the number of abnormal discharges and the number of particles generated cannot be reduced.
  • the etching time was as long as 120 minutes. Therefore, although defects with a depth and length of 2.0 ⁇ m or more could be reduced, the arithmetic average roughness Ra and maximum height roughness Rz of the surface were large, and the number of abnormal discharges and the number of particles generated could not be reduced. rice field. Further, in Comparative Example 10, the etching solution was alkaline.
  • the number of abnormal discharges can be reduced by eliminating defects having a length of 2.0 ⁇ m or more, the number of defects having a depth of 2.0 ⁇ m or more is large and the number of particles generated is large. Further, in Comparative Example 11, the grinding material was as coarse as diamond # 120, and in Comparative Example 12, the grinding speed was too fast. Therefore, the number of defects having a depth and length of 2.0 ⁇ m or more is large, and the number of abnormal discharges and the number of particles generated cannot be reduced.
  • the sputtering target and the plate material for the sputtering target of this embodiment are suitably applied to the step of forming various films on the substrate by the sputtering method.

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Abstract

このスパッタリングターゲット用板材は、板材の少なくとも一方の表面の算術平均粗さＲａが０．０１５μｍ以下、かつ最大高さ粗さＲｚが０．２μｍ以下であり、前記表面に直交する方向で切断した断面における前記表面からの深さが２．０μｍ以上の欠陥の数が前記表面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下であり、かつ、前記表面に直交する方向で切断した断面における前記表面から内部に向かって延びる欠陥のうち、前記表面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の前記欠陥の数が前記表面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下である。

Description

スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲット用板材
　本発明は、スパッタリングに使用されるスパッタリングターゲット、及びスパッタリングターゲットに加工されるスパッタリングターゲット用板材に関する。
　本願は、２０２０年５月２０日に、日本に出願された特願２０２０－０８７８６０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　半導体デバイス製造プロセスに使用されるスパッタリング法が知られている。このスパッタリング法では、プラズマ化した原子核をスパッタリングターゲットに衝突させ、その衝撃によりスパッタリングターゲットを構成する原子や分子をたたき出し、スパッタリングターゲットに対向して配置された被処理基板に付着させることにより、被処理基板に成膜等の処理が行われる。昨今、より微細化している半導体デバイスの製造過程において、パーティクルの低減は製品の不良率に影響する大きな要素であり、より細かい粒子について管理する必要がある。このようなパーティクルの発生を低減させるスパッタリングターゲットとして、例えば、特許文献１及び２に記載のスパッタリングターゲットが知られている。
　特許文献１には、上記プラズマ化した原子核が衝突するスパッタ面の表面粗さを調節し、残留汚染物質の量、表面の水素含有量および加工変質層の厚さを減少させている。また、スパッタリングにより基板に形成した膜の厚さの均一化を図るとともに、スパッタリング時におけるノジュールの生成を抑制している。以上により、パーティクルの発生が抑制されたスパッタリングターゲットが開示されている。このスパッタリングターゲットは、表面粗さＲａ≦１．０μｍ、主成分および合金成分以外の汚染物質である高融点金属元素ならびにＳｉ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂの総量を５００ｐｐｍ以下、表面の水素含有量を５０ｐｐｍ以下、加工変質層の厚さを５０μｍ以下とするＴｉスパッタリングターゲットであり、このようなスパッタリングターゲットは、ダイヤモンドバイトを用いて精密切削することにより製造される。
　また、特許文献２には、バッキングプレートに固定されたＳｉターゲットプレートが開示され、Ｓｉターゲットプレートは、滑らかな鏡面表面を有し、そして約１．５０ｎｍ未満の表面粗さを有している。この特許文献２の表面粗さは、非破壊干渉計を用いて測定され、Ｓｉターゲットプレートの表面の干渉計の画像及び計測データから求められる。
　ところで、上述したように特許文献１には、表面粗さＲａ１．０μｍ以下のスパッタリングターゲットが開示され、特許文献２には、表面粗さが約１．５０ｎｍ未満のスパッタリングターゲット用板材が開示されている。しかしながら、スパッタリングターゲット又はその板材における表面粗さが小さい場合であっても、表面粗さ計ではわからないクラックや窪みが多数存在していると推定される。このような欠陥は、パーティクルの発生原因となる。
特開平１１－１７６６号公報 特表２０１５－５０４４７９号公報
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、欠陥（クラック及び窪み）の発生を抑制してパーティクルの発生を防止することができるスパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲット用板材を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係るスパッタリングターゲット用板材は、外周縁が加工されることによりスパッタリングターゲットとなるスパッタリングターゲット用板材であって、前記板材の少なくとも一方の表面の算術平均粗さＲａが０．０１５μｍ以下、かつ最大高さ粗さＲｚが０．２μｍ以下であり、前記表面に直交する方向で切断した断面における前記表面からの深さが２．０μｍ以上の欠陥の数が前記表面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下であり、かつ、前記表面に直交する方向で切断した断面における前記表面から内部に向かって延びる欠陥のうち、前記表面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の前記欠陥の数が前記表面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下である。
　上記欠陥としては、クラック又は窪みを例示できる。
　板材表面の算術平均粗さＲａを０．０１５μｍ以下とすることにより、板材表面全体を平滑にするとともに、最大高さ粗さＲｚを０．２μｍ以下として、電荷の集中による異常放電の起点となり得る局部的な突起を少なくしている。ただし、これら算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚが小さくても、板材の内部にクラックや研削屑が詰まった窪み（欠陥）が多数存在している場合があり、これらは粗さ計測計では検出できない。そこで、板材表面に直交する断面についても観察し、深さが２．０μｍ以上の欠陥を少なくしている。また、深さが２．０μｍ以上の欠陥でなくても、板材の表面から内部に向かって延びる欠陥のうち、表面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の欠陥が多数存在すると、その欠陥から表面に至る部分がスパッタリング時に脱落しやすいので、パーティクルの発生数が増大する。このため、表面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の欠陥の数を少なくしている。これにより、板材の表面及びその内部におけるパーティクルの発生を低減できる。
　板材表面の算術平均粗さＲａが０．０１５μｍを超える、又は最大高さ粗さＲｚが０．２μｍを超える、あるいは深さが２．０μｍ以上の欠陥の数が１ｍｍ幅の範囲内で３個を超える、又は表面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の欠陥の数が１ｍｍ幅の範囲内で３個を超えると、異常放電の発生数及びパーティクルの発生数が増大する。
　本発明の好ましい態様に係るスパッタリングターゲット用板材では、前記断面おける前記表面からの深さ２．０μｍ以上の欠陥の数、又は、前記表面から内部に向かって延びる欠陥のうち、前記表面に沿う方向の長さ２．０μｍ以上の前記欠陥の数のいずれもが前記表面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で１個以下であるとよい。
　上記態様では、欠陥（クラック又は窪み）の数が極めて少ないので、表面におけるパーティクルの発生をより少なくできる。
　本発明の一態様に係るスパッタリングターゲットは、スパッタリングターゲットであって、スパッタ面の算術平均粗さＲａが０．０１５μｍ以下、かつ最大高さ粗さＲｚが０．２μｍ以下であり、前記スパッタ面に直交する方向で切断した断面における前記スパッタ面からの深さが２．０μｍ以上の欠陥の数が前記スパッタ面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下であり、かつ、前記スパッタ面に直交する方向で切断した断面における前記スパッタ面から内部に向かって延びる欠陥のうち、前記表面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の前記欠陥の数が前記スパッタ面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下である。
　本発明の一態様では、スパッタ面におけるパーティクルの発生量を少なくできる。
　本発明の一態様によれば、欠陥の発生を抑制してパーティクルの発生を防止することができる。
本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲット（実施例１）の試料のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）画像である。 比較例１の試料のＳＥＭ画像である。 比較例２の試料のＳＥＭ画像である。 比較例３の試料のＳＥＭ画像である。 図１に示すスパッタリングターゲット用板材の製造方法の例を示す工程図である。 実施例における試料（スパッタリングターゲット）の切断予定領域を示す図である。 図２に示す試料から切断予定領域を切断した後の観察領域を示す図である。 観察領域におけるクラックの深さ、長さ及び幅の計測方法を示す図である。 観察領域における窪みの深さ、長さ及び幅の計測方法を示す図である。
　以下、本発明のスパッタリングターゲット用板材及びスパッタリングターゲットの一実施形態について図面を用いて説明する。
　［スパッタリングターゲットの構成］
　本実施形態のスパッタリングターゲットは、脆性材料により形成されている。この脆性材料としては、例えば、Ｓｉ（シリコン）や金属間化合物、セラミックスが用いられる。このＳｉは結晶状態に依らず、例えば単結晶、柱状晶、多結晶のいずれにより形成されていてもよい。金属間化合物としては、例えばＧｅＳｂＴｅ系が用いられる。
　図５に示す手順で各種加工を施すことによりスパッタリングターゲット用板材は製造される。このスパッタリングターゲット用板材の外周縁を加工することによりスパッタリングターゲットは製造される。これにより、スパッタ面の算術平均粗さＲａ、最大高さ粗さＲｚを小さくするとともに、欠陥（クラックや窪み）の数を少なくしている。
　本実施形態のスパッタリングターゲットは、図１に示すように、スパッタ面の算術平均粗さＲａを０．０１５μｍ以下、かつ最大高さ粗さＲｚを０．２μｍ以下にするとともに、スパッタ面に直交する方向で切断した断面におけるスパッタ面からの深さが２．０μｍ以上の欠陥の数をスパッタ面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内（図７参照）で３個以下、かつ、スパッタ面から内部に向かって延びる欠陥のうち、スパッタ面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の欠陥の数をスパッタ面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下としている。これら断面においてスパッタ面から内部に延びる欠陥は、その深さが２．０μｍ以上、及び表面に沿う長さが２．０μｍ以上のいずれかのクラック又は窪みが存在しているものを欠陥とする。また、上記欠陥は、スパッタ面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で１個以下であることがより好ましい。
　なお、クラックであれば、図８に示すように、スパッタ面に沿う方向のクラックの長さは、クラック２１が形成された領域における表面に沿う方向の基端から先端までの距離である。具体的には、スパッタ面に沿う方向のクラックの長さは、クラック２１が形成された領域におけるスパッタ面に沿う方向の最も離れた２点間の距離Ｌ１を意味する。窪みであれば、図９に示すように、スパッタ面に沿う方向の窪みの長さは、窪み２２が形成された領域におけるスパッタ面に沿う方向の基端から先端までの距離である。具体的には、スパッタ面に沿う方向の窪みの長さは、窪み２２が形成された領域におけるスパッタ面に沿う方向の最も離れた２点間の距離Ｌ２を意味する。また、クラック２１の幅ｗ１は、図８に示すように、スパッタ面に形成されるクラック２１の幅であるため、クラック２１の表面に沿う方向の長さ（距離Ｌ１）より小さく、窪み２２の幅ｗ２は、図９に示すように、窪み２２の表面に沿う方向の長さ（距離Ｌ２）と同一となる。
　ここで、スパッタ面の算術平均粗さＲａが０．０１５μｍを超える、又は最大高さ粗さＲｚが０．２μｍを超える、あるいは深さが２．０μｍ以上の欠陥の数が１ｍｍ幅の範囲内で３個を超える、又は長さが２．０μｍ以上の欠陥の数が１ｍｍ幅の範囲内で３個を超える状態、すなわち、スパッタ面が図２～４に示すような状態であると、異常放電の発生数及びパーティクルの発生数が増大する。このため、本実施形態のスパッタリングターゲットは、スパッタ面の算術平均粗さＲａを０．０１５μｍ以下、最大高さ粗さＲｚを０．２μｍ以下にするとともに、上記断面におけるスパッタ面からの深さが２．０μｍ以上の欠陥の数を表面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下、かつ、スパッタ面から内部に向かって延びる欠陥のうち、スパッタ面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の欠陥の数をスパッタ面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下としている。このようなスパッタリングターゲットは、スパッタリングターゲット用板材の外周縁を加工することにより製造され、このスパッタリングターゲット用板材は、以下のようにして製造される。
　［スパッタリングターゲット用板材の製造方法］
　スパッタリングターゲット用板材は、図５に示すように、脆性材料のスパッタリングターゲット用板材となる部材の表面を研削する研削工程Ｓ１１と、研削工程後の脆性材料の研削面に対してエッチングを施すエッチング工程Ｓ１２と、エッチング工程後のエッチング面に多段階のポリッシュを施すポリッシュ工程（Ｓ１３，Ｓ１５）と、最終ポリッシュ前のポリッシュ面を洗浄する洗浄工程Ｓ１４と、を備えている。以下、工程順に説明する。
　なお、以下の説明では、柱状晶シリコン製のスパッタリングターゲット用板材の製造方法を説明する。
　（研削工程）
　まず、例えば、柱状晶のＳｉインゴット（脆性材料のインゴット）からダイヤモンド砥粒のバンドソーもしくはワイヤーソーで直径２００～６００ｍｍ、厚さ５～２０ｍｍの板材を切断する。次いで、板材の両面（後にスパッタリングターゲットのスパッタ面となる第１面及び第１面とは反対側の面である第２面（バッキングプレートへの取付面））に対して研削（平研（平面研削））加工を実行する。この研削加工は、切断による欠陥（窪みやクラック）や表面に現れない加工ダメージ層を少なくするために実行される。具体的には、研削加工は、平面視円形状のダイヤモンド製の砥石を用いて実行される。このとき、砥石の番手は、♯２２０～♯３２０とし、研削速度を１μｍ／回～９μｍ／回、望ましくは１μｍ／回～４μｍ／回とする。これによって、板材の研削面の算術平均粗さＲａを０．８μｍ以下にできる。
　なお、研削加工では、通常複数回、少しずつ砥石位置をずらして加工を行い、上記研削速度（μｍ／回）とは、１パスあたりの研削砥石の深さ方向の送り量（切込量）を意味する。
　（エッチング工程）
　エッチング工程は、研削工程後の板材の研削面（第１面及び第２面）を含む全面に対して、酸性のエッチング液を用いて実行される。このエッチング液としては、フッ酸（ＨＦ）、硝酸（ＨＮＯ３）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）を混合したフッ硝酢酸が用いられる。好ましくは、エッチング液は、フッ酸５～４０％、硝酸２５％、酢酸１２．５％を含み、残部が純水からなるとよい。本実施形態では、研削工程後の板材の上記エッチング液への浸漬時間は１０分～９５分としている。このエッチング工程により、板材の研削面の表面に形成されたクラックや窪みの少なくとも一部が除去され、エッチング面の算術平均粗さＲａを０．８μｍ以下、最大高さ粗さＲｚを８μｍ以下にできる。
　（１次ポリッシュ工程）
　次に、エッチング工程後のエッチング面（第１面及び第２面）に対し、１次ポリッシュ工程を実行する。この１次ポリッシュ工程では、化学機械研磨（ＣＭＰ: chemical mechanical polishing）を実行する。具体的には、回転する研磨パッドの上にコロイダルシリカやダイヤモンド砥粒等の研磨材を含有したスラリー（研磨液）を供給しながら研磨する。このとき、研磨材は、３０ｎｍ～９０ｎｍのコロイダルシリカからなることが好ましく、研磨時間を１０分～９０分とすることが好ましい。この１次ポリッシュ工程により、研磨されたポリッシュ面の算術平均粗さＲａを０．１μｍ以下、最大高さ粗さＲｚを１．０μｍ以下にできる。
　（洗浄工程）
　１次ポリッシュ工程後にポリッシュ面（第１面及び第２面）を洗浄する洗浄工程を実行する。例えば、洗浄工程では、ポリッシュ面に対して、１分～１０分程度、望ましくは５分～１０分程度の流水洗浄、又は、１～１０分程度、望ましくは１～５分程度の超音波洗浄が実施される。この洗浄工程は、１次ポリッシュ工程で用いられた砥粒や研磨されたＳｉ屑などのポリッシュ面に付着したものを洗い流した状態で、最終のポリッシュ工程（最終ポリッシュ工程）を実行するために行われる。ポリッシュ面に堆積した１次ポリッシュ工程で用いたコロイダルシリカ等からなる研磨材は、ポリッシュの過程で欠けや砕けが生じている。このため、洗浄工程を実行しないまま、最終ポリッシュ工程を実行すると、欠け等が生じた研磨材と通常の研磨材とが混ざった状態で最終的なポリッシュ加工が実行される。これにより、ポリッシュ面の算術平均粗さＲａ、最大高さ粗さＲｚを小さくできず、かつ、クラックや窪みを除去できない可能性がある。このため、洗浄工程は実施される。また、欠け等が生じた研磨材はクラックや窪みに堆積しやすく、洗浄工程によりポリッシュ面（第１面及び第２面）に存在しているクラックや窪みに嵌まり込んだ削りカス等を取り除くことができる。
　（最終ポリッシュ工程）
　最終ポリッシュ工程は、スパッタリングターゲット用板材が加工されてスパッタリングターゲットとされた場合にスパッタ面となる面にのみ実行する。このため、洗浄工程により洗浄されたポリッシュ面（第１面）に対して、最終ポリッシュ工程を実行する。この最終ポリッシュ工程では、１次ポリッシュ工程と同様に、化学機械研磨を実行する。最終ポリッシュ工程で用いる研磨材は、３０ｎｍ～１５０ｎｍのコロイダルシリカからなることが好ましく、研磨時間を３０分～９０分とすることが好ましい。この最終ポリッシュ工程は、洗浄工程後のポリッシュ面に対して実施されるため、１次ポリッシュ工程により欠けや砕けが生じた研磨材が混ざることなく、均等な粒径の研磨材によるポリッシュ加工が可能となる。そして、板材の表面が洗浄され、これにより、スパッタリングターゲットのスパッタ面となる第１面の算術平均粗さＲａや最大高さ粗さＲｚが低く、板材内部に欠陥（クラック及び窪み）が少ないスパッタリングターゲット用板材となる。
　具体的には、以下の特徴を有するスパッタリングターゲット用板材を提供できる。第１面と第２面とのうち少なくとも一方の板材表面（スパッタ面となる第１面）の算術平均粗さＲａが０．０１５μｍ以下、かつ最大高さ粗さＲｚが０．２μｍ以下であり、板材の表面（第１面）に直交する方向で切断した断面における表面からの深さが２．０μｍ以上の欠陥の数が表面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下、かつ、表面に直交する方向で切断した断面における表面から内部に向かって延びる欠陥のうち、表面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の欠陥の数が表面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下である。
　また、本実施形態によれば、上記した所定の製造条件の各工程（例えば、研削工程、エッチング工程、１次ポリッシュ工程、洗浄工程、最終ポリッシュ工程）を用いることによって、スパッタリングターゲット用板材の製造方法（もしくはスパッタリングターゲットの製造方法）を提供できる。
　本実施形態では、スパッタリングターゲット用板材の表面（第１面）の算術平均粗さＲａを０．０１５μｍ以下とすることにより、板材表面全体を平滑にするとともに、最大高さ粗さＲｚを０．２μｍ以下として、異常放電の起点となり得る局部的な突起を少なくしている。ただし、これら算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚが小さくても、板材の内部に欠陥（クラックや研削屑が詰まった窪み）が多数存在している場合があり、これらは粗さ計測計では検出できない。そこで、板材表面に直交する断面についても観察し、深さが２．０μｍ以上の欠陥を少なくしている。また、深さが２．０μｍ以上の欠陥でなくても、板材の表面から内部に向かって延びる欠陥のうち、表面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の欠陥が多数存在すると、その欠陥から表面に至る部分がスパッタリング時に脱落しやすいので、パーティクルの発生数が増大する。このため、表面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の欠陥の数を少なくしている。これにより、板材内部の欠陥の数を少なくでき、板材の表面及びその内部におけるパーティクルの発生を低減できる。
　なお、上記断面における板材表面からの深さ２．０μｍ以上、又は、板材表面に沿う方向の長さ２．０μｍ以上の欠陥の数は、板材表面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で１個以下であることが好ましい。
　この場合、欠陥（クラック又は窪み）の数が極めて少ないので、板材表面におけるパーティクルの発生をより少なくできる。
　また、このようなスパッタリングターゲット用板材の外周縁を加工してスパッタリングターゲットを製造することにより、板材表面の第１面がスパッタリングターゲットのスパッタ面となる。このため、本実施形態のスパッタリングターゲットでは、スパッタ面の算術平均粗さＲａが０．０１５μｍ以下、かつ最大高さ粗さＲｚが０．２μｍ以下であり、スパッタ面に直交する方向で切断した断面におけるスパッタ面からの深さが２．０μｍ以上の欠陥の数がスパッタ面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下であり、かつ、スパッタ面に直交する方向で切断した断面におけるスパッタ面から内部に向かって延びる欠陥のうち、表面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の欠陥の数がスパッタ面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下となる。これにより、スパッタ面におけるパーティクルの発生量を少なくできる。
　なお、スパッタリングターゲット用板材の表面及びスパッタリングターゲットのスパッタ面の算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚは、ＪＩＳ　Ｂ０６０１：２００１にて定義された方法により測定される。スパッタリングターゲット用板材の表面及びスパッタリングターゲットのスパッタ面の最大高さ粗さＲｚは、好ましくは０．２００μｍ以下である。
　本発明は上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の要件を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　例えば、上記実施形態では、ポリッシュ工程は、１次ポリッシュ工程及び最終ポリッシュ工程からなることとしたが、これに限らず、さらに、２次ポリッシュ工程を含んでもよい。この場合、最終ポリッシュ工程の前に洗浄工程を実行すればよく、１次ポリッシュ工程と２次ポリッシュ工程との間に洗浄工程を行わなくてもよいし、行ってもよい。
　また、１次ポリッシュ工程と、最終ポリッシュ工程とのそれぞれにおいて用いる研磨材の径を異ならせてもよく、例えば最終ポリッシュ工程で用いる研磨材の径を１次ポリッシュ工程で用いる研磨材の径より小さくするとよい。
　直径：１２５ｍｍの柱状晶シリコンインゴットをダイヤモンドバンドソーにより厚さ：５ｍｍに切断して柱状晶シリコン円板を作製した。一方、ホットプレス焼結した直径：１２５ｍｍ、厚さ５ｍｍ、相対密度９８％の円板状のＧｅＳｂＴｅ焼結体（ＧｅＳｂＴｅ円板）を作製した。これら円板に対して、切削加工、エッチング加工、洗浄加工及びポリッシュ加工を施して実施例１～２２の試料とした。なお、これら各加工の条件は、表１～４に示すとおりである。
　研削工程では、ロータリー研削盤を用いて、表１，２に示す研削材で表１，２に示す研削速度で研削した。研削速度（μｍ／回）とは、１パスあたりの研削砥石の送り量である。
　エッチング加工では、研削工程後の各円板に対して、表１，２に示すエッチング液に表１に示す時間浸漬した。
　１次ポリッシュ工程は、エッチング工程後の円板の表面に対して、研磨材として表３，４に示す粒径のコロイダルシリカを混合したスラリーを用い、表３，４に示す時間でポリッシュした。この１次ポリッシュ工程では、片面研磨機を用い、円板に対する圧力を５０ｋＰａとした。
　洗浄工程では、表３，４に示す時間の流水洗浄又は超音波洗浄を実行した。この流水洗浄では、５ｌ／分で流れる流水中に円板を浸漬した。また、超音波洗浄では、水槽中に円板を浸漬し、２．４ｋＨｚの超音波を表３，４に示す時間にて発生させた。
　最終ポリッシュ工程では、洗浄工程後の円板の表面に対して、研磨材として表３，４に示す粒径のコロイダルシリカを混合したスラリーを用い、表３，４に示す時間でポリッシュした。この最終ポリッシュ工程では、片面研磨機を用い、円板に対する圧力を５０ｋＰａとした。そして、最終ポリッシュ工程後の円板を洗浄し実施例１～２２の試料とした。
　なお、比較例として、研削工程のみ実施したもの（比較例１）、研削工程及びエッチング工程のみ実施したもの（比較例２）、研削工程、エッチング工程、１次ポリッシュ工程の後に、洗浄工程を実施することなく最終ポリッシュ工程を実施したもの（比較例３及び比較例１３）、切削工程、エッチング工程、１次ポリッシュ工程、洗浄工程、最終ポリッシュ工程を順に実施したが、表１～４に示すように上記実施例１～２１とは異なる条件で作製したもの（比較例４～１２）も作製した。
　これら実施例及び比較例の各試料につき、表面の算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚを測定するとともに、断面における欠陥（クラック及び窪み）を観察した。また、スパッタリング装置に取り付けて、異常放電及びパーティクルの発生状況を調べた。
　（算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚの測定方法）
　作製した直径１２５ｍｍ、厚さ５ｍｍの実施例１～２２及び比較例１～１３の各試料（スパッタリングターゲット）の中心位置、中心から２５ｍｍの位置（中間）、中心から５０ｍｍの位置（外周）の３か所について、接触式表面粗さ計（ミツトヨ社製：ＳｕｒｆＴｅｓｔ ＳＶ-３０００）を用いて、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１に従って表面の粗さを測定した。これらの測定結果は表５，６に示すとおりである。
　なお、各試料において、上述の第１面やスパッタ面に相当する部分は、中心位置、中心から２５ｍｍの位置（中間）、及び中心から５０ｍｍの位置（外周）を含む。ただし、どの部分を第１面やスパッタ面に含めるかは試料のサイズや用途などによって変わるため、上述の第１面やスパッタ面に相当する部分は、少なくとも中心位置及び中心から２５ｍｍの位置（中間）を含み、中心から５０ｍｍの位置（外周）を含まなくてもよい。
　（クラック及び窪みの測定方法）
　作製した直径１２５ｍｍ×５ｍｍ厚のターゲット１０の中心、中心から２５ｍｍ、中心から５０ｍｍの３か所について、図６に示す領域Ａｒ１を切除し、長さ(幅）１ｍｍの断面部分（図７に示す観察領域Ａｒ２）を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）により断面観察してクラック及び窪みを確認した。この切除の際には、集束イオンビーム（ＦＩＢ：Focused Ion Beam）装置を用いた。クラック２１については、図８に示すように、幅ｗ１、長さＬ１及び深さｄ１を測定し、窪み２２については、図９に示すように、幅ｗ２（長さＬ２）及び深さｄ２を測定した。この際、観察倍率５０００倍で連続的に視野１ｍｍ×２０μｍを撮影し、スパッタ面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内でクラック又は窪みの幅２．０μｍ以下でスパッタ面からの深さが２．０μｍ以上（深さの欠陥）の個数、及び長さが２．０μｍ以上（長さの欠陥）の個数を目視でそれぞれカウントした。
　なお、深さの欠陥の個数は、上記条件のクラックの個数と上記条件の窪みの個数とを合計してカウントした。長さの欠陥の個数は、上記条件のクラックの個数と上記条件の窪みの個数とを合計してカウントした。また、スパッタ面からの深さ（ｄ１、ｄ２）は、クラック（又は窪み）の表面（スパッタ面）における接点（スパッタ面に形成されるクラック又は窪みの一方の端部又は他方の端部が形成される位置）から垂直方向に沿った長さを深さとして測定した。具体的には、図８及び図９に示すように、スパッタ面からの深さ（ｄ１、ｄ２）は、断面観察において表面（スパッタ面）とクラック（又は窪み）の接点（図８及び図９のそれぞれにおける高さが大きい方の接点）から垂直方向（深さ方向）に引いた仮想的な垂線と断面におけるクラック（又は窪み）の最大底部から幅方向に引いた仮想線とが直角に交わる交点までの距離を測定した。また、図８及び図９に示すように、表面におけるクラック又は窪みの一方の端部と他方の端部との高さが異なる場合には、測定する上記深さが大きくなる方の端部（接点）を選択して測定した。
　また、これらクラック又は窪みによる欠陥の最大サイズを表５，６に記載した。
　なお、図１が実施例１の試料のＳＥＭ画像であり、図２が比較例１の試料のＳＥＭ画像、図３が比較例２のＳＥＭ画像、図４が比較例３のＳＥＭ画像である。
　（異常放電及びパーティクルの計測方法）
　Ｓｉスパッタリングターゲット（実施例１～２１及び比較例１～１２の試料）及びＧｅＳｂＴｅスパッタリングターゲット（実施例２２及び比較例１３の試料）を無酸素銅製のバッキングプレートにはんだ付けし、これをマグネトロン式のＤＣスパッタ装置に装着した。次いで、以下のスパッタ条件にて、１０時間連続して、スパッタ法による成膜を実施した。このスパッタ成膜の間、マイクロアークモニター（ランドマークテクノロジー社製：ＭＡＭ Ｇｅｎｅｓｉｓ）を用いて、１０ｍＪ以上の異常放電の積算発生回数をカウントした。また、同様にレーザー散乱式パーティクルカウンター（ウィックス社製：ＩＳＰＭ－Ｉ－ＩＣＦ）を用いて０．２５μｍ以上のパーティクルが６０分のスパッタ中にいくつ発生するかをカウントした。
（スパッタ条件）
（１）Ｓｉスパッタリングターゲット（実施例１～２１及び比較例１～１２）
　到達真空度：５×１０－５Ｐａ
　Ａｒガス圧：０．３Ｐａ
　スパッタ出力：パルスＤＣ１０００Ｗ
（２）ＧｅＳｂＴｅスパッタリングターゲット（実施例２２及び比較例１３）
　到達真空度：５×１０－５Ｐａ
　Ａｒガス圧：０．５Ｐａ
　スパッタ出力：ＤＣ１０００Ｗ
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表５，６の結果からわかるように、実施例１～２２では、試料の表面の算術平均粗さＲａが０．０１５μｍ以下、かつ最大高さ粗さＲｚが０．２μｍ以下であり、観察領域Ａｒ２における表面からの深さが２．０μｍ以上の欠陥の数が表面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下、かつ、表面から内部に向かって延びる欠陥のうち、表面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の欠陥の数が表面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下であった。実施例１～２２では、異常放電回数が９８回以下、パーティクルの発生数が８１以下と少なかった。例えば、図１に示した実施例１の試料のＳＥＭ画像から見てわかるように、実施例１の試料は、表面の算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚが小さく、上記サイズの欠陥が少ないことがわかる。特に、実施例１～６、８～１３、１５～１７及び２１、２２では、２．０μｍ以上の深さ及び長さの欠陥が１ｍｍ幅の範囲内で１個以下であったため、パーティクルの発生数が３５以下と極めて少なかった。
　これに対し、比較例１では、研削工程のみ実施し、エッチング工程、洗浄工程及びポリッシュ工程を実施しなかった。このため、その表面は図２に示すように、凹凸が大きくなり、算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚが大きく、かつ、深さ及び長さが２．０μｍ以上の欠陥の数も多かった。このため、異常放電回数及びパーティクルの発生数が極めて大きくなった。
　また、比較例２では、研削工程及びエッチング工程のみ実施し、洗浄工程及びポリッシュ工程を実施しなかった。このため、その表面は図３に示すように、凹凸が解消されず、算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚが大きく、かつ、深さ及び長さが２．０μｍ以上の欠陥の数も多かった。このため、異常放電回数及びパーティクルの発生数が大きくなった。
　さらに、比較例３及び比較例１３では、研削工程、エッチング工程及びポリッシュ工程を実施したものの、１次ポリッシュ工程と最終ポリッシュ工程との間に洗浄工程を実施しなかった。このため、その表面は図４に示すように、一部に窪みが形成され、算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚは小さかったものの、深さ及び長さが２．０μｍ以上の欠陥の数も多かった。このため、異常放電回数及びパーティクルの発生数が大きくなった。
　また、比較例４では、洗浄工程において５分間の超音波洗浄に変えて、１５分間の超音波洗浄を行った。このため、最終ポリッシュ工程前に１次ポリッシュ工程時に除去しきれなかった欠陥(クラック及び研磨材が詰まった窪み)が超音波の圧力によって再度大きくなった。これにより、算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚは小さかったものの、深さ及び長さが２．０μｍ以上の欠陥の数も多かった。このため、異常放電回数及びパーティクルの発生数が大きくなった。
　また、比較例５では、最終ポリッシュ時間が１０分と短すぎ、比較例６では最終ポリッシュ時間が１２０分と長すぎた。このため、深さが２．０μｍ以上の欠陥の数も多く、異常放電回数及びパーティクルの発生数を少なくできなかった。
　さらに、比較例７では、最終ポリッシュ工程で用いた研磨材の粒径が２００μｍと大きすぎた。このため、最大高さ粗さＲｚが大きく、深さが２．０μｍ以上の欠陥の数も多く、異常放電回数及びパーティクルの発生数を少なくできなかった。
　比較例８では、エッチング時間が５分と短かった。このため、表面の算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚが大きく、深さが２．０μｍ以上の欠陥の数も多く、異常放電回数及びパーティクルの発生数を少なくできなかった。
　比較例９ではエッチング時間が１２０分と長かった。このため、深さ及び長さが２．０μｍ以上の欠陥は少なくできたものの、表面の算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚが大きく、異常放電回数及びパーティクルの発生数を少なくできなかった。
　また、比較例１０では、エッチング液がアルカリ性であった。このため、長さが２．０μｍ以上の欠陥をなくすことで異常放電回数は少なくできたものの、深さが２．０μｍ以上の欠陥の数が多く、パーティクルの発生数が多くなった。
　さらに、比較例１１では、研削材がダイヤモンド♯１２０と粗く、比較例１２では、研削スピードが速すぎた。このため、深さ及び長さが２．０μｍ以上の欠陥の数が多く、異常放電回数及びパーティクルの発生数を少なくできなかった。
　本実施形態のスパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲット用板材は、スパッタリング法により基板上に種々の膜を形成する工程に好適に適用される。
１０　スパッタリングターゲット（試料）
２１　クラック（欠陥）
２２　窪み（欠陥）
Ａｒ１　領域
Ａｒ２　観察領域

Claims (3)

  1. 　外周縁が加工されることによりスパッタリングターゲットとなるスパッタリングターゲット用板材であって、
    　前記板材の少なくとも一方の表面の算術平均粗さＲａが０．０１５μｍ以下、かつ最大高さ粗さＲｚが０．２μｍ以下であり、
    　前記表面に直交する方向で切断した断面における前記表面からの深さが２．０μｍ以上の欠陥の数が前記表面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下であり、かつ、前記表面に直交する方向で切断した断面における前記表面から内部に向かって延びる欠陥のうち、前記表面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の前記欠陥の数が前記表面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット用板材。
  2. 　前記断面おける前記表面からの深さ２．０μｍ以上の欠陥の数、又は、前記表面から内部に向かって延びる欠陥のうち、前記表面に沿う方向の長さ２．０μｍ以上の前記欠陥の数のいずれもが前記表面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で１個以下であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット用板材。
  3. 　脆性材料からなるスパッタリングターゲットであって、
    　スパッタ面の算術平均粗さＲａが０．０１５μｍ以下、かつ最大高さ粗さＲｚが０．２μｍ以下であり、
    　前記スパッタ面に直交する方向で切断した断面における前記スパッタ面からの深さが２．０μｍ以上の欠陥の数が前記スパッタ面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下であり、かつ、前記スパッタ面に直交する方向で切断した断面における前記スパッタ面から内部に向かって延びる欠陥のうち、前記表面に沿う方向の長さが２．０μｍ以上の前記欠陥の数が前記スパッタ面に沿う方向の１ｍｍ幅の範囲内で３個以下であるスパッタリングターゲット。
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