JP2964505B2 - 集積回路装置製造用スパッタリングターゲット - Google Patents
集積回路装置製造用スパッタリングターゲットInfo
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- H—ELECTRICITY
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3414—Targets
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- H01J37/3429—Plural materials
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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
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- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積回路装置製造用スパッタリングターゲッ
トに関する。
トに関する。
半導体集積回路装置の電極材料や拡散バリア、あるい
は薄膜抵抗としてスパッタリング法により被着した合金
薄膜が広く用いられている。
は薄膜抵抗としてスパッタリング法により被着した合金
薄膜が広く用いられている。
例えば、MOSICの電極材料としては、多結晶シリコン
上に高融点金属のシリサイド即ちタングステンシリサイ
ド（WSix），モリブデンシリサイド（MoSix），チタン
シリサイド（TiSix）等を用いたポリサイドが多用され
ている。WSix,MoSix,TiSix等の合金薄膜は、これらの合
金ターゲットをスパッタリング法により基板に被着させ
形成している。
上に高融点金属のシリサイド即ちタングステンシリサイ
ド（WSix），モリブデンシリサイド（MoSix），チタン
シリサイド（TiSix）等を用いたポリサイドが多用され
ている。WSix,MoSix,TiSix等の合金薄膜は、これらの合
金ターゲットをスパッタリング法により基板に被着させ
形成している。
また拡散バリアとしては、チタンタングステン（Ti
Wx）等の合金薄膜が多用されており、これもその合金タ
ーゲットをスパッタリングすることにより形成される。
更に特殊な用途として、シリコンクロム（CrSix）の薄
膜抵抗を形成することがあるが、これもその合金ターゲ
ットをスパッタンリングすることにより、合金薄膜を形
成している。
Wx）等の合金薄膜が多用されており、これもその合金タ
ーゲットをスパッタリングすることにより形成される。
更に特殊な用途として、シリコンクロム（CrSix）の薄
膜抵抗を形成することがあるが、これもその合金ターゲ
ットをスパッタンリングすることにより、合金薄膜を形
成している。
ここでスパッタリング法とは、通常１×10-7Torr程度
の高真空に保たれたチャンバー内に数mTorr程度の圧力
でアルゴン（Ar）等の不活性ガスを導入し、直流放電さ
せることにより、Ar+イオンをカソードに取り付けられ
たターゲットに当てターゲット原子をはじき出し、対向
する基板に金属薄膜を被着する方法である。この手法に
よれば、組成が均一で一様な合金ターゲットを用いるこ
とにより、容易に良質な金属薄膜を得ることができる。
の高真空に保たれたチャンバー内に数mTorr程度の圧力
でアルゴン（Ar）等の不活性ガスを導入し、直流放電さ
せることにより、Ar+イオンをカソードに取り付けられ
たターゲットに当てターゲット原子をはじき出し、対向
する基板に金属薄膜を被着する方法である。この手法に
よれば、組成が均一で一様な合金ターゲットを用いるこ
とにより、容易に良質な金属薄膜を得ることができる。
さて上記のような合金ターゲットは、一般に高純度に
精製された各々の成分元素の粉を均一に混合し、一定の
温度，圧力，雰囲気下で焼結したり、電子ビーム等を用
いて溶解させたりして製造される。この為、ターゲット
の組成は均一で一様なものになっている。
精製された各々の成分元素の粉を均一に混合し、一定の
温度，圧力，雰囲気下で焼結したり、電子ビーム等を用
いて溶解させたりして製造される。この為、ターゲット
の組成は均一で一様なものになっている。
ところが、上述した従来のターゲットではスパッタリ
ングによりターゲットを消費していくにつれ、同一ター
ゲットでも成膜の組成が変化し、製品の特性や品質に悪
影響を及ぼすという問題がある。
ングによりターゲットを消費していくにつれ、同一ター
ゲットでも成膜の組成が変化し、製品の特性や品質に悪
影響を及ぼすという問題がある。
ターゲットの消費程度に応じて成膜の組成が変化して
いく現象は次のようなモデルで説明される。即ちWSixや
MoSix,TiSix、あるいはTiWx,CrSixのような組成元素の
質量数が大きく異なる二元系合金ターゲットの場合（質
量数の比はそれぞれW/Si≒6.5,Mo/Si≒3.4,Ti/Si≒1.7,
W/Ti≒3.8,Cr/Si≒1.9）、質量数の小さい方の原子は、
大きい方の原子に比べてArイオンにスパッタリングされ
た後、基板に到達するまでの間にAr+イオンとの衝突に
より散乱を受け易い為、基板上の成膜の組成比はターゲ
ットの組成比とは同一とならず、質量数の小さい原子の
割合が少なくなる。
いく現象は次のようなモデルで説明される。即ちWSixや
MoSix,TiSix、あるいはTiWx,CrSixのような組成元素の
質量数が大きく異なる二元系合金ターゲットの場合（質
量数の比はそれぞれW/Si≒6.5,Mo/Si≒3.4,Ti/Si≒1.7,
W/Ti≒3.8,Cr/Si≒1.9）、質量数の小さい方の原子は、
大きい方の原子に比べてArイオンにスパッタリングされ
た後、基板に到達するまでの間にAr+イオンとの衝突に
より散乱を受け易い為、基板上の成膜の組成比はターゲ
ットの組成比とは同一とならず、質量数の小さい原子の
割合が少なくなる。
ところが、ターゲットを消費していくにつれ、エロー
ジョンが深くなり基板までの到達距離が長くなるが、一
定の圧力，温度下では、Ar+イオンの平均自由行程は同
じであるから、到達距離が長くなった分だけ衝突回数が
増加し、質量数の小さい原子が散乱をより受け易くな
る。従って基板上の成膜の組成比は、同一ターゲットで
も消費が進むにつれ、質量数の小さい元素の割合が減少
する。本発明者の調査によると、TiWxの場合、ターゲッ
ト使用末期では使用初期に比べ、質量数の小さいTiの割
合が重量％値で30〜40％程度減少することが確認され
た。第４図にそのデータの一例を示す。
ジョンが深くなり基板までの到達距離が長くなるが、一
定の圧力，温度下では、Ar+イオンの平均自由行程は同
じであるから、到達距離が長くなった分だけ衝突回数が
増加し、質量数の小さい原子が散乱をより受け易くな
る。従って基板上の成膜の組成比は、同一ターゲットで
も消費が進むにつれ、質量数の小さい元素の割合が減少
する。本発明者の調査によると、TiWxの場合、ターゲッ
ト使用末期では使用初期に比べ、質量数の小さいTiの割
合が重量％値で30〜40％程度減少することが確認され
た。第４図にそのデータの一例を示す。
このように従来のターゲットでは、同一ターゲットで
も消費程度に応じて、実際の成膜の組成比は相当変化し
てしまう。特に組成元素の質量数の比が大きい程この傾
向は顕著に現われる。この為、WSixやMoSix,TiSix等の
電極材料では熱処理後に剥れやふくれを誘発したり、Ti
Wx等の拡散バリア材料では耐熱性に悪影響を与えたり、
CrSix等の薄膜抵抗材料では抵抗値の安定性等に問題を
引き起こしたりして、製品の歩留や信頼性を落としてし
まうという欠点がある。
も消費程度に応じて、実際の成膜の組成比は相当変化し
てしまう。特に組成元素の質量数の比が大きい程この傾
向は顕著に現われる。この為、WSixやMoSix,TiSix等の
電極材料では熱処理後に剥れやふくれを誘発したり、Ti
Wx等の拡散バリア材料では耐熱性に悪影響を与えたり、
CrSix等の薄膜抵抗材料では抵抗値の安定性等に問題を
引き起こしたりして、製品の歩留や信頼性を落としてし
まうという欠点がある。
上述した従来のスパッタリング用合金ターゲットに対
し、本発明はターゲットの深さ方向の組成が均一でな
く、ターゲットの使用表面より深いほど、質量数の小さ
い方の元素の割合が多いという相違点を有する。
し、本発明はターゲットの深さ方向の組成が均一でな
く、ターゲットの使用表面より深いほど、質量数の小さ
い方の元素の割合が多いという相違点を有する。
本発明の集積回路装置製造用質量数の比が1.7以上で
ある二種以上の元素で構成され深さ方向の組成比を変化
させた集積回路装置製造用の合金スパッタリングターゲ
ットにおいて、前記合金ターゲットの深さ方向の元素の
組成分布がターゲット使用表面より深いほど質量数の小
さい元素の割合が多くなっているとものである。
ある二種以上の元素で構成され深さ方向の組成比を変化
させた集積回路装置製造用の合金スパッタリングターゲ
ットにおいて、前記合金ターゲットの深さ方向の元素の
組成分布がターゲット使用表面より深いほど質量数の小
さい元素の割合が多くなっているとものである。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の断面図であり、プレーナ
ー型のボンディグターゲットの例である。
ー型のボンディグターゲットの例である。
第１図において、11はWSix,MoSix,TiSix,TiWx,CrSix
等の合金からなるプレーナーターゲットで、これを銅製
のターゲット裏板12にボンディングした状態を示してい
る。
等の合金からなるプレーナーターゲットで、これを銅製
のターゲット裏板12にボンディングした状態を示してい
る。
このプレーナーターゲット11の組成は一様でなく、第
１図の右側に示したような分布になっている。即ち、タ
ーゲットの厚さをｔとすると、使用表面より厚さt/4〜t
/3の部分は質量数の小さい元素の組成比がσ１の第１領
域13、その次の厚さt/4〜t/3の部分は質量数の小さい元
素の組成比がσ２の第２領域14、残りの裏板面までの厚
さt/3〜t/2の部分は質量数の小さい元素の組成比がσ３
の第３領域15になっている。ここで、それぞれの組成比
はσ１＜σ２＜σ３の関係にある。具体的には、例えば
TiWxの場合、成膜で質量数の小さいTiの組成を約10WT％
（WT％は重量パーセント）にする為にはσ１を12WT％程
度、σ２を14WT％程度、σ３を16WT％程度に制御する必
要がある。一般にσ2/σ1,σ3/σ１の値は組成元素の種
類により異なってくる。
１図の右側に示したような分布になっている。即ち、タ
ーゲットの厚さをｔとすると、使用表面より厚さt/4〜t
/3の部分は質量数の小さい元素の組成比がσ１の第１領
域13、その次の厚さt/4〜t/3の部分は質量数の小さい元
素の組成比がσ２の第２領域14、残りの裏板面までの厚
さt/3〜t/2の部分は質量数の小さい元素の組成比がσ３
の第３領域15になっている。ここで、それぞれの組成比
はσ１＜σ２＜σ３の関係にある。具体的には、例えば
TiWxの場合、成膜で質量数の小さいTiの組成を約10WT％
（WT％は重量パーセント）にする為にはσ１を12WT％程
度、σ２を14WT％程度、σ３を16WT％程度に制御する必
要がある。一般にσ2/σ1,σ3/σ１の値は組成元素の種
類により異なってくる。
このような合金ターゲットを製造する為には、あらか
じめ高純度に精製された組成元素の粉を、質量数の少な
い元素の組成比が、各々にσ1,σ2,σ３になるように均
一に混合した後、順番に積層し適切な温度，圧力，雰囲
気で焼結する必要がある。より高密度，高純度が要求さ
れる場合は真空中で電子ビーム等を用いて溶解させる方
法もある。この場合全体的に溶解させると、組成が均一
になってしまうので、例えば第１領域13→第２領域14→
第３領域15の順に段階的に溶解、凝固を繰り返し、各々
の領域の接続部分での相互拡散が少なくなるように電子
ビームのエネルギーを制御する必要がある。また従来の
合金ターゲットは焼結法や溶解法で製造されたインゴッ
トから複数個とれるが、本実施例によるターゲットは一
個一個製造する必要がある。
じめ高純度に精製された組成元素の粉を、質量数の少な
い元素の組成比が、各々にσ1,σ2,σ３になるように均
一に混合した後、順番に積層し適切な温度，圧力，雰囲
気で焼結する必要がある。より高密度，高純度が要求さ
れる場合は真空中で電子ビーム等を用いて溶解させる方
法もある。この場合全体的に溶解させると、組成が均一
になってしまうので、例えば第１領域13→第２領域14→
第３領域15の順に段階的に溶解、凝固を繰り返し、各々
の領域の接続部分での相互拡散が少なくなるように電子
ビームのエネルギーを制御する必要がある。また従来の
合金ターゲットは焼結法や溶解法で製造されたインゴッ
トから複数個とれるが、本実施例によるターゲットは一
個一個製造する必要がある。
第２図（ａ）〜（ｃ）には、第１図に示したターゲッ
トが消費されていく様子を示す。16がエロージョン領
域、17はシールドである。第１図に示したターゲット全
体がスパッタリング装置のカソードに取り付けられてお
り、ターゲット裏板12の裏側は水冷されている。また通
常ターゲット裏板12の裏側にはマグネットが配置され、
Ar+イオンの集中によりスパッタリングレートを向上さ
せると共に、エロージョン領域16が均等になるように工
夫されている。
トが消費されていく様子を示す。16がエロージョン領
域、17はシールドである。第１図に示したターゲット全
体がスパッタリング装置のカソードに取り付けられてお
り、ターゲット裏板12の裏側は水冷されている。また通
常ターゲット裏板12の裏側にはマグネットが配置され、
Ar+イオンの集中によりスパッタリングレートを向上さ
せると共に、エロージョン領域16が均等になるように工
夫されている。
第２図（ａ）はターゲット使用初期で、質量数の小さ
い元素の組成比がσ１の第１領域がスパッタリングされ
ている状態である。同様に第２図（ｂ）はターゲット使
用中期で第１領域と質量数の小さい元素の組成比がσ２
の第２領域がスパッタリングされている状態であり、第
２図（ｃ）はターゲットの使用末期で、第1,第２領域と
質量数の小さい元素の組成比がσ３の第３領域がスパッ
タリングされている状態である。σ１＜σ２＜σ３にな
っている為、エロージョン領域16が深くなるにつれ徐々
に質量数の小さい原子がスパッタリングされる割合が多
くなり、その結果ターゲットの消費状況によらず、ほぼ
一定の組成の成膜が得られる。
い元素の組成比がσ１の第１領域がスパッタリングされ
ている状態である。同様に第２図（ｂ）はターゲット使
用中期で第１領域と質量数の小さい元素の組成比がσ２
の第２領域がスパッタリングされている状態であり、第
２図（ｃ）はターゲットの使用末期で、第1,第２領域と
質量数の小さい元素の組成比がσ３の第３領域がスパッ
タリングされている状態である。σ１＜σ２＜σ３にな
っている為、エロージョン領域16が深くなるにつれ徐々
に質量数の小さい原子がスパッタリングされる割合が多
くなり、その結果ターゲットの消費状況によらず、ほぼ
一定の組成の成膜が得られる。
第３図に本実施例によるTiWxターゲットを用いた場合
のターゲットの消費程度と成膜の組成比（質量数の小さ
い元素の組成比）の関係の一例を示した。従来のターゲ
ットによる結果（第４図）に比べ、成膜の組成比が安定
していることがわかる。
のターゲットの消費程度と成膜の組成比（質量数の小さ
い元素の組成比）の関係の一例を示した。従来のターゲ
ットによる結果（第４図）に比べ、成膜の組成比が安定
していることがわかる。
上記実施例では二元系の合金ターゲットについて説明
したが、三元系以上の合金ターゲットについても同様に
本発明を適用することが可能である。また、本発明はコ
バルトクロム（Co−Cr）のような磁性体材料のスパッタ
リングターゲットにも適用することができる。
したが、三元系以上の合金ターゲットについても同様に
本発明を適用することが可能である。また、本発明はコ
バルトクロム（Co−Cr）のような磁性体材料のスパッタ
リングターゲットにも適用することができる。
なお本実施例では、組成の異なる層が三層の場合につ
いて説明してあるが、二層以上であればよく、更にプレ
ーナー型ターゲットに限らずインセットターゲットであ
ってもよいことは勿論である。
いて説明してあるが、二層以上であればよく、更にプレ
ーナー型ターゲットに限らずインセットターゲットであ
ってもよいことは勿論である。
以上説明したように本発明は、スパッタリング用合金
ターゲットの深さ方向の組成を、ターゲットの使用表面
より深いほど質量数の小さい元素の割合を多くすること
により、ターゲットの消費程度にかかわらずほほ一定の
組成の成膜を得るとができ、製品の歩留や品質を向上さ
せることができるという効果がある。
ターゲットの深さ方向の組成を、ターゲットの使用表面
より深いほど質量数の小さい元素の割合を多くすること
により、ターゲットの消費程度にかかわらずほほ一定の
組成の成膜を得るとができ、製品の歩留や品質を向上さ
せることができるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例の模式断面図、第２図は実施
例の消費程度を説明するための模式断面図、第３図及び
第４図は実施例及び従来例を用いた場合のターゲットの
エロージョンの深さと成膜組成比との関係を示す図であ
る。 11……プレーナーターゲット、12……ターゲット裏板、
13……第１領域、14……第２領域、15……第３領域、16
……エロージョン領域、17……シールド。
例の消費程度を説明するための模式断面図、第３図及び
第４図は実施例及び従来例を用いた場合のターゲットの
エロージョンの深さと成膜組成比との関係を示す図であ
る。 11……プレーナーターゲット、12……ターゲット裏板、
13……第１領域、14……第２領域、15……第３領域、16
……エロージョン領域、17……シールド。
Claims (1)
- 【請求項１】質量数の比が1.7以上である二種以上の元
素で構成され深さ方向の組成比を変化させた集積回路装
置製造用の合金スパッタリングターゲットにおいて、前
記合金ターゲットの深さ方向の元素の組成分布がターゲ
ット使用表面より深いほど質量数の小さい元素の割合が
多くなっていることを特徴とする集積回路装置製造用ス
パッタリングターゲット。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1304054A JP2964505B2 (ja) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | 集積回路装置製造用スパッタリングターゲット |
| US07/616,241 US5118661A (en) | 1989-11-21 | 1990-11-20 | Sputtering target for use in fabricating integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1304054A JP2964505B2 (ja) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | 集積回路装置製造用スパッタリングターゲット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03162573A JPH03162573A (ja) | 1991-07-12 |
| JP2964505B2 true JP2964505B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=17928488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1304054A Expired - Fee Related JP2964505B2 (ja) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | 集積回路装置製造用スパッタリングターゲット |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5118661A (ja) |
| JP (1) | JP2964505B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JPH0586465A (ja) * | 1991-06-28 | 1993-04-06 | Mitsubishi Materials Corp | スパツタリング用ターゲツト及びその製造方法 |
| US5320729A (en) * | 1991-07-19 | 1994-06-14 | Hitachi, Ltd. | Sputtering target |
| US5330629A (en) * | 1992-12-15 | 1994-07-19 | At&T Bell Laboratories | Method for depositing aluminum layers on insulating oxide substrates |
| US5358615A (en) * | 1993-10-04 | 1994-10-25 | Motorola, Inc. | Process for forming a sputter deposited metal film |
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| US5963778A (en) * | 1997-02-13 | 1999-10-05 | Tosoh Smd, Inc. | Method for producing near net shape planar sputtering targets and an intermediate therefor |
| US6900119B2 (en) | 2001-06-28 | 2005-05-31 | Micron Technology, Inc. | Agglomeration control using early transition metal alloys |
| AU2003301622A1 (en) * | 2002-10-24 | 2004-05-13 | Honeywell International Inc | Target designs and related methods for enhanced cooling and reduced deflection and deformation |
| KR100978160B1 (ko) * | 2005-01-28 | 2010-08-27 | 파나소닉 주식회사 | Ｐｖｄ법에 의한 성막 방법 및 ｐｖｄ법에 이용하는 성막용타깃 |
| AT14346U1 (de) * | 2014-07-08 | 2015-09-15 | Plansee Se | Target und Verfahren zur Herstellung eines Targets |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6260864A (ja) * | 1985-09-11 | 1987-03-17 | Toshiba Corp | スパツタリングタ−ゲツト |
| JPS63213665A (ja) * | 1987-02-28 | 1988-09-06 | Nec Home Electronics Ltd | 合金タ−ゲツト |
| JPS63266066A (ja) * | 1987-04-24 | 1988-11-02 | Teijin Ltd | 合金タ−ゲツト及びその製造法 |
| JPS6468463A (en) * | 1987-09-08 | 1989-03-14 | Nippon Steel Corp | Method for vapor deposition by sputtering |
-
1989
- 1989-11-21 JP JP1304054A patent/JP2964505B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-11-20 US US07/616,241 patent/US5118661A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03162573A (ja) | 1991-07-12 |
| US5118661A (en) | 1992-06-02 |
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