JPH11106903A - スパッタリングターゲット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタリングターゲットの部分的な浸食に
対して浸食の平均化を図り、寿命を延ばして利用効率を
高めたスパッタリングターゲットを提供する。 【解決手段】 ターゲット材料がバッキングプレート２
１にボンディングされたスパッタリングターゲットにお
いて、ターゲット材料が浸食された部分に低融点金属２
８を充填した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリングタ
ーゲットに関し、特に、ターゲット材料が浸食された部
分に低融点金属を充填しターゲット寿命を延ばしたスパ
ッタリングターゲットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリング装置においてイオン衝撃
によりウェーハ表面に膜を形成するスパッタリングター
ゲットは、一般に、ターゲット材料をバッキングプレー
トにボンディングして形成される。このターゲットは、
スパッタにより浸食（エロージョン）されてバッキング
プレートが露出するまで使用することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ターゲ
ットが、その表面に平行且つ均一な状態で浸食されれ
ば、ターゲットのほぼ全部が消費されてターゲット利用
率は高くなるが、マグネトロンスパッタ方式による場
合、磁場の関係から、図３に示すように、ターゲット１
の表面が部分的に浸食されて穴を穿ったような浸食部２
が発生してしまう。従って、この浸食部２の底がバッキ
ングプレート３に達した時点でターゲット１の寿命とな
り、その一部が消費されたのみでターゲット１として使
用できなくなる。

【０００４】さらに、マグネトロンスパッタ方式で矩形
ターゲットを用いた場合、図４に示すように、矩形ター
ゲット４の平面がループ状に浸食される（レーストラッ
ク）ことになるが、このレーストラック５においても一
様に浸食されることは少なく、その一部に浸食が集中し
てしまいがちである。このため、レーストラック５の例
えばＡとＢの位置での浸食の進行がＣ位置よりも著しい
場合、矩形ターゲット４の寿命は、Ａ又はＢの位置で決
定されることになり、Ｃ位置では未だ使用できるのにも
拘わらずその寿命を迎えてしまう。従って、矩形ターゲ
ット４の利用率は低くなる。

【０００５】本発明は、上記従来技術を考慮してなされ
たものであって、スパッタリングターゲットの部分的な
浸食に対して浸食の平均化を図り、寿命を延ばして利用
効率を高めたスパッタリングターゲットの提供を目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、ターゲット材料がバッキングプ
レートにボンディングされたスパッタリングターゲット
において、前記ターゲット材料が浸食された部分に低融
点金属を充填したことを特徴とするスパッタリングター
ゲットを提供する。

【０００７】上記構成によれば、スパッタリングターゲ
ットのターゲット材料が浸食された部分は、低融点金属
が充填されてスパッタリングが可能になる。これによ
り、スパッタリングターゲットの部分的な浸食に対して
浸食の平均化を図ることができ、ターゲット寿命を延ば
してスパッタリングターゲットの利用効率を高めること
ができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係
るスパッタリングターゲットが装着されるスパッタリン
グ装置の断面説明図である。図１に示すように、マグネ
トロンスパッタリング装置１０は、真空容器１１と、真
空容器１１に取付けられたカソード１２を有している。
この真空容器１１には、図示しないガス供給部に連通す
るガス導入口１３と真空排気口１４が開けられており、
真空排気口１４から図示しない真空排気系により真空排
気されている。また、真空容器１１内には、後述するカ
ソード１２のターゲット２２に対向して、基板ホルダ１
５に保持された基板１６が配置されている。

【０００９】カソード１２は、カソード取付けボルト１
７によりＯリング１８を介して真空容器１１に固定され
たカソードハウジング１９を有する。このカソードハウ
ジング１９には、マグネットモジュール２０と、真空容
器１１内部側に位置するバッキングプレート２１及びス
パッタリングターゲット（ターゲット）２２が装着され
ている。マグネットモジュール２０とバッキングプレー
ト２１の間には、冷却水導入口２３ａ及び冷却水排出口
２３ｂに連通する冷却水通路２３が設けられている。バ
ッキングプレート２１は、ボルト２４によりＯリング２
５を介してカソードハウジング１９に固定される。ター
ゲット材料をバッキングプレート２１にボンディングし
て形成されたターゲット２２は、基板１６に対向してい
る。このバッキングプレート２１の周縁部を覆って、ア
ーキングを防止するアースシールド２６が設置されてい
る。

【００１０】上記構成を有するマグネトロンスパッタリ
ング装置１０において、ガス供給部から供給されたスパ
ッタガスがガス導入口１３を経て真空容器１１内に導入
され、図示しない直流電源によりカソード１２と基板ホ
ルダ１５間に電圧が印加されて、真空容器１１内でプラ
ズマ状態が発生し、スパッタガスの正イオンを生成す
る。プラズマを発生させる負電荷は、マグネットモジュ
ール２０の作用によりプラズマ領域内に保持される。こ
のイオン化されたスパッタガスが、マイナス電圧が印加
されたカソード１２に向かい、ターゲット２２の表面に
衝突する。この結果、ターゲット２２から粒子が飛び出
し、基板１６のターゲット２２と対向する面に膜が形成
される。

【００１１】スパッタリング中、ターゲット２２の温度
が上昇すると、冷却水導入口２３ａから冷却水通路２３
に冷却水を導入してバッキングプレート２１を冷却し、
冷却熱の伝導によりターゲット２２を冷却する。導入さ
れた冷却水は、冷却水排出口２３ｂから排出される。

【００１２】図２は、図１のターゲットの浸食部分と、
その浸食部分に低融点金属を充填した状態を示す断面図
である。図２に示すように、ＩＴＯ（インジウム−錫−
オキサイド）からなるターゲット材料により形成された
ターゲット２２の浸食が進行すると、ターゲット２２の
表面が部分的に浸食されて穴を穿ったような浸食部２７
が発生し、この浸食部２７の底がバッキングプレート２
１に達する。バッキングプレート２１は銅等の異種金属
からなるため、この時点で、ターゲット２２の寿命とな
り、ターゲット２２として使用できなくなる。

【００１３】そこで、ターゲット２２に形成された浸食
部２７に、例えばインジウム又は錫若しくはその合金等
の、ターゲット材料の組成成分の金属又はその合金から
なる低融点金属材料を溶かし込んで、低融点金属２８を
充填する。

【００１４】このように、ターゲット２２の特に浸食が
進行した部分に、ターゲット材料の組成成分の金属又は
その合金等のターゲット材料と組成が似ている金属材料
を鋳込むことで、その浸食部分でバッキングプレート２
１がスパッタされその形成材料が基板１６に膜を形成す
るのを防ぐことができる。また、浸食部分に充填するの
がターゲット材料の組成と似た材料であれば、バッキン
グプレート形成材料に比べスパッタによる成膜に悪影響
を及ぼすことがなく、スパッタリングを継続することが
できる。また、矩形ターゲットを用いた場合、浸食の進
行が著しいレーストラックの端の部分（図４中、Ａ，Ｂ
参照）に低融点金属２８を充填するが、矩形ターゲット
の中心部分から離れた充填位置からのデポジションによ
る成膜に占める割合は少ないので、より影響は少なくな
る。

【００１５】この低融点金属２８の充填は、ターゲット
２２に形成された浸食部２７に、インジウム又は錫若し
くはその合金等の低融点金属材料を補充し、その低融点
金属材料を補充したターゲット２２をバッキングプレー
ト２１と共に、例えばホットプレート等の加熱機器を用
いてその全体を低融点金属材料の融点以上に加熱して融
着させることにより行われる。

【００１６】次に、低融点金属の充填によりターゲット
寿命を延ばしたスパッタリングターゲットを用いた例
を、以下に説明する。デュアルマグネトロン型のカソー
ドが備えられたマグネトロンスパッタリング装置によ
り、厚さ６ｍｍの矩形状ＩＴＯセラミックターゲットで
スパッタリングしたところ、レーストラック（図４参
照）の端の部分がバッキングプレートまで消費されたに
も拘らず、中心付近の厚さがまだ２ｍｍも残っていた。

【００１７】そこで、スパッタリング装置のカソードか
らバッキングプレートと共にターゲットを外し、バッキ
ングプレートの露出しているターゲットの浸食部分にＩ
Ｔメタル（インジウム９０％、錫１０％の合金）を補充
し、それをホットプレートに載せて全体を１５０℃位に
熱した。この加熱により、ＩＴメタルが溶けてターゲッ
トに融着し浸食部分にＩＴメタルが充填された。その
後、ＩＴメタルが充填されたターゲットを、バッキング
プレートと共に室温まで冷やして再度カソードに取付
け、スパッタを行ったところ、低融点金属の充填以前と
ほぼ変りなく成膜することができた。

【００１８】このデュアルマグネトロン型のスパッタリ
ング装置は、カソードが２つ並列に配置されており、酸
化物等をスパッタリングする場合にアーキングが発生し
難く安定しているという特徴を有しているが、並列に配
置された２個の矩形ターゲットの対角線上の部分で浸食
が発生し易かった。しかしながら、浸食が大きい部分に
低融点金属を充填することによりターゲット寿命を延ば
すことができる本発明のスパッタリングターゲット２２
を用いることにより、デュアルマグネトロン型の特徴を
生かして効果的にデュアルマグネトロン型のスパッタリ
ング装置を使用することができる。

【００１９】従って、本発明に係るスパッタリングター
ゲット２２により、ターゲット２２の部分的な浸食に対
して浸食の平均化を図ることができ、ターゲット寿命を
延ばしてターゲット２２の利用効率を高めることができ
る。この結果、ターゲット２２の一部がバッキングプレ
ート２１の近くまで浸食され、従来のターゲット寿命に
達しても、その部分に低融点金属材料を溶かし込むこと
で浸食部分に低融点金属を充填し、そのターゲット２２
を更に使い続けることができる。

【００２０】また、ホットプレート等の加熱機器を用い
て、ターゲット２２に低融点金属材料を鋳込む場合、ス
パッタリング現場で低融点金属の充填作業ができること
から、ターゲット２２の搬送等を伴わないので時間の損
失が少なく効率的である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るスパ
ッタリングターゲットによれば、スパッタリングターゲ
ットのターゲット材料が浸食された部分は、低融点金属
が充填されてスパッタリングが可能になるので、スパッ
タリングターゲットの部分的な浸食に対して浸食の平均
化を図ることができ、スパッタリングターゲットの利用
効率を高めることができる。この結果、従来のターゲッ
ト寿命に達しても、そのスパッタリングターゲットを更
に使い続けてターゲット寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係るスパッタリングタ
ーゲットが装着されるスパッタリング装置の断面説明
図。

【図２】 図１のターゲットの浸食部分と、その浸食部
分に低融点金属を充填した状態を示す断面図。

【図３】 従来のターゲットの浸食状態を示す断面図。

【図４】 従来のターゲットのレーストラックを示す断
面図。

【符号の説明】

１０：マグネトロンスパッタリング装置、１１：真空容
器、１２：カソード、１３：ガス導入口、１４：真空排
気口、１５：基板ホルダ、１６：基板、１７：カソード
取付けボルト、１８：Ｏリング、１９：カソードハウジ
ング、２０：マグネットモジュール、２１：バッキング
プレート、２２：スパッタリングターゲット、２３：冷
却水通路、２３ａ：冷却水導入口、２３ｂ：冷却水排出
口、２４：ボルト、２５：Ｏリング、２６：アースシー
ルド、２７：浸食部、２８：低融点金属。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ターゲット材料がバッキングプレートにボ
   ンディングされたスパッタリングターゲットにおいて、 前記ターゲット材料が浸食された部分に低融点金属を充
   填したことを特徴とするスパッタリングターゲット。
2. 【請求項２】前記低融点金属は、浸食部分に低融点金属
   材料を補充し前記バッキングプレートとともに前記低融
   点金属材料の融点以上に加熱して融着させたものである
   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。
3. 【請求項３】前記低融点金属は、前記ターゲット材料の
   組成成分の金属又はその合金であることを特徴とする請
   求項１または２に記載のスパッタリングターゲット。
4. 【請求項４】前記ターゲット材料はＩＴＯからなり、前
   記低融点金属は、インジウム又は錫若しくはその合金で
   あることを特徴とする請求項３に記載のスパッタリング
   ターゲット。