JPH1088334A - マグネトロンスパッタリング用ターゲット - Google Patents
マグネトロンスパッタリング用ターゲットInfo
- Publication number
- JPH1088334A JPH1088334A JP24627396A JP24627396A JPH1088334A JP H1088334 A JPH1088334 A JP H1088334A JP 24627396 A JP24627396 A JP 24627396A JP 24627396 A JP24627396 A JP 24627396A JP H1088334 A JPH1088334 A JP H1088334A
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- JP
- Japan
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- target
- sputtering
- titanium
- magnetron sputtering
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボトムカバレッジ効果に優れるチタンからな
るマグネトロンスパッタリング用ターゲットを提供す
る。 【解決手段】 チタン材を圧延や熱処理等により結晶方
位を調整し、材の表面の（１０３）面と（００２）面の
強度比〔（１０３）／（００２）〕を４以上としたチタ
ン材を用いてターゲットを構成する。
るマグネトロンスパッタリング用ターゲットを提供す
る。 【解決手段】 チタン材を圧延や熱処理等により結晶方
位を調整し、材の表面の（１０３）面と（００２）面の
強度比〔（１０３）／（００２）〕を４以上としたチタ
ン材を用いてターゲットを構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマグネトロンスパッ
タリング用ターゲットに関する。詳しくはウェハー等サ
ブストレートへ付着する薄膜のステップカバレッジ、就
中ボトムカバレッジを向上させたチタンからなるマグネ
トロンスパッタリング用ターゲットに関する。
タリング用ターゲットに関する。詳しくはウェハー等サ
ブストレートへ付着する薄膜のステップカバレッジ、就
中ボトムカバレッジを向上させたチタンからなるマグネ
トロンスパッタリング用ターゲットに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、物理的薄膜形成法であるスパッタ
リング法は、半導体の配線材や磁気記憶媒体の磁性薄膜
等多くの分野で利用されている。この一種として半導体
デバイスの信頼性や電気特性の確保を目的として、コン
タクトホールやスルーホール内部にＴｉやＴｉＮを成膜
するためにチタンターゲットが使用されている。例えば
導電用金属Ａｌ膜と半導体Ｓｉ基板の間に厚さ１０００
Å程度のバリア層ＴｉＮ膜をスパッタ法で堆積して、金
属Ａｌ膜と半導体Ｓｉ基板との相互拡散を防止する用途
等に用いられている。
リング法は、半導体の配線材や磁気記憶媒体の磁性薄膜
等多くの分野で利用されている。この一種として半導体
デバイスの信頼性や電気特性の確保を目的として、コン
タクトホールやスルーホール内部にＴｉやＴｉＮを成膜
するためにチタンターゲットが使用されている。例えば
導電用金属Ａｌ膜と半導体Ｓｉ基板の間に厚さ１０００
Å程度のバリア層ＴｉＮ膜をスパッタ法で堆積して、金
属Ａｌ膜と半導体Ｓｉ基板との相互拡散を防止する用途
等に用いられている。
【０００３】しかしながら、かかる半導体分野に於いて
はデバイスの微細化，高集積化が進むにつれて、コンタ
クトホールやスルーホールのアスペクト比が増大し、従
来のスパッタリング技術では十分なステップカバレッジ
が得られなくなった。
はデバイスの微細化，高集積化が進むにつれて、コンタ
クトホールやスルーホールのアスペクト比が増大し、従
来のスパッタリング技術では十分なステップカバレッジ
が得られなくなった。
【０００４】ステップカバレッジの改善を目的として、
スパッタリング装置については、ウェハーに対してほぼ
垂直に入射するスパッタ粒子のみをウェハーに到達させ
るために、コリメートスパッタプロセスや遠隔スパッタ
プロセスが開発されている。該スパッタ法は溶融金属の
蒸発による蒸着法とは異なり、ターゲットの表面及び内
部の結晶構造がターゲットからの原子の放出特性に大き
な影響を与えることが知られている。例えば、銀、銅の
単結晶を用いたウェナー（Ｗｅｈｎｅｒ）の実験によれ
ば、結晶構造の最密方向である（１１０）方向にターゲ
ットからの原子の放出密度が高く、ウェハー上にスポッ
ト状の分布が得られることが記載されている〔フィッジ
カルレビュー（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ）１０２号，６９９頁
〜（１９５６）〕。
スパッタリング装置については、ウェハーに対してほぼ
垂直に入射するスパッタ粒子のみをウェハーに到達させ
るために、コリメートスパッタプロセスや遠隔スパッタ
プロセスが開発されている。該スパッタ法は溶融金属の
蒸発による蒸着法とは異なり、ターゲットの表面及び内
部の結晶構造がターゲットからの原子の放出特性に大き
な影響を与えることが知られている。例えば、銀、銅の
単結晶を用いたウェナー（Ｗｅｈｎｅｒ）の実験によれ
ば、結晶構造の最密方向である（１１０）方向にターゲ
ットからの原子の放出密度が高く、ウェハー上にスポッ
ト状の分布が得られることが記載されている〔フィッジ
カルレビュー（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ）１０２号，６９９頁
〜（１９５６）〕。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】コリメートスパッタプ
ロセスや遠隔スパッタプロセスの開発により、ステップ
カバレッジが改善されているが、カバレッジ改善効果、
就中、ボトムカバレッジの改善効果をより高めるために
は放出される原子の垂直成分が多いターゲットの開発が
望まれていた。本発明の目的は、チタンターゲット表面
の結晶方位とボトムカバレッジの関係を解明し、カバレ
ッジ改善を高めた、半導体デバイスの信頼性や電気特性
の確保に優れた薄膜を形成するためのマグネトロンスパ
ッタリングターゲットを提供することにある。
ロセスや遠隔スパッタプロセスの開発により、ステップ
カバレッジが改善されているが、カバレッジ改善効果、
就中、ボトムカバレッジの改善効果をより高めるために
は放出される原子の垂直成分が多いターゲットの開発が
望まれていた。本発明の目的は、チタンターゲット表面
の結晶方位とボトムカバレッジの関係を解明し、カバレ
ッジ改善を高めた、半導体デバイスの信頼性や電気特性
の確保に優れた薄膜を形成するためのマグネトロンスパ
ッタリングターゲットを提供することにある。
【０００６】かかる事情に鑑み、チタンの表面の結晶方
位がスパッタリングによる原子放出に与える影響につい
て鋭意検討を重ねた結果、ターゲット表面に於ける（１
０３）面と（００２）面のＸ線回折法による強度比（１
０３）／（００２）が４以上の場合、ボトムカバレッジ
が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
位がスパッタリングによる原子放出に与える影響につい
て鋭意検討を重ねた結果、ターゲット表面に於ける（１
０３）面と（００２）面のＸ線回折法による強度比（１
０３）／（００２）が４以上の場合、ボトムカバレッジ
が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明はチタ
ンからなるマグネトロンスパッタリング用ターゲットに
おいて、スパッタリング表面の（１０３）面と（００
２）面の強度比〔（１０３）／（００２）〕が４以上で
あるマグネトロンスパッタリング用ターゲットを提供す
るものである。
ンからなるマグネトロンスパッタリング用ターゲットに
おいて、スパッタリング表面の（１０３）面と（００
２）面の強度比〔（１０３）／（００２）〕が４以上で
あるマグネトロンスパッタリング用ターゲットを提供す
るものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。本発明に於いてターゲット素材として用いるチタン
は純度が９９．９９５％以上の高純度チタンが用いられ
る。しかして本発明のターゲットは、スパッタリングに
供する表面の（１０３）面と（００２）面の強度比
〔（１０３）／（００２）〕が、約４以上、好ましくは
約１０以上の品質を有することを特徴とする。
る。本発明に於いてターゲット素材として用いるチタン
は純度が９９．９９５％以上の高純度チタンが用いられ
る。しかして本発明のターゲットは、スパッタリングに
供する表面の（１０３）面と（００２）面の強度比
〔（１０３）／（００２）〕が、約４以上、好ましくは
約１０以上の品質を有することを特徴とする。
【０００９】このような結晶方位を有するターゲット材
は、使用する素材により一義的ではないが、原料として
使用する素材を特定すれば、圧延等の塑性加工条件や熱
処理条件を選定することにより、容易に素材表面の結晶
方位をコントロールし、強度比を調整することができ
る。
は、使用する素材により一義的ではないが、原料として
使用する素材を特定すれば、圧延等の塑性加工条件や熱
処理条件を選定することにより、容易に素材表面の結晶
方位をコントロールし、強度比を調整することができ
る。
【００１０】より具体的には高純度チタンのインゴット
を圧延等の塑性加工により圧下率７０％〜９０％、より
好ましくは８０％〜９０％に圧下して、約４００℃〜約
６５０℃で約１時間、好ましくは約５５０℃〜約６００
℃で約１時間熱処理を行うことにより得ることができ
る。塑性加工量（圧下率）は多いほど好ましいが、多す
ぎると加工時間が長くなり生産性が低下する。また、熱
処理温度も高いほど好ましいが、高すぎると結晶粒の異
常成長を招き、粗大結晶粒となるため、スパッタリング
時に膜厚分布の不均一性が生じる。
を圧延等の塑性加工により圧下率７０％〜９０％、より
好ましくは８０％〜９０％に圧下して、約４００℃〜約
６５０℃で約１時間、好ましくは約５５０℃〜約６００
℃で約１時間熱処理を行うことにより得ることができ
る。塑性加工量（圧下率）は多いほど好ましいが、多す
ぎると加工時間が長くなり生産性が低下する。また、熱
処理温度も高いほど好ましいが、高すぎると結晶粒の異
常成長を招き、粗大結晶粒となるため、スパッタリング
時に膜厚分布の不均一性が生じる。
【００１１】通常本発明のターゲット材としての平均結
晶粒径は約５００μｍ以下、このましくは約５０μｍ以
下で用いられる。上記加工条件を採用することにより、
ターゲット構成時の該ターゲット表面の（１０３）／
（００２）面の強度比が約４以上で、平均結晶粒径は約
５００μｍ以下の、上記範囲を満足するものを得ること
ができる。
晶粒径は約５００μｍ以下、このましくは約５０μｍ以
下で用いられる。上記加工条件を採用することにより、
ターゲット構成時の該ターゲット表面の（１０３）／
（００２）面の強度比が約４以上で、平均結晶粒径は約
５００μｍ以下の、上記範囲を満足するものを得ること
ができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れに限定されるものでない。なお、本発明に於いて（１
０３）／（００２）面の強度比、およびボトムカバレッ
ジは以下の方法により測定した。
れに限定されるものでない。なお、本発明に於いて（１
０３）／（００２）面の強度比、およびボトムカバレッ
ジは以下の方法により測定した。
【００１３】結晶方位の強度比：測定すべき面を旋盤等
により切削し、その表層部にある切削加工による極く薄
い変形領域をエッチング処理により取り除いた後、Ｘ線
回折装置により各結晶方位に対応する回折線の強度を測
定し、得られた 回折線の測定強度をＡＳＴＭ ５−０
６８２に記載されている各結晶方位の相対強度比に基づ
く補正をおこない補正強度値を得、この値を用いて強度
比を算出した。
により切削し、その表層部にある切削加工による極く薄
い変形領域をエッチング処理により取り除いた後、Ｘ線
回折装置により各結晶方位に対応する回折線の強度を測
定し、得られた 回折線の測定強度をＡＳＴＭ ５−０
６８２に記載されている各結晶方位の相対強度比に基づ
く補正をおこない補正強度値を得、この値を用いて強度
比を算出した。
【００１４】ボトムカバレッジ：ホール入口近くの膜厚
とホール底部中央の膜厚をＳＥＭ写真から測定し、次式
より計算で求めた。 〔（ホールの底部の膜厚）／（ホールの入口近くの膜
厚）〕×１００（％）
とホール底部中央の膜厚をＳＥＭ写真から測定し、次式
より計算で求めた。 〔（ホールの底部の膜厚）／（ホールの入口近くの膜
厚）〕×１００（％）
【００１５】実施例１ 純度９９．９９５％の高純度チタン素材を圧下率８０％
で圧延加工し、これを５９０℃大気下で熱処理した後、
直径約３００ｍｍ、厚み６．３５ｍｍに加工し平板状ス
パッタリングターゲットを得た。このターゲット材の結
晶方位強度比を測定した。その結果を表１に示す。
で圧延加工し、これを５９０℃大気下で熱処理した後、
直径約３００ｍｍ、厚み６．３５ｍｍに加工し平板状ス
パッタリングターゲットを得た。このターゲット材の結
晶方位強度比を測定した。その結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】次いで、このようにして得られたターゲッ
トを用い、アスペクト比１のコリメータを使用してアス
ペクト比２のホールにスパッタリングによる成膜を行
い、該ホールの断面のＳＥＭ写真よりボトムカバレッジ
を測定した。その結果、ボトムカバレッジは２４．０％
であった。
トを用い、アスペクト比１のコリメータを使用してアス
ペクト比２のホールにスパッタリングによる成膜を行
い、該ホールの断面のＳＥＭ写真よりボトムカバレッジ
を測定した。その結果、ボトムカバレッジは２４．０％
であった。
【００１８】実施例２ 純度９９．９９５％の高純度チタン素材を圧下率７０％
で圧延加工し、これを６００℃大気下で熱処理した後、
直径約３００ｍｍ、厚み６．３５ｍｍに加工し平板状ス
パッタリングターゲットを得た。このターゲット材の結
晶方位強度比を測定した。その結果を表２に示す。
で圧延加工し、これを６００℃大気下で熱処理した後、
直径約３００ｍｍ、厚み６．３５ｍｍに加工し平板状ス
パッタリングターゲットを得た。このターゲット材の結
晶方位強度比を測定した。その結果を表２に示す。
【００１９】
【表２】
【００２０】次いで、このようにして得られたターゲッ
トを用い、ターゲットとウェハーの距離が２７０ｍｍの
低圧遠隔スパッタ法によりアスペクト比２のホールに成
膜を行い、該ホールの断面のＳＥＭ写真よりボトムカバ
レッジを測定した。その結果ボトムカバレッジは５１．
２％であった。
トを用い、ターゲットとウェハーの距離が２７０ｍｍの
低圧遠隔スパッタ法によりアスペクト比２のホールに成
膜を行い、該ホールの断面のＳＥＭ写真よりボトムカバ
レッジを測定した。その結果ボトムカバレッジは５１．
２％であった。
【００２１】比較例１ 純度９９．９９５％の高純度チタン素材を圧下率５０％
で圧延加工し、これを５５０℃大気下で熱処理した後、
直径約３００ｍｍ、厚み６．３５ｍｍに加工し平板状ス
パッタリングターゲットを得た。このターゲット材の結
晶方位強度比を測定した。その結果を表３に示す。
で圧延加工し、これを５５０℃大気下で熱処理した後、
直径約３００ｍｍ、厚み６．３５ｍｍに加工し平板状ス
パッタリングターゲットを得た。このターゲット材の結
晶方位強度比を測定した。その結果を表３に示す。
【００２２】
【表３】
【００２３】次いで、このようにして得られたターゲッ
トを用い、実施例１と同様の方法を用いて成膜を行い、
該ホールの断面のＳＥＭ写真よりボトムカバレッジを測
定した。その結果ボトムカバレッジは１９．８％であっ
た。
トを用い、実施例１と同様の方法を用いて成膜を行い、
該ホールの断面のＳＥＭ写真よりボトムカバレッジを測
定した。その結果ボトムカバレッジは１９．８％であっ
た。
【００２４】比較例２ 純度９９．９９５％の高純度チタン素材を圧下率５０％
で圧延加工し、これを５４０℃大気下で熱処理した後、
直径約３００ｍｍ、厚み６．３５ｍｍに加工し平板状ス
パッタリングターゲットを得た。このターゲット材の結
晶方位強度比を測定した。その結果を表４に示す。
で圧延加工し、これを５４０℃大気下で熱処理した後、
直径約３００ｍｍ、厚み６．３５ｍｍに加工し平板状ス
パッタリングターゲットを得た。このターゲット材の結
晶方位強度比を測定した。その結果を表４に示す。
【００２５】
【表４】
【００２６】次いで、このようにして得られたターゲッ
トを用い、実施例２と同様の方法を用いて成膜を行い、
該ホールの断面のＳＥＭ写真よりボトムカバレッジを測
定した。その結果ボトムカバレッジは４４．５％であっ
た。
トを用い、実施例２と同様の方法を用いて成膜を行い、
該ホールの断面のＳＥＭ写真よりボトムカバレッジを測
定した。その結果ボトムカバレッジは４４．５％であっ
た。
【００２７】
【発明の効果】以上、詳述した如く、本発明に於いては
チタンよりなるマグネトロンスパッタリングターゲット
として、該ターゲット材表面の（１０３）および（００
２）の結晶方位強度比が特定値以上のものを用いるのみ
で、かかるターゲットを用いたスパッタ法に於いて得ら
れる薄膜は、ウェハー上のボトムカバレッジを改善し、
半導体デバイスの信頼性や電気特性の確保を可能ならし
めるもので、その工業的価値は頗る大である。
チタンよりなるマグネトロンスパッタリングターゲット
として、該ターゲット材表面の（１０３）および（００
２）の結晶方位強度比が特定値以上のものを用いるのみ
で、かかるターゲットを用いたスパッタ法に於いて得ら
れる薄膜は、ウェハー上のボトムカバレッジを改善し、
半導体デバイスの信頼性や電気特性の確保を可能ならし
めるもので、その工業的価値は頗る大である。
Claims (1)
- 【請求項１】 チタンからなるマグネトロンスパッタリ
ング用ターゲットにおいて、その表面の（１０３）面と
（００２）面の強度比〔（１０３）／（００２）〕が４
以上であるマグネトロンスパッタリング用ターゲット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24627396A JPH1088334A (ja) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | マグネトロンスパッタリング用ターゲット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24627396A JPH1088334A (ja) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | マグネトロンスパッタリング用ターゲット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1088334A true JPH1088334A (ja) | 1998-04-07 |
Family
ID=17146090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24627396A Pending JPH1088334A (ja) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | マグネトロンスパッタリング用ターゲット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1088334A (ja) |
-
1996
- 1996-09-18 JP JP24627396A patent/JPH1088334A/ja active Pending
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