(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを閉じ込めるためにプラズマ発生域の周囲に配置したコイルの、エロージョンされる表面の水素含有量が５００μＬ／ｃｍ２以下であることを特徴とするコイル。
【請求項２】
コイルの、エロージョンされる表面の水素含有量が３００μＬ／ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項１記載のコイル。
【請求項３】
コイルの、エロージョンされる表面の水素含有量が１００μＬ／ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項２記載のコイル。
【請求項４】
コイルが、Ｃｕ，Ｔｉ，Ｔａ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｓｉ，Ｐｔ，Ｍｎからなる群より選択される少なくとも１種以上の元素及び不可避的不純物からな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コイル。
【請求項５】
スパッタリングターゲット及び／又はプラズマを閉じ込めるためにプラズマ発生域の周囲に配置するコイルを、仕上げ加工した後、真空雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下で５００°Ｃ以上に加熱することにより、該ターゲット及び／又はコイルの、エロージョンされる表面の水素含有量を５００μＬ／ｃｍ２以下とした後、真空チャンバー内に５時間以内に設置するか、又は真空密閉して１２ヶ月以内の保管後、真空チャンバー内に５時間以内に設置し、水素の吸着又は吸蔵を抑制することを特徴とするスパッタリングターゲット及び／又はコイルの製造方法。
【請求項６】
スパッタリングターゲット及び／又はコイルの、エロージョンされる表面の水素含有量を３００μＬ／ｃｍ２以下とすることを特徴とする請求項５記載のスパッタリングターゲット及び／又はコイルの製造方法。
【請求項７】
スパッタリングターゲット及び／又はコイルの、エロージョンされる表面の水素含有量を１００μＬ／ｃｍ２以下とすることを特徴とする請求項６記載のスパッタリングターゲット及び／又はコイルの製造方法。
【請求項８】
スパッタリングターゲット及び／又はコイルが、Ｃｕ，Ｔｉ，Ｔａ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｓｉ，Ｐｔ，Ｍｎからなる群より選択される少なくとも１種以上の元素及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット及び／又はコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スパッタリング時の真空度を向上させることができ、均一微細な組織を備え、プラズマが安定であり、膜の均一性（ユニフォーミティ）に優れたスパッタリングターゲット及び／又はコイル並びにこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロニクス分野、耐食性材料や装飾の分野、触媒分野、切削・研磨材や耐摩耗性材料の製作等、多くの分野に金属やセラミックス材料等の被膜を形成するスパッタリングが使用されている。
スパッタリング法自体は上記の分野で、よく知られた方法であるが、最近では、特にエレクトロニクスの分野において、複雑な形状の被膜の形成や回路の形成、あるいはバリア膜の形成等に適合するスパッタリングターゲットが要求されている。【０００３】
一般に、ターゲットは、その原料となる金属、合金等を溶解・鋳造したインゴット又はビレットを熱間鍛造、焼鈍（熱処理）、さらに圧延及び仕上げ（機械、研磨等）加工してターゲットに加工されている。【０００４】
一方、このようにして製造されたターゲットを用いて、スパッタリングを実施する場合、ターゲット表面を研削や研磨による機械加工により平滑にし、均一な成膜が可能となるようにすると共に、アーキングやパーティクルの発生が少なく、安定した特性を持つ膜を製造するようにしている。【０００５】
ところが、ターゲットを使用してスパッタリングを行う際に、真空チャンバー内の真空度が上がらないという問題があった。この原因を究明すると、真空チャンバー内の水素分圧が高いことが分かった。
この原因をさらに調べたところ、使用するターゲットの表面に水素がかなり多く吸蔵されており、この水素がスパッタ時に気化するために、チャンバー内の水素分圧が上昇していることがわかった。
また、最近のスパッタリング技術として、スパッタリングターゲットと基板との間にコイルを配置して、プラズマの密度を高め、かつ飛翔するスパッタ粒子を極力基板方向に向かわせるようにする技術がある。この結果、スパッタリング速度が速くなり、膜の均一性が良好となり、総合的に基板へ堆積される膜の品質を高めることができるものである。
一般に、コイルの材料はターゲット材料と同一の材料か又は基板上に堆積するスパッタ膜を構成する材料の一部を構成する材料を使用することが多い。しかし、特にコイル材が基板上の薄膜を汚染しない材料であれば、特に制限されない。また、コイルの形状も円形のものから螺旋式のものがあり、これらを多段に配置する例もある。【０００６】
そこで、本発明者らは、ターゲット及び／又はコイル表面における水素含有量の低減に取り組んだが、その水素吸蔵の原因がターゲット及び／又はコイルの製造工程、特に切削及び研磨加工にあると考えた。
しかし、従来の機械加工（切削、研磨加工）では、加工能率が重視され、高速で加工を行うために、一般に冷却性に優れる水溶性油剤（エマルション，ソリュブル，ソリューション）が適用されており、この延長線上で、対策を講じている限り、真空度が上がらないという不具合を解決することができなかった。すなわち、従来のターゲット及びコイル表面の機械加工方法では、必ずしも水素を低減することができなかった。【０００７】
このため、ターゲット及び／又はコイルの表面又はターゲット及び／又はコイルに内在する水素に関連する文献を調べた。その結果、次のような文献が見出された。
特許文献１には、表面の水素含有量を５０ｐｐｍ以下とすることにより、ノジュール生成を防止し、パーティクルを低減することができる。また、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂの総量を５００ｐｐｍ以下により、エロージョン面でのマイクロアーキングを抑制し、ノジュールの発生を防止し、パーティクルを低減することができること。素材は、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｌとする実施例の記載がある。
しかし、これはターゲットの組成だけの問題として把握されおり、真空チャンバー内の真空度が上がらないという問題の根本的解決にはなっておらず、ターゲットの加工時に、どのようにして水素を低減させるかについては、技術的開示及び示唆がないという問題がある。【０００８】
特許文献２には、酸化アルミニウム、水素によってターゲット面に突起が発生し、スパッタリング時の異常放電の原因となる。酸化物の量を３ｐｐｍ以下、水素ガスの量を０．１ｐｐｍ以下とする記載がある。しかし、この場合も、ターゲットの組成だけの問題として把握されており、真空チャンバー内の真空度が上がらないという問題の根本的解決にはなっておらず、ターゲットの加工時にどのようにして水素を低減させるかについては、技術的開示及び示唆がないという問題がある。【０００９】
特許文献３には、Ｔａスパッタリングターゲット、ＴａＮ膜上に成膜したＴａ膜中の水素含有により、剥離が起こりやすくなり、パーティクル数増加の原因となるので、Ｔａの水素濃度を２０ｐｐｍ以下とすることが記載されている。しかし、この場合も、ターゲットの組成だけの問題として把握されおり、真空チャンバー内の真空度が上がらないという問題の根本的解決にはなっておらず、ターゲットの加工時にどのようにして水素を低減させるかについては、技術的開示及び示唆がないという問題がある。【００１０】
特許文献４には、酸素含有量が１５０ｐｐｍ以下。スパッタに際して酸素が発生し、形成される膜の抵抗値等の膜特性に有害である。パーティクルの発生数低減と酸素含有量の低減は相反することが記載されている。これは水素とは直接関係するものではなく、この場合も、ターゲットの組成だけの問題として把握されており、真空チャンバー内の真空度が上がらないという問題の根本的解決にはなっておらず、ターゲットの加工時にどのようにして水素を低減させるかについては、技術的開示及び示唆がないという問題がある。【００１１】
特許文献５には、Ｃｒ主成分、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂが１０〜５０原子％のスパッタリングターゲットが記載され、酸素、炭素、硫黄および水素の合計含有量が３０００ｐｐｍ以下とすることにより、硬質窒化膜を高い密着力で形成可能とすることが記載されている。しかし、これは水素だけの問題として把握されているものではなく、またターゲットの組成の問題として把握されおり、真空チャンバー内の真空度が上がらないという問題の根本的解決にはなっておらず、ターゲットの加工時にどのようにして水素を低減させるかについては、技術的開示及び示唆がないという問題がある。【００１２】
特許文献６には、高融点金属合金用スパッタリングターゲットが記載され、その材料としてＷ、Ｍｏ、ＴｉあるいはＴａが記載されているだけで、真空チャンバー内の真空度が上がらないという問題の根本的解決にはなっておらず、ターゲットの加工時にどのようにして水素を低減させるかについては、技術的開示及び示唆がないという問題がある。【００１３】
特許文献７には、金属組織の合成時に水素による掃気を行ってスパッタターゲットの酸素レベルを減少させることが記載されている。この場合も、真空チャンバー内の真空度が上がらないという問題の根本的解決にはなっておらず、ターゲットの加工時にどのようにして水素を低減させるかについては、技術的開示及び示唆がないという問題がある。【００１４】
特許文献８には、Ｔｉ含有高純度Ｔａ焼結品ターゲットが記載され、Ｔａ、Ｔｉを水素化物の形とすることにより、粉砕が容易となり、後の焼結に際して焼結性の良い粒寸の粉末となり、脱水素によって、表面の活性な粉末が得られ、焼結を促進し、さらに酸素の汚染を防止することが記載されている。この場合も、真空チャンバー内の真空度が上がらないという問題の根本的解決にはなっておらず、ターゲットの加工時にどのようにして水素を低減させるかについては、技術的開示及び示唆がないという問題がある。【００１５】
特許文献９には、水素原子を含まない液状媒体の存在下に、真空容器内の内表面を機械研磨する表面処理方法が記載されている。この表面処理方法が必要とされる主な理由は、真空用部材表面及び内表面より拡散・離脱して、真空系に徐々に放出されるため、到達真空度を低下させること、また加速空洞のような装置においては、部材に水素が吸蔵・固溶化されると、十分な加速が得られないので、真空容器内及び機器に、吸着・吸蔵・固溶化される水素や水分を低減させる必要があるという説明がなされている。【００１６】
これらの真空装置の内壁又はその内部に設置されている機器は、通常は長期に亘って損耗することはないので、一旦機械研磨し、吸着・吸蔵・固溶化される水素や水分を除去した後は、特別な環境下に置かない限り、新たに水素や水分を吸着・吸蔵・固溶化されることはない。【００１７】
しかし、スパッタリングターゲットは消耗品であり、エロージョンを受けてターゲット自体は経時的に損耗していく、すなわち新たなエロージョン面が出現して行くものなので、ターゲット自体がスパッタリング時の真空度に直接影響を与えるという発想には結びつかない。常識的には、ターゲットのエロージョンが開始され、それが進行するにしたがって、常に水素が放出されると考えられるからである。【００１８】
この意味から、水素又は水分の含有が問題となる場合には、ターゲット全体（エロージョンを受ける全域）について、水素又は水分を低減する必要があり、単に表面の機械研磨により解決できると、考えることができない。
この意味で、特許文献９は、真空容器内及び機器の初期の段階での研磨時の水素や水分を吸着・吸蔵・固溶化を防止するための解決方法であって、その後の装置や機器は、比較的長期間使用されるものであるから、交換頻度が高いスパッタリングターゲットに適用できる技術と考えることは難しく、本願発明を開示及び示唆するものとは言えない。【００１９】
特許文献１０には、水素吸蔵金属表面を、研削油を用いて研磨する方法において、研削油の水分含有量の所定値を越えないようにして水素吸蔵金属の表面を研磨する方法が記載されている。この水素吸蔵金属の研削方法によれば、表面を研削された水素吸蔵金属中の水素量は極めて少量であり、水素吸蔵金属の本来の使用に際して十分効果を発揮することができると記載されている。【００２０】
一般に、水素吸蔵金属は、水素化物を生成する反応を利用して水素の貯蔵や熱の貯蔵を行う金属であり、金属原子の隙間に水素を取り込むことにより、水素を吸蔵し、又取り込んだ水素を放出する機能に優れた金属である。
特許文献１０では、研削剤に水分量の少ない研削油を用いることにより、水素吸蔵金属表面研磨時に生じる活性な新生面が直接研削油及び大気中の水分にくり返しさらされることがなくなるため、水分から由来する水素の水素吸蔵金属への吸収を防止することができるが、これはあくまで一時的に水素吸蔵金属としての機能を抑制するに過ぎない。【００２１】
しかし、スパッタリングターゲットは消耗品であり、エロージョンを受けてターゲット自体は経時的に損耗していく、すなわち新たなエロージョン面が出現して行くものなので、ターゲット自体がスパッタリング時の真空度に直接影響を与えるという発想には結びつかない。常識的には、ターゲットのエロージョンが開始され、それが進行するにしたがって、常に水素が放出されると考えられるからである。【００２２】
この意味から、水素又は水分の含有が問題となる場合には、ターゲット全体（エロージョンを受ける全域）について、水素又は水分を低減する必要があり、単に表面の機械研磨により解決できると、考えることができない。
この意味で、特許文献１０は、研磨時の水素や水分を吸着・吸蔵・固溶化を防止するための解決方法であって、その後、水素の吸蔵、放出をくり返し、長期間使用されるものであるから、交換頻度が高いスパッタリングターゲットに適用できる技術と考えることは難しく、本願発明を開示及び示唆するものとは言えない。
また、特許文献１１には、スパッタ堆積用コイルとして高純度銅を用いる技術が開示されている。この場合は、基板上に析出したフィルムの欠陥の除去を目的とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開平１１−１７６６号公報
【特許文献２】特開平８−１３１４１号公報
【特許文献３】特開平１１−０８０９４２号公報
【特許文献４】特開平６−３２２５２９号公報
【特許文献５】特開２００３−２２６９６３号公報
【特許文献６】特開平３−２５７１５８号公報
【特許文献７】特開２００１−７３１２８号公報
【特許文献８】特開平１−２９０７６６号公報
【特許文献９】特許第４１８４３４４号公報
【特許文献１０】特開平１１−１９８５３号公報
【特許文献１１】特開２００１−２１４２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
スパッタリング時の真空度の低下は、ターゲット及び／又はプラズマを閉じ込めるためにプラズマ発生域の周囲に配置したコイル（以下「コイル」と略称する。）表面の水素含有量に原因があることが分かり、またこの水素の増加は、ターゲット及び／又はコイルの製造工程中の、水素の吸着又は吸蔵が原因であることが分かった。
したがって、この吸着又は吸蔵した水素を低減させることが必要であるが、そのためにはスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置する前の、ターゲット及び／又はコイルの表面を加熱することが有効であるとの知見を得た。これによってターゲット表面の水素の吸着又は吸蔵を減少させ、スパッタリング時の真空度を向上させることができると共に、均一微細な組織を備え、プラズマが安定であり、膜の均一性（ユニフォーミティ）に優れたスパッタリングターゲット及び／又はコイル、並びにこれらの製造方法を、提供するものである。
スパッタリング終了後、ターゲットを交換する際にも、ターゲット及び／又はコイルの表面を加熱することが有効でありかつ必要となるが、ターゲット及び／又はコイルの表面の水素量とスパッタリング終了後に再稼働させる際のスパッタリングチャンバー内の真空回復時間に相関があることが分かったので、スパッタリング装置のダウンタイム改善のためにも、ターゲット及び／又はコイルの表面の水素量を規定することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、上記の問題を解決するために、真空雰囲気下、あるいは不活性ガス雰囲気下でスパッタリングターゲット及び／又はプラズマを閉じ込めるためにプラズマ発生域の周囲に配置したコイルを加熱することが、上記課題を解決する有効な方法であるとの知見を得た。【００２６】
本発明は、この知見に基づいて、
１）スパッタリングターゲット及び／又はプラズマを閉じ込めるためにプラズマ発生域の周囲に配置したコイルの、エロージョンされる表面の水素含有量が５００μＬ／ｃｍ２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及び／又はコイル
２）スパッタリングターゲット及び／又はコイルの、エロージョンされる表面の水素含有量が３００μＬ／ｃｍ２以下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及び／又はコイル
３）スパッタリングターゲット及び／又はコイルの、エロージョンされる表面の水素含有量が１００μＬ／ｃｍ２以下であることを特徴とする上記２）記載のスパッタリングターゲット及び／又はコイル
４）スパッタリングターゲット及び／又はコイルが、Ｃｕ，Ｔｉ，Ｔａ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｓｉ，Ｐｔ，Ｍｎからなる群より選択される少なくとも１種以上の元素及び不可避的不純物からなることを特徴とする上記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及び／又はコイル、を提供する。【００２７】
また、本発明は、
５）スパッタリングターゲット及び／又はプラズマを閉じ込めるためにプラズマ発生域の周囲に配置するコイルを真空雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下で加熱することにより、該ターゲット及び／又はコイルの、エロージョンされる表面の水素含有量を５００μＬ／ｃｍ２以下とすることを特徴とするスパッタリングターゲット及び／又はコイルの製造方法
６）スパッタリングターゲット及び／又はコイルの、エロージョンされる表面の水素含有量を３００μＬ／ｃｍ２以下とすることを特徴とする上記５）記載のスパッタリングターゲット及び／又はコイルの製造方法
７）スパッタリングターゲット及び／又はコイルの、エロージョンされる表面の水素含有量を１００μＬ／ｃｍ２以下とすることを特徴とする上記６）記載のスパッタリングターゲット及び／又はコイルの製造方法
８）スパッタリングターゲット及び／又はコイルが、Ｃｕ，Ｔｉ，Ｔａ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｓｉ，Ｐｔ，Ｍｎからなる群より選択される少なくとも１種以上の元素及び不可避的不純物からなることを特徴とする上記５）〜７）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット及び／又はコイルの製造方法、を提供する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、ターゲット及び／又はコイルの製造工程、特にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置する前の、ターゲット及び／又はコイルの表面を加熱することが有効であり、これによってターゲット表面の水素の吸着又は吸蔵を減少させ、スパッタリング時の真空度を向上させることができると共に、均一微細な組織を備え、プラズマが安定であり、膜の均一性（ユニフォーミティ）に優れたスパッタリングターゲット及びコイルを得ることができるという効果を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】スパッタリング装置（真空チャンバー）内に配置したターゲット、基板（ウエハ）、コイルの位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本願発明は、スパッタリング装置（真空チャンバー）に設置する前の、スパッタリングターゲット及び／又はコイルの表面を、真空雰囲気下、あるいは不活性ガス雰囲気下で加熱する。加熱方法は任意に選択できる。あくまでも水素吸蔵の原因となる水素ガスの使用は避けなければならない。通常、エロージョンを受けるのは主としてスパッタリングターゲットであるが、コイルもエロージョンを受けるので、プラズマを閉じ込めるためのコイルを使用する場合には、コイルも同様に脱水素することが必要となる。
【００３１】
この加熱による脱水素を行ったスパッタリングターゲット及び／又はコイルは、スパッタリング装置（真空チャンバー）に速やかに（できれば直前に）設置するのが望ましいと言える。その間に、水素の吸着又は吸蔵の可能性が高くなるからである。この設置までの時間は５時間以内、好ましくは３時間以内、さらに好ましくは１時間以内とするのが良い。
【００３２】
脱水素を行ったスパッタリングターゲット及び／又はコイルをスパッタリング装置（チャンバー）内に設置し真空吸引する際に、時間的余裕がない場合（長時間かかる場合）においては、脱水素を行ったスパッタリングターゲット及び／又はコイルを、予めシール（真空密閉）して置くこともできる。
【００３３】
この場合には、シール（真空密閉）の程度にもよるが、通常１００時間程度、さらに密閉度を高めると１２カ月程度の保管が十分可能である。開封（真空密封解除）後は、速やかに、スパッタリング装置（チャンバー）内に設置すれば良い。
従来技術では、このようなスパッタリングターゲット及び／又はコイルの脱水素のための加熱を、スパッタリング装置（真空チャンバー）に設置する前に行うことはなかった、と言える。
【００３４】
加熱方法は、スパッタリングターゲット及び／又はコイルを加熱できる方法であれば何でもよい。好ましくは、該ターゲット及び／又はコイルの全体よりも、表面のみを加熱できる方法であればよい。表面のみ加熱する方法としては、レーザー、赤外線、ランプによるものが挙げられる。これらは、スパッタリングターゲット又はコイルの変形を防止することができる。また、アルミニウムの材料を使用した場合には、この部材の溶解を防止することができる。
【００３５】
これにより、スパッタリング装置（真空チャンバー）に導入するターゲット及び／又はコイルのエロージョンされる表面の水素含有量を５００μＬ／ｃｍ２以下としたスパッタリングターゲット及び／又はコイルの製造が可能となる。これによってスパッタ後の真空チャンバー内の水素分圧の上昇を防止して、真空度を良くすることができる。
【００３６】
スパッタリングターゲット及び／又はコイルは消耗品であり、エロージョンを受けてターゲット及び／又はコイル自体は経時的に損耗していく、すなわち新たなエロージョン面が出現して行くものなので、常識的には、ターゲット及び／又はコイルのエロージョンが開始され、それが進行するにしたがって、常に水素が放出されると考えられるからである。ターゲット及び／又はコイル自体がスパッタリング時の真空度に直接影響を与えるという発想には結びつかない。
【００３７】
すなわち、水素又は水分の含有が問題となる場合には、ターゲット及び／又はコイル全体（エロージョンを受ける全域）について、水素又は水分を低減する必要があり、単に表面の機械研磨により解決できると、考えることができない。
しかしながら、スパッタリングターゲット及び／又はコイルの水素又は水分の吸着・吸蔵の原因を究明すると、ターゲット及び／又はコイル内部の問題ではなく、ターゲット及び／又はコイル表面の機械加工時の問題であることが判明した。
【００３８】
したがって、ターゲット及び／又はコイル作製の初期の段階、すなわちスパッタリングターゲット及び／又はコイル作製の機械加工時に吸着・吸蔵した水素や水分を除去することが可能であり、これによって、真空チャンバー内の水素分圧の上昇を効果的に抑制することが可能となった。
さらに、この水素含有量を３００μＬ／ｃｍ２以下とすることにより、さらに水素分圧の上昇の防止効果を高めることができる。
【００３９】
さらに、この水素含有量を１００μＬ／ｃｍ２以下とすることにより、さらに水素分圧の上昇の防止効果を高めることができる。
また、スパッタ中に水素ガスが放出されると、プラズマに影響してスパッタレートの低下及びバラツキが大きくなる原因となる（およそバラツキが５％程度から１５％程度に大きくなる）。
【００４０】
また、スパッタリングターゲット及び／又はコイルの水素含有量を５００μＬ／ｃｍ２以下、さらに３００μＬ／ｃｍ２以下、さらに１００μＬ／ｃｍ２以下とすることにより、水素分圧の上昇の防止効果に加えて、成膜中の水素低減により、膜の均一性を向上することができる。又、膜中の含有水素を低減することにより、耐エレクトロマイグレーション性を向上することができる。
【００４１】
本発明のスパッタリングターゲット及び／又はコイルとしては、水素を吸蔵し易い、Ｃｕ，Ｔｉ，Ｔａ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｓｉ，Ｐｔ，Ｍｎからなる群より選択される少なくとも１種以上の元素に効果的に適用できる。特に、代表的なのはタンタル（Ｔａ）及びチタン（Ｔｉ）スパッタリングターゲット及び／又はコイルである。これらは、精緻な表面加工を伴うことが多く、水素を吸蔵する機会が多いためであり、またスパッタ膜の水素の含有が問題となるからである。したがって、特にこれらの金属素材に適用するのが好適と言える。しかし、このタンタル（Ｔａ）及びチタン（Ｔｉ）スパッタリングターゲット及び／又はコイルに限定されないことは言うまでもない。
【００４２】
本発明のスパッタリングターゲット及び／又はコイルは、通常、次の工程によって製造する。その一例を示すと、上記に述べたタンタルを用いた例では、例えば４Ｎ（９９．９９％以上）の高純度タンタルを使用し、これをターゲット及び／又はコイルの原料とする。これを電子ビーム溶解等により溶解・精製して純度を高め、これを鋳造してインゴット又はビレットを作製する。電子ビーム溶解法に限定する必要はないのであり、他の溶解法でも良いのであるが、もし高純度化を狙うとすれば、電子ビーム溶解法は、好適な溶解法であり、６Ｎレベルの純度の材料を得ることが可能である。
【００４３】
次に、このインゴット又はビレットを焼鈍−鍛造、圧延、焼鈍（熱処理）、仕上げ加工等の一連の加工を行う。鍛造あるいは圧延によって、鋳造組織を破壊し、気孔や偏析を拡散あるいは消失させることができ、さらにこれを焼鈍することにより再結晶化させ、この冷間鍛造又は冷間圧延と再結晶焼鈍の繰返しにより、組織の緻密化、微細化と強度を高めることができる。
この場合、鋳造品（インゴット又はビレット）から直接ターゲット及び／又はコイルを製造することもできる。この後、機械加工、研磨加工等の仕上げ加工によって、最終的なターゲット及び／又はコイル形状に仕上げる。
【００４４】
コイルの原料となる棒状材料（線状材料を含む）については、前記インゴット又はビレットを鍛伸又は押出しにより棒状とし、必要に応じてこれを線引きした後、この棒状材料（線状材料）をコイルの原料とする。
また、コイルを作製する場合は、棒状のコイル材を螺旋状に連続的に屈曲して製作できるが、いくつかの類似形状のコイル断片を作製し、これらを最終的に溶接して作製することもできる。
【００４５】
通常、上記の製造工程によってタンタルターゲット及び／又はコイルを製造するが、この製造工程は、一例を示すもので、本願発明は、スパッタリングターゲット及び／又はコイルの加熱の条件の選択に特徴を有するもので、溶解鋳造、鍛造、熱処理等の製造工程を発明とするものではないので、他の工程によって製造することは、当然可能であり、本願発明はそれらを全て包含するものである。
【００４６】
また、本発明は、ターゲット及び／又はコイルがエロージョンを受ける際に発生する水素を低減する発明に関するが、このようにエロージョンを受けるターゲット及び／又はエロージョンを受けるコイルを備えるスパッタリング装置並びにこのような機器が存在する真空機器に、同様に適用できることは言うまでもない。
【実施例】
【００４７】
次に、実施例について説明する。なお、本実施例は発明の一例を示すためのものであり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に含まれる他の態様及び変形を含むものである。
以下に示す実施例は、Ｔａを代表的に使用しているが、上記Ｃｕ，Ｔｉ，Ｔａ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｓｉ，Ｐｔ，Ｍｎからなる群より選択される少なくとも１種以上の元素は、同様な工程を経て製造可能であり、効果的に水素吸蔵を抑制できる。
以下に、実施例及び比較例の機械加工の詳細と評価結果を説明する。【００４８】
なお、実施例及び比較例では、水素ガス量の測定が必要となるが、以下により測定を行った。それぞれの水素含有量の試料について、２０ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍｔに乾式で切り出したサンプルを使用した。このサンプルを８００°Ｃまで加熱して表面から放出される水素ガスを質量分析計に導入し定量した。【００４９】
質量分析計の測定条件は、昇温脱離ガス質量分析計（アネルバ社製、ＡＧＳ−７０００）を用いた。試料を真空加熱用の石英管内にセットし、ロータリーポンプで５分間予備排気した後、高真空下で１０分間排気して吸着水を取り除いた。そして、バックグラウンドのイオン強度が低下したことを確認し、室温から８００°Ｃまで２０°Ｃ／ｍｉｎで昇温した。その後、８００°Ｃで５分間保持し、続いて５分間放冷したときの発生ガスを測定した。一定量の水素を注入して定量した。【００５０】
（実施例１）
純度９９．９９７％のタンタル原料を電子ビーム溶解し、これを鋳造して厚さ２００ｍｍ、直径２００ｍｍφのインゴット又はビレットとした。次に、このインゴット又はビレットを室温で鍛伸した後、１５００Ｋの温度での再結晶焼鈍を行い、厚さ１００ｍｍ、直径１００ｍｍφの材料を得た。
次に、これを冷間で鍛伸と据え込み鍛造及び１１７３Ｋの再結晶焼鈍を行い、次いで再度冷間圧延し、１１７３Ｋ（９００°Ｃ）で焼鈍の工程を２回繰り返し、仕上げ加工を行って厚さ１０ｍｍ、直径３２０ｍｍφのターゲット材とした。【００５１】
次に、上記のようにして作製したターゲット仕上げ加工により、表面粗さを調整し、下記の条件で、ターゲットの脱水素を行なった。
ターゲットの表面粗さ：０．２μｍ
ターゲットの加熱条件：真空雰囲気、温度９００°Ｃ、２時間
加熱による脱水素を行ったスパッタリングターゲットは、２時間以内にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置した。この結果、実施例１の水素ガス量は６μＬ／ｃｍ２となった。また、スパッタ前の真空度は１×１０-７Ｐａとなり、良好な結果となった。【００５２】
（実施例２）
上記実施例１と同じ条件で作製したターゲット材を仕上げ加工により、表面粗さを調整し、下記の条件で、ターゲットの脱水素を行なった。
ターゲットの表面粗さ： ０．２μｍ
ターゲットの加熱条件：真空雰囲気、温度７００°Ｃ、２時間
加熱による脱水素を行ったスパッタリングターゲットは、１時間以内にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置した。この結果、実施例２の水素ガス量は１００μＬ／ｃｍ２となった。また、スパッタ前の真空度は１×１０-７Ｐａとなり、良好な結果となった。【００５３】
（実施例３）
上記実施例１と同じ条件で作製したターゲット材を仕上げ加工により、表面粗さを調整し、下記の条件で、ターゲットの脱水素を行なった。
ターゲットの表面粗さ：０.２μｍ
ターゲットの加熱条件：アルゴンガス雰囲気、温度７００°Ｃ、２時間
加熱による脱水素を行ったスパッタリングターゲットは、２時間以内にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置した。この結果、実施例３の水素ガス量は３００μＬ／ｃｍ２となった。また、スパッタ前の真空度は２×１０-７Ｐａとなり、良好な結果となった。【００５４】
（実施例４）
上記実施例１と同じ条件で作製したターゲット材を仕上げ加工により、表面粗さを調整し、下記の条件で、ターゲットの脱水素を行なった。
ターゲットの表面粗さ：０.２μｍ
ターゲットの加熱条件：真空雰囲気、温度５００°Ｃ、２時間
加熱による脱水素を行ったスパッタリングターゲットは、１時間以内にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置した。この結果、実施例４の水素ガス量は３５０μＬ／ｃｍ２となった。また、スパッタ前の真空度は５×１０−７Ｐａとなり、良好な結果となった。【００５６】
（比較例２）
上記実施例１と同じ条件で作製したターゲット材を仕上げ加工により、表面粗さを調整し、下記の条件で、ターゲットの脱水素を行なった。
ターゲットの表面粗さ：０．２μｍ
ターゲットの加熱条件：大気、温度７００°Ｃ、２時間
スパッタリングターゲットは、１時間以内にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置した。この結果、比較例２の水素ガス量は８００μＬ／ｃｍ２となった。また、スパッタ前の真空度は５×１０−６Ｐａとなり、不良であった。これは、大気加熱が原因で、脱水素が十分でなかったことが原因と考えられた。【００５７】
（比較例３）
上記実施例１と同じ条件で作製したターゲット材を仕上げ加工により、表面粗さを調整した。スパッタリングターゲットは、１時間以内にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置した。この結果、比較例３の水素ガス量は１０００μＬ／ｃｍ２となった。また、スパッタ前の真空度は１×１０−５Ｐａとなり、不良であった。これは、加熱による脱水素を行わなかったため、加工中に入る水素が残存したことが原因と考えられた。【００５８】
（実施例５）
高純度チタンのインゴットを７００°Ｃで熱間加工し、その後、２７５度で加工比を２．０として温間加工を行い、６００°Ｃで１時間ターゲット全体に均一な熱処理を施して厚さ１０ｍｍ、直径３２０ｍｍφのターゲット材とした。
以下に、実施例及び比較例の機械加工の詳細と評価結果を説明する。【００５９】
次に、上記のようにして作製したターゲット仕上げ加工により、表面粗さを調整し、下記の条件で、ターゲットの脱水素を行なった。
ターゲットの表面粗さ：０．２μｍ
ターゲットの加熱条件：真空雰囲気、温度９００°Ｃ、２時間
脱水素を行ったスパッタリングターゲットを、予めシール（真空密閉）して保管し、その後１ヵ月を経過した後、前記シール（真空密閉）を解除し、１時間以内にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置した。この結果、実施例５の水素ガス量は１０μＬ／ｃｍ２となった。また、スパッタ前の真空度は１×１０-７Ｐａとなり、良好な結果となった。【００６０】
（実施例６）
上記実施例５と同じ条件で作製したターゲット材を仕上げ加工により、表面粗さを調整し、下記の条件で、ターゲットの脱水素を行なった。
ターゲットの表面粗さ： ０．２μｍ
ターゲットの加熱条件：真空雰囲気、温度７００°Ｃ、２時間
脱水素を行ったスパッタリングターゲットを、予めシール（真空密閉）して保管し、その後１ヵ月を経過した後、前記シール（真空密閉）を解除し、１時間以内にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置した。この結果、実施例６の水素ガス量は１３０μＬ／ｃｍ２となった。また、スパッタ前の真空度は１×１０-７Ｐａとなり、良好な結果となった。【００６１】
（実施例７）
上記実施例５と同じ条件で作製したターゲット材を仕上げ加工により、表面粗さを調整し、下記の条件で、ターゲットの脱水素を行なった。
ターゲットの表面粗さ：０.２μｍ
ターゲットの加熱条件：アルゴンガス雰囲気、温度７００°Ｃ、２時間
脱水素を行ったスパッタリングターゲットを、予めシール（真空密閉）して保管し、その後１ヵ月を経過した後、前記シール（真空密閉）を解除し、１時間以内にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置した。この結果、実施例７の水素ガス量は３００μＬ／ｃｍ２となった。また、スパッタ前の真空度は２×１０-７Ｐａとなり、良好な結果となった。【００６２】
（実施例８）
上記実施例５と同じ条件で作製したターゲット材を仕上げ加工により、表面粗さを調整し、下記の条件で、ターゲットの脱水素を行なった。
ターゲットの表面粗さ：０.２μｍ
ターゲットの加熱条件：真空雰囲気、温度５００°Ｃ、２時間
脱水素を行ったスパッタリングターゲットを、予めシール（真空密閉）して保管し、その後１ヵ月を経過した後、前記シール（真空密閉）を解除し、１時間以内にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置した。この結果、実施例８の水素ガス量は４００μＬ／ｃｍ２となった。また、スパッタ前の真空度は６×１０-７Ｐａとなり、良好な結果となった。【００６３】
また、上記実施例１〜４において作製したタンタルターゲットを脱水素した後、上記と同様に真空密閉して保管し、その後１ヵ月を経過した後、前記シール（真空密閉）を解除し、１時間以内にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置した。この結果、水素ガス量の上昇は見られず、また、スパッタ前の真空度の低下も見られず、タンタルターゲットにおいても、チタンターゲットと同様に良好な結果となった。【００６４】
（比較例４）
上記実施例５と同じ条件で作製したターゲット材を仕上げ加工により、表面粗さを調整し、下記の条件で、ターゲットの脱水素を行なった。
ターゲットの表面粗さ：０.２μｍ
ターゲットの加熱条件：真空雰囲気、温度５００°Ｃ、２時間
スパッタリングターゲットは、１時間以内にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置した。この結果、比較例４の水素ガス量は５５０μＬ／ｃｍ２となった。また、スパッタ前の真空度は１×１０-６Ｐａとなり、不良であった。これは、加熱温度が低く、脱水素が十分でなかったことが原因と考えられた。【００６５】
（比較例５）
上記実施例５と同じ条件で作製したターゲット材を仕上げ加工により、表面粗さを調整し、下記の条件で、ターゲットの脱水素を行なった。
ターゲットの表面粗さ：０.２μｍ
ターゲットの加熱条件：大気、温度７００°Ｃ、２時間
スパッタリングターゲットは、１時間以内にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置した。この結果、比較例５の水素ガス量は９５０μＬ／ｃｍ２となった。また、スパッタ前の真空度は５×１０-６Ｐａとなり、不良であった。これは、大気加熱が原因で、脱水素が十分でなかったことが原因と考えられた。【００６６】
（比較例６）
上記実施例５と同じ条件で作製したターゲット材を仕上げ加工により、表面粗さを調整した。スパッタリングターゲットは、１時間以内にスパッタリング装置（真空チャンバー）に設置した。この結果、比較例６の水素ガス量は１２００μＬ／ｃｍ２となった。また、スパッタ前の真空度は１×１０-５Ｐａとなり、不良であった。これは、加熱による脱水素を行わなかったため、加工中に入る水素が残存したことが原因と考えられた。【００６７】
（実施例と比較例の総合評価）
上記実施例及び比較例については、タンタル（Ｔａ）とチタン（Ｔｉ）について説明したが、Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｓｉ，Ｐｔ，Ｍｎからなる元素についても、同様の結果が確認できた。これらの元素については、ターゲットの製造工程における加工の種類と熱処理条件が、各元素によって異なるだけで、作製したターゲットを仕上げ加工し、かつ表面粗さを調整し、さらにターゲットの脱水素を行なった材料が本願発明の条件にあるものについては、水素ガス量を３００μＬ／ｃｍ２以下に十分に低減することができ、またスパッタ前の真空度は１×１０-７Ｐａ以下となり、良好な結果が得られた。逆に、本願発明の条件から逸脱するものについては、水素ガス量が増大し、またスパッタ前の真空度は１×１０-７Ｐａを達成できず、不良であった。
また、上記実施例及び比較例については、ターゲットについて説明したが、プラズマを閉じ込めるためにプラズマ発生域の周囲に配置したコイルについても、同様の処理を行うことにより、同結果が得られることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、ターゲット及び／又はコイルの製造工程、特にターゲット及び／又はコイルの表面の加熱の条件を適切にすることにより、ターゲット表面の水素吸蔵を減少させることができるので、ターゲット及び／又はコイルをスパッタリングして使用する際、ターゲット及び／又はコイルから放出される水素ガス量を低減することで、ウエハ交換時の真空チャンバー内の真空度の劣化を抑え、スパッタリング時のスループット、すなわち時間当たり又はスパッタ回数当たりの基板の処理枚数を向上させることができる優れた効果を有する。【００６９】
また、ターゲット及び／又はコイルは均一微細な組織を備え、スパッタリング時のプラズマが安定であり、膜の均一性（ユニフォーミティ）に優れたスパッタリングターゲット及び／又はコイルを得ることができるという効果を有するので、エレクトロニクスの分野、特に複雑な形状の被膜の形成や回路の形成あるいはバリア膜の形成等に適合するターゲット及び／又はコイルとして有用である。
【図１】
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