(57)【要約】【課題】スパッタリング時にターゲットのエアー抜き溝付近に異常放電が発生する。その異常放電によりパーティクルが発生し、パーティクルの影響により半導体デバイスの歩留まり低下を起こしていた。本発明では、異常放電を防止する。【解決手段】本発明のスパッタリングターゲットは、Ｏ−リング溝の構造を、Ｏ−リングと真空側（エアー抜き溝側）のＯ−リング溝との隙間の断面積を小さくすることによって異常放電によるパーティクルを防止し、半導体デバイスの歩留まりを向上する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｏ−リングとＯ−リング溝との隙間の断面が真空側の方が小さいことを特徴とするスパッタリングターゲットの構造。
【請求項２】
全ての隣合うエアー抜き溝とターゲットの中心を結ぶ内角（ターゲットの中心角）が７２度以下の位置にエアー抜き溝を備えたことを特徴とするスパッタリングターゲットの構造。
【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の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、スパッタリングのパーティクルが半導体デバイスの歩留まりへ影響を与えるようになってきた（例えば、特許文献１参照）。以下、図を参照しながら、従来のスパッタリング装置とスパッタリングターゲットについて説明する。
【０００３】
図８にスパッタリング装置の断面図を示す。図８において、１はスパッタリングターゲット、２はＯ−リング、７はターゲットを電気的に絶縁するためのセラミックのシールド、１３はシリコン基板、１４はヒーター、１５はクランプリング、１６はアルゴン、１７はアルゴン１６により叩き出されたターゲットの原子である。
【０００４】
スパッタリング装置では、スパッタリングを行う際に、反応室内を真空にする。反応室内は、真空を保つためスパッタリングターゲット１にＯ−リング２を取り付けて、セラミックのシールド７とＯ−リング２の接触により真空を保っている。シリコン基板１３はシリコン基板を温度制御するヒーター１４により保持されている。真空に保たれた反応室内ではターゲット１にＤＣバイアスを印加し、アルゴン１６をターゲット１に衝突させ、アルゴン１６の衝突によって叩き出された、ターゲットの原子１７がシリコン基板１３の上に成膜する。
【０００５】
図９はスパッタリングターゲットの平面図、図１０（ａ）は従来の実施の形態におけるターゲットのＯ−リング溝部分（図９におけるＡ−Ａ’破線部分）の拡大断面図、図１０（ｂ）はターゲットのＯ−リング溝部分（図９におけるＢ−Ｂ’破線部分）の拡大断面図である。図９及び図１０（ａ）、図１０（ｂ）において、２はＯ−リング、３はエアー抜き溝、１０はバッキングプレート、１８ａ、１８ｃは反真空側のＯ−リング溝、１８ｂ、１８ｄは真空側のＯ−リング溝（エアー抜き溝側）、１９ａはＯ−リング２とＯ−リング溝１８ａとの隙間、１９ｂはＯ−リング２と真空側のＯ−リング溝１８ｂとの隙間、１９ｃはＯ−リング２とＯ−リング溝１８ｃとの隙間、１９ｄはＯ−リング２と真空側のＯ−リング溝１８ｄとの隙間、２０はターゲット材料である。
【０００６】
スパッタリングターゲットは、ターゲット材料２０とバッキングプレート１０が張り合わされた構造であり、Ｏ−リングを取り付けるためのＯ−リング溝１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄが形成されている。
【０００７】
スパッタリングターゲットに、Ｏ−リング２が取り付けられた場合、Ｏ−リング２とＯ−リング溝１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄとの間に隙間１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄが発生する。
【０００８】
この時、隙間１９ｃと隙間１９ｄの隙間の断面積は同じである。また、真空側の隙間１９ｂ、１９ｄに溜まる空気を除去するためエアー抜き溝３がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−５３７５７号公報（第２−４頁）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構造では、異常放電が発生し、その異常放電によりパーティクルが発生する。このパーティクルの影響により半導体デバイスの歩留まり低下を起こすという問題を有していた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１記載のスパッタリングターゲットの構造、Ｏ−リングとＯ−リング溝との隙間の断面がエアー抜き溝側すなわち真空側の方が小さく構成されている。
【００１２】
本発明の請求項２記載のスパッタリングターゲットの構造は、エアー抜き溝の位置がターゲットの中心角７２度以下であり、エアー抜き溝の数が５箇所以上で構成されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるスパッタリングターゲットの構造を図面に基づいて具体的に説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１に本発明の第１の実施の形態におけるスパッタリングターゲットのＯ−リング溝部分の拡大断面図を示す。図１において、図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態におけるターゲットのＯ−リング溝部分（図９におけるＡ−Ａ’破線部分）の拡大断面図、図１（ｂ）はターゲットのＯ−リング溝部分（図９におけるＢ−Ｂ’破線部分）の拡大断面図である。また、スパッタリングターゲットの平面図は図９、スパッタリング装置は図８と同じであるため流用する。
【００１５】
図１において、２はＯ−リング、３はエアー抜き溝、４ａ、４ｃは反真空側のＯ−リング溝、４ｂ、４ｄは真空側のＯ−リング溝（エアー抜き溝側）、５ａはＯ−リング２とＯ−リング溝４ａとの隙間、５ｂはＯ−リング２と真空側のＯ−リング溝４ｂとの隙間、５ｃはＯ−リング２とＯ−リング溝４ｃとの隙間、５ｄはＯ−リング２と真空側のＯ−リング溝４ｄとの隙間、１０はバッキングプレート、２０はターゲット材料である。
【００１６】
次に本発明の第１の実施の形態におけるスパッタリングターゲットの構造について説明する。
【００１７】
スパッタリングターゲットは、ターゲット材料２０とバッキングプレート１０と張り合わされた構造であり、Ｏ−リング溝４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが形成されている。スパッタリングターゲットに、Ｏ−リング２が取り付けられた場合、Ｏ−リング２とＯ−リング溝４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとの間に隙間５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが発生する。この時、隙間５ｃより隙間５ｄの断面積の方が小さい構造であり、隙間５ａと隙間５ｃは同じ断面積の構造としている。
【００１８】
以上が本発明の第１の実施の形態におけるスパッタリングターゲットの構造である。
【００１９】
次に、本発明において上記構造を用いた理由を説明する。
【００２０】
我々は従来例におけるパーティクルの発生原因について調査を重ねた結果、Ｏ−リング溝形状とパーティクルの間に相関があることを見出した。
【００２１】
図２にパーティクル発生メカニズムを示す。図２において、２はＯ−リング、３はエアー抜き溝、６ａは反真空側のＯ−リング溝、６ｂは真空側のＯ−リング溝（エアー抜き溝側）、７はターゲットを電気的に絶縁するためのセラミックシールド、８はＯ−リング２とＯ−リング溝６ａ、６ｂの隙間に溜まった空気、９はＯ−リング２と真空側のＯ−リング溝６ｂの隙間に溜まった空気の流れ、１０はバッキングプレート、１１は異常放電、２０はターゲット材料である。
【００２２】
スパッタリングターゲットは、ターゲット材料２０とバッキングプレート１０と張り合わされたものであり、Ｏ−リング２をＯ−リング溝６ａと真空側のＯ−リング溝６ｂに取り付けた際に、空気８がＯ−リング２とＯ−リング溝６ａ、６ｂの隙間に溜まる。反応室内を真空引きした際に、Ｏ−リング２と反真空側のＯ−リング溝６ａに溜まった空気は排気されず、Ｏ−リング２と真空側のＯ−リング溝６ｂの隙間に溜まった空気８はエアー抜き溝３を通り、セラミックシールド７とターゲット材料２０の隙間から排気される。本来、反応室内を真空引きした際にＯ−リング２と真空側のＯ−リング溝６ｂの隙間に溜まった空気８はエアー抜き溝３を通り、セラミックシールド７とターゲット２０の隙間から完全に排気されることが望ましいが、実際には空気８がＯ−リング２と真空側のＯ−リング溝６ｂの隙間に残存する。そしてスパッタリング時、バイアスＤＣ電力を印加させた際にターゲット材２０とセラミックシールド７の隙間にＯ−リング２と真空側のＯ−リング溝６ｂの隙間に溜まった空気の流れ９による圧力上昇が発生し、異常放電１１が起こる。この異常放電１１によりターゲット材２０にダメージが生じ、パーティクルの発生原因となっていた。
【００２３】
上記の異常放電を防止するために、本発明は図１のＯ−リング２と真空側のＯ−リング溝４ｂ、４ｄとの隙間５ｂ、５ｄが小さい構造であり、隙間５ａと隙間５ｃは同じ断面積の構造を用いた。
【００２４】
図１において、Ｏ−リング２と真空側のＯ−リング溝４ｂ、４ｄとの間に生じる隙間５ｂ、５ｄを、従来よりも小さい構造にすることにより、Ｏ−リングの取り付けの際のＯ−リングとＯ−リング溝の隙間に入り込む空気の量が減少する。よってスパッタリング時のバイアスＤＣ電力を印加しプラズマを発生させた際のエアー抜き溝３から放出される空気の量が減少し、圧力上昇による異常放電を抑制し、異常放電によるパーティクルの発生を防ぐことができる。
【００２５】
図３は本発明の第１の実施の形態に示したスパッタリングのＯ−リング溝の構造のものと従来構造を用いた場合のパーティクル増加数とターゲット積算電力の関係を示す。この結果、本発明のスパッタリングのＯ−リング溝のパーティクル増加数が平均５個、従来の発明のものが平均８個であった。よって従来のものに比べパーティクルが平均３個低減することが分かった。特にターゲット交換直後はパーティクルが従来の構造に比べて１３個減少する効果が見られた。
【００２６】
なお、本発明の第１の実施の形態において、Ｏ−リングと真空側のＯ−リング溝の隙間を小さくすることが望ましいことが分かった。従って、図７のような真空側のＯ−リング溝１２ａ、１２ｂの形状をＯ−リングと同じ形状にして、Ｏ−リングと真空側のＯ−リング溝の隙間を無くした場合、同等以上の効果が得られることは明らかである。
【００２７】
（第２の実施の形態）
図４に本発明の第２の実施の形態におけるターゲットを示す。
【００２８】
図４において、２はＯ−リング、３はエアー抜き溝であり、２２はターゲットの中心、２３はターゲットの中心からエアー抜き溝までの半径、２４はターゲットの中心角であり、すべての中心角が７２度であり、ターゲットの面内に５箇所設置している。
【００２９】
以上が本発明の第２の実施の形態における、スパッタリングターゲットの構造である。
【００３０】
次に、本発明において、上記構造を用いた理由を説明する。
【００３１】
我々はエアー抜き溝の数と異常放電の跡との調査を行った。調査方法はターゲットの面内のエアー抜き溝の数を１箇所のものから９箇所（エアー抜き溝の位置は中心角３６０度から４０度まで）のものまで準備し、ターゲットを取り付けスパッタを行い、異常放電の発生の有無を目視確認した。その結果、エアー抜き溝と異常放電との間に相関があることを見出した。図５にその結果を示す。エアー抜き溝の位置がターゲットの中心角７２度以下であり、エアー抜き溝３の数がターゲット面内の５箇所以上で異常放電が発生しないことが分かった。
【００３２】
図６は、エアー抜き溝から排出される空気の模式図である。図６（ａ）は、従来のスパッタリングターゲット（エアー抜き溝が４箇所に設置されたもの）である。図６（ｂ）は、本発明のエアー抜き溝が５箇所に設置されたスパッタリングターゲットである。
【００３３】
図６において２はＯ−リング、３はエアー抜き溝、８は隙間に溜まった空気、２１は真空側のＯ−リング溝、２２はターゲットの中心、２３はターゲットの中心からエアー抜き溝までの半径、２４はターゲットの中心角である。図６（ａ）の従来のスパッタリングターゲット（エアー抜き溝の位置が、ターゲットの中心角９０度であり、エアー抜き溝が４箇所）から、図６（ｂ）のエアー抜き溝の位置がターゲットの中心角７２度以下であり、エアー抜き溝を５個所にした場合、エアー抜き溝３のそれぞれの間隔が狭まり、真空引きの際に、真空側のＯ−リング溝２１の隙間に溜まった空気８を効率よく排出することができ、隙間に溜まった空気８が減少する。よって、スパッタリング時のエアー抜き溝の局所的な圧力上昇を抑制することができ、異常放電によるパーティクルの発生を防ぐことができる。
【００３４】
なお、本発明の第２の実施の形態のスパッタリングターゲットの構造では、エアー抜き溝の位置がターゲットの中心角７２度であり、エアー抜き溝を５個所としたが、エアー抜き溝の位置がターゲットの中心角７２度以下であり、エアー抜き溝は５個所以上であれば良い。
【００３５】
また、本発明の第１の実施の形態のスパッタリングターゲットの構造と第２の実施の形態のスパッタリングターゲットの構造を組み合わせても同等以上の効果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明のスパッタリングターゲットの構造ではエアー抜き溝から反応室内に放出される空気を減らすことができ、エアー抜き溝付近の圧力上昇を抑制し、異状放電が発生しない。よって、異常放電によるパーティクルを防止でき、半導体デバイスの歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるスパッタリングターゲットの断面図
【図２】パーティクル発生のメカニズムを示す図
【図３】パーティクル増加数とスパッタリングターゲットライフの関係を示す図
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるスパッタリングターゲットの平面図
【図５】エアー抜き溝の個数とアーキング跡の有無の関係を示す図
【図６】エアー抜き溝から排出される空気の模式図
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるスパッタリングターゲットの断面図
【図８】スパッタリング装置の断面図
【図９】スパッタリングターゲットの平面図
【図１０】従来におけるスパッタリングターゲットの断面図
【符号の説明】
１　スパッタリングターゲット
２　Ｏ−リング
３　エアー抜き溝
４ａ、４ｃ、６ａ、１８ａ、１８ｃ　反真空側のＯ−リング溝
４ｂ、４ｄ、６ｂ、１２ａ、１２ｂ、１８ｂ、１８ｄ、２１　真空側のＯ−リング溝
５ａ、５ｃ、１９ａ、１９ｃ　反真空側の隙間
５ｂ、５ｄ、１９ｂ、１９ｄ　真空側の隙間
７　セラミックシールド
８　隙間に溜まった空気
９　空気の流れ
１０　バッキングプレート
１１　異常放電
１３　シリコン基板
１４　ヒーター
１５　クランプリング
１６　アルゴン
１７　ターゲットの原子
２０　ターゲット材料
２２　ターゲットの中心
２３　ターゲットの中心からエアー抜き溝までの半径
２４　ターゲットの中心角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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