(57)【要約】  スパッタリング・ターゲットは、ａ）表面材料と、ｂ）前記表面材料に結合されたコア材料とを有し、少なくとも１つの表面材料またはコア材料の欠陥ボリュームは、１００ｐｐｍよりも少ない。スパッタリング・ターゲットを製造する方法は、ａ）少なくとも１つのスパッタリング・ターゲット材料を提供し、ｂ）少なくとも１つのスパッタリング・ターゲット材料を溶融して溶融材料を提供し、ｃ）溶融材料をガス抜きし、ｄ）溶融材料をターゲット・モールド内に注ぐことを有する。ある実施形態では、溶融材料をターゲット・モールド内に注ぐことが、るつぼからターゲット・モールド内にアンダー注ぎ又はアンダースキミングすることを含む。これらの方法によって形成され、これらの方法を利用するスパッタリング・ターゲットおよび関連する装置もまたここに記載した。更に、これらのスパッタリング・ターゲットの使用についてもここに記載した。【選択図】図１Ａ
2010539331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの表面材料と、
前記少なくとも１つの表面材料に結合された少なくとも１つのコア材料と、
を有し、
前記少なくとも１つの表面材料と前記コア材料が、約１００ｐｐｍ欠陥ボリュームよりも少ないものからなる、ことを特徴とするスパッタリング・ターゲット。
【請求項２】
前記少なくとも１つの表面材料および前記少なくとも１つのコア材料が、同じ材料、またはそれらの組み合わせからな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。
【請求項３】
前記少なくとも１つの表面材料が、少なくとも１つの遷移金属からな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。
【請求項４】
前記少なくとも１つの遷移金属が、銅、アルミニウム、または、それらの組み合わせからなるもの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。
【請求項５】
前記少なくとも１つの表面材料が、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金、またはそれらの組み合わせからな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。
【請求項６】
前記少なくとも１つの表面材料が、ＣｕｘＡｌまたはＡｌｘＣｕからなり、ｘが約３０重量パーセントよりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のスパッタリング・ターゲット。
【請求項７】
前記少なくとも１つの表面材料が、ＣｕｘＡｌまたはＡｌｘＣｕからなり、ｘが約０．５重量パーセント乃至約３０重量パーセントであることを特徴とする請求項５に記載のスパッタリング・ターゲット。
【請求項８】
前記少なくとも１つの表面材料およびコア材料の欠陥ボリュームが約１０ｐｐｍよりも少ない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。
【請求項９】
前記少なくとも１つの表面材料およびコア材料の欠陥ボリュームが約１ｐｐｍよりも少ないことを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング・ターゲット。
【請求項１０】
前記スパッタリング・ターゲットが、モノリシックであることを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング・ターゲット。
【請求項１１】
スパッタリング・ターゲットを製造する方法であって、
少なくとも１つのスパッタリング・ターゲット材料を提供するステップと、
前記少なくとも１つのスパッタリング・ターゲット材料を溶融して、溶融材料を提供することを特徴とする溶融ステップと、
前記溶融材料をガス抜きするステップと、
前記溶融材料をターゲット・モールド内に注ぐステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記溶融材料を注ぐステップが、前記溶融材料をターゲット・モールド内にアンダー注ぎすることを有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記溶融材料を注ぐステップが、前記溶融材料をターゲット・モールド内にアンダースキミングすることを有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのスパッタリング・ターゲット材料が、鉄の融点よりも低い有効な融点を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのスパッタリング・ターゲット材料が、少なくとも１つの遷移金属からなることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの遷移金属が、銅、アルミニウム、または、それらの組み合わせからなることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのスパッタリング・ターゲット材料が、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金、または、それらの組み合わせからなることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記銅合金またはアルミニウム合金が、ＣｕｘＡｌまたはＡｌｘＣｕからなり、ｘが約３０重量パーセントよりも小さいことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記銅合金またはアルミニウム合金が、ＣｕｘＡｌまたはＡｌｘＣｕからなり、ｘが約０．５重量パーセント乃至約３０重量パーセントであることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記スパッタリング・ターゲットの欠陥ボリュームが、約１００ｐｐｍよりも少ないことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
前記スパッタリング・ターゲットの欠陥ボリュームが、約１０ｐｐｍよりも少ないことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記スパッタリング・ターゲットの欠陥ボリュームが、約１ｐｐｍよりも少ないことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記溶融材料をガス抜きするステップが、不活性ガスを使用することを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項２４】
前記不活性ガスが、アルゴン又は窒素からなることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記溶融材料をガス抜きするステップが、ガス抜き装置、ガス抜き方法、またはそれらの組み合わせを使用することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項２６】
前記ガス抜き装置が、ガス抜き棒を有することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ガス抜き方法が、側壁ガス抜き方法からなることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
請求項１１に記載した方法を使用して製造されたスパッタリング・ターゲット。
【請求項２９】
材料中の含有物、欠陥、またはそれらの組み合わせを解析する方法であって、
液体を提供するステップと、
前記液体を流体粒子カウンター内に導入するステップと、
前記液体にフォトンを適用するステップと、
前記液体からの光散乱データを測定するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項３０】
前記液体が、銅、アルミニウム、または、それらの組み合わせからなることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記液体が、少なくとも１つの含有物、欠陥、または、それらの組み合わせからなることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
スパッタリング・ターゲットを製造する方法であって、
少なくとも１つの合金スパッタリング・ターゲット材料を提供するステップと、
前記合金材料からの少なくとも１つの成分を有する別のスパッタリング・ターゲット材料を提供し、
前記スパッタリング・ターゲット材料を溶融して、溶融材料を提供することを特徴とする溶融ステップと、
前記溶融材料をターゲット・モールド内に注ぐステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項３３】
前記溶融材料を注ぐステップが、前記溶融材料をターゲット・モールド内にアンダー注ぎ（under-pouring）することを含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記溶融材料を注ぐステップが、前記溶融材料をターゲット・モールド内にアンダースキミング（under-skimming）することを含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
少なくとも１つのスパッタリング・ターゲット材料、少なくとも１つの合金スパッタリング・ターゲット材料、または、それらの組み合わせが、鉄の融点よりも低い有効な融点を有することを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記合金スパッタリング・ターゲット材料が、銅、アルミニウム、または、それらの組み合わせからなることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
前記合金スパッタリング・ターゲット材料が、ＣｕｘＡｌまたはＡｌｘＣｕからなり、ｘが約３０重量パーセントよりも小さいことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記合金スパッタリング・ターゲット材料が、ＣｕｘＡｌまたはＡｌｘＣｕからなり、ｘが約０．５重量パーセント乃至約３０重量パーセントであることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記溶融材料が、酸素親和性を備えた少なくとも一つの元素からなることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項４０】
前記少なくとも１つの元素が、Al, Cs, Mg, Sr, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Mn, ランタン系列、または、それらの組み合わせからなることを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
請求項３２の方法から製造されたことを特徴とするスパッタリング・ターゲット。
【請求項４２】
少なくとも１つの表面材料と、
前記少なくとも１つの表面材料に結合された少なくとも１つのコア材料と、を有し、
前記少なくとも１つの表面材料およびコア材料の欠陥が、約７５０００よりも少ないことを特徴とする、請求項１に記載のスパッタリング・ターゲット。
【請求項４３】
前記少なくとも１つの表面材料およびコア材料の欠陥が、約５００００よりも少ないことを特徴とする、請求項４２に記載のスパッタリング・ターゲット。
【請求項４４】
前記少なくとも１つの表面材料およびコア材料の欠陥が、約２５０００よりも少ないことを特徴とする、請求項４３に記載のスパッタリング・ターゲット。
【請求項４５】
前記少なくとも１つの表面材料およびコア材料の欠陥が、約１００００よりも少ないことを特徴とする、請求項４４に記載のスパッタリング・ターゲット。
【請求項４６】
少なくとも１つの表面材料と、
前記少なくとも１つの表面材料に結合された少なくとも１つのコア材料と、を有し、
前記少なくとも１つの表面材料およびコア材料の欠陥が、約７５０００よりも少ないことを特徴とするスパッタリング・ターゲット。
【請求項４７】
前記少なくとも１つの表面材料およびコア材料の欠陥が、約５００００よりも少ないことを特徴とする、請求項４６に記載のスパッタリング・ターゲット。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの表面材料およびコア材料の欠陥が、約２５０００よりも少ないことを特徴とする、請求項４７に記載のスパッタリング・ターゲット。
【請求項４９】
前記少なくとも１つの表面材料およびコア材料の欠陥が、約１００００よりも少ないことを特徴とする、請求項４８に記載のスパッタリング・ターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
主題の技術分野は、欠陥を低減した部材からなるスパッタリング・ターゲットにかかるものである。その使用方法と一緒に、新規な製造方法についても提供する。
【背景技術】
【０００２】
電子および半導体コンポーネントは、これまで、消費者および商業用電子製品、通信製品、データ交換製品の部材を増大して使用されてきた。消費者および商業用エレクトロニクスの要求が増大につれて、消費者およびビジネスに関して、それらの同じ製品がより小さく、よりポータブルにするという要求もあった。
【０００３】
これらの製品の寸法の減少の結果、製品からなるコンポーネントもまた、より小さく、及び／又は、より薄くなる必要がある。寸法の低減またはスケールダウンされる必要があるそれらのコンポーネントのいくつかの例は、マイクロエレクトロニクスチップ、相互接続、半導体チップコンポーネント、抵抗、コンデンサ、プリント回路または配線基板、ワイヤ、キーボード、タッチパッドおよびチップパッケージングである。
【０００４】
電子および半導体コンポーネントのサイズまたはスケールが低下するとき、より大きなコンポーネントに存在する欠陥が、スケールダウンしたコンポーネントにおいて際立ってくる。かくして、より大きなコンポーネントに存在する欠陥は、可能であれば、より小さな電子製品にコンポーネントがスケールダウンされる前に、識別され、または、修正されるべきである。
【０００５】
電子、半導体および通信コンポーネントにおける欠陥を識別および修正するために、使用する材料およびそれらのコンポーネントを製造するための製造方法が、ブレークダウンされ、解析される必要がある。いくつかのケースでは、電子、半導体および通信／データ交換コンポーネントは、金属、合金、セラミック、無機材料、ポリマーまたは有機金属材料の層として組み入れられる。材料の層は、（厚さが、数十オングストロームまたはそれ以下のオーダーの）薄さになることもある。材労の層の質を改善するために、可能であれば、金属又は他の化合物の物理蒸着法（ＰＶＤ）のような、層を形成するプロセスが、評価され改善されるべきである。
【０００６】
典型的な物理蒸着法（ＰＶＤ）では、原子がまわりの雰囲気中に放出されるまで、サンプル又はターゲットは、プラズマ、レーザ、または、イオンビームのようなエネルギー源で衝突される。スパッタリング・ターゲットから放出された原子は、基板（典型的にはシリコンウェハ）の表面に向かって移動し、材料の薄膜または層を形成して表面を被覆する。原子は、スパッタリング・ターゲット１０から放出され、ウェハまたは基板２０に向かってイオン／原子パス３０で移動し、かかるウェハまたは基板２０に層が堆積される。
【０００７】
より大きなウェハ、より大きなアプリケーション、および、基板上に製造される層の一貫性を改善するために、より大きなスパッタリング・ターゲットが製造されている。スパッタリング・ターゲットのサイズが大きくなると、アセンブリの機械的一体性の要求が大きくなる。これが、アセンブリの製造、および、バックプレート部材に関して用いられる材料の選択における問題である。
【０００８】
更に、スパッタリング・ターゲットが、−従来の側とより大きなサイズのターゲットとの両方で−、製造される場合、それらは、ボイドおよび含有物のような欠陥を包含しうる。例えば、スパッタリング銅および銅化合物ターゲットは、アーク放電を表し、ウェハ上で粒子欠陥を表す。これらの問題の原因のいくつかは、銅スパッタリング・ターゲットの質に戻って追跡することができ、特に、ターゲットを製造するのに用いられた鋳造したままの材料におけるボイドおよび含有物のレベルに戻って追跡することができうる。
【０００９】
最後に、
ａ）最終製品を製造するために最小の数の処理ステップで効率的に製造され、
ｂ）アセンブリにおいて、ターゲットからアーク放電の可能性を除去し、
ｃ）含有物およびボイドの数及びサイズを低減する方法によって製造され、
ｄ）標準的な溶融技術を使用して製造され、
ｅ）ガス抜きされた材料からなり、
ｆ）スパッタリング・ターゲット・アセンブリに適した材料からなる、
ターゲット／ウェハおよびスパッタリング・ターゲットを生成するのが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
スパッタリング・ターゲットは、ａ）表面材料と、ｂ）前記表面材料に結合されたコア材料とを有し、少なくとも１つの表面材料またはコア材料の欠陥ボリュームが、１００ｐｐｍよりも少ないことを特徴とする。スパッタリング・ターゲットはまた、ａ）少なくとも１つの表面材料と、ｂ）前記少なくとも１つの表面材料に結合された少なくとも１つのコア材料とを有し、少なくとも１つの表面材料およびコア材料の欠陥が、７５０００よりも少ないことを特徴とする。
【００１１】
スパッタリング・ターゲットを製造する方法が、ａ）少なくとも１つのスパッタリング・ターゲット材料を提供し、ｂ）少なくとも１つのスパッタリング・ターゲット材料を溶融して溶融材料を提供し、ｃ）溶融材料をガス抜きし、ｄ）溶融材料をターゲット・モールド内に注ぐ、ことを有することを特徴とする。ある実施形態では、溶融材料をターゲット・モールド内に注ぐことが、るつぼからターゲット・モールド内にアンダー注ぎ（under-pouring）またはアンダースキミング（under-skimming）することを含む。
【００１２】
スパッタリング・ターゲットを製造する方法がまた、ａ）少なくとも１つの合金スパッタリング・ターゲット材料を提供し、ｂ）合金材料からの少なくとも１つの成分からなる別のスパッタリング・ターゲット材料を提供し、ｃ）スパッタリング・ターゲット材料を溶融して溶融材料を提供し、ｄ）溶融材料をターゲット・モールド内に注ぐ、ことを有することを特徴とする。
【００１３】
材料中の含有物、欠陥、またはそれらの組み合わせを解析するための方法は、ａ）流体を提供し、ｂ）流体を流体粒子カウンター内に導入し、ｃ）流体を圧縮し、ｄ）流体をレーザ・カウンティング・セル内に導入し、ｅ）フォトンを流体に適用し、ｆ）流体からの光散乱データを測定する、ことを含む。
【００１４】
これらの方法によって形成され、これらの方法を利用するスパッタリング・ターゲットおよび関連する装置もまたここに記載した。更に、これらのスパッタリング・ターゲットの使用についてもここに記載した。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】低い重量パーセントアルミニウム銅合金のターゲットのＣＳｃａｎ解析を示し、図のメリット（Ｍｅｒｉｔ）または「ＦＯＭ」が表されている。
【図１Ｂ】純粋な銅のターゲットのＣＳｃａｎ解析を示し、図のメリット（Ｍｅｒｉｔ）または「ＦＯＭ」が表されている。
【図２Ａ】典型的なガス抜き配置を示す。
【図２Ｂ】典型的なガス抜き配置を示す。
【図３】低重量パーセントアルミニウム銅合金に関する流体粒子データを示す。
【図４】Ａｌ０．５％Ｃｕ合金の粒子分布を示す。
【図５】純粋な銅ターゲット材料の粒子分布を示す。
【図６】溶融及び鋳造のための在来のco-load銅およびアルミニウム金属が、アルミニウム溶融中のテルミット反応のため、ＣｕＡｌ合金ビレットにおいて高い粒子レベルを生成することを例示する。
【図７】修正されたターゲット材料におけるテルミット反応の欠落に関するデータを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ａ）最終製品を製造するために最小の数の処理ステップで効率的に製造され、ｂ）アセンブリにおいて、ターゲットからアーク放電の可能性を除去し、ｃ）含有物およびボイドの数及びサイズを低減する方法によって製造され、ｄ）標準的な溶融技術を使用して製造され、ｅ）ガス抜きされた材料からなり、ｆ）スパッタリング・ターゲット・アセンブリに適した材料からなる、スパッタリング・ターゲットおよびターゲット／ウェハ・アセンブリが生成されている。
【００１７】
特に、企図されたスパッタリング・ターゲットは、ａ）少なくとも一つの表面材料と、ｂ）少なくとも１つの表面材料に結合された少なくとも１つのコア材料と、を有し、少なくとも１つの表面材料およびコア材料は、約１００ｐｐｍ欠陥ボリュームよりも小さいものからなる。他のモノリシック・スパッタリング・ターゲットは、ここに記載するように、ターゲット材料からなり、該ターゲット材料は、５０ｐｐｍ欠陥ボリュームより小さいものからなる。いくつかの実施形態では、少なくとも一つの表面材またはコア材料は、１０ｐｐｍ欠陥ボリュームよりも小さい。他の実施形態では、少なくとも一つの表面材料またはコア材料は、５ｐｐｍ欠陥ボリュームよりも小さい。いくつかの実施形態では、少なくとも一つの表面材またはコア材料は、１ｐｐｍ欠陥ボリュームよりも小さい。更に別の実施形態では、少なくとも一つの表面材またはコア材料は、０．５ｐｐｍ欠陥ボリュームよりも小さい。
【００１８】
ここで用いている、用語「欠陥ボリューム（defect volume）」は、表面材料、ターゲット材料、または、それらの組み合わせにおける欠陥の体積のことをいう。ここで使用する「欠陥」は、ボイド、含有物、粒子、有害／望ましくない反応プロダクト、又は、それらの組み合わせのことを意味する。これらの含有物および粒子は、表面又はコア材料において、金属組成物の一部ではない。欠陥ボリュームは、在来の材料と比較して、企図された材料に存在する孔または含有物の体積を測定することができる適当な方法および装置によって求められる。非孔含有物に関して、それらの欠陥ボリュームは、材料のサンプルを得ることにより、そして、サンプルの組成を判断するために適当な化学的テストを実行することにより測定される。
【００１９】
欠陥はまた、スパッタリング・ターゲットに存在する欠陥の数によっても測定されうる。これらの方法は、欠陥ボリュームが測定または解析に関する技術として既に利用可能でない実施形態において有用である。欠陥ボリュームは、依然として、この解析において最優先の事項であるが、解析ツールは、欠陥の数の測定を提供する。それゆえ、欠陥のタイプは、確定したものと同じものが残る；しかしながら、企図される欠陥の数は、７５０００よりも少ない。ある実施形態では、欠陥の数は約５００００よりも少ない。他の実施形態では、欠陥の数は約２００００よりも少ない。更に別の実施形態では、欠陥の数は約１００００よりも少ない。更に別の実施形態では、欠陥の数は約１０００よりも少ない。
【００２０】
適当な解析方法は、欠陥ボリューム、欠陥の数、欠陥のサイズ、および、欠陥のタイプを求めるのに利用可能である。欠陥の数を求めるためのいくつかの企図された解析方法は、米国特許第６４３９０５４号、米国特許第６８０３２３５号、ＰＣＴ公開ＷＯ２００７／０８１６１０号で見出されたものを含んでおり、それらは共通の保有者によるものであり、それらは全体としてここに組み入れられる。
【００２１】
上述したように、ここで企図されるスパッタリング・ターゲットは、少なくとも一つの表面材料、および、該少なくとも一つの表面材料に結合された少なくとも一つのコア材料からなり、少なくとも一つの表面材料および少なくとも一つのコア材料は、約１００ｐｐｍ欠陥ボリュームより小さいものからなる。上述したように、欠陥ボリュームは、材料中の孔、含有物、粒子、またはそれらの組み合わせの体積のことをいう。ここで用いられる、用語「ボイド（void）」および「孔（pore）」は、フリーボリューム（free volume）を意味し、質量（mass）はガス（gas）で置換され、または、真空が生成される。用語「孔」および「ボイド」は、ここでは交換可能に用いられうる。在来のスパッタリング・ターゲットに見られるボイドは、典型的には球状であるが、別の実施形態または追加的に、管状、層状、円盤状または他の形状のようないかなる形状でもよい。ボイドは、適当な直径を備えていてもよいことも企図される。少なくともいくつかのボイドは、隣接するボイドと接続し、著しい量の接続された構造体、または、「開（open）」多孔質を生成する。企図されたボイドは、平均的に２０００ミクロンよりも小さい直径を備える。ある実施形態では、平均的に１０００ミクロンよりも小さい直径を備える。他の実施形態では、平均的に５００ミクロンよりも小さい直径を備える。更に別の実施形態では、平均的に１００ミクロンよりも小さい直径を備える。更に別の実施形態では、平均的に１０ミクロンよりも小さい直径を備える。いくつかの、及び／又は、全てのボイドを検出するために、Ｃスキャン（ＣＳｃａｎ）プロセスが利用される。図１Ａおよび１Ｂは、低い重量パーセントアルミニウム銅合金（Ａ）および純粋な銅ターゲット（Ｂ）でのＣＳｃａｎ解析を示し、図のメリット（Ｍｅｒｉｔ）または「ＦＯＭ」は、ベースラインまたはここで企図されるプロセスと対比して標準的なプロセスの両方で表される。製造の標準的なプロセスの結果は、グラフの左に示されており、ここで修正したプロセスの結果は、グラフの右に示されている。
【００２２】
他の実施形態では、含有物は、ターゲット材料に形成され、または、見出される。ここで用いる、用語「含有物」は、それらの粒子、
所望のターゲット材料の一部として意図されていない、ターゲット材料に見出される問題の物質または組成物、それらの粒子を意味する。ここで企図される含有物はまた、適当な形状からなり、一般的には、直径又は平均直径が約５００ミクロンより小さい。ある実施形態では、企図される含有物は、直径又は平均直径が約１００ミクロンより小さい。他の実施形態では、企図される含有物は、直径又は平均直径が約５０ミクロンより小さい。ある実施形態では、企図される含有物は、直径又は平均直径が約１０ミクロンより小さい。更に別の実施形態では、企図される含有物は、直径又は平均直径が約１ミクロンより小さい。他の実施形態では、企図される含有物は、直径又は平均直径が約５００ナノメートルより小さい。更に別の実施形態では、企図される含有物は、直径又は平均直径が約１００ナノメートルより小さい。
【００２３】
ある実施形態では、これらの含有物は、望ましくなく又は製品にダメージを与える。例えば、アルミニウム−銅合金ターゲットの形成において、純粋なアルミニウム・チャージの利用によって、テルミット反応を起こし、表面の溶融で高い粒子カウントを生じる。このタイプの反応は、例示の項（Example Section）で更に詳細に示す。
【００２４】
ここで企図され、製造されるスパッタリング・ターゲットおよびスパッタリング・ターゲット・アセンブリは、ＰＶＤプロセスで用いられるアプリケーションおよび装置に依存した、適当な形状およびサイズからなる。ここで企図され、製造されるスパッタリング・ターゲットは、表面材料および（バックプレート（backing plate）を含む）コア材料からなる。表面材料およびコア材料は、一般的には、元素状態で存在するか、または、化学的組成物／成分からなり、表面材料の元素状態、または、化学的組成物／成分は、コア材料とは異なり、交換され又は修正されうる。しかしながら、ある実施形態では、ターゲットの有用な寿命が終わるときを検出するのが重要であり、または、材料の混合された層を堆積するのが重要であり、表面材料またはコア材料は、異なる元素状態で存在するか、または、化学的組成物からなるように仕立てられる。ある実施形態では、表面材料またはコア材料は、モノリシック・ターゲットを生成するためのものと同じである。表面材料は、表面被覆／薄膜を形成するための堆積で堆積された原子及び／又は分子を生成するようにされたターゲットの一部である。
【００２５】
ここで企図されているスパッタリング・ターゲットは一般的には、ａ）スパッタリング・ターゲット内に確実に形成され、ｂ）エネルギー源によって破壊されたとき、ターゲットからスパッタされ、ｃ）ウェハまたは表面上に最終的または先駆的な層を形成するために適当であり、ｄ）鋳造およびガス抜きされうる材料であり、ｅ）鉄の融点よりも低い融点を備えた材料からなりうる。適当なスパッタリング・ターゲットを作るのに企図された材料は、金属、合金、ハードマスク材料、および、他の適当なスパッタリング材料である。ここで開示したいくつかの材料は、鉄の融点よりも低い融点又は有効な融点を備えていないが、合金化され又は他の材料と混合されるとき、それらの新しい材料は、鉄の融点よりも低い融点または有効な融点を備えうる。それゆえ、特定の材料が適当かどうか判断するとき、鉄の融点のこのベンチマークが、キーとなる検討事項である。
【００２６】
ここで用いる、用語「金属」とは、シリコンおよびゲルマニウムのような金属のような特性を備えたこれらの元素に沿って、元素の周期律表のｄブロックおよびｆブロックにあるそれらの元素を意味する。ここで用いる、用語「ｄブロック」とは、元素の核を取り巻く３ｄ、４ｄ、５ｄおよび６ｄ軌道を満たす電子を備えたそれらの元素を意味する。ここで用いる、用語「ｆブロック」とは、元素の核を取り巻く４ｆおよび５ｆ軌道を満たす電子を備えたそれらの元素を意味し、ランタニドおよびアクチニドを含む。企図される金属は、シリコン、コバルト、銅、ニッケル、鉄、亜鉛、アルミニウム、および、アルミニウムベースの材料、錫、金、銀、または、それらの組み合わせを含む。他の企図される金属は、銅、アルミニウム、コバルト、マグネシウム、マンガン、鉄、またはそれらの組み合わせを含む。企図される材料の例は、非常に細かい粒状のアルミニウムおよび銅スパッタリング・ターゲットのためのアルミニウム及び銅；他のミリメートルサイズのターゲットに沿って、２００ｍｍおよび３００ｍｍスパッタリング・ターゲットに使用されるためのアルミニウム、銅、またはコバルト；および、アルミニウム表面層の薄くて、高い絶縁保護「シード」層または「ブランケット」層を堆積するアルミニウム・スパッタリング・ターゲットに使用するためのアルミニウムを含む。ここで用いられる、用語「それらの組み合わせ」は、クロムおよびアルミニウム不純物を備えた銅スパッタリング・ターゲットのようなスパッタリング・ターゲットのいくつかの金属不純物である場合があり、若しくは、ホウ化物、フッ化物、ナイトライド、シリサイドその他の合金からなるそれらのターゲットのようなスパッタリング・ターゲットを形成する金属および他の材料の故意的な組み合わせである場合を意味する。
【００２７】
用語「金属」もまた合金を含む。ここで企図する合金は、金、アンチモン、砒素、アルミニウム、ホウ素、銅、ゲルマニウム、ニッケル、インジウム、燐、シリコン、コバルト、バナジウム、鉄、ハフニウム、チタン、インジウム、ジルコニウム、銀、錫、亜鉛、レニウム、ロジウム、および、それらの組み合わせを含む。特定の合金は、アンチモン金、砒素金、ボロン金、銅金、ゲルマニウム金、ニッケル金、ニッケル・インジウム・金、パラジウム金、燐金、シリコン金、銀パラジウム金、チタン金、錫金、亜鉛金、パラジウム・リチウム、パラジウム・マンガン、銀銅、銀ガリウム、銀金、アルミニウム銅、アルミニウム・シリコン、アルミニウム・シリコン・銅、アルミニウム・チタン、クロム銅、及び／又は、それらの組み合わせを含む。ある実施形態では、企図された材料は、Ｈａｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．によって所有される米国特許第６３３１２３３号に開示されたそれらの材料を含み、リファレンスとしてここに組み入れられる。
【００２８】
ここで企図される金属及び合金は、より小さな量で他の金属を有してもよい。これらの金属は、所定のターゲット構成に自然に発生し、または、ターゲット製造中に加えられうる。これらの金属は、全体のターゲット特性に対して変化を与えないか、または、ターゲット特性を改善するように設計されうるように企図される。しかしながら、スパッタリング・ターゲット金属または合金のその有効な融点に関するベンチマークは、鉄の融点よりも低いことは再び強調されるべきである。ある実施形態では、どうは、適当なターゲット材料として使用されうる。銅をターゲット材料として使用したとき、鉄の融点よりも高い融点に挙げることなく銅材料を含みうる付加的な種々の金属があり、それは、銀、金、アルミニウム、鉄、インジウム、マグネシウム、マンガン、ニッケル、錫、および亜鉛を含む。実行可能と考えられる追加の材料は、在来の材料より少ないと考えられるが、Am, B, Ba, Be, Bi, Ca, Ce, Co, Dy, Eu, Ga, Gd, Ge, Hf, Ho, La, Li, Lu, Nd, P, Pb, Pm, Pr, Pu, Sb, Sc, Sm, Sr. Tb, Th, Tl, Tm, YおよびYbを含む。温度又は揮発性のいずれかのために、実行可能と考えられない材料は、C, Cr, Mo, Na, Nb, Os, Pd, Pt, Re, Rh, Ta, Tc, U, V, W, As, Cd, Cl, F, H, Hg, S, Se, Teを含む。
【００２９】
スパッタリング・ターゲットを製造する方法は、ａ）少なくとも一つのスパッタリング・ターゲット材料を提供し、ｂ）少なくとも一つのスパッタリング・ターゲット材料を溶融して溶融材料を提供し、ｃ）溶融材料をターゲット・モールド内に注ぐ、ことを含む。ある実施形態では、企図された方法は、ａ）少なくとも一つのスパッタリング・ターゲット材料を提供し、ｂ）少なくとも一つのスパッタリング・ターゲット材料を溶融して、溶融した材料を提供し、ｃ）溶融した材料をガス抜きし、ｄ）溶融した材料をターゲット・モールド内に注ぐ、ことを含む。ある実施形態では、溶融した材料をターゲット・モールド内に注ぐことは、ターゲット・モールド内にるつぼ又は容器から溶融材料をアンダー注ぎ（under-pouring）またはアンダースキミング（under-skimming）することを含む。
【００３０】
他の実施形態では、
スパッタリング・ターゲットを製造する方法は、ａ）少なくとも一つの合金スパッタリング・ターゲット材料を提供し、ｂ）合金材料からの少なくとも一つの成分を有する別のスパッタリング・ターゲット材料を提供し、ｃ）スパッタリング・ターゲット材料を溶融して溶融材料を提供し、ｄ）溶融材料をターゲット・モールド内に注ぐ、ことを含む。これらの実施形態では、ここで開示した他の実施形態に沿って、他の所望のコンポーネントは、上述したように、ターゲット形成の前にターゲット材料に加えられる。ある実施形態では、これらの所望のコンポーネントは、Al, Cs, Mg, Sr, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Mn, ランタン系列、または、それらの組み合わせを含む。
【００３１】
ここで企図された方法では、それらは特に、銅合金、アルミニウム合金、またはそれらの組み合わせを含み、銅合金またはアルミニウム合金は、ＣｕxＡｌまたはＡｌxＣｕからなり、ここでxは約３０重量パーセントより小さい。ある実施形態では、銅合金またはアルミニウム合金は、ＣｕxＡｌまたはＡｌxＣｕからなり、ここでxは約０．５重量パーセント乃至約３０重量パーセントである。
【００３２】
少なくとも１つのスパッタリング・ターゲット材料は、先にここに記載したそれらの材料のいずれであってもよい。少なくとも１つのスパッタリング・ターゲット材料は、ａ）供給者から少なくとも一つ購入し、ｂ）別のソースによって提供された材料を使用したハウスに少なくとも一つのスパッタリング・ターゲット材料を準備し又は生成し、及び／又は、ｃ）ハウス内またはその場所で生成され又は提供された材料をも使用してハウス内に少なくとも一つのスパッタリング・ターゲット材料を準備又は生成することを含む適当な方法によって提供される。ある実施形態では、方法は、ターゲット材料のグレイン構造を最適化することを更に提供することが記載される。他の実施形態では、方法は、ターゲットを形成するための少なくとも一つの適合ステップを利用することを更に有する。
【００３３】
少なくとも一つのスパッタリング・ターゲット材料は、溶融材料を提供するのに溶融される。ここで企図されるように、少なくとも一つのスパッタリング・ターゲット材料は、適当な仕方で、且つ、適当な容器又はるつぼに溶融される。適当な容器又はるつぼは、溶融される少なくとも一つのスパッタリング・ターゲット材料と適合する（compatible）材料以外で構成されるものである。用語「適合する（compatible）」を用いることにより、容器又はるつぼ材料が、容器又はるつぼ内で溶融した少なくとも一つのスパッタリング・ターゲット材料と干渉又は汚染しないことを意味する。ある実施形態では、真空誘導溶融（ＶＩＭ）は、金属及び合金を溶融するのに用いられる。
【００３４】
更に、容器又はるつぼは、少なくともひとつのスパッタリング・ターゲット材料と干渉せずまたは汚染しない時間と同じ時間の間、少なくとも一つのスパッタリング・ターゲット材料を溶融する必要がある温度に耐えることができる必要がある。この問題は、溶融された材料中の含有物の数及びサイズを最小にすることを試みるときに、非常に重要である。シリコンカーバイドるつぼのような、アルミニウムブロンズ産業でより一般的なるつぼは、ここで企図された方法およびアプリケーションに関して実行可能であろう。ある実施形態では、高密度、高純度グラファイトるつぼは、溶融された材料の汚染を制御するために窒化ホウ素で被覆される。
【００３５】
いったん、溶融された材料が形成されたならば、ボイド、含有物またはそれらの組み合わせの数を最小にすることを保証するために、ここで提供した方法に従ってガス抜きされるべきである。ガス抜きは、注ぐ前に溶融された材料を通して、アルゴンまたは窒素のような不活性ガスをバブリングすることによって達成される。ガス抜きは、ガスが、るつぼ又は容器の側壁を通って、及び／又は、溶融の底から上まで通ることによってなされうる。ガス抜きはまた、溶融材料の頂部内に挿入されたガス抜き棒のようなガス抜き装置を使用して達成され、側壁ガス抜き方法または装置、若しくはそれらの組み合わせによっても達成される。典型的な、ガス抜きの配置を図２Ａおよび２Ｂに示す。図２Ａでは、ＶＩＭ装置２７０上に存在するポートと適合するように設計された、企図されたガス抜き配置２００を示し、長さが約９インチであるグラファイトチップ２２０を備えた３／４インチガス抜きロッドアセンブリ２１０を包含する。種々の合金アダー（フック、爪、シャベル）を受ける１／２−１３スレッドを備えた１／２インチ合金アダーロッド２４０は、ガス抜きロッドアセンブリの隣に位置決めされる。真空タイトシール２２５および水冷タワー２３０が、ロッドの一部又は全体を取り囲む。冷却コイル２３５は、ガス抜き配置２００全体を取り囲む。ガス抜き配置は、全高約９６インチで立ち、タワーは約４８インチで立ち、ロッドは更に４８インチで立つ。ガス抜きプロセスは、図２Ｂに示してあり、ガス抜き配置（図示せず）は、ガス２５０をるつぼ２６０の底に付勢し、溶融材料２７５の外に欠陥２６５を付製するように用いられる。
【００３６】
ある例では、グラファイト・ランスを介してアルゴン又は乾燥窒素で、銅溶融の形態に、溶融材料をバブリングさせ、それは、ガス抜き航空機品質のアルミニウム・ブロンズに関して一般的に使用される技術である。ここでの目的は、溶融から水素を除去することである。企図された溶融のサイズは、１５乃至２０分で十分であり、いくつかの実施形態では４乃至５分で十分である。窒素は、銅に対して評価できるほどの溶解度ではない。ガス抜きを伴わない在来のスパッタリング・ターゲット製造では、光沢のある表面を備えた小さな円い孔が、鋳造したままの材料の一部に観察され、この観察で水素バブルの存在を確認した。真空は、溶融された材料の外でこれらのボイドを得るのに十分ではないことを理解すべきである。
【００３７】
次のステップでは、溶融された材料が、適当なモールド内に注がれる。含有物を除去するために濾過を利用することが考えられるが、濾過は、アルミニウム溶融と同様に、銅のような溶融材料においては一般的には使用されない。濾過の代わりに、溶融物の頂部スキンの下から金属を注ぐこと（アンダー注ぎ（under-pouring）、アンダースキミング（under-skimming）、または、アンダープリング（under-pulling））が望ましい。溶融された材料を注ぐ他の方法は、ビールを注ぐのに泡を最小にするためにガラスのサイズを小さくするＤｅｌａｖａｎｄ法と似ている。アンダー注ぎ（under-pouring）、アンダースキミング（under-skimming）、または、アンダープリング（under-pulling）を包含する前の方法では、テーパーがついたストッパを備えた大きな中央の穴（直径〜１／２インチ）を備えたタンディッシュが、メタルフローを制御するためにリフトアップされたりリフトダウンされうるように実装される。ストッパが上がる前で、モールド内に注ぎ始める前に、タンディッシュが満たされたとき、該ストッパは、下げられる必要がある。タンディッシュが、溶融された材料としての溶融された銅で再び満たされ、この設計によって、追う尤物はアンダー注ぎされることができる。ある実施形態では、溶融表面の下に約１インチ伸びたタンディッシュからのフィードチューブを備え、鋳造プロセスが進むにつれて、タンディッシュ設計が向上するのが望ましい。（この配置は、注ぐ間の乱流を著しく低下させうることに注意すべきである。）アルミニウム・ブロンズ産業における典型的な慣行は、鋳造用取鍋（杓）からアンダー注ぎする。
【００３８】
ここに記載した方法及び装置は、３００ｍｍＵＬＶＡＣ  Ｅｎｔｒｏｎ  ＥＸ  ＰＶＤターゲットのような在来のものではない不均一なサイズのターゲット、および、大きなＬＣＤおよびプラズマディスプレイの製造に用いるために製造される新しいターゲットを製造するのに特に有用である。
【００３９】
企図されるような流体粒子解析は、めっき溶解、溶解金属、または、他の溶解における粒子の数およびサイズが求められうる方法である。この解析により、ここで企図されたような、汚染又は欠陥の可能性に関して、溶解（solution）または材料のモニタリングを可能にする。溶解または材料は、サンプルを溶解させることによって流体粒子解析のために準備され、固体サンプルを提供すること、酸を利用することによってサンプルを溶解することを含む。この方法では、銅、アルミニウム、またはそれらの組み合わせのような材料は溶融され、含有物、欠陥、またはそれらの組み合わせは溶融物に残る。該方法はまた、粒子汚染が品質または信頼性に対するリスクの問題となる、他の溶解の解析にも適用することができる。企図されるように、ここに企図された方法は、ａ）液体材料を提供し、ｂ）液体材料を液体粒子カウンター内に導入し、ｃ）液体材料を圧縮し、ｄ）液体材料をレーザー計数セル内に導入し、ｅ）液体材料にフォトンを適用し、ｆ）液体材料から光散乱データを測定することを有する。特に、該方法は、ソースから直接、溶解または材料を得ること、および、それを液体粒子カウンター内に導入することを含む。
【００４０】
カウンターは、レーザ・カウンティング・セルと直列に腐食性の液体を適合させることが出来る圧力をかけられたサンプラーを含む。液体は、気泡を除去するために加圧され、次いで、溶液はレーザ・カウンティング・セルを通してポンピングされる。光散乱は、光検出器のアレイによって測定され、散乱パターンは粒子サイズの特徴である。カウンターは、１００乃至０．２マイクロメータのレンジで粒子を検出することが出来る。液体粒子解析を利用したある方法は、ＰＣＴ公開を２００７／０８１６１０号に開示されており、本願の所有者と共通のものであり、それはリファレンスとしてここに組み入れられる。図３乃至５は、低重量パーセントアルミニウム銅合金および純粋な銅ターゲット材料の液体粒子解析を示す。図３は、低重量パーセントアルミニウム銅合金に関する液体粒子データを示す。図４は、Ａｌ0.5％銅合金の粒子分布を示す。図５は、純粋な銅ターゲット材料の粒子分布を示す。
［例］
例１：銅／アルミニウム合金スパッタリング・ターゲット（連続鋳造によるマスター合金製造）
銅アルミニウム合金スパッタリング・ターゲットは、デュアル・ダマスク象眼（damascene）プロセスにおける銅シード層堆積、または、差分プロセスにおけるアルミニウム導体に関して用いられ得る。合金は、低粒子レベルに沿って、堆積された層に均質の銅又はアルミニウムの分布を要求する。図６（炉るつぼ温度履歴トレンドグラフ）に例示したような、アルミニウム溶融中のテルミット反応のため、溶融及び鋳造のための在来のco-load銅およびアルミニウム金属は、ＣｕＡｌ合金ビレットにおいて高い粒子レベルを生成する。一例は、０−５％重量パーセントアルミニウムのような、低い重量パーセントのアルミニウムを備えた銅合金である。このタイプのターゲットは、６５ｎｍ技術ノードおよびそれ以上のデュアル・ダマスク象眼（damascene）プロセスにおいて銅シード層堆積に使用される。
【００４１】
企図されるプロセスは、溶融中のテルミット反応を抑えるために、純粋なアルミニウムを置換するように、連続鋳造ＡｌＣｕマスター合金を使用する。マスター合金からのアルミニウムは、Ａｌ（Ｃｕ）固溶体の形態であり、銅によって濡れており、溶融プロセス中のテルミット反応を著しく低減させる。結果は、均質なアルミニウム分布と低粒子ＣｕＡｌ合金ビレットを備えた、シンプルなワンステップＶＩＭプロセスである。修正されたターゲット材料におけるテルミット反応の不足に関するデータは、図７（炉るつぼ温度履歴トレンドグラフ）に示されている。
【００４２】
ＶＩＭによるマスター合金製造（例としてＡｌ５Ｃｕを用いた）［比較］
ＶＩＭにおけるグラファイト又はセラミック裏打（lined）るつぼに９５重量パーセントのアルミニウムと５重量パーセントの銅の割合のco-load銅およびアルミニウム金属では、均質なＡｌ５Ｃｕ合金を形成する混合を溶融し、ビレットの頂部に不純物及び粒子を排斥するように底部からゆっくり炉内の合金を冷却する。ビレットの頂部を切り取り、低アルミニウム重量パーセント銅合金フィードチャージに関するマスター合金として残りの部分を使用する。誘導溶融室でのグラファイトるつぼの９５重量パーセントのアルミニウムと５重量パーセントの銅の割合のco-load銅およびアルミニウム金属では、均質なＡｌ５Ｃｕ合金を形成する混合を溶融し、低アルミニウム重量パーセント銅合金フィードチャージに関するＡｌ５Ｃｕ合金ビレット内に連続的に合金を鋳造する。マスター合金組成は、アルミニウムとバランスして０．５−３０重量パーセント銅であってよい。
【００４３】
（例として低アルミニウム重量パーセント銅合金を使用した）ＣｕＡｌ合金製造
低アルミニウム重量パーセント銅合金組成に関する適当な比率を備えたco-load銅およびＣｕＡｌマスター合金では、在来の銅溶融レシピを使用して混合物を溶融し、低粒子で均質な合金ビレットを得るために、グラファイト・モールド内に合金を鋳造する。ターゲット合金組成は、銅とのバランスで０．５−５重量パーセントアルミニウム、または、アルミニウムとのバランスで０．５−５重量パーセント銅であってよい。
【００４４】
かくして、スパッタリング・ターゲットを製造する方法の特定の実施形態およびアプリケーションを開示してきた。しかしながら、当業者にとって、発明のコンセプトから逸脱することなく多くの修正をすることができることは明らかであろう。それゆえ、発明の主題は、ここに開示した実施形態に限定されるべきではない。更に、発明の詳細な説明および特許請求の範囲の解釈において、全ての用語は、コンテキストと整合がとれる限り最も広く解釈されるべきである。特に、用語「有する」および「含む」は、エレメント、コンポーネント、または、ステップを参照する際に、他の要素を排除していないように解釈すべきである。
【図１Ａ】
2010539331.tif 000003
【図１Ｂ】
2010539331.tif 000004
【図２Ａ】
2010539331.tif 000005
【図２Ｂ】
2010539331.tif 000006
【図３】
2010539331.tif 000007
【図４】
2010539331.tif 000008
【図５】
2010539331.tif 000009
【図６】
2010539331.tif 000010
【図７】
2010539331.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月16日(2009.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの表面材料と、
前記少なくとも１つの表面材料に結合された少なくとも１つのコア材料と、
を有し、
前記少なくとも１つの表面材料と前記コア材料が、約１００ｐｐｍ欠陥ボリュームよりも少ないものからなる、ことを特徴とするスパッタリング・ターゲット。
【請求項２】
スパッタリング・ターゲットを製造する方法であって、
少なくとも１つのスパッタリング・ターゲット材料を提供するステップと、
前記少なくとも１つのスパッタリング・ターゲット材料を溶融して、溶融材料を提供することを特徴とする溶融ステップと、
前記溶融材料をガス抜きするステップと、
前記溶融材料をターゲット・モールド内に注ぐステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項３】
材料中の含有物、欠陥、またはそれらの組み合わせを解析する方法であって、
液体を提供するステップと、
前記液体を流体粒子カウンター内に導入するステップと、
前記液体にフォトンを適用するステップと、
前記液体からの光散乱データを測定するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項４】
スパッタリング・ターゲットを製造する方法であって、
少なくとも１つの合金スパッタリング・ターゲット材料を提供するステップと、
前記合金材料からの少なくとも１つの成分を有する別のスパッタリング・ターゲット材料を提供し、
前記スパッタリング・ターゲット材料を溶融して、溶融材料を提供することを特徴とする溶融ステップと、
前記溶融材料をターゲット・モールド内に注ぐステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項５】
少なくとも１つの表面材料と、
前記少なくとも１つの表面材料に結合された少なくとも１つのコア材料と、を有し、
前記少なくとも１つの表面材料およびコア材料の欠陥が、約７５０００よりも少ないことを特徴とする、請求項１に記載のスパッタリング・ターゲット。
【国際調査報告】
2010539331.tif 000012
2010539331.tif 000013