[发明专利]粉粒产生少的溅射靶及该靶的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在富有延性的基质相内存在金属间化合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、其它无延性的物质的靶，其表面缺陷少，并且粉粒产生少；本发明还涉及该靶的表面加工方法。

背景技术

溅射法作为薄膜的形成手段是已经广为人知的技术。其基本原理为：在氩气等的稀薄气体中在需要形成薄膜的衬底（阳极侧）和与其间隔短间距相对的包含薄膜形成物质的靶（阴极侧）之间施加电压，由此将氩气等离子体化，由此产生的氩离子撞击作为阴极物质的靶，利用其能量使靶的物质飞出（击出）到外部，由此该飞出的物质层叠在相对的衬底面上。

利用该溅射原理的薄膜形成装置，有偏压二极溅射装置、高频溅射装置、等离子体溅射装置等多种设计，但基本原理相同。

形成薄膜的物质，由于作为氩离子的目标，因此称为靶，其具有如下特征：由于利用离子的撞击能量，因此构成靶的薄膜形成物质以原子状或原子集合成的簇状层叠在衬底上，从而形成微细且致密的薄膜，这是广泛应用于目前的各种电子部件的原因。

该薄膜形成中使用的溅射，最近要求非常高度的成膜方法，因此制作的薄膜中缺陷少成为大的课题。

溅射中产生这样的缺陷，不仅是由溅射法引起的，而且多数起因于靶本身。这样的起因于靶的缺陷的产生原因有粉粒或结瘤的产生。

从靶溅射的（飞出的）物质本来是附着到相对的衬底上的，但是，不一定是垂直溅射，而是从各种方向飞来。这样的飞出物质会附着到衬底以外的溅射装置内的设备上，有时其会剥离、漂浮并再次附着到衬底上或者产生靶表面的飞弧（由于异常放电，而成为1μm以下的微粒并附着到衬底上）。

这样的物质称为粉粒，例如在电子设备的微细布线膜中造成短路，从而导致产生不合格品。已知，这样的粉粒产生，起因于物质从靶的飞出，即随靶的表面状态而增减。

另外，一般而言，通过溅射并不是使靶面的物质均匀地减少（被剥蚀），而是根据构成物质与溅射装置的固有特性、电压的施加方式等，而具有在特定的区域例如以环状剥蚀的倾向。另外，根据靶物质的种类或靶的制造方法，有时在靶上形成疹状的突起物质大量残留的、称为所谓的结瘤的物质。

其为薄膜形成物质之一，因此，不会对薄膜直接造成影响，但是，观察到在该结瘤的突起上会产生微小的电弧（微弧放电），并且这会造成粉粒增大。

另外，结瘤大量产生时，溅射速度发生变化（延迟），从而不能控制成膜。有时该粗大的结瘤剥离并附着到衬底上。此时，结瘤本身成为引起故障的重要原因。由于这样的情况，有时要先停止溅射并进行除去结瘤的作业。这有时存在作业效率下降的问题。

最近，多数情况下，靶并非由均匀的物质构成，而是在具有延性的基质相中混合存在有金属间化合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、以及其它物质的状态下使用。这样的情况下，特别产生结瘤或粉粒产生变多的问题。

作为现有技术，提出了将机械加工时在高熔点金属合金用溅射靶的表面部产生的微小裂纹或缺陷部等加工缺陷层（破碎层）除去后的溅射靶（参考专利文献1）。另外，公开了调节溅射靶的表面粗糙度，减少残留污染物的量、表面的氢含量以及加工改性层的厚度，而实现膜的均匀化，抑制结瘤或粉粒产生的技术（参考专利文献2）。

另外，提出了为了抑制粉粒产生而进行机械化学研磨，由此将表面粗糙度Ra调节为0.01μm以下的方案（参考专利文献3）、为了在钽靶溅射时抑制粉粒产生，而将结晶面（110）的半峰宽设定为0.35以下的方案（专利文献4）。但是，虽然这些技术预想到结瘤或粉粒产生对靶的表面状态有显著影响，但是，现实情况是仍然没有解决问题。

另外，提出了一种靶，其具有在富有延性的基质相内以1~50体积%存在金属间化合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、其它无延性的物质的靶表面，并且不存在起因于机械加工的10μm以上的缺陷（参考专利文献5）。这是本申请人提出的方案，在公知文献中是有效的方法，但是，为了防止结瘤或粉粒产生，尚有改良的余地。本申请发明对此进行了进一步改良。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平3-257158号公报

专利文献2：日本特开平11-1766号公报

专利文献3：日本特开平10-158828号公报

专利文献4：日本特开2003-49264号公报

专利文献5：国际公开WO2005/083148号公报

发明内容