[发明专利]溅射靶和/或线圈及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及可以提高溅射时的真空度、具备均匀微细的组织、等离子体稳定、膜的均匀性优良的溅射靶和/或线圈以及它们的制造方法。

背景技术

近年来，在电子领域、耐腐蚀材料或装饰领域、催化剂领域、切削/研磨材料或耐磨损性材料的制作等诸多领域，使用形成金属或陶瓷材料等的覆膜的溅射。

溅射法本身在上述领域中是熟知的方法，但是，最近特别是在电子领域中，要求适合形成复杂形状的覆膜或电路、或者形成阻挡膜等的溅射靶。

一般而言，靶是通过如下方法制造的：对将作为原料的金属、合金等熔炼、铸造得到的锭或坯料进行热煅、退火（热处理），再进行轧制或精（机械、研磨等）加工而加工成靶。

另一方面，使用这样制造的靶实施溅射时，通过磨削或研磨等机械加工使靶表面平滑，可以均匀地成膜，并且弧或粉粒的产生少，可以制造具有稳定特性的膜。

不过，在使用靶进行溅射时，存在真空室内的真空度不上升的问题。对其原因进行探究，发现是由于真空室内的氢分压高的缘故。

对该原因进一步进行研究，发现，待使用的靶表面吸留有相当大量的氢，该氢在溅射时气化，因此室内的氢分压上升。

另外，作为最近的溅射技术，有在溅射靶与衬底之间配置线圈，以提高等离子体的密度并且使飞出的溅射粒子尽可能朝向衬底方向的技术。结果，溅射速度快，膜的均匀性良好，综合而言可以提高在衬底上沉积的膜的品质。

一般而言，线圈的材料大多使用与靶材料相同的材料或者构成在衬底上沉积的溅射膜的构成材料的一部分的材料。但是，特别地，线圈材料只要是不污染衬底上的薄膜的材料，则没有特别限制。另外，线圈的形状从圆形到螺旋形有各种形状，也有将它们多段配置的例子。

因此，本发明人致力于减少靶和/或线圈表面的氢含量，认为该氢吸留的原因在于靶和/或线圈的制造工序特别是切削和研磨加工。

但是，在现有的机械加工（切削、研磨加工）中，重视加工效率，为了进行高速加工，一般应用冷却性优良的水溶性油剂（乳液、可溶体、溶液），只要是在该思路的延伸上采取措施，就不能解决真空度不上升这样的问题。即，在现有的靶和线圈表面机械加工方法中，不一定能够减少氢。

因此，对与靶和/或线圈的表面或者靶和/或线圈内部的氢相关的文献进行了考查。结果，发现了以下文献。

在专利文献1中，通过将表面的氢含量设定为50ppm以下，可以防止结瘤生成，减少粉粒。另外，通过将Si、Al、Co、Ni和B的总量设定为500ppm以下，可以抑制侵蚀面的微弧，防止结瘤的产生，减少粉粒。在实施例中记载的材料为Ti、Ta、Cu、Al。

但是，该技术是仅仅作为靶组成的问题来把握的，没有从根本上解决真空室内的真空度不上升的问题，而且存在对于在靶的加工时如何减少氢既无技术披露也没有暗示的问题。

在专利文献2中，由于氧化铝、氢而在靶面产生突起，成为溅射时异常放电的原因。记载了将氧化物的量设定为3ppm以下，氢气的量设定为0.1ppm以下。但是，此时，也是仅仅作为靶组成的问题来把握的，没有从根本上解决真空室内的真空度不上升的问题，而且存在对于在靶的加工时如何减少氢既无技术披露也没有暗示的问题。

在专利文献3中，记载了：由于Ta溅射靶、TaN膜上形成的Ta膜中含有氢而容易引起剥离，成为粉粒数增加的原因，因此将Ta的氢浓度设定为20ppm以下。但是，此时，也是仅仅作为靶组成的问题来把握的，没有从根本上解决真空室内的真空度不上升的问题，而且存在对于在靶的加工时如何减少氢既无技术披露也没有暗示的问题。

在专利文献4中，氧含量为150ppm以下。溅射时产生氧，对形成的膜的电阻值等膜特性有害。记载了粉粒的产生数减少与氧含量的减少是相反的。这与氢没有直接关系，此时，也是仅仅作为靶组成的问题来把握的，没有从根本上解决真空室内的真空度不上升的问题，而且存在对于在靶的加工时如何减少氢既无技术披露也没有暗示的问题。

在专利文献5中，记载了以Cr为主成分、Al、Si、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Mo、B为10~50原子%的溅射靶，并记载了通过将氧、碳、硫和氢的合计含量设定为3000ppm以下，可以形成高粘附力的硬质氮化膜。但是，该技术并不是仅仅作为氢的问题来把握的，而且是作为靶的组成的问题来把握的，没有从根本上解决真空室内的真空度不上升的问题，而且存在对于在靶的加工时如何减少氢既无技术披露也没有暗示的问题。