JP3454440B2 - スパッタ用シリコンターゲットの製造方法 - Google Patents
スパッタ用シリコンターゲットの製造方法Info
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- JP3454440B2 JP3454440B2 JP08786794A JP8786794A JP3454440B2 JP 3454440 B2 JP3454440 B2 JP 3454440B2 JP 08786794 A JP08786794 A JP 08786794A JP 8786794 A JP8786794 A JP 8786794A JP 3454440 B2 JP3454440 B2 JP 3454440B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スパッタ用シリコンタ
ーゲットの製造方法に関する。
ーゲットの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳｉＮ系薄膜の成膜は、シリコンをター
ゲットとするＮ2 反応性スパッタによって行われてい
る。シリコンターゲットとしては、シリコン単結晶やシ
リコン多結晶を円板に形状加工し、これをＣｕまたはＣ
ｕ合金製バッキングプレートにはんだ付けしたものを用
いている。しかし、ＳｉとＣｕの熱膨張等の材料特性が
違い、しかもシリコン自体も割れやすいので、スパッタ
レートアップのため、５インチ径のターゲットに対し、
より大電力（２kW程度から３kW程度へ）を投入すること
が困難である。大電力を投入すると、ターゲットが発熱
し、十字状の割れが発生する。
ゲットとするＮ2 反応性スパッタによって行われてい
る。シリコンターゲットとしては、シリコン単結晶やシ
リコン多結晶を円板に形状加工し、これをＣｕまたはＣ
ｕ合金製バッキングプレートにはんだ付けしたものを用
いている。しかし、ＳｉとＣｕの熱膨張等の材料特性が
違い、しかもシリコン自体も割れやすいので、スパッタ
レートアップのため、５インチ径のターゲットに対し、
より大電力（２kW程度から３kW程度へ）を投入すること
が困難である。大電力を投入すると、ターゲットが発熱
し、十字状の割れが発生する。
【０００３】また、特開平４−３０４３６７号公報に
は、シリコン単結晶の表面を鏡面にし、プレスパッタ時
間を短縮する旨が提案されている。しかし、シリコンの
表面を鏡面加工すると表面の加工ひずみの管理等が難し
く、スパッタ初期に割れが発生する他、製造上加工コス
トも増大してしまう。
は、シリコン単結晶の表面を鏡面にし、プレスパッタ時
間を短縮する旨が提案されている。しかし、シリコンの
表面を鏡面加工すると表面の加工ひずみの管理等が難し
く、スパッタ初期に割れが発生する他、製造上加工コス
トも増大してしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、大電
力を投入してもターゲットの割れが生じず、また短時間
で安定した成膜状態となり、安定な成膜を長時間に亘っ
て行うことができるスパッタ用シリコンターゲットの製
造方法を提供することである。
力を投入してもターゲットの割れが生じず、また短時間
で安定した成膜状態となり、安定な成膜を長時間に亘っ
て行うことができるスパッタ用シリコンターゲットの製
造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（５）の本発明により達成される。 （１）シリコンの単結晶または多結晶材料を酸化膜の生
成が２０nm以下となる条件で２００℃以上の温度で熱処
理し、その後化学エッチング処理するスパッタ用シリコ
ンターゲットの製造方法。 （２）前記熱処理が酸素分圧０．１〜０．５気圧にて２
００〜８００℃の温度で行われる上記（１）のスパッタ
用シリコンターゲットの製造方法。 （３）前記化学エッチングがアルカリエッチングである
上記（１）または（２）のスパッタ用シリコンターゲッ
トの製造方法。 （４）前記化学エッチングで表層２〜２００μm を除去
する上記（１）〜（３）のいずれかのスパッタ用シリコ
ンターゲットの製造方法。 （５）前記化学エッチング処理後の材料をさらにバッキ
ングプレートにボンディングする上記（１）〜（４）の
いずれかのスパッタ用シリコンターゲットの製造方法。
（１）〜（５）の本発明により達成される。 （１）シリコンの単結晶または多結晶材料を酸化膜の生
成が２０nm以下となる条件で２００℃以上の温度で熱処
理し、その後化学エッチング処理するスパッタ用シリコ
ンターゲットの製造方法。 （２）前記熱処理が酸素分圧０．１〜０．５気圧にて２
００〜８００℃の温度で行われる上記（１）のスパッタ
用シリコンターゲットの製造方法。 （３）前記化学エッチングがアルカリエッチングである
上記（１）または（２）のスパッタ用シリコンターゲッ
トの製造方法。 （４）前記化学エッチングで表層２〜２００μm を除去
する上記（１）〜（３）のいずれかのスパッタ用シリコ
ンターゲットの製造方法。 （５）前記化学エッチング処理後の材料をさらにバッキ
ングプレートにボンディングする上記（１）〜（４）の
いずれかのスパッタ用シリコンターゲットの製造方法。
【０００６】
【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。
に説明する。
【０００７】本発明では、まず板状のシリコンの単結晶
体か多結晶体を用意する。このシリコンの単結晶または
多結晶のインゴットを、例えば内周スライサやワイヤー
ソー等で切断する。
体か多結晶体を用意する。このシリコンの単結晶または
多結晶のインゴットを、例えば内周スライサやワイヤー
ソー等で切断する。
【０００８】次に得られたウェハを熱処理する。熱処理
条件は、２００℃以上の温度であって、酸化膜の生成が
２０nm以下となるような条件とする。原料ウェハには５
〜１０nm程度の膜厚の酸化膜が生成しており、一般に熱
処理後の酸化膜は５〜１５nm程度の厚さとすることが好
ましい。このような熱処理を行うことにより、スライス
によって生じた表面の加工変質層によるダメージが軽減
し、割れの発生が少なくなる。スライス後の加工変質層
の存在は表面粗度計によって確認され、その厚さは、一
般に１０〜２００μm 程度、特に５０〜１００μm 程度
で、およそ表面粗度の２倍の値が初期の変質層と考えら
れる。そして、この加工変質層を、熱処理することによ
り、破壊の原因となるクラックの先端がまるめられて、
割れの発生が防止される。そして、破壊強度やワイブル
係数が５％以上、一般に５〜３０％程度増大する。
条件は、２００℃以上の温度であって、酸化膜の生成が
２０nm以下となるような条件とする。原料ウェハには５
〜１０nm程度の膜厚の酸化膜が生成しており、一般に熱
処理後の酸化膜は５〜１５nm程度の厚さとすることが好
ましい。このような熱処理を行うことにより、スライス
によって生じた表面の加工変質層によるダメージが軽減
し、割れの発生が少なくなる。スライス後の加工変質層
の存在は表面粗度計によって確認され、その厚さは、一
般に１０〜２００μm 程度、特に５０〜１００μm 程度
で、およそ表面粗度の２倍の値が初期の変質層と考えら
れる。そして、この加工変質層を、熱処理することによ
り、破壊の原因となるクラックの先端がまるめられて、
割れの発生が防止される。そして、破壊強度やワイブル
係数が５％以上、一般に５〜３０％程度増大する。
【０００９】このような熱処理条件としては、酸素分圧
０．１〜０．５気圧程度にて、２００〜８００℃の程度
の温度で、通常１〜５時間程度の熱処理を行えばよい
が、工程上、雰囲気を大気中とし、３００〜６００℃の
温度で、１〜３時間の熱処理とすることが好ましい。
０．１〜０．５気圧程度にて、２００〜８００℃の程度
の温度で、通常１〜５時間程度の熱処理を行えばよい
が、工程上、雰囲気を大気中とし、３００〜６００℃の
温度で、１〜３時間の熱処理とすることが好ましい。
【００１０】このような熱処理の後、化学エッチングを
行う。化学エッチングは酸エッチング、アルカリエッチ
ングのいずれであってもよいが、アルカリエッチングを
行うことが好ましい。アルカリエッチングとしては、Ｋ
ＯＨ、ＮａＯＨ等をアルカリ剤とするエッチャントを用
いることが好ましい。エッチャント中には、アルカリ剤
の他、Ｈ2 Ｏ2 等が含有されていてもよい。アルカリエ
ッチングの後にＨＦ、ＮＨ4 Ｆ等の酸エッチングを行っ
てもよい。エッチング温度は室温〜１００℃程度、エッ
チングレートは１〜１０μm/min 程度とする。そして、
このエッチングにより、表層２〜２００μm 程度を除去
する。除去深さは、酸化膜や加工変質層の厚さに対応す
るものである。これらにより、きわめて短時間で良好な
成膜安定性が得られるようになる。
行う。化学エッチングは酸エッチング、アルカリエッチ
ングのいずれであってもよいが、アルカリエッチングを
行うことが好ましい。アルカリエッチングとしては、Ｋ
ＯＨ、ＮａＯＨ等をアルカリ剤とするエッチャントを用
いることが好ましい。エッチャント中には、アルカリ剤
の他、Ｈ2 Ｏ2 等が含有されていてもよい。アルカリエ
ッチングの後にＨＦ、ＮＨ4 Ｆ等の酸エッチングを行っ
てもよい。エッチング温度は室温〜１００℃程度、エッ
チングレートは１〜１０μm/min 程度とする。そして、
このエッチングにより、表層２〜２００μm 程度を除去
する。除去深さは、酸化膜や加工変質層の厚さに対応す
るものである。これらにより、きわめて短時間で良好な
成膜安定性が得られるようになる。
【００１１】この後、乾燥させて、バッキングプレート
上にボンディングを行う。バッキングプレートとして
は、導電性と熱伝導性とからＣｕやＣｕ合金を用いるこ
とが好ましい。Ｃｕ合金としては、Ｃｒ、Ｐ等を２wt%
以下含有するものが好ましい。熱処理およびエッチング
されたシリコンウェハは、これらの素材との相性にすぐ
れ、またそれ自体割れにくくなっており、大電力の投入
が可能となる。
上にボンディングを行う。バッキングプレートとして
は、導電性と熱伝導性とからＣｕやＣｕ合金を用いるこ
とが好ましい。Ｃｕ合金としては、Ｃｒ、Ｐ等を２wt%
以下含有するものが好ましい。熱処理およびエッチング
されたシリコンウェハは、これらの素材との相性にすぐ
れ、またそれ自体割れにくくなっており、大電力の投入
が可能となる。
【００１２】ボンディングは、はんだ付けによって行
う。はんだ素材は公知のＩｎ、Ｓｎあるいはこれらの合
金が可能である。この際シリコンウェハには、ボンディ
ング面にＣｕ、Ｃｒ、Ｎｉ等の１〜１０μm 程度の接着
層を焼付け等によって設けておくことが好ましい。ボン
ディングは一般に１５０〜３００℃程度の温度で行う。
う。はんだ素材は公知のＩｎ、Ｓｎあるいはこれらの合
金が可能である。この際シリコンウェハには、ボンディ
ング面にＣｕ、Ｃｒ、Ｎｉ等の１〜１０μm 程度の接着
層を焼付け等によって設けておくことが好ましい。ボン
ディングは一般に１５０〜３００℃程度の温度で行う。
【００１３】このようにして製造されたターゲットは、
ＳｉＮx 膜の反応性スパッタに用いられる。スパッタ方
式に制限はないが、通常マグネトロンスパッタ方式を用
い、周波数は１０〜２０MHz 程度である。そして、投入
電力は、１〜４kW程度まで可能であり、その際１００〜
３００℃の発熱によってもターゲットの割れは生じな
い。
ＳｉＮx 膜の反応性スパッタに用いられる。スパッタ方
式に制限はないが、通常マグネトロンスパッタ方式を用
い、周波数は１０〜２０MHz 程度である。そして、投入
電力は、１〜４kW程度まで可能であり、その際１００〜
３００℃の発熱によってもターゲットの割れは生じな
い。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。
をさらに詳細に説明する。
【００１５】５インチ径、５mm厚のシリコンウェハをイ
ンゴットからスライスした。これを脱脂後、ボンディン
グ面に１０μm のＣｕ膜を４００℃で焼き付けた。
ンゴットからスライスした。これを脱脂後、ボンディン
グ面に１０μm のＣｕ膜を４００℃で焼き付けた。
【００１６】一方、バッキングプレートとしては、１７
０mm径、６mm厚さのＣｕＣｒ（Ｃｒ１wt% ）合金を用
い、そして、Ｉｎを用い、２００℃でウェハとのはんだ
付けを行い、比較用ターゲットを得た。
０mm径、６mm厚さのＣｕＣｒ（Ｃｒ１wt% ）合金を用
い、そして、Ｉｎを用い、２００℃でウェハとのはんだ
付けを行い、比較用ターゲットを得た。
【００１７】これとは別に、上記のアズスライスのウェ
ハに鏡面加工を行い、表面を６．３Ｓ以下の粗度とし
て、上記と同様にして、比較用ターゲットを作製した。
ハに鏡面加工を行い、表面を６．３Ｓ以下の粗度とし
て、上記と同様にして、比較用ターゲットを作製した。
【００１８】また、本発明のターゲットは以下のように
作製した。まず、アズスライスのウェハを脱脂後、大気
中で４００℃、２時間熱処理を行った。この熱処理によ
り、スライス直後の１０nmの厚さの酸化膜の厚さはほと
んど変わらなかった。また、表面粗度計により、アズス
ライスでは約５０μm の厚さでの加工変質層が認められ
たが、熱処理により破壊強度、ワイブル係数が１０％以
上改善された。
作製した。まず、アズスライスのウェハを脱脂後、大気
中で４００℃、２時間熱処理を行った。この熱処理によ
り、スライス直後の１０nmの厚さの酸化膜の厚さはほと
んど変わらなかった。また、表面粗度計により、アズス
ライスでは約５０μm の厚さでの加工変質層が認められ
たが、熱処理により破壊強度、ワイブル係数が１０％以
上改善された。
【００１９】その後、ＫＯＨ、Ｈ2 Ｏ2 を含むエッチャ
ントを用い、１００℃で、１μm/min のエッチングレー
トで、表層５０μm を除去した。乾燥後、上記と同様に
してターゲットを作製した。
ントを用い、１００℃で、１μm/min のエッチングレー
トで、表層５０μm を除去した。乾燥後、上記と同様に
してターゲットを作製した。
【００２０】さらに、比較として、上記の熱処理のみの
もの、あるいはエッチングのみのものを作製した。
もの、あるいはエッチングのみのものを作製した。
【００２１】これらターゲット各１０枚を用い、これを
マグネトロンスパッタ装置にて反応性スパッタを行っ
た。表面磁束は５００G 、周波数は１３．５６MHz と
し、水冷により２kW、２．５kW、３kWの電力を投入し
た。これらの投入電力により、ターゲット面はそれぞ
れ、約１００℃、約２００℃、約２５０℃となった。
マグネトロンスパッタ装置にて反応性スパッタを行っ
た。表面磁束は５００G 、周波数は１３．５６MHz と
し、水冷により２kW、２．５kW、３kWの電力を投入し
た。これらの投入電力により、ターゲット面はそれぞ
れ、約１００℃、約２００℃、約２５０℃となった。
【００２２】スパッタ放電が安定化する１時間以内に、
ターゲットが割れ、放電異常となる比率を各々１０枚の
ターゲットについて観察した。結果を表１に示す。ま
た、スパッタ初期の放電が安定化するのに必要な時間
（プリスパッタ時間）をスパッタ電流、電圧から算出し
た。結果を表２に示す。
ターゲットが割れ、放電異常となる比率を各々１０枚の
ターゲットについて観察した。結果を表１に示す。ま
た、スパッタ初期の放電が安定化するのに必要な時間
（プリスパッタ時間）をスパッタ電流、電圧から算出し
た。結果を表２に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】表１、表２に示される結果から、本発明の
効果が明らかである。
効果が明らかである。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、大電力を投入したとき
にも、ターゲットの割れの発生はきわめて少なくなる。
また、スパッタ開始からきわめて短時間で安定な成膜組
成および成膜速度が得られ、プレスパッタ時間も短くな
る。
にも、ターゲットの割れの発生はきわめて少なくなる。
また、スパッタ開始からきわめて短時間で安定な成膜組
成および成膜速度が得られ、プレスパッタ時間も短くな
る。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平１−263269（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−141571（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−225219（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−44026（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−98435（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−306595（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 14/34
C23F 1/40
C30B 29/06
Claims (5)
- 【請求項１】 シリコンの単結晶または多結晶材料を酸
化膜の生成が２０nm以下となる条件で２００℃以上の温
度で熱処理し、 その後化学エッチング処理するスパッタ用シリコンター
ゲットの製造方法。 - 【請求項２】 前記熱処理が酸素分圧０．１〜０．５気
圧にて２００〜８００℃の温度で行われる請求項１のス
パッタ用シリコンターゲットの製造方法。 - 【請求項３】 前記化学エッチングがアルカリエッチン
グである請求項１または２のスパッタ用シリコンターゲ
ットの製造方法。 - 【請求項４】 前記化学エッチングで表層２〜２００μ
m を除去する請求項１〜３のいずれかのスパッタ用シリ
コンターゲットの製造方法。 - 【請求項５】 前記化学エッチング処理後の材料をさら
にバッキングプレートにボンディングする請求項１〜４
のいずれかのスパッタ用シリコンターゲットの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08786794A JP3454440B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | スパッタ用シリコンターゲットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08786794A JP3454440B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | スパッタ用シリコンターゲットの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07268616A JPH07268616A (ja) | 1995-10-17 |
| JP3454440B2 true JP3454440B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=13926832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08786794A Expired - Lifetime JP3454440B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | スパッタ用シリコンターゲットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3454440B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6585870B1 (en) * | 2000-04-28 | 2003-07-01 | Honeywell International Inc. | Physical vapor deposition targets having crystallographic orientations |
| JP5270647B2 (ja) | 2010-12-06 | 2013-08-21 | 信越化学工業株式会社 | スパッタリング成膜用珪素ターゲットおよび珪素含有薄膜の成膜方法 |
| JP6167752B2 (ja) * | 2013-08-21 | 2017-07-26 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶材料の製造方法 |
| JP6502399B2 (ja) * | 2017-02-06 | 2019-04-17 | Ｊｘ金属株式会社 | 単結晶シリコンスパッタリングターゲット |
| CN114393449A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-26 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | 一种钼背板基底的单晶硅靶材制备方法 |
-
1994
- 1994-03-31 JP JP08786794A patent/JP3454440B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07268616A (ja) | 1995-10-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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