スパッタリング用ターゲットおよび半導体装置の製造方法
【課題】均一な面内膜厚を有した薄膜を堆積させるとともに、使用効率の良いスパッタができるスパッタリング用ターゲットを提供すること。
【解決手段】実施形態のスパッタリング用ターゲットは、薄膜形成に用いられるターゲット原子を含んで構成されている。また、スパッタリング用ターゲットは、前記ターゲット原子がスパッタされるスパッタ面側の表面にスパッタ面の中心からの距離に応じた同心円状の厚みを持たせることによって前記スパッタ面が湾曲させられるとともに、湾曲させられた前記スパッタ面の表面に複数の凹凸形状部が形成されている。そして、前記凹凸形状部は、前記スパッタ面の凹部位置から所定の角度で斜め方向に叩き出されたターゲット原子を前記凹凸形状部の側壁に衝突させることで、前記斜め方向に叩き出されたターゲット原子が前記スパッタ面から放出されることを防いでいる。
【解決手段】実施形態のスパッタリング用ターゲットは、薄膜形成に用いられるターゲット原子を含んで構成されている。また、スパッタリング用ターゲットは、前記ターゲット原子がスパッタされるスパッタ面側の表面にスパッタ面の中心からの距離に応じた同心円状の厚みを持たせることによって前記スパッタ面が湾曲させられるとともに、湾曲させられた前記スパッタ面の表面に複数の凹凸形状部が形成されている。そして、前記凹凸形状部は、前記スパッタ面の凹部位置から所定の角度で斜め方向に叩き出されたターゲット原子を前記凹凸形状部の側壁に衝突させることで、前記斜め方向に叩き出されたターゲット原子が前記スパッタ面から放出されることを防いでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、スパッタリング用ターゲットおよび半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置は、イオン化させた元素をスパッタリング用ターゲットの表面に衝突させ、そこからスパッタされるスパッタ粒子（ターゲット原子）を基板（ウエハなど）に堆積させて成膜を行う装置である。
【０００３】
このようなスパッタリング装置では、ターゲット原子がスパッタリング用ターゲットから様々な方向に叩き出されるので、斜め方向からウエハ上に入射するターゲット原子が多くなる。これにより、ウエハ上に堆積する膜の面内膜厚が不均一になる。このため、均一な面内膜厚を有した薄膜を堆積させることが望まれている。
【０００４】
また、スパッタリング用ターゲットの面内消費分布は、スパッタリング装置毎に種々の傾向を示す。そして、スパッタリング用ターゲットの面内領域のうち一部の領域でも寿命になると、そのスパッタリング用ターゲットは使えなくなる。このため、スパッタリング用ターゲットを効率良く使用することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２６７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、均一な面内膜厚を有した薄膜を堆積させるとともに、使用効率の良いスパッタができるスパッタリング用ターゲットおよび半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、スパッタリング用ターゲットが提供される。スパッタリング用ターゲットは、薄膜形成に用いられるターゲット原子を含んで構成されている。また、スパッタリング用ターゲットは、前記ターゲット原子がスパッタされるスパッタ面側の表面にスパッタ面の中心からの距離に応じた同心円状の厚みを持たせることによって前記スパッタ面が湾曲させられるとともに、湾曲させられた前記スパッタ面の表面に複数の凹凸形状部が形成されている。そして、前記凹凸形状部は、前記スパッタ面の凹部位置から所定の角度で斜め方向に叩き出されたターゲット原子を前記凹凸形状部の側壁に衝突させることで、前記斜め方向に叩き出されたターゲット原子が前記スパッタ面から放出されることを防いでいる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係るターゲットが用いられるスパッタリング装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態に係るターゲットの概略構成を示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係るターゲットの第１例および第２例を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係るターゲットの第３例および第４例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係るターゲットの第５例および第６例を示す図である。
【図６】図６は、実施形態に係るターゲットの第７例を示す図である。
【図７】図７は、実施形態に係るターゲットの第８例を示す図である。
【図８】図８は、実施形態に係るターゲットの第９例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係るスパッタリング用ターゲットおよび半導体装置の製造方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（実施形態）
図１は、実施形態に係るターゲットが用いられるスパッタリング装置の概略構成を示す断面図である。スパッタリング装置１００は、ウエハＷなどの基板（スパッタによる成膜対象）を大気と隔離するチャンバ５を有しており、チャンバ５内には、ウエハＷを載置するステージ２が設けられている。また、チャンバ５には、プラズマ発生用ガスＳを導入するガス導入口３およびチャンバ５から排気Ｈを放出する排気口４が設けられている。なお、プラズマ発生用ガスＳとしては、例えば、アルゴンまたは窒素などの不活性ガスを用いることができる。
【００１１】
また、チャンバ５内には、ウエハＷに対向するようにしてターゲット（スパッタリング用ターゲット）１Ａが配置され、ターゲット１Ａの背面側には、ターゲット１Ａの近傍で磁界Ｇを発生させる磁石７が配置されている。なお、磁石７は、ターゲット１Ａの背面上において回転軸８の周囲を回転可能なよう構成されている。回転軸８は、ターゲット１Ａの面内中心とウエハＷの面内中心とを結ぶ軸と同軸である。ここで、ステージ２はグランド電位に接続され、ターゲット１Ａは直流電源６に接続されている。
【００１２】
また、ターゲット１Ａは、薄膜形成に用いられるターゲット原子Ｐを含んで構成されている。ターゲット原子Ｐとしては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、ＮｉまたはＣｏなどの金属原子や、これらを組み合わせた金属原子を用いることができる。
【００１３】
ターゲット１Ａのうちターゲット原子Ｐを放出する側の面である上面（表面）は、ドーム状に隆起するよう構成されている。例えば、ターゲット１Ａは、その中心部が最も厚く、周辺部に近付くに従って薄くなる形状を有している。
【００１４】
また、ターゲット１Ａの表面全体には複数の凹部５ａが一様に形成されている。各凹部５ａは、例えば、ターゲット１Ａの表面から裏面に向かって所定の深さを有した筒状の穴を設けることによって形成されている。また、各凹部５ａは、ターゲット１Ａがスパッタリング装置１００に配置された場合に、凹部５ａの側壁面で囲まれた筒状領域の軸方向が鉛直方向となるよう形成されている。換言すると、凹部５ａは、ターゲット１Ａの裏面に対して垂直な方向に設けられている。
【００１５】
このような構成により、凹部５ａは、ターゲット１Ａから斜め方向に叩き出されたターゲット原子Ｐを側壁に衝突させる。別言すれば、スパッタ面の表面から所定の角度で斜め方向に叩き出されたターゲット原子Ｐを側壁に衝突させることでターゲット原子Ｐがターゲット１Ａから放出されるのを遮る凹部５ａがスパッタ面の表面に複数形成されている。したがって、ターゲット原子Ｐがターゲット１Ａから大きく斜め方向にずれて放出されることがなくなる。
【００１６】
スパッタリングにてウエハＷ上に薄膜を形成する際には、ステージ２上にウエハＷが載置される。そして、チャンバ５内を排気しながらプラズマ発生用ガスＳを導入し、直流電源６を介してターゲット１Ａに直流電圧を印加することで、プラズマ発生用ガスＳをプラズマ化させる。
【００１７】
そして、回転軸８の周囲で磁石７を回転させ、磁石７にて発生された磁界Ｇ内にプラズマを収束させながら、プラズマ化されたイオン原子をターゲット１Ａに衝突させることで、ターゲット１Ａからターゲット原子Ｐが叩き出される。凹部５ａの表面からスパッタされた粒子（ターゲット原子Ｐ）は、等方的に散乱するが、凹部５ａの側壁面がコリメートの役割を果たすので、垂直成分を持つターゲット原子Ｐが支配的になる。これにより、ターゲット１Ａから叩き出された垂直成分を持つターゲット原子ＰがウエハＷに入射して付着することでウエハＷに薄膜が形成される。
【００１８】
このように、本実施形態では、ターゲット１Ａの表面に凹部５ａを設けることにより、凹部５ａから斜め方向に叩き出されたターゲット原子Ｐを凹部５ａの側壁に衝突させているので、ターゲット原子Ｐがターゲット１Ａから放出されるのを防止することができる。このため、ターゲット１Ａから垂直方向に叩き出されるターゲット原子Ｐの個数を増大させることができ、ウエハＷに垂直に入射するターゲット原子Ｐの割合を増大させることができる。この結果、ウエハＷ上に形成された開口部のオーバーハングを低減し、カバレッジの面内均一性を向上させることが可能となる。したがって、例えば、ビアホールやトレンチの側壁に形成される膜が薄くなるのを防止し、密着性を向上させたり断線を防止したりすることができる。
【００１９】
図２は、実施形態に係るターゲットの概略構成を示す図である。図２の（ａ）では、ターゲット１Ａの断面構成の一部を模式的に示し、図２の（ｂ）では、図２（ａ）に示した断面構成の一部拡大図を示している。
【００２０】
凹部５ａの形状は、凹部５ａの底面５ｂから垂直方向に叩き出されたターゲット原子Ｐの進行を妨げることなく、凹部５ａの底面５ｂから斜め方向に叩き出されたターゲット原子Ｐを効果的に凹部５ａの側壁面に衝突させる形状としておく。このため、ターゲット１Ａに形成される凹部５ａの断面形状は、例えば矩形としておく。
【００２１】
また、凹部５ａの底面５ｂから斜め方向に叩き出されたターゲット原子Ｐがターゲット１Ａから放出される個数を減らすために、たとえば、凹部５ａのアスペクト比を３以上、凹部５ａの深さＢを１５〜９０ｍｍの範囲内、凹部５ａの幅Ａを５〜３０ｍｍの範囲内とする。ここでの凹部５ａのアスペクト比は、凹部５ａを介して隣り合う凸部との距離（＝凹部５ａの幅）Ａと、凸部の高さ（＝凹部５ａの深さ）Ｂとの比で定義することができる。
【００２２】
凹部５ａの底面５ｂから斜め方向に叩き出されたターゲット原子Ｐがターゲット１Ａから放出される個数を減らすためには、凹部５ａのアスペクト比は大きい方が好ましいが、凹部５ａのアスペクト比が大きくなると、凹部５ａ間の隔壁の強度を保持するために凹部５ａ間の隔壁を厚くする必要がある。
【００２３】
一方、凹部５ａ間の隔壁の頂上面５ｃからは、ターゲット原子Ｐが様々な方向に叩き出されるため、ターゲット１Ａから斜め方向に放出されるターゲット原子Ｐの個数を減らすためには、凹部５ａ間の隔壁を薄くすることが好ましい。このため、凹部５ａのアスペクト比は、例えば凹部５ａ間の間隔（＝凹部５ａ間の隔壁の厚み）Ｃを考慮して決められる。なお、ターゲット１Ａの表面に凹部５ａを格子状に配列することにより、凹部５ａ間の隔壁を薄くした場合においても、凹部５ａ間の隔壁の強度を維持しつつ、凹部５ａのアスペクト比を大きくすることができる。
【００２４】
また、凹部５ａ間の隔壁の頂上面５ｃから斜め方向に放出されるターゲット原子Ｐの割合を減らすため、凹部５ａ間の間隔Ｃは、たとえば凹部５ａの幅Ａの１／４以下とし、１〜５ｍｍの範囲内とする。
【００２５】
また、ターゲット１Ａから斜めに放出されるターゲット原子Ｐの割合を減らすために、凹部５ａの幅Ａは、例えばターゲット１Ａの直径の１／２０程度とする。具体的には、ターゲット１Ａがシリサイド形成用の場合、凹部５ａのアスペクト比を例えば３〜４の範囲内とし、凹部５ａの底面５ｂからのターゲット原子Ｐの最小放射角θｍを例えば７０〜８０°の範囲内になるようにしておく。
【００２６】
また、ターゲット１Ａが配線層或いはコンタクトホールのバリアメタル形成用の場合、アスペクト比の高い開口部内に成膜を行うためシリサイド形成工程よりも要求される条件が厳しくなる。このため、凹部５ａのアスペクト比を例えば４以上に設定し、凹部５ａの底面５ｂからのターゲット原子Ｐの最小放射角θｍを例えば７０〜８０°の範囲内になるようにしておく。
【００２７】
なお、上述した凹部５ａのアスペクト比、凹部５ａの深さＢ、凹部５ａの幅Ａ、凹部５ａ間の間隔は一例であり、凹部５ａの形状や寸法は、何れの形状や寸法でもよい。
【００２８】
つぎに、ターゲット１Ａの具体的な構成例について説明する。図３は、実施形態に係るターゲットの第１例および第２例を示す図である。図３の（ａ）は、ターゲットの第１例であるターゲット１Ａの上面図と断面図の関係を示している。また、図３の（ｂ）は、ターゲットの第２例であるターゲット１Ｂの上面図と断面図の関係を示している。なお、図３の（ａ）に示す断面図（下側の図）は、ターゲット１Ａをａ１−ｂ１で切断した場合の断面図であり、図３の（ｂ）に示す断面図（下側の図）は、ターゲット１Ｂをａ２−ｂ２で切断した場合の断面図である。
【００２９】
図３の（ａ）に示すように、ターゲット１Ａは、ドーム状の表面形状を有するとともに、ドーム状の表面には凹部５ａが所定の間隔（例えばマトリックス状）で複数形成されている。ターゲット１Ａの表面のうち凹部５ａ以外の領域が頂上面５ｃである。ターゲット１Ａは、頂上面５ｃがドーム状の表面形状をなすとともに、凹部５ａの各底面が頂上面５ｃのなすドーム状の表面と略平行に並ぶよう形成されている。換言すると、各凹部５ａの底面が並ぶ面は、ターゲット１Ａ（頂上面５ｃ）の表面と平行な面である。ここでの凹部５ａは、底面が概略円形を有するとともに、側壁面が円柱の側壁面と略同じ形状を有している。換言すると、凹部５ａは、上面側が開口した概略円筒状をなしている。ターゲット１Ａでは、凹部５ａと頂上面５ｃとによって、ドーム状の表面に凹凸形状が形成されている。
【００３０】
また、図３の（ｂ）に示すように、ターゲット１Ｂは、ドーム状の表面形状を有するとともに、ドーム状の表面には凸部１３が所定の間隔（例えばマトリックス状）で複数形成されている。ターゲット１Ｂの表面のうち凸部１３以外の領域が底面１４である。ここでの凸部１３は、概略円柱状をなしている。ターゲット１Ｂでは、凸部１３と底面１４とによって、ドーム状の表面に凹凸形状が形成されている。
【００３１】
このように、ターゲット１Ａ，１Ｂは、ドーム状の表面形状を有している。また、ターゲット１Ａでは、概略円筒状の凹部５ａが複数形成され、ターゲット１Ｂでは、概略円筒状の凸部１３が複数形成されている。
【００３２】
図４は、実施形態に係るターゲットの第３例および第４例を示す図である。図４の（ａ）は、ターゲットの第３例であるターゲット１Ｃの上面図と断面図の関係を示している。また、図４の（ｂ）は、ターゲットの第４例であるターゲット１Ｄの上面図と断面図の関係を示している。なお、図４の（ａ）に示す断面図（下側の図）は、ターゲット１Ｃをａ３−ｂ３で切断した場合の断面図であり、図４の（ｂ）に示す断面図（下側の図）は、ターゲット１Ｄをａ４−ｂ４で切断した場合の断面図である。
【００３３】
図４の（ａ）に示すように、ターゲット１Ｃは、ドーム状の表面形状を有するとともに、ドーム状の表面には凹部１５が所定の間隔で複数形成されている。ターゲット１Ｃの表面のうち凹部１５以外の領域が頂上面１６である。ここでの凹部１５は、底面が概略矩形状を有するとともに、側壁面が四角柱の側壁面と略同じ形状を有している。換言すると、凹部１５は、上面側が開口した概略角筒状をなしている。ターゲット１Ｃでは、上面側から見た場合に、各凹部１５の長手方向が所定の方向に沿って平行に並ぶよう配置されている。具体的には、各凹部１５の長手方向がａ３−ｂ３に対して垂直となるよう各凹部１５が配置されている。
【００３４】
また、図４の（ｂ）に示すように、ターゲット１Ｄは、ドーム状の表面形状を有するとともに、ドーム状の表面には凹部１７が所定の間隔で複数形成されている。ターゲット１Ｄの表面のうち凹部１７以外の領域が頂上面１８である。ここでの凹部１７は、底面が概略正方形状を有するとともに、側壁面が四角柱の側壁面と略同じ形状を有している。換言すると、凹部１７は、上面側が開口した概略角筒状をなしている。ターゲット１Ｄでは、上面側から見た場合に、ターゲット１Ａの各凹部１５の位置に凹部１７が配置されている。
【００３５】
なお、ターゲット１Ｃ，１Ｄにおいて、凹部１５，１７を凸部にしてもよい。具体的には、ターゲット１Ｃに、凹部１５の底面と同様の上面形状を有した四角柱状の凸部を設けてもよい。また、ターゲット１Ｄに、凹部１７の底面と同様の上面形状を有した四角柱状の凸部を設けてもよい。
【００３６】
図５は、実施形態に係るターゲットの第５例および第６例を示す図である。図５の（ａ）では、ターゲットの第５例であるターゲット１Ｆの上面図を示している。また、図５の（ｂ）は、ターゲットの第６例であるターゲット１Ｇの上面図を示している。
【００３７】
図５の（ａ）に示すように、ターゲット１Ｆには、凹部２１が複数形成されている。ターゲット１Ｆの表面のうち凹部２１以外の領域が頂上面２２である。ここでの凹部２１は、底面が概略円環状を有するとともに、内側の側壁面および外側の側壁面が円柱の側壁面と略同じ形状を有している。各凹部２１の中心は、ターゲット１Ｆの中心と同じ位置であり、これにより各凹部２１が同心円状に並べられている。
【００３８】
なお、ターゲット１Ｆにおいて、凹部２１を凸部にして構成してもよい。具体的には、ターゲット１Ｆに、凹部２１の底面と同様の上面形状を有した円環柱状の凸部を設けてもよい。
【００３９】
また、図５の（ｂ）に示すように、ターゲット１Ｇには、凹部２３が複数形成されている。ターゲット１Ｇの表面のうち凹部２３以外の領域が頂上面２４である。ここでの凹部２３は、底面が概略三角形状または概略扇形状を有するとともに、側壁面が三角柱または扇柱の側壁面と略同じ形状を有している。例えば、凹部２３の底面が概略三角形状の場合、概略三角形状の頂点は、ターゲット１Ｆの中心近傍に位置し、且つ隣接する凹部２３の側壁面同士が互いに略平行になるよう、各凹部２３は並べられている。
【００４０】
なお、ターゲット１Ｇにおいて、凹部２３を凸部にして構成してもよい。具体的には、ターゲット１Ｇに、凹部２３の底面と同様の上面形状を有した概略三角柱または概略扇柱の凸部を設けてもよい。
【００４１】
図６は、実施形態に係るターゲットの第７例を示す図である。図６では、ターゲットの第７例であるターゲット１Ｈの断面図を示している。図６に示すように、ターゲット１Ｈは、ドーム状の表面形状を有するとともに、ドーム状の表面には凹部２５が所定の間隔で複数形成されている。ターゲット１Ｈの表面のうち凹部２５以外の領域が頂上面２６である。ここでの各凹部２５は、凹部２５の各底面が同一面内に並ぶよう配置されている。各凹部２５の底面が並ぶ面は、ターゲット１Ｈの裏面と平行な面である。
【００４２】
なお、凹部２５の形状や配置は、凹部５ａ、凹部１５、凹部１７、凹部１９、凹部２１、凹部２３の何れの形状や配置と同じであってもよい。また、ターゲット１Ｈの凹部と凸部を入れかえてもよい。すなわち、ターゲット１Ｈにおいて、凹部２５を凸部にしてもよい。
【００４３】
図７は、実施形態に係るターゲットの第８例を示す図である。図７では、ターゲットの第８例であるターゲット１Ｉの断面図を示している。図７に示すように、ターゲット１Ｉは、ドーム状の表面形状を有するとともに、ドーム状の表面には凸部２８が所定の間隔で複数形成されている。ターゲット１Ｉの表面のうち凸部２８以外の領域が底面２７である。さらに、ターゲット１Ｉ内の凸部２８の各底面近傍には、凸部２８を上面側から見た場合に、Ｓ極の磁石Ｓ１とＮ極の磁石Ｎ１とが交互に並ぶよう配置されている。
【００４４】
なお、ターゲット１Ｉを用いてスパッタリングを行う場合には、スパッタリング装置１００は、磁石７、回転軸８を備えていなくてもよい。また、ターゲット１Ｉのうち磁石Ｓ１，Ｎ１以外の形状は、ターゲット１Ａ〜１Ｈの何れの形状と同じであってもよい。換言すると、ターゲット１Ａ〜１Ｈに磁石Ｓ１，Ｎ１を配置してもよい。
【００４５】
図８は、実施形態に係るターゲットの第９例を示す図である。図８では、ターゲットの第９例であるターゲット１Ｊの上面図を示している。ターゲット１Ｊは、図４の（ａ）に示したターゲット１ＣにＳ極の磁石Ｓ２とＮ極の磁石Ｎ２とを交互に配置したターゲットである。具体的には、ターゲット１Ｊ内の凸部の各底面近傍には、凸部を上面側から見た場合に、Ｓ極の磁石Ｓ２とＮ極の磁石Ｎ２とが交互に並ぶよう配置されている。
【００４６】
なお、本実施の形態では、ターゲットの構成例としてターゲット１Ａ〜１Ｊについて説明したが、ターゲット１Ａ〜１Ｊの構成を組み合わせたターゲットを用いてもよい。例えば、ターゲットの表面をドーム状の表面形状とし、ドーム状の表面のうち、中心部近傍に凹部５ａを配置し、外周部近傍に凹部１７を配置してもよい。
【００４７】
また、本実施の形態では、ターゲット１Ａ〜１Ｊの表面形状が１つのドーム状である場合について説明したが、表面形状は１つのドーム状以外の形状であってもよい。例えば、ターゲットを、ターゲットの表面に２つ以上の山を形成した構造（表面形状）としてもよい。この場合の各山は、ターゲットの中心部を軸とした同心円状に並べられる。換言すると、ターゲットに形成される山は、円環状の峰または半球形状の山であり、各山の中心がターゲットの中心となる。
【００４８】
また、ターゲットの表面形状を上述した山と谷を組み合わせた形状としてもよい。換言すると、ターゲットに対し、ターゲット原子Ｐがスパッタされるスパッタ面側の表面にスパッタ面の中心からの距離に応じた同心円状の厚みを持たせることによってスパッタ面を湾曲させておけばよい。また、ターゲットの表面形状は、同心円状の山と谷に限らず、山と谷をターゲット内で回転対象となるよう配置してもよい。
【００４９】
また、図１、図３、図５、図８では、凸部の頂上面、凹部の底面がドーム状の表面と略平行に並ぶよう配置される場合について図示したが、凸部の各頂上面や凹部の各底面は、ターゲットの裏面と平行な面としてもよい。
【００５０】
スパッタリングでは、スパッタリング装置１００毎やターゲット材質毎にターゲットの消費されやすい位置が異なる。このため、ターゲットの表面形状は、例えば、スパッタリング装置１００やターゲット材質に応じた形状に形成しておく。また、凹部や凸部の位置または大きさを、変更することにより、ウエハＷへのスパッタ膜の堆積分布を制御してもよい。
【００５１】
半導体装置（半導体集積回路）を製造する際には、スパッタリング装置１００が、ターゲット１Ａ〜１Ｊを用いてウエハＷ上へのスパッタリングを行う。このときスパッタリングされるウエハＷには、例えば所定の回路パターンが形成されている。ウエハＷへのスパッタリングによってウエハＷ上にスパッタリング膜が成膜された後、ウエハＷ上にレジストが塗布されて、このウエハＷにフォトマスクを用いた露光処理が行われる。その後、ウエハＷが現像されてウエハＷ上にレジストパターンを形成される。そして、レジストパターンをマスクとしてスパッタリング膜がエッチングされる。これにより、スパッタリング膜を用いた回路パターンがウエハＷ上に形成される。半導体装置を製造する際には、上述したスパッタリングなどの成膜、露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
【００５２】
このように実施形態によれば、ターゲットの表面に複数の凹部や凸部が設けられているので、スパッタ粒子の指向性を向上させることが可能となる。また、ターゲットの表面がドーム状に形成されているので、ターゲットを効率良く使用してスパッタできる。したがって、ターゲットを効率良く使用しつつ、均一な面内膜厚を有した薄膜（フラットな膜）をウエハ上に堆積させることが可能となる。
【００５３】
また、ターゲットの表面がドーム状であるので、ターゲットの表面が平面である場合よりも、ウエハＷ上にスパッタリングされる薄膜を平坦に形成することが可能となる。これは、ターゲットの表面がドーム状の場合、ターゲットの外周部（中心部以外）がウエハＷの外側を向いているからである。ターゲットの外周部がウエハＷの外側を向いていることにより、ウエハＷの中心部には、薄膜が形成されにくくなる。このため、ウエハＷの中心部が、ウエハＷの外周部よりも厚く成膜されることを緩和できる。そして、ターゲットの表面に複数の凹部や凸部が設けられていることと、ターゲットの表面がドーム状であることの相乗効果により、平坦な薄膜をウエハ上に堆積させることが可能となる。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１Ａ〜１Ｊ…ターゲット、５ａ，１５，１７，１９，２１，２３，２５…凹部、５ｂ，１４，２７…底面、５ｃ，１６，１８，２０，２２，２４，２６…頂上面、１３，２８…凸部、１００…スパッタリング装置、Ｎ１，Ｎ２，Ｓ１，Ｓ２…磁石、Ｐ…ターゲット原子、Ｗ…ウエハ。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、スパッタリング用ターゲットおよび半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置は、イオン化させた元素をスパッタリング用ターゲットの表面に衝突させ、そこからスパッタされるスパッタ粒子（ターゲット原子）を基板（ウエハなど）に堆積させて成膜を行う装置である。
【０００３】
このようなスパッタリング装置では、ターゲット原子がスパッタリング用ターゲットから様々な方向に叩き出されるので、斜め方向からウエハ上に入射するターゲット原子が多くなる。これにより、ウエハ上に堆積する膜の面内膜厚が不均一になる。このため、均一な面内膜厚を有した薄膜を堆積させることが望まれている。
【０００４】
また、スパッタリング用ターゲットの面内消費分布は、スパッタリング装置毎に種々の傾向を示す。そして、スパッタリング用ターゲットの面内領域のうち一部の領域でも寿命になると、そのスパッタリング用ターゲットは使えなくなる。このため、スパッタリング用ターゲットを効率良く使用することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２６７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、均一な面内膜厚を有した薄膜を堆積させるとともに、使用効率の良いスパッタができるスパッタリング用ターゲットおよび半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、スパッタリング用ターゲットが提供される。スパッタリング用ターゲットは、薄膜形成に用いられるターゲット原子を含んで構成されている。また、スパッタリング用ターゲットは、前記ターゲット原子がスパッタされるスパッタ面側の表面にスパッタ面の中心からの距離に応じた同心円状の厚みを持たせることによって前記スパッタ面が湾曲させられるとともに、湾曲させられた前記スパッタ面の表面に複数の凹凸形状部が形成されている。そして、前記凹凸形状部は、前記スパッタ面の凹部位置から所定の角度で斜め方向に叩き出されたターゲット原子を前記凹凸形状部の側壁に衝突させることで、前記斜め方向に叩き出されたターゲット原子が前記スパッタ面から放出されることを防いでいる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係るターゲットが用いられるスパッタリング装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態に係るターゲットの概略構成を示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係るターゲットの第１例および第２例を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係るターゲットの第３例および第４例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係るターゲットの第５例および第６例を示す図である。
【図６】図６は、実施形態に係るターゲットの第７例を示す図である。
【図７】図７は、実施形態に係るターゲットの第８例を示す図である。
【図８】図８は、実施形態に係るターゲットの第９例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係るスパッタリング用ターゲットおよび半導体装置の製造方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（実施形態）
図１は、実施形態に係るターゲットが用いられるスパッタリング装置の概略構成を示す断面図である。スパッタリング装置１００は、ウエハＷなどの基板（スパッタによる成膜対象）を大気と隔離するチャンバ５を有しており、チャンバ５内には、ウエハＷを載置するステージ２が設けられている。また、チャンバ５には、プラズマ発生用ガスＳを導入するガス導入口３およびチャンバ５から排気Ｈを放出する排気口４が設けられている。なお、プラズマ発生用ガスＳとしては、例えば、アルゴンまたは窒素などの不活性ガスを用いることができる。
【００１１】
また、チャンバ５内には、ウエハＷに対向するようにしてターゲット（スパッタリング用ターゲット）１Ａが配置され、ターゲット１Ａの背面側には、ターゲット１Ａの近傍で磁界Ｇを発生させる磁石７が配置されている。なお、磁石７は、ターゲット１Ａの背面上において回転軸８の周囲を回転可能なよう構成されている。回転軸８は、ターゲット１Ａの面内中心とウエハＷの面内中心とを結ぶ軸と同軸である。ここで、ステージ２はグランド電位に接続され、ターゲット１Ａは直流電源６に接続されている。
【００１２】
また、ターゲット１Ａは、薄膜形成に用いられるターゲット原子Ｐを含んで構成されている。ターゲット原子Ｐとしては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、ＮｉまたはＣｏなどの金属原子や、これらを組み合わせた金属原子を用いることができる。
【００１３】
ターゲット１Ａのうちターゲット原子Ｐを放出する側の面である上面（表面）は、ドーム状に隆起するよう構成されている。例えば、ターゲット１Ａは、その中心部が最も厚く、周辺部に近付くに従って薄くなる形状を有している。
【００１４】
また、ターゲット１Ａの表面全体には複数の凹部５ａが一様に形成されている。各凹部５ａは、例えば、ターゲット１Ａの表面から裏面に向かって所定の深さを有した筒状の穴を設けることによって形成されている。また、各凹部５ａは、ターゲット１Ａがスパッタリング装置１００に配置された場合に、凹部５ａの側壁面で囲まれた筒状領域の軸方向が鉛直方向となるよう形成されている。換言すると、凹部５ａは、ターゲット１Ａの裏面に対して垂直な方向に設けられている。
【００１５】
このような構成により、凹部５ａは、ターゲット１Ａから斜め方向に叩き出されたターゲット原子Ｐを側壁に衝突させる。別言すれば、スパッタ面の表面から所定の角度で斜め方向に叩き出されたターゲット原子Ｐを側壁に衝突させることでターゲット原子Ｐがターゲット１Ａから放出されるのを遮る凹部５ａがスパッタ面の表面に複数形成されている。したがって、ターゲット原子Ｐがターゲット１Ａから大きく斜め方向にずれて放出されることがなくなる。
【００１６】
スパッタリングにてウエハＷ上に薄膜を形成する際には、ステージ２上にウエハＷが載置される。そして、チャンバ５内を排気しながらプラズマ発生用ガスＳを導入し、直流電源６を介してターゲット１Ａに直流電圧を印加することで、プラズマ発生用ガスＳをプラズマ化させる。
【００１７】
そして、回転軸８の周囲で磁石７を回転させ、磁石７にて発生された磁界Ｇ内にプラズマを収束させながら、プラズマ化されたイオン原子をターゲット１Ａに衝突させることで、ターゲット１Ａからターゲット原子Ｐが叩き出される。凹部５ａの表面からスパッタされた粒子（ターゲット原子Ｐ）は、等方的に散乱するが、凹部５ａの側壁面がコリメートの役割を果たすので、垂直成分を持つターゲット原子Ｐが支配的になる。これにより、ターゲット１Ａから叩き出された垂直成分を持つターゲット原子ＰがウエハＷに入射して付着することでウエハＷに薄膜が形成される。
【００１８】
このように、本実施形態では、ターゲット１Ａの表面に凹部５ａを設けることにより、凹部５ａから斜め方向に叩き出されたターゲット原子Ｐを凹部５ａの側壁に衝突させているので、ターゲット原子Ｐがターゲット１Ａから放出されるのを防止することができる。このため、ターゲット１Ａから垂直方向に叩き出されるターゲット原子Ｐの個数を増大させることができ、ウエハＷに垂直に入射するターゲット原子Ｐの割合を増大させることができる。この結果、ウエハＷ上に形成された開口部のオーバーハングを低減し、カバレッジの面内均一性を向上させることが可能となる。したがって、例えば、ビアホールやトレンチの側壁に形成される膜が薄くなるのを防止し、密着性を向上させたり断線を防止したりすることができる。
【００１９】
図２は、実施形態に係るターゲットの概略構成を示す図である。図２の（ａ）では、ターゲット１Ａの断面構成の一部を模式的に示し、図２の（ｂ）では、図２（ａ）に示した断面構成の一部拡大図を示している。
【００２０】
凹部５ａの形状は、凹部５ａの底面５ｂから垂直方向に叩き出されたターゲット原子Ｐの進行を妨げることなく、凹部５ａの底面５ｂから斜め方向に叩き出されたターゲット原子Ｐを効果的に凹部５ａの側壁面に衝突させる形状としておく。このため、ターゲット１Ａに形成される凹部５ａの断面形状は、例えば矩形としておく。
【００２１】
また、凹部５ａの底面５ｂから斜め方向に叩き出されたターゲット原子Ｐがターゲット１Ａから放出される個数を減らすために、たとえば、凹部５ａのアスペクト比を３以上、凹部５ａの深さＢを１５〜９０ｍｍの範囲内、凹部５ａの幅Ａを５〜３０ｍｍの範囲内とする。ここでの凹部５ａのアスペクト比は、凹部５ａを介して隣り合う凸部との距離（＝凹部５ａの幅）Ａと、凸部の高さ（＝凹部５ａの深さ）Ｂとの比で定義することができる。
【００２２】
凹部５ａの底面５ｂから斜め方向に叩き出されたターゲット原子Ｐがターゲット１Ａから放出される個数を減らすためには、凹部５ａのアスペクト比は大きい方が好ましいが、凹部５ａのアスペクト比が大きくなると、凹部５ａ間の隔壁の強度を保持するために凹部５ａ間の隔壁を厚くする必要がある。
【００２３】
一方、凹部５ａ間の隔壁の頂上面５ｃからは、ターゲット原子Ｐが様々な方向に叩き出されるため、ターゲット１Ａから斜め方向に放出されるターゲット原子Ｐの個数を減らすためには、凹部５ａ間の隔壁を薄くすることが好ましい。このため、凹部５ａのアスペクト比は、例えば凹部５ａ間の間隔（＝凹部５ａ間の隔壁の厚み）Ｃを考慮して決められる。なお、ターゲット１Ａの表面に凹部５ａを格子状に配列することにより、凹部５ａ間の隔壁を薄くした場合においても、凹部５ａ間の隔壁の強度を維持しつつ、凹部５ａのアスペクト比を大きくすることができる。
【００２４】
また、凹部５ａ間の隔壁の頂上面５ｃから斜め方向に放出されるターゲット原子Ｐの割合を減らすため、凹部５ａ間の間隔Ｃは、たとえば凹部５ａの幅Ａの１／４以下とし、１〜５ｍｍの範囲内とする。
【００２５】
また、ターゲット１Ａから斜めに放出されるターゲット原子Ｐの割合を減らすために、凹部５ａの幅Ａは、例えばターゲット１Ａの直径の１／２０程度とする。具体的には、ターゲット１Ａがシリサイド形成用の場合、凹部５ａのアスペクト比を例えば３〜４の範囲内とし、凹部５ａの底面５ｂからのターゲット原子Ｐの最小放射角θｍを例えば７０〜８０°の範囲内になるようにしておく。
【００２６】
また、ターゲット１Ａが配線層或いはコンタクトホールのバリアメタル形成用の場合、アスペクト比の高い開口部内に成膜を行うためシリサイド形成工程よりも要求される条件が厳しくなる。このため、凹部５ａのアスペクト比を例えば４以上に設定し、凹部５ａの底面５ｂからのターゲット原子Ｐの最小放射角θｍを例えば７０〜８０°の範囲内になるようにしておく。
【００２７】
なお、上述した凹部５ａのアスペクト比、凹部５ａの深さＢ、凹部５ａの幅Ａ、凹部５ａ間の間隔は一例であり、凹部５ａの形状や寸法は、何れの形状や寸法でもよい。
【００２８】
つぎに、ターゲット１Ａの具体的な構成例について説明する。図３は、実施形態に係るターゲットの第１例および第２例を示す図である。図３の（ａ）は、ターゲットの第１例であるターゲット１Ａの上面図と断面図の関係を示している。また、図３の（ｂ）は、ターゲットの第２例であるターゲット１Ｂの上面図と断面図の関係を示している。なお、図３の（ａ）に示す断面図（下側の図）は、ターゲット１Ａをａ１−ｂ１で切断した場合の断面図であり、図３の（ｂ）に示す断面図（下側の図）は、ターゲット１Ｂをａ２−ｂ２で切断した場合の断面図である。
【００２９】
図３の（ａ）に示すように、ターゲット１Ａは、ドーム状の表面形状を有するとともに、ドーム状の表面には凹部５ａが所定の間隔（例えばマトリックス状）で複数形成されている。ターゲット１Ａの表面のうち凹部５ａ以外の領域が頂上面５ｃである。ターゲット１Ａは、頂上面５ｃがドーム状の表面形状をなすとともに、凹部５ａの各底面が頂上面５ｃのなすドーム状の表面と略平行に並ぶよう形成されている。換言すると、各凹部５ａの底面が並ぶ面は、ターゲット１Ａ（頂上面５ｃ）の表面と平行な面である。ここでの凹部５ａは、底面が概略円形を有するとともに、側壁面が円柱の側壁面と略同じ形状を有している。換言すると、凹部５ａは、上面側が開口した概略円筒状をなしている。ターゲット１Ａでは、凹部５ａと頂上面５ｃとによって、ドーム状の表面に凹凸形状が形成されている。
【００３０】
また、図３の（ｂ）に示すように、ターゲット１Ｂは、ドーム状の表面形状を有するとともに、ドーム状の表面には凸部１３が所定の間隔（例えばマトリックス状）で複数形成されている。ターゲット１Ｂの表面のうち凸部１３以外の領域が底面１４である。ここでの凸部１３は、概略円柱状をなしている。ターゲット１Ｂでは、凸部１３と底面１４とによって、ドーム状の表面に凹凸形状が形成されている。
【００３１】
このように、ターゲット１Ａ，１Ｂは、ドーム状の表面形状を有している。また、ターゲット１Ａでは、概略円筒状の凹部５ａが複数形成され、ターゲット１Ｂでは、概略円筒状の凸部１３が複数形成されている。
【００３２】
図４は、実施形態に係るターゲットの第３例および第４例を示す図である。図４の（ａ）は、ターゲットの第３例であるターゲット１Ｃの上面図と断面図の関係を示している。また、図４の（ｂ）は、ターゲットの第４例であるターゲット１Ｄの上面図と断面図の関係を示している。なお、図４の（ａ）に示す断面図（下側の図）は、ターゲット１Ｃをａ３−ｂ３で切断した場合の断面図であり、図４の（ｂ）に示す断面図（下側の図）は、ターゲット１Ｄをａ４−ｂ４で切断した場合の断面図である。
【００３３】
図４の（ａ）に示すように、ターゲット１Ｃは、ドーム状の表面形状を有するとともに、ドーム状の表面には凹部１５が所定の間隔で複数形成されている。ターゲット１Ｃの表面のうち凹部１５以外の領域が頂上面１６である。ここでの凹部１５は、底面が概略矩形状を有するとともに、側壁面が四角柱の側壁面と略同じ形状を有している。換言すると、凹部１５は、上面側が開口した概略角筒状をなしている。ターゲット１Ｃでは、上面側から見た場合に、各凹部１５の長手方向が所定の方向に沿って平行に並ぶよう配置されている。具体的には、各凹部１５の長手方向がａ３−ｂ３に対して垂直となるよう各凹部１５が配置されている。
【００３４】
また、図４の（ｂ）に示すように、ターゲット１Ｄは、ドーム状の表面形状を有するとともに、ドーム状の表面には凹部１７が所定の間隔で複数形成されている。ターゲット１Ｄの表面のうち凹部１７以外の領域が頂上面１８である。ここでの凹部１７は、底面が概略正方形状を有するとともに、側壁面が四角柱の側壁面と略同じ形状を有している。換言すると、凹部１７は、上面側が開口した概略角筒状をなしている。ターゲット１Ｄでは、上面側から見た場合に、ターゲット１Ａの各凹部１５の位置に凹部１７が配置されている。
【００３５】
なお、ターゲット１Ｃ，１Ｄにおいて、凹部１５，１７を凸部にしてもよい。具体的には、ターゲット１Ｃに、凹部１５の底面と同様の上面形状を有した四角柱状の凸部を設けてもよい。また、ターゲット１Ｄに、凹部１７の底面と同様の上面形状を有した四角柱状の凸部を設けてもよい。
【００３６】
図５は、実施形態に係るターゲットの第５例および第６例を示す図である。図５の（ａ）では、ターゲットの第５例であるターゲット１Ｆの上面図を示している。また、図５の（ｂ）は、ターゲットの第６例であるターゲット１Ｇの上面図を示している。
【００３７】
図５の（ａ）に示すように、ターゲット１Ｆには、凹部２１が複数形成されている。ターゲット１Ｆの表面のうち凹部２１以外の領域が頂上面２２である。ここでの凹部２１は、底面が概略円環状を有するとともに、内側の側壁面および外側の側壁面が円柱の側壁面と略同じ形状を有している。各凹部２１の中心は、ターゲット１Ｆの中心と同じ位置であり、これにより各凹部２１が同心円状に並べられている。
【００３８】
なお、ターゲット１Ｆにおいて、凹部２１を凸部にして構成してもよい。具体的には、ターゲット１Ｆに、凹部２１の底面と同様の上面形状を有した円環柱状の凸部を設けてもよい。
【００３９】
また、図５の（ｂ）に示すように、ターゲット１Ｇには、凹部２３が複数形成されている。ターゲット１Ｇの表面のうち凹部２３以外の領域が頂上面２４である。ここでの凹部２３は、底面が概略三角形状または概略扇形状を有するとともに、側壁面が三角柱または扇柱の側壁面と略同じ形状を有している。例えば、凹部２３の底面が概略三角形状の場合、概略三角形状の頂点は、ターゲット１Ｆの中心近傍に位置し、且つ隣接する凹部２３の側壁面同士が互いに略平行になるよう、各凹部２３は並べられている。
【００４０】
なお、ターゲット１Ｇにおいて、凹部２３を凸部にして構成してもよい。具体的には、ターゲット１Ｇに、凹部２３の底面と同様の上面形状を有した概略三角柱または概略扇柱の凸部を設けてもよい。
【００４１】
図６は、実施形態に係るターゲットの第７例を示す図である。図６では、ターゲットの第７例であるターゲット１Ｈの断面図を示している。図６に示すように、ターゲット１Ｈは、ドーム状の表面形状を有するとともに、ドーム状の表面には凹部２５が所定の間隔で複数形成されている。ターゲット１Ｈの表面のうち凹部２５以外の領域が頂上面２６である。ここでの各凹部２５は、凹部２５の各底面が同一面内に並ぶよう配置されている。各凹部２５の底面が並ぶ面は、ターゲット１Ｈの裏面と平行な面である。
【００４２】
なお、凹部２５の形状や配置は、凹部５ａ、凹部１５、凹部１７、凹部１９、凹部２１、凹部２３の何れの形状や配置と同じであってもよい。また、ターゲット１Ｈの凹部と凸部を入れかえてもよい。すなわち、ターゲット１Ｈにおいて、凹部２５を凸部にしてもよい。
【００４３】
図７は、実施形態に係るターゲットの第８例を示す図である。図７では、ターゲットの第８例であるターゲット１Ｉの断面図を示している。図７に示すように、ターゲット１Ｉは、ドーム状の表面形状を有するとともに、ドーム状の表面には凸部２８が所定の間隔で複数形成されている。ターゲット１Ｉの表面のうち凸部２８以外の領域が底面２７である。さらに、ターゲット１Ｉ内の凸部２８の各底面近傍には、凸部２８を上面側から見た場合に、Ｓ極の磁石Ｓ１とＮ極の磁石Ｎ１とが交互に並ぶよう配置されている。
【００４４】
なお、ターゲット１Ｉを用いてスパッタリングを行う場合には、スパッタリング装置１００は、磁石７、回転軸８を備えていなくてもよい。また、ターゲット１Ｉのうち磁石Ｓ１，Ｎ１以外の形状は、ターゲット１Ａ〜１Ｈの何れの形状と同じであってもよい。換言すると、ターゲット１Ａ〜１Ｈに磁石Ｓ１，Ｎ１を配置してもよい。
【００４５】
図８は、実施形態に係るターゲットの第９例を示す図である。図８では、ターゲットの第９例であるターゲット１Ｊの上面図を示している。ターゲット１Ｊは、図４の（ａ）に示したターゲット１ＣにＳ極の磁石Ｓ２とＮ極の磁石Ｎ２とを交互に配置したターゲットである。具体的には、ターゲット１Ｊ内の凸部の各底面近傍には、凸部を上面側から見た場合に、Ｓ極の磁石Ｓ２とＮ極の磁石Ｎ２とが交互に並ぶよう配置されている。
【００４６】
なお、本実施の形態では、ターゲットの構成例としてターゲット１Ａ〜１Ｊについて説明したが、ターゲット１Ａ〜１Ｊの構成を組み合わせたターゲットを用いてもよい。例えば、ターゲットの表面をドーム状の表面形状とし、ドーム状の表面のうち、中心部近傍に凹部５ａを配置し、外周部近傍に凹部１７を配置してもよい。
【００４７】
また、本実施の形態では、ターゲット１Ａ〜１Ｊの表面形状が１つのドーム状である場合について説明したが、表面形状は１つのドーム状以外の形状であってもよい。例えば、ターゲットを、ターゲットの表面に２つ以上の山を形成した構造（表面形状）としてもよい。この場合の各山は、ターゲットの中心部を軸とした同心円状に並べられる。換言すると、ターゲットに形成される山は、円環状の峰または半球形状の山であり、各山の中心がターゲットの中心となる。
【００４８】
また、ターゲットの表面形状を上述した山と谷を組み合わせた形状としてもよい。換言すると、ターゲットに対し、ターゲット原子Ｐがスパッタされるスパッタ面側の表面にスパッタ面の中心からの距離に応じた同心円状の厚みを持たせることによってスパッタ面を湾曲させておけばよい。また、ターゲットの表面形状は、同心円状の山と谷に限らず、山と谷をターゲット内で回転対象となるよう配置してもよい。
【００４９】
また、図１、図３、図５、図８では、凸部の頂上面、凹部の底面がドーム状の表面と略平行に並ぶよう配置される場合について図示したが、凸部の各頂上面や凹部の各底面は、ターゲットの裏面と平行な面としてもよい。
【００５０】
スパッタリングでは、スパッタリング装置１００毎やターゲット材質毎にターゲットの消費されやすい位置が異なる。このため、ターゲットの表面形状は、例えば、スパッタリング装置１００やターゲット材質に応じた形状に形成しておく。また、凹部や凸部の位置または大きさを、変更することにより、ウエハＷへのスパッタ膜の堆積分布を制御してもよい。
【００５１】
半導体装置（半導体集積回路）を製造する際には、スパッタリング装置１００が、ターゲット１Ａ〜１Ｊを用いてウエハＷ上へのスパッタリングを行う。このときスパッタリングされるウエハＷには、例えば所定の回路パターンが形成されている。ウエハＷへのスパッタリングによってウエハＷ上にスパッタリング膜が成膜された後、ウエハＷ上にレジストが塗布されて、このウエハＷにフォトマスクを用いた露光処理が行われる。その後、ウエハＷが現像されてウエハＷ上にレジストパターンを形成される。そして、レジストパターンをマスクとしてスパッタリング膜がエッチングされる。これにより、スパッタリング膜を用いた回路パターンがウエハＷ上に形成される。半導体装置を製造する際には、上述したスパッタリングなどの成膜、露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
【００５２】
このように実施形態によれば、ターゲットの表面に複数の凹部や凸部が設けられているので、スパッタ粒子の指向性を向上させることが可能となる。また、ターゲットの表面がドーム状に形成されているので、ターゲットを効率良く使用してスパッタできる。したがって、ターゲットを効率良く使用しつつ、均一な面内膜厚を有した薄膜（フラットな膜）をウエハ上に堆積させることが可能となる。
【００５３】
また、ターゲットの表面がドーム状であるので、ターゲットの表面が平面である場合よりも、ウエハＷ上にスパッタリングされる薄膜を平坦に形成することが可能となる。これは、ターゲットの表面がドーム状の場合、ターゲットの外周部（中心部以外）がウエハＷの外側を向いているからである。ターゲットの外周部がウエハＷの外側を向いていることにより、ウエハＷの中心部には、薄膜が形成されにくくなる。このため、ウエハＷの中心部が、ウエハＷの外周部よりも厚く成膜されることを緩和できる。そして、ターゲットの表面に複数の凹部や凸部が設けられていることと、ターゲットの表面がドーム状であることの相乗効果により、平坦な薄膜をウエハ上に堆積させることが可能となる。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１Ａ〜１Ｊ…ターゲット、５ａ，１５，１７，１９，２１，２３，２５…凹部、５ｂ，１４，２７…底面、５ｃ，１６，１８，２０，２２，２４，２６…頂上面、１３，２８…凸部、１００…スパッタリング装置、Ｎ１，Ｎ２，Ｓ１，Ｓ２…磁石、Ｐ…ターゲット原子、Ｗ…ウエハ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜形成に用いられるターゲット原子を含んで構成され、
前記ターゲット原子がスパッタされるスパッタ面側の表面にスパッタ面の中心からの距離に応じた同心円状の厚みを持たせることによって前記スパッタ面がドーム状の形状を含んだ構成となるよう前記スパッタ面が湾曲させられるとともに、湾曲させられた前記スパッタ面の表面に複数の凹凸形状部が形成され、
前記凹凸形状部は、前記スパッタ面の凹部位置から所定の角度で斜め方向に叩き出されたターゲット原子を前記凹凸形状部の側壁に衝突させることで、前記斜め方向に叩き出されたターゲット原子が前記スパッタ面から放出されることを防ぐことを特徴とするスパッタリング用ターゲット。
【請求項２】
前記凹凸形状部は、それぞれマトリックス状に所定の間隔で前記スパッタ面の表面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング用ターゲット。
【請求項３】
前記凹凸形状部は、それぞれ円環形状を有するとともに、前記スパッタ面の表面に所定の間隔で同心円状に並べられていることを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング用ターゲット。
【請求項４】
前記凹凸形状部のうち、各凸部の底側にＮ極の磁石とＳ極の磁石とが交互に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスパッタリング用ターゲット。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１つに記載のスパッタリング用ターゲットを用いて半導体装置を製造することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
薄膜形成に用いられるターゲット原子を含んで構成され、
前記ターゲット原子がスパッタされるスパッタ面側の表面にスパッタ面の中心からの距離に応じた同心円状の厚みを持たせることによって前記スパッタ面がドーム状の形状を含んだ構成となるよう前記スパッタ面が湾曲させられるとともに、湾曲させられた前記スパッタ面の表面に複数の凹凸形状部が形成され、
前記凹凸形状部は、前記スパッタ面の凹部位置から所定の角度で斜め方向に叩き出されたターゲット原子を前記凹凸形状部の側壁に衝突させることで、前記斜め方向に叩き出されたターゲット原子が前記スパッタ面から放出されることを防ぐことを特徴とするスパッタリング用ターゲット。
【請求項２】
前記凹凸形状部は、それぞれマトリックス状に所定の間隔で前記スパッタ面の表面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング用ターゲット。
【請求項３】
前記凹凸形状部は、それぞれ円環形状を有するとともに、前記スパッタ面の表面に所定の間隔で同心円状に並べられていることを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング用ターゲット。
【請求項４】
前記凹凸形状部のうち、各凸部の底側にＮ極の磁石とＳ極の磁石とが交互に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスパッタリング用ターゲット。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１つに記載のスパッタリング用ターゲットを用いて半導体装置を製造することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１５３９６６（Ｐ２０１２−１５３９６６Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３５３（Ｐ２０１１−１６３５３）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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