专利名称：粉粒产生少的溅射靶的制作方法
技术领域：
本发明涉及粉粒产生少的溅射靶及其表面加工方法。
背景技术：
作为形成薄膜的手段，溅射法已经是众所周知的技术。其基本原理是，在氩气等稀 薄气体中，在要形成薄膜的基板(阳极侧)和与之隔开稍许距离对置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，由此产生的氩离子轰击作为阴极物 质的靶，并通过该能量使靶物质向外部飞出(击出)，由此将该飞出的物质沉积至对置的基 板面上。利用该溅射原理的薄膜形成装置有很多，如二极偏压溅射装置、高频溅射装置、等 离子体溅射装置等，而基本原理相同。形成薄膜的物质成为氩离子的标靶，因此称为靶，其具有的特征是，由于是由离子 的轰击能量产生的物质，因此构成靶的薄膜形成物质以原子状或该原子集合成簇状的形式 沉积到基板上，由此形成微细且致密的薄膜，因而现在广泛应用于各种电子部件中。近来，这样的薄膜形成中所利用的溅射开始要求非常高级的成膜方法，而如何使 制成的薄膜具有很少的缺陷，已成为重大课题。在溅射中这样产生的缺陷不仅是由溅射方法引起的，很多时候是由于靶本身引起 的。作为这样由靶引起的产生缺陷的原因有产生粉粒和产生结瘤。从靶溅射出(飞出)的物质按道理会附着到对置的基板上，但不一定垂直地进行 溅射，而是向各个方向飞来。这样的飞来物质会附着到基板以外的溅射装置内的仪器上，有 时其会剥落并漂浮，并再次附着到基板上。这样的物质称为粉粒，其并不是本来预定的薄膜物质，且多以大的簇状形式附着， 因此，在例如电子仪器的微细布线膜上会造成短路，从而导致产生不合格品。已知这样的粉 粒的产生起因于从靶飞来的物质，即根据靶的表面状态而增减。另外，一般而言，靶面的物质并不会通过溅射均勻地减少(侵蚀)，而是根据构成 物质和溅射装置的固有特性、电压施加方法等，具有特定的区域例如以环状被侵蚀的倾向。 另外，根据靶物质的种类或靶的制造方法，有时靶上会残留无数粒状的突起物质，即会形成 称为结瘤的物质。这是薄膜形成物质之一，因此不会直接对薄膜造成影响，但是已观察到，该结瘤的 突起上会产生微小的电弧(微弧)，这是粉粒增大的原因。另外，结瘤大量产生时，溅射速率发生变化(延迟)，不能对成膜进行控制。有时， 该粗大的结瘤会剥落并附着到基板上。在此情况下，结瘤本身成为巨大的妨碍原因。正因为如此，有时要暂时停止溅射， 进行除去结瘤的操作。这将引起操作效率降低的问题。近来，靶并非由均一物质构成，而多以金属间化合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、 其它物质混合在具有延展性的基质相内的状态进行使用。这种情况下产生的问题是，尤其会较多地产生结瘤和粉粒。作为现有技术公开的有，在高熔点金属合金用溅射靶的表面部上，除去机械加工 时产生的微小裂纹或缺陷部等加工缺陷层(破碎层)而得到的溅射靶(参见专利文献1)； 或者调节溅射靶的表面粗糙度，并减少残留污染物的量、表面的氢含量以及加工变质层的 厚度，从而使膜均勻化，并抑制结瘤和粉粒产生的技术(参见专利文献2)。但是，现实情况是虽然预想结瘤和粉粒的产生会对靶的表面状态造成较大影响， 这些仍是没有解决问题。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
发明内容
本发明的目的在于提供对金属间化合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、其它无延展 性的物质大量存在于富有延展性的基质相内的靶的表面进行改善，从而在溅射时可以防止 或抑制结瘤和粉粒产生的表面特性优良的溅射靶及其表面加工方法。本发明提供，1) 一种粉粒产生少的溅射靶，其为金属间化合物、氧化物、碳化物、 碳氮化物、其它无延展性的物质以 50%的体积比率存在于富有延展性的基质相内的 靶，其特征在于在所述溅射靶的表面，中心线平均表面粗糙度Ra为0. 1 μ m以下，十点平均 粗糙度Rz为0. 4 μ m以下，局部峰间距离(粗糙度图形)AR为120 μ m以下，波纹度图形平 均长度AW为1500 μ m以上；2)如1)所述的溅射靶，其特征在于，在富有延展性的基质相 内，金属间化合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、其它无延展性的物质具有以平均粒径计至少 0. 5 50 μ m的尺寸。另外，本发明提供，3) —种粉粒产生少的溅射靶的表面加工方法，其特征在于，预 先利用切削加工对金属间化合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、其它无延展性的物质以 50 %的体积比率存在于富有延展性的基质相内的靶的表面进行一次加工，然后利用研磨 进行精加工，从而形成中心线平均表面粗糙度Ra为0. Iym以下，十点平均粗糙度Rz为 0. 4 μ m以下，局部峰间距离(粗糙度图形)AR为120 μ m以下，波纹度图形平均长度AW为 1500 μ m以上的平缓的表面；4)如3)所述的溅射靶的表面加工方法，其特征在于，通过利用 切削加工进行一次加工，从靶材的表面切削Imm IOmm的范围；5)如3)或4)所述的溅射 靶的表面加工方法，其特征在于，通过利用研磨进行精加工，从利用切削加工进行一次加工 后的表面研磨Iym 50 μπι的范围。发明效果本发明通过预先利用切削加工对金属间化合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、其它 无延展性的物质以 50%的体积比率存在于富有延展性的基质相内的靶的表面进行 一次加工，然后利用研磨进行精加工，从而得到具有平缓表面的表面特性优良的靶，并且通 过用该靶进行溅射，具有使粉粒产生和使用靶之后的结瘤产生显著减少的优良效果。
具体实施例方式作为本发明的表面加工对象的靶，是富有延展性的基质相和在该基质相中金属间 化合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、其它无延展性的物质以 50%的体积比率混合存在的靶。这样的靶的典型例子为磁性材料，作为具有延展性的材料可以列举例如Co、Cr、Pt、 B等。但是，本发明并不限于这些材料，其它同样的材料也可适用，这是不言而喻的。将这样的无延展性物质混合存在的靶材例如利用车刀进行切削加工时，以金属间化合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、其它无延展性物质存在的位置为起点，会形成裂纹、由 脱落造成的凹坑，并根据情况会形成碎片在凹坑中残留样的瑕疵(伤痕)。无延展性的材料部分即使以平均粒径为0. 5 50 μ m以上的尺寸均勻且微细分 散，这样的鬼面缺陷也容易发生。另外，测定该情况下的硬度时，富有延展性的基质相的维 氏硬度为400以下，而金属间化合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、其它无延展性的物质的维 氏硬度为400以上，很多情况下其硬度差为1. 5倍。因此，在这样的情况下，本发明的表面加工方法会尤其发挥功效。本发明通过利用切削加工进行一次加工来进行从靶材的表面切削优选Imm IOmm范围的一次加工，然后利用研磨进行精加工。切削Imm IOmm范围的理由是为了有效 除去其之前形成的靶材表面的缺陷。切削优选通过使用车刀或刀片的车床加工进行。通过该切削加工(一次加工)，如上所述，会产生裂纹、由脱落造成的凹坑等缺陷， 使用例如#80 #400的粗磨粒的砂纸或磨石将其进行研磨。由此，消去所述裂纹、由脱落 造成的凹坑等缺陷，并形成平滑的靶面。#80 #400的粗磨粒的砂纸或磨石，可有效地除去由切削加工产生的以金属间化 合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、其它无延展性的物质为起点的缺陷，并且是能够制作含有 富有延展性的基质相的平滑表面的最适范围。此时，不需要进行镜面研磨，只要能够除去裂 纹脱落、凹坑就可以。制作平滑且没有裂纹、由脱落造成的凹坑等表面缺陷的靶时，考虑从一开始就用 #80 #400的粗磨粒的砂纸或磨石进行研磨。但是该情况会造成的问题是，研磨加工需要 的时间延长并且富有延展性的基质物质附着在磨石上从而增大磨石的维护频率。而且，尤其若以手工加工进行研磨加工，则即使在表面粗糙度没有差别的情况下， 也容易引起外周和中心部被大量研磨，从而造成在靶表面产生波纹的问题。因此，不进行切 削加工而只通过研磨加工进行靶的表面加工事实上是不能实施的。其次，本申请发明在通过使用车床的切削加工进行一次加工并精加工为靶形状 后，进行包含滴加纯水的湿式一次研磨一滴加氧化铝研磨剂的湿式二次研磨的工序的 SSP (溅射靶表面抛光)加工。由此可以达到，中心线平均表面粗糙度Ra为0. ιμπι以下，十 点平均粗糙度Rz为0.4μπι以下，局部峰间距离(粗糙度图形)AR为120 μ m以下，波纹度 图形平均长度AW为1500 μ m以上，并且靶表面可以得到平滑并且非常平缓的表面。另外，关于中心线平均表面粗糙度Ra、十点平均粗糙度Rz、局部峰间距离(粗糙度 图形)AR和波纹度图形平均长度AW，是按JIS规定的表面粗糙度的定义(参见JIS B0601、 JIS B0631)，因此省略说明。在本发明中重要的是，通过设定中心线平均表面粗糙度Ra为0. 1 μ m以下，十点平均粗糙度Rz为0. 4 μ m以下，局部峰间距离(粗糙度图形)AR为120 μ m以下，波纹度图形 平均长度AW为1500 μ m以上，得到具有平缓表面的溅射靶。由此，可以对在富有延展性的基质相内大量存在金属间化合物、氧化物、碳化物、 碳氮化物、其它无延展性的物质的靶的表面进行改善，并且可以得到溅射时能够防止或抑制结瘤和粉粒产生的显著效果。实施例和比较例接下来，对实施例进行说明。另外，本实施例仅是示出本发明的一个例子，本发明 并不限于该实施例。实施例1在本实施例1中，以Co、Cr、Pt、B为原料，通过包含熔解和轧制的制造工序制造成 靶原材料，对所述靶原材料通过利用车床的切削进行一次加工、并精加工成靶形状，之后再 进行包含滴加纯水的湿式一次研磨一滴加氧化铝研磨剂的湿式二次研磨的工序的SSP(溅 射靶表面抛光)加工来调节表面，从而得到靶。该表面粗糙度调节后的靶的平均表面粗糙度，即中心线平均表面粗糙度Ra、十点 平均粗糙度Rz、局部峰间距离(粗糙度图形)AR、波纹度图形平均长度AW的测定结果在表 1中示出。测定点为靶表面的3点，表1中所示的数值为3点的平均值。如该表 1 所示，Ra 为 0. 053 μ m，Rz 为 0. 337 μ m，AR 为 119. 87 μ m，AW 为 1567. 40 μ m。任一项都处于本发明“中心线平均表面粗糙度Ra为0. 1 μ m以下，十点平均粗 糙度Rz为0. 4 μ m以下，局部峰间距离(粗糙度图形)AR为120 μ m以下，波纹度图形平均 长度AW为1500 μ m以上”的范围内，从而可以得到表面粗糙度小，并且非常平缓的靶表面。然后使用该靶，在1. 5Pa的Ar气氛中、在30w/cm2的DC溅射条件下，在基板上形 成溅射膜。观察进行溅射时的粉粒，所述粉粒的尺寸约为20μπιΧ20μπι( “长径X短径”，以 下同样)以下，与约10 μ mX约10 μ m的氧化物粒径的差异小，剥落率大大减少。该结果同 样在表1中示出。另外，可以将由粉粒引起的不合格率的产生降低至1.8%。表 权利要求
一种粉粒产生少的溅射靶，其为金属间化合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、其它无延展性的物质以1％～50％的体积比率存在于富有延展性的基质相内的靶，其特征在于，在所述溅射靶的表面，中心线平均表面粗糙度Ra为0.1μm以下，十点平均粗糙度Rz为0.4μm以下，局部峰间距离(粗糙度图形)AR为120μm以下，波纹度图形平均长度AW为1500μm以上。
2.如权利要求1所述的溅射靶，其特征在于，在富有延展性的基质相内，金属间化合 物、氧化物、碳化物、碳氮化物、其它无延展性的物质具有以平均粒径计至少0. 5 50 y m的 尺寸。
3.一种粉粒产生少的溅射靶的表面加工方法，其特征在于，预先利用切削加工对金属 间化合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、其它无延展性的物质以 50%的体积比率存在 于富有延展性的基质相内的靶的表面进行一次加工，然后利用研磨进行精加工，由此形成 中心线平均表面粗糙度Ra为0. 1 y m以下，十点平均粗糙度Rz为0. 4 y m以下，局部峰间距 离(粗糙度图形)AR为120i!m以下，波纹度图形平均长度AW为1500i!m以上的平缓表面。
4.如权利要求3所述的溅射靶的表面加工方法，其特征在于，通过利用切削加工进行 一次加工，从靶材的表面切削1mm 10mm的范围。
5.如权利要求3或4所述的溅射靶的表面加工方法，其特征在于，通过利用研磨进行精 加工，从利用切削加工的一次加工后的表面研磨1 P m 50 y m的范围。
全文摘要
本发明提供一种粉粒产生少的溅射靶，其为金属间化合物、氧化物、碳化物、碳氮化物、其它无延展性的物质以1％～50％的体积比率存在于富有延展性的基质相内的靶，其特征在于在所述溅射靶的表面，中心线平均表面粗糙度Ra为0.1μm以下，十点平均粗糙度Rz为0.4μm以下，局部峰间距离(粗糙度图形)AR为120μm以下，波纹度图形平均长度AW为1500μm以上。本发明提供对无延展性物质大量存在的靶的表面进行改善，并且可以防止或抑制溅射时产生结瘤和粉粒的溅射靶及其表面加工的方法。
文档编号C23C14/34GK101990584SQ20098011244
公开日2011年3月23日 申请日期2009年3月27日 优先权日2008年4月3日
发明者小出启 申请人:Jx日矿日石金属株式会社