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JP2003201560A - Sputtering target and manufacturing method - Google Patents

Sputtering target and manufacturing method

Info

Publication number
JP2003201560A
JP2003201560A JP2002004967A JP2002004967A JP2003201560A JP 2003201560 A JP2003201560 A JP 2003201560A JP 2002004967 A JP2002004967 A JP 2002004967A JP 2002004967 A JP2002004967 A JP 2002004967A JP 2003201560 A JP2003201560 A JP 2003201560A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sputtering target
diameter
target
measurement
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002004967A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Watanabe
高志 渡辺
Takashi Ishigami
隆 石上
Koichi Watanabe
光一 渡邊
Yukinobu Suzuki
幸伸 鈴木
Naomi Fujioka
直美 藤岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2002004967A priority Critical patent/JP2003201560A/en
Publication of JP2003201560A publication Critical patent/JP2003201560A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering target by which the generation of particles and dust during sputtering operation can be effectively reduced and film- deposition operation can be continued with stability by suppression of abnormal electric discharge and, further, constituents are uniformly dispersed and resultantly a wiring film, etc., having excellent uniformity (in-plane isotropy) of characteristics, such as oxidation resistance and thickness, can be deposited and also to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: This sputtering target has a composition containing 5 to 60 atomic % aluminum and having the balance composed essentially of titanium. When this sputtering target is subjected to Al mapping by EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) analysis, the frequency of existence of a zone of Al segregation, in which the diameter of a minimum circle which encloses stringing parts having ≥400 number of counts of sensitivity in 200 μm<SP>2</SP>measurement area is ≥2 μm, is made to ≤5 pieces in the above measurement area. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリングタ
ーゲットおよびその製造方法に係り、特に半導体装置の
電極や配線材料としての薄膜をターゲットのスパッタリ
ングによって形成する場合に、スパッタ操作中における
パーティクルの発生を効果的に低減でき、異常放電を抑
制して安定的に成膜操作を継続することが可能であり、
さらに半導体装置の耐酸化性を向上させて耐久性を高め
ると共に製品歩留まりを大幅に向上させることが可能な
スパッタリングターゲットおよびその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering target and a method for manufacturing the same, and more particularly, when a thin film as an electrode or a wiring material of a semiconductor device is formed by sputtering the target, the generation of particles during the sputtering operation is effective. It is possible to reduce abnormally, suppress abnormal discharge and continue the film formation operation stably.
Further, the present invention relates to a sputtering target capable of improving the oxidation resistance of a semiconductor device to enhance its durability and significantly improving the product yield, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、LSIや液晶、PDP等のエレク
トロニクス分野、磁気記録分野で使用される各種半導体
デバイスの構成技術は飛躍的な進歩をとげており、高容
量化、高出力化および高集積化の傾向が、さらに進展し
ている。例えば、DRAMにおいては、ギガバイト級の
製品が既に市場に流通している。一方、強誘電体薄膜を
キャパシタに用いた強誘電性RAM(FeRAM)やT
MR素子を使用したMRAMなど、従来のDRAMを代
替するメモリ−開発も促進されており、一部は既に製品
化されている。
2. Description of the Related Art In recent years, the construction technology of various semiconductor devices used in the fields of electronics such as LSIs, liquid crystals, and PDPs, and magnetic recording has made remarkable progress, and has achieved high capacity, high output, and high integration. The tendency to change is further developing. For example, in DRAM, gigabyte-class products are already in the market. On the other hand, a ferroelectric RAM (FeRAM) or T using a ferroelectric thin film as a capacitor
Development of a memory that replaces a conventional DRAM, such as an MRAM using an MR element, has been promoted, and a part of the memory has already been commercialized.

【0003】これらの半導体デバイスは多数の薄膜から
成る多層構造を有しており、異種薄膜での界面反応性や
相互拡散性、薄膜の密着性などがデバイス特性を決定す
る非常に重要なポイントとなる。
These semiconductor devices have a multi-layered structure composed of a large number of thin films, and the interfacial reactivity, mutual diffusivity, adhesion of the thin films, and the like in different kinds of thin films are very important points for determining device characteristics. Become.

【0004】最近、従来から用いられてきたポリシリコ
ン電極に替えて、Pt、Ir、Ruなどの貴金属系材料
もしくはIrOx、PtOx、RuOxなどの貴金属酸
化物系材料から成る電極を用いて、BaSrTiOx、
PbZrTiOxなどから成る強誘電体薄膜を用いたキ
ャパシタ膜を上下一対の電極で挟み込んだ構造が一般的
に採用されている。上記キャパシタ薄膜を形成する際の
処理温度は、半導体製造プロセスでは非常に高温とな
り、600℃以上の高い処理温度が要求される。また、
酸化物を形成する必要から、酸素雰囲気下で成膜処理を
実施する場合が多い。
Recently, in place of the polysilicon electrode which has been used conventionally, an electrode made of a noble metal-based material such as Pt, Ir, Ru or a noble metal oxide-based material such as IrOx, PtOx, RuOx is used, and BaSrTiOx,
A structure in which a capacitor film using a ferroelectric thin film made of PbZrTiOx or the like is sandwiched between a pair of upper and lower electrodes is generally adopted. The processing temperature for forming the capacitor thin film is extremely high in the semiconductor manufacturing process, and a high processing temperature of 600 ° C. or higher is required. Also,
Since it is necessary to form an oxide, the film forming process is often performed in an oxygen atmosphere.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のような高温条件
下でかつ酸素雰囲気中で遂行されるプロセスでは、強誘
電体酸化物に含有される酸素が下部電極部方向に拡散し
て、電極とキャパシタとの界面において貴金属酸化物が
形成され易く、その酸化物による体積膨張によって剥離
が生じやすい問題点があった。そこで、電極とキャパシ
タとの間に拡散防止層を形成することで上記問題を回避
する対策が採用されている。
In the process carried out under the high temperature condition and in the oxygen atmosphere as described above, oxygen contained in the ferroelectric oxide diffuses toward the lower electrode portion to form an electrode. There is a problem that a noble metal oxide is easily formed at the interface with the capacitor and peeling is likely to occur due to volume expansion of the oxide. Therefore, a measure is taken to avoid the above problem by forming a diffusion prevention layer between the electrode and the capacitor.

【0006】上記拡散防止層を形成する材料としては、
一般的にはTiNやTaNなどが用いられる場合が多か
ったが、現在はTiAlNが注目されている。このTi
AlN製拡散防止層は、熱的・化学的に安定であり、耐
酸化性に優れた特性を有している。現状は、キャパシタ
膜の安定化を図るため、薄膜を形成する際の処理温度
が、より高温側にシフトしており、700℃付近まで到
達している。
As a material for forming the diffusion preventing layer,
In general, TiN and TaN were used in many cases, but TiAlN is currently drawing attention. This Ti
The AlN diffusion prevention layer is thermally and chemically stable and has excellent oxidation resistance. At present, in order to stabilize the capacitor film, the processing temperature at the time of forming the thin film is shifting to a higher temperature side, and reaches about 700 ° C.

【0007】しかし、Al含有量が60at%以上にな
ると、逆に耐酸化性が劣化し易く、Oやその他の可動
イオンなどが簡単に拡散防止層を通り抜けてしまう現象
が生じる。この結果から、Al含有量は60at%まで
の範囲に制限されている。
However, when the Al content is 60 at% or more, on the contrary, the oxidation resistance is easily deteriorated, and a phenomenon occurs in which O 2 and other mobile ions easily pass through the diffusion prevention layer. From this result, the Al content is limited to the range up to 60 at%.

【0008】一方、一般的に半導体や液晶に使用される
膜を形成するスパッタリングターゲットに要求される項
目として、不純物が重要なファクターとなる。例えば、
UやThなどの放射線元素は、MOS素子の信頼性に悪
影響を及ぼすことや、Na、Kなどのアルカリ金属は、
MOS素子の界面特性の劣化を引き起こす要因として挙
げられている。
On the other hand, impurities are an important factor as an item generally required for a sputtering target for forming a film used for semiconductors and liquid crystals. For example,
Radiation elements such as U and Th adversely affect the reliability of MOS devices, and alkali metals such as Na and K
It is mentioned as a factor that causes deterioration of the interface characteristics of the MOS device.

【0009】前記TiAlN製拡散防止層の形成方法と
しては、Ti−Al合金製のスパッタリングターゲット
を使用し、ArとNの混合ガスを用いた反応性スパッ
タ法を用いることが一般的である。
As a method for forming the TiAlN diffusion prevention layer, it is general to use a sputtering target made of a Ti--Al alloy and a reactive sputtering method using a mixed gas of Ar and N 2 .

【0010】この反応性スパッタ法で使用されているT
i−Al合金製スパッタリングターゲットは、前述した
組成や不純物の影響などを考慮し、以下のような工程を
経て製造されている。すなわち、溶解法を用いて所定組
成のインゴットを作製した後に、ターゲットに要求され
る微細結晶粒径化を満足させるために、適宜熱処理を含
む鍛造や圧延などの熱間塑性加工を施してスパッタリン
グターゲットとする製造方法が一般的である。
The T used in this reactive sputtering method
The i-Al alloy sputtering target is manufactured through the following steps in consideration of the influence of the above-described composition and impurities. That is, after producing an ingot of a predetermined composition using the melting method, in order to satisfy the fine grain size required for the target, hot sputtering including forging and rolling including appropriate heat treatment is applied to the sputtering target. Is generally used.

【0011】しかしながら、Al含有量が30〜60a
t%であるターゲットの組成範囲では、高硬度な金属間
化合物であるTiAlやTiAlなどが析出し易
く、ターゲット材の塑性加工が困難になるという問題が
発生する。
However, the Al content is 30 to 60a.
In the target composition range of t%, high hardness intermetallic compounds such as Ti 3 Al and TiAl 3 are easily deposited, which causes a problem that the plastic working of the target material becomes difficult.

【0012】一方、不純物によるターゲットの汚染を防
止する観点から、所定のターゲットサイズに合わせたル
ツボを用意し、不純物を遮断した状態で溶解インゴット
を調製し、このインゴットをスライスすることにより、
所定サイズのターゲットを作製することも可能である。
On the other hand, from the viewpoint of preventing the target from being contaminated with impurities, a crucible that matches a predetermined target size is prepared, a molten ingot is prepared in a state where impurities are blocked, and the ingot is sliced,
It is also possible to produce a target of a predetermined size.

【0013】しかしながら、上記溶解法により調製した
インゴットから成るターゲットの結晶粒径は数mmと粗
大であり、かつその結晶粒径のばらつきも極めて大き
い。この結晶粒径の大小は、スパッタリング時における
パーティクルやダストの発生に大きく影響を及ぼすこと
が既に知られており、DRAMやTFT素子などの形成
時に欠陥を引き起こす大きな要因となり、半導体デバイ
スの製造歩留りを低下させる問題点がある。また、配線
膜中に取り込まれたダストやパーティクルは、エレクト
ロマイグレーションやストレスマイグレーションの発生
原因ともなる。
However, the crystal grain size of the target made of the ingot prepared by the above-mentioned melting method is as large as several mm, and the variation of the crystal grain size is extremely large. It is already known that the size of this crystal grain size has a great influence on the generation of particles and dust during sputtering, which is a major factor causing defects during the formation of DRAM, TFT elements, etc., and increases the manufacturing yield of semiconductor devices. There is a problem that lowers it. In addition, dust and particles taken in the wiring film also cause electromigration and stress migration.

【0014】また、ターゲットの結晶粒径のばらつき
は、スパッタして得られる薄膜の膜厚均一性に悪影響を
及ぼすことが知られている。これらの観点から判断する
と、上記のような、溶解法によりインゴットを調製した
後に熱間塑性加工を実施し、さらに再結晶化処理を実施
してターゲットを製造する手法は好適なものではない。
Further, it is known that variations in the crystal grain size of the target adversely affect the film thickness uniformity of the thin film obtained by sputtering. Judging from these viewpoints, the above-described method of producing a target by preparing an ingot by a melting method, then performing hot plastic working, and further performing recrystallization treatment is not suitable.

【0015】一方、ターゲットの粒径を適正にする観点
から、焼結法に基づく製造方法も広く採用されている。
この製造方法は、ターゲットサイズに制約される溶解法
を用いたプロセスに比べると、ターゲットサイズによる
制約は少なく、またターゲット組成を均一化する上で好
適な方法である。
On the other hand, a manufacturing method based on the sintering method is also widely adopted from the viewpoint of making the particle diameter of the target appropriate.
This manufacturing method is less restricted by the target size than a process using a melting method restricted by the target size, and is a method suitable for making the target composition uniform.

【0016】しかしながら、不純物の観点から考慮する
と、原料粉末混合体の作製時に、数百〜数千ppm程度
の高濃度の不純物元素による汚染があり、また原料粉末
の表面積が極めて大きいため、不純物ガス成分が多量に
吸着されてターゲットに混入する問題点がある。このよ
うな原料粉末を使用し焼結を実施してターゲットを調製
しても、ガス成分や他の不純物成分の低減化が不可能で
あり、ターゲットの高純度化には不適である。
However, from the viewpoint of impurities, when the raw material powder mixture is produced, there is contamination by a high concentration of impurity elements of several hundred to several thousand ppm, and the surface area of the raw material powder is extremely large. There is a problem that a large amount of components are adsorbed and mixed into the target. Even if a target is prepared by sintering using such a raw material powder, it is not possible to reduce gas components and other impurity components, and it is unsuitable for high-purity targets.

【0017】また、ターゲット組織内のTi成分および
Al成分の分散状態も膜特性に大きな影響を及ぼす。こ
れは、TiとAlとの融点(Ti:1675℃、Al:
660℃)の差に起因するものであり、Ti成分および
Al成分の偏析を生じているターゲットを用いてスパッ
タリングを行うと、膜の耐熱性および耐酸化性が部分的
に劣化してしまう問題点もあった。その結果、電子デバ
イスの特性不良や耐久性および信頼性が低下するという
不具合を招き、また半導体製品の製造歩留りが大幅に低
下するなどの深刻な問題が生起している。
Further, the dispersion state of the Ti component and the Al component in the target structure has a great influence on the film characteristics. This is the melting point of Ti and Al (Ti: 1675 ° C., Al:
660 ° C.), and when sputtering is performed using a target in which Ti and Al components are segregated, the heat resistance and oxidation resistance of the film are partially deteriorated. There was also. As a result, there are serious problems such as poor characteristics of electronic devices, deterioration of durability and reliability, and a significant decrease in manufacturing yield of semiconductor products.

【0018】本発明は上記従来の課題を解決するために
成されたものであり、特に半導体装置の電極や配線材料
としての薄膜をスパッタリングによって形成する場合
に、スパッタ操作中におけるパーティクルやダストの発
生を効果的に低減でき、異常放電を抑制して安定的に成
膜操作を継続することが可能であり、さらに構成成分が
極めて均一に分散しており、耐酸化性や厚さ等の特性均
一性(面内均一性)に優れた配線膜等を効率的に形成す
ることが可能であり、半導体装置の耐酸化性を向上させ
て耐久性を高めると共に製品歩留まりを大幅に向上させ
ることが可能なスパッタリングターゲットおよびその製
造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and particularly when a thin film as an electrode or wiring material of a semiconductor device is formed by sputtering, particles and dust are generated during the sputtering operation. Can be effectively reduced, abnormal discharge can be suppressed, and stable film formation operation can be continued. Furthermore, the constituent components are dispersed extremely uniformly, and the characteristics such as oxidation resistance and thickness are uniform. It is possible to efficiently form a wiring film, etc. with excellent properties (in-plane uniformity), improve the oxidation resistance of the semiconductor device, improve durability, and significantly improve the product yield. An object of the present invention is to provide a sputtering target and a manufacturing method thereof.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するため、特に高純度のTi−Al合金系スパッタ
リングターゲットを対象として種々の検討を重ねた結
果、以下のような知見を得た。すなわち、真空溶解法に
て調製した母合金を回転電極法により所定粒径の合金粉
末とし、これを焼結したときに、偏析が少なく構成成分
が均一に分散し、パーティクルや異常放電の発生が少な
いターゲットが初めて得られ、このターゲットを使用し
てスパッタリングを実施したときに、耐酸化性、密着
性、膜厚等の面内均一性が優れた配線膜等を効率的に形
成できるという知見を得た。本発明は上記知見に基づい
て完成されたものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned objects, the present inventors have made various investigations, particularly for a high-purity Ti--Al alloy-based sputtering target, and as a result, have obtained the following findings. It was That is, the mother alloy prepared by the vacuum melting method was made into an alloy powder having a predetermined particle diameter by the rotating electrode method, and when this was sintered, segregation was small and the constituent components were uniformly dispersed, and the generation of particles and abnormal discharge occurred. We found that a small number of targets were obtained for the first time, and when sputtering was performed using this target, it was possible to efficiently form a wiring film, etc. with excellent in-plane uniformity such as oxidation resistance, adhesion, and film thickness. Obtained. The present invention has been completed based on the above findings.

【0020】すなわち、本発明に係るスパッタリングタ
ーゲットは、アルミニウム(Al)を5〜60原子%含
有し、残部成分が実質的にチタン(Ti)から成るスパ
ッタリングターゲットにおいて、EPMA(Elect
ron Probe Micro Analyser)
解析によるAlのマッピングを実施した場合に、200
μm四方の測定領域内で測定感度のカウント数が400
以上である連なった部分を囲む最小円の直径が2μm以
上であるAl偏析部の存在数が上記測定領域内で5個以
下であることを特徴とする。
That is, the sputtering target according to the present invention is a sputtering target which contains aluminum (Al) in an amount of 5 to 60 atomic% and the remaining component is substantially titanium (Ti).
ron Probe Micro Analyzer)
When Al mapping by analysis is carried out, 200
The count number of measurement sensitivity is 400 within the measurement area of square μm.
It is characterized in that the number of Al segregated portions in which the diameter of the smallest circle surrounding the continuous portion is 2 μm or more is 5 or less in the measurement region.

【0021】また、上記スパッタリングターゲットにお
いて、前記EPMA解析によるチタンのマッピングを実
施した場合に、200μm四方の測定領域内で測定感度
のカウント数が3500以上である連なった部分を囲む
最小円の直径が2μm以上であるTi偏析部の存在数が
上記測定領域内で5個以下であることが好ましい。
Further, in the above sputtering target, when the mapping of titanium by the EPMA analysis is performed, the diameter of the smallest circle that surrounds the continuous portion where the count number of the measurement sensitivity is 3500 or more in the measurement area of 200 μm square is It is preferable that the number of Ti segregated portions having a size of 2 μm or more is 5 or less in the measurement region.

【0022】さらに、上記スパッタリングターゲットに
おいて、前記EPMA解析によるAlのマッピングを実
施した場合に、200μm四方の測定領域を等面積に4
分割した各分割領域で、それぞれ測定感度のカウント数
が400以上であるAl偏析部の面積比率を測定したと
きに、各分割領域での面積比率のばらつきが30%以内
であることが好ましい。
Further, in the above sputtering target, when Al mapping was performed by the EPMA analysis, the measurement area of 200 μm square was divided into four equal areas.
In each of the divided regions, when the area ratio of the Al segregated portion whose measurement sensitivity count number is 400 or more is measured, the variation in the area ratio in each divided region is preferably within 30%.

【0023】また、上記スパッタリングターゲットにお
いて、前記EPMA解析によるTiのマッピングを実施
した場合に、200μm四方の測定領域を等面積に4分
割した各分割領域で、それぞれ測定感度のカウント数が
4700以上であるTi偏析部の面積比率を測定したと
きに、各分割領域での面積比率のばらつきが30%以内
であることが好ましい。
Further, in the above sputtering target, when the Ti mapping by the EPMA analysis was carried out, the measurement area of 200 μm square was divided into four equal areas, and the count number of the measurement sensitivity was 4700 or more. When the area ratio of a certain Ti segregated portion is measured, it is preferable that the variation of the area ratio in each divided region is within 30%.

【0024】さらに、上記スパッタリングターゲットに
おいて、前記Al偏析部の最大径がφ30μm以下であ
ることが好ましく、さらに前記Ti偏析部の最大径がφ
30μm以下であることが好ましい。
Further, in the above sputtering target, the maximum diameter of the Al segregated portion is preferably 30 μm or less, and the maximum diameter of the Ti segregated portion is φ.
It is preferably 30 μm or less.

【0025】また本発明に係るスパッタリングターゲッ
トの製造方法は、アルミニウムを5〜60原子%含有
し、残部成分が実質的にチタンから成るスパッタリング
ターゲットであり、EPMA解析によるAlのマッピン
グを実施した場合に、200μm四方の測定領域内で測
定感度のカウント数が400以上である連なった部分を
囲む最小円の直径が2μm以上であるAl偏析部が上記
測定領域内に5個以下存在するスパッタリングターゲッ
トの製造方法において、アルミニウム含有量が5〜60
原子%となるようにアルミニウム材とチタン材とを配合
して原料体を調製する工程と、上記原料体を真空溶解法
により融解し凝固せしめて、Ti−Al母合金を調製す
る工程と、調製したTi−Al母合金を回転電極法によ
り融解分散せしめることによりアルミニウムを5〜60
at%含有した粒径500μm以下のTi−Al合金粉
末を調製する工程と、得られたTi−Al合金粉末を成
形焼結してTi−Al合金焼結体を作製し、スパッタリ
ングターゲットとする工程とを備えることを特徴とす
る。
Further, the method for producing a sputtering target according to the present invention is a sputtering target which contains aluminum in an amount of 5 to 60 atomic% and the balance of which is substantially titanium, and when Al mapping is performed by EPMA analysis. , Manufacture of a sputtering target in which there are 5 or less Al segregated portions having a diameter of a minimum circle of 2 μm or more surrounding a continuous portion having a count number of measurement sensitivity of 400 or more in a measurement region of 200 μm square in the measurement region. In the method, the aluminum content is 5 to 60
A step of preparing a raw material body by blending an aluminum material and a titanium material so as to be atomic%; a step of preparing a Ti-Al master alloy by melting and solidifying the raw material body by a vacuum melting method; The Ti-Al mother alloy was melt-dispersed by the rotating electrode method so that the aluminum content was 5-60.
a step of preparing a Ti-Al alloy powder containing at% and having a particle diameter of 500 µm or less, and a step of forming and sintering the obtained Ti-Al alloy powder to prepare a Ti-Al alloy sintered body, and using it as a sputtering target. And is provided.

【0026】また、上記スパッタリングターゲットの製
造方法において、前記真空溶解法が真空アーク溶解法、
コールドクルーシブル溶解法および電子ビーム溶解法
(EB溶解法)のいずれかであることが好ましい。
In the method of manufacturing a sputtering target, the vacuum melting method is a vacuum arc melting method,
It is preferably either a cold crucible melting method or an electron beam melting method (EB melting method).

【0027】さらに、上記スパッタリングターゲットの
製造方法において、前記焼結がホットプレス(HP)焼
結法、熱間静水圧プレス(HIP)法およびプラズマ放
電焼結法のいずれかの焼結法に基づいて実施されること
が好ましい。
Further, in the above method for producing a sputtering target, the sintering is based on any one of a hot press (HP) sintering method, a hot isostatic pressing (HIP) method and a plasma discharge sintering method. Is preferably carried out.

【0028】本発明に係るスパッタリングターゲット
は、特に、Ti、Alの分散性に着目したものであり、
その分散性の良否を規定する尺度として、ターゲット組
織のEPMAによるカラーマッピング結果を用いてい
る。
The sputtering target according to the present invention focuses on the dispersibility of Ti and Al,
The color mapping result by the EPMA of the target tissue is used as a measure for defining the quality of the dispersibility.

【0029】EPMA(Electron Probe
Micro Analyser:X線マイクロアナラ
イザー)は、下記の測定原理のもとに偏析成分の定量や
非金属介在物の同定手段として広く使用されている。す
なわち、物質表面に高速電子線束を照射すると各種の放
射線が放出され、この中の特性X線は照射された物質固
有のもので、その波長を測定して数μm程度の微小部分
に存在する元素の定量分析を行うものである。
EPMA (Electron Probe)
Micro Analyzer: X-ray microanalyzer) is widely used as a means for quantifying segregation components and identifying nonmetallic inclusions based on the following measurement principle. That is, when the surface of a substance is irradiated with a high-speed electron beam flux, various kinds of radiation are emitted, and the characteristic X-rays therein are peculiar to the substance irradiated, and the elements present in a minute portion of about several μm when the wavelength is measured. The quantitative analysis of

【0030】そして、本発明のスパッタリングターゲッ
トは、アルミニウム(Al)を5〜60原子%(at
%)含有し、残部成分が実質的にチタン(Ti)から成
る。Al含有量が5原子%(at%)未満の場合には、
このターゲットをスパッタリングして得られる膜の耐酸
化性を向上させることが困難である。一方、Al含有量
が60原子%(at%)を超える場合には、このターゲ
ットをスパッタリングして得られる薄膜の耐酸化性が逆
に劣化すると共に、拡散防止層として使用した場合にO
やその他の可動イオンなどが簡単に薄膜を通り抜けて
しまい、バリアメタル層としての機能が損なわれる。
The sputtering target of the present invention contains aluminum (Al) in an amount of 5 to 60 atomic% (at).
%) And the balance component is substantially titanium (Ti). When the Al content is less than 5 atomic% (at%),
It is difficult to improve the oxidation resistance of the film obtained by sputtering this target. On the other hand, when the Al content exceeds 60 atomic% (at%), the oxidation resistance of the thin film obtained by sputtering this target is deteriorated, and when it is used as a diffusion prevention layer,
2 and other mobile ions easily pass through the thin film, impairing the function as a barrier metal layer.

【0031】また、Alの分散性に関して、ターゲット
表面組織に対してEPMA解析によるAlのマッピング
を実施した場合に、200μm四方の測定領域内で測定
感度のカウント数が400以上である連なった部分を囲
む最小円の直径が2μm以上であるAl偏析部の存在数
は上記測定領域内で5個以下と規定される。
Regarding the dispersibility of Al, when Al mapping is performed by EPMA analysis on the target surface structure, a continuous portion where the count number of measurement sensitivity is 400 or more is measured within a measurement area of 200 μm square. The number of existing Al segregated portions having the diameter of the smallest surrounding circle of 2 μm or more is defined to be 5 or less in the above measurement region.

【0032】具体的には、EPMA装置(JEOL製J
XA−8600M)を使用した解析によるAlのマッピ
ング結果において、上記のように定義されたAl偏析部
の存在数が上記測定領域内で5個以下とされる。
Specifically, an EPMA device (JEOL J
In the Al mapping result by the analysis using XA-8600M), the number of Al segregated portions defined as described above is set to 5 or less in the measurement region.

【0033】上記測定領域内でのAl偏析部の存在数が
5個を超えると、均一な膜特性が得られなくなる。その
ため、Al偏析部の存在数は5個以下と規定されるが、
3個以下が好ましく、さらには2個以下が望ましい。
If the number of Al segregated portions present in the above measurement region exceeds 5, uniform film characteristics cannot be obtained. Therefore, the number of Al segregated portions is specified to be 5 or less,
The number is preferably 3 or less, more preferably 2 or less.

【0034】また、Tiの分散性に関して、前記EPM
A解析によるチタン(Ti)のマッピングを実施した場
合に、200μm四方の測定領域内で測定感度のカウン
ト数が3500以上である連なった部分を囲む最小円の
直径が2μm以上であるTi偏析部の存在数が上記測定
領域内で5個以下であることが好ましい。
Regarding the dispersibility of Ti, the above EPM
When titanium (Ti) is mapped by A analysis, a Ti segregation part having a minimum circle diameter of 2 μm or more that surrounds a continuous portion having a measurement sensitivity count of 3500 or more in a 200 μm square measurement region is used. It is preferable that the number of existence is 5 or less in the measurement region.

【0035】Al偏析部と同様に、上記測定領域内での
Ti偏析部の存在数が5個を超えると、均一な膜特性が
得られなくなる。そのため、Ti偏析部の存在数は5個
以下と規定されるが、3個以下が好ましく、さらには2
個以下が望ましい。
Similar to the Al segregated portion, if the number of Ti segregated portions present in the measurement region exceeds 5, uniform film characteristics cannot be obtained. Therefore, the number of Ti segregated portions is defined to be 5 or less, preferably 3 or less, and further 2
Less than or equal to is desirable.

【0036】さらに、前記EPMA解析によるAlまた
はTiのマッピングを実施した場合に、200μm四方
の測定領域を等面積に4分割した各分割領域で、それぞ
れ測定感度のカウント数が400以上であるAl偏析部
の面積比率または測定感度のカウント数が4700以上
であるTi偏析部の面積比率をそれぞれ測定したとき
に、各分割領域での各面積比率のばらつきが30%以内
であることが好ましい。
Further, when Al or Ti is mapped by the EPMA analysis, the Al segregation in which the count number of the measurement sensitivity is 400 or more in each divided area obtained by dividing the measurement area of 200 μm square into four equal areas. When measuring the area ratio of the parts or the area ratio of the Ti segregation part where the count number of measurement sensitivity is 4700 or more, it is preferable that the variation of each area ratio in each divided region is within 30%.

【0037】上記Al偏析部またはTi偏析部のばらつ
きは、4分割した各分割領域における面積比率の最大値
と最小値とから下記(1)式で算出される。
The variation in the Al segregated portion or the Ti segregated portion is calculated by the following equation (1) from the maximum value and the minimum value of the area ratio in each of the four divided regions.

【0038】[0038]

【数1】 上記偏析部のばらつきの値が30%を超えると、上記同
様に均一な膜特性を得ることが出来なくなり、薄膜を使
用した半導体製品の製造歩留りを低下させてしまう。特
に、薄膜の面内均一性を実現し大口径のウエハー上にお
いても均一な薄膜を形成するためには、上記偏析部のば
らつきが15%以下であることが、さらに好ましい。
[Equation 1] If the value of the variation in the segregation portion exceeds 30%, uniform film characteristics cannot be obtained in the same manner as described above, and the manufacturing yield of semiconductor products using thin films decreases. In particular, in order to achieve in-plane uniformity of the thin film and form a uniform thin film even on a large-diameter wafer, it is more preferable that the segregation portion has a variation of 15% or less.

【0039】さらに、上記スパッタリングターゲットに
おいて、前記Al偏析部の最大径が30μm以下である
ことが好ましく、さらに前記Ti偏析部の最大径が30
μm以下であることが好ましい。
Further, in the above sputtering target, the maximum diameter of the Al segregated portion is preferably 30 μm or less, and the maximum diameter of the Ti segregated portion is 30.
It is preferably μm or less.

【0040】Al偏析部またはTi偏析部の最大径を、
好ましくは30μm以下と規定した理由は、最大径が3
0μmを超えるような粗大な偏析部が存在すると、均一
な膜特性が得られにくい一方、偏析部の最大径が30μ
m以下である場合は、膜特性に対して大きな影響を与え
なかったためである。
The maximum diameter of the Al segregated portion or the Ti segregated portion is
The reason why the maximum diameter is preferably 30 μm or less is 3
If there is a coarse segregation portion exceeding 0 μm, it is difficult to obtain uniform film characteristics, but the maximum diameter of the segregation portion is 30 μm.
This is because when it is m or less, the film characteristics are not significantly affected.

【0041】なお、本発明のターゲットでは、チタン
(Ti)を主成分とする組成が多く採用されるが、チタ
ンはターゲット組織中では主にTiAlという化合物
相を形成しており、EPMAでのマッピングを実施して
も、Ti単独で存在する状態を検出する感度は低い。し
たがって、Al成分についてマッピングを実施した結果
からTiの分散状態を推定することも可能である。
In the target of the present invention, a composition containing titanium (Ti) as a main component is often adopted, but titanium mainly forms a compound phase of Ti 3 Al in the target structure, and thus EPMA is used. Even if the mapping is performed, the sensitivity for detecting the state of existence of Ti alone is low. Therefore, it is possible to estimate the dispersion state of Ti from the result of mapping the Al component.

【0042】いずれにしても、上記のようにAlまたは
Ti成分の偏析部が存在するターゲットを用いて成膜を
実施すると、薄膜の耐熱性および耐酸化性が劣化すると
言う問題点が顕著になる。したがって、Ti偏析部の面
積比率のばらつきに関しても、Al同様に30%以下で
あることが好ましく、15%以下であると更に好まし
い。
In any case, when the film formation is performed using the target having the segregated portion of Al or Ti component as described above, the problem that the heat resistance and the oxidation resistance of the thin film are deteriorated becomes remarkable. . Therefore, the variation in the area ratio of the Ti segregated portion is preferably 30% or less, and more preferably 15% or less like Al.

【0043】本発明のTi−Al合金製スパッタリング
ターゲットの製造方法は、特定の原料組成、純度、粒径
および塑性加工条件・熱処理条件を満足させる以外は、
特に限定されるものではなく、例えば以下のようなプロ
セスで遂行される。
The method for producing a sputtering target made of a Ti--Al alloy of the present invention, except that specific raw material composition, purity, grain size, plastic working conditions and heat treatment conditions are satisfied,
The process is not particularly limited and is performed by the following process, for example.

【0044】まず、純度4N(99.99%)程度の針
状チタンを電子ビーム(EB)溶解する。この時、EB
溶解チャンバー内の真空度を1×10−5Paに保持し
て、更に最低3回以上の溶解操作を繰り返して実施して
精製することにより、高純度Ti材を調製する。
First, needle titanium having a purity of about 4N (99.99%) is melted by electron beam (EB). At this time, EB
A high-purity Ti material is prepared by maintaining the degree of vacuum in the melting chamber at 1 × 10 −5 Pa and further performing a melting operation at least three times repeatedly to carry out purification.

【0045】なお、上記溶解操作を真空度が1×10
−2Paを超えるチャンバー内で実施しても、不純物の
除去効果および脱ガス効果が十分に得られず、ターゲッ
トに残留ガス成分や不純物が多く含有されることにな
り、スパッタリング時に発生するパーティクル量が増大
すると共に、膜特性も低下してしまう。したがって、溶
解時の真空度は1×10−2Pa以下とされるが、1×
10−3Pa以下と可及的に高真空であることが望まし
い。
The above melting operation was performed at a vacuum degree of 1 × 10.
-Even if it is carried out in a chamber exceeding 2 Pa, the effect of removing impurities and the effect of degassing cannot be sufficiently obtained, and the target will contain a large amount of residual gas components and impurities, and the amount of particles generated during sputtering. And the film characteristics also deteriorate. Therefore, the degree of vacuum during melting is set to 1 × 10 −2 Pa or less, but 1 ×
It is desirable that the vacuum is as high as 10 −3 Pa or less.

【0046】一方、Alについても、純度4N以上であ
ればそのまま使用可能であるが、原料が低純度である場
合には、ゾーンリファイニング法を用いて精製操作を最
低3回以上繰り返して、純度4N〜5Nの高純度Al材
料を得る。
On the other hand, Al can be used as it is as long as it has a purity of 4N or more, but when the raw material has a low purity, the refining operation is repeated at least three times by using the zone refining method to obtain the purity. A high purity Al material of 4N to 5N is obtained.

【0047】次に、上記のように調製したTi材とAl
材と所定比率で配合し、得られた原料体に電子ビーム融
解法や真空アーク溶解、コールドクルーシブル溶解法な
どの真空溶解法を適用して溶解凝固せしめてTi−Al
母合金を作製する。
Next, the Ti material and Al prepared as described above
Ti-Al is mixed with the material at a predetermined ratio, and the resulting raw material is melted and solidified by applying a vacuum melting method such as electron beam melting method, vacuum arc melting, cold crucible melting method, etc.
Make a master alloy.

【0048】さらに、得られた母合金について、回転電
極法(Plasma Rotating Electr
ode Process:P−REP)を用いて溶融分
散処理することにより、Al成分を5〜60at%の割
合で含有した粒径500μm以下のTi−Al合金粉末
を作製する。
Further, with respect to the obtained mother alloy, a rotating electrode method (Plasma Rotating Electror) was used.
by performing a melt dispersion treatment using an OD process (P-REP) to produce a Ti—Al alloy powder having an Al content of 5 to 60 at% and a particle size of 500 μm or less.

【0049】このとき、上記Ti−Al合金粉末の粒径
が500μmを超えるように粗大に成ると、焼結条件を
広範囲に変化させても、99%以上の所定の高密度を有
するターゲット焼結体が得られない。また、構成成分と
してのAlやTiの偏析量が増加すると共に、ターゲッ
ト全体として偏析部の面積比率のばらつきも大きくな
る。
At this time, if the grain size of the Ti--Al alloy powder becomes coarse so as to exceed 500 μm, the target sintering having a predetermined high density of 99% or more can be achieved even if the sintering conditions are changed over a wide range. I can't get a body. Moreover, the segregation amount of Al or Ti as a constituent component increases, and the variation in the area ratio of the segregation portion also increases in the entire target.

【0050】次に、上記のように作製したTi−Al合
金粉末を、1×10−2Pa以下の真空中において温度
1000〜1500℃で3時間以上加熱したり、圧力1
9.6MPa以上で加圧ホットプレス焼結したり、また
は熱間静水圧プレス(HIP)処理を実施したり、もし
くはプラズマ放電焼結を実施することにより、Ti−A
l合金焼結体を作製する。
Next, the Ti--Al alloy powder produced as described above is heated at a temperature of 1000 to 1500 ° C. for 3 hours or more in a vacuum of 1 × 10 -2 Pa or less, or at a pressure of 1.
By performing pressure hot press sintering at 9.6 MPa or more, hot isostatic pressing (HIP) treatment, or plasma discharge sintering, Ti-A
An l-alloy sintered body is produced.

【0051】上記焼結過程において、1000℃未満の
温度で処理した場合、または3時間未満の条件で加熱処
理した場合には、低密度で、かつ、ガス成分を多量に含
有した焼結体しか得られず、スパッタリングにより得ら
れる膜特性が低下する。一方、温度が1500℃以上の
焼結条件で処理すると、ターゲット組織の結晶粒が異常
に成長して焼結体の平均結晶粒径を粗大化させ、かつ、
そのばらつきも大きくなる。
In the above-mentioned sintering process, when the treatment is carried out at a temperature of less than 1000 ° C. or the heat treatment is conducted for less than 3 hours, only a sintered body having a low density and containing a large amount of gas components is obtained. If not obtained, the film characteristics obtained by sputtering are deteriorated. On the other hand, when the treatment is performed at a temperature of 1500 ° C. or higher, the crystal grains of the target structure grow abnormally and the average crystal grain size of the sintered body becomes coarse, and
The variation also becomes large.

【0052】このようにして得たTi−Al合金焼結体
を所定寸法に機械加工することにより、本発明に係るス
パッタリングターゲットが得られる。
The Ti—Al alloy sintered body thus obtained is machined to a predetermined size to obtain the sputtering target according to the present invention.

【0053】上記構成に係るスパッタリングターゲット
およびその製造方法によれば、真空溶解法にて調製した
母合金を回転電極法により所定粒径の合金粉末とし、こ
れを焼結してターゲットが形成されているため、偏析が
少なく構成成分が均一に分散し、パーティクルや異常放
電の発生が少ないターゲットが得られる。また、このタ
ーゲットを使用してスパッタリングを実施したときに、
耐酸化性、密着性、膜厚等の面内均一性が優れた配線膜
等を効率的に形成できる。
According to the sputtering target and the manufacturing method thereof having the above-described structure, the mother alloy prepared by the vacuum melting method is made into the alloy powder having a predetermined particle diameter by the rotating electrode method, and this is sintered to form the target. Therefore, the segregation is small and the constituent components are uniformly dispersed, so that a target in which particles and abnormal discharge are less generated can be obtained. Also, when performing sputtering using this target,
A wiring film or the like having excellent in-plane uniformity such as oxidation resistance, adhesion, and film thickness can be efficiently formed.

【0054】[0054]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態および効果
について、以下の実施例および比較例を参照してより具
体的に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments and effects of the present invention will be described more specifically with reference to the following examples and comparative examples.

【0055】[0055]

【実施例1】まず、純度4N5(99.995%)のT
i材と純度4N(99.99%)のAl材を準備し、T
i−30at%Alの配合組成となるよう計量し混合し
た。そのTi材とAl材との混合体を真空アーク溶解装
置にセットし、装置のチャンバー内を5.0×10−3
Paまで排気した後に、アーク溶解を行い、直径80m
m×長さ100mmのインゴットを作製した。
Example 1 First, T with a purity of 4N5 (99.995%)
i material and Al material with a purity of 4N (99.99%) are prepared, and T
It was weighed and mixed so as to have a composition of i-30 at% Al. The mixture of the Ti material and the Al material was set in a vacuum arc melting apparatus, and the inside of the chamber of the apparatus was 5.0 × 10 −3.
After exhausting to Pa, arc melting is performed and the diameter is 80m.
An ingot having m × 100 mm length was produced.

【0056】得られたインゴットを機械加工して直径7
0mm×長さ100mmの電極材とし、得られた電極材
を用いて、12000rpmの回転数でプラズマ回転電
極法(P−REP)に基づく溶融分散処理を実施し、T
i−Al合金粉末を作製した。得られたTi−Al合金
粉末の平均粒径は100μmであった。その合金粉末を
直径130mmのカーボンモールドに充填した後に、加
圧ホットプレス装置に装填し、真空中で10℃/min
の昇温速度で温度1200℃まで加熱した後に、圧力2
4.5MPaの条件で5時間焼結した。
The obtained ingot was machined to a diameter of 7
The electrode material having a length of 0 mm and a length of 100 mm was used, and the obtained electrode material was used to perform a melt dispersion treatment based on the plasma rotary electrode method (P-REP) at a rotation speed of 12000 rpm.
An i-Al alloy powder was produced. The average particle diameter of the obtained Ti-Al alloy powder was 100 μm. After filling the alloy powder with a carbon mold having a diameter of 130 mm, the alloy powder was loaded into a pressure hot press machine, and the temperature was 10 ° C./min in vacuum.
After heating to a temperature of 1200 ° C at a heating rate of
Sintering was performed under the condition of 4.5 MPa for 5 hours.

【0057】得られた焼結体を機械加工して、直径12
7mm×厚さ5mmの円盤状に成形し、この円盤状の焼
結体に対して、EPMA装置(JEOL製JXA−86
00M)を用いて解析を行い、200μm四方の測定領
域におけるTi成分およびAl成分のカラーマッピング
を得た。その結果、測定感度のカウント数が3500以
上である連なった部分を囲む最小円の直径が2μm以上
であるTi偏析部の存在個数は3個であり、Ti偏析部
の最大径は10μmであった。
The obtained sintered body was machined to have a diameter of 12
7 mm × 5 mm thick disk-shaped molding, and an EPMA device (JXOL-JXA-86 manufactured by JEOL was used for the disk-shaped sintered body.
00M) to obtain a color mapping of the Ti component and the Al component in the measurement area of 200 μm square. As a result, the number of Ti segregated portions having a minimum circle diameter of 2 μm or more surrounding a continuous portion having a measurement sensitivity count number of 3500 or more was 3, and the maximum diameter of the Ti segregated portion was 10 μm. .

【0058】同様にして、Alに関しては、測定感度の
カウント数が400以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が2μm以上であるAl偏析部の存在個数は1
個であり、Al偏析部の最大径は8μmであった。
Similarly, with respect to Al, the number of existing Al segregated portions having a diameter of a minimum circle of 2 μm or more surrounding a continuous portion having a count number of measurement sensitivity of 400 or more is 1
The maximum diameter of the Al segregated portion was 8 μm.

【0059】また、その200μm四方の測定領域を4
分割し、TiおよびAlのそれぞれの成分について、偏
析部の面積比率を測定し、そのばらつきを、前記[(最
大値−最小値)/(最大値+最小値)]×100(%)
で示す(1)式で算出した。その結果、Ti偏析部の面
積比率のばらつきは3%である一方、Al偏析部の面積
比率のばらつき5%であった。以上の事実から、ターゲ
ットの構成成分の偏析は十分に抑制されていることが判
明した。
Further, the measurement area of 200 μm square is 4
The area ratio of the segregated portion is measured for each component of Ti and Al, and the variation is calculated as above [(maximum value-minimum value) / (maximum value + minimum value)] × 100 (%).
It was calculated by the equation (1). As a result, the variation in the area ratio of the Ti segregated portion was 3%, while the variation in the area ratio of the Al segregated portion was 5%. From the above facts, it was found that the segregation of the constituent components of the target was sufficiently suppressed.

【0060】このように調製したTi−Al焼結体とA
lバッキングプレートとを、ソルダー接合法により一体
に接合し、実施例1に係るTi−Al製スパッタリング
ターゲットを得た。
The Ti--Al sintered body thus prepared and A
The 1-backing plate and the backing plate were integrally joined by a solder joining method to obtain a Ti-Al sputtering target according to Example 1.

【0061】このようにして得たTiAlスパッタリン
グターゲットを用いて、表面を熱酸化させた8−インチ
Siウエハー基板上に、マグネトロンスパッタリング装
置(ULVAC:SH−550)を用いて、基板−ター
ゲット間距離=150mm、背圧:1×10−5Pa、
出力DC:2kW、Ar流量:10sccm、Nガス
流量:20sccm、スパッタ時間:10minの条件
下で、膜厚1000ÅのTiAlN膜のスパッタリング
を行い、薄膜中に混入した直径0.2μm以上のパーテ
ィクル数を測定した。なお、パーティクルについては、
パーティクル測定器(WM3)を使用した。
Using the TiAl sputtering target thus obtained, a substrate-target distance was set on an 8-inch Si wafer substrate whose surface was thermally oxidized, using a magnetron sputtering device (ULVAC: SH-550). = 150 mm, back pressure: 1 × 10 −5 Pa,
Under the conditions of output DC: 2 kW, Ar flow rate: 10 sccm, N 2 gas flow rate: 20 sccm, and sputtering time: 10 min, a TiAlN film with a thickness of 1000 Å was sputtered, and the number of particles with a diameter of 0.2 μm or more mixed in the thin film. Was measured. Regarding particles,
A particle measuring instrument (WM3) was used.

【0062】また、ウエハー全体に形成した薄膜の面内
均一性を評価するために、図1に示す17箇所の部位よ
り、薄膜サンプルを採取した。すなわち、円形状の薄膜
の中心部(部位1)と、中心部を通り円周を均等に分割
した4本の直線上の中心から外周部に向かって半径の9
0%の位置(部位2〜9)および中心から半径の50%
の位置(部位10〜17)の合計17箇所を薄膜サンプ
ルの採取位置とした。
Further, in order to evaluate the in-plane uniformity of the thin film formed on the entire wafer, thin film samples were taken from 17 sites shown in FIG. That is, the center of the circular thin film (site 1) and the center of the four straight lines that evenly divide the circumference through the center from the center to the outer circumference have a radius of 9
0% position (sites 2-9) and 50% of radius from center
The total of 17 positions (parts 10 to 17) were set as the thin film sample collection positions.

【0063】そして、各薄膜サンプルについて、膜厚測
定装置(Alpha−Step200)を用いて膜厚を
測定し、その膜厚のばらつきを、前記偏析部のばらつき
と同様に[(最大値−最小値)/(最大値+最小値)×
100(%)]で示す(1)式で算出することにより、
膜厚の面内均一性を評価した。
Then, for each thin film sample, the film thickness was measured by using a film thickness measuring device (Alpha-Step 200), and the variation in the film thickness was determined by [(maximum value-minimum value ) / (Maximum value + minimum value) ×
100 (%)] is calculated by the equation (1),
The in-plane uniformity of film thickness was evaluated.

【0064】その結果、直径0.2μm以上のパーティ
クルの混入数は8p/wであり、膜厚のばらつきは10
%であり、高品質の薄膜を安定的に形成することが実現
できた。
As a result, the number of particles having a diameter of 0.2 μm or more mixed in was 8 p / w, and the variation in film thickness was 10 μm.
%, And it was possible to stably form a high quality thin film.

【0065】さらに、形成したTiAlN膜の耐酸化性
を評価するために、さらにW膜を形成し加熱処理後にお
ける酸化物の生成量を下記のように調査した。すなわ
ち、同様のスパッタ装置にWターゲットを装着し、基板
−ターゲット間距離=150mm、背圧:1×10−5
Pa、出力:DC2kW、Ar圧力:0.5Pa、スパ
ッタ時間:5minの条件下で、TiAlN膜の上にW
膜を1000Å成膜した。その後、成膜したウエハー
を、真空度:1×10−2Pa、温度:600℃で3時
間の真空熱処理を施した後に、理学機器のX線回折装置
でプロファイル計測を行い、Wの酸化物の形成状態をX
線強度に基づいて調査することによって、耐酸化性を評
価した。その結果、W酸化物のX線ピーク強度は0であ
り、十分に耐酸化性も得られていることが確認できた。
Further, in order to evaluate the oxidation resistance of the formed TiAlN film, the amount of oxide produced after the W film was further formed and the heat treatment was investigated as follows. That is, a W target was attached to the same sputtering apparatus, the distance between the substrate and the target was 150 mm, and the back pressure was 1 × 10 −5.
Pa, output: DC 2 kW, Ar pressure: 0.5 Pa, sputtering time: 5 min, W on the TiAlN film
A film was formed at 1000Å. After that, the film-formed wafer was subjected to vacuum heat treatment at a vacuum degree of 1 × 10 −2 Pa and a temperature of 600 ° C. for 3 hours, and then a profile measurement was performed using an X-ray diffractometer of a scientific instrument to obtain a W oxide. Formation state of X
The oxidation resistance was evaluated by investigating based on the line strength. As a result, the X-ray peak intensity of the W oxide was 0, and it was confirmed that sufficient oxidation resistance was obtained.

【0066】[0066]

【実施例2】純度4N5(99.995%)のTi材と
純度4NのAl材とを準備し、Ti−40at%Alの
配合組成となるよう計量した。そのTi材およびAl材
をコールドクルーシブル溶解装置にセットし、7×10
−3Paの真空度が得られるまで装置内を排気した後
に、溶解処理を実施し、直径80mm×長さ100mm
のインゴットを作製した。得られたインゴットを機械加
工して直径70mm×長さ100mmの電極材とし、得
られた電極材を用いて、10000rpmの回転数でプ
ラズマ回転電極法(P−REP)に基づく溶解分散処理
を実施し、Ti−Al合金粉末を作製した。合金粉末の
平均粒径は200μmであった。その合金粉末を、直径
130mmのカーボンモールドに充填して、加圧ホット
プレス装置に配置し、真空中で10℃/minの昇温速
度で温度1300℃まで加熱した後に、24.5MPa
の圧力条件下で4時間焼結した。
Example 2 A Ti material having a purity of 4N5 (99.995%) and an Al material having a purity of 4N were prepared and weighed so as to have a composition composition of Ti-40 at% Al. The Ti material and Al material were set in a cold crucible melting device, and 7 × 10
After exhausting the inside of the apparatus until a vacuum degree of -3 Pa is obtained, a melting process is performed, and a diameter of 80 mm x a length of 100 mm
The ingot of was produced. The obtained ingot is machined into an electrode material having a diameter of 70 mm and a length of 100 mm, and the obtained electrode material is subjected to a dissolution / dispersion treatment based on a plasma rotating electrode method (P-REP) at a rotation speed of 10000 rpm. Then, a Ti-Al alloy powder was produced. The average particle size of the alloy powder was 200 μm. The alloy powder was filled in a carbon mold having a diameter of 130 mm, placed in a pressure hot press machine, heated in vacuum to a temperature of 1300 ° C. at a temperature rising rate of 10 ° C./min, and then 24.5 MPa.
Sintering was performed for 4 hours under the pressure conditions of.

【0067】得られた焼結体を機械加工して直径127
mm×厚さ5mmの円盤状に成形した後に、前記同様の
EPMA装置を用いて解析を行い、200μm四方の測
定領域内におけるTiおよびAl成分のカラーマッピン
グを得た。
The obtained sintered body was machined to a diameter of 127
After forming into a disk shape with a thickness of 5 mm and a thickness of 5 mm, analysis was performed using the same EPMA device as described above to obtain color mapping of Ti and Al components in a measurement area of 200 μm square.

【0068】その結果、測定感度のカウント数が350
0以上である連なった部分を囲む最小円の直径が2μm
以上であるTi偏析部の存在個数は2個であり、Ti偏
析部の最大径は18μmであった。
As a result, the count number of measurement sensitivity is 350.
The diameter of the smallest circle that encloses a continuous portion that is 0 or more is 2 μm.
The number of the Ti segregated portions as described above was two, and the maximum diameter of the Ti segregated portion was 18 μm.

【0069】同様にして、Alに関しては、測定感度の
カウント数が400以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が2μm以上であるAl偏析部の存在個数は2
個であり、Al偏析部の最大径は27μmであった。
Similarly, with respect to Al, the number of Al segregated portions having a minimum circle diameter of 2 μm or more surrounding a continuous portion having a measurement sensitivity count number of 400 or more is 2
The maximum diameter of the Al segregated portion was 27 μm.

【0070】また、上記測定領域を4分割し、Ti偏析
部およびAl偏析部のそれぞれの面積比率を測定し、そ
のばらつきを前記(1)式に基づいて算出した。その結
果、Ti偏析部の面積比率のばらつきは10%であり、
Al偏析部の面積比率のばらつきは19%であった。以
上の事実から、ターゲットの構成成分の偏析は十分に抑
制されていることが判明した。
Further, the above measurement area was divided into four, the area ratios of the Ti segregated portion and the Al segregated portion were measured, and the variation thereof was calculated based on the above equation (1). As a result, the variation in the area ratio of the Ti segregated portion was 10%,
The variation in the area ratio of the Al segregated portion was 19%. From the above facts, it was found that the segregation of the constituent components of the target was sufficiently suppressed.

【0071】このように調製したTi−Al焼結体とA
lバッキングプレートとを、ソルダー接合法により一体
に接合し、実施例2に係るTi−Al製スパッタリング
ターゲットを得た。
The Ti--Al sintered body thus prepared and A
The 1-backing plate and the backing plate were integrally joined by a solder joining method to obtain a Ti-Al sputtering target according to Example 2.

【0072】このようにして得たTi−Alスパッタリ
ングターゲットを用いて、表面を熱酸化させたSiウエ
ハー上に、前記同様のマグネトロンスパッタリング装置
を用いて、基板−ターゲット間距離=150mm、背
圧:1×10−5Pa、出力:DC2kW、Ar流量:
10sccm、Nガス流量:20sccm、スパッタ
時間:10minの条件下で、膜厚1000ÅのTiA
lN膜のスパッタリングを行い、直径が0.2μm以上
のパーティクルの混入数を調査した。
A Ti-Al sputtering target thus obtained was used to heat-oxidize the surface of the Si wafer, and the same magnetron sputtering apparatus as described above was used. The distance between the substrate and the target was 150 mm, and the back pressure was: 1 × 10 −5 Pa, output: DC 2 kW, Ar flow rate:
TiA with a film thickness of 1000 Å under the conditions of 10 sccm, N 2 gas flow rate: 20 sccm, and sputtering time: 10 min.
The 1N film was sputtered and the number of particles having a diameter of 0.2 μm or more mixed therein was investigated.

【0073】また、図1に示す17箇所の部位より、薄
膜サンプルを採取し、膜厚測定装置を用いて膜厚を測定
し、その膜厚のばらつきを、前記[(最大値−最小値)
/(最大値+最小値)×100(%)]で示す(1)式
に基づいて算出し、膜厚の面内均一性を評価した。その
結果、直径が0.2μm以上のパーティクルの混入数は
14p/wであり、膜厚のばらつきは8%であり、安定
的な成膜操作が実現できた。
Further, thin film samples were taken from the 17 sites shown in FIG. 1 and the film thickness was measured using a film thickness measuring device, and the variation of the film thickness was determined by the above [(maximum value-minimum value)].
/ (Maximum value + minimum value) × 100 (%)], and the in-plane uniformity of the film thickness was evaluated. As a result, the number of particles having a diameter of 0.2 μm or more mixed in was 14 p / w, the variation in film thickness was 8%, and stable film formation operation could be realized.

【0074】さらに、同様のスパッタ装置にWターゲッ
トを装着し、基板−ターゲット間距離=150mm、背
圧:1×10−5Pa、出力:DC2kW、Ar圧力:
0.5Pa、スパッタ時間:5minの条件下で、Ti
AlN膜の上にW膜を1000Å成膜した。その後、成
膜したウエハーを、真空度:1×10−2Pa、温度6
00℃で3時間の真空熱処理を施した後に、理学機器の
X線回折装置でプロファイル計測を行い、Wの酸化物が
形成されているかどうかを調査することによって、薄膜
の耐酸化性を評価した。その結果、W酸化物のピーク強
度は100であり、多少酸化しているものの、デバイス
特性に影響がない程度であることが確認できた。
Further, a W target was attached to the same sputtering apparatus, the substrate-target distance = 150 mm, back pressure: 1 × 10 −5 Pa, output: DC 2 kW, Ar pressure:
Ti under the conditions of 0.5 Pa and sputter time: 5 min
A W film was formed on the AlN film at 1000 Å. Thereafter, the film-formed wafer is vacuumed at a temperature of 1 × 10 −2 Pa and a temperature of 6
After performing vacuum heat treatment at 00 ° C. for 3 hours, profile measurement was performed with an X-ray diffractometer of a scientific instrument to investigate whether or not an oxide of W was formed to evaluate the oxidation resistance of the thin film. . As a result, it was confirmed that the peak intensity of the W oxide was 100, and although it was slightly oxidized, it did not affect the device characteristics.

【0075】[0075]

【実施例3】純度4N5のTi材と純度4NのAl材と
を準備し、Ti−36at%Alの配合組成になるよう
計量した。そのTi材とAl材とをアーク溶解装置にセ
ットし、装置内を5.0×10−3Paまで排気した後
に、溶解操作を実施し、直径80mm×長さ100mm
のインゴットを作製した。得られたインゴットを機械加
工して、直径70mm×長さ100mmの電極材とし、
得られた電極材を用いて、11000rpmの回転数で
プラズマ回転電極法(P−REP)による溶解分散処理
を実施して、Ti−Al合金粉末を作製した。合金粉末
の平均粒径は150μmであった。その合金粉末を直径
130mmのカーボンモールドに充填して、加圧ホット
プレス装置を用いて真空中で10℃/minの昇温速度
で温度1250℃まで加熱し、圧力24.5MPaの条
件下で5時間焼結した。
Example 3 A Ti material having a purity of 4N5 and an Al material having a purity of 4N were prepared and weighed so as to have a composition of Ti-36 at% Al. The Ti material and the Al material were set in an arc melting apparatus, and the inside of the apparatus was evacuated to 5.0 × 10 −3 Pa, and then the melting operation was performed to obtain a diameter of 80 mm and a length of 100 mm.
The ingot of was produced. The obtained ingot is machined into an electrode material having a diameter of 70 mm and a length of 100 mm,
Using the obtained electrode material, a plasma dispersion electrode method (P-REP) dissolution / dispersion treatment was performed at a rotation speed of 11000 rpm to produce a Ti-Al alloy powder. The average particle size of the alloy powder was 150 μm. The alloy powder was filled in a carbon mold having a diameter of 130 mm, heated to a temperature of 1250 ° C. in a vacuum at a temperature rising rate of 10 ° C./min using a pressure hot press machine, and the pressure of 24.5 MPa was applied for 5 minutes. Sintered for hours.

【0076】得られた焼結体を機械加工して直径127
mm×厚さ5mmの円盤状に成形し、前記と同様のEP
MA装置を用いて解析を行い、200μm四方の測定領
域内におけるTiおよびAl成分のカラーマッピングを
得た。その結果、測定感度のカウント数が3500以上
である連なった部分を囲む最小円の直径が2μm以上で
あるTi偏析部の存在個数は5個であり、Ti偏析部の
最大径は21μmであった。
The resulting sintered body was machined to a diameter of 127
mm-thick 5 mm disk-shaped, EP similar to the above
Analysis was performed using a MA apparatus to obtain color mapping of Ti and Al components in a measurement area of 200 μm square. As a result, the number of Ti segregated portions having a minimum circle diameter of 2 μm or more surrounding a continuous portion having a measurement sensitivity count number of 3500 or more was 5, and the maximum diameter of the Ti segregated portion was 21 μm. .

【0077】同様にして、Alに関しては、測定感度の
カウント数が400以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が2μm以上であるAl偏析部の存在個数は3
個であり、Al偏析部の最大径は10μmであった。
Similarly, with respect to Al, the number of Al segregated portions having a diameter of a minimum circle of 2 μm or more surrounding a continuous portion with a count number of measurement sensitivity of 400 or more is 3 or more.
The maximum diameter of the Al segregated portion was 10 μm.

【0078】また、その測定領域を4分割し、Ti、A
lそれぞれの偏析部の面積比率を測定し、そのばらつき
を、前記[(最大値−最小値)/(最大値+最小値)×
100(%)]で示す(1)式に基づいて算出した。そ
の結果、Ti偏析部の面積比率のばらつきは17%であ
り、Al偏析部の面積比率のばらつきは10%であっ
た。以上の事実から、ターゲットの構成成分の偏析は十
分に抑制されていることが判明した。
Further, the measurement area is divided into four, and Ti, A
l The area ratio of each segregated portion was measured, and the variation was calculated as [(maximum value−minimum value) / (maximum value + minimum value) ×
100 (%)] was calculated based on the equation (1). As a result, the variation in the area ratio of the Ti segregated portion was 17%, and the variation in the area ratio of the Al segregated portion was 10%. From the above facts, it was found that the segregation of the constituent components of the target was sufficiently suppressed.

【0079】このように調製したTi−Al焼結体とA
lバッキングプレートとを、ソルダー接合法により一体
に接合し、実施例3に係るTi−Al製スパッタリング
ターゲットを得た。
The Ti--Al sintered body thus prepared and A
The 1-backing plate and the backing plate were integrally joined by a solder joining method to obtain a Ti-Al sputtering target according to Example 3.

【0080】このようにして得たTi−Alスパッタリ
ングターゲットを用いて、表面を熱酸化させたSiウエ
ハー上に、前記同様のマグネトロンスパッタリング装置
を用いて、基板−ターゲット間距離=150mm、背
圧:1×10−5Pa、出力:DC2kW、Ar流量:
10sccm、Nガス流量:20sccm、スパッタ
時間:10minの条件下で、膜厚1000ÅのTiA
lN膜のスパッタリングを行い、直径が0.2μm以上
のパーティクルの混入数を調査した。
A Ti-Al sputtering target thus obtained was used to heat-oxidize the surface of a Si wafer, and the same magnetron sputtering apparatus as described above was used. The distance between the substrate and the target was 150 mm, and the back pressure was: 1 × 10 −5 Pa, output: DC 2 kW, Ar flow rate:
TiA with a film thickness of 1000 Å under the conditions of 10 sccm, N 2 gas flow rate: 20 sccm, and sputtering time: 10 min.
The 1N film was sputtered and the number of particles having a diameter of 0.2 μm or more mixed therein was investigated.

【0081】また、図1に示す17箇所の部位より、薄
膜サンプルを採取し、膜厚測定装置を用いて膜厚を測定
し、その膜厚のばらつきを、前記[(最大値−最小値)
/(最大値+最小値)×100(%)]で示す(1)式
に基づいて算出し、膜厚の面内均一性を評価した。その
結果、直径が0.2μm以上のパーティクルの混入数は
18p/wであり、膜厚のばらつきは18%であり、安
定的な成膜操作が実現できた。
Further, thin film samples were taken from the 17 sites shown in FIG. 1 and the film thickness was measured using a film thickness measuring device, and the variation in the film thickness was determined by the above [(maximum value-minimum value)].
/ (Maximum value + minimum value) × 100 (%)], and the in-plane uniformity of the film thickness was evaluated. As a result, the number of particles having a diameter of 0.2 μm or more mixed in was 18 p / w and the variation in film thickness was 18%, and stable film formation operation could be realized.

【0082】さらに、同様のスパッタ装置にWターゲッ
トを装着し、基板−ターゲット間距離=150mm、背
圧:1×10−5Pa、出力:DC2kW、Ar圧力:
0.5Pa、スパッタ時間:5minの条件下で、Ti
AlN膜の上にW膜を1000Å成膜した。その後、成
膜したウエハーを、真空度:1×10−2Pa、温度6
00℃で3時間の真空熱処理を施した後に、理学機器の
X線回折装置でプロファイル計測を行い、Wの酸化物が
形成されているかどうかを調査することによって、薄膜
の耐酸化性を評価した。その結果、W酸化物のピーク強
度は20であり、十分に耐酸化性が得られていることが
確認できた。
Further, a W target was attached to the same sputtering apparatus, the substrate-target distance = 150 mm, back pressure: 1 × 10 −5 Pa, output: DC 2 kW, Ar pressure:
Ti under the conditions of 0.5 Pa and sputter time: 5 min
A W film was formed on the AlN film at 1000 Å. Thereafter, the film-formed wafer is vacuumed at a temperature of 1 × 10 −2 Pa and a temperature of 6
After performing vacuum heat treatment at 00 ° C. for 3 hours, profile measurement was performed with an X-ray diffractometer of a scientific instrument to investigate whether or not an oxide of W was formed to evaluate the oxidation resistance of the thin film. . As a result, the peak intensity of W oxide was 20, and it was confirmed that sufficient oxidation resistance was obtained.

【0083】[0083]

【比較例1】比較例用ターゲット材として、純度4N5
のTi材と純度4NのAl材とを準備し、Ti−30a
t%Alの配合組成となるよう計量した。そのTi材お
よびAl材を真空アーク溶解装置にセットし、装置内を
5×10−3Paまで排気した後にアーク溶解処理を実
施し、直径80mm×長さ100mmのインゴットを作
製した。得られたインゴットを機械加工して直径70m
m×長さ100mmの電極材とし、得られた電極材を用
いて、6000rpmの回転数でプラズマ回転電極法
(P−REP)に基づく溶融分散処理を実施し、Ti−
Al合金粉末を作製した。合金粉末の平均粒径は600
μmであった。その合金粉末を直径130mmのカーボ
ンモールドに充填し、真空中において昇温速度:10℃
/minで温度1250℃まで加熱し、圧力24.5M
Paの条件下で、加圧ホットプレス装置を用いて4時間
焼結した。
Comparative Example 1 A target material for Comparative Example has a purity of 4N5.
Ti material and Al material having a purity of 4N are prepared, and Ti-30a
It was weighed so that the composition was t% Al. The Ti material and the Al material were set in a vacuum arc melting apparatus, the inside of the apparatus was evacuated to 5 × 10 −3 Pa, and then an arc melting treatment was carried out to produce an ingot having a diameter of 80 mm and a length of 100 mm. The ingot obtained is machined to a diameter of 70 m
m × 100 mm in length, and using the obtained electrode material, melt dispersion treatment based on the plasma rotating electrode method (P-REP) was performed at a rotation speed of 6000 rpm, and Ti−
An Al alloy powder was produced. The average particle size of the alloy powder is 600
was μm. The alloy powder was filled in a carbon mold having a diameter of 130 mm, and the temperature rising rate in vacuum was 10 ° C.
/ Min heated to a temperature of 1250 ℃, pressure 24.5M
Sintering was performed for 4 hours using a pressure hot press machine under the condition of Pa.

【0084】得られた焼結体を機械加工して直径127
mm×厚さ5mmの円盤状に成形した後に、EPMA装
置(JEOL製JXA−8600M)を用いて解析を行
い、200μm四方の測定領域内におけるTiおよびA
l成分のカラーマッピングを得た。その結果、測定感度
のカウント数が3500以上である連なった部分を囲む
最小円の直径が2μm以上であるTi偏析部の存在個数
は4個であり、Ti偏析部の最大径は9μmであった。
The obtained sintered body was machined to a diameter of 127
After forming into a disc shape with a thickness of 5 mm and a thickness of 5 mm, an analysis is performed using an EPMA device (JEOL JXA-8600M), and Ti and A in a 200 μm square measurement region are measured.
An l-component color mapping was obtained. As a result, the number of Ti segregated portions having a minimum circle diameter of 2 μm or more surrounding a continuous portion having a measurement sensitivity count number of 3500 or more was 4, and the maximum diameter of the Ti segregated portion was 9 μm. .

【0085】同様にして、Alに関しては、測定感度の
カウント数が400以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が2μm以上であるAl偏析部の存在個数は6
個であり、Al偏析部の最大径は12μmであった。
Similarly, with respect to Al, the number of Al segregated portions having a minimum circle diameter of 2 μm or more surrounding a continuous portion having a measurement sensitivity count number of 400 or more is 6
The maximum diameter of the Al segregated portion was 12 μm.

【0086】また、その測定領域を4分割し、Tiおよ
びAl成分について、それぞれの偏析部の面積比率を測
定し、そのばらつきを、前記[(最大値−最小値)/
(最大値+最小値)×100(%)]で示す(1)式で
算出した。その結果、Ti偏析部の面積比率のばらつき
は19%であり、Al偏析部の面積比率のばらつきは1
0%であった。以上の事実から、ターゲットの構成成分
の偏析は十分に抑制されていることが判明した。
Further, the measurement area was divided into four, and the area ratio of each segregated portion was measured for the Ti and Al components, and the variation thereof was calculated as [(maximum value-minimum value) /
(Maximum value + minimum value) × 100 (%)] is calculated by the equation (1). As a result, the variation in the area ratio of the Ti segregated portion was 19%, and the variation in the area ratio of the Al segregated portion was 1.
It was 0%. From the above facts, it was found that the segregation of the constituent components of the target was sufficiently suppressed.

【0087】このように調製したTi−Al焼結体とA
lバッキングプレートとを、ソルダー接合法により一体
に接合し、比較例1に係るTi−Al製スパッタリング
ターゲットを得た。
The Ti--Al sintered body thus prepared and A
The 1-backing plate and the backing plate were integrally joined by a solder joining method to obtain a Ti-Al sputtering target according to Comparative Example 1.

【0088】このようにして得たTiAlスパッタリン
グターゲットを用いて、実施例1と同様に、表面を熱酸
化させたSiウエハー上に、マグネトロンスパッタリン
グ装置(ULVAC:SH−550)を用いて、基板−
ターゲット間距離=150mm、背圧:1×10−5
a、出力:DC2kW、Ar流量:10sccm、N
ガス流量:20sccm、スパッタ時間:10minの
条件下で、膜厚1000ÅのTiAlN膜のスパッタリ
ングを行い、直径が0.2μm以上のパーティクル混入
数を調査した。
TiAl sputter phosphorus thus obtained
The surface of the surface is treated with a thermal target using a target in the same manner as in Example 1.
Magnetron sputter phosphorus is formed on the converted Si wafer.
Board (ULVAC: SH-550)
Target distance = 150 mm, back pressure: 1 x 10-5P
a, output: DC 2 kW, Ar flow rate: 10 sccm, N Two
Gas flow rate: 20 sccm, sputtering time: 10 min
Under the conditions, sputtering of a TiAlN film with a thickness of 1000Å
Particles with a diameter of 0.2 μm or more
I investigated the number.

【0089】また、図1に示す17箇所の部位より、薄
膜サンプルを採取し、膜厚測定装置(Alpha−St
ep200)を用いて膜厚を測定し、膜厚のばらつき
を、前記[(最大値−最小値)/(最大値+最小値)×
100(%)]で示す(1)式で算出し、膜厚の面内均
一性を評価した。その結果、直径0.2μm以上のパー
ティクル混入数は86p/wであり、膜厚のばらつきは
40%であった。この比較例1のターゲットにおいて
は、プラズマ回転電極法(P−REP)に基づく溶融分
散処理後におけるTi−Al合金粉末の平均粒径は60
0μmと過大であったために、パーティクルの発生量が
多く、膜厚さのばらつきが大きくなる結果となった。
Further, thin film samples were taken from the 17 parts shown in FIG. 1 and the film thickness measuring device (Alpha-St) was used.
ep200), the film thickness is measured, and the variation in the film thickness is calculated as [(maximum value-minimum value) / (maximum value + minimum value) ×
100 (%)] was calculated by the equation (1), and the in-plane uniformity of the film thickness was evaluated. As a result, the number of particles with a diameter of 0.2 μm or more was 86 p / w, and the variation in film thickness was 40%. In the target of Comparative Example 1, the average particle size of the Ti—Al alloy powder after the melt dispersion treatment based on the plasma rotating electrode method (P-REP) is 60.
Since it was too large as 0 μm, the amount of particles generated was large and the variation in film thickness was large.

【0090】さらに、同様のスパッタ装置にWターゲッ
トをセットし、基板−ターゲット間距離=150mm、
背圧:1×10−5Pa、出力:DC2kW、Ar流
量:0.5Pa、スパッタ時間:5minの条件下で、
TiAlN膜の上にW膜を1000Å成膜した。その
後、成膜したウエハーを、真空度:1×10−2Pa、
温度600℃で3時間の真空熱処理を実施した後に、理
学機器のX線回折装置でプロファイル計測を行い、Wの
酸化物が形成されているか否かを調査することによっ
て、耐酸化性を評価した。その結果、W酸化物のピーク
強度は50であり、十分な耐酸化性が得られていること
が確認できた。
Further, a W target was set in the same sputtering apparatus, and the distance between the substrate and the target was 150 mm,
Under the conditions of back pressure: 1 × 10 −5 Pa, output: DC 2 kW, Ar flow rate: 0.5 Pa, sputtering time: 5 min,
A W film was formed on the TiAlN film at 1000 Å. Thereafter, the film-formed wafer was vacuumed at 1 × 10 −2 Pa,
After carrying out vacuum heat treatment at a temperature of 600 ° C. for 3 hours, profile measurement was carried out by an X-ray diffractometer of a scientific instrument to investigate whether or not an oxide of W was formed to evaluate the oxidation resistance. . As a result, the peak intensity of the W oxide was 50, and it was confirmed that sufficient oxidation resistance was obtained.

【0091】[0091]

【比較例2】純度4N5のTi材と純度4NのAl材と
を準備し、Ti−15at%Alの配合組成となるよう
計量した。そのTi材およびAl材をコールドクルーシ
ブル溶解装置にセットし、装置内を6×10−1Paの
真空度に達するまで排気した後に、溶解操作を実施し、
直径80mm×長さ100mmのインゴットを作製し
た。得られたインゴットを機械加工して直径70mm×
長さ100mmの電極材とし、得られた電極材を用い
て、8000rpmの回転数でP−REPによる処理を
実施してTi−Al合金粉末を作製した。合金粉末の平
均粒径は350μmであった。その合金粉末を直径13
0mmのカーボンモールドに充填して、真空中、130
0℃×5hr、昇温速度:10℃/min、圧力24.
5MPaの条件で、加圧ホットプレス装置を用いて焼結
した。
Comparative Example 2 A Ti material having a purity of 4N5 and an Al material having a purity of 4N were prepared and weighed so as to have a composition of Ti-15 at% Al. The Ti material and the Al material were set in a cold crucible melting apparatus, the apparatus was evacuated to a vacuum degree of 6 × 10 −1 Pa, and then a melting operation was performed.
An ingot having a diameter of 80 mm and a length of 100 mm was produced. The obtained ingot is machined to a diameter of 70 mm x
The electrode material having a length of 100 mm was used, and the obtained electrode material was subjected to P-REP treatment at a rotation speed of 8000 rpm to produce a Ti-Al alloy powder. The average particle size of the alloy powder was 350 μm. Diameter of the alloy powder 13
Fill a 0mm carbon mold, and in vacuum, 130
0 ° C. × 5 hr, heating rate: 10 ° C./min, pressure 24.
Sintering was performed using a pressure hot press machine under the condition of 5 MPa.

【0092】得られた焼結体を機械加工して直径127
mm×厚さ5mmの円盤状に成形し、実施例1と同様に
EPMA装置を用いて解析を行い、200μm四方の測
定領域内のTiおよびAl成分のカラーマッピングを得
た。その結果、測定感度のカウント数が3500以上で
ある連なった部分を囲む最小円の直径が2μm以上であ
るTi偏析部の存在個数は12個であり、Ti偏析部の
最大径は46μmであった。
The obtained sintered body was machined to a diameter of 127
It was molded into a disk shape with a thickness of 5 mm and a thickness of 5 mm, and was analyzed using an EPMA apparatus in the same manner as in Example 1 to obtain color mapping of Ti and Al components within a 200 μm square measurement region. As a result, the number of Ti segregated portions having a minimum circle diameter of 2 μm or more surrounding a continuous portion having a measurement sensitivity count number of 3500 or more was 12, and the maximum diameter of the Ti segregated portion was 46 μm. .

【0093】同様にして、Alに関しては、測定感度の
カウント数が400以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が2μm以上であるAl偏析部の存在個数は4
個であり、Al偏析部の最大径は40μmであった。
Similarly, with respect to Al, the number of Al segregated portions having a minimum circle diameter of 2 μm or more surrounding a continuous portion having a measurement sensitivity count number of 400 or more is 4 or less.
The maximum diameter of the Al segregated portion was 40 μm.

【0094】また、その測定領域を4分割し、Tiおよ
びAl成分について、それぞれの偏析部の面積比率を測
定し、そのばらつきを前記(1)式に基づいて算出し
た。その結果、Ti偏析部の面積比率のばらつきは20
%であり、Al偏析部の面積比率のばらつきは48%で
あった。TiとAlとの双方の成分について偏析が発生
する結果となった。
Further, the measurement region was divided into four, and the area ratio of each segregated portion was measured for the Ti and Al components, and the variation thereof was calculated based on the equation (1). As a result, the variation in the area ratio of the Ti segregated portion is 20.
%, And the variation in the area ratio of the Al segregated portion was 48%. As a result, segregation occurred for both Ti and Al components.

【0095】このターゲット用焼結体とAlバッキング
プレートとを、ソルダー接合法を用いて一体に接合させ
ることにより、比較例2に係るTi−Alスパッタリン
グターゲットを得た。
A Ti-Al sputtering target according to Comparative Example 2 was obtained by integrally bonding the target sintered body and the Al backing plate using the solder bonding method.

【0096】このようにして得たTi−Alスパッタリ
ングターゲットを用いて、表面を熱酸化させたSiウエ
ハー上に、前記同様のマグネトロンスパッタリング装置
を用いて、基板―ターゲット間距離=150mm、背
圧:1×10−5Pa、出力:DC2kW、Ar流量:
10sccm、N流量:20sccm、スパッタ時
間:10minの条件下で、膜厚1000ÅのTiAl
N膜のスパッタリングを行い、直径0.2μm以上のパ
ーティクル混入数を調査した。
A Ti-Al sputtering target thus obtained was used to heat-oxidize the surface of a Si wafer, and the same magnetron sputtering apparatus as described above was used. The distance between the substrate and the target was 150 mm, and the back pressure was: 1 × 10 −5 Pa, output: DC 2 kW, Ar flow rate:
TiAl with a film thickness of 1000 Å under the conditions of 10 sccm, N 2 flow rate: 20 sccm, and sputtering time: 10 min.
The N film was sputtered, and the number of particles mixed with a diameter of 0.2 μm or more was investigated.

【0097】また、図1に示す17箇所の部位より、薄
膜サンプルを採取し、膜厚測定装置を用いて膜厚を測定
し、膜厚のばらつきを、前記(1)式に基づいて算出
し、膜厚の面内均一性を評価した。その結果、直径0.
2μm以上のパーティクルの混入数は30p/wであ
り、膜厚のばらつきは35%であり、安定して成膜され
ているとは言いがたい結果であった。
Further, thin film samples were taken from the 17 parts shown in FIG. 1, the film thickness was measured using a film thickness measuring device, and the variation in the film thickness was calculated based on the equation (1). The in-plane uniformity of the film thickness was evaluated. As a result, the diameter of 0.
The number of particles having a particle size of 2 μm or more was 30 p / w, and the variation in film thickness was 35%, which is a result that cannot be said to be a stable film formation.

【0098】さらに、同様のスパッタ装置にWターゲッ
トを装着し、基板−ターゲット間距離=150mm、背
圧:1×10−5Pa、出力:DC2kW、Ar流量:
0.5Pa、スパッタ時間:5minの条件下で、Ti
AlN膜の上にW膜を1000Å成膜した。その後、成
膜したウエハーを、真空度:1×10−2Pa、温度6
00℃で3時間の真空熱処理を実施し、理学機器のX線
回折装置でプロファイル計測を行い、Wの酸化物が形成
されているか否かを調査することによって、薄膜の耐酸
化性を評価した。その結果、W酸化物のピーク強度は1
000であり、小さなピークを確認することができた。
すなわち、TiAlN膜がバリア性を発揮せず、熱酸化
Siの酸素成分を透過させた結果となり、バリアメタル
層としての機能が発揮されないことが判明した。
Further, a W target was attached to the same sputtering apparatus, the substrate-target distance = 150 mm, back pressure: 1 × 10 −5 Pa, output: DC 2 kW, Ar flow rate:
Ti under the conditions of 0.5 Pa and sputter time: 5 min
A W film was formed on the AlN film at 1000 Å. Thereafter, the film-formed wafer is vacuumed at a temperature of 1 × 10 −2 Pa and a temperature of 6
The oxidation resistance of the thin film was evaluated by performing vacuum heat treatment at 00 ° C. for 3 hours, measuring the profile with an X-ray diffractometer of a scientific instrument, and investigating whether or not an oxide of W was formed. . As a result, the peak intensity of W oxide is 1
It was 000, and a small peak could be confirmed.
That is, it was found that the TiAlN film did not exhibit the barrier property and the oxygen component of the thermally oxidized Si was transmitted, and the function as the barrier metal layer was not exhibited.

【0099】[0099]

【比較例3】純度4N5のTi材と純度4NのAl材と
を準備し、Ti−3at%Alの配合組成となるよう計
量した。そのTi材およびAl材をアーク溶解装置にセ
ットし、装置内を5×10−3Paまで排気した後に、
溶解処理を実施し、直径80mm×長さ100mmのイ
ンゴットを作製した。得られたインゴットに対し、加工
率50%に至るまで温度1000℃で熱間鍛造を実施し
た後、さらに加工率80%に至るまで温度1000℃で
熱間クロス圧延を実施し、さらに温度900℃で1時間
の再結晶化熱処理を実施することにより、Ti−Al合
金板を得た。なお、本比較例3では、Al組成が30%
以下であることから、上記のような高い加工率を与える
塑性加工も可能であった。
[Comparative Example 3] A Ti material having a purity of 4N5 and an Al material having a purity of 4N were prepared and weighed so as to have a composition composition of Ti-3 at% Al. After setting the Ti material and the Al material in the arc melting apparatus and exhausting the inside of the apparatus to 5 × 10 −3 Pa,
Dissolution treatment was performed to produce an ingot having a diameter of 80 mm and a length of 100 mm. The obtained ingot was subjected to hot forging at a temperature of 1000 ° C until the processing rate reached 50%, and then hot cross rolling was performed at a temperature of 1000 ° C until the processing rate reached 80%, and further at a temperature of 900 ° C. A Ti—Al alloy plate was obtained by carrying out a recrystallization heat treatment for 1 hour. In this Comparative Example 3, the Al composition is 30%.
From the following, it was possible to perform plastic working that gives a high working ratio as described above.

【0100】得られた圧延材を機械加工して直径127
mm×厚さ5mmの円盤状に成形し、前記と同様にEP
MA装置を用いて解析を行い、200μm四方の測定領
域内のTiおよびAl成分のカラーマッピングを得た。
その結果、測定感度のカウント数が3500以上である
連なった部分を囲む最小円の直径が2μm以上であるT
i偏析部の存在個数は3個であり、Ti偏析部の最大径
は70μm以上であった。
The rolled material obtained was machined to a diameter of 127
mm-thick 5mm disk shape, EP as above
Analysis was performed using a MA device to obtain color mapping of Ti and Al components in a measurement area of 200 μm square.
As a result, the diameter T of the minimum circle surrounding the continuous portion where the count number of measurement sensitivity is 3500 or more is 2 μm or more.
The number of i-segregated portions present was 3, and the maximum diameter of the Ti-segregated portion was 70 μm or more.

【0101】同様にして、Alに関しては、測定感度の
カウント数が400以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が2μm以上であるAl偏析部の存在個数は1
個であり、Al偏析部の最大径は5μmであった。
Similarly, regarding Al, the number of existing Al segregated portions having a diameter of a minimum circle of 2 μm or more surrounding a continuous portion with a count number of measurement sensitivity of 400 or more is 1
The maximum diameter of the Al segregated portion was 5 μm.

【0102】また、上記測定領域を4分割し、Tiおよ
びAl成分についてそれぞれの偏析部の面積比率を測定
し、そのばらつきを前記(1)式で算出した。その結
果、Ti偏析部の面積比率のばらつきは59%であり、
Al偏析部の面積比率のばらつきは14%であった。こ
れは本比較例3のターゲットが、Al量に対してTiが
はるかに多い組成であるため、金属間化合物であるTi
Alの形成が僅かの小さい範囲でしか起こらず、Ti
成分が単独で存在するためである。
Further, the above-mentioned measurement region was divided into four, the area ratios of the segregated portions of the Ti and Al components were measured, and the variation thereof was calculated by the above equation (1). As a result, the variation in the area ratio of the Ti segregated portion was 59%,
The variation in the area ratio of the Al segregated portion was 14%. This is because the target of Comparative Example 3 has a composition in which Ti is much larger than the amount of Al.
3 Al formation occurs only in a small range, and Ti
This is because the component exists alone.

【0103】このターゲット用焼結体とAlバッキング
プレートとを、ソルダー接合法を用いて一体に接合させ
ることにより、比較例3に係るTi−Alスパッタリン
グターゲットを得た。
A Ti-Al sputtering target according to Comparative Example 3 was obtained by integrally bonding the sintered body for a target and the Al backing plate using the solder bonding method.

【0104】このようにして得たTi−Alスパッタリ
ングターゲットを用いて、表面を熱酸化させたSiウエ
ハー上に、前記同様のマグネトロンスパッタリング装置
を用いて、基板・ターゲット距離=150mm、背圧:
1×10−5Pa、出力:DC2kW、Ar流量:10
sccm、N流量:20sccm、スパッタ時間:1
0minの条件下で、膜厚1000ÅのTiAlN膜の
スパッタリングを行い、直径0.2μm以上のパーティ
クル混入数を調査した。
A Ti-Al sputtering target thus obtained was used to heat-oxidize the surface of the Si wafer, and the same magnetron sputtering apparatus as described above was used. The distance between the substrate and the target was 150 mm, and the back pressure was:
1 × 10 −5 Pa, output: DC 2 kW, Ar flow rate: 10
sccm, N 2 flow rate: 20 sccm, sputtering time: 1
A TiAlN film having a film thickness of 1000 Å was sputtered under the condition of 0 min, and the number of particles mixed with a diameter of 0.2 μm or more was investigated.

【0105】また、図1に示す17箇所の部位より、薄
膜サンプルを採取し、膜厚測定装置を用いて膜厚を測定
し、膜厚のばらつきを、前記(1)式で算出し、膜厚の
面内均一性を評価した。その結果、直径0.2μm以上
のパーティクルの混入数は40p/wであり、膜厚のば
らつきは55%であり、安定的に成膜されている状態と
は言い難い結果となった。
Further, thin film samples were taken from the 17 parts shown in FIG. 1, the film thickness was measured using a film thickness measuring device, and the variation in the film thickness was calculated by the above equation (1). The in-plane uniformity of thickness was evaluated. As a result, the number of particles having a diameter of 0.2 μm or more mixed in was 40 p / w, the variation in film thickness was 55%, and it was difficult to say that the film was stably formed.

【0106】さらに、同様のスパッタ装置にWターゲッ
トをセットし、基板−ターゲット間距離=150mm、
背圧:1×10−5Pa、出力:DC2kW、Ar流
量:0.5Pa、スパッタ時間:5minの条件下で、
TiAlN膜の上にW膜を1000Å成膜した。その
後、成膜したウエハーを、真空度:1×10−2Pa、
温度600℃で3時間の真空熱処理を実施し、理学機器
のX線回折装置でプロファイル計測を行い、Wの酸化物
が形成されているか否かを調査することによって、薄膜
の耐酸化性を評価した。その結果、W酸化物のピーク強
度は2100であり、大きな回折ピークを確認すること
ができた。すなわち、本比較例3ではTi成分が過多で
あったために、TiAlN膜がバリア性を発揮せず、熱
酸化Siの酸素成分を透過させた結果となり、バリアメ
タル層としての機能が発揮されなかった。
Furthermore, a W target was set in the same sputtering apparatus, and the distance between the substrate and the target was 150 mm,
Under the conditions of back pressure: 1 × 10 −5 Pa, output: DC 2 kW, Ar flow rate: 0.5 Pa, sputtering time: 5 min,
A W film was formed on the TiAlN film at 1000 Å. Thereafter, the film-formed wafer was vacuumed at 1 × 10 −2 Pa,
Evaluate the oxidation resistance of the thin film by performing vacuum heat treatment at a temperature of 600 ° C for 3 hours, measuring the profile with an X-ray diffractometer of scientific equipment, and investigating whether or not an oxide of W is formed. did. As a result, the peak intensity of the W oxide was 2100, and a large diffraction peak could be confirmed. That is, in Comparative Example 3, since the Ti component was excessive, the TiAlN film did not exhibit the barrier property and the oxygen component of the thermally oxidized Si was allowed to permeate, and the function as the barrier metal layer was not exhibited. .

【0107】[0107]

【比較例4】純度4N5のTi粉末と純度4NのAl粉
末とを準備し、Ti−70at%Alの配合組成となる
よう計量した。そのTi粉末およびAl粉末をボールミ
ルにて24時間混合し、その混合粉末を直径130mm
のカーボンモールドに充填して、真空中、1300℃×
5hr、昇温速度:10℃/min、圧力29.4MP
aの条件下で、加圧ホットプレス装置を用いて焼結し
た。
Comparative Example 4 A Ti powder having a purity of 4N5 and an Al powder having a purity of 4N were prepared and weighed so as to have a blended composition of Ti-70 at% Al. The Ti powder and the Al powder were mixed in a ball mill for 24 hours, and the mixed powder had a diameter of 130 mm.
Fill the carbon mold of 1300 ℃ in vacuum
5 hours, heating rate: 10 ° C / min, pressure 29.4MP
Under the conditions of a, it sintered using the pressure hot press apparatus.

【0108】得られた焼結体を機械加工して直径127
mm×厚さ5mmの円盤状に成形し、前記と同様にEP
MA装置を用いて解析を行い、200μm四方の測定領
域内のTiおよびAl成分のカラーマッピングを得た。
その結果、測定感度のカウント数が3500以上である
連なった部分を囲む最小円の直径が2μm以上であるT
i偏析部の存在個数は17個であり、Ti偏析部の最大
径は8μm以上であった。
The resulting sintered body was machined to a diameter of 127
mm-thick 5mm disk shape, EP as above
Analysis was performed using a MA device to obtain color mapping of Ti and Al components in a measurement area of 200 μm square.
As a result, the diameter T of the minimum circle surrounding the continuous portion where the count number of measurement sensitivity is 3500 or more is 2 μm or more.
The number of i segregated portions was 17, and the maximum diameter of the Ti segregated portion was 8 μm or more.

【0109】同様にして、Alに関しては、測定感度の
カウント数が400以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が2μm以上であるAl偏析部の存在個数は2
0個であり、Al偏析部の最大径は15μmであった。
Similarly, with respect to Al, the number of Al segregated portions having a minimum circle diameter of 2 μm or more surrounding a continuous portion having a measurement sensitivity count number of 400 or more is 2 or less.
It was 0, and the maximum diameter of the Al segregated portion was 15 μm.

【0110】また、上記測定領域を4分割し、Tiおよ
びAl成分についてそれぞれの偏析部の面積比率を測定
し、そのばらつきを前記(1)式で算出した。その結
果、Ti偏析部の面積比率のばらつきは15%であり、
Al偏析部の面積比率のばらつきは15%であった。こ
れにより、本比較例3のターゲットでは、Ti、Alの
偏析は抑制できているといえる。
Further, the above-mentioned measurement region was divided into four, the area ratios of the segregated portions of Ti and Al components were measured, and the variation thereof was calculated by the above equation (1). As a result, the variation in the area ratio of the Ti segregated portion was 15%,
The variation in the area ratio of the Al segregated portion was 15%. Therefore, it can be said that the target of Comparative Example 3 can suppress the segregation of Ti and Al.

【0111】このターゲット用焼結体とAlバッキング
プレートとを、ソルダー接合法を用いて一体に接合させ
ることにより、比較例4に係るTi−Alスパッタリン
グターゲットを得た。
A Ti-Al sputtering target according to Comparative Example 4 was obtained by integrally bonding the sintered body for a target and the Al backing plate using the solder bonding method.

【0112】このようにして得たTi−Alスパッタリ
ングターゲットを用いて、表面を熱酸化させたSiウエ
ハー上に、前記同様のマグネトロンスパッタリング装置
を用いて、基板−ターゲット間距離=150mm、背
圧:1×10−5Pa、出力:DC2kW、Ar流量:
10sccm、N流量:20sccm、スパッタ時
間:10minの条件下で、膜厚1000ÅのTiAl
N膜のスパッタリングを行い、直径0.2μm以上のパ
ーティクル混入数を調査した。
A Ti-Al sputtering target thus obtained was used to heat-oxidize the surface of a Si wafer, and the same magnetron sputtering apparatus as described above was used. The distance between the substrate and the target was 150 mm, and the back pressure was: 1 × 10 −5 Pa, output: DC 2 kW, Ar flow rate:
TiAl with a film thickness of 1000 Å under the conditions of 10 sccm, N 2 flow rate: 20 sccm, and sputtering time: 10 min.
The N film was sputtered, and the number of particles mixed with a diameter of 0.2 μm or more was investigated.

【0113】また、図1に示す17箇所の部位より、薄
膜サンプルを採取し、膜厚測定装置を用いて膜厚を測定
し、膜厚のばらつきを、前記(1)式で算出し、膜厚の
面内均一性を評価した。その結果、直径0.2μm以上
のパーティクルの混入数は120p/wであり、膜厚の
ばらつきは16%であり、安定的に成膜されている状態
とは言い難い結果となった。
Further, thin film samples were taken from the 17 parts shown in FIG. 1, the film thickness was measured using a film thickness measuring device, and the variation in the film thickness was calculated by the above formula (1). The in-plane uniformity of thickness was evaluated. As a result, the number of particles having a diameter of 0.2 μm or more mixed in was 120 p / w, and the variation in film thickness was 16%, which is difficult to say that the film is stably formed.

【0114】さらに、同様のスパッタ装置にWターゲッ
トを装着、基板−ターゲット間距離=150mm、背
圧:1×10−5Pa、出力:DC2kW、Ar流量:
0.5Pa、スパッタ時間:5minの条件下で、Ti
AlN膜の上にW膜を1000Å成膜した。その後、成
膜したウエハーを、真空度:1×10−2Pa、温度6
00℃で3時間の真空熱処理を施し、理学機器のX線回
折装置でプロファイル計測を行い、Wの酸化物が形成さ
れているか否かを調査することによって、薄膜の耐酸化
性を評価した。その結果、W酸化物のピーク強度は25
00であり、大きな回折ピークが確認された。これは、
本比較例4に係るターゲットは、粉末焼結法により形成
されているため、残留ガス成分が多い上に、さらにAl
組成が過多であるために、TiAlN膜がバリア性を発
揮せず、熱酸化Siの酸素成分を透過させる結果となっ
てしまった。
Further, a W target was attached to the same sputtering apparatus, the substrate-target distance = 150 mm, back pressure: 1 × 10 −5 Pa, output: DC 2 kW, Ar flow rate:
Ti under the conditions of 0.5 Pa and sputter time: 5 min
A W film was formed on the AlN film at 1000 Å. Thereafter, the film-formed wafer is vacuumed at a temperature of 1 × 10 −2 Pa and a temperature of 6
The oxidation resistance of the thin film was evaluated by performing vacuum heat treatment at 00 ° C. for 3 hours, measuring the profile with an X-ray diffractometer of a scientific instrument, and examining whether or not an oxide of W was formed. As a result, the peak intensity of W oxide is 25
00, and a large diffraction peak was confirmed. this is,
Since the target according to Comparative Example 4 is formed by the powder sintering method, it has a large amount of residual gas components and further has a further Al content.
Since the composition is too large, the TiAlN film does not exhibit the barrier property, resulting in the permeation of the oxygen component of the thermally oxidized Si.

【0115】[0115]

【比較例5】純度4N5のTi材と純度4NのAl材と
を準備し、Ti−45at%Alの配合組成となるよう
計量した。そのTi材およびAl材をコールドクルーシ
ブル溶解装置にセットし、装置内を7×10−3Paま
で排気した後に、溶解処理を行い、直径130mm×長
さ100mmのインゴットを作製した。
[Comparative Example 5] A Ti material having a purity of 4N5 and an Al material having a purity of 4N were prepared and weighed so as to have a compounding composition of Ti-45 at% Al. The Ti material and the Al material were set in a cold crucible melting apparatus, and the inside of the apparatus was evacuated to 7 × 10 −3 Pa, followed by melting treatment to produce an ingot having a diameter of 130 mm × a length of 100 mm.

【0116】得られた溶解材を機械加工して直径127
mm×厚さ5mmの円盤状に成形し、前記と同様にEP
MA装置を用いて解析を行い、200μm四方の測定領
域内のTiおよびAl成分のカラーマッピングを得た。
その結果、測定感度のカウント数が3500以上である
連なった部分を囲む最小円の直径が2μm以上であるT
i偏析部の存在個数は8個であり、Ti偏析部の最大径
は38μm以上であった。
The resulting melt was machined to a diameter of 127
mm-thick 5mm disk shape, EP as above
Analysis was performed using a MA device to obtain color mapping of Ti and Al components in a measurement area of 200 μm square.
As a result, the diameter T of the minimum circle surrounding the continuous portion where the count number of measurement sensitivity is 3500 or more is 2 μm or more.
The number of i segregated portions was 8, and the maximum diameter of the Ti segregated portion was 38 μm or more.

【0117】同様にして、Alに関しては、測定感度の
カウント数が400以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が2μm以上であるAl偏析部の存在個数は1
0個であり、Al偏析部の最大径は30μmであった。
Similarly, with respect to Al, the number of Al segregated portions in which the diameter of the smallest circle surrounding a continuous portion whose count number of measurement sensitivity is 400 or more is 2 μm or more is 1 is 1.
The number was 0, and the maximum diameter of the Al segregated portion was 30 μm.

【0118】また、上記測定領域を4分割し、Tiおよ
びAl成分についてそれぞれの偏析部の面積比率を測定
し、そのばらつきを前記(1)式で算出した。その結
果、Ti偏析部の面積比率のばらつきは25%、Al偏
析部の面積比率のばらつきは50%であった。以上の事
実から、特にAl成分について偏析が多く発生するとい
う結果となった。
Further, the above-mentioned measurement region was divided into four, the area ratios of the segregated portions of Ti and Al components were measured, and the variation thereof was calculated by the above formula (1). As a result, the variation in the area ratio of the Ti segregated portion was 25%, and the variation in the area ratio of the Al segregated portion was 50%. From the above facts, it was found that segregation often occurs especially for the Al component.

【0119】このターゲット用焼結体とAlバッキング
プレートとを、ソルダー接合法を用いて一体に接合させ
ることにより、比較例5に係るTi−Alスパッタリン
グターゲットを得た。
A Ti—Al sputtering target according to Comparative Example 5 was obtained by integrally bonding the target sintered body and the Al backing plate by using the solder bonding method.

【0120】このようにして得たTi−Alスパッタリ
ングターゲットを用いて、表面を熱酸化させたSiウエ
ハー上に、前記同様のマグネトロンスパッタリング装置
を用いて、基板−ターゲット間距離=150mm、背
圧:1×10−5Pa、出力:DC2kW、Ar流量:
10sccm、N流量:20sccm、スパッタ時
間:10minの条件下で、膜厚1000ÅのTiAl
N膜のスパッタリングを行い、直径0.2μm以上のパ
ーティクル混入数を調査した。
Using the Ti—Al sputtering target thus obtained, the surface of the Si wafer was thermally oxidized, using the same magnetron sputtering device as described above, the substrate-target distance = 150 mm, the back pressure: 1 × 10 −5 Pa, output: DC 2 kW, Ar flow rate:
TiAl with a film thickness of 1000 Å under the conditions of 10 sccm, N 2 flow rate: 20 sccm, and sputtering time: 10 min.
The N film was sputtered, and the number of particles mixed with a diameter of 0.2 μm or more was investigated.

【0121】また、図1に示す17箇所の部位より、薄
膜サンプルを採取し、膜厚測定装置を用いて膜厚を測定
し、膜厚のばらつきを、前記(1)式で算出し、膜厚の
面内均一性を評価した。その結果、直径0.2μm以上
のパーティクルの混入数は58p/wであり、膜厚のば
らつきは36%であり、特にパーティクル発生量が多
く、安定的に成膜できる状態とは言いがたい結果となっ
た。これは、本比較例5に係るターゲットの製法が、イ
ンゴットスライスであるため、結晶粒径が粗大化したこ
とに起因すると考えられる。
Further, thin film samples were taken from the 17 parts shown in FIG. 1, the film thickness was measured using a film thickness measuring device, and the variation in the film thickness was calculated by the above formula (1). The in-plane uniformity of thickness was evaluated. As a result, the number of particles with a diameter of 0.2 μm or more mixed in was 58 p / w, the variation in film thickness was 36%, and the amount of particles generated was particularly large, and it is difficult to say that stable film formation is possible. Became. This is considered to be due to the coarsening of the crystal grain size because the method of manufacturing the target according to Comparative Example 5 was ingot slice.

【0122】さらに、同様のスパッタ装置にWターゲッ
トを装着し、基板−ターゲット間距離=150mm、背
圧:1×10−5Pa、出力:DC2kW、Ar流量:
0.5Pa、スパッタ時間:5minの条件下で、Ti
AlN膜の上にW膜を1000Å成膜した。その後、成
膜したウエハーを、真空度:1×10−2Pa、温度6
00℃で3時間の真空熱処理を実施した後に、理学機器
のX線回折装置でプロファイル計測を行い、Wの酸化物
が形成されているか否かを調査することによって、薄膜
の耐酸化性を評価した。その結果、W酸化物のピーク強
度は900であり、小さなピークが確認された。すなわ
ち、TiAlN膜がバリア性を発揮せず、熱酸化Siの
酸素成分を透過させたことを意味し、バリアメタル層と
しての機能が発揮されない結果となった。
Further, a W target was attached to the same sputtering apparatus, the substrate-target distance = 150 mm, back pressure: 1 × 10 −5 Pa, output: DC 2 kW, Ar flow rate:
Ti under the conditions of 0.5 Pa and sputter time: 5 min
A W film was formed on the AlN film at 1000 Å. Thereafter, the film-formed wafer is vacuumed at a temperature of 1 × 10 −2 Pa and a temperature of 6
After performing vacuum heat treatment at 00 ° C for 3 hours, profile measurement is performed with an X-ray diffractometer of a scientific instrument to investigate whether or not an oxide of W is formed to evaluate the oxidation resistance of the thin film. did. As a result, the peak intensity of the W oxide was 900, and a small peak was confirmed. That is, it means that the TiAlN film does not exhibit the barrier property and allows the oxygen component of the thermally oxidized Si to pass therethrough, which results in that the function as the barrier metal layer is not exhibited.

【0123】以上の各実施例および比較例に係るスパッ
タリングターゲットの組成、製法、ターゲット組織およ
びそのターゲットをスパッタリングして形成した薄膜の
特性を、まとめて下記表1に示す。
Table 1 below shows the composition, manufacturing method, target structure and characteristics of the thin film formed by sputtering the target according to each of the above Examples and Comparative Examples.

【0124】[0124]

【表1】 [Table 1]

【0125】上記表1に示す結果から明らかなように、
各比較例のターゲットと比較して各実施例に係るターゲ
ット組織における偏析量およびそのばらつきは、はるか
に少なく、均一性が優れている。また、各ターゲットを
使用して形成した膜厚のばらつきおよびパーティクルの
混入数等を比較すると、明らかに本実施例に係るスパッ
タリングターゲットを使用することで、従来より安定し
たスパッタ特性を実現できることが判明した。したがっ
て、薄膜を使用する半導体製品の製造歩留りも大幅に改
善することが可能となり、半導体装置の電極および配線
材料用の高品質の薄膜を形成する際に極めて有効であ
る。
As is clear from the results shown in Table 1,
Compared with the targets of each comparative example, the amount of segregation and its variation in the target structure according to each example are much smaller, and the uniformity is excellent. Further, comparing the variations in the film thickness formed using each target and the number of particles mixed in, it is clear that the sputtering target according to the present embodiment can realize more stable sputtering characteristics than before. did. Therefore, the manufacturing yield of semiconductor products using thin films can be significantly improved, which is extremely effective in forming high quality thin films for electrodes and wiring materials of semiconductor devices.

【0126】[0126]

【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係るスパッタ
リングターゲットおよびその製造方法によれば、真空溶
解法にて調製した母合金を回転電極法により所定粒径の
合金粉末とし、これを焼結してターゲットが形成されて
いるため、偏析が少なく構成成分が均一に分散し、パー
ティクルや異常放電の発生が少ないターゲットが得られ
る。また、このターゲットを使用してスパッタリングを
実施したときに、耐酸化性、密着性、膜厚等の面内均一
性が優れた配線膜等を効率的に形成できる。
As described above, according to the sputtering target and the method for manufacturing the same according to the present invention, the mother alloy prepared by the vacuum melting method is made into the alloy powder having a predetermined particle diameter by the rotating electrode method and is sintered. Since the target is formed in this way, the segregation is small, the constituent components are uniformly dispersed, and the target in which the generation of particles and abnormal discharge is small can be obtained. Moreover, when sputtering is performed using this target, a wiring film or the like having excellent in-plane uniformity such as oxidation resistance, adhesion, and film thickness can be efficiently formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るスパッタリングターゲットを使用
してスパッタリングして形成した薄膜からサンプルを採
取する位置を示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing a position where a sample is taken from a thin film formed by sputtering using a sputtering target according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜17 薄膜サンプルの採取位置 1 to 17 Thin film sample collection position

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/285 H01L 21/285 S (72)発明者 渡邊 光一 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 鈴木 幸伸 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 藤岡 直美 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 4K017 AA04 BA10 BB01 CA07 DA09 EF07 4K018 AA06 AA14 BA03 BA08 BC02 BC09 BD10 EA02 EA13 EA22 KA29 4K029 BA23 BC01 BD02 DC04 DC08 DC09 4M104 BB36 DD40 DD42 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 21/285 H01L 21/285 S (72) Inventor Koichi Watanabe 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa Formula company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Yukinobu Suzuki 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi Kanagawa Stock company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Naomi Fujioka 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku Yokohama-shi Kanagawa Stock company F term in Toshiba Yokohama office (reference) 4K017 AA04 BA10 BB01 CA07 DA09 EF07 4K018 AA06 AA14 BA03 BA08 BC02 BC09 BD10 EA02 EA13 EA22 KA29 4K029 BA23 BC01 BD02 DC04 DC08 DC09 4M104 BB36 DD40 DD42

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミニウムを5〜60原子%含有し、
残部成分が実質的にチタンから成るスパッタリングター
ゲットにおいて、EPMA解析によるAlのマッピング
を実施した場合に、200μm四方の測定領域内で測定
感度のカウント数が400以上である連なった部分を囲
む最小円の直径が2μm以上であるAl偏析部の存在数
が上記測定領域内で5個以下であることを特徴とするス
パッタリングターゲット。
1. Containing 5 to 60 atomic% of aluminum,
When Al mapping is performed by EPMA analysis in a sputtering target whose remaining component is substantially titanium, a minimum circle surrounding a continuous portion having a measurement sensitivity count number of 400 or more in a measurement area of 200 μm square A sputtering target, wherein the number of Al segregated portions having a diameter of 2 μm or more is 5 or less in the measurement region.
【請求項2】 請求項1記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、前記EPMA解析によるチタンのマッピン
グを実施した場合に、200μm四方の測定領域内で測
定感度のカウント数が3500以上である連なった部分
を囲む最小円の直径が2μm以上であるTi偏析部の存
在数が上記測定領域内で5個以下であることを特徴とす
るスパッタリングターゲット。
2. The sputtering target according to claim 1, wherein when the titanium is mapped by the EPMA analysis, a minimum number surrounding a continuous region where a measurement sensitivity count number is 3500 or more within a measurement area of 200 μm square. A sputtering target, wherein the number of existing Ti segregation portions having a circle diameter of 2 μm or more is 5 or less in the measurement region.
【請求項3】 請求項1記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、前記EPMA解析によるAlのマッピング
を実施した場合に、200μm四方の測定領域を等面積
に4分割した各分割領域で、それぞれ測定感度のカウン
ト数が400以上であるAl偏析部の面積比率を測定し
たときに、各分割領域での面積比率のばらつきが30%
以内であることを特徴とするスパッタリングターゲッ
ト。
3. The sputtering target according to claim 1, wherein, when Al mapping is performed by the EPMA analysis, a measurement sensitivity count number is obtained in each of divided areas obtained by dividing a 200 μm square measurement area into four equal areas. When the area ratio of the Al segregated portion having a value of 400 or more is measured, the variation of the area ratio in each divided region is 30%.
Sputtering target characterized by being within.
【請求項4】 請求項2記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、前記EPMA解析によるTiのマッピング
を実施した場合に、200μm四方の測定領域を等面積
に4分割した各分割領域で、それぞれ測定感度のカウン
ト数が4700以上であるTi偏析部の面積比率を測定
したときに、各分割領域での面積比率のばらつきが30
%以内であることを特徴とするスパッタリングターゲッ
ト。
4. The sputtering target according to claim 2, wherein when the Ti is mapped by the EPMA analysis, the measurement sensitivity is counted in each of divided areas obtained by dividing a measurement area of 200 μm square into four equal areas. When the area ratio of the Ti segregated portion having a value of 4700 or more is measured, the variation of the area ratio in each divided region is 30.
% Sputtering target.
【請求項5】 請求項1記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、前記Al偏析部の最大径がφ30μm以下
であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
5. The sputtering target according to claim 1, wherein the maximum diameter of the Al segregated portion is 30 μm or less.
【請求項6】 請求項2記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、前記Ti偏析部の最大径がφ30μm以下
であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
6. The sputtering target according to claim 2, wherein the Ti segregation portion has a maximum diameter of 30 μm or less.
【請求項7】 アルミニウムを5〜60原子%含有し、
残部成分が実質的にチタンから成るスパッタリングター
ゲットであり、EPMA解析によるAlのマッピングを
実施した場合に、200μm四方の測定領域内で測定感
度のカウント数が400以上である連なった部分を囲む
最小円の直径が2μm以上であるAl偏析部が上記測定
領域内に5個以下存在するスパッタリングターゲットの
製造方法において、 アルミニウム含有量が5〜60原子%となるようにアル
ミニウム材とチタン材とを配合して原料体を調製する工
程と、 上記原料体を真空溶解法により融解し凝固せしめて、T
i−Al母合金を調製する工程と、 調製したTi−Al母合金を回転電極法により融解分散
せしめることによりアルミニウムを5〜60at%含有
した粒径500μm以下のTi−Al合金粉末を調製す
る工程と、 得られたTi−Al合金粉末を成形焼結してTi−Al
合金焼結体を作製し、スパッタリングターゲットとする
工程とを備えることを特徴とするスパッタリングターゲ
ットの製造方法。
7. Containing 5 to 60 atomic% of aluminum,
The minimum circle that surrounds a continuous portion where the count number of the measurement sensitivity is 400 or more within a measurement area of 200 μm square when Al mapping is performed by EPMA analysis when the remaining component is a sputtering target that is substantially composed of titanium. In a method of manufacturing a sputtering target having 5 or less Al segregated portions having a diameter of 2 μm or more in the measurement region, an aluminum material and a titanium material are blended so that the aluminum content is 5 to 60 atom%. And a step of preparing a raw material body by melting the raw material body by a vacuum melting method to solidify the raw material body.
a step of preparing an i-Al master alloy, and a step of preparing a Ti-Al alloy powder containing aluminum in an amount of 5 to 60 at% and having a particle diameter of 500 μm or less by melting and dispersing the prepared Ti-Al master alloy by a rotating electrode method. Then, the obtained Ti-Al alloy powder is compacted and sintered to obtain Ti-Al.
A method of manufacturing a sputtering target, comprising the steps of producing an alloy sintered body and using it as a sputtering target.
【請求項8】 請求項7記載のスパッタリングターゲッ
トの製造方法において、前記真空溶解法が真空アーク溶
解法、コールドクルーシブル溶解法および電子ビーム溶
解法のいずれかであること特徴とするスパッタリングタ
ーゲットの製造方法。
8. The method for manufacturing a sputtering target according to claim 7, wherein the vacuum melting method is any one of a vacuum arc melting method, a cold crucible melting method, and an electron beam melting method. .
【請求項9】 請求項8記載のスパッタリングターゲッ
トの製造方法において、前記焼結がホットプレス焼結
法、熱間静水圧プレス法およびプラズマ放電焼結法のい
ずれかの焼結法に基づいて実施されること特徴とするス
パッタリングターゲットの製造方法。
9. The method for manufacturing a sputtering target according to claim 8, wherein the sintering is performed based on any one of a hot press sintering method, a hot isostatic pressing method and a plasma discharge sintering method. And a method for manufacturing a sputtering target.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006051737A1 (en) * 2004-11-15 2006-05-18 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Sputtering target for production of metallic glass film and process for producing the same
JP2010095770A (en) * 2008-10-17 2010-04-30 Hitachi Metals Ltd Ti-Al-BASED ALLOY TARGET AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
JP2011205057A (en) * 2010-03-01 2011-10-13 Canon Anelva Corp Metal nitride film, semiconductor device using the metal nitride film, and method of manufacturing semiconductor device
WO2014148424A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-25 Jx日鉱日石金属株式会社 Ti-Al ALLOY SPUTTERING TARGET
JP2015120981A (en) * 2007-03-30 2015-07-02 エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド Melting furnace including wire-discharge ion plasma electron emitter
JP2016069700A (en) * 2014-09-30 2016-05-09 Jx金属株式会社 Ti-Al alloy sputtering target
US10232434B2 (en) 2000-11-15 2019-03-19 Ati Properties Llc Refining and casting apparatus and method

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10232434B2 (en) 2000-11-15 2019-03-19 Ati Properties Llc Refining and casting apparatus and method
WO2006051737A1 (en) * 2004-11-15 2006-05-18 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Sputtering target for production of metallic glass film and process for producing the same
US8652399B2 (en) 2004-11-15 2014-02-18 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Sputtering target for producing metallic glass membrane and manufacturing method thereof
US8663439B2 (en) 2004-11-15 2014-03-04 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Sputtering target for producing metallic glass membrane and manufacturing method thereof
JP2015120981A (en) * 2007-03-30 2015-07-02 エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド Melting furnace including wire-discharge ion plasma electron emitter
US9453681B2 (en) 2007-03-30 2016-09-27 Ati Properties Llc Melting furnace including wire-discharge ion plasma electron emitter
JP2010095770A (en) * 2008-10-17 2010-04-30 Hitachi Metals Ltd Ti-Al-BASED ALLOY TARGET AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
JP2011205057A (en) * 2010-03-01 2011-10-13 Canon Anelva Corp Metal nitride film, semiconductor device using the metal nitride film, and method of manufacturing semiconductor device
US8786031B2 (en) 2010-03-01 2014-07-22 Canon Anelva Corporation Metal nitride film, semiconductor device using the metal nitride film, and manufacturing method of semiconductor device
WO2014148424A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-25 Jx日鉱日石金属株式会社 Ti-Al ALLOY SPUTTERING TARGET
JP5886473B2 (en) * 2013-03-19 2016-03-16 Jx金属株式会社 Ti-Al alloy sputtering target
JP2016069700A (en) * 2014-09-30 2016-05-09 Jx金属株式会社 Ti-Al alloy sputtering target

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