JPH05214523A - スパッタリングターゲットおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【構成】金属珪化物が連鎖状に結合して金属珪化物相が
形成され、この金属珪化物相の間隙に珪素相が不連続に
存在する高密度かつ微細な混合組織を有し、アルミニウ
ムの含有量が１ｐｐｍ以下となるスパッタリングターゲ
ットである。 【効果】高密度かつ高強度であるため、スパッタリング
時におけるパーティクルの発生量が少なく、さらにアル
ミニウムの含有量を低減し成膜内への混入を防止できる
ため、高品質で高精度な半導体製品を製造することが可
能となる。
形成され、この金属珪化物相の間隙に珪素相が不連続に
存在する高密度かつ微細な混合組織を有し、アルミニウ
ムの含有量が１ｐｐｍ以下となるスパッタリングターゲ
ットである。 【効果】高密度かつ高強度であるため、スパッタリング
時におけるパーティクルの発生量が少なく、さらにアル
ミニウムの含有量を低減し成膜内への混入を防止できる
ため、高品質で高精度な半導体製品を製造することが可
能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリングターゲ
ットとその製造方法に関するものであり、特に半導体装
置の電極、配線材料の薄膜形成に用いられる高密度及び
高品質のスパッタリングターゲットとその製造方法に関
する。
ットとその製造方法に関するものであり、特に半導体装
置の電極、配線材料の薄膜形成に用いられる高密度及び
高品質のスパッタリングターゲットとその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の電極あるいは配線用の高融
点金属シリサイド薄膜の形成に有効なひとつの方法とし
てスパッタリング法がある。スパッタリング法は、量産
性と成膜の安全性に優れており、金属シリサイド型の円
盤状ターゲットにアルゴンイオンを衝突させてターゲッ
ト構成金属を放出させ、この放出金属を、ターゲット板
に対向した基板上に薄膜として堆積させる方法である。
したがって、スパッタリングで形成したシリサイド薄膜
の性質は、ターゲットの特性に大きく左右されることに
なる。
点金属シリサイド薄膜の形成に有効なひとつの方法とし
てスパッタリング法がある。スパッタリング法は、量産
性と成膜の安全性に優れており、金属シリサイド型の円
盤状ターゲットにアルゴンイオンを衝突させてターゲッ
ト構成金属を放出させ、この放出金属を、ターゲット板
に対向した基板上に薄膜として堆積させる方法である。
したがって、スパッタリングで形成したシリサイド薄膜
の性質は、ターゲットの特性に大きく左右されることに
なる。
【０００３】この高融点金属シリサイド薄膜の形成に用
いられているスパッタリングターゲットには、半導体素
子の高集積化および微細化の進展に伴って、パーティク
ル（微細な粒子）発生量の低減が強く要求されている。
これはスパッタリング中にターゲットから発生した０．
２〜１０μｍ前後の非常に微細なパーティクルが堆積中
の薄膜に混入し、これが回路配線間のショートや配線の
オープン不良などの不具合を招き、その結果、半導体製
品の歩留りが大幅に低下するなど深刻な問題となってい
るためである。
いられているスパッタリングターゲットには、半導体素
子の高集積化および微細化の進展に伴って、パーティク
ル（微細な粒子）発生量の低減が強く要求されている。
これはスパッタリング中にターゲットから発生した０．
２〜１０μｍ前後の非常に微細なパーティクルが堆積中
の薄膜に混入し、これが回路配線間のショートや配線の
オープン不良などの不具合を招き、その結果、半導体製
品の歩留りが大幅に低下するなど深刻な問題となってい
るためである。
【０００４】従来、ターゲットから発生するパーティク
ル量を低減する目的で、ターゲットの組織を微細化し、
かつ高密度化する方法として、下記に示すような製造方
法が各種提案されている。
ル量を低減する目的で、ターゲットの組織を微細化し、
かつ高密度化する方法として、下記に示すような製造方
法が各種提案されている。
【０００５】例えば、特開昭６１−１７９５３４号公報
では、高融点金属（Ｍ）成分とＳｉ成分よりなる仮焼結
体に溶融Ｓｉを含浸させる方法によって高密度ターゲッ
トを得ることが開示されている。その場合、Ｓｉの連続
マトリックス中に、球状あるいは楕円状で粒径５〜５０
０μｍのＭＳｉ2 が分散した組織となり、炭素や酸素の
不純物含有量は５０ｐｐｍ以下となっている。
では、高融点金属（Ｍ）成分とＳｉ成分よりなる仮焼結
体に溶融Ｓｉを含浸させる方法によって高密度ターゲッ
トを得ることが開示されている。その場合、Ｓｉの連続
マトリックス中に、球状あるいは楕円状で粒径５〜５０
０μｍのＭＳｉ2 が分散した組織となり、炭素や酸素の
不純物含有量は５０ｐｐｍ以下となっている。
【０００６】一方、特開昭６３−２１９５８０号公報で
は、高融点金属（Ｍ）とＳｉの混合粉末を高真空中でシ
リサイド反応させて仮焼結体を形成後、熱間静水圧プレ
ス焼結する方法によって高密度ターゲットを得ることが
開示されている。その場合、ＭＳｉ2 の最大粒径が２０
μｍ以下、遊離Ｓｉの最大粒径が５０μｍ以下の微細構
造となっている。このターゲットは、微細なＭＳｉ2 粒
子と遊離Ｓｉ粒子とが相互に分散した混合組織を有し、
酸素含有量が２００ｐｐｍ以下に設定されている。この
ターゲットによれば酸素含有量が低く抑制されているた
め、成膜のシート抵抗値を低減することが可能となる。
は、高融点金属（Ｍ）とＳｉの混合粉末を高真空中でシ
リサイド反応させて仮焼結体を形成後、熱間静水圧プレ
ス焼結する方法によって高密度ターゲットを得ることが
開示されている。その場合、ＭＳｉ2 の最大粒径が２０
μｍ以下、遊離Ｓｉの最大粒径が５０μｍ以下の微細構
造となっている。このターゲットは、微細なＭＳｉ2 粒
子と遊離Ｓｉ粒子とが相互に分散した混合組織を有し、
酸素含有量が２００ｐｐｍ以下に設定されている。この
ターゲットによれば酸素含有量が低く抑制されているた
め、成膜のシート抵抗値を低減することが可能となる。
【０００７】さらに、特開昭６３−１７９０６１号公報
あるいは特開昭６４−３９３７４号公報では、高融点金
属（Ｍ）とＳｉの混合粉末を高真空中でシリサイド反応
させて焼結体を形成後、それを粉砕し、組成調整用シリ
サイド粉末を加えてホットプレス焼結する方法によって
高密度でＳｉの凝集を抑制したターゲットを得ている。
あるいは特開昭６４−３９３７４号公報では、高融点金
属（Ｍ）とＳｉの混合粉末を高真空中でシリサイド反応
させて焼結体を形成後、それを粉砕し、組成調整用シリ
サイド粉末を加えてホットプレス焼結する方法によって
高密度でＳｉの凝集を抑制したターゲットを得ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、仮焼結
体に溶融Ｓｉを含浸させる方法の場合は、溶融Ｓｉを用
いるために炭素や酸素などの不純物含有量は大幅に低下
して高密度のターゲットが得られるが、仮焼結体に含浸
させたＳｉが連続的に存在してマトリックスを形成する
ことと、仮焼結体中に存在する大きな空孔にＳｉが含浸
して粗大なＳｉ部分を形成するため、スパッタ中に発生
する熱応力により、金属珪化物に比べて強度的に弱いＳ
ｉが破損し、しかもＳｉが連続的に存在しているために
ターゲット全体としての強度が未だ不充分であり、その
結果、金属珪化物が脱落し、パーティクルが非常に多く
発生するということを本発明者らが発見した。
体に溶融Ｓｉを含浸させる方法の場合は、溶融Ｓｉを用
いるために炭素や酸素などの不純物含有量は大幅に低下
して高密度のターゲットが得られるが、仮焼結体に含浸
させたＳｉが連続的に存在してマトリックスを形成する
ことと、仮焼結体中に存在する大きな空孔にＳｉが含浸
して粗大なＳｉ部分を形成するため、スパッタ中に発生
する熱応力により、金属珪化物に比べて強度的に弱いＳ
ｉが破損し、しかもＳｉが連続的に存在しているために
ターゲット全体としての強度が未だ不充分であり、その
結果、金属珪化物が脱落し、パーティクルが非常に多く
発生するということを本発明者らが発見した。
【０００９】また、粉砕したＳｉ粉末を用いて仮焼結体
を形成した後、仮焼結体を粉砕せずにそのままプレス焼
結させる方法の場合、微細な組織で高密度のターゲット
が得られるものの、Ｓｉの粉砕工程で混入汚染した炭素
が除去されずにターゲット中に残存するため、スパッタ
中に炭素の多い部分において、スパッタ粒子が充分に飛
散せずにパーティクルの発生を誘起することと、膜中に
取り込まれた炭素の部分はエッチング性が悪く、エッチ
ング残渣や配線の断線を引き起こすという問題があるこ
とを本発明者らが発見した。
を形成した後、仮焼結体を粉砕せずにそのままプレス焼
結させる方法の場合、微細な組織で高密度のターゲット
が得られるものの、Ｓｉの粉砕工程で混入汚染した炭素
が除去されずにターゲット中に残存するため、スパッタ
中に炭素の多い部分において、スパッタ粒子が充分に飛
散せずにパーティクルの発生を誘起することと、膜中に
取り込まれた炭素の部分はエッチング性が悪く、エッチ
ング残渣や配線の断線を引き起こすという問題があるこ
とを本発明者らが発見した。
【００１０】さらに、粉砕したＳｉ粉末を用いて焼結体
を形成した後、焼結体を粉砕して組成調製用のシリサイ
ド粉末を加えてホットプレス焼結させる方法の場合、微
細組織で高密度のターゲットが得られるが、２つの粉砕
工程により、炭素による原料の汚染量が増加すると共に
原料中に混入する酸素量も増加してパーティクルの発生
量が多くなり、膜中に取り込まれた酸素で抵抗が増大す
るという問題があることも本発明者らが発見した。
を形成した後、焼結体を粉砕して組成調製用のシリサイ
ド粉末を加えてホットプレス焼結させる方法の場合、微
細組織で高密度のターゲットが得られるが、２つの粉砕
工程により、炭素による原料の汚染量が増加すると共に
原料中に混入する酸素量も増加してパーティクルの発生
量が多くなり、膜中に取り込まれた酸素で抵抗が増大す
るという問題があることも本発明者らが発見した。
【００１１】一方、密度比が９９％以上となる高密度の
ターゲットの場合においても、ある種の不純物の影響に
よってパーティクルの発生量が増加したり、成膜のエッ
チング処理によって配線パターンを形成する際に、不良
品が急増することが本発明者らの実験により確認されて
いる。
ターゲットの場合においても、ある種の不純物の影響に
よってパーティクルの発生量が増加したり、成膜のエッ
チング処理によって配線パターンを形成する際に、不良
品が急増することが本発明者らの実験により確認されて
いる。
【００１２】すなわち、本発明者らは、他のパーティク
ル発生源として、ターゲット中に混入したアルミニウム
に着目した。すなわち、スパッタリング操作後におい
て、ターゲットのエロージョン面を拡大観察したとこ
ろ、アルミニウムによって汚染した部分は良好に飛散せ
ずにエロージョン面に突起状に残存し、その結果、その
部分でプラズマ放電が不安定となり、異常な放電を繰り
返してパーティクルの発生を引き起こすことを発見し
た。
ル発生源として、ターゲット中に混入したアルミニウム
に着目した。すなわち、スパッタリング操作後におい
て、ターゲットのエロージョン面を拡大観察したとこ
ろ、アルミニウムによって汚染した部分は良好に飛散せ
ずにエロージョン面に突起状に残存し、その結果、その
部分でプラズマ放電が不安定となり、異常な放電を繰り
返してパーティクルの発生を引き起こすことを発見し
た。
【００１３】従来、この種のスパッタリングターゲット
としては、形成するシリサイド膜の組成の制御が容易で
ある点に着目して、粉末焼成法で製造されたものが一般
的に使用されている。すなわち従来の金属シリサイド製
ターゲットは、タングステン，モリブデン等の金属粉
（Ｍ）とシリコン粉（Ｓｉ）とを反応合成して得た金属
珪化物（以下ＭＳｉ2 と記す）をＳｉとともにホットプ
レスあるいは熱間静水圧プレスする方法（特開昭６１−
１４１６７３号公報、特開昭６１−１４１６７４号公
報、特開昭６１−１７８４７４号公報等）、またはシリ
サイド仮焼結体にＳｉを含浸させる方法（特開昭６１−
５８８６６号公報等）により得られている。
としては、形成するシリサイド膜の組成の制御が容易で
ある点に着目して、粉末焼成法で製造されたものが一般
的に使用されている。すなわち従来の金属シリサイド製
ターゲットは、タングステン，モリブデン等の金属粉
（Ｍ）とシリコン粉（Ｓｉ）とを反応合成して得た金属
珪化物（以下ＭＳｉ2 と記す）をＳｉとともにホットプ
レスあるいは熱間静水圧プレスする方法（特開昭６１−
１４１６７３号公報、特開昭６１−１４１６７４号公
報、特開昭６１−１７８４７４号公報等）、またはシリ
サイド仮焼結体にＳｉを含浸させる方法（特開昭６１−
５８８６６号公報等）により得られている。
【００１４】しかし、上記の従来の方法のうち、前者の
方法の場合にあっては、合成 MSi2粉末にＳｉ粉末を加
えて焼結体を製造するため、例えば組成 MSi2.2 〜 MSi
2.9の焼結体ではＳｉ相の占容積率は８％〜２５％の範
囲となり、ＭＳｉ2 相と比較して非常に少なくなる。従
って、粉砕により得られた角張ったＭＳｉ2 粒子の周囲
にくまなくＳｉ相を行き渡らさせるのは、加圧焼結に拠
ったとしても必ずしも容易でない。そのため、大きさの
異なる角張ったＭＳｉ2 同士の凝集部、局所的なＳｉ相
の存在など、欠陥のある不均一な組織を有するターゲッ
トとなる。
方法の場合にあっては、合成 MSi2粉末にＳｉ粉末を加
えて焼結体を製造するため、例えば組成 MSi2.2 〜 MSi
2.9の焼結体ではＳｉ相の占容積率は８％〜２５％の範
囲となり、ＭＳｉ2 相と比較して非常に少なくなる。従
って、粉砕により得られた角張ったＭＳｉ2 粒子の周囲
にくまなくＳｉ相を行き渡らさせるのは、加圧焼結に拠
ったとしても必ずしも容易でない。そのため、大きさの
異なる角張ったＭＳｉ2 同士の凝集部、局所的なＳｉ相
の存在など、欠陥のある不均一な組織を有するターゲッ
トとなる。
【００１５】一方ＭＳｉ2 相の融点は金属Ｍの種類によ
って大きく異なる。例えばＷＳｉ2，ＭｏＳｉ2 ，Ｔｉ
Ｓｉ2 ，ＴａＳｉ2 の融点はそれぞれ２１６５℃，２０
３０℃，１５４０℃，２２００℃である。このような融
点が大きく異なるＭＳｉ2 相と、融点が１４１４℃のＳ
ｉ相とを共晶温度以下で加圧焼結するため、熱的に安定
なＭＳｉ2 の粒子間では焼結は進まず、このため粒子間
の結合強度は弱くて破壊し易く、ポアが残存して緻密化
が不十分となる。
って大きく異なる。例えばＷＳｉ2，ＭｏＳｉ2 ，Ｔｉ
Ｓｉ2 ，ＴａＳｉ2 の融点はそれぞれ２１６５℃，２０
３０℃，１５４０℃，２２００℃である。このような融
点が大きく異なるＭＳｉ2 相と、融点が１４１４℃のＳ
ｉ相とを共晶温度以下で加圧焼結するため、熱的に安定
なＭＳｉ2 の粒子間では焼結は進まず、このため粒子間
の結合強度は弱くて破壊し易く、ポアが残存して緻密化
が不十分となる。
【００１６】このようなターゲットを用い、スパッタリ
ングによりシリサイド膜を形成した場合、スパッタ時の
Ａｒイオンの照射エネルギーにより粒子間の結合が切
れ、ターゲットのスパッタ面から前記欠陥部を起点とし
て破壊、欠落してパーティクルが発生する。
ングによりシリサイド膜を形成した場合、スパッタ時の
Ａｒイオンの照射エネルギーにより粒子間の結合が切
れ、ターゲットのスパッタ面から前記欠陥部を起点とし
て破壊、欠落してパーティクルが発生する。
【００１７】特に高密度集積回路等において、その集積
度が４Ｍｅｇａから１６Ｍｅｇａと上昇するに従って電
極幅や配線間隔は微細化するため、上記のような堆積膜
中に混入するパーティクルは製品歩留りを急激に低下さ
せることになる。
度が４Ｍｅｇａから１６Ｍｅｇａと上昇するに従って電
極幅や配線間隔は微細化するため、上記のような堆積膜
中に混入するパーティクルは製品歩留りを急激に低下さ
せることになる。
【００１８】一方、前述した後者の従来方法の場合にお
いては、所定密度に制御したシリサイド仮焼結体に溶融
Ｓｉを含浸させてターゲットの組成を制御している。し
かしながら、Ｍ粉末とＳｉ粉末とのシリサイド反応によ
りＭＳｉ2 を合成して所定密度の仮焼結体を製作した
り、あるいはＭＳｉ2 粉末を用いて、そのプレス成形体
の焼結により所定密度の仮焼結体を作成する場合、処理
温度や時間、プレス圧力によって密度が異なるので、目
標組成のターゲットを得ることは非常に困難である。
いては、所定密度に制御したシリサイド仮焼結体に溶融
Ｓｉを含浸させてターゲットの組成を制御している。し
かしながら、Ｍ粉末とＳｉ粉末とのシリサイド反応によ
りＭＳｉ2 を合成して所定密度の仮焼結体を製作した
り、あるいはＭＳｉ2 粉末を用いて、そのプレス成形体
の焼結により所定密度の仮焼結体を作成する場合、処理
温度や時間、プレス圧力によって密度が異なるので、目
標組成のターゲットを得ることは非常に困難である。
【００１９】さらに本発明者らの知見によれば、原料粉
末のＭＳｉ2 とＳｉとしては一般に高純度品を用いるた
め、ターゲットのＭＳｉ2 相とＳｉ相の境界に不純物が
拡散して集まることがなく、そのためＭＳｉ2 相とＳｉ
相およびＭＳｉ2 相同士の界面結合強度は弱い状態にあ
る。
末のＭＳｉ2 とＳｉとしては一般に高純度品を用いるた
め、ターゲットのＭＳｉ2 相とＳｉ相の境界に不純物が
拡散して集まることがなく、そのためＭＳｉ2 相とＳｉ
相およびＭＳｉ2 相同士の界面結合強度は弱い状態にあ
る。
【００２０】しかも、ＭＳｉ2 相とＳｉ相との電気抵抗
差が極めて大きいため、スパッタリング操作が不安定に
なるという問題もある。すなわちＭＳｉ2 相としての W
Si2，ＭｏＳｉ2 ，ＴｉＳｉ2 ，ＴａＳｉ2 の電気抵抗
はそれぞれ７０，１００，１６，４５μΩ・cmと小さい
一方で、Ｓｉ相のそれは２．３×１０10μΩ・cmと極め
て大きい。そのうえＭＳｉ2 相とＳｉ相の境界には界面
層も存在しないので、境界部では電気抵抗は急激に変化
する。特に後者の方法によって製造したターゲットの組
織は、高抵抗のＳｉ相と低抵抗のＭＳｉ2 相が直に接し
た状態となる。
差が極めて大きいため、スパッタリング操作が不安定に
なるという問題もある。すなわちＭＳｉ2 相としての W
Si2，ＭｏＳｉ2 ，ＴｉＳｉ2 ，ＴａＳｉ2 の電気抵抗
はそれぞれ７０，１００，１６，４５μΩ・cmと小さい
一方で、Ｓｉ相のそれは２．３×１０10μΩ・cmと極め
て大きい。そのうえＭＳｉ2 相とＳｉ相の境界には界面
層も存在しないので、境界部では電気抵抗は急激に変化
する。特に後者の方法によって製造したターゲットの組
織は、高抵抗のＳｉ相と低抵抗のＭＳｉ2 相が直に接し
た状態となる。
【００２１】したがって、このようなターゲットを用い
てスパッタした場合、ある電圧以上でＭＳｉ2 相とＳｉ
相の絶縁破壊が不可避的に生じ、急激に電流が流れるよ
うになる。つまり、ある一定以上の電圧になると放電が
発生することにより、界面強度の弱いＭＳｉ2 粒子ある
いはＳｉ相の一部分が脱落してパーティクルとなって発
生するものである。
てスパッタした場合、ある電圧以上でＭＳｉ2 相とＳｉ
相の絶縁破壊が不可避的に生じ、急激に電流が流れるよ
うになる。つまり、ある一定以上の電圧になると放電が
発生することにより、界面強度の弱いＭＳｉ2 粒子ある
いはＳｉ相の一部分が脱落してパーティクルとなって発
生するものである。
【００２２】本発明は上述した点を考慮してなされたも
のであり、パーティクルの発生を実質的に防止でき、良
質の薄膜を形成できる高品質のスパッタリングターゲッ
トならびにその製造方法を提供することを目的とする。
のであり、パーティクルの発生を実質的に防止でき、良
質の薄膜を形成できる高品質のスパッタリングターゲッ
トならびにその製造方法を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段と作用】本発明に係るスパ
ッタリングターゲットは、金属珪素化物（化学量論組成
がＭＳｉ2 、但しＭは金属）が連鎖状に結合して金属珪
化物相が形成され、珪素粒子が結合して形成された珪素
相が上記金属珪素化物相の間隙に不連続に存在する微細
な混合組織を有し、アルミニウム含有量が１ｐｐｍ以下
であることを特徴とする。
ッタリングターゲットは、金属珪素化物（化学量論組成
がＭＳｉ2 、但しＭは金属）が連鎖状に結合して金属珪
化物相が形成され、珪素粒子が結合して形成された珪素
相が上記金属珪素化物相の間隙に不連続に存在する微細
な混合組織を有し、アルミニウム含有量が１ｐｐｍ以下
であることを特徴とする。
【００２４】さらに、混合組織断面１mm2 内に粒径０．
５〜３０μｍの金属珪化物が４００〜４００×１０4 個
存在し、Ｓｉの最大粒径が３０μｍ以下である。
５〜３０μｍの金属珪化物が４００〜４００×１０4 個
存在し、Ｓｉの最大粒径が３０μｍ以下である。
【００２５】また金属珪化物の平均粒径は２〜１５μｍ
である一方、珪素の平均粒径は２〜１０μｍである。
である一方、珪素の平均粒径は２〜１０μｍである。
【００２６】ここでいう粒径とは、粒子に外接する最少
円の直径である。
円の直径である。
【００２７】さらにターゲットの密度比は９９％以上で
あり、炭素の含有量は１００ｐｐｍ以下、酸素の含有量
は１５０ｐｐｍ以下に設定される。
あり、炭素の含有量は１００ｐｐｍ以下、酸素の含有量
は１５０ｐｐｍ以下に設定される。
【００２８】また、金属珪化物の金属（Ｍ）は、タング
ステン，モリブデン，チタン，ジルコニウム，ハフニウ
ム，ニオブ，タンタル，バナジウム，コバルト，クロム
およびニッケルから成る群より選択された少なくとも一
種である。
ステン，モリブデン，チタン，ジルコニウム，ハフニウ
ム，ニオブ，タンタル，バナジウム，コバルト，クロム
およびニッケルから成る群より選択された少なくとも一
種である。
【００２９】また金属珪素化物と珪素相との境界に界面
層を形成するとよい。この場合において、界面層の厚さ
は１００〜１００００オングストロームに設定するとよ
い。
層を形成するとよい。この場合において、界面層の厚さ
は１００〜１００００オングストロームに設定するとよ
い。
【００３０】また、珪素相がホウ素，リン，アンチモン
およびヒ素から成る群より選ばれた元素を少なくとも１
種と不可避的元素を含有し、かつ電気抵抗率が０．０１
〜１００Ω・cmである。
およびヒ素から成る群より選ばれた元素を少なくとも１
種と不可避的元素を含有し、かつ電気抵抗率が０．０１
〜１００Ω・cmである。
【００３１】さらに、本発明に係るスパッタリングター
ゲットの製造方法は、金属珪化物（化学量論組成がＭＳ
ｉ2 、但しＭは金属）が連鎖状に結合して金属珪化物相
が形成され、珪素粒子が結合した珪素相が上記金属珪化
物相の間隙に不連続に存在する微細な混合組織を有し、
アルミニウム含有量が１ｐｐｍ以下であるスパッタリン
グターゲットの製造方法であって、 I.金属粉末（Ｍ）と珪素粉末（Ｓｉ）とをＳｉ／Ｍ原子
比で２を超えて４以下になるように混合して混合粉末を
調製する工程、 II. 前記混合粉末を成形用型に充填し、高真空中で低温
加熱して炭素および酸素を低減する工程、 III.高真空中、高プレス圧力下にて混合粉末を加熱して
金属珪化物の合成と焼結をする工程、および、 IV. 高真空中、高プレス圧力下にて共晶温度直下の温度
に加熱して緻密化焼結する工程、とを具備する。
ゲットの製造方法は、金属珪化物（化学量論組成がＭＳ
ｉ2 、但しＭは金属）が連鎖状に結合して金属珪化物相
が形成され、珪素粒子が結合した珪素相が上記金属珪化
物相の間隙に不連続に存在する微細な混合組織を有し、
アルミニウム含有量が１ｐｐｍ以下であるスパッタリン
グターゲットの製造方法であって、 I.金属粉末（Ｍ）と珪素粉末（Ｓｉ）とをＳｉ／Ｍ原子
比で２を超えて４以下になるように混合して混合粉末を
調製する工程、 II. 前記混合粉末を成形用型に充填し、高真空中で低温
加熱して炭素および酸素を低減する工程、 III.高真空中、高プレス圧力下にて混合粉末を加熱して
金属珪化物の合成と焼結をする工程、および、 IV. 高真空中、高プレス圧力下にて共晶温度直下の温度
に加熱して緻密化焼結する工程、とを具備する。
【００３２】また金属粉末（Ｍ）として最大粒径１０μ
ｍ以下の高純度金属粉末を使用するとともに、珪素粉末
（Ｓｉ）として最大粒径３０μｍ以下の高純度珪素粉末
を使用するとよい。
ｍ以下の高純度金属粉末を使用するとともに、珪素粉末
（Ｓｉ）として最大粒径３０μｍ以下の高純度珪素粉末
を使用するとよい。
【００３３】また金属粉末とシリコン粉末との混合粉末
を脱酸素脱炭素処理した後に反応溶融焼結させて、シリ
サイド合成、および緻密化焼結を連続的に行なうことを
特徴とする。
を脱酸素脱炭素処理した後に反応溶融焼結させて、シリ
サイド合成、および緻密化焼結を連続的に行なうことを
特徴とする。
【００３４】さらに上記反応溶融焼結はホットプレス法
を用いて実施するとよい。
を用いて実施するとよい。
【００３５】本発明者らは、焼結合金製の金属シリサイ
ドターゲットのパーティクル発生原因を多方面から分析
し、その分析結果から得た知見に基づいて本願発明を完
成させた。つまり、従来、粉末焼結法で製造した高融点
金属シリサイドターゲットのパーティクルは、ターゲッ
ト中に存在するポア（空孔）部分に異常放電が発生し、
そのためポアの周辺部分が欠損してパーティクルが誘起
されるものであるとの判断から、ポアをなるべく少なく
するために、ターゲットの密度を上げる数々の工夫が前
記のようになされてきている。
ドターゲットのパーティクル発生原因を多方面から分析
し、その分析結果から得た知見に基づいて本願発明を完
成させた。つまり、従来、粉末焼結法で製造した高融点
金属シリサイドターゲットのパーティクルは、ターゲッ
ト中に存在するポア（空孔）部分に異常放電が発生し、
そのためポアの周辺部分が欠損してパーティクルが誘起
されるものであるとの判断から、ポアをなるべく少なく
するために、ターゲットの密度を上げる数々の工夫が前
記のようになされてきている。
【００３６】しかし、本発明者らは、高融点金属シリサ
イドターゲットのパーティクル発生源を鋭意検討した結
果、ポアに起因するパーティクル以外に、ターゲット中
に混入したアルミニウムに着目した。すなわち、スパッ
タリング操作後において、ターゲットのエロージョン面
を拡大観察したところ、アルミニウムによって汚染した
部分は良好に飛散せずにエロージョン面に突起状に残存
し、その結果、その部分でプラズマ放電が不安定とな
り、異常な放電を繰り返してパーティクルの発生を引き
起こすことを発見した。
イドターゲットのパーティクル発生源を鋭意検討した結
果、ポアに起因するパーティクル以外に、ターゲット中
に混入したアルミニウムに着目した。すなわち、スパッ
タリング操作後において、ターゲットのエロージョン面
を拡大観察したところ、アルミニウムによって汚染した
部分は良好に飛散せずにエロージョン面に突起状に残存
し、その結果、その部分でプラズマ放電が不安定とな
り、異常な放電を繰り返してパーティクルの発生を引き
起こすことを発見した。
【００３７】また本発明者らはターゲットに含有される
アルミニウム量の多少が、スパッタリングによって形成
したシリサイド薄膜の信頼性にも大きく影響することを
実験により確認した。
アルミニウム量の多少が、スパッタリングによって形成
したシリサイド薄膜の信頼性にも大きく影響することを
実験により確認した。
【００３８】すなわち、アルミニウムは積層薄膜の界面
にディープレベルを形成して接合リークの要因となり、
半導体の素子特性を劣化させることが本発明者らによっ
て確認されている。例えばｐｎ領域を形成した基板表面
にコンタクトバリアー層としての薄膜をスパッタリング
法によって形成したダイオードにおいては、薄膜に混入
したアルミニウムの拡散によってｐｎ接合のジャンクシ
ョンリークが起こり、そのリーク電流によってダイオー
ドとしての機能が喪失されるおそれが高くなる。
にディープレベルを形成して接合リークの要因となり、
半導体の素子特性を劣化させることが本発明者らによっ
て確認されている。例えばｐｎ領域を形成した基板表面
にコンタクトバリアー層としての薄膜をスパッタリング
法によって形成したダイオードにおいては、薄膜に混入
したアルミニウムの拡散によってｐｎ接合のジャンクシ
ョンリークが起こり、そのリーク電流によってダイオー
ドとしての機能が喪失されるおそれが高くなる。
【００３９】このアルミニウム不純物による薄膜の汚染
は、薄膜形成用のターゲット成形焼結時に成形用型から
混入することを本発明者らは実験により確認した。すな
わちターゲットの原料粉末を成形用黒鉛型内に充填して
加圧下で加熱反応せしめて所定組成のターゲット焼結体
を形成する際に、成形用黒鉛型と原料粉末との反応によ
る融着を防止するために、一般に成形用型内表面に離型
剤が塗布される。離型剤としてはＢＮを主成分とするも
のが使用されるが、このＢＮ中にＡｌ2 Ｏ3 等の不純物
が多く含まれている。このＡｌ2 Ｏ3 等の不純物を含有
した離型剤が原料粉末を型内へ充填する際に型同士の摩
擦力やホットプレスによる加熱時の熱衝撃によって型内
表面から剥離脱落して、原料粉末中に混入し、ターゲッ
ト中のアルミニウム含有量を高めていることを発見し
た。
は、薄膜形成用のターゲット成形焼結時に成形用型から
混入することを本発明者らは実験により確認した。すな
わちターゲットの原料粉末を成形用黒鉛型内に充填して
加圧下で加熱反応せしめて所定組成のターゲット焼結体
を形成する際に、成形用黒鉛型と原料粉末との反応によ
る融着を防止するために、一般に成形用型内表面に離型
剤が塗布される。離型剤としてはＢＮを主成分とするも
のが使用されるが、このＢＮ中にＡｌ2 Ｏ3 等の不純物
が多く含まれている。このＡｌ2 Ｏ3 等の不純物を含有
した離型剤が原料粉末を型内へ充填する際に型同士の摩
擦力やホットプレスによる加熱時の熱衝撃によって型内
表面から剥離脱落して、原料粉末中に混入し、ターゲッ
ト中のアルミニウム含有量を高めていることを発見し
た。
【００４０】また、本発明者らは、他のパーティクル発
生源として、熱応力の作用によるエロージョンＳｉ部の
欠落、ＭＳｉ2 相とＳｉ相との間におけるスパッタレー
ト差によるＭＳｉ2 相の脱落であることを発見した。
生源として、熱応力の作用によるエロージョンＳｉ部の
欠落、ＭＳｉ2 相とＳｉ相との間におけるスパッタレー
ト差によるＭＳｉ2 相の脱落であることを発見した。
【００４１】すなわち、高速のＡｒイオンが連続的に照
射されて昇温しているターゲット表面をその裏面から冷
却しているため、ターゲット表面には肉厚方向の温度差
やターゲットの熱変形によって発生した熱応力が作用
し、その結果、ＭＳｉ2 相に比べて強度的に弱いＳｉ相
が破壊され、その脱落片がパーティクルとなる。
射されて昇温しているターゲット表面をその裏面から冷
却しているため、ターゲット表面には肉厚方向の温度差
やターゲットの熱変形によって発生した熱応力が作用
し、その結果、ＭＳｉ2 相に比べて強度的に弱いＳｉ相
が破壊され、その脱落片がパーティクルとなる。
【００４２】特にＳｉ相のエロージョン面は、平滑な面
を呈しているＭＳｉ2 相に比べて凹凸状態が激しく、突
出部分が熱応力あるいはスパッタサイクルで生ずる変動
応力の作用によって欠落し、パーティクルが発生し易い
状態になっている。
を呈しているＭＳｉ2 相に比べて凹凸状態が激しく、突
出部分が熱応力あるいはスパッタサイクルで生ずる変動
応力の作用によって欠落し、パーティクルが発生し易い
状態になっている。
【００４３】また、ＭＳｉ2 相に比べてＳｉ相がスパッ
タリングにより優先的にエロージョンされるため、連続
したＳｉ相にＭＳｉ2 相が存在した場合、Ｓｉ相のエロ
ージョンに伴いＭＳｉ2 相の拘束力が低下し、単独ある
いは複数個結合したＭＳｉ2相が脱落してパーティクル
となる。
タリングにより優先的にエロージョンされるため、連続
したＳｉ相にＭＳｉ2 相が存在した場合、Ｓｉ相のエロ
ージョンに伴いＭＳｉ2 相の拘束力が低下し、単独ある
いは複数個結合したＭＳｉ2相が脱落してパーティクル
となる。
【００４４】したがって、破壊し易いＳｉ相を微細化す
ると共に、微細なＭＳｉ2 が連鎖状に結合してその間隙
にＳｉが不連続に存在する混合組織にすれば、熱応力の
作用によるエロージョンＳｉ部の欠落やＭＳｉ2 相とＳ
ｉ相のスパッタレート差によるＭＳｉ2 相の脱落で発生
するパーティクルを実質的に抑制することができること
を本発明者らは見出した。
ると共に、微細なＭＳｉ2 が連鎖状に結合してその間隙
にＳｉが不連続に存在する混合組織にすれば、熱応力の
作用によるエロージョンＳｉ部の欠落やＭＳｉ2 相とＳ
ｉ相のスパッタレート差によるＭＳｉ2 相の脱落で発生
するパーティクルを実質的に抑制することができること
を本発明者らは見出した。
【００４５】さらに本発明者らは、他のパーティクル発
生源として、ＭＳｉ2 相およびＳｉ相に生じる隆起部に
着目した。すなわち従来製法によって製造した金属シリ
サイドターゲットのエロージョン面を走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）で拡大観察したところ、図１２（Ａ），
（Ｂ）および図１３（Ａ），（Ｂ）に示されるように粗
大なＭＳｉ2 相１およびＳｉ相２には、微小な隆起部３
が多数存在することが判明し、この隆起部３と発生する
パーティクルの間に密接な関係があることを発見した。
生源として、ＭＳｉ2 相およびＳｉ相に生じる隆起部に
着目した。すなわち従来製法によって製造した金属シリ
サイドターゲットのエロージョン面を走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）で拡大観察したところ、図１２（Ａ），
（Ｂ）および図１３（Ａ），（Ｂ）に示されるように粗
大なＭＳｉ2 相１およびＳｉ相２には、微小な隆起部３
が多数存在することが判明し、この隆起部３と発生する
パーティクルの間に密接な関係があることを発見した。
【００４６】また、更に検討したところ、この隆起部は
ターゲットのＭＳｉ2 相１とＳｉ相２の粒径を小さくす
ることによって減少し、特にＭＳｉ2 相１の最大粒径を
１０μｍ以下、Ｓｉ相２の最大粒径を３０μｍ以下にす
ることにより、パーティクルの発生を実質的に抑制でき
ることを見出した。
ターゲットのＭＳｉ2 相１とＳｉ相２の粒径を小さくす
ることによって減少し、特にＭＳｉ2 相１の最大粒径を
１０μｍ以下、Ｓｉ相２の最大粒径を３０μｍ以下にす
ることにより、パーティクルの発生を実質的に抑制でき
ることを見出した。
【００４７】また、本発明者らは、微細な組織を有し、
アルミニウム含有量が少なく、かつ高密度のターゲット
を得るために鋭意研究を進めた結果、成形型内表面に塗
布したＢＮの剥離や脱落を防止し、離型剤に含まれる不
純物が混合粉末中に移動することを防止する隔壁板を配
置した成形用型内に、微細なＭ粉末とＳｉ粉末との混合
粉末を充填すること、これをプレス圧力を加えずに高真
空中で加熱することにより、Ｓｉ表面の炭素と酸素が反
応し、ＣＯまたはＣＯ2 状態になり炭素および酸素の含
有量が減少すること、Ｓｉ表面の酸素がＳｉＯまたはＳ
ｉＯ2 にガス化して酸素の含有量が減少すること、高プ
レス圧力を加えてシリサイド反応させて金属珪化物を合
成することによりターゲットのＡｌ汚染を効果的に防止
でき、かつ金属（Ｍ）が全て微細ＭＳｉ2 化すること、
また微細ＭＳｉ2 が連鎖状に結合してその間隙にＳｉが
不連続に存在する混合組織が得られること、さらに共晶
温度直下の温度で高プレス圧力を加えることにより、ポ
アの消失と緻密化が促進することを見出し、本発明を完
成させた。
アルミニウム含有量が少なく、かつ高密度のターゲット
を得るために鋭意研究を進めた結果、成形型内表面に塗
布したＢＮの剥離や脱落を防止し、離型剤に含まれる不
純物が混合粉末中に移動することを防止する隔壁板を配
置した成形用型内に、微細なＭ粉末とＳｉ粉末との混合
粉末を充填すること、これをプレス圧力を加えずに高真
空中で加熱することにより、Ｓｉ表面の炭素と酸素が反
応し、ＣＯまたはＣＯ2 状態になり炭素および酸素の含
有量が減少すること、Ｓｉ表面の酸素がＳｉＯまたはＳ
ｉＯ2 にガス化して酸素の含有量が減少すること、高プ
レス圧力を加えてシリサイド反応させて金属珪化物を合
成することによりターゲットのＡｌ汚染を効果的に防止
でき、かつ金属（Ｍ）が全て微細ＭＳｉ2 化すること、
また微細ＭＳｉ2 が連鎖状に結合してその間隙にＳｉが
不連続に存在する混合組織が得られること、さらに共晶
温度直下の温度で高プレス圧力を加えることにより、ポ
アの消失と緻密化が促進することを見出し、本発明を完
成させた。
【００４８】さらにＭＳｉ2 相とＳｉ相との境界面にホ
ウ素（Ｂ），リン（Ｐ），アンチモン（Ｓｂ）およびヒ
素（Ａｓ）から成る群より選ばれた元素を少なくとも１
種と不可避的元素を含有した界面層を設け、相同士の結
合力を強化するとともに電気抵抗の急激な変化を阻止す
ることによってもパーティクルの低減が実現できること
を見い出した。
ウ素（Ｂ），リン（Ｐ），アンチモン（Ｓｂ）およびヒ
素（Ａｓ）から成る群より選ばれた元素を少なくとも１
種と不可避的元素を含有した界面層を設け、相同士の結
合力を強化するとともに電気抵抗の急激な変化を阻止す
ることによってもパーティクルの低減が実現できること
を見い出した。
【００４９】ここでターゲットの構成成分となる金属
（Ｍ）としては、モリブデン（Ｍｏ），タングステン
（Ｗ），チタン（Ｔｉ），ジルコニウム（Ｚｒ），ハフ
ニウム（Hf），ニオブ（Ｎｂ）タンタル（Ｔａ），バナ
ジウム（Ｖ），コバルト（Ｃｏ），クロム（Ｃｒ）およ
びニッケル（Ｎｉ）等の、比抵抗の小さい金属シリサイ
ド薄膜の形成が可能な金属が単独または２種以上併用し
て使用されるが、特に、Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
ＮｂおよびＴａ等の高融点金属が好ましい。
（Ｍ）としては、モリブデン（Ｍｏ），タングステン
（Ｗ），チタン（Ｔｉ），ジルコニウム（Ｚｒ），ハフ
ニウム（Hf），ニオブ（Ｎｂ）タンタル（Ｔａ），バナ
ジウム（Ｖ），コバルト（Ｃｏ），クロム（Ｃｒ）およ
びニッケル（Ｎｉ）等の、比抵抗の小さい金属シリサイ
ド薄膜の形成が可能な金属が単独または２種以上併用し
て使用されるが、特に、Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
ＮｂおよびＴａ等の高融点金属が好ましい。
【００５０】これらの金属は従来の電極配線材と比較し
て、比抵抗が小さく、高温における耐腐食性が高いた
め、そのシリサイドを半導体の電極配線に用いると、半
導体装置における演算の高速化が可能となり、また半導
体製造時における薬品による腐食や高温処理による酸化
を受けにくいという利点を有する。
て、比抵抗が小さく、高温における耐腐食性が高いた
め、そのシリサイドを半導体の電極配線に用いると、半
導体装置における演算の高速化が可能となり、また半導
体製造時における薬品による腐食や高温処理による酸化
を受けにくいという利点を有する。
【００５１】本発明に係るスパッタリングターゲット
は、原料粉末の粒径、加熱温度、プレス圧力の三要素を
制御することにより、混合組織断面１mm2 内に粒径０．
５〜３０μｍのＭＳｉ2 相が４００〜４００×１０4 個
程度に均一に存在する混合組織となり、また、平均粒径
２〜１５μｍのＭＳｉ2 相と平均粒径２〜１０μｍの珪
素相とが分散した微細組織となる。
は、原料粉末の粒径、加熱温度、プレス圧力の三要素を
制御することにより、混合組織断面１mm2 内に粒径０．
５〜３０μｍのＭＳｉ2 相が４００〜４００×１０4 個
程度に均一に存在する混合組織となり、また、平均粒径
２〜１５μｍのＭＳｉ2 相と平均粒径２〜１０μｍの珪
素相とが分散した微細組織となる。
【００５２】またＳｉ原料中に含有されるＢ，Ｐ，Ｓ
ｂ，Ａｓおよび不可避的元素であるＦｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，
Ａｌなどの元素がシリサイド合成時にＭＳｉ2 相とＳｉ
相の境界に拡散移動して界面層を形成し、両者の界面結
合力を強化する。
ｂ，Ａｓおよび不可避的元素であるＦｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，
Ａｌなどの元素がシリサイド合成時にＭＳｉ2 相とＳｉ
相の境界に拡散移動して界面層を形成し、両者の界面結
合力を強化する。
【００５３】本発明は、上記知見に基づいて完成された
ものである。
ものである。
【００５４】以下、本発明の構成をさらに詳細に説明す
る。
る。
【００５５】ＭとＳｉの混合粉末に適当な圧力を加えて
加熱すると、Ｓｉは軟化するとともにＭと反応して粒状
のＭＳｉ2 を形成するため、ＭとＳｉが接した部分で
は、ＭＳｉ2 の生成熱により局所的に昇温して一層軟化
する。そのためＭＳｉ2 粒子の表面および周囲にＭＳｉ
2 化した粒子が凝集し、粒状のＭＳｉ2 が連鎖状に結合
した形態となる。このＭＳｉ2 が単独で存在すると、ス
パッタの進行に伴いスパッタレートの大きなＳｉが優先
的にエロージョンされ、ＭＳｉ2 が脱落し易くなるた
め、ＭＳｉ2 は連鎖状に結合していることが好ましい。
加熱すると、Ｓｉは軟化するとともにＭと反応して粒状
のＭＳｉ2 を形成するため、ＭとＳｉが接した部分で
は、ＭＳｉ2 の生成熱により局所的に昇温して一層軟化
する。そのためＭＳｉ2 粒子の表面および周囲にＭＳｉ
2 化した粒子が凝集し、粒状のＭＳｉ2 が連鎖状に結合
した形態となる。このＭＳｉ2 が単独で存在すると、ス
パッタの進行に伴いスパッタレートの大きなＳｉが優先
的にエロージョンされ、ＭＳｉ2 が脱落し易くなるた
め、ＭＳｉ2 は連鎖状に結合していることが好ましい。
【００５６】また、このＭＳｉ2 相の粒径が３０μｍを
越えると、スパッタ中にＭＳｉ2 相上に隆起物が形成さ
れパーティクル発生し、一方その粒径が０．５μｍ未満
の場合、スパッタ中にＭＳｉ2 相がＳｉ相から容易に脱
落してやはりパーティクル発生の原因となるため、ＭＳ
ｉ2 相の粒径は０．５〜３０μｍであることが好まし
い。さらに好ましい範囲は２〜２０μｍである。
越えると、スパッタ中にＭＳｉ2 相上に隆起物が形成さ
れパーティクル発生し、一方その粒径が０．５μｍ未満
の場合、スパッタ中にＭＳｉ2 相がＳｉ相から容易に脱
落してやはりパーティクル発生の原因となるため、ＭＳ
ｉ2 相の粒径は０．５〜３０μｍであることが好まし
い。さらに好ましい範囲は２〜２０μｍである。
【００５７】また、組成ＭＳｉx のＸ値が２＜Ｘ≦４で
ＭＳｉ2 の粒径が０．５〜３０μｍを満たすならば、混
合組織断面１mm2 内にＭＳｉ2 が４００〜４００×104
個存在することが好ましい。さらに粒径が２〜２０μｍ
であるならば１mm2 内にＭＳｉ2 が２，０００〜３０
０，０００個存在することが好ましい。
ＭＳｉ2 の粒径が０．５〜３０μｍを満たすならば、混
合組織断面１mm2 内にＭＳｉ2 が４００〜４００×104
個存在することが好ましい。さらに粒径が２〜２０μｍ
であるならば１mm2 内にＭＳｉ2 が２，０００〜３０
０，０００個存在することが好ましい。
【００５８】また、ＭＳｉ2 の大きさは、金属珪化物を
形成する金属粒子の粒径に依存するが、ほとんどのＭ粒
子は凝集状態で存在しているため、粒径の異なるＭＳｉ
2 が形成される。粒径のばらつきが大きくなると、スパ
ッタリングに伴いエロージョン面の凹凸が激しくなり、
その段差の影響によりパーティクルの発生量が増加する
ため、なるべく粒径をそろえる必要があり、ＭＳｉ2 相
の平均粒径は２〜１５μｍであることが好ましい。さら
に好ましい範囲は５〜１０μｍである。
形成する金属粒子の粒径に依存するが、ほとんどのＭ粒
子は凝集状態で存在しているため、粒径の異なるＭＳｉ
2 が形成される。粒径のばらつきが大きくなると、スパ
ッタリングに伴いエロージョン面の凹凸が激しくなり、
その段差の影響によりパーティクルの発生量が増加する
ため、なるべく粒径をそろえる必要があり、ＭＳｉ2 相
の平均粒径は２〜１５μｍであることが好ましい。さら
に好ましい範囲は５〜１０μｍである。
【００５９】ここでいう平均粒径とは、金属珪化物１０
０個当たりの平均粒径を表す。
０個当たりの平均粒径を表す。
【００６０】また、連鎖状に結合する各ＭＳｉ2 粒子の
形状としては、近似的に球状であることが理想的であ
る。この理由は、球状の方がＳｉ相との混合組織中から
脱落しにくく、角張った部分がある粒子では異常放電に
よりパーティクルが発生し易くなるためである。この観
点から、イオン交換法で精製して得られたＭ粒子は、そ
の還元工程で凝集し易く、Ｍ粒子同士の合体で生じたＭ
Ｓｉ2 粒子は凸凹が多いので、凝集が起こりにくい還元
条件で処理するか、または粉末の混合時に分散剤を添加
して凝集を抑制する必要がある。または、粒子の分散性
が良好な化学的気相成長法で製造したＭ粒子を用いるこ
とも好ましい。
形状としては、近似的に球状であることが理想的であ
る。この理由は、球状の方がＳｉ相との混合組織中から
脱落しにくく、角張った部分がある粒子では異常放電に
よりパーティクルが発生し易くなるためである。この観
点から、イオン交換法で精製して得られたＭ粒子は、そ
の還元工程で凝集し易く、Ｍ粒子同士の合体で生じたＭ
Ｓｉ2 粒子は凸凹が多いので、凝集が起こりにくい還元
条件で処理するか、または粉末の混合時に分散剤を添加
して凝集を抑制する必要がある。または、粒子の分散性
が良好な化学的気相成長法で製造したＭ粒子を用いるこ
とも好ましい。
【００６１】ここで化学的気相成長法(Chemical Vapor
Deposition method(以下ＣＶＤと略記する。））は、ハ
ロゲン化物、硫化物、水素化物などの原料を高温中で気
相状態とし、さらに熱分解、酸化、還元などの化学反応
せしめた後に、反応生成物を基板上に沈着させる方法で
あり、半導体や絶縁膜を形成する方法として広い分野で
使用されている。
Deposition method(以下ＣＶＤと略記する。））は、ハ
ロゲン化物、硫化物、水素化物などの原料を高温中で気
相状態とし、さらに熱分解、酸化、還元などの化学反応
せしめた後に、反応生成物を基板上に沈着させる方法で
あり、半導体や絶縁膜を形成する方法として広い分野で
使用されている。
【００６２】一方、ＳｉはＭ粒子と反応してＭＳｉ2 を
形成しつつ、過剰なＳｉはＭＳｉ2粒子の周囲に強制的
に流動されるため、連鎖状に結合したＭＳｉ2 の間隙に
Ｓｉが不連続に存在する形態となる。
形成しつつ、過剰なＳｉはＭＳｉ2粒子の周囲に強制的
に流動されるため、連鎖状に結合したＭＳｉ2 の間隙に
Ｓｉが不連続に存在する形態となる。
【００６３】このＳｉが連続的に存在すると、スパッタ
リングの進行に伴いＳｉがＭＳｉ2より優先的にエロー
ジョンされて粒子の脱落を招くとともに、スパッタ中に
ターゲットに発生する熱応力の作用により機械強度が低
く、熱衝撃に弱いＳｉ部分が破損し易いため、強度向上
によるパーティクルの抑制にはＳｉがＭＳｉ2 の間隙に
存在し、かつ不連続に存在することが好ましい。
リングの進行に伴いＳｉがＭＳｉ2より優先的にエロー
ジョンされて粒子の脱落を招くとともに、スパッタ中に
ターゲットに発生する熱応力の作用により機械強度が低
く、熱衝撃に弱いＳｉ部分が破損し易いため、強度向上
によるパーティクルの抑制にはＳｉがＭＳｉ2 の間隙に
存在し、かつ不連続に存在することが好ましい。
【００６４】また、Ｓｉの粒径が３０μｍを超えると、
熱応力の作用によってＳｉエロージョン部の欠落が発生
し、しかもスパッタ中にＳｉ相上に隆起物が形成されパ
ーティクルが発生し易いため、Ｓｉの最大粒径は３０μ
ｍ以下が好ましく、さらに好ましくは２０μｍ以下であ
る。
熱応力の作用によってＳｉエロージョン部の欠落が発生
し、しかもスパッタ中にＳｉ相上に隆起物が形成されパ
ーティクルが発生し易いため、Ｓｉの最大粒径は３０μ
ｍ以下が好ましく、さらに好ましくは２０μｍ以下であ
る。
【００６５】さらに、Ｓｉ粒径のばらつきが大きくなる
と、粒径の大きな部分に応力が集中し、熱応力の繰返し
によって破損し易いため、Ｓｉの平均粒径は２〜１０μ
ｍであることが好ましく、さらに好ましくは３〜８μｍ
である。
と、粒径の大きな部分に応力が集中し、熱応力の繰返し
によって破損し易いため、Ｓｉの平均粒径は２〜１０μ
ｍであることが好ましく、さらに好ましくは３〜８μｍ
である。
【００６６】なお、ここでいうＳｉの粒径とは、ＭＳｉ
2 の間隙に存在するＳｉ相の最大長さと最小長さとの平
均値で、Ｓｉの平均粒径とは、Ｓｉ１００個あたりの平
均粒径を表すものである。
2 の間隙に存在するＳｉ相の最大長さと最小長さとの平
均値で、Ｓｉの平均粒径とは、Ｓｉ１００個あたりの平
均粒径を表すものである。
【００６７】また、Ｓｉ原料粉末としては、高純度品あ
るいはドープ剤を含有した高純度品を使用することが望
ましい。この高純度Ｓｉ中に含まれる不純物は、素子特
性の劣化を招くのでなるべく少ない方がよい。ちなみに
ソフトエラーの原因となるＵ，Ｔｈ等の放射性元素は５
ｐｐｂ以下、可動イオン汚染の原因となるＮａ，Ｋ等の
アルカリ金属元素は１００ｐｐｂ以下、ディープレベル
不純物となるＦｅ，Ｎｉ，Ｃｒ等の重金属元素は１ｐｐ
ｍ以下、パーティクルの発生およびエッチング不良を引
き起こす炭素は１００ｐｐｍ以下、抵抗の増大を招く酸
素は１５０ｐｐｍ以下であることが好ましい。
るいはドープ剤を含有した高純度品を使用することが望
ましい。この高純度Ｓｉ中に含まれる不純物は、素子特
性の劣化を招くのでなるべく少ない方がよい。ちなみに
ソフトエラーの原因となるＵ，Ｔｈ等の放射性元素は５
ｐｐｂ以下、可動イオン汚染の原因となるＮａ，Ｋ等の
アルカリ金属元素は１００ｐｐｂ以下、ディープレベル
不純物となるＦｅ，Ｎｉ，Ｃｒ等の重金属元素は１ｐｐ
ｍ以下、パーティクルの発生およびエッチング不良を引
き起こす炭素は１００ｐｐｍ以下、抵抗の増大を招く酸
素は１５０ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００６８】このＳｉ粉末に含有する炭素、酸素、Ｎ
ａ、Ｋ等の不純物は、Ｓｉの粉砕工程で粉末表面に付着
したもので、この不純物汚染したＳｉ粉末を１０-4Torr
以下の高真空中、１２００〜１３００℃で２〜６ｈｒ加
熱処理することにより、これら不純物を低減できるた
め、ターゲット製造には加熱処理を施したＳｉ原料粉末
を用いることが好ましい。
ａ、Ｋ等の不純物は、Ｓｉの粉砕工程で粉末表面に付着
したもので、この不純物汚染したＳｉ粉末を１０-4Torr
以下の高真空中、１２００〜１３００℃で２〜６ｈｒ加
熱処理することにより、これら不純物を低減できるた
め、ターゲット製造には加熱処理を施したＳｉ原料粉末
を用いることが好ましい。
【００６９】一般に、ドープ剤を含有するＳｉ原料粉末
を用いてターゲットを形成すると、反応合成時にドープ
剤が結晶界面などの特定部位に拡散し濃縮される。そし
てこれらのドープ剤は格子の乱れを生じたり、格子歪の
あるＭＳｉ2 相とＳｉ相との境界に移動して界面層を形
成する。
を用いてターゲットを形成すると、反応合成時にドープ
剤が結晶界面などの特定部位に拡散し濃縮される。そし
てこれらのドープ剤は格子の乱れを生じたり、格子歪の
あるＭＳｉ2 相とＳｉ相との境界に移動して界面層を形
成する。
【００７０】この界面層が存在すると、ＭＳｉ2 相とＳ
ｉ相の結合力は向上し、ＭＳｉ2 相はＳｉ相との混合組
織から脱落しにくくなる。また、低抵抗のＭＳｉ2 相と
高抵抗のＳｉ相の境界にドープ剤濃度の高い界面層が存
在すると、電気抵抗の急激な変化がなくなるので、スパ
ッタリング時に異常な放電の発生が少なくなり、したが
って異常放電によって誘起するパーティクルを抑制する
ことができるなどの効果が期待できる。
ｉ相の結合力は向上し、ＭＳｉ2 相はＳｉ相との混合組
織から脱落しにくくなる。また、低抵抗のＭＳｉ2 相と
高抵抗のＳｉ相の境界にドープ剤濃度の高い界面層が存
在すると、電気抵抗の急激な変化がなくなるので、スパ
ッタリング時に異常な放電の発生が少なくなり、したが
って異常放電によって誘起するパーティクルを抑制する
ことができるなどの効果が期待できる。
【００７１】また本発明者らはＭＳｉ2 相とＳｉ相との
境界における電気抵抗の急変を緩和するために鋭意研究
を進めた結果、前述したドープ剤としてＢ．Ｐ，Ｓｂ，
Ａｓのうち少なくとも１種の元素と不可避的元素を含有
し、かつ電気抵抗を制御したＳｉ粉末とＭ粉末あるいは
ＭＳｉ2 粉末を用いて焼結して得られたターゲットは、
ＭＳｉ2 相とＳｉ相の電気抵抗の整合性が向上しスパッ
タ速度が均一となり、しかもＭＳｉ2 相とＳｉ相との境
界に上記元素の拡散した界面層が形成されることで、電
気抵抗の急激な変化がなく、優れた界面強度を有するタ
ーゲットとなることを見い出した。
境界における電気抵抗の急変を緩和するために鋭意研究
を進めた結果、前述したドープ剤としてＢ．Ｐ，Ｓｂ，
Ａｓのうち少なくとも１種の元素と不可避的元素を含有
し、かつ電気抵抗を制御したＳｉ粉末とＭ粉末あるいは
ＭＳｉ2 粉末を用いて焼結して得られたターゲットは、
ＭＳｉ2 相とＳｉ相の電気抵抗の整合性が向上しスパッ
タ速度が均一となり、しかもＭＳｉ2 相とＳｉ相との境
界に上記元素の拡散した界面層が形成されることで、電
気抵抗の急激な変化がなく、優れた界面強度を有するタ
ーゲットとなることを見い出した。
【００７２】ここで上記ドープ剤のうち、Ｂ，Ｐ，Ｓ
ｂ，Ａｓは、Ｓｉ相の電気抵抗を大幅に下げる効果のあ
る元素であり、これら元素を含有するＳｉ相を用いる
と、両相の電気抵抗は整合されてスパッタ速度が均一と
なり、その結果、膜組成は安定し均一な膜厚となる。ま
た、Ｓｉ相中のこれら元素は、焼結時に格子の乱れや格
子歪の大きなＭＳｉ2 相とＳｉ相の境界に拡散移動し、
前記の界面層を形成する。この際、Ｂ，Ｐ，Ｓｂ，Ａｓ
以外の不可避的元素も界面層に含まれ、同様な効果をも
たらす。例えばＦｅ，Ｎｉ等がある。
ｂ，Ａｓは、Ｓｉ相の電気抵抗を大幅に下げる効果のあ
る元素であり、これら元素を含有するＳｉ相を用いる
と、両相の電気抵抗は整合されてスパッタ速度が均一と
なり、その結果、膜組成は安定し均一な膜厚となる。ま
た、Ｓｉ相中のこれら元素は、焼結時に格子の乱れや格
子歪の大きなＭＳｉ2 相とＳｉ相の境界に拡散移動し、
前記の界面層を形成する。この際、Ｂ，Ｐ，Ｓｂ，Ａｓ
以外の不可避的元素も界面層に含まれ、同様な効果をも
たらす。例えばＦｅ，Ｎｉ等がある。
【００７３】また、この界面層の厚みは、Ｓｉ相に含有
されるドープ剤の量によって異なるが、１００〜１０，
０００オングストロームの範囲が適している。
されるドープ剤の量によって異なるが、１００〜１０，
０００オングストロームの範囲が適している。
【００７４】かかる界面層の厚みが１０，０００オング
ストローム以上になると、Ｓｉ相中の相当量のドープ剤
によって、膜特性が変化することになり、一方、その厚
みが１００オングストローム未満となると前記効果が充
分に期待できない。従って、さらに好ましい範囲は、
１，０００〜８，０００オングストロームである。
ストローム以上になると、Ｓｉ相中の相当量のドープ剤
によって、膜特性が変化することになり、一方、その厚
みが１００オングストローム未満となると前記効果が充
分に期待できない。従って、さらに好ましい範囲は、
１，０００〜８，０００オングストロームである。
【００７５】この界面層の厚さは、一般に高分解能２次
イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）によって検出される。
イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）によって検出される。
【００７６】ＳＩＭＳはＯ2+やＣｓ+ の１次イオンで試
料をスパッタエッチングし、発生した２次イオンを捕え
て、表面層の不純物を高感度で３次元的に分析する方法
である。界面層の厚さはＳｉ相に含有するドープ剤の深
さ方向プロファイルを MSi2相に到達するまで測定して
求められる。
料をスパッタエッチングし、発生した２次イオンを捕え
て、表面層の不純物を高感度で３次元的に分析する方法
である。界面層の厚さはＳｉ相に含有するドープ剤の深
さ方向プロファイルを MSi2相に到達するまで測定して
求められる。
【００７７】ここで界面層の厚さは、Ｓｉ相中のドープ
剤プロファイルの裾野に位置する変曲点からもう一方の
変曲点までの距離である。
剤プロファイルの裾野に位置する変曲点からもう一方の
変曲点までの距離である。
【００７８】さらに、上記Ｓｉ相の抵抗率は、０．０１
〜１００Ω・cm範囲に設定することが望ましい。抵抗率
を０．０１Ω・cm未満にすると、Ｓｉのスパッタ速度が
増加してＳｉが深くエロージョンされてパーティクルの
発生を引き起こすとともに、所望の膜組成が得られなく
なり、一方、その抵抗率が１００Ω・cmを超えると、前
記効果が充分に期待できなくなる。したがって、Ｓｉ相
の抵抗率は０．１〜１０Ω・cmの範囲が更に好ましい。
〜１００Ω・cm範囲に設定することが望ましい。抵抗率
を０．０１Ω・cm未満にすると、Ｓｉのスパッタ速度が
増加してＳｉが深くエロージョンされてパーティクルの
発生を引き起こすとともに、所望の膜組成が得られなく
なり、一方、その抵抗率が１００Ω・cmを超えると、前
記効果が充分に期待できなくなる。したがって、Ｓｉ相
の抵抗率は０．１〜１０Ω・cmの範囲が更に好ましい。
【００７９】一方、成形型内表面から混合粉末に混入し
た離型剤はターゲット中のＳｉ相に取り込まれ、スパッ
タ中にその部分が良好に飛散せずエロージョン面に突起
状に残存し、その部分で異常放電を繰り返してパーティ
クルを誘起する。また、膜中に離型剤からアルミニウム
が汚染した場合、積層界面に集まってディープレベルを
形成して接合リークの原因となり、素子の信頼性を低下
させるので、ターゲット中のアルミニウム不純物の含有
量は１ｐｐｍ以下に抑制する必要があり、好ましくは
０．５ｐｐｍ以下である。さらに好ましくは０．２ｐｐ
ｍ以下である。このアルミニウム不純物の含有量は、Ｉ
ＣＰ発光分析装置や２次イオン質量分析装置（ＳＩＭ
Ｓ）によって検出される。
た離型剤はターゲット中のＳｉ相に取り込まれ、スパッ
タ中にその部分が良好に飛散せずエロージョン面に突起
状に残存し、その部分で異常放電を繰り返してパーティ
クルを誘起する。また、膜中に離型剤からアルミニウム
が汚染した場合、積層界面に集まってディープレベルを
形成して接合リークの原因となり、素子の信頼性を低下
させるので、ターゲット中のアルミニウム不純物の含有
量は１ｐｐｍ以下に抑制する必要があり、好ましくは
０．５ｐｐｍ以下である。さらに好ましくは０．２ｐｐ
ｍ以下である。このアルミニウム不純物の含有量は、Ｉ
ＣＰ発光分析装置や２次イオン質量分析装置（ＳＩＭ
Ｓ）によって検出される。
【００８０】また、炭素によって汚染した部分も、良好
に飛散せずにエロージョン面に突起状に残存し、その結
果、その部分でプラズマ放電が不安定となり、異常な放
電を繰り返してパーティクルの発生を誘起する。また、
炭素が膜中に多く混入した場合、エッチングによる配線
の形成時に、その部分がエッチング残渣として存在して
配線不良や絶縁物の形成による断線を引き起こすため、
炭素不純物の含有量は１００ｐｐｍ以下に抑制する必要
があり、好ましくは５０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは
３０ｐｐｍ以下である。この炭素含有量は、燃焼−赤外
線吸収法を利用した炭素分析装置によって検出される。
に飛散せずにエロージョン面に突起状に残存し、その結
果、その部分でプラズマ放電が不安定となり、異常な放
電を繰り返してパーティクルの発生を誘起する。また、
炭素が膜中に多く混入した場合、エッチングによる配線
の形成時に、その部分がエッチング残渣として存在して
配線不良や絶縁物の形成による断線を引き起こすため、
炭素不純物の含有量は１００ｐｐｍ以下に抑制する必要
があり、好ましくは５０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは
３０ｐｐｍ以下である。この炭素含有量は、燃焼−赤外
線吸収法を利用した炭素分析装置によって検出される。
【００８１】また、ターゲット中に酸素不純物が多い場
合、スパッタ時に酸素が膜中に混入して膜抵抗を増大さ
せるため、酸素不純物の含有量は１５０ｐｐｍ以下に抑
制することが好ましく、さらに好ましくは１００ｐｐｍ
以下である。この酸素含有量は、不活性ガス融解−赤外
線吸収法を利用した酸素分析装置によって検出される。
合、スパッタ時に酸素が膜中に混入して膜抵抗を増大さ
せるため、酸素不純物の含有量は１５０ｐｐｍ以下に抑
制することが好ましく、さらに好ましくは１００ｐｐｍ
以下である。この酸素含有量は、不活性ガス融解−赤外
線吸収法を利用した酸素分析装置によって検出される。
【００８２】また、本発明のスパッタリングターゲット
は、微細な粒状のＭＳｉ2 相とＳｉ相との混合組織とな
るが、これは組成ＭＳｉx のＸ値が２＜Ｘ≦４となるよ
うにＭ粉末とＳｉ粉末とを調製した混合粉末から焼結合
成によりＭＳｉ2 相を形成するようにしたので、過剰の
Ｓｉ分がＭＳｉ2 相の周囲に残存したために得られたの
である。
は、微細な粒状のＭＳｉ2 相とＳｉ相との混合組織とな
るが、これは組成ＭＳｉx のＸ値が２＜Ｘ≦４となるよ
うにＭ粉末とＳｉ粉末とを調製した混合粉末から焼結合
成によりＭＳｉ2 相を形成するようにしたので、過剰の
Ｓｉ分がＭＳｉ2 相の周囲に残存したために得られたの
である。
【００８３】即ち、ＭとＳｉ混合粉末に適当な圧力を加
えて加熱すると、Ｓｉは軟化すると共にＭと反応してＭ
Ｓｉ2 を形成するため、Ｓｉ粒子とＭ粒子が接した部分
では、ＭＳｉ2 を生成する発熱反応により局所的に昇温
して一層軟化し、そのためＭＳｉ2 化しつつある粒子の
表面および周囲に凝集してＭＳｉ2 化が進む。一方、多
少軟化した多量の未反応Ｓｉと過剰ＳｉがＭＳｉ2 化し
つつある粒子の周囲に強制的に流動されて緻密化するた
め、ＭＳｉ2 相とＳｉ相あるいはＭＳｉ2 相同士が拡散
反応により強固に結合する。
えて加熱すると、Ｓｉは軟化すると共にＭと反応してＭ
Ｓｉ2 を形成するため、Ｓｉ粒子とＭ粒子が接した部分
では、ＭＳｉ2 を生成する発熱反応により局所的に昇温
して一層軟化し、そのためＭＳｉ2 化しつつある粒子の
表面および周囲に凝集してＭＳｉ2 化が進む。一方、多
少軟化した多量の未反応Ｓｉと過剰ＳｉがＭＳｉ2 化し
つつある粒子の周囲に強制的に流動されて緻密化するた
め、ＭＳｉ2 相とＳｉ相あるいはＭＳｉ2 相同士が拡散
反応により強固に結合する。
【００８４】ここで組成ＭＳｉx におけるＸ値を２＜Ｘ
≦４に限定する理由は、次の通りである。すなわち、組
成ＭＳｉx においてＸ値が２以下になると、形成された
シリサイド膜に大きな引張り応力が発生して基板との密
着性が悪くなり剥離し易くなる。一方、組成ＭＳｉx の
Ｘ値が４を超えると、膜のシート抵抗が高くなって電極
配線膜としては不適当となるためである。
≦４に限定する理由は、次の通りである。すなわち、組
成ＭＳｉx においてＸ値が２以下になると、形成された
シリサイド膜に大きな引張り応力が発生して基板との密
着性が悪くなり剥離し易くなる。一方、組成ＭＳｉx の
Ｘ値が４を超えると、膜のシート抵抗が高くなって電極
配線膜としては不適当となるためである。
【００８５】さらに、ターゲットの密度比もパーティク
ル発生量と関係があり、低密度の場合は、ターゲットに
ポアが多く存在し、この部分で異常放電が発生し易く、
放電部分が欠落してパーティクルとして発生するので、
ターゲットの密度比は、どの場所でも９９％以上である
ことが望ましい。ここで密度比（ｄ＝ｄt ／ｄs ）は焼
結体の組成比から算出した理論密度（ｄs ）に対するア
ルキメデス法により実測した焼結体の密度（ｄt ）の比
である。
ル発生量と関係があり、低密度の場合は、ターゲットに
ポアが多く存在し、この部分で異常放電が発生し易く、
放電部分が欠落してパーティクルとして発生するので、
ターゲットの密度比は、どの場所でも９９％以上である
ことが望ましい。ここで密度比（ｄ＝ｄt ／ｄs ）は焼
結体の組成比から算出した理論密度（ｄs ）に対するア
ルキメデス法により実測した焼結体の密度（ｄt ）の比
である。
【００８６】また、本発明者らは、スパッタリング中に
起こるターゲットからのパーティクル発生は、ＭＳｉ2
相とＳｉ相に生じる隆起部の他にシリサイド焼結体を研
削などの機械加工仕上げしたときに生ずる加工欠陥層、
表面状態、または残留応力などにも起因することを見い
出した。
起こるターゲットからのパーティクル発生は、ＭＳｉ2
相とＳｉ相に生じる隆起部の他にシリサイド焼結体を研
削などの機械加工仕上げしたときに生ずる加工欠陥層、
表面状態、または残留応力などにも起因することを見い
出した。
【００８７】すなわち、従来行なわれているターゲット
の研削仕上げ加工は、高速回転している研削砥石の硬い
砥粒によって被加工物を削り取って行く加工法である。
この方法で金属珪化物とシリコンからなるシリサイド焼
結体のような硬くて、しかも脆い材料を研削加工した場
合、不可避的に粒状チップが加工面から飛散する。
の研削仕上げ加工は、高速回転している研削砥石の硬い
砥粒によって被加工物を削り取って行く加工法である。
この方法で金属珪化物とシリコンからなるシリサイド焼
結体のような硬くて、しかも脆い材料を研削加工した場
合、不可避的に粒状チップが加工面から飛散する。
【００８８】本発明者らの知見によれば、これは研削時
に砥粒の接触応力によって研削加工面に微小クラックが
生じ、砥粒の通過後、応力の急激な解放によってクラッ
クの肩部が押し上げられて破片として離脱することによ
って生成すると考えられる。通常、硬脆材料の加工にあ
たっては、砥粒当りの切込み深さまたは荷重を適当に大
きくして、砥粒によって誘起される局所的応力場にクラ
ックが含まれるくらいにし、材料の微小破砕の集積によ
って加工を進行させている。したがって、シリサイド焼
結体の研削面には研削条痕、脱落孔および微小クラック
などの加工欠陥層が多数発生する。
に砥粒の接触応力によって研削加工面に微小クラックが
生じ、砥粒の通過後、応力の急激な解放によってクラッ
クの肩部が押し上げられて破片として離脱することによ
って生成すると考えられる。通常、硬脆材料の加工にあ
たっては、砥粒当りの切込み深さまたは荷重を適当に大
きくして、砥粒によって誘起される局所的応力場にクラ
ックが含まれるくらいにし、材料の微小破砕の集積によ
って加工を進行させている。したがって、シリサイド焼
結体の研削面には研削条痕、脱落孔および微小クラック
などの加工欠陥層が多数発生する。
【００８９】このような欠陥層が全面に存在するターゲ
ットを用いてスパッタリングを行なうと、プラズマ中の
イオンの衝突によって上記欠陥部を起点として微細な粒
子がターゲット表面から剥離脱落してこれが前述したパ
ーティクルとなる。
ットを用いてスパッタリングを行なうと、プラズマ中の
イオンの衝突によって上記欠陥部を起点として微細な粒
子がターゲット表面から剥離脱落してこれが前述したパ
ーティクルとなる。
【００９０】よって、ターゲットの表面部の粗さを、Ｒ
ａ（中心線粗さ）で０．０５μｍ以下に設定して、機械
的加工により発生する微小クラックや欠陥部分などの加
工欠陥層が実質的に存在しないように仕上げることが望
ましい。
ａ（中心線粗さ）で０．０５μｍ以下に設定して、機械
的加工により発生する微小クラックや欠陥部分などの加
工欠陥層が実質的に存在しないように仕上げることが望
ましい。
【００９１】ここで表面粗さＲａ（中心線粗さ）は、日
本工業規格（Japan IndustrialStandard: ＪＩＳ−Ｂ０
６０１）において定義されるように、粗さ曲線からその
中心線の方向に測定長さＬの部分を抜き取り、この抜き
取り部分の中心線をＸ軸、縦倍率の方向をＹ軸とし、粗
さ曲線をｙ＝ｆ（Ｘ）で表したとき、次の式によって求
められる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものを
いう。
本工業規格（Japan IndustrialStandard: ＪＩＳ−Ｂ０
６０１）において定義されるように、粗さ曲線からその
中心線の方向に測定長さＬの部分を抜き取り、この抜き
取り部分の中心線をＸ軸、縦倍率の方向をＹ軸とし、粗
さ曲線をｙ＝ｆ（Ｘ）で表したとき、次の式によって求
められる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものを
いう。
【００９２】
【数１】
【００９３】仕上げ面粗さを細かくし、かつクラックや
脱落孔などが存在する加工欠陥層を実質的になくすため
には材料欠陥の分布に比べ加工単位を小さくするように
配慮することが肝要である。具体的には、粒径が小さく
て揃いの良い砥粒を用いるとか、軟質の弾性もしくは粘
弾性に富むポリシャを使う等の方法によって砥粒当りの
荷重を小さくし、材料に誘起される応力が破壊応力値以
下になるようにする必要がある。
脱落孔などが存在する加工欠陥層を実質的になくすため
には材料欠陥の分布に比べ加工単位を小さくするように
配慮することが肝要である。具体的には、粒径が小さく
て揃いの良い砥粒を用いるとか、軟質の弾性もしくは粘
弾性に富むポリシャを使う等の方法によって砥粒当りの
荷重を小さくし、材料に誘起される応力が破壊応力値以
下になるようにする必要がある。
【００９４】従って、金属珪化物相を含む焼結体のよう
な硬脆材料においても、上記荷重が極めて小さい場合に
は、材料が塑性流動変形のみを示し、クラックが生じな
い領域が存在し、加工面を凸凹の極めて小さな光沢面に
仕上げることができる。
な硬脆材料においても、上記荷重が極めて小さい場合に
は、材料が塑性流動変形のみを示し、クラックが生じな
い領域が存在し、加工面を凸凹の極めて小さな光沢面に
仕上げることができる。
【００９５】その具体的方法としては、面仕上げの目的
で用いられるラッピング、ポリシングさらには超精密仕
上げの目的で用いられるメカノケミカルポリシングなど
が好ましい方法として挙げられる。
で用いられるラッピング、ポリシングさらには超精密仕
上げの目的で用いられるメカノケミカルポリシングなど
が好ましい方法として挙げられる。
【００９６】ここでMechano-chemical Polishingは、従
来の砥石による機械的研磨法と、化学薬品が被研磨材表
面を微小に侵食する作用を利用した化学的研磨法とを併
用した高精度の研磨方法である。
来の砥石による機械的研磨法と、化学薬品が被研磨材表
面を微小に侵食する作用を利用した化学的研磨法とを併
用した高精度の研磨方法である。
【００９７】しかしながら、実際に珪化物焼結体を直接
上記加工により所定寸法まで仕上げるのは困難である。
そのため、まず研削加工など能率的な表面加工で加工し
た後に、発生した加工欠陥層を除去するために、上記ラ
ッピング、ポリシング加工工程をも併用して実施するこ
とが必要である。
上記加工により所定寸法まで仕上げるのは困難である。
そのため、まず研削加工など能率的な表面加工で加工し
た後に、発生した加工欠陥層を除去するために、上記ラ
ッピング、ポリシング加工工程をも併用して実施するこ
とが必要である。
【００９８】上記の表面加工法は、ラッピング、ポリシ
ング、メカノケミカルポリシングの順序で使用する砥粒
が小さくなるので、仕上面粗さも微細化する。このよう
な加工法を金属珪化物ターゲットに適用することにより
パーティクル発生量は著しく低減する。すなわち、本発
明者らの知見によればパーティクル発生量と表面粗さと
は相関関係を示し、電極配線の不良などにつながる粒径
を有するパーティクルの発生を抑制するためには、ター
ゲットの加工面の表面粗さＲａ（中心線粗さ）が０．０
２μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以下が
更に好ましい。
ング、メカノケミカルポリシングの順序で使用する砥粒
が小さくなるので、仕上面粗さも微細化する。このよう
な加工法を金属珪化物ターゲットに適用することにより
パーティクル発生量は著しく低減する。すなわち、本発
明者らの知見によればパーティクル発生量と表面粗さと
は相関関係を示し、電極配線の不良などにつながる粒径
を有するパーティクルの発生を抑制するためには、ター
ゲットの加工面の表面粗さＲａ（中心線粗さ）が０．０
２μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以下が
更に好ましい。
【００９９】またＡｒイオン照射によるスパッタリング
においては、イオンの衝突点は高い応力場となり、しか
も高温に晒されている。したがって、ターゲット表層部
に残留応力が不均一に残ると、スパッタリング中に生ず
る熱により応力が再分布し、局所的に応力が増大してい
くつかの放射割れを含めた大きな割れが発生し、そのた
めにパーティクル発生量が勢い増加する現象がみられ
る。したがって、この観点から残留応力は１５kg／mm2
以下であることが好ましく、更に好ましくは５kg／mm2
以下である。
においては、イオンの衝突点は高い応力場となり、しか
も高温に晒されている。したがって、ターゲット表層部
に残留応力が不均一に残ると、スパッタリング中に生ず
る熱により応力が再分布し、局所的に応力が増大してい
くつかの放射割れを含めた大きな割れが発生し、そのた
めにパーティクル発生量が勢い増加する現象がみられ
る。したがって、この観点から残留応力は１５kg／mm2
以下であることが好ましく、更に好ましくは５kg／mm2
以下である。
【０１００】次に本発明の製造方法を具体的に説明す
る。
る。
【０１０１】本発明の製造方法は、Ｍ粉末とＳｉ粉末と
を所定比率で混合する工程I と、成形用型内表面に塗布
した離型剤の剥離を防止するための隔壁板を内表面に配
設した成形用型内に混合粉末を充填し、この混合粉末を
ホットプレス装置内に挿入した後に、プレス圧力を加え
ずに、混合粉末を低温加熱して炭素および酸素を低減す
る脱炭素脱酸素処理工程IIと、炭素および酸素を低減し
た混合粉末を高真空中で高プレス圧力下にてシリサイド
反応させて金属珪化物を合成する工程III と、引き続き
高プレス圧力下にて緻密化焼結する工程IVとから成る。
特に工程III における加熱温度やプレス圧力は、微細組
織を有する焼結体を得るために非常に重要な因子であ
る。
を所定比率で混合する工程I と、成形用型内表面に塗布
した離型剤の剥離を防止するための隔壁板を内表面に配
設した成形用型内に混合粉末を充填し、この混合粉末を
ホットプレス装置内に挿入した後に、プレス圧力を加え
ずに、混合粉末を低温加熱して炭素および酸素を低減す
る脱炭素脱酸素処理工程IIと、炭素および酸素を低減し
た混合粉末を高真空中で高プレス圧力下にてシリサイド
反応させて金属珪化物を合成する工程III と、引き続き
高プレス圧力下にて緻密化焼結する工程IVとから成る。
特に工程III における加熱温度やプレス圧力は、微細組
織を有する焼結体を得るために非常に重要な因子であ
る。
【０１０２】まず、前記製造方法のＩの工程は、Ｍ粉末
とＳｉ粉末とを組成がＳｉ／Ｍ原子比で２〜４になるよ
うに配合、混合する工程である。
とＳｉ粉末とを組成がＳｉ／Ｍ原子比で２〜４になるよ
うに配合、混合する工程である。
【０１０３】このＭ粉末とＳｉ粉末を混合する工程で
は、両者の粉末粒径がシリサイド合成により生成するＭ
Ｓｉ2 粒径と介在するＳｉの粒径とに影響を及ぼす。前
記の微細組織を得るためには、最大粒径１０μｍ以下の
Ｍ粉末と最大粒径３０μｍ以下のＳｉ粉末を使用するこ
とが好ましい。
は、両者の粉末粒径がシリサイド合成により生成するＭ
Ｓｉ2 粒径と介在するＳｉの粒径とに影響を及ぼす。前
記の微細組織を得るためには、最大粒径１０μｍ以下の
Ｍ粉末と最大粒径３０μｍ以下のＳｉ粉末を使用するこ
とが好ましい。
【０１０４】ここで組成ＭＳｉX のＸ値を２＜ｘ≦４に
限定した理由は、Ｘ値が２以下になると、形成されたシ
リサイド膜に大きな引張り応力が発生して基板との密着
性が悪くなり剥離し易くなる。一方、Ｘ値が４を超える
と、膜のシート抵抗が高くなって電極配線膜としては不
適当となるためである。
限定した理由は、Ｘ値が２以下になると、形成されたシ
リサイド膜に大きな引張り応力が発生して基板との密着
性が悪くなり剥離し易くなる。一方、Ｘ値が４を超える
と、膜のシート抵抗が高くなって電極配線膜としては不
適当となるためである。
【０１０５】原料Ｍ粉末とＳｉ粉末とをＳｉ／Ｍ原子比
で２〜４に配合し、ボールミルあるいはＶ形ミキサ等を
用いて充分均一に乾式混合する。混合が不均一である
と、ターゲットの組織と組成が不均一となって膜特性が
劣化するので好ましくない。
で２〜４に配合し、ボールミルあるいはＶ形ミキサ等を
用いて充分均一に乾式混合する。混合が不均一である
と、ターゲットの組織と組成が不均一となって膜特性が
劣化するので好ましくない。
【０１０６】ここで粉末混合は、酸素汚染を防止するた
め真空中あるいは不活性ガス雰囲気中で行うことが好ま
しい。
め真空中あるいは不活性ガス雰囲気中で行うことが好ま
しい。
【０１０７】またＳｉ配合量として、高温加熱した時、
Ｓｉ粉末表面からのＳｉおよび酸化被膜ＳｉＯ2 の揮散
損失分を見込んで目標組成よりも若干過剰に配合するの
が適当である。その過剰量は５％弱と少なく、後工程の
温度、時間、圧力等を考慮して経験的に定める。
Ｓｉ粉末表面からのＳｉおよび酸化被膜ＳｉＯ2 の揮散
損失分を見込んで目標組成よりも若干過剰に配合するの
が適当である。その過剰量は５％弱と少なく、後工程の
温度、時間、圧力等を考慮して経験的に定める。
【０１０８】IIの工程は、Ｉの工程で調合した混合粉末
を成形用型内に充填し、高真空中で低温加熱して炭素お
よび酸素を低減する脱炭素脱酸素処理工程である。
を成形用型内に充填し、高真空中で低温加熱して炭素お
よび酸素を低減する脱炭素脱酸素処理工程である。
【０１０９】ここで、使用する成形用型としては、例え
ば型内表面に離型剤としてのＢＮを塗布した上に、さら
に隔壁板を貼着した黒鉛製成形型を使用するとよい。上
記離型剤はIIの工程および後述するIII ・IVの工程での
加熱処理時において成形型本体と隔壁板との融着を防止
するために設けられる。一方、隔壁板は、上記工程にお
いて原料粉末と離型剤とが直接接触しないように隔離す
るために配設されるものである。隔壁板としては、加熱
焼結時の温度に耐えるＭｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｎｂなどの高融
点金属を０．１〜０．２mm程度の厚さに成形したもの
や、Ｎｉ，Ｔｉなどの加工性に優れた材料で形成したも
のを使用する。
ば型内表面に離型剤としてのＢＮを塗布した上に、さら
に隔壁板を貼着した黒鉛製成形型を使用するとよい。上
記離型剤はIIの工程および後述するIII ・IVの工程での
加熱処理時において成形型本体と隔壁板との融着を防止
するために設けられる。一方、隔壁板は、上記工程にお
いて原料粉末と離型剤とが直接接触しないように隔離す
るために配設されるものである。隔壁板としては、加熱
焼結時の温度に耐えるＭｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｎｂなどの高融
点金属を０．１〜０．２mm程度の厚さに成形したもの
や、Ｎｉ，Ｔｉなどの加工性に優れた材料で形成したも
のを使用する。
【０１１０】上記のように型内表面に離型剤を塗布し、
さらに隔壁板を貼設した成形用型を使用することによ
り、成形用型と隔壁板との融着が防止されるとともに、
特に離型剤の剥離脱落がなく、離型剤に含有される不純
物が混合粉末中に移行することが効果的に防止できる。
特に離型剤としてＢＮを使用する場合においても、不可
避的に含有されるアルミニウム不純物によるターゲット
の汚染が効果的に防止でき、製品ターゲットのアルミニ
ウム含有量を０．２ｐｐｍ以下に低減することができ
る。
さらに隔壁板を貼設した成形用型を使用することによ
り、成形用型と隔壁板との融着が防止されるとともに、
特に離型剤の剥離脱落がなく、離型剤に含有される不純
物が混合粉末中に移行することが効果的に防止できる。
特に離型剤としてＢＮを使用する場合においても、不可
避的に含有されるアルミニウム不純物によるターゲット
の汚染が効果的に防止でき、製品ターゲットのアルミニ
ウム含有量を０．２ｐｐｍ以下に低減することができ
る。
【０１１１】IIの工程では、プレス圧力を加えない状態
で、加熱温度と保持時間および真空度を適正な条件に設
定することが重要である。すなわち、加熱温度は８００
〜１３００℃に設定することが好ましく、加熱温度が８
００℃未満では不純物の除去が充分に行なわれず、一
方、１３００℃を超えると、不純物の揮散が充分に行な
われないうちにシリサイド反応が開始し、炭素および酸
素含有量の多いターゲットとなるとともに、共晶反応が
進行して粗大なＭＳｉ2 が生成するとともにＳｉが溶融
して連続的な組織を有するターゲットとなる。したがっ
て、加熱温度は１０００〜１２００℃に設定することが
さらに好ましい。また、保持時間は加熱温度との兼合い
で１〜１０ｈｒに設定することが好ましく、１ｈｒ未満
であると、充分に前記効果を得ることは期待できず、一
方、１０ｈｒを超えると生産性が悪くなる。さらに、炉
内の真空度は、炭素と酸素の低減を充分に図るため、１
０-4Torr以下の高真空とすることが好ましく、さらに好
ましくは１０-5Torr以下である。
で、加熱温度と保持時間および真空度を適正な条件に設
定することが重要である。すなわち、加熱温度は８００
〜１３００℃に設定することが好ましく、加熱温度が８
００℃未満では不純物の除去が充分に行なわれず、一
方、１３００℃を超えると、不純物の揮散が充分に行な
われないうちにシリサイド反応が開始し、炭素および酸
素含有量の多いターゲットとなるとともに、共晶反応が
進行して粗大なＭＳｉ2 が生成するとともにＳｉが溶融
して連続的な組織を有するターゲットとなる。したがっ
て、加熱温度は１０００〜１２００℃に設定することが
さらに好ましい。また、保持時間は加熱温度との兼合い
で１〜１０ｈｒに設定することが好ましく、１ｈｒ未満
であると、充分に前記効果を得ることは期待できず、一
方、１０ｈｒを超えると生産性が悪くなる。さらに、炉
内の真空度は、炭素と酸素の低減を充分に図るため、１
０-4Torr以下の高真空とすることが好ましく、さらに好
ましくは１０-5Torr以下である。
【０１１２】III の工程は、IIの工程で脱ガスした混合
粉末を高真空中、高プレス圧力下にて、加熱してＭＳｉ
2 相を合成する工程である。このシリサイド合成工程に
おいては、加熱温度およびプレス圧力を適切な条件に設
定し、シリサイド反応を徐々に進行させて、ＭＳｉ2 粒
子の成長を抑制し、軟化したＳｉをＭＳｉ2 粒子の間隙
に流動させる必要がある。そのため、加熱温度は１００
０〜１３００℃に設定することが好ましく、加熱温度が
１０００℃未満ではシリサイド反応が容易に開始せず、
１３００℃を超えた場合は、急速なシリサイド反応より
ＭＳｉ2 粒子が成長して粗大化する。したがって加熱温
度１１００〜１３００℃に設定することがさらに好まし
い。
粉末を高真空中、高プレス圧力下にて、加熱してＭＳｉ
2 相を合成する工程である。このシリサイド合成工程に
おいては、加熱温度およびプレス圧力を適切な条件に設
定し、シリサイド反応を徐々に進行させて、ＭＳｉ2 粒
子の成長を抑制し、軟化したＳｉをＭＳｉ2 粒子の間隙
に流動させる必要がある。そのため、加熱温度は１００
０〜１３００℃に設定することが好ましく、加熱温度が
１０００℃未満ではシリサイド反応が容易に開始せず、
１３００℃を超えた場合は、急速なシリサイド反応より
ＭＳｉ2 粒子が成長して粗大化する。したがって加熱温
度１１００〜１３００℃に設定することがさらに好まし
い。
【０１１３】このときの加熱昇温速度は、合成したＭＳ
ｉ2 相を微細化するため、２０℃／分未満であることが
望ましい。シリサイド合成時の雰囲気は、シリサイド反
応速度の制御性および不純物ガスの巻込みを防止するた
め、１０-4Torr以下の高真空中で行なうことが望まし
い。
ｉ2 相を微細化するため、２０℃／分未満であることが
望ましい。シリサイド合成時の雰囲気は、シリサイド反
応速度の制御性および不純物ガスの巻込みを防止するた
め、１０-4Torr以下の高真空中で行なうことが望まし
い。
【０１１４】また、プレス圧力の大きさはＭＳｉ2 粒子
の粒径に影響を及ぼすため、１００〜４００kg／cm2 に
設定することが好ましく、１００kg／cm2 未満では焼結
体に深い皺が発生して正常なターゲットが製造できず、
しかもＭＳｉ2 粒子が粗大化した組織となる。一方、圧
力が４００kg／cm2 以上となると、黒鉛製の成形用型が
破損し易くなる。したがってプレス圧力の大きさは２０
０〜３００kg／cm2 の範囲に設定することがさらに好ま
しい。
の粒径に影響を及ぼすため、１００〜４００kg／cm2 に
設定することが好ましく、１００kg／cm2 未満では焼結
体に深い皺が発生して正常なターゲットが製造できず、
しかもＭＳｉ2 粒子が粗大化した組織となる。一方、圧
力が４００kg／cm2 以上となると、黒鉛製の成形用型が
破損し易くなる。したがってプレス圧力の大きさは２０
０〜３００kg／cm2 の範囲に設定することがさらに好ま
しい。
【０１１５】このシリサイド合成時の雰囲気は、シリサ
イド反応速度の制御性および不純物ガスの巻込みを防止
するため、１０-4Torr以下の高真空中で行なうことが望
ましい。
イド反応速度の制御性および不純物ガスの巻込みを防止
するため、１０-4Torr以下の高真空中で行なうことが望
ましい。
【０１１６】但し、急激にホットプレス装置内を真空引
きすると、成形用型から混合粉末が飛散して後述の工程
を経ても緻密化が不充分な焼結体となるので、ホットプ
レス装置内が１００Torr以下になるまでは、徐々に真空
度を下げることが好ましい。
きすると、成形用型から混合粉末が飛散して後述の工程
を経ても緻密化が不充分な焼結体となるので、ホットプ
レス装置内が１００Torr以下になるまでは、徐々に真空
度を下げることが好ましい。
【０１１７】IVの工程は、高真空中、高プレス圧力下に
て、共晶温度直下の温度に加熱し、焼結体を緻密化させ
る工程である。
て、共晶温度直下の温度に加熱し、焼結体を緻密化させ
る工程である。
【０１１８】この緻密化焼結の工程において、高密度の
焼結体を得るためにはプレス圧力と加熱温度およびその
保持時間が重要である。
焼結体を得るためにはプレス圧力と加熱温度およびその
保持時間が重要である。
【０１１９】プレス圧力は焼結体の緻密化を促進するた
めに２００〜４００kg／cm2 であることが好ましく、プ
レス圧力が２００kg／cm2 未満であると、ポアが多く残
存する低密度の焼結体になり、一方、プレス圧力が４０
０kg／cm2 を超えると、高密度の焼結体とはなるが、黒
鉛製の成形用型が破損し易くなる。したがってプレス圧
力の大きさは２５０〜３５０kg／cm2 の範囲に設定する
ことがさらに好ましい。
めに２００〜４００kg／cm2 であることが好ましく、プ
レス圧力が２００kg／cm2 未満であると、ポアが多く残
存する低密度の焼結体になり、一方、プレス圧力が４０
０kg／cm2 を超えると、高密度の焼結体とはなるが、黒
鉛製の成形用型が破損し易くなる。したがってプレス圧
力の大きさは２５０〜３５０kg／cm2 の範囲に設定する
ことがさらに好ましい。
【０１２０】焼結温度（加熱温度）Ｔは、共晶温度Ｔｓ
直下の温度、すなわちＴｓ−５０≦Ｔ＜Ｔｓの範囲に設
定することが好ましい。ここで例えば、ＭとしてＷ，Ｍ
ｏ，Ｔｉ，Ｔａを使用する場合の共晶温度Ｔｓはそれぞ
れ１４００，１４１０，１３３０，１３８５℃である。
ＴがＴｓ−５０以下であると、ポアが残存して所望の高
密度の焼結体が得られない。一方、ＴがＴｓ以上になる
と、Ｓｉ相が溶融し、成形型から流出し、組成比のズレ
が大きな焼結体となる。
直下の温度、すなわちＴｓ−５０≦Ｔ＜Ｔｓの範囲に設
定することが好ましい。ここで例えば、ＭとしてＷ，Ｍ
ｏ，Ｔｉ，Ｔａを使用する場合の共晶温度Ｔｓはそれぞ
れ１４００，１４１０，１３３０，１３８５℃である。
ＴがＴｓ−５０以下であると、ポアが残存して所望の高
密度の焼結体が得られない。一方、ＴがＴｓ以上になる
と、Ｓｉ相が溶融し、成形型から流出し、組成比のズレ
が大きな焼結体となる。
【０１２１】また加熱焼結の保持時間は、１〜８時間が
適切である。１時間以下であると、ポアが多く残存し、
高密度の焼結体が得られず、一方、８時間以上になる
と、緻密化がそれ以上に進行しないのでターゲットの製
造効率が低下する。この緻密化焼結は、不純物の混入に
よる汚染を防止するため、真空あるいは不活性ガス雰囲
気で行なうことが好ましい。但し、窒素雰囲気において
は、Ｓｉ3 Ｎ4 を形成するため、好ましくない。
適切である。１時間以下であると、ポアが多く残存し、
高密度の焼結体が得られず、一方、８時間以上になる
と、緻密化がそれ以上に進行しないのでターゲットの製
造効率が低下する。この緻密化焼結は、不純物の混入に
よる汚染を防止するため、真空あるいは不活性ガス雰囲
気で行なうことが好ましい。但し、窒素雰囲気において
は、Ｓｉ3 Ｎ4 を形成するため、好ましくない。
【０１２２】
【実施例】次に以下の実施例により、本発明の構成およ
び効果をより詳細に説明する。
び効果をより詳細に説明する。
【０１２３】実施例１〜１２ 表１に示すように最大粒径１０μｍ以下のＭ粉末として
の高純度Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ粉末と最大粒径３０μｍ
以下の高純度Ｓｉ粉末とをＳｉ／Ｍ原子比２．７となる
ように配合し、高純度Ａｒガスで置換したボールミルで
４８時間混合した。次に黒鉛製成形用型の内表面にＢＮ
離型剤を塗布し、さらにその表面に厚さ０．２mmのＴａ
隔壁板を張り付け、この成形用型内に前記混合粉末を充
填した。次にこの成形用型をホットプレス装置内に挿入
し、５×１０-4Torr以下の真空中において、表１に示す
条件で脱酸素脱炭素処理して不純物を低減し、さらにシ
リサイド合成と緻密化焼結を行ない、得られた焼結体を
研削研磨し、放電加工して直径２６０mm、厚さ６mmのタ
ーゲットに仕上げた。
の高純度Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ粉末と最大粒径３０μｍ
以下の高純度Ｓｉ粉末とをＳｉ／Ｍ原子比２．７となる
ように配合し、高純度Ａｒガスで置換したボールミルで
４８時間混合した。次に黒鉛製成形用型の内表面にＢＮ
離型剤を塗布し、さらにその表面に厚さ０．２mmのＴａ
隔壁板を張り付け、この成形用型内に前記混合粉末を充
填した。次にこの成形用型をホットプレス装置内に挿入
し、５×１０-4Torr以下の真空中において、表１に示す
条件で脱酸素脱炭素処理して不純物を低減し、さらにシ
リサイド合成と緻密化焼結を行ない、得られた焼結体を
研削研磨し、放電加工して直径２６０mm、厚さ６mmのタ
ーゲットに仕上げた。
【０１２４】比較例１〜１２ 比較例１〜１２として最大粒径１００μｍ以下の高純度
Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Nb粉末と最大粒径２００μｍ以下の高
純度Ｓｉ粉末とをＳｉ／Ｍ原子比２．７となるように配
合した混合粉末を用意した。これをＢＮ離型剤を塗布し
た黒鉛成形用型内に充填し、酸素および炭素等の不純物
の低減熱処理を行なわずに、表１に示す条件でシリサイ
ド合成と緻密化焼結を行ない、得られた焼結体を研削研
磨し、放電加工して直径２６０mm、厚さ６mmのターゲッ
トに仕上げた。
Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Nb粉末と最大粒径２００μｍ以下の高
純度Ｓｉ粉末とをＳｉ／Ｍ原子比２．７となるように配
合した混合粉末を用意した。これをＢＮ離型剤を塗布し
た黒鉛成形用型内に充填し、酸素および炭素等の不純物
の低減熱処理を行なわずに、表１に示す条件でシリサイ
ド合成と緻密化焼結を行ない、得られた焼結体を研削研
磨し、放電加工して直径２６０mm、厚さ６mmのターゲッ
トに仕上げた。
【０１２５】従来例１〜３ 最大粒径１００μｍ以下の高純度Ｗ粉末と最大粒径２０
０μｍ以下の高純度Ｓｉ粉末とをＳｉ／Ｍ原子比２．０
となるように配合した混合粉末を用意し、これを５×１
０-4Torrの真空中で１３５０℃で４ｈｒ加熱して仮焼結
体を形成後、溶融Ｓｉを含浸させてＳｉ／Ｗ原子比２．
７の焼結体を作製した。この焼結体を研削研磨し、放電
加工して直径２６０mm、厚さ６mmのターゲットに仕上
げ、従来例１のターゲットを得た。
０μｍ以下の高純度Ｓｉ粉末とをＳｉ／Ｍ原子比２．０
となるように配合した混合粉末を用意し、これを５×１
０-4Torrの真空中で１３５０℃で４ｈｒ加熱して仮焼結
体を形成後、溶融Ｓｉを含浸させてＳｉ／Ｗ原子比２．
７の焼結体を作製した。この焼結体を研削研磨し、放電
加工して直径２６０mm、厚さ６mmのターゲットに仕上
げ、従来例１のターゲットを得た。
【０１２６】最大粒径１５μｍ以下の高純度Ｗ粉末と最
大粒径５０μｍ以下の高純度Ｓｉ粉末とをＳｉ／Ｗ原子
比２．７となるように配合した混合粉末を用意し、これ
を２×１０-4Torrの真空中で１２００℃で４ｈｒ加熱し
て仮焼結体を形成後、次いで仮焼結体を圧密用封止缶に
充填し、これを１１５０℃×３ｈｒ、圧力1000atm の条
件で熱間静水圧プレスして焼結体を作製した。この焼結
体を研削研磨し、放電加工して直径２６０mm、厚さ６mm
のターゲットに仕上げ、従来例２のターゲットを得た。
大粒径５０μｍ以下の高純度Ｓｉ粉末とをＳｉ／Ｗ原子
比２．７となるように配合した混合粉末を用意し、これ
を２×１０-4Torrの真空中で１２００℃で４ｈｒ加熱し
て仮焼結体を形成後、次いで仮焼結体を圧密用封止缶に
充填し、これを１１５０℃×３ｈｒ、圧力1000atm の条
件で熱間静水圧プレスして焼結体を作製した。この焼結
体を研削研磨し、放電加工して直径２６０mm、厚さ６mm
のターゲットに仕上げ、従来例２のターゲットを得た。
【０１２７】最大粒径１００μｍ以下の高純度Ｗ粉末と
最大粒径２００μｍ以下の高純度Ｓｉ粉末とをＳｉ／Ｗ
原子比２．０となるように配合した混合粉末を用意し、
これを５×１０-4Torrの真空中で１３００℃で４ｈｒ加
熱して仮焼結体を形成後、この仮焼結体を粉砕し、次い
でＳｉ／Ｗ原子比２．７になるようにＳｉ粉末を加え、
これをＡｒガス雰囲気中で１３８０℃×３ｈｒの条件で
ホットプレスして焼結体を作製した。この焼結体を研削
研磨し、放電加工して直径２６０mm、厚さ６mmのターゲ
ットに仕上げ、従来例３のターゲットを得た。
最大粒径２００μｍ以下の高純度Ｓｉ粉末とをＳｉ／Ｗ
原子比２．０となるように配合した混合粉末を用意し、
これを５×１０-4Torrの真空中で１３００℃で４ｈｒ加
熱して仮焼結体を形成後、この仮焼結体を粉砕し、次い
でＳｉ／Ｗ原子比２．７になるようにＳｉ粉末を加え、
これをＡｒガス雰囲気中で１３８０℃×３ｈｒの条件で
ホットプレスして焼結体を作製した。この焼結体を研削
研磨し、放電加工して直径２６０mm、厚さ６mmのターゲ
ットに仕上げ、従来例３のターゲットを得た。
【０１２８】実施例および比較例ターゲットの断面組織
の顕微鏡観察結果をそれぞれ図１（Ａ），（Ｂ）および
図２（Ａ），（Ｂ）に示す。この結果、比較例に係るタ
ーゲットの組織は図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、Ｓ
ｉ２が偏析してＭＳｉ2 １が粗大化しているのに対し
て、実施例の場合は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、最大粒径１０μｍ以下のＭＳｉ2 １が連鎖状に結合
し、その間隙にＳｉ２が不連続に存在する微細で均一な
組織を呈していた。
の顕微鏡観察結果をそれぞれ図１（Ａ），（Ｂ）および
図２（Ａ），（Ｂ）に示す。この結果、比較例に係るタ
ーゲットの組織は図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、Ｓ
ｉ２が偏析してＭＳｉ2 １が粗大化しているのに対し
て、実施例の場合は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、最大粒径１０μｍ以下のＭＳｉ2 １が連鎖状に結合
し、その間隙にＳｉ２が不連続に存在する微細で均一な
組織を呈していた。
【０１２９】また、実施例、比較例および従来例ターゲ
ットのアルミニウム含有量を測定し表２に示す結果を得
た。実施例ターゲットの場合は、アルミニウム含有量が
１ｐｐｍ以下であるのに対して、比較例および従来例タ
ーゲットでは１ｐｐｍ以上と非常に多く含有していた。
ットのアルミニウム含有量を測定し表２に示す結果を得
た。実施例ターゲットの場合は、アルミニウム含有量が
１ｐｐｍ以下であるのに対して、比較例および従来例タ
ーゲットでは１ｐｐｍ以上と非常に多く含有していた。
【０１３０】さらに、各ターゲットについて炭素および
酸素の含有量を分析し、密度比を測定して表２に示す結
果を得た。すなわち実施例ターゲットの場合は、炭素の
含有量は５０ｐｐｍ以下で、酸素は２５０ｐｐｍである
のに対して、比較例ターゲットでは炭素が１２０ｐｐｍ
程度で、酸素が１３００ｐｐｍ程度であり、従来例ター
ゲットの場合、炭素が４０〜１５０ｐｐｍ、酸素が４０
〜１５００ｐｐｍであった。
酸素の含有量を分析し、密度比を測定して表２に示す結
果を得た。すなわち実施例ターゲットの場合は、炭素の
含有量は５０ｐｐｍ以下で、酸素は２５０ｐｐｍである
のに対して、比較例ターゲットでは炭素が１２０ｐｐｍ
程度で、酸素が１３００ｐｐｍ程度であり、従来例ター
ゲットの場合、炭素が４０〜１５０ｐｐｍ、酸素が４０
〜１５００ｐｐｍであった。
【０１３１】次に実施例１〜１２、比較例１〜１２およ
び従来例１〜３で調製した各ターゲットをマグネトロン
・スパッタリング装置内にセットした後、アルゴン圧
２．３×１０-3Torrの条件下でスパッタリングを行な
い、５インチＳｉウエハ上にシリサイド膜を約３０００
オングストローム堆積し、パーティクル混入量を測定し
た結果を表２に併記した。
び従来例１〜３で調製した各ターゲットをマグネトロン
・スパッタリング装置内にセットした後、アルゴン圧
２．３×１０-3Torrの条件下でスパッタリングを行な
い、５インチＳｉウエハ上にシリサイド膜を約３０００
オングストローム堆積し、パーティクル混入量を測定し
た結果を表２に併記した。
【０１３２】
【表１】
【０１３３】
【表２】
【０１３４】表２に示す結果から明らかなように、本実
施例に係るターゲットから発生するパーティクル量は比
較例および従来例のものと比較して非常に少なかった。
また、実施例、比較例および従来例のターゲットのエロ
ージョン面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し
たところ、それぞれ比較例および従来例のターゲットの
エロージョン面には、図４（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、多数の隆起部３が観察されるが、実施例のターゲッ
トのエロージョン面には、図３（Ａ），（Ｂ）に示すよ
うに、隆起部は観察されなかった。
施例に係るターゲットから発生するパーティクル量は比
較例および従来例のものと比較して非常に少なかった。
また、実施例、比較例および従来例のターゲットのエロ
ージョン面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し
たところ、それぞれ比較例および従来例のターゲットの
エロージョン面には、図４（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、多数の隆起部３が観察されるが、実施例のターゲッ
トのエロージョン面には、図３（Ａ），（Ｂ）に示すよ
うに、隆起部は観察されなかった。
【０１３５】また、上記実施例、比較例および従来例の
各ターゲットを使用して成膜したＷ膜について、２次イ
オン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を使用して各成膜の深さ
方向に質量分析を行なった結果をそれぞれ図５〜７に示
す。すなわち、比較例および従来例ターゲットにより成
膜したシリサイド（図６〜７）にはＡｌが多く検出され
たが、実施例ターゲットにより成膜したシリサイド膜中
のＡｌ含有量は、図５に示すように大幅に低減された。
各ターゲットを使用して成膜したＷ膜について、２次イ
オン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を使用して各成膜の深さ
方向に質量分析を行なった結果をそれぞれ図５〜７に示
す。すなわち、比較例および従来例ターゲットにより成
膜したシリサイド（図６〜７）にはＡｌが多く検出され
たが、実施例ターゲットにより成膜したシリサイド膜中
のＡｌ含有量は、図５に示すように大幅に低減された。
【０１３６】これらの結果から、実施例に係るターゲッ
トを半導体装置の電極配線の形成に用いれば、半導体製
品の大幅な製造歩留りの向上が期待できることが実証さ
れた。
トを半導体装置の電極配線の形成に用いれば、半導体製
品の大幅な製造歩留りの向上が期待できることが実証さ
れた。
【０１３７】次にターゲットを構成するＭＳｉ2 相とＳ
ｉ相との間に界面層を形成する場合（実施例）と形成し
ない場合（比較例）とについてそれぞれターゲットの特
性を比較する。
ｉ相との間に界面層を形成する場合（実施例）と形成し
ない場合（比較例）とについてそれぞれターゲットの特
性を比較する。
【０１３８】実施例１０１〜１１４ 平均粒径２μｍの高純度Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，
Ｈｆ，Ｎｂ，Ｖ，Co，Ｃｒ，Ｎｉ粉末およびこれらの組
み合わせと平均粒径２０μｍの高純度Ｓｉ粉末（Ｂ，
Ｐ，Ｓｂ，Ａｓ，その他Ｆｅ，Ｎｉ等の不可避的元素を
含有した）をＳｉ／Ｍ原子比２．６で配合し、高純度Ａ
ｒガスで置換したボールミルで７２時間乾式混合した。
型内表面にＢＮ離型剤を塗布し、さらにＮｂ製隔壁板を
張り付けた高純度黒鉛製ホットプレス用モールドに上記
混合粉末を充填後、真空ホットプレス装置内に装入し、
５×１０-5Torrの真空中において温度１２００℃で２時
間脱ガスした。
Ｈｆ，Ｎｂ，Ｖ，Co，Ｃｒ，Ｎｉ粉末およびこれらの組
み合わせと平均粒径２０μｍの高純度Ｓｉ粉末（Ｂ，
Ｐ，Ｓｂ，Ａｓ，その他Ｆｅ，Ｎｉ等の不可避的元素を
含有した）をＳｉ／Ｍ原子比２．６で配合し、高純度Ａ
ｒガスで置換したボールミルで７２時間乾式混合した。
型内表面にＢＮ離型剤を塗布し、さらにＮｂ製隔壁板を
張り付けた高純度黒鉛製ホットプレス用モールドに上記
混合粉末を充填後、真空ホットプレス装置内に装入し、
５×１０-5Torrの真空中において温度１２００℃で２時
間脱ガスした。
【０１３９】次に、５×１０-5Torrの高真空中で２５０
kg／cm2 のプレス圧力を加え、１２００℃で金属珪化物
（ＭＳｉ2 ）を合成後、炉内雰囲気を高純度Ａｒガスを
加えて６００Torrまで上げ、１３７０℃で２時間焼結し
た。得られた焼結体を研削研磨、放電加工して直径２６
０mm，厚さ６mmのターゲットに仕上げた。
kg／cm2 のプレス圧力を加え、１２００℃で金属珪化物
（ＭＳｉ2 ）を合成後、炉内雰囲気を高純度Ａｒガスを
加えて６００Torrまで上げ、１３７０℃で２時間焼結し
た。得られた焼結体を研削研磨、放電加工して直径２６
０mm，厚さ６mmのターゲットに仕上げた。
【０１４０】比較例１０１〜１１４ 比較例１０１〜１１０として平均粒径２５μｍの高純度
Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ta，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｃｏ，Ｃｒお
よびＮｉ粉末と平均粒径４０μｍの高純度Si粉末とをＳ
ｉ／Ｍ原子比２．６となるように混合した後に、次に示
す条件下、 ・ホットプレス温度：１３８０℃ ・ホットプレス圧力：２５０kg／cm2 ・保持時間：２時間 ・炉内雰囲気：１２００℃まで ８×１０-5Torr真空中 １２００〜１３８０℃まで ６００Torrアルゴンガス中 でホットプレスし、直径２６０mm，厚さ６mmの従来製法
によるターゲットを得た。
Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ta，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｃｏ，Ｃｒお
よびＮｉ粉末と平均粒径４０μｍの高純度Si粉末とをＳ
ｉ／Ｍ原子比２．６となるように混合した後に、次に示
す条件下、 ・ホットプレス温度：１３８０℃ ・ホットプレス圧力：２５０kg／cm2 ・保持時間：２時間 ・炉内雰囲気：１２００℃まで ８×１０-5Torr真空中 １２００〜１３８０℃まで ６００Torrアルゴンガス中 でホットプレスし、直径２６０mm，厚さ６mmの従来製法
によるターゲットを得た。
【０１４１】さらに、比較例１１１〜１１４として平均
粒径８０μｍのＷＳｉ2 ，MoSi2 ，ＴａＳｉ2 およびＮ
ｂＳｉ2 粉末と平均粒径６０μｍの高純度Ｓｉ粉末とを
Si／Ｍ原子比２．６となるように混合した後、比較例１
０１〜１１０と同様の条件下でホットプレスし、直径２
６０mm，厚さ６mmの従来製法によるターゲットを得た。
粒径８０μｍのＷＳｉ2 ，MoSi2 ，ＴａＳｉ2 およびＮ
ｂＳｉ2 粉末と平均粒径６０μｍの高純度Ｓｉ粉末とを
Si／Ｍ原子比２．６となるように混合した後、比較例１
０１〜１１０と同様の条件下でホットプレスし、直径２
６０mm，厚さ６mmの従来製法によるターゲットを得た。
【０１４２】本実施例１０１〜１１４と比較例１０１〜
１１４のターゲットについて、界面層の平均厚さ、密度
比、抗折強度を測定し、その結果を表３にまとめて示し
た。この表３からも明らかなように、本実施例１０１〜
１１４のターゲットは、高密度でしかも高い抗折強度を
示していることからＭＳｉ2 相とＳｉ相は界面層により
強固に接合していることが判明した。
１１４のターゲットについて、界面層の平均厚さ、密度
比、抗折強度を測定し、その結果を表３にまとめて示し
た。この表３からも明らかなように、本実施例１０１〜
１１４のターゲットは、高密度でしかも高い抗折強度を
示していることからＭＳｉ2 相とＳｉ相は界面層により
強固に接合していることが判明した。
【０１４３】また、実施例，比較例および従来例のター
ゲットの断面組織を光学顕微鏡により観察し、それぞれ
図８（Ａ），（Ｂ）、図９（Ａ），（Ｂ）、図１０
（Ａ），（Ｂ）に示す。この結果、図８（Ａ），（Ｂ）
に示すように、本実施例の場合、平均粒径１０μｍのＭ
Ｓｉ2 相１とＳｉ相２との微細な混合組織を呈してい
た。
ゲットの断面組織を光学顕微鏡により観察し、それぞれ
図８（Ａ），（Ｂ）、図９（Ａ），（Ｂ）、図１０
（Ａ），（Ｂ）に示す。この結果、図８（Ａ），（Ｂ）
に示すように、本実施例の場合、平均粒径１０μｍのＭ
Ｓｉ2 相１とＳｉ相２との微細な混合組織を呈してい
た。
【０１４４】また、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、
比較例に係るターゲットの場合には、Ｓｉ相２およびＭ
Ｓｉ2 相１が共に粗大である。また図１０（Ａ），
（Ｂ）に示すように従来例のターゲットにおいても、Ｓ
ｉ相２およびＭＳｉ2 相１が粗大であり、パーティクル
が発生し易い組織となっていることが確認される。
比較例に係るターゲットの場合には、Ｓｉ相２およびＭ
Ｓｉ2 相１が共に粗大である。また図１０（Ａ），
（Ｂ）に示すように従来例のターゲットにおいても、Ｓ
ｉ相２およびＭＳｉ2 相１が粗大であり、パーティクル
が発生し易い組織となっていることが確認される。
【０１４５】また実施例１１０〜１１４および比較例１
０１〜１１４で調製した各ターゲットをマグネトロン・
スパッタリング装置内にセットした後、Ａｒ圧２．３×
10-3Torrの条件下でスパッタリングを行ない、５インチ
Ｓｉウエハ上にシリサイド膜を約３０００オングストロ
ーム堆積し、パーティクル混入量を測定した結果を下記
表３に併記した。
０１〜１１４で調製した各ターゲットをマグネトロン・
スパッタリング装置内にセットした後、Ａｒ圧２．３×
10-3Torrの条件下でスパッタリングを行ない、５インチ
Ｓｉウエハ上にシリサイド膜を約３０００オングストロ
ーム堆積し、パーティクル混入量を測定した結果を下記
表３に併記した。
【０１４６】
【表３】
【０１４７】表３に示す結果からも明らかなように、本
実施例のターゲットから発生するパーティクル量は非常
に少なかった。
実施例のターゲットから発生するパーティクル量は非常
に少なかった。
【０１４８】また、実施例、比較例および従来例のター
ゲットのスパッタ面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によ
り観察したところ、それぞれ図１１（Ａ），（Ｂ）、図
１２（Ａ），（Ｂ）、図１３（Ａ），（Ｂ）に示す金属
組織が観察された。すなわち比較例（図１２（Ａ），
（Ｂ））および従来例（図１３（Ａ），（Ｂ））のスパ
ッタ面には、多数の隆起部３が認められるが、図１１
（Ａ），（Ｂ）に示すように、本実施例ターゲットのス
パッタ面には隆起部３は観察されなかった。この結果か
ら本発明のターゲットを半導体装置の電極配線の形成に
用いれば、大幅な歩留り向上が期待できることが実証さ
れた。
ゲットのスパッタ面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によ
り観察したところ、それぞれ図１１（Ａ），（Ｂ）、図
１２（Ａ），（Ｂ）、図１３（Ａ），（Ｂ）に示す金属
組織が観察された。すなわち比較例（図１２（Ａ），
（Ｂ））および従来例（図１３（Ａ），（Ｂ））のスパ
ッタ面には、多数の隆起部３が認められるが、図１１
（Ａ），（Ｂ）に示すように、本実施例ターゲットのス
パッタ面には隆起部３は観察されなかった。この結果か
ら本発明のターゲットを半導体装置の電極配線の形成に
用いれば、大幅な歩留り向上が期待できることが実証さ
れた。
【０１４９】次にターゲットを構成するシリサイド焼結
体を研削などの機械加工仕上げしたときに生じる加工欠
陥層、表面状態および残留応力が、パーティクルの発生
に及ぼす影響について以下の実施例によって確認する。
体を研削などの機械加工仕上げしたときに生じる加工欠
陥層、表面状態および残留応力が、パーティクルの発生
に及ぼす影響について以下の実施例によって確認する。
【０１５０】実施例２００ シリサイド焼結体（タングステンシリサイド）をワイヤ
放電加工により直径２６０mmの大きさに切断した後、立
軸ロータリ平面研削盤を用い、砥石ＳＤ２７０Ｊ５５Ｂ
Ｗ６、砥石周速１２００ｍ／ｍｉｎ、テーブル回転数１
２ｒｐｍ、切込み１０μｍ／ｍｉｎの条件で厚さの６mm
まで研削加工してターゲットとした。次に、加工裏面に
バッキングプレートをはんだ付けした後、研削面をレン
ズ研磨器を用い、ダイヤモンド砥粒１５μｍで６０ｈ
ｒ、砥粒３μｍで２０ｈｒラッピング加工し、超音波洗
浄器でラッピング面に付着した加工液を除去してからア
セトン脱脂および乾燥して仕上げた。
放電加工により直径２６０mmの大きさに切断した後、立
軸ロータリ平面研削盤を用い、砥石ＳＤ２７０Ｊ５５Ｂ
Ｗ６、砥石周速１２００ｍ／ｍｉｎ、テーブル回転数１
２ｒｐｍ、切込み１０μｍ／ｍｉｎの条件で厚さの６mm
まで研削加工してターゲットとした。次に、加工裏面に
バッキングプレートをはんだ付けした後、研削面をレン
ズ研磨器を用い、ダイヤモンド砥粒１５μｍで６０ｈ
ｒ、砥粒３μｍで２０ｈｒラッピング加工し、超音波洗
浄器でラッピング面に付着した加工液を除去してからア
セトン脱脂および乾燥して仕上げた。
【０１５１】得られた加工面を走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）で観察した結果、研削加工によって生じた研削状痕
や脱落孔は残存しておらず、しかも研削砥粒の変形破壊
作用によって生じた多数の微小クラックも認められず、
加工欠陥層は除去されていることが確認された。
Ｍ）で観察した結果、研削加工によって生じた研削状痕
や脱落孔は残存しておらず、しかも研削砥粒の変形破壊
作用によって生じた多数の微小クラックも認められず、
加工欠陥層は除去されていることが確認された。
【０１５２】また、表面粗さ測定器（Talysurf）で加工
面の粗さ測定とＸ線応力測定装置を用いて並傾法により
残留応力を測定した。その結果を表４に示す。なお、研
削したままについての測定結果も比較例２００として表
４に併記した。
面の粗さ測定とＸ線応力測定装置を用いて並傾法により
残留応力を測定した。その結果を表４に示す。なお、研
削したままについての測定結果も比較例２００として表
４に併記した。
【０１５３】このターゲットをマグネトロン・スパッタ
リング装置内にセットした後、Ａｒイオン照射によるス
パッタリングを行ない、５インチＳｉウエハ上にシリサ
イド膜を３０００オングストローム堆積した。この膜中
に混入したパーティクル量を測定し、その結果を表４に
示した。なお、研削面のスパッタリング結果も比較例２
００として表４に併記した。表４からも明らかなよう
に、実施例２００に係るターゲットによって形成した膜
中のパーティクル量は大幅に減少し、ラッピング加工に
よりスパッタリング中のパーティクル発生量を低減する
ことが可能であることが判明した。
リング装置内にセットした後、Ａｒイオン照射によるス
パッタリングを行ない、５インチＳｉウエハ上にシリサ
イド膜を３０００オングストローム堆積した。この膜中
に混入したパーティクル量を測定し、その結果を表４に
示した。なお、研削面のスパッタリング結果も比較例２
００として表４に併記した。表４からも明らかなよう
に、実施例２００に係るターゲットによって形成した膜
中のパーティクル量は大幅に減少し、ラッピング加工に
よりスパッタリング中のパーティクル発生量を低減する
ことが可能であることが判明した。
【０１５４】実施例２０１ 直径２６０mmのシリサイド焼結体を実施例２００と同様
な方法で研削、ラッピング加工した後、０．３μｍの酸
化セリウム砥粒、アクリル樹脂ポリシャを用い、ポリシ
ャ圧力１kg／cm2 、ポリシャ速度１０ｍ／ｍｉｎの条件
で１５ｈｒポリシング加工し、超音波洗浄により加工液
を除去してからアセトン脱脂および乾燥を行なってター
ゲットを仕上げた。
な方法で研削、ラッピング加工した後、０．３μｍの酸
化セリウム砥粒、アクリル樹脂ポリシャを用い、ポリシ
ャ圧力１kg／cm2 、ポリシャ速度１０ｍ／ｍｉｎの条件
で１５ｈｒポリシング加工し、超音波洗浄により加工液
を除去してからアセトン脱脂および乾燥を行なってター
ゲットを仕上げた。
【０１５５】得られた加工面をＳＥＭ観察した結果、研
削加工によって生じた研削状痕や脱落孔および微小クラ
ックなどの加工欠陥層は完全に消失し、鏡面状態に仕上
げられていた。また、加工面の表面粗さと残留応力の測
定結果を表４に示すが、比較例２００として示した研削
面に比べて表面の凹凸は極めて小さく、研削によって発
生した表層の塑性歪みあるいは弾性歪みはほとんど除去
されていた。
削加工によって生じた研削状痕や脱落孔および微小クラ
ックなどの加工欠陥層は完全に消失し、鏡面状態に仕上
げられていた。また、加工面の表面粗さと残留応力の測
定結果を表４に示すが、比較例２００として示した研削
面に比べて表面の凹凸は極めて小さく、研削によって発
生した表層の塑性歪みあるいは弾性歪みはほとんど除去
されていた。
【０１５６】このターゲットを用いてマグネトロン・ス
パッタリングを行ない、５インチSiウエハ上にシリサイ
ド膜を形成した。この膜中に混入したパーティクル量の
測定結果を表４に併記した。この結果からも明らかなよ
うに、最終仕上げとしてポリシング加工を行なうと、表
面性状の向上によりターゲットから発生するパーティク
ルは大幅に減少することが判明した。
パッタリングを行ない、５インチSiウエハ上にシリサイ
ド膜を形成した。この膜中に混入したパーティクル量の
測定結果を表４に併記した。この結果からも明らかなよ
うに、最終仕上げとしてポリシング加工を行なうと、表
面性状の向上によりターゲットから発生するパーティク
ルは大幅に減少することが判明した。
【０１５７】実施例２０２ 直径２６０mmのシリサイド焼結体を実施例２００と同様
な方法で研削、ラッピング加工した後、０．０２μｍの
ＳｉＯ2 のパウダ、クロスポリシャを用い、ポリシャ圧
力１kg／cm2 、ポリシャ速度１０ｍ／ｍｉｎの条件で２
５ｈｒメカノケミカルポリシング加工し、超音波洗浄後
にアセトン脱脂および乾燥を行なってターゲットを仕上
げた。
な方法で研削、ラッピング加工した後、０．０２μｍの
ＳｉＯ2 のパウダ、クロスポリシャを用い、ポリシャ圧
力１kg／cm2 、ポリシャ速度１０ｍ／ｍｉｎの条件で２
５ｈｒメカノケミカルポリシング加工し、超音波洗浄後
にアセトン脱脂および乾燥を行なってターゲットを仕上
げた。
【０１５８】得られた加工面をＳＥＭ観察した結果、研
削加工によって発生した加工欠陥層は認められなかっ
た。また加工面の表面粗さと残留応力に比べて極めて平
滑性が高く、加工面は無歪表面と変わらない状態となっ
ていた。
削加工によって発生した加工欠陥層は認められなかっ
た。また加工面の表面粗さと残留応力に比べて極めて平
滑性が高く、加工面は無歪表面と変わらない状態となっ
ていた。
【０１５９】このターゲットを用いてマグネトロン・ス
パッタリングを行ない、５インチSiウエハ上にシリサイ
ド膜を形成後、膜中に混入したパーティクル量を測定し
た結果、表４に併記したように、パーティクルは殆ど認
められず、最終仕上げとしてパーティクルの発生原因と
なる加工欠陥層、残留応力を完全に除去できることが確
認された。
パッタリングを行ない、５インチSiウエハ上にシリサイ
ド膜を形成後、膜中に混入したパーティクル量を測定し
た結果、表４に併記したように、パーティクルは殆ど認
められず、最終仕上げとしてパーティクルの発生原因と
なる加工欠陥層、残留応力を完全に除去できることが確
認された。
【０１６０】
【表４】
【０１６１】
【発明の効果】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、パーティクル発生を実質
的に防止できる高密度で高強度な微細組織を有するター
ゲットが得られ、しかも半導体素子の接合リークの原因
となる不純物を低減できることから、特に半導体装置の
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
めて有用である。
およびその製造方法によれば、パーティクル発生を実質
的に防止できる高密度で高強度な微細組織を有するター
ゲットが得られ、しかも半導体素子の接合リークの原因
となる不純物を低減できることから、特に半導体装置の
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
めて有用である。
【図１】（Ａ）は、実施例に係るターゲットの金属組織
を示す走査型電子顕微鏡写真、（Ｂ）は、図１（Ａ）の
金属組織写真を説明するための一部模式図。
を示す走査型電子顕微鏡写真、（Ｂ）は、図１（Ａ）の
金属組織写真を説明するための一部模式図。
【図２】（Ａ）は、比較例および従来例に係るターゲッ
トの金属組織を示す走査型電子顕微鏡写真、（Ｂ）は、
図２（Ａ）の金属組織写真を説明するための一部模式
図。
トの金属組織を示す走査型電子顕微鏡写真、（Ｂ）は、
図２（Ａ）の金属組織写真を説明するための一部模式
図。
【図３】（Ａ）は、実施例に係るターゲットのエロージ
ョン面の形態を示す走査型電子顕微鏡写真、（Ｂ）は、
図３（Ａ）の表面形態写真を説明するための一部模式
図。
ョン面の形態を示す走査型電子顕微鏡写真、（Ｂ）は、
図３（Ａ）の表面形態写真を説明するための一部模式
図。
【図４】（Ａ）は、比較例および従来例に係るターゲッ
トのエロージョン面の形態を示す走査型電子顕微鏡写
真、（Ｂ）は、図４（Ａ）の表面形態写真を説明するた
めの一部模式図。
トのエロージョン面の形態を示す走査型電子顕微鏡写
真、（Ｂ）は、図４（Ａ）の表面形態写真を説明するた
めの一部模式図。
【図５】実施例に係るターゲットにより成膜したシリサ
イド膜について２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を
使用した厚さ方向の質量分析結果を示すグラフ。
イド膜について２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を
使用した厚さ方向の質量分析結果を示すグラフ。
【図６】比較例に係るターゲットにより成膜したシリサ
イド膜について２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を
使用した厚さ方向の質量分析結果を示すグラフ。
イド膜について２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を
使用した厚さ方向の質量分析結果を示すグラフ。
【図７】従来例に係るターゲットにより成膜したシリサ
イド膜について２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を
使用した厚さ方向の質量分析結果を示すグラフ。
イド膜について２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を
使用した厚さ方向の質量分析結果を示すグラフ。
【図８】（Ａ）は、実施例のターゲットの光学顕微鏡に
よる金属組織写真、（Ｂ）は、図８（Ａ）の金属組織写
真を説明するための一部模式図。
よる金属組織写真、（Ｂ）は、図８（Ａ）の金属組織写
真を説明するための一部模式図。
【図９】（Ａ）は、比較例のターゲットの光学顕微鏡に
よる金属組織写真、（Ｂ）は、図９（Ａ）の金属組織写
真を説明するための一部模式図。
よる金属組織写真、（Ｂ）は、図９（Ａ）の金属組織写
真を説明するための一部模式図。
【図１０】（Ａ）は、従来例のターゲットの光学顕微鏡
による金属組織写真、（Ｂ）は、図１０（Ａ）の金属組
織写真を説明するための一部模式図。
による金属組織写真、（Ｂ）は、図１０（Ａ）の金属組
織写真を説明するための一部模式図。
【図１１】（Ａ）図は、実施例に係るターゲットのエロ
ージョン面の形態を示す走査型電子顕微鏡写真、（Ｂ）
は、図１１（Ａ）のエロージョン面の形態写真を説明す
るための一部模式図。
ージョン面の形態を示す走査型電子顕微鏡写真、（Ｂ）
は、図１１（Ａ）のエロージョン面の形態写真を説明す
るための一部模式図。
【図１２】（Ａ）図は、比較例に係るターゲットのエロ
ージョン面の形態を示す走査型電子顕微鏡写真、（Ｂ）
は、図１２（Ａ）のエロージョン面の形態写真を説明す
るための一部模式図。
ージョン面の形態を示す走査型電子顕微鏡写真、（Ｂ）
は、図１２（Ａ）のエロージョン面の形態写真を説明す
るための一部模式図。
【図１３】（Ａ）は、従来例のターゲットのエロージョ
ン面の形態を示す走査型電子顕微鏡写真、（Ｂ）は、図
１３（Ａ）のエロージョン面の形態写真を説明するため
の一部模式図。
ン面の形態を示す走査型電子顕微鏡写真、（Ｂ）は、図
１３（Ａ）のエロージョン面の形態写真を説明するため
の一部模式図。
１ ＭＳｉ2 相，ＭＳｉ2 ２ Ｓｉ相，Ｓｉ ３ 隆起部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河合 光雄 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 八木 典章 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 牧 利広 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 小畑 稔 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 安藤 茂 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内
Claims (13)
- 【請求項１】 金属珪化物（化学論組成がＭＳｉ2 、但
しＭは金属）が連鎖状に結合して金属珪化物相が形成さ
れ、珪素粒子が結合して形成された珪素相が上記金属珪
化物の間隙に不連続に存在する微細な混合組織を有し、
アルミニウム含有量が１ｐｐｍ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。 - 【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、混合組織断面１mm2 内に粒径０．５〜３０
μｍの金属珪化物が４００〜４００×１０4個存在し、
Ｓｉの最大粒径が３０μｍ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。 - 【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、金属珪化物の平均粒径が２〜１５μｍであ
る一方、珪素の平均粒径が２〜１０μｍであることを特
徴とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項４】 請求項１記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、炭素の含有量が１００ｐｐｍ以下、密度比
が９９％以上であることを特徴とするスパッタリングタ
ーゲット。 - 【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、炭素の含有量が１００ｐｐｍ以下、酸素の
含有量が１５０ｐｐｍ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。 - 【請求項６】 請求項１記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、金属珪化物の金属は、タングステン、モリ
ブデン、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、
タンタル、バナジウム、コバルト、クロムおよびニッケ
ルから成る群より選択された少なくとも一種の金属であ
ることを特徴とするスパッタングターゲット。 - 【請求項７】 請求項１記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、金属珪化物相と珪素相との境界に界面層を
形成したことを特徴とするスパッタングターゲット。 - 【請求項８】 請求項７記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、金属珪化物相と珪素相との境界に形成する
界面層の厚さが１００〜１００００オングストロームで
あることを特徴とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項９】 請求項１記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、珪素相がホウ素、リン、アンチモンおよび
ヒ素から成る群より選ばれた元素を少なくとも１種と不
可避的元素を含有し、かつ電気抵抗率が０．０１〜１０
０Ω・cmであることを特徴とするスパッタリングターゲ
ット。 - 【請求項１０】 金属珪化物（化学論組成がＭＳｉ2 、
但しＭは金属）が連鎖状に結合して金属珪化物相が形成
され、珪素粒子が結合して形成された珪素相が上記金属
珪化物の間隙に不連続に存在する微細な混合組織を有
し、アルミニウム含有量が１ｐｐｍ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の製造方法におい
て、 I.金属粉末（Ｍ）とシリコン粉末（Ｓｉ）とをＳｉ／Ｍ
原子比で２を超えて４以下になるように混合して混合粉
末を調製する工程、 II. 成形用型内表面に塗布した離型剤の剥離を防止し、
離型剤に含まれる不純物が混合粉末中に移動することを
防止する隔壁板を配設した成形用型内に前記混合粉末を
充填し、高真空中で低温加熱して炭素および酸素を低減
する工程、 III.高真空中、高プレス圧力下にて加熱して金属珪化物
相の合成と焼結をする工程、および、 IV. 高真空中、高プレス圧力下にて共晶温度直下の温度
に加熱して緻密化焼結する工程、とを具備することを特
徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１０記載のスパッタリングター
ゲットの製造方法において、金属粉末（Ｍ）として最大
粒径１０μｍ以下の高純度金属粉末を使用するととも
に、珪素粉末（Ｓｉ）として最大粒径３０μｍ以下の高
純度珪素粉末を使用す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。 - 【請求項１２】 請求項１０記載のスパッタリングター
ゲットの製造方法において、金属粉末とシリコン粉末と
の混合粉末を脱酸素脱炭素処理した後に、反応溶融焼結
させて、シリサイド合成、および緻密化焼結を連続的に
行なう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。 - 【請求項１３】 請求項１２記載のスパッタリングター
ゲットの製造方法において、反応溶融焼結はホットプレ
ス法を用い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。
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