JP2005029862A - 薄膜形成用スパッタリングターゲット - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｍｏ合金膜を大面積に再現性良く形成できるスパッタリングターゲットを提供する。
【解決手段】 基板上にＭｏ合金膜を形成するためのスパッタリングターゲットであって、その組成が、Ｔｉを２〜５０原子％含有し、残部Ｍｏおよび不可避的不純物からなり、相対密度が９５％以上であり、かつ抗折力が３００ＭＰａ以上である薄膜形成用スパッタリングターゲットである。また、上記の薄膜形成用スパッタリングターゲットの金属組織は、結晶粒径が３００μｍ以下である。また、Ｍｏ、Ｔｉの単独相および拡散相からなる金属組織、またはＭｏ、Ｔｉで構成される拡散相からなる金属組織を有する薄膜形成用スパッタリングターゲットである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイ、薄膜センサ−、磁気ヘッド等の薄膜電子部品の電気配線、電極等に用いられる金属薄膜配線の形成に用いられるスパッタリングターゲットに関するものである。

ガラス基板上に薄膜デバイスを作成する薄膜トランジスタ型液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）や、セラミック基板上に素子を形成する薄膜センサ−等に用いる電気配線膜には、近年、低抵抗なＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の純金属膜またはそれらを主体とする合金膜が用いられるようになった。一般的にこれらの膜は、電気配線膜として要求される耐熱性、耐食性、密着性のいずれかがに劣るために、電気配線を形成するためのプロセスに十分耐えられないという問題点がある。

そこで、上記の問題点を解決するために、基板に対する下地膜やカバー膜として、高融点金属であるＣｒ、Ｍｏ、Ｔｉ等の薄膜を形成することが検討され、その中で耐熱性、耐食性、密着性、コスト面、さらに環境保全の視点からＭｏやＭｏ合金が広く用いられるようになってきている。例えば、液晶表示装置において、Ａｌ配線と積層するＭｏ合金膜として、ＭｏにＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂを添加する合金膜が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２８４３２６号公報

上述のＭｏ合金膜は、Ａｌ配線との積層膜として耐熱性やエッチング性に優れることは記載されているが、Ａｌよりさらに低抵抗なＡｇやＡｇ合金との密着性、さらにＡｇおよびＡｇ合金膜の抵抗値の上昇を抑制する下地膜、カバ−膜として優れた特性を有するＭｏ合金に関しては何ら開示されていない。

さらに、上記のような金属配線を用いる薄膜デバイスを高効率に生産するために、大きな基板を用いて一度に多数のデバイスを製造する方法が用いられている。例えば対角１２インチの大型ＬＣＤを製造するために、基板サイズが従来の３７０×４７０ｍｍから５５０×６５０ｍｍ、さらに６５０×８３０ｍｍへと大型化することで、一度にそれぞれ２枚、６枚、９枚のＬＣＤを製造することが可能となる。現在、金属配線を形成する方法としてはスパッタリング法が一般に用いられているため、これらの金属膜を形成するために用いられるスパッタリングターゲットも、その基板に高品質な膜を安定に形成するために継ぎ目のない大型一体品が要求され、その平面積は０．４ｍ^２を越え、さらに大型化がすすんでいる。これらの大型一体のタ−ゲット材を製造するには高密度、高強度な材料とする必要がある。しかし、高融点な金属であるＭｏ合金膜を安定的に得るためのＭｏ合金タ−ゲットについては何ら明らかになっていない。

本発明は、上記問題点に鑑み、Ｍｏ合金膜を大面積に再現性良く形成できるスパッタリングターゲットを提供することを目的とする。

本発明者は、Ａｇ、Ａｇ合金膜の下地膜やカバー膜として望ましいＭｏ合金膜を探索するために、Ｍｏに種々の添加元素を加えたＭｏ合金ターゲットを作成し、系統的にスパッタリングによりＭｏ合金膜を形成し、Ｍｏ−Ｔｉ合金が望ましいことを見出した。さらに、Ｍｏ−Ｔｉ合金膜を安定に形成するためのＭｏ−Ｔｉ合金タ−ゲット材について検討し、望ましい組織や機械的性質を見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲットは、基板上にＭｏ合金膜を形成するためのスパッタリングターゲットにおいて、その組成が、Ｔｉを２〜５０原子％含有し、残部Ｍｏおよび不可避的不純物からなり、相対密度が９５％以上であり、かつ抗折力が３００ＭＰａ以上である薄膜形成用スパッタリングターゲットである。

さらには、上記の薄膜形成用スパッタリングターゲットの金属組織は、結晶粒径が３００μｍ以下であることが好ましい。また、Ｍｏ、Ｔｉの単独相および拡散相からなる金属組織、またはＭｏ、Ｔｉで構成される拡散相からなる金属組織を有する薄膜形成用スパッタリングターゲットであることが望ましい。

またさらに、本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲットは、ガス成分を除き、Ｍｏ、Ｔｉの合計が９９．９質量％以上の純度を有するものであり、好ましくはガス成分であるＯ含有量が１０００ｐｐｍ以下、Ｃ含有量が５００ｐｐｍ以下である。

以上のように、本発明によれば耐食性に優れ、さらにＡｇやＡｇ合金膜との密着性に優れたＭｏ−Ｔｉ膜を大面積に再現性良く形成するために必要な大型のＭｏ−Ｔｉスパッタリングタ−ゲット材を安定に製造することが可能である。このため、薄膜電子部品の電気配線、電極等に用いられる金属薄膜配線の形成に有効であり、産業上の利用価値は高い。

本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲットは、Ｍｏを主体としたＴｉを含有するＭｏ合金ターゲットであり、有害なＣｒを含有せず、ＡｇやＡｇ合金膜の下地膜として高い耐熱性、耐食性および密着性を有する金属薄膜を得ることができる。本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲットの形態はその製造方法により種々あるが、スパッタリングターゲットとして要求される高密度、高強度、均一組織、高純度を得るために適した手法を用いることができる。例えば、低酸素な材料を得るために適した溶解法にて製造したインゴットを用いてターゲットとする手法や、均一組織を得やすい、粉末焼結法からなるターゲットとする手法が例示できる。

Ｍｏに添加する元素としてＴｉを選定した理由は、Ｍｏの耐食性を向上させる効果があるためである。さらにＴｉはＡｇ、Ｍｏの両者とも固溶域を有する元素であるため、低抵抗なＡｇまたはＡｇ合金膜の下地膜やカバー膜として、ＭｏにＴｉを添加することにより、密着性が向上する。さらに、結晶格子のミスフィット低減によりＡｇまたはＡｇ合金膜の抵抗値の増加抑制に効果が高いためである。

ここで、Ｔｉの添加量は２〜５０原子％が望ましい。２原子％未満では形成した膜の耐食性向上の効果が低く、５０原子％を超えるとエッチング性が低下してしまう。また、ＡｇおよびＡｇ合金膜の格子の整合を十分にとるにはＴｉの添加量は１０％以上が望ましい。１０％以下ではＡｇとの結晶格子のミスフィットが５％以上と大きくなるためである。
また、ＴｉはＡｇと同様にＣｕやＡｕとも固溶域を有する。このために、ＭｏにＴｉを添加したＭｏ−Ｔｉ合金膜はＣｕ、ＡｕやＣｕ、Ａｕを主体とする合金膜との密着性も向上するため、これらの膜の下地膜、カバ−膜として用いることが可能である。

上述のようにスパッタリングにより形成された膜の組成は、そのターゲット組成と相関が強く、上記組成のターゲットを用いることで、同様な組成の膜を形成することが可能であり、各種特性に優れた金属膜が得られる。

スパッタリングターゲットの相対密度は、薄膜を形成する際の生産性に関与するスパッタレートや、さらに重要な膜特性に影響するため、高い方が好ましい。種々検討の結果、相対密度が９５％未満ではスパッタレートが低下し、さらには形成した膜応力の増加や比抵抗の上昇を引き起こしてしまう。また、相対密度が９５％未満の場合は、ターゲット中に大きな欠陥が残存したり、その表面から内部まで繋がるポアの存在が懸念される。これら欠陥は、ターゲット製造工程の機械加工時にて部分剥離や割れの発生につながりターゲット製造の歩留低下、さらには加工油や洗浄液の内部への浸透等によるスパッタリング時の膜特性の低下を引き起こす。よって、本発明のスパッタリングターゲットでは、その相対密度は最低でも９５％が必要であり、望ましくは９８％以上が好ましい。

さらに、スパッタリングターゲットとしては、その強度は高い程良く、本発明のＴｉを所定量添加するＭｏ合金ターゲットの場合、３００ＭＰａ以上の抗折力とする必要がある。検討の結果、抗折力が３００ＭＰａ未満では、ターゲット製造工程での機械加工時や、冷却板であるバッキングプレートを貼り付ける際に生じる応力によって割れや表面剥離が発生し易くなる。また、スパッタリング時の表面加熱による熱応力で亀裂が発生し、安定したスパッタリングが行なえなくなる。

本発明のスパッタリングターゲットは、大型の液晶ディスプレイの金属膜形成に用いられるターゲットとして好適である。一般に高い生産性を得るために短時間で膜を形成する必要があるために、ターゲットにはスパッタリング時に高い投入電力が印加される。そして、この際の熱衝撃等に耐えるためにも強度が必要であり、最低でも３００ＭＰａの抗折力が必要である。望ましくは５００ＭＰａ以上である。

さらに、本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲットは、高密度、高強度であることに加え、その結晶粒径が３００μｍ以下であることが好ましい。スパッタリングターゲットは、使用されるとターゲット表面が“エロージョンエリア”と呼ばれる、削れた表面となる。そして、その表面形状は結晶粒の結晶方位の差によって凹凸状となり、結晶粒径が大きいほど凹凸は大きくなる。

エロージョンエリアに生じる凹凸は、使用するスパッタリング装置やその成膜条件もあいまって、異常放電の誘発が懸念される。また、凹凸の側面に付着したスパッタ粒子が剥がれ、パーティクルを発生することがあり、これは製造する薄膜デバイスに用いる膜厚や配線幅によっては、歩留の低下を引き起こす。この凹凸は結晶粒を微細化することで抑制できる。したがって、本発明のスパッタリングターゲットは、その結晶粒径が３００μｍ以下であることが好ましく、より望ましくは１００μｍ以下である。

本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲットは、Ｍｏ、Ｔｉの単独相と、これら元素から構成される拡散相とからなる金属組織とすることが好ましい。これらの２元素のスパッタリング率には大きな差はないため、各々が単独の金属として存在してもよいが、その粒界に拡散相を有する方が各々の元素の粒界が不明瞭となり、これがエロージョンエリアの凹凸を緩和し、パーティクルの発生を抑制する。

本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲットは、ＭｏとＴｉで構成される拡散相からなる金属組織とすることが可能である。ターゲットにおいては均一な組織が最も望ましいことに加え、これらのＴｉはＭｏより酸化され易いため、Ｍｏとの拡散相とすることで酸化を抑制し、ターゲット表面の酸化層の生成を抑制することが可能となる。これにより、ターゲットを使用する際の、安定した膜特性を得るために初期に行なうプリスパッタリング時間を短縮することが可能となり、生産性が向上する。

本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲットは、その高密度、高強度に加えて、スパッタリングにより得られる金属薄膜の特性を向上、安定化させるために、含まれる不純物はできる限り少ない方が好ましい。具体的には、ガス成分を除いた含有比にて、Ｍｏ、Ｔｉの合計が９９．９質量％以上の純度を有していることが好ましい。加えて、遷移金属であるＦｅを３００ｐｐｍ以下、Ｎｉを２００ｐｐｍ以下、アルカリ金属であるＮａ、Ｋ、Ｃａをそれぞれ５ｐｐｍ以下、放射性元素であるＵ、Ｔｈをそれぞれ１ｐｐｍ以下とすることが望ましい。

特に、現在の主流である非晶質Ｓｉ、さらに高精細な低温多結晶Ｓｉを用いた薄膜トランジスタ駆動の液晶ディスプレイに本発明のＭｏ合金ターゲットを用いる場合には、これらの半導体素子の接合リークを引き起こす遷移金属の低減が有効であり、Ｆｅは３００ｐｐｍ以下、Ｎｉは２００ｐｐｍ以下、さらには各々５０ｐｐｍ以下とすることが望ましい。また、α線を放出し半導体素子の誤動作を引き起こす放射性元素の低減も有効であって、Ｕ、Ｔｈは各々１ｐｐｍ以下、さらには０．１ｐｐｍ以下とすることが望ましい。加えて、ガス成分を除いた上記の純度も、９９．９％以上、さらには９９．９９％以上が望まれる。

さらに、本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲットは、そのスパッタリングにより得られる金属薄膜の特性をさらに向上、安定化させるために、膜の特性に関与するガス成分であるＯ（酸素）含有量を１０００ｐｐｍ以下、Ｃ（炭素）含有量を５００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。ターゲット中のＯが１０００ｐｐｍ超になると、そのスパッタリング装置の真空度や使用する基板の洗浄状態等の条件もあいまって、形成されたＭｏ合金膜のＯ、Ｃ含有量が増加し、抵抗値や膜応力が増加するとともに、エッチング性に影響を与える。このためターゲット中のＯ含有量は１０００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは３００ｐｐｍ以下、さらには１００ｐｐｍ以下と少ない方がより好ましいことは言うまでもない。同様にＣ含有量についても５００ｐｐｍ以下、さらには５０ｐｐｍ以下とすることで膜特性をより安定化させることができる。

本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲットは、その構成を達成できる範囲で、如何なる製造方法によってもよい。例えば、溶解法では真空誘導加熱溶解法や電子ビーム溶解法、プラズマ溶解法等が利用できる。これらの溶解法には以下のように、種々課題があるが、低酸素なインゴットを製造できる利点がある。

本発明に供されるＭｏ合金の場合は融点が高いため、真空誘導加熱溶解法では溶解が難しく、電子ビーム溶解法では蒸気圧差による組成ずれが生じ易い問題があるが、原料組成と溶解時間を制御することでＭｏ−Ｔｉ合金を得ることが可能である。さらに、溶解法では溶湯をインゴットにするための鋳型等が必要となり、その大きさにより製造できるターゲットの大きさに制限もある。また、高温で溶解した後に鋳型中で凝固させると、その冷却速度の差によりインゴットの表層と内部で組織の差が生じ易い問題があるが、均一組織、高強度を得るための鋳型形状等を適切に選定することで組織差の少ないインゴットの製造が可能である。

また、プラズマ溶解法を用いる方法もある。この場合、溶解素材を製造する工程がさらに必要となるが、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）や粉末焼結等で形成した仮成形体を溶解素材とすることが可能であり、溶融飛沫を堆積することでインゴットを製造できる。この場合は飛沫を逐次冷却するため、微細な組織を得ることが可能となる。

さらに、本発明のスパッタリングターゲットを得る方法としては粉末焼結法を用いることも可能である。焼結体を得る手法として、原料粉末は、最も簡単には、原料組成となるＭｏとＴｉの純金属粉末を所定の割合で混合する方法（すなわち、Ｍｏ粉末とＴｉ粉末を目的組成に混合する方法）がある。さらに、予め所定の組成に合金化した粉末を用いる方法（つまり、目的組成のＭｏ−Ｔｉ合金粉末を用いる方法）がある。

また、種々組成の合金粉末を所定の組成となるように混合する方法（例えば、Ｍｏ−５原子％Ｔｉ合金粉末とＭｏ−５０原子％Ｔｉ合金粉末を混合してＭｏ−１５原子％Ｔｉとする方法）、合金粉末と純金属粉末を所定の組成となるように混合する方法（例えば、Ｍｏ−ＴＩ粉末と純Ｍｏ粉末を目標組成に混合する方法）等、多くの組み合わせがあり、これらの粉末を焼結することで種々組成・組織のＭｏ合金ターゲットを製造することができる。

また、粉末焼結を行なう方法も、所定の組成に調整した粉末をカーボンモールドに入れてホットプレスする方法や、金属製のカプセルに入れて脱ガス、封止した後に熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）を行なう方法、さらに粉末を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）で加圧成形体としたものを焼結する方法がある。本発明の組成を有するスパッタリングターゲットに適したＭｏ合金は、ホットプレスの場合には加熱温度１０００〜１５００℃、面圧２０ＭＰａ以上、ＨＩＰの場合には加熱温度は９００〜１２００℃、圧力１００ＭＰａ以上の条件で焼結成形することで、相対密度９５％以上の焼結体を得ることが可能となる。

焼結方法により加熱温度範囲が異なるのは、ホットプレスの場合、圧力が低いために１０００℃未満では密度が向上せず、１５００℃を超えるとＴｉ成分がモールドであるカーボンと反応してしまうからである。また、ＨＩＰの場合には、１２００℃を超えると一般に容器として用いられる軟鋼やＦｅ合金製のカプセルと粉末成分間に反応が起こり、カプセルが溶解する可能性があるためである。また、混合した粉末を水素雰囲気等の還元性雰囲気中で過熱し焼結させることで、酸素や、本発明の構成に必要としない低融点金属等を低減することも可能である。

さらに、本発明のＭｏ合金スパッタリングターゲットを製造する場合、上述の溶解法や粉末焼結法で製造したインゴットや焼結体に熱間塑性加工を施すことも可能である。例えば金属薄膜を用いた薄膜配線を用いる、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの大型化に伴い、使用される基板サイズも大型化し、スパッタリングターゲットも大型化が必要である。熱間塑性加工により、容易に大型化を達成できるものである。

熱間塑性加工の方法はプレス、鍛造、圧延と種々方法がある。その際の加熱温度は、割れ等が発生しない安定した塑性加工を行なうために重要である。特に、本発明のＭｏに所定量のＴｉを加えたＭｏ合金においては、８００℃未満では塑性加工に必要な素材の伸びや絞り性が大幅に低下し、１２００℃を超えると引っ張り強度が低下してしまい割れが生じやすくなるため、８００〜１２００℃が適切である。熱間塑性加工の方法は、要求されるスパッタリングターゲットの大きさに合わせて選定すればよく、組み合わせてもよい。

また、熱間塑性加工時の塑性加工率やその後の熱処理により、熱処理再結晶組織を制御することで、より均一微細な組織を得ることも可能である。さらに、本発明の組成範囲にて、その組成によっては焼結体のままより、熱間塑性加工を施すことにより焼結体のボイドを潰すことでさらに高密度化を達成できるものもある。その際の塑性加工率は１０％以上が望ましい。焼結体中にボイドが残存した場合に１０％未満の加工率では、ボイドを潰すことができない場合が多く高密度化を行なうには不充分であるためである。また、加工率が１０％未満では素材の表面と内部の変形量が不均一な組織になりやすい。

さらに、熱処理により均一な再結晶組織を得るには、熱処理温度としては、８００〜１０００℃が望ましい。８００℃未満では再結晶化が十分に起こらず、１０００℃を超えると結晶粒が成長し粗大な粒となってしまうためである。このため、均一な組織を得るには熱処理温度としては８００〜１０００℃が望ましい。上記の方法を用いて、ボイドの消失、組織の均一化により高強度、高密度のターゲットとすることが可能となる。

次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
まず、下記した各種の製造方法で純金属およびＭｏ合金ターゲットを製造した。
［製法Ａ］
真空度３×１０^−３Ｐａの到達圧力の電子ビーム溶解装置を用いて直径１５０ｍｍのインゴットを製造し、切り出してターゲットを製造する方法を（ＡＥ）。プラズマ溶解により直径１００ｍｍのインゴットを作製し、同様に製造にする方法を（ＡＰ）とする。
［製法Ｂ］
所定の組成になるよう粉末を混合し、焼結する方法である。うち、カーボンのモールド中に挿入し、ホットプレスにより製造した焼結体から切り出す方法を（ＢＰ）とする。なお、そのホットプレスの面圧は３０ＭＰａとし、その温度はＭｏ合金においては１３００℃とした。一方、軟鋼製のカプセルに封入し、ＨＩＰ処理して製造した焼結体から切り出す方法を（ＢＨ）とする。なお、Ｍｏ合金においてそのＨＩＰ処理の圧力は１２０ＭＰａ、加熱温度は１０００℃とした。また、粉末を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）で加圧成形体としたものを焼結する方法を（ＢＳ）とする。なお、焼結の際には水素焼結炉を用いて、その加熱温度は１７００℃とした。

さらに、上記した製法Ａ、Ｂにおいては、その溶解法で製造したインゴット、または焼結体に鍛造、圧延の塑性加工を行なう方法は（Ｒ）を添え字に用いた。塑性加工の際には、加工性を向上させるために素材を加熱し、その温度はＣｒ、Ｍｏ、Ｔｉでは各々１２００℃、１０００℃、６００℃、Ｍｏ合金では８００〜１０００℃とした。その素材をカプセルに封入して塑性加工を行なった。
以上の各種製造方法にて板状のターゲット素材を作製し、機械加工により所定の大きさのターゲットを製造した。

表１に示す組成のタ−ゲットを種々の製造方法で作製し、スパッタリング装置に取り付けてガラス基板上に膜厚２０ｎｍ形成した。形成した後に温度８０℃の純水に３０分浸積した後膜表面の変色の有無を確認して耐食性の評価とした。また、同様に形成した膜厚４０ｎｍの膜を下地膜として、その上にＡｇ−Ｚｒ−Ｃｕ合金膜を２００ｎｍ形成した。その後、Ａｇ合金膜上にスコッチテ−プを貼り付けて斜め４５℃方向に引き剥がしＡｇ合金膜との密着性を評価した。膜が完全に剥がれた物を×、一部が剥がれたものを△、剥がれていないが欠陥が出た物を○、全く剥がれなかった物を◎とした。

耐食性評価を行うと純Ｍｏ膜と純Ｔｉ膜は変色し、Ｔｉ量が５０原子％越えたＭｏ−６０Ｔｉ合金膜も変色したが、純Ｃｒ膜およびＴｉを２〜５０原子％添加したＭｏ−Ｔｉ合金膜は変色しなかった。このため、純Ｃｒ膜および本発明のＭｏ−Ｔｉ合金膜で耐食性が良好である事がわかる。Ａｇ合金との密着性は、純金属の中では試料Ｎｏ．３の純Ｔｉ膜が良い。また、Ｍｏ合金ではＴｉを２原子％以上含んだＭｏ−Ｔｉ合金膜で密着性が良好で有ることがわかる。以上のことから耐食性、Ａｇ合金に対する密着性の良い下地膜はＭｏ−Ｔｉ合金であり、その添加量は２〜５０原子％であることがわかる。

次に、実施例１と同様の製造方法に従って、種々のＴｉ添加量のＭｏ−Ｔｉ合金の寸法８００×９００×厚み８（ｍｍ）の大型ターゲットを作製した。そのターゲットの組成、相対密度、抗折力、製造時のターゲット割れ発生の有無を確認し、その結果を表２に示す。

表２に示すように、製造方法によらず、密度が９５％未満でかつ抗折力が３００ＭＰａに達しないタ−ゲットは製造時に割れが発生していることがわかる。フラットパネルディスプレイの大きな基板に均一なＭｏ合金膜を形成するために必要な割れの発生のないタ−ゲットを安定に製造するには、９５％以上の高い密度と３００ＭＰａ以上の抗折力が必要であることがわかる。

次に、実施例２で作製したＭｏ合金ターゲットから組織観察用の試料として１５ｍｍ角、また、パ−ティクル評価用に直径２００φ×厚み６（ｍｍ）のターゲットを作製した。まず、試料を研磨して光学顕微鏡でミクロ組織を観察し、結晶粒径を測定した。そして、作製したターゲットをスパッタ装置に取り付け、投入電力２ｋｗ、Ａｒ圧力０．５Ｐａで６インチのＳｉウェハー上に厚み１００ｎｍのＭｏ合金膜を形成した。比抵抗が安定とした後、５０枚のＳｉウェハー上に成膜して得られたＭｏ合金膜に確認される０．３μｍ以上のパーティクル数を調査し、基板１枚当たりの平均値として換算した。ターゲットの結晶粒径と併せて、その結果を表３に示す。

表３から、ターゲットの結晶粒径が大きくなると、その形成される膜のパーティクル数が増加することが分かる。特に結晶粒径が３００μｍを超えると、０．３μｍ以上のパーティクルが大幅に増加するため、結晶粒径は３００μｍ以下にすることが望ましい。しかし、結晶粒が細かくても密度の低いターゲットの場合、多くのパーティクルが発生していることが分かる。よって、パーティクルの発生を抑制するには、高密度化と結晶粒の微細化の両方を実施する本発明のターゲットが有効であることが分かる。なお、パーティクルの発生を低減するには、結晶粒径は細かい方が望ましく、１００μｍ以下とすることでさらに低減することが可能である。

実施例３の試料Ｎｏ．１９のミクロ組織を図１に示す。粒径の小さな等軸結晶のＭｏの中に、不定形のＴｉの粒があり、その周囲をＭｏとＴｉの拡散層を有した組織であることがわかる。結晶粒径が細かいために、パ−ティクルの発生の少ないことが確認できている。

Ｔｉを３０原子％含有するＭｏ−Ｔｉタ−ゲットを実施例１に示す各種の製造方法で作成し、実施例２に示す方法と同様に相対密度、抗折力を測定した。さらに実施例３に示す方法で組織観察を行い、電子顕微鏡を用いて元素分布像を測定して組織構成を観察した。また、実施例３と同様にタ−ゲットを作製してパ−ティクルの評価を実施するとともに形成した膜の比抵抗を４端子法で測定し、比抵抗が安定するまでのプリスパッタ時間を調査した。その結果を表４に示す。

まず、相対密度が９５％未満のターゲットではプリスパッタ時間が長く、パーティクルの発生も多い。また、相対密度が９５％以上の場合であっても、単独の元素のみが各々存在する組織より、合金化された拡散層を有するターゲットの方がよりプリスパッタ時間が短く、パーティクルの発生も少ないことが分かる。以上のように、Ｍｏ−Ｔｉターゲットは、単独元素のみが存在する組織より部分的に合金化した拡散層を有する組織が望ましく、さらには、単独元素が存在せず合金化された組織とすることが望ましい。

実施例２で作成した試料Ｎｏ１６から試料を切り出し、ＧＤ−Ｍａｓｓ（グロー放電質量分析法）を用いて不純物分析を行い純度を求めた。その結果、ガス成分を除いた含有比としてのＭｏ、Ｔｉの合計質量比（純度）は９９．９６％であり、代表的な不純物である遷移金属Ｆｅは５０ｐｐｍ、Ｎｉは３０ｐｐｍ、アルカリ金属であるＮａは２ｐｐｍ、放射性元素であるＵは０．１ｐｐｍ以下であった。また、ガス成分である酸素は２５０ｐｐｍ、炭素は３０ｐｐｍであり、高純度な金属膜が要求される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）動作のＬＣＤ用としての純度を満足しており、これらの用途でも安定した動作の金属膜を形成できることが可能である。

本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲットの有する金属組織の一例を示す倍率１００倍のミクロ顕微鏡写真である。

Claims (6)

1. 基板上にＭｏ合金膜を形成するためのスパッタリングターゲットにおいて、その組成が、Ｔｉを２〜５０原子％含有し、残部Ｍｏおよび不可避的不純物からなり、相対密度が９５％以上であり、抗折力が３００ＭＰａ以上であることを特徴とする薄膜形成用スパッタリングターゲット。
2. 結晶粒径が３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成用スパッタリングターゲット。
3. Ｍｏ、Ｔｉの１種以上の単独相およびこれらの元素で構成される拡散相からなる金属組織を有することを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜形成用スパッタリングターゲット。
4. Ｍｏ、Ｔｉで構成される拡散相からなる金属組織を有することを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜形成用スパッタリングターゲット。
5. ガス成分を除き、Ｍｏ、Ｔｉの合計が９９．９質量％以上の純度を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の薄膜形成用スパッタリングターゲット。
6. Ｏ含有量が１０００ｐｐｍ以下、Ｃ含有量が５００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の薄膜形成用スパッタリングターゲット。