JP2907907B2 - スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法 - Google Patents

スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法

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    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、高融点金属シリサイド製スパッタリング用
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、配線材料等の薄膜形成に用いられる高
密度および高品質の高融点金属シリサイド製のスパッタ
リング用ターゲットとその製造方法に関する。
（従来の技術） 半導体装置の電極あるいは配線、特にMOS型LSIのゲー
ト電極としては、従来ポリシリコンが広く用いられてい
る。しかしながら、LSIの高集積化に伴い、ポリシリコ
ンでは未だ電気抵抗が大きく、そのため信号伝搬の遅延
が問題となってきている。
一方、近年、セルファラインによる素子形成を容易と
するため、ゲート、ソース、ドレイン電極材として高融
点材料が所望され、シリコンゲートプロセスとの互換性
のある高融点金属シリサイドが所望視されている。
このような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、高融点
金属シリサイド型のターゲットにアルゴンイオンを衝突
させて金属を放出させ、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。
従来、このような高融点金属シリサイド製ターゲット
は、W,Mo等の高融点金属粉（Ｍ）とシリコン粉（Si）と
を反応合成して得たMSi2をSiとともにホットプレスする
方法（特開昭61−141673号公報、特開昭61−141674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、特開昭61−179534号公報
等）により得られている。
（発明が解決しようとする課題） 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、Si相の占積率が８％（MSi2.2）〜25％（MS
i2.9）の範囲であり、MSi2相と比較して少ない。そのた
め、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相を行き渡させるのは、ホットプレス焼結に拠っ
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、
ポアの存在など欠陥のある不均一な組織を有するターゲ
ットとなり、板状ターゲットに中心部と縁部との間の組
成が異なるなど組成の場所的バラツキが大きくなる。
一方MSi2相の融点は高融点金属Ｍの種類によって大き
く異なる。例えばWSi2，MoSi2，TiSi2，TaSi2の融点は
それぞれ2165℃,2030℃,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Si相
とを共晶温度以下でホットプレス焼結するため、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
が不充分となる。
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、ターゲットの組成分布が
不均一であるため、シリサイド膜の組成が変動して安定
性がなく、しかも所望の膜組成が得られ難い。また、粒
子間の結合強度が弱く、ポアの存在するターゲットをス
パッタリングした場合、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、欠落する微細な粒子（パー
ティクル）が発生し、これが堆積しているシリサイド膜
中に混入するという問題がある。
またターゲットの表面部の仕上げが不充分なため、タ
ーゲットの機械的加工によって発生した微小なクラック
や欠落部分などの加工欠陥層が完全に除去されていない
場合や、ターゲットの研摩時において被研摩面に作用す
る砥石の荷重が過大となり、ターゲット表面部に残留応
力が作用している場合には、同様に加工欠陥層や応力残
留部においてパーティクルの発生が多くなり、膜中に混
入するという問題点がある。このために電極配線の抵抗
が増大したり、ショート不良が発生するなどの不具合を
引き起こし、その結果、製品歩留りが大幅に低下するな
ど深刻な問題を生起している。特に高密度集積回路等に
おいて、その集積度が4Mega,16Megaと上昇するに従っ
て、電極配線幅は減少するため、上記のような堆積膜中
に混入したパーティクルはショート不良率を急増させ
る。
一方、前述した後者の従来方法の場合においては、シ
リサイド仮焼結体の密度によっ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製する場合、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。
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。
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WSi2，MoSi2，TiSi2，Ta
Si2の電気抵抗はそれぞれ70,100,16,45μΩ・cmと小さ
い一方、Si相のそれは2.3×1010μΩ・cmと極めて大き
い。そのためMSi2相とSi相の境界には不純物拡散層も存
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、
マトリックスのSi相が連続相を形成しているので、低抵
抗のMSi2相を高抵抗のSi相が取り囲んだ状態となる。
したがって、このようなターゲットを用いてスパッタ
リした場合、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
なり、界面強度の弱いMSi2相粒子あるいはSi相の一部分
が脱落して微細な粒子（パーティクル）となって発生す
るのである。
このため、電気配線の抵抗が増大したり、ショート不
良が発生するなどの不具合を引起し、その結果、製品歩
留りが大幅に低下するなどの深刻な問題となっている。
また高融点金属とシリコンとの合金で形成した従来の
ターゲットを用いて最適デポジション条件でスパッタリ
ングを行ない、高融点金属シリサイド膜を基板上に形成
した場合、膜厚の分布はほぼ均一であるが、膜組成につ
いては基板中央部が周縁部より高融点金属リッチとな
り、MSiX組成は谷形分布を呈する。
そのため薄膜のシート抵抗は、谷形の分布を形成し、
基板面上における電気的な膜特性のばらつきが大きくな
る。
この基板面に形成した薄膜の組成分布が不均一になる
要因としては、高融点金属（Ｍ）とシリコン（Si）との
スパッタ放出角度分布が大きく相違すること、またアル
ゴン（Ar）原子によって散乱されるSi原子の量がターゲ
ットと基板との相対位置によって異なるためと考えられ
る。
また基板中央部における膜組成が高融点金属リッチと
なるために、膜応力が増大し、後工程の加熱酸化処理中
に薄膜が剥離し易くなる欠点がある。
このような膜組成分布の不均一は、磁界発生器の位置
や処理電圧などのデポジション条件を種々変更しても改
善することは困難である。
しかしながらターゲット自体の成分組成を、膜組成分
布とは逆の分布となるように構成することにより、スパ
ッタリングによっで形成する薄膜の組成分布を均一にす
ることが可能となるという着想を本発明者は抱いてい
た。
ところが、従来の製造方法においては、成分割合が連
続的に変化するような組成分布を有するターゲットを得
ることは極めて困難であり、その結果、形成する薄膜の
組成分布を均一化することも困難であった。
本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、
安定した均一な組成のシリサイド膜が形成できる組成を
備え、かつパーティクル発生を実質的に防止し、高品質
な高融点金属シリサイド製スパッタリング用ターゲット
ならびにその製造方法を提供することを目的としてい
る。
〔発明の構成〕
（課題を解決するための手段と作用） 発明の概要 本発明の高融点金属シリサイド製スパッタリング用タ
ーゲットは、粒状のMSi2相（但し、ＭはW,Mo,Ti,Zr,Hf,
NbおよびTaから成る群より選択された少なくとも１種以
上の高融点金属）と、マトリックス相としてのSi相との
混合組織を有するMSiXなる組成を有し、MSi相とSi相と
の境界に、所定厚さの界面層を形成したことを特徴とす
る。
また組成MSiXのＸ値を2.0以上4.0以下に設定するとよ
い。
さらにMSi2相とSi相との境界に形成する界面層の厚さ
を100〜5000Åに設定するとよい。
また組成式MSiXの場所的ばらつきをSi/M原子比で±0.
05以内とするとともに、密度比を99％以上に設定するこ
とにより、より安定したスパッタリング操作が可能とな
るとともに均質な薄膜を形成することができる。
またSi相がB,P,SbおよびAsからなる群より選ばれた元
素を少なくとも１種以上含有し、かつ電気抵抗率を0.01
〜１Ω・cmとすることによって、MSi2相とSi相間におけ
る電気抵抗の不整合が緩和されるため、スパッタ速度の
ばらつきが減少し、安定した膜組成が得られる。
さらに、ターゲットの表面部の粗さをRa（中心線粗
さ）で0.05μｍ以下、表面部に存在する圧縮残留応力を
5kg/mm2以下に設定することにより、ターゲット表面部
にクラックや欠落部分などの加工欠陥層が実質的に形成
されないことになり、加工欠陥層から剥離脱落するパー
ティクル量が減少し、高品質の薄膜を形成することがで
きる。
また、組成式MSiXで表わされる高融点金属シリサイド
から成る平板状のターゲットであり、ターゲット周辺部
から中央部に向って上記Ｘ値が増加する組成分布を有す
るように構成することによって、ターゲットの中央部分
におけるSiのスパッタ速度を周辺部と比較して相対的に
高めることが可能となり、従来のように周辺部と中央部
とにおける各成分のスパッタ速度の差異によって生じる
薄膜組成の不均一さを解消することができる。
さらに組成式MSiXのＸ値が2.0以上4.0以下の範囲内に
おいて連続的に変化するように設定することにより、MS
i2相とSi相との結合強度を損うことなく、ターゲットの
各領域におけるスパッタリング速度の変化をより滑らか
にすることができる。
また本発明に係るスパッタリング用ターゲットの製造
方法は、粒状のMSi2相（但し、ＭはW,Mo,Ti,Zr,Hf,Nbお
よびTaから成る群より選択された少なくとも１種以上の
高融点金属）Siマトリックス相に分散し、MSi2相とSi相
との境界に界面層が介在してなる組織を有する高融点金
属シリサイド製のスパッタリング用ターゲットを製造す
る方法であって、 （１）Ｍ粉末とSi粉末とをSi/M原子比で2.0〜4.0になる
ように混合して混合粉体を調製する工程、 （２）前記混合粉体を成形用型に充填し高真空中、高プ
レス圧下にて、急速加熱してMSi2相を合成する工程、お
よび （３）低真空中または不活性ガス雰囲気中、高プレス圧
力下にて、共晶温度直下の温度に加熱して焼結する工程
とからなることを特徴とする。さらに（２）の工程にお
いて成形用型に充填した混合粉体の中央部を急速加熱す
ることにより、周辺部からSiがこの中央位置の反応部に
流動拡散し、結果的にターゲット中央部がSiリッチであ
り、かつ周辺部が高融点金属リッチであるターゲットが
得られる。
また（２）の工程において、高融点金属（Ｍ）とSi粉
末とを混合して混合比率が異なる複数種類の混合粉体を
調製し、成形用型の中央部にSi含有量が大きい混合粉体
を充填する一方、外周部にSi含有量が小さい混合粉体を
充填することによって、ターゲットの中央部におけるSi
のスパッタ速度を周辺部と比較して相対的に高めること
ができる。
発明の具体的説明 本発明者らの知見によれば、前述した目的を充分満足
するターゲットを得るためには、次に列挙するような特
性を有していることが必要である。
粒径の揃ったMSi2相がSi相に分散した混合組織を有す
るMSiX（2.0≦X4.0）から成ること。
MSi2相とSi相およびMSi2相同士が強固に結合している
こと。
組成の場所的バラツキが±0.05（Si/M原子比）以下の
均一な組成であること。
密度比が99％以上であること。
ここでターゲットの主成分となる高融点金属（Ｍ）と
しては、Mo,W,Ti,Zr,Hf,NbおよびTa等の比抵抗の小さい
金属シリサイド薄膜を形成することができる金属が用い
られる。そしてこれらの金属は単独または２種以上併用
して使用される。
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。
本発明者らは、上記〜に示す特性を有するターゲ
ットを得るために鋭意研究を進めた結果、Ｍ粉末とSi粉
末の混合粉末をホットプレスにより反応溶融焼結し、シ
リサイド合成、焼結および緻密化を同時に行なうことに
より、1300℃以下のSi揮散が顕著になる全ての温度で高
融点金属（Ｍ）が全てMSi2化して焼結すること、粒状の
MSi2相の周囲を膜状のSi相が被覆あるいはMSi2粒子がSi
相の中に斑点状に浮かんだ均一な組織が得られること、
MSi2粒子とSi相の境界に不純度濃度の高い界面層が生成
して界面強度が向上し、電気抵抗の急激な変化がなくな
ること、共晶温度以上のSi相が溶融する温度でSi流動に
よるポアの消失と緻密化および MSi2相が粗大化することを見出し、本発明を完成させ
た。
すなわち本発明に係るスパッタリング用ターゲット
は、その組成式MSiXのＸ値が2.0≦Ｘ≦4.0となるよう
に、ＭとSiとの混合粉末でのSiモル量は、Ｍのそれの２
〜４倍に設定されて製造される。そのため大部分のＭ粉
末はSi粉末に囲まれ接触して均一に分布している。この
混合粉末を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MSi2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、Siの少ないＸ＝2.0の組
成でも粒状のMSi2相をSi相が被覆した組織に成る。その
ため、MSi2相とSi相あるいはMSi2相同士が拡散反応によ
り強固に結合すると共に、組成の場所的ばらつきが非常
に少なくなる。
また各相に含有している不純物が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。さらにSi相を溶融して流動させると、焼結体中
に残存している単独のポアは流動Siが埋めて緻密化が促
進すると共に、溶融Si中でMSi2相が移動合体してある程
度の大きさに成長し、粒径の揃ったMSi2相がSi相に分散
した均一組織の高密度焼結体に成ることを発見した。
本発明は、上記知見に基いて完成されたものである。
以下、本発明の構成をさらに詳細に説明する。
本発明の高融点金属シリサイド製ターゲットは、粒状
のMSi2相がSiマトリックス相中に分散した組織となる
が、これはMSiXの組成が2.0≦Ｘ≦4.0となるようにＭ粉
末または MSi2相粉末と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。
ここで組成MSiXを2.0≦Ｘ≦4.0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2.0
未満になると、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4.0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。
上記のMSi2合成時、Ｍ粒子とSi粒子の接触による発熱
反応によりMSi2が形成されるため、MSi2は粒状の形態と
なる。その大きさは、Ｍ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 MSi2相が形成される。粒径のバラツキが大きくなると、
このターゲットにより成膜したシリサイド膜の組成変動
が激しくなるので、なるべく粒径をそろえる必要があ
る。その粒径範囲としては、１〜150μｍであることが
好ましい。また、MSi2粒子の形状としては、球状である
ことが理想的である。これは、球状の方がSiマトリック
ス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。しかしながら、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MSi2粒子は凹凸部分が多いので、凝集が起こり
にくい還元条件で処理するか、粉末の混合時、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。
ここで化学的気相成長法（Chemical Vapor Depositio
n 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。
原料粉末のＭとSiには、必ず現状の製造プロセスでは
除去できない不純物やドープ剤（dope）が含まれてい
る。
特に半導体製造用ターゲットの原料となるＭ粉末、Si
粉末としては、一般にB,P,Sb,As等のドープ剤が混入し
たものが使用されている。このようなドープ剤が混入し
た原料でターゲットを形成すると、反応焼結時の温度に
よって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。この界面層の厚みは、ＭおよびSi粒子に
含有ろるドープ剤量によって異なるが、100〜5000Å程
度が好ましい。この界面層の厚さは、一般にマイクロオ
ージエ分光器（micro−Auger Emission Spectroscopy;
μ−AES）によって検出される。すなわち界面層を挟ん
だ２つの異種化合物相で形成されたターゲットに電子線
を照射してオージエ分析を行なうと、各化合物相に対応
したエネルギレベルを有する２本の水平直線状のスペク
トル基線と、その２本のスペクトル基線をつなぐ曲線状
のスペクトル曲線とが得られる。このスペクトル曲線が
表わされる範囲が界面層に相当する。したがって本発明
において界面層の厚さは、スペクトル曲線の変曲点にお
ける接線と、２本のスペクトル基線との交点間距離とし
て求められる。
この界面層が存在すると、MSi2とSi相の結合力は向上
し、MSi2相はSiマトリックス相から脱落しにくくなる。
また、低抵抗のMSi2相と高抵抗のSi相の境界に不純物濃
度の高い界面層が存在すると、電気抵抗の急激な変化の
ない組織となるので、スパッタリング時に異常な放電が
発生せず、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。
かかる界面層の厚みが5000Å超と過量になるために
は、Si相中に相当量のドープ剤を含んでいることが必要
であり、そのためシリサイド膜が不純物汚染することに
なり、かといってその厚みが100Å未満となると前記効
果が充分に期待できなくなる。
一方、ターゲットにおける組成の場所的ばらつきを小
さくすることによって、膜組成の変動を少なくし、安定
に均一組成のシリサイド膜を形成できるが、そのバラツ
キはSi/M原子比で±0.05以内であることが好ましい。
さらに、ターゲットの密度比はパーティクル発生量と
関係があり、低密度の場合、ターゲットにはポアが多く
存在し、この部分で異常放電が発生し易く、そのためタ
ーゲット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％異常であるこ
とが望ましい。
また本願発明者らは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、
B,P,Sb,Asのうち少なくとも１種以上を含有させかつ電
気抵抗を抑制した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
強度を有する組織となることを見い出した。
好適な一実施例によるスパッタリング用ターゲットは
上記知見に基づいて発明されたものであり、より詳しく
は、MSi2相（但し、ＭはW,Mo,Ti,Zr,Hf,NbおよびTaから
成る群より選択された少なくとも１種の高融点金属とSi
相の混合組織を有するMSiX（2.0≦Ｘ≦4.0）なる組成の
高融点金属シリサイドであって、Si相がB,P,SbおよびAs
からなる群から選ばれた元素を少なくとも１種以上含有
しかつ電気抵抗率が0.1〜１Ω・cmであることを特徴と
する。
ここで上記B,P,Sb,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。
この界面層の厚みは、Si相に含有するこれら元素の量
によって異なるが、100〜5000Å程度になる。
さらに、上記Si相の抵抗率を0.01Ω・cm未満にする
と、MSi2相とSi相との電気抵抗の不整合で局所的に不均
一なスパッタ速度となり安定した膜組成が得られず、か
といってその抵抗率が1.0Ω・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相の電気抵
抗率は0.01〜1.0Ω・cmの範囲に設定することが望まし
く、特に0.02〜0.2Ω・cmの範囲が好ましい。
また本発明者らは、スパッタリング中にターゲットか
らのパーティクルの発生は、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表面欠陥層、表面
状態、または残留応力などにも起因することを見出し
た。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
で高融点金属の二ケイ化物（例えばWSi2）とケイ素（S
i）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、不可避的に粉状チップが
加工面から飛散する。本発明者の知見によれば、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部的応力場に
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。したがって研削面には
研削状痕、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。
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。
本発明の好適な実施例に係るスパッタリング用ターゲ
ットは、上記知見に基づいて発明されたものであり、該
ターゲットの表面部の粗さを、Ra（中心線粗さ）で0.05
μｍ以下に設定して、機械的加工により発生する微小ク
ラックや欠落部分などの加工欠陥層が実質的に存在しな
いことをより好適な特徴としている。
ここで表面粗さRa（中心線粗さ）は、日本工業規格
（Japan Industrial Standard:JIS−B0601）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。
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。
このような、高融点金属シリサイドのような硬脆材料
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、加工面を凹凸の極めて小さな光沢面に仕上げるこ
とができる。こ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。
ここで上記メカノケミカルポリシングは、従来の砥石
による機械的研摩法と、化学薬品が被研摩材表面を微小
に侵食する作用を利用した化学的研摩法とを併用した高
精度の研摩方法である。
しかしながら、実際にシリサイド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
高融点金属シリサイドのターゲットに適用することより
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
は強度の相関関係を示し、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、加工面の表面粗さRa（中心線粗さ）が0.05μｍ以下
であることが特に好ましい。
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
不均一的に残ると、スパッタリング中に生ずる熱により
応力が再分布し、局部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5kg/mm2以下であること
が特に好ましい。
また本発明者らはターゲットを構成する各成分のスパ
ッタ放出角度分布の相違による薄膜組成の不均一を解消
するために、鋭意研究を進めた結果、高融点金属（Ｍ）
粉末と、シリコン（Si）粉末との混合体を使用してホッ
トプレス処理を行ない、シリサイド合成反応、焼結およ
び緻密化を同時に行なって焼結体を製造する場合におい
て、ターゲットを形成するための成形型の内部に上記粉
末混合体を充填し、その中央部を高圧条件下において急
速加熱することにより、高融点金属のジシリサイド相
（MSi2）を形成する反応が起こり、周辺部からSiがこの
中央位置に反応部に流動拡散し、結果的にターゲット中
央部がSiリッチであり、かつ周辺部が高融点金属リッチ
であるターゲットが得られることを確認した。。このタ
ーゲットは、周辺部がSiリッチであって中心部が高融点
金属リッチである従来のターゲットとは逆の組成分布を
有する。
また急速加熱処理における加熱速度を変化させること
により、組成が変化する領域の幅（組成勾配）を自在に
調整することができるという知見を得た。
すなわち上記成形型内に充填した粉末混合体に適当な
圧力を加えて中央部を急速加熱するとSiは軟化するとと
もにＭと反応して高融点金属のジシリサイド（MSi2）を
形成する。このMSi2を生成するジシリサイド合成反応
は、発熱反応であるため、Si粒子とＭ粒子とが接触した
ターゲット成形体の中央部分が局所的に昇温して一層軟
化し、流動し易くなるとともに、周辺部のSi粒子が中央
部の反応領域に拡散移動する。そのため、MSi2化しつつ
ある原料粒子の表面および周囲に他の原料粒子が凝集し
て、MSi2化がより進行する。
一方、多少軟化した多量の未反応Siおよび過剰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、シリサイド反応の開始点においては、MSi2
相の周囲に存在するSi相が多く、反応終了点に沿ってSi
相の量が減少する。
その結果、成形型の中央部においてSiリッチな組成と
なる一方、周辺部においては高融点金属リッチな組成を
有する領域が形成され、ターゲット全体でみると、ター
ゲットの周辺部から中央部に向ってSi含有量が連続的に
増加するという組成勾配を有するターゲットが得られ
る。
すなわち請求項８に係るスパッタリング用ターゲット
は、組成式MSiX（但し、ＭはW,Mo,Ti,Zr,Hf,NbおよびTa
から成る群より選択された少なくとも１種以上の高融点
金属）で表わされる高融点金属シリサイドから成る平板
状のターゲットであり、ターゲット周辺部から中央部に
向って上記Ｘ値が増加する組成分布を有する。
また組成式MSiXのＸ値が、2.0以上4.0以下の範囲内に
おいて連続的に変化するように設定することによりMSi2
相とSi相との結合強度を損うことなく、ターゲットの各
スパッタリング領域におけるスパッタリグ速度の変化を
より滑らかにすることができる。
さらに組成式MSiXで表わされる高融点金属シリサイド
から成り、上記Ｘ値が2.0以上4.0以下の範囲にあり、ス
パッタリングによりエロージョンされる領域の中央部か
ら外周側に向って上記Ｘ値が連続的に減少する組成分布
を設定してもよい。このような構成を採用することによ
りターゲットの中央部分におけるSiのスパッタ速度を周
辺部と比較して相対的に高めることが可能となり、従来
のように周辺部と中央部とにおける各成分のスパッタ速
度の差異によって生じる薄膜組成の不均一さを解消する
ことができる。
次に本発明の製造方法を具体的に説明する。
まず、前記製造方法の（１）の工程は、Ｍ粉末とSi粉
末とを組成がSi/M原子比で2.0〜4.0になるように配合、
混合する工程である。
原料粉末としてのＭ粉末とSi粉末は、高純度品を使用
する。特に電子工業用途に用いられる高品質のターゲッ
トを製造するためには、酸素不純物が少なく、U,Thなど
の放射性元素、Na,Kなどのアルカリ金属およびFe,Ni,Cr
などの重金属含有量は、特に少ない高純度の原料が望ま
れる。
原料Ｍ粉末とSi粉末とをSi/M原子比で2.0〜4.0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。
またSi配合量としては、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
の処理条件を考慮して経験的に定める。
原料Ｍ粉末と原料Si粉末の平均粒径は１〜30μｍのも
のを使用するが、Ｍ粉末の平均粒径はSi粉末のそれの1/
2以内であることが均一混合体を得るためのみならず、
より緻密な焼結体を得る上でも好ましい。
（２）の工程は、（１）の工程で調合した混合粉末を
後述の高真空中、高プレス圧力下にて、急速に加熱して
ジシリサイド相（MSi2相）を合成する工程である。
シリサイド合成は高真空中で行なわれ、そのときの真
空度は吸着ガスの放出を促進するため、５×10-4Torrで
あることが好ましい。ただし、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
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。
ホットプレス圧力は、焼結体の緻密化を促進するため
に必要であり、50〜500kg/cm2であることが好ましい。
プレス圧力が50kg/cm2未満であると、ポアが多く残存す
る低密度の焼結体となると共に、Si流動が不充分で不均
一な組織になる。
一方、プレス圧力が500kg/cm2を超えると、高密度の
焼結体とはなるが、成形型が破壊し易くなったり、高価
で入手困難となったりする。プレス圧力を加える時の温
度は、ガス放出の徹底を図るため、600℃〜800℃の温度
範囲が好ましい。
粉末混合体を加熱する速度は、合成した MSi2相を適度な大きさに制御するため、10℃／分〜50℃
／分であることが好ましい。加熱速度が10℃／分未満の
場合、MSi2相は非常に小さく、成膜時のスパッタ効率を
悪くする。一方、50℃／分を超えると、発熱量の急激な
増加によって、モールドおよび焼結体が破壊し易くな
る。また高温になるとSiの揮散損失による組成のズレが
次第に大きくなるので、適切な加熱温度は1350℃以下、
好ましくは1300℃以下である。ただし、高融点金属
（Ｍ）としてチタン（Ti）を使用する場合の温度は1250
℃以下である。
（３）の工程は、低真空中または不活性ガス雰囲気
中、高プレス圧力下にて、共晶温度直下の温度に加熱
し、MSi2相とSi相の界面の密着性を強化向上させる焼結
工程である。
焼結は1300℃以上の温度で行なわれるため、Siの揮散
が激しく成って組成のズレが大きくなるおそれがあるの
で、真空度をSiの揮散が発生しない10-3Torr以上にする
ことが好ましく、または高純度のArの不活性ガスを炉内
に導入することが好ましい。なお窒素ガス（N2）を使用
するとSi3N4を形成するので好ましくない。
プレス圧力はジシリサイド合成を行なう（２）の工程
の圧力と同等でよいが、焼結中に圧力を上げると、焼結
体にクラックが発生するので、シリサイド合成後にはプ
レス圧力は一定のまま保持する方が好ましい。
ホットプレス温度Ｔは共晶温度Tsの直下の温度、すな
わちTs−50≦Ｔ＜Tsの範囲に設定することが好ましい。
ここで高融点金属ＭとしてW,Mo,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、MSi2相とSi相との界面強度を
上げるための焼結に長時間を要する。一方、ＴがTs以上
になると、Si相が溶融し、プレス圧力が大きい場合、溶
融Siがモールドから流出し、組成がズレの大きな焼結体
となる。
また焼結時の保持時間は、0.5〜８時間が適切であ
る。0.5時間以下であると、ポアが多く残存し、充分な
界面強度を有した焼結体が得られず、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製造効率
が低下する。
より緻密化を図るためには、前記（３）の工程の後
に、次の付加工程を設けるとよい。
この付加工程は、Siの揮散を防止するため、ホットプ
レス内を10-3Torr以上の低真空度、または高純度Arガス
の雰囲気に保持し、低プレス圧力下にて、共晶温度直上
の温度に加熱してSi相を溶融状態とし、高密度化とMSi2
相の粗大化をする工程である。
この付加工程におけるプレス圧力は20〜50kg/cm2の範
囲に保持することが好ましく、20kg/cm2未満であると、
焼結体中の溶融Siの内圧によってフクレが発生し、50kg
/cm2を超えると、溶融Siの流出により、目標組成と異な
る焼結体となる。
また付加工程におけるプレス温度Ｔは共晶温度Tsの直
上の温度に設定することが好ましい。具体的にはTs＜Ｔ
≦Ts＋50の範囲である。Ｔ＜Tsであると、Si相が溶融し
ないので、ポア消失による緻密化およびMSi2相同士の合
体によるMSi2相の粗大化は期待できず、Ｔ≧Ts＋50であ
ると、MSi2相が再溶融して溶融量が増加してモールド外
に流出し易くなるので好ましくない。
但し、高融点金属ＭとしてTiを使用した場合の共晶点
における組成はTiとSiとの重量比率が78:22となり、溶
融Si量が他のW,Mo,Taに比べ多く、プレス圧力の制御に
より、Siの流出損失を抑制するのが困難であり、前記付
加工程を省略することが望ましい。
また他の好適な製造方法としては、（２）の工程にお
いて、成形用型に充填した混合粉体の中央部を加熱する
ことにより、高融点金属Ｍのジシリサイド相（MSi2）を
形成する反応が起こり、ターゲットの周辺部から中央位
置の反応部にSi成分が流動拡散し、結果的にターゲット
中央部がSiリッチであり、かつ周辺部が高融点金属リッ
チであるターゲットが得られる。
さらに他の好適な製造方法として（２）の工程におい
て、高融点金属（Ｍ）粉末とSi粉末とを混合して混合比
率が異なる複数種類の粉末混合体を調製し、成形型の中
央部にSi含有量が大きい粉末混合体を充填する一方、外
周部にSi含有量が小さい粉末混合体を充填することによ
り、ターゲット中央部がSiリッチであり、かつ外周部が
高融点金属リッチなスパッタリング用ターゲットが得ら
れる。
また成形型（モールド）内に混合比率（Si/M）が異な
る粉末混合体を充填配置する場合には、ターゲットのエ
ロージョンを受ける領域に対応する成形型の中央部に配
置する粉末混合体の混合比率（Si/M）を2.5〜4.0程度に
設定する一方、外周側に配置する粉末混合体の混合比率
（Si/M）は、2.0〜3.5程度に設定し、さらに両者の比率
差は1.0以下であることが望ましい。
これは、中央部および外周部における混合比率を上記
範囲に設定することによって、形成される金属シリサイ
ド薄膜の剥離が発生せず、しかも薄膜の電気抵抗値を低
く抑制できる範囲となるからである。また上記比率差に
設定することにより、薄膜組成の均一性が向上するため
である。
（実施例） 以下、実施例により、この発明の構成および効果をよ
り詳細に説明する。
実施例１〜14 平均粒径５μｍの高純度Ｍ粉末とB,P,Sb,Asをdopeし
た平均粒径15μｍの高純度Si粉末をSi/M原子比＝2.6〜
2.8で配合し、高純度Arガスで置換したボールミルで72
時間乾式混合した。この混合粉末を高純度黒鉛製ホット
プレス用モールドに充填後、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600℃の温度で
２時間脱ガスした。
次に、250kg/cm2のプレス圧力を加え、30℃／分の昇
温速度で1250℃まで加熱してジシリサイド（MSi2）を合
成後、炉内真空度を２×10-2Torrまで下げ、1320〜1380
℃で２時間焼結した。
得られた焼結体を研削研摩、放電加工してφ260×6tm
mのターゲットに仕上げた。
比較例１〜14 比較例１〜14として平均粒径５μｍで、ドープ剤を含
有しない高純度Ｍ粉末と平均粒径30μｍの高純度Si粉末
とを組成がSi/M原子比＝2.5〜2.6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 でホットプレスし、φ260×6tmmの従来構造によるター
ゲットを得た。
本実施例１〜14と比較例１〜14のターゲットについ
て、界面層の平均厚さ、密度比と組成比およびそれぞれ
のバラツキ、抗析強度を測定し、その結果を第１表にま
とめて示した。この表からも明らかなように、本実施例
１〜14のターゲットは、高密度で均一組成を有し、その
バラツキも非常に小さく、しかも高い抗析強度を示して
いることからMSi2相とSi相は拡散界面層により強固に結
合していることが判明した。また、実施例１〜14のター
ゲットの断面組織を光学顕微鏡により観察した。その結
果、サイズの揃ったWSi2粒子の回りをSi相が埋める均一
な組織を呈していた。
また実施例１〜14および比較例１〜14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、サファイア基板上にタングステンシ
リサイド膜を約3000Å堆積した。同一操作を10回行な
い、膜組成とそのバラツキ、粒径0.5μｍ以上のパーテ
ィクル混入量を測定し、その結果を第１表に併記した。
表からも明らかなように、膜組成は安定し、パーティク
ルの混入量も非常に少なかった。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わかった。
実施例15 ホットプレスで作製したシリサイド焼結体（タングス
テンシリサイド）をワイヤ放電加工によりφ258mm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SD270J55BW 6、砥石周速1200m/min、テーブル回転数1
2rpm、切込み速度10μm/minの条件で厚さ6mmまで研削加
工した。
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、研削面をレンズ研摩器を用い、ダイヤモンド砥粒
15μｍで60hr、砥粒３μｍで10hr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。
得られた加工面を走査型電子顕微鏡（SEM）で観察し
た結果、研削加工によって生じた研削条痕や脱落孔は残
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。
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。その結果を第２表に示す。なお、研削面の測
定結果も比較例15として第２表に併記した。
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、Poly・Si上にシリサイド膜を3000Å堆積し
た。この膜中に混入した粒径0.5μｍ以上のパーティク
ル量を測定し、その結果を第２表に示した。なお、研削
面のスパッタリング結果も比較例15として第２表に併記
した。第２表からも明らかなように、実施例15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。
実施例16 φ258mmのシリサイド焼結体を実施例15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1k
g/cm2、ポリシャ速度10m/minの条件で10hr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。
得られた加工面をSEM観察した結果、研削加工によっ
て生じた研削条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第
２表に示すが、比較例15として示した研削面に比べて表
面に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。
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、Poly・Si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第２表に
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。
実施例17 φ258mmのシリサイド焼結体を実施例15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20hr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。
得られた加工面をSEM観察した結果、研削によって発
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
は無歪表面と変らない状態となっていた。
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、Poly・Si上にシリサイド膜を形成後、膜中
に混入した直径0.5μｍ以上のパーティクル量を測定し
た結果、第２表に併記したように、パーティクルはほと
んど認められず、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。
実施例18 実施例18として平均粒径５μｍの高純度Ｗ粉末と平均
粒径15μｍの高純度Si粉末とを、原子比で表わした混合
比率（Si/W）2.8で配合し、高純度Arガスで内部を置換
したボールミルで72時間乾式混合し、均一な粉末混合体
を調製した。
次に上記粉末混合体を高純度黒鉛製ホットプレス用モ
ールドに充填後、真空ホットプレス装置内に装入し、５
×10-5Torrの真空中おいて600℃の温度で２時間脱ガス
した。
次に、250kg/cm2のプレス圧力を加え、粉末混合体の
中央部を30℃／分の昇温速度で1300℃まで加熱してタン
グステン・ジシリサイド（WSi2）を合成後、炉内真空度
を２×10-2Torrまで下げ、1380℃で２時間焼結した。
次に得られた焼結体を研削研磨、放電加工してφ260
×6tmmのターゲットに仕上げた。
比較例16 一方、比較例16として平均粒径30μｍのWSi2粉末と平
均粒径30μｍのSi粉末とを、混合比率（Si/W）が原子比
で2.8となるように均一に混合した後に、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 でホットプレスし、φ260×6tmmの従来製造法によるタ
ーゲットを得た。
このようにして得られた実施例18および比較例16のタ
ーゲットをマグネトロン・スパッタリング装置内に装着
した後、アルゴン圧力2.3×10-3Torrの減圧条件でスパ
ッタリングを行ない、５インチSiウエハ（基板）上にタ
ングステン・シリサイド薄膜を約3000Å堆積した。そし
て得られたシリサイド薄膜のシート抵抗ρSを四端子法
で測定した結果を第１図に示す。
第１図の結果から明らかなように実施例18のターゲッ
トを使用して形成したタングステン・シリサイド薄膜の
シート抵抗値ρSは、比較例16に示す従来のものと異な
り、基板中心部から外周側の全体にわたってほぼ一定値
になり、薄膜組成分布が均一化されることが実証され
た。
この結果から本発明に係るターゲットを、半導体装置
の電極配線の形成に採用すれば、特性値が均一な高品質
な製品を提供することができる。
実施例19 実施例19として平均粒径３μｍの高純度Mo粉末と平均
粒径15μｍの高純度Si粉末とを、原子比で表わした混合
比率（Si/Mo）2.8で配合し、実施例18と同様にボールミ
ルで72時間乾式混合して均一な粉末混合体を調製した。
次に成形型内に粉末混合体を充填後に、真空ホットプレ
ス装置内に装入した。
ホットプレス中の真空度が５×10-5Torrに到達後、60
0℃で２時間脱ガスし、次に250kg/cm2のプレス圧力を加
えながら粉末混合体の中央部を20℃／分の加熱速度で13
00℃まで加熱して、モリブデン・ジシリサイド（MoS
i2）を合成した後、真空度を２×10-2Torrまで下げ、13
90℃で２時間焼結した。
次に得られた焼結体を研削研磨、放電加工してφ260
×6tmmのターゲットに仕上げた。
比較例17 一方比較例17として平均粒径35μｍのMoSi2粉末と平
均粒径30μｍのSi粉末とを、混合比率（Si/Mo）が原子
比で2.8となるように混合した後、250kg/cm2のプレス圧
力下で1390℃×２時間ホットプレスし、φ260×6tmmの
従来製造法によるターゲットを得た。
実施例19および比較例17で得た、それぞれのターゲッ
トを使用したスパッタリングにより、５インチSiウエハ
（基板）上に厚さ約3000Åのモリブデンシリサイド膜を
形成した。
得られたモリブデンシリサイド薄膜のシート抵抗を実
施例18および比較例16と同様に、四端子法で測定し、第
２図に示す結果を得た。
実施例19のターゲットを使用して形成したシリサイド
薄膜のシート抵抗値は、比較例17に示す従来例の場合と
異なり、基板全体にわたってほぼ一定値となり、薄膜組
成が均一化されることが判明した。
実施例20 実施例20として平均粒径５μｍの高純度Ｗ粉末と平均
粒径15μｍの高純度Si粉末とを、原子比で表わした混合
比率（Si/M）2.6および3.0で配合し、それぞれ高純度Ar
ガスで内部を置換したボールミルで72時間乾式混合し、
混合比率が異なる２種類の粉末混合体を調製した。
次に高純度黒鉛製ホットプレス用モールド（内径280m
m）の中心から半径75mmまでの中央部に、混合比率3.0の
粉末混合体を充填する一方、上記中央部の外周側に、混
合比率2.6の粉末混合体を充填後、真空ホットプレス装
置内に装入し、５×10-5Torrの真空中おいて600℃の温
度で２時間脱ガスした。
次に、250kg/cm2のプレス圧力を加え、30℃／分の昇
温速度で1300℃まで加熱してタングステン・ジシリサイ
ド（WSi2）を合成後、炉内真空度を２×10-2Torrまで下
げ、1380度で２時間焼結した。
次に得られた焼結体を研削研磨、放電加工してφ260
×6tmmのターゲットに仕上げた。
比較例18 一方、比較例18として平均粒径30μｍのWSi2粉末と平
均粒径30μｍのSi粉末とを、混合比率（Si/M）が原子比
で2.7となるように均一に混合した後に、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 でホットプレスし、φ260×6tmmの従来製造法によるタ
ーゲットを得た。
このようにして得られた実施例20および比較例18のタ
ーゲットをマグネトロン・スパッタリング装置内に装着
した後、アルゴン圧力2.3×10-3Torrの減圧条件でスパ
ッタリングを行ない、５インチSiウエハ（基板）上にタ
ングステン・シリサイド薄膜を約3000Å堆積した。そし
て得られたシリサイド薄膜のシート抵抗を四端子法で測
定した結果を第３図に示す。
第３図の結果から明らかなように実施例20のターゲッ
トを使用して形成したタングステン・シリサイド薄膜の
シート抵抗値は、比較例18に示す従来のものと異なり、
基板中心部から外周側の全体にわたってほぼ一定値にな
り、薄膜組成分布が均一化されることが実証された。
この結果から本発明に係るターゲットを、半導体装置
の電極配線の形成に採用すれば、特性値が均一な高品質
な製品を提供することができる。
実施例21 実施例21として平均粒径３μｍの高純度Mo粉末と平均
粒径15μｍの高純度Si粉末とを、原子比で表わした混合
比率（Si/Mo）2.5および2.9で配合し、実施例20と同様
にそれぞれボールミルで72時間乾式混合して、混合比率
が異なる２種類の粉末混合体を調製した。次に内径280m
mのモールドの中心から半径75mmまでの中央部に混合比
率2.9の粉末混合体を充填する一方、上記中央部の外周
部に、混合比率2.5の粉末混合体を充填後に、真空ホッ
トプレス装置内に装入した。
ホットプレス中の真空度が５×10-5Torrに到達後、60
0℃で２時間脱ガスし、次に250kg/cm2のプレス圧力を加
えながら20℃／分の加熱速度で1300℃まで加熱してジシ
リサイド（MoSi2）を合成した後、真空度を２×10-2Tor
rまで下げ、1390℃で２時間焼結した。
次に得られた焼結体を研削研磨、放電加工してφ260
×6tmmのターゲットに仕上げた。
比較例19 一方比較例19として平均粒径35μｍのMoSi2粉末と平
均粒径30μｍのSi粉末とを混合比率（Si/Mo）が原子比
で2.7となるように混合した後、250kg/cm2のプレス圧力
下で1390℃×２時間ホットプレスし、φ260×6tmmの従
来製造法によるターゲットを得た。
実施例21および比較例19で得た、それぞれのターゲッ
トを使用したスパッタリングにより、５インチSiウエハ
（基板）上に厚さ約3000Åのモリブデンシリサイド膜を
形成した。
得られたモリブデンシリサイド薄膜のシート抵抗を実
施例20および比較例18と同様に、四端子法で測定し、第
４図に示す結果を得た。
実施例21のターゲットを使用して形成したシリサイド
薄膜のシート抵抗値は、比較例19に示す従来例のものと
異なり、基板全体にわたってほぼ一定値となり、薄膜組
成が均一化されることが判明する。
〔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用ターゲ
ットおよびその製造方法によれば、ターゲットの組成比
が厳密に制御され、スパッタリング時においてパーティ
クルの発生が少ない組織を備え、かつ緻密な高品質の高
融点金属シリサイド製ターゲットおよびその簡便な製造
工程を提供することができる。特に安定した均一な組成
を有するシリサイド膜を形成することが可能な高融点金
属シリサイド製ターゲットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例18および比較例16において製造
したスパッタリング用ターゲットを使用してスパッタリ
ングを行なった場合における基板中心からの距離と薄膜
のシート抵抗値との関係を示すグラフ、第２図は実施例
19および比較例17における基板中心からの距離と、薄膜
のシート抵抗値との関係を示すグラフ、第３図は本発明
の実施例20および比較例18における基板中心からの距離
と薄膜のシート抵抗値との関係を示すグラフ、第４図は
本発明の実施例21および比較例19における基板中心から
の距離と薄膜のシート抵抗値との関係を示すグラフであ
る。
フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平1−194344 (32)優先日 平１(1989)７月28日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平1−194346 (32)優先日 平１(1989)７月28日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 川口 達三 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 三橋 和彦 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 水谷 敏昭 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 (56)参考文献 特開 昭63−219580（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/203,21/285 C08B 35/00 - 35/84

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】粒状のMSi2相（但し、ＭはW,Mo,Ti,Zr,Hf,
    NbおよびTaから成る群より選択された少なくとも１種の
    高融点金属）と、マトリックス相としてのSi相との混合
    組織を有するMSix（但し、2.0≦ｘ≦4.0）なる組成を有
    し、MSi2相とSi相との境界に不純物やドープ剤が濃縮さ
    れた界面層を形成した高融点金属シリサイドから成るス
    パッタリング用ターゲット。
  2. 【請求項２】MSi2相とSi相との境界に形成する界面層の
    厚さが100〜5000Åである請求項１記載のスパッタリン
    グ用ターゲット。
  3. 【請求項３】組成式MSixの場所的バラツキがSi/M原子比
    で±0.05以内であるとともに、密度比が99％以上である
    請求項１記載のスパッタリング用ターゲット。
  4. 【請求項４】Si相がB,P,SbおよびAsから成る群より選ば
    れた元素を少なくとも１種以上含有しかつ電気抵抗率が
    0.01〜１Ω・cmであることを特徴とする請求項１記載の
    スパッタリング用ターゲット。
  5. 【請求項５】表面部の粗さがRa（中心線粗さ）で0.05μ
    ｍ以下である請求項１記載のスパッタリング用ターゲッ
    ト。
  6. 【請求項６】表面部に存在する圧縮残留応力が5kg/mm2
    以下である請求項１記載のスパッタリング用ターゲッ
    ト。
  7. 【請求項７】組成式MSixで表わされる高融点金属シリサ
    イドから成る平板状のターゲットであり、ターゲット周
    辺部から中央部に向って上記Ｘ値が増加する組成分布を
    有する請求項１記載のスパッタリング用ターゲット。
  8. 【請求項８】組成式MSixのＸ値が2.0以上4.0以下の範囲
    内において連続的に変化するように設定したことを特徴
    とする請求項１記載のスパッタリング用ターゲット。
  9. 【請求項９】組成式MSixで表わされる高融点金属シリサ
    イドから成り、上記Ｘ値が2.0以上4.0以下の範囲にあ
    り、スパッタリングによりエロージョンされる領域の中
    央部から外周側に向って上記Ｘ値が連続的に減少する組
    成分布を有する請求項１記載のスパッタリング用ターゲ
    ット。
  10. 【請求項１０】粒状のMSi2相（但し、ＭはW,Mo,Ti,Zr,H
    f,NbおよびTaから成る群より選択された少なくとも１種
    の高融点金属）がSiマトリックス相に分散し、MSi2相と
    Si相との境界に不純物やドープ剤が濃縮された界面層が
    介在してなる組織を有する高融点金属シリサイド製のス
    パッタリング用ターゲットを製造する方法であって、 （１）Ｍ粉末とSi粉末とをSi/M原子比で2.0〜4.0になる
    ように混合して混合粉体を調製する工程、 （２）前記混合粉体を成形用型に充填し、５×10-4Torr
    以下の高真空中および50〜500kg/cm2の高プレス圧下に
    て、急速加熱してMSi2相を合成する工程、および （３）10-3Torr以上の低真空中または不活性ガス雰囲気
    中、50〜500kg/cm2の高プレス圧力下にて、共晶温度直
    下の温度に加熱して焼結する工程とから成ることを特徴
    とする高融点金属シリサイド製スパッタリング用ターゲ
    ットの製造方法。
  11. 【請求項１１】MSix組成の場所的ばらつきがSi/M原子比
    で±0.05以内であり、密度比が99％以上であることを特
    徴とする請求項10記載のスパッタリング用ターゲットの
    製造方法。
  12. 【請求項１２】（２）の工程において、成形用型に充填
    した混合粉体の中央部を急速加熱することを特徴とする
    請求項10記載のスパッタリング用ターゲットの製造方
    法。
  13. 【請求項１３】（２）の工程において、高融点金属Ｍ粉
    末とSi粉末とを混合して混合比率が異なる複数種類の混
    合粉体を調製し、成形用型の中央部にSi含有量が大きい
    混合粉体を充填する一方、外周部にSi含有量が小さい混
    合粉体を充填することを特徴とする請求項10記載のスパ
    ッタリング用ターゲットの製造方法。
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