JPH0371510B2 - - Google Patents
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Description
薄膜を成膜する際に用いるスパツタターゲツトに
関し、更に詳しくは、前記薄膜の膜厚を均一にす
ることができ、それゆえ薄膜内における膜抵抗の
バラツキを小さくすることができるスパツタター
ゲツトに関する。 (従来の技術) 例えばMOS型LSIのゲート電極を形成する場
合には、LSIチツプの表面に高融点金属などの導
電性薄膜が成膜される。成膜方法としては、通
常、スパツタ法が適用されている。 この場合、ターゲツトは成膜すべき薄膜の種類
との関係で各種の態様がとられている。 例えば、薄膜を溶解法によつて製造された単一
の金属で成膜する場合、ターゲツトとしてはその
溶解法によつて製造された金属から成り全体形状
が円板状、角板状など各種形状の単体ブロツクを
用いるか、又はその金属で楔状のユニツト体を製
作しそのユニツトを複数個組合せて全体形状が円
板状、角板状など各種形状である組合せブロツク
にして用いている。 また、薄膜をシリサイドのような合金で成膜す
る場合は、全体がその溶解法によつて製造された
合金で構成される円板状、角板状など各種形状の
合金ブロツクを用いるか、又は、その溶解法によ
つて製造された合金を構成する各成分金属でそれ
ぞれ楔状あるいは角棒状の単体ブロツクを製作し
これら単体ブロツクを適宜に組合せて全体が円板
状、角板状など各種形状である組合せブロツクに
して用いている。 (発明が解決しようとする問題点) ところで、スパツタ法において重要な問題は、
成膜された薄膜の膜抵抗(シート抵抗、Ω/□)
がある基準値を超えてはならず、また成膜された
全体の薄膜の各表面部分でシート抵抗を測定した
場合、それら測定値間のバラツキが小さいことで
ある。ここにおいて、シート抵抗の測定は、通常
4深針法に基づいて行なつている。 本発明は、このシート抵抗を目的とする基準値
以下に容易に管理することができ、しかも測定個
所の相違によるシート抵抗のバラツキが小さい薄
膜を成膜することができるスパツタターゲツトの
提供を目的とする。 [発明の構成] (問題点を解決するための手段・作用) 本発明者らは上記目的を達成するために、ター
ゲツトそれ自体、シート抵抗のバラツキの原因に
ついて検討を加えた。その結果、次のような事実
を見出した。 すなわち、まず成膜された薄膜のシート抵抗値
は膜厚によつて変動するという事実である。した
がつて、薄膜の膜厚がその薄膜の場所によつて異
なる場合は、当然、薄膜のシート抵抗にバラツキ
が生ずることになる。 また、ターゲツトに関する検討からは次の事実
を見出した。 すなわち、ターゲツトを構成する金属、合金の
結晶粒の大きさや結晶方位が異なるとそこからス
パツタされる量も異なるという事実、換言すれ
ば、ターゲツト上方に配設されている素子に成膜
される薄膜の厚みは、ターゲツトを構成する金
属、合金の結晶粒の大きさや結晶方位によつて影
響を受けるという事実である。ただし、ターゲツ
トを構成する金属、合金が単結晶である場合には
ターゲツトの結晶方位が一定となるので成膜され
る薄膜の厚みは影響を受けない。 したがつて、仮にターゲツトが円板状あるいは
角板状の溶解法によつて製造された単体又は合金
ブロツクであつて、それを構成する金属又は合金
の結晶粒の大きさが前記ブロツク内で場所により
異なる場合は各場所からのスパツタ量は均一でな
いので、成膜された薄膜においても場所によつて
その膜厚が異なることになる。また、ターゲツト
が組合せブロツクであつた場合は、楔状あるいは
棒状のそれぞれのブロツク内における結晶粒の大
きさの相違に基づくスパツタ量のバラツキ、更に
はブロツク相互間におけるスパツタ量の相違など
の影響で成膜された薄膜の膜厚はその場所によつ
て様々に異なつてくる。 このような知見に基づき、本発明者らはターゲ
ツトの結晶粒の大小とシート抵抗値のバラツキの
関係につき鋭意研究を重ねた結果、結晶粒が小に
なるほどシート抵抗値のバラツキも小さくなり、
とりわけ、結晶粒の平均が1mm以下で、かつ、
1μm以上の金属、合金で構成されたターゲツト
の極めて有用であるとの事実を見出して本発明の
ターゲツトを開発するに至つた。 すなわち、本発明のスパツタターゲツトは、溶
解法によつて製造された金属又はこれらの合金か
ら成る単体ブロツク;複数個の該単体ブロツクを
組合せて成る組合せブロツク;あるいは前記単体
ブロツクとシリコンブロツクとを組合せてなる組
合せブロツクのスパツタターゲツトであつて、該
金属又は該合金の結晶粒の大きさが平均値で1mm
以下、1μm以上であることを特徴とする。 本発明のスパツタターゲツトにおいて、ターゲ
ツトを構成する金属としては、Mo,W,Ta,
Nb,Ti,Ni,V,Cr,Alをあげることができ、
また合金としては、前記各金属の2種以上を適宜
に組合せて調整した合金をあげることができる。 これらの金属又は合金は、その結晶粒の大きさ
が平均して1mm以下、1μm以上となるように後
述のようにして調製される。結晶粒の大きさの平
均値が1mmより大きい場合は、そのターゲツトか
らのスパツタ量が場所によつて変動しはじめ、そ
の結果、成膜された薄膜のシート抵抗のバラツキ
が大きくなる。一方、平均値が1μmより小さい
と、結晶粒自体がスパツタされ、成膜された薄膜
のシート抵抗のバラツキが同様に大きくなる。好
ましくは、平均値が0.5mm以下、特に好ましくは
平均値が0.1mm以下にする。 結晶粒の大きさの平均値は、顕微鏡視野中の結
晶粒の数をカウントして、結晶粒一個の平面面積
を算出し、ついで粒1個当りの平均直径を算出す
る。単位面積あたりの結晶粒の数(NA)は次の
様にして測定できる。 金属組織の顕微鏡写真において、ある円の面積
のA中に完全に含まれる結晶粒の数(NW)と一
部分が含まれる結晶粒の数(Ni)とを数える。
この場合十分な数の結晶粒(例えば30個以上)が
円の内に含まれていることが望ましい。このとき
結晶粒の総数(NT)は NT=NW+1/2Ni で与えられる。したがつてNAはNA=NT/Aによつ
て与えられる。ついで、A/NAで粒1個当りの
平均面積が算出される。この平均面積の直径が平
均粒径となる。 本発明のターゲツトは次のようにして製造する
ことができる。 所定の金属又は所定組成の合金をEB(エレクト
ロンビーム)溶解法、アーク溶解法のような真空
溶解法で溶解する。ついで、融液を冷却して所定
形状のインゴツトにしたのち、これに鍛造加工、
圧延加工を施して円板状、角板状、楔状、角棒状
など所定の単体ブロツクに加工する。 鍛造、圧延の過程で、適用する加工率を適宜選
定することにより、ターゲツトを構成する金属又
は合金の結晶粒の大きさを調節することができ
る。例えば、M0ターゲツトの場合、インゴツト
から単体ブロツクまでの過程における加工率は50
%以上であることが目的粒径を得る点で好適であ
る。 これは、鍛造、圧延加工により、単体ブロツク
内の結晶粒はインゴツトの長さ方向に伸びて繊維
状組織となるが、かかる加工に伴つてインゴツト
内には歪が蓄積され、この歪を核として引き続く
再結晶温度以上での熱処理により再結晶粒が生成
し、インゴツト内で微細な結晶粒となるからであ
る。 最後に、加工済みの単体ブロツクにその再結晶
温度以上の温度で熱処理を施してターゲツトの単
体ブロツクが得られる。 以上のようにして製造した角板状の単体ブロツ
クあるいは第1図に示す円板状の単体ブロツクは
そのままの状態で、また楔状あるいは角棒状の単
体ブロツクの場合はそれらを適宜に組合せて第2
図に示す円板状あるいは第3図に示す角板状の組
合せブロツクにしてスパツタ装置に実装すればよ
い。 (発明の実施例) 実施例1,2、比較例1,2 M0焼結体をEB溶解法で溶解し、得られた融液
から4個のM0インゴツトを調製した。ついで、
この各インゴツトをそれぞれ異なる加工率で鍛造
および圧延加工をし、再結晶化熱処理を施して結
晶粒の異なる円板状のターゲツトを製造した。加
工率は実施例1のものが約90%、実施例2のもの
が約70%、比較例1のものが約45%及び比較例2
のものが約30%であつた。 これらのターゲツトを用いて、直径5インチの
Siウエハ上に厚み3000ÅのM0薄膜を形成してLSI
チツプ350枚を製造した。得られた薄膜のシート
抵抗を全て測定し、その平均値を求めた。あわせ
て、LSIチツプの歩留りを算出した。 更にシート抵抗の最高値、シート抵抗の最小値
及び平均値から、次式: 最高値−最小値/平均値×100(%) に基づいて、各薄膜におけるシート抵抗のバラツ
キを算出した。以上の結果を一括して表1に示し
た。 実施例3、比較例3 第2図に示すようなM0単体ブロツクと単結晶
Siからなる単体ブロツクとを交互に組合せた形状
のスパツタターゲツトを用意した。M0単体ブロ
ツクは、M0粉末を所定圧力で成形した成形体を
水素雰囲気中で焼結した焼結体を素体として用
い、この素体を電子ビーム溶解して得たインゴツ
トを塑性加工し、加工後焼鈍を施したものであ
る。塑性加工は、押出加工、鍛造加工及び圧延加
工であり、いずれも熱間(1100〜1200℃)で行な
い、加工率は、実施例3のものは約75%、比較例
3のものは、約35%であつた。このようにして得
られたM0単体ブロツクに機械加工を施して楔状
とし、同じく楔状に加工した単結晶Siの単体ブロ
ツクとを組合せてスパツタターゲツトとした。こ
のスパツタターゲツトを用い、前記実施例と同様
のスパツタリングを行なつた。この結果を表1に
示す。
塑性加工及び機械加工を施して得られた第1図に
示すパツタターゲツトを用い、スパツタリングを
行なつた。この結果を表2に示す。
タターゲツトは、成膜される薄膜におけるシート
抵抗のバラツキを小さくすることができ、したが
つて高い歩留りでLSIチツプを製造することがで
きるのでその工業的価値は大である。
トの全体形状についての一例を示す斜視図であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 溶解法によつて製造された金属又はこれらの
合金から成る単体ブロツク;複数の該単体ブロツ
クを組合せて成る組合せブロツク;あるいは前記
単体ブロツクとシリコンブロツクとを組合せてな
る組合せブロツクのスパツタターゲツトであつ
て、該金属又は該合金の結晶粒の大きさの平均値
が1mm以下、1μm以上であることを特徴とする
スパツタターゲツト。 2 単体ブロツクあるいは複数の単体ブロツク同
士又は単体ブロツクとシリコンブロツクとを組合
せてなる組合せブロツクの全体形状が円板状又は
角板状である特許請求の範囲第1項記載のスパツ
タターゲツト。 3 構成金属が、Mo,W,Ta,Nb,Ti,Ni,
V,Cr,Alの少なくとも一つである特許請求の
範囲第1項記載のスパツタターゲツト。
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