JPH10110265A

JPH10110265A - 金属シリサイドタ−ゲット材

Info

Publication number: JPH10110265A
Application number: JP8359213A
Authority: JP
Inventors: Eiji Hirakawa; 英司平川
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1996-08-13
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-04-28
Anticipated expiration: 2016-12-27
Also published as: JP3386677B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小粒径のパーティクルの発生を効果的に抑え
ることが可能な新規な金属シリサイドターゲット材を提
供する。【解決手段】金属シリサイドと遊離シリコンからなる
組織を有し、理論密度に対するターゲット材の真密度の
比である相対密度が１００％を超え、ターゲット材組織
中の遊離シリコン部のビッカース硬度が１１００未満あ
るいは転位の確認されない領域が１μｍ以上であるター
ゲット材組織に調整する。またターゲット材表面の引っ
かき試験のアコースティック・エミッションにより特定
される引っかき破壊荷重が５０Ｎ以上であることが望ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスに
使用される電極形成あるいは配線形成等に使用される金
属シリサイドターゲット材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のＬＳＩの高集積化に伴い、ＬＳＩ
の電極および配線としてタングステンシリサイドあるい
はモリブデンシリサイド膜等に代表される金属シリサイ
ドの膜が用いられている。これらのシリサイド膜を形成
する方法としては、スパッタリング法、化学蒸着法等が
使用されており、特に膜の生産性、再現性および作業の
安全性から、スパッタリング法が主流となっている。こ
のスパッタリング法は、金属とシリコンで構成されるタ
ーゲット材を用いて、アルゴン等の不活性ガスイオンを
ターゲット材表面に衝突させ、放出される微細な粒子を
薄膜として形成させる方法である。具体的なターゲット
材組成としては、化学量論的な金属シリサイドＭＳｉ₂
の組成を用いると、形成する金属シリサイド膜に大きな
応力がかかるため、シート抵抗が増大しない範囲で化学
量論組成よりもシリコンを高めた組成のターゲット材が
通常使用されている。

【０００３】また、上述したターゲット材においては、
使用中の割れの発生を防止する目的、薄膜の均一性、低
抵抗性などを確保する目的、あるいはスパッタ時の局部
放電によりパーティクルが発生するのを防止する目的の
ために、高密度で不純物の少ないターゲット材を製造す
る方法が検討されている。例えば、特開昭６１−１４５
８２８号公報では、高純度高融点金属粉末と高純度シリ
コン粉末を混合、加圧成形、加熱焼結して焼結体を得た
後、電子ビーム溶解してシリサイド溶解品を得る方法が
開示されている。また、特開昭６１−１４１６７３号公
報あるいは特開昭６１−１４１６７４号公報では、モ
リブデン粉末あるいはタングステン粉末を混合後、成
形、シリサイド化の後にペレットを粉砕し、ホットプレ
スによる焼結体を得る方法によって高密度ターゲット材
を得ている。

【０００４】また、特開昭６３−２１９５８０号公報に
記載されるように、組織の微細化のために、モリブデン
やタングステン等の高融点金属粉末とシリコン粉末とを
真空中でシリサイド反応させ、得られた仮焼体を熱間静
水圧プレスする方法も提案されている。また、特公平６
−４１６２９号公報に記載されるように、パーティクル
の低減に炭素量が関係することに着目して、金属粉末と
シリコン粉末の混合粉末を作製した後、炭素および酸素
を低減するために高真空中で加熱して炭素および酸素を
低減する工程を付加する方法も開示されている。また、
本出願人は、特開平８−４９０６８号公報に記載したよ
うに、密度向上のために仮焼体を１２００℃から１４０
０℃、１１０ＭＰａ以上という高温度、高圧力で焼結
し、相対密度を１０１％以上にした方法を提案してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した高密度化、不
純物の低減および組織の微細化は、モリブデンシリサイ
ドあるいはタングステンシリサイド等の金属シリサイド
ターゲット材のパーティクルの低減のためにそれぞれ有
効な方法である。しかし、近年のＬＳＩの高集積化は著
しく、配線などに要求される薄膜の幅がサブミクロンに
なってきており、これに伴い、従来問題にならなかった
より細かいパーティクルについても問題視されるように
なってきた。本出願人が提案した上述した特開平８−４
９０６８号公報に記載される方法でターゲット材を製造
しパーティクルの発生量を調査したところ、０．３μｍ
以上のパーティクルは大きく低減されることを確認し
た。しかし、さらに厳しい０．２μｍ以上のパーティク
ル発生個数で評価すると、まだ十分に低減できない場合
があることが判明した。本発明は、上述した要求に答え
るべく、特に小粒径のパーティクルの発生を効果的に抑
えることが可能な新規な金属シリサイドターゲット材を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、シリコンと
金属Ｍとの原子比Ｓｉ／Ｍが２以上、実質的に化合物で
ある金属シリサイドと遊離シリコンからなる組織を基本
構成とするターゲット材に対して、ターゲット材の高密
度化によるパーティクルの抑制する手法のみでは、小粒
径のパーティクルの発生を抑えるのに十分ではなく、高
密度化に加えた新しい手段が必要であると考え、ターゲ
ット材組織とパーティクルの発生との関係について詳細
に検討した。その結果、小粒径のパーティクルの発生
は、上述したターゲット材を構成する組織の歪みや転位
等の内部状態、特に遊離シリコンの内部状態に依存する
ことを突き止めた。そして、本発明者はまず、遊離シリ
コンの内部状態を反映する特性として、遊離シリコン部
の硬さに着目し、遊離シリコン部の硬さを下げることに
より、小粒径のパーティクルの抑制が可能であることを
見いだし本発明に到達した。

【０００７】すなわち、本発明はターゲット材が化学量
論的な高融点シリサイドＭＳｉ₂および純シリコンＳｉ
で構成されると仮定して計算された理論密度に対するタ
ーゲット材の真密度の比である相対密度が１００％を超
え、ターゲット材組織中の遊離シリコン部のビッカース
硬度が１１００未満である金属シリサイドターゲット材
である。

【０００８】また、本発明者は遊離シリコンの内部状態
を直接あらわす指標として、遊離シリコン部の組織中に
存在する転位の密度に着目した。そして遊離シリコン組
織中に確認される転位を低減することが小粒径のパーテ
ィクルの低減に有効であることを見いだした。

【０００９】転位密度から見た本発明のターゲット材
は、ターゲット材が化学量論的な高融点シリサイドＭＳ
ｉ₂および純シリコンＳｉで構成されると仮定して計算
された理論密度に対するターゲット材の真密度の比であ
る相対密度が１００％を超え、ターゲット材組織に存在
する遊離シリコン部おいて、転位が確認されない領域の
大きさは直径１μｍ以上である金属シリサイドターゲッ
ト材である。このとき、ターゲット材組織中の遊離シリ
コン部のビッカース硬度は１１００未満であることが好
ましい。

【００１０】上述した本発明のターゲット材において、
好ましくはターゲット材組織中の金属シリサイド部のビ
ッカース硬度を１２００未満とする。また、本発明のタ
ーゲット材は、ロックウェル硬さＡスケール用のダイヤ
モンド圧子を用い、引っかき速度１０mm/分、負荷荷重
速度１００［N/分］で０［Ｎ］から連続的に荷重を増加
したとき、破壊を示す荷重が５０Ｎ以上であることが好
ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明においては、粗大なパーテ
ィクルの発生を抑えるために、まず相対密度が１００％
を超える高密度に調整する必要がある。これは、密度が
低いターゲット材に存在する空隙は、スパッタリング中
に異常放電の原因となりやすく、粗大なパーティクルの
発生原因となるからである。このような高密度のターゲ
ット材にあって、小粒径のパーティクルの発生を防止す
べく、ターゲット材を構成する組織の歪みや転位等の内
部状態、特に遊離シリコンの内部状態から規定したこと
に本発明の重要な特徴がある。以下に詳しく説明する。

【００１２】本発明者は、ターゲット材を製造する条件
として、原料粒径や加圧焼結条件を様々変更したターゲ
ット材と小粒径のパーティクルの発生について検討し
た。その結果、一見したミクロ組織に差のないものであ
っても、小粒径のパーティクルの発生が少ないターゲッ
ト材が存在することを見いだした。そしてこの原因を詳
細に検討したところ、小粒径のパーティクルの発生の多
いターゲット材に比べてパーティクルの発生の少ないタ
ーゲット材は遊離シリコン部の硬さが顕著に低くなって
いることを見いだしたのである。本発明においては、遊
離シリコン部の硬さを遊離シリコン部のビッカース硬度
が１１００未満であると規定した。本発明においてビッ
カース硬度を１１００未満としたのは、この範囲は、従
来の材料の高密度材に比べて明らかに小粒径のパーティ
クルの発生が改善できるためである。

【００１３】そしてさらにターゲット材組織を検討した
ところ、パーティクルの少ないターゲット材を、透過型
電子顕微鏡で観察すると、パーティクルの多いターゲッ
ト材に比べて遊離シリコン部に歪みや積層欠陥あるいは
転位が少ないことが判明した。すなわち、上述した遊離
シリコン部の硬さは、このような組織の内部状態を反映
しているのである。本発明においては、上述したターゲ
ット材をより明確に表現するために、ターゲット材組織
に存在する遊離シリコン部おいて、転位が確認されない
領域の大きさが直径１μｍ以上であるものと規定した。
歪みや転位等の内部状態は定量するのが難しく、比較的
確認し易い転位を定量的に評価するために転位が確認さ
れない領域の大きさで規定したものである。

【００１４】具体的に、タングステンシリサイドのター
ゲット材であって、ＷＳｉｘｘ＝２．７５の組成を持
つターゲット材を例にとって説明する。図１および図２
は、本発明の相対密度１０２％のタングステンシリサイ
ドの遊離シリコン部を観察した１００，０００倍および
３０，０００倍の透過型電子顕微鏡写真であり、黒色の
粒はタングステンシリサイド部、白色部は遊離シリコン
部である。一方、図３および図４は比較例の相対密度１
０２％のタングステンシリサイドの遊離シリコン部を観
察した１００，０００倍および３０，０００倍の透過型
電子顕微鏡写真である。

【００１５】図１および図２においては、双晶と思われ
る像は観察されるものの明確な転位の存在を示す像は認
められない。一方、図３および図４では無数とも思える
転位が確認される。そして、図１および図２で示す本発
明のターゲット材と比較すると、シリコン部の転位密度
は明らかに比較例の方が高い。この転位密度の大小を定
量化するために転位が確認されない領域の大きさにより
判別したものである。すなわち、図１および２に示す組
織は、転位が確認されない領域の大きさは、直径１μｍ
を大きく越えているが、図３および図４に示す組織にお
いては、転位が確認されない領域の直径は最大で０．５
μｍ以下である。このような組織の違いにより、本発明
のタングステンシリサイド材における２μｍ以上のパー
ティクルの発生個数は、比較例のターゲット材の１／３
以下とすることが可能となったのである。

【００１６】遊離シリコン部の硬さが低く転位密度の低
い本発明のターゲット材は、たとえば金属シリサイドを
生成する金属粉、たとえばタングステンやモリブデン等
の金属粉末を平均粒径を５０μm以下とし、平均粒径を
５μｍ以下の極めて微細なシリコン粉末とを原料粉末と
して用いて、これを加熱してシリサイド化反応を行い仮
焼体とし、これをさらに粉砕した後１２００℃以上、４
０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下で焼結することによって
得ることができる。このように微細な原料粉末を使用す
ることにより、１１０ＭＰａ以上の高圧を適用しなくて
も、相対密度を１００％を超えるものとすることがで
き、かつ遊離シリコン部の硬さをビッカース硬度で１１
００未満の本発明のターゲット材を得ることができるの
である。

【００１７】また、単純に高密度に調整する方法として
は、特開平８−４９０６８号公報に記載されるような１
２００℃以上の高温と１００ＭＰａを超える高圧の条件
を適用ができる。しかし、この方法では、高圧が適用さ
れるためターゲット材組織中の遊離シリコン部の硬さが
ビッカース硬度（Ｈｖ）で１１００以上にもなり、転位
密度も高いものとなるため好ましくない。そのため、こ
の方法を採用する場合は、たとえば１２００℃以上で保
持する焼鈍処理を行うことによって、遊離シリコン部の
硬さを下げる必要がある。なお、本発明のターゲット材
組織においては、遊離シリコン部は金属シリサイドによ
って取り囲まれて拘束されているため、上述した焼鈍処
理を行っても遊離シリコン部の硬さの低下は少ない範囲
にとどまる。そのため、好ましくは上述した低い圧力で
焼結する方法を採用することが望ましいのである。

【００１８】本発明のようなシリコンが遊離シリコンと
して存在する金属シリサイドターゲット材を加圧焼結し
て得ようとする場合、相対密度で１００％を超える密度
を得ようとするためには１２００℃以上の温度を適用す
ることが好ましい。また温度の上限はＳｉの融点(１４
１４℃)より低い１４００℃以下が望ましい。これは、
１４００℃を越えるとシリコンが融解して、焼結体組織
が不均一になるためである。また遊離シリコン部のビッ
カース硬度は、本発明者の検討によれば、焼結圧力にほ
ぼ比例して高くなる。本発明ではビッカース硬度で１１
００未満にするためには焼結圧力を１００ＭＰａ以下と
することが望ましいのである。

【００１９】また本発明において、シリコンと高融点金
属の原子比Ｓｉ／Ｍが２を越えると規定したのは、Ｓｉ
／Ｍが２以下であると、遊離シリコン領域が存在しない
組織のターゲット材となり、遊離シリコン部の硬さある
いは転位密度に起因するパーティクルが発生しないため
である。またＬＳＩの電極または配線として使用する場
合には、Ｓｉ／Ｍが４を越えるとシート抵抗が高くなっ
てしまう問題があるため、好ましくはＳｉ／Ｍを４以下
とする。また、遊離シリコンの量が多いほど遊離シリコ
ン部の硬さあるいは転位密度に起因するパーティクルの
発生は多くなるため、本発明はＳｉ／Ｍを２．５以上の
ターゲット材に対してより効果がある。

【００２０】また、本発明の遊離シリコン部の硬さや転
位密度により小粒径のパーティクルの発生が影響される
原因は原因は不詳であるが、本発明者はターゲット材の
スパッタ表面部分の脆さが一因となっていることを突き
止めている。本発明者の検討によれば、ターゲット材の
スパッタ表面に単純な荷重をかけた引っかき試験におい
ては、パーティクルの多い比較例のターゲット材では引
っかき傷の幅が広くなる傾向が認められたのである。こ
れを定量化するため、引っかき試験によって破壊の発生
する荷重を測定する方法として、いわゆるアコースティ
ック・エミッションを測定する方法を採用した。

【００２１】具体的には、ロックウェル硬さＡスケール
用のダイヤモンド圧子を用い、引っかき速度１０mm/
分、負荷荷重速度１００［N/分］で０［Ｎ］から連続的
に荷重を増加したとき、破壊を示す荷重が５０Ｎ以上と
なると、小粒径のパーティクルの発生を大きく低減でき
ることを見いだした。実際の測定では、アコースティッ
ク・エミッションによる引っかき破壊荷重を、相対的な
値として検出した。その例を図９に示す。図９において
初期の検出値の変動を除いて、荷重を増加したとき、検
出値が跳ね上がるポイントを引っかき破壊荷重（図９参
照）として検出した。図９の縦軸は相対的な検出値であ
る。本発明においては、引っかき破壊荷重と小粒径のパ
ーティクルの発生との関係から、パーティクルを低減す
るには、ロックウェル硬さＡスケール用のダイヤモンド
圧子を用い、引っかき速度１０mm/分、負荷荷重速度１
００[N/分]で０[Ｎ]から連続的に荷重を増加したとき、
破壊を示す荷重が５０Ｎ以上とすることが望ましいこと
を見いだした。

【００２２】本発明のターゲット材を製造する際には、
シリサイド化反応が利用できる。この反応はモリブデン
またはタングステン等がシリコンと反応して金属シリサ
イドになる反応である。化学量論組成であるＭＳｉ₂、
すなわちシリコンと金属Ｍとの原子比Ｓｉ／Ｍが２より
もシリコンが過剰になるように調整すると、シリサイド
反応によって、金属シリサイドと反応にあずからなかっ
た遊離シリコンとが存在する組織になる。本発明におい
て理論密度とは、ターゲット材組織中に化学量論的な金
属シリサイドＭＳｉ₂と純シリコンＳｉとが、それぞれ
単独で存在すると仮定して求めるものである。計算の具
体的な手法は後述する通りである。

【００２３】本発明のターゲット材組織は、上述したよ
うに化合物である金属シリサイドと遊離シリコンで構成
されている。そのため、組織としては、具体的には実施
例で示すＭをタングステンとした場合（図５）、あるい
はＭをモリブデンとした場合（図７）に示す複合相とな
っている。図５および図７に示すように金属シリサイド
に対応する白色部と、遊離シリコンに対応する暗色部も
しくは黒色部で構成されている。図５および図７に示す
本発明のターゲット材組織は、遊離シリコン部を等価円
直径５μｍ以下で組織中に微細に分散させている。これ
により、相対密度１００％を超える密度の高いターゲッ
ト材を実現しているのである。

【００２４】本発明において、理論密度は次のように計
算できる。シリコンとタングステンの原子比Ｓｉ／Ｗ=
2.75のターゲット材の場合、化学量論的タングステンシ
リサイドＷＳｉ₂の密度と分子量は以下の通りである。密度 9.83[g/cm³] 分子量 240.022[g/g-mol] 純シリコンの密度と分子量は以下の通りである。密度 2.33[g/cm³] 分子量 28.086[g/g-mol]

【００２５】ターゲット材が実質的にＷＳｉ₂：1[g-mo
l]とＳｉ：0.75[g-mol]のみで構成されると仮定する
と、ターゲット材重量は、 (1[g-mol]×240.022[g/g-mol])+(0.75[g-mol]×28.086
[g/g-mol]）=261.85[g] ターゲット材体積は、 (1[g-mol]×240.022[g/g-mol]/9.83[g/cm³])+(0.75[g-m
ol]×28.086[g/g-mol]/2.33[g/cm³])=33.458[cm³]

【００２６】このときの密度は、ターゲット材重量／タ
ーゲット材体積=7.803[g/cm³]となる。これが理論密度
である。一方真密度は、ターゲット材をアルキメデス法
によって体積を求め、また秤量することにより重量を求
めることによって得ることができる。これによって得ら
れた真密度が例えば、7.90[g/cm³]であれば、相対密度
は、（真密度×100）／理論密度=(7.90 [g/cm³]×100)
／7.803[g/cm³]=101.2%である。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）高純度タングステン粉末（純度99.999%以
上、平均粒径4.8μm）と高純度シリコン粉末（純度99.9
99%以上、平均粒径2μm）をSi/W=2.75の配合比に秤量
し、ブレンダーにて混合した。この時の理論密度は上述
した手法で計算すると7.803[g/cm³]である。混合して得
られた混合粉末を1350℃×2ｈｒの条件で6×10マイナス2乗
Ｐａ以下の高真空下でシリサイド化反応を行い仮焼体を
得た。この仮焼体をアルゴン雰囲気中で100メッシュ(150μ
m)以下まで粉砕し、粉砕粉を表１に示す条件により熱間
静水圧プレスにより加圧焼結し、機械加工により300mm
φのタングステンシリサイドターゲット材を得た。アル
キメデス法により真密度を求めた。得られた真密度と理
論密度で計算される相対密度を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】得られたターゲット材の遊離シリコン部お
よび金属シリサイド部の硬さを50kgの荷重によるビッカ
ース硬度計により求めた。また、ターゲット材表面を、
ロックウェル硬さＡスケール用のダイヤモンド圧子を用
い、引っかき速度１０mm/分、負荷荷重速度１００[N/
分]で０[Ｎ]から連続的に荷重を増加する引っかき試験
を行い、アコースティック・エミッションによって破壊
を示す荷重（引っかき破壊荷重）を検出したまた、任意
の１０視野において透過型電子顕微鏡による３０，００
０倍の組織観察を行い、転位の確認されない領域の広さ
(転位無エリア径)を観察した。そして、得られたタングス
テンシリサイドターゲット材を表３の条件でスパッタリ
ングを行い６インチウエハー上に発生する0.3μm以上お
よび0.2μm以上のパーティクル数を測定した。結果を表
２に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】また、本発明のタングステンシリサイドタ
ーゲット材の代表的な組織として４００倍の組織写真を
図５に示す。図５に示す本発明のタングステンシリサイ
ドターゲット材において、白色で表されるのは化合物で
あるタングステンシリサイド部であり、黒色に見えるの
は遊離シリコン部であり、これらが分散した組織となっ
ている。表１および表２に示す試料のうち、試料１〜試
料６が本発明のターゲット材であり、試料７〜試料１０
は比較例のターゲット材である。

【００３３】表１および表２に示すデータから、熱間静
水圧プレスにおける加圧焼結圧力と得られたターゲット
材のＳｉ部およびＷＳｉ₂部の硬さの関係を整理した図
を図６に示す。図６に示すように、加圧焼結圧力を高め
ていくとＳｉ部およびＷＳｉ₂部の硬さは比例的に増加
する。たとえば、１８０ＭＰａの加圧焼結圧力において
は、Ｓｉ部の硬さは１５００Ｈｖ、ＷＳｉ₂は１２１０
Ｈｖにも達している。なお、図６に示すように特にＳｉ
部の硬さの増加がＷＳｉ₂の硬さの増加に比べて著しい
ことがわかる。表２に示すように、遊離シリコン領域の
硬さをビッカース硬度で１１００未満に抑えた本発明の
ターゲット材は、ビッカース硬度が１２００以上である
比較例の試料７〜試料９のターゲット材と比較して小粒
径のパーティクルを大きく低減できたことがわかる。

【００３４】また、表２に示すように、アコースティッ
ク・エミッションにより評価された引っかき破壊荷重を
見ると、引っかき破壊荷重が低いものほど、小粒径のパ
ーティクルの発生が多くなる傾向があることがわかる。
小粒径のパーティクルの発生の少ない本発明のターゲッ
ト材は、いずれも引っかき破壊荷重が５０Ｎ以上であっ
た。

【００３５】また、透過型電子顕微鏡による転位の観察
によれば、小粒径のパーティクルの発生の少ないターゲ
ット材は、遊離シリコン部に転位が少ないことが確認さ
れた。本発明のターゲット材では、転位の確認されない
エリア径が１μｍ以上と広いものであったが、小粒径のパ
ーティクルの発生の多い比較例のターゲット材では、転
位の無いエリア径が0.5μｍ以下であった。なお、比較例の
ターゲット材のうち試料１０は、低い温度で焼結したも
のであるため、相対密度が９８．８％しかなく、転位の
無い領域は広いものの、全体的にパーティクルの発生が
増加して好ましくないものであった。

【００３６】（実施例２）高純度モリブデン粉末（純度
99.999%以上、平均粒径4.2μm）と高純度シリコン粉末
（純度99.999%以上、平均粒径2μm）をSi/Mo=2.3の配合
比に秤量し、ブレンダーにて混合した。この時の理論密
度は上述した手法で計算すると5.734[g/cm³]である。混
合して得られた混合粉末を1250℃×4ｈｒの条件で6×10
マイナス2乗Ｐａ以下の高真空下でシリサイド化反応を行い
仮焼体を得た。この仮焼体をアルゴン雰囲気中で100メッシ
ュ(150μm)以下まで粉砕し、粉砕粉を表３に示す条件に
より熱間静水圧プレスにより加圧焼結し、機械加工によ
り300mmφのモリブデンシリサイドターゲット材を得
た。アルキメデス法により真密度を求めた。得られた真
密度と理論密度で計算される相対密度を表４に示す。

【００３７】

【表４】

【００３８】得られたターゲット材の遊離シリコン部お
よび金属シリサイド部の硬さを50kgの荷重によるビッカ
ース硬度計により求めた。また、ターゲット材表面を、ロックウェル硬さＡスケー
ル用のダイヤモンド圧子を用い、引っかき速度１０mm/
分、負荷荷重速度１００［N/分］で０［Ｎ］から連続的
に荷重を増加する引っかき試験を行い、アコースティッ
ク・エミッションによって破壊を示す荷重（引っかき破
壊荷重）を検出したまた、任意の１０視野において透過型電子顕微鏡による
３０，０００倍の組織観察を行い、転位の確認されない
領域の広さ(転位無エリア径)を観察した。そして、得られ
たモリブデンシリサイドターゲット材を表３の条件でス
パッタリングを行い６インチウエハー上に発生する0.3
μm以上および0.2μm以上のパーティクル数を測定し
た。結果を表５に示す。

【００３９】

【表５】

【００４０】また、本発明のモリブデンシリサイドター
ゲット材の代表的な組織の４００倍の組織写真を図７に
示す。図７に示す本発明のモリブデンシリサイドシリサ
イドターゲット材において、白色で表されるのは化合物
であるモリブデンシリサイド部であり、黒色に見えるの
は遊離シリコン部であり、これらが分散した組織となっ
ている。実施例１のタングステンシリサイドターゲット
材に比べ、Si/Mo=2.3とＳｉ量が少ないことに起因し
て、遊離シリコンの組織に占める体積が少ないことがわ
かる。表４および表５に示す試料のうち、試料１１〜試
料１６が本発明のターゲット材であり、試料１７〜試料
２０は比較例のターゲット材である。

【００４１】表４および表５に示すデータから、熱間静
水圧プレスにおける加圧焼結圧力と得られたターゲット
材のＳｉ部およびＭｏＳｉ₂部の硬さの関係を整理した
図を図８に示す。図８に示すように、加圧焼結圧力を高
めていくとＳｉ部およびＭｏＳｉ₂部の硬さは比例的に
増加する。たとえば、１８０ＭＰａの加圧焼結圧力にお
いては、Ｓｉ部の硬さは１２２６Ｈｖ、ＭｏＳｉ₂は１
０９７Ｈｖに達している。なお、図６に示すように特に
Ｓｉ部の硬さの増加がＭｏＳｉ₂の硬さの増加に比べて
大きいことがわかる。このモリブデンシリサイドターゲ
ット材においては、Si/Mo=2.3と遊離Ｓｉ量が少ないこ
とに起因して、実施例１のタングステンシリサイドター
ゲット材ほどＳｉ部の硬さがあまり高くならなかったと
推測される。表４に示すように、遊離シリコン領域の硬
さをビッカース硬度で１１００未満に抑えた本発明のタ
ーゲット材は、ビッカース硬度が１１００以上である比
較例の試料１７〜試料１９のターゲット材と比較して小
粒径のパーティクルを低減できている。

【００４２】また、表５に示すように、アコースティッ
ク・エミッションにより評価された引っかき破壊荷重を
見ると、引っかき破壊荷重が低いものほど、小粒径のパ
ーティクルの発生が多くなる傾向があることがわかる。
小粒径のパーティクルの発生の少ない本発明のターゲッ
ト材は、いずれも引っかき破壊荷重が５０Ｎ以上であっ
た。

【００４３】また、透過型電子顕微鏡による転位の観察
によれば、モリブデンシリサイドターゲット材において
も、小粒径のパーティクルの発生の少ないターゲット材
は、遊離シリコン部に転位が少ないことが確認された。
本発明のターゲット材では、転位の確認されないエリア径
が１μｍ以上と広いものであったが、小粒径のパーティ
クルの発生の多い比較例のターゲット材では、転位の無
いエリア径が１μｍに満たないものであった。なお、比較
例のターゲット材のうち試料２０は、低い温度で焼結し
たものであるため、相対密度が９８．５％しかなく、転
位の無い領域は広いものの、全体的にパーティクルの発
生が増加して好ましくないものであった。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、相対密度が１００％以
上の高密度に調整した金属シリサイドターゲット材に対
して、遊離シリコン部の硬さを下げるかあるいは遊離シ
リコン部に存在する転位量を低減することにより、従来
低減が困難であったより小粒径のパーティクルの発生を
抑えることが可能になったものである。。したがって、
本発明のターゲット材を使用することにより、より微細
な加工精度が要求される半導体デバイスの製造歩留まり
向上あるいは半導体デバイスの信頼性向上となり、工業
上極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のターゲット材組織の１００，０００倍
の透過型電子顕微鏡によるミクロ組織写真である。

【図２】本発明のターゲット材組織の３０，０００倍の
透過型電子顕微鏡によるミクロ組織写真である。

【図３】比較例のターゲット材組織の１００，０００倍
の透過型電子顕微鏡によるミクロ組織写真である。

【図４】比較例のターゲット材組織の３０，０００倍の
透過型電子顕微鏡によるミクロ組織写真である。

【図５】本発明のタングステンシリサイドターゲット材
の組織の１例を示すミクロ組織写真である。

【図６】タングステンシリサイドターゲット材の加圧焼
結圧力と遊離シリコン部の硬さの関係を示した図であ
る。

【図７】本発明のモリブデンシリサイドターゲット材の
組織の１例を示すミクロ組織写真である。

【図８】モリブデンシリサイドターゲット材の加圧焼結
圧力と遊離シリコン部の硬さの関係を示した図である。

【図９】アコースティックエミッションによる破壊荷重
を測定した例を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコンと金属Ｍとの原子比Ｓｉ／Ｍが
２以上、実質的に化合物である金属シリサイドと遊離シ
リコンからなる組織を有するターゲット材であって、タ
ーゲット材が化学量論的な高融点シリサイドＭＳｉ₂お
よび純シリコンＳｉで構成されると仮定して計算された
理論密度に対するターゲット材の真密度の比である相対
密度が１００％を超え、ターゲット材組織中の遊離シリ
コン部のビッカース硬度が１１００未満であることを特
徴とする金属シリサイドタ−ゲット材。
【請求項２】シリコンと金属Ｍとの原子比Ｓｉ／Ｍが
２以上、実質的に化合物である金属シリサイドと遊離シ
リコンからなる組織を有するターゲット材であって、タ
ーゲット材が化学量論的な高融点シリサイドＭＳｉ₂お
よび純シリコンＳｉで構成されると仮定して計算された
理論密度に対するターゲット材の真密度の比である相対
密度が１００％を超え、ターゲット材組織に存在する遊
離シリコン部おいて、転位が確認されない領域の大きさ
は直径１μｍ以上であることを特徴とする金属シリサイ
ドターゲット材。
【請求項３】ターゲット材組織中の遊離シリコン部の
ビッカース硬度が１１００未満であることを特徴とする
請求項２に記載の金属シリサイドターゲット材。
【請求項４】ターゲット材組織中の金属シリサイド部
のビッカース硬度が１２００未満であることを特徴とす
る請求項１ないし３のいずれかに記載の金属シリサイド
ターゲット材。
【請求項５】ロックウェル硬さＡスケール用のダイヤ
モンド圧子を用い、引っかき速度１０mm/分、負荷荷重
速度１００［Ｎ／分］で０［Ｎ］から連続的に荷重を増
加したとき、破壊を示す荷重が５０Ｎ以上であることを
特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の金属シ
リサイドターゲット材。