KR940010456B1 - Sputtering target and production thereof - Google Patents

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KR940010456B1
KR940010456B1 KR1019920700090A KR920700090A KR940010456B1 KR 940010456 B1 KR940010456 B1 KR 940010456B1 KR 1019920700090 A KR1019920700090 A KR 1019920700090A KR 920700090 A KR920700090 A KR 920700090A KR 940010456 B1 KR940010456 B1 KR 940010456B1
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powder
msi
metal
target
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Application number
KR1019920700090A
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Korean (ko)
Inventor
미치오 사토우
다카시 야마노베
미투오 가와이
도오루 고마투
히로미 시즈
노리아키 야기
Original Assignee
가부시키가이샤 도시바
아오이 죠이치
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

[발명의 명칭][Name of invention]

스퍼터링 타깃 및 그 제조방법Sputtering Target and Manufacturing Method Thereof

[도면의 간단한 설명][Brief Description of Drawings]

제 1a 도는 실시예에 따른 타깃의 금속조직을 나타낸 주사형 전자현미경 사진이다.Figure 1a is a scanning electron micrograph showing the metal structure of the target according to the embodiment.

제 1b 도는 제 1a 도의 금속조직사진을 설명하기 위한 일부 모식도이다.FIG. 1B is a schematic view for explaining the metallographic image of FIG. 1A.

제 2a 도는 비교예 및 종래예에 따른 타깃의 금속조직을 나타낸 주사형 전자현미경 사진이다.Figure 2a is a scanning electron micrograph showing the metal structure of the target according to the comparative example and the conventional example.

제 2b 도는 제 2a 도의 금속조직사진을 설명하기 위한 일부 모식도이다.FIG. 2B is a schematic view for explaining the metallographic image of FIG. 2A.

제 3a 도는 실시예에 따른 타깃의 침식면의 형태를 나타낸 주사형 전자현미경 사진이다.Figure 3a is a scanning electron micrograph showing the shape of the erosion surface of the target according to the embodiment.

제 3b 도는 제 3a 도의 표면형태사진을 설명하기 위한 일부 모식도이다.FIG. 3B is a schematic view for explaining the surface form photograph of FIG. 3A.

제 4a 도는 비교예 및 종래예에 따른 타깃의 침식면의 형태를 나타낸 주사형 전자현미경 사진이다.4A is a scanning electron micrograph showing the shape of the erosion surface of the target according to the comparative example and the conventional example.

제 4b 도는 제 4a 도의 표면형태사진을 설명하기 위한 일부 모식도이다.4B is a schematic view for explaining the surface form photograph of FIG. 4A.

제 5a 도는 비교예 및 종래예에 따른 타깃의 침식면에 존재하는 융기부를 확대하여 나타낸 주사형 전자현미경 사진이다.5A is a scanning electron micrograph showing an enlarged view of the ridges present on the eroded surface of the target according to the comparative example and the conventional example.

제 5b 도는 제 5a 도의 융기부를 설명하기 위한 일부 모식도이다.FIG. 5B is a schematic view for explaining the ridge of FIG. 5A.

제 6 도는 제 5a 도에 나타낸 융기부의 표면을 원소분석한 결과를 나타낸 주사형 전자현미경 사진이다.FIG. 6 is a scanning electron micrograph showing the result of elemental analysis of the surface of the ridge shown in FIG. 5A.

제 7a 도는 실시예의 타깃의 광학 현미경에 의한 금속조직사진이다.7A is a metallographic photograph of an optical microscope of a target of an example.

제 7b 도는 제 7a 도의 금속조직사진을 설명하기 위한 일부 모식도이다.FIG. 7B is a schematic view for explaining the metallographic image of FIG. 7A.

제 8a 도는 비교예의 타깃의 광학 현미경에 의한 금속조직사진이다.8A is a metallographic photograph by an optical microscope of a target of Comparative Example.

제 8b 도는 제 8a 도의 금속조직사진을 설명하기 위한 일부 모식도이다.FIG. 8B is a schematic view for explaining the metallographic image of FIG. 8A.

제 9a 도는 종래예의 타깃의 광학 현미경에 의한 금속조직사진이다.9A is a metallographic photograph of an optical microscope of a target of a conventional example.

제 9b 도는 제 9a 도의 금속조직사진을 설명하기 위한 일부 모식도이다.FIG. 9B is a schematic view for explaining the metallographic image of FIG. 9A.

제 10a 도는 실시예에 따른 타깃의 침식면의 형태를 나타낸 주사형 전자현미경 사진다.10A is a scanning electron micrograph showing the shape of the erosion surface of the target according to the embodiment.

제 10b 도는 제 10a 도의 침식면의 형태사진을 설명하기 위한 일부 모식도이다.FIG. 10B is a schematic view for explaining the shape photograph of the erosion surface of FIG. 10A.

제 11a 도는 비교예에 따른 타깃의 침식면의 형태를 나타낸 주사형 전자현미경 사진이다.11A is a scanning electron micrograph showing the shape of the erosion surface of the target according to the comparative example.

제 11b 도는 제 11a 도의 침식면의 형태사진을 설명하기 위한 일부 모식도이다.FIG. 11B is a schematic view for explaining a shape photograph of the erosion surface of FIG. 11A.

제 12a 도는 종래예의 타깃의 침식면의 형태를 나타낸 주사형 전자현미경 사진이다.12A is a scanning electron micrograph showing the shape of the erosion surface of the target of the conventional example.

제 12b 도는 제 12a 도의 침식면의 형태사진을 설명하기 위한 일부 모식도이다.FIG. 12B is a schematic view for explaining the shape photograph of the erosion surface of FIG. 12A.

[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention

[기술 분야][Technical Field]

본 발명은 스퍼터링 타깃과 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체장치의 전극, 배선재료의 박막형성에 이용되는 고밀도 및 고품질의 스퍼터링 타깃과 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering target and a method of manufacturing the same, and more particularly to a high density and high quality sputtering target used for forming a thin film of an electrode and a wiring material of a semiconductor device.

[배경 기술]Background Technology

반도체장치의 전극 또는 배선용의 고융점 금속실리사이드 박막의 형성에 유효한 하나의 방법으로서 스퍼터링법이 있는 바, 이 스퍼터링법은 양산성과 막형성의 안정성이 우수한 것으로, 금속실리사이드형의 원반형상의 타깃에 아르곤이온을 충돌시켜 타깃의 구성금속을 방출시키고, 이 방출금속을 타깃판에 대향한 기판상에 박막으로서 퇴적시키는 방법이다. 따라서, 이 스퍼터링으로 형성한 실리사이드 박막의 성질은 타깃의 특성에 크게 좌우되게 된다.The sputtering method is an effective method for forming a high melting point metal silicide thin film for an electrode or a wiring of a semiconductor device. The sputtering method is excellent in mass productivity and stability of film formation, and argon ion is used for a metal silicide disk-shaped target. The target metals are released by colliding with each other, and the released metals are deposited as a thin film on a substrate facing the target plate. Therefore, the properties of the silicide thin film formed by this sputtering largely depend on the characteristics of the target.

이 고융점 금속실리사이드 박막의 형성에 이용괴고 있는 스퍼터링 타깃으로는, 반도체소자의 고집적화 및 미세화에 따라 파티클(particle : 미세한 입자) 발생량의 저감이 강력이 요구되고 있다. 이것은 스퍼터링중에 타깃으로부터 발생한 0.2~10㎛ 전후의 대단히 미세한 파티클이 퇴적중의 박막에 혼입하여 회로의 형성후 배선간의 쇼트나 배선의 오픈불량 등의 문제를 초래하게 되어, 그 결과 제조수율이 크게 저하하는 등 심각한 문제로 되고 있기 때문이다.As the sputtering target used for the formation of the high melting point metal silicide thin film, it is required to strongly reduce the amount of particles generated by high integration and miniaturization of semiconductor devices. This causes very fine particles of about 0.2 to 10 µm from the target during sputtering to enter the thin film during deposition, resulting in short circuits between the wirings after the formation of the circuit and poor wiring, resulting in a significant decrease in the manufacturing yield. This is because it is becoming a serious problem.

종래, 타깃으로부터 발생하는 파티클의 양을 저감할 목적으로, 타깃의 조직을 미세화하고, 또 고밀도화하는 방법으로서, 다음과 같은 각종의 제조방법이 제안되어 있다.Conventionally, the following various manufacturing methods have been proposed as a method for miniaturizing and densifying the structure of the target in order to reduce the amount of particles generated from the target.

예컨대, 일본국 특허공개 소61-179534호에는 고융점 금속(M)성분과 Si성분으로 이루어진 가소결체(假燒結體)에 용융 Si을 함침시키는 방법에 의해 고밀도 타깃을 얻는 것이 개시되어 있다. 그 경우, Si의 연속매트릭스중에 구형상 또는 타원형상이고 입자지름 5~500㎛의 MSi2가 분산된 조직으로 되고, 탄소나 산소의 불순물함유량은 50ppm 이하로 되고 있다.For example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-179534 discloses obtaining a high-density target by a method of impregnating molten Si in a sintered body made of a high melting point metal (M) component and a Si component. In this case, the Sii matrix is spherical or elliptical, and has a structure in which MSi 2 having a particle diameter of 5 to 500 µm is dispersed, and the impurity content of carbon or oxygen is 50 ppm or less.

한편, 일본국 특허공개 소63-219580호에는 고융점 금속(M)과 Si의 혼합분말을 고진공중에서 실리사이드 반응시켜 가소결체를 형성한 후, 열간 정수압(熱間靜水壓 : hot isostatic) 프레스소결하는 방법에 의해 고밀도 타깃을 얻는 것이 개시되어 있다. 이 경우, MSi2의 최대입자지름이 20㎛ 이하, 유리 Si의 최대입자지름이 50㎛ 이하의 미세구조로 되고 있다. 이 타깃은 미세한 MSi2입자와 유리 Si입자가 상호 분산된 혼합조직을 갖추고, 산소함유량이 200ppm 이하로 설정되어 있다. 이 타깃에 의하면, 산소함유량이 낮게 억제되고 있기 때문에, 막형성의 시트저항값을 저감하는 것이 가능하게 된다.On the other hand, Japanese Patent Publication No. 63-219580 discloses a mixture of a high melting point metal (M) and Si in a high vacuum to silicide reaction to form a sintered body, followed by hot isostatic press sintering. It is disclosed to obtain a high density target by the method. In this case, the microstructure has a maximum particle diameter of MSi 2 of 20 μm or less and a maximum particle diameter of free Si of 50 μm or less. This target has a mixed structure in which fine MSi 2 particles and free Si particles are dispersed, and the oxygen content is set to 200 ppm or less. According to this target, since the oxygen content is kept low, the sheet resistance value of film formation can be reduced.

더욱이, 일본국 특허공개 소63-179061호 또는 일본국 특허공개 소64-39374호에서는, 고융점 금속(M)과 Si의 혼합분말을 고진공중에서 실리사이드반응시켜 소결체를 형성한 후, 이를 분쇄하고, 조성조정용 실리사이드분말을 가하여 열간 프레스 소결하는 방법에 의해 고밀도로 Si의 응집을 억제한 타깃을 얻을 수 있게 된다.Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-179061 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-39374, a mixed powder of high melting point metal (M) and Si is subjected to silicide reaction in high vacuum to form a sintered body, and then pulverized it. By applying the composition adjusting silicide powder and hot press sintering, a target in which aggregation of Si is suppressed at a high density can be obtained.

그러나, 가소결체에 용융 Si를 함침시키는 방법의 경우에는, 용융 Si을 이용하기 때문에 탄소나 산소 등의 불순물함유량이 대폭 저하하여 고밀도의 타깃이 얻어지지만, 가소결체에 함침시킨 Si가 연속적으로 존재하여 매트릭스를 형성하는 것과, 가소결체중에 존재하는 공기구멍에 Si가 함침하여 거칠고 큰 Si부분을 형성하기 때문에, 스퍼터링중에 발생하는 열응력에 의해 금속규화물에 비해 강도적으로 약한 Si가 파손되고, 게다가 Si가 연속적으로 존재하고 있기 때문에 타깃 전체로서의 강도가 아직도 불충분하며, 그 결과 금속규화물이 탈락하여 파티클이 매우 많이 발생한다는 것을 본원 발명자들이 발견하였다.However, in the case of the method of impregnating molten Si in the plasticized body, since molten Si is used, the impurity content such as carbon and oxygen is greatly reduced to obtain a high-density target, but the Si impregnated in the plasticized body is continuously present. Since the matrix is formed and the air holes present in the plasticized body are impregnated with Si to form a coarse and large Si part, the thermal stress generated during sputtering breaks the Si which is weaker in strength than the metal silicide. The inventors have found that the strength as a whole of the target is still insufficient because of the presence of continuously, and as a result, metal silicides are eliminated and particles are generated very much.

또, 분쇄한 Si분말을 이용하여 가소결체를 형성한 후, 가소결체를 분쇄하지 않고 그대로 프레스소결하는 방법의 경우에는, 미세한 조직으로 고밀도의 타깃이 얻어지지만, Si의 분쇄공정에서 혼입오염된 탄소가 제거되지 않고 타깃중에 존재하기 때문에, 스퍼터링중에 탄소가 많은 부분에서 스퍼터입자가 충분히 스퍼터(飛散)되지 않고 파티클의 발생을 유기하는 것과, 막중에 포함되어 있는 탄소부분은 에칭성이 나빠서 에칭잔사(殘渣)나 배선의 단선을 일으킨다는 문제가 있는 것을 본 발명자들이 발견하였다.In addition, in the case of forming a plasticized body using the pulverized Si powder and pressing and sintering it without grinding the plasticized body as it is, a high-density target is obtained with a fine structure. Is not removed and is present in the target, so that sputter particles are not sputtered sufficiently in a large portion of carbon during sputtering, to induce particle generation, and that the carbon portion contained in the film is poor in etching property, The present inventors have found that there is a problem that causes breakage of wiring and wiring).

더욱이, 분쇄한 Si분말을 이용하여 소결체를 형성한 후, 소결체를 분쇄하고 조성조정용 실리사이드분말을 가하여 열간 프레스소결시키는 방법의 경우에는, 미세조직으로 고정밀도의 타깃이 얻어지지만, 2개의 분쇄공정에 의해 탄소에 의한 원료의 오염량이 증가함과 더불어 원료중에 혼입되는 산소량도 증가하여 파티클의 발생량이 많아져서 막중에 포함되어 있는 산소에 의해 저항이 증대한다는 문제가 있는 것을 본 발명자들이 발견하였다.Furthermore, in the case of forming a sintered compact using the pulverized Si powder, and then hot pressing and sintering the sintered compact by adding a silicide powder for adjustment of composition, a high precision target is obtained from the microstructure, The present inventors have found that the amount of contamination of the raw material by carbon increases and the amount of oxygen mixed in the raw material also increases, causing the generation of particles to increase, thereby increasing the resistance by oxygen contained in the film.

한편, 밀도비가 99% 이상으로 되는 고밀도 타깃의 경우에 있어서도, 어떤 종류의 불순물의 영향에 의해 파티클의 발생량이 증가하거나, 막형성의 에칭처리에 의해 배선패턴을 형성할 때에 불량품이 급중하는 것이 본 발명자들의 실험에 의해 확인되었다.On the other hand, even in the case of the high-density target whose density ratio becomes 99% or more, it can be seen that the amount of generation of particles increases due to the influence of some kind of impurities, or that defective products suddenly increase when the wiring pattern is formed by the etching process of film formation. It was confirmed by the inventors' experiment.

종래, 이런 종류의 스퍼터링 타깃으로서는, 형성하는 실리사이드막의 조성의 제어가 용이하다는 점에 착안하여 분말소성법으로 제조되는 것이 일반적으로 사용되고 있다. 즉, 종래의 금속실리사이드제 타깃은, 텅스텐, 몰리브덴 등의 금속분말(M)과 실리콘분말(Si)을 반응합성하여 얻은 금속규화물(이하 MSi2로 기재함)을 Si와 더불어 열간 프레스 또는 열간 정수압 프레스하는 방법(일본국 특개소 61-141673호, 61-141674호, 61-178474호), 또는 실리사이드 가소결체에 Si를 함침시키는 방법(일본국 특개소 61-58866호)에 의해 얻어지고 있다.Conventionally, as a sputtering target of this kind, it is generally used to manufacture by the powder firing method, paying attention to the easy control of the composition of the silicide film to form. That is, the target of the conventional metal silicide is a metal silicide (hereinafter referred to as MSi 2 ) obtained by reacting and synthesizing a metal powder (M) such as tungsten and molybdenum and a silicon powder (Si) with hot press or hot hydrostatic pressure together with Si. It is obtained by the method of pressing (Japanese Unexamined-Japanese-Patent No. 61-141673, 61-141674, 61-178474), or the method of impregnating a silicide plastic body with Si (Japanese Patent Laid-Open No. 61-58866).

그러나, 상기한 종래의 방법중 전자의 방법의 경우에 있어서는, 합성 MSi2분말에 Si분말을 가하여 소결체를 제조하기 때문에, 예컨대 조성 MSi2.2~MSi2.9의 소결체에서는 Si상(相)의 점용적률은 8%~25%의 범위로 되는 바, MSi2상과 비교하여 매우 작아진다. 따라서 분쇄에 의해 얻어진 각이 벌어진 MSi2입자의 주위에 남김없이 Si상을 골고루 퍼지게 하는 것은 가열소결에 근거해도 반드시 용이하지 않다. 그 때문에, 크기가 다른 각이 벌어진 MSi2끼리의 응집부, 국소적인 Si상의 존재 등 결함이 있는 불균일한 조직을 갖는 타깃으로 된다.However, in the former method described above, in the case of the former method, since the Si powder is added to the synthetic MSi 2 powder to produce a sintered body, for example, in the sintered body of the composition MSi 2.2 to MSi 2.9 , the spot area ratio of the Si phase is 8-25% bar is in the range of, becomes very small compared to the MSi 2 phase. Therefore, it is not necessarily easy to spread the Si phase evenly around the MSi 2 particles which are obtained by pulverization evenly based on heat sintering. Accordingly, it is a target having a non-uniform tissue with a coagulation unit, such as a defect on the present focal Si between MSi 2 are each a different size took place.

한편, MSi2상의 융점은 금속(M)의 종류에 따라 크게 다르다. 예를 들어 WSi2, MOSi2, TiSi2, TaSi2의 융점은 각각 2165℃, 2030℃, 1540℃, 2200℃이다. 이와 같은 융점이 크게 다른 MSi2상과 융점이 1414℃인 Si상을 공정온도(共晶溫度) 이하에서 가압소결하기 때문에 열적으로 안정한 MSi2의 입자 사이에서는 소결은 진행되지 않고, 이 때문에 입자간의 결합강도가 약하여 용이하게 파괴되기 쉬우며, 포어(pore)가 잔존하여 치밀화가 불충분하게 된다.On the other hand, the melting point of the MSi 2 phase varies greatly depending on the kind of the metal (M). For example, WSi 2, MOSi 2, TiSi 2 , TaSi 2 are respectively a melting point of 2165 ℃, 2030 ℃, 1540 ℃ , 2200 ℃. Since the MSi 2 phase having such a high melting point and the Si phase having a melting point of 1414 ° C. are pressed and sintered at or below the process temperature, sintering does not proceed between the thermally stable particles of MSi 2 . The bond strength is weak and easy to break, and the pore remains, resulting in insufficient densification.

이와 같은 타깃을 이용하여 스퍼터링에 의해 실리사이드막을 형성한 경우, 스퍼터시의 Ar이온의 조사에너지에 의해 입자간의 결합이 끊어지고, 타깃의 스퍼터면으로부터 상기 결함부를 기점으로 하여 파괴, 결락하여 파티클이 발생하게 된다.When the silicide film is formed by sputtering using such a target, the bonding between particles is broken by the irradiation energy of Ar ions during sputtering, and particles are generated from the sputter surface of the target by breaking and missing from the defect portion as a starting point. Done.

특히, 고밀도 집적회로 등에 있어서, 그 집적도가 4M(Mega)로부터 16M로 상승함에 따라 전극폭이나 배선간격은 마세화되기 때문에, 상기와 같은 퇴적막중에 혼입되는 파티클은 제품수율을 급격히 저하시키게 된다.In particular, in high-density integrated circuits and the like, as the degree of integration increases from 4M (Mega) to 16M, the electrode width and the wiring interval become etched, and the particles mixed in the deposition film as described above drastically lower the product yield.

한편, 상술한 후자의 종래방법의 경우에 있어서는, 소정 밀도로 제어한 실리사이드 가소결체에 용융 Si를 합침시켜 타깃의 조성을 제어하고 있다. 그러나, M분말과 Si분말과의 실리사이드반응에 의해 MSi2를 합성하여 소정 밀도의 가소결체를 작성하거나, 혹은 MSi2분말을 이용하여 그 프레스성형체의 소결에 의해 소정밀도의 가소결체를 작성하는 경우, 처리온도나 시간, 프레스압력에 따라 밀도가 다르므로, 목표조성의 타깃을 얻는 것은 매우 곤란하다.On the other hand, in the case of the latter conventional method described above, the composition of the target is controlled by incorporating molten Si into the silicide plasticized body controlled to a predetermined density. However, when MSi 2 is synthesized by silicide reaction between M powder and Si powder to prepare a plasticized body having a predetermined density, or when a plasticized body having a predetermined density is prepared by sintering the press molded body using MSi 2 powder. Since the density varies depending on the processing temperature, time, and press pressure, it is very difficult to obtain a target composition target.

더욱이, 본 발명자들의 지식에 의하면, 원료분말의 MSi2와 Si로서는 일반적으로 고순도품을 이용하기 때문에, 타깃의 MSi2상과 Si상의 경계에 불순물이 확산하여 모이지 않게 되므로 MSi2상과 Si상 및 MSi2상끼리의 계면결합강도는 약한 상태에 있다.Further, according to knowledge of the present inventors, because it uses a high-purity product in general, as the MSi 2 and the Si of a raw material powder, so do gather in the impurity is diffused to the MSi 2 phase and the boundary on the Si target MSi phase two-phase and Si and The interfacial bond strength between the phases of MSi 2 is in a weak state.

게다가, MSi2상과 Si상과의 전기저항차가 극히 크기 때문에, 스퍼터링조작이 불안정하게 된다는 문제도 있다. 즉, MSi2상으로서의 WSi2, MoSi2, TaSi2의 전기저항은 각각 70, 100, 16, 45μΩ,cm로 작은 한편으로, Si상의 전기저항은 2.3×1010μΩ,cm로 극히 크고, 게다가 MSi2상과 Si상의 경계에는 계면층(界面層)도 존재하지 않으므로 경계부에서는 전기저항이 급격히 변화하게 된다. 특히, 후자의 방법에 의해 제조한 타깃의 조직은 고저항의 Si상과 저저항의 MSi2상이 직접 접한 상태로 된다.In addition, there is a problem that the sputtering operation becomes unstable because the difference in electrical resistance between the MSi 2 phase and the Si phase is extremely large. In other words, the electrical resistances of WSi 2 , MoSi 2 , and TaSi 2 as MSi 2 phases were small at 70, 100, 16, and 45 µΩ, cm, respectively, while the electrical resistance of Si phase was extremely large at 2.3 × 10 10 µΩ, cm. Since no interface layer exists at the boundary between the MSi 2 phase and the Si phase, the electrical resistance changes rapidly at the boundary portion. In particular, the structure of the target manufactured by the latter method is in a state where the high resistance Si phase and the low resistance MSi 2 phase are in direct contact with each other.

따라서, 이와 같은 타깃을 이용하여 스퍼터한 경우, 어떤 전압이상에서 MSi2상과 Si상의 절연파괴가 불가피하게 생겨 급격히 전류가 흐르게 된다. 즉, 어떤 일정 이상의 전압으로 되면 방전이 발생함으로써 계면강도가 약한 MSi2입자 또는 Si상의 일부분이 탈락하여 파티클로 되는 것이다.Therefore, in the case of sputtering using such a target, the breakdown of the MSi 2 phase and the Si phase inevitably occurs at a certain voltage or more, and the current flows rapidly. That is, when a certain voltage or more is reached, a discharge is generated, so that a part of the MSi 2 particles or Si phase with weak interfacial strength is dropped to form particles.

본 발명은 상술한 점을 고려하여 발명된 것으로, 파티클의 발생을 실질적으로 방지할 수 있고, 양질의 박막을 형성할 수 있는 고품질의 스퍼터링 타깃 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in consideration of the above-described point, and an object thereof is to provide a high-quality sputtering target and a method of manufacturing the same, which can substantially prevent generation of particles and form a thin film of good quality.

[발명의 개시][Initiation of invention]

본 발명에 따른 스퍼터링 타깃은 금속규화물(화학양론조성이 MSi2, 단 M은 금속)이 연쇄상(連鎖狀)으로 결합하여 금속규화물상이 형성되고, 규소입자가 결합하여 형성된 규소상이 상기 금속규화물상의 틈새(gap)에 불연속으로 존재하는 미세한 혼합조직을 갖추며, 탄소함유량이 100ppm 이하인 것을 특징으로 한다.The sputtering target according to the present invention is a metal silicide (the stoichiometric composition of MSi 2 , where M is a metal) is bonded in a chain form to form a metal silicide phase, and the silicon phase formed by bonding silicon particles is a gap of the metal silicide phase. It is characterized by having a fine mixed structure discontinuously present in the gap and having a carbon content of 100 ppm or less.

또, 혼합조직단면 1㎟내에 입자지름 0.5~30㎛의 금속규화물이 400~400×104개 존재하고, Si의 최대입자지름이 30㎛ 이하이다. 또, 금속규화물의 평균입자지름은 2~15㎛인 한편, 규소의 평균입자지름은 2~10㎛이다. 여기서 말하는 입자지름은 입자에 외접(外接)하는 최소원의 직경이다.Moreover, 400-400x10 <4> metal silicides with a particle diameter of 0.5-30 micrometers exist in 1 mm <2> of mixed structure cross sections, and Si largest particle diameter is 30 micrometers or less. The average particle diameter of the metal silicide is 2 to 15 µm, while the average particle diameter of silicon is 2 to 10 µm. The particle diameter here is the diameter of the smallest circle circumscribed by the particle.

더욱이, 타깃의 밀도비는 99% 이상이고, 산소의 함유량은 150ppm 이하로 설정된다. 또, 금속규화물의 금속(M)은 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 니오븀, 탄탈, 바나듐, 코발트, 크롬 및 니켈로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종(種)이다.Moreover, the density ratio of a target is 99% or more, and content of oxygen is set to 150 ppm or less. The metal (M) of the metal silicide is at least one selected from the group consisting of tungsten, molybdenum, titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, vanadium, cobalt, chromium and nickel.

또, 금속규화물과 규소상의 경계에 계면층을 형성하면 좋은데, 이 경우에 있어서 계면층의 두께는 100~10,000Å으로 설정하면 좋다. 또, 규소상이 붕소, 인, 안티몬 및 비소로 이루어진 그룹에서 선택된 원소를 적어도 1종과 불가피적 원소를 함유하고, 또 전기저항률이 0.01~100Ω,cm이다.Moreover, what is necessary is just to form an interface layer in the boundary of a metal silicide and a silicon phase, In this case, the thickness of an interface layer may be set to 100-10,000 kPa. The silicon phase contains at least one element and an unavoidable element selected from the group consisting of boron, phosphorus, antimony and arsenic, and has an electrical resistivity of 0.01 to 100?, Cm.

더욱이, 본 발명에 따른 스퍼터링 타깃의 제조방법은, 금속규화물(화학양론조성이 MSi2, 단 M은 금속)이 연쇄상으로 결합하여 금속규화물상이 형성되고, 규소입자가 결합된 규소상이 상기 금속규화물상의 틈새에 불연속적으로 존재하는 미세한 혼합조성을 갖추며, 탄소함유량이 100ppm 이하인 스퍼터링 타깃의 제조방법에 있어서,Furthermore, in the method for producing a sputtering target according to the present invention, a metal silicide (in stoichiometric composition of MSi 2 , where M is a metal) is bonded in a chain form to form a metal silicide phase, and a silicon phase to which silicon particles are bonded is bonded to the metal silicide phase. In the method for producing a sputtering target having a fine mixing composition discontinuously present in the gap, the carbon content of 100ppm or less,

I. 금속분말(M)과 규소분말(Si)을 Si/M원자비가 2.0~4.0으로 되도록 혼합하여 혼합분말을 조제하는 공정과,I. mixing the metal powder (M) and silicon powder (Si) so that the Si / M atomic ratio is 2.0 ~ 4.0 to prepare a mixed powder,

II. 상기 혼합분말을 성형용 틀에 충전(充塡)하고, 고진공중에서 저온가열하여 탄소 및 산소를 저감하는 공정,II. Filling the mixing powder into a mold for molding and heating at low temperature in high vacuum to reduce carbon and oxygen;

III. 고진공중, 저프레스압력하에서 혼합분말을 가열하여 금속규화물의 합성과 소결을 행하는 공정 및,III. Heating and mixing the powder powder under high press pressure under high vacuum to synthesize and sinter the metal silicide, and

IV. 고진공중 또는 불활성 가스분위기중의 고프레스압력하에서 공정온도 바로 아래의 온도로 가열하여 치밀화하는 공정을 구비한다.IV. A process of densification is carried out by heating to a temperature just below the process temperature under high press pressure in a high vacuum or inert gas atmosphere.

또, 금속분말(M)로서 최대입자지름 10㎛ 이하의 고순도 금속분말을 사용함과 더불어, 규소분말(Si)로서 최대입자지름 30㎛ 이하의 규소분말을 사용하면 좋다.As the metal powder M, a high purity metal powder having a maximum particle diameter of 10 mu m or less may be used, and a silicon powder having a maximum particle diameter of 30 mu m or less may be used as the silicon powder Si.

또, 금속분말과 실리콘분말의 혼합분말을 반응용융소결시켜 실리사이드 합성, 소결 및 치밀화를 동시에 행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the mixed powder of the metal powder and the silicon powder is subjected to reaction melting and sintering to simultaneously perform silicide synthesis, sintering and densification.

더욱이, 상기 반응용융소결은 열간 프레스법 또는 열간 정수압 프레스법을 이용하여 실시하면 좋다.Further, the reaction melt sintering may be performed by using a hot press method or a hot hydrostatic press method.

본 발명자들은 소결합금제의 금속실리사이드 타깃의 파티클 발생원인을 다방면으로 분석하고, 그 분석결과로부터 얻어진 지식에 근거해서 본 발명을 완성시켰다.The present inventors analyzed the cause of particle generation of the metal silicide target of the small-bonding metal in various ways, and completed the present invention based on the knowledge obtained from the analysis result.

즉, 종래의 분말소결법으로 제조한 고융점 실리사이드 타깃의 파티클은 타깃중에 존재하는 포어(공기구멍)부분에 이상방전이 발생하고, 그 때문에 포어의 주변부분이 결손하여 파티클이 유기되는 것이라는 판단으로부터, 포어를 가능한 한 적게 하기 위해 타깃의 밀도를 높이는 여러 가지 궁리가 상기와 같이 이루어지고 있다.That is, the particles of the high melting point silicide target manufactured by the conventional powder sintering method generate abnormal discharge in the pore (air hole) portion present in the target, and therefore, the periphery of the pore is missing and thus the particles are organic. In order to make the pore as small as possible, various ideas for increasing the density of the target have been made as described above.

그러나, 본 발명자들은 고융점 실리사이드 타깃의 파티클 발생원을 예의(銳意) 검토한 결과, 포어에 기인하는 파티클 이외에 열응력의 작용에 의한 침식(erosion) Si부의 결락, MSi2상과 Si상간의 스퍼터속도차에 의한 MSi2상의 결락이라는 것을 발견하였다. 즉, 고속의 Ar이온이 연속적으로 조사되어 승온(昇溫)하고 있는 타깃 표면을 그 이면으로부터 냉각하고 있기 때문에, 타깃 표면에는 두께방향의 온도차나 타깃의 열변형에 의해 발생한 열응력이 작용하고, 그 결과 MSi2상에 비해 강도적으로 약한 Si상이 파괴되고 그 탈락편이 파티클로 된다. 특히 Si상의 침식면은, 평활한 면은 나타내고 있는 MSi2상에 비해 요철상태가 심하고, 돌출부분이 열응력 또는 스터퍼 사이클에서 생기는 변동응력의 작용에 의해 결락하여 파티클이 발생하기 쉬운 상태로 되고 있다. 또, MSi2상에 비해 Si상이 스퍼터링에 의해 우선적으로 침식되기 때문에, 연속상 Si상에 MSi2상이 존재한 경우 Si상의 침식에 따라 MSi2상의 구속력이 저하함으로써 단독 또는 복수개 결합한 MSi2상이 탈락하여 파티클로 된다.However, the present inventors have diligently studied the particle generation source of the high melting point silicide target, and as a result, the dropping of the erosion Si part by the action of thermal stress in addition to the particles caused by the pores, the sputter velocity between the MSi 2 phase and the Si phase It was found that there was a missing phase of MSi 2 by tea. That is, since high-speed Ar ions are continuously irradiated to cool the target surface heated up from the rear surface, thermal stress generated by the temperature difference in the thickness direction or thermal deformation of the target acts on the target surface. As a result, the Si phase, which is weaker in strength than the MSi 2 phase, is destroyed and the falling pieces are particles. In particular, the eroded surface of the Si phase has a more uneven state than the MSi 2 phase showing the smooth surface, and the protruding portion is eliminated by the action of the thermal stress or the fluctuation stress generated in the stuffer cycle, resulting in a state where particles are easily generated. have. In addition, since by the Si phase sputtering than the MSi 2 is preferentially eroded, and if the MSi 2 phase present in the continuous phase Si by binding on the MSi 2 decreases as the erosion on the Si MSi 2 phase combined alone or a plurality eliminated It becomes a particle.

따라서, 파괴되기 쉬운 Si상을 미세화함과 더불어 미세한 MSi2가 연쇄상으로 결합하여 그 틈새에 Si가 불연속으로 존재하는 혼합조직에 의하면, 열응력의 작용에 의한 침식 Si부의 결락이나 MSi2상과 Si상의 스퍼터속도차에 의한 MSi2상의 탈락으로 발생하는 파티클을 실질적으로 억제할 수 있다는 것을 본 발명자들은 발견하였다.Therefore, according to the mixed structure in which the fragile Si phase is refined and the fine MSi 2 is bonded in a chain form and Si is discontinuously present in the gaps, the eroded Si portion is lost due to the action of thermal stress or the MSi 2 phase and Si are separated. The inventors have found that particles caused by dropout of the MSi 2 phase due to the sputter speed difference of the phases can be substantially suppressed.

또, 본 발명자들은 다른 파티클 발생원으로서, 타깃중에 혼입한 탄소에 착안하였다. 즉, 스퍼터링조작후에 타깃의 침식면을 확대하여 관찰해 본 결과, 탄소에 의해 오염된 부분은 양호하게 스퍼터되지 않고 침식면에 돌기형상이 잔존하고, 그 결과 그 부분에서 플라즈마방전이 불안정하게 되어 이상한 방전을 반복해서 파티클의 발생을 초래하는 것을 발견하였다.In addition, the present inventors have focused on the carbon mixed in the target as another particle generating source. That is, after the sputtering operation, the eroded surface of the target was enlarged and observed, and as a result, the portion contaminated with carbon was not sputtered well, and projections remained on the eroded surface, and as a result, plasma discharge became unstable at that portion. It was found that the discharge was repeated to cause the generation of particles.

또, 본 발명자들은 타깃에 함유되는 탄소량의 다소가 스퍼터링에 의해 형성한 실리사이드박막의 에칭성도 크게 영향을 미친다는 것을 실험에 의해 확인하였다. 즉, 탄소는 Si성분과 화합하여 전기절연성이 높은 SiC를 생성하기 쉽다. 이 SiC의 생성 및 형성막으로의 혼입은 형성막의 에칭성을 급격히 저하시키게 된다. 즉, 박막을 형성한 기판을 에칭하여 집적회로(IC)의 회로패턴을 형성하기 위해, 포토레지스트를 도포한 기판에 노광장치로 인화하고 소정의 약품으로 현상처리할 때에, SiC가 잔사(찌꺼기)로서 남는 비율이 증가한다. 그 결과, 회로패턴의 불량 및 회로의 단선이 급증하게 된다.Moreover, the present inventors confirmed by experiment that the etching amount of the silicide thin film formed by the sputtering to some extent of the amount of carbon contained in a target also greatly influenced. That is, carbon is easy to produce SiC with high electrical insulation by combining with Si component. Generation of this SiC and incorporation into the formed film rapidly degrades the etching property of the formed film. That is, in order to etch the substrate on which the thin film is formed to form a circuit pattern of the integrated circuit (IC), the SiC residues are printed on the substrate coated with the photoresist with an exposure apparatus and developed with a predetermined chemical. As the remaining rate increases. As a result, the defect of a circuit pattern and the disconnection of a circuit increase rapidly.

또, 실리사이드막중에 파티클로서 혼입한 탄소피막은 다른 영역과 비교하여 광반사율이 달라 노광을 받기 쉽다. 그 때문에, 막표면에 광반사율이 국부적으로 다른 영역이 형성되기 때문에, 균일하고 고정밀도의 회로패턴을 형성하는 것이 곤란하게 된다.In addition, the carbon film incorporated as a particle in the silicide film has a different light reflectance compared to other regions, and thus is easily exposed to light. Therefore, since regions with different light reflectances are formed locally on the film surface, it becomes difficult to form uniform and high precision circuit patterns.

더욱이, 본 발명자들은 다른 파티클 발생원으로서, MSi2상 및 Si상에 생기는 융기부에 착안하였다. 즉, 종래의 제조법에 의해 제조한 금속실리사이드 타깃의 침식면을 주사형 전자현미경(SEM)으로 확대하여 관찰한 결과, 제 11a 도~제 11b 도 및 제 12a 도~제 12b 도에 나타낸 바와 같이 거칠고 큰 MSi2상 및 Si상에는 미소한 융기부(3)가 다수 존재한다는 것이 판명되었고, 이 융기부(3)와 발생하는 파티클간에 밀접한 관계가 있음을 발견하였다.Moreover, the inventors focused on the ridges occurring in the MSi 2 phase and the Si phase as other particle generation sources. That is, the eroded surface of the metal silicide target manufactured by the conventional manufacturing method was observed by magnifying with a scanning electron microscope (SEM), and as a result, it was rough as shown in FIGS. 11A to 11B and 12A to 12B. It was found that a large number of minute ridges 3 exist in the large MSi 2 phase and Si phase, and it was found that there is a close relationship between the ridges 3 and the generated particles.

또, 좀더 검토해 본 결과, 이 융기부는 타깃의 MSi2상과 Si상의 입자지름을 작게 함으로써 감소하고, 특히 MSi2상의 최대입자지름을 10㎛ 이하, Si상의 최대 입자지름을 20㎛ 이하로 함으로써 파티클의 발생을 실질적으로 억제할 수 있음을 발견하였다.As a result of further investigation, the ridge is reduced by reducing the particle diameters of the target MSi 2 phase and Si phase, and in particular, the particle size is obtained by setting the maximum particle diameter of the MSi 2 phase to 10 µm or less and the Si phase maximum particle diameter to 20 µm or less. It has been found that the occurrence of can be substantially suppressed.

또, 본 발명자들은 미세한 조직을 갖추고, 탄소함유량이 적으며, 또한 고밀도의 타깃을 얻기 위해 예의 연구를 진행한 결과, 미세한 M분말과 S분말의 혼합분말을 성형용 틀내에 충전하고, 이것을 고진공중에서 가열유지한 후, 낮은 프레스압력하에서 실리사이드반응시켜 금속규화물을 합성하며, 다음에 높은 프레스압력하에서 소결함으로써 Si증발(evaporation)이 현저해지는 1300℃ 보다 낮은 온도에서 Si표면의 탄소와 산소가 반응하여 CO 또는 CO2상태로 되어 탄소 및 산소의 함유량이 감소하는 것과, Si표면의 산소가 SiO 또는 SiO2가 가스화하여 산소의 함유량이 감소하는 것, 금속(M)이 모두 마세 MSi2화하는 것, 마세 MSi2가 연쇄상으로 결합하고 그 틈새에 Si가 불연속적으로 존재하는 혼합조직이 얻어지는 것 및, 공정온도 바로 아래의 온도에서 포어의 소실과 치밀화가 촉진되는 것을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.In addition, the inventors of the present invention have conducted a thorough study to obtain a fine structure, a low carbon content, and a high density target. As a result, the mixed powder of the fine M powder and the S powder is filled into a mold for molding, which is then subjected to high vacuum. After heating, the metal silicide is synthesized by silicide reaction under a low press pressure, and then carbon and oxygen on the Si surface react at a temperature lower than 1300 ° C. at which Si evaporation becomes significant by sintering under a high press pressure. Or CO 2 to reduce the content of carbon and oxygen, oxygen on the Si surface to reduce the content of oxygen by SiO or SiO 2 gasification, and metal (M) to be all MSi 2 , MSi 2 would be combined with Streptococcus and obtained a mixed structure of Si is present discontinuously in the gaps and, in the small pores at a temperature just below the eutectic temperature And densification was completed the present invention found to be promoted.

더욱이, MSi2상과 Si상의 경계면에 붕소(B), 인(P), 안티몬(Sb) 및 비소(As)로 이루어진 그룹에서 선택된 원소를 적어도 1종과 불가피적 원소를 함유한 계면층을 설치하고, 상끼리의 결합력을 강화함과 더불어 전기저항의 급격한 변화를 저지하는 것에 의해서 파티클의 저감을 실현할 수 있음을 발견하였다.Furthermore, an interface layer containing at least one element selected from the group consisting of boron (B), phosphorus (P), antimony (Sb) and arsenic (As) and an unavoidable element is provided at the interface between the MSi 2 and Si phases. In addition, it has been found that particle reduction can be realized by strengthening the bonding force between phases and preventing sudden changes in electrical resistance.

여기서, 타깃의 구성성분으로 되는 금속(M)으로서는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 탄탈(Ta), 바나듐(V), 코발트(Co), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni) 등 비저항이 작은 금속실리사이드 박막의 형성이 가능한 금속이 단독 또는 2종류 이상 병용하여 사용되지만, 특히 Mo, W, Ti, Zr, Hf, Nb 및 Ta 등의 고융점 금속이 바람직하다.Here, as the metal (M) which is a constituent of the target, molybdenum (Mo), tungsten (W), titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), niobium (Nb), tantalum (Ta), and vanadium ( Metals capable of forming a metal silicide thin film having low specific resistance, such as V), cobalt (Co), chromium (Cr), and nickel (Ni), are used alone or in combination of two or more thereof, but in particular, Mo, W, Ti, Zr, Hf High melting point metals, such as Nb and Ta, are preferable.

이들 금속은 종래의 전극배선재료와 비교하여 비저항이 작고, 고온에서의 내부 식성이 높기 때문에, 그 실리사이드를 반도체의 전극배선에 이용하면, 반도체장치에서의 연산의 고속화가 가능하게 되고, 또 반도체 제조시의 약품에 의한 부식이나 고온처리에 의한 산화를 받지 않는다는 이점을 갖는다.Since these metals have a lower specific resistance and higher corrosion resistance at higher temperatures than conventional electrode wiring materials, when the silicide is used for electrode wiring of semiconductors, it is possible to speed up operations in semiconductor devices and to manufacture semiconductors. It has the advantage that it is not subjected to corrosion by chemicals or oxidation by high temperature treatment.

본 발명에 따른 스퍼터링 타깃은, 원료분말의 입자지름, 가열온도, 프레스압력의 3요소를 제어함으로써, 혼합조직단면 1㎟내에 입자지름 0.5~30㎛의 MSi2상이 400~400×104개 균일하게 존재하는 혼합조성으로 되고, 또 평균입자지름 2~15㎛의 MSi2상과 평균입자지름 2~10㎛의 규소상이 분산된 미세조직으로 된다.The sputtering target according to the present invention is characterized by uniformity of 400 to 400 × 10 4 MSi 2 phases with a particle diameter of 0.5 to 30 µm within 1 mm 2 of the mixed tissue section by controlling three factors of particle diameter, heating temperature and press pressure of the raw material powder. be present is a mixed composition, and the microstructure is a silicon phase dispersion with a mean particle size of 2 ~ 15㎛ of MSi 2 phase and the average particle size of 2 ~ 10㎛.

또, Si원료중에 함유되는 B, P, Sb, As 및 불가피적 원소인 Fe, Ni, Cr, Al 등의 원소가 살리사이드 합성시에 MSi2상과 Si상의 경계에 확산이동하여 계면층을 형성함으로써 양자의 계면결합력을 강화한다.In addition, elements such as B, P, Sb, As, and inevitable elements Fe, Ni, Cr, and Al contained in the Si raw material diffuse and move to the boundary of the MSi 2 phase and the Si phase during salicide synthesis to form an interface layer. This enhances the interfacial bonding force between the two.

본 발명은 상기 지식에 근거해서 완성된 것이다.The present invention has been completed based on the above knowledge.

이하, 본 발명의 구성을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention in more detail.

M과 Si의 혼합분말에 적당한 압력을 가해서 가열하면, Si는 연화함과 더불어 M과 반응하여 입자형상의 MSi2를 형성하기 때문에, M과 Si가 접한 부분에서는 MSi2의 생성열에 의해 국소적으로 승온하여 한층 연화한다. 그 때문에, MSi2입자의 표면 및 주위에 MSi2화한 입자가 응집하여 입자형상의 MSi2가 연쇄상으로 결합된 상태로 된다. 이 MSi2가 단독으로 존재하면, 스퍼터의 진행에 따라 스퍼터속도가 큰 Si가 우선적으로 침식하여 MSi2가 탈락하기 쉬워지기 때문에, MSi2는 연쇄상(連鎖狀)으로 결합하고 있는 것이 좋다.When heating by applying a suitable pressure to the mixed powder of M and Si, Si is softened also the addition because they form a MSi 2 on to react with M particulate, locally by the heat of formation of the M and the portion Si is in contact MSi 2 It warms up and softens further. Therefore, the particles obtained by MSi 2 agglomerating on the surface and the periphery of the MSi 2 particles are brought into a state in which the granular MSi 2 is bound in a chain form. When the MSi 2 is present alone, Sii 2 having a high sputtering speed preferentially erodes as the sputter proceeds, and MSi 2 easily falls off. Therefore, MSi 2 is preferably bonded in a chain form.

또, 이 MSi2상의 입자지름을 30㎛를 넘으면, 스퍼터중에 MSi2상위에 융기물이 형성되어 파티클이 발생하는 한편, 그 입자지름이 0.5㎛ 미만인 경우에는 스퍼터중에 MSi2상이 Si상으로부터 용이하게 탈락하여 역시 파티클발생의 원인으로 되기 때문에, MSi2상의 입자지름은 0.5~30㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직한 범위는 2~20㎛이다.When the particle diameter of the MSi 2 phase exceeds 30 µm, a ridge is formed on the upper side of the MSi 2 in the sputter, and particles are generated. When the particle diameter is less than 0.5 µm, the MSi 2 phase is easily separated from the Si phase in the sputter. It is preferable that the particle size of the MSi 2 phase is 0.5 to 30 µm, and more preferably 2 to 20 µm, since it is eliminated and causes particle generation.

또, 조성 MSix의 X값이 2.0〈X〈4.0에서 MSi2의 입자지름이 0.5~30㎛를 만족하면, 혼합조직단면 1mm2내에 MSi2가 400~400×104개 존재하는 것이 바람직하다. 더욱이, 입자지름이 2~20㎛라면 1mm2내에 MSi2가 2,000~300,000개 존재하는 것이 바람직하다.If the particle size of the MSi 2 satisfies 0.5 to 30 µm at the X value of the composition MSi x of 2.0 &lt; X &lt; 4.0, it is preferable that 400 to 400 × 10 4 MSi 2 are present in the mixed tissue section 1 mm 2 . . Furthermore, if the particle diameter is 2 to 20 µm, it is preferable that 2,000 to 300,000 MSi 2 are present in 1 mm 2 .

또, MSi2의 크기는 금속규화물을 형성하는 금속입자의 입자지름에 의존하지만, 대부분의 M입자는 응집상태로 존재하고 있기 때문에, 입자지름이 다른 MSi2가 형성된다. 입자지름의 편차가 커지면, 스퍼터링에 따라 침식면의 요철이 심해지고, 그 단차의 영향에 의해 파티클의 발생량이 증가하기 때문에, 가능한 한 입자지름을 일치시킬 필요가 있고, MSi2상의 평균입자지름은 2~15㎛인 것이 바람직하다. 더 바람직한 범위는 5~10㎛이다. 여기서 말하는 평균입자지름은 금속규화물 100개에 대한 평균입자지름을 나타낸다.In addition, the size of the MSi 2 is dependent on the particle size of the metal particles to form a metal silicide, most M particles because it exists as a cohesive state, and is formed with a MSi 2 the particle size of the other. If the particle diameter deviation increases, the irregularities of the eroded surface increase with sputtering, and the amount of particle generation increases due to the influence of the step. Therefore, it is necessary to match the particle diameter as much as possible, and the average particle diameter of the MSi 2 phase is It is preferable that it is 2-15 micrometers. More preferable range is 5-10 micrometers. The average particle diameter here shows the average particle diameter with respect to 100 metal silicides.

또, 연쇄상으로 결합되는 각 MSi2입자의 형상으로서는, 근사적으로 구형상인 것이 이상적이다. 그 이유는, 구형상쪽이 Si상과의 혼합조직중으로부터 탈락하기 어렵고, 각이 벌어진 부분이 있는 입자에서는 이상 방전에 의해 파티클이 발생하기 쉽기 때문이다. 이 관점으로부터, 이온교환법으로 정제하여 얻는 M입자는 그 환원공정에서 응집하기 쉽고, M입자끼리의 합체로 생긴 MSi2입자는 요철이 많으므로, 응집이 일어나기 어려운 환원조건에서 처리하거나, 또는 분말의 혼합시에 분산제를 첨가하여 응집을 억제할 필요가 있다. 또는, 입자의 분산성이 양호한 화학적 기상성장법으로 제조한 M입자를 이용하는 것도 바람직하다.Further, as the shape of each of the MSi 2 grains bonded to Streptococcus, it is spherical with approximately ideal. This is because the spherical shape is less likely to fall out of the mixed structure with the Si phase, and particles are likely to be generated by abnormal discharge in particles having an angled portion. From this point of view, the M particles obtained by the ion exchange method are agglomerated easily in the reduction step, and the MSi 2 particles formed by the coalescing of the M particles have many irregularities. It is necessary to add a dispersing agent at the time of mixing, and to suppress aggregation. Or it is also preferable to use M particle | grains manufactured by the chemical vapor deposition method with favorable particle dispersibility.

여기서 화학적 기상성장법(Chemical Vapor Deposition method ; 이하 CVD라 약기함)은, 할로겐화물, 황화물, 수소화물 등의 원료를 고온중에서 기상상태로 하고, 더욱이 열분해, 산화, 환원 등의 화학반응을 행한 후에 반응생성물 기판상에 침착시키는 방법으로, 반도체나 절연막을 형성하는 방법으로서 넓은 분야에서 사용되고 있다.The chemical vapor deposition method (hereinafter abbreviated as CVD) is used to make raw materials such as halides, sulfides, and hydrides in a gaseous state at a high temperature, and further, after performing chemical reactions such as pyrolysis, oxidation, and reduction. As a method of depositing a reaction product substrate, it is used in a wide range of fields as a method of forming a semiconductor or an insulating film.

한편, Si는 M입자와 반응하여 MSi2를 형성하면서도 과잉의 Si는 MSi2입자의 주위에 강제적으로 유동하기 때문에, 연쇄상으로 결합한 MSi2의 틈새에 Si가 불연속으로 존재하는 상태로 된다.On the other hand, since Si reacts with the M particles to form MSi 2 while excess Si is forced to flow around the MSi 2 particles, Si is discontinuously present in the gap between the chained MSi 2 .

이 Si가 연속적으로 존재하면, 스퍼터링의 진행에 따라 Si가 MSi2보다 우선적으로 침식되어 입자의 탈락을 초래함과 더불어, 스퍼터중에 타깃에 발생하는 열응력의 작용에 의해 기계강도가 낮고, 열충격에 약한 Si부분이 파손되기 쉽기 때문에, 강동향상에 의한 파티클의 억제에는 Si가 MSi2의 틈새에 존재하고, 또한 불연속으로 존재하는 것이 바람직하다.When Si is continuously present, Si is eroded more preferentially than MSi 2 as sputtering progresses, leading to particle dropping, and mechanical strength is low due to the action of thermal stress generated on the target during sputtering. Since the weak Si part easily breaks, it is preferable that Si is present in the gap of MSi 2 and discontinuously in suppressing particles due to the enhancement of the strong dynamics.

또, Si의 입자지름이 30㎛를 넘으면, 열응력의 작용에 의해 Si침식부의 결락이 발생하고, 게다가 스퍼터중에 Si상위에 융기물이 형성되어 파티클이 발생하기 쉽기 때문에, Si의 최대입자지름은 30㎛이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 20㎛이하가 좋다.If the particle diameter of Si exceeds 30 µm, the erosion of the Si erosion part occurs due to the action of thermal stress, and furthermore, ridges are formed on the Si phase in the sputter, so that particles are easily generated, so the maximum particle diameter of Si is 30 micrometers or less are preferable, More preferably, it is 20 micrometers or less.

더욱이, Si입자지름의 편차가 커지면, 입자지름이 큰 부분에 응력이 집중되고, 열응력의 반복에 의해 파손되기 쉽기 때문에, Si의 평균입자지름은 2~10㎛인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3~8㎛인 것이 좋다.Moreover, when the variation in the Si particle diameter becomes large, stress is concentrated in a portion having a large particle diameter, and it is easy to break due to repetition of thermal stress, so the average particle diameter of Si is preferably 2 to 10 µm, more preferably. It is good that it is 3-8 micrometers.

여기서 말하는 Si의 입자지름은 MSi2의 틈새에 존재하는 Si상의 최대길이와 최소길이의 평균값이고, Si의 평균입자지름은 Si 100개에 대한 평균 입자지름을 나타낸 것이다.Particle size of the Si referred to herein is the average of the maximum length and the minimum length on the Si existing in the gaps of the MSi 2, the mean particle size of Si shows the mean particle size for the Si 100 dogs.

또, Si원료분말로서는, 고순도품 또는 도우프제를 함유한 고순도품을 사용하는 것이 바람직하다. 이 고순도 Si중에 포함되는 불순물은 소자특성의 열화를 초래하므로 가능한 한 적은 쪽이 좋다. 덧붙여서 말하면 소프트에러의 원인으로 되는 U, Th 등의 방사성 원소는 5ppb이하, 가동이온오염의 원인으로 되는 Na, K 등의 알카리금속원소는 100ppb이하, 디프레벨 불순물로 되는 Fe, Ni, Cr 등의 중금속원소는 1ppm이하, 파티클의 발생 및 에칭불량을 일으키는 탄소는 300ppm이하, 저항의 증대를 초래하는 산소는 500ppm이하인 것이 바람직하다.As the Si raw material powder, it is preferable to use a high purity product or a high purity product containing a dope agent. Impurities contained in the high-purity Si cause deterioration of device characteristics, and as few as possible are preferred. Incidentally, radioactive elements such as U and Th, which cause soft errors, are 5 ppb or less, and alkali metal elements such as Na and K, which cause mobile ion contamination, are 100 ppb or less, and Fe, Ni, Cr, etc., which are deep level impurities. The heavy metal element is preferably 1 ppm or less, the carbon causing particle generation and etching failure is 300 ppm or less, and the oxygen causing the increase in resistance is preferably 500 ppm or less.

이 Si분말에 함유되는 탄소, 산소, Na, K 등의 불순물은 Si분쇄공정에서 분말표면에 부착된 것으로, 이 불순물오염된 Si분말을 10-4Torr이하의 고진공중, 1200~1300℃에서 2~16hr 가열처리함으로써 이들 불순물을 저감할 수 있기 때문에, 타깃제조에 가열처리를 실시한 Si원료분말을 이용하는 것이 바람직하다.Impurities such as carbon, oxygen, Na, and K contained in the Si powder adhere to the powder surface during the Si grinding process. The impurity-contaminated Si powder is deposited at 1200 to 1300 ° C in a high vacuum of 10 -4 Torr or less. Since these impurities can be reduced by heat treatment of ˜16 hr, it is preferable to use Si raw material powder subjected to heat treatment in the target production.

일반적으로, 도우프제를 함유하는 Si원료분말을 이용하여 타깃을 형성하면, 반응합성시에 도우프제가 결정계면 등의 특정부위에 확산하여 농축된다. 그리고, 이들 도우프제는 격자의 흐트러짐을 일으키거나, 격자 왜곡이 있는 MSi2상과 Si상과의 경계로 이동하여 계면층을 형성한다.In general, when a target is formed using a Si raw material powder containing a dope agent, the dope agent is diffused and concentrated in a specific part such as a crystal interface during the reaction synthesis. These dope agents cause lattice disturbance or move to the boundary between the lattice distortion of the MSi 2 phase and the Si phase to form an interface layer.

이 계면층이 존재하면, MSi2상과 Si상의 결합력은 향상되고, MSi2상은 Si상과의 혼합조직으로부터 탈락하기 어렵게 된다. 또, 저저항의 MSi2상과 고저항의 Si상의 경계에 도우프제 농도가 높은 계면층이 존재하면, 전기저항의 급격한 변화가 없어지므로, 스퍼티링시에 이상한 방전의 발생이 적어지고, 따라서 이방방전에 의해 유기되는 파티클을 억제할 수 있는 효과가 기대된다.If this interface layer is present, the bonding strength of the MSi 2 phase and the Si phase is improved, and the MSi 2 phase is hardly eliminated from the mixed structure with the Si phase. In addition, when an interface layer having a high dope concentration is present at the boundary between the low-resistance MSi 2 phase and the high-resistance Si phase, the abrupt change in the electrical resistance is eliminated, resulting in less occurrence of abnormal discharge during sputtering. The effect which can suppress the particle | grains induced by anisotropic discharge is anticipated.

또, 본 발명자들은 MSi2상과 Si상과의 경계에서의 전기저항의 급변을 완화하기 위해 예의 연구를 진행한 결과, 상술한 도우프제로서 B, P, Sb, As중 적어도 1종의 원소와 불가피적 원소를 함유하고, 또한 전기저항을 억제한 Si분말과 M분말 또는 MSi2분말을 이용하여 소결함으로써 얻은 타깃은, MSi2상과 Si상과의 전기저항의 정합성이 향상되어 스퍼터속도가 균일하게 되고, 게다가 MSi2상과 Si상과의 경계에 상기 원소가 확산한 계면층이 형성됨으로써, 전기저항의 급격한 변화가 없고 우수한 계면강도를 갖는 타깃으로 되는 것을 발견하였다.In addition, the present inventors have conducted extensive studies to mitigate the sudden change in the electrical resistance at the boundary between the MSi 2 phase and the Si phase, and as a result of the above-described dope agent, at least one element of B, P, Sb, As and The target obtained by sintering using an Si powder and an M powder or MSi 2 powder containing an unavoidable element and suppressing electrical resistance has improved uniformity of electrical resistance between the MSi 2 phase and the Si phase, resulting in uniform sputtering speed. In addition, it was found that the interface layer in which the above-described elements were diffused was formed at the boundary between the MSi 2 phase and the Si phase, thereby making it a target having no sudden change in electrical resistance and having excellent interface strength.

여기서, 상기 도우프제중 B, P, Sb, As는 Si상의 전기저항을 대폭 낮추는 효과가 있는 원소로, 이들 원소를 함유하는 Si상을 이용하면 양 상의 전기저항이 정합되어 스퍼터속도가 균일하게 되고, 그 결과 막조성은 안정하고 균일한 막두께로 된다. 또, Si상중의 이들 원소는 소결시에 격자의 흐트러짐이나 격자외곡이 큰 MSi2상과 Si상의 경계에 확산이동하여 상기 계면층을 형성한다. 이때, B, P, Sb, As이외의 불가피적 원소도 계면층에 포함되어 동일한 효과를 초래하게 되는데, 이들 원소로는 예컨대 Fe, Ni등이 있다.Herein, B, P, Sb, and As in the dope agent are elements that have an effect of significantly lowering the electrical resistance of the Si phase. When the Si phase containing these elements is used, the electrical resistance of both phases is matched, and the sputtering speed becomes uniform. As a result, the film composition becomes stable and uniform film thickness. In addition, these elements in the Si phase diffusely move to the boundary between the MSi 2 phase and the Si phase having large lattice disturbance or lattice distortion during sintering to form the interface layer. At this time, inevitable elements other than B, P, Sb, and As are also included in the interface layer to cause the same effect, and these elements include, for example, Fe and Ni.

또, 이 계면층의 두께는 Si상에 함유되는 도우프제의 양에 따라 다르지만, 100~1000Å의 범위가 적당하다.Moreover, although the thickness of this interface layer changes with the quantity of the dope agent contained in Si phase, the range of 100-1000 kPa is suitable.

이러한 계면층의 두께가 10,000Å이상으로 되면 Si상중의 상당량의 도우프제에 의해 막특성이 변화하는 한편, 그 두께가 100Å미만으로 되면 상기 효과를 충분히 기대할 수 없게 된다. 따라서, 가장 바람직한 범위는 1,000~8,000Å이다.When the thickness of such an interfacial layer is 10,000 kPa or more, the film properties are changed by a considerable amount of dope in the Si phase, while when the thickness is less than 100 kPa, the above effects cannot be sufficiently expected. Therefore, the most preferable range is 1,000-8,000 Hz.

이 계면층의 두께는, 일반적으로 고분해능 2차 이온질량분석장치(SIMS)에 의해 검출된다.The thickness of this interface layer is generally detected by a high resolution secondary ion mass spectrometer (SIMS).

SIMS는 O2+나 CS+의 1차 이온으로 시료를 스퍼터에칭하고, 발생한 2차 이온을 포착하여 표면층의 불순물을 고감도로 3차원적으로 분석하는 방법이다. 계면층의 두께는 Si상에 함유되는 도우프제의 깊이방향 프로파일을 MSi2상에 도달할 때까지 측정하여 구한다.SIMS is a method of sputter-etching a sample with primary ions of O 2+ or CS + , capturing the generated secondary ions, and highly sensitively analyzing impurities in the surface layer in three dimensions. The thickness of the interface layer is determined by measuring the depth profile of the dope agent contained in the Si phase until reaching the MSi 2 phase.

여기서, 계면층의 두께는 Si상중의 도우프제 프로파일의 완만한 경사면에 위치하는 변곡점으로부터 다른 한쪽의 변곡점까지의 거리이다.Here, the thickness of the interface layer is the distance from the inflection point located on the gentle inclined plane of the dope-made profile in Si phase to the other inflection point.

더욱이, 상기 Si상의 저항률은 0.01~100Ω,cm범위로 설정하는 것이 바람직하다. 저항률은 0.01Ω,cm 미만으로 하면 Si의 스퍼터속도가 증가하고 Si가 깊이 침식되어 파티클의 발생을 초래함과 더불어 소망하는 막조성을 얻어지지 않게 되고, 그 저항률이 100Ω,cm를 넘으면 상기 효과를 충분히 기대할 수 없게 된다. 따라서, Si상의 저항률은 0.1~10Ω,cm의 범위가 더 바람직하다.Furthermore, the resistivity of the Si phase is preferably set in the range of 0.01 to 100 Ω, cm. If the resistivity is less than 0.01 Ω, cm, the sputtering speed of Si increases and the erosion of Si causes particle generation and the desired film composition is not obtained. If the resistivity exceeds 100 Ω, cm, the above effect is sufficiently achieved. You cannot expect it. Therefore, the resistivity of the Si phase is more preferably in the range of 0.1 to 10?, Cm.

한편, 탄소에 의해 오염된 부분은 양호하게 스퍼터되지 않고 침식면에 돌기형상으로 잔존하고, 그 결과에서 플라즈마방전이 불안정하게 되어 이상한 방전을 반복하여 파티클의 발생을 유기한다. 또, 탄소가 막중에 많이 혼입된 경우에는, 에칭에 의한 배선의 형성시에 그 부분이 에칭잔사로서 존재하여 배선불량이나 불순물의 형성에 의한 단선을 초래하기 때문에, 탄소불순물의 함유량은 100ppm이하로 억제할 필요가 있고, 바람직하게는 50ppm이하, 더 바람직하게는 30ppm이하로 억제할 필요가 있다. 이 탄소함율량은 연소-적외선 흡수법을 이용한 탄소분석장치에 의해 검출된다.On the other hand, the portions contaminated with carbon are not sputtered well but remain as protrusions on the eroded surface, and as a result, the plasma discharge becomes unstable, and abnormal discharge is repeated to induce generation of particles. In the case where a large amount of carbon is mixed in the film, the portion is present as an etching residue at the time of forming the wiring by etching, which leads to disconnection due to poor wiring or formation of impurities, so that the content of carbon impurities is 100 ppm or less. It is necessary to suppress it, Preferably it is 50 ppm or less, More preferably, it is necessary to suppress it to 30 ppm or less. This carbon content is detected by the carbon analyzer using the combustion-infrared absorption method.

또, 타깃중에 산소불순물이 많은 경우에는, 스퍼터시에 산소가 막중에 혼입되어 막저항을 증대시키기 때문에, 산소불순물의 함유량은 150ppm이하로 억제하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 100ppm이하이다. 이 산소함유량은 불활성 가스융해-적외선 흡수법을 이용한 산소분석장치에 의해 검출된다.In addition, when there are many oxygen impurities in a target, since oxygen mixes in a film | membrane at the time of sputtering and increases a film resistance, it is preferable to suppress content of oxygen impurities to 150 ppm or less, More preferably, it is 100 ppm or less. This oxygen content is detected by an oxygen analyzer using an inert gas melting-infrared absorption method.

또, 본 발명의 스퍼터링 타깃은 미세한 입자형상의 MSi2상과 Si상과의 혼합조직으로 되지만, 이것은 조성 MSix의 X값이 2.0〈X〈4.0으로 되도록 M분말과 Si분말을 조제한 혼합분말로부터 소결합성에 의해 MSi2상을 형성하도록 한 것으로, 과잉의 Si가 MSi2상의 주위에 잔존하였기 때문에 얻어진 것이다.In addition, the sputtering target of the present invention is a mixed structure of a fine particle MSi 2 phase and a Si phase, but this is from a mixed powder prepared with an M powder and a Si powder such that the X value of the composition MSi x is 2.0 &lt; It was made to form an MSi 2 phase by the low binding property, and it was obtained because excess Si remained around MSi 2 phase.

즉, M과 Si혼합분말에 적당한 압력을 가하여 가열하면, Si는 연화함과 더불어 M과 반응하여 MSi2를 형성하기 때문에, Si입자와 M입자가 접한 부분에서는 MSi2를 생성하는 발열반응에 의해 국소적으로 승온하여 한층 연화하고, 그 때문에 MSi2화하고 있는 입자의 표면 및 주위에 응집하여 MSi2화가 진행된다. 한편, 다소 연화한 다량의 미반응 Si과 과잉 Si가 MSi2화하고 있는 입자의 주위로 강제적으로 유동하여 치밀화되기 때문에, MSi2상과 Si상 또는 MSi2상끼리가 확산반응에 의해 겅하게 결합된다.That is, when an appropriate pressure is applied to the M and Si mixed powder, Si softens and reacts with M to form MSi 2. Therefore, an exothermic reaction generates MSi 2 in the contact area between Si particles and M particles. softening even by a local temperature increase, and due to the agglomeration of the particles around on the surface and that MSi 2 screen proceeds upset MSi 2. On the other hand, since a slightly softened large amount of unreacted Si and excess Si are forced to flow around the particles that are MSi 2 , the MSi 2 phase and Si phase or MSi 2 phases are coupled by diffusion reaction. do.

여기서, 조성 MSix에서의 X값을 2.0〈X〈4.0으로 한정하는 이유는 다음과 같다. 즉, 조성 MSix에서의 X값이 2.0미만으로 되면 형성된 실리사이드막에 큰 인장응력이 발생하여 기판과의 밀착성이 나빠져서 박리가 쉬워지는 한편, 조성 MSix의 X값이 4.0을 넘으면 막의 시트저항이 높아져서 전극배선막으로서는 부적당한 것으로 되기 때문이다.Here, the reason for limiting X value in composition MSi x to 2.0 <X <4.0 is as follows. In other words, when the X value in the composition MSi x is less than 2.0, a large tensile stress is generated in the formed silicide film, resulting in poor adhesion to the substrate and easy peeling, while when the X value in the composition MSi x exceeds 4.0, the sheet resistance of the film is increased. It becomes because it becomes high and unsuitable as an electrode wiring film.

더욱이, 타깃의 밀도비도 파티클 발생량과 관계가 있고, 저밀도의 경우에는 타깃에 포어가 많이 존재하여 이 부분에서 이상방전이 발생하기 쉽고, 방전부분이 결락하여 파티클로서 발생하므로, 타깃의 밀도비는 어느 장소에서도 99%이상인 것이 바람직하다. 여기서, 밀도비(d=dt/s)는 소결체의 조성비로부터 산출한 이론밀도(ds)에 대한 아르키메데스법에 의해 실측한 소결체의 밀도(dt)의 비이다.Moreover, the density ratio of the target is also related to the particle generation amount, and in the case of the low density, since there are many pores in the target, abnormal discharge is likely to occur in this portion, and the discharge portion is dropped and occurs as particles, so that the density ratio of the target It is preferable that it is 99% or more in the place. Here, the density ratio (d = dt / s) is a ratio of the density (dt) of the sintered body actually measured by the Archimedes method to the theoretical density (ds) calculated from the composition ratio of the sintered body.

또, 본 발명자들은 스퍼터링중에 일어나는 타깃으로부터의 파티클발생은 MSi2상과 Si상에 생기는 융기부 외에 실리사이드 소결체를 연삭하는 등의 기계가공으로 마무리한 때에 생기는 가공결합층, 표면상태, 또는 잔류응력 등에도 기인하는 것을 발견하였다. 즉, 종래 행해지고 있는 타깃의 연삭마무리가공은 고속회전하고 있는 연삭지석의 단단한 지석입자로 피가공물을 깎아내어 행하는 가공법이다. 이 방법으로 금소규화물과 실리콘으로 이루어진 실리사이드 소결체와 같은 단단하면서도 부서지기 쉬운 재료를 연삭가공한 경우에는, 불가피하게 입자형상의 칩이 가공면으로부터 스퍼터된다. 본 발명자들의 지식에 의하면, 이것은 연삭시에 지석입자의 접촉응력에 의해 연삭가공면에 미소한 크랙이 생기고, 지석입자의 통과후 응력의 급격하 해방에 의해 크랙의 어깨부(肩部)가 눌려져서 파편으로서 이탈함으로써 생성되는 것이라 생각된다. 통상 단단하면서 부서지기 쉬운 재료의 가공에 있어서는, 지석입자의 연삭깊이 또는 하중을 적당히 크게 하여 지석입자에 의해 유기되는 국소적 응력장에 크랙이 포함되기 어렵게 하고, 재료의 미소분쇄의 집적에 의해 가공을 진행시키고 있다. 따라서, 실리사이드 소결체의 연삭면에는 연삭흔적, 탈락구멍 및 미소크랙 등의 가공결함층이 다수 발생하게 된다.In addition, the present inventors have found that particle generation from the target during sputtering may occur in the processing bonding layer, surface state, or residual stress that occurs when finishing the machining such as grinding the silicide sintered body in addition to the ridges generated in the MSi 2 phase and the Si phase. It was also found to be attributable. That is, the grinding finishing of the target conventionally performed is a processing method which scrapes a workpiece with the hard grindstone particle of the grinding grindstone rotating at high speed. In this way, when a hard and brittle material such as a silicide sintered body made of silicon silicide and silicon is ground, the chips inevitably sputter from the processing surface. According to the knowledge of the present inventors, this causes a small crack on the grinding surface due to the contact stress of the grindstone particles during grinding, and the shoulder portion of the crack is pressed by the sudden drop of stress after passing the grindstone particles. It is thought to be produced by breaking away as debris. In the processing of hard and brittle materials, the grinding depth or load of the grindstone particles is moderately increased to make cracks less likely to be contained in the local stress field induced by the grindstone particles. I'm going. Therefore, a large number of processing defect layers such as grinding traces, falling holes and microcracks are generated on the grinding surface of the silicide sintered body.

이와 같은 결함층이 전면에 존재하는 타깃을 이용하여 스퍼터링을 행하면, 플라즈마중의 이온의 충돌에 의해 상기 결합부를 기점으로 하여 미세한 입자가 타깃 표면으로부터 박리되어 이것이 상술한 파티클로 된다.When sputtering is performed using a target having such a defect layer on the entire surface, fine particles are peeled off from the target surface by the collision of ions in the plasma, and the particles are formed as described above.

따라서, 타깃의 표면부의 거칠기 Ra(중심선 거칠기)를 0.05㎛이하로 설정하여 기계적 가공에 의해 발생하는 미소크랙이나 결함부분 등의 가공결합층이 실질적으로 존재하지 않도록 마무리하는 것이 요망된다.Therefore, it is desired to set the roughness Ra (centerline roughness) of the surface portion of the target to 0.05 µm or less so that the finish such that micro-cracks or defective portions generated by mechanical processing are not substantially present.

여기서, 표면거칠기 Ra(중심선 거칠기)는 일본공업규격(Hapan Industrial Standard ; JIS-B0601)에 정의된 바와 같이, 거칠은 곡선으로부터 그 중심선의 방향으로 측정길이 ℓ의 부분을 발취하고, 이 발취부분의 중심선을 X축, 종배율의 방향을 Y측으로 하며, 거칠은 곡선을 y=f(X)로 표시했을 때, 다음 식으로 구해지는 값을 마이크로메타(㎛)로 나타낸 것을 말한다.Here, the surface roughness Ra (centerline roughness) is a part of the measurement length l in the direction of the center line from the rough curve, as defined in the Hapan Industrial Standard (JIS-B0601), When the center line is the X-axis and the direction of the vertical magnification is the Y-side, and the rough curve is represented by y = f (X), the value obtained by the following formula is expressed in micrometers (µm).

마무리면의 거칠기를 미세하게 하고, 또 크랙이나 탈락구멍 등이 존재하는 가공결함층을 실질적으로 없애기 위해서는 재료의 결함분포에 비해 가공단위가 작게되도록 배려하는 것이 긴요하다. 구체적으로는, 입자지름이 작은 것만 모여있는 지석입자를 이용한다거나, 연질의 탄성 또는 점탄성(粘彈性)이 좋은 폴리셔(polisher)를 사용하는 등의 방법에 의해 지석입자당 하중을 작게하여 재료에 유기되는 응력이 파괴응력값 이하로 되도록 할 필요가 있다.In order to reduce the roughness of the finished surface and to substantially eliminate the processing defect layer in which cracks, falling holes, etc. exist, it is important to consider the processing unit to be smaller than the defect distribution of the material. Specifically, the load per grindstone particle is made small by a method such as using grindstone particles in which only small particle diameters are collected, or using a soft elastic or viscoelastic polisher. It is necessary to make the induced stress to be below the fracture stress value.

따라서, 금속규화물상을 포함하는 소결체와 같은 단단하면서 부서지기 쉬운 재료에 있어서도, 상기 하중이 극히 작은 경우에는 재료가 소정유동변형만을 나타내고, 크랙이 생기지 않는 영역이 존재하여 가공면을 요철이 극히 작은 광택면으로 마무리할 수 있게 된다. 그 구체적 방법으로서는, 면마무리의 목적으로 이용되는 래핑, 폴리싱, 더 나아가서는 초정밀 마무리의 목적으로 이용되는 미케노 케미칼 폴리싱(mechano-chemical polishing) 등이 바람직한 방법으로서 거론되고 있다.Therefore, even in a hard and brittle material such as a sintered body including a metal silicide phase, when the load is extremely small, the material exhibits only a predetermined flow deformation and there is an area where cracks do not occur, resulting in an extremely small uneven surface. You can finish with a glossy surface. As the specific method, lapping, polishing, and even mechano-chemical polishing, which are used for the purpose of ultra-precision finishing, are used as preferred methods.

여기서, 미케노 케미칼 폴리싱이란 종래의 지석에 의한 기계적 연마법과 화학약품이 피연마제 표면을 미소하게 침식하는 작용을 이용한 화학적 연마법을 병용한 고정밀도의 연마방법이다.Here, the Mikeno chemical polishing is a high-precision polishing method using a conventional grinding method and a chemical polishing method using the action of chemically eroding the surface of the abrasive slightly.

그러나, 실제로 규화물소결체를 직접 상기 가공에 의해 소정 치수까지 마무리하는 것이 곤란하다. 그 때문에, 우선 연삭가공 등 능률적인 표면가공으로 가공한후에, 발생한 가공결함층을 제거하기 위해 상기 래치, 폴리싱 가공공정도 병용하여 실시하는 것이 필요하다.In practice, however, it is difficult to finish the siliceous sintered body directly to a predetermined dimension by the above processing. For this reason, it is necessary to first carry out the above-described latching and polishing processing steps in order to remove the processing defect layer generated after processing by efficient surface processing such as grinding processing.

상기 표면가공법은 래핑, 폴리싱, 미케노 케미칼 폴리싱의 순서로 사용하는 지석입자가 작아지므로, 마무리면의 거칠기도 미세화된다. 이와 같은 가공법을 금속규화물 타깃에 적용함으로써 파티클 발생량은 현저하게 저감된다. 즉, 본 발명자들의 지식에 의하면, 파티클 발생량과 표면거칠기와는 상관관계가 있고, 전극배선의 불량 등으로 이어지는 입자지름을 갖는 파티클의 발생을 억제하기 위해서는, 가공면의 표면거칠기 Ra(중심선 거칠기)가 0.02㎛이하인 것을 바람직하고, 0.05㎛이하가 더 바람직하다.In the surface processing method, the abrasive grains used in the order of lapping, polishing, and Mikeno chemical polishing become smaller, and thus the roughness of the finished surface is refined. By applying such a processing method to the metal silicide target, the particle generation amount is remarkably reduced. That is, according to the knowledge of the present inventors, in order to suppress the generation of particles having a particle diameter which correlates with the particle generation amount and the surface roughness and leads to the poor electrode wiring, etc., the surface roughness Ra (centerline roughness) of the processed surface It is preferable that it is 0.02 micrometer or less, and 0.05 micrometer or less is more preferable.

또, Ar이온조사에 의한 스퍼터링에 있어서는, 이온의 층돌점은 높은 응력장으로 되고, 게다가 고온에 쪼이고 있다. 따라서, 타깃 표층부에 잔류응력이 불균일하게 남게 되면, 스퍼터링중에 생기는 열에 의해 응력이 재분포하여 국소적으로 응력이 증대하여 몇 개의 방사조각을 포함한 큰 조각이 발생하고, 그 때문에 파티클방생량이 증가하는 현상이 나타나게 된다. 따라서, 이 관점으로부터 잔류응력은 15kg/mm2이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 5kg/mm2이하인 것이 좋다.In addition, in sputtering by Ar ion irradiation, the laminar point of ions becomes a high stress field and is subjected to high temperature. Therefore, if the residual stress remains unevenly in the target surface layer, the stress is redistributed by the heat generated during sputtering, and the stress locally increases, causing large fragments containing several radiation fragments, resulting in an increase in particle generation. Will appear. Therefore, it is preferable that residual stress is 15 kg / mm <2> or less from this viewpoint, More preferably, it is 5 kg / mm <2> or less.

다음에 본 발명의 제조방법을 구체적으로 설명한다.Next, the manufacturing method of this invention is demonstrated concretely.

제조방법은, M분말과 Si분말을 소정 비율로 혼합하는 공정(I)과, 혼합분말을 저온가열하여 탄소 및 산소를 저감하는 공정(II), M/Si혼합분말을 성형용 틀내에 충전하고, 이를 열간 프레스장치내에서 고진공중의 저프레스압력하에서 실리사이드반응시켜 고융점 금속규화물을 합성하는 공정(III) 및, 이어서 고프레스압력하에서 치밀화소결하는 공정(IV)으로 구성된다. 특히, 공정 III 및 IV에서의 가열온도나 프레스압력은, 미세조직이고, 또 고밀도의 소결체를 얻기 위해 대단히 중요한 인자이다.The manufacturing method includes the step (I) of mixing M powder and Si powder at a predetermined ratio, the step (II) of reducing the carbon and oxygen by heating the mixed powder at low temperature, and filling the M / Si mixed powder into a molding mold. And a step (III) of synthesizing a high melting point metal silicide by silicide reaction under a low press pressure in a high vacuum in a hot press device, followed by a step (IV) of densifying and sintering under a high press pressure. In particular, the heating temperature and the press pressure in the processes III and IV are very important factors for obtaining a microstructure and a high density sintered compact.

우선, 상기 제조방법중 I의 공정은, M분말과 Si분말을 조성이 Si/M원자비가 2.0~4.0으로 되도록 배합, 혼합하는 공정이다.First, the process of I in the said manufacturing method is a process of mix | blending and mixing M powder and Si powder so that a composition may make Si / M atomic ratio 2.0-4.0.

이 M분말과 Si분말을 혼합하는 공정에서는, 양자의 분말입자지름이 실리사이드합성에 의해 생성되는 MSi2입자지름과 개재하는 SI의 입자지름에 영향을 미치게 된다. 상기 미세조직을 얻기 위해서는, 최대입자 지름 10㎛이하의 M분말과 최대입자지름 30㎛이하의 Si분말을 사용하는 것이 바람직하다.In the step of mixing the M powder and the Si powder, both powder particle diameters affect the MSi 2 particle diameter produced by silicide synthesis and the particle diameter of the interposed SI. In order to obtain the microstructure, it is preferable to use an M powder having a maximum particle diameter of 10 m or less and a Si powder having a maximum particle diameter of 30 m or less.

여기서, 조성 MSix의 X값을 2.0〈X〈4.0으로 한정한 이유는, X값이 2.0미만으로 되면 형성된 실리사이드막에 큰 인장응력이 발생하여 기판과의 밀착성이 나빠져서 박리가 쉬워지는 한편, X값이 4.0을 넘으면 막의 시트저항이 높아져서 전극배선막으로서는 부적당한 것으로 되기 때문이다.Here, the reason why the X value of the composition MSi x is limited to 2.0 <X <4.0 is that when the X value is less than 2.0, a large tensile stress is generated in the formed silicide film, resulting in poor adhesion to the substrate and easy peeling. This is because if the value exceeds 4.0, the sheet resistance of the film is increased, which is unsuitable for the electrode wiring film.

원료 M분말과 Si분말을 Si/M원자비가 2.0~4.0으로 되도록 배합하고, 볼밀(ball mill) 또는 V형 믹서(mixer) 등을 이용하여 충분히 균일하게 건식혼합한다. 혼합이 불균일하면, 타깃의 조직과 조성이 불균일하게 되어 막특성이 열화되므로 바람직하지 않다.The raw material M powder and Si powder are blended so that the Si / M atomic ratio is 2.0 to 4.0, and dry mixed sufficiently uniformly using a ball mill or a V-type mixer. Uneven mixing is not preferable because the structure and composition of the target becomes uneven and the film properties deteriorate.

여기서, 분말혼합은 산소오염을 방지하기 위해 진공중 또는 불활성 가스분위기 중에서 행하는 것이 바람직하다.Here, powder mixing is preferably performed in a vacuum or in an inert gas atmosphere to prevent oxygen contamination.

또 Si배합량으로서, 고온가열할 때, Si분말표면으로부터 Si 및 산화피막 SiO2의 휘발하는 손실분을 예상하여 목표조성보다도 약간 과잉으로 배합하는 것이 적당하다. 그 과잉량은 5%보다 약간 적게, 후공정의 온도, 시간, 압력 등을 고려하여 경험적으로 정한다.In addition, as the amount of Si blended, it is suitable to mix slightly in excess of the target composition in anticipation of the loss of volatilization of Si and oxide film SiO 2 from the surface of the Si powder when heated at high temperature. The excess is slightly less than 5%, empirically determined taking into account the temperature, time and pressure of the post process.

II의 공정은, I의 공정에서 조합한 혼합분말을 고진공중에서 저온가열하여 탄소 및 산소를 저감하는 공정이다. 이 공정에서는, 프레스압력을 가하지 않은 상태에서 가열온도나 유지시간 및 진공도를 적정한 조건으로 설정하는 것이 중요하다. 즉, 가열온도는 1000~1300℃로 설정하는 것이 바람직한 바, 가열온도가 1000℃미만에서는 불순물의 제거가 충분히 행해지지 않는 한편, 1300℃를 넘으면 불순물의 증발이 충분히 행해지지 않은 상태에서 실리사이드반응이 개시되어 탄소 및 산소함유량이 많은 타깃으로 된다. 따라서, 가열온도는 1100~1300℃로 설정하는 것이 더 바람직하다. 또, 유지시간은 가열온도와 맞추어 1~10hr로 설정하는 것이 바람직한 바, 1hr 미만이면 충분히 상기 효과를 얻는 것은 기대할 수 없고, 10hr를 넘으면 생산성이 악화된다. 더욱이, 반응로내의 진공도는 탄소와 산소의 저감을 충분히 도모하기 위해 10-4Torr이하의 고진공으로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 10-4Torr이하로 하는 것이 좋다.The process of II is a process of reducing carbon and oxygen by low temperature heating of the mixed powder combined in the process of I in high vacuum. In this step, it is important to set the heating temperature, the holding time and the vacuum degree to appropriate conditions without applying the press pressure. That is, it is preferable to set the heating temperature at 1000 to 1300 ° C. When the heating temperature is less than 1000 ° C., impurities are not sufficiently removed, while if the heating temperature is higher than 1300 ° C., the silicide reaction is performed in a state where the impurities are not sufficiently evaporated. Disclosed is a target with a high carbon and oxygen content. Therefore, it is more preferable to set heating temperature to 1100-1300 degreeC. Moreover, since the holding time is preferably set to 1 to 10 hrs in accordance with the heating temperature, if it is less than 1 hr, it is not expected to sufficiently obtain the above effect, and if it exceeds 10 hrs, the productivity deteriorates. Further, the degree of vacuum in the reactor is preferably set to a high vacuum of 10 -4 Torr or less, and more preferably 10 -4 Torr or less, in order to sufficiently reduce carbon and oxygen.

단, 열간 프레스장치내의 진공도로 갑자기 높히면, 성형용 틀로부터 혼합분말이 흩날려서 후에 설명하는 공정을 거쳐도 치밀화가 불충분한 소결체로 되므로, 열간프레스장치내가 100Torr이하로 될 때까지는 서서히 진공도를 높히는 것이 바람직하다.However, if the vacuum degree in the hot press device is suddenly raised, the mixed powder will be scattered from the forming mold, and the densification will be insufficient even after the process described later. Is preferred.

III의 공정은, II의 공정에서 탈가스한 혼합분말을 고진공중, 저프레스압력하에서 가열하여 MSi2상을 합성하는 공정이다. 이 실리사이드 합성공정에 있어서는, 가열온도 및 프레스압력을 적절한 조건으로 설정하고, 실리사이드반응을 서서히 진행시켜 MSi2입자의 성장을 억제하며, 연화된 Si를 MSi2입자의 틈새에 유동시킬 필요가 있다. 그 때문에, 가열온도는 1000℃~1300℃로 설정하는 것이 바람직한 바, 가열온도가 1000℃미만에서는 실리사이드반응이 용이하게 개시되지 않고, 1300℃를 넘는 경우에는 급격한 실리사이드반응에 의해 MSi2입자가 성장하여 거칠고 커지게 된다. 따라서, 가열온도는 1100~1300℃로 설정하는 것이 바람직하다.The step III is a step of synthesizing the MSi 2 phase by heating the mixed powder degassed in the step II under high vacuum and low press pressure. In this silicide synthesis step, setting the heating temperature and the pressing pressure in an appropriate condition, and proceeds to a silicide reaction slowly to inhibit the growth of the MSi 2 grains, the softened Si there is a need to flow in the gap of the MSi 2 grains. Therefore, it is preferable to set the heating temperature to 1000 ° C to 1300 ° C. When the heating temperature is lower than 1000 ° C, the silicide reaction does not easily start. When the temperature exceeds 1300 ° C, the MSi 2 particles grow due to the rapid silicide reaction. Rough and large. Therefore, it is preferable to set heating temperature to 1100-1300 degreeC.

이때, 가열속도는 합성한 MSi2상의 미세화를 위해 20℃/min미만인 것이 바람직하다. 실리사이드합성시의 분위기는, 실리사이드 반응속도의 제어성 및 불순물가스의 권입(卷入)을 방지하기 위해 10-4Torr이하의 고진공중에서 행하는 것이 바람직하다.At this time, the heating rate is preferably less than 20 ℃ / min for the miniaturization of the synthesized MSi 2 phase. At the time of silicide synthesis, it is preferable to perform the atmosphere in high vacuum of 10 -4 Torr or less in order to control the silicide reaction rate and to prevent the impurity gas from being charged.

또, 프레스압력의 크기는 MSi2입자의 입자지름에 영향을 미치기 때문에, 10~100kg/cm2로 설정하는 것이 바람직한 바, 10kg/cm2미만에서는 실리사이드 반응열이 낮아져서 Si의 연화유동(軟化流動)이 양호하게 행해지지 않고 Si가 편석(偏析)한 불균일한 조직으로 되는 한편, 압력이 100kg/cm2이상으로 되면 M분말과 Si분말의 접촉압력이 증대하여 실리사이드반응에 의해 생성열이 많아짐과 더불어 반응이 급속히 진행되어 MSi2입자가 거칠고 커지게 된다. 따라서, 프레스압력의 크기는 30~60kg/cm2의 범위로 설정하는 것이 더 바람직하다.In addition, since the size of the press pressure affects the particle size of the MSi 2 particles, it is preferable to set the pressure to 10 to 100 kg / cm 2, and the heat of silicide reaction is lowered below 10 kg / cm 2 , so that the softening flow of Si is reduced. While this is not performed well and becomes a non-uniform structure in which Si is segregated, when the pressure is 100 kg / cm 2 or more, the contact pressure between the M powder and the Si powder increases, and the heat of generation increases due to the silicide reaction. This progresses rapidly, making the MSi 2 particles coarse and large. Therefore, the size of the press pressure is more preferably set in the range of 30 to 60 kg / cm 2 .

이 실리사이드 합성시의 분위기는 실리사이드 반응속도의 제어성 및 불순물 가스의 권입을 방지하기 위해 10-4Torr이하의 고진공중에서 행하는 것이 바람직하다.The atmosphere during the synthesis of the silicide is preferably performed in a high vacuum of 10 −4 Torr or less in order to control the silicide reaction rate and prevent impurity gas from being charged.

IV의 공정은, 고진공중 또는 불활성 가스 분위중, 고프레스압력하에서 공정온도 바로 아래의 온도로 가열하여 소결체를 치밀화시키는 공정이다.The process of IV is a process of densifying a sintered compact by heating to high temperature just under process temperature under high press pressure in high vacuum or an inert gas atmosphere.

이 치밀화소결의 공정에 있어서, 고밀도의 소결체를 얻기 위해서는 프레스압력과 가열온도 및 유지시간이 중요하다.In this densification sintering process, press pressure, heating temperature, and holding time are important for obtaining a high density sintered compact.

프레스압력은 소결체의 치밀화를 촉진하기 위해 100~300kg/cm2인 것이 바람직한 바, 프레스압력인 100kg/cm2미만이면 포어가 많이 잔존하는 저밀도의 소결체로 되는 한편, 프레스압력이 300kg/cm2을 넘으면 고밀도의 소결체는 되지만 흑연으로 된 성형용 틀이 파손되기 쉽게 된다. 따라서, 프레스압력의 크기는 150~250kg/cm2의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.The press pressure is preferably 100 to 300 kg / cm 2 in order to promote densification of the sintered body. If the press pressure is less than 100 kg / cm 2 , the press pressure becomes a low density sintered body in which many pores remain, while the press pressure is 300 kg / cm 2 . If exceeded, it becomes a high-density sintered compact, but the molding die made of graphite easily breaks. Therefore, the size of the press pressure is preferably set in the range of 150 ~ 250kg / cm 2 .

소결온도(가열온도 : T)는, 공정온도(Ts) 바로 아래의 온도, 즉 Ts-50≤T〈Ts의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 여기서, 예컨대 M으로서 W, Mo, Ti, Ta를 사용하는 경우의 공정온도(Ts)는 각각 1400, 1410, 1330, 1385℃이다. T가 Ts-50이하이면 포어가 잔존하는 소망하는 고밀도 소결체가 얻어지지 않는 한편, T가 Ts이상으로 되면, Si상의 용융하면 성형용 틀로부터 유출함으로써 조성비의 오차가 큰 소결체로 된다.The sintering temperature (heating temperature: T) is preferably set at a temperature just below the process temperature Ts, that is, in the range of Ts-50? T &lt; Ts. Here, for example, the process temperatures Ts in the case of using W, Mo, Ti, and Ta as M are 1400, 1410, 1330, and 1385 ° C, respectively. If T is less than or equal to Ts-50, the desired high-density sintered body in which pores remain is not obtained. If T is more than or equal to Ts, the molten Si phase flows out of the mold for molding, resulting in a large sintered body.

또, 가열소결의 유지시간은 1~8시간이 적절하다. 1시간이하이면 포어가 많이 잔존하여 고밀도의 소결체가 얻어지지 않는 한편, 8시간이상으로 되면 치밀화가 그 이상으로 진행되지 않음으로 타깃의 제조효율이 저하된다. 이 치밀화소결은 불순물의 혼입에 의한 오염을 방지하기 위해 진공 또는 불활성 가스부위기에서 행하는 것이 바람직하다. 단, 질소분위기에서는 Si3N4를 형성하기 때문에 바람직하지 않다.Moreover, as for the holding time of heat sintering, 1 to 8 hours are suitable. If it is less than 1 hour, a lot of pores remain and a high-density sintered compact is not obtained, but if it becomes more than 8 hours, densification does not progress further, and the manufacturing efficiency of a target falls. This densification sintering is preferably carried out in a vacuum or inert gas atmosphere in order to prevent contamination by incorporation of impurities. However, it is not preferable because they form the Si 3 N 4 in a nitrogen atmosphere.

[발명의 실시하기 위한 형태][Mode for carrying out the invention]

다음에 이하의 실시예에 의거 본 발명의 구성 및 효과를 보다 더 상세히 설명한다.Next, the structure and effect of this invention are demonstrated in more detail based on the following Example.

[실시예 1~12]EXAMPLES 1-12

표 1에 나타낸 바와같이 최대입자지름 10㎛이하의 고순도 W, Mo, Ta, Nb분말과 최대입자지름 30㎛이하의 Si분말을 Si/M원자비가 2.7로 되도록 배합하고, 고순도 Ar가스로 치환한 볼 밀(ball mill)에서 48시간 혼합하였다. 그리고, 이 혼합분말을 성형용 틀내에 충전한 후, 이것을 열간 프레스장치내에 삽입하고, 8×10-5Torr진공중에 1200℃의 온도로 3시간동안 탈가스하여 탄소 및 산소 등의 불순물을 저감시켰다.As shown in Table 1, a high purity W, Mo, Ta, Nb powder having a maximum particle diameter of 10 µm or less and a Si powder having a maximum particle diameter of 30 µm or less were blended so as to have an Si / M atomic ratio of 2.7 and substituted with high purity Ar gas. The mixture was mixed for 48 hours in a ball mill. After filling the mixed powder into the mold for molding, it was inserted into a hot press device and degassed for 3 hours at a temperature of 1200 ° C. in 8 × 10 -5 Torr vacuum to reduce impurities such as carbon and oxygen. .

이어, 표 1에 나타낸 조건으로 실리사이드합성과 치밀화소결을 행하고, 얻어진 소결체를 연삭연마하고 방전가공하여 직경 260mm, 두께 6mm의 타깃으로 마무리하였다.Subsequently, silicide synthesis and densification sintering were carried out under the conditions shown in Table 1, and the obtained sintered body was ground and polished and discharged to finish with a target having a diameter of 260 mm and a thickness of 6 mm.

[비교예 1~12][Comparative Examples 1-12]

비교예 1~12로서 최대입자지름 100㎛이하의 고순도 W, Ta, Nb분말과 최대입자 지름 200㎛이하의 고순도 Si분말을 Si/M원자비가 2.7로 되도록 배합한 혼합분말을 준비하고, 이것을 진공중의 탈가스열처리를 행하지 않고 제1표에 나타낸 조건으로 실리사이드합성과 치밀화소결을 행한 후, 얻어진 소결체를 연삭연마하고 방전가공하여 직경 260mm, 두께 6mm의 타깃으로 마무리하였다.As Comparative Examples 1 to 12, a mixed powder was prepared in which high-purity W, Ta, and Nb powders having a maximum particle diameter of 100 µm or less and high-purity Si powders having a maximum particle diameter of 200 µm or less were mixed so that the Si / M atomic ratio was 2.7. After performing the silicide synthesis and densification sintering on the conditions shown in the first table without performing the degassing heat treatment in the inside, the obtained sintered body was ground and polished and discharged to finish with a target having a diameter of 260 mm and a thickness of 6 mm.

[종래예 1~3][Prior Example 1 ~ 3]

최대입자지름 100㎛ 이하의 고순도 W분말과 최대입자지름 200㎛ 이하의 고순도 Si 분말을 Si/M원자비가 2.0으로 되도록 배합한 혼합분말을 준비하고, 이것을 2×10-4Torr의 진공중에서 1300℃로 4hr 가열하여 가소결체를 형성한 후, 용융 Si을 합침시켜 Si/W원자비가 2.7인 소결체를 제작하였다. 이 소결체를 연삭연마하고 방전가공하여 직경 260mm, 두께 6mm의 타깃으로 마무리함으로써, 종래예 1의 타깃을 얻었다.A mixed powder obtained by mixing a high purity W powder having a maximum particle diameter of 100 μm or less and a high purity Si powder having a maximum particle diameter of 200 μm or less so as to have an Si / M atomic ratio of 2.0 was prepared, and this was 1300 ° C. in a vacuum of 2 × 10 -4 Torr. After heating for 4hr to form a sintered body, molten Si was combined and the sintered compact which Si / W atomic ratio was 2.7 was produced. The target of the prior art example 1 was obtained by grinding and grinding this sintered compact, and electric discharge machining, and finishing it with the target of diameter 260mm and thickness 6mm.

최대입자지름 15㎛ 이하의 고순도 W분말과 최대입자지름 20㎛ 이하의 고순도 Si분말을 Si/M원자비가 2.7로 되도록 배합한 혼합분말을 준비하고, 이것을 8×10-5Torr의 진공중에서 1250℃로 4hr 가열하여 가소결체를 형성한 후, 이어서 가소결체를 압축·밀폐용 밀봉용기에 충전하고, 이것을 1180℃×3hr, 압력 1000atom의 조건으로 열간 정수압 프레스하여 소결체를 제작하였다. 그리고, 이 소결체를 연삭연마하고 방전가공하여 직경 260mm, 두께 6mm의 타깃으로 마무리함으로써, 종래예 2의 타깃을 얻었다.A high-purity W powder having a maximum particle diameter of 15 µm or less and a high-purity Si powder having a maximum particle diameter of 20 µm or less are prepared so as to have a Si / M atomic ratio of 2.7, which is 1250 ° C. in a vacuum of 8 × 10 -5 Torr. After heating for 4hr to form a plasticized body, the plasticized body was then filled into a sealing container for compression and sealing, which was hot hydrostatically pressed under conditions of 1180 ° C x 3hr and a pressure of 1000 atom to produce a sintered body. And the target of the prior art example 2 was obtained by grinding and grinding this sintered compact, and electric discharge machining, and finishing with the target of diameter 260mm and thickness 6mm.

최대지름입자지름 100㎛ 이하의 고순도 W분말과 최대입자지름 200㎛ 이하의 고순도 Si분말을 Si/M원자비가 2.5로 되도록 배합한 혼합분말을 준비하고, 이것을 2×10-5Torr의 진공중에서 1300℃로 4hr 가열하여 가소결체를 형성한 후, 이 가소결체를 분쇄하고, 이어서 Si/W원자비가 2.7로 되도록 실리사이드 합성분말을 가한 다음 이것을 Ar가스분위기중에서 1380℃×3hr의 조건으로 열간 프레스하여 소결체를 제작하였다. 그리고, 이 소결체를 연산연마하고 방전가공하여 직경 260mm, 두께 6mm의 타깃으로 마무리함으로써, 종래예 3의 타깃을 얻었다.A mixed powder obtained by mixing a high purity W powder having a maximum diameter particle diameter of 100 μm or less and a high purity Si powder having a maximum particle size of 200 μm or less so as to have an Si / M atomic ratio of 2.5 was prepared, which was 1300 in a vacuum of 2 × 10 −5 Torr. After heating to 4 hr for 4 hr to form a sintered compact, the sintered compact was pulverized, and then a silicide synthetic powder was added so that the Si / W atomic ratio was 2.7, followed by hot pressing in an Ar gas atmosphere under the condition of 1380 ° C. × 3 hr. Was produced. And the target of the prior art example 3 was obtained by carrying out calculation grinding of this sintered compact, and electric discharge machining, and finishing it with the target of diameter 260mm and thickness 6mm.

실시예 및 비교예 타깃의 단면조직의 현미경 관찰결과를 각각 제 1a 도, 제 1b 도 및 제 2a 도, 제 2b 도에 나타내었다. 그 결과, 비교예에 따른 타깃의 조직은 제 2a 도, 제 2b 도에 나타낸 바와 같이 Si(2)가 편석하여 MSi2(1)가 거칠고 커지고 있는데 반해, 실시예의 경우에는 제 1a 도, 제 1b 도에 나타낸 바와 같이 최대 입자지름 10㎛ 이하의 MSi2(1)가 연쇄상으로 결합하고, 그 틈새에 Si(2)가 불연속으로 존재하는 미세하고 균일한 조직을 나타내었다.The results of microscopic observation of the cross-sectional structure of the Example and Comparative Example targets are shown in FIGS. 1A, 1B, 2A, and 2B, respectively. As a result, in the structure of the target according to the comparative example, as shown in Figs. 2A and 2B, Si (2) segregates and the MSi 2 (1) becomes rough and large. As shown in the figure, MSi 2 (1) having a maximum particle diameter of 10 µm or less was bonded in a chain form, and showed a fine and uniform structure in which Si (2) was discontinuously present in the gap.

또, 탄소 및 산소의 함유량을 분석한 결과, 실시예 타깃의 경우에는 탄소가 50ppm 이하이고 산소가 100ppm 이하인데 반해, 비교예 타깃에서는 탄소가 250ppm정도이고 산소가 1500ppm 정도로 대단히 많이 함유하고 있었다.As a result of analyzing the contents of carbon and oxygen, in the case of the example target, carbon was 50 ppm or less and oxygen was 100 ppm or less, whereas in the comparative example target, the carbon contained about 250 ppm and the oxygen was about 1500 ppm.

실시예 1~12, 비교예 1~12 및 종래예 1~3에서 조제한 각 타깃을 마그네트론 스퍼터링장치내에 셋트한 후, 아르곤압이 2.3×10-3Torr의 조건하에서 스퍼터링을 행하여 5인치 Si웨이퍼상에 실리사이드막을 약 3000Å 퇴적하고, 파티클 혼입량을 측정한 결과를 제1표에 나타내었다.Each target prepared in Examples 1 to 12, Comparative Examples 1 to 12, and Conventional Examples 1 to 3 was set in a magnetron sputtering apparatus, and then sputtered under argon pressure of 2.3 × 10 −3 Torr to form a 5 inch Si wafer. The silicide film was deposited at about 3000 GPa, and the particle mixing amount was measured.

[표 1]TABLE 1

제 1 표에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 타깃으로부터 발생하는 파티클량은 비교예 및 종래예의 것과 비교할 때 매우 작았다. 또, 실시예, 비교예 및 종래예의 타깃의 침식면을 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰한 바, 각각 비교예 및 종래예의 타깃의 침식면에는 제 4a 도 및 제 4b 도에 나타낸 바와 같이 다수의 용기부(3)가 관찰되지만, 실시예의 타깃의 침식면에는 제 3a 도 및 제 3b 도에 나타낸 바와 같이 융기부는 관찰되지 않았다.As can be seen from the results shown in the first table, the amount of particles generated from the target according to the present example was very small as compared with that of the comparative example and the conventional example. In addition, the erosion surfaces of the targets of Examples, Comparative Examples and Conventional Examples were observed by scanning electron microscope (SEM), and the erosion surfaces of the Targets of Comparative Examples and Conventional Examples were shown in Figs. 4A and 4B, respectively. Although the container part 3 of was observed, the ridge was not observed in the eroded surface of the target of an Example as shown to FIG. 3A and FIG. 3B.

더욱이, 종래예 및 비교예에 따른 타깃의 침식면에 인식되는 비교적 큰 용기부(3)를 확대하여 관찰한 결과를 제 5a 도 및 제 5b 도에 나타내었다. 또, 제 5a 도에 나타낸 용기부(3)의 표면을 X선 마이크로 분석기(XMA)로 원소분석을 행한 결과를 제 6 도에 나타내었다. 제 6 도에 나타낸 바와 같이, 융기부표면에 백색점형상으로 산재하는 탄소가 관찰되고, 이 탄소가 파티클의 발생원으로 되고 있다.Moreover, the results of enlarging and observing the relatively large container portion 3 recognized on the eroding surface of the target according to the conventional example and the comparative example are shown in FIGS. 5A and 5B. Moreover, the result of elemental analysis of the surface of the container part 3 shown in FIG. 5A with the X-ray micro analyzer (XMA) is shown in FIG. As shown in Fig. 6, carbon scattered in the form of white spots on the ridge surface is observed, and this carbon is a source of particle generation.

이들 결과로부터, 실시예에 따른 타깃을 반도체장치의 전극배선의 형성에 이용하면, 반도체제품의 대폭적인 제조수율의 향상을 기대할 수 있다는 것이 실증되었다.From these results, it was demonstrated that when the target according to the embodiment is used for forming the electrode wiring of the semiconductor device, a significant improvement in the production yield of semiconductor products can be expected.

이어, 타깃을 구성하는 MSi2상과 Si상과의 사이에 계면층을 형성하는 경우(실시예)와, 형성하지 않는 경우(비교예)에 대해 각각 타깃의 특성을 비교한다.Next, a comparison of each characteristic of the target on the (example) and, if not formed (Comparative Example) In the case of forming an interface layer between the MSi 2 phase and the Si phase constituting a target.

[실시예 101~114][Examples 101-114]

평균입자지름 2㎛의 고순도 W, Mo, Ti, Ta, Zr, Hf, Nb, V, Co, Cr, Ni분말 및 이들의 조합과 평균입자지름 20㎛의 고순도 Si분말(B, P, Sb, As, 그밖에 Fe, Ni 등의 불가피적 원소를 함유한다)을 Si/M 원자비 2.6으로 배합하고, 고순도 Ar가스로 치환한 볼 밀에서 72시간 건식혼합하였다. 이 혼합분말을 고순도 흑연제 열간 프레스용 몰드에 충전한 후, 진공 열간 프레스장치내에 넣고 5×10-5Torr의 진공중에서 온도 1250℃로 2시간 탈가스하였다.High purity W, Mo, Ti, Ta, Zr, Hf, Nb, V, Co, Cr, Ni powder and combinations thereof with an average particle diameter of 2 μm and high purity Si powder with an average particle diameter of 20 μm (B, P, Sb, As, and other unavoidable elements such as Fe and Ni) were blended at a Si / M atomic ratio of 2.6 and dry mixed for 72 hours in a ball mill substituted with high-purity Ar gas. After the mixed powder was filled into a high-purity graphite hot press mold, the mixed powder was placed in a vacuum hot press apparatus and degassed at a temperature of 1250 ° C. for 2 hours in a vacuum of 5 × 10 −5 Torr.

이어, 5×10-5Torr의 고진공중에서 50kg/cm2의 프레스압력을 가하고, 1250℃에서 금속규화물(MSi2)을 합성한 후, 반응로내의 분위기를 고순도 Ar가스를 가하여 600Torr까지 상승시키고, 1370℃에서 2시간 소결하였다. 그리고, 얻어진 소결체를 연삭연마하고, 방전가공하여 직경 260mm, 두께 6mm의 타깃으로 마무리하였다.Subsequently, a press pressure of 50 kg / cm 2 was applied at a high vacuum of 5 × 10 -5 Torr, and a metal silicide (MSi 2 ) was synthesized at 1250 ° C., and then the atmosphere in the reactor was raised to 600 Torr by adding high purity Ar gas. It sintered at 1370 degreeC for 2 hours. Then, the obtained sintered body was ground and ground, and discharged, and finished with a target having a diameter of 260 mm and a thickness of 6 mm.

[비교예 101~114][Comparative Examples 101-114]

비교예 101~110으로서 평균입자지름이 25㎛인 고순도 W, Mo, Ti, Ta, Zr, Hf, Nb, Co, Cr 및 Ni분말과 평균입자지름이 40㎛인 고순도 Si분말을 Si/M원자비가 2.6으로 되도록 혼합한 후에 다음에 나타낸 조건하,As Comparative Examples 101 to 110, high purity W, Mo, Ti, Ta, Zr, Hf, Nb, Co, Cr, and Ni powders having an average particle diameter and high purity Si powders having an average particle diameter of 40 µm were used as Si / M atoms. After mixing so that the ratio is 2.6, under the conditions shown below,

· 열간 프레스온도 : 1380℃Hot press temperature: 1380 ℃

· 열간 프레스압력 : 250kg/cm2 Hot press pressure: 250kg / cm 2

· 유지시간 : 2시간Holding time: 2 hours

· 반응로내의 분위기 : ① 1250℃까지Atmosphere in reactor: ① up to 1250 ℃

8×10-5Torr진공중8 × 10 -5 Torr vacuum

② 1250~1380℃까지② up to 1250 ~ 1380 ℃

600Torr 아르곤가스중600 Torr Argon

에서 열간 프레스하여, 직경 260mm, 두께 6mm의 종래 제법에 의한 타깃을 얻었다.It was hot pressed at, and the target by the conventional manufacturing method of diameter 260mm and thickness 6mm was obtained.

더욱이, 비교예 111~114로서 평균입자지름 80㎛의 WSi2, MoSi2, TaSi2및 Ti Si2분말과 평균입자지름 60㎛의 고순도 Si부말을 Si/M원자비가 2.6으로 되도록 혼합한 후, 비교예 101~110과 동일한 조건하에서 열간 프레스하여, 직경 260mm, 두께 6mm의 종래 제법에 의한 타깃을 얻었다.Furthermore, as Comparative Examples 111 to 114, WSi 2 , MoSi 2 , TaSi 2, and Ti Si 2 powder having an average particle diameter of 80 μm were mixed with a high purity Si powder having an average particle diameter of 60 μm so as to have an Si / M atomic ratio of 2.6. It hot-pressed on the conditions similar to Comparative Examples 101-110, and obtained the target by the conventional manufacturing method of diameter 260mm and thickness 6mm.

본 실시예 101~114와 비교예 101~114의 타깃에 대해, 계면층의 평균두께, 밀도와, 항절강도(抗折强島)를 측정하고, 그 결과를 제 2 표에 나타내었다. 이 제 2 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예 101~114의 타깃은 고밀도이고 게다가 높은 항절강도를 나타내고 있기 때문에 MSi2상과 Si상은 계면층에 의해 단단하게 접합하고 있음이 판명되었다.With respect to the targets of Examples 101 to 114 and Comparative Examples 101 to 114, the average thickness, density, and tensile strength of the interface layer were measured, and the results are shown in the second table. As can be seen from this second table, since the targets of Examples 101 to 114 exhibit high density and high tensile strength, the MSi 2 phase and the Si phase were found to be firmly bonded by the interface layer.

또, 실시예, 비교예 및 종래예의 타깃의 단면조직을 광학현미경으로 관찰하여 각각 제 7a 도~제 7b 도, 제 8a 도~제 8b 도, 제 9a 도~제 9b 도에 나타내었다.Moreover, the cross-sectional structure of the target of an Example, a comparative example, and a prior art example was observed with the optical microscope, and is shown to FIG. 7A-7B, 8A-8B, 9A-9B, respectively.

그 결과, 제 7a 도~제 7b 도에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 경우 평균입자지름 10㎛의 MSi2상(1)과 Si상(2)의 미세한 혼합조직을 나타내었다.As a result, as shown in Figs. 7A to 7B, in this embodiment, a fine mixed structure of the MSi 2 phase (1) and the Si phase (2) having an average particle diameter of 10 µm was shown.

또, 제 8a 도 및 제 8b 도에 나타낸 바와 같이, 비교예에 따른 타깃의 경우에는 Si상(2) 및 MSi2상(1)이 모두 거칠고 커진다. 또, 제 9a 도 및 제 9b 도에 나타낸 바와 같이 종래예의 타깃에 있어서도 Si상(2) 및 MSi2상(1)이 거칠고 커지게 되어 파티클이 발생하기 쉬운 조직으로 되고 있음이 확인되었다.8A and 8B, in the case of the target according to the comparative example, both the Si phase 2 and the MSi 2 phase 1 become rough and large. As shown in Figs. 9A and 9B, it was confirmed that the Si phase 2 and the MSi 2 phase 1 became rough and large in the target of the conventional example, so that the particles were easily formed.

또, 실시예 110~114 및 비교예 101~114에서 조제한 각 타깃을 마그네트론·스퍼터링장치내에서 셋트한 후, 아르곤압 2.3×10-3의 조건하에서 스퍼터링을 행하여 5인치 Si웨이퍼상에 실리사이드막을 약 3000Å 퇴적하고, 파티클 혼입량을 측정한 결과를 제 2 표에 나타내었다.In addition, after setting each target prepared in Examples 110-114 and Comparative Examples 101-114 in a magnetron sputtering apparatus, sputtering was carried out under the conditions of 2.3 * 10 <-3> of argon pressure, and a silicide film | membrane was formed on a 5-inch Si wafer. It deposited in 3000 microseconds and measured the particle mixing amount is shown in the 2nd table | surface.

[표 2]TABLE 2

제 2 표에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예의 타깃으로부터 발생하는 파티클량은 매우 적었다.As can be seen from the results shown in the second table, the amount of particles generated from the target of this example was very small.

또, 실시예, 비교예 및 종래예의 타깃의 스퍼텨면을 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰한 바, 각각 제 10a 도~제 10b 도, 제 11a 도~제 11b 도, 제 12a 도~제 12b 도에 나타낸 금속조건이 관찰되었다. 즉, 비교예(제 11a 도, 제 11b 도) 및 종래예(제 12a 도, 제 12b 도)의 스퍼터면에는 융기부(3)는 관찰되지 않았다. 이 결과로부터, 본 발명의 타깃을 반도체장치의 전극배선의 형성에 이용하면 대폭적인 수율의 향상을 기대할 수 있다는 것이 실증되었다.In addition, the spurts of the targets of Examples, Comparative Examples and Conventional Examples were observed by scanning electron microscopy (SEM), respectively. FIGS. 10A to 10B, 11A to 11B, 12A to 12B, respectively. The metal conditions shown in the figure were observed. That is, no ridge 3 was observed on the sputtering surfaces of the comparative examples (FIGS. 11A and 11B) and the conventional examples (FIGS. 12A and 12B). From this result, it was demonstrated that a significant improvement in yield can be expected when the target of the present invention is used for the formation of electrode wiring of a semiconductor device.

이어, 타깃을 구성하는 실리사이드 소결체를 연삭 등의 기계가공으로 마무리한때에 생기는 가공결함층, 표면상태 및 잔류응력이 파티클의 발생에 미치는 영향에 대해 이하의 실시예에 의해 확인한다.Next, the influence of the processing defect layer, the surface state, and the residual stress on the generation of particles generated when the silicide sintered body constituting the target is finished by machining such as grinding is confirmed by the following examples.

[실시예 200]Example 200

실리사이드 소결체(텅스텐 실리사이드)를 와이어 방전가공에 의해 직경 260mm의 크기로 절단한 후, 입축(立軸 : verical axis)로터리 평면연삭반(平面硏削盤)을 이용하여 지석 SD27DJ55BW6, 지석회전속도 1200m/min, 테이블회전수 12rpm, 연삭속도 10㎛/min의 조건으로 두께 6mm까지 연삭가공하여 타깃으로 하였다.After cutting the silicide sintered body (tungsten silicide) into a diameter of 260 mm by wire discharge machining, the grinding wheel SD27DJ55BW6 and the grinding wheel rotation speed 1200m / min were used using a verical axis rotary planar grinding machine. The grinding was carried out to a thickness of 6 mm under conditions of a table rotational speed of 12 rpm and a grinding speed of 10 µm / min to be a target.

이어, 가공이면에 백킹 플레이트(backing plate)를 납땜한 후, 연삭면을 렌즈연마기를 이용하여 다이아몬드 지석입자 15㎛로 60hr, 지석입자 3㎛로 10hr 래핑가공하고, 초음파세정기로 레핑면에 부착한 가공액을 제거하고 나서 아세톤 탈지(脫脂) 및 건조하여 마무리하였다.Subsequently, after soldering the backing plate to the machined surface, the grinding surface was lapping with 60hr of diamond grindstone particles 15µm and 10hr of grindstone particles 3µm using a lens polisher and attached to the wrapping surface with an ultrasonic cleaner. The working solution was removed and then acetone degreased and dried to finish.

얻어진 가공면을 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과, 연삭가공에 의해 생긴 연삭상흔(狀痕)이나 탈락구멍은 잔존하지 않고, 게다가 연삭지석입자의 변형파괴작용에 의해 생긴 다수의 미소크랙도 인식되지 않으며, 가공결함층은 제거되어 있음이 확인되었다.As a result of observing the obtained processed surface with a scanning electron microscope (SEM), the grinding scars and the dropping holes formed by the grinding process did not remain, and many microcracks generated by the deformation fracture action of the abrasive grindstone particles. It was also not recognized, and it was confirmed that the processing defect layer was removed.

또, 표면거칠기 측정기(Talysurf)로 가공면의 거칠기측정과 X선 응력측정장치를 이용하여 병경법(竝境法)에 의해 잔류응력을 측정하였다. 그 결과를 제 3 표에 나타내었다. 또, 연삭한 그대로의 상태에 대한 측정결과도 비교예 200으로서 제 3 표에 병기하였다.In addition, the residual stress was measured by a surface roughness method using a surface roughness measuring instrument (Talysurf) using a roughness measurement of the machined surface and an X-ray stress measuring apparatus. The results are shown in the third table. Moreover, the measurement result about the as-grinded state was also written in the 3rd table | surface as the comparative example 200.

이 타깃을 마그네트론 스퍼터링장치내에서 셋트한 후, Ar이온조사에 의한 스퍼터링을 행하고, 5인치 Si웨이퍼상에 실리사이드막을 3000Å 퇴적하였다. 이 막중에 혼입된 파티클량을 측정하여 그 결과를 제 3 표에 나타내었다. 또한, 연삭면의 스퍼터링결과도 비교예 200으로서 제 3 표로부터도 알 수 있는 바와 같이, 실시예 200에 따른 타깃에 의해 형성된 막중의 파티클량은 대폭 감소하고, 래핑가공에 의해 스퍼터링중의 파티클 발생량을 저감할 수 있다는 것이 판명되었다.After setting this target in a magnetron sputtering apparatus, sputtering by Ar ion irradiation was carried out, and the silicide film was deposited by 3000 Å on a 5-inch Si wafer. The amount of particles incorporated into the film was measured and the results are shown in Table 3 below. Also, as can be seen from the third table as a comparative example 200 of the sputtering result of the grinding surface, the amount of particles in the film formed by the target according to Example 200 is greatly reduced, and the amount of particles generated during sputtering by lapping. It has been found that can be reduced.

[실시예 201]Example 201

직경 260mm의 실리사이드 소결체를 실시예 200과 동일한 방법으로 연삭하고 래핑가공한 후, 0.3㎛의 산화세륨 지석입자, 아크릴수지 폴리셔를 이용하여 폴리셔압력 1kg/cm2, 폴리셔 속도 10m/min의 조건으로 10hr 폴리싱가공하고, 초음파세정에 의해 가공액을 제거하고 나서 아세톤탈지 및 건조를 행함으로써 타깃을 마무리하였다.After grinding and lapping the silicide sintered body having a diameter of 260 mm in the same manner as in Example 200, using 0.3 μm of cerium oxide grindstone particles and acrylic resin polisher, the polisher pressure was 1 kg / cm 2 and the polisher speed was 10 m / min. The target was finished by carrying out acetone degreasing and drying after removing the processing liquid by ultrasonic cleaning with 10-hr polishing processing under conditions.

얻어진 가공면을 SEM으로 관찰한 결과, 연삭가공에 의해 생긴 연삭상흔이나 탈락구멍 및 미소크랙 등의 가공결함층은 완전히 소실하고, 경면(鏡面)상태로 마무리되었다. 또, 가공면의 표면거칠기와 잔류응력의 측정결과를 제 3 표에 나타내었는바, 비교예 200으로 나타낸 연삭면에 비해 표면의 요철은 극히 작고, 연삭에 의해 발생한 표층의 소성왜곡 또는 탄성왜곡은 거의 제거되었다.As a result of observing the obtained working surface by SEM, processing defect layers such as grinding marks, dropping holes and microcracks generated by grinding were completely lost and finished in a mirror surface state. In addition, the measurement results of the surface roughness and residual stress of the machined surface are shown in the third table. Compared to the grinding surface of Comparative Example 200, the surface irregularities are extremely small, and the plastic or elastic distortion of the surface layer caused by the grinding is Almost removed.

이 타깃을 이용하여 마그네트론 스퍼터링을 행하고, 5인치 Si웨이퍼상에 실리사이드막을 형성하였다. 이 막중에 혼입된 파티클량의 측정결과를 제 3 표에 나타내었다. 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 최종 마무리로서 폴리싱가공을 행하면, 표면상태의 향상에 의해 타깃으로부터 발생하는 파티클은 대폭 감소한다는 것이 판명되었다.Magnetron sputtering was performed using this target, and a silicide film was formed on a 5-inch Si wafer. The measurement result of the particle amount mixed in this film | membrane is shown in the 3rd table | surface. As can be seen from the results, when polishing was performed as the final finish, it was found that the particles generated from the target were greatly reduced by the improvement of the surface state.

[실시예 202]Example 202

직경 260mm의 실리사이드 소결체를 실시예 200과 동일한 방법으로 연삭, 래핑 가공한 후, 0.02㎛의 SiO의 파우더, 크로스폴리셔를 이용하여 폴리셔 압력 1kg/cm2, 폴리셔 속도 10m/min의 조건으로 20hr 미케노 케미칼 폴리싱가공하며, 초음파 세정후에 아세톤탈지 및 건조를 행하여 타깃을 마무리하였다.After grinding and lapping a silicide sintered body having a diameter of 260 mm in the same manner as in Example 200, using a powder of 0.02 μm SiO and a cross polisher under conditions of a polisher pressure of 1 kg / cm 2 and a polisher speed of 10 m / min 20hr Mikeno chemical polishing was performed, and the target was finished by acetone degreasing and drying after ultrasonic cleaning.

얻어진 가공면을 SEM관찰한 결과, 연삭가공에 의해 발생한 가공결함층은 인식되지 않았다. 또, 가공면의 표면거칠기와 잔류응력에 비해 대단이 평활성이 높고, 가공면은 무왜곡표면으로 변형되지 않은 상태로 되었다.As a result of SEM observation of the obtained processed surface, the processing defect layer which generate | occur | produced by the grinding process was not recognized. In addition, compared with the surface roughness and residual stress of the machined surface, the smoothness was much higher, and the machined surface was not deformed into the distortion-free surface.

이 타깃을 이용하여 마그네트론,스퍼터링을 행하고, 5인치 Si웨이퍼상에 실리사이드막을 형성한 후, 막중에 혼입된 파티클량을 측정한 결과, 제 3 표에 나타낸 바와 같이 파티클은 거의 인식되지 않고, 최종마무리로서 파티클의 발생원으로 되는 가공결합층, 잔류응력을 완전히 제거할 수 있음이 확인되었다.Using this target, magnetron and sputtering were carried out to form a silicide film on the 5-inch Si wafer, and the amount of particles mixed in the film was measured. As shown in Table 3, the particles were hardly recognized. As a result, it was confirmed that the processed bonding layer, which is a source of particles, and the residual stress can be completely removed.

[표 3]TABLE 3

[산업상의 이용가능성]Industrial availability

본 발명에 따른 스퍼터링 타깃 및 그 제조방법에 의하면, 파티클발생을 실질적으로 방지할 수 있는 고밀도이면서 고강도인 미세조건을 갖는 타깃이 얻어지므로, 특히 반도체장치의 전극 및 배선재료용 고품질의 박막을 형성할때에 대단히 유용하다.According to the sputtering target according to the present invention and a method for manufacturing the same, a target having a high density and high strength microcondition that can substantially prevent particle generation is obtained, and therefore a high quality thin film for electrode and wiring material of a semiconductor device can be formed. Very useful when

Claims (13)

금속규화물(화학양론 조성이 MSi2, 단 M은 금속)이 연쇄상으로 결합하여 금속규화물상이 형성되고, 규소입자가 결합하여 형성된 규소상이 상기 금속규화물의 틈새에 불연속적으로 존재하는 미세한 혼합조직을 갖추며, 탄소함유량이 100ppm 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.Metal silicides (MSi 2 in the stoichiometric composition, where M is a metal) are bonded in a chain to form a metal silicide phase, and a silicon phase formed by bonding silicon particles has a fine mixed structure discontinuously present in the gap of the metal silicide. And a sputtering target, wherein the carbon content is 100 ppm or less. 제 1 항에 있어서, 혼합조직단면 1mm2내에 입자지름 0.5~30㎛의 금속규화물이 400~400×104개 존재하고, Si의 최대입자지름이 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.The sputtering target according to claim 1, wherein 400 to 400 x 10 4 metal silicides having a particle diameter of 0.5 to 30 µm are present in the mixed tissue cross section 1 mm 2 , and a maximum particle diameter of Si is 30 µm or less. 제 1 항에 있어서, 금속규화물의 평균입지지름이 2~15㎛인 한편, 규소의 평균입자지름이 2~10㎛인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.The sputtering target according to claim 1, wherein the average particle diameter of the metal silicide is 2 to 15 µm, and the average particle diameter of silicon is 2 to 10 µm. 제 1 항에 있어서, 밀도비가 99% 이상인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.The sputtering target according to claim 1, wherein the density ratio is 99% or more. 제 1 항에 있어서, 산소의 함유량이 150ppm 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.The sputtering target according to claim 1, wherein the content of oxygen is 150 ppm or less. 제 1 항에 있어서, 금속규화물의 금속은 텅스텐, 몰리브덴, 티탄, 지르코늄, 하프늄, 니오븀, 탄탈, 바나듐, 코발트, 크롬 및 니켈로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 금속인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.The sputtering target of claim 1, wherein the metal of the metal silicide is at least one metal selected from the group consisting of tungsten, molybdenum, titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, vanadium, cobalt, chromium and nickel. 제 1 항에 있어서, 금속규화물상과 규소상의 경계에 계면층을 형성한 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.The sputtering target according to claim 1, wherein an interface layer is formed at the boundary between the metal silicide phase and the silicon phase. 제 7 항에 있어서, 금속규화물상과 규소상의 경계에 형성되는 계면층의 두께가 100~10,000Å인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.8. The sputtering target according to claim 7, wherein the thickness of the interfacial layer formed at the boundary between the metal silicide phase and the silicon phase is 100 to 10,000 mW. 제 1 항에 있어서, 규소상이 붕소, 인, 안티몬 및 비로서 이루어진 그룹에서 선택된 원소를 적어도 1종과 불가피적 원소를 함유하고, 또 전기저항률이 0.01~100Ω·cm인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.The sputtering target according to claim 1, wherein the silicon phase contains at least one element and an unavoidable element selected from the group consisting of boron, phosphorus, antimony and ratio, and has an electrical resistivity of 0.01 to 100 Ω · cm. 금속규화물(화학양론 조성이 MSi2, 단 M은 금속)이 연쇄상으로 결합하여 금속규화물상이 형성되고, 규소입자가 결합하여 형성된 규소상이 상기 금속 규화물의 틈새에 불연속으로 존재하는 미세한 혼합조직을 갖추며, 탄소함유량이 100ppm 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조방법에 있어서, I. 금속분말(M)과 실리콘분말(Si)을 Si/M원자비가 2.0~4.0으로 되도록 혼합하여 혼합분말을 조제하는 공정과, II. 상기 혼합분말을 성형용 틀에 충전하고, 고진공중에서 저온가열하여 탄소 및 산소를 저감하는 공정, III. 고진공중, 저프레스압력하에서 가열하여 금속규화물상의 합성과 소결을 행하는 공정 및, IV. 고진공중 또는 불활성 가스분위기중의 고프레스압력하에서 공정온도 바로 아래의 온도로 가열하여 치밀화하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.Metal silicides (with stoichiometric composition MSi 2 , where M is a metal) are bonded in a chain to form a metal silicide phase, and a silicon phase formed by bonding silicon particles has a fine mixed structure discontinuously present in the gap of the metal silicide, In the method for producing a sputtering target, characterized in that the carbon content is 100ppm or less, I. Process for preparing a mixed powder by mixing the metal powder (M) and silicon powder (Si) so that the Si / M atomic ratio is 2.0 ~ 4.0 and , II. Filling the mixed powder into a mold for molding and heating at low temperature in high vacuum to reduce carbon and oxygen; III. A process of synthesizing and sintering a metal silicide phase by heating under high press pressure under high vacuum, and IV. A method for producing a sputtering target, comprising the step of densifying by heating to a temperature just below the process temperature under a high press pressure in a high vacuum or inert gas atmosphere. 제 10 항에 있어서, 금속분말(M)로서 최대입자지름 10㎛ 이하의 고순도 금속분말을 사용함과 더불어, 규소분말(Si)로서 최대입자지름 30㎛ 이하의 고순도 규소분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.11. A high purity metal powder having a maximum particle diameter of 10 mu m or less as a metal powder (M), and a high purity silicon powder having a maximum particle diameter of 30 mu m or less as a silicon powder (Si). Method for producing a sputtering target. 제 10 항에 있어서, 금속분말과 실리콘분말의 혼합분말을 반응용융소결시켜 실리사이드합성, 소결 및 치밀화를 동시에 행하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.The method for producing a sputtering target according to claim 10, wherein the mixed powder of the metal powder and the silicon powder is subjected to reaction melting and sintering to simultaneously perform silicide synthesis, sintering, and densification. 제 12 항에 있어서, 반응용융소결은 열간 프레스법 또는 정수압 프레스법을 이용하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.The method for producing a sputtering target according to claim 12, wherein the reaction melt sintering uses a hot press method or a hydrostatic press method.
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