WO2013115289A1 - 多結晶シリコンスパッタリングターゲット - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a polycrystalline silicon sputtering target produced by a melting method.
  • Si materials used for Si sputtering targets so far and their manufacturing methods can be classified into three types.
  • One of them is a single crystal ingot produced by the Czochralski method (CZ method), the floating zone method (FZ method) or the like, and is used by cutting the ingot near the target thickness.
  • CZ method Czochralski method
  • FZ method floating zone method
  • Patent Documents 1 and 2 there is a polycrystalline silicon block (see Patent Documents 1 and 2) in which a fine silicon powder is manufactured, and the powder is sintered in a high-temperature and high-pressure state using a hot press or the like.
  • melt-processed polycrystalline silicon is often used for Si targets that require a diameter of 420 mm or more for 300 mm wafers that are currently mainstream.
  • sputtering targets using polycrystalline silicon ingots in which silicon is dissolved in a conventional siliceous crucible and solidified unidirectionally from the bottom of the crucible provide sufficient characteristics. It turns out that there is no.
  • silicon nitride (Si 3 N 4 ) is applied to the inner wall of the siliceous crucible before silicon dissolution to prevent reaction with silicon during melting and to prevent seizure during solidification.
  • silicon nitride is present in the shape of needles or rings, as shown in FIG. There is a high possibility of triggering arcing and particle generation.
  • the presence of foreign matter composed of silicon nitride (Si 3 N 4 ) does not affect the conversion efficiency of sunlight in solar applications, and thus has not been a problem in the past. It turned out to be a problem.
  • the present inventors have repeatedly conducted a production test of polycrystalline silicon, and as a result, have obtained a large-sized polycrystalline silicon target with few impurities and excellent mechanical properties. I learned that I can do it.
  • a polycrystalline silicon target produced by a melting method wherein an abundance of nitride or carbide having a size of 100 ⁇ m or more is an average of less than 3 per 100 mm ⁇ 100 mm on an arbitrary cut surface of the target 2.
  • the polycrystalline silicon sputtering target according to 1 above wherein the amount of nitride or carbide having a size of 20 ⁇ m or more is less than 3 on average per 100 mm ⁇ 100 mm 3.
  • the present invention is based on the above findings. 5.
  • a method for producing a polycrystalline silicon sputtering target in which silicon as a raw material is melted by an electron beam, and the melted silicon is poured into a crucible heated to 90 ° C. or more to produce a silicon ingot, which is used as a target. 5.
  • Manufacturing method of polycrystalline silicon sputtering target characterized by machining 6.
  • a polycrystalline silicon target is prepared by a melting method, and the presence of silicon nitride or silicon carbide can be reduced to obtain a high-quality polycrystalline silicon sputtering target, which can reduce the occurrence of arcing and particles during sputtering. And a good quality silicon film can be obtained. Moreover, there exists the outstanding effect that a polycrystalline silicon sputtering target with high bending strength can be obtained by devising a manufacturing process.
  • silicon as a raw material is melted with an electron beam. Then, the dissolved silicon is poured into a crucible heated to 90 ° C. or higher to produce a silicon ingot. Next, this is machined into a target to obtain a polycrystalline silicon sputtering target.
  • a technique of melting an electron beam as a silicon purification treatment, but there was a crack in order to pour into a water-cooled copper crucible.
  • the nugget is crushed and put into a crucible for unidirectional solidification, it is advantageous that the silicon after electron beam is brittle. From such a background, there was no concept of using silicon poured into a crucible as a target material as it is.
  • a copper or copper alloy crucible or a molybdenum crucible can be used as the crucible. Since these metals have high thermal conductivity, the entire crucible can be maintained at a uniform temperature, and when molten silicon is poured, the temperature can be efficiently controlled to a predetermined temperature. Furthermore, since the melting point is sufficiently high and the reaction with silicon is not so active, there is an advantage that the crucible can be heated and held at a higher temperature than before. In addition, as a medium for heating the crucible to 90 ° C. or higher, one or more materials selected from water, oil, indium, and tin can be used as a medium for heating the crucible to 90 ° C. or higher.
  • one or more materials selected from water, oil, indium, and tin can be used as a medium for heating the crucible to 90 ° C. or higher.
  • This heating medium can be heated by forming a channel (fluid path) in the thickness of the crucible and circulating through the channel.
  • the above method is a manufacturing process mainly for increasing the bending strength of the target, but it also has a feature in using a crucible made of copper or copper alloy or a crucible made of molybdenum.
  • a conventional siliceous crucible coated with silicon nitride (Si 3 N 4 ) on the inner wall is not used in order to prevent the conventional reaction with silicon during melting and seizure during solidification. Or a ring-shaped foreign material (silicon nitride) does not occur.
  • it has the effect that petal-like silicon carbide can also be reduced by eliminating carbon mixing conditions as much as possible.
  • the silicon target is heated during sputtering and may be warped due to a difference in thermal expansion from the backing plate, and a certain strength is required.
  • the 30 samples prepared in this way are subjected to a four-point bending test, As a result of measuring the average bending strength, the silicon solidified in this 70 ° C. crucible was 50 MPa.
  • the presence of petal-like silicon carbide or needle-like or ring-like silicon nitride (Si 3 N 4 ) as shown in FIG. 2 was not observed.
  • the 30 samples thus prepared were subjected to a four-point bending test and the average bending strength was measured.
  • the silicon solidified in the 120 ° C. crucible was 70 MPa.
  • Example 3 A polycrystalline silicon ingot obtained by pouring and solidifying a silicon melt produced in the same manner as in Example 1 into a copper crucible maintained at a constant temperature by circulating 200 ° C. silicone oil was obtained in the same manner as in Example 1.
  • a sample of 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 1 mmt was produced by cutting into a block of ⁇ 50 mmt and then slicing to a thickness of 1 mm with a multi-blade saw.
  • the 30 samples thus prepared were subjected to a four-point bending test and the average bending strength was measured.
  • the silicon solidified in the 200 ° C. crucible was 105 MPa. It turned out that the silicon
  • the presence of petal-like silicon carbide or needle-like or ring-like silicon nitride (Si 3 N 4 ) as shown in FIG. 2 was not observed.
  • Comparative Example 1 A silicon raw material having a purity of 6N excluding gas components was melted by an electron beam. Next, this silicon melt was poured into a conventional water-cooled (about 10 ° C.) copper crucible and solidified. This solidified polycrystalline silicon ingot was cut into 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 50 mm blocks in the same manner as in Example 1, and then sliced to 1 mm thickness with a multi-blade saw to produce a 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 1 mmt sample.
  • Example 4 The polycrystalline silicon ingot obtained by pouring and solidifying the silicon melt melted in the electron beam of Example 3 into a copper crucible maintained at 200 ° C. by circulating silicone oil is processed into a diameter 450 mm by diamond grinding. Was cut into a thickness of about 10 mm, finished to a predetermined shape by peripheral grinding and chamfering, etc., and then bonded to a backing plate to produce a silicon target having a diameter of 440 mm. When a 24-hour continuous sputtering test was performed, the silicon target of this example had few occurrences of arcing in which the voltage during sputtering was suddenly disturbed.
  • Example 5 Thin film particles obtained by sputtering a silicon target produced under the same conditions as in Example 4 onto 20 8-inch wafers were evaluated. The number of particles having a size of 0.2 ⁇ m or more was 3 to 20, which was significantly reduced from Comparative Example 3 described later.
  • Comparative Example 2 Silicon ingots were produced by unidirectional solidification of silicon melted by a resistance heater, which is a general method for solar silicon. When a 24-hour continuous sputtering test was performed, a stable glow discharge was suddenly disturbed and arcing with a voltage drop was generated 35 times in the target manufactured from the silicon ingot of this comparative example.
  • petal-like silicon carbide was formed as shown in FIG. 2, and the presence of needle-like or ring-like silicon nitride (Si 3 N 4 ) was observed.
  • the total amount of nitrides or carbides having a size of 100 ⁇ m or more was 20 per 100 mm ⁇ 100 mm.
  • Comparative Example 3 Thin film particles obtained by sputtering a silicon target produced under the same conditions as in Comparative Example 2 onto 20 8-inch wafers were measured. As a result, the number of particles having a particle size of 0.2 ⁇ m or more was 70 to 300, which was significantly large.
  • the silicon melted in the quartz crucible is poured into a siliceous crucible not coated with silicon nitride heated to 300 ° C or higher, and after solidification, grinding and polishing from the outside of the crucible so as not to give an impact to the silica crucible and silicon interface
  • a method of using a silicon ingot obtained by removing the crucible by processing or cutting the silicon side with a band saw 20 mm or more from the above interface together with the crucible Thereby, a polycrystalline silicon sputtering target having the same quality as that of the present invention can be manufactured, but in this case, the manufacturing cost increases.
  • a polycrystalline silicon target can be produced by a melting method, and the presence of silicon nitride or silicon carbide can be reduced to obtain a high-quality polycrystalline silicon sputtering target, which can reduce the occurrence of arcing and particles during sputtering. And a good quality silicon film can be obtained. Moreover, there exists the outstanding effect that a polycrystalline silicon sputtering target with high bending strength can be obtained by devising a manufacturing process. As a result, it is particularly useful in the manufacture of LSI electronic components and the like that are becoming finer and more accurate.

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Abstract

溶解法で作製した多結晶シリコンターゲットであって、該ターゲットの任意切断面において、１００μｍ以上の大きさを有する窒化物又は炭化物の存在量が１００ｍｍ×１００ｍｍ当たり、平均３個未満であることを特徴とする多結晶シリコンスパッタリングターゲット。多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法であって、原料となるシリコンを電子ビームで溶解すると共に、この溶解したシリコンを９０°Ｃ以上に加熱した坩堝に流し込んでシリコンインゴットを作製し、これをターゲットに機械加工することを特徴とする多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法。溶解法で作製する多結晶シリコンに着眼し、窒化ケイ素や炭化ケイ素の存在を低減して、良質な多結晶シリコンスパッタリングターゲット得ると共に、製造工程を工夫して曲げ強度の高い多結晶シリコンスパッタリングターゲットを提供することを課題とする。

Description

多結晶シリコンスパッタリングターゲット
　本発明は、溶解法で作製した多結晶シリコンスパッタリングターゲットに関する。
 ＬＳＩの微細化、高精度化に進化に伴い、その薄膜材料となるスパッタリングターゲットの高純度化及びスパッタ時の安定性（アーキングやパーティクル発生頻度の低減）の要求が益々高まっている。
 シリコン（Ｓｉ）のスパッタリングターゲットにおいても同様に、ＬＳＩに悪影響を及ぼす金属不純物の低減だけではなく、スパッタリング中にアーキングやパーティクルを発生させる要因となるシリコンとガス成分の化合物である酸化ケイ素や窒化ケイ素、炭化ケイ素の低減が求められている。
 これまでＳｉスパッタリングターゲットに使用されるＳｉ材料及びその製造方法は、３種類に分類することができる。その一つは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）やフローティングゾーン法（ＦＺ法）等により作製される単結晶インゴットであり、そのインゴットをターゲット厚付近に切断して使用される。
 その二は、微細なシリコン粉末を製造し、その粉末をホットプレス等で高温高圧の状態で焼結する焼結法の多結晶シリコンブロック（特許文献１、２参照）がある。
 その三は、太陽電池用多結晶シリコンの一般的な製造となる坩堝内で一旦シリコンを溶解し、一方向凝固で育成した溶解法の多結晶シリコンインゴットがある。
 これら３種のＳｉ材料の選定においては、スパッタリングターゲットのサイズ、価格、得られる薄膜の用途から判断される。
 単結晶シリコンの場合は、現在主流の直径３００ｍｍのシリコンウエハを製造するための約３００ｍｍのインゴットが一般的に入手可能な最大径となっており、それ以上大きい直径のスパッタリングターゲットは製造できない制約がある。
 近年、４５０ｍｍウエハの移行に向けて、直径４５０ｍｍのインゴットが試作レベルでは存在はするが、価格や供給面においてまだ課題が山積されている状態である。
 また、３００ｍｍシリコンウエハに対応するスパッタリングターゲットの直径は、通常４２０ｍｍ以上必要であり、４５０ｍｍウエハになると、直径約６００ｍｍのターゲットが必要になるだろうと言われており、単結晶シリコンは、純度(１１Ｎ)やスパッタ性能に優れていても大径品には対応できないという根本的な問題がある。
 一方、焼結法の多結晶シリコンにおいては、一度、微細な粉末にする必要があり、その工程で粉末表面の酸化が進み、たとえ脱酸処理を行っても（特許文献１、２参照）、単結晶や溶解法のシリコン材料に比べると酸素が多く、スパッタ時にアーキングが発生しやすい問題があった。
 また、粉砕工程で不純物が混入するため高純度化が他法のシリコンに比べ困難で、純度はガス成分(Ｃ,Ｎ,Ｏ)除きでも５～６Ｎ程度であった。
 しかしながら、この焼結シリコンは、他のＳｉ材料よりも曲げ強度が大きいため、スパッタ時に曲げ応力が発生しても割れにくく、また結晶粒のサイズは溶解法のシリコンより圧倒的に細かいため均質な薄膜を形成できるという特長がある。
 次に、溶解法の多結晶シリコンインゴットであるが、結晶粒が粗大化し、曲げ強度が劣るデメリットがあるが、ソーラー用途で作製されていることから８４０ｍｍ角以上の大型品で幅広く実績があり、純度は多結晶シリコンの中では高い６～７Ｎ（ガス成分除く）を満たすことが可能で、また相対的に安価に調達可能というメリットがある。
 このような背景から、現在主流の３００ｍｍウエハ対応の直径４２０ｍｍ以上を要するＳｉターゲットでは、溶解法の多結晶シリコンが多く用いられている。
 しかし、近年の新しいＳｉ薄膜の用途では、従来のシリカ質の坩堝内でシリコンを溶解し、坩堝の底から一方向凝固させた多結晶シリコンインゴットを用いたスパッタリングターゲットは、十分な特性が得られないことが判明してきた。
 その理由は、シリコン溶解前のシリカ質坩堝内壁には、溶融時のシリコンとの反応や固化時の焼き付き防止のために窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）が塗布されるが、この窒化ケイ素が溶融したシリコンに混入したり、一度溶解した後、冷却工程で析出したりして、図１に示すように、シリコン組織中に窒化ケイ素が針状又は輪状で存在し、この存在がスパッタリング時において、アーキングやパーティクル発生を誘発している可能性が高い。
 この窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）からなる異物の存在は、ソーラー用途では太陽光の変換効率に影響しないために、従来は問題にならなかったのであるが、スパッタリングターゲットでは、上記のように大きな問題となることが分かった。
 また、溶解前のシリコン原料のカーボン濃度が高い場合には、シリコンを溶融させた際に炭化ケイ素となり、図２に示すようなシリコン組織中に花弁状に炭化ケイ素が生じ、その存在は同様にパーティクル発生の要因となることが分かってきている。なお、図２では、針状又は輪状の窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）の存在も観察される。
 このように、製造コストの面で優位にある溶解法で作製した多結晶シリコンスパッタリングターゲットであっても、いくつか問題があり、これらを解決することが望まれる。
特開平５－２２９８１２ 特開２００４－２８９０６５号公報
　本発明は、上記に鑑みてなされたもので、そこで本特許では、溶解法で作製する多結晶シリコンに着眼し、窒化ケイ素や炭化ケイ素の存在を低減して、良質な多結晶シリコンスパッタリングターゲット得ると共に、製造工程を工夫して曲げ強度の高い多結晶シリコンスパッタリングターゲットを提供することを課題とする。
　上記の課題を解決するために、本発明者等は、多結晶シリコンの製造試験を繰り返し行って検証した結果、不純物が少なく、かつ機械的物性が優れた大型の多結晶シリコンターゲットを得ることができるとの知見を得た。
　本発明は、上記知見に基づき、
 １．溶解法で作製した多結晶シリコンターゲットであって、該ターゲットの任意切断面において、１００μｍ以上の大きさを有する窒化物又は炭化物の存在量が１００ｍｍ×１００ｍｍ当たり、平均３個未満であることを特徴とする多結晶シリコンスパッタリングターゲット
 ２．２０μｍ以上の大きさを有する窒化物又は炭化物の存在量が、１００ｍｍ×１００ｍｍ当たり、平均３個未満であることを特徴とする上記１記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲット
 ３．ガス成分を除く純度が６Ｎ以上であることを特徴とする上記１又は２記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲット
 ４．曲げ強度が１００ＭＰａ以上であることを特徴とする上記１～３のいずれか一項に記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲット、を提供する。
　また、本発明は、上記知見に基づき、
 ５．多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法であって、原料となるシリコンを電子ビームで溶解すると共に、この溶解したシリコンを９０°Ｃ以上に加熱した坩堝に流し込んでシリコンインゴットを作製し、これをターゲットに機械加工することを特徴とする多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法
 ６．坩堝として、銅若しくは銅合金の坩堝又はモリブデン製の坩堝を使用することを特徴とする上記５記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法
 ７．坩堝を加熱する媒体として、水、油、インジウム又は錫を使用することを特徴とする上記５又は６記載のシリコンターゲットの製造方法
 ８．多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法であって、該ターゲットの任意切断面において、１００μｍ以上の大きさを有する窒化物又は炭化物の存在量を１００ｍｍ×１００ｍｍ当たり、平均３個未満とすることを特徴とする上記５～７のいずれか一項記載のシリコンターゲットの製造方法
 ９．２０μｍ以上の大きさを有する窒化物又は炭化物の存在量を１００ｍｍ×１００ｍｍ当たり、平均３個未満とすることを特徴とする上記８記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法
 １０．ガス成分を除く純度を６Ｎ以上とすることを特徴とする上記５～９のいずれか一項記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法
 １１．曲げ強度を５０ＭＰａ以上とすることを特徴とする上記５～１０のいずれか一項に記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法
 １２．曲げ強度を１００ＭＰａ以上とすることを特徴とする上記５～１０のいずれか一項に記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法、を提供する。
 多結晶シリコンターゲットを溶解法で作製し、窒化ケイ素や炭化ケイ素の存在を低減して、良質な多結晶シリコンスパッタリングターゲット得ることができ、スパッタリング時のアーキングの発生及びパーティクルの発生を低減することができ、良質のシリコン膜を得ることができる効果を有する。また、製造工程を工夫することにより、曲げ強度の高い多結晶シリコンスパッタリングターゲットを得ることができるという優れた効果がある。
従来の焼き付き防止用窒化ケイ素を塗布したシリカ質坩堝を使用して製造した多結晶シリコンターゲットに、針状又は輪状の（Ｓｉ３Ｎ４）存在する様子を示す図である。 溶解前のシリコン原料にカーボン濃度が高い場合に、ターゲット中に花弁状の炭化ケイ素が存在する様子を示す図である。
 本発明の多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造に際しては、原料となるシリコンを電子ビームで溶解する。そして、この溶解したシリコンを９０°Ｃ以上に加熱した坩堝に流し込んでシリコンインゴットを作製する。次に、これをターゲットに機械加工して多結晶シリコンスパッタリングターゲットとする。
 従来はシリコンの純化処理として電子ビーム溶解する技術はあったが、水冷した銅坩堝に注ぐためクラックが入っていた。またソーラー用途では、ナゲット形状に砕いて一方向凝固用の坩堝に投入するので、電子ビーム後のシリコンは脆い方が有利な面があった。そのような背景から坩堝に流し込んだシリコンを、そのままターゲット材料に使用する概念は全くなかった。
 原料となるシリコンを電子ビームで溶解することにより、揮発し易い物質（不純物元素を）を除去することができ、されに純度を上げることができる。シリコン原料としてカーボン（Ｃ）の少ない原料を使用することは必要であるが、この電子ビーム溶解の際に、残存していた酸素とともにカーボンをさらに減少させることができる。
 ９０°Ｃ以上に加熱した坩堝に流し込むのは、熱衝撃を緩和するためであり、これによってシリコンインゴット内の亀裂を抑制し、インゴットの亀裂が原因となるターゲットの割れを抑制し、曲げ強度を高めることができる。これによって、ターゲットの曲げ強度は５０ＭＰａ以上、さらには１００ＭＰａ以上を達成できる。
 坩堝温度が９０°Ｃ未満では、この効果がない。なお、シリコン投入前に加熱しておく坩堝温度の上限は特に制限はないが、注ぎ込まれる溶融シリコンの熱容量で坩堝温度が過剰に上昇し、坩堝が軟化することや化学反応が生じることを防ぐという理由から３５０℃とするのが良い。
 このように、多結晶シリコンスパッタリングターゲットの強度を高くすることができるので、歩留まりを大きく向上させ、製造コストを低減できるという特徴を有する。
 坩堝としては、銅若しくは銅合金の坩堝又はモリブデン製の坩堝を使用することができる。これらの金属は熱伝導度が高いため坩堝全体を均一な温度で保持できるうえ、溶融したシリコンが注がれた際に、所定の温度まで効率良く温度制御することが可能となる。さらに融点が十分に高く、シリコンとの反応もさほど活性ではないため、従来に較べてより高温に坩堝を加熱保持できる特長がある。
 また、坩堝を９０°Ｃ以上に加熱する媒体として、水、油、インジウム又は錫から選択した一種以上の材料を使用することができる。この加熱媒体は、坩堝厚みの中にチャンネル（流体経路）を形成して、その中を循環させて加熱することができる。
 以上の方法では、主としてターゲットの曲げ強度を高めるための製造工程であるが、銅若しくは銅合金の坩堝又はモリブデン製の坩堝を使用することにも特長を有する。
 従来の溶融時のシリコンとの反応や固化時の焼き付き防止のために、内壁に窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）を塗布したシリカ質坩堝を使用していないので、図１に示すような針状又は輪状の異物（窒化ケイ素）は発生しない。また、カーボン混入の条件を極力排除することにより、花弁状の炭化ケイ素も低減できる効果を有する。
 すなわち、製造したターゲットの任意切断面において、１００μｍ以上の大きさを有する窒化物又は炭化物の存在量を、１００ｍｍ×１００ｍｍ当たり、平均３個未満とすることが可能である。さらに、２０μｍ以上の大きさを有する窒化物又は炭化物の存在量を１００ｍｍ×１００ｍｍ当たり、平均３個未満とすることもできる。
 さらに、本発明は、ガス成分を除く純度を６Ｎ以上である多結晶シリコンスパッタリングターゲットを提供することができる。以上によって、スパッタリング時のアーキングやパーティクルの発生を抑制し、良質な膜の形成が可能となる。
　次に、実施例に基づいて本発明を説明する。なお、以下の実施例は発明を容易に理解できるようにするためのものであり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に基づく他の例又は変形は、当然本発明に含まれるものである。なお、特性の対比のために、比較例も示す。
（実施例１）
 ガス成分を除く純度が６Ｎであるシリコン原料を電子ビーム溶解した。これによるシリコン融液を、７０°Ｃのお湯を循環させて、一定温度に保持した銅坩堝に注ぎ込み固化させた多結晶シリコンインゴットを１００ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍｔのブロックに切り出し、その後マルチブレードソーで１ｍｍ厚にスライスして１００ｍｍ×１００ｍｍ×１ｍｍｔのサンプルを作製した。
 シリコンターゲットはスパッタ中に加熱されバッキングプレートとの熱膨張差で反りが発生することもあり、一定の強度が必要であるが、このように作製した３０枚のサンプルを４点曲げ試験を行ない、平均曲げ強度を測定した結果、この７０°Ｃの坩堝で固化したシリコンは５０ＭＰａであった。
 また、図２に示すような花弁状に炭化ケイ素又は針状又は輪状の窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）の存在は、観察されなかった。
（実施例２）
 実施例１と同様に作製したシリコン融液を１２０°Ｃのシリコーンオイルを循環させて一定温度に保持した銅坩堝に注ぎ込み固化させた多結晶シリコンインゴットを、実施例１と同様に、１００ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍｔのブロックに切り出し、その後マルチブレードソーで１ｍｍ厚にスライスして１００ｍｍ×１００ｍｍ×１ｍｍｔのサンプルを作製した。
 このように作製した３０枚のサンプルを４点曲げ試験を行ない、平均曲げ強度を測定した結果、この１２０°Ｃの坩堝で固化したシリコンは７０ＭＰａであった。また、図２に示すような花弁状に炭化ケイ素又は針状又は輪状の窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）の存在は、観察されなかった。
（実施例３）
 実施例１と同様に作製したシリコン融液を２００°Ｃのシリコーンオイルを循環させて一定温度に保持した銅坩堝に注ぎ込み固化させた多結晶シリコンインゴットを、実施例１と同様に、１００ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍｔのブロックに切り出し、その後マルチブレードソーで１ｍｍ厚にスライスして１００ｍｍ×１００ｍｍ×１ｍｍｔのサンプルを作製した。
 このように作製した３０枚のサンプルを４点曲げ試験を行ない、平均曲げ強度を測定した結果、この２００°Ｃの坩堝で固化したシリコンは１０５ＭＰａであった。
 この２００°Ｃの坩堝で固化したシリコンは、スパッタリングターゲットとして使用し得る十分な強度があることが分かった。また、図２に示すような花弁状に炭化ケイ素又は針状又は輪状の窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）の存在は、観察されなかった。
（比較例１）
 ガス成分を除く純度が６Ｎであるシリコン原料を電子ビーム溶解した。次に、このシリコン融液を、従来の水冷（約１０°Ｃ）した銅坩堝に注ぎ込み凝固させた。この固化させた多結晶シリコンインゴットを、実施例１と同様に、１００ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍのブロックに切り出し、その後マルチブレードソーで１ｍｍ厚にスライスして１００ｍｍ×１００ｍｍ×１ｍｍｔのサンプルを作製した。
 このように作製した３０枚のサンプルを４点曲げ試験を行ない、平均曲げ強度を測定した結果、水冷した銅坩堝に注ぎ混んだシリコンは３５ＭＰａであった。水冷坩堝で作製した多結晶シリコンは、クラックが多いため健全な部分を探し出してブロックを切り出すのも手間を要した。また、目視で観察されるクラックがなくても、脆化していることが分かった。このように、従来の水冷坩堝に注ぎ込んだ場合は、十分な強度を得ることができなかった。
（実施例４）
 前記実施例３の、電子ビーム溶解したシリコン融液を、シリコーンオイルを循環させて２００°Ｃに保持した銅坩堝に注ぎ込み固化させた多結晶シリコンインゴットを、円筒研削加工によりに直径４５０ｍｍ、ダイヤソー加工により厚さ約１０ｍｍに切断し、外周研削及び面削加工等で所定の形状に仕上げた後、バッキングプレートとボンディングして、直径４４０ｍｍのシリコンターゲットを作製した。
 そして、２４時間連続のスパッタリング試験を行なったところ、本実施例のシリコンターゲットではスパッタ時の電圧が突如乱れるアーキングの発生は２回と少なかった。
（実施例５）
 実施例４と同じ条件で作製したシリコンターゲットを、２０枚の８インチウエハにスパッタリングして得られた薄膜のパーティクルを評価した。０．２μｍ以上のパーティクル数は、３～２０個となり、後で示す比較例３より大幅に低減した。
（比較例２）
 ソーラー用シリコンの一般的な手法である抵抗加熱ヒーターで溶解したシリコンを一方向凝固で作製したシリコンインゴットをそれぞれ作製した。
 そして２４時間連続のスパッタリング試験を行なったところ、この比較例のシリコンインゴットから作製したターゲットでは、安定したグロー放電が突如乱れ、電圧降下するアーキングが３５回発生した。
 また、図２に示すような花弁状に炭化ケイ素が生じ、また針状又は輪状の窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）の存在が観察された。その量は、１００μｍ以上の大きさを有する窒化物又は炭化物の存在量が１００ｍｍ×１００ｍｍ当たり、合計で２０個であった。
（比較例３）
 前記比較例２と同じ条件で作製したシリコンターゲットを、２０枚の８インチウエハにスパッタリングして得られた薄膜のパーティクルを測定した。この結果、０．２μｍ以上パーティクル数は、７０～３００個と、大幅に多い結果となった。
（実施例と比較例の結果）
　以上に示すように、原料となるシリコンを電子ビームで溶解すると共に、この溶解したシリコンを９０°Ｃ以上に加熱した坩堝に流し込んでシリコンインゴットを作製し、これをターゲットに機械加工すること、さらに坩堝として、銅や銅合金の坩堝又はモリブデン製の坩堝を使用することにより、良質の多結晶シリコンスパッタリングターゲットを製造することができ、析出物（異物）の無い多結晶シリコンスパッタリングターゲットを得ることができる。
 石英坩堝内で溶解したシリコンを３００°Ｃ以上に加熱した窒化ケイ素を塗布していないシリカ質坩堝に注ぎ込み、凝固後は、シリカ坩堝とシリコン界面に衝撃を与えないように坩堝外側から研削や研磨加工で坩堝を取り除くか、又は上記界面より２０ｍｍ以上シリコン側を坩堝ごとバンドソーで切断して得たシリコンインゴットを用いる方法がある。これによって、本願発明と同等の品質の多結晶シリコンスパッタリングターゲットを製造することもできるが、この場合は、製造コストが増加する。
 多結晶シリコンターゲットを溶解法で作製し、窒化ケイ素や炭化ケイ素の存在を低減して、良質な多結晶シリコンスパッタリングターゲット得ることができ、スパッタリング時のアーキングの発生及びパーティクルの発生を低減することができ、良質のシリコン膜を得ることができる効果を有する。また、製造工程を工夫することにより、曲げ強度の高い多結晶シリコンスパッタリングターゲットを得ることができるという優れた効果がある。この結果、微細化、高精度化が進行するＬＳＩの電子部品等の製造に、特に有用である。

Claims (12)

  1.  溶解法で作製した多結晶シリコンターゲットであって、該ターゲットの任意切断面において、１００μｍ以上の大きさを有する窒化物又は炭化物の存在量が１００ｍｍ×１００ｍｍ当たり、平均３個未満であることを特徴とする多結晶シリコンスパッタリングターゲット。
  2.  ２０μｍ以上の大きさを有する窒化物又は炭化物の存在量が、１００ｍｍ×１００ｍｍ当たり、平均３個未満であることを特徴とする請求項１記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲット。
  3.  ガス成分を除く純度が６Ｎ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲット。
  4.  曲げ強度が１００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲット。
  5.  多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法であって、原料となるシリコンを電子ビームで溶解すると共に、この溶解したシリコンを９０°Ｃ以上に加熱した坩堝に流し込んでシリコンインゴットを作製し、これをターゲットに機械加工することを特徴とする多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法。
  6.  坩堝として、銅若しくは銅合金の坩堝又はモリブデン製の坩堝を使用することを特徴とする請求項５記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法。
  7.  坩堝を加熱する媒体として、水、油、インジウム又は錫を使用することを特徴とする請求項５又は６記載のシリコンターゲットの製造方法。
  8.  多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法であって、該ターゲットの任意切断面において、１００μｍ以上の大きさを有する窒化物又は炭化物の存在量を１００ｍｍ×１００ｍｍ当たり、平均３個未満とすることを特徴とする請求項５～７のいずれか一項記載のシリコンターゲットの製造方法。
  9.  ２０μｍ以上の大きさを有する窒化物又は炭化物の存在量を１００ｍｍ×１００ｍｍ当たり、平均３個未満とすることを特徴とする請求項８記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法。
  10.  ガス成分を除く純度を６Ｎ以上とすることを特徴とする請求項５～９のいずれか一項記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法。
  11.  曲げ強度を５０ＭＰａ以上とすることを特徴とする請求項５～１０のいずれか一項に記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法。
  12.  曲げ強度を１００ＭＰａ以上とすることを特徴とする請求項５～１０のいずれか一項に記載の多結晶シリコンスパッタリングターゲットの製造方法。
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