(57)【要約】      （修正有）【課題】ホットプレス焼結時の合成反応を必要とせず、焼結後の冷却時にニッケルシリサイドの相変態による歪みを防止し、冷却時のターゲットのひびや割れを防止するニッケルシリサイドスパッタリングターゲットの製造方法およびスパッタリングターゲットを提供する。【解決手段】Ｓｉを３０〜５０ａｔ％含有し、残部がＮｉ及び不可避的不純物からなり、図1のターゲットのスパッタ面５箇所における０．２５ｍｍ２視野中にある１００μｍ以上の長さをもつ欠陥の平均個数が１０個以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。【選択図】図１
2015086459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉを３０〜５０ａｔ％含有し、残部がＮｉ及び不可避的不純物からなり、ターゲットのスパッタ面における０．２５ｍｍ２視野中にある１００μｍ以上の長さをもつ欠陥の平均個数が１０個以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
相対密度が９０％以上であることを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
Ｎｉ原料とＳｉ原料とを所定の割合で秤量し、混合した後、これを真空雰囲気又は不活性雰囲気中で溶解して合成反応を行い、その後、アトマイズ法によりニッケルシリサイド粉末を作製し、次に、この粉末を７００℃〜８５０℃の温度でホットプレス焼結することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケルシリサイドの成膜が可能であり、またパーティクルの発生を抑えたニッケルシリサイドスパッタリングターゲット及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの配線や電極として、ニッケルシリサイド膜が利用されている。一般にニッケルシリサイド膜は、スパッタリングによって成膜されている。ニッケルシリサイドスパッタリングターゲットは、ニッケル原料とシリコン原料を所定の割合で秤量し、これを電子ビーム溶解などにより溶解し、得られる合金インゴットを粉砕し、粉砕粉をホットプレス焼結することで、製造することができる。
【０００３】
ニッケルシリサイドターゲットの従来技術として、特許文献１〜３には、Ｎｉ３Ｓｉ２化合物とＮｉＳｉ化合物の共晶からなるＮｉ３Ｓｉ２−ＮｉＳｉ共晶粉末と、ＮｉＳｉ化合物とＮｉＳｉ２化合物の共晶からなるＮｉＳｉ−ＮｉＳｉ２共晶粉末とを、ホットプレス焼結することにより、前記共晶粉末が反応してＮｉＳｉ化合物が形成され、ＮｉＳｉ化合物の反応生成相中に、未反応の共晶相が分散分布した組織をもつターゲットについて、開示がある。そして、このような組織をもつスパッタリングターゲットは、成膜中にパーティクルの発生が少ないことが記載されている。
【０００４】
しかし、上記の製造方法は、焼結の際に合成反応を行うため、反応熱の影響によって、プレス部材とＮｉＳｉとが反応してしまい、焼結体にひびや割れが発生するという問題がある。特に、現在主流である３００ｍｍウエハー用の大型のスパッタリングターゲットを作製する際には、この問題が特に顕著となる。したがって、内部に欠陥の少ない、大型のターゲットを安定して供給することが課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１４４０５３号公報
【特許文献２】特開平８−１４４０５４号公報
【特許文献３】特開平８−１４４０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、相変態による歪みを防止し、冷却時にターゲットのひびや割れが発生することを防止することができるニッケルシリサイドスパッタリングターゲット及びその製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、スパッタリングの際にパーティクル発生が少なく、膜のユニフォーミティが良好な、高密度ニッケルシリサイド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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明者は鋭意研究を行った結果、予め所定の組成からなる合金アトマイズ粉を作製し、これをホットプレス焼結することで、得られる焼結体にひびや割れ発生することを防止することができるとの知見を得た。
【０００８】
本発明はこの知見に基づき、下記の発明を提供する。
１）Ｓｉを３０〜５０ａｔ％含有し、残部がＮｉ及び不可避的不純物からなり、ターゲットのスパッタ面における０．２５ｍｍ２視野中にある１００μｍ以上の長さをもつ欠陥の平均個数が１０個以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
２）相対密度が９０％以上であることを特徴とする上記１）記載のスパッタリングターゲット。
３）Ｎｉ原料とＳｉ原料とを所定の割合で秤量し、混合した後、これを真空雰囲気又は不活性雰囲気中で溶解して合成反応を行い、その後、アトマイズ法によりニッケルシリサイド粉末を作製し、次に、この粉末を７００℃〜８５０℃の温度でホットプレス焼結することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、予め所定の組成からなる合金アトマイズ粉を作製し、これを焼結することで、焼結時の合成反応を防ぎ、またプレス温度を調節することで、相変態による歪みを防止し、冷却時のターゲット割れを防止することができるという優れた効果を有する。本発明のスパッタリングターゲットは、スパッタリングの際、パーティクル発生が少なく、ユニフォーミティの良好な膜を形成することができるという優れた効果を有する。さらに、近年の３００ｍｍウエハー用の大型スパッタリングターゲットにおいて、割れの発生が少なく、高密度なものが得られるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】スパッタリングターゲットの組織を観察した箇所を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のスパッタリングターゲットは、Ｓｉを３０〜５０ａｔ％含有し、残部がＮｉ及び不可避的不純物から構成される。Ｓｉ含有量が３０ａｔ％未満であると、スパッタリングによって成膜した際に、十分な濡れ性が得られず、剥離し易いという問題がある。また、５０ａｔ％超であると、ダイシリサイド（ＮｉＳｉ２）の量が増えてしまい、抵抗値が上がり、所望の膜特性が得られないという問題がある。
【００１２】
ニッケルシリサイドにおいて、Ｓｉを３０〜５０ａｔ％含有し、残部Ｎｉ及び不可避的不純物からなる組成領域では、ε相、ε’相、σ相、θ相、γ相と複数の結晶構造を持つ複雑な領域となっている。この組成領域においては、焼結温度によって冷却時に結晶構造が変化し、変態反応が生じることとなる。そして、この結晶構造の変化は、焼結体の内部にひび等の欠陥を生じさせ、スパッタリングターゲットの割れ発生の原因となっていた。
さらに、上記組成領域の材料は元々脆性であるため、非常に欠陥が発生しやすいという問題もあった。
【００１３】
本発明は、このような欠陥の発生しやすい組成領域のスパッタリングターゲットのスパッタ面において、電子顕微鏡で５００μｍ×５００μｍの面積を観察する０．２５ｍｍ２の視野中にある１００μｍ以上の長さをもつ欠陥の平均個数を１０個以下とすることができる。さらには、前記欠陥の平均個数を５個以下とすることができる。なお、欠陥の平均個数は、図１に示すように、電子顕微鏡で５箇所（中心１箇所＋４箇所）を観察して、各箇所における欠陥の個数を計数し、その平均値から求める。
ここで、本発明でいう欠陥とは、ターゲット割れの原因となりうる亀裂やひびを意味し、具体的には１〜３μｍ程度の幅を持つマイクロクラックを意味する。また、亀裂やひびの形状がＴ字のように長さと幅が区別つかない場合、長さが最も長いところを、欠陥の長さとする。これにより、ターゲットの割れを防ぐことができ、スパッタリングによる成膜の際に、パーティクルの発生を抑制することができる。
【００１４】
また、本発明のスパッタリングターゲットは、相対密度９０％以上を達成することができ、さらには、９５％以上を達成することができる。このような密度の向上はスパッタ膜のユニフォーミティを高め、また、スパッタリング時のパーティクルの発生を抑制することができるので、膜の品質向上に寄与することができる。
ここで、相対密度とは、スパッタリングターゲットの実測密度を真密度（理論密度ともいう）で割り返して求めた値である。真密度とはターゲットの構成成分が互いに拡散あるいは反応せずに混在していると仮定したときの密度で、次式で計算される。
式：真密度＝Σ（構成成分の分子量×構成成分のモル比）/Σ（構成成分の分子量×構成成分のモル比／構成成分の文献値密度）
ここで、Σは、ターゲットの構成成分の全てについて、和をとることを意味する。なお、スパッタリングターゲットの実測密度はアルキメデス法で測定される。
【００１５】
本発明のスパッタリングターゲットは、以下のようにして作製することができる。
まず、Ｎｉ原料とＳｉ原料とを所定の割合で秤量し、混合した後、これを真空雰囲気又は不活性雰囲気中で溶解して合成反応を行い、その後、アトマイズ法によりニッケルシリサイド粉末を作製する。次に、この粉末を７００℃〜８５０℃の温度でホットプレス焼結して焼結体を作製し、得られた焼結体をターゲット形状に機械加工することで、スパッタリングターゲットを作製することができる。
【００１６】
本発明において、特に重要なことは、予め焼結前の段階でニッケルシリサイドを合成しておくことである。これにより、焼結時の合成反応を防ぎ、またプレス温度の調節により焼結後の冷却時にニッケルシリサイドの相変態が生じることなく、相変態に起因する歪みを抑制することができるので、冷却時のターゲット割れを防止することを可能とすることができる。
なお、特許文献１〜３は、Ｎｉ板材とＳｉ塊材とを電子ビーム溶解した後、インゴットを粉砕して二種の共晶粉末を作製し、これを混合した後、９６０℃でホットプレスして、ターゲットを製造するものである。これらの技術は、本発明のようにアトマイズ粉を使用するものではなく、焼結温度も高い温度領域になっている。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。
【００１８】
（実施例１）
Ｓｉ原料とＮｉ原料とを所定の組成となるように秤量し、混合した後、これを真空雰囲気中で溶解して合成反応を行った。次に、アトマイズ法を用いてニッケルシリサイド粉末（アトマイズ粉）を作製した。次に、このアトマイズ粉を真空雰囲気中、温度８００℃、プレス荷重３００ｋｇ／ｃｍ２、保持時間２時間でホットプレス焼結した。その後、この焼結体をスパッタリングターゲット形状に仕上げた。その結果を表１に示す。表１に示す通り、ターゲット組成は、Ｓｉ量：３５．５６ａｔ％、Ｎｉ：残部であり、相対密度は９５．９％と高密度のターゲットが得られた。また、ターゲットのスパッタ面を電子顕微鏡で５００μｍ×５００μｍの面積を、図１の５箇所（中心１箇所＋４箇所）について観察した結果、０．２５ｍｍ２視野中において、１００μｍ以上の長さをもつひびの平均個数は２．０個と少なかった。次に、上記仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、ＤＣスパッタ、スパッタパワー５００Ｗ、Ａｒガス圧０．５Ｐａとし、Ｓｉウエハー（８インチ径）に膜厚２００Åに成膜した。その後、膜中の０．２μｍ以上のパーティクルをパーティクルカウンタで測定した結果、２５個と少なかった。
【００１９】
【表１】
2015086459.tif 000003
【００２０】
（実施例２）
Ｓｉ原料とＮｉ原料とを所定の組成となるように秤量し、混合した後、これを真空雰囲気中で溶解して合成反応を行った。次に、アトマイズ法を用いてニッケルシリサイド粉末（アトマイズ粉）を作製した。次に、このアトマイズ粉を真空雰囲気中、温度８２０℃、プレス荷重２９０ｋｇ／ｃｍ２、保持時間３時間でホットプレス焼結した。その後、この焼結体をスパッタリングターゲット形状に仕上げた。表１に示す通り、ターゲット組成は、Ｓｉ量：４７．２２ａｔ％、Ｎｉ：残部であり、相対密度は９７．８％と高密度のターゲットが得られた。また、ターゲットのスパッタ面を電子顕微鏡で５００μｍ×５００μｍの面積を、図１の５箇所（中心１箇所＋４箇所）について観察した結果、０．２５ｍｍ２視野中において、１００μｍ以上の長さをもつひびの平均個数は４．０個と少なかった。次に、上記仕上げ加工したターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その後、膜中の０．２μｍ以上のパーティクル数をパーティクルカウンタで測定した結果、２２個と少なかった。
【００２１】
（実施例３）
Ｓｉ原料とＮｉ原料とを所定の組成となるように秤量し、混合した後、これを真空雰囲気中で溶解して合成反応を行った。次に、アトマイズ法を用いてニッケルシリサイド粉末（アトマイズ粉）を作製した。次に、このアトマイズ粉を真空雰囲気中、温度７７０℃、プレス荷重３１０ｋｇ／ｃｍ２、保持時間２時間でホットプレス焼結した。その後、この焼結体をスパッタリングターゲット形状に仕上げた。表１に示す通り、ターゲット組成は、Ｓｉ量：３９．６５ａｔ％、Ｎｉ：残部であり、相対密度は９６．５％と高密度のターゲットが得られた。また、ターゲットのスパッタ面を電子顕微鏡で５００μｍ×５００μｍの面積を、図１の５箇所（中心１箇所＋４箇所）について観察した結果、０．２５ｍｍ２視野中において、１００μｍ以上の長さをもつひびの平均個数は１．０個と少なかった。次に、上記仕上げ加工したターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その後、膜中の０．２μｍ以上のパーティクル数をパーティクルカウンタで測定した結果、２４個と少なかった。
【００２２】
（比較例１）
Ｓｉ原料とＮｉ原料とを所定の組成となるように秤量し、混合した後、これを真空雰囲気中で溶解して合成反応を行った。次に、アトマイズ法を用いてニッケルシリサイド粉末（アトマイズ粉）を作製した。次に、このアトマイズ粉を真空雰囲気中、温度６５０℃、プレス荷重２８０ｋｇ／ｃｍ２、保持時間２時間でホットプレス焼結した。その後、この焼結体をスパッタリングターゲット形状に仕上げた。表１に示す通り、ターゲット組成は、Ｓｉ量：３１．２４ａｔ％、Ｎｉ：残部であり、相対密度は８６．２％と密度の低下が見られた。次に、上記仕上げ加工したターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その後、膜中の０．２μｍ以上のパーティクル数をパーティクルカウンタで測定した結果、４５個と増加していた。
【００２３】
（比較例２）
Ｓｉ原料とＮｉ原料とを所定の組成となるように秤量し、混合した後、これを真空雰囲気中で溶解して合成反応を行った。次に、アトマイズ法を用いてニッケルシリサイド粉末（アトマイズ粉）を作製した。次に、このアトマイズ粉を真空雰囲気中、温度６７０℃、プレス荷重２９０ｋｇ／ｃｍ２、保持時間３時間でホットプレス焼結した。その後、この焼結体をスパッタリングターゲット形状に仕上げた。表１に示す通り、ターゲット組成は、Ｓｉ量：３７．９５ａｔ％、Ｎｉ：残部であり、相対密度は８７．５％と密度の低下が見られた。次に、上記仕上げ加工したターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その後、膜中の０．２μｍ以上のパーティクル数をパーティクルカウンタで測定した結果、５２個と増加していた。
【００２４】
（比較例３）
Ｓｉ原料とＮｉ原料とを所定の組成となるように秤量し、混合した後、これを真空雰囲気中で溶解して合成反応を行った。次に、アトマイズ法を用いてニッケルシリサイド粉末（アトマイズ粉）を作製した。次に、このアトマイズ粉を真空雰囲気中、温度９５０℃、プレス荷重３１０ｋｇ／ｃｍ２、保持時間１時間でホットプレス焼結した。その後、この焼結体をスパッタリングターゲット形状に仕上げた。表１に示す通り、ターゲット組成は、Ｓｉ量：４５．２３ａｔ％、Ｎｉ：残部であり、このターゲットには割れが発生していた。なお、割れが発生していたため、スパッタリングは行わなかった。
【００２５】
（比較例４）
Ｓｉ原料とＮｉ原料とを所定の組成となるように秤量し、混合した後、これを真空雰囲気中で溶解して合成反応を行った。次に、アトマイズ法を用いてニッケルシリサイド粉末（アトマイズ粉）を作製した。次に、このアトマイズ粉を真空雰囲気中、温度９２０℃、プレス荷重２７０ｋｇ／ｃｍ２、保持時間２時間でホットプレス焼結した。その後、この焼結体をスパッタリングターゲット形状に仕上げた。表１に示す通り、ターゲット組成は、Ｓｉ量：４８．５４ａｔ％、Ｎｉ：残部であり、ターゲットのスパッタ面を電子顕微鏡で５００μｍ×５００μｍの面積を、図１の５箇所（中心１箇所＋４箇所）について観察した結果、０．２５ｍｍ２視野中において、１００μｍ以上の長さをもつひびの平均個数は２１．０個と多かった。次に、上記仕上げ加工したターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その後、膜中の０．２μｍ以上のパーティクル数をパーティクルカウンタで測定した結果、３５個と増加していた。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上に示すように、ホットプレス焼結時に合成反応を行わないので、焼結時の反応熱の発生を防ぎ、またプレス温度の調節により焼結後の冷却時にニッケルシリサイドの相変態による歪みを防止することができ、冷却時のターゲットのひびや割れを防止することができるという優れた効果を有する。また、本発明のスパッタリングターゲットは、スパッタリングの際、パーティクル発生が少なく、ユニフォーミティの良好な膜を形成することができるという優れた効果を有する。したがって、本発明のスパッタリングターゲットは、半導体デバイスの電極や配線等におけるニッケルシリサイド膜の形成に有用である。
【図１】
2015086459.tif 000004