(57)【要約】【課題】複数のＭｏ−Ｗ合金製ターゲット片を接合してなる大型のスパッタリングターゲットにおいて、接合部などに起因するパーティクルの発生量の増加を抑制する。【解決手段】接合型スパッタリングターゲット１は、Ｍｏ−Ｗ合金からなる複数のターゲット片２、２…を、例えばＨＩＰ処理で固相拡散接合することにより構成されている。ターゲット１を構成するＭｏ−Ｗ合金は、複数のターゲット片２、２…間の接合界面４から幅３００μｍの接合界面近傍領域における平均結晶粒径が３〜５０μｍの範囲とされており、またターゲット全体としての平均結晶粒径は例えば２００μｍ以下とされている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｏ−Ｗ合金からなる複数のターゲット片を接合してなるスパッタリングターゲットであって、
前記複数のターゲット片間の接合界面から幅３００μｍの接合界面近傍領域における前記Ｍｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径が３〜５０μｍの範囲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】
請求項１記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記Ｍｏ−Ｗ合金のターゲット全体としての平均結晶粒径が２００μｍ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３】
請求項１または請求項２記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記ターゲット中のＭｏは、ＥＰＭＡ解析のマッピング結果において５００×５００μｍの測定領域内に測定感度のカウント数が１５０以上の連なった部分を有し、かつカウント数が２５０以上の偏析部の大きさが１００μｍ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４】
請求項３記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記ＭｏのＥＰＭＡ解析のマッピング結果における測定領域を等面積に４分割したとき、分割後の各領域内におけるカウント数が２５０以上のＭｏ偏析部の面積比率は各領域間でのバラツキが３０％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５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットにおいて、
少なくとも一辺の長さが８００ｍｍ以上の矩形状、または直径が８００ｍｍ以上の円形状のスパッタ面を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記Ｍｏ−Ｗ合金は、Ｗを２０〜５０原子％の範囲で含み、残部が実質的にＭｏおよび不可避的不純物からなることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項７】
Ｍｏ−Ｗ合金からなる複数のターゲット片を接合してスパッタリングターゲットを製造するにあたり、
Ｍｏ粉末とＷ粉末との混合粉末をターゲット片形状に成形して、複数の成形体を作製する工程と、
前記複数の成形体を焼結して、前記Ｍｏ−Ｗ合金からなる複数のターゲット片を作製する工程と、
前記複数のターゲット片間をＨＩＰ処理により接合する工程と
を具備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。
【請求項８】
請求項７記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記複数の成形体を１０００〜１５００℃の温度で仮焼結した後に、１６００℃以上の温度で本焼結して前記複数のターゲット片を作製し、さらに１２００〜１６００℃の温度で前記ＨＩＰ処理を施して前記複数のターゲット片間を接合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。
【請求項９】
請求項７または請求項８記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記Ｍｏ粉末とＷ粉末との混合粉末を、平均粒径が３０μｍ以下の前記Ｍｏ粉末に、平均粒径が１５μｍ以下の第１のＷ粉末を１０〜３０質量％の範囲で含み、残部が平均粒径が６０μｍ以下の第２のＷ粉末からなる混合Ｗ粉末を混合して調製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。
【請求項１０】
請求項７ないし請求項９のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記接合工程時に前記複数のターゲット片間の接合界面から幅３００μｍの接合界面近傍領域における前記Ｍｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径を３〜５０μｍの範囲に制御することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｍｏ−Ｗ合金からなる大型のスパッタリングターゲットとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜を用いて形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子として適用したアクティブマトリックス型液晶表示装置が多用されている。これは、安価なガラス基板上に低温成膜が可能なａ−Ｓｉ膜を用いてＴＦＴアレイを構成することにより、大面積、高精細、高画質でかつ安価なディスプレイ装置などを実現できるからである。
【０００３】
大面積の液晶表示装置（ディスプレイ装置）を構成する場合、必然的にアドレス配線の総延長が飛躍的に増加するため、アドレス配線などの有する抵抗分が増加する。このアドレス配線の抵抗分の増加に伴って、スイッチング素子に与えられるゲートパルスの遅延が顕著になり、液晶の制御が困難になるという問題が生じる。このため、少なくとも配線幅などのパラメータを維持したままで、ゲートパルスの遅延を回避することが必要となる。
【０００４】
このようなゲートパルスの遅延を回避し得る配線材料として、Ｍｏ−Ｗ合金膜が用いられている（例えば特許文献１や特許文献２など参照）。Ｍｏ−Ｗ合金膜は低抵抗であることに加えて、エッチャント耐性やテーパ加工性などに優れることから、大面積化を図った液晶表示装置のみならず、ディスプレイの高精細化を図るために配線幅や配線間隔を狭小化した液晶表示装置、また配線幅を狭くして開口率を向上させた液晶表示装置などに対しても有効である。
【０００５】
上述したＭｏ−Ｗ合金からなる配線膜は、特許文献１や特許文献２に記載されているように、Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットを用いたスパッタ成膜により形成することが一般的である。ここで、液晶表示装置などの配線膜をスパッタ成膜で形成する場合、配線の断線やショートなどの原因となるパーティクル（被成膜基板上に付着する微細粒子）の発生を抑制することが、製品歩留りを高める上で重要となる。パーティクルの発生数はターゲットの密度と密接に関係することから、真空溶解法やホットプレスなどにより高密度化したターゲットが用いられている。また、大型のターゲットでは例えば粉末焼結法と圧延加工などとを組合せることによって、一体化された高密度ターゲットを実現している。
【０００６】
しかしながら、上述したＭｏ−Ｗ合金のように難加工材料の場合には、焼結時や圧延加工時にクラックなどが生じやすいことから、大型で高密度の単体ターゲットを作製することは難しい。特に、液晶表示装置の配線膜形成工程においては、例えば一辺の長さが８００ｍｍ、さらには１０００ｍｍを超えるような大型のターゲットが求められており、このような大型の高密度ターゲットをＭｏ−Ｗ合金で作製することは非常に困難である。そこで、大型で高密度のＭｏ−Ｗ合金ターゲットの製法を確立することが急務とされている。
【０００７】
一方、大型のスパッタリングターゲットの作製方法としては、従来から複数のターゲット片を接合する方法が知られている（例えば特許文献３など参照）。しかし、複数のターゲット片を例えばろう材などを用いて接合した場合には、接合部（分割部）からのパーティクルの発生が増加し、製品歩留りの低下原因となっている。また、特許文献３には複数のターゲット片間に同組成の材料を溶射し、複数のターゲット片を一体化させることによって、大型ターゲットを作製することが記載されているが、このような方法を適用しても直径０．２μｍ以下というような微細なパーティクルの発生を十分に抑制することはできない。
【０００８】
【特許文献１】国際公開第９５／１６７９７号パンフレット
【特許文献２】特開平１１−３６０６７号公報
【特許文献３】特開平１１−２６９６３７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、液晶表示装置の配線膜形成工程などに使用されるＭｏ−Ｗ合金ターゲットにおいては、単体で高密度の大型ターゲットを歩留りよく作製することが困難であることから、個々に高密度化した複数のターゲット片を接合して大型ターゲットを実現することが求められているが、従来の複合化法（ターゲット片間の接合法）を適用しただけでは、接合部（分割部）からのパーティクルの発生を十分に抑制することができないという問題がある。
【００１０】
このようなことから、パーティクルの発生を再現性よく抑制することが可能な接合タイプのＭｏ−Ｗ合金ターゲット、具体的には一辺が８００ｍｍ、さらには１０００ｍｍを超えるような大型のＭｏ−Ｗ合金ターゲットが望まれている。さらに、液晶表示装置などの配線膜形成用Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットを大型化するにあたっては、パーティクルの抑制のみならず、成膜時の膜厚や膜質の均一性などの基準が従来サイズのターゲットと同等もしくはそれ以上に厳しく求められていることから、このような要求特性を満足させることが可能な大型のＭｏ−Ｗ合金ターゲットが強く求められている。
【００１１】
本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、複数のターゲット片（Ｍｏ−Ｗ合金製ターゲット片）を接合してなる大型スパッタリングターゲットにおいて、接合部（分割部）からのパーティクルの発生を再現性よく抑制し得ると共に、Ｍｏ−Ｗ合金膜の膜厚や膜質の均一性などを高めることを可能にしたスパッタリングターゲットとその製造方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のスパッタリングターゲットは、請求項１に記載したように、Ｍｏ−Ｗ合金からなる複数のターゲット片を接合してなるスパッタリングターゲットであって、前記複数のターゲット片間の接合界面から幅３００μｍの接合界面近傍領域における前記Ｍｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径が３〜５０μｍの範囲であることを特徴としている。本発明のスパッタリングターゲットにおいて、前記Ｍｏ−Ｗ合金のターゲット全体としての平均結晶粒径は、請求項２に記載したように２００μｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明のスパッタリングターゲットは、さらに請求項３に記載したように、前記ターゲット中のＭｏがＥＰＭＡ解析のマッピング結果において５００×５００μｍの測定領域内に測定感度のカウント数が１５０以上の連なった部分を有し、かつカウント数が２５０以上の偏析部の大きさが最大径で１００μｍ以下であること、また請求項４に記載したように、前記ＥＰＭＡ解析の測定領域を等面積に４分割したとき、分割後の各領域内におけるカウント数が２５０以上のＭｏ偏析部の面積比率は各領域間でのバラツキが３０％以下であることを特徴としている。
【００１４】
本発明のスパッタリングターゲットは、請求項５に記載したように、少なくとも一辺の長さが８００ｍｍ以上の矩形状のスパッタ面、または直径が８００ｍｍ以上の円形状のスパッタ面を有するスパッタリングターゲット、すなわち複数のターゲット片を接合してなる大型のスパッタリングターゲット（以下、接合型スパッタリングターゲットと記す）に対して好適である。
【００１５】
本発明のスパッタリングターゲットにおいては、複数のターゲット片を接合界面から幅３００μｍの領域におけるＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径が３〜５０μｍの範囲となるように接合、具体的には固相接合（固相拡散接合）している。このような構成に基づいて、パーティクルの発生要因となるＭｏ−Ｗ合金の結晶粒の粗大化を抑制した上で、実用的な強度などを有すると共に、接合部に起因するパーティクルの増加を抑制した大型の接合型スパッタリングターゲットを実現することが可能となる。これは例えば液晶表示装置の大面積化などに伴う配線膜形成用Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットに対する大型化要求に対応するものである。
【００１６】
また、本発明のスパッタリングターゲットの製造方法は、請求項７に記載したように、Ｍｏ−Ｗ合金からなる複数のターゲット片を接合してスパッタリングターゲットを製造するにあたり、Ｍｏ粉末とＷ粉末との混合粉末をターゲット片形状に成形して、複数の成形体を作製する工程と、前記複数の成形体を焼結して、前記Ｍｏ−Ｗ合金からなる複数のターゲット片を作製する工程と、前記複数のターゲット片間をＨＩＰ処理により接合する工程とを具備することを特徴としている。
【００１７】
本発明のスパッタリングターゲットの製造方法において、請求項８に記載したように、ターゲット片の作製工程は複数の成形体を１０００〜１５００℃の温度で仮焼結した後に、１６００℃以上の温度で本焼結することが好ましく、さらに１２００〜１６００℃の温度でＨＩＰ処理を施して複数のターゲット片間を接合することが好ましい。また、Ｍｏ粉末とＷ粉末との混合粉末は、請求項９に記載したように、平均粒径が３０μｍ以下のＭｏ粉末に、平均粒径が１５μｍ以下の第１のＷ粉末を１０〜３０質量％の範囲で含み、残部が平均粒径が６０μｍ以下の第２のＷ粉末からなる混合Ｗ粉末を混合することにより調製することが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
図１および図２は本発明の一実施形態によるスパッタリングターゲットの概略構成を示す図であり、図１はスパッタリングターゲットの平面図、図２はその断面図である。これらの図に示すスパッタリングターゲット１は、Ｍｏ−Ｗ合金からなる複数のターゲット片２、２…を有している。そして、これら複数のターゲット片２、２…間を接合、具体的には固相拡散接合することによって、接合型のスパッタリングターゲット１が構成されている。なお、図中３はバッキングプレートであり、接合型スパッタリングターゲット１はバッキングプレート３にろう付けなどにより固定されている。
【００１９】
上記した各ターゲット片２、２…を構成するＭｏ−Ｗ合金の合金組成は特に限定されるものではないが、例えばＷを２０〜５０原子％の範囲で含み、残部が実質的にＭｏおよび不可避的不純物からなる合金組成を適用することが好ましい。Ｍｏ−Ｗ合金中のＷの比率が２０原子％未満であると、配線膜などを形成した際の電気抵抗が上昇すると共に、エッチャント耐性（例えば層間絶縁膜などのエッチャントに対する耐性）などが低下するおそれがある。また、Ｗの比率が５０原子％を超えた場合にも同様に抵抗が上昇し、さらに配線膜を成膜する際のスパッタレートなども低下する。
【００２０】
なお、本発明のスパッタリングターゲットに用いられるＭｏ−Ｗ合金は、得られる配線膜などの特性を向上させるために、それに含まれる不純物元素量をなるべく少なくすることが好ましい。例えば、不純物としての酸素は５００ｐｐｍ以下とすることが好ましく、さらに好ましくは１００ｐｐｍ以下である。これは、酸素量があまり多いと空孔（ポア）が発生し、密度の低下などを招きやすいためである。密度の低下はパーティクル発生量の増加に繋がる。酸素量を低減するためには、例えばターゲットの製造工程で水素還元などを実施することが有効である。
【００２１】
各ターゲット片２、２…はＭｏ−Ｗ合金の粉末焼結体であることが好ましく、さらに粉末焼結体の相対密度は９９％以上であることが好ましい。各ターゲット片２、２…の相対密度があまり低いと、接合部に関わりなくパーティクルの発生量が増加する。すなわち、Ｍｏ−Ｗ合金ターゲット中に多量のポアが存在すると、例えばスパッタリング時にポア内に入り込んだＡｒイオンにより叩き出されたスパッタ粒子がポアの縁に堆積して突起物を形成する。この突起物が異常放電を引き起こしてパーティクルを発生させる。各ターゲット片２、２…を緻密化することによって、このようなパーティクルの発生を抑制することができる。従って、Ｍｏ−Ｗ合金からなる各ターゲット片２、２…の相対密度は９９％以上であることが好ましく、さらには９９．５％以上であることがより好ましい。
【００２２】
Ｍｏ−Ｗ合金からなるターゲット片２は、さらにＭｏとＷの分散状態をＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｍｉｃｒｏａｎａｌｙｚｅｒ：電子線プローブ（Ｘ線）マイクロアナライザ）解析した際に、以下に示す条件を満足していることが好ましい。すなわち、ターゲット片２に対するＭｏのＥＰＭＡ解析のマッピング結果において、５００×５００μｍの測定領域内にＭｏの測定感度のカウント数が１５０以上の連なった部分が存在すると共に、カウント数が２５０以上のＭｏ偏析部の大きさ（最大径として）が１００μｍ以下であることが好ましい。測定感度のカウント数が１５０以上の連なった部分が存在しない、もしくはＭｏ偏析部の大きさが１００μｍを超えるということは、ＭｏとＷの分散状態が不均一である（Ｍｏの偏析が顕著である）ことを意味し、ＭｏとＷのスパッタレートの違いなどに基づいて膜厚の均一性などが低下すると共に、パーティクルの発生量も増加する。
【００２３】
さらに、上記したＭｏのＥＰＭＡ解析のマッピング結果における測定領域を等面積に４分割したときに、分割後の各領域内におけるＭｏ偏析部（カウント数が２５０以上）の面積比率（Ｍｏ偏析部の面積／４分割した後の各領域の面積）の各領域間でのバラツキが３０％以下であることが好ましい。すなわち、Ｍｏ偏析部の偏りを低減することで、パーティクルの発生や膜厚の不均一化などをより確実に抑制することができる。Ｍｏ偏析部の大きさは５０μｍ以下であることがより好ましく、また各領域間でのＭｏ偏析部の面積比率のバラツキは１５％以下であることがより好ましい。
【００２４】
このように、ターゲット片２内のＭｏとＷの分散状態をより均一な状態に近づけることによって、パーティクルの発生を再現性よく抑制し得ると共に、膜厚の均一性などを高めることが可能となる。上述したようなＭｏの分散状態（ＥＰＭＡ解析のマッピング結果により規定される分散状態）は、ターゲット片２を粉末焼結により作製すると共に、後述するように焼結時の条件を制御することで実現可能となる。例えば、Ｍｏ−Ｗ合金からなるターゲット片は溶解材に圧延などを施すことによっても得られるが、圧延材は結晶粒径の粗大化やＭｏの偏析が生じやすいことから、ターゲット片の微細組織に基づいてパーティクルが発生しやすいと共に、形成した膜の膜厚なども不均一になりやすい。また、大型のＭｏ−Ｗ合金ターゲットを単体で作製した場合にも、Ｍｏの偏析などが顕著になる。
【００２５】
なお、本発明におけるＥＰＭＡ解析のマッピングは、加速電流１５ｋＶ、照射電流２．０×１０７Ａ、時間３０ｍｓｅｃの条件で測定したものである。また、Ｍｏ偏析部の面積比率の各領域間でのバラツキは、上記したＭｏ偏析部の面積比率（ＥＰＭＡ解析の測定領域を４分割した各領域における面積比率）の最大値と最小値から、［｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）｝×１００（％）］の式に基づいて求めるものとする。
【００２６】
接合型スパッタリングターゲット１は、上述したような特性を有する複数のターゲット片２、２…、すなわちＭｏ−Ｗ合金からなる複数のターゲット片２、２…間を接合することにより構成されたものである。複数のターゲット片２、２…間は、例えばＨＩＰ処理のような加圧下での加熱処理により固相拡散接合するものとする。すなわち、隣接するターゲット片２同士の界面（接合界面）４は、ろう材のような接合材を存在させることなく、Ｍｏ−Ｗ合金間の固相拡散により接合されていることが好ましい。前述したように、ろう材などを使用してターゲット片間を接合すると、接合部がパーティクルの発生原因となる。
【００２７】
上記したように、複数のターゲット片２、２…間を固相拡散により接合した上で、接合型スパッタリングターゲット１は接合界面４から幅３００μｍの領域（接合界面近傍領域）におけるＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径を３〜５０μｍの範囲に制御している。ここで、接合界面近傍領域とは図１中の円内拡大図に示すように、接合界面４からの幅ｗが３００μｍの範囲を示すものである。ＨＩＰ処理などを利用した固相拡散接合は強加工であり、一般に被加工材（ここではＭｏ−Ｗ合金）の粒成長を招きやすい。従って、接合界面近傍領域におけるＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径が５０μｍを超えると、各ターゲット片２自体のＭｏ−Ｗ合金の結晶粒が粗大化して、パーティクルの発生量が増加する。また、接合界面近傍からのパーティクルの増大や接合強度の低下なども招くことになる。
【００２８】
一方、接合界面近傍領域におけるＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径が３μｍ未満であるということは、ターゲット片２間が十分に接合されていないことを意味する。これではターゲット片２間の接合強度が不足するだけでなく、接合界面に存在する空孔などに起因してパーティクルの発生量が増加する。言い換えると、接合界面近傍領域におけるＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径を３〜５０μｍの範囲に制御することによって、接合型ターゲットとしての実用的な強度などを十分に満足させた上で、パーティクルの発生量を大幅に抑制した大型のＭｏ−Ｗ合金ターゲット、すなわち接合型スパッタリングターゲット１を実現することが可能となる。接合界面近傍領域におけるＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径は１０〜３０μｍの範囲に制御することがより好ましい。
【００２９】
また、接合型スパッタリングターゲット１全体としてのＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径は２００μｍ以下であることが好ましい。ターゲット全体としてのＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径が２００μｍを超えると、結晶粒の粗大化に基づくパーティクル発生量の増加を招くことになる。すなわち、Ｍｏ−Ｗ合金の結晶粒が粗大化すると、結晶粒の結晶方位で異なるスパッタレートの差などに基づいて結晶粒間に段差が生じるため、スパッタ粒子が段差部や結晶面に付着して堆積しやすくなる。特に、ターゲットの中央部や端部では、斜め方向からのスパッタ粒子が不安定に堆積する。このような不安定に堆積したスパッタ粒子はスパッタ中に剥離、脱落しやすく、これがパーティクルの発生原因となる。さらに、大きな段差部では異常放電によるスプラッシュが発生しやすいため、これによってもパーティクルの発生量が増加する。
【００３０】
ターゲット全体としてのＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径を２００μｍ以下と微細化することによって、上記したような原因によるパーティクルの発生を抑制することが可能となる。従って、ターゲット全体としてのＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径は２００μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは５０μｍ以下である。ただし、Ｍｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径があまり小さすぎると、ターゲットの低密度化などの原因となるおそれがあることから、ターゲット全体としてのＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径は５μｍ以上であることが好ましい。
【００３１】
ここで、接合界面近傍領域におけるＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径は、接合界面４を中心とする半径３００μｍの円内に存在する結晶粒の粒径を倍率１００倍以上の顕微鏡観察により測定して平均化し、この値を任意の３箇所以上について求めると共に、これらを平均した値を示すものとする。また、ターゲット全体としてのＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径は、スパッタ面の任意の１０箇所以上から試料を採取し、これら各試料の顕微鏡観察（倍率１００倍以上）により測定した平均結晶粒径を、１０個以上の試料について平均した値を示すものとする。
【００３２】
上述した接合型スパッタリングターゲット１は、特に大型化のＭｏ−Ｗ合金ターゲットに対して好適である。例えば、図１に示したような矩形のＭｏ−Ｗ合金ターゲットについては、少なくとも一辺の長さが８００ｍｍ以上の矩形状のスパッタ面を有する場合においても、パーティクルの抑制効果や膜厚の均一化効果などを有する接合型スパッタリングターゲット１、すなわち液晶表示装置などに用いられる配線膜（Ｍｏ−Ｗ合金膜）を高歩留りで作製することが可能な接合型スパッタリングターゲット１を実現することができる。また、円形のＭｏ−Ｗ合金ターゲットについては、直径が８００ｍｍ以上の円形状のスパッタ面を有する場合においても、同様にパーティクルの抑制効果や膜厚の均一化効果などを有する接合型スパッタリングターゲットを実現することができる。
【００３３】
また、本発明の接合型スパッタリングターゲットは、液晶表示装置のアドレス配線などに適用されるＭｏ−Ｗ合金膜（配線膜）の形成用として好適である。このようなＭｏ−Ｗ合金配線膜は、大面積化を図った液晶表示装置、ディスプレイの高精細化に伴って配線や配線間隔を狭小化した液晶表示装置、また配線幅を狭くして開口率を向上させた液晶表示装置などに対して有効である。さらに、本発明の接合型スパッタリングターゲットは液晶表示装置の配線形成用に限らず、プラズマ表示装置、固体表示装置、電界放出型冷陰極を用いた平面型表示装置などの配線形成用としても有効である。
【００３４】
この実施形態の接合型スパッタリングターゲット１は、例えば以下のようにして作製することができる。まず、Ｍｏ粉末とＷ粉末とを前述した所望の組成比となるように混合して、均一な混合原料粉末を作製する。この際、Ｍｏ粉末とＷ粉末との混合粉末は、平均粒径が１５μｍ以下の第１のＷ粉末と平均粒径が６０μｍ以下の第２のＷ粉末との混合Ｗ粉末を、平均粒径が３０μｍ以下のＭｏ粉末に混合して調製することが好ましい。このような混合原料粉末を使用することによって、ターゲット片を高密度化することができると共に、前述したようなＭｏの分散状態（ＥＰＭＡ解析のマッピング結果により規定される分散状態）をより確実に実現することが可能となる。
【００３５】
Ｍｏ粉末の平均粒径が３０μｍを超えると、Ｍｏ−Ｗ合金の結晶粒の粗大化やターゲット片の低密度化、さらにはＭｏの過剰な偏析などを招くおそれがある。また、Ｗ粉末については、上記したように平均粒径が１５μｍ以下の第１のＷ粉末と平均粒径が６０μｍ以下の第２のＷ粉末との混合Ｗ粉末を使用することで、粗大なＷ粒子の間隙に微細なＷ粒子が入り込むことから、Ｍｏ−Ｗ合金の焼結性を高めて高密度化することが可能となる。焼結性の向上はターゲット片間の接合性の向上にも繋がる。各Ｗ粉末の平均粒径が上記した値を超えると、いずれも焼結性の低下を招きやすくなる。
【００３６】
第１のＷ粉末と第２のＷ粉末との混合比は、第１のＷ粉末の質量比［｛第１のＷ粉末の質量／（第１のＷ粉末の質量＋第２のＷ粉末の質量）｝×１００（％）］が１０〜３０％の範囲となるように調整することが好ましい。第１のＷ粉末の混合比が１０質量％未満であると、上記したようなメカニズムによる焼結性の向上効果を十分に得ることができないと共に、Ｍｏの過剰な偏析が発生しやすくなる。一方、第１のＷ粉末の混合比が３０質量％を超える場合にも、微細粒子が多くなりすぎて焼結性が低下する。混合Ｗ粉末における第１のＷ粉末の含有比は１５〜２５質量％の範囲とすることがより好ましい。
【００３７】
次いで、上記したようなＭｏ粉末とＷ粉末との混合粉末を所望のターゲット片形状に成形して、複数の成形体を作製する。Ｍｏ粉末とＷ粉末との混合粉末の成形には、ターゲット片を高密度化する上でＣＩＰ（冷間静水圧プレス）などの加圧成形を適用することが好ましい。次いで、ターゲット片形状の複数の成形体を焼結して、Ｍｏ−Ｗ合金からなる複数のターゲット片を作製する。このターゲット片の焼結工程は、まず水素雰囲気中などにおいて成形体を１０００〜１５００℃の温度で仮焼結した後に、１６００℃以上の温度で本焼結することが好ましい。このような工程を経ることによって、高密度のターゲット片を再現性よく作製することが可能となる。
【００３８】
すなわち、Ｍｏ粉末とＷ粉末との混合粉末の成形体を予め水素雰囲気中などで仮焼結することによって、原料粉末に付着する酸素などが還元されて高密度化が達成しやすくなり、さらに高密度を実現した上でＭｏ−Ｗ合金の結晶粒の粗大化を抑制することが可能となる。仮焼結温度が１０００〜１５００℃の範囲を外れると、このような効果を十分に得ることができない。そして、このような条件で予備焼結した仮焼結体を、例えばＡｒ雰囲気のような不活性雰囲気中にて１６００℃以上の温度で本焼結することによって、高密度でかつＭｏの分散状態に優れたターゲット片を再現性よく得ることができる。本焼結にはＨＩＰ処理などを適用することも有効である。
【００３９】
次に、上記した複数のターゲット片（Ｍｏ−Ｗ合金の焼結体）を所望の形状に配置した後にＨＩＰ処理を施すことによって、複数のターゲット片間を接合する。このように、複数のターゲット片間の接合にＨＩＰ処理を適用することによって、ターゲット全体としてのＭｏ−Ｗ合金の結晶粒の粗大化を抑制した上で、ターゲット片間の接合界面近傍領域（接合界面から幅３００μｍの領域）におけるＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径を３〜５０μｍの範囲に制御することができる。言い換えると、複数のターゲット片間を良好に接合することができると共に、接合部に起因するパーティクルの増加を抑制することが可能となる。
【００４０】
接合工程におけるＨＩＰ処理条件は、ターゲット全体としてのＭｏ−Ｗ合金の結晶粒が粗大化することを抑制するために、加熱温度を１２００〜１６００℃の範囲に設定すると共に、圧力を１００〜１８０ＭＰａの範囲とすることが好ましい。ＨＩＰ接合時の加熱温度は印加する圧力にもよるが、本焼結温度より低い温度に設定することが好ましい。これによって、ターゲット片のＭｏ−Ｗ合金結晶粒の粒成長をより再現性よく抑制することが可能となる。このようにして得た接合型ターゲット素材に研削などの機械加工を施して、所定形状のＭｏ−Ｗ合金ターゲット（接合型スパッタリングターゲット）を作製する。
【００４１】
なお、上述した接合型スパッタリングターゲットの製造方法では、予めＭｏ−Ｗ合金からなる複数のターゲット片を粉末焼結法で作製した後に、複数のターゲット片間をＨＩＰ処理により接合する場合について説明したが、本発明の接合型スパッタリングターゲットの製造方法はこれに限られるものではなく、複数のターゲット片を例えばＨＩＰ処理により焼結すると同時に、複数のターゲット片間を接合して作製することも可能である。このような製造方法においても、ＨＩＰ処理条件を適宜選択することによって、本発明の構成を満足する接合型スパッタリングターゲットを得ることができる。さらに、他の製造方法を適用してもよいことは言うまでもなく、本発明の接合型スパッタリングターゲットはその製造方法に限定されるものではない。
【００４２】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
【００４３】
実施例１
まず、粒径１５μｍ以下の第１のＷ粉末を３０質量％含み、残部が粒径６０μｍ以下の第２のＷ粉末からなる混合Ｗ粉末を、平均粒径が１０μｍのＭｏ粉末に、ＭｏとＷの質量比が１：１となるように配合した後、高純度Ａｒガスで置換したボールミルで４８時間混合した。この混合原料粉末を成形用のラバー型に充填した後、２００ＭＰａの圧力をＣＩＰにより加えて成形体を作製した。この成形体を水素雰囲気中にて１４００℃×６時間の条件で仮焼結した後、Ａｒ雰囲気中にて１８００℃×８時間の条件で本焼結した。このようにして、Ｍｏ−Ｗ合金の焼結体からなる４個のターゲット片を作製した。各ターゲット片の形状は３２×３２×６ｍｍとした。
【００４４】
このようにして得た各ターゲット片（Ｍｏ−Ｗ合金の焼結体）のＭｏ分散状態を、ＥＰＭＡ装置（ＪＥＯＬ社製ＪＸＡ−８６００Ｍ）を用いて解析し、５００μｍ四方の範囲のＭｏカラーマッピングをそれぞれ得た。これらＭｏのカラーマッピングはいずれも測定感度のカウント数が１５０以上の連なった部分を有し、かつカウント数が２５０以上のＭｏ偏析部の最大サイズは約２０μｍであった。さらに、Ｍｏのカラーマッピングを均等に４分割し、分割後の各領域内におけるカウント数が２５０以上のＭｏ偏析部の面積比率をそれぞれ求めた。これらＭｏ偏析部の面積比率からバラツキを前述した式に基づいて求めたところ、Ｍｏ偏析部の面積比率の各領域間でのバラツキは５％であった。
【００４５】
次に、上記した４個のターゲット片（Ｍｏ−Ｗ合金の焼結体）を所定のターゲット形状に配置し、これを鉄製カプセル内に封入した後、１７６ＭＰａの等方圧力を印加しつつ１４００℃×６時間の条件でＨＩＰ処理した。このＨＩＰ処理によって、各ターゲット片間を固相拡散接合した。このＨＩＰ接合体に機械加工および研削加工を施して、最終形状が直径１２７×厚さ５ｍｍの接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットを得た。
【００４６】
得られた接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットの相対密度は９９．５％であった。さらに、前述した方法にしたがって、ターゲット片間の接合界面から幅３００μｍの領域におけるＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径と、ターゲット全体としての平均結晶粒径を求めた。その結果、接合界面近傍領域におけるＭｏ−Ｗ合金の平均結晶粒径は１０μｍであり、またターゲット全体としての平均結晶粒径は４５μｍであった。このような接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットを後述する特性評価に供した。
【００４７】
実施例２〜４
上記した実施例１において、ターゲット片のサイズを１１０×２１０×６ｍｍとすると共に、原料混合粉末の各出発原料、成形体の仮焼結温度、仮焼結体の本焼結温度、ターゲット片間の接合条件（ＨＩＰ処理時の圧力、温度および時間）を表１に示す各条件に変更する以外は、実施例１と同様にして接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットをそれぞれ作製した。なお、ターゲットの最終形状は４３０×８２０×５ｍｍに統一した。これら各接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットのＭｏ分散状態（ＥＰＭＡ解析による）、相対密度、接合界面近傍領域における平均結晶粒径、およびターゲット全体としての平均結晶粒径を、実施例１と同様にして測定、評価した。その結果を表２に示す。また、各接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットは後述する特性評価に供した。
【００４８】
実施例５
上記した実施例１において、ターゲット片の数を８個に変更する以外は実施例１と同様にして、最終形状が直径２５４ｍｍ×厚さ５ｍｍの接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットを作製した。この接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットのＭｏ分散状態（ＥＰＭＡ解析による）、相対密度、接合界面近傍領域における平均結晶粒径、およびターゲット全体としての平均結晶粒径を、実施例１と同様にして測定、評価した。その結果を表２に示す。また、接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットは後述する特性評価に供した。
【００４９】
実施例６
上記した実施例２において、ターゲット片の数を８個に変更する以外は実施例２と同様にして、最終形状が８７０×１６６０×５ｍｍの接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットを作製した。この接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットのＭｏ分散状態（ＥＰＭＡ解析による）、相対密度、接合界面近傍領域における平均結晶粒径、およびターゲット全体としての平均結晶粒径を、実施例１と同様にして測定、評価した。その結果を表２に示す。また、接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットは後述する特性評価に供した。
【００５０】
比較例１
上記した実施例２において、成形体の仮焼結温度を１０００℃とすると共に、仮焼結体の本焼結温度を１４００℃とし、さらにターゲット片間の接合時におけるＨＩＰ処理温度を１２００℃とする以外は、実施例２と同様にして接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットを作製した。この接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットは表２に示すように相対密度が低く、またＭｏの偏析サイズも若干大きいものであった。そして、ターゲット片間の接合界面に空孔が存在しているため、接合界面近傍領域における平均結晶粒径は測定することができなかった。この接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットを後述する特性評価に供した。
【００５１】
比較例２〜３
上記した比較例１と同様に、原料混合粉末の出発原料、成形体の仮焼結温度、仮焼結体の本焼結温度、ターゲット片間の接合条件（ＨＩＰ処理時の温度および時間）を表１に示す各条件に変更する以外は、実施例２と同様にして接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットをそれぞれ作製した。これらの接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットも表２に示すように相対密度が低く、またターゲット片間の接合界面に空孔が存在しているため、接合界面近傍領域における平均結晶粒径は測定することができなかった。各接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットは後述する特性評価に供した。
【００５２】
比較例４
上記した実施例２において、原料混合粉末の各出発原料を変更すると共に、成形体の仮焼結温度を１８００℃とする以外は、実施例２と同様にして接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットを作製した。この接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットは表２に示すように相対密度が低く、またターゲット片間の接合界面近傍領域における平均結晶粒径が６４μｍと大きいものであった。この接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットを後述する特性評価に供した。
【００５３】
参考例１〜２
上記した実施例２において、原料混合粉末の各出発原料、成形体の仮焼結温度、仮焼結体の本焼結温度などを表１に示す各条件に変更する以外は、実施例２と同様にして接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットをそれぞれ作製した。これら接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットは、接合界面近傍領域における平均結晶粒径は本発明の条件を満足しているものの、参考例１のターゲットは相対密度が低いと共に、Ｍｏ偏析部のバラツキが大きく、また参考例２のターゲットは相対密度が低いと共に、Ｍｏ偏析部の最大サイズおよびバラツキが共に大きいものであった。これら各接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットを後述する特性評価に供した。
【００５４】
【表１】
2004217990.tif 000003
【００５５】
【表２】
2004217990.tif 000004
【００５６】
上述した実施例１〜６、比較例１〜４および参考例１〜２による各接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットをスパッタリング装置に取り付けて、Ａｒガス圧を０．２７Ｐａとした条件下でスパッタリングを行い、それぞれ５インチのＳｉウェーハ面上に厚さ約２００ｎｍのＭｏ−Ｗ合金膜を成膜した。得られた各Ｍｏ−Ｗ合金膜中に存在する０．２μｍ以下のパーティクル数を測定すると共に、各Ｍｏ−Ｗ合金膜の膜厚分布を測定、評価した。パーティクル数はパーティクル測定器（ＷＭ３）を用いて測定した。膜厚分布については、膜厚測定装置（ＡＬｐｈａ−Ｓｔｅｐ２００）を用いて膜厚を測定し、膜厚の最大値と最小値から［｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）｝×１００（％）］の式に基づいて膜厚のバラツキを求めた。これらの結果を表３に示す。
【００５７】
【表３】
2004217990.tif 000005
【００５８】
表３から明らかなように、実施例１〜６の各接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットによれば、パーティクルの混入量が少なく、かつ膜厚分布に優れるＭｏ−Ｗ合金膜を得ることが可能であることが分かる。これらはＭｏ−Ｗ合金からなる配線膜、ひいてはそのような配線膜を用いた液晶表示装置などの製造歩留まりの向上に大きく寄与するものである。一方、比較例１〜４の各接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットはパーティクルの発生量が多く、また成膜したＭｏ−Ｗ合金膜の膜厚バラツキも大きいものであった。
【００５９】
実施例７〜８、比較例５
上記した実施例２において、ＭｏとＷの質量比をＷ＝２０原子％に変更したものを実施例７、Ｗ＝３５原子％に変更したものを実施例８として、これら以外の条件は実施例２と同様にして、接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットをそれぞれ作製した。また、平均粒径が６０μｍのＷ粉末だけを用いて、実施例２と同様にして接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットを作製した（比較例５）。これら各ターゲットについて、実施例１と同様な評価を行った。その結果を表４および表５に示す。
【００６０】
【表４】
2004217990.tif 000006
【００６１】
【表５】
2004217990.tif 000007
【００６２】
表４および表５からも分かるように、本発明のＭｏ−Ｗ合金ターゲットはＭｏ−Ｗ合金の組成比を変えたものに対しても有効である。また、比較例５のように、Ｗ粉末の平均粒径が１種類のみではＭｏの偏析が生じやすい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のスパッタリングターゲットおよびその製造方法によれば、Ｍｏ−Ｗ合金ターゲットの大型化を図った上で、接合部などに起因するパーティクルの発生量の増加を再現性よく抑制することが可能となる。従って、Ｍｏ−Ｗ合金配線膜などの大面積化と高品質化に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるスパッタリングターゲット（接合型Ｍｏ−Ｗ合金ターゲット）の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示すスパッタリングターゲットの断面図である。
【符号の説明】
１……接合型スパッタリングターゲット，２……Ｍｏ−Ｗ合金からなるターゲット片，４……接合界面
【図１】
2004217990.tif 000008
【図２】
2004217990.tif 000009