(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉを０．５〜１０ａｔ％（但し、１０ａｔ％を除く：以下同様）含有し、酸素含有量が１００ｐｐｍ未満、残部がＣｏであり、さらに結晶粒径が５０μｍ以下、ターゲットにおける面内方向の最大透磁率が３０未満、板厚方向の最大透磁率が５以上１００未満であることを特徴とするＣｏ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲット。
【請求項２】
真空溶解により作製されたものであることを特徴とする請求項１記載のＣｏ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲット。
【請求項３】
Ｃｏ−Ｎｉ合金がシリコンとのモザイクターゲットの一部を構成することを特徴とする請求項１又は２記載のＣｏ−Ｎｉ合金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、酸素含有量が少なく、シリサイド層の耐食性を高め、さらに飽和磁化を低下させてマグネトロンスパッタリングが容易に行なうことができるＣｏ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲット及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体薄膜の形成方法として、スパッタリング法が広く用いられている。スパッタリング法は、陽極となる基板と陰極となるターゲットとを対向させ、不活性ガス雰囲気下でこれらの基板とターゲットの間に高電圧を印加して電場を発生させるものであり、この時電離した電子と不活性ガスが衝突してプラズマが形成され、このプラズマ中の陽イオンがターゲット表面に衝突してターゲット構成原子を叩きだし、この飛び出した原子が対向する基板表面に付着して膜が形成されるという原理を用いたものである。
【０００３】
現在、一般に行なわれているスパッタリングの殆どは、いわゆるマグネトロンスパッタリングと呼ばれている方法が使用されている。マグネトロンスパッタリング法は、ターゲットの裏側に磁石をセットしてターゲット表面に電界と垂直方向に磁界を発生させてスパッタリングを行なう方法であり、このような直交電磁界空間内ではプラズマの安定化および高密度化が可能であり、スパッタ速度を大きくすることができるという特徴を有している。
【０００４】
一般に、このようなマグネトロンスパッタリング法を用い、磁性体薄膜を基板上に形成することが行なわれている。
従来、Ｃｏシリサイド膜を形成するために、純Ｃｏターゲットを用いてマグネトロンスパッタリングが行なわれていた。しかし、この純Ｃｏは強磁性体であるために、磁界発生装置により発生した磁束がこの強磁性体ターゲットによりシールドされてしまいマグネトロンスパッタリングが非常に困難であった。
このためＣｏターゲットの面内方向の透磁率を低下させたり、ターゲットをできるだけ薄くしスパッタリングが可能となるように工夫したり、さらにはターゲットに切り込みを入れて漏洩磁界を増加させるなどの試みもなされた（特開昭５９−２１１２１１号公報）。
しかし、それでもスパッタリングの効率が悪く、切り込み形成などは複雑な加工を必要とし製造工数の増加を招く。またターゲットを薄くした場合にはその薄さが原因でターゲットの寿命が短くなり、交換頻度が増加し、また一定の膜厚を形成するのに必要とされるターゲット枚数が必然的に増えるので、全体として非効率性と製造費の増加になるなどの欠点を有していた。
【０００５】
また、Ｃｏのみではシリコン等の基板上に形成された酸化膜を還元できないので、スパッタリングにより形成されるＣｏ及びシリサイド膜がその酸化膜の影響を受けやすいという問題があった。
このためシリコン基板とシリサイド膜との間（界面）にシリコンを注入し、同界面のミキシングを行なう工夫がなされているが、このこと自体工数の増加となりコスト高となる。このように生産性とスパッタリングによって形成されるシリサイド膜の耐蝕性の問題から従来のＣｏターゲットには問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、Ｃｏ−Ｎｉ合金ターゲットを溶解法によって作製することにより酸素量を低減させ、また飽和磁化を低下させてマグネトロンスパッタリングが容易に行なうことができるようにし、さらにＮｉを添加することによりシリサイド層の耐食性を高めることのできるＣｏ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲット及びその製造方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行なった結果、純ＣｏにＮｉを添加し、これを真空溶解法によりＣｏ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットに製造することにより、酸素量を低減させ、飽和磁化を低下させてマグネトロンスパッタリングの効率を上げ、さらにこのＣｏ−Ｎｉ合金ターゲットを用いてシリサイド膜を形成することにより、シリサイド膜の耐食性を高め安定した製造条件で再現性よくかつ品質の良い薄膜を得ることができるとの知見を得た。
本発明はこの知見に基ずき、
１  Ｎｉを０．５〜１０ａｔ％含有することを特徴とするＣｏ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲット
２  真空溶解により作製されたものであることを特徴とする上記１記載のＣｏ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲット。
３  酸素含有量が１００ｐｐｍ未満であることを特徴とする上記１又は２に記載のスパッタリングターゲット
４  結晶粒径が５０μｍ以下であることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のスパッタリングターゲット
５  ターゲットにおける面内方向の最大透磁率が３０未満、板厚方向の最大透磁率が５以上１００未満であることを特徴とする上記１〜４のそれぞれに記載のスパッタリングターゲット
６  Ｃｏ−Ｎｉ合金がシリコンとのモザイクターゲットの一部を構成することを特徴とする上記１〜５のそれぞれに記載のスパッタリングターゲット
７  Ｎｉ０．５〜１０ａｔ％を含有するＣｏ−Ｎｉ合金を真空溶解及によりＣｏ−Ｎｉ合金インゴットを形成した後、該インゴットを熱間加工によりターゲットとしたことを特徴とするＣｏ−Ｔｉ合金スパッタリングターゲットの製造方法
、を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のＣｏ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットはＮｉ０．５〜１０ａｔ％を含有する。残部は基本的にＣｏであり、許容される不可避的不純物を含有してもよい。
該ターゲットの製造に際しては、まず高純度のＣｏとＮｉを真空中で溶解する。Ｃｏの原料としては高純度のＣｏを使用するが、市販されている純度９９．９９％以上のものが使用できる。Ｎｉは純度９９．９９％以上のものを使用する。このＣｏ−Ｎｉ合金を溶製後所定のブロック（インゴット）に鋳造し、これを熱間で鍛造又は圧延加工し、さらに仕上げ加工して平板状その他のマグネトロンスパッタリング装置にセットできるターゲット形状に成形する。上記の熱間加工は３００〜１２００°Ｃの範囲で行なう。
この熱間加工は鋳造のままの比較的粗い組織を、より緻密にし結晶粒を５０μｍ以下に微細化する手段として有効である。この熱間加工によって、本発明のターゲットの品質をさらに向上させることができる。
以上によって得られた本発明の合金ターゲットの酸素含有量は１００ｐｐｍ未満であり、結晶粒径は５０μｍ以下の緻密な組織を持つ。
さらに本発明のＣｏ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットの酸素含有量を８０ｐｐｍ以下に、また結晶粒径は３０μｍ以下にすることもできる。
【０００９】
本発明のＣｏ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットのＮｉ含有量を０．５〜１０ａｔ％（但し、１０ａｔ％を除く）とする理由は、Ｎｉ含有量がａｔ％以上であるとスパッタリング膜の抵抗が増加し膜の平坦度が悪化するためであり、また０．５ａｔ％未満であるとシリサイド膜の耐食性を高めるＮｉ含有の効果がなくなるからである。
また、本発明において酸素含有量１００ｐｐｍ未満のターゲットを容易に得ることができるが、酸素含有量が１００ｐｐｍ以上であると磁性Ｃｏ−Ｎｉ合金薄膜の抵抗が増加するので、上限をこの範囲とすることが必要である。好ましくは上記に示す通り、８０ｐｐｍ以下とするのが良い。
結晶粒径が５０μｍ以下の緻密な組織を持つ本発明の溶製Ｃｏ−Ｎｉ合金ターゲットを用いてスパッタリング成膜すると、従来の純Ｃｏターゲットに比べ飽和磁化を減少させることができ、マグネトロンスパッタリングの効率を著しく高めることができる。またＣｏ−Ｎｉ合金ターゲットを使用してシリサイド膜を形成することにより、該耐蝕性に優れたシリサイド薄膜を基板（ウエハー）上に形成することができる。なおシリサイド薄膜は通常のＣｏ−Ｎｉ合金ターゲットとシリコンターゲットのモザイクターゲットを使用することができる。また、同ターゲットの交互スパッタリングで行ってもよい。
上記熱間加工を３００〜１２００°Ｃの範囲で行う理由は、インゴットの段階でのＮｉ偏析を解消するためである。
【００１０】
上記本発明のＣｏ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットは面内方向の最大透磁率が３０未満、板厚方向の最大透磁率が５以上１００未満となる。この溶製法による低透磁率のＣｏ−Ｎｉ合金ターゲットを用いてスパッタリングするとマグネトロンスパッタリングの効率を高めるだけでなく放電が安定し、パーティクル等の欠陥の少ない薄膜が得られる。
また、本発明のＣｏ−Ｎｉ合金ターゲットにおけるＮｉ濃度のバラツキが±０．２ｗｔ％以下となるので、再現性の良いシリサイドの安定した薄膜を得ることができる。
また、スパッタリングにより得られた薄膜の酸素含有量もターゲットと同様に１００ｐｐｍ未満、さらには８０ｐｐｍ以下とすることができるため、低抵抗の膜が形成できる。さらに、薄膜それ自体も均一な厚みを持ち、成分偏析がなく緻密な組織を有し、均一性及び耐蝕性に優れた薄膜を得ることができる。
【００１１】
【実施例および比較例】
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。
【００１２】
高純度のＣｏとＮｉを原料として、Ｃｏ−５ａｔ％Ｎｉ合金を真空誘導溶解炉を用いて真空溶解した。溶解後鋳造しφ１２７×５０ｔのインゴットを作製した。このインゴットを１１００°Ｃで８ｔまで１ヒート２パスで熱間圧延し、このようにして得た圧延板から試料を切り出して磁気特性を測定した。
また、比較のために純Ｃｏインゴットを作製し、前記と同様の条件で圧延板とし、磁気特性を測定した（比較例）。
この結果を表１に示す。表１から明らかなように、Ｃｏ−Ｎｉ合金である実施例の飽和磁化はＣｏの比較例に比べ低く、約８４％程度となっている。また、透磁率は面内方向及び板厚方向でほぼ同程度となっている。
このように、本発明の実施例で得られたターゲット材は純Ｃｏターゲット材に比べ安定したスパッタリングが可能であることが分かる。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
次に、上記実施例のＣｏ−Ｎｉ合金板と比較例の純Ｃｏ板からそれぞれφ３″のターゲットを作製し、スパッタリングによりシリコン基板（ウエハー）上にそれぞれの材料を成膜した。スパッタリングによる成膜条件は、基板間距離：６０ｍｍ、ガス（Ａｒ）圧：０．５Ｐａ、電圧：５００Ｖである。
これらの成膜した基板を２０°Ｃの塩酸浴（２００ｍｌ）中に５ｍｉｎ間浸漬し、さらにこれを引き上げて、塩酸浴中のＣｏ及びＮｉ量を定量し、薄膜の耐蝕性を調べた。その結果を表２に示す。
なお、成膜した基板を挿入していない（生の）塩酸中のＣｏ及びＮｉ量を念のため同様に定量した。それも比較のために合わせて表２に示す。
この表２から明らかなように、Ｃｏ−Ｎｉ合金の実施例ではＣｏ及びＮｉ量がいずれも１ｐｐｍ未満であるのに対し、純Ｃｏでは４ｐｐｍに達し、耐蝕性に劣ることが分かる。なお、純ＣｏではＮｉを添加していないので、１ｐｐｍ未満となるのは当然である。
以上から、本発明の実施例のＣｏ−Ｎｉ合金ターゲット材は基板上の酸化膜等に影響を受けることなく成膜することができ、品質に優れた薄膜を作製することができる。
【００１５】
【表２】
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【００１６】
【発明の効果】
本発明のＣｏ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットは、Ｎｉ含有量を０．５〜１０ａｔ％とし、溶解鋳造により同合金のインゴットとし、さらにこのインゴットを熱間加工し、結晶粒径を５０μｍ以下、酸素含有量１００ｐｐｍ未満に減少させたものである。
このようにして製造したＣｏ−Ｎｉ合金ターゲットはＮｉ濃度のバラツキを±０．２ｗｔ％以内とすることができ、また飽和磁化を低下させかつ放電を安定化させててマグネトロンスパッタリングの効率を上げることができる。
そして、このＣｏ−Ｎｉ合金ターゲットを使用することにより、シリコン等の基板上に存在する酸化膜等の影響がないように耐蝕性を向上させたＣｏ−Ｎｉ合金磁性薄膜又はシリサイド膜を基板上に形成できる。
また、放電の安定化により成膜速度の変動が少なく、Ｃｏ−Ｎｉ合金磁性薄膜の成膜条件の範囲も広くとることができ、再現性がよく安定した成膜が可能である。
さらに、熱間加工により製造されたターゲットなので、焼結体ターゲットに見られるような成膜時にＡｒガス圧を高くしなければ放電しないという問題もなく、均一かつ緻密な薄膜が得られるので、従来の純Ｃｏターゲトに比べ優れた特性を有し、コスト的にも低廉にできるという著しい効果を有する。