(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式：ＭＳｉx
（式中、ＭはＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＮｉおよびＣｏから選ばれる少なくとも1種の元素を、ｘは2≦ｘ≦4を満足する数を示す）
で表される金属シリサイド粉末を加圧下で焼結し、緻密化された金属シリサイド焼結体
を作製する工程と、
前記焼結工程に引き続いて、前記金属シリサイド焼結体への加圧力を開放した状態で1000〜1380℃の温度で熱処理した後、常温まで冷却する工程と、
前記熱処理工程を経た金属シリサイド焼結体を、所望のターゲット形状に加工する工程と
を有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２】
請求項１記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記加圧焼結工程は、真空中にて前記金属シリサイド粉末に対して24.5〜34.3MPaの圧力を印加しつつ、1200〜1380℃の温度で所定時間保持することにより行う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の製造方法において、
前記熱処理工程は、真空中にて1000〜1200℃の温度で前記金属シリサイド焼結体を2〜10時間保持することにより行う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４】
請求項１ないし請求項３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より製造されたスパッタリングターゲットであって、
連鎖状に形成された金属シリサイド相と、前記金属シリサイド相の間隙に不連続に存在する遊離Ｓｉ相とを含む微細組織を有するスパッタリングターゲット。
【請求項５】
請求項４記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記遊離Ｓｉ相の残留応力が、ラマン分光分析のラマンスペクトルにおける遊離Ｓｉピークのシフト量（△ν（単位：cm-1））から、
式：（2.5×109×△ν）×10-1  [Pa]
で表される応力換算式に基づいて算出された値として、750MPa以下であることを特徴するスパッタリングターゲット。
【請求項６】
請求項５記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記ターゲット全体としての前記遊離Ｓｉ相の残留応力のバラツキが20％以内であることを特徴するスパッタリングターゲット。
【請求項７】
請求項４ないし請求項６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、
ラマン分光分析のラマンスペクトルにおける遊離Ｓｉピークの半値幅が10cm-1以下であることを特徴するスパッタリングターゲット。
【請求項８】
請求項４ないし請求項７のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットを用いて形成されたことを特徴とする金属シリサイド膜。
【請求項９】
請求項４ないし請求項７のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットを用いて形成された金属シリサイド膜からなることを特徴とする配線。
【請求項１０】
請求項４ないし請求項７のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットを用いて形成された金属シリサイド膜からなることを特徴とする電極。
【請求項１１】
請求項４ないし請求項７のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットを用いて形成された金属シリサイド膜を具備することを特徴とする電子部品。
【請求項１２】
請求項１１記載の電子部品において、
半導体素子であることを特徴とする電子部品。
【請求項１３】
請求項１１記載の電子部品において、
液晶表示素子であることを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属シリサイドからなる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ならびにそれを用いた金属シリサイド膜、配線、電極、電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や液晶表示素子などに代表される電子部品においては、配線や電極の形成材料、また素子構成膜などとして、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｏなどの高融点金属のシリサイド化合物が使用されている。特に、半導体素子の高集積化、高密度化に伴う電極や配線の細長化によって、電気信号の遅延が問題となっているが、抵抗値の低いＷやＭｏなどの金属シリサイド薄膜は、低抵抗な電極や配線の形成材料として有用である。金属シリサイド薄膜は、エレクトロマイグレーションの抑制などにも効果を発揮する。
【０００３】
ＷやＭｏなどの高融点金属のシリサイド化合物（ＷＳｉ2やＭｏＳｉ2など）からなる薄膜を形成する方法としては、スパッタリング法とＣＶＤ法が代表的な成膜法として挙げられるが、成膜の生産性、安定性、製造コストなどの観点から、特にスパッタリング法が一般的に使用されている。
【０００４】
上述したような金属シリサイド薄膜をスパッタリング法で形成する場合、金属シリサイドでスパッタリングターゲットを作製する必要がある。ここで、一般的なスパッタリングターゲットの製造方法としては、電子ビーム（ＥＢ）溶解などを適用した溶解法、あるいはホットプレス（ＨＰ）や熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）などを適用した粉末焼結法が知られている。
【０００５】
金属シリサイドターゲットを作製する場合には、成膜する金属シリサイド膜の組成制御が容易であることなどから、粉末焼結法が一般的に使用されている（例えば特開平5-214523号公報参照）。具体的には、まずＷやＭｏなどの高融点金属（Ｍ）粉末とシリコン（Ｓｉ）粉末とを、Ｓｉの原子比が2〜4程度となるように混合し、この混合粉末に熱処理を施して金属シリサイドを合成した後、ＨＰやＨＩＰなどを適用して高真空中、高圧力下で加圧焼結することによって、金属シリサイドターゲットを作製している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような金属シリサイドターゲットを用いたスパッタ成膜においては、半導体素子などの高集積化や高機能化などに伴って、ターゲットや装置に起因するパーティクルが重大な問題として認識されている。このパーティクルとは、例えば直径が0.2〜10μm程度の微細な粒子であり、このような微細粒子が成膜した薄膜中に混入すると、配線間のショートや配線のオープン不良などの原因となるため、半導体素子や液晶表示素子などの電子部品の製造歩留りを低下させることになる。
【０００７】
従来の粉末焼結法による金属シリサイドターゲットは、ＭＳｉ2相の間隙に微細なＳｉ相を配置した微細組織を有しており、例えば99％以上というような密度が得られている。このような従来の金属シリサイドターゲットを用いて、金属シリサイド膜をスパッタ成膜した場合のパーティクルの発生レベルは、平均して30〜60個／ウェーハ程度である。
【０００８】
しかしながら、最近の半導体素子の高集積化や高密度化などに伴って、要求されるパーティクルレベルは年々厳しくなっており、上記したような従来のパーティクルの発生レベルでは十分に対応しきれなくなっている。このようなことから、高集積化や高密度化が進められている半導体素子などの製造歩留りの向上を図る上で、粉末焼結法による金属シリサイドターゲットに起因するパーティクルの発生量を大幅に低減することが強く望まれている。
【０００９】
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あって、金属シリサイドターゲットの内部組織や内部状態などに起因するパーティクルの発生を大幅に抑制することを可能にしたスパッタリングターゲットの製造方法およびそれにより得られるスパッタリングターゲットを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は粉末焼結法による金属シリサイドターゲットの内部組織や内部状態に起因すると考えられるパーティクルの発生を抑制するために、種々の検討を重ねた結果、スパッタ時にターゲットの内部残留応力が開放されることがパーティクルの発生要因の1つとなっていることを見出した。このようなパーティクルの発生原因において、金属シリサイドターゲットが金属シリサイド相（ＭＳｉ2相）の間隙に遊離Ｓｉ相を存在させた微細組織を有する場合には、特に遊離Ｓｉ相の内部応力の開放が強く影響していることを見出した。さらに、遊離Ｓｉ相の内部欠陥などもパーティクル発生原因となっている。
【００１１】
上述したような遊離Ｓｉ相の残留応力の開放に基づくパーティクルは、予めターゲットの残留応力を開放しておくことで大幅に抑制することができる。本発明は、このような知見に基づいて成されたものであり、遊離Ｓｉ相の残留応力をある値以下まで開放しておくことによって、パーティクルの発生を大幅に抑制することを可能にしたものである。さらに、遊離Ｓｉ相の内部欠陥を低減することによって、パーティクルの発生をより一層抑制することが可能となる。
【００１２】
上述したようなスパッタリングターゲットは、本発明の製造方法を適用することにより得られるスパッタリングターゲットである。すなわち、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１に記載したように、
一般式：ＭＳｉx
（式中、ＭはＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＮｉおよびＣｏから選ばれる少なくとも1種の元素を、ｘは2≦ｘ≦4を満足する数を示す）
で表される金属シリサイド粉末を加圧下で焼結し、緻密化された金属シリサイド焼結体を作製する工程と、前記焼結工程に引き続いて、前記金属シリサイド焼結体への加圧力を開放した状態で1000〜1380℃の温度で熱処理した後、常温まで冷却する工程と、前記熱処理工程を経た金属シリサイド焼結体を所望のターゲット形状に加工する工程とを有することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明のスパッタリングターゲットは、上記本発明の製造方法により製造されたスパッタリングターゲットであって、連鎖状に形成された金属シリサイド相と、前記金属シリサイド相の間隙に不連続に存在する遊離Ｓｉ相とを含む微細組織を有するスパッタリングターゲットである。
さらに、本発明のスパッタリングターゲットにおいては、遊離Ｓｉ相の残留応力が、ラマン分光分析のラマンスペクトルにおける遊離Ｓｉピークのシフト量（△ν（単位：cm-1））から、式：（2.5×109×△ν）×10-1[Pa]で表される応力換算式に基づいて算出された値として、750MPa以下であることを特徴としている。
【００１４】
このように、金属シリサイドターゲットの構成相のうち、遊離Ｓｉ相のラマン分光分析に基づく残留応力を750MPa以下としておくことによって、上述した遊離Ｓｉ相の応力開放に起因するパーティクルの発生を大幅に低減することが可能となる。さらに、本発明のスパッタリングターゲットにおいては、ターゲット全体としての遊離Ｓｉ相の残留応力のバラツキを20％以内とすることが好ましい。
【００１５】
本発明のスパッタリングターゲットは、さらに、ラマン分光分析のラマンスペクトルにおける遊離Ｓｉピークの半値幅が10cm-1以下であることを特徴としている。ラマンスペクトルにおける遊離Ｓｉピークの半値幅は、遊離Ｓｉ相の内部欠陥が多いと広くなる傾向がある。すなわち、遊離Ｓｉピークの半値幅を10cm-1以下とした金属シリサイドターゲットによれば、遊離Ｓｉ相の内部欠陥に起因するパーティクルの発生を抑制することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の金属シリサイド膜は、本発明のスパッタリングターゲットを用いて形成されたことを特徴としている。本発明の配線は、本発明のスパッタリングターゲットを用いて形成された金属シリサイド膜からなることを特徴としている。本発明の電極は、本発明のスパッタリングターゲットを用いて形成された金属シリサイド膜からなることを特徴としている。本発明の電子部品は、本発明のスパッタリングターゲットを用いて形成された金属シリサイド膜を具備することを特徴としている。本発明の電子部品としては、半導体素子や液晶表示素子等が挙げられる。
【００１７】
【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。
【００１８】
本発明のスパッタリングターゲットは、
一般式：ＭＳｉx    …(1)
（式中、ＭはＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＮｉおよびＣｏから選ばれる少なくとも1種の元素を、ｘは2≦ｘ≦4を満足する数を示す）
で表される金属シリサイドからなるものである。
【００１９】
ここで、ｘの値は基本的には、ＭＳｉ2を構成するＳｉ量と過剰のＳｉ量（遊離Ｓｉ相を構成するＳｉ）とから設定されるものである。ｘの値が2未満であると、目的とする金属シリサイド（ＭＳｉ2）薄膜を再現性よく得ることができない。一方、ｘの値が4を超えると、過剰のＳｉ量が多すぎることで抵抗値が高くなり、各種素子に悪影響を及ぼすおそれがある。ｘの値は2.5〜3.2の範囲とすることがさらに好ましい。
【００２０】
本発明による金属シリサイドターゲットは、連鎖状に形成されたＭＳｉ2相（金属シリサイド相）の間隙に、上記した過剰なＳｉ粒子が結合して形成された遊離Ｓｉ相を不連続に存在させた微細組織を有するものである。このように、ＭＳｉ2相の間隙にＳｉ相を不連続に存在させることによって、ＭＳｉ2相間の結合状態を高めることができる。
【００２１】
本発明のスパッタリングターゲット（金属シリサイドターゲット）においては、上述した過剰のＳｉに基づく遊離Ｓｉ相の残留応力を、ラマン分光分析のラマンスペクトルによる遊離Ｓｉピークのシフト量（△ν）から求めた値として、750MPa以下としている。このように、遊離Ｓｉ相の残留応力を低減することによって、スパッタ時における遊離Ｓｉ相の応力開放に起因するパーティクルの発生量を大幅に低減することが可能となる。
【００２２】
すなわち、金属シリサイドターゲットにおけるパーティクルの発生原因の1つとして、スパッタ時にターゲットの内部残留応力が開放されることが挙げられる。例えば、主としてターゲット素材の作製工程で生じた残留応力が、スパッタ時のＡｒなどの照射エネルギーにより開放され、この応力開放に伴ってスパッタ面で破壊や欠落、さらには異常放電などが生じる。このスパッタ面での破壊や欠落、さらには異常放電などにより生じた異物がパーティクルとして、成膜した金属シリサイド膜中に混入して問題を引き起こしている。
【００２３】
上述した応力開放に基づくパーティクルは、特に遊離Ｓｉ相の内部応力の開放が強く影響している。すなわち、金属シリサイドターゲットを加圧焼結により作製する場合、金属シリサイド相の成長に伴って、遊離Ｓｉ相には引張ないしは圧縮の応力が加わりやすい。このような遊離Ｓｉ相の内部応力がスパッタ時の衝撃により開放され、パーティクルが発生する。
【００２４】
このような遊離Ｓｉ相の応力開放に起因するパーティクルは、予め金属シリサイドターゲットの残留応力、特に遊離Ｓｉ相の残留応力を開放しておき、スパッタエネルギーによる応力開放を抑えることによって、大幅に低減することが可能となる。金属シリサイドターゲットの残留応力は、例えばホットプレス（ＨＰ）や熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）で加圧焼結して作製した金属シリサイド焼結体、すなわちターゲット素材に対して、加圧焼結工程（加圧下での高温保持工程）に引き続いて、加圧力を開放した状態（無加圧状態）で1000〜1380℃の温度で熱処理し、その後常温まで冷却することによって、大幅に低減（応力開放）することができる。
【００２５】
上述したような熱処理工程を経ることによって、遊離Ｓｉ相の残留応力を750MPa以下とした金属シリサイド焼結体が得られる。そして、このような金属シリサイド焼結体を所望のターゲット形状に加工して得られる金属シリサイドターゲットによれば、ラマン分光分析のラマンスペクトルによる遊離Ｓｉピークのシフト量（△ν）から求めた値として、遊離Ｓｉ相の残留応力を750MPa以下とすることができる。このように、ターゲット組織中に存在する遊離Ｓｉ相の残留応力を750MPa以下とすることによって、スパッタ時の遊離Ｓｉ相の応力開放に基づくパーティクルの発生を大幅に抑制することが可能となる。
【００２６】
ここで、ラマン分光分析は化学、物理学、医学、薬学などの様々な分野で、組成や構造の解析に幅広く利用されている。具体的には、レーザ光源からの光束を試料に照射し、光束が当たった部分から発生するラマン散乱光のスペクトルが、その部分に存在する化学種や分子により異なることを利用して、試料表面の二次元的な分布解析を行う方法であり、化学結合や結晶構造の情報も直接得ることができる。そして、波長の短い可視光を使用することによって、サブミクロンオーダーまで分析が可能である。
【００２７】
上記したラマン分光分析において、ラマンスペクトルのＳｉピークは内部応力によりシフトする。Ｓｉのラマンスペクトルピークの応力依存性に関しては、例えばJpn.J.Appl.Phys.,33(1994)4491(H.Watanabe)に記載されている。それによると、poly-Ｓｉは波長520cm-1付近に鋭いラマン散乱ピークを与え、このピークは図１に示すようにpoly-Ｓｉの内部応力によりシフトする。この波数からのシフト量△ν[cm-1]と内部応力σ[Pa]との間には、
σ＝（2.5×109×△ν）×10-1  [Pa]  …(2)
の関係が存在する。Ｓｉピークのシフト方向が基準ピークより高い場合は圧縮応力、低い場合は引張応力を表している。なお、上記(2)式の△νにはＳｉピークのシフト量の絶対値が代入される。
【００２８】
従って、ビームサイズを絞ったレーザ光を用いて、遊離Ｓｉ相のラマン分光分析を行うことによって、ラマンスペクトルのＳｉピークのシフト量△νから残留応力を測定、評価することができる。本発明は、金属シリサイドターゲットの遊離Ｓｉ相の残留応力を、このラマン分光分析により測定した値として750MPa以下としたことを特徴とするものである。遊離Ｓｉ相の残留応力は650MPa以下とすることがより好ましく、さらに好ましくは550MPa以下である。
【００２９】
ターゲット組織中に存在する遊離Ｓｉ相の残留応力は、ターゲット全体としてのバラツキを20％以内とすることがさらに好ましい。このように、金属シリサイドターゲット全体の遊離Ｓｉ相の残留応力を平均的に低下させることによって、ターゲット中の各部位によるパーティクル発生量のバラツキを抑えることができる。すなわち、金属シリサイドターゲット全体としてパーティクルの発生量を抑制することができ、より高品質な金属シリサイド薄膜を得ることができる。ターゲット全体としての遊離Ｓｉ相の残留応力のバラツキは10％以内とすることがより好ましい。
【００３０】
さらに、ラマン分光分析によるラマンスペクトルのＳｉピークの形状は、poly-Ｓｉの内部欠陥の状態を示している。すなわち、poly-Ｓｉ（遊離Ｓｉ相）中に存在する内部欠陥の程度に応じて、Ｓｉピークの半値幅が広がる。このようなことから、ラマン分光分析のラマンスペクトルにおける遊離Ｓｉピークの半値幅は10cm-1以下とすることが好ましい。
【００３１】
すなわち、Ｓｉピークの半値幅が10cm-1以下であるということは、遊離Ｓｉ相中に内部欠陥が少ないことを意味している。従って、このような金属シリサイドターゲットによれば、遊離Ｓｉ相の内部欠陥に起因するパーティクルの発生を抑制することができ、金属シリサイド膜の成膜時におけるパーティクル発生量をより一層低減することが可能となる。ラマン分光分析のラマンスペクトルにおける遊離Ｓｉピークの半値幅は5cm-1以下とすることがさらに好ましい。
【００３２】
ここで、本発明で規定するターゲット組織中の遊離Ｓｉ相の残留応力（ラマン分光分析による残留応力）および遊離Ｓｉピークの半値幅（ラマンスペクトルにおけるＳｉピークの半値幅）は、以下に示す方法により求められた値を示すものとする。
【００３３】
すなわち、図２に示すように、例えば円板状ターゲットの中心部（位置１）と、中心部を通り円周を均等に分割した4本の直線上の外周近傍位置（位置２〜９）およびその1/2の距離の位置（位置１０〜１７）とから、それぞれ長さ10mm、幅10mmの試験片を採取し、これら17点の試験片に対してラマン分光分析を行い、それぞれＳｉピークのシフト量△νと半値幅を測定する。なお、ラマン分光分析は遊離Ｓｉ相に焦点を当てて実施するものとする。遊離Ｓｉ相の残留応力は、得られたＳｉピークのシフト量△νから、前述した(2)式に基づいて求める。そして、これらの各値を平均した値を、それぞれ遊離Ｓｉ相の残留応力およびＳｉピークの半値幅とする。
【００３４】
また、遊離Ｓｉ相の残留応力のターゲット全体としてのバラツキは、まず上記した17点の試験片から求めたＳｉピークのシフト量△νから、それぞれ前述した(2)式に基づいて残留応力σを求める。そして、得られた残留応力σの最大値および最小値から、｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）｝×100の式に基づいて求めた値を示すものとする。
【００３５】
本発明のスパッタリングターゲット（金属シリサイドターゲット）は、例えば以下のようにして製造することができる。
【００３６】
すなわち、まず原料となるＭ元素粉末とＳｉ粉末とを、所望の組成比となるように混合する。これらの原料粉末の粒径（最大粒径）は、良好な混合状態を得る上で10μm以下とすることが好ましい。このような混合粉末に対して、使用したＭ元素に応じた温度で熱処理を施して、金属シリサイド（ＭＳｉx＝ＭＳｉ2＋Ｓｉx-2）を合成する。
【００３７】
次いで、上記した金属シリサイドの仮焼体を粉砕して、金属シリサイド粉末とする。得られた金属シリサイド粉末を例えば黒鉛製の成型用型に充填して、ホットプレス（ＨＰ）により加圧焼結し、緻密化した金属シリサイド焼結体を作製する。なお、金属シリサイド粉末の加圧焼結にＨＩＰ処理を適用してもよい。加圧焼結工程にホットプレスを適用する場合、真空雰囲気中にて24.5〜34.3MPaの圧力を印加しつつ、1200〜1380℃の温度で焼結させることが好ましい。また、焼結時間は3〜6hとすることが好ましい。
【００３８】
ホットプレスなどにより加圧焼結を行った後、通常は雰囲気ファン冷却などにより常温まで冷却するが、本発明においては加圧焼結工程（加圧下での高温保持工程）に引き続いて、加圧力を開放した状態で1000〜1380℃の温度で熱処理し、この後常温まで冷却する。この熱処理は7×10-2Pa以下の真空中で実施することが好ましい。このように、加圧焼結を行った後に無加圧下で金属シリサイド焼結体に対して熱処理を施すことによって、金属シリサイドターゲット中の遊離Ｓｉ相の残留応力を大幅に低減（応力開放）することができる。
【００３９】
さらに、上記した熱処理は結晶格子の配列を整合させる役割も果たすことから、遊離Ｓｉ相中の内部欠陥の除去に対しても有効に作用する。すなわち、加圧焼結後に金属シリサイド焼結体に対して、上記したような熱処理を施すことによって、ラマンスペクトルの遊離Ｓｉピークの半値幅を再現性よく10cm-1以下とすることができる。
【００４０】
上述した応力開放および内部欠陥除去のための熱処理は、1000〜1380℃の範囲の温度で実施するものとする。熱処理温度が1000℃未満では、遊離Ｓｉ相の残留応力を十分に開放することができないと共に、内部欠陥についても除去が不十分となる。一方、熱処理温度が1380℃を超えると、Ｓｉの融点直下になってしまい、遊離Ｓｉ相が不安定になって組成制御やターゲット組織の維持が難しくなる。熱処理温度は1000〜1200℃の範囲とすることがさらに好ましい。熱処理時間は2〜10時間の範囲とすることが好ましい。
【００４１】
この後、上記した条件下で熱処理した金属シリサイド焼結体（ターゲット素材）に対して機械加工を施し、所望のターゲット形状とする。この際、スパッタ面の表面加工（仕上げ加工）には、ラッピング加工、ポリッシング加工、ＣＭＰなどを適用することが好ましい。すなわち、ターゲット表面の残留応力の大きさは、表面の加工方法によっても異なり、従来の表面研削法では残留応力が発生しやすい。これに対して、ターゲット素材を所望の寸法に機械加工した後、ラッピング加工、ポリッシング加工、ＣＭＰなどで表面を仕上げることによって、加工面を平滑化することができると共に、ターゲット表面（特にスパッタ面）の残留応力を低減することができる。
【００４２】
そして、所望形状に機械加工ならびに表面仕上げ加工したターゲット材を、必要に応じてＡｌやＣｕなどからなるバッキングプレートと接合することによって、本発明のスパッタリングターゲットが得られる。
【００４３】
本発明のスパッタリングターゲットは、各種電子デバイスの例えば電極や配線膜の形成用として使用される。特に、半導体デバイスのゲート電極を形成する際に好適に用いられる。本発明のスパッタリングターゲットを用いて形成した金属シリサイド膜は、パーティクルの混入量が少ないため、高集積化や高密度化が進められている半導体デバイスの製造歩留りの向上などに対して大きく貢献する。また、本発明のスパッタリングターゲットにより成膜した金属シリサイド膜は半導体デバイスに限らず、ＳＡＷデバイス、ＴＰＨ、ＬＣＤデバイスなどの各種の電子部品に適用することができる。
【００４４】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００４５】
実施例１
まず、最大粒径10μm程度の高純度Ｗ粉末と、最大粒径30μm以下のＳｉ粉末とを、Ｓｉ／Ｗの原子比（ｘ）が2.8となるように配合し、これを高純度Ａｒガスで置換したボールミルで48時間混合した。この混合粉末に1200℃×1hの条件でシリサイド反応のための熱処理を施し、得られた仮焼体を粉砕してＷシリサイド粉末を得た。
【００４６】
上記したＷシリサイド粉末を黒鉛製の成型用型内に充填した後、ホットプレス装置にセットし、まず5×10-4Pa以下の真空中にて34.3MPaの圧力を印加しつつ、1350℃×5hの条件で緻密化焼結した。この緻密化焼結のための加圧加熱工程に引き続いて、上記した真空雰囲気を維持しつつ加圧力を取り除き、この無加圧状態の下でＷシリサイド焼結体に1200℃×5hの条件で熱処理を施した。この後、雰囲気冷却を行って室温まで冷却した。
【００４７】
この無加圧熱処理を経たＷシリサイド焼結体を所望のターゲット寸法に機械加工し、さらにスパッタ面をポリッシング加工により面仕上げした。仕上げ加工後のスパッタ面の表面粗さはＲａで0.04μmであった。このようにして、2個のＷシリサイドターゲット（直径127mm×厚さ6mm）を作製した。
【００４８】
このようにして得た2個のＷシリサイドターゲットのうち、一方のターゲットについては図２に示した各部から試験片を採取し、それぞれの表面をダイヤモンドペーストで鏡面研磨した後、下記の条件でそれぞれ遊離Ｓｉ相のラマンスペクトルを測定した。ラマン分光分析は、装置：Renishaw社製Raman分光装置、照射光：Ａｒ+イオンレーザ（λ＝514.5nm，出力＝15mW）、ビームサイズ：直径約1μm、ピーク波数：Lorentz曲線で近似して計測、の条件下で行った。なお、Ｓｉピークの参照試料としてＳｉ（111）ウェーハを用い、これによるラマンピークを応力零として各値を測定した。
【００４９】
得られた各ラマンスペクトルからＳｉピークのシフト量△νを測定し、これらシフト量△νから前述した(2)式に基づいて、それぞれ遊離Ｓｉ相の残留応力を算出した。そして、これら残留応力値の平均値を、この実施例１によるＷシリサイドターゲットの遊離Ｓｉ相の残留応力σとして求めた。また、前述した方法にしたがって遊離Ｓｉ相の残留応力のバラツキを求めた。さらに、得られたラマンスペクトルからＳｉピークの半値幅をそれぞれ測定し、これらの値の平均値を遊離Ｓｉピークの半値幅として求めた。
【００５０】
その結果、この実施例１のＷシリサイドターゲットにおいては、遊離Ｓｉピークのシフト量△νの平均値は1.41cm-1、各シフト量△νから求めた残留応力σの平均値は352MPaであり、またＳｉピークの半値幅の平均値は4.30cm-1であった。
【００５１】
次に、他方のＷシリサイドターゲットをＣｕ製バッキングプレートに接合した後、スパッタリング装置（ULVAC社製SH-550）にセットした。このようなスパッタリング装置を用いて、5インチＳｉウェーハ上に厚さ200nmのＷシリサイド膜を成膜した。スパッタリング条件は、Ａｒ圧＝0.27Pa、Ａｒ流量＝80sccm、Power＝0.5kWとした。スパッタ成膜は24枚のＳｉウェーハに対して順に行い、各Ｓｉウェーハ上のＷシリサイド膜中に存在する0.2μm以上のパーティクル数を調べ、その平均値を求めた。その結果、0.2μm以上のパーティクル数は3個／枚であった。
【００５２】
実施例２
実施例１と同一条件で緻密化焼結まで行ったＷシリサイド焼結体に対して、加圧加熱工程に引き続いて真空雰囲気を維持しつつ加圧力を取り除き、この無加圧状態の下で1000℃×3hの条件で熱処理を施した。この後、雰囲気冷却を行って室温まで冷却した。
【００５３】
上記した無加圧熱処理を経たＷシリサイド焼結体を所望のターゲット寸法に機械加工し、さらにスパッタ面をＣＭＰにより面仕上げした。仕上げ加工後のスパッタ面の表面粗さはＲａで0.03μmであった。このようにして、2個のＷシリサイドターゲット（直径127mm×厚さ6mm）を作製した。
【００５４】
このようにして得た2個のＷシリサイドターゲットのうち、一方のターゲットについてはラマン分光分析に供し、実施例１と同様にしてラマンスペクトルを測定した。その結果、この実施例２のＷシリサイドターゲットにおいては、遊離Ｓｉピークのシフト量△νの平均値は2.35cm-1、各シフト量△νから求めた残留応力σの平均値は587MPaであり、またＳｉピークの半値幅の平均値は6.23cm-1であった。
【００５５】
次に、他方のＷシリサイドターゲットをＣｕ製バッキングプレートに接合した後、スパッタリング装置（ULVAC社製SH-550）にセットし、実施例１と同様にしてＷシリサイド膜を成膜した。その結果、Ｗシリサイド膜中に存在する0.2μm以上のパーティクル数（平均値）は14個／枚であった。
【００５６】
実施例３
実施例１と同一条件で緻密化焼結まで行ったＷシリサイド焼結体に対して、加圧加熱工程に引き続いて真空雰囲気を維持しつつ加圧力を取り除き、この無加圧状態の下で1150℃×5hの条件で熱処理を施した。この後、雰囲気冷却を行って室温まで冷却した。
【００５７】
上記した無加圧熱処理を経たＷシリサイド焼結体を所望のターゲット寸法に機械加工し、さらにスパッタ面をポリッシング加工により面仕上げした。仕上げ加工後のスパッタ面の表面粗さはＲａで0.05μmであった。このようにして、2個のＷシリサイドターゲット（直径127mm×厚さ6mm）を作製した。
【００５８】
このようにして得た2個のＷシリサイドターゲットのうち、一方のターゲットについてはラマン分光分析に供し、実施例１と同様にしてラマンスペクトルを測定した。その結果、この実施例３のＷシリサイドターゲットにおいては、遊離Ｓｉピークのシフト量△νの平均値は1.84cm-1、各シフト量△νから求めた残留応力σの平均値は459MPaであり、またＳｉピークの半値幅の平均値は4.24cm-1であった。
【００５９】
次に、他方のＷシリサイドターゲットをＣｕ製バッキングプレートに接合した後、スパッタリング装置（ULVAC社製SH-550）にセットし、実施例１と同様にしてＷシリサイド膜を成膜した。その結果、Ｗシリサイド膜中に存在する0.2μm以上のパーティクル数（平均値）は9個／枚であった。
【００６０】
実施例４
実施例１と同一条件で緻密化焼結まで行ったＷシリサイド焼結体に対して、加圧加熱工程に引き続いて真空雰囲気を維持しつつ加圧力を取り除き、この無加圧状態の下で1350℃×4hの条件で熱処理を施した。この後、雰囲気冷却を行って室温まで冷却した。
【００６１】
上記した無加圧熱処理を経たＷシリサイド焼結体を所望のターゲット寸法に機械加工し、さらにスパッタ面をポリッシング加工により面仕上げした。仕上げ加工後のスパッタ面の表面粗さはＲａで0.05μmであった。このようにして、2個のＷシリサイドターゲット（直径127mm×厚さ6mm）を作製した。
【００６２】
このようにして得た2個のＷシリサイドターゲットのうち、一方のターゲットについてはラマン分光分析に供し、実施例１と同様にしてラマンスペクトルを測定した。その結果、この実施例４のＷシリサイドターゲットにおいては、遊離Ｓｉピークのシフト量△νの平均値は2.08cm-1、各シフト量△νから求めた残留応力σの平均値は519MPaであり、またＳｉピークの半値幅の平均値は4.90cm-1であった。
【００６３】
次に、他方のＷシリサイドターゲットをＣｕ製バッキングプレートに接合した後、スパッタリング装置（ULVAC社製SH-550）にセットし、実施例１と同様にしてＷシリサイド膜を成膜した。その結果、Ｗシリサイド膜中に存在する0.2μm以上のパーティクル数（平均値）は10個／枚であった。
【００６４】
実施例５
まず、最大粒径10μm程度の高純度Ｍｏ粉末と、最大粒径30μm以下のＳｉ粉末とを、Ｓｉ／Ｍｏの原子比（ｘ）が2.2となるように配合し、これを高純度Ａｒガスで置換したボールミルで24時間混合した。この混合粉末に1200℃×1hの条件でシリサイド反応のための熱処理を施し、得られた仮焼体を粉砕してＭｏシリサイド粉末を得た。
【００６５】
上記したＭｏシリサイド粉末を黒鉛製の成型用型内に充填した後、ホットプレス装置にセットし、まず5×10-4Pa以下の真空中にて34.3MPaの圧力を印加しつつ、1350℃×4hの条件で緻密化焼結した。この緻密化焼結のための加圧加熱工程に引き続いて、上記した真空雰囲気を維持しつつ加圧力を取り除き、この無加圧状態の下でＭｏシリサイド焼結体に1200℃×5hの条件で熱処理を施した。この後、雰囲気冷却を行って室温まで冷却した。
【００６６】
この無加圧熱処理を経たＭｏシリサイド焼結体を所望のターゲット寸法に機械加工し、さらにスパッタ面をポリッシング加工により面仕上げした。仕上げ加工後のスパッタ面の表面粗さはＲａで0.08μmであった。このようにして、2個のＭｏシリサイドターゲット（直径127mm×厚さ6mm）を作製した。
【００６７】
このようにして得た2個のＭｏシリサイドターゲットのうち、一方のターゲットについてはラマン分光分析に供し、実施例１と同様にしてラマンスペクトルを測定した。その結果、この実施例５のＭｏシリサイドターゲットにおいては、遊離Ｓｉピークのシフト量△νの平均値は1.53cm-1、各シフト量△νから求めた残留応力σの平均値は382MPaであり、またＳｉピークの半値幅の平均値は4.51cm-1であった。
【００６８】
次に、他方のＭｏシリサイドターゲットをＣｕ製バッキングプレートに接合した後、スパッタリング装置（ULVAC社製SH-550）にセットした。このようなスパッタリング装置を用いて、5インチＳｉウェーハ上に厚さ200nmのＭｏシリサイド膜を成膜した。スパッタリング条件は、Ａｒ圧＝0.27Pa、Ａｒ流量＝80sccm、Power＝0.5kWとした。スパッタ成膜は24枚のＳｉウェーハに対して順に行い、各Ｓｉウェーハ上のＭｏシリサイド膜中に存在する0.2μm以上のパーティクル数を調べ、その平均値を求めた。その結果、0.2μm以上のパーティクル数は10個／枚であった。
【００６９】
実施例６
まず、最大粒径10μm程度の高純度Ｔａ粉末と、最大粒径30μm以下のＳｉ粉末とを、Ｓｉ／Ｔａの原子比（ｘ）が2.7となるように配合し、これを高純度Ａｒガスで置換したボールミルで24時間混合した。この混合粉末に1200℃×1hの条件でシリサイド反応のための熱処理を施し、得られた仮焼体を粉砕してＴａシリサイド粉末を得た。
【００７０】
上記したＴａシリサイド粉末を黒鉛製の成型用型内に充填した後、ホットプレス装置にセットし、まず5×10-4Pa以下の真空中にて34.3MPaの圧力を印加しつつ、1380℃×4hの条件で緻密化焼結した。この緻密化焼結のための加圧加熱工程に引き続いて、上記した真空雰囲気を維持しつつ加圧力を取り除き、この無加圧状態の下でＴａシリサイド焼結体に1300℃×4hの条件で熱処理を施した。この後、雰囲気冷却を行って室温まで冷却した。
【００７１】
この無加圧熱処理を経たＴａシリサイド焼結体を所望のターゲット寸法に機械加工し、さらにスパッタ面をＣＭＰ加工により面仕上げした。仕上げ加工後のスパッタ面の表面粗さはＲａで0.08μmであった。このようにして、2個のＴａシリサイドターゲット（直径127mm×厚さ6mm）を作製した。
【００７２】
このようにして得た2個のＴａシリサイドターゲットのうち、一方のターゲットについてはラマン分光分析に供し、実施例１と同様にしてラマンスペクトルを測定した。その結果、この実施例６のＴａシリサイドターゲットにおいては、遊離Ｓｉピークのシフト量△νの平均値は2.71cm-1、各シフト量△νから求めた残留応力σの平均値は677MPaであり、またＳｉピークの半値幅の平均値は7.28cm-1であった。
【００７３】
次に、他方のＴａシリサイドターゲットをＣｕ製バッキングプレートに接合した後、スパッタリング装置（ULVAC社製SH-550）にセットした。このようなスパッタリング装置を用いて、5インチＳｉウェーハ上に厚さ200nmのＴａシリサイド膜を成膜した。スパッタリング条件は、Ａｒ圧＝0.27Pa、Ａｒ流量＝80sccm、Power＝0.5kWとした。スパッタ成膜は24枚のＳｉウェーハに対して順に行い、各Ｓｉウェーハ上のＴａシリサイド膜中に存在する0.2μm以上のパーティクル数を調べ、その平均値を求めた。その結果、0.2μm以上のパーティクル数は20個／枚であった。
【００７４】
比較例１
実施例１と同様にして作製したＷシリサイド粉末を、黒鉛製の成型用型内に充填した後、ホットプレス装置にセットし、5×10-4Pa以下の真空中にて34.3MPaの圧力を印加しつつ、1350℃×5hの条件で緻密化焼結した。この後、無加圧熱処理を施すことなく、雰囲気冷却を行って室温まで冷却した。
【００７５】
このＷシリサイド焼結体を所望のターゲット寸法に機械加工し、さらにスパッタ面をポリッシング加工により面仕上げした。仕上げ加工後のスパッタ面の表面粗さはＲａで0.03μmであった。このようにして、2個のＷシリサイドターゲット（直径127mm×厚さ6mm）を作製した。
【００７６】
このようにして得た2個のＷシリサイドターゲットのうち、一方のターゲットについてはラマン分光分析に供し、実施例１と同様にしてラマンスペクトルを測定した。その結果、この比較例１のＷシリサイドターゲットにおいては、遊離Ｓｉピークのシフト量△νの平均値は4.40cm-1、各シフト量△νから求めた残留応力σの平均値は1100MPaであり、またＳｉピークの半値幅の平均値は14.23cm-1であった。
【００７７】
次に、他方のＷシリサイドターゲットをＣｕ製バッキングプレートに接合した後、スパッタリング装置（ULVAC社製SH-550）にセットし、実施例１と同様にしてＷシリサイド膜を成膜した。その結果、Ｗシリサイド膜中に存在する0.2μm以上のパーティクル数（平均値）は72個／枚であった。
【００７８】
比較例２
比較例１と同一条件で緻密化焼結まで行ったＷシリサイド焼結体に対して、加圧加熱工程に引き続いて真空雰囲気を維持しつつ加圧力を取り除き、この無加圧状態の下で600℃×5hの条件で熱処理を施した。この後、雰囲気冷却を行って室温まで冷却した。
【００７９】
上記した無加圧熱処理を経たＷシリサイド焼結体を所望のターゲット寸法に機械加工し、さらにスパッタ面をポリッシング加工により面仕上げした。仕上げ加工後のスパッタ面の表面粗さはＲａで0.04μmであった。このようにして、2個のＷシリサイドターゲット（直径127mm×厚さ6mm）を作製した。
【００８０】
このようにして得た2個のＷシリサイドターゲットのうち、一方のターゲットについてはラマン分光分析に供し、実施例１と同様にしてラマンスペクトルを測定した。その結果、この比較例２のＷシリサイドターゲットにおいては、遊離Ｓｉピークのシフト量△νの平均値は3.33cm-1、各シフト量△νから求めた残留応力σの平均値は832MPaであり、またＳｉピークの半値幅の平均値は11.20cm-1であった。
【００８１】
次に、他方のＷシリサイドターゲットをＣｕ製バッキングプレートに接合した後、スパッタリング装置（ULVAC社製SH-550）にセットし、実施例１と同様にしてＷシリサイド膜を成膜した。その結果、Ｗシリサイド膜中に存在する0.2μm以上のパーティクル数（平均値）は33個／枚であった。
【００８２】
比較例３
比較例１と同一条件で緻密化焼結まで行ったＷシリサイド焼結体に対して、加圧加熱工程に引き続いて真空雰囲気を維持しつつ加圧力を取り除き、この無加圧状態の下で800℃×3hの条件で熱処理を施した。この後、雰囲気冷却を行って室温まで冷却した。
【００８３】
上記した無加圧熱処理を経たＷシリサイド焼結体を所望のターゲット寸法に機械加工し、さらにスパッタ面をＣＭＰにより面仕上げした。仕上げ加工後のスパッタ面の表面粗さはＲａで0.03μmであった。このようにして、2個のＷシリサイドターゲット（直径127mm×厚さ6mm）を作製した。
【００８４】
このようにして得た2個のＷシリサイドターゲットのうち、一方のターゲットについてはラマン分光分析に供し、実施例１と同様にしてラマンスペクトルを測定した。その結果、この比較例３のＷシリサイドターゲットにおいては、遊離Ｓｉピークのシフト量△νの平均値は3.45cm-1、各シフト量△νから求めた残留応力σの平均値は863MPaであり、またＳｉピークの半値幅の平均値は12.11cm-1であった。
【００８５】
次に、他方のＷシリサイドターゲットをＣｕ製バッキングプレートに接合した後、スパッタリング装置（ULVAC社製SH-550）にセットし、実施例１と同様にしてＷシリサイド膜を成膜した。その結果、Ｗシリサイド膜中に存在する0.2μm以上のパーティクル数（平均値）は55個／枚であった。
【００８６】
比較例４
比較例１と同一条件で緻密化焼結まで行ったＷシリサイド焼結体に対して、加圧加熱工程に引き続いて真空雰囲気を維持しつつ加圧力を取り除き、この無加圧状態の下で1400℃×3hの条件で熱処理を施した。この後、雰囲気冷却を行って室温まで冷却した。得られたＷシリサイド焼結体は、Ｓｉの融点直下で熱処理したために遊離Ｓｉ相が溶出してしまい、到底ターゲットとして成形できるものではなかった。
【００８７】
比較例５
実施例５と同一条件で緻密化焼結まで行ったＭｏシリサイド焼結体に対して、加圧加熱工程に引き続いて真空雰囲気を維持しつつ加圧力を取り除き、この無加圧状態の下で800℃×5hの条件で熱処理を施した。この後、雰囲気冷却を行って室温まで冷却した。
【００８８】
上記した無加圧熱処理を経たＭｏシリサイド焼結体を所望のターゲット寸法に機械加工し、さらにスパッタ面をポリッシング加工により面仕上げした。仕上げ加工後のスパッタ面の表面粗さはＲａで0.05μmであった。このようにして、2個のＭｏシリサイドターゲット（直径127mm×厚さ6mm）を作製した。
【００８９】
このようにして得た2個のＭｏシリサイドターゲットのうち、一方のターゲットについてはラマン分光分析に供し、実施例１と同様にしてラマンスペクトルを測定した。その結果、この比較例５のＭｏシリサイドターゲットにおいては、遊離Ｓｉピークのシフト量△νの平均値は3.07cm-1、各シフト量△νから求めた残留応力σの平均値は767MPaであり、またＳｉピークの半値幅の平均値は10.21cm-1であった。
【００９０】
次に、他方のＭｏシリサイドターゲットをＣｕ製バッキングプレートに接合した後、スパッタリング装置（ULVAC社製SH-550）にセットし、実施例５と同様にしてＭｏシリサイド膜を成膜した。その結果、Ｍｏシリサイド膜中に存在する0.2μm以上のパーティクル数（平均値）は45個／枚であった。
【００９１】
比較例６
実施例６と同一条件で緻密化焼結まで行ったＴａシリサイド焼結体に対して、加圧加熱工程に引き続いて真空雰囲気を維持しつつ加圧力を取り除き、この無加圧状態の下で1000℃×3hの条件で熱処理を施した。この後、雰囲気冷却を行って室温まで冷却した。
【００９２】
上記した無加圧熱処理を経たＴａシリサイド焼結体を所望のターゲット寸法に機械加工し、さらにスパッタ面をＣＭＰ加工により面仕上げした。仕上げ加工後のスパッタ面の表面粗さはＲａで0.08μmであった。このようにして、2個のＴａシリサイドターゲット（直径127mm×厚さ6mm）を作製した。
【００９３】
このようにして得た2個のＴａシリサイドターゲットのうち、一方のターゲットについてはラマン分光分析に供し、実施例１と同様にしてラマンスペクトルを測定した。その結果、この比較例６のＴａシリサイドターゲットにおいては、遊離Ｓｉピークのシフト量△νの平均値は3.50cm-1、各シフト量△νから求めた残留応力σの平均値は875MPaであり、またＳｉピークの半値幅の平均値は16.54cm-1であった。
【００９４】
次に、他方のＴａシリサイドターゲットをＣｕ製バッキングプレートに接合した後、スパッタリング装置（ULVAC社製SH-550）にセットし、実施例６と同様にしてＴａシリサイド膜を成膜した。その結果、Ｔａシリサイド膜中に存在する0.2μm以上のパーティクル数（平均値）は85個／枚であった。
【００９５】
上述した実施例１〜６および比較例１〜６による各シリサイドターゲットの熱処理条件、ラマン分光分析の結果、およびそれらを用いてシリサイド膜を成膜した際のパーティクル数を、表１にまとめて示す。
【００９６】
【表１】
0004880809.tif 000002
表１から明らかなように、遊離Ｓｉ相の残留応力を750MPa以下とすると共に、ラマンスペクトルの遊離Ｓｉピークの半値幅を10cm-1以下とした、実施例１〜６による金属シリサイドターゲットによれば、比較例１〜３および比較例５〜６に比べてパーティクルの発生数が大幅に低減していることが分かる。
【００９７】
さらに、上記した各実施例によるシリサイドターゲットを用いて、半導体デバイスおよびＬＣＤ素子の電極および配線を形成したところ、これら半導体デバイスやＬＣＤ素子の歩留りおよび品質が向上することが確認された。すなわち、高品質の電子部品を高歩留りで得ることができる。
【００９８】
【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によれば、遊離Ｓｉ相の残留応力などに起因するパーティクルの発生を大幅に抑制することができる。従って、半導体素子や液晶表示素子などに代表される電子部品の配線、電極、素子構成膜などとして使用される金属シリサイド薄膜の品質を大幅に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のスパッタリングターゲットにおける遊離Ｓｉ相の残留応力を求めるためのラマンスペクトルのＳｉピークのシフト状態を示す図である。
【図２】  本発明のスパッタリングターゲットにおける遊離Ｓｉ相の残留応力の測定方法を説明するための図である。
【図１】
0004880809.tif 000003
【図２】
0004880809.tif 000004