JP2003201560A - スパッタリングターゲットおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スパッタ操作中におけるパーティクルやダスト
の発生を効果的に低減でき、異常放電を抑制して安定的
に成膜操作を継続することが可能であり、さらに構成成
分が均一に分散しており、耐酸化性や厚さ等の特性均一
性（面内均一性）に優れた配線膜等を形成することが可
能なスパッタリングターゲットおよびその製造方法を提
供する。 【解決手段】アルミニウムを５〜６０原子％含有し、残
部成分が実質的にチタンから成るスパッタリングターゲ
ットにおいて、ＥＰＭＡ解析によるＡｌのマッピングを
実施した場合に、２００μｍ四方の測定領域内で測定感
度のカウント数が４００以上である連なった部分を囲む
最小円の直径が２μｍ以上であるＡｌ偏析部の存在数が
上記測定領域内で５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である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリングタ
ーゲットおよびその製造方法に係り、特に半導体装置の
電極や配線材料としての薄膜をターゲットのスパッタリ
ングによって形成する場合に、スパッタ操作中における
パーティクルの発生を効果的に低減でき、異常放電を抑
制して安定的に成膜操作を継続することが可能であり、
さらに半導体装置の耐酸化性を向上させて耐久性を高め
ると共に製品歩留まりを大幅に向上させることが可能な
スパッタリングターゲットおよびその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬＳＩや液晶、ＰＤＰ等のエレク
トロニクス分野、磁気記録分野で使用される各種半導体
デバイスの構成技術は飛躍的な進歩をとげており、高容
量化、高出力化および高集積化の傾向が、さらに進展し
ている。例えば、ＤＲＡＭにおいては、ギガバイト級の
製品が既に市場に流通している。一方、強誘電体薄膜を
キャパシタに用いた強誘電性ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ）やＴ
ＭＲ素子を使用したＭＲＡＭなど、従来のＤＲＡＭを代
替するメモリ−開発も促進されており、一部は既に製品
化されている。

【０００３】これらの半導体デバイスは多数の薄膜から
成る多層構造を有しており、異種薄膜での界面反応性や
相互拡散性、薄膜の密着性などがデバイス特性を決定す
る非常に重要なポイントとなる。

【０００４】最近、従来から用いられてきたポリシリコ
ン電極に替えて、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕなどの貴金属系材料
もしくはＩｒＯｘ、ＰｔＯｘ、ＲｕＯｘなどの貴金属酸
化物系材料から成る電極を用いて、ＢａＳｒＴｉＯｘ、
ＰｂＺｒＴｉＯｘなどから成る強誘電体薄膜を用いたキ
ャパシタ膜を上下一対の電極で挟み込んだ構造が一般的
に採用されている。上記キャパシタ薄膜を形成する際の
処理温度は、半導体製造プロセスでは非常に高温とな
り、６００℃以上の高い処理温度が要求される。また、
酸化物を形成する必要から、酸素雰囲気下で成膜処理を
実施する場合が多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような高温条件
下でかつ酸素雰囲気中で遂行されるプロセスでは、強誘
電体酸化物に含有される酸素が下部電極部方向に拡散し
て、電極とキャパシタとの界面において貴金属酸化物が
形成され易く、その酸化物による体積膨張によって剥離
が生じやすい問題点があった。そこで、電極とキャパシ
タとの間に拡散防止層を形成することで上記問題を回避
する対策が採用されている。

【０００６】上記拡散防止層を形成する材料としては、
一般的にはＴｉＮやＴａＮなどが用いられる場合が多か
ったが、現在はＴｉＡｌＮが注目されている。このＴｉ
ＡｌＮ製拡散防止層は、熱的・化学的に安定であり、耐
酸化性に優れた特性を有している。現状は、キャパシタ
膜の安定化を図るため、薄膜を形成する際の処理温度
が、より高温側にシフトしており、７００℃付近まで到
達している。

【０００７】しかし、Ａｌ含有量が６０ａｔ％以上にな
ると、逆に耐酸化性が劣化し易く、Ｏ_２やその他の可動
イオンなどが簡単に拡散防止層を通り抜けてしまう現象
が生じる。この結果から、Ａｌ含有量は６０ａｔ％まで
の範囲に制限されている。

【０００８】一方、一般的に半導体や液晶に使用される
膜を形成するスパッタリングターゲットに要求される項
目として、不純物が重要なファクターとなる。例えば、
ＵやＴｈなどの放射線元素は、ＭＯＳ素子の信頼性に悪
影響を及ぼすことや、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ金属は、
ＭＯＳ素子の界面特性の劣化を引き起こす要因として挙
げられている。

【０００９】前記ＴｉＡｌＮ製拡散防止層の形成方法と
しては、Ｔｉ−Ａｌ合金製のスパッタリングターゲット
を使用し、ＡｒとＮ_２の混合ガスを用いた反応性スパッ
タ法を用いることが一般的である。

【００１０】この反応性スパッタ法で使用されているＴ
ｉ−Ａｌ合金製スパッタリングターゲットは、前述した
組成や不純物の影響などを考慮し、以下のような工程を
経て製造されている。すなわち、溶解法を用いて所定組
成のインゴットを作製した後に、ターゲットに要求され
る微細結晶粒径化を満足させるために、適宜熱処理を含
む鍛造や圧延などの熱間塑性加工を施してスパッタリン
グターゲットとする製造方法が一般的である。

【００１１】しかしながら、Ａｌ含有量が３０〜６０ａ
ｔ％であるターゲットの組成範囲では、高硬度な金属間
化合物であるＴｉ_３ＡｌやＴｉＡｌ_３などが析出し易
く、ターゲット材の塑性加工が困難になるという問題が
発生する。

【００１２】一方、不純物によるターゲットの汚染を防
止する観点から、所定のターゲットサイズに合わせたル
ツボを用意し、不純物を遮断した状態で溶解インゴット
を調製し、このインゴットをスライスすることにより、
所定サイズのターゲットを作製することも可能である。

【００１３】しかしながら、上記溶解法により調製した
インゴットから成るターゲットの結晶粒径は数ｍｍと粗
大であり、かつその結晶粒径のばらつきも極めて大き
い。この結晶粒径の大小は、スパッタリング時における
パーティクルやダストの発生に大きく影響を及ぼすこと
が既に知られており、ＤＲＡＭやＴＦＴ素子などの形成
時に欠陥を引き起こす大きな要因となり、半導体デバイ
スの製造歩留りを低下させる問題点がある。また、配線
膜中に取り込まれたダストやパーティクルは、エレクト
ロマイグレーションやストレスマイグレーションの発生
原因ともなる。

【００１４】また、ターゲットの結晶粒径のばらつき
は、スパッタして得られる薄膜の膜厚均一性に悪影響を
及ぼすことが知られている。これらの観点から判断する
と、上記のような、溶解法によりインゴットを調製した
後に熱間塑性加工を実施し、さらに再結晶化処理を実施
してターゲットを製造する手法は好適なものではない。

【００１５】一方、ターゲットの粒径を適正にする観点
から、焼結法に基づく製造方法も広く採用されている。
この製造方法は、ターゲットサイズに制約される溶解法
を用いたプロセスに比べると、ターゲットサイズによる
制約は少なく、またターゲット組成を均一化する上で好
適な方法である。

【００１６】しかしながら、不純物の観点から考慮する
と、原料粉末混合体の作製時に、数百〜数千ｐｐｍ程度
の高濃度の不純物元素による汚染があり、また原料粉末
の表面積が極めて大きいため、不純物ガス成分が多量に
吸着されてターゲットに混入する問題点がある。このよ
うな原料粉末を使用し焼結を実施してターゲットを調製
しても、ガス成分や他の不純物成分の低減化が不可能で
あり、ターゲットの高純度化には不適である。

【００１７】また、ターゲット組織内のＴｉ成分および
Ａｌ成分の分散状態も膜特性に大きな影響を及ぼす。こ
れは、ＴｉとＡｌとの融点（Ｔｉ：１６７５℃、Ａｌ：
６６０℃）の差に起因するものであり、Ｔｉ成分および
Ａｌ成分の偏析を生じているターゲットを用いてスパッ
タリングを行うと、膜の耐熱性および耐酸化性が部分的
に劣化してしまう問題点もあった。その結果、電子デバ
イスの特性不良や耐久性および信頼性が低下するという
不具合を招き、また半導体製品の製造歩留りが大幅に低
下するなどの深刻な問題が生起している。

【００１８】本発明は上記従来の課題を解決するために
成されたものであり、特に半導体装置の電極や配線材料
としての薄膜をスパッタリングによって形成する場合
に、スパッタ操作中におけるパーティクルやダストの発
生を効果的に低減でき、異常放電を抑制して安定的に成
膜操作を継続することが可能であり、さらに構成成分が
極めて均一に分散しており、耐酸化性や厚さ等の特性均
一性（面内均一性）に優れた配線膜等を効率的に形成す
ることが可能であり、半導体装置の耐酸化性を向上させ
て耐久性を高めると共に製品歩留まりを大幅に向上させ
ることが可能なスパッタリングターゲットおよびその製
造方法を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するため、特に高純度のＴｉ−Ａｌ合金系スパッタ
リングターゲットを対象として種々の検討を重ねた結
果、以下のような知見を得た。すなわち、真空溶解法に
て調製した母合金を回転電極法により所定粒径の合金粉
末とし、これを焼結したときに、偏析が少なく構成成分
が均一に分散し、パーティクルや異常放電の発生が少な
いターゲットが初めて得られ、このターゲットを使用し
てスパッタリングを実施したときに、耐酸化性、密着
性、膜厚等の面内均一性が優れた配線膜等を効率的に形
成できるという知見を得た。本発明は上記知見に基づい
て完成されたものである。

【００２０】すなわち、本発明に係るスパッタリングタ
ーゲットは、アルミニウム（Ａｌ）を５〜６０原子％含
有し、残部成分が実質的にチタン（Ｔｉ）から成るスパ
ッタリングターゲットにおいて、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｓｅｒ）
解析によるＡｌのマッピングを実施した場合に、２００
μｍ四方の測定領域内で測定感度のカウント数が４００
以上である連なった部分を囲む最小円の直径が２μｍ以
上であるＡｌ偏析部の存在数が上記測定領域内で５個以
下であることを特徴とする。

【００２１】また、上記スパッタリングターゲットにお
いて、前記ＥＰＭＡ解析によるチタンのマッピングを実
施した場合に、２００μｍ四方の測定領域内で測定感度
のカウント数が３５００以上である連なった部分を囲む
最小円の直径が２μｍ以上であるＴｉ偏析部の存在数が
上記測定領域内で５個以下であることが好ましい。

【００２２】さらに、上記スパッタリングターゲットに
おいて、前記ＥＰＭＡ解析によるＡｌのマッピングを実
施した場合に、２００μｍ四方の測定領域を等面積に４
分割した各分割領域で、それぞれ測定感度のカウント数
が４００以上であるＡｌ偏析部の面積比率を測定したと
きに、各分割領域での面積比率のばらつきが３０％以内
であることが好ましい。

【００２３】また、上記スパッタリングターゲットにお
いて、前記ＥＰＭＡ解析によるＴｉのマッピングを実施
した場合に、２００μｍ四方の測定領域を等面積に４分
割した各分割領域で、それぞれ測定感度のカウント数が
４７００以上であるＴｉ偏析部の面積比率を測定したと
きに、各分割領域での面積比率のばらつきが３０％以内
であることが好ましい。

【００２４】さらに、上記スパッタリングターゲットに
おいて、前記Ａｌ偏析部の最大径がφ３０μｍ以下であ
ることが好ましく、さらに前記Ｔｉ偏析部の最大径がφ
３０μｍ以下であることが好ましい。

【００２５】また本発明に係るスパッタリングターゲッ
トの製造方法は、アルミニウムを５〜６０原子％含有
し、残部成分が実質的にチタンから成るスパッタリング
ターゲットであり、ＥＰＭＡ解析によるＡｌのマッピン
グを実施した場合に、２００μｍ四方の測定領域内で測
定感度のカウント数が４００以上である連なった部分を
囲む最小円の直径が２μｍ以上であるＡｌ偏析部が上記
測定領域内に５個以下存在するスパッタリングターゲッ
トの製造方法において、アルミニウム含有量が５〜６０
原子％となるようにアルミニウム材とチタン材とを配合
して原料体を調製する工程と、上記原料体を真空溶解法
により融解し凝固せしめて、Ｔｉ−Ａｌ母合金を調製す
る工程と、調製したＴｉ−Ａｌ母合金を回転電極法によ
り融解分散せしめることによりアルミニウムを５〜６０
ａｔ％含有した粒径５００μｍ以下のＴｉ−Ａｌ合金粉
末を調製する工程と、得られたＴｉ−Ａｌ合金粉末を成
形焼結してＴｉ−Ａｌ合金焼結体を作製し、スパッタリ
ングターゲットとする工程とを備えることを特徴とす
る。

【００２６】また、上記スパッタリングターゲットの製
造方法において、前記真空溶解法が真空アーク溶解法、
コールドクルーシブル溶解法および電子ビーム溶解法
（ＥＢ溶解法）のいずれかであることが好ましい。

【００２７】さらに、上記スパッタリングターゲットの
製造方法において、前記焼結がホットプレス（ＨＰ）焼
結法、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）法およびプラズマ放
電焼結法のいずれかの焼結法に基づいて実施されること
が好ましい。

【００２８】本発明に係るスパッタリングターゲット
は、特に、Ｔｉ、Ａｌの分散性に着目したものであり、
その分散性の良否を規定する尺度として、ターゲット組
織のＥＰＭＡによるカラーマッピング結果を用いてい
る。

【００２９】ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ
Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｓｅｒ：Ｘ線マイクロアナラ
イザー）は、下記の測定原理のもとに偏析成分の定量や
非金属介在物の同定手段として広く使用されている。す
なわち、物質表面に高速電子線束を照射すると各種の放
射線が放出され、この中の特性Ｘ線は照射された物質固
有のもので、その波長を測定して数μｍ程度の微小部分
に存在する元素の定量分析を行うものである。

【００３０】そして、本発明のスパッタリングターゲッ
トは、アルミニウム（Ａｌ）を５〜６０原子％（ａｔ
％）含有し、残部成分が実質的にチタン（Ｔｉ）から成
る。Ａｌ含有量が５原子％（ａｔ％）未満の場合には、
このターゲットをスパッタリングして得られる膜の耐酸
化性を向上させることが困難である。一方、Ａｌ含有量
が６０原子％（ａｔ％）を超える場合には、このターゲ
ットをスパッタリングして得られる薄膜の耐酸化性が逆
に劣化すると共に、拡散防止層として使用した場合にＯ
_２やその他の可動イオンなどが簡単に薄膜を通り抜けて
しまい、バリアメタル層としての機能が損なわれる。

【００３１】また、Ａｌの分散性に関して、ターゲット
表面組織に対してＥＰＭＡ解析によるＡｌのマッピング
を実施した場合に、２００μｍ四方の測定領域内で測定
感度のカウント数が４００以上である連なった部分を囲
む最小円の直径が２μｍ以上であるＡｌ偏析部の存在数
は上記測定領域内で５個以下と規定される。

【００３２】具体的には、ＥＰＭＡ装置（ＪＥＯＬ製Ｊ
ＸＡ−８６００Ｍ）を使用した解析によるＡｌのマッピ
ング結果において、上記のように定義されたＡｌ偏析部
の存在数が上記測定領域内で５個以下とされる。

【００３３】上記測定領域内でのＡｌ偏析部の存在数が
５個を超えると、均一な膜特性が得られなくなる。その
ため、Ａｌ偏析部の存在数は５個以下と規定されるが、
３個以下が好ましく、さらには２個以下が望ましい。

【００３４】また、Ｔｉの分散性に関して、前記ＥＰＭ
Ａ解析によるチタン（Ｔｉ）のマッピングを実施した場
合に、２００μｍ四方の測定領域内で測定感度のカウン
ト数が３５００以上である連なった部分を囲む最小円の
直径が２μｍ以上であるＴｉ偏析部の存在数が上記測定
領域内で５個以下であることが好ましい。

【００３５】Ａｌ偏析部と同様に、上記測定領域内での
Ｔｉ偏析部の存在数が５個を超えると、均一な膜特性が
得られなくなる。そのため、Ｔｉ偏析部の存在数は５個
以下と規定されるが、３個以下が好ましく、さらには２
個以下が望ましい。

【００３６】さらに、前記ＥＰＭＡ解析によるＡｌまた
はＴｉのマッピングを実施した場合に、２００μｍ四方
の測定領域を等面積に４分割した各分割領域で、それぞ
れ測定感度のカウント数が４００以上であるＡｌ偏析部
の面積比率または測定感度のカウント数が４７００以上
であるＴｉ偏析部の面積比率をそれぞれ測定したとき
に、各分割領域での各面積比率のばらつきが３０％以内
であることが好ましい。

【００３７】上記Ａｌ偏析部またはＴｉ偏析部のばらつ
きは、４分割した各分割領域における面積比率の最大値
と最小値とから下記（１）式で算出される。

【００３８】

【数１】 上記偏析部のばらつきの値が３０％を超えると、上記同
様に均一な膜特性を得ることが出来なくなり、薄膜を使
用した半導体製品の製造歩留りを低下させてしまう。特
に、薄膜の面内均一性を実現し大口径のウエハー上にお
いても均一な薄膜を形成するためには、上記偏析部のば
らつきが１５％以下であることが、さらに好ましい。

【００３９】さらに、上記スパッタリングターゲットに
おいて、前記Ａｌ偏析部の最大径が３０μｍ以下である
ことが好ましく、さらに前記Ｔｉ偏析部の最大径が３０
μｍ以下であることが好ましい。

【００４０】Ａｌ偏析部またはＴｉ偏析部の最大径を、
好ましくは３０μｍ以下と規定した理由は、最大径が３
０μｍを超えるような粗大な偏析部が存在すると、均一
な膜特性が得られにくい一方、偏析部の最大径が３０μ
ｍ以下である場合は、膜特性に対して大きな影響を与え
なかったためである。

【００４１】なお、本発明のターゲットでは、チタン
（Ｔｉ）を主成分とする組成が多く採用されるが、チタ
ンはターゲット組織中では主にＴｉ_３Ａｌという化合物
相を形成しており、ＥＰＭＡでのマッピングを実施して
も、Ｔｉ単独で存在する状態を検出する感度は低い。し
たがって、Ａｌ成分についてマッピングを実施した結果
からＴｉの分散状態を推定することも可能である。

【００４２】いずれにしても、上記のようにＡｌまたは
Ｔｉ成分の偏析部が存在するターゲットを用いて成膜を
実施すると、薄膜の耐熱性および耐酸化性が劣化すると
言う問題点が顕著になる。したがって、Ｔｉ偏析部の面
積比率のばらつきに関しても、Ａｌ同様に３０％以下で
あることが好ましく、１５％以下であると更に好まし
い。

【００４３】本発明のＴｉ−Ａｌ合金製スパッタリング
ターゲットの製造方法は、特定の原料組成、純度、粒径
および塑性加工条件・熱処理条件を満足させる以外は、
特に限定されるものではなく、例えば以下のようなプロ
セスで遂行される。

【００４４】まず、純度４Ｎ（９９．９９％）程度の針
状チタンを電子ビーム（ＥＢ）溶解する。この時、ＥＢ
溶解チャンバー内の真空度を１×１０^−５Ｐａに保持し
て、更に最低３回以上の溶解操作を繰り返して実施して
精製することにより、高純度Ｔｉ材を調製する。

【００４５】なお、上記溶解操作を真空度が１×１０
^−２Ｐａを超えるチャンバー内で実施しても、不純物の
除去効果および脱ガス効果が十分に得られず、ターゲッ
トに残留ガス成分や不純物が多く含有されることにな
り、スパッタリング時に発生するパーティクル量が増大
すると共に、膜特性も低下してしまう。したがって、溶
解時の真空度は１×１０^−２Ｐａ以下とされるが、１×
１０^−３Ｐａ以下と可及的に高真空であることが望まし
い。

【００４６】一方、Ａｌについても、純度４Ｎ以上であ
ればそのまま使用可能であるが、原料が低純度である場
合には、ゾーンリファイニング法を用いて精製操作を最
低３回以上繰り返して、純度４Ｎ〜５Ｎの高純度Ａｌ材
料を得る。

【００４７】次に、上記のように調製したＴｉ材とＡｌ
材と所定比率で配合し、得られた原料体に電子ビーム融
解法や真空アーク溶解、コールドクルーシブル溶解法な
どの真空溶解法を適用して溶解凝固せしめてＴｉ−Ａｌ
母合金を作製する。

【００４８】さらに、得られた母合金について、回転電
極法（Ｐｌａｓｍａ Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｄｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ：Ｐ−ＲＥＰ）を用いて溶融分
散処理することにより、Ａｌ成分を５〜６０ａｔ％の割
合で含有した粒径５００μｍ以下のＴｉ−Ａｌ合金粉末
を作製する。

【００４９】このとき、上記Ｔｉ−Ａｌ合金粉末の粒径
が５００μｍを超えるように粗大に成ると、焼結条件を
広範囲に変化させても、９９％以上の所定の高密度を有
するターゲット焼結体が得られない。また、構成成分と
してのＡｌやＴｉの偏析量が増加すると共に、ターゲッ
ト全体として偏析部の面積比率のばらつきも大きくな
る。

【００５０】次に、上記のように作製したＴｉ−Ａｌ合
金粉末を、１×１０^−２Ｐａ以下の真空中において温度
１０００〜１５００℃で３時間以上加熱したり、圧力１
９．６ＭＰａ以上で加圧ホットプレス焼結したり、また
は熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を実施したり、もし
くはプラズマ放電焼結を実施することにより、Ｔｉ−Ａ
ｌ合金焼結体を作製する。

【００５１】上記焼結過程において、１０００℃未満の
温度で処理した場合、または３時間未満の条件で加熱処
理した場合には、低密度で、かつ、ガス成分を多量に含
有した焼結体しか得られず、スパッタリングにより得ら
れる膜特性が低下する。一方、温度が１５００℃以上の
焼結条件で処理すると、ターゲット組織の結晶粒が異常
に成長して焼結体の平均結晶粒径を粗大化させ、かつ、
そのばらつきも大きくなる。

【００５２】このようにして得たＴｉ−Ａｌ合金焼結体
を所定寸法に機械加工することにより、本発明に係るス
パッタリングターゲットが得られる。

【００５３】上記構成に係る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、真空溶解法にて調製した
母合金を回転電極法により所定粒径の合金粉末とし、こ
れを焼結してターゲットが形成されているため、偏析が
少なく構成成分が均一に分散し、パーティクルや異常放
電の発生が少ないターゲットが得られる。また、このタ
ーゲットを使用してスパッタリングを実施したときに、
耐酸化性、密着性、膜厚等の面内均一性が優れた配線膜
等を効率的に形成できる。

【００５４】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態および効果
について、以下の実施例および比較例を参照してより具
体的に説明する。

【００５５】

【実施例１】まず、純度４Ｎ５（９９．９９５％）のＴ
ｉ材と純度４Ｎ（９９．９９％）のＡｌ材を準備し、Ｔ
ｉ−３０ａｔ％Ａｌの配合組成となるよう計量し混合し
た。そのＴｉ材とＡｌ材との混合体を真空アーク溶解装
置にセットし、装置のチャンバー内を５．０×１０^−３
Ｐａまで排気した後に、アーク溶解を行い、直径８０ｍ
ｍ×長さ１００ｍｍのインゴットを作製した。

【００５６】得られたインゴットを機械加工して直径７
０ｍｍ×長さ１００ｍｍの電極材とし、得られた電極材
を用いて、１２０００ｒｐｍの回転数でプラズマ回転電
極法（Ｐ−ＲＥＰ）に基づく溶融分散処理を実施し、Ｔ
ｉ−Ａｌ合金粉末を作製した。得られたＴｉ−Ａｌ合金
粉末の平均粒径は１００μｍであった。その合金粉末を
直径１３０ｍｍのカーボンモールドに充填した後に、加
圧ホットプレス装置に装填し、真空中で１０℃／ｍｉｎ
の昇温速度で温度１２００℃まで加熱した後に、圧力２
４．５ＭＰａの条件で５時間焼結した。

【００５７】得られた焼結体を機械加工して、直径１２
７ｍｍ×厚さ５ｍｍの円盤状に成形し、この円盤状の焼
結体に対して、ＥＰＭＡ装置（ＪＥＯＬ製ＪＸＡ−８６
００Ｍ）を用いて解析を行い、２００μｍ四方の測定領
域におけるＴｉ成分およびＡｌ成分のカラーマッピング
を得た。その結果、測定感度のカウント数が３５００以
上である連なった部分を囲む最小円の直径が２μｍ以上
であるＴｉ偏析部の存在個数は３個であり、Ｔｉ偏析部
の最大径は１０μｍであった。

【００５８】同様にして、Ａｌに関しては、測定感度の
カウント数が４００以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が２μｍ以上であるＡｌ偏析部の存在個数は１
個であり、Ａｌ偏析部の最大径は８μｍであった。

【００５９】また、その２００μｍ四方の測定領域を４
分割し、ＴｉおよびＡｌのそれぞれの成分について、偏
析部の面積比率を測定し、そのばらつきを、前記［（最
大値−最小値）／（最大値＋最小値）］×１００（％）
で示す（１）式で算出した。その結果、Ｔｉ偏析部の面
積比率のばらつきは３％である一方、Ａｌ偏析部の面積
比率のばらつき５％であった。以上の事実から、ターゲ
ットの構成成分の偏析は十分に抑制されていることが判
明した。

【００６０】このように調製したＴｉ−Ａｌ焼結体とＡ
ｌバッキングプレートとを、ソルダー接合法により一体
に接合し、実施例１に係るＴｉ−Ａｌ製スパッタリング
ターゲットを得た。

【００６１】このようにして得たＴｉＡｌスパッタリン
グターゲットを用いて、表面を熱酸化させた８−インチ
Ｓｉウエハー基板上に、マグネトロンスパッタリング装
置（ＵＬＶＡＣ：ＳＨ−５５０）を用いて、基板−ター
ゲット間距離＝１５０ｍｍ、背圧：１×１０^−５Ｐａ、
出力ＤＣ：２ｋＷ、Ａｒ流量：１０ｓｃｃｍ、Ｎ_２ガス
流量：２０ｓｃｃｍ、スパッタ時間：１０ｍｉｎの条件
下で、膜厚１０００ÅのＴｉＡｌＮ膜のスパッタリング
を行い、薄膜中に混入した直径０．２μｍ以上のパーテ
ィクル数を測定した。なお、パーティクルについては、
パーティクル測定器（ＷＭ３）を使用した。

【００６２】また、ウエハー全体に形成した薄膜の面内
均一性を評価するために、図１に示す１７箇所の部位よ
り、薄膜サンプルを採取した。すなわち、円形状の薄膜
の中心部（部位１）と、中心部を通り円周を均等に分割
した４本の直線上の中心から外周部に向かって半径の９
０％の位置（部位２〜９）および中心から半径の５０％
の位置（部位１０〜１７）の合計１７箇所を薄膜サンプ
ルの採取位置とした。

【００６３】そして、各薄膜サンプルについて、膜厚測
定装置（Ａｌｐｈａ−Ｓｔｅｐ２００）を用いて膜厚を
測定し、その膜厚のばらつきを、前記偏析部のばらつき
と同様に［（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）×
１００（％）］で示す（１）式で算出することにより、
膜厚の面内均一性を評価した。

【００６４】その結果、直径０．２μｍ以上のパーティ
クルの混入数は８ｐ／ｗであり、膜厚のばらつきは１０
％であり、高品質の薄膜を安定的に形成することが実現
できた。

【００６５】さらに、形成したＴｉＡｌＮ膜の耐酸化性
を評価するために、さらにＷ膜を形成し加熱処理後にお
ける酸化物の生成量を下記のように調査した。すなわ
ち、同様のスパッタ装置にＷターゲットを装着し、基板
−ターゲット間距離＝１５０ｍｍ、背圧：１×１０^−５
Ｐａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ圧力：０．５Ｐａ、スパ
ッタ時間：５ｍｉｎの条件下で、ＴｉＡｌＮ膜の上にＷ
膜を１０００Å成膜した。その後、成膜したウエハー
を、真空度：１×１０^−２Ｐａ、温度：６００℃で３時
間の真空熱処理を施した後に、理学機器のＸ線回折装置
でプロファイル計測を行い、Ｗの酸化物の形成状態をＸ
線強度に基づいて調査することによって、耐酸化性を評
価した。その結果、Ｗ酸化物のＸ線ピーク強度は０であ
り、十分に耐酸化性も得られていることが確認できた。

【００６６】

【実施例２】純度４Ｎ５（９９．９９５％）のＴｉ材と
純度４ＮのＡｌ材とを準備し、Ｔｉ−４０ａｔ％Ａｌの
配合組成となるよう計量した。そのＴｉ材およびＡｌ材
をコールドクルーシブル溶解装置にセットし、７×１０
^−３Ｐａの真空度が得られるまで装置内を排気した後
に、溶解処理を実施し、直径８０ｍｍ×長さ１００ｍｍ
のインゴットを作製した。得られたインゴットを機械加
工して直径７０ｍｍ×長さ１００ｍｍの電極材とし、得
られた電極材を用いて、１００００ｒｐｍの回転数でプ
ラズマ回転電極法（Ｐ−ＲＥＰ）に基づく溶解分散処理
を実施し、Ｔｉ−Ａｌ合金粉末を作製した。合金粉末の
平均粒径は２００μｍであった。その合金粉末を、直径
１３０ｍｍのカーボンモールドに充填して、加圧ホット
プレス装置に配置し、真空中で１０℃／ｍｉｎの昇温速
度で温度１３００℃まで加熱した後に、２４．５ＭＰａ
の圧力条件下で４時間焼結した。

【００６７】得られた焼結体を機械加工して直径１２７
ｍｍ×厚さ５ｍｍの円盤状に成形した後に、前記同様の
ＥＰＭＡ装置を用いて解析を行い、２００μｍ四方の測
定領域内におけるＴｉおよびＡｌ成分のカラーマッピン
グを得た。

【００６８】その結果、測定感度のカウント数が３５０
０以上である連なった部分を囲む最小円の直径が２μｍ
以上であるＴｉ偏析部の存在個数は２個であり、Ｔｉ偏
析部の最大径は１８μｍであった。

【００６９】同様にして、Ａｌに関しては、測定感度の
カウント数が４００以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が２μｍ以上であるＡｌ偏析部の存在個数は２
個であり、Ａｌ偏析部の最大径は２７μｍであった。

【００７０】また、上記測定領域を４分割し、Ｔｉ偏析
部およびＡｌ偏析部のそれぞれの面積比率を測定し、そ
のばらつきを前記（１）式に基づいて算出した。その結
果、Ｔｉ偏析部の面積比率のばらつきは１０％であり、
Ａｌ偏析部の面積比率のばらつきは１９％であった。以
上の事実から、ターゲットの構成成分の偏析は十分に抑
制されていることが判明した。

【００７１】このように調製したＴｉ−Ａｌ焼結体とＡ
ｌバッキングプレートとを、ソルダー接合法により一体
に接合し、実施例２に係るＴｉ−Ａｌ製スパッタリング
ターゲットを得た。

【００７２】このようにして得たＴｉ−Ａｌスパッタリ
ングターゲットを用いて、表面を熱酸化させたＳｉウエ
ハー上に、前記同様のマグネトロンスパッタリング装置
を用いて、基板−ターゲット間距離＝１５０ｍｍ、背
圧：１×１０^−５Ｐａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ流量：
１０ｓｃｃｍ、Ｎ_２ガス流量：２０ｓｃｃｍ、スパッタ
時間：１０ｍｉｎの条件下で、膜厚１０００ÅのＴｉＡ
ｌＮ膜のスパッタリングを行い、直径が０．２μｍ以上
のパーティクルの混入数を調査した。

【００７３】また、図１に示す１７箇所の部位より、薄
膜サンプルを採取し、膜厚測定装置を用いて膜厚を測定
し、その膜厚のばらつきを、前記［（最大値−最小値）
／（最大値＋最小値）×１００（％）］で示す（１）式
に基づいて算出し、膜厚の面内均一性を評価した。その
結果、直径が０．２μｍ以上のパーティクルの混入数は
１４ｐ／ｗであり、膜厚のばらつきは８％であり、安定
的な成膜操作が実現できた。

【００７４】さらに、同様のスパッタ装置にＷターゲッ
トを装着し、基板−ターゲット間距離＝１５０ｍｍ、背
圧：１×１０^−５Ｐａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ圧力：
０．５Ｐａ、スパッタ時間：５ｍｉｎの条件下で、Ｔｉ
ＡｌＮ膜の上にＷ膜を１０００Å成膜した。その後、成
膜したウエハーを、真空度：１×１０^−２Ｐａ、温度６
００℃で３時間の真空熱処理を施した後に、理学機器の
Ｘ線回折装置でプロファイル計測を行い、Ｗの酸化物が
形成されているかどうかを調査することによって、薄膜
の耐酸化性を評価した。その結果、Ｗ酸化物のピーク強
度は１００であり、多少酸化しているものの、デバイス
特性に影響がない程度であることが確認できた。

【００７５】

【実施例３】純度４Ｎ５のＴｉ材と純度４ＮのＡｌ材と
を準備し、Ｔｉ−３６ａｔ％Ａｌの配合組成になるよう
計量した。そのＴｉ材とＡｌ材とをアーク溶解装置にセ
ットし、装置内を５．０×１０^−３Ｐａまで排気した後
に、溶解操作を実施し、直径８０ｍｍ×長さ１００ｍｍ
のインゴットを作製した。得られたインゴットを機械加
工して、直径７０ｍｍ×長さ１００ｍｍの電極材とし、
得られた電極材を用いて、１１０００ｒｐｍの回転数で
プラズマ回転電極法（Ｐ−ＲＥＰ）による溶解分散処理
を実施して、Ｔｉ−Ａｌ合金粉末を作製した。合金粉末
の平均粒径は１５０μｍであった。その合金粉末を直径
１３０ｍｍのカーボンモールドに充填して、加圧ホット
プレス装置を用いて真空中で１０℃／ｍｉｎの昇温速度
で温度１２５０℃まで加熱し、圧力２４．５ＭＰａの条
件下で５時間焼結した。

【００７６】得られた焼結体を機械加工して直径１２７
ｍｍ×厚さ５ｍｍの円盤状に成形し、前記と同様のＥＰ
ＭＡ装置を用いて解析を行い、２００μｍ四方の測定領
域内におけるＴｉおよびＡｌ成分のカラーマッピングを
得た。その結果、測定感度のカウント数が３５００以上
である連なった部分を囲む最小円の直径が２μｍ以上で
あるＴｉ偏析部の存在個数は５個であり、Ｔｉ偏析部の
最大径は２１μｍであった。

【００７７】同様にして、Ａｌに関しては、測定感度の
カウント数が４００以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が２μｍ以上であるＡｌ偏析部の存在個数は３
個であり、Ａｌ偏析部の最大径は１０μｍであった。

【００７８】また、その測定領域を４分割し、Ｔｉ、Ａ
ｌそれぞれの偏析部の面積比率を測定し、そのばらつき
を、前記［（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）×
１００（％）］で示す（１）式に基づいて算出した。そ
の結果、Ｔｉ偏析部の面積比率のばらつきは１７％であ
り、Ａｌ偏析部の面積比率のばらつきは１０％であっ
た。以上の事実から、ターゲットの構成成分の偏析は十
分に抑制されていることが判明した。

【００７９】このように調製したＴｉ−Ａｌ焼結体とＡ
ｌバッキングプレートとを、ソルダー接合法により一体
に接合し、実施例３に係るＴｉ−Ａｌ製スパッタリング
ターゲットを得た。

【００８０】このようにして得たＴｉ−Ａｌスパッタリ
ングターゲットを用いて、表面を熱酸化させたＳｉウエ
ハー上に、前記同様のマグネトロンスパッタリング装置
を用いて、基板−ターゲット間距離＝１５０ｍｍ、背
圧：１×１０^−５Ｐａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ流量：
１０ｓｃｃｍ、Ｎ_２ガス流量：２０ｓｃｃｍ、スパッタ
時間：１０ｍｉｎの条件下で、膜厚１０００ÅのＴｉＡ
ｌＮ膜のスパッタリングを行い、直径が０．２μｍ以上
のパーティクルの混入数を調査した。

【００８１】また、図１に示す１７箇所の部位より、薄
膜サンプルを採取し、膜厚測定装置を用いて膜厚を測定
し、その膜厚のばらつきを、前記［（最大値−最小値）
／（最大値＋最小値）×１００（％）］で示す（１）式
に基づいて算出し、膜厚の面内均一性を評価した。その
結果、直径が０．２μｍ以上のパーティクルの混入数は
１８ｐ／ｗであり、膜厚のばらつきは１８％であり、安
定的な成膜操作が実現できた。

【００８２】さらに、同様のスパッタ装置にＷターゲッ
トを装着し、基板−ターゲット間距離＝１５０ｍｍ、背
圧：１×１０^−５Ｐａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ圧力：
０．５Ｐａ、スパッタ時間：５ｍｉｎの条件下で、Ｔｉ
ＡｌＮ膜の上にＷ膜を１０００Å成膜した。その後、成
膜したウエハーを、真空度：１×１０^−２Ｐａ、温度６
００℃で３時間の真空熱処理を施した後に、理学機器の
Ｘ線回折装置でプロファイル計測を行い、Ｗの酸化物が
形成されているかどうかを調査することによって、薄膜
の耐酸化性を評価した。その結果、Ｗ酸化物のピーク強
度は２０であり、十分に耐酸化性が得られていることが
確認できた。

【００８３】

【比較例１】比較例用ターゲット材として、純度４Ｎ５
のＴｉ材と純度４ＮのＡｌ材とを準備し、Ｔｉ−３０ａ
ｔ％Ａｌの配合組成となるよう計量した。そのＴｉ材お
よびＡｌ材を真空アーク溶解装置にセットし、装置内を
５×１０^−３Ｐａまで排気した後にアーク溶解処理を実
施し、直径８０ｍｍ×長さ１００ｍｍのインゴットを作
製した。得られたインゴットを機械加工して直径７０ｍ
ｍ×長さ１００ｍｍの電極材とし、得られた電極材を用
いて、６０００ｒｐｍの回転数でプラズマ回転電極法
（Ｐ−ＲＥＰ）に基づく溶融分散処理を実施し、Ｔｉ−
Ａｌ合金粉末を作製した。合金粉末の平均粒径は６００
μｍであった。その合金粉末を直径１３０ｍｍのカーボ
ンモールドに充填し、真空中において昇温速度：１０℃
／ｍｉｎで温度１２５０℃まで加熱し、圧力２４．５Ｍ
Ｐａの条件下で、加圧ホットプレス装置を用いて４時間
焼結した。

【００８４】得られた焼結体を機械加工して直径１２７
ｍｍ×厚さ５ｍｍの円盤状に成形した後に、ＥＰＭＡ装
置（ＪＥＯＬ製ＪＸＡ−８６００Ｍ）を用いて解析を行
い、２００μｍ四方の測定領域内におけるＴｉおよびＡ
ｌ成分のカラーマッピングを得た。その結果、測定感度
のカウント数が３５００以上である連なった部分を囲む
最小円の直径が２μｍ以上であるＴｉ偏析部の存在個数
は４個であり、Ｔｉ偏析部の最大径は９μｍであった。

【００８５】同様にして、Ａｌに関しては、測定感度の
カウント数が４００以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が２μｍ以上であるＡｌ偏析部の存在個数は６
個であり、Ａｌ偏析部の最大径は１２μｍであった。

【００８６】また、その測定領域を４分割し、Ｔｉおよ
びＡｌ成分について、それぞれの偏析部の面積比率を測
定し、そのばらつきを、前記［（最大値−最小値）／
（最大値＋最小値）×１００（％）］で示す（１）式で
算出した。その結果、Ｔｉ偏析部の面積比率のばらつき
は１９％であり、Ａｌ偏析部の面積比率のばらつきは１
０％であった。以上の事実から、ターゲットの構成成分
の偏析は十分に抑制されていることが判明した。

【００８７】このように調製したＴｉ−Ａｌ焼結体とＡ
ｌバッキングプレートとを、ソルダー接合法により一体
に接合し、比較例１に係るＴｉ−Ａｌ製スパッタリング
ターゲットを得た。

【００８８】このようにして得たＴｉＡｌスパッタリン
グターゲットを用いて、実施例１と同様に、表面を熱酸
化させたＳｉウエハー上に、マグネトロンスパッタリン
グ装置（ＵＬＶＡＣ：ＳＨ−５５０）を用いて、基板−
ターゲット間距離＝１５０ｍｍ、背圧：１×１０^−５Ｐ
ａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ流量：１０ｓｃｃｍ、Ｎ _２
ガス流量：２０ｓｃｃｍ、スパッタ時間：１０ｍｉｎの
条件下で、膜厚１０００ÅのＴｉＡｌＮ膜のスパッタリ
ングを行い、直径が０．２μｍ以上のパーティクル混入
数を調査した。

【００８９】また、図１に示す１７箇所の部位より、薄
膜サンプルを採取し、膜厚測定装置（Ａｌｐｈａ−Ｓｔ
ｅｐ２００）を用いて膜厚を測定し、膜厚のばらつき
を、前記［（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）×
１００（％）］で示す（１）式で算出し、膜厚の面内均
一性を評価した。その結果、直径０．２μｍ以上のパー
ティクル混入数は８６ｐ／ｗであり、膜厚のばらつきは
４０％であった。この比較例１のターゲットにおいて
は、プラズマ回転電極法（Ｐ−ＲＥＰ）に基づく溶融分
散処理後におけるＴｉ−Ａｌ合金粉末の平均粒径は６０
０μｍと過大であったために、パーティクルの発生量が
多く、膜厚さのばらつきが大きくなる結果となった。

【００９０】さらに、同様のスパッタ装置にＷターゲッ
トをセットし、基板−ターゲット間距離＝１５０ｍｍ、
背圧：１×１０^−５Ｐａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ流
量：０．５Ｐａ、スパッタ時間：５ｍｉｎの条件下で、
ＴｉＡｌＮ膜の上にＷ膜を１０００Å成膜した。その
後、成膜したウエハーを、真空度：１×１０^−２Ｐａ、
温度６００℃で３時間の真空熱処理を実施した後に、理
学機器のＸ線回折装置でプロファイル計測を行い、Ｗの
酸化物が形成されているか否かを調査することによっ
て、耐酸化性を評価した。その結果、Ｗ酸化物のピーク
強度は５０であり、十分な耐酸化性が得られていること
が確認できた。

【００９１】

【比較例２】純度４Ｎ５のＴｉ材と純度４ＮのＡｌ材と
を準備し、Ｔｉ−１５ａｔ％Ａｌの配合組成となるよう
計量した。そのＴｉ材およびＡｌ材をコールドクルーシ
ブル溶解装置にセットし、装置内を６×１０^−１Ｐａの
真空度に達するまで排気した後に、溶解操作を実施し、
直径８０ｍｍ×長さ１００ｍｍのインゴットを作製し
た。得られたインゴットを機械加工して直径７０ｍｍ×
長さ１００ｍｍの電極材とし、得られた電極材を用い
て、８０００ｒｐｍの回転数でＰ−ＲＥＰによる処理を
実施してＴｉ−Ａｌ合金粉末を作製した。合金粉末の平
均粒径は３５０μｍであった。その合金粉末を直径１３
０ｍｍのカーボンモールドに充填して、真空中、１３０
０℃×５ｈｒ、昇温速度：１０℃／ｍｉｎ、圧力２４．
５ＭＰａの条件で、加圧ホットプレス装置を用いて焼結
した。

【００９２】得られた焼結体を機械加工して直径１２７
ｍｍ×厚さ５ｍｍの円盤状に成形し、実施例１と同様に
ＥＰＭＡ装置を用いて解析を行い、２００μｍ四方の測
定領域内のＴｉおよびＡｌ成分のカラーマッピングを得
た。その結果、測定感度のカウント数が３５００以上で
ある連なった部分を囲む最小円の直径が２μｍ以上であ
るＴｉ偏析部の存在個数は１２個であり、Ｔｉ偏析部の
最大径は４６μｍであった。

【００９３】同様にして、Ａｌに関しては、測定感度の
カウント数が４００以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が２μｍ以上であるＡｌ偏析部の存在個数は４
個であり、Ａｌ偏析部の最大径は４０μｍであった。

【００９４】また、その測定領域を４分割し、Ｔｉおよ
びＡｌ成分について、それぞれの偏析部の面積比率を測
定し、そのばらつきを前記（１）式に基づいて算出し
た。その結果、Ｔｉ偏析部の面積比率のばらつきは２０
％であり、Ａｌ偏析部の面積比率のばらつきは４８％で
あった。ＴｉとＡｌとの双方の成分について偏析が発生
する結果となった。

【００９５】このターゲット用焼結体とＡｌバッキング
プレートとを、ソルダー接合法を用いて一体に接合させ
ることにより、比較例２に係るＴｉ−Ａｌスパッタリン
グターゲットを得た。

【００９６】このようにして得たＴｉ−Ａｌスパッタリ
ングターゲットを用いて、表面を熱酸化させたＳｉウエ
ハー上に、前記同様のマグネトロンスパッタリング装置
を用いて、基板―ターゲット間距離＝１５０ｍｍ、背
圧：１×１０^−５Ｐａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ流量：
１０ｓｃｃｍ、Ｎ_２流量：２０ｓｃｃｍ、スパッタ時
間：１０ｍｉｎの条件下で、膜厚１０００ÅのＴｉＡｌ
Ｎ膜のスパッタリングを行い、直径０．２μｍ以上のパ
ーティクル混入数を調査した。

【００９７】また、図１に示す１７箇所の部位より、薄
膜サンプルを採取し、膜厚測定装置を用いて膜厚を測定
し、膜厚のばらつきを、前記（１）式に基づいて算出
し、膜厚の面内均一性を評価した。その結果、直径０．
２μｍ以上のパーティクルの混入数は３０ｐ／ｗであ
り、膜厚のばらつきは３５％であり、安定して成膜され
ているとは言いがたい結果であった。

【００９８】さらに、同様のスパッタ装置にＷターゲッ
トを装着し、基板−ターゲット間距離＝１５０ｍｍ、背
圧：１×１０^−５Ｐａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ流量：
０．５Ｐａ、スパッタ時間：５ｍｉｎの条件下で、Ｔｉ
ＡｌＮ膜の上にＷ膜を１０００Å成膜した。その後、成
膜したウエハーを、真空度：１×１０^−２Ｐａ、温度６
００℃で３時間の真空熱処理を実施し、理学機器のＸ線
回折装置でプロファイル計測を行い、Ｗの酸化物が形成
されているか否かを調査することによって、薄膜の耐酸
化性を評価した。その結果、Ｗ酸化物のピーク強度は１
０００であり、小さなピークを確認することができた。
すなわち、ＴｉＡｌＮ膜がバリア性を発揮せず、熱酸化
Ｓｉの酸素成分を透過させた結果となり、バリアメタル
層としての機能が発揮されないことが判明した。

【００９９】

【比較例３】純度４Ｎ５のＴｉ材と純度４ＮのＡｌ材と
を準備し、Ｔｉ−３ａｔ％Ａｌの配合組成となるよう計
量した。そのＴｉ材およびＡｌ材をアーク溶解装置にセ
ットし、装置内を５×１０^−３Ｐａまで排気した後に、
溶解処理を実施し、直径８０ｍｍ×長さ１００ｍｍのイ
ンゴットを作製した。得られたインゴットに対し、加工
率５０％に至るまで温度１０００℃で熱間鍛造を実施し
た後、さらに加工率８０％に至るまで温度１０００℃で
熱間クロス圧延を実施し、さらに温度９００℃で１時間
の再結晶化熱処理を実施することにより、Ｔｉ−Ａｌ合
金板を得た。なお、本比較例３では、Ａｌ組成が３０％
以下であることから、上記のような高い加工率を与える
塑性加工も可能であった。

【０１００】得られた圧延材を機械加工して直径１２７
ｍｍ×厚さ５ｍｍの円盤状に成形し、前記と同様にＥＰ
ＭＡ装置を用いて解析を行い、２００μｍ四方の測定領
域内のＴｉおよびＡｌ成分のカラーマッピングを得た。
その結果、測定感度のカウント数が３５００以上である
連なった部分を囲む最小円の直径が２μｍ以上であるＴ
ｉ偏析部の存在個数は３個であり、Ｔｉ偏析部の最大径
は７０μｍ以上であった。

【０１０１】同様にして、Ａｌに関しては、測定感度の
カウント数が４００以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が２μｍ以上であるＡｌ偏析部の存在個数は１
個であり、Ａｌ偏析部の最大径は５μｍであった。

【０１０２】また、上記測定領域を４分割し、Ｔｉおよ
びＡｌ成分についてそれぞれの偏析部の面積比率を測定
し、そのばらつきを前記（１）式で算出した。その結
果、Ｔｉ偏析部の面積比率のばらつきは５９％であり、
Ａｌ偏析部の面積比率のばらつきは１４％であった。こ
れは本比較例３のターゲットが、Ａｌ量に対してＴｉが
はるかに多い組成であるため、金属間化合物であるＴｉ
_３Ａｌの形成が僅かの小さい範囲でしか起こらず、Ｔｉ
成分が単独で存在するためである。

【０１０３】このターゲット用焼結体とＡｌバッキング
プレートとを、ソルダー接合法を用いて一体に接合させ
ることにより、比較例３に係るＴｉ−Ａｌスパッタリン
グターゲットを得た。

【０１０４】このようにして得たＴｉ−Ａｌスパッタリ
ングターゲットを用いて、表面を熱酸化させたＳｉウエ
ハー上に、前記同様のマグネトロンスパッタリング装置
を用いて、基板・ターゲット距離＝１５０ｍｍ、背圧：
１×１０^−５Ｐａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ流量：１０
ｓｃｃｍ、Ｎ_２流量：２０ｓｃｃｍ、スパッタ時間：１
０ｍｉｎの条件下で、膜厚１０００ÅのＴｉＡｌＮ膜の
スパッタリングを行い、直径０．２μｍ以上のパーティ
クル混入数を調査した。

【０１０５】また、図１に示す１７箇所の部位より、薄
膜サンプルを採取し、膜厚測定装置を用いて膜厚を測定
し、膜厚のばらつきを、前記（１）式で算出し、膜厚の
面内均一性を評価した。その結果、直径０．２μｍ以上
のパーティクルの混入数は４０ｐ／ｗであり、膜厚のば
らつきは５５％であり、安定的に成膜されている状態と
は言い難い結果となった。

【０１０６】さらに、同様のスパッタ装置にＷターゲッ
トをセットし、基板−ターゲット間距離＝１５０ｍｍ、
背圧：１×１０^−５Ｐａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ流
量：０．５Ｐａ、スパッタ時間：５ｍｉｎの条件下で、
ＴｉＡｌＮ膜の上にＷ膜を１０００Å成膜した。その
後、成膜したウエハーを、真空度：１×１０^−２Ｐａ、
温度６００℃で３時間の真空熱処理を実施し、理学機器
のＸ線回折装置でプロファイル計測を行い、Ｗの酸化物
が形成されているか否かを調査することによって、薄膜
の耐酸化性を評価した。その結果、Ｗ酸化物のピーク強
度は２１００であり、大きな回折ピークを確認すること
ができた。すなわち、本比較例３ではＴｉ成分が過多で
あったために、ＴｉＡｌＮ膜がバリア性を発揮せず、熱
酸化Ｓｉの酸素成分を透過させた結果となり、バリアメ
タル層としての機能が発揮されなかった。

【０１０７】

【比較例４】純度４Ｎ５のＴｉ粉末と純度４ＮのＡｌ粉
末とを準備し、Ｔｉ−７０ａｔ％Ａｌの配合組成となる
よう計量した。そのＴｉ粉末およびＡｌ粉末をボールミ
ルにて２４時間混合し、その混合粉末を直径１３０ｍｍ
のカーボンモールドに充填して、真空中、１３００℃×
５ｈｒ、昇温速度：１０℃／ｍｉｎ、圧力２９．４ＭＰ
ａの条件下で、加圧ホットプレス装置を用いて焼結し
た。

【０１０８】得られた焼結体を機械加工して直径１２７
ｍｍ×厚さ５ｍｍの円盤状に成形し、前記と同様にＥＰ
ＭＡ装置を用いて解析を行い、２００μｍ四方の測定領
域内のＴｉおよびＡｌ成分のカラーマッピングを得た。
その結果、測定感度のカウント数が３５００以上である
連なった部分を囲む最小円の直径が２μｍ以上であるＴ
ｉ偏析部の存在個数は１７個であり、Ｔｉ偏析部の最大
径は８μｍ以上であった。

【０１０９】同様にして、Ａｌに関しては、測定感度の
カウント数が４００以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が２μｍ以上であるＡｌ偏析部の存在個数は２
０個であり、Ａｌ偏析部の最大径は１５μｍであった。

【０１１０】また、上記測定領域を４分割し、Ｔｉおよ
びＡｌ成分についてそれぞれの偏析部の面積比率を測定
し、そのばらつきを前記（１）式で算出した。その結
果、Ｔｉ偏析部の面積比率のばらつきは１５％であり、
Ａｌ偏析部の面積比率のばらつきは１５％であった。こ
れにより、本比較例３のターゲットでは、Ｔｉ、Ａｌの
偏析は抑制できているといえる。

【０１１１】このターゲット用焼結体とＡｌバッキング
プレートとを、ソルダー接合法を用いて一体に接合させ
ることにより、比較例４に係るＴｉ−Ａｌスパッタリン
グターゲットを得た。

【０１１２】このようにして得たＴｉ−Ａｌスパッタリ
ングターゲットを用いて、表面を熱酸化させたＳｉウエ
ハー上に、前記同様のマグネトロンスパッタリング装置
を用いて、基板−ターゲット間距離＝１５０ｍｍ、背
圧：１×１０^−５Ｐａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ流量：
１０ｓｃｃｍ、Ｎ_２流量：２０ｓｃｃｍ、スパッタ時
間：１０ｍｉｎの条件下で、膜厚１０００ÅのＴｉＡｌ
Ｎ膜のスパッタリングを行い、直径０．２μｍ以上のパ
ーティクル混入数を調査した。

【０１１３】また、図１に示す１７箇所の部位より、薄
膜サンプルを採取し、膜厚測定装置を用いて膜厚を測定
し、膜厚のばらつきを、前記（１）式で算出し、膜厚の
面内均一性を評価した。その結果、直径０．２μｍ以上
のパーティクルの混入数は１２０ｐ／ｗであり、膜厚の
ばらつきは１６％であり、安定的に成膜されている状態
とは言い難い結果となった。

【０１１４】さらに、同様のスパッタ装置にＷターゲッ
トを装着、基板−ターゲット間距離＝１５０ｍｍ、背
圧：１×１０^−５Ｐａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ流量：
０．５Ｐａ、スパッタ時間：５ｍｉｎの条件下で、Ｔｉ
ＡｌＮ膜の上にＷ膜を１０００Å成膜した。その後、成
膜したウエハーを、真空度：１×１０^−２Ｐａ、温度６
００℃で３時間の真空熱処理を施し、理学機器のＸ線回
折装置でプロファイル計測を行い、Ｗの酸化物が形成さ
れているか否かを調査することによって、薄膜の耐酸化
性を評価した。その結果、Ｗ酸化物のピーク強度は２５
００であり、大きな回折ピークが確認された。これは、
本比較例４に係るターゲットは、粉末焼結法により形成
されているため、残留ガス成分が多い上に、さらにＡｌ
組成が過多であるために、ＴｉＡｌＮ膜がバリア性を発
揮せず、熱酸化Ｓｉの酸素成分を透過させる結果となっ
てしまった。

【０１１５】

【比較例５】純度４Ｎ５のＴｉ材と純度４ＮのＡｌ材と
を準備し、Ｔｉ−４５ａｔ％Ａｌの配合組成となるよう
計量した。そのＴｉ材およびＡｌ材をコールドクルーシ
ブル溶解装置にセットし、装置内を７×１０^−３Ｐａま
で排気した後に、溶解処理を行い、直径１３０ｍｍ×長
さ１００ｍｍのインゴットを作製した。

【０１１６】得られた溶解材を機械加工して直径１２７
ｍｍ×厚さ５ｍｍの円盤状に成形し、前記と同様にＥＰ
ＭＡ装置を用いて解析を行い、２００μｍ四方の測定領
域内のＴｉおよびＡｌ成分のカラーマッピングを得た。
その結果、測定感度のカウント数が３５００以上である
連なった部分を囲む最小円の直径が２μｍ以上であるＴ
ｉ偏析部の存在個数は８個であり、Ｔｉ偏析部の最大径
は３８μｍ以上であった。

【０１１７】同様にして、Ａｌに関しては、測定感度の
カウント数が４００以上である連なった部分を囲む最小
円の直径が２μｍ以上であるＡｌ偏析部の存在個数は１
０個であり、Ａｌ偏析部の最大径は３０μｍであった。

【０１１８】また、上記測定領域を４分割し、Ｔｉおよ
びＡｌ成分についてそれぞれの偏析部の面積比率を測定
し、そのばらつきを前記（１）式で算出した。その結
果、Ｔｉ偏析部の面積比率のばらつきは２５％、Ａｌ偏
析部の面積比率のばらつきは５０％であった。以上の事
実から、特にＡｌ成分について偏析が多く発生するとい
う結果となった。

【０１１９】このターゲット用焼結体とＡｌバッキング
プレートとを、ソルダー接合法を用いて一体に接合させ
ることにより、比較例５に係るＴｉ−Ａｌスパッタリン
グターゲットを得た。

【０１２０】このようにして得たＴｉ−Ａｌスパッタリ
ングターゲットを用いて、表面を熱酸化させたＳｉウエ
ハー上に、前記同様のマグネトロンスパッタリング装置
を用いて、基板−ターゲット間距離＝１５０ｍｍ、背
圧：１×１０^−５Ｐａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ流量：
１０ｓｃｃｍ、Ｎ_２流量：２０ｓｃｃｍ、スパッタ時
間：１０ｍｉｎの条件下で、膜厚１０００ÅのＴｉＡｌ
Ｎ膜のスパッタリングを行い、直径０．２μｍ以上のパ
ーティクル混入数を調査した。

【０１２１】また、図１に示す１７箇所の部位より、薄
膜サンプルを採取し、膜厚測定装置を用いて膜厚を測定
し、膜厚のばらつきを、前記（１）式で算出し、膜厚の
面内均一性を評価した。その結果、直径０．２μｍ以上
のパーティクルの混入数は５８ｐ／ｗであり、膜厚のば
らつきは３６％であり、特にパーティクル発生量が多
く、安定的に成膜できる状態とは言いがたい結果となっ
た。これは、本比較例５に係るターゲットの製法が、イ
ンゴットスライスであるため、結晶粒径が粗大化したこ
とに起因すると考えられる。

【０１２２】さらに、同様のスパッタ装置にＷターゲッ
トを装着し、基板−ターゲット間距離＝１５０ｍｍ、背
圧：１×１０^−５Ｐａ、出力：ＤＣ２ｋＷ、Ａｒ流量：
０．５Ｐａ、スパッタ時間：５ｍｉｎの条件下で、Ｔｉ
ＡｌＮ膜の上にＷ膜を１０００Å成膜した。その後、成
膜したウエハーを、真空度：１×１０^−２Ｐａ、温度６
００℃で３時間の真空熱処理を実施した後に、理学機器
のＸ線回折装置でプロファイル計測を行い、Ｗの酸化物
が形成されているか否かを調査することによって、薄膜
の耐酸化性を評価した。その結果、Ｗ酸化物のピーク強
度は９００であり、小さなピークが確認された。すなわ
ち、ＴｉＡｌＮ膜がバリア性を発揮せず、熱酸化Ｓｉの
酸素成分を透過させたことを意味し、バリアメタル層と
しての機能が発揮されない結果となった。

【０１２３】以上の各実施例および比較例に係るスパッ
タリングターゲットの組成、製法、ターゲット組織およ
びそのターゲットをスパッタリングして形成した薄膜の
特性を、まとめて下記表１に示す。

【０１２４】

【表１】

【０１２５】上記表１に示す結果から明らかなように、
各比較例のターゲットと比較して各実施例に係るターゲ
ット組織における偏析量およびそのばらつきは、はるか
に少なく、均一性が優れている。また、各ターゲットを
使用して形成した膜厚のばらつきおよびパーティクルの
混入数等を比較すると、明らかに本実施例に係るスパッ
タリングターゲットを使用することで、従来より安定し
たスパッタ特性を実現できることが判明した。したがっ
て、薄膜を使用する半導体製品の製造歩留りも大幅に改
善することが可能となり、半導体装置の電極および配線
材料用の高品質の薄膜を形成する際に極めて有効であ
る。

【０１２６】

【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係るスパッタ
リングターゲットおよびその製造方法によれば、真空溶
解法にて調製した母合金を回転電極法により所定粒径の
合金粉末とし、これを焼結してターゲットが形成されて
いるため、偏析が少なく構成成分が均一に分散し、パー
ティクルや異常放電の発生が少ないターゲットが得られ
る。また、このターゲットを使用してスパッタリングを
実施したときに、耐酸化性、密着性、膜厚等の面内均一
性が優れた配線膜等を効率的に形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスパッタリングターゲットを使用
してスパッタリングして形成した薄膜からサンプルを採
取する位置を示す平面図。

【符号の説明】

１〜１７ 薄膜サンプルの採取位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｓ (72)発明者 渡邊 光一 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 鈴木 幸伸 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 藤岡 直美 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 4K017 AA04 BA10 BB01 CA07 DA09 EF07 4K018 AA06 AA14 BA03 BA08 BC02 BC09 BD10 EA02 EA13 EA22 KA29 4K029 BA23 BC01 BD02 DC04 DC08 DC09 4M104 BB36 DD40 DD42

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウムを５〜６０原子％含有し、
   残部成分が実質的にチタンから成るスパッタリングター
   ゲットにおいて、ＥＰＭＡ解析によるＡｌのマッピング
   を実施した場合に、２００μｍ四方の測定領域内で測定
   感度のカウント数が４００以上である連なった部分を囲
   む最小円の直径が２μｍ以上であるＡｌ偏析部の存在数
   が上記測定領域内で５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. 【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ＥＰＭＡ解析によるチタンのマッピン
   グを実施した場合に、２００μｍ四方の測定領域内で測
   定感度のカウント数が３５００以上である連なった部分
   を囲む最小円の直径が２μｍ以上であるＴｉ偏析部の存
   在数が上記測定領域内で５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。
3. 【請求項３】 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ＥＰＭＡ解析によるＡｌのマッピング
   を実施した場合に、２００μｍ四方の測定領域を等面積
   に４分割した各分割領域で、それぞれ測定感度のカウン
   ト数が４００以上であるＡｌ偏析部の面積比率を測定し
   たときに、各分割領域での面積比率のばらつきが３０％
   以内であることを特徴とするスパッタリングターゲッ
   ト。
4. 【請求項４】 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ＥＰＭＡ解析によるＴｉのマッピング
   を実施した場合に、２００μｍ四方の測定領域を等面積
   に４分割した各分割領域で、それぞれ測定感度のカウン
   ト数が４７００以上であるＴｉ偏析部の面積比率を測定
   したときに、各分割領域での面積比率のばらつきが３０
   ％以内であることを特徴とするスパッタリングターゲッ
   ト。
5. 【請求項５】 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Ａｌ偏析部の最大径がφ３０μｍ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。
6. 【請求項６】 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Ｔｉ偏析部の最大径がφ３０μｍ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。
7. 【請求項７】 アルミニウムを５〜６０原子％含有し、
   残部成分が実質的にチタンから成るスパッタリングター
   ゲットであり、ＥＰＭＡ解析によるＡｌのマッピングを
   実施した場合に、２００μｍ四方の測定領域内で測定感
   度のカウント数が４００以上である連なった部分を囲む
   最小円の直径が２μｍ以上であるＡｌ偏析部が上記測定
   領域内に５個以下存在するスパッタリングターゲットの
   製造方法において、 アルミニウム含有量が５〜６０原子％となるようにアル
   ミニウム材とチタン材とを配合して原料体を調製する工
   程と、 上記原料体を真空溶解法により融解し凝固せしめて、Ｔ
   ｉ−Ａｌ母合金を調製する工程と、 調製したＴｉ−Ａｌ母合金を回転電極法により融解分散
   せしめることによりアルミニウムを５〜６０ａｔ％含有
   した粒径５００μｍ以下のＴｉ−Ａｌ合金粉末を調製す
   る工程と、 得られたＴｉ−Ａｌ合金粉末を成形焼結してＴｉ−Ａｌ
   合金焼結体を作製し、スパッタリングターゲットとする
   工程とを備え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。
8. 【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、前記真空溶解法が真空アーク溶
   解法、コールドクルーシブル溶解法および電子ビーム溶
   解法のいずれかであること特徴とするスパッタリングタ
   ーゲットの製造方法。
9. 【請求項９】 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、前記焼結がホットプレス焼結
   法、熱間静水圧プレス法およびプラズマ放電焼結法のい
   ずれかの焼結法に基づいて実施されること特徴とするス
   パッタリングターゲットの製造方法。