JPH03257158A - スパッタリングターゲット - Google Patents
スパッタリングターゲットInfo
- Publication number
- JPH03257158A JPH03257158A JP5350290A JP5350290A JPH03257158A JP H03257158 A JPH03257158 A JP H03257158A JP 5350290 A JP5350290 A JP 5350290A JP 5350290 A JP5350290 A JP 5350290A JP H03257158 A JPH03257158 A JP H03257158A
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- Japan
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- target
- metal alloy
- high melting
- melting point
- sputtering target
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体装置の電極配線材料等の薄膜形成に用
いられる高融点金属合金スパッタリングターゲットに関
する。
いられる高融点金属合金スパッタリングターゲットに関
する。
（従来の技術）
半導体装置の電極あるいは配線、特にＭＯ８ＬＳＩのゲ
ート電極としてはポリシリコンが従来から広く用いられ
ている。しがしながらＬＳＩの高集積化に伴ない、ポリ
シリコンでは電気抵抗が大きく、信号伝搬の遅延が問題
となってきている。
ート電極としてはポリシリコンが従来から広く用いられ
ている。しがしながらＬＳＩの高集積化に伴ない、ポリ
シリコンでは電気抵抗が大きく、信号伝搬の遅延が問題
となってきている。
一方、近年、セルファラインによる素子形成を容易にす
るため、ゲート、ソース、ドレイン電極材として電気抵
抗の小さい高融点材料が所望され、高融点金属合金が有
望視されている。
るため、ゲート、ソース、ドレイン電極材として電気抵
抗の小さい高融点材料が所望され、高融点金属合金が有
望視されている。
こうした半導体装置の電極あるいは配線用の高融点金属
合金薄膜の形成に有効な方法の一つはスパッタ法である
。スパッタ法は高融点金属合金製のターゲットにアルゴ
ンイオンを衝突させて金属を放出させ、放出金属をター
ゲツト板に対向した基板上に堆積させる方法である。し
たがって、スパッタリングで形成した高融点金属合金膜
の性質は、ターゲツト材の特性に大きく左右されること
になる。
合金薄膜の形成に有効な方法の一つはスパッタ法である
。スパッタ法は高融点金属合金製のターゲットにアルゴ
ンイオンを衝突させて金属を放出させ、放出金属をター
ゲツト板に対向した基板上に堆積させる方法である。し
たがって、スパッタリングで形成した高融点金属合金膜
の性質は、ターゲツト材の特性に大きく左右されること
になる。
従来このような高融点金属合金ターゲットは、脅威され
た合金粉を出発材料として、成形および真空焼結あるい
は加圧焼結して合金焼結体を作製し、更にそれを所望の
形状寸法に機械加工（研削）することによって製造され
る。
た合金粉を出発材料として、成形および真空焼結あるい
は加圧焼結して合金焼結体を作製し、更にそれを所望の
形状寸法に機械加工（研削）することによって製造され
る。
（発明が解決しようとする課Ｕ）
しかしながら、このような高融点金属合金ターゲットを
用いてスパッタリングにより高融点金属合金膜を形成し
た場合、ターゲットのスパッタ面から微細な粒子（パー
ティクル）が不可避的に発生し、これが堆積しつつある
高融点金属合金膜の中に混入することが多々ある。この
ようなパーティクルの混入は電極配線の抵抗を増大させ
たり、ショート不良を発生させるなどの不具合を引き起
こす要因となる。特に４Ｍ、１６Ｍと集積度が上がるに
従って、電極配線幅は減少するため、上記のような堆積
膜中に混入したパーティクルはショート不良率を増加さ
せるので、このため製品歩留りが大幅に低下するという
問題がある。
用いてスパッタリングにより高融点金属合金膜を形成し
た場合、ターゲットのスパッタ面から微細な粒子（パー
ティクル）が不可避的に発生し、これが堆積しつつある
高融点金属合金膜の中に混入することが多々ある。この
ようなパーティクルの混入は電極配線の抵抗を増大させ
たり、ショート不良を発生させるなどの不具合を引き起
こす要因となる。特に４Ｍ、１６Ｍと集積度が上がるに
従って、電極配線幅は減少するため、上記のような堆積
膜中に混入したパーティクルはショート不良率を増加さ
せるので、このため製品歩留りが大幅に低下するという
問題がある。
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたも
のであり、スパッタリング操作中におけるターゲットか
ら発生するパーティクル量を著しく低減させることによ
り、高品質の高融点金属合金薄膜の製造が可能であって
、製品の歩留りを飛躍的に向上させることができるスパ
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
。
のであり、スパッタリング操作中におけるターゲットか
ら発生するパーティクル量を著しく低減させることによ
り、高品質の高融点金属合金薄膜の製造が可能であって
、製品の歩留りを飛躍的に向上させることができるスパ
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
。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段および作用）登吸ユ曵叉
本発明のスパッタリングターゲットは、半導体装置製造
のための高融点金属合金薄膜形成に用いられる高融点金
属合金用スパッタリングターゲットであって、該スパッ
タリングターゲットの少なくとも表面部において、機械
加工時に発生する微小クラックや欠落部分などからなる
加工欠陥層（破砕層）が実質的に除去されてなることを
特徴としている。
のための高融点金属合金薄膜形成に用いられる高融点金
属合金用スパッタリングターゲットであって、該スパッ
タリングターゲットの少なくとも表面部において、機械
加工時に発生する微小クラックや欠落部分などからなる
加工欠陥層（破砕層）が実質的に除去されてなることを
特徴としている。
発明の詳細な説明
本発明者らは、上記目的を遠戚するために鋭意研究を重
ねた結果、スパッタリング中にターゲットからのパーテ
ィクルの発生は、高融点金属合金焼結体を研削などの機
械加工仕上げしたときに生ずる表面欠陥層、表面状態、
乃至残留応力などに起因していることを見出した。すな
わち、従来行われている研削仕上げ加工は、高速回転し
ている研削砥石のかたい砥粒によって被加工物を削り取
って行く加工法である。この方法で高融点金属たとえば
、タングステン（Ｗ）とチタン（Ｔ ｉ ）からなるＴ
ｉＷ合金焼結体のような硬くてしかも脆い材料を研削加
工した場合、不可避的に粉状チップが加工面から飛散す
る。本発明者の知見によれば、これは研削時に砥粒の接
触応力によって研削加工面に微小クラックが生じ、砥粒
の通過後、応力の急激な解放によってクラックの肩部が
押し上げられて破片として離脱することによって生成す
ると考えられる。通常硬脆材料の加工にあたっては、砥
粒当りの切込み深さまたは荷重を適当に大きくして、砥
粒によって誘起させる局部的応力場にクラックが含まれ
るくらいにし、材料の微小破砕の集積によって加工を進
行させている。
ねた結果、スパッタリング中にターゲットからのパーテ
ィクルの発生は、高融点金属合金焼結体を研削などの機
械加工仕上げしたときに生ずる表面欠陥層、表面状態、
乃至残留応力などに起因していることを見出した。すな
わち、従来行われている研削仕上げ加工は、高速回転し
ている研削砥石のかたい砥粒によって被加工物を削り取
って行く加工法である。この方法で高融点金属たとえば
、タングステン（Ｗ）とチタン（Ｔ ｉ ）からなるＴ
ｉＷ合金焼結体のような硬くてしかも脆い材料を研削加
工した場合、不可避的に粉状チップが加工面から飛散す
る。本発明者の知見によれば、これは研削時に砥粒の接
触応力によって研削加工面に微小クラックが生じ、砥粒
の通過後、応力の急激な解放によってクラックの肩部が
押し上げられて破片として離脱することによって生成す
ると考えられる。通常硬脆材料の加工にあたっては、砥
粒当りの切込み深さまたは荷重を適当に大きくして、砥
粒によって誘起させる局部的応力場にクラックが含まれ
るくらいにし、材料の微小破砕の集積によって加工を進
行させている。
したがって、たとえば、ＴｉＷ合金焼結体を例にとれば
、研削面には研削条痕、脱落孔および微小クラックなど
が存在する加工欠陥層が発生する。
、研削面には研削条痕、脱落孔および微小クラックなど
が存在する加工欠陥層が発生する。
このような欠陥層が全面に存在するターゲットを用いて
スパッタリングを行なうと、プラズマ中のイオンの衝突
によって上記欠陥部を起点として微細な粒子がターゲッ
ト表面から剥離脱落してこれが前述したパーティクルと
なる。本発明は、上記知見に基いて発明されたものであ
り、半導体装置製造のための高融点金属合金薄膜形成に
用いられる高融点金属合金スパッタリングターゲットで
あって、該ターゲットの少なくとも表面部において、機
械的加工により発生する微小クラックや欠落部分などの
加工欠陥層が実質的に存在しないことを基本的特徴とし
ている。
スパッタリングを行なうと、プラズマ中のイオンの衝突
によって上記欠陥部を起点として微細な粒子がターゲッ
ト表面から剥離脱落してこれが前述したパーティクルと
なる。本発明は、上記知見に基いて発明されたものであ
り、半導体装置製造のための高融点金属合金薄膜形成に
用いられる高融点金属合金スパッタリングターゲットで
あって、該ターゲットの少なくとも表面部において、機
械的加工により発生する微小クラックや欠落部分などの
加工欠陥層が実質的に存在しないことを基本的特徴とし
ている。
高融点金属合金は、Ｗ、 Ｍｏ、 Ｔ ｉあるいはＴａ
などの高融点金属を組合せて構成されるものである。
などの高融点金属を組合せて構成されるものである。
仕上げ面粗さを細かくし、かつクラックや脱落孔などを
存在する加工欠陥層を実質的になくすためには材料欠陥
の分布に比べ加工単位を小さくするように配意すること
が寛容である。具体的には、粒径が小さくても揃いのよ
い砥粒を用いるとか、軟質の弾性もしくは粘弾性に富む
ポリシャを使う等の方法によって砥粒当りの荷重を小さ
くし、材料に誘起される応力が破壊応力値以下になるよ
うにする必要がある。
存在する加工欠陥層を実質的になくすためには材料欠陥
の分布に比べ加工単位を小さくするように配意すること
が寛容である。具体的には、粒径が小さくても揃いのよ
い砥粒を用いるとか、軟質の弾性もしくは粘弾性に富む
ポリシャを使う等の方法によって砥粒当りの荷重を小さ
くし、材料に誘起される応力が破壊応力値以下になるよ
うにする必要がある。
このような、高融点金属合金のような硬脆材料において
も、荷重が極めて小さい場所には、材料が塑性流動変形
のみを示し、クラックが生じない領域が存在し、加工面
を凹凸の極めて小さな光沢面に仕上げることができる。
も、荷重が極めて小さい場所には、材料が塑性流動変形
のみを示し、クラックが生じない領域が存在し、加工面
を凹凸の極めて小さな光沢面に仕上げることができる。
その具体的方法としては、面仕上げの目的で用いられる
ラッピング、ボリシングさらには超精密仕上げのメカノ
ケミカルボリジングなどが好ましい方法として挙げられ
る。
ラッピング、ボリシングさらには超精密仕上げのメカノ
ケミカルボリジングなどが好ましい方法として挙げられ
る。
しかしながら、実際に高融点金属合金焼結体を直接上記
加工により所定寸法まで仕上げるのは困難であり、研削
加工など能率的加工を取入れた場合には、発生した加工
欠陥層を除去するために、上記加工工程を負荷的にも実
施することが必要である。
加工により所定寸法まで仕上げるのは困難であり、研削
加工など能率的加工を取入れた場合には、発生した加工
欠陥層を除去するために、上記加工工程を負荷的にも実
施することが必要である。
上記の表面加工法は、ラッピング、ボリシング、メカノ
ケミカルボリジングの順序で使用する砥粒が小さくなる
ので、仕上面粗さも微細化する。このような加工法を高
融点金属合金のターゲットに適用することによりパーテ
ィクル発生量は著しく低減する。すなわち、本発明者ら
の知見によればパーティクル発生量と表面粗さとは相関
関係を示し、電極配線の不良などにつながる粒径を有す
るパーティクルの発生を抑制するためには、加工面の表
面粗さＲａ（中心線粗さ）が０．０５μｍ以下であるこ
とが特に好ましい。
ケミカルボリジングの順序で使用する砥粒が小さくなる
ので、仕上面粗さも微細化する。このような加工法を高
融点金属合金のターゲットに適用することによりパーテ
ィクル発生量は著しく低減する。すなわち、本発明者ら
の知見によればパーティクル発生量と表面粗さとは相関
関係を示し、電極配線の不良などにつながる粒径を有す
るパーティクルの発生を抑制するためには、加工面の表
面粗さＲａ（中心線粗さ）が０．０５μｍ以下であるこ
とが特に好ましい。
（実施例）
以下、実施例により、この発明の構成および効果を更に
詳細に説明する。
詳細に説明する。
寒旌坦１
ホットプレスで作製した、重量％で１ｏ％のＴｉを含む
ＴｉＷ合金をワイヤ放電加工によりφ２５８ｍｍの大き
さに切断した後、室軸ロータリ平面研削盤ヲ用イ、砥石
５Ｄ２７０Ｊ５５ＢＷ６、砥石周速１２００ｍ／ｍｉｎ
、テーブル回転数１２ｒμｍ、切込み速度１０μｍ／ｍ
ｉｎの条件で厚さ６．３５ｍｍまで研削加工した。
ＴｉＷ合金をワイヤ放電加工によりφ２５８ｍｍの大き
さに切断した後、室軸ロータリ平面研削盤ヲ用イ、砥石
５Ｄ２７０Ｊ５５ＢＷ６、砥石周速１２００ｍ／ｍｉｎ
、テーブル回転数１２ｒμｍ、切込み速度１０μｍ／ｍ
ｉｎの条件で厚さ６．３５ｍｍまで研削加工した。
次に、研削面をレンズ研磨機を用い、ダイヤモンド砥粒
１５μｍで６０ｈｒ、砥粒３μｍで１゜ｈｒラッピング
加工し、超音波洗浄器でラッピング面に付着した加工液
を除去してがらアセトン脱脂および乾燥して仕上げた。
１５μｍで６０ｈｒ、砥粒３μｍで１゜ｈｒラッピング
加工し、超音波洗浄器でラッピング面に付着した加工液
を除去してがらアセトン脱脂および乾燥して仕上げた。
得られた加工面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し
、研削加工によって生じた研削条痕や脱落孔が残存して
おらず、しがも研削砥粒の変形破壊作用によって生じた
多数の微小クラックも認められず、加工欠陥層は除去さ
れていることを確認した。また、表面粗さ測定器（Ｔａ
ｌｙｓｕｒｆ）で加工面の粗さを測定した。その結果を
第１表に示す。なお、研削面の測定結果も比較例どして
第１表に併記した。
、研削加工によって生じた研削条痕や脱落孔が残存して
おらず、しがも研削砥粒の変形破壊作用によって生じた
多数の微小クラックも認められず、加工欠陥層は除去さ
れていることを確認した。また、表面粗さ測定器（Ｔａ
ｌｙｓｕｒｆ）で加工面の粗さを測定した。その結果を
第１表に示す。なお、研削面の測定結果も比較例どして
第１表に併記した。
このターゲットをマグネトロン・スパッタリング装置内
にセットした後、Ａｒイオン照射によるスパッタリング
を行ない、Ｐｏ１ｙ−８ｉ上にＴｉＷ膜を３００ ＯＡ
堆積した。この膜中に混入したパーティクル量を測定し
、その結果を第１表に示した。なお、研削面のスパッタ
リング結果も比較例として第１表に併記した。表がらも
明らかなように、パーティクル量は大幅に減少し、ラッ
ピング加工によりスパッタリング中のパーティクル発生
量を低減することが可能であることが判明した。
にセットした後、Ａｒイオン照射によるスパッタリング
を行ない、Ｐｏ１ｙ−８ｉ上にＴｉＷ膜を３００ ＯＡ
堆積した。この膜中に混入したパーティクル量を測定し
、その結果を第１表に示した。なお、研削面のスパッタ
リング結果も比較例として第１表に併記した。表がらも
明らかなように、パーティクル量は大幅に減少し、ラッ
ピング加工によりスパッタリング中のパーティクル発生
量を低減することが可能であることが判明した。
大凰旦又
φ２５８ｍｍの重量％で１０％のＴｉを含むＴｉＷ合金
焼結体を実施例１と同様な方法で研削、ラッピング加工
した後、０．３μｍの酸化セリウム砥粒、アクリル樹脂
ポリシャを用い、ポリシャ圧力１ｋｇ／ｃｍ 、ポリシ
ャ１０ｍ／ｍｉｎの条件で１０ｈｒポリツシング加工し
、超音波洗浄により加工液を除去してからアセトン脱脂
および乾燥を行なってターゲットを仕上げた。
焼結体を実施例１と同様な方法で研削、ラッピング加工
した後、０．３μｍの酸化セリウム砥粒、アクリル樹脂
ポリシャを用い、ポリシャ圧力１ｋｇ／ｃｍ 、ポリシ
ャ１０ｍ／ｍｉｎの条件で１０ｈｒポリツシング加工し
、超音波洗浄により加工液を除去してからアセトン脱脂
および乾燥を行なってターゲットを仕上げた。
得られた加工面をＳＥＭ観察した結果、研削加工によっ
て発生した研削条痕や脱落孔および微小クラックなどの
加工欠陥層は完全に消失し、鏡面状態に仕上げられてい
た。また、加工面の表面粗さと残留応力の測定結果を第
１表に示すが、比較例として示した研削面に比べて表面
の凹凸は極めて小さく、研削によって発生した表層の塑
性歪みあるいは弾性歪みはほとんど除去されていた。
て発生した研削条痕や脱落孔および微小クラックなどの
加工欠陥層は完全に消失し、鏡面状態に仕上げられてい
た。また、加工面の表面粗さと残留応力の測定結果を第
１表に示すが、比較例として示した研削面に比べて表面
の凹凸は極めて小さく、研削によって発生した表層の塑
性歪みあるいは弾性歪みはほとんど除去されていた。
このターゲットを用いてマグネトロン、スパッタリング
を行ない、Ｐｏ１ｙ−８ｉ上にＴｉＷ膜を形成した。こ
の膜中に混入したパーティクル量の測定結果を第１表に
併記した。この結果からも明らかなように、最終仕上げ
としてボリシング加工を行なうと、表面性状の向上によ
りターゲットから発生するパーティクルは大幅に減少す
ることが判明した。
を行ない、Ｐｏ１ｙ−８ｉ上にＴｉＷ膜を形成した。こ
の膜中に混入したパーティクル量の測定結果を第１表に
併記した。この結果からも明らかなように、最終仕上げ
としてボリシング加工を行なうと、表面性状の向上によ
りターゲットから発生するパーティクルは大幅に減少す
ることが判明した。
実施例３
φ２５８ｍｍの重量％でＴｉを１０％含むＴｉＷ合金焼
結体を実施例１と同様な方法で研削、ラッピング加工し
た後、０．０２μｍのＳｉＯ２パウダ、クロスポリシャ
を用い、ポリシャ圧力１ｋｇ／ｃｍ ポジリヤ速度１
０ ｍ ／ ｍ ｉ ｎの条件で２０ｈｒメカノケミカ
ルボリジング加工し、超音波洗浄後にアセトン脱脂およ
び乾燥を行なってターゲットを仕上げた。
結体を実施例１と同様な方法で研削、ラッピング加工し
た後、０．０２μｍのＳｉＯ２パウダ、クロスポリシャ
を用い、ポリシャ圧力１ｋｇ／ｃｍ ポジリヤ速度１
０ ｍ ／ ｍ ｉ ｎの条件で２０ｈｒメカノケミカ
ルボリジング加工し、超音波洗浄後にアセトン脱脂およ
び乾燥を行なってターゲットを仕上げた。
得られた加工面をＳＥＭ［察した結果、研削によって発
生した加工欠陥層は認められながった。
生した加工欠陥層は認められながった。
また加工面の表面粗さと残留応力を第１表に示したが、
研削面に比べ極めて平滑性が高く、加工面は無歪表面と
変わらない状態となっていた。
研削面に比べ極めて平滑性が高く、加工面は無歪表面と
変わらない状態となっていた。
このターゲットを用いてマグネトロン・スパッタリング
を行ない、Ｐｏ１ｙ−８ｉ上りにＴｉＷ膜を形成後、膜
中に混入したパーティクル量を測定した結果、第１表に
併記したように、パーティクルはほとんど認められず、
最終仕上げとしてメカノケミカルボリジング加工を行な
うことによってパーティクルの発生原因となる加工欠陥
層、残留応力を完全に除去できることが確認された。
を行ない、Ｐｏ１ｙ−８ｉ上りにＴｉＷ膜を形成後、膜
中に混入したパーティクル量を測定した結果、第１表に
併記したように、パーティクルはほとんど認められず、
最終仕上げとしてメカノケミカルボリジング加工を行な
うことによってパーティクルの発生原因となる加工欠陥
層、残留応力を完全に除去できることが確認された。
りの大幅な向上を図ることができ、工業上すこぶる有用
である。
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １．半導体装置製造のための高融点金属合金薄膜形成に
用いられる高融点金属合金用スパッタリングターゲット
であって、該スパッタリングターゲットの少なくとも表
面部において、機械加工時に発生する微小クラックや欠
落部分などからなる加工欠陥層（破砕層）が実質的に除
去されてなることを特徴とするスパッタリングターゲッ
ト。 ２．表面部の粗さがＲａ（中心線粗さ） ０．０５μｍ以下である、請求項１に記載のスパッタリ
ングターゲット。 ３．高融点金属合金がＷを基体とするＷ合金である、請
求項１に記載のスパッタリングターゲット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5350290A JPH03257158A (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | スパッタリングターゲット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5350290A JPH03257158A (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | スパッタリングターゲット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03257158A true JPH03257158A (ja) | 1991-11-15 |
Family
ID=12944601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5350290A Pending JPH03257158A (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | スパッタリングターゲット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03257158A (ja) |
Cited By (13)
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|---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-03-07 JP JP5350290A patent/JPH03257158A/ja active Pending
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