JPH0616411A - 高純度シリコン粉末の製造方法 - Google Patents

高純度シリコン粉末の製造方法

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JPH0616411A
JPH0616411A JP16953192A JP16953192A JPH0616411A JP H0616411 A JPH0616411 A JP H0616411A JP 16953192 A JP16953192 A JP 16953192A JP 16953192 A JP16953192 A JP 16953192A JP H0616411 A JPH0616411 A JP H0616411A
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JP
Japan
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silicon powder
purity
purity silicon
producing
powder
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Withdrawn
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JP16953192A
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English (en)
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Terushi Mishima
昭史 三島
Yukiya Sugiuchi
幸也 杉内
Shuichi Sakaguchi
修一 坂口
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02Silicon
    • C01B33/021Preparation

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高純度で微細なシリコン粉末を製造する。 【構成】 塊状Siに圧力を加えて微小クラックを生成
させた後に粉砕する。 【効果】 微細かつ高純度なシリコン粉末を得ることが
でき、酸洗、水洗、真空乾燥を施す必要がなく、製造工
程が簡略化され、製造コストを低減することができるば
かりでなく、Si粉体の凝集を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高純度シリコン粉末の製
造方法に関するもので、特にスパッタリングターゲット
に使用するための高純度金属シリサイドを製造する際の
原料として用いるシリコン粉末に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、LSIデバイスのゲート電極や
ソース電極またはドレイン電極を製造するには、高度の
薄膜成形技術が必要である。薄膜を成形する技術には、
スパッタ法や電子ビーム蒸着法等がある。スパッタ法は
ターゲット板にアルゴンイオン等を衝突させてターゲッ
ト板から所望の金属を放出させ、その放出された金属を
該ターゲット板に対向する基板上に堆積させて薄膜を得
るものである。電子ビーム蒸着法は電子ビームによりイ
ンゴット蒸着源を溶解し、蒸着を行なう方法である。い
ずれにせよ、生成膜の純度その他の特性は、ターゲット
板あるいは蒸着源の純度、組成、スパッタリング特性等
に左右されるものである。ところで、例えば前記LSI
のゲート電極やソース電極またはドレイン電極の薄膜は
高融点金属シリサイドで形成することが要求されてい
る。高融点金属シリサイドとしては、例えば、モリブテ
ンシリサイド(MoSix)やタングステンシリサイド
(WSi)等がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ターゲットを製造する
には、一般に、高純度のSi粉と、高融点金属であるM
o粉またはW粉を所定の配合比で混合し、その混合物を
真空中で加熱し、あるいはSiCl4気流中で加熱して
金属シリサイドを合成する。合成されたシリサイド塊は
粉砕し、さらに必要に応じてSi粉を加えて組成調整す
る。その後、成形および真空中で焼結または加圧焼結
し、シリサイドの焼結体を製造してターゲットとなる。
ここで添加混合するSi粉は、純度が4N〜5Nのもの
で、平均粒径は50〜100μmのものであった。粒径
が50μm以下であると、粉砕時に汚染され易く、その
除去のために、酸洗、水洗、真空乾燥等の後工程を必要
としてしまうものであった。さらに、こうした洗浄を行
なうと、Si粉末間で凝集が起きてしまうものであっ
た。
【0004】こうして製造された高融点金属シリサイド
からなるターゲットは、その平均粒径が大きく、かつそ
の粒径にばらつきが生じてしまうものであった。測定結
果を図1,2に示す。図1はターゲット中の高融点金属
シリサイドの粒径とその個数の関係を示すものであり、
図2は同じくターゲット中の遊離Siの粒径とその個数
の関係を示すものである。図1,2からも明らかである
が、高融点金属シリサイドは、その平均粒径は17μm
と大きく、しかも個数のピークが2つ以上存在し、平均
粒径に対するばらつきは、−60〜110%である。ま
た、遊離Siも、その平均粒径は48μmと大きく、し
かも個数のピークは2つ以上存在し、その平均粒径に対
するばらつきは−70〜220%にもなるものであっ
た。こうした高融点金属シリサイド粒および遊離Si粒
の平均粒径が大きいこと、また粒径のばらつきが大きい
ことは製造されるターゲットに巨大なパーティクルを生
じさせてしまうものであった。こうした巨大パーティク
ルの生成は品質の著しい低下をきたし、製造歩留りを大
幅に悪化させてしまうものであった。例えば、ターゲッ
トを6インチウエハ上に製造してみたところ、0.3μm
以上のパーティクルの数は300〜1000個と非常に
多かった。そこで、凝集した遊離のSiはふるいにより
取り除かなければならなかった。その為に、および組成
の調整の為に、さらにSi粉あるいは別途に用意した組
成の異なる原料粉を使用しなけらばならなかった。
【0005】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、高純度で微細なシリコン粉末を製造すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の高純度シリコン
粉末の製造方法は、塊状Siに圧力を加えて微小クラッ
クを生成させた後に粉砕することを特徴とするものであ
る。
【0007】請求項2記載の高純度シリコン粉末の製造
方法は、請求項1記載の高純度シリコン粉末の製造方法
において、塊状Siの粒径が0.2〜25mmであること
を特徴とするものである。
【0008】請求項3記載の高純度シリコン粉末の製造
方法は、請求項1または2記載の高純度シリコン粉末の
製造方法において、冷間静水圧プレスで塊状Siに圧力
を加えることを特徴とするものである。
【0009】請求項4記載の高純度シリコン粉末の製造
方法は、請求項1,2,3のいずれかに記載の高純度シ
リコン粉末の製造方法において、ボールミルを使用して
粉砕することを特徴とするものである。
【0010】請求項5記載の高純度シリコン粉末の製造
方法は、請求項1〜4のいずれかに記載の高純度シリコ
ン粉末の製造方法において、塊状Siの純度が99.9
999%以上であることを特徴とするものである。
【0011】
【作用】本発明の高純度シリコン粉末の製造方法では、
原料として使用する塊状Siに圧力を加えて微小クラッ
クを生成し、その後粉砕するもので、微細かつ高純度な
シリコン粉末を得ることのできるものである。特に、原
料として使用する塊状Siの粒径を0.2〜25mmとす
ることで、圧力を十分にかけることが可能となり、よっ
て微小なクラックを生成することができる。また、クラ
ックの生成に冷間静水圧プレス(CIP)を利用するこ
とで均等にクラックを生成することができる。また、粉
砕にボールミルを使用することで短時間での十分な微細
化を可能とすることができる。また、原料として使用す
るSiの純度を6N以上とすることで、生成されるシリ
コン粉末の純度を高めることができる。
【0012】
【実施例】高純度シリコン粉末を製造するにあたって、
まず塊状のシリコンを準備する。この際、この原料とす
る塊状シリコンの純度は99.9999%(6N)以上
であることが好ましい。原料とするシリコン塊の純度が
高いことで、その純度を維持したまま生成されるシリコ
ン粉末の純度を高めることができるからである。また、
この原料とする塊状シリコンの粒径は0.2〜25mmで
あることが好ましい。粒径が0.2mm未満もしくは25m
mより大きいと、圧力が十分に加わらず、塊の内部にま
で十分にクラックが生成されないからである。なお、シ
リコンの塊は、粒径が0.2〜3mmの場合は球状である
ことが好ましく、3〜25mmの場合は破砕片状であるこ
とが好ましい。この塊状Siに圧力を加えて微小クラッ
クを生成する。圧力は冷間静水圧プレスを利用して加え
ることが好ましい。冷間静水圧プレスを利用すること
で、クラックを均等に生成することができる。その後、
粉砕して高純度シリコン粉末を得る。粉砕にはボールミ
ルを使用することが好ましく、ボールミルを使用するこ
とで粉砕に要する時間を短縮することができる。本実施
例の高純度シリコン粉末の製造方法によれば、0.2〜
25mmの塊状のシリコンを原料として使用し、微小クラ
ックを生成した後に粉砕するので、粉砕に汚染されにく
く、従来必要であった後工程の酸洗、水洗、真空乾燥を
施す必要がなく、製造工程が簡略化され、製造コストを
低減することができるばかりでなく、Si粉体の凝集を
防止することができる。
【0013】本実施例で得られた高純度シリコン粉末を
用いて高品質なスパッタリング用ターゲットを製造する
ことができる。スパッタリング用のターゲットを製造す
るにあたっては、まず、材料を即ち、高融点金属と上記
方法で得られた高純度Si粉末を正確に秤量する。この
とき使用する高融点金属には、Mo(モリブテン)やW
(タングステン)の他、Ti(チタン)、Nb(ニオ
ブ)、Ta(タンタル)、Zr(ジルコニウム)、Cr
(クロム)、Hf(ハフニウム)、Ni(ニッケル)等
を使用できる。秤量した高融点金属とSiをよく混合し
た後、1250℃〜1350℃で30分〜4時間焼成
し、焼成後、粉砕する。さらに、この粉砕したものにS
iを加え、よく混合して焼成し、再び粉砕する。このS
iの添加,混合、焼成、粉砕は5回程度繰り返すことが
望ましい。その後、ふるいに分け、温度1400℃〜1
415℃、圧力100〜200kg/cm2で1〜5時間加圧
焼結し、研削、ボンディングをしてスパッタリングのタ
ーゲット用の高融点金属シリサイドが製造される。加圧
焼結において、加熱はSiの融点直下で行なえば、Si
が塑性変形するので、その塑性変形されたSiがジシリ
サイド粒子間を埋め、焼結強度を高めることができる。
また、加圧力はSiに塑性変形を与える程度で良く、上
記100〜200kg/cm2、より好ましくは、130〜1
80kg/cm2が適当である。さらにまた、焼結に要する時
間は、30分〜4時間、より好ましくは、1〜3時間が
適当である。
【0014】本発明の高純度シリコン粉末を使用した高
融点金属シリサイドは、平均粒径が小さく、かつばらつ
きも小さく、高密度なターゲットを得られるばからでな
く、製造されたターゲット中の、巨大なパーティクルの
生成を抑制することができる。従って、品質が高く、製
造歩留りの高いものである。
【0015】高融点金属であるWと、本実施例の高純度
Si粉末の粒径を変えてターゲットを製造し、その製造
されたターゲット中の高融点金属WSi2と遊離Siの
粒径を測定した。用いたW(タングステン)は、その平
均粒径(μm)が、0.3、0.5、1.3、1.7、2.
2、6.5、7.9のものを使用した。実験に使用した高
融点金属シリサイドの製造は、まず、純度が5NのWを
7.0kgと、本実施例の方法で得られた純度が6Nの高
純度Si粉末を3.1kg用意し、これらをV型混合器で
30分混合した。その後、真空度2×10-3Torr以下、
1280℃の雰囲気中で2時間焼成した。焼成後、ボー
ルミルで1時間粉砕し、250μm以下(60メッシュ
アンダー)の乾式でふるい分けし、5×10-4Torr以
下、1410℃に雰囲気中で、圧力140kg/cm2、2時
間加圧焼結した。その後、研削し、Pb−40%Snハ
ンダでボンディングしてターゲットを得た。得られたタ
ーゲット中の高融点金属シリサイドWSi2と遊離Si
の平均粒径を測定した。測定結果を表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】表1から明らかな通り、本実施例の高純度
シリコン粉末を用いて製造したターゲット中の高融点金
属シリサイドWSi2及び遊離Siの粒径は小さいもの
である。
【0018】
【発明の効果】本発明の高純度シリコン粉末の製造方法
は、塊状Siに圧力を加えて微小クラックを生成した後
に粉砕することを特徴とするもので、微細かつ高純度な
シリコン粉末を得ることのできるものである。さらに、
酸洗、水洗、真空乾燥を施す必要がなく、製造工程が簡
略化され、製造コストを低減することができるばかりで
なく、Si粉体の凝集を防止することができる。また、
原料として使用する塊状Siの粒径を0.2〜25mmと
することで、圧力を十分にかけることが可能となり、よ
って微小なクラックを生成することができる。また、ク
ラックの生成に冷間静水圧プレス(CIP)を利用する
ことで均等にクラックを生成することができる。また、
粉砕にボールミルを使用することで短時間での十分な微
細化を可能とすることができる。また、原料として使用
するSiの純度を6N以上とすることで、生成されるシ
リコン粉末の純度を高めることができる。
【0019】そして、本発明の方法で得られた高純度シ
リコン粉末を使用することで、粒子の微細化された高融
点金属シリサイドを得ることが可能となり、遊離Siの
凝集を抑制し、パーティクルの生成を防止するができ
る。従って、品質の低下を招くことなく、製造歩留りを
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例のターゲット中の高融点金属ジシリサイ
ドの粒径分布を示すグラフである。
【図2】従来例のターゲット中の遊離Siの粒径分布を
示すグラフである。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塊状Siに圧力を加えて微小クラックを
    生成させた後に粉砕することを特徴とする高純度シリコ
    ン粉末の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の高純度シリコン粉末の製
    造方法において、塊状Siの粒径が0.2〜25mmであ
    ることを特徴とする高純度シリコン粉末の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の高純度シリコン
    粉末の製造方法において、冷間静水圧プレスで塊状Si
    に圧力を加えることを特徴とする高純度シリコン粉末の
    製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1,2,3のいずれかに記載の高
    純度シリコン粉末の製造方法において、ボールミルを使
    用して粉砕することを特徴とする高純度シリコン粉末の
    製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の高純度
    シリコン粉末の製造方法において、塊状Siの純度が9
    9.9999%以上であることを特徴とする高純度シリ
    コン粉末の製造方法。
JP16953192A 1992-06-26 1992-06-26 高純度シリコン粉末の製造方法 Withdrawn JPH0616411A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015065312A (ja) * 2013-09-25 2015-04-09 京セラ株式会社 量子ドットおよび太陽電池
WO2021117567A1 (ja) 2019-12-10 2021-06-17 三菱マテリアル株式会社 シリコン微粒子及びその製造方法

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Effective date: 19990831