JP2003171760A - Tungsten sputtering target - Google Patents

Tungsten sputtering target

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JP2003171760A
JP2003171760A JP2001369989A JP2001369989A JP2003171760A JP 2003171760 A JP2003171760 A JP 2003171760A JP 2001369989 A JP2001369989 A JP 2001369989A JP 2001369989 A JP2001369989 A JP 2001369989A JP 2003171760 A JP2003171760 A JP 2003171760A
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JP
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target
film
sputtering
less
sputtering target
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Pending
Application number
JP2001369989A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Watanabe
光一 渡邊
Takashi Watanabe
高志 渡辺
Yukinobu Suzuki
幸伸 鈴木
Naomi Fujioka
直美 藤岡
Takashi Ishigami
隆 石上
Yasuo Kosaka
泰郎 高阪
Toru Komatsu
透 小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tungsten sputtering target in which, even when a W film is deposited on a large substrate, the inplane uniformity of the specific resistance of the film can be reduced to ≤3%. <P>SOLUTION: The tungsten sputtering target has a relative density of ≥99%, and a Vickers hardness of ≥330 Hv. Further, variation in the Vickers hardness of the whole of the target is ≤30%. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、LSIや液晶、P
DP等のエレクトロニクス分野、磁気記録分野において
電極膜や配線膜をスパッタリング法により形成する際に
使用されるタングステンスパッタリングターゲットに係
り、特に均一なスパッタリング操作による製膜が可能で
あり、膜比抵抗の面内均一性を大幅に改善できるタング
ステンスパッタリングターゲットに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an LSI, a liquid crystal, a P
The present invention relates to a tungsten sputtering target used when forming an electrode film or a wiring film by a sputtering method in the fields of electronics such as DP and magnetic recording, and can form a film by a particularly uniform sputtering operation. The present invention relates to a tungsten sputtering target capable of significantly improving internal uniformity.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイス技術は急速に進捗
しつつあり、特にDRAM、ロジック、フラッシュメモ
リー等に代表される半導体素子においては、その高集積
化・高信頼性・高機能化・高速化がさらに進展するに伴
って、素子の微細加工技術に要求される加工精度も益々
高度になる傾向にある。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor device technology has been rapidly progressing, and particularly in semiconductor elements represented by DRAM, logic, flash memory, etc., high integration, high reliability, high functionality, and high speed have been achieved. With further progress, the processing precision required for element microfabrication technology tends to become higher and higher.

【0003】上記のような高度の技術的要求を達成する
ためには、半導体素子の内部配線材料の低抵抗化が必須
となる。これまでLSIに使用されてきた電極の構成材
としては、MoSixやWSixなどに代表される高融
点金属シリサイド膜が広く使用されてきたが、信号伝播
の高速化を可能とする、より低抵抗な材料の検討開発も
鋭意進められている。その中でタングステン(W)は低
抵抗であり、耐熱性にも優れており今後の電極配線材料
として注目され、一部では既に使用されている。
In order to achieve the above high technical requirements, it is essential to reduce the resistance of the internal wiring material of the semiconductor element. A refractory metal silicide film typified by MoSix, WSix, etc. has been widely used as a constituent material of an electrode used in an LSI up to now, but it has a lower resistance and enables higher speed signal propagation. Research and development of materials are also underway. Among them, tungsten (W) has low resistance and is excellent in heat resistance, and has attracted attention as a future electrode wiring material, and has already been used by some.

【0004】電極配線膜の形成方法はこれまでスパッタ
リング法が主流であったが、W膜に関してはブランケッ
トWに代表されるCVD法を用いた技術でも成膜は可能
である。スパッタリング法は、一般にWなどで形成され
たスパッタリングターゲットにArやKrで代表される
希ガスを高速度で衝突せしめ、はじき出されたターゲッ
ト成分分子をシリコン(Si)ウェハーなどの基板表面
に蒸着させて所定厚さのW膜等を形成する成膜方法であ
る。このスパッタリング法はCVD法と比較して、成膜
速度が速く量産性にも優れ、下地膜に対するプラズマダ
メージも小さく、かつ取り扱いも簡単であるなどの有利
点があるため、今後の電極配線の形成方法としてもスパ
ッタリング法が主として採用されることは間違いない。
Up to now, the sputtering method has been the main method for forming the electrode wiring film, but the W film can also be formed by a technique using the CVD method typified by the blanket W. In the sputtering method, a rare gas represented by Ar or Kr is caused to collide with a sputtering target generally formed of W at a high speed, and the ejected target component molecules are vapor-deposited on a substrate surface such as a silicon (Si) wafer. This is a film forming method for forming a W film or the like having a predetermined thickness. Compared with the CVD method, this sputtering method has advantages such as faster film formation rate, better mass productivity, less plasma damage to the underlying film, and easier handling. There is no doubt that the sputtering method will be mainly adopted as the method.

【0005】ところで現状の半導体製造装置において、
LSIを製造するための使用されているSiウェハーの
サイズは、より製造効率を高めるために順次大型化が進
められている。具体的にはウェハーサイズは直径6イン
チから8インチへとシフトして直径200mmサイズの
ウェハーが主として使用されている。しかしながら、大
型化が進み、今後は更に12インチ(直径300mm)
までスケールアップされると予測されている。
In the current semiconductor manufacturing equipment,
The size of the Si wafer used for manufacturing the LSI has been progressively increased in order to further improve the manufacturing efficiency. Specifically, the wafer size is shifted from 6 inches to 8 inches, and a wafer having a diameter of 200 mm is mainly used. However, as the size has increased, it will be 12 inches (diameter 300 mm) in the future.
Is expected to scale up.

【0006】現状の8インチサイズのSiウェハーに対
応するスパッタリングターゲットのサイズは、スパッタ
リング装置の種類によっても若干異なるよるが、一般に
直径300mm相当である。そして今後直径が12イン
チクラスのSiウェハーが実現した場合には、おそらく
直径が400mm以上の大型サイズのターゲットが要求
される。このようなウェハーサイズのスケールアップ化
に伴って生起する問題として、膜比抵抗の面内均一性の
低下が大きくクローズアップされてくる。特にLSIで
使用する電極は、比抵抗の差異によって、トランジスタ
ーの特性に大きな影響をもたらすため、LSIの特性上
重要なファクターとなる。言い換えれば、電極形成した
薄膜の比抵抗の面内均一性が良好でないと、LSIの製
造歩留りが急激に低下し良品率の悪化によりLSIメー
カーの収益率に大きなダメージを与えてしまう。
The size of the sputtering target corresponding to the current 8-inch Si wafer is generally 300 mm in diameter, although it depends on the type of sputtering apparatus. When a 12-inch diameter Si wafer is realized in the future, a large target with a diameter of 400 mm or more is probably required. As a problem that occurs with the scale-up of the wafer size as described above, the decrease in the in-plane uniformity of the film resistivity is greatly highlighted. In particular, the electrode used in the LSI has a great influence on the characteristics of the transistor due to the difference in the specific resistance, which is an important factor in the characteristics of the LSI. In other words, if the in-plane uniformity of the resistivity of the thin film on which the electrodes are formed is not good, the manufacturing yield of the LSI is drastically reduced, and the yield rate of the LSI maker is greatly damaged due to the deterioration of the yield rate.

【0007】比抵抗の面内均一性は、スパッタリングす
る条件、具体的に言えば、スパッタリング装置における
投入電力値やガス圧力、ターゲットと基板との距離など
様々なパラメーターによって大きな影響を受ける。しか
しながら、これらのパラメーターを厳密に制御しても、
現在までに市販されているスパッタリング装置を用いて
得られる成膜の比抵抗の面内均一性は5%程度が限界で
ある。
The in-plane uniformity of the resistivity is greatly influenced by various parameters such as sputtering conditions, specifically, the input power value and gas pressure in the sputtering apparatus, the distance between the target and the substrate. However, even with tight control of these parameters,
The in-plane uniformity of the specific resistance of the film formed by using a sputtering apparatus that is commercially available up to now has a limit of about 5%.

【0008】W膜を形成するためのスパッタリングター
ゲットが現在までに各種提案され公知例として公報に記
載されている。例えば特開平7−76771号公報には
相対密度が99.5%以上で平均粒径が10μmを超え
200μm以下であることを特徴とするスパッタリング
ターゲットが提唱されている。また特開平5−9326
7号公報には、C含有量が50ppm以下であり、O含
有量が30ppm以下であり、相対密度が97%以上で
あり、結晶粒径が一定方向につぶれた形状を有すること
を特徴とするスパッタリングターゲットが提案されてい
る。さらに特開平5−222525公報には、W粉末を
加圧して60%以上の相対密度を有する成形体を作製し
た後、水素を含む雰囲気中で該成形体を温度1400℃
以上、好ましくは1600℃以上に加熱して相対密度9
0%以上の焼結体とし、更に焼結体を1600℃以上で
熱間加工し99%以上の相対密度を得ること特徴とする
スパッタリングターゲットが提案されている。
Various sputtering targets for forming a W film have been proposed up to the present and are described in the publication as known examples. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-76771 proposes a sputtering target having a relative density of 99.5% or more and an average particle size of more than 10 μm and 200 μm or less. In addition, JP-A-5-9326
No. 7, gazette is characterized in that the C content is 50 ppm or less, the O content is 30 ppm or less, the relative density is 97% or more, and the crystal grain size has a shape squashed in a certain direction. Sputtering targets have been proposed. Further, in JP-A-5-222525, after a W powder is pressed to produce a molded body having a relative density of 60% or more, the molded body is heated in an atmosphere containing hydrogen at a temperature of 1400 ° C.
Or higher, preferably heated to 1600 ° C. or higher to obtain a relative density of 9
A sputtering target has been proposed, which is characterized in that a sintered body of 0% or more is obtained, and the sintered body is hot worked at 1600 ° C. or more to obtain a relative density of 99% or more.

【0009】しかしながら、これら公知のWスパッタリ
ングターゲットを用いて、所定のスパッタリング条件を
厳密に制御しながら成膜を実施しても、現状では、W膜
の比抵抗の面内均一性は5%程度が限界であり、このW
膜を使用したLSIの製造歩留りの改善効果は少ない状
態である。
However, even if the film formation is performed using these known W sputtering targets while strictly controlling the predetermined sputtering conditions, the in-plane uniformity of the specific resistance of the W film is currently about 5%. Is the limit, and this W
The effect of improving the manufacturing yield of the LSI using the film is small.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】近年、LSIに要求さ
れる高集積化・高速化・高信頼性化に対する技術的要求
がさらに高度化するに伴って、電極・配線材料の低抵抗
化がさらに要求されており、電極構成材料について言え
ば、従来主流のシリサイド系材料からWなどの高純度金
属系(ピュアメタル)へとシフトする傾向がある。この
ようなLSIの電極部には、ウェハー面内における成膜
の比抵抗の均一性(面内均一性)が重要なポイントとな
る。しかしながら、前記のように現状で公知であるスパ
ッタリングターゲットを用いて得られるW膜の比抵抗の
面内均一性は5%程度であることから、更にウェハーサ
イズが大型化された場合には、膜の比抵抗の面内均一性
はますます悪化する傾向を示す。この現象を回避しない
限り、LSIの量産ラインでの製造歩留りが大幅に低下
してしまい、多額な損失が発生してしまうことが不可避
となる問題点があった。
In recent years, as the technical requirements for high integration, high speed, and high reliability required for LSIs have become more sophisticated, the resistance of electrode / wiring materials has been further reduced. Regarding the electrode constituent material, which is required, there is a tendency to shift from a conventional mainstream silicide-based material to a high-purity metal-based material such as W (pure metal). In the electrode portion of such an LSI, the uniformity of the specific resistance of film formation within the wafer surface (in-plane uniformity) is an important point. However, as described above, the in-plane uniformity of the resistivity of the W film obtained by using the currently known sputtering target is about 5%. Therefore, when the wafer size is further increased, The in-plane uniformity of the specific resistance tends to worsen. Unless this phenomenon is avoided, there is a problem that the manufacturing yield in a mass production line of LSIs is greatly reduced and a large amount of loss is inevitable.

【0011】本発明は、上記のような問題点に対処する
ためになされたものであり、8インチサイズ以上の大型
のSiウェハー上に成膜した場合においても、W膜の比
抵抗の面内均一性を3%以下に低減することが可能とな
るタングステン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。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and even when a film is formed on a large Si wafer of 8 inches or more, the specific resistance of the W film is within the plane. It is an object of the present invention to provide a tungsten sputtering target capable of reducing the uniformity to 3% or less.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため、スパッタリングターゲットの密度や硬
さ、その面内でのばらつきなどが成膜の比抵抗の面内均
一性に及ぼす影響について種々検討した。その結果、特
にターゲット全体をむらなく高密度化して、かつ硬さ及
びそのばらつきを制御することにより、従来達成するこ
とができなかった8インチサイズ以上のSiウェハー上
に成膜したW膜の比抵抗の面内均一性を3%以下に低減
することが可能になるという知見が初めて得られた。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has an effect on the in-plane uniformity of the resistivity of a film formed by the density and hardness of the sputtering target and the in-plane variation. Various studies were conducted. As a result, the ratio of the W film formed on the Si wafer of 8 inch size or more, which could not be achieved in the past, was achieved by densifying the entire target evenly and controlling the hardness and its variation. It was for the first time found that the in-plane uniformity of resistance could be reduced to 3% or less.

【0013】本発明は上記知見に基づいて完成されたも
のである。すなわち、本発明に係るタングステンスパッ
タリングターゲットは、ターゲットの相対密度が99%
以上であり、かつビッカース硬度が330Hv以上であ
り、かつターゲット全体のビッカース硬度のばらつきが
30%以下であることを特徴とする。
The present invention has been completed based on the above findings. That is, in the tungsten sputtering target according to the present invention, the relative density of the target is 99%.
The above is the Vickers hardness of 330 Hv or more, and the variation of the Vickers hardness of the entire target is 30% or less.

【0014】また上記タングステンスパッタリングター
ゲットにおいて、このターゲットに含有される不純物と
してのFe,Ni,Cr,Cu,Al,Na,K,Uお
よびThの合計含有量が0.01質量%未満であること
が好ましい。すなわち、前記ターゲットを構成するタン
グステンの純度が99.99%以上であることが好まし
い。
In the above tungsten sputtering target, the total content of Fe, Ni, Cr, Cu, Al, Na, K, U and Th as impurities contained in the target is less than 0.01% by mass. Is preferred. That is, it is preferable that the purity of the tungsten forming the target is 99.99% or more.

【0015】さらに、前記ターゲットが、Cu,Al、
またはそれらの合金からなるバッキングプレートと一体
に接合されていることが好ましい。また、前記ターゲッ
トが拡散接合またはソルダー接合によって前記バッキン
グプレートと一体に接合されていることが好ましい。
Further, the target is Cu, Al,
Alternatively, it is preferably integrally joined with a backing plate made of those alloys. Further, it is preferable that the target is integrally bonded to the backing plate by diffusion bonding or solder bonding.

【0016】このように、本発明に係るタングステンス
パッタリングターゲットは、相対密度が99%以上であ
り、かつビッカース硬度が330Hv以上であり、かつ
ターゲット全体のビッカース硬度のばらつきが、30%
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。上記したような構成のスパッタリングターゲッ
トを使用して成膜することにより、W膜の比抵抗の面内
均一性を大幅に改善することが可能となる。
As described above, the tungsten sputtering target according to the present invention has a relative density of 99% or more, a Vickers hardness of 330 Hv or more, and a variation in Vickers hardness of the entire target of 30%.
The sputtering target is characterized by the following. By forming a film using the sputtering target having the above-described structure, it is possible to significantly improve the in-plane uniformity of the specific resistance of the W film.

【0017】すなわち、従来から8インチのSi基板上
にWターゲットを用いたスパッタリング法によりW膜を
成膜する場合において、このW膜を使用したLSIなど
の製造歩留りを改善するためには、W膜の比抵抗の均一
性を向上させることが必須の要件となる。
That is, when a W film is formed on an 8-inch Si substrate by a sputtering method using a W target, in order to improve the manufacturing yield of an LSI or the like using this W film, the W Improving the uniformity of the specific resistance of the film is an essential requirement.

【0018】しかしながら、従来から公知の高純度Wタ
ーゲットを用いてスパッタリングした場合、成膜条件を
厳正に制御した場合においても、W膜の比抵抗の面内均
一性を5%程度にすることが限界であった。更にウェハ
ーサイズが大口径化した場合、例えば12インチウェハ
ーの場合では、この面内均一性は7%程度まで増大して
しまう。このような比抵抗の均一性を更に改善を図るた
めには、Wターゲットから飛散する中性粒子やイオンの
放出分布角度が重要なファクターとなる。この点につい
て種々検討した結果、本発明者らはターゲットの相対密
度を99%以上とし、ターゲットのビッカース硬度を3
30Hv以上に規定し、かつターゲット全体でのビッカ
ース硬さのばらつきを所定範囲に制御することがW膜の
比抵抗の均一性を高めることに対して有効に作用するこ
とを見出した。
However, when sputtering is performed using a conventionally known high-purity W target, even if the film forming conditions are strictly controlled, the in-plane uniformity of the specific resistance of the W film can be about 5%. It was the limit. Further, when the wafer size is increased, for example, in the case of a 12 inch wafer, the in-plane uniformity is increased to about 7%. In order to further improve the uniformity of such specific resistance, the emission distribution angle of neutral particles and ions scattered from the W target is an important factor. As a result of various studies on this point, the present inventors set the relative density of the target to 99% or more and set the Vickers hardness of the target to 3
It has been found that controlling the Vickers hardness variation over the entire target within a predetermined range by setting the HV to 30 Hv or more effectively works to increase the uniformity of the specific resistance of the W film.

【0019】従来のWターゲットに関しては、粒径や不
純物に着目して特性の向上を図ったターゲットについて
の開発はなされてきたものの、ターゲットの硬さに注目
した例はなかった。スパッタリングで形成した膜の比抵
抗の均一性に対しては、膜厚と膜質との相関性が重要な
因子である。この双方の特性を適正にコントロールする
ためには、原料粉末の粒径や不純物含有量の他に、ター
ゲット自体の硬度及びそのばらつきを管理制御すること
が重要となる。つまり、ターゲットにArイオンを繰返
して衝突せしめて、はじき出されたターゲット成分を基
板等に蒸着させて薄膜を形成する過程において、ターゲ
ット表面に部分的に硬度が異なる箇所が存在すると、A
rイオンが衝突してはじき出されるターゲット成分のク
ラスターの数量や放出角度にばらつきが生じ、結果的に
膜厚および膜質がともに悪影響を受けることが判明し
た。
Regarding the conventional W target, although a target having improved characteristics by paying attention to the grain size and impurities has been developed, there is no example focusing on the hardness of the target. The correlation between the film thickness and the film quality is an important factor for the uniformity of the specific resistance of the film formed by sputtering. In order to properly control both of these properties, it is important to manage and control the hardness of the target itself and its variation in addition to the particle size of the raw material powder and the content of impurities. That is, in the process of repeatedly bombarding the target with Ar ions and depositing the ejected target component on the substrate or the like to form a thin film, if there is a portion where the hardness is partially different on the target surface, A
It was found that the number of clusters of target components ejected by r ion collisions and the emission angle varied, and as a result, both film thickness and film quality were adversely affected.

【0020】ここで、ターゲットの相対密度は、99%
以上とすることが必要である。ターゲットの相対密度が
99%以下である場合には、ターゲット中にガス成分が
多く含まれるため、膜を形成した際に、膜の比抵抗が増
大してしまう。また、異常放電によるダスト発生の増大
化も懸念される。上記観点から、ターゲットの相対密度
は、さらに99.3%以上が好ましく、さらには99.
5%以上がより好ましい。
Here, the relative density of the target is 99%.
It is necessary to do the above. When the relative density of the target is 99% or less, the target contains a large amount of gas components, so that the specific resistance of the film increases when the film is formed. In addition, there is concern that dust generation may increase due to abnormal discharge. From the above viewpoint, the relative density of the target is preferably 99.3% or more, more preferably 99.
It is more preferably 5% or more.

【0021】ターゲットのビッカース硬度は、330H
v以上とすることが必要である。このビッカース硬度が
330Hv以下であると、完全に再結晶化が終了してい
ないことから、僅かな内部歪みがスパッタリングによっ
て発生する熱エネルギーの影響を受け、部分的に粒径の
粗大化を引き起こし、膜厚及び比抵抗分布に悪影響を与
える。上記観点から、ターゲットのビッカース硬度は、
350Hv以上とすることがより好ましく、さらに37
0Hv以上とすることが、より好ましい。
The Vickers hardness of the target is 330H
It is necessary to be v or more. When the Vickers hardness is 330 Hv or less, since recrystallization is not completely completed, a slight internal strain is affected by thermal energy generated by sputtering and partially causes coarsening of the grain size. The film thickness and the specific resistance distribution are adversely affected. From the above viewpoint, the Vickers hardness of the target is
It is more preferable to set it to 350 Hv or more, and further 37
More preferably, it is 0 Hv or higher.

【0022】ターゲット全体における上記ビッカース硬
度のばらつきは、30%以下とすることが必要である。
このビッカース硬度のばらつきが、30%を超えると、
ターゲットがエロージョンされる深さにばらつきを生
じ、ターゲット成分(タングステン)の放出分布角度に
悪影響を与える。したがって、ターゲット全体における
上記ビッカース硬度のばらつきは、30%以下と規定さ
れるが、さらに20%以下であることが好ましく、さら
には15%以下であることがより好ましい。
The variation of the Vickers hardness in the whole target needs to be 30% or less.
If the variation in Vickers hardness exceeds 30%,
The depth at which the target is eroded varies, which adversely affects the emission distribution angle of the target component (tungsten). Therefore, the variation of the Vickers hardness in the entire target is specified to be 30% or less, preferably 20% or less, and more preferably 15% or less.

【0023】ここで、本発明に係るタングステンスパッ
タリングターゲットの相対密度は、以下に示す方法によ
り測定された値を示すものとする。すなわち、図1に示
す様に、例えば円盤状のターゲットT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
状の外周近傍位置(位置2〜9)及びその1/2の距離
の位置(位置10〜17)とから、それぞれ長さ15m
m×幅15mmの試験片を採取する。これら17点の試
験片についてアルキメデス法を用いて、比重を算出し、
理論比重:19.254g/cmの値を用いて下記数
式(1)により相対密度を計算し、得られた計算値の平
均値を本発明に係るスパッタリングターゲットの相対密
度とした。
Here, the relative density of the tungsten sputtering target according to the present invention is a value measured by the following method. That is, as shown in FIG. 1, for example, a central portion (position 1) of the disk-shaped target T and four linear outer peripheral positions (positions 2 to 9) that pass through the central portion and divide the circumference evenly. 15m from the position (positions 10 to 17) and half the distance
A test piece of m × width 15 mm is collected. Using the Archimedes method for these 17 test pieces, the specific gravity was calculated,
The relative density was calculated by the following mathematical formula (1) using the value of theoretical specific gravity: 19.254 g / cm 3 , and the average value of the calculated values was used as the relative density of the sputtering target according to the present invention.

【0024】[0024]

【数1】 [Equation 1]

【0025】また本発明に係るスパッタリングターゲッ
トのビッカース硬度は、以下に示す方法により測定され
た値を示すものとする。すなわち、図1に示す様に、例
えば円盤状の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本の直線状の中心部から
90%の位置(位置2〜9)及び中心部から50%の位
置(位置10〜17)とから、それぞれ長さ15mm×
幅15mmの試験片を採取する。これら17点の試験片
についてビッカース硬度測定器によって、荷重:500
g、荷重時間:15s、測定ポイント:3箇所での平均
値を算出し、この各試験片についての平均値をさらに平
均して得られた値を本発明に係るターゲットの硬度とし
た。
The Vickers hardness of the sputtering target according to the present invention is a value measured by the following method. That is, as shown in FIG. 1, for example, a center portion of a disk-shaped target (position 1) and a position 90% from the center portion of four straight lines that pass through the center portion (position 2) ~ 9) and a position 50% from the center (positions 10 to 17), length of 15 mm x
A test piece having a width of 15 mm is collected. These 17 test pieces were subjected to a load of 500 by a Vickers hardness tester.
g, load time: 15 s, measurement points: average values at three points were calculated, and the average value of each test piece was further averaged to obtain the hardness of the target according to the present invention.

【0026】さらに、ターゲット全体としてのビッカー
ス硬度のバラツキは、上記した17点の試験片から求め
たビッカース硬度の最大値および最小値から、下記計算
式(2)に基づいて求めた値を示すものとする。
Further, the variation of the Vickers hardness of the entire target is a value obtained from the maximum value and the minimum value of the Vickers hardness obtained from the above-mentioned 17-point test piece based on the following calculation formula (2). And

【0027】[0027]

【数2】 [Equation 2]

【0028】本発明に係るスパッタリングターゲット
は、通常の高純度金属材料と同程度の不純物であれば含
んでも良い。ただし、過度に不純物元素含有量が多いタ
ーゲットを使用して成膜した場合には、例えばリーク電
流が増大する一方、膜の比抵抗が高くなるなど製品特性
が低下するおそれがある。従って、本発明のスパッタリ
ングターゲットにおいては、不純物元素としてのFe、
Ni、Cr、Cu、Al、Na、K、U、Thの合計含
有量が100ppm以下の高純度Wで構成することが好
ましい。言い換えると、Fe、Ni、Cr、Cu、A
l、Na、K、U、Thの各含有量(質量%)の合計量
を100%から引いた値[100−(Fe+Ni+Cr
+Cu+Al+Na+K+U+Th)]が99.99%
以上(4N以上)の高純度Wを構成材料として使用する
ことが望ましい。
The sputtering target according to the present invention may contain the same level of impurities as a normal high-purity metal material. However, when a film is formed by using a target having an excessively high impurity element content, there is a possibility that the product characteristics may be deteriorated, for example, the leak current is increased and the specific resistance of the film is increased. Therefore, in the sputtering target of the present invention, Fe as an impurity element,
It is preferable that the total content of Ni, Cr, Cu, Al, Na, K, U, and Th is 100 ppm or less and that the high purity W is used. In other words, Fe, Ni, Cr, Cu, A
A value obtained by subtracting the total amount of each content (mass%) of 1, 1, Na, K, U, and Th from 100% [100- (Fe + Ni + Cr
+ Cu + Al + Na + K + U + Th)] is 99.99%
It is desirable to use high purity W of the above (4 N or more) as a constituent material.

【0029】本発明に係るスパッタリングターゲット
は、例えば以下のようにして作製することができる。例
えば、単一粒子が不規則に凝集した形骸粒子の割合が少
なく、粒度分布範囲が20μm以下である高純度W粉末
を、目的とするターゲットサイズに対応する形状を有す
るカーボン型などに充填し、ホットプレス法により加圧
焼結することが、本発明で規定するターゲットのビッカ
ース硬度及びそのばらつきを得るのに効果的である。
The sputtering target according to the present invention can be manufactured, for example, as follows. For example, a small proportion of skeletal particles in which single particles are irregularly aggregated is small, and a high-purity W powder having a particle size distribution range of 20 μm or less is filled in a carbon mold or the like having a shape corresponding to an intended target size, Pressure sintering by the hot pressing method is effective for obtaining the Vickers hardness of the target and its variation defined by the present invention.

【0030】なお、前記形骸粒子を多量に含有した高純
度W粉末は、高い加圧力で焼結してもその形骸粒子の内
部まで完全に焼結が進行せず、ターゲット組織内に気孔
が発生して高密度の焼結体が得られないため、上記形骸
粒子が少ないW原料粉末を使用することが好ましい。
It should be noted that the high-purity W powder containing a large amount of the skeletal particles does not completely sinter to the inside of the skeletal particles even when sintered with a high pressure, and pores are generated in the target structure. Since a high-density sintered body cannot be obtained, it is preferable to use the W raw material powder containing a small amount of skeletal particles.

【0031】また、粒度分布範囲が20μmを超える粗
大なタングステン粒子が存在すると、焼結過程における
結晶化の速度にばらつきが生じ易いため、得られた焼結
体の硬度およびその位置的なばらつきが大きくなってし
まう恐れがある。したがって、タングステン原料粒子の
粒度分布範囲は20μm以下であることが好ましく、さ
らには10μm以下がより望ましい。
If coarse tungsten particles having a particle size distribution range of more than 20 μm are present, the crystallization speed in the sintering process tends to vary, so that the hardness and the positional variation of the obtained sintered body vary. There is a risk that it will grow. Therefore, the particle size distribution range of the tungsten raw material particles is preferably 20 μm or less, and more preferably 10 μm or less.

【0032】上述した加圧焼結工程においては、タング
ステン成形体を最高焼結温度まで昇温する前に、例え
ば、1150℃〜1450℃の温度で5時間以上加熱し
て脱ガス処理を実施することが好ましい。この脱ガス処
理により、原料粉末に付着していた吸着酸素や他の不純
物元素を効果的に除去することができる。ここで、脱ガ
ス処理の温度が過度に低いと脱ガスの効果が十分に得ら
れず、逆に処理温度が過度に高いと成形体の外周部の焼
結が進行し閉気孔の発生によりガスが抜けにくくなるた
め、前記脱ガス温度範囲とした。脱ガス処理の雰囲気
は、真空中(1Pa以下)、もしくはHガス雰囲気中
が好ましい。このような脱ガス処理を実施した後に、例
えば、1.0Pa以下の真空雰囲気下で20MPa以上
の加圧力を付加しつつ成形体を加熱して焼結する。ここ
で最高焼結温度までに到達させる前に昇温速度2℃/m
in〜5℃/minで成形体を加熱し、中間焼結温度1
450℃〜1700℃の温度で最低1.0時間保持する
中間焼結工程を実施することが好ましい。このような中
間焼結工程を実施することにより、ターゲット焼結体の
温度均一性を向上させることができ、また焼結体に含有
形成された空孔もしくはボイドを効果的に除去すること
が可能になる。ここで、中間焼結温度が過度に低いと焼
結が進行しないため密度が十分に向上せず、逆に過度に
中間焼結温度が高いと内部に閉気孔が残存してしまうた
め、前記の範囲の中間焼結温度とした。
In the pressure sintering step described above, before the tungsten compact is heated to the maximum sintering temperature, it is heated at a temperature of, for example, 1150 ° C. to 1450 ° C. for 5 hours or more to perform degassing treatment. It is preferable. By this degassing treatment, adsorbed oxygen and other impurity elements attached to the raw material powder can be effectively removed. Here, if the temperature of the degassing treatment is too low, the effect of degassing cannot be sufficiently obtained, and conversely if the treatment temperature is too high, the sintering of the outer peripheral portion of the molded body progresses and gas is generated due to the generation of closed pores. Since it becomes difficult to remove the gas, the above degassing temperature range was set. The degassing atmosphere is preferably in a vacuum (1 Pa or less) or in an H 2 gas atmosphere. After performing such degassing treatment, for example, the molded body is heated and sintered in a vacuum atmosphere of 1.0 Pa or less while applying a pressure of 20 MPa or more. Here, the temperature rising rate is 2 ° C / m before reaching the maximum sintering temperature.
The molded body is heated at in to 5 ° C / min, and the intermediate sintering temperature is 1
It is preferable to carry out an intermediate sintering step of holding at a temperature of 450 ° C. to 1700 ° C. for at least 1.0 hour. By performing such an intermediate sintering process, it is possible to improve the temperature uniformity of the target sintered body, and it is possible to effectively remove the voids or voids contained and formed in the sintered body. become. Here, if the intermediate sintering temperature is excessively low, the density does not sufficiently improve because the sintering does not proceed, and conversely, if the intermediate sintering temperature is excessively high, closed pores remain inside. The intermediate sintering temperature was set in the range.

【0033】そして、上記のような中間焼結工程を実施
した後に、最高焼結温度で焼結する焼結体の緻密化を図
る。この最高焼結温度は、ターゲットの融点温度の1/
2以上が好ましい。この最高焼結温度での焼結体の保持
時間は、5時間以上とすることが好ましい。このような
最高焼結工程を実施した後に、例えば加圧していた焼結
雰囲気圧力を開放して、冷却速度10℃/min以上で
焼結体を冷却することが好ましい。また、この加圧焼結
された焼結体をさらにHIP(熱間静水圧プレス)処理
してもよい。このHIP処理における加熱温度は、14
00℃〜1800℃に設定する一方、加圧力は150M
Pa以上に設定することが好ましい。このようなHIP
処理を実施することにより、より緻密なターゲット焼結
体を得ることが可能となる。
Then, after carrying out the intermediate sintering step as described above, the sintered body to be sintered at the maximum sintering temperature is densified. This maximum sintering temperature is 1 / of the melting point of the target.
2 or more is preferable. The holding time of the sintered body at the maximum sintering temperature is preferably 5 hours or more. After carrying out such a maximum sintering step, it is preferable to release the pressurized sintering atmosphere pressure and cool the sintered body at a cooling rate of 10 ° C./min or more. The pressure-sintered sintered body may be further subjected to HIP (hot isostatic pressing) treatment. The heating temperature in this HIP process is 14
The pressure is set to 00 ° C-1800 ° C while the pressure is 150M
It is preferable to set Pa or more. HIP like this
By carrying out the treatment, it becomes possible to obtain a denser target sintered body.

【0034】その他の製法として、前述した高純度で粒
径範囲が小さい微細なタングステン原料粉末を使用し、
原料粉末をCIP(冷間静水圧プレス)処理により所定
形状に成形した後に、上記HIP処理を実施して、その
後に成形体を水素焼結の後に、さらに焼結体を熱間圧延
もしくは熱間鍛造してターゲット焼結体を形成してもよ
い。
As another manufacturing method, the above-mentioned fine tungsten raw material powder having a high purity and a small particle size range is used,
After forming the raw material powder into a predetermined shape by CIP (cold isostatic pressing) treatment, the above HIP treatment is performed, and then the formed body is hydrogen-sintered, and then the sintered body is hot-rolled or hot-rolled. The target sintered body may be formed by forging.

【0035】具体的には、前述した高純度で粒径範囲が
小さい微細なタングステン原料粉末を使用し、原料粉末
を100MPa以上でCIP処理して、密度が60%程
度の仮成形体を作製する。ここで、CIP処理圧力を前
記値以上としたのは、過度に処理圧力が低いと意図する
密度を得ることができにくくなるためである。その後、
1500℃以上、150MPa以上の条件下でHIP処
理を施し、その後に成形体を1800℃以上、最低5時
間以上の条件下で水素焼結を施す。いずれについても、
上記条件下で処理した場合、密度の低下や硬度のばらつ
きを完全に回避することはできないため、その後、熱間
圧延もしくは熱間鍛造してもよい。
Specifically, the above-mentioned fine tungsten raw material powder having a high purity and a small particle diameter range is used, and the raw material powder is subjected to CIP treatment at 100 MPa or more to produce a temporary compact having a density of about 60%. . Here, the reason why the CIP processing pressure is set to the above value or more is that it is difficult to obtain the intended density if the processing pressure is too low. afterwards,
The HIP treatment is performed under the conditions of 1500 ° C. or higher and 150 MPa or higher, and then the compact is subjected to hydrogen sintering under the conditions of 1800 ° C. or higher and at least 5 hours or longer. For both,
When treated under the above conditions, it is not possible to completely avoid a decrease in density and a variation in hardness, so that hot rolling or hot forging may be performed thereafter.

【0036】当然、さらに緻密化を図るために、HIP
処理を実施して緻密なターゲット焼結体を製造すること
も可能である。また、ホットプレス処理もしくはHIP
処理を実施した後に、水素焼結を施し、その後に熱間鍛
造または熱間圧延を実施してもよい。また、CIP処理
後に直接HIP処理を実施しても構わない。
Naturally, in order to achieve further densification, HIP
It is also possible to carry out a treatment to produce a dense target sintered body. Also, hot press processing or HIP
After performing the treatment, hydrogen sintering may be performed, and then hot forging or hot rolling may be performed. Further, the HIP process may be directly performed after the CIP process.

【0037】このようにして得られたターゲット材料を
機械加工し所定のターゲット形状に加工する。このよう
にして得られたターゲット材料をCuやAl、もしくは
それらの合金からなるバッキングプレートと一体に接合
することにより、取扱い性が良好なスパッタリングター
ゲットが得られる。
The target material thus obtained is machined into a predetermined target shape. The target material thus obtained is integrally joined to a backing plate made of Cu, Al, or an alloy thereof, so that a sputtering target having good handleability can be obtained.

【0038】上記バッキングプレートとの接合法として
は、半田などのろう材を使用したソルダー接合法(ろう
付け接合法)や拡散接合法などが適用される。ろう付け
接合は、公知のIn系やSn系の接合材(ろう材)を使
用して実施する。また拡散接合時の加熱温度は、600
℃以下とする。これは、Alの融点が660℃であるた
めである。
As a joining method with the backing plate, a solder joining method (brazing joining method) using a brazing material such as solder or a diffusion joining method is applied. The brazing joining is performed using a known In-based or Sn-based joining material (brazing material). The heating temperature during diffusion bonding is 600
℃ or less. This is because the melting point of Al is 660 ° C.

【0039】特に、熱伝導率が高いCuやAl、もしく
はそれらの合金からなるバッキングプレートとターゲッ
トを一体に接合することにより、スパッタリング時にお
けるターゲットの発熱を、バッキングプレートを介して
効率的に系外に放出することが可能となる。さらに、冷
却水の流路を一体に形成したバッキングプレートをター
ゲットに一体に接合し、冷却水を流通させることによ
り、ターゲットの冷却効果をより増進させることができ
る。
In particular, by integrally bonding the backing plate made of Cu or Al having high thermal conductivity or an alloy thereof with the target, the heat generated by the target during sputtering can be efficiently removed from the system through the backing plate. It is possible to release it. Further, the backing plate integrally formed with the flow path of the cooling water is integrally joined to the target and the cooling water is circulated, whereby the cooling effect of the target can be further enhanced.

【0040】上記構成に係るタングステンスパッタリン
グターゲットによれば、ターゲットの相対密度が99%
以上であり、かつビッカース硬度が330Hv以上であ
り、かつターゲット全体のビッカース硬度のばらつきが
30%以下とし、緻密で硬度のばらつきが少ないスパッ
タリングターゲットとしているため、大口径のウェハー
上にスパッタリングにより薄膜を形成した場合において
も、比抵抗の面内均一性が3%以下となるような均一な
薄膜を形成することが可能になる。したがって、ウェハ
ーサイズの大型化により、半導体装置の製造歩留りを大
幅に改善することが可能になり、製品コストの顕著な低
減が実現する。
According to the tungsten sputtering target having the above structure, the relative density of the target is 99%.
Since the sputtering target has a Vickers hardness of 330 Hv or more and a Vickers hardness variation of 30% or less over the entire target, and is a dense sputtering target with little variation in hardness, a thin film is sputtered onto a large-diameter wafer. Even when it is formed, it is possible to form a uniform thin film having a resistivity in-plane uniformity of 3% or less. Therefore, as the wafer size increases, the manufacturing yield of semiconductor devices can be significantly improved, and the product cost can be significantly reduced.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について以
下の具体的な実施例、比較例およびその評価結果に基づ
いて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the present invention will be described based on the following specific examples, comparative examples and evaluation results thereof.

【0042】実施例1〜4および比較例1〜7 まず、Fe,Ni,Crなどの不純物元素の合計含有量
が0.01質量%で純度が99.99質量%(4N)で
あり、表1に示すように粒度分布範囲がそれぞれ10μ
m以下、20μm以下、30μm以下、50μm以下、
100μm以下の粒子で構成される高純度W粉末を用意
した。
Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7 First, the total content of impurity elements such as Fe, Ni and Cr was 0.01 mass% and the purity was 99.99 mass% (4N). As shown in 1, the particle size distribution range is 10μ each
m or less, 20 μm or less, 30 μm or less, 50 μm or less,
A high-purity W powder composed of particles of 100 μm or less was prepared.

【0043】この各々の高純度W粉末をカーボン型内に
充填してホットプレス装置にセットし、まず、1Pa以
下の真空雰囲気中にて表1に示す各温度に加熱して10
時間保持する脱ガス処理を実施して不純物元素量を低減
した。次いで、同様の真空雰囲気中で成形体に表1に示
す各圧力を加えつつ、昇温速度2℃/minで加熱し、
表1に示す各温度で10時間保持した後、表1に示す各
最高焼結温度で15時間保持して緻密化焼結を実施し
て、それぞれのターゲット材料としてのW焼結体を作製
した。焼結後の冷却は雰囲気をArで置換し、かつ10
℃/minの冷却速度で実施した。
Each of the high-purity W powders was filled in a carbon mold and set in a hot press machine, and first heated in a vacuum atmosphere of 1 Pa or less to each temperature shown in Table 1 to 10
The amount of impurity elements was reduced by carrying out degassing treatment for holding for a period of time. Then, in a similar vacuum atmosphere, while applying each pressure shown in Table 1 to the molded body, it is heated at a temperature rising rate of 2 ° C./min,
After each temperature shown in Table 1 was maintained for 10 hours, each maximum sintering temperature shown in Table 1 was maintained for 15 hours to carry out densification sintering to produce a W sintered body as each target material. . For cooling after sintering, the atmosphere was replaced with Ar, and 10
It was carried out at a cooling rate of ° C / min.

【0044】このようにして作製したW焼結体を所望の
ターゲット寸法(直径Φ300×厚さ5mm)に機械加
工してスパッタリングターゲットTとし、さらに図2に
示すように、このターゲットTをCu製バッキングプレ
ートBにろう付け接合することによって、実施例1〜4
および比較例1〜7に係る11種類のWスパッタリング
ターゲットを調製した。
The W sintered body thus produced was machined into a desired target size (diameter Φ300 × thickness 5 mm) to obtain a sputtering target T. As shown in FIG. 2, the target T was made of Cu. Examples 1-4 by brazing to backing plate B
And 11 kinds of W sputtering targets according to Comparative Examples 1 to 7 were prepared.

【0045】このように調製した各スパッタリングター
ゲットの相対密度を、前記アルキメデス法によって解析
した。また各ターゲットのビッカース硬度及びそのばら
つきは、前記手法によりビッカース硬度測定器(島津製
作所製:HMV−2000)を使用して測定した。
The relative density of each of the thus prepared sputtering targets was analyzed by the Archimedes method. The Vickers hardness of each target and its variation were measured by the above-mentioned method using a Vickers hardness meter (manufactured by Shimadzu Corporation: HMV-2000).

【0046】このようにして作製した各Wスパッタリン
グターゲットをそれぞれ用いて、スパッター方式:マグ
ネトロンスパッター、背圧:1×10−5(Pa)、出
力DC:2(kW)、Ar:0.5Pa、スパッター時
間:5(min)の条件下で、8インチのSiウェハー
基板上にW膜を成膜した。
Using each W sputtering target produced in this way, sputtering method: magnetron sputtering, back pressure: 1 × 10 −5 (Pa), output DC: 2 (kW), Ar: 0.5 Pa, Under the condition of spatter time: 5 (min), a W film was formed on an 8-inch Si wafer substrate.

【0047】こうしてSiウェハー基板上に形成された
各W膜の比抵抗の均一性を下記のようにして測定した。
すなわち、ウェハー基板の直径に沿って端部から5mm
間隔で測定点を設定し、各測定点におけるW膜の膜厚及
びシート抵抗から、比抵抗を算出し、その最大値および
最小値を次の(3)式に代入して求めた値を各W膜の比
抵抗の均一性とした。
The uniformity of the specific resistance of each W film thus formed on the Si wafer substrate was measured as follows.
Ie 5 mm from the edge along the diameter of the wafer substrate
The measurement points are set at intervals, the specific resistance is calculated from the film thickness and the sheet resistance of the W film at each measurement point, and the maximum and minimum values are substituted into the following equation (3) to obtain the values obtained. The specific resistance of the W film was made uniform.

【0048】[0048]

【数3】 [Equation 3]

【0049】これらの測定算出結果を下記表1に示す。The results of these measurement calculations are shown in Table 1 below.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】上記表1に示す結果から明らかなように、
ターゲットの相対密度が99%以上であり、かつビッカ
ース硬度が330HV以上であり、かつターゲット全体
のビッカース硬度のばらつきが、30%以下である各実
施例に係るスパッタリングターゲットを使用して形成し
たW膜は、いずれも比抵抗の均一性が3%以下となり、
大口径のウェハー基板上に成膜した場合においても、優
れた面内均一性を実現できることが判明した。
As is clear from the results shown in Table 1 above,
A W film formed by using the sputtering target according to each example in which the relative density of the target is 99% or more, the Vickers hardness is 330 HV or more, and the variation in the Vickers hardness of the entire target is 30% or less. Is less than 3% in resistivity uniformity,
It was found that excellent in-plane uniformity can be achieved even when a film is formed on a large-diameter wafer substrate.

【0052】実施例5〜8および比較例8〜13 実施例1と同様に、Fe,Ni,Crなどの不純物元素
の合計含有量が0.01質量%で純度が99.99質量
%(4N)であり、表2に示すように粒度分布範囲がそ
れぞれ10μm以下、20μm以下、30μm以下、5
0μm以下、100μm以下の粒子で構成される高純度
W粉末を用意した。
Examples 5 to 8 and Comparative Examples 8 to 13 Similar to Example 1, the total content of impurity elements such as Fe, Ni and Cr was 0.01% by mass and the purity was 99.99% by mass (4N). ), And as shown in Table 2, the particle size distribution ranges are 10 μm or less, 20 μm or less, 30 μm or less, and 5 respectively.
A high-purity W powder composed of particles of 0 μm or less and 100 μm or less was prepared.

【0053】この各高純度W粉末を100MPaの加圧
力にてCIP成形して、得られた成形体に対して引き続
き、表2に示す各温度および各圧力の条件でHIP処理
を実施し、表2に示す相対密度の焼結体を得た。その
後、焼結体を水素雰囲気中で10hr保持した後、さら
に水素雰囲気中において表2に示す各温度で熱間圧延を
実施して、ターゲット材料としての各焼結体を得た。こ
のようにして作製したW焼結体を所望のターゲット寸法
(直径Φ300×厚さ5mm)に機械加工し、さらにC
u製バッキングプレートに一体的にろう付け接合するこ
とによって、それぞれ実施例5〜8および比較例8〜1
3に係る10種類のWスパッタリングターゲットを調製
した。
Each of the high-purity W powders was subjected to CIP molding at a pressure of 100 MPa, and the obtained molded body was subsequently subjected to HIP treatment under the conditions of temperature and pressure shown in Table 2, A sintered body having the relative density shown in 2 was obtained. Then, after holding the sintered body for 10 hours in a hydrogen atmosphere, hot rolling was further performed in a hydrogen atmosphere at each temperature shown in Table 2 to obtain each sintered body as a target material. The W sintered body thus produced was machined to a desired target size (diameter Φ300 × thickness 5 mm), and further C
Examples 5-8 and Comparative Examples 8-1 by brazing integrally to the u-made backing plate, respectively.
Ten types of W sputtering targets according to No. 3 were prepared.

【0054】このようにして作製した各Wスパッタリン
グターゲットをそれぞれ用いて、スパッター方式:マグ
ネトロンスパッター、背圧:1×10−5(Pa)、出
力DC:2(kW)、Ar:0.5Pa、スパッター時
間:5(min)の条件下で、8インチのSiウェハー
基板上にW膜を成膜した。
Using each of the W sputtering targets produced in this way, sputtering method: magnetron sputtering, back pressure: 1 × 10 −5 (Pa), output DC: 2 (kW), Ar: 0.5 Pa, Under the condition of spatter time: 5 (min), a W film was formed on an 8-inch Si wafer substrate.

【0055】こうしてSiウェハー基板上に形成された
各W膜の比抵抗の均一性を実施例1と同様に測定すると
ともに、ターゲットの相対密度、ビッカース硬度(H
v)およびそのばらつきを同様に測定した。これらの測
定算出結果を下記表2に示す。
The uniformity of the specific resistance of each W film thus formed on the Si wafer substrate was measured in the same manner as in Example 1, and the relative density of the target and the Vickers hardness (H
v) and its variations were similarly measured. The results of these measurements are shown in Table 2 below.

【0056】[0056]

【表2】 [Table 2]

【0057】上記表2に示す結果から明らかなように、
ターゲットの相対密度が99%以上であり、かつビッカ
ース硬度が330Hv以上であり、かつターゲット全体
のビッカース硬度のばらつきが、30%以下である各実
施例に係るスパッタリングターゲットを使用して形成し
たW膜は、いずれも比抵抗の均一性が3%以下となり、
大口径のウェハー基板上に成膜した場合においても、優
れた面内均一性を実現できることが判明した。
As is clear from the results shown in Table 2 above,
A W film formed by using the sputtering target according to each example in which the relative density of the target is 99% or more, the Vickers hardness is 330 Hv or more, and the variation in the Vickers hardness of the entire target is 30% or less. Is less than 3% in resistivity uniformity,
It was found that excellent in-plane uniformity can be achieved even when a film is formed on a large-diameter wafer substrate.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係るタングス
テンスパッタリングターゲットによれば、ターゲットの
相対密度が99%以上であり、かつビッカース硬度が3
30Hv以上であり、かつターゲット全体のビッカース
硬度のばらつきが30%以下とし、緻密で硬度のばらつ
きが少ないスパッタリングターゲットとしているため、
大口径のウェハー基板上にスパッタリングにより薄膜を
形成した場合においても、比抵抗の面内均一性が3%以
下となるような均一な薄膜を形成することが可能にな
る。したがって、ウェハーサイズの大型化により、半導
体装置の製造歩留りを大幅に改善することが可能にな
り、製品コストの顕著な低減が実現する。
As described above, according to the tungsten sputtering target of the present invention, the relative density of the target is 99% or more and the Vickers hardness is 3%.
Since the sputtering target is 30 Hv or more and the variation in Vickers hardness of the entire target is 30% or less, and the sputtering target is dense and has little variation in hardness,
Even when a thin film is formed on a large-diameter wafer substrate by sputtering, it is possible to form a uniform thin film having a resistivity in-plane uniformity of 3% or less. Therefore, as the wafer size increases, the manufacturing yield of semiconductor devices can be significantly improved, and the product cost can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るタングステンスパッタリングター
ゲットおよびそのターゲットを使用して形成したタング
ステン膜の特性を測定するための試料片の採取位置およ
び測定位置を示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing a sampling position and a measurement position of a sample piece for measuring characteristics of a tungsten sputtering target according to the present invention and a tungsten film formed by using the target.

【図2】バッキングプレートと一体に接合した本発明に
係るタングステンスパッタリングターゲットの一実施例
を示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of the tungsten sputtering target according to the present invention integrally bonded to a backing plate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜17 試料片の採取位置および測定位置 T タングステンスパッタリングターゲット B バッキングプレート 1 to 17 Collection position and measurement position of sample piece T tungsten sputtering target B backing plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 石上 隆 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 高阪 泰郎 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 小松 透 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) 4K029 AA02 BA23 BD02 DC03 DC21 DC22 DC24 4M104 BB18 DD40    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yukinobu Suzuki             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Naomi Fujioka             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Takashi Ishigami             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Yasuo Takasaka             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Toru Komatsu             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office F-term (reference) 4K029 AA02 BA23 BD02 DC03 DC21                       DC22 DC24                 4M104 BB18 DD40

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ターゲットの相対密度が99%以上であ
り、かつビッカース硬度が330Hv以上であり、かつ
ターゲット全体のビッカース硬度のばらつきが30%以
下であることを特徴とするタングステンスパッタリング
ターゲット。
1. A tungsten sputtering target, wherein the target has a relative density of 99% or more, a Vickers hardness of 330 Hv or more, and a variation in Vickers hardness of the entire target of 30% or less.
【請求項2】 前記ターゲットに含有される不純物とし
てのFe,Ni,Cr,Cu,Al,Na,K,Uおよ
びThの合計含有量が0.01質量%未満であることを
特徴とする請求項1記載のタングステンスパッタリング
ターゲット。
2. The total content of Fe, Ni, Cr, Cu, Al, Na, K, U and Th as impurities contained in the target is less than 0.01% by mass. Item 2. The tungsten sputtering target according to Item 1.
【請求項3】 前記ターゲットを構成するタングステン
の純度が99.99%以上であることを特徴とする請求
項1記載のタングステンスパッタリングターゲット。
3. The tungsten sputtering target according to claim 1, wherein the purity of tungsten constituting the target is 99.99% or more.
【請求項4】 前記ターゲットが、Cu,Al、または
それらの合金からなるバッキングプレートと一体に接合
されていることを特徴とする請求項1記載のタングステ
ンスパッタリングターゲット。
4. The tungsten sputtering target according to claim 1, wherein the target is integrally bonded to a backing plate made of Cu, Al, or an alloy thereof.
【請求項5】 前記ターゲットが拡散接合またはソルダ
ー接合によって前記バッキングプレートと一体に接合さ
れていることを特徴とする請求項4記載のタングステン
スパッタリングターゲット。
5. The tungsten sputtering target according to claim 4, wherein the target is integrally bonded to the backing plate by diffusion bonding or solder bonding.
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