JP2918856B2 - スパッタターゲットとその製造方法、およびそれを用いて成膜した高純度チタン膜 - Google Patents

スパッタターゲットとその製造方法、およびそれを用いて成膜した高純度チタン膜

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の表面
にTi配線網を形成する際に好適なスパッタターゲットと
その製造方法、およびそれを用いた高純度チタン膜に関
する。
【０００２】
【従来の技術】各種半導体素子の表面には、その使用目
的に応じて導電性金属材料を用いた複雑模様の配線網が
形成される。このような配線網は、例えばスパッタ法を
適用してAl、Au等の導電性金属薄膜を形成した後、この
薄膜に所定のエッチング処理を施しパターニングするこ
とにより形成される。
【０００３】ところで、近年、半導体素子の高集積化が
進むにつれて、配線の幅を狭小にしたり、配線の厚みを
薄くする必要が生じている。しかし、このように配線網
が高精細化していくと、用いた配線材料の配線抵抗によ
る信号の遅延問題が生起したり、また使用素材が低融点
材料であった場合には、素子の作動時に配線網における
抵抗発熱により断線が起こるというような問題が生じて
いる。このようなことから、配線材料としては高融点で
あると同時に低抵抗であり、かつLSI 、VLSI、ULSIのプ
ロセスを大幅に変更することが不要な材料が強く要望さ
れている。そのような材料としては、Mo、W 、Taと並ん
でTiが注目されている。
【０００４】Tiを半導体素子の配線網に利用する場合、
通常、まず上述したようにTiの薄膜をスパッタ法により
形成する。このため、Ti材によるスパッタターゲットの
作製が必須となるが、この場合のTiターゲットは高純度
であることが重要である。例えばTiターゲットに不純物
として酸素が含有されている場合には、形成された薄膜
の電気抵抗が大きくなり、遅延問題や配線網の断線等の
事故を招く。Fe、Ni、Crのような重金属は、形成された
薄膜の界面接合部におけるリーク現象の要因となる。N
a、K のようなアルカリ金属は、Si中を容易に遊動して
素子特性を劣化させてしまう。
【０００５】VLSI等の配線網を形成する際のターゲット
としては、上述したように高純度であることが必要であ
ることの他に、より均一な薄膜を形成するために、Tiタ
ーゲットの表面や内部に傷やしわ等の不均一部分がない
ことと、スパッタリング時の熱エネルギーを均一に放出
し得ることが強く要望されている。
【０００６】すなわち、集積度が向上してより微細な配
線になるにつれて、不純物による影響の他に、スパッタ
リングによって形成された薄膜の膜厚や内部組織等の均
一性が重要になるからである。例えばターゲットの表面
や内部に傷等が存在していると、その部分においてスパ
ッタ粒子の飛翔が乱れ、基板上への被着状態の均一性が
損われ、電気抵抗に変化が生じたり、さらには断線等を
招いてしまう。また、スパッタリング時にターゲットに
加わる熱エネルギーを均一にバッキングプレート側に放
出することができないと、ターゲットの温度分布の不均
一さに起因して被着状態の均一性が損われてしまう。
【０００７】ところで、上記したようなTiターゲット
は、従来下記に示すような方法によって製造されてい
た。まず、粗Ti材を例えば次の 3つの方法のいずれかに
よって製造する。その 1つは、TiCl4 のようなTi化合物
をNa、Mgのような活性金属で熱還元する方法で、クロー
ル（Kroll)法、フンター(Hunter)法と呼ばれている方法
である。第２の方法は、 TiI4 のようなチタン化合物を
熱分解する方法で、アイオダイド(Iodide)法と呼ばれて
いる方法である。そして第３の方法は、例えばNaClや K
Cl等の塩中で溶融塩電解する方法である。
【０００８】このような方法によって製造された粗Ti材
は、通常、スポンジ状、クリスタル状、針状等の形状を
有しているため、一般にはこの粗Ti材を10-2〜10-3Torr
程度の真空中でアーク溶解してインゴットとし、それを
ターゲット形状に加工して使用している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来の方法で製造されたTiターゲットは、いず
れもその純度が 2Ｎ〜 3Ｎ程度であり、 64Kビット用の
スパッタターゲットとしては使用できるものの、256Kビ
ット、1Mビット、さらには4Mビット以上の場合には配線
材料やバリア材料のターゲット材としては純度から見て
不適当であった。また、従来法により製造されたTiター
ゲットでは、上述した表面状態や内部状態の点からも不
十分であった。つまり、電気抵抗の変化や断線等の原因
となる、Tiターゲット表面や内部の傷等を防止するため
には、加工性を高める必要がある。一方、高純度Tiの場
合、加工中のコンタミを防止するために、冷間加工によ
って所定形状に加工しているが、従来法によるTi材の加
工性では十分な均一状態を得るまでには至っていなかっ
た。
【００１０】さらに、熱エネルギーの放出性の点からも
不十分であった。つまり、従来法によるTi材ではスパッ
タリング時にターゲットに加わる熱エネルギーを均一に
バッキングプレート側に放出しうるほど、高熱伝導性の
ものは得られていなかった。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、 LSIの配線層やバリ
ア層等をスパッタ法によって形成する上で、Tiターゲッ
トに必要とされる高純度、優れた加工性および熱伝導性
を満足させ、素子機能に悪影響を及ぼす不純物量が極め
て少なく、かつ均一性に優れたTi系薄膜を再現性よく形
成することを可能にしたスパッタターゲットとその製造
方法、およびそれを用いた高純度チタン膜を提供するこ
とを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のスパッタターゲ
ットは、酸素の含有量が350ppm以下、Fe、NiおよびCrの
各元素の含有量が15ppm 以下、NaおよびK の各元素の含
有量が0.5ppm以下であると共に、材料特性としての絞り
が 70%以上であり、かつ熱伝導率が16W/m K 以上である
高純度チタン材を任意の形状に加工してなることを特徴
としている。
【００１２】本発明におけるスパッタターゲットの第１
の製造方法は、溶融塩電解法、アイオダイド法、クロー
ル法またはフンター法により粗製されたチタン粒を篩分
けし、前記粗チタン粒を粒径に応じて分別する工程と、
前記粒径分別された粗チタン粒の中から、粒径 1mm以上
の粗チタン粒が90重量% 以上となるように、前記粒径分
別された粗チタン粒を 1種または 2種以上の混合物とし
て選別して電子ビーム溶解して、高純度チタン材を作製
する工程と、前記高純度チタン材を任意のターゲット形
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、本発明におけるスパッタターゲット
の第２の製造方法は、溶融塩電解法、アイオダイド法、
クロール法またはフンター法により粗製されたチタン粒
に対して酸処理を施し、前記粗チタン粒表面に存在する
Fe、NiおよびCrから選ばれる少なくとも 1種の不純物元
素を含有する汚染層を除去する工程と、前記酸処理が施
された粗チタン粒を電子ビーム溶解して、高純度チタン
材を作製するする工程と、前記高純度チタン材を任意の
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。
【００１４】本発明の高純度チタン膜は、上記した本発
明のスパッタターゲットを用いてスパッタ成膜してなる
チタン膜であって、チタンおよび不可避不純物からなる
ことを特徴としている。本発明の高純度チタン膜は、例
えば半導体素子の配線網形成用チタン膜として好適であ
る。
【００１５】本発明のスパッタターゲットは、溶融塩電
解法、アイオダイド法、クロール法またはフンター法で
得られた粗Ti粒が、粒径により純度、特に酸素含有量が
異なること、および粗Ti粒に含まれる不純物が表層部に
特に集中して存在することを見出し、さらには篩分け法
および酸処理法を用いることにより、純度と共に従来法
ではなかなか得られなかった、熱伝導率16W/m K 以上と
いう値と絞り 70%以上という値とを同時に満足する、加
工性および熱伝導性に優れた高純度Ti材を得ることがで
きることを見出し、これらの知見に基いてはじめて達成
されたものである。
【００１６】本発明で用いる高純度Ti材は、例えば以下
のようにして製造される。まず、本発明の原料となる粗
Ti粒を例えば溶融塩電解法によって製造する。溶融塩電
解する際に使用するTi材としては、例えばスポンジTiを
用い、特にU 、Thの含有量の少ないものを用いることが
好ましい。電解浴としては、KCl-NaCl等が好ましく、ま
た電解温度は 730℃〜 755℃、電圧 6.0〜 8.0V が好適
である。溶融塩電解により得られるTi粒は、一般にNaや
K の含有量は多いものの、Fe、Ni等の重金属や酸素の含
有量は比較的少ない。
【００１７】なお、上記本発明の原料となる粗Ti粒とし
ては、溶融塩電解法によるTi粒に限らず、後述する電子
ビーム溶解（以下、ＥＢ溶解と記す）によって所定の純
度が得られるものであればよい。例えばアイオダイド
法、クロール法またはフンター法によるクリスタルTiや
スポンジTiが使用でき、特にそれらを酸処理したもの等
が好適である。
【００１８】次に、本発明においては上記粗Ti粒（針状
Ti粒等）に対して、下記 2種類の処理のうち、少なくと
もいずれかの処理を施す。
【００１９】(1) 得られた粗Ti粒を外部からの汚染を
防止しながら非金属製の篩、例えばナイロン製の篩を用
いて篩分けし、粒径（Ti粒の外径、以下同じ）に応じて
分別する。
【００２０】(2) 得られた粗Ti粒に対して酸処理を施
し、表面に存在するFe、NiおよびCrから選ばれる少なく
とも 1種の不純物元素を含有する汚染層を除去する。
【００２１】ここで、上述したように溶融塩電解によっ
て得られた粗Ti粒に含まれる不純物は、表層部に集中し
て存在する。このため、上記 (1)のように粒径分別を行
い、比較的粒径の大きい針状Ti粒を選択して用いること
により、比表面積が小さくなることから、不純物量が相
対的に減少する。このように、粒径を選択して使用する
ことによって、不純物元素量特に酸素含有量を減少させ
ることができると同時に、最終形態であるスパッタター
ゲットの熱伝導率を16W/m K 以上、絞りを 70%以上にす
ることができる。
【００２２】また、上記 (2)のように表面の汚染層を強
制的に排除することによっても、同様に不純物量を減少
させることができると同時に、最終形態であるスパッタ
ターゲットの熱伝導率を16W/m K 以上、絞りを 70%以上
にすることができる。この酸処理は、特にFe、Ni、Cr等
の重金属の除去に効果的であることから、上記したよう
にFe、NiおよびCrから選ばれる少なくとも 1種の不純物
元素を含有する汚染層を酸処理で除去する。
【００２３】なお、アイオダイド法、クロール法または
フンター法によって得られる粗Ti粒に対しても、同様な
ことが言える。
【００２４】上記 (1)の篩分けの方法においては、粒径
1mm以上の不純物量が少ないTi粒を選択的に使用するこ
とが好ましく、さらに好ましくは粒径 2mm以上のTi粒を
使用することである。ただし、粒径 1mm以上の粗Ti粒だ
けを使用することに限らず、粗Ti粒の不純物はほぼ粒径
に比例して存在するため、本発明で用いるTi材の不純物
量の許容範囲内において、小径のTi粒を併用することも
できる。すなわち、本発明の第１の製造方法において
は、粒径 1mm以上の粗Ti粒が90重量% 以上となるよう
に、粗Ti粒を選択的に使用するものとする。なお、粒径
0.5mm以下の微粉状Ti粒はＥＢ溶解時に真空度の不安定
化を招くため、使用しないことが望ましい。上記 (2)の
酸処理は、表面層の再汚染（特に酸素）を防止する上
で、アルゴンガス雰囲気のような不活性雰囲気中で酸処
理後、純水で洗浄、乾燥することにより行うことが好ま
しい。また、使用する酸液としては、フッ酸、塩酸、硝
酸、フッ酸と塩酸との混酸、硝酸と塩酸との混酸等を用
いることができる。特に表面層のみの除去ができるよう
に、例えば塩酸：フッ酸：水の割合が体積比で 0.8〜1.
2： 1.8〜 2.2：36〜38程度の混酸を用いることが好ま
しい。
【００２５】また、上記 (1)の処理によって篩分けし、
粒径 1mm以上の粗状Ti粒が90重量%以上となるように選
別した後、このような粗Ti粒に対して表面汚染層の除去
処理を施すことによって、より不純物量の低下を図るこ
とが可能となる。また、酸処理後に篩分けを実施しても
同様である。
【００２６】このように、上記 (1)および (2)のいずれ
かの処理を少なくとも施し、粗Ti粒に残存する不純物を
さらに減少させ、次いでＥＢ溶解を施すことにより、最
終的にNaやK の除去を行う。ＥＢ溶解によれば特にNaや
K の除去が効果的に行える。ここで、通常ＥＢ溶解を行
う際には、得られた粗Ti粒をプレス成形によって圧縮し
て固形化し、これを電極としてＥＢ溶解することが考え
られる。その場合は工具、成形時の変形による再汚染の
発生が考えられるため、本発明においてはこの再汚染を
防止するために、粗Ti粒（針状Ti粒等）をそのまま真空
中でバイブレーター式グラニュー投入した後、ＥＢ溶解
を実施することが好ましい。
【００２７】ＥＢ溶解炉においては、炉内を 5×10-5mb
ar以下、好ましくは 2×10-5mbar以下の真空度に保持
し、かつフレオンバッフルで拡散ポンプオイルの炉内へ
の混入を防止しつつ、粗Ti粒のＥＢ溶解を行う。ＥＢ溶
解時における操作条件は格別限定されるものではない
が、Na、K の精製効果や酸素の汚染吸収を考慮して溶解
速度を選定することが求められる。例えば、1.75〜 2.3
kg／時間程度が好ましい条件である。
【００２８】この過程で、通常アーク溶解法を適用した
ときに生起する酸素含有量の増加という問題は、真空排
気のコンダクタンスの大幅な改善によりなくなり、さら
に微粉の篩落しにより、ＥＢ溶解時の真空度が低真空側
で安定するため、得られたＥＢ鋳造材において酸素は 3
50ppm 以下に抑制され、他の不純物元素も減少すること
はあれ増量することはなくなる。
【００２９】このようにして得られるTi材は、酸素含有
量が350ppm以下、Fe、Ni、Crの各元素の含有量が15ppm
以下、Na、K の各元素の含有量が0.5ppm以下、U 、Thの
各元素の含有量が1ppb以下の高純度を満足すると共に、
材料特性としての絞りが 70%以上の高加工性および熱伝
導率が16W/m K 以上の高熱伝導性を満足するものとな
る。また条件設定によって得られるTi材は、酸素含有量
が250ppm以下、Fe、Ni、Crの各元素の含有量が10ppm 以
下、Na、K の各元素の含有量が0.1ppm以下の高純度と、
材料特性としての絞りが 80%以上の高加工性および熱伝
導率が17W/m K 以上の高熱伝導性とを満足するものとな
る。さらには、酸素含有量が200ppm以下、Fe、Ni、Crの
各元素の含有量が 5ppm 以下、Na、K の各元素の含有量
が0.05ppm以下の高純度と、材料特性としての絞りが 85
%以上の高加工性および熱伝導率が18W/m K 以上の高熱
伝導性とを満足するTi材が得られる。
【００３０】本発明のスパッタターゲットは、例えばま
ず上記した製造方法によって得た高純度Ti材を、再汚染
を防止しつつ任意の形状に冷間鍛造する。この鍛造工程
はガス吸収性の高いTi材の性質を考慮し、吸収ガスによ
る再汚染を防止する上で冷間（室温近傍）で行うものと
する。この後、機械加工により所定のターゲット形状と
することによって、本発明のスパッタターゲットが得ら
れる。
【００３１】Ti材の冷間加工性は、上記絞りの値によっ
て左右される。すなわち絞りが 70%以上のTi材は、スパ
ッタターゲットに加工する際の冷間加工性を十分に満足
することができ、これによって内部や表面に傷やしわ等
の不均一部分を生じさせることなく、所定形状への加工
が可能となる。この絞りの値は 80%以上とすることがよ
り好ましく、 85%以上とすることがさらに好ましい。こ
のようなTiターゲットを用いてスパッタリングを行うこ
とにより、不均一部分に起因して発生するスパッタ粒子
の飛翔乱れが抑制され、膜厚や内部組織等のより均一な
薄膜を形成することが可能となる。
【００３２】ここで、上記絞りの値はJIS Z 2241に準じ
て測定した値とする。具体的な測定法としてはJIS B 77
21に準ずる引張試験機に試料をセットして軸方向に引張
り、破断した際の破断面の面積Ａと原断面積Ａ0 とから
下記の (i)式により絞りψ(%) を求める。
【００３３】ψ＝（Ａ0 −Ａ）／Ａ0 × 100 ……(i) また、熱伝導率を16W/m K 以上とした高熱伝導性のTi材
は、スパッタターゲットとして用いた際、スパッタリン
グ時にターゲットに加わる熱エネルギーを均一にバッキ
ングプレート側に放出することができる。この熱伝導率
の値は17W/m K以上とすることがより好ましく、18W/m K
以上とすることがさらに好ましい。上記したTi材の高
熱伝導性によって、Tiターゲットの各部において均一化
された熱条件下でスパッタリングを実施することが可能
となり、より均一な薄膜を得ることができる。
【００３４】上記熱伝導率はフラッシュ法によって求め
た値とする。すなわち、試料表面にレーザ等によるパル
ス光を均一に照射し、裏面側での温度上昇を測定するこ
とにより熱拡散率αを求め、この熱拡散率αから熱伝導
率λを求める方法である（熱分析実験技術入門第２集、
真空技工社刊参照）。算出式は以下の通りである。
【００３５】 α＝1.37Ｌ2 ／（π2 ・ｔ1/2 ） ……(ii) （式中、Ｌは試料の厚さを、ｔ1/2 は試料裏面温度が最
高値の1/2 に達する間での時間を示す） λ＝α・Ｃp ・ρ ……(iii) （式中、Ｃp は試料の比熱容量を、ρは試料の密度を示
す） 上述したように、本発明の高純度Ti膜は、上記Tiターゲ
ットを用いてスパッタ成膜してなるTiおよび不可避不純
物からなるTi膜であって、膜厚や内部組織等の均一性に
優れたものである。このような本発明の高純度Ti膜は、
例えば半導体素子の配線網形成用Ti膜として好適であ
る。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。
【００３７】実施例１ まず、KCl-NaCl電解浴（KCl:16重量%, NaCl:84重量%)中
にスポンジTiからなる電極を投入し、電解温度 755℃、
電流 200A 、電圧80V で溶融塩電解し、針状の粗Ti粒を
作製した。
【００３８】次に、ナイロン製篩によって篩分けし、粒
径により以下の 5種類に分類した。 粒径により分別した各Ti粒の酸素含有量を測定した。そ
の結果を図１に示す。図１からも明らかなように、粒径
が小さくなるほど酸素含有量が多くなることが分る。し
たがって、粒径に基く酸素含有量を考慮して、原料（Ｅ
Ｂ溶解原料）設計を行うことにより、酸素含有量の制御
が可能となる。また、粒径 1mm以上のTi粒を選択的に使
用することによって、低酸素含有量のTi材が確実に得ら
れる。
【００３９】次に、粒径毎に分別した粗Ti粒を原料とし
てＥＢ溶解を行った。原料として用いたTi粒の粒径の組
合せを表１に示す。これら原料をそれぞれ個別にグラニ
ュー投入機に挿入し、真空中で汚染を防止しながらＥＢ
溶解炉に投入した。炉内を1×10-5mbarの高真空にし、
フレオンバッフルで拡散ポンプオイルの混入を防いで、
20kV、フィラメント電流1.3A〜1.5A、ＥＢ出力26kW〜30
kW、溶解速度4kg/時間の条件でＥＢ溶解を行って、直径
135mmのインゴットをそれぞれ作製した。
【００４０】このようにして得たTi材の酸素含有量、絞
り、熱伝導率、加工性をそれぞれ測定した。その結果を
表１に示す。なお、表中の比較例１（試料No11,12)は、
小粒径のTi粒のみを用いてＥＢ溶解を行ったものであ
り、本発明との比較として掲げたものである。また、比
較例１における試料No13は、上記実施例１と同様に溶融
塩電解法で作製した針状のTi粒を篩分けすることなく、
直接実施例１と同一条件でＥＢ溶解したものである。
【００４１】また、各測定は以下に示す方法にしたがっ
て行った。
【００４２】(a) 絞り：直径 8mmの円柱状試験片を作
製し、これをJIS B 7721に準ずる引張試験機にセットし
て軸方向に引張り、破断した際の破断面の面積Ａと原断
面積Ａ0 とから前記 (i)式にしたがって絞りψ(%）を求
める。
【００４３】(b) 熱伝導率：レーザーフラッシュ法を
適用した熱拡散率測定装置(TC-3000、真空理工社製）に
よって熱拡散率αを測定し、この値から前記 (iii)式に
したがって熱伝導率λを求める。
【００４４】(c) 加工性：直径135mm ×厚さ90mmのTi
材を直径280mm ×厚さ20mmに冷間で鍛造し、加工後の試
料に表面クラックおよび端部割れがあるかどうかで評価
する。
【００４５】また、上記各Tiインゴットを冷間で鍛造
し、機械研削によって所定形状に加工してスパッタター
ゲットをそれぞれ作製した。
【００４６】このようにして得たTiターゲットをそれぞ
れ用いてスパッタリングを行い、Si基板上に厚さ 100nm
となるように条件を選定してTi薄膜を形成した。得られ
たTi薄膜の比抵抗を測定し、比抵抗の分布から膜厚特性
を評価した。その結果を合せて表１に示す。
【００４７】
【表１】 表１の結果から明らかなように、この実施例により作製
したTi材は、酸素含有量が少なく、また加工性および熱
伝導性共に優れるものであることが分る。そして、この
ようなTi材を用いてスパッタターゲットを作製すること
によって、膜厚等の均一性に優れたスパッタ膜が得ら
れ、1Mビット、4Mビットというような高集積化されたLS
I 、VLSI、ULSIにおける高精細な配線網、バリア用薄膜
等を、高信頼性のもとで形成することが可能となる。
【００４８】なお、上記実施例１による各Ti材の他の不
純物量は、いずれもFe、Ni、Crの各元素の含有量が1.0p
pm以下、Na、K の各元素の含有量が 0.05ppm以下であっ
た。 実施例２ 実施例１と同様にして溶融塩電解法による粗Ti粒を粒径
によって 5種類に分別し、これらに対して分別粒径毎に
塩酸とフッ酸とによって表面層の除去処理を施した。こ
の混酸による処理は、塩酸：フッ酸：水の割合が体積比
で 1.0： 2.0：37の混酸を作製し、アルゴン雰囲気中、
上記混酸中で20分間洗浄し、その後純水によりさらに洗
浄し、乾燥させることによって行った。
【００４９】ここで、酸処理前の酸素含有量およびFe含
有量と、酸処理後の酸素含有量およびFe含有量をそれぞ
れ分別した粒径毎に測定した。その結果を図２および図
３に示す。これらの図から明らかなように、表面から30
nm程度の表層部を除去することによって著しく不純物量
が減少し、これから粒径の小さいTi粒であっても高純度
化を達成できることが分る。
【００５０】上記粒径毎に酸処理を施した粗Ti粒を表２
に示すように組合せ、これらをそれぞれＥＢ溶解用原料
として用い、実施例１と同一条件下でＥＢ溶解を行い、
Tiインゴットをそれぞれ作製した。
【００５１】このようにして得たTi材の酸素含有量、絞
り、熱伝導率、加工性をそれぞれ実施例１と同様に測定
した。また、これらTi材を用いて実施例１と同様にTiタ
ーゲットを作製すると共に、スパッタリングを行うこと
によって、薄膜の膜厚特性を評価した。これらの結果を
併せて表２に示す。
【００５２】
【表２】 表２の結果から明らかなように、この実施例２により製
造した各Ti材は、溶融塩電解法による粗Ti粒の表面層を
除去することによって、実施例１と同様に酸素含有量お
よびFe含有量が少なく、また加工性および熱伝導性共に
優れるものであることが分る。そして、実施例１と同様
に1Mビット、4Mビットというような高集積化されたLSI
、VLSI、ULSIにおける高精細な配線網、バリア用薄膜
等を、高信頼性のもとで形成することが可能である。
【００５３】なお、上記実施例２による各Ti材の他の不
純物量は、いずれもNi、Crの各元素の含有量が1ppm以
下、Na、K の各元素の含有量が0.05ppm 以下であった。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスパッタ
ターゲットによれば、その形成に高純度、高加工性およ
び高熱伝導性のTi材を用いているため、LSI 、VLSI、UL
SI等における高精細な配線網、バリア用薄膜等に好適な
高純度Ti膜を、均一にかつ再現性よく形成することがで
き、また忌避すべき不純物元素の含有量も極めて低く押
えることが可能となる。また、本発明の製造方法によれ
ば、そのようなスパッタターゲットを再現性よく作製す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例によって得た粗Ti粒の粒径
と酸素含有量との関係を示すグラフである。
【図２】 本発明の他の実施例によって得た粗Ti粒の酸
処理前と酸処理後の粒径と酸素含有量との関係を示すグ
ラフである。
【図３】 本発明の他の実施例によって得た粗Ti粒の酸
処理前と酸処理後の粒径とFe含有量との関係を示すグラ
フである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/60 ３０１ Ｈ０１Ｌ 21/60 ３０１Ｆ (56)参考文献 特開 平１−104769（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−280335（ＪＰ，Ａ) ＴＯＳＨＩＢＡ ＲＥＶＩＥＷ Ｎ Ｏ．161，ＡＵＴＵＭＮ 1987，ｐ38〜 41 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 C22B 34/12 C22C 14/00 H01L 21/203,21/285,21/60

Claims (33)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 酸素の含有量が350ppm以下、Fe、Niおよ
    びCrの各元素の含有量が15ppm 以下、NaおよびK の各元
    素の含有量が0.5ppm以下であると共に、材料特性として
    の絞りが70％以上であり、かつ熱伝導率が16W/m K 以上
    である高純度チタン材を任意の形状に加工してなること
    を特徴とする半導体素子形成用スパッタターゲット。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体素子形成用スパッ
    タターゲットにおいて、 前記高純度チタン材の材料特性としての絞りが80% 以上
    であることを特徴とする半導体素子形成用スパッタター
    ゲット。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体素子形成用スパッ
    タターゲットにおいて、 前記高純度チタン材の材料特性としての絞りが83% 以上
    であることを特徴とする半導体素子形成用スパッタター
    ゲット。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の半導体素子形成用スパッ
    タターゲットにおいて、 前記高純度チタン材の材料特性としての絞りが85% 以上
    であることを特徴とする半導体素子形成用スパッタター
    ゲット。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の半導体素子形成用スパッ
    タターゲットにおいて、 前記高純度チタン材の材料特性としての絞りが89% 以上
    であることを特徴とする半導体素子形成用スパッタター
    ゲット。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の半導体素子形成用スパッ
    タターゲットにおいて、 前記高純度チタン材の材料特性としての絞りが92% 以上
    であることを特徴とする半導体素子形成用スパッタター
    ゲット。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の半導体素子形成用スパッ
    タターゲットにおいて、 前記高純度チタン材の熱伝導率が17W/m K 以上であるこ
    とを特徴とする半導体素子形成用スパッタターゲット。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の半導体素子形成用スパッ
    タターゲットにおいて、 前記高純度チタン材の熱伝導率が17.5W/m K 以上である
    ことを特徴とする半導体素子形成用スパッタターゲッ
    ト。
  9. 【請求項９】 請求項１記載の半導体素子形成用スパッ
    タターゲットにおいて、 前記高純度チタン材の熱伝導率が18W/m K 以上であるこ
    とを特徴とする半導体素子形成用スパッタターゲット。
  10. 【請求項１０】 請求項１記載の半導体素子形成用スパ
    ッタターゲットにおいて、 前記高純度チタン材の熱伝導率が18.5W/m K 以上である
    ことを特徴とする半導体素子形成用スパッタターゲッ
    ト。
  11. 【請求項１１】 請求項１記載の半導体素子形成用スパ
    ッタターゲットにおいて、 前記高純度チタン材のU およびThの各元素の含有量が1p
    pb以下であることを特徴とする半導体素子形成用スパッ
    タターゲット。
  12. 【請求項１２】 請求項１記載の半導体素子形成用スパ
    ッタターゲットにおいて、 前記高純度チタン材のNaおよびK の各元素の含有量が0.
    1ppm以下であることを特徴とする半導体素子形成用スパ
    ッタターゲット。
  13. 【請求項１３】 請求項１記載の半導体素子形成用スパ
    ッタターゲットにおいて、 前記高純度チタン材のNaおよびK の各元素の含有量が0.
    05ppm 以下であることを特徴とする半導体素子形成用ス
    パッタターゲット。
  14. 【請求項１４】 請求項１記載の半導体素子形成用スパ
    ッタターゲットにおいて、 前記半導体素子形成用スパッタターゲットを構成する高
    純度チタン材が、酸素の含有量が350ppm以下、Fe、Niお
    よびCrの各元素の含有量が15ppm 以下、NaおよびK の各
    元素の含有量が0.5ppm以下であると共に、材料特性とし
    ての絞りが70％以上であり、かつ熱伝導率が16W/m K 以
    上であることを特徴とする半導体素子形成用スパッタタ
    ーゲット。
  15. 【請求項１５】 溶融塩電解法、アイオダイド法、クロ
    ール法またはフンター法により粗製されたチタン粒を篩
    分けし、前記粗チタン粒を粒径に応じて分別する工程
    と、 前記粒径分別された粗チタン粒の中から、粒径 1mm以上
    の粗チタン粒が90重量％以上となるように、前記粒径分
    別された粗チタン粒を 1種または 2種以上の混合物とし
    て選別して電子ビーム溶解して、高純度チタン材を作製
    する工程と、 前記高純度チタン材を任意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半導体素子形成用スパ
    ッタターゲットの製造方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法において、 前記粒径分別された粗チタン粒の中から、粒径 1mm以上
    の粗チタン粒を選択して使用することを特徴とする半導
    体素子形成用スパッタターゲットの製造方法。
  17. 【請求項１７】 溶融塩電解法、アイオダイド法、クロ
    ール法またはフンター法により粗製されたチタン粒に対
    して酸処理を施し、前記粗チタン粒表面に存在するFe、
    NiおよびCrから選ばれる少なくとも 1種の不純物元素を
    含有する汚染層を除去する工程と、 前記酸処理が施された粗チタン粒を電子ビーム溶解し
    て、高純度チタン材を作製する工程と、 前記高純度チタン材を任意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半導体素子形成用スパ
    ッタターゲットの製造方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１７記載のスパッタターゲット
    の製造方法において、 前記酸処理工程前に、あるいは前記酸処理工程と電子ビ
    ーム溶解工程との間に、前記粗チタン粒の篩分け工程を
    実施することを特徴とする半導体素子形成用スパッタタ
    ーゲットの製造方法。
  19. 【請求項１９】 酸素の含有量が350ppm以下、Fe、Niお
    よびCrの各元素の含有量が15ppm 以下、NaおよびK の各
    元素の含有量が0.5ppm以下である高純度チタン材を製造
    する工程と、 前記高純度チタン材を任意のスパッタターゲット形状に
    加工する工程と、 前記高純度チタン材の製造工程および前記スパッタター
    ゲットの形状に加工する工程から選ばれる少なくとも一
    つの工程において、材料特性としての絞りが70％以上で
    あり、かつ熱伝導率が16W/m K 以上となるように処理す
    る工程とを有することを特徴とする半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１９記載の半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法において、 前記高純度チタン材の材料特性としての絞りが80% 以上
    であることを特徴とする半導体素子形成用スパッタター
    ゲットの製造方法。
  21. 【請求項２１】 請求項１９記載の半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法において、 前記高純度チタン材の材料特性としての絞りが83% 以上
    であることを特徴とする半導体素子形成用スパッタター
    ゲットの製造方法。
  22. 【請求項２２】 請求項１９記載の半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法において、 前記高純度チタン材の材料特性としての絞りが85% 以上
    であることを特徴とする半導体素子形成用スパッタター
    ゲットの製造方法。
  23. 【請求項２３】 請求項１９記載の半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法において、 前記高純度チタン材の材料特性としての絞りが89% 以上
    であることを特徴とする半導体素子形成用スパッタター
    ゲットの製造方法。
  24. 【請求項２４】 請求項１９記載の半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法において、 前記高純度チタン材の材料特性としての絞りが92% 以上
    であることを特徴とする半導体素子形成用スパッタター
    ゲットの製造方法。
  25. 【請求項２５】 請求項１９記載の半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法において、 前記高純度チタン材の熱伝導率が17W/m K 以上であるこ
    とを特徴とする半導体素子形成用スパッタターゲットの
    製造方法。
  26. 【請求項２６】 請求項１９記載の半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法において、 前記高純度チタン材の熱伝導率が17.5W/m K 以上である
    ことを特徴とする半導体素子形成用スパッタターゲット
    の製造方法。
  27. 【請求項２７】 請求項１９記載の半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法において、 前記高純度チタン材の熱伝導率が18W/m K 以上であるこ
    とを特徴とする半導体素子形成用スパッタターゲットの
    製造方法。
  28. 【請求項２８】 請求項１９記載の半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法において、 前記高純度チタン材の熱伝導率が18.5W/m K 以上である
    ことを特徴とする半導体素子形成用スパッタターゲット
    の製造方法。
  29. 【請求項２９】 請求項１９記載の半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法において、 前記高純度チタン材のU およびThの各元素の含有量が1p
    pb以下であることを特徴とする半導体素子形成用スパッ
    タターゲットの製造方法。
  30. 【請求項３０】 請求項１９記載の半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法において、 前記高純度チタン材のNaおよびK の各元素の含有量が0.
    1ppm以下であることを特徴とする半導体素子形成用スパ
    ッタターゲットの製造方法。
  31. 【請求項３１】 請求項１９記載の半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法において、 前記高純度チタン材のNaおよびK の各元素の含有量が0.
    05ppm 以下であることを特徴とする半導体素子形成用ス
    パッタターゲットの製造方法。
  32. 【請求項３２】 請求項１記載の半導体素子形成用スパ
    ッタターゲットを用いてスパッタ成膜してなるチタン膜
    であって、チタンおよび不可避不純物からなることを特
    徴とする高純度チタン膜。
  33. 【請求項３３】 請求項３２記載の高純度チタン膜にお
    いて、 前記高純度チタン膜は、配線網形成用チタン膜であるこ
    とを特徴とする高純度チタン膜。
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