JP3280054B2 - 半導体用タングステンターゲットの製造方法 - Google Patents
半導体用タングステンターゲットの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの電
極、配線形成等に使用される高純度タングステンターゲ
ットの製造方法に関するものである。
極、配線形成等に使用される高純度タングステンターゲ
ットの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の超ＬＳＩの高集積化の要求によ
り、ＬＳＩに形成するゲ−ト電極数が増加するととも
に、配線が微細化されている。そして、ゲート電極の増
加および配線の微細化は配線抵抗を増加する原因とな
る。このような配線抵抗の増大は電気的信号遅延の要因
となる。このため、より抵抗値が低い材料を電極材や配
線材として使用しようとする検討が盛んに行なわれてい
る。そのなかにあって、純タングステンは低抵抗でか
つ、半導体デバイス製造上で行なわれる種々の熱処理を
施しても特性の変動が小さいことから、電極、配線用材
料として非常に有望視されている
り、ＬＳＩに形成するゲ−ト電極数が増加するととも
に、配線が微細化されている。そして、ゲート電極の増
加および配線の微細化は配線抵抗を増加する原因とな
る。このような配線抵抗の増大は電気的信号遅延の要因
となる。このため、より抵抗値が低い材料を電極材や配
線材として使用しようとする検討が盛んに行なわれてい
る。そのなかにあって、純タングステンは低抵抗でか
つ、半導体デバイス製造上で行なわれる種々の熱処理を
施しても特性の変動が小さいことから、電極、配線用材
料として非常に有望視されている
【０００３】現在、ＬＳＩのタングステンの電極用ある
いは配線用の薄膜は、スパッタリング法とＣＶＤ（化学
気相蒸着）法を用いて製造されている。このうち、スパ
ッタリング法は、タングステンターゲットを用いて、こ
れをＡｒガスでスパッタリングを行ってタングステン膜
を形成するものであって、ＣＶＤ法に比べて、簡単な装
置でスパッタリングでき、成膜速度が早く、しかも取扱
いが簡単であるという利点がある。そして、ＬＳＩ等の
半導体用途に使用されるタングステンターゲットの寸法
は、処理基板（Ｓｉウエハ）寸法の大型化に比例して大
きくなる傾向があり、従来直径φ２００〜２５４ｍｍが
標準であったターゲット寸法は最近ではφ３００ｍｍ以
上の直径が求められるようになり、将来的にはφ３５０
〜４００ｍｍが純タングステンターゲットの標準的な寸
法になるものと考えられている。
いは配線用の薄膜は、スパッタリング法とＣＶＤ（化学
気相蒸着）法を用いて製造されている。このうち、スパ
ッタリング法は、タングステンターゲットを用いて、こ
れをＡｒガスでスパッタリングを行ってタングステン膜
を形成するものであって、ＣＶＤ法に比べて、簡単な装
置でスパッタリングでき、成膜速度が早く、しかも取扱
いが簡単であるという利点がある。そして、ＬＳＩ等の
半導体用途に使用されるタングステンターゲットの寸法
は、処理基板（Ｓｉウエハ）寸法の大型化に比例して大
きくなる傾向があり、従来直径φ２００〜２５４ｍｍが
標準であったターゲット寸法は最近ではφ３００ｍｍ以
上の直径が求められるようになり、将来的にはφ３５０
〜４００ｍｍが純タングステンターゲットの標準的な寸
法になるものと考えられている。
【０００４】半導体用タングステンターゲットとして
は、上述したように比較的大きな寸法であって、高純度
でしかも高密度を有するものでなければならない。大き
な寸法のターゲットを粉末冶金法で製造しようとすると
高い密度が得にくく、密度の低い状態でスパッタリング
ターゲットとして加工すると、ターゲット形状を得るた
めの研削等の機械加工工程および洗浄工程中に、焼結体
内にＮａイオン等の汚染物質が浸透し、ターゲットの純
度を低下させると言う問題がある。また、密度が低い焼
結体をスパッタリングターゲットとして用いた場合、ス
パッタ放電は非常に不安定で、異常放電を生じやすい。
異常放電を生ずると、ターゲット表面の異常放電発生部
分で局部的に溶融し、溶融した箇所からスプラシュが発
生する。このため低密度のターゲットを用いて成膜した
純タングステン膜の表面には、このようなスプラッシュ
を原因とする通常パ−ティクルと呼ばれている粒状の付
着物が多数発生する。
は、上述したように比較的大きな寸法であって、高純度
でしかも高密度を有するものでなければならない。大き
な寸法のターゲットを粉末冶金法で製造しようとすると
高い密度が得にくく、密度の低い状態でスパッタリング
ターゲットとして加工すると、ターゲット形状を得るた
めの研削等の機械加工工程および洗浄工程中に、焼結体
内にＮａイオン等の汚染物質が浸透し、ターゲットの純
度を低下させると言う問題がある。また、密度が低い焼
結体をスパッタリングターゲットとして用いた場合、ス
パッタ放電は非常に不安定で、異常放電を生じやすい。
異常放電を生ずると、ターゲット表面の異常放電発生部
分で局部的に溶融し、溶融した箇所からスプラシュが発
生する。このため低密度のターゲットを用いて成膜した
純タングステン膜の表面には、このようなスプラッシュ
を原因とする通常パ−ティクルと呼ばれている粒状の付
着物が多数発生する。
【０００５】このパーティクルの粒径は１〜１０μｍ程
度のものが最も多い。特に超ＬＳＩの場合、配線幅は通
常１μｍ以下（サブミクロン）と非常に狭いものである
ため、パーティクル付着が起こると、シャドウイングに
よって、所定の配線幅より狭い部分が生じる場合があ
る。この部分は抵抗値が増加するため、半導体素子の動
作不良の原因となる。また半導体素子の作動時に発生す
る熱応力がこの部分に集中するため配線切れが発生しや
すくなる。このため、半導体用途のターゲットの場合、
スパッタ膜表面のパ−ティクル発生が少ないターゲッ
ト、すなわち高密度を有するターゲットを使用すること
が望ましい。このようなタングステンターゲットの製造
方法としては、ＣＶＤ法により積層させる方法が実用化
されているが、その他には特開昭６１−１０７７２８号
に記載されているような電子ビ−ム溶解を用いてインゴ
ットを作製し、このインゴットを熱間で圧延する溶解−
熱間圧延法が提案されている。これに対して本発明者等
は、特開平３−１５０３５６号に記載されるようなホッ
トプレスあるいは熱間静水圧プレス（以下ＨＩＰとい
う）等で加圧焼結し熱間で圧延する加圧焼結−熱間圧延
法を開発した。
度のものが最も多い。特に超ＬＳＩの場合、配線幅は通
常１μｍ以下（サブミクロン）と非常に狭いものである
ため、パーティクル付着が起こると、シャドウイングに
よって、所定の配線幅より狭い部分が生じる場合があ
る。この部分は抵抗値が増加するため、半導体素子の動
作不良の原因となる。また半導体素子の作動時に発生す
る熱応力がこの部分に集中するため配線切れが発生しや
すくなる。このため、半導体用途のターゲットの場合、
スパッタ膜表面のパ−ティクル発生が少ないターゲッ
ト、すなわち高密度を有するターゲットを使用すること
が望ましい。このようなタングステンターゲットの製造
方法としては、ＣＶＤ法により積層させる方法が実用化
されているが、その他には特開昭６１−１０７７２８号
に記載されているような電子ビ−ム溶解を用いてインゴ
ットを作製し、このインゴットを熱間で圧延する溶解−
熱間圧延法が提案されている。これに対して本発明者等
は、特開平３−１５０３５６号に記載されるようなホッ
トプレスあるいは熱間静水圧プレス（以下ＨＩＰとい
う）等で加圧焼結し熱間で圧延する加圧焼結−熱間圧延
法を開発した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記の特開昭６１−１
０７７２８に記載のような、電子ビ−ム溶解による純タ
ングステンインゴットは結晶粒が粗大化し易く、半導体
用ターゲット用途のように大きなインゴットを必要とす
る場合は、特に結晶粒の粗大化が著しい。純タングステ
ンの場合、結晶粒が粗大化すると機械的に脆くなり、熱
間加工性についても極度に悪くなる。このため電子ビ−
ムで溶解した純タングステンインゴットを熱間圧延材用
素材として用いた場合、加工中に容易に割れを生じてし
まう結果となる。特にこの傾向はタングステンインゴッ
ト径が大きくなるほど著しくなる。
０７７２８に記載のような、電子ビ−ム溶解による純タ
ングステンインゴットは結晶粒が粗大化し易く、半導体
用ターゲット用途のように大きなインゴットを必要とす
る場合は、特に結晶粒の粗大化が著しい。純タングステ
ンの場合、結晶粒が粗大化すると機械的に脆くなり、熱
間加工性についても極度に悪くなる。このため電子ビ−
ムで溶解した純タングステンインゴットを熱間圧延材用
素材として用いた場合、加工中に容易に割れを生じてし
まう結果となる。特にこの傾向はタングステンインゴッ
ト径が大きくなるほど著しくなる。
【０００７】またホットプレスを用いる加圧焼結法の場
合、黒鉛型に純タングステン粉末を充填し真空中、ある
いは不活性ガス雰囲気中で加圧焼結を行うのが一般的で
ある。この時の加圧圧力は黒鉛型の強度上の問題から２
００〜３００ｋｇｆ／ｃｍ２に制約される。そのため、
高密度のタングステンターゲットを得ようとすると、ホ
ットプレスの温度を上げる必要があるが、純タングステ
ンは温度１２００℃を超えると、炭化物形成傾向が著い
ため、黒鉛型を使用しなければならないホットプレスで
は得られる焼結体の炭素含有量は数百ｐｐｍオ−ダ−と
なり、不純物をできるだけ減らす必要がある半導体用途
には好ましくない。他方、ＨＩＰを用いた加圧焼結では
メタルカプセルに純タングステン粉末を充填した後、カ
プセル中を真空脱気し、ＨＩＰ装置のなかに設置しその
後加圧焼結を行うのが一般的である。ＨＩＰによる加圧
焼結条件は、圧力２０００ｋｇ／ｃｍ２，温度２０００
℃まで可能であるが、メタルカプセルを使用する場合そ
の材質の制約を受ける。すなわち、高温ではタングステ
ンとメタルカプセルが反応して焼結体を汚染してしまう
という問題がある。さらに上記の粉末を単純に焼結する
という手段では、粉末中に３〜４ｐｐｍ程度不可避に含
有している、Ｎa,Ｋ等のアルカリ金属およびＣa等のア
ルカリ土類金属がターゲット中にそのまま残留すること
になり好ましくない。本発明の目的は、極めて不純物含
有量が少なく、しかも密度が高い半導体用タングステン
ターゲットの製造方法を提供することである。
合、黒鉛型に純タングステン粉末を充填し真空中、ある
いは不活性ガス雰囲気中で加圧焼結を行うのが一般的で
ある。この時の加圧圧力は黒鉛型の強度上の問題から２
００〜３００ｋｇｆ／ｃｍ２に制約される。そのため、
高密度のタングステンターゲットを得ようとすると、ホ
ットプレスの温度を上げる必要があるが、純タングステ
ンは温度１２００℃を超えると、炭化物形成傾向が著い
ため、黒鉛型を使用しなければならないホットプレスで
は得られる焼結体の炭素含有量は数百ｐｐｍオ−ダ−と
なり、不純物をできるだけ減らす必要がある半導体用途
には好ましくない。他方、ＨＩＰを用いた加圧焼結では
メタルカプセルに純タングステン粉末を充填した後、カ
プセル中を真空脱気し、ＨＩＰ装置のなかに設置しその
後加圧焼結を行うのが一般的である。ＨＩＰによる加圧
焼結条件は、圧力２０００ｋｇ／ｃｍ２，温度２０００
℃まで可能であるが、メタルカプセルを使用する場合そ
の材質の制約を受ける。すなわち、高温ではタングステ
ンとメタルカプセルが反応して焼結体を汚染してしまう
という問題がある。さらに上記の粉末を単純に焼結する
という手段では、粉末中に３〜４ｐｐｍ程度不可避に含
有している、Ｎa,Ｋ等のアルカリ金属およびＣa等のア
ルカリ土類金属がターゲット中にそのまま残留すること
になり好ましくない。本発明の目的は、極めて不純物含
有量が少なく、しかも密度が高い半導体用タングステン
ターゲットの製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は高純度かつ高
密度タングステンターゲットの製造を種々検討した結
果、タングステン粉末を加圧して圧粉成形を行い、特定
の密度以上に調整した成形体を水素を含む雰囲気中で焼
結した後、熱間加工を行うことにより、極めて高純度で
あって、しかも密度の高いタングステンターゲットが得
られることを見出した。すなわち、本発明の製造方法は
タングステン粉末を冷間静水圧プレスにより加圧して６
０％以上９０％未満の相対密度を有する成形体を作製し
た後、該成形体を水素を含む雰囲気中で温度１４００〜
１８００℃、好ましくは１６００〜１８００℃に加熱し
て相対密度９０％以上の焼結体とし、さらに前記焼結体
を加工開始温度１４００℃以上、好ましくは１６００℃
以上で熱間加工し９９％以上の相対密度を得ることを特
徴とする半導体用タングステンターゲットの製造方法で
ある。
密度タングステンターゲットの製造を種々検討した結
果、タングステン粉末を加圧して圧粉成形を行い、特定
の密度以上に調整した成形体を水素を含む雰囲気中で焼
結した後、熱間加工を行うことにより、極めて高純度で
あって、しかも密度の高いタングステンターゲットが得
られることを見出した。すなわち、本発明の製造方法は
タングステン粉末を冷間静水圧プレスにより加圧して６
０％以上９０％未満の相対密度を有する成形体を作製し
た後、該成形体を水素を含む雰囲気中で温度１４００〜
１８００℃、好ましくは１６００〜１８００℃に加熱し
て相対密度９０％以上の焼結体とし、さらに前記焼結体
を加工開始温度１４００℃以上、好ましくは１６００℃
以上で熱間加工し９９％以上の相対密度を得ることを特
徴とする半導体用タングステンターゲットの製造方法で
ある。
【０００９】タングステン粉末を加圧する工程は、特に
温度や雰囲気は限定されないが、汚染を少なくして次工
程である水素を含む雰囲気中での加熱焼結を効率良く行
なうためには、冷間ないし温間で行なうのが良い。ま
た、タングステン粉末を加圧して焼結前の成形体を得る
工程では、その相対密度を６０〜９０％に留めるのが望
ましいようである。すなわち、真密度よりやや小さい密
度にしておくことにより、次工程での水素の透過性が良
くなり、より効率の良い水素との反応が期待できるから
である。水素を含む雰囲気とは、純水素雰囲気の他、水
素と中性ガスの混合体、水素と還元性ガスの混合体など
種々の組合せが考えられるが、要は水素による還元作用
が生じれば十分である。
温度や雰囲気は限定されないが、汚染を少なくして次工
程である水素を含む雰囲気中での加熱焼結を効率良く行
なうためには、冷間ないし温間で行なうのが良い。ま
た、タングステン粉末を加圧して焼結前の成形体を得る
工程では、その相対密度を６０〜９０％に留めるのが望
ましいようである。すなわち、真密度よりやや小さい密
度にしておくことにより、次工程での水素の透過性が良
くなり、より効率の良い水素との反応が期待できるから
である。水素を含む雰囲気とは、純水素雰囲気の他、水
素と中性ガスの混合体、水素と還元性ガスの混合体など
種々の組合せが考えられるが、要は水素による還元作用
が生じれば十分である。
【００１０】
【作用】本発明では、６０％以上９０％未満の相対密度
を有する成形体を、熱間加工の前に水素を含む雰囲気中
で温度１４００〜１８００℃に加熱して、酸素や他の不
純物を除去し、焼結表面を活性化して焼結を促進させる
点に大きな特徴がある。さらに本発明の他の大きな特徴
は加圧成形体を水素を含む雰囲気中で加熱することする
こと、および水素を含む雰囲気中の加熱のみでは不十分
であった密度を熱間加工を追加することにより相対密度
を９９％以上を得ることを可能にしたことである。この
水素を含む雰囲気中での加熱により、第１に雰囲気中の
水素による還元作用により、タングステン粒の主に酸素
が除去されるとともに、表面が活性化され焼結が進行
し、熱間圧延可能な９０％以上の相対密度を有する焼結
体を得ることができ、第２に半導体用途にとって好まし
くない原料粉末に不可避に含まれる酸素や、Ｎａ，Ｋ，
Ｃａ等のアルカリ金属およびアルカリ土類金属を低減す
ることが可能になる。このときの加熱温度は１４００〜
１８００℃、好ましくは１６００〜１８００℃とするこ
とによって、得られる焼結体の密度は急激に上昇し熱間
加工が可能な相対密度で９０％以上に達するとともに、
酸素含有量は３０ｐｐｍ以下、Ｎａ，Ｋ，Ｃａは合計の
含有量で１ｐｐｍ以下に低減することが可能になる。
を有する成形体を、熱間加工の前に水素を含む雰囲気中
で温度１４００〜１８００℃に加熱して、酸素や他の不
純物を除去し、焼結表面を活性化して焼結を促進させる
点に大きな特徴がある。さらに本発明の他の大きな特徴
は加圧成形体を水素を含む雰囲気中で加熱することする
こと、および水素を含む雰囲気中の加熱のみでは不十分
であった密度を熱間加工を追加することにより相対密度
を９９％以上を得ることを可能にしたことである。この
水素を含む雰囲気中での加熱により、第１に雰囲気中の
水素による還元作用により、タングステン粒の主に酸素
が除去されるとともに、表面が活性化され焼結が進行
し、熱間圧延可能な９０％以上の相対密度を有する焼結
体を得ることができ、第２に半導体用途にとって好まし
くない原料粉末に不可避に含まれる酸素や、Ｎａ，Ｋ，
Ｃａ等のアルカリ金属およびアルカリ土類金属を低減す
ることが可能になる。このときの加熱温度は１４００〜
１８００℃、好ましくは１６００〜１８００℃とするこ
とによって、得られる焼結体の密度は急激に上昇し熱間
加工が可能な相対密度で９０％以上に達するとともに、
酸素含有量は３０ｐｐｍ以下、Ｎａ，Ｋ，Ｃａは合計の
含有量で１ｐｐｍ以下に低減することが可能になる。
【００１１】本発明においてまず加圧成形を行うのは、
それに続く工程である水素を含む雰囲気で焼結する際に
ハンドリング可能な成形体を作成するためである。この
ような加圧成形の方法としてはメカニカルプレスや冷間
静水圧プレスを使用したラバープレス法などが使用でき
る。特に加圧成形に冷間静水圧プレスを使用したラバー
プレス法を用いる場合には、等方性圧縮のため割れ等の
発生が少なく、均一な組織となり、しかも常温で成形す
るため、ホットプレスやＨＩＰのように型やカプセルか
らの汚染がなく好ましい成形ができる。加圧成形後の成
形体の相対密度を６０％以上９０％未満と規定したのは
第１に６０％未満の密度の低い成形体では、割れが発生
しやすく、次工程へのハンドリングがむずかしいため、
第２に成形体密度が低すぎると次工程の水素を含む雰囲
気中での加熱を行なっても９０％以上という熱間加工可
能な相対密度が得にくいためである。また、純タングス
テンは温度１２００℃以下で急激に脆くなる傾向がある
ため、熱間加工中に良好な加工性を維持するためには加
工開始温度を１４００℃以上、好ましくは１６００℃以
上とする必要がある。
それに続く工程である水素を含む雰囲気で焼結する際に
ハンドリング可能な成形体を作成するためである。この
ような加圧成形の方法としてはメカニカルプレスや冷間
静水圧プレスを使用したラバープレス法などが使用でき
る。特に加圧成形に冷間静水圧プレスを使用したラバー
プレス法を用いる場合には、等方性圧縮のため割れ等の
発生が少なく、均一な組織となり、しかも常温で成形す
るため、ホットプレスやＨＩＰのように型やカプセルか
らの汚染がなく好ましい成形ができる。加圧成形後の成
形体の相対密度を６０％以上９０％未満と規定したのは
第１に６０％未満の密度の低い成形体では、割れが発生
しやすく、次工程へのハンドリングがむずかしいため、
第２に成形体密度が低すぎると次工程の水素を含む雰囲
気中での加熱を行なっても９０％以上という熱間加工可
能な相対密度が得にくいためである。また、純タングス
テンは温度１２００℃以下で急激に脆くなる傾向がある
ため、熱間加工中に良好な加工性を維持するためには加
工開始温度を１４００℃以上、好ましくは１６００℃以
上とする必要がある。
【００１２】
（実施例１）Ｎａ，Ｋ，Ｃａの合計の含有量３．２ｐｐ
ｍ、炭素含有量１１ｐｐｍ、酸素含有量２６０ｐｐｍ、
平均粒径３．２μｍであるタングステン粉末を、φ２０
０ｍｍのラバーに充填し冷間静水圧プレス装置により加
圧成形を行なった。冷間静水圧プレスの成形圧力と得ら
れた成形体密度（相対密度）の関係を表１に示す。
ｍ、炭素含有量１１ｐｐｍ、酸素含有量２６０ｐｐｍ、
平均粒径３．２μｍであるタングステン粉末を、φ２０
０ｍｍのラバーに充填し冷間静水圧プレス装置により加
圧成形を行なった。冷間静水圧プレスの成形圧力と得ら
れた成形体密度（相対密度）の関係を表１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】表１に示すように、成形圧力が１０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ2の試料Ｎｏ．５では、成形体密度が５０％
程度では成形体に割れが発生して、成形不良となった。
割れの発生しなかった密度の異なる成形体を１００％水
素の還元雰囲気中で１８００℃、３０時間の加熱処理を
行い焼結体を得た。得られた焼結体密度（相対密度）を
表１に示す。１８００℃、３０時間の加熱条件において
も、成形体密度が６０％以下の比較例である試料Ｎｏ．
６は、得られた焼結体密度も８５％と低いものであり、
成形体密度は６０％以上必要であることを確認できた。
また、加熱雰囲気を７５％水素、２５％窒素に変えて同
様の加熱処理を実施したが１００％水素雰囲気の場合と
の差は認められなかった。
ｇｆ／ｃｍ2の試料Ｎｏ．５では、成形体密度が５０％
程度では成形体に割れが発生して、成形不良となった。
割れの発生しなかった密度の異なる成形体を１００％水
素の還元雰囲気中で１８００℃、３０時間の加熱処理を
行い焼結体を得た。得られた焼結体密度（相対密度）を
表１に示す。１８００℃、３０時間の加熱条件において
も、成形体密度が６０％以下の比較例である試料Ｎｏ．
６は、得られた焼結体密度も８５％と低いものであり、
成形体密度は６０％以上必要であることを確認できた。
また、加熱雰囲気を７５％水素、２５％窒素に変えて同
様の加熱処理を実施したが１００％水素雰囲気の場合と
の差は認められなかった。
【００１５】次に、成形圧力３０００ｋｇｆ／ｃｍ2で
表１の試料Ｎｏ．３と同様に製造した密度６５％の成形
体を用いて、加熱処理温度と得られる焼結体の密度とＮ
ａ，Ｋ，Ｃａの含有量の関係を調査した。なお、このと
きの加熱時間は３０時間、雰囲気は、１００％水素とし
た。図１に得られた焼結体密度とＮａ，Ｋ，Ｃａの合計
の含有量を示す。図１に示すように、加熱温度を１４０
０℃以上とすることで９０％以上の焼結体が得られ、し
かもＮａ，Ｋ，Ｃａの含有量も著しく低下できた。しか
し、図１に示すように１４００℃以上では加熱温度を高
くしても、著しい密度の増加は起こらなかった。そこで
焼結体の密度をさらに高めるために、熱間加工を検討し
た。図２に表１の試料Ｎｏ．５で得られた相対密度９５
％の焼結体を用いて熱間引張試験装置により、純タング
ステン焼結体の加熱温度と引張強さの関係を調査した結
果を示す。これは適正な熱間加工温度の推定を行なうた
めである。図２に示すように純タングステン焼結体は１
２００℃を越える高温領域で著しく引張強さが減少し、
これにともなって延性が増加することが推測された。
表１の試料Ｎｏ．３と同様に製造した密度６５％の成形
体を用いて、加熱処理温度と得られる焼結体の密度とＮ
ａ，Ｋ，Ｃａの含有量の関係を調査した。なお、このと
きの加熱時間は３０時間、雰囲気は、１００％水素とし
た。図１に得られた焼結体密度とＮａ，Ｋ，Ｃａの合計
の含有量を示す。図１に示すように、加熱温度を１４０
０℃以上とすることで９０％以上の焼結体が得られ、し
かもＮａ，Ｋ，Ｃａの含有量も著しく低下できた。しか
し、図１に示すように１４００℃以上では加熱温度を高
くしても、著しい密度の増加は起こらなかった。そこで
焼結体の密度をさらに高めるために、熱間加工を検討し
た。図２に表１の試料Ｎｏ．５で得られた相対密度９５
％の焼結体を用いて熱間引張試験装置により、純タング
ステン焼結体の加熱温度と引張強さの関係を調査した結
果を示す。これは適正な熱間加工温度の推定を行なうた
めである。図２に示すように純タングステン焼結体は１
２００℃を越える高温領域で著しく引張強さが減少し、
これにともなって延性が増加することが推測された。
【００１６】そこでこの結果に基づいて表１に示す試料
Ｎｏ．１，２，３，４，６の相対密度８５％から９３％
までの焼結体に対して、熱間加工開始温度を１２００℃
〜１８００℃で変えて、それぞれ最終的な圧下率が６０
％となるように熱間圧延を８回繰り返した。熱間圧延の
後、機械加工によりφ３００ｍｍ×６ｍｍの寸法のター
ゲットを製造した。得られたターゲットの相対密度、Ｎ
ａ，Ｋ，Ｃａの合計の含有量、酸素含有量、炭素含有量
および熱間加工中の割れの発生の有無を表２に示す。
Ｎｏ．１，２，３，４，６の相対密度８５％から９３％
までの焼結体に対して、熱間加工開始温度を１２００℃
〜１８００℃で変えて、それぞれ最終的な圧下率が６０
％となるように熱間圧延を８回繰り返した。熱間圧延の
後、機械加工によりφ３００ｍｍ×６ｍｍの寸法のター
ゲットを製造した。得られたターゲットの相対密度、Ｎ
ａ，Ｋ，Ｃａの合計の含有量、酸素含有量、炭素含有量
および熱間加工中の割れの発生の有無を表２に示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】表２より焼結体密度が９０％以上あり、１
４００℃以上の熱間圧延開始温度で熱間加工を行なうと
いう本発明の製造方法でターゲットを製造した試料Ｎ
ｏ．１ｂ，１ｃ，２ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃ，４ｂ，４ｃ
ではターゲットを製造する工程での炭素含有量の増加も
なく、酸素含有量、Ｎａ，Ｋ，Ｃａの含有量も原料粉末
よりも大幅に低減でき、しかも９９．５％以上のほぼ理
論密度のターゲットとなった。一方、熱間圧延開始温度
が１４００℃より低い試料Ｎｏ．１ａ，２ａ，３ａ，４
ａおよび焼結体密度が９０％未満である試料Ｎｏ．６
ａ，６ｂ，６ｃは熱間圧延中に割れが発生しターゲット
として使用できるものは得られなかった。さらに本発明
の製造方法で製造したターゲットを用いて６インチウエ
ハにスパッタリングを行ない、１００ｎｍの薄膜を形成
した。６インチウエハ中の０．５μｍ以上のパーティク
ルの発生個数も表２に示す。表２のパーティクル発生数
より、本発明の方法で得られターゲットはパーティクル
の発生も２５個以下と少ないことがわかる。
４００℃以上の熱間圧延開始温度で熱間加工を行なうと
いう本発明の製造方法でターゲットを製造した試料Ｎ
ｏ．１ｂ，１ｃ，２ｂ，２ｃ，３ｂ，３ｃ，４ｂ，４ｃ
ではターゲットを製造する工程での炭素含有量の増加も
なく、酸素含有量、Ｎａ，Ｋ，Ｃａの含有量も原料粉末
よりも大幅に低減でき、しかも９９．５％以上のほぼ理
論密度のターゲットとなった。一方、熱間圧延開始温度
が１４００℃より低い試料Ｎｏ．１ａ，２ａ，３ａ，４
ａおよび焼結体密度が９０％未満である試料Ｎｏ．６
ａ，６ｂ，６ｃは熱間圧延中に割れが発生しターゲット
として使用できるものは得られなかった。さらに本発明
の製造方法で製造したターゲットを用いて６インチウエ
ハにスパッタリングを行ない、１００ｎｍの薄膜を形成
した。６インチウエハ中の０．５μｍ以上のパーティク
ルの発生個数も表２に示す。表２のパーティクル発生数
より、本発明の方法で得られターゲットはパーティクル
の発生も２５個以下と少ないことがわかる。
【００１９】
【発明の効果】本発明の方法で製造される半導体用タン
グステンターゲットは、酸素含有量、アルカリ金属およ
びアルカリ土類金属が少なく、密度も高いものとなる。
また製造工程中のターゲットの割れ事故もないので、安
定してタングステンターゲットを生産できる。本発明の
製造方法によるターゲットを用いてスパッタリングによ
る薄膜を形成すればパーティクルの発生が少なものとな
る。そのため半導体の電極、配線等を形成した場合に懸
念されていたパーティクルによる電気信号の遅延、配線
の断線等による不良の発生を極めて少ないものとするこ
とができる。
グステンターゲットは、酸素含有量、アルカリ金属およ
びアルカリ土類金属が少なく、密度も高いものとなる。
また製造工程中のターゲットの割れ事故もないので、安
定してタングステンターゲットを生産できる。本発明の
製造方法によるターゲットを用いてスパッタリングによ
る薄膜を形成すればパーティクルの発生が少なものとな
る。そのため半導体の電極、配線等を形成した場合に懸
念されていたパーティクルによる電気信号の遅延、配線
の断線等による不良の発生を極めて少ないものとするこ
とができる。
【図１】加圧成形体を水素を含む雰囲気中で加熱したと
きの焼結体密度およびＮａ，Ｋ，Ｃａの含有量の加熱温
度との関係を示す図である。
きの焼結体密度およびＮａ，Ｋ，Ｃａの含有量の加熱温
度との関係を示す図である。
【図２】焼結体の加熱温度と引張強さの関係を示す図で
ある。
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/203
Claims (3)
- 【請求項１】 タングステン粉末を冷間静水圧プレスに
より加圧して６０％以上９０％未満の相対密度を有する
成形体を作製した後、該成形体を水素を含む雰囲気中で
温度１４００〜１８００℃に加熱して相対密度９０％以
上の焼結体とし、さらに前記焼結体を加工開始温度１４
００℃以上で熱間加工し９９％以上の相対密度を得るこ
とを特徴とする半導体用タングステンターゲットの製造
方法。 - 【請求項２】 水素を含む雰囲気中での加熱は温度１６
００〜１８００℃とすることを特徴とする請求項１に記
載の半導体用タングステンターゲットの製造方法。 - 【請求項３】 熱間加工開始温度は１６００℃以上とす
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体用タングス
テンターゲットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02372492A JP3280054B2 (ja) | 1992-02-10 | 1992-02-10 | 半導体用タングステンターゲットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02372492A JP3280054B2 (ja) | 1992-02-10 | 1992-02-10 | 半導体用タングステンターゲットの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05222525A JPH05222525A (ja) | 1993-08-31 |
| JP3280054B2 true JP3280054B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=12118270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02372492A Expired - Fee Related JP3280054B2 (ja) | 1992-02-10 | 1992-02-10 | 半導体用タングステンターゲットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3280054B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3721014B2 (ja) * | 1999-09-28 | 2005-11-30 | 株式会社日鉱マテリアルズ | スッパタリング用タングステンターゲットの製造方法 |
| JP4634567B2 (ja) * | 2000-04-17 | 2011-02-16 | 株式会社東芝 | タングステンスパッタリングターゲットの製造方法 |
| KR100764325B1 (ko) * | 2000-09-07 | 2007-10-05 | 가부시끼가이샤 도시바 | 텅스텐 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법 |
| JP2003055758A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-26 | Nikko Materials Co Ltd | スッパタリング用タングステン焼結体ターゲット及びその製造方法 |
| WO2006001976A2 (en) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Tosoh Smd, Inc. | High purity target manufacturing methods |
| JP7308013B2 (ja) * | 2017-11-10 | 2023-07-13 | Ｊｘ金属株式会社 | タングステンスパッタリングターゲット及びその製造方法 |
| CN115740452A (zh) * | 2022-11-09 | 2023-03-07 | 有研亿金新材料(山东)有限公司 | 一种高纯高致密细晶低氧钨靶材的制备方法 |
-
1992
- 1992-02-10 JP JP02372492A patent/JP3280054B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05222525A (ja) | 1993-08-31 |
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