JP4578704B2 - W-Ti target and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、W−Tiターゲット及びその製造方法に関するものである。このターゲットは、半導体素子の電極、コンタクト部、バリア層等の好適な被膜を形成するために用いられ得る。
【0002】
【従来の技術】
近年、絶縁バリア膜用として、W−Ti膜が使われている。一般的には、W−10wt%Ti膜が用いられ、この膜は、スパッタリングにて成膜されている。
どのようなスパッタリングターゲットの場合も、常にターゲットから発生するパーティクルが問題となり、このW−Tiターゲットの場合も例外ではない。
【0003】
そのために、パーティクル発生量を抑える数々の研究がなされ、現在に至っている。例えば、特開平4−232260号公報、特開平4−293770号公報、特開平4−308082号公報、特開平5−98435号公報、特開平5−156384号公報等には、W粉末とTi粉末との混合粉末を熱間プレス(HP)、或いは、熱間静水圧プレス(HIP)によって成形してターゲットを作製することが記載されている。これらの従来技術では、高温(例えば、1400〜1500℃以上)でプレス処理して、W/Ti合金相の生成を促進させ、W相、W/Ti合金相、Ti相の3相のターゲット組織からなるようにし、このようにしてW/Ti合金相を生成することで、Tiの粒径を小さくし、これにより、ターゲットからのパーティクル発生量を抑えようとしている。すなわち、このようにW/Ti合金相の生成を促進させることにより、W相とTi相との間のスパッタレート差がなくなって、スパッタ面の凹凸が抑えられ、ひいてはパーティクル発生を低減出来るとしている。
【0004】
また、特開平7−258835号公報には、粉末冶金法により製造されるW−Ti合金スパッタリングターゲットを、Ti相の粒径が50μm以下で、かつターゲット断面においてW−Ti合金相の占める面積率が20%未満に調整されてなるようにし、Ti/W合金相の生成を低くすることにより耐脆さ特性を向上させ、スパッタリング時のパーティクル発生を低減しようとすることが記載されている。この公報の記載によれば、このようにW相(母相)中にTi相、W−Ti合金相が分散した3相の混合組織を有するターゲットは、プロセス温度を1000℃以上1300℃未満とすることによって製造できるとしている。
【0005】
また、パーティクル発生源としては、上記したようなターゲット組織に起因するものとは別に、スパッタリングの際にターゲットの非エロージョン部に堆積するデポ膜が剥がれ、パーティクルとなる場合がある。特開平5−195216号公報には、非エロージョン部の面粗さ(Ry)を10μm〜1000μmにすることで、デポ膜の剥離を防止することができ、その結果、パーティクル量を抑えることができると記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
半導体の作製プロセスにおいてスパッタリング工程は多数あり、全てのスパッタリング工程でパーティクルの発生を限りなくゼロにすることが必要とされるが、上記従来技術における提案でも、未だパーティクル発生の問題は解決されておらず、不十分である。
【0007】
本発明の課題は、スパッタリング時に、ターゲットからのパーティクル発生、及び非エロージョン部のデポ膜剥離によるパーティクル発生の低減を可能にしたW−Tiターゲット及びその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、W−Tiターゲットから発生するパーティクル量を更に低減すべく研究を重ねた結果、W/Ti合金相の生成を促進するのではなく、むしろその生成をなくすことによりパーティクル発生を低減することができるとの知見を得、本発明を完成するに至った。
【0009】
本発明のW−Tiターゲットは、その組織がW相及びTi相のみからなり、組織中にW/Ti合金相が無いものである。ターゲット組織中のW相のW粒径及びTi相のTi粒径を共に5μm以下に微細化することにより、このような組織を有するW−Tiターゲットを提供することができる。また、このターゲットは、その一部、特に非エロージョン部が粗面化処理された表面となっていることが好ましい。
【0010】
本発明のW−Tiターゲット製造方法は、粒径が5μm以下のW粉末と水素化チタン粉末とを混合し、得られた混合粉末を脱水素処理し、その後1300〜1400℃、300〜450kg/cm2で焼結して、W相及びTi相の組織のみからなり、組織中にW/Ti合金相が無いW−Tiターゲットを得ることからなる。焼結温度が1300℃未満であると高密度化が難しく、1400℃を超えるとW/Ti合金相が生成してしまうという問題がある。また、焼結圧力は使用するダイスの耐力によって設定すればよいが、一般に、300kg/cm2未満だと満足すべき密度を有する焼結体が得られず、450kg/cm2を超えると通常使用されるカーボン製ダイスの破損の恐れがあるという問題がある。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明のW−Tiターゲットは、上記したように、W相及びTi相の組織のみからなり、W/Ti合金相(固溶相)の組織が無いターゲットである。以下、このようなターゲットについて、その作用と共に更に詳細に説明する。
【0012】
一般に、WとTiとでは、原子量の軽いTiの方がスパッタレートは早く、選択的にスパッタされるとされている(特開平4−193947号公報)。しかし、本発明者らは、従来の組織、すなわちW相、W/Ti合金相、Ti相の3相構造を持ったターゲットでの、それぞれのスパッタレートは、W相(25nm/分)>Ti相(20nm/分)>W/Ti合金相(10nm/分)の順番であることを見出した。
【0013】
従って、上記従来技術のように、W/Ti合金相の生成を促進させるということは、得られたW−Ti合金ターゲットを用いる場合に、スパッタレートの早いW相、次に、Ti相、そしてW/Ti合金相と、順番に、選択的にスパッタリングされ、スパッタ面の凹凸が激しくなり、パーティクル発生へとつながるものと考えられる。
【0014】
また、Ti粒子が大きくなると、スパッタレートの順番に変化が生じ、Ti相が最も遅くなり、これもまたスパッタ面の凹凸発生の原因となる。
【0015】
上記スパッタレート差をなくすには、W/Ti合金相を無くすこと、また、W粒子とTi粒子との粒径を共に5μm以下にすることにより可能となる。もちろん、Ti粒子を均一に分散し、凝集のないターゲット組織にしなければならない。このようにすることにより、ターゲット自体から発生するパーティクル量を低減することが可能となる。
【0016】
更に、本発明においては、硬いW/Ti合金相を無くしたこと、W粒子とTi粒子とを共に微細にしたこと、また、Ti粒子を均一に分散せしめたことにより、ターゲット自体に靭性が出て、強度的に柔らかいターゲットとなっている。このことは、ターゲットの非エロージョン部にデポ膜が堆積する際に発生する膜応力を緩和し、デポ膜剥離防止に対しても有効に作用することになる。
【0017】
成膜条件にもよるが、スパッタ面は、スパッタリング時に数百℃に温度上昇することが知られている。このような高温になったスパッタ面側の非エロージョン部にデポ膜は堆積する。スパッタリングはターゲット自体を冷却して行っていることから、その影響で、スパッタリングが終わるとスパッタ面側の温度も当然下がる。ターゲットは通常このような状態の繰り返しで使用されている。この状態でのターゲット、スパッタ面の熱膨張とデポ膜の熱膨張とにより応力が生じてデポ膜の付着状態が悪くなり、剥離が生じる。すなわち、デポ膜自体の熱膨張係数とバルク材の熱膨張係数とが異なり、デポ膜自体の応力はバルク材に比較して大きいので、また、スパッタリング工程においては、スパッタリング中とスパッタリング終了後との間でターゲット温度が大きく異なり、そのような温度差の繰り返しによりスパッタリングが繰り返されるので、非エロージョン部とデポ膜との間における圧縮/引っ張り応力の繰り返しによって、デポ膜付着強度が低減し、ひいては、デポ膜剥離を引き起こしてパーティクルが発生することになる。
【0018】
このような現象に対し、上記したように、ターゲット自体の靭性を増大させることにより、デポ膜付着により生じる応力に対して、吸収/緩和効果が働くので、本発明の場合は、従来組織を有するターゲットに比べてデポ膜の剥離防止能力が向上する。
【0019】
また、ターゲットの非エロージョン部に対する粗面化処理は、発生するパーティクル量の低減に有効であると言われている。しかし、従来技術に記載したような組織を有するターゲットの場合、特にW/Ti合金相は強度的に硬く脆い為、粗面化処理として、例えばブラスト処理を行うと、処理時に処理面表層にマイクロクラックが発生するという問題がある。従って、応力が発生するデポ膜付着界面では、このマイクロクラックの影響で粗面化処理された表面の強度が低減され、デポ膜剥離が生じる。それに比べ、本発明のW−Tiターゲットの場合、W/Ti合金相を無くしたことにより靭性が向上する為、マイクロクラック自体の低減を可能とし、ターゲットの非エロージョン部に対する粗面化処理によりデポ膜剥離防止能力を更に向上させることが出来る。
【0020】
本発明のW−Tiターゲットは、次のようにして製造され得る。
【0021】
原料として、高純度のW粉末及び水素化チタン粉末を用いる。チタン源として水素化チタンを用いたのは、チタン粉末を5μm以下に微粉砕するためである。
それにより、被膜品質のバラツキ等が生じないようにしている。まず、水素化チタン粉末を、粉砕機にて、アルゴン雰囲気中で、最大粒径が5μmになるように微粉砕する。次いで、W粉末(粒径5μm以下)と微粉化した水素化チタン粉末(粒径5μm以下)とを所定の割合にて配合し、所定の時間の間均一に混合し、この混合粉末をアルゴンガスフロー雰囲気(5Pa程度)で950℃×9時間の条件で既知の脱水素処理に付した後、1300〜1400℃、300〜450kg/cm2で焼結し、W相及びTi相の組織のみからなり、組織中にW/Ti合金相が無いW−Tiターゲットを得る。次いで、得られた焼結体の歪みを取るために、真空熱処理炉中、例えば1200℃程度で熱処理を行い、W−Tiターゲット製品とする。なお、上記焼結には、通常のホットプレス、混合粉末を冷間プレスした後の焼結、熱間静水圧プレス(HIP)等が含まれるものとする。
【0022】
【実施例】
(実施例1)
水素化されたTi粉末(純度:99.99%以上)を、粉砕機にて、最大粒径5μm以下になるように微粉砕した。次いで、高純度W粉末(純度:99.99%以上、最大粒径5μm)と上記で得られた最大粒径5μmの微細化水素化チタン粉末とを、重量比W:Ti=9:1で配合し、2時間混合した。次いで、この混合粉末を、水素化チタン粉末の脱水素工程として、アルゴンガスフロー雰囲気(5Pa程度)中で950℃で9時間熱処理を行った後、1350℃、400kg/cm2で真空ホットプレス(5×10-3Pa以下)し、焼結した。その後、得られた焼結体の歪みを取るために、真空熱処理炉で、1200℃で熱処理して、所期のターゲットを得た。
【0023】
得られたW−Tiターゲットは、W相及びTi相の組織のみからなり、組織中にW/Ti合金相が無く、また、Ti粒子が均一に分散したターゲットであった。また、相対密度も99.6%と99%を越える高いものが得られた。得られたターゲット組織の電子顕微鏡写真を図1に示す。図1中、灰白色部AはW粒子相、黒色部BはTi粒子相を示す。比較のために、W/Ti合金相を生成させたターゲット組織の電子顕微鏡写真を図2に示す。図2中、灰白色部AはW粒子相、黒色部BはTi粒子相、灰色部CはW/Ti合金粒子相を示す。図1及び図2を比較すれば、本発明のターゲットは、W−Ti合金相を有せず、W相とTi相とのみからなっており、W粒径もTi粒径も共に5μm以下であることが明らかであり、一方、W−Ti合金相を有する従来技術によるW−Ti合金ターゲットの場合は、各相の粒子、特にTi粒子径では5μmを超えたものが存在していることが明らかである。
【0024】
また、水素化Ti粉末と高純度W粉末とを最大粒径5μm以下に粉砕したものを用いて真空ホットプレスするに際し、その温度を上記1350℃の代わりに1430℃、1250℃として比較試験を行った。その結果、真空ホットプレス温度を1250℃とした場合、得られたターゲットはW−Ti合金相を有してはいないが、相対密度は98.6%と低く、1%以上の空孔を有する健全性の乏しいスパッタリングターゲットであった。また、1430℃とした場合は、図2に示したものと同様なW−Ti合金相が生じていた。
【0025】
上記のようにして得られた本発明のW−Tiターゲット、及び従来技術により得られたW/Ti合金相を有するW−Ti合金ターゲットの硬度を測定し、その結果を表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】
表1から明らかなように、本発明のW−Tiターゲットは、W/Ti合金相を有する従来のW−Ti合金ターゲットと比べて、靱性がある。これは、W/Ti合金相が無いためである。
(実施例2)
実施例1に従って、W/Ti合金相の無い、また、Ti粒子が均一に分散しているW−Tiターゲットを製造した。このターゲットに対して、旋盤加工、及び研削加工を行い、φ312mm、厚さ10mmのターゲット製品に仕上げた。更に、このターゲットの非エロージョン部に対してSiCを噴射し、表面粗さRy16.85μmの粗面化処理を実施して粗面化表面を有するスパッタリングターゲットを得た。このようにして得られたターゲットを用い、電力:3.5KW、室内圧力:7×10-3Torrの条件にて、スパッタリングを行い、φ6”ウェハーに付着したパーティクル数を測定した。この場合のパーティクルサイズは0.3μm以上であった。
【0028】
比較のために、水素化Tiを、最大粒径60μmに粉砕したもの(比較品1)と、5μm以下に粉砕したもの(比較品2)を用意し、実施例1と同一のW原料を用い、W−10%Tiになる様に調合、混合し、実施例1と同様の条件で、脱水素処理を行い、その後、真空ホットプレスを1430℃、400kg/cm2で行った。サンプルを採取し、その断面を観察したところ、比較品1及び2では、それぞれ、最大で60μm径及び5μm径のTi粒子とW/Ti合金相が認められた。それらW/Ti合金相を有するW−Ti合金ターゲットを用いて上記と同様の条件にてスパッタリングを行い、パーティクル数を測定した。
【0029】
上記のようにして得られた、積算電力と測定されたパーティクル数(個)との関係を示すグラフを図3に示す。図3から明らかなように、本発明の場合(本発明品)の発生パーティクル数は積算電力が増しても一定であり、その数は10〜15個の間であるが、従来技術の場合は(比較品1及び2)、積算電力が90W程度でも既に発生パーティクル数はほぼ20〜50個あり、更に積算電力が増えるにつれてその数は増大する傾向が観察された。従って、組織中にW/Ti合金相の無いターゲットが有効であることが分かる。上記使用済みのターゲットの外観を確認するために、その外観写真を図4(本発明品)及び図5(比較品1)に示す。非エロージョン部に堆積したデポ膜は、本発明品(図4)の方は剥離が認められず、比較品1(図4)の方は剥離が顕著であった。
【0030】
また、上記のようにしてスパッタリングした後のターゲット面の電子顕微鏡写真を図6(本発明品)及び図7(比較品1)に示す。本発明品は、面の凹凸が小さく滑らかであるのに対し、比較品1は、Ti粒子が凸になっており、凹凸が大きい荒れた面になっていた。
【0031】
上記したように、W/Ti合金相を無くし、W粒子及びTi粒子を共に粒径5μm以下に微細化されたものとし、また、Ti粒子を均一に分散せしめたことにより、W−Tiターゲット自体からのパーティクル発生量を抑えると共に、デポ膜の剥離を防止することができた。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、スパッタリング時の、ターゲット自体からのパーティクル発生量を抑えることが可能となると共に、デポ膜の剥離を防止することができ、例えば半導体素子の電極、コンタクト部、バリア層等の被膜を形成するためのターゲットとして用いることにより、半導体製品の歩留まり向上及び信頼性の向上を可能とするという極めて有用な効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のW−Tiターゲットの組織を示す電子顕微鏡写真。
【図2】従来技術によるW−Ti合金ターゲットの組織を示す電子顕微鏡写真。
【図3】本発明のターゲット(本発明品)と従来技術のターゲット(比較品1及び2)とを比較するために、スパッタリングにより発生したパーティクル数(個)と積算電力との関係を示すグラフ。
【図4】本発明品について非エロージョン部に堆積したデポ膜の状態を示す外観写真。
【図5】比較品1について非エロージョン部に堆積したデポ膜の状態を示す外観写真。
【図6】スパッタリングした後の本発明のターゲットの表面の外観を示す電子顕微鏡写真。
【図7】スパッタリングした後の従来技術によるターゲットの表面の外観を示す電子顕微鏡写真。
【符号の説明】
A W粒子相 B Ti粒子相
C W/Ti合金粒子相[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a W-Ti target and a manufacturing method thereof. This target can be used to form a suitable film such as an electrode, a contact portion, or a barrier layer of a semiconductor element.
[0002]
[Prior art]
In recent years, W-Ti films have been used for insulating barrier films. Generally, a W-10 wt% Ti film is used, and this film is formed by sputtering.
In any sputtering target, particles generated from the target are always a problem, and this W-Ti target is no exception.
[0003]
For this purpose, many studies have been made to reduce the amount of particles generated, and it has reached the present. For example, JP-A-4-232260, JP-A-4-293770, JP-A-4-308082, JP-A-5-98435, JP-A-5-156384, etc. include W powder and Ti powder. The target is prepared by molding the mixed powder with the above by hot pressing (HP) or hot isostatic pressing (HIP). In these conventional techniques, press treatment is performed at a high temperature (for example, 1400 to 1500 ° C. or higher) to promote the generation of a W / Ti alloy phase, and a three-phase target structure of W phase, W / Ti alloy phase, and Ti phase. Thus, by generating the W / Ti alloy phase in this way, the particle size of Ti is reduced, thereby trying to suppress the amount of particles generated from the target. That is, by promoting the generation of the W / Ti alloy phase in this way, there is no difference in the sputtering rate between the W phase and the Ti phase, the unevenness of the sputtering surface can be suppressed, and consequently the generation of particles can be reduced. .
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-258835 discloses a W-Ti alloy sputtering target manufactured by a powder metallurgy method in which the grain size of the Ti phase is 50 μm or less and the area ratio occupied by the W-Ti alloy phase in the target cross section. It is described that the embrittlement resistance is improved by reducing the generation of Ti / W alloy phase so as to reduce the generation of particles during sputtering. According to the description of this publication, the target having a three-phase mixed structure in which the Ti phase and the W—Ti alloy phase are dispersed in the W phase (parent phase) has a process temperature of 1000 ° C. or higher and lower than 1300 ° C. It can be manufactured by doing.
[0005]
Further, as a particle generation source, there is a case where a deposition film deposited on a non-erosion portion of a target is peeled off and becomes particles, apart from those due to the target structure as described above. In JP-A-5-195216, by setting the surface roughness (Ry) of the non-erosion part to 10 μm to 1000 μm, it is possible to prevent the deposition film from peeling off, and as a result, the amount of particles can be suppressed. It is described.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
There are a large number of sputtering steps in the semiconductor fabrication process, and it is necessary to eliminate particles as much as possible in all sputtering steps. However, the proposal in the above prior art still has not solved the problem of particle generation. Not enough.
[0007]
An object of the present invention is to provide a W-Ti target capable of reducing generation of particles from a target during sputtering and generation of particles due to peeling of a deposit film from a non-erosion portion, and a method for manufacturing the W-Ti target.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of repeated research to further reduce the amount of particles generated from the W-Ti target, the present inventors have not promoted the generation of the W / Ti alloy phase, but rather generated particles by eliminating the generation. The knowledge that it can be reduced was obtained, and the present invention was completed.
[0009]
The W-Ti target of the present invention has a structure composed only of a W phase and a Ti phase, and has no W / Ti alloy phase in the structure. By reducing both the W particle size of the W phase and the Ti particle size of the Ti phase in the target structure to 5 μm or less, a W—Ti target having such a structure can be provided. Moreover, it is preferable that this target has a roughened surface of a part thereof, particularly a non-erosion part.
[0010]
In the W-Ti target manufacturing method of the present invention, a W powder having a particle size of 5 μm or less and a titanium hydride powder are mixed, the obtained mixed powder is dehydrogenated, and then 1300 to 1400 ° C. and 300 to 450 kg / kg. Sintering at cm 2 consists of obtaining a W-Ti target consisting only of a W-phase and Ti-phase structure and no W / Ti alloy phase in the structure. If the sintering temperature is less than 1300 ° C, it is difficult to increase the density, and if it exceeds 1400 ° C, there is a problem that a W / Ti alloy phase is generated. The sintering pressure may be set according to the proof stress of the die used. In general, if the sintering pressure is less than 300 kg / cm 2 , a sintered body having a satisfactory density cannot be obtained. If the sintering pressure exceeds 450 kg / cm 2 , it is usually used. There is a problem that there is a risk of damage to the carbon die.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As described above, the W-Ti target of the present invention is composed of only the structure of the W phase and the Ti phase and has no structure of the W / Ti alloy phase (solid solution phase). Hereinafter, such a target will be described in more detail together with its operation.
[0012]
Generally, with W and Ti, it is said that Ti with a lighter atomic weight has a higher sputtering rate and is selectively sputtered (Japanese Patent Laid-Open No. 4-193947). However, the present inventors have found that the sputtering rate of each target having a conventional structure, that is, a three-phase structure of a W phase, a W / Ti alloy phase, and a Ti phase is W phase (25 nm / min)> Ti. It was found that the order of phase (20 nm / min)> W / Ti alloy phase (10 nm / min).
[0013]
Therefore, as in the above prior art, the promotion of the generation of the W / Ti alloy phase means that when the obtained W-Ti alloy target is used, the W phase having a high sputter rate, then the Ti phase, and It is considered that the sputtering is selectively performed in order with the W / Ti alloy phase, and the unevenness of the sputtered surface becomes intense, leading to generation of particles.
[0014]
Further, when the Ti particles become large, the order of the sputtering rate changes, and the Ti phase becomes the slowest, which also causes unevenness of the sputtering surface.
[0015]
In order to eliminate the difference in the sputtering rate, it is possible to eliminate the W / Ti alloy phase and to make the particle sizes of W particles and Ti particles both 5 μm or less. Of course, the Ti particles must be uniformly dispersed to form a target structure without aggregation. By doing so, it becomes possible to reduce the amount of particles generated from the target itself.
[0016]
Furthermore, in the present invention, the toughness of the target itself is increased by eliminating the hard W / Ti alloy phase, by making both W particles and Ti particles fine, and by uniformly dispersing the Ti particles. It is a target that is soft in strength. This alleviates the film stress generated when the deposition film is deposited on the non-erosion portion of the target, and effectively acts to prevent deposition film peeling.
[0017]
Although it depends on the film forming conditions, it is known that the temperature of the sputter surface rises to several hundred degrees Celsius during sputtering. The deposition film is deposited on the non-erosion portion on the sputter surface side that has become such a high temperature. Sputtering is performed by cooling the target itself, and as a result, the temperature on the sputter surface side naturally decreases when sputtering is finished. The target is usually used by repeating such a state. In this state, stress is generated by the thermal expansion of the target and sputtering surface and the thermal expansion of the deposition film, the adhesion state of the deposition film is deteriorated, and peeling occurs. That is, the thermal expansion coefficient of the deposition film itself and the thermal expansion coefficient of the bulk material are different, and the stress of the deposition film itself is larger than that of the bulk material. Also, in the sputtering process, during the sputtering and after the end of the sputtering. Since the target temperature differs greatly between them and sputtering is repeated by repeating such a temperature difference, the repeated deposition / compression stress between the non-erosion part and the deposition film reduces the deposition film adhesion strength, and consequently, Particles are generated by causing deposition film peeling.
[0018]
For such a phenomenon, as described above, by increasing the toughness of the target itself, an absorption / relaxation effect acts on the stress generated by the deposition of the deposit film. Therefore, the present invention has a conventional structure. Compared to the target, the ability to prevent the deposition film from peeling is improved.
[0019]
Further, it is said that the roughening treatment for the non-erosion portion of the target is effective for reducing the amount of generated particles. However, in the case of a target having a structure as described in the prior art, the W / Ti alloy phase is particularly hard and brittle in strength. Therefore, for example, when blasting is performed as a roughening treatment, the surface of the processing surface is microscopically treated. There is a problem that cracks occur. Therefore, the strength of the roughened surface is reduced under the influence of the microcracks at the deposition film adhesion interface where stress is generated, and deposition film peeling occurs. In contrast, in the case of the W-Ti target of the present invention, the toughness is improved by eliminating the W / Ti alloy phase, so that the microcracks themselves can be reduced, and the surface can be deposited by roughening the non-erosion portion of the target. The ability to prevent film peeling can be further improved.
[0020]
The W-Ti target of the present invention can be manufactured as follows.
[0021]
High purity W powder and titanium hydride powder are used as raw materials. The reason why titanium hydride was used as the titanium source was to pulverize the titanium powder to 5 μm or less.
As a result, variations in coating quality are prevented from occurring. First, the titanium hydride powder is finely pulverized with a pulverizer in an argon atmosphere so that the maximum particle size becomes 5 μm. Next, W powder (particle size of 5 μm or less) and finely divided titanium hydride powder (particle size of 5 μm or less) are blended at a predetermined ratio, and mixed uniformly for a predetermined time. After being subjected to a known dehydrogenation treatment at 950 ° C. for 9 hours in a flow atmosphere (about 5 Pa), sintering is performed at 1300 to 1400 ° C. and 300 to 450 kg / cm 2 , and only from the structure of the W phase and the Ti phase. Thus, a W-Ti target having no W / Ti alloy phase in the structure is obtained. Subsequently, in order to take the distortion of the obtained sintered body, heat treatment is performed at, for example, about 1200 ° C. in a vacuum heat treatment furnace to obtain a W—Ti target product. The sintering includes normal hot pressing, sintering after cold pressing the mixed powder, hot isostatic pressing (HIP), and the like.
[0022]
【Example】
Example 1
Hydrogenated Ti powder (purity: 99.99% or more) was finely pulverized with a pulverizer so as to have a maximum particle size of 5 μm or less. Next, the high-purity W powder (purity: 99.99% or more, maximum particle size: 5 μm) and the refined titanium hydride powder having the maximum particle size of 5 μm obtained above were weight ratio W: Ti = 9: 1. Formulated and mixed for 2 hours. Next, the mixed powder was subjected to a heat treatment at 950 ° C. for 9 hours in an argon gas flow atmosphere (about 5 Pa) as a dehydrogenation step of the titanium hydride powder, and then vacuum hot-pressed at 1350 ° C. and 400 kg / cm 2 ( 5 × 10 −3 Pa or less) and sintering. Then, in order to take distortion of the obtained sintered compact, it heat-processed at 1200 degreeC with the vacuum heat processing furnace, and obtained the intended target.
[0023]
The obtained W-Ti target consisted of only the structure of the W phase and the Ti phase, had no W / Ti alloy phase in the structure, and was a target in which Ti particles were uniformly dispersed. Further, the relative density was 99.6%, which was higher than 99%. An electron micrograph of the obtained target structure is shown in FIG. In FIG. 1, grayish white part A shows the W particle phase and black part B shows the Ti particle phase. For comparison, FIG. 2 shows an electron micrograph of the target structure in which the W / Ti alloy phase is generated. In FIG. 2, the grayish white part A shows the W particle phase, the black part B shows the Ti particle phase, and the gray part C shows the W / Ti alloy particle phase. Comparing FIG. 1 and FIG. 2, the target of the present invention does not have a W—Ti alloy phase, and consists only of a W phase and a Ti phase, and both the W particle size and the Ti particle size are 5 μm or less. On the other hand, in the case of a W-Ti alloy target according to the prior art having a W-Ti alloy phase, there are particles of each phase, particularly those having a Ti particle diameter exceeding 5 μm. it is obvious.
[0024]
In addition, when vacuum hot pressing using a pulverized Ti hydrogen powder and high-purity W powder to a maximum particle size of 5 μm or less, a comparative test was performed at 1430 ° C. and 1250 ° C. instead of 1350 ° C. It was. As a result, when the vacuum hot press temperature is 1250 ° C., the obtained target does not have a W—Ti alloy phase, but the relative density is as low as 98.6% and has 1% or more voids. It was a sputtering target with poor soundness. Moreover, when it was set to 1430 degreeC, the W-Ti alloy phase similar to what was shown in FIG. 2 had arisen.
[0025]
The hardness of the W-Ti target of the present invention obtained as described above and the W-Ti alloy target having a W / Ti alloy phase obtained by the prior art was measured, and the results are shown in Table 1.
[0026]
[Table 1]
[0027]
As is apparent from Table 1, the W-Ti target of the present invention has toughness as compared with a conventional W-Ti alloy target having a W / Ti alloy phase. This is because there is no W / Ti alloy phase.
(Example 2)
According to Example 1, a W-Ti target having no W / Ti alloy phase and having Ti particles uniformly dispersed therein was produced. The target was subjected to lathe processing and grinding to finish a target product having a diameter of 312 mm and a thickness of 10 mm. Further, SiC was sprayed onto the non-erosion portion of the target, and a surface roughening treatment with a surface roughness Ry of 16.85 μm was performed to obtain a sputtering target having a roughened surface. Using the target thus obtained, sputtering was performed under the conditions of electric power: 3.5 kW, indoor pressure: 7 × 10 −3 Torr, and the number of particles adhering to the φ6 ″ wafer was measured. The particle size was 0.3 μm or more.
[0028]
For comparison, one prepared by pulverizing Ti hydride to a maximum particle size of 60 μm (Comparative product 1) and one pulverized to 5 μm or less (Comparative product 2) was prepared using the same W raw material as in Example 1. , W-10% Ti was prepared and mixed, and dehydrogenation treatment was performed under the same conditions as in Example 1. Thereafter, vacuum hot pressing was performed at 1430 ° C. and 400 kg / cm 2 . When samples were collected and the cross sections thereof were observed, Ti particles and W / Ti alloy phases having a maximum diameter of 60 μm and a diameter of 5 μm were observed in
[0029]
A graph showing the relationship between the integrated power and the measured number of particles (pieces) obtained as described above is shown in FIG. As apparent from FIG. 3, the number of generated particles in the case of the present invention (the product of the present invention) is constant even when the integrated power is increased, and the number is between 10 and 15; (
[0030]
Moreover, the electron micrograph of the target surface after sputtering as mentioned above is shown in FIG. 6 (invention product) and FIG. 7 (comparative product 1). The product according to the present invention has a smooth surface with small irregularities, while the
[0031]
As described above, the W / Ti alloy phase is eliminated, both the W particles and the Ti particles are refined to a particle size of 5 μm or less, and the Ti particles are uniformly dispersed. As a result, the amount of particles generated from the particles was suppressed, and the deposition film was prevented from peeling off.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to suppress the amount of particles generated from the target itself at the time of sputtering and to prevent the deposition film from being peeled off. For example, the electrodes of semiconductor elements, contact portions, barrier layers, etc. By using it as a target for forming a coating film, it is possible to obtain a very useful effect of improving the yield and reliability of semiconductor products.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electron micrograph showing the structure of a W-Ti target of the present invention.
FIG. 2 is an electron micrograph showing the structure of a W—Ti alloy target according to the prior art.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the number of particles generated by sputtering and integrated power in order to compare the target of the present invention (the product of the present invention) and the target of the prior art (
FIG. 4 is an appearance photograph showing the state of a deposit film deposited on a non-erosion part of the product of the present invention.
FIG. 5 is an external view photograph showing the state of a deposit film deposited on a non-erosion portion of
FIG. 6 is an electron micrograph showing the appearance of the surface of the target of the present invention after sputtering.
FIG. 7 is an electron micrograph showing the appearance of the surface of a target according to the prior art after sputtering.
[Explanation of symbols]
A W particle phase B Ti particle phase C W / Ti alloy particle phase
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CN103320756B (en) * | 2013-06-20 | 2016-03-02 | 安泰科技股份有限公司 | The preparation method of high purity, high-compactness, large-size molybdenum alloy target |
KR102616601B1 (en) * | 2013-12-05 | 2023-12-27 | 프랙스에어 에스.티. 테크놀로지, 인코포레이티드 | Improved and modified tungsten-titanium sputtering targets |
US9960023B2 (en) * | 2014-12-31 | 2018-05-01 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for nodule control in a titanium-tungsten target |
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CN114619038B (en) * | 2022-01-31 | 2023-04-25 | 北京科技大学 | Preparation method of high-purity tungsten-titanium alloy target |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03107453A (en) * | 1989-09-21 | 1991-05-07 | Hitachi Metals Ltd | Ti-w target and production thereof |
JPH0373764B2 (en) * | 1985-07-29 | 1991-11-22 | Dowa Co | |
JPH03264640A (en) * | 1990-03-13 | 1991-11-25 | Hitachi Metals Ltd | Ti-w target material and production thereof |
JPH0598435A (en) * | 1991-10-07 | 1993-04-20 | Hitachi Metals Ltd | Ti-w target material and its manufacture |
JPH05195216A (en) * | 1992-01-23 | 1993-08-03 | Hitachi Metals Ltd | Ti-w target material and its production |
JPH06507674A (en) * | 1991-04-15 | 1994-09-01 | トーソー エスエムディー,インク. | Method for manufacturing tungsten-titanium sputtering targets and targets manufactured thereby |
JP2954711B2 (en) * | 1990-12-28 | 1999-09-27 | 株式会社 ジャパンエナジー | W-Ti alloy target and manufacturing method |
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2001
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0373764B2 (en) * | 1985-07-29 | 1991-11-22 | Dowa Co | |
JPH03107453A (en) * | 1989-09-21 | 1991-05-07 | Hitachi Metals Ltd | Ti-w target and production thereof |
JPH03264640A (en) * | 1990-03-13 | 1991-11-25 | Hitachi Metals Ltd | Ti-w target material and production thereof |
JP2954711B2 (en) * | 1990-12-28 | 1999-09-27 | 株式会社 ジャパンエナジー | W-Ti alloy target and manufacturing method |
JPH06507674A (en) * | 1991-04-15 | 1994-09-01 | トーソー エスエムディー,インク. | Method for manufacturing tungsten-titanium sputtering targets and targets manufactured thereby |
JPH0598435A (en) * | 1991-10-07 | 1993-04-20 | Hitachi Metals Ltd | Ti-w target material and its manufacture |
JPH05195216A (en) * | 1992-01-23 | 1993-08-03 | Hitachi Metals Ltd | Ti-w target material and its production |
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