JP5144576B2 - Titanium target for sputtering - Google Patents

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本発明は、スパッタリング用チタンターゲットに含有する不純物を低減させると同時に、ハイパワースパッタリング(高速スパッタリング)時においても亀裂や割れの発生がなく、スパッタリング特性を安定させ、成膜時のパーティクルの発生を効果的に抑えることのできる高品質のスパッタリング用チタンターゲットに関する。
なお、本明細書中に記載する不純物濃度については、全て質量%(mass%)で表示する。
The present invention reduces the impurities contained in the titanium target for sputtering, and at the same time, does not generate cracks or cracks even during high power sputtering (high speed sputtering), stabilizes the sputtering characteristics, and generates particles during film formation. The present invention relates to a high-quality sputtering titanium target that can be effectively suppressed.
In addition, about the impurity concentration described in this specification, all are displayed by the mass% (mass%).

近年、半導体の飛躍的な進歩に端を発して様々な電子機器が生まれ、さらにその性能の向上と新しい機器の開発が日々刻々なされている。
このような中で、電子、デバイス機器がより微小化し、かつ集積度が高まる方向にある。これら多くの製造工程の中で多数の薄膜が形成されるが、チタンもその特異な金属的性質からチタン及びその合金膜、チタンシリサイド膜、あるいは窒化チタン膜などとして、多くの電子機器薄膜の形成に利用されている。
このようなチタン(合金、化合物を含む)の薄膜を形成する場合に、注意を要することは、それ自体が極めて高い純度を必要とすることである。
In recent years, various electronic devices have been born from dramatic progress in semiconductors, and further improvements in performance and new devices are being developed every day.
Under such circumstances, electronics and device equipment are becoming smaller and the degree of integration is increasing. Many thin films are formed in these many manufacturing processes, but titanium also forms many electronic device thin films such as titanium and its alloy film, titanium silicide film, or titanium nitride film because of its unique metallic properties. Has been used.
When forming such a thin film of titanium (including an alloy and a compound), it is necessary to pay attention to the fact that it itself requires extremely high purity.

半導体装置等に使用される薄膜派は一層薄くかつ短小化される方向にあり、相互間の距離が極めて小さく集積密度が向上しているために、薄膜を構成する物質あるいはその薄膜に含まれる不純物が隣接する薄膜に拡散するという問題が発生する。これにより、自膜及び隣接膜の構成物質のバランスが崩れ、本来所有していなければならない膜の機能が低下するという大きな問題が起こる。   Thin films used in semiconductor devices, etc. are becoming thinner and shorter, and the distance between them is extremely small and the integration density is improved, so the substances constituting the thin film or impurities contained in the thin film This causes a problem of diffusion into adjacent thin films. As a result, the balance between the constituent materials of the self-membrane and the adjacent membrane is lost, and a serious problem arises that the function of the membrane that must originally be owned is reduced.

このような薄膜の製造工程において、数百度に加熱される場合があり、また半導体装置を組み込んだ電子機器の使用中にも温度が上昇する。このような温度上昇は前記物質の拡散速度をさらに上げ、拡散による電子機器の機能低下に大きな問題を生ずることとなる。また、一般に上記のチタン及びその合金膜、チタンシリサイド膜、あるいは窒化チタン膜等はスパッタリングや真空蒸着などの物理的蒸着法により形成することができる。この中で最も広範囲に使用されているスパッタリング法について説明する。   In the manufacturing process of such a thin film, it may be heated to several hundred degrees, and the temperature rises even during use of an electronic device incorporating a semiconductor device. Such a temperature increase further increases the diffusion rate of the substance, and causes a serious problem in the deterioration of the function of the electronic device due to the diffusion. In general, the above-described titanium and its alloy film, titanium silicide film, titanium nitride film or the like can be formed by physical vapor deposition such as sputtering or vacuum vapor deposition. Of these, the sputtering method used most widely will be described.

このスパッタリング法は陰極に設置したターゲットに、Ar+などの正イオンを物理的に衝突させてターゲットを構成する金属原子をその衝突エネルギーで放出させる手法である。窒化物を形成するにはターゲットとしてチタンまたはその合金(TiAl合金など)を使用し、アルゴンガスと窒素の混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成することができる。
このスパッタリング膜の形成に際して、チタン(合金・化合物を含む)ターゲットに不純物が存在すると、スパッタチャンバ内に浮遊する粗大化した粒子が基板上に付着して薄膜回路を断線または短絡させ、薄膜の突起物の原因となるパーティクルの発生量が増し、均一な膜が形成されないという問題が発生する。
This sputtering method is a method in which positive ions such as Ar + are physically collided with a target placed on a cathode, and metal atoms constituting the target are emitted with the collision energy. Nitride can be formed by using titanium or an alloy thereof (such as TiAl alloy) as a target and sputtering in a mixed gas atmosphere of argon gas and nitrogen.
When impurities are present in the titanium (including alloy / compound) target during the formation of the sputtering film, coarse particles floating in the sputtering chamber adhere to the substrate, causing the thin film circuit to be disconnected or short-circuited. The problem is that the amount of particles that cause objects increases and a uniform film cannot be formed.

このようなことから、従来不純物となる遷移金属、高融点金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはその他の金属を低減させる必要があることはいうまでもないが、これらの元素を可能な限り低減させても上記のようなパーティクルの発生があり、根本的な解決策を見出していないのが現状である。
また、チタン薄膜は窒化チタンTi−N膜を形成する場合のパーティクル発生防止用ペースティング層として使用することがあるが、膜が硬くて十分な接着強度が得られず、成膜装置内壁または部品から剥がれてしまいペースティング層としての役割をせず、パーティクル発生原因となるという問題があった。
For this reason, it is needless to say that transition metals, refractory metals, alkali metals, alkaline earth metals or other metals that are conventionally impurities must be reduced, but these elements should be reduced as much as possible. However, the present situation is that the above-mentioned particles are generated and no fundamental solution has been found.
In addition, the titanium thin film may be used as a pasting layer for preventing particle generation when forming a titanium nitride Ti—N film, but the film is hard and sufficient adhesive strength cannot be obtained. There is a problem that the particles are peeled off and do not serve as a pasting layer, causing particles to be generated.

さらに、最近では、生産効率を上げるために、高速スパッタリング(ハイパワースパッタリング)の要請があり、この場合、ターゲットに亀裂が入ったり、割れたりすることがあり、これが安定したスパッタリングを妨げる要因となる問題があった。先行技術文献としては、次の特許文献1及び特許文献2が挙げられる。   Furthermore, recently, in order to increase production efficiency, there is a demand for high-speed sputtering (high power sputtering). In this case, the target may be cracked or cracked, which is a factor that hinders stable sputtering. There was a problem. As prior art documents, the following Patent Document 1 and Patent Document 2 can be cited.

国際公開WO01/038598号公報International Publication No. WO01 / 038598 特表2001−509548号公報Special table 2001-509548 gazette

本発明は、上記の諸問題点の解決、特にパーティクルや異常放電現象の原因となる不純物を低減させると同時に、ハイパワースパッタリング(高速スパッタリング)時においても亀裂や割れの発生がなく、スパッタリング特性を安定させ、成膜時のパーティクルの発生を効果的に抑えることのできる高品質のスパッタリング用チタンターゲットを提供することを目的とする。   The present invention solves the above problems, particularly reduces impurities that cause particles and abnormal discharge phenomena, and at the same time, does not generate cracks or cracks even during high power sputtering (high speed sputtering), and has improved sputtering characteristics. An object of the present invention is to provide a high-quality titanium target for sputtering that can stabilize and effectively suppress generation of particles during film formation.

本発明は、1)高純度チタンターゲットであって、添加成分として、S:3〜10質量ppm及びSi:0.5〜3質量ppmを含有し、前記添加成分とガス成分を除き、ターゲットの純度が99.995質量%以上であることを特徴とするスパッタリング用チタンターゲットを提供する。   The present invention is 1) a high-purity titanium target containing S: 3 to 10 mass ppm and Si: 0.5 to 3 mass ppm as additive components, excluding the additive component and gas component, A sputtering titanium target characterized by having a purity of 99.995% by mass or more is provided.

本発明は、さらに2)添加成分とガス成分を除く純度が99.999質量%以上であることを特徴とする前記1)記載のスパッタリング用チタンターゲット、3)ターゲットの平均結晶粒径が20μm以下であることを特徴とする前記1)又は2)記載のスパッタリング用チタンターゲット、4)スパッタリングを行う前のターゲットの平均結晶粒径が20μm以下であり、スパッタリングを開始した後の平均結晶粒径が70μm以下であることを特徴とする前記1)〜3)のいずれか一項に記載のスパッタリング用チタンターゲット、を提供する。   The present invention further includes 2) the purity of the sputtering target excluding additive components and gas components is 99.999% by mass or more, and 3) the average crystal grain size of the target according to 1), wherein the target has an average crystal grain size of 20 μm or less. The titanium target for sputtering described in 1) or 2) above, wherein 4) the average crystal grain size of the target before sputtering is 20 μm or less, and the average crystal grain size after starting sputtering is The titanium target for sputtering according to any one of 1) to 3) above, which is 70 μm or less.

スパッタリング用チタンターゲットは、ターゲット内の不純物を低減させることによりパーティクルや異常放電現象を抑制し、またハイパワースパッタリング(高速スパッタリング)時においても亀裂や割れの発生がなく、スパッタリング特性を安定させ、高品質の成膜ができるという優れた効果を有する。   The titanium target for sputtering suppresses particles and abnormal discharge phenomenon by reducing impurities in the target, and does not generate cracks or cracks even during high power sputtering (high speed sputtering), stabilizes the sputtering characteristics, It has an excellent effect that a quality film can be formed.

本発明の、スパッタリング用チタンターゲットは、純度が99.995質量%以上の高純度チタンターゲットである。さらに、好ましくは99.999質量%以上である。上記チタンターゲットの純度は、添加成分とガス成分を除くことは言うまでもない。
一般に、ある程度の酸素、窒素、水素等のガス成分は他の不純物元素に比べて多く混入する。これらのガス成分の混入量は少ない方が望ましいが、通常混入する程度の量は、本願発明の目的を達成するためには、特に有害とならない。
The titanium target for sputtering of the present invention is a high-purity titanium target having a purity of 99.995% by mass or more. Furthermore, it is preferably 99.999% by mass or more. Needless to say, the purity of the titanium target excludes added components and gas components.
In general, a large amount of gas components such as oxygen, nitrogen, and hydrogen are mixed in comparison with other impurity elements. Although it is desirable that the amount of these gas components to be mixed is small, the amount that is usually mixed is not particularly harmful in order to achieve the object of the present invention.

本願発明において、添加成分として、S:3〜10質量ppm及びSi:0.5〜3質量ppmを含有するのが大きな特徴の一つである。上記S及びSiの添加により、ターゲットの製造の段階で、ターゲットの平均結晶粒径を20μm以下とすることができる。   In this invention, it is one of the big characteristics that S: 3-10 mass ppm and Si: 0.5-3 mass ppm are contained as an additional component. By adding S and Si, the average crystal grain size of the target can be reduced to 20 μm or less at the stage of target production.

また、スパッタリング時にターゲットが700°C程度に加熱されるが、S及びSiの添加は、加熱による結晶粒径の粗大化も抑制できる。すなわち、このような高温の熱を受けても、平均結晶粒径が70μm以下を維持すること、すなわちターゲットのスパッタリングを開始した後に、このような加熱を受けても、ターゲットの平均結晶粒径を70μm以下に維持することが可能である。   Moreover, although the target is heated to about 700 ° C. during sputtering, the addition of S and Si can also suppress the coarsening of the crystal grain size due to heating. That is, even when subjected to such high-temperature heat, the average crystal grain size is maintained at 70 μm or less, that is, after starting sputtering of the target, even if such heating is applied, the average crystal grain size of the target is reduced. It can be maintained at 70 μm or less.

スパッタリング時の熱は、結晶面配向にも影響を与える。しかし、上記のS及びSiの添加は、この結晶面配向の変化を効果的に抑制できる効果を有する。結晶面配向の変化は、成膜の速度及び膜の品質に影響を与えるので好ましくないので、結晶面配向の変化を抑制できることは、成膜の品質を一定に維持できる効果を有する。   The heat during sputtering also affects the crystal plane orientation. However, the addition of S and Si described above has an effect of effectively suppressing this change in crystal plane orientation. A change in crystal plane orientation is undesirable because it affects film formation speed and film quality. Therefore, suppressing the change in crystal plane orientation has the effect of maintaining the film formation quality constant.

また、後述する実施例に示すように、強度は大きく変化しないが、伸びの増加が認められる。これは、ターゲットの亀裂や割れの発生を抑制できる大きな効果を得ることができる。   Moreover, as shown in the Example mentioned later, although an intensity | strength does not change a lot, the increase in elongation is recognized. This can obtain a great effect of suppressing the occurrence of cracks and cracks in the target.

この場合、上記のようにスパッタリング開始前のターゲットの結晶粒径及びスパッタリング開示後に熱影響を受け、やや粗大化した結晶粒径にも影響を受けるが、いずれの場合にも、強度は大きく、また大きく変化することがない。一方、伸びの増加が認められるという、大きな特徴を有している。
ターゲットの強度が高く、かつ伸びが大きいということは、ターゲットの亀裂や割れの発生を抑制できる効果を有する。しかも、この現象は、スパッタリング開始前のターゲットだけでなく、スパッタリング時に700°Cという高温の熱影響を受けても、ターゲットの亀裂や割れの発生を抑制できる効果を有する。
In this case, as described above, the crystal grain size of the target before the start of sputtering and the thermal effect after the disclosure of sputtering are affected by the slightly coarsened crystal grain size. There is no big change. On the other hand, it has a great feature that an increase in elongation is recognized.
The high strength of the target and the large elongation have the effect of suppressing the occurrence of cracks and cracks in the target. Moreover, this phenomenon has an effect of suppressing the generation of cracks and cracks in the target not only in the target before the start of sputtering, but also under the influence of a high temperature of 700 ° C. during sputtering.

スパッタリングの進行と共に、次第に パーティクルの発生が増大してくる。従来は、結晶粒径が粗大化する傾向があったが、本発明においては、上記の通り粗大化しても70μm以下に制限することが可能であり、結晶粒径の粗大化防止が、パーティクル発生防止に有効である。
また、結晶配向が安定であるため、安定したスパッタリング特性を得ることができ、成膜の均一性に効果がある。
As the sputtering progresses, the generation of particles gradually increases. Conventionally, there has been a tendency for the crystal grain size to become coarse. However, in the present invention, it is possible to limit the grain size to 70 μm or less even when the crystal grain size is increased as described above. It is effective for prevention.
In addition, since the crystal orientation is stable, stable sputtering characteristics can be obtained, which is effective in film formation uniformity.

さらに、ターゲットの強度が高く、かつ熱影響を受けても高い伸びを示すため、スパッタリング時の反り又はスパッタリングパワーのON/OFFによる熱応力、熱疲労に対して、ターゲット表面にかかる応力を小さくすることができ、ターゲットの割れを効果的に防止できる効果を有する。   Furthermore, since the strength of the target is high and high elongation is exhibited even if it is affected by heat, the stress on the target surface is reduced against thermal stress and thermal fatigue due to warpage during sputtering or ON / OFF of the sputtering power. It is possible to effectively prevent cracking of the target.

以上の効果は、チタンターゲット自体が高純度であり、かついずれも添加成分として、S:3〜10質量ppm及びSi:0.5〜3質量ppmを含有することにより、達成できるものであり、これらの数値範囲は、本願発明の有効性を実現できる範囲を示すものである。
下限値未満では本願発明の目的を達成できず、また上限値を超えるものは高純度ターゲットとしての特性を損ない不純物と化すので、上記の範囲とする。
The above effects can be achieved when the titanium target itself is highly pure, and both contain S: 3 to 10 mass ppm and Si: 0.5 to 3 mass ppm as additive components, These numerical ranges show the range in which the effectiveness of the present invention can be realized.
If it is less than the lower limit, the object of the present invention cannot be achieved, and if it exceeds the upper limit, the characteristics as a high-purity target will be impaired and an impurity will be formed.

高純度チタンを製造するには、既に知られた溶融塩電解法を使用できる。雰囲気は不活性雰囲気とするのが望ましい。電解時には、初期カソード電流密度を低電流密度である0.6A/cm以下にして行うのが望ましい。さらに、電解温度を600〜800°Cとするのが良い。
このようにして得た電析Tiと上記添加元素S:3〜10質量ppm及びSi:0.5〜3質量ppmを混合してEB(電子ビーム)溶解し、これを冷却凝固させてインゴットを作製し、800〜950°Cで熱間鍛造又は熱間押出し等の熱間塑性加工を施してビレットを作製する。これらの加工により、インゴットの不均一かつ粗大化した鋳造組織を破壊し均一微細化することができる。
In order to produce high purity titanium, a known molten salt electrolysis method can be used. The atmosphere is preferably an inert atmosphere. During electrolysis, the initial cathode current density is preferably set to 0.6 A / cm 2 or less, which is a low current density. Furthermore, the electrolysis temperature is preferably 600 to 800 ° C.
The electrodeposited Ti thus obtained, the additive element S: 3 to 10 ppm by mass and Si: 0.5 to 3 ppm by mass were mixed and melted by EB (electron beam), and this was cooled and solidified to form an ingot. The billet is manufactured by performing hot plastic working such as hot forging or hot extrusion at 800 to 950 ° C. By these processes, the cast structure in which the ingot is uneven and coarse can be broken and uniformly refined.

このようにして得たビレットに対して、冷間鍛造又は冷間押出し等の冷間塑性変形を繰返し実行し、高歪をビレットに付与することにより、最終的にターゲットの結晶組織を20μm以下の均一微細組織にする。
次に、このビレットを切断し、ターゲット体積に相当するプリフォームを作製する。このプリフォームにさらに冷間鍛造又は冷間押出し等の冷間塑性加工を行って高歪を付与しかつ円板形状等のターゲットに加工する。
さらに、このように高い歪を蓄えた加工組織をもつターゲットを、流動床炉等を用いて急速昇温し、400〜500°Cで短時間の熱処理を行う。これによって、20μm以下の微細な再結晶組織をもつターゲットを得ることができる。
The billet thus obtained is repeatedly subjected to cold plastic deformation, such as cold forging or cold extrusion, and imparts high strain to the billet, so that the target crystal structure is finally 20 μm or less. Make uniform microstructure.
Next, the billet is cut to produce a preform corresponding to the target volume. The preform is further subjected to cold plastic working such as cold forging or cold extrusion to give a high strain and to process a target having a disk shape or the like.
Further, the target having a processed structure in which high strain is stored is rapidly heated using a fluidized bed furnace or the like and heat-treated at 400 to 500 ° C. for a short time. As a result, a target having a fine recrystallized structure of 20 μm or less can be obtained.

これらの製造工程は、本願発明の高純度チタンターゲットを得るための方法の一例を示すものであって、S:3〜10質量ppm及びSi:0.5〜3質量ppmを含有し、残部がチタン及び不可避的不純物であり、添加成分とガス成分を除き、ターゲットの純度が99.995質量%以上であるスパッタリング用チタンターゲットを得ることができるものであれば、上記製造工程に特に限定されるものではない。   These manufacturing processes show an example of the method for obtaining the high-purity titanium target of the present invention, containing S: 3 to 10 mass ppm and Si: 0.5 to 3 mass ppm, with the balance being Titanium and unavoidable impurities, excluding additive components and gas components, are not particularly limited to the above production steps as long as a titanium target for sputtering having a target purity of 99.995% by mass or more can be obtained. It is not a thing.

次に、本発明の実施例について説明する。なお、本実施例はあくまで1例であり、この例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想の範囲に含まれる実施例以外の態様あるいは変形を全て包含するものである。   Next, examples of the present invention will be described. In addition, a present Example is an example to the last, and is not restrict | limited to this example. That is, all the aspects or modifications other than the Example included in the scope of the technical idea of the present invention are included.

(実施例1−5)
純度99.995質量%のTiに、S+Siを下記に示すように添加した。
(実施例1)S:3massppm、Si:3massppm、
(実施例2)S:5massppm、Si:2massppm
(実施例3)S:7massppmm、Si:1massppm
(実施例4)S:10massppm、Si:0.5massppm
(Example 1-5)
S + Si was added to Ti having a purity of 99.995% by mass as shown below.
(Example 1) S: 3 massppm, Si: 3 massppm,
(Example 2) S: 5 massppm, Si: 2 massppm
(Example 3) S: 7 massppm, Si: 1 massppm
(Example 4) S: 10 massppm, Si: 0.5 massppm

(比較例1−2)
純度99.995質量%のTiに、S+Siを下記に示すように添加した。
(比較例1)Sを0.5massppm(これは本発明の条件に満たない)、Siを2massppm
(比較例2)S:5massppm、Si:0.3massppm(これは本発明の条件に満たない)。
(Comparative Example 1-2)
S + Si was added to Ti having a purity of 99.995% by mass as shown below.
(Comparative example 1) 0.5 massppm of S (this does not satisfy the conditions of the present invention), Si of 2 massppm
(Comparative Example 2) S: 5 massppm, Si: 0.3 massppm (this does not satisfy the conditions of the present invention).

上記実施例1−5及び比較例1−2に示す元素を添加したTiを、電子ビーム溶解し、上記段落[0021]〜[0022]の製造条件を適宜使用して、Tiインゴットを作成し、これをターゲット形状に加工した。これを550°Cと700°Cに加熱して、結晶粒の成長を見た。ターゲット作製時の結晶粒径及び加熱後の結晶粒径の結果を表1に示す。実施例1−5及び比較例1−2については、ターゲットに作製した段階では、いずれも20μm以下の微細結晶を有していた。   Ti added with the elements shown in Example 1-5 and Comparative Example 1-2 was dissolved by an electron beam, and Ti ingots were prepared using the manufacturing conditions in the above paragraphs [0021] to [0022] as appropriate. This was processed into a target shape. This was heated to 550 ° C. and 700 ° C., and the growth of crystal grains was observed. Table 1 shows the results of the crystal grain size at the time of target preparation and the crystal grain size after heating. About Example 1-5 and Comparative Example 1-2, all had a fine crystal of 20 micrometers or less in the stage produced to the target.

なお、本発明のTiインゴットを製造する段階で、トップとボトム部で、成分の偏析があるので、実施例5について、その成分分析を実施した。その結果を表2及び表3に示す。表2はトップ部、表3はボトム部である。
この場合、いずれも添加成分との相違があるが、トップ部及びボトム部は、いずれも本願発明の添加成分の範囲にあった。トップ部及びボトム部に大きな隔たりが生じた場合には、インゴットから取得する箇所を適宜選択して(不適合な範囲を除去して)使用できることは言うまでもない。
In addition, since there is segregation of components at the top and bottom portions at the stage of manufacturing the Ti ingot of the present invention, component analysis was performed on Example 5. The results are shown in Tables 2 and 3. Table 2 shows the top part and Table 3 shows the bottom part.
In this case, although there is a difference from the additive component, both the top portion and the bottom portion are within the range of the additive component of the present invention. Needless to say, when a large gap occurs between the top part and the bottom part, it is possible to appropriately select a place to be obtained from the ingot (remove the incompatible range).

(実施例1−5及び比較例1−2の平均結晶粒径の推移)
表1に示すように、実施例1−5については、550°Cに加熱した段階で、若干粗大化したが殆ど変化がなかった。700°Cに加熱した場合でも、最大50μmに粗大化はしたが、70μmを超えるような粗大化は見られなかった。
これに対して、比較例1については、ターゲット作製時には、20μm以下の微細結晶を有していたが、550°Cに加熱した段階で、30μmに粗大化した。さらに700°Cに加熱した場合には、180μmに粗大化した。
また、比較例2については、ターゲット作製時には、20μm以下の微細結晶を有していたが、550°Cに加熱した段階で、23μmに粗大化した。さらに700°Cに加熱した場合には、110μmに粗大化した。
(Change in average crystal grain size of Example 1-5 and Comparative Example 1-2)
As shown in Table 1, Example 1-5 was slightly coarsened at the stage of heating to 550 ° C., but there was almost no change. Even when heated to 700 ° C., it was coarsened to a maximum of 50 μm, but no coarsening exceeding 70 μm was observed.
On the other hand, Comparative Example 1 had fine crystals of 20 μm or less when the target was produced, but it was coarsened to 30 μm when heated to 550 ° C. Further, when heated to 700 ° C., it was coarsened to 180 μm.
Further, Comparative Example 2 had a fine crystal of 20 μm or less at the time of preparing the target, but was coarsened to 23 μm when heated to 550 ° C. Further, when heated to 700 ° C., it coarsened to 110 μm.

これらのターゲットについて、実生産機を用いてスパッタリングし、パーティクルの発生状況を観察した。実施例1−5については、スパッタリング初期の段階から積算電力量400kWhに至るまで、パーティクルの発生がやや増えるものの、パーティクルの発生が低く抑えられ殆ど変わらない状態で推移していた。すなわち、実施例1−5についてはパーティクルの発生を効果的に抑制できた。   These targets were sputtered using an actual production machine, and the generation state of particles was observed. In Example 1-5, although the generation of particles slightly increased from the initial stage of sputtering to the integrated power amount of 400 kWh, the generation of particles was kept low and almost unchanged. That is, in Example 1-5, generation of particles could be effectively suppressed.

一方、比較例1−2について、同様のパーティクルの発生状況を観察したところ、スパッタリング初期の段階から積算電力量150kWhに至るまでは比較的パーティクルは低く抑えられているが、数箇所突発的なパーティクル発生が観察された。その後250kWhに至るまでにパーティクルの発生が急速に増大し、またスパッタリングが不安定になった。   On the other hand, in Comparative Example 1-2, when the occurrence of the same particles was observed, the particles were kept relatively low from the initial stage of sputtering to the integrated power amount of 150 kWh. Development was observed. Thereafter, the generation of particles rapidly increased up to 250 kWh, and sputtering became unstable.

次に、各実施例1−5及び比較例1−2について、ターゲットに現れる結晶の配向について調べた。その結果を、表4及び表5に示す。表4はBasalの面配向率であり、表5は(002)面の配向率を示す。
なお、Basalの面配向率については、表6に示す式により計算したものであり、(002)配向率については、表7に示す式により計算したものである。
Next, for each Example 1-5 and Comparative Example 1-2, the orientation of crystals appearing on the target was examined. The results are shown in Tables 4 and 5. Table 4 shows the Basal plane orientation ratio, and Table 5 shows the (002) plane orientation ratio.
The plane orientation ratio of Basal is calculated by the formula shown in Table 6, and the (002) orientation ratio is calculated by the formula shown in Table 7.

表4に示すように、Basalの面配向率については、本願実施例1−5については、550°C加熱において70−76%の範囲にあり、700°C加熱において69−79%の範囲にあり、大きく変動することはない。
これに対して、比較例1については、ターゲット作製時に61%の範囲にあるにもかかわらず、550°C加熱において71%となり、700°C加熱において76%と大きく増加し、Basalの面配向率が増加した。
また、比較例2については、ターゲット作製時に62%の範囲にあるにもかかわらず、550°C加熱において72%となり、700°C加熱において75%と大きく増加し、Basalの面配向率が増加した。
以上から明らかなように、比較例に比べ、実施例についてはBasalの面配向率の変化が少ないことが確認できる。
As shown in Table 4, the basal plane orientation ratio is about 70-76% in heating at 550 ° C. and about 69-79% in heating at 700 ° C. for Example 1-5 of the present application. Yes, it does not fluctuate greatly.
On the other hand, in Comparative Example 1, although it was in the range of 61% at the time of target production, it became 71% at 550 ° C. heating and greatly increased to 76% at 700 ° C. heating, and the Basal plane orientation The rate has increased.
Further, in Comparative Example 2, although it was in the range of 62% at the time of preparing the target, it became 72% at 550 ° C heating, greatly increased to 75% at 700 ° C heating, and the Basal plane orientation ratio increased. did.
As is clear from the above, it can be confirmed that the change in the Basal plane orientation ratio is smaller in the example than in the comparative example.

表5に示すように、(002)の面配向率については、本願実施例1−5については、550°C加熱において1−5%の範囲にあり、700°C加熱において1−6%の範囲にあり、大きく変動することはなかった。
これに対して、比較例1については、ターゲット作製時に9%の範囲にあるにもかかわらず、550°C加熱において29%となり、700°C加熱において65%と(002)の面配向率が大きく増加した。
また、比較例2についても、ターゲット作製時に5%の範囲にあるにもかかわらず、550°C加熱において18%となり、700°C加熱において45%と(002)の面配向率が大きく増加した。
以上から明らかなように、比較例に比べ、実施例については(002)面配向率の変化が少ないことが確認できた。
As shown in Table 5, the surface orientation ratio of (002) is in the range of 1-5% at 550 ° C. heating and 1-6% at 700 ° C. heating for Example 1-5 of the present application. It was in range and did not fluctuate greatly.
On the other hand, in Comparative Example 1, although it is in the range of 9% at the time of producing the target, it becomes 29% at 550 ° C. heating, and the plane orientation ratio of (002) is 65% at 700 ° C. heating. Increased significantly.
Further, in Comparative Example 2, even when the target was in the range of 5%, it became 18% at 550 ° C. heating, and the plane orientation ratio of (002) increased greatly to 45% at 700 ° C. heating. .
As is clear from the above, it was confirmed that there was little change in the (002) plane orientation rate in the example as compared with the comparative example.

次に、上記実施例1−5及び比較例1−2の各種Tiターゲットについて、本願発明の平均結晶粒径を7〜10μmのある場合の、最大降伏応力と伸び、並びに本願発明の熱影響を受けた場合の、最大降伏応力と伸びを表8に示す。
また、上記実施例1−5及び比較例1−2の各種Tiターゲットについて、本願発明の平均結晶粒径を50〜60μmのある場合の、最大降伏応力と伸び、並びに本願発明の熱影響を受けた場合の、最大降伏応力と伸びを表9に示す。
Next, regarding the various Ti targets of Examples 1-5 and Comparative Example 1-2, the maximum yield stress and elongation when the average crystal grain size of the present invention is 7 to 10 μm, and the thermal effect of the present invention. Table 8 shows the maximum yield stress and elongation when subjected.
Moreover, about various Ti targets of the said Example 1-5 and Comparative Example 1-2, when the average crystal grain size of this invention is 50-60 micrometers, it received the maximum yield stress and elongation, and the thermal influence of this invention. Table 9 shows the maximum yield stress and elongation when

上記表8及び表9に示すように、本願発明は、最大降伏応力は高いが、添加元素で大きく変動することはない。また、比較例1−2においても同様である。
しかし、表8及び表9から分かるように、伸びは比較例1−2では伸びが少ないのに対して、実施例1−4では大きな伸びの改善が認められた。
特に、700°C近傍に加熱を受けた粒径が50〜60μmの範囲では、最大降伏応力についての変化は実施例と比較例では大きな差異がないが、伸びについては、比較例1で10%、比較例2では12%であるのに対して、実施例1−4では、16〜18%となり、大きな向上が見られた。これは、ターゲットの割れ防止に大きな効果を有するものである。
As shown in Table 8 and Table 9 above, the present invention has a high maximum yield stress, but does not vary greatly depending on the additive element. The same applies to Comparative Example 1-2.
However, as can be seen from Tables 8 and 9, the elongation was small in Comparative Example 1-2, while a significant improvement in elongation was observed in Example 1-4.
In particular, in the range of the particle size of 50 to 60 μm heated in the vicinity of 700 ° C., the change in the maximum yield stress is not significantly different between the example and the comparative example, but the elongation is 10% in the comparative example 1. In Comparative Example 2, it was 12%, whereas in Example 1-4, it was 16 to 18%, showing a great improvement. This has a great effect on the crack prevention of the target.

以上から、本願発明のように、添加成分として、S:3〜10質量ppm及びSi:0.5〜3質量ppmを含有し、添加成分とガス成分を除き、ターゲットの純度が99.995質量%以上であるスパッタリング用チタンターゲットは、亀裂や割れの発生がなく、しかも成膜時のパーティクルの発生を効果的に抑えることのできるという大きな効果を得ることができる。   From the above, as in the present invention, as an additive component, S: 3 to 10 mass ppm and Si: 0.5 to 3 mass ppm are contained, and the purity of the target is 99.995 mass excluding the additive component and the gas component. % Or more of the titanium target for sputtering can produce a great effect that there is no generation of cracks or cracks, and the generation of particles during film formation can be effectively suppressed.

パーティクルや異常放電現象の原因となる不純物を低減させると同時に、ハイパワースパッタリング(高速スパッタリング)時においても亀裂や割れの発生がなく、スパッタリング特性を安定させ、成膜時のパーティクルの発生を効果的に抑えることのできる高品質のスパッタリング用チタンターゲットを提供することができるので、電子機器等の薄膜の形成に有用である。
Reduces particles and impurities that cause abnormal discharge, and at the same time eliminates cracks and cracks during high-power sputtering (high-speed sputtering), stabilizes sputtering characteristics, and effectively generates particles during film formation Therefore, it is possible to provide a high-quality sputtering target for sputtering, which is useful for forming a thin film such as an electronic device.

Claims (4)

高純度チタンターゲットであって、添加成分として、S:3〜10質量ppm及びSi:0.5〜3質量ppmを含有し、添加成分とガス成分を除き、ターゲットの純度が99.995質量%以上であることを特徴とするスパッタリング用チタンターゲット。   It is a high-purity titanium target, and contains S: 3 to 10 mass ppm and Si: 0.5 to 3 mass ppm as additive components, and the purity of the target is 99.995 mass% excluding the additive components and gas components. A sputtering titanium target characterized by the above. 添加成分とガス成分を除く純度が99.999質量%以上であることを特徴とする請求項1記載のスパッタリング用チタンターゲット。   The titanium target for sputtering according to claim 1, wherein the purity excluding the additive component and the gas component is 99.999 mass% or more. ターゲットの平均結晶粒径が20μm以下であることを特徴とする請求項1又は2記載のスパッタリング用チタンターゲット。   3. The sputtering target according to claim 1, wherein an average crystal grain size of the target is 20 μm or less. スパッタリングを行う前のターゲットの平均結晶粒径が20μm以下であり、スパッタリングを開始した後の平均結晶粒径が70μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のスパッタリング用チタンターゲット。
The average crystal grain size of the target before performing sputtering is 20 µm or less, and the average crystal grain size after starting sputtering is 70 µm or less. Titanium target for sputtering.
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