JP5808094B2 - スパッタリングターゲットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄膜形成用のスパッタリングターゲットに関する。

スパッタリングターゲットは、半導体分野、液晶分野、磁気記録分野などに幅広く使用されている。これら各種分野のデバイス、例えば半導体デバイス、液晶表示デバイス、磁気記録媒体や磁気ヘッドのような磁気記録用デバイスなどの製品歩留りを大きく左右する因子として、スパッタリングターゲットから発生するダスト、膜厚分布、膜の組成分布などが挙げられる。

そこで、ターゲットから発生するダストの抑制、膜厚分布の均一性の向上、膜の組成分布むらの改善などを図るために、スパッタリングターゲットの改良に関する提案が数多くなされている。例えば、特公平3-71510号公報には、ターゲットを構成する結晶粒の粒径を微細化することによって、スパッタ膜の膜厚分布を改善することが記載されている。また、特開平6-299342号公報には、ターゲット組織を再結晶組織とすると共に、ターゲットを構成する結晶粒の平均粒径を500μm以下とし、さらには各結晶粒の配向性を制御することによって、スパッタ膜の膜厚分布を均一化することが記載されている。

特公平３−７１５１０号公報 特開平６−２９９３４２号公報

しかしながら、例えば半導体デバイスの高集積化や高機能化、液晶表示デバイスの大面積化や高性能化、磁気記録用デバイスの高記録密度化や高性能化などが進むにつれて、各種デバイスの構成要素として用いられるスパッタ膜に対する要求特性は益々厳しくなってきているのが現状である。

具体的には、スパッタ膜の膜厚分布や膜組成をより均一化すると共に、各種機能材料として用いられるスパッタ膜の諸特性の向上および均一化を図ることが求められており、さらにダストの発生数をより低減することが望まれている。より具体的には、例えば配線膜として用いられる金属膜では、比抵抗の低減および膜内の比抵抗の均一化などが求められている。また、薄膜磁気ヘッドや磁気記録媒体の構成層として用いられる磁性膜（強磁性膜、反強磁性膜、軟磁性膜、硬磁性膜など）では、磁気特性の向上および膜内の磁気特性の均一化などが求められている。

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、各種デバイスの高性能化などに伴って益々厳しくなってきているスパッタ膜への要求特性を満足させることを可能にしたスパッタリングターゲット、より具体的にはスパッタ膜の膜厚分布や膜組成の均一化、各種機能材料として用いられるスパッタ膜の諸特性の向上および均一化、ダスト発生数の低減などを実現可能とした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。

本発明者らは、スパッタリングにより成膜された膜の均一性や各種膜特性を高めると共に、スパッタリング中に発生するダスト数の削減などを図るために、ターゲット中に存在する進入型不純物、すなわち酸素、窒素、炭素に注目して鋭意研究した結果、これら不純物元素量のターゲット各部位でのばらつきを低減することによって、従来達成することができなかった、優れた膜分布が得られると共に、各種膜特性を向上させることができ、さらにはターゲットから発生するダスト数の削減にも効果があることを見出した。

本発明はこのような知見に基づいてなされたもので、本発明の第１のスパッタリングターゲットは、請求項１に記載したように、スパッタリングターゲットの各部位の酸素量がターゲット全体の酸素量の平均値に対して±20%以内の範囲にあることを特徴としている。第１のスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット全体の酸素量の平均値はターゲットの構成材料にもよるが、例えば請求項２に記載したように300ppm以下であることが好ましい。

本発明の第２のスパッタリングターゲットは、請求項３に記載したように、スパッタリングターゲットの各部位の窒素量がターゲット全体の窒素量の平均値に対して±40%以内の範囲にあることを特徴としている。第２のスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット全体の窒素量の平均値はターゲットの構成材料にもよるが、例えば請求項４に記載したように300ppm以下であることが好ましい。

本発明の第３のスパッタリングターゲットは、請求項５に記載したように、スパッタリングターゲットの各部位の炭素量がターゲット全体の炭素量の平均値に対して±70%以内の範囲にあることを特徴としている。第３のスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット全体の炭素量の平均値はターゲットの構成材料にもよるが、例えば請求項６に記載したように300ppm以下であることが好ましい。

本発明のスパッタリングターゲットは、上述した酸素と窒素の規定、酸素と炭素の規定、もしくは窒素と炭素の規定を共に満足することがより好ましく、さらには酸素と窒素と炭素の全ての規定を満足することが望ましい。

本発明のスパッタリングターゲットは、例えば請求項９に記載したように、高純度単体金属または高純度金属合金からなるものである。より具体的には、請求項１０または請求項１１に記載したように、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｇｅ、ランタノイド元素およびＳｉから選ばれる少なくとも1種の元素を含む高純度金属材料、さらには上記した金属元素群から選ばれる少なくとも1種の元素を主成分とする高純度金属材料からなるスパッタリングターゲットが挙げられる。

本発明のスパッタリングターゲットによれば、従来達成することができなかった、優れた膜分布が得られると共に、各種膜特性の向上および均一化を図ることができ、さらにはダストの発生数を低減することが可能となる。このような本発明のスパッタリングターゲットは、半導体デバイス用はもとより、記録デバイス用や液晶ディスプレイ用などの薄膜形成材として、その工業的価値は極めて高いものである。

本発明のスパッタリングターゲットにおける酸素量、窒素量および炭素量の測定部位を示す図である。 本発明の実施例１によるＴｉターゲットのダスト発生数を従来のＴｉターゲットと比較して示す図である。 本発明の実施例１によるＴｉターゲットを用いて成膜したＴｉ膜の比抵抗分布を従来のＴｉターゲットによるＴｉ膜と比較して示す図である。 本発明の実施例２によるＮｂターゲットのダスト発生数を従来のＮｂターゲットと比較して示す図である。 本発明の実施例２によるＮｂターゲットを用いて成膜したＮｂ膜の比抵抗分布を従来のＮｂターゲットによるＮｂ膜と比較して示す図である。 本発明の実施例３によるＴａターゲットのダスト発生数を従来のＴａターゲットと比較して示す図である。 本発明の実施例３によるＴａターゲットを用いて成膜したＴａ膜の比抵抗分布を従来のＴａターゲットによるＴａ膜と比較して示す図である。 本発明の実施例４によるＡｌ−Ｃｕ合金ターゲットのダスト発生数を従来のＡｌ−Ｃｕ合金ターゲットと比較して示す図である。 本発明の実施例４によるＡｌ−Ｃｕ合金ターゲットを用いて成膜したＡｌ−Ｃｕ合金膜の比抵抗分布を従来のＡｌ−Ｃｕ合金ターゲットによるＡｌ−Ｃｕ合金膜と比較して示す図である。 本発明の実施例５によるＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金ターゲットのダスト発生数を従来のＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金ターゲットと比較して示す図である。 本発明の実施例６によるＰｔ−Ｍｎ合金ターゲットのダスト発生数を従来のＰｔ−Ｍｎ合金ターゲットと比較して示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。

本発明のスパッタリングターゲットは、例えば高純度単体金属や高純度合金からなるターゲットにおいて、その内部に存在する酸素、窒素、炭素などの進入型不純物の量を単に規定するだけではなく、これら進入型不純物の含有量のターゲット各部位でのばらつきを低減したものである。

すなわち、スパッタリングターゲット中に存在する酸素については、ターゲットの各部位の酸素量をターゲット全体の酸素量の平均値に対して±20%以内としている。また、スパッタリングターゲット中に存在する窒素については、ターゲットの各部位の窒素量をターゲット全体の窒素量の平均値に対して±40%以内としている。さらに、スパッタリングターゲット中に存在する炭素については、ターゲットの各部位の炭素量をターゲット全体の炭素量の平均値に対して±70%以内としている。

このように、ターゲット中に存在する進入型不純物、すなわち酸素、窒素、炭素の各含有量のターゲット各部位でのばらつきを低減することによって、従来達成することができなかった、優れた膜分布が得られると共に、各種膜の諸特性を向上させることができ、さらにターゲットから発生するダスト数を削減することが可能となる。

スパッタリングターゲット中の酸素量にばらつきが存在していると、その結果として得られる膜の酸素量がばらつくことから、膜の抵抗値、熱伝導率、膜応力、さらに磁性材料では保磁力や透磁率などの磁気特性が影響を受け、これら各種特性の面内均一性が低下する。また、膜厚分布の均一性なども低下すると共に、ダストの発生数も増加する。このため、スパッタリングターゲットの各部位の酸素量は、ターゲット全体の酸素量の平均値に対して±20%以内とする。各部位の酸素量はターゲット全体の平均値に対して±15%以内とすることがさらに好ましい。

ターゲット全体としての酸素量（平均値）の好ましい値は、ターゲットの構成材料によっても異なるが、おおよそ300ppm以下とすることが好ましい。これは、ターゲット全体としての酸素量（平均値）が300ppmを超えると、そのばらつきの影響よりも酸素の絶対量の方がより大きく影響するようになるためである。ターゲット中に存在する酸素は種々の金属材料に対して影響を及ぼすことから、本発明の第１のスパッタリングターゲットは各種金属材料に対して有効である。

また、スパッタリングターゲット中の窒素量にばらつきが存在していると、その結果として得られる膜の窒素量がばらつくことから、膜の抵抗値、熱伝導率、膜応力などが影響を受け、これら各種特性の面内均一性が低下する。また、膜厚分布の均一性なども低下すると共に、ダストの発生数も増加する。このため、スパッタリングターゲットの各部位の窒素量は、ターゲット全体の窒素量の平均値に対して±40%以内とする。各部位の窒素量はターゲット全体の平均値に対して±30%以内とすることがさらに好ましい。

ターゲット全体としての窒素量（平均値）の好ましい値は、ターゲットの構成材料によっても異なるが、おおよそ300ppm以下とすることが好ましい。これは、ターゲット全体としての窒素量（平均値）が300ppmを超えると、そのばらつきの影響よりも窒素の絶対量の方がより大きく影響するようになるためである。ターゲット中に存在する窒素は、窒素との親和力が強い金属材料に対して影響を及ぼすことから、本発明の第２のスパッタリングターゲットはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａなどの金属材料に対して有効である。

さらに、スパッタリングターゲット中の炭素量にばらつきが存在していると、その結果として得られる膜の炭素量がばらつくことから、膜の抵抗値、熱伝導率、膜応力などが影響を受け、これら各種特性の面内均一性が低下する。また、膜厚分布の均一性なども低下すると共に、ダストの発生数も増加する。このため、スパッタリングターゲットの各部位の炭素量は、ターゲット全体の炭素量の平均値に対して±70%以内とする。各部位の炭素量はターゲット全体の平均値に対して±50%以内とすることがさらに好ましい。

ターゲット全体としての炭素量（平均値）の好ましい値は、ターゲットの構成材料によっても異なるが、おおよそ300ppm以下とすることが好ましい。これは、ターゲット全体としての炭素量（平均値）が300ppmを超えると、そのばらつきの影響よりも炭素の絶対量の方がより大きく影響するようになるためである。ターゲット中に存在する炭素は、炭素との親和力が強い金属材料に対して影響を及ぼすことから、本発明の第３のスパッタリングターゲットはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖなどの金属材料に対して有効である。

本発明のスパッタリングターゲットは、上記した酸素量のばらつきに関する規定、窒素量のばらつきに関する規定、炭素量のばらつきに関する規定の少なくともいずれかを満足していればよいが、これらの全てを満たすことが特に好ましい。また、スパッタリングターゲットの構成材料によっては、酸素量、窒素量、炭素量のばらつきに関する規定のうちの2つを満足させることで良好な結果が得られる場合もある。

ここで、本発明におけるターゲットの各部位の酸素量、窒素量および炭素量とは、図１に示すように、例えば円板状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本の直線上の外周近傍位置（位置２〜９）およびその1/2の距離の位置（位置１０〜１７）からそれぞれ試料を採取し、これら17点の試料の分析値を示すものとする。

各分析用試料の大きさは8×8×10mmとし、各試料の酸素量、窒素量および炭素量はそれぞれ5回測定を行った平均値とする。本発明は、これら各位置での酸素量、窒素量および炭素量とそれぞれの平均値との変動幅を規定したものである。なお、酸素量は通常使用されている不活性ガス融解−赤外線吸収法で分析した値とする。窒素量は不活性ガス融解−熱伝導法で分析した値、炭素量は燃焼−赤外線吸収法で分析した値とする。

本発明のスパッタリングターゲットは、種々の単体金属や合金などの金属材料からなるターゲットに適用可能であるが、例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｇｅ、ランタノイド元素およびＳｉから選ばれる少なくとも1種の元素を含む金属材料、さらには上記した金属元素群から選ばれる少なくとも1種の元素を主成分とする金属材料からなるスパッタリングターゲットに対して特に好適である。

上記した金属元素、特にＴｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖなどの元素は、酸素、窒素、炭素などとの親和力が強いことから、酸素、窒素、炭素の影響を受けやすく、酸素量、窒素量、炭素量にばらつきが存在していると膜分布や膜特性などが不均一化しやすい。このようなことから、本発明のスパッタリングターゲットは上記したような金属元素を含む金属材料、さらには主成分とする金属材料からなるスパッタリングターゲットに対して特に好適である。

本発明のスパッタリングターゲットの具体的な用途としては、配線形成用ターゲット、磁性膜形成用ターゲット、記録膜形成用ターゲットなどが挙げられる。配線形成用ターゲットとしては、例えば高純度Ｔｉターゲット、高純度Ｎｂターゲット、高純度Ｔａターゲット、高純度Ａｌターゲット、高純度Ａｌ合金ターゲットなどが挙げられる。また、磁性膜形成用ターゲットとしては、高純度Ｃｏ合金ターゲット、高純度Ｍｎ合金ターゲットなどが挙げられる。さらに、本発明のスパッタリングターゲットは、ＤＶＤ−ＲＡＭ媒体用ターゲット、Ｇｅ合金ターゲットなどに対しても有効である。

なお、本発明のスパッタリングターゲット中の酸素、窒素および炭素以外の不純物元素については、一般的な高純度金属材のレベル程度であれは多少含んでいてもよいが、膜特性などを向上させる上で減少およびばらつきの低減を図ることが好ましい。

本発明の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。

まず、ターゲット原料として溶解材を使用する場合には、溶解原料となる粗金属材中の酸素量、窒素量、炭素量を管理すると共に、これら各元素量を低減し得る真空溶解法（例えばＥＢ溶解）を適用して溶解する。真空溶解時においても、溶解開始時の雰囲気（真空度）を終了時まで維持し、溶解途中での酸素量、窒素量、炭素量の変動を抑制する。

溶解材（インゴット）は、通常、鍛造や圧延などの塑性加工が施され、さらに必要に応じて熱処理された後に、所望形状に加工されてターゲット材として使用される。この際、例えばインゴットに径方向と軸方向の熱間加工を繰り返し、合計の加工率を200%以上とし、さらに加工後に対象材の融点近傍でアニール処理することによって、より一層酸素量、窒素量、炭素量のばらつきを抑制することができる。

また、ターゲット原料として焼結材を使用する場合には、焼結体の原料となる金属粉末中の酸素量、窒素量、炭素量を管理すると共に、粉末の混合時間、混合雰囲気、混合装置や混合メディアの材質などを適宜に設定および選択し、さらには焼結条件の最適化などを図ることによって、酸素量、窒素量、炭素量のばらつきを抑制する。

焼結材についても、通常、鍛造や圧延などの塑性加工が施され、さらに必要に応じて熱処理された後に、所望形状に加工されてターゲット材として使用される。この際に溶解材と同様な条件を選択することによって、より一層酸素量、窒素量、炭素量のばらつきを抑制することができる。

また、焼結材の場合に重要な要件は焼結時の条件であり、ホットプレスで焼結する場合には予め予圧なしで長時間脱ガス、脱炭素、脱窒素処理を行い、その後加圧することによって、酸素量、窒素量、炭素量のばらつきを抑制することができる。

次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。

実施例１、比較例１
この実施例では、本発明のスパッタリングターゲットをＴｉターゲットに適用した例について述べる。

ターゲット原料としては溶融塩電解Ｔｉを用いた。溶融塩電解Ｔｉは酸素量、窒素量、炭素量が電析条件（例えば電析の開始時と終了時）や電析する場所により異なるため、場所による分析を十分に行い、さらにふるいにより粒径を揃えて、原料での酸素量のばらつきを±20%、炭素量のばらつきを±50%、窒素量のばらつきを±30%に抑えた。このようなＴｉ原料を80×80×800mmの電極形状にプレス成形し、溶解中の真空度を一定に保つために、溶解原料の投入量を制御しながらＥＢ溶解した。溶解中の真空度は10^-3Pa以下とした。

次に、上記したＴｉインゴットに径方向と軸方向の熱間加工を繰り返し、合計の加工率を200%以上とし、さらにＴｉの融点近傍でアニール処理した後、Ａｌ製バッキングプレートに拡散接合し、さらに機械加工することによって、直径320mm×厚さ10mmのＴｉターゲットを2枚作製した。これら2枚のＴｉターゲットは同一原料、同一条件で作製したものであり、同一の不純物分布を有しているものと見なすことができるものである。

このようにして得たＴｉターゲットのうち1枚は分析用として用い、前述した方法（図１参照）にしたがって各測定位置からそれぞれ分析用試料を切り出し、各試料について5回繰り返し分析を行い、その平均値を各部位における酸素量、窒素量、炭素量として求めた。表１に各部位における酸素量、窒素量、炭素量（それぞれ5回平均）とそれぞれの全体としての平均値を示す。また、表２に各部位における酸素量、窒素量、炭素量のそれぞれの全体平均に対する変動率[%]（＝（各部位の5回平均−全体平均）×100／全体平均）を示す。

一方、本発明との比較例１として、以下のようにしてＴｉターゲットを作製した。原料としては実施例１と同様に溶融塩電解Ｔｉを用いたが、原料の選別は特に行わず、80×80×800mmの電極形状にプレス成形し、通常のＥＢ溶解を行った。

次に、上記したＴｉインゴットを冷間鍛造、冷間圧延した後、Ａｌ製バッキングプレートに拡散接合し、さらに機械加工することによって、直径320mm×厚さ10mmのＴｉターゲットを2枚作製した。これら2枚のＴｉターゲットは同一原料、同一条件で作製したものであり、同一の不純物分布を有しているものと見なすことができるものである。

これら比較例１のＴｉターゲットのうち1枚は分析用として用いて、実施例１と同様にして各部位における酸素量、窒素量、炭素量を測定した。また、それぞれの全体としての平均値、各部位における酸素量、窒素量、炭素量のそれぞれの全体平均に対する変動率を求めた。これらの値を表３および表４に示す。

次に、上述した実施例１および比較例１の各Ｔｉターゲットを用いて、それぞれ8インチのＳｉウェハー上にＴｉ膜（膜厚約1μm）を成膜し、Ｓｉウェハー上に付着したダストの数をパーティクルカウンターで測定した。それらの結果を図２に示す。また、Ｔｉ膜の比抵抗分布を測定した。その結果を図３に示す。これらの測定結果から明らかなように、本発明のＴｉターゲットはダストの発生数が少なく、かつ得られるＴｉ膜の比抵抗分布を向上させることができる。

実施例２、比較例２
この実施例では、本発明のスパッタリングターゲットをＮｂターゲットに適用した例について述べる。

ターゲット原料としては、Ｎｂ₂Ｏ₅鉱石をテルミット還元した粗Ｎｂ材を用い、これを5回ＥＢ溶解してガス成分の均一化を行った。さらに、得られた高純度Ｎｂに対して2000℃×24時間の条件で均一化熱処理を施し、酸素、窒素、炭素の均一分散化を実施した。

次に、上記したＮｂインゴットに径方向と軸方向の熱間加工を繰り返し、合計の加工率を200%以上とし、さらにＮｂの融点近傍でアニール処理した後、Ａｌ製バッキングプレートに拡散接合し、さらに機械加工することによって、直径320mm×厚さ10mmのＮｂターゲットを2枚作製した。これら2枚のＮｂターゲットは同一原料、同一条件で作製したものであり、同一の不純物分布を有しているものと見なすことができるものである。

このようにして得たＮｂターゲットのうち1枚は分析用として用い、前述した方法（図１参照）にしたがって各測定位置からそれぞれ分析用試料を切り出し、各試料について5回繰り返し分析を行い、その平均値を各部位における酸素量、窒素量、炭素量として求めた。表５に各部位における酸素量、窒素量、炭素量（それぞれ5回平均）とそれぞれの全体としての平均値を示す。また、表６に各部位における酸素量、窒素量、炭素量のそれぞれの全体平均に対する変動率[%]（＝（各部位の5回平均−全体平均）×100／全体平均）を示す。

一方、本発明との比較例２として、以下のようにしてＮｂターゲットを作製した。原料に市販のＥＢ溶解Ｎｂインゴットを用い、冷間鍛造、冷間圧延した後、Ａｌ製バッキングプレートに拡散接合し、さらに機械加工することによって、直径320mm×厚さ10mmのＮｂターゲットを2枚作製した。これら2枚のＮｂターゲットは同一原料、同一条件で作製したものであり、同一の不純物分布を有しているものと見なすことができるものである。

これら比較例２のＮｂターゲットのうち1枚は分析用として用いて、実施例２と同様にして各部位における酸素量、窒素量、炭素量を測定した。また、それぞれの全体としての平均値、各部位における酸素量、窒素量、炭素量のそれぞれの全体平均に対する変動率を求めた。これらの値を表７および表８に示す。

次に、上述した実施例２および比較例２の各Ｎｂターゲットを用いて、それぞれ8インチのＳｉウェハー上にＮｂ膜（膜厚約1μm）を成膜し、Ｓｉウェハー上に付着したダストの数をパーティクルカウンターで測定した。それらの結果を図４に示す。また、Ｎｂ膜の比抵抗分布を測定した。その結果を図５に示す。これらの測定結果から明らかなように、本発明のＮｂターゲットはダストの発生数が少なく、かつ得られるＮｂ膜の比抵抗分布を向上させることができる。

実施例３、比較例３
この実施例では、本発明のスパッタリングターゲットをＴａターゲットに適用した例について述べる。

まず、テルミット還元した粗Ｔａ材をプレスで固めて電極を形成した後、ＥＢ溶解を5回実施し、さらに帯溶融精練により不純物除去を行った後、2500℃×24時間の条件で均一化熱処理を施した。これらによって、酸素、窒素、炭素の均一分散化処理を実施した。

次に、上記したＴａインゴットに径方向と軸方向の熱間加工を繰り返し、合計の加工率を200%以上とし、さらにＴａの融点近傍でアニール処理した後、Ａｌ製バッキングプレートに拡散接合し、さらに機械加工することによって、直径320mm×厚さ10mmのＴａターゲットを2枚作製した。これら2枚のＴａターゲットは同一原料、同一条件で作製したものであり、同一の不純物分布を有しているものと見なすことができるものである。

このようにして得たＴａターゲットのうち1枚は分析用として用い、前述した方法（図１参照）にしたがって各測定位置からそれぞれ分析用試料を切り出し、各試料について5回繰り返し分析を行い、その平均値を各部位における酸素量、窒素量、炭素量として求めた。表９に各部位における酸素量、窒素量、炭素量（それぞれ5回平均）とそれぞれの全体としての平均値を示す。また表１０に各部位における酸素量、窒素量、炭素量のそれぞれの全体平均に対する変動率[%]（＝（各部位の5回平均−全体平均）×100／全体平均）を示す。

一方、本発明との比較例３として、以下のようにしてＴａターゲットを作製した。原料に市販のＥＢ溶解Ｔａインゴットを用い、冷間鍛造、冷間圧延した後、Ａｌ製バッキングプレートに拡散接合し、さらに機械加工することによって、直径320mm×厚さ10mmのＴａターゲットを2枚作製した。これら2枚のＴａターゲットは同一原料、同一条件で作製したものであり、同一の不純物分布を有しているものと見なすことができるものである。

これら比較例３のＴａターゲットのうち1枚は分析用として用いて、実施例３と同様にして各部位における酸素量、窒素量、炭素量を測定した。また、それぞれの全体としての平均値、各部位における酸素量、窒素量、炭素量のそれぞれの全体平均に対する変動率を求めた。これらの値を表１１および表１２に示す。

次に、上述した実施例３および比較例３の各Ｔａターゲットを用いて、それぞれ8インチのＳｉウェハー上にＴａ膜（膜厚約1μm）を成膜し、Ｓｉウェハー上に付着したダストの数をパーティクルカウンターで測定した。それらの結果を図６に示す。また、Ｔａ膜の比抵抗分布を測定した。その結果を図７に示す。これらの測定結果から明らかなように、本発明のＴａターゲットはダストの発生数が少なく、かつ得られるＴａ膜の比抵抗分布を向上させることができる。

実施例４、比較例４
この実施例では、本発明のスパッタリングターゲットをＡｌ−Ｃｕ合金ターゲットに適用した例について述べる。

まず、5Nの高純度Ａｌと6Nの高純度Ｃｕを原料として用い、Ａｒガスのバブリング処理溶解を行い、進入型元素の精製を行った後、さらに真空溶解を行った。これに550℃×36時間の条件で均一化熱処理を施し、酸素、窒素、炭素の均一分散化を実施した。

次に、上記したＡｌ−Ｃｕ合金インゴットに径方向と軸方向の熱間加工を繰り返し、合計の加工率を200%以上とし、さらに合金の融点近傍でアニール処理した後、Ｃｕ製バッキングプレートにＩｎ合金を用いて接合し、さらに機械加工することによって、直径320mm×厚さ10mmのＡｌ−Ｃｕ合金ターゲットを2枚作製した。これら2枚のターゲットは同一原料、同一条件で作製したものであり、同一の不純物分布を有しているものと見なすことができるものである。

このようにして得たＡｌ−Ｃｕ合金ターゲットのうち1枚は分析用として用い、前述した方法（図１参照）にしたがって各測定位置からそれぞれ分析用試料を切り出し、各試料について5回繰り返し分析を行い、その平均値を各部位における酸素量として求めた。表１３に各部位における酸素量（5回平均）とその全体としての平均値を示す。また、表１４に各部位における酸素量の全体平均に対する変動率[%]（＝（各部位の5回平均−全体平均）×100／全体平均）を示す。

一方、本発明との比較例４として、以下のようにしてＡｌ−Ｃｕ合金ターゲットを作製した。まず、5Nの高純度Ａｌと6Nの高純度Ｃｕを原料として用いて真空溶解を行った後、450℃×5時間の条件で均一化熱処理を施した。得られた合金インゴットに冷間鍛造、冷間圧延、300℃で2時間の再結晶化熱処理を施した後、Ｃｕ製バッキングプレートにＩｎ合金を用いて接合し、さらに機械加工することによって、直径320mm×厚さ10mmのＡｌ−Ｃｕ合金ターゲットを2枚作製した。これら2枚のＡｌ−Ｃｕ合金ターゲットは同一原料、同一条件で作製したものであり、同一の不純物分布を有しているものと見なすことができるものである。

これら比較例４のＡｌ−Ｃｕ合金ターゲットのうち1枚は分析用として用いて、実施例４と同様にして各部位における酸素量を測定した。また、全体としての平均値、各部位における酸素量の全体平均に対する変動率を求めた。これらの値を表１５および表１６に示す。

次に、上述した実施例４および比較例４の各Ａｌ−Ｃｕ合金ターゲットを用いて、それぞれ 8インチのＳｉウェハー上にＡｌ−Ｃｕ合金膜（膜厚約1μm）を成膜し、Ｓｉウェハー上に付着したダストの数をパーティクルカウンターで測定した。それらの結果を図８
に示す。また、Ａｌ−Ｃｕ合金膜の比抵抗分布を測定した。その結果を図９に示す。これらの測定結果から明らかなように、本発明のＡｌ−Ｃｕ合金ターゲットはダストの発生数が少なく、かつ得られるＡｌ−Ｃｕ合金膜の比抵抗分布を向上させることができる。

実施例５、比較例５
この実施例では、本発明のスパッタリングターゲットをＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金ターゲットに適用した例について述べる。

まず原料として、4Nの電解Ｃｏ、4Nの電解Ｃｒ、4NのＰｔを用い、高周波誘導溶解にて真空溶解を行い、これを原料に用いてＲＤＰ法により合金粉末を作製した。この合金粉末を100〜300μmにＡｒ雰囲気中で篩い分けし、得られた合金粉末を温度1200℃、圧力24.5MPa、3時間の条件で真空ホットプレスした後、機械加工することによって、直径127mm×厚さ3mmのＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金ターゲットを2枚作製した。これら2枚のターゲットは同一原料、同一条件で作製したものであり、同一の不純物分布を有しているものと見なすことができるものである。

このようにして得たＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金ターゲットのうち1枚は分析用として用い、前述した方法（図１参照）にしたがって各測定位置からそれぞれ分析用試料を切り出し、各試料について5回繰り返し分析を行い、その平均値を各部位における酸素量、炭素量として求めた。表１７に各部位における酸素量、炭素量（それぞれ5回平均）とそれぞれの全体としての平均値を示す。また、表１８に各部位における酸素量、炭素量のそれぞれの全体平均に対する変動率[%]（＝（各部位の5回平均−全体平均）×100／全体平均）を示す。

一方、本発明との比較例５として、以下のようにしてＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金ターゲットを作製した。まず原料として、4Nの電解Ｃｏ、4Nの電解Ｃｒ、4NのＰｔを用い、高周波誘導溶解にて真空溶解を行ってインゴットを作製した後、1200℃で熱間鍛造、熱間圧延を実施し、さらに機械加工して直径152.4mm×厚さ3mmのＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金ターゲットを2枚作製した。これら2枚のターゲットは同一原料、同一条件で作製したものであり、同一の不純物分布を有しているものと見なすことができるものである。

これら比較例５のＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金ターゲットのうち1枚は分析用として用いて、実施例５と同様にして各部位における酸素量、炭素量を測定した。また、それぞれの全体としての平均値、各部位における酸素量、炭素量のそれぞれの全体平均に対する変動率を求めた。これらの値を表１９および表２０に示す。

次に、上述した実施例５および比較例５の各Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金ターゲットを用いて、それぞれ4インチのガラス基板上にＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金膜（膜厚約1μm）を成膜し、ガラス基板上に付着したダストの数をパーティクルカウンターで測定した。それらの結果を図１０に示す。また、合金膜の比抵抗分布を測定した。本発明によるＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金ターゲットはダストの発生数が少なく、かつ得られるＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金膜の比抵抗分布を向上させることができる。

実施例６、比較例６
この実施例では、本発明のスパッタリングターゲットをＰｔ−Ｍｎ合金ターゲットに適用した例について述べる。

まず、電界ＭｎとＰｔ原料とを所定量配合し、カルシアるつぼで真空溶解した後、直径40mm、長さ500mmのインゴットを数本得た。これらを回転電極として使用して、ＲＥＰ法によりＰｔ₄₀Ｍｎ₆₀の組成を有する粉末を作製した。得られた粉末をふるいにかけ、粒径100μm以下の粉末を用いて真空ホットプレスすることによって、直径200mm×厚さ3mmのＰｔ−Ｍｎ合金ターゲットを2枚作製した。なお、真空ホットプレス前に予圧なしで脱ガス、脱炭素、脱窒素処理を行った。これら2枚のターゲットは同一原料、同一条件で作製したものであり、同一の不純物分布を有しているものと見なすことができるものである。

このようにして得たＰｔ−Ｍｎ合金ターゲットのうち1枚は分析用として用い、前述した方法（図１参照）にしたがって各測定位置からそれぞれ分析用試料を切り出し、各試料について5回繰り返し分析を行い、その平均値を各部位における酸素量、窒素量、炭素量として求めた。表２１に各部位における酸素量、窒素量、炭素量（それぞれ5回平均）とそれぞれの全体としての平均値を示す。また、表２２に各部位における酸素量、窒素量、炭素量のそれぞれの全体平均に対する変動率[%]（＝（各部位の5回平均−全体平均）×100／全体平均）を示す。

一方、本発明との比較例６として、以下のようにしてＰｔ−Ｍｎ合金ターゲットを作製した。まず、Ｍｎ粉末とＰｔ粉末を所定量配合し、真空中でナイロンポットにより混合した。この混合粉末を直接真空ホットプレスすることによって、直径200mm×厚さ3mmのＰｔ−Ｍｎ合金ターゲットを2枚作製した。これら2枚のターゲットは同一原料、同一条件で作製したものであり、同一の不純物分布を有しているものと見なすことができるものである。

これら比較例６のＰｔ−Ｍｎ合金ターゲットのうち1枚は分析用として用いて、実施例６と同様にして各部位における酸素量、窒素量、炭素量を測定した。また、それぞれの全体としての平均値、各部位における酸素量、窒素量、炭素量のそれぞれの全体平均に対する変動率を求めた。これらの値を表２３および表２４に示す。

次に、上述した実施例６および比較例６の各Ｐｔ−Ｍｎ合金ターゲットを用いて、それぞれ4インチのガラス基板上にＰｔ−Ｍｎ合金膜（膜厚約100nm）を成膜し、ガラス基板上に付着したダストの数をパーティクルカウンターで測定した。それらの結果を図１１に示す。また、Ｐｔ−Ｍｎ合金膜の比抵抗分布を測定した。その結果、本発明のＰｔ−Ｍｎ合金ターゲットはダストの発生数が少なく、かつ得られるＰｔ−Ｍｎ合金膜の比抵抗分布が向上することが分かった。

Claims (1)

1. 下記（ｉ）〜（iii）の要件を満たす高純度Ｍｎ合金からなるスパッタリングターゲットを製造する方法であって、
   Ｍｎ合金を構成する粗金属材を真空溶解して溶解材を得る工程（ａ）と、
   前記溶解材を回転電極として使用して、ＲＥＰ法により前記Ｍｎ合金組成を有する粉末を作製する工程（ｂ）と、
   前記工程（ｂ）で得られた粉末をふるいにかけて粒径１００μｍ以下の粉末を選別し、この粉末に対し予圧なしで脱ガス、脱炭素および脱窒素処理を行い、真空ホットプレスする工程（ｃ）と、
   を有することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
   （ｉ）各部位の酸素量がターゲット全体の酸素量の平均値の＋２０％以下である
   （ii）各部位の窒素量がターゲット全体の窒素量の平均値の＋３０％以下である
   （iii）各部位の炭素量がターゲット全体の炭素量の平均値の＋５０％以下である

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