JPH0551732A - スパツタリング用ターゲツト及びその製造方法 - Google Patents

スパツタリング用ターゲツト及びその製造方法

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JPH0551732A
JPH0551732A JP5515491A JP5515491A JPH0551732A JP H0551732 A JPH0551732 A JP H0551732A JP 5515491 A JP5515491 A JP 5515491A JP 5515491 A JP5515491 A JP 5515491A JP H0551732 A JPH0551732 A JP H0551732A
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JP
Japan
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target
alloy
sputtering
hip
manufacturing
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JP5515491A
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English (en)
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Fumio Noda
文男 納田
Soichi Fukui
総一 福井
Kunio Sugamura
邦夫 菅村
Ikuo Ito
郁夫 伊藤
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一な合金相からなるTiーW系のスパッタ
リング用ターゲット及びその製造方法の提供を目的とす
る。 【構成】 スパッタリング用ターゲットはTiを5〜3
0重量%含むタングステン合金からなる。また、このス
パッタリング用ターゲットの製造方法では、上記の組成
の混合物を電子衝撃法もしくはプラズマ衝撃法により加
熱溶融し、得られた溶融物を鋳造してタングステン合金
とする。また、熱間静水圧プレス(HIP)を用いて前
記タングステン合金を熱処理してもよい。 【効果】 ターゲットの微視的な均一性を向上させ高純
度とすることができ、スパッタリングする際のパーティ
クルの発生を減少させ、半導体の歩留まりを大幅に向上
させることができる。また、HIPを用いて熱処理する
とTi−W合金相の微小な鋳造欠陥(ポア)が消失し均
一性が更に高まる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、スパッタリング用タ
ーゲット及びその製造方法に係り、特に均一な合金相か
らなるTiーW系のスパッタリング用ターゲット及びそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体産業の進歩は半導体工業を
支える微細加工技術及び周辺技術の絶え間ない進歩によ
り支えられており、半導体プロセス技術において多用さ
れるスパッタリング用ターゲット(以下、単にターゲッ
トと略称する)もその先端技術を支えるものの一つであ
る。
【0003】特に、半導体の集積化が進むにつれて加工
技術に要求される精度も益々高まる一方であり、前記タ
ーゲットの一つであるTiーW系のターゲットについて
もより高純度かつ均一な組成のものが求められている。
このTiーW系ターゲットは、通常、図2に示す様な粉
末冶金法により製造される。
【0004】まず、ターゲットの原料となるTi,W各
々を所定量秤量する。通常、Tiは3N〜4Nの粉体、
Wは5N程度の粉体のものが好適に用いられる。次に、
これらの各原料をボールミル等の混合機により混合した
後、この混合した粉体をゴム製の成形金型に充填し、冷
間静水圧プレス(CIP)により加圧・成形する。次
に、得られた成形物をステンレススチール等の金属缶に
封入し熱間静水圧プレス(HIP)により焼結する。な
お、ホットプレス(HP)を用いれば、上記の加圧・成
形工程と焼結工程を一つの工程で行うことができる。上
記により得られた焼結体を所定の形状に加工した後、ボ
ンディング等の仕上加工がなされて製品(ターゲット)
とされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のター
ゲットを用いてスパッタリングを行った場合、できた半
導体製品にパーティクルが多数発生し、半導体の歩留ま
りが大幅に低下するという問題点があった。その原因
は、ターゲットの製造に粉末冶金法を用いていることに
よる。
【0006】従来の製造方法によるターゲットでは、粗
大なTi粒子の周囲を微細なW粒子が多数取り囲んだ金
属組織構造になっている。したがって、スパッタリング
する際に粗大なTi粒子が基になってパーティクルが発
生することとなる。
【0007】また、WもしくはTi−W合金は融点が極
めて高く(常圧下で約3400℃以上)かつTiは非常
に酸化され易いものであるから、Ti粉が製造工程中に
酸化してTiO2等を生成することとなり、ターゲット
の純度を低下させる原因になっていた。この発明は、上
記の事情に鑑みてなされたもので、以上の問題点を有効
に解決することができるスパッタリング用ターゲット及
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】上記課題を解決するため
に、この発明は次の様なスパッタリング用ターゲット及
びその製造方法を採用した。すなわち、請求項1記載の
スパッタリング用ターゲットとしては、Tiを5〜30
重量%含むタングステン合金からなることを特徴として
いる。ここで、Tiの含有量が上記の範囲を外れている
場合には、生成膜の特性が所望の特性にならないために
不適当である。
【0009】また、請求項2記載のスパッタリング用タ
ーゲットの製造方法としては、Tiが5〜30重量%、
残部がWよりなる混合物を、電子衝撃法もしくはプラズ
マ衝撃法により加熱溶融し、得られた溶融物を鋳造して
タングステン合金とすることを特徴としている。ここ
で、電子衝撃法もしくはプラズマ衝撃法により加熱する
こととしたのは、前記混合物を非接触により高温に加熱
することで前記溶融物の内部に含まれるNa,K,M
g,Al,Fe,Ni,Cu,TiO2等の不純物を除
去し、同時に容器等からの汚染を防止するためである。
また、溶融物を鋳造したのは、該溶融物をより均一な合
金相とするためである。
【0010】また、請求項3記載のスパッタリング用タ
ーゲットの製造方法としては、請求項2記載のスパッタ
リング用ターゲットの製造方法において、前記タングス
テン合金を熱間静水圧プレス(HIP)を用いて熱処理
することを特徴としている。ここで、HIPを用いるの
は合金相内に生じる微小な鋳造欠陥(ポア)を取り除く
ためで、処理温度は低すぎると微小な鋳造欠陥が残るた
めに1200℃以上が好ましい。
【0011】
【作用】この発明の請求項1記載のスパッタリング用タ
ーゲットでは、Tiを5〜30重量%含むタングステン
合金としたことにより、ターゲットの微視的な均一性を
大幅に向上させ、該ターゲットの表面からスパッタされ
る原子の流れが極めて均一かつ等方的な流れとなり、パ
ーティクルの発生を減少させる。
【0012】また、請求項2記載のスパッタリング用タ
ーゲットの製造方法では、TiーWの混合物を、電子衝
撃法もしくはプラズマ衝撃法により非接触で高温に加熱
溶融することにより、この加熱溶融の際に前記混合物中
に含まれるNa,K,Mg,Al,Fe,Ni,Cu,
TiO2等の不純物を揮発させて除去する。また、得ら
れた溶融物を鋳造してタングステン合金とすることによ
り、TiとWからなる相は均一な合金相となる。
【0013】また、請求項3記載のスパッタリング用タ
ーゲットの製造方法では、前記タングステン合金をHI
Pを用いて熱処理することにより、TiとWからなる合
金相の微小な鋳造欠陥(ポア)を消失させる。
【0014】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
【0015】(実施例1)まず、図1に基づきターゲッ
トの製造方法について説明する。表1に示す組成となる
様にターゲットの原料Ti,Wをそれぞれ所定量秤量し
た。原料としては、それぞれ5N〜6Nの金属塊を用い
た。次に、これらの原料を水冷銅ハース(銅容器)中に
充填し、このTiーWの混合物に高エネルギーの電子ビ
ームを照射し加熱溶融した。電子ビームは電子線加熱型
を用い、加速電圧を20kV、電子流を1.0Aとし
た。このときの混合物の溶融温度は3000℃であっ
た。また、前記電子ビームの替わりにプラズマビームを
用いても全く同様の効果を得ることができた。前記加熱
溶融の際にTi−W混合物中のNa,K,Mg,Al,
Fe,Ni,Cu,TiO2等の不純物が揮発し除去さ
れるために、前記溶融物は純化され5N以上の高純度と
なった。得られた溶融物を冷却し鋳造してタングステン
合金とした。なお、TiーWの混合物をCIPにより成
形した後に電子ビームにより加熱溶融しても勿論良い。
次に、上記により得られたタングステン合金塊を所定の
形状に加工した後、ボンディング等の仕上加工を行い製
品(ターゲット)とした。
【0016】表1は、上記実施例のターゲットと従来の
ターゲット(比較例)の特性を比較したものである。
【表1】 表1から明らかな様に、上記実施例のターゲットは、純
度、パーティクル密度共に従来のもの(比較例)と比べ
て大幅に向上していることがわかる。
【0017】表2は、上記実施例のターゲット(No.
1)と従来のターゲット(No.5)の不純物の分析結
果である。ここでは、Na,K,Mg,Al,Fe,N
i,Cuの各元素については原子吸光分析により、ま
た、O2については非分散赤外線吸収法により分析し
た。
【表2】 表2から明らかな様に、この実施例のターゲットの不純
物は従来のもの(比較例)と比べて大幅に減少している
ことがわかる。
【0018】また、表3は、ターゲット(No.1)と
ターゲット(No.5)を用いてSi基板上にスパッタ
リングを行った場合のパーティクル発生数の計測結果で
ある。ここでは、直流マグネトロンスパッタ装置を用い
てAr圧3×10-3Torrの下で4in.Siウエハ
上に膜厚300nmの薄膜を成膜した。計測に用いたS
iウエハの枚数はNo.1,No.5共に15枚とし
た。
【表3】 表3から明らかな様に、ターゲット(No.1)を用い
た場合のパーティクルの発生数は、従来のもの(No.
5)と比べて大幅に減少していることがわかる。
【0019】上記のターゲット(No.1)では、Ti
とWからなる相は微視的な均一性を有する均一な合金相
となっており、従来のターゲットと比較して微視的な均
一性が大幅に向上している。
【0020】以上説明した様に、この実施例のターゲッ
トでは、TiーW系合金のターゲットとしたので、Ti
とWからなる均一な合金相はターゲットの微視的な均一
性を大幅に向上させることができ、スパッタリングする
際にパーティクルの発生を減少させることができる。し
たがって、半導体の歩留まりを大幅に向上させることが
可能になる。
【0021】また、この実施例のターゲットの製造方法
では、TiーWの混合物を高エネルギーの電子ビーム
(もしくはプラズマビーム)を照射することにより加熱
溶融することとしたので、この加熱溶融の際に前記Ti
−W混合物中のNa,K,Mg,Al,Fe,Ni,C
u,TiO2等の不純物を揮発させて除去することがで
き、高純度のターゲットを得ることができる。また、得
られた溶融物を鋳造してタングステン合金とすることと
したので、TiとWからなる相を微視的な均一性を有す
る均一な合金相とすることができる。また、W及びTi
の原料として金属塊を用いたので、W及びTiの原料に
含まれる不純物の量が粉体のものと比べて少なく、また
製造工程中の酸化の度合も少なくなるので、極めて高純
度のターゲットを得ることが可能になる。
【0022】(実施例2)この実施例のターゲットが上
述した実施例1のターゲットと異なる点は、鋳造したタ
ングステン合金をステンレススチール缶に封入しHIP
により熱処理を行った点である。この実施例2では、1
200℃にて2時間、HIPによる熱処理を行った。
【0023】この製造方法によるTiーW系合金のター
ゲットでは、TiとWからなる相は微視的な均一性を有
する均一な合金相となっており、Ti−W合金相の中の
微小な鋳造欠陥(ポア)も消失している。
【0024】この実施例によれば、HIPを用いて熱処
理することとしたので、Ti−W合金相の中の微小な鋳
造欠陥(ポア)を消失させることができ、この合金相の
均一性を更に向上させることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明した様に、この発明の請求項1
記載のスパッタリング用ターゲットによれば、Tiを5
〜30重量%含むタングステン合金からなることとした
ので、TiとWからなる均一な合金相はターゲットの微
視的な均一性を大幅に向上させることができ、該ターゲ
ットの表面からスパッタされる原子の流れが極めて均一
かつ等方的な流れとすることができ、スパッタリングす
る際のパーティクルの発生を減少させることができる。
したがって、半導体の歩留まりを大幅に向上させること
が可能になる。
【0026】また、請求項2記載のスパッタリング用タ
ーゲットの製造方法によれば、Tiが5〜30重量%、
残部がWよりなる混合物を電子衝撃法もしくはプラズマ
衝撃法により加熱溶融することとしたので、前記混合物
を非接触で高温に加熱することができ、同時に容器等か
らの汚染を防止することができ、この加熱溶融の際に前
記Ti−W混合物中のNa,K,Mg,Al,Fe,N
i,Cu,TiO2等の不純物を揮発除去することがで
き、したがって、高純度のターゲットを得ることができ
る。また、得られた溶融物を鋳造してタングステン合金
とすることとしたので、TiとWからなる相を微視的な
均一性を有する均一な合金相とすることができる。
【0027】また、請求項3記載のスパッタリング用タ
ーゲットの製造方法によれば、請求項2記載のスパッタ
リングターゲットの製造方法において、前記タングステ
ン合金をHIPを用いて熱処理することとしたので、T
i−W合金相の中の微小な鋳造欠陥(ポア)を消失させ
ることができ、この合金相の均一性を更に向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスパッタリング用ターゲットの製造方
法を示す工程図である。
【図2】従来のスパッタリング用ターゲットの製造方法
を示す工程図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 郁夫 兵庫県三田市テクノパーク12−6 三菱マ テリアル株式会社三田工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Tiを5〜30重量%含むタングステン
    合金からなることを特徴とするスパッタリング用ターゲ
    ット。
  2. 【請求項2】 Ti5〜30重量%、残部がWよりなる
    混合物を、電子衝撃法もしくはプラズマ衝撃法により加
    熱溶融し、得られた溶融物を鋳造してタングステン合金
    とすることを特徴とするスパッタリング用ターゲットの
    製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のスパッタリング用ターゲ
    ットの製造方法において、前記タングステン合金を熱間
    静水圧プレス(HIP)を用いて熱処理することを特徴
    とするスパッタリング用ターゲットの製造方法。
JP5515491A 1991-03-19 1991-03-19 スパツタリング用ターゲツト及びその製造方法 Withdrawn JPH0551732A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008218693A (ja) * 2007-03-05 2008-09-18 Mitsubishi Materials Corp エッチングレートの高いW−Ti拡散防止膜およびそのW−Ti拡散防止膜を形成するためのスパッタリング用W−Tiターゲット
JP2012087335A (ja) * 2010-10-16 2012-05-10 Mitsubishi Materials Corp W−Ti系拡散防止膜およびW−Ti系拡散防止膜形成用スパッタリングターゲット
WO2020095595A1 (ja) * 2018-11-06 2020-05-14 三菱マテリアル株式会社 W-Tiスパッタリングターゲット

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