JPH0598435A - Ti-w target material and its manufacture - Google Patents

Ti-w target material and its manufacture

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JPH0598435A
JPH0598435A JP25906991A JP25906991A JPH0598435A JP H0598435 A JPH0598435 A JP H0598435A JP 25906991 A JP25906991 A JP 25906991A JP 25906991 A JP25906991 A JP 25906991A JP H0598435 A JPH0598435 A JP H0598435A
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JP
Japan
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target material
particles
phase
powder
less
Prior art date
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JP25906991A
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Japanese (ja)
Inventor
Kaoru Masuda
薫 増田
Akitoshi Hiraki
明敏 平木
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0598435A publication Critical patent/JPH0598435A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a Ti-W target material small in the generation of particles at the time of sputtering, particularly in the initial state and its manufacturing method. CONSTITUTION:This material is a Ti-W target material having a structure constituted of a Ti-W alloy phase by >=20%, by area, of a micro structure occupied on the cross section of the target material, a W phase and a Ti phase and having <=3mum surface roughness by Rmax value. Furthermore, as for its manufacturing method, W powder and Ti powder are subjected to press sintering into a sintered compact; the obtd. sintered compact is subjected to heating and alloying treatment to form a Ti-W alloy phase; and then, by surface grinding treatment, its roughness is regulated to <=3mum by Rmax value. Preferably, heating treatment is moreover executed at <=1500 deg.C; where the surface roughness of the target material is preferably regulated to <=1mum by Rmax value.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスに使用さ
れるバリアメタル層の形成等に用いられるTi−Wター
ゲット材およびその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Ti-W target material used for forming a barrier metal layer used in a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のLSIの高集積化に伴い、Al配
線と半導体基板Siのコンタクト部における拡散析出部
によるコンタクトマイグレーションなどのAl配線の、
マイグレーションが問題となってきた。その対策として
近年バリアメタル層が検討されてきた。バリアメタル層
としては、Ti−W薄膜(代表的にはTi:10wt
%、残部Wの組成を有する。)が多く使用され、その形
成法としてはターゲットをスパッタリングする方法が採
用されている。
2. Description of the Related Art With the recent high integration of LSIs, Al wiring and Al wiring such as contact migration due to a diffusion precipitation portion in a contact portion of a semiconductor substrate Si,
Migration has become a problem. Barrier metal layers have been studied in recent years as a countermeasure. As the barrier metal layer, a Ti-W thin film (typically Ti: 10 wt
%, And the balance W. ) Is often used, and a method of sputtering a target is adopted as a method for forming the same.

【0003】この薄膜用Ti−Wターゲット材は、一般
にW粉末とTi粉末とを混合し、ホットプレスすること
により製造されている。しかしながら、従来のTi−W
ターゲットの原料となるTi粉末は酸素含有量が高く、
酸素含有量の多いターゲットしか得られていなかった。
このような酸素含有量の多いターゲットでは、スパッタ
リング中の酸素の放離により、ターゲットの割れ、生成
皮膜の酸化、皮膜品質のばらつき等が生じ好ましくな
い。
This Ti-W target material for thin films is generally manufactured by mixing W powder and Ti powder and hot pressing. However, conventional Ti-W
The Ti powder that is the raw material of the target has a high oxygen content,
Only targets with a high oxygen content were obtained.
Such a target having a large oxygen content is not preferable because the release of oxygen during sputtering causes cracking of the target, oxidation of the formed film, variation in film quality, and the like.

【0004】最近、このようなTi−Wターゲットの酸
素含有量を減らす方法として、米国特許4,838,9
35号公報にTi粉末の少なくとも一部を水素化したT
iと置き換えること、あるいはバイノーダル(bino
dal)な粒径分布を有するW粉末と水素化したTi粉
もしくは水素化したTi粉とTi粉の混合物を用いるこ
とにより、高密度低気孔率、およびカーボンおよび酸素
の含有量を低減できることが開示された。また、同様に
Ti−Wターゲットの酸素含有量を低減する方法とし
て、特開昭63−303017号には、W粉末と水素化
したTi粉を混合し、脱水素後あるいは脱水素しながら
ホットプレスを行なう方法が開示されている。この水素
化したTi粉末の使用は、それ自体酸化防止に有効であ
るとともに、Ti粉末に比べ破砕性が良好であるため、
粉砕時の酸素ピックアップ量を減ずることができるもの
である。このようにして900ppm以下という低酸素
濃度のTi−Wターゲットが得られるようになった。
Recently, as a method of reducing the oxygen content of such a Ti-W target, US Pat. No. 4,838,9 has been proposed.
No. 35, T containing hydrogenated at least a part of Ti powder
i, or binodal
It is disclosed that by using a mixture of W powder and hydrogenated Ti powder or hydrogenated Ti powder and Ti powder having a dal) particle size distribution, high density and low porosity and carbon and oxygen contents can be reduced. Was done. Similarly, as a method for reducing the oxygen content of the Ti-W target, Japanese Patent Laid-Open No. 63-303017 discloses that W powder and hydrogenated Ti powder are mixed and hot pressed after or while dehydrogenating. A method of doing is disclosed. Since the use of this hydrogenated Ti powder is effective in preventing oxidation itself and has better crushability than Ti powder,
It is possible to reduce the amount of oxygen picked up during grinding. Thus, a Ti-W target having a low oxygen concentration of 900 ppm or less can be obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】最近の半導体製品の電
極パターンの高密度・細線化に伴い、前述の低酸素濃度
のTi−Wターゲットを用いてスパッタリングしても、
スパッタリングにより成膜した薄膜に巨大粒子、いわゆ
るパーティクルが付着し、電極配線を断線させるという
新たな問題が生じてきた。このパーティクルの発生はT
i−Wターゲットの酸素含有量を減ずるだけでは解決で
きなかった。上述した公報にもTi−Wターゲット材の
ミクロ組織とスパッタリング時のパーティクル発生との
関係については、全く開示されていない。
With the recent trend toward higher density and finer electrode patterns of semiconductor products, even if sputtering is performed using the above-mentioned low oxygen concentration Ti-W target,
Huge particles, so-called particles, adhere to the thin film formed by sputtering, causing a new problem of breaking the electrode wiring. The generation of this particle is T
It could not be solved only by reducing the oxygen content of the i-W target. The above publication also does not disclose the relationship between the microstructure of the Ti-W target material and the generation of particles during sputtering.

【0006】パーティクル対策の技術としては、特開平
1−263269号には、ターゲット材の加工歪層を除
去することによりスパッタリング時の異物の発生を抑制
する方法が示され、また特開平3−130360号には
シリサイドターゲット材について、表面部の粗さをRa
(中心線粗さ)で、0.05μm以下とし、併せて表面
部に存在する圧縮残留応力を5kg/mm2以下に規定
することにより、加工欠陥層からはく離脱落するパーテ
ィクル量を減少させる方法が開示されている。しかしな
がら、Ti−Wターゲット材について、ミクロ組織と、
パーティクルの発生数との関係は不明であった。
As a technique for preventing particles, JP-A-1-263269 discloses a method of suppressing the generation of foreign matter during sputtering by removing the work strain layer of the target material, and JP-A-3-130360. No. 1 shows the surface roughness of the silicide target material as Ra.
(Center line roughness) is set to 0.05 μm or less, and the compressive residual stress existing on the surface part is also regulated to 5 kg / mm 2 or less to reduce the amount of particles that fall off from the processing defect layer. It is disclosed. However, regarding the Ti-W target material,
The relationship with the number of particles generated was unknown.

【0007】本発明者は、上述のパーティクルの発生の
問題点を解決するためにターゲット組織とパーティクル
発生との関係を詳細に検討したところ、粗大Ti粒子が
パーティクル発生に関係することを見出した。すなわ
ち、TiとWの共存下では原子量の軽いTiが選択的に
スパッタリングされ、粗大Ti粒子に内包されるW粒子
あるいはその近傍のW粒子が巨大粒子のままターゲット
材から飛散することがパーティクル発生の原因の一つで
あることを見出した。更に、積算スパッタリング時間と
パーティクル発生数の関係を調査したところ、スパッタ
リング初期にパーティクル発生数の多いという傾向のあ
ることが明らかとなった。このため、特にスパッタリン
グ初期のパーティクル発生を抑制する必要がある。本発
明は、特にスパッタリング初期のパーティクルを抑えた
Ti−Wターゲット材およびその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
The present inventor has studied in detail the relationship between the target structure and particle generation in order to solve the above-mentioned problem of particle generation, and has found that coarse Ti particles are involved in particle generation. That is, in the coexistence of Ti and W, Ti having a light atomic weight is selectively sputtered, and W particles included in coarse Ti particles or W particles in the vicinity thereof are scattered as large particles from the target material. It was found to be one of the causes. Furthermore, when the relationship between the cumulative sputtering time and the number of particles generated was investigated, it became clear that there is a tendency that the number of particles generated is large at the initial stage of sputtering. Therefore, it is necessary to suppress the generation of particles particularly in the initial stage of sputtering. An object of the present invention is to provide a Ti-W target material that suppresses particles particularly in the initial stage of sputtering and a method for manufacturing the same.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

【0008】本発明者らは、スパッタリング初期は、装
置チャンバ内への膜の付着は少なく、このためチャンバ
内の付着膜のはく離に起因するパーティクルの発生頻度
は少ないはずであり、スパッタリング初期におけるパー
ティクルの発生はターゲット材料に起因するものと推定
した。また、発明者らは、スパッタリングによるターゲ
ット材表面のエロージョン進行に伴う、表面形状および
組織の変化について、電子顕微鏡による詳細な観察を行
ない、スパッタリング前の機械研磨によるターゲット材
表面と、イオン照射によるエッチングでエロージョンが
進行した後の表面とは、その組織が大きく異なることを
見い出した。すなわち、研磨後の表面には焼結された粒
子の欠落部が全面にわたり観察され、表面の凹凸が大き
いのに対し、イオン照射によるエッチング表面は非常に
滑らかで凹凸が小さい。以上のことから、スパッタリン
グ初期のパーティクル発生を防止するにはターゲット材
の表面粗さをできるだけ滑らかにすることが有効である
ことを見い出した。
The inventors of the present invention have found that the film deposition in the chamber of the apparatus is small at the initial stage of sputtering, and therefore the generation frequency of particles due to the peeling of the deposited film in the chamber should be low. It was estimated that the occurrence of the phenomenon was due to the target material. In addition, the inventors performed a detailed observation with an electron microscope about changes in the surface shape and texture with the progress of erosion of the target material surface by sputtering, and the target material surface by mechanical polishing before sputtering and etching by ion irradiation. It was found that the texture of the surface is very different from that of the surface after erosion has progressed. In other words, on the surface after polishing, missing parts of the sintered particles are observed over the entire surface, and the surface irregularities are large, whereas the etched surface by ion irradiation is very smooth and the irregularities are small. From the above, it was found that it is effective to make the surface roughness of the target material as smooth as possible in order to prevent the generation of particles in the initial stage of sputtering.

【0009】すなわち本発明は、ターゲット材断面に占
めるミクロ組織の面積率で20%以上のTi−W合金相
と、W相およびTi相からなる組織を有し、かつターゲ
ット材の表面粗さがRmax値で3μm以下であること
を特徴とするTi−Wターゲット材である。また、本発
明のターゲット材は具体的な組織として分散して存在す
るW粒子と、実質的に該W粒子を取り巻くTi−W合金
相と、該Ti−W合金相またはW粒子に隣接して分散す
るTi相よりなる組織を有し、かつ、ターゲット材の表
面粗さがRmax値で3μm以下であることを特徴とす
るTi−Wターゲット材である。また、本発明におい
て、ターゲット材の表面粗さはRmax値で1μm以下
であることが好ましい。
That is, the present invention has a Ti—W alloy phase having an area ratio of 20% or more of the microstructure in the cross section of the target material, a structure composed of the W phase and the Ti phase, and has a surface roughness of the target material. A Ti-W target material having an Rmax value of 3 μm or less. Further, the target material of the present invention is adjacent to the W particles that are dispersed and present as a specific structure, the Ti-W alloy phase that substantially surrounds the W particles, and the Ti-W alloy phase or the W particles. A Ti-W target material having a structure of dispersed Ti phase and having a surface roughness of 3 μm or less in Rmax value. Further, in the present invention, the surface roughness of the target material is preferably 1 μm or less in Rmax value.

【0010】本発明のターゲット材は、Ti−W合金相
を形成することにより、実質的なTi相量を減らすこと
ができ、ターゲット材中に粗大Ti粒子の発生を防止す
ることができる。また、W相とTi相のスパッタリング
速度の差をこのTi−W合金相により緩衝することがで
きる。パーティクルの発生を少なくするために実質的に
必要なTi−W合金相の面積率は20%以上である。W
粉末とTi粉末の圧接部で形成する程度のTi−W合金
の量では、Ti−W合金相が形成されたとは言えない。
本発明では、より具体的にパーティクルの発生を少なく
できるTi−W合金相の量を示すために面積率20%以
上と限定した。なお、本発明においてTi−W合金相と
はTiとWの合金であればその組成は問わず、また冷却
時に析出する微細なαTiを含むものを除外するもので
はない。また、本発明において、W相およびTi相はそ
れぞれWおよびTiのみで構成される必要はない。たと
えば、W粉末とTi粉末の焼結体を加熱した場合には、
得られた組織のW相内には、少量のTiは拡散するのは
当然であり、同様にTi相にも少量のWは拡散し得るの
である。
By forming a Ti-W alloy phase, the target material of the present invention can reduce the substantial amount of Ti phase and prevent the generation of coarse Ti particles in the target material. Further, the difference in the sputtering rate between the W phase and the Ti phase can be buffered by the Ti-W alloy phase. The area ratio of the Ti-W alloy phase that is substantially necessary to reduce the generation of particles is 20% or more. W
It cannot be said that the Ti—W alloy phase is formed with the amount of the Ti—W alloy that is formed at the pressed portion of the powder and the Ti powder.
In the present invention, the area ratio is limited to 20% or more in order to more specifically indicate the amount of the Ti-W alloy phase that can reduce the generation of particles. In the present invention, the Ti-W alloy phase is not limited to any composition as long as it is an alloy of Ti and W, and does not exclude one containing fine αTi precipitated during cooling. Further, in the present invention, the W phase and the Ti phase do not have to be composed of only W and Ti, respectively. For example, when a sintered body of W powder and Ti powder is heated,
It is natural that a small amount of Ti diffuses into the W phase of the obtained structure, and similarly, a small amount of W can also diffuse into the Ti phase.

【0011】本発明のターゲットは、合金化されたTi
−W相を有するターゲット材の表面粗さを、Rmax値
で3μm以下と規定することにより、スパッタリング期
間中のパーティクル発生を抑制するだけでなくスパッタ
リング初期のパーティクル発生を抑制することができ
る。前述したTi−W合金相を設けることは、エロージ
ョンが進行し、ターゲット材の表面層が除去された後に
は、パーティクルの低減に有効である。しかし、スパッ
タリング初期においては、機械加工後の表面状態がパー
ティクルの発生に大きな影響を及ぼすため、Ti−W合
金相を設けるだけではパーティクルの発生を十分抑制で
きない。すなわち、旋盤等で研削し、ターゲット形状を
得た時の表面粗さは、Rmax値で6μm程度であり、
これは焼結後のTiおよびWから成るターゲット材構成
粒子の粒径とほぼ同等であり、ターゲット材構成粒子の
欠落による微小なクラックや欠陥が表面には多数存在す
る。このような欠陥部分では粒子間の接合強度が弱く、
ここを起点として微粒子が放出されパーティクルとな
る。また、粒子欠落による欠陥部周辺の凸部は、スパッ
タ時に異常放電の起点ともなり易く、放電の衝撃が微細
な構成粒子の欠落を助長することとなる。
The target of the present invention is made of alloyed Ti.
By defining the surface roughness of the target material having the −W phase to be 3 μm or less in Rmax value, it is possible to suppress not only the generation of particles during the sputtering period but also the generation of particles at the initial stage of sputtering. Providing the Ti-W alloy phase described above is effective in reducing particles after the erosion progresses and the surface layer of the target material is removed. However, at the initial stage of sputtering, the surface condition after machining has a great influence on the generation of particles, and therefore the generation of particles cannot be sufficiently suppressed only by providing the Ti—W alloy phase. That is, the surface roughness when the target shape is obtained by grinding with a lathe or the like is about 6 μm in Rmax value,
This is almost the same as the particle size of the target material constituent particles made of Ti and W after sintering, and many minute cracks and defects due to the lack of target material constituent particles are present on the surface. In such a defect part, the bonding strength between particles is weak,
Fine particles are emitted from this point and become particles. In addition, the convex portion around the defective portion due to the lack of particles easily serves as a starting point of abnormal discharge during sputtering, and the impact of the discharge promotes the loss of fine constituent particles.

【0012】上記の機構による、スパッリング初期のパ
ーティクル発生を抑制するためには、ターゲット材構成
粒子の粒径により細い表面粗さに仕上げることが必要で
あり、Rmax値では3μm以下である。更に表面粗さ
をRmax値で1μm以下とした場合、表面は鏡面状態
となり、微粒子の欠落の起点となる欠陥層が除去され
て、パーティクルの抑制には好ましい。逆に、表面粗さ
がRmax値で3μmを越えると、表面研磨によるパー
ティクル抑制の効果は非常に小さい。
In order to suppress the generation of particles in the initial stage of sparring by the above mechanism, it is necessary to finish the surface to have a finer surface roughness depending on the particle diameter of the target material constituent particles, and the Rmax value is 3 μm or less. Further, when the surface roughness is 1 μm or less in terms of Rmax value, the surface becomes a mirror surface state, and the defect layer that is the starting point of the loss of fine particles is removed, which is preferable for suppressing particles. On the contrary, when the surface roughness exceeds 3 μm in Rmax value, the effect of suppressing particles by surface polishing is very small.

【0013】また、本発明の方法は、W粉末とTi粉末
とを加圧焼結して焼結体とし、得られた焼結体を加熱
し、合金化処理してTi−W合金相を形成し、次いで表
面研磨処理により、Rmax値で3μm以下とするもの
である。この方法により、ターゲット材断面に占めるミ
クロ組織の面積率で20%以上のTi−W合金相と、W
相およびTi相からなる組織を有し、かつターゲット材
の表面粗さがRmax値で3μm以下であるTi−Wタ
ーゲット材を得ることができる。
Further, in the method of the present invention, W powder and Ti powder are pressure-sintered into a sintered body, and the obtained sintered body is heated and alloyed to form a Ti-W alloy phase. The Rmax value is 3 μm or less by the formation and subsequent surface polishing treatment. By this method, the Ti—W alloy phase having a microstructure area ratio of 20% or more in the target material cross section and W
It is possible to obtain a Ti-W target material having a structure composed of a phase and a Ti phase, and having a surface roughness of the target material of 3 μm or less in Rmax value.

【0014】また、ターゲット材表面の粗さとRmax
値で3μm以下に仕上げた後に、1500℃以下の加熱
処理を行うことが望ましい。このような熱処理を行うこ
とにより、Rmax値で3μm以下まで研磨を行う過程
で蓄積された、ターゲット材表面層の残留応力を解放す
ることができる。ターゲット材表面の残留応力は、前述
した、パーティクルの原因となる微細なターゲット材構
成粒子の欠落・放出を促進するものであり、パーティク
ルの発生を抑制するためには解放されることが望まし
い。熱処理温度1500℃以下という条件はタングステ
ンの再結晶温度を考慮して定めた。すなわち、結晶格子
の歪みを伴う応力残留状態が解放されるためには原子の
再配列の可能な程度の熱エネルギを供給する必要があ
り、ターゲット材の主成分のうち高融点(3410℃)
であるタングズテンの再結晶温度を目安として1500
℃以下とした。熱処理温度が1500℃を越えると、急
激な結晶粒の成長が起こるため、結晶粒を粗大化させず
に応力を解放するには1500℃以下が望ましい。
Further, the roughness of the target material surface and Rmax
It is desirable to perform heat treatment at 1500 ° C. or less after finishing the value to 3 μm or less. By performing such a heat treatment, it is possible to release the residual stress of the target material surface layer accumulated in the process of polishing to Rmax value of 3 μm or less. The residual stress on the surface of the target material promotes the above-mentioned loss and release of fine target material constituent particles that cause particles, and is preferably released in order to suppress the generation of particles. The condition that the heat treatment temperature is 1500 ° C. or lower was determined in consideration of the recrystallization temperature of tungsten. That is, in order to release the stress residual state accompanied by the distortion of the crystal lattice, it is necessary to supply heat energy to the extent that atoms can be rearranged, and the high melting point (3410 ° C.) of the main components of the target material is required.
The recrystallization temperature of Tungsten is 1500
The temperature was set to ℃ or below. If the heat treatment temperature exceeds 1500 ° C., rapid crystal grain growth occurs, so 1500 ° C. or less is desirable to release stress without coarsening the crystal grains.

【0015】また、本発明において、Ti−W合金相を
20%得るための方法としては、TiとWの焼結体を得
た後、1300〜1500℃の加熱を行なうことが好ま
しい。1300〜1500℃に加熱するのは拡散処理に
より、結晶粒の成長を押さえつつTi−W合金相を生成
させるためである。TiとWの組み合わせは全率固溶化
が可能であるが、結晶粒を粗大化させずに合金化するに
は、この拡散処理は1500℃以下が望ましい。また、
1300℃未満では、50時間でもほとんど合金化しな
いため、Ti−Wの合金相も生成させる場合には130
0℃以上が良い。なお、W粉末は好ましくは純度99.
99%以上、さらに好ましくは純度99.999%以上
の高純度W粉末であることが望ましく、Tiは純度9
9.99%以上の高純度Tiであることが望ましい。ま
た本発明において水素化した高純度Ti粉末を用いるこ
とにより、ターゲット材中の酸素含有量を減らすことが
できる。
Further, in the present invention, as a method for obtaining a Ti--W alloy phase of 20%, it is preferable to carry out heating at 1300 to 1500 ° C. after obtaining a sintered body of Ti and W. The heating at 1300 to 1500 ° C. is for generating a Ti—W alloy phase while suppressing the growth of crystal grains by the diffusion treatment. Although a combination of Ti and W can be solid-solubilized at all, it is desirable that this diffusion treatment is performed at 1500 ° C. or lower in order to alloy the grains without coarsening them. Also,
If it is less than 1300 ° C., almost no alloying occurs even after 50 hours.
0 ° C or higher is good. The W powder preferably has a purity of 99.
It is desirable that the high-purity W powder has a purity of 99% or more, and more preferably a purity of 99.999% or more.
It is desirable that the high purity Ti is 9.99% or more. Further, by using the hydrogenated high-purity Ti powder in the present invention, the oxygen content in the target material can be reduced.

【0016】このとき粉末の混合と粉砕は別々に行うこ
ともできるが本発明ではボールミル、アトライタ等の機
械的に粉砕と混合を同時に行う装置を用いることによ
り、TiとWの比重差によって不均一な混合物になるこ
とを防ぐことができる。TiとWの粉末は平均粒径5μ
m以下の粒径まで粉砕することが好ましい。このよう
に、微粉末化することにより、TiとWを均一に分散さ
せ、焼結時のTi粒の粗大化を防ぐとともに、加熱処理
におけるTiとWの合金化を促進することができる。ま
た、加圧焼結には、熱間静水圧プレス(以下HIPとい
う)あるいはホットプレス等が使用できる。本発明のT
i−Wターゲットをスパッタすることにより得られる薄
膜は薄膜表面の最大径0.5μm以上のパーティクルが
1平方センチ当り約0.1個以下にすることができ、極
めて欠陥の少ない半導体デバイスが得られる。
At this time, the powders may be mixed and pulverized separately, but in the present invention, by using an apparatus such as a ball mill or an attritor that mechanically pulverizes and mixes at the same time, the difference in specific gravity between Ti and W causes unevenness. Can be prevented from becoming a mixture. Ti and W powders have an average particle size of 5μ
It is preferable to grind to a particle size of m or less. By finely pulverizing the powder, it is possible to uniformly disperse Ti and W, prevent coarsening of Ti particles during sintering, and promote alloying of Ti and W during heat treatment. Further, hot isostatic pressing (hereinafter referred to as HIP) or hot pressing can be used for pressure sintering. T of the present invention
A thin film obtained by sputtering an i-W target can have about 0.1 or less particles having a maximum diameter of 0.5 μm or more on the surface of the thin film per square centimeter, and a semiconductor device with extremely few defects can be obtained. ..

【0017】[0017]

【実施例】【Example】

実施例1 高純度W粉末(99.999%)と水素化した高純度T
i粉末(99.99%)を組成が重量百分率でW:Ti
=90:10となるよう配合し、ボールミルを用いて粉
末の平均粒径が5μm以下となるまで混合・粉砕し、脱
水素後熱間静水圧プレスで1250℃、5時間1000
kgf/cm2で焼結した。次に真空炉中で1400℃
で24時間合金化熱処理を行い、ミクロ組織の面積率で
70%のTi−W合金相とW相およびTi相から成り、
W粒子が分散して存在し、このW粒子をTi−W合金相
が取り巻いている組織のターゲット材を得た。次にター
ゲット材をφ300に加工したものを3枚用意した。こ
の3枚のターゲット材をGC#120、ダイヤモンド#
1000、Cr23#5000の各砥石を用いて、それ
ぞれ異なる表面粗さに仕上げた。表面粗さは、粗い方か
らRmax値で6μm、1.5μm、1μmの3種であ
る。次に、これらの表面粗さの異なる3枚のターゲット
材を一緒に真空炉中で1000℃1時間保持し、応力除
去のための加熱処理を行った。このようにして製造した
Ti−Wターゲット材を6インチシリコンウエハにスパ
ッタした。シリコンウエハの処理枚数に対するシリコン
ウエハ毎のパーティクル数を測定した。スパッタリング
条件は、アルゴン圧力5.0×10マイナス3乗Tor
r、高周波投入電力200W、ターゲットとシリコンウ
エハ基板間の距離は80mmである。
Example 1 High purity W powder (99.999%) and hydrogenated high purity T
i powder (99.99%) is composed of W: Ti in percentage by weight.
= 90:10, mixed and pulverized using a ball mill until the average particle size of the powder is 5 μm or less, and after dehydrogenation, hot isostatic press at 1250 ° C. for 5 hours 1000
Sintered at kgf / cm 2 . Then in a vacuum furnace at 1400 ° C
Alloying heat treatment for 24 hours at 70% by area ratio of microstructure consisting of Ti-W alloy phase, W phase and Ti phase,
A target material having a structure in which W particles are dispersed and present, and the W particles are surrounded by a Ti—W alloy phase is obtained. Next, three pieces of the target material processed into φ300 were prepared. These three target materials are GC # 120, diamond #
Each of the grindstones of 1000 and Cr 2 O 3 # 5000 was used to finish to different surface roughness. The surface roughness has three types of Rmax values of 6 μm, 1.5 μm, and 1 μm in order of roughness. Next, these three target materials having different surface roughness were held together in a vacuum furnace at 1000 ° C. for 1 hour to perform heat treatment for stress relief. The Ti-W target material thus manufactured was sputtered on a 6-inch silicon wafer. The number of particles for each silicon wafer was measured with respect to the number of processed silicon wafers. Sputtering conditions are Argon pressure 5.0 × 10 -3 Torr
r, high-frequency input power 200 W, and the distance between the target and the silicon wafer substrate is 80 mm.

【0018】図1はパーティクル発生の実験結果を表し
たものである。横軸はSiウエハの処理枚数を表し、縦
軸は真空チャンバー内に発生した粒径0.5μm以上の
パーティクル数を表している。図中の白ぬき丸、白ぬき
四角、白ぬき三角はそれぞれ、表面粗さがRmax値で
6μm、1.5μm、1μmのターゲット材についての
結果を表している。図2により、Rmax=6μmの場
合、発生するパーティクル数はスパッタリング初期に多
く60〜190個であるのに対し、Rmax=1.5μ
mおよび1.0μmの場合、スパッタリング初期のパー
ティクルの発生は少なくパーティクル数はそれぞれ20
〜60個、10〜40個である。このことから、ターゲ
ット材の表面粗さをRmax値で3μm以下、好ましく
は1μm以下にすることにより、パーティクルの発生を
抑制することができ、しかもその効果は非常に顕著であ
ることがわかる。
FIG. 1 shows an experimental result of particle generation. The horizontal axis represents the number of processed Si wafers, and the vertical axis represents the number of particles having a particle diameter of 0.5 μm or more generated in the vacuum chamber. The white circles, white squares, and white triangles in the figure represent the results for target materials having surface roughnesses of Rmax values of 6 μm, 1.5 μm, and 1 μm, respectively. According to FIG. 2, when Rmax = 6 μm, the number of particles generated is 60 to 190 at the initial stage of sputtering, whereas Rmax = 1.5 μm.
In the case of m and 1.0 μm, the generation of particles is small in the initial stage of sputtering and the number of particles is 20 each.
-60 and 10-40. From this, it can be seen that by setting the surface roughness of the target material to 3 μm or less, preferably 1 μm or less in terms of Rmax value, the generation of particles can be suppressed, and the effect is very remarkable.

【0019】実施例2 実施例1と全く同様の方法でTi−Wターゲット材を作
製し、Cr23#5000の砥石を用いて表面を研磨
し、Rmax=1μmの粗さに仕上げたものを2枚用意
した。このうち1枚は応力を除去するために真空炉中で
1000℃×1時間保持の加熱処理を行い、残りの1枚
は加熱処理を行なわなかった。この2枚のターゲット材
を用いて、実施例1と同様の成膜を行い、シリコンウエ
ハの処理枚数に対してシリコンウエハ毎のパーティクル
数を測定した。図2は実験結果を表したもので、横軸は
Siウエハの処理枚数を表し、縦軸は真空チャンバ内に
発生した粒径0.5μm以上のパーティクル数を表して
いる。図中の白ぬき四角は応力除去の熱処理を施したタ
ーゲット材、黒ぬり四角は熱処理なしのターゲット材に
ついての結果をそれぞれ表している。熱処理ターゲット
材のパーティクル数は10〜40個であるのに対し、熱
処理なしのターゲット材のパーティクル数は30〜80
個である。このことから、ターゲット材表面とRmax
=1μmまで平坦に研磨した後、応力除去のための加熱
処理を行うことがパーティクルの抑制に効果のあること
がわかる。
Example 2 A Ti-W target material was prepared in exactly the same manner as in Example 1 and the surface was polished with a grindstone of Cr 2 O 3 # 5000 to finish it to a roughness of Rmax = 1 μm. I prepared 2 sheets. One of them was heat-treated at 1000 ° C. for 1 hour in a vacuum furnace to remove stress, and the other one was not heat-treated. The same target film formation as in Example 1 was performed using these two target materials, and the number of particles for each silicon wafer was measured with respect to the number of processed silicon wafers. FIG. 2 shows the experimental results. The horizontal axis represents the number of processed Si wafers, and the vertical axis represents the number of particles having a particle size of 0.5 μm or more generated in the vacuum chamber. In the figure, the white squares represent the results for the target material that was subjected to heat treatment for stress relief, and the black solid squares represent the results for the target material without heat treatment. The number of particles of the heat-treated target material is 10 to 40, whereas the number of particles of the target material without heat treatment is 30 to 80.
It is an individual. From this, the target material surface and Rmax
It can be seen that it is effective to suppress particles by performing a heat treatment for stress removal after flatly polishing to = 1 μm.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明の方法によれば、Ti−W合金相
を主体としてW粒子とTi相が分散し、粗大Ti粒が極
めて少ないという組織を有する焼結体表面を、Rmax
値で3μm以下に研磨することにより、スパッタ初期の
パーティクル発生が少ないTi−Wターゲット材が製造
できる。また、研磨後に1500℃以下の熱処理を行
い、応力を除去することによりパーティクル発生を更に
少なくすることができる。本発明のターゲット材を用い
ればパーティクル発生の極めて少ないスパッタリングが
実施できるので、半導体デバイスの品質向上に非常に有
効なターゲットおよび薄膜を提供できる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the method of the present invention, the surface of a sintered body having a structure in which W particles and Ti phase are dispersed mainly in the Ti-W alloy phase and the number of coarse Ti particles is extremely small is determined by Rmax.
By polishing to a value of 3 μm or less, it is possible to manufacture a Ti—W target material with few particles generated in the initial stage of sputtering. Further, the generation of particles can be further reduced by removing the stress by performing a heat treatment at 1500 ° C. or less after polishing. By using the target material of the present invention, it is possible to carry out sputtering in which generation of particles is extremely small, and thus it is possible to provide a target and a thin film which are very effective in improving the quality of semiconductor devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】異なる表面粗さのTi−Wターゲット材につい
てスパッタ処理枚数とパーティクル数の関係を示した図
である。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the number of particles subjected to sputtering and the number of particles for Ti—W target materials having different surface roughnesses.

【図2】熱処理および熱処理なしのTi−Wターゲット
材についてスパッタ処理枚数とパーティクル数の関係を
示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the number of particles subjected to sputtering and the number of particles for a Ti—W target material with and without heat treatment.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/285 S 7738−4M R 7738−4M ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/285 S 7738-4M R 7738-4M

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ターゲット材断面に占めるミクロ組織の
面積率で20%以上のTi−W合金相と、W相およびT
i相からなる組織を有し、かつターゲット材の表面粗さ
がRmax値で3μm以下であることを特徴とするTi
−Wターゲット材。
1. A Ti—W alloy phase having a microstructure area ratio of 20% or more in a target material cross section, a W phase and a T phase.
Ti having a structure consisting of i-phase and having a surface roughness of the target material of 3 μm or less in Rmax value.
-W target material.
【請求項2】 分散して存在するW粒子と、実質的に該
W粒子を取り巻くTi−W合金相と、該Ti−W合金相
またはW粒子に隣接して分散するTi相よりなり、かつ
ターゲット材の表面粗さがRmax値で3μm以下であ
ることを特徴とするTi−Wターゲット材。
2. Dispersed W particles, a Ti-W alloy phase substantially surrounding the W particles, and a Ti phase dispersed adjacent to the Ti-W alloy phase or W particles, and A Ti-W target material, wherein the surface roughness of the target material is 3 μm or less in Rmax value.
【請求項3】 ターゲット材表面粗さがRmax値で1
μm以下であることを特徴とする請求項1ないし2記載
のTi−Wターゲット材。
3. The surface roughness of the target material is 1 at the Rmax value.
The Ti-W target material according to claim 1 or 2, wherein the Ti-W target material has a thickness of not more than µm.
【請求項4】 W粉末とTi粉末とを加圧焼結して焼結
体とし、得られた焼結体を加熱処理してTi−W合金相
を形成し、次いで表面研磨処理により、Rmax値で3
μm以下とすることを特徴とするTi−Wターゲット材
の製造方法。
4. W powder and Ti powder are pressure-sintered to obtain a sintered body, the obtained sintered body is heat-treated to form a Ti—W alloy phase, and then surface polishing treatment is performed to obtain Rmax. 3 by value
A method for manufacturing a Ti-W target material, which is characterized in that the thickness is at most μm.
【請求項5】 W粉末とTi粉末とを加圧焼結して焼結
体とし、得られた焼結体を加熱し、合金化処理してTi
−W合金相を形成し、次いで表面研磨処理により、Rm
ax値で3μm以下とした後、1500℃以下の加熱処
理を行うことを特徴とするTi−Wターゲット材の製造
方法。
5. W powder and Ti powder are pressure-sintered to obtain a sintered body, and the obtained sintered body is heated and alloyed to obtain Ti.
-W alloy phase is formed and then surface polishing treatment is performed to obtain Rm.
A method for manufacturing a Ti-W target material, which comprises subjecting an ax value to 3 μm or less and then performing heat treatment at 1500 ° C. or less.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0999555A1 (en) * 1998-11-02 2000-05-10 Rigaku Corporation Soller slit and manufacturing method of the same
JP2001316808A (en) * 2000-05-09 2001-11-16 Toshiba Corp Sputtering target
JP2002256422A (en) * 2001-03-02 2002-09-11 Vacuum Metallurgical Co Ltd W-Ti TARGET AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
CN102029570A (en) * 2010-10-29 2011-04-27 宁波江丰电子材料有限公司 Method and device for machining tungsten and titanium alloy target material
WO2011052171A1 (en) * 2009-10-26 2011-05-05 株式会社アルバック Method of manufacturing titanium-containing sputtering target

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0999555A1 (en) * 1998-11-02 2000-05-10 Rigaku Corporation Soller slit and manufacturing method of the same
JP2001316808A (en) * 2000-05-09 2001-11-16 Toshiba Corp Sputtering target
JP2002256422A (en) * 2001-03-02 2002-09-11 Vacuum Metallurgical Co Ltd W-Ti TARGET AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
JP4578704B2 (en) * 2001-03-02 2010-11-10 アルバックマテリアル株式会社 W-Ti target and manufacturing method thereof
WO2011052171A1 (en) * 2009-10-26 2011-05-05 株式会社アルバック Method of manufacturing titanium-containing sputtering target
CN102029570A (en) * 2010-10-29 2011-04-27 宁波江丰电子材料有限公司 Method and device for machining tungsten and titanium alloy target material

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