JPWO2006103833A1 - 深鍋状銅製スパッタリングターゲット - Google Patents

深鍋状銅製スパッタリングターゲット Download PDF

Info

Publication number
JPWO2006103833A1
JPWO2006103833A1 JP2007510331A JP2007510331A JPWO2006103833A1 JP WO2006103833 A1 JPWO2006103833 A1 JP WO2006103833A1 JP 2007510331 A JP2007510331 A JP 2007510331A JP 2007510331 A JP2007510331 A JP 2007510331A JP WO2006103833 A1 JPWO2006103833 A1 JP WO2006103833A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
deep
orientation
grain size
crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007510331A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4650811B2 (ja
Inventor
篤志 福嶋
篤志 福嶋
塚本　志郎
志郎 塚本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Mining Holdings Inc
Original Assignee
Nippon Mining and Metals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Mining and Metals Co Ltd filed Critical Nippon Mining and Metals Co Ltd
Publication of JPWO2006103833A1 publication Critical patent/JPWO2006103833A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4650811B2 publication Critical patent/JP4650811B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation

Abstract

型鍛造により製造される深鍋状の銅製スパッタリングターゲットであって、該深鍋状ターゲット内面の全ての箇所におけるビッカース硬度Ｈｖが７０以上である深鍋状銅製スパッタリングターゲット。ターゲット組織における平均結晶粒径が６５μｍ以下である同深鍋状銅製スパッタリングターゲット。深鍋状ターゲット内部の面はＸ線回折によって得られる（２２０）、（１１１）、（２００）、（３１１）の結晶配向を備えており、該深鍋状ターゲットのエロージョンを受ける面の結晶配向が（２２０）主配向である深鍋状銅製スパッタリングターゲット。鍛造工程及び熱処理工程を改良・工夫することにより、結晶粒径を微細かつ均一にし、特性に優れたスパッタリングターゲットを安定して製造できる方法及びそれによって品質に優れたスパッタリングターゲットを得ることを課題とする。

Description

この発明は、型鍛造により深鍋状に形成した銅製スパッタリングターゲット及びその製造方法に関する。
近年、エレクトロニクス分野、耐食性材料や装飾の分野、触媒分野、切削・研磨材や耐摩耗性材料の製作等、多くの分野に金属やセラミックス材料等の被膜を形成するスパッタリングが使用されている。
スパッタリング法自体は上記の分野で、よく知られた方法であるが、最近では、特にエレクトロニクスの分野において、複雑な形状の被膜の形成や回路の形成に適合する銅製スパッタリングターゲットが要求されている。例えば、深鍋状の三次元的構造を有する銅製ターゲット（HCMターゲット）が使用されるようになってきた。
図１ａに従来のターゲットを、図１ｂに深鍋状の三次元的構造を有する銅製ターゲットを例示する。深鍋状ターゲットを使用する場合は、イオン化スパッタリングを行う場合であり、その特徴は高密度プラズマが形成されることにある。
通常の平板ターゲットは、Ａｒイオンをターゲットに衝突させて金属原子を叩き出し成膜する。それに対しイオン化スパッタリングはＡｒイオンをターゲットに衝突させて金属原子を叩き出すまでは平板状ターゲットと同じであるが、金属原子が高密度プラズマによりイオン化され、これによりイオン化された金属原子に指向性を付与することが可能となり、ホール等の深い溝への金属原子の充填が可能となるという特徴がある。
一般に、このような三次元的構造を有する銅製ターゲットは、金属を溶解・鋳造したインゴット又はビレットを熱間鍛造した後、焼鈍し、さらに型鍛造して製造されている。このような製造工程において、インゴット又はビレットの熱間鍛造は、鋳造組織を破壊し、気孔や偏析を拡散、消失させ、さらにこれを焼鈍することにより再結晶化し、組織の緻密化と強度をある程度高めることができる。
次に、この鍛造及び再結晶焼鈍した材料を型鍛造により、所定の三次元的構造を有する銅製ターゲット形状とし、さらに型鍛造後の再結晶焼鈍及び歪み取り焼鈍を行い、最後に表面加工を行って、銅製ターゲットとすることが行われている。
このような銅製ターゲットの製造方法は、通常の平板型ターゲットの製造においては特に問題となることはないが、上記のような深鍋状の三次元的構造を有する銅製ターゲットでは、いくつかの問題がある。
ターゲット製造の際の型鍛造において塑性変形を強く受ける場所と、殆ど受けない場所が出てくるために、その後の組織に差異が出てくることである。例えば、鍛造方向に対面する個所では、単に圧縮力を受けるだけであるが、鍛造方向に沿う個所すなわち深鍋状の構造の内側面ではしごきのような強い加工を受ける。
このように、塑性変形を強く受ける場所と弱い場所では、型鍛造前の、焼鈍時の再結晶粒の大きさが大きく影響し、結晶方位及び硬さが大きく変わる。すなわち、塑性変形を強く受けた場所では結晶が微細化し、弱い場所ではそれが粗大化する。また、このような塑性変形を強く受けた場所と弱い場所の境界領域では、それが不規則に混在した状態又は段階的に変化した結晶構造となる。
特に、深鍋状ターゲットは、内面組織が均一であることが必要であると共に、その形状を維持するために、十分な強度が必要であるが、従来ではその強度が得られず、クリープ現象のために、フランジ部が大きく変形するという問題を生じた。
一般に、スパッタリングを実施する場合、ターゲットの結晶が細かいほど均一な成膜が可能であり、アーキングやパーティクルの発生が少なく、均一でかつ安定した特性を持つ膜を得ることができる。したがって、型鍛造及びその後の焼鈍において発生する上記のような結晶粒の粗大化や不規則な結晶粒の存在は、アーキングやパーティクルの発生を増加させ、スパッタ成膜の品質を低下させるという大きな問題が発生する。
また、結晶配向の大きな変動、あるいはターゲットの各部位での硬さの相異は、スパッタレイトに大きな影響を与え、ターゲットの品質を低下させるという問題が発生する。
以上から、型鍛造により製造される深鍋状の構造を有する銅製スパッタリングターゲットは、ターゲットの部位における硬度の差異、結晶方位の差異、結晶粒の粗大化と不均一性に起因して、膜の性質を低下させるという問題があった。
本発明は、上記の問題を解決するために、鍛造工程及び熱処理工程を改良・工夫することにより、ターゲットの各部位における硬度が高くかつ均一であり、深鍋状ターゲットのフランジ部に変形が発生しない程度の十分な強度を有し、また結晶方位の変動を少なくし、さらに結晶粒径を微細かつ均一にして、スパッタリングの際のノジュールやパーティクルの発生が少なく、品質に優れたスパッタリングターゲットを得ることを課題とする。
本発明は、
１．型鍛造により製造される深鍋状の銅製スパッタリングターゲットであって、該深鍋状ターゲット内面の全ての箇所におけるビッカース硬度Ｈｖが７０以上であることを特徴とする深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
２．硬度Ｈｖの最も高い部位に比べ最も低い部位の硬度差が±３０％以内であることを特徴とする上記１記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
３．ターゲット組織における平均結晶粒径が６５μｍ以下であることを特徴とする上記１又は２記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
４．最大平均結晶粒径／最小平均結晶粒径＜２．０であることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
５．深鍋状ターゲット内部の面はＸ線回折によって得られる（２２０）、（１１１）、（２００）、（３１１）の結晶配向を備えており、該深鍋状ターゲットのエロージョンを受ける面の結晶配向が（２２０）主配向であることを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
６．深鍋状ターゲット内部の面はＸ線回折によって得られる（２２０）、（１１１）、（２００）、（３１１）の結晶配向を備えており、該深鍋状ターゲットのエロージョンを受ける面の（２２０）結晶配向の配向率が０．４５％以上であることを特徴とする上記１〜５のいずれかに記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
を提供する。
本発明のターゲットは、ターゲットの各部位における硬度が高くかつ均一であり、結晶粒径を微細かつ均一にすると共に、結晶方位の変動を少なくすることにより、ターゲットの変形を抑制し、スパッタリングの際のノジュールやパーティクルの発生が少なく、品質に優れたスパッタリングターゲットを得ることができるという優れた効果を有する。さらにターゲットの無駄なスパッタを防止できるので、ターゲットのライフを向上させることができるという効果を有する。
平板状ターゲットと深鍋状ターゲットのスパッタ状況を説明する概略説明図である。 型鍛造後の深鍋状銅ターゲットの断面図である。
本発明のスパッタリングターゲットは次のような工程によって製造する。その具体例を示すと、まず銅を溶解・鋳造し、インゴット又はビレットを製造する。次に、このインゴット又はビレットを７００〜９００°Ｃで熱間鍛造した後、室温で５０％以上の加工比のプレフォーミングを行う。前記鍛造によって、鋳造組織を破壊し、気孔や偏析を拡散あるいは消失させることができる。
さらに、これを１００〜２００°Ｃの温度で再結晶化焼鈍を行い、結晶粒を調整する。さらにこの再結晶焼鈍材を１００〜２００°Ｃの温度で深鍋状に型鍛造して深鍋状銅製スパッタリングターゲットとする。
前記熱間鍛造はこねくり鍛造（Kneading）が望ましく、繰返しによる熱間鍛造は特性改善に有効である。なお、再結晶温度は、歪みの量と温度及び時間を考慮して最適な温度を決定する。前記熱間こねくり鍛造において、真歪の絶対値の合計を４以上とすることが望ましい。
前記プレフォーミングは、室温で実施する。また、この際加工度は最終的に要求される結晶粒径によって異なるが、２０％以上が好ましい。特に５０〜９０％の加工比による加工が望ましい。これによって、材料中に強度の加工歪みがもたらされる。このように、冷間プレフォーミングを行う理由は、より大きな加工歪みを導入すること、及びプレフォーミング工程中の材料の温度を可能な限り、一定に保つためである。これによって、導入される歪みを十分大きく、かつ均一にすることが可能となる。
この冷間プレフォーミングを行った後、再結晶焼鈍を行って結晶粒を調整する。この冷間プレフォーミング後の再結晶焼鈍は、比較的低温の１００〜２００°Ｃで行う。低温での焼鈍でもプレフォーミングにより十分な歪みが入っているため、再結晶が可能となる。これによって、平均結晶粒径を６５μｍ以下にすることが可能となる。
また、平均結晶粒径の最も大きい部位の平均結晶粒径Ｄ０と平均結晶粒径の最も小さい部位の平均結晶粒径ｄ０とにおいてＤ０／ｄ０＜２．０とすることができる。このように、深鍋状に加工するという過酷な加工を伴うにもかかわらず、このように深鍋状ターゲットの各部位において、平均結晶粒径を細かくすることが可能であり、さらに結晶粒径の変化が少ないのは、本願発明の特異な製造方法に拠る。
前記冷間プレフォーミングは本発明の重要な工程の１つであり、これによって、最終工程において微細かつ均一な結晶もつターゲットを得ることが可能となる。
次に、このような微細かつ均一な結晶をもつ冷間プレフォーミング材を型鍛造する。なお、本型鍛造にはスピンニング加工が含まれる。すなわち、本明細書に記載する全ての型鍛造はこのスピンニング加工を含むものとする。さらに、型鍛造後、結晶均質化焼鈍又は歪取り焼鈍を行うことができる。
この型鍛造において、前記のような歪みを強く受ける場所と、殆ど受けない場所が出てくるが、歪みを強く受けない場所においては、すでに前工程の冷間プレフォーミングにおいて結晶粒は微細に調整されているので、他の歪みを強く受けた場所との結晶粒径に大きな差異が出てくることはない。
これによって、型鍛造後の結晶均一化焼鈍又は歪取り焼鈍により、内部に発生した歪みが除去され、全体に渡り、ほぼ均一な結晶粒径を持つターゲットを得ることができる。そして、平均結晶粒径の最も大きい部位の平均結晶粒径Ｄと平均結晶粒径の最も小さい部位の平均結晶粒径ｄとの関係をＤ／ｄ＜２．０とする深鍋状銅スパッタリングターゲットが得られる。
以上の工程によって、深鍋状ターゲット内面の全ての箇所におけるビッカース硬度Ｈｖを７０以上とすることができる。これが、本願発明の著しい特徴である。この硬度が高く均一な深鍋状銅ターゲット条件が達成されれば、フランジ部が変形することなく、またスパッタリングの際のノジュールやパーティクルの発生が少なく、スパッタ特性に優れたターゲットを得ることができる。このように、この深鍋状銅ターゲットのフランジ部はスパッタリング時のエロージョン部とはならないが、他の部位と同様に硬度が高いので変形することがないという特徴を有している。
したがって、本願発明の深鍋状ターゲット内面の全ての箇所において、ビッカース硬度Ｈｖが７０以上を達成した深鍋状銅ターゲットが、本願発明の主たる構成であることが容易に理解されるべきである。特に、この平均ビッカース硬度Ｈｖは８０以上であることが望ましい。
さらに、硬度Ｈｖの最も高い部位に比べ最も低い部位の硬度差が±３０％以内とすることができる。これも、本願発明の著しい特徴の一つであり、さらに良好なターゲットを得ることができる。
このようにして製造した深鍋状銅スパッタリングターゲットの内部の面を、Ｘ線回折によって得られる（２２０）、（１１１）、（２００）、（３１１）の結晶配向を備えさせ、該深鍋状ターゲットのエロージョンを受ける面の結晶配向を（２２０）主配向とすることができる。特に、結晶配向（２２０）の配向率が４５％以上であることが望ましい。なお、上記の通り、本発明は第一義的にはターゲット内面の硬度達成であることは言うまでもない。
本発明では、深鍋状ターゲットのエロージョンを受ける面の結晶配向を（２２０）主配向としているが、深鍋状ターゲットのエロージョンを受ける面は、全部の内面というわけではない。すなわち、深鍋状ターゲットのフランジ部及び底面中央部はエロージョンを受けない。むしろスパッタ粒子が付着する（デポジットする）領域である。これは深鍋状ターゲットの固有の現象である。
これらの部位は、結晶配向を（２２０）主配向とする必要がないことは容易に理解されるべきである。すなわち、これらの部位が（２２０）主配向であっても、他の結晶は配向を有していても良く、特に問題となるものではない。
なお、エロージョンを受けないフランジ部及び底部の中央は、後述する図２のＡ及びＦの部分であるが、それぞれターゲット内面全体の面積のおよそ１５％（Ａ部）、８％（Ｆ部）の範囲である。
上記のように深鍋状ターゲット内面のエロージョン部において（２２０）が主配向である点において、特異なスパッタ現象が見られる。それを、以下に説明する。
ＨＣＭターゲットは、通常ターゲット側面がスパッタされ、スパッタされた原子は、高密度プラズマによりイオン化されウエハに降り注ぐが、前述のように全ての原子がイオン化されるわけではなく、スパッタされた原子は四方八方に飛び、ターゲットの底面側にも堆積する。したがって、原子のイオン化率を上げるためには、スパッタされる原子を少なくするのが望ましいと言える。
通常、スパッタリングに用いられるターゲットのエロージョン面は、スパッタ率を上げる工夫がなされるが、前記（２２０）を主配向とする場合には、通常のターゲットに全く逆の機能を持つ。すなわち、スパッタレイトが大きい（１１１）配向に比べて、（２２０）主配向は、スパッタレイトがより小さくなるという特徴がある。
これはむしろ好ましい現象であり、スパッタされる原子の数を減らし、原子のイオン化率を上げることができる。したがって、ウエハに降り注ぐイオンの数を相対的に増加させることができる。このように、ターゲットの無駄なスパッタを防止できるので、ターゲットのライフを向上させることができる効果を持つ。
以上から、深鍋状ターゲットの内部のエロージョン面が（２２０）結晶配向が多く占めるということは、この点からも、極めて望ましい形態と言える。特に、結晶配向（２２０）の配向率が、４５％以上、特に平均で５０％以上を備えていることが望ましい。
上記の通り、深鍋状ターゲットのフランジ部及び底部はエロージョン部とならないので、結晶配向（２２０）の配向率は、全く無視することができる。
次に、実施例について説明する。なお、本実施例は発明の一例を示すためのものであり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に含まれる他の態様及び変形を含むものである。なお、下記に比較例も示すが、この比較例は従来の製造工程の例である。
銅（６Ｎ）材料を溶解・鋳造し、インゴットを作成した。次に、このインゴットに対し８００°Ｃで熱間こねくり鍛造を行った。この熱間こねくり鍛造によって、鋳造組織を破壊し、気孔や偏析を拡散及び消失させることができ、均一な組織の鍛造品が得られた。
次に、この熱間こねくり鍛造材を用いて、室温で９０％の加工比によるプレフォーミングを実施した。このプレフォーミングを実施した後、１５０°Ｃにて２時間の再結晶化焼鈍を行い、結晶粒を調整した。これによって平均結晶粒径が６５μｍ以下の微細かつ均一な結晶粒度に調整することができた。
このような微細かつ均一な結晶を持つプレフォーミング材を、深鍋状ターゲットに型鍛造した。型鍛造は１００°Ｃで行った。
図２は、この工程で作成した深鍋状ターゲットの断面図である。図２のＡはフランジ部、Ｂ，Ｃは側部、Ｄは連結部、Ｅ，Ｆ（中央）は鍋底部を示す。なお、上記の通り、この図２の部位で、フランジ部Ａと底部Ｆはスパッタリングの際にエロージョンを受けない。Ｘ線回折（ＸＲＤ）によって得られた結晶配向の強度を規格化したもの（ＸＲＤピーク強度をＪＣＰＤＳ（カード番号４０８３６）の相対強度で割った値）を表１に示す。
Figure 2006103833
この表１に示す通り、Ｘ線回折によって得られる（２２０）、（１１１）、（２００）、（３１１）の結晶配向を備えていた。そしてエロージョン部となるＢ〜Ｅは全て（２２０）が主配向であった。そして、この結晶配向の中の（２２０）の配向率は４５％以上である特徴を備えていることが分かる。
平均粒径を表２に示す。それぞれＡ：６４μｍ、Ｂ：６３μｍ、Ｃ：６１μｍ、Ｄ：７６μｍ、Ｅ：５０μｍ、Ｆ：４２μｍであり、平均結晶粒径の最も大きい部位の平均結晶粒径Ｄと、平均結晶粒径の最も小さい部位の平均結晶粒径ｄとの関係はＤ／ｄ＝１．８であった。このように、粗大粒や極端な微細粒がない比較的均一で微細な組織を有するターゲットを作製することができた。
型鍛造では前記のような歪みを強く受ける場所と、ほとんど受けない場所が生じるが、すでに前工程の冷間プレフォーミング・再結晶化焼鈍において結晶粒は微細に調整されており、本方法での工程を行う限り著しい粒成長をすることはなく、歪みを受けた場所との結晶粒径に大きな差は生じなかった。
Figure 2006103833
上記の工程で作成した深鍋状ターゲットのビッカース硬度（Ｈｖ）の測定結果を表３に示す。本来はＨｖ７０以上でも効果を達成できるが、この表３に示す通り、それぞれＡ：９３、Ｂ：１０１、Ｃ：８２、Ｄ：８０、Ｅ：９７、Ｆ：１０２で、全ての箇所でＨｖ８０を超えており、さらに高い強度を有していることが分かる。
また、硬度Ｈｖの最も高い部位に比べ最も低い部位の硬度差が±３０％以内であり、均質な硬度を有していることが確認できる。これは、冷間プレフォーミングと低温での再結晶化焼鈍において結晶粒を微細なものに調整した結果であり、本願発明の大きな特徴の一つである。なお、上記の通り深鍋状のターゲットにおけるフランジ部ＡにおいてもＨｖ９３という高硬度を達成していた。このようなフランジ部Ａの高硬度化は、変形を防止する上で、さらに好ましい結果となった。
また、（２２０）配向を主配向とすることにより、スパッタされる原子の数を減らし、原子のイオン化率を上げ、ウエハに降り注ぐイオンの数を相対的に増加させることが可能であり、これはターゲットの無駄なスパッタを防止できるので、スパッタレイトが大きい（１１１）配向に比べて、ターゲットのライフを向上させることができるという効果も認められた。
Figure 2006103833
（比較例）
実施例と同様の銅（６Ｎ）インゴットを作成した。このインゴットを冷間鍛造により、冷間で５０％の加工比によるプレフォーミングを行い、３００°Ｃにて２時間の再結晶化焼鈍を行った。このプレフォーミング材を４００°Ｃで同様に深鍋状のターゲットに型鍛造した。さらに、型鍛造後４２５°Ｃで結晶粒均一化・歪取り焼鈍を行った。
実施例と同様に、Ｘ線回折（ＸＲＤ）によって得られた結晶配向の強度を規格化したもの（ＸＲＤピーク強度をＪＣＰＤＳ（カード番号４０８３６）の相対強度で割った値）を表１に示す。
表１に示す通り、Ｘ線回折によって得られる（２２０）、（１１１）、（２００）、（３１１）の結晶配向を備えているが、この結晶配向の中の（２２０）が必ずしも主配向であるとは限らず、エロージョン部である箇所（Ｄ）において主配向が（１１１）であり、箇所（Ｅ）の主配向が（３１１）となった。このように、主配向がまちまちであり、本願発明の条件、すなわち（２２０）主配向の条件を満たしていなかった。
実施例と同様に、図２のＥ，Ｆは鍋底部、Ａはフランジ部、Ｂ，Ｃ，Ｄは側部の、いずれもターゲット側（スパッタリングの際エロージョンを受ける側）であるが、このターゲット内部のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの平均粒径を表２に示す。それぞれ、Ａ：８８μｍ、Ｂ：９１μｍ、Ｃ：８８μｍ、Ｄ：９６μｍ、Ｅ：８６μｍ、Ｆ：８８μｍであり、結晶粒径は８５μｍを超え粗大化していた。
さらに、比較例の工程で作成した深鍋状ターゲットのビッカース硬度（Ｈｖ）の測定結果を、同様に表３に示す。この表３に示す通り、それぞれＡ：４６、Ｂ：４７、Ｃ：４５、Ｄ：４４、Ｅ：４７、Ｆ：４７であり、全ての箇所でＨｖ５０を下回っており、十分な硬度を有していなかった。このような平均粒径の粗大化と硬度の低下は、型鍛造温度及び型鍛造後の焼鈍温度が高過ぎたことによると考えられる。
また、上記の通り、フランジ部Ａの硬度はＨｖ４６で、十分な硬度が得られておらず、不均一な組織でかつ強度不足となりターゲットフランジ部に変形が生じた。
また、スパッタレイトが大きい（１１１）配向率が全体的に高いため、スパッタされる原子の数が多く、原子のイオン化率が低下し、ウエハに降り注ぐイオンの数を相対的に減少する傾向があった。これはターゲットの無駄なスパッタが多くなるので、ターゲットのライフが実施例に比べ低下するという結果になった。
本発明は、ターゲットの各部位における硬度が高くかつ均一であり、結晶粒径を微細かつ均一にすることができると共に、結晶方位の変動を少なくすることにより、ターゲットの変形を抑制し、スパッタリングの際のノジュールやパーティクルの発生が少なく、品質に優れたスパッタリングターゲットを得ることができるという効果を有するので、イオン化スパッタリング用銅ターゲット材として有用である。
この発明は、型鍛造により深鍋状に形成した銅製スパッタリングターゲットに関する。
近年、エレクトロニクス分野、耐食性材料や装飾の分野、触媒分野、切削・研磨材や耐摩耗性材料の製作等、多くの分野に金属やセラミックス材料等の被膜を形成するスパッタリングが使用されている。
スパッタリング法自体は上記の分野で、よく知られた方法であるが、最近では、特にエレクトロニクスの分野において、複雑な形状の被膜の形成や回路の形成に適合する銅製スパッタリングターゲットが要求されている。例えば、深鍋状の三次元的構造を有する銅製ターゲット（HCMターゲット）が使用されるようになってきた。
図１ａに従来のターゲットを、図１ｂに深鍋状の三次元的構造を有する銅製ターゲットを例示する。深鍋状ターゲットを使用する場合は、イオン化スパッタリングを行う場合であり、その特徴は高密度プラズマが形成されることにある。
通常の平板ターゲットは、Ａｒイオンをターゲットに衝突させて金属原子を叩き出し成膜する。それに対しイオン化スパッタリングはＡｒイオンをターゲットに衝突させて金属原子を叩き出すまでは平板状ターゲットと同じであるが、金属原子が高密度プラズマによりイオン化され、これによりイオン化された金属原子に指向性を付与することが可能となり、ホール等の深い溝への金属原子の充填が可能となるという特徴がある。
一般に、このような三次元的構造を有する銅製ターゲットは、金属を溶解・鋳造したインゴット又はビレットを熱間鍛造した後、焼鈍し、さらに型鍛造して製造されている。このような製造工程において、インゴット又はビレットの熱間鍛造は、鋳造組織を破壊し、気孔や偏析を拡散、消失させ、さらにこれを焼鈍することにより再結晶化し、組織の緻密化と強度をある程度高めることができる。
次に、この鍛造及び再結晶焼鈍した材料を型鍛造により、所定の三次元的構造を有する銅製ターゲット形状とし、さらに型鍛造後の再結晶焼鈍及び歪み取り焼鈍を行い、最後に表面加工を行って、銅製ターゲットとすることが行われている。
このような銅製ターゲットの製造方法は、通常の平板型ターゲットの製造においては特に問題となることはないが、上記のような深鍋状の三次元的構造を有する銅製ターゲットでは、いくつかの問題がある。
ターゲット製造の際の型鍛造において塑性変形を強く受ける場所と、殆ど受けない場所が出てくるために、その後の組織に差異が出てくることである。例えば、鍛造方向に対面する個所では、単に圧縮力を受けるだけであるが、鍛造方向に沿う個所すなわち深鍋状の構造の内側面ではしごきのような強い加工を受ける。
このように、塑性変形を強く受ける場所と弱い場所では、型鍛造前の、焼鈍時の再結晶粒の大きさが大きく影響し、結晶方位及び硬さが大きく変わる。すなわち、塑性変形を強く受けた場所では結晶が微細化し、弱い場所ではそれが粗大化する。また、このような塑性変形を強く受けた場所と弱い場所の境界領域では、それが不規則に混在した状態又は段階的に変化した結晶構造となる。
特に、深鍋状ターゲットは、内面組織が均一であることが必要であると共に、その形状を維持するために、十分な強度が必要であるが、従来ではその強度が得られず、クリープ現象のために、フランジ部が大きく変形するという問題を生じた。
一般に、スパッタリングを実施する場合、ターゲットの結晶が細かいほど均一な成膜が可能であり、アーキングやパーティクルの発生が少なく、均一でかつ安定した特性を持つ膜を得ることができる。したがって、型鍛造及びその後の焼鈍において発生する上記のような結晶粒の粗大化や不規則な結晶粒の存在は、アーキングやパーティクルの発生を増加させ、スパッタ成膜の品質を低下させるという大きな問題が発生する。
また、結晶配向の大きな変動、あるいはターゲットの各部位での硬さの相異は、スパッタレイトに大きな影響を与え、ターゲットの品質を低下させるという問題が発生する。
以上から、型鍛造により製造される深鍋状の構造を有する銅製スパッタリングターゲットは、ターゲットの部位における硬度の差異、結晶方位の差異、結晶粒の粗大化と不均一性に起因して、膜の性質を低下させるという問題があった。
本発明は、上記の問題を解決するために、鍛造工程及び熱処理工程を改良・工夫することにより、ターゲットの各部位における硬度が高くかつ均一であり、深鍋状ターゲットのフランジ部に変形が発生しない程度の十分な強度を有し、また結晶方位の変動を少なくし、さらに結晶粒径を微細かつ均一にして、スパッタリングの際のノジュールやパーティクルの発生が少なく、品質に優れたスパッタリングターゲットを得ることを課題とする。
本発明は、
１．型鍛造により製造される深鍋状の銅製スパッタリングターゲットであって、該深鍋状ターゲット内面の全ての箇所におけるビッカース硬度Ｈｖが７０以上であることを特徴とする深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
２．硬度Ｈｖの最も高い部位に比べ最も低い部位の硬度差が±３０％以内であることを特徴とする上記１記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
３．ターゲット組織における平均結晶粒径が６５μｍ以下であることを特徴とする上記１又は２記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
４．深鍋状ターゲットのフランジ部、側部、連結部、鍋底部で測定した平均結晶粒径のなかで、平均粒径の最も大きい部位の平均結晶粒径Ｄと平均粒径の最も小さい部位の平均粒径ｄとの関係において、最大結晶粒径Ｄ／最小結晶粒径ｄ＜２．０であることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
５．深鍋状ターゲット内部の面はＸ線回折によって得られる（２２０）、（１１１）、（２００）、（３１１）の結晶配向を備えており、該深鍋状ターゲットのエロージョンを受ける内側面の結晶配向が、最も高い配向率を示す配向が（２２０）であることを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
６．深鍋状ターゲット内部の面はＸ線回折によって得られる（２２０）、（１１１）、（２００）、（３１１）の結晶配向を備えており、該深鍋状ターゲットのエロージョンを受ける内側面の（２２０）結晶配向の配向率が４５％以上であることを特徴とする上記１〜５のいずれかに記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット、を提供する。
本発明のターゲットは、ターゲットの各部位における硬度が高くかつ均一であり、結晶粒径を微細かつ均一にすると共に、結晶方位の変動を少なくすることにより、ターゲットの変形を抑制し、スパッタリングの際のノジュールやパーティクルの発生が少なく、品質に優れたスパッタリングターゲットを得ることができるという優れた効果を有する。さらにターゲットの無駄なスパッタを防止できるので、ターゲットのライフを向上させることができるという効果を有する。
本発明のスパッタリングターゲットは次のような工程によって製造する。その具体例を示すと、まず銅を溶解・鋳造し、インゴット又はビレットを製造する。次に、このインゴット又はビレットを７００〜９００°Ｃで熱間鍛造した後、室温で５０％以上の加工比のプレフォーミングを行う。前記鍛造によって、鋳造組織を破壊し、気孔や偏析を拡散あるいは消失させることができる。
さらに、これを１００〜２００°Ｃの温度で再結晶化焼鈍を行い、結晶粒を調整する。さらにこの再結晶焼鈍材を１００〜２００°Ｃの温度で深鍋状に型鍛造して深鍋状銅製スパッタリングターゲットとする。
前記熱間鍛造はこねくり鍛造（Kneading）が望ましく、繰返しによる熱間鍛造は特性改善に有効である。なお、再結晶温度は、歪みの量と温度及び時間を考慮して最適な温度を決定する。前記熱間こねくり鍛造において、真歪の絶対値の合計を４以上とすることが望ましい。
前記プレフォーミングは、室温で実施する。また、この際加工度は最終的に要求される結晶粒径によって異なるが、２０％以上が好ましい。特に５０〜９０％の加工比による加工が望ましい。これによって、材料中に強度の加工歪みがもたらされる。このように、冷間プレフォーミングを行う理由は、より大きな加工歪みを導入すること、及びプレフォーミング工程中の材料の温度を可能な限り、一定に保つためである。これによって、導入される歪みを十分大きく、かつ均一にすることが可能となる。
この冷間プレフォーミングを行った後、再結晶焼鈍を行って結晶粒を調整する。この冷間プレフォーミング後の再結晶焼鈍は、比較的低温の１００〜２００°Ｃで行う。低温での焼鈍でもプレフォーミングにより十分な歪みが入っているため、再結晶が可能となる。これによって、平均結晶粒径を６５μｍ以下にすることが可能となる。
また、平均結晶粒径の最も大きい部位の平均結晶粒径Ｄ０と平均結晶粒径の最も小さい部位の平均結晶粒径ｄ０とにおいてＤ０／ｄ０＜２．０とすることができる。このように、深鍋状に加工するという過酷な加工を伴うにもかかわらず、このように深鍋状ターゲットの各部位において、平均結晶粒径を細かくすることが可能であり、さらに結晶粒径の変化が少ないのは、本願発明の特異な製造方法に拠る。
前記冷間プレフォーミングは本発明の重要な工程の１つであり、これによって、最終工程において微細かつ均一な結晶もつターゲットを得ることが可能となる。
次に、このような微細かつ均一な結晶をもつ冷間プレフォーミング材を型鍛造する。なお、本型鍛造にはスピンニング加工が含まれる。すなわち、本明細書に記載する全ての型鍛造はこのスピンニング加工を含むものとする。さらに、型鍛造後、結晶均質化焼鈍又は歪取り焼鈍を行うことができる。
この型鍛造において、前記のような歪みを強く受ける場所と、殆ど受けない場所が出てくるが、歪みを強く受けない場所においては、すでに前工程の冷間プレフォーミングにおいて結晶粒は微細に調整されているので、他の歪みを強く受けた場所との結晶粒径に大きな差異が出てくることはない。
これによって、型鍛造後の結晶均一化焼鈍又は歪取り焼鈍により、内部に発生した歪みが除去され、全体に渡り、ほぼ均一な結晶粒径を持つターゲットを得ることができる。そして、平均結晶粒径の最も大きい部位の平均結晶粒径Ｄと平均結晶粒径の最も小さい部位の平均結晶粒径ｄとの関係をＤ／ｄ＜２．０とする深鍋状銅スパッタリングターゲットが得られる。
以上の工程によって、深鍋状ターゲット内面の全ての箇所におけるビッカース硬度Ｈｖを７０以上とすることができる。これが、本願発明の著しい特徴である。この硬度が高く均一な深鍋状銅ターゲット条件が達成されれば、フランジ部が変形することなく、またスパッタリングの際のノジュールやパーティクルの発生が少なく、スパッタ特性に優れたターゲットを得ることができる。このように、この深鍋状銅ターゲットのフランジ部はスパッタリング時のエロージョン部とはならないが、他の部位と同様に硬度が高いので変形することがないという特徴を有している。
したがって、本願発明の深鍋状ターゲット内面の全ての箇所において、ビッカース硬度Ｈｖが７０以上を達成した深鍋状銅ターゲットが、本願発明の主たる構成であることが容易に理解されるべきである。特に、この平均ビッカース硬度Ｈｖは８０以上であることが望ましい。
さらに、硬度Ｈｖの最も高い部位に比べ最も低い部位の硬度差が±３０％以内とすることができる。これも、本願発明の著しい特徴の一つであり、さらに良好なターゲットを得ることができる。
このようにして製造した深鍋状銅スパッタリングターゲットの内部の面を、Ｘ線回折によって得られる（２２０）、（１１１）、（２００）、（３１１）の結晶配向を備えさせ、該深鍋状ターゲットのエロージョンを受ける面の結晶配向を（２２０）主配向とすることができる。特に、結晶配向（２２０）の配向率が４５％以上であることが望ましい。なお、上記の通り、本発明は第一義的にはターゲット内面の硬度達成であることは言うまでもない。
本発明では、深鍋状ターゲットのエロージョンを受ける面の結晶配向を（２２０）主配向としているが、深鍋状ターゲットのエロージョンを受ける面は、全部の内面というわけではない。すなわち、深鍋状ターゲットのフランジ部及び底面中央部はエロージョンを受けない。むしろスパッタ粒子が付着する（デポジットする）領域である。これは深鍋状ターゲットの固有の現象である。
これらの部位は、結晶配向を（２２０）主配向とする必要がないことは容易に理解されるべきである。すなわち、これらの部位が（２２０）主配向であっても、他の結晶は配向を有していても良く、特に問題となるものではない。
なお、エロージョンを受けないフランジ部及び底部の中央は、後述する図２のＡ及びＦの部分であるが、それぞれターゲット内面全体の面積のおよそ１５％（Ａ部）、８％（Ｆ部）の範囲である。
上記のように深鍋状ターゲット内面のエロージョン部において（２２０）が主配向である点において、特異なスパッタ現象が見られる。それを、以下に説明する。
ＨＣＭターゲットは、通常ターゲット側面がスパッタされ、スパッタされた原子は、高密度プラズマによりイオン化されウエハに降り注ぐが、前述のように全ての原子がイオン化されるわけではなく、スパッタされた原子は四方八方に飛び、ターゲットの底面側にも堆積する。したがって、原子のイオン化率を上げるためには、スパッタされる原子を少なくするのが望ましいと言える。
通常、スパッタリングに用いられるターゲットのエロージョン面は、スパッタ率を上げる工夫がなされるが、前記（２２０）を主配向とする場合には、通常のターゲットに全く逆の機能を持つ。すなわち、スパッタレイトが大きい（１１１）配向に比べて、（２２０）主配向は、スパッタレイトがより小さくなるという特徴がある。
これはむしろ好ましい現象であり、スパッタされる原子の数を減らし、原子のイオン化率を上げることができる。したがって、ウエハに降り注ぐイオンの数を相対的に増加させることができる。このように、ターゲットの無駄なスパッタを防止できるので、ターゲットのライフを向上させることができる効果を持つ。
以上から、深鍋状ターゲットの内部のエロージョン面が（２２０）結晶配向が多く占めるということは、この点からも、極めて望ましい形態と言える。特に、結晶配向（２２０）の配向率が、４５％以上、特に平均で５０％以上を備えていることが望ましい。
上記の通り、深鍋状ターゲットのフランジ部及び底部はエロージョン部とならないので、結晶配向（２２０）の配向率は、全く無視することができる。
次に、実施例について説明する。なお、本実施例は発明の一例を示すためのものであり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に含まれる他の態様及び変形を含むものである。なお、下記に比較例も示すが、この比較例は従来の製造工程の例である。
銅（６Ｎ）材料を溶解・鋳造し、インゴットを作成した。次に、このインゴットに対し８００°Ｃで熱間こねくり鍛造を行った。この熱間こねくり鍛造によって、鋳造組織を破壊し、気孔や偏析を拡散及び消失させることができ、均一な組織の鍛造品が得られた。
次に、この熱間こねくり鍛造材を用いて、室温で９０％の加工比によるプレフォーミングを実施した。このプレフォーミングを実施した後、１５０°Ｃにて２時間の再結晶化焼鈍を行い、結晶粒を調整した。これによって平均結晶粒径が６５μｍ以下の微細かつ均一な結晶粒度に調整することができた。
このような微細かつ均一な結晶を持つプレフォーミング材を、深鍋状ターゲットに型鍛造した。型鍛造は１００°Ｃで行った。
図２は、この工程で作成した深鍋状ターゲットの断面図である。図２のＡはフランジ部、Ｂ，Ｃは側部、Ｄは連結部、Ｅ，Ｆ（中央）は鍋底部を示す。なお、上記の通り、この図２の部位で、フランジ部Ａと底部Ｆはスパッタリングの際にエロージョンを受けない。Ｘ線回折（ＸＲＤ）によって得られた結晶配向の強度を規格化したもの（ＸＲＤピーク強度をＪＣＰＤＳ（カード番号４０８３６）の相対強度で割った値）を表１に示す。
Figure 2006103833
この表１に示す通り、Ｘ線回折によって得られる（２２０）、（１１１）、（２００）、（３１１）の結晶配向を備えていた。そしてエロージョン部となるＢ〜Ｅは全て（２２０）が主配向であった。そして、この結晶配向の中の（２２０）の配向率は４５％以上である特徴を備えていることが分かる。
平均粒径を表２に示す。それぞれＡ：６４μｍ、Ｂ：６３μｍ、Ｃ：６１μｍ、Ｄ：７６μｍ、Ｅ：５０μｍ、Ｆ：４２μｍであり、平均結晶粒径の最も大きい部位の平均結晶粒径Ｄと、平均結晶粒径の最も小さい部位の平均結晶粒径ｄとの関係はＤ／ｄ＝１．８であった。このように、粗大粒や極端な微細粒がない比較的均一で微細な組織を有するターゲットを作製することができた。
型鍛造では前記のような歪みを強く受ける場所と、ほとんど受けない場所が生じるが、すでに前工程の冷間プレフォーミング・再結晶化焼鈍において結晶粒は微細に調整されており、本方法での工程を行う限り著しい粒成長をすることはなく、歪みを受けた場所との結晶粒径に大きな差は生じなかった。
Figure 2006103833
上記の工程で作成した深鍋状ターゲットのビッカース硬度（Ｈｖ）の測定結果を表３に示す。本来はＨｖ７０以上でも効果を達成できるが、この表３に示す通り、それぞれＡ：９３、Ｂ：１０１、Ｃ：８２、Ｄ：８０、Ｅ：９７、Ｆ：１０２で、全ての箇所でＨｖ８０を超えており、さらに高い強度を有していることが分かる。
また、硬度Ｈｖの最も高い部位に比べ最も低い部位の硬度差が±３０％以内であり、均質な硬度を有していることが確認できる。これは、冷間プレフォーミングと低温での再結晶化焼鈍において結晶粒を微細なものに調整した結果であり、本願発明の大きな特徴の一つである。なお、上記の通り深鍋状のターゲットにおけるフランジ部ＡにおいてもＨｖ９３という高硬度を達成していた。このようなフランジ部Ａの高硬度化は、変形を防止する上で、さらに好ましい結果となった。
また、（２２０）配向を主配向とすることにより、スパッタされる原子の数を減らし、原子のイオン化率を上げ、ウエハに降り注ぐイオンの数を相対的に増加させることが可能であり、これはターゲットの無駄なスパッタを防止できるので、スパッタレイトが大きい（１１１）配向に比べて、ターゲットのライフを向上させることができるという効果も認められた。
Figure 2006103833
（比較例）
実施例と同様の銅（６Ｎ）インゴットを作成した。このインゴットを冷間鍛造により、冷間で５０％の加工比によるプレフォーミングを行い、３００°Ｃにて２時間の再結晶化焼鈍を行った。このプレフォーミング材を４００°Ｃで同様に深鍋状のターゲットに型鍛造した。さらに、型鍛造後４２５°Ｃで結晶粒均一化・歪取り焼鈍を行った。
実施例と同様に、Ｘ線回折（ＸＲＤ）によって得られた結晶配向の強度を規格化したもの（ＸＲＤピーク強度をＪＣＰＤＳ（カード番号４０８３６）の相対強度で割った値）を表１に示す。
表１に示す通り、Ｘ線回折によって得られる（２２０）、（１１１）、（２００）、（３１１）の結晶配向を備えているが、この結晶配向の中の（２２０）が必ずしも主配向であるとは限らず、エロージョン部である箇所（Ｄ）において主配向が（１１１）であり、箇所（Ｅ）の主配向が（３１１）となった。このように、主配向がまちまちであり、本願発明の条件、すなわち（２２０）主配向の条件を満たしていなかった。
実施例と同様に、図２のＥ，Ｆは鍋底部、Ａはフランジ部、Ｂ，Ｃ，Ｄは側部の、いずれもターゲット側（スパッタリングの際エロージョンを受ける側）であるが、このターゲット内部のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの平均粒径を表２に示す。それぞれ、Ａ：８８μｍ、Ｂ：９１μｍ、Ｃ：８８μｍ、Ｄ：９６μｍ、Ｅ：８６μｍ、Ｆ：８８μｍであり、結晶粒径は８５μｍを超え粗大化していた。
さらに、比較例の工程で作成した深鍋状ターゲットのビッカース硬度（Ｈｖ）の測定結果を、同様に表３に示す。この表３に示す通り、それぞれＡ：４６、Ｂ：４７、Ｃ：４５、Ｄ：４４、Ｅ：４７、Ｆ：４７であり、全ての箇所でＨｖ５０を下回っており、十分な硬度を有していなかった。このような平均粒径の粗大化と硬度の低下は、型鍛造温度及び型鍛造後の焼鈍温度が高過ぎたことによると考えられる。
また、上記の通り、フランジ部Ａの硬度はＨｖ４６で、十分な硬度が得られておらず、不均一な組織でかつ強度不足となりターゲットフランジ部に変形が生じた。
また、スパッタレイトが大きい（１１１）配向率が全体的に高いため、スパッタされる原子の数が多く、原子のイオン化率が低下し、ウエハに降り注ぐイオンの数を相対的に減少する傾向があった。これはターゲットの無駄なスパッタが多くなるので、ターゲットのライフが実施例に比べ低下するという結果になった。
本発明は、ターゲットの各部位における硬度が高くかつ均一であり、結晶粒径を微細かつ均一にすることができると共に、結晶方位の変動を少なくすることにより、ターゲットの変形を抑制し、スパッタリングの際のノジュールやパーティクルの発生が少なく、品質に優れたスパッタリングターゲットを得ることができるという効果を有するので、イオン化スパッタリング用銅ターゲット材として有用である。
平板状ターゲットと深鍋状ターゲットのスパッタ状況を説明する概略説明図である。 型鍛造後の深鍋状銅ターゲットの断面図である。
本発明は、
１．型鍛造により製造される深鍋状の銅製スパッタリングターゲットであって、該深鍋状ターゲット内面の全ての箇所におけるビッカース硬度Ｈｖが７０以上であり、深鍋状ターゲット内部の面は、Ｘ線回折によって得られる（２２０）、（１１１）、（２００）、（３１１）の結晶配向を備えており、該深鍋状ターゲットのエロージョンを受ける面の最も高い配向率を示す結晶配向が（２２０）配向であることを特徴とする深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
２．硬度Ｈｖの最も高い部位に比べ最も低い部位の硬度差が±３０％以内であることを特徴とする上記１記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
３．ターゲット組織における平均結晶粒径が６５μｍ以下であることを特徴とする上記１又は２記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
４．前記（２２０）結晶配向の配向率が４５％以上であることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット、を提供する。

Claims (6)

  1. 型鍛造により製造される深鍋状の銅製スパッタリングターゲットであって、該深鍋状ターゲット内面の全ての箇所におけるビッカース硬度Ｈｖが７０以上であることを特徴とする深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
  2. 硬度Ｈｖの最も高い部位に比べ最も低い部位の硬度差が±３０％以内であることを特徴とする請求項１記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
  3. ターゲット組織における平均結晶粒径が６５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
  4. 最大平均結晶粒径／最小平均結晶粒径＜２．０であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
  5. 深鍋状ターゲット内部の面はＸ線回折によって得られる（２２０）、（１１１）、（２００）、（３１１）の結晶配向を備えており、該深鍋状ターゲットのエロージョンを受ける面の結晶配向が（２２０）主配向であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。
  6. 深鍋状ターゲット内部の面はＸ線回折によって得られる（２２０）、（１１１）、（２００）、（３１１）の結晶配向を備えており、該深鍋状ターゲットのエロージョンを受ける面の（２２０）結晶配向の配向率が０．４５％以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の深鍋状銅製スパッタリングターゲット。

JP2007510331A 2005-03-28 2006-02-08 深鍋状銅製スパッタリングターゲット Active JP4650811B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005090609 2005-03-28
JP2005090609 2005-03-28
PCT/JP2006/302122 WO2006103833A1 (ja) 2005-03-28 2006-02-08 深鍋状銅製スパッタリングターゲット及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2006103833A1 true JPWO2006103833A1 (ja) 2008-09-04
JP4650811B2 JP4650811B2 (ja) 2011-03-16

Family

ID=37053102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007510331A Active JP4650811B2 (ja) 2005-03-28 2006-02-08 深鍋状銅製スパッタリングターゲット

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8728255B2 (ja)
EP (3) EP1865090B1 (ja)
JP (1) JP4650811B2 (ja)
KR (1) KR100947200B1 (ja)
CN (1) CN101151398B (ja)
DE (1) DE602006013436D1 (ja)
TW (1) TW200643207A (ja)
WO (1) WO2006103833A1 (ja)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4110476B2 (ja) * 2001-11-26 2008-07-02 日鉱金属株式会社 スパッタリングターゲット及びその製造方法
US8030082B2 (en) 2006-01-13 2011-10-04 Honeywell International Inc. Liquid-particle analysis of metal materials
WO2008041535A1 (en) * 2006-10-03 2008-04-10 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Cu-Mn ALLOY SPUTTERING TARGET AND SEMICONDUCTOR WIRING
WO2009099121A1 (ja) * 2008-02-08 2009-08-13 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. イッテルビウム製スパッタリングターゲット及び同ターゲットの製造方法
JP5092939B2 (ja) * 2008-07-01 2012-12-05 日立電線株式会社 Ｔｆｔ用平板型銅スパッタリングターゲット材及びスパッタリング方法
KR101058765B1 (ko) 2008-09-30 2011-08-24 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 고순도 구리 및 전해에 의한 고순도 구리의 제조 방법
US9441289B2 (en) * 2008-09-30 2016-09-13 Jx Nippon Mining & Metals Corporation High-purity copper or high-purity copper alloy sputtering target, process for manufacturing the sputtering target, and high-purity copper or high-purity copper alloy sputtered film
EP2412843B1 (en) * 2009-03-27 2013-11-06 JX Nippon Mining & Metals Corporation Lanthanum target for sputtering
EP2415899B1 (en) 2009-03-31 2013-11-20 JX Nippon Mining & Metals Corporation Lanthanum target for sputtering
US9017493B2 (en) * 2009-08-12 2015-04-28 Ulvac, Inc. Method of manufacturing a sputtering target and sputtering target
JP5607512B2 (ja) * 2010-11-24 2014-10-15 古河電気工業株式会社 円筒状ターゲット材、その製造方法、及び、そのシート被覆方法
CN102618836B (zh) * 2011-01-28 2014-04-02 赖志煌 用于制作薄膜太阳能电池的薄膜化合物的靶材、薄膜太阳能电池的制作方法及薄膜太阳能电池
JP5723171B2 (ja) * 2011-02-04 2015-05-27 株式会社神戸製鋼所 Ａｌ基合金スパッタリングターゲット
CN102146554B (zh) * 2011-03-16 2012-08-15 杭州宣宁电子材料有限公司 一种高纯铜溅射靶材的制备方法
JP5723247B2 (ja) * 2011-09-09 2015-05-27 株式会社Ｓｈカッパープロダクツ 円筒型スパッタリングターゲット材、それを用いた配線基板及び薄膜トランジスタの製造方法
JP5793069B2 (ja) * 2011-12-26 2015-10-14 株式会社Ｓｈカッパープロダクツ スパッタリング用銅ターゲット材の製造方法
EP2784174B1 (en) 2012-01-12 2017-11-01 JX Nippon Mining & Metals Corporation High-purity copper sputtering target
JP5567042B2 (ja) * 2012-02-10 2014-08-06 株式会社Ｓｈカッパープロダクツ Ｔｆｔ用銅スパッタリングターゲット材
US9761420B2 (en) * 2013-12-13 2017-09-12 Praxair S.T. Technology, Inc. Diffusion bonded high purity copper sputtering target assemblies
CN105722355B (zh) * 2014-12-05 2020-01-21 宏达国际电子股份有限公司 电子装置壳体及其加工方法
CN112921287B (zh) * 2021-01-22 2022-10-28 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种超高纯铜靶材及其晶粒取向控制方法
CN113046705B (zh) * 2021-03-16 2022-08-16 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种铜靶材及其制备方法和用途

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6139701A (en) * 1997-11-26 2000-10-31 Applied Materials, Inc. Copper target for sputter deposition
JP3975414B2 (ja) * 1997-11-28 2007-09-12 日立金属株式会社 スパッタリング用銅ターゲットおよびその製造方法
US6500321B1 (en) * 1999-05-26 2002-12-31 Novellus Systems, Inc. Control of erosion profile and process characteristics in magnetron sputtering by geometrical shaping of the sputtering target
US20040072009A1 (en) * 1999-12-16 2004-04-15 Segal Vladimir M. Copper sputtering targets and methods of forming copper sputtering targets
US6946039B1 (en) * 2000-11-02 2005-09-20 Honeywell International Inc. Physical vapor deposition targets, and methods of fabricating metallic materials
JP2004535933A (ja) * 2001-07-19 2004-12-02 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド スパッタリング・ターゲット、スパッタ・リアクタ、鋳込成形インゴットを調製する方法および金属物品を調製する方法
JP4110476B2 (ja) 2001-11-26 2008-07-02 日鉱金属株式会社 スパッタリングターゲット及びその製造方法
EP1666630A4 (en) 2003-09-12 2012-06-27 Jx Nippon Mining & Metals Corp SPUTTERTARGET AND METHOD FOR FINISHING THE SURFACE OF SUCH A TARGET

Also Published As

Publication number Publication date
EP1865090A4 (en) 2008-04-16
EP2123791B1 (en) 2014-08-13
TWI333508B (ja) 2010-11-21
EP2123790A1 (en) 2009-11-25
DE602006013436D1 (de) 2010-05-20
EP2123791A1 (en) 2009-11-25
EP1865090A1 (en) 2007-12-12
CN101151398A (zh) 2008-03-26
US8728255B2 (en) 2014-05-20
US20090057139A1 (en) 2009-03-05
WO2006103833A1 (ja) 2006-10-05
EP1865090B1 (en) 2010-04-07
TW200643207A (en) 2006-12-16
CN101151398B (zh) 2012-06-27
KR100947200B1 (ko) 2010-03-11
KR20070107164A (ko) 2007-11-06
JP4650811B2 (ja) 2011-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4650811B2 (ja) 深鍋状銅製スパッタリングターゲット
US8029629B2 (en) Sputtering target and manufacturing method thereof
US7740717B2 (en) Tantalum sputtering target and method for preparation thereof
KR100903892B1 (ko) 조직화된 그레인 분말 야금 탄탈륨 스퍼터 타겟
US7699948B2 (en) Ta sputtering target and method for preparation thereof
TWI301512B (ja)
JP2004513228A (ja) 物理蒸着ターゲット及び金属材料の製造方法
JP6293929B2 (ja) タンタルスパッタリングターゲット及びその製造方法
TWI695894B (zh) 濺鍍用鈦靶及其製造方法、以及含鈦薄膜的製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080311

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20080526

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20080613

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20100813

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101020

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101102

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101206

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4650811

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131224

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250