JPWO2020054104A1 - MgO焼結体スパッタリングターゲット - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献2には、質量%で、純度が99.99%以上であり、相対密度が98%を超え、かつ平均結晶粒径が8μm以下であり、X線回折によるピーク強度比I(111)/I(200)が8%以上25%未満である酸化マグネシウム焼結体を用いたスパッタリングターゲットが開示されている。
2)GOS(Grain Orientation Spread)が0°〜1°の割合が90%以上であることを特徴とするMgO焼結体スパッタリングターゲット。
3)KAM(Kernel Average Misorientation)が0°〜2°の割合が85%以上であることを特徴とするMgO焼結体スパッタリングターゲット。
4)KAM(Kernel Average Misorientation)が0°〜2°の割合が95%以上であることを特徴とするMgO焼結体スパッタリングターゲット。
5)平均結晶粒径が30μm以上である上記1)乃至4)のいずれか一に記載のMgO焼結体スパッタリングターゲット。
6)相対密度が99.9%以上であることを特徴とする1)乃至5)のいずれか一に記載のMgO焼結体スパッタリングターゲット。
まず、MgO原料粉として、レーザー回折散乱法で測定した粒子径の粒度分布が、D10:0.4μm、D50:0.7μm、D90:1.9μmのものを準備する。原料粉の粒度分布が狭いものを用いることが、GOS値やKAM値の低下に寄与する。
(GOS及びKAMの測定方法)
円盤状のMgOスパッタリングターゲットから場所の異なる(中心部、半径1/2、外周部)3つの小片を用意した。各々の小片をスパッタ面に平行な面で切断し、切断面を鏡面研磨した後、EBSD用の測定試料とした。次に、超分解能分析操作電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製 SU―70)を用いて、後方散乱電子回折像法(EBSD)分析を行った。このとき、試料は70°傾けた試料台に設置して、加速電圧15kVにてEBSD分析を行った。各試料において結晶方位測定を行い、得られたデータをEBSD解析ソフト(TSLソリューションズ社製 OIM Analisis)を用いて、各試料のGOS値及びKAM値を算出し、その平均値を求めた。
レーザー顕微鏡を用いてMgOスパッタリングターゲットの表面を観察し、顕微鏡の画像の横方向に結晶粒が15個前後入るように倍率を設定した。次に、その顕微鏡画像の縦横に3分割の直線を引いた後、画像の縦、横、スケールの長さを測定した。次いで各々の線と粒界が交わった点をカウントした後、以下の式に、それぞれの値を導入して平均結晶粒径を測定した。
平均結晶粒径=([縦の長さ]+[横の長さ]×2×[スケール値])/([スケールの長さ]×[粒界と交わった点の総数])
相対密度は、アルキメデス法によって焼結体の密度を測定し、相対密度(%)=測定密度/理論密度(3.65g/cm3)×100によって算出した。
レーザー回折散乱法で測定した粒子径の粒度分布が、D10:0.4μm、D50:0.7μm、D90:1.9μm、であるMgO原料粉を準備した。次に、このMgO原料粉をカーボンダイスに充填した後、真空中、焼結温度1500℃にて、6時間、ホットプレス焼結を実施した。このとき、昇温速度を3℃/min、降温速度を−3℃/minとした。得られたMgO焼結体は、GOS値(0°〜1°の割合)は84%、KAM値(0°〜2°の割合)は94%であり、所望の結果が得られた。また、平均結晶粒径は50μm、相対密度は99.99%であった。
次に、この焼結体をスパッタリングターゲットに加工後、スパッタリングを実施して、ウエハ上にMgO膜を成膜した。ウエハ上(n=5枚)の粒径0.05μm以上のパーティクル数をカウントしたところ、平均50個未満にパーティクルを低減することができた。
MgO原料粉のレーザー回折散乱法で測定した粒子径の粒度分布を調整した以外は、実施例1と同様の方法によって、MgO焼結体スパッタリングターゲットを作製した。なお、粒子径の粒度分布が、D10:0.2μm、D50:0.4μm、D90:1.4μmであるMgO原料粉を用いた。得られたMgO焼結体は、GOS値(0°〜1°の割合)は84%、KAM値(0°〜2°の割合)は94%であり、所望の結果が得られた。また、平均結晶粒径は50μm、相対密度は99.99%であった。
次に、この焼結体をスパッタリングターゲットに加工後、実施例1と同様の条件でスパッタリングを実施して、ウエハ上にMgO膜を成膜した。ウエハ上(n=5枚)の粒径0.05μm以上のパーティクル数をカウントしたところ、平均50個未満とパーティクルを低減することができた。
ホットプレスの焼結温度及び焼結時間を調整した以外、実施例1と同様の方法により、MgO焼結体スパッタリングターゲットを作製した。なお、実施例3は、焼結温度を1400℃とし、実施例4は、焼結温度を1600℃とし、実施例5は、焼結時間を3時間とし、実施例6は、焼結時間を10時間と変化させた。得られたMgO焼結体は、GOS値(0°〜1°の割合)は、それぞれ81%(実施例3)、89%(実施例4)、81%(実施例5)、89%(実施例6)であり、KAM値(0°〜2°の割合)は、それぞれ91%(実施例3)、94%(実施例4)、92%(実施例5)、94%(実施例6)であり、所望の結果が得られた。また、平均結晶粒径はいずれも30μm以上、相対密度はいずれも99.99%であった。
次に、これらのMgO焼結体をスパッタリングターゲットに加工後、実施例1と同様の条件でスパッタリングを実施して、ウエハ上に成膜した。ウエハ上(n=5枚)の粒径0.05μm以上のパーティクル数をカウントしたところ、平均50個未満とパーティクルを低減することができた。
ホットプレスの昇温速度又は降温速度を調整した以外、実施例1と同様の方法により、MgO焼結体スパッタリングターゲットを作製した。なお、実施例7は、昇温速度を10℃/min、降温速度を−10℃/minとし、実施例8は、昇温速度を3℃/min、高温速度を−3℃/minとした。なお、いずれも500℃以上の温度領域における昇温速度及び降温速度である。
得られたMgO焼結体は、GOS値(0°〜1°の割合)は、それぞれ82%(実施例7)、90%(実施例8)であり、KAM値(0°〜2°の割合)は、それぞれ92%(実施例7)、95%(実施例8)であり、所望の結果が得られた。また、平均結晶粒径はいずれも30μm以上、相対密度はいずれも99.99%であった。
次に、これらのMgO焼結体をスパッタリングターゲットに加工後、実施例1と同様の条件でスパッタリングを実施して、ウエハ上に成膜した。ウエハ上(n=5枚)の粒径0.05μm以上のパーティクル数をカウントしたところ、平均50個未満とパーティクルを低減することができた。
実施例1と同様の条件で作製したMgO焼結体スパッタリングターゲットについて、実施例9では、その後に大気加熱を実施し、実施例10では、その後のHIP処理を実施した。前記大気加熱の条件は、加熱温度1300℃、加熱時間2時間とした。また、前記HIP処理の条件は、処理温度1300℃、処理時間2時間、プレス圧を1000kgf/cm2とした。それら処理後のMgO焼結体は、GOS値(0°〜1°の割合)は、それぞれ94%(実施例9)、97%(実施例10)であり、KAM値(0°〜2°の割合)は、それぞれ97%(実施例9)、98%(実施例10)であった。また、平均結晶粒径はいずれも30μm以上、相対密度はいずれも99.99%であった。
次に、この焼結体をスパッタリングターゲットに加工後、実施例1と同様の条件でスパッタリングを実施して、ウエハ上にMgO膜を成膜した。ウエハ上(n=5枚)の粒径0.05μm以上のパーティクル数をカウントしたところ、いずれも平均30個未満とパーティクルを著しく低減することができた。
上記実施例1において、さらにホットプレスの条件(保持温度、昇温速度、降温速度)、HIP処理(保持温度)の条件を変えて、MgO焼結体を作製した。ホットプレスやHIP処理等の条件は表1の通りとした。得られたMgO焼結体は、GOS値(0°〜1°の割合)は、それぞれ78%(実施例11)、92%(実施例12)、93%(実施例13)であり、KAM値(0°〜2°の割合)は、それぞれ87%(実施例11)、99%(実施例12)、99%(実施例13)であり、いずれの場合も実施例1より向上していることを確認した。また、平均結晶粒径はいずれも30μm以上、相対密度はいずれも99.99%であった。
次に、この焼結体をスパッタリングターゲットに加工後、実施例1と同様の条件でスパッタリングを実施して、ウエハ上にMgO膜を成膜した。ウエハ上(n=5枚)の粒径0.05μm以上のパーティクル数をカウントしたところ、いずれも平均30個未満とパーティクルを著しく低減することができた。
MgO原料粉のレーザー回折散乱法で測定した粒子径の粒度分布を調整した以外は、実施例1と同様の方法によって、MgO焼結体スパッタリングターゲットを作製した。なお、粒子径の粒度分布が、D10:0.1μm、D50:0.7μm、D90:2.8μmであるMgO原料粉を用いた。得られたMgO焼結体は、GOS値(0°〜1°の割合)は72%、KAM値(0°〜2°の割合)は85%と所望の結果が得られなかった。
次に、この焼結体をスパッタリングターゲットに加工した後、実施例1と同様の条件でスパッタリングを実施して、ウエハ上にMgO膜を成膜した。ウエハ上(n=5枚)の粒径0.05μm以上のパーティクル数をカウントしたところ、平均100個超となり、実施例を大幅に上回る結果となった。
ホットプレスの焼結条件を調整した以外、実施例1と同様の方法により、MgO焼結体スパッタリングターゲットを作製した。なお、比較例2は、昇温速度を20℃/min、降温速度を−20℃/minとし、実施例3は、焼結温度を1200℃とした。得られたMgO焼結体は、GOS値(0°〜1°の割合)が、それぞれ74%(比較例2)、69%(比較例3)となり、また、KAM値(0°〜2°の割合)が、それぞれ81%(比較例2)、78%(比較例3)となり、所望の結果が得られなかった。また、比較例3では、平均結晶粒径が15μmであり、相対密度が99.7%と低密度であった。
次に、これらのMgO焼結体をスパッタリングターゲットに加工した後、実施例1と同様の条件でスパッタリングを実施して、ウエハ上にMgO膜を成膜した。ウエハ上(n=5枚)の粒径0.05μm以上のパーティクル数をカウントしたところ、平均100個超となり、実施例を大幅に上回る結果となった。
Claims (6)
- GOS(Grain Orientation Spread)が0°〜1°の割合が75%以上であるMgO焼結体スパッタリングターゲット。
- GOS(Grain Orientation Spread)が0°〜1°の割合が90%以上であることを特徴とするMgO焼結体スパッタリングターゲット。
- KAM(Kernel Average Misorientation)が0°〜2°の割合が85%以上であることを特徴とするMgO焼結体スパッタリングターゲット。
- KAM(Kernel Average Misorientation)が0°〜2°の割合が95%以上であることを特徴とするMgO焼結体スパッタリングターゲット。
- 平均結晶粒径が30μm以上である請求項1乃至4のいずれか一項に記載のMgO焼結体スパッタリングターゲット。
- 相対密度が99.9%以上であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のMgO焼結体スパッタリングターゲット。
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