TWI426148B

TWI426148B - Tantalum sputtering target

Info

Publication number: TWI426148B
Application number: TW102110018A
Authority: TW
Inventors: Atsushi Fukushima; Kunihiro Oda; Shinichiro Senda
Original assignee: Jx Nippon Mining & Metals Corp
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2014-02-11
Also published as: JP4920790B2; JP2011137239A; US20120031756A1; SG174153A1; CN102575336B; SG184780A1; TWI426147B; IL214915A; SG184778A1; TW201329268A; WO2011018971A1; TW201329269A; JP4913261B2; US9845528B2; JP4920789B2; EP2465968A4; TW201107514A; JPWO2011018971A1; EP2465968A1; JP2011137240A

Description

鉭濺鍍靶

本發明，係關於一種具備均一微細之組織、電漿穩定、且膜之均勻性(uniformity)優異之高純度鉭濺鍍靶。另，本發明之高純度鉭，含有(添加)鎢與視需要之鉬及/或鈮，但是由於此等之元素的添加量少，因此於本說明書中，統稱為「高純度鉭」。

近年，用以形成金屬、陶瓷材料等被膜之濺鍍，係被使用於電子學領域、耐蝕性材料或裝飾之領域、觸媒領域、切削/研磨材或耐磨耗性材料之製作等眾多領域。

濺鍍法本身雖然於上述領域為眾所皆知之方法，但是最近，特別是於電子學領域，係要求適於形成複雜形狀之被膜、回路或障壁膜等之鉭濺鍍靶。

一般，此鉭靶，係重複進行鑄錠或小胚(對鉭原料進行電子束熔解、鑄造而成)之熱鍛、退火(熱處理)，並且進行壓延及精加工(機械、研磨等)加工而被加工成靶。

此種製造步驟，鑄錠或小胚之熱鍛，會破壞鑄造組織，使氣孔及偏析擴散、消失，並且藉由對其進行退火以再結晶化，提高組織之緻密化與強度，藉此來加以製造。

一般，熔解鑄造而成之鑄錠或小胚，具有50mm以上之結晶粒徑。又，藉由鑄錠或小胚之熱鍛與再結晶退火，來破壞鑄造組織，而得到大致均一且微細(100μm以下)之晶粒。

另一方面，使用以此種方式所製得之靶實施濺鍍時，靶的再結晶組織越微細且均一，而且結晶方位一致於特定方向者，越可進行均勻之成膜，電弧作用、粒子(particle)之發生少，可得到具有穩定特性之膜。

因此，於靶的製造步驟中，係採取使再結晶組織微細化與均一化，並且使其一致於特定結晶方位之方法(例如，參照專利文獻1及專利文獻2)。

又，揭示有使用高純度Ta作為高純度Ta靶(用以形成使用作為對Cu配線膜之障壁層的TaN膜)，其含有0.001~20ppm之選自Ag、Au及Cu之元素(為具有自持放電特性之元素)，且使雜質元素之Fe、Ni、Cr、Si、Al、Na、K之合計量在100ppm以下，減去此等之值為99.99~99.999%之範圍(參照專利文獻3)。

此等之專利文獻，含有特定之元素係用以使組織微細化，而並無藉此使電漿穩定化。

特別是於專利文獻3，係含有0.001~20ppm之選自Ag、Au及Cu之元素，而添加至0.001ppm之極微量的元素，雖然可增加Ta離子的釋放量，但是正因為添加元素為微量，因此會有難以調節含量且難以均一添加(參差不齊)的問題。

而且，如專利文獻3之表1所示，Mo、W、Ge、Co量，分別容許未達10ppm、20ppm、10ppm、10ppm之含量。即使僅有如此，亦具有未達50ppm之雜質。

因此，雖然如上述，稱「使用雜質元素之Fe、Ni、Cr、 Si、Al、Na、K之合計量在100ppm以下且減去此等之值為99.99~99.999%之範圍之高純度Ta」，但是係實際純度之下限值低於99.99%之純度(容許其之純度)。

此係在以往之高純度鉭的水準以下，可強烈預料到並無法活用高純度鉭之特性。

專利文獻1：日本特表2002-518593號公報

專利文獻2：美國專利第6,331,233號

專利文獻3：日本特開2002-60934號公報

本發明之課題在於，提供一種藉由將鉭之純度維持在高純度，且添加特定之元素，以具備均一微細之組織、電漿穩定、膜之均勻性(uniformity)優異之高純度鉭濺鍍靶。

本發明，為了解決上述問題，得到如下之見解：藉由將鉭之純度維持在高純度，且添加特定之元素，可得到具備均一微細之組織、電漿穩定、膜之均勻性(uniformity)優異之高純度鉭濺鍍靶。

本發明，根據此見解，提供：

1)一種鉭濺鍍靶，其特徵在於，含有1massppm以上、100massppm以下之鎢作為必要成分，不計鎢及氣體成分之純度在99.998%以上。

2)一種鉭濺鍍靶，其特徵在於，含有10massppm以上、100massppm以下之鎢作為必要成分，不計鎢及氣體成分之純度在99.998%以上。

3)一種鉭濺鍍靶，其特徵在於，含有10massppm以上、 50massppm以下之鎢作為必要成分，不計鎢及氣體成分之純度在99.998%以上。

4)如上述1)~3)中任一項所記載之鉭濺鍍靶，其鎢含量的變動在±20%以下。

5)如上述1)~4)中任一項所記載之鉭濺鍍靶，其平均結晶粒徑在120μm以下。

6)如上述5)所記載之鉭濺鍍靶，其結晶粒徑的變動在±20%以下。

本發明，更提供：

7)如上述1)所記載之鉭濺鍍靶，其進一步含有0~100massppm(惟，不包括0massppm)之鉬及/或鈮，鎢、鉬、鈮的合計含量在1massppm以上、150massppm以下，不計鎢、鉬、鈮及氣體成分之純度在99.998%以上。

8)如上述7)所記載之鉭濺鍍靶，其進一步含有10massppm以上、100massppm以下之鉬及/或鈮。

9)如上述7)所記載之鉭濺鍍靶，其進一步含有10massppm以上、50massppm以下之鉬及/或鈮。

10)如上述7)~9)中任一項所記載之鉭濺鍍靶，其鎢、鉬、鈮之含量的變動在±20%以下。

11)如上述7)~10)中任一項所記載之鉭濺鍍靶，其平均結晶粒徑在120μm以下。

12)如上述11)所記載之鉭濺鍍靶，其結晶粒徑的變動在±20%以下。

本發明，具有以下之優異效果：藉由將鉭之純度維持在高純度，且添加鎢作為必要成分，並進一步添加鉬及/或鈮，而可提供具備均一微細之組織、電漿穩定、膜之均勻性(uniformity)優異之高純度鉭濺鍍靶。又，濺鍍時之電漿穩定化，由於即使在初期之階段亦穩定化，因此具備有可縮短預燒時間之效果。

本發明所使用之鉭(Ta)靶的原料，係使用高純度鉭。此高純度鉭之例示於表1(參照社團法人發明協會編，公開技報2005-502770，公開技報名稱「高純度鉭及由高純度鉭所構成之濺鍍靶」)。

於此表1中，除了氣體成分，所有的雜質未達1massppm。亦即為99.999~99.9999mass%，可使用此種高純度鉭。

本發明之濺鍍靶，通常係藉由以下之步驟進行製造。

若顯示其一例，則首先使用鉭，例如4N(99.99%以上)之高純度鉭，對其添加適量之鎢(W)，作為靶之原料。又，可進一步添加鉬及/或鈮作為靶之原料。藉由電子束熔解等將此等加以熔解、純化，提高純度，然後對其進行鑄造，製作鑄錠或小胚。當然，亦可使用最初表1所示之99.999 ~99.9999mass%的高純度鉭。

接著，對此鑄錠或小胚進行退火-鍛造、壓延、退火(熱處理)、精加工等一連串之加工。

具體而言，例如係進行鑄錠-粗軋-於1373K~1673K之溫度之退火(第1次)-冷鍛造(第1次)-於再結晶開始溫度~1373K之溫度之再結晶退火(第2次)-冷鍛造(第2次)-於再結晶開始溫度~1373K間之再結晶退火(第3次)-冷(熱)壓延(第1次)-於再結晶開始溫度~1373K間之再結晶退火(第4次)-冷(熱)壓延(視需要，第2次)-於再結晶開始溫度~1373K間之再結晶退火(視需要，第5次)-精加工，製成靶材。

可藉由鍛造或壓延，破壞鑄造組織，使氣孔、偏析擴散或消失，並且藉由對其進行退火，使其再結晶化，然後藉由重複進行該冷鍛造或冷壓延與再結晶退火，可提高組織之緻密化、微細化與強度。於上述之加工製程中，再結晶退火可僅為1次，但藉由重複進行2次，可極力減少組織上之缺陷。又，冷(熱)壓延與再結晶開始溫度~1373K間之再結晶退火，可重複進行，但亦可為1循環。然後，藉由機械加工、研磨加工等之精加工，以精加工成最後之靶形狀。

通常係藉由上述製造步驟來製造鉭靶，但是此製造步驟僅是顯示一例，本發明並非以此製造步驟作為發明。因此當然可以藉由其他的步驟來進行製造，本發明包含其等全部。

為了活用鉭靶之特性，雖然大多使用6N等級純度之材料，但總是會有靶之結晶粒容易粗大化的缺點。

本發明人等，發現於此種6N等級之靶的製造步驟中，若為一般情形，則在0.5massppm左右之含量的鎢偶爾偏析出1massppm左右的部分，結晶粒徑會局部地微細化。因此，得到鎢的添加是否會有助於鉭靶之微細化的啟發，此係成為完成本發明之契機。

又，於此探討中，對於與鎢同質之材料或可與鎢共同添加之材料，經大多數實驗的結果，得到鉬與鈮為有效的見解。

亦即，本發明之鉭濺鍍靶，重點為，於不計鎢及氣體成分之純度在99.998%以上之鉭，含有1massppm以上、100massppm以下之鎢作為必要成分。並視需要，進一步添加0~100massppm(惟，不包括0massppm)之鉬及/或鈮。鎢之下限值1massppm係用以發揮效果之數值，鎢之上限值100massppm，則是用以持續本發明之效果的上限值。當超過此上限值時，會引起鎢的偏析，而發生鎢之一部分未再結晶部，結果，預燒變長，因此以鎢100massppm作為上限值。

從以上之鎢的見解，探討是否無同質的添加材，可知該添加材具有相同的效果。此為鉬與鈮。於本發明中，說明添加鎢或鎢與鉬及/或鈮的情形。

含有此鎢或鎢與鉬及/或鈮，會形成靶之均一微細的組織，藉此可使電漿穩定化，而可藉此提升濺鍍膜之均勻性(uniformity)。又，此濺鍍時之電漿穩定化，由於即使於初期之階段亦穩定化，因此可縮短預燒時間。

此時，鉭的純度，必須為高純度，亦即要在99.998%以上。此情形時，可不計原子半徑小的氧、氫、碳、氮等氣體成分。一般而言，氣體成分若不以特殊方法則會難以去除，難以在通常的生產步驟於純化時加以去除，因此本發明之鉭的純度並不包括氣體成分。

鉬與鈮，由於具有與添加鎢同等的作用(功能)，因此可共添加。添加鉬與鈮的下限值，並無特別限制，但使上限值為100massppm。若超過此上限值，則由於與鎢同樣地容易引起偏析，因此使上限值為100massppm。當共添加鎢與鉬及/或鈮時，要注意鎢與鉬及/或鈮的合計量須在1massppm以上、150massppm以下。

此係由於如後述之比較例般會有下述傾向的緣故：發生未再結晶，結晶粒的參差不齊變大，並且薄片內電阻分布及至初期穩定的電力量亦會變大。此結果，膜之均勻性亦會變差。此傾向，與大量添加鎢(單獨添加)在本發明所規定之量以上時為同樣的結果。

然而，共添加時特徴若為鎢與鉬及/或鈮的合計量在150massppm以下，則不會發生如上述般之問題。

此理由，雖然不一定明確，但認為鎢、鉬、鈮雖然分別亦具有相似點，但分別為不同的物質，偏析之問題或對結晶化之作用，會以各別之問題的形態發生之故。然而，此共添加亦有界限，鎢與鉬及/或鈮的合計量超過 150massppm之添加，會得到不佳的結果。

如上述，鎢或鎢與鉬及/或鈮會使鉭具有均一微細的組織，但其他之金屬成分、金屬性非金屬成分、氧化物、氮化物、碳化物等陶瓷的混入則為有害，故無法容許。

係認為由於此等雜質會產生抑制鎢、鉬、鈮之作用的作用之故。又，此等雜質明顯與鎢、鉬、鈮不同，難以將鉭靶之結晶粒徑精加工成均一，無助於濺鍍特性之穩定化。

本發明之鉭濺鍍靶，更佳之範圍，係含有10massppm以上、100massppm以下之鎢作為必要成分，不計鎢及氣體成分之純度在99.999%以上。

進一步為含有10massppm以上、50massppm以下之鎢作為必要成分，不計鎢及氣體成分之純度超過99.999%之鉭濺鍍靶。

於共添加鎢與鉬及/或鈮的情形，此等之合計量，較佳亦為進行與前述鎢同樣之成分調整來添加。

本發明之鉭濺鍍靶，更佳為使靶中之鎢含量的變動在±20%以下。於共添加鎢與鉬及/或鈮的情形，亦相同。

含有適度的鎢，具有形成鉭濺鍍靶之均一微細組織的功能(性質)，而且鎢更均勻分散，可對靶組織之均一微細組織更有貢獻。此效果，於共添加鎢與鉬及/或鈮的情形，同樣地亦可得到。

當然，於通常之製造步驟，此等可輕易達成，但要注意使靶之鎢含量的變動在±20%以下之點，必須明確地具有其意圖。於共添加鎢與鉬及/或鈮的情形，亦相同。

對於此靶之鎢、鉬及/或鈮之含量的變動，例如於圓盤狀之靶，在通過圓盤中心之等分的8條線上，採樣3點(中心點、半徑之1/2點、外周或其附近點)，對合計17點{16點+中心點(由於中心點共通，故為1點)}之鎢、鉬及/或鈮的含量進行分析。

又，於各點，可根據{(最大值-最小值)/(最大值+最小值)}×100之式，來計算變動。

本發明之鉭濺鍍靶，更佳為平均結晶粒徑在120μm以下。鎢之適度添加與通常之製造步驟，雖可達成結晶粒徑之微細化，但要注意使平均結晶粒徑在120μm以下之點，必須明確地具有其意圖。

又，更佳為使此結晶粒徑之變動在±20%以下。於共添加鎢與鉬及/或鈮的情形，亦相同。

對於此鉭靶之平均結晶粒徑的變動，例如於圓盤狀之靶，在通過圓盤中心之等分的8條線上，採樣3點(中心點、半徑之1/2點、外周或其附近點)，對合計17點{16點+中心點(由於中心點共通，故為1點)}之鉭的結晶粒徑進行測量。

又，於各點，可根據{(最大值-最小值)/(最大值+最小值)}×100之式，來計算結晶粒徑之變動。

此種靶組織，電漿穩定，膜的均勻性(uniformity)優異。又，濺鍍時之電漿穩定化，即使於初期階段亦穩定化，因此具有可縮短預燒時間之效果。

實施例

接著，說明實施例。另，本實施例僅是用以表示發明之一例者，本發明並不受到此等實施例之限制。亦即，包含本發明之技術思想所含之其他態樣及變形。

(實施例1)

對純度99.998%之鉭添加有鎢1massppm相當量之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為55mm。

接著，以室溫對此鑄錠或小胚進行粗軋後，以1500K之溫度進行再結晶退火。藉此得到平均結晶粒徑具有200μm之組織之厚度120mm、直徑130mm ψ的材料。

接著，再次以室溫對其進行粗軋及鍛粗鍛造後，再次以1480K溫度實施再結晶退火。再次重複進行鍛造、熱處理，藉此得到平均結晶粒徑具有150μm之組織之厚度120mm、直徑130mm ψ的材料。

接著，以低溫對其進行壓延及1173K之再結晶退火，然後進行精加工，製成厚度10mm、直徑450mm ψ的靶材。

靶的平均結晶粒徑為120μm，結晶粒徑之變動為±20%。且，鎢含量之變動為±20%。此結果示於表2。

由於薄片電阻(sheet resistance)取決於膜厚，因此對晶圓(12吋)內之薄片電阻之分布進行測量，藉此調查膜厚的分布狀況。具體而言，係對晶圓上之49點的薄片電阻進行測量，算出其標準偏差(σ)。

其結果同樣地示於表2。由表2清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(2.6~3.2 %)，亦即表示膜厚分布之變動小。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為120kWh，已減少。此結果亦示於表2。以此方式可將預燒時間縮短化，且膜之均勻性(uniformity)良好，可提升濺鍍成膜之品質。

(實施例2)

對純度99.999%之鉭添加有鎢5massppm相當量之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為50mm。

接著，再次以室溫對其進行粗軋及鍛粗鍛造後，再次以1400~1500K溫度實施再結晶退火。再次重複進行鍛造、熱處理，藉此得到平均結晶粒徑具有100μm之組織之厚度120mm、直徑130mm ψ的材料。

接著，以低溫對其進行壓延及再結晶退火，然後進行精加工，製成厚度10mm、直徑450mm ψ之靶材。以成為以下之平均結晶粒徑及結晶粒徑之變動的方式，調節中途及最後之冷加工以及再結晶退火。另，此平均結晶粒徑與變動，雖然亦會因鎢的添加量而變化，但於本實施例中，可進行此等之調節。

靶的平均結晶粒徑為110μm，結晶粒徑之變動為±17%。且，鎢含量之變動為±18%。此結果同樣地示於表2。

由於薄片電阻取決於膜厚，因此對晶圓(12吋)內之薄片電阻之分布進行測量，藉此調查膜厚的分布狀況。具體而言，係對晶圓上之49點的薄片電阻進行測量，算出其標準偏差(σ)。

其結果同樣地示於表2。由表2清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(2.5~3.0%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為100kWh，已減少。此結果亦示於表2。以此方式可將預燒時間縮短化，且膜之均勻性(uniformity)良好，可提升濺鍍成膜之品質。

(實施例3)

對純度99.999%之鉭添加有鎢10massppm相當量之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為45mm。

靶的平均結晶粒徑為90μm，結晶粒徑之變動為±15 %。且，鎢含量之變動為±16%。此結果同樣地示於表2。

其結果同樣地示於表2。由表2清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(2.3~2.7%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為90kWh，已減少。此結果亦示於表2。以此方式可將預燒時間縮短化，且膜之均勻性(uniformity)良好，可提升濺鍍成膜之品質。

(實施例4)

對純度99.999%之鉭添加有鎢20massppm相當量之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為40mm。

靶的平均結晶粒徑為85μm，結晶粒徑之變動為±10%。且，鎢含量之變動為±12%。此結果同樣地示於表2。

其結果同樣地示於表2。由表2清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(2.0~2.2%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為87kWh，已減少。此結果亦示於表2。以此方式可將預燒時間縮短化，且膜之均勻性(uniformity)良好，可提升濺鍍成膜之品質。

(實施例5)

對純度99.999%之鉭添加有鎢50massppm相當量之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為35mm。

接著，以室溫對此鑄錠或小胚進行粗軋後，以1500K之溫度進行再結晶退火。藉此得到平均結晶粒徑具有200 μm之組織之厚度120mm、直徑130mm ψ的材料。

接著，對其以低溫進行粗軋與鍛粗鍛造及再結晶退火，然後進行精加工，製成厚度10mm、直徑450mm ψ之靶材。以成為以下之平均結晶粒徑及結晶粒徑之變動的方式，調節中途及最後之冷加工以及再結晶退火。另，此平均結晶粒徑與變動，雖然亦會因鎢的添加量而變化，但於本實施例中，可進行此等之調節。

靶的平均結晶粒徑為80μm，結晶粒徑之變動為±8%。且，鎢含量之變動為±10%。此結果同樣地示於表2。

其結果同樣地示於表2。由表2清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(1.7~1.9%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為85kWh，已減少。此結果亦示於表2。以此方式可將預燒時間縮短化，且膜之均勻性(uniformity)良好，可提升濺鍍成膜之品質。

(實施例6)

對純度99.999%之鉭添加有鎢70massppm相當量之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為30mm。

靶的平均結晶粒徑為75μm，結晶粒徑之變動為±7%。且，鎢含量之變動為±8%。此結果同樣地示於表2。

其結果同樣地示於表2。由表2清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(1.3~1.5%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為82kWh，已減少。此結果亦示於表2。以此方式可將預燒時間縮短化，且膜之均勻性(uniformity)良好，可提升濺鍍成膜之品質。

(實施例7)

對純度99.999%之鉭添加有鎢100massppm相當量之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為25mm。

靶的平均結晶粒徑為70μm，結晶粒徑之變動為±5%。且，鎢含量之變動為±6%。此結果同樣地示於表2。

其結果同樣地示於表2。由表2清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(1.0~1.2%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為80kWh，已減少。此結果亦示於表2。以此方式可將預燒時間縮短化，且膜之均勻性(uniformity)良好，可提升濺鍍成膜之品質。

(比較例1)

對純度99.995%之鉭添加有鎢0.5massppm相當量之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為60mm。

接著，以低溫對其進行壓延及再結晶退火，然後進行精加工，製成厚度10mm、直徑450mm ψ之靶材。以成為適度之平均結晶粒徑及結晶粒徑之變動的方式，調節中途及最後之冷加工以及再結晶退火，但是於本比較例中，無法進行此等之調節。

靶的平均結晶粒徑為130μm，結晶粒徑之變動為±35%。且，鎢含量之變動為±40%。此結果同樣地示於表2。

其結果同樣地示於表2。由表2清楚可知，於本比較例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動大(3.8~6.0%)，亦即表示膜厚分布之變動大。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為200kWh，已增加。此結果亦示於表2。以此方式無法將預燒時間縮短化，膜之均勻性(uniformity)亦不良，無法提升濺鍍成膜之品質。

以上，雖然亦對純度99.999%之鉭添加有鎢0.5massppm之情形進行相同的試驗，但是發現與此比較例1相同的傾向。此清楚可知亦會對鉭的純度造成影響。

(比較例2)

對純度99.999%之鉭添加有鎢150massppm相當量之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為20mm。

接著，以低溫對其進行壓延及再結晶退火，然後進行精加工，製成厚度10mm、直徑450mm ψ之靶材。以成為適度之平均結晶粒徑及結晶粒徑之變動的方式，調節中途及最後之冷加工以及再結晶退火，但是於本比較例中，無法進行此等之調節，靶的平均結晶粒徑大致為80μm，但結晶粒徑之變動為±50%，偏析所引起之變動大。且，鎢含量之變動為±70%。此結果同樣地示於表2。

其結果同樣地示於表2。由表2清楚可知，於本比較例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動大(4.5~7.0%)，亦即表示膜厚分布之變動大。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為130kWh，已增加。此結果亦示於表2。以此方式無法將預燒時間縮短化，膜之均勻性(uniformity)亦不良，無法提升濺鍍成膜之品質。

(實施例8)

對純度99.998%之鉭添加有2.2massppm之鎢、32massppm之鉬、12massppm之鈮(合計添加量為46.2massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為55mm。

接著，再次以室溫對其進行粗軋及鍛粗鍛造後，再次以1400~1500K溫度實施再結晶退火。再次重複進行鍛造、熱處理，藉此得到平均結晶粒徑具有130μm之組織之厚度120mm、直徑130mm ψ的材料。

接著，以低溫對其進行壓延及1173K之再結晶退火，然後進行精加工，製成厚度10mm、直徑450mm ψ之靶材。

靶的平均結晶粒徑為85μm，結晶粒徑之變動為±11%。且，鎢、鉬、鈮含量的變動在±6%以內。以上之結果示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(2.0~2.5%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為55kWh，已減少。此結果亦示於表3。以此方式可將預燒時間縮短化，且膜之均勻性(uniformity)良好，可提升濺鍍成膜之品質。

(實施例9)

對純度99.998%之鉭添加有3.2massppm之鎢、67massppm之鉬、2.4massppm之鈮(合計添加量為72.6massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為55mm。

靶的平均結晶粒徑為50μm，結晶粒徑之變動為±7%。且，鎢、鉬、鈮含量的變動在±8%以內。以上之結果示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(1.5~1.9 %)，亦即表示膜厚分布之變動小。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為40kWh，已減少。此結果亦示於表3。以此方式可將預燒時間縮短化，且膜之均勻性(uniformity)良好，可提升濺鍍成膜之品質。

(實施例10)

對純度99.998%之鉭添加有3.7massppm之鎢、0.9massppm之鉬、5.1massppm之鈮(合計添加量為9.7massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為55mm。

接著，再次以室溫對其進行粗軋及鍛粗鍛造後，再次以1400~1500K溫度實施再結晶退火。再次重複進行鍛造、熱處理，藉此得到平均結晶粒徑具有150μm之組織之厚度120mm、直徑130mm ψ的材料。

靶的平均結晶粒徑為95μm，結晶粒徑之變動為±18%。且，鎢、鉬、鈮含量的變動在±12%以內。此結果示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(2.3~3.2%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為80kWh，已減少。此結果亦示於表3。以此方式可將預燒時間縮短化，且膜之均勻性(uniformity)良好，可提升濺鍍成膜之品質。

(實施例11)

對純度99.998%之鉭添加有11massppm之鎢、16massppm之鈮(此情形，未添加鉬；合計添加量為27massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為55mm。

靶的平均結晶粒徑為92μm，結晶粒徑之變動為±13%。且，鎢、鈮含量的變動在±16%以內。此結果示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(2.2~2.9%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為60kWh，已減少。此結果亦示於表3。以此方式可將預燒時間縮短化，且膜之均勻性(uniformity)良好，可提升濺鍍成膜之品質。

(實施例12)

對純度99.998%之鉭添加有12massppm之鎢、1.5massppm之鉬、18massppm之鈮(合計添加量為31.5massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為55mm。

靶的平均結晶粒徑為90μm，結晶粒徑之變動為±14%。且，鎢、鉬、鈮含量的變動在±10%以內。以上之結果示於表3。

(實施例13)

對純度99.998%之鉭添加有17massppm之鎢、42massppm之鈮(此情形，未添加鉬；合計量為59massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為55mm。

靶的平均結晶粒徑為55μm，結晶粒徑之變動為±7%。且，鎢、鈮含量的變動在±11%以內。以上之結果示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(1.4~1.7%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為45kWh，已減少。此結果亦示於表3。以此方式可將預燒時間縮短化，且膜之均勻性(uniformity)良好，可提升濺鍍成膜之品質。

(實施例14)

對純度99.998%之鉭添加有18massppm之鎢、 2.1massppm之鉬、22massppm之鈮(合計添加量為42.1massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為55mm。

靶的平均結晶粒徑為87μm，結晶粒徑之變動為±12%。且，鎢、鉬、鈮含量的變動在±11%以內。以上之結果示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(1.9~2.3%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為50kWh，已減少。此結果亦示於表3。以此方式可將預燒時間縮短化，且膜之均勻性(uniformity)良好，可提升濺鍍成膜之品質。

(實施例15)

對純度99.998%之鉭添加有23massppm之鎢、0.69massppm之鉬、25massppm之鈮(合計添加量為48.69massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為55mm。

靶的平均結晶粒徑為73μm，結晶粒徑之變動為±8%。且，鎢、鉬、鈮含量的變動在±15%以內。以上之結果示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(1.7~2.3%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

(實施例16)

對純度99.998%之鉭添加有24massppm之鎢、0.97massppm之鉬、75massppm之鈮(合計添加量為99.97massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為55mm。

接著，再次以室溫對其進行粗軋及鍛粗鍛造後，再次以1400~1500K溫度實施再結晶退火。再次重複進行鍛造、熱處理，藉此得到平均結晶粒徑具有120μm之組織之厚度120mm、直徑130mm ψ的材料。

靶的平均結晶粒徑為47μm，結晶粒徑之變動為±5%。且，鎢、鉬、鈮含量的變動在±8%以內。以上之結果示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(1.3~1.6%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為35kWh，已減少。此結果亦示於表3。以此方式可將預燒時間縮短化，且膜之均勻性(uniformity)良好，可提升濺鍍成膜之品質。

(實施例17)

對純度99.998%之鉭添加有53massppm之鎢、1.4massppm之鉬(此情形，未添加鈮；合計添加量為54.4massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為55mm。

靶的平均結晶粒徑為60μm，結晶粒徑之變動為±10%。且，鎢、鉬含量的變動在±9%以內。以上之結果示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(1.6~2.6%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

(實施例18)

對純度99.998%之鉭添加有57massppm之鎢、48massppm之鉬、45massppm之鈮(合計添加量為150massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為55mm。

靶的平均結晶粒徑為40μm，結晶粒徑之變動為±7%。且，鎢、鉬、鈮含量的變動在±15%以內。以上之結果示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(1.5~2.3%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

(實施例19)

對純度99.998%之鉭添加有70massppm之鎢、31.5massppm之鉬、44.7massppm之鈮(合計添加量為146.2massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為55mm。

靶的平均結晶粒徑為41μm，結晶粒徑之變動為±8%。且，鎢、鉬、鈮含量的變動在±17%以內。以上之結果示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(1.6~2.1%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

(實施例20)

對純度99.998%之鉭添加有69.8massppm之鎢、50massppm之鉬、30massppm之鈮(合計添加量為149.8massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為55mm。

靶的平均結晶粒徑為45μm，結晶粒徑之變動為±6%。且，鎢、鉬、鈮含量的變動在±15%以內。以上之結果示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本實施例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動小(1.5~2.4%)，亦即表示膜厚分布之變動小。

(比較例3)

對純度99.995%之鉭添加有1.5massppm之鎢、120massppm之鉬、40massppm之鈮(合計添加量為161.5massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為60mm。

接著，再次以室溫對其進行粗軋及鍛粗鍛造後，再次以1400~1500K溫度實施再結晶退火。再次重複進行鍛造、熱處理，藉此得到平均結晶粒徑具有100μm之組織之厚度120mm、直徑20mm ψ的材料。

靶的平均結晶粒徑為34μm(存在未再結晶)，結晶粒徑之變動為±60%。且，鎢、鉬、鈮含量的變動為±25%。此結果同樣地示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本比較例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動大(4.0~6.5%)，亦即表示膜厚分布之變動大。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為150kWh，已增加。此結果亦示於表3。以此方式無法將預燒時間縮短化，膜之均勻性(uniformity)亦不良，無法提升濺鍍成膜之品質。

(比較例4)

對純度99.998%之鉭添加有5.5massppm之鎢、1.5massppm之鉬、150massppm之鈮(合計添加量為157massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為20mm。

接著，以室溫對此鑄錠或小胚進行粗軋後，以1500K 之溫度進行再結晶退火。藉此得到平均結晶粒徑具有200μm之組織之厚度120mm、直徑130mm ψ的材料。

接著，以低溫對其進行壓延及再結晶退火，然後進行精加工，製成厚度10mm、直徑450mm ψ之靶材。以成為適度之平均結晶粒徑及結晶粒徑之變動的方式，調節中途及最後之冷加工以及再結晶退火，但是於本比較例中，無法進行此等之調節，靶的平均結晶粒徑為15μm，含有未再結晶，結晶粒徑之變動為±50%，偏析所引起之變動大。且，鎢、鉬、鈮含量的變動為±30%。此結果同樣地示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本比較例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動大(5.2~7.5%)，亦即表示膜厚分布之變動大。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為300kWh，已增加。此結果亦示於表3。以此方式無法將預燒時間縮短化，膜之均勻性(uniformity)亦不良，無法提升濺鍍成膜之品質。

(比較例5)

對純度99.998%之鉭添加有62.7massppm之鎢、53.4massppm之鉬、48.7massppm之鈮(合計添加量為164.8massppm)之原料進行電子束熔解，對其進行鑄造製成厚度200mm、直徑200mm ψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為20mm。

接著，以低溫對其進行壓延及再結晶退火，然後進行精加工，製成厚度10mm、直徑450mm ψ之靶材。以成為適度之平均結晶粒徑及結晶粒徑之變動的方式，調節中途及最後之冷加工以及再結晶退火，但是於本比較例中，無法進行此等之調節，靶的平均結晶粒徑為20μm，含有未再結晶，結晶粒徑之變動為±50%，偏析所引起之變動大。

且，鎢、鉬、鈮含量的變動為±25%。此結果同樣地示於表3。

其結果同樣地示於表3。由表3清楚可知，於本比較例，從濺鍍初期至後期，薄片內電阻分布之變動大(4.1~6.7%)，亦即表示膜厚分布之變動大。

又，對濺鍍之至初期穩定化為止的電力量進行測量，為170kWh，已增加。此結果亦示於表3。以此方式無法將預燒時間縮短化，膜之均勻性(uniformity)亦不良，無法提升濺鍍成膜之品質。

以上，當在純度99.998%之鉭添加鎢、鉬、鈮時，總添加量超過150massppm，結晶粒徑之粗大化與變動會快速變大，並且鎢、鈮、鉬含量之變動亦會變得顯著。此被認為是鎢、鉬、鈮產生偏析的結果，可知添加過量的鎢、鉬、鈮並不佳。

產業上之可利用性

本發明具有以下之優異效果，藉由使鉭濺鍍靶中含有1massppm以上、100massppm以下之鎢作為必要成分，並使不計鎢及氣體成分之純度在99.998%以上，而可提供具備均一微細之組織、電漿穩定、膜之均勻性(uniformity)優異之高純度鉭濺鍍靶。又，濺鍍時之電漿穩定化，由於即使在初期之階段亦穩定化，因此具有可縮短預燒時間之效果，故適用作為適於電子學領域，特別是形成複雜形狀之被膜、回路或障壁膜等之靶。

Claims

一種鉭濺鍍靶，含有1massppm以上、100massppm以下之鎢作為必要成分，惟，不包括10massppm以上、100massppm以下，另，不計鎢及氣體成分之純度在99.998%以上，平均結晶粒徑在120μm以下。
如申請專利範圍第1項之鉭濺鍍靶，其結晶粒徑的變動在±20%以內。