TWI721138B - Ｔｉ－Ｔａ合金濺鍍靶及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種Ti-Ta合金濺鍍靶，含有0.1~30at%之Ta，剩餘部分由Ti及不可避免之雜質構成，其特徵在於氧含量為400wtppm以下。本發明由於氧含量低，且低硬度，故而加工容易且具有良好之表面性狀，因此具有於濺鍍時能夠抑制微粒(particle)之產生之優異的效果。

Description

Ti-Ta合金濺鍍靶及其製造方法
本發明係關於一種適合於半導體積體電路之配線中之障壁層之形成的Ti-Ta合金濺鍍靶及其製造方法，尤其是關於一種利用熔解法製作之Ti-Ta合金濺鍍靶及其製造方法。
雖然大型積體電路(LSI)中之配線寬度之微細化具有鈍化傾向，但依然要求由微細化帶來之高積體化、低消耗電力化，亦與物理氣相沈積法等蒸鍍技術之進步互相結合，該趨向目前亦正在持續。另一方面，關於構成元件之材料並無大的技術革新，仍停留在以反覆改良之形式於主要材料中添加合金元素等，2000年左右導入之Cu配線及擴散障壁材之Ta現在仍成為主流。又，於閘極電極之周邊，Ti、Ni合金、W等作為主要材料亦得以沿襲。其中，Ti作為構成LSI之材料歷史已久，用作Al配線之擴散障壁材，又，用於閘極電極之自對準矽化物(SALICIDE)，或者作為金屬閘極材使用於各處。
作為Cu配線用障壁材，Ta由於其原料之價格高，故而導致製造之成本高，而經常研究相對廉價之Nb或作為Al配線用障壁材具有實際成效之Ti等代替材料。然而，隨著配線微細化發展，正處於其要求特性 變得嚴格時，而現狀為無法獲得超過Ta之特性。
且說，近年來，將Co材料用作Cu配線襯墊(liner)材之動向加速，成對之Ta亦出現材料變更之可能性。進一步，金屬閘極用之純Ti材料亦要求藉由細線化所帶來之耐熱性，以與自Ni向NiPt之過渡相同之方式合金添加之時機高漲。Ti中之合金添加元素係以實用化、或試驗水準評估Al或Nb等，但關於自相對較早之時期已研究之Ta，亦再次進行研究。
迄今為止，Ti-Ta合金由於Ta之熔點高，故而難以利用熔解法進行合金化，又，由於所獲得之合金鑄錠之硬度高，故而塑性加工困難，一般而言利用粉末冶金法進行製作。然而，粉末冶金法係成形容易，另一方面，就原料表面積之大小而言氧含量高，藉由濺鍍法而成膜之膜質存在問題之情形多，故而未達到量產化。
以下，提出與作為LSI用擴散障壁層之Ti合金相關之先前技術。於專利文獻1~3中，揭示有在絕緣膜與導電層(配線)之間形成由鈦合金所構成之障壁膜。又，於專利文獻4~6中，揭示有Ti合金濺鍍靶。
然而，專利文獻4、6係藉由粉末冶金法而形成之靶，存在由上述氧含量引起之特性劣化之問題。專利文獻5係揭示利用熔解鑄造法製作之Ti-Ta合金濺鍍靶，但該技術僅提示將超高熔點Ta與具有接近於1500℃之熔點差之Ti材料利用真空凝殼熔解進行熔解，關於與其熔解之均勻性相關之問題點或與原料選定所造成之氧含量相關之問題點等並未瞭解，關於靶之特性改善完全未提及。
專利文獻1：日本特開2001-110751號公報
專利文獻2：日本特開2008-98284號公報
專利文獻3：日本特開2010-123586號公報
專利文獻4：日本特開平1-290766號公報
專利文獻5：日本特表2004-506814號公報
專利文獻6：日本專利第5701879號
本發明之課題在於提供一種能夠抑制於濺鍍時產生之微粒(particle)之Ti-Ta合金濺鍍靶。尤其，本發明之課題在於提供一種藉由降低靶之氧濃度，而使維氏硬度下降，並且能夠減少於濺鍍時由氧引起之微粒之產生量的Ti-Ta合金濺鍍靶及其製造方法。
已獲得如下見解：藉由適當地調整原料形狀或熔解條件，能夠降低氧濃度，從而能夠製作低硬度之Ti-Ta合金。基於該見解，本案提供以下之發明。
1)一種Ti-Ta合金濺鍍靶，含有0.1~30at%之Ta，剩餘部分由Ti及不可避免之雜質構成，其特徵在於氧含量為400wtppm以下。
2)如上述1)之Ti-Ta合金濺鍍靶，其特徵在於：氧含量之不均為20%以內。
3)如上述1)或2)之Ti-Ta合金濺鍍靶，其特徵在於：維氏硬度為400Hv以下。
4)如上述3)之Ti-Ta合金濺鍍靶，其特徵在於：維氏硬度之不均為10%以內。
5)如上述1)至4)中任一項之Ti-Ta合金濺鍍靶，其特徵在於：表面粗糙度Ra為1.0μm以下。
6)如上述1)至5)中任一項之Ti-Ta合金濺鍍靶，其特徵在於：純度為4N以上。
7)如上述1)至6)中任一項之Ti-Ta合金濺鍍靶，其特徵在於：相對密度為99.9%以上。
8)一種Ti-Ta合金濺鍍靶之製造方法，其特徵在於：準備厚度1mm以上且5mm以下、10mm見方以上且50mm見方以下之Ti材與厚度0.5mm以上且2mm以下、寬度2mm以上且50mm以下之Ta材，其次，將上述Ti材投入至真空熔解爐中熔解之後，添加Ta材而使Ti-Ta合金化，其次，將該合金熔液於坩堝中進行鑄造而製作鑄錠，將所獲得之Ti-Ta合金鑄錠塑性加工為靶形狀。
9)如上述8)之Ti-Ta合金濺鍍靶之製造方法，其特徵在於：於將Ti材投入至真空熔解爐中熔解之後，分複數次添加Ta材。
本發明係於利用熔解鑄造而製作之Ti-Ta濺鍍靶中，藉由降低其氧濃度，而能夠使靶之硬度下降，並且能夠減少濺鍍時由氧引起之微粒之產生量。又，硬度之下降能夠使靶之加工性或切削性提高，從而獲得良好之表面性狀，故而具有能夠抑制由靶表面之加工痕跡等所引起之異常放電的優異效果。
圖1係表示濺鍍靶之各種測量部位之圖。
圖2係表示濺鍍靶之純度測量部位之圖。
本發明係利用熔解鑄造法製作之Ti-Ta合金濺鍍靶，其構成成分為Ta：0.1~30at%，剩餘部分：由Ti及不可避免之雜質構成者。於本發明之濺鍍靶中，若Ta含量未達0.1at%，則無法獲得Ti膜之膜質(密接性、耐熱性)之改善效果，另一方面，若Ta含量超過30at%，則會於熔解中之Ta產生熔解殘留而使材料之均質化變得困難。因此，將Ta含量設為該範圍。
本發明之濺鍍靶由於藉由熔解鑄造法而製作，故而與粉末燒結法相比，能夠降低氧含量，於本發明中，藉由進一步調整原料形狀，而使進一步之氧降低成為可能，具體而言，能夠使氧含量達到400wtppm以下。藉此，能夠實現靶之低硬度化，以及有效地抑制由氧引起之濺鍍時之微粒產生。
又，本發明能夠將上述氧含量之不均設為20%以內。若氧濃度之不均超過20%，則靶面內之硬度亦不均，而無法獲得均勻之表面性狀，故而不佳。為了抑制氧含量之不均，必須使作為高熔點金屬材料之Ta(熔點：3020℃)之投入原料儘可能細，但若使原料過細則吸附於表面之氧會增 加，故而投入原料之尺寸之調整非常重要。於本發明中，如下所述般藉由嚴格地控制尺寸，而解決氧含量與其不均之相反之問題。
於本發明中，關於氧含量，如圖1所示，對自靶之面內9處(中心1處、正交之2條直徑上之半徑之1/2之位置4處及距外周為10mm內側之位置4處)採取之小片(0.5~1g)，使用LECO法測量各自之氧含量。而且，根據以下之式，算出氧含量之不均。
式：氧含量之不均(%)=(最大值-最小值)/平均值×100
本發明之Ti-Ta合金濺鍍靶之維氏硬度較佳為400Hv以下。更佳為300Hv以下，進一步較佳為200Hv以下。維氏硬度越低，則塑性加工或切削加工等變得越容易，能夠使靶之完工形狀良好。而且，良好之表面性狀具有能夠抑制濺鍍時之發弧(arcing)之產生的優異效果。
金屬或合金通常係純度越高則硬度越下降，故而為了獲得低硬度之材料，考慮提高精製能力而減少雜質。然而，於此種情形時，存在精製製程增加從而生產成本增加之問題。又，氧係氣體成分，且與其他金屬雜質不同，於通常之精製製程中，其減少存在極限。本發明係著眼於靶(原料)中之氧，即便純度為4N~5N，亦藉由極力降低氧濃度，而實現高硬度靶者。
上述Ti-Ta合金濺鍍靶之維氏硬度較佳為於靶面內，其不均為10%以內。若維氏硬度之面內之不均超過10%，則表面性狀會根據場所變化，而有均勻之成膜變得困難之虞。維氏硬度之不均係如圖1所示般，對自靶之面內9處(中心1處、正交之2條直徑上之半徑之1/2之位置4處及距外周為10mm內側之位置4處)採取之小片(5~10g)，使用JIS Z 2244 之維氏硬度試驗方法測量各自之硬度。而且，根據以下之式，算出硬度之不均。
式：維氏硬度之不均(%)=(最大值-最小值)/平均值×100
又，本發明較佳為濺鍍靶之表面粗糙度Ra為1.0μm以下。如上所述，本發明由於能夠使該Ti-Ta合金靶之硬度降低，故而能夠容易地進行切削加工，從而能夠製作具有表面粗糙度Ra為1.0μm以下之優異之表面性狀的靶。而且，藉此能夠提高成膜特性。
再者，本發明之表面粗糙度係如圖1所示般，對靶之面內9處(中心1處、正交之2條直徑上之半徑之1/2之位置4處及距外周為10mm內側之位置4處)，使用JIS B 0601之表面性狀之測量方法測量各自之表面粗糙度，並進行平均。
本發明較佳為純度為4N(99.99%)以上且5N(99.999%)以下。此處，所謂純度4N係指利用輝光放電質譜分析法(GDMS)進行分析，Na、Al、Si、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr之合計值未達100ppm。Ti-Ta合金係純度與硬度處於成比例之關係，藉由提高純度，能夠使硬度下降，又，若含有較多雜質則會使膜質下降，而存在無法獲得所期望之膜特性之情況。純度係如圖2所示般，將自鑄錠(靶材)之頂面或底面起向內側10mm之部位以2mm厚切片而製作圓盤狀樣品，自該樣品之中心採取小片(2mm×2mm×15mm)，並進行GDMS分析，測量上述雜質含量。
本發明之Ti-Ta合金濺鍍靶係藉由鑄造而製作，故而與將粉末燒結而製作之情形相比，密度變高。於將粉末燒結而製作之情形時，該燒結體(靶材)之相對密度為97%左右，但於本發明之情形時，相對密 度可達成99.9%以上。此種高密度靶可有助於抑制微粒。本發明中之相對密度係如以下之式所示般，以藉由阿基米德法而評估之Ti-Ta之測量評估密度之相對於Ti-Ta之理論密度之比例表示者。
式：相對密度(%)=(阿基米德密度/理論密度)×100
此處，Ti-Ta之理論密度係於將靶中之Ta原子之比例設為N(%)之情形時，藉由以下之式表示。
式：理論密度(g/cm3)=(4787-133.1×N)/(1061-0.254×N)
本發明之Ti-Ta合金濺鍍靶可利用以下之方法製作。首先，準備如成為所期望之原子比率之量之純度4N以上之Ti原料與純度4N以上之Ta原料。此時，若原料之表面積大則氧濃度會變高，故而較佳為使用表面積小之原料。尤其，Ti材較佳為設為厚度1mm以上且5mm以下、10mm見方以上且50mm見方以下之瓷磚狀，Ta材較佳為設為厚度0.5mm以上且2mm以下、寬度2mm以上且50mm以下、長度適當選擇之板狀或者帶狀之形狀。此種形狀之原料可藉由將對各自之金屬材料之鑄錠進行切削、研削所製作之邊角材料調整為固定之尺寸而製作。再者，其後為了將附著之污垢去除，而進行洗淨，脫脂，並視需要進行酸洗。
其次，將原料投入至具備
Figure 106109927-A0202-12-0008-4
150mm×200mmL之水冷銅坩堝之真空凝殼熔解爐中進行熔解。此時，關於Ta原料，於確認僅Ti原料熔解之後，分複數次追加添加。其原因在於，若Ta之含量至多為0.1~3at%，則即便與Ti材料同時投入亦能夠熔解，但於Ta之含量為3~30at%之範圍中，藉由上述之複數次追加添加而進行Ta材料投入，藉此能夠良好地保持熔解材料(亦包含材料中之氧)之均勻性。
如此，能夠促進低Ta組成之熔解合成，以遠低於Ta之熔點3020℃之熔解溫度維持熔液之流動性，且曝露於Ta之熔點附近之高溫之Ti(熔點：1668℃)不會飛濺、揮發，而能夠精密地控制組成。
其次，將使針對目標組成準備之原料全部熔解而合成之Ti-Ta合金之熔液於水冷銅鉗堝中冷卻，而製作Ti-Ta合金鑄錠。其後，將該鑄錠以700~1200℃進行熱鍛造之後，以700~1000℃進行熱軋。再者，其後，亦可視需要進行二次鍛造、二次輥軋。藉由上述步驟，本發明並無特別限制，為了形狀或組織調整，鍛造或輥軋之次數或溫度能夠適當選擇。
其次，對該塑性加工後之Ti-Ta合金之表面進行切削、研磨等機械加工，而完工為所期望之表面性狀。經過以上之步驟，能夠製造具備本發明之特徵之Ti-Ta合金濺鍍靶。而且，此種靶能夠抑制濺鍍時之微粒之產生，並且能夠提高所形成之膜之密接性及耐熱性。
實施例
以下，基於實施例進行說明。再者，本實施例只不過是用以使理解容易之一例，並不受該例任何限制。即，本發明係僅由申請專利範圍限制者，且係包含本發明中所說明之實施例以外之各種變形者。
(實施例1)
準備30mm見方、2mm厚度之Ti原料(純度為4N以上)與10mm寬度、50mm長度、厚度1mm之帶狀Ta原料(純度為4N以上)，以Ti成為99.9at%、Ta成為0.1at%之方式對其等進行稱量，並投入至熔解爐。其次，將其以Ti材會熔解之輸出進行真空凝殼熔解，而形成Ti-Ta合金，其後將該合金熔液於水冷銅坩堝中冷卻。其次，將該Ti-Ta合金鑄錠以700 ℃進行熱鍛造之後，以700℃實施熱軋。其後，對該塑性加工後之Ti-Ta合金進行切削、研磨等機械加工，而完工為所期望之表面性狀。
關於藉由以上之步驟而獲得之濺鍍靶，對氧含量、相對密度、維氏硬度、表面粗糙度進行調查。其結果，氧含量為350wtppm(不均：18%)，相對密度為100%，維氏硬度為150Hv(不均：10%)，表面粗糙度Ra為0.4μm。將以此方式獲得之靶安裝於濺鍍裝置，進行濺鍍。濺鍍之條件係投入電力為15kw，將Ar氣體流量設為8sccm，實施75kWhr之預濺鍍之後，於12英吋直徑之矽基板上成膜15秒鐘。附著於基板上之0.1μm以上之大小之微粒數為3個。又，對所形成之膜進行耐熱試驗(以700℃進行加熱)，結果未發現剝離等，顯示良好之密接性、耐熱性。
(實施例2)
準備30mm見方、2mm厚度之Ti原料(純度為4N以上)與10mm寬度、50mm長度、厚度1mm之帶狀Ta原料(純度為4N以上)，以Ti成為98at%、Ta成為2at%之方式對其等進行稱量，並投入至熔解爐。其次，將其以Ti材會熔解之輸出進行真空凝殼熔解，而形成Ti-Ta合金，其後將該合金熔液於水冷銅坩堝中冷卻。其次，將該Ti-Ta合金鑄錠以700℃進行熱鍛造之後，以700℃實施熱軋。其後，對該塑性加工後之Ti-Ta合金進行切削、研磨等機械加工，而完工為所期望之表面性狀。
關於藉由以上之步驟而獲得之濺鍍靶，對氧含量、相對密度、維氏硬度、表面粗糙度進行調查。其結果，氧含量為320wtppm(不均：19%)，相對密度為100%，維氏硬度為170Hv(不均：12%)，表面粗糙度Ra為0.5μm。將以此方式獲得之靶安裝於濺鍍裝置，進行濺鍍。濺鍍之條 件係投入電力為15kw，將Ar氣體流量設為8sccm，實施75kWhr之預濺鍍之後，於12英吋直徑之矽基板上成膜15秒鐘。附著於基板上之0.1μm以上之大小之微粒數為3個。又，對所形成之膜進行耐熱試驗(以700℃進行加熱)，結果未發現剝離等，顯示良好之密接性、耐熱性。
(實施例3)
準備50mm見方、5mm厚度之Ti原料(純度為4N以上)與10mm寬度、50mm長度、1mm厚度之帶狀Ta原料(純度為4N以上)，以Ti成為97at%、Ta成為3at%之方式對其等進行稱量而準備。於熔解爐中，首先投入Ti材，Ta材係設置於追加添加用之原料投入機構。其次，以Ti材會熔解之輸出進行真空凝殼熔解，確認Ti原料熔解之後，分10次添加Ta材。其後，將該合金熔液於水冷銅坩堝中冷卻。其次，將該Ti-Ta合金鑄錠以1200℃進行熱鍛造之後，以1000℃實施熱軋。其後，對該塑性加工後之Ti-Ta合金進行切削、研磨等機械加工，而完工為所期望之表面性狀。
關於藉由以上之步驟而獲得之濺鍍靶，對氧含量、相對密度、維氏硬度、表面粗糙度進行調查。其結果，氧含量為310wtppm(不均：15%)，相對密度為100%，維氏硬度為180Hv(不均：10%)，表面粗糙度Ra為0.5μm。將以此方式獲得之靶安裝於濺鍍裝置，進行濺鍍。再者，濺鍍之條件係設為與實施例1相同。附著於基板上之0.1μm以上之大小之微粒數為3個。又，對所形成之膜進行耐熱試驗(以700℃進行加熱)，結果未發現剝離等，顯示良好之密接性、耐熱性。
(實施例4)
準備50mm見方、5mm厚度之Ti原料(純度為4N以上)與10mm 寬度、50mm長度、1mm厚度之帶狀Ta原料(純度為4N以上)，以Ti成為90at%、Ta成為10at%之方式對其等進行稱量而準備。於熔解爐中，首先投入Ti材，Ta材係設置於追加添加用之原料投入機構。其次，以Ti材會熔解之輸出進行真空凝殼熔解，確認Ti原料熔解之後，分10次添加Ta材。其後，將該合金熔液於水冷銅坩堝中冷卻。其次，將該Ti-Ta合金鑄錠以1200℃進行熱鍛造之後，以1000℃實施熱軋。其後，對該塑性加工後之Ti-Ta合金進行切削、研磨等機械加工，而完工為所期望之表面性狀。
關於藉由以上之步驟而獲得之濺鍍靶，對氧含量、相對密度、維氏硬度、表面粗糙度進行調查。其結果，氧含量為250wtppm(不均：13%)，相對密度為100%，維氏硬度為230Hv(不均：8%)，表面粗糙度Ra為0.6μm。將以此方式獲得之靶安裝於濺鍍裝置，進行濺鍍。再者，濺鍍之條件係設為與實施例1相同。附著於基板上之0.1μm以上之大小之微粒數為8個。又，對所形成之膜進行耐熱試驗(以700℃進行加熱)，結果未發現剝離等，顯示良好之密接性、耐熱性。
(實施例5)
準備50mm見方、5mm厚度之Ti原料(純度為4N以上)與10mm寬度、50mm長度、1mm厚度之帶狀Ta原料(純度為4N以上)，以Ti成為80at%、Ta成為20at%之方式對其等進行稱量而準備。於熔解爐中，首先投入Ti材，Ta材係設置於追加添加用之原料投入機構。其次，以Ti材會熔解之輸出進行真空凝殼熔解，確認Ti原料熔解之後，分10次添加Ta材。其後，將該合金熔液於水冷銅坩堝中冷卻。其次，將該Ti-Ta合金鑄錠以1200℃進行熱鍛造之後，以1000℃實施熱軋。其後，對該塑性加工後 之Ti-Ta合金進行切削、研磨等機械加工，而完工為所期望之表面性狀。
關於藉由以上之步驟而獲得之濺鍍靶，對氧含量、相對密度、維氏硬度、表面粗糙度進行調查。其結果，氧含量為190wtppm(不均：8%)，相對密度為100%，維氏硬度為280Hv(不均：9%)，表面粗糙度Ra為0.6μm。將以此方式獲得之靶安裝於濺鍍裝置，進行濺鍍。再者，濺鍍之條件係設為與實施例1相同。附著於基板上之0.1μm以上之大小之微粒數為5個。又，對所形成之膜進行耐熱試驗(以700℃進行加熱)，結果未發現剝離等，顯示良好之密接性、耐熱性。
(實施例6)
準備50mm見方、5mm厚度之Ti原料(純度為4N以上)與10mm寬度、50mm長度、1mm厚度之帶狀Ta原料(純度為4N以上)，以Ti成為70at%、Ta成為30at%之方式對其等進行稱量而準備。於熔解爐中，首先投入Ti材，Ta材係設置於追加添加用之原料投入機構。其次，以Ti材會熔解之輸出進行真空凝殼熔解，確認Ti原料熔解之後，分10次添加Ta材。其後，將該合金熔液於水冷銅坩堝中冷卻。其次，將該Ti-Ta合金鑄錠以1200℃進行熱鍛造之後，以1000℃實施熱軋。其後，對該塑性加工後之Ti-Ta合金進行切削、研磨等機械加工，而完工為所期望之表面性狀。
關於藉由以上之步驟而獲得之濺鍍靶，對氧含量、相對密度、維氏硬度、表面粗糙度進行調查。其結果，氧含量為150wtppm(不均：5%)，相對密度為100%，維氏硬度為380Hv(不均：6%)，表面粗糙度Ra為0.8μm。將以此方式獲得之靶安裝於濺鍍裝置，進行濺鍍。再者，濺鍍之條件係設為與實施例1相同。附著於基板上之0.1μm以上之大小之微粒 數為8個。又，對所形成之膜進行耐熱試驗(以700℃進行加熱)，結果未發現剝離等，顯示良好之密接性、耐熱性。
(比較例1)
準備60mm見方、10mm厚度之Ti原料(純度為4N以上)與Ta原料(純度為4N以上)，以Ti成為99.9at%、Ta成為0.1at%之方式對其等進行稱量，並投入至熔解爐。於熔解爐中首先投入Ti材，Ta材係設置於追加添加用之原料投入機構。其次，將其以Ti材會熔解之輸出進行真空凝殼熔解，確認Ti原料熔解之後，將方型之Ta材一次性添加。其後，將該合金熔液於水冷銅坩堝中冷卻。其次，將該Ti-Ta合金鑄錠以700℃進行熱鍛造之後，以700℃實施熱軋。然而，因Ta材之熔解殘留而導致於鍛造中、輥軋中產生斷裂，從而無法加工成靶材。
再者，對該材料進行分析後，結果組成於0.1~0.5at%之範圍內不均，又，無法進行相對密度之測量，除此以外，氧含量為350wtppm(不均：20%)，維氏硬度為230Hv(不均：25%)。
(比較例2)
準備60mm見方、10mm厚度之Ti原料(純度為4N以上)與Ta原料(純度為4N以上)，以Ti成為90at%、Ta成為10at%之方式對其等進行稱量而準備。於熔解爐中首先投入Ti材，Ta材係設置於追加添加用之原料投入機構。其次，將其以Ti材會熔解之輸出進行真空凝殼熔解，確認Ti原料熔解之後，將方型之Ta材一次性添加。其次，將該Ti-Ta合金鑄錠以1000℃進行熱鍛造之後，以1000℃實施熱軋。然而，發現Ta材之熔解殘留，且於鍛造中或者輥軋中產生了輕度之斷裂。
再者，對該材料進行分析後，結果組成於5~60at%之範圍內不均，無法進行相對密度之測量，除此以外，氧含量為250wtppm(不均：28%)，維氏硬度為230Hv(不均：35%)。
(比較例3)
準備30mm見方、2mm厚度之Ti原料(純度為4N以上)與Ta原料(純度為4N以上)，以Ti成為70at%、Ta成為30at%之方式對其等進行稱量，並投入至熔解爐。於熔解爐中首先投入Ti材，Ta材係設置於追加添加用之原料投入機構。其次，將其以Ti材會熔解之輸出進行真空凝殼熔解，確認Ti原料熔解之後，將方型之Ta材一次性添加。其次，以Ta材會熔解之輸出進行真空凝殼熔解，但Ti材之飛濺激烈，Ti減量，脫離特定之組成。
再者，對該材料進行分析後，結果組成於10~85at%之範圍內不均，又，無法進行相對密度之測量，除此以外，氧含量為200wtppm(不均：35%)，維氏硬度為350Hv(不均：35%)。
(比較例4)
將Ti粉末與Ta粉末以成為70：30之原子組成比之方式準備，將其等混合之後，藉由真空熱壓機以1300℃之溫度保持2小時而燒結。其後，對該Ti-Ta合金燒結體進行研削、研磨等機械加工，而完工為所期望之表面性狀。
關於藉由以上之步驟而獲得之濺鍍靶，對氧含量、相對密度、維氏硬度、表面粗糙度進行調查。其結果，氧含量為1300wtppm(不均：25%)，相對密度為95%，維氏硬度為480Hv(不均：26%)，又，表面粗糙度Ra為1.5μm。
將以此方式獲得之靶安裝於濺鍍裝置，進行濺鍍。再者，濺鍍之條件係設為與實施例1相同。附著於基板上之0.1μm以上之大小之微粒數為2500個。又，對所形成之膜進行耐熱試驗(以700℃進行加熱)，結果觀察到剝離。
(比較例5)
將Ti原料與Ta原料以成為90：10之原子組成比之方式準備，藉由霧化處理將其等粉末化之後，藉由真空熱壓機以1300℃之溫度保持2小時而燒結。其後，對該Ti-Ta合金燒結體進行研削、研磨等機械加工，而完工為所期望之表面性狀。
關於藉由以上之步驟而獲得之濺鍍靶，對氧含量、相對密度、維氏硬度、表面粗糙度進行調查。其結果，氧含量為1000wtppm(不均：15%)，相對密度為97%，維氏硬度為410Hv(不均10%)，表面粗糙度Ra為1.2μm。將以此方式獲得之靶安裝於濺鍍裝置，進行濺鍍。再者，濺鍍之條件係設為與實施例1相同。附著於基板上之0.1μm以上之大小之微粒數為550個。又，對所形成之膜進行耐熱試驗(以700℃進行加熱)，結果觀察到剝離。
將以上之結果示於表1。
Figure 106109927-A0202-12-0017-1
[產業上之可利用性]
本發明係於Ti-Ta合金鉭濺鍍靶中，氧含量低，由於為低硬度故而加工容易且具有良好之表面性狀，故而具有於濺鍍時能夠抑制微 粒之產生之優異效果。本發明作為適合於半導體積體電路之元件配線用之薄膜形成之Ti-Ta合金濺鍍是有用的。

Claims (8)

  1. 一種Ti-Ta合金濺鍍靶，含有0.1~30at%之Ta，剩餘部分由Ti及不可避免之雜質構成，其特徵在於氧含量為400wtppm以下，且其氧含量之不均為20%以內。
  2. 如申請專利範圍第1項之Ti-Ta合金濺鍍靶，其維氏硬度為400Hv以下。
  3. 如申請專利範圍第2項之Ti-Ta合金濺鍍靶，其維氏硬度之不均為10%以內。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之Ti-Ta合金濺鍍靶，其表面粗糙度Ra為1.0μm以下。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之Ti-Ta合金濺鍍靶，其純度為4N以上。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之Ti-Ta合金濺鍍靶，其相對密度為99.9%以上。
  7. 一種Ti-Ta合金濺鍍靶之製造方法，其係申請專利範圍第1至6項中任一項之Ti-Ta合金濺鍍靶之製造方法：準備厚度1mm以上且5mm以下、10mm見方以上且50mm見方以下之Ti材與厚度0.5mm以上且2mm以下、寬度2mm以上且50mm以下之Ta材，其次，將該Ti材投入至真空熔解爐中熔解之後，添加Ta材而使Ti-Ta合金化，其次，將該合金熔液於水冷銅坩堝中進行鑄造而製作鑄錠，並對所獲得之Ti-Ta合金鑄錠進行靶形狀之塑性加工。
  8. 如申請專利範圍第7項之Ti-Ta合金濺鍍靶之製造方法，其中，於將 Ti材投入至真空熔解爐中熔解之後，分複數次添加Ta材。
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