WO2004044259A1 - Ｔａスパッタリングターゲット及びその製造方法 - Google Patents

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    • H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation

Definitions

  • Ta sputtering target and method for manufacturing the same
  • the present invention relates to a method for producing a sputter set by forging, annealing, rolling and the like a melt-processed Ta ingot or billet, and a Ta sputtering target rod obtained thereby.
  • the sputtering method itself is a well-known method in the above-mentioned fields, but recently, particularly in the field of electronics, it is required to obtain a Ta sputtering set suitable for forming a film of complex shape and forming a circuit. ing.
  • this Ta target is made by repeating hot-forging and annealing (heat treatment) of ingots or billets made by electron beam melting and machining Ta materials, rolling and finishing (mechanical, polishing, etc.) and processing the target It is processed into In such a manufacturing process, hot forging of ingots or billets destroys the microstructure, diffuses pores and deviations and disappears, and recrystallizes them by annealing to densify and strengthen the structure. It can be enhanced.
  • recrystallization annealing is usually carried out at a temperature of about 1 1 7 K (900 ° C.).
  • An example of a conventional manufacturing method is shown below.
  • the tantalum raw material is melted by electron beam and then structured to form an ingot or billet, and then cold forging 1 1 3 3 K recrystallization annealing 1 cold forging 1 1 3 3 K recrystallization Annealing-cold rolling 1 Recrystallization annealing 1 finish processing at 1 1 3 K is performed to make a dugout material.
  • ingots or fillets which have been melt-fabricated have a crystal grain size of 50 mm or more.
  • Figure 2 shows an overview of the surface of the target, but a few to a few dark spots appear.
  • the microscopic structure of the crystal grains in this portion is shown in FIG. Although there was no significant difference in the grain size of the crystals, some of the normal textures were observed to be crystal grains of heterophases gathered in a bowl-like shape.
  • the finer and more uniform the target crystals the more uniform film formation is possible, and a film having stable characteristics with less generation of arcing and particles can be obtained.
  • the present invention improves the forging process and the heat treatment process to make the grain size fine and uniform, and stabilize the Ta sputtering set having excellent characteristics.
  • the task is to obtain a method that can be
  • the present invention is a.
  • a method of manufacturing a sputtering set by forging, annealing, rolling, etc., a molten ingot T a ingot or billet the forged ingot or billet is forged after 1 3 7 3 K to 1 6 7 3
  • a method of producing a Ta sputtering set characterized by recrystallization annealing at a temperature 2.
  • a method of producing a Ta sputtering target according to the above-mentioned 1 characterized in that forging and recrystallization annealing at a temperature of 1 3 7 3 K to 1 6 7 3 are repeated at least twice.
  • the recrystallization annealing after forging or rolling to be performed for recrystallization annealing at a temperature of K to 1 ⁇ 6 7 3 is performed at a recrystallization start temperature to 1 3 7 3 ⁇ ⁇ .
  • the average crystal grain size of the target is 30 to 30
  • a production method and a Ta sputtering set obtained by the same method are provided. Brief description of the drawings
  • FIG. 1 shows a micrograph of the microstructure of T a glass obtained by forging and recrystallization annealing of the present invention.
  • FIG. 2 shows a topographical photograph of the Ta target obtained by conventional forging and recrystallization annealing.
  • FIG. 3 shows a micrograph of a Ta target crucible obtained by conventional forging and recrystallization annealing.
  • the sputtering target of the present invention is manufactured by the following process.
  • a tantalum raw material usually using high purity Ta of 4 N 5 N or more
  • this ingot or billet is subjected to a series of processing such as cold forging, rolling, annealing (heat treatment), and finishing.
  • annealing heat treatment
  • the manufacturing process is almost the same as that of the prior art, it is particularly important to carry out recrystallization annealing (heat treatment) at a temperature of 1 373 K to 1 673 ⁇ .
  • a tantalum raw material (purity 4 N 5 or more) is melted by electron beam and then forged to form an ingot or billet, which is then cold forged-1 3 7 3 Recrystallization annealing at a temperature of 6 7 3-cold forging-Recrystallization annealing at a temperature of 1 3 7 3 ⁇ 1 6 7 3-cold forging-recrystallization start temperature ⁇ of 1 3 7 3
  • the recrystallization annealing at a temperature of 1 367 to 1 367 may be performed only once, it is possible to effectively reduce the wedge-like defects by repeating twice. it can. If the temperature is less than 1 3 7 3, it is difficult to eliminate the above-mentioned defects, and if it exceeds 1 6 3 3, abnormal grain growth occurs and the particle size becomes uneven, so 1 6 7 3 It is desirable to make it less than ⁇ .
  • the recrystallization start temperature ⁇ 1 It can be done between 3 7 3 ships.
  • recrystallization annealing can be performed at a recrystallization start temperature to 1 3 7 3 ⁇ , and this can be finish processed (such as machining) into a evening shape.
  • the present embodiment is for showing an example of the invention, and the present invention is not limited to these embodiments. That is, it includes other aspects and modifications included in the technical idea of the present invention.
  • a tantalum raw material having a purity of 99.997% was melted by electron beam, and this was melted to form an ingot or billet having a thickness of 200 mm and a diameter of 200 mm c /.
  • the crystal grain size in this case was about 55 mm.
  • the ingot or billet was stretched at room temperature and then recrystallization annealing at a temperature of 150K. As a result, a material with a thickness of 100 mm and a diameter of 100 mm was obtained with a texture having an average crystal grain size of 200.
  • the photomicrograph of the Ta target plate obtained in 1 had a crystal structure similar to that shown in FIG.
  • a 99% 997% purity tantalum material was electron beam melted and fabricated into an ingot or billet 200 mm thick and 200 mm diameter.
  • the crystal grain size in this case was about 50 mm.
  • the ingot or billet was cold forged at room temperature and then recrystallization annealed at a temperature of 1500 K. As a result, a material with a thickness of 100 mm and a diameter of 10 ⁇ having a texture with an average crystal grain size of 200 was obtained.
  • the micrograph of the Ta target obtained in Example 2 had a crystal structure similar to that shown in FIG.
  • film uniformity unimorphism
  • film thickness variation 5% on 8-inch wafers no generation of arcing particles
  • sputter deposition was able to improve the quality of
  • a 99% 997% pure tantalum material was electron beam melted and fabricated into an ingot or pilet of 200 mm thickness and 300 mm diameter *.
  • the crystal grain size in this case was about 50 mm.
  • the ingot or billet was cold forged at room temperature and then recrystallization annealed at a temperature of 1 500 K. This resulted in a 100 mm thick, 100 mm diameter material with an average grain size of 250.
  • this was again cold forged at room temperature, and recrystallization annealing was performed at a temperature of 1 13 3 K.
  • a material with a thickness of 100 mm and a diameter of 100 mm was obtained with a texture having an average grain size of 80.
  • the above steps it is possible to obtain a Ta target excellent in uniformity, having fine grains having an average crystal grain size of 50 and free of wrinkle-like defects.
  • the photomicrograph of the Ta single gel obtained in Example 3 had a crystal structure similar to that of FIG.
  • the uniformity of the film was good, the film thickness fluctuation was 6% on a single 8-inch wafer, and no generation of particles was observed.
  • the quality of film formation could be improved.
  • a tantalum raw material having a purity of 99.997% similar to that of Example 1 was electron beam melted, and this was fabricated to form an ingot or a billet having a thickness of 20 O mm and a diameter of 20 ° ⁇ .
  • the crystal grain size in this case was about 55 mm.
  • the present invention relates to a method for producing a Ta sputtering target, which comprises forging, recrystallization annealing, rolling processing and the like of a material ingot or billet to prepare crystal grains, and crystals of different phases gathered in a bowl shape in the target. It has the excellent effect of preventing the generation of grains, improving the uniformity of the film, suppressing the generation of arcing and particles, and improving the quality of sputter deposition. .

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Abstract

溶解鋳造したTaインゴット又はビレットを鍛造、焼鈍、圧延加工等によりスパッタリングターゲットを製造する方法において、インゴット又はビレットを鍛造した後に1373K～1673Kの温度で再結晶焼鈍することを特徴とするTaスパッタリングターゲットの製造方法。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Taスパッタリングターゲットを安定して製造できる方法を得ることを課題とする。

Description

T aスパッタリングターゲット及びその製造方法 技術分野
この発明は、 溶解铸造した T aインゴット又はビレットを鍛造、 焼鈍、 圧延 加工等によりスパッタリング夕一ゲットを製造する方法及びそれによつて得ら れた T aスパッタリングターゲッ卜に関する。 背景技術
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 磨材ゃ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 形成するスパッ夕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 T aスパッタリング夕一ゲットが要求されている。
一般に、 この T aターゲットは、 T a原料を電子ビーム溶解 ·铸造したインゴ ット又はビレットの熱間鍛造、 焼鈍 （熱処理） を繰り返し、 さらに圧延及び仕上 げ （機械、 研磨等） 加工してターゲットに加工されている。 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、 铸造組織を破壊し、 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 化と強度を高めることができる。
このような夕一ゲットの製造方法において、 通常再結晶焼鈍は 1 1 7 3 K ( 9 0 0 ° C) 程度の温度で実施されている。 従来の製造方法の一例を次に示す。 まず、 タンタル原料を電子ビーム溶解後、 铸造してインゴット又はビレットと し、 次に冷間鍛造一 1 1 7 3 Kでの再結晶焼鈍一冷間鍛造— 1 1 7 3 Kでの再結 晶焼鈍—冷間圧延一 1 1 7 3 Kでの再結晶焼鈍一仕上げ加工を行って夕ーゲット 材とする。 この T aターゲットの製造工程において、 一般に溶解铸造されたイン ゴット又はピレツトは、 5 0 mm以上の結晶粒径を有している。 インゴット又はビレツトの熱間鍛造と再結晶焼鈍により、 錶造組織が破壊され、 おおむね均一かつ微細 （1 0 0 m以下の） 結晶粒が得られるが、 従来の鍛造と 焼鈍による製造方法では、 円盤上の中央部から周縁にかけて、 皺 （しわ） 状ある いは筋状の模様が発生するという問題があった。
図 2はターゲットの表面の概観を示す図であるが、 数本から 1 0数本の黒ずん だ模様が現われている。 この部分の結晶粒の顕微鏡組織を図 3に示す。 結晶の粒 径にそれほどの差異はないが、 通常の組織の中に一部、 皺状に集合した異相の結 晶粒が観察された。
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くかつ均一 であるほど均一な成膜が可能であり、 アーキングゃパ一ティクルの発生が少なく、 安定した特性を持つ膜を得ることができる。
したがって、 鍛造、 圧延及びその後の焼鈍において発生する上記のようなター ゲット中の不規則な結晶粒の存在は、 スパッ夕レートを変化させるので、 膜の均 一性 （ュニフォーミティ） に影響を与え、 またアーキングゃパーティクルの発生 を促し、 スパッタ成膜の品質を低下させるという問題が発生する可能性がある。 また、 歪みが残存する鍛造品をそのまま使用することは品質の低下を引き起こ すので、 極力避けなければならない。
以上から、 従来の鍛造及び焼鈍では、 T aスパッタリングターゲットに不規則 な結晶粒が発生し、 膜の性質を低下させるという問題があつた。 発明の開示
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 ·ェ 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 T aスパッタリ ング夕一ゲットを安定して製造できる方法を得ることを課題とする。
本発明は、
1 . 溶解鎵造した T aインゴット又はビレットを鍛造、 焼鈍、 圧延加工等により スパッタリング夕一ゲットを製造する方法において、 インゴッ卜又はビレツト を鍛造した後に 1 3 7 3 K〜 1 6 7 3 Κの温度で再結晶焼鈍することを特徴と する T aスパッタリング夕一ゲットの製造方法 2 . 鍛造と 1 3 7 3 K〜 1 6 7 3 Κの温度での再結晶焼鈍を少なくとも 2回繰 返すことを特徴とする上記 1記載の T aスパッタリングターゲットの製造方法 3 . 1 3 7 3 K〜 1 6 7 3 Κの温度での再結晶焼鈍に行う鍛造又は圧延後の再 結晶化焼鈍を、 再結晶開始温度〜 1 3 7 3 Κの間で行うことを特徴とする上記 1 又は 2記載の T aスパッタリングターゲットの製造方法
4 . 最終圧延加工後、 再結晶開始温度〜 1 3 7 3 Kの間で再結晶焼鈍し、 さらに 夕一ゲット形状に仕上げ加工することを特徴とする上記 1〜 3のそれぞれに記 載の T aスパッタリングターゲットの製造方法
5 . 圧延した後、 結晶均質化焼鈍又は歪取り焼鈍を行うことを特徴とする上記 4 に記載の T aスパッタリングターゲッ卜の製造方法
6 . ターゲットの平均結晶粒径を 8 以下の微細結晶粒とすることを特徴と する上記 1〜 5のそれぞれに記載の T aスパッタリングターゲットの製造方法 7 . ターゲットの平均結晶粒径を 3 0〜 6 0 // mの微細結晶粒とすることを特徴 とする上記 1〜 5のそれぞれに記載の T aスパッ夕リング夕ーゲットの製造方 法
8 . 夕一ゲットの表面又は内部に筋状又は塊状の不均質なマクロ組織が存在しな いことを特徴とする上記 1〜 Ίのそれぞれに記載の T aスパッ夕リング夕ーゲ ッ卜の製造方法及び同方法によって得られた T aスパッタリング夕一ゲット を提供する。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の鍛造及び再結晶焼鈍を施して得た T a夕一ゲッ卜の顕微鏡 組織写真を示す。 図 2は、 従来の鍛造及び再結晶焼鈍を施して得た T aターゲ ットの概観組織写真を示す。 図 3は、 従来の鍛造及び再結晶焼鈍を施して得た T aターゲッ卜の顕微鏡組織写真を示す。 発明の実施の形態
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、 まずタンタル原料 （通常、 4 N 5 N以上の高純度T aを使 用する） を電子ビーム溶解等により溶解し、 これを錶造してインゴット又はビレ ットを作製する。 次に、 このインゴット又はビレットを冷間鍛造、 圧延、 焼鈍 (熱処理） 、 仕上げ加工等の一連の加工を行う。 製造工程は従来技術とほぼ同 様であるが、 特に重要なことは、 再結晶焼鈍 （熱処理） を 1 3 7 3 K〜 1 6 7 3 Κの温度で実施することである。
鍛造によって、 铸造組織を破壊し、 気孔や偏析を拡散あるいは消失さることが でき、 さらにこれを焼鈍することにより再結晶化させ、 この冷間鍛造と再結晶焼 鈍により、 組織の緻密化と強度を高めることができるが、 特に再結晶焼鈍を 1 3 7 3 Κ〜 1 6 7 3 Κの高温で実施することにより、 従来技術で発生した筋状の 模様を完全に消失させることができた。
したがって、 図 1に示すターゲット表面の、 結晶粒の顕微鏡組織のように、 周 辺の通常結晶組織の中に、 皺状に集合した異相の結晶粒が観察されることはなく、 均一な夕一ゲット組織が得られた。
従来技術の製造工程で発生した、 皺状に集合した異相の結晶粒の発生原因を調 ベてみると、 熱間鍛造とその後の再結晶焼鈍を実施しても、 インゴット又はビレ ット内の一次結晶粒 （5 0 mm程度の） が残存し、 1 1 7 3 K ( 9 0 0 ° C) 程 度の再結晶温度では単に一次結晶粒の中に再結晶粒が発生しているように見える c すなわち、 鍛造によって一次結晶粒は押し潰され、 殆ど消失するように見える が、 その後の 1 1 7 3 K程度の再結晶化温度では、 一次結晶の破壊が完全ではな く、 一部、 一次結晶痕跡が残存すると考えられる。
これはその後の鍛造と再結晶焼鈍でも消失することがなく、 最終的に仕上げカロ ェした段階で、 皺状に集合した異相の結晶粒となったものと考えられる。 以上から、 鍛造によって铸造組織を破壊するとともに、 再結晶化を十分に行う ことが必要であることが分かった。 このため本発明において、 溶解铸造した T a インゴット又はビレットを鍛造、 焼鈍、 圧延加工等により加工する際、 インゴ ット又はビレツトを鍛造した後に 1 3 7 3 K〜 1 6 7 3 Κの温度で再結晶焼鈍 するものである。
これによつて、 T a夕一ゲッ卜に皺状に集合した異相の結晶粒の発生を無くし、 膜の均一性 （ュニフォ一ミティ） を良好にし、 またアーキングゃパーティクル の発生を抑制し、 スパッタ成膜の品質を向上させることが可能となった。
本発明の通常の製造工程としては、 例えばタンタル原料 （純度 4 N 5以上） を 電子ビーム溶解後、 錶造してインゴット又はビレットとし、 次にこれを冷間鍛造 — 1 3 7 3 K〜 1 6 7 3 Κの温度での再結晶焼鈍—冷間鍛造— 1 3 7 3 Κ〜 1 6 7 3 Κの温度での再結晶焼鈍—冷間鍛造—再結晶開始温度〜 1 3 7 3 Κの間で の再結晶焼鈍一冷間 （熱間） 圧延一再結晶開始温度〜 1 3 7 3 Κの間での再結晶 焼鈍での再結晶焼鈍一仕上げ加工を行って夕ーゲット材とする。
上記の加工プロセスにおいて、 1 3 7 3 Κ〜 1 6 7 3 Κの温度での再結晶焼 鈍は 1回でも良いが、 2回繰返すことによって前記皺状の欠陥を効果的に減少 させることができる。 1 3 7 3 Κ未満の温度では、 上記皺状の欠陥をなくすこ とが困難であり、 また 1 6 7 3 Κを超えると異常粒成長が起こり、 粒径不均一 となるので 1 6 7 3 Κ以下とするのが望ましい。
上記 1 3 7 3 Κ〜 1 6 7 3 Κの温度での再結晶焼鈍を行って上記皺状の欠陥 を除去した後については、 鍛造又は圧延後の再結晶化焼鈍を再結晶開始温度〜 1 3 7 3 Κの間で行うことができる。
最終圧延加工後、 再結晶開始温度〜 1 3 7 3 Κの間で再結晶焼鈍し、 これを夕 ーゲット形状に仕上げ加工 (機械加工等を) することができる。
以上の工程により、 T aターゲットの皺状の欠陥を消失させ、 かつ平均結晶粒 径を 8 0 m以下の微細結晶粒、 さらには 3 0 - 6 0 の微細結晶粒を持つ均 一性に優れた T aターゲットを得ることができる。 実施例及び比較例
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。
(実施例 1 )
純度 9 9 . 9 9 7 %のタンタル原料を電子ビ一ム溶解し、 これを铸造して厚 さ 2 0 0 mm、 直径 2 0 0 mm c/のインゴット又はビレットとした。 この場合 の結晶粒径は約 5 5 mmであった。 次に、 このインゴット又はビレットを室温 で伸ばした後、 1 5 0 0 Kの温度での再結晶焼鈍した。 これによつて平均結晶 粒径が 2 0 0 の組織を持つ厚さ 1 0 0 mm、 直径 1 0 0 mm φの材料が得 られた。
次に、 これを再度室温で冷間こねくり鍛造し、 再び 1 4 8 0 Κ温度で再結晶 焼鈍を実施した。 これによつて平均結晶粒径が 1 0 0 の組織を持つ厚さ 1
0 0 mm、 直径 1 0 0 mm Φの材料が得られた。
次に、 これを冷間こねくり鍛造と 1 1 7 3 Kの再結晶焼鈍を行い、 次いで再 度冷間圧延と 1 1 7 3 Kでの再結晶焼鈍及び仕上げ加工を行って厚さ 1 0 mm、 直径 3 2 O mm c/)のターゲット材とした。
以上の工程により、 皺状の欠陥が無く、 かつ平均結晶粒径 6 0 mの微細結晶 粒を持つ均一性に優れた T aターゲットを得ることができた。 また、 この実施例
1で得られた T aターゲッ卜の顕微鏡写真は、 図 1と同様な結晶構造を持つもの であった。
この T aタ一ゲットを使用してスパッタリングを実施したところ、 膜の均一性 (ュニフォーミティ） が良好であり、 8インチウェハーで膜厚バラツキ 5 %、 またァ一キングやパーティクルの発生が無く、 スパッ夕成膜の品質を向上させ ることができた。 (実施例 2 )
純度 99. 997 %のタンタル原料を電子ビーム溶解し、 これを铸造して厚 さ 200mm、 直径 200 mm のインゴット又はビレットとした。 この場合 の結晶粒径は約 50mmであった。 次に、 このインゴット又はビレットを室温 で冷間鍛伸した後、 1500 Kの温度での再結晶焼鈍した。 これによつて平均 結晶粒径が 200 の組織を持つ厚さ 100mm、 直径 10 Οπιπιφの材料 が得られた。
次に、 これを再度室温で冷間こねくり鍛造し、 1 173Κ温度で再結晶焼鈍 を実施した。 これによつて平均結晶粒径が 80 mの組織を持つ厚さ 100m m、 直径 100 mm Φの材料が得られた。
次に、 これを冷間こねくり鍛造と 1 173 Kの再結晶焼鈍を行い、 次いで再 度冷間圧延と 1 173 Kでの再結晶焼鈍及び仕上げ加工を行って厚さ 10mm、 直径 32 ΟηπηΦの夕一ゲット材とした。
以上の工程により、 皺状の欠陥が無く、 かつ平均結晶粒径 35 xmの微細結晶 粒を持つ均一性に優れた T aターゲットを得ることができた。 実施例 2で得られ た T aターゲットの顕微鏡写真は、 図 1と同様な結晶構造を持つものであった。 この T aターゲットを使用してスパッタリングを実施したところ、 膜の均一性 (ュニフォ一ミティ） が良好であり、 8インチウェハーで膜厚バラツキ 5 %、 またアーキングゃパーティクルの発生が無く、 スパッタ成膜の品質を向上させ ることができた。
(実施例 3)
純度 99. 997 %のタンタル原料を電子ビーム溶解し、 これを铸造して厚 さ 200mm、 直径 300 mm*のインゴット又はピレットとした。 この場合 の結晶粒径は約 50mmであった。 次に、 このインゴット又はビレットを室温 で冷間鍛伸した後、 1 500 Kの温度での再結晶焼鈍した。 これによつて平均 結晶粒径が 250 の組織を持つ厚さ 100mm、 直径 1 0 Omm^の材料 が得られた。 次に、 これを再度室温で冷間こねくり鍛造し、 1 1 7 3 K温度で再結晶焼鈍 を実施した。 これによつて平均結晶粒径が 8 0 の組織を持つ厚さ 1 0 0 m m、 直径 1 0 0 mm Φの材料が得られた。
次に、 これを冷間こねくり鍛造と 1 1 7 3 Kの再結晶焼鈍を行い、 次いで再 度冷間圧延と 1 1 7 3 Kでの再結晶焼鈍及び仕上げ加工を行って厚さ 1 0 mm、 直径 3 2 Ο ΐΜη φのターゲッ卜材とした。
以上の工程により、 皺状の欠陥が無く、 かつ平均結晶粒径 5 0 の微細結晶 粒を持つ均一性に優れた T aターゲットを得ることができた。 実施例 3で得られ た T a夕一ゲットの顕微鏡写真は、 図 1と同様な結晶構造を持つものであった。 この T aターゲットを使用してスパッタリングを実施したところ、 膜の均一性 (ュニフォ一ミティ） が良好であり、 8インチウェハ一で膜厚パラツキ 6 %、 またアーキングゃパーティクルの発生が無く、 スパッ夕成膜の品質を向上させ ることができた。
(比較例 1 )
実施例 1と同様の純度 9 9 . 9 9 7 %のタンタル原料を電子ビーム溶解し、 'これを铸造して厚さ 2 0 O mm、 直径 2 0 Ο πιπι φのィンゴット又はビレツト とした。 この場合の結晶粒径は約 5 5 mmであった。 次に、 このインゴット又 はピレツトを室温で冷間こねくり鍛造した後、 1 1 7 3 Kの温度での再結晶焼 鈍した。 これによつて平均結晶粒径が 1 8 0 mの組織を持つ厚さ 1 0 0 mm、 直径 1 0 0 mm Φの材料が得られた。
次に、 これを再度室温で冷間こねくり鍛造し、 再び 1 1 7 3 K温度で再結晶 焼鈍を実施した。 これによつて平均結晶粒径が 8 0 の組織を持つ厚さ 1 0 0 mm、 直径 1 0 0 mm Φの材料が得られた。
次に、 これを冷間圧延と 1 1 7 3 Kでの再結晶焼鈍及び仕上げ加工を行って 厚さ 1 O mm、 直径 3 2 Ο ΠΊΙΉ Φのターゲット材とした。
以上の工程により得た T a夕一ゲットの中心部から周辺部にかけて皺状の多数 の痕跡が見られ、 異相の結晶組織を持つ T aターゲットとなった。 また、 この比 較例 1で得られた T aターゲットの顕微鏡写真は、 図 3と同様な結晶構造を持つ ものであった。 この T aターゲットを使用してスパッタリングを実施したところ、 膜の均一性 (ュニフォ一ミティ） が悪く、 8インチウェハ一で膜厚バラツキ 1 0 %、 また アーキングゃパーティクルの発生があり、 スパッタ成膜の品質を低下させる原 因となった。 発明の効果
本発明は、 T aスパッタリングターゲットの製造方法において、 材料インゴ ット又はビレットの鍛造、 再結晶焼鈍、 圧延加工等を行って結晶粒を調整する とともに、 ターゲット中に皺状に集合した異相の結晶粒の発生を無くし、 また膜 の均一性 (ュニフォ一ミティ) を良好にすると共に、 アーキングゃパーティク ルの発生を抑制し、 スパッタ成膜の品質を向上させることができるという優れ た効果を有する。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 溶解鎵造した T aインゴット又はビレットを鍛造、 焼鈍、 圧延加工等により スパッタリング夕一ゲットを製造する方法において、 ィンゴット又はビレツト を鍛造した後に 1 3 7 3 K〜 1 6 7 3 Κの温度で再結晶焼鈍することを特徴と する T aスパッタリング夕ーゲットの製造方法。
2 . 鍛造と 1 3 7 3 K〜 1 6 7 3 Κの温度での再結晶焼鈍を少なくとも 2回繰 返すことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の T aスパッタリング夕一ゲット の製造方法。
3 . 1 3 7 3 K〜 1 6 7 3 Κの温度での再結晶焼鈍に行う鍛造又は圧延後の再 結晶化焼鈍を、 再結晶開始温度〜 1 3 7 3 Κの間で行うことを特徴とする請求の 範囲第 1項又は第 2項記載の T aスパッタリング夕一ゲットの製造方法。
4. 最終圧延加工後、 再結晶開始温度〜 1 3 7 3 Kの間で再結晶焼鈍し、 さらに 夕ーゲット形状に仕上げ加工することを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 3項 のそれぞれに記載の T aスパッタリング夕一ゲットの製造方法。
5 . 圧延した後、 結晶均質化焼鈍又は歪取り焼鈍を行うことを特徴とする請求の 範囲第 4項に記載の T aスパッタリングターゲッ卜の製造方法。
6 . ターゲッ卜の平均結晶粒径を 8 0 μ πι以下の微細結晶粒とすることを特徴と する請求の範囲第 1項〜第 5項のそれぞれに記載の T aスパッタリングターゲ ットの製造方法。
7 . 夕ーゲッ卜の平均結晶粒径を 3 0〜6 0 i mの微細結晶粒とすることを特徴 とする請求の範囲第 1項〜第 5項のそれぞれに記載の T aスパッタリングター ゲットの製造方法。
8 . 夕一ゲットの表面又は内部に筋状又は塊状の不均質なマクロ組織が存在しな いことを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 7項のそれぞれに記載の T aスパッ 夕リングターゲットの製造方法及び同方法によつて得られた T aスパッタリン ク夕ーケッ卜
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