WO2012020631A1 - タンタルスパッタリングターゲット - Google Patents

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真一郎 仙田
篤志 福嶋
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Jx日鉱日石金属株式会社
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    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy

Definitions

  • the present invention relates to a high-purity tantalum sputtering target having a uniform and fine structure, stable plasma, and excellent film uniformity (uniformity).
  • sputtering that forms a coating of metal or ceramic material has been used in many fields such as electronics, corrosion-resistant materials and decoration, catalysts, and production of cutting / polishing materials and wear-resistant materials.
  • the sputtering method itself is a well-known method in the above field, but recently, particularly in the field of electronics, tantalum sputtering suitable for forming a complex-shaped film, forming a circuit, or forming a barrier film. A target is requested.
  • this tantalum target is processed into a target by repeatedly hot forging and annealing (heat treatment) of an ingot or billet obtained by melting and casting a tantalum raw material, and further rolling and finishing (machine, polishing, etc.). .
  • hot forging of an ingot or billet destroys the cast structure, diffuses and disappears pores and segregation, and further recrystallizes by annealing to increase the density and strength of the structure. It is manufactured by.
  • a melt-cast ingot or billet has a crystal grain size of 50 mm or more.
  • the cast structure is destroyed by hot forging and recrystallization annealing of an ingot or billet, and generally uniform and fine crystal grains (100 ⁇ m or less) are obtained.
  • high-purity Ta target for forming a TaN film used as a barrier layer for a Cu wiring film contains 0.001 to 20 ppm of an element selected from Ag, Au and Cu as elements having self-sustaining discharge characteristics Further, high-purity Ta is used in which the total amount of Fe, Ni, Cr, Si, Al, Na, and K as impurity elements is 100 ppm or less, and the value obtained by subtracting these is in the range of 99.99 to 99.999%. (See Patent Document 3). As far as these patent documents are viewed, the inclusion of a specific element does not refine the structure and thereby stabilize the plasma.
  • Patent Document 3 by adding 0.001 to 20 ppm of an element selected from Ag, Au, and Cu, the addition of a trace amount of elements up to 0.001 ppm increases the amount of released Ta ions.
  • the contents of Mo, W, Ge, and Co are permitted to be 10 ppm, 20 ppm, 10 ppm, and less than 10 ppm, respectively. This alone has impurities of less than 50 ppm.
  • the present invention maintains high purity of tantalum, and by adding a specific element, it has a uniform fine structure, plasma is stable, and high purity with excellent film uniformity (uniformity) It is an object to provide a tantalum sputtering target.
  • the present invention maintains a high purity of tantalum, and by adding a specific element, it has a uniform fine structure, plasma is stable, and film uniformity
  • the knowledge that a high purity tantalum sputtering target excellent in (uniformity) can be obtained was obtained.
  • the present invention is based on this finding.
  • the present invention maintains a high purity of tantalum, and by adding boron as an essential component, it has a uniform and fine structure, plasma is stable, and excellent in film uniformity (uniformity). It has the outstanding effect that a purity tantalum sputtering target can be provided. In addition, plasma stabilization during sputtering is stabilized even in the initial stage, so that the burn-in time can be shortened.
  • High purity tantalum is used as a raw material for the tantalum (Ta) target used in the present invention.
  • Examples of this high-purity tantalum are shown in Table 1 (see Japan Invention Association, published technical report 2005-502770, published technical report name “high-purity tantalum and sputtering target comprising high-purity tantalum”).
  • Table 1 all impurities are less than 1 wtppm except for gas components. That is, 99.999 to 99.9999 wt% is shown, but such high-purity tantalum can be used.
  • the sputtering target of the present invention is usually produced by the following steps.
  • tantalum for example, 4N (99.99% or more) high-purity tantalum is used, and an appropriate amount of boron (B) is added thereto as a target raw material.
  • B boron
  • This is melted and purified by electron beam melting or the like to increase purity, and this is cast to produce an ingot or billet.
  • 99.999 to 99.9999 wt% high-purity tantalum shown in Table 1 can be used from the beginning.
  • the ingot or billet is subjected to a series of processing such as annealing-forging, rolling, annealing (heat treatment), finishing, and the like.
  • first time cold forging
  • second time Cold forging (second time)-Recrystallization annealing temperature-recrystallization annealing at temperature of 1673K (third time)-Cold (hot) rolling (first time)-Recrystall
  • the cast structure By forging or rolling, the cast structure can be destroyed, and the pores and segregation can be diffused or disappeared. Furthermore, this can be recrystallized by annealing, and this cold forging or cold rolling and recrystallization annealing can be repeated. , The densification, refinement and strength of the structure can be increased.
  • the recrystallization annealing may be performed once, but the defects on the structure can be reduced as much as possible by repeating twice. Further, the cold (hot) rolling and the recrystallization annealing between the recrystallization start temperature and 1373 K may be repeated or may be one cycle. Thereafter, a final target shape is finished by finishing such as machining and polishing.
  • a tantalum target is manufactured by the above manufacturing process, but this manufacturing process shows an example, and the present invention does not invent this manufacturing process.
  • the present invention includes all of them.
  • a material with a purity level of 6N is often used, but there is a drawback that the crystal grains of the target are apt to be coarsened.
  • the present inventors usually have a crystal grain size locally in a portion where boron having a content of about 0.5 massppm happens to be segregated to about 1 massppm. I found that it was miniaturized. From this, a hint was obtained that the addition of boron would be effective for miniaturization of the tantalum target, and this led to the present invention.
  • tantalum having a purity of 99.998% or more excluding boron and gas components contains boron at 1 mass ppm or more and 50 mass ppm or less as an essential component.
  • the lower limit value 1 massppm of boron is a numerical value for exerting the effect
  • the upper limit value 50 massppm of boron is an upper limit value for maintaining the effect of the present invention.
  • This tantalum content makes it possible to form a uniform fine structure of the target, thereby stabilizing the plasma, thereby improving the uniformity of the sputtering film.
  • the burn-in time can be shortened.
  • the purity of tantalum needs to be high, that is, 99.998% or higher.
  • gas components such as oxygen, hydrogen, carbon and nitrogen having a small atomic radius can be excluded.
  • the gas component is difficult to remove unless it is a special method, and it is difficult to remove at the time of purification in a normal production process. Therefore, the gas component is excluded from the purity of the tantalum of the present invention.
  • the tantalum sputtering target of the present invention contains 10 mass ppm or more and 50 mass ppm or less of boron as an essential component, and the purity excluding boron and gas components is 99.998% or more. Furthermore, it is a tantalum sputtering target containing 10 massppm or more and 20 massppm or less of boron as an essential component, and the purity excluding boron and gas components exceeds 99.998%.
  • the variation of the boron content in the target is ⁇ 20% or less.
  • the appropriate boron content has the function (property) to form a uniform fine structure of the tantalum sputtering target, the more uniformly dispersed boron contributes more strongly to the uniform fine structure of the target structure. be able to.
  • these can be easily achieved in a normal manufacturing process, but it is necessary to keep in mind that the variation in the boron content of the target is ⁇ 20% or less, and clearly have the intention.
  • the variation in the boron content of this target for example, in the case of a disk-shaped target, three points (center point, half point of radius, outer circumference or its circumference) on eight equal lines passing through the center of the disk. Neighboring points) are taken and a total of 17 points ⁇ 16 points + center point (one point because the center point is common) ⁇ is analyzed. At each point, the variation can be calculated based on the equation ⁇ (maximum value ⁇ minimum value) / (maximum value + minimum value) ⁇ ⁇ 100.
  • the tantalum sputtering target of the present invention preferably has an average crystal grain size of 100 ⁇ m or less.
  • the crystal grain size can be refined in a moderate addition of boron and the normal manufacturing process, but it is necessary to pay attention to the point that the average crystal grain size is 100 ⁇ m or less, and to clearly have the intention. . Further, it is more desirable that the variation in the crystal grain size is ⁇ 20% or less.
  • the variation in the average crystal grain size of boron for example, in the case of a disc-shaped target, three points (center point, half point of radius, outer circumference or its circumference) are arranged on eight equal lines passing through the center of the disc. Neighboring points) are taken, and the boride crystal grain size of a total of 17 points ⁇ 16 points + center point (one point because the center point is common) ⁇ is measured. At each point, the variation in crystal grain size can be calculated based on the formula ⁇ (maximum value ⁇ minimum value) / (maximum value + minimum value) ⁇ ⁇ 100.
  • plasma is stable and film uniformity (uniformity) is excellent.
  • plasma stabilization at the time of sputtering is stabilized even at an initial stage, and thus has an effect of shortening the burn-in time.
  • Example 1 A raw material obtained by adding an amount equivalent to 1 mass ppm of boron to tantalum having a purity of 99.998% was melted by electron beam and cast into an ingot having a thickness of 200 mm and a diameter of 200 mm ⁇ .
  • the crystal grain size in this case was about 55 mm.
  • this ingot or billet was forged at room temperature and then recrystallized and annealed at a temperature of 1500K.
  • a material having a structure with an average crystal grain size of 200 ⁇ m and a thickness of 120 mm and a diameter of 130 mm was obtained.
  • this was again forged and upset at room temperature, and again subjected to recrystallization annealing at a temperature of 1480K. Forging and heat treatment were repeated again, whereby a material having a structure with an average crystal grain size of 100 ⁇ m and a thickness of 120 mm and a diameter of 130 mm ⁇ was obtained.
  • Example 2 A raw material obtained by adding an amount equivalent to 5 mass ppm of boron to tantalum having a purity of 99.998% was melted by electron beam, and cast into an ingot having a thickness of 200 mm and a diameter of 200 mm ⁇ .
  • the crystal grain size in this case was about 50 mm.
  • this ingot or billet was forged at room temperature and then recrystallized and annealed at a temperature of 1500K.
  • a material having a structure with an average crystal grain size of 200 ⁇ m and a thickness of 120 mm and a diameter of 130 mm was obtained.
  • this was forged and upset at room temperature again, and recrystallized and annealed again at a temperature of 1400 to 1500K. Forging and heat treatment were repeated again, whereby a material having a structure with an average crystal grain size of 100 ⁇ m and a thickness of 120 mm and a diameter of 130 mm ⁇ was obtained.
  • the sheet resistance depends on the film thickness
  • the distribution of the sheet resistance in the wafer (12 inches) was measured, thereby examining the film thickness distribution. Specifically, the sheet resistance at 49 points on the wafer was measured, and the standard deviation ( ⁇ ) was calculated.
  • Table 2 As is apparent from Table 2, this example shows that the variation in the resistance distribution in the sheet is small (2.4 to 3.5%) from the initial stage to the late stage of sputtering, that is, the variation in the film thickness distribution is small. Yes. Moreover, when the electric energy until the initial stabilization of sputtering was measured, it was 80 kWh and it decreased. The results are also shown in Table 2. In this manner, the burn-in time can be shortened, the uniformity of the film (uniformity) is good, and the quality of the sputter film formation can be improved.
  • Example 3 A raw material obtained by adding an equivalent amount of 10 massppm of boron to tantalum having a purity of 99.998% was melted by electron beam and cast into an ingot having a thickness of 200 mm and a diameter of 200 mm ⁇ .
  • the crystal grain size in this case was about 45 mm.
  • this ingot or billet was forged at room temperature and then recrystallized and annealed at a temperature of 1500K.
  • a material having a structure with an average crystal grain size of 200 ⁇ m and a thickness of 120 mm and a diameter of 130 mm was obtained.
  • this was forged and upset at room temperature again, and recrystallized and annealed again at a temperature of 1400 to 1500K. Forging and heat treatment were repeated again, whereby a material having a structure with an average crystal grain size of 100 ⁇ m and a thickness of 120 mm and a diameter of 130 mm ⁇ was obtained.
  • Example 4 A raw material obtained by adding an equivalent of 20 massppm of boron to tantalum having a purity of 99.998% was melted by electron beam, and cast into an ingot having a thickness of 200 mm and a diameter of 200 mm ⁇ .
  • the crystal grain size in this case was about 40 mm.
  • this ingot or billet was forged at room temperature and then recrystallized and annealed at a temperature of 1500K.
  • a material having a structure with an average crystal grain size of 200 ⁇ m and a thickness of 120 mm and a diameter of 130 mm was obtained.
  • this was forged and upset at room temperature again, and recrystallized and annealed again at a temperature of 1400 to 1500K. Forging and heat treatment were repeated again, whereby a material having a structure with an average crystal grain size of 90 ⁇ m and a thickness of 120 mm and a diameter of 130 mm ⁇ was obtained.
  • the sheet resistance depends on the film thickness
  • the distribution of the sheet resistance in the wafer (12 inches) was measured, thereby examining the distribution of the film thickness. Specifically, the sheet resistance at 49 points on the wafer was measured, and the standard deviation ( ⁇ ) was calculated.
  • Table 2 As is apparent from Table 2, this example shows that the variation in the resistance distribution in the sheet is small (1.6 to 2.2%) from the initial stage to the late stage of sputtering, that is, the fluctuation in the film thickness distribution is small. Yes. Moreover, when the electric energy until the initial stabilization of sputtering was measured, it was 45 kWh and it decreased. The results are also shown in Table 2. In this manner, the burn-in time can be shortened, the uniformity of the film (uniformity) is good, and the quality of the sputter film formation can be improved.
  • Example 5 A raw material obtained by adding an amount equivalent to 50 massppm of boron to tantalum having a purity of 99.999% was melted by electron beam, and cast into an ingot having a thickness of 200 mm and a diameter of 200 mm ⁇ .
  • the crystal grain size in this case was about 35 mm.
  • this ingot or billet was forged at room temperature and then recrystallized and annealed at a temperature of 1500K.
  • a material having a structure with an average crystal grain size of 200 ⁇ m and a thickness of 120 mm and a diameter of 130 mm was obtained.
  • this was forged and upset at room temperature again, and recrystallized and annealed again at a temperature of 1400 to 1500K. Forging and heat treatment were repeated again, whereby a material having a structure with an average crystal grain size of 80 ⁇ m and a thickness of 120 mm and a diameter of 130 mm ⁇ was obtained.
  • the sheet resistance depends on the film thickness
  • the distribution of the sheet resistance in the wafer (12 inches) was measured, thereby examining the film thickness distribution. Specifically, the sheet resistance at 49 points on the wafer was measured, and the standard deviation ( ⁇ ) was calculated.
  • Table 2 As is apparent from Table 2, this example shows that the variation in the resistance distribution in the sheet is small (2.0 to 3.1%) from the initial stage to the late stage of sputtering, that is, the variation in the film thickness distribution is small. Yes. Moreover, when the electric energy until the initial stabilization of sputtering was measured, it was 60 kWh and it decreased. The results are also shown in Table 2. In this manner, the burn-in time can be shortened, the uniformity of the film (uniformity) is good, and the quality of the sputter film formation can be improved.
  • the sheet resistance depends on the film thickness
  • the distribution of the sheet resistance in the wafer (12 inches) was measured, thereby examining the film thickness distribution. Specifically, the sheet resistance at 49 points on the wafer was measured, and the standard deviation ( ⁇ ) was calculated.
  • Table 2 As is apparent from Table 2, in this example, the variation in the resistance distribution in the sheet is large (3.9 to 5.0%) from the initial stage to the late stage of sputtering, that is, the variation in the film thickness distribution is large. It was. Moreover, when the electric energy until the initial stabilization of sputtering was measured, it was 200 kWh and increased. The results are also shown in Table 2.
  • the sheet resistance depends on the film thickness
  • the distribution of the sheet resistance in the wafer (12 inches) was measured, thereby examining the film thickness distribution. Specifically, the sheet resistance at 49 points on the wafer was measured, and the standard deviation ( ⁇ ) was calculated.
  • Table 2 As is apparent from Table 2, in this example, the variation in the resistance distribution in the sheet is large (5.0 to 7.0%) from the initial stage to the late stage, that is, the fluctuation in the film thickness distribution is large. It was. Moreover, when the electric energy until the initial stabilization of sputtering was measured, it was 300 kWh and increased. The results are also shown in Table 2. Thus, the burn-in time cannot be shortened, the uniformity of the film (uniformity) is poor, and the quality of the sputter film formation cannot be improved.
  • boron is contained in an amount of 1 mass ppm or more and 50 mass ppm or less as an essential component, and the purity excluding boron and a gas component is 99.998% or more. It has an excellent effect that a high-purity tantalum sputtering target that is stable and excellent in film uniformity (uniformity) can be provided. In addition, since plasma stabilization during sputtering is stabilized even in the initial stage, it has the effect of shortening the burn-in time, so that it has the effect of shortening the burn-in time. It is useful as a target suitable for formation.

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Abstract

１ｍａｓｓｐｐｍ以上、５０ｍａｓｓｐｐｍ以下のホウ素を必須成分として含有し、ホウ素及びガス成分を除く純度が９９．９９８％以上であることを特徴とするタンタルスパッタリングターゲット。均一微細な組織を備え、プラズマが安定であり、膜の均一性（ユニフォーミティ）に優れた高純度タンタルスパッタリングターゲットを得る。

Description

タンタルスパッタリングターゲット
　この発明は、均一微細な組織を備え、プラズマが安定であり、膜の均一性（ユニフォーミティ）に優れた高純度タンタル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、あるいはバリア膜の形成等に適合するタンタルスパッタリングターゲットが要求されている。
 一般に、このタンタルターゲットは、タンタル原料を電子ビーム溶解・鋳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、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高めることによって製造されている。
 一般に、溶解鋳造されたインゴット又はビレットは、５０ｍｍ以上の結晶粒径を有している。そして、インゴット又はビレットの熱間鍛造と再結晶焼鈍により、鋳造組織が破壊され、おおむね均一かつ微細な（１００μｍ以下の）結晶粒が得られる。
 一方、このようにして製造されたターゲットを用いて、スパッタリングを実施する場合、ターゲットの再結晶組織がより細かくかつ均一であり、また結晶方位が特定の方向に揃っているもの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、安定した特性を持つ膜を得ることができると言われている。
 そのため、ターゲットの製造工程において、再結晶組織の微細化と均一化、さらには特定の結晶方位に揃えようとする方策が採られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
　また、Ｃｕ配線膜に対するバリア層として用いるＴａＮ膜を形成するための高純度Ｔａターゲットとして、自己維持放電特性を有する元素であるとしてＡｇ、Ａｕ及びＣｕから選択した元素を０．００１～２０ｐｐｍを含有させ、また不純物元素としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎａ、Ｋの合計量を１００ｐｐｍ以下として、これらを差引いた値が９９．９９～９９．９９９％の範囲とする高純度Ｔａを用いることが開示されている（特許文献３参照）。
　これらの特許文献を見る限り、特定の元素の含有が、組織を微細化させ、これによってプラズマを安定化させるということは行われていない。
 特に、特許文献３では、Ａｇ、Ａｕ及びＣｕから選択した元素を０．００１～２０ｐｐｍを含有させるということで、０．００１ｐｐｍまでという極微量の元素の添加が、Ｔａイオンの放出量を増加させるとしているが、添加元素が微量なだけに、含有量を調節し、かつ均一な添加（ばらつき）が難しいという問題があると考えられる。
　しかも、特許文献３の表１に示すように、Ｍｏ、Ｗ、Ｇｅ、Ｃｏ量は、それぞれ１０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１０ｐｐｍ、１０ｐｐｍ未満の含有が許容されている。これだけでも５０ｐｐｍ未満の不純物がある。
 したがって、上記の通り「不純物元素としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎａ、Ｋの合計量を１００ｐｐｍ以下として、これらを差引いた値が９９．９９～９９．９９９％の範囲とする高純度Ｔａを用いる」としているが、実際の純度の下限値は９９．９９％を下回る純度（それを許容する純度）である。
 これは、従来の高純度タンタルのレベル以下であり、高純度タンタルの特性を活かすことはできないことが強く予想される。
特表２００２－５１８５９３号公報 米国特許第６，３３１，２３３号 特開２００２－６０９３４号公報
　本発明は、タンタルの純度を高純度に維持すると共に、特定の元素を添加することにより、均一微細な組織を備え、プラズマが安定であり、膜の均一性（ユニフォーミティ）に優れた高純度タンタルスパッタリングターゲットを提供することを課題とする。
 本発明は、上記の問題を解決するために、タンタルの純度を高純度に維持すると共に、特定の元素を添加することにより、均一微細な組織を備え、プラズマが安定であり、膜の均一性（ユニフォーミティ）に優れた高純度タンタルスパッタリングターゲットを得ることができるとの知見を得た。
 本発明は、この知見に基づいて、
 １）１ｍａｓｓｐｐｍ以上、５０ｍａｓｓｐｐｍ以下のホウ素を必須成分として含有し、ホウ素及びガス成分を除く純度が９９．９９８％以上であることを特徴とするタンタルスパッタリングターゲット
 ２）１０ｍａｓｓｐｐｍ以上、５０ｍａｓｓｐｐｍ以下のホウ素を必須成分として含有し、ホウ素及びガス成分を除く純度が９９．９９８％以上であることを特徴とするタンタルスパッタリングターゲット
 ３）ホウ素を１０ｍａｓｓｐｐｍ以上、２０ｍａｓｓｐｐｍ以下を必須成分として含有し、ホウ素及びガス成分を除く純度が９９．９９８％以上であることを特徴とするタンタルスパッタリングターゲット
 ４）ターゲット中のホウ素含有量のばらつきが±２０％以下であることを特徴とする上記１）～３）のいずれかに記載のタンタルスパッタリングターゲット
 ５）平均結晶粒径が１１０μｍ以下であることを特徴とする上記１）～４）のいずれかに記載のタンタルスパッタリングターゲット
 ６）結晶粒径のばらつきが±２０％以下であることを特徴とする上記５）記載のタンタルスパッタリングターゲット、を提供する。
 本発明は、タンタルの純度を高純度に維持すると共に、ホウ素を必須成分として添加することにより、均一微細な組織を備え、プラズマが安定であり、膜の均一性（ユニフォーミティ）に優れた高純度タンタルスパッタリングターゲットを提供することができるという優れた効果を有する。また、スパッタリング時のプラズマ安定化は、初期の段階でも安定化するので、バーンイン時間を短縮できるという効果を備えている。
　本願発明に使用するタンタル（Ｔａ）ターゲットの原料としては、高純度タンタルを使用する。この高純度タンタルの例を表１に示す（社団法人発明協会編、公開技報２００５－５０２７７０、公開技報名称「高純度タンタル及び高純度タンタルからなるスパッタリングターゲット」参照）。
 この表１では、ガス成分を除き、全ての不純物は１ｗｔｐｐｍ未満である。すなわち９９．９９９～９９．９９９９ｗｔ％が示されているが、このような高純度タンタルを使用することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 本発明のスパッタリングターゲットは、通常、次の工程によって製造する。
 その一例を示すと、まずタンタル、例えば４Ｎ（９９．９９％以上）の高純度タンタルを使用し、これにホウ素（Ｂ）を適量添加してターゲットの原料とする。これを電子ビーム溶解等により溶解・精製して純度を高め、これを鋳造してインゴット又はビレットを作製する。当然ながら、最初から表１に示す９９．９９９～９９．９９９９ｗｔ％の高純度タンタルを使用することもできる。
 次に、このインゴット又はビレットを焼鈍－鍛造、圧延、焼鈍（熱処理）、仕上げ加工等の一連の加工を行う。
 具体的には、例えばインゴット－鍛伸－１３７３Ｋ～１６７３Ｋの温度での焼鈍（１回目）－冷間鍛造（１回目）－再結晶開始温度～１６７３Ｋの温度での再結晶焼鈍（２回目）－冷間鍛造（２回目）－再結晶開始温度～１６７３Ｋの温度での再結晶焼鈍（３回目）－冷間（熱間）圧延（１回目）－再結晶開始温度～１３７３Ｋの温度での再結晶焼鈍（４回目）－冷間（熱間）圧延（必要に応じて、２回目）－再結晶開始温度～１３７３Ｋの温度での再結晶焼鈍（必要に応じて、５回目）－仕上げ加工を行ってターゲット材とする。
 鍛造あるいは圧延によって、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、さらにこれを焼鈍することにより再結晶化させ、この冷間鍛造又は冷間圧延と再結晶焼鈍の繰返しにより、組織の緻密化、微細化と強度を高めることができる。上記の加工プロセスにおいて、再結晶焼鈍は１回でも良いが、２回繰返すことによって組織上の欠陥を極力減少させることができる。また、冷間（熱間）圧延と再結晶開始温度～１３７３Ｋの間での再結晶焼鈍は、繰返しても良いが１サイクルでも良い。この後、機械加工、研磨加工等の仕上げ加工によって、最終的なターゲット形状に仕上げる。
 通常、上記の製造工程によってタンタルターゲットを製造するが、この製造工程は、一例を示すもので、本願発明は、この製造工程を発明とするものではないので、他の工程によって製造することは、当然可能であり、本願発明はそれらを全て包含するものである。
 タンタルターゲットの特性を活かすために、６Ｎレベルの純度の材料を使用することが多いが、どうしてもターゲットの結晶粒が粗大化し易いという欠点があった。
 本発明者らは、このような６Ｎレベルのターゲットの製造工程において、通常であれば０．５ｍａｓｓｐｐｍ程度の含有量であるホウ素が、たまたま１ｍａｓｓｐｐｍ程度に偏析していた部分で、結晶粒径が局所的に微細化していることを発見した。このことから、ホウ素の添加がタンタルターゲットの微細化に有効ではないかというヒントを得、これが本願発明につながる契機となった。
 すなわち、本発明のタンタルスパッタリングターゲットにおいて、重要なことは、ホウ素及びガス成分を除く純度が９９．９９８％以上であるタンタルに、１ｍａｓｓｐｐｍ以上、５０ｍａｓｓｐｐｍ以下のホウ素を必須成分として含有させることである。ホウ素の下限値１ｍａｓｓｐｐｍは効果を発揮させるための数値であり、ホウ素の上限値５０ｍａｓｓｐｐｍは、本発明の効果を持続させるための上限値である。この上限値を超える場合には、ホウ素の偏析が起こり、ホウ素の一部未再結晶部が発生し、結果としてバーンインが長くなるので、ホウ素５０ｍａｓｓｐｐｍを上限値とする。
 このタンタルの含有が、ターゲットの均一微細な組織を形成し、それによってプラズマを安定化させ、これによってスパッタリング膜の均一性（ユニフォーミティ）を向上させることが可能となる。また、このスパッタリング時のプラズマ安定化は、初期の段階でも安定化するので、バーンイン時間を短縮できる。
 この場合、タンタルの純度は、高純度すなわち９９．９９８％以上とする必要がある。この場合、原子半径の小さい、酸素、水素、炭素、窒素等のガス成分は除外することができる。一般にガス成分は特殊な方法でなければ除去は困難であり、通常の生産工程で精製の際に除去することは難しいので、ガス成分は本願発明のタンタルの純度からは除外する。
 上記の通り、ホウ素がタンタルの均一微細な組織をもたらすのであるが、他の金属成分、金属性非金属成分、酸化物、窒化物、炭化物等のセラミックスの混入は有害であり、許容することはできない。これらの不純物はホウ素の作用を抑制する作用をすると考えられるからである。また、これらの不純物は、ホウ素とは明らかに異なり、タンタルターゲットの結晶粒径を均一に仕上げることが難しく、スパッタリング特性の安定化には寄与しない。
 本願発明のタンタルスパッタリングターゲットは、より好ましい範囲として、１０ｍａｓｓｐｐｍ以上、５０ｍａｓｓｐｐｍ以下のホウ素を必須成分として含有し、ホウ素及びガス成分を除く純度が９９．９９８％以上であることである。
 さらに、ホウ素を１０ｍａｓｓｐｐｍ以上、２０ｍａｓｓｐｐｍ以下を必須成分として含有し、ホウ素及びガス成分を除く純度が９９．９９８％を超えるタンタルスパッタリングターゲットである。
 本発明のタンタルスパッタリングターゲットは、さらにターゲット中のホウ素含有量のばらつきを±２０％以下とすることが望ましい。
 適度なホウ素の含有がタンタルスパッタリングターゲットの均一微細な組織を形成する機能（性質）を有する以上、ホウ素はより均一に分散していることは、ターゲット組織の均一微細な組織に、より強く貢献させることができる。
 当然ながら、通常の製造工程において、これらは容易に達成できるのであるが、ターゲットのホウ素含有量のばらつきを±２０％以下とする点に留意し、その意図を明確に持つことが必要である。
 このターゲットのホウ素の含有量のばらつきについては、例えば円盤状のターゲットにおいては、円盤の中心を通る等分の８本の線上に、３点（中心点、半径の１／２点、外周又はその近傍点）を採り、合計１７点｛１６点＋中心点（中心点は共通しているので１点）｝のホウ素の含有量を分析する。
 そして、各点において、{（最大値－最小値）／（最大値＋最小値）}×１００の式に基づいて、ばらつきを計算することができる。
 本発明のタンタルスパッタリングターゲットは、さらに平均結晶粒径が１００μｍ以下であることが望ましい。ホウ素の適度な添加と通常の製造工程において、結晶粒径の微細化が達成できるのであるが、平均結晶粒径が１００μｍ以下とする点に留意し、その意図を明確に持つことが必要である。
 また、この結晶粒径のばらつきが±２０％以下とすることがより望ましい。
 このホウ素の平均結晶粒径のばらつきについては、例えば円盤状のターゲットにおいては、円盤の中心を通る等分の８本の線上に、３点（中心点、半径の１／２点、外周又はその近傍点）を採り、合計１７点｛１６点＋中心点（中心点は共通しているので１点）｝のホウ素化物の結晶粒径を測定する。
 そして、各点において、{（最大値－最小値）／（最大値＋最小値）}×１００の式に基づいて、結晶粒径のばらつきを計算することができる。
 このようなターゲット組織は、プラズマが安定であり、膜の均一性（ユニフォーミティ）に優れる。また、スパッタリング時のプラズマ安定化は、初期の段階でも安定化するので、バーンイン時間を短縮できるという効果を有する。
 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。
（実施例１）
 純度９９．９９８％のタンタルにホウ素１ｍａｓｓｐｐｍ相当量を添加した原料を電子ビーム溶解し、これを鋳造して厚さ２００ｍｍ、直径２００ｍｍφのインゴットとした。この場合の結晶粒径は約５５ｍｍであった。
 次に、このインゴット又はビレットを室温で鍛伸した後、１５００Ｋの温度で再結晶焼鈍した。これによって平均結晶粒径が２００μｍの組織を持つ厚さ１２０ｍｍ、直径１３０ｍｍφの材料が得られた。
 次に、これを再度室温で鍛伸及び据え込み鍛造し、再び１４８０Ｋの温度で再結晶焼鈍を実施した。鍛造、熱処理を再度繰り返し、これによって平均結晶粒径が１００μｍの組織を持つ厚さ１２０ｍｍ、直径１３０ｍｍφの材料を得た。　
 次に、これを冷間で圧延及び１１７３Ｋの温度で再結晶焼鈍を行い、仕上げ加工を行って厚さ１０ｍｍ、直径４５０ｍｍφのターゲット材とした。途中及び最後の冷間加工並びに再結晶焼鈍は、以下の平均結晶粒径及び結晶粒径のばらつきとなるように調節した。なお、この平均結晶粒径とばらつきは、ホウ素の添加量によっても変化するが、本実施例では、これらの調節が可能であった。
 ターゲットの平均結晶粒径は９０μｍであり、結晶粒径のばらつきは±２０％であった。また、ホウ素含有量のばらつきは±１９％であった。この結果を表２に示す。
 シート抵抗は膜厚に依存するので、ウエハー（１２インチ）内のシート抵抗の分布を測定し、それによって膜厚の分布状況を調べた。具体的には、ウエハー上の４９点のシート抵抗を測定し、その標準偏差（σ）を算出した。
 その結果を、同様に表２に示す。表２から明らかなように、本実施例においては、スパッタ初期から後期にかけてシート内抵抗分布の変動が少ない（２．５～３．８％）、すなわち膜厚分布の変動が少ないことを示している。
 また、スパッタリングの初期安定化に至るまでの電力量を測定したところ、１２０ｋＷｈであり、後述する比較例に比べ大きく減少した。この結果も表２に示す。このように初期安定までの電力量を少なくできる（バーンイン時間を短縮化できる）と共に、膜の均一性（ユニフォーミティ）が良好であり、スパッタ成膜の品質を向上させることができた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（実施例２）
 純度９９．９９８％のタンタルにホウ素５ｍａｓｓｐｐｍ相当量を添加した原料を電子ビーム溶解し、これを鋳造して厚さ２００ｍｍ、直径２００ｍｍφのインゴットとした。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鍛伸した後、１５００Ｋの温度で再結晶焼鈍した。これによって平均結晶粒径が２００μｍの組織を持つ厚さ１２０ｍｍ、直径１３０ｍｍφの材料が得られた。
 次に、これを再度室温で鍛伸及び据え込み鍛造し、再び１４００～１５００Ｋの温度で再結晶焼鈍を実施した。鍛造、熱処理を再度繰り返し、これによって平均結晶粒径が１００μｍの組織を持つ厚さ１２０ｍｍ、直径１３０ｍｍφの材料を得た。　
 次に、これを冷間で圧延及び１１７３Ｋの温度で再結晶焼鈍を行い、仕上げ加工を行って厚さ１０ｍｍ、直径４５０ｍｍφのターゲット材とした。途中及び最後の冷間加工並びに再結晶焼鈍は、以下の平均結晶粒径及び結晶粒径のばらつきとなるように調節した。なお、この平均結晶粒径とばらつきは、ホウ素の添加量によっても変化するが、本実施例では、これらの調節が可能であった。
 ターゲットの平均結晶粒径は７０μｍであり、結晶粒径のばらつきは±１６％であった。また、ホウ素含有量のばらつきは±１６％であった。この結果を、同様に表２に示す。
 シート抵抗は膜厚に依存するので、ウエハー（１２インチ）内のシート抵抗の分布を測定し、それによって膜厚の分布状況を調べた。具体的には、ウエハー上の４９点のシート抵抗を測定し、その標準偏差（σ）を算出した。
 その結果を、同様に表２に示す。表２から明らかなように、本実施例においては、スパッタ初期から後期にかけてシート内抵抗分布の変動が少ない（２．４～３．５％）、すなわち膜厚分布の変動が少ないことを示している。
 また、スパッタリングの初期安定化に至るまでの電力量を測定したところ、８０ｋＷｈであり、減少した。この結果も表２に示す。このようにバーンイン時間を短縮化することができると共に、膜の均一性（ユニフォーミティ）が良好であり、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９９．９９８％のタンタルにホウ素１０ｍａｓｓｐｐｍ相当量を添加した原料を電子ビーム溶解し、これを鋳造して厚さ２００ｍｍ、直径２００ｍｍφのインゴットとした。この場合の結晶粒径は約４５ｍｍであった。
 次に、このインゴット又はビレットを室温で鍛伸した後、１５００Ｋの温度で再結晶焼鈍した。これによって平均結晶粒径が２００μｍの組織を持つ厚さ１２０ｍｍ、直径１３０ｍｍφの材料が得られた。
 次に、これを再度室温で鍛伸及び据え込み鍛造し、再び１４００～１５００Ｋの温度で再結晶焼鈍を実施した。鍛造、熱処理を再度繰り返し、これによって平均結晶粒径が１００μｍの組織を持つ厚さ１２０ｍｍ、直径１３０ｍｍφの材料を得た。　
 次に、これを冷間で圧延及び１１７３Ｋの温度で再結晶焼鈍を行い、仕上げ加工を行って厚さ１０ｍｍ、直径４５０ｍｍφのターゲット材とした。途中及び最後の冷間加工並びに再結晶焼鈍は、以下の平均結晶粒径及び結晶粒径のばらつきとなるように調節した。なお、この平均結晶粒径とばらつきは、ホウ素の添加量によっても変化するが、本実施例では、これらの調節が可能であった。
 ターゲットの平均結晶粒径は５０μｍであり、結晶粒径のばらつきは±１７％であった。また、ホウ素含有量のばらつきは±１５％であった。この結果を、同様に表２に示す。
 シート抵抗は膜厚に依存するので、ウエハー（１２インチ）内のシート抵抗の分布を測定し、それによって膜厚の分布状況を調べた。具体的には、ウエハー上の４９点のシート抵抗を測定し、その標準偏差（σ）を算出した。
 その結果を、同様に表２に示す。表２から明らかなように、本実施例においては、スパッタ初期から後期にかけてシート内抵抗分布の変動が少ない（２．２～３．０％）、すなわち膜厚分布の変動が少ないことを示している。
 また、スパッタリングの初期安定化に至るまでの電力量を測定したところ、５０ｋＷｈであり、減少した。この結果も表２に示す。このようにバーンイン時間を短縮化することができると共に、膜の均一性（ユニフォーミティ）が良好であり、スパッタ成膜の品質を向上させることができた。
（実施例４）
 純度９９．９９８％のタンタルにホウ素２０ｍａｓｓｐｐｍ相当量を添加した原料を電子ビーム溶解し、これを鋳造して厚さ２００ｍｍ、直径２００ｍｍφのインゴットとした。この場合の結晶粒径は約４０ｍｍであった。
 次に、このインゴット又はビレットを室温で鍛伸した後、１５００Ｋの温度で再結晶焼鈍した。これによって平均結晶粒径が２００μｍの組織を持つ厚さ１２０ｍｍ、直径１３０ｍｍφの材料が得られた。
 次に、これを再度室温で鍛伸及び据え込み鍛造し、再び１４００～１５００Ｋの温度で再結晶焼鈍を実施した。鍛造、熱処理を再度繰り返し、これによって平均結晶粒径が９０μｍの組織を持つ厚さ１２０ｍｍ、直径１３０ｍｍφの材料を得た。　
 次に、これを冷間で圧延及び１１７３Ｋの温度で再結晶焼鈍を行い、仕上げ加工を行って厚さ１０ｍｍ、直径４５０ｍｍφのターゲット材とした。途中及び最後の冷間加工並びに再結晶焼鈍は、以下の平均結晶粒径及び結晶粒径のばらつきとなるように調節した。なお、この平均結晶粒径とばらつきは、ホウ素の添加量によっても変化するが、本実施例では、これらの調節が可能であった。
 ターゲットの平均結晶粒径は３５μｍであり、結晶粒径のばらつきは±１５％であった。また、ホウ素含有量のばらつきは±１３％であった。この結果を、同様に表２に示す。
 シート抵抗は膜厚に依存するので、ウエハー（１２インチ）内のシート抵抗の分布を測定し、それによって膜厚の分布状況を調べた。具体的には、ウエハー上の４９点のシート抵抗を測定し、その標準偏差（σ）を算出した。
 その結果を、同様に表２に示す。表２から明らかなように、本実施例においては、スパッタ初期から後期にかけてシート内抵抗分布の変動が少ない（１．６～２．２％）、すなわち膜厚分布の変動が少ないことを示している。
 また、スパッタリングの初期安定化に至るまでの電力量を測定したところ、４５ｋＷｈであり、減少した。この結果も表２に示す。このようにバーンイン時間を短縮化することができると共に、膜の均一性（ユニフォーミティ）が良好であり、スパッタ成膜の品質を向上させることができた。
（実施例５）
 純度９９．９９９％のタンタルにホウ素５０ｍａｓｓｐｐｍ相当量を添加した原料を電子ビーム溶解し、これを鋳造して厚さ２００ｍｍ、直径２００ｍｍφのインゴットとした。この場合の結晶粒径は約３５ｍｍであった。
 次に、このインゴット又はビレットを室温で鍛伸した後、１５００Ｋの温度で再結晶焼鈍した。これによって平均結晶粒径が２００μｍの組織を持つ厚さ１２０ｍｍ、直径１３０ｍｍφの材料が得られた。
 次に、これを再度室温で鍛伸及び据え込み鍛造し、再び１４００～１５００Ｋの温度で再結晶焼鈍を実施した。鍛造、熱処理を再度繰り返し、これによって平均結晶粒径が８０μｍの組織を持つ厚さ１２０ｍｍ、直径１３０ｍｍφの材料を得た。　
 次に、これを冷間で圧延及び１１７３Ｋの温度で再結晶焼鈍を行い、仕上げ加工を行って厚さ１０ｍｍ、直径４５０ｍｍφのターゲット材とした。途中及び最後の冷間加工並びに再結晶焼鈍は、以下の平均結晶粒径及び結晶粒径のばらつきとなるように調節した。なお、この平均結晶粒径とばらつきは、ホウ素の添加量によっても変化するが、本実施例では、これらの調節が可能であった。
 ターゲットの平均結晶粒径は２０μｍであり、結晶粒径のばらつきは±７％であった。また、ホウ素含有量のばらつきは±９％であった。この結果を、同様に表２に示す。
 シート抵抗は膜厚に依存するので、ウエハー（１２インチ）内のシート抵抗の分布を測定し、それによって膜厚の分布状況を調べた。具体的には、ウエハー上の４９点のシート抵抗を測定し、その標準偏差（σ）を算出した。
 その結果を、同様に表２に示す。表２から明らかなように、本実施例においては、スパッタ初期から後期にかけてシート内抵抗分布の変動が少ない（２．０～３．１％）、すなわち膜厚分布の変動が少ないことを示している。
 また、スパッタリングの初期安定化に至るまでの電力量を測定したところ、６０ｋＷｈであり、減少した。この結果も表２に示す。このようにバーンイン時間を短縮化することができると共に、膜の均一性（ユニフォーミティ）が良好であり、スパッタ成膜の品質を向上させることができた。
（比較例１）
 純度９９．９９５％のタンタルにホウ素０．５ｍａｓｓｐｐｍ相当量を添加した原料を電子ビーム溶解し、これを鋳造して厚さ２００ｍｍ、直径２００ｍｍφのインゴットとした。この場合の結晶粒径は約６０ｍｍであった。
 次に、このインゴット又はビレットを室温で鍛伸した後、１５００Ｋの温度で再結晶焼鈍した。これによって平均結晶粒径が２００μｍの組織を持つ厚さ１２０ｍｍ、直径１３０ｍｍφの材料が得られた。
 次に、これを再度室温で鍛伸及び据え込み鍛造し、再び１４００～１５００Ｋの温度で再結晶焼鈍を実施した。鍛造、熱処理を再度繰り返し、これによって平均結晶粒径が１５０μｍの組織を持つ厚さ１２０ｍｍ、直径１３０ｍｍφの材料を得た。　
 次に、これを冷間で圧延及び１１７３Ｋの温度で再結晶焼鈍を行い、仕上げ加工を行って厚さ１０ｍｍ、直径４５０ｍｍφのターゲット材とした。途中及び最後の冷間加工並びに再結晶焼鈍を、適度な平均結晶粒径及び結晶粒径のばらつきとなるように調節したが、本比較例では、これらの調節ができず、ターゲットの平均結晶粒径は１２０μｍであり、結晶粒径のばらつきは±３０％であった。また、ホウ素含有量のばらつきは±３０％であった。この結果を、同様に表２に示す。
 シート抵抗は膜厚に依存するので、ウエハー（１２インチ）内のシート抵抗の分布を測定し、それによって膜厚の分布状況を調べた。具体的には、ウエハー上の４９点のシート抵抗を測定し、その標準偏差（σ）を算出した。
 その結果を、同様に表２に示す。表２から明らかなように、本実施例においては、スパッタ初期から後期にかけてシート内抵抗分布の変動が大きく（３．９～５．０％）、すなわち膜厚分布の変動が大きくなることを示していた。
 また、スパッタリングの初期安定化に至るまでの電力量を測定したところ、２００ｋＷｈであり、増加した。この結果も表２に示す。このようにバーンイン時間を短縮化できず、膜の均一性（ユニフォーミティ）も不良であり、スパッタ成膜の品質を向上させることができなかった。
　以上について、純度９９．９９９％のタンタルにホウ素０．５ｍａｓｓｐｐｍを添加した場合についても、同様の試験をしてみたが、この比較例１と同様の傾向が見られた。これは、タンタルの純度にかかわらず影響することが明らかであった。
（比較例２）
 純度９９．９９９％のタンタルにホウ素１００ｍａｓｓｐｐｍ相当量を添加した原料を電子ビーム溶解し、これを鋳造して厚さ２００ｍｍ、直径２００ｍｍφのインゴットとした。この場合の結晶粒径は約２０ｍｍであった。
 次に、このインゴット又はビレットを室温で鍛伸した後、１５００Ｋの温度で再結晶焼鈍した。これによって平均結晶粒径が２００μｍの組織を持つ厚さ１２０ｍｍ、直径１３０ｍｍφの材料が得られた。
 次に、これを再度室温で鍛伸及び据え込み鍛造し、再び１４００～１５００Ｋの温度で再結晶焼鈍を実施した。鍛造、熱処理を再度繰り返し、これによって平均結晶粒径が７０μｍの組織を持つ厚さ１２０ｍｍ、直径１３０ｍｍφの材料を得た。　
 次に、これを冷間で圧延及び１１７３Ｋの温度で再結晶焼鈍を行い、仕上げ加工を行って厚さ１０ｍｍ、直径４５０ｍｍφのターゲット材とした。途中及び最後の冷間加工並びに再結晶焼鈍を、適度な平均結晶粒径及び結晶粒径のばらつきとなるように調節したが、本比較例では、これらの調節ができず、ターゲットの平均結晶粒径は一応１０μｍであったが、未再結晶があったため、結晶粒径のばらつきは±５０％で、ばらつきが大であった。また、ホウ素含有量のばらつきは±６５％であった。この結果を、同様に表２に示す。
 シート抵抗は膜厚に依存するので、ウエハー（１２インチ）内のシート抵抗の分布を測定し、それによって膜厚の分布状況を調べた。具体的には、ウエハー上の４９点のシート抵抗を測定し、その標準偏差（σ）を算出した。
 その結果を、同様に表２に示す。表２から明らかなように、本実施例においては、スパッタ初期から後期にかけてシート内抵抗分布の変動が大きく（５．０～７．０％）、すなわち膜厚分布の変動が大きくなることを示していた。
 また、スパッタリングの初期安定化に至るまでの電力量を測定したところ、３００ｋＷｈであり、増加した。この結果も表２に示す。このようにバーンイン時間を短縮化できず、膜の均一性（ユニフォーミティ）も不良であり、スパッタ成膜の品質を向上させることができなかった。
 以上について、純度９９．９９９％のタンタルにホウ素を、１００ｍａｓｓｐｐｍを超える添加量となってから急速に結晶粒径の粗大化とばらつきが大きくなり、さらにはホウ素含有量のばらつきも顕著になった。
 これは、ホウ素が偏析した結果と考えられ、過剰なホウ素添加は、好ましくないことが分かった。
 本発明は、タンタルスパッタリングターゲットにおいて、１ｍａｓｓｐｐｍ以上、５０ｍａｓｓｐｐｍ以下のホウ素を必須成分として含有させ、ホウ素及びガス成分を除く純度を９９．９９８％以上とすることにより、均一微細な組織を備え、プラズマが安定であり、膜の均一性（ユニフォーミティ）に優れた高純度タンタルスパッタリングターゲットを提供することができるという優れた効果を有する。また、スパッタリング時のプラズマ安定化は、初期の段階でも安定化するので、バーンイン時間を短縮できるという効果を有するので、エレクトロニクスの分野、特に複雑な形状の被膜の形成や回路の形成あるいはバリア膜の形成等に適合するターゲットとして有用である。

Claims (6)

  1. 　１ｍａｓｓｐｐｍ以上、５０ｍａｓｓｐｐｍ以下のホウ素を必須成分として含有し、ホウ素及びガス成分を除く純度が９９．９９８％以上であることを特徴とするタンタルスパッタリングターゲット。
  2.  １０ｍａｓｓｐｐｍ以上、５０ｍａｓｓｐｐｍ以下のホウ素を必須成分として含有し、ホウ素及びガス成分を除く純度が９９．９９８％以上であることを特徴とするタンタルスパッタリングターゲット。
  3.  ホウ素を１０ｍａｓｓｐｐｍ以上、２０ｍａｓｓｐｐｍ以下を必須成分として含有し、ホウ素及びガス成分を除く純度が９９．９９８％以上であることを特徴とするタンタルスパッタリングターゲット。
  4. 　ターゲット中のホウ素含有量のばらつきが±２０％以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のタンタルスパッタリングターゲット。
  5. 　平均結晶粒径が１１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のタンタルスパッタリングターゲット。
  6. 　結晶粒径のばらつきが±２０％以下であることを特徴とする請求項５記載のタンタルスパッタリングターゲット。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014097900A1 (ja) * 2012-12-19 2014-06-26 Jx日鉱日石金属株式会社 タンタルスパッタリングターゲット及びその製造方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG173141A1 (en) 2009-05-22 2011-08-29 Jx Nippon Mining & Metals Corp Tantalum sputtering target
JP4913261B2 (ja) 2009-08-11 2012-04-11 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 タンタルスパッタリングターゲット
KR101690394B1 (ko) 2012-03-21 2016-12-27 제이엑스금속주식회사 탄탈 스퍼터링 타깃의 제조 방법
EP2878699B1 (en) 2012-12-19 2020-07-15 JX Nippon Mining & Metals Corp. Tantalum sputtering target and method for producing same
JP5905600B2 (ja) 2013-03-04 2016-04-20 Ｊｘ金属株式会社 タンタルスパッタリングターゲット及びその製造方法
JP5969138B2 (ja) 2013-10-01 2016-08-17 Ｊｘ金属株式会社 タンタルスパッタリングターゲット
KR102112912B1 (ko) 2013-11-06 2020-05-19 제이엑스금속주식회사 스퍼터링 타깃/배킹 플레이트 조립체
SG11201704463VA (en) 2015-05-22 2017-07-28 Jx Nippon Mining & Metals Corp Tantalum sputtering target, and production method therefor
CN107532287B (zh) 2015-05-22 2019-11-05 捷客斯金属株式会社 钽溅射靶及其制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6331233B1 (en) 2000-02-02 2001-12-18 Honeywell International Inc. Tantalum sputtering target with fine grains and uniform texture and method of manufacture
JP2002040008A (ja) * 2000-07-25 2002-02-06 Showa Denko Kk 並列型分離分析装置及び分析方法
JP2002060934A (ja) 2000-08-24 2002-02-28 Toshiba Corp スパッタリングターゲット
JP2002518593A (ja) 1998-06-17 2002-06-25 ジヨンソン マテイ エレクトロニクス，インコーポレーテツド 微細で一様な構造とテキスチュアを有する金属製品及びその製造方法
WO2007040014A1 (ja) * 2005-10-04 2007-04-12 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. スパッタリングターゲット

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3416999B2 (ja) * 1993-08-16 2003-06-16 三菱マテリアル株式会社 高強度を有するスパッタリング圧延ターゲット材
FR2756572B1 (fr) * 1996-12-04 1999-01-08 Pechiney Aluminium Alliages d'aluminium a temperature de recristallisation elevee utilisee dans les cibles de pulverisation cathodiques
JPH1180942A (ja) 1997-09-10 1999-03-26 Japan Energy Corp Ｔａスパッタターゲットとその製造方法及び組立体
US6348113B1 (en) 1998-11-25 2002-02-19 Cabot Corporation High purity tantalum, products containing the same, and methods of making the same
US6887356B2 (en) * 2000-11-27 2005-05-03 Cabot Corporation Hollow cathode target and methods of making same
JP4883546B2 (ja) * 2002-09-20 2012-02-22 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 タンタルスパッタリングターゲットの製造方法
JP4263900B2 (ja) * 2002-11-13 2009-05-13 日鉱金属株式会社 Ｔａスパッタリングターゲット及びその製造方法
EP2253731B1 (en) 2003-04-01 2019-07-31 JX Nippon Mining & Metals Corporation Tantalum spattering target
EP1681368B1 (en) 2003-11-06 2021-06-30 JX Nippon Mining & Metals Corporation Method to produce a tantalum sputtering target
US20050155677A1 (en) 2004-01-08 2005-07-21 Wickersham Charles E.Jr. Tantalum and other metals with (110) orientation
US20070144623A1 (en) * 2004-02-18 2007-06-28 Wickersham Charles E Jr Ultrasonic method for detecting banding in metals
EP1876258A4 (en) 2005-04-28 2008-08-13 Nippon Mining Co sputtering Target
AT8346U1 (de) * 2005-04-29 2006-06-15 Ceratitzit Austria Ges M B H Beschichtetes werkzeug
US20070099032A1 (en) 2005-11-02 2007-05-03 Heraeus, Inc., A Corporation Of The State Of Arizona Deposition of enhanced seed layer using tantalum alloy based sputter target
SG173141A1 (en) 2009-05-22 2011-08-29 Jx Nippon Mining & Metals Corp Tantalum sputtering target
JP4913261B2 (ja) 2009-08-11 2012-04-11 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 タンタルスパッタリングターゲット
WO2011018970A1 (ja) 2009-08-11 2011-02-17 Jx日鉱日石金属株式会社 タンタルスパッタリングターゲット
JP5389955B2 (ja) 2010-08-09 2014-01-15 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 タンタルスパッタリングターゲット
CN103827348B (zh) 2011-11-30 2015-11-25 吉坤日矿日石金属株式会社 钽溅射靶及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002518593A (ja) 1998-06-17 2002-06-25 ジヨンソン マテイ エレクトロニクス，インコーポレーテツド 微細で一様な構造とテキスチュアを有する金属製品及びその製造方法
US6331233B1 (en) 2000-02-02 2001-12-18 Honeywell International Inc. Tantalum sputtering target with fine grains and uniform texture and method of manufacture
JP2002040008A (ja) * 2000-07-25 2002-02-06 Showa Denko Kk 並列型分離分析装置及び分析方法
JP2002060934A (ja) 2000-08-24 2002-02-28 Toshiba Corp スパッタリングターゲット
WO2007040014A1 (ja) * 2005-10-04 2007-04-12 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. スパッタリングターゲット

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"High-purity Tantalum and Sputtering Target composed of High-purity Tantalum"
See also references of EP2604718A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014097900A1 (ja) * 2012-12-19 2014-06-26 Jx日鉱日石金属株式会社 タンタルスパッタリングターゲット及びその製造方法
CN104755651A (zh) * 2012-12-19 2015-07-01 吉坤日矿日石金属株式会社 钽溅射靶及其制造方法
JP5829757B2 (ja) * 2012-12-19 2015-12-09 Jx日鉱日石金属株式会社 タンタルスパッタリングターゲット及びその製造方法
EP2878700A4 (en) * 2012-12-19 2015-12-23 Jx Nippon Mining & Metals Corp TANTAL-BASED CATHODIC SPUTTERING TARGET AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME

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