WO2020095595A1 - Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲット - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a W-Ti sputtering target for forming a W-Ti film.
- the present application claims priority to Japanese Patent Application No. 2018-208952 filed in Japan on November 6, 2018, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the W-Ti sputtering target according to another aspect of the present invention may further contain Ni in the range of 1 mass ppm or more and 15 mass ppm or less.
- the W-Ti sputtering target contains Ni in the range of 1 mass ppm or more and 15 mass ppm or less, it is possible to further suppress the occurrence of abnormal discharge due to Fe due to the synergistic effect with Cr. Becomes
- Ni 1 mass ppm or more and 15 mass ppm or less>
- the Fe concentration and the Cr concentration are measured at the five points 4) and (5), and the above-mentioned variation in the Fe concentration and variation in the Cr concentration are obtained.
- the corners (2), (3), (4), and (5) were within 10% of the total length of the diagonal line from the corner toward the inside.
- ⁇ Mixing and grinding step S01> These raw material powders are required to have Ti in the range of 5 mass% or more and 20 mass% or less, Fe in the range of 25 mass ppm or more and 100 mass ppm or less, and Cr in the range of 5 mass ppm or more and 35 mass ppm or less. Accordingly, Ni is further contained in the range of 1 mass ppm or more and 15 mass ppm or less, and the composition is weighed so that the balance is composed of W and unavoidable impurities, and this raw material powder is mixed and pulverized. In the present embodiment, the weighed raw material powders are mixed by a ball mill, and further, the balls made of cemented carbide are mixed and ground by an attritor device.
- the graphite mold is filled with the raw material powder (mixed powder), and sintering is performed by a vacuum hot press at a pressure of 10 MPa to 60 MPa and a temperature of 1000 ° C. to 1500 ° C.
- the W-Ti sputtering target according to the present embodiment is manufactured by the above steps.
- This W-Ti sputtering target is used by bonding In to a backing plate made of Cu or SUS (stainless steel) or another metal (for example, Mo) using In as solder.
- the W-Ti sputtering target of the present embodiment further contains Ni in the range of 1 mass ppm or more and 15 mass ppm or less, Fe, Cr, and Ni are contained in the W-Ti sputtering target. By coexisting with, it becomes possible to further suppress the occurrence of abnormal discharge due to Fe particles.
- the Fe concentration is measured at a plurality of points within the target surface, and the Fe concentration variation and the Cr concentration variation calculated by the above equation (1) respectively show When the content is 50% or less, the variation in Fe concentration within the target surface is suppressed, so that it is possible to form a W-Ti film having a small variation in Fe concentration and a uniform etching rate, and at the same time, target surface. Since the variation of the Cr concentration in the inside is suppressed, it is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge due to Fe on the entire target surface.
- Example of the present invention As the raw material powder, Ti powder having a purity of 99.999% by mass or more and an average particle size of 15 ⁇ m, W powder having a purity of 99.999% by mass or more and an average particle size of 1 ⁇ m, and other than Fe and Cr FeCr powder (or FeCrNi powder) in which the amount of impurities (or other than Fe, Cr and Ni) is 0.001% by mass or less and the average particle size is 100 ⁇ m is prepared, and Ti is made to have the composition shown in Table 1. Powder, W powder and FeCr powder (or FeCrNi powder) were weighed.
- the W powder and the FeCr powder (or FeCrNi powder) and the Ti powder which were mixed and pulverized were mixed by a ball mill device to obtain a mixed powder.
- the mixed powder before sintering was observed with an EPMA apparatus, FeCr powder (or FeCrNi powder) was specified by a surface analysis image of characteristic X-rays, and the particle diameter thereof was confirmed.
- the particle size is shown in Table 1.
- the detected FeCr powder (or FeCrNi powder) had a particle size of less than 10 ⁇ m, except for Inventive Example 13.
- the etching rate of the formed W—Ti film was high and the number of occurrence of abnormal discharge during film formation was small. From the results of the above confirmation experiments, according to the W—Ti sputtering target of the present invention example, it is possible to form a W—Ti film having a high etching rate by adding Fe and to prevent the occurrence of abnormal discharge during sputtering. It was confirmed that it can be sufficiently suppressed.
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Abstract
本発明に係るＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットは、Ｔｉを５質量％以上２０質量％以下の範囲内、Ｆｅを２５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内、Ｃｒを５質量ｐｐｍ以上３５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有し、残部がＷ及び不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする。
Description
本発明は、Ｗ－Ｔｉ膜を成膜するためのＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットに関するものである。
本願は、２０１８年１１月６日に日本に出願された特願２０１８－２０８９５２号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１８年１１月６日に日本に出願された特願２０１８－２０８９５２号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、半導体チップを基板に実装する際には、例えばＡｌ電極やＣｕ電極の上にＡｕバンプやはんだバンプ等を形成している。
例えばＡｌ電極とＡｕバンプとが直接接触させられた場合には、ＡｌとＡｕとが相互に拡散してＡｌとＡｕの金属間化合物が形成されてしまい、電気抵抗が上昇したり密着性が低下したりするおそれがあった。また、例えばＣｕ電極とはんだバンプとが直接接触させられた場合には、Ｃｕとはんだ中のＳｎとが相互に拡散してＣｕとＳｎの金属間化合物が形成されてしまい、電気抵抗が上昇したり密着性が低下したりするおそれがあった。
例えばＡｌ電極とＡｕバンプとが直接接触させられた場合には、ＡｌとＡｕとが相互に拡散してＡｌとＡｕの金属間化合物が形成されてしまい、電気抵抗が上昇したり密着性が低下したりするおそれがあった。また、例えばＣｕ電極とはんだバンプとが直接接触させられた場合には、Ｃｕとはんだ中のＳｎとが相互に拡散してＣｕとＳｎの金属間化合物が形成されてしまい、電気抵抗が上昇したり密着性が低下したりするおそれがあった。
そこで、例えば特許文献１，２に開示されたＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットを用いて、下地電極とバンプとの間に相互の元素の拡散を防止する拡散防止層として、Ｗ－Ｔｉ膜を形成している。
特許文献１，２に記載されたＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットは、それぞれ粉末焼結法によって製造されている。
特許文献１，２に記載されたＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットは、それぞれ粉末焼結法によって製造されている。
下地電極及びバンプの間に拡散防止層としてＷ－Ｔｉ膜を成膜する際には、下地電極の全面にＷ－Ｔｉ膜を成膜した上でバンプを形成し、バンプが形成されていない領域のＷ－Ｔｉ膜をエッチングで除去していた。しかし、このＷ－Ｔｉ膜は、エッチングレートが非常に遅いため、生産効率が悪いといった問題があった。
そこで、特許文献３においては、Ｆｅを微量添加したＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットを用いることにより、成膜されたＷ－Ｔｉ膜にＦｅを含有させ、エッチングレートを改善可能であることが開示されている。
また、特許文献４においては、ターゲット面内におけるＦｅ濃度のばらつきを規定することにより、エッチングレートが均一なＷ－Ｔｉ膜を成膜可能であることが開示されている。
また、特許文献４においては、ターゲット面内におけるＦｅ濃度のばらつきを規定することにより、エッチングレートが均一なＷ－Ｔｉ膜を成膜可能であることが開示されている。
特許文献３，４に開示されているように、Ｆｅを微量添加したＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットを用いることにより、成膜されたＷ－Ｔｉ膜のエッチングレートが改善されることになる。
しかしながら、例えば特許文献２に記載されているように、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲット中にＦｅ等の不純物が混入すると、スパッタ成膜時に異常放電が発生しやすくなり、長時間安定してスパッタ成膜を行うことができなくなるおそれがあった。
しかしながら、例えば特許文献２に記載されているように、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲット中にＦｅ等の不純物が混入すると、スパッタ成膜時に異常放電が発生しやすくなり、長時間安定してスパッタ成膜を行うことができなくなるおそれがあった。
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、Ｆｅの添加によって高いエッチングレートのＷ－Ｔｉ膜を成膜することができるとともに、スパッタ時における異常放電の発生を十分に抑制することができるＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲットに、Ｆｅ粒子が酸化物の状態で存在すると、スパッタ時に異常放電が発生しやすくなることが分かった。そして、ＦｅとともにＣｒを適量添加すると、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲット内においてＦｅとＣｒとが共存することになり、スパッタ時において、Ｆｅに起因した異常放電の発生を抑制可能であるとの知見を得た。
本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明の一態様に係るＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットは、Ｔｉを５質量％以上２０質量％以下の範囲内、Ｆｅを２５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内、Ｃｒを５質量ｐｐｍ以上３５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有し、残部がＷ及び不可避不純物からなる組成を有することを特徴としている。
このような構成とされたＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットにおいては、Ｆｅを２５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有しているので、成膜されたＷ－Ｔｉ膜のエッチングレートを改善することができる。
そして、このような構成とされたＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットは、Ｃｒを５質量ｐｐｍ以上３５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有しているので、Ｆｅに起因した異常放電の発生を抑制することができ、安定してスパッタ成膜を行うことが可能となる。
そして、このような構成とされたＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットは、Ｃｒを５質量ｐｐｍ以上３５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有しているので、Ｆｅに起因した異常放電の発生を抑制することができ、安定してスパッタ成膜を行うことが可能となる。
本発明の他の態様に係るＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットにおいては、さらに、Ｎｉを１質量ｐｐｍ以上１５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有してもよい。
この場合、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲットが、Ｎｉを１質量ｐｐｍ以上１５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有することにより、Ｃｒとの相乗効果によってＦｅに起因した異常放電の発生をさらに抑制することが可能となる。
この場合、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲットが、Ｎｉを１質量ｐｐｍ以上１５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有することにより、Ｃｒとの相乗効果によってＦｅに起因した異常放電の発生をさらに抑制することが可能となる。
また、本発明の他の態様に係るＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットにおいては、ターゲット面内において複数の箇所でＦｅ濃度及びＣｒ濃度を測定し、以下の（１）式で算出されるＦｅ濃度のばらつき及びＣｒ濃度のばらつきが、それぞれ５０％以下であってもよい。
（１）式：（濃度のばらつき）＝｛（Ｃｍａｘ－Ｃｍｉｎ）／Ｃａｖｅ｝×１００
Ｃａｖｅ：測定対象元素の複数点の平均濃度
Ｃｍａｘ：測定対象元素の複数点の最大濃度
Ｃｍｉｎ：測定対象元素の複数点の最小濃度
この場合、ターゲット面内におけるＦｅ濃度のばらつきが抑制されているので、Ｆｅ濃度のばらつきが小さくエッチングレートが均一なＷ－Ｔｉ膜を成膜することができる。
また、ターゲット面内におけるＣｒ濃度のばらつきが抑制されているので、ＦｅとＣｒとが共存することになり、Ｆｅに起因した異常放電の発生をターゲット面全体で抑制することができる。
（１）式：（濃度のばらつき）＝｛（Ｃｍａｘ－Ｃｍｉｎ）／Ｃａｖｅ｝×１００
Ｃａｖｅ：測定対象元素の複数点の平均濃度
Ｃｍａｘ：測定対象元素の複数点の最大濃度
Ｃｍｉｎ：測定対象元素の複数点の最小濃度
この場合、ターゲット面内におけるＦｅ濃度のばらつきが抑制されているので、Ｆｅ濃度のばらつきが小さくエッチングレートが均一なＷ－Ｔｉ膜を成膜することができる。
また、ターゲット面内におけるＣｒ濃度のばらつきが抑制されているので、ＦｅとＣｒとが共存することになり、Ｆｅに起因した異常放電の発生をターゲット面全体で抑制することができる。
以上のように、本発明によれば、Ｆｅの添加によって高いエッチングレートのＷ－Ｔｉ膜を成膜することができるとともに、スパッタ時における異常放電の発生を十分に抑制することができるＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットを提供することが可能となる。
以下に、本発明の実施形態であるＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットについて添付した図面を参照して説明する。
本実施形態に係るＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットは、例えば液晶ドライバーＩＣをＣＯＦテープに接合するために液晶ドライバーＩＣ上に形成されたＡｕバンプとＡｌパッド部（下地電極）との間に、拡散防止層としてＷ－Ｔｉ膜をスパッタリングによって成膜する際に用いられるものである。
本実施形態に係るＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットは、例えば液晶ドライバーＩＣをＣＯＦテープに接合するために液晶ドライバーＩＣ上に形成されたＡｕバンプとＡｌパッド部（下地電極）との間に、拡散防止層としてＷ－Ｔｉ膜をスパッタリングによって成膜する際に用いられるものである。
本実施形態に係るＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットは、Ｔｉを５質量％以上２０質量％以下の範囲内、Ｆｅを２５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内、Ｃｒを５質量ｐｐｍ以上３５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有し、残部がＷ及び不可避不純物からなる組成を有する。
本実施形態に係るＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットにおいては、さらに、Ｎｉを１質量ｐｐｍ以上１５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有していてもよい。
本実施形態に係るＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットにおいては、さらに、Ｎｉを１質量ｐｐｍ以上１５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有していてもよい。
また、本実施形態に係るＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットにおいては、ターゲット面内において複数の箇所でＦｅ濃度及びＣｒ濃度を測定し、以下の（１）式で算出されるＦｅ濃度のばらつき及びＣｒ濃度のばらつきが、それぞれ５０％以下とされていてもよい。
（１）式：（濃度のばらつき）＝｛（Ｃｍａｘ－Ｃｍｉｎ）／Ｃａｖｅ｝×１００
Ｃａｖｅ：測定対象元素の複数点の平均濃度
Ｃｍａｘ：測定対象元素の複数点の最大濃度
Ｃｍｉｎ：測定対象元素の複数点の最小濃度
（１）式：（濃度のばらつき）＝｛（Ｃｍａｘ－Ｃｍｉｎ）／Ｃａｖｅ｝×１００
Ｃａｖｅ：測定対象元素の複数点の平均濃度
Ｃｍａｘ：測定対象元素の複数点の最大濃度
Ｃｍｉｎ：測定対象元素の複数点の最小濃度
以下に、上述のように成分組成を規定した理由について説明する。
＜Ｔｉ：５質量％以上２０質量％以下＞
Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＴｉ含有量が５質量％未満とされた場合には、成膜されたＷ－Ｔｉ膜と下地電極との密着性が低下するおそれがある。
一方、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＴｉ含有量が２０質量％を超えた場合には、成膜されたＷ－Ｔｉ膜の電気抵抗が上昇してしまうとともに、成膜されたＷ－Ｔｉ膜によってバンプを構成する元素（本実施形態ではＡｕ）と下地電極を構成する元素（本実施形態ではＡｌ）との相互の拡散を十分に防止できなくなるおそれがある。
そこで、本実施形態においては、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＴｉの含有量を５質量％以上２０質量％以下の範囲内に規定している。
Ｔｉの含有量の下限は、７質量％以上とすることが好ましく、９質量％以上とすることがさらに好ましい。また、Ｔｉの含有量の上限は、１５質量％以下とすることが好ましく、１３質量％以下とすることがさらに好ましい。
Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＴｉ含有量が５質量％未満とされた場合には、成膜されたＷ－Ｔｉ膜と下地電極との密着性が低下するおそれがある。
一方、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＴｉ含有量が２０質量％を超えた場合には、成膜されたＷ－Ｔｉ膜の電気抵抗が上昇してしまうとともに、成膜されたＷ－Ｔｉ膜によってバンプを構成する元素（本実施形態ではＡｕ）と下地電極を構成する元素（本実施形態ではＡｌ）との相互の拡散を十分に防止できなくなるおそれがある。
そこで、本実施形態においては、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＴｉの含有量を５質量％以上２０質量％以下の範囲内に規定している。
Ｔｉの含有量の下限は、７質量％以上とすることが好ましく、９質量％以上とすることがさらに好ましい。また、Ｔｉの含有量の上限は、１５質量％以下とすることが好ましく、１３質量％以下とすることがさらに好ましい。
＜Ｆｅ：２５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下＞
Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおいてＦｅを添加することにより、成膜されたＷ－Ｔｉ膜において結晶粒界にＦｅ相が存在することになる。このＦｅ相は、Ｗ－Ｔｉ相に比べて耐食性が低くエッチングされやすいため、エッチング時にＦｅ相及び結晶粒界が優先的に溶解することで、Ｗ－Ｔｉ膜のエッチングレートが改善されることになる。Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＦｅの含有量が２５質量ｐｐｍ未満とされた場合には、成膜されたＷ－Ｔｉ膜のエッチングレートを十分に改善することができないおそれがある。
一方、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＦｅの含有量が１００質量ｐｐｍを超えた場合には、成膜されたＷ－Ｔｉ膜によってバンプを構成する元素（本実施形態ではＡｕ）と下地電極を構成する元素（本実施形態ではＡｌ）との相互の拡散を十分に防止できなくなるおそれがある。また、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲット中のＦｅ粒子が酸化物として存在し、スパッタ時に異常放電が発生しやすくなるおそれがある。
そこで、本実施形態においては、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＦｅの含有量を２５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内に規定している。
Ｆｅの含有量の下限は、３０質量ｐｐｍ以上とすることが好ましく、３５質量ｐｐｍ以上とすることがさらに好ましい。また、Ｆｅの含有量の上限は、７５質量ｐｐｍ以下とすることが好ましく、５０質量ｐｐｍ以下とすることがさらに好ましい。
Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおいてＦｅを添加することにより、成膜されたＷ－Ｔｉ膜において結晶粒界にＦｅ相が存在することになる。このＦｅ相は、Ｗ－Ｔｉ相に比べて耐食性が低くエッチングされやすいため、エッチング時にＦｅ相及び結晶粒界が優先的に溶解することで、Ｗ－Ｔｉ膜のエッチングレートが改善されることになる。Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＦｅの含有量が２５質量ｐｐｍ未満とされた場合には、成膜されたＷ－Ｔｉ膜のエッチングレートを十分に改善することができないおそれがある。
一方、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＦｅの含有量が１００質量ｐｐｍを超えた場合には、成膜されたＷ－Ｔｉ膜によってバンプを構成する元素（本実施形態ではＡｕ）と下地電極を構成する元素（本実施形態ではＡｌ）との相互の拡散を十分に防止できなくなるおそれがある。また、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲット中のＦｅ粒子が酸化物として存在し、スパッタ時に異常放電が発生しやすくなるおそれがある。
そこで、本実施形態においては、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＦｅの含有量を２５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内に規定している。
Ｆｅの含有量の下限は、３０質量ｐｐｍ以上とすることが好ましく、３５質量ｐｐｍ以上とすることがさらに好ましい。また、Ｆｅの含有量の上限は、７５質量ｐｐｍ以下とすることが好ましく、５０質量ｐｐｍ以下とすることがさらに好ましい。
＜Ｃｒ：５質量ｐｐｍ以上３５質量ｐｐｍ以下＞
Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおいてＦｅとともにＣｒを添加することにより、ＦｅとＣｒとが共存することで、酸化物の状態で存在するＦｅ粒子の数が低減する。これにより、スパッタ時における異常放電の発生を抑制することが可能となる。Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＣｒの含有量が５質量ｐｐｍ未満では、スパッタ時における異常放電の発生を十分に抑制することができないおそれがある。
一方、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＣｒの含有量が３５質量ｐｐｍを超えると、成膜したＷ－Ｔｉ膜の耐食性が向上してしまい、エッチングレートが低くなるおそれがある。
そこで、本実施形態においては、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＣｒの含有量を５質量ｐｐｍ以上３５質量ｐｐｍ以下の範囲内に規定している。
Ｃｒの含有量の下限は、８質量ｐｐｍ以上とすることが好ましく、１２質量ｐｐｍ以上とすることがさらに好ましい。また、Ｃｒの含有量の上限は、３２質量ｐｐｍ以下とすることが好ましく、３０質量ｐｐｍ以下とすることがさらに好ましい。
Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおいてＦｅとともにＣｒを添加することにより、ＦｅとＣｒとが共存することで、酸化物の状態で存在するＦｅ粒子の数が低減する。これにより、スパッタ時における異常放電の発生を抑制することが可能となる。Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＣｒの含有量が５質量ｐｐｍ未満では、スパッタ時における異常放電の発生を十分に抑制することができないおそれがある。
一方、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＣｒの含有量が３５質量ｐｐｍを超えると、成膜したＷ－Ｔｉ膜の耐食性が向上してしまい、エッチングレートが低くなるおそれがある。
そこで、本実施形態においては、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＣｒの含有量を５質量ｐｐｍ以上３５質量ｐｐｍ以下の範囲内に規定している。
Ｃｒの含有量の下限は、８質量ｐｐｍ以上とすることが好ましく、１２質量ｐｐｍ以上とすることがさらに好ましい。また、Ｃｒの含有量の上限は、３２質量ｐｐｍ以下とすることが好ましく、３０質量ｐｐｍ以下とすることがさらに好ましい。
＜Ｎｉ：１質量ｐｐｍ以上１５質量ｐｐｍ以下＞
Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおいてＣｒとともにＮｉを添加することにより、Ｃｒとの相乗効果によってＦｅに起因した異常放電の発生をさらに抑制することが可能となる。このため、必要に応じてＮｉを添加することが好ましい。
Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＮｉの含有量を１質量ｐｐｍ以上とすることにより、さらなる異常放電の抑制効果を確実に得ることができる。
一方、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＮｉの含有量を１５質量ｐｐｍ以下とすることにより、成膜したＷ－Ｔｉ膜の耐食性が必要以上に向上せず、エッチングレートが低くなることを抑制できる。
そこで、本実施形態において、Ｎｉを添加する場合には、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＮｉの含有量を１質量ｐｐｍ以上１５質量ｐｐｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにＮｉを添加する場合には、Ｎｉの含有量の下限は、３質量ｐｐｍ以上とすることが好ましく、５質量ｐｐｍ以上とすることがさらに好ましい。また、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにＮｉを添加する場合には、Ｎｉの含有量の上限は、１４質量ｐｐｍ以下とすることが好ましく、１３質量ｐｐｍ以下とすることがさらに好ましい。
Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおいてＣｒとともにＮｉを添加することにより、Ｃｒとの相乗効果によってＦｅに起因した異常放電の発生をさらに抑制することが可能となる。このため、必要に応じてＮｉを添加することが好ましい。
Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＮｉの含有量を１質量ｐｐｍ以上とすることにより、さらなる異常放電の抑制効果を確実に得ることができる。
一方、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＮｉの含有量を１５質量ｐｐｍ以下とすることにより、成膜したＷ－Ｔｉ膜の耐食性が必要以上に向上せず、エッチングレートが低くなることを抑制できる。
そこで、本実施形態において、Ｎｉを添加する場合には、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにおけるＮｉの含有量を１質量ｐｐｍ以上１５質量ｐｐｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにＮｉを添加する場合には、Ｎｉの含有量の下限は、３質量ｐｐｍ以上とすることが好ましく、５質量ｐｐｍ以上とすることがさらに好ましい。また、Ｗ－ＴｉスパッタリングターゲットにＮｉを添加する場合には、Ｎｉの含有量の上限は、１４質量ｐｐｍ以下とすることが好ましく、１３質量ｐｐｍ以下とすることがさらに好ましい。
＜Ｆｅ濃度のばらつき＞
本実施形態におけるＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットを用いてＷ－Ｔｉ膜を成膜する場合には、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲットのターゲット面の全体からそれぞれ原子がはじき飛ばされて成膜されることになる。
ターゲット面内において複数個所でＦｅ濃度を測定し、測定されたＦｅ濃度のばらつきが５０％以下である場合には、ターゲット面内においてＦｅ濃度のばらつきが小さくされていることになる。よって、このＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットを用いて成膜したＷ－Ｔｉ膜においても、Ｆｅ濃度のばらつきが小さくなり、エッチングレートが均一となる。
Ｆｅ濃度のばらつきは、３０％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることがさらに好ましい。
本実施形態におけるＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットを用いてＷ－Ｔｉ膜を成膜する場合には、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲットのターゲット面の全体からそれぞれ原子がはじき飛ばされて成膜されることになる。
ターゲット面内において複数個所でＦｅ濃度を測定し、測定されたＦｅ濃度のばらつきが５０％以下である場合には、ターゲット面内においてＦｅ濃度のばらつきが小さくされていることになる。よって、このＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットを用いて成膜したＷ－Ｔｉ膜においても、Ｆｅ濃度のばらつきが小さくなり、エッチングレートが均一となる。
Ｆｅ濃度のばらつきは、３０％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることがさらに好ましい。
＜Ｃｒ濃度のばらつき＞
本実施形態におけるＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットにおいては、ＦｅとＣｒとが共存することによって、スパッタ時において、Ｆｅ粒子に起因した異常放電の発生を抑制している。
ターゲット面内において複数個所でＣｒ濃度を測定し、測定されたＣｒ濃度のばらつきが５０％以下である場合には、ターゲット面内においてＣｒ濃度のばらつきが小さくされていることになる。よって、このＷ－Ｔｉスパッタリングターゲット全体でＦｅとＣｒが共存することになり、スパッタ時において、Ｆｅに起因した異常放電の発生をさらに抑制することが可能となる。
ターゲット面内のＣｒ濃度のばらつきは、３０％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることがさらに好ましい。
本実施形態におけるＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットにおいては、ＦｅとＣｒとが共存することによって、スパッタ時において、Ｆｅ粒子に起因した異常放電の発生を抑制している。
ターゲット面内において複数個所でＣｒ濃度を測定し、測定されたＣｒ濃度のばらつきが５０％以下である場合には、ターゲット面内においてＣｒ濃度のばらつきが小さくされていることになる。よって、このＷ－Ｔｉスパッタリングターゲット全体でＦｅとＣｒが共存することになり、スパッタ時において、Ｆｅに起因した異常放電の発生をさらに抑制することが可能となる。
ターゲット面内のＣｒ濃度のばらつきは、３０％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることがさらに好ましい。
本実施形態においては、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲットのターゲット面が円形をなす場合には、図２に示すように、円の中心（１）、及び、円の中心を通過するとともに互いに直交する２本の直線上の外周部分（２）、（３）、（４）、（５）の５点でＦｅ濃度及びＣｒ濃度を測定し、上述のＦｅ濃度のばらつき、及び、Ｃｒ濃度のばらつきを求めている。外周部分（２）、（３）、（４）、（５）は、外周縁から内側に向かって直径の１０％以内の範囲内とした。
また、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲットのターゲット面が矩形をなす場合には、図３に示すように、対角線が交差する交点（１）と、各対角線上の角部（２）、（３）、（４）、（５）の５点でＦｅ濃度及びＣｒ濃度を測定し、上述のＦｅ濃度のばらつき、及び、Ｃｒ濃度のばらつきを求めている。角部（２）、（３）、（４）、（５）は、角部から内側に向かって対角線全長の１０％以内の範囲内とした。
次に、本実施形態に係るＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットを製造する一実施形態について、図１のフロー図を参照して説明する。
本実施形態に係るＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットの製造方法は、図１に示すように、所定の配合量で配合された原料粉を混合粉砕する混合粉砕工程Ｓ０１と、混合粉砕された原料粉を加熱して焼結させる焼結工程Ｓ０２と、得られた焼結体を加工する加工工程Ｓ０３と、を備えている。
本実施形態に係るＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットの製造方法は、図１に示すように、所定の配合量で配合された原料粉を混合粉砕する混合粉砕工程Ｓ０１と、混合粉砕された原料粉を加熱して焼結させる焼結工程Ｓ０２と、得られた焼結体を加工する加工工程Ｓ０３と、を備えている。
まず、原料粉として、Ｔｉ粉、Ｗ粉、及び、ＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）を準備する。
Ｔｉ粉としては、純度が９９．９９９質量％以上、平均粒径が１μｍ以上４０μｍ以下とされたものを用いることが好ましい。
また、Ｗ粉としては、純度が９９．９９９質量％以上、平均粒径が０．５μｍ以上２０μｍ以下とされたものを用いることが好ましい。
Ｔｉ粉としては、純度が９９．９９９質量％以上、平均粒径が１μｍ以上４０μｍ以下とされたものを用いることが好ましい。
また、Ｗ粉としては、純度が９９．９９９質量％以上、平均粒径が０．５μｍ以上２０μｍ以下とされたものを用いることが好ましい。
さらに、ＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）としては、Ｆｅ及びＣｒ以外（又はＦｅ、Ｃｒ及びＮｉ以外）の不純物量が０．００１質量％以下、平均粒径が７５μｍ以上１５０μｍ以下とされたものを用いることが好ましい。
ＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）の平均粒径が７５μｍ未満では、取り扱いが困難となるおそれがあり、平均粒径が１５０μｍを超えると、後述する混合粉砕工程Ｓ０１において、粉を十分に粉砕できないおそれがある。
ＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）の平均粒径が７５μｍ未満では、取り扱いが困難となるおそれがあり、平均粒径が１５０μｍを超えると、後述する混合粉砕工程Ｓ０１において、粉を十分に粉砕できないおそれがある。
ＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）は、例えばアトマイズによって製造することができる。ＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）の組成は、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲットの目標組成に応じて調整することが好ましい。
Ｆｅの単体粉は、保管や混合粉砕の時に酸化されて酸化鉄となるおそれがある。スパッタリングターゲット中の酸化鉄は、異常放電や異常放電の原因となる。これに対し、本実施形態では、Ｆｅの単体粉ではなく、ＣｒやＮｉとの合金粉として添加するので、スパッタリングターゲット中への酸化鉄の混入を防止できる。
Ｆｅの単体粉は、保管や混合粉砕の時に酸化されて酸化鉄となるおそれがある。スパッタリングターゲット中の酸化鉄は、異常放電や異常放電の原因となる。これに対し、本実施形態では、Ｆｅの単体粉ではなく、ＣｒやＮｉとの合金粉として添加するので、スパッタリングターゲット中への酸化鉄の混入を防止できる。
＜混合粉砕工程Ｓ０１＞
これらの原料粉を、Ｔｉを５質量％以上２０質量％以下の範囲内、Ｆｅを２５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内、Ｃｒを５質量ｐｐｍ以上３５質量ｐｐｍ以下の範囲内、必要に応じて、さらにＮｉを１質量ｐｐｍ以上１５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有し、残部がＷ及び不可避不純物からなる組成となるように秤量するとともに、この原料粉を混合粉砕する。
本実施形態においては、秤量された原料粉をボールミルによって混合し、さらに超硬合金製のボールを用いて、アトライタ装置によって混合粉砕する。
この混合粉砕工程Ｓ０１により、ＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）は、平均粒径が１０μｍ以下になるように粉砕されることになる。
ボールの材質としては、例えば、ＷＣなどの超硬合金、ジルコニア、アルミナ、ＳＵＳ、タングステンなどが利用できる。
これらの原料粉を、Ｔｉを５質量％以上２０質量％以下の範囲内、Ｆｅを２５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内、Ｃｒを５質量ｐｐｍ以上３５質量ｐｐｍ以下の範囲内、必要に応じて、さらにＮｉを１質量ｐｐｍ以上１５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有し、残部がＷ及び不可避不純物からなる組成となるように秤量するとともに、この原料粉を混合粉砕する。
本実施形態においては、秤量された原料粉をボールミルによって混合し、さらに超硬合金製のボールを用いて、アトライタ装置によって混合粉砕する。
この混合粉砕工程Ｓ０１により、ＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）は、平均粒径が１０μｍ以下になるように粉砕されることになる。
ボールの材質としては、例えば、ＷＣなどの超硬合金、ジルコニア、アルミナ、ＳＵＳ、タングステンなどが利用できる。
この混合粉砕工程Ｓ０１においては、原料粉と接触する容器壁やボール等から、Ｆｅ，Ｃｒ（及びＮｉ）が混入することがある。この場合、これらの混入量を考慮して、所定の組成となるように、ＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）の組成、添加量を調整することが好ましい。
＜焼結工程Ｓ０２＞
次に、上述のようにして混合粉砕された原料粉（混合粉）を、真空又は不活性ガス雰囲気中又は還元雰囲気中で焼結を行う。この焼結工程Ｓ０２において、平均粒径が１０μｍ以下にまで粉砕されたＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）は、Ｗ中に均一に拡散されることになる。
焼結工程における焼結温度は、製造するＷ－Ｔｉ合金の融点Ｔｍに応じて設定することが好ましい。
次に、上述のようにして混合粉砕された原料粉（混合粉）を、真空又は不活性ガス雰囲気中又は還元雰囲気中で焼結を行う。この焼結工程Ｓ０２において、平均粒径が１０μｍ以下にまで粉砕されたＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）は、Ｗ中に均一に拡散されることになる。
焼結工程における焼結温度は、製造するＷ－Ｔｉ合金の融点Ｔｍに応じて設定することが好ましい。
この焼結工程Ｓ０２において、焼結方法として、常圧焼結、ホットプレス、熱間静水圧プレスを適用することが可能である。
本実施形態では、グラファイト製モールドに原料粉（混合粉）を充填し、圧力を１０ＭＰａ以上６０ＭＰａ以下、温度を１０００℃以上１５００℃、とした真空ホットプレスによって焼結を行った。
本実施形態では、グラファイト製モールドに原料粉（混合粉）を充填し、圧力を１０ＭＰａ以上６０ＭＰａ以下、温度を１０００℃以上１５００℃、とした真空ホットプレスによって焼結を行った。
＜加工工程Ｓ０３＞
焼結工程Ｓ０２で得られた焼結体に対して切削加工又は研削加工を施すことにより、所定形状のスパッタリングターゲットに加工する。
焼結工程Ｓ０２で得られた焼結体に対して切削加工又は研削加工を施すことにより、所定形状のスパッタリングターゲットに加工する。
以上のような工程により、本実施形態であるＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットが製造される。このＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットは、Ｉｎをはんだとして、Ｃｕ又はＳＵＳ（ステンレス）又はその他の金属（例えばＭｏ）からなるバッキングプレートにボンディングして使用される。
以上のような構成とされた本実施形態であるＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットによれば、Ｆｅを２５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有しているので、成膜されたＷ－Ｔｉ膜のエッチングレートを改善することができる。
そして、Ｃｒを５質量ｐｐｍ以上３５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有しているので、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲット内において、ＦｅとＣｒが共存することになり、Ｆｅ粒子に起因した異常放電の発生を抑制することができ、安定してスパッタ成膜を行うことが可能となる。
そして、Ｃｒを５質量ｐｐｍ以上３５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有しているので、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲット内において、ＦｅとＣｒが共存することになり、Ｆｅ粒子に起因した異常放電の発生を抑制することができ、安定してスパッタ成膜を行うことが可能となる。
また、本実施形態であるＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットにおいて、さらにＮｉを１質量ｐｐｍ以上１５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有している場合には、Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲット内において、ＦｅとＣｒとＮｉとが共存することになり、Ｆｅ粒子に起因した異常放電の発生をさらに抑制することが可能となる。
さらに、本実施形態であるＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット面内において複数の箇所でＦｅ濃度を測定し、上述の（１）式で算出されるＦｅ濃度のばらつき及びＣｒ濃度のばらつきが、それぞれ５０％以下である場合には、ターゲット面内におけるＦｅ濃度のばらつきが抑制されているので、Ｆｅ濃度のばらつきが小さくエッチングレートが均一なＷ－Ｔｉ膜を成膜することができるとともに、ターゲット面内におけるＣｒ濃度のばらつきが抑制されているので、Ｆｅに起因した異常放電の発生をターゲット面全体で抑制することができる。
本実施形態では、Ｔｉ粉、Ｗ粉及びＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）を混合粉砕することにより、焼結前のＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）の粒径が１０μｍ以下とされているので、焼結時において、Ｆｅ粒子を母相となるＷ中に均一に拡散させることができ、焼結体全体にＦｅを均一に分布させることが可能となる。また、ＦｅとＣｒ（及びＮｉ）を共存させることができる。
５０μｍ以下の粒子を全体の５０％以上含む微細なＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）を直接使用した場合には危険物として取り扱う必要があるが、本実施形態では、平均粒径が７５μｍ以上１５０μｍ以下とされたＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）を、他の原料粉（Ｔｉ粉、Ｗ粉）とともに混合粉砕することで粒径を１０μｍ以下としており、さらにＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）の比率が十分に低いことから、取り扱いが容易となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、アトライタ装置を用いて原料粉を混合粉砕するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の方法によって原料粉を混合粉砕してもよい。原料粉を混合粉砕する方法としては、遊星ボールミル、振動ボールミル等が挙げられる。
原料や製造工程等から混入する不純物は、発明の効果を妨げない範囲であれば許容される。例えば、Ｃｕの混入が考えられるが、３０質量ｐｐｍ以下であれば、許容される。
例えば、本実施形態では、アトライタ装置を用いて原料粉を混合粉砕するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の方法によって原料粉を混合粉砕してもよい。原料粉を混合粉砕する方法としては、遊星ボールミル、振動ボールミル等が挙げられる。
原料や製造工程等から混入する不純物は、発明の効果を妨げない範囲であれば許容される。例えば、Ｃｕの混入が考えられるが、３０質量ｐｐｍ以下であれば、許容される。
以下に、本発明に係るＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットの作用効果について評価した評価試験の結果について説明する。
＜本発明例＞
原料粉として、純度が９９．９９９質量％以上、平均粒径が１５μｍとされたＴｉ粉、純度が９９．９９９質量％以上、平均粒径が１μｍとされたＷ粉、及び、Ｆｅ及びＣｒ以外（又はＦｅ、Ｃｒ及びＮｉ以外）の不純物量が０．００１質量％以下、平均粒径が１００μｍとされたＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）を用意し、表１に示す組成となるように、Ｔｉ粉、Ｗ粉及びＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）を秤量した。
原料粉として、純度が９９．９９９質量％以上、平均粒径が１５μｍとされたＴｉ粉、純度が９９．９９９質量％以上、平均粒径が１μｍとされたＷ粉、及び、Ｆｅ及びＣｒ以外（又はＦｅ、Ｃｒ及びＮｉ以外）の不純物量が０．００１質量％以下、平均粒径が１００μｍとされたＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）を用意し、表１に示す組成となるように、Ｔｉ粉、Ｗ粉及びＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）を秤量した。
秤量されたＴｉ粉、Ｗ粉、及び、ＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）のうち、Ｗ粉とＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）をアトライタ装置（日本コークス工業株式会社ＭＡ１Ｄ）に、直径約５ｍｍの超硬合金製ボールととともに投入し、回転数３００ｐｐｍの条件にてＡｒ雰囲気下で１時間の混合粉砕を実施した。このアトライタの混合容器の内側には、粉砕混合時の容器からの不純物の混入を防止するため、Ｗ箔による内貼りを施した。超硬合金製ボールの投入重量は、Ｗ粉とＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）の投入重量の約１０倍とした。
本発明例１３については、ボールミルによる混合のみを実施し、原料粉の粉砕を実施しなかった。
本発明例１３については、ボールミルによる混合のみを実施し、原料粉の粉砕を実施しなかった。
混合粉砕されたＷ粉及びＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）とＴｉ粉とを、ボールミル装置によって混合し、混合粉を得た。焼結前の混合粉をＥＰＭＡ装置にて観察し、特性Ｘ線の面分析像によりＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）を特定し、その粒子径を確認した。その粒子径を表１に示す。検出されたＦｅＣｒ粉（又はＦｅＣｒＮｉ粉）は、本発明例１３を除き、１０μｍ未満の粒子径を有していた。
得られた混合粉をグラファイト製モールドに充填し、圧力：１５ＭＰａ、温度：１２００℃、３時間保持の条件で真空ホットプレスすることによりホットプレス焼結体を作製し、得られたホットプレス焼結体を機械加工して直径：１５２．４ｍｍ、厚さ：６ｍｍを有する本発明例のＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットを作製した。
＜比較例＞
本発明例と同様の原料を用い、表１に示す組成となるように、各粉を秤量した。そして、本発明例と同様の工程で製造し、評価を実施した。
本発明例と同様の原料を用い、表１に示す組成となるように、各粉を秤量した。そして、本発明例と同様の工程で製造し、評価を実施した。
＜Ｗ－Ｔｉスパッタリングターゲットの組成＞
得られたＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットについて、図２に示すように、円の中心（１）と、中心を通過するとともに互いに直交する２本の直線上の外周から約１０ｍｍの位置（２）、（３）、（４）、（５）の５点から、超硬合金製のドリルを用いて組成分析用の試料を採取した。
得られたＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットについて、図２に示すように、円の中心（１）と、中心を通過するとともに互いに直交する２本の直線上の外周から約１０ｍｍの位置（２）、（３）、（４）、（５）の５点から、超硬合金製のドリルを用いて組成分析用の試料を採取した。
これらの試料のＦｅ濃度、Ｃｒ濃度（及びＮｉ濃度）をＩＣＰ発光分光分析法により分析した。５つの試料の平均値を表２に示す。
そして、Ｆｅ濃度、Ｃｒ濃度については、以下の（１）式を用いて、Ｆｅ濃度のばらつき及びＣｒ濃度のばらつきを評価した。評価結果を表２に示す。
（１）式：（濃度のばらつき）＝｛（Ｃｍａｘ－Ｃｍｉｎ）／Ｃａｖｅ｝×１００
Ｃａｖｅ：測定対象元素の複数点の平均濃度
Ｃｍａｘ：測定対象元素の複数点の最大濃度
Ｃｍｉｎ：測定対象元素の複数点の最小濃度
そして、Ｆｅ濃度、Ｃｒ濃度については、以下の（１）式を用いて、Ｆｅ濃度のばらつき及びＣｒ濃度のばらつきを評価した。評価結果を表２に示す。
（１）式：（濃度のばらつき）＝｛（Ｃｍａｘ－Ｃｍｉｎ）／Ｃａｖｅ｝×１００
Ｃａｖｅ：測定対象元素の複数点の平均濃度
Ｃｍａｘ：測定対象元素の複数点の最大濃度
Ｃｍｉｎ：測定対象元素の複数点の最小濃度
＜Ｗ－Ｔｉ膜の成膜＞
次に、上述の本発明例及び比較例のＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットを無酸素銅製のバッキングプレートにはんだ付けし、これをスパッタ装置（株式会社アルバック製ＳＩＨ－４５０Ｈ）に装着し、以下の条件にてスパッタリング成膜を実施した。
次に、上述の本発明例及び比較例のＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットを無酸素銅製のバッキングプレートにはんだ付けし、これをスパッタ装置（株式会社アルバック製ＳＩＨ－４５０Ｈ）に装着し、以下の条件にてスパッタリング成膜を実施した。
基板：直径１００ｍｍのＳｉ基板
到達真空度：＜５×１０－５Ｐａ
基板とターゲットの距離：７０ｍｍ
電力：直流６００Ｗ
ガス圧力：Ａｒ １．０Ｐａ
基板加熱：なし
膜厚：３００ｎｍ
到達真空度：＜５×１０－５Ｐａ
基板とターゲットの距離：７０ｍｍ
電力：直流６００Ｗ
ガス圧力：Ａｒ １．０Ｐａ
基板加熱：なし
膜厚：３００ｎｍ
＜Ｗ－Ｔｉ膜のエッチングレート評価＞
このようにして得られた直径１００ｍｍのＳｉ基板のうち図４に示す（１）の位置から、２０ｍｍ角の試料を切り出した。さらにこの試料を、１０ｍｍ×２０ｍｍの二つの部分に切断し、切断した片方の試料をウォーターバスにより液温３０℃に設定された３１ｖｏｌ％過酸化水素水に５分間浸漬した。過酸化水素から取り出した後、純水で十分すすぎ、さらに付着した純水の液滴を、乾燥空気を吹き付けて飛ばし、試料を乾燥させた。
このようにして得られた直径１００ｍｍのＳｉ基板のうち図４に示す（１）の位置から、２０ｍｍ角の試料を切り出した。さらにこの試料を、１０ｍｍ×２０ｍｍの二つの部分に切断し、切断した片方の試料をウォーターバスにより液温３０℃に設定された３１ｖｏｌ％過酸化水素水に５分間浸漬した。過酸化水素から取り出した後、純水で十分すすぎ、さらに付着した純水の液滴を、乾燥空気を吹き付けて飛ばし、試料を乾燥させた。
この試料の過酸化水素水に浸漬していない側と、浸漬した側の両方について断面をフィールドエミッション式の走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ：株式会社日立ハイテクノロジーズ製ＳＵ－７０）にて観察し、Ｗ－Ｔｉ膜の膜厚を測定した。過酸化水素に浸漬した側としていない側の膜厚差を求め、この膜厚差を浸漬時間（５分）で割り、直径１００ｍｍの基板の各位置におけるエッチングレートを算出した。この結果を表２に示す。
＜スパッタ時の異常放電の評価＞
上述と同様のスパッタ条件にて、６０分間連続して、スパッタリング法による成膜を実施した。この成膜実施の間、ＤＣスパッタ装置の電源（ｍｋｓ社製 ＲＰＧ－５０）に付属するアークカウンターを用いて、異常放電の回数をカウントした。評価結果を表２に示す。
上述と同様のスパッタ条件にて、６０分間連続して、スパッタリング法による成膜を実施した。この成膜実施の間、ＤＣスパッタ装置の電源（ｍｋｓ社製 ＲＰＧ－５０）に付属するアークカウンターを用いて、異常放電の回数をカウントした。評価結果を表２に示す。
比較例１，３，４においては、Ｆｅ含有量が２５質量ｐｐｍ未満であるため、比較例７においては、Ｃｒ含有量が３５質量ｐｐｍを超えているため、比較例８においては、Ｎｉ含有量が１５質量ｐｐｍを超えているため、エッチングレートが遅かった。比較例１～４においては、Ｃｒ含有量が５質量ｐｐｍ未満であるため、異常放電の発生回数が多かった。比較例５は、ＦｅとＣｒの含有量がともに本発明の上限を超えており、Ｎｉ含有量が１５質量ｐｐｍを超えているため、Ｃｒ及びＮｉによる耐腐食性の向上が大きく影響して、エッチングレートが遅くなっている。比較例６は、Ｆｅ含有量が２５質量ｐｐｍ未満であるとともに、Ｃｒ含有量が３５質量ｐｐｍを超えており、Ｎｉ含有量が１５質量ｐｐｍを超えているため、エッチングレートが遅かった。
これに対し、本発明例１～１３においては、成膜したＷ－Ｔｉ膜のエッチングレートが高く、成膜時の異常放電の発生回数も少なかった。
以上の確認実験の結果から、本発明例のＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットによれば、Ｆｅの添加によって高いエッチングレートのＷ－Ｔｉ膜を成膜することができるとともに、スパッタ時における異常放電の発生を十分に抑制することができることができることが確認された。
以上の確認実験の結果から、本発明例のＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットによれば、Ｆｅの添加によって高いエッチングレートのＷ－Ｔｉ膜を成膜することができるとともに、スパッタ時における異常放電の発生を十分に抑制することができることができることが確認された。
本発明によれば、Ｆｅの添加によって高いエッチングレートのＷ－Ｔｉ膜を成膜することができるとともに、スパッタ時における異常放電の発生を十分に抑制することができるＷ－Ｔｉスパッタリングターゲットを提供することが可能となる。
Claims (3)
- Ｔｉを５質量％以上２０質量％以下の範囲内、Ｆｅを２５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内、Ｃｒを５質量ｐｐｍ以上３５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有し、残部がＷ及び不可避不純物からなる組成を有することを特徴とするＷ－Ｔｉスパッタリングターゲット。
- さらに、Ｎｉを１質量ｐｐｍ以上１５質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有することを特徴とする請求項１に記載のＷ－Ｔｉスパッタリングターゲット。
- ターゲット面内において複数の箇所でＦｅ濃度及びＣｒ濃度を測定し、以下の（１）式で算出されるＦｅ濃度のばらつき及びＣｒ濃度のばらつきが、それぞれ５０％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＷ－Ｔｉスパッタリングターゲット。
（１）式：（濃度のばらつき）＝｛（Ｃｍａｘ－Ｃｍｉｎ）／Ｃａｖｅ｝×１００
Ｃａｖｅ：測定対象元素の複数点の平均濃度
Ｃｍａｘ：測定対象元素の複数点の最大濃度
Ｃｍｉｎ：測定対象元素の複数点の最小濃度
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