TWI503420B - Tantalum sputtering target - Google Patents
Tantalum sputtering target Download PDFInfo
- Publication number
- TWI503420B TWI503420B TW100126902A TW100126902A TWI503420B TW I503420 B TWI503420 B TW I503420B TW 100126902 A TW100126902 A TW 100126902A TW 100126902 A TW100126902 A TW 100126902A TW I503420 B TWI503420 B TW I503420B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- grain size
- crystal grain
- boron
- purity
- target
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
- C22C27/02—Alloys based on vanadium, niobium, or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
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。
近年來,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諸多領域。
濺鍍法本身雖然於上述領域為眾所皆知之方法,但是最近特別是在電子學領域,係要求適於形成複雜形狀之被膜、電路或障壁膜等之鉭濺鍍靶。
一般而言,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)而被加工成靶。
於此種製造步驟中,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。
一般而言,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,而且結晶方位越一致於特定方向,越可進行均勻之成膜,電弧(arcing)、粒子(particle)之發生越少,越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,而至0.001ppm之極微量元素的添加,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,藉由將鉭之純度維持在高純度且添加特定之元素,以提供一種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,含有1massppm以上、50massppm以下之硼作為必要成分,不計硼及氣體成分之純度在99.998%以上。
2)一種鉭濺鍍靶,含有10massppm以上、50massppm以下之硼作為必要成分,不計硼及氣體成分之純度在99.998%以上。
3)一種鉭濺鍍靶,含有10massppm以上、20massppm以下之硼作為必要成分,不計硼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,其硼含量的變動在±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110μm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,且添加硼作為必要成分,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。此高純度鉭之例表示於表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1wtppm。亦即為99.999~99.9999wt%,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,對其添加適量之硼(B)作為靶之原料。藉由電子束熔解等將其加以熔解、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99.999~99.9999wt%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~1673K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~1673K之溫度之再結晶退火(第3次)-冷(熱)壓延(第1次)-於再結晶開始溫度~1373K之溫度之再結晶退火(第4次)-冷(熱)壓延(視需要,第2次)-於再結晶開始溫度~1373K之溫度之再結晶退火(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左右之含量的硼偶爾偏析出1massppm左右的部分,結晶粒徑會局部地微細化。因此,得到硼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。
亦即,本發明之鉭濺鍍靶,重點為,於不計硼及氣體成分之純度在99.998%以上之鉭,含有1massppm以上、50massppm以下之硼作為必要成分。硼之下限值1massppm係用以發揮效果之數值,硼之上限值50massppm,則是用以持續本發明之效果的上限值。當超過此上限值時,會引起硼的偏析,而發生硼之一部分未再結晶部,結果,預燒變長,因此以硼50massppm作為上限值。
含有此硼,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。
如上述,硼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。係由於認為此等雜質會產生抑制硼之作用的作用之故。又,此等雜質明顯與硼不同,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、50massppm以下之硼作為必要成分,不計硼及氣體成分之純度在99.998%以上。
進一步為含有10massppm以上、20massppm以下之硼作為必要成分,不計硼及氣體成分之純度超過99.998%之鉭濺鍍靶。
本發明之鉭濺鍍靶,更佳為使靶中之硼含量的變動在±20%以下。
含有適度的硼,具有形成鉭濺鍍靶之均一微細組織的功能(性質),而且硼更均勻分散,可對靶組織之均一微細組織更有貢獻。
當然,於通常之製造步驟,此等可輕易達成,但要注意使靶之硼含量的變動在±20%以下之點,必須明確地具有其意圖。
對於此靶之硼含量的變動,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)}之硼含量進行分析。
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100μm以下。硼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100μm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。
對於此硼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)}之硼化物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%之鉭添加有硼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200mmψ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130mmψ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100μm之組織之厚度120mm、直徑130mmψ的材料。
接著,對其進行低溫之壓延及1173K溫度之再結晶退火,然後進行精加工,製成厚度10mm、直徑450mmψ的靶材。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,雖然亦會因硼的添加量而變化,但是於本實施例中,可進行此等之調節。
靶的平均結晶粒徑為90μm,結晶粒徑之變動為±20%。且,硼含量之變動為±19%。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(2.5~3.8%),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,相較於後述之比較例,大幅減少。此結果亦示於表2。以此方式可減少至初期穩定為止的電力量(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99.998%之鉭添加有硼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200mmψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為50mm。
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130mmψ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130mmψ的材料。
接著,對其進行低溫之壓延及1173K溫度之再結晶退火,然後進行精加工,製成厚度10mm、直徑450mmψ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,雖然亦會因硼的添加量而變化,但是於本實施例中,可進行此等之調節。
靶的平均結晶粒徑為70μm,結晶粒徑之變動為±16%。且,硼含量之變動為±16%。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(2.4~3.5%),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。
(實施例3)
對純度99.998%之鉭添加有硼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200mmψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為45mm。
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130mmψ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130mmψ的材料。
接著,對其進行低溫之壓延及1173K溫度之再結晶退火,然後進行精加工,製成厚度10mm、直徑450mmψ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,雖然亦會因硼的添加量而變化,但是於本實施例中,可進行此等之調節。
靶的平均結晶粒徑為50μm,結晶粒徑之變動為±17%。且,硼含量之變動為±15%。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(2.2~3.0%),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50kWh,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99.998%之鉭添加有硼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200mmψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為40mm。
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130mmψ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90μm之組織之厚度120mm、直徑130mmψ的材料。
接著,對其進行低溫之壓延及1173K溫度之再結晶退火,然後進行精加工,製成厚度10mm、直徑450mmψ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,雖然亦會因硼的添加量而變化,但是於本實施例中,可進行此等之調節。
靶的平均結晶粒徑為35μm,結晶粒徑之變動為±15%。且,硼含量之變動為±13%。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(1.6~2.2%),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45kWh,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%之鉭添加有硼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200mmψ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200μm之組織之厚度120mm、直徑130mmψ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80μm之組織之厚度120mm、直徑130mmψ的材料。
接著,對其進行低溫之壓延及1173K溫度之再結晶退火,然後進行精加工,製成厚度10mm、直徑450mmψ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,雖然亦會因硼的添加量而變化,但是於本實施例中,可進行此等之調節。
靶的平均結晶粒徑為20μm,結晶粒徑之變動為±7%。且,硼含量之變動為±9%。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(2.0~3.1%),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%之鉭添加有硼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200mmψ之鑄錠。此時之結晶粒徑約為60mm。
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130mmψ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130mmψ的材料。
接著,對其進行低溫之壓延及1173K溫度之再結晶退火,然後進行精加工,製成厚度10mm、直徑450mmψ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120μm,結晶粒徑之變動為±30%。且,硼含量之變動為±30%。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,於本比較例,從濺鍍初期至後期,薄片內電阻分布之變動大(3.9~5.0%),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%之鉭添加有硼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。此清楚可知無論鉭的純度為何,皆會造成影響。
(比較例2)
對純度99.999%之鉭添加有硼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200mmψ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130mmψ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1400~1500K之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70μm之組織之厚度120mm、直徑130mmψ的材料。
接著,對其進行低溫之壓延及1173K溫度之再結晶退火,然後進行精加工,製成厚度10mm、直徑450mmψ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10μm,但結晶粒徑之變動為±50%,變動大。且,硼含量之變動為±65%。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,於本比較例,從濺鍍初期至後期,薄片內電阻分布之變動大(5.0~7.0%),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300kWh,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,當在純度99.999%之鉭添加硼超過100massppm後,結晶粒徑之粗大化與變動會快速變大,並且硼含量之變動亦會變得顯著。
此被認為是硼產生偏析的結果,可知添加過量的硼並不佳。
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、50massppm以下之硼作為必要成分,並使不計硼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、電路或障壁膜等之靶。
Claims (8)
- 一種鉭濺鍍靶,其含有1massppm以上、50massppm以下之硼作為必要成分,不計硼及氣體成分之純度在99.998%以上。
- 一種鉭濺鍍靶,其含有10massppm以上、50massppm以下之硼作為必要成分,不計硼及氣體成分之純度在99.998%以上。
- 一種鉭濺鍍靶,其含有10massppm以上、20massppm以下之硼作為必要成分,不計硼及氣體成分之純度在99.998%以上。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之鉭濺鍍靶,其硼含量的變動在±20%以下。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之鉭濺鍍靶,其平均結晶粒徑在110μm以下。
- 如申請專利範圍第4項之鉭濺鍍靶,其平均結晶粒徑在110μm以下。
- 如申請專利範圍第5項之鉭濺鍍靶,其結晶粒徑的變動在±20%以下。
- 如申請專利範圍第6項之鉭濺鍍靶,其結晶粒徑的變動在±20%以下。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010178654 | 2010-08-09 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201209177A TW201209177A (en) | 2012-03-01 |
TWI503420B true TWI503420B (zh) | 2015-10-11 |
Family
ID=45567600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW100126902A TWI503420B (zh) | 2010-08-09 | 2011-07-29 | Tantalum sputtering target |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9085819B2 (zh) |
EP (1) | EP2604718B1 (zh) |
JP (1) | JP5524976B2 (zh) |
KR (2) | KR101944580B1 (zh) |
CN (1) | CN103052733B (zh) |
IL (1) | IL223430A (zh) |
SG (1) | SG186765A1 (zh) |
TW (1) | TWI503420B (zh) |
WO (1) | WO2012020631A1 (zh) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101288651B1 (ko) | 2009-05-22 | 2013-07-22 | 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 | 탄탈륨 스퍼터링 타겟 |
SG184778A1 (en) | 2009-08-11 | 2012-10-30 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | Tantalum sputtering target |
US9890452B2 (en) | 2012-03-21 | 2018-02-13 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Tantalum sputtering target, method for manufacturing same, and barrier film for semiconductor wiring formed by using target |
US10407766B2 (en) | 2012-12-19 | 2019-09-10 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Tantalum sputtering target and method for producing same |
EP2878699B1 (en) | 2012-12-19 | 2020-07-15 | JX Nippon Mining & Metals Corp. | Tantalum sputtering target and method for producing same |
US9859104B2 (en) | 2013-03-04 | 2018-01-02 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Tantalum sputtering target and production method therefor |
WO2015050041A1 (ja) | 2013-10-01 | 2015-04-09 | 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 |
EP2960356B1 (en) | 2013-11-06 | 2017-08-23 | JX Nippon Mining & Metals Corporation | Sputtering target/backing plate assembly |
JP6293928B2 (ja) | 2015-05-22 | 2018-03-14 | 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 |
CN107109634B (zh) | 2015-05-22 | 2020-08-28 | 捷客斯金属株式会社 | 钽溅射靶及其制造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200718794A (en) * | 2005-11-02 | 2007-05-16 | Heraeus Inc | Deposition of enhanced seed layer using tantalum alloy based sputter target |
CN101407881A (zh) * | 1998-11-25 | 2009-04-15 | 卡伯特公司 | 高纯钽及如溅射靶的含高纯钽的制品 |
Family Cites Families (22)
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 |
US6348139B1 (en) | 1998-06-17 | 2002-02-19 | Honeywell International Inc. | Tantalum-comprising articles |
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 |
US6331233B1 (en) | 2000-02-02 | 2001-12-18 | Honeywell International Inc. | Tantalum sputtering target with fine grains and uniform texture and method of manufacture |
JP4825345B2 (ja) | 2000-08-24 | 2011-11-30 | 株式会社東芝 | スパッタリングターゲットとそれを用いたバリア層および電子デバイスの形成方法 |
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 |
CN1771350A (zh) | 2003-04-01 | 2006-05-10 | 株式会社日矿材料 | 钽溅射靶及其制造方法 |
KR100760156B1 (ko) | 2003-11-06 | 2007-09-18 | 닛코킨조쿠 가부시키가이샤 | 탄탈륨 스퍼터링 타겟트 |
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 |
EP1942204B1 (en) * | 2005-10-04 | 2012-04-25 | JX Nippon Mining & Metals Corporation | Sputtering target |
KR101288651B1 (ko) | 2009-05-22 | 2013-07-22 | 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 | 탄탈륨 스퍼터링 타겟 |
SG184778A1 (en) | 2009-08-11 | 2012-10-30 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | Tantalum sputtering target |
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 |
CN103069044B (zh) | 2010-08-09 | 2015-02-18 | 吉坤日矿日石金属株式会社 | 钽溅射靶 |
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 |
-
2011
- 2011-07-21 KR KR1020147032613A patent/KR101944580B1/ko active IP Right Grant
- 2011-07-21 US US13/805,946 patent/US9085819B2/en active Active
- 2011-07-21 SG SG2012093530A patent/SG186765A1/en unknown
- 2011-07-21 CN CN201180038023.6A patent/CN103052733B/zh active Active
- 2011-07-21 EP EP20110816297 patent/EP2604718B1/en active Active
- 2011-07-21 JP JP2011537789A patent/JP5524976B2/ja active Active
- 2011-07-21 WO PCT/JP2011/066562 patent/WO2012020631A1/ja active Application Filing
- 2011-07-21 KR KR1020127032610A patent/KR20130008089A/ko active Application Filing
- 2011-07-29 TW TW100126902A patent/TWI503420B/zh active
-
2012
- 2012-12-04 IL IL223430A patent/IL223430A/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101407881A (zh) * | 1998-11-25 | 2009-04-15 | 卡伯特公司 | 高纯钽及如溅射靶的含高纯钽的制品 |
TW200718794A (en) * | 2005-11-02 | 2007-05-16 | Heraeus Inc | Deposition of enhanced seed layer using tantalum alloy based sputter target |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2604718A1 (en) | 2013-06-19 |
CN103052733B (zh) | 2015-08-12 |
EP2604718B1 (en) | 2015-03-18 |
IL223430A (en) | 2016-03-31 |
EP2604718A4 (en) | 2014-01-22 |
JP5524976B2 (ja) | 2014-06-18 |
KR101944580B1 (ko) | 2019-01-31 |
TW201209177A (en) | 2012-03-01 |
CN103052733A (zh) | 2013-04-17 |
US20130092534A1 (en) | 2013-04-18 |
SG186765A1 (en) | 2013-02-28 |
KR20130008089A (ko) | 2013-01-21 |
WO2012020631A1 (ja) | 2012-02-16 |
JPWO2012020631A1 (ja) | 2013-10-28 |
KR20150003360A (ko) | 2015-01-08 |
US9085819B2 (en) | 2015-07-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI419987B (zh) | Tantalum sputtering target | |
TWI413703B (zh) | Tantalum sputtering target | |
TWI503420B (zh) | Tantalum sputtering target | |
TWI419986B (zh) | Tantalum sputtering target | |
TWI500778B (zh) | Tantalum sputtering target |