鎢燒結(jié)體濺射靶及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通過濺射法形成IC、LSI等柵電極或者布線材料等時使用的鎢燒結(jié)體 靶以及該靶的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，伴隨超LSI的高集成化，正在研究使用電阻值更低的材料作為電極材料 或布線材料，在這樣的材料中，使用電阻值低、熱穩(wěn)定且化學(xué)穩(wěn)定的高純度鎢作為電極材料 或布線材料。
[0003] 該超LSI用電極材料或布線材料一般通過濺射法和CVD法來制造，對于濺射法而 言，裝置的結(jié)構(gòu)和操作比較簡單，可以容易地成膜，并且成本低，因此比CVD法更廣泛地使 用。
[0004] 對于鎢靶要求高純度、高密度，但近年來，對于超LSI用電極材料或布線材料而 言，對于使用鎢靶通過濺射而形成的膜進一步要求電阻值低的材料。
[0005] 如后所述，對于鎢燒結(jié)體靶而言，能夠提高純度且高密度化，也有用于實現(xiàn)該目標 的披露，但尚未進行關(guān)于鎢的異常晶粒生長、靶強度降低的研究、開發(fā)。
[0006] 在以往制造鎢燒結(jié)體濺射靶時，通常使用石墨模具進行加壓燒結(jié)。例如有后述的 專利文獻1、專利文獻2、專利文獻3。在這種情況下，必然C有可能作為雜質(zhì)混入媽中。另 外，還有雖然模具的種類未特別明確記載，但進行了用于高密度化的設(shè)計的專利文獻4、專 利文獻5。
[0007] 以上的專利文獻的主要目的在于實現(xiàn)鎢靶的高密度化。
[0008] 此外，關(guān)于鎢燒結(jié)體靶，有使C量降低的專利文獻6,這種情況下，公開了將碳減少 至50ppm以下（作為減少到最低的C量，實施例中為19ppm)的方法。
[0009] 另外，專利文獻7中公開了以膜的均勻化和減少粉塵產(chǎn)生數(shù)為目的而減少金屬材 料中的C量（作為減少到最低的C量，實施例中為IOppm)的技術(shù)。
[0010] 另外，專利文獻8中公開了為了制作高純度、高密度的鎢燒結(jié)體靶而使C量為 30ppm以下（作為減少到最低的C量，實施例中為6ppm)的技術(shù)。
[0011] 另一方面，可知存在以下問題：在制造鎢燒結(jié)體濺射靶的階段，發(fā)生異常晶粒生長 和靶強度降低，從而使制品成品率降低。作為解決該問題的方案，本申請人發(fā)現(xiàn)磷的含有對 于該鎢的異常晶粒生長和靶強度降低產(chǎn)生很大影響，如專利文獻3所示，提出了使鎢中含 有的磷為Ippm以下的方案。
[0012] 其結(jié)果是，能夠防止鎢的異常晶粒生長和提高靶的制品成品率，在該階段極其有 效。
[0013] 然而，雖然降低鎢中的磷是非常有效的，但嚴格意義上來講，仍發(fā)生異常晶粒生 長，因而需要進一步改良。
[0014] 通常，為了鎢靶的高密度化和高強度化而通過HIP制造燒結(jié)體，但存在如下課題： 該階段的異常晶粒生長會在之后工序的加工中產(chǎn)生加工不良的問題，因而必須進一步減少 該異常晶粒生長。
[0015] 作為上述以外的專利文獻，有通過旋轉(zhuǎn)鍛造調(diào)節(jié)粒子的尺寸和晶體結(jié)構(gòu)的專利文 獻9,但現(xiàn)狀是并未將防止鎢的異常晶粒生長作為課題，也沒有其具體手段。
[0016] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0017] 專利文獻
[0018] 專利文獻1 :日本專利第3086447號公報
[0019] 專利文獻2 :日本特開2001-098364號公報
[0020] 專利文獻3 :W02009/147900號公報
[0021] 專利文獻4 :日本特開2005-171389號公報
[0022] 專利文獻5 :日本特開2007-314883號公報
[0023] 專利文獻6 :日本特開平5-93267號公報
[0024] 專利文獻7 :日本特開2001-335923號公報
[0025] 專利文獻8 :日本特開平7-76771號公報
[0026] 專利文獻9 :日本特開2012-180599號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027] 發(fā)明所要解決的問題
[0028] 鑒于以上方面，在制造鎢燒結(jié)體濺射靶的階段中，存在產(chǎn)生異常晶粒生長和靶強 度降低，使制品成品率降低這樣的問題，本發(fā)明的課題在于抑制該鎢的異常晶粒生長和靶 強度降低。
[0029] 用于解決問題的手段
[0030] 為了解決上述問題，本發(fā)明人提供如下發(fā)明。
[0031] 1) -種鎢燒結(jié)體濺射靶，其特征在于，雜質(zhì)鐵為0.8重量ppm以下且余量為鎢和其 它不可避免的雜質(zhì)，靶組織中的鐵的濃度范圍為平均含有濃度的±0. 1重量ppm的范圍內(nèi)。
[0032] 2)如上述1)所述的鎢燒結(jié)體濺射靶，其特征在于，靶的相對密度為99%以上、平 均晶粒尺寸為50 ym以下、晶粒尺寸的范圍為5~200 ym。
[0033] 3)如上述1)~2)中任一項所述的鎢燒結(jié)體濺射祀，其特征在于，除氣體成分以外 的鎢的純度為5N (99. 999% )以上。
[0034] 4)如上述3)所述的鎢燒結(jié)體濺射靶，其特征在于，氧和碳的含量各自為50重量 ppm以下。
[0035] 發(fā)明效果
[0036] 通過形成雜質(zhì)鐵為0. 8重量ppm以下、余量為鎢和其它不可避免的雜質(zhì)的鎢燒結(jié) 體濺射靶，具有在制造鎢燒結(jié)體濺射靶的階段能夠抑制異常晶粒生長和靶強度降低的優(yōu)良 效果。由此，具有能夠在之后工序的加工中減少加工不良的問題，從而提尚革巴的制品成品率 的效果。
【附圖說明】
[0037] 圖1是合計17個測定鐵濃度的點的示意性說明圖。
【具體實施方式】
[0038] 本申請發(fā)明的鎢燒結(jié)體濺射靶的特征在于，雜質(zhì)鐵為0. 8重量ppm以下、余量為鎢 和其它不可避免的雜質(zhì)。鐵的含量被限定為極少量，這是非常重要的，由此，具有能夠抑制 異常晶粒生長和靶強度降低，能夠防止在之后的加工中產(chǎn)生不良的效果。雜質(zhì)鐵為〇. 5重 量ppm以下更有效。
[0039] 相對密度為99%以上、平均晶粒尺寸為50 ym以下、晶粒尺寸為5~200 ym在保 持鎢燒結(jié)體濺射靶的強度的方面特別有效。
[0040] 本申請發(fā)明的鎢燒結(jié)體濺射靶優(yōu)選純度為5N(99. 999% )以上。這在保持鎢燒結(jié) 體濺射靶的強度方面有效。靶組織中鐵的濃度范圍在平均含有濃度的±0. 1重量ppm的范 圍內(nèi)是作為鎢燒結(jié)體濺射靶所必要的。
[0041] 這是由于，即使是在靶中鎢中含有的雜質(zhì)鐵為0.8重量ppm以下的情況下，當(dāng)在靶 的組織中存在偏析時，該組織的位置容易成為異常晶粒生長的起點。抑制上述變動具有減 少這樣的問題的效果。
[0042] 此外，使作為氣體成分的氫、碳、氮、氧、硫的含量各自為50重量ppm以下也是有效 的，同樣在保持鎢燒結(jié)體濺射靶的強度的方面是有效的。
[0043] 在制造鎢燒結(jié)體濺射靶時，使用雜質(zhì)鐵為0. 8重量ppm以下的鎢原料粉，并充分混 合以減少Fe含量的變動。該混合可以利用例如球磨機、V型混合機進行。對于原料粉末中 的鐵濃度，抑制到通過ICP分析為0. 8重量ppm以下。特別是，將原料粉末分成25份，分別 分析該原料粉末，鐵的分析值的變動范圍為平均含有濃度的±0. 1重量ppm的范圍是優(yōu)選 的。
[0044] 由此，能夠使靶組織內(nèi)的鐵的濃度范圍為平均含有濃度的±0. 1重量ppm的范圍 內(nèi)。鎢中的Fe的量少，因而主要通過充分進行原料粉末的混合，能夠抑制變動并均勻化。具 體來說，在下述條件下測定鐵的濃度，任意設(shè)定與其適合的制造條件，從而控制鎢靶組織的 穩(wěn)態(tài)鐵濃度的變動是有效的。從該意義上出發(fā)，測定靶組織中的鐵濃度的變動并對其進行 控制這樣明確的工序是重要的。
[0045] 關(guān)于靶內(nèi)的鐵濃度的測定，例如圓盤狀鎢靶的情況下，通過測定17個點（1個點為 中心）來進行。即，如圖1所示，測定中心、1/2R(半徑）處均布的8個點以及外周上均布的 8個點的合計17個點的鐵濃度。
[0046] 將如上所述調(diào)節(jié)后的鎢原料粉末、即平均粒徑約I ym的鎢粉填充到碳制模具中， 在1500~1800°C的溫度下進行熱壓，然后在1600~1850°C的溫度、壓力1700~1800kgf、 3~4小時的條件下進行HIP處理來制造。該HIP處理的條件是通常實施的條件，也可以根 據(jù)需要在該條件的范圍