[发明专利]钽溅射靶

说明书

一种钽溅射靶，其特征在于，含有合计1质量ppm以上且低于10质量ppm的铌和钨作为必要成分，并且除铌、钨和气体成分以外的纯度为99.9999％以上。本发明得到一种高纯度钽溅射靶，其具有均匀且调节为最佳范围的微细的组织，可以稳定地实现高的成膜速度，并且可以形成均匀的膜。

技术领域

本发明涉及一种高纯度钽溅射靶，其具有均匀的组织，并且能够稳定地以高成膜速度进行均质的溅射。

背景技术

近年来，在电子产品领域、耐腐蚀性材料或装饰的领域、催化剂领域、切削-抛光材料或耐磨性材料的制作等许多领域中使用用于形成金属或陶瓷材料等的被膜的溅射。

溅射法本身在上述的领域中是广为人知的方法，但是最近，特别是在电子产品领域中，要求适合复杂形状的被膜的形成或电路的形成、或者阻挡膜的形成等的钽溅射靶。

通常，该钽靶通过重复进行将钽原料进行电子束熔炼-铸造而得到的锭或坯料的锻造、退火(热处理)，然后进行轧制和精加工(机械加工、抛光等)而加工成靶。

在这样的制造工序中，锭或坯料的锻造破坏铸造组织、使气孔或偏析扩散、消失，然后通过退火而使其再结晶，从而提高组织的致密化和强度，由此制造所述钽靶。

通常，经熔炼铸造的锭或坯料具有50mm以上的1次晶粒尺寸。然后，通过锭或坯料的锻造和再结晶退火，破坏铸造组织，从而得到大致均匀且微细(100μm以下的)晶粒。

另一方面，据说使用这样制造的靶实施溅射时，靶的再结晶组织越微细且均匀，而且越是晶体取向对齐于特定的方向越能够进行均匀的成膜，电弧放电或粉粒的产生少，能够得到具有稳定的特性的膜。因此，在靶的制造工序中，采用再结晶组织的微细化和均匀化、以及对齐于特定的晶体取向的对策(例如，参见专利文献1和专利文献2)。

另外，公开了作为用于形成用作对于Cu布线的阻挡层的TaN膜的高纯度Ta靶，使用下述高纯度Ta：其含有0.001～20ppm选自Ag、Au和Cu中的元素作为具有自持放电特性的元素，另外，将作为杂质元素的Fe、Ni、Cr、Si、Al、Na、K的合计量设定为100ppm以下，减去这些杂质元素后的值为99.99～99.999％的范围(参见专利文献3)。

然而，仅参考这些专利文献，没有公开含有特定的元素而使组织细化、由此使等离子体稳定化的效果。

另外，在最先进的半导体器件中，其布线宽度变得极窄，因此要求作为对于Cu布线的阻挡层使用的Ta或者TaN膜在保持与以往同等或以往以上的阻挡特性的同时，还要减薄膜厚(极薄膜)。

对于这样的要求，希望使用尽量减少了阻碍膜的粘附性的杂质的高纯度的材料，但是对于纯度6N这样的Ta材料而言，在用于细化晶粒尺寸的锻造、轧制工序中引入的塑性变形应变通过热处理而进行再结晶时，晶粒容易变粗大，难以得到微细且均匀的组织。而且，使用具有这样的粗大的晶体组织的靶进行溅射时，存在成膜后的膜的均匀性劣化的问题。

根据如上情况，本申请人以前发现，通过微量添加对膜特性影响小的成分，能够在保持高纯度的同时，实现晶粒尺寸的微细均质化，对含有1质量ppm以上且100质量ppm以下的钨等作为必要成分且纯度为99.9985％以上的钽溅射靶进行了申请(参见专利文献4～6)。

然而，使用这样的靶时，指出了下述严重的问题：将具有由过度的细化形成的极微细晶体组织的靶溅射时，成膜速度变慢，不能稳定地进行均质且高速的溅射，使生产率显著降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2002-518593号公报

专利文献2：美国专利第6,331,233号

专利文献3：日本特开2002-60934号公报