钨烧结体溅射靶及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通过溅射法形成IC、LSI等栅电极或者布线材料等时使用的钨烧结体 靶以及该靶的制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，伴随超LSI的高集成化，正在研究使用电阻值更低的材料作为电极材料 或布线材料，在这样的材料中，使用电阻值低、热稳定且化学稳定的高纯度钨作为电极材料 或布线材料。
[0003] 该超LSI用电极材料或布线材料一般通过溅射法和CVD法来制造，对于溅射法而 言，装置的结构和操作比较简单，可以容易地成膜，并且成本低，因此比CVD法更广泛地使 用。
[0004] 对于钨靶要求高纯度、高密度，但近年来，对于超LSI用电极材料或布线材料而 言，对于使用钨靶通过溅射而形成的膜进一步要求电阻值低的材料。
[0005] 如后所述，对于钨烧结体靶而言，能够提高纯度且高密度化，也有用于实现该目标 的披露，但尚未进行关于钨的异常晶粒生长、靶强度降低的研究、开发。
[0006] 在以往制造钨烧结体溅射靶时，通常使用石墨模具进行加压烧结。例如有后述的 专利文献1、专利文献2、专利文献3。在这种情况下，必然C有可能作为杂质混入妈中。另 外，还有虽然模具的种类未特别明确记载，但进行了用于高密度化的设计的专利文献4、专 利文献5。
[0007] 以上的专利文献的主要目的在于实现钨靶的高密度化。
[0008] 此外，关于钨烧结体靶，有使C量降低的专利文献6,这种情况下，公开了将碳减少 至50ppm以下（作为减少到最低的C量，实施例中为19ppm)的方法。
[0009] 另外，专利文献7中公开了以膜的均匀化和减少粉尘产生数为目的而减少金属材 料中的C量（作为减少到最低的C量，实施例中为IOppm)的技术。
[0010] 另外，专利文献8中公开了为了制作高纯度、高密度的钨烧结体靶而使C量为 30ppm以下（作为减少到最低的C量，实施例中为6ppm)的技术。
[0011] 另一方面，可知存在以下问题：在制造钨烧结体溅射靶的阶段，发生异常晶粒生长 和靶强度降低，从而使制品成品率降低。作为解决该问题的方案，本申请人发现磷的含有对 于该钨的异常晶粒生长和靶强度降低产生很大影响，如专利文献3所示，提出了使钨中含 有的磷为Ippm以下的方案。
[0012] 其结果是，能够防止钨的异常晶粒生长和提高靶的制品成品率，在该阶段极其有 效。
[0013] 然而，虽然降低钨中的磷是非常有效的，但严格意义上来讲，仍发生异常晶粒生 长，因而需要进一步改良。
[0014] 通常，为了钨靶的高密度化和高强度化而通过HIP制造烧结体，但存在如下课题： 该阶段的异常晶粒生长会在之后工序的加工中产生加工不良的问题，因而必须进一步减少 该异常晶粒生长。
[0015] 作为上述以外的专利文献，有通过旋转锻造调节粒子的尺寸和晶体结构的专利文 献9,但现状是并未将防止钨的异常晶粒生长作为课题，也没有其具体手段。
[0016] 现有技术文献
[0017] 专利文献
[0018] 专利文献1 :日本专利第3086447号公报
[0019] 专利文献2 :日本特开2001-098364号公报
[0020] 专利文献3 :W02009/147900号公报
[0021] 专利文献4 :日本特开2005-171389号公报
[0022] 专利文献5 :日本特开2007-314883号公报
[0023] 专利文献6 :日本特开平5-93267号公报
[0024] 专利文献7 :日本特开2001-335923号公报
[0025] 专利文献8 :日本特开平7-76771号公报
[0026] 专利文献9 :日本特开2012-180599号公报
【发明内容】
[0027] 发明所要解决的问题
[0028] 鉴于以上方面，在制造钨烧结体溅射靶的阶段中，存在产生异常晶粒生长和靶强 度降低，使制品成品率降低这样的问题，本发明的课题在于抑制该钨的异常晶粒生长和靶 强度降低。
[0029] 用于解决问题的手段
[0030] 为了解决上述问题，本发明人提供如下发明。
[0031] 1) -种钨烧结体溅射靶，其特征在于，杂质铁为0.8重量ppm以下且余量为钨和其 它不可避免的杂质，靶组织中的铁的浓度范围为平均含有浓度的±0. 1重量ppm的范围内。
[0032] 2)如上述1)所述的钨烧结体溅射靶，其特征在于，靶的相对密度为99%以上、平 均晶粒尺寸为50 ym以下、晶粒尺寸的范围为5~200 ym。
[0033] 3)如上述1)~2)中任一项所述的钨烧结体溅射祀，其特征在于，除气体成分以外 的钨的纯度为5N (99. 999% )以上。
[0034] 4)如上述3)所述的钨烧结体溅射靶，其特征在于，氧和碳的含量各自为50重量 ppm以下。
[0035] 发明效果
[0036] 通过形成杂质铁为0. 8重量ppm以下、余量为钨和其它不可避免的杂质的钨烧结 体溅射靶，具有在制造钨烧结体溅射靶的阶段能够抑制异常晶粒生长和靶强度降低的优良 效果。由此，具有能够在之后工序的加工中减少加工不良的问题，从而提尚革巴的制品成品率 的效果。
【附图说明】
[0037] 图1是合计17个测定铁浓度的点的示意性说明图。
【具体实施方式】
[0038] 本申请发明的钨烧结体溅射靶的特征在于，杂质铁为0. 8重量ppm以下、余量为钨 和其它不可避免的杂质。铁的含量被限定为极少量，这是非常重要的，由此，具有能够抑制 异常晶粒生长和靶强度降低，能够防止在之后的加工中产生不良的效果。杂质铁为〇. 5重 量ppm以下更有效。
[0039] 相对密度为99%以上、平均晶粒尺寸为50 ym以下、晶粒尺寸为5~200 ym在保 持钨烧结体溅射靶的强度的方面特别有效。
[0040] 本申请发明的钨烧结体溅射靶优选纯度为5N(99. 999% )以上。这在保持钨烧结 体溅射靶的强度方面有效。靶组织中铁的浓度范围在平均含有浓度的±0. 1重量ppm的范 围内是作为钨烧结体溅射靶所必要的。
[0041] 这是由于，即使是在靶中钨中含有的杂质铁为0.8重量ppm以下的情况下，当在靶 的组织中存在偏析时，该组织的位置容易成为异常晶粒生长的起点。抑制上述变动具有减 少这样的问题的效果。
[0042] 此外，使作为气体成分的氢、碳、氮、氧、硫的含量各自为50重量ppm以下也是有效 的，同样在保持钨烧结体溅射靶的强度的方面是有效的。
[0043] 在制造钨烧结体溅射靶时，使用杂质铁为0. 8重量ppm以下的钨原料粉，并充分混 合以减少Fe含量的变动。该混合可以利用例如球磨机、V型混合机进行。对于原料粉末中 的铁浓度，抑制到通过ICP分析为0. 8重量ppm以下。特别是，将原料粉末分成25份，分别 分析该原料粉末，铁的分析值的变动范围为平均含有浓度的±0. 1重量ppm的范围是优选 的。
[0044] 由此，能够使靶组织内的铁的浓度范围为平均含有浓度的±0. 1重量ppm的范围 内。钨中的Fe的量少，因而主要通过充分进行原料粉末的混合，能够抑制变动并均匀化。具 体来说，在下述条件下测定铁的浓度，任意设定与其适合的制造条件，从而控制钨靶组织的 稳态铁浓度的变动是有效的。从该意义上出发，测定靶组织中的铁浓度的变动并对其进行 控制这样明确的工序是重要的。
[0045] 关于靶内的铁浓度的测定，例如圆盘状钨靶的情况下，通过测定17个点（1个点为 中心）来进行。即，如图1所示，测定中心、1/2R(半径）处均布的8个点以及外周上均布的 8个点的合计17个点的铁浓度。
[0046] 将如上所述调节后的钨原料粉末、即平均粒径约I ym的钨粉填充到碳制模具中， 在1500~1800°C的温度下进行热压，然后在1600~1850°C的温度、压力1700~1800kgf、 3~4小时的条件下进行HIP处理来制造。该HIP处理的条件是通常实施的条件，也可以根 据需要在该条件的范围