钽溅射靶及其制造方法_2

文档序号:9793551阅读:来源:国知局
短预烧时间,能 够改善时间与电力的浪费及材料(成膜)特性。
[0051] 其结果是,能够增加祀的厚度,能够增加祀的使用累计时间,并且能够更长期地使 用祀,因此,对于祀的使用成本的降低是极其有效的。由此,能够提供对于形成包含化膜或 化側莫等的扩散阻挡层有用的、有效的粗瓣射祀。
[0052] 需要说明的是,预烧累计电量为由预烧时的输入功率kW乘W瓣射时间h而得到的 千瓦时化Wh)表示的电量。通常,在瓣射装置中,对输入功率、瓣射时间进行管理,因此,对瓣 射通常基本上通过累计电量进行管理。
【具体实施方式】
[0053] 本发明的粗瓣射祀利用通常的工序实施瓣射,但具体W下特征:在祀的使用过程 中,将瓣射装置(真空设备)向大气开放,更换被污染的设备,然后再次开始瓣射时,本申请 发明的具有(100)面的取向率为30%~90%且(111)面的取向率为50% W下的晶面取向率 的粗瓣射祀容易利用氮气形成氮化膜。
[0054] 而且,事先形成的氮化膜可W有效地抑制由于与空气中的氧气的快速反应而导致 的氧化膜的形成,因此可W解决W往的问题。
[0055] 需要说明的是,本申请发明的具有(100)面的取向率为30%~90%且(111)面的取 向率为50% W下的晶面取向率的粗瓣射祀,作为粗祀,具有特殊的取向,因此其本身可W称 为具有新颖性的粗祀。粗祀通常具有5mmW上的厚度。
[0056] 因此,根据上述情况,对于预定再使用于瓣射的祀,暂时停止瓣射操作,在将真空 容器向大气开放前,将氮气供给至该祀的表面,从而形成氮化膜,并将氮化膜的厚度设定为 200/VW上。
[0057] 在形成氮化膜时,对于预定再使用于瓣射的祀,可W暂时停止瓣射操作,在将真空 容器向大气开放前,将氮气供给至该祀的表面,从而形成氮化膜。
[0058] 瓣射装置独立地具有化和Ar的供给线,但该操作的目的在于表面的氮化,不进行 瓣射,不需要Ar混合气体,因此仅供给氮气。根据需要,也可W使用含有化(Ar 1%)的气体。
[0059] 在更换被污染的设备然后再次开始瓣射时,在表面上具有氮化膜的粗瓣射祀的氮 化膜具有W下特征,可W有效地抑制氧化膜的形成,并且再使用时的预烧时间可W为比较 短的时间。因此,可W减少时间与电力的消耗及由于预烧而消失的材料,并且具有改善成膜 特性的效果。其结果是,能够增加粗祀的厚度,能够增加祀的使用累计时间,并且能够更长 期地使用祀,因此可W说对于祀的使用成本的降低是极其有效的。
[0060] 由此,能够使再使用时的粗瓣射膜的电阻变动为使用中断前的15% W下,而且能 够得到100千瓦时W下的预烧累计电量。运样的扩散阻挡层用薄膜对于制作半导体器件是 有效的。需要说明的是,电阻变动通过比较瓣射装置向大气开放前后的成膜晶片的薄层电 阻而得到,优选向大气开放后的薄层电阻落入向大气开放前的薄层电阻值的85%~115% 的范围内。
[0061] 为了形成粗瓣射祀的(100)面的取向率为30%~90%且(111)面的取向率为50% W下的晶体组织,可W如下进行制造:对经烙炼铸造的粗锭,在至少重复锻造-退火的循环2 次W上、优选3次W上的条件下,进行锻造和再结晶退火,然后进行社制和热处理。需要说明 的是,所述(100)面或(111)面包含自祀表面至内部、自瓣射初期至瓣射结束露出的全部的 部位。
[0062] 本发明的粗瓣射祀可W用于形成铜布线中的化膜或TaN膜等扩散阻挡层。在通过 将氮气导入至瓣射时的气氛中而形成化训莫的情况下,本发明的瓣射祀通过控制祀的瓣射 面的晶体取向,具有W下优良效果:降低粗祀的放电电压,容易产生等离子体,并且能够提 高等离子体的稳定性,因此在具有该化膜或化训莫等扩散阻挡层的铜布线的形成、进而具有 该铜布线的半导体器件的制造中能够提高制品成品率。
[0063] 本发明的粗瓣射祀通过W下工序制造。如果示出其例子,首先,通常使用4N (99.99%)?上的高纯度粗作为粗原料。将其通过电子束烙炼等进行烙炼,并对其进行铸造 而制作锭或巧。接着,对该锭或巧进行锻造、再结晶退火。具体而言,例如,进行锭或巧-压锻 (締故鍛造)-1100~1400°C的溫度下的退火-冷锻(一次锻造)-再结晶溫度~1400°C的溫度 下的退火-冷锻(二次锻造)-再结晶溫度~1400°C的溫度下的退火。
[0064] 接着,进行冷社。通过调节该冷社的条件,可W控制本发明的粗瓣射祀的取向率。 具体而言,关于社漉,可W使用漉径小的社漉,优选为500πιπιΦΚ下。另外,社制速度尽可能 慢,优选为10m/分钟W下。此外,在仅实施1次社制的情况下,压下率优选高达超过80%,在 重复进行2次W上社制的情况下,压下率设定为60% W上,需要使祀的最终厚度与社制1次 的情况相同。优选压下率总计超过80%。另外,设计使得社制1道次的压下率不超过10%。
[0065] 接着,进行热处理。通过与冷社条件一起调节在冷社后进行的热处理条件,可W控 制本发明的粗瓣射祀的取向率。具体而言,热处理溫度越高越好,优选设定为800°C~1200 °C。虽然也取决于通过社制而引入的应变的量,但是为了得到再结晶组织,需要在800°CW 上的溫度下进行热处理。另一方面,在超过1200°C下热处理会促进粗大晶粒生长,并且在经 济上是不优选的。然后,通过对祀的表面进行机械加工、抛光加工等精加工而得到最终的制 品。
[0066] 通过上述的制造工序制造粗祀,但是本发明中特别重要的是,在祀的瓣射面的晶 体取向中,提高(100)面的取向率,并且降低(111)面的取向率。
[0067] 与取向的控制显著相关的主要是社制工序。在社制工序中,通过控制社漉直径、社 制速度、压下率等参数,能够改变社制时引入的应变的量、分布,从而能够控制(100)面的取 向率和(111)面的取向率。
[0068] 为了有效地进行面取向率的调节,需要一定程度的重复的条件设定,但是一旦能 够调节(100)面的取向率和(111)面的取向率,则通过设定该制造条件,能够制造恒定的特 性的(具有固定水平的特性)祀。
[0069] 在制造具有本发明的取向特性的祀时,使用社漉直径500mmW下的社漉,将社制速 度设定为10m/分钟W下,并将1道次的压下率设定为10% W下是有效的。但是,只要是能够 实现本发明的晶体取向的制造工序,未必需要仅限定于该制造工序。在一系列的加工中,有 效的条件设定是,通过锻造?社制破坏铸造组织,并且充分进行再结晶化。
[0070] 此外,优选在对经烙炼铸造的粗锭或巧实施锻造、社制等加工后,进行再结晶退 火,使组织微细且均匀化。
[0071 ]实施例
[0072] 接下来,基于实施例说明本发明。W下所示的实施例是为了便于理解,并不是用运 些实施例限制本发明。即,基于本发明的技术构思的变形和其它实施例当然也包含在本发 明中。
[0073] 对纯度99.995%的粗原料进行电子束烙炼,并对其进行锻造从而制成直径195mm Φ的锭。接着,在室溫下对该锭进行压锻而制成直径150mm Φ,然后在1100°C~1400°C的溫 度下对其进行再结晶退火。
[0074]再次,在室溫下对其重复进行拔长锻造(鍛伸)-墳锻而制成厚度100mm、直径150mm Φ (-次锻造),并在再结晶溫度~1400°C的溫度下对其进行再结晶退火。然后,在室溫下对 其重复进行拔长锻造-墳锻而制成厚度70mm~100mm、直径150mm~185πιπιΦ (二次锻造),并 在再结晶溫度~1400°C的溫度下对其进行再结晶退火,从而得到祀材。
[007引(实施例1)
[0076] 实施例1中,对于得到的祀材,使用社漉直径400mm的社漉,设定社制速度为10m/分 钟、压下率为86%、1道次的最大压下率为10%,进行冷社,从而制成厚度14mm、直径520mm Φ,并对其在l〇〇〇°C的溫度下进行热处理。然后,对表面进行切削、抛光而制成祀。
[0077] 通过W上的工序,可W得到具有(100)面的取向率为30%且(111)面的取向率为 50%的晶体组织的粗瓣射祀。使用该瓣射祀实施瓣射。
[0078] 接着,在祀的侵蚀最深部厚度达到约8mm时,暂时停止瓣射,向瓣射装置(真空容 器)内导入氮气60秒。由此,在祀的表面上形成厚度为约200A的氮化膜。
[0079] 接着,将瓣射装置向大气开放,实施内部的设备的更换或清洗。然后,再次密闭瓣 射装置,并重新开始瓣射。预烧的电量少至75千瓦时,能够在短时间内瓣射,并且瓣射后的 膜的电阻变动为14%,膜特性的变化少。
[0080] 粗膜的成膜在下述条件下进行下的实施例、比较例也同样)。
[0081 ] <成膜条件〉
[0082] 电源:直流方式
[0083] 功率:15kW
[0084] 极限真空度:5 ΧΙΟ-8托 [00化]气氛气氛组成:Ar
[0086] 瓣射气体压力:5 X 1〇-3托
[0087] 瓣射时间:15秒 [00则(实施例2)
[0089] 实施例2中,对于得到的祀材,使用社漉直径400mm的社漉,设定社制速度为8m/分 钟、压下率为88%、1道次的最大压下率为10%,进行冷社,从而制成厚度14mm、直径520mm Φ,并对其在900°C的溫度下进行热处
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