JPH06507674A - タングステン−チタン・スパッタリング・ターゲットの製造方法およびそれにより製造されるターゲット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 タングステン−チタン・スパッタリング・ターゲットの製造方法およびそれによ り製造されるターゲット１地立Ｉ 本発明は、タングステン−チタン合金・スパッタリング・ターゲットの製造方法 およびそれにより形成されるターゲットに関する。スパッタリング・塗布工程を 通じて、ターゲットからの粒子数８は減少する。

！１まＩ スパッタリング・ターゲットから、所望しない粒子の放出を減少させることへの 関心は、最近数年間で高まってきた。

例えば、ある研究（１）では、薄膜抵抗率、Ｃ−■シフト、漏れ性能に関するタ ーゲット不純物の配合および密度の影響を対象にしている。しかし、粒子放出効 果は、この研究では測定されていない。

ターゲット製造工程とスパッタリング塗布のウェーハにおける粒子放出および欠 陥密度の関連を示したのは、Ｗａｔｅｒｍａｎら（２）が最初である。彼らは、 ターゲット製造法は粒子密度および素子降伏に影響が大きいことを発見した。彼 らの説明によると、酸素含有率と「空隙圧」がターゲット間で異なっていること が、一部観察結果に影響する。使用したターゲットはすべて以下の文献による。

（１）　Ｔ、　Ｂｒａｔ、　Ｄ、Ｐｒａｍｎｉｋ、　Ｊ、Ｅ、　Ｐｏｏｌｅ　ａ ｎｄ　Ｃ，Ｅ。

ｗｉｃｋｅｒｓｈａｍ、　Ｊｒ、、　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　２ｎｄ　ＡＳＭ 　ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａ ｎｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｃｏｎｇｒｅｓｓ、Ｐｈ１ｌａ、。

Ｐａ、、Ａｐｒｉｌ　１９ｇ９．ｐｐ、２４１−２４８（２）　Ｅ、Ｗａｔｅｒ ｍａｎ、　Ｊ、Ｄｕｎｌｏｐ、　ａｎｄ　Ｔ、Ｂｒａｔ、　Ｐｒｏｃｅｅｄ−ｉ ｎｇｓｏｆ　ｔｈｅ　７ｔｈ　ＩＥＥＥ　ＶＬＳＩ　Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ　Ｉ ｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ−ｉｏｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、　５ａｎｔａ　Ｃ１ａ ｒａ、　ＣＡ、　Ｊｕｎｅ　７９９０．　ｐｐ、３２９−３３１゜Ｗａｔｅｒｔ ｓａｎら（２）は、β（Ｔｉ、Ｗ）相のすなわちチタンを十分に含んだ相とタン グステンを十分に含んだ相のい（っかの組合せからなるミクロ構造を認知してい た。しかし、ターゲットの粒子放出性能とターゲットのミクロ構造を関連付ける ことはできなかった。さらに彼らの理論は、加工圧力を低下させると、「空隙圧 」は低下し粒子放出の程度も低（なることを示唆する。

（Ｄｕｎｌｏｐらの）米国特許第４，８３８，９３５号では、タングステン−チ タン・ターゲット中に空隙があれば、スパッタリング塗布中の粒子数が増加する ことを示す、これによると、改良したターゲットは、水素化チタン粉末か、チタ ン粉末と水素化チタンにタングステン粉末を加えた混合物かを使用する粉末冶金 技術によって調製される。これらの粉末の圧縮には、少なくとも１３５０”Ｃ以 上が必要であり、最２！Ｉ温度は１３７５−１４５０℃の範囲である。同特許に よると、臨界温度以下においては、得られたターゲットは必要な密度を満たさな い、ダイへの加圧は約２．０００−５，０００（１４ＭＰａ−３４ＭＰａ）であ る。

（Ｅｙｌｏｎらの）米国特許第４．９３１，２５３号と（Ｅｙｌｏｎらの）米国 特許第４，７１４，５８７号では、熱間静水圧プレス（ＨＩＰｉｎｇ）によるチ タンの合金温度は、αＴｉ−βＴｉ位相変換温度に近く、αＴｉ相は完成品に保 持される。同特許では、この工程により結晶粒構造は微細になり、機械的性質は 改善される。

及豆立旦１ 上述の先行技術に対して、発明者らは、ターゲット構造中にβ（Ｔｉ、Ｗ）相が 実質的にゼロのタングステン−チタン・スパッタリング・ターゲットを提供する ことによって、タングステン−チタン・合金ターゲットからの粒子放出を減少さ せることができることを発見した。

β（Ｔｉ、Ｗ）相は、体心立方格子（Ｂｏｄｙ　Ｃｅｎｔｅｒｄ　Ｃｕｂｉｃ： 　ＢＣＧ）を成すタングステンおよびチタンからなる固溶体である。この相は、 タングステン−チタン材料の高温処理中、タングステンをチタンに相互拡散する ことによって生成される。β（Ｔｉ、Ｗ）相は、非常に硬くて脆い（ロックウェ ル硬さは、Ｃ５０である）０発明者らは、この相が、タングステン−チタン合金 ・ターゲット・スパッタリング中のターゲット粒子の主な放出源であることを発 見した０合金中のβ（Ｔｉ、Ｗ）相を実質的にゼロにするようにタングステン− チタン・ターゲットを製造することによって、陰極スパッタリング中において、 そのターゲットからの粒子放出を減少させることができる。

さらに、タングステン−チタン領域で本発明を実施すると、スパッタリング中の ターゲットに印加する力を制限し、ターゲットを低温に維持し、ターゲットに加 わる熱応力は最低限になる０合金中の６（Ｔｉ、Ｗ）相が実質的にゼロのスパッ タリング・ターゲットを特徴とする本発明の利点の１つは、本発明のターゲット をスパッタリング工程で、従来のタングステン−チタン・スパッタリング・ター ゲットよりも有為に高いスパッタリング電力で使用することができることにある 。スパッタリング電力を高くすることにより、さらに高温で作業することができ る。ただし、この点に関して、後述のように、スパッタリング中、ターゲットが αＴｉ−βＴｉ転位温度またはタングステン−チタン備品温度以上にならないよ うに配慮することが望ましい。

以下本発明を、添付図面を参照してさらに詳細に説明する。

区１９Ｊ冒１１註朋 図面において、図ＩＡは、従来の圧縮処理および熱処理前のタングステン粒子お よびチタン粒子を示す概略図である。

図ＩＢは、従来の圧縮処理および熱処理後に所望しないβ（Ｔｉ、Ｗ）相が生成 されたことを示す概略図である。

図２は、タングステン−チタン合金に関する二元合金グラフである。

図３は、本発明によるタングステン−チタン生成の工程条件を示す工程シミュレ ーションマツプである。

図４は、塗布したウェーハの粒子密度に対応するターゲット加工温度を示すグラ フである。

図５は、ターゲットによるスパッタリングで塗布したウェーハの粒子密度に対す るターゲット中のβ（Ｔｉ、Ｗ）相の倉荷量である。

図６Ａは、従来の技術で調製した比較例用タングステン−１０％容量チタン・タ ーゲットの４００＠顕微鏡写真である。

図６Ｂは、本発明により調製したタングステン−１０％容量・ターゲットの４０ ０倍顕微鏡写真である。

１鼠ｌ盈コ 本発明は、タングステン−チタンを基材とした合金のスパッタリング・ターゲッ トの製造方法に関する。生成ターゲット中のβ（Ｔｉ、Ｗ）相の存在は、はとん どないか、最低限であるため、スパッタリング塗布を条件として使用する場合は 、ターゲットが所望しない粒子を放出する傾向を最低限にすることができる。

本発明は、実質的にβ（Ｔｉ、Ｗ）相を含まない条件で、タングステン−チタン ・スパッタリング・ターゲットは約１−２０重量パーセントのチタンから成って いる０表現「実質的にβ（Ｔｉ、Ｗ）相を含まない」は、β（Ｔｉ、Ｗ）相が約 １５（容量）パーセント以下であることを意味する。本発明によるタングステン −チタン・ターゲットは、所望しないβ（ＴＬ、Ｗ）相を微量乃至１２容量パー セントを含むのが好ましく、β（Ｔｉ、Ｗ）相が微量乃至１２容量パーセントで あることが最も好ましい。これらのターゲットは、理論密度の９５％以上の密度 である。

所望しないβ（Ｔｉ、Ｗ）相は、体心立方格子のタングステンおよびチタンから 成る固溶体である。従来のタングステン−チタン・ターゲット材料の高温加工中 に、この相は、タングステンのチタンへの相互拡散によって形成されると考えら れている。（チタンが１乃至５０容量パーセントの）タングステン−チタン合金 は１図ＩＡおよび図ＩＢの概略図に示されるものと同様のミクロ構造を有する。

高温加工以前では、タングステン−チタン・ターゲットのプレフォームは、タン グステン粒子で囲まれたチタン粒子から成っている。このプレフォームの構造は 、図ＩＡに見ることができ、タングステン粉末粒子３０はチタン粉末粒子３２に 囲まれており、空隙領域３４はタングステン粒子の間およびタングステン粒子と チタン粒子の間に挟まれる領域に存在する。

従来の圧縮処理および熱処理後は、図ＩＢに示すように、タングステン粉末粒子 ３０が独立したチタン粒子３２を囲む十分に密なタングステン・マトリックス内 に密集している。

β（Ｔｉ％Ｗ）相充実領域３６は、チタン粒子３２に囲まれて、形成される。出 願人は、いかなる操作理論も特に限定する意図はないが、β（Ｔｉ、Ｗ）相は、 それまでにスパッタリング中に粒子族ａが１加した結果生じた硬くて脆い相であ ると考えられる。

タングステン−チタンに関する相のグラフは図２に示されるが、これは、ｒＭａ ｓｓａｌｓｋｉ、　Ｂｉｎａｒｙ　Ａ１１ｏｙ　Ｐｈａｓｅ　ｄｉａｇｒａｍｓ Ｖｏｌ、２．　Ｅｄ、Ｔ、Ｂ、Ｍａｓｓａｌｓｋｉ、　ＡＳＭＩｎｔｅｒｎａｔ ｉｏ−ｎａｌ、　ＭｅｔａｌｓＰａｒｋ　０ｈｉｏ、　ｐｐ、２１３６−２１３ ７Ｊから引用したもので、タングステン−チタン合金加工中のβ（Ｔｉ、Ｗ）相 の形成を避けるために、加工温度は偏異温度つまり７４０±２０℃以下であるこ とが望ましい、したがって、スパッタリング・ターゲットのβ（Ｔｉ、Ｗ）相の 生成を減少させる１つの方法は、この偏異温度を超えることがないようにターゲ ットの温度を維持する方法を利用して製造する方法である。

図３は、タングステン−１０％容量チタンに対する圧縮工程シミュレーションマ ツプである。タングステン−チタン粉末圧縮温度が上昇中、β（Ｔｉ、Ｗ）相の 形成を避ける発明者らの方法の１つは、この図を用いて理解することができる０ 図３は、０．３３，１００．２００Ｍｐａの圧縮圧力でタングステン−１０％容 量チタンで９５％密度のターゲットを形成するのに必要な加工温度および加工時 間を示す。

また、図３は、チタン粒子はのタングステン拡散に対する拡散限界曲線を１００ としている。ターゲット製造中、β（Ｔｉ、Ｗ）相の生成量が有意になるのを避 け、所望の性質を有するタングステン−チタン・ターゲットを生成するためには 、製造条件を領域１０４内の拡散限界曲線を下回る温度および時間を維持しなけ ればならない、（ライン１００より右上の）拡散限界曲線を上回る加工条件、あ るいは、α−βチタン転移温度ライン１０６（領域１０８中）の右側の加工条件 でも、９５％密度のタングステン−チタン・ターゲットを生成することができる が、有為な量の有害なβ（Ｔｉ、Ｗ）相がこの工程中に生成される。

図３からは、９５％密度よりも高いターゲットを、２００Ｍ　ｐ　ａ以上の圧力 で圧縮することで生成することができることがわかる。このように生成したスパ ッタリング・ターゲットは、７４０±２０”Ｃに達しないようにスパッタリング 塗布加工中に冷却することが望ましい、加工温度は拡散ライン１００とα−βチ タン転移温度ライン１０６と最長時間ライン１１０と曲＆１１２２とで、囲んだ 範囲１０２内にあることが好ましい。

β（Ｔｉ、Ｗ）相の生成阻止を促進するためには、チタン粉末の大きさが可及的 に大きいことが望ましい０表１に、所望のβ（Ｔｉ、Ｗ）相の範囲内でターゲッ トを製造するのに用いることができる加工パラメータの範囲を示す。

表　１ 作業可能　好ましい　最も好ましい 温度（’Ｃ）　８８２−６００　８５０−６５０　８５０−６５０圧力（Ｍｐａ ）　２００−１０００　２００−４００　３００時間（ｈ）　０．５−５　１− ３　２ 上述の加工条件については、熱間静水圧プレス（ＨＩＰｉｎｇ）または（Ｈａｉ ｌｅｙの）米国特許第３．３５６，４９６号または、（Ｈａｉｌｅｙの）米国特 許第３，６８９，２５９で特定したＣＥＲＡＣＯＮ工程によって達成することが できる。所望のターゲットの緻密化（すなわち９５％の理論的密度）を、図３に 示す作業可能な範囲または表１に示したパラメータの域を出ずに達成することが できることを条件にして、別の圧縮方法を使用することができる。

従来の熱間静水圧プレス（ＨＩＰｉｎｇ）では、冶金学的粉末は、柔軟で気密な 排気室内で気密封止されている。この冶金学的粉末は、全側面に印加される圧力 を受け、温度が上昇しやすい、圧力は一般に不活性ガスを、通常アルゴンを、加 圧することによって伝導される６例えば、米国特許第４．５７３，５４９号（Ｅ ｃｅｒ）を参考として併読されたい。

本発明ではＨＩＰｉｎｇ加工が好ましいが、いわゆるＣｅｒａｃｏｎ処理を適用 することもできる。これらの処理では、過熱したプレフォームは擬似均等法で完 全集成体とともに圧力を伝導し、従来の液圧で圧縮することができる熱粒状材料 によって囲まれる０本発明おいて参考としては、従来のＣｅｒａｃｏｎ処理に対 する注意が（Ｈａｉｌｅｙの）米国特許第３，３５６．４９６号および米国特許 第３，６８９．２５９号に記載されているので併読されたい。

上述の熱処理−圧縮ステップに続き、近有効サイズのターゲット造形品を最終的 に所望するターゲットの構成に機械加工することができる。

何 以下の例は、本発明の実施例となるものであるが、本発明の範囲を限定すると解 釈すべきものではない。

五五五ユ この実験の目的は、ターゲット製造工程においてどの変数がスパッタリング中に ターゲットの粒子放出に影響を与えるかを決定することである。この目的を達成 するために、６％タングステン−１０％チタン・スパッタリング・ターゲットが 、ミクロ構造および純度が異なるターゲットとともに製造された。これらのター ゲットを使用して、２２０ｎｍの厚さのタングステン−チタンの塗膜を裸シリコ ン・ウェーハに付着させた。シリコン・ウェーハに塗布したタングステン−チタ ンの粒子密度を計測し、ターゲットのミクロ構造との関連性を調べた。

表２に、若干のタングステン−１０％チタン・ターゲットの特性およびそれらの ターゲット製造に使用したＨＩＰｉｎｇ加工条件を記載した。タングステン−１ ０％チタン・ターゲットのＨＩＰｉｎｇ温度は、１５５０−７７５℃であった。

旧Ｐｉｎｇ圧力は、１００−３００　Ｍ　ｐ　ａであった０表２記載した円錐マ グネトロンによるタングステン−１０％チタン・スパッタリング・ターゲット各 々は、Ｖａｒｉａｎ３１８０スパツタリング・ターゲット・ソースに適合するよ うに機械加工された。

各タングステン−１０％チタン・ターゲットを使用し、何千もの直径１２５ｍｍ のシリコン・ウェーハに２２０ｎｍ厚さのタングステン−チタン・フィルムを付 着させた。これらのスパッタリングでの付着は、Ｖａｒｉａｎ　Ｃａｎ■ａｇ３ １８０・ソースと併用し、改良型Ｖａｒｉａｎ　３２８０・システムで実行した 。スパッタリング条件は、表２に記載した。アルゴンのスパッタリング圧力は０ ．８Ｐａ（６腸Ｔｏｒｒ）だった、スパッタリング電力は、２．４−２．７８ｋ Ｗ　（９，５−１１，０Ｗ／ｃｍ”　）だった。

タングステン−チタン・フィルムの付着時間は５０−６４秒だった０発明者らは 、これらの実験中　２２０ｎｍ厚さで一定したタングステン−チタン・フィルム を使用した。付着中は、外部基板加工熱処理は行なわなかった。

シリコン・ウェーハに塗布した直径１２５ｍｍのタングステン−チタン・フィル ムの粒子密度は、Ｔｅｎｃｏｒ４５００・表面粒子カウンタを使用して測定した 。裸シリコン・ウェーハは、自動的に２５枚用ウウェーハセットからスパッタリ ング・システムに供給された。各カセットの２４番目と２５番目のウェーハを粒 子カウント・ウェーハに指定した。これらのウェーハは、Ｔｅｎｃｏｒ４５００ 表面粒子カウンタを通じて、裸つェーへを走らせることによって、ウェーハのカ ウントを裏打ちした直後カセットに収納した。ウェーハの裏打ち粒子カウントは 平均０．０２粒子／ｃａ＋”だった、各粒子をカウントしたウェーハは、スパッ タリング・システムに挿入する以前は未洗浄の新しいものであった。他のウェー ハはすべて、それぞれにタングステン−チタンを付着した後、洗浄して再使用し た。

粒子をカウントしたウェーハを、２２０ｎｍのタングステン−チタン・フィルム で塗布後、スパッタリング・システムから取り除き、Ｔｅｎｃｏｒ４５００粒子 カウントシステムに配置し、塗布ウェーハの粒子カウントを測定した０粒子密度 は、ウェーハに裏打ちした粒子カウントから塗布ウェーハ粒子カウントを減算し 、走査面積で除算することにより、決定した。粒子カウントは、外側７．５ｍｍ 幅のエツジ排除環を使用して計測される０粒子カウントに用いたウェーハの総面 積は、９１．９ｃｍ”だった、これらの作業を、クラス１００のクリーンルーム で行なった。クリーンルームでの平均粒子カウントは、一般に８５粒子で、１立 方フイートの空気中に０．５ｍ以上だった０図４は、上述の方法で製造したター ゲットを用いてスパッタリングにより塗布した基板に関するＨＩＰｉｎｇ温度と 粒子密度との間の関係を示す生成データのグラフ図である。図５は、ターゲット 中のβ（Ｔｉ、Ｗ）相の量（容量パーセント）とスパッタリングを施した基板の 密度との関係を示すグラフ図である。

結果は、表２に示した。

表２ 温度（Ｃ）　１５５０　１１８０　１０００　１１８０　１１８０　７７５圧力 （Ｍｐａ）　１００　１００　１００　１００　１００　３００時間（Ｈｒ）　 ２　２　２　２　２　２密度（ｇ／ｃｍ”）　１４．０ｇ　１４．２３　１４． ５２　１４．３７　１４．２３　１４．４８（％理論的）　９６．６％　９９． ３％　９９．０％　９８．６％　９９．３％　９９．７％スパッタリング　０． ８３　０．５７　０．３３　０．３ｇ　０．３５　０．０７により付着した 粒子（ｃｍ−２） 表２に示した結果で重要なのは、主にスパッタリングによって付着した粒子がタ ーゲット圧縮温度が上昇するにつれて増加することにある。添付図４は、この関 係をグラフで示す。この影響の原因は図５に示したように、スパッタリング・タ ーゲットに見られるβ（Ｔｉ、Ｗ）相の量に関係する０図５に示すように、β（ Ｔｉ、Ｗ）相の容量パーセントとスパッタリングによって付着した粒子数との間 には、強い相関関係があることがわかる。

同様の関係がターゲット硬さとスパッタリングによって付着した粒子数との間に も見られる。ターゲット硬度になるにつれて、スパッタリングによって付着した 粒子数も増加する。β（Ｔｉ、Ｗ）相は、非常に硬（脆いことで知られている。

ターゲット中のβ（Ｔｉ、Ｗ）相が増加することは、ターゲットの硬さおよび脆 さの増加に作用する。

表２の圧縮圧力は、圧縮温度が１０００℃から７７５℃に低下した際に１００Ｍ ｐａから３００ＭｐＡまで増加する。

この低温度の圧縮圧力の増加は、ターゲットの密度を十分にするのに必要である 。この実験の結果で重要なのは、スパッタリングにより付着した粒子数をより少 なくするためには、より高い圧縮圧力を適用することである。

図５に示したデータから、タングステン−チタン・スパッタリング・ターゲット 中のβ（Ｔｉ、Ｗ）相の上限許容限界を確立することができる。従来技術でスパ ッタリングによって付着した粒子数の減少が測定可能なことを示すためには、ス パッタリング・ターゲット中のβ（Ｔｉ、Ｗ）相の容量パーセントが１５％以下 でなくてはならない、このレベルでは、粒子密度は約０．２５粒子／ＣＩｌ！で あると思われる。この値以上の粒子密度であれば、従来の技術で達成できる。従 来技術の材料により９ページ以下記載の測定条件下では、０．２５粒子／ｃ１１ ″以下のレベルを実行することは、当然のことながらできない。

比ＪＬｆ糺１ （１０重量パーセントのチタンの）タングステン−チタン・ターゲットを温度１ ０００℃、圧縮圧力１００　Ｍ　ｐ　ａ、加工時間１２０分のＨＩＰｉｎｇ処理 で製造した０図６Ａは生成構造の４００倍顕微鏡写真である。このターゲットは 本発明の代表的なもので、出願人であるＴｏｓｈｏ　Ｍ２Ｏ社が製造した従来技 術によるタングステン・チタンである。

±較±ユ タングステン−１０％チタン・スパッタリング・ターゲットを工程温度７７５℃ 、圧縮圧力３００Ｍｐａおよび加工時　・間１２０分のＨＩＰｉｎｇ処理で製造 した０図６Ｂは生成構造の４００倍顕微鏡写真である。

図６Ａおよび図６Ｂの比較かられかるように、比較例１の顕微鏡写真中の白いチ タン粒子を囲む黒い相は、β（Ｔｉ、Ｗ）相である。対照的に、比較例２の顕微 鏡写真（図６Ｂ）には、この所望しないβ（Ｔｉ、Ｗ）相が生成されていない。

上述の表１で指定した時間、圧力および温度の条件を用いることが明らかに好ま しいが、β（Ｔｉ、Ｗ）相を減少させるためは、β（Ｔｉ、Ｗ）相の生成を阻止 する代替的な方法を実践することができる。β（Ｔｉ、Ｗ）相の生成を制限する ３つの代替的な方法を示す、これらの方法には、拡散障壁の使用、β（Ｔｉ、Ｗ ）相生酸を制限するための温度による時間制御、および圧縮時に大粒のチタン粒 子の使用により、β（Ｔｉ、Ｗ）相の拡散帯はチタン粒子の総容量に対した小さ な比率になる。

β（Ｔｉ、Ｗ）相の生成を阻止する第１の代替的な方法は、拡散障壁を用いて、 Ｔｉ及びＷ層を相互拡散することによるものである０発明者らは、ＨＩＰｉｎｇ の前に（１重量パーセント）二酸化チタンをタングステン−チタン粉未配合物に 意図的に加えることによって、チタン相へのタングステンの拡散およびβ（Ｔｉ 、Ｗ）相生酸を遅延することを発見した。

二酸化チタンを加えることで、ターゲット中に測定可能な量のβ（Ｔｉ、Ｗ）相 を生成させずにｔｏｏｏ℃以上の温度でターゲットを二次加工することができる 。このように二次加工したターゲットは容量パーセントのβ（Ｔｉ、Ｗ）相と粒 子放出との間の関係に一致して、粒子のカウントは少なくなった。この方法でβ （Ｔｉ、Ｗ）相の生成を低減すると、タングステン−チタン・フィルムの特性は 不良になり、シールドが早期にフレーキングを起こすことになるので、推奨でき ない。

β（Ｔｉ、Ｗ）相の生成を制限する別の方法は、有意な相互拡散が起こりつる温 度に、ターゲット材料を暴露する時間を制限するものである。この方法は、第１ の代替方法よりも優れていると考えられるが、やはり好ましくない。図３は、加 工時間および加工温度に対する相互拡散を示す。図３の拡散限界は、チタンに拡 散するタングステンの係数をｐ□＝３．６　ｘ　１０−”ｃ　ｍ／秒として、活 性化エネルギーなＱ　＝＝　１８３．９ＫＪ／＋ｍｏｌｅとして算出したもので ある（３）。

また、偏異温度未満でさえ、β（Ｔｆ、Ｗ＞相は安定した最終的なタングステン が豊富な相となり、タングステンをチタンに拡散することで生成することができ ることに注意することが重要である。これは、備品温度以下に低下することは、 必ずしもβ（Ｔｉ、Ｗ）相の生成を阻止しないことを意味する。このような低温 度で長い加工時間であれば、有意な量のβ（Ｔｉ％Ｗ）相を生成することができ る０図２に示すタングステンが豊富な最終β（Ｔｉ、Ｗ）相とチタンが豊富なβ （Ｔｉ、Ｗ）相を生成させるためには、α−チタン粉末粒子とβタングステン粉 末粒子とが必要である。拡散は時間および温度に依存する工程であり１図１に示 す拡散帯のサイズは、概ねｘ＝Ｄｔであり、ここで、Ｘはβ（Ｔｉ、Ｗ）相拡散 帯の幅でＤは、チタンに拡散するタングステンの拡散率であり、ｔは温度上昇時 間である。ＤはＤｏｅ−Ｑ／ＲＴで与えられる。ここで、ＤＯはタングステンの チタンに対する拡散係数、Ｑは拡散に対する活性化エネルギー、Ｒは気体定数、 Ｔはケルビン目盛りでの加工温度である。このため、タングステン−チタン圧縮 が温度上昇時である時間を限定することは、β（Ｔｉ、Ｗ）相の生成量を低減す る働きがある。

ただし、圧縮圧力を増加させずに加工時間と加工温度とを低減させることは、結 果的には、所望する９５パ一セント以上の密度を下回る密度のタングステン−チ タン・ターゲットを生成することになる。加工温度み加工時間とを減少させるの に伴い密度を低下させることを妨げる際には、圧縮圧力を増大させるとよい、こ れは、図３および表１に示した。

（３）　ＬＪ、　Ｐａｖｌｉｎｏｖ、　Ｆｉｚ、Ｍｅｔａｌ、ｉ　Ｍｅｔａｌｏ ｌｏｖｅｄ、２４，２７２最終的に、タングステン−チタン・スパッタリング・ ターゲットに生成されるβ（Ｔｉ、Ｗ）相の相対量は、大粒のチタン粉末粒子の 使用によっである程度制限することができる。この代替的な方法は、以下の例に よって説明することができる。二種のタングステン−チタン粉末の圧縮粉につい て考えてみよう、第１の圧縮粉には、タングステン・マトリックスに直径の短い チタン粒子が大量あるとする。第２の圧縮粉には、タングステン・マトリックス に１径の長いチタン粒子が少量あるとする。どちらの場合も、タングステン・マ トリックス中にあるチタンの総量は等しい１両方の圧縮粉とも、同じ圧縮圧力、 時間および温度のサイクルで暴露する。

この圧縮サイクル中、タングステンは厚さＸの拡散帯にβ（Ｔｉ、Ｗ）相を生成 しながらチタン粒子に拡散する。拡散帯幅Ｘがチタン粒子の半径ｒと比較して非 常に短い場合は、β（Ｔｉ、Ｗ）相の生成は少ない、しかし、Ｘがｒ以上であれ ば、高い比率のまたは完全にチタンがβ（Ｔｉ、Ｗ）相中に転位される０例えば 、Ｘ対ｒの比が０．０３とすると、β（Ｔｉ、Ｗ）相の容量パーセントは１０パ ーセントになる。

この点で、ターゲット中のβ（Ｔｉ、Ｗ）相の存在による粒子放出は、図５に示 すように増加する。さらに、タングステン−チタン材料の脆さが測定可能な程増 すことが観察される。

この例は、同一の条件下では、直径の大きいチタン粒子がβ（Ｔｉ、Ｗ）相の生 成を制限するのに有益であることを示す、チタン粒子の半径の実際の上限は１ｍ ｍである。

したがって、本発明の精神および添付する請求の範囲を逸脱することな（、本発 明の変更を遂行することができる。

ＦＦ：　−；）　ｘｎｕｔｃ　Ｐｒｗｎｖｒ　Ｔ１ｗｔ＝ｃ；ｒｔ−ｕ／　ＩＵ 　（−ｘｒＬ／ｖｒｒｕ　【Ｌｎ’ｗＬＩＶＬ　Ｌυｔｖｕａｔｃｔｖ／Ｉ’、 Ｊ了 ＥＣ−６Ａ Ｆ／Ｇ−６Ｂ 国際調査報告 ＋ｂ １ｍｓｍｓ１４Ｎ−響＾１−寵ル−ζ・１例ローＮ−，ＰＣＴ１０５９２１０２ ６７８

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．タングステン−チタン・スパッタリング・ターゲットの製造方法であって、 （ａ）タングステン粉末およびチタン粉末の全重量に基づき約１−２０重量パー セントの量でチタン粉末が存在するように、前記タングステン粉末および前記チ タン粉末を供給するステップと、 （ｂ）前記タングステン粉末およびチタン粉末を約２００−１０００Ｍｐａの圧 力で圧縮するステップと、（ｃ）前記タングステン粉末およびチタン粉末を約６ ００−８８２℃で加熱するステップと、 から成ることを特徴とするタングステン−チタン・スパッタリング・ターゲット の製造方法。
2. ２．前記ステップ（ｂ）および（ｃ）が、並行してに熱間静水圧ブレスで行なわ れることを特徴とする請求の範囲第１項記載のタングステン−チタン・スパッタ リング・ターゲットの製造方法。
3. ３．前記ステップ（ａ）および（ｂ）が、並行して約０．５−５時間の期間行な われることを特徴とする請求の範囲第２項記載のタングステン−チタン・スパッ タリング・ターゲットの製造方法。
4. ４．前記チタン粉末が約４４−１０００ミクロンの大きさの粒子を供給するステ ップを有することを特徴とする請求の範囲１記載のタングステン−チタン・スパ ッタリング・ターゲットの製造方法。
5. ５．前記圧縮ステップ（ｂ）が前記タングステン粉末およびチタン粉末を約２０ ０−４００Ｍｐａの圧力で圧縮するステップから成ることを特徴とする請求の範 囲１記載のタングステン−チタン・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
6. ６．前記ステップ（ｂ）および（ｃ）が、並行して１−３時間行なわれることを 特徴とする請求の範囲３記載のタングステン−チタン・スパッタリング・ターゲ ットの製造方法。
7. ７．前記チタン粉末が約１００−３００ミクロンの大きさの粒子を供給するステ ップを有することを特徴とする請求の範囲４記載のタングステン−チタン・スパ ッタリング・ターゲットの製造方法。
8. ８．前記タングステン粉末およびチタン粉末に対して約１重量パーセントの二酸 化チタンを提供することを特徴とする請求の範囲１記載のタングステン−チタン ・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
9. ９．タングステン−チタン・スパッタリング・ターゲットの製造方法において、 （ａ）タングステンおよびチタンの総重量に基づき約１−２０重量パーセントの 量でチタンが存在するよう前記タングステン粉末およびチタン粉末を供給するス テップと、 （ｂ）図３に示す領域１０２内で与えられた時間および温度で約２００−４００ Ｍｐａの圧力で前記タングステン粉末とチタン粉末とを圧縮するステップと、か ら成ることを特徴とするタングステン−チタン・スパッタリング・ターゲットの 製造方法。
10. １０．請求の範囲１による方法で製造されたスパッタリング・ターゲット。
11. １１．請求の範囲９による方法で製造されたスパッタリングターゲット。
12. １２．本質的に１０重量パーセントのチタンおよびそれ以外にはタングステンを 含み、理論密度の約９５％以上の密度を有することを特徴とする請求の範囲１０ 記載のスパッタリング・ターゲット。
13. １３．本質的に１０重量パーセントのチタンおよびそれ以外にはタングステンを 含み、理論密度の約９５％以上の密度を有することを特徴とする請求の範囲１１ 記載のスパッタリング・ターゲット。
14. １４．約１−２０重量パーセントのチタンと、タングステンとから成るスパッタ リング・ターゲットにおいて、前記ターゲットが理論密度の約９５％の密度を有 し、β（Ｔｉ、Ｗ）相の存在が実質的にゼロであることを特徴とするスパッタリ ング・ターゲット。
15. １５．微量乃至約１５（容量）パーセントのβ（Ｔｉ、Ｗ）相を有することを特 徴とする請求の範囲１４記載のスパッタリング・ターゲット。
16. １６．微量乃至約１２（容量）パーセントのβ（Ｔｉ、Ｗ）相を有することを特 徴とする請求の範囲１５記載のスパッタリング・ターゲット。
17. １７．微量乃至約１０（容量）パーセントのβ（Ｔｉ、Ｗ）相を有することを特 徴とする請求の範囲１５記載のスパッタリング・ターゲット。
18. １８．約１−２０重量パーセントのチタンと、タングステンとから成るスパッタ リング・ターゲットにおいて、前記ターゲットが理論密度の約９５％の密度を有 し、前記ターゲット中にβ（Ｔｉ、Ｗ）相を微量しか含まないことを特徴とする スパッタリング・ターゲット。