JPS6348946B2 - - Google Patents

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JPS6348946B2
JPS6348946B2 JP24419484A JP24419484A JPS6348946B2 JP S6348946 B2 JPS6348946 B2 JP S6348946B2 JP 24419484 A JP24419484 A JP 24419484A JP 24419484 A JP24419484 A JP 24419484A JP S6348946 B2 JPS6348946 B2 JP S6348946B2
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JP
Japan
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cut
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JP24419484A
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JPS61124566A (ja
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Hideaki Yoshida
Tateaki Sahira
Masaki Morikawa
Terushi Mishima
Akira Mori
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Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
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Publication of JPS6348946B2 publication Critical patent/JPS6348946B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 この発明は、微細な晶出Siが半径方向には軸対
称に分布し、かつ厚さ方向には均一に分布し、特
に、例えばトランジスタやIC、さらにLSIなどの
半導体装置における回路配線などをスパツタリン
グ法により形成するに際してターゲツトとして用
いるのに適したAl−Si系合金ターゲツト板材の
製造法に関するものである。 〔従来の技術〕 一般に、Si:0.5〜2重量%含有するAl−Si系
合金が、上記の半導体装置の回路配線をスパツタ
リング法により形成するに際して、ターゲツト板
材として用いられていることはよく知られるとこ
ろである。 従来、この種のスパツタリング用Al−Si系合
金ターゲツト板材は、真空溶解により溶製した溶
湯を角型インゴツトに鋳造し、このインゴツトに
圧延加工や鍛造を加えて板材に展伸加工し、これ
よりターゲツト板材を切出すことにより製造され
ている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、この従来方法によつて製造されたスパ
ツタリング用Al−Si系合金ターゲツト板材にお
いては、鋳造時に粗大な初晶Siが晶出し、この初
晶Siは角型インゴツトの中心部に偏析し、、この
傾向はインゴツトが大型になるほど顕著となり、
かつこの初晶Siは熱処理により素地中に完全に固
溶させることは不可能であり、しかもこのような
状態のインゴツトを長さ方向にそつて圧延あるい
は鍛造して板材に展伸加工するものであるから、
ターゲツト板材の面方向や厚さ方向におけるSi濃
度分布が不均一になるのを避けることができず、
さらにこの結果得られたターゲツト板材に熱処理
を施しても初晶Siに比しては細かくなつても析出
Siに比しては依然として大きい晶出Siを固溶させ
ることは不可能であることから、熱処理によるSi
濃度の不均一解消も不可能である。 このようなSi濃度分布の不均一なAl−Si系合
金ターゲツト板材を、上記の半導体装置の回路配
線などの形成に用いると、スパツタリング膜中の
Si分布に影響を与えて半導体特性を不安定にした
り、さらにスパツタリング操業中に異常アーク放
電を誘発して歩留り低下の原因ともなり、この傾
向は集積度が高くなるほど助長されるものであつ
た。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、Siの濃度分布が均一なスパツタリング膜を安
定して形成することのできるスパツタリング用
Al−Si系合金ターゲツト板材を製造すべく研究
を行なつた結果、 (a) 鋳造するインゴツトを円柱状とし、かつその
最大直径を200mmとすると、インゴツトにおけ
るSi濃度分布が半径方向に軸対称で、長手方向
には均一分布となること。 (b) 上記(a)の円柱状インゴツトを長さ方向に切断
あるいは切削してチツプ素材とし、このチツプ
素材にすえ込み鍛造を施して板材に成形する
と、比較的粗大な初晶Siが微細化し、かつ前記
板材におけるSi濃度も面方向および厚さ方向で
均一化すると共に、これをターゲツトとして用
いた場合にもスパツタリング膜中のSi濃度が均
一になること。 (c) 上記(b)のすえ込み鍛造により成形された板材
に、さらに引続いて圧延加工を施すと、初晶Si
の微細化およびSi濃度の均一化が一層促進され
るようになるばかりでなく、厚さ精度が向上
し、歩留が一段と向上するようになること。 (d) さらに上記(b)のすえ込み鍛造により成形され
た板材における初晶Siの微細化は、すえ込み鍛
造に先だつて、円柱状インゴツトに実体鍛造、
すなわち断面積を減少して長さを増加させる鍛
造あるいは押出し加工を施すと一層促進される
ようになること。 以上(a)〜(d)に示される知見を得たのである。 この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
であつて、 Si:0.5〜2重量%を含有するAl合金を真空溶
解した後、直径:200mm以下の円柱状インゴツト
に鋳造し、 ついで、必要に応じて上記円柱状インゴツト
に、長手方向に対する加工比で3/2以上の実体鍛
造あるいは押出し加工を施した後、所定の長さに
切断あるいは切削してチツプ素材とし、 引続いて、このチツプ素材に、長手方向に対す
るすえ込み鋳造比で1/10〜1/2のすえ込み鍛造を
施し、さらに必要に応じて圧延加工を施して板材
とすることによつて、スパツタリング用Al−Si
系合金ターゲツト板材を製造する方法に特徴を有
するものである。 つぎに、この発明の方法において、すえ込み鍛
造比および加工比を上記の通りに限定した理由を
説明する。 (a) すえ込み鍛造比 上記の通り、このすえ込み鍛造によつて初晶
Siが微細化され、かつターゲツト板材の面方向
および厚さ方向におけるSi濃度分布が均一化す
るようになるが、その比が、長手方向に対する
割合で1/2末満では、すえ込み鍛造が不十分で
所望の微細化および均一化をはかることができ
ず、一方、その比が同1/10を越えると、加工が
厳しすぎて、ターゲツト板材に座屈や割れが発
生するようになるばかりでなく、加工工具との
摩擦も大きくなつて高い加工応力を必要とする
ようになることから、その比を、長手方向に対
する割合で、1/2〜1/10と定めた。 (b) 加工比 すえ込み鍛造に先だつて、実体鍛造あるいは
押出し加工により円柱状インゴツトを長手方向
に伸ばしてやると、ターゲツトにおける晶出Si
がより一層微細化するようになるので、この実
体鍛造あるいは押出し加工は必要に応じて適用
されるが、その加工比が、長手方向に対する割
合で3/2未満では所望の微細化向上効果が得ら
れないことから、その加工比を、長手方向に対
する割合で3/2以上と定めた。 〔実施例〕 つぎに、この発明の方法を実施例により具体的
に説明する。 通常の真空溶解炉を用い、圧力:1×10-3torr
以下の真空中で、それぞれ第1表に示される成分
組成をもつたAl−Si系合金溶湯を調製し、同じ
く第1表に示される寸法の円柱状インゴツトに鋳
造し、このインゴツトの上下端部を切断除去し、
面削し、ついでこのインゴツトに対して選択的に
第1表に示される条件で実体鍛造あるいは押出し
加工を施し、引続いて、これらのインゴツトを輪
切りにして同じく第1表に示される寸法のチツプ
素材を切出し、このチツプ素材を用いて、同じく
第1表に示される条件にて、すえ込み鍛造を行な
い、さらに選択的に圧延加工を施して、いずれも
最終厚さ:12mmを有する板材を成形し、前記板材
より直径:200mmのターゲツト板材を切出すこと
により本発明法1〜21をそれぞれ実施した。 また、比較の目的で、上記実施例におけると同
一の組成を有する3種類のAl−Si系合金溶湯を、
幅:150mm×厚さ:50mm×長さ:230mmの寸法をも
つた角型インゴツトに鋳造した後、上下端部を切
断除去し、面削し、ついでこのインゴツトを通常
の冷間圧延条件にて、225mmの幅出し圧延後、厚
さ:12mmの板材に冷間圧延し、最終的に、この板
材から直径:200mm×厚さ:12mmの寸法をもつた
ターゲツトを切出すことによつて従来法1〜3
(ただし、インゴツト組成が、従来法1は本発明
法1〜7に同じ、従来法2は本発明法8〜14に同
じ、さらに従来法3は本発明法15〜21に同じであ
る)を行なつた。 つぎに、上記本発明法1〜21によつて得られた
ターゲツト板材(以下、本発明ターゲツト板材1
〜21という)および上記従来法1〜3によつ
【表】
〔発明の効果〕
第2表に示される結果から、本発明ターゲツト
板材1〜21は、いずれもSi濃度が面方向および
厚さ方向でほぼ均一であるのに対して、従来ター
ゲツト板材1〜3においては、面方向および厚さ
方向ともSi濃度が不均一であることが明らかであ
る。 つぎに、上記本発明ターゲツト板材1〜21お
よび従来ターゲツト板材1〜3を用いて、 真空度:3×10-3torr、 電圧:250V、 電流:5A、 の条件でスパツタリングを行ない、Siからなる基
体の表面に、直径:200mm×厚さ:1μmの薄膜を
形成し、この薄膜における中心部と周辺部、さら
にこれらの中間部におけるSi含有量を測定した。
この測定結果を第3表に合せて示した。 第3表に示されるように、本発明ターゲツト板
材1〜21を用いた場合、いずれもSi濃度が均一
なスパツタリング薄膜を形成することができるの
に対して、従来ターゲツト板材1〜3の場合には
薄膜におけるSi濃度が不均一であることがわか
る。 上述のように、この発明の方法によれば、微細
な晶出Siが面方向および厚さ方向に均一に分布し
たAl−Si系合金ターゲツト板材を製造すること
ができ、しかもこのターゲツト板材を用いれば、
Si濃度の均一なスパツタリング薄膜を安定的に形
成することができるなど工業上有用な効果が得ら
れるのである。
【表】 【図面の簡単な説明】
第1図はターゲツト板材の一部切欠き斜視図に
してSi含有量測定点を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Si:0.5〜2重量%を含有するAl合金を真空
    溶解した後、直径:200mm以下の円柱状インゴツ
    トに鋳造し、 ついで、この円柱状インゴツトを所定の長さに
    切断あるいは切削してチツプ素材とし、 引続いて、このチツプ素材に、長手方向に対す
    るすえ込み鍛造比で1/10〜1/2のすえ込み鍛造を
    施して板材に成形することを特徴とするスパツタ
    リング用Al−Si系合金ターゲツト板材の製造法。 2 Si:0.5〜2重量%を含有するAl合金を真空
    溶解した後、直径:200mm以下の円柱状インゴツ
    トに鋳造し、 ついで、この円柱状インゴツトに、長手方向に
    対する加工比で3/2以上の実体鍛造あるいは押出
    し加工を施した後、所定の長さに切断あるいは切
    削してチツプ素材とし、 引続いて、このチツプ素材に、長手方向に対す
    るすえ込み鍛造比で1/10〜1/2のすえ込み鍛造を
    施して板材に成形することを特徴とするスパツタ
    リング用板状Al−Si系合金ターゲツト板材の製
    造法。 3 Si:0.5〜2重量%を含有するAl合金を真空
    溶解した後、直径:200mm以下の円柱状インゴツ
    トに鋳造し、 ついで、この円柱状インゴツトを所定の長さに
    切断あるいは切削してチツプ素材とし、 引続いて、このチツプ素材に、長手方向に対す
    るすえ込み鍛造比で1/10〜1/2のすえ込み鍛造を
    施し、さらに圧延加工を施して板材に成形するこ
    とを特徴とするスパツタリング用Al−Si系合金
    ターゲツト板材の製造法。 4 Si:0.5〜2重量%を含有するAl合金を真空
    溶解した後、直径:200mm以下の円柱状インゴツ
    トに鋳造し、 ついで、この円柱状インゴツトに、長手方向に
    対する加工比で3/2以上の実体鍛造あるいは押出
    し加工を施した後、所定の長さに切断あるいは切
    削してチツプ素材とし、 引続いて、このチツプ素材に、長手方向に対す
    るすえ込み鍛造比で1/10〜1/2のすえ込み鍛造を
    施し、さらに圧延加工を施して板材に成形するこ
    とを特徴とするスパツタリング用Al−Si系合金
    ターゲツト板材の製造法。
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