JP2000212678A - 薄膜形成用高純度タンタル及びその製造方法 - Google Patents
薄膜形成用高純度タンタル及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 積層薄膜を構成する物質の相互拡散に起因す
る汚染物質の抑制、及びスパッタリングによる成膜に際
しては、異常放電現象やパーテイクルを極力制限するこ
とができるターゲット等に使用できる高純度タンタル及
びそれを低コストで容易に製造できる方法を提供する。 【解決手段】 Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏの各元素が１０重量ｐｐ
ｍ以下、遷移金属元素、高融点金属元素又は前記以外の
重金属元素の各含有量が１重量ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈ等
の放射性元素の各含有量が１重量ｐｐｂ以下、Ｎａ、Ｋ
等のアルカリ金属元素の各含有量が１重量ｐｐｍ以下で
ある薄膜形成用高純度タンタルであり、これはタンタル
化合物又はタンタルスクラップを溶融塩電解し電解析出
高純度タンタルとした後、電子ビーム等により溶解して
揮発成分を除去することにより製造する。
る汚染物質の抑制、及びスパッタリングによる成膜に際
しては、異常放電現象やパーテイクルを極力制限するこ
とができるターゲット等に使用できる高純度タンタル及
びそれを低コストで容易に製造できる方法を提供する。 【解決手段】 Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏの各元素が１０重量ｐｐ
ｍ以下、遷移金属元素、高融点金属元素又は前記以外の
重金属元素の各含有量が１重量ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈ等
の放射性元素の各含有量が１重量ｐｐｂ以下、Ｎａ、Ｋ
等のアルカリ金属元素の各含有量が１重量ｐｐｍ以下で
ある薄膜形成用高純度タンタルであり、これはタンタル
化合物又はタンタルスクラップを溶融塩電解し電解析出
高純度タンタルとした後、電子ビーム等により溶解して
揮発成分を除去することにより製造する。
Description
【０００１】この発明は、タンタル化合物又はタンタル
スクラップを溶融塩電解して高純度電解析出（電析）タ
ンタルを得、さらにこの高純度電解析出（電析）タンタ
ルを電子ビーム等により溶解して揮発成分を除去し、高
融点金属、放射性元素、アルカリ金属、重金属並びにガ
ス成分を可能な限り除去して、半導体装置の薄膜形成に
有効な高純度タンタル及び低コストで製造できる方法に
関する。なお、以下に説明するｐｐｍまたはｐｐｂは全
て重量ｐｐｍまたは重量ｐｐｂを意味する（以下、「重
量」の記載を省略する）。
スクラップを溶融塩電解して高純度電解析出（電析）タ
ンタルを得、さらにこの高純度電解析出（電析）タンタ
ルを電子ビーム等により溶解して揮発成分を除去し、高
融点金属、放射性元素、アルカリ金属、重金属並びにガ
ス成分を可能な限り除去して、半導体装置の薄膜形成に
有効な高純度タンタル及び低コストで製造できる方法に
関する。なお、以下に説明するｐｐｍまたはｐｐｂは全
て重量ｐｐｍまたは重量ｐｐｂを意味する（以下、「重
量」の記載を省略する）。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体の飛躍的な進歩に端を発し
て様々な電子機器が生まれ、さらにその性能の向上と新
しい機器の開発が日々刻々なされている。このような中
で、電子デバイス機器がより微小化し、かつ集積度が高
まる方向にある。これら多くの製造工程の中で多数の薄
膜が形成されるが、タンタルもその特異な金属的性質か
らタンタル及びその合金膜、タンタルシリサイド膜、あ
るいはタンタル酸化物膜等として、多くの電子機器用薄
膜の形成に利用されている。このようなタンタル（合
金、化合物を含む）の薄膜を形成する場合には、半導体
装置を汚染する物質が存在しないこと、すなわちそれ自
体が極めて高い純度を必要とする。
て様々な電子機器が生まれ、さらにその性能の向上と新
しい機器の開発が日々刻々なされている。このような中
で、電子デバイス機器がより微小化し、かつ集積度が高
まる方向にある。これら多くの製造工程の中で多数の薄
膜が形成されるが、タンタルもその特異な金属的性質か
らタンタル及びその合金膜、タンタルシリサイド膜、あ
るいはタンタル酸化物膜等として、多くの電子機器用薄
膜の形成に利用されている。このようなタンタル（合
金、化合物を含む）の薄膜を形成する場合には、半導体
装置を汚染する物質が存在しないこと、すなわちそれ自
体が極めて高い純度を必要とする。
【０００３】半導体装置等に使用される薄膜は一層薄く
かつ短小化される方向にあり、相互間の距離が極めて小
さく集積密度が向上しているために、薄膜を構成する物
質あるいはその薄膜に含まれる不純物が隣接する薄膜に
拡散するという問題が発生する。これにより自膜及び隣
接膜の構成物質のバランスが崩れ、本来所有していなけ
ればならない膜の機能が低下するという大きな問題が起
こる。このような薄膜の製造工程において、数百度に加
熱される場合があり、また半導体装置を組み込んだ電子
機器の使用中にも温度が上昇する。このような温度上昇
は前記物質の拡散係数をさらに上げ、拡散による電子機
器の機能低下に大きな問題を生ずることとなる。
かつ短小化される方向にあり、相互間の距離が極めて小
さく集積密度が向上しているために、薄膜を構成する物
質あるいはその薄膜に含まれる不純物が隣接する薄膜に
拡散するという問題が発生する。これにより自膜及び隣
接膜の構成物質のバランスが崩れ、本来所有していなけ
ればならない膜の機能が低下するという大きな問題が起
こる。このような薄膜の製造工程において、数百度に加
熱される場合があり、また半導体装置を組み込んだ電子
機器の使用中にも温度が上昇する。このような温度上昇
は前記物質の拡散係数をさらに上げ、拡散による電子機
器の機能低下に大きな問題を生ずることとなる。
【０００４】特に半導体装置では、不純物であるＵやＴ
ｈ等の放射性元素は放射線によるＭＯＳへの悪影響があ
り、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属はＭ
ＯＳ界面特性の劣化を引き起こし、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等
の遷移金属若しくは重金属又は目的とする以外のＷ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ等の不純物高融点金属は界面準位の発生や接合
リークが起こすという問題がある。このため、これらが
タンタル材を通じて半導体装置への汚染源とならないよ
うに、効果的に抑制することが必要である。
ｈ等の放射性元素は放射線によるＭＯＳへの悪影響があ
り、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属はＭ
ＯＳ界面特性の劣化を引き起こし、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等
の遷移金属若しくは重金属又は目的とする以外のＷ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ等の不純物高融点金属は界面準位の発生や接合
リークが起こすという問題がある。このため、これらが
タンタル材を通じて半導体装置への汚染源とならないよ
うに、効果的に抑制することが必要である。
【０００５】また、一般に上記のタンタル及びその合金
膜、タンタルシリサイド膜、あるいはタンタル酸化物膜
等はスパッタリングや真空蒸着等の物理的蒸着法により
形成することが多い。この外気相反応法等の化学蒸着法
によっても成膜することができる。この一例としてスパ
ッタリング法について説明する。このスパッタリング法
は陰極に設置したターゲットに、Ａｒ+などの正イオン
を物理的に衝突させてターゲットを構成する金属原子を
その衝突エネルギーで放出させる手法である。
膜、タンタルシリサイド膜、あるいはタンタル酸化物膜
等はスパッタリングや真空蒸着等の物理的蒸着法により
形成することが多い。この外気相反応法等の化学蒸着法
によっても成膜することができる。この一例としてスパ
ッタリング法について説明する。このスパッタリング法
は陰極に設置したターゲットに、Ａｒ+などの正イオン
を物理的に衝突させてターゲットを構成する金属原子を
その衝突エネルギーで放出させる手法である。
【０００６】このスパッタリング膜の形成に際して、タ
ンタル（合金・化合物）ターゲットに不純物が存在する
と、スパッタチャンバ内に浮遊する粗大化した粒子が基
板上に付着して薄膜回路を短絡させたり薄膜の突起物の
原因となるパーテイクルの発生量が増し、またターゲッ
ト中にガス成分である酸素、炭素、水素、窒素等が存在
するとスパッタリング中に、該ガスによる突発が原因と
考えられる異常放電を起こし、均一な膜が形成されない
という問題が発生する。
ンタル（合金・化合物）ターゲットに不純物が存在する
と、スパッタチャンバ内に浮遊する粗大化した粒子が基
板上に付着して薄膜回路を短絡させたり薄膜の突起物の
原因となるパーテイクルの発生量が増し、またターゲッ
ト中にガス成分である酸素、炭素、水素、窒素等が存在
するとスパッタリング中に、該ガスによる突発が原因と
考えられる異常放電を起こし、均一な膜が形成されない
という問題が発生する。
【０００７】このようなことから、従来不純物となる遷
移金属やアルカリ金属その他の不純物元素、さらに酸素
等のガス成分が低減された高純度のタンタルの製造が望
まれていた。従来、この高純度タンタルの製造方法とし
ては、弗化タンタルカリウム（Ｋ２ＴａＦ７）結晶をナ
トリウム還元し、これを電子ビーム溶解してインゴット
化していた。しかし、この方法は高価な弗化タンタルカ
リウム（Ｋ２ＴａＦ７）結晶を使用しなければならず、
さらに製造されたタンタルはＵやＴｈ等の放射性元素、
Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ等の不純物高融点金属や重金属が多く存
在するという問題があった。また、この他にもタンタル
酸化物（Ｔａ２Ｏ５）をカーボンで還元する方法もある
が、これにより生成したものはさらに純度が悪かった。
このようなことから、工業的規模での真のタンタルの高
純度化は実現できていなかった。
移金属やアルカリ金属その他の不純物元素、さらに酸素
等のガス成分が低減された高純度のタンタルの製造が望
まれていた。従来、この高純度タンタルの製造方法とし
ては、弗化タンタルカリウム（Ｋ２ＴａＦ７）結晶をナ
トリウム還元し、これを電子ビーム溶解してインゴット
化していた。しかし、この方法は高価な弗化タンタルカ
リウム（Ｋ２ＴａＦ７）結晶を使用しなければならず、
さらに製造されたタンタルはＵやＴｈ等の放射性元素、
Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ等の不純物高融点金属や重金属が多く存
在するという問題があった。また、この他にもタンタル
酸化物（Ｔａ２Ｏ５）をカーボンで還元する方法もある
が、これにより生成したものはさらに純度が悪かった。
このようなことから、工業的規模での真のタンタルの高
純度化は実現できていなかった。
【０００８】
【発明が解決しょうとする課題】本発明は、上記の諸問
題点の解決、特に積層薄膜を構成する物質の相互拡散に
起因する汚染物質の抑制、及びスパッタリングによる成
膜に際しては、異常放電現象やパーテイクルを極力制限
することができるターゲット等に使用できる高純度タン
タル及びその製造方法を提供することを目的としたもの
である。
題点の解決、特に積層薄膜を構成する物質の相互拡散に
起因する汚染物質の抑制、及びスパッタリングによる成
膜に際しては、異常放電現象やパーテイクルを極力制限
することができるターゲット等に使用できる高純度タン
タル及びその製造方法を提供することを目的としたもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、１ Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏの各元素が１０ｐｐｍ
以下、遷移金属元素、高融点金属元素及び前記以外の重
金属元素の含有量が１ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈ等の放射性
元素の各含有量が１ｐｐｂ以下、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ
金属元素の各含有量が１ｐｐｍ以下であることを特徴と
する薄膜形成用高純度タンタル２ ガス成分である酸素
及び炭素含有量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴と
する上記１記載の薄膜形成用高純度タンタル３ タンタ
ル化合物又はタンタルスクラップを溶融塩電解して電解
析出高純度タンタルとした後、電子ビーム等により溶解
して揮発成分を除去することを特徴とする薄膜形成用高
純度タンタルの製造方法。、を提供する。
め本発明は、１ Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏの各元素が１０ｐｐｍ
以下、遷移金属元素、高融点金属元素及び前記以外の重
金属元素の含有量が１ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈ等の放射性
元素の各含有量が１ｐｐｂ以下、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ
金属元素の各含有量が１ｐｐｍ以下であることを特徴と
する薄膜形成用高純度タンタル２ ガス成分である酸素
及び炭素含有量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴と
する上記１記載の薄膜形成用高純度タンタル３ タンタ
ル化合物又はタンタルスクラップを溶融塩電解して電解
析出高純度タンタルとした後、電子ビーム等により溶解
して揮発成分を除去することを特徴とする薄膜形成用高
純度タンタルの製造方法。、を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明に用いるタンタルの原料と
しては、タンタルスクラップを使用することができる。
タンタルスクラップはタンタル含有量が１０％以上のも
のであればよい。また、その形態は不純物を含むタンタ
ル金属の他、Ｔａ２Ｏ５等の酸化物、塩化物、弗化物で
あってもよい。溶融塩電解用の浴としては、弗化物−塩
化物、弗化物浴を使用することができる。この電解浴に
例えばＴａ２Ｏ５を添加して電解精製する。電解温度は
浴の組成によって変えるが、通常６００〜１０００°Ｃ
の範囲で実施する。アノードにはグラファイトを使用
し、カソードにはＮｉ棒等を用いる。電解中アノードか
らはＣＯ、ＣＯ２ガスが発生する。そして、カソードに
電着した高純度のタンタル粉を得ることができる。
しては、タンタルスクラップを使用することができる。
タンタルスクラップはタンタル含有量が１０％以上のも
のであればよい。また、その形態は不純物を含むタンタ
ル金属の他、Ｔａ２Ｏ５等の酸化物、塩化物、弗化物で
あってもよい。溶融塩電解用の浴としては、弗化物−塩
化物、弗化物浴を使用することができる。この電解浴に
例えばＴａ２Ｏ５を添加して電解精製する。電解温度は
浴の組成によって変えるが、通常６００〜１０００°Ｃ
の範囲で実施する。アノードにはグラファイトを使用
し、カソードにはＮｉ棒等を用いる。電解中アノードか
らはＣＯ、ＣＯ２ガスが発生する。そして、カソードに
電着した高純度のタンタル粉を得ることができる。
【００１１】この溶融塩電解によって得た高純度タンタ
ル粉を一旦プレスした後、電子ビーム溶解、真空アーク
溶解、プラズマ溶解、水冷銅るつぼを使用した誘導溶解
等により均一に溶解し、さらに揮発成分を除去する。こ
れを鋳造してインゴットとする。いずれの場合も、酸素
の混入を防止するために真空中または不活性雰囲気中で
溶解する。ガス成分や揮発し易いアルカリ金属元素など
の不純物は、この工程でさらに減少する。これにより、
Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏの各元素が１０ｐｐｍ以下、遷移金属元
素、高融点金属元素又は前記以外の重金属元素の各含有
量が１ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈ等の放射性元素の含有量が
１ｐｐｂ以下、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属元素の各含有
量が１ｐｐｍ以下である高純度タンタルが得られる。
ル粉を一旦プレスした後、電子ビーム溶解、真空アーク
溶解、プラズマ溶解、水冷銅るつぼを使用した誘導溶解
等により均一に溶解し、さらに揮発成分を除去する。こ
れを鋳造してインゴットとする。いずれの場合も、酸素
の混入を防止するために真空中または不活性雰囲気中で
溶解する。ガス成分や揮発し易いアルカリ金属元素など
の不純物は、この工程でさらに減少する。これにより、
Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏの各元素が１０ｐｐｍ以下、遷移金属元
素、高融点金属元素又は前記以外の重金属元素の各含有
量が１ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈ等の放射性元素の含有量が
１ｐｐｂ以下、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属元素の各含有
量が１ｐｐｍ以下である高純度タンタルが得られる。
【００１２】必要に応じて、このようにして作製したイ
ンゴットをターゲット形状に切り出し、表面を研磨し
て、不純物量を制限した薄膜形成用タンタルスパッタリ
ングターゲットとする。これを、高純度シリコンを用い
て粉末冶金法等により高純度タンタルシリサイドのター
ゲットとすることもできる。スパッタリングを実施する
場合には、このタンタルターゲット（合金、シリサイド
等の化合物を含む）を銅製のバッキングプレートにろう
付けし、これをスパッタチャンバに挿入し、例えばタン
タルシリサイドはＶＬＳＩやＭＯＳデバイスの配線材
料、ゲート電極あるいはドレイン電極として使用でき
る。
ンゴットをターゲット形状に切り出し、表面を研磨し
て、不純物量を制限した薄膜形成用タンタルスパッタリ
ングターゲットとする。これを、高純度シリコンを用い
て粉末冶金法等により高純度タンタルシリサイドのター
ゲットとすることもできる。スパッタリングを実施する
場合には、このタンタルターゲット（合金、シリサイド
等の化合物を含む）を銅製のバッキングプレートにろう
付けし、これをスパッタチャンバに挿入し、例えばタン
タルシリサイドはＶＬＳＩやＭＯＳデバイスの配線材
料、ゲート電極あるいはドレイン電極として使用でき
る。
【００１３】このようなタンタル薄膜は半導体装置に使
用される各種の薄膜に隣接することになるので、上記の
Ｕ、Ｔｈ等の放射性元素、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属、
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等の遷移金属若しくは高融点金属又は
不純物となるＷ、Ｍｏ、Ｎｂ等の重金属は特に低減させ
る必要がある。これによって、タンタル（合金、シリサ
イド等の化合物を含む）膜から発生する汚染物質または
影響を減すことができるとともに、配線又は電極材料等
として有効に機能する緻密な膜を形成することができ
る。
用される各種の薄膜に隣接することになるので、上記の
Ｕ、Ｔｈ等の放射性元素、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属、
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等の遷移金属若しくは高融点金属又は
不純物となるＷ、Ｍｏ、Ｎｂ等の重金属は特に低減させ
る必要がある。これによって、タンタル（合金、シリサ
イド等の化合物を含む）膜から発生する汚染物質または
影響を減すことができるとともに、配線又は電極材料等
として有効に機能する緻密な膜を形成することができ
る。
【００１４】次に、本発明を実施例及び比較例に基づい
て詳細に説明する．なお、本実施例はあくまで１例であ
り、この例に制限されるものではない。すなわち、本発
明は特許請求の範囲によってのみ制限されるもので、本
発明に含まれる実施例以外の態様あるいは変形を全て包
含するものである。 （実施例１）Ｔａ２Ｏ５１５０Ｋｇを原料として使用
し、ＫＣｌ−ＫＦ−Ｋ２ＴａＦ７−Ｔａ２Ｏ５の電解浴
を用いて電解析出タンタルを得た。電解浴中のＴａ濃度
は８ｗｔ％である。電解条件は温度７２０°Ｃ、電流密
度０．１Ａ／ｃｍ２である。Ｔａ濃度を５〜１０ｗｔ％
に保つために、半連続的にＴａ２Ｏ５を添加した。アノ
ードからはＣＯ、ＣＯ２ガスの発生が確認された。この
溶融塩電解によってカソード側に約５０Ｋｇの電解析出
物である高純度タンタル粉得られた。この高純度タンタ
ル粉を電子ビーム溶解装置に適合するように所定の形に
プレス成型した後、電子ビームにより均一溶解してイン
ゴットを得た。
て詳細に説明する．なお、本実施例はあくまで１例であ
り、この例に制限されるものではない。すなわち、本発
明は特許請求の範囲によってのみ制限されるもので、本
発明に含まれる実施例以外の態様あるいは変形を全て包
含するものである。 （実施例１）Ｔａ２Ｏ５１５０Ｋｇを原料として使用
し、ＫＣｌ−ＫＦ−Ｋ２ＴａＦ７−Ｔａ２Ｏ５の電解浴
を用いて電解析出タンタルを得た。電解浴中のＴａ濃度
は８ｗｔ％である。電解条件は温度７２０°Ｃ、電流密
度０．１Ａ／ｃｍ２である。Ｔａ濃度を５〜１０ｗｔ％
に保つために、半連続的にＴａ２Ｏ５を添加した。アノ
ードからはＣＯ、ＣＯ２ガスの発生が確認された。この
溶融塩電解によってカソード側に約５０Ｋｇの電解析出
物である高純度タンタル粉得られた。この高純度タンタ
ル粉を電子ビーム溶解装置に適合するように所定の形に
プレス成型した後、電子ビームにより均一溶解してイン
ゴットを得た。
【００１５】原料としてのＴａ２Ｏ５、溶融塩電解によ
るタンタル電解析出物及び電子ビーム後のインゴットの
不純物の分析結果を表１に示す。この表１から明らかな
ように、Ｔａ２Ｏ５原料の段階ではＵ、Ｔｈ等の放射性
元素、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等
の遷移金属若しくは高融点金属又は不純物となるＷ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ等の重金属並びに酸素、炭素のガス成分はいず
れも高いが、溶融塩電解後はいずれの不純物元素は著し
く減少している。この段階では、酸素やＮａ、Ｋ等のア
ルカリ金属、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等の遷移金属は、まだ目
的とする低減量に至っていない（Ｋは浴からの汚染によ
り、むしろ上昇する）。しかし、電子ビーム溶解後は揮
発性成分が除去され、酸素は２０ｐｐｍにまで減少して
いる。以上から、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏの各元素が１０ｐｐｍ
以下、遷移金属元素、高融点金属元素又は前記以外の重
金属元素の各含有量が１ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈ等の放射
性元素の各含有量が１ｐｐｂ以下、Ｎａ、Ｋ等のアルカ
リ金属元素の各含有量が１ｐｐｍ以下である薄膜形成用
高純度タンタルを得る初期の目的が達せられた。
るタンタル電解析出物及び電子ビーム後のインゴットの
不純物の分析結果を表１に示す。この表１から明らかな
ように、Ｔａ２Ｏ５原料の段階ではＵ、Ｔｈ等の放射性
元素、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等
の遷移金属若しくは高融点金属又は不純物となるＷ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ等の重金属並びに酸素、炭素のガス成分はいず
れも高いが、溶融塩電解後はいずれの不純物元素は著し
く減少している。この段階では、酸素やＮａ、Ｋ等のア
ルカリ金属、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等の遷移金属は、まだ目
的とする低減量に至っていない（Ｋは浴からの汚染によ
り、むしろ上昇する）。しかし、電子ビーム溶解後は揮
発性成分が除去され、酸素は２０ｐｐｍにまで減少して
いる。以上から、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏの各元素が１０ｐｐｍ
以下、遷移金属元素、高融点金属元素又は前記以外の重
金属元素の各含有量が１ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈ等の放射
性元素の各含有量が１ｐｐｂ以下、Ｎａ、Ｋ等のアルカ
リ金属元素の各含有量が１ｐｐｍ以下である薄膜形成用
高純度タンタルを得る初期の目的が達せられた。
【００１６】
【表１】
【００１７】（実施例２）Ｔａスクラップ１００Ｋｇを
原料として使用し、ＮａＦ−ＫＦ−ＬｉＦ−Ｋ２ＴａＦ
７の電解浴を用いて電解析出タンタルを得た。電解浴中
のＴａ濃度は８ｗｔ％である。電解条件は温度８００°
Ｃ、電流密度０．１Ａ／ｃｍ２である。アノードにはタ
ンタル含有金属を用いた。この溶融塩電解によってカソ
ード側に約２０Ｋｇの電解析出物である高純度タンタル
粉得られた。この高純度タンタル粉を電子ビーム溶解装
置に適合するように所定の形にプレス成型した後、電子
ビームにより均一溶解してインゴットを得た。
原料として使用し、ＮａＦ−ＫＦ−ＬｉＦ−Ｋ２ＴａＦ
７の電解浴を用いて電解析出タンタルを得た。電解浴中
のＴａ濃度は８ｗｔ％である。電解条件は温度８００°
Ｃ、電流密度０．１Ａ／ｃｍ２である。アノードにはタ
ンタル含有金属を用いた。この溶融塩電解によってカソ
ード側に約２０Ｋｇの電解析出物である高純度タンタル
粉得られた。この高純度タンタル粉を電子ビーム溶解装
置に適合するように所定の形にプレス成型した後、電子
ビームにより均一溶解してインゴットを得た。
【００１８】原料としてのＴａスクラップ、溶融塩電解
によるタンタル電解析出物及び電子ビーム後のインゴッ
トの不純物の分析結果を表２に示す。この表２から明ら
かなように、Ｔａスクラップ原料の段階ではＵ、Ｔｈ等
の放射性元素、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｃｒ等の遷移金属若しくは高融点金属又は不純物と
なるＷ、Ｍｏ、Ｎｂ等の重金属並びに酸素、炭素のガス
成分はいずれも高いが、溶融塩電解後はいずれの不純物
元素も著しく減少している。この段階では、実施例１と
同様に酸素やＮａ、Ｋ等のアルカリ金属、Ｆｅ、Ｎｉ、
等の遷移金属は、まだ目的とする低減量に至っていない
（Ｎａ、Ｋは浴からの汚染により、むしろ上昇する）。
しかし、電子ビーム溶解後は揮発性成分が除去され、酸
素は４０ｐｐｍにまで減少している。以上から、Ｎｂ、
Ｗ、Ｍｏの各元素が１０ｐｐｍ以下、遷移金属元素、高
融点金属元素又は前記以外の重金属元素の各含有量が１
ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈ等の放射性元素の各含有量が１ｐ
ｐｂ以下、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属元素の各含有量が
１ｐｐｍ以下である薄膜形成用高純度タンタルを得る初
期の目的が達せられた。このように、本発明は半導体装
置等に使用されるタンタルまたはタンタル化合物膜から
の汚染物質が極めて低減させることができるという優れ
た効果を有している。
によるタンタル電解析出物及び電子ビーム後のインゴッ
トの不純物の分析結果を表２に示す。この表２から明ら
かなように、Ｔａスクラップ原料の段階ではＵ、Ｔｈ等
の放射性元素、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｃｒ等の遷移金属若しくは高融点金属又は不純物と
なるＷ、Ｍｏ、Ｎｂ等の重金属並びに酸素、炭素のガス
成分はいずれも高いが、溶融塩電解後はいずれの不純物
元素も著しく減少している。この段階では、実施例１と
同様に酸素やＮａ、Ｋ等のアルカリ金属、Ｆｅ、Ｎｉ、
等の遷移金属は、まだ目的とする低減量に至っていない
（Ｎａ、Ｋは浴からの汚染により、むしろ上昇する）。
しかし、電子ビーム溶解後は揮発性成分が除去され、酸
素は４０ｐｐｍにまで減少している。以上から、Ｎｂ、
Ｗ、Ｍｏの各元素が１０ｐｐｍ以下、遷移金属元素、高
融点金属元素又は前記以外の重金属元素の各含有量が１
ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈ等の放射性元素の各含有量が１ｐ
ｐｂ以下、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属元素の各含有量が
１ｐｐｍ以下である薄膜形成用高純度タンタルを得る初
期の目的が達せられた。このように、本発明は半導体装
置等に使用されるタンタルまたはタンタル化合物膜から
の汚染物質が極めて低減させることができるという優れ
た効果を有している。
【００１９】
【表２】
【００２０】次に、上記実施例１及び２で得られたタン
タルインゴットから円盤形状にタンタルターゲットを成
型し、これをバッキングプレートに取付け、スパッタリ
ングして薄膜のシート抵抗とパーティクルの発生個数を
調べた。その結果を表３に示す。また、比較のために純
度９９．９％のタンタルターゲットを使用し、同条件で
スパッタリングを行った。その結果も同表３に載せた。
この表３から明らかなように、比較例では３５０μΩ・
ｃｍであるのに対して、純度の高い実施例１及び２のシ
ート抵抗はそれぞれ２５０μΩ・ｃｍ及び２６０μΩ・
ｃｍであり、本実施例の良好な性質が確認できた。ま
た、パーティクルの発生数は比較例では５０ケ／ ウェ
ハーであるのに対し実施例１及び２では１０ケ／ ウェ
ハー及び１５ケ／ ウェハーであり、パーティクルの発
生数が著しく低いことが分かる。
タルインゴットから円盤形状にタンタルターゲットを成
型し、これをバッキングプレートに取付け、スパッタリ
ングして薄膜のシート抵抗とパーティクルの発生個数を
調べた。その結果を表３に示す。また、比較のために純
度９９．９％のタンタルターゲットを使用し、同条件で
スパッタリングを行った。その結果も同表３に載せた。
この表３から明らかなように、比較例では３５０μΩ・
ｃｍであるのに対して、純度の高い実施例１及び２のシ
ート抵抗はそれぞれ２５０μΩ・ｃｍ及び２６０μΩ・
ｃｍであり、本実施例の良好な性質が確認できた。ま
た、パーティクルの発生数は比較例では５０ケ／ ウェ
ハーであるのに対し実施例１及び２では１０ケ／ ウェ
ハー及び１５ケ／ ウェハーであり、パーティクルの発
生数が著しく低いことが分かる。
【００２１】
【表３】
【００２２】
【発明の効果】本発明は、溶融塩電解法と電子ビーム等
の溶解法を併用することによって、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏの各
元素を１０ｐｐｍ以下、遷移金属元素、高融点金属元素
又は前記以外の重金属元素の各含有量を１ｐｐｍ以下、
Ｕ、Ｔｈ等の放射性元素の各を１ｐｐｂ以下、Ｎａ、Ｋ
等のアルカリ金属元素の各含有量を１ｐｐｍ以下とした
薄膜形成用高純度タンタルを得ることができる。そして
このタンタルの純度の向上により、半導体装置等の積層
薄膜を構成する際のタンタルからの汚染物質を効果的に
防止することができるとともに、薄膜の形成の際に使用
されるスパッタリング時の異常放電現象やパーティクル
発生が効果的に抑制でき、さらに本発明はスクラップか
らでも低コストで容易に製造できるという優れた効果を
有する。
の溶解法を併用することによって、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏの各
元素を１０ｐｐｍ以下、遷移金属元素、高融点金属元素
又は前記以外の重金属元素の各含有量を１ｐｐｍ以下、
Ｕ、Ｔｈ等の放射性元素の各を１ｐｐｂ以下、Ｎａ、Ｋ
等のアルカリ金属元素の各含有量を１ｐｐｍ以下とした
薄膜形成用高純度タンタルを得ることができる。そして
このタンタルの純度の向上により、半導体装置等の積層
薄膜を構成する際のタンタルからの汚染物質を効果的に
防止することができるとともに、薄膜の形成の際に使用
されるスパッタリング時の異常放電現象やパーティクル
発生が効果的に抑制でき、さらに本発明はスクラップか
らでも低コストで容易に製造できるという優れた効果を
有する。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年３月１２日（１９９９．３．１
２）
２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】
【表１】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】
【表２】
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏの各元素が１０重量ｐｐ
ｍ以下、遷移金属元素、高融点金属元素及び前記以外の
重金属元素の各含有量が１重量ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈ等
の放射性元素の各含有量が１重量ｐｐｂ以下、Ｎａ、Ｋ
等のアルカリ金属元素の各含有量が１重量ｐｐｍ以下で
あることを特徴とする薄膜形成用高純度タンタル。 - 【請求項２】 ガス成分である酸素及び炭素含有量が１
００重量ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記
載の薄膜形成用高純度タンタル。 - 【請求項３】 タンタル化合物又はタンタルスクラップ
を溶融塩電解して電解析出高純度タンタルとした後、電
子ビーム等により溶解して揮発成分を除去することを特
徴とする薄膜形成用高純度タンタルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11012588A JP2000212678A (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | 薄膜形成用高純度タンタル及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11012588A JP2000212678A (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | 薄膜形成用高純度タンタル及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000212678A true JP2000212678A (ja) | 2000-08-02 |
Family
ID=11809527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11012588A Pending JP2000212678A (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | 薄膜形成用高純度タンタル及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000212678A (ja) |
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-
1999
- 1999-01-21 JP JP11012588A patent/JP2000212678A/ja active Pending
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021001 |