JP2698752B2 - 薄膜形成用高純度チタン材、それを用いて形成されてなるターゲットおよび薄膜 - Google Patents
薄膜形成用高純度チタン材、それを用いて形成されてなるターゲットおよび薄膜Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高純度チタン材、さらに
詳しくは、半導体素子の表面に配線網を形成する際に用
いる材料として有用な薄膜形成用高純度チタン材、それ
を用いてなるターゲットおよび薄膜に関する。 【０００２】 【従来の技術】各種の半導体素子の表面には、その使用
目的に応じて導電性金属材料を用いて複雑模様の配線網
が形成されている。この配線網を形成するためには、通
常、まず半導体素子の表面に例えばスパッタ法を適用し
てａ−Ｓｉ，Ａｌ，Ａｕなどの導電性金属の薄膜を形成
し、その後、この薄膜に所定のエッチング処理を施して
所望する配線回路以外の部分を除去して配線網を残置せ
しめるのである。 【０００３】ところで、近年素子の軽薄短小化が勧めら
れているが、その一環として配線網を濃密に形成する、
つまり回路幅を狭小にしたり、回路の厚みを薄くしたり
する努力がなされており、その集積度は向上している。 【０００４】このように半導体素子における集積度が向
上していくと、用いた配線材料の配線抵抗による信号の
遅延問題が生起したり、または、その材料が低融点であ
った場合には素子の作動時に配線網における抵抗発熱に
よって材料の融解現象が起こるという問題が生じはじめ
る。 【０００５】このようなことから、配線材料としての薄
膜としては、高融点であると同時に低抵抗であり、また
ＬＳＩ，ＶＬＳＩ，ＵＬＳＩのプロセスを大幅に変更す
ることが不要である材料が強く要望されている。 【０００６】そのような材料として、Ｍｏ，Ｗ，Ｔａと
ならんでＴｉが注目されている。 【０００７】一方、半導体素子の表面に配線網を形成す
る前段の工程である導電性金属膜の形成工程にはスパッ
タ法が適用されている。 【０００８】この方法は、半導体素子の表面に形成すべ
き薄膜の構成材料からなるターゲットに所定のイオン種
を入射してターゲット構成材料を叩き出しこれを半導体
素子表面に被着せしめる方法である。 【０００９】このスパッタ法の適用に際しては、上記し
たような金属材料でスパッタ用のターゲットを製造する
ことが必要である。 【００１０】すなわち、Ｔｉの配線網を形成するときに
は、ターゲットにＴｉ材を用いるのである。この場合の
Ｔｉ材は高純度であることが必須条件となる。 【００１１】例えば、Ｔｉ材に不純物として酸素が含有
されている場合には、Ｔｉ材自体がもろくなり、形成さ
れた薄膜の電気抵抗が大きくなって配線網の溶断などの
事故が多発しはじめ、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒのような重金属
はＶＬＳＩなどと形成された薄膜との界面接合部におけ
るリーク現象の原因を構成し、Ｎａ，Ｋのようなアルカ
リ金属はＶＬＳＩなどのＳｉ中を容易に遊動して素子特
性を劣化させるからである。またＵ，Ｔｈはそれらの放
射するα線により素子がダメージを受け結局は素子の動
作信頼性が著しく低下するのである。 【００１２】ところで、Ｔｉ材の製造方法としては現在
のところ、次の３つの方法が広く適用されている。 【００１３】第１の方法は、ＴｉＣｌ4 のようなＴｉ化
合物を、Ｎａ，Ｋ，Ｍｇのような活性金属で熱還元する
方法で、クロール（ Kroll）法，フンター（Hunter）法
と呼ばれている。 【００１４】第２の方法は、ＴｉＩ4 のようなＴｉ化合
物を熱分解する方法で、アイオダイド（Iodide）法と呼
ばれている。 【００１５】第３の方法は、例えばＴｉＣｌ4 あるいは
Ｋ2 ＴｉＦ6 などを溶融塩電解する方法である。 【００１６】このようにして製造されたＴｉ材は、通常
スポンジ状または針状をしているので、一般には、次に
このＴｉ材を例えば10-2〜10-3Torrの真空中でアーク溶
解してインゴットとし、それをターゲットとして使用す
る。 【００１７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の製造方法で製造されたＴｉ材は、いずれもその
純度は２Ｎ〜３Ｎ（99％〜99.9％）程度であり、64Ｋビ
ット用のスパッタ用のターゲットとしては使用できる
が、 256Ｋビット、１Ｍビット、さらには４Ｍビット以
上の場合には配線材料などに用いられる薄膜のターゲッ
ト材としては不適当である。 【００１８】すなわち、前述したようにＴｉ材中の各不
純物は少なければ少ないほど配線材料としては好適であ
り、例えば４Ｍビット以上のＬＳＩ用の配線材料を考え
た場合、酸素は250ppm以下、重金属は 10ppm以下、アル
カリ金属は0.1ppm以下であることを必要とすることが見
出されたが、上記したような従来の工業的方法ではこの
ように高純度Ｔｉ材の製造が極めて困難であった。 【００１９】このようなＴｉ材の不純物の影響を示すも
のとして残留抵抗比（ＲＲＲ２７３）が挙げられる。す
なわち、金属を低温に冷却すると熱振動による電気抵抗
分が消えて本来ならば抵抗は零になるはずであるが、不
純物によって抵抗分（ρ0 ）が残る。これが残留抵抗で
ある。温度（Ｔ）＝ 273°Ｋの時の抵抗分（ρ273 ）と
の比であるＲＲＲ２７３＝ρ273 ／ρ0 が大きいほど、
残留抵抗が少なく純度が優れていることを示すが、従来
の製造方法により得られたＴｉ材のＲＲＲ２７３は40以
下と低いものであり、不純物元素が多いことが確認され
る。 【００２０】さらに、従来においては上記のように高純
度Ｔｉ材の製造が極めて困難であったために、それを形
成した薄膜においても十分な特性を有するものが得られ
てはいなかった。 【００２１】本発明は、配線材料としてのＴｉ材におけ
る上記した問題を解決し、素子機能に悪影響を及ぼす不
純物元素の含有量が極めて少ない高純度Ｔｉ材、それを
用いてなるターゲットおよび薄膜を提供することを目的
とする。 【００２２】 【課題を解決するための手段と作用】本発明者らは、上
記目的達成すべく前述した各製造方法につき鋭意検討を
加えた結果、鉱石から得られたスポンジ状または針状の
Ｔｉ材をアーク溶解して鋳造すると、たとえそのＴｉ材
が高純度のものであっても得られたインゴットにおい酸
素含有量が増加するという事実を見出した。具体的に
は、酸素は１回のアーク溶解で 200〜300ppmの増量であ
る。 【００２３】この新たな知見に基づきさらに研究を進
め、溶融塩電解法で針状Ｔｉ材を製造し、このＴｉ材を
アーク溶解法に代えて電子線溶解法（ＥＢ法）で５×10
-5mbar以下の高真空下において、かつその際の溶解速度
を1.75〜 2.3kg／hrとして溶解してインゴットにする
と、このインゴットは前述した酸素の汚染はなく；Ｆ
ｅ，Ｎｉ，Ｃｒなどの重金属；Ｎａ，Ｋなどのアルカリ
金属の含有量が極めて少なく、残留抵抗比ＲＲＲ２７３
が高くなり、それを用いて形成されてなるターゲットお
よび薄膜はＬＳＩ，ＶＬＳＩ，ＵＬＳＩなどの配線材料
として有用であるとの事実を見出し本発明の高純度Ｔｉ
材を開発するに至り、上記不純物が減少し残留抵抗比Ｒ
ＲＲ２７３が高い薄膜形成用高純度Ｔｉ材、それを用い
てなるターゲットおよび薄膜を初めて得るに至った。 【００２４】すなわち、本発明の第１の発明である薄膜
形成用高純度Ｔｉ材は、残留抵抗比ＲＲＲ２７３が４５
以上であることを特徴とし、本発明の第２の発明である
ターゲットは前記高純度Ｔｉ材を用いて形成されてなる
ことを特徴とし、さらに本発明の第３の発明である薄膜
は前記高純度Ｔｉ材を用いて形成されてなることを特徴
としてなるものである。 【００２５】このような残留抵抗比ＲＲＲ２７３が４５
以上の高純度Ｔｉ材の具体的不純物量としては、酸素含
有量250ppm以下（好ましくは200ppm以下）；Ｆｅ，Ｎ
ｉ，Ｃｒの各元素の含有量 10ppm以下；Ｎａ，Ｋの各元
素の含有量0.1ppm以下；残部がＴｉおよびその不可避不
純物である。 【００２６】本発明の高純度Ｔｉ材は、例えば次のよう
にして製造することができる。 【００２７】まず最初に、溶融塩電解法によって針状Ｔ
ｉを製造する。Ｔｉ原料としては例えばＫ2 ＴｉＦ6 ，
ＴｉＯ2 ，ＴｉＣｌ4 などを用いることが好ましい。電
解浴してはＫ2 ＴｉＦ6 −ＮａＣｌなとが好ましく、ま
た電解温度は 730〜 755℃、電圧 6.0〜 8.0Ｖが好適で
ある。 【００２８】このような条件下で溶融塩電解することに
より、通常は酸素 100〜160ppm；Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉがそ
れぞれ0.75〜６ppm ；Ｎａ，Ｋがそれぞれ96〜325ppmで
ある針状Ｔｉが得られる。 【００２９】得られた針状Ｔｉは、次に外部からの汚染
を防止しながらＥＢ溶解炉に挿入される。上記の溶融塩
電解法で得られた針状Ｔｉを通常はプレスでコンパクト
化し、これを電極としてＥＢ溶解することが考えられる
が、その場合は工具との接触、コンパクト時の変形で汚
染するので、本発明の高純度Ｔｉ材を得るためには、こ
の外部汚染を防止するために針状Ｔｉをそのまま真空中
でバイブレーター式グラニュー投入した後、ＥＢ溶解を
実施することが必要である。 【００３０】ＥＢ溶解においては、炉内を５×10-5mbar
以下の真空度に保持し、かつフレオンバッフルで拡散ポ
ンプオイルの炉内への混入を防止しつつ、針状ＴｉのＥ
Ｂ溶解を行う。ＥＢ溶解時における操作条件は、Ｎａ，
Ｋの精製効果や酸素の汚染吸収を考慮して、溶解速度は
1.75〜 2.3kg／hrとすることが好ましい。 【００３１】この過程で、通常アーク溶解法を適用した
ときに生起する酸素含有量の増加という問題は真空排気
のコンダクタンスの大幅な改善によりなくなり、得られ
たＥＢ鋳造材において酸素は250ppm以下に抑制されたま
までＮａ，Ｋが大幅に減少し、また他の不純物元素も減
少することはあれ増加することはなくなることにより、
その残留抵抗比ＲＲＲ２７３は４５以上となる。 【００３２】したがって、本発明においては上記のよう
な高純度Ｔｉを初めて得るに至り、それを用いて形成さ
れたターゲット、さらにそれを用いて形成されたＬＳ
Ｉ，ＶＬＳＩ，ＵＬＳＩなどの配線材料として用いられ
る薄膜としても酸素の汚染がなく、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒな
どの重金属；Ｎａ，Ｋなどのアルカリ金属の含有量が極
めて少ない高純度の薄膜を得ることができる。 【００３３】 【実施例】電解浴：Ｋ2 ＴｉＦ6 −ＮａＣｌ（重量比、
Ｋ2 ＴｉＦ6 16％、ＮａＣｌ84％）、電解温度 755℃、
電流 200Ａ、電圧80Ｖで溶融塩電解して酸素含有量 100
〜160ppm、Ｆｅ 10ppm以下、Ｃｒ 18ppm以下、Ｎｉ約１
ppm 、Ｎａ約325ppm、Ｋ約175ppmの針状Ｔｉ材を製造し
た。 【００３４】このＴｉ材をそのままグラニュー投入機に
挿入し、真空中で外部汚染を防止しながら真空下でＥＢ
溶解炉に投入した。炉内を１×10-5mbarの高真空にし、
フレオバッフルで拡散ポンプオイルの混入を防ぎ、20ｋ
Ｖ、フィラメント電流 1.3〜1.5Ａ、ＥＢ出力26〜30ｋ
Ｗ、溶解速度２kg／hrの条件でＥＢ溶解して、直径80mm
のインゴットを製造した。 【００３５】これを鍛造しスパッタターゲットとに形成
した後、ＵＬＳＩ用薄膜に用いた。 【００３６】得られたインゴットの元素分析を行い、そ
の結果を表１に示した。 【００３７】同様の針状Ｔｉ材を真空度８×10-4mbarの
アーク溶解で鋳造してインゴット（比較例１）とし、こ
のインゴットの分析結果も併記した。 【００３８】また、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）をマグ
ネシウムで還元して得られたスポンジ上Ｔｉ、すなわち
クロール法により製造された粗Ｔｉをアーク溶解で鋳造
してインゴット（比較例２）とし、このインゴットの分
析結果も併記した。 【００３９】また、四ヨウ化チタン（ＴｉＩ4 ）をアイ
オダイド法を用いて熱分解し、得られたクリスタルＴｉ
（比較例３）を用いて、この分析結果も併記した。 【００４０】 【表１】次に参考のために、実施例のＴｉ材，比較例１のＴｉ
材，比較例３のＴｉ材および市販のＴｉ材（酸素含有量
1000ppm）につき、それぞれ表面硬さ（ヴィッカース硬
さ：Ｈｖ）を測定し、各値と酸素含有量（ ppm）との関
係を図１に示した。 【００４１】上記表１から明らかなように、本発明のＴ
ｉ材は他のＴｉ材に比較し高純度であると共に、図１か
ら明らかなようにＬＳＩ，ＶＬＳＩ，ＵＬＳＩなどの配
線材として必要な柔らかさを有している。 【００４２】さらに、残留抵抗比ＲＲＲ２７３と不純
物、特に問題となる酸素含有量（ ppm）との関係を図２
に示すと共に、本発明のＴｉ材，比較例２のＴｉ材およ
びＪＩＳ１級相当のＴｉ材の残留抵抗比ＲＲＲ２７３を
示した。 【００４３】この図２から明らかなように本発明のＴｉ
材は残留抵抗比ＲＲＲ２７３が４５以上であり純度が優
れている。 【００４４】 【発明の効果】以上の結果から明らかなように、本発明
は不純物元素の含有量が極めて少ない高純度Ｔｉ材、そ
れを用いてなるターゲットおよび薄膜薄膜形成用Ｔｉ材
を提供することができる。
詳しくは、半導体素子の表面に配線網を形成する際に用
いる材料として有用な薄膜形成用高純度チタン材、それ
を用いてなるターゲットおよび薄膜に関する。 【０００２】 【従来の技術】各種の半導体素子の表面には、その使用
目的に応じて導電性金属材料を用いて複雑模様の配線網
が形成されている。この配線網を形成するためには、通
常、まず半導体素子の表面に例えばスパッタ法を適用し
てａ−Ｓｉ，Ａｌ，Ａｕなどの導電性金属の薄膜を形成
し、その後、この薄膜に所定のエッチング処理を施して
所望する配線回路以外の部分を除去して配線網を残置せ
しめるのである。 【０００３】ところで、近年素子の軽薄短小化が勧めら
れているが、その一環として配線網を濃密に形成する、
つまり回路幅を狭小にしたり、回路の厚みを薄くしたり
する努力がなされており、その集積度は向上している。 【０００４】このように半導体素子における集積度が向
上していくと、用いた配線材料の配線抵抗による信号の
遅延問題が生起したり、または、その材料が低融点であ
った場合には素子の作動時に配線網における抵抗発熱に
よって材料の融解現象が起こるという問題が生じはじめ
る。 【０００５】このようなことから、配線材料としての薄
膜としては、高融点であると同時に低抵抗であり、また
ＬＳＩ，ＶＬＳＩ，ＵＬＳＩのプロセスを大幅に変更す
ることが不要である材料が強く要望されている。 【０００６】そのような材料として、Ｍｏ，Ｗ，Ｔａと
ならんでＴｉが注目されている。 【０００７】一方、半導体素子の表面に配線網を形成す
る前段の工程である導電性金属膜の形成工程にはスパッ
タ法が適用されている。 【０００８】この方法は、半導体素子の表面に形成すべ
き薄膜の構成材料からなるターゲットに所定のイオン種
を入射してターゲット構成材料を叩き出しこれを半導体
素子表面に被着せしめる方法である。 【０００９】このスパッタ法の適用に際しては、上記し
たような金属材料でスパッタ用のターゲットを製造する
ことが必要である。 【００１０】すなわち、Ｔｉの配線網を形成するときに
は、ターゲットにＴｉ材を用いるのである。この場合の
Ｔｉ材は高純度であることが必須条件となる。 【００１１】例えば、Ｔｉ材に不純物として酸素が含有
されている場合には、Ｔｉ材自体がもろくなり、形成さ
れた薄膜の電気抵抗が大きくなって配線網の溶断などの
事故が多発しはじめ、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒのような重金属
はＶＬＳＩなどと形成された薄膜との界面接合部におけ
るリーク現象の原因を構成し、Ｎａ，Ｋのようなアルカ
リ金属はＶＬＳＩなどのＳｉ中を容易に遊動して素子特
性を劣化させるからである。またＵ，Ｔｈはそれらの放
射するα線により素子がダメージを受け結局は素子の動
作信頼性が著しく低下するのである。 【００１２】ところで、Ｔｉ材の製造方法としては現在
のところ、次の３つの方法が広く適用されている。 【００１３】第１の方法は、ＴｉＣｌ4 のようなＴｉ化
合物を、Ｎａ，Ｋ，Ｍｇのような活性金属で熱還元する
方法で、クロール（ Kroll）法，フンター（Hunter）法
と呼ばれている。 【００１４】第２の方法は、ＴｉＩ4 のようなＴｉ化合
物を熱分解する方法で、アイオダイド（Iodide）法と呼
ばれている。 【００１５】第３の方法は、例えばＴｉＣｌ4 あるいは
Ｋ2 ＴｉＦ6 などを溶融塩電解する方法である。 【００１６】このようにして製造されたＴｉ材は、通常
スポンジ状または針状をしているので、一般には、次に
このＴｉ材を例えば10-2〜10-3Torrの真空中でアーク溶
解してインゴットとし、それをターゲットとして使用す
る。 【００１７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の製造方法で製造されたＴｉ材は、いずれもその
純度は２Ｎ〜３Ｎ（99％〜99.9％）程度であり、64Ｋビ
ット用のスパッタ用のターゲットとしては使用できる
が、 256Ｋビット、１Ｍビット、さらには４Ｍビット以
上の場合には配線材料などに用いられる薄膜のターゲッ
ト材としては不適当である。 【００１８】すなわち、前述したようにＴｉ材中の各不
純物は少なければ少ないほど配線材料としては好適であ
り、例えば４Ｍビット以上のＬＳＩ用の配線材料を考え
た場合、酸素は250ppm以下、重金属は 10ppm以下、アル
カリ金属は0.1ppm以下であることを必要とすることが見
出されたが、上記したような従来の工業的方法ではこの
ように高純度Ｔｉ材の製造が極めて困難であった。 【００１９】このようなＴｉ材の不純物の影響を示すも
のとして残留抵抗比（ＲＲＲ２７３）が挙げられる。す
なわち、金属を低温に冷却すると熱振動による電気抵抗
分が消えて本来ならば抵抗は零になるはずであるが、不
純物によって抵抗分（ρ0 ）が残る。これが残留抵抗で
ある。温度（Ｔ）＝ 273°Ｋの時の抵抗分（ρ273 ）と
の比であるＲＲＲ２７３＝ρ273 ／ρ0 が大きいほど、
残留抵抗が少なく純度が優れていることを示すが、従来
の製造方法により得られたＴｉ材のＲＲＲ２７３は40以
下と低いものであり、不純物元素が多いことが確認され
る。 【００２０】さらに、従来においては上記のように高純
度Ｔｉ材の製造が極めて困難であったために、それを形
成した薄膜においても十分な特性を有するものが得られ
てはいなかった。 【００２１】本発明は、配線材料としてのＴｉ材におけ
る上記した問題を解決し、素子機能に悪影響を及ぼす不
純物元素の含有量が極めて少ない高純度Ｔｉ材、それを
用いてなるターゲットおよび薄膜を提供することを目的
とする。 【００２２】 【課題を解決するための手段と作用】本発明者らは、上
記目的達成すべく前述した各製造方法につき鋭意検討を
加えた結果、鉱石から得られたスポンジ状または針状の
Ｔｉ材をアーク溶解して鋳造すると、たとえそのＴｉ材
が高純度のものであっても得られたインゴットにおい酸
素含有量が増加するという事実を見出した。具体的に
は、酸素は１回のアーク溶解で 200〜300ppmの増量であ
る。 【００２３】この新たな知見に基づきさらに研究を進
め、溶融塩電解法で針状Ｔｉ材を製造し、このＴｉ材を
アーク溶解法に代えて電子線溶解法（ＥＢ法）で５×10
-5mbar以下の高真空下において、かつその際の溶解速度
を1.75〜 2.3kg／hrとして溶解してインゴットにする
と、このインゴットは前述した酸素の汚染はなく；Ｆ
ｅ，Ｎｉ，Ｃｒなどの重金属；Ｎａ，Ｋなどのアルカリ
金属の含有量が極めて少なく、残留抵抗比ＲＲＲ２７３
が高くなり、それを用いて形成されてなるターゲットお
よび薄膜はＬＳＩ，ＶＬＳＩ，ＵＬＳＩなどの配線材料
として有用であるとの事実を見出し本発明の高純度Ｔｉ
材を開発するに至り、上記不純物が減少し残留抵抗比Ｒ
ＲＲ２７３が高い薄膜形成用高純度Ｔｉ材、それを用い
てなるターゲットおよび薄膜を初めて得るに至った。 【００２４】すなわち、本発明の第１の発明である薄膜
形成用高純度Ｔｉ材は、残留抵抗比ＲＲＲ２７３が４５
以上であることを特徴とし、本発明の第２の発明である
ターゲットは前記高純度Ｔｉ材を用いて形成されてなる
ことを特徴とし、さらに本発明の第３の発明である薄膜
は前記高純度Ｔｉ材を用いて形成されてなることを特徴
としてなるものである。 【００２５】このような残留抵抗比ＲＲＲ２７３が４５
以上の高純度Ｔｉ材の具体的不純物量としては、酸素含
有量250ppm以下（好ましくは200ppm以下）；Ｆｅ，Ｎ
ｉ，Ｃｒの各元素の含有量 10ppm以下；Ｎａ，Ｋの各元
素の含有量0.1ppm以下；残部がＴｉおよびその不可避不
純物である。 【００２６】本発明の高純度Ｔｉ材は、例えば次のよう
にして製造することができる。 【００２７】まず最初に、溶融塩電解法によって針状Ｔ
ｉを製造する。Ｔｉ原料としては例えばＫ2 ＴｉＦ6 ，
ＴｉＯ2 ，ＴｉＣｌ4 などを用いることが好ましい。電
解浴してはＫ2 ＴｉＦ6 −ＮａＣｌなとが好ましく、ま
た電解温度は 730〜 755℃、電圧 6.0〜 8.0Ｖが好適で
ある。 【００２８】このような条件下で溶融塩電解することに
より、通常は酸素 100〜160ppm；Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉがそ
れぞれ0.75〜６ppm ；Ｎａ，Ｋがそれぞれ96〜325ppmで
ある針状Ｔｉが得られる。 【００２９】得られた針状Ｔｉは、次に外部からの汚染
を防止しながらＥＢ溶解炉に挿入される。上記の溶融塩
電解法で得られた針状Ｔｉを通常はプレスでコンパクト
化し、これを電極としてＥＢ溶解することが考えられる
が、その場合は工具との接触、コンパクト時の変形で汚
染するので、本発明の高純度Ｔｉ材を得るためには、こ
の外部汚染を防止するために針状Ｔｉをそのまま真空中
でバイブレーター式グラニュー投入した後、ＥＢ溶解を
実施することが必要である。 【００３０】ＥＢ溶解においては、炉内を５×10-5mbar
以下の真空度に保持し、かつフレオンバッフルで拡散ポ
ンプオイルの炉内への混入を防止しつつ、針状ＴｉのＥ
Ｂ溶解を行う。ＥＢ溶解時における操作条件は、Ｎａ，
Ｋの精製効果や酸素の汚染吸収を考慮して、溶解速度は
1.75〜 2.3kg／hrとすることが好ましい。 【００３１】この過程で、通常アーク溶解法を適用した
ときに生起する酸素含有量の増加という問題は真空排気
のコンダクタンスの大幅な改善によりなくなり、得られ
たＥＢ鋳造材において酸素は250ppm以下に抑制されたま
までＮａ，Ｋが大幅に減少し、また他の不純物元素も減
少することはあれ増加することはなくなることにより、
その残留抵抗比ＲＲＲ２７３は４５以上となる。 【００３２】したがって、本発明においては上記のよう
な高純度Ｔｉを初めて得るに至り、それを用いて形成さ
れたターゲット、さらにそれを用いて形成されたＬＳ
Ｉ，ＶＬＳＩ，ＵＬＳＩなどの配線材料として用いられ
る薄膜としても酸素の汚染がなく、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒな
どの重金属；Ｎａ，Ｋなどのアルカリ金属の含有量が極
めて少ない高純度の薄膜を得ることができる。 【００３３】 【実施例】電解浴：Ｋ2 ＴｉＦ6 −ＮａＣｌ（重量比、
Ｋ2 ＴｉＦ6 16％、ＮａＣｌ84％）、電解温度 755℃、
電流 200Ａ、電圧80Ｖで溶融塩電解して酸素含有量 100
〜160ppm、Ｆｅ 10ppm以下、Ｃｒ 18ppm以下、Ｎｉ約１
ppm 、Ｎａ約325ppm、Ｋ約175ppmの針状Ｔｉ材を製造し
た。 【００３４】このＴｉ材をそのままグラニュー投入機に
挿入し、真空中で外部汚染を防止しながら真空下でＥＢ
溶解炉に投入した。炉内を１×10-5mbarの高真空にし、
フレオバッフルで拡散ポンプオイルの混入を防ぎ、20ｋ
Ｖ、フィラメント電流 1.3〜1.5Ａ、ＥＢ出力26〜30ｋ
Ｗ、溶解速度２kg／hrの条件でＥＢ溶解して、直径80mm
のインゴットを製造した。 【００３５】これを鍛造しスパッタターゲットとに形成
した後、ＵＬＳＩ用薄膜に用いた。 【００３６】得られたインゴットの元素分析を行い、そ
の結果を表１に示した。 【００３７】同様の針状Ｔｉ材を真空度８×10-4mbarの
アーク溶解で鋳造してインゴット（比較例１）とし、こ
のインゴットの分析結果も併記した。 【００３８】また、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）をマグ
ネシウムで還元して得られたスポンジ上Ｔｉ、すなわち
クロール法により製造された粗Ｔｉをアーク溶解で鋳造
してインゴット（比較例２）とし、このインゴットの分
析結果も併記した。 【００３９】また、四ヨウ化チタン（ＴｉＩ4 ）をアイ
オダイド法を用いて熱分解し、得られたクリスタルＴｉ
（比較例３）を用いて、この分析結果も併記した。 【００４０】 【表１】次に参考のために、実施例のＴｉ材，比較例１のＴｉ
材，比較例３のＴｉ材および市販のＴｉ材（酸素含有量
1000ppm）につき、それぞれ表面硬さ（ヴィッカース硬
さ：Ｈｖ）を測定し、各値と酸素含有量（ ppm）との関
係を図１に示した。 【００４１】上記表１から明らかなように、本発明のＴ
ｉ材は他のＴｉ材に比較し高純度であると共に、図１か
ら明らかなようにＬＳＩ，ＶＬＳＩ，ＵＬＳＩなどの配
線材として必要な柔らかさを有している。 【００４２】さらに、残留抵抗比ＲＲＲ２７３と不純
物、特に問題となる酸素含有量（ ppm）との関係を図２
に示すと共に、本発明のＴｉ材，比較例２のＴｉ材およ
びＪＩＳ１級相当のＴｉ材の残留抵抗比ＲＲＲ２７３を
示した。 【００４３】この図２から明らかなように本発明のＴｉ
材は残留抵抗比ＲＲＲ２７３が４５以上であり純度が優
れている。 【００４４】 【発明の効果】以上の結果から明らかなように、本発明
は不純物元素の含有量が極めて少ない高純度Ｔｉ材、そ
れを用いてなるターゲットおよび薄膜薄膜形成用Ｔｉ材
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各種Ｔｉ材の酸素含有量とヴイッカース硬さ
（Ｈｖ）との関係を示すグラフである。 【図２】各種Ｔｉ材の酸素含有量と残留抵抗比ＲＲＲ２
７３との関係を示すグラフである。
（Ｈｖ）との関係を示すグラフである。 【図２】各種Ｔｉ材の酸素含有量と残留抵抗比ＲＲＲ２
７３との関係を示すグラフである。
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(72)発明者 梅木 武則
神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地
株式会社東芝 横浜金属工場内
(72)発明者 石上 隆
神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地
株式会社東芝 横浜金属工場内
(56)参考文献 ＳＥＭＩＣＯＮ ＮＥＷＳ，６［５
］ （1986−５−10） Ｐ．46−51
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．残留抵抗比ＲＲＲ２７３が４５以上であることを特
徴とする薄膜形成用高純度チタン材。 ２．残留抵抗比ＲＲＲ２７３が４５以上である高純度チ
タン材を用いて形成されてなることを特徴とするターゲ
ット。 ３．残留抵抗比ＲＲＲ２７３が４５以上である高純度チ
タン材を用いて形成されてなることを特徴とする薄膜。 ４．薄膜がＬＳＩ，ＶＬＳＩまたはＵＬＳＩ用である請
求項３に記載の薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5320830A JP2698752B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 薄膜形成用高純度チタン材、それを用いて形成されてなるターゲットおよび薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5320830A JP2698752B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 薄膜形成用高純度チタン材、それを用いて形成されてなるターゲットおよび薄膜 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61123463A Division JPS62280335A (ja) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | 薄膜形成用高純度チタン材、それを用いて形成されてなるターゲットおよび薄膜、および薄膜形成用高純度チタン材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0741890A JPH0741890A (ja) | 1995-02-10 |
| JP2698752B2 true JP2698752B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=18125716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5320830A Expired - Lifetime JP2698752B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 薄膜形成用高純度チタン材、それを用いて形成されてなるターゲットおよび薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2698752B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2863469B2 (ja) * | 1995-10-06 | 1999-03-03 | 株式会社住友シチックス尼崎 | 高純度チタン材の製造方法 |
| JP2008208049A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Nippon Shokubai Co Ltd | ボラジン化合物の製造方法、及びボラジン化合物 |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP5320830A patent/JP2698752B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＳＥＭＩＣＯＮ ＮＥＷＳ，６［５］ （１９８６−５−１０） Ｐ．４６−５１ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0741890A (ja) | 1995-02-10 |
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