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Production of nickel/vanadium sputtering target with minimal alpha emission

阅读:353发布:2024-02-23

专利汇可以提供Production of nickel/vanadium sputtering target with minimal alpha emission专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-purity nickel/vanadium sputtering target minimal in alpha emission, i.e., alpha decay.
SOLUTION: This method includes steps of: melting nickel as a raw material of at least about 99.98% purity and about ≤10-2 counts/cm2.hr alpha emission and vanadium as a raw material of at least about 99.5% purity and about ≤10-2 counts/cm2.hr alpha emission under high vacuum and low-pressure atmosphere; casting the resultant molten alloy in a mold under vacuum and low- pressure atmosphere to form a target stock; and rolling and annealing the target stock. It is preferable that rolling is carried out by performing rolling in a fixed direction to the midway and then intersection rolling or by performing intersection rolling from the beginning. In order to regulate the alpha emission of the target to ≤10-2 counts/cm2.hr, the rolled target stock is annealed over a period of about 30 min to about 6 hr at about 600 to 1,000°C.
COPYRIGHT: (C)2000,JPO,下面是Production of nickel/vanadium sputtering target with minimal alpha emission专利的具体信息内容。

【特許請求の範囲】
  • 【請求項1】 アルファ放射が極少のニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットを製造する方法であって、 溶融合金を作るために、少なくとも約99.98%の純度でアルファ放射が約10 -2カウント/cm 2・時間以下の原料ニッケルと、少なくとも約99.5%の純度でアルファ放射が約10 -2カウント/cm 2・時間以下の原料バナジウムとを、高真空かつ低圧雰囲気の下で溶融する段階と、 この溶融合金を真空かつ低圧雰囲気の下でモールドに鋳造し、ターゲット合金素材を形成する段階と、 アルファ放射が10 -2カウント/cm 2・時間以下のスパッタリング・ターゲットを形成するために、そのターゲット合金素材を圧延および焼鈍する段階とを含むニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項2】 半連続真空溶融装置内で、約1.0×1
    -4ミリトール〜約10.0ミリトールの高真空かつ約0.1〜約0.7気圧の低圧アルゴン雰囲気の下で原料を溶融する請求項1に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項3】 半連続真空溶融装置内で、約1.0ミリトール〜約5.0ミリトールの高真空かつ約0.3気圧の低圧アルゴン雰囲気の下で原料を溶融する請求項2に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項4】 半連続真空溶融装置内で、約0.1〜約0.7気圧の低圧アルゴン雰囲気の下で溶融合金の鋳造を行う請求項1に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項5】 半連続真空溶融装置内で、約0.3気圧の低圧アルゴン雰囲気の下で溶融合金の鋳造を行う請求項4に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項6】 鋼、黒鉛およびセラミックから成る群から選ばれたモールド内に溶融合金鋼を鋳造する請求項1
    に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・
    ターゲットの製造方法。
  • 【請求項7】 ターゲット合金素材が約17.8cm
    (7.0インチ)〜約18.73cm(7.375インチ)の直径と、約4.128cm(1.625インチ)
    〜約4.763cm(1.875インチ)の肉厚を有するように形成される請求項1に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項8】 ターゲット合金素材を圧延して約50〜
    95%の減厚を行う請求項1に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項9】 微細結晶粒組織を形成するために、温度500〜1200゜Cでターゲット合金素材の熱間圧延を行う請求項8に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項10】 微細結晶粒組織を形成するために、ターゲット合金素材の冷間圧延を行う請求項8に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項11】 微細結晶粒組織を形成するために、中間厚さになるまでターゲット合金素材を一方向に圧延し、その後、最終肉厚と円形状になるまで圧延毎に約4
    5〜90゜だけ回転させて交差圧延を行う請求項10に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項12】 最終肉厚と円形状になるまでターゲット合金素材を圧延毎に約45〜90゜だけ回転させて交差圧延を行う請求項10に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項13】 微細結晶粒組織を形成するために、中間厚さになるまでターゲット合金素材を一方向に圧延し、その後、最終肉厚と円形状になるまで圧延毎に約4
    5〜90゜だけ回転させて交差圧延を行う請求項8に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項14】 微細結晶粒組織を形成するために、最終肉厚と円形状になるまでターゲット合金素材を圧延毎に約45〜90゜だけ回転させて交差圧延を行う請求項8に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項15】 圧延されたターゲット合金素材に、温度約600〜1000゜C、約30分〜約6時間の焼鈍を施す請求項1に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項16】 アルファ放射が極少のニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットを製造する方法であって、 溶融合金を作るために、アルファ放射が約10 -2カウント/cm 2・時間未満の原料ニッケルと原料バナジウムを、半連続真空溶融装置内で、約1.0×10 -4ミリトール〜約10.0ミリトールの高真空かつ約0.1〜約0.7気圧の低圧アルゴン雰囲気の下で溶融する段階と、 この溶融合金を半連続真空溶融装置内で、約0.1〜約0.7気圧の低圧アルゴン雰囲気の下でモールドに鋳造して、ターゲット合金素材を形成する段階と、 そのターゲット合金素材を最終肉厚になるまで圧延し、
    またアルファ放射が10 -2カウント/cm 2・時間以下のスパッタリング・ターゲットを形成するために、圧延されたターゲット合金素材に、温度約600〜1000
    ゜C、約30分〜約6時間の焼鈍を施す段階とを含むニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項17】 原料ニッケルが少なくとも99.98
    %の純度で、原料バナジウムが少なくとも99.5%純度である請求項16に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項18】 約1.0ミリトール〜約5.0ミリトールの高真空かつ約0.3気圧の低圧アルゴン雰囲気の下で原料の溶融を行う請求項16に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項19】 約0.3気圧の低圧アルゴン雰囲気の下で溶融合金の鋳造を行う請求項16に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項20】 鋼、黒鉛およびセラミックから成る群から選ばれたモールド内に溶融合金を鋳造する請求項1
    6に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項21】 微細結晶粒組織を形成するために温度500〜1200゜Cでターゲット合金素材の熱間圧延を行う請求項16に記載されたニッケル/バナジウム・
    スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項22】 ターゲット合金素材の微細結晶粒組織を形成するため冷間圧延を行う請求項16に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項23】 微細結晶粒組織を形成するために、中間厚さになるまで、ターゲット合金素材を一方向に圧延し、その後、最終肉厚と円形状になるまで、圧延毎に約45〜90゜だけ回転させて交差圧延を行う請求項22
    に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・
    ターゲットの製造方法。
  • 【請求項24】 微細結晶粒組織を形成するために、最終肉厚と円形状になるまでターゲット合金素材を圧延毎に約45〜90゜だけ回転させて交差圧延を行う請求項22に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項25】 微細結晶粒組織を形成するために、中間厚さになるまで、ターゲット合金素材を一方向に圧延し、その後、最終肉厚と円形状になるまで、圧延毎に約45〜90゜だけ回転させて交差圧延を行う請求項16
    に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・
    ターゲットの製造方法。
  • 【請求項26】 微細結晶粒組織を形成するために、最終肉厚と円形状になるまで、ターゲット合金素材を圧延毎に約45〜90゜だけ回転させて交差圧延を行う請求項16に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットの製造方法。
  • 【請求項27】 アルファ放射が約10 -2カウント/c
    2・時間以下のニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲット。
  • 【請求項28】 アルファ放射が10 -3カウント/cm
    2・時間以下の請求項27に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲット。
  • 【請求項29】 純度が少なくとも99.98%である請求項27に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲット。
  • 【請求項30】 バナジウムおよび不純物がニッケル中に均一に分布している請求項27に記載されたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲット。
  • 【請求項31】 アルファ放射が約10 -2カウント/c
    2・時間未満、純度が少なくとも99.98%、そしてバナジウムおよび不純物がニッケル中に均一に分布しているニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲット。
  • 【請求項32】 アルファ放射が約10 -2カウント/c
    2・時間未満の、請求項1に記載された方法で作られたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲット。
  • 【請求項33】 アルファ放射が約10 -2カウント/c
    2・時間未満の、請求項16に記載された方法で作られたニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲット。
  • 说明书全文

    【発明の詳細な説明】

    【0001】

    【発明の属する技術分野】本発明は、高均質、高純度で、アルファ放射(アルファ粒子の放出すなわちアルファ崩壊)が極少レベルのニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットに関するものである。

    【0002】

    【従来の技術】マイクロ回路構造の特徴寸法が小さくなるに伴なって、2進コードで単一の「ビット」(0または1)を表すために使用される臨界電子電荷はかなり低減化された。 この回路素子を通過する単一のアルファ粒子は僅かな量の電子電荷に悪影響を与え、或る2進数を他の数にビットフリップさせてしまう。 アルファ粒子はマイクロチップを構成する原材料が自然に同位体/不純物を生じることで放出される。

    【0003】Ni/7重量%Vは、磁性ニッケルを被着するために直流マグネトロン・スパッタリング・システムに使用される標準的組成物である。 ニッケル/バナジウム(Ni/V)は、フリップチップすなわちC4(畳まれ(collapsed) 、制御されるチップ接続)組立体を支持するためにバンプ下金属(under-bump metals)のためのバリヤ/接着層として使用されている。 このフリップチップは高I/Oカウント、良好な速度および電気的性能、熱管理、高さの低い形状、および組立体を得るための標準的な表面取付けおよび製造ラインの使用を可能にする。 アルファ放射が少ないニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットは、マイクロ回路におけるビット・エラーがゼロの被着薄膜にとって最高に重要なことである。 現在購入できるニッケル/バナジウム・
    スパッタリング・ターゲットは、マイクロ回路における性能を満たすにはアルファ放射が過大である。

    【0004】

    【発明が解決しようとする課題】したがって、高純度で、アルファ放射が極少のニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットを開発すること、およびマイクロ回路や半導体デバイスに磁性ニッケルを薄膜被着させるために十分使用できる前記ターゲットを製造する方法の開発が必要である。

    【0005】

    【課題を解決するための手段】本発明によって、アルファ放射が約10 -2カウント/cm 2・時間以下、好ましくは10 -4カウント/cm 2・時間以下のニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットが提供される。
    このために、また本発明の原理により、アルファ放射が10 -2カウント/cm 2・時間以下のニッケルおよび原料バナジウムが溶融され、真空かつ低圧雰囲気の下で鋳造される。 この鋳造インゴットは切断されて被加工材になされ、最終ターゲット肉厚になるまで圧延され、焼鈍されてアルファ放射が極少のターゲットが形成される。

    【0006】本発明の他の特徴によれば、原料ニッケルおよび原料バナジウムから製造されるスパッタリング・
    ターゲットが少なくとも99.98%の純度を有するよう、原料ニッケルは少なくとも約99.98%の純度を有し、原料バナジウムは少なくとも約99.5%の純度を有する。 さらに、バナジウムおよび不純物がニッケル中に均等に分布するように、ターゲットが鋳造され、圧延され、そして焼鈍される。

    【0007】本発明の前記目的およびその他の目的および利点は、添付図面とその説明から明らかになるだろう。

    【0008】

    【発明の実施の形態】本明細書に添付された図面は、本発明の実施例を示しており、前記本発明の一般的な説明および以下の詳細な説明と共に本発明の原理を説明するためのものである。

    【0009】本発明によれば、望ましくない放射性アルファ放射が極少のニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲット、およびそのスパッタリング・ターゲットを製造する方法が提供される。

    【0010】本発明の第1段階は、アルファ粒子の放出が少なく、不純物が低レベルの原料ニッケルおよび原料バナジウムを提供することである。 原料ニッケルは少なくとも純度が99.98%で、アルファ放射が約10 -2
    カウント/cm 2・時間以下であるのが好ましく、また原料バナジウムは少なくとも約99.5%の純度でアルファ放射が約10 -2カウント/cm 2・時間以下であるのが好ましい。 使用することのできる購入可能な製品は、カナダ国オンタリオのミロテック・インコーポレーテッド社の99.99%ミロテック・ニッケル(実際の純度は約99.995%〜約99.9996%)、米国ウェスト・ヴァージニア、ハンティントンのインコ・アロイス・インターナショナル・インコーポレーテッド社の99.98%インコ・ニッケル(実際の純度は約9
    9.99%〜約99.9997%)、およびドイツ国ニュルンベルクのゲーエフエー・メタレ・ウント・マテリアリーン・ゲーエムベーハー社の99.9%ゲーエフエー・バナジウム(実際の純度は約99.8%〜約99.
    95%)を含む。 例えばインコ・ニッケルおよびゲーエフエー・バナジウムは、アルファ放射がそれぞれ約1.
    2×10 -2および2.7×10 -2カウント/cm 2・時間である。

    【0011】本発明における次の段階は、バナジウム合金元素および不純物の分散の点で均質組成を有する高純度スパッタリング・ターゲットを製造し、また原料のアルファ粒子による放射能の低レベルを保持するか、さらに低下させる製造手順を提供することである。 このために、また本発明の原理により、原料ニッケルと原料バナジウムが高真空かつ低圧雰囲気の下で溶融されて溶融合金を形成する。 この真空圧は、約1.0×10 -4ミリトール〜約10.0ミリトールの高真空であるのが好ましく、約1.0ミリトール〜約5.0ミリトールであるのがさらに好ましく、また低圧雰囲気は約0.1〜約0.
    7気圧の低圧アルゴン雰囲気であるのが好ましく、約0.3気圧であるのがさらに好ましい。 原料ニッケルと原料バナジウムの溶融は、半連続真空溶融装置(SCV
    M)で行うのが好ましい。 磁性ニッケルを被着させるための工業上の標準組成は、7重量%のバナジウムである。 しかしながら本明細書に記載するようにこの工程手順は、7重量%未満または7重量%を超えるバナジウム量を有するニッケル/バナジウム・スパッタリング・ターゲットを製造するために使用できることは理解すべきである。 しかしながら、原料ニッケルおよび原料バナジウムの純度およびアルファ放射は異なるので、より高いか、またはより低いバナジウム量はターゲットおよびそのターゲットからスパッターされ(飛ばされ)て得られる薄膜の純度およびアルファ放射に影響を与える。 特に、高い不純物レベルおよびアルファ放射レベルは高いバナジウム量によって生じるようである。

    【0012】溶融合金が形成されると、その合金は低圧雰囲気の下でモールドに鋳造される。 このモールドは、
    鋼、黒鉛およびセラミックモールドから成る群から選ばれる。 低圧雰囲気は、0.1〜約0.7気圧のアルゴン雰囲気であるのが好ましく、約0.3気圧であるのがさらに好ましい。 さらに、溶融合金は半連続真空溶融装置内でモールドに鋳造されるのが好ましい。 凝固により、
    凝固合金インゴットが形成される。 このインゴットもアルファ放射が約10 -2カウント/cm 2・時間以下となり、原料のそれ(約10 -3カウント/cm 2・時間未満)よりも低いことが好ましい。

    【0013】このインゴットから被加工材すなわちターゲット素材が切断される。 切断後の素材は、約17.7
    8cm(7.0インチ)〜約18.73cm(7.37
    5インチ)の直径を有するのが好ましく、約18.42
    cm(7.25インチ)であるのがさらに好ましく、また約4.128cm(1.625インチ)〜約4.76
    3cm(1.875インチ)の肉厚であるのが好ましく、約4.445cm(1.75インチ)であるのがさらに好ましい。

    【0014】この被加工材すなわちターゲット素材は、
    圧廷によって約50%〜約95%の減厚が施される。 被加工材は温度約500゜C〜約1200゜Cで熱間圧延されるか、または典型的には室温で冷間圧延される。 この圧延作業によって、テクスチャーすなわち結晶配向の或るパターンが作られる。 テクスチャーはスパッタリング・ターゲットからの原子放出に影響を与える。 ターゲットからのスパッタリング粒子の度分散は薄膜肉厚の均一性を決定する。 それ故、圧延はテクスチャーを変化させる役割を果たし、またテクスチャーはスパッタリング粒子の角度分散、したがって薄膜肉厚の均一性に影響を与える。 このようにして圧延工程は均一なスパッタリングを行うためにスパッタリング・ターゲットに望まれる微細結晶粒組織を達成するために設計される。 円形ターゲット素材は交差圧延され、これによりターゲット素材は最終肉厚を達成するまで、円形形状を保持するように圧延パス毎に約45゜〜90゜だけ回転される。 この代わりに、ターゲット素材は方向を定めて圧延され、その幅が中間肉厚に達するまで、円形ターゲット素材が一方向に圧延され、その後所望の最終肉厚を有する円形形状になるように交差圧延される。 本発明方法では、熱間および冷間の両圧延が利用されるが、冷間圧延が最終製品に微細結晶粒を作り出すものと考えられる。

    【0015】最終的に圧延された被加工材すなわちターゲット素材は、その後アルファ放射が約10 -2カウント/cm 2・時間以下で、原料およびインゴット(約10
    -3カウント/cm 2・時間以下)よりも低いのが好ましいターゲットを形成するために、温度約600゜C〜約1000゜C、約30分間〜約6時間の再結晶化焼鈍が施される。 ターゲット素材に、温度約825゜C〜約8
    75゜C、約2〜約4時間の再結晶化焼鈍を施すのが好ましい。 微細結晶粒組織は、この本発明方法によって得られ、特にターゲット素材が、冷間で交差圧延された後、温度約825゜C〜約875゜C、約2〜約4時間の再結晶化焼鈍を施された場合に得られる。

    【0016】この圧延され焼鈍されたターゲットは、その後特定のスパッタリング・ターゲットとして要求される最終寸法となるまで研磨され、機械加工され、その後裏当て板に結合されて完成したターゲット組立体になされる。

    【0017】前記の方法で製造されたスパッタリング・
    ターゲットは、バナジウム合金元素と不純物の両者が分散されて高度に均質にされる。 さらに、製造されたターゲットは原料に存在するアルファ粒子の極少放射能レベルを維持するか、または低減化さえする。 前記の方法で製造されたターゲットからスパッタリング形成された薄膜もアルファ粒子の放出が極少であること、特に約10
    -2カウント/cm 2・時間以下であること、また約10
    -3カウント/cm 2・時間以下でさえあることを示す。
    図1は、製造工程における各段階毎の大体のアルファ放射、ならびにスパッタリング形成された薄膜のアルファ放射を示している。 図1はアルファ放射が製造工程を通じて一定ではなく、製造工程の間に寧ろ減少することを示している。 また、このスパッタリング工程は、放出されるアルファ粒子が、スパッタリング工程時にターゲットからウェーハへ完全には移動されず、被着された薄膜のアルファ放射が低くなる。

    【0018】また、最終ターゲット製品の純度レベルは99.98%よりも高い。 使用において、本発明方法で製造されたスパッタリング・ターゲットがアルファ放射によってマイクロ回路を損傷させることはゼロであった。 さらに、アルファ放射によって生じるマイクロ回路の信号エラーが排除された。

    【0019】 例1 Ni/7%Vインゴットは、99.98%純度のインコ・ニッケルを99.9純度のゲーエフエー・バナジウムと組合わせ、半連続真空溶融装置で5マイクロメーター末端の高真空のもと、また0.3気圧の低圧アルゴン雰囲気の下で溶融させ、そして0.3気圧の低圧アルゴン雰囲気の下に鋼製モールドに鋳造することで、作られた。 このインゴットは合金元素および不純物の分散を決定するために切断された。 図2は直径Dが17.8mm
    (7インチ)、高さHが21.0mm(8.25インチ)のインゴット10を示しており、3つのスライス(薄切り片)12,14,16およびインゴット試料2
    0が切り取られた。 頂部スライスはインゴット10の頂面から0.635cm(1/4インチ)の箇所で切り取られ、中央スライス14は頂部スライスの底面から9.
    21cm(3−5/8インチ)の位置で切り出され、底部スライド16はインゴット10の底面から0.635
    cm(1/4インチ)の箇所で切り取られた。 5片の試料が各スライドから切り取られ、それらの試料は互いに直角な方向における2つの半径R 1 ,R 2の位置で切り取られた。 図3は試料1および試料5がスライスの縁部から切り取られ、試料3は中央から切り取られ、試料2
    および試料4が半径R 1 ,R 2の中間部分から切り取られたことを示している。 表1はグロー・ディスチャージ・
    マス・スペクトロメータ(グロー放電質量分析計:GD
    MS)によって測定されたインゴット試料の不純物の結果を示しており、これには平均、標準偏差、試料分散および範囲の統計的な結果が含まれている。 複数ターゲットが製造されるインゴット全体をインゴット試料の化学的性質によって特徴付けることはこの工業分野で典型的な方法である。 %Vの平均および標準偏差はそれぞれ7.00%および0.0509%であり、インゴット中の合金元素偏析はなかった。 表2は3つのスライス1
    2,14,16の各々の5つの試料の、インゴット試料の測定値と比較した不純物結果を示している。 不純物もまたインゴット中に均一に分散されている。 留意すべきは、全試料の平均がインゴット試料のそれと類似の値であるということである。 したがって、インゴット試料はインゴット全体の良好な代表値を与えることが示される。

    【表1】

    【表2】

    【表3】

    【表4】

    【表5】

    【表6】

    【0020】 例2 Ni/7%Vスパッタリング・ターゲットにおける粒径を縮小するための最適工程を決定するために、各種の圧延および再結晶化の技術が研究された。 例1の方法で溶融し、鋳造した17.8cm(7インチ)の直径で、
    4.445cm(1.75インチ)の肉厚のターゲット素材を使用し、1155゜Cで24時間の均質化焼鈍を行った後の冷間圧延、先行して均質化焼鈍を行わない冷間圧延、600゜Cでの熱間圧延、800゜Cでの熱間圧延、1000゜Cでの熱間圧延を含めて、それらの技術が評価された。 圧延は肉厚の68%減少すなわち圧下を達成するように実施された。 冷間圧延および熱間圧延されたターゲット素材は850゜Cで1,2,3,4時間にわたって再結晶化を施された。 表3は上記した技術を概略的に示している。

    【表7】

    【0021】試料のターゲット素材は光学顕微鏡で頂部平面および垂直横断面を試験された。 粒径はASTM
    E112−77標準規格によって決定された。 平均粒径は各表面の垂直および平行測定(normal and paralle
    l measurements)の読み取り値の平均によって決定された。 粒径に与える再結晶化の時間および圧延温度の影響がそれぞれ図4、図5に示されている。 1〜4時間にわたって変化された再結晶化の時間は、粒径に小さな影響しか与えない。 しかしながら圧延温度の変化は粒径に大きな変化を生じる。 圧延温度が高ければ高いほど大きな粒径を生じる傾向がある。 均質化焼鈍の後の結果圧延、
    事前の均質化焼鈍を行わない冷間圧延、600゜Cでの熱間圧延、800゜Cでの熱間圧延、1000゜Cでの熱間圧延に関する全部で4種の結晶化時間における典型的な粒径は、それぞれ47μm,48μm,54μm,
    99μm,462μmである。 したがって、事前の均質化焼鈍の有無に係わらないで冷間圧延と、600゜Cでの熱間圧延との粒径は47〜54μmの範囲で類似である。 部分的に再結晶された粒子は800゜Cでの熱間圧延時に分割されることが留意される。 大鋳造結晶粒組織は1000゜Cでの熱間圧延時に保持された。 600゜Cおよび800゜Cでの熱間圧延時に表面亀裂が注目されたか、冷間圧延および1000゜Cでの熱間圧延時には亀裂は視認されなかった。 これらの結果に鑑みて、1
    7.8cm(7インチ)の直径で、4.445cm
    (1.75インチ)の肉厚のターゲット素材が事前の均質化焼鈍を行わずに冷間圧延し、その後850゜Cで1
    〜4時間にわたって再結晶化するのが好ましい。

    【0022】 例3例1の方法で溶融され、鋳造された3つのRMX12ターゲット(30.48cm(12インチ)の直径の、回転する磁性非アルミニウム製ターゲット)が18.42
    cm(7.25インチ)の直径で4.445cm(1.
    75インチ)の肉厚のターゲット素材から、以下の工程によって、すなわち(1)冷間交差圧延(微粒子):約1.14cm(0.449インチ)の最終肉厚になるまで円形形状を保持するために各パス毎に約45゜〜90
    ゜だけ回転させて室温で冷間圧延し、その後850゜C
    で3時間にわたって再結晶化を行う、(2)冷間定方向圧延(微粒子):幅寸法が中間肉厚になるまで一方向に冷間圧延し、その後円形形状かつ約1.14cm(0.
    449インチ)の最終肉厚になるまで交差圧延し、その後850゜Cで3時間にわたって再結晶化を行う、
    (3)熱間定方向圧延(粗粒子):幅寸法が中間肉厚になるまで一方向に1000゜Cで熱間圧延し、その後円形形状かつ約1.14cm(0.449インチ)の最終肉厚になるまで交差圧延し、その後850゜Cで3時間にわたって再結晶化を行う、という工程によって製造された。

    【0023】3つのターゲットが10,20,40,8
    0,120KWHに対してスパッタリング工程を実施された。 各ターゲットから3つの15.24cm(6インチ)ウェーハに薄膜が被着された。 その後シート抵抗(Rs)の均一性が各ウェーハで測定された。 (4点プローブを使用して49箇所での平均値。)3つの測定による平均シート抵抗均一性、および最後の2つのその値がそれぞれ図6および図7に示されている。 各バーンイン(burn-in) の後、第1のスパッタリング工程を行われたウェーハは続く2つの測定の場合よりもシート抵抗均一性が高い値を常に有している。 これはバーンイン試験スタンドからスパッタリングチャンバへの移動時におけるターゲット表面の酸化によって生じると考えられる。 それ故に最後の2つの測定はターゲット性能のより現実的な指示を表すと結論付けられる。

    【0024】熱間定方向圧延された粗粒子ターゲットのシート抵抗均一性はこの2つの微粒子ターゲットのそれよりも約1.2倍高く、これはKWHが高いほど増大する。 冷間交差圧延された微粒子ターゲットのシート抵抗均一性もまたKWHによって増大する傾向を示している。 冷間定方向圧延された微粒子ターゲットのシート抵抗均一性は初期低下を示し、80KWHまで増大し、その後120KWHまで低下する。 冷間定方向圧延された微粒子ターゲットは、したがって最良の性能を有するターゲットであると見られる。

    【0025】 例4アルファ粒子のカウント分析はアイダホ・ナショナル・
    エンジニアリング・ラボラトリの大面積のフリッシュ−
    グリッド・イオン化チャンバ・アルファ・スペクトロメータで行われた。 カウント・ガスは、90%Ar−10
    %CH 4 (P−10ガス)で35kPaであった。 このアルファ・スペクトロメータは8192チャンネルの複チャンネル分析装置で作動された。 1〜8MeVのアルファ粒子のエネルギー範囲をカバーできるようにゲインが選ばれた。 このチャンバは直後の各試料分析の前にエネルギーを較正された。 これは、表面に被着した230
    h, 239 Pu, 244 Cmを有する標準板を分析することで達成された。 これら3種の同位体は4.688MeV,
    5.155MeV,5.805MeVのエネルギーでアルファ粒子を放出する。 3つのスペクトルの各々のピークは、非線形最小自乗適合(フィッティング)技術を使用して可変幅のガウス関数と適合された。 各ピークの適合はアルファピークの重心を決定する。 3つのピークにおける重心およびそれらの対応するエネルギーがスペクトロメータのゼロおよびゲインを決定するために使用された。

    【0026】25.4cm(10インチ)の最大直径および0.3175cm(1/8インチ)の肉厚を有する分析すべき試料は、チャンバ内に載置された。 チャンバは0.25mmHgになるまで排気され、その後P−1
    0ガスを35kPaになるまで充填された。 チャンバの高電圧は+3000Vまで上昇された。 各試料に関するアルファ粒子カウントは1日24時間で7日間にわたり行われた。 各スペクトルは239 Pu, 244 Cm、および9
    種の元素であるキュリウム、トリウム、ウラン、ラジウム、プロトアクチニウム、ポロニウム、プルトニウム、
    ラドンおよびビスマスから自然発生する22種のアルファ放射同位体に関して分析された。 分析されたアルファ放射同位体は表4に示されている。

    【表8】

    【0027】スペクトル分析プログラムは、 239 Pu,
    244 Cm、および22種の自然発生する同位体によって放出されたアルファ粒子のエネルギーに対応したスペクトル上の24箇所において試料スペクトルデータに対する固定幅ガウスの適合を強要する。 このスペクトル分析プログラムは、直線の背景スペクトルデータに対する線形最小自乗適合を実行する。 これらの汚染レベルはアルファ粒子数/cm 2・時間として表される。 アルファ放射は、全体としての放出、および背景放出を差し引いた後の自然発生した同位体の正味の放出として報告される。 正味のアルファ放射率の負の値は幾つかの場合で計算された。 この負の値は背景アルファ粒子カウントを表し、これは試料のそれぞれの同位体のピークにおけるアルファ粒子カウントより大きい。 この負の正味のアルファ放射率は非常に低いレベルの放出を示しており、この結果は統計的にゼロのアルファ粒子数/cm 2・時間に等しい。

    【0028】表5は試料の全体としてのアルファ放射率を報告しており、これは全24種の同位体に関する放出率の合計である。 本発明の方法で準備された試料は−
    6.69×10 -4アルファ粒子カウント/cm 2・時間という極少のアルファ放射率を有する。 表5はまた自然に存在するアルファ放射同位体の試料に関する第2の全アルファ放射率も与えている。 これは、2種の人工同位体239 Pu, 244 Cmに関する放出率を省略する各同位体の放出率の合計である。 このアルファ放射率は−1.4
    1×10 -3カウント/cm 2・時間である。

    【表9】

    【0029】本発明はその実施例を説明することで示され、またその実施例はかなり詳細に説明されたが、特許請求の範囲の欄の請求項に記載された範囲を制約すること、すなわちいずれにしてもこのような詳細内容に限定することは意図していない。 付加的な利点および変更例が当業者に容易に明白となろう。 本発明はそれ故に広義においてこの特定の詳細部分に限定されずに、図示し説明した装置および方法および図解例を代表する。 したがって、出願人の一般的な発明見地の範囲および精神から逸脱せずにこのような詳細部分から離れることができる。

    【図面の簡単な説明】

    【図1】本発明のスパッタリング・ターゲットの製造および使用時に生じるアルファ放射のプロット線図である。

    【図2】合金元素および不純物の分散を決定するために切断する前のニッケル/バナジウム・インゴットの立面図である。

    【図3】図2のインゴットから切り出された試料スライスの頂平面図である。

    【図4】平均粒径に対する再結晶時間のプロット線図である。

    【図5】平均粒径に対する圧延温度のプロット線図である。

    【図6】圧延工程および温度の関数としてシート抵抗の均一性(3測定値の平均)に対するスパッタリング時間のプロット線図である。

    【図7】圧延工程および温度の関数としてシート抵抗の均一性(2測定値の平均)に対するスパッタリング時間のプロット線図である。

    【符号の説明】

    10 インゴット 12,14,16 インゴット・スライス 20 インゴット試料

    ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 7識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22F 1/00 670 C22F 1/00 670 683 683 685 685Z 691 691B 691C 694 694A 694B 694Z (72)発明者 トニー サイカ アメリカ合衆国 ニューヨーク、マウント バーノン、オーバールック ストリート 6 (72)発明者 ジウゼッペ、コルレラ アメリカ合衆国 ニューヨーク、オリンジ バーグ、 パークウェイ ドライブ 87

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