[发明专利]高纯度钨粉末的制造方法

说明书

技术领域

在形成IC、LSI等的栅极或布线材料等时，一般多使用利用钨烧结体靶进行溅射的成膜方法，本发明涉及在制造该钨烧结体靶时特别有用的、高纯度钨粉末的制造方法。

背景技术

近年来，伴随超LSI的高集成化，正在研究使用电阻值更低的材料作为电极材料、布线材料，其中，电阻值低、热及化学上稳定的高纯度钨正作为电极材料、布线材料使用。

该超LSI用的电极材料、布线材料一般通过溅射法和CVD法制造，溅射法由于装置的结构及操作比较简单、能够容易地成膜、且成本低，因此比CVD法使用得更广泛。

但是，通过溅射法形成超LSI用的电极材料、布线材时所使用的钨靶需要300mmφ以上的较大尺寸，且要求高纯度、高密度。

目前，作为这种大型的钨靶的制作方法，已知：利用电子束熔炼来制作锭，并对其进行热轧的方法(专利文献1)；将钨粉末加压烧结，然后进行轧制的方法(专利文献2)；以及通过CVD法在钨底板的一面上层叠钨层的所谓的CVD-W法(专利文献3)。

但是，上述的将电子束熔炼而成的锭、或钨粉末加压烧结而成的烧结体进行轧制的方法，存在晶粒容易粗大化因而机械脆性高、并且溅射形成的膜上容易产生称为颗粒的粒状缺陷的问题。另外，CVD-W法虽然显示良好的溅射特性，但存在靶的制作花费极多的时间和费用的问题。

另外，已经公开了以含有2～20ppm磷(P)的钨粉末为原料，通过热压及HIP进行烧结，得到平均粒径φ40μm以下的钨靶的技术(参考专利文献4)。

该情况下，含有2ppm以上的磷是必要条件，但含有磷时产生使烧结体的晶界强度降低的问题。特别是含有较多的磷时，在大尺寸钨靶的情况下，容易局部引起异常晶粒生长，从而散在约500μm～约2mm的粒子。这种异常晶粒生长的结晶会进一步使强度降低，并且在对靶进行磨削的机械加工中，会产生碎片，从而产生使制品成品率降低的问题。

为了解决这种钨的异常晶粒生长的问题，也考虑过对烧结条件进行设计，但这些设计不仅会使制造工序变得复杂，而且还存在难以进行稳定制造的问题。

另外，还公开了使高纯度钨靶达到3N5～7N，并且将平均粒径调节为30μm的技术(参考专利文献5)。但是，该情况仅规定了总杂质量和在半导体中不优选的杂质(Fe、Cr、Ni、Na、K、U、Th等)，对于有关磷的问题，没有任何公开。

综上所述，存在以下钨靶所具有的问题，即靶的不合格品的产生、靶制造工序中成品率的降低、制造成本的升高等问题。

其中，本申请人(名称变更前的申请人“日本矿业”)开发的下述专利文献6对于制造高纯度钨粉末是最有效的。例如，将偏钨酸铵溶解于水中生成含钨水溶液，在该含钨水溶液中添加无机酸并进行加热使钨酸结晶析出，固液分离后，将该钨酸结晶溶解于氨水中，生成纯化仲钨酸铵结晶析出母液和含有铁等杂质的溶解残渣，分离除去该溶解残渣，将该纯化仲钨酸铵结晶析出母液加热，然后通过添加无机酸来调节pH，由此使仲钨酸铵结晶析出，制造高纯度仲钨酸铵结晶。

将通过该方法得到的仲钨酸铵的结晶进一步煅烧得到氧化钨，再在高温下进行氢还原，得到高纯度钨粉末。专利文献6在很多方面是高纯度钨粉末制造上的基本技术，但是，在降低磷含量的要求严格的现状下，需要进一步进行磷含量降低的改良。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭61-107728号公报

专利文献2：日本特开平3-150356号公报

专利文献3：日本特开平6-158300号公报

专利文献4：日本特开2005-307235号公报

专利文献5：W02005/73418号公报

专利文献6：日本特开平1-172226号公报

发明内容

已知含有磷对于钨的异常晶粒生长和靶强度的降低有很大影响。特别是磷含量超过1ppm时，钨靶中存在异常晶粒生长的结晶粒子，甚至达到散在500μm以上的粒子的程度。已知这种异常晶粒生长的结晶使强度进一步降低。

因此，在强烈认识到钨中含有的磷为有害杂质的同时，开发出尽可能减少磷含量以使其小于1ppm的制造方法、防止钨的异常晶粒生长和提高靶的制品成品率已成为课题。