CN104066869B - 高纯度铜铬合金溅射靶 - Google Patents

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Abstract

一种高纯度铜铬合金溅射靶，其含有0.1～10重量％的Cr，其余为Cu和不可避免的杂质，其特征在于，在该靶表面中，对随机选择的5处100μm见方范围的Cr析出粒子数进行计数，计数的Cr析出粒子最多的部位与最少的部位的计数之差小于40个。其中，此时的Cr析出粒子是指Cr含量为70％以上、且粒子的大小为1～20μm的粒子。可见，通过在铜中添加适当量的Cr元素、并且使溅射靶的面内的Cr量的偏差减少，能够形成均匀性(均一性)优良的薄膜。特别是提供对于提高微细化、高集成化发展的半导体制品的成品率、可靠性有用的高纯度铜铬合金溅射靶。

Description

高纯度铜铬合金溅射靶
技术领域
本发明涉及对于形成半导体用铜合金布线有用的高纯度铜铬合金、特别是能够形成均匀性(均一性)优良的薄膜的高纯度铜铬合金溅射靶。
背景技术
以往使用Al合金(电阻率：约3.0μΩ·cm)作为半导体元件的布线材料，但是伴随布线的微细化，电阻更低的铜布线(电阻率：约2.0μΩ·cm)得到实用化。作为铜布线的形成工艺，一般在布线或布线槽中形成Ta、TaN等的扩散阻挡层后，将铜溅射成膜。对于铜而言，通常将纯度约4N(不包括气体成分)的电解铜作为粗金属，通过湿式、干式高纯度化工艺制造5N～6N的高纯度铜，并使用该铜作为溅射靶。
如上所述，铜作为半导体用布线是非常有效的，但是铜本身是非常有活性的金属且容易扩散，从而产生透过半导体Si基板或其上的绝缘膜而污染Si基板或其周围的问题。特别是伴随布线的微细化，如果仅形成以往的Ta、TaN的扩散阻挡层则并不充分，也要求铜布线材料本身的改良。迄今作为铜布线材料，提出了如下的铜合金，其具备所谓的自扩散抑制功能(抗电迁移性)，即通过在铜(Cu)中添加锰(Mn)或铬(Cr)，从而Cu合金中的Mn或Cr与绝缘膜的氧反应而自发地形成阻挡层。
上述半导体用铜合金布线使用铜铬合金或铜锰合金溅射靶形成，但是随着半导体器件的微细化、高密度化、高集成化、布线层的微细化、多层化发展，以往不会造成问题的布线层的膜厚、方块电阻的面内偏差会产生对从晶片得到的芯片(制品)的成品率造成影响的问题。因此，正在寻求能够形成偏差少的薄膜(布线)的铜合金溅射靶。
本申请发明特别着眼于高纯度铜铬合金溅射靶，相关的公知技术的介绍如下所述。
专利文献1中记载了如下的制造方法：通过将粒度控制为约20μm～约150μm范围的Cu粉末与粒度控制为约20μm～约150μm范围的Cr粉末混合，从而形成总氧含量小于900ppm的混合粉末的步骤，和将该粉末压缩至少约1小时以达到理论密度的至少90％的步骤，由此制造低氧高密度Cu/Cr溅射靶。但是，该文献1中没有关于Cr的分散性和杂质问题的记载。
专利文献2中记载了在以Cu为主体的基质中分散有非固溶于该基质中的过渡金属元素相例如(Cr、Co、Mo、W、Fe、Nb、V)的电极膜形成用Cu基溅射靶及其制造方法以及Cu基电极膜，实施例中有Cu-10原子％Cr靶的例子。但是，该文献2中没有关于Cr的分散性和杂质问题的记载。
专利文献3中记载了包含体积密度为理论值的30％～50％、且半径相对于厚度的比至少为5的压缩靶材的Cr-Cu合金的高密度溅射靶的制造方法。但是，该文献3中没有关于Cr的分散性和杂质问题的记载。
专利文献4中记载了一种由Cu大于90原子％的铜合金制造的用于导线的材料，该材料为由包含0.5～10原子％的选自由Ca、Sr、Ba、Sc、Y、镧系元素、Cr、Ti、Zr、Hf、Si组成的组中的1种或多种元素、和0～5原子％的选自由Mg、V、Nb、Ta、Mo、W、Ag、Au、Fe、B组成的组中的1种或多种元素的铜合金制造的用于导线的材料。但是，该文献4中没有关于Cr的分散性和杂质问题的记载。
专利文献5中记载了一种铜溅射靶及其制造方法，所述铜溅射靶包含Cu、以及选自由Al、Ag、Co、Cr、Ir、Fe、Mo、Ti、Pd、Ru、Ta、Sc、Hf、Zr、V、Nb、Y和稀土金属组成的组中的合计为0.001～10重量％的1种以上的合金元素，具有非常小的晶粒直径和高抗电迁移性。但是，该文献5中没有关于Cr的分散性问题的记载。
专利文献6为由本申请人提出的半导体元件的布线材料，其记载了用于形成含有0.05～5重量％的Mn、且选自Sb、Zr、Ti、Cr、Ag、Au、Cd、In、As中的1种或2种以上元素的总量为10重量ppm以下、其余为Cu的半导体用铜合金布线的溅射靶。
其对于提高自扩散抑制功能是有效的，但其目的并不在于减少在晶片上成膜的铜合金薄膜的面内偏差。
专利文献7中记载了铜合金溅射靶及其制造方法以及半导体元件布线，所述铜合金溅射靶中Al：0.01～0.5(小于)重量％、Mn：0.25重量ppm以下、选自Sb、Zr、Ti、Cr、Ag、Au、Cd、In、As中的1种或2种以上以总量计为1.0重量ppm以下。但是，该文献7中没有关于Cr的分散性问题的记载。
专利文献8中记载了铜合金溅射靶和半导体元件布线，所述铜合金溅射靶中，Al：0.5～4.0重量％、Si：0.5重量％以下、或Sn：0.5～4.0重量％、Mn：0.5重量ppm以下、选自Sb、Zr、Ti、Cr、Ag、Au、Cd、In、As中的1种或2种以上以总量计为1.0重量ppm以下。但是，该文献8中没有关于Cr的分散性问题的记载。
以上文献8中公开了与使用铜铬合金的半导体元件布线有关的技术，但是其共同点是未认识到与该合金中含有的铬相关的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-073127号公报
专利文献2：日本特开平11-50242号公报
专利文献3：日本专利第4435386号公报
专利文献4：日本特表2008-506040号公报
专利文献5：日本特表2010-502841号公报
专利文献6：日本特开2006-73863号公报
专利文献7：国际公开WO2004/083482号公报
专利文献8：日本特开2009-114539号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的课题在于通过在铜中添加适当量的Cr元素、并且使溅射靶的Cr的面内偏差(偏析)减少，能够形成均匀性(均一性)优良的薄膜。由此，能够提高微细化、高集成化发展的半导体制品的成品率、可靠性。另外，提供具有自扩散抑制功能，能够有效地防止活性Cu扩散所导致的布线周围的污染，并且对于形成抗电迁移(EM)性、耐腐蚀性等优良的半导体用铜合金布线有用的高纯度铜铬合金溅射靶。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明提供以下发明。
1)一种高纯度铜铬合金溅射靶，其含有0.1～10重量％的Cr，其余为Cu和不可避免的杂质，其特征在于，在该靶表面中，对随机选择的5处100μm见方范围的Cr析出粒子数进行计数，计数的Cr析出粒子最多的部位与最少的部位的计数之差小于40个。其中，此时的Cr析出粒子是指Cr含量为70％以上、且粒子的大小为1～20μm的粒子。
2)如上述1)所述的高纯度铜铬合金溅射靶，其特征在于，Na和K的含量各自为5重量ppm以下，Fe、Al、Mg的含量各自为1重量ppm以下。
3)如上述1)或2)所述的高纯度铜铬合金溅射靶，其特征在于，S和Cl的含量各自为1重量ppm以下。
4)如上述1)～3)中任一项所述的高纯度铜铬合金溅射靶，其特征在于，C和O的含量各自为10重量ppm以下。
5)如上述1)～4)中任一项所述的高纯度铜铬合金溅射靶，其特征在于，U和Th的含量各自为1重量ppb以下。
发明效果
本发明的高纯度铜铬合金溅射靶通过在铜中添加适当量的Cr元素、并且使溅射靶的Cr的面内偏差(偏析)减少，能够形成均匀性(均一性)优良的薄膜，由此能够提高微细化、高集成化发展的半导体制品的成品率、可靠性。另外，具有如下的优良效果：具有自扩散抑制功能，能够有效地防止活性Cu扩散所导致的布线周围的污染，且能够提高抗电迁移(EM)性、耐腐蚀性等。
附图说明
图1是说明对Cr析出粒子数进行计数的原理的图。
图2是表示高纯度铜铬合金靶的代表性的制造工艺的图。
图3是实施例和比较例的靶表面的组织的照片。
图4是表示实施例和比较例的靶的机械加工面的图。
具体实施方式
本发明中，高纯度铜铬合金中含有的Cr优选为0.1重量％以上且10重量％以下。Cr小于0.1重量％时，自扩散抑制功能减低，Cr超过10重量％时，电阻增大，作为半导体用铜合金布线的功能降低，因此不优选。更优选的是含有0.1～5重量％Cr的铜合金。
另外，本发明的高纯度铜铬合金溅射靶的显著特点之一在于提供如下的靶：在靶表面中，对随机选择的5处100μm见方范围的Cr析出粒子数进行计数，计数的Cr析出粒子最多的部位与最少的部位的计数之差小于40个。这是使靶中的Cr的偏析显著减少的结果。图1是说明对Cr析出粒子数进行计数的原理的图。
需要说明的是，此时的Cr析出粒子是指Cr含量为70％以上、且粒子的大小为1～20μm的粒子。Cr析出粒子有时以与周围的Cu或氧结合的粒子形式形成，因此Cr偏析成为问题是以这种粒子中Cr含量为70％以上的粒子为对象。
这种粒子中，如果粒子的大小小于1μm，则靶中Cr的偏析不会特别成为问题。另外，在存在粒子的大小超过20μm的粒子的情况下，其本身就是造成偏析的直接原因，因此本申请发明中不包括这种靶。因此，本申请发明中的粒子的形态如上所述。
另外，Na和K的含量各自为5重量ppm以下、U和Th的含量各自为1重量ppb以下，对于在形成布线时抑制污染周围的材料(阻挡材料、衬底等)而影响器件性能而言是有效的。另外，Fe、Al、Mg的含量各自为1重量ppm以下、S和Cl的含量各自为1重量ppm以下、C和O的含量各自为10重量ppm以下，对于降低通过溅射成膜的膜的电阻而言是有效的。本申请发明包含这些方式。
另外，虽然在本发明中为附加要素，但是优选使该靶表面的维氏硬度的面内偏差(CV值)为15％以下。需要说明的是，CV值通过(标准偏差÷平均值)×100(％)算出。
靶表面的维氏硬度的面内偏差超过15％时，成膜速度的变化、Cr的溅射率的变化增加，因此多数情况下不优选。因此，可以说优选使维氏硬度的面内偏差为15％以下。另外，维氏硬度的平均值为60～95Hv。
可以含有0.1重量ppm以上且10重量ppm以下的选自B、P、Mn、Ni、Sb、As中的1种以上元素。这些添加元素使结晶组织的均匀性提高。如果小于0.1重量ppm，则没有添加的效果，如果添加量超过10重量ppm，则通过溅射成膜的膜的电阻变得过高，因此不优选，因此设定为上述添加量。
另外，本发明中，关于高纯度铜铬合金溅射靶的制造，将纯度为6N以上的高纯度铜和纯度为5N以上的添加元素铬放入碳坩埚(坩埚)内进行熔炼。或者，也可以预先将纯度为6N以上的高纯度铜在碳坩埚(坩埚)内熔炼，并在其中添加具有5N以上纯度的铬以达到目标成分组成。图2示出代表性的制造工艺。
通过铸造这样得到的合金，可以得到Cr为0.1～10重量％的高纯度铜铬合金锭。然后，以规定的锻造比对该铜铬合金锭进行热锻，之后以规定的压下率进行轧制，从而得到轧制板。
然后以规定的温度和时间对轧制板进行热处理。之后，与背衬板接合，进行精加工，从而制造成由所述高纯度铜铬合金制作的溅射靶组件。
实施例
接着，基于实施例说明本发明。以下所示的实施例是为了易于理解本发明，本发明并不受这些实施例的限制。即，基于本发明的技术构思的变形和其它实施例当然包含在本发明中。
(实施例1)
实施例1中，使用碳坩埚(坩埚)在高真空气氛中熔炼(熔炼温度：1100℃以上)纯度6N的高纯度铜(Cu)35kg。另外，调节纯度5N的高纯度铬(Cr)量，并将其投入铜的熔融液中。Cr量调节为0.27重量％。
投入所述Cr并熔炼后，将该铜铬合金的熔融液在高真空气氛中浇铸到水冷铜铸模中而得到锭(锭形状：)。
接着，将制造的锭的表面层除去后，进行锻造(温度800～900℃)得到的锭形状。之后，进行热轧(温度800～900℃)得到12mmH。然后，进行热处理(温度800～900℃)，并将其水冷而得到靶材。通过机械加工将其加工成直径330mm、厚度7mm的靶。
Cr组成、热处理温度、冷却条件等如表1所示。表1中的热处理温度表示轧制工序后的热处理温度，冷却条件是指从上述轧制工序后的热处理中以规定的时间、温度保持结束后冷却至室温时的条件。
需要说明的是，表1中的空冷是指在大气中冷却，水冷是指用常温的水进行冷却的情况。大气中的温度或水温的水平虽然意指约0℃～约35℃的常识性的温度范围，但是即使超过该范围的情况下，由于水冷与空冷存在显著差异，因此不特别成为问题。
[表1]
接着，按照所述图1所示的方法，对实施例1的靶计数Cr析出粒子数。其结果同样如表1所示。如表1所示，Cr析出粒子数的偏差(最多与最少之差)为2个。另外，靶表面的组织的照片如图3所示，靶的研磨面如图4所示。可以确认靶表面的Cr粒子的个数少。另外，在表面的外观照片中，也未产生由Cr的偏析造成的加工表面的“不均”，均得到了良好的结果。
接着，作为通过溅射形成的薄膜的膜质评价，在300mm的单晶硅晶片上覆盖氧化硅后，在下述溅射条件下对实施例1的靶进行溅射，从而形成厚度600nm的薄膜，测定粉粒的产生数(最大数)和形成的薄膜的方块电阻值，计算其膜厚均匀性(均一性)。结果同样如表1所示。均匀性通过测定在晶片上形成的薄膜的任意49点，由其平均值和标准偏差计算而求出[(49点的方块电阻值的标准偏差)÷(49点的方块电阻值的平均值)×100(％)]。
(溅射条件)
装置：Applied Materials公司制Endura
电源：直流方式
功率：40kW
极限真空度：5×10-6Pa
环境气体组成：Ar
溅射气压：55Pa
溅射时间：6秒
如表1所示，在实施例1中，粉粒的产生数为28个(最大数)，并且使用靶形成的薄膜的膜厚均匀性(膜电阻分布)为4.1％。即使持续长时间的溅射，也显示出膜厚均匀性(均一性)良好的结果。需要说明的是，关于粉粒的评价，在使用该靶溅射成膜后的晶片中，用KLA-Tencor公司制Surfscan对晶片上的粉粒进行计数。进行计数的粉粒的尺寸为0.2μm以上。
接着，实施例1的靶的分析数据如表2所示。从该表2可以确认，得到了杂质量少且纯度高的铜铬合金靶。
[表2]
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 比较例1 比较例2
Li ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01
Be ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01
B 0.007 0.01 0.005 0.008 0.09 0.008
F ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01
Na ＜0.01 0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01
Mg 0.11 1.2 0.2 0.8 0.5 1.6
Al 0.02 0.09 0.03 0.04 0.01 0.03
Si 0.22 1.1 0.31 0.74 0.9 1.4
P 0.03 0.03 0.02 0.05 0.04 0.02
S 0.087 0.34 0.053 0.09 0.04 0.15
Cl 0.03 0.1 0.02 0.03 0.02 0.05
K ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01
Ca ＜0.01 0.02 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 0.01
Sc ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05
Ti 0.002 0.01 0.004 0.005 0.003 0.003
V 0.014 0.25 0.032 0.099 0.05 0.4
Cr 基质 基质 基质 基质 基质 基质
Mn 0.033 0.06 0.04 0.04 0.02 0.028
Fe 0.38 0.95 0.28 0.51 0.42 0.51
Co 0.017 0.04 0.042 0.033 0.032 0.054
Ni 0.064 0.07 0.032 0.051 0.042 0.053
Cu 基质 基质 基质 基质 基质 基质
Zn ＜0.01 0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 0.02
Ga ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01
Ge ＜0.1 ＜0.1 ＜0.1 ＜0.1 ＜0.1 ＜0.1
As 0.065 0.01 0.043 0.076 0.05 0.03
Zr 0.021 0.06 0.034 0.045 0.015 0.03
Nb ＜1 ＜1 ＜1 ＜1 ＜1 ＜1
Mo ＜0.005 0.08 ＜0.005 ＜0.005 ＜0.005 ＜0.005
Pd ＜0.5 ＜0.5 ＜0.5 ＜0.5 ＜0.5 ＜0.5
Ag 0.17 0.15 0.15 0.2 0.19 0.1
Cd ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01
In ＜0.005 ＜0.005 ＜0.005 ＜0.005 ＜0.005 ＜0.005
Sn ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01
Sb 0.4 0.04 0.13 0.05 0.03 0.02
Ta ＜5 ＜5 ＜5 ＜5 ＜5 ＜5
W ＜0.005 0.02 ＜0.005 ＜0.005 ＜0.005 0.01
Pb 0.007 0.1 0.006 0.007 0.005 0.08
Bl ＜0.001 0.009 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001
Th ＜0.0001 ＜0.0001 ＜0.0001 ＜0.0001 ＜0.0001 ＜0.0001
U ＜0.0001 ＜0.0001 ＜0.0001 ＜0.0001 ＜0.0001 ＜0.0001
H ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10
C ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10
N ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10
O ＜10 10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10
Cr比率 0.27重量％ 10重量％ 0.1重量％ 5.0重量％ 0.9重量％ 12.0重量％
(实施例2)
实施例2中与实施例1同样地使用碳坩埚(坩埚)在高真空气氛中熔炼(熔炼温度：1100℃以上)纯度6N的高纯度铜(Cu)35kg。另外，调节纯度5N的高纯度铬(Cr)量，并将其投入铜的熔融液中。Cr量调节为10重量％。
投入所述Cr并熔炼后，将该铜铬合金的熔融液在高真空气氛中浇铸到水冷铜铸模中而得到锭(锭形状：)。
接着，将制造的锭的表面层除去后，进行锻造(温度800～900℃)得到的锭形状。之后，进行热轧(温度800～900℃)得到12mmH。然后，进行热处理(温度800～900℃)，并将其水冷而得到靶材。通过机械加工将其加工成直径330mm、厚度7mm的靶。Cr组成、热处理温度、冷却条件等如表1所示。
接着，按照所述图1所示的方法，对实施例2的靶计数Cr析出粒子数。其结果同样如表1所示。如表1所示，Cr析出粒子数的偏差(最多最少之差)为27个。另外，靶表面的组织的照片如图3所示，靶的研磨面如图4所示。可以确认靶表面的Cr粒子的个数比实施例1稍多，但是显著少于后述的比较例。另外，在表面的外观照片中，也未产生由Cr的偏析造成的加工表面的“不均”，均得到了良好的结果。
接着，作为通过溅射形成的薄膜的膜质评价，在300mm的单晶硅晶片上覆盖氧化硅后，在与实施例1同样的溅射条件下对实施例2的靶进行溅射，从而形成厚度600nm的薄膜，测定粉粒的产生数(最大数)和形成的薄膜的方块电阻值，计算其膜厚均匀性(均一性)。结果同样如表1所示。均匀性通过测定在晶片上形成的薄膜的任意49点，由其平均值和标准偏差计算而求出[(49点的方块电阻值的标准偏差)÷(49点的方块电阻值的平均值)×100(％)]。
如表1所示，实施例2中，粉粒的产生数为41个(最大数)，并且使用靶形成的薄膜的膜厚均匀性(膜电阻分布)为3.6％。即使持续长时间的溅射，也显示出膜厚均匀性(均一性)良好的结果。
接着，实施例2的靶的分析数据如表2所示。从该表2可以确认，得到了杂质量少且纯度高的铜铬合金靶。
(实施例3)
实施例3中与实施例1同样地使用碳坩埚(坩埚)在高真空气氛中熔炼(熔炼温度：1100℃以上)纯度6N的高纯度铜(Cu)35kg。另外，调节纯度5N的高纯度铬(Cr)量，并将其投入铜的熔融液中。Cr量调节为0.1重量％。
投入所述Cr并熔炼后，将该铜铬合金的熔融液在高真空气氛中浇铸到水冷铜铸模中而得到锭(锭形状：)。
接着，将制造的锭的表面层除去后，进行锻造(温度800～900℃)得到的锭形状。之后，进行热轧(温度800～900℃)得到12mmH。然后，进行热处理(温度800～900℃)，并将其水冷而得到靶材。通过机械加工将其加工成直径330mm、厚度7mm的靶。Cr组成、热处理温度、冷却条件等如表1所示。
接着，按照所述图1所示的方法，对实施例3的靶计数Cr析出粒子数。其结果同样如表1所示。如表1所示，Cr析出粒子数的偏差(最多最少之差)为7个。另外，靶表面的组织的照片如图3所示，靶的研磨面如图4所示。可以确认靶表面的Cr粒子的个数比实施例1稍多，但是显著少于后述的比较例。另外，在表面的外观照片中，也未产生由Cr的偏析造成的加工表面的“不均”，均得到了良好的结果。
接着，作为通过溅射形成的薄膜的膜质评价，在300mm的单晶硅晶片上覆盖氧化硅后，在与实施例1同样的溅射条件下对实施例3的靶进行溅射，从而形成厚度600nm的薄膜，测定粉粒的产生数(最大数)和形成的薄膜的方块电阻值，计算其膜厚均匀性(均一性)。结果同样如表1所示。均匀性通过测定在晶片上形成的薄膜的任意49点，由其平均值和标准偏差计算而求出[(49点的方块电阻值的标准偏差)÷(49点的方块电阻值的平均值)×100(％)]。
如表1所示，实施例3中，粉粒的产生数为26个(最大数)，并且使用靶形成的薄膜的膜厚均匀性(膜电阻分布)为3.4％。即使持续长时间的溅射，也显示出膜厚均匀性(均一性)良好的结果。
接着，实施例3的靶的分析数据如表2所示。从该表2可以确认，得到了杂质量少且纯度高的铜铬合金靶。
(实施例4)
实施例4中与实施例1同样地使用碳坩埚(坩埚)在高真空气氛中熔炼(熔炼温度：1100℃以上)纯度6N的高纯度铜(Cu)35kg。另外，调节纯度5N的高纯度铬(Cr)量，并将其投入铜的熔融液中。Cr量调节为5.0重量％。
投入所述Cr并熔炼后，将该铜铬合金的熔融液在高真空气氛中浇铸到水冷铜铸模中而得到锭(锭形状：)。
接着，将制造的锭的表面层除去后，进行锻造(温度800～900℃)得到的锭形状。之后，进行热轧(温度800～900℃)得到12mmH。然后，进行热处理(温度800～900℃)，并将其水冷而得到靶材。通过机械加工将其加工成直径330mm、厚度7mm的靶。Cr组成、热处理温度、冷却条件等如表1所示。
接着，按照所述图1所示的方法，对实施例4的靶计数Cr析出粒子数。其结果同样如表1所示。如表1所示，Cr析出粒子数的偏差(最多最少之差)为16个。另外，靶表面的组织的照片如图3所示，靶的研磨面如图4所示。可以确认靶表面的Cr粒子的个数比实施例1稍多，但是显著少于后述的比较例。另外，在表面的外观照片中，也未产生由Cr的偏析造成的加工表面的“不均”，均得到了良好的结果。
接着，作为通过溅射形成的薄膜的膜质评价，在300mm的单晶硅晶片上覆盖氧化硅后，在与实施例1同样的溅射条件下对实施例4的靶进行溅射，从而形成厚度600nm的薄膜，测定粉粒的产生数(最大数)和形成的薄膜的方块电阻值，计算其膜厚均匀性(均一性)。结果同样如表1所示。均匀性通过测定在晶片上形成的薄膜的任意49点，由其平均值和标准偏差计算而求出[(49点的方块电阻值的标准偏差)÷(49点的方块电阻值的平均值)×100(％)]。
如表1所示，实施例4中，粉粒的产生数为34个(最大数)，并且使用靶形成的薄膜的膜厚均匀性(膜电阻分布)为3.7％。即使持续长时间的溅射，也显示出膜厚均匀性(均一性)良好的结果。
接着，实施例4的靶的分析数据如表2所示。从该表2可以确认，得到了杂质量少且纯度高的铜铬合金靶。
(比较例1)
比较例1中与实施例1同样地使用碳坩埚(坩埚)在高真空气氛中熔炼(熔炼温度：1100℃以上)纯度6N的高纯度铜(Cu)35kg。另外，调节纯度5N的高纯度铬(Cr)量，并将其投入铜的熔融液中。Cr量调节为0.9重量％。这处于发明的Cr量的范围内。
投入所述Cr并熔炼后，将该铜铬合金的熔融液在高真空气氛中浇铸到水冷铜铸模中而得到锭(锭形状：)。
接着，将制造的锭的表面层除去后，进行锻造(温度800～900℃)得到的锭形状。之后，进行热轧(温度800～900℃)得到12mmH。然后，进行热处理(温度800～900℃)，并将其水冷而得到靶材。通过机械加工将其加工成直径330mm、厚度7mm的靶。Cr组成、热处理温度、冷却条件等如表1所示。比较例1中设定为空冷。
接着，按照所述图1所示的方法，对比较例1的靶计数Cr析出粒子数。其结果同样如表1所示。如表1所示，Cr析出粒子数的偏差(最多最少之差)增加，为60个。另外，靶表面的组织的照片如图3所示，靶的研磨面如图4所示。可以确认靶表面的Cr粒子的个数与实施例相比显著增加。另外，在表面的外观照片中，产生了由Cr的偏析造成的加工表面的“不均”，均为不良。
接着，作为通过溅射形成的薄膜的膜质评价，在300mm的单晶硅晶片上覆盖氧化硅后，在与实施例1同样的溅射条件下对比较例1的靶进行溅射，从而形成厚度600nm的薄膜，测定粉粒的产生数(最大数)和形成的薄膜的方块电阻值，计算其膜厚均匀性(均一性)。结果同样如表1所示。均匀性通过测定在晶片上形成的薄膜的任意49点，由其平均值和标准偏差计算而求出[(49点的方块电阻值的标准偏差)÷(49点的方块电阻值的平均值)×100(％)]。
如表1所示，比较例1中，粉粒的产生数显著增加，为152个(最大数)，并且使用靶形成的薄膜的膜厚均匀性(膜电阻分布)为9.2％。膜厚均匀性(均一性)不良。
接着，比较例1的靶的分析数据如表2所示。从该表2可以确认，得到杂质量多的铜铬合金靶。
(比较例2)
比较例2中与实施例1同样地使用碳坩埚(坩埚)在高真空气氛中熔炼(熔炼温度：1100℃以上)纯度6N的高纯度铜(Cu)35kg。另外，调节纯度5N的高纯度铬(Cr)量，并将其投入铜的熔融液中。Cr量调节为12重量％。这处于发明的Cr量的范围外。
投入所述Cr并熔炼后，将该铜铬合金的熔融液在高真空气氛中浇铸到水冷铜铸模中而得到锭(锭形状：)。
接着，将制造的锭的表面层除去后，进行锻造(温度800～900℃)得到的锭形状。之后，进行热轧(温度800～900℃)得到12mmH。然后，进行热处理(温度800～900℃)，并将其水冷而得到靶原材。通过机械加工将其加工成直径330mm、厚度7mm的靶。Cr组成、热处理温度、冷却条件等如表1所示。比较例2中设定为空冷。
接着，按照所述图1所示的方法，对比较例2的靶计数Cr析出粒子数。其结果同样如表1所示。如表1所示，Cr析出粒子数的偏差(最多最少之差)增加，为53个。另外，靶表面的组织的照片如图3所示，靶的研磨面如图4所示。可以确认靶表面的Cr粒子的个数与实施例相比显著增加。另外，在表面的外观照片中，产生了由Cr的偏析造成的加工表面的“不均”，均为不良。
接着，作为通过溅射形成的薄膜的膜质评价，在300mm的单晶硅晶片上覆盖氧化硅后，在与实施例1同样的溅射条件下对比较例2的靶进行溅射，从而形成厚度600nm的薄膜，测定粉粒的产生数(最大数)和形成的薄膜的方块电阻值，计算其膜厚均匀性()均一性。结果同样如表1所示。均匀性通过测定在晶片上形成的薄膜的任意49点，由其平均值和标准偏差计算而求出[(49点的方块电阻值的标准偏差)÷(49点的方块电阻值的平均值)×100(％)]。
如表1所示，比较例2中，粉粒的产生数显著增加，为113个(最大数)，并且使用靶形成的薄膜的膜厚均匀性(膜电阻分布)为8.3％。膜厚均匀性(均一性)不良。
接着，比较例2的靶的分析数据如表2所示。从该表2可以确认，得到杂质量多的铜铬合金靶。
另外，即使在调节为上述实施例1-2中记载的Cr量以外的情况下，如果Cr量处于0.1～10重量％的范围内，则确认到也可以得到同样的效果。
产业实用性
本发明提供高纯度铜铬合金溅射靶，通过在铜中添加适当量的Cr元素、并且使溅射靶的面内的Cr的偏差减少，由此改善通过溅射成膜的膜的膜质。特别是具有能够提高微细化、高集成化发展的半导体制品的成品率、可靠性的优良效果。而且，对于形成具有自扩散抑制功能、能够有效地防止活性Cu扩散所导致的布线周围的污染、且抗电迁移(EM)性、耐腐蚀性优良的半导体用铜铬合金布线有用。

Claims (5)

1.一种高纯度铜铬合金溅射靶，其由含有0.1～10重量％的Cr，其余为Cu和不可避免的杂质的铸锭制成，其特征在于，
C和O的含量各自为10重量ppm以下，
在该靶表面中，对随机选择的5处100μm见方范围的Cr析出粒子数进行计数，计数的Cr析出粒子最多的部位与最少的部位的计数之差小于40个，其中，
此时的Cr析出粒子是指Cr含量为70％以上、且粒子的大小为1～20μm的粒子。
2.如权利要求1所述的高纯度铜铬合金溅射靶，其特征在于，
Na和K的含量各自为5重量ppm以下，Fe、Al、Mg的含量各自为1重量ppm以下。
3.如权利要求1所述的高纯度铜铬合金溅射靶，其特征在于，
S和Cl的含量各自为1重量ppm以下。
4.如权利要求2所述的高纯度铜铬合金溅射靶，其特征在于，
S和Cl的含量各自为1重量ppm以下。
5.如权利要求1～4中任一项所述的高纯度铜铬合金溅射靶，其特征在于，
U和Th的含量各自为1重量ppb以下。
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