CN104781447B - 铜合金溅射靶 - Google Patents

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Abstract

一种铜合金溅射靶，具有含有1.0～5.0原子％的Mn、含有0.1～4.0原子％的Al、其余包含Cu及不可避免的杂质的组成，其特征在于，在所述溅射靶面内，组成的变动为20％以内。本发明的课题在于提供一种铜合金溅射靶及使用该靶形成的半导体元件布线，该铜合金溅射靶可以形成半导体元件的布线材料、尤其是在电镀铜时不发生凝聚的、稳定且均匀的晶种层，并且溅射成膜特性优良。

Description

铜合金溅射靶
技术领域
本发明涉及可以形成半导体元件的布线材料、尤其是在电镀铜时不发生凝聚的、稳定且均匀的晶种层，并且溅射成膜特性优良的铜合金溅射靶。
背景技术
以往，使用Al(电阻率：约3.1μΩ·cm)作为半导体元件的布线材料，但随着布线的微细化，电阻更低的铜布线(电阻率：约1.7μΩ·cm)得以实用化。作为铜布线的形成工艺，多数情况下在布线或布线槽形成Ta、TaN等扩散阻挡层，然后电镀铜。为了进行该电镀，作为基底层(晶种层)，一般进行将铜或铜合金溅射成膜。以往，将纯度约4N(除气体成分以外)的电解铜作为粗金属并通过湿式、干式的高纯度化工艺，制造5N～6N纯度的高纯度铜，并将其作为溅射靶使用。
但是，对于铜布线的宽度为0.13μm以下，例如90nm或65nm，纵横比超过8这样的微细布线而言，成为晶种层的厚度为100nm以下的极薄膜，通过6N纯铜靶形成晶种层时，存在引起凝聚、不能形成良好的晶种层的问题。可见，均匀地形成基底层是重要的，在基底层发生凝聚的情况下，在通过电镀形成铜膜时，不能形成均匀的膜。例如，在布线中会形成空隙、突起(ヒロックス)、断线等缺陷。另外，即使不残留上述的空隙等缺陷，由于在该部分会形成不均匀的铜的电沉积组织，因此产生耐电迁移(EM)性降低的问题。为了解决该问题，在电镀铜时形成稳定且均匀的晶种层是重要的，需要溅射成膜特性优良的、最适合形成晶种层的溅射靶。
以前，本申请人提出了通过添加适量的金属元素，可以防止电镀铜时的空隙、突起、断线等缺陷的产生、电阻率低、并且具有耐电迁移及抗氧化性的铜合金溅射靶用于形成半导体元件的布线(参见专利文献1、专利文献2)。它们可以提高耐EM性、抗氧化性而不会损害铜的低电阻特性，但对于近年来的更微细的铜布线，存在不能得到充分均匀的膜的问题。
需要说明的是，虽然与本申请没有直接的关联性，但是已知使用微量添加各种金属元素，进而调节了氧含量的铜合金溅射靶来形成半导体器件的薄膜布线的技术(参见专利文献3～5)。但是，任何技术都不能得到可以形成适合于近年来的更微细化的半导体元件布线的、均匀性优良的膜的铜合金靶。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2004/083482号
专利文献2：国际公开第2008/041535号
专利文献3：日本特开2002-294437号公报
专利文献4：日本特开2008-311283号公报
专利文献5：日本特开2010-053445号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的课题在于提供铜合金溅射靶及使用该靶形成的半导体元件布线，该铜合金溅射靶可以形成半导体元件的布线材料，尤其是在电镀铜时不发生凝聚的、稳定且均匀的晶种层，并且溅射成膜特性优良。
用于解决问题的手段
为了解决上述课题，本发明人等进行了深入研究，结果发现：通过抑制铜合金溅射靶的面内的组成变动等，可以形成能够防止电镀铜时的空隙、突起、断线等缺陷的产生，电阻率低，并且具有耐电迁移及抗氧化性的、稳定且均匀的晶种层。
为了解决上述课题，本发明提供以下的发明。
1)一种铜合金溅射靶，其具有含有1.0～5.0原子％的Mn、含有0.1～4.0原子％的Al、其余包含Cu及不可避免的杂质的组成，其特征在于，在所述溅射靶面内，组成的变动为20％以内。
2)如上述1)所述的铜合金溅射靶，其特征在于，在所述溅射靶面内，晶粒尺寸的变动为6.0μm以下。
3)如上述1)或2)所述的铜合金溅射靶，其特征在于，在所述溅射靶面内，电导率的变动为0.5％IACS以下。
4)如上述1)～3)中任一项所述的铜合金溅射靶，其特征在于，在所述溅射靶面内，维氏硬度的变动为3Hv以下。
5)一种铜合金溅射靶的制造方法，其特征在于，准备Cu、Mn和Al各自的原料，调节这些原料以得到所期望的合金组成，然后利用感应熔炼法，在真空气氛下、1100℃以上的温度下进行熔炼、合金化，接着，将合金化后的熔融液浇铸到铸模中，之后，以30℃/分钟以上的冷却速度冷却至300℃，除去由此得到的锭的表面层，之后，经过热锻、热轧、冷轧、热处理工序而得到溅射靶材，并对该靶材进一步机械加工而加工成靶形状。
发明的效果
本发明具有下述的优良效果：可以得到铜合金溅射靶及通过该靶形成的半导体元件布线，该铜合金溅射靶可以形成半导体元件的布线材料，尤其是在电镀铜不发生凝聚的、稳定且均匀的晶种层，并且溅射成膜特性优良。
附图说明
图1是在靶平面方向以同心圆状示出9点或17点的测定位置□的示意图。
图2是用光学显微镜观察实施例1的靶时的组织图像。
图3是用光学显微镜观察实施例2的靶时的组织图像。
图4是用光学显微镜观察实施例3的靶时的组织图像。
图5是用光学显微镜观察实施例4的靶时的组织图像。
具体实施方式
本发明的铜合金溅射靶具有含有1.0～5.0原子％的Mn、含有0.1～4.0原子％的Al、其余包含Cu及不可避免的杂质的组成。本合金通过含有0.1～4.0原子％的Al，可以有效地防止电镀时的凝聚。即，可以提高与阻挡膜的润湿性。
小于0.1原子％时，没有防凝聚效果，超过4.0原子％时，晶种层的电阻增加，铜布线整体的电阻增高，因而不优选。另外，在铜合金制造工序的熔炼时，由于氧含量随Al的增加而增大，因此需要避免超过4.0原子％。
本发明通过含有1.0～5.0原子％Mn，可以提高抗氧化性。小于1.0原子％时，没有抗氧化性的效果，超过5.0原子％时，会使防凝聚作用降低，也就是使与阻挡膜的润湿性显著降低，因此不优选。
具有这样的组成的铜合金溅射靶可以形成在电镀铜时不发生凝聚的、抗氧化性高的晶种层。
本发明的铜合金溅射靶的特征在于，在溅射靶面内，组成的变动为20％以内。在此，可以通过在靶平面方向以同心圆状测定9个点或17个点的组成，由{(各成分含量的最大值)-(各成分含量的最小值)}/(各成分含量的平均值)×100(％)计算组成的变动。通过这样得到的组成的变动为20％以内，对于超微细布线而言，也可以形成稳定且均匀的晶种层、进而可以期待稳定的器件性能。
另外，本发明的特征在于，在溅射靶面内，晶粒尺寸的变动为6.0μm以下。在此，可以通过在靶平面方向以同心圆状测定9个点或17个点的晶粒尺寸，由这些晶粒尺寸的标准偏差计算晶粒尺寸的变动。通过这样得到的晶粒尺寸的变动为6.0μm以下，可以显著提高形成的薄膜的膜厚均匀性(uniformity)，对于超微细布线而言也可以形成稳定且均匀的晶种层。需要说明的是，晶粒尺寸的平均值根据组成而异，但优选为100μm以下。
另外，本发明的特征在于，在溅射靶面内，电导率的平均值为80％IACS以下，电导率的变动为0.5％IACS以下。在此，可以通过在溅射靶平面方向以同心圆状测定9个点或17个点的电导率，由这些的电导率的标准偏差计算电导率的变动。通过这样得到的电导率的变动为0.5％IACS以下，能够进行电稳定的溅射，可以显著提高形成的薄膜的膜厚均匀性(uniformity)。需要说明的是，电导率的平均值根据组成而异，但优选为80％IACS以下。
另外，本发明的特征在于，在溅射靶面内，维氏硬度的变动为3Hv以下。在此，可以通过在溅射靶平面方向以同心圆状测定9个点或17个点的维氏硬度，由这些的维氏硬度的标准偏差计算维氏硬度的变动。通过这样得到的维氏硬度的变动为3Hv以下，能够进行均匀的溅射成膜，可以显著提高形成的薄膜的膜厚均匀性(uniformity)。需要说明的是，维氏硬度的平均值根据组成而异，但优选为350Hv以下。
可以通过例如下述工序制造本发明的铜合金溅射靶。首先，准备纯度6N以上的高纯度铜、纯度4N以上的高纯度Mn、纯度4N以上的高纯度Al，调节这些原料以得到所期望的合金组成，然后利用感应熔炼法，在真空气氛下，在约1100℃以上的温度下进行熔炼，并进行高纯度的合金化。接着，将合金化后的熔融液浇铸到铸模(mold)中而得到合金锭。此时重要的点是在浇铸时将铸模适当水冷(冷却)并提高冷却速度。由此，可以使锭中的组成、晶粒尺寸、电导率、强度等均匀。优选将冷却速度设定为30℃/分钟以上直至300℃。之后，将制造的锭除去表面层，并经过热锻、热轧、冷轧、热处理工序而得到溅射靶材。该靶材可以进一步通过机械加工而制成规定的形状，并与背板接合来制造靶。
实施例
接着，基于实施例说明本发明。以下示出的实施例用于使理解变得容易，本发明不受这些实施例限制。即，基于本发明的技术构思的变形及其它实施例当然也包含在本发明中。
(实施例1)
准备纯度6N以上的高纯度Cu、纯度4N以上的高纯度Mn、纯度4N以上的高纯度Al，将这些原料导入水冷铜制坩埚，并在1250℃下熔炼(感应熔炼法)。之后，将合金化后的熔融液浇铸到水冷的铸模(mold)中，并以冷却速度30℃/分钟冷却至300℃，从而得到纯度5N以上的高纯度铜合金锭。
接着，将得到的锭加工成直径180mm×厚度160mm，然后在700℃下热锻，然后通过冷轧而轧制成直径460mm×厚度24.5mm。之后，在600℃下热处理，然后骤冷，从而制作了轧制板。通过对其进行机械加工而加工成直径440mm、厚度16.5mm的靶，然后与Al合金制背板通过扩散接合而接合，并进行精加工，从而得到溅射靶组件。
对于这样得到的溅射靶，测定靶面内的晶粒尺寸、合金组成、电导率、维氏硬度。测定方法和装置如下所述。
晶粒尺寸：线段法(测定面积480μm×361μm)
组成分析：ICP-OES(株式会社日立高科制，SPS-3520DD)
电导率：电导率计(GE Inspection Technology公司制，Auto Sigma3000)
另外，在靶平面方向以同心圆状测定9个点。在表1中示出其结果。得到了靶的成分组成为Cu-1.9原子％Mn-0.3原子％Al、均匀性优良的靶：晶粒尺寸的变动为4.30μm，合金组成的变动为Mn：13％、Al：10％，电导率的变动为0.32％IACS，维氏硬度的变动为2.23Hv。
接着，使用该靶在Si基板上成膜至厚度约500nm，并测定该膜的均匀性(uniformity)。结果为3.62％，与后述的比较例相比膜厚均匀性更优良，可以得到能够形成稳定且均匀的晶种层的铜合金溅射靶。
(实施例2)
准备纯度6N以上的高纯度Cu、纯度4N以上的高纯度Mn、纯度4N以上的高纯度Al，将这些原料导入水冷铜制坩埚，并在1250℃下熔炼(感应熔炼法)。之后，将合金化后的熔融液浇铸到水冷的铸模(mold)中，并以冷却速度50℃/分钟冷却至300℃，从而得到纯度5N以上的高纯度铜合金锭。
接着，将得到的锭加工成直径180mm×厚度160mm，然后在700℃下热锻，然后通过冷轧而轧制成直径460mm×厚度24.5mm。之后，在600℃下热处理，然后骤冷，从而制作了轧制板。通过对其进行机械加工而加工成直径440mm、厚度16.5mm的靶，然后与Al合金制背板通过扩散接合而接合，并进行精加工，从而得到溅射靶组件。
对于这样得到的溅射靶，测定靶面内的晶粒尺寸、合金组成、电导率、维氏硬度。各测定条件与实施例1相同。在靶平面方向以同心圆状测定9个点。在表1中示出其结果。得到了靶的成分组成为Cu-2.0原子％Mn-0.8原子％Al、均匀性优良的靶：晶粒尺寸的变动为2.24μm，合金组成的变动为Mn：12％、Al：16％，电导率的变动为0.23％IACS，维氏硬度的变动为1.62Hv。
接着，使用该靶在Si基板上成膜至厚度约500nm，并测定该膜的均匀性(uniformity)。结果为3.13％，与后述的比较例相比膜厚均匀性更优良，可以得到能够形成稳定且均匀的晶种层的铜合金溅射靶。
(实施例3)
准备纯度6N以上的高纯度Cu、纯度4N以上的高纯度Mn、纯度4N以上的高纯度Al，将这些原料导入水冷铜制坩埚，并在1250℃下熔炼(感应熔炼法)。之后，将合金化后的熔融液浇铸到水冷的铸模(mold)中，并以冷却速度50℃/分钟冷却至300℃，从而得到纯度5N以上的高纯度铜合金锭。
接着，将得到的锭加工成直径180mm×厚度160mm，然后在800℃下热锻，然后通过冷轧而轧制成直径460mm×厚度24.5mm。之后，在650℃下热处理，然后骤冷，从而制作了轧制板。通过对其进行机械加工而加工成直径440mm、厚度16.5mm的靶，然后与Al合金制背板通过扩散接合而接合，并进行精加工，从而得到溅射靶组件。
对于这样得到的溅射靶，测定靶面内的晶粒尺寸、合金组成、电导率、维氏硬度。各测定条件与实施例1相同。在靶平面方向以同心圆状测定9个点。在表1中示出其结果。得到了靶的成分组成为Cu-2.1原子％Mn-0.5原子％Al、均匀性优良的靶：晶粒尺寸的变动为2.94μm，合金组成的变动为Mn：12％、Al：13％，电导率的变动为0.36％IACS，维氏硬度的变动为2.03Hv。
接着，使用该靶在Si基板上成膜至厚度约500nm，并测定该膜的均匀性(uniformity)。结果为2.99％，与后述的比较例相比膜厚均匀性更优良，可以得到能够形成稳定且均匀的晶种层的铜合金溅射靶。
(实施例4)
准备纯度6N以上的高纯度Cu、纯度4N以上的高纯度Mn、纯度4N以上的高纯度Al，将这些原料导入水冷铜制坩埚，并在1200℃下熔炼(感应熔炼法)。之后，将合金化后的熔融液浇铸到水冷的铸模(mold)中，并以冷却速度30℃/分钟冷却至300℃，从而得到纯度5N以上的高纯度铜合金锭。
接着，将得到的锭制成直径220mm×厚度260mm，然后在850℃下热锻，然后通过冷轧而轧制成直径870mm×厚度20mm。之后，在650℃下热处理，然后骤冷，从而制作了轧制板。通过对其进行机械加工而加工成直径850mm、厚度16.5mm的靶，然后与Al合金制背板通过扩散接合而接合，并进行精加工，从而得到溅射靶组件。
对于这样得到的溅射靶，测定靶面内的晶粒尺寸、合金组成、电导率、维氏硬度。各测定条件与实施例1相同。在靶平面方向以同心圆状测定17个点。在表1中示出其结果。得到了靶的成分组成为Cu-1.6原子％Mn-0.2原子％Al、均匀性优良的靶：晶粒尺寸的变动为5.23μm，合金组成的变动为Mn：10％、Al：8％，电导率的变动为0.12％IACS，维氏硬度的变动为1.78Hv。
由于该靶的靶径大，无法安装于溅射装置，因此无法评价溅射后的膜的均匀性，但晶粒尺寸的变动、组成的变动、电导率的变动、维氏硬度的变动与其它实施例为相同程度，因此可以推测得到同样的结果。
(实施例5)
准备纯度6N以上的高纯度Cu、纯度4N以上的高纯度Mn、纯度4N以上的高纯度Al，将这些原料导入水冷铜制坩埚，并在1200℃下熔炼(感应熔炼法)。之后，将合金化后的熔融液浇铸到水冷的铸模(mold)中，并以冷却速度30℃/分钟冷却至300℃，从而得到纯度5N以上的高纯度铜合金锭。
接着，将得到的锭加工成直径180mm×厚度160mm，然后在850℃下热锻，然后通过冷轧而轧制成直径460mm×厚度24.5mm。之后，在600℃下热处理，然后骤冷，从而制作了轧制板。通过对其进行机械加工而加工成直径440mm、厚度16.5mm的靶，然后与Al合金制背板通过扩散接合而接合，并进行精加工，从而得到溅射靶组件。
对于这样得到的溅射靶，测定靶面内的晶粒尺寸、合金组成、电导率、维氏硬度。各测定条件与实施例1相同。在靶平面方向以同心圆状测定9个点。在表1中示出其结果。得到了靶的成分组成为Cu-4.0原子％Mn-3.0原子％Al、均匀性优良的靶：晶粒尺寸的变动为2.12μm，合金组成的变动为Mn：18％、Al：17％，电导率的变动为0.43％IACS，维氏硬度的变动为1.95Hv。
接着，使用该靶在Si基板上成膜至厚度约500nm，并测定该膜的均匀性(uniformity)。结果为3.18％，与后述的比较例相比膜厚均匀性更优良，可以得到能够形成稳定且均匀的晶种层的铜合金溅射靶。
(比较例1)
准备纯度6N以上的高纯度Cu、纯度4N以上的高纯度Mn、纯度4N以上的高纯度Al，将这些原料导入水冷铜制坩埚，并在1250℃下熔炼(感应熔炼法)。之后，将合金化后的熔融液浇铸到无水冷的铸模(mold)中，并以冷却速度15℃/分钟冷却至300℃，从而得到纯度5N以上的高纯度铜合金锭。
接着，将得到的锭加工成直径180mm×厚度160mm，然后在400℃下热锻，然后通过冷轧而轧制成直径460mm×厚度24.5mm。之后，在600℃下热处理，然后骤冷，从而制作了轧制板。通过对其进行机械加工而加工成直径440mm、厚度16.5mm的靶，然后与Al合金制背板通过扩散接合而接合，并进行精加工，从而得到溅射靶组件。
对于这样得到的溅射靶，测定靶面内的晶粒尺寸、合金组成、电导率、维氏硬度。各测定条件与实施例1相同。在靶平面方向以同心圆状测定9个点。在表1中示出其结果。得到了靶的成分组成为Cu-1.9原子％Mn-0.3原子％Al、变动大且均匀性差的靶：晶粒尺寸的变动为8.53μm，合金组成的变动为Mn：21％、Al：24％，电导率的变动为1.64％IACS，维氏硬度的变动为5.64Hv。
接着，使用该靶在Si基板上溅射成膜至厚度约500nm，并测定该膜的均匀性(uniformity)。结果为4.85％，与上述的实施例相比膜厚均匀性差，无法形成均匀的晶种层。
(比较例2)
准备纯度6N以上的高纯度Cu、纯度4N以上的高纯度Mn、纯度4N以上的高纯度Al，将这些原料导入水冷铜制坩埚，并在1250℃下熔炼(感应熔炼法)。之后，将合金化后的熔融液浇铸到无水冷的铸模(mold)中，并以冷却速度15℃/分钟冷却至300℃，从而得到纯度5N以上的高纯度铜合金锭。
接着，将得到的锭加工成直径180mm×厚度160mm，然后在700℃下热锻，然后通过冷轧而轧制成直径460mm×厚度24.5mm。之后，在420℃下热处理，然后骤冷，从而制作了轧制板。通过对其进行机械加工而加工成直径440mm、厚度16.5mm的靶，然后与Al合金制背板通过扩散接合而接合，并进行精加工，从而得到溅射靶组件。
对于这样得到的溅射靶，测定靶面内的晶粒尺寸、合金组成、电导率、维氏硬度。各测定条件与实施例1相同。在靶平面方向以同心圆状测定9个点。在表1中示出其结果。得到了靶的成分组成为Cu-2.0原子％Mn-0.7原子％Al、变动大且均匀性差的靶：晶粒尺寸的变动为7.15μm，合金组成的变动为Mn：25％、Al：20％，电导率的变动为1.89％IACS，维氏硬度的变动为8.79Hv。
接着，使用该靶在Si基板上溅射成膜至厚度约500nm，并测定该膜的均匀性(uniformity)。结果为6.01％，与上述的实施例相比膜厚均匀性差，无法形成均匀的晶种层。
(比较例3)
准备纯度6N以上的高纯度Cu、纯度4N以上的高纯度Mn、纯度4N以上的高纯度Al，将这些原料导入水冷铜制坩埚，并在1250℃下熔炼(感应熔炼法)。之后，将合金化后的熔融液浇铸到无水冷的铸模(mold)中，并以冷却速度15℃/分钟冷却至300℃，从而得到纯度5N以上的高纯度铜合金锭。
接着，将得到的锭加工成直径180mm×厚度160mm，然后在800℃下热锻，然后通过冷轧而轧制成直径460mm×厚度24.5mm。之后，在650℃下热处理，然后骤冷，从而制作了轧制板。通过对其进行机械加工而加工成直径440mm、厚度16.5mm的靶，然后与Al合金制背板通过扩散接合而接合，并进行精加工，从而得到溅射靶组件。
对于这样得到的溅射靶，测定靶面内的晶粒尺寸、合金组成、电导率、维氏硬度。各测定条件与实施例1相同。在靶平面方向以同心圆状测定9个点。在表1中示出其结果。得到了靶的成分组成为Cu-2.2原子％Mn-0.4原子％Al、变动大且均匀性差的靶：晶粒尺寸的变动为9.15μm，合金组成的变动为Mn：24％、Al：23％，电导率的变动为1.53％IACS，维氏硬度的变动为6.18Hv。
接着，使用该靶在Si基板上溅射成膜至厚度约500nm，并测定该膜的均匀性(uniformity)。结果为5.20％，与上述的实施例相比膜厚均匀性差，无法形成均匀的晶种层。
(比较例4)
准备纯度6N以上的高纯度Cu、纯度4N以上的高纯度Mn、纯度4N以上的高纯度Al，将这些原料导入水冷铜制坩埚，并在1200℃下熔炼(感应熔炼法)。之后，将合金化后的熔融液浇铸到无水冷的铸模(mold)中，并以冷却速度15℃/分钟冷却至300℃，从而得到纯度5N以上的高纯度铜合金锭。
接着，将得到的锭制成直径220mm×厚度260mm，然后在850℃下热锻，然后通过冷轧而轧制成直径870mm×厚度20mm。之后，在650℃下热处理，然后骤冷，从而制作了轧制板。通过对其进行机械加工而加工成直径850mm、厚度16.5mm的靶，然后与Al合金制背板通过扩散接合而接合，并进行精加工，从而得到溅射靶组件。
对于这样得到的溅射靶，测定靶面内的晶粒尺寸、合金组成、电导率、维氏硬度。各测定条件与实施例1相同。在靶平面方向以同心圆状测定17个点。在表1中示出其结果。得到了靶的成分组成为Cu-1.6原子％Mn-0.2原子％Al、变动大且均匀性差的靶：晶粒尺寸的变动为8.26μm，合金组成的变动为Mn：32％、Al：26％，电导率的变动为2.05％IACS，维氏硬度的变动为8.37Hv。
由于该靶的靶径大，无法安装于溅射装置，因此没有评价溅射后的膜的均匀性。
(比较例5)
准备纯度6N以上的高纯度Cu、纯度4N以上的高纯度Mn、纯度4N以上的高纯度Al，将这些原料导入水冷铜制坩埚，并在1200℃下熔炼(感应熔炼法)。之后，将合金化后的熔融液浇铸到无水冷的铸模(mold)中，并以冷却速度15℃/分钟冷却至300℃，从而得到纯度5N以上的高纯度铜合金锭。
接着，将得到的锭加工成直径180mm×厚度160mm，然后在900℃下热锻，然后通过冷轧而轧制成直径460mm×厚度24.5mm。之后，在700℃下热处理，然后骤冷，从而制作了轧制板。通过对其进行机械加工而加工成直径440mm、厚度16.5mm的靶，然后与Al合金制背板通过扩散接合而接合，并进行精加工，从而得到溅射靶组件。
对于这样得到的溅射靶，测定靶面内的晶粒尺寸、合金组成、电导率、维氏硬度。各测定条件与实施例1相同。在靶平面方向以同心圆状测定9个点。在表1中示出其结果。得到了靶的成分组成为Cu-4.0原子％Mn-3.0原子％Al、变动大且均匀性差的靶：晶粒尺寸的变动为6.30μm，合金组成的变动为Mn：28％、Al：27％，电导率的变动为2.16％IACS，维氏硬度的变动为4.68Hv。
接着，使用该靶在Si基板上溅射成膜至厚度约500nm，并测定该膜的均匀性(uniformity)。结果为5.41％，与上述的实施例相比膜厚均匀性差，无法形成均匀的晶种层。
产业实用性
本发明通过溅射成膜特性优良的铜合金溅射靶，可以形成在电镀铜时不发生凝聚的、稳定且均匀的晶种层，因此特别是在半导体元件布线的形成中有用。

Claims (6)

1.一种铜合金溅射靶，其具有含有1.0～5.0原子％的Mn、含有0.1～4.0原子％的Al、其余由Cu及不可避免的杂质构成的组成，其特征在于，在所述溅射靶面内，组成的变动为20％以内，
所述组成的变动通过在靶平面方向以同心圆状测定9个点或17个点的组成，由{(各成分含量的最大值)-(各成分含量的最小值)}/(各成分含量的平均值)×100％计算。
2.如权利要求1所述的铜合金溅射靶，其特征在于，在所述溅射靶面内，晶粒尺寸的变动为6.0μm以下。
3.如权利要求1或2所述的铜合金溅射靶，其特征在于，在所述溅射靶面内，电导率的变动为0.5％IACS以下。
4.如权利要求1或2所述的铜合金溅射靶，其特征在于，在所述溅射靶面内，维氏硬度的变动为3Hv以下。
5.如权利要求3所述的铜合金溅射靶，其特征在于，在所述溅射靶面内，维氏硬度的变动为3Hv以下。
6.一种铜合金溅射靶的制造方法，其特征在于，准备Cu、Mn和Al各自的原料，调节这些原料以得到所期望的合金组成，然后利用感应熔炼法，在真空气氛下、1100℃以上的温度下进行熔炼、合金化，接着，将合金化后的熔融液浇铸到铸模中，之后，以30℃/分钟以上的冷却速度冷却至300℃，除去由此得到的锭的表面层，之后，经过热锻、热轧、冷轧、热处理工序而得到具有含有1.0～5.0原子％的Mn、含有0.1～4.0原子％的Al、其余包含Cu及不可避免的杂质的组成的铜合金溅射靶材，并对该靶材进一步机械加工而加工成靶形状。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9704695B2 (en) 2011-09-30 2017-07-11 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Sputtering target and manufacturing method therefor
WO2015151901A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 Jx日鉱日石金属株式会社 銅又は銅合金スパッタリングターゲット
CN104593740A (zh) * 2014-12-30 2015-05-06 金川集团股份有限公司 一种铜铝合金靶坯的制备方法
US10494712B2 (en) 2015-05-21 2019-12-03 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Copper alloy sputtering target and method for manufacturing same
CN108699680A (zh) * 2016-03-09 2018-10-23 捷客斯金属株式会社 含有氩或氢的铜以及铜合金靶
US11035036B2 (en) * 2018-02-01 2021-06-15 Honeywell International Inc. Method of forming copper alloy sputtering targets with refined shape and microstructure
CN113667860A (zh) * 2021-08-17 2021-11-19 宁波微泰真空技术有限公司 一种超高纯铜铝铸锭及其制备方法和用途

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0413826A (ja) * 1990-05-02 1992-01-17 Furukawa Electric Co Ltd:The 高力・切削用銅合金
US20040072009A1 (en) * 1999-12-16 2004-04-15 Segal Vladimir M. Copper sputtering targets and methods of forming copper sputtering targets
JP2002294437A (ja) 2001-04-02 2002-10-09 Mitsubishi Materials Corp 銅合金スパッタリングターゲット
JP4794802B2 (ja) 2002-11-21 2011-10-19 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 銅合金スパッタリングターゲット及び半導体素子配線
US7740721B2 (en) 2003-03-17 2010-06-22 Nippon Mining & Metals Co., Ltd Copper alloy sputtering target process for producing the same and semiconductor element wiring
CN101395296B (zh) 2006-03-06 2012-03-28 陶斯摩有限公司 溅射靶
JP4955008B2 (ja) * 2006-10-03 2012-06-20 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 Ｃｕ−Ｍｎ合金スパッタリングターゲット及び半導体配線
JP5234483B2 (ja) 2007-06-12 2013-07-10 三菱マテリアル株式会社 密着性に優れた配線下地膜およびこの配線下地膜を形成するためのスパッタリングターゲット
JP5420328B2 (ja) * 2008-08-01 2014-02-19 三菱マテリアル株式会社 フラットパネルディスプレイ用配線膜形成用スパッタリングターゲット
EP2330231B1 (en) 2008-09-30 2017-02-22 JX Nippon Mining & Metals Corporation Process for manufacturing a high-purity copper- or a high-purity copper alloy sputtering target
JP5541651B2 (ja) * 2008-10-24 2014-07-09 三菱マテリアル株式会社 薄膜トランジスター用配線膜形成用スパッタリングターゲット
JP2012211378A (ja) 2011-03-31 2012-11-01 Kobe Steel Ltd Ｃｕ合金膜、及びそれを備えた表示装置または電子装置
JP5708315B2 (ja) 2011-07-05 2015-04-30 三菱マテリアル株式会社 銅合金製スパッタリングターゲット
SG10201607223SA (en) 2011-09-14 2016-10-28 Jx Nippon Mining & Metals Corp High-purity copper-manganese-alloy sputtering target
KR20140091734A (ko) 2011-09-14 2014-07-22 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 고순도 구리망간 합금 스퍼터링 타깃
CN104066868B (zh) 2012-01-23 2016-09-28 吉坤日矿日石金属株式会社 高纯度铜锰合金溅射靶
KR20140091701A (ko) 2012-01-25 2014-07-22 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 고순도 구리 크롬 합금 스퍼터링 타겟
JP2013253309A (ja) 2012-06-08 2013-12-19 Sh Copper Products Co Ltd Ｃｕ−Ｍｎ合金スパッタリングターゲット材、それを用いた半導体素子の積層配線及び積層配線の製造方法

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