JP2001342560A - スパッタリングターゲット - Google Patents
スパッタリングターゲットInfo
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- JP2001342560A JP2001342560A JP2000163759A JP2000163759A JP2001342560A JP 2001342560 A JP2001342560 A JP 2001342560A JP 2000163759 A JP2000163759 A JP 2000163759A JP 2000163759 A JP2000163759 A JP 2000163759A JP 2001342560 A JP2001342560 A JP 2001342560A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｃｕのセルフイオンスパッタ法を適用する場
合において、プラズマ状態を安定させて長時間にわたっ
て自己維持放電を持続させることを可能にしたＣｕスパ
ッタリングターゲットが求められている。 【解決手段】 高純度Ｃｕからなるスパッタリングター
ゲットである。このＣｕスパッタリングターゲットを構
成する高純度Ｃｕは、ＡｇおよびＡｕから選ばれる少な
くとも1種の元素を含有し、かつＡｇおよびＡｕの合計
含有量が0.005〜500ppmの範囲とされている。さらに、
ＡｇやＡｕの含有量のバラツキは、ターゲット全体とし
て±30%以内とされている。
合において、プラズマ状態を安定させて長時間にわたっ
て自己維持放電を持続させることを可能にしたＣｕスパ
ッタリングターゲットが求められている。 【解決手段】 高純度Ｃｕからなるスパッタリングター
ゲットである。このＣｕスパッタリングターゲットを構
成する高純度Ｃｕは、ＡｇおよびＡｕから選ばれる少な
くとも1種の元素を含有し、かつＡｇおよびＡｕの合計
含有量が0.005〜500ppmの範囲とされている。さらに、
ＡｇやＡｕの含有量のバラツキは、ターゲット全体とし
て±30%以内とされている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスな
どに用いられるＣｕ配線の形成に好適なスパッタリング
ターゲットに関する。
どに用いられるＣｕ配線の形成に好適なスパッタリング
ターゲットに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩに代表される半導体工業は
急速に進捗しつつある。64MビットＤＲＡＭやロジック
素子、さらにはそれ以降の半導体素子では、高集積化、
高信頼性化、高機能化が進むにつれて、微細加工技術に
要求される精度も益々高まってきている。このような集
積回路の高密度化や高速化などに伴って、ＡｌやＣｕを
主成分として形成される金属配線の幅は1/4μm以下にな
りつつある。このような配線に対応するために、配線技
術の改良が進められている。
急速に進捗しつつある。64MビットＤＲＡＭやロジック
素子、さらにはそれ以降の半導体素子では、高集積化、
高信頼性化、高機能化が進むにつれて、微細加工技術に
要求される精度も益々高まってきている。このような集
積回路の高密度化や高速化などに伴って、ＡｌやＣｕを
主成分として形成される金属配線の幅は1/4μm以下にな
りつつある。このような配線に対応するために、配線技
術の改良が進められている。
【０００３】すなわち、従来の配線技術とは異なる、デ
ュアルダマシン（ＤＤ）配線技術を適用することが検討
されている。ＤＤ技術とは、予め下地膜に形成した配線
溝上に、配線材となるＡｌやＣｕを主成分とする金属を
スパッタリング法、ＣＶＤ法、メッキ法などを用いて成
膜し、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法な
どで余剰の配線金属を除去する技術である。
ュアルダマシン（ＤＤ）配線技術を適用することが検討
されている。ＤＤ技術とは、予め下地膜に形成した配線
溝上に、配線材となるＡｌやＣｕを主成分とする金属を
スパッタリング法、ＣＶＤ法、メッキ法などを用いて成
膜し、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法な
どで余剰の配線金属を除去する技術である。
【０００４】上述したような配線材料としては、抵抗率
がＡｌより低いＣｕが主流となりつつあり、ロジックな
どの半導体デバイスではおおよそＣｕ配線が使用されて
いる。Ｃｕ配線が有利な点としては、Ａｌ配線に比べて
耐エレクトロマイグレーション性に優れていることも挙
げられる。Ｃｕ配線を適用する場合には、ＣｕのＳｉ中
への拡散防止を目的としたバリアメタル層を設けること
が必須である。
がＡｌより低いＣｕが主流となりつつあり、ロジックな
どの半導体デバイスではおおよそＣｕ配線が使用されて
いる。Ｃｕ配線が有利な点としては、Ａｌ配線に比べて
耐エレクトロマイグレーション性に優れていることも挙
げられる。Ｃｕ配線を適用する場合には、ＣｕのＳｉ中
への拡散防止を目的としたバリアメタル層を設けること
が必須である。
【０００５】半導体素子用のバリアメタルとしては、一
般的にＴｉＮが使用されてきたが、最近Ｃｕ配線用のバ
リア材料としてＴａＮが提案され、ＣｕのＳｉ中への拡
散防止に対してはＴａＮが有効であることが明らかにな
りつつある。そこで、Ｃｕ配線用のバリア層にはＴａＮ
膜を適用する方向に進んでいる。Ｃｕ配線はメッキ法で
形成することが主流であるため、具体的なＣｕ配線の形
成工程は以下のようになる。すなわち、配線溝やホール
内にバリア層としてＴａＮ膜を形成し、その上にＣｕメ
ッキのシード層（Ｃｕ膜）をスパッタ法などで形成した
後に、配線を構成するＣｕをメッキにより形成する。
般的にＴｉＮが使用されてきたが、最近Ｃｕ配線用のバ
リア材料としてＴａＮが提案され、ＣｕのＳｉ中への拡
散防止に対してはＴａＮが有効であることが明らかにな
りつつある。そこで、Ｃｕ配線用のバリア層にはＴａＮ
膜を適用する方向に進んでいる。Ｃｕ配線はメッキ法で
形成することが主流であるため、具体的なＣｕ配線の形
成工程は以下のようになる。すなわち、配線溝やホール
内にバリア層としてＴａＮ膜を形成し、その上にＣｕメ
ッキのシード層（Ｃｕ膜）をスパッタ法などで形成した
後に、配線を構成するＣｕをメッキにより形成する。
【０００６】上述したＣｕシード層の状態、言い換えれ
ばシード層形成時のＣｕのスパッタ状態は、Ｃｕメッキ
に対して大きな影響を及ぼす。すなわち、Ｃｕシード層
が溝やホール内に完全な連続膜として形成されないとメ
ッキ液にエッチングされてしまい、メッキ時にＣｕを良
好に成長させることができなくなってしまう。また、連
続していないＣｕシード層では、メッキ時に電流が流れ
ないために化学反応が促進されず、Ｃｕが充填されない
こともある。
ばシード層形成時のＣｕのスパッタ状態は、Ｃｕメッキ
に対して大きな影響を及ぼす。すなわち、Ｃｕシード層
が溝やホール内に完全な連続膜として形成されないとメ
ッキ液にエッチングされてしまい、メッキ時にＣｕを良
好に成長させることができなくなってしまう。また、連
続していないＣｕシード層では、メッキ時に電流が流れ
ないために化学反応が促進されず、Ｃｕが充填されない
こともある。
【０００７】半導体デバイスの設計ルールは益々微細化
しており、アスペクト比が4を超えるような溝やホール
も一般化しつつある。このようなデバイスに対応するた
めには、従来のコリメーションスパッタ法、長距離スパ
ッタ法、低圧スパッタ法などでは限界があり、新たなス
パッタ技術の開発が必須となっている。そこで、Ｃｕシ
ード層を形成するための新たなスパッタ法として、Ｃｕ
のセルフイオンスパッタ法が注目されている。
しており、アスペクト比が4を超えるような溝やホール
も一般化しつつある。このようなデバイスに対応するた
めには、従来のコリメーションスパッタ法、長距離スパ
ッタ法、低圧スパッタ法などでは限界があり、新たなス
パッタ技術の開発が必須となっている。そこで、Ｃｕシ
ード層を形成するための新たなスパッタ法として、Ｃｕ
のセルフイオンスパッタ法が注目されている。
【０００８】セルフイオンスパッタ法とはＣｕ自身をイ
オン化し、この生成したＣｕ+イオンにより放電を自己
的に維持する、つまり自己維持放電させる方法である。
Ｃｕを自己維持放電させるセルフイオンスパッタ法で
は、通常のスパッタ法で用いられるＡｒやＫｒといった
希ガスが必要ないため、Ｃｕ原子、Ｃｕ+イオン、中性
粒子などは飛行方向を曲げられずに、基板へ直進性を維
持しながら進んでいく。つまり、指向性が従来のスパッ
タ法に比べて優れていると共に、ＡｒイオンやＫｒイオ
ンによるエッチング作用もないため、アスペクト比が大
きい溝やホール内にも良好にＣｕ膜を形成することがで
きる。
オン化し、この生成したＣｕ+イオンにより放電を自己
的に維持する、つまり自己維持放電させる方法である。
Ｃｕを自己維持放電させるセルフイオンスパッタ法で
は、通常のスパッタ法で用いられるＡｒやＫｒといった
希ガスが必要ないため、Ｃｕ原子、Ｃｕ+イオン、中性
粒子などは飛行方向を曲げられずに、基板へ直進性を維
持しながら進んでいく。つまり、指向性が従来のスパッ
タ法に比べて優れていると共に、ＡｒイオンやＫｒイオ
ンによるエッチング作用もないため、アスペクト比が大
きい溝やホール内にも良好にＣｕ膜を形成することがで
きる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、セルフイオ
ンスパッタ法を適用したＣｕのスパッタリングにおいて
は、Ｃｕ+イオンの直進性を高めるために、基板側にバ
イアス電圧を印加することが一般的である。すなわち、
まずチャンバ内を高真空にしてターゲット側に負電圧を
印加し、ＡｒやＫｒなどの希ガスを流しながら初期のプ
ラズマを発生させる。同時に基板側にも負電圧を印加す
る。次に、希ガスを止めて、Ｃｕ+イオン自身で放電を
維持させる。
ンスパッタ法を適用したＣｕのスパッタリングにおいて
は、Ｃｕ+イオンの直進性を高めるために、基板側にバ
イアス電圧を印加することが一般的である。すなわち、
まずチャンバ内を高真空にしてターゲット側に負電圧を
印加し、ＡｒやＫｒなどの希ガスを流しながら初期のプ
ラズマを発生させる。同時に基板側にも負電圧を印加す
る。次に、希ガスを止めて、Ｃｕ+イオン自身で放電を
維持させる。
【００１０】しかしながら、従来のＣｕターゲットを用
いて自己維持放電を発生させた場合、基板側へのバイア
ス電圧を上げた際に、ターゲット−基板間のバランスが
くずれ、長時間成膜しているとプラズマが不安定な状態
になって、結果的に放電が切れてしまうという問題が発
生する。このような問題が半導体デバイスの量産ライン
で発生すると、多量の不良品を生じさせることになり、
半導体デバイスの製造歩留りを大幅に低下させることに
なってしまう。
いて自己維持放電を発生させた場合、基板側へのバイア
ス電圧を上げた際に、ターゲット−基板間のバランスが
くずれ、長時間成膜しているとプラズマが不安定な状態
になって、結果的に放電が切れてしまうという問題が発
生する。このような問題が半導体デバイスの量産ライン
で発生すると、多量の不良品を生じさせることになり、
半導体デバイスの製造歩留りを大幅に低下させることに
なってしまう。
【００１１】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、Ｃｕのセルフイオンスパッタ法を適用
する場合に、プラズマ状態を安定させて長時間にわたっ
て自己維持放電を持続させることを可能にしたスパッタ
リングターゲットを提供することを目的としている。
なされたもので、Ｃｕのセルフイオンスパッタ法を適用
する場合に、プラズマ状態を安定させて長時間にわたっ
て自己維持放電を持続させることを可能にしたスパッタ
リングターゲットを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のスパッタリング
ターゲットは、請求項１に記載したように、高純度Ｃｕ
からなるスパッタリングターゲットであって、前記高純
度ＣｕはＡｇおよびＡｕから選ばれる少なくとも1種の
元素を含有し、かつ前記ＡｇおよびＡｕの合計含有量が
0.005〜500ppmの範囲であることを特徴としている。
ターゲットは、請求項１に記載したように、高純度Ｃｕ
からなるスパッタリングターゲットであって、前記高純
度ＣｕはＡｇおよびＡｕから選ばれる少なくとも1種の
元素を含有し、かつ前記ＡｇおよびＡｕの合計含有量が
0.005〜500ppmの範囲であることを特徴としている。
【００１３】本発明のスパッタリングターゲットにおけ
るＡｇおよびＡｕの合計含有量は、さらに請求項２に記
載したように0.01〜100ppmの範囲とすることが好まし
い。また、本発明のスパッタリングターゲットは、請求
項３に記載したように、さらにＡｇおよびＡｕから選ば
れる少なくとも1種の元素の含有量のバラツキがターゲ
ット全体として±30%以内であることを特徴としてい
る。
るＡｇおよびＡｕの合計含有量は、さらに請求項２に記
載したように0.01〜100ppmの範囲とすることが好まし
い。また、本発明のスパッタリングターゲットは、請求
項３に記載したように、さらにＡｇおよびＡｕから選ば
れる少なくとも1種の元素の含有量のバラツキがターゲ
ット全体として±30%以内であることを特徴としてい
る。
【００１４】本発明のスパッタリングターゲットの構成
材料である高純度Ｃｕは、請求項４に記載したように、
不純物元素としてのＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎ
ａおよびＫの合計含有量が10ppm以下であることが好ま
しい。
材料である高純度Ｃｕは、請求項４に記載したように、
不純物元素としてのＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎ
ａおよびＫの合計含有量が10ppm以下であることが好ま
しい。
【００１５】本発明のスパッタリングターゲットは、請
求項６に記載したように、例えばＣｕ配線の形成用とし
て用いられるものであり、さらには請求項７に記載した
ように、Ｃｕメッキ配線のＣｕシード層の形成用として
好適である。また、本発明のスパッタリングターゲット
は、請求項８に記載したように、Ｃｕのセルフイオンス
パッタ法を適用してスパッタリングを実施する際に好適
に用いられる。
求項６に記載したように、例えばＣｕ配線の形成用とし
て用いられるものであり、さらには請求項７に記載した
ように、Ｃｕメッキ配線のＣｕシード層の形成用として
好適である。また、本発明のスパッタリングターゲット
は、請求項８に記載したように、Ｃｕのセルフイオンス
パッタ法を適用してスパッタリングを実施する際に好適
に用いられる。
【００１６】Ｃｕはイオン化効率が大きいために、Ｃｕ
+イオンにより放電を自己的に維持する（自己維持放電
する）ことができる。ただし、Ｃｕ+イオンによる自己
維持放電だけでは、長時間放電を持続させた際にプラズ
マ状態が不安定になってしまう。特に、基板側に大きな
バイアス電圧を印加すると、Ｃｕ+イオンによる自己維
持放電が不安定な状態になりやすい。
+イオンにより放電を自己的に維持する（自己維持放電
する）ことができる。ただし、Ｃｕ+イオンによる自己
維持放電だけでは、長時間放電を持続させた際にプラズ
マ状態が不安定になってしまう。特に、基板側に大きな
バイアス電圧を印加すると、Ｃｕ+イオンによる自己維
持放電が不安定な状態になりやすい。
【００１７】そこで、本発明のスパッタリングターゲッ
ト（Ｃｕターゲット）においては、それを構成する高純
度Ｃｕ中に、Ｃｕよりもイオン化効率が高いＡｇやＡｕ
を0.005〜500ppmの範囲（ＡｇとＡｕの合計含有量とし
て）で含有させている。ＡｇやＡｕはＣｕのイオン化効
率を促進させる、言い換えるとＣｕの自己維持放電を補
う役割を果たすため、Ｃｕの自己維持放電を長時間にわ
たって安定に維持することが可能となる。
ト（Ｃｕターゲット）においては、それを構成する高純
度Ｃｕ中に、Ｃｕよりもイオン化効率が高いＡｇやＡｕ
を0.005〜500ppmの範囲（ＡｇとＡｕの合計含有量とし
て）で含有させている。ＡｇやＡｕはＣｕのイオン化効
率を促進させる、言い換えるとＣｕの自己維持放電を補
う役割を果たすため、Ｃｕの自己維持放電を長時間にわ
たって安定に維持することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
態について説明する。
【００１９】本発明のスパッタリングターゲットは、Ａ
ｇおよびＡｕから選ばれる少なくとも1種の元素を、質
量比でＡｇおよびＡｕの合計量として0.005〜500ppmの
範囲で含有する高純度Ｃｕからなるものであり、このよ
うな量範囲のＡｇやＡｕを高純度Ｃｕ中に含有させるこ
とによって、Ｃｕのセルフイオンスパッタにおける自己
維持放電の持続性を大幅に向上させることが可能とな
る。
ｇおよびＡｕから選ばれる少なくとも1種の元素を、質
量比でＡｇおよびＡｕの合計量として0.005〜500ppmの
範囲で含有する高純度Ｃｕからなるものであり、このよ
うな量範囲のＡｇやＡｕを高純度Ｃｕ中に含有させるこ
とによって、Ｃｕのセルフイオンスパッタにおける自己
維持放電の持続性を大幅に向上させることが可能とな
る。
【００２０】本発明において、高純度Ｃｕからなるスパ
ッタリングターゲット（Ｃｕターゲット）中のＡｇおよ
びＡｕの合計含有量を上記した範囲に規定した理由は、
以下の通りである。
ッタリングターゲット（Ｃｕターゲット）中のＡｇおよ
びＡｕの合計含有量を上記した範囲に規定した理由は、
以下の通りである。
【００２１】Ｃｕはイオン化効率が非常に大きいため、
Ｃｕ自身がイオン化してターゲットに戻って自己維持ス
パッタする、言い換えると自己維持放電を維持してＣｕ
のスパッタが継続される特性を有している。このような
セルフイオンスパッタ法に基づくＣｕのスパッタリング
によれば、放電空間にＡｒやＫｒなどの希ガスが存在し
ないため、スパッタされたＣｕ原子、Ｃｕ+イオン、中
性粒子などは飛行方向を曲げられずに、基板へ直進性を
有しながら進んでいく。つまり、従来のスパッタ法に比
べて非常に優れた指向性が得られる。さらに、基板側に
マイナスの電荷（バイアス電圧）を印加することによっ
て、より多くのＣｕ+イオンが直進の方向性を有しなが
ら基板に到達する。
Ｃｕ自身がイオン化してターゲットに戻って自己維持ス
パッタする、言い換えると自己維持放電を維持してＣｕ
のスパッタが継続される特性を有している。このような
セルフイオンスパッタ法に基づくＣｕのスパッタリング
によれば、放電空間にＡｒやＫｒなどの希ガスが存在し
ないため、スパッタされたＣｕ原子、Ｃｕ+イオン、中
性粒子などは飛行方向を曲げられずに、基板へ直進性を
有しながら進んでいく。つまり、従来のスパッタ法に比
べて非常に優れた指向性が得られる。さらに、基板側に
マイナスの電荷（バイアス電圧）を印加することによっ
て、より多くのＣｕ+イオンが直進の方向性を有しなが
ら基板に到達する。
【００２２】ただし、従来の高純度Ｃｕターゲットを用
いた場合には、長時間放電を持続させるとプラズマが非
常に不安定な状態に陥り、最終的に放電が切れてしま
う。このような自己維持放電の消滅を回避するために
は、Ｃｕターゲットから放出されるＣｕ+イオンの数を
増加させることが有効である。この点について種々検討
した結果、イオン化効率が高いＡｇやＡｕが、Ｃｕ+イ
オンの発生数の増加に対して有効に作用することを見出
した。
いた場合には、長時間放電を持続させるとプラズマが非
常に不安定な状態に陥り、最終的に放電が切れてしま
う。このような自己維持放電の消滅を回避するために
は、Ｃｕターゲットから放出されるＣｕ+イオンの数を
増加させることが有効である。この点について種々検討
した結果、イオン化効率が高いＡｇやＡｕが、Ｃｕ+イ
オンの発生数の増加に対して有効に作用することを見出
した。
【００２３】すなわち、ＡｇやＡｕはＣｕよりもイオン
化効率が高いため、Ｃｕのイオン化効率を促進させるこ
とができる。言い換えると、ＡｇやＡｕはＣｕの自己維
持放電を補う役割を果たす。これによって、Ｃｕの自己
維持放電を長時間にわたって安定に維持することが可能
となる。特に、Ｃｕ+イオンの直進性を高める上で、基
板側にマイナスの電荷（バイアス電圧）を印加した場合
においても、イオン化効率の高いＡｇやＡｕでＣｕの自
己維持放電を補うことによって、Ｃｕの自己維持放電を
長時間にわたって安定に維持することができる。
化効率が高いため、Ｃｕのイオン化効率を促進させるこ
とができる。言い換えると、ＡｇやＡｕはＣｕの自己維
持放電を補う役割を果たす。これによって、Ｃｕの自己
維持放電を長時間にわたって安定に維持することが可能
となる。特に、Ｃｕ+イオンの直進性を高める上で、基
板側にマイナスの電荷（バイアス電圧）を印加した場合
においても、イオン化効率の高いＡｇやＡｕでＣｕの自
己維持放電を補うことによって、Ｃｕの自己維持放電を
長時間にわたって安定に維持することができる。
【００２４】ただし、高純度Ｃｕ中のＡｇやＡｕの含有
量がこれらの合計量として500ppmを超えると、ＣｕとＡ
ｇもしくはＣｕとＡｕの化合物が形成され、Ｃｕターゲ
ットを用いて形成したＣｕ膜の比抵抗が増大してしま
う。一方、ＡｇとＡｕの合計含有量が0.005ppm未満であ
ると、Ｃｕのイオン化効率を促進する効果を有効に得る
ことができない。高純度Ｃｕ中のＡｇとＡｕの合計含有
量は0.01〜100ppmの範囲とすることがより好ましく、さ
らには0.5〜50ppmの範囲とすることが望ましい。
量がこれらの合計量として500ppmを超えると、ＣｕとＡ
ｇもしくはＣｕとＡｕの化合物が形成され、Ｃｕターゲ
ットを用いて形成したＣｕ膜の比抵抗が増大してしま
う。一方、ＡｇとＡｕの合計含有量が0.005ppm未満であ
ると、Ｃｕのイオン化効率を促進する効果を有効に得る
ことができない。高純度Ｃｕ中のＡｇとＡｕの合計含有
量は0.01〜100ppmの範囲とすることがより好ましく、さ
らには0.5〜50ppmの範囲とすることが望ましい。
【００２５】また、本発明のスパッタリングターゲット
において、ＡｇやＡｕの含有量のバラツキは、ターゲッ
ト全体として±30%以内とすることが好ましい。このよ
うに、ターゲット全体に対するＡｇやＡｕの含有量のバ
ラツキを低く抑えることによって、ターゲット全体とし
てＣｕのイオン化効率を促進させることができるため、
Ｃｕの自己維持放電をより一層安定に維持することが可
能となる。Ｃｕターゲット中のＡｇ含有量もしくはＡｕ
含有量のバラツキは、±15%以内とすることがさらに好
ましく、より望ましくは±10%以内である。
において、ＡｇやＡｕの含有量のバラツキは、ターゲッ
ト全体として±30%以内とすることが好ましい。このよ
うに、ターゲット全体に対するＡｇやＡｕの含有量のバ
ラツキを低く抑えることによって、ターゲット全体とし
てＣｕのイオン化効率を促進させることができるため、
Ｃｕの自己維持放電をより一層安定に維持することが可
能となる。Ｃｕターゲット中のＡｇ含有量もしくはＡｕ
含有量のバラツキは、±15%以内とすることがさらに好
ましく、より望ましくは±10%以内である。
【００２６】ここで、本発明のスパッタリングターゲッ
トにおけるＡｇ含有量もしくはＡｕ含有量は、以下に示
す方法により測定された値とする。すなわち、図１に示
すように、例えば円板状ターゲットの中心部（位置１）
と、中心部を通り円周を均等に分割した4本の直線上の
外周近傍位置（位置２〜９）およびその1/2の距離の位
置（位置１０〜１７）とから、それぞれ長さ10mm、幅10
mmの試験片を採取し、これら17点の試験片中のＡｇ量も
しくはＡｕ量を測定し、これらの測定値を平均した値
を、ターゲットのＡｇ含有量もしくはＡｕ含有量とす
る。Ａｇ量もしくはＡｕ量はＩＣＰ−ＭＡＳＳ法に基づ
いて測定するものとする。
トにおけるＡｇ含有量もしくはＡｕ含有量は、以下に示
す方法により測定された値とする。すなわち、図１に示
すように、例えば円板状ターゲットの中心部（位置１）
と、中心部を通り円周を均等に分割した4本の直線上の
外周近傍位置（位置２〜９）およびその1/2の距離の位
置（位置１０〜１７）とから、それぞれ長さ10mm、幅10
mmの試験片を採取し、これら17点の試験片中のＡｇ量も
しくはＡｕ量を測定し、これらの測定値を平均した値
を、ターゲットのＡｇ含有量もしくはＡｕ含有量とす
る。Ａｇ量もしくはＡｕ量はＩＣＰ−ＭＡＳＳ法に基づ
いて測定するものとする。
【００２７】さらに、ターゲット全体のＡｇ含有量もし
くはＡｕ含有量のバラツキは、上記した17点の試験片か
ら求めたＡｇ含有量もしくはＡｕ含有量の最大値および
最小値から、｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小
値）｝×100の式に基づいて求めた値を示すものとす
る。
くはＡｕ含有量のバラツキは、上記した17点の試験片か
ら求めたＡｇ含有量もしくはＡｕ含有量の最大値および
最小値から、｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小
値）｝×100の式に基づいて求めた値を示すものとす
る。
【００２８】本発明のスパッタリングターゲットは、上
述したように高純度Ｃｕ中のＡｇおよびＡｕの合計含有
量を0.005〜500ppmの範囲としたことに特徴を有するも
のである。ターゲットを構成する高純度Ｃｕ中のＡｇお
よびＡｕを除く不純物元素量については、一般的な高純
度金属材のレベル程度であれば多少含んでいてもよい。
述したように高純度Ｃｕ中のＡｇおよびＡｕの合計含有
量を0.005〜500ppmの範囲としたことに特徴を有するも
のである。ターゲットを構成する高純度Ｃｕ中のＡｇお
よびＡｕを除く不純物元素量については、一般的な高純
度金属材のレベル程度であれば多少含んでいてもよい。
【００２９】ただし、配線抵抗の低減などを図る上で、
本発明においては不純物元素としてのＦｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ａｌ、ＮａおよびＫの合計含有量が10ppm以
下の高純度Ｃｕを用いることが好ましい。言い換える
と、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、ＮａおよびＫの各
含有量（質量%）の合計量を100%から引いた値［100−(F
e%+Ni%+Cr%+Ti%+Al%+Na%+K%)］が99.999%以上というよ
うな高純度Ｃｕを用いることが好ましい。
本発明においては不純物元素としてのＦｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ａｌ、ＮａおよびＫの合計含有量が10ppm以
下の高純度Ｃｕを用いることが好ましい。言い換える
と、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、ＮａおよびＫの各
含有量（質量%）の合計量を100%から引いた値［100−(F
e%+Ni%+Cr%+Ti%+Al%+Na%+K%)］が99.999%以上というよ
うな高純度Ｃｕを用いることが好ましい。
【００３０】本発明のスパッタリングターゲットは、例
えば以下のようにして作製することができる。すなわ
ち、まずＣｕスパッタリングターゲットの形成原料とな
る高純度Ｃｕを作製する。高純度Ｃｕは、例えば自然銅
を電解精錬し、さらに真空誘導溶解法により精製してイ
ンゴットとする。ビレットのサイズは、例えば直径100
〜500mmとする。この際、目的とするターゲットのＡｇ
含有量もしくはＡｕ含有量に基づいて、ＡｇやＡｕを添
加する。ＡｇやＡｕを添加するにあたっては、Ｃｕ原料
中のＡｇ量やＡｕ量を考慮して添加量を設定するものと
する。
えば以下のようにして作製することができる。すなわ
ち、まずＣｕスパッタリングターゲットの形成原料とな
る高純度Ｃｕを作製する。高純度Ｃｕは、例えば自然銅
を電解精錬し、さらに真空誘導溶解法により精製してイ
ンゴットとする。ビレットのサイズは、例えば直径100
〜500mmとする。この際、目的とするターゲットのＡｇ
含有量もしくはＡｕ含有量に基づいて、ＡｇやＡｕを添
加する。ＡｇやＡｕを添加するにあたっては、Ｃｕ原料
中のＡｇ量やＡｕ量を考慮して添加量を設定するものと
する。
【００３１】次に、得られたＣｕインゴットに対して鍛
造、圧延による塑性加工を施す。この塑性加工時の加工
率は例えば50〜98%とする。このような加工率の塑性加
工によれば、インゴットに適当な熱エネルギーを与える
ことができ、この熱エネルギーによってＡｇやＡｕの均
質化（バラツキの減少）を図ることができる。また、こ
の加工時の熱エネルギーは、結晶格子の配列を整合させ
る役割を果たすことから、微小内部欠陥の除去などに対
しても有効に作用する。塑性加工工程においては、必要
に応じて中間熱処理を実施してもよい。この後、200〜5
00℃の範囲の温度で1時間以上の熱処理を施す。この熱
処理によって、ターゲット材中のＡｇやＡｕのバラツキ
をさらに減少させることができる。
造、圧延による塑性加工を施す。この塑性加工時の加工
率は例えば50〜98%とする。このような加工率の塑性加
工によれば、インゴットに適当な熱エネルギーを与える
ことができ、この熱エネルギーによってＡｇやＡｕの均
質化（バラツキの減少）を図ることができる。また、こ
の加工時の熱エネルギーは、結晶格子の配列を整合させ
る役割を果たすことから、微小内部欠陥の除去などに対
しても有効に作用する。塑性加工工程においては、必要
に応じて中間熱処理を実施してもよい。この後、200〜5
00℃の範囲の温度で1時間以上の熱処理を施す。この熱
処理によって、ターゲット材中のＡｇやＡｕのバラツキ
をさらに減少させることができる。
【００３２】このようにして得られる高純度Ｃｕ材を所
望の円板状などに機械加工し、これを例えばＡｌからな
るバッキングプレートと接合する。バッキングプレート
との接合には、拡散接合やろう付け接合などが適用され
る。拡散接合時の温度は600℃以下とすることが好まし
い。また、ろう付け接合は公知のＩｎ系やＳｎ系の接合
材を使用して実施する。ここで得られたターゲット素材
を所定サイズに機械加工することによって、本発明のス
パッタリングターゲットが得られる。
望の円板状などに機械加工し、これを例えばＡｌからな
るバッキングプレートと接合する。バッキングプレート
との接合には、拡散接合やろう付け接合などが適用され
る。拡散接合時の温度は600℃以下とすることが好まし
い。また、ろう付け接合は公知のＩｎ系やＳｎ系の接合
材を使用して実施する。ここで得られたターゲット素材
を所定サイズに機械加工することによって、本発明のス
パッタリングターゲットが得られる。
【００３３】本発明のスパッタリングターゲットは、各
種電子デバイスの配線膜形成用として用いることができ
るが、特にＣｕのセルフイオンスパッタ法を適用して、
Ｃｕメッキ配線のＣｕシード層を形成する際に好適に用
いられる。本発明のスパッタリングターゲットを用い、
かつＣｕのセルフイオンスパッタ法を適用して形成した
Ｃｕ膜は、スパッタ粒子の直進性に優れることから、ア
スペクト比が大きい溝やホール内にも良好に形成するこ
とができる。また、Ｃｕのセルフイオンスパッタ法に基
づくスパッタリング工程の安定性を大幅に高めることが
可能となることから、デバイス製造工程の信頼性を向上
させることができると共に、デバイスの製造歩留りの向
上などを図ることができる。
種電子デバイスの配線膜形成用として用いることができ
るが、特にＣｕのセルフイオンスパッタ法を適用して、
Ｃｕメッキ配線のＣｕシード層を形成する際に好適に用
いられる。本発明のスパッタリングターゲットを用い、
かつＣｕのセルフイオンスパッタ法を適用して形成した
Ｃｕ膜は、スパッタ粒子の直進性に優れることから、ア
スペクト比が大きい溝やホール内にも良好に形成するこ
とができる。また、Ｃｕのセルフイオンスパッタ法に基
づくスパッタリング工程の安定性を大幅に高めることが
可能となることから、デバイス製造工程の信頼性を向上
させることができると共に、デバイスの製造歩留りの向
上などを図ることができる。
【００３４】上述した本発明に基づく技術は、ＤＤ配線
などにより高集積化や高密度化が急速に進められている
半導体デバイスなどに対して極めて有効であり、高密度
配線を高信頼性の下で再現性よく実現することが可能と
なる。これは超高集積タイプの半導体デバイスの製造歩
留りの向上、製造工程の安定化などに大きく貢献する。
また、本発明のスパッタリングターゲットにより成膜し
たＣｕ膜は半導体デバイスに限らず、ＳＡＷデバイス、
ＴＰＨ、ＬＣＤデバイスなどの各種の電子部品に適用す
ることができる。
などにより高集積化や高密度化が急速に進められている
半導体デバイスなどに対して極めて有効であり、高密度
配線を高信頼性の下で再現性よく実現することが可能と
なる。これは超高集積タイプの半導体デバイスの製造歩
留りの向上、製造工程の安定化などに大きく貢献する。
また、本発明のスパッタリングターゲットにより成膜し
たＣｕ膜は半導体デバイスに限らず、ＳＡＷデバイス、
ＴＰＨ、ＬＣＤデバイスなどの各種の電子部品に適用す
ることができる。
【００３５】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例およびその評
価結果について述べる。
価結果について述べる。
【００３６】実施例１、比較例１ まず、Ａｇ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｏおよびＡｌの各元素の含有量を変化させた16種類のＣ
ｕインゴットを作製した。これらＣｕインゴットに冷間
鍛造および冷間圧延を施し、さらに250℃×120minの条
件で熱処理した。この後、それぞれろう付け接合を適用
してＡｌバッキングプレートと接合し、さらに機械加工
を施して直径320mm×厚さ10mmの11種類のＣｕスパッタ
リングターゲットを得た。なお、各元素の含有量につい
ては、ＩＣＰ（発光分光分析装置：セイコーインスツル
メンツ社製・SPS 1200A）によって分析した。
ｏおよびＡｌの各元素の含有量を変化させた16種類のＣ
ｕインゴットを作製した。これらＣｕインゴットに冷間
鍛造および冷間圧延を施し、さらに250℃×120minの条
件で熱処理した。この後、それぞれろう付け接合を適用
してＡｌバッキングプレートと接合し、さらに機械加工
を施して直径320mm×厚さ10mmの11種類のＣｕスパッタ
リングターゲットを得た。なお、各元素の含有量につい
ては、ＩＣＰ（発光分光分析装置：セイコーインスツル
メンツ社製・SPS 1200A）によって分析した。
【００３７】このようにして得た16種類のＣｕスパッタ
リングターゲットを用いて、スパッタ方式：セルフイオ
ンスパッタ、基板−ターゲット間距離：300mm、背圧：1
×10 -5Pa、出力ＤＣ：25kW、Ａｒ：2sccm（放電を発生
させるために1sec添加）、スパッタ時間：10min、基板
バイアス：-15V、の条件下で、Ｃｕイオンによる自己放
電の持続性を調べた。これら各Ｃｕスパッタリングター
ゲットの放電持続時間を、ターゲットの各元素の含有量
と共に表１に示す。
リングターゲットを用いて、スパッタ方式：セルフイオ
ンスパッタ、基板−ターゲット間距離：300mm、背圧：1
×10 -5Pa、出力ＤＣ：25kW、Ａｒ：2sccm（放電を発生
させるために1sec添加）、スパッタ時間：10min、基板
バイアス：-15V、の条件下で、Ｃｕイオンによる自己放
電の持続性を調べた。これら各Ｃｕスパッタリングター
ゲットの放電持続時間を、ターゲットの各元素の含有量
と共に表１に示す。
【００３８】
【表１】 表１から明らかなように、ＡｇやＡｕを所定の範囲で含
有させたＣｕスパッタリングターゲット（実施例１）に
よれば、比較例１の各Ｃｕターゲットに対して、数倍以
上の自己維持放電の持続性が得られることが分かる。
有させたＣｕスパッタリングターゲット（実施例１）に
よれば、比較例１の各Ｃｕターゲットに対して、数倍以
上の自己維持放電の持続性が得られることが分かる。
【００３９】実施例２、比較例２ まず、ＡｇおよびＡｕの含有量を変化させた10種類のＣ
ｕインゴットを作製した。これら各Ｃｕインゴットに対
して、種々の条件下で冷間鍛造および冷間圧延を施し、
さらに250〜400℃×120minの条件で熱処理した。この
後、それぞれろう付け接合を適用してＡｌバッキングプ
レートと接合し、さらに機械加工を施して直径320mm×
厚さ10mmのＣｕスパッタリングターゲットをそれぞれ得
た。なお、各元素の含有量は実施例１と同様にして測定
した。また、ＡｇおよびＡｕ含有量のバラツキは前述し
た方法に基づいて測定した。
ｕインゴットを作製した。これら各Ｃｕインゴットに対
して、種々の条件下で冷間鍛造および冷間圧延を施し、
さらに250〜400℃×120minの条件で熱処理した。この
後、それぞれろう付け接合を適用してＡｌバッキングプ
レートと接合し、さらに機械加工を施して直径320mm×
厚さ10mmのＣｕスパッタリングターゲットをそれぞれ得
た。なお、各元素の含有量は実施例１と同様にして測定
した。また、ＡｇおよびＡｕ含有量のバラツキは前述し
た方法に基づいて測定した。
【００４０】このようにして得た10種類のＣｕスパッタ
リングターゲットを用いて、スパッタ方式：セルフイオ
ンスパッタ、基板−ターゲット間距離：300mm、背圧：1
×10 -5Pa、出力ＤＣ：25kW、Ａｒ：2sccm（放電を発生
させるために1sec添加）、スパッタ時間：10min、基板
バイアス：-15V、の条件下で、Ｃｕイオンによる自己放
電の持続性を調べた。また、上記したスパッタリングに
より得たＣｕ膜の比抵抗を測定した。これら各Ｃｕスパ
ッタリングターゲットの放電持続時間およびＣｕ膜の比
抵抗を、ターゲットの各元素の含有量およびそのバラツ
キと共に表２に示す。
リングターゲットを用いて、スパッタ方式：セルフイオ
ンスパッタ、基板−ターゲット間距離：300mm、背圧：1
×10 -5Pa、出力ＤＣ：25kW、Ａｒ：2sccm（放電を発生
させるために1sec添加）、スパッタ時間：10min、基板
バイアス：-15V、の条件下で、Ｃｕイオンによる自己放
電の持続性を調べた。また、上記したスパッタリングに
より得たＣｕ膜の比抵抗を測定した。これら各Ｃｕスパ
ッタリングターゲットの放電持続時間およびＣｕ膜の比
抵抗を、ターゲットの各元素の含有量およびそのバラツ
キと共に表２に示す。
【００４１】
【表２】 表２から明らかなように、ＡｇやＡｕを所定の範囲で含
有させ、かつそれらのバラツキを低減したＣｕスパッタ
リングターゲット（実施例２）によれば、比較例２の各
Ｃｕターゲットに対して、数倍以上の自己維持放電の持
続性が得られ、さらに得られるＣｕ膜の比抵抗も小さい
ことが分かる。
有させ、かつそれらのバラツキを低減したＣｕスパッタ
リングターゲット（実施例２）によれば、比較例２の各
Ｃｕターゲットに対して、数倍以上の自己維持放電の持
続性が得られ、さらに得られるＣｕ膜の比抵抗も小さい
ことが分かる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスパッタ
リングターゲットによれば、Ｃｕのセルフイオンスパッ
タ法を適用する際に、プラズマ状態を安定させて長時間
にわたって自己維持放電を持続させることが可能とな
る。これはＣｕ配線の製造歩留りや信頼性の向上などに
大きく寄与するものである。
リングターゲットによれば、Ｃｕのセルフイオンスパッ
タ法を適用する際に、プラズマ状態を安定させて長時間
にわたって自己維持放電を持続させることが可能とな
る。これはＣｕ配線の製造歩留りや信頼性の向上などに
大きく寄与するものである。
【図１】 本発明のスパッタリングターゲットにおける
ＡｇおよびＡｕ含有量とそのバラツキの測定方法を説明
するための図である。
ＡｇおよびＡｕ含有量とそのバラツキの測定方法を説明
するための図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 渡辺 高志 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 鈴木 幸伸 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 藤岡 直美 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 矢部 洋一郎 神奈川県川崎市川崎区日進町７番地１ 東 芝電子エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 BA21 BD02 CA05 DC04 DC08 DC21 4M104 BB04 DD40 HH20 5F103 AA08 BB22 DD28 NN06
Claims (8)
- 【請求項１】 高純度Ｃｕからなるスパッタリングター
ゲットであって、前記高純度ＣｕはＡｇおよびＡｕから
選ばれる少なくとも1種の元素を含有し、かつ前記Ａｇ
およびＡｕの合計含有量が0.005〜500ppmの範囲である
ことを特徴とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項２】 請求項１記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、 前記ＡｇおよびＡｕの合計含有量は0.01〜100ppmの範囲
であることを特徴とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のスパッタ
リングターゲットにおいて、 前記ＡｇおよびＡｕから選ばれる少なくとも1種の元素
の含有量のバラツキがターゲット全体として±30%以内
であることを特徴とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
記載のスパッタリングターゲットにおいて、 前記高純度Ｃｕは、不純物元素としてのＦｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ａｌ、ＮａおよびＫの合計含有量が10ppm以
下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
記載のスパッタリングターゲットにおいて、 前記ターゲットはバッキングプレートと接合されている
ことを特徴とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
記載のスパッタリングターゲットにおいて、 前記ターゲットはＣｕ配線を形成する際に用いられるこ
とを特徴とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
記載のスパッタリングターゲットにおいて、 前記ターゲットはＣｕメッキ配線のＣｕシード層を形成
する際に用いられることを特徴とするスパッタリングタ
ーゲット。 - 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のいずれか１項
記載のスパッタリングターゲットにおいて、 前記ターゲットはＣｕのセルフイオンスパッタ法を適用
してスパッタリングを実施する際に用いられることを特
徴とするスパッタリングターゲット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000163759A JP4686008B2 (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | スパッタリングターゲットとそれを用いたＣｕ膜および電子デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000163759A JP4686008B2 (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | スパッタリングターゲットとそれを用いたＣｕ膜および電子デバイス |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010278026A Division JP5439349B2 (ja) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | Ｃｕ膜の製造方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001342560A true JP2001342560A (ja) | 2001-12-14 |
| JP2001342560A5 JP2001342560A5 (ja) | 2007-05-24 |
| JP4686008B2 JP4686008B2 (ja) | 2011-05-18 |
Family
ID=18667471
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000163759A Expired - Lifetime JP4686008B2 (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | スパッタリングターゲットとそれを用いたＣｕ膜および電子デバイス |
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| JP2007189061A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Renesas Technology Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| JP2009149990A (ja) * | 2008-12-24 | 2009-07-09 | Nippon Mining & Metals Co Ltd | 高純度形状記憶合金ターゲット及び同合金薄膜 |
| CN102102182A (zh) * | 2009-12-16 | 2011-06-22 | 日立电线株式会社 | 溅射靶材 |
| JP2017050409A (ja) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | Tdk株式会社 | 薄膜キャパシタ |
| CN111836913A (zh) * | 2018-04-09 | 2020-10-27 | 三菱综合材料株式会社 | 溅射靶材 |
| US11427888B2 (en) | 2019-01-07 | 2022-08-30 | Mitsubishi Materials Corporation | Sputtering target material |
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| CN107794402A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-03-13 | 上海沃垦节能新材料科技有限公司 | 一种高强高导铜合金线材的制备方法 |
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-
2000
- 2000-05-31 JP JP2000163759A patent/JP4686008B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| CN102102182B (zh) * | 2009-12-16 | 2014-08-27 | 株式会社Sh铜业 | 溅射靶材 |
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