JP2002299284A - 銅合金スパッタリングターゲット - Google Patents

銅合金スパッタリングターゲット

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Abstract

(57)【要約】 【課題】ターゲットとバッキングプレートを熱間静水圧
プレスにより接合する際に、結晶粒成長が小さい銅合金
スパッタリングターゲットを提供する。 【解決手段】Ru,Rh,Pd,Ag,Ir,Pt,A
uの内の1種以上を合計で0.005〜0.5質量%を
含み、酸素:0.1〜5ppmを含み、残部がCuおよ
び不可避不純物からなる組成を有する銅合金からなるス
パッタリングターゲットとバッキングプレートを熱間静
水圧プレスにより接合させてなる結晶粒成長の小さいバ
ッキングプレート付き銅合金スパッタリングターゲッ
ト。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、銅合金スパッタリン
グターゲット、特にターゲットとバッキングプレートを
熱間静水圧プレスにより接合する際に、結晶粒成長が小
さい銅合金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】一般に、半導体デバイスの配線として、
スパッタリングによって形成された薄膜配線を使用する
ことは知られており、この薄膜配線はバッキングプレー
トにろう付けした純度:99.9999質量%以上の高
純度銅製ターゲットをスパッタリング装置に取り付け、
スパッタリングを行うことにより形成することが知られ
ている。
【0003】前記高純度銅製ターゲットは結晶粒が微細
であるほどパーティクルの発生が少なく、かつ均一な薄
膜が得られると言われており、結晶粒が微細な高純度銅
製ターゲットを得るために、その製造過程において急冷
凝固させたり、加熱と鍛造とを繰り返したり、粉末冶金
法による製造方法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体デバイス
の薄膜配線の成膜スピードを向上させて一層のコスト削
減が求められており、このために一層の高電力によるス
パッタリングが行なわれている。かかる高電力によるス
パッタリングを行なうと、ターゲットが過度に加熱され
てターゲットとバッキングプレートの間に形成されてい
るろう材が溶融して溶け出し、ろう材の一部が蒸発して
スパッタリング薄膜を汚染することがある。これを避け
るために、近年、高純度銅製ターゲットと純銅または純
アルミニウムからなるバッキングプレートを重ねた状態
で熱間静水圧プレスすることにより接合することが行な
われている。しかし、前述の方法で結晶粒が微細な高純
度銅製ターゲットを製造しても、結晶粒が微細な高純度
銅製ターゲットとバッキングプレートを重ねた状態で熱
間静水圧プレスすると、熱間静水圧プレス中に高純度銅
製ターゲットの結晶粒が成長して粗大化し、この粗大化
した結晶粒を有する高純度銅製ターゲットを用いてスパ
ッタリングを行なうと、前述のようにパーティクルの発
生が多なり、さらに形成される薄膜の厚さが不均一とな
って好ましくない。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
熱間静水圧プレス中に結晶粒が成長して粗大化すること
のない高純度銅製ターゲットを得るべく研究を行った。
その結果、純度:99.9999%以上の高純度銅に、
Ru,Rh,Pd,Ag,Ir,Pt,Auの内の1種
以上を合計で0.005〜0.5質量%添加し、さらに
酸素含有量を0.1〜5ppmに調整した成分組成の銅
合金スパッタリングターゲットは、これをバッキンググ
プレートに重ねて熱間静水圧プレスにより接合しても、
熱間静水圧プレスによる結晶粒の成長が小さくかつ微細
な組織を維持することができると共に、この銅合金スパ
ッタリングターゲットを用いて得られたスパッタリング
薄膜は従来の高純度銅製ターゲットを用いて形成したス
パッタリング薄膜と比べて電気的特性上の差異はなく、
かえって耐食性に優れるという研究結果が得られたので
ある。
【0006】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、(1)Ru,Rh,Pd,Ag,
Ir,Pt,Auの内の1種以上を合計で0.005〜
0.5質量%を含み、酸素:0.1〜5ppmを含み、
残部がCuおよび不可避不純物からなる組成を有する銅
合金からなる銅合金スパッタリングターゲット、(2)
Ru,Rh,Pd,Ag,Ir,Pt,Auの内の1種
以上を合計で0.005〜0.5質量%を含み、酸素:
0.1〜5ppmを含み、残部がCuおよび不可避不純
物からなる組成を有する銅合金からなるスパッタリング
ターゲットとバッキングプレートを熱間静水圧プレスに
より接合させてなるバッキングプレート付き銅合金スパ
ッタリングターゲット、に特徴を有するものである。
【0007】前記(1)または(2)記載のターゲット
を用いてスパッタリングすることにより得られた薄膜は
耐食性が優れており、半導体デバイスの配線として優れ
たものである。したがって、この発明は、(3)前記
(1)または(2)記載のターゲットを用いてスパッタ
リングすることにより得られた薄膜、に特徴を有するも
のである。
【0008】この発明の銅合金スパッタリングターゲッ
トを製造するには、純度:99.9999%以上の高純
度電解銅を、不活性ガス雰囲気中、高純度グラファイト
モールド内で高周波溶解し、得られた溶湯を急冷凝固さ
せ、さらに冷間圧延と焼鈍を繰り返したのち最後に歪取
り焼鈍を施すことにより得ることができる。このように
して得られた銅合金スパッタリングターゲットを純銅製
または純アルミニウム製バッキングプレートに重ね合わ
せ、これを熱間静水圧プレスすることによりターゲット
とバッキングプレートを接合する。この時の熱間静水圧
プレスは、温度:500〜550℃、圧力:140〜1
50MPa で行なう。
【0009】次に、この発明の銅合金スパッタリングタ
ーゲットにおける成分組成の限定理由を説明する。 (イ)Ru,Rh,Pd,Ag,Ir,Pt,Au これら成分は微量含有することにより銅合金スパッタリ
ングターゲットの結晶粒の成長を抑制する作用がある
が、Ru,Rh,Pd,Ag,Ir,Pt,Auの内の
1種以上を合計で0.005質量%未満含んでも所望の
効果が得られず、一方、0.5質量%を越えて含有する
と、熱間静水圧プレス中の結晶粒の成長を抑制すること
ができても、得られたスパッタリング薄膜の抵抗を増加
させるので半導体デバイスの配線として使用するには好
ましくない。したがって、この発明の銅合金スパッタリ
ングターゲットに含まれるRu,Rh,Pd,Ag,I
r,Pt,Auの内の1種以上を合計で0.005〜
0.5質量%(一層好ましくは0.01〜0.3質量%)
に定めた。
【0010】(ロ)酸素 酸素は、銅合金スパッタリングターゲットの結晶粒の成
長を抑制する作用があるとともに、微量含有することに
よりスパッタリングして得られた薄膜の耐食性を向上さ
せる成分であるので0.1ppm以上含有させる必要が
あるが、5ppmを越えて含有するとかえって耐食性が
低下するようになるので好ましくない。したがって、こ
の発明の銅合金スパッタリングターゲットに含まれる酸
素を0.1〜5ppmに定めた。
【0011】
【発明の実施の態様】つぎに、この発明の銅合金スパッ
タリングターゲットを実施例により具体的に説明する。 純度:99.9999質量%の高純度電解銅を用意し、
この高純度電解銅をArガス雰囲気中、高純度グラファ
イトモールド内で高周波溶解して酸素の含有量を調整
し、このようにして得られた溶湯にRu,Rh,Pd,
Ag,Ir,Pt,Auを添加して成分調整したのち、
冷却されたカーボン鋳型に鋳造し、さらに冷間圧延と焼
鈍を繰り返したのち最終的に歪取り焼鈍し、得られた圧
延体の表面を旋盤加工して外径:300mm×厚さ:5mm
の寸法を有し、表1〜2に示される成分組成を有する本
発明銅合金スパッタリングターゲット(以下、本発明タ
ーゲットという)1〜12および比較銅合金スパッタリ
ングターゲット(以下、比較ターゲットという)1〜8
を作製した。さらに高純度電解銅に元素を添加すること
なく従来銅合金スパッタリングターゲット(以下、従来
ターゲットという)を作製した。これらターゲットを切
断し、切断面における平均結晶粒径を測定し、その結果を
熱間静水圧プレス(以下、HIPという)前の平均結晶粒
径(A)として表1〜2に示した。
【0012】さらに、純アルミニウム製バッキングプレ
ートを用意し、この純アルミニウム製バッキングプレー
トに前記本発明ターゲット1〜12、比較ターゲット1
〜8および従来ターゲットを重ね合わせ、温度:500
℃、圧力:150MPaの条件でHIPを施すことによ
り本発明ターゲット1〜12、比較ターゲット1〜8お
よび従来ターゲットを純アルミニウム製バッキングプレ
ートに接合してバッキングプレート付きターゲットを作
製した。得られたバッキングプレート付きターゲットを
切断し、ターゲットの断面における平均結晶粒を測定
し、その結果をHIP後の平均結晶粒径(B)として表
1〜2に示した。さらに、前記平均結晶粒径(A)と
(B)の比:(B)/(A)を粒成長比として求め、そ
の結果を表1〜2に示した。
【0013】本発明ターゲット1〜12、比較ターゲッ
ト1〜8および従来ターゲットを純アルミニウム製バッ
キングプレートにHIP接合して得られたバッキングプ
レート付きターゲットを用い、 電源:交流方式、 電力:4KW、 雰囲気ガス組成:Ar、 スパッタガス圧:1Pa、 ターゲットと基体との距離:80mm、 スパッタ時間:5分、 の高出力条件で単結晶Siウェハー(基体)の表面に、
厚さ:2μm、幅:100μmの寸法を有する線状薄膜
を平行縞状に100本形成した。
【0014】得られた前記100本の線状薄膜を50℃
に保持されたNH4Cl:1%水溶液に30分間浸漬し、
100本の線状薄膜の両端に通電して導通テストを行な
い、導通している線状薄膜の本数を測定し、これを表1〜
2に示すことにより薄膜の耐食性を評価した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】表1〜2に示される結果から、本発明ター
ゲット1〜12をHIPによりバッキングプレートに接
合したターゲットは、従来ターゲットを熱間静水圧プレ
スによりバッキングプレートに接合したターゲットに比
べて粒成長比が小さいところから結晶粒の成長が小さ
く、さらに本発明ターゲット1〜12を用いて形成した
線状薄膜の導通本数は従来ターゲットを用いて形成した
線状薄膜の導通本数に比べて多いところから、本発明タ
ーゲット1〜12を用いて形成した薄膜は従来ターゲッ
トを用いて形成した薄膜に比べて耐食性に優れているこ
とが分かる。しかし、この発明の条件から外れている組
成の比較ターゲット1〜8は、HIPによる粒成長比が
大きかったり、または線状薄膜の導通本数が少ないとこ
ろから耐食性が劣るなど好ましくない特性を示すことが
分かる。
【0018】
【発明の効果】この発明のターゲットは、従来のターゲ
ットに比べて高出力のスパッタリングを行なって成膜ス
ピードを向上させることができ、さらに耐食性に優れた
薄膜を提供することができるなど優れた効果を奏するも
のである。
フロントページの続き Fターム(参考) 4K029 AA06 BA08 BC01 BC03 BD02 CA05 DC04 DC22 4M104 AA01 BB04 BB37 BB39 CC01 DD40 DD55 HH20

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Ru,Rh,Pd,Ag,Ir,Pt,A
    uの内の1種以上を合計で0.005〜0.5質量%を
    含み、酸素:0.1〜5ppmを含み、残部がCuおよ
    び不可避不純物からなる組成を有する銅合金からなるこ
    とを特徴とする銅合金スパッタリングターゲット。
  2. 【請求項2】Ru,Rh,Pd,Ag,Ir,Pt,A
    uの内の1種以上を合計で0.005〜0.5質量%を
    含み、酸素:0.1〜5ppmを含み、残部がCuおよ
    び不可避不純物からなる組成を有する銅合金からなるス
    パッタリングターゲットとバッキングプレートを熱間静
    水圧プレスにより接合させてなることを特徴とするバッ
    キングプレート付き銅合金スパッタリングターゲット。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載のターゲットを用い
    て形成したことを特徴とする耐食性に優れた薄膜。
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