JP2003166053A

JP2003166053A - スパッタリングターゲット

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Publication number: JP2003166053A
Application number: JP2001367767A
Authority: JP
Inventors: Yukinobu Suzuki; 幸伸鈴木; Koichi Watanabe; 光一渡邊; Yasuo Kosaka; 泰郎高阪; Takashi Watanabe; 高志渡辺; Naomi Fujioka; 直美藤岡; Takashi Ishigami; 隆石上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-13
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP3898043B2

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｔａスパッタターゲットにおいて、Ｃｕ配線
膜に対するバリア層として用いられるＴａＮ膜などの膜
厚の面内均一性をより一層高めることを可能にすること
が望まれている。【解決手段】スパッタリングターゲットは高純度Ｔａ
材からなる。このようなＴａターゲットは、その表面全
体におけるビッカース硬さのばらつきが20％以下とされ
ている。Ｔａターゲットの硬さのばらつきを低減したこ
とに基づいて、ＴａＮ膜などの膜厚の面内均一性を高め
ることができる。Ｔａターゲットの硬さは例えばビッカ
ース硬さでHv70〜150の範囲とされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子などに
用いられるＣｕ配線のバリア層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。256Mビット以上のＤＲＡＭ、高
速ロジック、システムＬＳＩなどの半導体デバイスにお
いては、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0.13μm以下になりつつある。

【０００３】集積回路を高速で動作させるためには、Ａ
ｌ配線やＣｕ配線の抵抗を低減することが必須となる。
従来の配線構造では、配線の厚さを厚くすることで配線
抵抗を低減することが一般的であった。しかし、さらな
る高集積化・高密度化された半導体デバイスでは、これ
までの積層構造を用いた際に、配線上に形成される絶縁
膜のカバレッジ性が悪くなり、当然デバイスの歩留りも
低下するため、配線技術そのものを改良することが求め
られている。

【０００４】そこで、従来の配線技術とは異なる、デュ
アルダマシン（ＤＤ）配線技術が適用されるようになっ
てきている。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
スパッタリング法やＣＶＤ法などを用いて成膜し、熱処
理（リフロー）によって溝へ流し込み、ＣＭＰ（Chemic
al Mechanical Polishing）法などにより余剰の配線金
属を除去する技術である。

【０００５】上述したような半導体デバイスに用いられ
る配線材料としては、抵抗率がＡｌより低いＣｕが主流
になりつつある。Ｃｕ配線は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から、これか
らの高速デバイスではＣｕ配線が必須となる。このよう
な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必要がある。
半導体デバイス用のバリアメタルとしては一般的にＴｉ
Ｎが使用されてきたが、Ｃｕ配線用のバリア材料とし
て、Ｔａターゲットを用いてＡｒとＮ₂の混合ガス中で
反応性スパッタすることにより得られるＴａＮ膜が注目
されている。ＴａＮ膜は熱的に安定であり、ＣｕのＳｉ
中への拡散防止に対して有効なバリア材である。

【０００６】一方、配線溝やホールなどの形状は、配線
密度の向上や設計ルールの微細化に伴って、例えばアス
ペクト比が4を超えるようになってきている。このよう
な配線溝などを有する半導体デバイスに対応するために
は、バリアメタル層としてのＴａＮ膜を反応性スパッタ
で形成する際の精度を高める必要がある。このようなこ
とから、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、さらに最近ではバイアススパッタ
法なども取り入れて、ＴａＮ膜の形成精度の向上が図ら
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ｔａターゲットを用いた反応性スパッタでは、8インチ
サイズのＳｉウェーハで既にＴａＮ膜の膜厚の面内均一
性を5％以下に制御することが難しいという問題が生じ
ている。Ｓｉウェーハは大型化する方向に進んでおり、
今後12インチサイズのＳｉウェーハが一般化してくる
と、ＴａＮ膜の膜厚の面内均一性はさらに低下するおそ
れが強い。このようなことから、Ｔａターゲットにはよ
り一層膜厚の面内均一性を向上させることが求められて
いる。

【０００８】従来、ＴａＮ膜の膜厚の面内均一性に関し
ては、例えば窒素を含有する高純度Ｔａからなるスパッ
タリングターゲット（特開2000-323432公報参照）、高
純度ＴａＮからなるターゲットの結晶方位やそのばらつ
きを制御したスパッタリングターゲット（特開2000-323
433公報や特開2000-323434公報参照）などが提案されて
いるが、これらのターゲットでは必ずしも十分な結果は
得られておらず、上述したように8インチサイズのＳｉ
ウェーハでもＴａＮ膜の膜厚の面内均一性を十分に高め
ることができない場合が生じている。

【０００９】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、バリア層としてのＴａＮ膜などを反応
性スパッタ法で形成する際に、その膜厚の面内均一性を
より一層高め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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために、高純度Ｔａターゲットを用いてＴａＮ
膜をスパッタ成膜する際の膜厚の面内均一性と各種ター
ゲット特性との相関性について種々検討した結果、Ｔａ
ターゲットの硬度のばらつきが膜厚の面内均一性に大き
く影響していることが判明した。その結果として、Ｔａ
ターゲットの硬度のばらつきを低減することによって、
Ｔａターゲットを用いて反応性スパッタによりＴａＮ膜
を成膜する際に、その膜厚の面内均一性を大幅に高める
ことが可能であることを見出した。

【００１１】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Ｔａからなるスパッタ
リングターゲットであって、前記ターゲットのスパッタ
面全体におけるビッカース硬さのばらつきが20％以下で
あることを特徴としている。本発明のスパッタリングタ
ーゲットは、さらに請求項２に記載したように、前記タ
ーゲットのビッカース硬さがHv70〜150の範囲であるこ
とを特徴としている。

【００１２】本発明のスパッタリングターゲットは、請
求項４に記載したように、特にＴａＮ膜からなるバリア
層を形成する際に好適に用いられものである。さらに、
請求項５に記載したように、ＣｕまたはＣｕ合金からな
る配線膜に対するバリア層の形成用として好適である。

【００１３】

【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。本発明のスパッタリングターゲッ
トは、高純度Ｔａ材からなるターゲットであって、例え
ば半導体デバイスのバリア層、特にＣｕまたはＣｕ合金
からなる配線膜に対するバリア層として有用なＴａＮ膜
の形成用として好適に使用されるものである。ここで、
スパッタリングターゲットを構成するＴａ材には、半導
体デバイスのバリア層などの使用用途を考慮して、例え
ば純度が99.99％以上の高純度Ｔａ材を使用することが
好ましい。

【００１４】ここで言うＴａの純度とは、不純物元素と
してのＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ａ
ｌ、ＮａおよびＫの合計含有量を100％から引いた値、
すなわち［100％−（Ｆｅ％＋Ｎｉ％＋Ｃｒ％＋Ｗ％＋
Ｍｏ％＋Ｎｂ％＋Ｓｉ％＋Ａｌ％＋Ｎａ％＋Ｋ％）］の
値を示すものである。上記した不純物元素の合計含有量
が100ppmを超えると、得られる膜の比抵抗が高くなりす
ぎて、例えば配線膜としての特性が低下してしまう。ス
パッタリングターゲットを構成する高純度Ｔａ材の純度
は99.995％以上であることがより好ましい。

【００１５】上述したような高純度Ｔａ材からなるスパ
ッタリングターゲット（Ｔａターゲット）において、本
発明ではターゲットのスパッタ面全体におけるビッカー
ス硬さのばらつきを20％以下に制御している。このよう
なＴａターゲットの硬度のばらつき制御に基づいて、本
発明ではＴａターゲットを用いて反応性スパッタするこ
とにより得られるＴａＮ膜の膜厚の面内均一性を高める
ことを可能にしている。

【００１６】すなわち、Ｔａターゲットを用いた反応性
スパッタは、例えばＡｒとＮ₂の混合ガス雰囲気中で行
われ、Ａｒなどの希ガスイオンをＴａターゲットに衝突
させ、ターゲットの構成原子であるＴａやそのクラスタ
を弾き出すと共に、プラズマ中で窒化させることにより
ＴａＮ膜を成膜するものである。この際、Ｔａターゲッ
ト表面のビッカース硬さにばらつきが生じていると、硬
い部位と軟らかい部位との間でＡｒイオンなどの打ち込
み量に差が生じ、その結果としてＴａターゲットの部位
によりスパッタされるＴａ原子やそのクラスタの量にば
らつきが発生する。このようなスパッタ量の違いに基づ
いて、成膜されるＴａＮ膜の膜厚の面内均一性が低下す
ることになる。

【００１７】このような現象を見出したことに基づい
て、本発明の高純度Ｔａターゲットではターゲットのス
パッタ面全体としてのビッカース硬さのばらつきを20％
以下に制御している。Ｔａターゲット全体の硬度を均一
化することによって、スパッタされるＴａ原子量のばら
つきを抑制することができるため、成膜されるＴａＮ膜
の膜厚の面内均一性を大幅に高めることが可能となる。
Ｔａターゲットの表面全体におけるビッカース硬さのば
らつきは、Ｔａターゲットの各部位でのスパッタ現象を
さらに均一化するために15％以下とすることがより好ま
しく、さらに好ましくは10％以下である。

【００１８】高純度Ｔａターゲットの具体的な硬度は、
結晶粒径などにより異なるものの、ビッカース硬さのば
らつき発生を抑制した上で、例えば良好なスパッタレー
トや健全なスパッタ放電などが得られる範囲、すなわち
ビッカース硬さでHv70〜150の範囲とすることが好まし
い。Ｔａターゲットの硬度がビッカース硬さでHv150を
超えると、Ａｒイオンの衝撃に対してＴａターゲット自
体の硬度が高すぎるために、Ａｒイオンが衝突してもＴ
ａターゲットの構成原子やクラスタなどを弾き出す効率
が低下してしまう。その結果、スパッタレートが低下す
るだけでなく、Ｔａターゲットの表面に運動エネルギー
を交換することができなかったＡｒ⁺イオンが帯電し、
この帯電が異常放電を引き起こすおそれがある。異常放
電は放電停止などの装置トラブルの原因となる。

【００１９】一方、Ｔａターゲットの硬度がビッカース
硬さでHv70未満であると、ＡｒイオンがＴａターゲット
に衝突した際に表面に打ち込まれてしまい、その部分が
Ａｒ ⁺イオンによりプラスに帯電してしまう。その結果
として、スパッタ成膜過程で異常放電を引き起こすこと
になる。ここで、Ａｒイオンによる衝撃の度合いやスパ
ッタレートなどは各種物質により異なる。上記した硬度
はＴａターゲットの場合のスパッタレートや異常放電と
の関係に基づいて規定したものである。

【００２０】上述したように、Ｔａターゲットの硬度が
高すぎても、また低すぎても帯電現象が起こり、これら
によって異常放電並びにそれに伴う放電停止などを引き
起こすおそれがある。このようなことから、本発明のＴ
ａターゲットのビッカース硬さはHv70〜150の範囲に制
御することが好ましい。このような硬度を有するＴａタ
ーゲットはスパッタレートに優れると共に、異常放電を
再現性よく防ぐことができる。Ｔａターゲットの硬度は
ビッカース硬さでHv80〜130の範囲とすることがさらに
好ましい。

【００２１】なお、本発明で規定するＴａターゲットの
ビッカース硬さは、以下のようにして測定した値を示す
ものとする。すなわち、例えばターゲットが円盤状の場
合、ターゲットの中心部と、中心部を通り円周を均等に
分割した4本の直線上の中心部から50％の距離の各位置
（計8個所）、および中心部から90％の距離の各位置
（計8個所）の合計17個所からそれぞれ試験片を採取
し、これら17個の試験片のビッカース硬さをそれぞれ測
定し、これらの測定値の平均値をＴａターゲットのビッ
カース硬さとする。さらに、Ｔａターゲット全体として
のビッカース硬さのばらつきは、上記した各試験片のビ
ッカース硬さ（各測定値）の最大値と最小値から、
｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）｝×100
（％）に基づいて求めるものとする。

【００２２】各試験片のビッカース硬さの測定は、まず
Ｔａターゲットから切り出した各試験片の表面を＃1000
まで研磨し、さらにバフ研磨を行って表面を鏡面状態と
し、これをビッカース硬さの測定サンプルとして使用す
る。この測定サンプルのビッカース硬さを、ビッカース
硬さ試験機を用いて、荷重200g、荷重付加時間10秒の条
件で測定する。各測定サンプルのビッカース硬さ測定は
それぞれ10回以上行い、その平均値を各試験片のビッカ
ース硬さとする。

【００２３】本発明のスパッタリングターゲットの製造
方法は、特定の加工条件や熱処理条件などを満足させる
以外は特に限定されるものではなく、公知の製造方法を
適用して作製することができる。ただし、スパッタリン
グターゲットの硬さは、基本的には構成材料の特有の硬
度に基づくものであるが、例えばインゴットからターゲ
ットまで加工する際の加工条件（例えば加工率）、さら
に加工途中や最終的に施す熱処理条件も大きく影響す
る。ターゲット全体としての硬さのばらつきも同様であ
る。従って、Ｔａターゲットのビッカース硬さを所定の
範囲に制御すると共に、ターゲット全体のばらつきを低
減するためには、以下に示す加工条件や熱処理条件を適
用することが重要となる。

【００２４】まず、Ｔａターゲットの形成原料となる高
純度Ｔａ材を作製する。例えば、Ｔａ₂Ｏ₅鉱石に対して
アルカリ融解法、分別結晶法、電子ビーム溶解法などを
適用してＴａインゴットを作製する。この際、Ｔａイン
ゴットの純度が上記した範囲となるように、Ｔａ原料の
精製条件を設定することが好ましい。このようにして得
たＴａインゴットに対して鍛造、圧延による塑性加工を
施す。

【００２５】この際、鍛造工程は2軸以上の方向から行
うものとする。具体的には、まずＴａインゴットを径方
向に塑性加工させる締め鍛造を実施し、この後厚さ方向
に塑性加工させるすえ込み鍛造を施す。このように、Ｔ
ａインゴットを2軸以上の方向から鍛造することによっ
て、Ｔａターゲットを作製した際の硬さのばらつきを低
減することができる。

【００２６】すなわち、原料となるＴａインゴットには
粗大粒が存在しているが、1軸方向のみの塑性加工では
この粗大粒を十分に破壊することができず、ターゲット
を作製した際に粗大粒が部分的にターゲット表面に存在
することになる。粗大粒が存在している部位と存在して
いない部位とでは硬さが異なることから、ターゲット表
面の硬さにばらつきが生じてしまう。これに対して、Ｔ
ａインゴットを2軸以上の方向から鍛造することで粗大
粒をより確実に破壊することができるため、Ｔａターゲ
ットの硬さの均一性を高めることが可能となる。

【００２７】上記した鍛造工程における加工率は、トー
タルで10〜98％の範囲とすることが好ましい。加工率が
10％未満であると、硬さのばらつきの一因となる粗大粒
を十分に破壊することができないおそれがある。なお、
加工率が98％を超える鍛造加工を施しても、それ以上の
効果を得ることができない。

【００２８】また、上述した鍛造工程の途中で1回以上
の真空熱処理を施す。この真空熱処理は、0.1Pa以下の
真空雰囲気中にて1000〜1600℃の温度で5時間以上行う
ことが好ましい。また、熱処理時の昇温速度は10℃/min
以上とすることが好ましい。このような熱処理によっ
て、Ｔａインゴットの母結晶は完全に除去され、さらに
鍛造により与えられた歪を回復させることができる。加
工歪は硬さの増加やばらつきの原因となる。塑性加工中
の熱処理温度が1000℃未満であったり、また熱処理時間
が5時間未満であると、歪を十分に回復できないために
硬さのばらつきが大きくなる。

【００２９】次に、上記工程を経たＴａ材に冷間圧延を
施す。冷間圧延時の加工率によっては、ターゲット素材
（Ｔａ素材）に与えられる歪が部位毎に不均一となり、
これによっても硬さにばらつきが生じるおそれがある。
従って、冷間圧延時の加工率（圧延率）を制御すること
で、ターゲット素材（Ｔａ素材）の各部位に所定の歪を
均一に与えることが重要であり、これによりＴａターゲ
ットの硬度のばらつきを抑制することが可能となる。具
体的には、冷間圧延時の加工率は10〜98％の範囲とする
ことが好ましい。

【００３０】この後、上記した冷間圧延材に対して0.1P
a以下の真空雰囲気中にて1000〜1500℃の温度で5〜10時
間の再結晶化熱処理を施す。このような再結晶化熱処理
を施して、冷間圧延により生じた歪を回復させることに
よって、所望のビッカース硬さを有すると共に、そのば
らつきを低減したＴａターゲット素材を得ることができ
る。この際の熱処理温度が1000℃未満であると歪の回復
が不十分となり、Ｔａ素材のビッカース硬さが高くなり
すぎるおそれがある。一方、熱処理温度が1500℃を超え
ると、逆にＴａ素材のビッカース硬さが軟らかくなりす
ぎるおそれがある。このような場合には硬さのばらつき
も大きくなりやすい。

【００３１】上述したような加工条件および熱処理条件
でＴａターゲットの基となるターゲット素材を加工する
ことによって、ターゲットとした場合のビッカース硬さ
のばらつきを20％以下に再現性よく制御することができ
る。また、Ｔａターゲットの具体的なビッカース硬さを
Hv70〜150の範囲に制御することができる。このように
して得たＴａターゲット素材を所定の形状に機械加工
し、さらに例えばＡｌやＣｕからなるバッキングプレー
トと接合することで、目的とするスパッタリングターゲ
ット（Ｔａターゲット）が得られる。バッキングプレー
トとの接合には一般的な拡散接合やソルダー接合を適用
することができる。ソルダー接合を適用する場合には、
公知のＩｎ系やＳｎ系の接合材を介してバッキングプレ
ートと接合する。また、拡散接合の温度は600℃以下と
することが好ましい。

【００３２】本発明のスパッタリングターゲット（Ｔａ
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、Ｃｕ膜やＣｕ合金膜からなる配線
膜に対するバリア層としてのＴａＮ膜の形成に好ましく
用いられる。特に、反応性スパッタ法によるＴａＮ膜の
成膜時に、Ｔａターゲットの各部位によるスパッタ粒子
量（スパッタされるＴａ原子やそのクラスタの量）のば
らつきが抑制されるため、ＴａＮ膜の膜厚の面内均一性
を大幅に高めることができる。具体的には、従来のＴａ
ターゲットでは実現することが困難であった4％以下の
膜厚均一性を達成することが可能となる。このような膜
厚の面内均一性に優れるＴａＮ膜は高集積化された半導
体デバイスのバリア材料として有用である。

【００３３】本発明のスパッタリングターゲットが使用
される具体的な配線構造としては、例えばＳｉＯ₂系の
絶縁膜上にＴａＮ膜を成膜し、さらにその上にＣｕ配線
膜（Ｃｕ膜またはＣｕ合金膜）を形成したＣｕ配線構造
が挙げられる。このようなＣｕ配線構造によれば、例え
ばＤＤ配線技術を適用する際に好適な配線膜構造を提供
することができ、高密度配線を高信頼性の下で再現性よ
く得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などに大きく貢献する。
さらに、このようなＣｕ配線構造は、ＶＬＳＩなどの半
導体デバイスに限らず、ＳＡＷデバイス、ＴＰＨ、ＬＣ
Ｄ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。

【００３４】

【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。

【００３５】実施例１まず、純度99.99％のＥＢ溶解製Ｔａインゴット（直径2
50mm×30mm）を用意し、このＴａインゴットに冷間で絞
め鍛造（径方向への加工率：54％）を施して、直径115m
m×140mmのＴａ材を作製した。このＴａ材に1×10^-3Pa
の真空雰囲気中にて1300℃×5hrの条件で熱処理を施し
た。この際の昇温速度は15℃/minとした。次いで、熱処
理後のＴａ材を直径250mm×30mmまで冷間ですえ込み鍛
造（厚さ方向への加工率：79％）し、さらに1×10^-3Pa
の真空雰囲気中で1300℃×5hrの条件で熱処理（昇温速
度：10℃/min）した。

【００３６】次に、上記した鍛造処理および熱処理によ
り得たＴａ材を直径350mm×15mmまで冷間圧延（圧延
率：50％）した後、1×10^-3Paの真空雰囲気中にて1300
℃×3hrの条件で再結晶化熱処理を行うことによって、
ターゲット用のＴａ素材を作製した。このターゲット用
Ｔａ素材を直径330mm×12mmの形状に機械加工した後、
拡散接合法を用いてＡｌ製バッキングプレートと接合し
て、目的とするＴａスパッタリングターゲットを作製し
た。

【００３７】このようにして得たＴａスパッタリングタ
ーゲットのビッカース硬さを前述した方法（測定装置：
島津製作所製HMV-2000）にしたがって測定した。その結
果、ビッカース硬さ（平均値）はHv82、ビッカース硬さ
のばらつきは11％であった。このＴａスパッタリングタ
ーゲットを後述する特性評価に供した。なお、表１にタ
ーゲットの製造条件（塑性加工中の熱処理条件）を、ま
た表２にＴａターゲットのビッカース硬さとそのばらつ
きを示す。

【００３８】実施例２〜４上記した実施例１において、絞め鍛造後およびすえ込み
鍛造後の熱処理条件（塑性加工中の熱処理条件）を、そ
れぞれ1300℃×6hr（実施例２）、1300℃×8hr（実施例
３）、1300℃×10hr（実施例４）に変更する以外は、実
施例１と同一条件でターゲット用Ｔａ素材を作製した。
これら各ターゲット用Ｔａ素材を用いて、実施例１と同
様にＴａスパッタリングターゲットを作製した。これら
各Ｔａスパッタリングターゲットのビッカース硬さとそ
のばらつきを前述した方法にしたがって測定した。その
結果を表２に示す。このようなＴａスパッタリングター
ゲットを後述する特性評価に供した。

【００３９】比較例１実施例１と同様なＥＢ溶解製Ｔａインゴットを直径350m
m×15mmまで冷間圧延した後、1×10^-3Paの真空雰囲気中
にて1300℃×3hrの条件で再結晶化熱処理を行うことに
よって、ターゲット用のＴａ素材を作製した。このター
ゲット用Ｔａ素材を用いて、実施例１と同様にＴａスパ
ッタリングターゲットを作製した。このＴａスパッタリ
ングターゲットのビッカース硬さとそのばらつきを前述
した方法にしたがって測定した。その結果を表２に示
す。このＴａスパッタリングターゲットを後述する特性
評価に供した。

【００４０】比較例２〜７上記した実施例１において、絞め鍛造後およびすえ込み
鍛造後の熱処理条件（塑性加工中の熱処理条件）を、そ
れぞれ1300℃×1hr（比較例２）、1300℃×2hr（比較例
３）、1300℃×4hr（比較例４）、900℃×10hr（比較例
５）、800℃×10hr（比較例６）、700℃×10hr（比較例
７）に変更する以外は、実施例１と同一条件でターゲッ
ト用Ｔａ素材を作製した。これら各ターゲット用Ｔａ素
材を用いて、実施例１と同様にＴａスパッタリングター
ゲットを作製した。これら各Ｔａスパッタリングターゲ
ットのビッカース硬さとそのばらつきを前述した方法に
したがって測定した。その結果を表２に示す。このよう
なＴａスパッタリングターゲットを後述する特性評価に
供した。

【００４１】上述した実施例１〜４および比較例１〜７
の各Ｔａスパッタリングターゲットをそれぞれ用いて、
スパッタ方式：ＤＣスパッタ、出力ＤＣ：18kW、基板バ
イアス：-100V、背圧：1×10^-5Pa、基板−ターゲット間
距離：300mm、Ａｒ：5sccm、Ｎ：20sccm、スパッタ時
間：5minの条件下で反応性スパッタを行い、それぞれ8
インチのＳｉウェーハ上にＴａＮ膜（目標膜厚：0.2μ
m）を成膜した。このようにして得た各ＴａＮ膜の膜厚
を、Ｓｉウェーハ上の9点（中心1点、中心から50mmの各
位置の4点、中心から90mmの各位置の4点）について測定
し、これら膜厚の最大値と最小値から｛（最大値−最小
値）／（最大値＋最小値）｝×100（％）に基づいて膜
厚均一性（％）をそれぞれ求めた。この値を表２に示
す。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】表２から明らかなように、実施例１〜４の
各Ｔａスパッタリングターゲットによれば、膜厚の面内
均一性に優れるＴａＮ膜が得られることが分かる。特
に、従来のＴａターゲットでは実現することが困難であ
った4％以下の膜厚均一性を再現性よく達成することが
可能であることが分かる。一方、ビッカース硬さのばら
つきが大きい比較例１〜７の各Ｔａスパッタリングター
ゲットは、得られるＴａＮ膜の膜厚の面内均一性が劣っ
ていることが分かる。

【００４５】

【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、ターゲット各部のスパッタ
条件が均等化されるため、膜厚の面内均一性に優れるス
パッタ膜（ＴａＮ膜など）を再現性よく得ることができ
る。従って、このようなＴａスパッタリングターゲット
を用いることによって、例えばＣｕ配線膜のバリア層と
して有効なＴａＮ膜などを安定して歩留りよく形成する
ことが可能となる。

フロントページの続き (72)発明者高阪泰郎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Ｆターム(参考） 4K029 AA06 BA58 BC00 BD01 CA06 DB03 DC08 4M104 AA01 BB04 BB17 BB32 DD40 DD42 FF18 HH20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高純度Ｔａからなるスパッタリングター
ゲットであって、前記ターゲットのスパッタ面全体にお
けるビッカース硬さのばらつきが20％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、前記ターゲットのビッカース硬さはHv70〜150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、前記ターゲットはＴａＮ膜からなるバリア層を形成する
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５】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、前記ターゲットはＣｕまたはＣｕ合金からなる配線膜に
対するバリア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。