JP6636799B2 - 銅合金スパッタリングターゲット及びその評価方法 - Google Patents
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Description
本発明は、銅合金スパッタリングターゲット及びその評価方法に関し、特に、半導体集積回路の配線の形成に適したパーティクルの発生の少ない銅合金スパッタリングターゲットに関する。
半導体集積回路の配線として、銅又は銅合金のスパッタリングターゲットを用いて、スパッタ成膜することが一般に行われている。スパッタリングによる成膜においては、ターゲット内に存在する介在物がスパッタ中に脱落して、基板上にパーティクルを発生したり、スパッタリング時のプラズマ状態を不安定にしたりするという問題があった。回路が高集積化し、配線幅が微細化しつつある最近の状況では、これらは重大な問題としてクローズアップされている。
パーティクルの管理基準としては、例えば、これまで直径９０ｎｍ以上のパーティクルの個数が２０個／ｗａｆｅｒであったものが、配線の微細化に伴い、直径５０ｎｍ以上のパーティクルの個数が２０個／ｗａｆｅｒとより基準が厳しくなっている。また、従来のパーティクル測定装置では、直径９０ｎｍ以下のパーティクルを検出できないという装置上の制約もあったが、技術向上に伴い、近年では、直径５０ｎｍ程度のパーティクル、また、その形状や組成まで測定が可能となっている。
ところで、ターゲット内に存在する介在物は、パーティクルの発生に大きく寄与するため、この介在物の大きさや数を精確に把握し、これを適切に制御することができれば、パーティクルの発生を効果的に低減することができる。従来のターゲット内の介在物を定性・定量的に分析する方法としては、ターゲットの表面を電解研磨又は機械研磨した後、その表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や光学顕微鏡を用いて観察することにより、介在物の大きさや個数を把握する方法が知られている。
しかしながら、電解研磨の場合には、電解研磨中に介在物そのものが脱粒してしまい、ターゲット内の介在物の個数を精確に測定できないという問題があった。また、機械研磨の場合には、研磨剤が残留することがあり、この研磨剤と介在物とを混同してしまい、同様に介在物の個数を精確に測定できないという問題があった。なお、ここでの機械研磨とは、研磨紙（例えば、ＳｉＣ：粒度＃１５００）を用いて粗研磨後、ダイヤモンドペーストやアルミナ粉を用いてバフ研磨を行い、その後、超音波洗浄を行うことである。
また、他の介在物の分析方法として、ＬＰＣ（Liquid Particle Counter）が知られている。ＬＰＣは、光散乱現象を利用するもので、ターゲットを酸で溶解し、その溶液中の粒子（介在物）の光散乱を測定するものである。しかし、この方法は、検出サイズが５００ｎｍ以上であり、それよりも小さい介在物を検出することができないという問題があった。また、酸溶解の際、純銅であれば副生成物が発生しないが、銅合金の場合は、副生成物が発生してしまうという問題があった。
さらに、最新のパーティクル測定装置によって、ターゲット内の介在物は、酸化物や炭化物が主成分であることが新たに分かったことから、ガス分析装置を用いて、ターゲット中の酸素や炭素の含有量を測定し、これらのガス成分の含有量とパーティクルとの相関関係を調べた。しかし、ターゲットに含まれる酸素等は、ガス分析装置（ＬＥＣＯ社製）の定量下限である１ｗｔｐｐｍ未満であったため、ガス成分の含有量との相関関係を把握することはできなかった。
以上の通り、従来の方法では、ターゲット内の介在物の分析を精確に行うことが困難であり、このような介在物に由来するパーティクルの発生を十分に抑制することができなかった。一方で、配線微細化に伴う微細なパーティクルの発生を抑制することが急務となっている。なお、本願発明との直接の関連性はないが、ターゲットの表面加工に関して特許文献１〜７が知られているが、いずれも介在物に関する教示はなく、介在物の測定に関する知見を提示するものではない。
本発明は、半導体集積回路の配線の形成に適した銅合金スパッタリングターゲットにおいて、ターゲット内に存在する介在物の精確な計測を可能とすると共に、この介在物に起因するパーティクルの発生を抑制することができ、これによって、良好なスパッタリング成膜が可能なターゲットを提供することを課題とする。
上記の課題を解決するために、本発明者は鋭意研究を行った結果、銅合金スパッタリングターゲット材の表面粗さを数ｎｍ程度になるまで鏡面加工して、ターゲットに存在する介在物を計測した場合、この介在物の個数とパーティクル数との間には相関関係があることを見出した。この知見に基づいて、本願は、以下の発明を提供するものである。
１）ターゲット材を表面粗さＲａが１０ｎｍ以下に鏡面加工したとき、直径１０μｍ以下の介在物が１０００個／ｃｍ２以下であ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）ターゲット材を表面粗さＲａが１０ｎｍ以下に鏡面加工したとき、直径１０μｍ以下の介在物が５００個／ｃｍ２以下であることを特徴とする上記１）記載の銅合金スパッタリングターゲット。
３）ターゲット材の表面を鏡面加工によって表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とし、この表面を観察して直径１０μｍ以下の介在物の単位当たりの個数を計測することを特徴とする銅合金スパッタリングターゲットの評価方法。
１）ターゲット材を表面粗さＲａが１０ｎｍ以下に鏡面加工したとき、直径１０μｍ以下の介在物が１０００個／ｃｍ２以下であ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）ターゲット材を表面粗さＲａが１０ｎｍ以下に鏡面加工したとき、直径１０μｍ以下の介在物が５００個／ｃｍ２以下であることを特徴とする上記１）記載の銅合金スパッタリングターゲット。
３）ターゲット材の表面を鏡面加工によって表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とし、この表面を観察して直径１０μｍ以下の介在物の単位当たりの個数を計測することを特徴とする銅合金スパッタリングターゲットの評価方法。
本発明は、銅合金スパッタリングターゲットにおいて、鏡面加工によって表面粗さが数ｎｍ程度のターゲット表面を得ることにより、ターゲットの介在物を精確に計測することができるという優れた効果を有する。このようにして計測した介在物の個数は、スパッタリングの際に発生するパーティクル数と相関関係があることから、介在物の制御による、パーティクル発生の低減が可能となるという優れた効果を有する。
本発明のスパッタリングターゲットの素材として用いる銅合金は、高純度銅スパッタリングターゲットに通常添加されるＭｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｂ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｎｄ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ又はＺｒの元素の一種又は二種以上を１５％以下含有するものである。また、高純度銅は、ガス成分を除き純度４Ｎ（９９．９９％）以上の銅を用いることが好ましい。この原料としては市販される高純度の銅及び上記の合金成分を使用することができるが、半導体集積回路に悪影響を及ぼす放射性元素、アルカリ金属、遷移金属、重金属等の不純物含有量を極力低減させることが好ましい。
特に半導体集積回路では、ＵやＴｈ等の放射性元素は放射線によるＭＯＳへの影響、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属、アルカリ土類金属はＭＯＳ界面特性の劣化、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の遷移金属又は重金属は界面準位の発生や接合リークを起こし、回路特性を悪化させる可能性がある。したがって、アルカリ金属、アルカリ土類金属については総量を５ｐｐｍ以下、放射性元素の総量を１ｐｐｂ以下、合金元素以外の不純物として含有する重金属、軽金属の総量を１０ｐｐｍ以下とするのが望ましい。
ターゲットは通常、原料を溶解及び鋳造し、鋳造後の素材を結晶組織、粒径等を適切なものとするため鍛造や圧延等の塑性加工及び熱処理を施し、その後、円板状等の最終ターゲット寸法に仕上げることにより作製される。鍛造や圧延等の塑性加工と熱処理を適切に組み合わせることによりターゲットの結晶方位等の品質の調整を行なうことができる。但し、本発明において、これらの製造条件については、適宜調整可能である。
銅合金スパッタリングターゲットにおける介在物は、主として酸化物、炭化物であり、原料の溶解、鋳造の過程で発生する。このため、溶解及び鋳造は、真空中あるいはアルゴンガスなどの不活性雰囲気中で行い、酸素を極力低減するのが好ましい。また、従来の高周波溶解時に使用されるグラファイトルツボでは炭素の汚染があるため、これを避けるために、水冷銅ルツボを用いた電子ビーム溶解、真空誘導スカル溶解プラズマ溶解、又はセラミックルツボを用いた真空誘導溶解が適している。
スパッタリングの際のパーティクルは、ターゲット中の介在物がその表面に露出して脱離することで発生する。このとき、介在物の寸法が小さくとも、その数が多ければ、微細な（粒径５０ｎｍ以上）パーティクルが増発することになる。従来の集積回路では、このような微細なパーティクルはそれほど問題となっていなかったため、寸法の小さい介在物を特定できなくともそれほど問題にならなかったが、近年の高密度に集積化した半導体集積回路においては、寸法の小さい介在物の特定が非常に重要である。そして、このような寸法の小さい介在物を特定して、その結果を製造条件にフィードバックすることで、このような介在物の形成を抑制可能としたことが重要である。
以上から、本発明では、ターゲット材の表面を鏡面加工によって表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とし、この表面を観察して、直径１０μｍ以下の介在物の単位当たりの個数を計測することを特徴とするものである。前記の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下は、旋盤により旋削加工した後、そのターゲット表面（スパッタされる面）を精密旋盤により鏡面研磨を行うことで達成できる。鏡面研磨は、単結晶ダイヤモンドバイト（Ｒ３．０ｍｍ）を用い、回転数：３００ｒｐｍ、荒加工：切り込み０．０３ｍｍ／回、送り０．０３ｍｍ／ｒｅｖ、仕上げ加工：切り込み０．０２ｍｍ／回、送り０．０２ｍｍ／ｒｅｖ、の条件で行うことができる。
以上により、介在物に起因する突起や穴を除いた領域でのターゲット表面の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下とすることができる。その後、その表面を超純粋洗浄及び真空乾燥を施す。なお、表面加工は、上記の方法に制限されるものではなく、表面加工後にターゲット表面の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であれば、他の方法、条件を用いることもできる。また、本発明は、スパッタリングターゲットの一部（ターゲット材）を取り出し、それを鏡面加工して介在物の個数を計測することを特徴とするものであり、実際に使用するスパッタリングターゲットそれ自体を鏡面加工して、その表面粗さＲａを１０ｎｍ以下にするものではない。
このようにして得られたターゲット材について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察し、介在物の寸法と個数を計測する。測定は、ターゲットの面内３箇所（各々の面積：２７ｍｍ２）について行い、単位面積（１ｃｍ２）当たりの介在物（直径１０μｍ以下）の個数の平均値を求める。ここで介在物の直径とは、介在物の単体又はその凝集体を内包する面積が最小となるような長方形を考え、その長方形の長辺の長さと定義する。なお、直径１０μｍを超える粗大な介在物が存在する場合、ターゲットとしての使用に適さないため、本発明の範囲外とする。また、走査型電子顕微鏡の分解能の関係から、介在物の寸法の下限値は５ｎｍとする。
次に、実施例に基づいて本発明を説明する。以下に示す実施例は、理解を容易にするためのものであり、これらの実施例によって本発明を制限するものではない。すなわち、本発明の技術思想に基づく変形及び他の実施例は、当然本発明に含まれる。
実施例および比較例に適用したターゲットの表面加工の条件およびスパッタリングの条件とターゲットの評価法を以下に示す。
（鏡面研磨条件）
切削バイト：単結晶ダイヤモンドバイト（Ｒ３．０）
回転数：３００ｒｐｍ
荒加工：切り込み０．０３ｍｍ／回、送り０．０３ｍｍ／ｒｅｖ
仕上げ加工：切り込み０．０２ｍｍ／回、送り０．０２ｍｍ／ｒｅｖ
（ＬＰＣ条件）
ターゲットから切粉を５ｇ採取し、酸１５０ｍＬで溶解した後、超純水で５００ｍＬに定容する。その溶液を、液中パーティクルカウンタを用いて１ｍＬ当たりに含まれる介在物数を計量する。
（電解研磨条件）
試料表面を＃６００まで研磨した後、下記の条件で電解研磨を行う。
電解液：リン酸、電圧：２Ｖ、電流：１．５Ａ、時間：６０分
（機械研磨条件）
研磨紙（ＳｉＣ）：＃８０、＃１２０、＃２４０、＃８００、＃１２００
バフ研磨材：アルミナ
（スパッタリング条件と評価）
ターゲットをスパッタリング装置に装着し、１００ｋＷｈ間スパッタリングした後、シリコンウエハ上に成膜した薄膜のパーティクル（５０ｎｍ以上）数をカウントした。
（鏡面研磨条件）
切削バイト：単結晶ダイヤモンドバイト（Ｒ３．０）
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荒加工：切り込み０．０３ｍｍ／回、送り０．０３ｍｍ／ｒｅｖ
仕上げ加工：切り込み０．０２ｍｍ／回、送り０．０２ｍｍ／ｒｅｖ
（ＬＰＣ条件）
ターゲットから切粉を５ｇ採取し、酸１５０ｍＬで溶解した後、超純水で５００ｍＬに定容する。その溶液を、液中パーティクルカウンタを用いて１ｍＬ当たりに含まれる介在物数を計量する。
（電解研磨条件）
試料表面を＃６００まで研磨した後、下記の条件で電解研磨を行う。
電解液：リン酸、電圧：２Ｖ、電流：１．５Ａ、時間：６０分
（機械研磨条件）
研磨紙（ＳｉＣ）：＃８０、＃１２０、＃２４０、＃８００、＃１２００
バフ研磨材：アルミナ
（スパッタリング条件と評価）
ターゲットをスパッタリング装置に装着し、１００ｋＷｈ間スパッタリングした後、シリコンウエハ上に成膜した薄膜のパーティクル（５０ｎｍ以上）数をカウントした。
（実施例１、比較例１、比較例４、比較例７：Ｃｕ−Ａｌ合金）
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のアルミニウム（Ａｌ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解した後、グラファイト坩堝に出湯した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ａｌ（Ａｌ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。
実施例１：（鏡面加工）ターゲット材の表面を鏡面加工し表面粗さ１０ｎｍの試料を得た。それを走査型電子顕微鏡で３ｍｍ×３ｍｍの範囲を観察し、ターゲットに存在する介在物（直径１０μｍ以下）の個数を計測した。
比較例１：（ＬＰＣ）ターゲット材から切粉を５ｇ採取し、酸１５０ｍＬで溶解した後、超純水で５００ｍＬに定容した。その溶液をＬＰＣ測定装置で測定して１ｍＬ当たりに含まれる介在物数を計測した。
比較例４：（電解研磨）ターゲット材の表面を電解研磨し表面粗さ１５ｎｍの試料を得た。それを走査型電子顕微鏡で３ｍｍ×３ｍｍの範囲を観察し、ターゲットに存在する介在物（直径１０μｍ以下）の個数を計測した。
比較例７：（機械研磨）ターゲット材の表面を機械加工し表面粗さ２０ｎｍの試料を得た。それを走査型電子顕微鏡で３ｍｍ×３ｍｍの範囲を観察し、ターゲットに存在する介在物（直径１０μｍ以下）の個数を計測した。
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表１及び図３に示す。図３に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のアルミニウム（Ａｌ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解した後、グラファイト坩堝に出湯した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ａｌ（Ａｌ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。
実施例１：（鏡面加工）ターゲット材の表面を鏡面加工し表面粗さ１０ｎｍの試料を得た。それを走査型電子顕微鏡で３ｍｍ×３ｍｍの範囲を観察し、ターゲットに存在する介在物（直径１０μｍ以下）の個数を計測した。
比較例１：（ＬＰＣ）ターゲット材から切粉を５ｇ採取し、酸１５０ｍＬで溶解した後、超純水で５００ｍＬに定容した。その溶液をＬＰＣ測定装置で測定して１ｍＬ当たりに含まれる介在物数を計測した。
比較例４：（電解研磨）ターゲット材の表面を電解研磨し表面粗さ１５ｎｍの試料を得た。それを走査型電子顕微鏡で３ｍｍ×３ｍｍの範囲を観察し、ターゲットに存在する介在物（直径１０μｍ以下）の個数を計測した。
比較例７：（機械研磨）ターゲット材の表面を機械加工し表面粗さ２０ｎｍの試料を得た。それを走査型電子顕微鏡で３ｍｍ×３ｍｍの範囲を観察し、ターゲットに存在する介在物（直径１０μｍ以下）の個数を計測した。
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表１及び図３に示す。図３に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
（実施例２、比較例２、比較例５、比較例８：Ｃｕ−Ａｌ合金）
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のアルミニウム（Ａｌ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、坩堝下部から徐々に引き抜き介在物を浮上除去しながら、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ａｌ（Ａｌ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例２：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例２：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例５：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例８：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表１及び図３に示す。図３に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のアルミニウム（Ａｌ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、坩堝下部から徐々に引き抜き介在物を浮上除去しながら、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ａｌ（Ａｌ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例２：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例２：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例５：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例８：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表１及び図３に示す。図３に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
（実施例３、比較例３、比較例６、比較例９：Ｃｕ−Ａｌ合金）
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のアルミニウム（Ａｌ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、引抜速度をさらに遅くして坩堝下部から引き抜き、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ａｌ（Ａｌ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例３：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例３：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例６：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例９：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表１及び図３に示す。図３に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のアルミニウム（Ａｌ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、引抜速度をさらに遅くして坩堝下部から引き抜き、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ａｌ（Ａｌ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例３：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例３：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例６：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例９：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表１及び図３に示す。図３に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
（実施例４、比較例１０、比較例１３、比較例１６：Ｃｕ−Ｍｎ合金）
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のマンガン（Ｍｎ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解した後、グラファイト坩堝に出湯した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｍｎ（Ｍｎ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。
実施例４：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例１０：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例１３：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例１６：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表２及び図４に示す。図４に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のマンガン（Ｍｎ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解した後、グラファイト坩堝に出湯した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｍｎ（Ｍｎ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。
実施例４：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例１０：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例１３：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例１６：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表２及び図４に示す。図４に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
（実施例５、比較例１１、比較例１４、比較例１７：Ｃｕ−Ｍｎ合金）
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のマンガン（Ｍｎ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、坩堝下部から徐々に引き抜き介在物を浮上除去しながら、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｍｎ（Ｍｎ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例５：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例１１：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例１４：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例１７：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表２及び図４に示す。図４に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のマンガン（Ｍｎ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、坩堝下部から徐々に引き抜き介在物を浮上除去しながら、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｍｎ（Ｍｎ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例５：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例１１：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例１４：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例１７：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表２及び図４に示す。図４に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
（実施例６、比較例１２、比較例１５、比較例１８：Ｃｕ−Ｍｎ合金）
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のマンガン（Ｍｎ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、引抜速度をさらに遅くして坩堝下部から引き抜き、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｍｎ（Ｍｎ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例６：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例１２：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例１５：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例１８：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表２及び図４に示す。図４に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のマンガン（Ｍｎ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、引抜速度をさらに遅くして坩堝下部から引き抜き、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｍｎ（Ｍｎ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例６：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例１２：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例１５：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例１８：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表２及び図４に示す。図４に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
（実施例７、比較例１９、比較例２２、比較例２５：Ｃｕ−Ｔｉ合金）
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のチタン（Ｔｉ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解した後、グラファイト坩堝に出湯した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｔｉ（Ｔｉ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。
実施例７：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例１９：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例２２：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例２５：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表３及び図５に示す。図５に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のチタン（Ｔｉ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解した後、グラファイト坩堝に出湯した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｔｉ（Ｔｉ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。
実施例７：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例１９：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例２２：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例２５：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表３及び図５に示す。図５に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
（実施例８、比較例２０、比較例２３、比較例２６：Ｃｕ−Ｔｉ合金）
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のチタン（Ｔｉ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、坩堝下部から徐々に引き抜き介在物を浮上除去しながら、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｔｉ（Ｔｉ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例８：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例２０：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例２３：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例２６：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表３及び図５に示す。図５に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のチタン（Ｔｉ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、坩堝下部から徐々に引き抜き介在物を浮上除去しながら、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｔｉ（Ｔｉ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例８：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例２０：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例２３：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例２６：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表３及び図５に示す。図５に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
（実施例９、比較例２１、比較例２４、比較例２７：Ｃｕ−Ｔｉ合金）
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のチタン（Ｔｉ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、引抜速度をさらに遅くして坩堝下部から引き抜き、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｔｉ（Ｔｉ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例９：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例２１：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例２４：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例２７：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表３及び図５に示す。図５に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のチタン（Ｔｉ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、引抜速度をさらに遅くして坩堝下部から引き抜き、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｔｉ（Ｔｉ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例９：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例２１：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例２４：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例２７：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表３及び図５に示す。図５に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
（実施例１０、比較例２８、比較例３１、比較例３４：Ｃｕ−Ｓｎ合金）
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のスズ（Ｓｎ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解した後、グラファイト坩堝に出湯した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｓｎ（Ｓｎ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。
実施例１０：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例２８：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例３１：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例３４：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表４及び図６に示す。図６に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のスズ（Ｓｎ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解した後、グラファイト坩堝に出湯した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｓｎ（Ｓｎ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。
実施例１０：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例２８：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例３１：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例３４：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表４及び図６に示す。図６に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
（実施例１１、比較例２９、比較例３２、比較例３５：Ｃｕ−Ｓｎ合金）
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のスズ（Ｓｎ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、坩堝下部から徐々に引き抜き介在物を浮上除去しながら、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｓｎ（Ｓｎ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例１１：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例２９：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例３２：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例３５：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表４及び図６に示す。図６に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のスズ（Ｓｎ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、坩堝下部から徐々に引き抜き介在物を浮上除去しながら、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｓｎ（Ｓｎ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例１１：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例２９：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例３２：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例３５：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表４及び図６に示す。図６に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
（実施例１２、比較例３０、比較例３３、比較例３６：Ｃｕ−Ｓｎ合金）
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のスズ（Ｓｎ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、引抜速度をさらに遅くして坩堝下部から引き抜き、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｓｎ（Ｓｎ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例１２：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例３０：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例３３：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例３６：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表４及び図６に示す。図６に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
原料として、純度４Ｎ以上の銅（Ｃｕ）、純度４Ｎ以上のスズ（Ｓｎ）を準備し、真空誘導溶解炉にて、真空中、温度１１５０〜１２５０℃で溶解後、加熱した坩堝に出湯し、引抜速度をさらに遅くして坩堝下部から引き抜き、鋳造した。このようにして得られた高純度Ｃｕ−Ｓｎ（Ｓｎ：５．０ｗｔ％）インゴットを用いて、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのターゲットを作製した。このターゲットから５０ｍｍφのサンプル（ターゲット材）を複数切り出し、それぞれについて、以下の方法で介在物の個数を計測した。なお、表面の加工条件及び介在物の評価方法は、それぞれ実施例１、比較例２、比較例５、比較例８と同様とした。
実施例１２：鏡面加工（実施例１と同様の条件）
比較例３０：ＬＰＣ（比較例１と同様の条件）
比較例３３：電解研磨（比較例４と同様の条件）
比較例３６：機械研磨（比較例７と同様の条件）
次に、スパッタリングターゲットについてスパッタリングを実施し、パーティクル数をカウントした。その結果を表４及び図６に示す。図６に示す通り、上記の鏡面加工で分析した場合のみ、その介在物の個数の減少に伴い、パーティクル数の減少が見られ、両者の間に相関関係が認められた。
本発明は、銅合金スパッタリングターゲットにおいて、ターゲット内の介在物を精確に計測することができ、このようにして計測した介在物の個数は、スパッタリングの際に発生するパーティクル数と相関関係があることから、介在物の制御によるパーティクル発生の低減が可能となるという優れた効果を有する。本発明は、特に半導体集積回路の配線層、特に、銅電気メッキのためのシード層を安定的に形成するのに有用である。
Claims (1)
- ターゲット材の表面をダイヤモンドバイトを用いた切削加工による鏡面加工によって表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とし、この表面を観察して直径１０μｍ以下の介在物の単位当たりの個数を計測することを特徴とする銅合金スパッタリングターゲットの評価方法。
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