JPH11176769A - スパッタリングターゲットおよび銅配線膜 - Google Patents
スパッタリングターゲットおよび銅配線膜Info
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- JPH11176769A JPH11176769A JP34539497A JP34539497A JPH11176769A JP H11176769 A JPH11176769 A JP H11176769A JP 34539497 A JP34539497 A JP 34539497A JP 34539497 A JP34539497 A JP 34539497A JP H11176769 A JPH11176769 A JP H11176769A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】配線膜の流動性が良好であり、緻密で密着性が
良好な配線膜を形成できるスパッタリングターゲットお
よび銅配線膜を提供することを目的とする。 【解決手段】酸素含有量が１０ppm 以下であり、硫黄含
有量が１ppm 以下であり、鉄含有量が１ppm 以下であ
り、純度が９９．９９９％以上の高純度銅基材から成る
ことを特徴とする。またはＴｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｙ，ＬａおよびＳｃから選択される少なくと
も１種の元素を０．５〜２５０ppm 含有する銅基材から
成ることを特徴とする。
良好な配線膜を形成できるスパッタリングターゲットお
よび銅配線膜を提供することを目的とする。 【解決手段】酸素含有量が１０ppm 以下であり、硫黄含
有量が１ppm 以下であり、鉄含有量が１ppm 以下であ
り、純度が９９．９９９％以上の高純度銅基材から成る
ことを特徴とする。またはＴｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｙ，ＬａおよびＳｃから選択される少なくと
も１種の元素を０．５〜２５０ppm 含有する銅基材から
成ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイスの配
線層として使用される銅配線膜をスパッタリング法によ
って形成する場合に適したスパッタリングターゲットお
よび銅配線膜に係り、特に成膜時における配線膜の流動
性が良好であり、緻密で密着性が良好な配線膜を形成で
きるスパッタリングターゲットおよび銅配線膜に関す
る。
線層として使用される銅配線膜をスパッタリング法によ
って形成する場合に適したスパッタリングターゲットお
よび銅配線膜に係り、特に成膜時における配線膜の流動
性が良好であり、緻密で密着性が良好な配線膜を形成で
きるスパッタリングターゲットおよび銅配線膜に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年の電子技術の進展によりＬＳＩ（大
規模集積回路）の高集積化，高出力化，高速化が急速に
進行している。例えば、ＤＲＡＭ（随時書き込み読み出
しメモリー）の記憶容量は、従来の４メガビットおよび
１６メガビットが主流であったものが、６４メガビット
へと移行しつつあり、さらに２５６メガビットも出現
し、近い将来には１ギガビットおよび４ギガビットも実
現しようという現状である。
規模集積回路）の高集積化，高出力化，高速化が急速に
進行している。例えば、ＤＲＡＭ（随時書き込み読み出
しメモリー）の記憶容量は、従来の４メガビットおよび
１６メガビットが主流であったものが、６４メガビット
へと移行しつつあり、さらに２５６メガビットも出現
し、近い将来には１ギガビットおよび４ギガビットも実
現しようという現状である。
【０００３】上記のようなＬＳＩの高集積化により、配
線幅の減少と配線長の増大とが必至となり、配線材料の
電気抵抗による信号遅延が顕著になり高速化が阻害され
る弊害が起こるため、より電気抵抗が小さい配線材料が
希求されている。
線幅の減少と配線長の増大とが必至となり、配線材料の
電気抵抗による信号遅延が顕著になり高速化が阻害され
る弊害が起こるため、より電気抵抗が小さい配線材料が
希求されている。
【０００４】従来、上記配線材料としては、Ａｌ−Ｓｉ
系，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系などの高純度アルミニウム合金
材料が一般的に広く使用されている。しかしながら、上
記アルミニウム系合金材料で形成された配線は、エレク
トロマイグレーションやストレスマイグレーションによ
って断線事故を生じ易い難点があった。すなわち、電子
や原子の移動（エレクトロマイグレーション）によりＡ
ｌ配線が切断されたり、配線の伸び縮みによって発生す
る応力（ストレスマイグレーション）によって疲労して
Ａｌ配線が切断する不具合が発生し易く、ＬＳＩの製造
歩留りが低下する問題点があった。
系，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系などの高純度アルミニウム合金
材料が一般的に広く使用されている。しかしながら、上
記アルミニウム系合金材料で形成された配線は、エレク
トロマイグレーションやストレスマイグレーションによ
って断線事故を生じ易い難点があった。すなわち、電子
や原子の移動（エレクトロマイグレーション）によりＡ
ｌ配線が切断されたり、配線の伸び縮みによって発生す
る応力（ストレスマイグレーション）によって疲労して
Ａｌ配線が切断する不具合が発生し易く、ＬＳＩの製造
歩留りが低下する問題点があった。
【０００５】特に配線幅が０．２５μｍ以下となる２５
６メガビット世代のＬＳＩの配線材料として上記Ａｌ合
金を使用した場合には配線抵抗による信号遅延や上記マ
イグレーションに起因する断線が顕著になる。その対策
として、より低抵抗で耐マイグレーション特性に優れた
銅（Ｃｕ）材料を使用して銅配線膜を形成することが試
行されている。
６メガビット世代のＬＳＩの配線材料として上記Ａｌ合
金を使用した場合には配線抵抗による信号遅延や上記マ
イグレーションに起因する断線が顕著になる。その対策
として、より低抵抗で耐マイグレーション特性に優れた
銅（Ｃｕ）材料を使用して銅配線膜を形成することが試
行されている。
【０００６】上記銅配線膜の形成方法としては、スパッ
タリング法およびＣＶＤ（化学的蒸着）法があるが、成
膜の量産性および安定性の観点で有利なスパッタリング
法が一般的に採用されている。このスパッタリング法
は、高速のアルゴンイオンを高純度銅ターゲットに衝突
させて微細な銅粒子をたたき出し、この放出された銅粒
子を対向電極上に配置したウエハー基板表面に堆積させ
て所定厚さの薄膜を形成する方法である。この薄膜をド
ライエッチングなどの配線加工方法により処理すること
により、所定の銅配線膜パターンが形成される。
タリング法およびＣＶＤ（化学的蒸着）法があるが、成
膜の量産性および安定性の観点で有利なスパッタリング
法が一般的に採用されている。このスパッタリング法
は、高速のアルゴンイオンを高純度銅ターゲットに衝突
させて微細な銅粒子をたたき出し、この放出された銅粒
子を対向電極上に配置したウエハー基板表面に堆積させ
て所定厚さの薄膜を形成する方法である。この薄膜をド
ライエッチングなどの配線加工方法により処理すること
により、所定の銅配線膜パターンが形成される。
【０００７】なお、上記スパッタリング法において使用
される高純度銅スパッタリングターゲットの製造方法と
しては、一般的にゾーンメルト法（ゾーン精製法）によ
って不純物量を低減して得られた銅の溶解インゴットを
圧延加工した後に、機械加工を施して所定のターゲット
形状に仕上げる方法が採用されている。
される高純度銅スパッタリングターゲットの製造方法と
しては、一般的にゾーンメルト法（ゾーン精製法）によ
って不純物量を低減して得られた銅の溶解インゴットを
圧延加工した後に、機械加工を施して所定のターゲット
形状に仕上げる方法が採用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の銅スパッタリングターゲットを使用して形成した銅
配線膜は、比較的に低集積度のＬＳＩに好適であるが、
配線幅が０．２５μｍ以下となる次世代のＬＳＩには不
適であることが判明している。すなわち、半導体素子な
どのＬＳＩの集積度が増加するに伴って、より微細な配
線を高精度に形成することは困難になる。
来の銅スパッタリングターゲットを使用して形成した銅
配線膜は、比較的に低集積度のＬＳＩに好適であるが、
配線幅が０．２５μｍ以下となる次世代のＬＳＩには不
適であることが判明している。すなわち、半導体素子な
どのＬＳＩの集積度が増加するに伴って、より微細な配
線を高精度に形成することは困難になる。
【０００９】そこで最近では、基板表面に予め微細な配
線溝を形成しておき、その上面に銅薄膜をスパッタリン
グ法によって堆積せしめ、しかる後に堆積した銅薄膜を
５５０℃以下の低温度で加熱溶融（リフロー）せしめて
上記配線溝に流し込み、過剰量の銅薄膜を研磨処理によ
り除去することによって所定の微細な銅配線パターンを
形成する加熱リフロー方式（ダマシン法）が一般に採用
されている。特に多層配線化および高電流密度化が要求
されるパワートランジスタや高周波トランジスタの配線
膜の形成方法としてプロセス技術開発が進められてい
る。
線溝を形成しておき、その上面に銅薄膜をスパッタリン
グ法によって堆積せしめ、しかる後に堆積した銅薄膜を
５５０℃以下の低温度で加熱溶融（リフロー）せしめて
上記配線溝に流し込み、過剰量の銅薄膜を研磨処理によ
り除去することによって所定の微細な銅配線パターンを
形成する加熱リフロー方式（ダマシン法）が一般に採用
されている。特に多層配線化および高電流密度化が要求
されるパワートランジスタや高周波トランジスタの配線
膜の形成方法としてプロセス技術開発が進められてい
る。
【００１０】上記加熱リフロー方式による銅配線膜を良
好に形成するためには、特に５５０℃以下の低温度にお
いて加熱流動性が良好な銅薄膜を形成できるスパッタリ
ングターゲットが要求される。しかしながら、現在の時
点では上記の要求特性を満足するスパッタリングターゲ
ットは未だ開発されていない。
好に形成するためには、特に５５０℃以下の低温度にお
いて加熱流動性が良好な銅薄膜を形成できるスパッタリ
ングターゲットが要求される。しかしながら、現在の時
点では上記の要求特性を満足するスパッタリングターゲ
ットは未だ開発されていない。
【００１１】すなわち、従来のスパッタリングターゲッ
トを使用して形成した銅薄膜は加熱流動性が乏しいため
に、配線溝内に十分に充填されず、ボイドが形成され易
い問題点があった。また、ボイドが発生し易いために基
板と配線膜との密着性も低下し易くなり、リフロー処理
後の研磨加工により配線膜が剥離し、いずれにしてもＬ
ＳＩの製造歩留りが大幅に低下してしまう問題点があっ
た。
トを使用して形成した銅薄膜は加熱流動性が乏しいため
に、配線溝内に十分に充填されず、ボイドが形成され易
い問題点があった。また、ボイドが発生し易いために基
板と配線膜との密着性も低下し易くなり、リフロー処理
後の研磨加工により配線膜が剥離し、いずれにしてもＬ
ＳＩの製造歩留りが大幅に低下してしまう問題点があっ
た。
【００１２】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、成膜時における配線膜の流動性が良好で
あり、緻密で密着性が良好な配線膜を形成できるスパッ
タリングターゲットおよび銅配線膜を提供することを目
的とする。
たものであり、成膜時における配線膜の流動性が良好で
あり、緻密で密着性が良好な配線膜を形成できるスパッ
タリングターゲットおよび銅配線膜を提供することを目
的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明者らはスパッタリング膜の加熱流動性に影響を及
ぼす要因について鋭意比較検討した。その結果、スパッ
タリングターゲットの不純物含有量が上記膜の加熱流動
性に大きな影響を及ぼし、特に不純物元素としての酸素
（Ｏ），硫黄（Ｓ）および鉄（Ｆｅ）の含有量を所定値
以下に低減することにより、スパッタリング膜の加熱流
動性を大幅に向上でき、緻密で密着性が良好なスパッタ
リング膜が初めて得られるという知見を得た。
本発明者らはスパッタリング膜の加熱流動性に影響を及
ぼす要因について鋭意比較検討した。その結果、スパッ
タリングターゲットの不純物含有量が上記膜の加熱流動
性に大きな影響を及ぼし、特に不純物元素としての酸素
（Ｏ），硫黄（Ｓ）および鉄（Ｆｅ）の含有量を所定値
以下に低減することにより、スパッタリング膜の加熱流
動性を大幅に向上でき、緻密で密着性が良好なスパッタ
リング膜が初めて得られるという知見を得た。
【００１４】一方、ターゲット中または配線膜中にＴｉ
などの特定の元素を所定量だけ含有させることにより、
銅スパッタリング膜の再結晶温度が低下して銅基材が軟
化し、低温での加熱流動性が大幅に改善されたスパッタ
リング膜が得られるという知見も得た。本発明は上記知
見に基づいて完成されたものである。
などの特定の元素を所定量だけ含有させることにより、
銅スパッタリング膜の再結晶温度が低下して銅基材が軟
化し、低温での加熱流動性が大幅に改善されたスパッタ
リング膜が得られるという知見も得た。本発明は上記知
見に基づいて完成されたものである。
【００１５】すなわち、本願第１の発明に係るスパッタ
リングターゲットは、酸素含有量が１０ppm 以下であ
り、硫黄含有量が１ppm 以下であり、鉄含有量が１ppm
以下であり、純度が９９．９９９％以上の高純度銅基材
から成ることを特徴とする。
リングターゲットは、酸素含有量が１０ppm 以下であ
り、硫黄含有量が１ppm 以下であり、鉄含有量が１ppm
以下であり、純度が９９．９９９％以上の高純度銅基材
から成ることを特徴とする。
【００１６】また本願第２の発明に係るスパッタリング
ターゲットは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｙ，ＬａおよびＳｃから選択される少なくとも１種の元
素を０．５〜２５０ppm 含有する銅基材から成ることを
特徴とする。
ターゲットは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｙ，ＬａおよびＳｃから選択される少なくとも１種の元
素を０．５〜２５０ppm 含有する銅基材から成ることを
特徴とする。
【００１７】さらに上記スパッタリングターゲットにお
いて、銅基材中の銀（Ａｇ）含有量は、１ppm 以下であ
ることが望ましい。
いて、銅基材中の銀（Ａｇ）含有量は、１ppm 以下であ
ることが望ましい。
【００１８】また、本発明に係る銅配線膜は、酸素含有
量が１０ppm 以下であり、硫黄含有量が１ppm 以下であ
り、鉄含有量が１ppm 以下であり、純度が９９．９９９
％以上の高純度銅基材から成るスパッタリングターゲッ
トから放出された粒子を基板上に堆積せしめて形成した
銅配線膜において、酸素含有量が１０ppm 以下であり、
硫黄含有量が１ppm 以下であり、鉄含有量が１ppm 以下
であり、純度が９９．９９９％以上であることを特徴と
する。
量が１０ppm 以下であり、硫黄含有量が１ppm 以下であ
り、鉄含有量が１ppm 以下であり、純度が９９．９９９
％以上の高純度銅基材から成るスパッタリングターゲッ
トから放出された粒子を基板上に堆積せしめて形成した
銅配線膜において、酸素含有量が１０ppm 以下であり、
硫黄含有量が１ppm 以下であり、鉄含有量が１ppm 以下
であり、純度が９９．９９９％以上であることを特徴と
する。
【００１９】さらに、本発明に係る他の銅配線膜は、Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｙ，ＬａおよびＳｃ
から選択される少なくとも１種の元素を０．５〜２５０
ppm含有する銅基材から成るスパッタリングターゲット
から放出された粒子を基板上に堆積せしめて形成した銅
配線膜において、上記銅配線膜は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｙ，ＬａおよびＳｃから選択される少
なくとも１種の元素を０．５〜２５０ppm 含有すること
を特徴とする。
ｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｙ，ＬａおよびＳｃ
から選択される少なくとも１種の元素を０．５〜２５０
ppm含有する銅基材から成るスパッタリングターゲット
から放出された粒子を基板上に堆積せしめて形成した銅
配線膜において、上記銅配線膜は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｙ，ＬａおよびＳｃから選択される少
なくとも１種の元素を０．５〜２５０ppm 含有すること
を特徴とする。
【００２０】ここで、上記スパッタリングターゲットお
よびそのターゲットを使用して形成した銅配線膜におい
て、酸素含有量はスパッタリング膜の加熱流動性に大き
く影響するため、本発明では１０ppm 以下とした。すな
わち、酸素含有量を低減することにより銅配線膜の加熱
流動性が向上し、緻密で基板に対する密着性に優れた銅
配線膜が得られるという効果が得られる。さらに上記酸
素含有量は５ppm 以下が、より好ましい。
よびそのターゲットを使用して形成した銅配線膜におい
て、酸素含有量はスパッタリング膜の加熱流動性に大き
く影響するため、本発明では１０ppm 以下とした。すな
わち、酸素含有量を低減することにより銅配線膜の加熱
流動性が向上し、緻密で基板に対する密着性に優れた銅
配線膜が得られるという効果が得られる。さらに上記酸
素含有量は５ppm 以下が、より好ましい。
【００２１】また、硫黄（Ｓ），鉄（Ｆｅ），銀（Ａ
ｇ）などの元素や窒素（Ｎ）などのガス成分が銅基材中
に存在すると、銅基材が硬化する性質がある。そのた
め、スパッタリング膜の加熱による流動性を高めるため
には上記各成分の含有量を低減することが重要なポイン
トとなる。特に硫黄（Ｓ）および鉄（Ｆｅ）成分の含有
量がそれぞれ１ppm を超えるスパッタリン膜を加熱流動
化させた場合には、上記硫黄成分などがスパッタリング
膜表面に拡散し膜の流動性を悪化させる現象を生じる。
その現象を防止するためには、硫黄および鉄，銀，窒素
の含有量をそれぞれ１ppm 以下にすることが必要であ
る。なお、上記各成分の含有量は、それぞれ０．５ppm
以下の範囲がさらに好ましい。
ｇ）などの元素や窒素（Ｎ）などのガス成分が銅基材中
に存在すると、銅基材が硬化する性質がある。そのた
め、スパッタリング膜の加熱による流動性を高めるため
には上記各成分の含有量を低減することが重要なポイン
トとなる。特に硫黄（Ｓ）および鉄（Ｆｅ）成分の含有
量がそれぞれ１ppm を超えるスパッタリン膜を加熱流動
化させた場合には、上記硫黄成分などがスパッタリング
膜表面に拡散し膜の流動性を悪化させる現象を生じる。
その現象を防止するためには、硫黄および鉄，銀，窒素
の含有量をそれぞれ１ppm 以下にすることが必要であ
る。なお、上記各成分の含有量は、それぞれ０．５ppm
以下の範囲がさらに好ましい。
【００２２】一方、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｙ，Ｌａ，Ｓｃの元素をスパッタリング銅薄膜中に
微量含有させることにより、銅薄膜の再結晶温度が低下
して軟化し、膜の低温での加熱流動性が向上する効果が
あり、本発明ではターゲット中または銅配線膜中に０．
５〜２５０ppm の範囲で含有される。上記元素の合計含
有量が０．５ppm 未満の場合には、前記加熱流動性の改
善効果が不十分となる。一方、合計含有量が２５０ppm
を超えると、逆に銅配線膜の再結晶温度が高くなり、低
温度での加熱リフロー時における膜の流動性が低下して
しまう。そのため、上記各元素の合計含有量は０．５〜
２５０ppm の範囲とされるが、さらには５〜１００ppm
の範囲がより好ましい。
ａ，Ｙ，Ｌａ，Ｓｃの元素をスパッタリング銅薄膜中に
微量含有させることにより、銅薄膜の再結晶温度が低下
して軟化し、膜の低温での加熱流動性が向上する効果が
あり、本発明ではターゲット中または銅配線膜中に０．
５〜２５０ppm の範囲で含有される。上記元素の合計含
有量が０．５ppm 未満の場合には、前記加熱流動性の改
善効果が不十分となる。一方、合計含有量が２５０ppm
を超えると、逆に銅配線膜の再結晶温度が高くなり、低
温度での加熱リフロー時における膜の流動性が低下して
しまう。そのため、上記各元素の合計含有量は０．５〜
２５０ppm の範囲とされるが、さらには５〜１００ppm
の範囲がより好ましい。
【００２３】上記、本発明に係るスパッタリングターゲ
ットは、例えば以下のような手順で製造される。まず、
銅基材となる純銅を用意する。純銅としては比較的高純
度品とされる純度４Ｎ（９９．９９％）レベルの無酸素
銅（ＯＦＣ）や純度５Ｎ（９９．９９９％）〜６Ｎレベ
ルの高純度銅があるが、特に電気分解操作によって酸
素，鉄，硫黄等の不純物の大部分を除去した純度５Ｎ以
上の高純度電気銅が好ましい。
ットは、例えば以下のような手順で製造される。まず、
銅基材となる純銅を用意する。純銅としては比較的高純
度品とされる純度４Ｎ（９９．９９％）レベルの無酸素
銅（ＯＦＣ）や純度５Ｎ（９９．９９９％）〜６Ｎレベ
ルの高純度銅があるが、特に電気分解操作によって酸
素，鉄，硫黄等の不純物の大部分を除去した純度５Ｎ以
上の高純度電気銅が好ましい。
【００２４】さらに、上記電気分解操作によっても除去
できない不純物元素は、下記のゾーンメルト法（ゾーン
精製法）によって除去する。ゾーンメルト法は金属材料
の精製法の一種であり、平衡状態にある液体と固体との
組成の差を利用して液相と固相との界面に不純物を偏析
させて除去する精製法である。具体的には金属材料に狭
い溶融ゾーンを局部的に形成し、この溶融ゾーンを金属
材料の全域に亘ってゆっくり移動せしめ、溶融部と非溶
融部との境界部に不純物を析出せしめて除去する。
できない不純物元素は、下記のゾーンメルト法（ゾーン
精製法）によって除去する。ゾーンメルト法は金属材料
の精製法の一種であり、平衡状態にある液体と固体との
組成の差を利用して液相と固相との界面に不純物を偏析
させて除去する精製法である。具体的には金属材料に狭
い溶融ゾーンを局部的に形成し、この溶融ゾーンを金属
材料の全域に亘ってゆっくり移動せしめ、溶融部と非溶
融部との境界部に不純物を析出せしめて除去する。
【００２５】さらに、上記ゾーンメルト法によって精製
した溶解インゴットを、１０-5〜１０-6Torr程度の高真
空雰囲気で真空溶解することにより、さらに不純物レベ
ルを低減した高純度銅インゴットが得られる。
した溶解インゴットを、１０-5〜１０-6Torr程度の高真
空雰囲気で真空溶解することにより、さらに不純物レベ
ルを低減した高純度銅インゴットが得られる。
【００２６】なお、前記した銅スパッタリング膜の加熱
流動性を向上させるためのＴｉ，Ｚｒ，Ｖなどの元素を
添加したターゲットを製造する場合には、上記の真空溶
解操作を実施する際に添加することが好ましい。ここで
上記Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖなどの元素の添加量は、加熱真空溶
解時における蒸発損失量を見込んで所定の含有量（０．
５〜２５０ppm ）より１０％程度過剰に添加することが
好ましい。
流動性を向上させるためのＴｉ，Ｚｒ，Ｖなどの元素を
添加したターゲットを製造する場合には、上記の真空溶
解操作を実施する際に添加することが好ましい。ここで
上記Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖなどの元素の添加量は、加熱真空溶
解時における蒸発損失量を見込んで所定の含有量（０．
５〜２５０ppm ）より１０％程度過剰に添加することが
好ましい。
【００２７】上記のように真空溶解して調製した高純度
銅インゴットを１００〜３００℃で熱処理することによ
り、再結晶化および均質化を図るとともに軟化せしめ、
しかる後に機械加工により所定の円盤形状に加工して本
発明のスパッタリングターゲットは製造される。
銅インゴットを１００〜３００℃で熱処理することによ
り、再結晶化および均質化を図るとともに軟化せしめ、
しかる後に機械加工により所定の円盤形状に加工して本
発明のスパッタリングターゲットは製造される。
【００２８】また、上記のように製造したスパッタリン
グターゲットをマグネトロンスパッタリング装置の一方
の電極にセットし、高速のアルゴンイオンをターゲット
に衝突させて微細な銅粒子をたたき出し、この放出され
た銅粒子を対向電極上に配置したウエハー基板表面に堆
積させることにより、ターゲットの組成に対応した本発
明の銅配線膜が形成される。
グターゲットをマグネトロンスパッタリング装置の一方
の電極にセットし、高速のアルゴンイオンをターゲット
に衝突させて微細な銅粒子をたたき出し、この放出され
た銅粒子を対向電極上に配置したウエハー基板表面に堆
積させることにより、ターゲットの組成に対応した本発
明の銅配線膜が形成される。
【００２９】上記構成に係るスパッタリングターゲット
および銅配線膜によれば、銅基材の硬化を引き起こす酸
素，硫黄，鉄の含有量が低減されているため、または銅
基材の加熱流動性を向上させる元素が所定量添加されて
いるため、成膜時における銅配線膜の流動性が良好であ
り、緻密で密着性に優れた銅配線膜を形成することがで
きる。特に銅配線膜を加熱リフロー方式により形成する
場合、膜の密着性が良好であるため、リフロー後の研磨
工程においても銅配線膜の剥離が少なく、微細配線膜を
有するＬＳＩの製造歩留りを大幅に高めることができ
る。
および銅配線膜によれば、銅基材の硬化を引き起こす酸
素，硫黄，鉄の含有量が低減されているため、または銅
基材の加熱流動性を向上させる元素が所定量添加されて
いるため、成膜時における銅配線膜の流動性が良好であ
り、緻密で密着性に優れた銅配線膜を形成することがで
きる。特に銅配線膜を加熱リフロー方式により形成する
場合、膜の密着性が良好であるため、リフロー後の研磨
工程においても銅配線膜の剥離が少なく、微細配線膜を
有するＬＳＩの製造歩留りを大幅に高めることができ
る。
【００３０】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について以
下の実施例に基づいて説明する。
下の実施例に基づいて説明する。
【００３１】実施例１ 純度９９．９％の電気銅をゾーンメルト法により処理し
て純度が９９．９９９５％の溶解インゴットを調製し
た。さらに、この溶解インゴットを１０-6Torrの高真空
中で真空溶解して不純物を除去し、高純度銅インゴット
を得た。この高純度銅インゴットを加工率９０％で圧延
加工して平板状に形成した後に、温度２００℃で加熱処
理を実施し、さらに機械研削研磨加工を実施することに
より、直径２５０mm×厚さ６mmの実施例１に係る高純度
銅スパッタリングターゲットを製造した。
て純度が９９．９９９５％の溶解インゴットを調製し
た。さらに、この溶解インゴットを１０-6Torrの高真空
中で真空溶解して不純物を除去し、高純度銅インゴット
を得た。この高純度銅インゴットを加工率９０％で圧延
加工して平板状に形成した後に、温度２００℃で加熱処
理を実施し、さらに機械研削研磨加工を実施することに
より、直径２５０mm×厚さ６mmの実施例１に係る高純度
銅スパッタリングターゲットを製造した。
【００３２】得られたターゲットについて化学分析法ま
たはグロー放電質量分析法（ＧＤＭＳ）によって酸素，
硫黄および鉄の含有量を測定した結果、それぞれ３ppm
，０．１ppm ，０．０５ppm であった。
たはグロー放電質量分析法（ＧＤＭＳ）によって酸素，
硫黄および鉄の含有量を測定した結果、それぞれ３ppm
，０．１ppm ，０．０５ppm であった。
【００３３】次に、上記のように調製した高純度スパッ
タリングターゲットを用いてマグネトロンスパッタリン
グを実施し、幅０．８μｍ×深さ０．５μｍの配線溝を
形成した６インチウエハー表面に膜厚３０００オングス
トロームの銅薄膜を形成した。その後、４５０℃で加熱
リフローして配線溝中に銅基材を流動させて充填した。
そして配線溝の３ヶ所の断面について配線溝内に充填さ
れた銅基材の断面積割合を充填度として測定したところ
全て１００％であり、緻密な銅配線膜が形成されている
ことが確認された。
タリングターゲットを用いてマグネトロンスパッタリン
グを実施し、幅０．８μｍ×深さ０．５μｍの配線溝を
形成した６インチウエハー表面に膜厚３０００オングス
トロームの銅薄膜を形成した。その後、４５０℃で加熱
リフローして配線溝中に銅基材を流動させて充填した。
そして配線溝の３ヶ所の断面について配線溝内に充填さ
れた銅基材の断面積割合を充填度として測定したところ
全て１００％であり、緻密な銅配線膜が形成されている
ことが確認された。
【００３４】比較例１ 一方、純度９９．９％の電気銅をゾーンメルト法により
処理して純度が９９．９８％の溶解インゴットを調製し
た。さらに、この溶解インゴットを加工率９０％で圧延
加工して平板状に形成した後に、温度２００℃で加熱処
理を実施し、さらに機械研削研磨加工を実施することに
より、直径２５０mm×厚さ６mmの比較例１に係る銅スパ
ッタリングターゲットを製造した。
処理して純度が９９．９８％の溶解インゴットを調製し
た。さらに、この溶解インゴットを加工率９０％で圧延
加工して平板状に形成した後に、温度２００℃で加熱処
理を実施し、さらに機械研削研磨加工を実施することに
より、直径２５０mm×厚さ６mmの比較例１に係る銅スパ
ッタリングターゲットを製造した。
【００３５】得られたターゲットについて化学分析法に
よって酸素，硫黄および鉄の含有量を測定した結果、そ
れぞれ３５ppm ，１５ppm ，２３ppm であった。
よって酸素，硫黄および鉄の含有量を測定した結果、そ
れぞれ３５ppm ，１５ppm ，２３ppm であった。
【００３６】次に、上記のように調製した銅スパッタリ
ングターゲットを用いてマグネトロンスパッタリングを
実施し、幅０．８μｍ×深さ０．５μｍの配線溝を形成
した６インチウエハー表面に膜厚３０００オングストロ
ームの銅薄膜を形成した。その後、４５０℃で加熱リフ
ローして配線溝中に銅基材を流動させて充填した。そし
て配線溝の３ヶ所の断面について配線溝内に充填された
銅基材の断面積割合を充填度として測定したところ、平
均値で８３％であり、空隙の多い銅配線膜が形成されて
いることが判明した。また、加熱リフロー後に過剰な銅
基材を除去するために研磨処理を実施したところ、銅配
線膜の剥離が多発した。
ングターゲットを用いてマグネトロンスパッタリングを
実施し、幅０．８μｍ×深さ０．５μｍの配線溝を形成
した６インチウエハー表面に膜厚３０００オングストロ
ームの銅薄膜を形成した。その後、４５０℃で加熱リフ
ローして配線溝中に銅基材を流動させて充填した。そし
て配線溝の３ヶ所の断面について配線溝内に充填された
銅基材の断面積割合を充填度として測定したところ、平
均値で８３％であり、空隙の多い銅配線膜が形成されて
いることが判明した。また、加熱リフロー後に過剰な銅
基材を除去するために研磨処理を実施したところ、銅配
線膜の剥離が多発した。
【００３７】すなわち、酸素，硫黄および鉄の含有量を
低減したターゲットを用いてスパッタリング膜を形成し
た場合には、加熱リフロー時の膜の流動性が向上するた
め、緻密でウエハーに対する密着性が良好なＬＳＩが得
られることが判明した。
低減したターゲットを用いてスパッタリング膜を形成し
た場合には、加熱リフロー時の膜の流動性が向上するた
め、緻密でウエハーに対する密着性が良好なＬＳＩが得
られることが判明した。
【００３８】実施例２〜１６ 純度９９．９％の電気銅をゾーンメルト法により処理し
て純度が９９．９９９５％の溶解インゴットを調製し
た。さらに、この溶解インゴットに、表１に示すような
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｙ，Ｌａ，Ｓｃの
元素を所定量添加し、１０-6Torrの高真空中で真空溶解
してそれぞれ銅インゴットを得た。これらの銅インゴッ
トを加工率９０％で圧延加工して平板状に形成した後
に、温度２００℃で加熱処理を実施し、さらに機械研削
研磨加工を実施することにより、直径２５０mm×厚さ６
mmの実施例２〜１６に係る銅スパッタリングターゲット
を製造した。
て純度が９９．９９９５％の溶解インゴットを調製し
た。さらに、この溶解インゴットに、表１に示すような
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｙ，Ｌａ，Ｓｃの
元素を所定量添加し、１０-6Torrの高真空中で真空溶解
してそれぞれ銅インゴットを得た。これらの銅インゴッ
トを加工率９０％で圧延加工して平板状に形成した後
に、温度２００℃で加熱処理を実施し、さらに機械研削
研磨加工を実施することにより、直径２５０mm×厚さ６
mmの実施例２〜１６に係る銅スパッタリングターゲット
を製造した。
【００３９】得られたターゲットについて化学分析法ま
たはグロー放電質量分析法によって酸素，硫黄および鉄
の含有量を測定し、表１に示す結果を得た。
たはグロー放電質量分析法によって酸素，硫黄および鉄
の含有量を測定し、表１に示す結果を得た。
【００４０】次に、上記のように調製した各銅スパッタ
リングターゲットを用いてマグネトロンスパッタリング
を実施し、幅０．８μｍ×深さ０．５μｍの配線溝を形
成した６インチウエハー表面に膜厚３０００オングスト
ロームの銅薄膜を形成した。その後、４５０℃で加熱リ
フローして配線溝中に銅基材を流動させて充填した。そ
して配線溝の３ヶ所の断面について配線溝内に充填され
た銅基材の断面積割合を充填度として測定したところ、
表１に示すように全て１００％であり、緻密な銅配線膜
が形成されていることが確認された。
リングターゲットを用いてマグネトロンスパッタリング
を実施し、幅０．８μｍ×深さ０．５μｍの配線溝を形
成した６インチウエハー表面に膜厚３０００オングスト
ロームの銅薄膜を形成した。その後、４５０℃で加熱リ
フローして配線溝中に銅基材を流動させて充填した。そ
して配線溝の３ヶ所の断面について配線溝内に充填され
た銅基材の断面積割合を充填度として測定したところ、
表１に示すように全て１００％であり、緻密な銅配線膜
が形成されていることが確認された。
【００４１】また、加熱リフロー後に余剰の銅基材を除
去するために、銅配線膜表面をメカノケミカル研磨（Ｃ
ＭＰ）処理した際に配線膜が剥離した割合を計測して表
１に示す結果を得た。すなわち、配線の剥離割合が少な
くＬＳＩの製造歩留りを大幅に改善することが可能とな
った。
去するために、銅配線膜表面をメカノケミカル研磨（Ｃ
ＭＰ）処理した際に配線膜が剥離した割合を計測して表
１に示す結果を得た。すなわち、配線の剥離割合が少な
くＬＳＩの製造歩留りを大幅に改善することが可能とな
った。
【００４２】比較例２〜４ 一方、比較例２として、ゾーンメルト法により純度が９
９．９９９５％の溶解インゴットを調製し、このインゴ
ットを加工率７０％で圧延加工して平板状に形成した後
に２００℃で熱処理を施し、さらに機械加工を施すこと
により、直径２５０mm×厚６mmのスパッタリングターゲ
ットを調製した。
９．９９９５％の溶解インゴットを調製し、このインゴ
ットを加工率７０％で圧延加工して平板状に形成した後
に２００℃で熱処理を施し、さらに機械加工を施すこと
により、直径２５０mm×厚６mmのスパッタリングターゲ
ットを調製した。
【００４３】一方、膜の流動性を改善するＴｉおよびＺ
ｒを過剰量添加した以外は実施例２と同様に処理して、
それぞれ比較例３〜４に係るスパッタリングターゲット
を調製した。
ｒを過剰量添加した以外は実施例２と同様に処理して、
それぞれ比較例３〜４に係るスパッタリングターゲット
を調製した。
【００４４】次に得られた各比較例２〜４のターゲット
を用いてマグネトロンスパッタリングを実施し、幅０．
８μｍ×深さ０．５μｍの配線溝を形成した６インチウ
エハー面上に膜厚３０００オングストロームの銅薄膜を
形成した。その後、４５０℃で加熱リフローして配線溝
中に銅基材を流動せしめて充填した。そして各配線溝に
おける銅基材の充填度およびメカノケミカル研磨（ＣＭ
Ｐ）後における配線の剥離割合を測定して、下記表１に
示す結果を得た。
を用いてマグネトロンスパッタリングを実施し、幅０．
８μｍ×深さ０．５μｍの配線溝を形成した６インチウ
エハー面上に膜厚３０００オングストロームの銅薄膜を
形成した。その後、４５０℃で加熱リフローして配線溝
中に銅基材を流動せしめて充填した。そして各配線溝に
おける銅基材の充填度およびメカノケミカル研磨（ＣＭ
Ｐ）後における配線の剥離割合を測定して、下記表１に
示す結果を得た。
【００４５】
【表１】
【００４６】上記表１に示す結果から明らかなように、
Ｔｉ，Ｚｒなどの元素を適正量含有させた各実施例の銅
スパッタリングターゲットによれば、各比較例のものと
比較して加熱流動性が向上した銅配線膜が形成でき、緻
密で密着性が良好な銅配線膜が得られることが判明し
た。
Ｔｉ，Ｚｒなどの元素を適正量含有させた各実施例の銅
スパッタリングターゲットによれば、各比較例のものと
比較して加熱流動性が向上した銅配線膜が形成でき、緻
密で密着性が良好な銅配線膜が得られることが判明し
た。
【００４７】また加熱流動性が良好な銅薄膜が形成でき
るため、ＬＳＩの製造プロセスの低温化が可能となり、
薄膜の高温酸化が効果的に防止でき、耐久性が良好なＬ
ＳＩを製造することができた。さらに膜の密着性が良好
であり、研磨処理による膜の剥れも少ないため、ＬＳＩ
の製造歩留りを大幅に高めることができた。
るため、ＬＳＩの製造プロセスの低温化が可能となり、
薄膜の高温酸化が効果的に防止でき、耐久性が良好なＬ
ＳＩを製造することができた。さらに膜の密着性が良好
であり、研磨処理による膜の剥れも少ないため、ＬＳＩ
の製造歩留りを大幅に高めることができた。
【００４８】
【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係るスパッタ
リングターゲットおよび銅配線膜によれば、銅基材の硬
化を引き起こす酸素，硫黄，鉄の含有量が低減されてい
るため、または銅基材の加熱流動性を向上させる元素が
所定量添加されているため、成膜時における銅配線膜の
流動性が良好であり、緻密で密着性に優れた銅配線膜を
形成することができる。特に銅配線膜を加熱リフロー方
式により形成する場合、膜の密着性が良好であるため、
リフロー後の研磨工程においても銅配線膜の剥離が少な
く、微細配線膜を有するＬＳＩの製造歩留りを大幅に高
めることができる。
リングターゲットおよび銅配線膜によれば、銅基材の硬
化を引き起こす酸素，硫黄，鉄の含有量が低減されてい
るため、または銅基材の加熱流動性を向上させる元素が
所定量添加されているため、成膜時における銅配線膜の
流動性が良好であり、緻密で密着性に優れた銅配線膜を
形成することができる。特に銅配線膜を加熱リフロー方
式により形成する場合、膜の密着性が良好であるため、
リフロー後の研磨工程においても銅配線膜の剥離が少な
く、微細配線膜を有するＬＳＩの製造歩留りを大幅に高
めることができる。
Claims (5)
- 【請求項１】 酸素含有量が１０ppm 以下であり、硫黄
含有量が１ppm 以下であり、鉄含有量が１ppm 以下であ
り、純度が９９．９９９％以上の高純度銅基材から成る
ことを特徴とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項２】 Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｙ，ＬａおよびＳｃから選択される少なくとも１種の元
素を０．５〜２５０ppm 含有する銅基材から成ることを
特徴とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項３】 銅基材中の銀（Ａｇ）含有量が１ppm 以
下であることを特徴とする請求項１または２記載のスパ
ッタリングターゲット。 - 【請求項４】 酸素含有量が１０ppm 以下であり、硫黄
含有量が１ppm 以下であり、鉄含有量が１ppm 以下であ
り、純度が９９．９９９％以上の高純度銅基材から成る
スパッタリングターゲットから放出された粒子を基板上
に堆積せしめて形成した銅配線膜において、酸素含有量
が１０ppm 以下であり、硫黄含有量が１ppm 以下であ
り、鉄含有量が１ppm 以下であり、純度が９９．９９９
％以上であることを特徴とする銅配線膜。 - 【請求項５】 Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｙ，ＬａおよびＳｃから選択される少なくとも１種の元
素を０．５〜２５０ppm 含有する銅基材から成るスパッ
タリングターゲットから放出された粒子を基板上に堆積
せしめて形成した銅配線膜において、上記銅配線膜は、
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｙ，ＬａおよびＳ
ｃから選択される少なくとも１種の元素を０．５〜２５
０ppm 含有することを特徴とする銅配線膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34539497A JPH11176769A (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | スパッタリングターゲットおよび銅配線膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34539497A JPH11176769A (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | スパッタリングターゲットおよび銅配線膜 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004062411A Division JP4421335B2 (ja) | 2004-03-05 | 2004-03-05 | スパッタリングターゲットの製造方法および銅配線膜の製造方法 |
| JP2006256220A Division JP4421586B2 (ja) | 2006-09-21 | 2006-09-21 | スパッタリングターゲットの製造方法および銅配線膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11176769A true JPH11176769A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18376308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34539497A Pending JPH11176769A (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | スパッタリングターゲットおよび銅配線膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11176769A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| EP1571232A2 (de) * | 2004-03-02 | 2005-09-07 | Norddeutsche Affinerie Aktiengesellschaft | Kupferdraht sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Kupferdrahtes |
| WO2006005095A1 (de) * | 2004-07-15 | 2006-01-19 | Plansee Se | Werkstoff für leitbahnen aus kupferlegierung |
| JP2009221543A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Hitachi Cable Ltd | スパッタリングターゲット材 |
| JP2018031064A (ja) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット用銅素材 |
| CN114561566A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-05-31 | 江西理工大学 | 一种铜银合金线材的制备方法 |
-
1997
- 1997-12-15 JP JP34539497A patent/JPH11176769A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| EP1571232A2 (de) * | 2004-03-02 | 2005-09-07 | Norddeutsche Affinerie Aktiengesellschaft | Kupferdraht sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Kupferdrahtes |
| EP1571232A3 (de) * | 2004-03-02 | 2005-12-21 | Norddeutsche Affinerie Aktiengesellschaft | Kupferdraht sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Kupferdrahtes |
| WO2006005095A1 (de) * | 2004-07-15 | 2006-01-19 | Plansee Se | Werkstoff für leitbahnen aus kupferlegierung |
| JP2009221543A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Hitachi Cable Ltd | スパッタリングターゲット材 |
| JP2018031064A (ja) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット用銅素材 |
| WO2018037840A1 (ja) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット用銅素材およびスパッタリングターゲット |
| CN109312425A (zh) * | 2016-08-26 | 2019-02-05 | 三菱综合材料株式会社 | 溅射靶用铜材料及溅射靶 |
| KR20190042491A (ko) * | 2016-08-26 | 2019-04-24 | 미츠비시 마테리알 가부시키가이샤 | 스퍼터링 타깃용 구리 소재 및 스퍼터링 타깃 |
| TWI729182B (zh) * | 2016-08-26 | 2021-06-01 | 日商三菱綜合材料股份有限公司 | 濺鍍靶用銅材料及濺鍍靶 |
| CN114561566A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-05-31 | 江西理工大学 | 一种铜银合金线材的制备方法 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040305 |
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Effective date: 20040519 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 |
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