KR20100108236A

KR20100108236A - 산소 함유 Ｃｕ 합금막의 제조방법

Info

Publication number: KR20100108236A
Application number: KR1020100026177A
Authority: KR
Inventors: 히데오 무라다
Original assignee: 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2010-10-06
Also published as: TWI452161B; TW201035351A; JP2010248619A

Abstract

평면 표시 장치 등 배선막의 프로세스 온도 영역에서의 저저항화가 가능함과 동시에 유리 기판이나 Si층, SiN_X 보호막층과의 밀착성이 우수한 산소 함유 Cu 합금막의 제조방법을 제공한다.
첨가 원소로서 B를 0.1∼1.0원자%, 나아가 B와 화합물을 형성하는 원소 중 적어도 1종류 이상을 0.1∼2.0원자% 포함하고, 잔부Cu 및 불가피한 불순물로 이루어진 Cu 합금 타겟을 사용하여 Ar 및 산소 가스를 도입한 분위기중에서 스퍼터링하여 산소 함유 Cu 합금막을 얻는 것을 특징으로 하는 산소 함유 Cu 합금막의 제조방법이다.

Description

산소 함유 Ｃｕ 합금막의 제조방법{Method for preparing Cu alloy layer containing oxygen}

본 발명은 기판상에 박막을 형성하여 제조되는 평면 표시 장치(Flat Panel Display, 이하, FPD라고 한다) 등의 배선막에 사용되는 산소 함유 Cu 합금막의 제조방법에 관한 것이다.

유리 기판 또는 Si웨이퍼 위에 박막을 적층하여 제조되는 FPD로서는, 예를 들면 액정 디스플레이(이하, LCD라고 한다), 플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라고 한다), 필드 에미션 디스플레이(이하, FED라고 한다), 일렉트로루미네센스 디스플레이(이하, ELD라고 한다), 전자 페이퍼 등 여러가지 신규 제품이 활발하게 연구, 개발되고 있다.

이들 FPD에 사용되는 박막 트랜지스터(TFT) 등의 배선막으로서는, 디스플레이의 대형화에 따라 동화상을 표시하기 위한 고속 구동이 필요하며, 저저항의 배선막으로서 Al 및 Al합금의 Al계막이 사용되고 있다. 최근에는 디스플레이 사이즈의 더 한 층의 대형화, 고정세화(高精細化)에 따라 더 저저항의 배선으로서 Cu계의 배선이 주목받고 있다.

Cu는 Al보다도 저저항이므로 FPD분야에서도 차세대의 배선 재료로서 유망시되고 있다. 그러나 유리 기판이나 Si계 하지층과의 밀착성이 나쁘다는 문제나 Si층으로 확산되기 쉽다는 문제가 지적되고 있다.

그래서 Cu계 배선과 유리 기판과의 밀착성 향상이나 Si층으로의 확산을 억제하기 위해 Cu보다 산화되기 쉬운 Zr이나 Mo를 미량 첨가한 Cu 합금으로 이루어진 타겟재를 사용하여 Ar+산소 가스에 의한 반응성 스퍼터링으로 Cu계 배선을 형성하는 방법이 제안되고 있다(예를 들면 특허문헌 1 및 비특허문헌 1 참조).

일본특개2008-112989호 공보

「양산 라인 대응을 목표로 한 TFT액정용 Cu배선 프로세스 기술」, NIKKEI MICRODEVICES 2008년 3월호, 닛케이BP사, 2008년 3월 1일, p100-101

특허문헌 1이나 비특허문헌 1에 제안되어 있는 Cu-Zr합금이나 Cu-Mo합금을 Ar+산소 가스에 의한 스퍼터링으로 형성한 박막은 유리 기판에 대한 밀착성이나 Si층으로의 확산을 억제할 수 있는 유용한 Cu계 배선막이다. 그러나 본 발명자의 검토에 의하면 제안되어 있는 Cu계 배선막을 유리 기판상에 형성한 경우에는 제조 프로세스중의 가열 처리를 수행하더라도 저항값이 충분히 낮아지지 않는다는 것을 확인하였다.

가장 일반적인 FPD인, 구동 소자에 아몰퍼스 실리콘―TFT를 사용하는 액정 디스플레이(LCD)에서는 투명한 유리 기판상에 디바이스를 형성하고 그 제조 공정중의 가열 온도는 250∼350℃ 정도이다. 따라서 250∼350℃ 정도의 제조 프로세스 온도 영역에 의한 가열 처리에 의해 저저항화를 실현할 수 있는 FPD에 최적인 Cu계 배선막이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 상기 과제를 감안하여 FPD 등의 배선막의 프로세스 온도 영역에서 저저항화가 가능함과 동시에 유리 기판이나 Si층, SiN_X 보호막층으로의 밀착성이 우수한 산소 함유 Cu 합금막을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과 Cu에 적량의 B 및 B와 화합물을 형성하는 원소를 적당량 첨가한 Cu 합금 타겟을 사용하여 Ar 및 산소 가스를 도입한 분위기중에서 스퍼터링함으로써 밀착성을 향상시킨 저저항의 산소 함유 Cu 합금막을 얻을 수 있다는 것을 발견하여 본 발명에 도달하였다.

즉, 본 발명은 첨가 원소로서 B를 0.1∼1.0원자%, 나아가 B와 화합물을 형성하는 원소 중 적어도 1종류 이상을 0.1∼2.0원자% 포함하고, 잔부 Cu 및 불가피한 불순물로 이루어진 Cu 합금 타겟을 사용하여 Ar 및 산소 가스를 도입한 분위기중에서 스퍼터링하여, 산소 함유 Cu 합금막을 얻는 산소 함유 Cu 합금막의 제조방법이다.

또 상기 Cu 합금 타겟은 B와 화합물을 형성하는 원소로서 Mg, Al, Si, Ti, Mn, Ni, Zr, Mo, Ag,및 Sm에서 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소로 하는 것이 바람직하다.

또 산소 함유 Cu 합금막상에 순도 99.9% 이상의 Cu타겟을 사용하여 Ar가스 분위기중에서 스퍼터링하여 Cu막을 적층할 수도 있다.

본 발명에 의하면 FPD 제조시 프로세스중의 저온 가열 처리에 의해 저저항화 가능하여 유리 기판이나 Si층, SiN_X 보호막층과의 밀착성이 우수한 산소 함유 Cu 합금막을 실현할 수 있기 때문에 금후 저저항화가 필요한 대형 액정 TV나 전자 페이퍼 등의 FPD용 배선막으로서 매우 유효한 것이 된다.

도 1은 실시예 2의 산소 함유 Cu 합금막의 X선 회절 패턴이다.

본 발명의 중요한 특징은, FPD용 배선막에 요구되는 저저항화, 유리 기판이나 Si층, SiN_X 보호막층과의 밀착성이 우수한 산소 함유 Cu 합금막을 얻기 위해 Ar 및 산소 가스를 도입한 분위기중에서의 스퍼터링에 사용되는 Cu 합금 타겟의 최적의 합금 구성으로서, Cu에 B 및 B와 화합물을 형성하는 원소를 복합 첨가한 것을 사용하는 것을 발견한 데 있다.

우선 Cu에 B를 첨가하는 효과는, Cu 합금막을 스퍼터링 성막한 후에, 예를 들면 350℃ 정도의 온도에서 가열 처리를 한 경우에도 저항값을 성막시에 비해 현격하게 저하시키는 점에 있다. 그 효과가 얻어지는 이유는 명확하지 않지만, B는 Cu와의 고용(固溶) 영역이 거의 없고 B는 경(輕)원소이므로 낮은 가열 온도에서도 Cu의 매트릭스로부터 입계나 막표면으로 토출되기 때문이라고 생각된다.

또 상기 효과는 0.1원자% 이상의 B첨가로 명확해지며, 1.0원자%를 초과하여 B를 첨가하면 가열후에 충분히 저항값이 낮아지지 않기 때문에 B의 첨가량으로서는 0.1∼1.0원자%로 한다.

나아가 Cu에 대해 B와 화합물을 형성하는 원소를 0.1∼2.0원자% 첨가함으로써 종래의 Cu 합금이 가진 효과를 유지한 채로 가열후의 저항값을 저감할 수 있게 된다. 그 이유는 명확하지 않지만, 가열 처리에 의해 B와, B와 화합물을 형성하는 원소가 결합하여 Cu의 매트릭스로부터 토출되기 때문이라고 생각된다. 아울러 이상의 효과는 0.1원자%부터 나타나는데, 2.0원자%를 초과하여 첨가하면 저항값이 증가하고, 가열후에도 낮은 저항값을 얻을 수 없기 때문에 첨가량으로서는 0.1∼2.0원자%로 한다.

또 저저항의 산소 함유 Cu 합금막을 얻기 위해서는 B는 0.1∼0.5원자%, B와 화합물을 형성하는 원소는 0.1∼1.0원자%로 하는 것이 바람직하다.

아울러 B와 화합물을 형성하는 원소는 2족의 Mg, Ca, 3족의 Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, 및 Dy, 4족의 Ti, Zr, 및 Hf, 5족의 V, Nb, 및 Ta, 6족의 Cr, Mo, 및 W, 7족의 Mn, 8족의 Fe, Co, Ni, 및 Ru, 9족의 Ag, 11속의 Al, 12족의 Si 등 여러가지 원소가 존재한다. 이들 원소 중 특히 Mg, Al, Si, Ti, Mn, Ni, Zr, Mo, Ag, 및 Sm이 입수가 용이하여 바람직한 원소이다.

본 발명에서는, 상기 조성의 Cu 합금 타겟을 Ar 및 산소 가스를 도입한 분위기중에서 스퍼터링하여 산소 함유 Cu 합금막을 얻는다. 분위기중의 산소는 스퍼터링시에 타겟 표면에서 Cu나 첨가 원소와 결합하고, 또 일부는 산화물로서 다시 스퍼터링되어 기판상에 도달한다. 따라서 형성된 Cu 합금막은 Cu의 매트릭스중에 Cu나 첨가 원소와의 산화물을 함유한 상황이 된다. 이 산화물은 유리 기판 등의 계면에 밀착됨으로써 닻(anchor)의 역할을 하여 Cu 합금막의 밀착성을 개선하는 효과를 갖는다고 생각된다.

또 Ar 및 산소 가스를 도입할 때의 분위기중의 산소 농도는, 얻어지는 산소 함유 Cu 합금막의 밀착성 향상과 저저항의 목적에 맞춰 제어하는 것이 유효하다. Ar 및 산소 가스를 도입하는 분위기는 분위기중의 전체의 가스압을 0.1∼1.0Pa로 하고, 산소 농도(산소 가스압/(Ar가스압+산소 가스압)×100)을 20% 이하로 하는 것이 바람직하다. 그것은 배선막으로서의 요구값에 따라 적정한 산소 농도는 다르지만, 산소 농도가 지나치게 높으면 저저항 특성을 얻을 수 없기 때문이다. 보다 바람직한 산소 농도는 15% 이하이다. 또 충분한 밀착성을 얻기 위한 산소 농도는 5% 이상인 것이 더욱 바람직하다.

또 스퍼터링에서의 투입 전력은 성막 속도와 산소 함유 Cu 합금막중의 산소 함유량, 나아가 타겟 표면에서의 산화물 생성에 영향을 준다. 스퍼터링시의 투입 전력이 낮으면 생산성이 저하됨과 동시에 타겟의 표면에 산화물이 생성하여, 파티클 등의 이물질이 발생하기 쉽게 된다. 또 투입 전력을 지나치게 높이면 이상 방전 등이 일어나기 쉽게 된다. 따라서 스퍼터링시에 파티클이나 이상 방전 발생을 억제하여 산소의 함유량을 적절하게 제어한 산소 함유 Cu 합금막을 성막하기 위해, 투입 전력은 타겟의 스퍼터링면의 면적당 환산으로 전력 밀도 2∼10W/㎠ 정도로 제어하는 것이 바람직하다.

또 산소 함유 Cu 합금막의 유리 기판 또는 Si층, SiN_X 보호막층에 대한 밀착성을 양호하게 얻기 위해서는 Cu₂O의 주결정면 (111)면의 X선 회절 피크 강도 Cu₂O(111)와, Cu의 주결정면 (111)면의 X선 회절 피크 강도 Cu(111)의 강도비 Cu₂O(111)/Cu(111)는 0.01 이상으로 하는 것이 바람직하고, 가열후에 저저항을 얻으려면 1.0 이하로 하는 것이 바람직하다.

또 본 발명의 제조방법으로 얻어지는 산소 함유 Cu 합금막은 유리 기판과의 밀착성이 우수하다. 따라서 얻어진 산소 함유 Cu 합금막상에 순도 99.9% 이상의 Cu타겟을 사용하여 Ar가스 분위기중에서 스퍼터링하여 얻어지는 순Cu막을 주배선막으로 하여 적층하는 것도 가능하다.

또 본 발명에 사용하는 Cu 합금 타겟재의 제조방법에 대해서는 여러가지가 있는데, 일반적으로 타겟재에 요구되는 고순도, 균일 조직, 고밀도 등을 달성할 수 있는 것이면 된다. 예를 들면, 진공 용해법에 의해 소정 조성으로 조정한 용탕(溶湯)을 금속제 주형에 부은 후 단조, 압연 등의 소성 가공에 의해 판상으로 가공하고, 기계 가공에 의해 소정 형상의 타겟으로 마무리함으로써 제조할 수 있다. 또 더욱 균일한 조직을 얻기 위해 분말 소결법 또는 스프레이 포밍법(액적 퇴적법) 등으로 급냉 응고한 잉곳을 사용해도 좋다.

<실시예 1>

다음으로, 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 설명한다.

우선, 이하에 설명하는 방법으로 Cu 합금 타겟재를 제조하였다.

Cu에 각종 첨가 원소를 가한 Cu 합금막의 목표 조성과 실질적으로 동일해지도록 원료를 배합하여 진공 용해로에서 용해한 후 주조함으로써 Cu 합금 잉곳을 제작하였다. 다음으로 Cu 합금 잉곳을 기계 가공에 의해 직경 100mm, 두께 5㎜의 스퍼터링 타겟재를 제작하였다.

다음으로, 상기 제작한 여러가지 조성의 타겟재를 사용하여 Ar 및 산소 가스를 도입한 분위기에서 스퍼터링하여 치수 100×100㎜의 평활한 유리 기판상에 막두께 200㎚의 산소 함유 Cu 합금막을 성막하였다. 아울러 스퍼터링의 조건으로서는 스퍼터링 분위기중의 가스압: 0.5Pa, 산소 농도를 10%, 전력 밀도: 9.5W/㎠로 하였다.

각 시료에 대해서 4 탐침법에 의해 비저항을 측정하고 그 결과를 표 1에 나타낸다.

또 상기 형성한 산소 함유 Cu 합금막을 25×50㎜의 크기로 절단하여 1×10^-1Pa 이상으로 감압한 진공 분위기에서 가열 온도를 150℃, 250℃, 350℃로 하여, 각각 1시간 가열 처리한 후에 비저항을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 함께 나타낸다.

또 밀착성 시험으로서, 각 시료의 스퍼터링 성막한 산소 함유 Cu 합금막을 250℃로 가열 처리한 후에 2㎜ 간격으로 바둑판 눈 모양으로 절개한 후 막표면에 테잎을 붙이고 떼어냈을 때 기판상에 남은 눈을 면적율로 평가하는 시험을 하였다. 이상의 결과를 표 1에 나타낸다.

	Cu 합금타겟 조성 (원자%)	성막시의 비저항 (μΩ㎝)	가열처리후의 비저항 (μΩ㎝)			밀착성 (%)	비고
			150℃	250℃	350℃
			150℃	250℃	350℃			시료1	Cu-0.5Zr	5.74	5.51	4.95	4.05	100	비교예
시료2	Cu-0.5Mo	4.46	4.39	4.35	3.90	90	비교예
시료3	Cu-0.3Mg-0.5B	7.44	6.74	3.65	3.23	100	본발명예
시료4	Cu-0.3Ti-0.3B	6.75	5.90	3.52	3.29	100	본발명예
시료5	Cu-0.3Mo-0.4B	3.70	3.57	3.19	2.54	100	본발명예
시료6	Cu-0.5Al-0.3B	6.81	6.39	3.77	3.51	100	본발명예
시료7	Cu-0.3Si-0.5B	8.77	7.92	3.88	3.47	100	본발명예
시료8	Cu-0.3Ni-0.2B	6.53	5.27	3.23	2.99	100	본발명예
시료9	Cu-0.3Ag-0.5B	6.06	4.73	2.92	2.70	100	본발명예
시료10	Cu-0.2Sm-0.3B	7.51	4.03	3.72	3.37	100	본발명예
시료11	Cu-0.3Sm-0.4B	6.77	6.25	3.93	3.63	100	본발명예
시료12	Cu-0.8Ag-0.1B	6.53	5.27	3.68	2.66	100	본발명예
시료13	Cu-2.5Si-0.5B	16.58	13.90	11.22	7.58	100	비교예

시료 1 및 시료 2의 B를 함유하지 않은 산소 함유 Cu 합금막은 90∼100%의 양호한 밀착성을 가지지만 250℃의 가열 온도에서는 저항값은 크게 저하되지 않는다는 것을 알 수 있다. 그에 반해, 본 발명의 시료 3∼시료 12에 나타내는 B 및 B와 화합물을 형성하는 원소를 함유한 산소 함유 Cu 합금막에서는 100%의 양호한 밀착성을 가짐과 동시에 프로세스 온도 250℃에서 저항값은 크게 저하되기 때문에 배선막으로서 저저항을 얻기 쉽다는 것을 알 수 있다. 아울러 B와 화합물을 형성하는 원소를 2.0원자%를 초과하여 함유하는 산소 함유 Cu 합금막의 시료 13에서는 100%의 양호한 밀착성을 가지지만, 프로세스 온도 250℃로 가열해도 11μΩ㎝ 초과로 낮은 저항값을 얻을 수 없다는 것을 알 수 있다.

<실시예 2>

Cu-0.3Ni-0.2B(원자%)의 Cu 합금 타겟재를 사용하여 Ar 및 산소를 도입한 분위기에서 스퍼터링하여 치수 100×100㎜의 평활한 유리 기판상에 막두께 200㎚의 산소 함유 Cu 합금막을 성막하였다. 아울러 스퍼터링의 조건으로서는 스퍼터링 분위기중의 가스압: 0.5Pa, 산소 농도를 20%, 전력 밀도: 9.5W/㎠로 하였다.

상기에서 성막한 산소 함유 Cu 합금막을 실시예 1과 같이 밀착성 시험을 했을 때 밀착성은 100%였다.

또 상기 산소 함유 Cu 합금막을, 리가쿠제 X선 회절 장치 RINT2500을 사용하여 X선 회절 강도를 측정하였다. X선 회절을 수행한 결과를 도 1에 도시한다. 도 1로부터, Cu의 회절선 이외에 Cu₂O의 회절선이 나타나 있어, 산소가 Cu의 일부와 반응하여 Cu₂O가 되어 막중에 존재한다는 것을 확인할 수 있었다. 그 때의 강도비Cu₂O(111)/Cu(111)는 0.06이었다.

<실시예 3>

Cu-0.3Ni-0.2B(원자%)의 Cu 합금 타겟재를 사용하여 전력 밀도: 9.5W/㎠, 스퍼터링 분위기중의 가스압: 0.5Pa로 산소 농도를 변화시킨 Ar 및 산소를 도입한 분위기에서 스퍼터링하여 치수 100×100㎜의 평활한 유리 기판상에 막두께 200㎚의 산소 함유 Cu 합금막을 성막하였다.

상기에서 성막한 산소 함유 Cu 합금막의 각 시료에 대해서 4 탐침법에 의해 비저항을 측정하였다. 또 각 시료에 대해서 실시예 1과 같이 가열 처리후의 비저항 측정 및 밀착성 시험을 하였다. 이상의 결과를 표 2에 나타낸다.

	Cu 합금타겟 조성(원자%)	성막시의 산소농도 (%)	성막시의 비저항 (μΩ㎝)	가열처리후의 비저항(μΩ㎝)			밀착성 (%)	비고
				150℃	250℃	350℃
				150℃	250℃	350℃			시료21	Cu-0.3Ni-0.2B	0	3.75	3.24	2.99	2.86	50	비교예
시료22	Cu-0.3Ni-0.2B	10	6.53	3.27	3.23	2.99	100	본발명예
시료23	Cu-0.3Ni-0.2B	15	7.99	5.95	3.82	3.26	100	본발명예
시료24	Cu-0.3Ni-0.2B	20	9.08	6.94	4.23	3.56	100	본발명예

표 2로부터, 산소 농도는 20% 이하이면 프로세스 온도 영역의 250∼350℃ 가열로 충분히 낮은 저항값을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 또 산소 농도는 10% 이상이면 100%의 밀착성을 얻을 수 있다는 것도 알 수 있다.

<실시예 4>

Cu-0.3Ni-0.2B(원자%)의 Cu 합금 타겟재를 사용하여 타겟재에 인가하는 스퍼터링시의 전력 밀도를 변화시켜 Ar 및 산소를 도입한 분위기에서 스퍼터링하여 치수 100×100㎜의 평활한 유리 기판상에 막두께 200㎚의 산소 함유 Cu 합금막을 성막하였다. 아울러 스퍼터링의 조건으로서는, 스퍼터링 분위기중의 가스압: 0.5Pa, 산소 농도를 10%로 하였다.

상기 산소 함유 Cu 합금막을 성막했을 때의 성막 속도, 이상 방전 횟수를 측정하였다. 측정 결과를 표 3에 나타낸다. 또 유리 기판상에 성막한 각 막의 표면을 광학 현미경을 사용하여 400배로 관찰하여 파티클 유무를 확인하였다.

	Cu 합금타겟 조성 (원자%)	전력밀도 (W/㎠)	성막속도 (㎚/min)	이상방전	비고
시료31	Cu-0.3Ni-0.2B	3.2	23.8	없음	본발명예
시료32	Cu-0.3Ni-0.2B	6.4	47.6	없음	본발명예
시료33	Cu-0.3Ni-0.2B	9.50	71.4	없음	본발명예
시료34	Cu-0.3Ni-0.2B	12.70	95.2	2회/min	본발명예

표 3으로부터, 전력 밀도를 높임에 따라 성막 속도가 향상된다는 것을 알 수 있다. 단, 전력 밀도가 10W/㎠를 초과한 시료 34에서는 이상 방전이 소수이긴 하지만 발생하였다. 또 유리 기판상에 성막한 각 막의 파티클을 확인했을 때, 시료 31, 32, 및 33에서는 광학 현미경을 사용하여 400배로 확인할 수 있는 10㎛ 이상의 파티클이 확인되지 않았다. 한편 시료 34에서는 10㎛ 이상의 파티클이 시야 600×500㎛당 3개 확인되었다. 이상과 같이 전력 밀도는 2∼10W/㎠의 범위로 제어함으로써 이상 방전을 발생시키지 않고 기판상에 파티클의 발생을 억제한 산소 함유 Cu 합금막을 안정적으로 제조 가능하다는 것을 알 수 있다.

<실시예 5>

표 4에 기재된 각 Cu 합금 타겟재를 사용하여 각 산소 농도·전력 밀도의 조건으로 스퍼터링하여 치수 100×100㎜의 평활한 유리 기판상에 하지막으로서 막두께 30㎚의 산소 함유 Cu 합금막을 성막하였다. 그 후, 산소 함유 Cu 합금막상에 순도 99.99%의 Cu타겟재를 사용하여 표 4에 기재한 각 막두께의 Cu막을 성막하였다. 아울러 산소 함유 Cu 합금막의 성막시에는 가스압 0.5Pa의 Ar와 산소의 혼합 가스를 사용하고, Cu막의 성막시에는 가스압 0.5Pa의 Ar가스를 사용하였다.

또 참고예로서, 유리 기판상에 순도 99.99%의 Cu타겟재를 사용하여 Ar가스 분위기중에서 스퍼터링하여 막두께 200㎚의 단층의 순Cu막을 성막하였다(시료 41).

각 시료에 대해서 4 탐침법에 의해 단층막 및 적층막의 모든 막두께로부터 구한 비저항을 측정하였다. 또 실시예 1과 같은 방법으로 밀착성을 측정하였다. 이상의 결과를 표 4에 나타낸다.

	하지막형성용 Cu 합금타겟 조성(원자%)	산소함유Cu 합금막의 형성조건			Cu막의 막두께 (㎚)	성막시의 비저항 (μΩ㎝)	밀착성 (%)	비고
	하지막형성용 Cu 합금타겟 조성(원자%)	산소농도 (%)	전력밀도 (W/㎠)	막두께 (㎚)	Cu막의 막두께 (㎚)	성막시의 비저항 (μΩ㎝)	밀착성 (%)	비고
시료41	-	-	-	없음	200	2.00	40	비고예
시료42	Cu-0.3Ni-0.2B	10	3.8	30	200	2.54	100	본발명예
시료43	Cu-1.0Ni-0.5B	20	2.5	30	300	2.44	100	본발명예
시료44	Cu-0.3Ag-0.5B	10	3.8	30	200	2.59	100	본발명예
시료45	Cu-0.3Ag-0.5B	10	3.8	30	300	2.25	100	본발명예
시료46	Cu-0.3Ag-0.5B	10	3.8	30	400	2.23	100	본발명예

표 4로부터, Ar와 산소의 혼합 가스를 사용하여 성막한 산소 함유 Cu 합금의 하지막상에 순Cu막을 형성한 시료 42∼46에서는, 시료 41의 순Cu의 단층막에 가까운 낮은 저항값의 막이 얻어지고, 또한 높은 밀착성을 실현할 수 있다는 것을 알 수 있다. 또 시료 44∼46의 비교로부터 산소 함유 Cu 합금막상에 성막되는 순 Cu막의 막두께를 두껍게 함으로써 저항값이 더욱 저하된다는 것을 알 수 있다.

<실시예 6>

치수 100×100㎜의 평활한 유리 기판상에 200㎚의 Si막 및 300㎚의 질화규소막을 성막한 기판을 준비하였다. 계속해서 Cu-0.3Ag-0.5B(원자%), Cu-0.3Ni-0.2B(원자%)의 각 타겟재를 사용하여 Ar 및 산소 가스를 도입한 분위기에서 스퍼터링하고, 상기에서 준비한 각 기판상에 막두께 300㎚의 산소 함유 Cu 합금막을 성막하였다. 아울러 스퍼터링의 조건으로서는 스퍼터링 분위기중의 가스압: 0.5Pa, 산소 농도를 10%, 전력 밀도: 9.5W/㎠로 하였다.

또 참고예로서, 순도 99.99%의 Cu타겟재를 사용하여 Ar가스 분위기에서 스퍼터링하여 성막한 순 Cu막도 준비했다(시료 51 및 61).

각 시료에 대해서 실시예 1과 마찬가지로 성막시의 비저항 및 밀착성을 측정하였다. 또 각 시료에 대해서는 1×10^-1Pa 이상으로 감압한 진공 분위기에서 가열 온도 250℃, 1시간 가열 처리를 한 후의 비저항도 측정하였다. 각 측정 결과는, Si막상에 성막한 것을 표 5에, 질화규소막상에 성막한 것을 표 6에 나타낸다.

	Cu 합금타겟 조성(원자%)	성막시의 산소농도 (%)	성막시의 비저항 (μΩ㎝)	가열후의 비저항 (μΩ㎝)	밀착성 (%)	비고
시료51	Cu	0	2.39	5.25	30	참고예
시료52	Cu-0.3Ag-0.5B	10	6.11	2.81	100	본발명예
시료53	Cu-0.3Ni-0.2B	10	6.61	3.17	100	본발명예

	Cu 합금타겟 조성(원자%)	성막시의 산소농도 (%)	성막시의 비저항 (μΩ㎝)	가열후의 비저항 (μΩ㎝)	밀착성 (%)	비고
시료61	Cu	0	2.31	2.12	55	참고예
시료62	Cu-0.3Ag-0.5B	10	5.94	2.94	100	본발명예
시료63	Cu-0.3Ni-0.2B	10	6.55	3.26	100	본발명예

표 5 및 표 6으로부터, 본 발명의 산소 함유 Cu 합금막의 제조방법으로 얻어진 시료 52, 53, 62, 및 63의 산소 함유 Cu 합금막은, Si막상 및 질화규소막에서도 100%의 높은 밀착성을 가짐과 동시에 프로세스 온도의 250℃의 가열에서 저항값을 크게 저하시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. 또 Si막상에서 시료 51의 Cu막은 가열 처리후에 저항값이 증가하고, Cu와 Si가 상호 확산되어 있지만, 본 발명의 시료 52, 및 53은 가열 처리후에도 저항값은 저하되어 있고, 산소 함유 Cu 합금에 Si가 확산되어 있지 않다고 생각된다.

Claims

첨가 원소로서 B를 0.1∼1.0원자%, 및 B와 화합물을 형성하는 원소 중 적어도 1종류 이상을 0.1∼2.0원자% 포함하고, 잔부 Cu 및 불가피한 불순물로 이루어진 Cu 합금 타겟을 사용하여 Ar 및 산소 가스를 도입한 분위기중에서 스퍼터링하여, 산소 함유 Cu 합금막을 얻는 것을 특징으로 하는 산소 함유 Cu 합금막의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 Cu 합금 타겟은 B와 화합물을 형성하는 원소로서 Mg, Al, Si, Ti, Mn, Ni, Zr, Mo, Ag 및 Sm에서 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소로 하는 것을 특징으로 하는 산소 함유 Cu 합금막의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산소 함유 Cu 합금막의 제조방법에 의해 얻어진 산소 함유 Cu 합금상에, 순도 99.9% 이상의 Cu 타겟을 사용하여 Ar가스 분위기중에서 스퍼터링하여 Cu막을 적층하는 것을 특징으로 하는 산소 함유 Cu 합금막의 제조방법.