KR20140105867A - 고순도 구리 스퍼터링 타깃 - Google Patents

고순도 구리 스퍼터링 타깃 Download PDF

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제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤
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Abstract

고순도 구리 스퍼터링 타깃으로서, 그 타깃의 플랜지부의 비커스 경도가 90 ∼ 100 Hv 의 범위이고, 타깃 중앙의 에로션부의 비커스 경도가 55 ∼ 70 Hv 의 범위에 있고, 또한 에로션부의 결정 입경이 80 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 고순도 구리 스퍼터링 타깃. 본 발명은, 배킹 플레이트 (BP) 와의 접합을 필요로 하지 않는 고순도 구리 스퍼터링 타깃에 관한 것으로, 그 타깃의 플랜지부의 강도 (경도) 를 높여, 타깃의 휨량을 적게 함으로써, 균일성 (유니포미티) 이 우수한 박막을 형성할 수 있는 고순도 구리 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 과제로 한다. 또, 동 타깃에 있어서, 에로션부와 플랜지부의 (111) 배향률을 조제하여, 막 두께의 균일성을 향상시키는 것이다.

Description

고순도 구리 스퍼터링 타깃 {HIGH-PURITY COPPER SPUTTERING TARGET}
본 발명은, 스퍼터링 중의 변형이 적고, 사용 효율이 높은 고순도 구리 스퍼터링 타깃을 제공하는 것이고, 특히 반도체용 구리 합금 배선을 형성하기 위해서 유용한 고순도 구리 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.
종래, 반도체 소자의 배선 재료로서 Al 합금 (비저항：3.0 μΩ·㎝ 정도) 이 사용되어 왔는데, 배선의 미세화에 수반하여, 보다 저항이 낮은 구리 배선 (비저항：2.0 μΩ·㎝ 정도) 이 실용화되어 왔다. 구리 배선의 형성 프로세스로는, 배선 또는 배선 홈에 Ta 나 TaN 등의 확산 배리어층을 형성한 후, 구리를 스퍼터 성막하는 것이 일반적으로 실시된다. 구리는 통상적으로 순도 4 N (가스 성분 제외) 정도의 전기 구리를 조 (粗) 금속으로 하여 습식이나 건식의 고순도화 프로세스에 의해 5 N ∼ 6 N 의 고순도인 것을 제조하고, 이것을 스퍼터링 타깃으로서 사용하였다.
이와 같이, 디바이스의 고성능화에 의해 Cu 배선이 사용되게 되어, 향후에도 이 비율은 높아질 것이 예상된다. 한편, 비용 삭감을 위해, 사용 효율을 높일 요망이 높고, 그 요구를 만족시키기 위해서는 일체형 타깃이 최적이다. 그러나, 요즈음의 스퍼터 투입 파워는 매우 높아, 변형 문제가 지적되고 있다.
웨이퍼 직경이 300 ㎜ 용인 타깃에서는, 투입 파워가 높아 사용 중의 변형 방지에 배킹 플레이트 (냉각판, 이하 「BP」라고 한다) 로서 고강도 구리 합금이 사용되고 있다. 이 때문에, 변형량은 적지만, 이 BP 가 존재하면, 그 만큼 타깃을 얇게 해야 하기 때문에, 타깃의 사용 효율은 저하된다.
또, 본원 발명에 있어서 제안하는 일체형의 타깃과 동일한 사고 방식으로, ECAE (Equal Channel Angular Extrusion) 에 의해 변형 도입으로 인해 강도를 갖게 한다는 방법도 있다. 그러나, 이것은 타깃 스퍼터부의 배향도 변형을 가진 (220) 이 주배향이 되어 막 두께 균일성에 영향을 준다는 문제가 있다.
종래 기술을 보면, 하기 특허문헌 1 에, 탄탈, 니오브, 코발트, 티탄, 밸브 금속으로 이루어지는 일체형 타깃 (모노리스형 타깃) 으로, 직경을 확대시킨 플랜지가 있고, 그것을 냉각체 (BP) 에 볼트 고정시키는 구조의 스퍼터링 타깃이 제안되어 있다. 그리고, 그 플랜지부를 냉간 가공 등에 의해 내력, 강성을 갖게 하는 것이 기재되어 있다. 그 목적은 명확하지 않지만, 플랜지부를 BP 에 볼트 고정시키기 위해서, 강도를 높인 것으로 예상된다. 그러나, 그 강도 향상의 목적과 구체적인 내용은, 명확하지 않다.
하기 특허문헌 2 에는, Al, Al-Ti, Al-Cr 의 타깃의 기계적 강도가 낮은 것에 감안하여, 타깃과 배킹 플레이트를 Al 또는 Al 합금의 연질 금속 재료로 일체화하는 것이 기재되고, 냉각수의 수압에 의해, 타깃 전체의 휨의 발생에 의한 누수, 이상 방전의 문제가 발생하는 것을 억제하는 제안이 이루어지고 있다.
이 경우, 타깃과 배킹 플레이트를 일체화하는 것이 전제로 되어 있으므로, 종래의 사용 효율 면에서는 열등한 것이 필연적이다.
하기 특허문헌 3 에는, Al-Ti, Al-Cr 의 타깃의 기계적 강도가 낮은 것에 감안하여, 타깃과 배킹 플레이트를 Al 합금의 연질 금속 재료로 일체화하는 것, 그리고 이것을 다시 냉간에 의한 소성 가공을 실시하여, 마이크로 비커스 경도를 36 이상으로 하는 기재가 있다. 그리고, 이로 인해, 냉각수의 수압에 의해, 타깃 전체의 휨의 발생에 의한 누수, 이상 방전의 문제가 발생하는 것을 억제하는 제안이 이루어지고 있다.
이 경우, 타깃과 배킹 플레이트를 일체화하는 것이 전제로 되어 있으므로, 종래의 사용 효율 면에서는 열등한 것이 필연적이다. 그 밖의 참고예 (특허문헌 4 참조) 로서, 중량으로 적어도 99.99 ％ 의 구리와, 적어도 1 ∼ 50 미크론의 평균 결정립도와, 약 15 ksi 이상의 항복 강도를 갖는, 구리를 포함하는 스퍼터링 타깃을 들 수 있다.
일반적으로, 고순도 구리 스퍼터링 타깃의 제작시에는, 용해 주조한 구리 잉곳을 가공하고, 소정 치수의 타깃 형상으로 가공한 후, 표면을 절삭하여 제작된다.
이 경우, 타깃 재료의 변형의 억제가 요구된다. 타깃의 변형이 적으면, 표면의 평활성을 유지할 수 있어, 균일성 (유니포미티) 이 우수한 박막을 형성할 수 있다. 그러나, 종래 기술에서는, 배킹 플레이트를 사용하지 않고, 타깃만으로 변형 억제하고, 사용 효율을 높이는 것을 의도하여 고순도 구리 스퍼터링 타깃 재료가 개발된 예는 없다.
일본 공표특허공보 2005-533930호 일본 공개특허공보 2001-107227호 일본 공개특허공보 2002-121662호 일본 공표특허공보 2005-533187호
본 발명은, 배킹 플레이트 (BP) 와의 접합을 필요로 하지 않는 고순도 구리 스퍼터링 타깃에 관한 것으로, 그 타깃의 플랜지부의 강도 (경도, 항복 응력) 를 높여, 타깃의 휨량을 적게 함으로써, 균일성 (유니포미티) 이 우수한 박막을 형성할 수 있는 고순도 구리 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 과제로 한다. 또, 동 타깃에 있어서, 에로션부와 플랜지부의 (111) 배향률을 조제하여, 막 두께의 균일성을 향상시키는 것이다. 이로써, 미세화·고집적화가 진행되는 반도체 제품의 수율이나 신뢰성을 향상시켜, 반도체용 구리 합금 배선의 형성에 유용한 고순도 구리 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 이하의 발명을 제공하는 것이다.
1) 고순도 구리 스퍼터링 타깃으로서, 그 타깃의 플랜지부의 비커스 경도가 90 ∼ 100 Hv 의 범위이고, 타깃 중앙의 에로션부의 비커스 경도가 55 ∼ 70 Hv 의 범위에 있고, 또한 에로션부의 결정 입경이 80 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 고순도 구리 스퍼터링 타깃.
2) 고순도 구리 스퍼터링 타깃으로서, 그 타깃의 플랜지부의 (111) 배향률이 20 ∼ 30 ％ 이고, 타깃 중앙의 에로션부의 (111) 배향률이 57 ∼ 68 ％ 인 것을 특징으로 하는 고순도 구리 스퍼터링 타깃.
3) 고순도 구리 스퍼터링 타깃으로서, 그 타깃의 플랜지부의 (111) 배향률이 20 ∼ 30 ％ 이고, 타깃 중앙의 에로션부의 (111) 배향률이 57 ∼ 68 ％ 인 것을 특징으로 하는 상기 1) 에 기재된 고순도 구리 스퍼터링 타깃.
4) 고순도 구리 스퍼터링 타깃으로서, 그 타깃 사용 후의 휨량이 2.0 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1) ∼ 3) 중 어느 한 항에 기재된 고순도 구리 스퍼터링 타깃.
5) 구리의 순도가 99.999 ％ (5 N) 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1) ∼ 4) 중 어느 한 항에 기재된 고순도 구리 스퍼터링 타깃.
6) 냉간 가공 조직을 갖는 플랜지부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 상기 1) ∼ 5) 중 어느 한 항에 기재된 고순도 구리 스퍼터링 타깃.
7) 타깃의 외주로부터 20 ㎜ ∼ 50 ㎜ 의 범위를 플랜지부로 하는 것을 특징으로 하는 상기 1) ∼ 6) 중 어느 한 항에 기재된 고순도 구리 스퍼터링 타깃.
본 발명은, 배킹 플레이트 (BP) 와의 접합을 필요로 하지 않는 고순도 구리 스퍼터링 타깃을 제공하는 것으로, 그 타깃의 플랜지부의 강도 (경도, 항복 응력) 를 높여, 타깃의 휨량을 줄일 수 있고, 균일성 (유니포미티) 이 우수한 박막을 형성할 수 있는 고순도 구리 스퍼터링 타깃을 제공할 수 있는 우수한 효과를 갖는다. 또, 동 타깃에 있어서, 에로션부와 플랜지부의 (111) 배향률을 조제하여, 막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다. 이로써, 미세화·고집적화가 진행되는 반도체 제품의 수율이나 신뢰성을 향상시켜, 반도체용 구리 합금 배선의 형성에 유용한 고순도 구리 스퍼터링 타깃을 제공할 수 있다.
또한, 최근 사용 재료의 리사이클을 생각할 필요가 있고, BP 재를 사용하는 타깃에 비해, 일체형은 모두가 동일 재료이기 때문에, 재생이 용이하여, 경제적으로도 유리하다는 효과를 갖는다.
도 1 은 타깃의 설명도이다.
순도가 99.999 ％ (5 N) 이상인 고순도 구리의 스퍼터링 타깃은, 기계적 특성 (강도) 이 낮아, 배킹 플레이트 (BP) 를 사용하지 않으면, 사용 중에 휨을 발생시킨다는 문제가 있다. 이 때문에, 타깃에 가공 변형을 주어 강도를 부가한다는 수법도 있지만, 이 경우에는, 타깃은 변형이 남은 (220) 주배향이 되어, 막 두께 균일성이 나빠진다는 문제가 있다.
이 때문에, 본원 발명은, 타깃의 강도의 향상과 타깃의 조직의 쌍방을 동시에 개선하기 위해서, 열처리에 의해 타깃 중앙의 에로션부의 조직, 배향을 조정 후, 타깃의 플랜지부만 소성 가공을 실시하여, 기계적 특성 (강도) 을 개선하는 것이다.
타깃의 플랜지부는, 타깃의 사이즈에 따라 다르기도 하지만, 통상적으로 타깃의 외주로부터 20 ∼ 50 ㎜ 정도의 범위로 한다. 이 범위는, 통상적인 타깃으로 실시하는 치수이고, 필요에 따라, 이 범위 외의 타깃을 제조할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 또, 플랜지부는, 에로션을 받지 않는다. 타깃의 설명도를 도 1 에 나타낸다.
본원 발명은, 고순도 구리 스퍼터링 타깃의 플랜지부의 비커스 경도를 90 ∼ 100 Hv 의 범위로 하고, 타깃 중앙의 에로션부의 비커스 경도를 55 ∼ 70 Hv 의 범위이며, 에로션부의 결정 입경이 80 ㎛ 이하인 고순도 구리 스퍼터링 타깃을 제공하는 것이다.
통상적으로, 고순도 구리 스퍼터링 타깃에는, 순도가 99.999 ％ (5 N) 이상, 나아가서는 순도가 99.9999 ％ (6 N) 이상인 구리를 사용한다. 이로써, 스퍼터링 중 또는 스퍼터링 후의 휨을 저감시킬 수 있어, 균일성 (유니포미티) 이 우수한 박막을 형성할 수 있다. 또한, 일반적으로 휨은, 에로션면측이 볼록한 형상으로 발생하는데, 이 휨을 저감시킬 수 있는 효과를 갖는다.
고순도 구리 스퍼터링 타깃으로서, 그 타깃의 그 타깃의 플랜지부의 (111) 배향률이 20 ∼ 30 ％ 이고, 타깃 중앙의 에로션부의 (111) 배향률이 57 ∼ 68 ％ 인 고순도 구리 스퍼터링 타깃을 제공할 수 있다. 이 배향률은, 막 두께의 균일성을 향상시키는 효과가 있다. 상기에 대해 가공 변형이 잔존한 (220) 배향이 증가하면, 막 두께의 균일성이 나빠지는 경향이 있다.
이상에 의해, 본원 발명의 고순도 구리 스퍼터링 타깃은, 그 타깃 사용 후의 휨량을 2.0 ㎜ 이하로 할 수 있다. 타깃 변형이 없어지므로, 균일성 (유니포미티) 이 우수한 박막을 형성할 수 있다.
고순도 구리 스퍼터링 타깃의 제조는, 카본 도가니 (도가니) 내에 순도가 5 N 이상인 고순도 구리를 넣고 용해시킨다. 이와 같이 하여 얻은 용탕을 주조하여, 본 발명의 고순도의 구리 잉곳을 얻을 수 있다. 그 후, 이 구리의 잉곳을, 소정의 단조비 (鍛造比) 로 열간 단조하고, 그 후 소정의 압하율로 압연하여 구리 압연판을 얻는다.
이것을 다시 소정의 온도 및 시간으로 열처리한다. 이와 같이 하여 제조한 재결정 조직을 구비한 구리 압연판을, 형 (型) 단조 등의 가공 수단에 의해 외주부에만 가공을 실시한다. 냉간 단조 등에 의한 가공은, 30 ％ 이상으로 하는 것이 좋다. 이 때에, 예정하는 타깃의 에로션부에는, 변형이 도입되지 않게 한다. 이와 같이, 플랜지부는 냉간 가공 조직을 갖는다. 이 후, 연삭 및 연마 등의 표면 가공하고, 다시 마무리 가공하여, 상기 고순도 구리로부터 제작된 스퍼터링 타깃으로 제조한다.
이상의 공정은, 용해품이지만, 소결체로서 제작할 수도 있다. 이 경우에는, 모두 가공 수단에 의해 외주부에만 가공을 실시하는 공정이 필수가 된다. 이 때에, 예정하는 타깃의 에로션부에는, 변형이 도입되지 않게 한다.
이상과 같이 하여 제작한 고순도 구리 스퍼터링 타깃은, 배킹 플레이트에는 원칙적으로 용접, 확산 접합 등의 수단에 의한 접합은 하지 않는다.
사용이 끝난 타깃은 배킹 플레이트와의 접합부 (확산부 또는 용접부) 가 없기 때문에, 오염되지 않고, 타깃의 재생이 용이하여, 고순도재를 그대로 재생할 수 있다는 큰 이점이 있다.
실시예
다음으로, 실시예에 기초하여 본 발명을 설명한다. 이하에 나타내는 실시예는, 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 이들 실시예에 의해 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술 사상에 기초하는 변형 및 다른 실시예는, 당연히 본 발명에 포함된다.
(실시예 1)
순도 6 N 의 고순도 구리 (Cu) 를, 카본 도가니 (도가니) 를 이용하여 고진공 분위기 중에서 용해시켰다. 이 구리의 용탕을, 고진공 분위기 중에서 카본 주형에 주입 (鑄入) 하여 잉곳을 얻었다. 다음으로, 제조한 잉곳을 400 ℃ 에서 온간 단조를 실시하였다. 다음으로, 필요량을 절단 후, 압연 (냉간 가공도 82 ％) 하여 φ530 × 30 t 로 한 후, 300 ℃ 에서 1 시간 열처리 후, 외주로부터 20 ㎜ 의 위치까지를 냉간 단조 (가공도 50 ％) 하였다.
다음으로, 이것을, 기계 가공으로 타깃부 직경 430 ㎜, 토탈 두께 25 ㎜ 의 타깃으로 가공하였다. 이상의 결과, 타깃부는 35 ㎛ 정도의 재결정 조직을 갖고, 플랜지부는 냉간 가공에 의해 가공 조직이 되었다. 이 경우, 플랜지부는 가공 조직이기 때문에, 결정 입경은 확인할 수 없다.
이와 같이 하여 제작한 고순도 구리 스퍼터링 타깃에 대하여, 플랜지부의 경도 (비커스 경도 Hv), 에로션부의 (111) 배향률 (％), 결정 입경 (㎛) 을 조사하였다.
이 결과, 플랜지부의 경도는 100 Hv, 에로션부의 (111) 배향률은 65.5 ％, 결정 입경은 35 ㎛ 가 되었다. 이 결과를, 표 1 에 나타낸다.
다음으로, 이 타깃을 이용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터링 종료 후의 최대 휨은 0.8 ㎜ 가 되어, 후술하는 비교예와 비교하여 현격히 향상되어 있었다. 또, 성막 후의 유니포미티는 2.1 ％ 가 되어, 막 두께 균일성 (유니포미티) 이 양호한 결과를 나타내고 있었다.
또한, 표 1 에 있어서, 플랜지부의 경도 (Hv), 에로션부의 (111) 배향률 (％), 결정 입경 (㎛) 을 동시에 평가하여 게재했는데, 이들에 대하여, 각각 단독으로 평가한 경우에 있어서도, 스퍼터링 종료 후의 최대 휨 및 성막 후의 유니포미티는 동일하게 평가할 수 있다는 결과를 얻었다.
Figure pct00001
(실시예 2)
순도 6 N 의 고순도 구리 (Cu) 를, 카본 도가니 (도가니) 를 사용하여 고진공 분위기 중에서 용해시켰다. 이 구리의 용탕을, 고진공 분위기 중에서 카본 주형에 주입하여 잉곳을 얻었다.
다음으로, 제조한 잉곳을 400 ℃ 에서 온간 단조를 실시하였다. 다음으로, 필요량을 절단 후, 압연 (냉간 가공도 80 ％) 하여 φ530 × 30 t 로 한 후, 325 ℃ 에서 1 시간 열처리 후, 외주로부터 30 ㎜ 의 위치까지를 냉간 단조 (가공도 40 ％) 하였다. 다음으로, 이것을, 기계 가공으로 타깃부 직경 430 ㎜, 토탈 두께 25 ㎜ 의 타깃으로 가공하였다.
이와 같이 하여 제작한 고순도 구리 스퍼터링 타깃에 대하여, 플랜지부의 경도 (비커스 경도 Hv), 에로션부의 (111) 배향률 (％), 결정 입경 (㎛) 을 조사하였다.
이 결과, 플랜지부의 경도는 95 Hv, 에로션부의 (111) 배향률은 64.3 ％, 결정 입경은 40 ㎛ 가 되었다. 이 결과를, 표 1 에 나타낸다.
다음으로, 이 타깃을 이용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터링 종료 후의 최대 휨은 1.3 ㎜ 가 되어, 후술하는 비교예와 비교하여 현격히 향상되어 있었다. 또, 성막 후의 유니포미티는 2.2 ％ 가 되어, 막 두께 균일성 (유니포미티) 이 양호한 결과를 나타내고 있었다.
또한, 표 1 에 있어서, 플랜지부의 경도 (Hv), 에로션부의 (111) 배향률 (％), 결정 입경 (㎛) 을 동시에 평가하여 게재했는데, 이들에 대하여, 각각 단독으로 평가한 경우에도, 스퍼터링 종료 후의 최대 휨 및 성막 후의 유니포미티는 동일하게 평가할 수 있다는 결과를 얻었다.
(실시예 3)
순도 6 N 의 고순도 구리 (Cu) 를, 카본 도가니 (도가니) 를 사용하여 고진공 분위기 중에서 용해시켰다. 이 구리의 용탕을, 고진공 분위기 중에서 카본 주형에 주입하여 잉곳을 얻었다. 다음으로, 제조한 잉곳을 400 ℃ 에서 온간 단조를 실시하였다. 다음으로, 필요량을 절단 후, 압연 (냉간 가공도 80 ％) 하여 φ530 × 30 t 로 한 후, 325 ℃ 에서 1 시간 열처리 후, 외주로부터 40 ㎜ 의 위치까지를 냉간 단조 (가공도 40 ％) 하였다. 다음으로, 이것을, 기계 가공으로 타깃부 직경 430 ㎜, 토탈 두께 25 ㎜ 의 타깃으로 가공하였다.
이와 같이 하여 제작한 고순도 구리 스퍼터링 타깃에 대하여, 플랜지부의 경도 (비커스 경도 Hv), 에로션부의 (111) 배향률 (％), 결정 입경 (㎛) 을 조사하였다.
이 결과, 플랜지부의 경도는 95 Hv, 에로션부의 (111) 배향률은 67.1 ％, 결정 입경은 40 ㎛ 가 되었다. 이 결과를, 표 1 에 나타낸다.
다음으로, 이 타깃을 이용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터링 종료 후의 최대 휨은 1.2 ㎜ 가 되어, 후술하는 비교예와 비교하여 현격히 향상되어 있었다. 또, 성막 후의 유니포미티는 2.3 ％ 가 되어, 막 두께 균일성 (유니포미티) 이 양호한 결과를 나타내고 있었다.
또한, 표 1 에 있어서, 플랜지부의 경도 (Hv), 에로션부의 (111) 배향률 (％), 결정 입경 (㎛) 을 동시에 평가하여 게재했는데, 이들에 대하여, 각각 단독으로 평가한 경우에도, 스퍼터링 종료 후의 최대 휨 및 성막 후의 유니포미티는 동일하게 평가할 수 있다는 결과를 얻었다.
(실시예 4)
순도 6 N 의 고순도 구리 (Cu) 를, 카본 도가니 (도가니) 를 사용하여 고진공 분위기 중에서 용해시켰다. 이 구리의 용탕을, 고진공 분위기 중에서 카본 주형에 주입하여 잉곳을 얻었다. 다음으로, 제조한 잉곳을 400 ℃ 에서 온간 단조를 실시하였다. 다음으로, 필요량을 절단 후, 압연 (냉간 가공도 78 ％) 하여 φ530 × 30 t 로 한 후, 350 ℃ 에서 1 시간 열처리 후, 외주로부터 50 ㎜ 의 위치까지를 냉간 단조 (가공도 30 ％) 하였다. 다음으로, 이것을, 기계 가공으로 타깃부 직경 430 ㎜, 토탈 두께 25 ㎜ 의 타깃으로 가공하였다.
이와 같이 하여 제작한 고순도 구리 스퍼터링 타깃에 대하여, 플랜지부의 경도 (비커스 경도 Hv), 에로션부의 (111) 배향률 (％), 결정 입경 (㎛) 을 조사하였다.
이 결과, 플랜지부의 경도는 90 Hv, 에로션부의 (111) 배향률은 68.3 ％, 결정 입경 80 ㎛ 가 되었다. 이 결과를, 표 1 에 나타낸다.
다음으로, 이 타깃을 이용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터링 종료 후의 최대 휨은 1.6 ㎜ 가 되어, 후술하는 비교예와 비교하여 현격히 향상되어 있었다. 또, 성막 후의 유니포미티는 2.5 ％ 가 되어, 막 두께 균일성 (유니포미티) 이 양호한 결과를 나타내고 있었다.
또한, 표 1 에 있어서, 플랜지부의 경도 (Hv), 에로션부의 (111) 배향률 (％), 결정 입경 (㎛) 을 동시에 평가하여 게재했는데, 이들에 대하여, 각각 단독으로 평가한 경우에도, 스퍼터링 종료 후의 최대 휨 및 성막 후의 유니포미티는 동일하게 평가할 수 있다는 결과를 얻었다.
(비교예 1)
순도 6 N 의 고순도 구리 (Cu) 를, 카본 도가니 (도가니) 를 사용하여 고진공 분위기 중에서 용해시켰다. 이 구리의 용탕을, 고진공 분위기 중에서 카본 주형에 주입하여 잉곳을 얻었다. 다음으로, 제조한 잉곳을 400 ℃ 에서 온간 단조를 실시하였다. 다음으로, 필요량을 절단 후, 압연 (냉간 가공도 78 ％) 하여 φ530 × 30 t 로 한 후, 375 ℃ 에서 1 시간 열처리 후, 이것을, 기계 가공으로 타깃부 직경 430 ㎜, 토탈 두께 25 ㎜ 의 타깃으로 가공하였다.
이와 같이 하여 제작한 고순도 구리 스퍼터링 타깃에 대하여, 플랜지부의 경도 (비커스 경도 Hv), 에로션부의 (111) 배향률 (％), 결정 입경 (㎛) 을 조사하였다.
이 결과, 플랜지부의 경도는 58 Hv, 에로션부의 (111) 배향률은 66.3 ％, 결정 입경은 120 ㎛ 가 되었다. 이 결과를, 표 1 에 나타낸다.
다음으로, 이 타깃을 이용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터링 종료 후의 최대 휨은 4.2 ㎜ 가 되어, 실시예와 비교하여 악화되었다. 또, 성막 후의 유니포미티는 3.8 ％ 가 되어, 막 두께 균일성 (유니포미티) 도 나빠졌다.
(비교예 2)
순도 6 N 의 고순도 구리 (Cu) 를, 카본 도가니 (도가니) 를 사용하여 고진공 분위기 중에서 용해시켰다. 이 구리의 용탕을, 고진공 분위기 중에서 카본 주형에 주입하여 잉곳을 얻었다. 다음으로, 제조한 잉곳을 400 ℃ 에서 온간 단조를 실시하였다. 다음으로, 필요량을 절단 후, 압연 (냉간 가공도 78 ％) 하여 φ530 × 30 t 로 한 후, 350 ℃ 에서 1 시간 열처리 후, 외주로부터 30 ㎜ 의 위치까지를 냉간 단조 (가공도 10 ％) 하였다. 이것을, 기계 가공으로 타깃부 직경 430 ㎜, 토탈 두께 25 ㎜ 의 타깃으로 가공하였다.
이와 같이 하여 제작한 고순도 구리 스퍼터링 타깃에 대하여, 플랜지부의 경도 (비커스 경도 Hv), 에로션부의 (111) 배향률 (％), 결정 입경 (㎛) 을 조사하였다.
이 결과, 플랜지부의 경도는 63 Hv, 에로션부의 (111) 배향률은 68.1 ％, 결정 입경은 70 ㎛ 가 되었다. 이 결과를, 표 1 에 나타낸다.
다음으로, 이 타깃을 이용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터링 종료 후의 최대 휨은 3.6 ㎜ 가 되어, 실시예와 비교하여 악화되었다. 또, 성막 후의 유니포미티는 3.3 ％ 가 되어, 막 두께 균일성 (유니포미티) 도 나빠졌다.
(비교예 3)
순도 6 N 의 고순도 구리 (Cu) 를, 카본 도가니 (도가니) 를 사용하여 고진공 분위기 중에서 용해시켰다. 이 구리의 용탕을, 고진공 분위기 중에서 카본 주형에 주입하여 잉곳을 얻었다. 다음으로, 제조한 잉곳을 400 ℃ 에서 온간 단조를 실시하였다. 다음으로, 필요량을 절단 후, 압연 (냉간 가공도 80 ％) 하여 φ530 × 30 t 로 한 후, 325 ℃ 에서 1 시간 열처리 후, 외주로부터 40 ㎜ 의 위치까지를 냉간 단조 (가공도 10 ％) 하였다. 이것을, 기계 가공으로 타깃부 직경 430 ㎜, 토탈 두께 25 ㎜ 의 타깃으로 가공하였다.
이와 같이 하여 제작한 고순도 구리 스퍼터링 타깃에 대하여, 플랜지부의 경도 (비커스 경도 Hv), 에로션부의 (111) 배향률 (％), 결정 입경 (㎛) 을 조사하였다.
이 결과, 플랜지부의 경도는 65 Hv, 에로션부의 (111) 배향률은 67.2 ％, 결정 입경은 45 ㎛ 가 되었다. 이 결과를, 표 1 에 나타낸다.
다음으로, 이 타깃을 이용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터링 종료 후의 최대 휨은 3.5 ㎜ 가 되어, 실시예와 비교하여 악화되었다. 또, 성막 후의 유니포미티는 3.6 ％ 가 되어, 막 두께 균일성 (유니포미티) 도 나빠졌다.
(비교예 4)
순도 6 N 의 고순도 구리 (Cu) 를, 카본 도가니 (도가니) 를 사용하여 고진공 분위기 중에서 용해시켰다. 이 구리의 용탕을, 고진공 분위기 중에서 카본 주형에 주입하여 잉곳을 얻었다. 다음으로, 제조한 잉곳을 400 ℃ 에서 온간 단조를 실시하였다. 다음으로, 필요량을 절단 후, 압연 (냉간 가공도 82 ％) 하여 φ530 × 30 t 로 한 후, 300 ℃ 에서 1 시간 열처리 후, 외주로부터 50 ㎜ 의 위치까지를 냉간 단조 (가공도 20 ％) 하였다. 이것을, 기계 가공으로 타깃부 직경 430 ㎜, 토탈 두께 25 ㎜ 의 타깃으로 가공하였다.
이와 같이 하여 제작한 고순도 구리 스퍼터링 타깃에 대하여, 플랜지부의 경도 (비커스 경도 Hv), 에로션부의 (111) 배향률 (％), 결정 입경 (㎛) 을 조사하였다.
이 결과, 플랜지부의 경도는 68 Hv, 에로션부의 (111) 배향률은 65.3 ％, 결정 입경은 35 ㎛ 가 되었다. 이 결과를, 표 1 에 나타낸다.
다음으로, 이 타깃을 이용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터링 종료 후의 최대 휨은 3.3 ㎜ 가 되어, 실시예와 비교하여 악화되었다. 또, 성막 후의 유니포미티는 3.7 ％ 가 되어, 막 두께 균일성 (유니포미티) 도 나빠졌다.
산업상 이용가능성
본 발명의 고순도 구리 스퍼터링 타깃은, 배킹 플레이트 (BP) 와의 접합을 필요로 하지 않는 고순도 구리 스퍼터링 타깃을 제공하는 것으로, 그 타깃의 플랜지부의 강도 (경도) 를 높여, 타깃의 휨량을 줄일 수 있고, 균일성 (유니포미티) 이 우수한 박막을 형성할 수 있는 고순도 구리 스퍼터링 타깃을 제공할 수 있는 우수한 효과를 갖는다. 또, 동 타깃에 있어서, 에로션부와 플랜지부의 (111) 배향률을 조제하여, 막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다. 이로써, 미세화·고집적화가 진행되는 반도체 제품의 수율이나 신뢰성을 향상시켜, 반도체용 구리 합금 배선의 형성에 유용한 고순도 구리 스퍼터링 타깃에 유용하다.
또한, 최근 사용 재료의 리사이클을 생각할 필요가 있어, BP 재를 사용하는 타깃에 비해, 일체형은 모두가 동일 재료이기 때문에 재생이 용이하여, 경제적으로도 유리하다는 효과를 갖는다.

Claims (7)

  1. 고순도 구리 스퍼터링 타깃으로서, 그 타깃의 플랜지부의 비커스 경도가 90 ∼ 100 Hv 의 범위이고, 타깃 중앙의 에로션부의 비커스 경도가 55 ∼ 70 Hv 의 범위에 있고, 또한 에로션부의 결정 입경이 80 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 고순도 구리 스퍼터링 타깃.
  2. 고순도 구리 스퍼터링 타깃으로서, 그 타깃의 플랜지부의 (111) 배향률이 20 ∼ 30 ％ 이고, 타깃 중앙의 에로션부의 (111) 배향률이 57 ∼ 68 ％ 인 것을 특징으로 하는 고순도 구리 스퍼터링 타깃.
  3. 제 1 항에 있어서,
    고순도 구리 스퍼터링 타깃으로서, 그 타깃의 플랜지부의 (111) 배향률이 20 ∼ 30 ％ 이고, 타깃 중앙의 에로션부의 (111) 배향률이 57 ∼ 68 ％ 인 것을 특징으로 하는 고순도 구리 스퍼터링 타깃.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    고순도 구리 스퍼터링 타깃으로서, 그 타깃 사용 후의 휨량이 2.0 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 고순도 구리 스퍼터링 타깃.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    구리의 순도가 99.999 ％ (5 N) 이상인 것을 특징으로 하는 고순도 구리 스퍼터링 타깃.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉간 가공 조직을 갖는 플랜지부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고순도 구리 스퍼터링 타깃.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    타깃의 외주로부터 20 ㎜ ∼ 50 ㎜ 의 범위를 플랜지부로 하는 것을 특징으로 하는 고순도 구리 스퍼터링 타깃.
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