KR20140138111A

KR20140138111A - 스퍼터링 타켓

Info

Publication number: KR20140138111A
Application number: KR1020147018216A
Authority: KR
Inventors: 영덕 윤; 토시유키 안도; 켄이치로 우에다
Original assignee: 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2014-12-03
Also published as: TW201337021A; WO2013133353A1; CN104080943A; TW201726958A; TWI632247B; TWI582254B; CN104080943B

Abstract

본 발명은 타겟의 스퍼터링시에 파티클, 스플래시, 더스트 등의 거칠고 큰 클러스터의 발생을 방지하여, 스퍼터링에 의해서 형성되는 박막의 막 두께의 균일성을 향상시킨 스퍼터링 타겟의 제공을 목적으로 한다.
순도가 99.9 질량% 이상의 구리를 주성분으로 한 스퍼터링 타겟으로서, 10 ppm 이하의 유황(S), 및 2ppm 이하의 납(Pb)을 함유하는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 상기 구리의 순도가 99.96 질량% 이상인 것을 특징으로 한다.

Description

스퍼터링 타켓 {SPUTTERING TARGET}

본 발명은 예를 들면 액정 디스플레이로 대표되는 플랫 패널 표시 소자를 구성하는 금속 박막, 반도체 소자 제조용의 마스크를 구성하는 차광막, LSI 등의 반도체 소자를 구성하는 금속 배선, 및 자기 기록 매체를 구성하는 구리(銅) 박막 등을 형성하기 위한 고(高) 순도(純度) 구리로 이루어지는 스퍼터링 타겟에 관한 것이다.

상술한 바와 같은 구리 박막 등을 피(被)스퍼터링물에 형성하기 위한 방법으로서 스퍼터링법이 사용되고 있다.

스퍼터링법은 상기의 스퍼터링 타겟(이하,「타겟」이라고도 한다)을 기판 등의 스퍼터링 대상물에 대향되는 형태로 세트하고, 진공의 조건 아래에서 Ar 등의 가스를 흘려 타겟의 피스퍼터링 면과 스퍼터링 대상물 사이에 소정의 전압을 걸어서 방전시켜, 이온화된 Ar를 타겟에 충돌시킴으로써 타겟과 같은 조성의 박막을 스퍼터링 대상물 위에 형성하는 성막(成膜) 방법이다.

이와 같은 스퍼터링 법은 각각의 목적에 따른 프로세스를 거쳐 반도체 소자, 자기 기록 매체, 반도체 소자 제조용의 마스크, 액정 디스플레이 등의 구성부 등, 여러 가지 분야에 적용된다.

그런데, 원래 타겟으로부터 스퍼트된 물질은 그 스퍼터링 타겟과 대향되는 예를 들면, 기판 등의 스퍼터링 대상물에 부착되는 것이지만, 반드시 수직으로 스퍼트된다고는 할 수 없고, 여러 가지 방향으로 날아온다.

이와 같은 비래(날아온) 물질은 파티클이라 칭하는데, 클러스터화되어 기판 위에 직접 부착되는 경우나, 기판 이외의 스퍼터 장치 내의 기기에 부착된 것이, 어느 때 박리되어 부유(浮遊)하고, 그것이 기판에 다시 부착되는 경우가 있다.

이와 같은 여러 가지 현상이 스퍼터링법에 있어서, 파티클, 스플래시, 더스트 등의 거칠고 큰 클러스터가 발생하는 요인이 되어, 막 두께의 균일성이 저해되는 과제가 되고 있다.

이러한 과제를 해결하기 위해서, 종래부터 스퍼터링 프로세스에서의 가스 압력, 투입 전력, 타겟-기판간 거리 등의 스퍼터링 조건에 관해 검토가 한층 더 거듭되어 여러 가지 문헌이 제안되고 있다.

거칠고 큰 클러스터의 발생 등 이상 성막의 문제는 스퍼터링 프로세스에서의 스퍼터링 조건 외에 타겟 자체의 배향성(配向性)이나 표면 거칠기 등 표면 상태에 기인해서 발생되는 것으로 생각된다.

예를 들면, 타겟 표면에 균열(상처)이 존재하면, 균열 부분의 엣지(단부)에 전하가 집중하여 이상 방전(arcing)이 발생하게 된다. 그러면, 아킹에 기인해 스플래시의 발생이 많아져 성막 이상이 발생하고, 배선 패턴으로의 성막이 실패하는 경우가 많아지기 때문에 제품 수율이 저하되는 과제가 생기게 된다.

이러한 배경에서 타겟 표면의 균열의 수나 크기를 줄일 수 있도록 근래에는 타겟의 표면 상태에 주목하여 여러 가지 제안이 이루어지고 있다.　

예를 들면, 특허문헌 1의 「스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법(SPATTERING TARGET AND ITS MANUFACTURE)」도 그 중 하나이다.

특허문헌 1에는 스퍼터링 타겟으로서 이용하기 위해, 스퍼터링 타겟에 대해 예를 들면, 기계 가공, 연마 가공, 케미컬 에칭 등을 행함으로써 결절(nodule) 및 파티클의 발생을 줄일 수 있는 소정의 표면 거칠기로 조정한 스퍼터링 타겟, 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.

상술한 특허문헌 1과 같이 타겟 자체의 표면 상태를 개선하기 위해서 타겟 자체의 표면 거칠기나 조직의 배향성에 주목한 것은 제안되었다. 그러나, 타겟 자체를 조성하는 원소의 종류나 그 함유량에 기인한 것은 거의 알려져 있지 않고 막 두께의 균일성을 향상하기 위해서 스퍼터링 타겟의 원소의 조성에 관해 주목한 문헌은 거의 전무하다.

구체적으로는 종래 타겟의 원소 조성에 주목한 기술에 관해서는 MOS 특성의 불안정한 특성을 해소하기 위해서 타겟 자체에 불순물로서 함유된 나트륨이나 칼륨 등의 알칼리 금속의 함유량을 줄이는 기술이나, 산화를 막기 위해서 철, 니켈 등의 중금속 함유량을 줄이는 기술이 제안되고 있는 정도에 불과하여, 현상의 대책으로는 타겟 표면의 균열에 수반되어 발생하는 성막 이상을 충분히 막을 수 없는 과제가 있다.

일본특허공개공보 특개평11-1766호

따라서, 본 발명은 타겟의 스퍼터링시에 스플래시의 발생을 방지하여, 스퍼터링에 의해서 형성되는 박막의 막 두께의 균일성을 향상시킨 스퍼터링 타겟의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 순도가 99.9질량% 이상의 구리를 주성분으로 하는 스퍼터링 타겟으로서 10ppm 이하의 유황(S) 및 2ppm 이하의 납(Pb)을 함유하는 것을 특징으로 한다. 여기서, ppm이란 질량ppm의 의미이다.

본 발명의 양태로서 상기 구리의 순도를 99.96 량% 이상인 것을 특징으로 한다.

상술한 구성에 따라 타겟 표면 및 내부에 폭이 소정 사이즈 이상인 균열(상처)을 대폭 줄인 타켓을 구성할 수 있어서 스퍼터링 처리시의 이상 방전(아킹)의 발생을 방지할 수 있다.

이에 따라, 타겟의 스퍼터링시에 스플래시의 발생을 방지하여 스퍼터링에 의해서 형성되는 박막의 막 두께의 균일성을 향상시킨 스퍼터링 타겟을 제공할 수 있다.

본 실시형태에서의 스퍼터링 타겟은 구리의 순도가 99.96질량% 이상인 것이 바람직하며, 99.99질량% 이상인 것이 보다 더 바람직하지만, 99.9질량% 이상이면 특별히 한정되지 않는다.

즉, 본 발명의 스퍼터링 타겟의 주성분이 되는 구리로는 무산소 구리(99.96%이상의 고 순도 구리) 뿐만 아니라 터프 피치 동(Tough Pitch Copper)도 포함되는 것으로 한다.

스퍼터링 타겟은 적어도 스퍼터 면의 평균 결정 입경이 예를 들면, 200㎛ 이하인 것이 바람직하지만, 스퍼터 면의 평균 결정 입경은 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 스퍼터링 타겟은, 예를 들면 원통 형상, 판 형상, 가는 줄 형상 등, 그 형상에 관해서 한정하지 않는다.

본 발명의 타겟은 그 제조 방법에 대해서도 특별히 한정하지 않는다. 즉, 유황(S)의 함유량을 10ppm 이하로 하며, 또한 납(Pb)의 함유량을 2ppm 이하로 하는 조절 방법은 특별히 한정하지 않는다.

예를 들면, 구리 정련시에 유황(S)이나 납(Pb)을 가능한 한 제거해 두고, 그리고 잉곳을 주조할 때에 굳이 유황(S)과 납(Pb)을 첨가하여서, 유황(S)과 납(Pb)의 함유량을 각각의 소정의 중량% 농도 이하를 충족하는 범위가 되도록 조절할 수 있다.

여기서, 구리 정련시에 유황(S)이나 납(Pb)을 제거하는 방법(구리 정련 방법)에 관해서도 한정되지 않지만, 예를 들면, 유황(S)은, 예를 들면, 산소를 불어 넣어 탈유황 하고, 그 후 탈산소하여서 무산소 구리를 제조할 때에 제거할 수 있다.

납(Pb)은, 예를 들면 상기 정련에 의해서 제거할 수 있지만, 구리의 고 순도화를 더 희망하는 경우에는 존 멜팅 방법(zone melting method)(존 융융법) 등을 이용함으로써 제거할 수 있다.

본 발명에 따르면, 타겟의 스퍼터링시에 스플래시의 발생을 방지하여, 스퍼터링에 의해서 형성되는 박막의 막 두께의 균일성을 향상시킨 스퍼터링 타겟을 제공할 수 있다.

도 1은 타겟의 유황과 납의 함유율에 따른 균열 개수의 관계를 나타내는 그래프이고,
도 2는 타겟의 유황과 납의 함유율에 따른 균열 개수의 관계를 나타내는 그래프이고,
도 3은 균열 개수와 아킹 회수의 관계를 나타내는 그래프이고,
도 4는 타겟 표면의 균열의 정의에 포함되는 균열 부분을 나타내는 사진이고,
도 5는 타겟 표면의 균열의 정의에는 포함되지 않는 아주 작은 상처를 나타내는 사진이다.

본 발명의 일 실시형태를 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.　

본 실시형태에서의 스퍼터링 타겟은 순도가 99.9(3N)질량% 이상의 구리를 주성분으로, 10ppm 이하의 유황(S) 및 2ppm 이하의 납(Pb)을 함유하고 있다.

그 밖에 예를 들면, 비스무스(Bi), 셀레늄(Se), 텔루늄(Te) 등의 화학 성분을 적당한 질량% 농도로 함유하고 있다.

또한, 스퍼터링 타겟은, 적어도 스퍼터 면의 평균 결정 입경이 200㎛ 이하이고, 예를 들면 외경이 150mm 이상, 두께가 20mm 이상의 원통 형태로 구성되어 있다.

전술된 스퍼터링 타겟의 제조 방법에 관해서 아래에서 설명한다.　

구리의 원료로서의 황동광(黃銅鑛)에 코크스 등을 더하여 용련로에서 용융함으로써 주로 철분을 제외한 구리 매트를 구리 정제의 중간 제품으로서 얻는다. 계속해서 구리 매트를 전로에 넣어서, 산소를 불어넣고 유황 등의 불순물을 산화 제거하여 조동(粗銅)(구리 함유율은 약 98%)을 정련한다. 이때 2000℃를 넘는 고온으로 행함으로써 조동을 환원할 수 있다.

그 후, 조동은 초산욕(浴) 중 혹은 황산욕 중에서 전해 정련함으로써 99.99% 이상의 순동으로 정제할 수 있다.

이에 의해, 유황(S), 납(Pb)은 물론, 비스무스(Bi), 셀레늄(Se), 텔루늄(Te) 등 그 밖의 불순물의 함유량을 극력 저감시킨 구리를 진공 유도 용해한다. 게다가 유황(S)의 함유량이 10ppm 이하이며, 또한 납(Pb)의 함유량이 2ppm 이하를 충족하는 범위에서 유황(S)과 납(Pb)을 첨가하여 함유량을 조정함으로써 순도가 99.9(3N) 질량% 이상의 구리를 주성분으로 하여, 10ppm 이하의 유황(S), 및 2ppm 이하의 납(Pb)을 함유한 잉곳을 얻을 수 있다.

계속해서 잉곳을 소정의 치수로 절단하여, 열간(熱間) 가공용의 빌릿을 제작한다.

특히, 대형의 타겟을 제조하기 위해서는 예를 들면, 직경이 300mm, 질량이 300kg~400kg의 빌릿을 제작한다.　

또한, 열간 가공용의 재료로서의 빌릿은 원기둥모양뿐만 아니라 판(板)모양 등 그 뒤의 가공 작업에 적합한 기타 다른 형상으로 할 수 있지만, 원기둥 형태의 스퍼터링 타겟을 얻기 위해 빌릿을 원통 형상으로 형성한다.

스퍼터링 타겟은 전술한 열간 압출용의 빌릿을 이용하여, 열간 가공 공정, 냉간 가공, 및 변형(歪) 제거 소둔 공정을 이 순서대로 작성한다.

상세하게는 열간 가공에서는 고 순도 구리로 이루어진 빌릿에 대해서 예를 들면, 열간 압출 가공, 열간 프레스 가공, 열간 단조, 혹은 열간 압연 등의 적당한 가공을 수행하는 공정으로, 그 열간 가공에 의해서 빌릿에 대해 변형을 주도록 소정 가공량으로 열간 가공이 시행된다.

또한, 상기 가공량은 두께의 감소(누름 양)와 초기 두께와의 비(比)에 100%를 곱셈한 비율, 혹은 전단 변형 양으로서 적당히 정의된다.

특히, 열간 가공으로서 열간 압출 공정을 행하는 경우에는 열간 가공용의 빌릿을 미리 500℃을 넘는 온도로 해서 열간 가공을 하기 위한 준비를 해 두고 600~900℃ 아래에서 열간 압출한다.

그 후의 냉간 가공은 열간 가공이 완료된 재료에 대해서 예를 들면, 냉간 압연, 냉간 단조, 냉간 압출의 적절한 가공을 행하는 공정으로, 냉간 가공을, 예를 들면, 냉간 압연으로 행하는 경우, 열간 가공이 완료된 재료를 80~120℃/초의 냉각 속도로 실온 정도까지 냉각하고, 대기 조건 아래에서 적어도 1회당 냉간(冷間)추신(抽伸)으로 원통모양의 열간 가공이 완료된 재료에 대해서 15%이상의 변형을 주는 축경률(縮徑率)로 축경하여, 원하는 최종 두께의 타겟 재료로 가공한다.

또한, 상기 축경률은, 두께의 감소량(누름량)과 초기 두께의 비에 100%를 곱셈한 비율, 혹은 전단 변형의 양으로서 정의할 수 있다.

계속해서 행해지는 변형 제거 소둔 공정에서는, 구리의 재결정화로서 냉간 가공 후의 냉간 추신이 완료된 재료에 대해서, 예를 들면 300℃~600℃의 온도 범위에서 소둔을 행한다.

더 바람직하게는 300℃~500℃의 온도 범위에서 약 1시간 정도 동안 유지하는 소둔을 시행함으로써 타겟의 잔류 응력(歪)을 제거할 수 있다.　

또한, 변형 제거 소둔 공정에서는 대기 조건하에서 소둔을 행하거나 또는 타겟의 산화를 최소한으로 억제하기 위해서 보호 분위기 중에서 타겟에 대해 소둔을 행하고 있다.

스퍼터링 타겟에 내재하는 변형(일그러짐)은, 타겟 물질의 튀어나옴에 영향을 미치기 때문에 변형 제거 소둔 공정은 변형의 요인이 되는 내부 응력을 제거할 수 있는 점에서 유효하다. 단, 소둔 온도가 너무 낮으면 재결정화되지 않고, 소둔 온도가 너무 높으면 알갱이의 과대한 성장이 발생하게 되므로 이것들을 고려하여 예를 들면 250℃이상의 적절한 소둔 온도로 설정할 필요가 있다.

상술한 공정에 의해 순도가 99.9질량% 이상의 구리를 주성분으로 하고, 10 ppm 이하의 유황(S), 및 2ppm 이하의 납(Pb)을 함유하는 스퍼터링 타겟을 제조할 수 있다.

이와 같은 유황(S) 및 납(Pb)의 함유량이, 각각 10ppm 이하, 2ppm 이하가 되도록 스퍼터링 타겟을 제조함으로써, 스퍼터링 타겟의 표면(피(被)스퍼터 면), 및 내부에 있는 소정 사이즈 이상의 상처의 감소를 도모할 수 있다.

상세하게는 상술한 빌릿에 대해서 열간 가공 공정을 행할 때의 열에 의해, 빌릿의 결정 입경이 커져서 균열 등 표면 깨어짐이 생기지만, 종래부터 유황(S)을 첨가함으로써 이러한 현상을 방지하는 효과를 얻을 수 있다고 알려져 있다. 그 한편, 유황(S)을 예를 들면, 18ppm 이상이 될 때까지 너무 첨가하면 조직에 미묘한 균열이 발생되는 폐해가 생기는 경우도 알려져 있다.

이 때문에 유황(S)의 함유량을 소정의 질량% 농도 이하로 설정하는 것이 중요하지만, 본 실시형태의 타겟에서는 유황(S)의 함유량에만 머물지 않고, 유황(S)의 함유량을 10ppm 이하로 하되, 납(Pb)의 함유량 또한 2ppm 이하로 설정함으로써 타겟 표면, 및 내부의 상처를 줄일 수 있다는 것을 알아내었다.

이에 따라 스퍼터링 처리시에 타겟에서 발생되는 아킹의 발생 회수를 줄이고, 스플래시 등 거칠고 큰 클러스터의 발생을 방지하여 스퍼터링에 의해서 형성되는 박막의 막 두께의 균일성을 향상할 수 있다.

특히, 근래에는 대형 TV용의 액정 디스플레이 등에 이용되기 때문에, 예를 들면 2m를 넘는 기판 사이즈가 되는 등, 기판 사이즈의 대형화가 진행되고, 거기에 따라서 배선을 작성하는 스퍼터링 공정에 있어서도 대형 기판이나 웨이퍼에 성막 이 이루어질 필요가 생긴다.

이 때문에 사용되는 스퍼터링 타겟 자체도 대형화되고, 스퍼터링 타겟재의 부위별로 구리 조직이 불균일해지기 쉬우며, 막 두께 정도 및 거칠고 큰 클러스터의 발생에 미치는 영향이 커지는 과제를 가지고 있다.

게다가 대형 기판이나 웨이퍼에 성막하기 위해서, 대형의 스퍼터링 타겟에 대해 스퍼터링 처리를 행하는 경우에는 스퍼터링 처리시에 부여되는 인가 전압도 높게 할 필요가 생긴다. 이 때문에 그만큼 타겟 표면에 소정 사이즈 이상의 상처(균열)가 있는 경우에는 아킹의 발생 회수가 많아지는 과제도 가지고 있다.

그렇다면, 대형의 피(被)스퍼터 대상을 취급하는 경우에는 아킹에 기인해서 스플래시의 발생이 많아져 성막 이상이 발생하고, 배선 패턴으로의 성막이 실패하는 일이 많아지는 등 제품 수율이 저하되는 과제가 보다 현저하게 발생되게 된다.

이에 대해서 본 실시형태의 스퍼터링 타겟은 유황(S)의 함유량을 10ppm 이하로 하며, 또한 납(Pb)의 함유량을 2ppm 이하로 설정함으로써, 타겟 표면 및 내부의 상처를 줄여서 스퍼터링 처리시에 타겟에서 발생하는 아킹의 발생 회수를 저감할 수 있고, 특히 기판이나 웨이퍼가 대형화됨에 따라 현저해지는 아킹의 발생 회수가 많아지는 문제를 방지할 수 있으며, 대형 기판이나 웨이퍼에 대해서도 성막(成膜) 정밀도를 향상시킬 수 있다.

이하, 효과 확인 실험에 관해서 설명한다.

(효과 확인 실험 1)　

효과 확인 실험 1에서는, 잉곳에 함유된 불가피한 불순물로서 유황(S) 및 납(Pb)의 함유율의 차이에 따라서 종래예의 타겟과 본 실시예의 타겟을 제조하고, 각각 제조된 타겟마다 행하여진 스퍼터링 처리에 의해 발생된 타겟 표면의 균열의 개수와 아킹의 발생 회수를 검증하였다.

또한, 스퍼터링 처리는 DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하여 스퍼터링 조건으로서 도달 진공도를 4×10^-5Pa로 하고, 아르곤 압력을 0.3Pa로 하며, 산소 분압을 1×10^-3Pa로 하고, 투입 전력량을 2W/㎠로 하는 설정하에서 실시하였다.

또한, 효과 확인 실험 1에서는 판 두께가 30mm인 판 모양의 스퍼터링 타겟을 이용한다.　

종래예의 타겟은 그 타겟에 함유된 화학성분, 및 그 함유량이 JIS　H3100-C1020의 규격을 충족하는 전자관(電子管)용 무산소 구리이다.

상세하게는 종래예의 타겟은 유황(S)이 18ppm 이하, 납(Pb)이 10ppm 이하, 비스무스(Bi)가 3ppm 이하, 및 텔테늄(Te)이 5ppm 이하의 것이지만, 구리의 순도가 99.9질량% 이상의 구리를 주성분으로 하고 있다.

단, 종래의 타겟은 유황(S)의 함유량이 10ppm 이하이지만 납(Pb)의 함유량이 2ppm보다 큰 것, 납(Pb)의 함유량이 2ppm 이하이지만 유황(S)의 함유량이 10ppm보다 큰 것, 혹은 유황(S)의 함유량이 10ppm보다 크며 또한 납(Pb)의 함유량이 2ppm보다 큰 것이다.

구체적으로는, 종래 예의 타겟으로서 종래예 1~5 및 비교예의 합계 6종류의 샘플을 제작하여 표 1에 나타내는 바와 같이 유황(S)과 납(Pb)의 함유율에 대해서 각각 종래예 1이 15ppm, 5ppm이고, 종래예 2가 15ppm, 2ppm이며, 종래예 3이 15 ppm, 1ppm이며, 종래예 4가 10ppm, 5ppm이며, 종래예 5가 5ppm, 5ppm이며, 비교예가 8ppm, 5ppm이다.　

또한, 비교예의 타겟은 「특허 제3975414호」에 개시된 실시예와 관련된 구리 잉곳과 같은 화학 조성의 것을 이용하고 있다.

이에 대해 실시예의 타겟은 순도가 99.9질량% 이상의 구리를 주성분으로 하며, 10ppm 이하의 유황(S) 및 2ppm 이하의 납(Pb)을 함유하는 것이다.

구체적으로는 표 1에서와 같이 본 실시예의 타겟으로서 실시예 1~4의 4종류의 샘플을 제작하여, 유황(S)과 납(Pb)의 함유율에 관해서 각각 실시예 1이 10 ppm, 2ppm이며, 실시예 2가 10ppm, 1 ppm이며, 실시예 3이 5ppm, 2ppm이며, 실시예 4가 5ppm, 1ppm이다.

또한, 표 1은 종래예, 비교예, 및 실시예마다 유황(S)과 납(Pb)의 함유량을 나타내면서 후술되는 실험 결과로서 종래예, 및 실시예마다 타겟 표면에 있는 균열 개수와 스퍼터링 처리시에 발생되는 아킹 회수를 나타내었다.

실험 결과로서, 종래예 1~5, 비교예, 및 실시예 1~4의 타겟 표면의 균열 개수[개/100㎟］, 스퍼터링 처리중의 아킹 발생 회수는 표 1, 도 1, 도 2 , 및 도 3에서 나타내는 바와 같다.　

또한, 비교예의 타겟 표면의 균열 개수[개/100㎟］, 스퍼터링 처리중의 아킹 발생 회수는 표 1중에서만 나타낸다.

여기서 균열 개수[개/100㎟］는, 스퍼터링 타겟의 표면(혹은 단면)의 검사 면적 100㎟ 내의 균열의 수를 나타내고, 아킹 회수는 30mm의 두께를 가지는 판 모양의 타겟재의 두께가 20mm가 될 때까지, 즉 두께방향(깊이 방향)에 관해서 10mm 사용할 때까지 스퍼터링 처리시에 발생된 아킹의 발생 회수를 나타낸다.

또한, 스퍼터링 처리중에 발생된 아킹 회수는, 아킹 카운터를 이용해서 계측하였다. 아킹 카운터로서는, LANDMARK　TECHNOLOGY사 제품의 데이터 콜렉터를 이용하였다. 또한, 아킹 회수의 기준으로서 아킹 회수가 30회를 넘는 경우에는 대향 기판상의 전극 등에 대한 이상 성막 개소의 증가에 따른 제품 손실율의 증대가 눈에 띄는 수준을 나타내는 것이라고 생각할 수 있다.

또한, 도 1은 유황(S)의 함유율[ppm］을 가로 축으로 구성했을 경우의 실시예 1~4, 종래예 1~5마다 유황(S) 및 납(Pb)의 성분 농도와 균열 개수[개/100㎟]의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 2는 납(Pb)의 함유율［ppm］을 가로 축으로 구성했을 경우의 실시예 1~4, 종래예 1~5마다 유황(S)과 납(Pb)의 성분 농도와 균열 개수[개/100㎟]의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 3은, 실시예 1~4, 종래예 1~5마다 균열 개수와 아킹 발생 회수의 관계를 나타내는 그래프이다.

또한, 상처의 벌어짐이 크면 상처의 엣지 부분에 전하(電荷)가 집중하여, 스퍼터링 중에 아킹이 발생하기 때문에 효과 확인 실험 1에서는 아킹의 발생에 영향을 미치는 범위인 균열 사이즈로서 도 4(a), (b)에서와 같이 상처의 폭(상처의 벌어짐)이 0.003mm이상의 사이즈의 것을 균열로서 정의하여 카운트한다.

여기서, 도 4(a)에 나타내는 상처는 최대 0.3mm의 폭을 가지는 상처이고, 도 4(b)는 최대 0.004mm의 폭을 가지는 상처이며, 모두 폭 방향에 관해서 0.003mm이상이기 때문에 이들 상처는 본 실시형태에서의 균열의 정의에 포함하는 것으로 한다.

그리고 도 4(a)의 상처는 길이방향의 길이가 3.34mm이며, 도 4(b)의 상처는 길이방향의 길이가 0.031mm이다.

한편, 도 5에서 나타내는 상처는 0.003mm보다 폭이 작으면서 동시에 결정 입계와 동등한 크기의 폭이기 때문에 균열의 정의에 포함하지 않는 것으로 한다.　

즉, 상처의 폭이 상술한 0.003mm보다 작은 경우에는 상처의 길이방향의 길이가, 비록 도 5에 나타내는 바와 같이 예를 들면 4mm를 넘는 긴 길이라 하더라도 아킹의 발생에 영향을 미치지 않기 때문에 도 5에서 나타내는 상처는 본 실시형태에서의 균열의 정의에는 포함하지 않는 것으로 한다.

표 1, 도 1, 도 2, 및 도 3에 나타내는 바와 같이 스퍼터링 타겟 표면(피스퍼터링 표면)의 균열 개수에 대해서는 종래예 1~5, 비교예의 경우에는 모두 50[개/100㎟]보다 많아졌다. 이에 대해서 실시예 1~4의 경우에는 모두 50[개/100㎟] 이하로 하는 것을 확인할 수 있었다.

그와 함께 종래예 1~5 및 비교예의 경우에는 아킹의 발생 회수가 30회보다 많았는데 비하여 실시예 1~4의 경우에는 30회보다 적게 되는 것도 확인할 수 있었다.

이로부터 표 1 및 도 3에서와 같이 균열 개수를 50[개/100㎟] 이하로 하면 아킹 발생 회수가 30회 이하로 억제할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이상에 의해 스퍼터링 타겟을 실시예 1~4에서 나타내는 바와 같이 순도가 99.9질량% 이상의 구리를 주성분으로 하고 유황(S)을 10ppm 이하의 함유량으로 하며 또한 납(Pb)을 2ppm 이하의 함유량으로 함으로써 아킹의 발생 회수를 30회보다 억제할 수 있고, 유황(S)과 납(Pb)의 함유량 각각이 이와 같은 조건을 충족하지 못한 종래예 1~5의 타겟과 비교하여 현격히 억제할 수 있음을 확인할 수 있었다.

그리고, 종래예 1~5, 비교예, 및 실시예 1~4의 각각에 관하여 실제로 타겟의 스퍼터링 처리를 행한 기판을 확인했는데, 종래예 1~5, 및 비교예의 스퍼터링 타겟을 이용한 경우에는 기판에 대해서 스플래시 등의 거칠고 큰 클러스터가 발생한 것에 반해 실시예 1~4의 스퍼터링 타겟을 이용했을 경우에는 스플래시 등의 거칠고 큰 클러스터가 발생하는 일이 없이 기판에 균일한 막 두께의 박막을 형성할 수 있었다.

계속해서 낮은 전기 저항을 유지하면서 성막 속도의 향상을 도모할 수 있는 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법에 대해 설명한다.　

상세하게는 스퍼터링법은 전술된 바와 같이 피(被)스퍼터링물 위에 스퍼터링 타겟과 같은 조성의 박막을 형성하는 성막 방법이지만, 이러한 스퍼터링법에 있어서 최종 제품의 코스트 저감을 도모하기 위해 생산성(throughput) 향상의 요구가 높아, 종래부터, 스퍼터링 프로세스에 있어서의 스퍼터링 조건에 대해 새로운 검토가 거듭되어 스퍼터링시의 성막 속도의 향상을 도모하는 시도를 해 왔다.

그러나, 스퍼터링시의 성막 속도는, 가스압력, 투입전력, 타겟-기판간 거리 등의 스퍼터링 조건에 의존하지만, 이러한 스퍼터링 조건은 성막 속도뿐만 아니라, 막 두께의 균일성 등 박막의 특성에도 영향을 줄 우려가 있어, 성막 속도 향상의 관점에서만 스퍼터링 조건을 설정함에 따라 막 두께의 균일성이 손상되었을 경우에는 예를 들면, 전기 저항이 증대하는 것이나, 파티클, 스플래시, 더스트 등의 거칠고 큰 클러스터가 발생하기도 했다.

전기 저항의 증대는 처리 신호 지연의 요인이 되며, 거칠고 큰 클러스터의 발생은 단선의 문제를 일으키기도 한다.　

즉, 박막의 품질을 유지하면서 스퍼터링시의 성막 속도의 향상을 도모하기 위해서 스퍼터링 조건의 검토만으로는 한계가 있었다.

이 때문에 근래에는 박막의 품질을 유지하면서 스퍼터링시의 성막 속도의 향상을 한층 더 도모하기 위해서 스퍼터링 조건에 더하여 스퍼터링재 자체의 특성, 즉, 스퍼터링의 결정 방위나 결정 입경, 스퍼터링재에 포함된 불순물의 함유량 등에 착안한 여러 가지 제안이 이루어지고 있다.

예를 들면, 특개2002-220659호 공보(이하, 「선행기술문헌 1」이라고 한다.)의 「구리 스퍼터-타겟의 가공 방법」도 그 중 하나이다.　

선행기술문헌 1에는, 적어도 99.999%의 고 순도 구리로 이루어지고, 평균 입도가 10~30㎛이며, 또한 (111), (200), (220) 및 (311) 배향을 함유하고, 배향 각각을 가지는 입자의 양은 50퍼센트보다 적은 결정 방위가 되는 구리 스퍼터-타겟의 가공 방법이 개시되고, 이러한 구리 스퍼터-타겟을 이용함으로써 균일성이 뛰어난 막을 웨이퍼에 스퍼터링할 수 있다는 것이 개시되어 있다.

이와 같이, 스퍼터링의 결정 방위나 결정 입경, 구리의 순도 등에 의해서 스퍼터링 특성이 바뀌기 때문에 이 점에 주목한 여러 가지 연구, 개발을 함으로써 종래보다 낮은 전기 저항을 확보하면서 성막 속도의 향상을 도모하는 효과를 일정한 정도로 높이고 있다.

그렇지만, 대형 TV용 액정 디스플레이 등 기판 사이즈의 대형화가 진행하여, 예를 들면 2m를 넘는 기판 사이즈가 구성되는 등, 배선을 작성하는 스퍼터링 공정에 있어서도 대형 기판이나 웨이퍼에 성막할 필요성이 생기게 되고 그에 따라 사용할 스퍼터링 타겟 자체도 대형화되어, 스퍼터링 타겟재 부위마다 구리의 조직이 불균일해지기 쉬우며, 막 두께 정밀도 및 거칠고 큰 클러스터의 발생에 미치는 영향이 커졌다.

게다가 근년의 반도체 디바이스 등의 정보처리의 고속화, 고기능화에 수반하여, 게이트나 배선의 미세화, 복잡화를 이루어지고 있다. 그러나, 미세화된 배선에 고속화를 위해서 대전류를 흘리면 전류 밀도가 증가하고, 전류 밀도의 증가는 저항의 증대를 부르며, 이러한 저항값의 증대는 처리 신호의 지연이나 신뢰성 저하의 원인이 되어 반도체 디바이스의 고속화의 장해가 되었다.

따라서, 아래에서는 낮은 전기 저항을 유지하면서 성막 속도의 향상을 도모할 수 있는 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법에 관해서 설명한다.

이와 같은 스퍼터링 타겟은 순도가 99.9%(3N) 이상인 고 순도 구리로 이루어지는 스퍼터링 타겟으로서 스퍼터링을 행하는 스퍼터 면에서의 결정 구조의 밀러 지수가 (111)면, (200)면, (220)면, 및 (311)면에서 나타나는 각 배향면의 X선 회절의 피크 강도인 I(111), I(200), I(220), I(311)이,　

［수학식 1］

I(111)/［I(111)＋I(200)＋I(220)＋I(311)］≥0.40

이며, 또한

［수학식 2］

I(111)＞I(200),

I(111)＞I(220),

I(111)＞I(311)

을 충족하는 결정 방위인 것을 특징으로 한다.

또한, 스퍼터링 타겟은,［수학식 1］에 있어서,

［수학식 1'］

I(111)/［I(111)＋I(200)＋I(220)＋I(311)］≥0.55

를 충족하는 결정 방위인 것이 더 바람직하다.

그리고 또한, 스퍼터링 타겟은

［수학식 3a］

I(200)＞I(220),

［수학식 3b］

I(200)＞I(311), 및

［수학식 4］

I(200)≥0.42×I(111)

이 되는 관계를 충족하는 것을 특징으로 한다.

여기서, [수학식 1] 및 [수학식 1＇]의 좌변은 I(111), I(200), I(220), 및 I(311) 전체에 대해서 I(111)가 차지하는 배향률을 나타내며(이하,「(111) 면의 배향률」이라 한다), 그 [수학식 1] 및 [수학식 1＇]의 좌변을 [수학식 1L]로 한다.

또한, 상술한 바와 같이 [수학식 2］를 충족함으로써 (111)면, (200)면, (220) 면, (311)면 중에서 (111)면이 가장 많아지는 결정 배향률로 할 수 있다. 구리 등의 FCC 금속에서의 원자 밀도는 상술한 4개의 각 배향면 중에서도 (111)면의 경우에 가장 높아지고, (111)면은 가장 조밀하다. 이러한 관계하에서 ［수학식 1］의 관계와 같이, (111)면의 배향률(［수학식 1L］)을 40%이상으로 함으로써 종래와 비교하여 스퍼터링 타겟의 표면으로부터 보다 많은 구리 원자를 튀어나오게 할 수 있다.

본 실시형태의 스퍼터링 타겟에 있어서, [수학식 1L] , 즉 (111)면의 배향률을, 상술한 (111)면이 가지는 구리 원자의 방출 밀도가 다른 배향면보다 더 높다고 하는 특성을 살릴 수 있는 40%이상으로 한다.

그 결과, 성막 속도를 향상시킬 수 있다. 더하여, 스퍼터링 타겟의 표면으로부터 많은 구리 원자를 촘촘히 날림으로써 막 두께가 균일해지는 동막(銅膜)을 성막할 수 있어 낮은 전기 저항을 확보할 수 있다.

따라서, 기판이나 웨이퍼 등의 대형화나, 반도체 디바이스의 게이트나 배선의 미세화, 복잡화가 진행되어도 신호 처리의 고속화, 높은 신뢰성 실현을 도모하면서 스루풋 향상에 의한 최종 제품의 비용 저감을 도모할 수 있다.

또한,［수학식 1L］의 분모를［I(111)＋I(200)＋I(220)＋I(311)］와 같이 4개의 배향면 각각의 X선 회절의 피크 강도의 합으로 한 것은 다음과 같은 이유이다.

후술되는 소둔 공정에 의해 재결정을 하면, 순동의 경우, (111)면, (200) 면, (220)면, 및 (311)면이 생기기 쉬우며, 이와 같은 주요한 4개의 배향면의 피크 강도의 합을 [수학식 1L］의 분모로서 이용함으로써 실제의 구리의 결정 방위에 입각한 정확한 배향률을 산출할 수 있기 때문이다.

즉,［수학식 1］에서는 실제 구리의 결정 방위에 포함되는 주요한 4개의 배향면의 피크 강도의 합을 분모로서 이용된 [수학식 1L]이 40% 이상이 되는 관계를 나타내고 있기 때문에, 주요한 4개의 배향면 중 일부인 예를 들면, 2개의 배향면의 피크 강도의 합을 ［수학식 1L］의 분모로서 이용했을 경우보다 실제 구리의 결정 방위에 입각한 정확한 배향률을 산출할 수 있기 때문이다.

또한, 스퍼터링 타겟이 상술한 바와 같이

［수학식 3a］

I(200)＞I(220)

［수학식 3b］

I(200)＞I(311)

을 충족하는 결정 방위로 함으로써, (200)면을 상기 각 배향면 중에서도 (111)면에 이어서 두 번째로 높은 결정 배향률로 할 수 있다.

그리고, 구리 등의 FCC 금속에 있어서, (111)면, (200)면, (220)면, 및 (311)면의 각 배향면 중, (200)면은 (111)면에 이어서 두 번째로 원자 밀도가 높기 때문에 (220)면 및 (311)면과 비교해서 비교적 구리 원자를 세밀하게 튀어나오게 할 수 있다.

이에 의해 (111)면과 함께 스퍼터링 타겟의 표면으로부터 구리 원자를 세밀하게 튀어나오게 할 수 있기 때문에 성막 속도를 향상시킬 수 있어 전기 저항이 낮은 균일한 막 두께를 형성할 수 있다.

게다가, (200)면은 상술한 바와 같이 (111)면보다 원자 밀도가 더 낮은 만큼 스퍼터링 타겟의 표면으로부터 낮은 에너지로 튀어나가게 할 수 있기 때문에 (111) 면만의 결정 배향률을 높게 했을 경우와 비교해서 구리 원자의 튀어나감 에너지를 전체적으로 낮게 억제할 수 있어 스퍼터링시의 전압(이하,「스퍼터링 전압」이라고 한다)의 저감으로 이어질 수 있다.

또한, 스퍼터링시에 전술한 바와 같이 (111)면은 구리 원자를 세밀하게 비산(飛散)할 수 있는 한편, (200)면은 (111)면보다 구리 원자를 세밀하게 비산할 수 없지만, 구리 원자의 튀어나옴 에너지를 낮게 유지할 수 있는 특성을 가진다.

이 때문에 전술한 바와 같이 스퍼터링 타겟이

［수학식 4］

I(200)≥0.42×I(111)가

되는 관계를 충족하는 결정 방위로 함으로써 (111)면과 (200)면의 각각의 배향면 특성을 살릴 수 있도록 가장 결정 배향률을 높게 한 (111)면과 함께 (200)면의 결정 배향률에 관해서도 다른 배향면과 비교해서 높게 할 수 있다.

이 때문에 구리 원자를 세밀하게 비산시킴으로써 높은 성막 속도를 확보할 수 있으면서 (111)면만을 다른 배향면과 비교해서 결정 배향률을 높게 한 경우와 비교하여 튀어나옴 에너지(스퍼터링 전압)를 낮게 억제할 수 있다.

그리고 또한,

［수학식 4＇］

I(200)≥0.80×I(111)가

되는 관계를 충족하는 결정 방위로 함으로써 다른 배향면과 비교해서 I(200)의 결정 배향률을 [수학식 4]의 경우와 비교해서 더 높게 할 수 있기 때문에 높은 성막 속도를 확보할 수 있으면서 한층 더 튀어나옴 에너지(스퍼터링 전압)를 낮게 억제할 수 있어서 더 바람직하다.

또한, 스퍼터링 타겟을 결정립의 입경이 65~200㎛인 것을 특징으로 한다.

스퍼터링 타겟은 결정립의 입경이 큰 경우에는 타겟 표면으로부터 구리 원자를 날아오르게 하기 위해서 높은 에너지가 필요하다. 이 때문에 결정립의 입경을 65~200㎛라고 하는 작은 값의 범위로 설정함으로써 타겟 표면으로부터 구리 원자를 날아오르게 하기 위한 에너지를 낮게 억제할 수 있다.

따라서, 본 실시형태의 스퍼터링 타겟은 타겟 표면으로부터 구리 원자를 날아오르게 하기 위해서 높은 에너지가 필요해지는 배향면인 (111)면이나 (200)면을 높은 배향률로 배향하고 있기 때문에 결정립의 입경을 작은 값의 범위로 설정하는 것은 타겟 표면으로부터 구리 원자를 날아오르게 하기 위한 에너지를 낮게 억제하는데 있어서 특히 효과적이 된다.

게다가, 스퍼터링 타겟을 결정립의 입경이 보다 작은 값의 범위가 되는 65~160㎛가 되도록 형성하는 것이 더 바람직하다.　

이에 의해 결정립의 입경 범위를 65~200㎛로 한 경우와 비교해서 타겟 표면으로부터 구리 원자를 날아오르게 하기 위한 에너지를 한층 더 낮게 억제할 수 있다.

상술한 스퍼터링 타겟의 제조 방법에 관해서 아래에서 설명한다.　

우선, 통상적인 전기 구리를 초산욕 중 혹은 황산욕 중에서 전기 정제하고, 불순물의 함유량을 극력 저감시킨 구리를 진공 유도 용해하여 99.9%(3N) 이상의 고 순도 구리로 이루어지는 잉곳을 얻는다. 잉곳을 소정의 치수로 절단하고, 열간 가공용의 빌릿을 제작한다.

스퍼터링 타겟은 상술한 열간 압출용의 빌릿을 이용하고, 열간 압출 공정, 냉간 가공, 및 소둔 공정을 이 순서대로 작성한다.

자세하게는 열간 압출 공정에 있어서, 열간 가공용의 빌릿을 미리 500℃을 넘는 온도로 해서 열간 가공을 하기 위한 준비를 해 두고, 열간 압출에 의해 500~900℃, 더 바람직하게는 600~800℃ 아래에서 열간 압출한다.　

그 후, 냉간 가공에 있어서 50℃/초 이상, 더 바람직하게는 80℃/초~120℃/초의 냉각 속도로 실온 정도까지 냉각한다.

소둔 공정에서는 구리의 재결정화로서 예를 들면, 250℃~400℃, 더 바람직하게는 300℃~400℃의 온도로 행한다. 온도가 너무 낮으면 재결정화하지 않고, 온도가 너무 높으면 알갱이의 과대한 성장이 생기게 된다. 구리 재료에 내재하는 변형은 타겟 물질의 튀어나옴에 영향을 미치기 때문에 소둔 공정을 행함으로써 변형의 요인이 되는 내부 응력을 제거해 두는 것이 효과적이며, 소둔 공정에 의해 내부 응력을 제거할 수 있다.

전술한 본 실시형태의 제조 방법에 의해 제조함으로써, I(111)의 배향률이 40%이상이 되도록 제조할 수 있다.

또한, 스퍼터링 타겟은 전술한 바와 같이 [수학식 1L]≥0.55를 충족하는 결정 방위로 함으로써,［수학식 L］≥0.40의 경우와 비교하여 각 배향면 중에서도 면 밀도가 높은 (111)면의 배향률을 높게 할 수 있어 스퍼터링 타겟의 표면으로부터 보다 많은 구리 원자를 튀어나가게 할 수 있다.

이에 의해 성막 속도를 한층 더 향상시킬 수 있으면서 동시에 스퍼터링 타겟의 표면으로부터 많은 구리 원자를 세밀하게 날리는 것으로 전기 저항이 낮은 균일한 막 두께를 형성할 수 있다.

이하, 효과 확인 실험에 대해서 설명한다.

(효과 확인 실험 2)　

효과 확인 실험 2에서는, 전술한 스퍼터링 타겟의 일 실시예로서 실시예 5 내지 10의 스퍼터링 타겟을 제조하면서 동시에 본 실시예의 비교 대조로서의 비교예 1A, 2A의 스퍼터링 타겟을 제조하고, 각각의 막 전기 저항률, 성막 속도를 비교하였다.

실시예 5 내지 10 및 비교예 1A, 2A의 스퍼터링 타겟은, 각각 표 2에 나타내는 순도를 가지는 구리 재료로 이루어진다.

비교예 1A, 2A의 스퍼터링 타겟은 종래부터 행해지고 있는 일반적인 제조 방법에 의해 제조되며, 상세하게는 고 순도 구리로 이루어지는 잉곳을 열간 압연, 핫 프레스 등의 열간 가공을 행하고, 계속해서 냉간 압연 등의 냉간 가공을 시행한 후, 마지막으로 열처리를 행하여 제조했지만, 열간 압연에서는 예를 들면 930℃의 온도로 가열해서 행하는 등, 냉간 가공, 열처리 공정에 있어서도 실시예 5 내지 10과는 다른 종래의 제조 조건하에서 행하였다.

한편, 실시예 5 내지 10의 타겟재는, 열간 압출 공정, 냉간 가공 공정, 소둔공정을 이 순서로 행하며, 각각 상술한 본 실시형태의 스퍼터링 타겟을 제조하는 제조 조건하에서 제조하였다.

실시예 5 내지 10, 및 비교예 1A, 2A의 스퍼터링 타겟은 모두 전술한 공정을 거쳐 제조하고 선반 등의 임의의 기계 가공 등에 의해 원하는 타겟 형상까지 추가가공한 상태로 이용된다.

이들 스퍼터링 타겟의 (111)면의 배향비, 평균 결정 입경, 막 전기 저항률은 표 2에서 나타내는 바와 같다.

여기서, (111)면의 배향률에 관해서 비교예 1A, 2A의 스퍼터링 타겟은, 40%보다 작은 것에 비해, 실시예 5 내지 10의 스퍼터링 타겟은 전술한 본 실시형태의 제조 방법에 의해 제조됨으로써 실시예 5 내지 8의 스퍼터링 타겟에 관해 모두 40%이상이며, 게다가 실시예 9, 10의 스퍼터링 타겟에 관해서 모두 55%이상이다.

또한 [수학식 1]에 나타내는 (111)면의 배향비를 산출함에 있어서 필요한 (111) 면, (200)면, (220)면, 및 (311)면의 각 배향면의 X선 회절 피크 강도는 스퍼터링 타겟으로서 사용되는 표면으로부터 X선을 입사시켜, 각 회절면으로부터의 강도를 측정하고 그 중에서 특히 높은 피크를 나타낸 (111)면, (200)면, (220)면, 및 (311)면의 각 배향면의 X선 회절의 피크 강도를 산출함으로써 행하였다.　

또한, X선 조사의 조건은 X선의 종류 CuKα1, 관전압(管電壓) 40kV, 관전류 (管電流) 20mA로 하였다.

또한, 평균 결정 입경은, 구리 재료판에서의 결정 입경은 상술한 각 부위에 있어서 스퍼터링 타겟으로서 사용되는 표면에서 미크로 조직 관찰을 하여, JIS　H 0501(절단법)을 근거로 하여 결정 입경을 측정하고, 이것을 기본으로 산출하였다.

소둔 가공 후에 행하는 스퍼터링의 추가 가공에서는 얻어진 스퍼터링 타겟의 타겟면의 거칠기의 영향을 제외하기 때문에 거칠기는 모두 최대 거칠기(Ra)를 0.5~0.8㎛로 연마하여서 정리하였다.

상술한 실시예 5에서 10의 스퍼터링 타겟, 및 비교예 1A, 2A의 스퍼터링 타겟을 이용하여 스퍼터링하고, 피스퍼터링 타겟물에 성막한 동막(銅膜)의 막 전기 저항률 및 성막 속도를 측정한 결과, 표 2와 같은 결과가 되었다.

또한, 스퍼터링은 상술한 바와 같이 작성된 스퍼터링 타겟을 이용하여, DC마그네트론 스퍼터링 장치에서, 막 두께 0.7mm의 일본 일렉트릭 글라스 주식회사 제품 OA-10 유리 기판에 스퍼터링을 실시하여 0.3㎛막 두께의 구리 배선을 작성했다. 스퍼터링 조건은 Ar가스 압력을 0.3Pa, 방전 전력을 500W로 하였다.

우선, 막 전기 저항률의 결과에 주목하면, 비교예 1A, 2A는, 각각 2.1[μΩcm], 2.2[μΩcm]인 것에 반해, 실시예 5, 6, 8~10은 이들 값과 대략 같은 값인 각각 2.2[μΩcm], 2.2[μΩcm], 2.1[μΩcm], 2.1[μΩcm], 2.0[μΩcm]이 되었다. 실시예 7의 경우에는 1.8[μΩcm]이 되고, 비교예 1A, 2A의 경우에 비해 낮은 값이 되었다.

이것은 실시예 7의 스퍼터링 타겟은 순도가 5N(99.999%)이상으로 이루어지는 고 순도 구리로 이루어지기 때문이며 평균 결정립 반경이 다른 스퍼터링 타겟보다 더 작은 것이 요인으로서 생각될 수 있다.

또한, 성막 속도의 결과에 주목하면, 비교예 1A, 2A는, 모두 8[Å／s]임에 반해, 실시예 5 내지 10에서는 12[Å／s], 11[Å／s], 12[Å／s], 10[Å／s], 14[Å／s], 15[Å／s]이며, 모두 비교예 1A, 2A에 비해 빨라졌다. 특히, 실시예 9, 10에서는 비교예 1A, 2A에 대해서는 물론, 다른 실시예 5 내지 8과 비교해도 큰 폭으로 빨라졌다.

이상에서, (111)면의 배향률을 40% 이상으로 함으로써, I(111)가 가지는 구리 원자를 세밀하게 튀어나오게 하는 효과를 발휘할 수 있기 때문에 뛰어난 막 전기 저항률을 확보하면서 성막 속도의 향상을 도모하는 것을 실증할 수 있었다.

특히, (111)면의 배향률을 55% 이상으로 함으로써, 이러한 I(111)가 가지는 효과를 보다 현저하게 발휘할 수 있으며, 뛰어난 막 전기 저항률을 확보하면서 성막 속도를 한층 더한 향상을 도모하는 것을 실증할 수 있었다.

본 실시형태의 스퍼터링 타겟은 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지 실시형태, 제조방법으로 제조할 수 있다.

예를 들면, 본 실시형태의 스퍼터링 타겟은, I(111), I(200), I(220), I(311)가, 예를 들면 [수학식 3]의 관계, 즉 I(200)＞I(220), I(200)＞I(311)의 관계를 충족하는 것이 바람직하지만, [수학식 1], [수학식 2]의 관계를 충족하고 있는 한, 꼭 [수학식 3]의 관계를 충족하고 있지 않은 구성도 포함될 수 있다.

마찬가지로 본 실시형태의 스퍼터링 타겟은, I(111), I(200), I(220), I(311)가 예를 들면 [수학식 4]의 관계, 즉 I(200)≥0.42×I(111)의 관계를 충족하고 있는 것이 바람직하지만, [수학식 1], [수학식 2]의 관계를 충족하고 있는 한, 꼭 [수학식 4]의 관계를 충족하고 있지 않은 구성도 포함될 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되지 않고 그 밖에도 여러 가지 실시 형태로 형성할 수 있다.

Claims

순도가 99.9% 이상인 고 순도 구리로 이루어지는 스퍼터링 타겟으로서,
스퍼터링을 하는 면(面)에서의 (111)면, (200)면, (220)면, 및 (311)면의 각 배향면의 X선 회절의 피크 강도인 I(111), I(200), I(220), I(311)가,
[수학식 1]
I(111)/[I(111)+I(200)+I(220)+I(311)]≥0.40
또한,
[수학식 2]
I(111)>I(200),
I(111)>I(220),
I(111)>I(311)이 되는 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
제 1항에 있어서,
상기 [수학식 1]을 I(111)/[I(111)+I(200)+I(220)+I(311)]≥0.55로 한 스퍼터링 타겟.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
I(200), I(220), 및 I(311)이
[수학식 3]
I(200)>I(220), I(200)>I(311)이 되는 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타켓.
제 3항에 있어서,
I(111) 및 I(200)가
[수학식 4]
I(200)≥0.42×I(111)가 되는 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타켓.
제 1항에서 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
결정립(結晶粒)의 입경이 65~200㎛인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타켓.
제 1항에서 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
순도가 99.99% 이상인 고 순도 구리의 잉곳(鑄塊)을 500~900℃에서 열간(熱間) 압출(押出)하고, 압출된 재료를 그 열간 압출 후에 50℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각해서 제조한 스퍼터링 타켓.
제 1항에서 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 스퍼터링 타켓의 제조 방법으로서,
순도가 99.99% 이상인 고 순도 구리의 잉곳을 500~900℃에서 열간 압출하고,
압출된 재료를 그 열간 압출 후에 50℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각해서 제조하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타켓의 제조 방법.