TW425434B - Aluminum or aluminum alloy sputtering target - Google Patents

Description

P 4 254 3 4 A7 B7 五、發明説明（f ) 技術範圍 本發明是關於高純度鋁或高純度鋁合金濺鍍靶，且特 別是關於當濺鍍形成薄膜時不會牽涉到太多顆粒產生的高 純度鋁或鋁合金濺鍍靶。 背景技藝 當濺鍍用在基板上形成電極、閘極、傳導圖案、元件、 絕緣膜、保護膜等時，濺鍍靶通常是圓形碟片的形式，當 做濺鍍來源。當加速的顆粒撞擊靶的表面|組成靶之原子 由於動量的交換而被部份釋放於周圍空間中，而且沉積在 座落於相反位置的基板上。使用的濺鍍靶典型包括鋁和鋁 合金靶’耐火金屬及合金（鎢 '鉬、鈦、鉅、誥、鈮等及它 們的合金，例如鎢一鈦）靶，金屬矽化物（MoSix、WSix、 NiSix等）靶，及鉑族金屬靶。 這些靶族群中重要的一個是用來形成鋁配線的鋁和 鋁合金族群。同時，鋁薄膜用做雷射碟片及磁光碟片的反 射性表面。 電子迴路之較大規模整合的趨勢已減低其配線寬度 至次微米的範圍。因此，以濺鍍形成薄膜時產生的顆粒會 出現造成迴路切斷或短路的一個主要問題。此處所使用的 術語”顆粒"是意指微粒狀物質，其在濺鍍時自靶上飛起， 而且成塊的直接沉積在已形成於基板上的薄膜上，或一旦 沉積且累積在周圍的壁上及元件上，然後落下來到薄膜 上。對鋁（合金）靶而言，它們也必須克服較細鋁配線及較 3 本尺度逋用中國國家^率（CMS ) Α4規^ ( 210X297公釐） ' ----------t-------訂--------線. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 42543 4 a? Β7 經濟部智慧財產局員工消貪合作杜印製 五、發明説明（>) 高品質之雷射與磁光碟片反射性表面的出現。爲達此點， 意欲減少由濺鍍產生之顆粒的數目，特別是直徑〇.3微米或 更大的顆粒數目爲每平方公分5 0個或更少。 在該情況下，本發明者發現：顆粒是由鋁（合金）靶中 的夾雜物所產生的，而且夾雜物大部份是氧化物。基於此 發現，我們先前提出的鋁或鋁合金濺鍍靶之特色爲：出現 在靶濺鏟表面上之夾雜物平均直徑10微米或更大的顆粒數 目是少於每平方公分40個，而且在靶中的氧含量是少於15 百萬分之一部分（ppm)(日本專利請案號7-1926 19)。 如上面之曰本專利申請案號7-192619中所敘述的，鋁 或鋁合金靶之氧含量減少時得以實質地控制顆粒的產生。 然而，經指出：在濺鎞進行期間*仍有顆粒數目突然增加 的問題。雖然在濺鍍期間，顆粒的平均數目是在一個另人 滿意的低程度，但可發生在一個或其他的晶圓批次上之顆 粒數目突然超過一個可控制的極限。此突.然顆粒產生的現 象是降低LSI製程產率的一個因素》 本發明旨在提供高純度鋁或高純度鋁合金濺鍍靶，特 別是在以濺鍍形成薄膜期間能夠控制突然的顆粒產生。 發明的揭示 本發明人專注於我們的努力於解決習知技藝中的問 題，主要硏究有關氧.在鋁或鋁合金靶中的形式。硏究中建 議：氧化鋁與碳顆粒的複合夾雜物存在之強烈可能性，其 明顯地源自用於熔化靶材之石墨坩堝。 ------— ^ II (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁> 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標牟（CNS } Α4規格（210Χ297公漦） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4-25434- A7 ____B7_五、發明説明（3) 複合夾雜物是相對粗糙地或分散地分佈，而且通常不 包括在取樣做氧分析的樣本中，很少計算於分析値中a無 論如何’它們能在濺鍍製程期間造成顆粒產生。推測特別 是低氧含量靶之相對粗糙的分佈導致顆粒數目突然增加。 除了上述的發現之外，本發明者揭露：使用以靶材超 音波隙縫偵測之"指示”數目的可能性，做爲在鋁或鋁合金 靶中石墨一氧化鋁複合夾雜物存在頻率的測量》 基於前文，本發明提供一種高純度鋁或高純度鋁合金 獲鎪祀’其特色爲：氧含量少於5百萬分之一部.分（ppm)， 並且從靶表面以超音波隙縫偵測靶中之相對應於直徑爲 0.5公釐或更大的平底孔洞之指示數目爲少於每平方公分 0.014 。 圖式之簡明解釋 圖一是顯示所用之靶A(比較例）及靶B(實例）在不同 批次數時之顆粒數目的變化圖》 圖二是顯示所用之靶C(比較例）及靶D(實例）在不同 批次數時之顆粒數目的變化圖。 進行本發明之最佳型態 當靶中的夾雜物爆成細小的微粒狀物質時，在濺鍍時 產生顆粒。細小的微粒狀物質落回且沉積在爆裂時遺留下 的開口附近。然後沉積物落下，也變成顆粒的起因。因爲 造成顆粒之夾雜物主要是由氧化物所組成’在靶中的氧含 ----------1------1訂—-----線：. ί請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4说格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 4 2 5 4 3 4 A7 _B7____五、發明説明（f) 量是限制在少於5百萬分之一部分（ppm)。另外，相對應於 直徑爲0.5公釐或更大的平底孔洞之指示數目設定在少於 每平方公分0.014,如此使靶中的石墨一氧化鋁複合夾雜物 含量降低，且突然顆粒產生的可能性也令人滿意地減低。 根據本發明而用做濺鍍靶材的”高純度鋁”是指99.99 百分比或更高純度的鋁。”鋁合金”是指一個高純度鋁，包 含最多高達總含量10重量百分比之通常一或二或更多種加 入濺鍍靶中的元素，例如：矽、銅、鈦 '鍺、鉻、鎳、鉬、 硼、錯、銳、鉬。 根據本發明做爲製造濺鍍靶的材質，可使用市售可得 之有或無添加上述合金元素的高純度鋁材質。在任何情況 下，所選的材質必須具有最少的不純物可能含量，不純物 如輻射活性元素或鹼金屬，其可在電子裝置及類似物上有 反效果。 通常靶的製造是熔化及鑄造一種材質、熱處理及加工 鑄片以授予適當的結晶結構、晶粒大小等，然後車削且磨 光該加工片成碟片或類似物形式之最終靶尺寸。適當組合 以塑性加工，例如輾壓及鍛造，與熱處理，容許所得靶之 結晶方向及其他性質有最佳的調整。 大部份的夾雜物來自材質熔化及鑄造的製程步驟 中。它們主要是氧化物，其餘的是氮化物、碳化物、氫化 物、·硫化物、矽化物等。有鑑於此，用於靶製造的坩堝、 模口、模具等是以還原性材質製造較佳。並且，很重要的 是鑄造熔化的鋁或鋁合金時完全地移除在熔融物表面出現 6 本紙張尺度通用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ----------1-----1.^1------線' (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 4 25434 A7 _ B7_ 五、發明説明（f) 之氧化物及其他熔渣。熔化及鑄造是在非氧化性的氣氛中 進行，以在真空中較佳。 當靶中的夾雜物爆成細小的微粒狀物質時，在濺鍍時 產生顆粒。細小的微粒狀物質落回且沉積在爆裂時遺留下 的開口附近。然後沉積物落下，也變成顆粒的起因。造成 顆粒之夾雜物主要是由氧化物所組成，而當靶中的氧含量 多於5百萬分之一部分（ppm)時，顯著有顆粒產生。因此靶 中的氧含量限制在少於5百萬分之一部分（ppm)。 也必須減低石墨一氧化鋁複合夾雜物的比例，其可造 成突然的顆粒產生《這些夾雜物是相對粗糙地分佈，而且 通常不包括在取樣做氧分析的樣本中：它們很少被計算於 分析値中。以此觀點，靶材質表面接受超音波隙縫偵測， 及使用如此觀察到之相對應於直徑爲0.5公釐或更大的平 底孔洞之指示數目|做爲石墨一氧化鋁複合夾雜物存在頻 率的測量。 超音波隙縫偵測的指示測量是基於反射回應的強度 而得，其反射回應因指示物之距離、尺寸及外形等而不同。 通常，一個指示的大小是與車削成不同深度及尺寸之平底 孔洞的反射回應之DGS測定圖的指示回應強度做比較來估 計=因此，一個直徑爲0.5公釐的平底孔洞意指一個指示大 小，其具有的強度相當於自一個直徑0.5公釐及相同深度的 平底孔洞所反射的回應。此也已知爲一種相當的直徑。 當相對應於直徑爲0.5公釐或更大的平底孔洞之指示 數目大於每平方公分0.01 4時，顆粒數目的突然增加變得令 7 本紙張尺度通用中國國家搮準（&NS ) Α4現格（U0X297公釐） ----------1--------IT------^ . (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) '4 254 3 4 A7 - ___B7 五、發明説明（t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 人注意。因此，相對應於直徑爲0.5公釐或更大的平底孔洞 之指示數目設定在少於每平方公分〇.〇 14。此値在一般高純 度鋁或鋁合金濺鍍靶中、或直徑300公釐且10至15公釐厚的 靶中，相對應是少於10。 因此，在本發明中，顆粒平均數目可減少，同時，可 控制突然的顆粒產生，使之符合鋁（合金）靶之未來要求。 實例 (實例一） 製造兩種不同種類的鋁-0.5%銅合金靶（直徑300公釐 且10公釐厚）。測定靶中的氧含量。靶之超音波隙縫偵測是 從它們的表面上進行。用於偵測的條件如下： 振盪器直徑：9.5公釐 振盪器面積：68平方公釐 振盪器形狀：圓形 超音波頻率：5-10百萬赫茲（MHz:) 靶中的氧含量，及以超音波隙縫偵測之相對應於直徑 爲0.5公釐或更大的平底孔洞的每單位面積指示數目如 下： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 相對應於直徑爲 〇 . 5公釐或更大 的平底孔洞之指 示：每平方公分 氧含量（ppm)之數目 靶A(比較例） 1 0 _ 0 4 5 3 8 本紙張尺度速用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 42543 4 A7 A / _____B7__五、發明説明（”） 靶 B(實例） 2 0.0 0 4 2 這些靶進行濺鍍測試》濺鍍薄膜在直徑八吋的矽晶 圓上形成，且直徑0.3微米或更大的顆粒數目是以顆粒計 數器（型號6420，由Tencor製造）計算。在不同批次上的顆 '粒數目變化是以圖一之圖形代表。 批號1至32代表靶A的濺鍍結果，批號33至40是靶B 的結果，而且批號41至49也是靶A的結果。 當使用靶A時，觀察到顆粒數目突然增加.(在圖一中 以星號表示）。當使用靶B時則維持穩定性，無此尖峰。 (實例二） 如實例一之相同方武，製造兩種不同種類的鋁-0.5%銅合金靶（直徑300公釐且10公釐厚）。測定靶中的氧 含量，且超音波隙縫偵測是從它們的表面上進行》 靶中的氧含量•及以超音波隙縫偵測之相對應於直徑 爲0.5公釐或更大的平底孔洞之每單位面積指示數目如 下 含 氧 m 爲大指分 徑更之公 直或洞方 於釐孔平 應 底每目 公 對5平數 相G的示之 ----------y-----1訂-------線-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 例} 較例 比實 /IV /V CD 靶靶 9 本紙張尺度逋用中國國家標準（CMS ) A4規格（2丨0X297公嫠） =,-4 254 3 4 a? _ B7五、發明説明（P 使用這些靶進行濺鍍測試。濺鍍薄膜在直徑八吋矽晶 圓上形成，且直徑0.3微米或更大的顆粒數目是以顆粒計數 器（型號6420,由Tencor製造）計算/在不同批次上的顆粒數 目改變是以圖二顯示。 批號1至17代表靶C的濺鍍結果，且批號〗8至33是靶D 的結果。 當使用靶C時，觀察到顆粒數目突然增加（在圖二中以 星號表示）至超過一個可控制的上限（在此例爲3 0)。另一方 面，當使用靶D時則維持穩定性，無此增加。 工業上的應用性 根據本發明的高純度鋁或高純度鋁合金濺鍍靶可減少 在進行濺鍍期間突然顆粒產生之發生。 ----------t-----i?T-------^ . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消贫合作社印製 一張 一紙 本

A i準 I揉 一家 國 國

ο -X 一嗜 公 7 29

Claims (1)

1. 425434 -—~] C8 / V /4^ Φ • - '7 η '' i - 六、申請專利範圍 Ά 口 4、 < W^T~ I. 一種高純度鋁或高純度鋁合金濺鍍靶’其特色爲：靶中 的氧含量是少於5百萬分之—部分（ppm)，並且從靶表面以 超音波隙縫偵測’相對應於直徑爲〇.5公釐或更大的平底孔 洞之指示數目少於每平方公分0,014。 ί 裝·~ 訂 ~Γ ~ 線 (請先聞讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部智E財產局員工消贫合作社印製 1 本紙張尺度逋用中困國家梯率（CNS >Α4規格（210x297公着）