TW531563B

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Info

Publication number: TW531563B
Application number: TW087104523A
Authority: TW
Inventors: Hirohito Miyashita; Yasuhiro Yamakoshi; Kazuhiro Seki
Original assignee: Japan Energy Corp
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2003-05-11
Also published as: US6153315A; KR100286206B1; JPH111766A; DE69830535D1; EP0872572B1; JP3755559B2; KR19980081356A; EP0872572A1; DE69830535T2

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531563 A7 ___ B7 五、發明說明（I ) 本發明係有關於一種濺鍍靶，以使藉濺鍍形成於基板之膜的厚度之均一性優異，且結球(nodule)及粒子之發生少，並有關於濺鍍靶之製法。最近，作爲半導體薄膜的形成方法之使用濺鍍靶的濺鍍方法，已廣泛地採用之。該濺鑛法，係以帶電粒子衝擊濺鍍靶，藉該衝擊力而從濺鎪靶中將靶的構成物質之粒子趕出，而令該粒子附著在設置成和靶面對面之例如晶圓等基盤(板）上，藉此以形成薄膜之成膜法。依該濺鍍法所形成的薄膜之問題點之一，可舉易形成膜厚不均一的薄膜爲例。以往，並不是明確地瞭解這種膜厚不均一的問題係起因於靶的表面狀態，故目前並沒有具體的解決對策。又’藉上述般之灘鑛法成I吴時’在灑鑛祀的侵触部有時會生成被稱作結球之數//m〜數mm大小的突起物。且該結球會因濺鍍中荷電粒子之衝擊而裂開，而產生粒子發生於基盤上之問題。所產生的粒子，會隨著靶侵蝕面上的結球數增多而增加，爲了將會造成問題之粒子減少，則最大的課題在於如何防止結球之形成。且’在LSI半導體裝置之尚集積度化(4]y[位元，16M 位元、64M位元等）、線寬在1 /zm以下不斷地微細化之現狀下，特別是來自上述結球之粒子發生係變成被當作重大的問題看待。 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -*------ -------------------訂--------- (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費合作社印製 531563 A7 _____B7 五、發明說明（>) 即，粒子係直接附著於基盤上所形成的薄膜，或暫時附著並堆積在濺鍍裝置的周圍壁或元件後剝落，之後再度附著於薄膜上，如此而成爲引起配線之斷線或短路等重大問題的原因。伴隨著電子裝置回路之高集積度化及微細化之進展，粒子問題乃成爲相當重要的課題。習知，爲了將如此般的結球減少而在濺鍍操作條件之調整或磁性體的改良上下過許多功夫，但由於並不淸楚結球的生成原因，故現狀爲，尙未提供出著眼在可防止結球的生成之濺鍍靶。基於此，本發明係提供一種濺鍍靶，以改良藉濺鍍所形成的薄膜膜厚之均一性，而防止靶之濺鍍時之結球的生成，如此以抑制粒子的發生。本發明係提供= 1. 一種濺鍍靶，其特徵在於，濺鍍靶之被侵蝕面的表面粗度，係中心線平均粗度RaSl.O/zm ; 2. —種濺鍍靶，其特徵在於，濺鍍靶之被侵蝕面的表面粗度，係中心線平均粗度Ra^L0//m ;且附著於被侵蝕表面之污染物質，即主成分及合金成分以外的高融點金屬元素及Si、Al、Co、Ni、B之總量爲500ppm以下； 3. 如上述2所述之濺鍍靶，其中之污染物質，即主成分及合金成分以外的高融點金屬元素及Si、Al、Co、Ni、B之總量爲300ppm以下； 4. 如上述1〜3中之任一者所述之濺鍍靶，其中，濺鍍靶之被侵餓表面的氫含量爲50ppm以下； 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐1 --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 531563 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（今） 5·如上述4所述之濺鍍靶，其中，濺鍍靶之被侵蝕表面的氫含量爲30ppm以下； 6·—種濺鍍靶，其特徵在於，濺鍍靶之被侵蝕面的表面粗度’係中心線平均粗度RaS 1.0//m ;且被侵触表面的加工變質層之厚度爲50//m以下； 7·—種濺鍍靶，其特徵在於，濺鍍靶之被侵蝕面的表面粗度，係中心線平均粗度Ra^O.2//m ;且被侵蝕表面的加工變質層之厚度爲15/zm以下； 8·如上述6、7所述之濺鍍靶，其中，附著於被侵蝕表面之污染物質’即主成分及合金成分以外的高融點金屬元素及 Si、Al、Co、Ni、B 之總量爲 500ppm 以下； 9·如上述8所述之濺鍍靶，其中，附著於被侵蝕表面之污染物質，即主成分及合金成分以外的高融點金屬元素及Si 、Al、Co、Ni、B之總量爲300ppm以下； 10·如上述6〜9中之任一者所述之濺鍍靶，其中，濺鍍靶之被侵鈾表面的氫含量爲50ppm以下； 11·如上述6〜9中之任一者所述之濺鍍靶，其中，濺鍍靶之被侵蝕表面的氫含量爲3〇PPm以下； 12·—種濺鍍靶之製法，其特徵在於，係藉由使用鑽石刀具之精密切削，以進行濺鍍面之精加工； 13·—種擺鍍耙之製法’其特徵在於，係進行使用鑽石刀具之精密切削，再藉硏磨以進行濺鍍面之精加工。本發明者等’爲了達成上述目的而進行深入硏究之結果，係得出下述般的見解。 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 1_1 1 ϋ· ϋ ϋ 11 ϋ tmme 0 emmM ϋ ϋ I.·-，· an aiBi 1 1 1 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 531563 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（k) 即，將使用中的濺鍍靶取出，經仔細檢查的結果’了解到膜厚的均一性對靶的表面狀態有很大的影響，藉由控制表面粗度即可提高膜厚的均一性，又結球易在靶表面的被侵蝕部分之凹凸部產生，被侵蝕的靶表面之表面粗度越細則所發生之結球數越少。有關該結球，可想成，由濺鍍靶以低角度被趕出的粒子易再附著於靶的凸部，再附著的速度比被侵蝕的速度來得快之場合，會成長成結球。在凹凸很嚴重的場合，故再附著易產生故結球之成長較容易，結果則會產生多數的結球。基於此，在將經機械加工、硏磨加工、化學蝕刻等方法調整表面粗度之濺鍍靶濺鍍時，所形成的薄膜的膜厚係更均一，而可確認出結球數及粒子數之減少。且，更進一步硏究的結果，係確認出，因切削加工時刀具等加工工具的磨耗而對靶表面造成之該工具材料的殘留、硏磨材的殘留、因化學蝕刻所造成之表面氫含量的增加等，皆會促使結球形成。濺鍍靶表面中上述般工具材料的殘留和硏磨材的殘留，將引起在侵蝕面之微發弧（微量放電現象）的產生，而在表面的一部分產生局部的溶融凝固而形成凹凸部，如此以成爲新的結球生成場所。又，同時也了解到，因微發弧而造成粒子的增加。對於各種加工工具、硏磨材等的前述殘留量加以檢討後，發現到只要將這些殘留污染物質儘可能地減少，即可 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----I---I I · I-----—訂--------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531563 A7 B7 五、發明說明（今）抑制結球的生成並將粒子減少。又發現到，化學蝕刻時靶表面的氫含量多之場合，初期濺鍍將變得不安定，結果會使侵蝕面的表面變粗而促成結球的生成。雖然對其整個機構並非完全了解，但或許可推測成，出自耙表面的微量氫會使電漿變得不安定，而使濺鍍在局部進行，結果造成靶面的表面變粗。如上述，本發明的濺鍍靶的被侵蝕面的表面粗度，係中心線平均粗度RaSl.O/zm，如此般將被侵蝕面的粗度弄細之理由在於，一是可改善膜厚的均一性，又因結球係選擇性地僅生成於侵蝕面，若靶表面之受到侵蝕部分之凹凸太嚴重，則來自濺鍍靶之以低角度被趕出的粒子易再附著於靶的凸部而使得結球較易生成，而可防止如此般的再附著而抑制結球的生成，藉此以將粒子減少。

Ra若形成L〇//m以下，則可展現出膜厚均一性的改善效果及結球發生之防止效果，如此即可將粒子減少。又，如上述般，附著於被侵蝕表面的主成分及合金成分以外的高融點金屬元素及Si、Al、Co、Ni、B，係切削工具或硏磨材的材料之構成要素，在將靶表面加工時易殘留而成爲污染物質。且，若有其等的存在，將誘導出微發弧，而在表面產生結球的生成場所之凹凸。因此，必須使得其等儘量減少。本發明中附著於被侵蝕表面的主成分及合金成分以外的高融點金屬元素及Si、Al、Co、Ni、B等污染物質的量 7 本&張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —--------訂--------- (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費合作社印製 531563 A7 B7 五、發明說明（t>) 爲500ppm以下。若這些物質的總量爲500ppm以下，由於可抑制在侵蝕面之微發弧，而可避免構成新的結球生成場所之凹凸的形成，故可防止結球之發生，而可抑制粒子的產生。較佳爲，主成分及合金成分以外的高融點金屬元素及 Si、Al、Co、Ni、B等污染物質的量爲300ppm以下。如此般，藉由將污染物質的總量限制成500ppm以下，較佳爲300ppm以下，且中心線平均粗度Ra形成1.0//m以下，即可顯著地提高結球生成防止效果。較佳爲，污染物質的量，係使用GDMS等分析方法而分析從表面算起約5//m以內的領域並調整之。又，藉化學蝕刻等以進行表面平滑化之場合，表面的氫含量會增加，而在濺鍍時因微觀上突然發生之氣體成分而易在表面產生凹凸，但在本發明的濺鍍靶中，藉由化學蝕刻條件的調整和化學蝕刻後之脫氫處理，以使得被侵蝕表面的氫含量形成50ppm以下，藉此即可防止結球的生成，並將粒子減少。表面氫含量之分析，可對表面部和不含表面之主體部進行比較分析等以分析之。藉由將該氫含量限定成50ppm以下，即可進一步提高結球之生成防止效果。如此般，藉由令被侵蝕表面的氫含量形成50ppm以下、較佳爲3〇ppm以下，又令前述污染物質的總量形成 500ppm以下、較佳爲300ppm以下，又令中心線平均粗度 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297 -------------------訂--------- (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費合作社印製 531563 A7 B7 五、發明說明（fj )

Ra形成1.0//m以下，即可將結球之生成防止效果更進一步地提高。濺鍍靶製造時爲了調整表面粗度，一般係藉切削加工、硏磨加工、化學蝕刻等以進行表面之平滑化，藉由如此般之加工及表面處理的選擇與操作，而將污染物的總量和氫的含量限定成上述般’並和中心線平均粗度Ra的調整相結合，即可達成防止結球生成之效果。在濺鍍靶製造時’係進行上述般之切削加工、硏磨加工，此時就算進行強加工而調整表面粗度，有時仍無法防止結球的生成。其理由並不是很淸楚，但可推測成，在進行強加工下原子的配列會變亂，濺鍍時被趕出的粒子角度會向低角度偏移，就算表面粗度小、即低凹凸下，仍會很容易地附著。因此，濺鍍靶的被侵蝕表面的加工變質層的厚度必須爲50/zm以下。此處之加工變質層，係定義成會發生加工所產生的殘留應力之區域。且，殘留應力可藉使用X射線之殘留應力測定法等以測定之。若進行使該加工變質層的厚度超過50//m之強加工，則無法產生結球數的減少效果，故無法有效地將粒子數減少。又本發明也探討到濺鍍靶之製法，係藉由使用鑽石刀具之精密切削以進行濺鍍面之精加工，又視需要在進行該使用鑽石刀具之精密切削後，再藉硏磨以進行濺鍍面之精加工。 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' -ϋ ϋ I ϋ ·ϋ 1— 1- 0 ϋ ϋ I ϋ I I J f、I I ϋ n n I ϋ I (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531563 A7 B7 五、發明說明（s) 已知的是，使用鑽石刀具之精密切削，就算不經習知所需之濕式硏磨或化學硏磨亦可有效地降低表面粗度。又藉由選擇其加工條件，即可使得中心線平均粗度形成 RaS〇.2//m，加工變質層的厚度形成15//m以下。又，習知之使用超硬工具之場合，無論如何都很容易產生重金屬的污染，但在使用鑽石刀具之場合則完全沒有這種問題。又另一特徵爲，不需使用濕式硏磨或化學硏磨中所需之洗淨或脫水處理（化學硏磨中爲必要的）。又，當然的是，可以倂用習知的硏磨方法，以將表面粗度及加工變質層的厚度進一步減低。又，由於在靶剛開使用時膜的品質上會有不規則的分佈產生，故通常在移到安定的成膜之前，係進行虛濺鍍。以板片電阻値爲例，一般在過程中板片電阻値之晶圓內的不規則分佈係在標準偏差爲3%左右之狀態下使用之，因此從開始使用濺鍍靶起到板片電阻値之晶圓內的不規則分佈到達標準偏差3%以內之前，係進行前述虛濺鍍。該虛濺鍍中也會有問題產生，特別是未調整表面加工狀態之濺鍍靶，一般所需的累計投入電力爲20KWh左右，特別是要求在低輸出成膜之製程上，會產生大的時間損失〇本發明中，藉由使用鑽石刀具的精密切削而可製造出，濺鍍靶的被侵蝕面的表面粗度形成上述般之中心線平均粗度Ra^0_2//m、且被侵蝕表面加工變質層的厚度15//m 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -emt ϋ 1· I Mmmmm 1 ϋ« 0 I n 1 ϋ ϋ-，· mmee ϋ 1 i am— _1 I (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 531563 五經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 、發明說明（/) 以下之濺鍍靶，而藉由前述般之加工變質層變小，即可得出將該虛濺鍍所需的時間大幅地縮短之效果。接著，將本發明在實施例和比較例之對比下加以說明之。 (實施例1〜9及比較例1〜2) 將高純度鈦的濺鍍靶素材以旋盤旋削加工後，將被侵鈾面施加鑽石精加工切削、濕式硏磨、化學硏磨、超純水洗淨、脫水處理，以製作出調整好表面粗度(Ra)、污染物質總量、氫含量 '加工變質層厚度之濺鍍靶(直徑300mmx 厚6.35mm)。數據顯示於表1及表2中。表1之〇記號代表經施加加工或處理。將該濺鍍靶接合在直徑348mmX厚21.0mm之銅製塾片，並實施下述之濺鍍。【表1J_ 素材旋削鑽石精加工濕式化學洗淨脫f 加工切削硏磨硏磨處理實施例1 Ti 〇〇〇實施例2 Ti 〇〇〇〇_ 實施例3 Ti 〇〇〇實施例4 Ti 〇〇〇實施例5 Ti 〇〇〇〇_ 實施例6 Ti 〇〇〇 O ' 實施例7 Ti 〇〇實施例8 Ti 〇〇〇〇實施例9 Ti 〇〇〇〇比較例1 Ti 〇比較例2 Ti 〇〇〇 (〇記號代表施加加工或處理。） 11 --------訂--------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531563 A7 Β7 五、發明說明（P) 【表2】表面粗度 Ra( u m) 污染物質總量(ppm) 氫含量(ppm) 加工變質層厚度(//m) 實施例1 0.8 280 10 40 實施例2 0.6 45 40 10 實施例3 0.9 120 10 10 實k例4 0.3 470 15 10 實施例5 0.2 60 10 8 實施例6 0.08 40 10 6 實施例7 0.17 80 8 11 實施例8 0.13 100 10 7 實施例9 0.07 40 8 5 比較例1 1.8 670 15 70 比会2 3.0 450 10 30 將所製作出之濺鍍靶安裝在DC磁濺鍍裝置上，在氮 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 氣氛中進行濺鍍，以在矽晶圓上形成TiN膜。接著，分別對於實施例1〜9及比較例1〜2，記錄其等之結球數、平均粒子數、及使用時間開始後累計投入電力量l〇kWh時之板經濟部智慧財產局員工消費合作社印製片電阻値的晶圓內標準偏差(Φ8”），結果顯示於表3中。【表3】結球數 (個/濺鍍靶）平均粒子數 (個/晶圓）板片電阻値標準偏差(°/〇) 實施例1 57 31 3.6 實施例2 23 20 2.4 實施例3 41 26 2.6 實施例4 71 33 3.3 實施例5 30 26 2.4 實施例6 30 26 2.3 實施例7 32 28 2.5 實施例8 31 25 2.3 實施例9 20 21 2.1 比較例1 500 110 4.8 比較例2 500 87 3.2 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531563 A7 B7 五、發明說明（π ) 由表2可明顯地看出，本發明的實施例1〜9之中心線平均粗度的上限値之Ra爲以下，比較例1及2之 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 中心線平均粗度爲及3.0//m，係超過前述上限値〇又，實施例1〜9中附著於被蝕刻表面之污染物質，即主成分及合金成分以外的高融點金屬元素(W、Ta、Mo、 Nb等)及Si、A卜Co、Ni、B之總量爲500ppm以下，即 40〜470ppm的範圍內，相對於此，比較例1及2分別爲超過上限値500ppm之670ppm及接近該上限値之450ppm。實施例1〜9中之表面氫含量爲8ppm〜40ppm。比較例 1、2中分別爲15ppm及lOppm。在表面加工變質層方面，相對於實施例1〜9中之5// m〜40//m，比較例1及2中分別爲超過上限値50//m之70 //m，與較高加工變質層厚度之30//m。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製由表2及表3之對比可明顯地看出，所有的數據都沒有超過中心線平均粗度的上限値、附著於被侵蝕表面的污染物質、即主成分及合金成分以外的高融點金屬元素(W、 Ta、Mo、Nb等)及Si、A卜Co、Ni、B之總量的上限値、氫含量的上限値、表面的加工變質層厚度之上限値等上限値中之任一者之本發明的實施例1〜9,結球數及平均粒子的個數少，又電阻値之晶圓內的標準偏差小，而可形成良好的濺鍍靶。然，所具數據係接近表面粗度、污染物質量、氫含量及加工變質層的厚度等的上限値中之一種或1種以上之實 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531563 Α7 Β7 五、發明說明（丨y) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 施例1及4，結球數及平均粒子數有增加的傾向，又板片電阻値的晶圓內標準偏差也變得稍高。因此可知，這些數據的增加會對濺鍍靶的性質產生不佳的影響。實施例7〜9係經施加鑽石精加工切削所得者，中心線平均粗度Ra0.07〜0.17/zm，污染物質40〜lOOppm，加工變質層的厚度5〜11//m，特別是中心線平均粗度Ra及加工變質層的厚度係形成極低値。又，此場合結球及平均粒子的發生個數少，又使用開始後累計投入電力量lOkWh時之板片電阻値的晶圓內標準偏差爲2.1〜2.5%之安定低値。由以上可知，鑽石精加工切削係顯示極優異的效果。實施例8及9，如表1所示般，係實施鑽石精加工切削，再倂用濕式處理、洗淨或化學硏磨、洗淨及脫水處理，此場合可確認出結球、平均粒子的發生個數、板片電阻値之晶圓內標準偏差具進一步的改善效果’而顯示良好的結果。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製相對於此，比較例1及比較例2係如表3所示般，結球個數皆超過500個/1濺鍍靶且平均粒子的發生個數係極多之110及87個/晶圓，又板片電阻標準偏差爲極高之 4.8%及3.2%。特別是污染物質量多且加工變質層厚度大之比較例1，如表3所示，係顯示比較例中最差的結果。由以上可知，本發明的鈦濺鍍靶，結球及粒子的發生個數少，又板片電阻値的晶圓內標準偏差小’而可形成優異的濺鍍靶。 14 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公ϋ " 531563 A7 B7 五、發明說明（ο ) (實施例10〜14及比較例3〜4) 其次，將本發明應用於钽上之例子（實施例10〜14)及比較例3〜4。將高純度鉅(Ta)的濺鍍靶素材以旋盤旋削加工後’將被侵蝕面施加鑽石精加工切削、濕式硏磨、化學硏磨、超純水洗淨、脫水處理，以製作出調整好表面粗度(Ra) '污染物質總量、氫含量、加工變質層厚度之濺鍍靶（直徑 300mmX厚6.35mm)。數據顯示於表4及表5中。表4之〇記號代表經施加加工或處理。將該濺鍍鞭接合在直徑348mmX厚21.0mm之銅製墊 --------------------訂--------- (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費合作社印製 (〇記號代表施加加工或處理。）【表5】_ 表面粗度 Ra( u m) 污染物質總量(ppm) 氫含量(ppm) 加工變質層厚度(//m) 實施例10 0.7 320 10 30 實施例11 0.5 60 10 15 實施例12 0.14 90 10 10 實施例13 0.07 150 10 8 實施例14 0.05 35 8 8 比較例3 2.2 560 10 55 比較例4 3.5 480 10 30 15 片，並實施下述之濺鍍。【表4】_ 素材旋削鑽石精加工濕式化學洗淨脫氫力口工切削硏磨硏磨處理實施例10 Ta 〇〇〇實施例11 Ta 〇〇〇〇實施例12 Ta 〇〇實細例]13 Ta 〇〇〇〇實施例14 Ta 〇〇〇〇〇比較例3 Ta 〇比較例4 Ta 〇〇〇本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531563 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（α4) 將所製作出之濺鍍靶安裝在DC磁濺鍍裝置上，在氮氣氛中進行濺鍍，以在矽晶圓上形成TaN膜。接著，分別對於實施例1〇〜14及比較例3〜4 ’記錄其等之結球數、平均粒子數、及使用時間開始後累計投入電力量1okwh時之板片電阻値的晶圓內標準偏差(Φ8”），結果顯示於表6中。【表6】結球數 (個/濺鍍靶）平均粒子數 (個/晶圓）板片電阻値標準偏差(％) 實施例10 65 33 3.2 實施例11 39 32 2.7 實施例12 28 26 2.6 實施例13 34 29 2.7 — 實施例14 22 23 2.3 比較例3 500 95 4.6 比較例4 500 102 3.3 由表5可明顯地看出，本發明的實施例10〜14之中心線平均粗度的上限値之Ra爲1.0/zm以下，比較例3及4 之中心線平均粗度爲2_2/zm及3.5//m，係超過前述上限値。又，實施例1〇〜14中附著於被蝕刻表面之污染物質，即主成分及合金成分以外的高融點金屬元素(W、Ti、Mo、 Nb等)及Si、A卜Co、Ni、B之總量爲500ppm以下，即 35〜32〇ppm的範圍內，相對於此，比較例3及4分別爲超過上限値500ppm之560ppm及接近該上限値之480Ppm。實施例10〜14中之表面氫含量爲8ppm〜25ppm。比較例3、4中皆爲lOppm。在表面加工變質層方面，相對於實施例10〜U中;^ 8 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -^1 ϋ e^i 1- -ϋ ϋ · I ·ϋ l ϋ n ϋ 一-口、 ϋ ϋ ϋ ·ϋ I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 531563 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ______ 五、發明說明（丨<) //m〜30//m，比較例3及4中分別爲超過上限値50//m之 55//m，與較高加工變質層厚度之30//m。由表5及表6之對比可明顯地看出，所有的數據都沒有超過中心線平均粗度的上限値、附著於被侵蝕表面的污染物質、即主成分及合金成分以外的高融點金屬元素(W、 Ti、Mo、Nb等)及Si、A卜Co、Ni、B之總量的上限値、氫含量的上限値、表面的加工變質層厚度之上限値等上限値中之任一者之本發明的實施例10〜14,結球數及平均粒子的個數少，又電阻値之晶圓內的標準偏差小，而可形成良好的濺鍍靶。然，和其他實施例相較下，所具污染物質量及加工變質層的厚度高之實施例10，和上述TiN之場合相同般，結球數及平均粒子數有增加的傾向，又板片電阻値的晶圓內標準偏差也變得稍高。實施例10係在本發明的範圍內，並不致產生特別的問題，僅是用以說明這些污染物質量及加工變質層厚度的增加會對濺鍍靶的性質產生不佳的影響。實施例12〜14係經施加鑽石精加工切削所得者，中心線平均粗度Ra0.05〜0.14//m，污染物質35〜150ppm，加工變質層的厚度8〜10//m，特別是中心線平均粗度Ra及加工變質層的厚度係形成極低値。又，此場合結球及平均粒子的發生個數少，又使用開始後累計投入電力量10kWh時之板片電阻値的晶圓內標準偏差爲2.3〜2.7%之安定低値。 --------------------訂-------- (請先閱讀背面之注音3事項再填寫本頁) 17 531563 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（Jj 由以上可知，和實施例5〜7相同般，鑽石精加工切削係顯示極優異的效果。實施例13及14，如表4所示般，係實施鑽石精加工切削，再倂用濕式處理、洗淨或化學硏磨、洗淨及脫水處理，此場合可確認出結球、平均粒子的發生個數、板片電阻値之晶圓內標準偏差具進一步的改善效果，而顯示良好的結果。相對於此，比較例3及比較例4係如表6所示般，結球個數皆超過500個/1濺鍍靶且平均粒子的發生個數係極多之110及87個/晶圓，又板片電阻標準偏差爲極高之 4.6%及3.3%，而顯示不佳的結果。由以上可知，本發明的鉬濺鍍靶和前述鈦濺鍍靶相同，結球及粒子的發生個數少，又板片電阻値的晶圓內標準偏差小，而可形成優異的濺鍍靶。 (實施例15〜20及比較例5〜6) 其次，將本發明應用於銅上之例子(實施例15〜20)及比較例5〜6。將高純度銅(Cu)的灑鍍靶素材以旋盤旋削加工後，將被侵鈾面施加鑽石精加工切削、濕式硏磨、化學硏磨、超純水洗淨、脫水處理，以製作出調整好表面粗度(Ra)、污染物質總量、氫含量、加工變質層厚度之濺鍍靶（直徑 300mmX厚 6.35mm)。數據顯示於表7及表8中。表7之〇記號代表經施加加工或處理。 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 --------訂---------β (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 531563 B7_ 五、發明說明（) 將該濺鍍靶接合在直徑348mmX厚21.0mm之銅製墊經濟部智慧財產局員工消費合作社印製片，並實施下述之灘鍍。 imjA__ 素材旋削加工鑽石精加工切削濕式硏磨化學硏磨洗浄脫Μ 處理實施例15 Cu 〇〇〇實施例16 Cu 〇〇〇〇 17 Cu 〇〇實施例18 Cu 〇〇〇〇屬挺例19 Cu 〇〇〇〇〇面拒例20 Cu 〇〇〇〇比較例5 Cu 〇比較例6 Cu 〇〇〇 (〇記號代表施加加工或處理。） [^8]__ 表面粗度 Ra( β m) 污染物質總量(ppm) 氫含量(ppm) 加工變質層厚度〇m) 實施例15 0.8 360 10 10 實施例16 0.4 70 10 10 實施例π 0.11 60 1 4 —實施例18 0.05 260 10 10 實施例19 0.03 45 20 6 實施例20 0.9 55 20 20 比較例5 2.4 60 2 35 比較例4 1.6 370 20 25 將所製作出之濺鍍靶安裝在DC磁濺鍍裝置上’在氮氣氛中進行濺鍍，以在矽晶圓上形成Cu膜。接著’分別對於實施例15〜20及比較例5、6，記錄其等之結球數、平均粒子數、及使用時間開始後累計投入電力量l〇kWh時之板片電阻値的晶圓內標準偏差(Φ8”），結果顯示於表9中。 19 ---------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531563 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（〆）【表9】結球數 (個/濺鍍靶）平均粒子數 (個/晶圓）板片電阻値標準偏差(％) 實施例15 21 13 2.8 實施例16 8 3 2.6 實施例Π 3 1 2.3 實施例18 17 7 2.8 實施例19 6 3 2.4 實施例20 11 5 3.5 比較例5 17 6 4.1 比較例6 20 12 3.6 由表8可明顯地看出，本發明的實施例15〜2〇之中心線平均粗度的上限値之Ra爲1.0//Π1以下，比較例5及6 之中心線平均粗度爲2.4/zm及1.6//m。又，實施例15〜20中附著於被蝕刻表面之污染物質，即主成分及合金成分以外的高融點金屬元素(W、Ti、Ta、 Mo、Nb等）及Si、A卜Co、Ni、B之總量爲500ppm以下，即45〜360ppm的範圍內，相對於此，比較例5及6分別爲 60ppm 及 370ppm。實施例15〜20中之表面氫含量爲lppm〜20ppm。比較例5及6中分別爲2ppm及20ppm。在表面加工變質層方面，相對於實施例15〜20中之4 //m〜20//m，比較例5及6中分別爲較高加工變質層厚度之 35 // m 及 25 // m。由表8及表9之對比可明顯地看出，所有的數據都沒有超過中心線平均粗度的上限値、附著於被侵蝕表面的污染物質、即主成分及合金成分以外的高融點金屬元素(W、本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 531563 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（i f )

Ti、Ta、Mo、Nb 等)及 Si ' Al、Co、Ni、B 之總量的上限値、氫含量的上限値、表面的加工變質層厚度之上限値等上限値中之任一者之本發明的實施例15〜20，結球數及平均粒子的個數少，又電阻値之晶圓內的標準偏差小，而可形成良好的濺鍍靶。然，和其他實施例相較下，表面粗度數値較高且污染物質量多之實施例15、18，又表面粗度數値高且加工變質層的厚度大之實施例20，結球數及平均粒子數有增加的傾向，又板片電阻値的晶圓內標準偏差也變得稍高。前述實施例15、18及20係在本發明的範圍內，並不致產生特別的問題，僅是用以說明這些數値的增加會對濺鍍靶的性質產生不佳的影響。實施例17〜19係經施加鑽石精加工切削所得者，中心線平均粗度Ra0.03〜加工變質層的厚度4〜10/zm ，特別是中心線平均粗度Ra及加工變質層的厚度係形成極低値。又，此場合結球及平均粒子的發生個數少，又使用開始後累計投入電力量10kWh時之板片電阻値的晶圓內標準偏差爲2.3〜2.8%之安定低値。由以上可知，和實施例5〜7相同般，鑽石精加工切削係顯示極優異的效果。實施例18及19，如表7所示般，係實施鑽石精加工切削，再倂用濕式處理、洗淨或化學硏磨、洗淨及脫水處理，此場合可確認出結球、平均粒子的發生個數、板片電 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 友、發明說明（/) 阻値之晶圓內標準偏差具進一步的改善效果’而顯示良好的結果。相對於此，比較例5及比較例6係如表8及表9所示般，中心線平均粗度Ra之數値高，加工變質層之厚度厚請先閱讀背經濟部智慧財產局員工消費合作社印製結球個數分別爲17及20個/1濺鍍靶，且平均粒子的發生個數係較多之6及8個/晶圓，又板片電阻標準偏差爲 3.6%及4.1%，而顯示不佳的結果。由以上可知，本發明的銅濺鍍靶之結球及粒子的發生個數少，又板片電阻値的晶圓內標準偏差小，而可形成優裹的濺鍍靶。 (實施例21〜26及比較例7〜8) 其次，將本發明應用於鋁上之例子（實施例21〜26)及比較例7〜8。將高純度鋁(A1)的濺鍍靶素材以旋盤旋削加工後’將被侵蝕面施加鑽石精加工切削、濕式硏磨、化學硏磨、超純水洗淨、脫水處理，以製作出調整好表面粗度(Ra)、污染物質總量、氫含量、加工變質層厚度之濺鍍靶（直徑 300mmX厚6.35mm)。數據顯示於表10及表11中。表W 之◦記號代表經施加加工或處理。將該灑鑛耙接合在直徑348mmX厚21.0mm之銅製墊片，並實施下述之濺鍍。 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）意再填寫本頁 ♦ 訂 531563 A7 B7 五、發明說明（>/ ) 【表10】素材旋削鑽石精加工濕式化學洗淨脫氫加工切削硏磨硏磨處理實施例21 A1 〇〇〇實施例22 A1 〇〇〇〇實施例23 A1 〇〇實施例24 A1 〇〇〇〇實施例25 A1 〇〇〇〇〇實施例26 A1 〇〇〇〇比較例7 A1 〇比較例8 A1 〇〇〇 (◦記號代表施加加工或處理。）【表11】表面粗度 Ra( β m) 污染物質總量(ppm) 氫含量(ppm) 加工變質層厚度(//m) 實施例21 0.9 240 10 10 實施例22 0.8 100 10 10 實施例23 0.15 30 1 5 實施例24 0.12 130 10 10 實施例25 0.03 30 15 5 實施例26 0.3 45 20 20 比較例7 3.1 70 2 30 比較例8 2.2 400 10 25 將所製作出之A1濺鍍靶安裝在DC磁濺鍍裝置上，在 --------------------訂---------- (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費合作社印製氮氣氛中進行濺鍍，以在矽晶圓上形成A1膜。接著，分別對於實施例21〜26及比較例7〜8，記錄其等之結球數、平均粒子數、及使用時間開始後累計投入電力量l〇kWh時之板片電阻値的晶圓內標準偏差(Φ8”），結果顯示於表12中 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531563 A7 B7 五、發明說明（>>0 【表12】結球數 (個/濺鍍靶）平均粒」 (個/晶實施例21 15 實施例22 10 3’ 實施例23 2 實施例24 13 6’ 實施例25 5 3 實施例26 10 5 比較例7 17 6 比較例8 19 12’ 板片電阻値標準偏差(％) 2.8 2.8 2.4 2.8 2.4 3.5 4.0 3.7 由表η可明顯地看出，本發明__ 2⑽ 線平均粗度的上限値之Ra胃L0,以卞，比較例7及8 之中心線平均粗度爲3·1//πι及2.2//m。又，實細21〜26中附著於被触刻表面之污染物質，即主成分及合金成分以外的茼融點金屬元奉(w、丁丨、Ta、 Mo、Nb等）及Si、A卜Co、Ni、B之總量爲5〇〇ppm以下，即30〜240ppm的範圍內，相對於此，比較例7及8分別爲 70ppm 及 400ppm。實施例21〜26中之表面氫含量爲lppm〜20ppm。比較 --------------------訂--------- (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費合作社印製例7、8中分別爲2ppm與lOppm。在表面加工變質層方面，相對於實施例21〜26中之5 〜2〇/zm，比較例7及8中分別爲較高加工變質層厚度之 30 μ m 與 25ppm。由表11及表12之對比可明顯地看出，所有的數據都沒有超過中心線平均粗度的上限値、附著於被侵蝕表面的 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531563 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（>$) 污染物質、即主成分及合金成分以外的高融點金屬元素(W 、Ti、Ta、Mo、Nb等)及Si、A卜Co、Ni、B之總量的上限値、氫含量的上限値、表面的加工變質層厚度之上限値等上限値中之任一者之本發明的實施例21〜26,結球數及平均粒子的個數少，又電阻値之晶圓內的標準偏差小，而可形成良好的濺鍍靶。然，和其他實施例相較下，所具表面粗度和污染物質量稍高之實施例21及22，係顯示較多的結球數，且板片電阻値的晶圓內標準偏差也變得稍高。又，氫含量及加工變質層的厚度稍高之實施例26，結球數及板片電阻値的晶圓內標準偏差有稍增加的傾向，而這些增加係會對濺鍍靶的性質產生不佳的影響。然，實施例21〜26中之任一者都是在本發明的範圍內，並不致產生特別的問題。實施例23〜25係經施加鑽石精加工切削所得者，中心線平均粗度Ra0.03〜0.15//m，污染物質30〜130ppm，加工變質層的厚度5〜10//m，特別是中心線平均粗度Ra及加工變質層的厚度係形成極低値。又，此場合結球及平均粒子的發生個數少，又使用開始後累計投入電力量10kWh時之板片電阻値的晶圓內標準偏差爲2.4〜2.8%之安定低値。由以上可知，和實施例5〜7相同般，鑽石精加工切削係顯示極優異的效果。實施例24及25，如表10所示般，係實施鑽石精加工切削，再倂用濕式處理、洗淨或化學硏磨、洗淨及脫水處 25 氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims

A8B8C8D8 531563 六、申請專利範圍 / 5.如申請專利範圍第1〜4項中任一項之濺鑛靶，其中，濺鑛靶之被濺蝕表面的氫含量爲3〇PPm以下。 —-----------------—— (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) ♦ιτί 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 申請曰期 n 案號 87104523 類別 (以上各欄由本局填註）

531563

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29#公釐）裝訂

531563 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、ψ明說明（ζφ) 理，此場合可確認出結球、平均粒子的發生個數、板片電阻値之晶圓內標準偏差具進一步的改善效果，而顯示良好的結果。相對於此，比較例7及比較例8係如表12所示般，結球個數分別爲17個〜19個/1濺鍍靶且平均粒子的發生個數係較多之6及12個/晶圓，又板片電阻標準偏差爲之 4.0%及3.7%，而顯示不佳的結果。由以上可知，本發明的鉬濺鍍靶和前述鈦濺鍍靶相同，結球及粒子的發生個數少，又板片電阻値的晶圓內標準偏差小，而可形成優異的濺鍍靶。比較例9〜20 其次，針對鈦、鉅、銅、鋁等靶素材，其表面粗度Ra 在本發明之範圍內（亦即以下），但污染物質之總量超過500ppm之物、加工變質層之厚度超過50//m之物、以及氫含量超過50ppm之物，施以與實施例相同的處理來製作出濺鑛靶。該等濺鍍靶即做爲比較例9〜20，並示於表 13與表14。又，將以上述方式製作之各濺鍍靶實施與實施例同樣的濺鍍，對結球數、平均粒子數、以及板片電阻値之晶圓內標準偏差(％)之結果進行調查。其結果係示於表15。如下述表13〜15所示般，不論是鈦、鉅、銅、以及鋁濺鍍靶中任何一種，若污染物質之總量超過500ppm往上增加，則結球數與平均粒子數會顯著地增加。又，已知加工變質層之厚度超過50//m之物，尤其在 26 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t 訂---------線

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531563 ------ 39· 3 ； Α7 ! 五、發明說明（江）板片電阻値之晶圓內標準偏差會變高。再者，若氫含量超過50ppm，同樣地結球數以及平均粒子數會增加，板片電阻値之晶圓內標準偏差會變高。以上的結果係污染物質、加工變質層、以及氫含量分別單獨地超出本發明之條件時的結果，可理解的是，實際上是這些因素的複合造成濺鍍與薄膜特性的惡化，其中又以污染物質的總量以及加工變質層的厚度所造成的影響最 --------^---------^ (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費合作社印製大。【表13】素材切削鑽石精加工濕式化學洗淨脫氫加工切削硏磨硏磨處理比較例9 Ti 〇〇比較例10 Ti 〇〇〇〇比較例11 Ti 〇〇〇比較例12 Ta 〇〇比較例13 Ta 〇〇〇〇比較例14 Ta 〇〇〇比較例15 Cu 〇〇比較例16 Cu 〇〇〇〇比較例Π Cu 〇〇〇比較例18 A1 〇〇比較例19 A1 〇〇〇〇比較例20 A1 〇〇〇【表H】表面粗度 Ra( // m) 污染物質總量(ppm) 氫含量(ppm) 力口工變質層厚度比較例9 0.7 780 15 40 比較例10 0.8 35 30 80 _ 比較例11 0.6 30 110 10 比較面ΊΤ1 0.8 690 10 35 比較例13 0.6 65 8 60 27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ,0531563 Ki B1 五、發明說明比較例14 0.5 70 70 30 比較例15 0.8 610 10 35 比較例16 0.6 70 20 70 比較例17 0.7 80 90 40 比較例18 0.9 730 10 10 比較例19 0.7 90 20 60 比較例20 0.7 80 80 15 【表15】結球數 (個/濺鍍靶）平均粒子數 (個/晶圓）板片電阻値標準偏差(％) 比較例9 230 65 4.1 比較例10 165 57 5.0 比較例11 110 54 3.1 比較例12 260 71 3.1 比較例13 245 59 4.8 比較例14 155 44 3.4 比較例15 24 8 3.9 比較例16 9 9 5.2 比較例17 15 11 4.1 比較例18 16 9 3Λ 比較例19 14 5 4.9 tt較例20 17 8 3.2 -------------------訂---------線 (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費合作社印製 [發明之效果] 藉由控制濺鍍靶的表面粗度’以使得藉濺鍍形成於基板之薄膜的厚度均一化，又藉由將表面所附著的污染物質及表面氫含量減少，並將加工變質層的厚度減少’即可防止濺鍍時結球的生成並有效地抑制粒子的發生。特別是，藉由使用鑽石刀具之精密切削，就算不經習知所需之濕式硏磨或化學硏磨亦可有效地降低表面粗度’ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531563 89· 1 Α7 Β7 五、筆明說明（y^> 又藉由選擇其加工條件，即可使得中心線平均粗度形成 RaS0.2vm，加工變質層的厚度形成15/zm以下。又，藉由前述般之將加工變質層的厚度變小，即可得出將虛濺鍍所需的時間大幅地縮短之顯著的效果。 ( ^---------參 (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費合作社印製 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）