WO2013047199A1 - スパッタリングターゲット及びその製造方法 - Google Patents

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sputtering target
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長田　健一
富男 大月
岡部　岳夫
牧野　修仁
篤志 福嶋
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Jx日鉱日石金属株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a sputtering target for forming a thin film of a semiconductor device.
  • the present invention relates to a copper manganese alloy sputtering target having a self-diffusion suppression function for forming a semiconductor copper alloy wiring.
  • an Al alloy (specific resistance: about 3.0 ⁇ ⁇ cm) has been used as a wiring material for semiconductor elements, but with the miniaturization of wiring, copper wiring with a lower resistance (specific resistance: 2.0 ⁇ ⁇ cm) Degree) has been put into practical use.
  • a diffusion barrier layer such as Ta or TaN is formed in a wiring or a wiring groove, and then copper is formed by sputtering.
  • copper having a purity of about 4N (excluding gas components) was used as a crude metal, and a high purity of 5N to 6N was produced by a wet or dry purification process and used as a sputtering target. .
  • copper is very effective as a semiconductor wiring, but copper itself is easily diffused by a very active metal, and it contaminates the Si substrate or its surroundings through the semiconductor Si substrate or the insulating film thereon.
  • a problem In particular, with the miniaturization of wiring, it is not sufficient to form a conventional diffusion barrier layer of Ta or TaN, and improvement of the copper wiring material itself is also required. Therefore, as a copper wiring material so far, manganese (Mn) is added to copper (Cu), and Mn in the Cu—Mn alloy reacts with oxygen in the insulating film to form a barrier layer in a self-forming manner.
  • a copper alloy having a self-diffusion suppression function has been proposed (for example, Patent Document 1).
  • the above sputtering target is usually bonded using a backing plate and a bonding material. After the target is used, it is necessary to stop the sputtering apparatus and replace the used target. In order to reduce the downtime as much as possible and reduce the manufacturing cost, the target and the backing plate It is required to increase the thickness of the target itself. However, such an integrated target has a drawback that the mechanical strength is insufficient and the target is deformed during the sputtering.
  • Patent Document 2 in an integrally structured target in which a target and a backing plate are made of the same material, the target is plastically processed to increase mechanical strength.
  • a technique that does not cause warping of the target even when sputtered at a high output is disclosed.
  • the plastic working conditions are changed in order to increase the mechanical strength of the entire target, the sputtering characteristics of the target itself change, and there is a problem that desired product performance cannot be satisfied.
  • Patent Document 3 discloses that coarse particles are formed by irradiating a laser to a non-erosion part of a sputtering target to form a depression, and reducing the hardness of the bottom surface of the depression compared to the hardness of the surface of the non-erosion part. A technique for preventing the occurrence of this is described. However, this softens the melted part by laser irradiation and reduces the hardness of the bottom of the dent compared to the surface of the non-erosion part. It increases the strength of the target and suppresses target deformation during sputtering. is not.
  • JP 2006-73863 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-121661 JP-A-9-209133
  • the sputtering target integrated with a backing plate by increasing the mechanical strength of only the flange portion of the target, it is possible to suppress the deformation of the target during sputtering, and without changing the conventional sputtering characteristics.
  • it is possible to form a thin film with excellent uniformity (uniformity), and to improve the yield and reliability of semiconductor products that are becoming finer and highly integrated.
  • it has a self-diffusion suppression function, can effectively prevent contamination around the wiring due to active Cu diffusion, and forms a copper alloy wiring for a semiconductor excellent in electromigration (EM) resistance, corrosion resistance, etc. It is an object of the present invention to provide a copper-manganese alloy sputtering target useful for the above.
  • the backing plate-integrated sputtering target is characterized in that the Vickers hardness Hv in the flange portion is 90 or more and the 0.2% yield stress in the flange portion is 6.98 ⁇ 10 7 N / m 2 or more.
  • Backing plate integrated sputtering target 2) The sputtering plate-integrated sputtering target according to 1) above, wherein the sputtering target and the backing plate are formed of a Cu—Mn alloy. 3) The backing plate-integrated sputtering target according to 2) above, wherein the (111) orientation ratio on the sputtering surface is 50% or less.
  • a method for producing a backing plate-integrated sputtering target wherein after plastic processing of the target material, only the flange portion is further plastically processed, 5) The method for producing a backing plate-integrated sputtering target according to 4) above, wherein the sputtering target and the backing plate are formed of a Cu—Mn alloy.
  • the sputtering plate integrated sputtering target of the present invention can suppress the deformation of the target during sputtering by increasing the mechanical strength only at the flange portion of the target, and further, without changing the conventional sputtering characteristics.
  • it is possible to form a thin film having excellent uniformity (uniformity), and it is possible to improve the yield and reliability of semiconductor products that are becoming finer and highly integrated.
  • a high-purity copper-manganese alloy sputtering target useful for the formation of copper alloy wiring for semiconductors it has a self-diffusion suppression function and can effectively prevent contamination around the wiring due to active Cu diffusion, It has excellent effects on electromigration (EM) resistance, corrosion resistance, and the like.
  • EM electromigration
  • the backing plate-integrated sputtering target means that the sputtering target and the backing plate are integrated and manufactured from the same material.
  • the mechanical strength can be maintained by the backing plate, so that even if the mechanical strength is insufficient as in the present invention, the target is deformed (warped, etc.) during sputtering.
  • the problem is not inherent. The problem of deformation becomes apparent when the sputtering target and the backing plate as in the present invention are integrated and given a sufficient thickness.
  • the backing plate-integrated sputtering target has a Vickers hardness Hv at the flange portion of 90 or more and a 0.2% yield stress of 6.98 ⁇ 10 7 N / m 2 or more.
  • the Vickers hardness Hv of the flange portion is less than 90 or the 0.2% yield stress is less than 6.98 ⁇ 10 7 N / m 2 , the mechanical strength of the entire target is not sufficient. Warping occurs and film thickness uniformity (uniformity) is lowered, which is not preferable.
  • the flange portion is a joint portion for mounting the backing plate integrated target to the sputtering apparatus, and it is not planned that the flange portion itself is sputtered.
  • the backing plate integrated sputtering target is preferably formed of a Cu—Mn alloy.
  • the Cu—Mn alloy is useful for forming a copper alloy wiring for a semiconductor, has a self-diffusion suppression function, can effectively prevent contamination around the wiring due to active diffusion of Cu, and electromigration (EM ) Has excellent effects in resistance, corrosion resistance and the like.
  • the Mn content is desirably 0.05 wt% or more and 20 wt% or more. If the Mn content is less than 0.05 wt%, the self-diffusion suppression function is reduced, and if the Mn content exceeds 20 wt%, the resistance increases and the function as a copper alloy wiring for a semiconductor decreases, which is not preferable. More preferably, the Mn content is 0.5 wt% or more and 10 wt% or less.
  • the (111) orientation ratio on the sputtering surface of the backing plate integrated sputtering target made of a Cu—Mn alloy is 50% or less.
  • the (111) orientation ratio exceeds 50%, the conventional sputtering characteristics cannot be obtained, and it is necessary to readjust the sputtering conditions.
  • the production of the backing plate integrated sputtering target is performed by, for example, casting a metal or alloy obtained by melting to produce an ingot, forging the ingot at a predetermined forging ratio, and thereafter Rolled at a reduction ratio to obtain a rolled sheet.
  • the outer peripheral portion (corresponding to the flange portion) of the rolled plate is forged (hammer, die forging, etc.) to increase the mechanical strength.
  • Example 1 In Example 1, a melt-cast Cu—Mn alloy (Mn 1 wt%) ingot was forged and rolled to produce a rolled plate, and the outer peripheral portion (corresponding to the flange portion) of the rolled plate was further forged. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 540 mm and a thickness of 25 mm was manufactured by machining. When the physical properties of this target were evaluated, the Vickers hardness Hv of the flange portion was 98, the 0.2% yield stress of the flange portion was 7.25 ⁇ 10 7 N / m 2 , and (111) of the sputtering surface The orientation rate was 47.2%.
  • Example 2 In Example 2, a melt-cast Cu—Mn alloy (Mn 1 wt%) ingot was forged and rolled to produce a rolled plate, and the outer peripheral portion (corresponding to the flange portion) of the rolled plate was further forged. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 540 mm and a thickness of 25 mm was manufactured by machining.
  • Mn 1 wt% ingot was forged and rolled to produce a rolled plate, and the outer peripheral portion (corresponding to the flange portion) of the rolled plate was further forged. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 540 mm and a thickness of 25 mm was manufactured by machining.
  • the Vickers hardness Hv of the flange portion was 95
  • the 0.2% yield stress of the flange portion was 7.13 ⁇ 10 7 N / m 2
  • (111) of the sputter surface The orientation rate was 48.0%.
  • Example 3 In Example 3, a melt-cast Cu—Mn alloy (Mn 1 wt%) ingot was forged and rolled to produce a rolled plate, and the outer peripheral portion (corresponding to the flange portion) of the rolled plate was further forged. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 540 mm and a thickness of 25 mm was manufactured by machining.
  • Mn 1 wt% ingot was forged and rolled to produce a rolled plate, and the outer peripheral portion (corresponding to the flange portion) of the rolled plate was further forged. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 540 mm and a thickness of 25 mm was manufactured by machining.
  • the Vickers hardness Hv of the flange portion was 91
  • the 0.2% yield stress of the flange portion was 6.98 ⁇ 10 7 N / m 2
  • (111) of the sputtering surface The orientation rate was 48.9%.
  • Example 4 In Example 4, a melt-cast Cu—Mn alloy (Mn 1 wt%) ingot was forged and rolled to produce a rolled plate, and the outer peripheral portion (corresponding to the flange portion) of the rolled plate was further forged. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 850 mm and a thickness of 25 mm was manufactured by machining.
  • Mn 1 wt% ingot was forged and rolled to produce a rolled plate, and the outer peripheral portion (corresponding to the flange portion) of the rolled plate was further forged. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 850 mm and a thickness of 25 mm was manufactured by machining.
  • the Vickers hardness Hv of the flange portion was 97
  • the 0.2% yield stress of the flange portion was 7.24 ⁇ 10 7 N / m 2
  • (111) of the sputtering surface The orientation rate was 47.1%.
  • Example 5 In Example 5, a melt-cast Cu—Mn alloy (Mn 0.5 wt%) ingot was forged and rolled to produce a rolled plate, and the outer peripheral portion (corresponding to the flange portion) of the rolled plate was further forged. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 540 mm and a thickness of 25 mm was manufactured by machining.
  • Mn 0.5 wt% ingot was forged and rolled to produce a rolled plate, and the outer peripheral portion (corresponding to the flange portion) of the rolled plate was further forged. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 540 mm and a thickness of 25 mm was manufactured by machining.
  • the Vickers hardness Hv of the flange portion was 96
  • the 0.2% yield stress of the flange portion was 7.31 ⁇ 10 7 N / m 2
  • (111) of the sputtering surface The orientation rate was 48.2%.
  • Example 6 a melt-cast Cu—Mn alloy (Mn 10 wt%) ingot was forged and rolled to produce a rolled plate, and the outer peripheral portion (corresponding to the flange portion) of the rolled plate was further forged. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 540 mm and a thickness of 25 mm was manufactured by machining.
  • the Vickers hardness Hv of the flange portion was 96
  • the 0.2% yield stress of the flange portion was 7.21 ⁇ 10 7 N / m 2
  • (111) of the sputtering surface The orientation rate was 47.9%.
  • Example 7 In Example 7, a melt-cast Cu—Mn alloy (Mn 15 wt%) ingot was forged and rolled to produce a rolled plate, and the outer peripheral portion (corresponding to the flange portion) of the rolled plate was further forged. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 540 mm and a thickness of 25 mm was manufactured by machining.
  • Mn 15 wt% ingot was forged and rolled to produce a rolled plate, and the outer peripheral portion (corresponding to the flange portion) of the rolled plate was further forged. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 540 mm and a thickness of 25 mm was manufactured by machining.
  • the Vickers hardness Hv of the flange portion was 95
  • the 0.2% yield stress of the flange portion was 7.19 ⁇ 10 7 N / m 2
  • (111) of the sputter surface The orientation rate was 48.3%.
  • Comparative Example 1 a rolled plate was produced by forging and rolling a melt-cast Cu—Mn alloy (Mn 1 wt%) ingot. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, this was machined to obtain a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 540 mm and a thickness of 25 mm. When the physical properties of this target were evaluated, the Vickers hardness Hv of the flange portion was 63, the 0.2% yield stress of the flange portion was 4.72 ⁇ 10 7 N / m 2 , and (111) of the sputtering surface The orientation rate was 55.3%.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, a melt-cast Cu—Mn alloy (Mn 1 wt%) ingot was forged and rolled to produce a rolled sheet. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, this was machined to obtain a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 540 mm and a thickness of 25 mm. When the physical properties of this target were evaluated, the Vickers hardness Hv of the flange portion was 51, the 0.2% yield stress of the flange portion was 3.92 ⁇ 10 7 N / m 2 , and (111) of the sputtering surface The orientation rate was 53.2%.
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 3, a melt-cast Cu—Mn alloy (Mn 1 wt%) ingot was forged and rolled to produce a rolled sheet. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, this was machined to obtain a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 540 mm and a thickness of 25 mm. When the physical properties of this target were evaluated, the Vickers hardness Hv of the flange portion was 48, the 0.2% yield stress of the flange portion was 3.58 ⁇ 10 7 N / m 2 , and (111) of the sputter surface The orientation rate was 54.1%.
  • Comparative Example 4 a melt-cast Cu—Mn alloy (Mn 1 wt%) ingot was forged and rolled to produce a rolled sheet. Next, this was heat-treated and then rapidly cooled to obtain a target material. Thereafter, this was machined to obtain a backing plate integrated sputtering target having a diameter of 850 mm and a thickness of 25 mm. When the physical properties of this target were evaluated, the Vickers hardness Hv of the flange portion was 62, the 0.2% yield stress of the flange portion was 4.70 ⁇ 10 7 N / m 2 , and (111) of the sputtering surface The orientation rate was 55.5%.
  • the targets of Examples 1 to 3, 5 to 7, and Comparative Examples 1 to 3 were mounted on a sputtering apparatus, sputtered with an input power of 40 kW and an Ar gas pressure of 55 Pa, and the amount of warping of the target after sputtering was measured (Table 1). As shown in Table 1, the warpage amounts of the targets of Examples 1 to 3, 5 to 7 are 0.02 mm to 0.05 mm, and the warpage amounts of Comparative Examples 1 to 3 are 0.8 mm to 1.3 mm. Fewer targets were obtained. Moreover, the sheet resistance value of the formed thin film was measured, and the film thickness uniformity was calculated (Table 1).
  • the thin films formed using the targets of Examples 1 to 3, 5 to 7 have a film thickness uniformity of 2.3% to 2.8%, and the targets of Comparative Examples 1 to 3 were used.
  • the film thickness uniformity (uniformity) was better than the film thickness uniformity of 5.6% to 6.3%.
  • Example 4 and Comparative Example 4 since the target diameter was large and could not be attached to the sputtering apparatus, the amount of warpage of the target after sputtering and the film thickness uniformity of the thin film could not be evaluated. However, the Vickers hardness, 0.2% yield stress, and (111) orientation ratio of the sputter surface of the flange portion of the target in Example 4 and Comparative Example 4 were the same as those of the other Examples and Comparative Examples, respectively. From this, it can be presumed that the same effects (the amount of warping of the target after sputtering and the film thickness uniformity) can be obtained.
  • Example 5-7 even when the Mn content is changed within the range of 0.05 to 20 wt%, good target physical properties can be obtained, and the warpage amount and film thickness uniformity of the target after sputtering can be obtained. It was confirmed that it was obtained.
  • the present invention provides a backing plate-integrated sputtering target.
  • the backing plate-integrated sputtering target of the present invention has a self-diffusion suppression function, and can effectively prevent contamination around the wiring due to active Cu diffusion, in electromigration (EM) resistance, corrosion resistance, etc. It is useful for forming excellent copper-manganese alloy wiring for semiconductors.

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Abstract

【要約書】 バッキングプレート一体型スパッタリングターゲットにおいて、フランジ部におけるビッカース硬度Ｈｖが９０以上、かつ、フランジ部における０．２％降伏応力が６．９８×１０７Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とするバッキングプレート一体型スパッタリングターゲット。ターゲットのフランジ部のみの機械的強度を高めることにより、スパッタ中のターゲットの変形を抑制することができ、さらには、従来のスパッタ特性を変えることがなく、均一性（ユニフォーミティ）に優れた薄膜を形成することを可能にすることができる。これにより、微細化・高集積化が進む半導体製品の歩留まりや信頼性を向上することができる。

Description

スパッタリングターゲット及びその製造方法
　本発明は、半導体装置の薄膜形成用スパッタリングターゲットに関する。特には、半導体銅合金配線を形成するための、自己拡散抑制機能を備えた銅マンガン合金スパッタリングターゲットに関する。
 従来、半導体素子の配線材料としてＡｌ合金（比抵抗：３．０μΩ・ｃｍ程度）が使われてきたが、配線の微細化に伴い、より抵抗の低い銅配線（比抵抗：２．０μΩ・ｃｍ程度）が実用化されてきた。銅配線の形成プロセスとして、配線又は配線溝にＴａやＴａＮなどの拡散バリア層を形成した後、銅をスパッタ成膜することが一般に行われる。銅は通常、純度４Ｎ（ガス成分抜き）程度の電気銅を粗金属として湿式や乾式の高純度化プロセスによって、５Ｎ～６Ｎの高純度のものを製造し、これをスパッタリングターゲットとして使用していた。
　上記の通り、半導体用配線として、銅は非常に有効であるが、銅自体が非常に活性な金属で拡散し易く、半導体Ｓｉ基板又はその上の絶縁膜を通してＳｉ基板又はその周囲を汚染するという問題が発生している。特に配線の微細化に伴い、従来のＴａやＴａＮの拡散バリア層を形成するだけでは十分でなく、銅配線材そのものの改良も要求されている。そこで、これまで銅配線材としては、銅（Ｃｕ）にマンガン（Ｍｎ）を添加して、Ｃｕ－Ｍｎ合金中のＭｎが絶縁膜の酸素と反応して自己形成的にバリア層を形成する、自己拡散抑制機能を備えた銅合金が提案されている（例えば、特許文献１）。
　上記のスパッタリングターゲットは、通常、バッキングプレートとボンディング材等を用いて接合されている。そして、ターゲットの使用後は、スパッタリング装置を停止して使用済みのターゲットを交換する必要があるが、この停止時間（ダウンタイム）を極力短縮して、製造コストを削減するためにターゲットとバッキングプレートを一体型にして、ターゲット自体の厚みを厚くすることが求められている。しかし、このような一体型のターゲットは機械強度が不足して、スパッタ中にターゲットが反りなどの変形を生ずるという欠点がある。
　このような欠点を克服するために、例えば、特許文献２には、ターゲットとバッキングプレートとが同一材料で製作された一体構造型ターゲットにおいて、ターゲットを塑性加工して、機械的強度を高くすることにより、高出力でスパッタしても、ターゲットの反りなど生じさせない技術が開示されている。しかし、ターゲット全体の機械的強度を高くするために塑性加工の条件を変更すると、ターゲット自体のスパッタ特性が変化してしまい、所望の製品性能を満たすことができないという問題がある。
　また、特許文献３には、スパッタリングターゲットの非エロージョン部にレーザーを照射して窪みを形成し、その窪みの底面の硬さを非エロージョン部表面の硬さに比べて小さくすることによって、粗大パーティクルの発生を阻止する技術が記載されている。しかし、これはレーザー照射によりメルト部分を軟化して、非エロージョン部の表面に比べて窪みの底面の硬さを小さくするもので、ターゲットの強度を高めて、スパッタ時におけるターゲット変形を抑制するものではない。
特開２００６－７３８６３号公報 特開２００２－１２１６６２号公報 特開平９－２０９１３３号公報
 本発明は、バッキングプレート一体型スパッタリングターゲットにおいて、ターゲットのフランジ部のみの機械強度を高めることにより、スパッタ中のターゲットの変形を抑制することができ、さらには、従来のスパッタ特性を変えることがなく、これにより、均一性（ユニフォーミティ）に優れた薄膜を形成することを可能にし、微細化・高集積化が進む半導体製品の歩留まりや信頼性を向上することを課題とする。
 特には、自己拡散抑制機能を有し、活性なＣｕの拡散による配線周囲の汚染を効果的に防止することができる、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性、耐食性等に優れた半導体用銅合金配線の形成に有用な銅マンガン合金スパッタリングターゲットを提供することを課題とする。
　上記の課題を解決するために、本発明は、以下の発明を提供するものである。　
 １）バッキングプレート一体型スパッタリングターゲットにおいて、フランジ部におけるビッカース硬度Ｈｖが９０以上、かつ、フランジ部における０．２％降伏応力が６．９８×１０７Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とするバッキングプレート一体型スパッタリングターゲット。
 ２）スパッタリングターゲットとバッキングプレートがＣｕ－Ｍｎ合金で形成されていることを特徴とする上記１）に記載のバッキングプレート一体型スパッタリングターゲット。
 ３）スパッタ面における（１１１）配向率が５０％以下であることを特徴とする上記２）に記載のバッキングプレート一体型スパッタリングターゲット。
 ４）ターゲット材を塑性加工した後、さらに、フランジ部のみを塑性加工することを特徴とするバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットの製造方法、
 ５）スパッタリングターゲットとバッキングプレートがＣｕ－Ｍｎ合金で形成されていることを特徴とする上記４）に記載のバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットの製造方法、を提供する。
 本発明のバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットは、ターゲットのフランジ部のみ機械強度を高めることにより、スパッタ中のターゲットの変形を抑制することができ、さらには、従来のスパッタ特性を変えることがなく、これにより、均一性（ユニフォーミティ）に優れた薄膜を形成することを可能にし、微細化・高集積化が進む半導体製品の歩留まりや信頼性を向上することができるという優れた効果を有する。
 特には、半導体用銅合金配線の形成に有用な高純度銅マンガン合金スパッタリングターゲットにおいて、自己拡散抑制機能を有し、活性なＣｕの拡散による配線周囲の汚染を効果的に防止することができ、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性、耐食性等に優れた効果を有する。
　本発明において、バッキングプレート一体型スパッタリングターゲットは、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとが一体化し、同一材料で製造されていることを意味する。従来のスパッタリングターゲットとバッキングプレートの２ピース品では、バッキングプレートによって機械的強度を保つことができるので、本発明のように機械強度が不足しても、スパッタ中にターゲットが変形（反りなど）するという問題は内在しない。変形の問題は、本発明のようなスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを一体化し、十分な厚みを持たせたものに対して、顕在化するものである。
 本発明において、バッキングプレート一体型スパッタリングターゲットは、フランジ部におけるビッカース硬度Ｈｖを９０以上とし、かつ、０．２％降伏応力を６．９８×１０７Ｎ／ｍ２以上とする。
 フランジ部のビッカース硬さＨｖが９０未満であり、又は、０．２％降伏応力が６．９８×１０７Ｎ／ｍ２未満では、ターゲット全体の機械的強度が十分でないため、スパッタリング中のターゲットに反りが発生して、膜厚均一性（ユニフォミーティ）を低下させるため、好ましくない。
 本発明においてフランジ部とは、バッキングプレート一体型ターゲットをスパッタリング装置に装着するための継ぎ手部分であり、フランジ部自体がスパッタされることは予定していない。
 また、本発明において、バッキングプレート一体型スパッタリングターゲットは、Ｃｕ－Ｍｎ合金で形成されていることが望ましい。Ｃｕ－Ｍｎ合金は、半導体用銅合金配線の形成に有用であり、自己拡散抑制機能を有し、活性なＣｕの拡散による配線周囲の汚染を効果的に防止することができ、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性、耐食性等に優れた効果を有する。
 上記Ｃｕ－Ｍｎ合金において、Ｍｎ含有量を０．０５ｗｔ％以上、２０ｗｔ％以上とすることが望ましい。Ｍｎ含有量が０．０５ｗｔ％未満では、自己拡散抑制機能が小さくなり、Ｍｎ含有量が２０ｗｔ％を超えると抵抗が増大し、半導体用銅合金配線としての機能が低下するため、好ましくない。さらに好ましくは、Ｍｎ含有量が０．５ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下である。
 また、本発明において、Ｃｕ－Ｍｎ合金からなるバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットは、スパッタ面における（１１１）配向率を５０％以下とすることが望ましい。スパッタ面において、（１１１）配向率が５０％を超えると、従来のスパッタ特性が得られず、スパッタリング条件の再調整が必要となるため、好ましくない。
 また、本発明において、バッキングプレート一体型スパッタリングターゲットの製造は、たとえば、溶解して得られる金属や合金を鋳造してインゴットを作製し、このインゴットを所定の鍛造比で鍛造し、その後、所定の圧下率で圧延して圧延板を得る。
 さらに、この圧延板の外周部（フランジ部に相当）を鍛造（ハンマー、型鍛造など）して機械的強度を高める。本発明のターゲットを作製する場合、この圧延板の外周部を鍛造することが重要である。鍛造方法や鍛造条件を変更することによって、外周部の機械的強度を適宜調整することができる。しかし、最終的にビッカース硬度Ｈｖ９０以上、０．２％降伏応力６．９８×１０７Ｎ／ｍ２以上の範囲に調整できれば、この鍛造工程に特に制限を課す必要はない。
 次に、これを所定の温度及び時間で熱処理する。その後、仕上げ加工して、バッキングプレート一体型スパッタリングターゲットを製造する。
　次に、実施例に基づいて本発明を説明する。以下に示す実施例は、理解を容易にするためのものであり、これらの実施例によって本発明を制限するものではない。すなわち、本発明の技術思想に基づく変形及び他の実施例は、当然本発明に含まれる。
（実施例１）
　実施例１では、溶解鋳造したＣｕ－Ｍｎ合金（Ｍｎ１ｗｔ％）インゴットを鍛造、圧延して圧延板を作製し、この圧延板の外周部（フランジ部に相当）をさらに鍛造した。次に、これを熱処理した後、急冷してターゲット素材を得た。その後、機械加工により、直径５４０ｍｍ、厚さ２５ｍｍのバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットを製造した。このターゲットの物性を評価したところ、フランジ部のビッカース硬さＨｖは９８であり、フランジ部の０．２％降伏応力は７.２５×１０７Ｎ／ｍ２であり、スパッタ面の（１１１）配向率は４７．２％であった。
（実施例２）
　実施例２では、溶解鋳造したＣｕ－Ｍｎ合金（Ｍｎ１ｗｔ％）インゴットを鍛造、圧延して圧延板を作製し、この圧延板の外周部（フランジ部に相当）をさらに鍛造した。次に、これを熱処理した後、急冷してターゲット素材を得た。その後、機械加工により、直径５４０ｍｍ、厚さ２５ｍｍのバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットを製造した。このターゲットの物性を評価したところ、フランジ部のビッカース硬さＨｖは９５であり、フランジ部の０．２％降伏応力は７.１３×１０７Ｎ／ｍ２であり、スパッタ面の（１１１）配向率は４８．０％であった。
（実施例３）
　実施例３では、溶解鋳造したＣｕ－Ｍｎ合金（Ｍｎ１ｗｔ％）インゴットを鍛造、圧延して圧延板を作製し、この圧延板の外周部（フランジ部に相当）をさらに鍛造した。次に、これを熱処理した後、急冷してターゲット素材を得た。その後、機械加工により、直径５４０ｍｍ、厚さ２５ｍｍのバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットを製造した。このターゲットの物性を評価したところ、フランジ部のビッカース硬さＨｖは９１であり、フランジ部の０．２％降伏応力は６.９８×１０７Ｎ／ｍ２であり、スパッタ面の（１１１）配向率は４８．９％であった。
（実施例４）
　実施例４では、溶解鋳造したＣｕ－Ｍｎ合金（Ｍｎ１ｗｔ％）インゴットを鍛造、圧延して圧延板を作製し、この圧延板の外周部（フランジ部に相当）をさらに鍛造した。次に、これを熱処理した後、急冷してターゲット素材を得た。その後、機械加工により、直径８５０ｍｍ、厚さ２５ｍｍのバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットを製造した。このターゲットの物性を評価したところ、フランジ部のビッカース硬さＨｖは９７であり、フランジ部の０．２％降伏応力は７.２４×１０７Ｎ／ｍ２であり、スパッタ面の（１１１）配向率は４７．１％であった。
（実施例５）
　実施例５では、溶解鋳造したＣｕ－Ｍｎ合金（Ｍｎ０．５ｗｔ％）インゴットを鍛造、圧延して圧延板を作製し、この圧延板の外周部（フランジ部に相当）をさらに鍛造した。次に、これを熱処理した後、急冷してターゲット素材を得た。その後、機械加工により、直径５４０ｍｍ、厚さ２５ｍｍのバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットを製造した。このターゲットの物性を評価したところ、フランジ部のビッカース硬さＨｖは９６であり、フランジ部の０．２％降伏応力は７.３１×１０７Ｎ／ｍ２であり、スパッタ面の（１１１）配向率は４８．２％であった。
（実施例６）
　実施例６では、溶解鋳造したＣｕ－Ｍｎ合金（Ｍｎ１０ｗｔ％）インゴットを鍛造、圧延して圧延板を作製し、この圧延板の外周部（フランジ部に相当）をさらに鍛造した。次に、これを熱処理した後、急冷してターゲット素材を得た。その後、機械加工により、直径５４０ｍｍ、厚さ２５ｍｍのバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットを製造した。このターゲットの物性を評価したところ、フランジ部のビッカース硬さＨｖは９６であり、フランジ部の０．２％降伏応力は７.２１×１０７Ｎ／ｍ２であり、スパッタ面の（１１１）配向率は４７．９％であった。
（実施例７）
　実施例７では、溶解鋳造したＣｕ－Ｍｎ合金（Ｍｎ１５ｗｔ％）インゴットを鍛造、圧延して圧延板を作製し、この圧延板の外周部（フランジ部に相当）をさらに鍛造した。次に、これを熱処理した後、急冷してターゲット素材を得た。その後、機械加工により、直径５４０ｍｍ、厚さ２５ｍｍのバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットを製造した。このターゲットの物性を評価したところ、フランジ部のビッカース硬さＨｖは９５であり、フランジ部の０．２％降伏応力は７.１９×１０７Ｎ／ｍ２であり、スパッタ面の（１１１）配向率は４８．３％であった。
（比較例１）
　比較例１では、溶解鋳造したＣｕ－Ｍｎ合金（Ｍｎ１ｗｔ％）インゴットを鍛造、圧延して圧延板を作製した。次に、これを熱処理した後、急冷してターゲット素材を得た。その後、これを機械加工して、直径５４０ｍｍ、厚さ２５ｍｍのバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットとした。このターゲットの物性を評価したところ、フランジ部のビッカース硬さＨｖは６３であり、フランジ部の０．２％降伏応力は４．７２×１０７Ｎ／ｍ２であり、スパッタ面の（１１１）配向率は５５．３％であった。
（比較例２）
　比較例２では、溶解鋳造したＣｕ－Ｍｎ合金（Ｍｎ１ｗｔ％）インゴットを鍛造、圧延して圧延板を作製した。次に、これを熱処理した後、急冷してターゲット素材を得た。その後、これを機械加工して、直径５４０ｍｍ、厚さ２５ｍｍのバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットとした。このターゲットの物性を評価したところ、フランジ部のビッカース硬さＨｖは５１であり、フランジ部の０．２％降伏応力は３．９２×１０７Ｎ／ｍ２であり、スパッタ面の（１１１）配向率は５３．２％であった。
（比較例３）
　比較例３では、溶解鋳造したＣｕ－Ｍｎ合金（Ｍｎ１ｗｔ％）インゴットを鍛造、圧延して圧延板を作製した。次に、これを熱処理した後、急冷してターゲット素材を得た。その後、これを機械加工して、直径５４０ｍｍ、厚さ２５ｍｍのバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットとした。このターゲットの物性を評価したところ、フランジ部のビッカース硬さＨｖは４８であり、フランジ部の０．２％降伏応力は３．５８×１０７Ｎ／ｍ２であり、スパッタ面の（１１１）配向率は５４．１％であった。
（比較例４）
　比較例４では、溶解鋳造したＣｕ－Ｍｎ合金（Ｍｎ１ｗｔ％）インゴットを鍛造、圧延して圧延板を作製した。次に、これを熱処理した後、急冷してターゲット素材を得た。その後、これを機械加工して、直径８５０ｍｍ、厚さ２５ｍｍのバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットとした。このターゲットの物性を評価したところ、フランジ部のビッカース硬さＨｖは６２であり、フランジ部の０．２％降伏応力は４．７０×１０７Ｎ／ｍ２であり、スパッタ面の（１１１）配向率は５５．５％であった。
 次に、実施例１～３、５～７、比較例１～３のターゲットをスパッタ装置に装着し、投入電力４０ｋＷ、Ａｒガス圧５５Ｐａでスパッタし、スパッタ後のターゲットの反り量を測定した（表１）。表１に示す通り、実施例１～３、５～７のターゲットの反り量は０．０２ｍｍ～０．０５ｍｍであり、比較例１～３の反り量０．８ｍｍ～１．３ｍｍより、変形の少ないターゲットが得られた。
 また、成膜した薄膜のシート抵抗値を測定して、その膜厚均一性を算出した（表１）。表１に示す通り、実施例１～３、５～７のターゲットを用いて形成した薄膜は、膜厚均一性２．３％～２．８％であり、比較例１～３のターゲットを用いた場合の膜厚均一性５．６％～６．３％に比べて、膜厚均一性（ユニフォーミティ）が良好な結果を示した。
 なお、実施例４及び比較例４では、ターゲット径が大きく、スパッタ装置に装着することできなかったため、スパッタ後のターゲットの反り量及び薄膜の膜厚均一性を評価できなかった。但し、実施例４及び比較例４におけるターゲットのフランジ部のビッカース硬さ、０．２％降伏応力、スパッタ面の（１１１）配向率が、それぞれ他の実施例及び比較例と同程度であったことから、同様の効果（スパッタ後のターゲットの反り量、膜厚均一性）が得られるものと推測できる。
 実施例５－７により、Ｍｎ含有量を０．０５～２０ｗｔ％の範囲内で変化させた場合においても、良好なターゲットの物性が得られ、スパッタ後のターゲットの反り量及び膜厚均一性が得られることを確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 本発明は、バッキングプレート一体型スパッタリングターゲットを提供するものであり、ターゲットのフランジ部のみの機械的強度を高めることにより、スパッタ中のターゲットの変形を抑制することができ、さらに、従来のスパッタ特性を変えることがなく、これにより、均一性（ユニフォーミティ）に優れた薄膜を形成することができるので、微細化・高集積化が進む半導体製品の歩留まりや信頼性を向上することができるという優れた効果を有する。
 本発明のバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットは特に、自己拡散抑制機能を有し、活性なＣｕの拡散による配線周囲の汚染を効果的に防止することができる、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性、耐食性等に優れた、半導体用銅マンガン合金配線の形成に有用である。

Claims (5)

  1.  バッキングプレート一体型スパッタリングターゲットにおいて、フランジ部におけるビッカース硬度Ｈｖが９０以上、かつ、フランジ部における０．２％降伏応力が６．９８×１０７Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とするバッキングプレート一体型スパッタリングターゲット。
  2.  スパッタリングターゲットとバッキングプレートがＣｕ－Ｍｎ合金で形成されていることを特徴とする請求項１記載のバッキングプレート一体型スパッタリングターゲット。
  3.  スパッタ面における（１１１）配向率が５０％以下であることを特徴とする請求項２記載のバッキングプレート一体型スパッタリングターゲット。
  4.  ターゲット材を塑性加工した後、さらに、フランジ部のみを塑性加工することを特徴とするバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットの製造方法。
  5.  スパッタリングターゲットとバッキングプレートがＣｕ－Ｍｎ合金で形成されていることを特徴とする請求項４記載のバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットの製造方法。
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