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WO2000004203A1 - Cible de pulverisation cathodique et piece pour appareil de formation de couches minces - Google Patents

Cible de pulverisation cathodique et piece pour appareil de formation de couches minces Download PDF

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WO2000004203A1
WO2000004203A1 PCT/JP1999/003796 JP9903796W WO0004203A1 WO 2000004203 A1 WO2000004203 A1 WO 2000004203A1 JP 9903796 W JP9903796 W JP 9903796W WO 0004203 A1 WO0004203 A1 WO 0004203A1
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WO
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ppm
target
film
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PCT/JP1999/003796
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kazunari Takahashi
Hirohito Miyashita
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Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
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Publication date
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/2855—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by physical means, e.g. sputtering, evaporation

Definitions

  • the present invention relates to a high-purity copper alloy sputtering target for manufacturing a semiconductor thin film wiring material such as an LSI, and a thin film forming device component, which has improved electromigration resistance, oxidation resistance, and film thickness uniformity.
  • the present invention relates to a sputtering target capable of forming an excellent wiring film and a thin-film forming device component having the same thread as the target. Background art
  • A1 or A1 alloy has been generally used as a wiring material for semiconductor integrated circuits and the like.
  • problems such as an increase in wiring resistance and electromigration have occurred.
  • Copper wiring with excellent resistance to electrification has been studied, and wiring with pure copper has recently been put into practical use.
  • a sputtering device in which components in the film forming chamber of the sputtering device are eroded has been put into practical use.
  • Copper alloys have been studied for some time, but the resistance to electromigration ⁇
  • the addition of elements to improve oxidation resistance increases the wiring resistance.
  • resistance and oxidation resistance cannot be obtained, and at present, alloy systems and compositions that satisfy both have not yet been obtained.
  • the present invention relates to a high-purity copper alloy having a low wiring resistance, excellent electrification resistance and electrification resistance, and a wiring film having excellent film composition uniformity and film thickness uniformity. It provides a sputtering target and parts for a thin film forming apparatus. Disclosure of the invention
  • the present inventors have conducted intensive studies, and as a result, selected Mg as an additive element, set the composition range thereof to a certain range, and specified the amount of impurities in the residual copper. It was found that a film with low wiring resistance and excellent electromigration resistance and oxidation resistance was obtained. In addition, in order to realize a film having excellent film composition uniformity and film thickness uniformity, it is extremely effective to suppress the crystal grain size of the target to a certain value or less and to suppress the variation. It was found that the uniformity of the film composition and the film thickness uniformity could be further improved by changing the material of the erosion part from pure copper to a copper-Mg alloy similar to the target.
  • the Na and K contents are each 0.5 ppm or less, the Fe, Ni, Cr, A1, and Ca contents are each 2 ppm or less, the oxygen content is 5 ppm or less, and U and Th.
  • the content is 1 ppb or less, the Mg content is 0.02 to 4 wt%, and the copper content of the remainder excluding the gas component and Mg is 99.999% or more.
  • the contents of Na and K are each 0.1 ppm or less, the contents of Fe, Ni, Cr, A1, and Ca are 1 ppm or less, respectively, the oxygen content is 5 ppm or less, and the contents of U and Th are included.
  • a crystal grain size of the target material is 200 m or less, and a variation of an average grain size depending on a location is within ⁇ 20%.
  • Na and K contents are 0.5 ppm or less, respectively, Fe, Ni, Cr, A1, and Ca contents are 2 ppm or less, respectively, oxygen content is 5 ppm or less, and U and Th are contained.
  • the content is 1 ppb or less, the Mg content is 0.02 to 4 wt%, and the copper content of the remaining part excluding the gas component and Mg is 99.99% or more, according to claims 1 to 4.
  • the content of Na and K is respectively less than 0.1 lppm, the content of Fe, Ni, Cr, A1, and Ca is less than 1 ppm each, the content of oxygen is less than 5 ppm, U and Th.
  • the content is 1 ppb or less, the Mg content is 0.02 to 4 wt%, and the copper content of the remaining part excluding gas components and Mg is 99.995% or more.
  • Alkali metal elements such as Na and Ka
  • Transition metal elements such as Fe, Ni, and Cr
  • each of these elements is 0.5 ppm or less, preferably 0 ppm or less. Should be less than 1 p pm.
  • Radioactive elements such as U and Th, emit ⁇ rays and cause soft errors in semiconductor devices. Therefore, they must be particularly strictly limited, and each should be 1 ppb or less.
  • Transition metal elements such as Fe, Ni, and Cr cause interface interface troubles. Therefore, each should be less than 2 ppm, preferably less than 1 ppm. It is necessary to reduce other impurities in addition to those harmful to semiconductor elements. Therefore, it is necessary to reduce not only heavy metal elements but also light metal elements such as A 1 and Ca, and they should be 2 ppm or less, preferably 1 ppm or less, respectively.
  • Oxygen is also not preferred because it increases the electrical resistance of the film after film formation and also affects the surface morphology of the film. Therefore, oxygen should be set to 5 ppm or less.
  • the total copper purity should be at least 99.99%, preferably at least 99.995%, excluding gas components and Mg.
  • the added Mg content is not more than 0.02 wt%, there is no effect on the improvement of electromigration resistance and oxidation resistance, and if it exceeds 4 wt%, the wiring resistance will increase. It is not preferable because the size becomes significant. On the other hand, if it exceeds 4 wt%, the segregation of the magnesium in the material cannot be ignored, and the variation of the sheet resistance becomes large.
  • the size of the average grain size in the sputtering surface and the variation of the average grain size depending on the place affect the film composition and the uniformity of the film thickness. If the average particle size exceeds 200 im, it is difficult to reduce the average dispersion of sheet resistance in an 8-inch wafer to 2.0 or less. In addition, if the variation between locations exceeds 20%, even if the average particle size is 250 yum or less, the average dispersion of sheet resistance becomes 2.0 or more, which is not preferable.
  • the average dispersion of sheet resistance in an 8-inch wafer can be further reduced to about 1.0.
  • the definition of the average particle size described here may be determined by the cutting method specified in JIS H0501.
  • the meaning of the variation depending on the location means, for example, a variation within a large range such as a central portion, a 1Z2R portion, and an outer peripheral portion on a sputtering surface of a circular target having a diameter of about 30 Omm. It means the variation in the range of 1Z2 t plane and lower surface.
  • Sheet resistance variation depends on the homogeneity of both the film composition and film thickness.
  • Example 1 Electrolytic copper was subjected to electrolytic refining in a nitric acid bath by distinguishing the anode and cathode with a diaphragm, and then Mg was added and melted in vacuo. A high-purity copper alloy having a Mg content of 0.03 wt% was obtained. Got ( ⁇ 157 ⁇ 60 ⁇ ) 400. It was heated to C and hot forged to 190 x 4 Ot. Further, it was heated to 400 ° C. and rolled to ⁇ 265 ⁇ 20 t.
  • the backing plate is made of A1 alloy with a diameter of 13 inches and a thickness of 15 mm.
  • the laminate After ultrasonic degreasing targets and bar Tsu King plate with acetone, laminated, the laminate a 5 XI 0 one 3 torr junction temperature under vacuum and 300 ° C, 10 k gZmm 2 solid phase under a pressure of Diffusion bonding was performed. After bonding, the assembled pair was machined to produce a diffusion bonded target with a target dimension of 12.98 inches in diameter and a thickness of 6.35 mm with a backing plate.
  • a target was produced under the same conditions as in Example 1 except for the Mg content.
  • Mg content is 0.8wt%.
  • a target was produced under the same conditions as in Example 1 except for the Mg content.
  • Mg content is 1.5wt%.
  • a target was produced under the same conditions as in Example 1 except for the Mg content.
  • Mg content is 3.7wt. /. It is.
  • a target was prepared under the same conditions as in Example 1 except for the Mg content and the heat treatment temperature.
  • the Mg content is 0.8 wt% and the heat treatment temperature is 600 ° C.
  • a target was produced under the same conditions as in Example 1 except for the Mg content.
  • Mg content is 0.8 wt%.
  • high-purity copper alloy ingots of the same composition ( ⁇ ⁇ 57 x 60 t) was heated to 400 ° C and hot forged to 480 x 60 x 40 t. From this, a part of the material for parts was cut out and parts were fabricated by machining. The parts are pins and caps that cover the pins. After this, the remaining material is cold-rolled,
  • a target was produced under the same conditions as in Example 1 except that Mg was not added.
  • a target was produced under the same conditions as in Example 1 except for the Mg content.
  • Mg content is 4.5wt%.
  • a diffusion bonding target was produced in exactly the same steps as in Example 1 using a copper alloy ingot of Mg content 0.8 wt% obtained by adding Mg to electrolytic copper having a purity of 3 N 5 and vacuum-inducing melting.
  • a target was produced under the same conditions as in Comparative Example 3, except for the heat treatment temperature.
  • the heat treatment temperature is 700 ° C.
  • a target was prepared under the same conditions as in Comparative Example 1 except for the heat treatment temperature.
  • Heat treatment temperature is 300. C.
  • Table 1 shows the Mg content and impurity content of the fabricated target. ⁇ table 1 ⁇
  • DPI Impurity
  • Table 2 shows the variations in the target crystal grain size and average grain size.
  • a 1-micron thick film was formed on an 8 "Si substrate under the same conditions as above, and the film was kept at 200 ° C in the air for 15 minutes. The distribution of oxygen in the film in the thickness direction was examined using an apparatus.
  • Table 3 shows the specific resistance, film thickness distribution dispersion, and the depth from the surface where oxygen is detected in the film by the forage analysis, as the sputtering time during the forage analysis. The shorter the sputtering time, the shallower the penetration depth of oxygen into the film and the better the oxidation resistance. These figures were obtained after sufficient dummy runs were performed and the numerical values were stabilized.
  • the composition range of Mg is set to a certain range
  • the amount of impurities of the residual copper is specified, and the crystal grain size and its variation are set to a certain value or less, the wiring resistance is small, the electromigration resistance and the like are reduced.
  • a film with excellent oxidation resistance can be uniformly formed on the wafer, and a highly reliable and durable wiring film can be formed even with finer and multilayered wiring. became.
  • the material of the parts to be subjected to erosion in the same manner as the target, a more uniform wiring film can be obtained.

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Description

明 細 書 スパッタリングターゲット及ぴ薄膜形成装置部品 技術分野
本発明は、 L S Iなどの半導体薄膜配線材料を製造するための高純度銅合金ス パッタリングターゲットと薄膜形成装置部品に関するものであり、 エレクトロマ ィグレーション耐性、 耐酸化性及び膜厚均一性に優れた配線膜を形成することを 可能とするスパッタリングターゲット及びターゲッ卜と同一糸且成を有する薄膜形 成装置部品に関するものである。 背景技術
従来、 半導体集積回路等の配線材料としては A 1あるいは A 1合金が一般的に 用いられている。 しかし、 集積度の増大に伴い、 素子や配線の微細化が進むにつ れ、 配線抵抗値の増大やエレクトロマイグレーション等の問題が発生してきてお り、 A 1に代わる材料として低抵抗であり、 耐エレク ト口マイグレーションに優 れた銅による配線が研究されてきており、 最近、 純銅による配線が実用化されつ つある。 また、 多層化に伴いアスペク ト比の大きなコンタクトホール等の成膜に ステップカバレッジに優れた特殊なスパッタ方法としてスパッタ装置の成膜チヤ ンバ一内の部品がエロージョンされるようなスパッタ装置も実用化されつつある しかしながら、 更なる配線の微細化及び多層化によるプロセスの複雑化に伴レヽ 、 既に銅配線ですら不十分な状況が生まれつつあり、 よりエレク ト口マイグレー ション耐性や、 プロセス中の耐酸化性に優れた銅合金が配線用材料として注目を 集めつつある。 また、 前項記載のスパッタ装置に用いられるエロージョンされる 部品は銅合金配線においても従来は 5 N以上の純銅製パーツが用いられていた。 しかしながら必ずしも成膜された膜組成と膜厚の均一性が満足できる状態ではな かった。
銅合金は従来より研究がなされているがエレクトロマイグレーション耐性ゃ耐 酸ィ匕性を向上させるために元素を添加すると配線抵抗が増大し、 配線抵抗をある 値以下に保とうとすると必要とするエレクトロマイグレーション耐性や耐酸化性 が得られないという二律背反の状況に有り、 両者を満足させる合金系とその組成 についてはまだ得られていないのが現状である。
本発明は、 配線抵抗が小さく、 エレクト口マイグレーション耐性や耐酸化性に 優れ、 さらには膜組成均質性と膜厚均質性に優れた配線膜を形成することが可能 であるような高純度銅合金スパッタリングターゲットと薄膜形成装置部品を提供 するものである。 発明の開示
上記の課題を解決するため、 本発明者等は、 鋭意研究を重ねた結果、 添加元素 として M gを選択しその組成範囲をある一定範囲に定め、 残余銅の不純物量を規 定することにより配線抵抗が小さく、 エレクトロマイグレーション耐性や耐酸化 性に優れた膜が得られることがわかった。 また、 膜組成均質性と膜厚均質性に優 れた膜を実現する上で、 ターゲットの結晶粒径をある値以下に抑えかつばらつき を抑制することが極めて効果的であること、 併せて、 エロージョンを受けるパー ッの材質を純銅からターゲットと同様の銅一 M g合金にすることでさらなる膜組 成均質性と膜厚均質性の向上が得られることがわかった。
すなわち本発明は、
1 . N a及び K含有量がそれぞれ 0 . 5 p p m以下、 F e， N i， C r， A 1 , C a含有量がそれぞれ 2 p p m以下、 酸素含有量が 5 p p m以下、 U及び T h含 有量がそれぞれ 1 p p b以下、 M g含有量が 0 . 0 2〜 4 w t %でガス成分と M gを除いた残余部分の銅の含有量が 9 9 . 9 9 %以上であることを特徴とする高 純度銅合金スパッタリングターゲット 2. N a及び K含有量がそれぞれ 0. l p pm以下、 Fe， N i， C r， A 1 , C a含有量がそれぞれ 1 p p m以下、 酸素含有量が 5 p p m以下、 U及び T h含 有量がそれぞれ 1 p p b以下、 M g含有量が 0. 02〜 4 w t %でガス成分と M gを除いた残余部分の銅の含有量が 99. 995%以上であることを特徴とする 高純度銅合金スパッタリングターゲット
3. ターゲット材の結晶粒径が 200 m以下であり、 かつ場所による平均粒径 のばらつきが ± 20 %以内であることを特徴とする請求項 1または 2に記載の高 純度銅合金スパッタリングターゲット
4. ターゲット材の結晶粒径が 50 z m以下であり、 かつ場所による平均粒径の ばらつきが ± 20 %以内であることを特徴とする請求項 1または 2に記載の高純 度銅合金スパッタリングターゲット
5. Na及び K含有量がそれぞれ 0. 5 p p m以下、 F e， N i， C r， A 1 , C a含有量がそれぞれ 2 p p m以下、 酸素含有量が 5 p p m以下、 U及び T h含 有量がそれぞれ 1 p p b以下、 Mg含有量が 0. 02〜4 w t %でガス成分と M gを除いた残余部分の銅の含有量が 99. 99 %以上で、 請求項 1〜 4に記載の ターゲットのスパッタ時に使用され、 かつ、 スパッタ時にエロージョンされるこ とを特徴とする薄膜形成装置部品
6. N a及び K含有量がそれぞれ 0. l p pm以下、 F e， N i， C r， A 1 , C a含有量がそれぞれ 1 p p m以下、 酸素含有量が 5 p p m以下、 U及び T h含 有量がそれぞれ 1 p p b以下、 Mg含有量が 0. 02〜4 w t %でガス成分と M gを除いた残余部分の銅の含有量が 99. 995 %以上で、 請求項 1〜 4に記载 のターゲットのスパッタ時に使用され、 かつ、 スパッタ時にエロージョンされる ことを特徴とする薄膜形成装置部品
を提供するものである。 発明の実施の形態
以下、 本発明について詳しく説明する。 スパッタリングによって形成される半導体素子の動作性能の信頼性を保証する ためには、 半導体素子に有害な不純物を極力排除する必要がある。 特に有害な不 純物としては、
(1) Na、 K aなどのアルカリ金属元素
(2) U、 Thなどの放射性元素
(3) F e、 N i、 C rなどの遷移金属元素
を挙げることができる。
N a、 Kなどのアル力リ金属元素は特に拡散しゃすく絶縁膜中を容易に移動し 、 MOS— LS I界面特性の劣化の原因となるため、 それぞれ 0. 5 p pm以下 、 好ましくは 0. 1 p pm以下にすべきである。
U、 Thなどの放射性元素は、 α線を放出し半導体素子のソフトエラーの原因 となるため、 特に厳しく制限する必要があり、 それぞれ 1 p p b以下にするべき である。
F e、 N i、 C rなどの遷移金属元素は界面接合部トラブルの原因となる。 そ のため、 それぞれ 2 p pm以下、 好ましくは 1 p pm以下にするべきである。 これらの、 特に半導体素子に有害な元素に加えてその他の不純物も低減する必 要がある。 従って重金属元素のみならず、 A 1、 C aなどの軽金属元素も低減す る必要があり、 それぞれ 2p pm以下、 好ましくは 1 p pm以下にするべきであ る。
また、 酸素も成膜後の膜の電気抵抗をあげ、 また、 膜の表面形態にも影響を与 えるなどの理由で好ましくないため、 5 p pm以下にするべきである。
さらに、 その他の不純物成分は電気抵抗を低減するという見地からは極力低減 した方が望ましく、 それぞれ 2 p pm以下、 好ましくは 0. 5 p pm以下とする べきである。 そして、 全体の銅純度は、 ガス成分及び Mg除きで 99. 99%以 上、 好ましくは 99. 995%以上とするべきである。
添加成分である Mg含有量は 0. 02w t%以上でないとエレクトロマイダレ —ション耐性と耐酸化性の向上に効果が無く、 4 w t %を越えると配線抵抗の増 大が著しくなるため好ましくない。 また、 4w t%を越えると材料中のマグネシ ゥムの偏析が無視できなくなりシ一ト抵抗のばらつきが大きくなるため好ましく ない。
さらに、 スパッタリングによつて作製される膜の膜組成と膜厚の均一性を実現 するためには、 ターゲットの結晶粒径を小さくし、 また結晶粒径のばらつきを抑 えることが効果的である。 結晶粒径は、 スパッタ面内における平均粒径の大きさ 及び場所による平均粒径のばらつきが膜組成と膜厚の均一性に影響を与える。 平均粒径が 200 i mを越えると、 8インチウェハにおけるシート抵抗の平均 分散を 2. 0以下にすることが難しい。 また、 場所によるばらつきが 20%を越 えると、 平均粒径が 250 yu m以下であっても、 シート抵抗の平均分散が 2. 0 以上となるため好ましくない。 さらに好ましくは、 平均粒径が 50 μ m以下で、 場所によるばらつきを 20%以下に抑えると 8インチウェハにおけるシート抵抗 の平均分散はさらに小さく 1. 0程度にすることが可能となる。 ここで述べられ る平均粒径の定義は J I S H 0501に規定される切断法により求めたもの とざれる。 また、 場所によるばらつきの意味は例えば直径 30 Omm程度の円形 ターゲットのスパッタ面において中心部、 1Z2R部、 外周部という大きな範囲 の間のばらつきという意味であり、 同様にターゲットの板厚方向で上面、 1Z2 t面、 下面という範囲のばらつきという意味である。 シート抵抗のばらつきは膜 組成と膜厚の両者の均質性に依存するものである。
併せて、 エロ一ジョンを受けるパーツの材質を純銅からターゲットと同様の銅 —Mg合金にすることで、 8インチウェハにおけるシート抵抗の平均分散はさら に小さく 0. 7程度にすることが可能となる。 実施例
以下、 実施例にもとづいて本発明を説明するが、 本発明は実施例に限定される ものではない。
(実施例 1) ターゲット 1 電気銅を硝酸酸性浴中で陽極と陰極を隔膜で区別し電解精製を行つた後、 M g を添加して真空溶解した 0. 03 w t %のM g含有量を有する高純度銅合金ィン ゴット （φ 157 χ60 ΐ) を 400。Cに加熱し、 熱間鍛造により φ 190 x 4 O tとした。 さらに、 400°Cに加熱し φ 265 X 20 tまで圧延した。 この後 、 冷間圧延により、 Φ 360 χ 10 ΐまで圧延し、 熱処理を 500°Cで 1 h r行 い旋盤加工により直径 13インチ、 厚さ 7 mmの円盤状に仕上げた。 バッキング プレートは直径 13インチ、 厚さ 15 mmの A 1合金製である。 ターゲットとバ ッキングプレートをアセトンで超音波脱脂洗浄後、 積層し、 この積層材を 5 X I 0一3 t o r rの真空下で接合温度を 300°Cとし、 10 k gZmm2の圧力下 で固相拡散接合させた。 接合後、 組立対を機械加工し、 ターゲット寸法が直径 1 2. 98インチ、 厚さ 6. 35 mmでバッキングプレート部を有する拡散接合タ ーゲットを作製した。
(実施例 2) ターゲット 2
Mg含有量を除いて、 実施例 1と同じ条件でターゲットを作製した。 Mg含 有量は 0. 8w t%である。
(実施例 3) ターゲット 3
Mg含有量を除いて、 実施例 1と同じ条件でターゲットを作製した。 Mg含 有量は 1. 5w t%である。
(実施例 4) ターゲット 4
Mg含有量を除いて、 実施例 1と同じ条件でターゲットを作製した。 Mg 含有量は 3. 7wt。/。である。
(実施例 5) ターゲット 5
Mg含有量と熱処理温度を除いて、 実施例 1と同じ条件でターゲットを作 製した。 M g含有量は 0. 8 w t %で熱処理温度は 600 °Cある。
(実施例 6) ターゲット 6
Mg含有量を除いて、 実施例 1と同じ条件でターゲットを作製した。 Mg 含有量は 0. 8wt%である。 また、 同じ組成の高純度銅合金インゴッ ト （φ ΐ 57 x 60 t) を 400°Cに加熱し、 熱間鍛造により 480 x 60 x40 tとし た。 ここから、 一部の部品用材料を切り出し機械加工により部品を作製した。 部 品はピン及ぴピンにかぶせるキャップである。 この後、 残材を冷間圧延により、
1400x 60 x l 0 tまで圧延し、 熱処理を 500°Cで 1 h r行い機械加工後 、 リングに成形した。 比較例
(比較例 1) ターゲット 7
Mgを添加しないことを除いては実施例 1と同じ条件でターゲットを作製し た。
(比較例 2) ターゲット 8
Mg含有量を除いて、 実施例 1と同じ条件でターゲットを作製した。 Mg 含有量は 4. 5wt%である。
(比較例 3) ターゲット 9
純度 3 N 5の電気銅に Mgを添加して真空誘導溶解した Mg含有量 0. 8w t %の銅合金インゴットを用いて実施例 1と全く同じ工程で拡散接合ターゲットを 作製した。
(比較例 4) ターゲット 10
熱処理温度を除いて、 比較例 3と同じ条件でターゲットを作製した。 熱処理温 度は 700°Cである。
(比較例 5) ターゲット 11
熱処理温度を除いて、 比較例 1と同じ条件でターゲットを作製した。 熱処理温 度は 300。Cである。
作製したターゲットの Mg含有量及び不純物量を表 1に示す。 【表 1】
不純物量 （DPI) (Jigは％、 但し *のみ ρριη)
Figure imgf000010_0001
ターゲットの結晶粒径および平均粒径のばらつきを表 2に示す。
【表 2】
ターゲットの特性
Figure imgf000010_0002
前記実施例及び比較例のターゲットを用いて直径 8 "の S i基盤上に A rガス ： 5m t o r r、 スパッタパワー 15 kw、 基盤一ターゲット間距離： 50m mで成膜し、 膜の比抵抗とエレクト口マイグレーション耐性及び膜厚分布分散を 評価した。 なお、 スパッタ初期においてはこれらの数値が変動するため十分なダ ミーランを行って数値が安定してから評価を行った。 スパッタチャンバ一內でェ ロージヨンされるパーツは実施例 6を除き純度 9 9 . 9 9 9 9 %の高純度銅製パ —ッである。
なお、 耐酸化性評価のため 1ミクロンの厚膜を 8 " S i基板上に上記と同一条 件で成膜し、 これを 2 0 0°Cの大気中に 1 5分間保持し、 ォージェ分析装置を用 いて膜中の酸素の厚さ方向での分布を調べた。
表 3に比抵抗と膜厚分布分散及びォージヱ分析で膜中から酸素が検出される表 面からの深さをォ一ジヱ分析時のスパッタ時間で示す。 スパッタ時間が短レヽほど 膜中への酸素の進入深さが浅く耐酸ィヒ性に優れることを示す。 なおこれらは十分 なダミーランを行つて数値が安定してからのものである。
【表 3】 比抵抗と膜厚分布分散 及び耐酸化性
Figure imgf000011_0001
エレクト口マイグレーション 1H4を比較するため、 1 0 /z m幅、 Ι μ πι厚さ、 1 O mm長さの膜をウェハー上に成膜し、 アルゴン中で 4 0 0 °Cに加熱後、 1 0 Aの電流を 1 h r通電した後のボイドゃヒロックの有無について調べた。 結果を 表 4に示す。 【表 4】 エレクトロマイグレーション耐性
Figure imgf000012_0001
発明の効果
本発明の M gの組成範囲をある一定範囲に定め、 残余銅の不純物量を規定し結 晶粒経とそのばらつきをある値以下に規定したターゲットにより、 配線抵抗が小 さく、 エレクトロマイグレーション耐性や耐酸化性に優れた膜を均質にウェハ一 上に成膜する事が可能となり、 より微細化及び多層化された配線においても信頼 性の高い十分使用に耐える配線膜を形成する事が可能となった。 併せて、 エロー ジョンを受けるパーツの材質をターゲットと同様に規定することでより一層の均 質な配線膜を得ることが可能となった。

Claims

請 求 の 範 囲
1. N a及び Κ含有量がそれぞれ 0. 5 p pm以下、 F e， N i, C r， A 1 , C a含有量がそれぞれ 2 p p m以下、 酸素含有量が 5 p p m以下、 U及び T h 含有量がそれぞれ 1 p p b以下、 M g含有量が 0. 02〜 4 w t %でガス成分 と Mgを除いた残余部分の銅の含有量が 99. 99%以上であることを特徴と する高純度銅合金スパッタリングターゲット。
2. N a及び K含有量がそれぞれ 0. l p pm以下、 F e， N i， C r , A 1 , C a含有量がそれぞれ 1 p p m以下、 酸素含有量が 5 p p m以下、 U及ぴ T h 含有量がそれぞれ 1 P P b以下、 M g含有量が 0. 02〜 4 w t %でガス成分 と M gを除いた残余部分の銅の含有量が 99. 995 %以上であることを特徴 とする高純度銅合金スパッタリングターゲット。
3. ターゲット材の結晶粒径が 200 m以下であり、 かつ場所による平均粒 径のばらつきが ± 20 %以内であることを特徴とする請求項 1または 2に記載 の高純度銅合金スパッタリングターゲット。
4. ターゲット材の結晶粒径が 50 m以下であり、 かつ場所による平均粒径 のばらつきが土 20%以内であることを特徴とする請求項 1または 2に記載の 高純度銅合金スパッタリングターゲット。
5. N a及び K含有量がそれぞれ 0. 5 p pm以下、 F e， N i， C r， A 1 , C a含有量がそれぞれ 2 p p m以下、 酸素含有量が 5 p p m以下、 U及ぴ T h 含有量がそれぞれ 1 p p b以下、 M g含有量が 0. 02〜 4 w t %でガス成分 と Mgを除いた残余部分の銅の含有量が 99. 99 %以上で、 請求項 1〜4に 記載のターゲットのスパッタ時に使用され、 かつ、 スパッタ時にエロージョン されることを特徴とする薄膜形成装置部品。
6. N a及び K含有量がそれぞれ 0. l p pm以下、 F e， N i， C r , A 1 , C a含有量がそれぞれ 1 p p m以下、 酸素含有量が 5 p p m以下、 U及び T h 含有量がそれぞれ 1 p p b以下、 M g含有量が 0 . 0 2〜 4 w t %でガス成分 と M gを除いた残余部分の銅の含有量が 9 9 . 9 9 5 %以上で、 請求項 1〜 4 に記載のターゲットのスパッタ時に使用され、 かつ、 スパッタ時にエロ一ジョン されることを特徴とする薄膜形成装置部品。
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