[发明专利]高纯度铜或高纯度铜合金溅射靶、该溅射靶的制造方法及高纯度铜或高纯度铜合金溅射膜

说明书

技术领域

本发明涉及高纯度铜或高纯度铜合金溅射靶、该溅射靶的制造方法及高纯度铜或高纯度铜合金溅射膜。另外，本说明书中使用的％和ppm各自是指质量％和质量ppm。另外，纯度是表示除气体成分C、O、N、H以外的纯度。

背景技术

以往，在以制造高纯度铜或高纯度铜合金靶为目标的情况下，重点放在将主要作为杂质认识的铜或合金成分以外的金属元素以及非金属元素除去、或者将气体成分限定到几ppm～几百ppm这样的一定量。

因此，关于高纯度铜或高纯度铜合金靶中存在的微量的夹杂物，既未引起重视，也未进行将它们除去或减少的研究。另外，即使在尽量限制气体成分的情况下，对于起因于气体成分的夹杂物以何种形态存在也不是特别关注。

但是，高纯度铜或高纯度铜合金靶中存在非金属夹杂物时，即使该夹杂物微小且微量，在溅射形成薄膜的工序中，也会在靶表面上产生突起物(结瘤)，并且由于异常放电引起突起物(结瘤)的破裂等而导致产生粉粒。这样的粉粒的产生，成为使半导体器件的不合格率增加的原因。

以往，这样的粉粒的产生，由于其它原因而产生的影响大，而对于高纯度铜或高纯度铜合金靶中存在的微小且微量的夹杂物成为原因的认识少。

但是，随着以往认识到的粉粒的产生原因的查明，和它们的解决，也逐渐认识到还存在其它的粉粒产生原因，而且只要不解决该原因，就不能进行高品质的成膜。

换句话说，可以说，用于形成目前的半导体用铜布线的溅射靶，处于这种高度的技术水平。

半导体用铜布线的成膜技术是已知的技术，以下对溅射法的成膜原理进行简单说明。

溅射法是如下方法：通过加速后的电荷粒子撞击靶表面时的动量交换，构成靶的原子释放到空间中并淀积到对置的衬底上，利用这一点在衬底上形成被膜。

溅射靶通常为圆盘状或矩形的板，其是用于通过溅射在衬底上形成各种半导体器件的电极、栅、元件、绝缘膜、保护膜等的溅射源。

一般而言，作为溅射靶，使用铝及铝合金靶、铜及铜合金靶、高熔点金属及合金靶、金属硅化物靶等。

这样的靶中，目前重要的一种是用于形成代替以往的铝布线的铜布线的铜及铜合金靶。

另一方面，通过溅射成膜时，有时在进行溅射的靶侵蚀部产生称为结瘤的几微米至几毫米大小的突起物。而且，在溅射中通过电荷粒子的撞击，所述突起物会爆裂，从而存在在衬底上产生粉粒(簇状的粗大飞射物)的问题。

靶的侵蚀面上的结瘤数越多，该粉粒的产生就越增加，在减少成为问题的粉粒方面，防止结瘤的生成成为重大课题。

LSI半导体器件最近的状况是高集成度化，且布线宽度细微化为0.25微米以下，在这样的情况下，认为上述由结瘤产生粉粒特别成为重大问题。

即，粉粒会直接附着到在衬底上形成的薄膜上，或者先附着、沉积到溅射装置的周围壁或部件上，然后再剥离，其会再次附着到薄膜上从而成为引起布线的断线或短路等问题的原因。随着这样的电子器件电路的高集成度化或细微化的推进，粉粒的产生成为大问题。

如上所述，以往认识到的粉粒的产生原因已经查明，并且多数已经得到了解决，但是，依然不充分。只要不解决这些原因，就不能实现高品质的成膜。

以下，对现有技术进行介绍。但是，以下的现有技术对于高纯度铜中存在的微小且微量的夹杂物的形态及其影响既不关注，也未提出具体的解决方案。

在专利文献1中，记载了通过溶剂萃取清洁电解液。

在专利文献2中，记载了用螯合树脂除去Sb、Bi。

在专利文献3中，记载了在铜电解中通过添加隔膜和动物胶使电解面平滑从而减少杂质的纳入。

在专利文献4中，记载了在铜电解中通过使阳极电解液与活性炭接触从而除去动物胶。

在专利文献5中，记载了在铜电解中实施再电解。

在专利文献6中，记载了在铜电解中通过周期性反向电流电解使电极表面平滑化从而防止悬浮物或电解液带入。

在专利文献7中，记载了在铜电解中为了改善表面性状而添加高分子添加剂，和使用含有尿素的电解液以制造银、硫含量少的高纯度铜。

在专利文献8中，记载了影响溅射靶的性能的靶的三项冶金学特性，即材料的均匀性(没有析出物、空隙、夹杂物及其它缺陷)、晶粒尺寸(更细小的晶粒尺寸一般比更粗大的晶粒尺寸优选)及织构(织构与特定的晶体学取向强度相关；“弱的”织构包含晶体学取向的实质上的随机分布，“强的”织构包含在晶体学取向的分布中优先的晶体学取向)，一般需要靶中的夹杂物等缺陷少。