[发明专利]高纯度铜溅射靶

说明书

技术领域

本发明提供溅射中的变形少、使用效率高的高纯度铜溅射靶，特别是涉及对于形成半导体用铜合金布线有用的高纯度铜溅射靶。

背景技术

以往，作为半导体元件的布线材料，一直使用Al合金(电阻率：约3.0μΩ·cm)，但是随着布线的微细化，电阻更低的铜布线(电阻率：约2.0μΩ·cm)得到实用化。作为铜布线的形成工艺，一般进行如下工艺：在布线或布线槽上形成Ta或TaN等扩散阻挡层，然后将铜溅射成膜。关于铜，通常将纯度约4N(除气体成分以外)的电解铜作为粗金属，利用湿式或干式的高纯度化工艺制造5N～6N的高纯度铜，将其作为溅射靶来使用。

如上所述，随着器件的高性能化而变为使用Cu布线，预测今后其比例还会上升。另一方面，为了削减成本，提高使用效率的期望升高，为了满足该要求，一体型靶最适合。但是，近来的溅射输入功率非常高，指出了变形的问题。

对于用于晶片直径为300mm的靶而言，输入功率高，为了防止使用中的变形而使用高强度铜合金作为背板(冷却板，下文中称为“BP”)。因此，变形量少，但是存在该BP时，不得不相应地将靶变薄，因而靶的使用效率降低。

另外，基于与本申请发明中提出的一体型靶相同的想法，还有通过利用ECAE(等径角挤压，Equal Channel Angular Extrusion)导入应变由此使其具有强度的方法。但是，其存在如下问题：靶溅射部的取向中具有应变的(220)变为主取向，对膜厚均匀性带来影响。

观察现有技术，在下述专利文献1中，提出了如下结构的溅射靶：其是包含钽、铌、钴、钛、阀金属的一体型靶(整体型靶)，且具有扩大直径的凸缘，并将其螺栓固定于冷却体(BP)。并且，记载了通过冷加工等使该凸缘部具有屈服应力、刚性。其目的还不明确，推测是由于将凸缘部螺栓固定于BP，因此提高了强度。但是，其强度提高的目的和具体内容还不明确。

在下述专利文献2中，记载了鉴于Al、Al-Ti、Al-Cr靶的机械强度低，利用Al或Al合金软质金属材料使靶和背板一体化，并提出了通过冷却水的水压，抑制由于靶整体的翘曲的产生所引起的漏水、异常放电这样的不良情况产生。

这种情况是以使靶和背板一体化为前提，在以往的使用效率方面必然会变差。

在下述专利文献3中有如下记载：鉴于Al-Ti、Al-Cr靶的机械强度低，利用Al合金软质金属材料使靶和背板一体化，并且对其进一步进行冷塑性加工，由此使得显微维氏硬度为36以上。并且提出了由此通过冷却水的水压来抑制由于靶整体的翘曲的产生所引起的漏水、异常放电这样的不良情况产生。

这种情况是以使靶和背板一体化为前提，在以往的使用效率方面必然会变差。作为其它参考例(参见专利文献4)，可以列举具有以重量计至少99.99％的铜、至少1～50微米的平均晶粒度和约15ksi以上的屈服强度的含铜溅射靶。

通常，在制作高纯度铜溅射靶时，对熔炼铸造后的铜锭进行加工，加工成规定尺寸的靶形状后，对表面进行切削来制作。

这种情况要求抑制靶材料的变形。靶变形少时，能够保持表面的平滑性、能够形成均匀性(均一性)优良的薄膜。但是，在现有技术中，还没有不使用背板，意图仅利用靶来抑制变形、提高使用效率而开发出高纯度铜溅射靶材料的示例。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2005-533930号公报

专利文献2：日本特开2001-107227号公报

专利文献3：日本特开2002-121662号公报

专利文献4：日本特表2005-533187号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明涉及不需要与背板(BP)接合的高纯度铜溅射靶，其课题是通过提高该靶的凸缘部的强度(硬度、屈服应力)，减少靶的翘曲量，由此提供能够形成均匀性(均一性)优良的薄膜的高纯度铜溅射靶。另外，对于该靶而言，通过调节侵蚀部和凸缘部的(111)取向率，从而提高膜厚的均匀性。本发明的课题是：由此提供使进行微细化/高集成化的半导体制品的成品率和可靠性提高，对于形成半导体用铜合金布线有用的高纯度铜溅射靶。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明提供以下发明。

1)一种高纯度铜溅射靶，其特征在于，该靶的凸缘部的维氏硬度为90～100Hv的范围，靶中央的侵蚀部的维氏硬度处于55～70Hv的范围，并且侵蚀部的晶粒直径为80μm以下。