濺鍍靶的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種在靶濺鍍時(shí)防止發(fā)生顆粒、飛濺和粉塵等粗大叢集，且提高由濺鍍形成的薄膜膜厚的均勻性的濺鍍靶。該濺鍍靶以純度為99.9質(zhì)量％以上的銅為主成分，其特征在于，含有10ppm以下的硫(S)、及2ppm以下的鉛(Pb)，且優(yōu)選所述銅的純度為99.96質(zhì)量％以上。
【專利說(shuō)明】濺鍍靶

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種由高純度銅構(gòu)成的濺鍍靶，該高純度銅用于形成例如構(gòu)成以液晶顯示器為代表的平面面板顯示組件的金屬薄膜、構(gòu)成半導(dǎo)體組件制造用光罩的遮光膜、構(gòu)成LSI等半導(dǎo)體組件的金屬配線及構(gòu)成磁紀(jì)錄媒體的銅薄膜等。

【背景技術(shù)】
[0002]用于將上述銅薄膜等形成在被濺鍍物上的方法使用濺鍍法。
[0003]濺鍍法為通過(guò)如下步驟而在濺鍍對(duì)象物上形成與靶相同組成的薄膜的成膜方法:將上述的濺鍍靶(以下也稱為「靶」)以面對(duì)基板等濺鍍對(duì)象物的形式設(shè)置，在真空條件下流入Ar等氣體，在靶的被濺鍍面與濺鍍對(duì)象物之間通過(guò)施加電壓而使其放電，使離子化的Ar撞擊靶而形成。
[0004]這樣的濺鍍法經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)于各個(gè)不同目的的程序而用于半導(dǎo)體組件、磁紀(jì)錄媒體、半導(dǎo)體組件制造用光罩、液晶顯示器等的構(gòu)成部等不同的領(lǐng)域。
[0005]但是，來(lái)自靶的濺鍍物質(zhì)本來(lái)附著在面對(duì)該濺鍍靶的例如基板等濺鍍靶對(duì)象物上，但并不一定局限于垂直地濺鍍，會(huì)朝各種方向?yàn)R出。
[0006]這樣的飛濺物質(zhì)稱為顆粒，有叢集化而直接附著于基板上的情形、或附著于基板以外的濺鍍裝置內(nèi)的機(jī)器的情況，有時(shí)也存在剝落且懸浮而再附著于基板的情形。
[0007]在濺鍍法中，這樣的各種現(xiàn)象為發(fā)生顆粒、飛濺及粉塵等粗大叢集的主要原因，且成為損及膜厚均勻性的課題。
[0008]為了解決這樣的課題，以往對(duì)于濺鍍程序中氣體壓力、投入電力、靶-基板間距離等濺鍍條件進(jìn)行了種種檢討，并提出各種文獻(xiàn)。
[0009]認(rèn)為產(chǎn)生粗大叢集的發(fā)生等異常成膜的問(wèn)題，其起因除了濺鍍處理?xiàng)l件以外，還起因于靶本身的配向性、表面粗糙度等表面狀態(tài)。
[0010]例如，若靶表面存在裂縫(瑕疵)則電荷會(huì)集中于裂縫部分的邊緣(端部)，而發(fā)生異常放電(電弧)。如此一來(lái)則電弧造成的飛濺發(fā)生會(huì)變多，發(fā)生成膜異常，而成膜至配線圖案失敗情況會(huì)變多，因此產(chǎn)生產(chǎn)率下降的課題。
[0011]根據(jù)該背景來(lái)看，應(yīng)將靶表面的裂縫數(shù)或大小減低，而近年來(lái)有著眼于靶表面狀態(tài)的各種提案。
[0012]例如，專利文獻(xiàn)I的「濺鍍靶及其制造方法」也為其中的I個(gè)。
[0013]專利文獻(xiàn)I中公開有為了用作濺鍍靶，而通過(guò)對(duì)濺鍍靶施以例如機(jī)械加工、研磨加工、化學(xué)蝕刻等，從而調(diào)整為可減低結(jié)球(nodule)及顆粒的產(chǎn)生的規(guī)定表面粗糙度的濺鍍靶及其制造方法。
[0014]如上述的專利文獻(xiàn)I 一樣，為了改善靶本身的表面狀態(tài)，而提出有著眼于靶本身的表面粗糙度或組織配向性的方案。但是，其幾乎不了解起因?yàn)榻M成靶本身的元素種類或其含量的影響，且?guī)缀鯚o(wú)著眼于濺鍍靶的元素的組成以提高膜厚的均勻性的文獻(xiàn)。
[0015]具體而言，以往關(guān)于著眼于靶元素組成的技術(shù)只不過(guò)為了解決MOS特性的不穩(wěn)定特性而提出如下技術(shù):減低靶本身中含有的作為雜質(zhì)的鈉或鉀等堿金屬的含量的技術(shù)，或?yàn)榱朔乐寡趸鴾p低鐵、鎳等重金屬含量的技術(shù)；而現(xiàn)今狀態(tài)中，存在無(wú)法充分地防止伴隨靶表面裂縫而發(fā)生成膜異常的課題。
[0016]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0017]專利文獻(xiàn)
[0018]專利文獻(xiàn)1:特開平11-1766號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]因此，本發(fā)明目的在于提供一種在靶的濺鍍時(shí)防止發(fā)生飛濺，提高由濺鍍所形成的薄膜膜厚的均勻性的濺鍍靶。
[0020]本發(fā)明為以純度為99.9質(zhì)量％以上的銅作為主成分的濺鍍靶，其特征在于，含有1ppm以下的硫(S)、及2ppm以下的鉛(Pb)。在此,ppm系指質(zhì)量ppm。
[0021]作為本發(fā)明的一個(gè)方式，其特征在于所述銅的純度為99.96質(zhì)量％以上。
[0022]通過(guò)上述構(gòu)成，可構(gòu)成使濺鍍表面及內(nèi)部的規(guī)定尺寸以上寬度的裂縫(瑕疵)大幅減低的靶，由此可防止濺鍍處理時(shí)發(fā)生異常放電(電弧)。
[0023]由此，可提供在靶的濺鍍時(shí)防止發(fā)生飛濺，且提高由濺鍍所形成的薄膜膜厚的均勻性的濺鍍靶。
[0024]本實(shí)施方式中的濺鍍靶雖然優(yōu)選為銅純度為99.96質(zhì)量％以上，進(jìn)而更優(yōu)選為99.99質(zhì)量％以上，但只要為99.9質(zhì)量％以上則無(wú)特別限定。
[0025]即，作為本發(fā)明濺鍍靶的主成分銅，不僅為無(wú)氧銅(99.96%以上的高純度銅)也包含韌銅(tough pitch copper)。
[0026]濺鍍靶雖然至少其濺鍍面的平均結(jié)晶粒徑優(yōu)選為例如200 μ m以下，但濺鍍面的平均結(jié)晶粒徑并無(wú)特別限定。
[0027]本發(fā)明的濺鍍靶的形狀并無(wú)限定，例如為圓筒狀、板狀、條狀等。
[0028]對(duì)本發(fā)明的靶的制造方法沒(méi)有特別限定。即，對(duì)使硫⑶的含量為1ppm以下，且鉛(Pb)含量為2ppm以下的調(diào)節(jié)方法并無(wú)特別限定。
[0029]例如，在銅精煉時(shí)可先盡可能地去除硫(S)或鉛(Pb)，然后，可在進(jìn)行鑄造鑄錠時(shí)反而添加硫(S)與鉛(Pb)，以使硫(S)與鉛(Pb)的含量分別滿足規(guī)定的重量％濃度以下的范圍的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0030]在此，對(duì)于銅精煉時(shí)去除硫(S)或鉛(Pb)的方法(銅精煉法)沒(méi)有限定，例如硫(S)可以在例如吹入氧、脫硫、之后進(jìn)行脫氧而制造無(wú)氧銅時(shí)，進(jìn)行去除。
[0031]鉛(Pb)例如可通過(guò)電精煉而去除，但期望銅更加高純度化的情形時(shí)，可通過(guò)使用帶域溶化法(zone melting,帶溶融法)等而去除。
[0032]根據(jù)本發(fā)明，可提供在靶的濺鍍時(shí)防止發(fā)生飛濺，且提高由濺鍍所形成的薄膜膜厚的均勻性的濺鍍靶。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為表示對(duì)應(yīng)于靶的硫與鉛含有率的裂縫個(gè)數(shù)的關(guān)系圖。
[0034] 圖2為表示對(duì)應(yīng)于靶的硫與鉛含有率的裂縫個(gè)數(shù)的關(guān)系圖。
[0035]圖3為表示裂縫個(gè)數(shù)與電弧次數(shù)的關(guān)系圖。
[0036]圖4為表示符合靶表面的裂縫定義的裂縫部分的照片。
[0037]圖5為表示不符合靶表面的裂縫定義的微小瑕疵的照片。

【具體實(shí)施方式】
[0038]以下通過(guò)附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0039]本實(shí)施方式中的濺鍍靶，是以純度為99.9(3N)質(zhì)量％以上的銅為主成分，且含有1ppm以下的硫⑶及2ppm以下的鉛(Pb)。
[0040]此外，以適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量％濃度含有例如鉍(Bi)、硒(Se)及碲(Te)等化學(xué)成分。
[0041]另外，至少濺鍍靶的濺鍍面的平均結(jié)晶粒徑為200 μ m以下，例如構(gòu)成外徑150mm以上，壁厚20mm以上的圓筒狀。
[0042]以下對(duì)上述的濺鍍靶的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0043]在作為銅原料的黃銅礦中添加焦炭(cokes)等且在融煉爐中溶融，由此獲得主要為除去鐵分的冰銅(copper matte)為銅精制的中間制品。其次將冰銅放入到轉(zhuǎn)爐(revolving furnace),吹入氧氣而氧化去除硫等雜質(zhì),精煉粗銅(銅含有率約98% )。此時(shí)可通過(guò)進(jìn)行超過(guò)2000°C的高溫而將粗銅還原。
[0044]然后，粗銅可通過(guò)在硝酸浴或硫酸浴中電解精煉而精制成99.99%以上的純銅。
[0045]由此，將除極力降低硫(S)、鉛(Pb)以外，也極力降低鉍(Bi)、硒(Se)及碲(Te)等其它雜質(zhì)含量的銅進(jìn)行真空感應(yīng)溶化(vacuum induct1n melting)。進(jìn)而,通過(guò)添加硫
(S)與鉛(Pb)并控制含量在硫⑶的含量為1ppm以下、且滿足鉛(Pb)的含量為2ppm以下的范囲，從而可獲得以純度為99.9(3N)質(zhì)量％以上的銅作為主成分、且含有1ppm以下的硫⑶及2ppm以下的鉛(Pb)的鑄錠。
[0046]接著，將鑄錠切成規(guī)定的尺寸，制作熱加工用的坯(billet)。
[0047]特別是，例如制作直徑為300mm、質(zhì)量為300kg~400kg的還以制造大型的革巴。
[0048]此外，作為熱加工用材料的坯雖然可作成圓柱狀或板狀等合適于之后的加工作業(yè)的其它形狀，但為了獲得圓柱狀的濺鍍靶而將坯形成為圓筒狀。
[0049]濺鍍靶是使用上述的熱擠壓用坯，并依序經(jīng)過(guò)熱加工步驟、冷加工及應(yīng)變?nèi)コ嘶鸩襟E而作成。
[0050]具體而言，熱加工是對(duì)由高純度銅構(gòu)成的坯進(jìn)行例如熱擠壓加工、熱加壓加工、熱鍛造或熱壓延等適當(dāng)加工的步驟，通過(guò)該熱加工以給予應(yīng)變的方式來(lái)對(duì)坯以固定的加工量實(shí)施熱加工。
[0051]并且，上述加工量是以厚度減少(壓下量)與初期厚度的比乘以100%的比率、或以剪切應(yīng)變量而適當(dāng)?shù)囟x。
[0052]特別是，在進(jìn)行熱擠壓步驟作為熱加工的情形時(shí)，預(yù)先進(jìn)行熱加工的準(zhǔn)備，即使熱加工用坯預(yù)先超過(guò)500°C的溫度，接著在600~900°C下熱擠壓。
[0053]之后的冷加工是對(duì)經(jīng)熱加工材料進(jìn)行例如冷壓延、冷鍛造、冷擠壓的適當(dāng)加工的步驟，冷加工例如以冷壓延來(lái)進(jìn)行時(shí)，對(duì)經(jīng)熱加工材料以80~120°C /秒的冷卻速度冷卻至室溫左右，以如下條件進(jìn)行縮徑:在大氣條件下對(duì)圓筒狀的經(jīng)熱加工材料在至少每I次的冷拉伸給予15%以上的應(yīng)變的縮徑率；而加工成所需的最終厚度的靶材。
[0054]并且，上述縮徑率可以厚度減少量(壓下量)與初期厚度的比乘以100%所得的比率、或以剪切應(yīng)變量進(jìn)行定義。
[0055]接著進(jìn)行的應(yīng)變?nèi)コ嘶鸩襟E中，對(duì)冷加工后的經(jīng)冷拉伸材料例如在300°C~600°C的溫度范圍施以退火以作為銅的再結(jié)晶化。
[0056]更優(yōu)選為，可通過(guò)在300°C~500°C的溫度范圍施以保持約I小時(shí)左右之間的退火而去除靶的殘留應(yīng)力(應(yīng)變)。
[0057]另外，在應(yīng)變?nèi)コ嘶鸩襟E中，在大氣條件下進(jìn)行退火，或?yàn)榱藢械难趸种圃谧钚∠薅诒Ｗo(hù)環(huán)境中對(duì)靶進(jìn)行退火。
[0058]由于內(nèi)存在濺鍍靶的應(yīng)變對(duì)靶物質(zhì)的濺出有影響，因此應(yīng)變?nèi)コ嘶鸩襟E在可去除造成應(yīng)變的主因的內(nèi)部應(yīng)力這一方面是有效的。但是若退火溫度過(guò)低則不進(jìn)行再結(jié)晶化，若退火溫度過(guò)高則會(huì)產(chǎn)生粒的過(guò)大成長(zhǎng)，因此考慮到這些點(diǎn)則需要設(shè)定在例如250°C以上的適當(dāng)?shù)耐嘶饻囟取?br> [0059]通過(guò)上述的步驟,可制造以純度為99.9質(zhì)量％以上的銅為主成分,含有1ppm以下的硫⑶及2ppm以下的鉛(Pb)的濺鍍靶。
[0060]如此以硫⑶及鉛(Pb)的含量分別成為1ppm以下及2ppm以下的方式制造濺鍍靶，由此可謀求減低在濺鍍靶表面(被濺鍍面)及內(nèi)部的規(guī)定尺寸以上的瑕疵。
[0061]具體而言，通過(guò)對(duì)上述的坯進(jìn)行熱加工步驟時(shí)的熱，而導(dǎo)致坯的結(jié)晶粒徑變大且產(chǎn)生裂縫等表面粗糙，但以往已知通過(guò)添加硫(S)而可獲得防止如此現(xiàn)象等效果。另一方面，也已知:若將硫(S)添加至例如ISppm以上，則在組織中發(fā)生細(xì)微裂縫等不良傷害會(huì)產(chǎn)生。
[0062]因此，雖然將硫(S)的含量設(shè)定為規(guī)定質(zhì)量％濃度以下是重要的，但還發(fā)現(xiàn):在本實(shí)施方式的靶中，不只僅限于硫(S)含量，通過(guò)將硫(S)的含量設(shè)定為1ppm以下、且鉛(Pb)的含量設(shè)定為2ppm以下，可減低靶表面及內(nèi)部的瑕疵。
[0063]由此，在濺鍍處理時(shí)，可減低發(fā)生自靶的電弧的發(fā)生次數(shù)，防止飛濺等粗大叢集的發(fā)生，并提高由濺鍍所形成的薄膜膜厚的均勻性。
[0064]特別是，近年來(lái)由于用于大型電視用液晶顯示器等，因此朝向例如成為超過(guò)2m基板尺寸等基板尺寸大型化演進(jìn)，伴隨于此，在作成配線的濺鍍步驟中也需要成膜至大型基板或晶圓。
[0065]因此，使用的濺鍍靶本身也大型化，濺鍍靶材的每一部位的銅組織容易不均勻，并存在對(duì)膜厚精度及發(fā)生粗大叢集的影響變大的課題。
[0066]進(jìn)而，為了成膜至大型基板或晶圓而對(duì)大型濺鍍靶進(jìn)行濺鍍處理的情況下，濺鍍處理時(shí)賦予的施加電壓也必須要提高。因此，隨之而來(lái)地，當(dāng)其在濺鍍表面有規(guī)定尺寸以上的瑕疵(裂縫)的情形時(shí)，也存在電弧發(fā)生次數(shù)變多的課題。
[0067]如此一來(lái)，當(dāng)處理大型被濺鍍對(duì)象的情形時(shí)，會(huì)更顯著地產(chǎn)生電弧造成的飛濺的發(fā)生會(huì)變多，發(fā)生成膜異常，而成膜至配線圖案失敗的情況會(huì)變多等產(chǎn)率降低的課題。
[0068]相對(duì)于此，本實(shí)施方式的濺鍍靶使硫⑶的含量為1ppm以下，且將鉛(Pb)的含量設(shè)定在2ppm以下，由此可減低靶表面及內(nèi)部的瑕疵，在濺鍍處理時(shí)可減低發(fā)生來(lái)自靶的電弧的發(fā)生次數(shù)，因此，特別是可防止伴隨著基板或晶圓的大型化而變得明顯的電弧發(fā)生次數(shù)變多的問(wèn)題，即使是針對(duì)大型的基板或晶圓也可提高成膜精度。
[0069]以下，對(duì)效果確認(rèn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明。
[0070](效果確認(rèn)實(shí)驗(yàn)I)
[0071]在效果確認(rèn)實(shí)驗(yàn)I中，根據(jù)作為鑄錠中所含的不可避免的雜質(zhì)的硫(S)及鉛(Pb)的含有率的不同來(lái)制造以往例的靶及本實(shí)施例的祀，通過(guò)對(duì)每一個(gè)分別制造的靶所進(jìn)行的濺鍍處理而產(chǎn)生的靶表面的裂縫個(gè)數(shù)與電弧的發(fā)生次數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。
[0072]另外，濺鍍處理使用DC磁控濺鍍裝置，并且以如下的設(shè)定作為濺鍍條件來(lái)進(jìn)行處理:使到達(dá)真空鍍?yōu)?X10_5Pa、氬壓力為0.3Pa、氧分壓為I X 10_3Pa、投入電量為2W/cm2。
[0073]另外,效果確認(rèn)實(shí)驗(yàn)I中使用板厚為30mm的板狀派鍍革巴。
[0074]以往例的靶是，該靶所含的化學(xué)成分及其含量是滿足JIS H3100-C1020的規(guī)格的電子管用無(wú)氧銅。
[0075]具體而言，以往例的靶是硫⑶為ISppm以下、鉛(Pb)為1ppm以下、鉍(Bi)為3ppm以下及碲(Te)為5ppm以下，以銅純度為99.9質(zhì)量％以上的銅為主成分。
[0076]但是，以往的靶，雖然硫⑶的含量為1ppm以下、但為鉛(Pb)的含量大于2ppm的靶，雖然鉛(Pb)的含量為2ppm以下、但為硫⑶的含量大于1ppm的靶，或者硫⑶的含量大于1ppm且鉛(Pb)的含量大于2ppm的革巴。
[0077]具體而言，制作以往例I~5及比較例共計(jì)6種試樣來(lái)作為以往例的靶，關(guān)于硫
(S)及鉛(Pb)的含有率，分別如表1所示，以往例I為15ppm、5ppm，以往例2為15ppm、2ppm，以往例3為15ppm、lppm,以往例4為10ppm、5ppm,以往例5為5ppm、5ppm,比較例為8ppm、5ppm0
[0078]另外，比較例的靶是使用與“專利第3975414號(hào)”所公開的實(shí)施例的銅鑄錠相同的化學(xué)組成的靶。
[0079]【表1】
[0080]

【權(quán)利要求】
1.一種濺鍍靶，該濺鍍靶是以純度為99.9質(zhì)量％以上的銅為主成分的濺鍍靶，其特征在于，含有1ppm以下的硫⑶及2ppm以下的鉛(Pb)。
2.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的濺鍍靶，其中，所述銅的純度為99.96質(zhì)量％以上。
【文檔編號(hào)】H01L21/285GK104080943SQ201380004880
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月9日
【發(fā)明者】尹榮徳, 安藤俊之, 上田健一郎 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社