本發(fā)明涉及適合于半導(dǎo)體集成電路的布線中的阻擋籽晶層的形成的鉭濺射靶，特別是涉及通過適度降低濺射速率(成膜速度)，即使在高功率濺射情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)良好的膜厚均勻性的鉭濺射靶及其制造方法。

背景技術(shù)：

形成金屬或陶瓷材料等覆膜的濺射法被用于電子領(lǐng)域、耐腐蝕性材料或裝飾領(lǐng)域、催化劑領(lǐng)域、切削/研磨材料或耐磨性材料的制作等很多領(lǐng)域中。濺射法本身在上述領(lǐng)域中是廣為人知的方法，然而最近，特別是在電子領(lǐng)域中要求適合于復(fù)雜形狀的覆膜的形成或電路的形成的鉭濺射靶。

一般而言，該鉭靶通過對(duì)鉭原料進(jìn)行電子束熔煉、鑄造而得到錠或坯，進(jìn)行所得到的錠或坯的鍛造、退火(熱處理)，再進(jìn)行軋制和精加工(機(jī)械加工、研磨等)而加工成靶。在這樣的制造工序中，經(jīng)熔煉鑄造而得到的錠或坯通過鍛造和再結(jié)晶退火，鑄造組織被破壞，得到均勻且微細(xì)的晶粒。

在實(shí)施濺射時(shí)，靶的晶粒越細(xì)且均勻，則越能夠進(jìn)行均勻的成膜，能夠得到具有穩(wěn)定的特性的膜。另外，為了改善成膜的均勻性，在靶的整個(gè)厚度方向上使晶體取向一致也是有效的。需要說明的是，關(guān)于鉭濺射靶，已知以下的現(xiàn)有技術(shù)(專利文獻(xiàn)1～11)。

近年來，為了提高濺射的成膜速度，進(jìn)行使用磁控濺射裝置的高功率濺射。另一方面，半導(dǎo)體集成電路的布線寬度朝向微細(xì)化一方向前進(jìn)，在高功率濺射中，存在以下問題：為了在最先進(jìn)的微細(xì)布線圖案上形成均質(zhì)的膜，成膜速度過高，不能控制膜厚的均勻性。特別是，在長徑比大的布線孔中形成極薄膜時(shí)，該問題是顯著的。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2004-107758號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：wo2006/117949號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開平11-80942號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開2004-162117號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：wo2004/090193號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)6：wo2005/045090號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)7：日本特表2008-532765號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)8：日本特表2007-536431號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)9：日本特表2002-530534號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)10：日本特開2002-363736號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)11：日本特開2001-295035號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

本發(fā)明的課題在于提供在高功率濺射情況下能夠適度降低成膜速度的鉭濺射靶。在使用這樣的鉭靶進(jìn)行濺射成膜時(shí)，即使對(duì)于微細(xì)布線而言，也能夠形成膜厚均勻性優(yōu)良的薄膜，并且能夠提高薄膜形成工藝的生產(chǎn)率。

用于解決問題的手段

為了解決上述課題，本發(fā)明人進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：通過對(duì)軋制方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，將鉭濺射靶的組織取向調(diào)節(jié)為規(guī)定的狀態(tài)時(shí)，即使在高功率濺射的情況下也能夠適度降低成膜速度，其結(jié)果是能夠控制膜厚，并且對(duì)于微細(xì)布線而言能夠形成膜厚均勻性優(yōu)良的薄膜。

基于這樣的發(fā)現(xiàn)，提供以下的發(fā)明。

1)一種鉭濺射靶，其特征在于，使用背散射電子衍射法觀察作為與靶的濺射面垂直的截面的軋制面法線方向nd時(shí)，{100}面沿nd取向的晶粒的面積率為30％以上。

2)如上述1)所述的鉭濺射靶，其特征在于，使用背散射電子衍射法觀察作為與靶的濺射面垂直的截面的軋制面法線方向nd時(shí)，{100}面沿nd取向的晶粒的面積率與{111}面沿nd取向的晶粒的面積率之比{100}/{111}為1.5以上。

發(fā)明效果

本發(fā)明通過在鉭濺射靶中將其組織取向調(diào)節(jié)為規(guī)定的狀態(tài)，即使在高功率濺射情況下也能夠適度降低成膜速度，能夠控制膜厚，因此對(duì)于微細(xì)布線而言能夠形成膜厚均勻性優(yōu)良的薄膜。特別是，具有能夠在長徑比大的布線孔中形成均勻的薄膜的顯著效果。

附圖說明

圖1為表示濺射靶的組織的觀察部位的圖。

圖2為表示形成在晶片上的膜的片電阻的測(cè)定位置的圖。

圖3為實(shí)施例1的靶的通過ebsp觀察得到的晶體取向分布。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的濺射靶的特征在于，使用背散射電子衍射法(ebsp法)觀察作為與靶的濺射面垂直的截面的軋制面法線方向nd時(shí)，{100}面沿nd取向的晶粒的面積率為30％以上。對(duì)于面積率而言，使用ebsp裝置(jsm-7001fttls型場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡/晶體取向分析裝置oim6.0-ccd/bs)，如圖1(右圖)所示對(duì)于與濺射面垂直的截面的組織(寬度：2mm、高度：6.35mm)，如圖1(左圖)所示觀察5個(gè)位置，求出{100}面沿nd取向的晶粒的平均面積率。

對(duì)于具有體心立方結(jié)構(gòu)的鉭而言，原子的最密方向?yàn)椋?11＞，濺射面與該最密方向的關(guān)系對(duì)于成膜速度的控制是重要的。{100}面沿軋制面法線方向(nd)進(jìn)行取向時(shí)，相對(duì)于濺射面的法線方向的最密方向的角度變大(角度變寬)，因此在晶片面內(nèi)局部膜變厚的位置減少，能夠形成膜厚均勻性良好的薄膜。需要說明的是，{100}面沿nd取向的晶粒包含相對(duì)于{100}面的軋制面法線方向(nd)的方位偏移為15°以內(nèi)的晶粒。另外，{100}面沿nd取向的晶粒的面積率的上限值沒有特別限制，現(xiàn)實(shí)中難以達(dá)到60％以上。

另外，本發(fā)明優(yōu)選使用背散射電子衍射法(ebsp法)觀察作為與靶的濺射面垂直的截面的軋制面法線方向nd時(shí)，{100}面沿nd取向的晶粒的面積率與{111}面沿nd取向的晶粒的面積率之比{100}/{111}為1.5以上。{111}面沿軋制面法線方向(nd)進(jìn)行取向時(shí)，最密方向與濺射面的法線方向一致，因此成膜速度加快。因此，{100}/{111}的比率越高，越能夠降低成膜速度，從而能夠嚴(yán)格地控制膜厚。需要說明的是，{111}面沿nd取向的晶粒包含相對(duì)于{111}面的軋制面法線方向(nd)的方位偏移為15°以內(nèi)的晶粒。另外，{111}面沿nd取向的晶粒的面積率通過與上述具有{100}面的晶粒的面積率同樣的方法求出。

另外，本發(fā)明中，期望鉭靶的純度為99.99％以上。靶中的雜質(zhì)也成為半導(dǎo)體集成電路中使器件特性劣化的原因，因此優(yōu)選盡可能高純度的靶。本發(fā)明中，純度99.99％(4n)是指通過輝光放電質(zhì)譜法(gdms)進(jìn)行分析，na、al、si、k、ti、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、zr的合計(jì)值小于100ppm。

本發(fā)明的鉭濺射靶的制造方法如下所述。

首先，對(duì)鉭進(jìn)行熔煉并對(duì)其進(jìn)行鑄造而制作錠，然后對(duì)該錠進(jìn)行鍛造。然后，對(duì)錠進(jìn)行壓鍛而制成坯，將其切割成適當(dāng)?shù)某叽?，然后進(jìn)行熱處理。然后，進(jìn)行一次鍛造、一次熱處理，再進(jìn)行二次鍛造，然后分成2份，并進(jìn)行二次熱處理(優(yōu)選950℃～1100℃)。對(duì)于上述工序，本發(fā)明沒有特別限制，為了調(diào)節(jié)鍛造組織，可以通過適當(dāng)選擇鍛造次數(shù)、熱處理的溫度而實(shí)施。

接著，1)沿一個(gè)方向連續(xù)進(jìn)行2次以上軋制，2)旋轉(zhuǎn)90度，再連續(xù)進(jìn)行2次以上軋制，將其以1→2→1→2→···的方式重復(fù)2組以上，然后制成規(guī)定的板厚。調(diào)節(jié)所述軋制，使得以小于6％的壓下率控制組織取向且總軋制率達(dá)到85％以上。壓下率小于6％的軋制的道次數(shù)非常有助于取向的控制，道次數(shù)越多則越能夠增大{100}取向率，另一方面，道次數(shù)多時(shí)，軋制的工時(shí)增加，因此適當(dāng)調(diào)節(jié)該道次數(shù)的條件是重要的。另外，可以在軋制中進(jìn)行熱處理，然而推薦的是，在軋制中不進(jìn)行熱處理，而是如后所述在最終軋制后在750℃～1000℃下進(jìn)行熱處理(優(yōu)選4小時(shí)以上)。

接著，對(duì)該軋制材料進(jìn)行熱處理，優(yōu)選設(shè)定為750℃～1000℃、1小時(shí)以上，然后將其機(jī)械加工成期望的形狀而制成靶。由此，可以有效地進(jìn)行通過鍛造組織的破壞和軋制而形成均勻且微細(xì)的組織。對(duì)于通過軋制加工、熱處理而形成的本發(fā)明的集合組織，通過ebsp法了解哪個(gè)面優(yōu)先取向，并將該結(jié)果反饋至軋制加工或熱處理的條件，由此能夠得到期望的組織取向。

實(shí)施例

接著，對(duì)于實(shí)施例進(jìn)行說明。需要說明的是，本實(shí)施例用于說明發(fā)明的一例，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。即，包含本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所包含的其它方式和變形。

實(shí)施例、比較例中的評(píng)價(jià)方法等如下所述。

(關(guān)于膜厚均勻性及其變動(dòng)率)

對(duì)于膜厚均勻性及其變動(dòng)率而言，使用每個(gè)靶壽命(每個(gè)晶片)的膜厚的變動(dòng)率(標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值×100)的“平均值”和“標(biāo)準(zhǔn)偏差”進(jìn)行評(píng)價(jià)。靶壽命可以用濺射時(shí)的電功率與總濺射時(shí)間的乘積來表示。例如，15kw的電功率下濺射100小時(shí)時(shí)的靶壽命為1500kwh。

作為具體的評(píng)價(jià)，首先，進(jìn)行每次300kwh(在電功率300kw下進(jìn)行1小時(shí))濺射，在共計(jì)7枚晶片上進(jìn)行成膜。然后，如圖2所示，測(cè)定各晶片的面內(nèi)的49個(gè)位置處的片電阻，將其值換算為膜厚(將鉭的電阻值設(shè)定為180μωcm)，并求出膜厚的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。然后，對(duì)于各晶片，計(jì)算出面內(nèi)的膜厚變動(dòng)率(％)＝標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值×100，將對(duì)每個(gè)該晶片計(jì)算出的“膜厚變動(dòng)率的平均值”作為膜厚均勻性。對(duì)于該膜厚均勻性的“變動(dòng)率”而言，使用上述求出的每個(gè)晶片的膜厚變動(dòng)率，計(jì)算晶片間的(相對(duì)于靶壽命的)標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值(相當(dāng)于膜厚均勻性)×100。

(實(shí)施例1)

對(duì)純度99.997％的鉭原料進(jìn)行電子束熔煉并進(jìn)行鑄造而制成長度1000mm、直徑195mmφ的錠。接著，對(duì)該錠進(jìn)行冷壓鍛而制成直徑150mm，然后以必要的長度進(jìn)行切割，從而得到坯。接著，在1250℃的溫度下進(jìn)行熱處理，再次進(jìn)行一次冷鍛，在1000℃下進(jìn)行熱處理，接著進(jìn)行二次冷鍛，分成2份，并再次在1000℃下進(jìn)行熱處理。

接著，對(duì)鍛造坯進(jìn)行冷軋。對(duì)于軋制工序而言，重復(fù)壓下率小于6％的連續(xù)軋制道次合計(jì)30次，然后，以壓下率6％以上的軋制道次進(jìn)行軋制。軋制后，在800℃下對(duì)其進(jìn)行熱處理。接著，對(duì)得到的厚度10mm、500mmφ的靶原材料進(jìn)行機(jī)械精加工，從而制作出厚度6.35mm、450mmφ的鉭濺射靶。

對(duì)于通過以上的工序得到的鉭濺射靶，對(duì)其表面用砂紙(相當(dāng)于#2000)進(jìn)行打磨，然后使用polipla溶液進(jìn)行磨光并拋光成鏡面，然后，用氫氟酸、硝酸、鹽酸的混合液進(jìn)行處理。對(duì)于得到的研磨面，使用ebsp裝置(jsm-7001fttls型場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡/晶體取向分析裝置oim6.0-ccd/bs)，如圖1所示，對(duì)于與濺射面垂直的截面的組織(寬度：2mm、高度：6.35mm)觀察5個(gè)位置。另外，將晶體取向分布示于圖3。其結(jié)果是，{100}面沿nd取向的晶粒的面積率為49.5％。{111}面沿nd取向的晶粒的面積率為14.3％；另外，{100}/{111}的面積率之比為3.46。接著，使用該靶實(shí)施濺射，其結(jié)果是，膜厚均勻性為2.1，膜厚均勻性的變動(dòng)率為4，是良好的。另外，得到了成膜速度為5.5a/秒的期望的濺射速率。將該結(jié)果同樣示于表1。

(實(shí)施例2-5)

使用與實(shí)施例1同樣的方法等制作鍛造坯。接著，對(duì)鍛造坯進(jìn)行冷軋。軋制工序中，如表1所示調(diào)節(jié)壓下率小于6％的連續(xù)軋制道次的合計(jì)次數(shù)，然后，以壓下率6％以上的軋制道次進(jìn)行軋制，使得總壓下率達(dá)到85％以上。軋制后，在800℃進(jìn)行熱處理。接著，對(duì)得到的厚度10mm、500mmφ的靶原材料進(jìn)行機(jī)械精加工，從而制作出厚度6.35mm、450mmφ的鉭濺射靶。

對(duì)于通過以上的工序得到的濺射靶，使用與實(shí)施例1同樣的方法，觀察與靶的濺射面垂直的截面的組織。其結(jié)果是，{100}面沿nd取向的晶粒的面積率均為30％以上。另外，{100}/{111}的面積率之比均為1.5以上(但是，實(shí)施例4除外)。接著，使用該靶實(shí)施濺射，其結(jié)果是，膜厚均勻性和膜厚均勻性的變動(dòng)率良好。另外，對(duì)于成膜速度而言，也得到了期望的濺射速率。將它們的結(jié)果同樣示于表1。

(比較例1-5)

使用與實(shí)施例1同樣的方法等制作鍛造坯。接著，對(duì)鍛造坯進(jìn)行冷軋。軋制工序中，如表1所示調(diào)節(jié)壓下率小于6％的連續(xù)軋制道次的合計(jì)次數(shù)，然后，以壓下率6％以上的軋制道次進(jìn)行軋制，使得總壓下率達(dá)到85％以上。軋制后，在800℃進(jìn)行熱處理。接著，對(duì)得到的厚度10mm、350mmφ的靶原材料進(jìn)行機(jī)械精加工，從而制作出厚度6.35mm、320mmφ的鉭濺射靶。

對(duì)于通過以上的工序得到的濺射靶，使用與實(shí)施例1同樣的方法，觀察與靶的濺射面垂直的截面的組織。其結(jié)果是，{100}面沿nd取向的晶粒的面積率均小于30％。另外，{100}/{111}的面積率之比均小于1.5。接著，使用該靶實(shí)施濺射，其結(jié)果是，膜厚均勻性和/或膜厚均勻性的變動(dòng)率降低。另外，成為高濺射速率。將它們的結(jié)果同樣示于表1。

表1

判定基準(zhǔn)

產(chǎn)業(yè)實(shí)用性

本發(fā)明通過在鉭濺射靶中將其組織取向調(diào)節(jié)為規(guī)定的狀態(tài)，即使在高功率濺射情況下也能夠適度降低成膜速度，能夠控制膜厚，因此能夠形成膜厚均勻性優(yōu)良的薄膜。作為用于形成半導(dǎo)體集成電路的元件布線用的薄膜的鉭濺射靶是有用的。