[發(fā)明專利]濺射靶材

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010584455.4
• 申請(qǐng)日: 2010-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102102182A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辰巳憲之;井坂功一;本谷勝利;小田倉(cāng)正美;外木達(dá)也
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日立電線株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C23C14/34
• 分類號(hào): C23C14/34;C22C9/00
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘晶;李昆岐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及例如用于在基板上形成薄膜的濺射中所使用的濺射靶材。

背景技術(shù)

近年，由于大型顯示面板的高精細(xì)化，因而要求TFT陣列配線的細(xì)微化。作為配線材料，開(kāi)始采用電阻率比鋁(Al)低的銅(Cu)。今后，為了應(yīng)對(duì)4K×2K(4000×2000像素級(jí))的更進(jìn)一步的高精細(xì)化、驅(qū)動(dòng)頻率數(shù)為120Hz或240Hz這樣的高速驅(qū)動(dòng)化，越發(fā)需要配線材料的低電阻化，可預(yù)期從作為配線材料的主流的Al向Cu的變更在推進(jìn)。

可是，在基板上形成細(xì)微的Cu配線圖案時(shí)，在通過(guò)使用靶材而進(jìn)行的濺射工藝方面，因長(zhǎng)時(shí)間的濺射而導(dǎo)致靶材表面被侵蝕，如果該被侵蝕的侵蝕部分的凹凸變大，那么在侵蝕部分會(huì)產(chǎn)生異常放電。由于該異常放電而導(dǎo)致存在有如下問(wèn)題點(diǎn)：由于靶材材質(zhì)在高溫下變?yōu)橐旱螤畹臑R污附著于基板，因而降低Cu配線的制造成品率。

為了改善上述問(wèn)題點(diǎn)，進(jìn)行了濺射用Cu靶材的結(jié)晶組織的研究。作為以往的一個(gè)實(shí)例，例如存在如下的Cu靶，其通過(guò)使用再結(jié)晶工藝而將平均晶粒粒徑制成80μm以下，從而使濺射粒子的方向性為一致，且降低了粗大簇(cluster)的產(chǎn)生(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

作為以往的另一個(gè)實(shí)例，例如存在如下高純度Cu濺射靶：純度制成5N(99.999％)，平均晶粒粒徑制成250(超)～5000μm，抑制了顆粒的產(chǎn)生(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。

另一方面，作為以往的濺射技術(shù)的一個(gè)實(shí)例，例如有Cu的自離子濺射法(slefion?sputtering，不使用Ar等工藝氣體，基于靶材質(zhì)原子自身的Cu離子而濺射的方法)。對(duì)于適用該自離子濺射法的高純度Cu濺射靶而言，為了長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)基于Cu離子的自維持放電，將選自Ag和Au的至少一種以0.005～500ppm的范圍作為合計(jì)含量而添加于高純度Cu中(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。

另外，作為以往的其它的濺射材的一個(gè)實(shí)例，存在有半導(dǎo)體裝置配線籽晶層形成用的Cu合金濺射靶(例如，參照專利文獻(xiàn)4)。該以往的Cu合金濺射靶由如下Cu合金構(gòu)成，即：含有0.05～2質(zhì)量％(500～20000ppm)的Ag，含有合計(jì)為0.03～0.3質(zhì)量％(300～3000ppm)的V、Nb和Ta中的1種或2種以上的Cu合金。

如果通過(guò)使用上述專利文獻(xiàn)4中記載的以往的Cu合金濺射靶，而在LSI的Si系半導(dǎo)體的作為阻擋層的TaN層上濺射成膜出成為籽晶層的薄膜，那么基于熱的凝集變少，便可抑制薄膜的孔隙(void)產(chǎn)生。

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)平11-158614號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2002-129313號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2001-342560號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開(kāi)2004-193553號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

就上述專利文獻(xiàn)1中記載的以往的濺射用Cu靶而言，雖然通過(guò)制成平均晶粒粒徑為80μm以下的細(xì)微的晶粒粒徑可抑制異常放電，但是由于提高冷軋的加工度，而必須將晶粒細(xì)微化，因此(220)面的比例增加并濺射速度(成膜速度)變慢，便難以提高制造的周期時(shí)間(Takt?Time)。

對(duì)于上述專利文獻(xiàn)2中記載的以往的高純度Cu濺射靶而言，由于制成250(超)～5000μm的粗大的晶粒粒徑，侵蝕部分的凹凸容易變大，因而異常放電的產(chǎn)生頻度變高，顆粒的產(chǎn)生增加。

對(duì)于上述專利文獻(xiàn)1和2中記載的以往的配線膜形成技術(shù)而言，雖然也許記載了關(guān)于Cu靶材的晶粒粒徑，但是沒(méi)有兼顧由濺射導(dǎo)致的異常放電的抑制以及成膜的高速化的。

另一方面，對(duì)于上述專利文獻(xiàn)3中記載的適用小池負(fù)離子濺射法的高純度Cu濺射靶而言，以提高基于Cu離子的自放電的持續(xù)性為目的；對(duì)于上述專利文獻(xiàn)4中記載的以往的Cu合金濺射靶而言，以提高半導(dǎo)體裝置配線籽晶層的孔隙耐受性為目的。就這些以往的薄膜形成技術(shù)而言，雖然也許記載了Cu靶材的結(jié)晶組織，但是，關(guān)于兼顧抑制由濺射導(dǎo)致的異常放電和成膜高速化的結(jié)構(gòu)，沒(méi)有公開(kāi)也沒(méi)有暗示。

因此，就本發(fā)明而言，為了解決上述以往的課題而開(kāi)發(fā)，其具體目的在于提供一種濺射靶材，就所述濺射靶材而言，在基于濺射法的配線膜形成中，可一邊抑制由濺射導(dǎo)致的異常放電，一邊實(shí)現(xiàn)高速成膜。

本件發(fā)明人等為了解決上述以往的課題，對(duì)濺射工藝中由于靶材表面的各結(jié)晶的晶面方位的濺射速度(因?yàn)R射而剝離的速度)之差導(dǎo)致產(chǎn)生凹凸、晶粒粒徑對(duì)凹凸的顯著影響以及與加工條件的關(guān)系進(jìn)行了研究。其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)以下的(1)～(4)那樣的現(xiàn)象，以至完成本發(fā)明。

(1)在靶表面(濺射面)，(111)面越多、(220)面越少，則濺射速度越快。