(57)【要約】本明細書に記載される本発明は、Ｔｉ及びＺｒの両方を含む物理的蒸着ターゲットに関する。このターゲットは、ターゲット表面を横切り厚みにわたって均一な組織を含み、そして高純度チタン及びタンタルに比して増大した機械的強度を更に有することができる。このスパッタリングターゲットは、薄フィルムをスパッタ堆積するために利用でき、そしてこのような薄フィルムは、銅バリヤー層として利用できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本質的にチタン及びジルコニウムからなり、主に（１０３）結晶学的組織、（１０２）結晶学的組織又は（００２）結晶学的組織を含むスパッタリングターゲット。
【請求項２】
少なくとも５０ｋｓｉの引張強度を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
少なくとも７５ｋｓｉの引張強度を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
少なくとも１００ｋｓｉの引張強度を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項５】
５００μｍ以下の平均粒度（ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ）を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項６】
１００μｍ以下の平均粒度を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項７】
５０μｍ以下の平均粒度を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項８】
２０μｍ以下の平均粒度を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項９】
１０μｍ以下の平均粒度を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１０】
ジルコニウムが１２〜１８原子％の範囲内に又は３２〜３８原子％の範囲内に存在しない請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１１】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約９９．９５原子％Ｚｒを含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１２】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約１０原子％Ｚｒを含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１３】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約５原子％Ｚｒを含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１４】
本質的にＺｒ及びＴｉからなる請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１５】
Ｚｒ及びＴｉからなる請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１６】
主に（１０３）結晶学的組織を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１７】
主に（１０２）結晶学的組織を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１８】
主に（００２）結晶学的組織を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１９】
本質的にチタン及びジルコニウムからなり、１００μｍ以下の平均粒度を含むスパッタリングターゲット。
【請求項２０】
５０μｍ以下の平均粒度を含む請求項１９のスパッタリングターゲット。
【請求項２１】
２０μｍ以下の平均粒度を含む請求項１９のスパッタリングターゲット。
【請求項２２】
１０μｍ以下の平均粒度を含む請求項１９のスパッタリングターゲット。
【請求項２３】
５μｍ未満の平均粒度を含む請求項１９のスパッタリングターゲット。
【請求項２４】
少なくとも５０ｋｓｉの引張強度を含む請求項１９のスパッタリングターゲット。
【請求項２５】
少なくとも７５ｋｓｉの引張強度を含む請求項１９のスパッタリングターゲット。
【請求項２６】
少なくとも１００ｋｓｉの引張強度を含む請求項１９のスパッタリングターゲット。
【請求項２７】
主に（１０３）結晶学的組織を含む請求項１９のスパッタリングターゲット。
【請求項２８】
主に（１０２）結晶学的組織を含む請求項１９のスパッタリングターゲット。
【請求項２９】
主に（００２）結晶学的組織を含む請求項１９のスパッタリングターゲット。
【請求項３０】
本質的にチタン及びジルコニウムからなり、ジルコニウムが１２〜１８原子％の範囲内に又は３２〜３８原子％の範囲内に存在しないスパッタリングターゲット。
【請求項３１】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約９９．９５原子％Ｚｒを含む請求項３０のスパッタリングターゲット。
【請求項３２】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約１０原子％Ｚｒを含む請求項３０のスパッタリングターゲット。
【請求項３３】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約５原子％Ｚｒを含む請求項３０のスパッタリングターゲット。
【請求項３４】
Ｚｒ及びＴｉからなる請求項３０のスパッタリングターゲット。
【請求項３５】
主に（１０３）結晶学的組織を含む請求項３０のスパッタリングターゲット。
【請求項３６】
主に（１０２）結晶学的組織を含む請求項３０のスパッタリングターゲット。
【請求項３７】
主に（００２）結晶学的組織を含む請求項３０のスパッタリングターゲット。
【請求項３８】
５００μｍ未満の平均粒度を含む請求項３０のスパッタリングターゲット。
【請求項３９】
１００μｍ未満の平均粒度を含む請求項３０のスパッタリングターゲット。
【請求項４０】
５０μｍ未満の平均粒度を含む請求項３０のスパッタリングターゲット。
【請求項４１】
２０μｍ未満の平均粒度を含む請求項３０のスパッタリングターゲット。
【請求項４２】
主に（１０３）結晶学的組織を含む請求項４１のスパッタリングターゲット。
【請求項４３】
主に（１０２）結晶学的組織を含む請求項４１のスパッタリングターゲット。
【請求項４４】
主に（００２）結晶学的組織を含む請求項４１のスパッタリングターゲット。
【請求項４５】
１０μｍ未満の平均粒度を含む請求項３０のスパッタリングターゲット。
【請求項４６】
５μｍ未満の平均粒度を含む請求項３０のスパッタリングターゲット。
【請求項４７】
窒素と又は酸素及び窒素の両方と組み合わせて本質的にチタン及びジルコニウムからなる、銅の拡散を妨げるバリヤー層。
【請求項４８】
Ｚｒ、Ｔｉ及びＮからなる請求項４７のバリヤー層。
【請求項４９】
Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎ及びＯからなる請求項４７のバリヤー層。
【請求項５０】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約９９．９５原子％Ｚｒを含む請求項４７のバリヤー層。
【請求項５１】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約１０原子％Ｚｒを含む請求項４７のバリヤー層。
【請求項５２】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約５原子％Ｚｒを含む請求項４７のバリヤー層。
【請求項５３】
本質的にチタン及びジルコニウムからなる、銅の拡散を妨げるバリヤー層。
【請求項５４】
チタン及びジルコニウムからなるターゲットからスパッタ堆積される請求項５３のバリヤー層。
【請求項５５】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約９９．９５原子％Ｚｒを含む請求項５３のバリヤー層。
【請求項５６】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約１０原子％Ｚｒを含む請求項５３のバリヤー層。
【請求項５７】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約５原子％Ｚｒを含む請求項５３のバリヤー層。
【請求項５８】
主に（１０３）結晶学的組織を含む請求項５３のバリヤー層。
【請求項５９】
主に（１０２）結晶学的組織を含む請求項５３のバリヤー層。
【請求項６０】
主に（００２）結晶学的組織を含む請求項５３のバリヤー層。
【請求項６１】
Ｚｒ及びＴｉからなる請求項５３のバリヤー層。
【請求項６２】
チタン及びジルコニウムを含むフィルムを形成する方法であって、ターゲットを少なくとも２０ｋＷのパワーに曝露する間の、チタン及びジルコニウムを含むターゲットからの該フィルムのスパッタ堆積を含む方法。
【請求項６３】
ターゲットが本質的にＺｒ及びＴｉからなる請求項６２の方法。
【請求項６４】
ターゲットがＺｒ及びＴｉからなる請求項６２の方法。
【請求項６５】
ターゲットが本質的にＺｒ及びＴｉからなり、主に（１０３）結晶学的組織を含む請求項６２の方法。
【請求項６６】
ターゲットが本質的にＺｒ及びＴｉからなり、主に（１０２）結晶学的組織を含む請求項６２の方法。
【請求項６７】
ターゲットが本質的にＺｒ及びＴｉからなり、主に（００２）結晶学的組織を含む請求項６２の方法。
【請求項６８】
フィルムが本質的にＴｉ、Ｚｒ及びＮからなり、スパッタリングが窒素を含む雰囲気でターゲットをスパッタリングすることを含む請求項６２の方法。
【請求項６９】
フィルムが本質的にＴｉ、Ｚｒ、Ｏ及びＮからなり、スパッタリングが窒素及び酸素を含む雰囲気でターゲットをスパッタリングすることを含む請求項６２の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、チタン及びジルコニウムを含む物理的蒸着（ＰＶＤ）ターゲット（例えば、スパッタリングターゲット）に関する。このターゲットは、微細な粒度及び均一な組織を有することができる。本発明はまた、基体に銅が拡散するのを抑制する方法に関する。
【０００２】
発明の背景
半導体産業では、アルミニウム及びその合金から銅及びその合金へのシフトが、新しいバリヤー層材料を開発させている。アルミニウムの技術において、ＴｉＮはバリヤー材料として用いられ、そして銅の技術では、ＴａＮが現在のところ好適な選択である。しかし、タンタル金属は、非常に高価であり、今日の市場において容易に入手できない。また、２０μｍ未満の平均粒度を有するタンタルのスパッタリングターゲットは、今日の産業界では容易に入手できない。タンタルはまた、スパッタリングターゲット内に組織の均一性に関連する問題を有することが知られている。これらの組織の非均一性は、スパッタ堆積の問題（例えばターゲットの寿命にわたる堆積速度の変化）及びフィルムの均一性の問題をもたらし得る。それゆえ、Ｔａの代わりにより安価でより容易に入手できるものが望まれる。好適な代替材料は、微細な粒度及び均一な組織を有し、工業生産でき、そして少数の粒子しか発生せず均一なフィルムを形成するようにスパッタされることができるものである。将来の半導体スパッタリングターゲットの追加的に望まれる特性は、より大きなターゲットサイズ及びより高いスパッタリングパワー（＞２０ｋＷ）に起因する、高められた機械的強度である。高純度Ｔｉ及びＴａターゲットは、一般に、スパッタリングの間のターゲットの反りを防ぐために十分な機械的強度及び高い温度安定性を有していないし、関連する好ましくない薄フィルムの性質が、反ったターゲットからの材料のスパッタ堆積によってもたらされる。
【０００３】
この開示の解釈を助けるために、「均一な」との用語を組織を説明するために用いるときは、ターゲット表面を横切ってターゲットの厚みにわたる主に一つの組織である組織を示すものと理解されるべきである。
【０００４】
発明の概要
本明細書に記載される発明は、チタン及びジルコニウムを含み、微細な粒度を有する物理的蒸着ターゲットに関する。好ましくは、このターゲットはまた、ターゲット表面を横切り厚みにわたって均一な組織を含む。より好ましくは、このターゲットはまた、高純度チタン及びタンタルに比して高められた機械的強度を更に有する。粒度は重要なターゲットのパラメータであり得、更に粒度はまた、スパッタリングターゲットにおいて制御するのが難しい場合がある。
【０００５】
本発明はまた、スパッタリングターゲットの形成方法、並びに、Ｔｉ及びＺｒを含む薄フィルム（ここで、「薄フィルム」との用語は、５００オングストローム以下の厚さを有するフィルムを示す）を形成するためにスパッタリングターゲットを使用する方法に関する。
【０００６】
更に、本発明は、Ｔｉ及びＺｒを含む材料が銅拡散に対するバリヤーとして使用されることを特徴とする構造及び方法に関する。
本発明の好適な態様は、以下の添付図面を参照して以下に説明される。
【０００７】
好適な態様の詳細な説明
特定の態様において、本発明は、スパッタリングターゲット構造に関する。本発明により包含されるスパッタリングターゲットは、非常に多くのジオメトリーのいずれかを有することができ、例示的なジオメトリーは所謂ＥＮＤＵＲＡ（商標）ターゲットであり、このタイプはＨｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， Ｉｎｃ．から入手できる。例示的なＥＮＤＵＲＡ（商標）ターゲット構造１０は、図１に示されており、裏板１２及びターゲット１４を含む。ターゲット構造１０は図１に横断面図で示されており、上方から見た場合、典型的には円形の外周を含む。ターゲット構造１０は、ターゲット１４を支持する裏板１２を含むように示されているが、本発明はまた、一体となっているターゲット構造（即ち、構造全体がターゲット材料であるターゲット構造）、並びに他の平面及び非平面ターゲットデザインを包含すると理解されるべきである。
【０００８】
本発明のスパッタリングターゲット構造は、チタン及びジルコニウムの合金（即ち、Ｔｉ／Ｚｒ合金）を含む。チタン及びジルコニウムの合金は、バリヤー及び他の用途のためにタンタルと置き換えるために使用されることができる。チタン及びジルコニウムは、共に合金化することができ、Ｔｉ−Ｚｒ二成分組成物の範囲全体にわたり単一相固溶状態を形成する。そのような状態はスパッタリングターゲット構造において望ましい場合がある。ジルコニウムをチタン含有材料に添加することにより、初期のチタン含有材料に関して高められた機械的強度を有する（そしてまた、高純度タンタル材料に関して高められた機械的強度を有する）材料を形成することができる。結果として得られるＴｉ／Ｚｒ材料は、こうして初期のチタン含有材料よりも、高いパワースパッタリング操作に適した（そして、高純度タンタル材料よりも、スパッタリング操作のために良好な）ものであることができる。更に、結果として得られるＴｉ／Ｚｒ材料は、スパッタリングされて、初期のチタン含有材料をスパッタリングすることによって形成されるフィルムに関して改善された性質を有するフィルムを形成することができる。また、Ｔｉ／Ｚｒ材料から形成されるフィルムは、高純度タンタル材料から形成されるフィルムに関して改善された性質を有することもできる。
【０００９】
ターゲットの合金中のＴｉ及びＺｒの相対的な量は制御されて、ターゲットの特定の性質を調製すること、及びターゲットからの物理的蒸着によって形成されるフィルムの特定の性質を調製すること、ができる。例えば、ターゲット内のｈｃｐ結晶構造の結晶格子パラメーターは、Ｔｉ及びＺｒの相対的な量を調整することにより、調製することができる。このような調製により、フィルムが、調製された格子の性質を有するターゲットからスパッタ堆積されることを可能にすることができる。例えば、フィルムは、接着及び他の性質を向上させるために（高純度チタンから得られるであろう調和に関して）近接したフィルム間の格子パラメーターをより近くに調和させる格子の性質を有するように調製することができる。Ｔｉ／Ｚｒ結晶構造のａ及びｃ格子パラメーターは、例えば、Ｔｉ及びＺｒの相対的な量の適切な調整で、８〜１０％まで変えることができる。同様な格子パラメーターの変化が、立方晶系のＴｉＺｒＮ結晶構造の窒化物の型において誘発されることができる。更に、組成を通じた格子パラメーターの制御はまた、スパッタターゲット組織を制御しターゲットのスパッタリング特性（例えば、フィルム均一性及びステップカバレッジ）を改善するために使用されることができる。
【００１０】
Ｔｉ及びＺｒは共に、室温で同じ結晶構造（ｈｃｐ）を有し、また同じ立方晶系の構造を伴う窒化物を形成する。Ｔｉ及びＺｒは異なる原子半径（約８％まで）を有し、それゆえ、ＺｒのＴｉへの添加（あるいは、逆に、ＴｉのＺｒへの添加）は、合金及びそれらの対応する窒化物フィルムの再結晶及び粒子成長に影響し得る（一般に、再結晶及び粒子成長はともに、ＺｒのＴｉへの添加あるいはＴｉのＺｒへの添加のいずれかによって抑制される）。
【００１１】
Ｔｉ及びＺｒの合金を含むターゲットからスパッタ堆積によって形成されるフィルムは、Ｃｕ拡散に対して良好なバリヤー性を有することができる。更に、Ｔｉ及びＺｒが完全に互いに溶解でき（こうして全ての組成にわたって固溶状態を形成する）るので、スパッタリングターゲットは、Ｔｉ−Ｚｒ相図において全ての組成で形成されることができ、さらに、全体にわたり単一相の、均一な組成を有する。Ｔｉ及びＺｒを含み、から本質的になり、又はからなる、ターゲットからスパッタ堆積によって形成されるフィルムは、Ｔｉ及びＺｒを含み、から本質的になり、又はからなることができる。更に、フィルムが、窒素含有雰囲気又は酸素及び窒素含有雰囲気においてスパッタ堆積によって形成される場合、フィルムは、窒素又は酸素及び窒素の両方と組み合わせて、Ｔｉ及びＺｒを含み、から本質的になり、又はからなることができる。
【００１２】
Ｔｉ及びＺｒの合金は、熱−機械的にプロセスされて、（ターゲット全体にわたり平均粒度が５００μｍ未満である）十分に再結晶された微細な粒度のターゲットを達成することができる。これは半導体産業で求められる高度に均一なフィルム厚を製造するために望ましい。更に、ＺｒのＴｉへの添加は、高められた機械的強度及び硬度（表１参照）を有する合金をもたらす。これは、スパッタリングターゲット及びそのターゲットから形成されるスパッタされたフィルムにおいて有益であり得る。例えば、表１に示されるデータは、本発明によって包含されるＴｉ／Ｚｒターゲットが少なくとも５０ｋｓｉ（１ｋｓｉは１０００ｌｂｓ／ｉｎ２に等しい）、少なくとも７５ｋｓｉ、又は少なくとも１００ｋｓｉもの引張強度を有することができる。
【００１３】
表１．純粋なＴｉ及びＴａと比較したＴｉ−Ｚｒ合金の機械的性質
【００１４】
【表１】
2004520492.tif 000003
【００１５】
Ｔｉ−Ｚｒ合金をスパッタリングターゲットに利用することの別の利点は、Ｔｉ−Ｚｒ合金は、純粋なＴｉよりも高い再結晶温度を有し、それゆえに、より熱的に安定であり、Ｔｉ−Ｚｒ合金をハイパワースパッタリング用途（ここで、「ハイパワースパッタリング用途」は、２０ｋＷよりも大きなパワーを利用するスパッタ用途である）に対してより適するように調製すること、である。
【００１６】
本発明の一つの面において、Ｔｉ及びＺｒを含む（またはいくつかの態様において、Ｔｉ及びＺｒから本質的になり；他のいくつかの態様において、Ｔｉ及びＺｒからなる）インゴットは、真空溶解によって作られる。真空溶解は、真空誘導溶解（ＶＩＭ）、真空アーク再溶解（ＶＡＲ）又は電子ビーム（ｅ−ビーム）溶解技術の１以上を含むことができる。好ましくは、得られたインゴットは、全体にわたり、実質的に均一な組成を有する。更に、そのインゴットの形成に利用される固化時間は最小化されて、固相において組成の偏析（ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ）の量を制限することが好ましい。
【００１７】
本発明の特定の面において、インゴットは、Ｔｉ及びＺｒから本質的になり又はからなる材料から形成される。そのような材料は、約０．０５ａｔ％〜約９９．９５ａｔ％Ｚｒを含む。好ましくは、Ｚｒ濃度は、約０．０５ａｔ％〜約１０ａｔ％である。より好ましくは、Ｚｒ濃度は、約０．０５ａｔ％〜５ａｔ％であり、なおもより好ましくは、Ｚｒ濃度は、約０．０５ａｔ％〜約２ａｔ％である。組成の均一性が特に望まれる場合、３９．５±３ａｔ％Ｚｒを有するＴｉのコングルエント（ｃｏｎｇｒｕｅｎｔ）組成が選択されることができる。
【００１８】
インゴットは、十分に高い温度で機械的に変形されてクラッキングの機会が低減されるが、まだインゴットの粒子構造のブレークアップ及びリファインメントをもたらすには十分に低い温度である。＞２０ｗｔ％Ｚｒを含む合金について、加熱する間にインゴット材料を不活性雰囲気下で保持して、インゴット材料の酸化を軽減又は回避することが好ましい場合がある。インゴット材料の機械的変形は、材料の最終の再結晶の前に４０％より大きな総歪み（ｔｏｔａｌ ｓｔｒａｉｎ）を好ましくは含むべきである。インゴット材料の変形は、１以上のいくつかの方法（例えば、鍛造、圧延、及び等チャンネルアンギュラー押出（ＥＣＡＥ）など）を利用して達成することができる。
【００１９】
インゴット材料の最終の再結晶は、アルファからベータへの変態温度以下で行うことがより好ましく、そして４００℃を超える温度が使用される場合は、材料が不活性雰囲気下にある間に行うことが好ましい（「不活性」との用語は、再結晶温度でＴｉ／Ｚｒ材料と反応しない雰囲気を示す）。
【００２０】
Ｔｉ及びＺｒを含む材料の粒度の低減及び制御は、上述した方法により達成される。更なる粒度の低減及び制御は、アルファからベータへの相変態温度を通じて材料を循環させることにより達成されることができる。そのような循環は、マルテンサイト相変態を利用して新しい結晶粒を起こすことができる。
【００２１】
本発明の方法論は、５００μｍ以下、１００μｍ以下、５０μｍ以下、２０μｍ以下、そして更に１０μｍ以下の全体的な平均粒度を有する材料を形成することができる。更に、５μｍ未満の平均粒度は、熱−機械的変形技術及び加工温度を注意深く制御することで達成することができる。
【００２２】
特定の態様において、本発明のプロセスは、以下の工程を含む。
１．Ｔｉ及びＺｒのインゴットを真空鋳造する工程（化学的均質性を改善するために、多重溶融操作が望ましい場合がある）。
【００２３】
２．内部鋳造欠陥を除去するために再結晶温度以上の温度でインゴットを熱間静水圧圧縮又は熱間鍛造／圧延する工程。
３．いずれかの予め存在するインゴット構造をブレークアップするために材料を塑性的に変形させる工程（従来の変形技術のいずれか（しかし、これに限定されない）により塑性変形が達成されることができる。）。総変形は４０％を超えるべきである。
【００２４】
４．十分に再結晶された微細構造が望ましい場合、再結晶を起こすのに十分な温度及び時間でアニールを行うことができる。
上記した手順で形成された材料が（α＋β）／βトランサス（ｔｒａｎｓｕｓ）以上の温度でアニールされる場合、材料の冷却速度に応じて、材料はベータ相、アルファ相もしくはマルテンサイト微細構造、または組合せを有することができる（図２参照）。より好ましいアルファ相微細構造は、材料が（α＋β）／βトランサス（ｔｒａｎｓｕｓ）以下の温度でアニールされる場合に達成されることができる（図３参照）。
【００２５】
多くの材料におけるスパッタリングターゲット性能は、結晶学的組織によって影響される。純粋なチタンにおいて、様々な組織が一定の用途における他のものよりも良好な性能を発揮することが報告されている。例えば、いくつかの組織は、他の組織がなし得るよりも、スパッタ堆積材料からの良好なフィルム均一性及びステップカバレッジ（ｓｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇｅ）を導くことができる。望ましい組織の強度を変化及び最適化させる能力は、純粋なチタンにおいて制限される。しかし、ジルコニウムのチタンへの添加は、ターゲット組織が処理されてターゲットの性能を改善し、又は最適化までも、可能にすることができ、そして、ターゲットから堆積された薄フィルムの組織が処理されることを可能にする。チタン／ジルコニウムターゲット材料の結晶学的組織は、チタン／ジルコニウム材料の熱−機械的処理における変形温度及び方向を制御することによって、制御されることができる。加えて、又は代わりになるべきもとして、結晶学的組織は、チタン／ジルコニウム組成を制御することによって、制御される。そのような組成は、完成された材料の組織を最終的に指図する変形すべりシステムの型及び優占度に影響を及ぼす結晶学的格子パラメーターに影響を及ぼすことができる。更に、結晶学的組織は、Ｔｉ／Ｚｒ材料の処理において利用されるアニーリング時間及び温度を制御することによって、制御されることができる。
【００２６】
本発明の方法論によって製造されることができる材料のなかでも、ターゲットは、主に（１０３）結晶学的組織を有するＴｉ−Ｚｒ、主に（００２）結晶学的組織を有するＴｉ−Ｚｒ、及び主に（１０２）結晶学的組織を有するＴｉ−Ｚｒを含む、から本質的になる、又はからなる。
【００２７】
本発明の方法論によって製造されるＴｉ／Ｚｒ材料は、ＰＶＤターゲットとして利用され、及び、主に（１０３）結晶学的組織、主に（００２）結晶学的組織、又は主に（１０２）結晶学的組織を有するＴｉ／Ｚｒの薄フィルムを形成するために利用されることができる。そのような薄フィルムは、例えば、銅バリヤー層として半導体用途に組み込まれることができる。特に、薄フィルムは、主に銅を含む材料と、銅の拡散が軽減され又は防止されることになる材料（例えば、ホウリンケイ酸ガラス（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ））との間に形成されることができる。この薄フィルムは、その後、それを通じての銅の拡散を低減又は防止するバリヤー層を画定することができる。そのような層は図４に描かれている。図４には、半導体構造２０が描かれている。構造２０は、銅含有層２２、Ｔｉ及びＺｒを含む薄フィルム２４、及び材料２６（この材料への銅の拡散が低減されることになる）を含む。銅含有層は、純粋な銅又は銅合金のいずれかを含むことができることを注記する。構造２０は、半導体材料（例えば、ケイ素含有基板）の上に形成されることができる。
【００２８】
特定の用途において、本発明のターゲットは、ジルコニウムが１２〜１８原子％の範囲内に又は３２〜３８原子％の範囲内に存在しない、Ｔｉ及びＺｒから本質的になることができる。しかし、他の態様において（例えば、ターゲットが特にＣｕバリヤー層のスパッタ堆積の目的で与えられる場合）、ターゲットは、約０．０５ａｔ％〜約９９．９５ａｔ％のＺｒのいずれかの濃度を含むことができる。
【００２９】
特許請求の範囲の解釈を助けるために、「微細な粒度」との用語は、標準ＡＳＴＭ  Ｅ１１２法により計算された、５００μｍ以下の平均粒度を示す。
また、この開示の解釈を助けるために、「主に」との用語が材料の組織を示すために利用されるときには、それは材料の優位な／主要な組織を示すことが理解されるべきである。主な組織は、材料の最も豊富な組織である限り、材料の総組織のうちの５０％未満であることができる。こうして、３０％（１０２）組織、３０％（００２）組織及び４０％（１０３）組織を含む材料は、たとえ（１０３）組織が５０％未満で存在するとしても、（１０３）を主な結晶学的組織として有することになる。
【００３０】
本発明の方法論は、主に（１０２）、（００２）又は（１０３）組織を有する材料を形成するために利用されることができる。本明細書に与えられる実施例は、主に（００２）又は（１０３）組織を有する材料を形成するプロセスのみを示すが、当業者は本発明の方法論が（１０２）組織を有する材料を形成するために更に利用されることができることを認識するであろう。
【００３１】
実施例
［実施例１］
Ｔｉ−５ａｔ％Ｚｒスパッタリングターゲット（即ち、９５原子％Ｔｉ及び５原子％Ｚｒを含むターゲット）は、以下のプロセスに従って製造された。真空鋳造は、Ｔｉ−５ａｔ％Ｚｒ材料のインゴットを形成するために利用された。材料は、その後、熱間静水圧圧縮され、続いて、８００℃を超える温度、約４０％歪みで熱間鍛造された。材料は、その後、８０％を超える総歪みで、３００℃を超える温度でオーバーサイズ厚に圧延された。最後に、材料は、（α＋β）／βトランサス以上の温度でアニールされ、エアー冷却され、そして平らにされた。
【００３２】
この例のための熱処理時間及び温度は、微細−結晶粒混合アルファ＋ベータ構造（図５参照）を生成するために選択された。この例示した方法により製造された材料の平均粒度は、主に（００２）組織を有する８．８ミクロンであった（表２参照）。
【００３３】
［実施例２］
Ｔｉ−１ａｔ％Ｚｒスパッタリングターゲット（即ち、９９原子％Ｔｉ及び５原子％Ｚｒを含むターゲット）は、以下のプロセスに従って製造された。真空鋳造は、Ｔｉ−１ａｔ％Ｚｒ材料のインゴットを形成するために利用された。材料は、その後、熱間静水圧圧縮され、続いて、４００℃を超える温度、約４０％歪みで熱間鍛造された。材料は、その後、８０％を超える総歪みで、３００℃を超える温度でオーバーサイズ厚に圧延された。最後に、材料は、（α＋β）／βトランサス以下の温度でアニールされ、エアー冷却され、そして平らにされた。
【００３４】
得られたターゲット材料は、主に（１０３）組織及び平均粒度２７．２ミクロンを有するアルファ相、等軸の微細構造を有していた（表２及び図６参照）。
表２は、本発明の方法論に従って形成された材料の種々の特徴的な面を列挙する。
【００３５】
【表２】
2004520492.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により包含される例示的ターゲット構造の概略的な横断面図である。
【図２】ベータ相＋マルテンサイト微細構造を伴い、７４ミクロンの平均粒度を有するＴｉ−５ａｔ％Ｚｒのスパッタリングターゲット材料の顕微鏡写真である。
【図３】アルファ相微細構造を伴い、１３．３ミクロンの平均粒度を有するＴｉ−５ａｔ％Ｚｒのスパッタリングターゲット材料の顕微鏡写真である。
【図４】本発明の方法論に従って形成されたバリヤー層を含む半導体構造の概略的な横断面図である。
【図５】主にベータ相微細構造を伴い、８．８μｍの平均粒度を有するＴｉ−５ａｔ％Ｚｒのスパッタリングターゲット材料の顕微鏡写真である。
【図６】主にアルファ相微細構造を伴い、２７．２μｍの平均粒度を伴うＴｉ−１ａｔ％Ｚｒのスパッタリングターゲットの顕微鏡写真である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年10月15日(2002.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本質的にチタン及びジルコニウムからなり、１００μｍ以下の平均粒度を含むスパッタリングターゲット。
【請求項２】
５０μｍ以下の平均粒度を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
２０μｍ以下の平均粒度を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
１０μｍ以下の平均粒度を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項５】
５μｍ未満の平均粒度を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項６】
少なくとも５０ｋｓｉの引張強度を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項７】
少なくとも７５ｋｓｉの引張強度を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項８】
少なくとも１００ｋｓｉの引張強度を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項９】
主に（１０３）結晶学的組織を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１０】
主に（１０２）結晶学的組織を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１１】
主に（００２）結晶学的組織を含む請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１２】
チタン及びジルコニウムが十分に再結晶された合金内にある請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１３】
請求項１のスパッタリングターゲットからスパッタ堆積される銅拡散バリヤー層。
【請求項１４】
ジルコニウムが１２〜１８原子％の範囲内に又は３２〜３８原子％の範囲内に存在しない請求項１のスパッタリングターゲット。
【請求項１５】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約９９．９５原子％Ｚｒを含む請求項１４のスパッタリングターゲット。
【請求項１６】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約１０原子％Ｚｒを含む請求項１４のスパッタリングターゲット。
【請求項１７】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約５原子％Ｚｒを含む請求項１４のスパッタリングターゲット。
【請求項１８】
約５原子％Ｚｒを含む請求項１４のスパッタリングターゲット。
【請求項１９】
Ｚｒ及びＴｉからなる請求項１４のスパッタリングターゲット。
【請求項２０】
主に（１０３）結晶学的組織を含む請求項１４のスパッタリングターゲット。
【請求項２１】
主に（１０２）結晶学的組織を含む請求項１４のスパッタリングターゲット。
【請求項２２】
主に（００２）結晶学的組織を含む請求項１４のスパッタリングターゲット。
【請求項２３】
５０μｍ未満の平均粒度を含む請求項１４のスパッタリングターゲット。
【請求項２４】
２０μｍ未満の平均粒度を含む請求項１４のスパッタリングターゲット。
【請求項２５】
請求項１４のスパッタリングターゲットからスパッタ堆積される銅拡散バリヤー層。
【請求項２６】
主に（１０３）結晶学的組織を含む請求項２４のスパッタリングターゲット。
【請求項２７】
主に（１０２）結晶学的組織を含む請求項２４のスパッタリングターゲット。
【請求項２８】
主に（００２）結晶学的組織を含む請求項２４のスパッタリングターゲット。
【請求項２９】
１０μｍ未満の平均粒度を含む請求項１４のスパッタリングターゲット。
【請求項３０】
５μｍ未満の平均粒度を含む請求項１４のスパッタリングターゲット。
【請求項３１】
銅含有層及び該銅含有層からの銅の拡散を妨げるためのバリヤー層を含む半導体構造であって、該バリヤー層は、窒素又は酸素及び窒素の両方と組み合わせて本質的にチタン及びジルコニウムからなる、構造。
【請求項３２】
バリヤー層がＺｒ、Ｔｉ及びＮからなる請求項３１の構造。
【請求項３３】
バリヤー層がＺｒ、Ｔｉ、Ｎ及びＯからなる請求項３１の構造。
【請求項３４】
バリヤー層が約０．０５原子％Ｚｒ〜約９９．９５原子％Ｚｒを含む請求項３１の構造。
【請求項３５】
バリヤー層が約０．０５原子％Ｚｒ〜約１０原子％Ｚｒを含む請求項３１の構造。
【請求項３６】
バリヤー層が約０．０５原子％Ｚｒ〜約５原子％Ｚｒを含む請求項３１の構造。
【請求項３７】
バリヤー層が銅含有層に物理的に接している請求項３１の構造。
【請求項３８】
銅の拡散を妨げるためのバリヤー層であって、チタン及びジルコニウムから本質的になり、チタン及びジルコニウムからなるターゲットからスパッタ堆積されるバリヤー層。
【請求項３９】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約９９．９５原子％Ｚｒを含む請求項３８のバリヤー層。
【請求項４０】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約１０原子％Ｚｒを含む請求項３８のバリヤー層。
【請求項４１】
約０．０５原子％Ｚｒ〜約５原子％Ｚｒを含む請求項３８のバリヤー層。
【請求項４２】
主に（１０３）結晶学的組織を含む請求項３８のバリヤー層。
【請求項４３】
主に（１０２）結晶学的組織を含む請求項３８のバリヤー層。
【請求項４４】
主に（００２）結晶学的組織を含む請求項３８のバリヤー層。
【請求項４５】
Ｚｒ及びＴｉからなる請求項３８のバリヤー層。
【請求項４６】
チタン及びジルコニウムを含むフィルムを形成する方法であって、請求項１のスパッタリングターゲットからの該フィルムのスパッタ堆積を含む方法。
【請求項４７】
ターゲットがＺｒ及びＴｉからなる請求項４６の方法。
【請求項４８】
ターゲットが主に（１０３）結晶学的組織を含む請求項４６の方法。
【請求項４９】
ターゲットが主に（１０２）結晶学的組織を含む請求項４６の方法。
【請求項５０】
ターゲットが主に（００２）結晶学的組織を含む請求項４６の方法。
【請求項５１】
フィルムが本質的にＴｉ、Ｚｒ及びＮからなり、スパッタリングが窒素を含む雰囲気でターゲットをスパッタリングすることを含む請求項４６の方法。
【請求項５２】
フィルムが本質的にＴｉ、Ｚｒ、Ｏ及びＮからなり、スパッタリングが窒素及び酸素を含む雰囲気でターゲットをスパッタリングすることを含む請求項４６の方法。
【請求項５３】
ターゲットを少なくとも２０ｋＷのパワーに曝露する間に、スパッタ堆積が起こる、請求項４６の方法。
【国際調査報告】
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2004520492.tif 000028
2004520492.tif 000029
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