(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延により鋳造組織を破壊した銅材であって、表面に向いた（１１０）面を有する結晶が体積において全体の８０％以上の割合を有し、前記結晶が表面から中心に向かって均一に分布している銅材によって構成されることを特徴とするスパッタ用銅ターゲット材。
【請求項２】
冷間圧延加工を繰り返し施された銅材より構成されるスパッタ用銅ターゲット材の製造方法において、
鋳造された純度が９９．９％以上の銅材を熱間圧延加工した後、減少率が１０％を超える冷間圧延加工を繰り返し、前記銅材を前記冷間圧延加工前の１５％以下の厚さに加工することを特徴とするスパッタ用銅ターゲット材の製造方法。
【請求項３】
前記銅材は、前記冷間圧延加工の前に熱処理が施されることを特徴とする請求項２記載のスパッタ用銅ターゲット材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタ用銅ターゲット材およびその製造方法に関し、特に、銅原子の飛びの方向を表面に垂直にしたスパッタ用銅ターゲット材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年におけるウルトララージ配線は、高速化のためにアルミニウムから銅へと変わりつつあり、一方、その配線方式としては、ダマシン法と呼ばれる埋め込みタイプの配線が増える傾向にある。
【０００３】
ダマシン法に基づく配線においては、溝の内部への銅膜の形成が必要となるため、これには、スパッタリング法が採用されるのが普通である。
しかし、ターゲット材から放出される銅原子によって膜を形成し、従って、細密成膜が可能なスパッタリング法ではあるが、アスペクト比が大きな溝を対象とするとき、均一な膜厚の形成が難しくなる問題を有している。
【０００４】
溝幅に対して深さが深くなり、アスペクト比が大きくなるのに伴って、溝の深奥部への膜の形成は難しくなる。通常、これに対しては、スパッタ量を多くすることで対処しているが、スパッタ量を多くすると、溝の縁部の膜厚が大きくなるため、次工程の電気メッキ工程において溝の閉塞を招き、配線内にボイドを残すようになる。
【０００５】
このため、以上の問題の解決策として、銅膜の形成速度、銅膜の形成対象である基板の温度、高周波出力、同周波数等の調整、コリメータの挿入、あるいはプラズマの形状調整などスパッタリング作業についての様々な検討が行われており、一方、銅原子を放出するターゲット材においても、成膜の均一化を目的とした種々の検討が行われている。
【０００６】
ターゲット材において重要なことは、結晶が（１１０）面を表面に向けるような組織を多く有していることである。ターゲット材の表面の面指数が（１１１）のとき、銅原子の飛び出し方向には角度が付くのに対して、面指数が（１１０）のときには、銅原子は、ターゲット材の表面から垂直方向に飛び出すようになる。
従って、アスペクト比の大きな溝の深奥部に均一に銅膜を形成するためには、（１１０）面を多く持つターゲット材を使用することが有利となる。
【０００７】
このため、（１１０）面を冷間圧延加工によって生成させる試みが行われている。銅箔のような、厚さが０．５ｍｍ以下の薄肉材においては、冷間圧延加工が繰り返し施されることで所定の厚さに仕上げられる結果、その組織の中に（１１０）面を有することが知られており、この銅箔における（１１０）面の生成を銅ターゲット材に応用することが検討されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の冷間圧延を応用したスパッタ用銅ターゲット材によると、厚さに限界があり、これをターゲット材として必要な３ｍｍ以上の銅材に適用して（１１０）面を生成させることは難しく、実際に適用した結果では、（１１０）面の生成度合は、圧延材の厚さ方向において局部的に発生する程度であり、厚さ方向に均一かつ高配向率のもとに生成させることは難しい。このため、銅原子の飛びの方向は、表面に対して傾斜する。
【０００９】
従って、本発明の目的は、銅原子の飛びの方向を表面に垂直にしたスパッタ用銅ターゲット材およびその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、圧延により鋳造組織を破壊した銅材であって、表面に向いた（１１０）面を有する結晶が体積において全体の８０％以上の割合を有し、前記結晶が表面から中心に向かって均一に分布している銅材によって構成されることを特徴とするスパッタ用銅ターゲット材を提供するものである。
【００１１】
また、本発明は、上記の目的を達成するため、冷間圧延加工を繰り返し施された銅材より構成されるスパッタ用銅ターゲット材の製造方法において、鋳造された純度が９９．９％以上の銅材を熱間圧延加工した後、減少率が１０％を超える冷間圧延加工を繰り返し、前記銅材を前記冷間圧延加工前の１５％以下の厚さに加工することを特徴とするスパッタ用銅ターゲット材の製造方法を提供するものである。
【００１２】
厚さ減少率１０％以上は、本発明によってはじめて見いだされた冷間圧延加工による銅ターゲット材の製造条件である。元の素材から所定の厚さの銅ターゲット材とするまでの毎回の冷間圧延をこの条件のもとで実施することが、（１１０）面の高密度生成を可能にするものであり、この結果、８０％以上という高い（１１０）面の体積割合と、それによる銅原子の垂直方向への飛び、およびそれによる均一成膜が可能となる。
【００１３】
本発明の効果をより高めるためには、得られるターゲット材の厚さが、冷間圧延加工前の厚さの１５％以下となるまで圧延することが望ましく、圧延加工度がこれよりも小さくなると、（１１０）面を表面に向けて持つ結晶の割合が小さくなり、良好な特性が得にくくなる。
【００１４】
銅材としては、９９．９％以上の純度を有していることが好ましく、また、その元となる素材としては、鋳造の後に熱間圧延加工を施されることによって鋳造組織を破壊されていることが好ましく、さらには、冷間圧延加工を施される前に焼鈍されていることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるスパッタ用銅ターゲット材およびその製造方法の実施の形態を説明する。
【実施例１】
厚さ１５０ｍｍ、銅純度９９．９５％の鋳造板型素材に熱間圧延加工を施すことによって板厚５５ｍｍまで圧延し、これにより鋳造組織を破壊した銅の素材を準備した。次に、この素材に４００℃×１時間の熱処理を行った後、以下のパススケジュールによる冷間圧延加工を施すことによって所定の銅材を製造した。
なお、以下のパススケジュールにおていは、矢印の次に圧延後の厚さを記し、（  ）内にそのときの厚さ減少率を記す（以下同じ）。
【００１６】
５５ｍｍ→４４．５ｍｍ（１９．１％）→３５．７ｍｍ（１９．８％）→２８．７ｍｍ（１９．６％）→２３．２ｍｍ（１９．２％）→１８．８ｍｍ（１９．０％）→１５．１ｍｍ（１９．７％）→１２．２ｍｍ（１９．２％）→９．９ｍｍ（１８．９％）→８．０ｍｍ（１９．２％）。加工前の厚さに対する加工後の厚さ比率：１４．５％。
【００１７】
この圧延銅材から８枚のサンプルを切り出し、エッチングによって厚さ方向に０．５ｍｍずつずらした位置で１ｍｍ厚さの板を製作した後、これを対象にＸ線回析を行ったところ、表面から厚さの中心に向けて、８９％、９３％、９４％、９３％、９３％、９４％、９４％および９５％と、高くかつ均一な（１１０）面の配向率を示した。
【００１８】
【参考例】
実施例１の冷間圧延加工において、厚さが１２．２ｍｍの段階の銅材からサンプルを採取し、同じ手法に基づいてＸ線回析を行ったところ、表面からの（１１０）面の配向率は、６８％、７３％、７２％、７４％、７２％、７０％、７０％、７１％、７３％、７４％、７５％および７９％と全般に低い結果となった。
この例における加工前に対する加工後の厚さの比率は、２２％であり、圧延不足が結果となって現れている。圧延加工は、加工前の厚さの１５％以下まで行うことが望ましい。
【００１９】
【実施例２】
実施例１と同じ銅の素材を使用して、以下のパススケジュールによる冷間圧延加工を実施した。
５５ｍｍ→４９．０ｍｍ（１０．９％）→４３．７ｍｍ（１０．８％）→３９ｍｍ（１０．８％）→３５ｍｍ（１０．３％）→３１ｍｍ（１１．４％）→２７．５ｍｍ（１１．３％）→２４．５ｍｍ（１０．９％）→２２ｍｍ（１０．２％）→１９．７ｍｍ（１０．５％）→１７．５ｍｍ（１１，２％）→１５．７ｍｍ（１０．３％）→１４ｍｍ（１０．８％）→１２．５ｍｍ（１０．７％）→１１．２ｍｍ（１０．４％）→１０ｍｍ（１０．７％）→９ｍｍ（１０．０％）→８ｍｍ（１１．１％）。加工後／加工前の厚さ比率：１４．５％。
【００２０】
得られた銅材から実施例１と同様にしてサンプルを作製し、Ｘ線回析を行った結果、表面からの（１１０）面の配向率は、８０％、８７％、８６％、８５％、８７％、８９％、９０％および９１％を示した。
【００２１】
実施例１に比べると全体的に低く、特に、表層部での低下が大きかったが、表層部は、圧延後に機械加工が施されるので問題はなく、また、この程度の配向性を有していればターゲット材として充分であり、スパッタ条件に影響を与えるようなことはない。
【００２２】
【比較例１】
実施例１と同じ銅の素材を使用して、以下のパススケジュールによる冷間圧延加工を実施した。
５５ｍｍ→５０．６ｍｍ（８．０％）→４６．６ｍｍ（７．９％）→４２．９ｍｍ（７．９％）→３９．５ｍｍ（７．９％）→３６．３ｍｍ（８．１％）→３３．４ｍｍ（８．０％）→３０．７ｍｍ（８．１％）→２８．１ｍｍ（８．５％）→２５．９ｍｍ（７．８％）→２３．８ｍｍ（８．１％）→２１．９ｍｍ（８．０％）→２０．１ｍｍ（８．２％）→１８．５ｍｍ（８．０％）→１７ｍｍ（８．１％）→１５．６ｍｍ（８．２％）→１４．４ｍｍ（７．７％）→１３．２ｍｍ（８．３％）→１２．１ｍｍ（８．３％）→１１．１ｍｍ（８．３％）→１０．２ｍｍ（８．１％）→９．４ｍｍ（７．８％）→８．６ｍｍ（８．５％）→８．０ｍｍ（７．０％）。加工後／加工前の厚さ比率：１４．５％。
【００２３】
得られた銅材から実施例１と同様にしてサンプルを作製し、Ｘ線回析を実施したところ、表面からの（１１０）面の配向率は、４０％、５３％、５０％、４３％、４０％、４４％、４９％および５４％であり、配向性が低いうえに厚さ方向に不均一な配向分布を示した。
【００２４】
【比較例２】
実施例１と同じ銅の素材を使用して、以下のパススケジュールによる冷間圧延加工を実施した。
５５ｍｍ→５０．６ｍｍ（８．０％）→４６．６ｍｍ（７．９％）→４２．９ｍｍ（７．９％）→３９．５ｍｍ（７．９％）→３６．３ｍｍ（８．１％）→３３．４ｍｍ（８．０％）→３０．７ｍｍ（８．１％）→２８．２ｍｍ（８．１％）→２３．２ｍｍ（１７．７％）→１８．８ｍｍ（１９．０％）→１５．１ｍｍ（１９．７％）→１２．２ｍｍ（１９．２％）→９．９ｍｍ（１８．９％）→８．０ｍ（１９．２％）。加工後／加工前の厚さ比率：１４．５％。
【００２５】
厚さ２８．２ｍｍまでを１０％未満の厚さ減少率で圧延加工し、それ以降を１０％を超す厚さ減少率のもとに圧延加工したもので、これより製作された実施例１と同様のサンプルを対象にＸ線回析を行ったところ、表面からの（１１０）面の配向率は、６９％、８１％、８０％、７１％、６２％、６５％、７３％および８５％であった。厚さ方向のバラツキが大きく、好ましくなかった。
【００２６】
【比較例３】
実施例１と同じ銅の素材を対象にして、以下のパススケジュールに基づく冷間圧延加工を実施した。
５５ｍｍ→４４．５ｍｍ（１９．１％）→３５．７ｍｍ（１９．８％）→２８．７ｍｍ（１９．６％）→２３．２ｍｍ（１９．２％）→２１．５ｍｍ（７．３％）→２０．０ｍｍ（７．０％）→１８．５ｍｍ（７．５％）→１７．０ｍｍ（８．１％）→１５．６ｍｍ（８．２％）→１４．４ｍｍ（７．７％）→１３．２ｍｍ（８．３％）→１２．１ｍｍ（８．３％）→１１．１ｍｍ（８．３％）→１０．２ｍｍ（８．１％）→９．４ｍｍ（７．８％）→８．６ｍｍ（８．５％）→８．０ｍｍ（７．０％）。加工後／加工前の厚さ比率：１４．５％。
【００２７】
２３．２ｍｍまでの厚さ減少率を約２０％に設定し、それ以降を１０％未満に設定して圧延加工を行ったもので、Ｘ線回析の結果は、表面より７１％、８３％、８１％、７８％、７２％、８０％、８５％および８７％の（１１０）面の配向率を示し、厚さ方向のバラツキが大きかった。
【００２８】
【スパッタリングの実施結果】
Ｓｉウエハの表面にＣＶＤ法により４μｍ厚さのＳｉＯ2 膜を形成した後、このＳｉＯ2 膜にフォトリソグラフィを施すことによって１μｍ径の穴をあけ、これにより膜形成用材料を準備する一方、実施例１および比較例１で圧延加工された銅材から、厚さ６ｍｍ、直径２００ｍｍの円盤を切り出し、これらを洗浄することによってスパッタ用銅ターゲット材を準備した。
【００２９】
これらの銅ターゲット材を使用して同じ条件でＳｉＯ2 膜へのスパッタリングを行ったところ、実施例１に基づくターゲット材を使用したものが、穴の全体に均一な銅膜が形成されていたのに対し、比較例２に基づくターゲット材を使用したものは、穴の底部への銅膜の形成がなく、両者の間には明確な差が認められた。
実施例２および他の比較例が実施例１および比較例１と同様の結果となることは、それぞれの（１１０）面の配向率からして明らかである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるスパッタ用銅ターゲット材およびその製造方法によれば、圧延による厚さ減少率を毎回１０％を超えるようにして冷間圧延加工を行うため、表面からの（１１０）面の配向率を８０％以上にすることができるとともに、厚さ方向における（１１０）面の配向率の分布を均一化することができる。従って、銅原子の飛びの方向を表面に対して垂直にしたスパッタ用銅ターゲット材を提供することができる。加工後の銅材の厚さを加工前の１５％以下とするとき、この効果はより高まることになる。