钽溅射靶及其制造方法

文档序号:9793551阅读:494来源:国知局
钽溅射靶及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及粗瓣射祀及其制造方法。特别是设及用于形成作为大规模集成电路 (LSI)中的铜布线的扩散阻挡层的化膜或化側莫的粗瓣射祀及其制造方法。
【背景技术】
[0002] W往,使用侣作为半导体元件的布线材料,但随着元件的微细化、高集成化,出现 布线延迟的问题,逐渐使用电阻小的铜代替侣。虽然铜作为布线材料非常有效,但是由于铜 本身是活跃的金属,因此存在扩散至层间绝缘膜而导致污染的问题,在铜布线与层间绝缘 膜之间需要形成化膜、TaN膜等扩散阻挡层。
[0003] -般而言,Ta膜、TaN膜通过使用粗祀进行瓣射来成膜。到目前为止,关于粗祀,关 于对瓣射时的性能造成的影响,已知祀中含有的各种杂质、气体成分、晶面取向、晶粒尺寸 等对成膜速度、膜厚的均匀性、粉粒产生等造成影响。
[0004] 例如,在专利文献1中,记载了通过形成从祀厚度的30%的位置向祀的中屯、面 (111)取向占优的晶体组织,使膜的均匀性提高。
[0005] 另外,专利文献2中,记载了通过使粗祀的晶体取向随机(不对齐于特定的晶体取 向),成膜速度增大,并且使膜的均匀性提高。
[0006] 另外,在专利文献3中,记载了通过在瓣射面中选择性地增加原子密度高的(110)、 (100)、(211)的面取向,成膜速度提高,并且通过抑制面取向的变动,均匀性提高。
[0007] 此外,专利文献4中,记载了通过将利用X射线衍射求出的(110)面的强度比的、根 据瓣射表面部分的位置不同而产生的变动调节为20% W内,使膜厚均匀性提高。
[000引另外,在专利文献5中,记述了通过将模锻、挤出、旋转锻造、无润滑的鐵锻与多向 社制组合使用,可W制作出具有非常强的(111)、(100)等晶体学织构的圆形金属祀。
[0009] 除此W外,在下述专利文献6中,记载了对粗锭实施锻造、退火、社制加工,最终组 成加工后,进一步在1173KW下的溫度下进行退火,使未再结晶组织为20% W下、90% W下 的粗瓣射祀的制造方法。
[0010] 另外,在专利文献7中公开了下述技术:通过锻造、冷社等加工和热处理,使祀的瓣 射面的峰的相对强度为(110)〉(211)〉(100),从而使瓣射特性稳定。一般而言,(110)由于加 工应变而变高,因此运样加工的表面的瓣射速度变快,通过预烧(burn-in)进行的表层除去 快速结束,具有加快稳定区域的露出的效果,因此具有采用运样的(110)的倾向。
[0011] 此外,在专利文献8中,记载了对粗锭进行锻造,在该锻造工序中进行2次W上的热 处理,然后实施冷社,并进行再结晶热处理。
[0012] 另外,在专利文献9中,记载了一种粗瓣射祀,其特征在于,含有1质量ppmW上且 100质量ppmW下的钢作为必要成分,除了钢和气体成分W外的纯度为99.998%?上。上述 记载的粗瓣射祀,其特征在于,还含有0~100质量ppm(其中,不包括0质量ppm)的妮,除了 钢、妮和气体成分W外的纯度为99.998%?上。记载了得到具有均匀微细的组织、等离子体 稳定、膜的均匀性(un i f orm i ty)优良的高纯度粗瓣射革己。
[0013] 另外,在专利文献10中,记载了一种粗瓣射祀,其特征在于,含有1质量ppmW上且 100质量ppmW下的鹤作为必要成分,除了鹤和气体成分W外的纯度为99.998%?上。上述 粗瓣射祀,其特征在于,还含有0~100质量ppm(其中,不包括0质量ppm)的钢和/或妮,鹤、 钢、妮的合计含量为1质量ppm W上且150质量ppm W下,除了鹤、钢、妮和气体成分W外的纯 度为99.998%?上。记载了得到具有均匀微细的组织、等离子体稳定、膜的均匀性 (un i f ormi ty)优良的高纯度粗瓣射革己。
[0014] 关于用于半导体的粗瓣射祀,如上所述正在开发多种类型的祀。祀材主要采用约 10mm的厚度,通过增加每1块祀的成膜数(晶片数)而实现降低成本。此时,增加祀的厚度能 够降低祀的更换频率,减少装置的停止时间,因此可W说对于降低成本是有效的。
[0015] 为了增加祀的使用累计时间,只要增加祀的厚度、能够更长期地使用即可,然而在 粗祀的情况下存在特有的问题。一般而言,在祀的瓣射时,有时在晶片周围设备上形成被 膜,或者由于反向瓣射而在祀周围形成被膜。
[0016] 因此,采用在祀的使用过程中将瓣射装置(真空设备)向大气开放,更换被污染的 设备,然后再次开始瓣射的方法,由此实现成膜的延长。
[0017] 但是,在高真空中进行瓣射后的粗祀,露出非常活化的表面,在将真空设备向大气 开放,并将祀暴露于大气时,会快速形成牢固的氧化膜。运样的氧化膜的形成是即使不特意 地引入氧气、由大气中的氧气也会引起的现象。
[0018] 形成有运样的氧化膜的粗祀,即使想要再次进行抽真空,并重新开始瓣射,也会产 生W下问题:表面的氧化膜使成膜特性不稳定,成膜速度混乱,并且将该表面氧化膜通过瓣 射除去而使稳定的祀新生面露出的预烧时间变长。其结果是,导致时间与电力、材料的浪费 及材料(成膜)特性劣化。
[0019] 但是,在上述说明的一系列专利文献中,未公开解决该问题的方法,甚至不能找到 一点线索。
[0020] 现有技术文献
[0021] 专利文献
[0022] 专利文献1:日本特开2004-107758号公报
[0023] 专利文献2:国际公开2005/045090号
[0024] 专利文献3:日本特开平11-80942号公报 [00巧]专利文献4:日本特开2002-363736号公报 [00%] 专利文献5:日本特表2008-532765号公报
[0027] 专利文献6:日本专利第4754617号
[0028] 专利文献7:国际公开2011/061897号
[0029] 专利文献8:日本专利第4714123号
[0030] 专利文献9:国际公开2011/018970号
[0031] 专利文献10:国际公开2011/08971号

【发明内容】

[0032] 发明所要解决的课题
[0033] 本发明中,在粗瓣射祀中,控制祀的瓣射面的晶体取向,从而使氮化膜的形成变得 容易,在采用在祀的使用过程中,将瓣射装置(真空设备)向大气开放,更换被污染的设备, 然后再次开始瓣射的方法时,存在的问题是,粗祀的活化的表面直接暴露于大气时,会形成 牢固的氧化膜。
[0034] 因此,本申请发明中,事先形成氮化膜。即,在向大气开放前,在粗祀的表面上形成 氮化膜。由此,可W有效地抑制由于与空气中的氧气的快速反应而形成氧化膜。而且,可W 使成膜特性和成膜速度稳定,并且能够缩短预烧时间,能够改善时间与电力的浪费及材料 (成膜)特性。
[0035] 此外,能够增加祀的使用累计时间,能够增加祀的厚度,并且能够更长期地使用 祀,对于降低成本是有效的。由此,能够提供对于形成包含化膜或化N膜等的扩散阻挡层有 用的、有效的粗瓣射祀。
[0036] 用于解决课题的手段
[0037] 为了解决上述的课题,本发明提供W下的发明。
[0038] 1)-种粗瓣射祀,其特征在于,粗瓣射祀的瓣射面的(100)面的取向率为30%~ 90%且(111)面的取向率为50% W下。
[0039] 2)根据上述1)所述的粗瓣射祀,其特征在于,在粗瓣射祀的瓣射面上具有氮化膜。
[0040] 3)根据上述2)所述的粗瓣射祀,其特征在于,氮化膜的厚度为200AW上。
[0041] 4)-种扩散阻挡层用薄膜,其通过使用上述1)~3)中任一项所述的粗瓣射祀而形 成。
[0042] 5)根据上述4)所述的通过使用粗瓣射祀而形成的扩散阻挡层用薄膜,其特征在 于,瓣射膜的电阻变动为15 % W下。
[0043] 6)根据上述4)~5)中任一项所述的通过使用粗瓣射祀而形成的扩散阻挡层用薄 膜,其特征在于,预烧累计电量为100千瓦时W下。
[0044] 7) -种半导体器件,其具有上述4)~6)中任一项所述的扩散阻挡层用薄膜。
[0045] 另外,本发明提供W下的发明。
[0046] 8)-种粗瓣射祀的制造方法,其特征在于,对经烙炼铸造的粗锭进行锻造和再结 晶退火,然后进行社制和热处理,从而形成粗瓣射祀的(100)面的取向率为30%~90%且 (111)面的取向率为50 % W下的晶体组织。
[0047] 9)根据上述8)所述的粗瓣射祀的制造方法,其特征在于,对于预定再使用于瓣射 的祀,暂时停止瓣射操作,在将真空容器向大气开放前,将氮气供给至该祀的表面,从而形 成氮化膜。
[004引10)根据上述9)所述的粗瓣射祀的制造方法,其中,形成的氮化膜的厚度为20QA W上。
[0049] 发明效果
[0050] 本发明的粗瓣射祀通过控制祀的瓣射面的晶体取向,可W容易地在粗祀表面上形 成氮化膜。由此,在采用在祀的使用过程中,将瓣射装置(真空设备)向大气开放,更换被污 染的设备,然后再次开始瓣射的方法时,即使在粗祀的活化的表面暴露于大气中的情况下, 也能够抑制牢固的氧化膜的形成,使成膜特性和成膜速度稳定,并且能够缩
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