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    • 专利摘要:
    一種高純度銅錳合金濺鍍靶，其係含有0.05~20wt%之Mn，剩餘部分為Cu及不可避免之雜質的高純度銅錳合金濺鍍靶，其特徵在於：該靶中之Mn濃度的面內不均（CV值）為3%以下。如上所述，藉由於銅中添加適量之Mn元素且使濺鍍靶之面內不均減少，可形成均勻性（Uniformity）優異之薄膜。特別是可提供一種有用於用以提高發展微細化、高積體化之半導體製品之良率或信賴性的高純度銅錳合金濺鍍靶。
    公开号:TW201319290A
    申请号:TW101133106
    申请日:2012-09-11
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Kenichi Nagata；Tomio Otsuki；Takeo Okabe；Nobuhito Makino；Atsushi Fukushima
    申请人:Jx Nippon Mining & Metals Corp；
    IPC主号:C23C14-00
    专利说明:
    高純度銅錳合金濺鍍靶
    本發明係關於一種有用於用以形成半導體用銅合金配線、具備適宜的自我擴散抑制功能、可有效地防止活性銅之擴散所造成的配線周圍之污染的高純度銅錳合金，特別是可形成均勻性(Uniformity)優異之薄膜的高純度銅錳合金濺鍍靶。
    於先前，使用Al合金(比電阻為3.0μ Ω．cm左右)作為半導體元件之配線材料，但隨著配線之微細化，電阻更低之銅配線(比電阻為2.0μ Ω．cm左右)被實用化。作為銅配線之形成製程，一般進行下述製程：於配線或配線溝中形成Ta或TaN等之擴散障壁層後，對銅進行濺鍍成膜。銅通常係將純度為4N(除去氣體成分)左右的電解銅作為粗金屬，藉由濕式或乾式的高純度化製程而製造5N~6N的高純度銅，將其用作濺鍍靶。
    如上所述，作為半導體用配線，銅非常有效，但銅本身是非常具有活性的金屬且容易擴散，從而產生污染半導體Si基板或者通過其上之絕緣膜而污染Si基板或其周圍的問題。特別是隨著配線之微細化，僅是形成先前之Ta或TaN擴散障壁層並不充分，亦要求銅配線材其本身之改良。因此，迄今為止提出了下述具備自我擴散抑制功能之銅合金作為銅配線材，該銅合金係：於銅(Cu)中添加錳(Mn)，Cu-Mn合金中之Mn與絕緣膜之氧反應而以自我形成的方式形成障壁層。
    上述半導體用銅合金配線係使用銅錳合金濺鍍靶而形成，但隨著半導體元件之微細化、高密度化、高積體化，配線層之微細化、多層化不斷發展而產生如下的問題：即使是於先前並不成為問題的配線層之膜厚或片電阻中之面內不均亦對由晶圓得到晶片(製品)之產率造成影響。因此，需要可對不均少之薄膜(配線)進行成膜的銅錳合金濺鍍靶。
    以下列舉Cu-Mn合金濺鍍靶之例。
    於專利文獻1中記載了一種濺鍍靶，其係Mn為0.1~20.0at.%，擴散係數比Cu本身之擴散係數小的不可避免之雜質元素的濃度為0.05at.%以下，剩餘部分由Cu所構成之濺鍍靶。
    於專利文獻2中記載了一種濺鍍靶，其含有0.1~1.0原子%之B，進一步含有0.1~2.0原子%之Mn及/或Ni作為添加元素，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成之濺鍍靶。
    於專利文獻3中記載了一種濺鍍靶，其係含有0.1~1.0原子%之B、0.1~2.0原子%之與B顯現為化合物之元素(包含Mn)作為添加元素，剩餘部分由Cu及不可避免之雜質所構成的濺鍍靶。
    於專利文獻4中記載了一種濺鍍靶，其係含有合計為0.005~0.5質量%之選自V、Nb、Fe、Co、Ni、Zn、Mg中之群組的1種以上之成分與選自Sc、Al、Y、Cr中之群組的1種以上之成分、含有0.1~5ppm之氧，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成之濺鍍靶。
    於專利文獻5中記載了一種濺鍍靶，其係含有超過6~20莫耳%之氧，進而含有合計為0.2~5莫耳%之Mo、Mn、Ca、Zn、Ni、Ti、Al、Mg及Fe中之1種或2種以上的元素，剩餘部分由Cu及不可避免之雜質所構成之濺鍍靶。
    於專利文獻6中記載了一種燒結濺鍍靶材，其係由Mn、B、Bi或Ge之金屬粉與含有X(包含Cu)、Y之合金粉或燒結金屬而形成，含有50%以上之平均粒徑為0.1~300μm之晶粒，含氣量為600ppm以下之燒結濺鍍靶材。
    關於抑制顆粒產生，於專利文獻7中記載有關於下述濺鍍靶，其係含有0.6~30質量%之Mn，金屬系雜質：40ppm以下，氧：10ppm以下，氮：5ppm以下，氫：5ppm以下，碳：10ppm以下，剩餘部分為Cu之濺鍍靶。
    然而，以上所述者有對於晶圓上成膜之銅錳合金薄膜的面內不均而言未必充分的問題。
    另外，本案申請人所提出之半導體元件之配線材，記載有一種濺鍍靶，其係用於形成含有0.05~5wt%之Mn且選自Sb、Zr、Ti、Cr、Ag、Au、Cd、In、As之1種或2種以上元素的總量為10wtppm以下，剩餘部分為Cu的半導體用銅合金配線之濺鍍靶(參照專利文獻8)。
    其可有效地用以使自我擴散抑制功能提高，但並非以減少於晶圓上成膜之銅錳合金薄膜的面內不均為目的。
    又，本案申請人於以前揭示了由Cu-Mn合金構成半導體用銅合金配線材料(參照專利文獻9)，特別是提出了一種濺鍍靶，其係含有0.05~20wt%之Mn，且Be、B、Mg、Al、Si、Ca、Ba、La、Ce之合計為500wtppm以下，剩餘部分為Cu及不可避免之雜質的濺鍍靶。
    其亦可有效地用以使自我擴散抑制功能提高，但並非以減少於晶圓上成膜之銅錳合金薄膜的面內不均為目的。
    專利文獻1：日本專利第4065959號公報
    專利文獻2：日本特開2009-97085號公報
    專利文獻3：日本特開2010-248619號公報
    專利文獻4：日本特開2002-294437號公報
    專利文獻5：日本特開2008-311283號公報
    專利文獻6：日本特開2009-741127號公報
    專利文獻7：日本特開2007-51351號公報
    專利文獻8：日本特開2006-73863號公報
    專利文獻9：國際公開第2008/041535號
    本發明之課題在於藉由於銅中添加適當量之Mn元素且使濺鍍靶之面內不均減少，來形成均勻性(Uniformity)優異之薄膜。藉此可使發展微細化、高積體化之半導體產品的良率或可靠性提高。而且，提供下述高純度銅錳合金濺鍍靶，其係具有自我擴散抑制功能、可有效地防止因活性Cu之擴散所造成之配線周圍之污染，並有用於形成耐電遷移(EM)性、耐蝕性等優異之半導體用銅合金配線。
    為了解決上述課題，本發明提供以下發明：
    1)一種高純度銅錳合金濺鍍靶，其含有0.05~20wt%之Mn，剩餘部分為Cu及不可避免的雜質，其特徵在於：該靶中之Mn濃度的面內不均(CV值)為3%以下。
    2)如上述1)之高純度銅錳合金濺鍍靶，其含有0.05~20wt%之Mn，剩餘部分為Cu及不可避免的雜質，該靶中之維氏硬度(Vickers hardness)之面內不均(CV值)為15%以下。
    3)如上述1)或2)之高純度銅錳合金濺鍍靶，其含有0.05~20wt%之Mn，剩餘部分為Cu及不可避免的雜質，該靶中之導電度的面內不均(CV值)為3%以下。
    4)如上述1)~3)中任一項之高純度銅錳合金濺鍍靶，其含有0.05~20wt%之Mn，剩餘部分為Cu及不可避免的雜質，該靶中之導熱度的面內不均(CV值)為5%以下。
    本發明之高純度銅錳合金濺鍍靶藉由於銅中添加適量之Mn元素且使濺鍍靶之面內不均減少，可形成均勻性(Uniformity)優異之薄膜，藉此，變得可使發展微細化、高積體化之半導體製品之良率或信賴性提高。又，具有下述優異效果：具有自我擴散抑制功能、可有效地防止因活性Cu之擴散所造成之配線周圍之污染，且可使耐電遷移(EM)性、耐蝕性等提高。
    於本發明中，理想的是將Cu合金中所含有之Mn設為0.05wt%以上、20wt%以下。若Mn未達0.05wt%，則自我擴散抑制功能變小，若Mn超過20wt%，則電阻增大，作為半導體用銅合金配線之功能降低，因此欠佳。更佳的是含有0.5~10wt%之Mn的銅合金。
    又，於本發明中，理想的是將該靶表面中之Mn濃度的面內不均(CV值)設為3%以下，若靶表面中之Mn濃度的面內不均超過3%，則藉由濺鍍而成膜之薄膜中產生組成偏差，片電阻之變動增加，故而不佳。利用該片電阻之變動來評價膜厚均勻性。再者，CV值係以(標準偏差÷平均值)×100(%)來算出。
    又，於本發明中，理想的是將該靶表面中之維氏硬度之面內不均(CV值)設為15%以下。若靶表面中之維氏硬度之面內不均超過15%，則因為成膜速度之變動或Mn之濺鍍率之變動增加，故而不佳。因此，將維氏硬度之面內不均設為15%以下。再者，維氏硬度之平均值為60~95Hv。
    又，於本發明中，理想的是將該靶表面中之導電度的面內不均(CV值)設為3%以下。又，較理想為將導熱度之面內不均(CV值)設為5%以下。若靶表面中之導電度的面內不均超過3%，或導熱度之面內不均超過5%，則因為成膜速度之變動或Mn之濺鍍率之變動增加，故而不佳。再者，導電度之平均值為0.18~30μm．cm，導熱度之平均值為20~400W．m-1．K-1。
    又，於本發明中，高純度銅錳合金濺鍍靶之製造係於碳坩堝(坩堝)內放入純度為6N以上之高純度銅與純度為5N以上之添加元素錳而進行熔解。或者亦可預先於碳坩堝(坩堝)內使純度為6N以上之高純度銅熔解，以成為目標成分組成的方式於其中添加具有5N以上之純度的錳。
    對以上述方法而得的合金進行鑄造，可獲得Mn為0.05~20wt%之高純度銅錳合金鑄錠。之後，以特定之鍛造比對該銅錳合金鑄錠進行熱鍛造，之後，以特定之軋縮率進行壓延而獲得壓延板。
    進一步，以特定之溫度及時間對其進行熱處理。之後，將其接合於支持板並進行精加工，製造由上述高純度銅錳合金所製作而成之濺鍍靶組裝體。
    又，於本發明中，使用ICP-AES來計測Mn組成。維氏硬度係使用MATSUZAWA公司製造之Micro Vickers hardness tester(數位微小硬度計)、型號MMT-X7，將負重設為100g來進行計測。又，導電度係使用Napson公司製造之四探針電阻測定器、型號RESISTEST-9來進行計測。又，導熱率係使用Bethel公司製造之熱物性顯微鏡、型號TM-3來進行計測。各個面內不均係藉由測定靶表面中任意9點，並自其平均值及標準偏差來算出。 實施例
    其次，基於實施例而對本發明進行說明。以下所示之實施例是用以使理解變容易者，並不由該些實施例而限制本發明。亦即，基於本發明之技術思想的變形及其他實施例當然包含於本發明中。 (實施例1、比較例1)
    於實施例1中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比4.8進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率60%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於350℃進行1小時之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    於比較例1中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比2.3進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率50%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於300℃進行15分鐘之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    將對該等靶之Mn組成進行測定而得之結果示於表1。
    如表1所示，實施例1之Mn組成的面內不均(CV值)為2.4%，可得到Mn組成的面內不均較比較例1之3.8%要少之靶。
    接著，作為藉由濺鍍而形成之薄膜的膜品質評價，將實施例1、比較例1之靶進行濺鍍而成膜，測定所形成之薄膜的片電阻值，算出其膜厚均勻性(Uniformity)。將其結果示於表1。均勻性係測定形成於晶圓上之薄膜的任意49點並自其平均值與標準偏差算出而求得[(49點之片電阻值之標準偏差)÷(49點之片電阻值之平均值)×100(%)]。
    如表1所示，使用實施例1之靶而形成之薄膜其膜厚均勻性為2.9%，與使用比較例1之靶之情形的膜厚均勻性為4.8%相比，即便持續進行長時間濺鍍，亦顯示了膜厚均勻性(Uniformity)良好之結果。
    (實施例2、比較例2)
    於實施例2中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比4.8進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率80%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於350℃進行1小時之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    於比較例2中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比2.3進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率40%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於300℃進行15分鐘之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    將對該等靶之Mn組成及維氏硬度進行測定而得之結果示於表2。
    如表2所示，實施例2之Mn組成的面內不均(CV值)為2.3%，可得到Mn組成的面內不均較比較例2之3.8%要少之靶。又，實施例2之維氏硬度的面內不均(CV值)為14.2%，可得到維氏硬度的面內不均較比較例2之16.5%要少之靶。
    接著，作為藉由濺鍍而形成之薄膜的膜品質評價，將實施例2、比較例2之靶進行濺鍍而成膜，測定所形成之薄膜的片電阻值，算出其膜厚均勻性(Uniformity)。將其結果示於表2。
    如表2所示，使用實施例2之靶而形成之薄膜其膜厚均勻性為2.7%，與使用比較例2之靶之情形的膜厚均勻性為5.2%相比，即便持續進行長時間濺鍍，亦顯示了膜厚均勻性(Uniformity)良好之結果。
    (實施例3、比較例3)
    於實施例3中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比4.8進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率70%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於400℃進行1小時之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    於比較例3中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比2.3進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率50%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於200℃進行15分鐘之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    將對該等靶之Mn組成及導電度進行測定而得之結果示於表3。
    如表3所示，實施例3之Mn組成的面內不均(CV值)為2.1%，可得到Mn組成的面內不均較比較例3之3.7%要少之靶。又，實施例3之導電度的面內不均(CV值)為2.4%，可得到導電度的面內不均較比較例3之4.2%要少之靶。
    接著，作為藉由濺鍍而形成之薄膜的膜品質評價，將實施例3、比較例3之靶進行濺鍍而成膜，測定所形成之薄膜的片電阻值，算出其膜厚均勻性(Uniformity)。將其結果示於表3。
    如表3所示，使用實施例3之靶而形成之薄膜其膜厚均勻性為3.2%，與使用比較例3之靶之情形的膜厚均勻性為4.3%相比，即便持續進行長時間濺鍍，亦顯示了膜厚均勻性(Uniformity)良好之結果。
    (實施例4、比較例4)
    於實施例4中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比4.8進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率90%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於400℃進行1小時之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    於比較例4中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比2.3進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率40%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於200℃進行15分鐘之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    將對該等靶之Mn組成、維氏硬度及導電度進行測定而得之結果示於表4。
    如表4所示，實施例4之Mn組成的面內不均(CV值)為2.7%，可得到Mn組成的面內不均較比較例4之4.6%要少之靶。又，實施例4之維氏硬度的面內不均(CV值)為12.4%，可得到維氏硬度的面內不均較比較例4之15.2%要少之靶。又，實施例4之導電度的面內不均(CV值)為2.9%，可得到導電度的面內不均較比較例3之3.4%要少之靶。
    接著，作為藉由濺鍍而形成之薄膜的膜品質評價，將實施例4、比較例4之靶進行濺鍍而成膜，測定所形成之薄膜的片電阻值，算出其膜厚均勻性(Uniformity)。將其結果示於表4。
    如表4所示，使用實施例4之靶而形成之薄膜其膜厚均勻性為2.5%，與使用比較例4之靶之情形的膜厚均勻性為4.9%相比，即便持續進行長時間濺鍍，亦顯示了膜厚均勻性(Uniformity)良好之結果。
    (實施例5、比較例5)
    於實施例5中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)進行調整並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比4.8進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率60%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於350℃進行2小時之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    於比較例5中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比2.3進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率50%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於300℃進行30分鐘之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    將對該等靶之Mn組成及導熱度進行測定而得之結果示於表5。
    如表5所示，實施例5之Mn組成的面內不均(CV值)為2.4%，可得到Mn組成的面內不均較比較例5之3.9%要少之靶。又，實施例5之導熱度的面內不均(CV值)為4.7%，可得到導熱度的面內不均較比較例5之5.9%要少之靶。
    接著，作為藉由濺鍍而形成之薄膜的膜品質評價，將實施例5、比較例5之靶進行濺鍍而成膜，測定所形成之薄膜的片電阻值，算出其膜厚均勻性(Uniformity)。將其結果示於表5。
    如表5所示，使用實施例5之靶而形成之薄膜其膜厚均勻性為2.7%，與使用比較例5之靶之情形的膜厚均勻性為4.7%相比，即便持續進行長時間濺鍍，亦顯示了膜厚均勻性(Uniformity)良好之結果。
    (實施例6、比較例6)
    於實施例6中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比4.8進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率80%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於350℃進行2小時之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    於比較例6中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比2.3進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率30%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於300℃進行30分鐘之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    將對該等靶之Mn組成、維氏硬度及導熱度進行測定而得之結果示於表6。
    如表6所示，實施例6之Mn組成的面內不均(CV值)為2.2%，可得到Mn組成的面內不均較比較例6之4.2%要少之靶。又，實施例6之維氏硬度的面內不均(CV值)為14.8%，可得到維氏硬度的面內不均較比較例6之19.2%要少之靶。又，實施例6之導熱度的面內不均(CV值)為3.3%，可得到導熱度的面內不均較比較例6之5.2%要少之靶。
    接著，作為藉由濺鍍而形成之薄膜的膜品質評價，將實施例6、比較例6之靶進行濺鍍而成膜，測定所形成之薄膜的片電阻值，算出其膜厚均勻性(Uniformity)。將其結果示於表6。
    如表6所示，使用實施例6之靶而形成之薄膜其膜厚均勻性為2.4%，與使用比較例6之靶之情形的膜厚均勻性為5.2%相比，即便持續進行長時間濺鍍，亦顯示了膜厚均勻性(Uniformity)良好之結果。
    (實施例7、比較例7)
    於實施例7中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比4.8進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率70%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於400℃進行2小時之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    於比較例7中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比2.3進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率50%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於200℃進行30分鐘之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    將對該等靶之Mn組成、導電度及導熱度進行測定而得之結果示於表7。
    如表7所示，實施例7之Mn組成的面內不均(CV值)為2.3%，可得到Mn組成的面內不均較比較例7之3.9%要少之靶。又，實施例7之導電度的面內不均(CV值)為2.6%，可得到導電度的面內不均較比較例7之4.7%要少之靶。又，實施例7之導熱度的面內不均(CV值)為4.5%，可得到導熱度的面內不均較比較例7之5.4%要少之靶。
    接著，作為藉由濺鍍而形成之薄膜的膜品質評價，將實施例7、比較例7之靶進行濺鍍而成膜，測定所形成之薄膜的片電阻值，算出其膜厚均勻性(Uniformity)。將其結果示於表7。
    如表7所示，使用實施例7之靶而形成之薄膜其膜厚均勻性為2.8%，與使用比較例7之靶之情形的膜厚均勻性為4.8%相比，即便持續進行長時間濺鍍，亦顯示了膜厚均勻性(Uniformity)良好之結果。
    (實施例8、比較例8)
    於實施例8中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比4.8進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率90%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於400℃進行2小時之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    於比較例8中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×60t後，以鍛造比2.3進行鍛造而使其成為Φ200。之後，以軋縮率30%進行壓延而使其成為Φ440×10t。
    接著，於200℃進行30分鐘之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑430mm、厚度為7mm之靶。
    將對該等靶之Mn組成、維氏硬度、導電度、及導熱度進行測定而得之結果示於表8。
    如表8所示，實施例8之Mn組成的面內不均(CV值)為2.3%，可得到Mn組成的面內不均較比較例8之4.3%要少之靶。又，實施例8之維氏硬度的面內不均(CV值)為13.8%，可得到維氏硬度的面內不均較比較例8之18.0%要少之靶。又，實施例8之導電度的面內不均(CV值)為2.8%，可得到導電度的面內不均較比較例8之5.2%要少之靶。又，實施例8之導熱度的面內不均(CV值)為2.6%，可得到導熱度的面內不均較比較例8之5.3%要少之靶。
    接著，作為藉由濺鍍而形成之薄膜的膜品質評價，將實施例8、比較例8之靶進行濺鍍而成膜，測定所形成之薄膜的片電阻值，算出其膜厚均勻性(Uniformity)。將其結果示於表8。
    如表8所示，使用實施例8之靶而形成之薄膜其膜厚均勻性為3.1%，與使用比較例8之靶之情形的膜厚均勻性為4.6%相比，即便持續進行長時間濺鍍，亦顯示了膜厚均勻性(Uniformity)良好之結果。
    (實施例9、比較例9)
    於實施例9中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×151t後，以鍛造比4.8進行鍛造而使其成為Φ220。之後，以軋縮率90%進行壓延而使其成為Φ700×10t。
    接著，於400℃進行2小時之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑650mm、厚度為7mm之靶。
    於比較例9中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為1wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×151t後，以鍛造比2.3進行鍛造而使其成為Φ400。之後，以軋縮率30%進行壓延而使其成為Φ700×10t。
    接著，於200℃進行30分鐘之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑650mm、厚度為7mm之靶。
    將對該等靶之Mn組成、維氏硬度、導電度、及導熱度進行測定而得之結果示於表9。
    如表9所示，實施例9之Mn組成的面內不均(CV值)為2.2%，可得到Mn組成的面內不均較比較例9之4.4%要少之靶。又，實施例9之維氏硬度的面內不均(CV值)為13.6%，可得到維氏硬度的面內不均較比較例9之18.2%要少之靶。又，實施例9之導電度的面內不均(CV值)為2.6%，可得到導電度的面內不均較比較例9之5.3%要少之靶。又，實施例9之導熱度的面內不均(CV值)為2.7%，可得到導熱度的面內不均較比較例9之5.4%要少之靶。
    又，根據表8、表9之結果，係為下述結果：Mn組成、維氏硬度、導電度、及導熱度之面內不均並不依存於靶徑。
    (實施例10)
    於實施例10中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為0.5wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×151t後，以鍛造比4.8進行鍛造而使其成為Φ220。之後，以軋縮率90%進行壓延而使其成為Φ700×10t。
    接著，於400℃進行2小時之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑650mm、厚度為7mm之靶。
    於實施例11中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為10wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×151t後，以鍛造比4.8進行鍛造而使其成為Φ220。之後，以軋縮率90%進行壓延而使其成為Φ700×10t。
    接著，於400℃進行2小時之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑650mm、厚度為7mm之靶。
    於實施例12中，使用碳坩堝(坩堝)將純度為6N之高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解。又，製備純度為5N之高純度錳(Mn)並投入至銅之熔液中。將Mn量調整為15wt%。
    投入上述Mn並進行熔解後，將該銅錳合金之熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模中而獲得鑄錠。接著，除去所製造之鑄錠之表面層而使其成為Φ180×151t後，以鍛造比4.8進行鍛造而使其成為Φ220。之後，以軋縮率90%進行壓延而使其成為Φ700×10t。
    接著，於400℃進行2小時之熱處理後，對靶整體進行驟冷而製成靶素材。藉由機械加工而將其加工成直徑650mm、厚度為7mm之靶。
    將對該等靶之Mn組成、維氏硬度、導電度、及導熱度進行測定而得之結果示於表10。
    如表10所示，實施例10之Mn組成的面內不均(CV值)為2.1%，實施例11之Mn組成的面內不均(CV值)為2.2%，實施例12之Mn組成的面內不均(CV值)為2.2%，可得到Mn組成的不均少之靶。又，實施例10之維氏硬度的面內不均(CV值)為13.2%，實施例11之維氏硬度的面內不均(CV值)為12.3%，實施例12之維氏硬度的面內不均(CV值)為11.9%，可得到硬度的面內不均少之靶。又，實施例10之導電度的面內不均(CV值)為2.3%，實施例11之導電度的面內不均(CV值)為2.2%，實施例12之導電度的面內不均(CV值)為2.6%，可得到導電度的面內不均少之靶。又，實施例10之導熱度的面內不均(CV值)為2.1%，實施例11之導熱度的面內不均(CV值)為2.4%，實施例12之導熱度的面內不均(CV值)為2.6%，可得到導熱度的面內不均少之靶。
    再者，根據上述實施例10~12確認到：若Mn量為0.05~20wt%之範圍內，則可得到同樣的效果。 產業上之可利用性
    本發明提供銅錳合金濺鍍靶，藉由於銅中添加適當量之Mn元素且使濺鍍靶之面內不均較少，而改善藉由濺鍍而成膜之膜的膜品質。特別是具有如下之優異效果：可使微細化、高積體化不斷發展之半導體產品之良率或可靠性提高。而且，具有自我擴散抑制功能，可有效地防止由於活性Cu之擴散所造成的配線周圍之污染，可有用於形成耐電遷移(EM)性、耐蝕性等優異的半導體用銅錳合金配線。
    权利要求:
    Claims (4)
    [1] 一種高純度銅錳合金濺鍍靶，其含有0.05~20wt%之Mn，剩餘部分為Cu及不可避免的雜質，其特徵在於：該靶中之Mn濃度的面內不均(CV值)為3%以下。
    [2] 如申請專利範圍第1項之高純度銅錳合金濺鍍靶，其含有0.05~20wt%之Mn，剩餘部分為Cu及不可避免的雜質，該靶中之維氏硬度(Vickers hardness)的面內不均(CV值)為15%以下。
    [3] 如申請專利範圍第1或2項之高純度銅錳合金濺鍍靶，其含有0.05~20wt%之Mn，剩餘部分為Cu及不可避免的雜質，該靶中之導電度的面內不均(CV值)為3%以下。
    [4] 如申請專利範圍第1至3項中任一項之高純度銅錳合金濺鍍靶，其含有0.05~20wt%之Mn，剩餘部分為Cu及不可避免的雜質，該靶中之導熱度的面內不均(CV值)為5%以下。
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