專利名稱：濺射靶材的制作方法
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，開始采用電阻率比鋁(Al)低的銅(Cu)。今后，為了應(yīng)對(duì)4K XI (4000 X 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MOHz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，其通過使用再結(jié)晶工藝而將平均晶粒粒徑制成80 μ m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) 5000 μ m,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 日本特開平11-158614號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2002-U9313號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開2001-342560號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開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，雖然通過制成平均晶粒粒徑 為80μπι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) 5000 μ m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)，沒有公開也沒有暗示。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。(2)晶粒粒徑越大，則侵蝕部分的凹凸變大變粗；晶粒粒徑越小，則侵蝕部分的凹 凸越小且光滑。(3)在靶材的制造工藝中，通過將冷軋的加工度調(diào)整為40% 70%左右，可獲得 細(xì)微的晶粒粒徑。(4)但是，如果為了獲得細(xì)微的晶粒粒徑，如上述C3)那樣提高冷軋的加工度，那 么(111)面取向減少，O20)面取向增加，濺射速度變慢。S卩，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種濺射靶材，其特征在于，在4N(99. 99% ) 以上的無氧銅中添加0. 02 0. 2質(zhì)量％ (200 2000ppm)的銀。就本發(fā)明的濺射靶材而言，優(yōu)選將平均晶粒粒徑制成30 100 μ m。另外，根據(jù)本 發(fā)明的濺射靶材，優(yōu)選為將通過濺射面的X射線衍射的峰強(qiáng)度測(cè)定而求出的(220)面的取 向比率與(111)面的取向比率之比(220)/(111)規(guī)定為6以下，表示該值的偏差程度的標(biāo) 準(zhǔn)偏差規(guī)定為10以內(nèi)。另外進(jìn)一步，就本發(fā)明的濺射靶材而言，優(yōu)選通過鑄造和軋制而制造。根據(jù)本發(fā)明，在通過濺射法形成配線膜的過程中，可通過抑制異常放電來提高成 品率，并通過提高濺射速度，從而實(shí)現(xiàn)高速成膜化。


圖1 :(a)為表示作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例1的靶材表面的X射線衍射圖的一個(gè)實(shí) 例的說明圖；(b)為表示比較例1的靶材表面的X射線衍射圖的說明圖，(C)為表示比較例 2的靶材表面的X射線衍射圖的說明圖。
具體實(shí)施例方式以下，具體說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。靶材的組成就本實(shí)施方式中的濺射靶材而言，含有Ag(銀)，剩余部分以由Cu(銅)以及不可 避的雜質(zhì)形成的銅合金作為基本組成成分。不需要含有除了 Cu及Ag以外的其它元素。作 為該Cu，優(yōu)選的是4N(99. 99%)以上的0FC(無氧銅)。另一方的Ag，用于進(jìn)行結(jié)晶組織控 制。優(yōu)選微量添加Ag，使得所形成的膜獲得可與無氧銅的電阻率同等的電阻率。作為該Ag 的添加量，優(yōu)選為0. 02 0. 2質(zhì)量％ (200 2000ppm)的范圍。靶材的制作就該濺射靶材而言，沒有特別限定，但是優(yōu)選例如在液晶面板的TFT陣列基板形 成配線膜、電極膜時(shí)使用。一般而言，可經(jīng)過鑄造一熱軋一冷軋一熱處理一精細(xì)(仕上(f ) 軋制的各工序而制造濺射靶材。在本實(shí)施方式中，濺射靶材的制造工序之中，通過冷軋來實(shí)施晶粒粒徑的細(xì)微化。 優(yōu)選將該冷軋的加工度調(diào)整為例如40% 70%。限定該加工度的理由在于會(huì)成為平均晶 粒粒徑30μπι以上IOOym以下范圍的結(jié)晶組織，抑制侵蝕部分的粗糙度(Ra)為3.0左右。 通過提高冷軋的加工度，從而侵蝕部分的凹凸變小，可獲得光滑的表面，并且可抑制異常放 H1^ ο另一方面，熱處理用于使軋制組織再結(jié)晶，熱處理溫度越高，則再結(jié)晶的粒徑變 大。作為該熱處理的溫度，優(yōu)選例如在300 400°C的溫度范圍實(shí)施。如果在超過400°C的 溫度實(shí)施，那么晶粒粗大化；如果低于300°C，那么由于無法獲得再結(jié)晶因而不優(yōu)選。靶材的結(jié)晶組織在本實(shí)施方式中成為濺射靶材的主要的結(jié)構(gòu)部位，除了 Cu和Ag以外不含其它元 素；通過規(guī)定相對(duì)于Cu的Ag的含量，從而成為晶粒粒徑一致的結(jié)構(gòu)。由此，在通過濺射法 的配線膜形成中，便可兼顧抑制因?yàn)R射導(dǎo)致的異常放電和成膜的高速化。為了獲得能抑制異常放電的晶粒粒徑的細(xì)微化，如果提高冷軋的加工度，那么一 般會(huì)成為使濺射速度降低的晶面方位的取向組織。然而，如果在Cu中添加0. 02 0. 2質(zhì) 量％ QOO 2000ppm)范圍的作為本實(shí)施方式的主要成分的Ag，那么即使提高冷軋的加工 度，也可有效抑制使濺射速度降低的(111)面取向的減少和(220)面取向的增加，以至有效 控制結(jié)晶組織。也就是，通過在Cu中在0.02 0.2質(zhì)量％ QOO 2000ppm)的范圍添加Ag，從而 可具有(111)面較多地存在、(220)面較少地存在的獨(dú)自的晶面取向狀態(tài)，可將(220)面的 取向比率與(111)面的取向比率之比(220)/(111)控制于5.0左右。由此，即使提高冷軋 的加工度，也可獲得高速的成膜速度。其理由可認(rèn)為是，通過軋制后熱處理的再結(jié)晶，結(jié)晶中的Ag促進(jìn)從Q20)面向(111)面的取向的變化。濺射靶材的晶面的取向，例如可通過使用利用X射線衍射而求出的衍射峰強(qiáng)度比 來確認(rèn)。此處，就(220)面的取向比率和(111)面的取向比率的計(jì)算方法而言，求出用各峰 強(qiáng)度的測(cè)定值除以各自的相對(duì)強(qiáng)度比(JCPDS卡片的No.卡片號(hào)40836中記載的值)的值， 將以這些值的總和作為分母的各值的比率設(shè)為各晶面的取向比率。在通過X射線衍射法測(cè)定靶表面的面方位作為靶表面的晶面的取向時(shí)，優(yōu)選，根 據(jù)X射線衍射的峰強(qiáng)度，(220)面的取向比率與(111)面的取向比率之比020)/(111)為6 以下。作為該晶面方位的020)/(111)比，優(yōu)選表示靶表面全體的偏差程度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為 10以內(nèi)。由此，便可加速濺射速度(成膜速度)。實(shí)施方式的效果根據(jù)上述實(shí)施方式，可取得以下的效果。(1)通過Ag的微量添加，Cu的電阻率的上升少，可獲得對(duì)于所形成的配線膜而言 必需的低電阻率。在濺射方面，靶的電阻也跟純Cu那樣低，可實(shí)施快速且穩(wěn)定的放電。(2)為了獲得晶粒粒徑的細(xì)微化，而將軋制加工度規(guī)定為40% 70%的范圍，因 而侵蝕部分的凹凸變小，可獲得光滑的表面，并且，可抑制異常放電。(3)通過Ag的微量添加，可抑制使濺射速度降低的(111)面取向的減少和(220) 面取向的增加。其結(jié)果可加快濺射速度，可降低高速成膜化的制造成本。需要說明的是，本發(fā)明不受限于上述實(shí)施方式，當(dāng)然也涵蓋本領(lǐng)域技術(shù)人員可根 據(jù)本實(shí)施方式而容易變更的技術(shù)范圍。實(shí)施例以下，作為本發(fā)明的更具體的實(shí)施方式，通過列舉實(shí)施例和比較例來詳細(xì)說明。需 要說明的是，就該實(shí)施例而言，列舉了作為上述實(shí)施方式的靶材的典型的一個(gè)實(shí)例；自不用 說，本發(fā)明不受限于這些實(shí)施例和比較例。在以下詳述的條件下制造實(shí)施例1 3和比較例1、2這5種靶材，對(duì)所獲得的靶材 進(jìn)行了比較。在表1中匯總表示，實(shí)施例1 3和比較例1、2的靶材的組成、冷軋加工度、 平均晶粒粒徑、(220)/(111)取向比、侵蝕部分的粗糙度、成膜速度以及膜電阻率的測(cè)定結(jié)合。實(shí)施例1靶材的制作為了制造實(shí)施例1的靶材，通過將含有Ag、剩余部分包含Cu和不可避免的雜質(zhì)的 4N的OFC熔融鑄造，實(shí)施熱軋及冷軋，進(jìn)一步進(jìn)行熱處理，精細(xì)軋制成最終形狀，從而制作 出添加了 200ppm的Ag的4N的OFC基體的靶材(150mm寬X 20mm厚X 長(zhǎng))。此時(shí)，將冷軋的加工度設(shè)為50%左右；就熱處理而言，在300 400°C的溫度范圍 實(shí)施。通過切出所獲得的4N的OFC靶材，從而制成直徑100mm、厚度5mm的濺射實(shí)驗(yàn)裝置用 靶材(以下，稱為“0FC靶材”。)的樣品。實(shí)施例2關(guān)于在實(shí)施例2中制作的OFC靶材，除了添加500ppm的Ag以外，在與上述實(shí)施例 1同樣的制法及條件下制作。實(shí)施例3
關(guān)于在實(shí)施例3中制作的OFC靶材，除了添加2000ppm的Ag以外，在與上述實(shí)施 例1同樣的制法及條件下制作。比較例1關(guān)于在比較例1中制作的OFC靶材，通過與上述實(shí)施例1同樣的制法，制作出沒有 添加Ag的OFC靶材。此時(shí)，將冷軋的加工度提高至50%左右，在300 400°C的溫度進(jìn)行 熱處理。比較例2關(guān)于在比較例2中制作的OFC靶材，通過與上述實(shí)施例1同樣的制法，制作出沒有 添加Ag的OFC靶材。此時(shí)，將冷軋的加工度控制于20%左右，在300 400°C的溫度進(jìn)行 熱處理。晶面的取向度的測(cè)定在實(shí)施例1 3和比較例1、2的OFC靶材的晶面的取向度的測(cè)定之際，使用X射 線衍射裝置((株)日本理學(xué)株式會(huì)社制)，通過X射線衍射O θ法)，而在任意的角度范 圍測(cè)定X射線衍射強(qiáng)度。分別在圖1(a)中表示實(shí)施例1的OFC靶材表面(濺射面)的X射線衍射測(cè)定的結(jié) 果，在圖1(b)和(c)中表示比較例1和2的OFC靶材表面的X射線衍射測(cè)定的結(jié)果。在這 些圖中，縱軸為X射線強(qiáng)度(每秒計(jì)數(shù)(count per second) :cps)，橫軸為衍射角2 θ (° )。通過研磨實(shí)施例1 3和比較例1、2的5種OFC靶材的表面(濺射面)而測(cè)定X 射線衍射，根據(jù)上述比率的計(jì)算方法而求出(220)/(111)取向比。此時(shí)，對(duì)于大塊狀的OFC 靶材表面的X射線衍射峰強(qiáng)度的比率而言，不同于粉末樣品，由于偏差程度大，因而測(cè)定多 個(gè)表面部位，求出(220)/(111)取向比的平均值。表 權(quán)利要求
1.一種濺射靶材，其特征在于，在4N(99. 99%)以上的無氧銅中添加了 200 2000ppm 的銀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺射靶材，其特征在于，平均晶粒粒徑為30 100μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濺射靶材，其特征在于，通過濺射面的X射線衍射的峰強(qiáng)度測(cè)定而求出的(220)面的取向比率與(111)面的取 向比率之比020)/(111)為6以下，表示該值的偏差程度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為10以內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的濺射靶材，其特征在于，通過鑄造及軋制而制造。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的濺射靶材，其特征在于，所述比020)/(111)大于1.0。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的濺射靶材，其特征在于，所述比020)/(111)為4.5 5. 8。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濺射靶材，其特征在于，在軋制之后對(duì)濺射靶材實(shí)施熱處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的濺射靶材，其特征在于，所述熱處理在300 400°C的溫度實(shí)施。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濺射靶材，其特征在于，所述軋制包括冷軋，并且所述冷軋的 加工度為40% 70%。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的濺射靶材，其特征在于，所述冷軋的加工度為約50%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種濺射靶材，其在通過濺射法形成配線膜的過程中，一邊抑制由濺射導(dǎo)致的異常放電，一邊可實(shí)現(xiàn)高速成膜。濺射靶材由在4N(99.99％)以上的無氧銅中添加了銀的銅合金形成。微量添加銀，使得所形成膜的電阻率與無氧銅的電阻率等同。銀的添加量?jī)?yōu)選為200～2000ppm的范圍。
文檔編號(hào)C23C14/34GK102102182SQ20101058445
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者井坂功一, 外木達(dá)也, 小田倉(cāng)正美, 本谷勝利, 辰巳憲之 申請(qǐng)人:日立電線株式會(huì)社