专利名称：溅射用铜靶材以及溅射用铜靶材的制造方法
技术领域：
本发明涉及由纯度3N以上的无氧铜形成的溅射用铜靶材以及溅射用铜靶材的制造方法。
背景技术：
显示器面板等液晶显示装置中使用的薄膜晶体管(TFT:Thin Film Transistor)等的电极配线中，主要使用通过溅射形成的铝(Al)合金。近年，随着液晶显示装置的高精细化的发展，逐渐要求TFT的电极配线的微细化，并正在研究使用电阻率(电阻系数)比铝低的铜(Cu)作为电极配线材料。与此相伴，铜的成膜中所使用的溅射用铜靶材的研究也在积极进行。例如，专利文献1、2中，为了抑制由于长时间的溅射而在靶材的表面形成的被称作结瘤(nodule)的突起的形成，进行了溅射用铜靶材的粒径等结晶组织的改善。根据这些专利文献1、2，通过调整靶材的结晶粒径，可抑制结瘤的形成，可以抑制由于在结瘤的部分发生的异常放电(电弧)导致的结瘤被破坏而成为簇状的粒子。由此，可以抑制粒子向溅射膜附着，提高产品成品率。另外，现在，对于电弧、粒子，多数从溅射装置面采取对策。另一方面，例如像专利文献3中那样，也可出于提高溅射膜的成膜速度、降低拉伸残余应力等目的而进行溅射用铜靶材的结晶组织改善。根据专利文献3，通过将溅射用铜靶材的表面的(111)面的取向率提高到15%以上，可以使成膜速度提高，另外，可以降低溅射膜的拉伸残余应力。但是，如果提高溅射用铜靶材的表面的(111)面的取向率，则溅射用铜靶材中的结晶粒径变得粗大，担心得不到致密的溅射膜或者膜厚的均一性会恶化。专利文献3中，并未对溅射用铜靶材的结晶粒径特别进行考察，但是例如专利文献4中，为了在保持(I 11)面的取向率较高的同时抑制结晶粒径的粗大化，微量添加了对铜的电阻率不造成影响的程度的银(Ag)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平11 — 158614号公报专利文献2:日本特开2002 - 129313号公报专利文献3:日本特开2010 - 013678号公报专利文献4:日本特开2011 — 127160号公报
发明内容
发明要解决的课题于是，为了实现液晶显示装置的帧速度的进一步高速化、大画面化，对于使用了纯铜的溅射膜的电极配线，正期望进一步的低电阻化。但是，在玻璃基板上、非晶硅(α -Si)膜上形成使用了纯铜的溅射膜时，有时将含钛(Ti)、钥(Mo)等高熔点金属的膜作为基底膜，这样的情况下，与在玻璃基板上等形成的情况相比，溅射膜的电阻率容易进一步升高。在这种更严格的条件下，即使为上述专利文献4那样的微量添加，也必须避免在靶材中混入可能成为使溅射膜电阻率增大原因的Ag等。另一方面，出于缩短形成电极配线的节拍时间(takt time)的要求,还必须维持高速的成膜速度。另外，上述专利文献3、4中，没有特别言及针对在Ti等的膜上形成的溅射膜的电阻率的效果，专利文献3也没有明示对结晶粒径的影响。如此，对于溅射用铜靶材的优选的结晶组织、其获得方法，还有研究的余地。本发明的目的是:提供一种不仅能够获得高成膜速度，而且能够在含高熔点金属的膜上形成由低电阻的纯铜构成的溅射膜的溅射用铜靶材以及溅射用铜靶材的制造方法。解决课题的方法根据本发明的第I方面内容，提供一种溅射用铜靶材，其特征在于，由纯度3N以上的无氧铜形成，溅射面中的(111)面的取向率为13%以上30%以下，所述溅射面中的(200)面的取向率为10%以上50%以下，平均结晶粒径为0.1mm以上0.2mm以下。其中，所述(111)面和所述(200)面的取向率是将以下值设为100%时的比例:对所述(111)面、所述(200)面、(220)面和(311)面通过X射线衍射所得到的各晶面的峰的测定强度分别除以JCPDS中记载的与所述各晶面对应的晶面的峰的相对强度而得到的值的合计值。根据本发明的第2方面内容，提供如第I方面内容所述的溅射用铜靶材，所述溅射面中的(111)面的取向率为20%以上，所述溅射面中的(200 )面的取向率为30%以上。根据本发明的第3方面内容，提供如第I或第2方面内容所述的溅射用铜靶材，其经铸造工序、热 轧工序和冷轧工序而制造，通过所述冷轧工序实施了加工度超过5%且小于30%的冷轧。根据本发明的第4方面内容，提供如第I 第3方面内容中任一项所述的溅射用铜靶材，其用于在含高熔点金属的膜上形成刚刚成膜后的电阻率低于2.0μ Qcm的由纯铜构成的膜。根据本发明的第5方面内容，提供溅射用铜靶材的制造方法，其特征在于，具有:铸造纯度3Ν以上的无氧铜而制成铜铸块的铸造工序、对所述铜铸块进行热轧而制成铜板的热轧工序、以及对所述热轧后的所述铜板进行冷轧从而使其进一步变薄的冷轧工序，所述冷轧工序中，按照所述铜板的加工度超过5%且小于30%的方式使所述铜板变薄。发明的效果根据本发明，能够获得高成膜速度，并且可以在含高熔点金属的膜上形成由低电阻的纯铜构成的溅射膜。
图1是安装有本发明的一个实施方式的溅射用铜靶材的溅射装置的纵剖面图。图2是表示本发明的实施例11和比较例11的溅射用铜靶材的各晶面的取向率的曲线图。图3是对使用本发明的实施例11和比较例11的溅射用铜靶材将纯铜溅射膜格子状地划分为多个区域而形成的评价样品进行说明的图，(al)是本发明的实施例21g 26g和比较例21g 26g的评价样品的平面图，(a2 )是(al)的A — A剖面图，(bI)是本发明的实施例21t 26t和比较例21t 26t的评价样品的平面图，(b2)是(bl)的A-A剖面图。图4是表示本发明的实施例21g和比较例21g的评价样品被格子状地划分而成的各区域中的纯铜溅射膜的膜厚的图，(a)是表示本发明的实施例21g的评价样品的模式图，(b)是表示比较例21g的评价样品的模式图。图5是表示本发明的实施例21t和比较例21t的评价样品的纯铜溅射膜的电阻率对热处理温度的依赖性的曲线图。图6是表示本发明的实施例21t 26t和比较例21t 26t的评价样品的纯铜溅射膜的电阻率对热处理温度的依赖性的曲线图。符号说明10溅射用铜靶材20溅射装置51玻璃基板52Τi 膜53g，53t纯铜溅射膜S 基板
具体实施例方式如上所述，根据基底的不同，形成的纯铜溅射膜的电阻率有时也不同。例如，如果在玻璃基板上，则在刚刚成膜后可容易地得到1.7 μ Qcm左右的纯铜溅射膜。与此相对，如果在含钛(Ti )等高熔点金属的膜上形成纯铜溅射膜，则电阻率会增大。因此，本发明人等认为:为了获得具有良好结晶性的纯铜溅射膜，需要使运动能量高的铜的溅射粒子到达作为基底的规定膜上，并通过在膜上的移动(迁移)而使溅射粒子配置在合适的晶格位置上。另一方面，可以认为:在溅射时离子向靶材表面撞击时，越是对于相同能量的离子撞击而容易被放出的原子、即成膜速度越高，则越放出高运动能量的溅射粒子。基于以上的考察，本发明人等为了获得高成膜速度而尝试了溅射用铜靶材的结晶组织等的最优化。深入研究的结果得知:溅射用铜靶材的表面越向(111)面、(200)面取向，则越能够获得成膜速度高的倾向。接着，本发明人等对使(111)面、(200)面较多地取向的溅射用铜靶材的制造方法也进行了深入研究。得知:在顺次经历铸造工序、热轧工序、冷轧工序、热处理工序的制造方法中，通过在冷轧工序中使(220 )面取向、在之后的热处理工序中使(111)面取向这样的方法，调整热轧工序中的温度和冷轧工序中的加工度，从而可以高取向率获得仅仅取向了10% 的(111)面。本发明是基于发明人等发现的上述认识而完成的。<本发明的一个实施方式>( 1)溅射用铜靶材以下，对本发明的一个实施方式的溅射用铜(Cu)靶材10 (参照后述的图1)进行说明。溅射用铜靶材10例如形成为具有规定的厚度、宽度和长度的矩形的平板型，构成为能够用于例如成为液晶显示装置等中所用的薄膜晶体管(TFT:Thin Film Transistor)等的电极配线的纯铜溅射膜的形成。构成溅射用铜靶材10的纯铜例如是纯度为3N (99.9%)以上的无氧铜(0FC:Oxygen-Free Copper)。另外，溅射用铜靶材10的表面、即溅射面中的(111)面的取向率例如为13%以上30 %以下，更优选为20 %以上，(200 )面的取向率例如为10 %以上50 %以下，更优选为30 %以上。另外，(111)面和(200 )面的取向率是由与通过X射线衍射得到的表示各种晶面的各峰的测定强度比所求得的值。各峰的测定强度，用例如与各峰对应的晶面的峰的相对强度进行修正而使用。相对强度例如使用JCPDS (国际粉末衍射标准联合会，JointCommitteefor Powder Diffraction Standards)中记载的值。具体地，如下式(I)、(2)分别表示的那样，(111)面和(200)面的取向率是将下述值设为100%时的比例:对(111)面、(200 )面、(220 )面、和(311)面通过X射线衍射所得到的各晶面的峰的测定强度分别除以JCPDS中记载的与上述各晶面对应的晶面的峰的相对强度而得到的值的合计值。数I
权利要求
1.一种溅射用铜靶材，其特征在于，由纯度3N以上的无氧铜形成，溅射面中的(111)面的取向率为13%以上30%以下，所述溅射面中的(200)面的取向率为10%以上50%以下，平均结晶粒径为0.1mm以上0.2mm以下， 所述(111)面和所述(200)面的取向率是将以下值设为100%时的比例: 对所述(111)面、所述(200)面、(220)面和(311)面通过X射线衍射所得到的各晶面的峰的测定强度分别除以JCPDS中记载的与所述各晶面对应的晶面的峰的相对强度而得到的值的合计值。
2.根据权利要求1所述的溅射用铜靶材，其特征在于，所述溅射面中的(111)面的取向率为20%以上，所述溅射面中的(200)面的取向率为30%以上。
3.根据权利要求1或2所述的溅射用铜靶材，其特征在于，经铸造工序、热轧工序和冷轧工序而制造，通过所述冷轧工序实施了加工度超过5%且小于30%的冷轧。
4.根据权利要求Γ3中任一项所述的溅射用铜靶材，其特征在于，用于在含高熔点金属的膜上形成刚刚成膜后的电阻率低于2.0μ Qcm的由纯铜构成的溅射膜。
5.一种溅射用铜靶材的制造方法，其特征在于，具有:对纯度3Ν以上的无氧铜进行铸造而制成铜铸块的铸造工序、对所述铜铸块进行热轧而制成铜板的热轧工序、以及对所述热轧后的所述铜板进行冷轧从而进一步使其变薄的冷轧工序， 所述冷轧工序中，按照使所述铜板的加工度超过5%且小于30%的方式使所述铜板变薄 。
全文摘要
本发明提供溅射用铜靶材以及溅射用铜靶材的制造方法。本发明在获得高成膜速度的同时，在含高熔点金属的膜上形成由低电阻的纯铜构成的溅射膜。本发明的溅射用铜靶材由纯度3N以上的无氧铜形成，溅射面中的(111)面的取向率为13%以上30%以下，溅射面中的(200)面的取向率为10%以上50%以下，平均结晶粒径为0.1mm以上0.2mm以下。
文档编号C23C14/34GK103173729SQ201210570188
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月25日 优先权日2011年12月26日
发明者辰巳宪之, 外木达也, 小林隆一, 上田孝史郎 申请人:日立电线株式会社