溅射用铜靶材以及溅射用铜靶材的制造方法
【专利摘要】本发明提供溅射用铜靶材以及溅射用铜靶材的制造方法。本发明的课题是在包含高熔点金属的膜上形成由纯铜形成的低电阻的溅射膜。一种溅射用铜靶材，其由纯度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15%以上30%以下，平均晶粒粒径为0.07mm以上0.20mm以下。
【专利说明】溅射用铜靶材以及溅射用铜靶材的制造方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]在显示面板等液晶显示装置中使用的薄膜晶体管(TFT:Thin Film Transistor)等的电极布线中，主要使用了通过溅射而形成的铝(Al)合金。近年，随着液晶显示装置的高精细化的推进而要求着TFT的电极布线的微细化，正在研究将电阻率(電気抵抗率)比铝低的铜(Cu)用作电极布线材料。随之，用于铜的成膜的溅射用铜靶材的研究也在不断地进行。
[0003]在例如专利文献1、2中，为了抑制因长时间的溅射而在靶材的表面形成的称作瘤(nodule)的突起的形成，对溅射用铜靶材的粒径等结晶织构进行了改善。根据专利文献1、2，通过调整靶材的晶粒粒径(結晶粒径)，可抑制瘤的形成，可抑制因在瘤的部分产生的异常放电(发弧(7 —而将瘤破坏从而成为簇状的异物(颗粒(〃一 f 〃々> ))的情况。因此，可抑制颗粒向溅射膜的附着，可提高制品成品率。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特 开平11-158614号公报
[0007]专利文献2:日本特开2002-129313号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的问题
[0009]如以上那样，一直以来，作为优先课题而着眼于在形成电极布线的溅射时抑制发弧，进行了大量的研究。但是目前，关于发弧、由此产生的颗粒，从溅射装置的方面出发获得了相当的改善。因此，作为次要的课题，为了谋求液晶显示装置的帧速率的更进一步的高速化、大画面化，因而在使用了纯铜的溅射膜的电极布线中期望着更加的低电阻化。
[0010]但是，由于基底的材质等，存在有在其上形成的溅射膜的电阻率增高的情况。例如，在玻璃基板上、非晶硅(α-Si)膜上形成使用了纯铜的溅射膜的情况下，有时会将包含钛(Ti)、钥(Mo)等高熔点金属的膜作为基底膜。在此情况下，溅射膜的电阻率有时会比直接形成于玻璃基板上等的情况高。
[0011]本发明的目的在于提供溅射用铜靶材以及溅射用铜靶材的制造方法，所述溅射用铜靶材可在包含高熔点金属的膜上形成由纯铜形成的低电阻的溅射膜。
[0012]用于解决问题的方案
[0013]根据本发明的第I方式提供一种溅射用铜靶材，其由纯度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，前述溅射面中的(200)面的取向率为15%以上30%以下，平均晶粒粒径为0.07mm以上0.20mm以下。[0014]其中，前述(111)面以及前述(200)面的取向率是:对于前述(111)面、前述(200)面、(220)面、以及(311)面，将通过X射线衍射而获得的各晶面的峰的测定强度分别除以JCPDS中记载的与前述各晶面对应的晶面的峰的相对强度，将所得到的值的合计值设为100%的情况下的比例。
[0015]根据本发明的第2方式提供根据第I方式所述的溅射用铜靶材，其中，关于溅射条件，在0.5Pa的Ar气氛下将施加功率密度设为12.7ff/cm2时，溅射速度为3g/h以上5g/h以下。
[0016]根据本发明的第3方式提供根据第I或第2方式所述的溅射用铜靶材，其中，前述溅射面中的(111)面的取向率为17%以上，前述平均晶粒粒径为0.1Omm以上。
[0017]根据本发明的第4方式提供根据第f第3方式中任一项所述的溅射用铜靶材，其中，前述平均晶粒粒径为0.15mm以下。
[0018]根据本发明的第5方式提供根据第f第4方式中任一项所述的溅射用铜靶材，其经过铸造工序、热轧工序而制造，在前述热轧工序中，对于加热至800°C以上900°C以下的铜铸块，按照厚度减少率为85%以上95%以下、将前述铜铸块轧制而形成的铜板在轧制结束时的温度为600°C以上700°C以下的方式实施了热轧。
[0019]根据本发明的第6方式提供根据第f第5方式中任一项所述的溅射用铜靶材，其用于在包含高熔点金属的膜上形成刚成膜后的电阻率不足2.0 μ Qcm的由纯铜形成的溅射膜。
[0020]根据本发明的第7方式提供一种溅射用铜靶材，其通过进行将纯度3Ν以上的无氧铜铸造而制成铜铸块的铸造处理、对前述铜铸块进行热轧而制成铜板的热轧处理从而制造，在前述热轧处理中，对于加热至800°C以上900°C以下的前述铜铸块，按照厚度减少率为85%以上95%以下、轧制结束时的前述铜板的温度为600°C以上700°C以下的方式实施了热轧。
[0021]根据本发明的第8方式提供一种溅射用铜靶材的制造方法，其具有将纯度3N以上的无氧铜铸造而制成铜铸块的铸造工序、对前述铜铸块进行热轧而制成铜板的热轧工序，在前述热轧工序中，对于加热至800°C以上900°C以下的前述铜铸块，按照厚度减少率为85%以上95%以下、轧制结束时的前述铜板的温度为600°C以上700°C以下的方式实施热轧。
[0022]发明的效果
[0023]根据本发明，可在包含高熔点金属的膜上形成由纯铜形成的低电阻的溅射膜。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1所示为装载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视图。
[0025]图2所示为用于测定本发明的实施例1f 19和比较例If 16的溅射用铜靶材的发弧的检测装置系统的概略图。
[0026]图3所示为表示本发明的实施例11、16、17和比较例11、15、16的溅射用铜靶材的
各晶面的取向率的曲线图。
[0027]图4所示为说明使用本发明的实施例1f 19和比较例If 16的溅射用铜靶材、将纯铜溅射膜格子状地划分为多个区段而形成的评价样品的图，(al)是本发明的实施例21g~29g和比较例21g~26g的评价样品的俯视图，(a2)是(al)的A-A剖视图，(bl)是本发明的实施例21t~29t和比较例21t~26t的评价样品的俯视图，(b2)是(bl)的A-A剖视图。
[0028]图5所示为表示本发明的实施例21t、26t、27t和比较例21t、25t、26t的评价样品的纯铜溅射膜的电阻率对于热处理温度的依存性的曲线图。
[0029]图6所示为表示本发明的实施例21t~29t和比较例21t~26t的评价样品的纯铜溅射膜的电阻率对于热处理温度的依存性的曲线图。[0030]符号说明
[0031]10溅射用铜靶材
[0032]20溅射装置
[0033]30发弧的检测装置系统
[0034]51玻璃基板
[0035]52Τ? 膜
[0036]53g、53t纯铜溅射膜
【具体实施方式】
[0037]<本发明人等所获得的见解>
[0038]如上述那样，由于基底的差异，存在有所形成的纯铜溅射膜的电阻率不同的情况。例如，如果是在玻璃基板上则在刚成膜完后可容易地获得1.7μ Qcm左右的纯铜溅射膜。与此相对，在包含钛(Ti)等高熔点金属的膜上形成纯铜溅射膜时则电阻率增大。可认为这是因为，在高熔点金属的膜上形成的纯铜溅射膜的结晶性差。
[0039]因此，本发明人等推测，为了获得具备良好的结晶性的纯铜溅射膜，使动能高的铜的溅射粒子到达成为基底的规定的膜上，在膜上移动(迁移)即可。这是因为考虑到，由此可将溅射粒子配置于恰当的晶格位置。
[0040]另一方面可认为，在溅射时离子向靶材的表面的冲撞时，相对于相同的能量的离子冲撞而言原子越容易释放，即，溅射速度越高，则刚释放出的溅射粒子越具有高的动能。
[0041]基于以上的考察，本发明人等为了可获得高的溅射速度，尝试了溅射用铜靶材的结晶织构的最优化。深入研究的结果可知，溅射用铜靶材的表面越取向于(111)面、(200)面，另外，靶材中的晶粒粒径越粗大，则越可获得溅射速度高的倾向。
[0042]接着，本发明人等对较多地取向于(111)面、(200)面、且使晶粒粒径为粗大的溅射用铜靶材的制造方法也进行了深入研究。根据如以往那样的制造方法，经过铸造工序、热轧工序、冷轧工序、热处理工序。在使用了这样的现有技术的制造方法中，在冷轧工序中取向(220)面、在其后的热处理工序中取向(111)面这样的方法中，没有引起晶粒的充分的粗大化。另一方面可知，通过调整热轧工序中的温度和厚度减少率(加工度)，即使不经过冷轧工序、热处理工序，也可以以高的取向率获得(111)面、(200)面，且可获得粗大粒径的结晶织构。
[0043]本发明基于发明人等所发现了的这样的见解而完成。
[0044]<本发明的一个实施方式>
[0045](I)溅射用铜靶材
[0046]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按照如下方式构成:形成为例如具备规定的厚度和宽度以及长度的矩形的平板型(平面型)，可用于形成纯铜溅射膜，所述纯铜溅射膜是成为例如液晶显示装置等中使用的薄膜晶体管(TFT:Thin Film Transistor)等的电极布线的纯铜派射膜。
[0047]构成溅射用铜靶材10的纯铜例如为纯度为3N (99.9%)以上的无氧铜(0FC:Oxygen-Free Copper)。
[0048]另外，溅射用铜靶材10的经轧制的表面(轧制面)、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17%以上，(200)面的取向率例如为15%以上30%以下。予以说明，(111)面以及(200)面的取向率是:由与通过X射线衍射而获得的表示各种晶面的各峰的测定强度比求出的值。各峰的测定强度由例如与各峰对应的晶面的峰的相对强度进行修正而使用。相对强度可使用例如JCPDS(Joint Committee for PowderDiffraction Standards,粉末衍射标准联合委员会)中记载的值。
[0049]具体而言，如由下式(I)、(2)分别表示的那样，(111)面以及(200)面的取向率是:对于(111)面、(200)面、(220)面、以及(311)面，将通过X射线衍射而获得的各晶面的峰的测定强度分别除以JCPDS中记载的与这些各晶面对应的晶面的峰的相对强度，将所得到的值的合计值设为100%的情况下的比例。
[0050]【数学式I】
[0051]
【权利要求】
1.一种溅射用铜靶材，其特征在于，其由纯度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15%以上30%以下，平均晶粒粒径为0.07mm以上0.20mm以下， 其中，所述(111)面以及所述(200)面的取向率是:对于所述(111)面、所述(200)面、(220)面、以及(311)面，将通过X射线衍射而获得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，将所得到的值的合计值设为100%的情况下的比例。
2.根据权利要求1所述的溅射用铜靶材，其特征在于，关于溅射条件，在0.5Pa的Ar气氛下将施加功率密度设为12.7ff/cm2时，溅射速度为3g/h以上5g/h以下。
3.根据权利要求1或2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17%以上，所述平均晶粒粒径为0.1Omm以上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的溅射用铜靶材，其特征在于，所述平均晶粒粒径为0.15mm以下。
5. 根据权利要求1~4中任一项所述的溅射用铜靶材，其特征在于，其经过铸造工序、热轧工序而制造， 在所述热轧工序中，对于加热至800°C以上900°C以下的铜铸块，按照厚度减少率为85%以上95%以下、将所述铜铸块轧制而形成的铜板在轧制结束时的温度为600°C以上700°C以下的方式实施了热轧。
6.根据权利要求1飞中任一项所述的溅射用铜靶材，其特征在于，其用于在包含高熔点金属的膜上形成刚成膜后的电阻率不足2.0μ Qcm的由纯铜形成的溅射膜。
7.一种溅射用铜靶材，其特征在于，其通过进行将纯度3Ν以上的无氧铜铸造而制成铜铸块的铸造处理、对所述铜铸块进行热轧而制成铜板的热轧处理从而制造， 在所述热轧处理中，对于加热至800°C以上900°C以下的所述铜铸块，按照厚度减少率为85%以上95%以下、轧制结束时的所述铜板的温度为600°C以上700°C以下的方式实施了热轧。
8.一种溅射用铜靶材的制造方法，其特征在于，其具有将纯度3N以上的无氧铜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， 在所述热轧工序中，对于加热至800°C以上900°C以下的所述铜铸块，按照厚度减少率为85%以上95%以下、轧制结束时的所述铜板的温度为600°C以上700°C以下的方式实施热车L。
【文档编号】C23C14/34GK103572227SQ201310062551
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年2月28日 优先权日:2012年7月30日
【发明者】辰巳宪之, 小林隆一, 上田孝史郎 申请人:株式会社Sh铜业