溅射靶材制造技术

本发明专利技术提供一种溅射靶材，其在通过溅射法形成配线膜的过程中，一边抑制由溅射导致的异常放电，一边可实现高速成膜。溅射靶材由在4N(99.99％)以上的无氧铜中添加了银的铜合金形成。微量添加银，使得所形成膜的电阻率与无氧铜的电阻率等同。银的添加量优选为200～2000ppm的范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及例如用于在基板上形成薄膜的溅射中所使用的溅射靶材。
技术介绍
近年，由于大型显示面板的高精细化，因而要求TFT阵列配线的细微化。作为配线 材料，开始采用电阻率比铝(Al)低的铜(Cu)。今后，为了应对4K XI (4000 X 2000像素级) 的更进一步的高精细化、驱动频率数为120Hz或MOHz这样的高速驱动化，越发需要配线材 料的低电阻化，可预期从作为配线材料的主流的Al向Cu的变更在推进。可是，在基板上形成细微的Cu配线图案时，在通过使用靶材而进行的溅射工艺方 面，因长时间的溅射而导致靶材表面被侵蚀，如果该被侵蚀的侵蚀部分的凹凸变大，那么在 侵蚀部分会产生异常放电。由于该异常放电而导致存在有如下问题点由于靶材材质在高 温下变为液滴状的溅污附着于基板，因而降低Cu配线的制造成品率。为了改善上述问题点，进行了溅射用Cu靶材的结晶组织的研究。作为以往的一个 实例，例如存在如下的Cu靶，其通过使用再结晶工艺而将平均晶粒粒径制成80 μ m以下，从 而使溅射粒子的方向性为一致，且降低了粗大簇(cluster)的产生(例如，参照专利文献 1)。作为以往的另一个实例，例如存在如下高纯度Cu溅射靶纯度制成 5N(99. 999% ),平均晶粒粒径制成250 (超) 5000 μ m,抑制了颗粒的产生(例如，参照专 利文献2)。另一方面，作为以往的溅射技术的一个实例，例如有Cu的自离子溅射法(slefion sputtering，不使用Ar等工艺气体，基于靶材质原子自身的Cu离子而溅射的方法)。对于 适用该自离子溅射法的高纯度Cu溅射靶而言，为了长时间持续基于Cu离子的自维持放电， 将选自Ag和Au的至少一种以0. 005 500ppm的范围作为合计含量而添加于高纯度Cu中 (例如，参照专利文献3)。另外，作为以往的其它的溅射材的一个实例，存在有半导体装置配线籽晶层形成 用的Cu合金溅射靶(例如，参照专利文献4)。该以往的Cu合金溅射靶由如下Cu合金构成， 即含有0.05 2质量％ (500 20000ppm)的Ag，含有合计为0. 03 0. 3质量％ (300 3000ppm)的V、Nb和Ta中的1种或2种以上的Cu合金。如果通过使用上述专利文献4中记载的以往的Cu合金溅射靶，而在LSI的Si系 半导体的作为阻挡层的TaN层上溅射成膜出成为籽晶层的薄膜，那么基于热的凝集变少， 便可抑制薄膜的孔隙(void)产生。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-U9313号公报专利文献3 日本特开2001-342560号公报专利文献4 日本特开2004-193553号公报
技术实现思路
就上述专利文献1中记载的以往的溅射用Cu靶而言，虽然通过制成平均晶粒粒径 为80μπι以下的细微的晶粒粒径可抑制异常放电，但是由于提高冷轧的加工度，而必须将 晶粒细微化，因此(220)面的比例增加并溅射速度(成膜速度)变慢，便难以提高制造的周 期时间(Takt Time)。对于上述专利文献2中记载的以往的高纯度Cu溅射靶而言，由于制成250(超) 5000 μ m的粗大的晶粒粒径，侵蚀部分的凹凸容易变大，因而异常放电的产生频度变高，颗 粒的产生增加。对于上述专利文献1和2中记载的以往的配线膜形成技术而言，虽然也许记载了 关于Cu靶材的晶粒粒径，但是没有兼顾由溅射导致的异常放电的抑制以及成膜的高速化 的。另一方面，对于上述专利文献3中记载的适用小池负离子溅射法的高纯度Cu溅射 靶而言，以提高基于Cu离子的自放电的持续性为目的；对于上述专利文献4中记载的以往 的Cu合金溅射靶而言，以提高半导体装置配线籽晶层的孔隙耐受性为目的。就这些以往的 薄膜形成技术而言，虽然也许记载了 Cu靶材的结晶组织，但是，关于兼顾抑制由溅射导致 的异常放电和成膜高速化的结构，没有公开也没有暗示。因此，就本专利技术而言，为了解决上述以往的课题而开发，其具体目的在于提供一种 溅射靶材，就所述溅射靶材而言，在基于溅射法的配线膜形成中，可一边抑制由溅射导致的 异常放电，一边实现高速成膜。本件专利技术人等为了解决上述以往的课题，对溅射工艺中由于靶材表面的各结晶的 晶面方位的溅射速度(因溅射而剥离的速度)之差导致产生凹凸、晶粒粒径对凹凸的显著 影响以及与加工条件的关系进行了研究。其结果，发现以下的(1) (4)那样的现象，以至 完成本专利技术。(1)在靶表面(溅射面)，(111)面越多、(220)面越少，则溅射速度越快。(2)晶粒粒径越大，则侵蚀部分的凹凸变大变粗；晶粒粒径越小，则侵蚀部分的凹 凸越小且光滑。(3)在靶材的制造工艺中，通过将冷轧的加工度调整为40% 70%左右，可获得 细微的晶粒粒径。(4)但是，如果为了获得细微的晶粒粒径，如上述C3)那样提高冷轧的加工度，那 么(111)面取向减少，O20)面取向增加，溅射速度变慢。S卩，为了实现上述目的，本专利技术提供一种溅射靶材，其特征在于，在4N(99. 99% ) 以上的无氧铜中添加0. 02 0. 2质量％ (200 2000ppm)的银。就本专利技术的溅射靶材而言，优选将平均晶粒粒径制成30 100 μ m。另外，根据本 专利技术的溅射靶材，优选为将通过溅射面的X射线衍射的峰强度测定而求出的(220)面的取 向比率与(111)面的取向比率之比(220)/(111)规定为6以下，表示该值的偏差程度的标 准偏差规定为10以内。另外进一步，就本专利技术的溅射靶材而言，优选通过铸造和轧制而制造。根据本专利技术，在通过溅射法形成配线膜的过程中，可通过抑制异常放电来提高成 品率，并通过提高溅射速度，从而实现高速成膜化。附图说明图1 :(a)为表示作为本专利技术的优选实施例1的靶材表面的X射线衍射图的一个实 例的说明图；(b)为表示比较例1的靶材表面的X射线衍射图的说明图，(C)为表示比较例 2的靶材表面的X射线衍射图的说明图。具体实施例方式以下，具体说明本专利技术的优选实施方式。靶材的组成就本实施方式中的溅射靶材而言，含有Ag(银)，剩余部分以由Cu(铜)以及不可 避的杂质形成的铜合金作为基本组成成分。不需要含有除了 Cu及Ag以外的其它元素。作 为该Cu，优选的是4N(99. 99%)以上的0FC(无氧铜)。另一方的Ag，用于进行结晶组织控 制。优选微量添加Ag，使得所形成的膜获得可与无氧铜的电阻率同等的电阻率。作为该Ag 的添加量，优选为0. 02 0. 2质量％ (200 2000ppm)的范围。靶材的制作就该溅射靶材而言，没有特别限定，但是优选例如在液晶面板的TFT阵列基板形 成配线膜、电极膜时使用。一般而言，可经过铸造一热轧一冷轧一热处理一精细(仕上(f ) 轧制的各工序而制造溅射靶材。在本实施方式中，溅射靶材的制造工序之中，通过冷轧来实施晶粒粒径的细微化。 优选将该冷轧的加工度调整为例如40% 70%。限定该加工度的理由在于会成为平均晶 粒粒径30μπι以上IOOym以下范围的结晶组织，抑制侵蚀部分的粗糙度(Ra)为3.0左右。 通过提高冷轧的加工度，从而侵蚀部分的凹凸变小，可获得光滑的表面，并且可抑制异常放 H1^ ο另一方面，热处理用于使轧制组织再结晶，热处理温度越高，则再结晶的粒径本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种溅射靶材，其特征在于，在４Ｎ（９９．９９％）以上的无氧铜中添加了２００～２０００ｐｐｍ的银。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：辰巳宪之，井坂功一，本谷胜利，小田仓正美，外木达也，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP