CN103173729B - 溅射用铜靶材的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供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。该溅射用铜靶材的制造方法具有：对纯度3N以上的无氧铜进行铸造而制成铜铸块的铸造工序、对铜铸块进行热轧而制成铜板的热轧工序、对热轧后的铜板进行冷轧从而进一步使其变薄的冷轧工序、以及对冷轧后的铜板不进行热处理而通过切削加工来制造具有规定长度、规定宽度的溅射用铜靶材的溅射用铜靶材制造工序。

Description

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 FilmTransistor)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(111)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)、钼(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1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1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1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1～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2.0μΩcm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3N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。

附图说明

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，(a1)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(a1)的A－A剖面图，(b1)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(b1)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

52 Ti膜

53g，53t 纯铜溅射膜

S 基板

具体实施方式

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1.7μΩcm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(OFC：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，Joint Committee for PowderDiffraction Standards)中记载的值。

具体地，如下式(1)、(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1

数2

另外，溅射用铜靶材10的平均结晶粒径例如是0.1mm以上0.2mm以下。另外，平均结晶粒径是通过JIS H0501中规定的“铜及铜合金压延制品结晶粒度试验法”的“比较法”求得的值。

如上所述，通过使用(111)面的取向率例如是13％以上30％以下、(200)面的取向率例如是10％以上50％以下的溅射用铜靶材10，容易放出高运动能量的铜的溅射粒子。由此，能够得到高成膜速度，而且通过在到达的膜上的溅射粒子的迁移和向合适的晶格位置的配置，即使在含例如Ti、钼(Mo)等高熔点金属的膜上，也可以形成刚刚成膜后的电阻率例如低于2.0μΩcm的纯铜溅射膜。

另外，如上所述，通过使用平均结晶粒径例如是0.1mm以上0.2mm以下的溅射用铜靶材10，可以形成具有良好的膜厚均一性、致密的纯铜溅射膜。

(2)溅射用铜靶材的制造方法

以下，对本发明的一个实施方式的溅射用铜靶材10的制造方法进行说明。本实施方式中，为了应对最近的大型显示器面板等液晶显示装置、例如第10代的3m见方程度的基板尺寸，主要采用了顺次进行铸造工序、热轧工序、冷轧工序的制造方法。

首先，通过铸造工序，对纯度为3N(99.9％)以上的无氧铜进行铸造，制成规定厚度、规定宽度的矩形的铜铸块(铸锭，ingot)。接着，作为利用高温的加工工序，通过热轧工序，对以650℃以上900℃以下的温度加热了的铜铸块实施轧制(热轧)，除去表面氧化层(黑皮)(剥皮)，制成规定厚度的铜板。

然后，通过冷轧工序，在室温状态下对铜板进行冷轧，使其进一步变薄，调整铜板的外形。此时，按照使得铜板的加工度超过5％且小于30％、更优选为10％以下的方式使铜板变薄。另外，冷轧工序中，可以在1次处理中实施冷轧，或者也可以分多次进行处理。另外，加工度用下式(3)来定义。

加工度(％)＝((加工前板厚－加工后板厚)/加工前板厚)×100···(3)

接着，用矫正机矫正铜板的弯曲，通过铣刀等进行切削加工，并切出规定长度，制成规定厚度、规定宽度的溅射用铜靶材10。通过以上步骤，制造溅射用铜靶材10。

如上所述，本实施方式中，在650℃以上900℃以下进行热轧工序。通过使温度为650℃以上的高温，可以得到(111)面的取向率高的结晶组织，而且也会出现规定量的(200)面。另外，通过使温度为900℃以下，可以控制铜铸块的氧化、或提高制造时的作业性。

另外，本实施方式中，按照使铜板的加工度超过5％且小于30％、更优选为10％以下的方式进行冷轧工序。冷轧工序中，通过热轧工序而取向了的(200)面的一部分会向(220)面取向。所以，通过使冷轧工序中的加工度为规定值以下，可以在将(111)面的取向率维持为高的例如13％以上30％以下的同时，将(200)面的取向率保持在例如10％以上、更优选为30％以上。另外，通过冷轧工序，结晶粒径的微细化也被促进。所以，通过使加工度超过例如5％，能够获得较微细的结晶粒径，可以使溅射用铜靶材10中的平均结晶粒径为例如0.1mm以上0.2mm以下。

最初，本发明人等认识到，冷轧工序中取向了的(220)面，通过之后400℃左右的较低温度的热处理工序中的再结晶化，而向(111)面取向。由此，本发明人等尝试了将冷轧工序中的加工度保持为以往的30％～50％左右，与热处理工序进行各种组合，以获得(111)面的取向率高的结晶组织。但是，出于加工性方面的考虑等，有时仅能将冷轧工序中的加工度提高到50％左右，得到的(111)面的取向率为10％以下。

本实施方式中，基于通过本发明人等的进一步努力而得到的认识，利用高温下的热轧工序而得到(111)面的取向率高的结晶组织，在冷轧工序中将加工度抑制为例如小于30％，因此可得到(111)面和(200)面的取向率高的溅射用铜靶材10。

(3)使用了溅射用铜靶材的成膜方法

接着，对于通过使用了本发明的一个实施方式的溅射用铜靶材10的溅射而将纯铜溅射膜成膜的方法，利用图1进行说明。

图1是安装有本发明的一个实施方式的溅射用铜靶材10的溅射装置20的纵剖面图。溅射装置20例如作为使用了直流(DC)放电的DC溅射装置而构成。另外，图1所示的溅射装置20仅是一个例子，溅射用铜靶材10可以安装在其他各种类型的溅射装置中使用。

如图1所示，溅射装置20具有真空室21。在真空室21内的上部设置有基板保持部22s，作为成膜对象的基板S按照使被成膜的面朝下方的方式被保持。基板S例如为预先形成有作为被成膜面的含Ti、Mo等高熔点金属的膜的玻璃基板等。

在真空室21内的底部设置有靶保持部22t，例如溅射用铜靶材10以与基板S的被成膜面相对的方式，使溅射面朝上方而被保持。另外，溅射装置20内可以保持多个基板S，对于这些基板S，可以一次性处理或者连续处理。

另外，在真空室21的一方的壁面上连接有气体供给管23f，与气体供给管23f相对的另一方的壁面上连接有气体排气管23v。气体供给管23f上连接有将氩(Ar)气体等非活性气体供给到真空室21内的无图示的气体供给系统。气体排气管23v上连接有将Ar气体等真空室21内的氛围气进行排气的无图示的气体排气系统。

用所述溅射装置20在基板S上进行成膜时，将Ar气体等供给到真空室21内，对真空室21投入DC放电电力，以对溅射用铜靶材10施加负的高电压，对基板S施加正的高电压。

由此，主要在溅射用铜靶材10与基板S之间生成等离子，正的氩(Ar⁺)离子G向溅射用铜靶材10的溅射面撞击。通过Ar⁺离子G的撞击，由溅射用铜靶材10撞出的铜的溅射粒子P逐渐在基板S的被成膜面上堆积，在基板S上形成由纯铜构成的溅射膜M。

如上所述，如果使用以往的溅射用铜靶材，在例如Ti等膜上溅射纯铜等，则有时会形成电阻率高的溅射膜。可以认为这种现象是由于：在Ti等膜上形成的溅射膜在膜中包含很多空隙、或者是不规则的原子排列的结晶时，结晶性不良。

因此，如本发明人等所考察的那样，认为如果能够使到达了Ti等膜上的铜的溅射粒子在被粘着的膜上移动(迁移)，并尽量使其配置在合适的晶格位置上，则可以形成具有良好结晶性的低电阻率的纯铜溅射膜。溅射粒子的运动能量越高则该迁移越容易。

如上所述，溅射是放电等离子中的Ar⁺离子等向靶材的表面撞击，切断构成靶材的原子间的结合而放出原子的现象。由此可以认为：越是对于相同能量的离子撞击而容易被放出的原子则刚刚放出后的运动能量越高。也就是说，可以认为：溅射用铜靶材的侵蚀(erosion)速度、溅射膜的成膜速度越高时，则高运动能量的溅射粒子越被放出。

本实施方式中，通过本发明人等的深入研究，制成了能够获得高侵蚀速度和成膜速度、看到了容易放出原子的倾向的(111)面的取向率高的溅射用铜靶材10。另外，同样地，获得了仅次于(111)面的高成膜速度的(200)面的取向率也提高了。由此，在获得高成膜速度的同时，放出运动能量高的溅射粒子P并使其被粘着在膜上，在膜上发生通过迁移而向合适的晶格位置配置，可以得到具有良好结晶性的电阻率低的纯铜的溅射膜M。

另外，本实施方式中，由于将溅射用铜靶材10中的平均结晶粒径保持为较小的例如0.1mm以上0.2mm以下，因此可以使溅射膜M成为致密的膜，另外，可以良好地保持膜厚的均一性。进而，不易发生溅射中的异常放电(电弧)等，可以实现溅射装置20内、溅射膜M上的粒子的减少。

另外，如上所述，现在，对于电弧、粒子等的弊病，通过从装置方面的对策，实现了相当大程度的改善。例如，可以采取下述办法：在靶材的背面配置用于吸引离子的磁铁，使该磁铁摇动而使发生侵蚀的部分经常移动，抑制在靶材上形成结瘤。另外，如果使用并设有作为阴极电极的矩形靶材的多阴极类型的装置，则通过相邻的阴极电极间负载交流电源的交流(AC)溅射，也能够产生稳定的等离子，抑制电弧的发生。

如上，在基板S上形成的纯铜的溅射膜M，例如可以作为实施希望的图案、以TFT为代表的各种半导体元件的电极配线等而利用。

＜本发明的其他的实施方式＞

以上，对本发明的实施方式进行了具体说明，但本发明不限于上述的实施方式，只要不脱离其宗旨，可以进行各种变更。

例如，上述的实施方式中，使溅射用铜靶材10为矩形的平板型，但溅射用铜靶材的形状不限于此，也可以是圆板型、其他形状。

另外，上述的实施方式中，进行了热轧工序作为溅射用铜靶材10的制造方法的高温加工工序，但高温加工工序不限于此，只要是例如热挤出工序等在高温下加热而进行塑性加工的工序即可。

另外，上述的实施方式中，使用溅射用铜靶材10在Ti等膜上形成了纯铜溅射膜，但作为纯铜溅射膜的基底的含高熔点金属的膜也可以是这之外的膜。具体地，除了Ti、Mo以外，还可以是钨(W)、钽(Ta)、钴(Co)、镍(Ni)等的膜、或这些金属的合金膜、或者它们与其他金属的合金膜等。另外，溅射膜的基底也可以是α－Si膜、玻璃基板等。

实施例

(1)溅射用铜靶材的评价

接着，关于本发明的实施例11～16的溅射用铜靶材的评价结果，与比较例11～16一同进行说明。

(溅射用铜靶材的制作)

首先，按照与上述的实施方式同样的方法、步骤，对纯度3N(99.95％)的无氧铜进行铸造，制作厚度为150mm、宽度为300mm的矩形的铜铸块。

接着，由该铜铸块制作实施例11的溅射用铜靶材。即，在Ar气体氛围气下在保持为800℃的加热炉内，对铜铸块加热2小时，从加热炉取出后，立即实施热轧工序，制成厚度为30mm的铜板。除去该铜板的表面氧化层后，在冷轧工序中，以1次处理使铜板变薄至28mm的厚度(加工度：约7％)。之后，用铣刀实施切削加工直至厚度变为20mm，制成实施例11的溅射用铜靶材。

另外，按照与上述的实施例11同样的方法、步骤，将热轧工序的温度和冷轧工序的加工度在上述的规定值的范围内进行各种改变，一并制作实施例12～16的溅射用铜靶材。

进而，如最初本发明人等讨论的那样，作为调整冷轧工序和热处理工序而尝试增加(111)面的取向率的例子，由上述的铜铸块制作比较例11的溅射用铜靶材。即，按照与上述的实施例11大致同样的方法、步骤，以温度设为800℃的热轧工序，制作厚度为60mm的铜板。冷轧工序中，使铜板变薄直至30mm的厚度(加工度：50％)，将热处理工序中的温度设为400℃。通过之后的工序，形成最终厚度为20mm的比较例11的溅射用铜靶材。

另外，按照与上述的比较例11同样的方法、步骤，对热轧工序的温度和冷轧工序的加工度进行各种改变，以使其包含上述规定值的范围外的值，一并制作比较例12～16的溅射用铜靶材。

(溅射用铜靶材的测定)

然后，对于从上述的机械加工前的溅射用铜靶材分别切出块状(block)材料，并研磨相当于溅射面的轧制面而得到的结晶组织，进行各晶面的取向率和平均结晶粒径的测定。

首先，对于实施例11～16和比较例11～16的溅射用铜靶材，进行X射线衍射测定，调查溅射面中的各晶面的取向率。即，通过X射线衍射测定(111)面、(200)面、(220)面和(311)面的峰强度，使用JCPDS中记载的与上述各晶面对应的晶面的峰的相对强度，由上述的式(1)、(2)求出(111)面和(200)面的取向率。

另外，对于实施例11～16和比较例11～16的溅射用铜靶材，基于JISH0501中规定的“铜及铜合金压延制品结晶粒度试验法”的“比较法”，测定平均结晶粒径。即，比较JIS H0501中登载的标准照片和各溅射用铜靶材的结晶组织的照片，鉴定平均结晶粒径。

图2中显示实施例11和比较例11的测定结果。图2的曲线图的横轴是(111)面、(200)面、(220)面和(311)面的各晶面，纵轴是溅射面中的晶面的取向率(％)。曲线图中，用◆记号和实线表示实施例11的数据，用■记号和虚线表示比较例11的数据。另外，曲线图的上方的表中，与平均结晶粒径(mm)、各晶面的取向率(％)一起，显示了作为参考值的维氏硬度Hv的数值。

如图2所示，使冷轧工序中的加工度为约7％的实施例11中，与使冷轧工序中的加工度为50％的比较例11相比，得到了(111)面和(200)面的取向率高的溅射用铜靶材。另外，虽然实施例11的平均结晶粒径与比较例11相比稍粗大，但得到了较细的结晶组织。

以下的表1中显示实施例11～16和比较例11～16的全部数据。表中，对于规定值以外的值，加括号显示。

表1

如表1所示，在冷轧工序中的加工度在规定值内的实施例11～16中，(111)面和(200)面的取向率、平均结晶粒径均得到了规定的范围内的数值。另外，在热轧工序中的温度特别高的实施例11和14～16中，(111)面的取向率为20％以上、(200)面的取向率为30％以上，成了更满意的值。

另一方面，比较例11～16中，均使冷轧工序中的加工度为与以往同样的30％～50％，(111)面的取向率为10％以下。

由以上的结果可知：通过使热轧工序的温度为650℃以上，使冷轧工序的加工度超过5％且小于30％、更优选为10％以下，可以在保持溅射用铜靶材的平均结晶粒径为0.1mm以上0.2mm以下的同时，使溅射面中的(111)面的取向率为13％以上30％以下、更优选为20％以上，使(200)面的取向率为10％以上50％以下、更优选为30％以上。

(2)纯铜溅射膜的评价

接着，对于本发明的实施例21～26的纯铜溅射膜的评价结果，与比较例21～26一同进行说明。

(评价样品的制作)

使用上述的实施例11～16和比较例11～16的溅射用铜靶材，如图3所示，在玻璃基板51上或Ti膜52上，形成分别格子状地划分成多个区域的纯铜溅射膜53g、53t，制作评价样品。

即，为了适合于以下所述的溅射实验机，首先，对上述实施例11～16和比较例11～16的溅射用铜靶材进行机械加工，切成厚度为5mm、直径为100mm的圆形。接着，将该圆形的各溅射用铜靶材安装在具有与上述实施方式的溅射装置20大致同样的功能的DC放电方式的溅射实验机上。然后，利用通过基板保持部的旋转，玻璃基板51通过溅射用铜靶材的正上方的旋转成膜方式，分别在玻璃基板51上或Ti膜52上进行利用溅射的成膜。

图3(a1)和(a2)所示的实施例21g～26g和比较例21g～26g的评价样品分别具有使用实施例11～16和比较例11～16的溅射用铜靶材而成膜所得的纯铜溅射膜53g。所述构成如下获得：将以2mm间隔具有100块(纵10块×横10块)3mm见方的开口部的金属掩模(无图示)保持在50mm见方的玻璃基板51上，将纯铜溅射膜53g划分成3mm见方的格子状，在玻璃基板51上形成100个区域而得到。以下的表2中显示利用溅射的成膜条件。

表2

	纯铜膜
		功率	1kw
处理气体	Ar
		室内压力	0.50Pa
成膜时间	10分钟

图3(b1)和(b2)所示的实施例21t～26t和比较例21t～26t的评价样品分别具有使用实施例11～16和比较例11～16的溅射用铜靶材而成膜所得的纯铜溅射膜53t。各评价样品的形成时，预先使用Ti靶材在玻璃基板51的整面形成Ti膜52。在该Ti膜52上保持与上述同样的金属掩模，将纯铜溅射膜53t划分成3mm见方的格子状，在Ti膜52上形成100个区域。Ti膜52和纯铜溅射膜53t的膜厚分别设为约50nm和约300nm。以下的表3显示利用溅射的成膜条件。

表3

	Ti膜	纯铜膜
			功率	1kw	1kw
处理气体	Ar	Ar
			室内压力	0.15Pa	0.50Pa
成膜时间	1分钟	3分钟

(评价样品的膜厚测定)

首先，使用实施例21g～26g和比较例21g～26g的评价样品，测定纯铜溅射膜53g的膜厚。膜厚是通过使用激光显微镜来计量纯铜溅射膜53g的划分为格子状的各区域与玻璃基板51的高低差而测定的。另外，由测定的膜厚，分别求出膜厚的平均值、表示膜厚的分布的标准偏差和成膜速度。成膜速度(nm/min.)是测定的膜厚除以成膜时间10分钟而得到的值。

图4中显示实施例21g和比较例21g的测定结果。图4(a)是表示本发明的实施例21g的评价样品的模式图，图4(b)是表示比较例21g的评价样品的模式图。模式图中，在各自的评价样品的与(10×10)个的各区域对应的位置上，显示各区域中的纯铜溅射膜53g的膜厚。另外，图的上段的表中，显示了各评价样品的膜厚平均值(nm)、标准偏差(nm)和成膜速度(平均值)(nm/min.)的数值。

如图4所示，就纯铜溅射膜53g的成膜速度而言，实施例21g比比较例21g高约10％，可以认为这是由于使用(111)面和(200)面的取向率高的溅射用铜靶材而形成的缘故。

另一方面，膜厚的标准偏差的结果是，实施例21g更大。但是，膜厚的平均值是实施例21g更大，就标准偏差相对于平均值的比例(变动系数)来看，可知实施例21g为0.64％，比较例21g为0.52％，膜厚的偏差方面没有大的差别。就与实施例21g对应的实施例11的溅射用铜靶材而言，通过将平均结晶粒径控制为0.15mm，如上所述，可以保持纯铜溅射膜53g的膜厚的均一性。

(评价样品的电阻率测定)

接着，对于实施例21t～26t和比较例21t～26t的评价样品，以在TFT的制造过程中纯铜溅射膜能够承受的200℃～300℃的温度进行热处理工序。然后，在热处理前后测定纯铜/Ti层叠膜(膜厚为300nm/50nm)的薄片电阻，求出Ti膜52上的纯铜溅射膜53t的电阻率。

作为薄片电阻的测定方法，采用将电极的针贴在3mm见方的各区域的上表面、即纯铜溅射膜53t的表面的4角附近而进行的范德堡(van der Pauw)法。将该薄片电阻乘以用与上述同样的方法测定的纯铜溅射膜53t的膜厚而求出电阻率。

即，膜厚的测定中使用了株式会社基恩士制造的彩色3D激光显微镜VK－8710。薄片电阻的测定中使用了吉时利仪器有限公司制造的2612A型2ch系统源表(System SourceMeter)。通过所述源表，扫描(sweep)施加电流值直至－100mA～100mA，测定电压。接着，按照范德堡(van der Pauw)法的计算式，由测定电流值和电压值求出薄片电阻。此时，取－100mA和100mA中的电阻值的平均，消除偏离成分。由以上求出的薄片电阻值乘以由上述激光显微镜测定的膜厚，从而求出膜电阻率(μΩcm)，作为Ti膜52上的纯铜溅射膜53t的电阻率。

电阻率是纯铜溅射膜53t的物性值之一，如果纯铜溅射膜53t是空隙等缺陷少、结晶性的良好的膜，则显示低值。另外，作为纯铜的块状材料的最小的电阻率是1.67μΩcm。

图5中显示实施例21t和比较例21t的测定结果。图5的横轴是热处理温度(℃)，纵轴是纯铜溅射膜53t的电阻率(μΩcm)。图中，用◆记号和实线表示实施例21t的数据，用■记号和虚线表示比较例21t的数据。

如图5所示可知：即使刚刚成膜后(As depo.)，实施例21t也显示比比较例21t低的电阻率，实施例21t中，即使在Ti膜52上也得到了良好结晶性的纯铜溅射膜53t。另外，二者在200℃和300℃的热处理后均观察到电阻率的降低，可知通过热处理而修正了结晶的缺陷。但是，即使热处理后，比较例21t依然显示比实施例21t高的电阻率，可以认为刚刚成膜后的结晶状态造成了影响。

图6中显示实施例21t～26t和比较例21t～26t的全部数据。实施例21t～26t和比较例21t～26t中，也观察到与上述同样的倾向。

另外，以下的表4中显示实施例21～26和比较例21～26的全部数据。

表4

如表4所示，热轧工序中的温度高、(111)面和(200)面的取向率尤其高的实施例11和14～16所对应的实施例21和24～26中，获得了超过90nm/min.的成膜速度。

另一方面，(111)面的取向率10％以下的比较例11～16所对应的比较例21～26中，成膜速度、电阻率均比实施例21～26差，可以认为溅射特性差。

由以上的结果可知：通过如上所述地控制溅射用铜靶材的规定的晶面的取向率和平均粒径，即使在含Ti等高熔点金属的膜上，也能够获得高成膜速度，而且能够得到刚刚成膜后的电阻率低于2.0μΩcm的具有良好结晶性的纯铜溅射膜53g、53t。

Claims (1)

1.一种溅射用铜靶材的制造方法，其特征在于，所述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，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，

所述溅射用铜靶材的制造方法具有：对所述纯度3N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、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、以及对所述冷轧后的所述铜板不进行热处理而通过切削加工来制造具有规定长度、规定宽度的溅射用铜靶材的溅射用铜靶材制造工序，

所述热轧工序是在650℃以上900℃以下进行，

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，

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。