JP2001504898A - アルミニウム合金製陰極スパッタリング標的 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、陰極スパッタリング標的において、その有効部分、すなわち陰極スパッタリング作業の際に除去され得る標的の体積が、銅と鉄を同時に含有し、約２０℃よりもはるかに高い再結晶温度と２０℃で２．８５μΩ・ｃｍ未満の電気抵抗を同時に有する高純度のアルミニウム合金で構成されることを特徴とする標的に関するものである。本発明による標的を相互接続回路の製造に使用することによって、相互接続回路の電気抵抗を超高純度アルミニウム合金で得られる抵抗と同等な値に維持し、高純度アルミニウム合金のそれに同等なエッチング特性を保証しながら、隆起と穴の出現頻度が低下させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 アルミニウム合金製陰極スパッタリング標的 発明の技術分野 本発明は各種基盤の金属被覆のための陰極スパッタリング標的に関するもので ある。より具体的には集積回路の製造、特に相互接続回路の実現のための標的と 大型の平面スクリーンモニター（英語でFlat Panels DisplaysまたはＦＰＤ）の 金属被覆領域に関するものである。 本発明は特に陰極スパッタリング標的の有効部分に用いられるアルミニウム合 金に関するものである。 本出願において、元素と不純物の含有量は重量で表すものとする。 技術の現状と課題 電子産業にはアルミニウム系のあるいはアルミニウム合金の電気的相互接続回 路が多用され、特に容量が４メガビットを超えるＤＲＡＭ動的記憶装置などの、 集積度が非常に高い回路内、および液晶スクリーン（英語でLiquid Crystal Dis playsまたはＬＣＤ）、また特に薄膜トランジスタによって制御されるもの（英 語でThin Film TransistorまたはＴＦＴ）などの平面スクリーンモニター（ＦＰ Ｄ）に多用されている。 これらの相互接続回路は、真空下に置くことが可能で、軽微な加熱に耐える各 種の基盤の上に、耐熱性または非耐熱性、合金または非合金、伝導性または誘電 性の各種の材料を付着させることができる陰極スパッタリングの周知の技術によ って工業的に得られる。既知の方法は、一般的に一連の基盤の金属被覆、エッチ ングおよび金属層の不動態化の作業を含む。金属被覆の際に基盤は、１８０℃を 超える、たいていの場合は２００℃から２５０℃程度の、金属被覆温度(Ｔｍ)と 呼ばれる温度に一般的に維持されるが、現在の傾向としては１７０℃から２００ ℃程度の金属被覆温度が用いられる。 集積度が非常に高い回路において、金属層は典型的には厚みが０．５μｍから １μｍ程度であり、エッチングはきわめて細く、典型的には０．２５から０．５ μｍ程度であり、電流密度は非常に高く、特にエイジング加速試験の場合、とき には１０⁶Ａ／ｃｍ²を超えることがある。この様な条件において、穴と隆起の形 成を招く電子移動現象によって使用される回路の劣化が見られる。この問題を解 決するために、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｐｄおよびそれらの組合せなどの、選 択された添加元素の含有率が高い、すなわち一般的に２５００ｐｐｍを超えるア ルミニウム合金から金属被覆を実現することが周知である。しかしながらこれら の合金は、特に回路エッチングのために使用された試薬に対するアルミニウムと 添加元素の反応性の差のために、エッチングがかなり困難であり、特に乾式エッ チング法について、化学エッチング反応で生じた生成物の除去がときには困難で あるという欠点がある。 同様に、日本の特許出願ＪＰ６２．２３５４５１からＪＰ６２．２３５４５４ およびＪＰ６２．２４０７３３からＪＰ６２．２４０７３９によって、２０から ７０００ｐｐｍの間に含まれる量のチタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジ ウム、ニオビウム、タンタル、クロム、モリブデンまたはタングステンなどの耐 熱性金属の添加と、２０から５０００ｐｐｍの間に含まれる量の硼素、炭素およ び／または窒素の添加と組み合わせた銅、コバルト、マンガン、ニッケル、錫、 インジウム、金または銀の軽微な、すなわち一般的に２００ｐｐｍ未満の添加を 含む高純度のアルミニウム合金の使用も知られている。これらの複雑な合金には 製錬、また特に金属間元素の局部的偏析なしの鋳造が困難であるという欠点があ り、それによって標的組成物の異質性を招くことがある。 しかしながら、平面スクリーンモニターの場合、エッチングの幅は一般的に、 １０μｍ以上であり、画像の解像度を上げるために５μｍ程度の幅を用いること が考えられる。したがって、平面スクリーンモニターのエッチングは超高集積回 路のそれよりもはるかに細くない。電流密度もまた、はるかに小さい。この様な 条件において、電子移動による回路の劣化はほとんど存在しないので、添加元素 の含有率が高い合金を使用する理由がなくなる。したがって、合金よりもエッチ ングがはるかに容易で、極めて高い電導性を有し、耐食性が優れているという大 きな利点を示す、非合金の、純度の高いアルミニウムが一般的に用いられる。 ところで、飛躍的発展を遂げている平面スクリーンモニターの分野における現 在の傾向は大スクリーンモニターの生産にある。現在進められている開発は対角 線が１７”と２０”のＰＣモニターと、対角線が４０”の、すなわち最大表面積 がおよそ０．５ｍ²の壁掛けテレビの平面スクリーンに特に向けられている。他 方、生産性と効率を理由として、これらのモニターとスクリーンは同じ基盤（「 ガラス」とも呼ばれる）からあるいは直接、あるいは裁断して得られている。し たがって、現在の傾向として、ガラス基盤のサイズが急速に大きくなっている。 約３６０ｍｍ×４６０ｍｍである現在の標準フォーマットは、近いうちに５５０ ｍｍ×６５０ｍｍになるであろうし、また対角線が１７”、２０”および４０” の平面スクリーンを同時に生産するために約８００ｍｍ×１０００ｍｍの基盤を 利用することも考えられている。 この様な傾向のために、モニターの製造方法に固有の熱処理の際に金属被覆膜 の表面に穴と隆起（英語では”voids”と”hillocks”と呼ばれる）が発生する と いう問題が顕著になり、その阻害的な性格はモニターのサイズに応じて急速に悪 化する。これが特に当てはまるのが３００℃を超える温度での加熱による熱酸化 物層（英語でThermal Oxide Films）形成または蒸気相での化学反応による補足 層の付着（英語でChemical Vapor DepositionまたはＣＶＤ）を含むモニター製 造方法である。これらの熱処理で発生した穴と隆起は画質を劣化させるような相 互接続の欠陥を発生させることがある。画質の基準は厳しいので、いくつかの欠 陥があるだけで生産中のモニター全体が不良品になることもある。 この問題の原因はまだ解明されていない。一般的に認められている、最新の説 明の一つ（P.R．Besser et al.，Materials Research Society，Symposium Proc eedings，Vol．309，1993，p．181-186 & 287-292）によれば、隆起と穴の出現 はアルミニウムフィルムと基盤の間の熱膨張率の大きな差によって引き起こされ た非常に大きな応力の出現に特に起因するものである。これらの応力はアルミニ ウムの弾性限界を大幅に超えることがある。モニターが金属被覆温度を超える温 度になったとき、アルミニウムフィルムは圧縮され、より可塑性の高い特定の粒 子は隣接する粒子の圧力を受けてフィルムの外に押し出される。冷却するときに 、フィルムは張力を受け応力緩和のために穴の出現が引き起こされる（英語の文 献では"stress-voiding"と呼ばれている現象）。何人かの著者らによれば、隆起 の出現は、フィルムが特に組織された構造であるときフィルムの残りの部分に対 して非配向的な粒子の区域が存在することに関連づけられるという（D.B.Knorr ，Materials Research Society，Symposium Proceedings，Vol．309，1993,p.75 -86）。最後に、他の著者らは隆起の形成を、特殊な配向の、非常に大きな可動 性を有する粒子の特定の結合の存在に起因する、特定の粒予の異常な成長現象に 結びつけている（K．Rajan，Electrochemical Society Proceeidings，Vol.95-3 ，1995，p.81-93）。 この問題を解決するために、特に集積半導体回路の分野において、多層相互接 続回路、すなわちアルミニウム合金と耐熱性金属の薄い交互の層で形成された回 路の使用が提案された。例えば、米国特許ＵＳ４ ６７３ ６２３はアルミニウ ム合金（Ａｌ＋１％Ｓｉ）とチタンまたはタングステンが交互になった複数の層 の使用を推奨している。Ｘｅｒｏｘ社の欧州特許出願第６８１ ３２８によれば 、好適には交互の層のそれぞれの厚みは小さな値かつ隆起出現の臨界値末満の値 に制限される。ＩＢＭ社の特許ＵＳ５ １７１ ６４２は、好適には０．５％の Ｃｕを含有するアルミニウム合金と、ＴｉＡｌ₃などの、金属間化合物を形成す るようにアルミニウムと反応した、好適にはチタンなどの、耐熱性金属が交互に なった層の使用を提案している。さらに特許ＵＳ５ ２０２ ２７４によってＡ ｌ−Ｓｉ，Ａｌ Ｐｄ、Ａｌ−Ｎｉ、Ａｌ−ＧｅまたはＡｌ−Ｗなどのアルミニ ウム合金製導体の上に酸化アルミニウム層を形成することを提案した。しかしな がら、これらの解決法によって得られ、隆起形成に対する十分な耐性を提供する 多層相互接続回路は、電気抵抗が高く、最良の場合では、３．３μΩ・ｃｍを超 える。これらの解決法には、製造工程が複雑になるという欠点もあり、そのこと が、かなり大きく、さらには断念せざるを得なくなるほど製造コストに重い負担 となる。 電子移動による劣化の問題を解決するために、超高集積回路に用いられたのと 同じ、Ａｌ＋０．５％Ｃｕ、Ａｌ＋０．１％Ｃｕ＋０．１５％Ｔｉ、Ａｌ＋０． ５％Ｃｕ＋１％Ｓｉなどの合金を使用することも提案された。同様に、Ｔａが１ ２％の合金、またはＴｉとＢの組合せ含有率が高い、したがって、ＴｉＢ₂金属 間沈殿物が豊富な（およそ５００ｐｐｍ）合金、あるいはさらにＮｄが重量で１ ０％の合金などの、隆起の出現を制限することのできる添加元素を多量に含む特 殊合金の利用が提案された。 しかしながら、充填物のある合金、すなわち耐熱性元素の含有率が高い、ある いは添加元素の充填率が高いこれらの合金は標的の製造の際に、その清浄度を増 大させることを可能にする条件において、すなわち合金フィルム内のエッチング の際に食刻できない粒子の付着や化学的に異質なフィルムの形成などの、エッチ ングを阻害する欠点をその後防止するために必須である、気体および／または炭 化物、窒化物および酸化物などの、非金属介在物の低い含有率と、巨視的にも微 視的にも均質な組成という条件で、製錬および／または鋳造がきわめて困難にな る。 特に、反応性の高い、ネオジムなどの希土類を含有する合金は、酸化物、炭化 物、などの有害な耐熱性介在物が存在しないことを同時に保証しながら製錬し、 連続鋳造で鋳造することがきわめて困難である。これらの介在物は、標的の使用 の際に、局部的な微小アークの形成を、また結果的に、金属被覆フィルムの上、 および中に粒子または小滴の付着を招き、それがその後エッチングの大きな欠陥 を引き起こす。 他方、充填された合金も、抵抗率を抑えようとすると存在が避けられない金属 間沈着物の存在によってエッチングがかなり困難になる。この困難は銅を含有す る合金で特に発生する。実際、アルミニウムのエッチングに適した食刻剤はエッ チングの食刻の際に合金内に存在する銅と反応し、揮発が困難で通常の洗浄溶剤 に溶けにくい塩化物やフッ化物などの化合物を生成する。くわえて、銅はエッチ ングの寸法に比較してそれらのサイズが大きいときにエッチングの障害になるよ うなＡｌ₂Ｃｕの沈着物を形成する。 フィルムの均質性の基準も、基盤が大型になるにつれていっそう大きな重要性 を持つ、なぜなら標的の寸法は一般的に基盤のそれに応じて大きくなるからであ る。実際、フィルムの均質性は、粒子の細かさ、標的の有効体積全体の中の組成 の均質性と均一性に依存し、合金が充填されているとき大きな寸法の標的内では 実現が困難になる。ところで、ＴａおよびＴｉＢ₂を含有する合金のなどのよう に耐熱性添加物が充填された合金は完全溶融温度が極めて高く、鋳造品内の局部 的 分離なしに、合金元素の非常に均質の分布を保証するのに唯一適した、連続鋳造 の従来の方法による大きな寸法のブランク鋳造の際に重大な問題が課される。 くわえて、充填された合金の電気抵抗率は、金属被覆の後に熱処理した場合で も、純粋アルミニウムのそれよりもはるかに高い。実際、使用または予定されて いる合金の抵抗は熱処理の後でも一般的に３μΩ・ｃｍを超える。したがって、 モニターを使用したときのエネルギー消費量はより大きくなり、とりわけ電池を 電源とする可搬式システムの連続使用時間が減少することになる。抵抗が増大す ると要素ピクセルのコマンドトランジスタを制御する電気パルスに対する応答遅 延も増大することになり、それは高速の画像更新を必要とするビデオ平面スクリ ーンなどの用途分野では特に障害となる。 最後に、これらの合金はたいていの場合、製造コストが高くなりすぎて、断念 せざるを得なくなる。 したがって、出願人は熱処理の際の隆起と穴の出現を大幅に減少させ、同時に 純粋アルミニウムのそれに近い電気抵抗とエッチング条件を示し、組成の高い均 質性と同様に、溶解気体と介在物の低い含有率を保証することのできる条件にお いて容易に製錬できるようなアルミニウム合金を研究した。 発明の説明 本発明の第１対象は電子回路の相互接続回路の実現のための陰極スパッタリン グ標的において、その有効部分、すなわち陰極スパッタリング作業の際に除去さ れることができる標的の体積が、電気抵抗が２０℃で３μΩ・ｃｍ未満でありな がら、再結晶温度が室温よりもはるかに高い、すなわち約２０℃よりもはるかに 高い、銅と鉄を同時に含有する高純度のアルミニウム合金で構成されることを特 徴とする標的である。 もっと正確には前記高純度アルミニウム合金はアルミニウム以外の元素の総含 有率が重量で０．１％未満であり、 ・特に、ＣｕとＦｅのような合金元素の含有率が、合金の開始再結晶温度が、１ ５０℃以上で、さらに好適には２００℃以上となる含有率； ・Ｃｕ含有率が好適には５ｐｐｍ以上で、１０００ｐｐｍ以下であり、さらに好 適には１５ｐｐｍ以上で、３００ｐｐｍ以下である； ・Ｆｅ含有率が好適には２ｐｐｍ以上で、６０ｐｐｍ以下であり、更に好適には ３ｐｐｍ以上で、３０ｐｐｍ以下である； ・アルミニウム以外の元素、特に合金元素と不純物の含有率が、完全に再結晶し た大きな標本で測定したとき、合金の電気抵抗が２０℃で２．８５μΩ・ｃｍ未 満になる含有率である： ことを特徴とする。 「焼き直し」状態とも呼ばれる完全に再結晶した状態での抵抗は、好適には平 面スクリーンモニターの製造の既知の方法で達する最高温度を超える、４００℃ 以上の温度で３０分以上熱処理した後測定される。 再結晶温度は開始再結晶温度Ｔｃと呼ばれる温度を用いる、再結晶の開始によ って、あるいは終了再結晶温度Ｔｆと呼ばれる温度を用いる、再結晶の終了によ って定義される。以下の説明において、開始再結晶温度Ｔｃはそれを超えると圧 延による８３％の厚み減少（全体的変形εが２に相当）に相当する冷鍛を受けた 標本がこの温度で１５分間保持された後、１０％を超える再結晶粒子を有する温 度と定義され、終了再結晶温度Ｔｆはこの温度で１５分間保持した後冷鍛粒子が ９０％を超える再結晶に至る最低温度と定義される。 その研究の過程で、出願人は実際に意外なことに、極めて高い純度のアルミニ ウム合金が付着させたフィルムの表面に隆起を形成する傾向は、実際は再結晶現 象に結びつけられるらしいことを発見した。隆起や穴の出現に至った合金の再結 晶温度は一般的に２００℃未満であり、したがって、金属被覆の通常の温度未満 かほぼ同じである。ただし、この関係の基礎にあるメカニズムはまだ解明されて いない。 本発明による合金の組成ならびに冶金学的状態は、したがって、電気抵抗を非 常に低い値、かつ超純粋アルミニウムのそれにきわめて近い値、すなわち２０℃ で３．０μΩ・ｃｍよりはるかに低い、完全再結晶状態の大きな標本で２０℃で 測定したとき、好適には２．８５μΩ・ｃｍ以下に維持することを可能にしなが ら、隆起の出現率とサイズを大幅に減少させるように、前記合金の開始再結晶温 度Ｔｃが好適には１５０℃以上で、さらに好適には２００℃以上になるようなも のとする。 出願人はさらに、合金要素としてＦｅとＣｕが、微量ではあるがそれぞれ重量 で数ｐｐｍを超える量で同時に存在するとき純度が高いアルミニウムの再結晶化 温度を大幅に引き上げることが可能であることを確認した（図１と２）。鉄と銅 の間のこの相互作用は全く意外なものであり、それぞれが、別個に作用したとき は、はるかに低い効果しかない。この様な振る舞いは再結晶化の従来の理論に従 うものではなく、この分野で認められている事実に対応せず、例えば、固溶体の ほとんど全ての元素は１００ｐｐｍ未満の濃度においてさえも大幅に、再結晶温 度を上昇させるはずだという事実に対応しない（特にJ.E．Hatch刊行の”Alumin ium−Properties and physical metallurgy”1984,p.120参照）。 本発明による合金の合金元素と不純物の含有率もエッチングの質を損なったり （特にその大きさがフィルム厚みの約１５％を超えるとき）、これらのエッチン グ形成の障害を引き起こしたりする可能性のある沈着物の形成の恐れがあるので 制限される。 透過型電子顕微鏡による顕微鏡検査によって、本発明による合金によって、つ ぎに４００℃で熱処理された金属被覆フィルム内に存在するＡｌ₂Ｃｕの金属間 沈着物の数は、Ｃｕ含有率が１０００ｐｐｍ以下の場合には非常に低く、含有率 が３００ｐｐｍ以下の場合には全く存在しないことがさらに明らかにされた。 Ｆｅ含有率も、鉄の大半がアルミニウム内の固溶体内に残存し、Ａｌ₃Ｆｅお よびＡｌ₆Ｆｅなどの、鉄の中に含まれるいくつかの沈着物の数と大きさが限定 されるように制限される。Ｆｅが６０ｐｐｍを超えると、例えば、湿式エッチン グ作業の際に、アルミニウム合金内の相互接続が腐食する可能性が急激に増大す ることが認められる。この影響はＦｅが３０ｐｐｍを超えるあたりから検出され 始める。 ＦｅとＣｕの少ない含有率について、本発明の有利な変型によれば、合金はさ らに合金元素としてＳｉを含有している。特に、Ｃｕ含有率が５０ｐｐｍ未満で Ｆｅ含有率が２０ｐｐｍ未満のとき、Ｓｉの含有率が２ｐｐｍと３０ｐｐｍの間 に含まれるのが有利である。Ｃｕ、ＦｅとＳｉの含有率も、開始再結晶温度が１ ５０℃を超え、好適には２００℃を超え、また２０℃で焼き直し状態での抵抗が ２．８５μΩ・ｃｍ以下になるような含有率である。 実際、出願人は前述の値に制限されたＦｅまたはＣｕの含有率について、Ｓｉ の存在が、わずかではあるが、再結晶温度の上昇に貢献することを認めた。例と して、表１は、５０ｐｐｍと２０ｐｐｍにそれぞれ制限された銅と鉄の含有率に ついて、不純物、すなわち合金元素Ｆｅ、ＣｕとＳｉ以外の元素の総含有率が０ ．０１％未満のときの、珪素のわずかな含有の影響を示している。したがって、 鉄と銅の低含有率で認められる珪素の補足効果は、鉄と銅の含有率がそれぞれ２ ０ｐｐｍと５０ｐｐｍに達したときに弱まる。 本発明の有利な変型によれば、スパッタリング標的の粒子寸法の十分な精錬を 保証し、それによって標的の有効部分の摩耗表面を均一化するように、合金製錬 方法は、好適には、合金内のチタン含有率が２０ｐｐｍと８０ｐｐｍの間で、硼 素の含有率が４ｐｐｍを超え、Ｂの含有率が、Ｔｉ／Ｂ重量比が２．５と１０の 間に含まれるような含有率であり、精錬元素としてのＴｉとＢの同時添加によっ て構成される精錬を含む。 本発明の別の変型によれば、合金は本発明による合金製の相互接続回路と併置 された他の層の間の界面と接着特性、相互接続の耐食性、および必要に応じて相 互接続の表面に形成された酸化アルミニウム層の誘電力を特に向上させることを 可能にする、５ｐｐｍを超え、０．０５％未満の含有率で、希土類などの、補足 合金元素を含んでいる。 不純物、すなわち合金および精錬元素以外の元素の総含有率は、サイズが１０ μｍをこえる金属間沈着物の形成のいっさいの恐れを防止するように、また固体 アルミニウムにきわめて溶けやすい元素については、合金の抵抗を下げるように 、好適には０．０１％未満である。 好適には、本発明による合金のアルカリ不純物(Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ) の総含有率は０．０００５％未満である。アルカリ性不純物含有率は、他の材料 との界面に向かう、特に相互接続線に沿った、それらのきわめて高速の転移とい う事実のためにそれらが持つことのあるきわめて有害な影響によって制限される 。 本発明による合金は合金元素と、場合によっては、選択された精錬元素を好適 には４Ｎを超える（すなわち、アルミニウムが９９．９９％を超える）、さらに 好適には４Ｎ７を超える（すなわちアルミニウムが９９．９９７％を超える）極 めて高い純度のアルミニウムマトリックスに添加することによって得ることがで きる。 本発明による標的の有効部分は有利には本発明による合金製の鋼板の圧延によ って得られる。金属の大きな等方性が得られるように、すなわち構造を除去して 、そのことは標的の表面上の均一な摩耗速度を助長するが、圧延条件は再結晶化 が圧延の間に、すなわちもっと正確には鋼板が圧延ロールの間を通過する際に、 あるいは通過の直後に実施されるような条件とする。この圧延の際の再結晶化は 好適には、Ｔｆが合金の終了再結晶温度であるときＴｆ＋５０℃を超える温度で 圧延を実施することによって得られる。圧延は好適には交差して実施され、圧延 のそれぞれのパスによって厚みが２０％以上減少する。くわえて、好適にはそれ ぞれのパスの間の待機時間は鋼板の少なくとも５０％以上の再結晶化を可能にす る。 好適には本発明による標的の有効部分は大きさが０．７ｍｍを超える内部の裂 け目がいっさいなく、有効金属、すなわち陰極スパッタリング作業の際に除去さ れることができる金属の１立方デシメートルあたり２００μｍを超える大きさの 内部の裂け目が１０未満である。これらの制限によって、陰極スパッタリングに よる金属被覆化の作業中に起こる標的から引き剥がされた粒子と小滴の再付着に よって引き起こされるエッチングの欠陥の出現の頻度が、全く十分なレベルで維 持される。 標的の有効部分の内部健全性、すなわち内部の裂け目の数と大きさは有利には 超音波検査によって好適には出願人の名義のフランス特許出願第９６ ０１９９ ０号によって周知の方法に従って８ＭＨｚ以上の周波数で評価される。 さらに好適には、有効金属は、組成の面でも厚みの面でも付着させたフィルム の均質性が十分であるように、および、標的の有効部分の非常に均一な摩耗が得 られるように、粒子の寸法が２ｍｍ未満である。 本発明はさらに電気相互接続回路であって、本発明によるアルミニウム合金製 の相互接続層を１つ以上備え、前記層が好適には本発明による標的から陰極スパ ッタリングによって得られ、そのために、優れたエッチング適性と純粋アルミニ ウムに近い低い固有抵抗を温存しながら、非合金アルミニウムのそれに対してき わめて改善された再結晶耐性を示すことを特徴とする層も対象とする。 図面 図１は、開始再結晶温度Ｔｃに対する本発明によるアルミニウム合金のＣｕ、 およびＦｅ含有率の影響を示している。ＣｕとＦｅ以外の元素の総含有率は０． ０１％以下である。 図２は終了再結晶温度Ｔｆに対する本発明による合金のＣｕおよびＦｅ含有率 の影響を示している。ＣｕとＦｅ以外の元素の総含有率は０．０１％以下である 。 実施例 実施例１ Ｆｅの含有率が８ｐｐｍ、Ｃｕ含有率が４０ｐｐｍになるようにわずかな量の ＦｅとＣｕを添加した純度が９９．９９８％の精製アルミニウムからアルミニウ ム合金約４．６トンを、電気加熱炉内で、製錬した。得られた合金は９ｐｐｍの Ｓｉも含有していた。 得られた合金をつぎに断面が５００ｍｍ×１０５５ｍｍ、長さが３２００ｍｍ の圧延板の形に鋳造した。鋳造の間、合金は、溶融水素と介在物の含有率を下げ るように連続した２つのポケット内を通して処理した。第一のポケットは出願人 が開発したＡＬＰＵＲ法（登録商標）による、アルゴン注入ローターを備えたガ ス抜きポケットであった。第二のポケットは同じく出願人が開発し、ＰＥＣＨＩ ＮＥＹ ＤＢＦ（Deep Bed Filter）という名前で知られている方法による、平板 状アルミナの砂利の深床式濾過ポケットであった。 次に、板は板の脚部と頭部の隆起部分を除去するように裁断され、その長さは ２４００ｍｍに調整された。 また、固化金属のマクロ組織構造と気体含有率を検査するために、板の頭部と 脚部で、鋳造軸に垂直に薄片が採取された。これらの試験から、極めて粗大なマ クロ組織構造（すなわちセンチメートル大の断面の、固化の前面に対して垂直に 沿った粒子）と、製品の芯に収縮した軽い多孔性と、０．０７ｐｐｍ未満の水素 含有率が明らかになった。 この様に裁断されたこの板の大きな面はつぎに、鋳造皮と玄武岩細粒子の表皮 部分をそこから除去するように、面あたり約８ｍｍをフライス削りによって剥が した。この様にして剥がされた板はつぎに気体の再混入を防止しながら顕微鏡レ ベルでその組成を均質化するように乾燥雰囲気内で電気炉内で５８０℃に３２時 間おいて均質化された。この板はつぎに炉内で、環境空気にさらして、５００℃ まで冷却し、可逆式圧延機の送り台の上に置き、その厚みが７５ｍｍに減少する まで、数回のパスで、鋳造軸に平行に圧延した。この圧延の最初の段階を終わっ た後、帯の温度は約４６０℃であった。 長さが約１５．５０ｍの、圧延の作業が終わった帯は、つぎに帯の頭部と脚部 の２５ｃｍの帯を除去した後、長さが１ｍの断片にせん断によって切り分けられ た。 それぞれの断片の大きな面に垂直な軸の周囲で９０度回転した後、これらの断 片のそれぞれは、その厚みが１２．５ｍｍに減少するまで、先の圧延方向に垂直 な圧延方向にそって（いわゆる「交差」圧延）、複数のパスで高温で直ちに再圧 延した。圧延のこの第二段階が終わったとき、帯の温度は、圧延パスの程度に応 じて、３７０℃と４１０℃の間であった。 この様にして得られた厚み１２．５ｍｍ、幅１０００ｍｍ、長さ６．３ｍの１ ５の帯を、後で陰極スパッタリング標的に加工できるような、厚み１２．５ｍｍ 、幅１０００ｍｍ、長さ９００ｍｍの９０の鋼板が得られるように剪断によって 再度切断した。 再結晶温度の測定は初期の精製アルミニウム上とＣｕとＦｅを添加した後得ら れた合金上で実施した。これらの測定によって、一方では初期精製合金の開始お よび終了再結晶温度が２５℃未満であり、他方では得られた合金の開始および終 了再結晶温度がそれぞれ２５０℃と３２０℃であることが確認できた。 鋼板標本に対する顕微鏡検査も実施して、得られた鋼板の粒子の大きさが均質 から微細で、大きな面に平行に２ｍｍ未満であり、これに平行に平坦化されてい ることがわかった。比較すると、鋳造軸に平行に圧延しただけの帯では圧延方向 に沿った粒子が最大３ｍｍに達し、さらに圧延構造の残留、すなわち圧延方向に 偏った配向が認められた。 補足的顕微鏡試験では金属間沈着物がないことがわかった。 鋼板から採取した再結晶標本で、２０℃で測定した、金属の抵抗は２．７０μ Ω・ｃｍを超えなかった。 これらの圧延、切断、ついで冷却作業の後で、それぞれの鋼板は周波数１０Ｍ Ｈｚで、浸漬超音波検査にかけ、記録した超音波反響を直径３００μｍの平坦な 底のそれと比較した。これらの測定によって鋼板を検査した金属の１立方デシメ ートルあたり２００μｍを超える等価サイズの反響数によって、１０を超える反 響を示すもの（８枚）、２から１０の反響を示すもの（２７枚）、２未満の反響 を示すもの（５５枚）の３つの区分に分類することができた。 これらの試験に続いて、これら３つの区分のそれぞれから１枚の鋼板を採取し 、厚みを１０ｍｍに減らすためにダイアモンドのツールで表面加工し、ついで最 終的な板の寸法が７９０ｍｍ×８８０ｍｍ×１０ｍｍになるように側面を加工し た。これらの板を、陰極スパッタリング標的製作の既知の技術によって、電気的 接続媒体および冷却媒体に接続した。 これら３つの標的は、非常に高い（５Ｎ）のアルミニウムベースの相互接続の 製造に通常用いられる技術に従って、平面スクリーンの生産に適した寸法５５０ ×６５０ｍｍのガラス基盤の金属被覆に用いられた。付着の間の基盤温度は２０ ０℃、すなわちＴｃ未満であり、不動態化は３２０℃で、すなわちＴｃに近い温 度で実施された。 光学顕微鏡検査による、製造検査でこのとき、試験にかけた３つの標的につい て、隆起出現頻度は、ＦｅとＣｕをそれぞれ２ｐｐｍ未満含有する超高純度のア ルミニウム製の標的によって金属被覆したモニターについて観察された頻度のお よそ２分の１未満であり、特にこれらの隆起の高さが大幅に減少し、最大高さが ０．５μｍから０．２μｍになることが示された。くわえて、本発明によるアル ミニウム合金フィルムの粒子サイズは大幅に小さくなり、非ドーピング５Ｎアル ミニウムで観察されたもののおよそ３分の１になった。 高さが０．２μｍに満たない隆起はスクリーン製造作業の後工程に完全に許容 できるものと見なされ、反対に高さが０．３μｍを、さらには０．４μｍを超え る隆起は致命的であることが多いが、それはアルミニウム合金または純粋アルミ ニウム製の相互接続の表面に後から付着または形成されるフィルムの厚みを超え るからである。 しかしながら第一の区分に属する（すなわち有効金属の１立方デシメートルあ たり２００μｍを超える寸法の欠陥を１０以上含む）標的から製造したモニター は、他の２つの標的から製造したモニターのそれをはるかに超える数のエッチン グ欠陥を示し、そのため１０％を超える製造されたモニターが不良品になった。 これらのエッチング欠陥は、金属被覆作業の際に微小アークが出現して標的から 引き剥がされた液滴が、アルミニウムフィルムの上に、再付着したことに結びつ けられた。 実施例２ 鋳造の際のアルミニウム合金製錬手順を除いて、実施例１と同じ条件で試験を 実施した。 鋳造の際に、重量で５％のＴｉと１％のＢを含有する高純度アルミニウム合金 線を用いて、液体金属内に連続してＢとＴｉの添加を実現した。ワイヤ導入速度 は鋳造合金内のＴｉ含有率が５０ｐｐｍ程度、Ｂの含有率が１０ｐｐｍ程度にな るように調整した、すなわち鋳造金属１トンあたり１ｋｇの合金ワイヤを導入し た。 粗板の両端の裁断の際に採取したマクロ組織薄片から、このとき前述の実施例 よりもはるかに微細な金属の顆粒構造と板の中心部分の収縮した孔の大幅な減少 が明らかになった。 圧延の後で、実施例１と同一の条件で、鋼板の粒子はやはりより微細であり、 その直径はどの方向でも１ｍｍを超えなかった。鋼板の標本で測定した抵抗は２ ０℃で２．８０μΩ・ｃｍを超えなかった。さらに、超音波検査では製造した９ ０枚の鋼板の中の２枚だけが金属１立方デシメートルあたり２００μｍを超える 等価なサイズの１０を超える反響を示した。 実施例１と同一の手順に従って、この合金から製造し、おなじく同一の条件で 試験した標的で得られた結果は、隆起出現頻度とそのサイズに関して若干改善さ れ、これと平行して、４００℃で不動態化処理した後のフィルムの粒子のサイズ もより小さくなることが確認された。 これらの試験から微量のＢとＴｉを同時に添加する精錬は、本発明が対象とす る特徴を温存しながら、さらにはそれらを若干改善しながら、内部の裂け目の数 とサイズに関して満足できる鋼板の比率を大幅に増加させることを可能にするこ とが示された。 利点 したがって、出願人が実施した試験は、意外なことに、また既知の教示とは反 対に、きわめて低い電気抵抗と大きなエッチング適性を始めとして、超高純度ア ルミニウムに近い使用特性を示しながら、これらの合金から陰極スパッタリング によって得られたフィルムの表面の隆起と穴の出現を大幅に制限することを可能 にする、特定の元素をわずかに含むアルミニウム合金の成分変化を設計すること が可能であることを示している。 微量ではあるが、それぞれ重量で数ｐｐｍを超える量のＦｅとＣｕが同時に存 在することによって、電気抵抗を非常に低く、超高純度アルミニウムのそれにき わめて近い値、すなわち２０℃で３．０μΩ・ｃｍよりはるかに低い値に維持す ることを可能にしながら、きわめて純粋なアルミニウムに対して再結晶温度の大 幅な上昇との関連して、隆起の出現率とサイズを大幅に減らすことを可能にする 。 本発明による標的は技術を変更することなしに陰極スパッタリングによる金属 被覆の既知の方法に使用が可能であり、超高純度のアルミニウムに使用される条 件と同じ条件でエッチングを可能にする。 本発明による相互接続回路は、隆起形成に対する高い耐性のほかに、非合金の 超高純度アルミニウムで得られる抵抗と同等の電気抵抗を示し、非常に微細な粒 子を有し、再結晶温度が高いので超純粋アルミニウム（５Ｎを超える）のそれよ りも優れたこの微細さでの耐熱性を提供する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュナル，ブリューノ フランス共和国，エフ―38960 サン―テ ティエンヌ―ドゥ―クロッセイ，ロティッ スマン リヴォワール

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電子回路の相互接続回路の実現のための陰極スパッタリング標的において、 その有効部分、すなわち陰極スパッタリング作業の際に除去され得る前記標的の 体積が、アルミニウム以外の元素の総含有率が重量で０．１％未満であり、 ・ＣｕとＦｅを始めとする合金元素の含有率が、前記合金の開始再結晶温度が１ ５０℃以上となる含有率で； ・Ｃｕ含有率が５ｐｐｍ以上で、１０００ｐｐｍ以下であり； ・Ｆｅ含有率が２ｐｐｍ以上で６０ｐｐｍ以下であり； ・アルミニウム以外の元素、特に合金元素と不純物の含有率が、完全に再結晶し た大きな標本で測定したとき、前記合金の電気抵抗が、２０℃で２．８５μΩ・ ｃｍ未満になる含有率である： 高純度アルミニウム合金から成ることを特徴とする標的。 ２．請求項１に記載の標的において、合金元素の含有率が前記合金の開始再結晶 温度が２００℃以上になるような含有率であることを特徴とする標的。 ３．請求項１と２のいずれか一つに記載の標的において、前記合金のＣｕ含有率 が１５ｐｐｍ以上で３００ｐｐｍ以下であり、前記合金のＦｅ含有率が３ｐｐｍ 以上で３０ｐｐｍ以下であることを特徴とする標的。 ４．請求項１から３のいずれか一つに記載の標的において、前記合金のＣｕ含有 率が５０ｐｐｍ未満であり、前記合金のＦｅ含有率が２０ｐｐｍ未満であり、前 記合金のＳｉ含有率が２ｐｐｍと３０ｐｐｍの間に含まれることを特徴とする標 的。 ５．請求項１から４のいずれか一つに記載の標的において、前記合金がＴｉとＢ も含有し、Ｔｉ含有率が２０ｐｐｍと８０ｐｐｍの間に含まれ、Ｂ含有率が４ｐ ｐｍを超え、硼素に対するチタンの重量比率（Ｔｉ／Ｂ）が２．５と１０の間に 含まれることを特徴とする標的。 ６．請求項１から５のいずれか一つに記載の標的において、前記合金の不純物総 含有率が０．０１％未満であることを特徴とする標的。 ７．請求項１から６のいずれか一つに記載の標的において、前記合金のアルカリ 不純物（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）の総含有率が０．０００５％未満である ことを特徴とする標的。 ８．請求項１から７のいずれか一つに記載の標的において、前記標的の有効部分 は大きさが０．７ｍｍを超える内部の裂け目がいっさいなく、有効金属、すなわ ち陰極スパッタリング作業の際に除去され得る金属の１立方デシメートルあたり ２００μｍを超える大きさの内部の裂け目が１０未満であることを特徴とする標 的。 ９．請求項８に記載の標的において、有効金属が２ｍｍ未満の粒子を有すること を特徴とする標的。 １０．陰極スパッタリング標的の有効部分を得るための方法において、請求項１ から７のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製の鋼板の圧延作業を含み、金 属の大きな等方性を得るために、Ｔｆが鋼板を構成する合金の終了再結晶温度で あり、それぞれの圧延パスによって厚みが少なくとも２０％減じるとき、圧延作 業がＴｆ＋５０℃を超える温度で交差して実施されることを特徴とする方法。 １１．電気相互接続回路であって、請求項１から７のいずれか一つに記載のアル ミニウム合金製の相互接続層を少なくとも１つ備えていることを特徴とする回路 。 １２．電気相互接続回路であって、請求項１から９のいずれか一つによる標的の 陰極スパッタリングによって実現されたアルミニウム合金製の相互接続層を少な くとも１つ備えていることを特徴とする回路。