KR20130122965A

KR20130122965A - Al기 합금 스퍼터링 타깃 및 Cu기 합금 스퍼터링 타깃

Info

Publication number: KR20130122965A
Application number: KR1020137023300A
Authority: KR
Inventors: 가츠시 마츠모토; 준이치 나카이; 도시아키 다카기
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼; 가부시키가이샤 코베루코 카겐
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-11-11
Also published as: TWI471439B; CN103348036B; US9551065B2; TW201237195A; CN103348036A; WO2012105136A1; US20130306468A1; JP5723171B2; JP2012162768A

Abstract

Al기 합금 또는 Cu기 합금 스퍼터링 타깃의 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이의 스퍼터링면 법선 방향의 결정 방위 <001>±15°와, <011>±15°와, <111>±15°와, <112>±15°와, <012>±15°의 합계 면적률을 P값으로 하였을 때, 하기 (1) 및／또는 (2)의 요건을 만족하는 것으로 함으로써, 예비 스퍼터링시 및 계속해서 행해지는 기판 등에의 스퍼터링시의 성막 속도가 높아지고, 또한 스플래시 등의 스퍼터링 불량을 억제할 수 있다. (1) 상기 P값에 대한, <011>±15°의 면적률 PA:40％ 이하, (2) 상기 P값에 대한, <001>±15°와 <111>±15°의 합계 면적률 PB:20％ 이상

Description

Al기 합금 스퍼터링 타깃 및 Cu기 합금 스퍼터링 타깃 {Al-BASED ALLOY SPUTTERING TARGET AND Cu-BASED ALLOY SPUTTERING TARGET}

본 발명은, Al기 합금 스퍼터링 타깃 및 Cu기 합금 스퍼터링 타깃에 관한 것이다. 상세하게는, 스퍼터링면 법선 방향의 결정 방위가 제어된 Al기 합금 스퍼터링 타깃 및 Cu기 합금 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.

Al기 합금이나 Cu기 합금은, 전기 저항률이 낮고, 가공이 용이하다는 등의 이유에 의해, 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 일렉트로 루미네센스 디스플레이(ELD), 필드 에미션 디스플레이(FED) 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 분야에서 범용되고 있다. 구체적으로는 Al기 합금이나 Cu기 합금은, 배선막, 전극막, 반사 전극막 등의 재료에 이용되고 있다.

예를 들어, 액티브 매트릭스형의 액정 디스플레이는, 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(TFT), 도전성 산화막으로 구성되는 화소 전극 및 주사선이나 신호선을 포함하는 배선을 갖는 TFT 기판을 구비하고 있다. 주사선이나 신호선은, 화소 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 주사선이나 신호선을 구성하는 배선 재료에는, 일반적으로, 순Al 박막이나 Al-Nd 합금 등의 각종 Al기 합금 박막이나, 순Cu 박막이나 Cu-Mn 합금 등의 각종 Cu기 합금 박막이 이용되고 있다.

Al기 합금 박막이나 Cu기 합금 박막의 형성에는, 일반적으로 스퍼터링 타깃을 사용한 스퍼터링법이 채용되어 있다. 스퍼터링법이라 함은, 우선, 기판과, 박막 재료와 동일한 조성의 재료로 구성되는 스퍼터링 타깃(타깃재) 사이에서 플라즈마 방전을 형성한다. 그리고 플라즈마 방전에 의해 이온화된 기체를 타깃재에 충돌시킴으로써 타깃재의 원자를 두드려내어, 기판 상에 퇴적시켜 박막을 성막하는 방법이다. 스퍼터링법은, 진공 증착법이나 아크 이온 플레이팅법과 달리, 타깃재와 동일한 조성의 박막을 형성할 수 있다고 하는 장점을 갖고 있다. 특히, 스퍼터링법으로 성막된 Al기 합금 박막이나 Cu기 합금 박막은, 평형 상태에서는 고용되지 않는 합금 원소를 고용시킬 수 있어, 박막으로서 우수한 성능을 발휘한다. 그로 인해, 공업적으로 유효한 박막 제작 방법이며, 그 원료로 되는 스퍼터링 타깃의 개발이 진행되고 있다.

최근, FPD의 생산성 향상 등에 대응하기 위해, 스퍼터링 공정시의 성막 속도를 종래보다도 고속화하는 경향에 있다. 성막 속도를 빠르게 하기 위해서는, 스퍼터링 파워를 크게 하는 것이 가장 간편하다. 그러나 스퍼터링 파워를 증가시키면, 스플래시(미세한 용융 입자) 등의 스퍼터링 불량이 발생하여, 배선 박막 등에 결함이 발생하므로, FPD의 수율이나 동작 성능이 저하되는 등의 폐해를 초래한다.

따라서 스퍼터링 불량의 발생을 방지하는 목적에서, 예를 들어 특허문헌 1 내지 4에 기재된 방법이 제안되어 있다. 이 중, 특허문헌 1 내지 3은, 모두, 스플래시의 발생 원인이 타깃재 조직의 미세한 공극에 기인한다고 하는 관점에 기초하여 이루어진 것이다. Al 매트릭스 중의 Al과 희토류 원소의 화합물 입자의 분산 상태를 제어하거나(특허문헌 1), Al 매트릭스 중의 Al과 전이 원소의 화합물의 분산 상태를 제어하거나(특허문헌 2), 타깃 중의 첨가 원소와 Al의 금속간 화합물의 분산 상태를 제어함으로써(특허문헌 3), 스플래시의 발생을 방지하고 있다. 또한, 특허문헌 4에는, 스퍼터면의 경도를 조정한 후, 마무리 기계 가공을 행함으로써, 기계 가공에 수반되는 표면 결함의 발생을 억제하고, 스퍼터링시에 발생하는 아킹을 저감시키는 기술이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 5에는, 스퍼터링 타깃의 스퍼터면에 있어서의 결정 방위의 비율을 제어함으로써, 빠른 성막 속도로 스퍼터링을 행하는 방법이 기재되어 있다. 여기서는, 스퍼터면을 X선 회절법으로 측정하였을 때의 <111> 결정 방위의 함유율을 20％ 이상으로 높게 하면, 스퍼터면과 수직의 방향으로 비상하는 타깃 물질의 비율이 증가하므로, 박막 형성 속도가 증가하는 것이 기재되어 있다. 실시예의 란에는, Si를 1질량％, Cu를 0.5질량％ 함유하는 Al기 합금 타깃을 사용한 결과가 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 6에는, 성막 속도에 관한 직접적인 기재는 없지만, 배선의 일렉트로마이그레이션 수명을 연장하여, 배선의 신뢰성을 높이기 위해서는, 스퍼터면을 X선 회절법으로 측정하였을 때의 <200> 결정 방위의 함유율을 20％ 이상으로 높게 하면 되는 것이 기재되어 있다. 실시예의 란에는, Si를 1질량％, Cu를 0.5질량％ 함유하는 Al기 합금 타깃을 사용한 결과가 기재되어 있다.

한편, 본 발명 출원인은, 주로, 성막 속도를 빠르게 한 경우에 문제로 되는 아킹을 억제하는 기술을 개시하고 있다(특허문헌 7). 특허문헌 7은, Al-Ni-희토류 원소 합금 스퍼터링 타깃을 대상으로 하고, 특정의 결정 방위의 면적률을 제어하면, 아킹을 충분히 억제할 수 있는 것을 제안하고 있다.

일본 특허 출원 공개 평10－147860호 공보 일본 특허 출원 공개 평10－199830호 공보 일본 특허 출원 공개 평11－293454호 공보 일본 특허 출원 공개 제2001－279433호 공보 일본 특허 출원 공개 평6－128737호 공보 일본 특허 출원 공개 평6－81141호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008－127623호 공보

전술한 바와 같이, 스플래시 등의 스퍼터링 불량은 FPD의 수율 및 생산성을 저하시키고, 특히 스퍼터링시의 성막 속도를 빠르게 하고자 하는 경우에 심각한 문제를 초래하고 있다. 이제까지도 스퍼터링 불량의 개선 및 성막 속도 향상을 위해 다양한 기술이 제안되어 있지만, 가일층의 개선이 요구되고 있다.

또한, Al기 합금이나 Cu기 합금 스퍼터링 타깃은, 타깃 표면에 부착되어 있는 불순물의 제거 등(예비 스퍼터링)을 행하고, 원하는 비율의 성분 조성을 갖는 박막이 형성되는 것을 확인한 후, 박막의 생산을 개시하고 있다. 그러나 막 조성이 안정되기 위해서는 장시간의 예비 스퍼터링을 행할 필요가 있어, 박막의 생산 비용에 크게 영향을 미치는 점에서, 예비 스퍼터링 시간이 더욱 짧은 스퍼터링 타깃이 요구되고 있다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, Al기 합금 스퍼터링 타깃이나 Cu기 합금 스퍼터링 타깃을 사용하였을 때의 예비 스퍼터링시 및 계속해서 행해지는 기판 등에의 스퍼터링시의 성막 속도가 높아지고, 또한 스플래시 등의 스퍼터링 불량을 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명의 스퍼터링 타깃은, Al기 합금 또는 Cu기 합금 스퍼터링 타깃이며, 후방 산란 전자 회절상법에 의해 상기 스퍼터링 타깃의 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이에 있어서의 스퍼터링면 법선 방향의 결정 방위 <001>, <011>, <111>, <112> 및 <012>를 관찰하고, <001>±15°와, <011>±15°와, <111>±15°와, <112>±15°와, <012>±15°의 합계 면적률을 P값으로 하였을 때, 하기 (1) 및／또는 (2)의 요건을 만족하는 것에 요지를 갖는다.

(1) 상기 P값에 대한, <011>±15°의 면적률 PA:40％ 이하,

(2) 상기 P값에 대한, <001>±15°와 <111>±15°의 합계 면적률 PB:20％ 이상

바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 Al기 합금 또는 Cu기 합금 스퍼터링 타깃에 있어서, 후방 산란 전자 회절상법에 의해 상기 스퍼터링 타깃의 표면으로부터 (1／4)×t(판 두께)부의 깊이에 있어서의 스퍼터링면 법선 방향의 결정 방위 <001>, <011>, <111>, <112> 및 <012>를 관찰하고, <001>±15°와, <011>±15°와, <111>±15°와, <112>±15°와, <012>±15°의 합계 면적률을 Q값으로 하였을 때, 하기 (3) 및／또는 (4)의 요건을 만족하는 것이다.

(3) 상기 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이에 있어서의 <011>±15°의 면적률 PA와, 상기 Q값에 대한 (1／4)×t부의 깊이에 있어서의 <011>±15°의 면적률 QA의 비율:0.8≥PA／QA

(4) 상기 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이에 있어서의 <001>±15°와 <111>±15°의 합계 면적률 PB와, 상기 Q값에 대한 (1／4)×t부의 깊이에 있어서의 <001>±15°와 <111>±15°의 합계 면적률 QB의 비율:1.2≤PB／QB

또한, 바람직한 실시 형태로서는, 상기 Al기 합금이 Fe을 0.0001 내지 1.0질량％ 및 Si를 0.0001 내지 1.0질량％ 함유하는 것이다.

더욱 바람직한 실시 형태로서는, 상기 Al기 합금이 또한, Mn, Cr, Mo, Nb, Ti 및 Ta로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.0001 내지 0.5질량％ 포함하는 것이다.

또한, 상기 Cu기 합금이 산소를 0.00001 내지 0.04질량％, 수소를 0.00001 내지 0.003질량％ 및 불가피 불순물을 0.01질량％ 이하 함유하는 것인 것도 바람직한 실시 형태이다.

본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타깃 및 Cu기 합금 스퍼터링 타깃은, 특히 예비 스퍼터링으로 소비되는 스퍼터링 타깃 표면 근방의 스퍼터링면 법선 방향의 결정 방위가 적절하게 제어되어 있으므로, 빠른 성막 속도가 얻어진다. 또한, 스퍼터링 타깃의 내부의 결정 방위를 그 표면 근방과는 다른 것으로 함으로써 스퍼터링시에도 빠른 성막 속도가 얻어진다. 따라서 본 발명에 따르면, 예비 스퍼터링 공정에서 종래와 같이 스퍼터링 파워를 증가시킬 필요는 없어, 생산성이 현저하게 향상된다. 또한, 본 발명에 따르면, 예비 스퍼터링에 이어서 행해지는 기판 등에의 스퍼터링에 있어서의 성막 속도도 높일 수 있고, 또한 스퍼터링 불량(스플래시)의 발생이 한층 억제되게 된다.

도 1은 면심 입방 격자에 대해, 대표적인 결정 방위와 함께 표시한 것이다.

본 발명자들은, 배선막 재료로서 유용한 Al기 합금 박막 형성에 사용되는 Al기 합금 스퍼터링 타깃 및 Cu기 합금 박막 형성에 사용되는 Cu기 합금 스퍼터링 타깃에 대해, 특히 예비 스퍼터링시 및 스퍼터링시의 성막 속도를 빠르게 하면서도, 스퍼터링 불량(스플래시)의 발생을 억제할 수 있는 기술을 제공하기 위해, 예의 검토해 왔다. 그 결과, Al기 합금 스퍼터링 타깃 및 Cu기 합금 스퍼터링 타깃의 스퍼터링면 법선 방향의 결정 방위를 적절하게 제어하면, 소기의 목적이 달성되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

본 명세서에 있어서, 「스플래시의 발생을 억제(저감)할 수 있다」고 하는 것은, 후기하는 실시예에 기재된 조건으로 성막 속도에 따른 스퍼터링 파워를 설정하고, 스퍼터링을 행하였을 때에 발생하는 스플래시 발생수[스퍼터링 타깃의 표층부, (1／4)×t부, (1／2)×t부의 3개소에서의 평균값]가 21개／㎠ 이하(바람직하게는 11개／㎠ 이하, 더욱 바람직하게는 7개／㎠ 이하)인 것을 의미한다. 또한, 본 발명에서는, 스플래시의 발생 경향을 스퍼터링 타깃의 두께(t) 방향에 대해 평가하고 있는 점에서, 두께 방향에 있어서의 스플래시의 발생을 평가하고 있지 않은 상기 특허문헌 2 내지 7의 기술과는, 평가 기준이 상이하다.

Al기 합금 스퍼터링 타깃이라 함은, 순Al 및 합금 원소를 포함하는 Al을 주체로 하는 스퍼터링 타깃이다. 특히 본 발명은 합금 성분으로서 Fe 및 Si를 함유하는 Al-Fe-Si기 합금 스퍼터링 타깃에 적합하다.

또한, Cu기 합금 스퍼터링 타깃이라 함은, 순Cu를 주체로 하는 스퍼터링 타깃이며, JIS H 3100에 규정되어 있는 무산소 구리(합금 번호 C1020), 터프 피치 구리(합금 번호 C1100), 인탈산 구리(합금 번호 C1201, C1220, C1221)를 대상으로 한다. 특히 본 발명은 산소 및 수소를 포함하고, 또한 불가피 불순물로서 JIS H 3100에 기재되어 있는 산소 및 수소 이외의 화학 성분을 포함하는 Cu기 합금 스퍼터링 타깃에 적합하다.

우선, 도 1을 참조하면서, 본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타깃(및 Cu기 합금 스퍼터링 타깃)을 특징짓는 결정 방위에 대해 설명한다. Al과 Cu는 결정 구조가 면심 입방 격자(FCC:Face Centered Cubic lattice)이다. 특히 본 발명에서 규정하는 성분계의 Al기 합금 스퍼터링 타깃과 Cu기 합금 스퍼터링 타깃은, 스퍼터링시의 거동이 동일한 점에서, 양자를 통합하여 설명한다. 따라서 본 명세서에서는 특별히 언급이 없는 한, Al기 합금이라 하는 기재는 적절하게 Cu기 합금으로 치환할 수 있고, 「Al(Cu)기 합금」으로 표기하는 경우가 있다.

도 1은 면심 입방 격자의 대표적인 결정 구조와 결정 방위를 도시한 것이다. 결정 방위의 표시 방법은 일반적인 방법을 채용하고 있다. 예를 들어, [001], [010] 및 [100]은 등가의 결정 방위이며, 이들 3방위를 통합하여 <001>로 표시하고 있다.

Al(Cu)은 도 1에 도시한 바와 같이, 면심 입방 격자의 결정 구조를 갖고 있고, 스퍼터링 타깃의 스퍼터링면 법선 방향[대향하는 기판을 향하는 방향(ND)]의 결정 방위로서, 주로, <011>, <001>, <111>, <012> 및 <112>의 5종류의 결정 방위를 포함하는 것이 알려져 있다. 원자수 밀도가 가장 높은 방위(최밀 방위)는 <011>이며, 이어서, <001>, <112>, <111>, <012>이다.

성막 속도를 빠르게 하기 위해서는, 일반적으로 다결정 조직으로 이루어지는 스퍼터링 타깃을 구성하는 원자의 선수 밀도가 높은 결정 방위를, 가능한 한, 박막을 형성하는 기판을 향하도록 제어하는 것이 좋다고 일컬어지고 있다(예를 들어, 상기 특허문헌 5). 스퍼터링시, 스퍼터링 타깃을 구성하는 원자는, Ar 이온과의 충돌에 의해 외부로 압출된다. 그 메커니즘은, (a) 충돌한 Ar 이온이 스퍼터링 타깃의 원자 사이에 끼어들고, 주위의 원자를 격렬하게 진동시키고, (b) 진동은, 특히, 서로 접하고 있는 원자수 밀도가 높은 방향으로 전파되고, 표면에 전달되고, (c) 그 결과, 높은 원자수 밀도를 갖는 방향의 표면에 있는 원자가 외부로 압출된다고 일컬어지고 있다. 따라서 스퍼터링 타깃을 구성하는 하나하나의 원자의 최밀 방향이, 대향하는 기판을 향하고 있으면, 효율이 좋은 스퍼터링이 가능해져, 성막 속도가 높아진다고 생각되고 있다.

또한, 일반적으로, 스퍼터링 타깃의 동일 스퍼터링 면내에 있어서, 다른 결정 방위를 갖는 결정립간에서는 이로전의 진행이 다르므로 결정립간에 미소한 단차가 형성된다고 일컬어지고 있다. 이러한 단차는, 스퍼터링면 내에 결정 방위 분포의 불균일이 존재하는 경우, 특히 형성되기 쉽다고 일컬어지고 있다.

그러나 스퍼터링 타깃 표면으로부터 공간으로 방출된 스퍼터링 타깃을 구성하는 원자는, 반드시 대향하는 기판 상에만 퇴적하는 것은 아니고, 주위의 스퍼터링 타깃 표면 상에도 부착되어, 퇴적물을 형성하는 경우가 있다. 이 부착 및 퇴적이 상기한 결정립간의 단차의 부분에서 일어나기 쉽고, 이러한 퇴적물이 스플래시의 기점으로 되어, 스플래시가 발생하기 쉬워진다. 그 결과, 스퍼터링 공정의 효율 및 스퍼터링 타깃의 수율이 현저하게 저하된다고 생각된다.

이와 같이 종래 기술에 있어서도, 성막 속도와 결정 방위의 관계에 대해 검토되어 있고, 예를 들어 상기 특허문헌 5에는, Si 함유 Al기 스퍼터링 타깃을 대상으로 한 경우, <111>의 결정 방위의 비율을 높이면 성막 속도가 향상되므로, <111>의 결정 방위에 대해서는 함유 비율을 높이는 것이 좋다고 일컬어지고 있다. 그러나 <111>의 결정 방위의 비율은 낮은 편이 좋다고 하는 기술도 존재하고 있어(특허문헌 6, 특허문헌 7 등), 결정 방위와 성막 속도의 관계에 대해서는 불분명한 부분이 많았다. 이와 같은 일견 모순되는 견해는, 결정 방위의 평가 방법이 다른 것 등, 다양한 요인에 의한 것으로 생각되지만, 구체적으로 스퍼터링 타깃의 표면 성상과 성막 속도의 관계를 밝힌 것은 아니다.

따라서 본 발명자들이 검토한 결과, Al(Cu)기 합금 스퍼터링 타깃의 조직이, 스퍼터링 면내 및 스퍼터링 타깃 판 두께 방향에 있어서, 불균일한 결정 방위의 분포로 되어 있으면, 스퍼터링 타깃 고유의 성막 속도가 균일하지 않으므로, 스퍼터링 타깃 고유의 성막 속도가 빠른 부위에서는 스플래시가 발생하기 쉬워지는 것을 알 수 있었다. 한편, 스퍼터링 타깃 고유의 성막 속도가 느린 부위에서 성막 속도가 저하되어, 생산성이 현저하게 저하될 우려가 있는 것을 알 수 있었다.

또한, 본 발명자들은, 스퍼터링 후(사용 후)의 스퍼터링 타깃의 표면 성상과 결정립 방위의 관계를 주사형 전자 현미경(SEM:Scanning Electron Micorscope)이나 후방 산란 전자 회절상법(EBSP:Electron Backscatter Diffraction ㎩ttern)으로 직접 관찰하여 상세하게 검토하였다. 그 결과, Al(Cu)기 합금 스퍼터링 타깃 표면에는 요철이 존재하고, 볼록부의 스퍼터링면 법선 방향의 결정 방위는 주로 <011> 방위에 의해 형성되어 있는 것을 알 수 있었다. 한편, 오목부는 주로 <001>과 <111> 방위에 의해 형성되어 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 볼록부를 형성하는 <011> 방위는 스퍼터링되기 어렵고, 한편, 오목부를 형성하는 <001>과 <111> 방위는 스퍼터링되기 쉬운 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다.

본 명세서에서는, 이하와 같이 하여 Al(Cu)기 합금의 결정 방위를, EBSP법을 사용하여 측정하였다.

우선, Al(Cu)기 합금 스퍼터링 타깃의 두께를 t로 한 경우, 스퍼터링 타깃의 판 두께 방향을 향하여 표층부(최표면으로부터 1㎜), (1／4)×t부에 대해, 측정면(스퍼터링면과 평행한 면)이 세로 10㎜ 이상×가로 10㎜ 이상의 면적을 확보할 수 있도록 절단하여 EBSP 측정용 시료로 한다. 이어서, 측정면을 평활하게 하기 위해, 에머리지에서의 연마나 콜로이달실리카 현탁액 등으로 연마를 행한다. 그 후, 과염소산과 에탄올의 혼합액에 의한 전해 연마를 행한다. 그리고 하기하는 장치 및 소프트웨어를 이용하고, 상기 스퍼터링 타깃의 결정 방위를 측정하였다.

장치:EDAX／TSL사제 후방 산란 전자 회절상 장치

「Orientation Imaging Microscopy TM(OIMTM)」

측정 소프트웨어:OIM Data Collection ver.5

해석 소프트웨어:OIM Analysis ver.5

측정 영역:면적 1200㎛×1200㎛×깊이 50㎚

step size:8㎛

측정 시야수: 동일 측정면 내에 있어서, 3시야

해석시의 결정 방위차:±15°

여기서, 「해석시의 결정 방위차:±15°」라 함은, 예를 들어 <001> 결정 방위의 해석에 있어서, <001>±15°의 범위 내이면 허용 범위로 간주하고, <001> 결정 방위로 판단한다고 하는 의미이다. 상기한 허용 범위 내이면, 결정학적으로 보아 동일 방위로 간주해도 된다고 생각되기 때문이다. 이하에 나타내는 바와 같이, 본 발명에서는, 모두 ±15°의 허용 범위 내에서 각 결정 방위를 산출하고 있다. 그리고 결정 방위 <uvw>±15°의 ㎩rtition Fraction을 면적률로서 구하였다.

이하, 본 발명의 구성 요건 각 스퍼터링 타깃에 대해 설명한다.

우선, 본 발명의 구성 요건 (1) 및／또는 (2)의 전제로서, 스퍼터링 타깃의 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이에 있어서의 스퍼터링면 법선 방향의 결정 방위 <001>, <011>, <111>, <112> 및 <012>를 EBSP법에 의해 관찰한다. <001>±15°와, <011>±15°와, <111>±15°와, <112>±15°와, <012>±15°의 합계 면적률을 P값으로 하였다. 이들 5개의 결정 방위는, 성막 속도에 영향을 미치는 스퍼터링 타깃면 법선 방위 방향에 존재하는 결정 방위이다.

본 발명에서 측정 위치를 스퍼터링 타깃의 최표면으로부터 깊이 방향(타깃 두께 방향)으로 1㎜ 이내의 위치로 한 것은, 이 영역이 예비 스퍼터링시의 스퍼터링성(스퍼터링되기 쉬움)에 영향을 미치는 영역이기 때문이다. 즉, 이 영역에 있어서의 스퍼터링성을 개선하기 위해서는, 스퍼터링 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이의 위치의 결정 방위를 제어하는 것이 유효하기 때문이다. 본 발명에서는 하기 (1), (2) 중 적어도 한쪽을 만족하면 되고, 이에 의해, 원하는 특성이 얻어진다.

(1) P값에 대한, <011>±15°의 면적률 PA:40％ 이하

스퍼터링 초기는, 스퍼터링 타깃의 표면이 평활한 상태이다. 그로 인해, 스퍼터링면에 대한 면 방위의 영향을 받기 쉬운 점에서 스퍼터링되기 어려운 결정 방위를 적게 하는 것이 유효하다. 원자수 밀도가 높아, 스퍼터링되기 어려운 결정 방위인 <011>이, 스퍼터링 타깃 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이의 영역에 있어서, 스퍼터링면 법선 방향으로 많이 배향되어 있으면, 스퍼터링시에 빠른 성막 속도가 얻어지지 않는다. 그로 인해, P값에 대한, <011>±15°의 면적률 PA를 40％ 이하, 바람직하게는 20％ 이하로 하였다(PA는 P값 측정면과 동일한 평면상의 면적률이다). 또한, 그 하한은 특별히 한정되지 않고, 0％도 포함할 수 있지만, 실조업상, 제어할 수 있는 최대의 비율은, 대략 1％이다.

상기한 바와 같이 스퍼터링 초기는, 스퍼터링 타깃의 표면이 평활한 상태이다. 그로 인해, 스퍼터면에 대한 면 방위의 영향을 받기 쉬운 점에서 스퍼터링되기 쉬운 결정 방위를 많게 하는 것이 유효하다. 따라서 원자수 밀도가 낮아, 스퍼터링되기 쉬운 결정 방위인 <111> 및 <001>의 비율은 클수록 좋다. 상기 P값에 대한, <001>±15°와 <111>±15°의 합계 면적률 PB를 20％ 이상, 바람직하게는 30％ 이상으로 하였다(PB는 P값 측정면과 동일한 평면상의 면적률이다). 또한, 그 상한은 특별히 한정되지 않고, 100％도 포함할 수 있지만, 실조업상, 제어할 수 있는 최대의 비율은, 대략 95％ 정도이다.

또한, 본 발명에서는, 상기 구성 요건 (1) 및／또는 (2)에 더하여, 스퍼터링 타깃의 표면으로부터 (1／4)×t부(t는 판 두께)의 깊이에 있어서의 스퍼터링면 법선 방향의 결정 방위 <001>, <011>, <111>, <112> 및 <012>를 EBSP법에 의해 관찰하였을 때, <001>±15°와, <011>±15°와, <111>±15°와, <112>±15°와, <012>±15°의 합계 면적률을 Q값으로 하였을 때, 하기 (3) 및／또는 (4)의 요건을 만족하는 것도 바람직한 실시 형태이다. 본 발명에서는 (3), (4) 중 적어도 한쪽을 만족하면 된다.

스퍼터링이 진행되어 스퍼터링 타깃이 사용 전의 최표면으로부터 1㎜를 초과하여 소비되면, 스퍼터링면의 일부에 경사가 발생하거나, 비교적 큰 곡면을 갖는 요철이 발생하는 경우가 있다. 이것은 스퍼터링 타깃이 반드시 균일하게 소비되는 것은 아니고, 국소적으로 소비 속도가 다르기 때문이다. 그러나 스퍼터링 타깃의 표면에 요철이 발생하는 상태로 되면, 상기한 바와 같은 스퍼터링 타깃 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이에 있어서의 결정 방위와는 다른 결정 방위에 의해 성막 속도가 영향을 받게 된다. 또한, 스퍼터링 도중의 스퍼터링 타깃의 표면 성상은 스퍼터링마다 다르다. 그로 인해, 특정의 결정 방위가 반드시 성막 속도 향상에 우위한 결정 방위로 되지는 않으므로, 스퍼터링 타깃 내부(최표면으로부터 1㎜를 초과하는 깊이 방향)의 결정 방위는, 가능한 한 랜덤한 편이 바람직하다.

이와 같은 관점에서 보면, 예비 스퍼터링에 이어지는 스퍼터링에 있어서 성막 속도를 향상시키기 위해서는, 상기 (1)에서 감소시킨 <011>의 면적률을, 스퍼터링 타깃 내부에서는 높이는 것이 바람직하다. 그로 인해, 상기 (3)에서 규정한 바와 같이, 스퍼터링 타깃의 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이에 있어서의 <011>의 면적률 PA와, (1／4)×t부의 <011>의 면적률 QA의 비율(PA／QA)을 0.8 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.7 이하, 더욱 바람직하게는 0.6 이하로 하는 것이 좋다. 하한은 특별히 한정되지 않지만, (1／4)×t부의 <011>의 면적률 QA의 비율을 지나치게 늘리면, 상기한 바와 같이 <011> 자체는 스퍼터링되기 어려운 결정 방위이며, 성막 속도를 저하시키므로, 바람직하게는 0.1 이상, 보다 바람직하게는 0.2 이상으로 한다.

마찬가지로 상기 (2)에서는 스퍼터링 타깃 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이에 있어서의 <111>과 <001>의 합계 면적률 PB를 증가시키고 있는 점에서, 스퍼터링 타깃 내부에서는 <111>과 <001>의 합계 면적률 QB를 감소시키는 것이 바람직하다. 그로 인해, 상기 (4)에서 규정한 바와 같이, 스퍼터링 타깃의 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이에 있어서의 <111>과 <001>의 합계 면적률 PB와, (1／4)×t부에 있어서의 <111>과 <001>의 합계 면적률 QB의 비율(PB／QB)을 1.2 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.5 이상, 더욱 바람직하게는 2.0 이상으로 하는 것이 좋다. 상한은 특별히 한정되지 않지만, 내부의 <111>과 <001>의 합계 면적률 QB를 지나치게 감소시키면, <111>과 <001>보다도 스퍼터링되기 어려운 결정 방위가 많아져, 성막 속도를 저하시키므로, 바람직하게는 10.0 이하, 보다 바람직하게는 8.0 이하로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 이외의 결정 방위의 면적 비율은 특별히 한정되지 않는다. 성막 속도의 향상이나 스퍼터링 불량 저감에 있어서는, 상기한 바와 같이 결정 방위를 규정하면 충분하고, 다른 결정 방위에 의한 영향은 거의 고려하지 않아도 되는 것을, 실험에 의해 확인하고 있다.

이상, 본 발명을 특징짓는 결정 방위에 대해 설명하였다.

다음에 본 발명에서 대상으로 하는 Al기 합금에 대해 설명한다.

본 발명은 Al기 합금으로서, Al-Fe-Si기 합금이 적합하다. Fe과 Si를 함유하는 Al기 합금 스퍼터링 타깃은, 저전기 저항률인 동시에, 배선막 형성시에 요구되는 힐록 내성 및 드라이 에칭 특성이 우수한 점에서 바람직하다.

Fe의 함유량은, 0.0001질량％ 이상, 1.0질량％ 이하가 바람직하다. 0.0001질량％ 미만에서는 상기 특성(힐록 내성, 드라이 에칭 특성)에 효과가 없고, 한편, 1.0질량％를 초과하면 전기 저항률의 저감이 곤란해지기 때문이다. 보다 바람직한 Fe 함유량은 0.0005질량％ 이상, 0.5질량％ 이하, 더욱 바람직하게는, 0.001질량％ 이상, 0.1질량％ 이하이다.

Si는 상기 Fe 첨가 효과를 더욱 향상시키는 데 있어서 바람직한 원소이다. 특히 Fe과 함께 Si를 복합 첨가한 Al기 합금은, 저전기 저항률을 실현할 수 있다. Si의 함유량은, 0.0001질량％ 이상, 1.0질량％ 이하가 바람직하다. 0.0001질량％ 미만에서는 첨가 효과가 낮다. 한편, 1.0질량％를 초과하면 전기 저항률의 저감이 곤란해진다. 더욱 바람직한 함유량은, 0.001질량％ 이상, 0.5질량％ 이하이다.

또한, 본 발명에서는, Mn, Cr, Mo, Nb, Ti 및 Ta로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 더 함유하는 Al기 합금(바람직하게는 Al-Fe-Si기 합금)도 대상으로 하고 있다. 이들 원소는 본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타깃을 사용하여 형성되는 Al기 합금막의 내열성을 향상시키는 데에 유효한 원소이며, 또한, 성막 속도 향상에도 유용하다.

이와 같은 작용을 발휘시키기 위해서는, Mn, Cr, Mo, Nb, Ti 및 Ta로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.0001질량％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다(단독의 경우에는 단독의 양, 복수의 경우에는 합계량이다. 이하 동일하다). 보다 바람직하게는 0.001질량％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.01질량％ 이상이다. 한편, 함유량이 지나치게 많아지면 Al기 합금막의 전기 저항률이 높아져 버리므로, 바람직하게는 0.5질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.1질량％ 이하이다.

본 발명에서는, 상기 합금 원소의 첨가 방법으로서는, 통상 사용되고 있는 방법을 채용할 수 있다. 대표적으로는, 결정립 미세화제로서 용탕 중에 첨가하는 것을 들 수 있다. 결정립 미세화제의 조성은 원하는 Al기 합금 스퍼터링 타깃이 얻어지는 것이면 특별히 한정되지 않고, 시판품을 사용할 수도 있다.

본 발명에 사용되는 Al기 합금의 성분은, 합금 원소를 함유하고, 잔량부 Al 및 불가피적 불순물인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Fe 및 Si를 포함하고 잔량부 Al 및 불가피적 불순물이다. 마찬가지로 보다 바람직하게는 Mn, Cr, Mo, Nb, Ti 및 Ta로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하고 잔량부 Al 및 불가피적 불순물이다. 더욱 바람직하게는 Mn, Cr, Mo, Nb, Ti 및 Ta로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종, Fe, Si를 포함하고 잔량부 Al 및 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물로서는, 제조 과정 등에서 불가피하게 혼입되는 원소, 예를 들어 C, O, N 등을 들 수 있고, 그 함유량으로서는 각 0.001질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명에서 대상으로 하는 Al기 합금에 대해 설명하였다.

다음에 본 발명에서 대상으로 하는 Cu기 합금에 대해 설명한다.

본 발명은 Cu기 합금으로서, 순Cu 스퍼터링 타깃이 적합하다(본 발명의 Cu기 합금에는 순Cu도 포함하는 의미이다). 순Cu 스퍼터링 타깃은, 저전기 저항률인 동시에, 배선막 형성시에 요구되는 힐록 내성 및 드라이 에칭 특성이 우수한 점에서 바람직하다. 무엇보다 순Cu 스퍼터링 타깃을 사용하여 성막하였을 때, Cu는 산화되어 산화 구리로 되지만, 산소 함유량이 증가하면 Cu기 합금막의 전기 저항률이 높아지고, 또한, 막의 표면 형태에도 악영향을 미친다. 따라서 산소 함유량으로서는 0.04질량％ 이하가 바람직하다. 또한, 하한은 한정되지 않지만, 실제의 검출 한계인 0.00001질량％ 이상이 바람직하다. 또한, 산소의 함유량 측정은, 불활성 가스 융해 적외선 흡수법을 사용하여 행한다.

이상, 본 발명에서 대상으로 하는 Cu기 합금에 대해 설명하였다.

(스퍼터링 타깃의 제조 방법)

다음에, 상기 Al(Cu)기 합금 스퍼터링 타깃을 제조하는 방법에 대해 설명한다.

본 발명에서는, 용해 주조법에 기초하여, Al(Cu)기 합금 스퍼터링 타깃을 제조하는 것이 바람직하다. 특히 본 발명에서는, 결정 방위 분포가 적절하게 제어된 Al(Cu)기 합금 스퍼터링 타깃을 제조하기 위해, 용해 주조→(필요에 따라 균열)→열간 압연→어닐링의 공정에 있어서, 균열 조건(균열 온도, 균열 시간 등), 열간 압연 조건(예를 들어, 압연 개시 온도, 압연 종료 온도, 1패스 최대 압하율, 총 압하율 등), 어닐링 조건(어닐링 온도, 어닐링 시간 등) 중 적어도 어느 한쪽을, 적절하게 제어하는 동시에, 상기 공정의 이후에, 필요에 따라 냉간 압연→어닐링을 행한다.

그러나 Al(Cu)기 합금의 종류에 따라 적용할 수 있는 결정 방위 분포, 결정립 직경 제어 수단 및 경도 조정 수단도 상이하다. 그로 인해, Al(Cu)기 합금의 종류에 따라, 예를 들어 상기 수단을, 단독 또는 조합하는 등으로 적절한 수단을 채용하면 된다. 이하, 본 발명의 상기 Al(Cu)기 합금 타깃의 바람직한 제조 방법에 대해, 공정마다 상세하게 설명한다. 또한, Al기 합금을 Cu기 합금으로 치환함으로써 Cu기 합금 타깃도 마찬가지로 제조할 수 있으므로, 특별히 언급하는 개소 외에는 설명의 중복을 피하기 위해 생략한다.

(용해 주조)

용해 주조 공정은 특별히 한정되지 않고, 스퍼터링 타깃의 제조에 통상 사용되는 공정을 적절하게 채용하고, Al(Cu)기 합금 주괴를 조괴하면 된다. 예를 들어, 주조 방법으로서, 대표적으로는 DC(반연속) 주조, 박판 연속 주조(쌍롤식, 벨트 캐스터식, 프로펠치식, 블록 캐스터식 등) 등을 들 수 있다.

(필요에 따라, 균열)

상기한 바와 같이 하여 Al(Cu)기 합금 주괴를 조괴한 후에, 열간 압연을 행하지만, 필요에 따라, 열간 압연 전에 균열을 행해도 된다. 결정 방위 분포 제어를 위해서는, 균열 온도를 대략 300 내지 600℃ 정도, 균열 시간을 대략 1 내지 8시간 정도로 제어하는 것이 바람직하다.

(열간 압연)

상기한 균열을 필요에 따라 행한 후, 열간 압연을 행한다. 특히 본 발명에서는, 열간 압연 조건을 제어함으로써, 양자의 관계를 상기 (1) 내지 (4)에서 규정하도록 제어한다. 즉, 스퍼터링 타깃 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이의 면 방향에 있어서의 결정 방위 분포 제어하는 동시에, 내부[최표면으로부터 깊이 방향으로 1㎜ 초과의 영역, 특히 (1／4)×t부]에 있어서의 결정 방위 분포를 제어한다. 특히 상기 (1)이나 (2)에서 규정하는 제어를 실현하기 위해서는, 열간 압연시의 압연 조건(특히 1패스당 최대 압하율)을 적절하게 제어하여 최표면으로부터 1 내지 3㎜ 이내의 깊이의 영역에 전단 변형을 도입함으로써, 전단 집합 조직으로서 <111>, <001>면 방위를 도입하여 이들의 면적률 PB를 증가시키고, 압연 집합 조직으로서 발달하기 쉬운 <011>면 방위의 면적률 PA를 저감시킬 수 있다.

또한, 상기 (3)이나 (4)에서 규정하는 제어를 실현하기 위해서는, 타깃 표면으로부터 1㎜ 초과[바람직하게는 (1／4)×t부, 이하, 동일함]의 깊이의 집합 조직을 더 제어할 필요가 있다. 그것을 위해서는 특히 열연 공정에서의 총 압하율을 적절하게 제어함으로써, <011>면 방위의 면적률 PA를 적극적으로 저감시킨 타깃 표면 근방에 대해, 타깃 표면으로부터 1㎜ 초과의 깊이에 있어서는 <011>면 방위의 면적률 QA를 상대적으로 증대시킨다. 또한, <001>면 방위와 <111>면 방위의 면적률 PB의 합계를 적극적으로 증대시킨 타깃 표면 근방에 대해, 타깃 표면으로부터 1㎜ 초과의 깊이에 있어서는, <001>면 방위와 <111>면 방위의 면적률 QB의 합계를 상대적으로 저감시킨다. 그들에 의해, 타깃 표면으로부터 1㎜ 초과의 깊이에 있어서, 집합 조직을 랜덤하게 제어함으로써, 스퍼터링이 진행되어 스퍼터링 타깃이 사용 전의 최표면으로부터 1㎜를 초과하여 소비될 때의 성막 속도를 향상시키는 것이 가능해진다.

무엇보다, 상기 (1) 내지 (4)의 각 집합 조직은 열간 압연시의 상기 압연 조건에 의해서만 결정되는 것은 아니고, 다른 다양한 요인(예를 들어, 열연 후의 어닐링이나 냉연 후의 어닐링 등)에 의해서도 영향을 받으므로, 원하는 집합 조직으로 하기 위해서는 열연 조건 등을 적절하게 조정하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 열간 압연 개시 온도를 적절하게 제어하는 것이 바람직하다. 열간 압연 개시 온도가 지나치게 낮으면 변형 저항이 높아져, 원하는 판 두께까지 압연을 계속할 수 없게 되는 경우가 있다. Al기 합금의 경우의 바람직한 열간 압연 개시 온도는 250℃ 이상, 보다 바람직하게는 300℃ 이상, 더욱 보다 바람직하게는 350℃ 이상이다. Cu기 합금의 경우의 바람직한 열간 압연 개시 온도는 300℃ 이상, 보다 바람직하게는 400℃ 이상, 더욱 바람직하게는 500℃ 이상이다. 한편, 열간 압연 개시 온도를 지나치게 높게 하면, 스퍼터링면 법선 방향의 결정 방위의 분포에 편차가 발생하는 등으로 인해, 스플래시의 발생수가 많아지는 경우가 있다. Al기 합금의 경우의 바람직한 열간 압연 개시 온도는 600℃ 이하, 보다 바람직하게는 550℃ 이하, 더욱 바람직하게는 500℃ 이하이다. Cu기 합금의 경우의 바람직한 열간 압연 개시 온도는 800℃ 이하, 보다 바람직하게는 750℃ 이하, 더욱 바람직하게는 700℃ 이하이다.

열간 압연시의 1패스 최대 압하율이 낮은 편이 원하는 집합 조직이 얻어지기 쉽다. 그러나 열간 압연시의 압연 패스 횟수가 과도하게 증대되어, 생산성이 현저하게 저하되므로 공업적으로는 현실적이지 않다. 바람직한 1패스 최대 압하율은 5％ 이상, 보다 바람직하게는 10％ 이상, 더욱 바람직하게는 15％ 이상이다. 한편, 1패스 최대 압하율이 지나치게 높으면, 표면 근방 1㎜의 영역에 전단 변형이 도입되기 어려워져, 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이의 영역의 조직이 목표한 대로 되지 않아, 상기 (1) 및／또는 (2)의 조직이 얻어지지 않는 경우가 있다. 바람직한 1패스 최대 압하율은 35％ 이하, 보다 바람직하게는 30％ 이하, 더욱 바람직하게는 25％ 이하, 보다 더욱 바람직하게는 20％ 이하이다.

또한, 총 압하율이 지나치게 낮으면, 표면으로부터 1㎜ 초과[특히 (1／4)×t부]의 영역의 집합 조직을 적절하게 제어할 수 없어, 상기 (3) 및／또는 (4)의 조직이 얻어지지 않는 경우가 있다. 바람직한 총 압하율은 40％ 이상, 보다 바람직하게는 50％ 이상, 더욱 바람직하게는 70％ 이상이다. 한편, 총 압하율이 지나치게 높으면, 변형 저항이 높아져, 원하는 판 두께까지 압연을 계속할 수 없게 되는 경우가 있다. 바람직한 총 압하율은 95％ 이하, 보다 바람직하게는 92％ 이하, 더욱 바람직하게는 90％ 이하이다.

여기서, 1패스당 압하율 및 총 압하율은, 각각 하기 수학식으로 나타낸다.

1패스당 압하율(％)＝{(압연 1패스 전의 두께)－(압연 1패스 후의 두께)}／(압연 1패스 전의 두께)×100

총 압하율(％)＝{(압연 개시 전의 두께)－(압연 종료 후의 두께)}／(압연 개시 전의 두께)×100

(어닐링)

상기한 바와 같이 하여 열간 압연을 행한 후, 어닐링하는 것이 바람직하다. 결정 방위 분포 및 결정립 직경 제어를 위해서는, 어닐링 온도를 높게 하면, 결정립이 조대화하는 경향이 있으므로, 450℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 어닐링 온도의 하한은 특별히 한정되지 않고, 어닐링을 행하지 않아도 된다. 그러나 어닐링 온도가 지나치게 낮으면, 상기 열연 등으로 적절하게 처리하고 있지 않은 경우에는 원하는 결정 방위가 얻어지지 않거나, 결정립이 미세화되지 않아 조대한 결정립이 잔류하는 경우가 있다. 그로 인해 어닐링을 행하는 경우에는, 바람직하게는 150℃ 이상, 보다 바람직하게는 180℃ 이상, 더욱 바람직하게는 250℃ 이상으로 한다. 어닐링 시간은 대략 1 내지 10시간 정도로 제어하는 것이 바람직하다.

(필요에 따라, 냉간 압연→어닐링)

상기한 제법에 의해 스퍼터링 타깃의 결정 방위 분포를 제어할 수 있지만, 그 후에, 또한 냉간 압연→어닐링(2회째의 압연, 어닐링)을 행해도 된다. 결정 방위 분포 및 결정립 직경을 적절하게 제어하는 관점으로부터는, 어닐링 조건을 제어하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 어닐링 온도는 150 내지 250℃, 어닐링 시간은 1 내지 5시간의 범위로 제어하는 것이 추장된다.

냉간 압연에서는, 압연율을 지나치게 높게 하면, 변형 저항이 높아져, 원하는 판 두께까지 압연을 계속할 수 없게 된다. 또한, 냉연에서는 온도가 낮으므로, 재료 강도가 높은 것과, 압연시에 사용하는 윤활유의 영향으로 인해 표층부에 전단 변형이 도입되기 어려우므로, (1) 내지 (4)에서 규정하는 범위로부터 벗어나기 쉬워진다. 따라서 30％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 이들 압연판으로부터 스퍼터링 타깃으로 기계 가공할 때에, 압연 표층부를 통상 약 0.3㎜ 내지 1.5㎜ 정도 연삭하여 스퍼터링 표면으로 하고 있다. 상술한 (1) 내지 (4)의 조직은 이 기계 가공 후의 조직이며, 상술한 제어 조건은, 이 기계 가공을 상정하여 설정하고 있다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명은 하기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적절하게 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하다. 변경을 가한 실시 형태는 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

(제1 실시예)

표 1에 나타내는 각종 조성으로 이루어지는 Al기 합금을 준비하고, 주괴를 DC 주조법에 의해 조괴하였다. 그 후, 표 1에 기재된 조건으로 열간 압연 및 어닐링을 행하여 압연판을 제작하였다. 압연판을 실온까지 방냉한 후, 표 1에 기재된 압하율로 적절하게 냉간 압연을 행하였다. 그 후, 적절하게 어닐링을 행하여 압연판을 제작하였다.

계속해서 기계 가공(라운드 블랭킹 가공 및 선반 가공)을 행하고, 1매의 압연판에서, 압연판의 두께(t) 방향을 향하여 표층부로부터 0.5㎜까지 연삭하였다. 그 연삭 후의 면이 스퍼터링면으로 되도록, 선반 가공으로 두께를 조정한 Al기 합금 스퍼터링 타깃(사이즈:직경 4인치×두께 8㎜)을 제조하였다.

참고예로서, 순Al(순도 4N) 스퍼터링 타깃을 제조하였다. 또한, 열연 개시 온도는 610℃, 1패스당 최대 압하율은 50％, 냉연율은 50％로 하였다.

(결정 방위)

상기한 스퍼터링 타깃을 사용하고, 전술한 EBSP법에 기초하여, 스퍼터링면 법선 방향의 결정 방위를 측정하고, 해석하여 P, PA, PB, Q, QA, QB값을 구하였다. 그리고 (1) 표층부의 면적률 PA[(PA／P)×100], (2) 표층부의 면적률 PB[(PB／P)×100], (3) 표층부의 면적률 PA와 (1／4)×t부의 면적률 QA의 비율[PA／QA], (4) 표층부의 면적률 PB와 (1／4)×t부의 면적률 QB의 비율[PB／QB]을 산출하였다.

또한, 상기 각 스퍼터링 타깃을 사용하여, 스퍼터링시의 성막 속도 측정 및 스플래시 발생수를 측정하였다.

(성막 속도의 측정)

상기 스퍼터링 타깃을 사용하여, 표층부 1㎜까지의 스퍼터링과, (1／4)×t부까지 스퍼터링하였을 때의 성막 속도의 측정을 행하였다.

하기하는 조건으로 스퍼터링을 행하고, 글래스 기판 상에 막 두께가 약 600㎚로 되도록 박막을 성막하였다. 성막 속도는, 하기 수학식에 의해 산출하였다. 또한, 실제의 막 두께는 박막 표면의 중심 부분으로부터 임의의 평면 방향으로 5㎜ 간격으로 3점의 막 두께를, 촉침식 단차계에 의해 측정하고, 그 평균값을 막 두께로 하였다.

스퍼터링 장치:주식회사 시마츠 제작소제 HSR－542S

스퍼터링 조건:

배압:3.0×10^－6Torr 이하,

Ar 가스압:2.25×10^－3Torr,

Ar 가스 유량:30sccm,

스퍼터링 파워:DC260W,

극간 거리:52㎜,

기판 온도:실온,

스퍼터링 시간:120초,

글래스 기판:CORNING사제 ＃1737(직경 50.8㎜, 두께 0.7㎜),

촉침식 막 두께 측정기:TENCOR INSTRUMENTS제 alpha－step 250

성막 속도＝평균 막 두께(㎚)／스퍼터링 시간(s)

각 스퍼터링 타깃의 성막 속도는, 샘플로서 제작한 순Al(순도 4N) 스퍼터링 타깃의 성막 속도와 대비하여, 1.05배 이상인 경우를 성막 속도가 우수하다고 평가하였다.

(스플래시의 발생수의 측정)

본 실시예에서는, 고스퍼터링 파워의 조건하에서 발생하기 쉬운 스플래시의 발생수를 측정하고, 스플래시의 발생을 평가하였다.

우선, 표 1에 나타내는 No.1의 스퍼터링 타깃의 표층부에 대해, 2.74㎚／s의 성막 속도로 박막을 성막하였다. 여기서, 성막 속도와 스퍼터 파워의 곱 Y값은, 이하와 같다.

Y값＝성막 속도(2.74㎚／s)×스퍼터링 파워(260W)

＝713

다음에, 표 1에 나타내는 스퍼터링 타깃에 대해, 전술한 Y값(일정)에 기초하여, 표 1에 병기하는 성막 속도에 따른 스퍼터링 파워 DC를 설정하여 스퍼터링을 행하였다.

예를 들어, No.2의 스퍼터링 타깃의 표층부의 스퍼터링 조건은 이하와 같다.

성막 속도:2.79㎚／s

하기 수학식에 기초하여, 스퍼터링 파워를 255W로 설정

스퍼터링 파워＝Y값(713)／성막 속도(2.79)

≒255W

이와 같이 하여, 상기한 스퍼터링을 행하는 공정을, 글래스 기판을 바꿔 끼우면서 연속해서 행하고, 스퍼터링 타깃 1매에 대해 16매의 박막을 형성하였다. 따라서, 스퍼터링은, 120(초간)×16(매)＝1920초간 행하였다.

다음에, 파티클 카운터(주식회사 탑콘제:웨이퍼 표면 검사 장치 WM－3)를 사용하고, 상기 박막의 표면에 인지된 파티클의 위치 좌표, 사이즈(평균 입경) 및 개수를 계측하였다. 여기서는, 사이즈가 3㎛ 이상인 것을 파티클로 간주하고 있다. 그 후, 이 박막 표면을 광학 현미경 관찰(배율:1000배)하고, 형상이 반구형인 것을 스플래시로 간주하고, 단위 면적당 스플래시의 개수를 계측하였다.

상기 16매의 박막에 대해, 스퍼터링 타깃의 표층부, (1／4)×t부, (1／2)×t부의 3개소에 있어서 상기 스플래시 개수의 계측을 마찬가지로 행하고, 계측한 3 측정 개소의 스플래시의 개수의 평균값을 「스플래시의 발생수」로 하였다. 본 실시예에서는, 이와 같이 하여 얻어진 스플래시의 발생수가 7개／㎠ 이하인 것을 ◎, 8 내지 11개／㎠인 것을 ○, 12 내지 21개／㎠인 것을 △, 22개／㎠ 이상인 것을 ×로 평가하였다. 본 실시예에서는, 스플래시 발생수가 21개／㎠ 이하(평가:◎, ○, △)인 경우, 스플래시 발생을 억제하는 효과가 있다고(합격) 평가하였다.

(전기 저항률의 측정)

박막의 전기 저항률 측정용 샘플은, 이하의 수순으로 제작하였다. 상기한 박막 표면 상에, 포토리소그래피에 의해 포지티브형 포토레지스트(노볼락계 수지:도쿄오카 공업제 TSMR－8900, 두께 1.0㎛, 선 폭 100㎛)를 스트라이프 패턴으로 형성하였다. 습식 에칭에 의해 선 폭 100㎛, 선 길이 10㎜의 전기 저항률 측정용 패턴 형상으로 가공하였다. 습식 에칭에는 H₃PO₄:HNO₃:H₂O＝75:5:20의 혼합액을 사용하였다. 열이력을 부여하기 위해, 상기 에칭 처리 후에, CVD 장치 내의 감압 질소 분위기(압력:1㎩)를 이용하여 250℃에서 30분 유지하는 분위기 열처리를 행하였다. 그 후, 4탐침법에 의해 전기 저항률을 실온에서 측정하였다. 3.7μΩ㎝ 이하인 것을 양호(○), 3.7μΩ㎝ 초과인 것을 불량(×)으로 평가하였다.

이들 시험 결과를 표 2에 기재한다.

표1, 2로부터, 이하와 같이 고찰할 수 있다.

우선, No.1 내지 7은, 합금 조성 및 결정 방위 분포가 본 발명의 요건을 만족하는 예이며, 성막 속도를 빠르게 해도 스플래시의 발생을 억제하는 효과가 인지되었다.

No.1, No.2는, 표층부와 내부의 비율[표 2 중, (3), (4)]이 최적화될 수 없었지만, 표층부의 면적 비율[표 2 중, (1), (2)]을 적절하게 제어할 수 있었으므로, 스퍼터링 타깃 내부에 있어서의 스퍼터링 레이트 저하 인자인 <011>이 적고, 또한 <001>, <111>이 많은 예이다. 그로 인해, 스퍼터링 타깃 표층부에서는 성막 속도가 빠르고, 내부에서는 성막 속도가 떨어지지만, 충분한 성막 속도를 확보할 수 있었던 예이다[(1) PA 및 (2) PB만을 만족하는 예].

No.3, 4는, 표층부의 집합 조직의 한쪽의 면적 비율[표 2 중, (1), (2)]을 적절하게 제어할 수 없었으므로, 표층부의 성막 속도는, (1), (2)의 집합 조직을 양쪽 모두 만족하는 예(No.1, 2, 5 내지 7)와 비교하여 낮아졌지만, 충분한 성막 속도를 확보할 수 있었던 예이다[(1) PA 또는 (2) PB를 만족하고, 또한 (3) PA／QA 및 (4) PB／QB를 만족하는 예].

No.5 내지 7은 집합 조직[표 2 중, (1) 내지 (4)]이 본 발명의 요건을 모두 만족하는 예이며, 성막 속도, 배선 저항, 스플래시의 모든 특성이 우수하였다[(1) PA, (2) PB, (3) PA／QA 및 (4) PB／QB를 모두 만족하는 예].

No.8 내지 12는 (1) PA, (2) PB, (3) PA／QA 및 (4) PB／QB를 모두 만족하지 않는 예이며, 성막 속도, 배선 저항, 스플래시 등의 특성이 뒤떨어져 있었다.

No.8은, 열간 압연시의 1패스당 최대 압하율이 높고, 또한 전체 압하율이 낮았던 예이다. 이 예에서는, 표층부 및 표층부와 내부의 비율이 본 발명의 규정 외로 되어 있어, 원하는 성막 속도비가 얻어지지 않았다.

No.9는, 열간 압연시의 1패스당 최대 압하율과 냉연율이 높았던 예이다. 이 예에서는, 표층부 및 표층부와 내부의 비율이 본 발명의 규정 외로 되어 있어, 원하는 성막 속도비 및 배선 저항이 얻어지지 않았다.

No.10은, Si 함유량이 높은 동시에, 열간 압연시의 1패스당 최대 압하율이 높고, 전체 압하율이 낮았던 예이다. 이 예에서는, 원하는 집합 조직이 얻어지지 않아, 성막 속도 및 배선 저항이 뒤떨어지고, 또한 스플래시가 발생하였다.

No.11은, Fe 함유량이 많고, 또한 열간 압연시의 1패스당 최대 압하율이 높고, 전체 압하율이 낮았던 예이다. 이 예에서는, 표층부 및 표층부와 내부의 비율이 본 발명의 규정 외로 되어 있어, 원하는 성막 속도비 및 배선 저항이 뒤떨어지고, 또한 스플래시가 발생하였다.

No.12는, Mn 함유량이 많고, 또한 열간 압연시의 1패스당 최대 압하율과 냉연율이 높았던 예이다. 이 예에서는, 표층부 및 표층부와 내부의 비율이 본 발명의 규정 외로 되어 있어, 원하는 성막 속도비 및 배선 저항이 얻어지지 않았다.

Claims

Al기 합금 또는 Cu기 합금 스퍼터링 타깃이며, 후방 산란 전자 회절상법에 의해 상기 스퍼터링 타깃의 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이에 있어서의 스퍼터링면 법선 방향의 결정 방위 <001>, <011>, <111>, <112> 및 <012>를 관찰하고, <001>±15°와, <011>±15°와, <111>±15°와, <112>±15°와, <012>±15°의 합계 면적률을 P값으로 하였을 때, 하기 (1) 및／또는 (2)의 요건을 만족하는 것을 특징으로 하는, 스퍼터링 타깃.
(1) 상기 P값에 대한, <011>±15°의 면적률 PA:40％ 이하,
(2) 상기 P값에 대한, <001>±15°와 <111>±15°의 합계 면적률 PB:20％ 이상
제1항에 있어서,
상기 Al기 합금 또는 Cu기 합금 스퍼터링 타깃에 있어서,
후방 산란 전자 회절상법에 의해 상기 스퍼터링 타깃의 표면으로부터 (1／4)×t(판 두께)부의 깊이에 있어서의 스퍼터링면 법선 방향의 결정 방위 <001>, <011>, <111>, <112> 및 <012>를 관찰하고, <001>±15°와, <011>±15°와, <111>±15°와, <112>±15°와, <012>±15°의 합계 면적률을 Q값으로 하였을 때, 하기 (3) 및／또는 (4)의 요건을 만족하는 것인, 스퍼터링 타깃.
(3) 상기 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이에 있어서의 <011>±15°의 면적률 PA와, 상기 Q값에 대한 (1／4)×t부의 깊이에 있어서의 <011>±15°의 면적률 QA의 비율:0.8≥PA／QA
(4) 상기 최표면으로부터 1㎜ 이내의 깊이에 있어서의 <001>±15°와 <111>±15°의 합계 면적률 PB와, 상기 Q값에 대한 (1／4)×t부의 깊이에 있어서의 <001>±15°와 <111>±15°의 합계 면적률 QB의 비율:1.2≤PB／QB
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 Al기 합금이 Fe을 0.0001 내지 1.0질량％ 및 Si를 0.0001 내지 1.0질량％ 함유하는 것인, 스퍼터링 타깃.
제3항에 있어서,
상기 Al기 합금이 또한, Mn, Cr, Mo, Nb, Ti 및 Ta로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.0001 내지 0.5질량％ 포함하는 것인, 스퍼터링 타깃.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 Cu기 합금이 산소를 0.00001 내지 0.04질량％, 수소를 0.00001 내지 0.003질량％ 및 불가피 불순물을 0.01질량％ 이하 함유하는 것인, 스퍼터링 타깃.