KR20140126252A

KR20140126252A - 보호막 형성용 스퍼터링 타깃 및 적층 배선막

Info

Publication number: KR20140126252A
Application number: KR20140045869A
Authority: KR
Inventors: 사토루 모리; 소헤이 노나카
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2014-10-30
Also published as: TW201510247A; US20140315043A1; JP2014214318A; KR102220851B1; JP6135275B2; TWI627295B; US10538059B2; CN104109837A; CN104109837B

Abstract

Cu 배선막 (11) 의 편면 또는 양면에 보호막 (12) 을 성막할 때에 사용되는 보호막 형성용 스퍼터링 타깃으로서, Ni 를 5.0 질량％ 이상 15.0 질량％ 이하, Mn 을 2.0 질량％ 이상 10.0 질량％ 이하, Zn 을 30.0 질량％ 이상 50.0 질량％ 이하, Al 을 0.5 질량％ 이상 7.0 질량％ 이하, 잔부가 Cu 와 불가피 불순물로 이루어진다. 또, Cu 배선막 (11) 과 이 Cu 배선막 (11) 의 편면 또는 양면에 형성된 보호막 (12) 을 구비한 적층 배선막 (10) 으로서, 보호막 (12) 이 상기 서술한 보호막 형성용 스퍼터링 타깃을 이용하여 성막되어 있다.

Description

보호막 형성용 스퍼터링 타깃 및 적층 배선막{SPUTTERING TARGET FOR FORMING PROTECTIVE FILM, AND LAMINATED WIRING FILM}

본 발명은 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 Cu 배선막을 보호하는 보호막을 형성할 때에 사용되는 보호막 형성용 스퍼터링 타깃, 및 이 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 의해 성막된 보호막을 구비한 적층 배선막에 관한 것이다.

본원은 2013년 4월 22일에 일본에 출원된 특허출원 2013-089721호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래, 액정이나 유기 EL 패널 등의 플랫 패널 디스플레이나, 터치 패널 등의 배선막으로서 Al 이 널리 사용되고 있다. 최근에는 배선막의 미세화 (폭협화) 및 박막화가 도모되고 있어, 종래보다 비저항이 낮은 배선막이 요구되고 있다.

상기 서술한 배선막의 미세화 및 박막화에 수반하여, Al 보다 비저항이 낮은 재료인 구리 또는 구리 합금을 사용한 배선막이 제공되고 있다.

그러나, 비저항이 낮은 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 Cu 배선막은, 습도를 갖는 분위기 중에서 변색되기 쉽다는 문제가 있었다. 또한, 내후성을 향상시키기 위해서, 첨가 원소를 많이 함유하는 구리 합금을 사용한 경우에는, 비저항이 상승되어 버린다.

그래서, 예를 들어 특허문헌 1 에는, Cu 배선막 상에 Ni-Cu-(Cr, Ti) 합금으로 이루어지는 보호막을 형성한 적층막, 및 이 보호막을 형성하기 위한 스퍼터링 타깃이 제안되어 있다. 이 보호막은 구리보다 내후성이 높다는 점에서, 대기 중에서 보관해도 표면의 변색을 억제하는 것이 가능해진다.

일본 공개특허공보 2012-193444호

그런데, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 Cu 배선막을 에칭에 의해 패터닝하는 경우에는, 염화철을 함유하는 에칭액이 사용된다. 상기 서술한 Ni-Cu-(Cr, Ti) 합금으로 이루어지는 보호막을 갖는 적층막을, 염화철을 함유하는 에칭액으로 에칭한 경우에는, 보호막의 일부가 미용해되어 잔류물로서 잔존하는 경우가 있었다. 이 잔류물에 의해 배선 사이가 단락될 우려가 있다는 점에서, 배선막으로서 사용하는 것이 곤란하였다.

또한, 에칭한 배선 단면에 있어서 미세한 버가 발생한 경우에는, 이 버로 인하여 Cu 배선막의 가장자리부에 보이드라고 불리는 결함이 발생하고, 적층을 거듭해 가는 동안에 단선을 유발하여, 수율 및 품질의 저하가 발생할 우려가 있었다.

또, Cr 을 함유한 경우에는, 에칭 후의 폐액에 Cr 이 함유되게 되어 폐액 처리에 비용이 든다는 문제가 있었다.

또한, 비교적 고가의 Ni 를 35 질량％ 이상 84.5 질량％ 이하로 많이 함유하고 있다는 점에서, 스퍼터링 타깃 및 적층 배선막의 제조 비용이 증가한다는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 내후성이 우수하여 표면 변색을 억제할 수 있으며, 또한 양호한 에칭성을 갖고, 미용해된 잔류물의 발생이나 버의 발생을 억제할 수 있는 보호막을 성막 가능한 보호막 형성용 스퍼터링 타깃, 및 이 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 의해 성막된 보호막을 구비한 적층 배선막을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, (1) 본 발명의 일 태양에 있어서의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃은, Cu 배선막의 편면 또는 양면에 보호막을 성막할 때에 사용되는 보호막 형성용 스퍼터링 타깃으로서, Ni 를 5.0 질량％ 이상 15.0 질량％ 이하, Mn 을 2.0 질량％ 이상 10.0 질량％ 이하, Zn 을 30.0 질량％ 이상 50.0 질량％ 이하, Al 을 0.5 질량％ 이상 7.0 질량％ 이하, 잔부가 Cu 와 불가피 불순물로 이루어진다.

이와 같은 구성으로 된 본 발명의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 있어서는, Ni 를 5.0 질량％ 이상 15.0 질량％ 이하, Mn 을 2.0 질량％ 이상 10.0 질량％ 이하, Zn 을 30.0 질량％ 이상 50.0 질량％ 이하, Al 을 0.5 질량％ 이상 7.0 질량％ 이하, 잔부가 Cu 와 불가피 불순물로 이루어지는 조성의 Cu 기 합금으로 되어 있다는 점에서, 염화철을 함유하는 에칭액으로 에칭한 경우라도, Cu 배선막과 동등하게 에칭되게 되어 미용해된 잔류물의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

또, Al 을 0.5 질량％ 이상 7.0 질량％ 이하의 범위로 함유하고 있다는 점에서, 에칭한 적층 배선막의 단면에 있어서의 미세한 버의 발생을 억제할 수 있어 보이드의 발생을 억제할 수 있다.

또한, Ni 의 함유량이 5.0 질량％ 이상 15.0 질량％ 이하로 비교적 적다는 점에서, 이 스퍼터링 타깃 및 보호막의 제조 비용을 대폭 삭감할 수 있다.

(2) 본 발명의 다른 양태에 있어서의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃은, (1) 에 기재된 보호막 형성용 스퍼터링 타깃으로서, Ni 를 7.0 질량％ 이상 11.0 질량％ 이하, Mn 을 4.0 질량％ 이상 8.0 질량％ 이하, Zn 을 35.0 질량％ 이상 45.0 질량％ 이하, Al 을 2.0 질량％ 이상 5.0 질량％ 이하, 잔부가 Cu 와 불가피 불순물로 이루어진다.

이와 같은 구성으로 된 본 발명의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 있어서는, 상기 서술한 조성을 갖는 Cu 기 합금으로 되어 있다는 점에서, 염화철을 함유하는 에칭액으로 에칭한 경우라도, Cu 배선막과 동등하게 에칭되게 되어 미용해된 잔류물의 발생을 보다 억제하는 것이 가능해진다.

또, Al 을 2.0 질량％ 이상 5.0 질량％ 이하의 범위로 함유하고 있다는 점에서, 에칭한 적층 배선막의 단면에 있어서의 미세한 버의 발생을 보다 억제할 수 있어 보이드의 발생을 보다 억제할 수 있다.

또한, Ni 의 함유량이 7.0 질량％ 이상 11.0 질량％ 이하로 비교적 적다는 점에서, 이 스퍼터링 타깃 및 보호막의 제조 비용을 보다 대폭 삭감할 수 있다.

(3) 본 발명의 다른 양태에 있어서의 적층 배선막은, Cu 배선막과 이 Cu 배선막의 편면 또는 양면에 형성된 보호막을 구비한 적층 배선막으로서, 상기 보호막이 (1) 또는 (2) 에 기재된 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 의해 성막되어 있다.

이와 같은 구성으로 된 본 발명의 적층 배선막에 있어서는, 상기 서술한 조성으로 된 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 의해 성막된 보호막을 갖고 있으므로, 내후성이 향상되어 대기 중에 보관한 경우라도 변색을 억제할 수 있다.

또, 보호막이 Cu 기 합금으로 구성되게 되기 때문에, 염화철을 함유하는 에칭액으로 에칭한 경우라도, 미용해된 잔류물의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, Al 을 함유하고 있으므로, 에칭한 적층 배선막의 단면에 있어서의 미세한 버의 발생을 억제할 수 있어 보이드의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

또, Cr 을 갖고 있지 않다는 점에서, 에칭 후의 폐액 처리를 저비용으로 실시할 수 있다. 또한, Ni 의 함유량이 비교적 적다는 점에서, 적층 배선막의 제조 비용을 대폭 삭감할 수 있다.

(4) 본 발명의 다른 양태에 있어서의 적층 배선막은, (3) 에 기재된 적층 배선막으로서, 상기 Cu 배선막은 구리 또는 구리 합금으로 구성되어 있고, 상기 Cu 배선막의 비저항이 온도 25 ℃ 의 조건하에서 4.0 μΩ㎝ 이하이다.

(5) 본 발명의 다른 양태에 있어서의 적층 배선막은, (4) 에 기재된 적층 배선막으로서, 상기 Cu 배선막은 순도 99.99 질량％ 이상의 무산소 구리로 구성되어 있고, 상기 Cu 배선막의 비저항이 온도 25 ℃ 의 조건하에서 3.5 μΩ㎝ 이하이다.

(6) 본 발명의 다른 양태에 있어서의 적층 배선막은, (3) 에 기재된 적층 배선막으로서, 상기 Cu 배선막의 두께 A 는 50 ㎚ ≤ A ≤ 800 ㎚ 이다.

Cu 배선막은, 비저항이 4.0 μΩ㎝ 이하 (온도 25 ℃) 의 구리 또는 구리 합금으로 구성되고, Cu 배선막의 두께 A 가 50 ㎚ ≤ A ≤ 800 ㎚ 의 범위 내로 되어 있으므로, 이 Cu 배선막에 의해 통전을 양호하게 실시할 수 있다.

(7) 본 발명의 다른 양태에 있어서의 적층 배선막은, (3) 에 기재된 적층 배선막으로서, 상기 보호막의 두께 B 는 5 ㎚ ≤ B ≤ 100 ㎚ 이다.

(8) 본 발명의 다른 양태에 있어서의 적층 배선막은, (3) 에 기재된 적층 배선막으로서, 상기 Cu 배선막의 두께 A 와 상기 보호막의 두께 B 의 비 B/A 는 0.02 ＜ B/A ＜ 1.0 이다.

보호막의 두께 B 가 5 ㎚ ≤ B ≤ 100 ㎚ 의 범위 내로 되어 있고, Cu 배선막의 두께 A 와 보호막의 두께 B 의 비 B/A 가 0.02 ＜ B/A ＜ 1.0 의 범위 내로 되어 있으므로, Cu 배선막의 변색을 확실하게 억제할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면 내후성이 우수하여 표면 변색을 억제할 수 있으며, 또한 양호한 에칭성을 갖고, 미용해된 잔류물의 발생이나 버의 발생을 억제할 수 있는 보호막을 성막 가능한 보호막 형성용 스퍼터링 타깃, 및 이 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 의해 성막된 보호막을 구비한 적층 배선막을 제공할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태인 적층 배선막의 단면 설명도이다.
도 2 는 종래예 101 의 적층 배선막에 있어서의 에칭 후의 단면 관찰 결과를 나타내는 사진이다.
도 3 은 비교예 107 의 적층 배선막에 있어서의 에칭 후의 단면 관찰 결과를 나타내는 사진이다.
도 4 는 본 발명예 101 의 적층 배선막에 있어서의 에칭 후의 단면 관찰 결과를 나타내는 사진이다.

이하에, 본 발명의 일 실시형태인 보호막 형성용 스퍼터링 타깃, 및 적층 배선막에 대하여 설명한다.

본 실시형태인 보호막 형성용 스퍼터링 타깃은, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 Cu 배선막 상에 보호막을 성막할 때에 사용되는 것이다.

이 보호막 형성용 스퍼터링 타깃은, Ni 를 5.0 질량％ 이상 15.0 질량％ 이하, Mn 을 2.0 질량％ 이상 10.0 질량％ 이하, Zn 을 30.0 질량％ 이상 50.0 질량％ 이하, Al 을 0.5 질량％ 이상 7.0 질량％ 이하, 잔부가 Cu 와 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 갖고 있다.

또한, 이 보호막 형성용 스퍼터링 타깃은 주조, 열간 압연, 냉간 압연, 열처리, 기계 가공과 같은 공정을 거쳐 제조된다.

이하에, 본 실시형태인 보호막 형성용 스퍼터링 타깃의 조성을 상기 서술한 바와 같이 규정한 이유에 대하여 설명한다.

(Ni : 5.0 질량％ 이상 15.0 질량％ 이하)

Ni 는 Cu 의 내후성을 개선하는 작용 효과를 갖는 원소이다. Ni 를 함유함으로써 변색을 억제하는 것이 가능해진다.

여기서, Ni 의 함유량이 5.0 질량％ 미만인 경우에는, 내후성이 충분히 향상되지 않아 Cu 배선막 (11) 의 변색을 충분히 억제할 수 없을 우려가 있다. 한편, Ni 의 함유량이 15.0 질량％ 를 초과하는 경우에는, 에칭성이 열화되어 염화철을 함유하는 에칭액으로 에칭했을 때에 미용해된 잔류물이 생성될 우려가 있다. 또, 열간 가공성, 피삭성도 저하되게 된다.

이러한 이유에서, Ni 의 함유량을 5.0 질량％ 이상 15.0 질량％ 이하의 범위 내로 설정하고 있다. 보다 바람직하게는 Ni 의 함유량을 7.0 질량％ 이상 11.0 질량％ 이하의 범위 내로 설정하고 있다.

(Mn : 2.0 질량％ 이상 10.0 질량％ 이하)

Mn 은 Ni 와 동일하게, Cu 의 내후성을 향상시키는 작용 효과를 갖는 원소이다. 또, 용탕의 유동성, 열간 가공성, 피삭성을 향상시키는 작용 효과도 갖는다. 또한, Ni 에 비해 염가의 원소인 점에서, Ni 의 대체로서 첨가함으로써 비용을 삭감하는 것이 가능해진다.

여기서, Mn 의 함유량이 2.0 질량％ 미만인 경우에는, 내후성이 충분히 향상하지 않아 변색을 충분히 억제할 수 없을 우려가 있다. 한편, Mn 의 함유량이 10.0 질량％ 를 초과하는 경우에는, 에칭성이 열화되어 염화철을 함유하는 에칭액으로 에칭했을 때에 미용해된 잔류물이 생성될 우려가 있다. 또, 전술한 바와 같은 효과의 추가적인 향상은 전망되지 않고, 오히려 열간 가공성, 냉간 가공성이 열화되게 된다.

이러한 이유에서, Mn 의 함유량을 2.0 질량％ 내지 10.0 질량％ 이하의 범위 내로 설정하고 있다. 보다 바람직하게는 Mn 의 함유량을 4.0 질량％ 내지 8.0 질량％ 이하의 범위 내로 설정하고 있다.

(Zn : 30.0 질량％ 이상 50.0 질량％ 이하)

Zn 은 기계적 특성을 향상시킴과 함께 가공성을 개선하는 작용 효과를 갖는 원소이다. Zn 을 함유함으로써, 보호막 형성용 스퍼터링 타깃의 제조를 양호하게 실시하는 것이 가능해진다.

여기서, Zn 의 함유량이 30.0 질량％ 미만인 경우에는, 열간 가공성이 충분히 향상되지 않아 열간 압연시에 균열이 발생할 우려가 있다. 한편, Zn 의 함유량이 50.0 질량％ 를 초과하는 경우에는, 냉간 가공성이 열화되어 냉간 압연시에 균열이 발생할 우려가 있다.

이러한 이유에서, Zn 의 함유량을 30.0 질량％ 이상 50.0 질량％ 이하의 범위 내로 설정하고 있다. 보다 바람직하게는 Zn 의 함유량을 35.0 질량％ 이상 45.0 질량％ 이하의 범위 내로 설정하고 있다.

(Al : 0.5 질량％ 이상 7.0 질량％ 이하)

Al 은 Cu-Ni-Mn-Zn 합금으로 이루어지는 보호막과 Cu 배선막으로 이루어지는 적층 배선막에 있어서, 에칭한 적층 배선막의 단면에 있어서의 버의 발생을 억제하는 작용 효과를 갖는다. 즉, Cu-Ni-Mn-Zn 합금에 Al 을 첨가함으로써, 에칭한 적층 배선막의 단면의 미세한 버를 제거하여 평활하게 할 수 있어, 보이드 등의 결함의 발생을 저감시키는 것이 가능해지는 것이다.

여기서, Al 의 함유량이 0.5 질량％ 미만인 경우에는, 배선 단면의 형상을 평활하게 하는 작용 효과가 충분히 향상되지 않아 미세한 버가 발생할 우려가 있다. 한편, Al 의 함유량이 7.0 질량％ 를 초과하는 경우에는, 타깃 제조시의 열간 가공성이 열화되어 균열이 발생할 우려가 있다.

이러한 이유에서, Al 의 함유량을 0.5 질량％ 이상 7.0 질량％ 이하의 범위 내로 설정하고 있다. 보다 바람직하게는 Al 의 함유량을 2.0 질량％ 이상 5.0 질량％ 이하의 범위 내로 설정하고 있다.

다음으로, 본 실시형태인 적층 배선막 (10) 에 대하여 설명한다.

본 실시형태인 적층 배선막 (10) 은 도 1 에 나타내는 바와 같이, 기판 (1) 상에 성막된 Cu 배선막 (11) 과 Cu 배선막 (11) 상에 성막된 보호막 (12) 을 구비하고 있다.

여기서, 기판 (1) 은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 플랫 패널 디스플레이나 터치 패널 등에 있어서는 광을 투과 가능한 유리, 수지 필름 등으로 이루어지는 것이 사용되고 있다.

Cu 배선막 (11) 은 구리 또는 구리 합금으로 구성되어 있고, 그 비저항이 4.0 μΩcm 이하 (온도 25 ℃) 로 되어 있는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는 Cu 배선막 (11) 은 순도 99.99 질량％ 이상의 무산소 구리로 구성되어 있고, 비저항이 3.5 μΩcm 이하 (온도 25 ℃) 로 되어 있다. 또한, 이 Cu 배선막 (11) 은 순도 99.99 질량％ 이상의 무산소 구리로 이루어지는 스퍼터링 타깃을 사용하여 성막되어 있다.

또, 이 Cu 배선막 (11) 의 두께 A 는 50 ㎚ ≤ A ≤ 800 ㎚ 의 범위 내로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 100 ㎚ ≤ A ≤ 300 ㎚ 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

보호막 (12) 은 본 실시형태인 보호막 형성용 스퍼터링 타깃을 사용하여 성막된 것으로, 상기 서술한 보호막 형성용 스퍼터링 타깃과 동일한 조성을 갖고 있다.

이 보호막 (12) 의 두께 B 는 5 ㎚ ≤ B ≤ 100 ㎚ 의 범위 내로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 10 ㎚ ≤ B ≤ 50 ㎚ 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

또, Cu 배선막 (11) 의 두께 A 와 보호막 (12) 의 두께 B 의 비 B/A 는 0.02 ＜ B/A ＜ 1.0 의 범위 내인 것이 바람직하고, 나아가서는 0.1 ＜ B/A ＜ 0.3 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 구성으로 된 본 실시형태인 보호막 형성용 스퍼터링 타깃 및 적층 배선막 (10) 에 있어서는, 상기 서술한 바와 같이, Ni 를 5.0 질량％ 이상 15.0 질량％ 이하, Mn 을 2.0 질량％ 이상 10.0 질량％ 이하, Zn 을 30.0 질량％ 이상 50.0 질량％ 이하, Al 을 0.5 질량％ 이상 7.0 질량％ 이하, 잔부가 Cu 와 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 갖고 있고, Cu 기 합금으로 되어 있다는 점에서, 염화철을 함유하는 에칭액으로 에칭한 경우라도, 양호하게 에칭되게 되어 미용해된 잔류물의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

특히, 보호막 형성용 스퍼터링 타깃 및 보호막 (12) 이, Al 을 상기 서술한 범위로 함유하고 있다는 점에서, 에칭한 적층 배선막 (10) 의 단면에 있어서의 미세한 버의 발생을 억제할 수 있어 보이드의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

또, 보호막 형성용 스퍼터링 타깃 및 보호막 (12) 이, Ni 를 상기 서술한 범위로 함유하고 있으므로, 내후성이 향상되어 적층 배선막 (10) 의 표면 변색을 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 보호막 형성용 스퍼터링 타깃 및 보호막 (12) 이, Mn 을 상기 서술한 범위로 함유하고 있으므로, 내후성이 향상되어 적층 배선막 (10) 의 표면 변색을 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 보호막 형성용 스퍼터링 타깃 및 보호막 (12) 이, Cr 을 갖고 있지 않다는 점에서, 에칭 후의 폐액 처리를 저비용으로 실시할 수 있다.

또, Ni 의 함유량이 5 질량％ 이상 15 질량％ 이하로 비교적 적다는 점에서, 보호막 형성용 스퍼터링 타깃 및 적층 배선막 (10) 의 제조 비용을 대폭 삭감할 수 있다.

또한, 열간 가공성, 냉간 가공성, 피삭성이 우수하다는 점에서, 본 실시형태인 보호막 형성용 스퍼터링 타깃을 양호하게 제조할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, Cu 배선막 (11) 은 비저항이 3.5 μΩ㎝ 이하 (온도 25 ℃) 의 무산소 구리로 구성되고, Cu 배선막 (11) 의 두께 A 가 50 ㎚ ≤ A ≤ 800 ㎚ 의 범위 내로 되어 있으므로, 이 Cu 배선막 (11) 에 의해 통전을 양호하게 실시할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 보호막 (12) 의 두께 B 가 5 ㎚ ≤ B ≤ 100 ㎚ 의 범위 내로 되어 있고, Cu 배선막 (11) 의 두께 A 와 보호막 (12) 의 두께 B 의 비 B/A 가 0.02 ＜ B/A ＜ 1.0 의 범위 내로 되어 있으므로, Cu 배선막 (11) 의 변색을 확실하게 억제할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.

예를 들어, 본 실시형태에서는 기판 상에 적층 배선막을 형성한 구조를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 기판 상에 ITO 막, AZO 막 등의 투명 도전막을 형성하고, 그 위에 적층 배선막을 형성해도 된다.

또, Cu 배선막을 순도 99.99 질량％ 이상의 무산소 구리로 구성한 것으로서 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 터프 피치 구리 등의 순구리나 소량의 첨가 원소를 함유하는 구리 합금으로 구성한 것이어도 된다.

또한, Cu 배선막의 두께 A, 보호막의 두께 B, 두께비 B/A 는, 본 실시형태에 기재된 것에 한정되는 것은 아니고, 다른 구성으로 되어 있어도 된다.

실시예

이하에, 본 발명에 관련된 보호막 형성용 스퍼터링 타깃 및 적층 배선막의 작용 효과에 대하여 평가한 평가 시험의 결과에 대하여 설명한다.

＜Cu 배선막 형성용 순구리 타깃＞

순도 99.99 질량％ 의 무산소 구리의 주괴를 준비하고, 이 주괴에 대하여 800 ℃ 에서 열간 압연, 변형 제거 어닐링, 기계 가공을 실시하여, 외경 : 100 ㎜ × 두께 : 5 ㎜ 의 치수를 갖는 Cu 배선막 형성용 순구리 타깃을 제조하였다.

다음으로, 무산소 구리제 배킹 플레이트를 준비하고, 이 무산소 구리제 배킹 플레이트에 전술한 Cu 배선막 형성용 순구리 타깃을 중첩하여, 온도 : 200 ℃ 에서 인듐 납땜함으로써 배킹 플레이트가 형성된 타깃을 제조하였다.

＜보호막 형성용 스퍼터링 타깃＞

용해 원료로서 무산소 구리 (순도 99.99 질량％), 저카본 니켈 (순도 99.9 질량％), 전해 금속 망간 (순도 99.9 질량％), 전기 아연 (순도 99.99 질량％), 알루미늄 (순도 99.99 질량％) 을 준비하고, 이들 용해 원료를 고순도 그라파이트 도가니 내에서 고주파 용해하여, 표 1 에 나타내는 조성을 갖는 용탕으로 성분을 조정한 후, 냉각된 카본 주형에 주조하여, 50 × 50 × 30 ㎜ 두께의 크기의 주괴를 얻었다.

이어서, 주괴에 대하여, 압하율 약 10 ％ 로 10 ㎜ 두께까지 800 ℃ 에서 열간 압연하여, 표면의 산화물이나 흠집을 면삭으로 제거한 후, 압하율 약 10 ％ 로 6 ㎜ 두께까지 냉간 압연하여, 변형 제거 어닐링하였다. 얻어진 압연판의 표면을 기계 가공하여, 외경 : 100 ㎜, 두께 : 5 ㎜ 의 치수를 갖는 본 발명예 1 ∼ 31 및 비교예 1 ∼ 8 의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃을 제조하였다.

또한, 종래예 1 로서 Ni : 64.0 질량％, Ti : 4.0 질량％, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성의 주괴를 준비하고, 상기 서술한 본 발명예 1 ∼ 31 및 비교예 1 ∼ 8 과 동일하게, 열간 압연, 냉간 압연, 변형 제거 어닐링, 기계 가공을 실시하여, 외경 : 100 ㎜, 두께 : 5 ㎜ 의 치수를 갖는 스퍼터링 타깃을 준비하였다.

다음으로, 무산소 구리제 배킹 플레이트를 준비하고, 이 무산소 구리제 배킹 플레이트에 얻어진 보호막 형성용 스퍼터링 타깃을 중첩하여, 온도 : 200 ℃ 에서 인듐 납땜함으로써 배킹 플레이트가 형성된 타깃을 제조하였다.

여기서, 본 발명예 1 ∼ 31, 비교예 1 ∼ 8 및 종래예 1 의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 있어서, 열간 압연시 및 냉간 압연시에 균열의 유무를 확인하였다. 결과를 표 1 에 함께 나타낸다.

＜적층 배선막＞

Cu 배선막 형성용 순구리 타깃을 유리 기판 (세로 : 20 ㎜, 가로 : 20 ㎜, 두께 : 0.7 ㎜ 의 치수를 갖는 코닝사 제조 1737 의 유리 기판) 과의 거리가 70 ㎜ 가 되도록 스퍼터 장치 내에 세트하고, 전원 : 직류 방식, 스퍼터 파워 : 150 W, 도달 진공도 : 5 × 10^-5 ㎩, 분위기 가스 조성 : 순 Ar, 스퍼터 가스압 : 0.67 ㎩, 기판 가열 : 없음의 조건으로 스퍼터링을 실시하여, 유리 기판의 표면에 두께 : 150 ㎚ 를 갖는 Cu 배선막을 형성하였다.

이에 이어서, 동일한 조건으로, 표 1 에 기재한 보호막 형성용 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링을 실시하여, Cu 배선막 상에 두께 : 30 ㎚ 의 보호막을 형성하였다. 이로써, 표 2 에 나타내는 본 발명예 101 ∼ 131 및 비교예 101 ∼ 104, 107 의 적층 배선막을 형성하였다.

또한, 종래예 101 로서, 상기 서술한 종래예 1 의 스퍼터링 타깃을 사용하여, Cu 배선막 상에 보호막을 성막한 적층 배선막을 제조하였다.

＜밀착성＞

JIS-K5400 에 준하여 1 ㎜ 간격으로 적층 배선막에 크로스 컷상으로 절개선을 넣은 후, 3M 사 제조 스카치 테이프로 벗겨내고, 유리 기판 중앙부의 가로세로 10 ㎜ 내에서 유리 기판에 부착되어 있던 적층 배선막의 면적％ 를 측정하는 크로스 컷 부착 시험을 실시하였다. 부착되어 있던 적층 배선막의 면적이 99 ％ 이상인 경우를 막 박리가 없는 것으로 평가하고, 99 ％ 미만인 경우를 막 박리가 있는 것으로 평가하였다. 각각의 평가 결과를 「무」와「유」로 표 2 에 나타낸다.

＜내후성＞

항온 항습 시험 (60 ℃, 상대 습도 90 ％ 에서 250 시간 노출) 을 실시하여, 육안으로 적층 배선막 표면의 변화 유무를 확인하였다. 변색이 확인된 것을 「유」, 변색을 확인할 수 없었던 것을 「무」로 평가하였다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

＜에칭 잔류물 및 버＞

유리 기판 상에 성막한 적층 배선막에, 포토레지스트액 (토쿄 오카 공업 주식회사 제조 : OFPR-8600LB) 을 도포, 감광, 현상하여, 30 ㎛ 의 라인 앤드 스페이스로 레지스트막 형성하고, 액온 30 ℃ ± 1 ℃ 로 유지한 4 ％ FeCl₃ 수용액에 침지하고 적층 배선막을 에칭하여 배선을 형성하였다.

이 배선의 단면을, Ar 이온 빔을 사용하여 차폐판으로부터 노출된 시료에 대하여 수직으로 빔을 쏘아 이온 에칭을 실시하고, 얻어진 단면을 2 차 전자 현미경으로 관찰하여, 에칭 잔류물의 유무와 배선 단면의 버를 조사하였다. 종래예 101 의 적층 배선막에 있어서의 에칭 후의 단면 관찰 결과를 도 2 에, 비교예 107 의 적층 배선막에 있어서의 에칭 후의 단면 관찰 결과를 도 3 에, 본 발명예 101 의 적층 배선막에 있어서의 에칭 후의 단면 관찰 결과를 도 4 에 나타낸다.

에칭 잔류물에 대해서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 잔류물의 길이 (L) 가 300 ㎚ 이상인 것을 「유」, 도 3 에 나타내는 바와 같이 잔류물의 길이 (L) 가 300 ㎚ 미만인 것을 「무」로 평가하였다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

적층 배선막의 단면의 버에 대해서는, 에칭의 적층 배선막의 단면 형상으로부터, 도 3 에 나타내는 바와 같이 버를 갖는 것을 「유」, 도 4 에 나타내는 바와 같이 버가 없는 것을 「무」로 평가하였다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

＜에칭 레이트＞

보호막 형성용 스퍼터링 타깃을 사용하여 전술한 것과 동일한 조건으로 스퍼터링을 실시하고, 전술한 유리 기판 상에 두께 : 150 ㎚ 의 보호막을 형성하였다. 이 보호막 단층만을 성막한 유리 기판을, 액온 30 ℃ ± 1 ℃ 로 유지한 4 ％ FeCl₃ 수용액에 침지하여 보호막을 에칭하고, 육안으로 관찰하여 보호막이 없어질 때까지의 시간을 측정하여 에칭 레이트를 구하였다. 이 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

비교예 5 의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 있어서는, Zn 의 함유량이 본 발명의 범위보다 적고, 열간 가공시에 균열이 확인되었다. 이 때문에, 보호막 형성용 스퍼터링 타깃의 제조를 중지하고, 그 후의 평가를 실시하지 않았다.

비교예 6 의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 있어서는, Zn 의 함유량이 본 발명의 범위보다 많고, 냉간 가공시에 균열이 확인되었다. 이 때문에, 보호막 형성용 스퍼터링 타깃의 제조를 중지하고, 그 후의 평가를 실시하지 않았다.

비교예 8 의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 있어서는, Al 의 함유량이 본 발명의 범위보다 많고, 열간 가공시에 균열이 확인되었다. 이 때문에, 보호막 형성용 스퍼터링 타깃의 제조를 중지하고, 그 후의 평가를 실시하지 않았다.

Ni 의 함유량이 본 발명예보다 적은 비교예 1 의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 의해 보호막이 성막된 비교예 101 의 적층 배선막에 있어서는, 항온 항습 시험에 있어서 변색이 확인되어 내후성이 불충분하였다.

Mn 의 함유량이 본 발명예보다 적은 비교예 3 의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 의해 보호막이 성막된 비교예 103 의 적층 배선막에 있어서는, 항온 항습 시험에 있어서 변색이 확인되어 내후성이 불충분하였다. 또, 에칭 레이트가 느리고, 에칭성이 떨어졌다.

Ni 의 함유량이 본 발명예보다 많은 비교예 2 의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 의해 보호막이 성막된 비교예 102 의 적층 배선막에 있어서는, 에칭 후에 잔류물이 잔존하고, 배선 단면에 버도 발생하였다. 또, 에칭 레이트가 느리고, 에칭성이 떨어졌다.

Mn 의 함유량이 본 발명예보다 많은 비교예 4 의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 의해 보호막이 성막된 비교예 104 의 적층 배선막에 있어서는, 에칭 후에 잔류물이 잔존하고, 배선 단면에 버도 발생하였다. 또, 에칭 레이트가 느리고, 에칭성이 떨어졌다.

또, Al 의 함유량이 본 발명예보다 적은 비교예 7 의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 의해 보호막이 성막된 비교예 107 의 적층 배선막에 있어서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 에칭 후에 잔류물이 잔존하지 않았지만, 배선 단면에 미세한 버가 확인되었다.

또한, Ni : 64 질량％, Ti : 4 질량％, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 종래예 1 의 스퍼터링 타깃에 의해 보호막이 성막된 종래예 101 의 적층 배선막에 있어서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 에칭 후에 잔류물이 많이 잔존하고 있었다. 또, 에칭 레이트가 매우 느리고, 에칭성이 떨어졌다.

이에 비하여, Zn 및 Al 의 함유량이 본 발명의 범위 내로 된 본 발명예 1 ∼ 31 의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 있어서는, 열간 압연시 및 냉간 압연시에 있어서 균열은 확인되지 않아 양호하게 보호막 형성용 스퍼터링 타깃을 제조할 수 있었다.

또, Ni, Mn 의 함유량이 본 발명의 범위 내로 된 본 발명예 1 ∼ 31 의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 의해 보호막이 성막된 본 발명예 101 ∼ 131 의 적층 배선막에 있어서는, 밀착성, 내후성, 에칭성이 우수하여 에칭 후의 잔류물 발생이 충분히 억제되었다.

또한, Al 의 함유량이 본 발명의 범위 내로 된 본 발명예 1 ∼ 31 의 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 의해 보호막이 성막된 본 발명예 101 ∼ 131 의 적층 배선막에 있어서는, 에칭 후의 배선 단면에 버가 확인되지 않았다.

이상으로부터, 본 발명예에 의하면 내후성이 우수하여 표면 변색을 억제할 수 있으며, 또한 양호한 에칭성을 갖고, 미용해된 잔류물의 발생이나 버의 발생을 억제할 수 있는 보호막을 성막 가능한 보호막 형성용 스퍼터링 타깃, 및 이 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 의해 성막된 보호막을 구비한 적층 배선막을 제공할 수 있는 것이 확인되었다.

1 기판
10 적층 배선막
11 Cu 배선막
12 보호막

Claims

Cu 배선막의 편면 또는 양면에 보호막을 성막할 때에 사용되는 보호막 형성용 스퍼터링 타깃으로서,
Ni 를 5.0 질량％ 이상 15.0 질량％ 이하, Mn 을 2.0 질량％ 이상 10.0 질량％ 이하, Zn 을 30.0 질량％ 이상 50.0 질량％ 이하, Al 을 0.5 질량％ 이상 7.0 질량％ 이하, 잔부가 Cu 와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보호막 형성용 스퍼터링 타깃.
제 1 항에 있어서,
Ni 를 7.0 질량％ 이상 11.0 질량％ 이하, Mn 을 4.0 질량％ 이상 8.0 질량％ 이하, Zn 을 35.0 질량％ 이상 45.0 질량％ 이하, Al 을 2.0 질량％ 이상 5.0 질량％ 이하, 잔부가 Cu 와 불가피 불순물로 이루어지는, 보호막 형성용 스퍼터링 타깃.
Cu 배선막과 이 Cu 배선막의 편면 또는 양면에 형성된 보호막을 구비한 적층 배선막으로서,
상기 보호막이 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 보호막 형성용 스퍼터링 타깃에 의해 성막된 것을 특징으로 하는 적층 배선막.
제 3 항에 있어서,
상기 Cu 배선막은 구리 또는 구리 합금으로 구성되어 있고, 상기 Cu 배선막의 비저항이 온도 25 ℃ 의 조건하에서 4.0 μΩ㎝ 이하인, 적층 배선막.
제 4 항에 있어서,
상기 Cu 배선막은 순도 99.99 질량％ 이상의 무산소 구리로 구성되어 있고, 상기 Cu 배선막의 비저항이 온도 25 ℃ 의 조건하에서 3.5 μΩ㎝ 이하인, 적층 배선막.
제 3 항에 있어서,
상기 Cu 배선막의 두께 A 는 50 ㎚ ≤ A ≤ 800 ㎚ 인, 적층 배선막.
제 3 항에 있어서,
상기 보호막의 두께 B 는 5 ㎚ ≤ B ≤ 100 ㎚ 인, 적층 배선막.
제 3 항에 있어서,
상기 Cu 배선막의 두께 A 와 상기 보호막의 두께 B 의 비 B/A 는 0.02 ＜ B/A ＜ 1.0 인, 적층 배선막.