KR20150004922A

KR20150004922A - 스퍼터링 타겟용 구리재료의 제조방법

Info

Publication number: KR20150004922A
Application number: KR1020147034044A
Authority: KR
Inventors: 이사오 다카하시; 기요시게 히로세; 가즈오 구라하시; 아키후미 나카지마; 웨이밍 즈호우
Original assignee: 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2015-01-13
Also published as: KR101515340B1; KR20120062802A; JP4974197B2; WO2011024909A1; CN102482767A; TW201111536A; JPWO2011024909A1; CN102482767B; TWI504769B

Abstract

순도가 99.99% 이상인 고순도 구리로 이루어지고, 스퍼터링을 행하는 면에 있어서의 {111}면, {200}면, {220}면, 및 {311}면의 각각의 X선 회절의 피크 강도, I{111}, I{200}, I{220}, 및 I{311}이 하기 식(1)을 충족하고, 결정립의 입자지름이 100∼200μm인, 스퍼터링 타겟용 구리재료의 제조방법. I{200}/(I{111}＋I{200}＋I{311})≥0.4···(1)

Description

스퍼터링 타겟용 구리재료의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF COPPER MATERIAL FOR USE IN A SPUTTERING TARGET}

본 발명은, 스퍼터링 타겟으로서 사용되는 구리재료의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 모바일 PC, 휴대 전화 단말 등의 소형 전자기기로부터 대형의 텔레비전까지, 여러 가지의 사이즈에 있어서 플랫 패널 디스플레이가 사용되고 있다. 플랫 패널 디스플레이로 분류되는, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이에 있어서는, 고화질·동영상의 고속 묘화(描畵)로의 요구를 충족하기 위해서, 화소의 도트 (dot)에 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 TFT로 기재) 소자를 편입한 것이 개발되고, 현재 주류로 되어 있다.

도 1에 액정 디스플레이에 있어서의 TFT 소자의 구조 일례를 단면으로 도시하였다. TFT 소자(1)는, 유리기판(2)의 위에 주사선(3) 및 주사선의 일부가 TFT의 ON/OFF 제어로서 기능을 가지는 게이트 전극(4)이 있다. 게이트 전극을 질화 실리콘의 절연막(5)으로 덮는 형태로 형성하고, 순차적으로, 절연막(5)의 위에, 아몰퍼스 실리콘(이하 a-Si로 기재)층(6), P(인)를 도프한 a-Si층(7), 소스-드레인 전극 (8 및 9)이 형성된다. 그것들을 덮도록 질화 실리콘의 보호막(10)이 형성된다. 화소 영역에는 주석 도프 산화 인듐(이하 ITO로 기재)막(11)이 배치되어 있다.

종래, 주사선, 게이트 전극, 소스-드레인 전극에는 Mo, Cr과 같은 고융점 금속이나 알루미늄과 그 합금 등이 사용되어 왔다. 그러나, 액정 디스플레이의 대형화나 고화소화에 따라 배선 길이가 증대되고, 신호 지연, 전력 손실 등에 따른, 화상 표시 얼룩 등의 문제가 나타났다. 따라서 전기 저항율이 낮은 구리 배선이 주목받게 되었다.

TFT 소자의 배선에 구리 배선막을 사용하는 것에서의 과제는, 유리 기판상에 직접 Cu막을 형성하면, Cu/유리계면에 있어서의 밀착성이 나쁘기 때문에 Cu배선막이 유리로부터 박리한다는 것을 들 수 있다.

그 박리의 문제를 해소하기 위한 발명으로서, 특허문헌 1∼3 등에 기재된 기술이 제안되어 있다.

특허문헌 1에는, 구리 배선과 유리 기판의 사이에 몰리브덴 등의 고융점 금속을 개재시켜, 유리 기판과의 밀착성이 우수한 배리어층을 형성하는 것으로, 박리를 억제하고 있다.

특허문헌 2 및 3에는, 구리를 합금화한 타겟을 사용하는 것으로, 산화물을 구리 배선과 유리 기판 계면에 형성시키는, 합금 원소를 구리 배선과 유리 기판 계면에 농화(濃化)시키는 등의 수법에 따라, 박리를 억제하고 있다.

특허문헌 2 및 3의 발명과 같이 구리합금화 등의 수법도 개발되어 있지만, 현재 공업적으로는, 특허문헌 1에 기재된 발명과 같이, 유리와 밀착성이 좋은 Mo나 Ti 등을 도 1의 기재의 배리어층(12)으로서 구리 배선의 아래에 형성하는 것으로 박리를 개선하고, 스퍼터링에 의해 순동(純銅)의 배선을 형성하고 있다.

TFT 소자의 게이트 전극의 형성 공정에 있어서 요구되는 중요한 특성의 하나로, 배선막의 기판면내 균일성을 들 수 있다. 막의 균일성, 즉 막두께의 차이나 요철 등의 존재에 의해, TFT내에서의 전기용량이 불균일하게 되기 때문에, 표시에 악영향을 줄 수 있다. 또, TFT 소자 제조 공정에 있어서, 막두께의 차이나, 조대(粗大)한 클러스터(파티클, 스플래시 등)가 존재하면, 에칭으로 배선 전극을 작성했을 때에, 단선 및 단락 등의 배선 불량을 일으키는 것이 염려된다.

반도체 배선 등으로 이루어지는 순동막을 스퍼터링 공정으로 형성하는 경우에, 균일한 배선막을 작성할 수 있으며, 조대 클러스터의 억제 및 단선 불량을 억제할 수 있는 스퍼터링 타겟의 발명으로서는, 특허문헌 4∼8 등에 기재된 기술이 제안되어 있다.

특허문헌 4에는, 산소, 질소, 탄소 및 수소의 가스 성분을 제외한 순도 99.9999% 이상의 구리를 기체(基體)로 하여, 산소 농도 0.1ppm 이하로 용해, 응고시켜서 제조하는 것으로, 불량 단선율이 적은, 초(超) LSI용의 배선을 얻는 것이 가능한 스퍼터링 타겟을 기재하고 있다. 구리재료중의 불순물량을 저감시키는 것으로, 단선 불량 등을 저감시킨다.

특허문헌 5에는, 순도 99.995% 이상의 구리에 있어서, 재결정 조직의 평균 결정 입자지름을 80미크론 이하로 하고, 또한, 비커스 경도(Vickers Hardness)를 100 이하로 한 스퍼터링 타겟을 이용하는 것으로, 스퍼터 입자의 튀어나옴의 확대와 조대 클러스터 발생을 억제하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 6에는, 가스 성분을 제외한 순도 99.999% 이상의 구리에 있어서, 스퍼터면내에 있어서의 {111}면의 X선 회절 피크 강도 I{111}를 높이고, 평균 입자지름을 250μm 이하로 하고, 장소에 따른 입자지름의 편차를 20% 이내로 하는 것으로, 막두께 균일성을 양호하게 하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 7에는, 표면에 {110}면을 향한 결정의 부피를 80% 이상으로 하고, 그들의 결정이 표면으로부터 중심으로 균일하게 분포시키는 것에 의해, 구리 원자의 튀어나옴을 표면으로부터 수직으로 시키고, 어스펙트비가 큰 홈의 깊은 안쪽 부분까지 제막 가능하게 하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 8에는, 99.999% 이상의 순도의 구리에 있어서, 평균 결정 입자지름을 10∼30μm으로 제어하고, {111}, {200}, {220} 및 {311}의 각각의 배향을 가지는 입자의 양을 50% 보다도 적게 하고, 랜덤인 배향을 가지는 것으로, 균일성 및 최소의 입자 발생을 달성할 수 있는 것이 기재되어 있다.

성분, 결정 입자지름, 변형 및 결정 배향의 제어에 의해, 스퍼터 입자의 튀어나옴을 제어하고, 균일한 막생성 및 조대 클러스터를 억제하는 것이, 종래의 발명에 있어서 가능하게 되었다. 그러나, 대형 TV용의 액정 디스플레이 등 기판 사이즈의 대형화가 진행되고, 제 7세대 등에서는 1870mm×2200mm 등, 2m를 넘는 기판 사이즈로 되었다. 그에 따라 배선을 작성하는 스퍼터링 공정에 있어서도 대형의 기판에 제막할 필요가 발생하고 있어, 상술한 특허문헌에 기재된 방법을 이용해도, 생성되는 배선막의 막두께가 기판의 부위마다 불균일하게 되는, 조대 클러스터의 발생이 보다 많아지게 되는 등의 과제가 드러나고 있다. 또, 사용하는 스퍼터링 타겟 자신도 대형화하기 때문에, 스퍼터링 타겟재의 부위마다 금속 조직이 불균일하게 되기 쉽고, 막두께 정밀도 및 조대 클러스터 형성에 미치는 영향이 커지게 되었다.

일본 공개특허공보 평성 7-66423호 일본 특허공보 제 4065959호 일본 공개특허공보 2008-166742호 일본 특허공보 제 3727115호 일본 특허공보 제 3975414호 일본 특허공보 제 3403918호 일본 특허공보 제 3997375호 일본 특허공보 제 3971171호

본 발명은, 상술한 종래의 문제점을 감안하여, TFT 액정 패널 등에 사용되는 대형의 기판에 대해서 스퍼터링 공정으로 배선을 작성할 때에, 종래 이상으로 균일하게 입자를 발생시키고, 또한, 사용중에 있어서도 그 입자의 발생 빈도의 변화가 일어나기 어려운 스퍼터링 타겟용 구리재료를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은, 상술한 과제에 대해 철저히 연구하는 것에 의해서, 결정의 배향 및 결정립을 소정의 범위로 제어하고, 또, 제조방법을 보다 균일하게 조직 제어가 가능한 열간 압출법을 적용하는 것에 의해, 균일한 배선막을 제작할 수 있는 스퍼터링 타겟에 적합한 구리재료를 제공할 수 있는 것을 발견하였다.

본 발명은, 이 지견에 기초하여 이루어진 것이다.

즉, 본 발명은,

(1) 스퍼터링 타겟용 구리 재료를 제조하는 방법으로, 순도가 99.99% 이상인 고순도 구리의 주괴(鑄塊)를 700∼1050℃에서 열간 압출하고, 압출된 재료를 다이스로부터 압출되고 나서 5초 이내에 50℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각하고, 상기 냉각 후에 가공률 30% 이하로 냉간 압연하는 공정을 포함하며, 상기 고순도 구리로 이루어지고, 스퍼터링을 행하는 면에 있어서의 {111}면, {200}면, {220}면, 및 {311}면의 각각의 X선 회절의 피크 강도, I{111}, I{200}, I{220}, 및 I{311}이 하기 식(1)을 충족하며, 결정립의 평균 입자지름이 100∼200μm이고, 경도가 51∼100Hv인 스퍼터링 타겟용 구리 재료를 얻는 것을 특징으로 하는, 스퍼터링 타겟용 구리재료의 제조방법을 제공하는 것이다.

[수식 1]

본 발명에 의해, 균일한 배선막을 제작할 수 있는 스퍼터링 타겟에 적합한 구리재료를 제공할 수 있다. 본 발명의 스퍼터링 타겟용 구리재료는, TFT 액정 패널 등에 사용되는 대형의 기판에 대해서 스퍼터링 공정으로 배선을 작성할 때에, 종래 이상으로 균일하게 입자를 발생시키고, 또한, 사용중에 있어서도 그 입자의 발생 빈도의 변화가 일어나기 어렵다.

본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 적절한 첨부의 도면을 참조하여, 하기의 기재로부터 보다 명백하게 될 것이다.

도 1은, 액정 디스플레이에 있어서의 TFT 소자의 구조 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는, 실시예에 있어서의 결정 방위 분포, 결정 입자지름, 및 경도의 측정 시험의 샘플링의 설명도이다.
도 3은, 실시예에 있어서의 스퍼터링 특성 시험의 샘플링의 설명도이다.

본 발명의 스퍼터링 타겟용 구리재료는, 상기 특정의 제조 공정을 통해 얻은 것으로, 순도가 99.99% 이상인 고순도 구리(이하, 단순히 「순동(純銅)」이라고 한다)로 이루어지는 구리재료에 있어서, 재료 표면의 미크로 조직의 결정 배향 및 결정 입자지름을 특정의 범위의 것으로 한 것이다.

순동은, 소둔(annealing)에 의해 재결정이 행해지면, {111}면, {200}면, {220}면, {311}면이 생기기 쉽다. 통상 이들은 랜덤으로 배향하고 있지만, 본 발명자들은 이들 중에서 {200}면의 스퍼터링 특성이 특히 우수하고, {111}면, {200}면, {220}면, {311}면의 각각의 X선 회절의 피크 강도를 I{111}, I{200}, I{220}, I{311}로 했을 때, I{200}의 비율이 40% 이상, 즉, 하기 식(1)을 충족하는 경우, 스퍼터링 특성, 예를 들면 성막시의 막두께의 균일성과 막질의 균질성이 우수한 것으로 되는 것을 발견하였다.

[식 2]

식(1)의 좌변인

[식 3]

의 값(이하, 결정 배향도라고 정의한다)은, 0.4보다 작은 경우는 I{200}의 효과가 충분히 발휘되지 않기 때문에, 0.4 이상이며, 바람직하게는 0.5 이상, 더 바람직하게는 0.7∼0.9이다.

본 발명에 있어서, 상기의 각 면의 X선 회절의 피크 강도는, 구리재료의 타겟으로서 사용되는 표면으로부터 X선을 입사시키고, 측정한 각 회절면의 강도의 피크이다.

결정 입자지름도 결정 배향과 동일하게 스퍼터링 특성에 영향을 준다. 본 발명의 스퍼터링 타겟용 구리재료의 결정립의 입자지름은 100∼200μm, 바람직하게는 110∼190μm, 더 바람직하게는 120∼180μm이다.

결정 입자지름이 작은 경우는, 상대적으로 결정립계가 많아지지만, 결정립계는 원자 배열이 흐트러지고 있으며 스퍼터링시의 원소의 비산(飛散) 용이성이 입내 (粒內)와는 다르기 때문에, 형성하는 막이 불균일하게 되기 쉽다. 또 결정 입자지름이 큰 경우는, 타겟 물질을 튀어오르게 하기 위해서 높은 에너지가 필요하고, 동시에 복수의 타겟 원자가 튀어나오는 등 조대 클러스터의 형성이 증가하여, 형성하는 막이 불균일하게 되기 쉽다.

또, 본 발명에 있어서, 결정립의 입자지름은, JIS H 0501(절단법)에 기초하여 측정한 평균 입자지름(입도)을 의미한다.

한편, {200}면의 스퍼터링 특성이 우수한 요인은, FCC 금속에 있어서의 각 면에서의 원자 밀도를 고려한 경우, {111}면이 가장 많고, 이어서 {200}면이 많지만, {111}면은 최밀(最密)이기 때문에, 원자 1개를 튀어오르게 하기 위해서 필요한 에너지가 크고, 가장 밸런스가 좋은 것이 {200}면이기 때문이라고 추측된다.

본 발명의 스퍼터링 타겟용 구리재료의 제조방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, {200}면의 배향을 높이는 제조 프로세스로서, 열간 압출을 이용하는 것이 바람직하다. 열간 압출에서는 재료의 가열 온도를 700℃ 이상 1050℃이하로 한다. 700℃ 보다 낮은 경우는 압출중에 동적(動的) 재결정이 충분히 생기지 않아, (1)식의 관계를 얻기 어렵다. 한편 가열 온도의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 순동의 융점이 약 1080℃이기 때문에, 너무 높게 하면 빌렛(billet)이 부분적으로 용해하여 압출을 행할 수 없다. 열간 압출의 온도는 750∼900℃인 것이 더 바람직하다. 열간 압출은, 통상의 압출기를 사용하여, 임의의 압력으로 행할 수 있다.

열간 압출된 재료는 매우 고온이며, 통상, 단시간으로 결정립이 조대화·성장하고, 200μm 이상으로 된다. 이를 방지하고, 결정의 입자지름을 100∼200μm로 하기 위해서, 압출 직후(통상, 다이스로부터 압출되고나서 5초 이내에)에 수냉 등에 의해 재료를 50℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각한다. 냉각 속도는 100℃/초 이상이 더 바람직하다. 이 냉각 속도의 상한치에는 특별히 제한은 없지만, 실제상, 통상 300℃/초 정도 이하이다. 또, 냉각은 재료가 200℃ 이하로 될 때까지 행하는 것이 바람직하다.

결정의 배향, 즉 상기 식(1)로 표시되는 결정 배향도는, 열간 가공시의 가공의 방향(단조(鍛造), 압연, 압출에 의해서 메탈 플로우가 다르기 때문에 각각 방향이 바뀐다), 가공율(양), 온도 등에 의해 여러 가지 변화한다. 열간 압출로 행하는 것으로, 본 발명에서 규정하는 상기 식(1)에서 표시되는 조건을 충족하도록 제어하기 쉽다. 또, 상술한 동적 재결정으로부터 입자 성장으로의 단계에서, 결정 배향은 대체로 정해진다. 덧붙여서, 열간 압출 조직을 고정하기 위해서 상술한 압출 직후에 냉각하는 것이 바람직하다. 이들 2가지 점을 달성하는 것에 의해, 본 발명의 구리재료를 얻을 수 있다.

또 열간 단조로는 최근의 타겟의 대형화 요청에 대응하는 사이즈에서는, 단조후의 냉각의 불균일을 해소하는 것은 어렵고, 균일한 결정립 조직을 얻을 수 없다.

또, 상술한 결정 배향이나 결정 입자지름을 얻기에는, 순동의 순도가 중요하게 된다. 순동의 주괴를 제조할 때의 원료인 전기 구리에는 어느 정도의 불순물이 함유되어 있으며, 순동의 주괴에도 그들이 나타난다. 불순물이 많으면 재료의 내열성은 향상하고, 재결정이 생기기 어렵게 되며, 결정 배향을 얻기 어려워진다. 본 발명에 있어서는, 순동의 순도는 99.99% 이상이 필요하고, 바람직하게는 99.995% 이상이다. 한편, 상기의 열간 압출 및 그 직후의 냉각의 전후에 있어서, 순동의 순도에 실질적으로 변화는 없다.

열간 압출의 우수한 점으로서, 상기의 결정 배향이나 냉각 속도에 따른 결정 입자지름 제어가, 압출재의 선단∼후단 및 폭방향에 있어서 작은 편차로 행할 수 있는 것을 들 수 있다.

지금까지 구리 타겟재는 열간 압연으로 제조되고 있지만, 열간 압연은 가열된 케이크를 수 패스∼10수 패스에 걸쳐 서서히 얇게 하기 때문에 압연중에 온도 저하가 생기고, 그 온도 저하는 재료의 선후단에서 차이가 생기기 쉽다. 또, 폭방향의 양(兩)사이드측은 방열에 의해 온도가 저하되기 쉽다. 게다가 마지막에 실시하는 수냉은, 일반적으로는 수냉대에 압연재의 한쪽측으로부터 서서히 진입하기 때문에, 여기에서도 선후단의 차이가 생기기 쉽다.

한편, 열간 압출은, 압출된 재료가 곧바로 냉각되어서 압출재를 형성하기 때문에, 냉각 과정의 온도차는 길이방향 및 폭방향으로 생기지 않는다. 생기는 온도차는 눌림시작과 눌림종료의 빌렛의 온도 저하이지만, 열간 압연에 비해서 가공 시간이 단시간이기 때문에 저하량은 적고, 가공 발열의 축적도 생기기 때문에, 온도차는 거의 문제로 되지 않는다. 이와 같이 열간 압출로 제조한 재료는, 길이방향, 폭방향에서 특성 편차가 작기 때문에, 타겟 제조를 단책(短冊)형상의 판을 조합하여 행하는 것과 같은 대형의 디스플레이용의 타겟재로서 사용할 때, 스퍼터링막을 균일하게 형성하기 쉽게 하는 효과가 있다.

또, 열간 압출하여 얻어진 압출재를, 그 열간 압출 직후에 재료를 냉각하는 공정의 후에, 냉간 압연을 행하는 것이 더 바람직하다. 냉간 압연은 종래와 동일한 조건에 의해 행할 수 있다.

또, 구리재료에 내재하는 변형은, 타겟 물질의 튀어나옴에 영향을 미치기 때문에, 제어해 두는 것이 바람직하다. 구리재료 내부의 변형은, 경도 측정을 행하는 것에 의해 평가할 수 있다. 본 발명에 있어서, 경도는 51∼100Hv(비커스 경도)의 범위가 바람직하다. 변형이 너무 많으면, 타겟 원자가 많이 굳어져서 튀어나와 조대 클러스터의 형성을 증가시켜 형성되는 막이 불균일하게 되기 쉬워, 경도를 100Hv 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 일반적으로, 무산소 구리(C1020)에 있어서, 완전하게 재결정 또는 소둔을 하여, 인장 강도가 가장 낮아지는 열처리를 행한 경우(Ο재)의 경도는 51∼59Hv인 것이 알려져 있으며(「신동품(伸銅品) 데이터북(제 2판)」일본신동협회편 평성 21년 3월 31일 제 2판 발행 61페이지), 경도가 바람직한 범위의 하한치는, 그 값에 기초하는 것이다.

한편, 경도의 조절은, 압연 등의 냉간 가공에 의해 행하고, 냉간 가공의 가공율은 30% 이하 정도로 억제하는 것으로, 경도의 바람직한 범위의 상한치를 100Hv 이하로 할 수 있으며, 경도가 51∼100Hv의 구리재료를 간편하게 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이, 냉간 가공은 경도의 조절을 위해서 실시한다. 가공율 0%, 즉 완전하게 소둔된 상태(Ο재)에서의 경도가 51∼59Hv이며, 가공율을 높게 하면 서서히 경도가 향상하고, 가공율 30%로 100Hv에 도달한다. 가공율이 너무 높으면 100Hv를 넘어서, 상술한 문제가 생긴다.

열간 압출 직후에 냉각되고, 필요에 따라서 냉간 압연을 행하여 제조된 재료, 바람직하게는 평판 형상의 재료는, 선반 가공 등의 임의의 기계 가공 등에 의해 타겟 형상까지 가공되고, 스퍼터링에 이용된다.

실시예

이하에, 본 발명을 실시예에 기초하여 더 상세하게 설명하나, 본 발명은 그것들에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

표 1에 표시하는 순도를 가지는 재료 No.1∼8의 직경 300mm×길이 800mm의 주괴를 제작하고, 열간 압출용의 빌렛으로 하였다. 상기 빌렛을 약 1000℃로 가열한 후 압출을 행하고, 계속해서 압출재를 즉시 냉각 속도 약 100℃/초로 20초간 수냉하고 두께 22mm×폭 200mm의 소판(素板)을 얻었다. 이어서 상기 소판을 냉간으로 압연하여, 두께 20mm×폭 200mm×길이 약 12m의 평판(압출)의 스퍼터링 타겟용 구리재료 No.1-1∼1-8을 제조하였다. 한편, No.1-1∼1-5는 본 발명예, No.1-6∼1-8은 구리의 순도가 본 발명예보다 낮은 비교예이다.

또, 종래예로서, 제조 프로세스에 열간 압연을 이용하여 평판의 스퍼터링 타겟용 구리재료 No.1-9∼1-11을 제작하였다. 즉, 재료 No.1, 3, 5의 순도의 두께 150mm×폭 220mm×길이 1800mm의 주괴를 제작하고, 열간 압연용의 케이크로 하였다. 상기 케이크를 약 1000℃로 가열한 후에 열간 압연을 행하여 두께 23mm×폭 220mm의 소판을 제작하였다. 열간 압연시의 재료 냉각은 최종 패스 후에, 재료를 수냉존을 통과시키는 것으로 행하였다. 이어서 얻어진 소판의 표면을 면삭한 후, 냉간 압연으로 두께 20mm×폭 220mm로 하고, 다시 엣지 부분을 절단 제거하는 것으로 두께 20mm×폭 200mm×길이 약 12m의 평판(압연)의 스퍼터링 타겟용 구리재료 No.1-9∼1-11을 제조하였다.

이와 같이 하여 얻어진 No.1-1∼1-11의 평판의 구리재료(21)에 대해서, 도 2의 모식적인 사시도에 기초한 설명도에 나타내는 압출시의 길이방향 선단부(길이 선단)에 있어서의 폭방향의 중앙부(22) 및 양사이드부(단(端) 1(23), 단 2(24)), 압출시의 길이방향 중앙부(길이 중앙)에 있어서의 폭방향의 중앙부(25) 및 양사이드부(단 1(26), 단 2(27)), 압출시의 길이방향 후단부(길이 후단)에 있어서의 폭방향의 중앙부(28) 및 양사이드부(단 1(29), 단 2(30))의 합계 9개소에 대해서, 결정 방위 분포, 결정 입자지름, 경도를 하기 방법에 따라 조사하였다. 또, 도 3의 모식적인 사시도에 기초한 설명도에 나타내는 압출시의 길이방향 선단부(길이선단) (31), 압출시의 길이방향 중앙부(길이중앙)(32), 압출시의 길이방향 후단부(길이후단)(33)의 3개소로부터 직경 6인치의 원형의 판을 잘라내고, 하기 방법으로 스퍼터링 특성을 조사하였다.

［1］결정 방위 분포

구리재료판에 있어서의 결정 방위는 상술한 각 부위에 있어서, 타겟으로서 사용되는 표면으로부터 X선을 입사시키고, 각 회절면으로부터의 강도를 측정하였다. 그 중에서 주요의 {111}, {200}, {220} 및 {311}면 각각의 회절 강도를 비교하여, 상기 식(1)의 강도비(결정 배향도)를 산출하였다. 한편, X선 조사의 조건은, X선의 종류 CuKα1, 관전압 40kV, 관전류 20mA로 하였다.

［2］결정 입자지름

구리재료판에 있어서의 결정 입자지름은 상술한 각 부위에 있어서, 타겟으로서 사용되는 표면에서 미크로 조직 관찰을 행하고, JIS H 0501(절단법)에 기초하여 측정하였다.

［3］경도

구리재료판에 있어서의 경도는, 타겟으로서 사용되는 표면에서 JIS Z 2244에 준거하여 마이크로 비커스 경도 시험기로 측정을 행하였다.

［4］스퍼터링 특성

얻어진 구리재료판으로부터, 도 3에 표시하는 위치(31, 32, 33)에서 직경Ø 6인치(15.24cm), 두께 8mm로 잘라내고, 연마를 행하여 스퍼터링 타겟을 작성하였다. 타겟면의 조도의 영향을 제외하기 위해, 조도는 모두 최대 조도 Ra를 0.5∼0.8μm로 연마하여 가지런하게 했다. 상술한 바와 같이 작성한 스퍼터링 타겟을 사용하여, DC 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering) 장치로, 막두께 0.7mm의 Nippon Electric Glass Co., Ltd.제품 OA-10 유리 기판에 스퍼터링을 실시하고 0.3μm 막두께의 구리 배선을 작성하였다. 스퍼터링 조건은 Ar가스 압력을 0.4Pa, 방전 전력을 12W/cm²로 하였다. 그 후 진공중에서 300℃, 30min의 열처리를 행하였다. 열처리 후의 구리 배선의 막두께를 10점 측정하고, 최대 막두께 및 최소 막두께의 레인지가 ±7%로 된 것을 「양호」, 그 이상의 편차가 존재한 것을 「불량」으로 하였다.

결과를 표 2, 3에 표시한다. 본 발명예의 No.1-1∼1-5는 어떤 특성도 만족하고 있다. 비교예의 No.1-6∼1-8은, 결정 배향도, 결정 입자지름이, 재료의 전역 혹은 부분적으로 본 발명의 규정의 범위를 벗어나고 있으며, 스퍼터링 특성은 대부분이 「불량」으로 되어 있다. 종래예의 No.1-9∼1-11은 열간 압연에서의 제조이며, 결정 배향도는 모든 예의 전역에 있어서 본 발명의 규정의 범위외로 되어 있다. 또, 결정 입자지름은 본 발명의 규정의 범위내이지만, 재료 폭방향에서는 양단의 결정 입자지름은 중앙부에 비해 작고, 또, 길이방향에 있어서 후단의 쪽이 결정 입자지름이 큰 경향을 볼 수 있는 등 불균일하다. 경도도, 본 발명예에 비해서 재료 폭방향, 길이방향으로 불균일하게 되어 있다. 이들에 의해 종래예의 스퍼터링 특성은, 대부분이 「불량」으로 되어 있다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

(실시예 2)

실시예 1에 있어서의 순동 No.1로 이루어지는 빌렛을 제작하고, 표 4에 표시하는 열간 압출 조건 A∼I로 압출을 행하였다. 조건 A∼F는 본 발명예, 조건 G∼I는 비교예이다. 한편, 가열 온도의 조정은 가열로의 노온(爐溫) 설정에 따라 행하였다. 또 냉각 속도는, 수냉대의 샤워량의 변경에 따라 행하였다. 얻어진 열간 압출재는, 실시예 1과 동일하게 냉간 압연을 행하고 두께 20mm×폭 200mm×길이 약 12m의 평판의 스퍼터링 타겟용 구리재료를 제조하였다. 또 실시예 1과 동일하게, 결정 방위 분포, 결정 입자지름, 경도 및 스퍼터링 특성을 조사하였다.

결과를 표 5, 6에 표시한다. 본 발명예에서 제조된 구리재료는 모든 특성을 만족하고 있다. 비교예 G로 제조된 구리재료는, 결정 배향도는 본 발명의 규정의 범위내에 있지만, 결정 입자지름은 100μm를 밑돌고, 스퍼터링 특성은 부분적으로 불량으로 되었다. 비교예 H로 제조된 구리재료는, 결정 배향도는 본 발명의 규정의 범위내에 있지만, 결정 입자지름은 200μm를 웃돌고, 스퍼터링 특성은 부분적으로 불량으로 되었다. 비교예 I는 가열 온도가 높고 가열로내에서 국부적인 용해가 생겨서 압출을 행할 수 없었다.

[표 4]

[표 5]

[표 6]

본 발명을 그 실시형태와 함께 설명하였으나, 우리는 특별히 지정하지 않는 한 우리의 발명을 설명의 어느 세부에 있어서도 한정하려고 하는 것이 아니고, 첨부의 청구의 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하는 일 없이 폭넓게 해석되는 것이 당연하다고 생각한다.

본원은, 2009년 8월 28일에 일본에서 특허 출원된 특원 2009-198982에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 이는 여기에 참조해서 그 내용을 본 명세서의 기재된 일부로서 편입한다.

1 : TFT 소자
2 : 유리 기판
3 : 주사선
4 : 게이트 전극
5 : 절연막
6 : 아몰퍼스 실리콘층
7 : 인을 도프한 아몰퍼스 실리콘층
8, 9 : 소스-드레인 전극
10 : 질화 실리콘의 보호막
11 : 주석 도프 산화 인듐막
12 : 배리어층
21 : 평판의 구리재료
22 : 길이선단의 폭방향의 중앙부
23, 24 : 길이선단의 폭방향의 양사이드부
25 : 길이중앙의 폭방향의 중앙부
26, 27 : 길이중앙의 폭방향의 양사이드부
28 : 길이후단의 폭방향의 중앙부
29, 30 : 길이후단의 폭방향의 양사이드부
31 : 길이선단부
32 : 길이중앙부
33 : 길이후단부

Claims

스퍼터링 타겟용 구리 재료를 제조하는 방법으로, 순도가 99.99% 이상인 고순도 구리의 주괴(鑄塊)를 700∼1050℃에서 열간 압출하고, 압출된 재료를 다이스로부터 압출되고 나서 5초 이내에 50℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각하고, 상기 냉각 후에 가공률 30% 이하로 냉간 압연하는 공정을 포함하며,
상기 고순도 구리로 이루어지고, 스퍼터링을 행하는 면에 있어서의 {111}면, {200}면, {220}면, 및 {311}면의 각각의 X선 회절의 피크 강도, I{111}, I{200}, I{220}, 및 I{311}이 하기 식(1)을 충족하며, 결정립의 평균 입자지름이 100∼200μm이고, 경도가 51∼100Hv인 스퍼터링 타겟용 구리 재료를 얻는 것을 특징으로 하는, 스퍼터링 타겟용 구리재료의 제조방법.
[수식 1]