特許 5778636 スパッタリング用銅ターゲット材及びスパッタリング用銅ターゲット材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5778636

(24)【登録日】2015年7月17日

(45)【発行日】2015年9月16日

(54)【発明の名称】スパッタリング用銅ターゲット材及びスパッタリング用銅ターゲット材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20150827BHJP

   C22F 1/08 20060101ALI20150827BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20150827BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/34 A

   C22F1/08 B

   !C22F1/00 661A

   !C22F1/00 683

   !C22F1/00 694A

   !C22F1/00 694B

   !C22F1/00 682

   !C22F1/00 605

   !C22F1/00 606

【請求項の数】5

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2012-168230(P2012-168230)

(22)【出願日】2012年7月30日

(65)【公開番号】特開2014-25129(P2014-25129A)

(43)【公開日】2014年2月6日

【審査請求日】2014年7月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】513097296

【氏名又は名称】株式会社ＳＨカッパープロダクツ

(72)【発明者】

【氏名】辰巳 憲之

(72)【発明者】

【氏名】小林 隆一

(72)【発明者】

【氏名】上田 孝史郎

【審査官】 村岡 一磨

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２２０６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０２４９０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００６／１０３８３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−０１３６７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｃ２２Ｆ １／０８

Ｃ２２Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

純度３Ｎ以上の無酸素銅から形成され、
スパッタリング面における（１１１）面の配向率が１３％以上３０％以下であり、
前記スパッタリング面における（２００）面の配向率が１５％以上３０％以下であり、
前記スパッタリング面における（２２０）面の配向率が３１％以上３７％以下であり、
前記スパッタリング面における（３１１）面の配向率が１９％以上３２％以下であり、
平均結晶粒径が０．０７ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下である
ことを特徴とするスパッタリング用銅ターゲット材。
ただし、前記（１１１）面及び前記（２００）面の配向率は、
前記（１１１）面、前記（２００）面、（２２０）面、及び（３１１）面について、Ｘ線回折により得られる各結晶面のピークの測定強度を、ＪＣＰＤＳに記載の前記各結晶面に対応する結晶面のピークの相対強度でそれぞれ除した値の合計値を１００％とした場合の割合である。

【請求項2】

スパッタリング条件を、０．５ＰａのＡｒ雰囲気下で投入電力密度を１２．７Ｗ／ｃｍ²としたとき、
スパッタリング速度が３ｇ／ｈ以上５ｇ／ｈ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング用銅ターゲット材。

【請求項3】

前記スパッタリング面における（１１１）面の配向率が１７％以上であり、
前記平均結晶粒径が０．１０ｍｍ以上である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタリング用銅ターゲット材。

【請求項4】

前記平均結晶粒径が０．１５ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスパッタリング用銅ターゲット材。

【請求項5】

純度３Ｎ以上の無酸素銅を鋳造して銅鋳塊とする鋳造工程と、
前記銅鋳塊を熱間圧延して銅板とする熱間圧延工程と、を有し、
前記熱間圧延工程では、
８００℃以上９００℃以下に加熱した前記銅鋳塊に、厚み減少率が８５％以上９５％以下となり、圧延終了時の前記銅板の温度が６００℃以上７００℃以下となるよう熱間圧延を施す
ことを特徴とするスパッタリング用銅ターゲット材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、純度３Ｎ以上の無酸素銅から形成されるスパッタリング用銅ターゲット材及びスパッタリング用銅ターゲット材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ディスプレイパネル等の液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）等の電極配線には、主として、スパッタリングにより形成されたアルミニウム（Ａｌ）合金が使用されてきた。近年、液晶表示装置の高精細化が進むにつれてＴＦＴの電極配線の微細化が要求されてきており、アルミニウムよりも抵抗率（電気抵抗率）の低い銅（Ｃｕ）が電極配線材として検討されている。これに伴い、銅の成膜に用いるスパッタリング用銅ターゲット材の研究も盛んに行われている。

【0003】

例えば特許文献１，２では、長時間のスパッタリングによりターゲット材の表面に形成されるノジュールと呼ばれる突起の形成を抑制するため、スパッタリング用銅ターゲット材の粒径等の結晶組織の改善が行われている。特許文献１，２によれば、ターゲット材の結晶粒径を調整することでノジュールの形成が抑制され、ノジュールの部分で発生する異常放電（アーキング）によりノジュールが破壊されてクラスタ状の異物（パーティクル）となることを抑制することができる。よって、スパッタリング膜へのパーティクルの付着を抑制し、製品歩留まりを向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−１５８６１４号公報

【特許文献2】特開２００２−１２９３１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

以上のように、これまでは、電極配線を形成するスパッタリング時のアーキングの抑制が優先課題として着目され、多数の研究がなされてきた。但し、現在では、アーキングやこれにより発生するパーティクルについては、スパッタリング装置の面からかなりの改善が得られるようになってきた。そこで、次なる課題として、液晶表示装置のフレーム速度の更なる高速化や大画面化を図るため、純銅のスパッタリング膜を用いた電極配線においては一層の低抵抗化が望まれている。

【0006】

しかしながら、下地の材質等によって、その上に形成されるスパッタリング膜の抵抗率が高まってしまう場合があった。例えば、純銅を用いたスパッタリング膜をガラス基板上やアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）膜上に形成する場合、チタン（Ｔｉ）やモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属を含む膜を下地膜とすることがある。この場合、スパッタリング膜の抵抗率は、ガラス基板上などに直接、形成された場合に比べて高くなってしまうことがあった。

【0007】

本発明の目的は、高融点金属を含む膜上に純銅からなる低抵抗なスパッタリング膜を形成することが可能なスパッタリング用銅ターゲット材及びスパッタリング用銅ターゲット材の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第１の態様によれば、
純度３Ｎ以上の無酸素銅から形成され、
スパッタリング面における（１１１）面の配向率が１３％以上３０％以下であり、
前記スパッタリング面における（２００）面の配向率が１５％以上３０％以下であり、
平均結晶粒径が０．０７ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下である
スパッタリング用銅ターゲット材が提供される。
ただし、前記（１１１）面及び前記（２００）面の配向率は、
前記（１１１）面、前記（２００）面、（２２０）面、及び（３１１）面について、Ｘ線回折により得られる各結晶面のピークの測定強度を、ＪＣＰＤＳに記載の前記各結晶面に対応する結晶面のピークの相対強度でそれぞれ除した値の合計値を１００％とした場合の割合である。

【0009】

本発明の第２の態様によれば、
スパッタリング条件を、０．５ＰａのＡｒ雰囲気下で投入電力密度を１２．７Ｗ／ｃｍ^２としたとき、
スパッタリング速度が３ｇ／ｈ以上５ｇ／ｈ以下である
第１の態様に記載のスパッタリング用銅ターゲット材が提供される。

【0010】

本発明の第３の態様によれば、
前記スパッタリング面における（１１１）面の配向率が１７％以上であり、
前記平均結晶粒径が０．１０ｍｍ以上である
第１又は第２の態様に記載のスパッタリング用銅ターゲット材が提供される。

【0011】

本発明の第４の態様によれば、
前記平均結晶粒径が０．１５ｍｍ以下である
第１〜第３の態様のいずれかに記載のスパッタリング用銅ターゲット材が提供される。

【0012】

本発明の第５の態様によれば、
鋳造工程、熱間圧延工程を経て製造され、
前記熱間圧延工程にて、
８００℃以上９００℃以下に加熱した銅鋳塊に、厚み減少率が８５％以上９５％以下となり、前記銅鋳塊を圧延して形成された銅板の圧延終了時の温度が６００℃以上７００℃以下となるよう熱間圧延を施した
第１〜第４の態様のいずれかに記載のスパッタリング用銅ターゲット材が提供される。

【0013】

本発明の第６の態様によれば、
成膜直後の抵抗率が２．０μΩｃｍ未満の純銅からなるスパッタリング膜の高融点金属を含む膜上への形成に用いられる
第１〜第５の態様のいずれかに記載のスパッタリング用銅ターゲット材が提供される。

【0014】

本発明の第７の態様によれば、
純度３Ｎ以上の無酸素銅を鋳造して銅鋳塊とする鋳造処理と、
前記銅鋳塊を熱間圧延して銅板とする熱間圧延処理と、が行われることで製造され、
前記熱間圧延処理では、
８００℃以上９００℃以下に加熱した前記銅鋳塊に、厚み減少率が８５％以上９５％以下となり、圧延終了時の前記銅板の温度が６００℃以上７００℃以下となるよう熱間圧延を施した
スパッタリング用銅ターゲット材が提供される。

【0015】

本発明の第８の態様によれば、
純度３Ｎ以上の無酸素銅を鋳造して銅鋳塊とする鋳造工程と、
前記銅鋳塊を熱間圧延して銅板とする熱間圧延工程と、を有し、
前記熱間圧延工程では、
８００℃以上９００℃以下に加熱した前記銅鋳塊に、厚み減少率が８５％以上９５％以下となり、圧延終了時の前記銅板の温度が６００℃以上７００℃以下となるよう熱間圧延を施す
スパッタリング用銅ターゲット材の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、高融点金属を含む膜上に純銅からなる低抵抗なスパッタリング膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係るスパッタリング用銅ターゲット材が装着されたスパッタリング装置の縦断面図である。

【図2】本発明の実施例１１〜１９及び比較例１１〜１６に係るスパッタリング用銅ターゲット材のアーキングの測定に用いた検出装置システムの概略図である。

【図3】本発明の実施例１１，１６，１７及び比較例１１，１５，１６に係るスパッタリング用銅ターゲット材の各結晶面の配向率を示すグラフである。

【図4】本発明の実施例１１〜１９及び比較例１１〜１６に係るスパッタリング用銅ターゲット材を用いて純銅スパッタリング膜が格子状に複数区画に区切って形成された評価サンプルを説明する図であって、（ａ１）は本発明の実施例２１ｇ〜２９ｇ及び比較例２１ｇ〜２６ｇに係る評価サンプルの平面図であり、（ａ２）は（ａ１）のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ１）は本発明の実施例２１ｔ〜２９ｔ及び比較例２１ｔ〜２６ｔに係る評価サンプルの平面図であり、（ｂ２）は（ｂ１）のＡ−Ａ断面図である。

【図5】本発明の実施例２１ｔ，２６ｔ，２７ｔ及び比較例２１ｔ，２５ｔ，２６ｔに係る評価サンプルの純銅スパッタリング膜の抵抗率の熱処理温度に対する依存性を示すグラフである。

【図6】本発明の実施例２１ｔ〜２９ｔ及び比較例２１ｔ〜２６ｔに係る評価サンプルの純銅スパッタリング膜の抵抗率の熱処理温度に対する依存性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜本発明者等が得た知見＞
上述のように、下地の違いによって、形成される純銅スパッタリング膜の抵抗率が異なる場合がある。例えば、ガラス基板上であれば成膜直後で容易に１．７μΩｃｍ程度の純銅スパッタリング膜が得られる。これに対し、チタン（Ｔｉ）等の高融点金属を含む膜上に純銅スパッタリング膜を形成すると抵抗率が増大してしまう。これは、高融点金属の膜上に形成された純銅スパッタリング膜の結晶性が劣っているためと考えられる。

【0019】

そこで、本発明者等は、良好な結晶性を備える純銅スパッタリング膜を得るためには、下地となる所定の膜上に運動エネルギーの高い銅のスパッタリング粒子を到達させ、膜上で移動（マイグレーション）させればよいと推察した。これにより、スパッタリング粒子を適切な結晶格子位置に配置させることができるとの考えからである。

【0020】

一方、スパッタリング時のターゲット材の表面へのイオン衝突の際には、同じエネルギーのイオン衝突に対して原子が放出され易いほど、つまり、スパッタリング速度が高いほど、放出された直後のスパッタリング粒子は高い運動エネルギーを有していると考えられる。

【0021】

以上の考察に基づき、本発明者等は、高いスパッタリング速度が得られるよう、スパッ
タリング用銅ターゲット材の結晶組織の最適化を試みた。鋭意研究の結果、スパッタリング用銅ターゲット材の表面が（１１１）面や（２００）面に配向しているほど、また、ターゲット材中の結晶粒径が粗大であるほど、スパッタリング速度は高い傾向が得られることがわかった。

【0022】

続いて、本発明者等は、（１１１）面や（２００）面を多く配向させ、かつ、結晶粒径が粗大となるスパッタリング用銅ターゲット材の製造方法についても鋭意研究を行った。従来通りの製造方法によれば、鋳造工程、熱間圧延工程、冷間圧延工程、熱処理工程を経る。このような従来技術を用いた製造方法において、冷間圧延工程で（２２０）面を配向させ、その後の熱処理工程で（１１１）面を配向させるという手法では、結晶粒の充分な粗大化は起きなかった。一方で、熱間圧延工程での温度と厚み減少率（加工度）とを調整することにより、冷間圧延工程や熱処理工程を経ずとも、（１１１）面や（２００）面が高い配向率で得られ、かつ、粗大粒径の結晶組織が得られることがわかった。

【0023】

本発明は、発明者等が見いだしたこのような知見に基づくものである。

【0024】

＜本発明の一実施形態＞
（１）スパッタリング用銅ターゲット材
以下に、本発明の一実施形態に係るスパッタリング用銅（Ｃｕ）ターゲット材１０（後述の図１を参照）について説明する。スパッタリング用銅ターゲット材１０は、例えば所定の厚さと幅および長さとを備える矩形の平板型（プレーナ型）に形成され、例えば液晶表示装置等に用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）等の電極配線となる純銅スパッタリング膜の形成に用いられるよう構成される。

【0025】

スパッタリング用銅ターゲット材１０を構成する純銅は、例えば純度が３Ｎ（９９．９％）以上の無酸素銅（ＯＦＣ：Oxygen-Free Copper）である。

【0026】

また、スパッタリング用銅ターゲット材１０の圧延された表面（圧延面）、つまり、スパッタリング面における（１１１）面の配向率は、例えば１３％以上３０％以下、より好ましくは１７％以上であり、（２００）面の配向率は、例えば１５％以上３０％以下である。なお、（１１１）面及び（２００）面の配向率は、Ｘ線回折により得られる種々の結晶面を示す各ピークとの測定強度比から求められる値である。各ピークの測定強度は、例えば各ピークに対応する結晶面のピークの相対強度で補正して用いられる。相対強度には、例えばＪＣＰＤＳ（Joint Committee for Powder Diffraction Standards）に記載の値が用いられる。

【0027】

具体的には、次式（１），（２）でそれぞれ表わされるように、（１１１）面及び（２００）面の配向率は、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、及び（３１１）面について、Ｘ線回折により得られる各結晶面のピークの測定強度を、ＪＣＰＤＳに記載のこれら各結晶面に対応する結晶面のピークの相対強度でそれぞれ除した値の合計値を１００％とした場合の割合である。

【0028】

【数1】

【数2】

【0029】

また、スパッタリング用銅ターゲット材１０の平均結晶粒径は、例えば０．０７ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下、より好ましくは０．１０ｍｍ以上である。また、上限値は、後述する理由により、０．１５ｍｍ以下であってもよい。なお、平均結晶粒径は、ＪＩＳ Ｈ０５０１に規定の「伸銅品結晶粒度試験法」の「比較法」により求められる値である。

【0030】

上述のように、（１１１）面の配向率が例えば１３％以上３０％以下であり、（２００）面の配向率が例えば１５％以上３０％以下であり、なおかつ、平均結晶粒径が例えば０．０７ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下のスパッタリング用銅ターゲット材１０を用いることで、高い運動エネルギーを持った銅のスパッタリング粒子が放出され易くなる。よって、高いスパッタリング速度が得られる。係るスパッタリング速度は、例えば０．５ＰａのＡｒ雰囲気下で、投入電力密度を１２．７Ｗ／ｃｍ^２としたとき、３ｇ／ｈ以上５ｇ／ｈ以下であることが好ましい。上述のように、（１１１）面の配向率を１７％以上とし、かつ、平均結晶粒径を０．１０ｍｍ以上とすることで、スパッタリング速度をより確実にこのような範囲内におさめることができる。

【0031】

（１１１）面や（２００）面は、原子の充填密度が高い結晶面である。よって、放電プラズマ中のイオンの衝突により原子が叩き出され易く、つまり、スパッタされ易く、高いスパッタリング速度が得られると考えられる。また、結晶粒界は、結晶構造中の欠陥部分にあたり、イオンが衝突した際、衝突エネルギーを吸収してしまう。スパッタリング用銅ターゲット材１０のように、結晶粒が粗大であるほど結晶粒界が少ないため、衝突エネルギーの吸収が抑制され、スパッタリングに消費されるエネルギーの損失が少なくなると考えられる。よって、粗大粒径とすることによっても、高いスパッタリング速度が得られる。

【0032】

以上により、高い運動エネルギーのスパッタリング粒子が放出され、到達した膜上でのマイグレーション及び適切な結晶格子位置への配置が起こる。よって、Ｔｉやモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属を含む膜上であっても、成膜直後の抵抗率が例えば２．０μΩｃｍ未満の純銅スパッタリング膜を形成することができる。

【0033】

（２）スパッタリング用銅ターゲット材の製造方法
次に、本発明の一実施形態に係るスパッタリング用銅ターゲット材１０の製造方法について説明する。本実施形態では、主に、鋳造工程、熱間圧延工程をこの順に行う製造方法を採る。

【0034】

まず、鋳造工程にて、純度が３Ｎ（９９．９％）以上の無酸素銅を鋳造し、所定厚さ、所定幅の矩形の銅鋳塊（インゴット）とする。

【0035】

次に、高温による加工工程として、熱間圧延工程を行う。つまり、例えば８００℃以上９００℃以下の温度で加熱した銅鋳塊に圧延を施して銅板とする（熱間圧延）。熱間圧延工程では１回の処理で熱間圧延を施してもよく、或いは、複数回に分けて処理を行ってもよい。このとき、最終パス通過後、つまり、圧延終了時の銅板の温度が６００℃以上７００℃以下となっているようにする。また、圧延終了時点で、厚み減少率が８５％以上９５
％以下となるように加工する。厚み減少率（加工度）は、次式（３）で定義される。
厚み減少率(％)＝((加工前板厚―加工後板厚）／加工前板厚）×１００ ・・・(３)

【0036】

熱間圧延を施した銅板の表面酸化層（黒皮）を除去（皮むき）して所定厚さとする。

【0037】

次に、矯正機で銅板の曲がりを矯正し、フライス等により切削加工を行うとともに所定長さに切り出して、所定厚さ、所定幅のスパッタリング用銅ターゲット材１０とする。以上により、スパッタリング用銅ターゲット材１０が製造される。

【0038】

上述のように、本実施形態では、熱間圧延工程を８００℃以上９００℃以下で行い、厚み減少率を８５％以上９５％以下とする。このような圧延加工により、（２２０）面を配向させることができる。また、熱間圧延工程での加熱温度を８００℃以上の高温とし、また、圧延終了時の銅板の温度を上述の所定値内に保つことにより、（１１１）面の配向率の高い結晶組織が再結晶で生じるとともに、所定量の（２００）面も現れてくる。また、粒成長が促進されて、結晶粒を粗大化することができる。なお、結晶粒を粗大化させるには、厚み減少率を低く抑えることも有効である。また、加熱温度を９００℃以下とすることで、銅鋳塊の酸化を制御したり、製造時の作業性を確保したりすることができる。

【0039】

当初、本発明者等は、従来通り、鋳造工程、熱間圧延工程、冷間圧延工程、熱処理工程を経る製造方法を採っていた。そして、その後、４００℃程度の比較的低温の熱処理工程における再結晶で、冷間圧延工程にて配向した（２２０）面が減少し（１１１）面へと配向するという知見を得た。また、冷間圧延工程での厚み減少率が高いほど、（１１１）面の配向率は増加するものの結晶粒は微細化する。このことから、本発明者等は、冷間圧延工程と熱処理工程とを種々に組み合わせ、（１１１）面の配向率が高く、結晶粒が粗大となった結晶組織を得ようと試みた。しかしながら、熱処理工程では、（１１１）面への配向はみられるものの、０．１０ｍｍ程度までの結晶粒径しか得られなかった。熱処理工程を５００℃〜７００℃程度の高温として粒成長を試みたが、係る手法によっても、０．１０ｍｍ以上の粗大化は起きなかった。

【0040】

主として再結晶の駆動力は、冷間圧延工程で加えられた歪により生じる。この歪は主に粒界等に蓄積する。熱処理工程では、歪の蓄積された粒界が起点（核）となって再結晶が進む。（１１１）面を多く得ようと冷間圧延工程での厚み減少率を高めると、再結晶の起点となる核が多数生じてしまい、再結晶後の粒径は細かくなってしまう。また、熱処理工程での粒成長も、この歪みを駆動力として起こる。熱処理により歪がひとたび開放されてしまうと、それ以上の粒成長は起きない。このことからも、上述のような冷間圧延工程と熱処理工程との調整による方法では、０．１０ｍｍ程度の粒径が限界であると考えられる。

【0041】

本実施形態では、本発明者等の更なる取り組みにより得られた知見に基づき、熱間圧延工程にて、高温で加熱された銅鋳塊を、所定の厚み減少率で圧延加工することにより（２２０）面を配向させることとした。一方で、熱間圧延工程の終了後にも所定の熱が残留することにより、（１１１）面の再結晶と粒成長とが促進され、（１１１）面及び（２００）面の配向率が高く、粗大粒径のスパッタリング用銅ターゲット材１０が得られる。

【0042】

（３）スパッタリング用銅ターゲット材を用いた成膜方法
次に、本発明の一実施形態に係るスパッタリング用銅ターゲット材１０を用いたスパッタリングにより、純銅スパッタリング膜を成膜する方法について、図１を用いて説明する。

【0043】

図１は、本発明の一実施形態に係るスパッタリング用銅ターゲット材１０が装着された
スパッタリング装置２０の縦断面図である。スパッタリング装置２０は、例えば直流（ＤＣ）放電を用いたＤＣスパッタリング装置として構成されている。なお、図１に示すスパッタリング装置２０はあくまでも一例である。

【0044】

図１に示すように、スパッタリング装置２０は、真空チャンバ２１を備えている。真空チャンバ２１内の上部には基板保持部２２ｓが設けられ、成膜対象となる基板Ｓが、成膜される面を下方に向けて保持される。基板Ｓは、例えば被成膜面となるＴｉやＭｏ等の高融点金属を含む膜が予め形成されたガラス基板等である。

【0045】

真空チャンバ２１内の底部には、図示しない水冷等の冷却機構を備えるターゲット保持部２２ｔが設けられ、例えばスパッタリング用銅ターゲット材１０が接合された図示しないバッキングプレートが保持される。これにより、Ｃｕ−Ｍｎ合金スパッタリングターゲット材１０が、基板Ｓの被成膜面と対向するよう、スパッタリング面を上方に向けて保持される。なお、スパッタリング装置２０内に複数の基板Ｓを保持して、これら基板Ｓを一括処理、或いは連続処理してもよい。

【0046】

また、真空チャンバ２１の一方の壁面にはガス供給管２３ｆが接続され、ガス供給管２３ｆと対向する他方の壁面にはガス排気管２３ｖが接続されている。ガス供給管２３ｆには、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを真空チャンバ２１内に供給する図示しないガス供給系が接続されている。ガス排気管２３ｖには、Ａｒガス等の真空チャンバ２１内の雰囲気を排気する図示しないガス排気系が接続されている。

【0047】

係るスパッタリング装置２０にて基板Ｓへの成膜を行う際は、Ａｒガス等を真空チャンバ２１内に供給し、スパッタリング用銅ターゲット材１０を接地（アース）して、基板Ｓに正の高電圧が印加されるよう、真空チャンバ２１に対してＤＣ放電電力（ＤＣパワー）を投入する。

【0048】

これにより、主にスパッタリング用銅ターゲット材１０と基板Ｓとの間にプラズマが生成され、プラスのアルゴン（Ａｒ^＋）イオンＧが、スパッタリング用銅ターゲット材１０のスパッタリング面に衝突する。Ａｒ^＋イオンＧの衝突により、スパッタリング用銅ターゲット材１０から叩き出された銅のスパッタリング粒子Ｐが基板Ｓの被成膜面へと堆積されていく。

【0049】

この間、スパッタリング用銅ターゲット材１０は、バッキングプレートを介して水冷等により冷却されており、不必要な温度上昇を抑制することができる。

【0050】

以上により、基板Ｓ上には、純銅からなるスパッタリング膜Ｍが形成される。

【0051】

上述のように、従来のスパッタリング用銅ターゲット材を用い、例えばＴｉ等の膜上に純銅等をスパッタリングすると、抵抗率の高いスパッタリング膜となってしまうことがあった。このような現象は、Ｔｉ等の膜上に形成されたスパッタリング膜が、膜中に空隙を多く含んでいたり、不規則な原子配列の結晶であったりと、結晶性が不良であるためと考えられる。

【0052】

そこで、本発明者等が考察したように、Ｔｉ等の膜上に到達した銅のスパッタリング粒子を、被着した膜上で移動（マイグレーション）させ、なるべく適切な結晶格子位置に配置させることができれば、良好な結晶性を備える低抵抗率の純銅スパッタリング膜を形成できると考えられる。このマイグレーションは、スパッタリング粒子の運動エネルギーが高いほど容易になる。

【0053】

スパッタリングは、放電プラズマ中のＡｒ^＋イオン等がターゲット材の表面に衝突し、ターゲット材を構成する原子間の結合が切れて原子が放出される現象である。よって、同じエネルギーのイオン衝突に対して放出され易い原子ほど、放出直後の運動エネルギーは高いと考えられる。つまり、スパッタリング用銅ターゲット材の浸食（エロージョン）速度が高いときほど、高い運動エネルギーのスパッタリング粒子が放出していると考えられる。

【0054】

このような、スパッタリング用銅ターゲット材１０の浸食速度、つまり、スパッタリング用銅ターゲット材１０から放出されるスパッタリング粒子Ｐの単位時間あたりの量が、本実施形態に係るスパッタリング速度（ｇ／ｈ）である。また、放出されたスパッタリング粒子Ｐの基板Ｓ上への堆積速度、つまり、スパッタリング膜Ｍの成膜速度（ｎｍ／ｍｉｎ）は、係るスパッタリング速度（ｇ／ｈ）と対応する関係にあり、原理的には、これと相関を示すはずである。

【0055】

本発明者等の鋭意研究により、本実施形態では、原子を放出し易い傾向がみられ、高いスパッタリング速度が得られた（１１１）面の配向率と、これに次いで高いスパッタリング速度が得られた（２００）面の配向率とが高いスパッタリング用銅ターゲット材１０としている。また、同様に、高いスパッタリング速度が得られた粗大粒径の結晶粒を多く含む結晶組織としている。これにより、運動エネルギーの高いスパッタリング粒子Ｐを放出して膜上に被着させ、マイグレーションによる適切な結晶格子位置への配置を膜上で起こさせて、良好な結晶性を備える抵抗率の低い純銅のスパッタリング膜Ｍを得ることができる。

【0056】

このとき、スパッタリング用銅ターゲット材１０のスパッタリング速度としては、例えば０．５ＰａのＡｒ雰囲気下で、投入電力密度を１２．７Ｗ／ｃｍ^２としたとき、３ｇ／ｈ以上であることが好ましい。上述のように、スパッタリング速度を高めることで、結晶性に優れ、抵抗率の低いスパッタリング膜Ｍが得られる。また、ＴＦＴ等の電極配線の形成のタクトタイム短縮の要請があることからも、スパッタリング速度を高め、スパッタリング膜Ｍの成膜速度を高速に維持することができて好ましい。

【0057】

一方で、５ｇ／ｈを超える以下２つの状態について検証し、スパッタリング速度は５ｇ／ｈ以下が好ましいことが見いだされた。

【0058】

スパッタリング速度が５ｇ／ｈ超となる状態は、例えばＤＣ放電電力（投入電力密度）を高めることで、実験的に得ることができる。このような条件下では、スパッタリング時の異常放電（アーキング）が起こり易くなってしまった。スパッタリング粒子の放出密度が高まったために、アーキングの頻度も高まったと考えられる。

【0059】

スパッタリング速度が５ｇ／ｈ超となる状態は、ターゲット材中の結晶粒をより粗大化することでも得られる。結晶粒の粗大化を図るには、例えば、熱間圧延工程の条件をより高温、より高い厚み減少率とする。例えば、温度が９００℃、厚み減少率が１００％をそれぞれ超えるような条件では、より粗大で、（１１１）面や（２００）面の配向率がより高いターゲット材が得られる。スパッタリング速度も５ｇ／ｈ超となって、結果、スパッタリング時のアーキングがみられた。

【0060】

以上のことから、スパッタリング速度を５ｇ／ｈ以下とすることで、スパッタリング中のアーキング等が起こり難く、スパッタリング装置２０内やスパッタリング膜Ｍ上の異物（パーティクル）の低減を図ることができる。

【0061】

また、スパッタリング用銅ターゲット材中の結晶粒の平均結晶粒径に上述のような上限
を設けたのも同様の観点からである。つまり、上述のように、平均結晶粒径が大きいほどスパッタリング速度を高めることができるが、アーキングが発生し易くなってしまう。また例えば、平均結晶粒径が０．２０ｍｍ超の結晶組織中には微細な（１１１）面の再結晶も生じ、混粒状態となり易い。このため、スパッタリング速度が不均一となり、ターゲット材表面の浸食も不均一となってしまい易い。平均結晶粒径の過剰な増大によるアーキングは、このような原因によっても生じてしまうと考えられる。よって、上述のように、平均結晶粒径を０．２０ｍｍ以下、あるいは０．１５ｍｍ以下とすることで、アーキングの発生を抑制することができる。

【0062】

なお、上述のように、現在では、アーキングやパーティクル等の弊害については、装置面からの対策によりかなりの改善がみられている。例えば、ターゲット材の裏面にイオンを引き付けるためのマグネットを配し、このマグネットを揺動させて浸食が起きる部分を常に移動させ、ターゲット材にノジュールが形成されてしまうのを抑制する工夫を施してもよい。また、カソード電極となる矩形のターゲット材を併設したマルチカソードタイプの装置を用いれば、隣り合うカソード電極間で交流電源を負荷する交流（ＡＣ）スパッタリングにより、安定したプラズマを発生させてアーキング等の発生を抑制することも可能である。

【0063】

上述のスパッタリング装置２０において、スパッタリング用銅ターゲット材１０を装置下方に、成膜面を下に向けた基板Ｓを装置上方に配置することでも、パーティクルに対する対策が図られている。このような配置により、アーキングや装置等から発生するパーティクルの影響を軽減することができる。ただし、スパッタリング用銅ターゲット材１０は、ターゲット材と基板との上下位置が逆の装置や、ターゲット材と基板とを垂直に立てて対向させる装置等、種々のタイプのスパッタリング装置に装着して用いることができる。

【0064】

以上のように基板Ｓ上に形成された純銅のスパッタリング膜Ｍは、例えば所望のパターニングを施され、ＴＦＴをはじめとする各種の半導体素子の電極配線等として利用される。

【0065】

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0066】

例えば、上述の実施形態では、スパッタリング用銅ターゲット材１０を矩形の平板型としたが、スパッタリング用銅ターゲット材の形状はこれに限られず、円板型やその他の形状であってもよい。

【0067】

また、上述の実施形態では、スパッタリング用銅ターゲット材１０の製造方法に係る高温加工工程として熱間圧延工程を行ったが、高温加工工程はこれに限られず、例えば熱間押出工程等の高温で加熱して塑性加工を行う工程であればよい。

【0068】

また、上述の実施形態では、スパッタリング用銅ターゲット材１０を用い、Ｔｉ等の膜上に純銅スパッタリング膜を形成することとしたが、純銅スパッタリング膜の下地となる高融点金属を含む膜はこれ以外の膜であってもよい。具体的には、Ｔｉ、Ｍｏのほか、タングステン（Ｗ）やタンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等の膜やこれら金属の合金膜、或いはこれらと他の金属との合金膜等であってもよい。

【0069】

また、スパッタリング膜の下地は、α−Ｓｉ膜やガラス基板等であってもよい。本発明によれば、高融点金属を含む膜上のみならず、例えばガラス基板等の上に形成されたスパッタリング膜であっても、抵抗率をさらに低下させる効果が得られる。例えば、ＴＦＴに
おいては、ガラス基板上にゲート電極を含む電極配線が形成される。本発明は、このような場合にも適用することができる。

【実施例】

【0070】

（１）スパッタリング用銅ターゲット材の評価
次に、本発明の実施例１１〜１９に係るスパッタリング用銅ターゲット材の評価結果について比較例１１〜１６とともに説明する。

【0071】

（スパッタリング用銅ターゲット材の製作）
まずは、上述の実施形態と同様の手法、手順にて、純度が３Ｎ（９９．９５％）の無酸素銅を鋳造し、厚さが１５０ｍｍ、幅が３００ｍｍの矩形の銅鋳塊を製作した。

【0072】

次に、この銅鋳塊から、熱間圧延工程での温度と厚み減少率とを調整することで、冷間圧延工程や熱処理工程を行わずに、実施例１１に係るスパッタリング用銅ターゲット材を製作した。すなわち、銅鋳塊をＡｒガス雰囲気で８５０℃に保持した加熱炉内で２時間加熱し、加熱炉から取り出した後、直ちに熱間圧延工程を施して厚さが２２ｍｍの銅板とした。圧延終了時の銅板の温度は６７０℃であり、また、厚み減少率は８５．３％であった。この銅板の表面酸化層を除去して厚さを２０ｍｍとし、実施例１１に係るスパッタリング用銅ターゲット材を得た。

【0073】

また、実施例１１と同様の手法、手順にて、熱間圧延工程の温度および厚み減少率を上述の所定値の範囲内で様々に変えて、実施例１２〜１９に係るスパッタリング用銅ターゲット材を併せて製作した。

【0074】

更に、当初、本発明者等が検討したように、冷間圧延工程と熱処理工程とを調整して（１１１）面の配向率の増加および結晶粒径の粗大化を試みる例として、上述の銅鋳塊から比較例１１に係るスパッタリング用銅ターゲット材を製作した。すなわち、上述の実施例１１と略同様の手法、手順にて、温度を８００℃とする熱間圧延工程で、厚さが６０ｍｍの銅板を製作した。表面酸化層を除去した後、冷間圧延工程では３０ｍｍの厚さまで銅板を薄くし（厚み減少率：５０％）、熱処理工程での温度を４００℃以下として再結晶させた。その後、矯正機で銅板の曲がりを矯正し、フライス加工により切削加工を行って、最終的な厚さが２０ｍｍの比較例１１に係るスパッタリング用銅ターゲット材とした。

【0075】

また、上述の比較例１１と同様の手法、手順にて、熱間圧延工程の温度および冷間圧延工程の厚み減少率を様々に変えて、比較例１５，１６に係るスパッタリング用銅ターゲット材を併せて製作した。また、上述の実施例のように冷間圧延工程や熱処理工程を行わない手法を用い、熱間圧延工程の温度および厚み減少率を上述の所定値の範囲外の値を含むよう様々に変えて、その他の比較例１２〜１４に係るスパッタリング用銅ターゲット材を製作した。

【0076】

以下の表１に、実施例１１〜１９に係るスパッタリング用銅ターゲット材の製作時の条件を、比較例１１〜１６とともに示す。表中、所定値を外れた値については下線付きの太字で示した。また、比較例１１，１５，１６については、そもそも実施例とは全く異なる方法にてターゲット材の製作を行ったので、熱間圧延工程における条件については記載を省いた。

【0077】

【表1】

【0078】

（結晶組織の評価）
上述の機械加工前のスパッタリング用銅ターゲット材からそれぞれブロック材を切り出し、スパッタリング面にあたる圧延面の結晶組織について、各結晶面の配向率及び平均結晶粒径の測定を行った。

【0079】

まずは、上述の各ブロック材についてＸ線回折測定を行い、スパッタリング面における各結晶面の配向率を調べた。すなわち、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、及び（３１１）面のピーク強度をＸ線回折により測定し、ＪＣＰＤＳに記載のこれら各結晶面に対応する結晶面のピークの相対強度を用い、上述の式（１），（２）から（１１１）面及び（２００）面の配向率を求めた。

【0080】

また、同じく各ブロック材について、ＪＩＳ Ｈ０５０１に規定の「伸銅品結晶粒度試験法」の「比較法」に基づき平均結晶粒径を測定した。すなわち、ＪＩＳ Ｈ０５０１に掲載の標準写真と各ブロック材の結晶組織の写真とを見比べて平均結晶粒径を同定した。

【0081】

（スパッタリング評価）
次に、実施例１１〜１９及び比較例１１〜１６に係るスパッタリング用銅ターゲット材のスパッタリング速度およびアーキングの回数を、以下の手法により測定した。

【0082】

すなわち、図２に示すスパッタリング実験機１２０に適合させるため、まずは、上述の実施例１１〜１９及び比較例１１〜１６に係るスパッタリング用銅ターゲット材を機械加工して、厚さが５ｍｍ、直径が１００ｍｍの円形に切り出した。次に、この円形状の各スパッタリング用銅ターゲット材を、上述の実施形態に係るスパッタリング装置２０と略同様の機能を備えるＤＣ放電方式のスパッタリング実験機１２０に装着した。図２に示すように、スパッタリング実験機１２０には、アーキングの検出装置システム３０が接続されている。続いて、以下の表２に示す条件にて、各スパッタリング用銅ターゲット材に対するスパッタリングをそれぞれ行った。

【0083】

【表2】

【0084】

表２に示すように、真空チャンバ内を０．５ＰａのＡｒ雰囲気とし、直径が１００ｍｍのターゲット材に対して１ｋＷのＤＣ放電電力を投入した。すなわち、投入電力密度は１２．７Ｗ／ｃｍ^２となっている。スパッタリング累計時間が２時間となったところで、各スパッタリング用銅ターゲット材の質量の減少量を測定し、スパッタリング速度（ｇ／ｈ）を算出した。

【0085】

また、上述のスパッタリング時には、上述の検出装置システム３０にて、アーキングの回数を測定した。

【0086】

具体的には、図２に示すように、基板電極となる基板保持部１２２ｓと、基板保持部１２２ｓに接続されるＤＣ電源１２４の出力側との間に設けた検出器３１により、基板保持部１２２ｓと、基板保持部１２２ｓに対向しカソード電極となるターゲット保持部１２２ｔと、の間に印加される電流と電圧とを検出した。検出された電流と電圧とを、コンピュータ等からなる制御部３３により制御されるアークモニタ３２でモニタし、アーキングの発生の有無を判定するとともに、アーキングの発生回数を測定した。

【0087】

（スパッタリング用銅ターゲット材の測定結果）
図３に、各実施例および比較例のうち、実施例１１，１６，１７及び従来技術により製作した比較例１１，１５，１６の測定結果の一部を示す。図３のグラフの横軸は、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、及び（３１１）面の各結晶面であり、縦軸はスパッタリング面における結晶面の配向率（％）である。グラフ中、実施例１１のデータを◇印と実線とで示し、実施例１６のデータを□印と実線とで示し、実施例１７のデータを△印と実線とで示した。また、比較例１１のデータを×印と破線とで示し、比較例１５のデータを＊印と破線とで示し、比較例１６のデータを○印と破線とで示した。また、グラフの上の表には、平均結晶粒径（ｍｍ）、各結晶面の配向率（％）、スパッタリング速度（ｇ／ｈ）の数値を示した。また、図３の表中、所定値を外れた値については下線つきの太字で示した。

【0088】

図３に示すように、実施例１１，１６，１７の平均結晶粒径は上述の所定値内であり、比較例１１，１５，１６の平均結晶粒径よりも粗大な粒径となっている。また、（１１１）面の配向率も高い。このため、実施例１１，１６，１７はいずれも、比較例１１，１５，１６よりもスパッタリングされ易く、スパッタリング速度が高い。よって、スパッタリング粒子の運動エネルギーも高いことが予想される。

【0089】

なお、粒径の等しい実施例１６および比較例１５をみると、（１１１）面の配向率は実施例１６の方が高く、これにより、スパッタリング速度を高める効果が充分に現れている。本実施例では、従来技術におけるよりも高温の工程を経るため、同じ粒径であっても高い（１１１）面の配向率が得られ易い。

【0090】

以下の表３に、実施例１１〜１９及び比較例１１〜１６の全データを示す。表中、所定値を外れた値については下線つきの太字で示した。

【0091】

【表3】

【0092】

（２）純銅スパッタリング膜の評価
次に、本発明の実施例２１〜２９に係る純銅スパッタリング膜の評価結果について比較例２１〜２６とともに説明する。

【0093】

（評価サンプルの製作）
上述の実施例１１〜１９及び比較例１１〜１６に係るスパッタリング用銅ターゲット材を用い、実施例２１〜２９及び比較例２１〜２６に係る評価サンプルをそれぞれ製作した。各評価サンプルには、図４に示すように、ガラス基板５１上或いはＴｉ膜５２上に、純銅スパッタリング膜５３ｇ，５３ｔがそれぞれ格子状に複数区画に区切って形成されている。

【0094】

すなわち、円形状に切り出した各スパッタリング用銅ターゲット材を、上述の実施例と同様のスパッタリング実験機１２０に装着した。続いて、ガラス基板５１上或いはＴｉ膜５２上にスパッタリングによる成膜をそれぞれ行った。

【0095】

図４（ａ１）及び（ａ２）に示す実施例２１ｇ〜２９ｇ及び比較例２１ｇ〜２６ｇに係る評価サンプルは、ガラス基板５１上に、それぞれ実施例１１〜１９及び比較例１１〜１６に係るスパッタリング用銅ターゲット材を用いて成膜された純銅スパッタリング膜５３ｇを有している。係る構成は、３ｍｍ角の開口部を２ｍｍ間隔で１００マス（縦１０マス×横１０マス）有するメタルマスク（図示せず）を、５０ｍｍ角のガラス基板５１上に保持し、純銅スパッタリング膜５３ｇを３ｍｍ角の格子状に区切って１００区画、ガラス基板５１上に形成して得た。以下の表４に、スパッタリングによる成膜条件を示す。

【0096】

【表4】

【0097】

図４（ｂ１）及び（ｂ２）に示す実施例２１ｔ〜２９ｔ及び比較例２１ｔ〜２６ｔに係る評価サンプルは、ガラス基板５１に形成されたＴｉ膜５２上に、それぞれ実施例１１〜１９及び比較例１１〜１６に係るスパッタリング用銅ターゲット材を用いて成膜された純銅スパッタリング膜５３ｔを有している。各評価サンプルの形成にあたっては、予め、Ｔｉターゲット材を用いてＴｉ膜５２をガラス基板５１の全面に形成しておいた。このＴｉ膜５２上に上述したものと同様のメタルマスクを保持し、純銅スパッタリング膜５３ｔを３ｍｍ角の格子状に区切って１００区画、Ｔｉ膜５２上に形成した。Ｔｉ膜５２及び純銅スパッタリング膜５３ｔの膜厚は、それぞれ約５０ｎｍ及び約３００ｎｍとした。以下の表５に、スパッタリングによる成膜条件を示す。

【0098】

【表5】

【0099】

（評価サンプルの成膜速度測定）
上述の各評価サンプルを用いて、ガラス基板５１上およびＴｉ膜５２上の純銅スパッタリング膜５３ｇ，５３ｔの成膜速度を測定した。

【0100】

まずは、実施例２１ｇ〜２９ｇ及び比較例２１ｇ〜２６ｇに係る評価サンプルを用い、純銅スパッタリング膜５３ｇの膜厚を測定した。膜厚は、株式会社キーエンス製カラー３Ｄレーザ顕微鏡ＶＫ−８７００を用い、純銅スパッタリング膜５３ｇの格子状に区切った各区画とガラス基板５１との段差を計測することにより測定した。また、測定した膜厚から、ガラス基板５１上の純銅スパッタリング膜５３ｇの成膜速度を求めた。成膜速度（ｎｍ／ｍｉｎ）は、測定した膜厚を成膜時間の１０分で除した値である。

【0101】

続いて、実施例２１ｔ〜２９ｔ及び比較例２１ｔ〜２６ｔに係る評価サンプルを用い、上述のガラス基板５１の場合と同様、純銅スパッタリング膜５３ｔとＴｉ膜５２との段差を計測した。これにより、得られた膜厚を成膜時間の３分で除して、Ｔｉ膜５２上の純銅スパッタリング膜５３ｔの成膜速度を求めた。

【0102】

（評価サンプルの抵抗率測定）
次に、上述の各評価サンプルを用いて、ガラス基板５１上およびＴｉ膜５２上の純銅ス
パッタリング膜５３ｇ，５３ｔの抵抗率を測定した。

【0103】

すなわち、実施例２１ｇ〜２９ｇ及び比較例２１ｇ〜２６ｇに係る評価サンプルを用い、純銅スパッタリング膜のシート抵抗を測定してガラス基板５１上の純銅スパッタリング膜５３ｇの抵抗率を求めた。

【0104】

シート抵抗の測定方法としては、３ｍｍ角の各区画の上面、つまり純銅スパッタリング膜５３ｇの表面の４隅付近に電極の針を当てて行うファン・デル・パウ（van der Pauw）法を用いた。このシート抵抗に、上述と同様の手法で測定した純銅スパッタリング膜５３ｇの膜厚を乗じて抵抗率を求めた。

【0105】

シート抵抗の測定には、ケースレーインスツルメンツ株式会社製２６１２Ａ型２ｃｈシステムソースメータを用いた。係るソースメータにより、−１００ｍＡ〜１００ｍＡまで電流値を掃引（Ｓｗｅｅｐ）印加し、電圧を測定した。次に、ファン・デル・パウ（van der Pauw）法の計算式にしたがい、測定電流値と電圧値とからシート抵抗を求めた。この際、−１００ｍＡと１００ｍＡとにおける抵抗値の平均を取り、オフセット分をキャンセルした。以上により求めたシート抵抗値に、上述のレーザ顕微鏡で測定した膜厚を乗ずることで膜抵抗率（μΩｃｍ）を求め、ガラス基板５１上の純銅スパッタリング膜５３ｇの抵抗率とした。

【0106】

続いて、実施例２１ｔ〜２９ｔ及び比較例２１ｔ〜２６ｔに係る評価サンプルを用い、上述のガラス基板５１の場合と同様、純銅／Ｔｉ積層膜（膜厚が３００ｎｍ／５０ｎｍ）のシート抵抗を測定し、Ｔｉ膜５２上の純銅スパッタリング膜５３ｔの抵抗率を求めた。係る測定方法によれば、下地のＴｉ膜５２への導通分も加味されてしまうが、Ｔｉの抵抗率は純銅に比べて１桁以上高い。また、Ｔｉ膜５２は純銅スパッタリング膜５３ｔよりも薄い。このため、Ｔｉ膜５２の抵抗率に対する影響は小さいと考えられる。また、各実施例、比較例の値を相対比較することで、Ｔｉ膜５２上の純銅スパッタリング膜５３ｔの値の中で優劣の判定も可能である。

【0107】

なお、Ｔｉ膜５２上の純銅スパッタリング膜５３ｔについては、熱処理前後での抵抗率を求めた。熱処理については、実施例２１ｔ〜２９ｔ及び比較例２１ｔ〜２６ｔに係る評価サンプルに対してＴＦＴの製造過程で純銅スパッタリング膜が受け得る２００℃〜３００℃の範囲内の幾つかの温度で行った。

【0108】

（評価サンプルの測定結果）
上述のように、抵抗率は純銅スパッタリング膜５３ｇ，５３ｔの物性値のひとつであり、純銅スパッタリング膜５３ｇ，５３ｔが空隙等の欠陥が少なく結晶性の良好な膜であると、低い値を示す。なお、純銅のバルク材としての最小の抵抗率は１．６７μΩｃｍである。これを踏まえて、図５に示す実施例２１ｔ，２６ｔ，２７ｔ及び比較例２１ｔ，２５ｔ，２６ｔの測定結果について、以下に説明する。

【0109】

図５の横軸は熱処理温度（℃）であり、縦軸は純銅スパッタリング膜５３ｔの抵抗率（μΩｃｍ）である。図中、実施例２１ｔのデータを◇印と実線とで示し、実施例２６のデータを□印と実線とで示し、実施例２７のデータを△印と実線とで示した。また、比較例２１ｔのデータを×印と破線とで示し、比較例２５のデータを＊印と破線とで示し、比較例２６のデータを○印と破線とで示した。

【0110】

図５に示すように、成膜直後（As depo.）の熱処理無しの状態であっても、実施例２１ｔの方が、比較例２１ｔよりも低い抵抗率を示した。実施例２１ｔにおいては、Ｔｉ膜５２上であっても良好な結晶性の純銅スパッタリング膜５３ｔが得られていることがわかる
。また、両者とも、２００℃〜３００℃の熱処理後には抵抗率の低下がみられ、熱処理により結晶の欠陥が修正されたことがわかる。但し、熱処理後であっても、依然、比較例２１ｔの方が実施例２１ｔよりも高い抵抗率を示しており、成膜直後の結晶の状態が影響を及ぼしていると考えられる。他の実施例２６，２７や、比較例２５，２６についても、同様の結果が得られた。

【0111】

図６に、実施例２１ｔ〜２９ｔ及び比較例２１ｔ〜２６ｔの全データを示す。実施例２１ｔ〜２６ｔ及び比較例２１ｔ〜２６ｔにおいても、上記と同様の傾向がみられた。

【0112】

また、以下の表６に、実施例２１〜２９及び比較例２１〜２６の全データを示す。

【0113】

【表6】

【0114】

上述した通り、実施例１１に係るスパッタリング用銅ターゲット材は、上述の所定値の範囲内となる条件下で製作した。また、実施例１２〜１９に係るスパッタリング用銅ターゲット材は、実施例１１の製作条件を基準に、熱間圧延工程での温度と厚み減少率とを上述の所定値内の条件下で製作した（表１参照）。したがって、実施例１１〜１９を用いてそれぞれ製作された実施例２１〜２９に係る評価サンプルにおいては、表６に示す通り、いずれの測定においても良好な結果が得られた。

【0115】

係る結果によれば、Ｔｉ膜５２上で低抵抗率の純銅スパッタリング膜５３ｔが得られるのみならず、ガラス基板５１上においても純銅スパッタリング膜５３ｇの抵抗率を低下させる効果が認められた。このような効果は、比較例２４を除く、後述の比較例２１〜２６におけるガラス基板５１上の純銅スパッタリング膜５３ｇの抵抗率に対し、実施例２１〜２９の抵抗率の方がより低い値となっていることから明らかである。

【0116】

一方、比較例１１，１５，１６に係るスパッタリング用銅ターゲット材は、鋳造工程、熱間圧延工程、冷間圧延工程、熱処理工程のすべての工程を経て製作した（表１参照）。これらのスパッタリング用銅ターゲット材は、（１１１）面や（２００）面の配向率、平
均結晶粒径、スパッタリング速度のうち複数の値が所定の条件を満たしていない（表３参照）。したがって、比較例１１，１５，１６を用いてそれぞれ製作された比較例２１，２５，２６に係る評価サンプルにおいては、表６に示す通り、ガラス基板上５１及びＴｉ膜５２上の純銅スパッタリング膜５３ｇ，５３ｔのいずれにおいても、上述の実施例より抵抗率が高い結果となってしまった。

【0117】

また、比較例１２に係るスパッタリング用銅ターゲット材は、熱間圧延工程の温度が上述の所定値より高く（表１参照）、粗大な結晶粒径が得られたものの、（１１１）面や（２００）面の配向率が低くスパッタリング速度も低かった（表３参照）。よって、比較例１２を用いて製作された比較例２２に係る評価サンプルにおいては、表６に示す通り、ガラス基板上５１及びＴｉ膜５２上の純銅スパッタリング膜５３ｇ，５３ｔのいずれにおいても、上述の実施例より抵抗率が高い結果となってしまった。このことから、熱間圧延工程での温度が高いと、粒成長はし易いが、加工ひずみが入り難く、（１１１）面や（２００）面への再結晶が起こり難い状態になってしまうと考えられる。

【0118】

また、比較例１３に係るスパッタリング用銅ターゲット材は、熱間圧延工程の温度が上述の所定値より低く（表１参照）、（１１１）面の配向率は高いが、結晶粒径は細かく、スパッタリング速度も低かった（表３参照）。よって、比較例１３を用いて製作された比較例２３に係る評価サンプルにおいては、表６に示す通り、ガラス基板上５１及びＴｉ膜５２上の純銅スパッタリング膜５３ｇ，５３ｔのいずれにおいても、上述の実施例より抵抗率が高い結果となってしまった。

【0119】

また、比較例１４に係るスパッタリング用銅ターゲット材は、熱間圧延工程の温度と厚み減少率とが上述の所定値より高く（表１参照）、粗大な結晶粒径が得られたと共に、（１１１）面や（２００）面の配向率が高かった（表３参照）。よって、比較例１４を用いて製作された比較例２４に係る評価サンプルにおいては、表６に示す通り、ガラス基板上５１及びＴｉ膜５２上の純銅スパッタリング膜５３ｇ，５３ｔのいずれにおいても、上述の実施例に匹敵する低い抵抗率が得られた。

【0120】

しかしながら、比較例１４に係るスパッタリング用銅ターゲット材では、スパッタリング速度が所定値を超えてしまい、アーキングの発生頻度が高い結果となってしまった（表３参照）。よって、得られる純銅スパッタリング膜５３は低抵抗であっても、係る膜の形成時にはパーティクルの懸念がある。このようなスパッタリング用銅ターゲット材は、好ましい構成とはいえない。

【0121】

以上の結果から、スパッタリング用銅ターゲット材の所定の結晶面の配向率及び平均粒径を上述のように制御することで、Ｔｉ等の高融点金属を含む膜上であっても、高い成膜速度が得られると共に、成膜直後の抵抗率が２．０μΩｃｍ未満の良好な結晶性を備えるスパッタリング膜が得られることがわかった。

【符号の説明】

【0122】

１０ スパッタリング用銅ターゲット材
２０ スパッタリング装置
３０ アーキングの検出装置システム
５１ ガラス基板
５２ Ｔｉ膜
５３ｇ，５３ｔ 純銅スパッタリング膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】