[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP5567042B2 - Copper sputtering target material for TFT - Google Patents

Copper sputtering target material for TFT Download PDF

Info

Publication number
JP5567042B2
JP5567042B2 JP2012027061A JP2012027061A JP5567042B2 JP 5567042 B2 JP5567042 B2 JP 5567042B2 JP 2012027061 A JP2012027061 A JP 2012027061A JP 2012027061 A JP2012027061 A JP 2012027061A JP 5567042 B2 JP5567042 B2 JP 5567042B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
copper
plane
sputtering target
target material
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012027061A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012097359A (en
Inventor
達也 外木
憲之 辰巳
功一 井坂
勝利 本谷
正美 小田倉
Original Assignee
株式会社Shカッパープロダクツ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Shカッパープロダクツ filed Critical 株式会社Shカッパープロダクツ
Priority to JP2012027061A priority Critical patent/JP5567042B2/en
Publication of JP2012097359A publication Critical patent/JP2012097359A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5567042B2 publication Critical patent/JP5567042B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

本発明は、TFT用銅スパッタリングターゲット材に関する。特に、本発明は、成膜される銅膜中の引張応力を低減できるTFT用銅スパッタリングターゲット材に関する。 The present invention relates to a copper sputtering target material for TFT. In particular, the present invention relates to a copper sputtering target material for the TFT can be reduced tensile stress in the copper film to be deposited.

従来、液晶パネルを含む電子デバイス中の配線等の金属薄膜の形成に、所定の材料からなるスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法が用いられている。そして、従来のスパッタリングターゲットとして、面心立方構造の金属又は合金からなるスパッタリングターゲットにおいて、((111)面+(200)面)/(220)面から算出される面配向度比が2.20以上のスパッタリングターゲットが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a sputtering method using a sputtering target made of a predetermined material has been used to form a metal thin film such as a wiring in an electronic device including a liquid crystal panel. As a conventional sputtering target, in a sputtering target made of a metal or alloy having a face-centered cubic structure, the plane orientation ratio calculated from ((111) plane + (200) plane) / (220) plane is 2.20. The above sputtering target is known (for example, refer patent document 1).

特許文献1に記載されたスパッタリングターゲットは、スパッタ面に(111)面及び(200)面を優先的に配向させてスパッタ面における原子の密度を高めることにより、スパッタレートを向上させることができる。   The sputtering target described in Patent Document 1 can improve the sputtering rate by preferentially orienting the (111) plane and the (200) plane on the sputtering surface to increase the density of atoms on the sputtering surface.

特開2000−239835号公報JP 2000-239835 A

しかし、特許文献1に係るスパッタリングターゲットは、スパッタ装置の真空チャンバ内等に堆積した材料膜の引張残留応力を低減させることができず、真空チャンバ内に堆積した材料膜の厚みが増加することにより剥離して、パーティクルの発生源となる場合がある。また、材料膜の引張応力の低減には、真空チャンバ内の圧力の低減や真空チャンバ内に導入するガス種の変更が有効であるものの、真空チャンバ内の圧力や真空チャンバ内に導入するガス種は、形成すべき材料膜の特性、品質等に応じて決定されるので、残留応力の低減を目的として真空チャンバ内の圧力や真空チャンバ内に導入するガス種を変更することは困難である。   However, the sputtering target according to Patent Document 1 cannot reduce the tensile residual stress of the material film deposited in the vacuum chamber or the like of the sputtering apparatus, and increases the thickness of the material film deposited in the vacuum chamber. It may peel off and become a generation source of particles. Moreover, to reduce the tensile stress of the material film, it is effective to reduce the pressure in the vacuum chamber or change the gas type introduced into the vacuum chamber, but the pressure in the vacuum chamber and the gas type introduced into the vacuum chamber are effective. Therefore, it is difficult to change the pressure in the vacuum chamber and the gas type introduced into the vacuum chamber for the purpose of reducing the residual stress.

したがって、本発明の目的は、成膜条件(成膜中の圧力、成膜に用いるガス種等)を変更しなくても、成膜された銅膜中の引張残留応力を低減できるTFT用銅スパッタリングターゲット材を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide copper for TFT capable of reducing the tensile residual stress in the formed copper film without changing the film formation conditions (pressure during film formation, gas type used for film formation, etc.). It is to provide a sputtering target material .

(1)本発明は、上記目的を達成するため、銅材からなるTFT用銅スパッタリングターゲット材であって、銅材は、一の結晶方位面と他の結晶方位面とを有し、銅と不可避的不純物とからなる無酸素銅からなるスパッタ面を備え、かつ、一の結晶方位面は、(111)面であり、他の結晶方位面は、(200)面と、(220)面と、(311)面とを含むとともに、(111)面と、(200)面と、(220)面と、(311)面との総和に対する、(111)面の占有割合は、15%以上(ただし、25%以上は除く)であるTFT用銅スパッタリングターゲット材が提供される。
(2)また、上記TFT用銅スパッタリングターゲットは、平板型であってもよい。
(3)また、上記無酸素銅又は銅合金は、酸素含有量が5ppm以下であってもよい
(1) The present invention is a copper sputtering target material for TFT made of a copper material in order to achieve the above object, and the copper material has one crystal orientation plane and another crystal orientation plane, with oxygen-free copper or Ranaru sputter surface consisting of inevitable impurities and one crystal orientation plane is (111) plane, other crystal orientation planes, the (200) plane and the (220) plane And the (111) plane, the occupying ratio of the (111) plane to the sum of the (111) plane, the (200) plane, the (220) plane, and the (311) plane is 15% or more. (However, 25% or more is excluded) A copper sputtering target material for TFT is provided.
(2) Further, the copper sputtering target for TFT may be a flat plate type.
(3) Further, the oxygen-free copper or copper alloy may have an oxygen content of 5 ppm or less .

本発明に係るTFT用銅スパッタリングターゲット材によれば、成膜条件(成膜中の圧力、成膜に用いるガス種等)を変更しなくても、成膜された銅膜中の引張残留応力を低減できる銅スパッタリングターゲット材を提供することができる。 According to the copper sputtering target material for TFT of the present invention, the tensile residual stress in the formed copper film can be obtained without changing the film formation conditions (pressure during film formation, gas type used for film formation, etc.). The copper sputtering target material which can reduce is able to be provided.

[実施の形態]
(銅スパッタリングターゲットの構成)
図1は、本発明の実施の形態に係る銅スパッタリングターゲットの部分的な斜視図の一例を示す。
[Embodiment]
(Configuration of copper sputtering target)
FIG. 1 shows an example of a partial perspective view of a copper sputtering target according to an embodiment of the present invention.

本実施の形態に係る銅スパッタリングターゲット1は、結晶構造が面心立方格子である所定の銅材からなり、加速された所定の不活性ガスイオンの照射により銅のスパッタ粒子が弾き出されるスパッタ面12を有する銅スパッタリングターゲット材10と、銅スパッタリングターゲット材10(TFT用銅スパッタリングターゲット材)が固定されたバッキングプレート14とを備える。本実施の形態に係る銅スパッタリングターゲット材10は、所定の厚さを有すると共に上面視にて略矩形に形成される。なお、本実施の形態の変形例においては、銅スパッタリングターゲット材10及びバッキングプレート14を、略円形に形成することもできる。   The copper sputtering target 1 according to the present embodiment is made of a predetermined copper material whose crystal structure is a face-centered cubic lattice, and a sputter surface 12 from which sputtered copper particles are ejected by irradiation with a predetermined accelerated inert gas ion. The copper sputtering target material 10 which has this, and the backing plate 14 to which the copper sputtering target material 10 (copper sputtering target material for TFT) was fixed. The copper sputtering target material 10 according to the present embodiment has a predetermined thickness and is formed in a substantially rectangular shape when viewed from above. In the modification of the present embodiment, the copper sputtering target material 10 and the backing plate 14 can be formed in a substantially circular shape.

本実施の形態に係る銅スパッタリングターゲット材10は、99.99%以上の純度を有する銅(Cu)と不可避的不純物とから構成される無酸素銅からなる銅材、又は銅合金から構成される銅材から形成される。銅合金としては、一例として、CuNiを用いることができる。なお、銅合金は、例えば、Al、Ag等の金属元素を含んで形成することもできる。更に、本実施の形態に係る銅スパッタリングターゲット材10は、酸素含有量を5ppm以下にして形成される。   The copper sputtering target material 10 which concerns on this Embodiment is comprised from the copper material which consists of copper (Cu) which has a purity of 99.99% or more, and an unavoidable impurity, or a copper material which consists of oxygen-free copper, or a copper alloy. It is formed from a copper material. For example, CuNi can be used as the copper alloy. In addition, a copper alloy can also be formed including metal elements, such as Al and Ag, for example. Furthermore, the copper sputtering target material 10 according to the present embodiment is formed with an oxygen content of 5 ppm or less.

銅スパッタリングターゲット材10のスパッタ面12は、複数の結晶方位面を有して形成される。すなわち、スパッタ面12は、一の結晶方位面と他の結晶方位面とを少なくとも有する銅材から形成される。ここで、一の結晶方位面は、加速された所定の不活性ガスイオンの照射により弾き出されるスパッタ粒子のエネルギーが、他の結晶方位面から弾き出されるスパッタ粒子のエネルギーより大きい特性を有する。すなわち、一の結晶方位面から弾き出されるスパッタ粒子は、他の結晶方位面から弾き出されるスパッタ粒子を含むスパッタ粒子の中で、最大のエネルギーを有する。更に、スパッタ面12は、一の結晶方位面と他の結晶方位面との総和に対する一の結晶方位面の占有割合が、所定の占有割合を有して形成される。   The sputtering surface 12 of the copper sputtering target material 10 is formed having a plurality of crystal orientation surfaces. That is, the sputter surface 12 is formed of a copper material having at least one crystal orientation plane and another crystal orientation plane. Here, one crystal orientation plane has a characteristic that the energy of sputtered particles ejected by irradiation with a predetermined accelerated inert gas ion is larger than the energy of sputtered particles ejected from another crystal orientation plane. That is, the sputtered particles ejected from one crystal orientation plane have the maximum energy among the sputtered particles including the sputtered particles ejected from the other crystal orientation plane. Furthermore, the sputter surface 12 is formed such that the occupation ratio of one crystal orientation plane with respect to the sum of one crystal orientation plane and another crystal orientation plane has a predetermined occupation ratio.

具体的に、スパッタ面12は、一の結晶方位面としての(111)面と、他の結晶方位面としての(200)面、及び(220)面、並びに(311)面とを有する。そして、スパッタ面12の(111)面と、(200)面と、(220)面と、(311)面との結晶方位面の総和を100%と規定したときの(111)面の占める割合、すなわち、(111)面の占有割合が15%以上、好ましくは20%以上、更に好ましくは25%以上となるスパッタ面12を有して銅スパッタリングターゲット材10は形成される。   Specifically, the sputter surface 12 has a (111) plane as one crystal orientation plane, a (200) plane, a (220) plane, and a (311) plane as other crystal orientation planes. And the ratio which the (111) plane occupies when the total of the crystal orientation planes of the (111) plane, (200) plane, (220) plane and (311) plane of the sputter surface 12 is defined as 100% That is, the copper sputtering target material 10 is formed with the sputtering surface 12 having an occupation ratio of the (111) plane of 15% or more, preferably 20% or more, more preferably 25% or more.

ここで、(111)面の占有割合は、X線回折で測定した各結晶方位の回折ピークの相対強度比から以下の式(「数1」)を用いて算出できる。X線回折で得られる相対強度比は、回折面によって回折強度が異なるため、ICDD(International Center for Diffraction Date)の標準データで測定値を除して補正した値を用いることで、正しい占有率を求めることができる。   Here, the occupation ratio of the (111) plane can be calculated from the relative intensity ratio of the diffraction peaks of each crystal orientation measured by X-ray diffraction, using the following equation (“Expression 1”). Since the relative intensity ratio obtained by X-ray diffraction varies depending on the diffraction surface, the correct occupation ratio can be obtained by using the value corrected by dividing the measured value by the standard data of ICDD (International Center for Diffraction Date). Can be sought.

Figure 0005567042
Figure 0005567042

なお、上記「数1」において、Ks(111)は、被検材料、すなわち、銅スパッタリングターゲット材10の(111)面の占有割合(%)であり、Is(111)、Is(200)、Is(220)、及びIs(311)は、被検試料の各結晶方位におけるX線回折ピークの相対強度比であり、Id(111)、Id(200)、Id(220)、及びId(311)は、標準データの各結晶方位におけるX線回折ピークの相対強度比である。 In the above “Equation 1”, K s (111) is the occupation ratio (%) of the test material, that is, the (111) plane of the copper sputtering target material 10, and I s (111) , I s ( 200) , I s (220) , and I s (311) are the relative intensity ratios of the X-ray diffraction peaks in the respective crystal orientations of the test sample, and I d (111) , I d (200) , I d (220) and I d (311) are the relative intensity ratios of the X-ray diffraction peaks in each crystal orientation of the standard data.

スパッタリングによってスパッタリングターゲット材から弾き出されたスパッタ粒子のエネルギーが高いほど、このスパッタ粒子によって生成する膜は緻密となり、生成した膜の内部応力は引張応力から圧縮応力へと変化する。本発明者は、実験の結果、銅の場合、(111)面から弾き出されるスパッタ粒子のエネルギーが最も高いという知見を得た。   The higher the energy of the sputtered particles ejected from the sputtering target material by sputtering, the denser the film generated by the sputtered particles, and the internal stress of the generated film changes from tensile stress to compressive stress. As a result of experiments, the present inventor has obtained knowledge that the energy of sputtered particles ejected from the (111) plane is the highest in the case of copper.

したがって、スパッタ面12が有する(111)面、(200)面、(220)面、及び(311)面に対する(111)面の占有割合を大きくして、高いエネルギーを有するスパッタ粒子をスパッタ中に増加させると、生成する銅膜(TFT用銅膜)の引張応力を低減することができると推察された。そこで、引張応力を低減できる(111)面の占有割合を検討したところ、(111)面の占有割合が15%以上、好ましくは25%以上であると、成膜する銅膜の内部応力の低減効果が得られるという知見が得られた。この結果により、上述したように、(111)面の占有割合が15%以上となるスパッタ面12を有して銅スパッタリングターゲット材10は形成される。また、成膜する銅膜の内部応力のさらなる低減を目的として、25%以上となるスパッタ面12を有して銅スパッタリングターゲット材10を形成することもできる。   Therefore, the occupation ratio of the (111) plane to the (111) plane, (200) plane, (220) plane, and (311) plane of the sputter plane 12 is increased, and sputtered particles having high energy are sputtered. It was speculated that the tensile stress of the produced copper film (TFT copper film) can be reduced by increasing the thickness. Therefore, when the occupation ratio of the (111) plane that can reduce the tensile stress was examined, if the occupation ratio of the (111) plane is 15% or more, preferably 25% or more, the internal stress of the copper film to be formed is reduced. The knowledge that an effect is acquired was acquired. As a result, as described above, the copper sputtering target material 10 is formed with the sputtering surface 12 in which the occupation ratio of the (111) surface is 15% or more. Further, for the purpose of further reducing the internal stress of the copper film to be formed, the copper sputtering target material 10 can be formed having the sputter surface 12 of 25% or more.

(スパッタリング方法)
図2は、本発明の実施の形態に係るスパッタリング方法が適用されるスパッタ装置の概要を示す。
(Sputtering method)
FIG. 2 shows an outline of a sputtering apparatus to which the sputtering method according to the embodiment of the present invention is applied.

スパッタ装置2は、真空チャンバ26と、真空チャンバ26内の所定の位置に設けられ、金属膜としての銅膜5を形成すべき被対象物6を保持する保持部28aと、真空チャンバ26内の所定の位置に設けられ、銅スパッタリングターゲット1を保持する保持部28bと、不活性ガスとしてのアルゴンガス(Arガス)を導入するガス導入系22と、真空チャンバ26内のガスを排気する排気系24と、銅スパッタリングターゲット1と被対象物6との間に所定の電圧を印加する電源(図示しない)とを備える。   The sputtering apparatus 2 is provided at a predetermined position in the vacuum chamber 26, the vacuum chamber 26, a holding unit 28 a that holds the object 6 on which the copper film 5 as a metal film is to be formed, A holding unit 28b that holds the copper sputtering target 1, a gas introduction system 22 that introduces argon gas (Ar gas) as an inert gas, and an exhaust system that exhausts the gas in the vacuum chamber 26. 24 and a power source (not shown) for applying a predetermined voltage between the copper sputtering target 1 and the object 6.

被対象物6は、一例として、液晶パネルの画素の駆動に用いられる薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)が形成されているガラス基板である。本実施の形態に係るスパッタリング方法により、TFTのゲート線、ソース線、及びドレイン線の3種類の薄膜金属線としての薄膜銅線を形成できる。なお、薄膜金属線を銅から形成することにより、例えば、アルミニウムから形成された薄膜金属線と比べて、薄膜金属線の電気抵抗を低下できる。   The object 6 is, for example, a glass substrate on which a thin film transistor (TFT) used for driving a pixel of a liquid crystal panel is formed. By the sputtering method according to the present embodiment, a thin film copper wire can be formed as three kinds of thin film metal wires of a TFT gate line, a source line, and a drain line. In addition, by forming a thin film metal wire from copper, the electrical resistance of a thin film metal wire can be reduced compared with the thin film metal wire formed from aluminum, for example.

スパッタリング方法は、以下のようにして実施する。まず、真空チャンバ26内に、銅スパッタリングターゲット1及び被対象物6を設定する。そして、真空チャンバ26内を所定の圧力の真空に設定して、ガス導入系22から真空チャンバ26内に不活性ガスとしてのArガスを導入する。次に、真空チャンバ26内に導入したArガスに所定の電圧を印加して、導入したArガスをプラズマ化することにより、不活性ガスイオンとしてのAr+イオン3を生成する。そして、Ar+イオン3を電界で加速して、銅スパッタリングターゲット材10に照射する。これにより、銅スパッタリングターゲット材10を構成する銅が、スパッタ粒子4として弾き出される。 The sputtering method is performed as follows. First, the copper sputtering target 1 and the object 6 are set in the vacuum chamber 26. Then, the inside of the vacuum chamber 26 is set to a predetermined pressure, and Ar gas as an inert gas is introduced from the gas introduction system 22 into the vacuum chamber 26. Next, a predetermined voltage is applied to the Ar gas introduced into the vacuum chamber 26 to turn the introduced Ar gas into plasma, thereby generating Ar + ions 3 as inert gas ions. Then, Ar + ions 3 are accelerated by an electric field and irradiated to the copper sputtering target material 10. As a result, the copper constituting the copper sputtering target material 10 is sputtered out as the sputtered particles 4.

銅スパッタリングターゲット材10から弾き出されたスパッタ粒子4は、被対象物6上に堆積して、銅膜5が被対象物6上に形成される。また、銅スパッタリングターゲット材10から弾き出されたスパッタ粒子4の一部(例えば、スパッタ面12から弾き出されたスパッタ粒子4の半分程度)は、チャンバ内壁26a等の被対象物6以外にも堆積して付着膜が形成される。   The sputtered particles 4 ejected from the copper sputtering target material 10 are deposited on the object 6, and a copper film 5 is formed on the object 6. In addition, a part of the sputtered particles 4 ejected from the copper sputtering target material 10 (for example, about half of the sputtered particles 4 ejected from the sputter surface 12) is deposited other than the object 6 such as the chamber inner wall 26a. As a result, an adhesion film is formed.

(実施の形態の効果)
本実施の形態に係る銅スパッタリングターゲット材10は、スパッタ面12の(111)面と、(200)面と、(220)面と、(311)面との結晶方位面の総和を100%と規定したときの(111)面の占める割合、すなわち、(111)面の占有割合が15%以上、好ましくは25%以上となるスパッタ面12を有して形成されるので、スパッタ面12から弾き出されたスパッタ粒子4のエネルギーは、形成される銅膜5の内部応力が、圧縮応力の方が支配的になるほど高い。したがって、本実施の形態に係る銅スパッタリングターゲット材10をスパッタリングに用いることにより、形成されるスパッタ膜の引張残留応力を低減させることができる。
(Effect of embodiment)
In the copper sputtering target material 10 according to the present embodiment, the sum of the crystal orientation planes of the (111) plane, (200) plane, (220) plane, and (311) plane of the sputter plane 12 is 100%. Since it is formed with the sputtered surface 12 having a ratio of the (111) plane as defined, that is, the proportion of the (111) plane is 15% or more, preferably 25% or more, it is ejected from the sputtered surface 12. The energy of the sputtered particles 4 is so high that the internal stress of the formed copper film 5 becomes more dominant in compressive stress. Therefore, the tensile residual stress of the formed sputtered film can be reduced by using the copper sputtering target material 10 according to the present embodiment for sputtering.

また、本実施の形態に係る銅スパッタリングターゲット材10を用いることにより、スパッタ装置2の真空チャンバ26内、すなわち、チャンバ内壁26a等に付着する付着膜の引張残留応力も低減されるので、付着膜の厚みが増加したときに発生する付着膜の剥離を抑制することができる。これにより、スパッタ中のプロセス圧力、プロセスガスの条件を変更することなしに、付着膜の引張残留応力を低減させることができると共に、スパッタリング中に発生するパーティクルを低減させることができ、例えば、TFTの歩留り及び生産性を大幅に向上させることができる。   Further, by using the copper sputtering target material 10 according to the present embodiment, the tensile residual stress of the adhesion film adhering to the inside of the vacuum chamber 26 of the sputtering apparatus 2, that is, the chamber inner wall 26a, etc. is also reduced. The peeling of the adhesion film that occurs when the thickness of the film increases can be suppressed. As a result, the tensile residual stress of the deposited film can be reduced without changing the process pressure and process gas conditions during sputtering, and particles generated during sputtering can be reduced. Yield and productivity can be greatly improved.

また、本発明の実施の形態に係る銅スパッタリングターゲット材10は、酸素含有量が5ppm以下で形成されるので、例えば、液晶パネルのTFT配線の製造工程で還元雰囲気ガスとしての水素ガスを含んだプロセスガスを用いた場合であっても、プロセスガス中の水素ガスと銅膜中の酸素とが反応してH2Oが生成することによって銅膜内に生じるブローホールを抑制できる。 In addition, since the copper sputtering target material 10 according to the embodiment of the present invention is formed with an oxygen content of 5 ppm or less, for example, it contains hydrogen gas as a reducing atmosphere gas in the TFT wiring manufacturing process of the liquid crystal panel. Even when the process gas is used, blow holes generated in the copper film due to the reaction of hydrogen gas in the process gas with oxygen in the copper film to generate H 2 O can be suppressed.

(実施例1)
(実施例1に係る銅スパッタリングターゲット材10の製造)
まず、純度が99.99%であり、かつ、酸素含有量が2ppmの原材料としての無酸素銅を、連続鋳造法により製作した。連続鋳造法により製作した無酸素銅は、厚さが200mmであり、幅が500mmの鋳塊の形態であった。次に、所定の雰囲気下において、この鋳塊を800℃に加熱して、50mm以下の所定の厚さまで熱間圧延した。
Example 1
(Manufacture of the copper sputtering target material 10 which concerns on Example 1)
First, oxygen-free copper as a raw material having a purity of 99.99% and an oxygen content of 2 ppm was produced by a continuous casting method. The oxygen-free copper produced by the continuous casting method was in the form of an ingot having a thickness of 200 mm and a width of 500 mm. Next, in a predetermined atmosphere, the ingot was heated to 800 ° C. and hot-rolled to a predetermined thickness of 50 mm or less.

続いて、熱間圧延して得られた材料に、冷間加工及び熱処理を所定回数、繰り返し施すことにより、厚さ18mmの材料を製作した。ここで、冷間加工における冷間加工度を所定の冷間加工度に調節すると共に、熱処理における熱処理温度を所定の熱処理温度に調節することにより、「数1」により算出した圧延面における銅の結晶の(111)面の占有割合が15%以上となるようにした。   Subsequently, the material obtained by hot rolling was repeatedly subjected to cold working and heat treatment a predetermined number of times to produce a material having a thickness of 18 mm. Here, by adjusting the cold work degree in the cold work to a predetermined cold work degree, and adjusting the heat treatment temperature in the heat treatment to the predetermined heat treatment temperature, the copper of the rolled surface calculated by “Equation 1” is adjusted. The occupation ratio of the (111) plane of the crystal was set to 15% or more.

次に、(111)面の占有割合を15%以上とした材料の両面を機械加工により1mmずつ切削除去することにより、厚さが16mmの実施例1に係る銅スパッタリングターゲット材10を製作した。この銅スパッタリングターゲット材10をX線回折装置により分析したところ、(111)面の占有割合は25.7%であった。なお、実施例1では99.99%の無酸素銅を用いたが、(111)面の占有割合が15%以上であれば、銅合金からスパッタリングターゲットを製造することもできる。   Next, the copper sputtering target material 10 according to Example 1 having a thickness of 16 mm was manufactured by cutting and removing both surfaces of the material having an (111) plane occupation ratio of 15% or more by machining. When this copper sputtering target material 10 was analyzed with an X-ray diffractometer, the occupation ratio of the (111) plane was 25.7%. In Example 1, 99.99% oxygen-free copper was used, but if the occupation ratio of the (111) plane is 15% or more, a sputtering target can be manufactured from a copper alloy.

(実施例2)
実施例1と同様にして、実施例2に係る銅スパッタリングターゲット材10を製作した。実施例2に係る銅スパッタリングターゲット材をX線回折装置により分析したところ、(111)面の占有割合は15%であった。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, a copper sputtering target material 10 according to Example 2 was manufactured. When the copper sputtering target material according to Example 2 was analyzed using an X-ray diffractometer, the occupation ratio of the (111) plane was 15%.

(実施例3)
実施例1と同様にして、実施例3に係る銅スパッタリングターゲット材10を製作した。実施例3に係る銅スパッタリングターゲット材をX線回折装置により分析したところ、(111)面の占有割合は20%であった。
(Example 3)
In the same manner as in Example 1, a copper sputtering target material 10 according to Example 3 was produced. When the copper sputtering target material according to Example 3 was analyzed using an X-ray diffractometer, the occupation ratio of the (111) plane was 20%.

(比較例)
比較例として、冷間加工度と熱処理温度とを調節して、(111)面の占有割合が15%以下を示す銅スパッタリングターゲット材を3パターン製作した。比較例に係る銅スパッタリングターゲット材をX線回折装置によって測定したところ、比較例に係る銅スパッタリングターゲットの(111)面の占有割合は、14.6%(比較例1)、7.6%(比較例2)、及び4.6%(比較例3)であった。更に、酸素含有量が10ppmの鋳塊を原材料として用いた点を除き、本発明の実施例と同様の工程で銅スパッタリングターゲットを製作した(比較例4)。
(Comparative example)
As a comparative example, three patterns of copper sputtering target materials having a (111) plane occupation ratio of 15% or less were manufactured by adjusting the cold working degree and the heat treatment temperature. When the copper sputtering target material which concerns on a comparative example was measured with the X-ray-diffraction apparatus, the occupation ratio of the (111) plane of the copper sputtering target which concerns on a comparative example is 14.6% (comparative example 1), 7.6% ( Comparative Example 2) and 4.6% (Comparative Example 3). Further, a copper sputtering target was manufactured in the same process as in the example of the present invention except that an ingot having an oxygen content of 10 ppm was used as a raw material (Comparative Example 4).

(銅スパッタリングターゲット材の評価)
(評価方法1:残留応力の測定)
実施例1及び2、並びに比較例1から4のそれぞれに係る銅スパッタリングターゲット材を用いてスパッタリングにより形成した銅箔膜中の残存応力を測定した。具体的に、まず、評価用として、実施例1及び2、並びに比較例1から4に係る銅スパッタリングターゲット材のそれぞれから、厚みが5mmであり、外形がφ100mmの円板を切り出した。次に、バッチ式RF電源スパッタ装置に切り出した円板を銅スパッタリングターゲットとして設置すると共に、50mm角であり、厚みが0.7mmの無アルカリガラス基板を被対象物6として設置した。
(Evaluation of copper sputtering target material)
(Evaluation method 1: measurement of residual stress)
The residual stress in the copper foil film formed by sputtering using the copper sputtering target material according to each of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 was measured. Specifically, first, for evaluation, a disk having a thickness of 5 mm and an outer shape of φ100 mm was cut out from each of the copper sputtering target materials according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4. Next, the disc cut out in the batch type RF power source sputtering apparatus was set as a copper sputtering target, and a non-alkali glass substrate having a 50 mm square and a thickness of 0.7 mm was set as the object 6.

そして、実施例1及び2、並びに比較例1から4に係る銅スパッタリングターゲットから切り出した円板のそれぞれを用いて、無アルカリガラス基板上に500nmの銅膜を、所定雰囲気下、所定圧の条件下においてそれぞれ成膜した。続いて、X線回折装置を用いて、並傾法を利用することにより、成膜した銅膜の残留応力をそれぞれ測定した。   Then, using each of the disks cut out from the copper sputtering targets according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4, a 500 nm copper film was formed on a non-alkali glass substrate under conditions of a predetermined pressure in a predetermined atmosphere. Each film was formed below. Subsequently, the residual stress of each formed copper film was measured by using the parallel tilt method using an X-ray diffractometer.

(評価方法2:剥離性の有無の調査)
スパッタ装置の真空チャンバ内に堆積した銅膜の剥離防止性を評価した。具体的に、まず、評価用として、実施例1及び2、並びに比較例1から4に係る銅スパッタリングターゲット材のそれぞれから、厚みが5mmであり、外形がφ100mmの円板を切り出した。次に、上記評価方法1と同様にして、バッチ式RF電源スパッタ装置を用いて、50mm角であり、厚さが1mmのSUS304基板に、厚さが0.1mmの銅膜を成膜して、銅膜の剥離の有無を調査した。
(Evaluation method 2: Investigation of peelability)
The anti-peeling property of the copper film deposited in the vacuum chamber of the sputtering apparatus was evaluated. Specifically, first, for evaluation, a disk having a thickness of 5 mm and an outer shape of φ100 mm was cut out from each of the copper sputtering target materials according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4. Next, a copper film having a thickness of 0.1 mm was formed on a 50 mm square, SUS304 substrate having a thickness of 1 mm using a batch type RF power source sputtering apparatus in the same manner as the evaluation method 1 described above. The presence or absence of peeling of the copper film was investigated.

(評価方法3:銅膜中の酸素の影響の評価)
スパッタリングにより成膜した銅膜中の酸素の影響を評価した。具体的に、まず、評価用として、実施例1及び2、並びに比較例1から4に係る銅スパッタリングターゲット材のそれぞれから、厚みが5mmであり、外形がφ100mmの円板を切り出した。次に、上記評価方法1と同様にして、バッチ式RF電源スパッタ装置を用いて、50mm角であり、厚さが0.7mmの無アルカリガラス基板上に、厚さが500nmの銅膜を成膜した。次に、銅膜をH2雰囲気中、300℃で30min加熱した後、室温まで冷却した。続いて、得られた銅膜を走査型電子顕微鏡で観察することにより、ブローホールの有無を調査した。
(Evaluation method 3: Evaluation of the influence of oxygen in the copper film)
The influence of oxygen in the copper film formed by sputtering was evaluated. Specifically, first, for evaluation, a disk having a thickness of 5 mm and an outer shape of φ100 mm was cut out from each of the copper sputtering target materials according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4. Next, in the same manner as in the evaluation method 1, a 500 nm thick copper film is formed on a 50 mm square, non-alkali glass substrate having a thickness of 0.7 mm using a batch type RF power source sputtering apparatus. Filmed. Next, the copper film was heated at 300 ° C. for 30 minutes in an H 2 atmosphere, and then cooled to room temperature. Subsequently, the presence or absence of blowholes was examined by observing the obtained copper film with a scanning electron microscope.

表1に、評価方法1から3の結果をまとめて示す。   Table 1 summarizes the results of Evaluation Methods 1 to 3.

Figure 0005567042
Figure 0005567042

表1の評価方法1の欄を参照すると、本発明の実施例1及び2に係る銅スパッタリングターゲット材から形成した銅膜は、引張残留応力が120N/mm2以下であることが示され、実施例1に係る銅スパッタリングターゲット材から形成した銅膜では、引張残留応力が最も低いことが示された。また、表1の評価方法2の欄を参照すると分かるように、実施例1及び2に係る銅スパッタリングターゲット材から形成した銅膜は、SUS304基板からの剥離も発生しなかった。更に、表1の評価方法3の欄を参照すると分かるように、銅膜中にブローホールは存在しなかった。 Referring to the column of Evaluation Method 1 in Table 1, it is shown that the copper film formed from the copper sputtering target material according to Examples 1 and 2 of the present invention has a tensile residual stress of 120 N / mm 2 or less. The copper film formed from the copper sputtering target material according to Example 1 was shown to have the lowest tensile residual stress. Further, as can be seen by referring to the column of Evaluation Method 2 in Table 1, the copper film formed from the copper sputtering target material according to Examples 1 and 2 did not peel off from the SUS304 substrate. Furthermore, as can be seen by referring to the column of Evaluation Method 3 in Table 1, no blowholes were present in the copper film.

一方、比較例1から3に係る銅スパッタリングターゲット材から形成した銅膜は、表1の評価方法1の欄を参照すると分かるように、引張残留応力が大きいと共に、評価方法2の欄に示したように、SUS304基板からの銅膜の剥離も観察された。また、比較例4に係る銅スパッタリングターゲット材から形成した銅膜は、評価方法1の欄を参照すると分かるように引張残留応力が低く、評価方法2の欄を参照すると分かるようにSUS304基板からの銅膜の剥離は観察されなかった。しかしながら、評価方法3の欄を参照すると分かるように、酸素含有量が高いことに起因して、ブローホールが発生していることが観察された。   On the other hand, the copper film formed from the copper sputtering target material according to Comparative Examples 1 to 3 has a large tensile residual stress and is shown in the column of Evaluation Method 2 as can be seen by referring to the column of Evaluation Method 1 in Table 1. Thus, peeling of the copper film from the SUS304 substrate was also observed. Moreover, the copper film formed from the copper sputtering target material according to Comparative Example 4 has a low tensile residual stress as can be seen by referring to the column of Evaluation Method 1, and from the SUS304 substrate as can be seen from the column of Evaluation Method 2. No peeling of the copper film was observed. However, as can be seen by referring to the column of Evaluation Method 3, it was observed that blowholes were generated due to the high oxygen content.

以上により、(111)面の占有割合が15%以上、望ましくは25%以上であると共に、酸素含有量が5ppm以下の銅スパッタリングターゲット材を銅スパッタリングターゲットとして用いることにより、スパッタにより成膜された銅膜内の引張残留応力を低減することができることが示された。   As described above, the (111) plane occupying ratio is 15% or more, preferably 25% or more, and the oxygen sputtering content is 5 ppm or less, and the film is formed by sputtering by using the copper sputtering target material as the copper sputtering target. It has been shown that the tensile residual stress in the copper film can be reduced.

以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。   While the embodiments and examples of the present invention have been described above, the embodiments and examples described above do not limit the invention according to the claims. It should be noted that not all combinations of features described in the embodiments and examples are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.

以下、親出願(特願2008−172718)の出願当初の請求項を付記する。
(請求項1)
一の結晶方位面と他の結晶方位面とを有し、銅材からなるスパッタ面を備え、
前記一の結晶方位面は、加速された所定の不活性ガスイオンの照射により前記他の結晶方位面から弾き出されるスパッタ粒子のエネルギーより大きいエネルギーのスパッタ粒子を放出し、
前記一の結晶方位面と前記他の結晶方位面との総和に対する前記一の結晶方位面の占有割合は、15%以上である銅スパッタリングターゲット材。
(請求項2)
前記一の結晶方位面は、(111)面であり、
前記他の結晶方位面は、(200)面と、(220)面と、(311)面とを含む請求項1に記載の銅スパッタリングターゲット材。
(請求項3)
前記占有割合は、25%以上である請求項1又は2に記載の銅スパッタリングターゲット材。
(請求項4)
前記銅材は、銅と不可避的不純物とからなる無酸素銅、又は銅合金である請求項1から3のいずれか1項に記載の銅スパッタリングターゲット材。
(請求項5)
前記無酸素銅又は前記銅合金は、酸素含有量が5ppm以下である請求項4に記載の銅スパッタリングターゲット材。
(請求項6)
請求項1から5のいずれか1項に記載の銅スパッタリングターゲット材を用いて、被対象物に銅膜を形成するスパッタリング方法。
Hereinafter, the claims at the beginning of the application of the parent application (Japanese Patent Application No. 2008-172718) will be appended.
(Claim 1)
Having one crystal orientation plane and another crystal orientation plane, comprising a sputtering surface made of a copper material,
The one crystal orientation plane emits sputtered particles having energy larger than the energy of sputtered particles ejected from the other crystal orientation plane by irradiation with a predetermined inert gas ion accelerated,
The copper sputtering target material whose occupation ratio of the said one crystal orientation surface with respect to the sum total of said one crystal orientation surface and said other crystal orientation surface is 15% or more.
(Claim 2)
The one crystal orientation plane is a (111) plane,
The copper sputtering target material according to claim 1, wherein the other crystal orientation plane includes a (200) plane, a (220) plane, and a (311) plane.
(Claim 3)
The copper sputtering target material according to claim 1 or 2, wherein the occupation ratio is 25% or more.
(Claim 4)
4. The copper sputtering target material according to claim 1, wherein the copper material is oxygen-free copper made of copper and unavoidable impurities, or a copper alloy. 5.
(Claim 5)
The copper sputtering target material according to claim 4, wherein the oxygen-free copper or the copper alloy has an oxygen content of 5 ppm or less.
(Claim 6)
The sputtering method which forms a copper film in a target object using the copper sputtering target material of any one of Claim 1 to 5.

実施の形態に係る銅スパッタリングターゲットの部分的な斜視図である。It is a partial perspective view of the copper sputtering target which concerns on embodiment. 実施の形態に係るスパッタリング方法が適用されるスパッタ装置の概要図である。1 is a schematic diagram of a sputtering apparatus to which a sputtering method according to an embodiment is applied.

1 銅スパッタリングターゲット
2 スパッタ装置
3 Ar+イオン
4 スパッタ粒子
5 銅膜
6 被対象物
10 銅スパッタリングターゲット材
12 スパッタ面
14 バッキングプレート
22 ガス導入系
24 排気系
26 真空チャンバ
26a チャンバ内壁
28a、28b 保持部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Copper sputtering target 2 Sputtering device 3 Ar + ion 4 Sputtered particle 5 Copper film 6 Object 10 Copper sputtering target material 12 Sputtering surface 14 Backing plate 22 Gas introduction system 24 Exhaust system 26 Vacuum chamber 26a Chamber inner wall 28a, 28b Holding part

Claims (3)

銅材からなるTFT用銅スパッタリングターゲット材であって、
前記銅材は、一の結晶方位面と他の結晶方位面とを有し、銅と不可避的不純物とからなる無酸素銅からなるスパッタ面を備え、かつ、
前記一の結晶方位面は、(111)面であり、前記他の結晶方位面は、(200)面と、(220)面と、(311)面とを含むとともに、前記(111)面と、前記(200)面と、前記(220)面と、前記(311)面との総和に対する、前記(111)面の占有割合は、15%以上(ただし、25%以上は除く)である
TFT用銅スパッタリングターゲット材。
A copper sputtering target material for TFT made of copper material,
The copper material has one crystal orientation plane and another crystal orientation plane, and includes a sputter surface made of oxygen-free copper made of copper and inevitable impurities, and
The one crystal orientation plane is a (111) plane, and the other crystal orientation plane includes a (200) plane, a (220) plane, and a (311) plane, and the (111) plane The occupation ratio of the (111) plane with respect to the sum of the (200) plane, the (220) plane, and the (311) plane is 15% or more (however, 25% or more is excluded) TFT Copper sputtering target material.
前記TFT用銅スパッタリングターゲット材は、平板型である請求項1に記載のTFT用銅スパッタリングターゲット材。   The copper sputtering target material for TFT according to claim 1, wherein the copper sputtering target material for TFT is a flat plate type. 前記無酸素銅は、酸素含有量が5ppm以下である請求項1又は2に記載のTFT用銅スパッタリングターゲット材。   The copper sputtering target material for TFT according to claim 1, wherein the oxygen-free copper has an oxygen content of 5 ppm or less.
JP2012027061A 2012-02-10 2012-02-10 Copper sputtering target material for TFT Active JP5567042B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012027061A JP5567042B2 (en) 2012-02-10 2012-02-10 Copper sputtering target material for TFT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012027061A JP5567042B2 (en) 2012-02-10 2012-02-10 Copper sputtering target material for TFT

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008172718A Division JP5092939B2 (en) 2008-07-01 2008-07-01 Flat plate copper sputtering target material for TFT and sputtering method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012097359A JP2012097359A (en) 2012-05-24
JP5567042B2 true JP5567042B2 (en) 2014-08-06

Family

ID=46389592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012027061A Active JP5567042B2 (en) 2012-02-10 2012-02-10 Copper sputtering target material for TFT

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5567042B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103225066B (en) * 2012-12-28 2015-04-29 中国神华能源股份有限公司 Copper-gallium alloy target material for sputtering and preparation method thereof

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10195611A (en) * 1996-12-27 1998-07-28 Dowa Mining Co Ltd Fcc metal in which crystal orientation is regulated and its production
JP3403918B2 (en) * 1997-06-02 2003-05-06 株式会社ジャパンエナジー High purity copper sputtering target and thin film
JP2001049426A (en) * 1999-07-08 2001-02-20 Praxair St Technol Inc Manufacture of copper sputtering target, and assembly of copper sputtering target and backing plate
US20040072009A1 (en) * 1999-12-16 2004-04-15 Segal Vladimir M. Copper sputtering targets and methods of forming copper sputtering targets
JP3971171B2 (en) * 2000-12-05 2007-09-05 プラクスエアー エス ティー テクノロジー インコーポレーテッド Copper sputter target processing method
KR100600975B1 (en) * 2002-01-30 2006-07-13 닛코킨조쿠 가부시키가이샤 Copper alloy sputtering target and method for manufacturing the target
US6896748B2 (en) * 2002-07-18 2005-05-24 Praxair S.T. Technology, Inc. Ultrafine-grain-copper-base sputter targets
EP1865090B1 (en) * 2005-03-28 2010-04-07 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Deep-pot-shaped copper sputtering target
JP5125112B2 (en) * 2006-07-31 2013-01-23 三菱マテリアル株式会社 Wiring and electrode for liquid crystal display device free from thermal defect and sputtering target for forming them
JP5092939B2 (en) * 2008-07-01 2012-12-05 日立電線株式会社 Flat plate copper sputtering target material for TFT and sputtering method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012097359A (en) 2012-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5092939B2 (en) Flat plate copper sputtering target material for TFT and sputtering method
KR102079855B1 (en) Pure copper plate production method, and pure copper plate
JP4384453B2 (en) Ag-based sputtering target and manufacturing method thereof
WO2018181593A1 (en) Copper sheet material for copper sheet-provided insulating substrate and production method therefor
WO2011024909A1 (en) Copper material for use in a sputtering target, and manufacturing method therefor
TW201510254A (en) Hot-rolled copper plate
TW200302289A (en) Target of high-purity nickel or nickel alloy and its producing method
KR101991150B1 (en) Cobalt sputtering target and production method therefor
KR20160106772A (en) Titanium target for sputtering
JP5567042B2 (en) Copper sputtering target material for TFT
CN110205591B (en) Aluminum alloy sputtering target material
CN111051546B (en) Insulating substrate and method for manufacturing same
TWI582254B (en) Sputtering target
TW201704493A (en) Tantalum sputtering target, and production method therefor
JP6496879B2 (en) Sputtering target capable of stabilizing ignition
JP6096075B2 (en) Sputtering copper target material and method for producing sputtering copper target material
JP6182296B2 (en) Sputtering target and manufacturing method thereof
JP4792115B2 (en) Pure copper plate manufacturing method and pure copper plate
US20230407459A1 (en) Platinum-based sputtering target, and method for producing the same
WO2023058698A1 (en) Sputtering target, method for producing same, and method for producing sputtering film using sputtering target
US11177119B2 (en) Tantalum sputtering target

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120210

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20130614

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20130628

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130829

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130910

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131108

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140128

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20140328

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20140331

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140425

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20140508

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140603

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140618

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5567042

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150