JP2010132942A - Aluminum sheet for sputtering target, and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に、液晶ディスプレイあるいはプラズマディスプレイの薄膜電極、薄膜配線等に用いられるスパッタリングターゲット用高純度アルミニウム板及びその製造方法に関する。 The present invention particularly relates to a high-purity aluminum plate for a sputtering target used for a thin film electrode, a thin film wiring or the like of a liquid crystal display or a plasma display, and a method for producing the same.
ガラス基板上に薄膜デバイスを作製する液晶ディスプレイあるいはプラズマディスプレイ、薄膜センサー等に用いる電気配線膜、電極等には従来から主に高融点金属である純Cr膜、純Ta膜、純Ti膜等の純金属膜またはそれらの合金膜が用いられていた。 Conventionally mainly used for high-melting-point metal such as pure Cr film, pure Ta film, and pure Ti film for liquid crystal display or plasma display, thin film sensor, etc. Pure metal films or their alloy films have been used.
そして、近年、ディスプレイの大型化、高精細化に伴い、配線膜、電極膜には信号の遅延を防止するために低抵抗化、低応力化とそれらの特性の安定化が要求されている。このため、上述の金属膜より、さらに低抵抗な高純度アルミニウム膜を用いるようになってきている。 In recent years, with the increase in size and definition of displays, wiring films and electrode films are required to have low resistance and low stress and to stabilize their characteristics in order to prevent signal delay. For this reason, a high-purity aluminum film having a lower resistance than that of the above metal film has been used.
なお、上記基板の金属膜は、基板と、薄膜を形成する際の原料となる材料であるターゲットとの間でプラズマ放電を形成し、イオン化したアルゴンがターゲットに衝突するエネルギーでターゲットを構成している原子をたたき出し、その原子を基板に堆積させて薄膜を形成する手法(スパッタリング)により形成される。 The metal film of the substrate forms a plasma discharge between the substrate and a target that is a raw material for forming a thin film, and the target is configured with energy that ionized argon collides with the target. It is formed by a method (sputtering) in which a certain atom is knocked out and deposited on a substrate to form a thin film.
そして、基板のサイズの大型化に伴い、金属膜を形成するためのターゲットにも大型化が要求されている。従来は必要なターゲットサイズに対して2分割や3分割の大きさで製造したターゲットを貼り合わせて用いていたが、分割したターゲットではその継ぎ目から異物が発生し不良となるため、一体物のターゲットが要求されている。 As the size of the substrate is increased, the target for forming the metal film is also required to be increased in size. Conventionally, a target manufactured in a size of 2 or 3 for the required target size is pasted and used. However, in the divided target, foreign matter is generated from the joint and becomes defective. Is required.
また、ターゲット組織中に割れや空孔等の欠陥、すなわち空間が存在する場合には、スパッタリング時に欠陥に電荷が集中しやすくなり、異常放電によりスプラッシュという不具合が発生しやすくなる。スプラッシュとは、スパッタリング中に、ターゲットのスパッタリング面の表面の凹凸が大きい場合に、突起となった部分が数μmの大きさのアルミ粒となって基板上に落ちることをいう。
そして、上述したように、ターゲットを一体物で大型化する場合には、ターゲット中の欠陥を防ぎ難くなるため、上述のスプラッシュという不具合が発生し易くなるという問題もある。
In addition, when a defect such as a crack or a hole exists in the target structure, that is, a space is present, charges are likely to concentrate on the defect during sputtering, and a problem of splash is likely to occur due to abnormal discharge. Splash means that when the surface of the sputtering surface of the target has large irregularities during the sputtering, the projected portion falls on the substrate as aluminum particles having a size of several μm.
As described above, when the target is enlarged as a single unit, it is difficult to prevent defects in the target, so that there is a problem that the problem of splash is likely to occur.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、スパッタリング中のスプラッシュの発生を抑制することができ、形成する金属膜を低抵抗とすることができるスパッタリングターゲット用アルミニウム板、及びその製造方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, an aluminum plate for a sputtering target that can suppress the occurrence of splash during sputtering and can reduce the resistance of a metal film to be formed, And a method of manufacturing the same.
第1の発明は、スパッタリングターゲット用のアルミニウム板であって、
該アルミニウム板は、99.99質量%以上の高純度アルミニウムよりなり、かつ、アルミニウム100g当たりの含有水素量が0.3cm3以下であり、
上記アルミニウム板のスパッタリング面の結晶粒径が300μm以下であり、上記スパッタリング面の結晶方位のうち{100}面の占有率が30〜60%であることを特徴とするスパッタリングターゲット用アルミニウム板にある(請求項1)。
The first invention is an aluminum plate for a sputtering target,
The aluminum plate is made of high-purity aluminum of 99.99% by mass or more, and the hydrogen content per 100 g of aluminum is 0.3 cm 3 or less.
In the aluminum plate for sputtering targets, the crystal grain size of the sputtering surface of the aluminum plate is 300 μm or less, and the occupancy of the {100} plane in the crystal orientation of the sputtering surface is 30 to 60%. (Claim 1).
本発明のスパッタリングターゲット用アルミニウム板は、上記純度、含有水素量スパッタリング面の結晶粒径、及びスパッタリング面の結晶方位の占有率について、上述の条件を全て具備する。そのため、ターゲットを一体物で大型化する場合にも、スパッタリング中のスプラッシュの発生を抑制することができ、また、上記アルミニウム板を用いて形成する金属膜を低抵抗とすることができる。 The aluminum plate for a sputtering target of the present invention has all the above-mentioned conditions for the purity, the crystal grain size of the hydrogen content sputtering surface, and the occupancy ratio of the crystal orientation of the sputtering surface. Therefore, even when the target is enlarged as a single unit, the occurrence of splash during sputtering can be suppressed, and the metal film formed using the aluminum plate can have low resistance.
上記スパッタリングターゲット用アルミニウム板は、純度が99.99質量%以上である。そのため、上記アルミニウム板を原料として形成される薄膜の低抵抗を実現することができる。 The aluminum plate for sputtering target has a purity of 99.99% by mass or more. Therefore, low resistance of the thin film formed using the aluminum plate as a raw material can be realized.
また、上記アルミニウム板は、アルミニウム100g当たりの含有水素量が0.3cm3以下である。そのため、上記アルミニウム板にポロシティ(空孔)が発生することを抑制することができ、上記アルミニウム板を用いてスパッタリングを行う際のスプラッシュの発生を抑制することができる。 The aluminum plate has a hydrogen content per 100 g of aluminum of 0.3 cm 3 or less. Therefore, it is possible to suppress the generation of porosity (holes) in the aluminum plate, and it is possible to suppress the occurrence of splash when performing sputtering using the aluminum plate.
また、上記アルミニウム板のスパッタリング面の結晶粒径は300μm以下であり、結晶粒が細かい。また、スパッタリング面の結晶方位のうち{100}面の占有率が30〜60%であり、スパッタリング面の結晶方位が均等に分散され、ランダム化されている。
なお、本発明において、{100}面は、{100}面に対してオイラー角で±10°の範囲までは許容される。この範囲内であれば、本発明の効果を十分に発揮することができる。
また、{100}面は、(100)面、(010)面、(001)面等の等価な面群を括るものである。
Moreover, the crystal grain size of the sputtering surface of the said aluminum plate is 300 micrometers or less, and a crystal grain is fine. Moreover, the occupancy ratio of the {100} plane in the crystal orientation of the sputtering surface is 30 to 60%, and the crystal orientation of the sputtering surface is evenly dispersed and randomized.
In the present invention, the {100} plane is allowed up to ± 10 ° in Euler angle with respect to the {100} plane. If it is in this range, the effect of the present invention can be sufficiently exhibited.
The {100} plane is a group of equivalent plane groups such as the (100) plane, the (010) plane, and the (001) plane.
つまり、上記アルミニウム板は、スパッタリング面の結晶方位がランダムであり、かつ、微細である。そのため、スパッタリング面における大きな凹凸の生成を防ぐことができ、表面を均一にすることができる。これにより、スパッタリング中にスプラッシュの発生を抑制することができ、また、均一な膜厚の薄膜を形成することができる。
なお、上記占有率とは、各々の結晶方位を有する結晶粒の面積率のことをいい、EBSPで測定される。
In other words, the aluminum plate has a random crystal orientation on the sputtering surface and is fine. Therefore, generation of large irregularities on the sputtering surface can be prevented, and the surface can be made uniform. Thereby, generation | occurrence | production of a splash can be suppressed during sputtering and the thin film of a uniform film thickness can be formed.
The occupancy refers to the area ratio of crystal grains having each crystal orientation, and is measured by EBSP.
このように、本発明によれば、スパッタリング中のスプラッシュの発生を抑制することができ、形成する金属膜を低抵抗とすることができるスパッタリングターゲット用アルミニウム板を提供することができる。 Thus, according to the present invention, it is possible to provide an aluminum plate for a sputtering target that can suppress the occurrence of splash during sputtering and can reduce the resistance of a metal film to be formed.
第2の発明は、99.99質量%以上の高純度アルミニウムよりなる鋳塊から圧延により最終板厚を有する板を得る圧延工程を有し、
該圧延工程は、上記鋳塊からのトータル圧下率が50%以上で、全てのパスの圧延温度は100℃以上300℃以下の範囲であり、
少なくとも、最終の1パスについては、200℃以上300℃以下の範囲の圧延温度で、かつ、圧下率(%)≧{30000/(圧延温度(℃)+273)}−25の関係式を満たす圧下率で圧延を行うことを特徴とするスパッタリングターゲット用アルミニウム板の製造方法にある(請求項2)。
2nd invention has the rolling process which obtains the board which has final board thickness by rolling from the ingot which consists of 99.99 mass% or more high-purity aluminum,
In the rolling step, the total rolling reduction from the ingot is 50% or more, and the rolling temperature of all passes is in the range of 100 ° C to 300 ° C.
At least for the final pass, the rolling temperature is in the range of 200 ° C. or more and 300 ° C. or less, and the rolling satisfies the relational expression of rolling reduction (%) ≧ {30000 / (rolling temperature (° C.) + 273)} − 25. In the method for producing an aluminum plate for a sputtering target, the rolling is performed at a rate (claim 2).
本発明のスパッタリングターゲット用アルミニウム板の製造方法は、上記鋳塊に対して、上記特定の条件で圧延工程を行うことにより、スパッタリング中のスプラッシュの発生を抑制することができ、形成する金属膜を低抵抗とすることができるスパッタリングターゲット用アルミニウム板を製造することができる。 The manufacturing method of the aluminum plate for sputtering targets of this invention can suppress generation | occurrence | production of the splash in sputtering by performing a rolling process on the said specific conditions with respect to the said ingot, The metal film to form is formed. An aluminum plate for a sputtering target that can have a low resistance can be produced.
上記鋳塊は、99.99質量%以上の高純度アルミニウムよりなる。
これにより、得られるスパッタリングターゲット用アルミニウム板は、99.99質量%以上の高純度アルミニウムよりなり、上述したように、本発明の製造法により得られるアルミニウム板を原料として形成される薄膜の低抵抗を実現することができる。
The said ingot consists of high-purity aluminum 99.99 mass% or more.
Thereby, the aluminum plate for sputtering targets obtained is made of high-purity aluminum of 99.99% by mass or more, and as described above, the low resistance of the thin film formed using the aluminum plate obtained by the production method of the present invention as a raw material. Can be realized.
上記圧延工程は、上記鋳塊からのトータル圧下率(=(鋳塊板厚−圧延後板厚)/鋳塊板厚×100)が50%以上で、全てのパスの圧延温度は100℃以上300℃以下の範囲で行う。
これにより、得られるスパッタリングターゲット用アルミニウム板の結晶粒径の粗大化を抑制することができる。
In the rolling step, the total rolling reduction from the ingot (= (ingot plate thickness−plate thickness after rolling) / ingot plate thickness × 100) is 50% or more, and the rolling temperature of all passes is 100 ° C. or more. It is performed in the range of 300 ° C. or lower.
Thereby, the coarsening of the crystal grain diameter of the aluminum plate for sputtering targets obtained can be suppressed.
そして、上記圧延工程において、少なくとも最終の1パスについては、200℃以上300℃以下の範囲の圧延温度で、かつ、圧下率(%)≧{30000/(圧延温度(℃)+273)}−25の関係式を満たす圧下率で圧延を行う。200℃以上の温度にすることにより、高圧下を実現でき、再結晶粒の結晶方位のランダム化が可能となり、最も集積しやすい{100}面の占有率を30〜60%とすることができる。そして、300℃以下とし、かつ高圧下で圧延を行うことにより、結晶粒を微細化することができる。そのため、アルミニウム板のスパッタリング面の結晶粒径を300μm以下とすることができる。 In the rolling step, at least for the final pass, the rolling temperature is in the range of 200 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and the rolling reduction (%) ≧ {30000 / (rolling temperature (° C.) + 273)} − 25. Rolling is performed at a reduction rate that satisfies the following relational expression. By setting the temperature to 200 ° C. or higher, high pressure can be realized, the crystal orientation of recrystallized grains can be randomized, and the occupancy ratio of the {100} plane that is most likely to be accumulated can be 30 to 60%. . And it can refine | miniaturize a crystal grain by setting it to 300 degrees C or less and rolling under high pressure. Therefore, the crystal grain size of the sputtering surface of the aluminum plate can be 300 μm or less.
なお、上記圧延工程は、複数パスで行うことが基本であるが、1パスで行うことも可能である。1パスの場合は、最終の1パスの条件が適用されることになる。 The rolling process is basically performed in a plurality of passes, but can be performed in one pass. In the case of one pass, the final one-pass condition is applied.
また、100g当たりの含有水素量を0.3cm3以下とするために、必要に応じて、不活性ガスを溶湯中に吹き込む脱ガス処理等を行うことが好ましい。 Moreover, in order to set the hydrogen content per 100 g to 0.3 cm 3 or less, it is preferable to perform a degassing treatment of blowing an inert gas into the molten metal as necessary.
つまり、本発明の製造方法おいて得られるスパッタリングターゲット用アルミニウム板は、99.99質量%以上の高純度アルミニウムよりなると共に、アルミニウム100g当たりの含有水素量が0.3cm3以下であり、スパッタリング面の結晶粒径が300μm以下であり、スパッタリング面の結晶方位のうち{100}面の占有率が30〜60%となり、上記第1の発明において記載した優れた性質を有することができる。
このように、本発明によれば、スパッタリング中のスプラッシュの発生を抑制することができ、形成する金属膜を低抵抗とすることができるスパッタリングターゲット用アルミニウム板の製造方法を提供することができる。
That is, the sputtering target aluminum plate obtained by the production method of the present invention is made of high-purity aluminum of 99.99 mass% or more, and the hydrogen content per 100 g of aluminum is 0.3 cm 3 or less, and the sputtering surface. And the occupancy of the {100} plane in the crystal orientation of the sputtering surface is 30 to 60%, and the excellent properties described in the first invention can be obtained.
Thus, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing an aluminum plate for a sputtering target that can suppress the occurrence of splash during sputtering and can reduce the resistance of a metal film to be formed.
第1の発明のスパッタリングターゲット用アルミニウム板は、上述したように、99.99質量%以上の高純度アルミニウムよりなる。
アルミニウム板の純度が99.99質量%未満の場合には、形成される金属膜の抵抗値が高くなるため、目的とする品質を得ることが困難になる。
As described above, the aluminum plate for a sputtering target of the first invention is made of high-purity aluminum of 99.99% by mass or more.
When the purity of the aluminum plate is less than 99.99% by mass, the resistance value of the formed metal film becomes high, and it becomes difficult to obtain the desired quality.
また、上記アルミニウム板のアルミニウム100g当たりの含有水素量は0.3cm3以下である。
上記アルミニウム100g当たりの含有水素量が0.3cm3を超える場合には、アルミニウム板にポロシティが発生し易くなり、スパッタリングの段階でポロシティの部位が凹凸となりスプラッシュが発生し易くなるという問題がある。
The hydrogen content per 100 g of aluminum in the aluminum plate is 0.3 cm 3 or less.
When the amount of hydrogen contained per 100 g of aluminum exceeds 0.3 cm 3 , porosity tends to be generated on the aluminum plate, and there is a problem that the portion of the porosity becomes uneven at the stage of sputtering and splash is likely to occur.
また、上記アルミニウム板のスパッタリング面の結晶粒径が300μm以下である。
上記結晶粒径とは、スパッタリング面と平行な面で、偏光光学顕微鏡組織観察を行い、ASTM E 112に従い、切断法により測定したものである。
スパッタリング面の結晶粒径が300μmを超える場合には、スパッタリングの段階で、急峻な結晶粒界が発生することで凹凸が大きくなり、スプラッシュが発生し易くなるという問題がある。
Moreover, the crystal grain diameter of the sputtering surface of the said aluminum plate is 300 micrometers or less.
The crystal grain size is a surface parallel to the sputtering surface, which is measured by a polarizing optical microscope texture and measured by a cutting method according to ASTM E112.
When the crystal grain size of the sputtering surface exceeds 300 μm, there is a problem that a sharp crystal grain boundary is generated at the stage of sputtering, thereby increasing the unevenness and easily causing splash.
また、スパッタリング面の結晶方位のうち{100}面の占有率が30〜60%である。
上記{100}面の占有率が60%を超える場合には、占有率の高い{100}面の部位が集中的にスパッタリングされて凹凸が大きくなり、スプラッシュが発生し易くなるという問題がある。一方、上記{100}面の占有率が30%未満の場合には、他の方位が優先的に発達し易くなるために、占有率の高い方位の部位が集中的にスパッタリングされて凹凸が大きくなり、スパッタリング中のスプラッシュが発生しやすくなるという問題がある。
上記{100}面の占有率は、より好ましくは45〜60%である。
また、上記スパッタリングターゲット用アルミニウム板の厚さはトータルのスパッタリング時間に影響するため、厚い方が好ましい。通常は10mm以上である。
Moreover, the occupancy rate of the {100} plane in the crystal orientation of the sputtering plane is 30 to 60%.
When the occupancy ratio of the {100} plane exceeds 60%, there is a problem that a portion of the {100} plane having a high occupancy ratio is intensively sputtered to increase unevenness, and splash is likely to occur. On the other hand, when the occupancy ratio of the {100} plane is less than 30%, other azimuths are preferentially developed, and therefore, portions with high occupancy ratios are intensively sputtered and unevenness is large. Therefore, there is a problem that splash is likely to occur during sputtering.
The occupation ratio of the {100} plane is more preferably 45 to 60%.
Moreover, since the thickness of the said aluminum plate for sputtering targets influences total sputtering time, the thicker one is preferable. Usually, it is 10 mm or more.
第2の発明のスパッタリングターゲット用アルミニウム板の製造方法は、上述したように、99.99質量%以上の高純度アルミニウムよりなる鋳塊から圧延により最終板厚を有する板を得る圧延工程を有する。
上記鋳塊の純度が99.99質量%未満の場合には、得られるアルミニウム板を用いて形成する薄膜の抵抗値が高くなり、ターゲットとしてアルミニウムを用いる必要性がなくなる。
The manufacturing method of the aluminum plate for sputtering targets of 2nd invention has a rolling process which obtains the board which has final board thickness by rolling from the ingot which consists of 99.99 mass% or more high-purity aluminum, as mentioned above.
When the purity of the ingot is less than 99.99% by mass, the resistance value of the thin film formed using the obtained aluminum plate is increased, and the necessity of using aluminum as a target is eliminated.
そして、上記圧延工程は、上記鋳塊からのトータル圧下率が50%以上で、全てのパスの圧延温度は100℃以上300℃以下の範囲で行う。
鋳塊から最終板厚にまで圧延するトータル圧下率が50%未満の場合には、アルミニウム板の結晶粒が粗大になり、スパッタリング面の結晶粒径が300μmを超えるという問題がある。
And the said rolling process is performed in the range whose total rolling reduction from the said ingot is 50% or more, and the rolling temperature of all the passes is 100 degreeC or more and 300 degrees C or less.
When the total reduction ratio rolled from the ingot to the final plate thickness is less than 50%, there is a problem that the crystal grain of the aluminum plate becomes coarse and the crystal grain size of the sputtering surface exceeds 300 μm.
また、100℃未満の圧延温度で圧延を行う場合には、変形抵抗が大きくなり、圧延し難くなるという問題がある。一方、300℃を超える圧延温度で圧延を行う場合には、結晶粒が粗大になり、スパッタリング面の結晶粒径が300μmを超えてしまうという問題がある。 Further, when rolling is performed at a rolling temperature of less than 100 ° C., there is a problem that deformation resistance increases and rolling becomes difficult. On the other hand, when rolling is performed at a rolling temperature exceeding 300 ° C., there is a problem that the crystal grains become coarse and the crystal grain size of the sputtering surface exceeds 300 μm.
そして、少なくとも、最終の1パスについては、200℃以上300℃以下の範囲の圧延温度で、かつ、圧下率(%)≧{30000/(圧延温度(℃)+273)}−25の関係式を満たす圧下率で圧延を行う。
最終の1パスを200℃未満の圧延温度で行う場合には、圧下率が高くなりすぎるために、高圧下を実現することが困難になるという問題がある。また、加工組織が大きく導入されることから、後述の最終焼鈍を行わない場合は、{100}面の占有率が小さくなりすぎて他の方位が優先的に発達し易くなるために、スパッタリング中のスプラッシュが発生し易くなるという問題がある。また、後述する最終焼鈍を行った場合は、結晶粒が粗大になり易く、かつ{100}面の占有率も逆に大きくなり易くなってしまい、スパッタリング中のスプラッシュが発生し易くなるという問題がある。一方、最終の1パスを300℃を超える圧延温度で行う場合には、結晶粒が粗大化し易く、スパッタリング面の結晶粒径が300μmを超えてしまうという問題がある。
And at least for the last pass, the rolling temperature is in the range of 200 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and the reduction ratio (%) ≧ {30000 / (rolling temperature (° C.) + 273)} − 25. Rolling is performed at a reduction rate that satisfies the requirement.
When the final pass is performed at a rolling temperature of less than 200 ° C., there is a problem that it is difficult to realize high pressure because the reduction ratio becomes too high. In addition, since the processed structure is largely introduced, if the final annealing described later is not performed, the occupancy ratio of the {100} plane becomes too small and other orientations are easily developed with priority. There is a problem that the splash is likely to occur. In addition, when the final annealing described later is performed, the crystal grains are likely to be coarse, and the occupancy of the {100} plane is also likely to be increased, so that splash is likely to occur during sputtering. is there. On the other hand, when the final pass is performed at a rolling temperature exceeding 300 ° C., there is a problem that the crystal grains are likely to be coarsened and the crystal grain size of the sputtering surface exceeds 300 μm.
また、圧延の最終1パスの圧下率が、圧下率(%)<{30000/(圧延温度(℃)+273)}−25である場合には、結晶粒が粗大化するという問題を生じる。例えば、圧延温度が200℃の場合、38.4%以上の圧下率、300℃の場合、27.4%以上の圧下率が必要となる。 Further, when the rolling reduction of the final pass of rolling is rolling reduction (%) <{30000 / (rolling temperature (° C.) + 273)} − 25, there arises a problem that crystal grains become coarse. For example, when the rolling temperature is 200 ° C., a reduction ratio of 38.4% or more is required, and when the rolling temperature is 300 ° C., a reduction ratio of 27.4% or more is required.
また、上記製造方法は、上記圧延の後に、さらに250℃以上350℃以下の温度で焼鈍処理を行うことが好ましい(請求項3)。
この場合には、スプラッシュの要因になり易いアルミニウム板の残留歪みを除去することができる。
250℃未満で焼鈍処理を行う場合には、その効果を得ることができない。一方、350℃を超える温度で焼鈍処理を行う場合には、焼鈍処理中に結晶粒が二次再結晶してしまい、300μm以上に粗大化するという問題がある。
Moreover, it is preferable that the said manufacturing method performs an annealing process at the temperature of 250 degreeC or more and 350 degrees C or less after the said rolling (Claim 3).
In this case, residual strain of the aluminum plate that is likely to cause splash can be removed.
The effect cannot be obtained when annealing is performed at less than 250 ° C. On the other hand, when the annealing treatment is performed at a temperature exceeding 350 ° C., there is a problem that the crystal grains are secondary recrystallized during the annealing treatment and become coarser to 300 μm or more.
(実施例1)
本例は、本発明の実施例にかかるスパッタリングターゲット用アルミニウム板及びその製造方法について説明する。
本例においては、実施例としてのスパッタリングターゲット用アルミニウム板(試料E1〜試料E8)、及び比較例としてのスパッタリングターゲット用アルミニウム板(試料C1〜試料C10)を作製した。
Example 1
In this example, an aluminum plate for sputtering target according to an example of the present invention and a method for manufacturing the same will be described.
In this example, an aluminum plate for sputtering target (sample E1 to sample E8) as an example and an aluminum plate for sputtering target (sample C1 to sample C10) as a comparative example were produced.
本例のスパッタリングターゲット用アルミニウム板(試料E1〜試料E8)は、99.99質量%以上の高純度アルミニウムよりなり、かつ、アルミニウム100g当たりの含有水素量が0.3cm3以下である。また、上記アルミニウム板のスパッタリング面の結晶粒径が300μm以下であり、上記スパッタリング面の結晶方位のうち{100}面の占有率が30〜60%である。
以下、これを詳説する。
The aluminum plate for sputtering target (samples E1 to E8) of this example is made of high-purity aluminum of 99.99% by mass or more, and the hydrogen content per 100 g of aluminum is 0.3 cm 3 or less. Moreover, the crystal grain size of the sputtering surface of the said aluminum plate is 300 micrometers or less, and the occupation rate of the {100} plane is 30 to 60% among the crystal orientations of the said sputtering surface.
This will be described in detail below.
上記スパッタリングターゲット用アルミニウム板(試料E1〜試料E8、及び試料C1〜試料C10)を作製するに当たっては、まず、99.99質量%以上の高純度アルミニウムよりなる鋳塊を用意した。
そして、圧延工程において、上記鋳塊から、圧延により最終板厚を有する板を得た。
上記圧延工程における、上記鋳塊からのトータル圧下率、及び全てのパスの圧延温度の範囲を表1に示す。なお、試料E6、試料E8、試料C6、試料C8、及び試料C10については、圧延工程は1パスのみ行った。
In producing the sputtering target aluminum plates (samples E1 to E8 and samples C1 to C10), first, an ingot made of high-purity aluminum of 99.99 mass% or more was prepared.
In the rolling process, a plate having the final thickness was obtained from the ingot by rolling.
Table 1 shows the total rolling reduction ratio from the ingot and the rolling temperature ranges of all passes in the rolling process. In addition, about the sample E6, the sample E8, the sample C6, the sample C8, and the sample C10, the rolling process performed only 1 pass.
また、表1には、最終から2番目のパスの、圧延温度、圧下率(A1)、{30000/(圧延温度(℃)+273)}−25の値(B1)、及び最終の1パスの、圧延温度、圧下率(A2)、{30000/(圧延温度(℃)+273)}−25の値(B2)を示す。そして、上記A1とB1の大小、及び上記A2とB2の大小についても表1に併せて示す。 Table 1 also shows the rolling temperature, rolling reduction (A1), {30000 / (rolling temperature (° C.) + 273)} − 25 value (B1), and final one pass of the second pass from the final. , Rolling temperature, rolling reduction (A2), {30000 / (rolling temperature (° C.) + 273)} − 25 (B2). The magnitudes of A1 and B1 and the magnitudes of A2 and B2 are also shown in Table 1.
表1に示すように、実施例としての試料E1〜試料E8は、圧延工程において99.99質量%以上の高純度アルミニウムよりなる鋳塊から圧延により最終板厚を有する板を得たものであり、圧延工程は、上記鋳塊からのトータル圧下率が50%以上で、全てのパスの圧延温度は100℃以上300℃以下の範囲である。また、少なくとも、最終の1パスについては、200℃以上300℃以下の範囲の圧延温度で、かつ、圧下率(%)≧{30000/(圧延温度(℃)+273)}−25の関係式を満たす圧下率で圧延が行われている。 As shown in Table 1, samples E1 to E8 as examples are obtained by rolling a plate having a final plate thickness from an ingot made of high-purity aluminum of 99.99% by mass or more in a rolling process. In the rolling step, the total rolling reduction from the ingot is 50% or more, and the rolling temperature of all passes is in the range of 100 ° C. or more and 300 ° C. or less. In addition, at least for the final pass, a relational expression of a rolling temperature in the range of 200 ° C. to 300 ° C. and a reduction ratio (%) ≧ {30000 / (rolling temperature (° C.) + 273)} − 25 Rolling is performed at a reduction rate that satisfies the requirement.
次に、得られた試料E1〜試料E8、及び試料C1〜試料C10について、含有水素量の測定、スパッタリング面の結晶粒径の測定、結晶方位の観測を行った。結果を表2に示す。含有水素量の測定、スパッタリング面の結晶粒径の測定、結晶方位のいずれの項目も本発明の範囲内にある場合は評価○とし、範囲外である場合は評価×とした。 Next, for the obtained Samples E1 to E8 and Samples C1 to C10, the amount of hydrogen contained, the crystal grain size of the sputtering surface, and the crystal orientation were observed. The results are shown in Table 2. When the measurement of the hydrogen content, the measurement of the crystal grain size of the sputtering surface, and the crystal orientation were all within the scope of the present invention, the evaluation was evaluated as “Good”, and when they were out of the scope, the evaluation was “Poor”.
<含有水素量>
含有水素量は、マスフィルタを用いた昇温脱離法により水素ガスの質量分析を行い、アルミニウム100g当たりの含水素量を測定した。
<Hydrogen content>
As for the hydrogen content, hydrogen gas mass analysis was performed by a temperature programmed desorption method using a mass filter, and the hydrogen content per 100 g of aluminum was measured.
<スパッタリング面の結晶粒径>
スパッタリング面の結晶粒径は、スパッタリング面に平行な面をエメリー紙で研磨後、さらに電解研磨、電解エッチングにより調整した試料について、偏光光学顕微鏡組織観察を行い、ASTM E 112に従い、切断法により測定した。
その観察結果の例として、試料E2及び試料C2のスパッタリング面を、光学顕微鏡により倍率50倍で観察した写真を図1及び図2に示す。
<Crystal grain size of sputtering surface>
The crystal grain size of the sputtering surface is measured by a cutting method in accordance with ASTM E 112, after observing the surface parallel to the sputtering surface with emery paper, further observing a polarizing optical microscope structure for a sample prepared by electrolytic polishing and electrolytic etching. did.
As an example of the observation results, photographs of the sputtering surfaces of sample E2 and sample C2 observed with an optical microscope at 50 times magnification are shown in FIGS.
<結晶方位>
結晶方位は、紙顕在のスパッタリング面に平行な面をエメリー紙で研磨後、さらに電解研磨によって鏡面仕上げを行い、走査型電子顕微鏡(SEM)にセットし、SEMに取り付けたEBSP装置を用い、観察倍率を50倍にして観察した。
そして、スパッタリング面の結晶方位のうち{100}面の占有率を測定した。
<Crystal orientation>
The crystal orientation is observed by using an EBSP device attached to the SEM after polishing the surface parallel to the actual sputtering surface with emery paper and then mirror-finishing it by electrolytic polishing and setting it on a scanning electron microscope (SEM). Observation was carried out at a magnification of 50 times.
And the occupancy of {100} plane was measured among the crystal orientations of the sputtering surface.
また、上記スパッタリングターゲット用アルミニウム板(試料E1〜試料E8、及び試料C1〜試料C10)を用いてスパッタリング行った。 Moreover, sputtering was performed using the aluminum plates for the sputtering target (samples E1 to E8 and samples C1 to C10).
表2に示すように、実施例としての試料E1〜試料E8は、アルミニウム100g当たりの含有水素量が0.3cm3以下であり、アルミニウム板のスパッタリング面の結晶粒径が300μm以下であり、スパッタリング面の結晶方位のうち{100}面の占有率が30〜60%である。 As shown in Table 2, Samples E1 to E8 as examples have a hydrogen content per 100 g of aluminum of 0.3 cm 3 or less, a crystal grain size on the sputtering surface of the aluminum plate of 300 μm or less, and sputtering. Of the crystal orientation of the plane, the occupation ratio of the {100} plane is 30 to 60%.
また、上記鋳塊からのトータル圧下率が50%以上で、全てのパスの圧延温度は100℃以上300℃以下の範囲であり、最終の1パスを200℃以上300℃以下の範囲の圧延温度で、かつ、圧下率(%)≧{30000/(圧延温度(℃)+273)}−25の関係式を満たす圧下率で圧延を行えば、最終の2パスが、200℃以上300℃以下の範囲の圧延温度であるか、及び圧下率(%)≧{30000/(圧延温度(℃)+273)}−25の関係式を満たす圧下率で圧延を行うかに関わらず、所望のスパッタリングターゲット用アルミニウム板が得られることが分かる。
なお、試料E3〜試料E5、及び試料E7は、上記圧延工程の後に、さらに250℃以上350℃以下の温度で焼鈍処理が行われており、アルミニウム板の残留歪みを除去することができた。
Also, the total rolling reduction from the ingot is 50% or more, the rolling temperature of all passes is in the range of 100 ° C. or more and 300 ° C. or less, and the final one pass is the rolling temperature in the range of 200 ° C. or more and 300 ° C. or less. And rolling at a rolling rate satisfying the relational expression of rolling reduction (%) ≧ {30000 / (rolling temperature (° C.) + 273)} − 25, the final two passes are 200 ° C. or more and 300 ° C. or less. Regardless of whether the rolling temperature is within a range and rolling is performed at a rolling reduction rate that satisfies the relational expression of rolling reduction (%) ≧ {30000 / (rolling temperature (° C.) + 273)} − 25, for a desired sputtering target It can be seen that an aluminum plate is obtained.
Sample E3 to sample E5 and sample E7 were further annealed at a temperature of 250 ° C. or higher and 350 ° C. or lower after the rolling step, and the residual strain of the aluminum plate could be removed.
そして、上記試料E1〜試料E8は、スパッタリング中のスプラッシュの発生を抑制することができ、低抵抗の金属膜を形成することができた。 And the said sample E1-sample E8 could suppress generation | occurrence | production of the splash during sputtering, and was able to form the low resistance metal film.
このように、本例によれば、スパッタリング中のスプラッシュの発生を抑制することができ、形成する金属膜を低抵抗とすることができるスパッタリングターゲット用アルミニウム板、及びその製造方法を提供することができることがわかる。 Thus, according to this example, it is possible to provide an aluminum plate for a sputtering target that can suppress the occurrence of splash during sputtering and can reduce the resistance of a metal film to be formed, and a method for manufacturing the same. I understand that I can do it.
また、比較例としての試料C1、及び試料C2は、最終の1パスが、圧下率(%)<{30000/(圧延温度(℃)+273)}−25の圧下率で行われたため、得られたスパッタリングターゲット用アルミニウム板の、スパッタリング面の結晶粒径が大きくなり、かつ{100}面の占有率が本発明の上限を上回った。そして、スパッタリング中にスプラッシュが発生した。
また、比較例としての試料C3は、アルミニウム100g当たりの含有水素量が本発明の上限を上回るため、アルミニウム板にポロシティが発生し、スパッタリング中にスプラッシュが発生した。
In addition, Sample C1 and Sample C2 as comparative examples were obtained because the final one pass was performed at a reduction ratio of% reduction (%) <{30000 / (rolling temperature (° C.) + 273)} − 25. Further, the crystal grain size of the sputtering surface of the aluminum plate for sputtering target was increased, and the occupation ratio of the {100} plane exceeded the upper limit of the present invention. Splash was generated during sputtering.
Moreover, since the hydrogen content per 100g of aluminum exceeded the upper limit of this invention, the sample C3 as a comparative example generate | occur | produced the porosity in the aluminum plate and the splash generate | occur | produced during sputtering.
また、比較例としての試料C4は、最終の1パスの温度が本発明の下限を下回り、かつ、圧下率(%)<{30000/(圧延温度(℃)+273)}−25の圧下率で行われ、最終焼鈍が行われたため、結晶粒が粗大になり、かつ{100}面の占有率が本発明の上限を上回った。そして、スパッタリング中にスプラッシュが発生した。
また、比較例としての試料C5は、全てのパスの圧延温度及び最終の1パスの温度が本発明の上限を上回るため、結晶粒が粗大となった。そして、スパッタリング中にスプラッシュが発生した。
Sample C4 as a comparative example has a final one-pass temperature lower than the lower limit of the present invention, and a reduction ratio (%) <{30000 / (rolling temperature (° C.) + 273)} − 25. Since the final annealing was performed, the crystal grains became coarse and the occupancy of the {100} plane exceeded the upper limit of the present invention. Splash was generated during sputtering.
Moreover, since the rolling temperature of all the passes and the temperature of the last 1 pass exceeded the upper limit of this invention, the sample C5 as a comparative example became coarse. Splash was generated during sputtering.
また、比較例としての試料C6は、全圧下量が本発明の下限を下回るため、結晶粒が粗大となり、かつ{100}面の占有率が本発明の上限を上回った。そして、スパッタリング中にスプラッシュが発生した。
また、比較例としての試料C7は、最終の1パスの圧下率が、圧下率(%)<{30000/(圧延温度(℃)+273)}−25の圧下率で行われたため、結晶粒が粗大となり、かつ{100}面の占有率が本発明の上限を上回った。そして、スパッタリング中にスプラッシュが発生した。
Further, in Sample C6 as a comparative example, the total reduction amount was below the lower limit of the present invention, so the crystal grains became coarse and the {100} plane occupancy exceeded the upper limit of the present invention. Splash was generated during sputtering.
In addition, the sample C7 as a comparative example was measured at a rolling reduction ratio of the final one pass at a rolling reduction ratio (%) <{30000 / (rolling temperature (° C.) + 273)} − 25. It was coarse and the {100} plane occupancy exceeded the upper limit of the present invention. Splash was generated during sputtering.
また、比較例としての試料C8は、最終の1パスの温度が本発明の下限を下回り、最終焼鈍を行っているため、結晶粒が粗大となり、かつ{100}面の占有率が本発明の上限を上回った。そして、スパッタリング中にスプラッシュが発生した。
また、比較例としての試料C9は、圧延の温度が本発明の上限を上回っているパスがあるため、結晶粒が粗大となり、かつ{100}面の占有率が本発明の上限を上回った。そして、スパッタリング中にスプラッシュが発生した。
Further, in the sample C8 as a comparative example, the final one-pass temperature is lower than the lower limit of the present invention and the final annealing is performed, so that the crystal grains are coarse and the {100} plane occupancy is that of the present invention. The upper limit was exceeded. Splash was generated during sputtering.
Further, Sample C9 as a comparative example had a pass in which the rolling temperature exceeded the upper limit of the present invention, so that the crystal grains became coarse and the occupancy of the {100} plane exceeded the upper limit of the present invention. Splash was generated during sputtering.
また、比較例としての試料C10は、最終の1パスの温度が本発明の下限を下回り、また、最終焼鈍を行っていないため、{100}面の占有率が本発明の下限を下回り、他の方位が優先的に発達した。そして、スパッタリング中にスプラッシュが発生した。 Further, in the sample C10 as a comparative example, the final one-pass temperature is lower than the lower limit of the present invention, and since the final annealing is not performed, the occupancy of the {100} plane is lower than the lower limit of the present invention. Azimuth was preferentially developed. Splash was generated during sputtering.
1 スパッタリングターゲット用アルミニウム板 1 Aluminum plate for sputtering target
Claims (3)
該アルミニウム板は、99.99質量%以上の高純度アルミニウムよりなり、かつ、アルミニウム100g当たりの含有水素量が0.3cm3以下であり、
上記アルミニウム板のスパッタリング面の結晶粒径が300μm以下であり、上記スパッタリング面の結晶方位のうち{100}面の占有率が30〜60%であることを特徴とするスパッタリングターゲット用アルミニウム板。 An aluminum plate for a sputtering target,
The aluminum plate is made of high-purity aluminum of 99.99% by mass or more, and the hydrogen content per 100 g of aluminum is 0.3 cm 3 or less.
An aluminum plate for a sputtering target, wherein the crystal grain size of the sputtering surface of the aluminum plate is 300 μm or less, and the occupancy of the {100} plane is 30 to 60% of the crystal orientation of the sputtering surface.
該圧延工程は、上記鋳塊からのトータル圧下率が50%以上で、全てのパスの圧延温度は100℃以上300℃以下の範囲であり、
少なくとも、最終の1パスについては、200℃以上300℃以下の範囲の圧延温度で、かつ、圧下率(%)≧{30000/(圧延温度(℃)+273)}−25の関係式を満たす圧下率で圧延を行うことを特徴とするスパッタリングターゲット用アルミニウム板の製造方法。 Having a rolling step of obtaining a plate having a final plate thickness by rolling from an ingot made of high-purity aluminum of 99.99% by mass or more,
In the rolling step, the total rolling reduction from the ingot is 50% or more, and the rolling temperature of all passes is in the range of 100 ° C to 300 ° C.
At least for the final pass, the rolling temperature is in the range of 200 ° C. or more and 300 ° C. or less, and the rolling satisfies the relational expression of rolling reduction (%) ≧ {30000 / (rolling temperature (° C.) + 273)} − 25. The manufacturing method of the aluminum plate for sputtering targets characterized by rolling at a rate.
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