(57)【要約】【課題】サイズの大きなスパッタリングターゲット材を低コストで製造し、かつスパッタリングを均一に行うことを可能にする。【解決手段】純度が質量比で９９．９９９％以上の高純度アルミニウム材を用いて結晶粒径が１０ｍｍ以下で全面等軸晶のビレットを溶製し、該ビレットを用いて押出加工を施すことで結晶粒径が１００μｍ以下のスパッタリングターゲット材を得る。押出加工において、押出温度３００℃以下、押出比１０以上とするのが望ましい。【効果】液晶テレビ用ＬＣＤなどに用いられる大型の高純度アルミニウムスパッタリングターゲット材の製造が容易となる。スパッタリングの際の不均一さがなく、スパッタリングにより良好な金属薄膜などを形成することができる【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
純度が質量比で９９．９９９％以上の純アルミニウムからなり、結晶粒径が１００μｍ以下で、結晶方位がターゲット材のスパッタ面に対して、同一結晶方位あるいはその方位に対して±２５°以内の方位を持つ結晶粒が幅１ｍｍ、長さ５ｍｍ以上の範囲に連続して並ばないことを特徴とするスパッタリングターゲット材。
【請求項２】
純度が質量比で９９．９９９％以上の高純度アルミニウム材を用いて結晶粒径が１０ｍｍ以下で全面等軸晶のビレットを溶製し、該ビレットを用いて押出加工を施すことで結晶粒径が１００μｍ以下のスパッタリングターゲット材を得ることを特徴とするスパッタリングターゲット材の製造方法。
【請求項３】
前記押出加工において、押出温度３００℃以下、押出比１０以上としたことを特徴とする請求項２記載のスパッタリングターゲット材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶テレビパネルの配線形成などに用いられるスパッタリングターゲット材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビなどに用いられる液晶ディスプレイ（以下ＬＣＤ）は、薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴ）を映像データの書き込み用のスイッチ素子として用いたものが一般的となっている。このＴＦＴは、ガラスなどの絶縁基板上に配置された半導体薄膜に、金属薄膜からなる電極や配線を形成させる構造になっている。これら電極や配線は、スパッタリング法により一様な薄膜を成膜した後にリソグラフィーなどによりパターンが形成される。
この金属薄膜に用いられる材料には、種々の金属が使用されてきたが、高精細なＬＣＤには高純度アルミニウムが用いられている。この高純度アルミニウム薄膜をスパッタリングによって生成する際に用いられるスパッタリングターゲット材には、９９．９９９％純度以上のアルミニウムであること、さらにスパッタリングの均一性を高めるために１００μｍ以下の微細な結晶粒組織であることが要求されている。
【０００３】
上記高純度アルミニウムスパッタリングターゲット材を製造する方法として、いくつかの手法が提案されている。
その一つの手法（特許文献１）では、材料を極低温（−５０℃以下）にして加工する方法が提案されている。しかし、この方法は液晶テレビなどに用いられる大きなサイズ（例えば２ｍ以上の長さ）のターゲット材に適用させることは工業的に困難である。
このため、一般には、液晶テレビ用のように大きなサイズのターゲット材を作製する際には、ＤＣ鋳造法によりスラブを鋳造後、熱間圧延により厚板を作製し、ターゲット材として使用される寸法に切断している。
【特許文献１】特表２００５−５０９７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＤＣ鋳造、熱間圧延、切断を経て製造する方法では、高純度アルミニウム材が軟らかいために切断作業が容易ではなく、その結果、切断コストが高くなるという問題がある。また、熱間圧延法では結晶粒径が大きくなってしまい微細な結晶粒のターゲット材が得られにくいという問題も生じている。
【０００５】
上記問題点を解決する方法として、本発明者らは押出法を用いることを考えた。押出法を用いれば、任意の幅の押出材を製造できるため、長手方向に切断する必要がなく、切断の手間が大幅に削減されるなどの利点が生じる。
ところで、通常押出は、ＤＣ鋳造法によって作製されたビレットを用いるが、高純度アルミニウムの場合、ビレット組織は大きなサイズの柱状晶になり、そのサイズはビレットの外周部で数ｃｍとなる。このような柱状晶を持ったビレットを用いて押出を行うと、ビレットの持つ元の結晶方位が影響し、押出材に押出方向に、結晶方位の異方性による筋模様が発生し、これがターゲット材として用いた際、スパッタリング時の不均一の原因となってしまうことが判明した。
【０００６】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、大きなサイズのスパッタリング材の製造が容易であり、さらにはスパッタリングにおいて均一なスパッタリングが可能となるスパッタリングターゲット材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明のスパッタリングターゲット材は、純度が質量比で９９．９９９％以上の純アルミニウムからなり、結晶粒径が１００μｍ以下で、結晶方位がターゲット材のスパッタ面に対して、同一結晶方位あるいはその方位に対して±２５°以内の方位を持つ結晶粒が幅１ｍｍ、長さ５ｍｍ以上の範囲に連続して並ばないことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のスパッタリングターゲット材の製造方法のうち、第１の発明は、純度が質量比で９９．９９９％以上の高純度アルミニウム材を用いて結晶粒径が１０ｍｍ以下で全面等軸晶のビレットを溶製し、該ビレットを用いて押出加工を施すことで結晶粒径が１００μｍ以下のスパッタリングターゲット材を得ることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明のスパッタリングターゲット材の製造方法の発明は、第１の発明のスパッタリングターゲット材の製造方法において、前記押出加工において、押出温度３００℃以下、押出比１０以上としたことを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明のスパッタリングターゲット材では、高純度で微細な結晶粒を有し、さらに結晶方位の異方性が少なくて均一であるので、加工による筋模様もなく、スパッタリングに用いた際に均一なスパッタリングがなされる。
上記作用のためには、材料のアルミニウム純度は９９．９９９％以上が必要であり、これ未満の純度では、スパッタリングが不均一になりやすい。
また、ターゲット材の結晶粒径は実質的に１００μｍ以下であることが必要である。実質的な粒径が１００μｍを超えているとスパッタリングが不均一になる。
さらに、加工による筋模様が発生していないという点で、結晶方位がターゲット材のスパッタ面に対して、同一結晶方位あるいはその方位に対して±２５°以内の方位を持つ結晶粒が幅１ｍｍ、長さ５ｍｍ以上の範囲に連続して並ばないことによって異方性が少なくて均一であることが必要である。
【００１１】
また、本発明のスパッタリングターゲット材の製造方法によれば、結晶粒径が１０ｍｍ以下で全面等軸晶のビレットを用いて押出加工を施すことにより、ターゲット材の粗形品を得ることができ、圧延材のような作業困難を伴う長手方向、幅方向での切断がほぼ不要になる。また得られた押出品は、結晶粒径を実質的に１００μｍ以下の微細なものにすることができ、また、結晶方位の異方性が小さく均一となるので、前記異方性に起因する筋模様が殆どないターゲット材が得られる。この結果、スパッタリングを均一に行うことができるスパッタリングターゲット材が得られる。
【００１２】
なお、押出後の結晶方位の異方性による筋模様は、押出前の素材であるビレットの組織に影響され、高純度アルミニウム材の通常の組織である大きなサイズの柱状晶では、押出時に筋模様が発生する。また、等軸晶組織にしてもそのサイズが大きいと押出材の組織に影響を与え、１０ｍｍを超えるものでは、肉眼で判別可能であるほどの筋模様が生じてしまう。これらのため、ビレットの組織は１０ｍｍ以下の等軸晶としている。
【００１３】
なお、結晶粒径１０ｍｍ以下、全面等軸晶のビレットは、鋳造時に振動を与える、スパッタリング性能に影響を与えない微細化剤を添加する、ビレットに鍛造等の加工を加えるなどの方法を加えることにより得ることができる。なお、全面等軸晶とは、結晶の殆どが等軸晶で構成されており、その体積率で、等軸晶が７０％以上を占めるものをいうものとする。なお、本発明としては結晶粒径１０ｍｍ以下、全面等軸晶のビレットの製造方法が上記の方法に限定されるものではない。
【００１４】
上記ビレットを用いた押出加工では、スパッタリングターゲット形状に近い粗形品のターゲット材を得ることができる。該押出加工では、押出温度を３００℃以下、押出比を１０以下とするのが望ましい。
押出温度は低いほど結晶粒径が細かくなり、高温であるほど結晶粒が成長してしまう。そして押出温度が３００℃を超えると結晶粒径が急速に大きくなってしまう。したがって、押出温度（ビレット温度）は３００℃以下とする。
また、押出比は小さすぎるとビレットの組織の影響を大きく受け、筋模様の原因となる。また、十分な加工が加えられないと、結晶粒を微細にすることができない。そして押出比が１０未満であると筋模様が発現しやすくなり、また、微細な結晶粒サイズが得られないため、押出比は１０以上が望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
すなわち、本発明のスパッタリングターゲット材によれば、純度が質量比で９９．９９９％以上の純アルミニウムからなり、結晶粒径が１００μｍ以下で、結晶方位がターゲット材のスパッタ面に対して、同一結晶方位あるいはその方位に対して±２５°以内の方位を持つ結晶粒が幅１ｍｍ、長さ５ｍｍ以上の範囲に連続して並ばないので、スパッタリングの際の不均一がなくなり、スパッタリングにより良好な金属薄膜などを形成することができる。
【００１６】
また、本発明のスパッタリングターゲット材の製造方法によれば、純度が質量比で９９．９９９％以上の高純度アルミニウム材を用いて結晶粒径が１０ｍｍ以下で全面等軸晶のビレットを溶製し、該ビレットを用いて押出加工を施すことで結晶粒径が１００μｍ以下のスパッタリングターゲット材を得るので、液晶テレビ用ＬＣＤなどに用いられる大型の高純度アルミニウムスパッタリングターゲット材の製造が容易であり、かつ均一なスパッタリングが可能なスパッタリングターゲット材が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
純度を９９．９９９％以上に調整した高純度アルミニウムを鋳造し等軸ビレットとする。等軸化は、前記したように、鋳造時に振動を与える、スパッタリング性能に影響を与えない微細化剤を添加する、ビレットに鍛造等の加工を加えるなどの方法を採用することができる。
該ビレットは、この製造方法により結晶粒径が１０ｍｍ以下で全面等軸の結晶組織を有している。一般的なＤＣ鋳造では、柱状晶組織となるため採用は難しい。
このビレットを押出温度３００℃以下、押出比１０以上で押出加工をする。この結果、結晶粒径が１００μｍ以下で、筋模様のない押出品が得られる。
該押出品は、必要に応じて切削などの二次加工が施され、スパッタリングターゲットとされる。該スパッタリングターゲットは大きなサイズ（２ｍ以上）に形成され、液晶ディスプレイのＴＦＴ基板に電極や配線を形成する際のスパッタリングに用いることができる。上記のように、本発明のターゲット材は、大きなサイズのスパッタリングターゲットの製造に好適ではあるが、本発明としてはそのサイズが特に限定されるものではなく、よりサイズの小さいものへの適用も当然に可能である。
【００１８】
また、スパッタリングターゲットが用いられる用途も、上記のように液晶ディスプレイ分野に限定されるものではなく、種々の用途におけるスパッタリングのターゲットとして用いることができる。
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は、上記実施形態の説明内容に限定をされるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において適宜の変更が可能である。  
【実施例１】
【００１９】
以下に、本発明の実施例を説明する。
純度９９．９９９％の高純度アルミニウムを用いて断面サイズが３３０ｍｍ径の等軸ビレットを作製した。この高純度アルミニウムビレットを用いて、押出温度を変えて断面形状が２０ｍｍ厚さ×２００ｍｍ幅の押出材を供試材として作製した（押出比２１．３）。また、比較のため押出比が８の供試材を作製した。
【００２０】
上記押出品に関し、ＥＢＳＰ（ＥＩｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ：米国ＴｅｘＳＥＭ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社製）を用い、各結晶粒の結晶方位と結晶粒径の測定をおこなった。また、王水を用いエッチングを施し目視により同一結晶粒の並びによる筋模様を観察した。その結果を同じく表１に示した。
表１から明らかなように、等軸晶でないビレットを用いて押出を行った供試材Ｎｏ．３では、筋模様の発生が避けられなかった。また、等軸晶であっても、結晶粒径が１０ｍｍを超えるビレットを用いて押出を行った供試材Ｎｏ．４では、押出品の結晶粒径が粗大になった。さらに等軸晶で結晶粒径が適切なビレットを用いた供試材Ｎｏ．５でも、押出温度が高いと結晶粒径が粗大になり、同じく適切なビレットを用いた供試材Ｎｏ．６では、押出比が小さいため、結晶粒径が粗大になるとともに筋模様の発生が見られた。
【表１】
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