Ａｌ−Ｃｕ合金の均質化方法
【課題】Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕ（溶質元素）を均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にするための均質化方法を提供する。
【解決手段】Ａｌ−Ｃｕ合金に対して、２００℃以上、３５０℃以下の温度で４〜１４時間加熱した後、冷却する均質化処理を行う。Ａｌ−Ｃｕ合金からスパッタリングターゲットを製造する場合には、Ａｌ−Ｃｕ合金（スラブ）を熱処理炉に入れて、本発明に係る均質化処理を施した後、一対の圧延ローラ１０・１０を備えた圧延機を用いて当該Ａｌ−Ｃｕ合金に圧延処理（冷間圧延）を行って圧延板に加工する。次いで、当該圧延板を熱処理炉に入れて再加熱処理（焼き鈍し処理・歪み取り処理）を施して目的の圧延板を形成した後、打ち抜き加工等を施して、円盤状のスパッタリングターゲット１１…を製造する。
【解決手段】Ａｌ−Ｃｕ合金に対して、２００℃以上、３５０℃以下の温度で４〜１４時間加熱した後、冷却する均質化処理を行う。Ａｌ−Ｃｕ合金からスパッタリングターゲットを製造する場合には、Ａｌ−Ｃｕ合金（スラブ）を熱処理炉に入れて、本発明に係る均質化処理を施した後、一対の圧延ローラ１０・１０を備えた圧延機を用いて当該Ａｌ−Ｃｕ合金に圧延処理（冷間圧延）を行って圧延板に加工する。次いで、当該圧延板を熱処理炉に入れて再加熱処理（焼き鈍し処理・歪み取り処理）を施して目的の圧延板を形成した後、打ち抜き加工等を施して、円盤状のスパッタリングターゲット１１…を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｌ−Ｃｕ合金の均質化方法に関するものであり、より詳しくは、Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕ（溶質元素）を均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にするための均質化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＬＳＩ等の電子デバイスでは、Ａｌを主成分とする配線層が用いられており、当該配線層は、Ａｌを主成分とす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を行うことによって形成されている。
【０００３】
Ａｌを主成分とするスパッタリングターゲットでは、得られる配線層の機械的特性等を向上させるために、Ａｌ以外の元素を少量添加することが行われている。そして、そのなかでも、Ｃｕを少量添加したＡｌ−Ｃｕ合金がスパッタリングターゲットとして特に好適に用いられている。
【０００４】
ところが、スパッタリング法を行うことによって配線層を形成すると、Ａｌ−Ｃｕ合金を構成するＣｕ（溶質元素）は、当該配線層内において例えば１μｍ程度の直径の粒子として析出することが知られている。上記Ｃｕの析出は、配線の幅が１μｍ程度に微細化している近年のＬＳＩ等の電子デバイスにおいては断線や短絡を生じさせ、当該電子デバイスの信頼性を損なう要因となっている。
【０００５】
それゆえ、配線の信頼性、即ち、電子デバイスの信頼性を高めるべく、析出するＣｕの粒子の大きさを小さくするために、Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕを均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にする方法が種々提案されている。つまり、配線層におけるＡｌ−Ｃｕ合金の組成および固溶状態は、スパッタリングターゲットにおけるＡｌ−Ｃｕ合金の組成および固溶状態と精度良く一致させることができるため、スパッタリングターゲットにおけるＡｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕを均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にする均質化方法が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。具体的には、例えば、特許文献１では、Ｃｕを含むＡｌ合金を５００℃〜６５０℃の温度で３０分間加熱し、急冷した後、再度、加熱処理する均質化方法が提案されている。
【０００６】
また、一般的に、Ａｌ−Ｃｕ合金の均質化処理は、４００℃〜６２０℃の温度範囲内で行われている（例えば、非特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開平５−３３５２７１号公報（１９９３年１２月１７日公開）
【特許文献２】特許公報第２８３０６６２号（１９９８年９月２５日登録）
【特許文献３】特許公報第３０９６６９９号（２０００年８月１１日登録）
【非特許文献１】「アルミニウム材料の基礎と工業技術」，社団法人 軽金属協会 「アルミニウム材料の基礎と工業技術」編集委員会編・発行，５２〜５５頁（１９９８年６月２５日 第１版第３刷発行）
【非特許文献２】「新版／アルミニウム技術便覧」，社団法人 軽金属協会 アルミニウム技術便覧編集委員会編，カロス出版株式会社発行，４３２〜４３３頁（１９９６年１１月１８日 新版第１刷発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記種々提案されている均質化方法を採用してもなお、配線の細線化が近年急速に進んでいるＬＳＩ等の電子デバイスに対して好適な、スパッタリングターゲットを得ることができないという問題点を有している。つまり、上記種々提案されている均質化方法を採用してもなお、Ａｌ−Ｃｕ合金の組成および固溶状態を未だ充分に改善することができないという問題点を有している。それゆえ、Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕ（溶質元素）を均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にするための新たな均質化方法の提案が望まれている。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕを均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にするための均質化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法は、上記の課題を解決するために、Ａｌ−Ｃｕ合金に対して、２００℃以上、３５０℃以下の温度で４〜１４時間加熱した後、冷却する均質化処理を行うことを特徴としている。
【００１０】
上記の方法によれば、Ａｌ−Ｃｕ合金の均質化処理を、一般的に均質化処理が行われている従来の温度（４００℃〜６２０℃の温度範囲内）よりも低い、Ａｌ−Ｃｕ系の平衡状態（固相線）から鑑みた温度範囲で行っているので、Ａｌ中におけるＣｕの均質化が従来よりも一層進行し、Ａｌ中におけるＣｕの析出を従来と比較して均一にすることができ、かつ、析出量を従来と比較してより多くすることができる。つまり、Ａｌ−Ｃｕ合金内において従来よりもＣｕ（溶質元素）を均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にすることができる。
【００１１】
従って、本発明に係る均質化方法で均質化されたＡｌ−Ｃｕ合金を、例えばスパッタリングターゲットとして用い、スパッタリングして薄膜状にしたときには、当該薄膜の結晶性が向上するので、ＬＳＩ等の電子デバイスにおける配線の信頼性を向上させることができる。即ち、本発明に係る均質化方法を採用することにより、例えば配線の信頼性を向上させることができるスパッタリングターゲットを提供することができる。
【００１２】
また、本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法においては、均質化処理における冷却速度が、０を超え、４℃／分以下であることがより好ましい。本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法においては、Ａｌ−Ｃｕ合金の原料であるＡｌの純度が、９９．９９９重量％以上であることがより好ましい。本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法においては、Ａｌ−Ｃｕ合金におけるＣｕの組成比が、０．５重量％であることがより好ましい。本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法においては、均質化処理を行った後の導電率が、６１．４％以上であることがより好ましい。本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法においては、均質化処理を行い、さらに２００℃以上、４００℃以下の温度で再加熱処理した後の導電率が、６１．８％以上であることがより好ましい。本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法においては、Ａｌ−Ｃｕ合金が、スパッタリングターゲットであることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法は、Ａｌ−Ｃｕ合金に対して、２００℃以上、３５０℃以下の温度で４〜１４時間加熱した後、冷却する均質化処理を行う方法である。
【００１４】
これにより、Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕを均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にするための均質化方法を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法の好適な実施形態の一例について、以下に説明する。先ず、本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法の対象物であるＡｌ−Ｃｕ合金について説明する。
【００１６】
＜Ａｌ−Ｃｕ合金＞
本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法の対象物であるＡｌ−Ｃｕ合金は、例えば、溶解鋳造によって製造されていることが好ましい。溶解鋳造によって製造することにより、Ａｌ中にＣｕができるだけ偏析しないようにすることができる。尚、Ａｌ−Ｃｕ合金の製造方法は、特に限定されるものではない。また、溶解鋳造の具体的な方法は、一般的な方法を採用することができ、特に限定されるものではない。さらに、Ａｌ−Ｃｕ合金の用途は、スパッタリングターゲットに限定されるものではない。
【００１７】
Ａｌ−Ｃｕ合金におけるＣｕの組成比は、任意の値とすればよいが、０．１重量％以上、１重量％以下であることがより好ましく、例えば、配線の細線化が近年急速に進んでいるＬＳＩ等の電子デバイスに対して好適なスパッタリングターゲットとして用いる場合には、０．５重量％であることが特に好ましい。また、Ａｌ−Ｃｕ合金の原料であるＡｌの純度は、できるだけ高い方が望ましく、９９．９９９重量％以上であることが好ましい。尚、Ａｌ中にＣｕができるだけ偏析しないようにするには、溶解鋳造された後のＡｌ−Ｃｕ合金全体がより均一に冷却されることが望ましい。従って、溶解鋳造されるＡｌ−Ｃｕ合金は、直方体形状、具体的には、溶解鋳造の具体的な条件にもよるが、例えば、長さ３００〜４０００ｍｍ×幅２００〜１６００ｍｍ×厚さ１５０〜５００ｍｍ程度の大きさにすることが好ましい。
【００１８】
＜均質化方法＞
上記Ａｌ−Ｃｕ合金に対して行う本発明に係る均質化方法の好適な実施形態の一例を説明する。本発明に係る均質化方法は、Ａｌ−Ｃｕ合金に対して、２００℃以上、３５０℃以下の温度で４〜１４時間加熱した後、冷却する均質化処理を行う方法である。
【００１９】
上記均質化処理の工程を、その前後の工程も含めて、手順を追ってさらに詳細に説明する。
【００２０】
先ず、例えば溶解鋳造された直方体形状のＡｌ−Ｃｕ合金（インゴット）から、Ａｌ−Ｃｕ合金（スラブ）を切断する（切断工程）。当該Ａｌ−Ｃｕ合金（スラブ）の大きさ（幅、長さおよび厚さ）は、圧延工程における圧下率や、目的の圧延板である圧延後のＡｌ−Ｃｕ合金の大きさにもよるが、例えば、４５０ｍｍ×１１００ｍｍ×１２００ｍｍ程度にすればよい。尚、上記圧下率（％）とは、「｛（圧延前の厚さ−圧延後の厚さ）／圧延前の厚さ｝×１００」で表される数値である。
【００２１】
次に、Ａｌ−Ｃｕ合金を熱処理炉に入れて、その温度が２００℃以上、３５０℃以下の範囲内、より好ましくは２５０℃以上、３００℃以下の範囲内になるように充分に加熱した後、その温度を４〜１４時間、より好ましくは９〜１２時間維持する。つまり、２００℃以上、３５０℃以下の温度、より好ましくは２５０℃以上、３００℃以下の温度で、４〜１４時間、より好ましくは９〜１２時間加熱する。Ａｌ−Ｃｕ合金を加熱するときの昇温速度は、特に制限されるものではなく、従来の均質化処理で行われている昇温速度と同程度にすればよい。熱処理炉の構成は、特に限定されるものではない。
【００２２】
Ａｌ−Ｃｕ合金の加熱温度は、２００℃以上、３５０℃以下の範囲内、より好ましくは２５０℃以上、３００℃以下の範囲内で、当該Ａｌ−Ｃｕ合金中におけるＣｕの組成比、即ち、Ａｌ−Ｃｕ系の平衡状態に応じて適宜設定すればよい。具体的には、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金におけるＣｕの組成比が０．５重量％である場合には、Ａｌ−Ｃｕ系の平衡状態（固相線）から鑑みて、２８０℃に加熱することが最も好ましい。上記加熱温度が２００℃未満である場合、並びに、３５０℃を超える場合には、Ａｌ中におけるＣｕの均質化を充分に進行させることができない。
【００２３】
Ａｌ−Ｃｕ合金は熱伝導率が高いので、上記大きさ程度のＡｌ−Ｃｕ合金（スラブ）であれば、当該Ａｌ−Ｃｕ合金の表面付近温度（Ａｌ−Ｃｕ合金に孔を空け、表面からの深さが２０ｍｍの位置で測定した温度）が加熱によって目的の温度（例えば２００℃）に達した後、２〜３分間が経過したら、Ａｌ−Ｃｕ合金の中心部まで目的の温度に達していると見なすことができる。従って、本発明において「２００℃以上、３５０℃以下の温度で４〜１４時間加熱する」という加熱条件は、「目的の温度に達してから２〜３分間が経過した後、その温度で４〜１４時間加熱する」ことを意図している。尚、Ａｌ−Ｃｕ合金の表面付近温度は、例えば接触式温度計で測定すればよい。また、Ａｌ−Ｃｕ合金は熱伝導率が高いので、Ａｌ−Ｃｕ合金における表面付近温度の測定箇所は、特に限定されるものではない。
【００２４】
上記加熱条件での加熱を終えた後、Ａｌ−Ｃｕ合金を２００℃以下、より好ましくは５０℃に冷却する。Ａｌ−Ｃｕ合金の冷却方法は、特に制限されるものではなく、空冷若しくは水冷（急冷）すればよいが、より緩やかに冷却することが望ましい。具体的には、Ａｌ−Ｃｕ合金を冷却する冷却速度は、特に制限されるものではないが、０を超え、４℃／分以下であることがより好ましい。尚、上記冷却速度は、冷却を開始してから終了するまでの平均の速度である。
【００２５】
これにより、Ａｌ−Ｃｕ合金全体にわたって均質化処理が施されるので、Ａｌ中におけるＣｕの均質化（結晶制御）が従来よりも一層進行し、Ａｌ中におけるＣｕの析出を従来と比較して均一にすることができ、かつ、析出量を従来と比較してより多くすることができる。つまり、Ａｌ−Ｃｕ合金内において従来よりもＣｕ（溶質元素）を均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にすることができる。
【００２６】
そして、Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕがより均一に分散しているか否か、かつ、析出するＣｕの粒子がより微細であるか否かは、Ａｌ−Ｃｕ合金の導電率（電気電導度）を測定することによって判断することができる。即ち、Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕがより均一に分散し、かつ、析出するＣｕの粒子がより微細であると、当該Ａｌ−Ｃｕ合金の導電率（％）が向上する。従って、導電率を測定すれば、Ａｌ−Ｃｕ合金内におけるＣｕの状態を判断することができる。具体的には、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金におけるＣｕの組成比が０．５重量％である場合には、均質化処理を行った後の導電率は、６１．４％以上となる。尚、導電率は一般的な測定装置であるＩＡＣＳ（International Annealed Copper Standard）％測定器で測定すればよい。
【００２７】
上記均質化処理が施されたＡｌ−Ｃｕ合金は、圧延処理（冷間圧延）されることによって、目的の大きさ（厚さ）の圧延板に加工される。圧延処理を行うときの圧延条件は、特に制限されるものではなく、従来の圧延処理で行われている圧延条件と同程度にすればよい。尚、冷間圧延の代りに、温間圧延や熱間圧延を行うこともできる。
【００２８】
さらに、圧延処理後、圧延板の焼き鈍しや歪み取りを行うために、２００℃以上、４００℃以下の温度で再加熱処理を行ってもよい。加熱時間は、１０分間以上、６０分間以下の範囲内が好ましい。つまり、再加熱処理の加熱条件は、焼き鈍し処理や歪み取り処理を行うことができる範囲内で、適宜設定すればよい。また、導電率を測定すれば、圧延処理後のＡｌ−Ｃｕ合金内におけるＣｕの状態を判断することができる。具体的には、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金におけるＣｕの組成比が０．５重量％である場合には、均質化処理を行い、さらに再加熱処理（焼き鈍し処理・歪み取り処理）を行った後の導電率は、６１．８％以上となる。
【００２９】
そして、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金からスパッタリングターゲットを製造する場合には、具体的には、図１に示すように、例えば溶解鋳造された直方体形状のＡｌ−Ｃｕ合金（インゴット）から切断されたＡｌ−Ｃｕ合金（スラブ）を熱処理炉に入れて、本発明に係る均質化処理を施した後、一対の圧延ローラ１０・１０を備えた圧延機を用いて当該Ａｌ−Ｃｕ合金に圧延処理（冷間圧延）を行って圧延板に加工する。次いで、当該圧延板を熱処理炉に入れて再加熱処理（焼き鈍し処理・歪み取り処理）を施して目的の圧延板を形成した後、打ち抜き加工等を施して、円盤状のスパッタリングターゲット１１…を製造する。圧延機の構成は、特に限定されるものではない。尚、圧延条件は、Ａｌ−Ｃｕ合金中におけるＣｕの組成比等に応じて具体的に設定すればよい。
【００３０】
上記均質化処理の工程の、より具体的な実施例の一例を、以下に説明する。
［実施例１］
均質化処理を行うＡｌ−Ｃｕ合金として、溶解鋳造によって製造されたＣｕの組成比が０．５重量％である直方体形状のＡｌ−Ｃｕ合金を三つ用いた。Ａｌ−Ｃｕ合金の原料であるＡｌの純度は９９．９９９重量％以上であった。当該Ａｌ−Ｃｕ合金の大きさは、長さ３３０ｍｍ×幅２４０ｍｍ×厚さ１９０ｍｍとした。
【００３１】
上記Ａｌ−Ｃｕ合金に対して、３２０℃で９時間、加熱した後、５０℃になるまで冷却することにより、均質化処理を行った。三つのＡｌ−Ｃｕ合金の冷却方法は、以下の三通りとした。一つ目のＡｌ−Ｃｕ合金は、４０℃に調節された恒温槽に入れて空冷した。冷却速度は２．３℃／分であった。二つ目のＡｌ−Ｃｕ合金は、５℃に調節された恒温槽に入れて空冷した。冷却速度は３．７℃／分であった。三つ目のＡｌ−Ｃｕ合金は、水に入れて急冷した。冷却速度は１８３．３℃／分であった。そして、Ａｌ−Ｃｕ合金内におけるＣｕの状態を判断するために、導電率（％）を測定した。
【００３２】
次いで、各Ａｌ−Ｃｕ合金に対して、圧延処理（冷間圧延）を行った後、２７０℃で１０分間、再加熱処理を施した。圧下率は９１％に設定した。そして、圧延処理後のＡｌ−Ｃｕ合金内におけるＣｕの状態を判断するために、導電率（％）を測定した。結果を表１に示す。
【００３３】
続いて、冷却速度が３．７℃／分であったＡｌ−Ｃｕ合金を圧延処理して得られた圧延板をスパッタリングターゲットとして用いてスパッタリングして薄膜状とし、得られた薄膜の評価を行った。スパッタリングの条件は、以下の通りとした。即ち、基板としてφ４”Ｂａｒｅ−Ｓｉウェーハ／下地ＳｉＯ２ 膜（膜厚１００ｎｍ（１０００Å））を用いた。スパッタ装置としてキヤノンアネルバ株式会社製；Ｉ−１０１２を用い、パワーを８ｋＷ、到達真空度を２．７×１０−５Ｐａ（２×１０−７Torr）、Ａｒ圧を４．０×１０−１Ｐａ（３×１０−３Torr）、成膜温度を３００℃、スパッタレートを１４ｎｍ／sec （１４０Å／sec ）とした。また、形成する薄膜の膜厚は５００ｎｍ（５０００Å）に設定した。
【００３４】
上記条件で三枚の薄膜を形成した後、得られた薄膜を、以下の条件でアニールした。即ち、一枚目の薄膜は、真空度５Ｐａ以下、３００℃で１時間アニールした。二枚目の薄膜は、真空度５Ｐａ以下、３７０℃で１時間アニールした。三枚目の薄膜はアニールしなかった。
【００３５】
そして、薄膜が形成されたウェーハの中央部分をサンプリングし、Ｘ線回折測定による結晶配向性の調査、および、ＳＥＭによる表面観察を行い、薄膜の評価を行った。Ｘ線回折測定の装置として、株式会社リガク製；ＲＡＤ−ＲＢＲＵ−２００を用いた。測定方法は、ＸＲＤをＡｌ(111) hkl で反射させ、θスキャン測定することによって行った。即ち、２θ：３０〜８０°（θ：半価幅）をθ／２θスキャン（プロファイル測定）し、Ａｌ(111) hkl のみの回折角を確認した後、ピークとして確認された回折角にＸ線検出器を固定し、試料面（薄膜表面）をスキャンすることによってピーク強度（ｃｐｓ）を測定した。上記測定により、半価幅が小さく、かつ、ピーク強度が大きい程、結晶配向性が良好であると判断することができる。また、ＳＥＭとして、株式会社日立製作所製；ＦＥ−ＳＥＭ（電界放射型走査電子顕微鏡）を用い、１０，０００倍にて薄膜表面の観察を行い、析出したＣｕ粒子の粒子径、即ち、グレーンサイズ（μｍ）を測定した。結果を表２に示す。
［実施例２］
上記実施例１で用いたＡｌ−Ｃｕ合金と同じ組成および大きさのＡｌ−Ｃｕ合金を用いて、均質化処理における加熱条件を「３２０℃で９時間」から「３００℃で９時間」に変更した以外は、実施例１と同様にして、均質化処理並びに再加熱処理を行った。結果を表１に示す。
［実施例３］
上記実施例１で用いたＡｌ−Ｃｕ合金と同じ組成および大きさのＡｌ−Ｃｕ合金を用いて、均質化処理における加熱条件を「３２０℃で９時間」から「２８０℃で９時間」に変更した以外は、実施例１と同様にして、均質化処理並びに再加熱処理を行った。結果を表１に示す。
【００３６】
また、実施例１と同様にして、冷却速度が３．７℃／分であったＡｌ−Ｃｕ合金を圧延処理して得られた圧延板をスパッタリングターゲットとして用いてスパッタリングを行い、実施例１と同様にして、薄膜の評価を行った。結果を表２に示す。
［実施例４］
上記実施例１で用いたＡｌ−Ｃｕ合金と同じ組成および大きさのＡｌ−Ｃｕ合金を用いて、均質化処理における加熱条件を「３２０℃で９時間」から「２６０℃で９時間」に変更した以外は、実施例１と同様にして、均質化処理並びに再加熱処理を行った。結果を表１に示す。
［比較例１］
上記実施例１で用いたＡｌ−Ｃｕ合金と同じ組成および大きさのＡｌ−Ｃｕ合金を用いて、均質化処理における加熱条件を「３２０℃で９時間」から「５１５℃で９時間」に変更すると共に、圧下率を「９１％」から「７２％」に変更した以外は、実施例１と同様にして、均質化処理並びに再加熱処理を行った。結果を表１に示す。
【００３７】
また、実施例１と同様にして、冷却速度が３．１℃／分であったＡｌ−Ｃｕ合金を圧延処理して得られた圧延板をスパッタリングターゲットとして用いてスパッタリングを行い、実施例１と同様にして、薄膜の評価を行った。結果を表２に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１の結果から明らかなように、本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法を採用することにより、Ａｌ中におけるＣｕの均質化が従来よりも一層進行し、Ａｌ中におけるＣｕの析出を従来（比較例）と比較してより均一にすることができ、かつ、析出量を従来と比較してより多くすることができることが判った。つまり、Ａｌ−Ｃｕ合金内において従来よりもＣｕ（溶質元素）をより均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にすることができることが判った。
【００４０】
【表２】
【００４１】
表２の結果から明らかなように、本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法を採用することにより、析出したＣｕ粒子のグレーンサイズが大きくなっている。つまり、導電率（電気電導度）が向上しており、グレーンサイズが大きくなっていることから、Ａｌ−Ｃｕ合金内において従来（比較例）よりもＣｕがより均一に分散されていると判断することができる。
【００４２】
また、比較例よりも半価幅が小さく、かつ、ピーク強度が大きいので、本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法を採用することにより、比較例と比べて、結晶配向性が向上していると判断することができる。
【００４３】
さらに、一般に、配線の信頼性を判断するための式であるＭＴＴＦ（mean-time-to-failure）
ＭＴＴＦ ∝ （Ｓ／σ２ ）・log ［Ｉ(111) ／Ｉ(200) ］３
（Ｓ；median grain size，σ；log-normal standard deviation of the grain size，Ｉ(111) and Ｉ(200) ；X-ray intensities of (111) and (200) diffractions ）
から、グレーンサイズ（Ｓ）およびＩ(111) 面の結晶配向性（Ｉ(111) ）が大きいほど、配線にしたときの信頼性が向上することが判っている。従って、本発明に係る均質化方法を採用することにより、Ａｌ−Ｃｕ合金を配線にしたときの信頼性、即ち、電子デバイスの信頼性を高めることができることが判った。
【００４４】
従って、表２の結果から明らかなように、本発明に係る均質化方法で均質化されたＡｌ−Ｃｕ合金をスパッタリングターゲットとして用い、スパッタリングして薄膜状にしたときには、当該薄膜の結晶性が向上するので、ＬＳＩ等の電子デバイスにおける配線の信頼性を向上させることができることが判った。即ち、本発明に係る均質化方法を採用することにより、例えば配線の信頼性を向上させることができるスパッタリングターゲットを提供することができることが判った。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、Ａｌ−Ｃｕ合金内において従来よりもＣｕ（溶質元素）を均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にすることができる。
【００４６】
従って、本発明に係る均質化方法を採用することにより、例えば配線の信頼性を向上させることができるスパッタリングターゲットを提供することができるので、幅広い産業上の利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る均質化方法を含むスパッタリングターゲットの製造方法の一例を示すものであり、概略の工程を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 圧延ローラ
１１ スパッタリングターゲット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｌ−Ｃｕ合金の均質化方法に関するものであり、より詳しくは、Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕ（溶質元素）を均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にするための均質化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＬＳＩ等の電子デバイスでは、Ａｌを主成分とする配線層が用いられており、当該配線層は、Ａｌを主成分とす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を行うことによって形成されている。
【０００３】
Ａｌを主成分とするスパッタリングターゲットでは、得られる配線層の機械的特性等を向上させるために、Ａｌ以外の元素を少量添加することが行われている。そして、そのなかでも、Ｃｕを少量添加したＡｌ−Ｃｕ合金がスパッタリングターゲットとして特に好適に用いられている。
【０００４】
ところが、スパッタリング法を行うことによって配線層を形成すると、Ａｌ−Ｃｕ合金を構成するＣｕ（溶質元素）は、当該配線層内において例えば１μｍ程度の直径の粒子として析出することが知られている。上記Ｃｕの析出は、配線の幅が１μｍ程度に微細化している近年のＬＳＩ等の電子デバイスにおいては断線や短絡を生じさせ、当該電子デバイスの信頼性を損なう要因となっている。
【０００５】
それゆえ、配線の信頼性、即ち、電子デバイスの信頼性を高めるべく、析出するＣｕの粒子の大きさを小さくするために、Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕを均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にする方法が種々提案されている。つまり、配線層におけるＡｌ−Ｃｕ合金の組成および固溶状態は、スパッタリングターゲットにおけるＡｌ−Ｃｕ合金の組成および固溶状態と精度良く一致させることができるため、スパッタリングターゲットにおけるＡｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕを均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にする均質化方法が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。具体的には、例えば、特許文献１では、Ｃｕを含むＡｌ合金を５００℃〜６５０℃の温度で３０分間加熱し、急冷した後、再度、加熱処理する均質化方法が提案されている。
【０００６】
また、一般的に、Ａｌ−Ｃｕ合金の均質化処理は、４００℃〜６２０℃の温度範囲内で行われている（例えば、非特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開平５−３３５２７１号公報（１９９３年１２月１７日公開）
【特許文献２】特許公報第２８３０６６２号（１９９８年９月２５日登録）
【特許文献３】特許公報第３０９６６９９号（２０００年８月１１日登録）
【非特許文献１】「アルミニウム材料の基礎と工業技術」，社団法人 軽金属協会 「アルミニウム材料の基礎と工業技術」編集委員会編・発行，５２〜５５頁（１９９８年６月２５日 第１版第３刷発行）
【非特許文献２】「新版／アルミニウム技術便覧」，社団法人 軽金属協会 アルミニウム技術便覧編集委員会編，カロス出版株式会社発行，４３２〜４３３頁（１９９６年１１月１８日 新版第１刷発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記種々提案されている均質化方法を採用してもなお、配線の細線化が近年急速に進んでいるＬＳＩ等の電子デバイスに対して好適な、スパッタリングターゲットを得ることができないという問題点を有している。つまり、上記種々提案されている均質化方法を採用してもなお、Ａｌ−Ｃｕ合金の組成および固溶状態を未だ充分に改善することができないという問題点を有している。それゆえ、Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕ（溶質元素）を均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にするための新たな均質化方法の提案が望まれている。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕを均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にするための均質化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法は、上記の課題を解決するために、Ａｌ−Ｃｕ合金に対して、２００℃以上、３５０℃以下の温度で４〜１４時間加熱した後、冷却する均質化処理を行うことを特徴としている。
【００１０】
上記の方法によれば、Ａｌ−Ｃｕ合金の均質化処理を、一般的に均質化処理が行われている従来の温度（４００℃〜６２０℃の温度範囲内）よりも低い、Ａｌ−Ｃｕ系の平衡状態（固相線）から鑑みた温度範囲で行っているので、Ａｌ中におけるＣｕの均質化が従来よりも一層進行し、Ａｌ中におけるＣｕの析出を従来と比較して均一にすることができ、かつ、析出量を従来と比較してより多くすることができる。つまり、Ａｌ−Ｃｕ合金内において従来よりもＣｕ（溶質元素）を均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にすることができる。
【００１１】
従って、本発明に係る均質化方法で均質化されたＡｌ−Ｃｕ合金を、例えばスパッタリングターゲットとして用い、スパッタリングして薄膜状にしたときには、当該薄膜の結晶性が向上するので、ＬＳＩ等の電子デバイスにおける配線の信頼性を向上させることができる。即ち、本発明に係る均質化方法を採用することにより、例えば配線の信頼性を向上させることができるスパッタリングターゲットを提供することができる。
【００１２】
また、本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法においては、均質化処理における冷却速度が、０を超え、４℃／分以下であることがより好ましい。本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法においては、Ａｌ−Ｃｕ合金の原料であるＡｌの純度が、９９．９９９重量％以上であることがより好ましい。本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法においては、Ａｌ−Ｃｕ合金におけるＣｕの組成比が、０．５重量％であることがより好ましい。本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法においては、均質化処理を行った後の導電率が、６１．４％以上であることがより好ましい。本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法においては、均質化処理を行い、さらに２００℃以上、４００℃以下の温度で再加熱処理した後の導電率が、６１．８％以上であることがより好ましい。本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法においては、Ａｌ−Ｃｕ合金が、スパッタリングターゲットであることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法は、Ａｌ−Ｃｕ合金に対して、２００℃以上、３５０℃以下の温度で４〜１４時間加熱した後、冷却する均質化処理を行う方法である。
【００１４】
これにより、Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕを均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にするための均質化方法を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法の好適な実施形態の一例について、以下に説明する。先ず、本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法の対象物であるＡｌ−Ｃｕ合金について説明する。
【００１６】
＜Ａｌ−Ｃｕ合金＞
本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法の対象物であるＡｌ−Ｃｕ合金は、例えば、溶解鋳造によって製造されていることが好ましい。溶解鋳造によって製造することにより、Ａｌ中にＣｕができるだけ偏析しないようにすることができる。尚、Ａｌ−Ｃｕ合金の製造方法は、特に限定されるものではない。また、溶解鋳造の具体的な方法は、一般的な方法を採用することができ、特に限定されるものではない。さらに、Ａｌ−Ｃｕ合金の用途は、スパッタリングターゲットに限定されるものではない。
【００１７】
Ａｌ−Ｃｕ合金におけるＣｕの組成比は、任意の値とすればよいが、０．１重量％以上、１重量％以下であることがより好ましく、例えば、配線の細線化が近年急速に進んでいるＬＳＩ等の電子デバイスに対して好適なスパッタリングターゲットとして用いる場合には、０．５重量％であることが特に好ましい。また、Ａｌ−Ｃｕ合金の原料であるＡｌの純度は、できるだけ高い方が望ましく、９９．９９９重量％以上であることが好ましい。尚、Ａｌ中にＣｕができるだけ偏析しないようにするには、溶解鋳造された後のＡｌ−Ｃｕ合金全体がより均一に冷却されることが望ましい。従って、溶解鋳造されるＡｌ−Ｃｕ合金は、直方体形状、具体的には、溶解鋳造の具体的な条件にもよるが、例えば、長さ３００〜４０００ｍｍ×幅２００〜１６００ｍｍ×厚さ１５０〜５００ｍｍ程度の大きさにすることが好ましい。
【００１８】
＜均質化方法＞
上記Ａｌ−Ｃｕ合金に対して行う本発明に係る均質化方法の好適な実施形態の一例を説明する。本発明に係る均質化方法は、Ａｌ−Ｃｕ合金に対して、２００℃以上、３５０℃以下の温度で４〜１４時間加熱した後、冷却する均質化処理を行う方法である。
【００１９】
上記均質化処理の工程を、その前後の工程も含めて、手順を追ってさらに詳細に説明する。
【００２０】
先ず、例えば溶解鋳造された直方体形状のＡｌ−Ｃｕ合金（インゴット）から、Ａｌ−Ｃｕ合金（スラブ）を切断する（切断工程）。当該Ａｌ−Ｃｕ合金（スラブ）の大きさ（幅、長さおよび厚さ）は、圧延工程における圧下率や、目的の圧延板である圧延後のＡｌ−Ｃｕ合金の大きさにもよるが、例えば、４５０ｍｍ×１１００ｍｍ×１２００ｍｍ程度にすればよい。尚、上記圧下率（％）とは、「｛（圧延前の厚さ−圧延後の厚さ）／圧延前の厚さ｝×１００」で表される数値である。
【００２１】
次に、Ａｌ−Ｃｕ合金を熱処理炉に入れて、その温度が２００℃以上、３５０℃以下の範囲内、より好ましくは２５０℃以上、３００℃以下の範囲内になるように充分に加熱した後、その温度を４〜１４時間、より好ましくは９〜１２時間維持する。つまり、２００℃以上、３５０℃以下の温度、より好ましくは２５０℃以上、３００℃以下の温度で、４〜１４時間、より好ましくは９〜１２時間加熱する。Ａｌ−Ｃｕ合金を加熱するときの昇温速度は、特に制限されるものではなく、従来の均質化処理で行われている昇温速度と同程度にすればよい。熱処理炉の構成は、特に限定されるものではない。
【００２２】
Ａｌ−Ｃｕ合金の加熱温度は、２００℃以上、３５０℃以下の範囲内、より好ましくは２５０℃以上、３００℃以下の範囲内で、当該Ａｌ−Ｃｕ合金中におけるＣｕの組成比、即ち、Ａｌ−Ｃｕ系の平衡状態に応じて適宜設定すればよい。具体的には、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金におけるＣｕの組成比が０．５重量％である場合には、Ａｌ−Ｃｕ系の平衡状態（固相線）から鑑みて、２８０℃に加熱することが最も好ましい。上記加熱温度が２００℃未満である場合、並びに、３５０℃を超える場合には、Ａｌ中におけるＣｕの均質化を充分に進行させることができない。
【００２３】
Ａｌ−Ｃｕ合金は熱伝導率が高いので、上記大きさ程度のＡｌ−Ｃｕ合金（スラブ）であれば、当該Ａｌ−Ｃｕ合金の表面付近温度（Ａｌ−Ｃｕ合金に孔を空け、表面からの深さが２０ｍｍの位置で測定した温度）が加熱によって目的の温度（例えば２００℃）に達した後、２〜３分間が経過したら、Ａｌ−Ｃｕ合金の中心部まで目的の温度に達していると見なすことができる。従って、本発明において「２００℃以上、３５０℃以下の温度で４〜１４時間加熱する」という加熱条件は、「目的の温度に達してから２〜３分間が経過した後、その温度で４〜１４時間加熱する」ことを意図している。尚、Ａｌ−Ｃｕ合金の表面付近温度は、例えば接触式温度計で測定すればよい。また、Ａｌ−Ｃｕ合金は熱伝導率が高いので、Ａｌ−Ｃｕ合金における表面付近温度の測定箇所は、特に限定されるものではない。
【００２４】
上記加熱条件での加熱を終えた後、Ａｌ−Ｃｕ合金を２００℃以下、より好ましくは５０℃に冷却する。Ａｌ−Ｃｕ合金の冷却方法は、特に制限されるものではなく、空冷若しくは水冷（急冷）すればよいが、より緩やかに冷却することが望ましい。具体的には、Ａｌ−Ｃｕ合金を冷却する冷却速度は、特に制限されるものではないが、０を超え、４℃／分以下であることがより好ましい。尚、上記冷却速度は、冷却を開始してから終了するまでの平均の速度である。
【００２５】
これにより、Ａｌ−Ｃｕ合金全体にわたって均質化処理が施されるので、Ａｌ中におけるＣｕの均質化（結晶制御）が従来よりも一層進行し、Ａｌ中におけるＣｕの析出を従来と比較して均一にすることができ、かつ、析出量を従来と比較してより多くすることができる。つまり、Ａｌ−Ｃｕ合金内において従来よりもＣｕ（溶質元素）を均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にすることができる。
【００２６】
そして、Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕがより均一に分散しているか否か、かつ、析出するＣｕの粒子がより微細であるか否かは、Ａｌ−Ｃｕ合金の導電率（電気電導度）を測定することによって判断することができる。即ち、Ａｌ−Ｃｕ合金内においてＣｕがより均一に分散し、かつ、析出するＣｕの粒子がより微細であると、当該Ａｌ−Ｃｕ合金の導電率（％）が向上する。従って、導電率を測定すれば、Ａｌ−Ｃｕ合金内におけるＣｕの状態を判断することができる。具体的には、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金におけるＣｕの組成比が０．５重量％である場合には、均質化処理を行った後の導電率は、６１．４％以上となる。尚、導電率は一般的な測定装置であるＩＡＣＳ（International Annealed Copper Standard）％測定器で測定すればよい。
【００２７】
上記均質化処理が施されたＡｌ−Ｃｕ合金は、圧延処理（冷間圧延）されることによって、目的の大きさ（厚さ）の圧延板に加工される。圧延処理を行うときの圧延条件は、特に制限されるものではなく、従来の圧延処理で行われている圧延条件と同程度にすればよい。尚、冷間圧延の代りに、温間圧延や熱間圧延を行うこともできる。
【００２８】
さらに、圧延処理後、圧延板の焼き鈍しや歪み取りを行うために、２００℃以上、４００℃以下の温度で再加熱処理を行ってもよい。加熱時間は、１０分間以上、６０分間以下の範囲内が好ましい。つまり、再加熱処理の加熱条件は、焼き鈍し処理や歪み取り処理を行うことができる範囲内で、適宜設定すればよい。また、導電率を測定すれば、圧延処理後のＡｌ−Ｃｕ合金内におけるＣｕの状態を判断することができる。具体的には、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金におけるＣｕの組成比が０．５重量％である場合には、均質化処理を行い、さらに再加熱処理（焼き鈍し処理・歪み取り処理）を行った後の導電率は、６１．８％以上となる。
【００２９】
そして、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金からスパッタリングターゲットを製造する場合には、具体的には、図１に示すように、例えば溶解鋳造された直方体形状のＡｌ−Ｃｕ合金（インゴット）から切断されたＡｌ−Ｃｕ合金（スラブ）を熱処理炉に入れて、本発明に係る均質化処理を施した後、一対の圧延ローラ１０・１０を備えた圧延機を用いて当該Ａｌ−Ｃｕ合金に圧延処理（冷間圧延）を行って圧延板に加工する。次いで、当該圧延板を熱処理炉に入れて再加熱処理（焼き鈍し処理・歪み取り処理）を施して目的の圧延板を形成した後、打ち抜き加工等を施して、円盤状のスパッタリングターゲット１１…を製造する。圧延機の構成は、特に限定されるものではない。尚、圧延条件は、Ａｌ−Ｃｕ合金中におけるＣｕの組成比等に応じて具体的に設定すればよい。
【００３０】
上記均質化処理の工程の、より具体的な実施例の一例を、以下に説明する。
［実施例１］
均質化処理を行うＡｌ−Ｃｕ合金として、溶解鋳造によって製造されたＣｕの組成比が０．５重量％である直方体形状のＡｌ−Ｃｕ合金を三つ用いた。Ａｌ−Ｃｕ合金の原料であるＡｌの純度は９９．９９９重量％以上であった。当該Ａｌ−Ｃｕ合金の大きさは、長さ３３０ｍｍ×幅２４０ｍｍ×厚さ１９０ｍｍとした。
【００３１】
上記Ａｌ−Ｃｕ合金に対して、３２０℃で９時間、加熱した後、５０℃になるまで冷却することにより、均質化処理を行った。三つのＡｌ−Ｃｕ合金の冷却方法は、以下の三通りとした。一つ目のＡｌ−Ｃｕ合金は、４０℃に調節された恒温槽に入れて空冷した。冷却速度は２．３℃／分であった。二つ目のＡｌ−Ｃｕ合金は、５℃に調節された恒温槽に入れて空冷した。冷却速度は３．７℃／分であった。三つ目のＡｌ−Ｃｕ合金は、水に入れて急冷した。冷却速度は１８３．３℃／分であった。そして、Ａｌ−Ｃｕ合金内におけるＣｕの状態を判断するために、導電率（％）を測定した。
【００３２】
次いで、各Ａｌ−Ｃｕ合金に対して、圧延処理（冷間圧延）を行った後、２７０℃で１０分間、再加熱処理を施した。圧下率は９１％に設定した。そして、圧延処理後のＡｌ−Ｃｕ合金内におけるＣｕの状態を判断するために、導電率（％）を測定した。結果を表１に示す。
【００３３】
続いて、冷却速度が３．７℃／分であったＡｌ−Ｃｕ合金を圧延処理して得られた圧延板をスパッタリングターゲットとして用いてスパッタリングして薄膜状とし、得られた薄膜の評価を行った。スパッタリングの条件は、以下の通りとした。即ち、基板としてφ４”Ｂａｒｅ−Ｓｉウェーハ／下地ＳｉＯ２ 膜（膜厚１００ｎｍ（１０００Å））を用いた。スパッタ装置としてキヤノンアネルバ株式会社製；Ｉ−１０１２を用い、パワーを８ｋＷ、到達真空度を２．７×１０−５Ｐａ（２×１０−７Torr）、Ａｒ圧を４．０×１０−１Ｐａ（３×１０−３Torr）、成膜温度を３００℃、スパッタレートを１４ｎｍ／sec （１４０Å／sec ）とした。また、形成する薄膜の膜厚は５００ｎｍ（５０００Å）に設定した。
【００３４】
上記条件で三枚の薄膜を形成した後、得られた薄膜を、以下の条件でアニールした。即ち、一枚目の薄膜は、真空度５Ｐａ以下、３００℃で１時間アニールした。二枚目の薄膜は、真空度５Ｐａ以下、３７０℃で１時間アニールした。三枚目の薄膜はアニールしなかった。
【００３５】
そして、薄膜が形成されたウェーハの中央部分をサンプリングし、Ｘ線回折測定による結晶配向性の調査、および、ＳＥＭによる表面観察を行い、薄膜の評価を行った。Ｘ線回折測定の装置として、株式会社リガク製；ＲＡＤ−ＲＢＲＵ−２００を用いた。測定方法は、ＸＲＤをＡｌ(111) hkl で反射させ、θスキャン測定することによって行った。即ち、２θ：３０〜８０°（θ：半価幅）をθ／２θスキャン（プロファイル測定）し、Ａｌ(111) hkl のみの回折角を確認した後、ピークとして確認された回折角にＸ線検出器を固定し、試料面（薄膜表面）をスキャンすることによってピーク強度（ｃｐｓ）を測定した。上記測定により、半価幅が小さく、かつ、ピーク強度が大きい程、結晶配向性が良好であると判断することができる。また、ＳＥＭとして、株式会社日立製作所製；ＦＥ−ＳＥＭ（電界放射型走査電子顕微鏡）を用い、１０，０００倍にて薄膜表面の観察を行い、析出したＣｕ粒子の粒子径、即ち、グレーンサイズ（μｍ）を測定した。結果を表２に示す。
［実施例２］
上記実施例１で用いたＡｌ−Ｃｕ合金と同じ組成および大きさのＡｌ−Ｃｕ合金を用いて、均質化処理における加熱条件を「３２０℃で９時間」から「３００℃で９時間」に変更した以外は、実施例１と同様にして、均質化処理並びに再加熱処理を行った。結果を表１に示す。
［実施例３］
上記実施例１で用いたＡｌ−Ｃｕ合金と同じ組成および大きさのＡｌ−Ｃｕ合金を用いて、均質化処理における加熱条件を「３２０℃で９時間」から「２８０℃で９時間」に変更した以外は、実施例１と同様にして、均質化処理並びに再加熱処理を行った。結果を表１に示す。
【００３６】
また、実施例１と同様にして、冷却速度が３．７℃／分であったＡｌ−Ｃｕ合金を圧延処理して得られた圧延板をスパッタリングターゲットとして用いてスパッタリングを行い、実施例１と同様にして、薄膜の評価を行った。結果を表２に示す。
［実施例４］
上記実施例１で用いたＡｌ−Ｃｕ合金と同じ組成および大きさのＡｌ−Ｃｕ合金を用いて、均質化処理における加熱条件を「３２０℃で９時間」から「２６０℃で９時間」に変更した以外は、実施例１と同様にして、均質化処理並びに再加熱処理を行った。結果を表１に示す。
［比較例１］
上記実施例１で用いたＡｌ−Ｃｕ合金と同じ組成および大きさのＡｌ−Ｃｕ合金を用いて、均質化処理における加熱条件を「３２０℃で９時間」から「５１５℃で９時間」に変更すると共に、圧下率を「９１％」から「７２％」に変更した以外は、実施例１と同様にして、均質化処理並びに再加熱処理を行った。結果を表１に示す。
【００３７】
また、実施例１と同様にして、冷却速度が３．１℃／分であったＡｌ−Ｃｕ合金を圧延処理して得られた圧延板をスパッタリングターゲットとして用いてスパッタリングを行い、実施例１と同様にして、薄膜の評価を行った。結果を表２に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１の結果から明らかなように、本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法を採用することにより、Ａｌ中におけるＣｕの均質化が従来よりも一層進行し、Ａｌ中におけるＣｕの析出を従来（比較例）と比較してより均一にすることができ、かつ、析出量を従来と比較してより多くすることができることが判った。つまり、Ａｌ−Ｃｕ合金内において従来よりもＣｕ（溶質元素）をより均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にすることができることが判った。
【００４０】
【表２】
【００４１】
表２の結果から明らかなように、本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法を採用することにより、析出したＣｕ粒子のグレーンサイズが大きくなっている。つまり、導電率（電気電導度）が向上しており、グレーンサイズが大きくなっていることから、Ａｌ−Ｃｕ合金内において従来（比較例）よりもＣｕがより均一に分散されていると判断することができる。
【００４２】
また、比較例よりも半価幅が小さく、かつ、ピーク強度が大きいので、本発明に係るＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法を採用することにより、比較例と比べて、結晶配向性が向上していると判断することができる。
【００４３】
さらに、一般に、配線の信頼性を判断するための式であるＭＴＴＦ（mean-time-to-failure）
ＭＴＴＦ ∝ （Ｓ／σ２ ）・log ［Ｉ(111) ／Ｉ(200) ］３
（Ｓ；median grain size，σ；log-normal standard deviation of the grain size，Ｉ(111) and Ｉ(200) ；X-ray intensities of (111) and (200) diffractions ）
から、グレーンサイズ（Ｓ）およびＩ(111) 面の結晶配向性（Ｉ(111) ）が大きいほど、配線にしたときの信頼性が向上することが判っている。従って、本発明に係る均質化方法を採用することにより、Ａｌ−Ｃｕ合金を配線にしたときの信頼性、即ち、電子デバイスの信頼性を高めることができることが判った。
【００４４】
従って、表２の結果から明らかなように、本発明に係る均質化方法で均質化されたＡｌ−Ｃｕ合金をスパッタリングターゲットとして用い、スパッタリングして薄膜状にしたときには、当該薄膜の結晶性が向上するので、ＬＳＩ等の電子デバイスにおける配線の信頼性を向上させることができることが判った。即ち、本発明に係る均質化方法を採用することにより、例えば配線の信頼性を向上させることができるスパッタリングターゲットを提供することができることが判った。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、Ａｌ−Ｃｕ合金内において従来よりもＣｕ（溶質元素）を均一に分散させ、かつ、析出するＣｕの粒子をより微細にすることができる。
【００４６】
従って、本発明に係る均質化方法を採用することにより、例えば配線の信頼性を向上させることができるスパッタリングターゲットを提供することができるので、幅広い産業上の利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る均質化方法を含むスパッタリングターゲットの製造方法の一例を示すものであり、概略の工程を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 圧延ローラ
１１ スパッタリングターゲット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ−Ｃｕ合金に対して、２００℃以上、３５０℃以下の温度で４〜１４時間加熱した後、冷却する均質化処理を行うことを特徴とするＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法。
【請求項２】
均質化処理における冷却速度が、０を超え、４℃／分以下であることを特徴とする請求項１に記載のＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法。
【請求項３】
Ａｌ−Ｃｕ合金の原料であるＡｌの純度が、９９．９９９重量％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法。
【請求項４】
Ａｌ−Ｃｕ合金におけるＣｕの組成比が、０．５重量％であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法。
【請求項５】
均質化処理を行った後の導電率が、６１．４％以上であることを特徴とする請求項４に記載のＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法。
【請求項６】
均質化処理を行い、さらに２００℃以上、４００℃以下の温度で再加熱処理した後の導電率が、６１．８％以上であることを特徴とする請求項４または５に記載のＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法。
【請求項７】
Ａｌ−Ｃｕ合金が、スパッタリングターゲットであることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法。
【請求項１】
Ａｌ−Ｃｕ合金に対して、２００℃以上、３５０℃以下の温度で４〜１４時間加熱した後、冷却する均質化処理を行うことを特徴とするＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法。
【請求項２】
均質化処理における冷却速度が、０を超え、４℃／分以下であることを特徴とする請求項１に記載のＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法。
【請求項３】
Ａｌ−Ｃｕ合金の原料であるＡｌの純度が、９９．９９９重量％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法。
【請求項４】
Ａｌ−Ｃｕ合金におけるＣｕの組成比が、０．５重量％であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法。
【請求項５】
均質化処理を行った後の導電率が、６１．４％以上であることを特徴とする請求項４に記載のＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法。
【請求項６】
均質化処理を行い、さらに２００℃以上、４００℃以下の温度で再加熱処理した後の導電率が、６１．８％以上であることを特徴とする請求項４または５に記載のＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法。
【請求項７】
Ａｌ−Ｃｕ合金が、スパッタリングターゲットであることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のＡｌ−Ｃｕ合金の均質化方法。
【図１】
【公開番号】特開２００９−２３５４９１（Ｐ２００９−２３５４９１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８３４３８（Ｐ２００８−８３４３８）
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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