CN111836913B

CN111836913B - 溅射靶材

Info

Publication number: CN111836913B
Application number: CN201980018145.5A
Authority: CN
Inventors: 森晓; 熊谷训; 谷雨; 佐藤雄次
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2022-09-09
Anticipated expiration: 2039-10-23
Also published as: TW202026435A; EP3910090A4; JP2019183256A; TWI810388B; JP7121883B2; CN111836913A; EP3910090A1

Abstract

本发明提供一种溅射靶材，含有合计5质量ppm以上且50质量ppm以下的范围的选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，当通过电子背散射衍射法进行观察，将不包括双晶而以面积平均计算出的平均晶粒直径设为X1(μm)，并将极图的强度的最大值设为X2时，满足式(1)：2500＞19×X1+290×X2，并且通过电子背散射衍射法测定的晶体取向的局部取向差(KAM)为2.0°以下，相对密度为95％以上。

Description

溅射靶材

技术领域

本发明涉及一种溅射靶材，该溅射靶材在形成在例如半导体装置、液晶或有机EL面板等平板显示器、触摸面板等中用作配线膜等的铜膜时所使用。

本申请主张基于2019年1月7日于日本申请的专利申请2019-000733号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

以往，作为半导体装置、液晶或有机EL面板等平板显示器、触摸面板等配线膜广泛使用Al。近年来，谋求配线膜的微细化(狭窄化)及薄膜化，并要求比电阻比以往低的配线膜。

因此，随着上述配线膜的微细化及薄膜化，提供一种由比电阻比Al低的材料即铜(Cu)构成的配线膜。

上述配线膜通常使用溅射靶在真空气氛中成膜。在此，当使用溅射靶进行成膜时，由于溅射靶内的异物而可能发生异常放电(电弧放电)，因此可能无法形成均匀的配线膜。在此，异常放电是与通常溅射时相比非常高的电流突然急剧流过而导致急剧产生异常大的放电的现象，若产生这种异常放电，则可能会成为产生颗粒的原因，或导致配线膜的膜厚变得不均匀。因此，期望尽可能地避免成膜时的异常放电。

因此，下述专利文献1～7中提出了抑制纯铜系的溅射靶在成膜时产生异常放电的技术。

专利文献1中提出了一种热轧铜板，其由纯度为99.99质量％以上的纯铜构成，平均晶粒直径为40μm以下，并且限定了(Σ3+Σ9)晶界长度比率。

专利文献2中提出了一种高纯度铜溅射靶材，其中，除O、H、N、C以外的Cu的纯度为99.99998质量％以上，并且限定Al、Si、Fe、S、Cl、O、H、N、C的含量的上限的同时，限定了大倾角晶界长度的比率。

专利文献3中提出了一种高纯度铜溅射靶材，其中，除O、H、N、C以外的Cu的纯度为99.99998质量％以上，并且限定Al、Si、Fe、S、Cl、O、H、N、C的含量的上限的同时，限定了通过使用电子背散射衍射的晶体取向测定而获得的晶体取向的局部取向差。

专利文献4中提出了一种高纯度铜溅射靶材，其中，除O、H、N、C以外的Cu的纯度为99.99998质量％以上，并且限定Al、Si、Fe、S、Cl、O、H、N、C的含量的上限的同时，限定了通过程序升温脱附气体分析装置释放的释放气体的分子数。

专利文献5中提出了一种高纯度铜溅射靶材，其中，除O、H、N、C以外的Cu的纯度为99.99998质量％以上，并且限定Al、Si、Fe、S、Cl、O、H、N、C的含量的上限的同时，限定了通过使用电子背散射衍射的晶体取向测定而获得的、同一晶粒内的一个测定点与其他所有测定点之间的晶体取向差的平均值。

专利文献6中提出了一种高纯度铜溅射靶材，其中，除O、H、N、C以外的Cu的纯度为99.99998质量％以上，并且限定Al、Si、Fe、S、Cl、O、H、N、C的含量的上限的同时，限定了通过使用电子背散射衍射的晶体取向测定而获得的、靶的溅射面上具有＜113＞±10°的面取向的晶体的面积比率。

专利文献7中提出了一种高纯度铜溅射靶材，其中，除O、H、N、C以外的Cu的纯度为99.99998质量％以上，并且限定Al、Si、Fe、S、Cl、O、H、N、C的含量的上限的同时，限定了通过程序升温脱附气体分析装置释放的气体成分中的H₂O气体分子数。

专利文献1：日本特开2014-201814号公报

专利文献2：日本特开2017-043790号公报

专利文献3：日本特开2017-071832号公报

专利文献4：日本特开2017-071833号公报

专利文献5：日本特开2017-071834号公报

专利文献6：日本特开2017-150008号公报

专利文献7：日本特开2017-150010号公报

近年来，在半导体装置、液晶或有机EL面板等平板显示器、触摸面板等中，要求配线膜的进一步的高密度化，需要稳定地形成比以往更微细化及薄膜化的配线膜。并且，为了进一步的快速成膜而需要施加高电压，并且在该情况下也需要抑制异常放电的产生。

在此，在上述专利文献1～7中所记载的发明中，能够分别充分认识到抑制异常放电的效果。

然而，在这些专利文献1～7中所记载的发明中，由于由高纯度铜构成，因此当长时间使用时，由于溅射时的热过程等而容易使晶粒生长并粗大化，并且晶体取向容易偏向于优先取向，无法充分抑制成膜中的异常放电(电弧放电)的产生，并且可能会无法有效且稳定地形成微细化及薄膜化的配线膜。

发明内容

该发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种即使长时间使用的情况下，也能够充分抑制成膜中的异常放电(电弧放电)的产生，并且能够有效且稳定地形成微细化及薄膜化的铜膜的溅射靶材。

为了解决上述课题，本发明的溅射靶材的特征在于，含有合计5质量ppm以上且50质量ppm以下的范围的选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，当通过电子背散射衍射法观察所述溅射靶材，将不包括双晶的以面积平均计算出的平均晶粒直径设为X1(μm)，并将极图的强度的最大值设为X2时，满足式(1)：2500＞19×X1+290×X2，并且通过电子背散射衍射法测定的晶体取向的局部取向差(KAM)为2.0°以下，相对密度为95％以上。

在该结构的溅射靶材中，由于通过电子背散射衍射法观察溅射靶材，将不包括双晶的以面积平均计算出的平均晶粒直径设为X1(μm)，并将极图的强度的最大值设为X2时，满足式(1)：2500＞19×X1+290×X2，因此由于平均晶粒直径足够小且晶体取向是随机的，因此能够充分抑制溅射成膜时的异常放电的产生。

并且，由于含有合计5质量ppm以上且50质量ppm以下的范围的选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，因此通过这些Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe元素，即使在加热的情况下也可抑制晶粒的生长，并且能够抑制晶体偏向优先取向。因此，即使长时间使用，也能够充分抑制成膜中的异常放电(电弧放电)的产生。并且，由于上述元素的合计含量限制为50质量ppm以下，因此能够抑制成膜后的铜膜的比电阻大幅降低，并且能够适当地用作配线膜等。此外，在靶溅射面中不易出现添加元素的浓度局部高的区域(添加元素高浓度区域)，能够抑制由于该添加元素高浓度区域引起的异常放电的产生。

并且，由于通过电子背散射衍射法测定的晶体取向的局部取向差(KAM)为2.0°以下，因此晶粒内的应变小，溅射时的二次电子的产生情况变得稳定，能够抑制异常放电的产生。

此外，由于相对密度为95％以上，因此内部空孔少，能够抑制由于空孔引起的异常放电的产生。

在此，在本发明的溅射靶材中，优选通过电子背散射衍射法测定的同一晶粒内的一个测定点与其他所有测定点之间的晶体取向差的平均值(GOS)为4°以下。

在此情况下，由于同一晶粒内的一个测定点与其他所有测定点之间的晶体取向的局部取向差的平均值(GOS)为4°以下，因此晶粒内的局部取向差小，溅射时的二次电子的产生情况变得稳定，能够抑制异常放电的产生。

并且，在本发明的溅射靶材中，也可以含有合计10质量ppm以上且50质量ppm以下的范围的选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上。

在此情况下，由于含有合计10质量ppm以上的选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上，因此通过这些Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe元素，即使在加热的情况下也能够可靠地抑制晶粒的生长，能够进一步有效地抑制晶体偏向优先取向。

此外，在本发明的溅射靶材中，优选当通过电子背散射衍射法观察溅射靶材，将不包括双晶的以面积平均计算出的平均晶粒直径设为X1(μm)，并将极图的强度的最大值设为X2时，满足式(2)：1600＞11×X1+280×X2。

在此情况下，由于通过电子背散射衍射法观察溅射靶材，将不包括双晶的以面积平均计算出的平均晶粒直径设为X1(μm)，并将极图的强度的最大值设为X2时，满足式(2)：1600＞11×X1+280×X2，因此平均晶粒直径进一步变小且晶体取向更为随机，从而能够进一步抑制溅射成膜时的异常放电的产生。

并且，在本发明的溅射靶材中，通过电子背散射衍射法测定的晶体取向的局部取向差(KAM)也可以为1.5°以下。

在此情况下，晶粒内的应变进一步减小，溅射时的二次电子的产生情况进一步稳定，能够进一步有效地抑制异常放电的产生。

此外，本发明的溅射靶材可以由铜粉的烧结体构成。

在此情况下，通过调整成为原料的铜粉的粒径，能够减小溅射靶的平均晶粒直径X1。并且，结晶的取向性容易成为随机，极图的强度的最大值X2变小。因此，能够进一步可靠地抑制溅射成膜时的异常放电的产生。

根据本发明，能够提供一种即使长时间使用的情况下也能够充分抑制成膜中的异常放电(电弧放电)的产生，并且能够有效且稳定地形成微细化及薄膜化的铜膜的溅射靶材。

具体实施方式

以下，对本发明的一实施方式所涉及的溅射靶材进行说明。

本实施方式的溅射靶材在基板上形成在半导体装置、液晶或有机EL面板等平板显示器、触摸面板等中用作配线膜的铜膜时所使用。

并且，本实施方式的溅射靶材为如下组成：含有合计5质量ppm以上且50质量ppm以下的范围的选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成。

此外，在本实施方式的溅射靶材中，当通过电子背散射衍射法进行观察，将不包括双晶的以面积平均计算出的平均晶粒直径设为X1(μm)，并将极图的强度的最大值设为X2时，满足式(1)：2500＞19×X1+290×X2。

并且，在本实施方式的溅射靶材中，通过电子背散射衍射法测定的晶体取向的局部取向差(KAM)为2.0°以下。

另外，在本实施方式的溅射靶材中，相对密度为95％以上。

此外，在本实施方式的溅射靶材中，优选通过电子背散射衍射法测定的同一晶粒内的一个测定点与其他所有测定点之间的晶体取向差的平均值(GOS)为4°以下。

以下，对在本实施方式的溅射靶材中如上所述限定了组成、平均晶粒直径与极图的强度的最大值的关系式、通过电子背散射衍射法测定的晶体取向的局部取向差(KAM)、通过电子背散射衍射法测定的同一晶粒内的一个测定点和其他所有测定点之间的晶体取向差的平均值(GOS)的理由进行说明。

(选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上)

上述Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe元素具有通过微量添加到纯铜中来阻碍晶粒的生长的作用。因此，能够抑制由于溅射时的热过程而使晶粒粗大化和晶体取向偏向优先生长取向。另一方面，若过量地含有上述Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe，则导致成膜后的铜膜的比电阻值上升，作为配线膜的特性可能变得不充分。此外，在靶溅射面中，产生添加元素的浓度高的区域(添加元素高浓度区域)和低的区域(添加元素低浓度区域)，并且电荷滞留在添加元素高浓度区域，可能会容易产生异常放电。

由上可知，在本实施方式中，将选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上的合计含量限定在5质量ppm以上且50质量ppm以下的范围内。

另外，为了可靠地抑制晶粒的生长，将选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上的合计含量优选为10质量ppm以上，进一步优选为15质量ppm以上，更优选为20质量ppm以上。另一方面，为了进一步抑制成膜的铜膜的比电阻值的上升并且进一步抑制由于添加元素高浓度区域引起的异常放电的产生，将选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上的合计含量优选为40质量ppm以下，进一步优选为35质量ppm以下。

(平均晶粒直径与极图的强度的最大值的关系式)

为了抑制溅射时的异常放电，优选为晶粒直径微细及晶体取向随机。

在本实施方式中，实施利用各种溅射靶材进行的溅射试验，将平均晶粒直径X1(μm)和表示晶体取向的取向性的极图的强度的最大值X2作为说明变量，将异常放电次数作为目标变量来进行了多元回归计算的结果，确认到了通过满足式(1)：2500＞19×X1+290×X2，能够充分减少溅射时的异常放电次数。另外，上述平均晶粒直径X1是通过电子背散射衍射法(EBSD法)进行观察，并以不包括双晶的面积平均计算出的值。

在此，为了进一步减少异常放电次数，19×X1+290×X2优选为小于2200，进一步优选为小于2000。

并且，在实施方式中，平均晶粒直径X1(μm)和极图的强度的最大值X2进一步优选满足式(2)：1600＞11×X1+280×X2。

(晶体取向的局部取向差)

若通过电子背散射衍射法(EBSD法)测定的晶体取向的局部取向差(KernelAverage Misorientation(内核平均取向差)：KAM)超过2.0°，则晶粒内的应变较大，因此在存在该应变的区域中，溅射时的二次电子的产生情况可能会变得不稳定。

因此，在本实施方式中，使通过电子背散射衍射法测定的晶体取向的局部取向差(KAM)为2.0°以下，由此能够减小晶粒内的应变并使溅射时的二次电子的产生情况稳定。

另外，为了可靠地稳定溅射时的二次电子的产生情况，将上述KAM优选为1.5°以下，进一步优选为1.0°以下，更优选为0.7°以下。

(相对密度)

若溅射靶材的相对密度低，则内部存在大量的空孔，在溅射成膜时，可能会产生由于该空孔引起的异常放电。

因此，在本实施方式中，将溅射靶材的相对密度设定为95％以上。

另外，溅射靶材的相对密度优选为97％以上，进一步优选为98％以上。

(同一晶粒内的一个测定点与其他所有测定点之间的晶体取向差的平均值)

若通过电子背散射衍射法(EBSD法)测定的、同一晶粒内的一个测定点与其他所有测定点之间的晶体取向差的平均值(GOS)超过4°，则应变较大，因此在存在该应变的区域中，溅射时的二次电子的产生情况可能会变得不稳定。

因此，在本实施方式中，将通过电子背散射衍射法测定的、同一晶粒内的一个测定点与其他所有测定点之间的晶体取向差的平均值(GOS)为4°以下，由此能够减小晶粒内的应变并使溅射时的二次电子的产生情况稳定。

另外，为了可靠地稳定溅射时的二次电子的产生情况，优选将上述GOS为3°以下。

接着，对本实施方式的溅射靶材的制造方法进行说明。本实施方式的溅射靶能够通过熔融铸造法及粉末烧结法来制造。

以下，对由通过熔融铸造法制造的铸锭加工材构成的溅射靶的制造方法及由通过粉末烧结法制造的烧结体构成的溅射靶的制造方法分别进行说明。

(熔融铸造法)

准备铜的纯度为99.99质量％以上的电解铜，并对其进行电解提纯。将上述电解铜作为阳极、将钛板作为阴极，并将这些阳极及阴极浸渍于电解液来进行电解。其中，电解液使用通过用水稀释作为试剂的硝酸铜来制备，并进一步添加盐酸的电解液。如此，通过在硝酸铜电解液中加入盐酸，能够抑制亚硝酸气体的产生，从而能够减少电镀铜中的杂质量(参考日本专利第3102177号公报)。通过实施这种电解提纯而可获得除O、H、N、C以外的Cu的纯度为99.99998质量％以上的高纯度铜。

接着，将该高纯度铜作为熔融原料并在真空熔融炉中熔融，并且在所获得的铜熔液中以合计含量成为5质量ppm以上且50质量ppm以下的范围内的方式添加Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe元素，然后，进行铸造而制作了上述组成的铜铸锭。

相对于所获得的铜铸锭，在700℃以上且900℃以下的温度范围内进行热锻。由此，破坏铸造组织以调节为具有等轴的晶粒的组织。

接着，对上述热锻材在700℃以上且900℃以下的温度范围内实施热轧，使晶粒直径微细化。另外，该热轧时的每一道次的加工率优选设为5％以上且15％以下的范围内。

接着，对上述热轧材在100℃以上且200℃以下的温度范围内实施温加工。另外，该温加工时的每一道次的加工率优选设为5％以上且10％以下的范围内。

接着，对上述温加工材实施冷轧。为了使晶粒微细化，使晶体取向随机化，并且减小晶粒内的应变，有效的是较大地取冷轧时的轧制率。由此，在后续进行的冷加工后的热处理中容易产生再结晶，并且晶粒内的应变减小。因此，一次轧制道次中的轧制率优选设为15％以上且25％以下的范围内。此外，整个轧制中的轧制率优选设为40％以上。

接着，对冷加工材进行再结晶热处理。热处理温度优选设为250℃以上且350℃以下，保持时间设为2小时以上且3小时以下的范围内。

另外，通过重复多次冷加工及热处理，可以使晶粒微细化，使晶体取向随机化，并且减小晶粒内的应变。

然后，通过进行机械加工来制成规定尺寸的溅射靶材。如上所述，制造由铸锭加工材构成的溅射靶材。另外，在由通过熔融铸造法制造的铸锭加工材构成的溅射靶材中，存在于内部的空孔少，相对密度成为95％以上。

(粉末烧结法)

将铜的纯度为99.9999质量％以上的高纯度铜熔融，以成为合计含量5质量ppm以上且50质量ppm以下的范围内的方式添加Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe元素，进行铸造而获得铜锭。对该铜锭进行轧制而作为阳极板。并且，将铜的纯度为99.9999质量％以上的高纯度铜的轧制板作为阴极板。

将上述阳极板和阴极板浸渍于硫酸铜溶液中，在通常的电解条件下使直流电流通过，获得了电解铜粉。将所获得的电解粉进行酸洗/中和、脱水、干燥、筛分，获得规定的平均粒径的电解铜粉之后，与表面活性剂一同放入圆筒形容器中，旋转混合了48小时。如此获得了原料铜粉。

将所获得的原料铜粉填充到石墨模具中，置于热压装置内并进行烧结，从而获得了烧结体。在此，烧结条件设为如下：真空中的气氛、荷载在10MPa以上且20MPa以下的范围内、升温速度在5℃/分钟以上且20℃/分钟以下的范围内、保持温度在850℃以上且1050℃以下的范围内、保持时间在1小时以上且2小时以下的范围内。

在此，以使烧结体的相对密度成为95％以上的方式设定烧结条件。

然后，通过进行机械加工来制成规定尺寸的溅射靶材。如上所述，制造由烧结体构成的溅射靶材。

如上所述，制造本实施方式的溅射靶材。

根据设为如上结构的本实施方式的溅射靶材，当通过电子背散射衍射法(EBSD法)进行观察，将不包括双晶的以面积平均计算出的平均晶粒直径设为X1(μm)，并将极图的强度的最大值设为X2时，满足式(1)：2500＞19×X1+290×X2，因此平均晶粒直径足够小，并且晶体取向是随机的，因此能够充分抑制溅射成膜时的异常放电的产生。

并且，当平均晶粒直径X1(μm)与极图的强度的最大值X2满足式(2)：1600＞11×X1+280×X2时，由于平均晶粒直径更小，并且晶体取向更加随机，因此能够进一步抑制溅射成膜时的异常放电的产生。

此外，在本实施方式的溅射靶材中，由于含有合计5质量ppm以上且50质量ppm以下的范围的选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，因此通过这些Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe元素，即使在加热的情况下也可抑制晶粒的生长，并且能够抑制晶体偏向优先取向。因此，即使长时间使用，也能够充分抑制成膜中的异常放电(电弧放电)的产生。

并且，能够抑制成膜的铜膜的比电阻大幅降低，并且能够适当地用作配线膜等。

另外，当含有合计10质量ppm以上的选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上时，能够进一步可靠地抑制加热时的晶粒的生长。

此外，在本实施方式的溅射靶材中，通过电子背散射衍射法(EBSD法)测定的晶体取向的局部取向差(KAM)为2.0°以下，因此晶粒中的应变小，溅射时的二次电子的产生情况稳定，能够抑制异常放电的产生。

另外，当通过电子背散射衍射法(EBSD法)测定的晶体取向的局部取向差(KAM)为1.5°以下时，溅射时的二次电子的产生情况进一步变得稳定，能够可靠地抑制异常放电的产生。

并且，在本实施方式的溅射靶材中，将相对密度为95％以上，因此存在于溅射靶材的内部的空孔少，能够抑制在溅射成膜时由空孔引起的异常放电的产生。

此外，在本实施方式的溅射靶材中，通过电子背散射衍射法(EBSD法)测定的同一晶粒内的一个测定点与其他所有测定点之间的晶体取向差的平均值(GOS)为4°以下时，晶粒内的局部取向差小，溅射时的二次电子的产生情况变得稳定，能够抑制异常放电的产生。

并且，在本实施方式的溅射靶材中，在由铜粉的烧结体构成的情况下，通过调整成为原料的铜粉的粒径，能够减小溅射靶材的平均晶粒直径X1，并且晶体的取向性容易成为随机，并且极图的强度的最大值X2变小。因此，能够进一步可靠地抑制溅射成膜时的异常放电的产生。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此，在不脱离该发明的技术思想的范围内能够适当地进行变更。

在本实施方式中，以作为配线膜形成铜膜的溅射靶为例进行了说明，但并不限定于此，即使在其他用途中使用铜膜的情况下也能够适用。

并且，制造方法不限定于本实施方式，也可以通过其他制造方法来制造。

实施例

以下，说明对前述的本实施方式的溅射靶材进行评价的评价试验的结果。

(实施例1)

准备铜的纯度为99.99质量％以上的电解铜，并如上述实施方式栏中所记载那样进行电解提纯，获得了将除O、H、N、C以外的Cu的纯度为99.99998质量％以上的高纯度铜原料。

将该高纯度铜原料放入由高纯度碳制作的坩埚中，在1130℃下真空熔融(压力10^- ³Pa)，向所获得的铜熔液中添加规定量的Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe元素。

然后，在真空状态(压力10^-3Pa)下注入由高纯度碳制作的模具内，制作了直径80mm×高度40mm的铜锭。

在此，在本发明例1-10及比较例1、4中，通过如下工序制造了溅射靶材。

另外，在比较例2中，未实施下述热处理工序而制造了溅射靶材。

并且，在比较例3中，未实施热轧工序及温轧工序而制造了溅射靶材。

1)热锻工序：温度800℃

2)热轧工序：温度800℃、加工率10％

3)温轧工序：温度150℃、加工率7％

4)冷轧工序：加工率20％

5)热处理工序：温度300℃、保持时间2.5小时

6)机械加工工序

通过以上工序，获得了呈直径125mm、厚度5mm的圆板形状的溅射靶材。

将该溅射靶材与Cu-Cr-Zr合金(C18150)的背板进行了HIP接合。

关于所获得的溅射靶材，以下述步骤对成分组成、平均晶粒直径X1、极图的强度的最大值X2、晶体取向的局部取向差(KAM)、同一晶粒内的一个测定点与其他所有测定点之间的晶体取向差的平均值(GOS)、溅射成膜时的异常放电产生次数进行了评价。另外，在实施例1的溅射靶材中，所有相对密度为95％以上。

(成分组成)

从所获得的溅射靶材取出分析试样，将其粉碎，并用酸进行预处理后，通过ICP法对Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe进行了定量分析。将评价结果示于表1。

(平均晶粒直径X1)

从溅射靶材中取出测定试样，实施了15min的IM4000离子抛光。关于离子抛光后的测定试样，使用EBSD装置(JEOL Ltd.制JSM-7001FA)进行测定，通过不包括双晶的面积平均求出了平均晶粒直径。另外，以下示出EBSD测定的条件。

分析范围：800.0μm×1200.0μm

测定步长：2.50μm

测取时间：7.6msec/point

并且，以下示出SEM条件。

加速电压：15kV

束电流：约3.2nA

WD：15mm

(极图的强度的最大值X2)

在上述条件下，使用EBSD装置求出极图的强度的最大值X2。由上述平均晶粒直径X1和极图的强度的最大值X2计算19×X1+290×X2的值，并记载于表2中。

(晶体取向的局部取向差)

在上述条件下，使用EBSD装置求出了晶体取向的局部取向差(KAM)。

在上述条件下，使用EBSD装置求出同一晶粒内的一个测定点与其他所有测定点之间的晶体取向差的平均值(GOS)。

(异常放电产生次数)

在以下所示的条件下进行溅射试验，使用异常放电测定装置(LandmarkTechnology Corp.制MAM Genesis、阈值500V)，测量了1分钟的放电中所产生的异常放电产生次数。另外，作为预溅射，将溅射功率以200W、400W、1000W、2000W、3000W的顺序增加，分别连续放电5分钟，将合计的电能设为550Wh。然后，测定了在电能15kWh期间产生的异常放电次数。将评价结果示于表2。

溅射方式：DC磁控管溅射

极限真空：4×10^-6Torr以下

溅射Ar气压力：0.4Pa

溅射功率：3000W

放电方式：每一分钟的间歇放电

测量时间：预溅射后10小时

[表1]

[表2]

※式(1)：19×X1+290×X2

※式(2)：11×X1+280×X2

在比较例1中，选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上的合计含量为2.4质量ppm，小于本发明的范围，并且不满足平均晶粒直径与极图的强度的最大值的关系式，异常放电产生次数多，无法稳定地进行溅射成膜。推测是因为无法防止由于溅射时的热过程而使晶粒粗大化或晶体取向偏向优先生长取向的现象。

在未实施热处理工序的比较例2中，KAM为2.70°、GOS较大、为6.54°，异常放电产生次数多，无法稳定地进行溅射成膜。推测是因为晶粒中存在较多应变。

在比较例3中，未实施热轧工序及温轧工序，并且不满足平均晶粒直径与极图的强度的最大值的关系式，异常放电产生次数多，并且无法稳定地进行溅射成膜。推测是因为无法防止由于溅射时的热过程而使晶体取向偏向优先生长取向的现象。

在比较例4中，选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上的合计含量为65.7质量ppm，大于本发明的范围，异常放电产生次数多，无法稳定地进行溅射成膜。推测是因为在靶溅射面中，产生添加元素的浓度高的区域(添加元素高浓度区域)和低的区域(添加元素低浓度区域)，并且电荷积聚在添加元素高浓度区域，产生了异常放电。

相对于此，本发明例1-10中，选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上的合计含量在本发明的范围内，并且平均晶粒直径与极图的强度的最大值满足式(1)，异常放电产生次数少，能够稳定地溅射成膜。

(实施例2)

如上述实施方式栏中所记载，将在铜的纯度为99.9999质量％以上的高纯度铜中如表3所示那样添加规定元素而得的轧制材作为阳极板，将铜的纯度为99.9999质量％以上的高纯度铜作为阴极板，获得了电解铜粉。将所获得的电解粉进行酸洗/中和、脱水、干燥、筛分，获得表4所示的平均粒径的电解铜粉之后，与表面活性剂一同放入圆筒形容器中，旋转混合了48小时。如此获得了原料铜粉。

将所获得的原料铜粉填充到石墨模具中，并置于热压装置内。然后，在表4所示的烧结条件下进行烧结，获得了烧结体。

另外，测定了所获得的烧结体的相对密度。由测定试样的尺寸和重量测定室温下的实测密度，以真实密度8.94计算出相对密度。将评价结果示于表4。

然后，对所获得的烧结体实施机械加工，获得了呈直径125mm、厚度5mm的圆板形状的溅射靶材。

将该溅射靶材与Cu-Cr-Zr合金(C18150)的背板进行了HIP接合。

关于所获得的溅射靶材，以与实施例1相同的步骤对成分组成、平均晶粒直径X1、极图的强度的最大值X2、晶体取向的局部取向差(KAM)、同一晶粒内的一个测定点与其他所有测定点之间的晶体取向差的平均值(GOS)、溅射成膜时的异常放电产生次数进行了评价。将评价结果示于表5。

[表3]

[表4]

[表5]

※式(1)：19×X1+290×X2

※式(2)：11×X1+280×X2

在相对密度为93.5％的比较例11中，异常放电的产生次数增加。推测是因为产生了由于存在于烧结体的内部的空孔引起的异常放电。

相对于此，在本发明例11-14中，相对密度为95％以上，并且选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上的合计含量在本发明的范围内，并且平均晶粒直径与极图的强度的最大值满足式(1)，异常放电产生次数少，能够稳定地溅射成膜。

以上确认实验的结果，确认到根据本发明例，能够提供一种即使长时间使用的情况下也能够充分抑制成膜中的异常放电(电弧放电)的产生，并且能够有效且稳定地形成微细化及薄膜化的配线膜的溅射靶材。

Claims

1.一种溅射靶材，其特征在于，含有合计5质量ppm以上且50质量ppm以下的范围的选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，

当通过电子背散射衍射法观察所述溅射靶材，将不包括双晶的以面积平均计算出的平均晶粒直径设为X1，并将极图的强度的最大值设为X2时，

满足式（1）：2500＞19×X1+290×X2，其中，所述平均晶粒直径的单位为μm，

并且通过电子背散射衍射法测定的晶体取向的局部取向差KAM为2.0°以下，

所述溅射靶材的相对密度为95%以上。

2.根据权利要求1所述的溅射靶材，其特征在于，

通过电子背散射衍射法测定的同一晶粒内的一个测定点与其他所有测定点之间的晶体取向差的平均值GOS为4°以下。

3.根据权利要求1或2所述的溅射靶材，其特征在于，含有合计10质量ppm以上且50质量ppm以下的范围的选自Ag、As、Pb、Sb、Bi、Cd、Sn、Ni、Fe中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的溅射靶材，其特征在于，

满足式（2）：1600＞11×X1+280×X2，其中，所述平均晶粒直径的单位为μm。

5.根据权利要求1所述的溅射靶材，其特征在于，

通过电子背散射衍射法测定的晶体取向的局部取向差KAM为1.5°以下。

6.根据权利要求1所述的溅射靶材，其特征在于，其由铜粉的烧结体构成。