CN110402299A - CuNi合金溅射靶及CuNi合金粉末 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种CuNi合金溅射靶，其特征在于，具有如下组成：在16质量％以上且55质量％以下的范围内含有Ni，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，在所述不可避免的杂质中，Si、Al、Mg及Zr的含量分别为30质量ppm以下，晶体粒径的偏差为40％以下，并且不具有磁性。

Description

CuNi合金溅射靶及CuNi合金粉末

技术领域

本发明涉及一种CuNi合金溅射靶及CuNi合金粉末。

本申请主张基于2017年5月9日在日本申请的专利申请2017-093117号及2018年4月17日在日本申请的专利申请2018-079221号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

包含Cu和Ni的CuNi合金膜用作液晶面板和触摸面板等显示装置中的金属布线的保护膜。CuNi合金膜一般通过使用CuNi合金溅射靶的溅射法来形成。

在专利文献1中，公开了一种CuNi合金溅射靶，其为25.0质量％≤Cu≤45.0质量％、以及Co和/或Mo的含量以总量计含有1.0质量％以上且5.0质量％以下，剩余部分由Ni及不可避免的杂质构成的CuNi合金溅射靶。并且，在专利文献2中，公开了一种CuNi合金溅射靶，其为含有30.0质量％≤Cu≤55.0质量％、以及3.0质量％≤Cr≤5.0质量％，剩余部分由Ni及不可避免的杂质构成的CuNi合金溅射靶。在专利文献1、2中，作为CuNi合金溅射靶的制造方法而记载有铸造法。

专利文献1：日本专利第5532767号公报

专利文献2：日本专利第5895370号公报

Cu和Ni是完全固溶体系，能够以全部量(完全)彼此溶解而无固溶度限制。然而，利用专利文献1、2中所记载的铸造法制造的CuNi合金溅射靶具有如下倾向，即，根据铸造时的冷却速度而生成的晶体粒径容易产生偏差。若CuNi合金溅射靶的晶体粒径的偏差大，则在利用溅射法成膜时，成膜率容易变动，可能导致所获得的CuNi合金膜的膜厚变得不均匀。

最近，形成显示装置的布线膜的基板正越发大型化，与此同时，作为CuNi合金溅射靶，希望是大型且能够连续高速地成膜的溅射靶。然而，由于Ni具有磁性，因此若将CuNi合金溅射靶大型化，尤其是加厚厚度，则会产生磁性，从而使用能够高速成膜的DC(直流)溅射装置的成膜可能会变得困难。

由于大型溅射靶在成膜时会投入大功率，因此可能会容易产生异常放电。希望成膜的CuNi合金膜在长时间内稳定且不易腐蚀，即耐腐蚀性高。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种CuNi合金溅射靶，该CuNi合金溅射靶在利用溅射法成膜时不易引起异常放电，即使在大型化尤其是加厚厚度的情况下也能够形成膜厚均匀性和耐腐蚀性高的CuNi合金膜。并且，本发明的目的在于提供一种能够有利地用作上述CuNi合金溅射靶的制造原料的CuNi合金粉末。

为了解决上述问题，作为本发明的第1方案的CuNi合金溅射靶具有如下组成：在16质量％以上且55质量％以下的范围内含有Ni，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成。在所述不可避免的杂质中，Si、Al、Mg及Zr的含量分别为30质量ppm以下，晶体粒径的偏差为40％以下，并且不具有磁性。

根据该结构的CuNi合金溅射靶，由于含有16质量％以上的Ni，因此能够形成耐腐蚀性高的CuNi合金膜。并且，由于Ni的含量为55质量％以下，因此即使在大型化尤其加厚厚度的情况下也不易产生磁性。

由于Si、Al、Mg及Zr的含量在不可避免的杂质中分别低至30质量ppm以下，因此在利用溅射法成膜时不易引起异常放电。

由于晶体粒径的偏差小至40％以下，因此成膜的CuNi合金膜的膜厚均匀性变高。

本发明的CuNi合金溅射靶中，所述Si、所述Al、所述Mg及所述Zr的合计含量优选为30质量ppm以下。

在该情况下，由于Si、Al、Mg及Zr等不可避免的杂质的含量少，因此在利用溅射法成膜时更不易引起异常放电。

本发明的CuNi合金溅射靶中，氧的含量优选为900质量ppm以下。

在该情况下，由于包含氧的氧化物的含量少，因此在利用溅射法成膜时更不易引起异常放电。

本发明的CuNi合金溅射靶中，理论密度比优选为99％以上。

在该情况下，由于理论密度比高、致密且空穴少，因此在利用溅射法成膜时更加不易引起异常放电。

本发明的第2方案的CuNi合金粉末具有如下组成：在16质量％以上且55质量％以下的范围内含有Ni，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，在所述不可避免的杂质中，Si、Al、Mg及Zr的含量分别为30质量ppm以下，粒径的偏差为50％以下。

该结构的CuNi合金粉末中，Ni含量及Si、Al、Mg和Zr的含量分别与上述的作为本发明的第1方案的CuNi合金溅射靶相同。由于所述CuNi合金粉末的粒径的偏差设为50％以下，因此能够将对该CuNi合金粉末进行烧结而成的溅射靶的晶体粒径的偏差控制在40％以下。因此，能够通过对所述CuNi合金粉末进行烧结而制造上述的组成与晶体粒径的偏差小的、作为本发明的第1方案的CuNi合金溅射靶。

溅射靶的晶体粒径偏差小于粉末的粒径偏差的原因认为如下。如果粉末的粒径小，则由于烧结进行得快，因此，小粒径粉末区域中的烧结及粒子生长快速进行。如果粉末的粒径大，则由于烧结进行得慢，因此，大粒径粉末区域中的烧结及粒子生长缓慢进行。其结果，烧结而成的溅射靶的晶体粒径的偏差比粉末的粒径的偏差小。

本发明的CuNi合金粉末中，粒径为75μm以上的粒子的含量优选为15体积％以下。

在该情况下，由于粉末中粒径为75μm以上的粗大粒子少，因此在对该粉末进行烧结而成的溅射靶中不易形成粗大的晶粒。因此，能够制造晶体粒径的偏差更小的本发明的CuNi合金溅射靶。

本发明的CuNi合金粉末中，粒径小于10μm的粒子的含量优选为10体积％以下。

在该情况下，由于粒径小于10μm的粒子比较容易氧化，因此通过对粒径小于10μm的粒子的含量为10体积％以下的CuNi合金粉末进行烧结，能够制造氧的混入量少、理论密度比高且致密的CuNi合金溅射靶。

根据本发明，能够提供一种CuNi合金溅射靶，该CuNi合金溅射靶在利用溅射法成膜时不易引起异常放电、即使在大型化尤其是加厚厚度的情况下也能够形成不易产生磁性且膜厚的均匀性和耐腐蚀性高的CuNi合金膜。并且，根据本发明，能够提供一种能够有利地用作上述CuNi合金溅射靶的制造原料的CuNi合金粉末。

产业上的可利用性

根据本发明，能够提供一种CuNi合金溅射靶，该CuNi合金溅射靶在利用溅射法成膜时不易引起异常放电、即使在大型化尤其是加厚厚度的情况下也能够形成不易产生磁性且膜厚的均匀性和耐腐蚀性高的CuNi合金膜。并且，根据本发明，能够提供一种能够有利地用作上述CuNi合金溅射靶的制造原料的CuNi合金粉末。

附图说明

图1是本发明的一实施方式所涉及的CuNi合金溅射靶的组织观察照片的一例。

具体实施方式

以下，对作为本发明的实施方式的CuNi合金溅射靶及CuNi合金粉末进行说明。

本实施方式的CuNi合金溅射靶用于形成CuNi合金膜，该CuNi合金膜例如用作液晶显示器和触摸面板等显示装置的金属布线的保护膜。作为本实施方式的CuNi合金粉末例如用作用于制造上述CuNi合金溅射靶的原料。

＜CuNi合金溅射靶＞

本实施方式的CuNi合金溅射靶由CuNi合金构成，该CuNi合金具有如下组成：在16质量％以上且55质量％以下的范围内含有Ni，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成。在所述不可避免的杂质中，Si、Al、Mg及Zr的含量分别为30质量ppm以下。

本实施方式的CuNi合金溅射靶中，晶体粒径的偏差为40％以下。

在本实施方式的CuNi合金溅射靶中，在所述不可避免的杂质中，Si、Al、Mg及Zr的合计含量优选为30质量ppm以下。氧的含量优选为900质量ppm以下。

本实施方式的CuNi合金溅射靶中，晶体粒径的平均值优选在5μm以上且100μm以下的范围内。

并且，在本实施方式的CuNi合金溅射靶中，理论密度比优选为99％以上。

以下，对如上述那样规定作为本实施方式的CuNi合金溅射靶的组成及晶体粒径、理论密度比及形状的原因进行说明。

(Ni含量：16质量％以上且55质量％以下)

Ni具有提高成膜的CuNi合金膜的耐腐蚀性、尤其提高在高温高湿环境下的耐腐蚀性的作用。

若Ni的含量减少，则可能会降低成膜的CuNi合金膜的耐腐蚀性。若Ni的含量过多，则Ni的磁性容易残留，并且在将CuNi合金溅射靶大型化尤其加厚厚度时，容易产生磁性。若CuNi合金溅射靶中产生磁性，则在利用溅射法成膜时，溅射靶上的磁通密度变得不充分，从而使用磁控管式溅射装置的成膜可能会变得困难。

从这种原因考虑，本实施方式的CuNi合金溅射靶中，将Ni的含量设定在16质量％以上且55质量％以下的范围内。为了可靠地提高CuNi合金膜的耐腐蚀性，优选将Ni的含量设为20质量％以上，进一步优选设为25质量％以上。为了可靠地抑制磁性的产生，优选将Ni的含量设为小于50质量％，进一步优选设为小于45质量％。

＜Si、Al、Mg及Zr的含量：30质量ppm以下＞

Si、Al、Mg及Zr是氧化铝、莫来石、氧化镁、氧化锆等陶瓷耐火材料中所包含的元素。氧化铝、莫来石、氧化镁、氧化锆等陶瓷耐火材料是在熔化Cu和Ni而制备CuNi合金时工业上广泛使用的材料。这些陶瓷耐火材料的溅射率通常相对低于CuNi合金的溅射率。因此，若Si、Al、Mg、Zr等元素以陶瓷的状态混入CuNi合金溅射靶中，则在成膜时CuNi合金被优先溅射，陶瓷有可能作为结瘤(nodule)而残留在溅射靶表面。然后，以残留在溅射靶表面的结瘤为起始点产生异常放电，结瘤通过异常放电而被破坏，有可能产生微粒。

从这种原因考虑，在本实施方式的CuNi合金溅射靶中，Si、Al、Mg及Zr的含量优选分别设为30质量ppm以下，进一步优选设为20质量ppm以下。为了可靠地抑制异常放电的产生，优选将Si、Al、Mg及Zr的合计含量设为30质量ppm以下，进一步优选设为25质量ppm以下。

(氧的含量：900质量ppm以下)

氧是主要作为氧化物混入CuNi合金溅射靶中的元素。氧化物的溅射率通常相对低于CuNi合金的溅射率。因此，若氧化物混入CuNi合金溅射靶中，则在成膜时CuNi合金被优先溅射，并且氧化物有可能作为结瘤而残留在溅射靶表面。然后，以残留在溅射靶表面的结瘤为起始点产生异常放电，结瘤通过异常放电而被破坏，有可能产生微粒。

从这种原因考虑，在本实施方式的CuNi合金溅射靶中，氧的含量优选为900质量ppm以下，进一步优选为800质量ppm以下。

(晶体粒径的偏差：40％以下)

基于溅射法的成膜速率取决于晶体的粒径，例如，细微晶体通过溅射而在相对短的时间内被消耗，但粗大晶体被消耗的时间相对较长。因此，若细微晶体和粗大晶体混在一起，则成膜时的成膜速率容易变动，有可能难以形成均匀膜厚的CuNi合金的膜。

若进行溅射，则粗大晶体被消耗的部分与细微晶体被消耗的部分的边界产生台阶。若电子通过静电感应而在该台阶进行充电，则该充电的部分的电子密度变高，附近空间的电场增强。若该空间的电场超过极限，则等离子体中的离子一瞬间进入该部分，从而产生异常放电。

为了抑制这种成膜速率的变动和异常放电的产生，在本实施方式的CuNi合金溅射靶中，晶体粒径的偏差优选为40％以下，进一步优选为35％以下。晶体粒径的偏差通常为10％以上。

(晶体粒径的平均值：5μm以上且100μm以下)

如上所述，由于基于溅射法的成膜速率取决于晶体的粒径，因此晶体粒径的平均值优选为5μm以上且100μm以下的范围，更优选为5μm以上且80μm以下的范围。

在本实施方式的CuNi合金溅射靶中，晶体的形状并无特别限制。例如，如图1所示，可以是不规则的形状。不规则的形状时的晶体粒径的测定是以如下方式进行的，即，使用光学显微镜来拍摄组织照片，并且利用ASTM E 112中记载的切断法来测量组织照片中的晶体粒径。

晶体粒径的平均值设为使用从中心附近切出的样品(三处)测量的晶体粒径的平均值。

晶体粒径的偏差是从使用从CuNi合金溅射靶的五处切出的样品测定的晶体粒径中，提取最大值(最大晶体粒径)及最小值(最小晶体粒径)，并通过下述式计算的值。

晶体粒径的偏差(％)＝[{(最大晶体粒径-最小晶体粒径)/2}/晶体粒径的平均值]×100

(理论密度比：99％以上)

若溅射靶的理论密度比降低，则存在很多空隙(台阶)，利用溅射法成膜时可能会容易产生异常放电。

因此，在实施方式的CuNi合金溅射靶中，理论密度比优选设为99％以上，进一步优选设为99.5％以上。

理论密度比是CuNi合金溅射靶的实际密度(实测密度)相对于理论密度的比率。CuNi合金溅射靶的理论密度根据Cu和Ni的含量比而变动。因此，在本实施方式中，将根据CuNi合金溅射靶的Cu和Ni的含量比计算的密度作为理论密度。

关于本实施方式的CuNi合金溅射靶，例如能够通过对CuNi合金粉末进行烧结来制造。作为CuNi合金粉末的烧结方法，能够采用各种方法，如HIP法、热压法等用作制造金属粉末的烧结体的方法。具体而言，HIP法中，能够在温度：800℃以上且1200℃以下、压力：10MPa以上且200MPa以下、保持时间：1小时以上且6小时以下的条件下进行烧结。

所获得的CuNi合金溅射靶根据需要通过机械加工等成型为规定尺寸之后，焊接到背板上，并安装到溅射装置上使用。

接着，对能够用作CuNi合金溅射靶的制造原料的CuNi合金粉末进行说明。

＜CuNi合金粉末＞

本实施方式的CuNi合金粉末由CuNi合金构成，该CuNi合金具有如下组成：在16质量％以上且55质量％以下的范围内含有Ni，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成。在所述不可避免的杂质中，Si、Al、Mg及Zr的含量优选分别设为30质量ppm以下。

在本实施方式中，在所述不可避免的杂质中，Si、Al、Mg及Zr的含量优选分别设为20质量ppm以下。并且，这些Si、Al、Mg及Zr的合计含量优选为30质量ppm以下，进一步优选设为25质量ppm以下。

通过具有这种组成，能够用作上述CuNi合金溅射靶的制造原料。

在本实施方式的CuNi合金粉末中，粒径的偏差设为50％以下。

如上所述，由于粒径的偏差设为50％以下，因此能够将对本实施方式的CuNi合金粉末进行烧结而成的溅射靶的晶体粒径的偏差控制在40％以下。

在本实施方式的CuNi合金粉末中，粒径为75μm以上的粒子的含量优选为15体积％以下，更优选为10体积％以下。

粒径为75μm以上的粒子通过烧结而容易形成粗大的晶粒，具有晶粒的偏差增大的倾向。因此，在本实施方式的CuNi合金粉末中，粒径为75μm以上的粒子的含量优选设为15体积％以下。

此外，在本实施方式的CuNi合金粉末中，粒径小于10μm的粒子的含量优选为10体积％以下，更优选为5体积％以下。

粒径小于10μm的粒子具有比表面积相对大且表面容易氧化的倾向。因此，若使用包含大量的粒径小于10μm的粒子的CuNi合金粉末来制造CuNi合金溅射靶，则氧容易混入到靶材中，并且靶材的理论密度比可能会降低。因此，在本实施方式的CuNi合金粉末中，粒径小于10μm的粒子的含量优选设为10体积％以下。

在本实施方式中，CuNi合金粉末的粒径是利用激光衍射法测定的值。

本实施方式的CuNi合金粉末中，氧的含量优选为900质量ppm以下，进一步优选为800质量ppm以下。

氧是通过CuNi合金粉末的表面被氧化而混入的元素。关于CuNi合金粉末，若表面被氧化，则有时烧结性降低。因此，若使用表面被氧化的CuNi合金粉末来制造CuNi合金溅射靶，则氧容易混入到靶材中，并且导致靶材的致密性降低，理论密度比可能会降低。

本实施方式的CuNi合金粉末例如能够利用气体雾化法来制造。具体而言，能够通过如下方法来制造，首先，准备Cu原料块和Ni原料块，掺合成上述组成并熔化而生成CuNi合金之后，利用气体雾化法来粉末化，接着对所获得的粉末进行分级。用作原料的Ni原料块的纯度优选为99.9质量％(3N)以上。并且，Cu原料块的纯度优选为99.99质量％(4N)以上。

Cu原料块和Ni原料块的熔化能够通过将Cu原料块和Ni原料块填充到坩埚中并加热来进行。作为坩埚的材料，能够使用氧化铝、莫来石、氧化镁、氧化锆等陶瓷耐火材料。熔化Cu原料块和Ni原料块而得到的熔液的保持时间优选设为3分钟以上且15分钟以下。若保持时间短，则Ni和Cu的组成变得不均匀，并且Ni的磁性可能会残留。若保持时间过长，则作为坩埚材料的陶瓷耐火材料可能会混入熔液中。

作为气体雾化的条件，优选使用Ar气作为喷射气体，且将熔液温度设为1400℃以上且1700℃以下，并且将喷射压力设为1MPa以上且10MPa以下。

若喷射压力小于1MPa，则由于喷射压力低，因此熔液的喷雾化不稳定，块状物增多，不易粉末化。若喷射压力高于10MPa，则由于喷射的熔液在被冷却之前到达装置壁面，因此片状物增多，此时也难以进行粉末化。

关于通过气体雾化所获得的CuNi合金粉末，通过分级来调整粒度分布。

作为分级方法，能够采用如筛、离心分离等的作为金属粉末的分级方法而利用的各种方法。

作为本实施方式的CuNi合金溅射靶中，由于含有16质量％以上的Ni，因此能够形成耐腐蚀性高的CuNi合金膜。由于Ni的含量设为55质量％以下，因此即使在大型化尤其是加厚厚度的情况下也不易产生磁性。由于在不可避免的杂质中，Si、Al、Mg及Zr的含量分别少至30质量ppm以下，因此在利用溅射法成膜时不易引起异常放电。由于晶体粒径的偏差小至40％以下，因此成膜的CuNi合金膜的膜厚均匀性提高。

本实施方式的CuNi合金溅射靶中，由于Si、Al、Mg及Zr的合计含量少，为30质量ppm以下，因此在利用溅射法成膜时更不易引起异常放电。本实施方式的CuNi合金溅射靶中，由于氧的含量少，为900质量ppm以下，因此在利用溅射法成膜时更不易引起异常放电。本实施方式的CuNi合金溅射靶中，由于理论密度比高，为99％以上，致密且空穴少，因此在利用溅射法成膜时更加不易引起异常放电。

由于晶体粒径的平均值设为5μm以上且100μm以下的范围内，因此能够进一步提高成膜的CuNi合金膜的膜厚的均匀性。

本实施方式的CuNi合金粉末中，Ni含量及Si、Al、Mg和Zr的含量分别设为与上述的本实施方式的CuNi合金溅射靶相同。并且，粒径的偏差控制在50％以下。

因此，通过对本实施方式的CuNi合金粉末进行烧结，能够制造上述组成和晶体粒径的偏差小的本实施方式的CuNi合金溅射靶。

本实施方式的CuNi合金粉末中，由于粒径为75μm以上的粒子的含量设为15体积％以下，因此不易通过烧结而形成粗大晶粒。

本实施方式的CuNi合金粉末中，比较容易氧化的粒径小于10μm的粒子的含量设为10体积％以下。因此，通过对本实施方式的CuNi合金粉末进行烧结，能够制造氧的混入量少、理论密度比高且致密的CuNi合金溅射靶。

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，能够在不脱离本发明的技术思想的范围内进行适当的变更。

例如，在本实施方式中，当Si、Al、Mg及Zr的含量分别为30质量ppm以下时，合计含量可以大于30质量ppm。并且，氧含量可以大于900质量ppm。但是，氧含量优选为1000质量ppm以下。理论密度比可以小于99％。但是，理论密度比优选为95％以上。

关于本实施方式的CuNi合金溅射靶，即使设为例如厚度为10mm以上的大型形状，也能够形成不易产生磁性且膜厚的均匀性和耐腐蚀性高的CuNi合金膜。但是，关于本实施方式的CuNi合金溅射靶的形状并无特别限制。本实施方式的CuNi合金溅射靶可以是板状，也可以是圆柱形状。并且，厚度可以小于10mm。

实施例

以下，对关于本发明所涉及的CuNi合金溅射靶及CuNi合金粉末的作用效果进行评价的评价试验结果进行说明。

[本发明例1～12、比较例3～6、8～11]

(1)CuNi合金粉末的制作

作为原料块，准备纯度为99.99质量％的Cu原料块和纯度为99.9质量％的Ni原料块。

以成为表1所示的投入组成的方式称取这些原料块。将称取的原料块填充到坩埚中，利用将Ar气用作喷射气体的气体雾化法来制作CuNi合金粉末。气体雾化的条件(坩埚的材质、熔液保持时间、熔液温度、喷射压力)设为如表1中的记载。首先使用开孔300μm的筛对利用气体雾化法获得的CuNi合金粉末进行分级。之后，使用表1中记载的开孔的筛进行分级。在使用开孔10μm的筛和开孔75μm的筛的情况下，将在开孔10μm的筛上且在开孔75μm的筛下的CuNi合金粉末用于溅射靶的制造。在仅使用开孔75μm的筛的情况下，将筛下的CuNi合金粉末用于溅射靶的制造。在仅使用开孔10μm的筛的情况下，将筛上的CuNi合金粉末用于溅射靶的制造。

关于所获得的用于制造溅射靶的CuNi合金粉末，利用下述方法测定组成、粒度分布(平均粒径、小于10μm的粒子含量、75μm以上的粒子含量)及粒径的偏差。将其结果示于表2。

＜组成＞

Ni的含量使用XRF装置(Rigaku Corporation制造的ZSX PrimusII)进行测定。

Si、Al、Mg及Zr的含量通过ICP装置(Agilent Technologies,Inc.制造的5100)进行测定。

氧的含量使用HORIBA,Ltd.制造的氧氮分析装置EMGA-550并利用惰性气体-脉冲加热熔化法(非分散红外线吸收法)进行测定。

＜粒度分布＞

使用Nikkiso Co.,Ltd.制造的MICROTRAC对平均粒径和体积基准的粒度分布进行测定。根据其结果计算出小于10μ的粒子含量及75μm以上的粒子含量。并且，作为粒径的偏差，计算出平均粒径±50％以内的粒径的粒子的含有率(体积％)。

(2)CuNi合金溅射靶的制造

使用上述(1)中制作的CuNi合金粉末，利用HIP(热等静压法)进行烧结而制造CuNi合金溅射靶(直径160mm×厚度20mm的圆板状靶材)。烧结温度设为1000℃，压力设为100MPa，保持时间设为2小时。

[比较例1～2]

利用铸造法制造CuNi合金溅射靶。

以成为表1所示的投入组成的方式，称取与CuNi合金粉末的制作中使用的原料块相同的Cu原料块和Ni原料块。使用感应熔炼炉对称取的原料块进行加热并熔化，制造CuNi合金溅射靶(直径160mm×厚度20mm的圆板状靶材)。

[比较例7]

作为原料，以成为表1所示的投入组成的方式，称取Cu粉末(纯度：99.99质量％、平均粒径：57μm)和Ni粉末(纯度：99.9质量％、平均粒径：48μm)各要素粉末。对称取的Cu粉末和Ni粉末进行混合，获得粉末混合物。除了使用该粉末混合物来代替CuNi合金粉末以外，在与本发明例相同的条件下利用HIP(要素粉末HIP)制造CuNi合金溅射靶(直径160mm×厚度20mm的圆板状靶材)。

关于本发明例1～12、比较例1～11中制造的CuNi合金溅射靶，利用下述方法对组成、磁性、晶体粒径的平均值和偏差、理论密度比及异常放电次数进行测定。关于使用所获得的CuNi合金溅射靶形成的CuNi合金膜，利用下述方法评价膜厚的偏差和耐腐蚀性。将其结果示于表3。

＜组成＞

Ni的含量使用XRF装置(Rigaku Corporation制造的ZSX PrimusII)进行测定。

Si、Al、Mg及Zr的含量使用ICP装置(Agilent Technologies,Inc.制造、5100)进行测定。

氧的含量使用HORIBA,Ltd.制造的氧氮分析装置EMGA-550并通过惰性气体-脉冲加热熔化法(非分散红外线吸收法)进行测定。

＜磁性＞

使马蹄形铝镍钴磁铁(Dexter制造、型号5K215)与CuNi合金溅射靶的表面接触。将CuNi合金溅射靶附着在马蹄形铝镍钴磁铁上的情况设为“有磁性”，未附着的情况设为“无磁性”。

＜晶体粒径的平均值及偏差＞

从CuNi合金溅射靶的溅射面的中心的一处以及在该中心彼此正交的两条直线各自的两端部分的四处这合计五处切出样品。对切出的各样品的表面(相当于溅射面的表面)进行镜面抛光之后，使用蚀刻液对被抛光的表面的晶界进行蚀刻处理。蚀刻液通过将水:28％氨水:31％双氧水以体积比计为4:1:1的方式混合而进行制备。

接着，使用光学显微镜来观察抛光面，并且以100倍的倍率拍摄组织照片。利用ASTM E 112中记载的切断法对组织照片中的晶体粒径进行测量。

晶体粒径的平均值设为如下：关于从中心切出的一个样品，在任意选择的五处测量晶体粒径，且对该测量出的晶体粒径进行平均得到的值。

关于晶体粒径的偏差(％)，从使用从合计五处切出的各样品测定的晶体粒径中，提取最大值(最大晶体粒径)及最小值(最小晶体粒径)，并通过下述式进行计算。

晶体粒径的偏差(％)＝[{(最大晶体粒径-最小晶体粒径)/2}/晶体粒径的平均值]×100

＜理论密度比＞

从CuNi合金溅射靶中采集试验片，测定采集的试验片的尺寸及重量，并对靶材的密度(实际测定值)进行计算。

接着，通过下述式对CuNi合金溅射靶的理论密度进行计算。将Ni的理论密度设为8.90g/cm³、Cu的理论密度设为8.96g/cm³并进行计算。

理论密度＝100/[(靶材的Ni含量wt％)/(Ni的理论密度)+(靶材的Cu的含量wt％)/(Cu的理论密度)]

通过下述式对CuNi合金溅射靶的理论密度比(％)进行计算。

理论密度比(％)＝密度(实际测定值)/理论密度×100

＜异常放电次数的测定＞

将CuNi合金溅射靶焊接到无氧铜制的背板上，并将其安装到磁控管式DC溅射装置中。

接着，在下述溅射条件下实施连续60分钟的基于溅射法的成膜。在该成膜实施期间，使用DC溅射装置的电源中附带的电弧计数器，计数异常放电的次数。

(溅射条件)

靶材-玻璃基板的距离：60mm

极限真空度：5×10^-5Pa

Ar气压力：0.3Pa

溅射输出功率：直流1000W

＜膜厚的偏差＞

以与上述异常放电次数的测定相同的方式，将CuNi合金溅射靶安装到磁控管式DC溅射装置中。并且，将边长100mm的四方形的玻璃基板安装到磁控管式DC溅射装置中。

接着，在下述溅射条件下，在玻璃基板的表面上以厚度成为100nm的方式形成CuNi合金膜。

(溅射条件)

靶材-玻璃基板的距离：60mm

极限真空度：5×10^-5Pa

Ar气压力：0.3Pa

溅射输出功率：直流1000W

对成膜的CuNi合金膜的四角及中心这五个点的膜厚进行测定。然后，求出所测定的膜厚的平均值，从所测定的膜厚中提取最大值(最大结膜厚值)和最小值(最小膜厚值)，并通过下述式计算出膜厚的偏差(％)。

膜厚的偏差(％)＝[{(最大膜厚值-最小膜厚值)/2}/膜厚的平均值]×100

＜膜的耐腐蚀性＞

以与上述异常放电次数的测定相同的方式，将CuNi合金溅射靶安装到磁控管式DC溅射装置中。并且，将50mm×50mm×0.7mm的无碱玻璃基板安装到磁控管式DC溅射装置中。

接着，在下述溅射条件下，在无碱玻璃基板的表面上以厚度成为150nm的方式形成CuNi合金膜。

(溅射条件)

靶材-无碱玻璃基板的距离：60mm

极限真空度：5×10^-5Pa

Ar气压力：0.3Pa

溅射输出功率：600W

在温度70℃、相对湿度90％的恒温恒湿条件下，对成膜的CuNi合金膜实施保持250小时的恒温恒湿试验。在恒温恒湿试验后，目视观察CuNi合金的表面，确认到变色的情况评价为“NG”，未确认到变色的情况评价为“OK”。

[表1]

[表3]

[表4]

利用铸造法制造且晶体粒径的偏差大于40％的比较例1、2的CuNi合金溅射靶的异常放电次数增多，并且成膜的CuNi合金膜的膜厚的偏差增大。

Si、Al、Mg及Zr中的任一个的含量大于30质量ppm的比较例3～6的CuNi合金溅射靶的异常放电次数增多。

利用要素粉末HIP制造的比较例7的CuNi合金溅射靶具有磁性，在磁控管式DC溅射装置中，未能形成CuNi合金膜。认为CuNi合金溅射靶具有磁性的原因在于，源自Ni要素粉末的磁性残留于CuNi合金溅射靶中。

使用Ni含量小于16质量％的比较例8的CuNi合金溅射靶来成膜的CuNi合金膜的耐腐蚀性降低。

Ni含量大于55质量％的比较例9的CuNi合金溅射靶具有磁性，在磁控管式DC溅射装置中，未能形成CuNi合金膜。

关于利用合金粉末HIP制造且晶体粒径的偏差大于40％的比较例10的CuNi合金溅射靶，成膜的CuNi合金膜的膜厚的偏差增大。

在使用气体雾化时的熔液保持时间短的合金粉末来制造的比较例11中，靶材具有磁性，在磁控管式DC溅射装置中，未能形成CuNi合金膜。

相对于此，组成和晶体粒径的平均值及偏差设为本发明的范围内的本发明例1～12的CuNi合金溅射靶的异常放电次数少，并且成膜的CuNi合金膜的膜厚的偏差小且耐腐蚀性良好。尤其，Si、Al、Mg及Zr的合计含量为30质量ppm以下且氧的含量设为900质量ppm以下且理论密度比设为99％以上的本发明例1～9、12的CuNi合金溅射靶的异常放电次数显著减少。

确认到通过使用组成和粒径的偏差设为本发明的范围内的本发明例1～12的CuNi合金粉末，能够制造不具有磁性且组成及晶体粒径的偏差在本发明的范围内的合金溅射靶。

尤其，使用粒径小于10μm的粒子的含量为10体积％以下的本发明例1～9、11、12的CuNi合金粉末来制造的CuNi合金溅射靶的理论密度比均为99％以上而较高。

Claims (7)

1.一种CuNi合金溅射靶，其特征在于，

具有如下组成：在16质量％以上且55质量％以下的范围内含有Ni，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，在所述不可避免的杂质中，Si、Al、Mg及Zr的含量分别为30质量ppm以下，

晶体粒径的偏差为40％以下，并且不具有磁性。

2.根据权利要求1所述的CuNi合金溅射靶，其特征在于，

所述Si、所述Al、所述Mg及所述Zr的合计含量为30质量ppm以下。

3.根据权利要求1或2所述的CuNi合金溅射靶，其特征在于，

氧的含量为900质量ppm以下。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的CuNi合金溅射靶，其特征在于，

理论密度比为99％以上。

5.一种CuNi合金粉末，其特征在于，

具有如下组成：在16质量％以上且55质量％以下的范围内含有Ni，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，在所述不可避免的杂质中，Si、Al、Mg及Zr的含量分别为30质量ppm以下，

粒径的偏差为50％以下。

6.根据权利要求5所述的CuNi合金粉末，其特征在于，

粒径为75μm以上的粒子的含量为15体积％以下。

7.根据权利要求5或6所述的CuNi合金粉末，其特征在于，

粒径小于10μm的粒子的含量为10体积％以下。