JP2020105563A - スパッタリングターゲット用銅素材 - Google Patents

Abstract

【課題】高電圧を負荷した場合であっても異常放電の発生を抑制して安定して成膜を行うことができるとともに、低コストで製造可能なスパッタリングターゲット用銅素材を提供する。【解決手段】ガス成分を除いたＣｕの純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上９９．９９９ｍａｓｓ％未満の範囲内とされ、Ｐ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｅ，Ｒａ，Ｈｆから選択される１種または２種以上の添加元素を２ｍａｓｓｐｐｍ超え１０ｍａｓｓｐｐｍ未満の範囲で含有する。【選択図】なし

Description

本発明は、例えば、半導体装置、液晶や有機ＥＬパネルなどのフラットパネルディスプレイ、タッチパネル等における配線膜等として使用される銅膜を形成する際に用いられるスパッタリングターゲット用銅素材に関するものである。

従来、半導体装置、液晶や有機ＥＬパネルなどのフラットパネルディスプレイ、タッチパネル等の配線膜としてＡｌが広く使用されている。最近では、配線膜の微細化（幅狭化）および薄膜化が図られており、従来よりも比抵抗の低い配線膜が求められている。
そこで、上述の配線膜の微細化および薄膜化にともない、Ａｌよりも比抵抗の低い材料である銅（Ｃｕ）からなる配線膜が提供されている。特に、導電性が要求される用途においては、純度の高い純銅からなる配線膜が使用される。

ところで、上述の配線膜は、通常、スパッタリングターゲットを用いて真空雰囲気中で成膜される。
スパッタリングターゲットを用いて成膜を行う場合、スパッタリングターゲット内の異物に起因して異常放電（アーキング）が発生することがあり、そのため均一な配線膜を形成できないことがある。ここで異常放電とは、正常なスパッタリング時と比較して極端に高い電流が突然急激に流れて、異常に大きな放電が急激に発生してしまう現象であり、このような異常放電が発生すれば、パーティクルの発生原因となったり、配線膜の膜厚が不均一となったりしてしまうおそれがある。したがって、成膜時の異常放電はできるだけ回避することが望まれる。

ここで、上述の銅膜を成膜するスパッタリングターゲットとしては、例えば特許文献１−３に開示されたものが提案されている。

特許文献１には、純度が９９．９９５ｗｔ％以上である純銅において、実質的に再結晶組織を有し、平均結晶粒径が８０ミクロン以下であり、かつビッカース硬度が１００Ｈｖ以下とされたスパッタリング用銅ターゲットが提案されている。
この特許文献１においては、再結晶組織として結晶粒を微細化するとともに歪量を低減することにより、粗大クラスタの発生を抑制し、さらに、銅粒子の方向性を揃えて銅配線を均一に成膜することを目的としている。

また、特許文献２には、電気銅からゾーンメルト法により溶解インゴットを作成する工程と、上記溶解インゴットを真空溶解することにより高純度銅インゴットを作成する工程と、上記高純度銅インゴットを１００〜６００℃で熱処理することにより再結晶させる工程と、熱処理した上記高純度銅インゴットに機械加工を施す工程とを具備することにより、酸素含有量が１０ｐｐｍ以下であり、硫黄含有量が１ｐｐｍ以下であり、鉄含有量が１ｐｐｍ以下であり、純度が９９．９９９％以上の高純度銅基材から成るスパッタリングターゲットを得るスパッタリングターゲットの製造方法が提案されている。
この特許文献２においては、成膜時における配線膜の流動性が良好であり、緻密で密着性が良好な配線膜を形成することが可能なスパッタリングターゲットを製造することを目的としている。

さらに、特許文献３には、純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上である純銅からなり、平均結晶粒径が４０μｍ以下であり、ＥＢＳＤ法にて測定した全結晶粒界長さＬとΣ３粒界長さＬσ３及びΣ９粒界長さＬσ９の和Ｌ（σ３＋σ９）との比率である（Σ３＋Σ９）粒界長さ比率（Ｌ（σ３＋σ９）／Ｌ）を２８％以上とした熱延銅板が提案されている。
この特許文献３においては、加工性及び疲労特性に優れるともに、成膜時における異常放電の発生を抑制することを目的としている。

特開平１１−１５８６１４号公報 特開２００７−０２３３９０号公報 特開２０１４−２０１８１４号公報

ところで、最近では、半導体装置、液晶や有機ＥＬパネルなどのフラットパネルディスプレイ、タッチパネル等においては、配線膜のさらなる高密度化が求められており、従来にも増して、微細化および薄膜化された配線膜を安定して形成する必要がある。また、さらなる高速成膜のために高電圧を負荷する必要があり、この場合においても異常放電の発生を抑制することが求められている。

ここで、特許文献１に記載されたスパッタリング用銅ターゲットにおいては、再結晶組織として平均結晶粒径を微細化するとともに歪量を低減することが記載されているが、高電圧を負荷した場合に異常放電を十分に抑制できないおそれがあった。
また、特許文献２に記載されたスパッタリングターゲットの製造方法においては、ゾーンメルト法によって純度が９９．９９９５％の溶解インゴットを製造していることから、スパッタリングターゲットの生産効率が大幅に低下してしまうといった問題があった。また、Ｃｕの純度が高くなると、結晶粒が粗大化しやすくなって混粒組織となり、異常放電の原因となるおそれがあった。
さらに、特許文献３に記載された熱延銅板においては、結晶組織を上述のように規定しているが、高電圧を負荷した場合には異常放電を十分に抑制できないおそれがあった。

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、高電圧を負荷した場合であっても異常放電の発生を抑制して安定して成膜を行うことができるとともに、低コストで製造可能なスパッタリングターゲット用銅素材を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明者ら鋭意検討した結果、スパッタリングターゲットの内部に所定のサイズのボイドが多く存在すると、このボイドを起因として異常放電（アーキング）が発生しやすくなることが分かった。
そして、純銅材に、ガス成分と反応して化合物を生成する添加元素を適量添加することによって、ボイドの生成を抑制可能であるとの知見を得た。

本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明のスパッタリングターゲット用銅素材は、ガス成分を除いたＣｕの純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上９９．９９９ｍａｓｓ％未満の範囲内とされ、Ｐ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｅ，Ｒａ，Ｈｆから選択される１種または２種以上の添加元素を合計で２ｍａｓｓｐｐｍ超え１０ｍａｓｓｐｐｍ未満の範囲で含有することを特徴としている。

この構成のスパッタリングターゲット用銅素材においては、Ｐ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｅ，Ｒａ，Ｈｆから選択される１種または２種以上の添加元素を合計で２ｍａｓｓｐｐｍ超え１０ｍａｓｓｐｐｍ未満の範囲で含有するので、ガス成分とこれらの添加元素が化合物を生成することにより、ガス成分を固定でき、ボイドの発生を抑制することが可能となる。これにより、成膜時において、ボイドに起因した異常放電（アーキング）の発生を抑制することが可能となる。
また、ガス成分を除いたＣｕの純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上９９．９９９ｍａｓｓ％未満の範囲内とされているので、必要以上に高純度化されておらず、比較的低コストで製造することができる。

ここで、本発明のスパッタリングターゲット用銅素材においては、前記添加元素として、Ｐを少なくとも２ｍａｓｓｐｐｍを超えて含有してもよい。
この場合、前記添加元素としてＰを少なくとも２ｍａｓｓｐｐｍを超えて含有することにより、ガス成分（Ｏ、Ｈ、Ｎ、Ｓ、Ｃｌ）とＰとの化合物を十分に生成することができ、ボイドの生成をさらに確実に抑制することが可能となる。

また、本発明のスパッタリングターゲット用銅素材においては、ガス成分であるＯの含有量が１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｈの含有量が１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｎの含有量が１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｓの含有量が１０ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｃｌの含有量が１ｍａｓｓｐｐｍ未満とされていることが好ましい。
この場合、ガス成分であるＯ、Ｈ、Ｎ、Ｓ、Ｃｌの含有量がそれぞれ上述のように制限されているので、上述の添加元素とガス成分（Ｏ、Ｈ、Ｎ、Ｓ、Ｃｌ）との化合物を生成させることによって、上述のガス成分を確実に固定でき、より的確にボイドの生成を抑制することが可能となる。

さらに、本発明のスパッタリングターゲット用銅素材においては、円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下のボイドの個数密度が１個／ｃｍ^２未満であることが好ましい。
この場合、円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下のボイドの個数密度が１個／ｃｍ^２未満に制限されているので、ボイドに起因した異常放電（アーキング）の発生を確実に抑制することが可能となる。

また、本発明のスパッタリングターゲット用銅素材においては、円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下の介在物の個数密度が１個／ｃｍ^２未満であることが好ましい。
この場合、円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下の介在物の個数密度が１個／ｃｍ^２未満に制限されているので、介在物に起因した異常放電（アーキング）の発生を確実に抑制することが可能となる。

本発明によれば、高電圧を負荷した場合であっても異常放電の発生を抑制して安定して成膜を行うことができるとともに、低コストで製造可能なスパッタリングターゲット用銅素材を提供することができる。

スパッタ面が円筒形状をなすスパッタリングターゲット用銅素材におけるボイド及び介在物の個数密度の測定位置を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るスパッタリングターゲット用銅素材の製造方法の一例を示すフロー図である。 スパッタ面が円形をなすスパッタリングターゲット用銅素材におけるボイド及び介在物の個数密度の測定位置を示す説明図である。 スパッタ面が矩形をなすスパッタリングターゲット用銅素材におけるボイド及び介在物の個数密度の測定位置を示す説明図である。 本発明例１の組織観察結果を示す写真である。（ａ）が倍率１００倍、（ｂ）が倍率１０００倍である。 比較例３の組織観察結果を示す写真である。（ａ）が倍率１００倍、（ｂ）が倍率１０００倍である。

以下に、本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲット用銅素材について説明する。
本実施形態であるスパッタリングターゲット用銅素材は、半導体装置、液晶や有機ＥＬパネルなどのフラットパネルディスプレイ、タッチパネル等において配線膜として使用される銅膜を基板上に成膜する際に用いられるスパッタリングターゲットの素材となるものである。なお、スパッタリングターゲット用銅素材としては、円筒形状、円板状、矩形平板状のものがある。

本実施形態であるスパッタリングターゲット用銅素材においては、円筒面（外周面）がターゲットスパッタ面とされた円筒型スパッタリングターゲットの素材として使用されるものである。
図１に示すスパッタリングターゲット用銅素材においては、軸線Ｏに沿って延在する円筒形状をなしており、例えば外径Ｄが１４０ｍｍ≦Ｄ≦２００ｍｍの範囲内、内径ｄが１００ｍｍ≦ｄ≦１８０ｍｍの範囲内、軸線Ｏ方向長さＬが８０ｍｍ≦Ｌ≦３５０ｍｍの範囲内とされている。

そして、本実施形態であるスパッタリングターゲット用銅素材は、ガス成分を除いたＣｕの純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上９９．９９９ｍａｓｓ％未満の範囲内とされ、Ｐ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｅ，Ｒａ，Ｈｆから選択される１種または２種以上の添加元素を合計で２ｍａｓｓｐｐｍ超え１０ｍａｓｓｐｐｍ未満の範囲で含有する。
なお、本実施形態では、上述の添加元素として、Ｐを少なくとも２ｍａｓｓｐｐｍを超えて含有することが好ましい。

また、本実施形態では、ガス成分であるＯの含有量が１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｈの含有量が１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｎの含有量が１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｓの含有量が１０ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｃｌの含有量が１ｍａｓｓｐｐｍ未満とされていることが好ましい。
さらに、本実施形態であるスパッタリングターゲット用銅素材においては、組織観察の結果、観察視野内の円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下のボイドの個数密度が１個／ｃｍ^２未満であることが好ましい。
また、本実施形態であるスパッタリングターゲット用銅素材においては、組織観察の結果、観察視野内の円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下の介在物の個数密度が１個／ｃｍ^２未満であることが好ましい。

以下に、本実施形態であるスパッタリングターゲット用銅素材の組成、ボイドの個数密度、介在物の個数密度を上述のように規定した理由について説明する。

（Ｃｕの純度：９９．９９ｍａｓｓ％以上９９．９９９ｍａｓｓ％未満）
配線膜等として使用される銅膜をスパッタにて成膜する際に、異常放電（アーキング）の発生を抑えるためには、不純物量を極力低減することが好ましい。ただし、Ｃｕの純度を９９．９９９ｍａｓｓ％以上に高純度化するためには、製造工程が複雑となり、製造コストが大幅に上昇することになる。また、Ｃｕの純度が高くなると、結晶粒が粗大化しやすくなり、混粒組織となり、かえって異常放電の原因となるおそれがある。
一方、配線膜等として使用される銅膜の特性を確保するためには、Ｃｕの純度を９９．９９ｍａｓｓ％以上とする必要がある。
そこで、本実施形態では、ガス成分を除いたＣｕの純度を９９．９９ｍａｓｓ％以上９９．９９９ｍａｓｓ％未満の範囲内とすることにより、製造コストの低減を図るとともに、成膜された銅膜の特性を確保している。
なお、銅膜の特性をさらに確実に確保するためには、Ｃｕの純度の下限を９９．９９３ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、９９．９９５ｍａｓｓ％以上とすることがさらに好ましい。
一方、製造コストのさらなる低減を図るためには、Ｃｕの純度の上限を９９．９９８ｍａｓｓ％以下とすることが好ましく、９９．９９７ｍａｓｓ％以下とすることがさらに好ましい。

（Ｐ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｅ，Ｒａ，Ｈｆから選択される１種または２種以上の添加元素：２ｍａｓｓｐｐｍ超え１０ｍａｓｓｐｐｍ未満）
上述の添加元素は、ガス成分（Ｏ、Ｈ、Ｎ、Ｓ、Ｃｌ）と反応して化合物を生成し、ガス成分を固定する。これにより、ガス成分によるボイドの発生を抑制することが可能となる。
ここで、Ｐ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｅ，Ｒａ，Ｈｆから選択される１種または２種以上の添加元素の合計含有量が２ｍａｓｓｐｐｍ以下では、ガス成分を十分に固定することができず、ガス成分によるボイドの発生を十分に抑制することができないおそれがある。
一方、Ｐ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｅ，Ｒａ，Ｈｆから選択される１種または２種以上の添加元素の合計含有量が１０ｍａｓｓｐｐｍ以上となると、添加元素とガス成分を含む化合物が数多く生成し、あるいは化合物が粗大化してしまい、この化合物を起因とした異常放電が発生するおそれがある。

このため、本実施形態では、Ｐ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｅ，Ｒａ，Ｈｆから選択される１種または２種以上の添加元素の合計含有量を２ｍａｓｓｐｐｍ超え１０ｍａｓｓｐｐｍ未満の範囲内としている。
なお、ガス成分によるボイドの発生をさらに抑制するためには、Ｐ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｅ，Ｒａ，Ｈｆから選択される１種または２種以上の添加元素の合計含有量の下限を３ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることが好ましい。
一方、添加元素とガス成分を含む化合物に起因した異常放電の発生をさらに抑制するためには、Ｐ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｅ，Ｒａ，Ｈｆから選択される１種または２種以上の添加元素の合計含有量の上限を８ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることが好ましい。

（Ｐ：２ｍａｓｓｐｐｍ超え）
上述の添加元素の中でも、Ｐは、銅中への添加が容易であり、かつ、ガス成分と化合物を生成しやすく、ボイドの発生を抑制する効果が高い。
このため、上述の添加元素としてＰを少なくとも２ｍａｓｓｐｐｍを超えて含有することが好ましい。
なお、Ｐの含有量は３ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることが好ましく、５ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることがさらに好ましい。

（Ｏ：１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｈ：１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｎ：１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｓ：１０ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｃｌ：１ｍａｓｓｐｐｍ未満）
ガス成分であるＯ、Ｈ，Ｎ，Ｓ，Ｃｌの含有量を低く抑えることにより、上述の添加元素によって、これらのガス成分を確実に固定でき、ガス成分によるボイドの発生をより効率的に抑制することが可能となる。
よって、本実施形態においては、ガス成分であるＯの含有量を１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｈの含有量を１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｎの含有量を１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｓの含有量を１０ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｃｌの含有量を１ｍａｓｓｐｐｍ未満に、それぞれ制限することが好ましい。

なお、Ｏの含有量は０．５ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることが好ましい。
Ｈの含有量は０．５ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることが好ましい。
Ｎの含有量は０．５ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることが好ましい。
Ｓの含有量は５ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることが好ましい。
Ｃｌの含有量は０．５ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることが好ましい。

（ボイドの個数密度：１個／ｃｍ^２未満）
本実施形態であるスパッタリングターゲット用素材において円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下のボイドの個数を少なくすることによって、このボイドに起因した異常放電の発生を十分に抑制することが可能となる。
そこで、本実施形態においては、組織観察の結果、観察視野内の円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下のボイドの個数密度を１個／ｃｍ^２未満に制限している。

ここで、本実施形態のスパッタリングターゲット用銅素材においては、上述のように、軸線Ｏに沿って延在する円筒形状をなしており、以下のように組織観察を行い、円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下のボイドの個数密度を測定している。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、軸線Ｏ方向の中央部において、それぞれ円周方向に等間隔（９０°間隔）の（１）、（２）、（３）、（４）の位置からブロックを採取し、図１（ｃ）に示すように、これらの４個のブロックを厚さ方向（径方向）に(α)、(β)、(γ)のブロックに３分割して、合計１２個の観察試料を採取した。これらの観察試料を研磨して鏡面仕上げとし、光学顕微鏡を用いて組織観察を行い、観察視野内における上述のボイドの個数密度を測定し、これらの１２個の観察試料の測定結果の平均値を算出した。
なお、本実施形態であるスパッタリングターゲット用銅素材においては、円相当径が３５μｍを超える粗大なボイドについては、上述の観察試料内において観察されないことが好ましい。

（介在物の個数密度：１個／ｃｍ^２未満）
本実施形態であるスパッタリングターゲット用素材において円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下の介在物の個数を少なくすることによって、この介在物に起因した異常放電の発生を十分に抑制することが可能となる。
そこで、本実施形態においては、組織観察の結果、観察視野内の円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下の介在物の個数密度を１個／ｃｍ^２未満に制限している。
ここで、介在物の個数密度の測定は、上述のボイドの個数密度と同様の方法で実施することが好ましい。

次に、本実施形態であるスパッタリングターゲット用銅素材の製造方法の一例について図２を参照して説明する。

（溶解・鋳造工程Ｓ０１）
まず、ガス成分を除いた銅の純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上９９．９９９ｍａｓｓ％未満の銅原料を溶解し、銅溶湯を得る。このとき、銅溶湯をカーボン材と接触させるとともに、アルゴンガスによるガスバブリングを実施することにより、ガス成分（Ｏ，Ｈ，Ｎ，Ｓ，Ｃｌ）を低減させることが好ましい。
次いで、得られた銅溶湯に、所定の濃度となるようにＰ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｅ，Ｒａ，Ｈｆから選択される１種または２種以上の添加元素を添加して、成分調製を行う。
そして、本実施形態では、連続鋳造装置を用いて所定の断面形状（本実施形態では、断面円形状）の鋳塊を製造する。

（熱間加工工程Ｓ０２）
次に、所定の断面形状を有する鋳塊に対して熱間加工を行う。本実施形態では、熱間押出加工を実施し、円筒形状の熱間加工材を得る。
ここで、熱間加工工程Ｓ０２における加工温度は、６００℃以上９００℃以下の範囲内とすることが好ましい。
また、熱間加工工程Ｓ０２における総加工率は、７０％以上９９％以下の範囲内とすることが好ましい。

（冷間加工工程Ｓ０３）
次に、上述のようにして得られた熱間加工材に対して、冷間加工を行う。本実施形態では、冷間引抜加工を実施し、円筒形状の冷間加工材を得る。
ここで、冷間加工工程Ｓ０３における総加工率は、１％以上４０％以下の範囲内とすることが好ましい。

（熱処理工程Ｓ０４）
次に、冷間加工材に対して、熱処理を実施する。なお、必要に応じて、冷間加工工程Ｓ０３と熱処理工程Ｓ０４を繰り返し実施してもよい。
ここで、最終の熱処理工程Ｓ０４においては、熱処理温度を６００℃以上７００℃以下の範囲とし、熱処理温度での保持時間を１時間以上４時間以下の範囲内とすることが好ましい。

（機械加工工程Ｓ０５）
次に、熱処理後に機械加工を行い、表面の酸化膜を除去するとともに所定の形状に仕上げる。
以上のような工程により、本実施形態であるスパッタリングターゲット用銅素材が製造されることになる。

以上のような構成とされた本実施形態であるスパッタリングターゲット用銅素材によれば、ガス成分を除いたＣｕの純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上９９．９９９ｍａｓｓ％未満の範囲内とされているので、必要以上に高純度化されておらず、比較的低コストで製造することができる。また、結晶粒の局所的な粗大化を抑制でき、混粒組織による異常放電の発生を抑制することができる。

そして、本実施形態であるスパッタリングターゲット用銅素材によれば、Ｐ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｅ，Ｒａ，Ｈｆから選択される１種または２種以上の添加元素を合計で２ｍａｓｓｐｐｍ超え１０ｍａｓｓｐｐｍ未満の範囲で含有するので、ボイドの発生原因となるガス成分（Ｏ，Ｈ，Ｎ，Ｓ，Ｃｌ）とこれらの添加元素とが反応して化合物を生成することによって、ガス成分が固定され、ボイドの発生を抑制することが可能となる。これにより、成膜時において、ボイドに起因した異常放電（アーキング）の発生を抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態において、上述の添加元素として、Ｐを少なくとも２ｍａｓｓｐｐｍを超えて含有する場合には、銅中に容易に添加することができ、ボイドの発生原因となるガス成分（Ｏ，Ｈ，Ｎ，Ｓ，Ｃｌ）との化合物の生成を促進することが可能となり、ボイドの発生をさらに抑制することができる。

また、本実施形態において、ガス成分であるＯの含有量を１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｈの含有量を１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｎの含有量を１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｓの含有量を１０ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｃｌの含有量を１ｍａｓｓｐｐｍ未満とした場合には、上述の添加元素とガス成分（Ｏ、Ｈ、Ｎ、Ｓ、Ｃｌ）とが反応して化合物を生成することにより、ガス成分を確実に固定でき、より的確にボイドの生成を抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態において、円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下のボイドの個数密度が１個／ｃｍ^２未満である場合には、異常放電の発生原因となるボイドの個数密度が十分に低減されており、ボイドに起因した異常放電（アーキング）の発生を確実に抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態において、円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下の介在物の個数密度が１個／ｃｍ^２未満である場合には、異常放電の発生原因となる介在物の個数密度が十分に低減されており、介在物に起因した異常放電（アーキング）の発生を確実に抑制することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本実施形態では、配線膜として高純度銅膜を形成するスパッタリングターゲットを例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、他の用途で銅膜を用いる場合であっても適用することができる。

スパッタリングターゲット用銅素材の製造方法については、本実施形態に限定されることはなく、他の製造方法によって製造されたものであってもよい。例えば、連続鋳造装置を用いることなく鋳塊を得てもよい。
また、スパッタリングターゲット用銅素材が板形状をなす場合には、熱間加工工程として熱間圧延を実施し、冷間加工工程として冷間圧延を実施してもよい。

さらに、本実施形態では、円筒形状をなすスパッタリングターゲット用銅素材として説明したが、これに限定されることはなく、例えば、図３に示すように、円形平板形状をなしていてもよいし、図４に示すように矩形平板形状をなしていてもよい。なお、円形平板形状及び矩形平板形状のスパッタリングターゲット用銅素材においては、以下のようにして、ボイド及び介在物の個数密度を算出することが好ましい。

円形平板形状をなすスパッタリングターゲット用銅素材においては、図３（ａ）に示すように、スパッタ面がなす円の中心（１）、及び、円の中心を通過するとともに互いに直交する２本の直線上の外周部分（２）、（３）、（４）、（５）の５つのブロックを採取し、図３（ｂ）に示すように、これら５個のブロックを厚さ方向に(α)、(β)、(γ)のブロックに３分割して、合計１５個の観察試料を採取し、これらの観察試料を研磨して鏡面仕上げとし、光学顕微鏡を用いて組織観察を行い、観察視野内における上述のボイドの個数密度及び介在物の個数密度を測定し、これらの１５個の観察試料の測定結果の平均値を算出することが好ましい。なお、外周部分（２）、（３）、（４）、（５）は、外周縁から内側に向かって直径の１０％以内の範囲内とする。

矩形平板形状をなすスパッタリングターゲット用銅素材においては、図４（ａ）に示すように、スパッタ面がなす矩形の対角線が交差する中心部（１）と、４つの角部（２）、（３）、（４）、（５）の５個のブロックを採取し、図４（ｂ）に示すように、これら５つのブロックを厚さ方向に(α)、(β)、(γ)のブロックに３分割して、合計１５個の観察試料を採取し、これらの観察試料を研磨して鏡面仕上げとし、光学顕微鏡を用いて組織観察を行い、観察視野内における上述のボイドの個数密度及び介在物の個数密度を測定し、これらの１５個の観察試料の測定結果の平均値を算出することが好ましい。なお、角部（２）、（３）、（４）、（５）は、角部から内側に向かって対角線全長の１０％以内の範囲内とする。

以下に、前述した本実施形態であるスパッタリングターゲット用銅素材について評価した評価試験の結果について説明する。

ガス成分を除いた銅の純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上９９．９９９ｍａｓｓ％未満の銅原料を準備し、表１，２に示す組成となるように銅溶湯を溶製した。このとき、必要に応じてガスバブリングを実施した。そして、連続鋳造装置を用いて、直径３６３ｍｍの円柱形状の鋳塊を得た。なお、比較例２においては、銅原料として純度が９９．９９９９ｍａｓｓ％以上の高純度銅を銅原料として用いた。
得られた鋳塊に対して熱間押出加工（温度：８００℃、加工率８８％）を実施し、その後、冷間引抜加工（加工率：２０％）を実施し、さらに熱処理（温度：６２０℃、保持時間：２時間）を実施した。
その後、切削加工を行い、外径：１７１ｍｍ、内径：１２５ｍｍ、長さ：３０００ｍｍの円筒形状のスパッタリングターゲット用銅素材を得た。

得られたスパッタリングターゲット用銅素材について、ボイドの個数密度、介在物の個数密度、スパッタ時の異常放電発生状況について、以下の手順で評価した。評価結果を表１，２に示す。

（ボイドの個数密度／介在物の個数密度）
実施形態において説明した位置から観察試料を採取し、研磨して鏡面仕上げとし、光学顕微鏡を用いて倍率１０００倍で観察した。そして、円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下のボイドの個数密度、及び、円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下の介在物の個数密度を算出した。評価結果を表１，２に示す。
また、本発明例１の組織観察結果を図５に、比較例３の組織観察結果を図６に示す。

（成膜条件）
得られたスパッタリングターゲット用銅素材をバッキングプレートに接合し、以下の条件で銅の薄膜を成膜した。
スパッタ出力：６００Ｗ
スパッタ圧：０．２Ｐａ
スパッタ時間：８時間
到達真空度：４×１０^−５Ｐａ
雰囲気ガス：Ａｒガス／混合ガス（Ａｒ：９０ｖｏｌ％＋Ｏ：１０ｖｏｌ％）
上記成膜条件において成膜を行い、異常放電の発生回数をスパッタ電源装置に付属したアーキングカウンターにて自動的にその回数を計測した。異常放電発生回数が２００回／時間以下の場合を「〇」、異常放電発生回数が２００回／時間を超えて３００回／時間以下の場合を「△」、異常放電発生回数が３００回／時間を超えた場合を「×」とした。評価結果を表１，２に示す。

比較例１においては、Ｃｕの純度が９９．９５ｍａｓｓ％と本発明の範囲よりも低く、円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下の介在物の個数密度が１個／ｃｍ^２となり、異常放電回数が多くなった。不純物量が多かったためと推測される。
比較例２においては、Ｃｕの純度が９９．９９９９ｍａｓｓ％と本発明の範囲よりも高く、かつ、添加元素を添加しておらず、異常放電回数が多くなった。結晶粒が粗大化し、根粒組織となったためと推測される。
比較例３においては、添加元素を添加しておらず、円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下のボイドの個数密度が１．６個／ｃｍ^２となり、このボイドに起因して異常放電回数が多くなった。ガス成分を固定できなかったためと推測される。
比較例４においては、添加元素の合計量が本発明の範囲を超えており、円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下の介在物の個数密度が５個／ｃｍ^２となり、この介在物に起因して異常放電回数が多くなった。

これに対して、本発明例においては、いずれも、円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下のボイドの個数密度が１個／ｃｍ^２未満、円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下の介在物の個数密度が１個／ｃｍ^２未満となり、異常放電の発生を十分に抑制することができた。

以上の結果から、本発明例によれば、高電圧を負荷した場合であっても異常放電の発生を抑制して安定して成膜を行うことができるとともに、低コストで製造可能なスパッタリングターゲット用銅素材を提供可能であることが確認された。

Claims (5)

1. ガス成分を除いたＣｕの純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上９９．９９９ｍａｓｓ％未満の範囲内とされ、Ｐ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｅ，Ｒａ，Ｈｆから選択される１種または２種以上の添加元素を合計で２ｍａｓｓｐｐｍ超え１０ｍａｓｓｐｐｍ未満の範囲で含有することを特徴とするスパッタリングターゲット用銅素材。
2. 前記添加元素として、Ｐを少なくとも２ｍａｓｓｐｐｍを超えて含有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット用銅素材。
3. ガス成分であるＯの含有量が１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｈの含有量が１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｎの含有量が１ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｓの含有量が１０ｍａｓｓｐｐｍ未満、Ｃｌの含有量が１ｍａｓｓｐｐｍ未満とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスパッタリングターゲット用銅素材。
4. 円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下のボイドの個数密度が１個／ｃｍ^２未満であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット用銅素材。
5. 円相当径が５μｍ以上３５μｍ以下の介在物の個数密度が１個／ｃｍ^２未満であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット用銅素材。