KR102197979B1 - 구리 합금 스퍼터링 타깃 - Google Patents

Abstract

이 구리 합금 스퍼터링 타깃은, Ca 를 0.3 질량％ 이상 1.7 질량％ 이하 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 구리 합금으로 이루어지고, 모상 중에 Ca 가 편석된 Ca 편석상 (10) 이 분산되어 있고, 상기 Ca 편석상은 Cu 로 이루어지는 Cu 분산상 (11) 을 함유하고 있다.

Description

구리 합금 스퍼터링 타깃{COPPER ALLOY SPUTTERING TARGET}

본 발명은 구리 합금 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.

상세하게는 본 발명은, 예를 들어 박막 트랜지스터의 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극 등의 배선막으로서의 구리 합금막을 유리, 아모르퍼스 Si, 또는 실리카 등으로 이루어지는 기판 상에 스퍼터링에 의해 형성함에 있어서, 스퍼터링시의 타깃으로서 사용되는 구리 합금 스퍼터링 타깃에 관한 것이며, 특히, Cu-Ca 계 합금 (Ca 함유 구리 합금) 으로 이루어지는 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.

본원은, 2013년 8월 30일에 출원된 일본국 특허 출원 제2013-179386호 및 2014년 7월 23일에 출원된 일본국 특허 출원 제2014-149940호에 대해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이는, 유리 등의 기판 상에 박막 트랜지스터 (이하 "TFT" 라고 적는다) 와 표시 회로를 형성한 구조로 되어 있다. 한편, 최근 박형 텔레비전의 대형화, 정세화의 요청에 의해, 이런 종류의 TFT 를 사용한 디스플레이 패널 (TFT 패널) 이라고 하여도, 대형, 고정세한 것이 요구되게 되었다.

종래, 대형, 고정세의 TFT 패널의 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극 등의 배선막으로서는, 알루미늄 (Al) 계 재료로 이루어지는 배선막을 사용하는 것이 일반적이었지만, 최근에는 배선막의 저저항화 때문에, Al 보다 도전율이 높은 구리 (Cu) 계 재료로 이루어지는 배선막을 사용하는 것이 진행되고 있다.

상기 서술한 TFT 패널의 배선막에 사용하기 위한 구리계 재료로서 다양한 구리 합금이 제안되어 있지만, 최근에는 예를 들어 이하의 일본 공개특허공보 2009-215613호 혹은 일본 공개특허공보 2011-044674호에 나타내는 바와 같이, Cu-Ca 합금이 주목을 받고 있다. Cu-Ca 합금으로 이루어지는 배선막은, 비저항이 Al 계 재료보다 낮을 뿐만 아니라, 기판인 유리 등과의 밀착성이 우수하다. 또한, 이런 종류의 Cu-Ca 합금에 의해 TFT 패널의 배선막을 형성하는 경우, 스퍼터링을 적용하는 것이 통상이지만, 그 경우, Cu-Ca 합금으로 이루어지는 스퍼터링 타깃이 사용되고 있다. 이런 종류의 스퍼터링 타깃은, 예를 들어 주조, 열간 압연의 공정을 거쳐 제조된다.

그런데, 스퍼터링시에 있어서는 이상 방전이 발생하는 경우가 있다. 여기서, 이상 방전이란, 정상적인 스퍼터링시와 비교하여 극단적으로 높은 전류가 돌연 급격하게 흘러, 비정상적으로 큰 방전이 발생하는 현상이다. 이상 방전이 발생하면, 파티클의 발생 원인이 되어, 스퍼터링에 의해 형성되는 퇴적막의 막 두께가 불균일해질 우려가 있다. 따라서 스퍼터링시의 이상 방전은 가능한 한 회피하는 것이 바람직하다.

그래서, 일본 공개특허공보 2013-014808호에는, Cu-Ca 합금으로 이루어지는 스퍼터링 타깃에 있어서, 스퍼터링시에 있어서의 이상 방전의 발생을 억제하기 위하여, Cu-Ca 계 정출물의 평균 입경을 10 ∼ 50 ㎛ 의 범위로 규정한 타깃이 개시되어 있다.

그런데, 고정세의 TFT 패널의 저가격화에 대응하기 위하여, 생산성 향상의 요구는 강하고, 더욱 생산성을 향상시키기 위해, 성막 속도를 높이고자 하는 요망이 높아지고 있다. 성막 속도를 높이기 위해서는, 스퍼터링에 투입하는 전력을 높일 필요가 있지만, 일반적으로 스퍼터시의 투입 전력을 높이면 이상 방전이 발생하기 쉬워지기 때문에, 이상 방전 횟수의 저감이 과제가 된다.

마찬가지로, Cu-Ca 합금으로 이루어지는 타깃을 사용하여 스퍼터링을 실시하는 경우에서도, 이상 방전을 더욱 저감시키는 것이 요구되고 있다.

이 발명은, 상기 서술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, Cu-Ca 합금 등, Cu 에 대한 합금 원소로서 주로 Ca 를 첨가한 Cu-Ca 계 합금을 사용한 구리 합금 스퍼터링 타깃으로서, 성막 속도를 올려 생산성을 높이기 위해서, 보다 큰 전력으로 스퍼터링해도 이상 방전의 발생을 억제할 수 있도록 한 구리 합금 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 서술한 과제를 해결하기 위하여 검토한 결과, 구리 합금 스퍼터링 타깃을 제조할 때의 열간 압연에 의해 Cu-Ca 주괴에 포함되는 Ca 편석상에 균열이 생기는 경우가 있고, 특히 성막 속도를 높이기 위해 대전류로 스퍼터링을 실시하면, 이 균열에서 기인하여, 이상 방전의 발생 빈도가 증가하여, 파티클의 발생이 증가하는 것이 판명되었다. 그리고, 본 발명자들은, 이것을 해결하기 위해서 더욱 검토한 결과, Ca 편석상에 Cu 로 이루어지는 Cu 분산상을 함유시킴으로써, 상기 서술한 균열의 발생을 억제하고, 스퍼터링을 실시할 때에 이상 방전의 발생을 억제할 수 있다는 지견을 얻었다.

본 발명은, 상기 지견에 기초하여 완성시킨 것으로서, 그 요지는 이하와 같다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 구리 합금 스퍼터링 타깃은, Ca 를 0.3 질량％ 이상 1.7 질량％ 이하 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 구리 합금으로 이루어지고, 모상 중에 Ca 가 편석된 Ca 편석상이 분산되어 있고, 상기 Ca 편석상은 Cu 로 이루어지는 Cu 분산상을 함유하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구리 합금 스퍼터링 타깃에 의하면, Cu-Ca 계의 구리 합금으로 이루어지고, 모상 중에 Ca 가 편석된 Ca 편석상이 분산되어 있고, 상기 서술한 Ca 편석상은 Cu 로 이루어지는 Cu 분산상을 함유하고 있기 때문에, 열간 압연시에 있어서, Cu 분산상에 의해 Ca 편석상에 생기는 균열이 진전되는 것을 억제하고, Ca 편석상이 균열되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 스퍼터링시에 투입되는 전력을 높여도, 스퍼터링시에 있어서의 이상 방전의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 구리 합금 스퍼터링 타깃에 있어서, Ca 의 함유량은 0.3 질량％ 이상으로 되어 있기 때문에, 스퍼터링에 의해, 유리나 Si, 실리카 등으로 이루어지는 기판에 대한 밀착성이 양호한 구리 합금막을 형성할 수 있다.

또, 본 발명의 구리 합금 스퍼터링 타깃에 있어서, Ca 함유량은 1.7 질량％ 이하로 되어 있기 때문에, 열간 압연으로 판재로 할 때에 판에 균열이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 스퍼터링 타깃에 있어서, 상기 Ca 편석상의 평균 입경이 10 ㎛ 미만인 것이 바람직하다.

이 경우, Ca 편석상의 평균 입경이 10 ㎛ 미만으로 되어 있기 때문에, 열간 압연에 있어서 Ca 편석상에 균열이 발생하는 것을 확실하게 억제할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 스퍼터링 타깃에 있어서, 상기 Cu 분산상의 평균 입경이 6 ㎛ 이하로 되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우, Cu 분산상의 평균 입경이 6 ㎛ 이하로 되어 있기 때문에, 열간 압연에 있어서 Ca 편석상에 생기는 균열이 진전되는 것을 억제하여, Ca 편석상이 균열되는 것을 확실하게 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, Cu-Ca 합금 등, Cu 에 대한 합금 원소로서 주로 Ca 를 첨가한 Cu-Ca 계 합금을 사용한 구리 합금 스퍼터링 타깃으로서, 성막 속도를 올려 생산성을 높이기 위해서, 보다 큰 전력으로 스퍼터링해도 이상 방전의 발생을 억제할 수 있도록 한 구리 합금 스퍼터링 타깃을 제공할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃에 있어서, 열간 압연 후의 Ca 편석상을 설명하기 위한 전자선 마이크로 애널라이저 (EPMA) 의 COMPO 이미지 (배율 : 500 배) 이다.
도 2 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃에 있어서, 열간 압연 후의 Cu 분산상을 설명하기 위한 전자선 마이크로 애널라이저 (EPMA) 의 COMPO 이미지 (배율 : 1000 배) 이다.
도 3 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃에 있어서, 열간 압연 후의 Ca 편석상에 생기는 균열에 대해 설명하기 위한 전자선 마이크로 애널라이저 (EPMA) 의 COMPO 이미지 (배율 : 5000 배) 이다.

이하에, 본 발명의 실시형태에 대해 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태에 관련된 구리 합금 스퍼터링 타깃은, Ca 를 0.3 질량％ 이상 1.7 질량％ 이하 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 가지고 있다.

그리고, 이 구리 합금 스퍼터링 타깃의 모상 중에는, 도 1 ∼ 3 에 나타내는 바와 같이, Ca 가 편석된 Ca 편석상 (10) 이 분산되어 있다. 이 Ca 편석상 (10) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, Cu 로 이루어지는 Cu 분산상 (11) 을 함유하고 있다. 여기서, 본 실시형태에 있어서는, Ca 편석상 (10) 의 평균 입경은 10 ㎛ 미만인 것이 바람직하고, Cu 분산상 (11) 의 평균 입경은 6 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.

이하에, 본 실시형태에 관련된 구리 합금 스퍼터링 타깃에 있어서, 조성을 상기 서술한 범위에 규정하고 있는 이유 및 금속 조직을 상기 서술한 바와 같이 규정하고 있는 이유에 대해 설명한다.

(Ca : 0.3 질량％ 이상 1.7 질량％ 이하)

Ca 는, 본 실시형태에 있어서 대상으로 하고 있는 Cu-Ca 계의 구리 합금에 있어서 기본적인 합금 원소이다. TFT 패널용의 배선 형성을 위한 구리 합금 스퍼터링 타깃으로서 Cu-Ca 계의 구리 합금을 사용하여 얻어지는 Cu-Ca 계의 구리 합금막은, 배선층으로서 비저항이 낮다는 특성을 나타낸다. 또, Cu-Ca 계의 구리 합금막은, 유리나 Si, 실리카 등으로 이루어지는 기판에 대한 밀착성이 우수하고, 나아가서는 스퍼터링 조건 등에 따라서는 고가의 Mo 나 Ti 등으로 이루어지는 하지 (下地) 층을 불필요하게 하여 TFT 패널의 저비용화를 도모할 수 있다. 또, Cu-Ca 계의 구리 합금막로 이루어지는 배선막이라면, TFT 패널의 제작 과정에서 일반적으로 적용되는 각종 열 처리에 의해 배선막의 밀착성이 저하되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

그래서 본 실시형태에서는, 이와 같은 Cu-Ca 계의 구리 합금막을 기판 상에 스퍼터링에 의해 형성할 때의 구리 합금 스퍼터링 타깃으로서, Ca 를 함유하는 Cu-Ca 계 합금을 사용하고 있다. 여기서, 타깃재인 Cu-Ca 계 합금으로서, Ca 가 0.3 질량％ 미만에서는, 스퍼터링에 의해 기판 상에 형성되는 Cu-Ca 계 합금막의 Ca 함유량이 과소해져서, 상기 서술한 바와 같은 효과를 얻을 수 없게 된다. 한편, 타깃재인 Cu-Ca 계 합금으로서 Ca 가 1.7 질량％ 를 초과하면, 열간 압연에서 판재로 할 때에 균열이 생기기 쉬워져, 결과적으로 얻어지는 스퍼터링 타깃에도 균열이 생기기 쉬워진다.

그래서 본 실시형태의 구리 합금 스퍼터링 타깃을 구성하는 Cu-Ca 계 합금의 Ca 함유량은 0.3 질량％ 이상 1.7 질량％ 이하의 범위 내로 하였다.

Cu-Ca 계 합금의 Ca 함유량은, 바람직하게는 0.4 질량％ 이상 1.1 질량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.5 질량％ 이상 0.7 질량％ 이하이다.

본 실시형태에 관련된 구리 합금 스퍼터링 타깃에 함유되는 불가피적 불순물 원소로는 Mg, Al, Si 등을 들 수 있다.

(Ca 편석상 : 10 ㎛ 미만)

Ca 편석상 (10) 은, 구리 합금 스퍼터링 타깃이 주괴를 제조할 때에, 주조시에 Ca 가 편석됨으로써 생기는 상이며, 예를 들어 CuCa₃ 의 조성을 가지고 있다. 구리 합금 스퍼터링 타깃의 주괴는, 그 후 열간 압연이 실시되어 타깃으로 가공된다. 이 열간 압연이 실시된 후의 구리 합금 스퍼터링 타깃재에 있어서도, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 모상 중에 Ca 편석상 (10) 이 분산되어 있다.

상기 서술한 Ca 편석상 (10) 의 평균 입경이 10 ㎛ 이상인 경우, Ca 편석상 (10) 에 균열이 발생하기 쉬워지고, 스퍼터링시에 있어서 이상 방전의 발생 빈도가 증가해 버린다. 이와 같은 이유로부터, 본 실시형태에서는, Ca 편석상 (10) 의 평균 입경은 10 ㎛ 미만인 것이 바람직하다. 여기서, Ca 편석상 (10) 의 보다 바람직한 평균 입경은 5 ㎛ 이하로 되어 있다.

Ca 편석상 (10) 의 평균 입경의 하한치는 특별히 한정되지 않지만, 2 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 ㎛ 이상이다.

(Cu 분산상 : 6 ㎛ 이하)

Cu 분산상 (11) 은, 구리 합금 스퍼터링 타깃의 주괴를 제조할 때에, Ca 편석상 (10) 중에 석출되는 상이다. 이 Cu 분산상 (11) 은 열간 압연 후에 있어서도, Ca 편석상 (10) 중에 석출되어 있고, 구체적으로는 도 2 에 나타내는 바와 같이, Ca 편석상 (10) 중에 Cu 분산상 (11) 이 함유되어 있다.

이 Cu 분산상 (11) 은, 열간 압연시에 있어서, Ca 편석상 (10) 중에 생기는 균열 (12) 의 진전을 억제하는 작용 효과를 가지고 있다. 예를 들어, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 열간 압연에 의해 Ca 편석상 (10) 중에 균열 (12) 아 발생하여도, Cu 분산상 (11) 에 의해, 균열 (12) 의 진전을 억제할 수 있다.

상기 서술한 Cu 분산상 (11) 의 평균 입경이 6 ㎛ 를 초과하면, Ca 편석상 (10) 중에 Cu 분산상 (11) 이 충분히 분산되지 않고, Ca 편석상 (10) 에 생기는 균열 (12) 의 진전을 억제하는 효과가 저하되어 버린다. 이와 같은 이유로부터, 본 실시형태에서는, Cu 분산상 (11) 의 평균 입경은 6 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 여기서, Cu 분산상 (11) 의 보다 바람직한 평균 입경은 3 ㎛ 이하로 되어 있다.

Cu 분산상 (11) 의 평균 입경의 하한치는 특별히 한정되지 않지만, 0.5 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이상이다.

다음으로, 본 실시형태에 관련된 구리 합금 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 대해 설명한다.

순도 99.99 질량％ 이상인 무산소 동을 준비하고, 이 무산소 동을 불활성 가스 분위기나 환원성 가스 분위기에 있어서, 고순도 그라파이트 도가니 내에서 고주파 용해한다.

그리고, 얻어진 용탕에 순도 98.5 질량％ 이상의 Ca 를 첨가하고, 용해하여 소정의 성분 조성을 갖는 용탕이 되도록 성분 조정하고, 이 용탕을 수랭의 몰드에 흘려 넣어, 세로 120 ㎜, 가로 120 ㎜, 판 두께 20 ㎜ 의 주괴를 얻는다. 본 실시형태에서는, 이 때의 수랭 몰드에 용탕을 흘려 넣어 주괴를 얻을 때의 주괴의 냉각 속도로서, 1200 ℃ 부터 500 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 50 ℃/초 이상으로 설정하면 된다. 한편, 특별히 한정되지 않지만, 평균 냉각 속도의 상한치는 90 ℃/초로 설정할 수 있다. 평균 냉각 속도는 60 ℃/초 ∼ 80 ℃/초이면 보다 바람직하다.

또한, 주괴의 치수는, 상기 치수에 한정되는 것이 아니고 다양한 치수로 할 수 있다.

이어서, 상기 서술한 바와 같이 하여 얻어진 주괴에 대해, 700 ℃ 이상 850 ℃ 이하의 온도 범위에서, 두께 7 ㎜ 이상 9 ㎜ 이하까지 열간 압연을 실시하여 열간 압연판을 얻는다.

열간 압연 후에, 상기 서술한 열간 압연판에 대해, 400 ℃ 이상 600 ℃ 이하에서 1 시간 이상 4 시간 이하의 변형 제거 어닐링을 실시한다.

다음으로, 변형 제거 어닐링이 실시된 열간 압연판에 대해, 선반 가공에 의해 외경 : 152 ㎜, 두께 : 5 ㎜ 의 치수로 가공을 실시한다.

이상과 같이 하여, 본 실시형태에 관련된 구리 합금 스퍼터링 타깃이 제조된다.

제조된 스퍼터링 타깃을 배킹 플레이트에 중첩시키고, 납땜 등의 방법에 의해 접합시킴으로써, 배킹 플레이트가 형성된 스퍼터링 타깃을 얻을 수 있다.

이상과 같은 구성으로 이루어진 본 실시형태에 관련된 구리 합금 스퍼터링 타깃에 의하면, Cu-Ca 계 합금에 있어서, 모상 중에 Ca 가 편석된 Ca 편석상 (10) 이 분산되어 있고, Ca 편석상 (10) 은 Cu 로 이루어지는 Cu 분산상 (11) 을 함유하고 있기 때문에, 열간 압연시에 있어서, Cu 분산상 (11) 에 의해 Ca 편석상 (10) 에 생기는 균열 (12) 이 진전되는 것을 억제하여, Ca 편석상 (10) 이 균열되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 스퍼터링시에 투입되는 전력을 높여도, 스퍼터링시에 있어서의 이상 방전의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 본 실시형태에 관련된 구리 합금 스퍼터링 타깃을 사용함으로써, 1800 W 와 같은 고출력으로 스퍼터링을 실시하는 경우여도, 이상 방전의 발생을 억제하여, 파티클의 발생 빈도를 줄일 수 있다.

또한, 본 실시형태에 관련된 구리 합금 스퍼터링 타깃은, Ca 편석상 (10) 의 평균 입경이 10 ㎛ 미만으로 되어 있기 때문에, 열간 압연에 있어서 Ca 편석상 (10) 에 균열이 발생하는 것을 확실하게 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에 관련된 구리 합금 스퍼터링 타깃은, Cu 분산상 (11) 의 평균 입경이 6 ㎛ 이하로 되어 있기 때문에, 열간 압연에 있어서 Ca 편석상 (10) 에 생기는 균열 (12) 이 진전되는 것을 억제하여, Ca 편석상 (10) 이 균열되는 것을 확실하게 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에 관련된 구리 합금 스퍼터링 타깃의 Ca 함유량은 0.3 질량％ 이상으로 되어 있기 때문에, 스퍼터링에 의해 유리, Si, 실리카 등으로 이루어지는 기판에 대한 밀착성이 양호한 구리 합금막을 형성할 수 있다.

또, 본 실시형태의 구리 합금 스퍼터링 타깃의 Ca 함유량은 1.7 질량％ 이하로 되어 있기 때문에, 열간 압연에서 판재로 할 때에 판에 균열이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또, 상기 서술한 구리 합금 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 의하면, 수랭 몰드에 용탕을 흘려 넣어 주조되고 있기 때문에, 냉각 속도가 충분히 빠르고, Ca 편석상 (10) 중에 Cu 분산상 (11) 이 석출된 금속 조직을 확실하게 얻을 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 구리 합금 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 있어서, 냉각 속도가 50 ℃/초 이상으로 되어 있기 때문에, Ca 편석상 (10) 및 Cu 분산상 (11) 이 미세해져, Ca 편석상 (10) 의 평균 입경을 10 ㎛ 미만으로 함과 함께, Cu 분산상 (11) 의 평균 입경을 6 ㎛ 이하로 할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않고, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.

또한, 상기의 실시형태에서는, Ca 편석상의 평균 입경이 10 ㎛ 미만인 경우에 대해 설명했지만, Ca 편석상의 평균 입경은 이것에 한정되는 것은 아니다.

또, 상기 실시형태에서는, Cu 분산상의 평균 입경이 6 ㎛ 이하인 경우에 대해 설명했지만, Cu 분산상의 평균 입경은 이것에 한정되는 것은 아니다.

또, 상기 실시형태에서는, 구리 합금 스퍼터링 타깃의 주괴를 제조할 때의 냉각 속도가 50 ℃/초 이상인 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

실시예

이하에, 본 발명의 유효성을 확인하기 위해서 실시한 확인 실험의 결과에 대해 설명한다.

(본 발명예 1 ∼ 8, 비교예 1)

순도 : 99.99 질량％ 이상인 무산소 동을 준비하고, 이 무산소 동을 Ar 가스 분위기 중에 있어서, 고순도 그라파이트 도가니 내에서 고주파 용해하여, 얻어진 용탕에 순도 98.5 질량％ 이상의 Ca 를 첨가하고 용해하여, 표 1 에 나타내는 소정의 성분 조성을 갖는 용탕이 되도록 성분 조정하였다. 다음으로, 수랭의 몰드에 얻어진 용탕을 주조하여, 세로 120 ㎜, 가로 120 ㎜, 판 두께 20 ㎜ 의 주괴를 얻었다. 이 때의 주괴의 냉각 속도는, 1200 ℃ 부터 500 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 60 ℃/초로 하였다.

이어서, 이 주괴를 800 ℃ 에 있어서 판 두께 8 ㎜ 까지 열간 압연한 후, 최종적으로 400 ℃ 에 있어서 변형 제거 어닐링하고, 얻어진 열간 압연재의 표면을 선반 가공 하여 외경 : 152 ㎜, 두께 : 5 ㎜ 의 치수를 갖는 원판상의 구리 합금 스퍼터링 타깃을 제작하였다.

이와 같이 하여, 본 발명예 1 ∼ 8, 비교예 1 의 구리 합금 스퍼터링 타깃을 얻었다. 또한, 비교예 1 에 대해서는, 열간 압연에 있어서 판에 균열이 발생했기 때문에 제조를 중지하였다.

(본 발명예 9, 10, 비교예 2)

본 발명예 9, 10, 비교예 2 의 구리 합금 스퍼터링 타깃은, 주조시에 있어서, 수랭의 몰드를 사용하지 않고, 수랭되어 있지 않은 통상적인 몰드에 용탕을 흘려 넣어 주괴를 얻는 것 이외에는, 본 발명예 1 ∼ 8 의 구리 합금 스퍼터링 타깃과 마찬가지로 하여 제조하였다.

이상과 같이 하여 얻어진 구리 합금 스퍼터링 타깃에 있어서, 열간 압연재의 금속 조직을 관찰하여, Ca 편석상 및 Cu 분산상의 평균 입경을 측정하였다.

또, 얻어진 구리 합금 스퍼터링 타깃을 무산소 동제 배킹 플레이트에 중첩시키고, 순인듐을 사용하여 납땜함으로써, 배킹 플레이트가 형성된 스퍼터링 타깃을 얻었다. 이 배킹 플레이트가 형성된 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링을 실시하고, 이상 방전의 횟수를 카운트하였다.

이하에, Ca 편석상 및 Cu 분산상의 평균 입경의 측정 방법, 스퍼터링 방법 및 이상 방전 카운트 방법에 대해 설명한다.

(Ca 편석상 및 Cu 분산상의 평균 입경의 측정 방법)

열간 압연재에 있어서, 주괴의 상부와 하부에 상당하는 2 지점으로부터 샘플링하고, 이 샘플을 연마 후, 주사형 전자 현미경에 의해 금속 조직 사진을 촬영하였다.

Ca 편석상의 평균 입경은, 500 배로 촬영한 금속 조직 사진에 일정 간격 (30 ㎛ ∼ 45 ㎛) 으로 가로 세로 5 개씩 선을 긋고, 그 선 (180 ㎛ ∼ 230 ㎛) 을 횡단한 Ca 편석상의 길이를 합계하여, Ca 편석상의 개수로 나눔으로써 구하였다.

Cu 분산상의 평균 입경은, 1000 배로 촬영한 금속 조직 사진에 일정 간격 (8 ㎛ ∼ 10 ㎛)) 으로 가로 세로 10 개씩 선을 긋고, 그 선 (90 ㎛ ∼ 110 ㎛) 을 종단한 Cu 분산상의 길이를 합계하여, Cu 분산상의 개수로 나눔으로써 구하였다. 또한, Ca 편석상 및 Cu 분산상은, 전자선 마이크로 애널라이저로 Cu 및 Ca 의 면 분석을 실시하여 확인하였다.

(스퍼터링 방법 및 이상 방전 카운트 방법)

상기 서술한 구리 합금 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터 장치의 전원으로서 직류 방식을 채용하고, 스퍼터 장치의 진공 용기를 도달 진공 압력이 4 × 10^-5 ㎩ 이하가 될 때까지 진공화하였다. 다음으로, 순 Ar 가스, 또는 산소를 10 체적％ 의 비율로 함유하는 산소-Ar 혼합 가스를 스퍼터 가스로서 진공 용기 내로 흘리고, 스퍼터 분위기 압력을 0.67 ㎩ 로 한 후, 출력 600 W 또는 출력 1800 W 에서 8 시간 방전하고, 그 사이에 생긴 이상 방전 횟수를 전원에 부속된 아크 카운터를 사용하여 계측함으로써, 총 이상 방전 횟수를 카운트하였다.

이상의 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명예 1 ∼ 10 의 구리 합금 스퍼터링 타깃은 이상 방전 횟수가 적은 것이 확인되었다. 특히, 본 발명예 1 ∼ 8 의 구리 합금 스퍼터링 타깃에서는, Ca 편석상의 평균 입경이 10 ㎛ 미만 또한 Cu 분산상의 평균 입경이 6 ㎛ 이하로 되어 있고, 출력이 1800 W 에서 8 시간 스퍼터링한 경우여도 이상 방전의 발생을 일으키지 않았다.

한편, 비교예 1 은, Ca 함유량이 본 발명보다 많기 때문에, 열간 압연에 있어서 균열이 발생하여, 구리 합금 스퍼터링 타깃을 제조할 수 없었다.

또, 비교예 2 의 구리 합금 스퍼터링 타깃은, Ca 함유량이 비교적 적고, 또한 10 ℃/초의 냉각 속도로 주조되고 있기 때문에, Ca 편석상에 Cu 분산상이 함유되지 않고, 열간 압연시에 Ca 편석상에 발생하는 균열의 진전을 억제할 수 없고, Ca 편석상에 균열이 발생하기 때문에, 1800 W 에서 8 시간 스퍼터링했을 경우에, 이상 방전의 발생 횟수가 많아졌다.

10 : Ca 편석상
11 : Cu 분산상

Claims (3)

1. Ca 를 0.3 질량％ 이상 1.7 질량％ 이하 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 구리 합금으로 이루어지고,
   모상 중에 Ca 가 편석된 Ca 편석상이 분산되어 있고,
   상기 Ca 편석상은, Cu 로 이루어지는 Cu 분산상을 함유하고 있고,
   상기 Ca 편석상의 평균 입경이 10 ㎛ 미만이고,
   상기 Cu 분산상의 평균 입경이 6 ㎛ 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 구리 합금 스퍼터링 타깃.
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