TW202026435A - 濺鍍靶材 - Google Patents
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Abstract
一種濺鍍靶材,含有由Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上合計在5質量ppm以上50質量ppm以下的範圍,餘部為銅及不可避免的不純物所構成,以電子後方散射繞射法觀察,不含雙晶而作為面積平均所算出的平均結晶粒徑為X1(μm),極點圖的強度最大值為X2的場合,滿足:(1)式:2500>19×X1+290×X2,同時以電子後方散射繞射法測定的結晶方位之局部方位差(KAM)為2.0°以下,相對密度為95%以上。
Description
本發明係關於例如在形成作為半導體裝置、液晶或有機電致發光面板等平面面板顯示器、觸控面板等的配線膜所使用的銅膜時使用的濺鍍靶材。
本發明根據2019年1月7日於日本提出申請之特願2019-000733號專利申請案主張優先權,於此處援用其內容。
從前,作為半導體裝置、液晶或有機電致發光面板等平面面板顯示器、觸控面板等的配線膜,廣泛使用鋁。最近,謀求配線膜的細微化(窄寬幅化)以及薄膜化,要求比過去更低的比電阻之配線膜。
在此,伴隨著前述配線膜的細微化及薄膜化,提供了比電阻比鋁更低的材料之銅(Cu)所構成的配線膜。
然而,前述配線膜,通常使用濺鍍靶在真空氛圍中成膜。在此,使用濺鍍靶進行成膜的場合,會因濺鍍靶內的異物而發生異常放電(電弧作用(arcing)),因此有無法形成均勻配線膜的情形。在此,異常放電,係一種現象,與正常濺鍍時相較,極端高的電流突然流動,導致異常大的放電急劇發生,如果發生這樣的異常放電,可能或成為微粒產生原因,或造成配線膜的膜厚不均勻。從而,最好是盡可能迴避成膜時的異常放電。
於是,後述的專利文獻1~7中,提案對於純銅系的濺鍍靶,抑制成膜時異常放電的發生之技術。
於專利文獻1提案一種熱延銅板,由純度為99.99mass%以上的純銅所構成,平均結晶粒徑為40μm以下,同時規定(Σ3+Σ9)粒界長度比率。
於專利文獻2提案一種高純度銅濺鍍靶材,除O、H、N、C以外的銅的純度為99.99998mass%以上,規定Al,Si,Fe,S,Cl,O,H,N,C之含有量上限,同時規定大傾角粒界長度的比率。
於專利文獻3提案一種高純度銅濺鍍靶材,除O、H、N、C以外的銅的純度為99.99998mass%以上,規定Al,Si,Fe,S,Cl,O,H,N,C之含有量上限,同時規定藉由採用電子後方散射繞射的結晶方位測定而得到的結晶方位的局部方位差。
於專利文獻4提案一種高純度銅濺鍍靶材,除O、H、N、C以外的銅的純度為99.99998mass%以上,規定Al,Si,Fe,S,Cl,O,H,N,C之含有量上限,同時規定藉由熱脫附氣體分析裝置而被放出的放出氣體的分子數。
於專利文獻5提案一種高純度銅濺鍍靶材,除O、H、N、C以外的銅的純度為99.99998mass%以上,規定Al,Si,Fe,S,Cl,O,H,N,C之含有量上限,同時規定藉由採用電子後方散射繞射的結晶方位測定而得到的、同一結晶粒內之一測定點、與其他的所有測定點間的結晶方位差的平均值。
於專利文獻6提案一種高純度銅濺鍍靶材,除O、H、N、C以外的銅的純度為99.99998mass%以上,規定Al,Si,Fe,S,Cl,O,H,N,C之含有量上限,同時規定藉由採用電子後方散射繞射的結晶方位測定而得到的、靶的濺鍍面之具有<113>±10°的面方位的結晶面積比率。
於專利文獻7提案一種高純度銅濺鍍靶材,除O、H、N、C以外的銅的純度為99.99998mass%以上,規定Al,Si,Fe,S,Cl,O,H,N,C之含有量上限,同時規定藉由熱脫附氣體分析裝置而被放出的氣體成分中的H2
O氣體分子數。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2014-201814號公報
[專利文獻2] 日本特開2017-043790號公報
[專利文獻3] 日本特開2017-071832號公報
[專利文獻4] 日本特開2017-071833號公報
[專利文獻5] 日本特開2017-071834號公報
[專利文獻6] 日本特開2017-150008號公報
[專利文獻7] 日本特開2017-150010號公報
[發明所欲解決之課題]
可是,最近,於半導體裝置、液晶或有機電致發光面板等平面面板顯示器、觸控面板等,要求配線膜更進一步的高密度化,且必須安定形成比從前更多的細微化及薄膜化的配線膜。此外,為了更進一步高速成膜則必須負載高電壓,即使此場合,也要求抑制異常放電的發生。
於此,於前述之專利文獻1~7所記載之發明,各個抑制異常放電的效果被充分認可。
然而,於該等專利文獻1~7所記載之發明,係由高純度銅所構成,所以於長期間使用後之場合,由於濺鍍時的熱經歷等容易造成結晶粒成長而粗大化,且結晶方位容易偏向優先方位,無法充分抑制成膜中異常放電(電弧作用)的發生,而可能導致無法效率良好地安定形成細微化及薄膜化的配線膜。
本發明係有鑑於前述情事而完成的,其目的為提供一種濺鍍靶材,即使在長期間使用後之場合,也可充分抑制成膜中異常放電(電弧作用)的發生,且可以效率良好地安定形成細微化及薄膜化的銅膜。
[供解決課題之手段]
為了解決前述課題,本發明之濺鍍靶材,特徵為含有由Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上合計在5質量ppm以上50質量ppm以下的範圍,餘部為銅及不可避免的不純物所構成,以電子後方散射繞射法觀察,不含雙晶而作為面積平均所算出的平均結晶粒徑為X1(μm),極點圖的強度最大值為X2的場合,滿足:
(1)式:2500>19×X1+290×X2
,同時以電子後方散射繞射法測定的結晶方位之局部方位差(KAM)為2.0°以下,相對密度為95%以上。
於此構成之濺鍍靶材,以電子後方散射繞射法觀察,不含雙晶而作為面積平均所算出的平均結晶粒徑為X1(μm),極點圖的強度最大值為X2的場合,滿足: (1)式:2500>19×X1+290×X2 ,所以平均結晶,所以平均結晶粒徑充分地小,且結晶方位為隨機,所以可充分抑制濺鍍成膜時之異常放電的發生。
於是,含有由Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上合計在5質量ppm以上50質量ppm以下的範圍,餘部為銅及不可避免的不純物所構成之組成,所以藉由該等Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之元素,即使在加熱之場合也可抑制結晶粒的成長,同時可抑制結晶偏向優先方向。因而,即使長期間使用後之場合,也可以充分抑制成膜中異常放電(電弧作用)的發生。此外,前述元素的合計含有量限制於50質量ppm以下,所以可抑制形成的銅膜的比電阻大大降低,可以適切地使用為配線膜等。進而,於靶濺鍍面上不易產生添加元素濃度局部較高的區域(添加元素高濃度區域),可以抑制由此添加元素高濃度區域所引起的異常放電的發生。
此外,以電子後方散射繞射法測定之結晶方位的局部方位差(KAM)為2.0°以下,所以結晶粒內的應變少,濺鍍時2次電子發生狀況安定,可以抑制異常放電的發生。
進而,相對密度為95%以上,所以於內部空孔少,可以抑制因空孔引起的異常放電的發生。
於此,本發明之濺鍍靶材,以電子後方散射繞射法測定的同一結晶粒內之一測定點、與其他的所有測定點間的結晶方位差的平均值(GOS)最好為4°以下。
此場合,同一結晶粒內之一測定點、與其他的所有測定點間的結晶方位的局部方位差平均值(GOS)為4°以下,所以結晶粒內的局部方位差小,濺鍍時2次電子發生狀況安定,可以抑制異常放電的發生。
此外,於本發明之濺鍍靶材,含有由Ag,As, Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上合計在10質量ppm以上50質量ppm以下的範圍為佳。
此場合,含有由Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上合計在10質量ppm以上,所以藉由該等Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之元素,即使在加熱之場合也可抑制結晶粒的成長,可更有效地抑制結晶偏向優先方向。
進而,本發明之濺鍍靶材,以電子後方散射繞射法觀察,不含雙晶而作為面積平均所算出的平均結晶粒徑為X1(μm),極點圖的強度最大值為X2的場合,最好是滿足:
(2)式:1600>11×X1+280×X2。
此場合,以電子後方散射繞射法觀察,不含雙晶而作為面積平均所算出的平均結晶粒徑為X1(μm),極點圖的強度最大值為X2的場合,滿足: (2)式:1600>11×X1+280×X2,所以平均結晶粒徑更小、且結晶方位更隨機,所以可更加抑制濺鍍成膜時異常放電的發生。
此外,本發明之濺鍍靶材,以電子後方散射繞射法測定的結晶方位之局部方位差(KAM)為1.5°以下佳。
此場合,結晶粒內的應變更少,濺鍍時2次電子發生狀況更安定,可以更加有效地抑制異常放電的發生。
進而,本發明之濺鍍靶材,由銅粉之燒結體構成為佳。
此場合,藉由調整原料之銅粉粒徑,可以縮短濺鍍靶的平均結晶粒徑X1。此外,容易使結晶的配向性隨機,使極點圖的強度最大值X2減少。因此,可以更為確實地抑制濺鍍成膜時異常放電的發生。
[發明之效果]
根據本發明,可以提供一種濺鍍靶材,即使在長期間使用後之場合,也可充分抑制成膜中異常放電(電弧作用)的發生,且可以效率良好地安定形成細微化及薄膜化的銅膜。
以下,說明關於本發明之一實施型態之濺鍍靶材。
本實施型態之濺鍍靶材,係在將作為半導體裝置、液晶或有機電致發光面板等平面面板顯示器、觸控面板等之配線膜所使用的銅膜於基板上形成時用的濺鍍靶材。
接著,本實施型態之濺鍍靶材,係含有由Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上合計在5質量ppm以上50質量ppm以下的範圍,餘部為銅及不可避免的不純物所構成之組成。
進而,本實施型態之濺鍍靶材,以電子後方散射繞射法觀察,不含雙晶而作為面積平均所算出的平均結晶粒徑為X1(μm),極點圖的強度最大值為X2的場合,
最好是滿足:
(1)式:2500>19×X1+290×X2。
此外,本實施型態之濺鍍靶材,以電子後方散射繞射法測定的結晶方位之局部方位差(KAM)為2.0°以下。
又,於本實施型態之濺鍍靶材,相對密度為95%以上。
進而,本實施型態之濺鍍靶材,以電子後方散射繞射法測定的同一結晶粒內之一測定點、與其他的所有測定點間的結晶方位差的平均值(GOS)最好為4°以下。
以下說明,本實施型態之濺鍍靶材,以前述之方式規定組成、平均結晶粒徑與極點圖的強度最大值之關係式、以電子後方散射繞射法測定的結晶方位的局部方位差(KAM)、以電子後方散射繞射法測定的同一結晶粒內之一測定點、與其他的所有測定點間的結晶方位差的平均值(GOS)之理由。
(由Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上)
前述Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe等元素,係藉由於純銅中微量添加,而具有阻礙結晶粒成長之作用。因此,藉由濺鍍時的熱經歷而可以抑制結晶粒粗大化或結晶方位偏向優先成長方位。另一方面,過剩地含有前述Ag,As,Pb, Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe時,可能導致形成的銅膜的比電阻值上升,使作為配線膜的特性變得不充分。進而,可能於靶濺鍍面上,產生添加元素濃度高的區域(添加元素高濃度區域)、與低的區域(添加元素低濃度區域),電荷積存於添加元素高濃度區域,容易發生異常放電。
由於前述理由,所以本實施型態,將由Ag,As,Pb,Sb, Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上的合計含有量規定於5質量ppm以上50質量ppm以下的範圍內。
又,為了確實地抑制結晶粒的成長,由Ag,As,Pb,Sb, Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上的合計含有量下限為10massppm以上佳,為15massppm以上較佳,為20massppm以上更佳。另一方面,為了更加抑制形成的銅膜的比電阻值上升,同時更加抑制因添加元素高濃度區域導致的異常放電發生,由Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上的合計含有量上限為40massppm以下佳,為35massppm以下更佳。
(平均結晶粒徑與極點圖的強度最大值之關係式)
為了抑制濺鍍時的異常放電,最好是結晶粒徑細微、及結晶方位隨機。
於本實施型態,實施藉由各種濺鍍靶材的濺鍍試驗,以平均結晶粒徑X1(μm)、與顯示結晶方位的配向性之極點圖的強度最大值X2為說明變數,以異常放電回數為目的變數,進行重回歸計算之結果確認,
藉由滿足: (1)式:2500>19×X1+290×X2
,可以充分減低濺鍍時異常放電回數。又,前述平均結晶粒徑X1,係以電子後方散射繞射法(EBSD法)觀察,不含雙晶而作為面積平均所算出的。
於此,為了進而減低異常放電回數,19×X1+290×X2最好是未滿2200,而未滿2000更佳。
此外,實施型態中,平均結晶粒徑X1(μm)、與極點圖的強度最大值X2,
滿足: (2)式:1600>11×X1+280×X2
更佳。
(結晶方位之局部方位差)
以電子後方散射繞射法(EBSD法)測定之結晶方位的局部方位差(Kernel Average Misorientation:KAM)超過2.0°時,結晶粒內的應變相對較大,所以可能於此應變存在之區域,濺鍍時2次電子的發生狀況並不安定。
於是,本實施型態中,藉由以電子後方散射繞射法測定之結晶方位的局部方位差(KAM)為2.0°以下,結晶粒內的應變少,可以使濺鍍時2次電子發生狀況安定。
又,為了確實使濺鍍時2次電子發生狀況安定,前述KAM為1.5°以下佳,為1.0°以下較佳,為0.7°以下更佳。
(相對密度)
濺鍍靶材的相對密度低時,內部存在空孔多,於濺鍍成膜時,可能因這空孔導致異常放電發生。
於是,於本實施型態,設定濺鍍靶材的相對密度於95%以上。
又,濺鍍靶材的相對密度為97%以上佳,為98%以上更佳。
(同一結晶粒內之一測定點、與其他的所有測定點間的結晶方位差的平均值)
以電子後方散射繞射法(EBSD法)測定之、同一結晶粒內之一測定點、與其他的所有測定點間的結晶方位差的平均值(GOS)超過4°時,應變相對較大,所以可能於此應變存在之區域,濺鍍時2次電子的發生狀況並不安定。
於是,本實施型態中,藉由以電子後方散射繞射法測定之、同一結晶粒內之一測定點、與其他的所有測定點間的結晶方位差的平均值(GOS)為4°以下,結晶粒內的應變減少,可以使濺鍍時2次電子發生狀況安定。
又,為了確實使濺鍍時2次電子發生狀況安定,前述GOS最好是3°以下。
其次,說明本實施型態之濺鍍靶材之製造方法。本實施型態之濺鍍靶,可以藉由熔解鑄造法、及粉末燒結法而進行製造。
以下,分別說明以熔解鑄造法製造的由鑄塊加工材所構成的濺鍍靶之製造方法、及以粉末燒結法製造的由燒結體所構成的濺鍍靶之製造方法。
(熔解鑄造法)
準備銅的純度99.99mass%以上的電氣銅,將此電解精製。以前述電氣銅為陽極、以鈦板為陰極,將該等陽極及陰極浸漬於電解液並進行電解。於此,電解液,係使用藉由以水稀釋試藥的硝酸銅予以調製,進而添加鹽酸者。以此方式,藉由於硝酸銅電解液中添加鹽酸,可以抑制亞硝酸氣體的發生,可以減低電沉積銅中的不純物量(參照日本專利公報第3102177號)。藉由實施這樣的電解精製,獲得除O、H、N、C以外的銅的純度為99.99998mass%以上之高純度銅。
其次,以此高純度銅作為熔解原料並在真空熔解爐熔解,且於獲得的銅熔湯、添加Ag,As,Pb,Sb,Bi, Cd,Sn,Ni,Fe等元素使合計含有量為5massppm以上50massppm以下的範圍內,之後,予以鑄造,製作前述組成的銅鑄塊。
對於獲得的銅鑄塊,在700℃以上900℃以下的溫度範圍進行熱鍛造。藉此,破壞鑄造組織而調節成具有等軸的結晶粒之組織。
其次,對前述熱鍛造材、在700℃以上900℃以下的溫度範圍內實施熱軋,使結晶粒徑細微化。又,此熱軋時每1道次(pass)的加工率最好在5%以上15%以下的範圍內。
其次,對前述熱軋材、在100℃以上200℃以下的溫度範圍內實施溫熱加工。又,此溫熱加工時每1道次的加工率最好在5%以上10%以下的範圍內。
其次,對前述溫熱加工材實施冷軋。為了細微化結晶粒、使結晶方位隨機化且降低結晶粒內的應變,增加冷軋時的壓下率是有效的。藉由如此作法,在接續進行之冷加工後的熱處理容易產生再結晶,使結晶粒內的應變減少。因此,1回壓延道次的壓下率最好為15%以上25%以下之範圍內。進而,壓延全體之壓延率最好為40%以上。
其次,對於冷加工材進行再結晶熱處理。熱處理溫度最好是250℃以上350℃以下,保持時間最好是2小時以上3小時以下之範圍內。
又,藉由複數回反覆進行冷加工及熱處理,可細微化結晶粒、使結晶方位隨機化且降低結晶粒內的應變。
之後,藉由機械加工而作成特定尺寸的濺鍍靶材。以前述作法,製造由鑄塊加工材所構成的濺鍍靶材。又,以熔解鑄造法製造出之由鑄塊加工材所構成之濺鍍靶材中,內部存在的空孔少,且相對密度為95%以上。
(粉末燒結法)
將銅的純度99.9999mass%以上的高純度銅熔解,添加Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe等元素、使合計含有量為5massppm以上50massppm以下的範圍內,鑄造後得到銅錠。將此銅錠壓延,作成陽極板。此外,將銅的純度為99.9999mass%以上的高純度銅的壓延板作成陰極板。
將前述之陽極板與陰極板浸漬於硫酸銅溶液中,在通常的電解條件下將直流電流通電,得到電解銅粉。將得到的電解粉加以酸洗・中和、脫水、乾燥、過篩,得到特定平均粒徑的電解銅粉之後,與界面活性劑一起放入圓筒形容器,48小時旋轉混合。如此進行得到原料銅粉。
將得到的原料銅粉充填於石墨塑膜、放入熱壓裝置內並予以燒結,得到燒結體。於此,燒結條件,係在真空中氛圍、荷重為10MPa以上20MPa以下的範圍內、升溫速度為5℃/分以上20℃/分以下的範圍內、保持溫度為850℃以上1050℃以下的範圍內、保持時間為1小時以上2小時以下的範圍內。
於此,以燒結體的相對密度成為95%以上的方式,設定燒結條件。
之後,藉由機械加工而作成特定尺寸的濺鍍靶材。以前述作法,製造由燒結體所構成的濺鍍靶材。
以前述作法,製造本實施型態之濺鍍靶材。
根據作成前述之類的構成的本實施型態之濺鍍靶材,以電子後方散射繞射法(EBSD法)觀察,不含雙晶而作為面積平均所算出的平均結晶粒徑為X1(μm),極點圖的強度最大值為X2的場合,
藉由滿足: (1)式:2500>19×X1+290×X2
,所以平均結晶粒徑足夠小、且結晶方位隨機,所以可充分抑制濺鍍成膜時異常放電的發生。
此外,平均結晶粒徑X1(μm)、與極點圖的強度最大值X2,
滿足: (2)式:1600>11×X1+280×X2
之場合,平均結晶粒徑更加小、且結晶方位更為隨機,所以可進而抑制濺鍍成膜時異常放電的發生。
進而,本實施型態之濺鍍靶材,係含有由Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上合計在5質量ppm以上50質量ppm以下的範圍,餘部為銅及不可避免的不純物所構成之組成,所以藉由該等Ag,As,Pb, Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之元素,即使在加熱之場合也可抑制結晶粒的成長,同時可抑制結晶偏向優先方向。因而,即使長期間使用後之場合,也可以充分抑制成膜中異常放電(電弧作用)的發生。
此外,可抑制形成的銅膜的比電阻大大降低,可以適切地使用為配線膜等。
又,含有由Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上合計在10質量ppm以上之場合,可以進而確實地抑制在加熱時結晶粒的成長。
進而,本實施型態之濺鍍靶材,係以電子後方散射繞射法(EBSD法)測定之結晶方位的局部方位差(KAM))為2.0°以下,所以藉由結晶粒內的應變少,且濺鍍時2次電子發生狀況安定,可以抑制異常放電的發生。
又,以電子後方散射繞射法(EBSD法)測定之結晶方位的局部方位差(KAM))為1.5°以下之場合,進而使濺鍍時2次電子發生狀況安定,可以確實地抑制異常放電的發生。
此外,於本實施型態之濺鍍靶材,相對密度為95%以上,所以於濺鍍靶材的內部所存在的空孔少,於濺鍍成膜時,可以抑制因空孔引起的異常放電的發生。
進而,於本實施型態之濺鍍靶材,以電子後方散射繞射法(EBSD法)測定之同一結晶粒內之一測定點、與其他的所有測定點間的結晶方位差平均值(GOS)為4°以下之場合,結晶粒內的局部方位差小,濺鍍時2次電子發生狀況安定,可以抑制異常放電的發生。
此外,於本實施型態之濺鍍靶材,作成以銅粉的燒結體構成之場合,藉由調整原料之銅粉的粒徑,可以使濺鍍靶材的平均結晶粒徑X1減少,同時容易使結晶的配向性隨機化且極點圖的強度最大值X2降低。因此,可以更為確實地抑制濺鍍成膜時異常放電的發生。
以上說明了本發明之實施型態,但本發明並不以此為限,在不逸脫本發明的技術思想的範圍可以適當地變更。
在本實施型態,作為配線膜舉出形成銅膜之濺鍍靶為例加以說明,但並不以此為限,在其他的用途使用銅膜之場合亦可適用。
此外,針對製造方法,並不限定於本實施型態,亦可藉由其他的製造方法製造。
[實施例]
以下,針對評價前述之本實施型態之濺鍍靶材之評價試驗結果加以說明。
(實施例1)
準備銅的純度為99.99mass%以上的電氣銅,以前述的實施型態的欄中所記載的方式電解精製,得到除O、H、N、C之外的銅的純度為99.99998mass%以上的高純度銅原料。
將此高純度銅原料放入用高純度碳製作出的坩堝,以1130℃真空熔解(壓力10-3
Pa),於得到的銅熔湯添加特定量的Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe等元素。
之後,在真空狀態(壓力10-3
Pa)下流入用高純度碳製作出的塑膜內,製作出直徑80mm×高度40mm的銅錠。
於此,本發明例1-10及比較例1,4,係藉由後述之類的步驟而製造濺鍍靶材。
又,於比較例2,不實施後述的熱處理步驟,而製造濺鍍靶材。
此外,於比較例3,不實施熱軋步驟及溫軋步驟,而製造濺鍍靶材。
1) 熱鍛造步驟:溫度800℃
2) 熱軋步驟:溫度800℃、加工率10%
3) 溫軋步驟:溫度150℃、加工率7%
4) 冷軋步驟:加工率20%
5) 熱處理步驟:溫度300℃、保持時間2.5小時
6) 機械加工步驟
藉由前述步驟,得到作成直徑125mm、厚度5mm的圓板形狀之濺鍍靶材。
將此濺鍍靶材、與Cu-Cr-Zr合金(C18150)的背板予以HIP接合。
對於得到的濺鍍靶材,針對成分組成、平均結晶粒徑X1、極點圖的強度最大值X2、結晶方位的局部方位差(KAM)、同一結晶粒內之一測定點與其他的所有測定點間的結晶方位差的平均值(GOS)、濺鍍成膜時的異常放電發生回數,依照後述程序進行評價。又,於實施例1之濺鍍靶材,所有相對密度為95%以上。
(成分組成)
由得到的濺鍍靶材採取分析試料,將此粉碎、用酸予以前處理之後,藉由ICP法,定量分析Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd, Sn,Ni,Fe。評估結果顯示於表1。
(平均結晶粒徑X1)
由濺鍍靶材採取測定試料,實施15分鐘IM4000離子研磨。針對離子研磨後的測定試料,使用EBSD裝置(日本電子(股)公司製造JSM-7001FA)進行測定,不含雙晶,藉由面積平均而求出平均結晶粒徑。又,於以下顯示EBSD測定的條件。
解析範圍:800.0μm×1200.0μm
測定步驟:2.50μm
取入時間:7.6msec/point
此外,於以下顯示SEM條件。
加速電壓:15kV
電子束電流:約3.2nA
WD:15mm
(極點圖的強度最大值X2)
依照前述條件,使用EBSD裝置,求出極點圖的強度最大值X2。由前述的平均結晶粒徑X1與極點圖的強度最大值X2,算出19×X1+290×X2的數值,且記載於表2。
(結晶方位之局部方位差)
依照前述條件並使用EBSD裝置,求出結晶方位之局部方位差(KAM)。
(同一結晶粒內之一測定點、與其他的所有測定點間的結晶方位差的平均值)
依照前述條件並使用EBSD裝置,求出同一結晶粒內之一測定點、與其他的所有測定點間的結晶方位差的平均值(GOS)。
(異常放電發生回數)
依照以下所示的條件進行濺鍍試驗,使用異常放電測定裝置(Landmark Technology Inc. 製造MAM Genesis、閾值500V),計測於1分鐘放電中所發生的異常放電發生回數。又,作為預濺鍍,使濺鍍功率依200W,400W,1000W, 2000W,3000W順序增加,分別進行5分鐘連續放電,合計電量為550Wh。接著,測定於電量15kWh之間所發生的異常放電回數。評估結果顯示於表2。
濺鍍方式:直流磁控濺鍍
到達真空:4×10-6
Torr以下
濺鍍氬(Ar)氣壓:0.4Pa
濺鍍功率:3000W
放電方式:每1分鐘間歇放電
計測時間:預濺鍍後10小時
由Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上合計含有量在2.4質量ppm,比本發明的範圍還少,不滿足平均結晶粒徑與極點圖的強度最大值之關係式之比較例1,異常放電發生回數多,無法安定進行濺鍍成膜。推測是無法抑制藉由濺鍍時的熱經歷而使結晶粒粗大化或結晶方位偏向優先成長方位的緣故。
未實施熱處理步驟之比較例2,KAM為2.70°、GOS為6.54°,數值大,異常放電發生回數多,無法安定進行濺鍍成膜。推測是結晶粒存在應變多的緣故。
未實施熱軋步驟及溫軋步驟、不滿足平均結晶粒徑與極點圖的強度最大值之關係式之比較例3,異常放電發生回數多,無法安定進行濺鍍成膜。推測是無法抑制藉由濺鍍時的熱經歷而使結晶方位偏向優先成長方位的緣故。
由Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上合計含有量在65.7質量ppm,比本發明的範圍還多之比較例4,異常放電發生回數多,無法安定進行濺鍍成膜。推測是於靶濺鍍面上,產生添加元素濃度高的區域(添加元素高濃度區域)、與低的區域(添加元素低濃度區域),電荷積存於添加元素高濃度區域,使異常放電發生的緣故。
相對地,由Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上合計含有量在本發明的範圍內,且平均結晶粒徑與極點圖的強度最大值滿足(1)式之本發明例1-10,異常放電發生回數少,可以安定進行濺鍍成膜。
(實施例2)
以前述的實施型態的欄中所記載的方式,以於銅的純度為99.9999mass%以上的高純度銅、如表3所示添加特定元素之壓延材作為陽極板,以銅的純度為99.9999mass%以上的高純度銅作為陰極板,得到電解銅粉。將得到的電解粉加以酸洗・中和、脫水、乾燥、過篩,得到表4所示的平均粒徑的電解銅粉之後,與界面活性劑一起放入圓筒形容器,48小時旋轉混合。如此進行得到原料銅粉。
將得到的原料銅粉充填於石墨塑膜、放入熱壓裝置內。接著,依照表4所示的燒結條件燒結,得到燒結體。
又,測定得到的燒結體的相對密度。由測定試料的尺寸與重量測定室溫中的實測密度,真密度為8.94,算出相對密度。將評價結果顯示於表4。
接著,對得到的燒結體實施機械加工,得到作成直徑125mm、厚度5mm圓板形狀的濺鍍靶材。
將此濺鍍靶材、與Cu-Cr-Zr合金(C18150)的背板予以HIP接合。
對於得到的濺鍍靶材,以與實施例1同樣的程序,針對成分組成、平均結晶粒徑X1、極點圖的強度最大值X2、結晶方位的局部方位差(KAM)、同一結晶粒內之一測定點與其他的所有測定點間的結晶方位差的平均值(GOS)、濺鍍成膜時的異常放電發生回數進行評價。將評價結果顯示於表5。
於相對密度為93.5%之比較例11,異常放電發生回數多。推測是因燒結體內部所存在的空孔造成異常放電發生的緣故。
相對地,相對密度95%以上,同時由Ag,As,Pb,Sb,Bi, Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上合計含有量在本發明的範圍內,且平均結晶粒徑與極點圖的強度最大值滿足(1)式之本發明例11-14,異常放電發生回數少,可以安定進行濺鍍成膜。
以上的確認實驗結果確認,根據本發明例,可以提供一種濺鍍靶材,即使在長期間使用後之場合,也可充分抑制成膜中異常放電(電弧作用)的發生,且可以效率良好地安定形成細微化及薄膜化的配線膜。
Claims (6)
- 一種濺鍍靶材,其特徵為:含有由Ag,As, Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上合計在5質量ppm以上50質量ppm以下的範圍,餘部為銅及不可避免的不純物所構成,以電子後方散射繞射法觀察,不含雙晶而作為面積平均所算出的平均結晶粒徑為X1(μm),極點圖的強度最大值為X2的場合,滿足: (1)式:2500>19×X1+290×X2 ,同時以電子後方散射繞射法測定的結晶方位之局部方位差(KAM)為2.0°以下,相對密度為95%以上。
- 如請求項1之濺鍍靶材,其中以電子後方散射繞射法測定的同一結晶粒內之一測定點,與其他的所有測定點間的結晶方位差的平均值(GOS)為4°以下。
- 如請求項1或2之濺鍍靶材,其中含有由Ag,As,Pb,Sb,Bi,Cd,Sn,Ni,Fe之中所選擇的1種或2種以上合計在10質量ppm以上50質量ppm以下的範圍。
- 如請求項1至3之任一之濺鍍靶材,其中以電子後方散射繞射法觀察,不含雙晶而作為面積平均所算出的平均結晶粒徑為X1(μm),極點圖的強度最大值為X2的場合,滿足: (2)式:1600>11×X1+280×X2。
- 如請求項1至4之任一之濺鍍靶材,其中以電子後方散射繞射法測定的結晶方位之局部方位差(KAM)為1.5°以下。
- 如請求項1至5之任一之濺鍍靶材,其係由銅粉之燒結體構成。
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