TW202309319A - 銅合金濺鍍靶材及其製法 - Google Patents

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Abstract

一種銅合金濺鍍靶材，其包括Cu及至少一選自由下列所構成之群組的金屬元素：Mn、Cr、Co、Al、Sn，及Ti，以該銅合金濺鍍靶材的wt%計，Cu含量≥98wt%，且該金屬元素含量介於0.3wt%至2wt%間；該銅合金濺鍍靶材以EBSD所測得的一核心平均取向差(KAM)之平均值≤2度；該銅合金濺鍍靶材的一濺蝕面具有一介於90Hv至120Hv的平均維氏硬度(Hv)。本發明亦提供一種前述銅合金濺鍍靶材的製法。該銅合金濺鍍靶材因具平均值≤2度的KAM值而不致於在其內部殘留過量應變能導致實施濺鍍製程時產生業界所不樂見的微粒，且濺蝕面的平均維氏硬度(Hv)介於90Hv至120Hv，長時間實施濺鍍製程靶材不致於產生彎曲。

Description

銅合金濺鍍靶材及其製法
本發明是有關於一種濺鍍靶材，特別是指一種銅合金濺鍍靶材及其製法。
在半導體製程所適用的現有Cu合金濺鍍靶材中，其可被分成兩類。一類為一體式(monolithic)Cu合金濺鍍靶材，另一類則是在Cu合金鑄錠(ingot)背面接合(bonding)有一背板(backing plate)的Cu合金濺鍍靶材。基於一體式Cu合金濺鍍靶材的使用率可大於40%，相對高於以背板接合有Cu合金鑄錠的Cu合金濺鍍靶材的使用率(通常約為30~40%)，且可降低異質背板與Cu合金鑄錠間因材料特性差異及界面(interface)的存在所導致的導電/導熱等問題。近期半導體製程相關業界偏向使用一體式Cu合金濺鍍靶材。然而，使用一體式Cu合金濺鍍靶材須考量到靶材隨著濺鍍時間的增加而厚度變薄時所導致的變形問題。因此，一體式Cu合金濺鍍靶材的整體機械強度須達到一定值。對於上述兩類Cu合金濺鍍靶材來說，在強化硬化(hardening)靶材機械強度的現有方式中，常見者有冷變形(cold deformation)與晶粒細化等手段。
如中華民國第TWI560290證書號發明專利案(以下稱前案1)公開一種高純度銅濺鍍靶的製法，其是在高度真空環境中將純度6N的銅熔解於一碳坩堝(crucible)後，將前述熔解的銅熔融液澆鑄到一碳鑄模而得到一鑄錠；接著，以400˚C的溫度對該鑄錠進行熱鍛後，並對其進行冷加工度介於78%至82%間的冷軋延；後續，以300˚C至350˚C間的溫度進行1小時的熱處理後，對該鑄錠的一周緣位置處施予冷加工度介於30%至50%間的冷鍛；最後，對該鑄錠施予機械加工使加工成具有一靶濺蝕部及一圍繞該靶濺蝕部且對應於該鑄錠之周緣的凸緣部。
該前案1所製得的高純度銅濺鍍靶主要是提高其凸緣部的維氏硬度(Vickers hardness；簡稱Hv)達90 Hv至100 Hv間，使其濺蝕部的維氏硬度即使僅介於61 Hv至67 Hv間，仍得以將靶材整體的彎曲量降低達0.8 mm至1.6 mm間。前案1雖然能藉由提升其凸緣部的硬度使其靶的彎曲量降低。然而，前案1的濺蝕部硬度仍嫌不足，容易在濺鍍過程的中期及後期產生變形。
又，如中華民國第TWI539019證書號發明專利案(以下稱前案2)公開一種高純度銅錳合金濺鍍靶，其製法說明如後。首先，使用碳坩堝將6N的高純度銅(Cu)於高真空環境中熔解，將5N的高純度錳(Mn)投入銅熔液；其中，將Mn量調整為0.05~20 wt%。於1200˚C熔解20分鐘後，將該銅錳合金的熔液於高真空環境中澆鑄至水冷卻銅鑄模而獲得鑄錠。其次，除去所製得的鑄錠的表面層，使其成為φ160×60t至φ160×190t後，於800˚C~900˚C進行熱鍛使其成為φ200。其後，進行冷軋，於800˚C~900˚C進行熱軋使其成為φ380×10t至φ700×10t。接著，於600˚C進行1小時的熱處理後對靶整體進行驟冷而製得靶材。最後，透過機械加工將靶材加工為直徑430mm、厚度7mm的靶，並藉由擴散接合將靶進一步與Cu合金製的背板接合而製成濺鍍靶組裝體。
前案2在完成鑄錠後經由一系列的熱鍛、冷軋、熱軋、熱處理與驟冷等程序雖然可提升靶材的機械強度。然而，前案2的濺鍍靶組裝體也基於擴散接合有異質材質的背板，不僅使用率較低，也容易有導電/導熱等問題。
經上述說明可知，改良銅為主(Cu based)的合金濺鍍靶材以在提升靶材使用率的前提下，亦能解決濺鍍過程的中期(在後期之前)靶材彎曲與濺鍍過程中產生之不樂見的污染微粒(附著在晶圓基板上的微塵)數量等問題，是所屬技術領域的相關技術人員有待突破的課題。
因此，本發明的第一目的，即在提供一種能提升靶材使用率且能避免濺鍍中期靶材彎曲與濺鍍過程產生不樂見的污染微粒的一體式銅的合金濺鍍靶材。
於是，本發明銅合金濺鍍靶材，其包括Cu及一選自由下列所構成之群組的金屬元素：Mn、Cr、Co、Al、Sn、Ti，及前述金屬元素的一組合。在本發明中，以該銅合金濺鍍靶材的重量百分比計，Cu含量是大於等於98 wt%，且該金屬元素含量是介於0.3 wt%至2 wt%間；該銅合金濺鍍靶材以背向散射電子繞射儀(electron back scatter diffraction；以下簡稱EBSD)所測得的一核心平均取向差(Kernel average misorientation；以下簡稱KAM)之平均值小於等於2度；該銅合金濺鍍靶材的一濺蝕面具有一介於90 Hv至120 Hv間的平均維氏硬度。
此外，本發明的第二目的，即在提供一種前述銅合金濺鍍靶材的製法。
本發明銅合金濺鍍靶材的製法，依序包括以下步驟：一步驟(a)、一步驟(b)、一步驟(c)、一步驟(d)、一步驟(e)、一步驟(f)，及一步驟(g)。
該步驟(a)是熔煉一含有Cu與一金屬元素的熔湯(melting soup)，該金屬元素是選自由下列所構成之群組：Mn、Cr、Co、Al、Sn、Ti，及前述金屬元素的一組合；其中，以該熔湯的重量百分比計，Cu含量是大於等於98 wt%，且該金屬元素含量是介於0.3 wt%至2 wt%間。
該步驟(b)是於一模具內注入該熔湯以形成一鑄錠(ingot)。
該步驟(c)是在介於600 ˚C至1000 ˚C的條件下對該鑄錠實施一鍛造率(forging ratio)大於40%的熱鍛(hot forging)。
該步驟(d)是在介於400 ˚C至700 ˚C的條件下對該鑄錠進行1小時至3小時的一熱處理(heat treatment)。
該步驟(e)是對該鑄錠實施一冷作百分率(percent of cold work)介於40%至75%的冷軋延(cold rolling)。
該步驟(f)是在介於450 ˚C至700 ˚C的條件下對該鑄錠進行1小時至3小時的一再結晶(recrystallization)熱處理。
該步驟(g)是在室溫下對該鑄錠進行一冷作百分率小於等於50%的冷變形(cold deformation)。
本發明的功效在於：一體式的銅合金濺鍍靶材除了能增加靶材的使用率外，其透過熱鍛使該鑄錠得以再結晶以達晶粒細化後，再對該鑄錠依序施予熱處理與冷軋延令該鑄錠因塑性變形(plastic deformation)而產生應變硬化(strain hardening)後，再依序對該鑄錠實施再結晶熱處理與冷變形，能使該鑄錠進一步依序晶粒細化、釋放應變能(strain energy)與硬化，此能提升靶材濺蝕面的硬度亦能避免於該鑄錠內引入過量的應變能。
本發明之一體式的銅合金濺鍍靶材的一實施例，其包括Cu及一選自由下列所構成之群組的金屬元素：Mn、Cr、Co、Al、Sn、Ti，及前述金屬元素的一組合；其中，以該銅合金濺鍍靶材的重量百分比計，Cu含量是大於等於98 wt%，且該金屬元素含量是介於0.3 wt%至2 wt%間；該銅合金濺鍍靶材以EBSD所測得的一平均KAM值小於等於2度；該銅合金濺鍍靶材的一濺蝕面具有一大於等於90 Hv的平均維氏硬度。在本發明該實施例中，該金屬元素是Mn。
此處需說明的是，一般的濺鍍靶材在實施濺鍍製程時的濺射源通常是採用磁控管(magnetrons)，其利用強電場和磁場將電漿粒子侷限在靠近濺鍍靶材表面的位置，使電子在磁場中沿著磁力線周圍的螺旋路徑行進，以提升電子與濺鍍靶材表面附近的氣態中性粒子發生電離碰撞的機率，從而使電離後的陽離子朝向濺鍍靶材表面轟擊並於濺鍍靶材表面對應濺蝕出跑道的濺蝕輪廓。因此，上述銅合金濺鍍靶材的濺蝕面是指其表面受離子轟擊的區域。
較佳地，該銅合金濺鍍靶材具有一小於等於30 μm的平均晶粒尺寸；該銅合金濺鍍靶材以背向散射電子繞射儀(EBSD)所測得的平均KAM值是介於0.9度至1.9度；該濺蝕面的平均維氏硬度是介於90 Hv至120 Hv間。
本發明該實施例之銅合金濺鍍靶材的製法，依序包括以下步驟：一步驟(a)、一步驟(b)、一步驟(c)、一步驟(d)、一步驟(e)、一步驟(f)，及一步驟(g)。
該步驟(a)是熔煉一含有Cu與Mn的熔湯。在本發明之製法的實施例中，以該熔湯的重量百分比計，Cu含量是大於等於98 wt%，且該金屬元素含量是介於0.3 wt%至2 wt%間。
該步驟(b)是於一模具內注入該熔湯以形成一鑄錠。
該步驟(c)是在介於600 ˚C至1000 ˚C的條件下對該鑄錠實施一鍛造率大於40%的熱鍛。此處須說明的是，本發明實施鍛造率大於40%的熱鍛，其目的是在於使該鑄錠在高於再結晶溫度的條件下進行塑性變形的同時繼續再結晶，以藉此達到晶粒細化，且為了達到晶粒細化的效果，較佳地，該步驟(c)之熱鍛的鍛造率是介於40%至50%間。
該步驟(d)是在介於400 ˚C至700 ˚C的條件下對該鑄錠進行1小時至3小時的一熱處理。較佳地，該步驟(d)之熱處理是在400 ˚C至550 ˚C的條件下實施。
該步驟(e)是對該鑄錠實施一冷作百分率介於40%至75%的冷軋延。此處需補充說明的是，本發明於該步驟(e)實施冷作百分率介於40%至75%的冷軋延，其目的是在於使該鑄錠因塑性變形而於其內部累積差排扭結(dislocation kink)所致的殘留應力，導致該鑄錠的硬度因其內部的殘留應力而增加。此外，為達到足夠量的殘留應力；較佳地，該步驟(e)之冷軋延的冷作百分率是介於65%至75%間。
該步驟(f)是在介於450 ˚C至700 ˚C的條件下對該鑄錠進行1小時至3小時的一再結晶熱處理。此處值得一提的是，本發明於實施完該步驟(e)的冷軋延後實施該步驟(f)的再結晶熱處理的目的在於，使該鑄錠依序經歷退火程序中的回復(recovery)與再結晶等兩階段。具體來說，在該鑄錠的溫度達回復階段時，先釋放掉該鑄錠內的殘留應力以令差排重新排列成多邊形結構(polygonized structure)，其多邊形結構是正常晶粒內部的次晶粒結構(subgrain structure)，且重新排列的差排成為了次晶粒結構的邊界；於該鑄錠的溫度達再結晶階段時，新的晶粒便在次晶粒結構的邊界處成核而消除多數差排，導致該鑄錠的晶粒進一步細化且該鑄錠的強度降低、延性提高。換句話說，本發明該步驟(f)的用意在於，降低該鑄錠內部的應變能並使該鑄錠的晶粒細化。
該步驟(g)是在室溫下對該鑄錠進行一冷作百分率小於等於50%的冷變形。此處要說明的是，基於本發明該實施例經過前述的步驟(c)至步驟(g)後，該鑄錠已先經過第一階段的晶粒細化與加工硬化(work hardening)，更經過第二階段的晶粒細化以降低該鑄錠內部的應變能，因此實施該冷作百分率小於等於50%的冷變形的目的在於，令二次晶粒細化的鑄錠達到初步的強化後再次加工硬化，且為了避免於該鑄錠內累積過量的應變能，冷作百分率須被控制在小於等於50%內。適用於本發明該步驟(g)的冷變形是選自冷軋延、冷鍛(cold forging)、冷擠壓(cold extrusion)、冷拉伸(drawing)，或前述冷變形的一組合。
＜靶材的製法＞
本發明之銅合金濺鍍靶材的一具體例1(E1)的製法，是於一真空環境下在一石墨坩堝裡熔煉純度6N以上的Cu與純度5N以上且含量為0.3 wt%的Mn成一熔湯，其加熱是採用感應式加熱。接著，將該熔湯注入複數水冷銅坩堝內以對應形成複數鑄錠。後續，在700˚C的條件下對各鑄錠實施鍛造率47%的熱鍛後，在550˚C的條件下對各鑄錠進行1小時的熱處理。於完成該熱處理後，依序對各鑄錠實施冷作百分率73%的冷軋延，與450˚C的條件下進行1小時的再結晶熱處理。於完成再結晶熱處理後，在室溫(一般指25˚C至27˚C間)下對各鑄錠進行冷作百分率小於50%的冷軋延。最後，機械加工各鑄錠成該具體例1(E1)的銅合金濺鍍靶材，以做為後續各種檢測的待測樣品。
本發明之銅合金濺鍍靶材的製法的一具體例2(E2)，大致上是相同於該具體例1(E1)，其不同處是在於，該具體例2(E2)於熔煉時的Mn含量為0.8 wt%、在750˚C的條件下對各鑄錠實施鍛造率43%的熱鍛、在500˚C的條件下對各鑄錠進行1小時的熱處理、對各鑄錠實施冷作百分率65%的冷軋延、在550˚C的條件下進行3小時的再結晶熱處理，與對各鑄錠進行百分率小於45%的冷軋延。最後，機械加工各鑄錠成該具體例2(E2)的銅合金濺鍍靶材，以做為後續各種檢測的待測樣品。
本發明之銅合金濺鍍靶材的製法的一具體例3(E3)，大致上是相同於該具體例1(E1)，其不同處是在於，該具體例3(E3)於熔煉時的Mn含量為2.0 wt%、在750˚C的條件下對各鑄錠實施鍛造率42%的熱鍛、在400˚C的條件下對各鑄錠進行1小時的熱處理、對各鑄錠實施冷作百分率68%的冷軋延、在700˚C的條件下進行1小時的再結晶熱處理，與對各鑄錠進行百分率小於45%的冷鍛。最後，機械加工各鑄錠成該具體例3(E3)的銅合金濺鍍靶材，以做為後續各種檢測的待測樣品。
本發明之銅合金濺鍍靶材的製法的一比較例1(CE1)，大致上是相同於該具體例1(E1)，其不同處是在於，該 比較例1(CE1)在850˚C的條件下對各鑄錠實施鍛造率67%的熱鍛、在600˚C的條件下對各鑄錠進行1小時的熱處理、對各鑄錠實施冷作百分率52%的冷軋延、在450˚C的條件下進行1小時的再結晶熱處理，且未對各鑄錠進行冷軋延。最後，機械加工各鑄錠成該比較例1(CE1)的銅合金濺鍍靶材，以做為後續各種檢測的待測樣品。
本發明之銅合金濺鍍靶材的製法的一比較例2(CE2)，大致上是相同於該具體例2(E2)，其不同處是在於，該比較例2(CE2)在800˚C的條件下對各鑄錠實施鍛造率58%的熱鍛、在350˚C的條件下對各鑄錠進行1小時的熱處理、對各鑄錠實施冷作百分率55%的冷軋延、在750˚C的條件下進行3小時的再結晶熱處理，與對各鑄錠進行百分率55%的冷軋延。最後，機械加工各鑄錠成該比較例2(CE2)的銅合金濺鍍靶材，以做為後續各種檢測的待測樣品。
本發明之銅合金濺鍍靶材的製法的一比較例3(CE3)，大致上是相同於該具體例3(E3)，其不同處是在於，該比較例3(CE3)在900˚C的條件下對各鑄錠實施鍛造率60%的熱鍛、在350˚C的條件下對各鑄錠進行1小時的熱處理、對各鑄錠實施冷作百分率60%的冷軋延、在700˚C的條件下進行0.5小時的再結晶熱處理，與對各鑄錠進行百分率70%的冷鍛。最後，機械加工各鑄錠成該比較例3(CE3)的銅合金濺鍍靶材，以做為後續各種檢測的待測樣品。本發明之銅合金濺鍍靶材的製法的細部製作參數，是彙整於以下表1.。
表1.
實施例 E1 E2 E3 CE1 CE2 CE3
金屬元素 Mn (wt%) 0.3 0.8 2.0 0.3 0.8 2.0
熱鍛 溫度(˚C) 700 750 750 850 800 900
鍛造率(%) 47 43 42 67 58 60
熱處理 溫度(˚C) 550 500 400 600 350 350
時間(hr) 1 1 1 1 1 1
冷軋延 百分率(%) 73 65 68 52 55 60
再結晶熱處理 溫度(˚C) 450 550 700 450 750 700
時間(hr) 1 3 1 1 3 0.5
冷變形 製程 冷軋延 冷軋延 冷鍛 - 冷軋延 冷鍛
百分率(%) ＜50% ＜45% ＜45% - 55% 70%
＜檢測手段及其分析數據＞
本發明該等具體例與比較例的成分分析是從各實施例的靶材邊緣取20 mm×20 mm的尺寸，並透過購自美國珀金埃爾默(PerkinElmer)公司的5300DV型號的感應耦合電漿光學發射光譜儀(inductively coupled plasma optical emission spectrometer，簡稱ICP-OES)來檢測，其成分檢測結果是彙整於下列表2.。
本發明是經由購自美國伊達克斯有限公司(EDXA Inc.)的EBSD來檢測該等比較例與該等具體例以取得其對應的EBSD數據集後，並經EDXA Inc.所開發的OIM Analysis TM軟體對該等比較例與該等具體例之EBSD數據集進行KAM值之計算。詳細來說，平均KAM值的取得是自各實施例的銅合金濺鍍靶材的中心處D與邊緣處E(請見圖1)各取一30 mm厚的樣品，並沿各樣品的一厚度方向(請見圖2)自其一上表面朝其一下表面的方向每隔1 mm量測一次EBSD(放大倍率為200X)，每1個量測點所收集到之EBSD數據集，皆可透過OIM Analysis TM軟體計算得到1筆KAM值，從而於各實施例的該兩樣品取得62筆KAM值，將62筆KAM值平均以獲得各實施例的平均KAM值，且計算而得的平均KAM值也是彙整於下列表2.中。考量到說明書的篇幅，申請人是將該等具體例與該等比較例的EBSD數據集經OIM Analysis TM軟體計算所得的KAM值結果整理於附件1中，於此合先敘明。此處需補充說明的是，KAM能表現材料內局部方位差(local misorientation)的變化，由KAM繪製成圖可呈現材料內缺陷密度增加的區域並推測材料應變的過程，而經過平均後的KAM值則通常用於判斷材料塑性應變程度的定量；也就是說，KAM值越高，代表著塑性變形程度較大缺陷密度較高，容易在材料內部累積過量的應變能。
本發明該等具體例與該等比較例的平均粒徑尺寸是根據ASTM E112的標準檢測方法來判斷，其檢測的晶粒尺寸結果也彙整於下列表2.中。
此外，在本發明的維氏硬度檢測過程，是從各實施例的銅合金濺鍍靶材的正中心處A、二分之一半徑處B與邊緣處C(請見圖3)等三處各取下10 mm×10 mm的尺寸做為一待測樣品後，並將各待測樣品的一待測面進行拋光，以經由購自島津公司(SHIMADZU CORPORATION)的HMV-2的微硬度試驗機量測其對應的維氏硬度後，取各實施例的三待測樣品的平均維氏硬度值，且測得的平均維氏硬度同樣是彙整於下列表2.中。
又，本發明更以40~60 sccm的氬氣(Ar)流量在10~20 mTorr的工作壓力下(working pressure)下對該等具體例與比較例之銅合金濺鍍靶材提供4~8 W/cm 2的輸出功率，以進行靶材的濺鍍特性測試；其中，靶材的濺鍍特性測試的項目可分為靶材前期變形、靶材中期變形，與濺鍍過程中產生不樂見的污染微粒數量。在靶材的濺鍍特性測試中，是以三次元量測儀(coordinate measuring machine；以下簡稱CMM)來量測靶材前期變形與靶材中期變形，並以一晶圓微粒計數器(購自KLA-Tencor公司，型號為Tencor Surfscan 6420)進行濺鍍過程中產生不樂見的污染微粒數量的量測。在CMM量測中，是將各合金濺鍍靶材放置於CMM的一水平面上量測各銅合金濺鍍靶材的一非濺蝕(non-erosion)區相對於該水平面的翹曲程度以做為各靶材的彎曲度，所謂的靶材前期變形是指靶材經72小時濺鍍後的靶材彎曲度，當彎曲度大於0.1 mm時則判定為有變形，容易造成薄膜均勻性變差；而所謂的靶材中期變形是指靶材經240小時濺鍍後的靶材彎曲度，當彎曲度大於0.3 mm時則判定為有變形，此除了薄膜均勻性變差外，也容易造成裂靶。又，在晶圓微粒計數器的量測中，是確定濺鍍過程進行5分鐘後產生尺寸大於75 nm之不樂見的污染微粒數量，且當不樂見的污染微粒數超過5顆時，容易造成薄膜品質的下降。有關於靶材前期變形、靶材中期變形，與濺鍍過程中產生不樂見的污染微粒數量等分析結果，也是彙整於下列表2.中。
表2.
實施例 E1 E2 E3 CE1 CE2 CE3
金屬元素 Mn (wt%) 0.3 0.8 2.0 0.3 0.8 2.0
平均KAM值(度) 0.96 1.32 1.82 0.65 0.47 3.17
晶粒尺寸(μm) 17 26 20 18 40 23
濺蝕面的維氏硬度(Hv) 95 93 116 63 57 132
靶材前期變形 1 無 無 無 有 有 無
靶材中期變形 2 無 無 無 有 有 無
不樂見的污染微粒(＞75 nm，顆) 2 4 4 5 10 12
1.靶材經72小時濺鍍後的彎曲度大於0.1 mm為有變形。
2.靶材經240小時濺鍍後的彎曲度大於0.3 mm為有變形。
由表2.顯示可知，本發明該等具體例與比較例的Mn含量是介於0.3 wt%至2 wt%間。同時配合表1.與表2.顯示可知，本發明該等具體例(E1~E3)的平均KAM值是介於0.96度至1.82度間，且在濺鍍過程中產生不樂見的污染微粒數量最高只有4顆，證實等具體例(E1~E3)的合金靶材經過再結晶熱處理能適度地釋放鑄錠內部的殘留應力(應變能)更於再結晶熱處理後實施百分率小於50%的冷變形，以致於其塑性變形程度不致於在鑄錠內部殘留過量的應變能，因而在濺鍍過程中由微塵產生不樂見的微粒數量最高只見有4顆微粒。反觀該比較例3(CE3)的平均KAM值已高達3.17度，且其經靶材濺鍍測試後所測得的不樂見的污染微粒的數量也高達12顆，初步證實該比較例3(CE3)的鑄錠雖經過再結晶熱處理，然而在0.5小時內升溫至700˚C實施再結晶熱處理與百分率達70%的冷鍛導致該比較例3(CE3)難以釋放鑄錠內的殘留應力外，更因百分率達70%的冷鍛導致合金靶材殘留過量的應變能，以致於其在濺鍍過程中產生不樂見的微粒數量遠高於該等具體例(E1~E3)。
同樣再配合參閱表1.與表2.可知，本發明該等具體例(E1~E3)的晶粒尺寸介於17 μm至26 μm間，且濺射面的維氏硬度也高達93 Hv至116 Hv間，驗證了一再地晶粒細化有利於提升鑄錠強度的對應關係，也能使經該等具體例濺鍍所得的薄膜均勻性高。此外，本發明該等具體例(E1~E3)不論在靶材濺鍍72小時後(靶材前期變形)或是在靶材濺鍍240小時後(靶材中期變形)，其靶材的彎曲度皆小於0.1 mm或小於0.3 mm，不僅不易造成薄膜均勻性變差，也不易發生靶裂的問題。反觀該比較例1(CE1)與該比較例2(CE2)，雖然其合金靶材的平均KAM值僅有0.65度與0.47度；然而，其對應的濺射面的維氏硬度也已降低至63與57，且不論是靶材前期變形或是靶材中期變形皆顯示有大於0.1 mm的彎曲度或是大於0.3 mm的彎曲度。證實該比較例1(CE1)因缺乏冷變形導致其硬度不足以抵抗濺鍍過程中所承受的重力，因而出現有靶材前期變形與靶材中期變形等問題，影響鍍膜均勻性也容易產生裂靶問題。更證實該比較例2(CE2)於再結晶熱處理時所實施的溫度過高(750˚C)導致二次再結晶的晶粒過大，因而其維氏硬度下降至57致使其出現有靶材前期變形與靶材中期變形等問題，同樣影響鍍膜均勻性也容易產生裂靶問題。
綜上所述，本發明之一體式的銅合金濺鍍靶材及其製法，除了能增加靶材的使用率外，其透過熱鍛使該鑄錠得以再結晶以達晶粒細化後，再對該鑄錠依序施予熱處理與冷軋延令該鑄錠因塑性變形而產生應變硬化後，再依序對該鑄錠實施再結晶熱處理與冷變形，能使該鑄錠進一步二次晶粒細化、釋放應變能與硬化，以致於能提升靶材濺蝕面的硬度亦能避免於該鑄錠內引入過量的應變能，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
A:正中心處 B:二分之一半徑處 C:邊緣處 D:正中心處 E·:邊緣處
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一俯視示意圖，說明本發明銅合金濺鍍靶材的一實施例於檢測EBSD時自銅合金濺鍍靶材取樣的兩處取樣位置； 圖2是一正視示意圖，說明圖1之其中一取樣位置所取得的樣品在EBSD檢測過程的31個量測點；及 圖3是一俯視示意圖，說明本發明銅合金濺鍍靶材的實施例於維氏硬度檢測過程，自銅合金濺鍍靶材取樣的三處取樣位置。

Claims (9)

  1. 一種銅合金濺鍍靶材，包含： Cu及一選自由下列所構成之群組的金屬元素：Mn、Cr、Co、Al、Sn、Ti，及前述金屬元素的一組合； 其中，以該銅合金濺鍍靶材的重量百分比計，Cu含量是大於等於98 wt%，且該金屬元素含量是介於0.3 wt%至2 wt%間； 其中，該銅合金濺鍍靶材以背向散射電子繞射儀所測得的一核心平均取向差(KAM)之平均值小於等於2度；及 其中，該銅合金濺鍍靶材的一濺蝕面具有一介於90 Hv至120 Hv間的平均維氏硬度。
  2. 如請求項1所述的銅合金濺鍍靶材，其中，該金屬元素是Mn。
  3. 如請求項1所述的銅合金濺鍍靶材，其中，該銅合金濺鍍靶材具有一小於等於30 μm的平均晶粒尺寸。
  4. 如請求項1所述的銅合金濺鍍靶材，其中，該銅合金濺鍍靶材以背向散射電子繞射儀所測得的一核心平均取向差(KAM)之平均值是介於0.9度至1.9度。
  5. 一種如請求項1至4任一請求項所述之銅合金濺鍍靶材的製法，依序包含以下步驟： 一步驟(a)，熔煉一含有Cu與一金屬元素的熔湯，該金屬元素是選自由下列所構成之群組：Mn、Cr、Co、Al、Sn、Ti，及前述金屬元素的一組合； 一步驟(b)，於一模具內注入該熔湯以形成一鑄錠； 一步驟(c)，在介於600 ˚C至1000 ˚C的條件下對該鑄錠實施一鍛造率大於40%的熱鍛； 一步驟(d)，在介於400 ˚C至700 ˚C的條件下對該鑄錠進行1小時至3小時的一熱處理； 一步驟(e)，對該鑄錠實施一冷作百分率介於40%至75%的冷軋延； 一步驟(f)，在介於450 ˚C至700 ˚C的條件下對該鑄錠進行1小時至3小時的一再結晶熱處理；及 一步驟(g)，在室溫下對該鑄錠進行一冷作百分率小於等於50%的冷變形； 其中，以該熔湯的重量百分比計，Cu含量是大於等於98 wt%，且該金屬元素含量是介於0.3 wt%至2 wt%間。
  6. 如請求項5所述的銅合金濺鍍靶材的製法，其中，該步驟(c)之熱鍛的鍛造率是介於40%至50%間。
  7. 如請求項5所述的銅合金濺鍍靶材的製法，其中，該步驟(d)之熱處理是在400 ˚C至550 ˚C的條件下實施。
  8. 如請求項5所述的銅合金濺鍍靶材的製法，其中，該步驟(e)之冷軋延的冷作百分率是介於65%至75%間。
  9. 如請求項5所述的銅合金濺鍍靶材的製法，其中，該步驟(g)的冷變形是選自冷軋延、冷鍛、冷擠壓、冷拉伸，或前述冷變形的一組合。
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