WO2015162986A1 - 円筒型スパッタリングターゲット用素材 - Google Patents

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路暁 大戸
訓 熊谷
晶 櫻井
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Definitions

  • the present invention relates to a material for a cylindrical sputtering target, which is a material for a cylindrical sputtering target for sputtering a thin film made of copper or a copper alloy.
  • Al or an Al alloy is widely used as a flat panel display such as a liquid crystal or an organic EL panel, or a wiring film such as a touch panel.
  • miniaturization (narrowing) and thinning of the wiring film have been attempted, and a wiring film having a lower specific resistance than before has been demanded. Accordingly, with the miniaturization and thinning of the wiring film described above, a wiring film using copper or a copper alloy, which is a material having a lower specific resistance than Al or an Al alloy, is provided.
  • a sputtering method using a sputtering target is usually applied.
  • a sputtering target for example, a flat plate sputtering target as shown in Patent Document 1 and a cylindrical sputtering target as shown in Patent Document 2 have been proposed.
  • the outer surface of the cylindrical sputtering target is a sputtering surface and sputtering is performed while rotating the target, it is suitable for continuous film formation as compared with the case of using a flat plate sputtering target. And it has the advantage that it is excellent in the use efficiency of a target.
  • abnormal discharge when film formation is performed using a sputtering target, abnormal discharge (arcing) may occur due to foreign matter in the sputtering target, and thus a uniform wiring film may not be formed.
  • abnormal discharge is a phenomenon in which an extremely high current suddenly and suddenly flows compared to that during normal sputtering, and an abnormally large discharge occurs suddenly. This may cause generation of particles and / or non-uniform thickness of the wiring film. Therefore, it is desirable to avoid as much as possible abnormal discharge during film formation.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a material for a cylindrical sputtering target that is made of copper or a copper alloy and can stably form a film while suppressing the occurrence of abnormal discharge.
  • the purpose is to do.
  • a material for a cylindrical sputtering target according to an aspect of the present invention is a material for a cylindrical sputtering target made of copper or a copper alloy, and the grain boundary in the measurement range is measured by the EBSD method.
  • the outer peripheral surface and the central part of both end portions in the axial direction are defined as The average value of the special grain boundary length ratio L ⁇ N / L N measured on the outer peripheral surface is set to 0.5 or more, and the special grain boundary is measured on the outer peripheral surface of both ends in the axial direction and the outer peripheral surface of the central portion.
  • the average value of the above-mentioned special grain boundary length ratio L ⁇ N / L N is 0.5 or more in the crystal structure of the outer peripheral surface.
  • each value of the special grain boundary length ratio L ⁇ N / L N measured on the outer peripheral surface of both end portions in the axial direction and the outer peripheral surface of the central portion is within ⁇ 20% of the average value. It is said that.
  • the boundary of the crystal grain boundary is improved on the outer peripheral surface that becomes the sputter surface, and the entire sputter surface is sputtered uniformly, and the occurrence of abnormal discharge can be suppressed even during sputtering under high output. it can.
  • the total content of impurity elements Si and C is 10 mass ppm or less, O content is 50 mass ppm or less, Abnormal discharge due to these impurities can be suppressed.
  • the average crystal grain size is in the range of 10 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less in the crystal structure of the outer peripheral surface.
  • the average crystal grain size on the outer peripheral surface is relatively fine such as 10 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, the crystal grain size on the sputter surface becomes fine and it becomes possible to carry out the sputtering stably. The occurrence of discharge can be suppressed.
  • the area ratio occupied by crystal grains twice as large as the average crystal grain size is less than 20% of the total crystal area. It is preferable that In this case, since the crystal grain size of the outer peripheral surface serving as the sputtering surface is uniform, sputtering is performed uniformly over the entire sputtering surface, and the occurrence of abnormal discharge can be reliably suppressed.
  • a cylindrical sputtering target material that is made of copper or a copper alloy and that can stably form a film while suppressing the occurrence of abnormal discharge.
  • the cylindrical sputtering target material 10 is a material for a cylindrical sputtering target used when a thin film (wiring film) made of copper or a copper alloy is formed on a glass substrate or the like by sputtering.
  • the cylindrical sputtering target material 10 has a cylindrical shape.
  • the outer diameter D is in the range of 140 mm ⁇ D ⁇ 180 mm
  • the inner diameter d is in the range of 110 mm ⁇ d ⁇ 135 mm.
  • the axial length L is in the range of 1000 mm ⁇ L ⁇ 4000 mm.
  • the outer peripheral surface 11 of the cylindrical sputtering target material 10 is a sputtering surface in the cylindrical sputtering target.
  • the cylindrical sputtering target material 10 is made of copper or a copper alloy having a composition corresponding to a thin film made of copper or a copper alloy.
  • the cylindrical sputtering target material 10 according to this embodiment has a total content of Si and C, which are impurity elements, of 10 mass ppm or less and an O content of 50 mass ppm or less.
  • pure copper such as oxygen-free copper, or Mg, Al, Ag, Ti, Zr, Mn, Ca, Cr, Sn, Ni, Zn, Co , P is made of a copper alloy containing one or more selected from P.
  • the content is A total range of 0.001% by mass to 10% by mass is desirable.
  • the lower limit of the total content of Si and C may be 0.01 mass ppm, and the lower limit of the O content may be 0.5 mass ppm.
  • the total content of Si and C is preferably 0.01 mass ppm or more and 2 mass ppm or less, and the O content is preferably 0.5 mass ppm or more and 10 mass ppm or less. It is not limited to.
  • examples of the copper alloy constituting the cylindrical sputtering target material 10 include Cu-0.002 to 2 mass% Mg alloy, Cu-0.001 to 10 mass% Al alloy, Cu-0.
  • examples include 001 to 10 mass% Mn alloy, Cu-0.05 to 4 mass% Ca alloy, Cu-0.01 to 10 mass% Ag alloy.
  • the total grain boundary length L of the grain boundary in the measurement range is measured by the EBSD method in the crystal structure of the outer peripheral surface serving as the sputtering surface.
  • the unit total grain boundary length L N in terms of unit area 1 mm 2 per a further measure total special grain boundary length L ⁇ special grain boundaries in the measurement range, units total which was converted to the unit area 1 mm 2 per
  • the special grain boundary length L ⁇ N and the special grain boundary length ratio L ⁇ N / L N defined by the above-mentioned special grain boundary measured by measuring the outer peripheral surface at both ends in the axis O direction and the outer peripheral surface at the central portion.
  • the average value of the length ratio L ⁇ N / L N is 0.5 or more.
  • the upper limit of the average value of the special grain boundary length ratio L ⁇ N / L N may be 1.
  • the EBSD method means an electron beam diffraction diffraction pattern (EBSD) method using a scanning electron microscope with a backscattered electron diffraction image system.
  • OIM is data analysis software (OIM) for analyzing crystal orientation using measurement data obtained by EBSD.
  • the CI value is a reliability index, which is displayed as a numerical value representing the reliability of crystal orientation determination when analyzed using the analysis software OIM Analysis (Ver. 5.3) of the EBSD device.
  • OIM data analysis software
  • the special grain boundary is a ⁇ value defined crystallographically based on CSL theory (Kronberg et al: Trans. Met. Soc. AIME, 185, 501 (1949)) and corresponding to 3 ⁇ ⁇ ⁇ 29.
  • the grain boundary and the inherent corresponding site lattice orientation defect Dq at the corresponding grain boundary is Dq ⁇ 15 ° / ⁇ 1/2 (DG Brandon: Acta. Metallurgica. Vol. 14, p. 1479, (1966)).
  • a crystal grain boundary is defined as a boundary between crystals when the orientation difference between two adjacent crystals is 15 ° or more as a result of two-dimensional cross-sectional observation.
  • each value of the special grain boundary length ratio L ⁇ N / L N measured on the outer peripheral surface at both ends of the axis O direction and the outer peripheral surface of the central portion. Is within a range of ⁇ 20% with respect to the average value of the measured special grain boundary length ratio L ⁇ N / L N.
  • Each value of the axis O direction end portions of the outer peripheral surface and the central portion of the outer peripheral surface at the measured special grain boundary length ratio L ⁇ N / L N is, the special grain boundaries were measured length ratio L ⁇ N / L N
  • the average value is preferably within a range of ⁇ 10%, but is not limited thereto. In the present embodiment, as shown in FIG.
  • 4 points (a1, a2, a3, a4), four points (b1, b2, b3, b4) at 90 ° intervals in the circumferential direction at the center of the axis O direction, and the end face on the other side in the axis O direction
  • the average crystal grain size is in the range of 10 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less in the crystal structure of the outer peripheral surface.
  • the average crystal grain size is calculated by calculating the number of crystal grains in the observation area from the crystal grain boundary specified by the above-mentioned EBSD method, and dividing the total length of the crystal grain boundary in the observation area by the number of crystal grains. It calculated
  • the average crystal grain size is preferably 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, but is not limited thereto.
  • the area ratio occupied by crystal grains twice or more the average crystal grain size is less than 20% of the total crystal area.
  • the area ratio occupied by crystal grains twice or more the average crystal grain size after calculating the average crystal grain size, a crystal grain twice or more the average crystal grain size is specified, and the crystal Count the grain size and number, calculate the area occupied by the crystal grain more than twice the average grain size, and count the crystal grain size and number of all the observed crystal grains. Obtained by calculating.
  • the lower limit of the area ratio occupied by crystal grains twice or more the average crystal grain size may be 5%.
  • the area ratio occupied by the crystal grains twice or more the average crystal grain size is preferably 5% or more and 15% or less, but is not limited thereto.
  • a casting step S01 for casting an ingot a hot working step S02 for producing a cylindrical hot-worked material by performing hot working on the ingot, and the obtained cylindrical heat
  • a cold working step S03 for performing cold working on the cold-worked material and a heat treatment step S04 for carrying out heat treatment on the cylindrical work material subjected to the cold working step S03.
  • the cold working step S03 and the heat treatment step S04 are repeatedly performed.
  • the cylindrical hot work material and the cylindrical hot work material are cold-worked. Cold processing is performed on the cylindrical processed material that has been processed and heat-treated.
  • a cylindrical ingot is continuously produced and cut into a predetermined length using various casting machines such as a vertical continuous casting machine, a horizontal continuous casting machine, and a semi-continuous casting machine.
  • the Si content is ⁇ 10 mass ppm and the C content is ⁇ 5 mass so that the total content of impurity elements Si and C is 10 mass ppm or less.
  • melt casting is performed at 1200 ° C. or less, which is a temperature at which Si does not elute from the furnace material or the like.
  • the furnace atmosphere during preheating, melting, and holding of a melting raw material such as electrolytic copper is controlled so as to be CO: 0.5 to 5.0 vol%, and the molten copper passes through
  • a non-oxidizing atmosphere By sealing in a non-oxidizing atmosphere, it becomes possible to produce an ingot of O ⁇ 50 mass ppm without increasing oxygen in the subsequent process in a state in which oxygen is reduced to the limit when electrolytic copper is dissolved.
  • the alloy element addition is performed in the controlled atmosphere described above.
  • the cylindrical ingot is heated to the recrystallization temperature or higher and subjected to rolling or extrusion to produce a cylindrical hot work material.
  • a cylindrical hot-work material is manufactured by hot extrusion.
  • the average crystal grain size of the above-described cylindrical hot-worked material is preferably targeted for the crystal structure of the outer peripheral surface serving as the sputtering surface in the cylindrical sputtering target.
  • the lower limit value of the average crystal grain size of the cylindrical hot-worked material may be 0.01 mm.
  • the average crystal grain size of the cylindrical hot-worked material is more preferably 0.01 mm or more and 0.3 mm or less, but is not limited thereto.
  • the cold working step S03 cold working is performed on the cylindrical ingot (and the cylindrical work material obtained by subjecting the cylindrical ingot to cold working and heat treatment).
  • the pipe expanding step for expanding the outer diameter of the cylindrical ingot or the cylindrical workpiece before the cold working is performed at least twice or more by drawing. is doing.
  • heat treatment is performed on the cylindrical workpiece that has been cold worked.
  • the heat treatment means is not particularly limited, and a batch type heat treatment furnace, a continuous annealing furnace, or the like can be applied.
  • the heat treatment step S04 is performed using a batch-type heat treatment furnace. Within the following range.
  • the total reduction of the thickness degree of work is 15 to 25%, the outer diameter expansion is 30% or less, and the inner diameter expansion.
  • the condition of the cold working step S03 is set so that the value is 20% or less.
  • the cylindrical sputtering target material 10 formed as described above is further processed and used as a cylindrical sputtering target.
  • the cylindrical sputtering target is used while being rotated around the axis line in the sputtering apparatus, and its outer peripheral surface is used as a sputtering surface.
  • the total content of impurity elements Si and C is 10 mass ppm or less, and the O content is 50 mass ppm. In the following description, abnormal discharge caused by these impurities can be suppressed.
  • the average value of the special grain boundary length ratio L ⁇ N / L N measured on the other side (c1, c2, c3, c4) in the axis O direction is set to 0.5 or more, and each measurement The value is within a range of ⁇ 20% with respect to the average value of the special grain boundary length ratio L ⁇ N / L N.
  • the boundary of the crystal grain boundary is improved on the outer peripheral surface that becomes the sputter surface, and the entire sputter surface is sputtered uniformly, and the occurrence of abnormal discharge can be suppressed even during sputtering under high output. it can.
  • the average crystal grain size on the outer peripheral surface is within the range of 10 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, and the crystal is twice or more the average crystal grain size.
  • the area ratio occupied by the grains is less than 20% of the total crystal area. Therefore, the crystal structure of the outer peripheral surface is uniformly refined, and sputtering can be performed uniformly over the entire sputtering surface, and the occurrence of abnormal discharge can be reliably suppressed.
  • cylindrical sputtering target material 10 of the present embodiment 1 selected from Mg, Al, Ag, Ti, Zr, Mn, Ca, Cr, Sn, Ni, Zn, Co, and P Since a copper alloy containing seeds or two or more kinds is used, a cylindrical sputtering target material 10 capable of forming a thin film excellent in various properties such as resistivity, heat resistance, and corrosion resistance can be obtained. .
  • the content of one or more selected from Mg, Al, Ag, Ti, Zr, Mn, Ca, Cr, Sn, Ni, Zn, Co, and P is It is desirable that the total amount be in the range of 0.001% by mass or more and 10% by mass or less.
  • the average crystal grain size on the outer peripheral surface of the cylindrical hot work material is set to 20 ⁇ m or less, the cold work and heat treatment are repeatedly performed on the cylindrical hot work material. By carrying out, it becomes possible to obtain the cylindrical sputtering target material 10 in which the crystal structure of the outer peripheral surface is uniformly refined.
  • each of the value of the special grain boundary length ratio L ⁇ N / L N is the mean value of all the measured special grain boundary length ratio L ⁇ N / L N Can be within a range of ⁇ 20%.
  • the conditions of the heat treatment step S03 are described as the heat treatment temperature: 400 ° C. or more and 900 ° C. or less, and the holding time within the heat treatment temperature range: 15 minutes or more and 120 minutes or less.
  • the heat treatment conditions may be appropriately set according to the composition and size of the cylindrical sputtering target material to be formed, the heat treatment apparatus, and the like.
  • pure copper such as oxygen-free copper, Mg, Al, Ag, Ti, Zr, Mn, Ca, Cr, Sn, Ni, as the copper or copper alloy constituting the cylindrical sputtering target material 10
  • oxygen-free copper Mg, Al, Ag, Ti, Zr, Mn, Ca, Cr, Sn, Ni
  • copper or copper alloy constituting the cylindrical sputtering target material 10
  • the description has been given by taking as an example a copper alloy containing one or more selected from Zn, Co, and P, with the balance being copper and inevitable impurities, but other copper or copper Alloys may be targeted.
  • a cylindrical ingot is manufactured by a continuous casting step S11 using a continuous casting machine or a semi-continuous casting machine, and cold processing is performed on the cylindrical ingot. It is good also as a structure which repeatedly performs cold processing process S13 to perform and heat processing process S14 which performs heat processing with respect to the cylindrical workpiece which performed cold processing process S13.
  • the continuous casting step S11 it is preferable to set the casting conditions so that the average crystal grain size of the obtained cylindrical ingot is 20 mm or less.
  • the average crystal grain size of the cylindrical ingot is preferably the crystal structure of the outer peripheral surface that becomes the sputtering surface in the cylindrical sputtering target.
  • the furnace atmosphere during preheating, melting, and holding of a melting raw material such as electrolytic copper is controlled to be CO: 0.5 to 5.0 vol%.
  • the inside was a non-oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere.
  • the ingot was heated to 800 ° C. and subjected to hot extrusion to produce a cylindrical hot work material (outer diameter 150 mm, inner diameter 80 mm).
  • the obtained cylindrical hot-worked material is repeatedly subjected to drawing processing (1 to 10 passes) and heat treatment (400 to 800 ° C. ⁇ 15 minutes to 120 minutes) in order, and correction processing is performed, and the outer diameter is 174 mm.
  • a material for a cylindrical sputtering target having an inner diameter of 118 mm was obtained.
  • the cylindrical sputtering target was manufactured using this raw material for cylindrical sputtering targets. The following evaluation was implemented about the above-mentioned raw material for cylindrical sputtering targets and a cylindrical sputtering target.
  • ⁇ Analysis of impurity elements The content of Si in the cylindrical sputtering target material was measured by solid-state emission spectroscopy using ARL-4460 manufactured by TFS. The content of C in the cylindrical sputtering target material was measured by a combustion-infrared absorption method using a CSLS 600 manufactured by LECO. The content of O in the cylindrical sputtering target material was measured by an inert gas melting-infrared absorption method (JIS H 1067) using RO-600 manufactured by LECO.
  • JIS H 1067 inert gas melting-infrared absorption method
  • each sample was mechanically polished using water-resistant abrasive paper and diamond abrasive grains, and then final polished using a colloidal silica solution. Then, by using an EBSD measuring device (HITACHI S4300-SEM, EDAX / TSL OIM Data Collection) and analysis software (EDAX / TSL OIM Data Analysis ver. 5.2), grain boundaries and special grain boundaries The specific grain boundary length ratio was analyzed by specifying the length and calculating the length.
  • HITACHI S4300-SEM EDAX / TSL OIM Data Collection
  • analysis software EDAX / TSL OIM Data Analysis ver. 5.2
  • each measurement point (pixel) within the measurement range of the sample surface is irradiated with an electron beam, the electron beam is scanned two-dimensionally on the sample surface, and the orientation by backscattered electron diffraction
  • the measurement point where the orientation difference between adjacent measurement points is 15 ° or more was identified as a grain boundary.
  • the total grain boundary length L of the crystal grain boundaries in the measurement range was measured, and the unit total grain boundary length L N was calculated by converting this to a unit area of 1 mm 2 .
  • the position of the crystal grain boundary where the interface between adjacent crystal grains constitutes the special grain boundary is determined and the total special grain boundary length L ⁇ of the special grain boundary is measured, and this is converted into a unit per 1 mm 2 unit area. to determine the total special grain boundary length L ⁇ N. Further, a special grain boundary length ratio (L ⁇ N / L N ), which is a ratio between the unit total grain boundary length L N and the unit total special grain boundary length L ⁇ N , was calculated. Then, it calculates the average value from all measured special grain boundary length ratio L ⁇ N / L N, the maximum variation with respect to the average value of the measured values of the special grain boundary length ratio L ⁇ N / L N evaluated.
  • ⁇ Average crystal grain size of cylindrical sputtering target material The crystal structure on the outer peripheral surface of the obtained cylindrical sputtering target material was observed, and the average crystal grain size was calculated.
  • an EBSD measurement apparatus S4300-SE manufactured by HITACHI, OIM Data Collection manufactured by EDAX / TSL
  • EDAX analysis software
  • the grain boundaries were identified by OIM Data Analysis ver. Measurement conditions are: measurement range: 680 ⁇ 1020 ⁇ m / measurement step: 2.0 ⁇ m / take-in time: 20 msec. / Point.
  • each measurement point (pixel) within the measurement range on the sample surface is irradiated with an electron beam, and the adjacent measurement is performed by orientation analysis using the backscattered electron beam analysis method.
  • the measurement point where the orientation difference between the points was 15 ° or more was defined as a grain boundary. From the obtained crystal grain boundary, calculate the number of crystal grains in the observation area, calculate the crystal grain area by dividing the total length of the crystal grain boundary in the observation area by the number of crystal grains, and by converting it into a circle, The average grain size was taken.
  • the boundary of the crystal grain boundary is improved on the outer peripheral surface serving as a sputtering surface, and the entire sputtering surface is sputtered uniformly. Also, the occurrence of abnormal discharge can be suppressed. Moreover, according to the cylindrical sputtering target material of the present invention, it is possible to suppress abnormal discharge caused by impurities and stably form a film.

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Abstract

　銅又は銅合金からなる円筒型スパッタリングターゲット用素材であって、外周面の結晶組織において、ＥＢＳＤ法によって測定した単位面積１ｍｍ２当たりの単位全粒界長さＬＮと単位面積１ｍｍ２当たりの単位全特殊粒界長さＬσＮとによって特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮを定義した場合に、軸線Ｏ方向の両端部の外周面と中央部の外周面で測定された前記特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮの平均値が０．５以上とされるとともに、それぞれの測定値が、前記特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮの平均値に対して±２０％の範囲内とされており、さらに、不純物元素であるＳｉとＣとの含有量の総計が１０質量ｐｐｍ以下、Ｏ含有量が５０質量ｐｐｍ以下、とされている。

Description

円筒型スパッタリングターゲット用素材
　銅又は銅合金からなる薄膜をスパッタする円筒型スパッタリングターゲットの素材となる円筒型スパッタリングターゲット用素材に関する。
　本願は、２０１４年４月２２日に、日本に出願された特願２０１４－０８８１８６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、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や、タッチパネル等の配線膜としてＡｌ又はＡｌ合金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又はＡｌ合金よりも比抵抗の低い材料である銅又は銅合金を用いた配線膜が提供されている。
　このような銅又は銅合金の配線膜（薄膜）を基板上に成膜する場合には、通常、スパッタリングターゲットを用いたスパッタ法が適用される。
　上述のスパッタリングターゲットとしては、例えば特許文献１に示すような平板型スパッタリングターゲットや、特許文献２に示すような円筒型スパッタリングターゲットが提案されている。
　ここで、円筒型スパッタリングターゲットは、その外周面がスパッタ面とされており、ターゲットを回転しながらスパッタを実施することから、平板型スパッタリングターゲットを用いた場合に比べて連続成膜に適しており、かつ、ターゲットの使用効率に優れるといった利点を有している。
特許第４９７４１９８号公報 特開２０１２－１１１９９４号公報
　ところで、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るため、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。
　この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、銅又は銅合金からなり、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円筒型スパッタリングターゲット用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、本発明の態様に係る円筒型スパッタリングターゲット用素材は、銅又は銅合金からなる円筒型スパッタリングターゲット用素材であって、ＥＢＳＤ法により、測定範囲における結晶粒界の全粒界長さＬを測定し、これを単位面積１ｍｍ２当たりに換算した単位全粒界長さＬＮと、さらに測定範囲における特殊粒界の全特殊粒界長さＬσを測定し、これを単位面積１ｍｍ２当たりに換算した単位全特殊粒界長さＬσＮと、によって特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮを定義した場合に、軸線方向の両端部の外周面と中央部の外周面で測定した前記特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮの平均値が０．５以上とされるとともに、軸線方向の両端部の外周面と中央部の外周面で測定された前記特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮのそれぞれの値が前記平均値に対して±２０％の範囲内とされており、さらに、不純物元素であるＳｉとＣとの含有量の総計が１０質量ｐｐｍ以下、Ｏ含有量が５０質量ｐｐｍ以下、とされている。
　このような構成とされた本発明の円筒型スパッタリングターゲット用素材によれば、外周面の結晶組織において、上述の特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮの平均値が０．５以上とされるとともに、軸線方向の両端部の外周面と中央部の外周面で測定された前記特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮのそれぞれの値が前記平均値に対して±２０％の範囲内とされている。そのため、スパッタ面となる外周面において、結晶粒界の整合性が向上し、スパッタ面全体で均一にスパッタされることになり、高出力下でのスパッタにおいても異常放電の発生を抑制することができる。
　さらに、本発明の円筒型スパッタリングターゲット用素材によれば、不純物元素であるＳｉとＣとの含有量の総計が１０質量ｐｐｍ以下、Ｏ含有量が５０質量ｐｐｍ以下、とされていることから、これらの不純物に起因する異常放電を抑制することができる。
　また、本発明の態様に係る円筒型スパッタリングターゲット用素材においては、外周面の結晶組織において、平均結晶粒径が１０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
　この場合、外周面における平均結晶粒径が１０μｍ以上１５０μｍ以下と比較的微細とされていることから、スパッタ面の結晶粒径が微細となってスパッタを安定して実施することが可能となり、異常放電の発生を抑制することができる。
　さらに、本発明の態様に係る円筒型スパッタリングターゲット用素材においては、外周面の結晶組織において、平均結晶粒径に対して２倍以上の結晶粒の占める面積割合が全結晶面積の２０％未満とされていることが好ましい。
　この場合、スパッタ面となる外周面の結晶粒径が均一化されていることから、スパッタがスパッタ面全体で均一に実施されることになり、異常放電の発生を確実に抑制することができる。
　本発明によれば、銅又は銅合金からなり、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円筒型スパッタリングターゲット用素材を提供することができる。
本発明の実施形態に係る円筒型スパッタリングターゲット用素材の概略説明図である。（ａ）が軸線方向に直交する断面図、（ｂ）が側面図である。 本発明の実施形態に係る円筒型スパッタリングターゲット用素材の製造方法の一例を示すフロー図である。 本発明の実施形態に係る円筒型スパッタリングターゲット用素材の製造方法の他の例を示すフロー図である。
　以下に、本発明の実施形態に係る円筒型スパッタリングターゲット用素材について、添付した図を参照して説明する。
　本実施形態に係る円筒型スパッタリングターゲット用素材１０は、ガラス基板等に銅又は銅合金からなる薄膜（配線膜）をスパッタによって成膜する際に用いられる円筒型スパッタリングターゲットの素材となる。
　この円筒型スパッタリングターゲット用素材１０は、図１に示すように、円筒形状をなしており、例えば外径Ｄが１４０ｍｍ≦Ｄ≦１８０ｍｍの範囲内、内径ｄが１１０ｍｍ≦ｄ≦１３５ｍｍの範囲内、軸線方向長さＬが１０００ｍｍ≦Ｌ≦４０００ｍｍの範囲内とされている。
　ここで、円筒型スパッタリングターゲット用素材１０の外周面１１が、円筒型スパッタリングターゲットにおいてスパッタ面とされる。
　この円筒型スパッタリングターゲット用素材１０は、成膜される銅又は銅合金からなる薄膜に応じた組成の銅又は銅合金で構成されている。
　また、本実施形態である円筒型スパッタリングターゲット用素材１０は、不純物元素であるＳｉとＣとの含有量の総計が１０質量ｐｐｍ以下、Ｏ含有量が５０質量ｐｐｍ以下、とされている。
　ここで、本実施形態である円筒型スパッタリングターゲット用素材１０においては、無酸素銅等の純銅、あるいは、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｐの中から選択される１種又は２種以上を含有した銅合金で構成されたものとされている。なお、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｐの中から選択される１種又は２種以上を含有させる場合には、その含有量は合計で０．００１質量％以上１０質量％以下の範囲が望ましい。上記ＳｉとＣとの含有量の総計の下限値は０．０１質量ｐｐｍ、Ｏ含有量の下限値は０．５質量ｐｐｍであってもよい。また、ＳｉとＣとの含有量の総計は、好ましくは０．０１質量ｐｐｍ以上２質量ｐｐｍ以下であり、Ｏ含有量は、好ましくは０．５質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であるが、これに限定されることはない。
　上述の薄膜（配線膜）としては、抵抗率、耐熱性、耐腐食性等の各種特性が要求されており、様々な銅又は銅合金が適用されている。そこで、本実施形態では、円筒型スパッタリングターゲット用素材１０を構成する銅合金としては、例えば、Ｃｕ－０．００２～２ｍａｓｓ％Ｍｇ合金、Ｃｕ－０．００１～１０ｍａｓｓ％Ａｌ合金、Ｃｕ－０．００１～１０ｍａｓｓ％Ｍｎ合金、Ｃｕ－０．０５～４ｍａｓｓ％Ｃａ合金、Ｃｕ－０．０１～１０ｍａｓｓ％Ａｇ合金等が挙げられる。
　そして、本実施形態である円筒型スパッタリングターゲット用素材１０においては、スパッタ面となる外周面の結晶組織において、ＥＢＳＤ法により、測定範囲における結晶粒界の全粒界長さＬを測定し、これを単位面積１ｍｍ２当たりに換算した単位全粒界長さＬＮと、さらに測定範囲における特殊粒界の全特殊粒界長さＬσを測定し、これを単位面積１ｍｍ２当たりに換算した単位全特殊粒界長さＬσＮと、によって定義される特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮを、軸線Ｏ方向両端部の外周面と中央部の外周面で測定し、測定した前記特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮの平均値が０．５以上とされている。上記特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮの平均値の上限値は、１であってもよい。
　ここで、ＥＢＳＤ法とは、後方散乱電子回折像システム付の走査型電子顕微鏡による電子線反射回折法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　Ｐａｔｔｅｒｎｓ：ＥＢＳＤ）法を意味する。また、ＯＩＭは、ＥＢＳＤによる測定データを用いて結晶方位を解析するためのデータ解析ソフト（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＯＩＭ）である。さらにＣＩ値とは、信頼性指数（Ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ　Ｉｎｄｅｘ）であって、ＥＢＳＤ装置の解析ソフトＯＩＭ　Ａｎａｌｙｓｉｓ（Ｖｅｒ．５．３）を用いて解析したときに、結晶方位決定の信頼性を表す数値として表示される数値である（例えば、「ＥＢＳＤ読本：ＯＩＭを使用するにあたって（改定第３版）」鈴木清一著、２００９年９月、株式会社ＴＳＬソリューションズ発行）。
　また、特殊粒界とは、結晶学的にＣＳＬ理論（Ｋｒｏｎｂｅｒｇ　ｅｔ　ａｌ：Ｔｒａｎｓ．Ｍｅｔ．Ｓｏｃ．ＡＩＭＥ，１８５，５０１（１９４９））に基づき定義されるΣ値で３≦Σ≦２９に属する対応粒界であって、かつ、当該対応粒界における固有対応部位格子方位欠陥Ｄｑが、Ｄｑ≦１５°／Σ１／２（Ｄ．Ｇ．Ｂｒａｎｄｏｎ：Ａｃｔａ．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａ．Ｖｏｌ．１４，ｐ．１４７９，（１９６６））を満たす結晶粒界であるとして定義される。
　さらに、結晶粒界は、二次元断面観察の結果、隣り合う２つの結晶間の配向方位差が１５°以上となっている場合の当該結晶間の境界として定義される。
　また、本実施形態である円筒型スパッタリングターゲット用素材１０においては、軸線Ｏ方向両端部の外周面と中央部の外周面で測定された特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮのそれぞれの値が、測定した特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮの平均値に対して±２０％の範囲内とされている。上記軸線Ｏ方向両端部の外周面と中央部の外周面で測定された特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮのそれぞれの値が、測定した特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮの平均値に対して±１０％の範囲内であることが好ましいが、これに限定されることはない。
　本実施形態では、図１に示すように、円筒型スパッタリングターゲット用素材１０の軸線Ｏ方向一方側の端面（図１（ｂ）の上端面）からＡ＝２０ｍｍの位置で周方向に９０°間隔の４点（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４）と、軸線Ｏ方向中央部の位置で周方向に９０°間隔の４点（ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４）と、軸線Ｏ方向他方側の端面（図１（ｂ）の下端面）からＣ＝２０ｍｍの位置で周方向に９０°間隔の４点（ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４）の１２点で、それぞれ特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮを測定している。
　さらに、本実施形態である円筒型スパッタリングターゲット用素材１０においては、外周面の結晶組織において、平均結晶粒径が１０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内とされている。
　ここで、平均結晶粒径は、上述のＥＢＳＤ法によって特定した結晶粒界から、観察エリア内の結晶粒子数を算出し、観察エリア内の結晶粒界の全長を結晶粒子数で割って結晶粒子面積を算出し、これを円換算することにより求めた。上記平均結晶粒径は、好ましくは２０μｍ以上１００μｍ以下であるが、これに限定されることはない。
　また、本実施形態である円筒型スパッタリングターゲット用素材１０においては、外周面の結晶組織において、平均結晶粒径に対して２倍以上の結晶粒の占める面積割合が全結晶面積の２０％未満とされている。
　ここで、平均結晶粒径に対して２倍以上の結晶粒が占める面積割合については、平均結晶粒径を算出した後、この平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒を特定し、その結晶粒径と個数をカウントして、平均結晶粒径に対して２倍以上の結晶粒が占める面積を算出し、さらに観察されたすべての結晶粒の結晶粒径と個数をカウントして全面積を算出することによって求めた。なお、上記平均結晶粒径に対して２倍以上の結晶粒の占める面積割合の下限値は、５％であってもよい。また、上記平均結晶粒径に対して２倍以上の結晶粒の占める面積割合は、好ましくは５％以上１５％以下であるが、これに限定されることはない。
　次に、上述した構成の円筒型スパッタリングターゲット用素材１０を製造する円筒型スパッタリングターゲット用素材の製造方法の一実施形態について、図２のフロー図を参照して説明する。
　本実施形態においては、鋳塊を鋳造する鋳造工程Ｓ０１と、この鋳塊に対して熱間加工を行って円筒状熱間加工材を製造する熱間加工工程Ｓ０２と、得られた円筒状熱間加工材に対して冷間加工を行う冷間加工工程Ｓ０３と、冷間加工工程Ｓ０３を実施した円筒状加工材に対して熱処理を実施する熱処理工程Ｓ０４と、を備えている。本実施形態では、これら冷間加工工程Ｓ０３と熱処理工程Ｓ０４とを繰り返し実施する構成とされており、冷間加工工程Ｓ０３では、円筒状熱間加工材及びこの円筒状熱間加工材を冷間加工及び熱処理した円筒状加工材に対して冷間加工を行う。
　鋳造工程Ｓ０１においては、縦型連続鋳造機や横型連続鋳造機、半連続鋳造機等の各種鋳造機を用いて、円柱状鋳塊を連続的に製出し、所定の長さに切断する。
　ここで、鋳造工程Ｓ０１においては、不純物元素であるＳｉとＣとの含有量の総計が１０質量ｐｐｍ以下となるように、Ｓｉ含有量が＜１０質量ｐｐｍ、かつ、Ｃ含有量が＜５質量ｐｐｍとなる電気銅を用いて、Ｓｉが炉材等から溶出しない温度である１２００℃以下で溶解鋳造を行う。高温になる箇所の部材についてはアルミナ系の耐火材を使用することによりＳｉの混入を防ぎ、かつ、Ｃ含有量が上昇しないようＡｒガスなどの非酸化雰囲気にて樋内をシールする。また、Ｏ含有量が５０質量ｐｐｍ以下となるように、銅溶湯の脱酸処理を行う。具体的には、電気銅等の溶解原料の予熱、溶解、保持の際の炉内雰囲気をＣＯ：０．５～５．０ｖｏｌ％となるように制御し、かつ、溶銅が通過する樋内は非酸化雰囲気でシールすることにより、電気銅の溶解時に極限まで酸素を低減した状態としてその後の工程で酸素が上昇することなく、Ｏ≦５０質量ｐｐｍの鋳塊を製造することが可能となる。なお、合金元素添加は、上述の制御された雰囲気内で実施される。
　熱間加工工程Ｓ０２においては、円柱状の鋳塊を再結晶温度以上に加熱して圧延加工又は押出加工を施し、円筒状熱間加工材を製造する。なお、本実施形態では、熱間押出によって円筒状熱間加工材を製造している。ここで、熱間加工工程Ｓ０２においては、得られる円筒状熱間加工材の平均結晶粒径が２０ｍｍ以下となるように、熱間加工条件を設定することが好ましい。なお、上述の円筒状熱間加工材の平均結晶粒径としては、円筒型スパッタリングターゲットにおいてスパッタ面となる外周面の結晶組織を対象とすることが好ましい。上記円筒状熱間加工材の平均結晶粒径の下限値は、０．０１ｍｍであってもよい。また、上記円筒状熱間加工材の平均結晶粒径は、より好ましくは０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であるが、これに限定されることはない。
　冷間加工工程Ｓ０３においては、円筒状鋳塊（及びこの円筒状鋳塊に対して冷間加工及び熱処理を施した円筒状加工材）に対して冷間加工を実施する。
　ここで、本実施形態では、冷間加工工程Ｓ０２として、抽伸加工により、冷間加工前の円筒状鋳塊又は円筒状加工材の外径を拡げる拡管工程を少なくとも２回以上実施するように構成している。
　熱処理工程Ｓ０４においては、冷間加工を行った円筒状加工材に対して熱処理を実施する。熱処理手段としては、特に限定はなく、バッチ式の熱処理炉や連続焼鈍炉等を適用することができる。ここで、本実施形態では、熱処理工程Ｓ０４をバッチ式の熱処理炉を用いて、熱処理条件を、熱処理温度が４００℃以上９００℃以下、前記熱処理温度範囲内での保持時間が１５分以上１２０分以下の範囲内とする。
　ここで、本実施形態では、冷間加工工程Ｓ０３と熱処理工程Ｓ０４を繰り返し実施することにより、肉厚の加工度のトータルリダクションが１５～２５％、外径の拡がりが３０％以下、内径の拡がりが２０％以下となるように、冷間加工工程Ｓ０３の条件を設定している。
　上述のようにして成形された円筒型スパッタリングターゲット用素材１０は、さらに加工が施され、円筒型スパッタリングターゲットとして使用される。ここで、円筒型スパッタリングターゲットは、スパッタ装置内で軸線を中心に回転して使用され、その外周面がスパッタ面として利用される。
　以上のような構成とされた本実施形態である円筒型スパッタリングターゲット用素材１０によれば、不純物元素であるＳｉとＣとの含有量の総計が１０質量ｐｐｍ以下、Ｏ含有量が５０質量ｐｐｍ以下、とされていることから、これらの不純物に起因する異常放電を抑制することができる。
　さらに、本実施形態である円筒型スパッタリングターゲット用素材１０によれば、外周面の結晶組織において、軸線Ｏ方向一方側（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４）、軸線Ｏ方向中央部（ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４）、軸線Ｏ方向他方側（ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４）で測定された特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮの平均値が０．５以上とされるとともに、それぞれの測定値が、前記特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮの平均値に対して±２０％の範囲内とされている。そのため、スパッタ面となる外周面において、結晶粒界の整合性が向上し、スパッタ面全体で均一にスパッタされることになり、高出力下でのスパッタにおいても異常放電の発生を抑制することができる。
　また、本実施形態である円筒型スパッタリングターゲット用素材１０によれば、外周面における平均結晶粒径が１０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内とされるとともに、平均結晶粒径に対して２倍以上の結晶粒が占める面積割合が全結晶面積の２０％未満とされている。そのため、外周面の結晶組織が均一微細化されており、スパッタ面全体において均一にスパッタを実施することができ、異常放電の発生を確実に抑制することができる。
　さらに、本実施形態である円筒型スパッタリングターゲット用素材１０によれば、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｐの中から選択される１種又は２種以上を含有する銅合金を用いているので、抵抗率、耐熱性、耐腐食性等の各種特性に優れた薄膜を成膜可能な円筒型スパッタリングターゲット用素材１０とすることができる。なお、上述の銅合金においては、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｐの中から選択される１種又は２種以上の含有量は、合計で０．００１質量％以上１０質量％以下の範囲内とすることが望ましい。
　また、本実施形態においては、円筒状熱間加工材の外周面における平均結晶粒径を２０μｍ以下に設定しているので、この円筒状熱間加工材に対して繰り返し冷間加工と熱処理とを実施することで、外周面の結晶組織が均一微細化された円筒型スパッタリングターゲット用素材１０を得ることが可能となる。
　さらに、本実施形態においては、冷間加工工程Ｓ０３と熱処理工程Ｓ０４を繰り返し実施することにより、肉厚の加工度のトータルリダクションが１５～２５％、外径の拡がりが３０％以下、内径の拡がりが２０％以下となるように、冷間加工工程Ｓ０３の条件を設定している。そのため、全周にわたって均一な加工を与えることができ、特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮのそれぞれの値が、測定した全ての前記特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮの平均値に対して±２０％の範囲内とすることができる。
　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。
　例えば、本実施形態では、熱処理工程Ｓ０３の条件を、熱処理温度：４００℃以上９００℃以下、前記熱処理温度範囲内での保持時間：１５分以上１２０分以下とするものとして説明したが、これに限定されることはなく、成形する円筒型スパッタリングターゲット用素材の組成及びサイズや熱処理を行う装置等に応じて適宜熱処理条件を設定してもよい。
　また、本実施形態では、円筒型スパッタリングターゲット用素材１０を構成する銅又は銅合金として、無酸素銅等の純銅やＭｇ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｐの中から選択される１種又は２種以上を含有し、残部が銅及び不可避不純物とされた組成からなる銅合金を例に挙げて説明したが、これ以外の銅又は銅合金を対象としてもよい。
　さらに、本実施形態では、熱加工工程Ｓ０２によって円筒状熱間加工材を製造するものとして説明したが、これに限定されることはない。例えば、図３のフロー図に示すように、連続鋳造機又は半連続鋳造機を用いた連続鋳造工程Ｓ１１によって、円筒状鋳塊を製造し、この円筒状鋳塊に対して、冷間加工を行う冷間加工工程Ｓ１３と、冷間加工工程Ｓ１３を実施した円筒状加工材に対して熱処理を実施する熱処理工程Ｓ１４と、を繰り返し実施する構成としてもよい。この場合、連続鋳造工程Ｓ１１においては、得られる円筒状鋳塊の平均結晶粒径が２０ｍｍ以下となるように、鋳造条件を設定することが好ましい。なお、円筒状鋳塊の平均結晶粒径としては、円筒型スパッタリングターゲットにおいてスパッタ面となる外周面の結晶組織を対象とすることが好ましい。
　以下に、本発明の有効性を確認するために行った確認実験の結果について説明する。
　まず、縦型連続鋳造機により、表１に示す組成の銅又は銅合金からなる円柱状の鋳塊を製出した。このとき、銅溶湯中の不純物であるＣ、Ｓｉ、Ｏの量を調整した。なお、原料として、Ｓｉ含有量が１０質量ｐｐｍ未満、Ｃ含有量が５質量ｐｐｍ未満となる電気銅を用いた。また、溶解鋳造時におけるＳｉの混入を抑制するために、溶解鋳造時の温度を、Ｓｉが炉材等から溶出しない温度である１２００℃以下とするとともに、高温になる箇所の部材をアルミナ系の耐火材とした。また、Ｃ含有量の上昇を抑制するために、電気銅等の溶解原料の予熱、溶解、保持時の炉内雰囲気をＣＯ：０．５～５．０ｖｏｌ％となるように制御するとともに、樋内を非酸化雰囲気又は還元雰囲気とした。
　この鋳塊を８００℃に加熱して熱間押出加工を実施し、円筒状熱間加工材（外径１５０ｍｍ、内径８０ｍｍ）を製出した。
　得られた円筒状熱間加工材に対して、抽伸加工（１～１０パス）、熱処理（４００～８００℃×１５分～１２０分）の順で繰り返し実施するとともに矯正加工を行い、外径１７４ｍｍ、内径１１８ｍｍの円筒型スパッタリングターゲット用素材を得た。
　そして、この円筒型スパッタリングターゲット用素材を用いて円筒型スパッタリングターゲットを製造した。
　上述の円筒型スパッタリングターゲット用素材、及び、円筒型スパッタリングターゲットについて、以下のような評価を実施した。
＜不純物元素の分析＞
　円筒型スパッタリングターゲット用素材中のＳｉの含有量は、ＴＦＳ社製ＡＲＬ－４４６０を用いて固体発光分光法によって測定した。
　円筒型スパッタリングターゲット用素材中のＣの含有量は、ＬＥＣＯ社製ＣＳＬＳ６００を用いて燃焼－赤外線吸収法によって測定した。
　円筒型スパッタリングターゲット用素材中のＯの含有量は、ＬＥＣＯ社製ＲＯ－６００を用いて不活性ガス融解－赤外線吸収法（ＪＩＳ　Ｈ　１０６７）によって測定した。
＜円筒型スパッタリングターゲット用素材の特殊粒界長さ比率＞
　得られた円筒型スパッタリングターゲット用素材の軸線Ｏ方向一方側の端面からＡ＝２０ｍｍの位置で周方向に９０°間隔の４点と、軸線Ｏ方向中央部の位置で周方向に９０°間隔の４点と、軸線Ｏ方向他方側の端面からＣ＝２０ｍｍの位置で周方向に９０°間隔の４点の１２点から試料を採取し、円筒型スパッタリングターゲット用素材の外周面を測定面とした。各試料の測定面について、耐水研磨紙、ダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨を行った後、コロイダルシリカ溶液を用いて仕上げ研磨を行った。
　そして、ＥＢＳＤ測定装置（ＨＩＴＡＣＨＩ社製　Ｓ４３００－ＳＥＭ、ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製　ＯＩＭ　Ｄａｔａ　Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）と、解析ソフト（ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製　ＯＩＭ　Ｄａｔａ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｖｅｒ．５．２）によって、結晶粒界、特殊粒界を特定し、その長さを算出することにより、特殊粒界長さ比率の解析を行った。
　まず、走査型電子顕微鏡を用いて、試料表面の測定範囲内の個々の測定点（ピクセル）に電子線を照射し、電子線を試料表面に２次元で走査させ、後方散乱電子線回折による方位解析により、隣接する測定点間の方位差が１５°以上となる測定点間を結晶粒界と認定した。
　また、測定範囲における結晶粒界の全粒界長さＬを測定し、これを単位面積１ｍｍ２当たりに換算した単位全粒界長さＬＮを求めた。同時に、隣接する結晶粒の界面が特殊粒界を構成する結晶粒界の位置を決定して特殊粒界の全特殊粒界長さＬσを測定し、これを単位面積１ｍｍ２当たりに換算した単位全特殊粒界長さＬσＮを求めた。また、単位全粒界長さＬＮと単位全特殊粒界長さＬσＮとの比である特殊粒界長さ比率（ＬσＮ／ＬＮ）を算出した。
　そして、測定した全ての特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮから平均値を算出するとともに、測定された特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮの値の前記平均値に対する最大のばらつきを評価した。
＜円筒型スパッタリングターゲット用素材の平均結晶粒径＞
　得られた円筒型スパッタリングターゲット用素材の外周面における結晶組織観察を行い、平均結晶粒径を算出した。
　特殊粒界長さ比率で用いた測定試料を用いて、電解放出型走査電子顕微鏡を用いたＥＢＳＤ測定装置（ＨＩＴＡＣＨＩ社製　Ｓ４３００－ＳＥ，ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製　ＯＩＭ　Ｄａｔａ　Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）と、解析ソフト（ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製　ＯＩＭ　Ｄａｔａ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｖｅｒ．５．２）によって、結晶粒界を特定した。測定条件は測定範囲：６８０×１０２０μｍ　／　測定ステップ：２．０μｍ　／　取込時間：２０ｍｓｅｃ．／ｐｏｉｎｔとした。
　具体的には、上述の走査型電子顕微鏡を用いて、試料表面の測定範囲内の個々の測定点（ピクセル）に電子線を照射し、後方散乱電子線解析法による方位解析により、隣接する測定点間の方位差が１５°以上となる測定点を結晶粒界とした。得られた結晶粒界から、観察エリア内の結晶粒子数を算出し、観察エリア内の結晶粒界の全長を結晶粒子数で割って結晶粒子面積を算出し、それを円換算することにより、平均結晶粒径とした。
＜平均結晶粒径に対して２倍以上の結晶粒が占める面積割合＞
　また、円筒型スパッタリングターゲット用素材の外周面における結晶組織観察を行い、平均結晶粒径に対して２倍以上の結晶粒が占める面積割合を算出した。
　上述の手順により平均結晶粒径を算出した後、ＥＢＳＤにより粒度分布を求め、そこから平均値以上の粒径を算出し、平均結晶粒径の２倍以上の結晶粒径を有する結晶粒を特定した。そして、その特定した結晶粒径と個数をカウントして平均結晶粒径に対して２倍以上の結晶粒が占める面積を算出した。さらに、観察されたすべての結晶粒の結晶粒径と個数をカウントして全面積を算出することによって、平均結晶粒径に対して２倍以上の結晶粒が占める面積割合を求めた。
＜スパッタ試験＞
　得られた円筒型スパッタリングターゲットを用いて、以下の条件でスパッタ試験を実施し、スパッタ装置に付属されたアーキングカウンターを用いて、異常放電回数をカウントした。なお、雰囲気ガスとして、配線膜を形成する際に使用される「Ａｒガス」、及び、酸素含有膜を形成する際に使用される「混合ガス」の２条件でスパッタ試験を実施した。
　評価結果を表１に示す。
　電源：直流方式
　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
　雰囲気ガス組成：Ａｒガス／混合ガス（９０ｖｏｌ％Ａｒ＋１０ｖｏｌ％Ｏ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、比較例１－５では、スパッタ試験においてＡｒガス及び混合ガスのいずれの条件でも異常放電回数が多かった。
　これに対して、本発明例１－６では、スパッタ試験においてＡｒガス及び混合ガスのいずれの条件でも異常放電回数が少なくなっており、安定してスパッタを実施できることが確認された。
　本発明の円筒型スパッタリングターゲット用素材によれば、スパッタ面となる外周面において、結晶粒界の整合性が向上し、スパッタ面全体で均一にスパッタされることになり、高出力下でのスパッタにおいても異常放電の発生を抑制することができる。また、本発明の円筒型スパッタリングターゲット用素材によれば、不純物に起因する異常放電を抑制し、安定して成膜を行うことができる。
１０　円筒型スパッタリングターゲット用素材
１１　外周面

Claims (3)

  1. 　銅又は銅合金からなる円筒型スパッタリングターゲット用素材であって、
    　ＥＢＳＤ法により、測定範囲における結晶粒界の全粒界長さＬを測定し、これを単位面積１ｍｍ２当たりに換算した単位全粒界長さＬＮと、さらに測定範囲における特殊粒界の全特殊粒界長さＬσを測定し、これを単位面積１ｍｍ２当たりに換算した単位全特殊粒界長さＬσＮと、によって特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮを定義した場合に、
    　軸線方向の両端部の外周面と中央部の外周面で測定した前記特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮの平均値が０．５以上とされるとともに、軸線方向の両端部の外周面と中央部の外周面で測定された前記特殊粒界長さ比率ＬσＮ／ＬＮのそれぞれの値が前記平均値に対して±２０％の範囲内とされており、
    　さらに、不純物元素であるＳｉとＣとの含有量の総計が１０質量ｐｐｍ以下、Ｏ含有量が５０質量ｐｐｍ以下、とされている円筒型スパッタリングターゲット用素材。
  2. 　外周面の結晶組織において、平均結晶粒径が１０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内とされている請求項１に記載の円筒型スパッタリングターゲット用素材。
  3. 　外周面の結晶組織において、平均結晶粒径に対して２倍以上の結晶粒の占める面積割合が全結晶面積の２０％未満とされている請求項１又は請求項２に記載の円筒型スパッタリングターゲット用素材。
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