(57)【要約】【課題】  本発明は、低固有抵抗および高耐食性を有し、成分不均一の小さい薄膜を製造できるＣｕ系スパッタリングターゲット材を提供する。【解決手段】  Ｃｕベースのマトリックスを主相とし、Ｃｕと非固溶、偏晶系または包晶系の状態図を示す元素を含み、その元素を主とする第２相がＣｕマトリックス中に平均面積率５％以下析出したスパッタリングターゲット材において、第２相の平均径が５０μｍ以下であることを特徴とするＣｕ系スパッタリングターゲット材。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕベースのマトリックスを主相とし、Ｃｕと非固溶、偏晶系または包晶系の状態図を示す元素を含み、その元素を主とする第２相がＣｕマトリックス中に平均面積率５％以下析出したスパッタリングターゲット材において、第２相の平均径が５０μｍ以下であることを特徴とするＣｕ系スパッタリングターゲット材。
【請求項２】
３００μｍ×３００μｍの視野における第２相面積率の部位による差が１５％以下あることを特徴とする請求項１に記載のＣｕ系スパッタリングターゲット材。
【請求項３】
原料粉末として、最大径３００μｍ以下のＣｕ粉末と最大径１００μｍ以下のＣｕと非固溶、偏晶系または包晶系の状態図を示す元素の粉末を混合し固化成形することを特徴とする請求項１または２に記載のＣｕ系スパッタリングターゲット材。
【請求項４】
原料粉末として、４５μｍ以下より低粒度を除去したＣｕ粉末を使用し固化成形することを特徴とする請求項１〜３に記載のＣｕ系スパッタリングターゲット材。
【請求項５】
Ｃｕと非固溶、偏晶系または包晶系の状態図を示す元素が、Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗの中から選ばれる少なくとも１種以上である請求項１〜４に記載のＣｕ系スパッタリングターゲット材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低固有抵抗および高耐食性を有し、成分不均一の小さい薄膜を製造できるＣｕ系スパッタリングターゲット材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体や液晶等に用いられる電極膜には低い固有抵抗が求められることから、Ｃｕ系のスパッタリングターゲット材を用いた薄膜が多く用いられている。しかしながら、Ｃｕは使用環境中でも容易に酸化が進行し固有抵抗が増加してしまう。そこで、耐酸化性を改善したＣｕ系薄膜として、Ｃｕに添加元素を加えたものなどが検討されている。
【０００３】
Ｃｕ系合金の耐酸化性を向上させる添加元素としては、ＴｉやＣｒなど各種提案されているが、Ｃｕ系マトリックスに固溶しにくい元素を添加した方が、純粋なＣｕに近いマトリックスを維持できるため、低固有抵抗を維持しながら耐酸化性を改善することが出来る。このような添加元素としては、Ｃｕと非固溶、偏晶系または包晶系の状態図を示し、かつ耐酸化性を向上させる、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗなどが一般的である。
【０００４】
一方、上記のような元素をＣｕに添加し鋳造法によりターゲット材を作製すると、添加元素はＣｕマトリックスに殆ど固溶しないため、粗大に偏析してしまい、均一性に優れたターゲット材を作製することは困難である。そこで、Ｃｕを主体とするマトリックスに、該マトリックスに非固溶な遷移金属元素相が分散したターゲット材およびＣｕ粉末と、Ｃｕに非固溶な遷移金属元素粉末を混合し加圧焼結するターゲット材の製造方法として、例えば特開平１１−５０２４２号公報（特許文献１）が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−５０２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１では、均一性に優れたターゲット材を作製するには十分に至っていない。そこで、発明者らは鋭意検討を進めた結果、Ｃｕと非固溶、偏晶系または包晶系の状態図を示す元素を主とする第２相の面積率が５％未満と特に少ないターゲット材の場合は、析出した第２相の分散状態がスパッタ膜の品質に大きく影響することが分かり、この分散状態を規定することで、良好なスパッタ膜を製造できるターゲット材となることが分かった。また、このようなターゲット材を製造するには、原料粉末の実質最大径、粒度を規定することが必要であることを見出したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
その発明の要旨とするところは、
（１）Ｃｕベースのマトリックスを主相とし、Ｃｕと非固溶、偏晶系または包晶系の状態図を示す元素を含み、その元素を主とする第２相がＣｕマトリックス中に平均面積率５％以下析出したスパッタリングターゲット材において、第２相の平均径が５０μｍ以下であることを特徴とするＣｕ系スパッタリングターゲット材。
（２）３００μｍ×３００μｍの視野における第２相面積率の部位による差が１５％以下あることを特徴とする前記（１）に記載のＣｕ系スパッタリングターゲット材。
【０００８】
（３）原料粉末として、最大径３００μｍ以下のＣｕ粉末と最大径１００μｍ以下のＣｕと非固溶、偏晶系または包晶系の状態図を示す元素の粉末を混合し固化成形することを特徴とする前記（１）または（２）に記載のＣｕ系スパッタリングターゲット材。
（４）原料粉末として、４５μｍ以下より低粒度を除去したＣｕ粉末を使用し固化成形することを特徴とする請求項１〜３に記載のＣｕ系スパッタリングターゲット材。
（５）Ｃｕと非固溶、偏晶系または包晶系の状態図を示す元素が、Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗの中から選ばれる少なくとも１種以上である前記（１）〜（４）に記載のＣｕ系スパッタリングターゲット材を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
以上述べたように、本発明によるＣｕを主体とするマトリックスに、このマトリックスに非固溶な元素の第２相が面積率５％以下の素量析出しているターゲットにおいて、第２相の分散状態を細かく規定することで、再現性の高いばらつきの小さいスパッタ膜を製造できるＣｕ系スパッタリングターゲット材にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係る第２相の平均径が５０μｍ以下としたのは、第２相の析出径が平均５０μｍを超えると、スパッタ膜の成分が不均一となることから、その上限を５０μｍとした。
また、３００μｍ×３００μｍの視野における第２相面積率の部位による差が１５％以下としたのは、第２相面積率の部位による差が１５％を超えるとスパッタ膜の成分が不均一となる。また、３００μｍの視野としたのは、それ未満の視野では部位による差が大きく成り過ぎてしまい、それを超える部位による差が平均化されてしまい、適当な評価が出来ないためである。
【００１１】
また、原料粉末として、最大径３００μｍ以下のＣｕ粉末と最大径１００μｍ以下のＣｕと非固溶、偏晶系または包晶系の状態図を示す元素の粉末としたのは、最大径３００μｍを超えるＣｕ粉末、または／および最大径１００μｍを超えるＣｕと非固溶、偏晶系または包晶系の状態図を示す元素の粉末を原料粉末として使用すると、第２相の析出が部位により不均一となるためである。つまり、大きな粒子が固まって存在する所と、しない所がでるためである。
【００１２】
また、原料粉末として、４５μｍ以下より低粒度を除去したＣｕ粉末としたことは、原料となるＣｕ粉末の実質４５μｍ以下より低粒度を除去することにより固化成形工程におけるキャニング時の原料粉末の流動性が良好となり、添加元素粉末がより分散したターゲット材が製造できる。しかし、４５μｍを超えると、低粒度を除去すると、Ｃｕ粉末の充填率が低くなり、その隙間に微粉の添加元素が凝集してしまうことから、その上限を４５μｍとした。
【００１３】
さらに、Ｃｕと非固溶、偏晶系または包晶系の状態図を示す元素が、Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗの中から選ばれる少なくとも１種以上であることとしたのは、Ｃｕと非固溶、偏晶系または包晶系の状態図を示す元素としては代表的な元素であることからそれらの元素とした。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
先ず、Ｃｕ粉末の製造としては、アルミナを主成分とする坩堝中で無酸素銅２０ｋｇを母材とし、真空中にて誘導加熱、溶解し、坩堝底のφ４ｍｍノズルより出湯し、フリーフォール形式のＡｒアトマイズ法によりＣｕ粉末を得た。この粉末を−３００μｍ、−１５０μｍ、−１５０／＋１０および−１５０／＋４５μｍに分級し、ターゲット材の原料粉末とした。次に、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ粉末としては、市販のＣｒ粉末（３Ｎ，−３００μｍ）を−２０μｍ、−１００μｍに分級し、ターゲット材の原料粉末とした。
【００１５】
また、市販のＭｏ粉末（３Ｎ，−１５０μｍ）を−４５μｍに分級したものをターゲット材の原料粉末とした。さらに、市販のＷ粉末（３Ｎ，−１５０μｍ）を−６３μｍに分級したものをターゲット材の原料粉末とした。これら原料粉末を、表１に示すような組合せで秤量し、合計２０ｋｇをＡｒ中で３０ｍｉｎ、Ｖ型混合機にて混合した。上記混合粉末をφ１５０×３０ｍｍの鉄製の缶に充填し、３００℃−５ｈの加熱脱気を行い、９５０℃−１０ｈ、１４７ＭＰａの条件でＨＩＰ処理にて固化成形し、これを機械加工しφ１００×５ｍｍのターゲット材とした。その結果を表２に示す。
【００１６】
【表１】
2005220384.tif 000002
【００１７】
表２に示す評価方法として、第２相の平均径は、製造したターゲット材より切り出した試験片を湿式研磨し、ＳＥＭ−ＥＤＳにてこの研磨試料のＣｏｍｐｏ像（３００倍、視野３００×３００μｍ）をランダムで１０視野撮影した。画像解析にて第２相の平均面積を算出し、これが円形であると仮定した場合の直径を算出し、平均粒子径とした。
また、第２相の平均面積率としては、製造したターゲット材より切り出した試験片を湿式研磨し、ＳＥＭ−ＥＤＳにてこの研磨試料のＣｏｍｐｏ像（３００倍、視野３００×３００μｍ）をランダムで１０視野撮影した。画像解析にて第２相の面積率を算出し、その平均値を算出した。
【００１８】
また、第２相の平均面積率の部位による差としては、製造したターゲット材より切り出した試験片を湿式研磨し、ＳＥＭ−ＥＤＳにてこの研磨試料のＣｏｍｐｏ像（３００倍、視野３００×３００μｍ）をランダムで１０視野撮影した。画像解析にて第２相の面積率を算出し、その最大値と最小値の差を算出した。さらに、スパッタ膜組成の均一性については、製造したターゲット材をＤＣマグネトロンスパッタ装置に固定し、１０-6Ｐａ以下まで真空引きを行なった後、Ａｒガスを０．３Ｐａまで導入し、ガラス基板上に１μｍの厚みに成膜した。この膜の組成をＩＣＰにより分析した。成膜は各ターゲット材につき５回行い、膜組成の均一性を添加元素含有量の最大値と最小値の差が０．５ｍａｓｓ％以下の場合；○、０．５ｍａｓｓ％を超える場合；×で評価した。
【００１９】
【表２】
2005220384.tif 000003
【００２０】
表２に示すように、Ｎｏ．１〜４は本発明例であり、Ｎｏ．５〜７は比較例である。比較例Ｎｏ．５〜７のいずれも第２相平均径が大きく、かつ第２相面積率の部位による差が大きいために、スパッタ膜組成の均一性が悪い。これに対し、本発明例であるＮｏ．１〜４はいずれもスパッタ膜組成の均一性の良好であることがわかる。
特許出願人  山陽特殊製鋼株式会社
代理人    弁理士    椎  名    彊