CN1878886A - 溅镀靶材 - Google Patents

溅镀靶材 Download PDF

Info

Publication number
CN1878886A
CN1878886A CNA2005800012614A CN200580001261A CN1878886A CN 1878886 A CN1878886 A CN 1878886A CN A2005800012614 A CNA2005800012614 A CN A2005800012614A CN 200580001261 A CN200580001261 A CN 200580001261A CN 1878886 A CN1878886 A CN 1878886A
Authority
CN
China
Prior art keywords
target material
target
phenomenon
friction stir
splash
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2005800012614A
Other languages
English (en)
Inventor
加藤和照
久保田高史
木村浩
松浦宜范
松崎健嗣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Nippon Light Metal Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Mining and Smelting Co Ltd, Nippon Light Metal Co Ltd filed Critical Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Publication of CN1878886A publication Critical patent/CN1878886A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明提供可尽量不产生溅镀时的电弧放电现象和喷溅现象的溅镀靶材。对溅镀靶材的用于溅镀的部分进行了摩擦搅拌处理，即使是含碳的铝类合金的溅镀靶材或大型的溅镀靶材，也可以可靠地抑制溅镀时的电弧放电现象和喷溅现象。

Description

溅镀靶材
技术领域
本发明涉及溅镀靶材(以下也简称靶材)，特别是涉及溅镀时产生的电弧放电现象和喷溅现象得到抑制的铝类合金的溅镀靶材。
背景技术
近年来，溅镀靶材被用于FPD(平板显示器)、记录媒体、半导体器件等领域中。此外，FPD领域中，随着画面的大型化，溅镀靶材本身也不断大型化。
各领域所使用的溅镀靶材已知各种组成材质的材料，作为溅镀时的靶材特性，不管其组成的差异，都要求不产生电弧放电现象和喷溅现象。
该电弧放电现象是指溅镀时产生的异常放电，若产生该电弧放电现象，则会阻碍通过溅镀稳定地形成薄膜。此外，喷溅现象是指溅镀时由靶材产生的异常飞溅物附着于基板等，由于该异常飞溅物比通常的溅镀粒子大，附着于基材的情况下，会阻碍均一的薄膜形成，引起例如配线间的短路或断线等。
为了抑制这样的电弧放电现象和喷溅现象，对靶材的组织进行精细化、均质化。如果是没有空孔等缺陷、均质的、精细的组织的靶材，溅镀时的电弧放电现象和喷溅现象得到抑制，可以实现更高的成膜速度。
另外，作为溅镀靶材的制造方法，一般采用熔解铸造法或粉末冶金法。而且，现状是为了得到均质的、精细的组织的靶材，通常通过改善靶材的制造方法来实现。
然而，靶材的组成多种多样，而且为了应对近年来的大型化，开始出现只通过基于靶材制造方法的研究的组织改变，无法充分抑制电弧放电现象和喷溅现象的情况。例如，溅镀靶材的材质为复合材料之类的情况下，只通过制造方法上的改善，无法实现能够充分满足使母材中的分散粒子均一且精细地分散的水平(例如参看专利文献1)。
专利文献1：日本专利特开2003-3258号公报
发明的揭示
发明要解决的课题
本发明是在如上的背景下完成的，目的是提供为了尽量不产生溅镀时的电弧放电现象和喷溅现象，改变为均质且精细的组织的溅镀靶材。
解决课题的方法
为了解决上述课题，本发明的特征在于，在溅镀靶材用于溅镀的部分进行摩擦搅拌处理。本发明中的摩擦搅拌处理是指使用摩擦搅拌焊接(FSW：Friction Stir Welding)法的组织改变处理。具体来说，在靶材用于溅镀的部分对接比靶材的材质更硬的材质的探头(probe)，使探头与该部分之间产生相对的循环运动(例如，一边使探头旋转、一边移动的运动)，通过产生的摩擦热在该部分引发塑性流动。通过该摩擦搅拌处理产生塑性流动的部分的组织变得比处理前更均质、且更精细。因此，如果采用本发明所述的溅镀靶材，则可以可靠地抑制溅镀时的电弧放电现象和喷溅现象。
作为更具体的摩擦搅拌处理的条件，探头每一次旋转的移动距离较好是设定在0.45mm～1.40mm。若0.45mm/转未满，则容易产生烧瘤和气孔，而且生产性也低下。此外，若超过1.40mm/转，则同样非常容易产生烧瘤和气孔，根据情况可能会出现探头自身折断破损或摩擦搅拌处理机用马达超负荷而烧损的情况。如果由于该摩擦搅拌处理在溅镀靶材上产生烧瘤和气孔，则容易发生溅镀时的电弧放电现象和喷溅现象，而失去本发明的摩擦搅拌处理的效果。另外，该摩擦搅拌处理后的靶材上较好是根据需要进行退火处理。这是因为若进行该退火处理，则不仅可以使靶材的组织更均一，而且还缓解内部应力，因此连接(bonding)到背板(backing plate)等上时的翘曲也得到抑制。该退火处理的条件、例如退火温度和处理时间可以根据靶材的材质适当调整。
此外，由于本发明中的摩擦搅拌处理完全不受溅镀靶材的材质、特别是其制造方法的材质的影响，靶材即使是烧结材或铸造材，也可以可靠地抑制电弧放电现象和喷溅现象。
本发明中的摩擦搅拌处理较好是用于铝类合金的靶材，更好是用于含碳的铝类合金的靶材。近年来，作为液晶显示器的配线材料受到注目、作为大面积的大型靶材在市场上热销的铝类合金的溅镀靶材被严格地要求作为靶材的基本特性的电弧放电现象和喷溅现象的抑制。如果是本发明的溅镀靶材，则即使是铝类合金的靶材，也可以充分抑制电弧放电现象和喷溅现象，能够稳定地进行溅镀。此外，含碳的铝类合金的靶材可算是粒子分散型的复合材料，由于不易使这样的靶材的组织均质、精细，难以将电弧放电现象和喷溅现象抑制到实用上可以满意水平。但是，通过进行本发明的摩擦搅拌处理，即使是含碳的铝类合金的靶材，也可以充分抑制电弧放电现象和喷溅现象。
此外，本发明对于含有镍、钴、铁中任意一种以上元素的铝类合金的溅镀靶材，也可以可靠地抑制电弧放电现象和喷溅现象。这样的组成的铝类合金的靶材可以形成能直接与ITO膜欧姆接触的薄膜，即使直接在硅上形成薄膜，也不会产生硅与铝的相互扩散，可以形成电阻率低、耐热性良好的配线。但是，已知这样的组成的铝类合金的溅镀靶材为碳化物或金属间化合物分散于铝母相中的组织，但如果是本发明的溅镀靶材，则由于该碳化物或金属间化合物均质且精细地分散于铝母相中，不易产生电弧放电现象和喷溅现象。作为这样的铝类合金，可以例举例如铝-碳-镍合金、铝-碳-镍-钴合金等。此外，作为其组成，可以含有0.5～7.0at％镍、钴、铁中至少一种元素，0.1～3.0at％碳，其余部分为铝。
发明的效果
如上所述，本发明所述的溅镀靶材不论其组成和大小、基于制造方法的材质的差异等，用于溅镀的部分都为均质且精细的组织，所以可以可靠地抑制溅镀时的电弧放电现象和喷溅现象。而且，本发明对于用于不断大面积化的液晶显示器的铝类合金的溅镀靶材是特别有效的。
附图的简单说明
[图1]摩擦搅拌处理的简略示意图。
[图2]比较例的靶材表面的SEM观察照片(500倍)。
[图3]比较例的靶材表面的SEM观察照片(500倍)。
[图4]实施例的靶材表面的SEM观察照片(500倍)。
[图5]实施例的靶材表面的SEM观察照片(500倍)。
[图6]搅拌头的截面简图。
实施发明的最佳方式
对于本发明优选的实施方式，基于实施例和比较例进行说明。
实施例：本实施例和比较例的靶材为如下制作的含碳铝类合金。首先，在石墨坩埚(纯度99.9％)中投入纯度99.99％的铝，加热至1600～2500℃的温度范围内，将铝熔解。该使用石墨坩埚的铝的熔解在氩气气氛中进行，气氛气压设为大气压。在该熔解温度下保持约5分钟，石墨坩埚内生成铝-碳合金后，将该熔融金属投入石墨铸型中，通过放置自然冷却，从而进行铸造。
将该在石墨铸型中铸造的铝-碳合金的铸块取出，加入指定量的纯度99.99％的铝和镍，投入再熔解用的石墨坩埚中，通过加热至800℃进行再熔解，进行搅拌约1分钟。该再溶解也是在氩气气氛下进行，气氛气压设为大气压。搅拌后，通过将熔融金属注入水冷铜铸型，得到板状的铸块。再通过压延机将该铸块形成厚20mm、宽400mm×长600mm的板状靶材。
接着，该实施例的靶材对于如上所述制造的靶材的一面侧进行摩擦搅拌处理。如图1所示，摩擦搅拌处理通过将市售的摩擦搅拌焊接装置的搅拌头(スタ一ロツド)1直接配置在靶材T的上部进行。将该搅拌头1的前端部2(钢制)设定为指定的旋转速度和进给速度，使其在靶材T的几乎整面移动。
若要对该摩擦搅拌处理具体说明，首先，搅拌头使用图6所示截面尺寸的部件。接着，将搅拌头1控制在500rpm的旋转速度、300mm/min(0.6mm/转)的移动速度。此外，搅拌头1的前端为进入靶材中的深度12mm左右的状态。对一面侧的几乎整面进行了摩擦搅拌处理后，将靶材反转，对未处理侧的面也以同样的条件进行摩擦搅拌处理。其结果，实施例的靶材基本上整体都进行了摩擦搅拌处理，对于厚度方向，达到在整个厚度进行了摩擦搅拌处理的状态。作为实施例的比较，将未进行FSW处理的靶材用作比较例。
对于上述的实施例和比较例的靶材，就其表面的SEM观察、表面粗糙度测定、电弧放电特性、喷溅特性进行考察。
图2和图3中表示了比较例的SEM观察，图4和图5中表示了实施例的SEM观察的结果。图2所示的比较例中，发现针状的近黑色析出物，该析出物为碳化物Al4C3(见于图2照片的中央的黑色针状析出物，长约50μm)。此外，图2和图3中可见白色斑点状的部分为金属间化合物Al3Ni的析出物，如图3所示，观察到多处该Al3Ni的析出物呈条纹状分布的状态的部位。另一方面，图4和图5的实施例的情况下，没有观察到碳化物Al4C3形成如图2中所见的较大的状态的析出物，观察到呈整体上均等分散的状态。此外，金属间化合物Al3Ni几乎没有发现像比较例那样呈条纹状分布的状态，确认为整体上大致均等分散的状态。
接着，对电弧放电特性的结果进行说明。从上述的板状靶材切取圆板(直径203.2mm×厚10mm)溅镀靶材，安装在市售的溅镀装置(spattering ring)(トツキ株式会社制MSL-464)上，以12W/cm2的输入功率，进行指定时间的溅镀，该电弧放电特性通过该溅镀处理中该装置计数的异常放电次数来进行考察。其结果，比较例的情况下，3.5小时的溅镀时间中发生4447次异常放电。另一方面，实施例的情况下，3.5小时的溅镀时间中只发生250次异常放电。
最后，对喷溅特性的结果进行说明。以与上述电弧放电特性的情况同样的条件，进行1小时的溅镀，在玻璃基板上形成Al-Ni-C合金薄膜。然后，通过观察该薄膜表面，考察是否存在10μm以上的喷溅(异常飞溅物)。其结果，比较例的靶材发现多处异常飞溅物，而实施例则完全没有发现10μm以上的异常飞溅物。

Claims (5)

1.溅镀靶材，其特征在于，对溅镀靶材的用于溅镀的部分进行了摩擦搅拌处理。
2.如权利要求1所述的溅镀靶材，其特征还在于，溅镀靶材为铝类合金。
3.如权利要求2所述的溅镀靶材，其特征还在于，铝类合金含有碳。
4.如权利要求2或3所述的溅镀靶材，其特征还在于，含有镍、钴、铁中任意一种以上的元素。
5.如权利要求1～4中的任一项所述的溅镀靶材，其特征还在于，溅镀靶材为烧结材或铸造材。
CNA2005800012614A 2004-07-09 2005-07-08 溅镀靶材 Pending CN1878886A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004203623 2004-07-09
JP203623/2004 2004-07-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1878886A true CN1878886A (zh) 2006-12-13

Family

ID=35783865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2005800012614A Pending CN1878886A (zh) 2004-07-09 2005-07-08 溅镀靶材

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20070102289A1 (zh)
JP (1) JP4549347B2 (zh)
KR (1) KR100778429B1 (zh)
CN (1) CN1878886A (zh)
TW (1) TW200606270A (zh)
WO (1) WO2006006522A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102797008A (zh) * 2011-05-23 2012-11-28 通用汽车环球科技运作有限责任公司 金属表面的消耗性工具摩擦进动处理
CN106399954A (zh) * 2016-08-30 2017-02-15 有研亿金新材料有限公司 一种长寿命铜锰合金靶材的加工方法
CN112935520A (zh) * 2021-02-19 2021-06-11 长沙学院 一种提高铝阳极放电性能的加工方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7652223B2 (en) * 2005-06-13 2010-01-26 Applied Materials, Inc. Electron beam welding of sputtering target tiles
JP4562664B2 (ja) * 2006-02-07 2010-10-13 三井金属鉱業株式会社 Ｉｔｏ焼結体およびｉｔｏスパッタリングターゲット
JP5091414B2 (ja) * 2006-03-14 2012-12-05 三井金属鉱業株式会社 Ｉｔｏ焼結体、スパッタリングターゲット材、スパッタリングターゲット、ならびにスパッタリングターゲット材の製造方法
JP5099009B2 (ja) * 2006-08-21 2012-12-12 国立大学法人大阪大学 金属材の加工方法及び構造物
US20080105542A1 (en) * 2006-11-08 2008-05-08 Purdy Clifford C System and method of manufacturing sputtering targets
US8197894B2 (en) * 2007-05-04 2012-06-12 H.C. Starck Gmbh Methods of forming sputtering targets
JP2009008770A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Kobe Steel Ltd 積層構造およびその製造方法
CA2730235C (en) * 2008-07-09 2013-10-29 Fluor Technologies Corporation High-speed friction stir welding
JP5081960B2 (ja) * 2010-08-31 2012-11-28 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 酸化物焼結体及び酸化物半導体薄膜
TWI398529B (zh) * 2011-01-03 2013-06-11 China Steel Corp Method for manufacturing aluminum target with high sputtering rate
JP6491859B2 (ja) * 2013-11-25 2019-03-27 株式会社フルヤ金属 スパッタリングターゲットの製造方法及びスパッタリングターゲット
JP6698927B1 (ja) * 2019-08-22 2020-05-27 株式会社フルヤ金属 金属系筒材の製造方法及びそれに用いられる裏当て治具

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3897391B2 (ja) * 1997-03-25 2007-03-22 昭和電工株式会社 金属製接合部材の摩擦撹拌接合法
JP3818084B2 (ja) * 2000-12-22 2006-09-06 日立電線株式会社 冷却板とその製造方法及びスパッタリングターゲットとその製造方法
JP2003089864A (ja) * 2001-09-18 2003-03-28 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd アルミニウム合金薄膜及びその薄膜を有する配線回路並びにその薄膜を形成するターゲット材
JP4422975B2 (ja) * 2003-04-03 2010-03-03 株式会社コベルコ科研 スパッタリングターゲットおよびその製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102797008A (zh) * 2011-05-23 2012-11-28 通用汽车环球科技运作有限责任公司 金属表面的消耗性工具摩擦进动处理
CN102797008B (zh) * 2011-05-23 2015-05-27 通用汽车环球科技运作有限责任公司 金属表面的消耗性工具摩擦进动处理
CN106399954A (zh) * 2016-08-30 2017-02-15 有研亿金新材料有限公司 一种长寿命铜锰合金靶材的加工方法
CN112935520A (zh) * 2021-02-19 2021-06-11 长沙学院 一种提高铝阳极放电性能的加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR100778429B1 (ko) 2007-11-21
JPWO2006006522A1 (ja) 2008-04-24
US20070102289A1 (en) 2007-05-10
JP4549347B2 (ja) 2010-09-22
TW200606270A (en) 2006-02-16
WO2006006522A1 (ja) 2006-01-19
KR20060088903A (ko) 2006-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1878886A (zh) 溅镀靶材
JP5432550B2 (ja) Ａｌ基合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
TWI534284B (zh) Al-based alloy sputtering target and its manufacturing method
TW201237195A (en) Al-BASED ALLOY SPUTTERING TARGET AND Cu-BASED ALLOY SPUTTERING TARGET
JP2000199054A (ja) アルミニウム合金スパッタリングタ―ゲット材料
KR20210029744A (ko) 구리 합금 스퍼터링 타겟 및 구리 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법
JP2004043868A (ja) 薄膜形成用スパッタリングターゲット材及びその製造方法
JP4743609B2 (ja) アルミニウム系ターゲット及びその製造方法
TW200912021A (en) Aluminum-lithium alloy target and manufacturing method of the same
US8097100B2 (en) Ternary aluminum alloy films and targets for manufacturing flat panel displays
WO2018163861A1 (ja) Ｃｕ－Ｎｉ合金スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP4060595B2 (ja) 複合材料の製造方法
JPH1060636A (ja) Ａｌ系スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法
JP2004084065A (ja) 銀合金スパッタリングターゲットとその製造方法
JP2008280545A (ja) 酸素含有銅ターゲット
WO2019203258A1 (ja) Ｃｕ－Ｎｉ合金スパッタリングターゲット
KR100470536B1 (ko) 알루미늄계 합금 타겟재의 제조방법 및 그 방법에 의해얻어진 알루미늄계 합금 타겟재
JP2018145518A (ja) Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲット
JP2001223183A (ja) Ａｌ系電極膜および液晶ディスプレイ
Miao et al. Mechanism of Grain Refinement Induced by Mn Element in Wire Arc Addition Manufacturing Al-Mg Alloy
TW200905003A (en) Al-Ni-B based alloy sputtering target
KR102197979B1 (ko) 구리 합금 스퍼터링 타깃
JP2003183818A (ja) Ａｌ系スパッタリング用タ−ゲット材の製造方法
Verma Microstructural control of Al alloys using intrinsic oxides

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication