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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Sputter-Targets (Ziele für Zerstäubung) aus
einer Legierung auf Ag-Bi-Basis,
die zur Bildung von Filmen aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis durch
Sputtern nützlich
sind, ein Verfahren zur Herstellung der Sputter-Targets und ein
Verfahren zur Herstellung von Filmen aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis
unter Verwendung der Sputter-Targets.
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Filme
auf Ag-Basis (die hiernach einfach als "Ag-Filme" bezeichnet werden) aus reinem Ag oder
einer Ag-Legierung haben überlegene
optische Eigenschaften, wie etwa hohe Reflektivität und große Durchlässigkeit,
und einen niedrigen Extinktionskoeffizienten, überlegene thermische Eigenschaften,
wie etwa thermische Leitfähigkeit, überlegene
elektrische Eigenschaften, wie etwa einen geringen spezifischen
elektrischen Widerstand, und eine überlegene Oberflächenfeinheit.
Aufgrund dieser Eigenschaften werden die Ag-Filme weitreichend als
reflektierende Filme, halb transparente reflektierende Filme und
Hitze-Diffusionsfilme für
optische Medien zur Informationsaufzeichnung, reflektierende Elektrodenfilme
oder Zwischenverbindungsfilme für
flache Anzeigevorrichtungen, Filme mit niedrigem E für Gläser, die
Wärmestrahlung
reflektieren/abschirmen, Filme, die elektromagnetische Wellen abschirmen,
und dergleichen verwendet.
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Zahlreiche
Studien hinsichtlich der Verbesserung von Sputter-Targets, die bei
der Bildung der Ag-Filme mit diesen überlegenen Eigenschaften zu
verwenden sind, sind durchgeführt
worden (siehe ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 9-324264 und die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 2000-239835). Die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 9-324264 offenbart, dass das Bilden eines Sputter-Targets aus
einer Silberlegierung, die Gold in einem Bereich von 0,1 bis 2,5
Atom% und Kupfer im Bereich von 0,3 bis 3 Atom% enthält, oder
aus einem Verbundmetall auf Silberbasis vorteilhaft ist, um nachteilige
Wirkungen durch eine Gasatmosphäre,
wie etwa Sauerstoff, die beim Sputtern zugeführt wird, wie etwa eine Verringerung
der optischen Durchlässigkeit/optischen
Reflexion in einem kurzen Wellenlängenband des sichtbaren Bereichs
zu verhindern. Die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 2000-239835 gibt an, dass das Einstellen eines Verhältnisses
in der Kristallorientierung des Ag-Sputter-Targets, und zwar von ((111) + (200))/(220)
auf 2,20 oder größer effektiv
ist, um eine Sputterrate und demgemäß die Effizienz der Filmerzeugung
zu erhöhen.
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Wie
vorstehend erwähnt,
haben die Ag-Filme aufgrund der vorstehend erwähnten verschiedenen Verbesserungen überlegene
optische Eigenschaften, thermische Eigenschaften und elektrische
Eigenschaften. Trotz dieser überlegenen
Eigenschaften können
die gegenwärtig
erhältlichen
Ag-Filme in dem Fall, in dem Anwendungsprodukte der Ag-Filme in
eine Umgebung zur Langzeitverwendung eingebracht werden, einer Verschlechterung
unterliegen, die aus Oxidation, Korrosion, Kohäsion, Ablösen oder einem anderen Faktor
resultiert. Im Hinblick darauf gibt es eine Nachfrage nach einem
Gewährleisten
einer stabilen Langzeitverwendung dieser Filme.
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Zum
Beispiel haben reine Ag-Filme, die durch Sputtern eines herkömmlichen
Sputter-Targets erhalten werden, eine Vielzahl von Kristalldefekten
wie etwa einer Leerstelle, einer Versetzung und einer Korngrenze. Ag-Atome
können
leicht in diese Kristalldefekte hineinwandern. Wenn z.B. die reinen
Ag-Filme unter einer Bedingung hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit
gelagert werden, können
Ag-Atome leicht zu den Orten der Defekte wandern und dort zusammenhängen (konden sieren),
mit dem Ergebnis, dass die Oberflächenrauheit ansteigen und ein übermäßiges Wachstum
der Kristallkörner
auftreten kann. In ähnlicher
Weise können Ag-Atome
leicht in einer Umgebung, die Halogenidionen, wie etwa Chloridionen
enthält,
leicht wandern und zusammenhängen
(kondensieren).
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Die
Erfinder haben eine ausgiebige Studie hinsichtlich der Gewährleistung
einer stabilen Langzeitverwendung von Ag-Filmen durchgeführt und eine Patentanmeldung
eingereicht, die durch die japanische Patentanmeldung Nr. 2002-361117
identifiziert wird. In dieser Studie wird das Folgende gefunden:
Wenn ein Verbund-Sputter-Target hergestellt wird, das so konstruiert
ist, dass Späne
aus verschiedenen Elementen als Zusatzelemente auf einem aus reinem
Ag bestehenden Sputter-Target angeordnet werden, und Filme aus einer Legierung
auf Ag-Bi-Basis aus solch einem Verbund-Sputter-Target gebildet werden, sind die Filme
aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis, wie etwa Filme aus einer Ag-Bi-Legierung,
Filme aus einer Ag-Bi-Nd-Legierung, Filme aus einer Ag-Bi-Y-Legierung, Filme
aus einer Ag-Bi-Cu-Legierung, Filme aus einer Ag-Bi-Au-Legierung, Filme
aus einer Ag-Bi-Nd-Cu-Legierung, Filme aus einer Ag-Bi-Nd-Au-Legierung,
Filme aus einer Ag-Bi-Y-Cu-Legierung und Filme aus einer Ag-Bi-Y-Au-Legierung effektiv,
um eine Kohäsion
(Aggregation) von Ag-Atomen
in der Gegenwart von Halogenidionen zu verhindern und um eine stabile
Langzeitverwendung der Ag-Filme zu gewährleisten.
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Wie
in der Beschreibung erwähnt,
gibt es allerdings eine Tendenz, dass der Bi-Gehalt in dem Film, verglichen
mit dem Bi-Gehalt in dem Sputter-Target, bei der Bildung der Filme
aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis abnimmt. Des Weiteren wird eine
Materialschädigung,
wie etwa ein Reißen,
in einem Herstellungsverfahren von Sputter-Targets aus der Legierung auf
Ag-Bi-Basis gefunden, das die Schritte umfasst: Verschmelzen von
Ag mit Bi, um Schmelzblöcke
herzustellen, und Warmumformen der Schmelzblöcke aus einer Legierung auf
Ag-Bi-Basis. Es
gibt die Vorstellung, dass eine solche Schädigung aufgrund der geringen Verarbeitbarkeit
der Schmelzblöcke
aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis auftritt.
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Im
Hinblick auf das Vorstehende ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Sputter-Target aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis,
das eine beträchtliche
Verringerung der Ausbeute des Bi-Gehalts im Film (= Bi-Gehalt in
dem Film/Bi-Gehalt in dem Sputter-Target) unterdrücken kann,
ein Verfahren zur Herstellung des Sputter-Targets und ein Verfahren
zur Herstellung von Filmen aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis unter Verwendung
des Sputter-Targets bereitzustellen.
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Ein
Sputter-Target aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis gemäß der vorliegenden
Erfindung hat ein Merkmal, dass in dem Sputter-Target eine feste
Lösung
von Bi mit Ag gebildet ist.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Sputter-Target aus einer
Legierung auf Ag-Bi-Basis eine durchschnittliche Intensität von ausgefälltem Bi
von 0,01 Atom%–1 oder weniger, ausgedrückt durch
den folgenden mathematischen Ausdruck, wobei die durchschnittliche
Intensität
durch Auswählen
zahlreicher Positionen auf einer Sputter-Oberfläche des Sputter-Targets und
durch Messen der Signalintensitäten von
Röntgenstrahlbeugung
gemäß einem
Röntgenstrahlbeugungsverfahren
hinsichtlich der Ag (111)-Ebene, der
Ag (200)-Ebene, der Ag (220)-Ebene, der Ag (311)-Ebene und der Bi
(102)-Ebene erhalten wird, Intensität des ausgefällten Bi
= [IBi(102)/(IAg(111) +
IAg(200) + IAg(220) +
IAg(311))]/[Bi] wobei IBi(102) eine
Signalintensität
(Einheit: Zählungen
pro Sekunde, counts per second, (cps), wobei die Einheit im Folgenden
die gleiche ist) der Röntgenbeugung
hinsichtlich der Bi (102)-Ebene bezeichnet, IAg(111) eine
Signalintensität
der Röntgenbeugung
hinsichtlich der Ag (111)-Ebene bezeichnet, IAg(200) eine
Signalintensität
der Röntgenbeugung
hinsichtlich der Ag (200)-Ebene bezeichnet, IAg(200) eine
Signalintensität
der Röntgenbeugung
hinsichtlich der Ag (220)-Ebene
bezeichnet und IAg(311) eine Signalintensität der Röntgenbeugung
hinsichtlich der Ag (311)-Ebene bezeichnet und [Bi] einen Bi-Gehalt
(Einheit: Atom%) in dem Sputter-Target aus der Legierung auf Ag-Bi-Basis
bezeichnet.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Sputter-Target
aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis eine Summe der Flächenanteile
einer dritten bis sechsten Intensität von 89% oder mehr, wobei die
Flächenanteile
durch Messen einer ebenen Verteilung von charakteristischen Röntgenintensitäten des
Bi auf einer Sputter-Oberfläche
des Sputter-Targets gemäß einer
Röntgen-Mikroanalyse
berechnet werden, wobei die charakteristischen Röntgenintensitäten proportional
in 8 Niveaus von einer ersten Intensität, die einem untersten Niveau
entspricht, bis zu einer achten Intensität, die einem höchsten Niveau
entspricht, eingeteilt sind und entsprechende Flächenanteile der ersten bis
achten Intensität
berechnet sind, wobei die Summe der jeweiligen Flächen, die
die erste bis achte Intensität
darstellen, 100% beträgt.
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Diese
und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen
mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlicher werden.
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Die 1 ist ein Graph, der Korrelationen
zwischen Fällen,
in denen eine Lösungsbehandlung
durchgeführt
wird, und einem Fall, in dem die Lösungsbehandlung nicht durchgeführt wird,
und der Intensität
des ausgefällten
Bi zeigt.
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Die 2 ist ein Graph, der Korrelationen
zwischen dem Bi-Gehalt in Sputter-Targets und der Intensität des ausgefällten Bi
hinsichtlich Fällen,
in denen die Lösungsbehandlung
durchgeführt
wird, und einem Fall, in dem die Lösungsbehandlung nicht durchgeführt wird,
zeigt.
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Die 3 ist eine Veranschaulichung,
die ein Röntgenbeugungsmuster
der Probe Nr. 4 in Beispiel 1 zeigt.
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Die 4 ist ein Graph, der Korrelationen
zwischen Fällen,
in denen die Lösungsbehandlung
durchgeführt
wird, und einem Fall, in dem die Lösungsbehandlung nicht durchgeführt wird,
und einer Verteilung der Bi-Atome hinsichtlich der dritten bis sechsten
Intensität
zeigt.
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Die 5 ist ein Graph, der Korrelationen
zwischen dem Bi-Gehalt in Sputter-Targets und der Verteilung der
Bi-Atome zeigt.
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Die 6 ist eine Veranschaulichung,
die ein Bildschirmabbild eines Röntgen-Mikroanalyse-Ergebnisses der Probe
Nr. 14 in Beispiel 2 zeigt.
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Die 7 ist eine Veranschaulichung,
die ein Bildschirmabbild eines Röntgen-Mikroanalyse- Ergebnisses der Probe
Nr. 21 (Referenzbeispiel) in Beispiel 2 zeigt.
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Die 8 ist ein konzeptionelles
Diagramm, um ein Verfahren zur Bestimmung der Kristallkorngröße zu erläutern.
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Als
ein Ergebnis einer ausgiebigen Studie, um die vorstehenden Probleme
zu lösen,
haben die Erfinder aufgeklärt,
dass das folgende Phänomen,
das sich auf die Verwendung einer Legierung auf Ag-Bi-Basis bezieht,
in die Probleme einbezogen ist. Speziell hat die Legierung auf Ag-Bi-Basis
die Eigenschaften: (1) die Legierung ist eine eutektische Legierung,
(2) der Bereich einer festen Lösung
von Bi mit Ag ist eng, und (3) der Schmelzpunkt des Bi (etwa 271°C) ist äußerst niedrig,
verglichen mit dem Schmelzpunkt von Ag (etwa 962°C). Aufgrund dieser Eigenschaften
der Legierung auf Ag-Bi-Basis ergibt sich ein Problem, dass leicht
eine Abtrennung einer einphasigen Bi-Phase an Kristallkorngrenzen
des Ag auftritt. Wenn Gussblöcke
mit solch einer Bi-Abtrennung
einer Warmumformung, wie etwa einem Schmieden und Walzen, bei einer
Temperatur von etwa 350 bis 830°C
unterzogen werden, kann im schlimmsten Fall der abgetrennte Bereich
des Bi, der aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes des Bi abgetrennt
wird, geschmolzen werden, und eine Materialschädigung, wie etwa ein Reißen, kann
von dem geschmolzenen Bereich ausgehen. Selbst wenn solch eine Materialschädigung nicht
auftritt und ein Endprodukt des Sputter-Targets aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis
erhalten wird, ist die Ausbeute des Bi-Gehalts in den resultierenden
Filmen, die durch Sputtern des Sputter-Targets hergestellt werden,
bemerkenswert verringert, da es einen großen Unterschied in der Bi-Sputter-Ausbeute
zwischen dem Bereich mit Bi-Abtrennung und dem Bereich ohne Bi-Abtrennung
gibt.
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Im
Hinblick auf das Vorhergehende haben die Erfinder gefunden, dass
die Bildung einer festen Lösung von
Bi, um eine ungleichmäßige Verteilung
von Bi, wie etwa eine Bi-Abtrennung, zu unterdrücken, vorteilhaft ist, um eine
Materialschädigung
aufgrund von Warmumformung und eine bemerkenswerte Verringerung
der Ausbeute des Bi-Gehalts in resultierenden Filmen zu unterdrücken, und
haben daher die vorliegende Erfindung gemacht.
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Hiernach
werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
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Ein
Sputter-Target aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat ein Merkmal, dass eine feste Lösung von
Bi mit Ag in dem Sputter-Target gebildet ist, während ein herkömmliches
Sputter-Target so ist, dass einfach Bi-Späne auf einem reinen Ag-Sputter-Target
angeordnet sind. Die Bildung der festen Lösung von Bi mit Ag ist effektiv,
um eine ungleichmäßige Verteilung
von Bi, wie etwa eine Abtrennung von Bi, zu unterdrücken, was
dazu beiträgt,
eine bemerkenswerte Verringerung der Ausbeute des Bi-Gehalts in
Filmen zu unterdrücken.
Darüber
hinaus ist das Unterdrücken
einer ungleichmäßigen Verteilung
von Bi vorteilhaft, um eine Materialschädigung zu unterdrücken, die
bei der Herstellung von Sputter-Targets aus einer Legierung auf
Ag-Bi-Basis, die Ag und Bi enthalten, durch Warmumformen wie etwa
Walzen und Schmieden auftreten kann.
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Das
Ausmaß der
Bildung einer festen Lösung
von Bi, und zwar das Ausmaß der
Abtrennung von Bi, kann durch Messen einer Signalintensität der Röntgenbeugung
hinsichtlich des ausgefällten
Bi, exakter einer relativen Intensität einer Signalintensität der Röntgenbeugung
hinsichtlich des ausgefällten
Bi pro Atomprozent (Atom%) des Bi-Gehalts (die hiernach einfach "Intensität des ausgefällten Bi" genannt wird) oder
durch Untersuchen einer ebenen Verteilung der charakteristischen
Röntgenintensitäten von
Bi, exakter der Flächenanteile der
charakteristischen Röntgenintensitäten des
Bi auf einer Sputter-Oberfläche
des Sputter-Targets, wobei die charakteristischen Röntgenstrahlen
in einem vorbestimmten Intensitätsbereich
beim Untersuchen der planaren Verteilung der charakteristischen
Röntgenintensitäten des
Bi (die hiernach einfach "Verteilung
der Bi-Atome" genannt
wird) eingestrahlt werden, bewertet werden.
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Die
Intensität
des ausgefällten
Bi kann durch Messen einer Signalintensität der Röntgenbeugung eines Sputter-Targets
aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis gemäß einem Röntgenbeugungsverfahren hinsichtlich
der (111)-Ebene des Ag, der (200)-Ebene des Ag, der (220)-Ebene
des Ag, der (311)-Ebene des Ag und der (102)-Ebene des Bi und durch
Erhalten einer relativen Intensität einer Signalintensität der Röntgenbeugung
hinsichtlich der (102)-Ebene des Bi, basierend auf dem folgenden
mathematischen Ausdruck, erhalten werden:
Intensität an ausgefälltem Bi
= [IBi(102)/(IAg(111) +
IAg(200) + IAg(220) +
IAg(311))]/[Bi]
wobei: IBi(102) eine
Signalintensität
(Einheit: Zählungen
pro Sekunde (cps), die Einheit ist im Folgenden die gleiche) der
Röntgenbeugung
hinsichtlich der Bi (102)-Ebene darstellt, IAg(111) eine
Signalintensität
der Röntgenbeugung
hinsichtlich der Ag (111)-Ebene darstellt, IAg(200) eine
Signalintensität
der Röntgenbeugung
hinsichtlich der Ag (200)-Ebene
bezeichnet, IAg(220) eine Signalintensität der Röntgenbeugung
hinsichtlich der Ag (220)-Ebene bezeichnet und IAg(311) eine
Signalintensität
der Röntgenbeugung
hinsichtlich der Ag (311)-Ebene bezeichnet und [Bi] den Bi-Gehalt
(Einheit: Atom%) in dem Sputter-Target aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis bezeichnet.
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Um
die Eigenschaften des Sputter-Targets genau zu bewerten, wird eine
beliebige Vielzahl an Positionen auf der Sputter-Oberfläche des Sputter-Targets ausgewählt, z.B.
beliebig etwa fünf
oder mehr Positionen (bevorzugt etwa fünf oder mehr unterschiedliche
Positionen, die im Wesentlichen den gleichen Abstand voneinander
haben) in dem Fall, in dem die Sputter-Oberfläche eine Fläche von etwa 400 cm2 aufweist, die Intensitäten des ausgefällten Bi
an den ausgewählten
Positionen wird gemessen und ein Durchschnitt der gemessenen Intensitäten wird
als eine Intensität
des ausgefällten
Bi auf dem Sputter-Target festgelegt.
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Je
geringer die Intensität
an ausgefälltem
Bi ist, umso effektiver wird die Abtrennung von einphasigem Bi unterdrückt. Demgemäß ist das
Herstellen eines Sputter-Targets mit einer geringen Intensität an ausgefälltem Bi
effektiv, um eine Materialschädigung,
die von dem Bereich des abgetrennten einphasigen Bi ausgeht, zu
unterdrücken.
Die Intensität
(durchschnittliche Intensität)
des ausgefällten
Bi beträgt
etwa 0,01 Atom%–1 oder weniger, z.B.
etwa 0,014 Atom%–1 oder weniger, bevorzugt
0,013 Atom%–1 oder
weniger und mehr bevorzugt 0,011 Atom%–1 oder
weniger. Eine speziell empfohlene durchschnittliche Intensität des ausgefällten Bi
beträgt
0,005 Atom%–1 oder
weniger, z.B. 0,002 Atom%–1 oder weniger.
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Die
Verteilung der Bi-Atome kann durch Messen einer ebenen Verteilung
der charakteristischen Röntgenintensitäten des
Bi auf der Sputter-Oberfläche
des Sputter-Targets durch Röntgen-Mikroanalyse
berechnet werden. Spezieller werden die charakteristischen Röntgenintensitäten proportional
in 8 Niveaus von der ersten Intensität (unterstes Niveau) zu der
achten Intensität
(höchstes
Niveau) eingeteilt, und die jeweiligen Flächenanteile dieser acht Intensitäten werden
berechnet, wobei die Summe der jeweiligen Flächen, die die se acht Intensitäten darstellen,
100 beträgt.
Dann wird die Summe der Flächenanteile
der dritten bis sechsten Intensität berechnet, um die Verteilung
der Bi-Atome abzuschätzen.
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Je
größer die
Summe der Flächenanteile
der dritten bis sechsten Intensität ist, umso gleichmäßiger ist die
feste Lösung
des Bi gebildet, während
eine ungleichmäßige Verteilung
des Bi unterdrückt
ist. Eine Herstellung eines Sputter-Targets mit solch einer großen Summe
der Flächenanteile
ist effektiv, um eine bemerkenswerte Verringerung der Ausbeute des
Bi-Gehalts in den resultierenden Filmen zu unterdrücken. Im
Hinblick darauf beträgt
die Summe der Flächenanteile
der dritten bis sechsten Intensität etwa 89% oder mehr, bevorzugt
95% oder mehr und mehr bevorzugt 98% oder mehr.
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Im
Allgemeinen ist ein Sputter-Target mit einer kleineren Kristallkorngröße bevorzugt.
Es gibt die Vorstellung, dass ein Sputter-Target mit einer großen Kristallkorngröße zu einer
Filmbildung mit ungleichmäßiger Dicke
oder einem Fehler in der gleichmäßigen Verteilung
der Zusammensetzung in den Filmen führen kann. Im Hinblick darauf
ist es wünschenswert,
dass das erfindungsgemäße Sputter-Target
aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis eine kleine durchschnittliche
Kristallkorngröße hat,
z.B. etwa 200 μm
oder weniger, bevorzugt etwa 100 μm
oder weniger und mehr bevorzugt etwa 50 μm oder weniger.
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Die
Kristallkorngröße wird
wie folgt berechnet:
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Schritt
1) Es wird eine optische Mikroaufnahme von der Oberfläche eines
jeden zu sputternden Sputter-Targets aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis
gemacht. Je größer die
Vergrößerung des
Mikroskops ist, um so genauer kann die Kris tallkorngröße gemessen
werden. Normalerweise ist die Vergrößerung auf etwa das 100- bis
500-fache eingestellt.
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Schritt
2) Vier oder mehr gerade Linien werden auf jeder der optischen Mikroaufnahmen
in einer Doppelkreuzweise gezogen (siehe 8). Je größer die Anzahl an geraden Linien
ist, umso genauer kann die Kristallkorngröße gemessen werden.
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Schritt
3) Die Anzahl n der Kristallkorngrenzen, die auf jeder geraden Linie
auftreten, wird gezählt,
und die Kristallkorngröße d (Einheit: μm) der Kristallkorngrenze
oder -grenzen, die auf jeder der geraden Linien auftreten, wird
basierend auf der folgenden Gleichung berechnet: d
= L/n/mwobei L die Länge
der geraden Linie bezeichnet, n die Anzahl der Kristallkorngrenzen
bezeichnet, die auf der geraden Linie auftreten, und m die Vergrößerung der
optischen Mikroaufnahme bezeichnet.
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Schritt
4) Der Durchschnitt der Kristallkorngrößen d, die hinsichtlich der
jeweiligen geraden Linien erhalten wurden, wird als eine durchschnittliche
Kristallkorngröße des Sputter-Targets
festgelegt.
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Der
Bi-Gehalt ist nicht speziell beschränkt, solange eine feste Lösung von
Bi in dem Sputter-Target aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis gebildet
ist, und zwar, solange eine vorbestimmte Intensität des ausgefällten Bi
oder eine vorbestimmte Verteilung der Bi-Atome erhältlich ist.
Allerdings beträgt
der Bi-Gehalt z.B. 3 Atom% oder weniger ausschließlich 0
Atom%, bevorzugt 2 Atom% oder weniger und mehr bevorzugt 1 Atom% oder
weniger. Die Verringerung des Bi-Gehalts macht es möglich, eine
im Wesentlichen vollständige
Bildung einer festen Bi-Lösung
durch eine Lösungsbe handlung
zu erzielen, die später
beschrieben wird. Durch Erzielen einer solchen vollständigen Bildung
einer festen Bi-Lösung
kann die Intensität
des ausgefällten
Bi minimiert werden, und die Verteilung der Bi-Atome, und zwar die
Summe der Flächenanteile
der dritten bis sechsten Intensität, kann maximiert werden. Ein
großer
Bi-Gehalt in dem Sputter-Target
ist vorteilhaft, um Filme aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis mit
einer großen
thermischen Leitfähigkeit,
hohen Reflektivität
und großen
Haltbarkeit unter Verwendung des erfindungsgemäßen Sputter-Targets aus einer
Legierung auf Ag-Bi-Basis zu erhalten. Zum Beispiel beträgt der Bi-Gehalt 0,1 Atom%
oder mehr und bevorzugt 0,5 Atom% oder mehr. Der Bi-Gehalt kann
1,0 Atom% oder mehr, z.B. 1,5 Atom% oder mehr betragen.
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Das
Sputter-Target aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis kann im Wesentlichen
alleine aus Ag und Bi bestehen. Alternativ können verschiedene Metallelemente
(hiernach "unterstützende Metallelemente" genannt) zur Sicherung
oder Verbesserung der Filmeigenschaften in solch einem Ausmaß zugegeben
sein, dass die Wirkungen der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung nicht beeinträchtigt
werden. Die unterstützenden
Metallelemente schließen
ein, sind aber nicht darauf beschränkt: Elemente, die eine feste
Lösung
mit Ag in der Legierung auf Ag-Bi-Basis bilden, wie etwa Mg, Pd,
Pt, Au, Zn, Al, Ga, In, Sn, Sb, Li, Cd, Hg und As (hiernach "erste unterstützende Metallelemente" genannt), bevorzugt
Mg, Pd, Pt, Au, Zn, Al, Ga, In, Sn und Sb, mehr bevorzugt Pd, Pt
und Au; Elemente, die als einphasige Metalle in der Legierung auf
Ag-Bi-Basis ausgefällt
sind, wie etwa Be, Ru, Rh, Os, Ir, Cu, Ge, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W,
Mn, Re, Fe, Co, Ni, Si, Tl und Pb (hiernach "zweite unterstützende Metallelemente" genannt), bevorzugt
Be, Ru, Rh, Os, Ir, Cu und Ge, mehr bevorzugt Rh und Cu; und Elemente,
die als intermetallische Verbindungen mit Ag in der Legierung auf
Ag-Bi-Basis ausgefällt
sind, wie etwa Y, La, Ce, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ti, Zr, Hf, Na, Ca,
Sr, Ba, Sc, Pr, Eu, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, S, Se und Te (hiernach "dritte unterstützende Metallelemente" genannt), bevorzugt
Y, La, Ce, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ti, Zr und Hf, mehr bevorzugt Y und
Nd. Die ersten unterstützenden
Metallelemente können
alleine oder in einer Kombination von zwei oder mehreren von diesen
verwendet werden. In ähnlicher
Weise können die
zweiten unterstützenden
Metallelemente (oder die dritten unterstützenden Metallelemente) alleine
oder in einer Kombination von zwei oder mehreren von diesen verwendet
werden. Des Weiteren können
alternativ die ersten, zweiten und dritten unterstützenden
Metallelemente alleine oder in einer Kombination von zwei oder mehreren
von diesen verwendet werden.
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Es
ist wünschenswert,
das unterstützende
Metallelement in solch einem Maß zuzugeben,
dass die Grundeigenschaften der Filme aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis,
wie etwa hohe Reflektivität,
große
Durchlässigkeit,
niedriger Extinktionskoeffizient, große thermische Leitfähigkeit
und geringer spezifischer elektrischer Widerstand, nicht beeinträchtigt werden.
Im Hinblick darauf ist empfohlen, dass der Gesamtgehalt der unterstützenden
Metallelemente z.B. 5 Atom% oder weniger, bevorzugt 3 Atom% oder
weniger und mehr bevorzugt 2 Atom% oder weniger beträgt.
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Das
erfindungsgemäße Sputter-Target
aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis, das eine feste Lösung von
Bi enthält,
anders gesagt, das eine vorbestimmte Intensität an ausgefälltem Bi aufweist, oder das
eine vorbestimmte Verteilung der Bi-Atome hat, kann hergestellt
werden, indem Produkte aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis, wie
etwa Schmelzblöcke
aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis, die durch Verschmelzen von
Ag mit Bi erhalten werden, oder verarbeitete Produkte von diesen
einer Lösungsbehandlung
(Verfahren für
eine feste Lö sung)
unterzogen werden, wobei eine feste Lösung von Bi mit Ag gebildet
wird. Die Durchführung
der Lösungsbehandlung
macht es möglich,
die feste Lösung
von Bi mit Ag zu bilden, wodurch eine Abtrennung von Bi unterdrückt wird.
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Die
Bedingungen der Lösungsbehandlung
können
optional eingestellt werden, solange eine ausreichende Bildung einer
festen Lösung
von Bi gewährleistet
wird. Zum Beispiel beträgt
die Temperatur für
die Lösungsbehandlung
etwa 350°C
oder mehr, bevorzugt etwa 400°C
oder mehr, mehr bevorzugt etwa 500°C oder mehr, und eine speziell
erwünschte
Temperatur für
die Lösungsbehandlung
beträgt
etwa 600°C
oder mehr. Die Zeit für
die Lösungsbehandlung
beträgt
etwa 0,3 Stunden oder länger,
bevorzugt etwa 0,5 Stunden oder länger, mehr bevorzugt etwa 2
Stunden oder länger,
und ein speziell erwünschte
Zeit für
die Lösungsbehandlung ist
etwa 4 Stunden oder länger.
Es ist empfohlen, die Produkte aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis
sofort nach der Lösungsbehandlung
abzukühlen,
um eine erneute Abtrennung des Bi zu verhindern, das als feste Lösung gleichmäßig verteilt
wurde. Die Abkühlrate
nach der Lösungsbehandlung
ist z.B. etwa 3°C/min
oder schneller, bevorzugt etwa 5°C/min
oder schneller und mehr bevorzugt etwa 10°C/min oder schneller und darüber hinaus bevorzugt
etwa 20°C/min
oder schneller.
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Die
Lösungsbehandlung
ist effektiv, um eine feste Lösung
von Bi zu bilden. Es ist allerdings im Hinblick auf den Nachteil,
dass eine übermäßige Lösungsbehandlung
in einem übermäßigen Wachstum
von Kristallkörnern
resultieren kann, empfohlen, die Lösungsbehandlung nicht übermäßig durchzuführen. Im
Hinblick darauf ist es bevorzugt, dass die Temperatur für die Lösungsbehandlung
z.B. 830°C,
bevorzugt 800°C
und mehr bevorzugt 750°C
nicht übersteigt.
Zudem ist es bevorzugt, dass die Zeit für die Lösungsbehandlung z.B. 13 Stunden,
bevorzugt 10 Stunden, mehr bevorzugt 8 Stunden und insbesondere
bevorzugt 6 Stunden nicht übersteigt.
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Der
Zeitpunkt zur Durchführung
der Lösungsbehandlung
ist nicht speziell beschränkt.
Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung des Sputter-Targets
aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis
umfasst: Warmumformen wie etwa Warmwalzen von Schmelzblöcken aus
einer Legierung auf Ag-Bi-Basis oder Warmschmieden zu einer vorbestimmten
Gestalt, Unterziehen der resultierenden Produkte einem zweckmäßigen Verfahren, wie
etwa einem kalten oder warmen Umarbeiten, oder einer Hitzebehandlung,
gemäß den Anforderungen,
und Durchführung
einer Bearbeitung wie etwa Schneiden oder Abschaben. Die Lösungsbehandlung
kann während des
Herstellungsverfahrens zu irgendeinem Zeitpunkt durchgeführt werden.
Solange eine feste Lösung
von Bi in einem Sputter-Target gebildet werden kann, kann solch
ein Sputter-Target eine bemerkenswerte Verringerung der Ausbeute
des Bi-Gehalts in Filmen, die durch Sputtern des Sputter-Targets
erhalten werden, unterdrücken.
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Es
ist wünschenswert,
die Lösungsbehandlung
vor dem Schritt des Warmumformens durchzuführen, um eine Materialschädigung während des
Schritts des Warmumformens zu unterdrücken. Bei dieser Anordnung
kann die Lösungsbehandlung
unabhängig
von dem Schritt der Warmumformung durchgeführt werden, oder kann alternativ
eine Hitzebehandlung, die direkt vor dem Schritt der Warmumformung
als ein eingebundener Vorgang mit dem Schritt der Warmumformung
durchgeführt
wird, als die Lösungsbehandlung
durchgeführt
werden.
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Die
in einen Ofen einzuleitende Atmosphäre bei der Lösungsbehandlung
kann Luft, ein Inertgas oder Vakuum sein. Es ist notwendig, dass
die Innentemperatur des Ofens beim Befüllen mit der Legierung auf Ag-Bi-Basis
niedriger als der Schmelzpunkt des Bi (etwa 271°C) ist. Der Grund ist, dass
ein abgetrennter Bereich aus Bi, der aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes
des Bi abgetrennt ist, zum Zeitpunkt der Befüllung mit der Legierung auf
Ag-Bi-Basis geschmolzen werden kann.
-
Da
das erfindungsgemäße Sputter-Target
aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis Bi enthält, ist das Sputter-Target
bei der Herstellung von Filmen aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis
für Langzeitverwendung
nützlich.
Da des Weiteren trotz dessen, dass Bi enthalten ist, eine feste
Lösung
aus Bi gebildet ist, kann eine Materialschädigung während der Herstellung des Sputter-Targets
unterdrückt
werden, und die Ausbeute der Sputter-Targets kann erhöht werden.
Darüber
hinaus macht es diese Anordnung möglich, eine bemerkenswerte Verringerung
der Ausbeute des Bi-Gehalts in Filmen zu unterdrücken, so dass Filme aus einer
Legierung auf Ag-Bi-Basis
mit großer
thermischer Leitfähigkeit,
hoher Reflektivität
und großer
Haltbarkeit hergestellt werden.
-
Das
Sputtern kann durch eine bekannte Methode, wie etwa Gleichstrom-Magneton-Sputtern,
durchgeführt
werden.
-
Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung detailliert durch die Beispiele
veranschaulicht, die allerdings die vorliegende Erfindung nicht
beschränken.
Eine angemessene Modifizierung ist zulässig, solange sie nicht von
der vorstehend oder nachstehend beschriebenen Aufgabe der vorliegenden
Erfindung abweicht, und für
eine jede solche Modifizierung ist beabsichtigt, dass sie von dem
technischen Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen wird.
-
In
den Beispielen wird die Lösungsbehandlung
gemäß den folgenden
Verfahren durchgeführt,
und die Ergebnisse der Expe rimente werden gemäß dem nachstehend angegebenen
Verfahren bewertet.
-
[Lösungsbehandlung]
-
Ein
Material für
die Lösungsbehandlung
(in den Beispielen Schmelzblöcke
aus einer Ag-Bi-Legierung oder einer Legierung auf Ag-Bi-Basis)
wurde in einen Ofen eingebracht, der mit einer Atmosphäre gefüllt war, die
Raumtemperatur hatte. Nachdem die Innentemperatur des Ofens auf
eine vorbestimmte Temperatur α (Einheit: °C) bei einer
Anstiegsrate von 50°C/h
erhöht
worden war, wurde die vorbestimmte Temperatur für eine vorbestimmte Zeit β (Einheit:
h) beibehalten, um eine feste Lösung
von Bi zu bilden. Danach wurden die Schmelzblöcke aus dem Ofen herausgenommen,
um die Schmelzblöcke
bei Raumtemperatur mit einer Abkühlrate
von etwa 5°C/min
an der Luft abzukühlen.
Somit wurde die Lösungsbehandlung
durchgeführt.
-
Die
Lösungsbehandlung
wird in den Beispielen als "Temperatur: α(°C) – Zeit: β(h) – Abkühlrate: 5°C/min" angegeben.
-
[Bi-Gehalt]
-
Eine
Probe von etwa 1 g wurde von einem Testspan von 20 mm (Länge) × 20 mm
(Breite) × 5
mm (Dicke) abgekratzt, die in jedem der Experimente gesammelt wurde,
und die Probe wurde nahezu vollständig in einer wässrigen
Salpetersäurelösung gelöst [70 Massen%
Salpetersäure:destilliertes
Wasser = 1:1 hinsichtlich des spezifischen Volumens]. Die Lösung wurde
auf einer heißen
Platte von 200°C
erhitzt, bis eine vollständige
Auflösung
der Probe bestätigt
wurde. Dann wurde die Lösung
abgekühlt,
und der Bi-Gehalt in jeder Probe wurde durch induktiv gekoppelte
Plasma-Massenspektrometrie (ICP) unter Verwendung eines "SPQ-8000" (Seiko Instruments
Inc.) gemessen.
-
[Intensität des ausgefällten Bi]
-
Fünf Testspäne von 20
mm (Länge) × 20 mm
(Breite) × 5
mm (Dicke) wurden mit im Wesentlichen gleichen Abständen, und
zwar in einer gleichmäßigen Weise,
von jedem Schmelzblock in den Experimenten gesammelt, und Signalintensitäten der
Röntgenbeugung
hinsichtlich der Ag (111)-Ebene, der Ag (200)-Ebene, der Ag (220)-Ebene,
der Ag (311)-Ebene und der Bi (102)-Ebene, und zwar die Signalintensitäten IAg(111) IAg(200), IAg(220), IAg(311) und
IBi(102) (Einheit: cps) wurden gemäß einem
Röntgenbeugungsverfahren
unter den folgenden Bedingungen gemessen. Die Intensität des ausgefällten Bi
hinsichtlich jedes Testspans : [IBi(102)/(IAg(111) + IAg(200) +
IAg(220) + IAg(311)]/[Bi]
wurde basierend auf den Messungen der Signalintensitäten berechnet,
und das Messergebnis hinsichtlich des Bi-Gehalts (Einheit: Atom%),
das wie in dem vorstehenden Abschnitt [Bi-Gehalt] erhalten wurde.
Somit wurde ein Durchschnitt der Intensitäten des ausgefällten Bi
erhalten.
-
Bedingungen der Röntgenbeugung:
-
<Vorbehandlung der Testspäne>
-
In
den Beispielen wurde keine Vorbehandlung durchgeführt, da
die Oberflächen
der Testspäne
glatt waren. Es sollte allerdings angemerkt werden, dass es bevorzugt
ist, die Oberflächen
der Testspäne
nach dem Nassschleifen mit verdünnter
Salpetersäure
zu ätzen,
um nachteilige Wirkungen zu beseitigen, die aus einer Oberflächenstörung der
Testspäne
durch Bearbeitung resultieren.
-
<Analysator>
-
Ein „RINT 1500" (Rigaku Corporation)
wurde verwendet.
-
<Messbedingungen>
-
- Target: Cu
- monochromatische Strahlung: Cu-Kα-Strahlung unter Verwendung
eines Monochromators
- Ausgabe: 50 kV – 200
mA
- Schlitz: Grad der Divergenz 1°,
Grad der Diffusion: 1°,
- Schlitzbereite für
auftreffendes Licht: 0,15 mm
- Abtastgeschwindigkeit: 4°/min
- Abtastbreite: 0,02°
- Abtastbereich (2θ):
10 bis 130°
-
[Verteilung der Bi-Atome]
-
Eine
ebene Verteilung der charakteristischen Röntgenintensitäten des
Bi in einem Testspan von 20 mm (Länge) × 20 mm (Breite) × 5 mm (Dicke),
der in jedem der Experimente gesammelt wurde, wurde gemäß einer
Röntgen-Mikroanalyse
unter den folgenden Bedingungen untersucht. Speziell wurden die
charakteristischen Röntgen-Intensitäten des
Bi proportional in 8 Niveaus von der ersten Intensität (unterstes
Niveau) zu der achten Intensität
(höchstes
Niveau) eingeteilt, und die jeweiligen Flächenanteile dieser 8 Intensitäten wurden
berechnet, wobei die Summe der jeweiligen Flächen, die diese 8 Intensitäten darstellten,
100 betrug. Dann wurde die Summe der Flächenanteile der dritten bis
sechsten Intensität,
und zwar die Verteilung der Bi-Atome, berechnet.
-
Bedingungen der Röntgen-Mikroanalyse:
-
<Vorbehandlung der Testspäne>
-
Die
Testspäne
wurden in ein Harz eingebettet, und die Oberfläche des Harzes wurde für die Analyse nassgeschliffen.
-
<Analysator>
-
Ein "Electron Probe Micro
Analyzer (EPMA) (verbunden mit einem WD/ED-Mikroanalysator) JXA-8900RL" (JEOL Ltd.) wurde
verwendet.
-
<Messbedingungen>
-
- Typ: stufenweise Abtastung (stage scan)
- Beschleunigungsspannung: 15 kV
- Angelegter Strom für
die Bestrahlung: 0,2 μA
- Durchmesser des Strahls: 1 μm
- Bestrahlungszeit: 100 ms
- Anzahl an Punkten: 400 × 400
- Bestrahlungsintervall: Richtung der X-Achse: 1,5 μm, Richtung
der Y-Achse: 1,5 μm
-
[Verarbeitbarkeit]
-
Das
Vorliegen oder Fehlen von Rissen auf den warmgewalzten Platten,
die jeweils in den Experimenten erhalten wurden, wurde durch visuelle
Beobachtung untersucht, und die Untersuchungsergebnisse wurden gemäß den folgenden
Kriterien bewertet.
Gut (G): Kein Riss mit einer Länge von
10 mm oder länger
wurde beobachtet
Nicht gut (NG): Ein Riss mit einer Länge von
10 mm oder länger
wurde beobachtet.
-
[Verringerung der Ausbeute
des Bi-Gehalts im Film]
-
Der
Bi-Gehalt in jedem der Filme aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis,
die in den Experimenten erhalten wurden, wurde gemäß ICP-Massenspektrometrie
auf eine ähnliche
Weise gemessen, wie es bezüglich
der Testspäne
durchgeführt
wurde. Die Masse jeder Filmprobe betrug 100 mg oder mehr. Der Bi- Gehalt in den Testspänen und
der Bi-Gehalt in den Filmproben wurden miteinander verglichen, und
die Vergleichsergebnisse wurden gemäß den folgenden Kriterien bewertet.
Gut
(G): Es wurde keine Verringerung der Ausbeute des Bi-Gehalts im Film beobachtet.
Nicht
gut (NG): Eine Verringerung der Ausbeute des Bi-Gehalts im Film
wurde beobachtet.
-
[Übermäßiges Wachstum des Kristallkorns]
-
Die
Testspäne
wurden in ein Harz eingebettet und die Oberfläche des Harzes, die durch ein
optisches Mikroskop zu untersuchen ist, wurde nassgeschliffen. Optische
Mikroaufnahmen (400fache Vergrößerung)
der vorbehandelten (nassgeschliffenen) Oberfläche des Harzes wurden angefertigt,
und vier gerade Linien wurden, wie in 8 gezeigt,
auf jeder Mikroaufnahme in Doppelkreuzweise gezogen. Die Anzahl
n der Kristallkorngrenzen, die auf jeder geraden Linie auftragen,
wurde gezählt,
und die Kristallkorngröße d (Einheit: μm) hinsichtlich
der Kristallkorngrenze oder -grenzen, die auf jeder der geraden
Linien auftraten, wurde basierend auf der folgenden Gleichung berechnet: d = L/n/mwobei L die Länge der geraden Linie bezeichnet,
n die Anzahl der Kristallkorngrenzen bezeichnet, die auf der geraden
Linie auftreten, und m die Vergrößerung der
optischen Mikroaufnahme bezeichnet.
-
Der
Durchschnitt der Kristallkorngrößen, die
hinsichtlich der vier geraden Linien erhalten wurden, wurde als
eine durchschnittliche Kristallkorngröße des Testspans festgelegt.
Basierend auf der durchschnittlichen Kristallkorngröße wurde
eine Bewertung vorgenommen, ob die Kristallkörner außerhalb eines vorbestimmten Wertes
lagen.
Gut (G): Kein übermäßiges Wachstum
der Kristallkörner
trat auf. (Die durchschnittliche Kristallkorngröße betrug 200 μm oder weniger.)
Nicht
gut (NG): Ein übermäßiges Wachstum
der Kristallkörner
trat auf. (Die durchschnittliche Kristallkorngröße überstieg 200 μm.)
-
Beispiel 1
-
Ag
und Bi, deren Zusammensetzungen eingestellt worden waren, wurden
unter Ar-Gasatmosphäre
induktiv geschmolzen, und es wurden vier unterschiedliche Arten
von Schmelzblöcken
aus einer Ag-Bi-Legierung mit jeweils einem unterschiedlichen Bi-Gehalt
hergestellt, und zwar Ag mit 0,5 Atom% Bi, Ag mit 1,5 Atom% Bi,
Ag mit 3,0 Atom% Bi und Ag mit 4,0 Atom% Bi. Drei unterschiedliche
Arten von Behandlungen wurden hinsichtlich eines jeden der vier
Schmelzblöcke
aus einer Ag-Bi-Legierung durchgeführt: Die erste Behandlung war
keine Lösungsbehandlung,
die zweite Behandlung war eine Lösungsbehandlung
mit Temperatur: 700(°C) – Zeit:
10(h) – Abkühlrate:
5°C/min,
und die dritte Behandlung war eine Lösungsbehandlung mit Temperatur:
800(°C) – Zeit:
10(h) – Abkühlrate:
5°C/min.
-
Nachdem
irgendeine dieser drei Behandlungen durchgeführt worden war, wurden diese
Schmelzblöcke
einer Warmumformung bei einer Starttemperatur der Warmumformung
von 700°C
und einer Walzverringerung [= {(Plattendicke vor dem Warmwalzen) – (Plattendicke
nach dem Warmwalzen)}/(Plattendicke vor dem Warmwalzen)] von 50%
unterzogen. Somit wurden warmgewalzte Platten hergestellt. Diese
warmgewalzten Platten wurden kaltgewalzt (Walzverringerung: 50%)
und wärmebehandelt
(Temperatur: 600°C,
Zeit: 1,5 h). Somit wurden Sputter-Targets (Durchmesser: 101,6 mm,
Dicke: 5 mm) und eine bestimmte Anzahl an Testspänen von 20 mm (Länge) × 20 mm (Breite) × 5 mm (Dicke),
die notwendig sind, um die Experimente durchzuführen, durch Schneiden oder
Abschaben der wärmebehandelten
Platten erhalten.
-
Die
Bewertungsergebnisse des Beispiels 1 sind in der Tabelle 1 und den 1 bis 2 gezeigt. Ein Analyseergebnis der Röntgenbeugung
für die
Probe Nr. 4 ist in 3 gezeigt.
-
-
In
der Tabelle 1 entsprechend die Proben Nrn. 1 bis 3 dem Schmelzblock
aus einer Ag-Bi-Legierung mit einem Bi-Gehalt von 0,5 Atom%, die
Proben Nrn. 4 bis 6 entsprechen dem Schmelzblock aus einer Ag-Bi-Legierung
mit einem Bi-Gehalt von 1,5 Atom%, die Proben Nrn. 7 bis 9 entsprechen
dem Schmelzblock aus einer Ag-Bi-Legierung mit einem Bi-Gehalt von
3,0 Atom% und die Proben Nrn. 10 bis 12 entsprechen dem Schmelzblock
aus einer Ag-Bi-Legierung mit einem Bi-Gehalt von 4,0 Atom%. Wie
aus 1 klar wird, verringert
das Durchführen
der Lösungsbehandlung
die Intensität
des ausgefällten
Bi, und wie aus 2 klar
wird, verringert eine Verringerung des Bi-Gehalts die Intensität des ausgefällten Bi.
Wie aus Tabelle 1 klar wird, verbessert des Weiteren die Verringerung
der Intensität
des ausgefällten
Bi die Verarbeitbarkeit der Schmelzblöcke aus einer Ag-Bi-Legierung,
was zum Unterdrücken
einer Materialschädigung
aufgrund der Warmumformung beiträgt.
-
Beispiel 2
-
Ag
und Bi, deren Zusammensetzungen eingestellt worden waren, wurden
unter einer Ar-Gasatmosphäre
induktiv geschmolzen, und es wurden fünf unterschiedliche Arten von
Schmelzblöcken
aus einer Ag-Bi-Legierung mit einem jeweils unterschiedlichen Bi-Gehalt,
und zwar Ag mit 0,5 Atom% Bi, Ag mit 1,0 Atom% Bi, Ag mit 1,5 Atom%
Bi, Ag mit 3,0 Atom% Bi und Ag mit 4,0 Atom% Bi, durch Gießen der
Materialien zu Metallplatten unter Verwendung einer Form hergestellt.
Zwei unterschiedliche Arten von Behandlungen wurden hinsichtlich
eines jeden der fünf
Schmelzblöcke
aus einer Ag-Bi-Legierung durchgeführt: eine war keine Lösungsbehandlung
und die andere war eine Lösungsbehandlung
mit Temperatur: 700(°C) – Zeit:
4(h) – Abkühlrate:
5°C/min.
Nachdem eine von den Behandlungen durchgeführt worden war, wurden diese
Schmelzblöcke
einem Warmwalzen bei einer Starttemperatur des Warm walzens von 700°C und einer
Walzverringerung von 50% unterzogen, gefolgt von Kaltwalzen (Walzverringerung:
50%) und Wärmebehandlung
(Temperatur: 600°C,
Zeit: 1,5 Stunden).
-
Sputter-Targets
aus einer Ag-Bi-Legierung (Durchmesser: 101,6 mm, Dicke: 5 mm) wurden
erhalten, indem Scheiben von diesen wärmebehandelten Platten abgeschnitten
und die Scheiben maschinell zugerichtet wurden. Die Schmelzblöcke wurden
kaltgewalzt, nachdem beschädigte
Abschnitte der Schmelzblöcke,
in denen eine Materialschädigung
wie etwa ein Reißen
während
des Warmwalzens auftrat, entfernt worden waren. Des Weiteren wurde
eine bestimmte Anzahl an Testspänen
von 20 mm (Länge) × 20 mm
(Breite) × 5
mm (Dicke), die zum Durchführen
der Experimente notwendig sind, aus den wärmebehandelten Platten herausgeschnitten,
nachdem die Sputter-Targets herausgeschnitten worden waren.
-
Filme
aus einer Ag-Bi-Legierung mit einer Dicke von 200 nm wurden auf
einem Glassubstrat (Durchmesser: 50,8 mm, Dicke: 0,55 mm) durch
Gleichstrom-Magnetron-Sputtern [Vakuumbereich: 2,0 × 10–6 Torr oder
weniger (2,7 × 10–4 Pa
oder weniger), Ar-Gasdruck: 2,0 mTorr (0,27 Pa), Sputter-Energie:
200 W, Target-Substrat-Abstand: 55 mm, Substrattemperatur: Raumtemperatur]
gebildet.
-
Die
Bewertungsergebnisse des Beispiels 2 sind in Tabelle 2 und in den 4 bis 5 gezeigt. Ein Bild des Ergebnisses der
Röntgen-Mikroanalyse
für die
Probe Nr. 14 und ein Bild des Ergebnisses der Röntgen-Mikroanalyse für die Probe
Nr. 21 sind in den 6 bzw.
7 gezeigt.
-
-
In
der Tabelle 2 entsprechend die Proben Nrn. 13 bis 14 dem Schmelzblock
aus einer Ag-Bi-Legierung mit einem Bi-Gehalt von 0,5 Atom%, die
Proben Nrn. 15 bis 16 entsprechen dem Schmelzblock aus einer Ag-Bi-Legierung
mit einem Bi-Gehalt von 1,0 Atom%, die Proben Nrn. 17 bis 18 entsprechen
dem Schmelzblock aus einer Ag-Bi-Legierung mit einem Bi-Gehalt von
1,5 Atom%, die Proben Nrn. 19 bis 20 entsprechen dem Schmelzblock
aus einer Ag-Bi-Legierung mit einem Bi-Gehalt von 3,0 Atom% und
die Proben Nrn. 21 bis 22 entsprechen dem Schmelzblock aus einer
Ag-Bi-Legierung mit einem Bi-Gehalt von 4,0 Atom%.
-
Wie
aus 4 klar wird, macht
es die Durchführung
der Lösungsbehandlung
möglich,
die Summe der Flächenanteile
der 3. bis 6. Intensität
zu erhöhen.
Dies bedeutet, dass eine gleichmäßige Verteilung
der Bi-Atome durch die Lösungsbehandlung
erzielt wird. Wie aus 5 klar
wird, macht es des Weiteren die Verringerung des Bi möglich, die
Summe der Flächenanteile
der 3. bis 6. Intensität
zu erhöhen.
Dies bedeutet, dass eine gleichmäßige Verteilung
der Bi-Atome durch Verringerung des Bi-Gehalts erzielt wird. Wie
aus Tabelle 2 klar wird, trägt
darüber
hinaus die gleichmäßige Verteilung
der Bi-Atome dazu bei, eine bemerkenswerte Verringerung der Ausbeute.
des Bi-Gehalts in Filmen, die durch Sputtern erhalten werden, zu
unterdrücken.
-
Die 6 und 7 sind Bildschirmabbilder, die Ergebnisse
der Röntgen-Mikroanalyse
zeigen, wobei in jedem von diesen das Bild, das die ebene Verteilung
der charakteristischen Röntgenintensitäten des
Bi darstellt, und zwar das mit dem Begriff "Bi – 100 μm" im linken unteren
Abschnitt der Zeichnung bezeichnete Bild, zusammen mit entsprechenden
Flächenanteilen
der charakteristischen Röntgenintensitäten gezeigt
ist, die in der mit "Bi
Level Area %" übertiteltenrechten
Spalte im rechten oberen Abschnitt der Zeichnung gezeigt sind, und
das Bild, das die ebene Verteilung der charakteristischen Röntgen-Intensitäten des
Ag darstellt, und zwar das mit dem Begriff "Ag – 100 μm" im mittleren oberen
Abschnitt der Zeichnung bezeichnete Bild, zusammen mit entsprechenden
Flächenanteilen
der charakteristischen Rönten-Intensitäten gezeigt
ist, die in der mit "Ag Level
Area %" übertitelten
linken Spalte im oberen rechten Abschnitt der Zeichnung gezeigt
sind. Wie aus den in dem unteren linken Abschnitt in den 6 und 7 gezeigten Bildern, und zwar den Bildern,
die die ebenen Verteilungen der charakteristischen Röntgen-Intensitäten des
Bi darstellen, klar wird, zeigt die Probe Nr. 14 (siehe 6), in der die feste Lösung von
Bi durch Durchführen
der Lösungsbehandlung
gebildet war, eine gleichmäßige Verteilung
des Bi, während
die Probe Nr. 21 (siehe 7),
bei der die Lösungsbehandlung
nicht durchgeführt
worden war, abgetrennte Bi-Bereiche zeigt.
-
Beispiel 3
-
Schmelzblöcke wurden
auf eine ähnliche
Weise wie bei der Herstellung des Schmelzblocks aus einer Ag-Bi-Legierung
mit einem Bi-Gehalt von 1,5 Atom% in Beispiel 1 hergestellt, und
warmgewalzte Platten wurden erhalten, indem die Schmelzblöcke einer
Warmumformung bei einer Starttemperatur der Warmumformung von 650°C und einer
Walzverringerung von 70% unterzogen wurden, mit der Ausnahme, dass
sich die Lösungsbehandlungen
bei den Proben voneinander unterschieden. Nachdem die warmgewalzten
Platten kaltgewalzt (Walzverringerung: 50%) und wärmebehandelt
(Temperatur: 600°C,
Zeit: 1,5 h) worden waren, wurden Sputter-Targets (Durchmesser:
101,6 mm, Dicke: 5 mm) und eine bestimmte Anzahl an Testspänen von
20 mm (Länge) × 20 mm
(Breite) × 5
mm (Dicke), die für
das Durchführen
der Experimente notwendig sind, durch Schneiden oder Abschaben der
Platten erhalten.
-
Die
Bewertungsergebnisse des Beispiels 3 sind in Tabelle 3 gezeigt.
-
-
Wie
aus Tabelle 3 offensichtlich ist, nahm in den Fällen, in denen die Temperatur
der Lösungsbehandlung
zu niedrig war (Probe Nr. 31), die Zeit für die Lösungsbehandlung zu kurz war
(Probe Nr. 32) und die Abkühlrate
zu langsam war (Probe Nr. 33), die Intensität des ausgefällten Bi
zu, und die Summe der Flächenanteile
der 3. bis 6. Intensität,
und zwar die Verteilung der Bi-Atome, wurde verringert, wodurch
die Verarbeitbarkeit der Schmelzblöcke aus einer Ag-Bi-Legierung
verschlechtert wurde.
-
Andererseits
war in dem Fall, in dem die Bedingungen der Lösungsbehandlung geeignet waren,
die Verarbeitbarkeit verbessert, wodurch eine Materialschädigung unterdrückt wurde
(Proben Nrn. 23 bis 30). Verglichen mit dem Fall, in dem die Temperatur
der Lösungsbehandlung
relativ hoch war (Probe Nr. 29), und dem Fall, in dem die Zeit für die Lösungsbehandlung
relativ lang war (Probe Nr. 30), zeigen die Bewertungsergebnisse
der Proben Nrn. 23 bis 28, dass eine geeignete Einstellung der Bedingungen
der Lösungsbehandlung effektiv
ist, um ein übermäßiges Wachstum
der Kristallkörner
zu unterdrücken.
-
Beispiel 4
-
Ag
und Bi, deren Zusammensetzungen eingestellt worden waren, wurden
zusammen mit verschiedenen unterstützenden Metallelementen, wie
etwa Pd, Pt, Au, Rh, Cu, Y und Nd, unter Ar-Gasatmosphäre induktiv
geschmolzen, und durch Gießen
der Materialien zu Metallplatten unter Verwendung einer Form wurden
14 unterschiedliche Arten von Schmelzblöcken aus einer Legierung auf
Ag-Bi-Basis hergestellt. Diese Schmelzblöcke wurden einer Lösungsbehandlung
mit Temperatur: 700(°C) – Zeit:
5(h) – Abkühlrate:
5°C/min
unterzogen. Danach wurden die bearbeiteten Schmelzblöcke in dieser
Reihenfolge warmgewalzt (Starttemperatur des Warmwalzens: 700°C, Walzverringerung:
50%), kaltgewalzt (Walzverringerung: 50%) und wärmebehandelt (Temperatur: 600°C, Zeit:
1,5 h). Somit wurden Sputter-Targets (Durchmesser: 101,6 mm, Dicke:
5 mm) und eine bestimmte Anzahl an Testspänen von 20 mm (Länge) × 20 mm
(Breite) × 5
mm (Dicke), die zum Durchführen
der Experimente notwendig sind, durch Schneiden oder Abschaben der
wärmebehandelten
Metallplatten erhalten.
-
Die
Bewertungsergebnisse des Beispiels 4 sind in Tabelle 4 gezeigt.
-
-
In
Tabelle 4 gibt "Ag – 1,0Bi – 0,5Pd" in Probe Nr. 34
an, dass die Legierung 1,0 Atom% Bi und 0,5 Atom% Pd enthält, wobei
der verbleibende Teil aus reinem Ag besteht. Die Angaben für die anderen
Proben Nrn. 35 bis 47 sollen gemäß der Lesart
der Probe Nr. 34 gelesen werden. Wie aus Tabelle 4 offensichtlich
ist, haben alle Proben, die aus den Schmelzblöcken aus einer Legierung auf
Ag-Bi-Basis mit den unterschiedlichen Zusammensetzungen in Tabelle
4 hergestellt wurden, eine geringe Intensität des ausgefällten Bi
und eine große
Summe der Flächenanteile
der dritten bis sechsten Intensität, da die Lösungsbehandlung für alle Proben durchgeführt worden
ist. Dadurch zeigen alle Proben in Tabelle 4 eine überlegene
Verarbeitbarkeit, wodurch eine Materialschädigung aufgrund von Warmumformen
unterdrückt
wird, und sind effektiv, um eine bemerkenswerte Verringerung der
Ausbeute des Bi-Gehalts in resultierenden Filmen zu unterdrücken.
-
Um
die vorliegende Erfindung zusammenzufassen, besteht das Merkmal
der vorliegenden Erfindung darin, dass ein Sputter-Target aus einer
Legierung auf Ag-Bi-Basis Bi in einer festen Lösung mit Ag enthält. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das erfindungsgemäße Sputter-Target,
das Bi in fester Lösung
enthält,
und zwar das Sputter-Target, das von einer Bi-Abtrennung frei ist,
die folgende Eigenschaft.
-
Spezieller
hat das erfindungsgemäße Sputter-Target
eine durchschnittliche Intensität
des ausgefällten Bi
von 0,01 Atom%–1 oder weniger, wie
es durch den folgenden mathematischen Ausdruck angegeben wird, unter
den Bedingungen, dass mehrere Positionen auf der Sputter-Oberfläche des
Sputter-Targets ausgewählt werden
und die Signalintensitäten
der Röntgenbeugung
gemäß einem
Röntgenbeugungsverfahren
hinsichtlich der Ag (111)-Ebene, der Ag (200)-Ebene, der Ag (220)-Ebene,
der Ag (311)-Ebene und der Bi (102)-Ebene gemessen werden:
Intensität des ausgefällten Bi
= [IBi(102)/(IAg(111) +
IAg(200) + IAg(220) +
IAg(311)]/[Bi]
wobei: IBi(102) eine
Signalintensität
(Einheit- cps, wobei die Einheit im Folgenden die gleiche ist) der
Röntgenbeugung
hinsichtlich der Bi (102)-Ebene darstellt, IAg(111) eine
Signalintensität
der Röntgenbeugung
hinsichtlich der Ag (111)-Ebene darstellt, IAg(200) eine
Signalintensität
der Röntgenbeugung
hinsichtlich der Ag (200)-Ebene darstellt, IAg(220) eine
Signalintensität
der Röntgenbeugung
hinsichtlich der Ag (220)-Ebene darstellt und IAg(311) eine
Signalintensität
der Röntgenbeugung
hinsichtlich der Ag (311)-Ebene darstellt und [Bi] den Bi-Gehalt
(Einheit: Atom%) in dem Sputter-Target aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis
bezeichnet.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das erfindungsgemäße Sputter-Target eine
Summe der Flächenanteile
der 3. bis 6. Intensität
von 89% oder mehr, wobei eine ebene Verteilung der charakteristischen
Röntgen-Intensitäten auf
der Sputter-Oberfläche
des Sputter-Targets gemäß einer
Röntgen-Mikroanalyse
unter den Bedingungen gemessen wird, dass die charakteristischen
Röntgenintensitäten proportional
in 8 Niveaus von der ersten Intensität (unterstes Niveau) zur achten
Intensität
(höchstes
Niveau) eingeteilt werden und die jeweiligen Flächenanteile dieser 8 Intensitäten berechnet
werden, wobei die Summe der jeweiligen Flächen, die diese 8 Intensitäten darstellen,
100% beträgt.
-
Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert,
dass das erfindungsgemäße Sputter-Target eine durchschnittliche
Kristallkorngröße von 200 μm oder weniger
aufweist. Das Sputter-Target kann aus einer Legierung auf Ag-Basis
mit einem Bi-Gehalt von z.B. 3 Atom% oder weniger (ausschließlich 0
Atom%) bestehen. Das erfindungsgemäße Sputter-Target kann wenigstens
eines der ersten, der zweiten und der dritten unterstützenden
Metallelemente enthalten, wobei
das erste unterstützende Metallelement
wenigstens eines ausgewählt
aus Mg, Pd, Pt, Au, Zn, Al, Ga, In, Sn und Sb ist,
das zweite
unterstützende
Metallelement wenigstens eines ausgewählt aus Be, Ru, Rh, Os, Ir,
Cu und Ge ist, und
das dritte unterstützende Metallelement wenigstens
eines ausgewählt
aus Y, La, Ce, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ti, Zr und Hf ist.
-
Das
erfindungsgemäße Sputter-Target
kann hergestellt werden, indem die Produkte aus einer Legierung
auf Ag-Bi-Basis der Lösungsbehandlung
bei 350°C
oder höher
für 0,3
Stunden oder länger
mit einer Abkühlrate
von 3°C/min
oder schneller unterzogen werden. Es ist empfohlen, dass die Temperatur
der Lösungsbehandlung
830°C oder
niedriger und die Zeit für
die Lösungsbehandlung
13 Stunden oder kürzer
ist, um ein übermäßiges Wachstum
der Kristallkörner
zu unterdrücken.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung von Filmen aus der Legierung auf Ag-Bi-Basis bereitgestellt,
die durch Sputtern des vorstehend erwähnten Sputter-Targets aus einer
Legierung auf Ag-Bi-Basis erhalten werden.
-
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
sind die resultierenden Filme frei von einer ungleichmäßigen Verteilung
des Bi, wie etwa einer Bi-Abtrennung, da eine feste Lösung von
Bi mit Ag gebildet ist. Diese Anordnung ist vorteilhaft, um eine
aus der Bi-Abtrennung resultierende Materialschädigung zu unterdrücken, und
um eine Verringerung der Ausbeute des Bi-Gehalts in den Filmen,
die aus der Bi-Abtrennung resultiert, zu unterdrücken.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird ein übermäßiges Wachstum
der Kristallkörner
verhindert.
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Diese
Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-139293,
eingereicht am 16. Mai 2003, deren Inhalte hier durch Bezugnahme
darauf eingeschlossen sind.
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Die
Patent- oder Anmeldungsakte enthält
wenigstens eine in Farbe ausgeführte
Zeichnung. Kopien dieser Patent- oder Patentanmeldungsveröffentlichung
mit Farbzeichnung(en) werden vom Amt auf Nachfrage bei Zahlung der
notwendigen Gebühr
bereitgestellt.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vollständig
durch die Beispiele mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben
worden ist, ist es so zu verstehen, dass verschiedene Veränderungen
und Modifikationen Fachleuten offensichtlich sein werden. Daher
sollten sie als hier eingeschlossen angesehen werden, solange nicht
solche Veränderungen
und Modifikationen von dem hiernach definierten Umfang der vorliegenden
Erfindung abweichen.
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Das
Sputter-Target aus einer Legierung auf Ag-Bi-Basis enthält Bi in
fester Lösung
mit Ag. Das Sputter-Target hat eine Intensität an ausgefälltem Bi von 0,01 Atom%–1 oder
weniger, berechnet durch den folgenden mathematischen Ausdruck (1)
und basierend auf Analysenergebnissen der Röntgenbeugung, und/oder eine
Summe der Flächenanteile
vorbestimmter Intensitäten
(dritte bis sechste Intensität
von 8 Intensitäten)
von 89% oder mehr, wobei die Flächenanteile
durch Berechnen einer ebenen Verteilung der charakteristi schen Röntgenintensitäten des
Bi gemäß Röntgen-Mikroanalyse
erhalten werden:
Intensität
des ausgefällten
Bi = [IBi(102)/(IAg(111) +
IAg(200) + IAg(220) +
IAg(311)]/[Bi].
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Unter
Verwendung des Sputter-Targets kann eine bemerkenswerte Verringerung
der Ausbeute des Bi-Gehalts in resultierenden Filmen unterdrückt werden.
