專利名稱：：Al-Ni-B系合金濺射靶材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及濺射靶材，特別涉及能抑制濺射時(shí)的打火現(xiàn)象的Al—Ni—B系合金濺射靶材。
背景技術(shù)：
：近年，作為液晶面板的布線材料，鋁(下面稱為Al)系合金膜正受到關(guān)注。已知該Al系合金膜是具備耐熱性和低電阻性等特性的材料，其中，在鋁中含有鎳(下面稱為Ni)的Al—Ni系合金是耐熱性、低電阻性優(yōu)異的材料(參照專利文獻(xiàn)13)。專利文獻(xiàn)l:日本專利特開2003—089864號公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2004—214606號公報(bào)專利文獻(xiàn)3:國際公開第2006/117954號文本發(fā)明的揭示該作為布線材料使用的Al系合金膜通常是通過濺射形成的。已知通過該濺射成膜時(shí)，會(huì)發(fā)生被稱為所謂打火(arcing)和飛濺(splash)的現(xiàn)象，而已指出，成膜Al系合金膜時(shí)，在濺射時(shí)打火發(fā)生得較多。特別是如果使用通過鑄造法制造的Al系合金濺射靶材，則可觀察到頻繁發(fā)生打火現(xiàn)象的情況。該通過鑄造法制造的Al系合金濺射靶材具有如下性質(zhì)其組織結(jié)構(gòu)是具有較大的結(jié)晶粒徑的組織結(jié)構(gòu)，此外，由添加至靶材中的添加元素生成的化合物容易被氧化形成氧化物，等等；可認(rèn)為由于這些原因?qū)е掳l(fā)生打火。該Al(鋁)—Ni(鎳)—B(硼)系合金濺射靶材可以通過一直以來已知的鑄造法制造。但是，對于怎樣的靶材組織結(jié)構(gòu)能充分地抑制打火的發(fā)生，以及通過什么樣的制造條件能實(shí)際制造出上述Al—Ni—B系合金濺射靶材，并沒有提出了具體提案的已有技術(shù)。本發(fā)明以上述事實(shí)為背景，其目的是提供抑制打火的發(fā)生的Al—Ni—B系合金濺射靶材。為解決上述問題，本發(fā)明的Al—Ni—B系合金濺射靶材是含有Ni及B、析出Al3Ni化合物的Al—Ni—B系合金濺射靶材，其特征在于，相對于上述Al3Ni化合物的總析出量，內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物的比例在2%以上，上述Al3Ni化合物的平均粒徑在20um以下。另外，本發(fā)明中的相對于Al3Ni化合物的總析出量、內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物的比例是指以百分率表示相對于Al3Ni化合物的總個(gè)數(shù)、內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物的個(gè)數(shù)的比例而得的值，該Al3Ni化合物的總個(gè)數(shù)是在用掃描型電子顯微鏡觀察靶材表面或截面時(shí)確定的?！硗?，本發(fā)明涉及使用上述Al—Ni—B系合金濺射靶材、通過濺射法形成的Al—Ni—B系合金膜。對附圖的簡單說明圖1是釆用四端子法的電阻值測定元件的示意圖。圖2是實(shí)施例1的靶材表面的SEM觀察照片的示意圖。實(shí)施發(fā)明的最佳方式下面，就本發(fā)明的最佳實(shí)施方式進(jìn)行說明，但本發(fā)明不限定于下述實(shí)施方式。本發(fā)明的Al—Ni—B系合金濺射靶材含有Ni及B，析出Al3Ni化合物，其特征在于，相對于靶材中的Al3Ni化合物的總析出量，內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物的比例在2%以上，上述Al3Ni化合物的平均粒徑在20um以下。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，Al—Ni—B系合金具有在Al相中析出作為金屬互化物的Al3Ni的性質(zhì)，而該在Al相中析出的Al3Ni化合物中如果存在規(guī)定量的內(nèi)含含B粒子的Al3Ni，則打火的發(fā)生被抑制。靶材是含有Ni及B作為添加元素的Al—Ni—B系合金時(shí)，靶材的Al相中會(huì)生成Al3Ni化合物和含B粒子(例如A1B2粒子)。如果通過鑄造法制造Al—Ni一B系合金濺射靶材，則在規(guī)定條件下，Al3Ni化合物以在Al相中生成的含B粒子為核發(fā)生生長，形成內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物。該內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物具有在靶材的Al相中微細(xì)地析出的傾向，推測如果Al相中存在規(guī)定量的該內(nèi)含含B粒子的ALNi化合物，則整個(gè)耙材的組織微細(xì)化程度加深，打火的發(fā)生被抑制。另外，本發(fā)明的Al—Ni—B系合金濺射靶材的B的內(nèi)含率高，組織微細(xì)，所以濺射時(shí)的打火現(xiàn)象被抑制，結(jié)果可進(jìn)行穩(wěn)定的濺射，還可形成B均一地分散的Al—Ni—B系合金膜。此外，如果是B均一地分散的Al—Ni—B系合金膜，則與ITO(IndiumTinOxide)等透明電極進(jìn)行直接接合時(shí)，可降低其接合電阻。本發(fā)明中，內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物是指含B粒子生成于Al3Ni化合物的中心部分(被含入)的狀態(tài)，包括在Al3Ni化合物的周邊部分生成有含B粒子的狀態(tài)，或含B粒子以與Al3Ni化合物相接的狀態(tài)生成的狀態(tài)。也就是說，它是表示含B粒子以任意形式與Al3Ni化合物(粒子)接觸的狀態(tài)，而不論其形態(tài)如何。另外，本發(fā)明的Al—Ni—B系合金濺射靶材中，相對于靶材中的AhNi化合物的總析出量，內(nèi)含含B粒子的AlaNi化合物的比例在2^以上，上述ALNi化合物的平均粒徑在20um以下。如果內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物的比例不到2%，則打火現(xiàn)象的抑制效果減小。關(guān)于相對于靶材中的Al3Ni化合物的總析出量、內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物的比例，其上限值沒有限制，但由于鑄造法的制造條件的制約，實(shí)用的是10%以下，如果考慮制造成本，則較好的是6%以下。另外，本發(fā)明中的相對于上述Al3Ni化合物的總析出量、內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物的比例是指以百分率表示相對于Al3Ni化合物的總個(gè)數(shù)、內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物的個(gè)數(shù)的比例而得的值，該Al3Ni化合物的總個(gè)數(shù)是在用掃描型電子顯微鏡觀察靶材表面或截面時(shí)確定的。此外，如果Al3Ni化合物的平均粒徑超過20um，則有容易發(fā)生打火的傾向。該Al3Ni化合物的平均粒徑由內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物和未內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物的全部的Al3Ni化合物決定。該平均粒徑是用粒徑在5ym以上的Al3Ni化合物的粒徑算出的值。而且，Al3Ni化合物的平均粒徑理想的是16um以下。這是因?yàn)榭梢愿行У匾种拼蚧瓞F(xiàn)象。另外，對Al3Ni化合物的平均粒徑的下限值無特別限制，但由于鑄造法的制造條件的制約，實(shí)用的是5um以上，如果考慮制造成本，則較好的是13um以上。如果考慮打火現(xiàn)象的有效抑制和制造條件的制約，則Al3Ni化合物的平均粒徑更好的是m16um。另外，如果Al3Ni化合物的粒徑不到5nm，則對打火的影響不大，所以本發(fā)明中將粒徑在5um以上的Al3Ni化合物作為對象。另外，本發(fā)明中，ALNi化合物、含B粒子(例如A1B2粒子)的確定及其比例、它們的平均粒徑都可使用掃描型電子顯微鏡(SEM)及能量色散型X射線分析裝置(EDX)觀察所制造的靶材表面或靶材截面，從而確定。更具體地說，在200倍倍率的SEM觀察的視野(O.19ram"中，將確認(rèn)是Al3Ni化合物的析出物、其半徑在5pm以上的個(gè)數(shù)全部數(shù)出。然后，在IO個(gè)視野中進(jìn)行該觀察，數(shù)出在10個(gè)視野中計(jì)數(shù)到的Al3Ni化合物中內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物的個(gè)數(shù)，算出其比例。此外，平均粒徑是對于在SEM觀察的視野內(nèi)確認(rèn)是Al3Ni化合物的析出物、其半徑在5um以上的全部析出物，測定該析出物的長軸徑，算出其平均值而得的值。上述本發(fā)明的Al—Ni—B系合金濺射靶材可通過將規(guī)定組成的Al—Ni—B系合金在75(TC以上的溫度下鑄造來實(shí)際制造。但是，需要配合鑄模材質(zhì)、澆鑄量等條件適當(dāng)調(diào)整包括鑄造溫度在內(nèi)的各制造條件，來制造具有上述組織結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的Al—Ni—B系合金濺射靶材。上述本發(fā)明的Al—Ni—B系合金濺射靶材較好的是Ni含量在1.5at^以上，B含量在O.80at^以下。更好的是Ni含量為1.5at%6.Oat%。另外，B含量在0.10at^以上，更好為0.20at%0.80at%。這是因?yàn)椋绻巧鲜鼋M成的A1—Ni—B系合金濺射靶材，則可制成對液晶面板等的制造工序中的各熱過程具備優(yōu)異的耐熱特性的Al—Ni—B系合金膜。另外，從低電阻特性的角度來看，本發(fā)明的Al—Ni—B系合金濺射靶材理想的是含有75at%以上的Al。還有，本發(fā)明的Al—Ni—B系合金濺射靶材含有不可避免的雜質(zhì)也無妨，只要在能體現(xiàn)本發(fā)明的效果的情況下，可含有其它的添加元素。實(shí)施例下面，就本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。本實(shí)施例中，制作各種組成的Al—Ni系合金的濺射靶材，就其在濺射時(shí)的打火的發(fā)生進(jìn)行調(diào)查。首先，就靶材的制造條件進(jìn)行說明。原料的熔化工序中，使用晶閘管式高頻加熱裝置(日本薩摩尼克斯(Thermonics)株式會(huì)社制額定輸出功率50kW，振蕩頻率3kHz)。表l所示的實(shí)施例1的合金組成為Al—5.0at%Ni—0.4at%B，因此將考慮了該組成比例的鋁、鎳、硼各原料投入預(yù)先空燒好的氧化鋁坩堝，設(shè)置于晶閘管式高頻加熱裝置內(nèi)。原料的鋁使用從錠上切下的規(guī)定量的鋁，鎳、硼的原料使用顆粒狀的原料。然后，將設(shè)置了氧化鋁坩堝的空間減壓，形成8Pa(用皮拉尼真空計(jì)計(jì)測)的真空狀態(tài)，開始原料的熔化加熱。通過升溫至1000°C(1273K)，柑堝內(nèi)的原料全部熔化，但進(jìn)一步進(jìn)行升溫，直到1200°C(1473K)。到達(dá)1200。C后，在該溫度下保持30分鐘。保持該溫度后，用氬氣加壓至50000Pa，將鑄造溫度調(diào)整為800°C(1073K)，澆注至SUS制的鑄模(厚50mm，縱向長度325mm，橫向長度350mm的鑄錠制作用)中。之后，自然冷卻，得到鑄錠。所得鑄錠在進(jìn)行熱軋?zhí)幚?壓下量2mm/pass，溫度50(TC)后，制成厚10mm、縱向長度1625匪、橫向長度350mm的尺寸的軋制板。然后，對該軋制板表面進(jìn)行銑刀加工，制造尺寸為(1)203.2醒X8ram的靶材材料(實(shí)施例1)。另外，關(guān)于表1中記載的實(shí)施例2實(shí)施例8、比較例1及比較例2、比較例6、比較例7的靶材，基本的制造工序與上述相同，改變其合金組成或鑄造溫度制造。此外，對于表1所示的比較例3比較例4的其它組成的靶材，也通過與上述制造條件基本相同的工序進(jìn)行制造。但是，比較例4是將考慮了組成比例的鋁(錠)、預(yù)先熔制的Ni—C合金(顆粒)作為原料，在1600'C下熔化，在與上述實(shí)施例l(Al—5.0at%Ni—0.4at^B)湘同的鑄造溫度下制作靶材。此外，比較例5是將考慮了組成比例的鋁(錠)、鎳(顆粒)、釹(顆粒)作為原料，在1200。C下熔化，在與上述實(shí)施例l(Al—5.0at%Ni—0.4at%B)相同的鑄造溫度下制作靶材。然后，如下所述調(diào)查所得各靶材在濺射時(shí)的打火發(fā)生頻度。靶材材料與銅制的背板貼合，安裝于多室濺射(multi-chamber印uttering)裝置(托奇(tokki)株式會(huì)社制MSL—464型)。然后，該打火測定是將因?yàn)R射中的電弧放電時(shí)的電壓下降導(dǎo)致的能量變化為10mJ以上的情況計(jì)數(shù)為1次打火發(fā)生(測定裝置microarcmonitorMAMGenesis,蘭德馬克技術(shù)(Landmarktechnology)株式會(huì)社制)。另外，使用打火發(fā)生頻度(次/mra)作為打火的指標(biāo)，該打火發(fā)生頻度是用打火發(fā)生次數(shù)除以通過濺射在靶材厚度方向上挖掘的深度而得的值。濺射條件如下所述。設(shè)定為輸出功率4000W,減壓度O.5Pa，Ar流量100sccm/min，放電時(shí)間10小時(shí)。測定結(jié)果如表2所示。此外，對于使用各靶材成膜而成的Al—Ni系合金膜，也對其與作為透明電極的IT0的接合電阻進(jìn)行測定。與IT0的接合電阻的測定方法如下所述。使用各組成的靶材，將濺射條件設(shè)為輸入功率3.0W/cm2、氬氣流量lOOccm、氬氣壓力0.5Pa，使用磁控濺射裝置(托奇株式會(huì)社制多室濺射裝置MSL464)，在玻璃基板上形成厚2000A的Al—Ni系合金膜。然后，在Al—Ni系合金膜表面被覆抗蝕層(0FPR800:東京應(yīng)化工業(yè)株式會(huì)社)，配置用于形成20ym寬的電路的圖案薄膜，進(jìn)行曝光處理，用濃度2.3%、液溫23i:的含有四甲基氫氧化銨的堿性顯影液(下面簡稱為TMAH顯影液)進(jìn)行顯影處理。顯影處理后，用磷酸系混酸蝕刻液(關(guān)東化學(xué)株式會(huì)社制鋁混酸蝕刻液，組成(容量比)/磷酸草酸乙酸水二16:l:2:l，液溫32。C)進(jìn)行電路形成。用二甲基亞砜(下面稱為DMSO)剝離液除去抗蝕層，形成20um寬的電路。接著，對形成有20ura寬的電路的基板進(jìn)行純水清洗和干燥處理，在其表面形成SiNx的絕緣層(厚度4200A)。該絕緣層的成膜使用濺射裝置，在輸入功率RF3.OW/cra2、氬氣流量90ccm、氮?dú)饬髁?0ccm、壓力0.5Pa、基板溫度300。C的濺射條件下進(jìn)行。接著，在絕緣層表面被覆正型抗蝕層(東京應(yīng)化工業(yè)株式會(huì)社制TFR—970)，配置10umX10uni見方的接觸孔開口用的圖案薄膜，進(jìn)行曝光處理，用TMAH顯影液進(jìn)行顯影處理。然后，用CF4干蝕刻氣體形成接觸孔。使用CF4氣體時(shí)，接觸孔的形成條件設(shè)為CF4氣體流量50ccm、氧氣流量5ccm、壓力4.OPa、輸出功率150W。接觸孔形成后，用DMSO剝離液剝離抗蝕層。對進(jìn)行抗蝕層的剝離處理后的各樣品，用純水清洗殘存的剝離液后，進(jìn)行干燥處理。接著，對于該抗蝕層的剝離處理完成后的各樣品，使用ITO靶材(組成ln203一10wt^SnO2)在接觸孔內(nèi)及其周圍形成ITO的透明電極層。透明電極層的形成是進(jìn)行濺射(基板溫度7(TC、輸入功率1.8W/cm2、氬氣流量80ccm、氧氣流量0.7ccm、壓力0.37Pa)，形成成為透明電極層的厚度IOOOA的ITO膜。然后，在該ITO膜表面被覆抗蝕層(OFPR800:東京應(yīng)化工業(yè)株式會(huì)社制)，配置圖案薄膜，進(jìn)行曝光處理，用濃度2.38%、液溫23'C的TMAH顯影液進(jìn)行顯影處理，用草酸系混酸蝕刻液(關(guān)東化學(xué)株式會(huì)社制IT005N)形成20um寬的電路。ITO膜電路形成后，用剝離液(DMSO10(hrtX)除去抗蝕層。通過上述步驟，制成形成有接觸孔、由Al—Ni系合金膜形成的電路和透明電極層介以接觸孔直接接合的評價(jià)樣品，對于該評價(jià)樣品，測定其接觸電阻值。其測定結(jié)果如表2所示。該接觸電阻值的測定是基于圖1所示的四端子法，對作為評價(jià)樣品的元件進(jìn)行大氣中、25(TC、30分鐘的退火處理，然后進(jìn)行各評價(jià)樣品的電阻值測定。另外，該圖l所示的四端子法是從熱處理后的評價(jià)樣品的端子部分進(jìn)行連續(xù)通電(3mA)，測定其電阻值的方法。此外，對于相對于耙材中的Al3Ni化合物的總析出量、內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物的比例和Al3Ni化合物，如下所述進(jìn)行確定。首先，對制成的各靶材，用掃描型電子顯微鏡以200倍倍率觀察其中央部分的表面。圖2是實(shí)施例1的代表性的SEM觀察結(jié)果的示意圖。圖2所示的示意圖中，符號1的斜線所示部分為靶材的Al相。此外，符號2所示的白色的析出物為ALNi粒子。另外，符號3所示的析出物為含B粒子(例如A1B2粒子)。還有，將內(nèi)部含有含B粒子、或與含B粒子相接的狀態(tài)的Al3Ni作為內(nèi)含含B粒子的Al3Ni，以符號2'表示。對于相對于靶材中的Al3Ni化合物的總析出量、內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物的比例，是計(jì)數(shù)在圖2所示的SEM觀察視野(0.19mm"的10個(gè)視野中確認(rèn)的Al3Ni析出物的個(gè)數(shù)，計(jì)數(shù)其中如符號2'所示的內(nèi)含含B粒子的Al3Ni的個(gè)數(shù)，然后由這些個(gè)數(shù)算出。此外，對于平均粒徑，是將成為析出物的長軸的部分的長度作為各析出物的粒徑，測定視野中確認(rèn)是Al3Ni的析出物、其粒徑在5ym以上的全部析出物的粒徑，然后算出其平均值。此外，經(jīng)SEM和EDX確認(rèn)，含B粒子是A1B2。另夕卜，將通過200倍倍率的SEM觀察可以計(jì)測的、粒徑在1um以上的Al3Ni作為對象，計(jì)數(shù)內(nèi)含含B粒子、粒徑在5ym以上的Al3Ni的個(gè)數(shù)。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>各實(shí)施例及各比較例的數(shù)據(jù)如表1及表2所示。表1中的比例欄是表示相對于靶材中的Al3Ni化合物的總析出量、內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物的比例值。由該表1及表2可知，比例為2.0%8.3%、Al3Ni化合物的平均粒徑為18.5um5.7um的各實(shí)施例的靶材，打火現(xiàn)象被明顯地抑制。對于比較例1及比較例2，如果與實(shí)施例1或?qū)嵤├?比較，，J它們的打火頻度未下降。其理由推定是由于Al3Ni化合物的粒徑較大，比較例1中，認(rèn)為是因?yàn)殍T造溫度低，所以鑄造前初晶Al3Ni(析出溫度約為71(TC)在坩堝內(nèi)析出，生長粗大化，從而導(dǎo)致打火頻度未下降，此外，比較例2中，認(rèn)為是因?yàn)殍T造溫度過高，所以到凝固為止需要時(shí)間，鑄造后在鑄模內(nèi)析出的初晶Al3Ni生長粗大化，從而導(dǎo)致打火頻度未下降。由與成膜后的IT0直接接合時(shí)的接合電阻值的結(jié)果可知，用實(shí)施例13及實(shí)施例6、7、比較例6、7的各合金組成的靶材成膜而成的合金膜的接合電阻值低，特別是實(shí)施例13、6、7的接合電阻值非常低。由該打火現(xiàn)象及與IT0直接接合的接合電阻值的調(diào)查結(jié)果可知，Al—Ni—B系合金濺射靶材中較好的是Ni含量在1.5at^以上。由以上結(jié)果可以預(yù)測，用實(shí)施例18的濺射靶材成膜時(shí)，膜中的B也均一地分散。產(chǎn)業(yè)上利用的可能性利用本發(fā)明，打火的發(fā)生被抑制，因此可進(jìn)行穩(wěn)定的濺射，能形成均一的A1—Ni—B系合金膜。權(quán)利要求1.一種Al-Ni-B系合金濺射靶材，它是含有Ni及B、析出Al3Ni化合物的Al-Ni-B系合金濺射靶材，其特征在于，相對于所述Al3Ni化合物的總析出量，內(nèi)含含B粒子的Al3Ni化合物的比例在2％以上，所述Al3Ni化合物的平均粒徑在20μm以下。2.—種Al—Ni—B系合金膜，其特征在于，是使用權(quán)利要求1所述的A1一Ni—B系合金濺射靶材、通過濺射法形成的合金膜。全文摘要本發(fā)明的目的是提供在濺射時(shí)抑制打火的發(fā)生的Al-Ni-B系合金濺射靶材。本發(fā)明的Al-Ni-B系合金濺射靶材是含有Ni及B、析出Al₃Ni化合物的Al-Ni-B系合金濺射靶材，其特征在于，相對于上述Al₃Ni化合物的總析出量，內(nèi)含含B粒子的Al₃Ni化合物的比例在2％以上，上述Al₃Ni化合物的平均粒徑在20μm以下。文檔編號C23C14/34GK101542010SQ200880000238公開日2009年9月23日申請日期2008年3月19日優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日發(fā)明者松崎健嗣申請人:三井金屬鉱業(yè)株式會(huì)社