銀合金濺射靶及其製造方法
2024-04-10 18:03:05
專利名稱：銀合金濺射靶及其製造方法
技術領域：
本發明是關於濺射法形成薄膜時所使用的銀合金濺射靶(target)，詳細地講是關於能夠形成膜厚及成分組成均勻的薄膜的銀合金濺射靶。
背景技術：
純銀或銀合金的薄膜，由於具有高反射率及低電阻的特性，所以適用於光學記錄介質的反射膜、反射型液晶顯示器的電極·反射膜等。
但是純銀的薄膜在長時間暴露於空氣中的情況下或暴露於高溫高溼的情況下，薄膜的表面容易氧化，另外產生銀晶粒成長或銀原子凝聚等現象，由此會產生導電性的劣化與反射率的下降，或使與基板的粘接性劣化等問題。從而，最近試進行了很多關於一邊維持純銀原來的高的反射率、一邊由添加合金元素提高其耐腐蝕性的改善。而且，在進行這樣的薄膜改善的同時，還對形成銀合金薄膜所使用的靶進行了研究，例如，在特開2001-192752號公報中作為電子部件用金屬材料之一公開了一種如下的濺射靶，其以Ag為主要成分，並為了提高耐氣候性而含有0.1～3wt％的Pd，進一步為了抑制由於添加Pd所引起的電阻率的增大而含有0.1～3wt％範圍的、從由Al、Au、Pt、Cu、Ta、Cr、Ti、Ni、Co、Si等所構成的群中選擇的多個元素。
在特開平9-324264號公報中，提出了為了防止濺射時氣氛中的氧所產生的不良影響，且為了改善耐溼性而添加0.1～2.5at％的金，進一步為了抑制由於金的添加所引起的光透過率的下降而含有0.3～3at％範圍的銅的銀合金濺射靶，或由在銀合金中按此比例嵌入金及銅的複合金屬所構成的濺射靶。
進而在特開2000-239835號公報中提出了銀或銀合金的濺射靶，為了在濺射成膜時提高濺射速度，高效率地進行濺射，使靶的晶體結構為面心立方結構，且結晶取向的[(111)+(200)]/(220)面取向度比為2.2以上。
然而，例如在將由濺射法形成的薄膜作為單面兩層的DVD的半透過反射膜使用的情況下，膜厚非常薄，僅有100左右，由於該薄膜的膜厚均勻性對反射率、透過率等特性都有很大的影響，所以特別重視形成膜厚均勻的薄膜。而且，在作為下一代的光學記錄介質的反射膜而使用的情況下，在記錄時必須迅速傳導由雷射能量所產生的熱，所以不僅要求優良的光學特性，而且還要求在面內具有均勻且高的熱傳導特性，但是為了滿足該性能，可以列舉出薄膜的膜厚均勻，進而薄膜的成分組成均勻等條件。
在這樣由濺射法形成作為光學記錄介質的反射膜及半透過反射膜使用的薄膜時，即使是象現有的技術那樣控制靶的組成及結晶取向度，也不能夠確實得到膜厚及成分組成均勻的薄膜以發揮作為光學記錄介質反射膜的高反射率及高熱傳導率等特性，所以有對靶進一步改善的要求。
發明內容
本發明是鑑於上述問題而做出的，其目的在於提供有利於由濺射法形成膜厚及成分組成均勻的薄膜的銀合金靶。
本發明中的銀合金靶，其特徵在於由X射線衍射法求出任意4個位置的結晶取向強度，在4個測定位置表示最高結晶取向強度(Xa)的方位相同，且在各測定位置最高結晶取向強度(Xa)與第二高的結晶取向強度(Xb)的強度比(Xb/Xa)的偏差在20％以下。優選表示4個測定位置的第二最高的結晶取向強度(Xa)的方位也相同。
還有，所述最高結晶取向強度(Xa)與第二高的結晶取向強度(Xb)的強度比(Xb/Xa)的偏差是由下面的式子求出的。即，由X射線衍射法求出任意4個位置的結晶取向強度，並求出各測定位置的最高結晶取向強度(Xa)與第二高的結晶取向強度(Xb)的強度比(Xb/Xa)在4個位置的平均值AVE(Xb/Xa)。接著求出4個位置的(Xb/Xa)的最大值MAX(Xb/Xa)，與最小值MIN(Xb/Xa)，按下面的式(1)或式(2)求出絕對值，對其中大的用百分數表示即是上述偏差。
|MAX(Xb/Xa)-AVE(Xb/Xa)|/AVE(Xb/Xa) (1)
|MIN(Xb/Xa)-AVE(Xb/Xa)|/AVE(Xb/Xa) (2)而且，由於銀合金濺射靶在滿足平均結晶粒徑為100μm以下，最大結晶粒徑為200μm以下時，使用該靶所形成的薄膜的特性均勻，所以優選如此，特別是，在晶界或/及晶粒內存在有銀及合金元素的化合物相的銀合金濺射靶的情況下，希望該化合物相的當量圓直徑的平均值為30μm以下，且該當量圓直徑的最大值為50μm以下。
還有，上述所謂「平均結晶粒徑」，是按下面的測定方法所求得的。即，℃在50～100倍的光學顯微鏡照片上，如圖1所示從顯微鏡照片的一端到另一端畫數條直線。從定量精度的觀點希望直線為4條以上，畫直線的方法，例如可以是圖1(a)的井字型或圖1(b)中的放射型。接著，℃測定直線上晶界的數n。而且，℃按下式(3)求出平均結晶粒徑d，從多條直線的d求出平均值。
d＝L/n/m (3)式中-d由一條直線所求出的平均結晶粒徑；L一條直線的長度；n一條直線上的晶界的數目m放大倍數。
而且，所述「最大結晶粒徑」，是在50～100倍的光學顯微鏡的視野內觀察任意5個位置以上，並在全視野的合計200mm2的範圍內對最大的結晶將其粒徑換算為當量圓直徑而求得的。
所謂所述的「晶界或/及晶粒內存在的銀與合金元素的化合物的當量圓的直徑的平均」，是在100～200倍的光學顯微鏡的視野內任意觀察5個位置以上，在整個視野將合計20mm2的範圍內的各化合物相換算成當量圓直徑，求出這些的平均值。並且，所謂「銀與合金元素的化合物相的當量圓直徑的最大值」，是指在全視野的合計20mm2的範圍內最大化合物相的當量圓直徑。
本發明還規定了製造滿足上述結晶取向的銀合金濺射靶的製造方法，主要是進行加工率為30％～70％的冷加工或溫熱加工，然後在溫度為500～600℃、保持時間為0.75～3小時的條件下進行熱處理。還有，為了得到晶粒小的銀合金濺射靶，推薦的所述熱處理的條件為
保持溫度為500～600℃、保持時間按下式(4)的範圍進行。
(-0.005×T+3.5)≤t≤(-0.01×T+8) (4)式中T——保持溫度(℃)；t——保持時間。
圖1是表示從光學顯微鏡的照片求出靶的平均結晶粒徑的方法的圖。
圖2是表示本發明中所規定的熱處理條件範圍的圖。
圖3是表示在實施例1的本發明例中所得到的靶由X射線衍射法進行結晶取向強度測定的結果的圖。
圖4是表示在實施例1的比較例中所得到的靶由X射線衍射法進行結晶取向強度測定的結果的圖。
圖5是表示由實施例1得到的Ag合金薄膜中合金元素的含有量分布(成分組成分布)的圖。
圖6是表示由實施例2所得到的Ag合金薄膜中合金元素的含有量分布(成分組成分布)的圖。
圖7是表示由實施例3所得到的Ag合金薄膜中合金元素的含有量分布(成分組成分布)的圖。
圖8是表示由實施例5所得到的Ag合金薄膜中合金元素的含有量分布(成分組成分布)的圖。
圖9是表示由實施例6所得到的Ag合金薄膜中合金元素的含有量分布(成分組成分布)的圖。
圖10是表示由實施例7所得到的Ag合金薄膜中合金元素的含有量分布(成分組成分布)的圖。
具體實施例方式
本發明者鑑於上述情況，從各種觀點對得到能夠用濺射形成的膜厚及成分組成均勻的薄膜的銀合金濺射靶(以下有時簡稱為「靶」)進行了探討。結果發現控制結晶取向特別有效，就聯想到本發明。以下，對本發明中規定靶的結晶取向的理由加以詳細論述。
首先，本發明將在靶的任意4處由X射線衍射法求出結晶取向強度的情況下的、在4個測定位置表示最高結晶取向強度(Xa)的方位相同作為必須要素。
也就是說，本發明並不特別規定表示最高結晶取向的方位，(111)面、(200)面、(220)面、(311)面等任一個都可以是表示最高結晶取向的方位，但在任意4個測定位置表示該最高結晶取向的方位必須相同。這樣，如果在任意的位置表示最高結晶取向的方位相同，則濺射時到達基板的原子數在基板面內均勻，能夠得到膜厚均勻的薄膜。
還有，如果表示最高結晶取向的方位是(111)面，則最好能夠提高成膜速度。
進而，希望在各測定位置的最高結晶取向強度(Xa)與第二高的結晶取向強度(Xb)的強度比(Xb/Xa)的偏差在4個測定位置都為20％以下。
這是由於即使是在如上所述的在靶的任意位置表示最高結晶取向的方位都相同，也在最高結晶取向強度(Xa)與第二高的結晶取向強度(Xb)的強度比(Xb/Xa)的偏差大的情況下，濺射時到達基板的原子數在基板面內容易不均勻，難以得到膜厚均勻的薄膜。進而希望所述強度比的偏差在10％以下。
還有，如果在靶的任意位置上述偏差都在規定的範圍之內，則即使在測定位置之間第二高的結晶取向強度(Xb)的方位不同也可以，但由於表示所述第二高的結晶取向強度(Xb)的方位在4個測定位置都相同時，能夠到達基板的原子數容易在基板面內均勻，容易得到膜厚均勻的薄膜，所以希望如此。
在這樣規定了結晶取向的同時，如果再對銀晶體的結晶粒徑及晶界或/及晶粒內存在的銀與合金元素的化合物相的尺寸進行控制，則在濺射時形成膜厚及成分組成均勻的薄膜，所以希望如此。
具體地，優選靶的平均結晶粒徑在100μm以下，最大結晶粒徑在200μm以下。
通過設成上述平均結晶粒徑小的靶，能夠容易形成膜厚均勻的薄膜，其結果能夠提高光學記錄介質等的性能。所述平均結晶粒徑，優選在75μm以下，更優選在50μm以下。
而且，即使是平均晶粒尺寸在100μm以下，也在極大粒徑的晶粒存在的情況下，容易使形成的薄膜的膜厚局部不均勻。從而，為了得到抑制性能局部劣化的光學記錄介質，優選薄膜形成所使用的靶的最大結晶粒徑能夠控制在為200μm以下，更優選在150μm以下，最優選在100μm以下。
在銀合金濺射靶的晶界或晶粒內存在銀與合金元素的化合物相的情況下，最好對該化合物相的尺寸一併控制。
上述化合物相的尺寸越小，越容易使形成的薄膜的成分組成均勻，所以希望如此，在以當量圓直徑表示化合物相的尺寸的情況下，優選該平均值為30μm以下，更優選換算為當量圓直徑平均為20μm以下。
而且，即使是該尺寸平均為30μm以下，在有極大化合物相存在的情況下，容易使濺射的放電狀態不穩定，難以得到成分組織均勻的薄膜。所以優選最大化合物相的當量圓直徑為50μm以下，更優選為30μm以下。
還有，本發明並不對所述化合物相的成分組成做特別的規定，例如作為控制對象的化合物相可以列舉出Ag-Nd系合金靶中存在的Ag51Nd14、Ag2Nd等，Ag-Y系合金靶中存在的Ag51Y14、Ag2Y等，Ag-Ti系合金靶中存在的AgTi等。
為了得到滿足上述規定結晶取向的靶，在製造工序中，可以進行加工率為30％～70％的冷加工或溫熱加工。通過實施這樣的冷加工或溫熱加工，能夠大致成形為製品形狀，同時，積蓄了加工應變，能夠在隨後的熱處理中發生再結晶，實現結晶取向的均勻化。
由於在加工率不到30％的情況下賦予的應變量不足，所以在其後的熱處理中僅能夠發生部分的再結晶，不能充分達到結晶取向的均勻化。最好能夠以35％以上的加工率進行冷加工或溫熱加工。另一方面，如果加工率超過70％，則熱處理時的再結晶速度過快，這種情況下的結果也容易生成結晶取向的偏差。最好能夠在加工率65％以下的加工率的範圍進行。
還有，所謂上述加工率，是指[(加工前材料的尺寸-加工後材料的尺寸)/加工前材料的尺寸]×100％(以下相同)，例如，在使用板狀的材料進行鍛造或壓延而製造板狀部件的情況下，可以利用板厚作為所述「尺寸」計算出加工率。而且，在使用圓柱形材料製造板狀部件的情況下，根據加工方法計算加工率的方法不同，例如，在對圓柱形材料的高度方向上加力進行鍛造或壓延的情況下，可以由[(加工前圓柱形材料的高度-加工後板狀材料的厚度)/加工前圓柱形材料的高度]×100％來求出加工率。而且，在對圓柱形材料的徑向上加力進行鍛造或壓延的情況下，可以由[(加工前圓柱形材料的直徑-加工後板狀材料的厚度)/加工前圓柱形材料的直徑]×100％來求出加工率。
而且，在冷加工或溫熱加工之後，在保持溫度為500～600℃、保持時間為0.75～3小時的條件下進行熱處理。這樣通過施以熱處理而能夠實現結晶取向的均勻化。
所述保持溫度低於500℃時，到再結晶所需的時間變長，另一方面，所述保持溫度超過600℃時，再結晶的速度變快，在材料的應變量存在有偏差的情況下，應變量大的位置促進再結晶，也難以得到均勻的結晶取向，所以是不好的。更優選在520～580℃的溫度範圍內進行熱處理。
而且，即使是保持溫度在適當的範圍內，但在保持時間過短的情況下，不能充分地進行再結晶，另一方面，在保持時間過長的情況下，再結晶進行過分，也難以得到均勻的結晶取向。所以保持時間最好在0.75～3小時的範圍內。
為了實現晶粒的微細化，優選保持溫度為500～600℃(更優選520～580℃)、保持時間在下式(4)的範圍內進行熱處理。
(-0.005×T+3.5)≤t≤(-0.01×T+8) (4)[式中T-保持溫度(℃)；t-保持時間(小時)]保持時間在上述式(4)的範圍內，特別推薦為由下式(5)所規定的範圍。關於熱處理中上述的保持溫度與保持時間的優選範圍、及更優選的範圍表示在圖2中。
(-0.005×T+3.75)≤t≤(-0.01×T+7.5) (5)[式中T——保持溫度(℃)；t——保持時間(小時)]在發明中，對靶製造中的其他條件並無嚴格的規定，例如可以按下述得到靶。也就是說，可以列舉出推薦方法的一種為在熔化鑄造具有規定成分組成的銀合金材料、得到鑄錠後，根據需要進行熱鍛或熱壓延等熱加工，接著按上述條件進行冷加工或溫熱加工，其後通過機械加工而得到所規定的形狀。
所述銀合金材料的熔化可以適用電阻加熱式的電爐的大氣熔化、及真空或惰性氣氛中的感應加熱熔化等。由於在銀溶體中氧的溶解度較高，所以在所述大氣熔化的情況下，需要使用石墨坩堝並用助熔劑覆蓋熔體表面，以充分防止氧化。從防止氧化的觀點，希望在真空或惰性氣體中進行熔化。而且，所述鑄造方法並無特別的限制。不僅可以使用金屬模具及石墨的鑄模進行鑄造，只要是能夠滿足不與銀合金髮生反應的條件，也可以採用使用耐火材料或砂模的緩冷鑄造。
熱加工並非必須，在將圓柱形的材料加工成長方體或板狀等情況下，可以根據需要而進行熱鍛或熱壓延等加工。只是，熱加工的加工率，必須在能夠保證下一工序中進行冷加工或溫熱加工中所規定的加工率的範圍內。這是因為冷加工或溫熱加工的加工不充分時，應變不足，不能實現再結晶化，結果不能使結晶取向均勻化。關於進行熱加工情況的其他條件沒有特別的限制，加工溫度與加工時間在通常進行的範圍內即可。
還有，這些製造條件，希望能夠在操作之前預先進行預備實驗，求出與合金元素的種類及添加量相對應的最佳加工·熱處理條件。
本發明對靶的成分組成並沒有特別的規定，但在得到上述靶時，例如推薦下述的成分組成。
也就是說，如上所述，本發明的靶是以銀為基體添加以下元素的合金，作為合金元素，優選在使形成的薄膜的晶粒細化、對熱穩定化有效的Nd為1.0at％(原子百分比，以下相同)以下，與Nd發揮同樣效果的稀土類元素(Y等)為1.0at％以下，具有使形成的薄膜的耐腐蝕性提高的效果的Au為2.0at％以下，與Au同樣起到使形成的薄膜的耐腐蝕性提高的Cu為2.0at％以下的範圍內，而且，作為其他的添加元素Ti、Zn等，可以添加一種或兩種以上。另外，本發明的靶中，可以在不影響本發明所規定的晶體組織形成的範圍內存在由製造靶所使用的原材料或製造靶時的氣氛所帶來的不純物等。
本發明的靶，例如可以適用於DC濺射、RF濺射、磁控濺射、反應性濺射等任何一種濺射方法，對於形成膜厚為20～5000的銀合金薄膜是有效的。還有，靶的形狀可以根據使用的濺射裝置而適宜地設計變更。
實施例以下，列舉實施例詳細說明本發明，但本發明並不限於下述的實施例，可以在適合於前述與後述的要旨的範圍內進行添加適當的變更實施。這些也都包含在本發明的技術範圍內。
實施例1●銀合金材料Ag-1.0at％Cu-0.7at％Au●製造方法①本發明例感應加熱熔化(Ar氣氛)→鑄造(使用金屬鑄模鑄造成板狀)→冷壓延(加工率50％)→熱處理(520℃×2小時)→機械加工(直徑200mm、厚度6mm的圓板形狀)②比較例感應加熱熔化(Ar氣氛)→鑄造(使用金屬鑄模鑄造為板狀)→熱壓延(壓延開始溫度700℃、加工率70％)→熱處理(500℃×1小時)→機械加工(直徑200mm、厚度6mm的圓板形狀)對所得到的靶的結晶取向進行了如下的研究。即對於靶表面的任意4個位置，按下述條件進行了X射線衍射，研究結晶取向強度，對於本發明例得到圖3所示的結果，對於比較例得到了圖4所示的結果。從這樣的測定結果，研究表示最高結晶取向強度(Xa)的方位及表示第二高結晶取向強度(Xb)的方位，進而，如上所述，求出了各測定位置最高結晶取向強度(Xa)的方位與第二高結晶取向強度(Xb)的方位的強度比(Xb/Xa)的偏差。還有，對於表示最高結晶取向強度(Xa)的方位在4個位置不同的情況，不求上述偏差(以下的實施例也同樣)。
X射線衍射裝置理學電機制RINT 1500靶Cu管電壓50kV管電流200mA掃描速度4°/min試樣旋轉100次/min而且，對所得到的靶的金屬組織進行了以下的研究。即，從機械加工後的靶取下10mm×10mm×10mm的立方體形狀的試樣，將觀察面研磨後，在光學顯微鏡下以50～100倍的放大倍數觀察，照相，由上述的方法求出平均結晶粒徑與最大結晶粒徑。還有，在所述顯微鏡觀察中，為了使晶粒容易觀察，在光學顯微鏡中採用了適當的偏光。這些結果示於表1。
接著分別使用所得到的各靶，由DC磁控濺射法(氬氣壓力0.267Pa(2mTorr)、濺射功率1000W、基板溫度室溫)在直徑為12cm的玻璃基板上形成平均膜厚為1000的薄膜。而且，從所得到的薄膜的任意中心線一端順次測定了5個位置的膜厚。其結果也記錄於表1中。
進而對所得到的薄膜，從圓板狀的薄膜形成基板的任意中心線一端，由X射線微量分析(EPMA)順次測定了合金元素的含量分布，得到了圖5所示的結果。
表1
從這些結果可知，由滿足本發明條件的靶進行濺射，可得到膜厚分布一定、能夠發揮穩定特性的銀合金薄膜。還有，在上述成分組成的靶的情況下，從上述圖5可知，本發明例與比較例的成分組成分布幾乎看不到差別。
實施例2●銀合金材料Ag-0.8at％Y-0.1at％Au●製造方法①本發明例真空感應加熱熔化→鑄造(使用金屬鑄模鑄造為圓柱形鑄錠)→熱鍛(700℃、加工率30％、製造板坯)→冷壓延(加工率50％)→熱處理(550℃×1.5小時)→機械加工(加工為與實施例1相同的形狀)②比較例真空感應加熱熔化→鑄造(使用金屬鑄模鑄造為圓柱形鑄錠)→熱鍛(650℃、加工率60％、製造板坯)→熱處理(400℃×1小時)→機械加工(加工為與實施例1相同的形狀)對所得到的靶，與實施例1相同，測定了結晶取向強度，求出了表示最高結晶取向強度(Xa)的方位、表示第二高結晶取向強度(Xb)的方位、以及各測定位置最高結晶取向強度(Xa)的方位與第二高結晶取向強度(Xb)的方位的強度比(Xb/Xa)的偏差。
而且，對所得到的靶的金屬組織，與實施例1同樣進行了研究。還有，本實施例中所使用的銀合金材料是在晶界/晶粒內存在有銀與合金元素的化合物相的材料，對該化合物相的尺寸進行了下面的研究。
也就是說，在對與所述晶粒尺寸的測定同樣的試樣的觀察面進行研磨後，為了明確化合物的輪廓採用硝酸等對試樣表面進行腐蝕等適當的蝕刻之後，如上所述，在光學顯微鏡下以100～200倍的放大倍數對任意5個位置進行觀察，求出全視野合計20mm2的範圍內存在的各化合物的當量圓直徑，得到其平均值，而且，求出該合計視野的最大化合物相的當量圓直徑。
在難以識別上述化合物的情況下，進行EPMA的面分析(測繪)取代所述光學顯微鏡觀察，還可以由通常的圖像解析法求出該化合物相尺寸的平均值及最大值。這些結果表示在圖2中。
接著使用所得到的靶，與實施例1同樣形成薄膜，評價所得到的薄膜的膜厚分布及成分組成分布。膜厚的分布示於表2，成分組成分布示於圖5。
表2
從這些結果可知，如果對滿足本發明條件的靶進行濺射，可得到膜厚分布一定、能夠發揮穩定特性的銀合金薄膜。而且，從圖6可知，使靶的結晶粒徑在本發明所希望的範圍內，能夠形成成分組成分布更為均勻的薄膜。
實施例3●銀合金材料Ag-0.4at％Nd-0.5at％Cu●製造方法①本發明例真空感應加熱熔化→鑄造(使用金屬鑄模鑄造圓柱形鑄錠)→熱鍛(700℃、加工率35％、製造板坯)→冷壓延(加工率50％)→熱處理(550℃×1小時)→機械加工(加工為與實施例1相同的形狀)②比較例真空感應加熱熔化→鑄造(使用金屬鑄模鑄造圓柱形鑄錠)→熱處理(500℃×1小時)→機械加工(加工為與實施例1相同的形狀)
對於所得到的靶，與實施例1同樣測定結晶取向強度，求出表示最高結晶取向強度(Xa)的方位、表示第二高結晶取向強度(Xb)的方位、以及各測定位置最高結晶取向強度(Xa)的方位與第二高結晶取向強度(Xb)的方位的強度比(Xb/Xa)的偏差。而且，與所述實施例1及2相同，研究了所得到的靶的金屬組織。這些結果表示於表3。
進而使用所得到靶，與所述實施例1同樣形成薄膜，對所得到的薄膜的膜厚分布及成分組成分布進行了評價。膜厚分布表示於表3，成分組成分布表示於圖7。
表3
從這些結果可知，對滿足本發明要件的靶進行濺射，可得到膜厚分布一定、能夠發揮穩定特性的銀合金薄膜。
實施例4接著，使用表4所示成分組成的銀合金材料，由表4所示的各種方法製造靶，與所述實施例1同樣測定所得到的靶的結晶取向強度，求出了表示最高結晶取向強度(Xa)的方位、表示第二高結晶取向強度(Xb)的方位、以及各測定位置的最高結晶取向強度(Xa)的方位與第二高結晶取向強度(Xb)的方位的強度比(Xb/Xa)的偏差。進而，與所述第一及實施例2同樣，研究了所得到的靶的金屬組織。
而且，使用各靶，與所述實施例1同樣形成薄膜，對所得到的薄膜的膜厚分布及成分組成分布進行了評價。
在本實施例中，膜厚分布的評價，是通過從形成的薄膜的任意中心線端順次測定5個位置，求出最小膜厚與最大膜厚之比(最小膜厚/最大膜厚)而進行的，將該比為0.90以上的情況判斷為膜厚大致均勻。而且，關於成分組成分布進行了以下的評價。也就是說，在銀與一種合金元素的二元系銀合金的情況下，從薄膜的任意中心線的一端順次求出五個位置的合金元素的含量以合金與合金元素的(含有量最小值/含有量最大值)進行評價成分組成分布，而且，在銀與兩種合金元素的三元系銀合金的情況下，以表示該兩種合金元素中(含有量最小值/含有量最大值)的最低值的合金元素的(含有量最小值/含有量最大值)進行評價，將該比為0.90以上的情況判斷為膜厚大致均勻。這些測定結果表示於表5中。
表4
※壓延時的溫度表示壓延開始時的溫度。
表5
※對表示最高結晶取向強度的方位為(111)三個位置求出的偏差。
根據表4及表5可以進行以下的考察。還有，以下的No.是表示表4及表5中的實驗No.。
可以看出，No.1～7的靶，由於滿足了本發明的要件，所以在用濺射法形成薄膜的情況下，能夠得到膜厚分布及成分組成分布均勻、可以充分發揮穩定的高反射率、優良熱傳導特性的薄膜。還有，在除了表示最高結晶取向強度(Xa)的方位在四個測定位置都相同之外，表示第二高結晶取向強度(Xb)的方位在四個測定位置都相同的鈀材的情況下，能夠得到膜厚分布更為均勻的薄膜。
與此相對，No.8～10的靶，由於不能滿足本發明的要件，表示最高結晶取向強度(Xa)的方位在四個測定位置不是都相同，表示最高結晶取向強度(Xa)與表示第二高結晶取向強度(Xb)的強度比(Xb/Xa)的偏差大，而且結晶粒徑也大，所以所得到的薄膜的膜厚分布及成分組成分布均不一定，不能期待穩定的所述特性的發揮。
實施例5●銀合金材料Ag-0.4at％Nd-0.5at％Cu●製造方法①本發明例感應加熱熔化(Ar氣氛)→鑄造(使用金屬鑄模鑄造為板狀)→熱壓延(壓延開始650℃、加工率70％)→冷壓延(加工率50％)→熱處理(550℃×2小時)→機械加工(直徑200mm，厚度6mm的圓板形狀)②比較例感應加熱熔化(Ar氣氛)→鑄造(使用金屬鑄模鑄造為板狀)→熱壓延(壓延開始700℃、加工率40％)→熱處理(500℃×1小時)→機械加工(直徑200mm，厚度6mm的圓板形狀)對於所得到的靶，與實施例1同樣測定結晶取向強度，求出了表示最高結晶取向強度(Xa)的方位、表示第二高結晶取向強度(Xb)的方位、以及各測定位置的最高結晶取向強度(Xa)的方位與第二高結晶取向強度(Xb)的方位的強度比(Xb/Xa)的偏差。而且，與所述實施例1及2同樣，研究了所得到的靶的金屬組織。這些結果表示於表6。
進而使用該靶，與所述實施例1同樣形成薄膜，對所得到的薄膜的膜厚分布及成分組成分布與所述實施例1同樣進行了評價。膜厚分布表示於下述表6，成分組成分布表示於圖8。
表6
※對表示最高結晶取向強度的方位(111)的三個位置求出的偏差。
從這些結果可知，對滿足本發明條件的靶進行濺射，可得到膜厚分布一定、能夠發揮穩定特性的銀合金薄膜。而且，從圖8可知，本發明實施例的靶的成分分布比比較例均勻。
實施例6●銀合金材料Ag-0.8at％Y-1.0at％Au●製造方法①本發明例真空感應加熱熔化→鑄造(使用金屬鑄模鑄造圓柱形鑄錠)→熱鍛(700℃、加工率35％)→熱加工(壓延開始時的溫度700℃、加工率35％)→冷壓延(加工率50％)→熱處理(550℃×1.5小時)→機械加工(加工為與實施例1相同的形狀)②比較例真空感應加熱熔化→鑄造(使用金屬鑄模鑄造圓柱形鑄錠)→熱鍛(650℃、加工率40％、成形為圓柱狀)→熱處理(400℃×1小時)→機械加工(加工為與實施例1相同的形狀)對所得到的靶，與實施例1同樣，測定結晶取向強度，求出表示最高結晶取向強度(Xa)的方位、表示第二高結晶取向強度(Xb)的方位、以及各測定位置的最高結晶取向強度(Xa)的方位與第二高結晶取向強度(Xb)的方位的強度比(Xb/Xa)的偏差。進而，與所述實施例1及2同樣，研究了所得到的靶的金屬組織。這些結果表示於表7。
進而使用所得到的各靶，用與所述實施例1同樣的方法形成薄膜，對所得到的薄膜的膜厚分布及成分組成分布進行評價。薄膜膜厚分布表示於下述表7，成分組成分布表示於圖9。
表7
※對表示最高結晶取向強度的方位為(111)的三個位置求出的偏差。
從這些結果可知，對滿足本發明條件的靶進行濺射，則可得到膜厚分布一定、能夠發揮穩定特性的銀合金薄膜。
實施例7●銀合金材料Ag-0.5at％Ti●製造方法①本發明例真空感應加熱熔化→鑄造(使用金屬鑄模鑄造圓柱形鑄錠)→熱鍛(700℃、加工率25％)→熱壓延(壓延開始時的溫度650℃、加工率40％)→冷壓延(加工率50％)→熱處理(550℃×1.5小時)→機械加工(加工為與實施例1相同的形狀)②比較例真空感應加熱熔化→鑄造(使用金屬鑄模鑄造為圓柱形鑄錠)→熱處理(500℃×1小時)→機械加工(加工為與實施例1相同的形狀)對所得到的靶，與實施例1同樣，測定結晶取向強度，求出了表示最高結晶取向強度(Xa)的方位、表示第二高結晶取向強度(Xb)的方位、以及各測定位置的最高結晶取向強度(Xa)的方位與第二高結晶取向強度(Xb)的方位的強度比(Xb/Xa)的偏差。進而，與所述第一及實施例2同樣，研究了所得到的靶的金屬組織。這些結果表示於表8。
進而使用所得到的各靶，用與所述實施例1同樣的方法形成薄膜，對所得到的薄膜的膜厚分布及成分組成分布與所述實施例1同樣進行了測定。膜厚分布表示於下述表8，成分組成分布表示於圖10。
表8
從這些結果可知，對滿足本發明條件的金屬組織的靶進行濺射，則可得到膜厚分布一定、能夠發揮穩定特性的銀合金薄膜。
實施例8接著，使用表9所示成分組成的銀合金材料，由表9所示的各種方法製造靶，與所述實施例1同樣測定所得到的靶的結晶取向強度，求出了表示最高結晶取向強度(Xa)的方位、表示第二高結晶取向強度(Xb)的方位、以及各測定位置最高結晶取向強度(Xa)的方位與第二高結晶取向強度(Xb)的方位的強度比(Xb/Xa)的偏差。進而，與所述實施例1及2同樣，研究了所得到的靶的金屬組織。這些結果示於表10。
而且，使用該靶，用與所述實施例1同樣的方法形成薄膜，對所得到的薄膜的膜厚分布及成分組成分布進行了與實施例4同樣的評價。
表9
※壓延時的溫度表示壓延開始時的溫度。
表10
※對表示最高結晶取向強度為方位(111)的三個位置求出的偏差。
從表9及表10可以進行以下的考察。還有，以下的No.是表示表9及表10中的實驗No.。
可以看出，No.1～7的靶，由於滿足了本發明的要件，所以在用濺射法形成薄膜的情況下，能夠得到膜厚分布及成分組成分布均勻、可以充分發揮穩定的高反射率、高熱傳導特性的薄膜。與此相對，No.8、9的靶，不能滿足本發明的要件，所得到薄膜的膜厚分布及成分組成分布都不均勻，不能期待穩定的所述特性的發揮。
實施例9本發明者進而用表11所示成分組成的銀合金材料，由表11所示的各種方法製造靶，求出了表示得到的靶的最高結晶取向強度(Xa)的方位、表示第二高結晶取向強度(Xb)的方位、以及各測定位置的最高結晶取向強度(Xa)的方位與第二高結晶取向強度(Xb)的方位的強度比(Xb/Xa)的偏差。進而，與所述實施例1及2同樣，研究了所得到的靶的金屬組織。這些結果示於表12。
而且，使用所得到的各靶，用與所述實施例1同樣的方法形成薄膜，對所得到的薄膜的膜厚分布及成分組成分布進行了與實施例4同樣的評價。
表11
表12
※對表示最高結晶取向強度的方位(111)的三個位置求出的偏差。
根據表11及表12可以進行以下的考察。還有，以下的No.是表示表11及表12中的實驗No.。
可以看出，No.1～5的靶，由於滿足了本發明的要件，所以在用於濺射法形成薄膜的情況下，能夠得到膜厚分布及成分組成分布均勻、可以充分發揮穩定的高反射率、高熱傳導特性的薄膜。
特別是還可以看出，如果在結晶取向的同時，能夠將靶的結晶粒徑及晶界/晶粒內的銀與合金元素的化合物相控制在本發明優選的範圍內，就能夠得到膜厚分布及成分組成分布更為均勻的薄膜。
與此相比，No.6、7的靶，不能滿足本發明的要件，所得到薄膜的膜厚分布及成分組成分布都不均勻，不能期待穩定的所述特性的發揮。
本發明是能夠提供具有上述結構，有利於由濺射法形成膜厚分布及成分組成分布均勻的銀合金薄膜的靶的發明。使用這樣的靶，由濺射法形成的銀合金薄膜能夠發揮穩定的高反射率、高熱傳導特性，在適用於單面二層結構的DVD的半透過反射膜及被稱為下一代光學記錄介質的反射膜的光學記錄介質的反射膜、反射型液晶顯示器的電極·反射膜等的情況下，能夠進一步提高它們的性能。
權利要求
1.一種銀合金濺射靶，其特徵在於由X射線衍射法求出任意4個位置的結晶取向強度，在4個測定位置表示最高結晶取向強度(Xa)的方位相同，且各測定位置的最高結晶取向強度(Xa)與第二高的結晶取向強度(Xb)的強度比(Xb/Xa)的偏差在20％以下。
2.根據權利要求1所述的銀合金濺射靶，其特徵在於在4個測定位置表示第二高的結晶取向強度(Xb)的方位相同。
3.根據權利要求1所述的銀合金濺射靶，其特徵在於平均結晶粒徑在100μm以下，最大結晶粒徑在200μm以下。
4.根據權利要求1所述的銀合金濺射靶，其特徵在於在晶界或/及晶粒內存在的銀及合金元素的化合物相的當量圓直徑平均為30μm以下，且該當量圓直徑的最大值為50μm以下。
5.一種銀合金濺射靶的製造方法，是製造權利要求1所述的銀合金濺射靶的方法，其特徵在於以30％～70％的加工率進行冷加工或溫熱加工，然後在保持溫度500～600℃、且保持時間0.75～3小時的條件下進行熱處理。
6.根據權利要求5所述的銀合金濺射靶的製造方法，其特徵在於上述熱處理在保持溫度為500～600℃、且保持時間為下式的範圍內進行，(-0.005×T+3.5)≤t≤(-0.01×T+8)式中T表示保持溫度(℃)；t表示保持時間(小時)。
全文摘要
一種銀合金濺射靶及其製造方法，該銀合金濺射靶，特別有利於由濺射法形成膜厚分布均勻的銀合金薄膜，由X射線衍射法求出任意4個位置的結晶取向強度時，4個測定位置的表示最高結晶取向強度(Xa)的方位相同，且在各測定位置最高結晶取向強度(Xa)與第二高的結晶取向強度(Xb)的強度比(Xb/Xa)的偏差在20％以下的銀合金濺射靶。
文檔編號C22C5/08GK1545569SQ0380088
公開日2004年11月10日 申請日期2003年6月23日 優先權日2002年6月24日
發明者松崎均, 高木勝壽, 中井淳一, 中根靖夫, 一, 夫, 壽 申請人:株式會社鋼臂功科研