铝类靶材及其制造方法

专利名称：铝类靶材及其制造方法
技术领域：
本发明涉及基于铝合金的铝类靶材，尤其涉及具有大面积的大型铝类靶材。
背景技术：
近年来，由铝类靶材形成的铝合金薄膜被用于构成如液晶显示器的薄膜晶体管等半导体元件时的配线形成。随着近年来电子·电气制品的需求增加，该铝类靶材的需求有进一步增加的趋势。而且，半导体元件制造中，一次大量地制造具有非常精密的结构的半导体元件的技术的进步显著。具体来说，使用具有非常大的面积的靶材进行溅射、大面积地形成配线形成用的薄膜、一次制造大量的半导体元件的技术在不断进步。
现在，该半导体元件的制造领域中，使用具有1150mm×980mm的面积的靶材(第4代)进行制造，但今后的目标是要使用约2500mm×2500mm级的大面积的靶材。为了实现这样的半导体制造技术的进步，必须提供非常大面积的大型靶材。
作为该靶材的大型化(大面积化)的应对方法，使用了例如通过大型的连续铸造装置或压延机等制造宽幅的靶材的方法和接合多块压延成指定厚度的靶材构成件的方法。
然而，如果使用大型的连续铸造装置或压延机，设备成本不可避免地增大，难以进行多种靶材的制造，即制造具有所需组成的各种类别的靶材。
另一方面，通过接合多块小面积的靶材构成件来制造大面积的靶材的情况下，进行可瞬间熔融接合部分使其熔接的电子束焊接(参考专利文献1)。由于熔融靶材构成件的接合部分，该电子束焊接因合成组成而往往发生喷溅，容易在熔接部形成被称作气孔的空洞。如果使用具有存在这样的气孔的接合部的靶材进行薄膜形成，则溅射时放电稳定性差，会影响稳定的薄膜形成。此外，通过电子束焊接接合的靶材，由于熔融凝固的影响，靶材本身也存在容易产生翘曲的问题。
另外，随着靶材的大型化，靶材的厚度也不断变厚，从焊接能量的角度来看，使用电子束焊接的应对方法更加困难。而且，该电子束焊接中，熔接时需要使气氛为真空，不适合制造大面积的靶材，制造成本难以降低，难以以低成本提供大型化的靶材。
专利文献1日本专利特开平11-138282号公报发明的揭示本发明是在如上的背景下完成的，目的是提供下一代的大型靶材，特别是提供低成本、而且尽量减少像气孔这样的内部缺陷、不发生翘曲的大面积铝类靶材及其制造方法。
为了解决上述课题，本发明者认真研究了接合多块靶材构成件来制造大型靶材的技术，发现了可以低成本地制造内部缺陷非常少的大面积的铝类靶材的技术，从而完成了本发明。
本发明的特征在于，在由多块铝合金靶材构成件构成的铝类靶材中，具备通过搅拌摩擦焊接法(friction stir welding method)接合铝合金靶材构成件的接合部。
由于在其接合部内部缺陷、即气孔这样的空洞极少，接合部的变形少，因此本发明所述的铝类靶材自身不易发生翘曲。而且，因为采用搅拌摩擦焊接法，所以制造成本可以较低，可以低成本地提供本发明所述的大面积的铝类靶材。而且，因为在接合部气孔少，所以溅射时的放电稳定，在大面积的情况下也可以实现形成的薄膜的组成和厚度均一。此外，因为接合时的气氛可以是大气，所以可以容易地提供大型的靶材。
本发明中的搅拌摩擦焊接法是指在固相状态下将材料接合的方法。具体来说，使靶材构成件之间呈对接状态，在于该对接部分以指定深度插入被称作搅拌头(スタ一ロツド)的圆柱状物体(探头(probe，プロ一ブ))的状态下，通过使搅拌头一边旋转，一边沿接合线移动，从而接合靶材构成件。
而且，本发明所述的铝类靶材中，在其接合部形成分散了直径10μm以下的析出物的组织。以往的电子束焊接中，在焊接部容易产生偏析，母材的组成和熔接部的组成往往不同，在将这样的电子束焊接的靶材溅射形成的薄膜中，可能会有薄膜的均一性的问题，即薄膜的组成和厚度不均一。另一方面，本发明所述的铝类靶材的铝母材例如呈分散了金属间化合物或碳化物等析出物的组织，在其接合部，也形成分散了直径0.1μm～10μm的同一程度的析出物的组织，与除接合部之外的靶材母材的组织大致相同，可以形成均一性高的薄膜。
本发明所述的铝类靶材中，作为铝合金，较好是使用含有镍、钴、铁中至少1种以上的元素、其余部分为铝的合金。此外，可以再含有碳。另外，还可以含有硅和钕。因为如果是含有镍、钴、铁或硅和钕的铝合金，则成为搅拌摩擦焊接时具有合适的粘度、达到适合于搅拌头的旋转运动等的摩擦状态的、分散了析出物的靶材构成件。这些镍、钴、铁或硅和钕的含量较好是0.1～10at％，特别是含有镍、钴、铁中至少1种以上的元素的情况下，较好是0.5～7.0at％。此外，较好是硅的含量为0.5～2.0at％，或者钕的含量为0.1～3.0at％。此外，如果含有碳，则析出碳化物，形成被认为具有该碳化物起到润滑剂的作用的效果的靶材构成件。碳的含量较好是0.1～3.0at％。与碳同样地，硅和钕也被认为其析出物起到润滑剂的作用。或者，含有硅的情况下，可以有效地防止形成的铝合金薄膜和硅的相互扩散。另外，如果是含有上述元素的铝合金，则成为可以形成具备耐热性、低电阻性等良好的膜特性的薄膜的铝类靶材。
此外，本发明所述的使多块铝合金靶材构成件接合而得到的铝类靶材的接合部较好是存在0.01～0.1个/cm2的直径500μm以下的气孔。如果是如本发明这样具有气孔极少的接合部的靶材，则溅射时的放电稳定性良好，可以稳定地形成均一性高的薄膜。另外，在该接合部，较好是不具有直径超过500μm的气孔。如果采用这样的具有内部缺陷少的接合部的铝类靶材，则可以实现电弧放电现象和喷溅现象受到抑制、更稳定的溅射。
上述的本发明的铝类靶材可以如下制造将铝合金靶材构成件的一边的端面相互对接，在该对接部配置搅拌摩擦焊接用的探头，在探头和对接部之间引起相对的循环运动，通过产生的摩擦热在对接部分引发塑性流动，接合铝合金靶材构成件。
而且，该接合处理较好是从铝合金靶材构成件的正面和反面两面侧进行。铝类靶材的形状已知有矩形板状、圆形板状、圆筒形状等，较好是不管形状的差异，都在该构成件的正面和反面进行接合处理。
由于在其接合部内部缺陷极少，接合部的变形少，因此本发明中的搅拌摩擦焊接法与以往采用的电子束焊接等相比，靶材自身不易发生翘曲。因此，例如接合多块矩形板状铝合金靶材构成件来制造一块靶材的情况下，对于将这些矩形板状铝合金靶材构成件的一边的端面相互对接而形成的对接部，仅从其一面(铝合金靶材构成件的正面)侧进行接合处理，就可形成靶材自身的翘曲小的靶材。而且，对于从该一面(铝合金靶材构成件的正面)侧进行了接合处理的接合部，如果再在其相反面(铝合金靶材构成件的反面)侧进行接合处理，则可以进一步抑制制造的靶材的翘曲。
此外，本发明的铝类靶材的制造方法中，存在多个对接部的情况下，相邻对接部的接合处理较好是将从起始端到终止端的探头的移动方向定为同一方向。
例如，制造大面积的大型铝类靶材的情况下，一般进行多块矩形板状铝合金靶材构成件的多次接合。为了制造这样的大型铝类靶材，较好是如下进行操作。即，将多块矩形板状铝合金靶材构成件并列地配置，通过将各矩形板状铝合金靶材构成件的一边的端面相互对接，形成平行排列的两个以上的对接部，在对接部配置搅拌摩擦焊接用的圆柱状物体(探头)，使该探头从对接部的起始端向终止端移动的同时，在探头和对接部之间引起相对的循环运动，通过产生的摩擦热在对接部分引发塑性流动，对铝合金靶材构成件进行接合处理时，相邻对接部的接合处理中将从起始端到终止端的探头的移动方向定为同一方向。由此，可以将形成的大型铝类靶材的翘曲降得非常小。推测这是因为，接合处理中的摩擦热的影响可以以同样的状态从各对接部的起始端部分侧到终止端部分侧。
另外，本发明的铝类靶材的制造方法中，存在多个对接部的情况下，相邻对接部的接合处理中将从起始端到终止端的探头的移动方向定为相反方向，也是理想的。
如上所述，例如将多块矩形板状铝合金靶材构成件并列地配置接合在一起，制造大型铝类靶材的情况下，通过将各矩形板状铝合金靶材构成件的一边的端面相互对接，对平行排列的两个以上的对接部进行接合处理时，将从起始端到终止端的探头的移动方向定为相反方向也是有效的。与上述的向同一方向的探头的移动相比，可以进一步抑制形成的大型铝类靶材的翘曲，也抑制接合处理时的发热产生的热影响。
上述的本发明的铝类靶材的制造方法中，接合处理时，探头每一次旋转移动距离较好是0.5～1.4mm。该探头每一次旋转移动距离不到0.5mm、或者超过1.4mm，接合部容易产生气孔等内部缺陷，也很可能产生焊瘤或夹渣。
本发明的铝类靶材的制造方法中，所使用的铝合金靶材构成件的相对密度较好是在95％以上。该相对密度是实际测定得到的靶材的实测密度占靶材的理论密度的比例，如果接合该相对密度小的铝合金靶材构成件，则在其接合部很可能产生较多的气孔等内部缺陷。此外，如果接合相对密度值未到95％的铝合金靶材构成件，则接合部和其它部分的密度差容易变大，无法实现良好的溅射特性。因此，通过使用具有95％以上的相对密度的铝合金靶材构成件，可以形成电弧放电现象和喷溅现象受到抑制、能够进行良好的溅射的铝类靶材。
如上所述，若采用本发明，则形成气孔等内部缺陷被尽量减少、没有翘曲的大面积的铝类靶材，所以即使通过溅射形成大面积的薄膜，也可以实现该薄膜的组成和厚度在整个大面积内均一性极高。此外，本发明中，由于对设备方面的制约少，可以低成本地提供下一代的大型铝类靶材。
实施发明的最佳方式以下，对本发明优选的实施方式进行说明。
第一实施方式该第一实施方式中，将铝-镍-碳合金的铝类靶材通过搅拌摩擦焊接法(实施例1)和电子束焊接法(比较例1)进行制造，比较其特性。
本实施例1中所使用的靶材构成件如下进行制造。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。
将在该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多块厚10mm、宽400mm×长600mm的长方形板状靶材构成件。
接着，将该靶材构成件的侧面通过铣削加工进行平面成形，进行搅拌摩擦焊接。搅拌摩擦焊接以如

图1(A)所示的状态进行。使两块靶材构成件T的侧面呈对接状态，将市场上销售的搅拌摩擦焊接装置的搅拌头1配置在该对接部分的上方。图1(B)中表示了所使用的搅拌头1的截面简图，与靶材构成件接触的前端部2的前端直径φ为10mm(图1(B)中，各直径所记载的数值的单位为mm)。搅拌摩擦焊接条件是将搅拌头1的前端部2(钢制)设定为旋转速度500rpm和移动速度300mm/min(每一次旋转的移动距离为0.6mm)来进行操作。该搅拌头的前端部相对靶材构成件表面垂直(前端部倾角为0°)接触地进行。
此外，作为比较，还制作了将对侧面进行铣削加工而形成平面的两块靶材构成件用电子束焊接进行熔接的靶材(比较例1)。电子束焊接的条件为加速电压120kV、束电流18mA、熔接速度10mm/sec。
对这样得到的宽800mm×长600mm的靶材，就其接合部的SEM观察、组织观察、翘曲特性、刻蚀观察和放电特性进行考察。
SEM观察对图2所示的接合部的截面进行。图2中，表示了从接合部的侧面观察的立体图。进行SEM观察(倍数为1000倍)的部分为靶材构成件T的一部分A、接合部的上方部B和下方部C。此外，比较例1的靶材用SEM观察熔接部和靶材构成件的交界面。对于实施例1的SEM观察的结果如图3～图5所示。
图3、图4、图5分别是对图2的A部分、图2的B部分、图2的C部分进行观察的图，由图可知，在靶材构成件T侧和接合部J，金属间化合物的析出物Al3Ni(照片中看上去为白色斑点状的部分)的尺寸大小几乎没有差别。该金属间化合物的析出物(Al3Ni)的大小为直径0.1～10μm。此外，碳化物Al4C3(10～100μm)也有大致相同的分布趋势。另一方面，图6中，表示了对进行电子束焊接的靶材(比较例1)的熔接部的交界面进行观察的照片，可以发现熔接部(自照片中央左侧部分)和其周围的靶材(自照片中央右侧部分)、即母材的组织大不相同。
接着，对接合部J的组织观察进行说明。该组织观察如下进行将图2所示的接合部位通过氯化铜溶液进行指定时间的蚀刻，用金属显微镜从靶材的上方侧和侧面侧对其表面进行观察。该组织观察的结果如图7和图8所示。
图7中显示了上方侧表面的组织，图8显示了侧面侧表面的组织。由该观察结果可知，在靶材构成件侧和接合部其组织有较大变化。
此外，将本实施例1的靶材水平放置，对其翘曲状态进行考察后，发现靶材几乎没有翘曲。此外，通过上述组织观察和对接合部的肉眼观察，确认搅拌摩擦焊接没有引起构成件开裂。
接着，对刻蚀观察的结果进行说明。该刻蚀观察如下进行如图9所示，从靶材10切下圆板状(直径203.2mm×厚10mm)的靶材11，装在市场上销售的溅射装置(未图示)上，以4kW的直流功率进行6小时的溅射后，取出靶材11，从上方对材料因溅射刻蚀最严重的部分E进行观察。该刻蚀观察的结果如图10和图11所示。
图10是实施例1，图11表示比较例1。本实施例1的靶材的刻蚀观察中，在接合部分几乎没有发现气孔这样的缺陷。另一方面，在比较例1的靶材中存在大量的气孔(在位于中央的黑色的熔接部分内可以看见的白色斑点状的缺陷)。此外，测定实施例的接合部中气孔的量后，发现在相当于约9cm2的面积的部分中一个也不存在。对其它的刻蚀部分进行考察后，发现在实施例1的靶材中，不存在超过500μm这样大直径的气孔，存在的直径500μm以下的气孔为0.06个/cm2左右。此外，考察多块靶材后，发现实施例1的靶材中，直径500μm以下的气孔在接合部以0.01个/cm2～0.1个/cm2的量存在。另一方面，在比较例1的靶材的熔接部中，考察同样的面积后，发现直径500μm以下的气孔以10个/4.5cm2(2.2个/cm2)存在。该气孔的量通过用金属显微镜观察溅射处理(12.3W/cm2，6小时)后的刻蚀部而进行测定，所以可观察到的气孔的大小为1μm以上。
另外，对考察溅射时电弧放电的发生的结果进行说明。该电弧放电发生考察如下进行将上述实施例1和比较例1的靶材分别安装在市场上销售的溅射装置(未图示)上，以输入功率密度为12.3W/cm2的功率进行指定时间的溅射，计数该溅射时发生的电弧放电(电压变化)。其结果如表1所示。


由表1可知，实施例1的靶材中，几乎没有发现电弧放电现象，可以进行良好的溅射。另一方面，比较例1中，穿透熔接、两面熔接的靶材与实施例1相比在溅射中都发现有相当多的电弧放电发生。表1中的比较例1的穿透熔接是指以上述的电子束焊接条件只从一面进行电子束焊接接合的靶材，两面熔接是指以相同的电子束焊接条件在两面进行电子束焊接接合的靶材。
第二实施方式在这里，就上述第一实施方式中的实施例1的搅拌摩擦焊接，对其条件的讨论结果进行说明。表2中，表示讨论的搅拌摩擦焊接的条件。其它的条件与实施例1相同。


此外，搅拌摩擦焊接条件的评价通过考察各条件下接合的靶材在溅射时的电弧放电的发生来进行。其结果如表2所示。由表2可知，固定旋转速度，使搅拌头的移动速度变化，则如果每一次旋转的移动距离为0.50～1.40mm/转，结果电弧放电的发生非常少。由该结果可知，作为搅拌摩擦焊接的条件，搅拌头的旋转和移动速度的关系是重要的，每一次旋转的移动距离小于0.50mm/转、或者相反大于1.40mm/转，则容易产生气孔等内部缺陷，也很可能产生焊瘤或夹渣。
第三实施方式该实施方式中，对关于组合多块靶材构成件制造大型靶材时的接合处理方法的讨论结果进行说明。
首先，对制造的铝类靶材的翘曲进行考察，其结果基于以下所示的实施例2和比较例2进行说明。
该实施例2和比较例2的组成、制造方法、接合处理方法与上述第一实施方式中的实施例1和比较例1是相同的条件(以下所示的实施例3～5和比较例3也是一样)。但是，靶材构成件的大小为厚10mm、宽300mm×长1200mm，接合其长边侧形成宽600mm×长1200mm的大型靶材。
接着，将得到的实施例2和比较例2的靶材分别放置在水平平台上，特定在靶材端中与平台面间隙最大的部分，测定该间隙的长度，作为该靶材的翘曲值。该翘曲测定分成刚接合后和矫正处理后两次进行。其结果如表3所示。该矫正处理如下进行形成将靶材呈凸状翘曲的部分向上，靶材两端放置在枕木上的状态，用冷压机从上方按压，矫正其翘曲。


如表3所示，发现实施例2的靶材翘曲非常小。此外，用放大镜对接合部分进行肉眼观察，实施例2中没有发现任何缺陷，比较例2的靶材的熔接部发现小的开裂。
接着，对关于基于搅拌摩擦焊接法的接合处理工艺的研究结果进行说明。在这里，如图12所示，作为基于搅拌摩擦焊接法的接合处理工艺采用图12(A)和图12(B)两种接合处理工艺。
第一种工艺为，如图12(A)所示，准备三块长方形状的靶材构成件(厚10mm、宽300mm×长1200mm)，使各构成件的长边侧对接，通过进行接合处理制造宽900mm×长1200mm的大型靶材(实施例3)。与其相对，如图12(B)所示，准备四块矩形形状的靶材构成件(厚10mm、宽450mm×长600mm)，配置成“田”字状进行组合，制造相同面积的大型靶材(比较例3)。此外，实施例3的接合处理，如图12(A)的箭头所示，使搅拌头向同一方向移动来进行对接部的接合，先接合靶材构成件T1和T2，然后在T2拼接T3进行接合。另一方面，比较例3的接合处理为，首先使搅拌头沿箭头方向移动来接合靶材构成件T1与T2和靶材构成件T3与T4，然后对接长方形状的两块构成件(T1-T2、T3-T4)，使搅拌头沿图所示的箭头方向移动来进行接合。该实施例3和比较例3的接合处理中，只从一面进行搅拌摩擦焊接。对改变了该接合处理工艺的靶材的翘曲进行测定的结果如表4所示。


该表4所示的翘曲的测定、矫正处理与表3的情况相同。由表4可知，实施例3的接合处理工艺翘曲更小。此外，比较例3的情况下，进行矫正处理时，需要对T1与T2和T3与T4的长方形状的构成件进行接合处理后进行第1次矫正处理，在将这矫正处理了的两块构成件接合形成大型靶材后再进行矫正处理。相反地，实施例3的工艺中，只要在形成大型靶材后，进行一次矫正处理就足够了。
接着，对关于搅拌摩擦焊接中的搅拌头的移动方向的研究结果进行说明。在这里，并列配置图12(A)中说明的三块长方形状的靶材构成件(厚10mm、宽300mm×长1200mm)进行组合，制造宽900mm×长1200mm的大型靶材。如图13(C)所示，搅拌头的移动方向对于两个对接部设置为同一方向(与图12(A)相同)，进行接合处理(实施例4)，或者如图13(D)所示，在T1与T2的对接部和T2与T3的对接部搅拌头的移动方向相反地，进行接合处理(实施例5)。对该实施例4和5测定其翘曲的结果如表5所示。该实施例4和5的接合处理中，只从一面进行搅拌摩擦焊接。


由表5可知，对于同一形状的大型靶材，相比使搅拌头向同一方向移动的情况，向相反方向移动的情况下翘曲更小。
另外，对关于在两面进行接合处理的情况和在一面进行的情况的研究结果进行说明。在这里，如图2所示，在对两块靶材构成件(厚10mm、宽300mm×长1200mm)的对接部只在一面(正面)进行接合处理的情况(实施例6)和对两面(正面和反面)进行接合处理的情况(实施例7)下，分别形成靶材，测定其翘曲。其结果如表6所示。


由表6可知，从两面进行接合处理的情况下靶材的翘曲更小。此外，从两面进行接合处理的靶材由于接合后的翘曲本身较小，所以容易进行矫正处理。
第四实施方式该第四实施方式中，对关于搅拌摩擦焊接得到的靶材的靶材构成件的制造方法的差别的研究结果进行说明。
该第四实施方式中，通过以下所述的6种制造方法形成两块靶材构成件(厚8mm、宽152.4mm×长508mm)，进行仅一面的接合处理(与上述实施例1的情况同样的条件)，分别制作靶材。此外，靶材构成件的组成有Al-3at％Ni-0.3at％C-2at％Si、Al-2at％Ti、Al-2at％Nd三种。
熔解法用与上述实施例1所示同样的条件制造组成为Al-3at％Ni-0.3at％C-2at％Si的靶材构成件，对其进行接合处理。Al-2at％Ti和Al-2at％Nd组成的靶材构成件除了通过真空熔解进行材料的熔解之外，与实施例1同样地操作，制造靶材构成件。
热压法在尺寸为157.4mm×531.0mm×10mm的石墨模中，填充适当使用Al粉、Ni粉、C粉、Si粉、Ti粉、Nd粉，使其达到指定组成的混合粉，在575℃、压力200kg/cm2、氩气气氛的条件下，进行热压1小时。并且，在热压后加工成指定形状。
热等静压成形法在尺寸为157.4mm×531.0mm×10mm的HIP用模中，填充适当使用Al粉、Ni粉、C粉、Si粉、Ti粉、Nd粉，使其达到指定组成的混合粉，在575℃、压力1000kg/cm2的条件下，进行热等静压成形1小时。并且，在其后加工成指定形状。
冷等静压成形法在尺寸为157.4mm×531.0mm×10mm的CIP用模中，填充适当使用Al粉、Ni粉、C粉、Si粉、Ti粉、Nd粉，使其达到指定组成的混合粉，在室温、压力1000kg/cm2的条件下，进行冷等静压成形1小时。并且，在其后加工成指定形状。
挤压法在尺寸为157.4mm×531.0mm×10mm的模具中，填充适当使用Al粉、Ni粉、C粉、Si粉、Ti粉、Nd粉，使其达到指定组成的混合粉，在室温、压力1000kg/cm2的条件下，进行挤压成形5分钟。并且，在其后加工成指定形状。
挤压-热等静压成形法该制法组合上述挤压和热等静压成形法制造靶材构成件。具体来说，在尺寸为157.4mm×531.0mm×10mm的模具中，填充适当使用Al粉、Ni粉、C粉、Si粉、Ti粉、Nd粉，使其达到指定组成的混合粉，在室温、压力1000kg/cm2的条件下，进行挤压成形5分钟。接着，在575℃、压力1000kg/cm2的条件下，进行热等静压成形1小时。并且，在其后加工成指定形状。
在表7中，表示了对将通过上述的6种制法得到的靶材构成件用与实施例1同样的条件进行接合而成的靶材进行的其外观和溅射性的评价的结果。此外，表6中表示了各靶材的相对密度，该相对密度定义为相对于用下式算出的理论密度ρ(g/cm3)的百分比，具体表示以实际得到的溅射靶材的重量/体积求得的实测密度占理论密度的比例(％)。因此，该相对密度越接近100％，则表示内部气孔等空孔越少，是越致密的材料。


()内为相对密度[数1]ρ≡(C1/100ρ1+C1/100ρ2+...+C1/100ρ1)]]>C1，C2～C1是靶材的各组成元素的含量(重量％)表7所示的结果如下表示◎为溅射性非常良好、接合部完全没有问题的靶材，○为溅射性良好、接合部没有大的问题的靶材，×为接合部存在缺陷且密度不均、而且溅射性也差的靶材。
由表7的结果可知，通过冷等静压成形或单纯的挤压法制造靶材构成件的情况下，即使通过搅拌摩擦焊接法，也无法制造良好的靶材。因此，如果通过搅拌摩擦焊接法接合相对密度高的靶材构成件来形成铝类靶材，则电弧放电现象和喷溅现象受到抑制，能够实现良好的溅射性。
附图的简单说明[图1]表示搅拌摩擦焊接的状态的简图(A)和搅拌头的截面简图(B)。
接合部的截面的立体简图。
实施例1的接合部的SEM观察照片。
实施例1的接合部的SEM观察照片。
实施例1的接合部的SEM观察照片。
比较例1的熔接部的SEM观察照片。
接合部的组织观察照片。
接合部的组织观察照片。
靶材的立体简图。
实施例1的刻蚀部的观察照片。
比较例1的刻蚀部的观察照片。
表示接合处理工艺的立体简图。
表示接合处理中的搅拌头的移动方向的立体简图。
权利要求
1.铝类靶材，它是由多块铝合金靶材构成件构成的铝类靶材，其特征在于，具备通过搅拌摩擦焊接法接合铝合金靶材构成件的接合部。
2.如权利要求1所述的铝类靶材，其特征还在于，在接合部分散了直径在10μm以下的析出物。
3.如权利要求1或2所述的铝类靶材，其特征还在于，铝合金含有0.5～7.0at％的镍、钴、铁中至少1种以上的元素，其余部分为铝。
4.如权利要求3所述的铝类靶材，其特征还在于，铝合金还含有0.1～3.0at％的碳。
5.如权利要求3或4所述的铝类靶材，其特征还在于，铝合金还含有0.5～2.0at％的硅。
6.如权利要求3～5中的任一项所述的铝类靶材，其特征还在于，铝合金还含有0.1～3.0at％的钕。
7.铝类靶材，它是使多块铝合金靶材构成件接合得到的铝类靶材，其特征在于，接合部存在0.01～0.1个/cm2的直径在500μm以下的气孔。
8.铝类靶材，它是使多块铝合金靶材构成件接合得到的铝类靶材，其特征在于，接合部不具有直径超过500μm的气孔。
9.如权利要求7或8所述的铝类靶材，其特征还在于，在接合部分散了直径在10μm以下的析出物。
10.如权利要求7～9中的任一项所述的铝类靶材，其特征还在于，铝合金含有0.5～7.0at％的镍、钴、铁中至少1种以上的元素，其余部分为铝。
11.如权利要求7～10中的任一项所述的铝类靶材，其特征还在于，接合部通过搅拌摩擦焊接法形成。
12.铝类靶材的制造方法，其特征在于，将铝合金靶材构成件的一边的端面相互对接，在对接部配置搅拌摩擦焊接用的探头，在探头和对接部之间引起相对的循环运动，通过产生的摩擦热在对接部分引发塑性流动，对铝合金靶材构成件进行接合处理。
13.如权利要求12所述的铝类靶材的制造方法，其特征还在于，接合处理从铝合金靶材构成件的正面和反面两面侧进行。
14.如权利要求12或13所述的铝类靶材的制造方法，其特征还在于，相邻对接部的接合处理将从起始端到终止端的探头的移动方向定为同一方向。
15.如权利要求12或13所述的铝类靶材的制造方法，其特征还在于，相邻对接部的接合处理将从起始端到终止端的探头的移动方向定为相反方向。
16.如权利要求12～15中的任一项所述的铝类靶材的制造方法，其特征还在于，探头的每一次旋转的移动距离为0.5～1.4mm。
17.如权利要求12～16中的任一项所述的铝类靶材的制造方法，其特征还在于，铝合金靶材构成件的相对密度在95％以上。
18.铝类靶材，其特征在于，通过权利要求12～17中的任一项所述的铝类靶材的制造方法得到。
全文摘要
本发明的目的是提供尽量减少像气孔这样的内部缺陷、不发生翘曲的大面积铝类靶材。它是由多块铝合金靶材构成件构成的铝类靶材，具备通过搅拌摩擦焊接法接合铝合金靶材构成件的接合部。此外，该接合部为在铝母材中分散了直径10μm以下的金属间化合物析出物的组织，存在0.01～0.1个/cm
文档编号H01L21/285GK1860250SQ20048002862
公开日2006年11月8日 申请日期2004年12月20日 优先权日2003年12月18日
发明者久保田高史, 松浦宜范, 加藤和照 申请人:三井金属鉱业株式会社, 日本轻金属株式会社