濺射靶用銅合金制熱軋板及濺射靶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在通過濺射將例如作為薄膜電晶體的柵極電極、源極電極、漏極 電極等的線路膜的銅合金膜形成于由玻璃、非晶質(zhì)Si或二氧化硅等所構(gòu)成的基板上時(shí)，被 用作該濺射時(shí)的濺射靶的銅合金制濺射靶，以及該濺射靶中所使用的熱軋板，尤其涉及一 種由Cu-Ca系合金（含有Ca的銅合金）所構(gòu)成的濺射靶及熱軋板。
[0002] 本申請基于2012年12月28日在日本申請的專利申請2012-288705號(hào)主張優(yōu)先 權(quán)，將其內(nèi)容援用于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 眾所周知，液晶顯示器或有機(jī)EL顯示器等的平面顯示器被設(shè)為在玻璃等基板上 形成薄膜電晶體（以下記載為"TFT")的結(jié)構(gòu)。另一方面，近年來由于對(duì)薄型電視的大型化、 精細(xì)化的要求，對(duì)于采用這種TFT的顯示器面板（TFT面板），也要求可達(dá)到大型、高精細(xì)。
[0004] 以往，作為大型、高精細(xì)的TFT面板的柵極電極、源極電極、漏極電極等的線路膜， 較多使用由鋁（Al)系材料所構(gòu)成的線路膜，但近年來為了實(shí)現(xiàn)線路膜的低電阻化，正在推 行使用導(dǎo)電率比Al更高的銅（Cu)系材料。
[0005] 然而，作為用于TFT面板的線路膜的銅系材料，提出了各種銅合金，近年來例如專 利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2所示，Cu-Ca合金受到矚目。由Cu-Ca合金所構(gòu)成的線路膜，不僅比 電阻低于Al系材料，且與作為基板的玻璃等的緊密性優(yōu)異。當(dāng)通過這種Cu-Ca合金來形成 TFT面板的線路膜時(shí)，通常適用濺射，此時(shí)使用由Cu-Ca合金所構(gòu)成的濺射靶。
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利公開2009-215613號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)2 :日本專利公開2010-103331號(hào)公報(bào)
[0008] 當(dāng)使用如專利文獻(xiàn)1或?qū)＠墨I(xiàn)2所示的由Cu-Ca合金所構(gòu)成的靶材來進(jìn)行濺射 時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生異常放電（電?。?，因此有時(shí)無法得到均勻的線路膜。在此，所謂異常放電 是指與正常的濺射時(shí)相比，突然急劇流通極高的電流而急劇產(chǎn)生異常大的放電的現(xiàn)象，若 產(chǎn)生這種異常放電，則有可能成為粒子的產(chǎn)生原因或是使沉積膜的膜厚不均勻。因此期望 濺射時(shí)盡可能地避免異常放電。然而，專利文獻(xiàn)1、2中，關(guān)于防止上述異常放電的產(chǎn)生的內(nèi) 容，并未具體地公開。
[0009] 專利文獻(xiàn)1、2中記載有在制造由添加 Ca的Cu-Ca系合金所構(gòu)成的濺射靶時(shí)，將合 金熔融金屬鑄造于碳鑄模，進(jìn)行熱軋后，最終進(jìn)行消除應(yīng)力退火并對(duì)所得的軋制件的表面 進(jìn)行車床加工的內(nèi)容，但如此得到的濺射靶，在濺射時(shí)必須可靠并穩(wěn)定地防止異常放電的 產(chǎn)生。
[0010] 即，根據(jù)本發(fā)明人們的實(shí)驗(yàn)，得知當(dāng)構(gòu)成濺射靶的Cu-Ca系合金中的Cu基體中的 Cu-α相的結(jié)晶粒徑較大時(shí)，容易產(chǎn)生異常放電，但在專利文獻(xiàn)1、2中，并未考慮到Cu基體 中的Cu-α相的結(jié)晶粒徑，且在專利文獻(xiàn)1、2中的濺射靶中，由于作為鑄造方法而適用鑄造 于碳鑄模的方法，因此Cu-α相的結(jié)晶粒徑容易增大，認(rèn)為這種情況是濺射時(shí)產(chǎn)生異常放 電的原因之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明是根據(jù)以上所述情況為背景而完成的，其課題在于提供一種在將Cu-Ca合 金等的主要添加 Ca作為相對(duì)于Cu的合金元素的Cu-Ca系合金用作濺射靶時(shí)，可抑制在濺 射時(shí)的異常放電的頻繁產(chǎn)生的濺射靶用的熱軋板，以及由該熱軋板所構(gòu)成的濺射靶。
[0012] 當(dāng)使用由Cu-Ca系合金所構(gòu)成的靶材來進(jìn)行濺射時(shí)，關(guān)于可能產(chǎn)生異常放電的 原因，在經(jīng)過本發(fā)明人們的調(diào)查、研宄后，得知作為靶材的Cu-Ca系合金中的Cu基體中的 Cu-α相的結(jié)晶粒徑，對(duì)于異常放電的產(chǎn)生會(huì)造成極大影響。即，若Cu基體中的Cu-α相的 結(jié)晶粒徑粗大，則容易產(chǎn)生異常放電。因此，為了防止異常放電的產(chǎn)生，優(yōu)選使濺射靶的Cu 基體中的Cu- α相的結(jié)晶粒微細(xì)化。
[0013] 另外，為了使Cu-α相的結(jié)晶粒徑微細(xì)化，也可考慮在熱軋后，進(jìn)行冷加工或消除 應(yīng)力退火等的適當(dāng)?shù)募庸崽幚?。然而，Cu-Ca系合金，由于Cu-Ca系晶析物比較脆，因此 冷加工性差，以目前的狀況難以適用于實(shí)際大量生產(chǎn)規(guī)模中的濺射靶的制造。
[0014] 然而，本發(fā)明人們發(fā)現(xiàn)，濺射靶的Cu基體中的Cu- α相的結(jié)晶粒尺寸，與Cu-Ca系 合金的鑄造時(shí)的凝固速度、以及晶析于鑄塊的晶析物有關(guān)。
[0015] 即，若Cu-Ca系合金的鑄造時(shí)的凝固速度小，則鑄塊的巨型組織增大，即使是對(duì)該 鑄塊進(jìn)行熱軋使其再結(jié)晶的組織，結(jié)晶組織也呈現(xiàn)粗大化的傾向，所得到的熱軋板的Cu基 體中的Cu-α相的結(jié)晶粒徑增大。
[0016] 另外，Cu-Ca系合金的鑄造時(shí)的凝固速度，也對(duì)鑄造時(shí)所晶析的晶析物的尺寸造成 影響，凝固速度越小，晶析物呈現(xiàn)出越大的傾向，此時(shí)如下所述，在熱軋時(shí)通過再結(jié)晶動(dòng)作， 使熱軋板的Cu基體中的Cu-α相的結(jié)晶粒徑增大。
[0017] 在此，Cu-Ca系合金中，Ca在Cu基體中幾乎無法固溶，因此在熔解鑄造時(shí)，Ca的 絕大部分作為以Cu 5Ca為代表的Cu-Ca系晶析物的方式晶析于鑄塊中。該晶析物的尺寸受 到鑄造時(shí)的凝固速度的影響，通常是凝固速度越慢，晶析物越大。因此，若不適當(dāng)?shù)乜刂畦T 造時(shí)的凝固速度，則會(huì)成為晶析出大量的粗大晶析物的鑄塊組織。如此，當(dāng)晶析于鑄塊中的 晶析物粗大時(shí)，晶析物的分散密度變小。另一方面，晶析物在鑄造后的熱軋工序中的再結(jié)晶 時(shí)，相對(duì)于再結(jié)晶粒的成長會(huì)成為阻礙，但當(dāng)晶析物的分散密度較小時(shí)，晶析物無法充分地 發(fā)揮所述效果，使再結(jié)晶粒容易變得粗大化。
[0018] 另一方面，濺射是通過Ar等的濺射氣體的離子從靶材表面撞擊出原子，并使該原 子沉積于對(duì)象基材而進(jìn)行，在該過程中，靶材表面逐漸后退。在此，當(dāng)使用由Cu-Ca系合金 所構(gòu)成的靶材來進(jìn)行濺射時(shí)，暴露于靶材表面的Cu基體的Cu-α相結(jié)晶粒，由于每個(gè)不同 的相鄰的結(jié)晶粒，其結(jié)晶方位不同，因此原子被撞擊的速度會(huì)因不同的相鄰的結(jié)晶粒而不 同，因此靶材表面的濺射速度也通常因不同的相鄰的結(jié)晶粒而不同。因此，若Cu基體的 Cu- α相結(jié)晶粒粗大，則由于上述濺射速度的差，而在相鄰的結(jié)晶粒間產(chǎn)生階差。并且，如此 若在濺射的進(jìn)行中靶材表面產(chǎn)生較大階差，則在該階差的突出側(cè)產(chǎn)生電流集中，而容易導(dǎo) 致異常放電。
[0019] 然而，本發(fā)明人們發(fā)現(xiàn)，若適用連續(xù)鑄造法，則能夠增大鑄造時(shí)的凝固速度而使 Cu-Ca系合金的鑄造組織微細(xì)化，同時(shí)使鑄塊中的Cu-Ca系晶析物的粒徑微細(xì)化，結(jié)果可縮 小熱軋板的Cu基體中的Cu-α相的結(jié)晶粒徑。另外，在該情況下，當(dāng)使用由Cu-Ca系合金 所構(gòu)成的靶材來進(jìn)行濺射時(shí)，針對(duì)靶材的Cu-Ca系合金中的Cu基體中的Cu- α相結(jié)晶粒對(duì) 于異常放電的產(chǎn)生頻率所造成的影響詳細(xì)地調(diào)查并探討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過將Cu-α相結(jié)晶粒 的平均粒徑限制在5~60 μ m的范圍內(nèi)，能夠可靠并穩(wěn)定地抑制異常放電的產(chǎn)生，因而完成 本發(fā)明。
[0020] 因此，本發(fā)明的基本形態(tài)（第1形態(tài)）的濺射靶用銅合金制熱軋板為對(duì)通過連續(xù) 鑄造法所鑄造的鑄塊進(jìn)行熱軋而成的熱軋板，其中，所述熱軋板由銅合金所構(gòu)成，該銅合金 含有0. 5~10. 0原子％的Ca且剩余部分由Cu及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且Cu基體中的 Cu-α相結(jié)晶粒的平均粒徑在5~60 μπι的范圍內(nèi)。另外，在本說明書中，記載有連續(xù)鑄造 法包含半連續(xù)鑄造法及完全連續(xù)鑄造法。
[0021] 根據(jù)這種本發(fā)明的基本形態(tài)，通過將濺射靶用銅