Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶及其制造方法 本申请要求于2008年3月31日提出的日本专利申请2008-093071号的优先权，并将该申请中的全部内容援引于此。
【技术领域】
本发明涉及含有Ni、La以及Cu的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶及其制造方法，详细而言，涉及使用溅射靶形成薄膜时能减少在溅射的初始阶段产生的初始飞溅的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶及其制造方法。
背景技术
Al-基合金由于电阻率低、容易加工等，广泛用于液晶显示器(LCD：Liquid Crystal Display)、等离子体显示屏(PDP：Plasma Display Panel)、电致发光显示器(ELD：Electro Luminescence Display)、场致发射显示器(FED：Field Emission Display)、微电子机械系统(MEMS：Micro ElectroMechanical Systems)显示器等平板显示器(FPD：Flat Panel Display)、触控面板、电子纸等的领域中，并用于配线膜、电极膜、反射电极膜等材料中。
例如，有源矩阵型液晶显示器具备作为开关元件的薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)、由导电性氧化膜构成的像素电极以及具有包括扫描线和信号线的配线的TFT衬底。构成扫描线和信号线的配线材料中，通常使用纯Al或Al-Nd合金的薄膜，但使由上述薄膜形成的各种电极部分与像素电极直接接触时，在界面上形成绝缘性的氧化铝等，从而接触电阻增加，所以迄今为止，在上述Al的配线材料和像素电极之间设置由Mo、Cr、Ti、W等高熔点金属形成的阻挡金属层来降低接触电阻。
但是，在如上所述插入阻挡金属层的方法中，存在制造工序变繁琐、导致生产成本提高等问题。
为此，为了提供在不插入阻挡金属层的情况下能使构成像素电极的导电性氧化膜与配线材料直接接触的技术(直接接触技术)，提出了使用Al-Ni合金的薄膜、或还含有Nd、Y等稀土元素的Al-Ni合金的薄膜作为配线材料的方法(特开2004-214606号公报)。如果使用Al-Ni合金，则在界面上形成导电性的含Ni析出物等，抑制绝缘性氧化铝等的生成，所以能抑制接触电阻为较低。另外，如果使用Al-Ni-稀土元素合金，则能进一步提高耐热性。
通常采用使用溅射靶的溅射法形成Al-基合金薄膜。所谓溅射法，是指下述方法，即在衬底和由与薄膜材料相同的材料构成的溅射靶之间形成等离子体放电，使经等离子体放电而被离子化的气体冲击溅射靶，由此击出溅射靶的原子，使其堆积在衬底上，由此制作薄膜。溅射法与真空蒸镀法不同，具有能形成组成与溅射靶相同的薄膜的优点。特别是用溅射法成膜的Al-基合金薄膜能使在平衡状态下不固溶的Nd等合金元素固溶，从而发挥作为薄膜的优异性能，所以是工业上有效的薄膜制作方法，并且正在推进作为其原料的溅射靶的开发。
近年，为了应对FPD的生产率的提高等，溅射工序中的成膜速度具有比目前更高速化的趋势。为了提高成膜速度，加大溅射功率最为简便，但如果增加溅射功率，则发生飞溅(微细的熔融粒子)等溅射不良，在配线膜等上产生缺陷，所以导致FPD的成品率和动作性能降低等弊端。
于是，为了防止飞溅发生，提出了例如特开平10-147860号公报、特开平10-199830号公报、特开平11-293454号公报、特开2001-279433号公报中记载的方法。其中，特开平10-147860号公报、特开平10-199830号公报、特开平11-293454号公报均是基于发生飞溅是存在于溅射靶的组织中的微细空隙所导致的观点而得到的，通过控制Al和稀土元素的化合物粒子在Al基体中的分散状态(特开平10-147860号公报)、控制Al和过渡元素的化合物在Al基体中的分散状态(特开平10-199830号公报)、控制添加元素和Al的金属间化合物在溅射靶中的分散状态(特开平11-293454号公报)来防止飞溅的発生。另外，特开2001-279433号公报中公开了下述方法，即为了减少作为飞溅的原因的电弧(arcing)(异常放电)，调整溅射面的硬度后，进行精制机械加工，由此抑制伴随机械加工的表面缺陷的发生。
另一方面，主要公开了防止制造大型溅射靶时加热导致的溅射靶翘曲的技术(特开2006-225687号公报)。在特开2006-225687号公报中提出了下述方法，即以Al-Ni-稀土类元素合金溅射靶为对象，在与溅射靶平面垂直地截面上存在规定个数以上的纵横比为2.5以上、圆当量直径为0.2μm以上的化合物，由此可以抑制溅射靶的变形。
如上所述，迄今为止，提出了用于减少飞溅的发生来改善溅射不良的各种技术，但要求进一步改善。特别是在溅射的初始阶段发生的初始飞溅降低FPD的成品率，所以带来严重问题，但是上述特开平10-147860号公报、特开平10-199830号公报、特开平11-293454号公报、特开2001-279433号公报的防止飞溅发生的技术并不能充分有效地防止初始飞溅的发生。另外，Al-基合金中，用于形成作为能与构成像素电极的导电性氧化膜直接接触的配线材料是有用的、并且也能适用作能与薄膜晶体管的半导体层直接接触的配线材料的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金膜的Al-基合金溅射靶中，还没有提出能解决上述课题的技术。
【发明内容】
本发明是鉴于上述情况而得到的，其目的在于提供能减少使用含有Ni、La以及Cu的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶成膜时发生的飞溅、特别是在初始飞溅的技术。
本发明的主旨如以下所示。
[1]一种Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶，其是含有Ni、La以及Cu的A l-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶，其中，
在以t作为垂直于所述溅射靶的平面的方向上的厚度的情况下，使用扫描型电子显微镜以2000倍的倍率观察垂直于所述溅射靶的平面的截面的1/4t～3/4t的部位，此时，
(1)平均粒径处于0.3μm以上且3μm以下的范围内的Al-Ni系金属间化合物的总面积相对于以Al和Ni为主体的Al-Ni系金属间化合物的全部面积以面积率计为70％以上，并且，
(2)平均粒径为0.2μm以上且2μm以下的Al-La-Cu系金属间化合物的总面积相对于以Al、La和Cu为主体的Al-La-Cu系金属间化合物的全部面积以面积率计为70％以上。
[2]如[1]所述的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶，其中，所述溅射靶含有0.05原子％以上且5原子％以下的Ni，0.10原子％以上且1原子％以下的La，0.10原子％以上且2原子％以下的Cu。
[3]一种Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶的制造方法，其是[1]或[2]所述的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶的制造方法，其中，所述方法包括下述工序：
得到Ni量为0.05原子％以上且5原子％以下、La量为0.10原子％以上且1原子％以下、Cu量为0.10原子％以上且2原子％以下的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金的850℃～1000℃的熔体的第1工序；
在气体/金属比为6Nm3//kg以上的条件下将所述Al-基合金的熔体气雾化，从而将Al-基合金微细化的第2工序；
在喷射距离为900mm～1200mm的条件下将所述微细化后的Al-基合金堆积在收集器中，得到Al-基合金的预制体的第3工序；
通过致密化方法对所述Al-基合金的预制体进行致密化，得到Al-基合金的致密体的第4工序；
对所述Al-基合金的致密体进行塑性加工，得到Al-基合金的塑性加工体的第5工序；和
对所述Al-基合金的塑性加工体进行退火的第6工序。
本发明的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶由于如上所述适当控制该溅射靶中存在的金属间化合物(以Al和Ni为主体的Al-Ni系金属间化合物、以及以Al、La和Cu为主体的Al-La-Cu系金属间化合物)的粒度分布，所以可有效地抑制飞溅的发生、特别是初始飞溅的发生，从而有效抑制溅射不良。
【附图说明】
图1A是表1的No.5(本实施例)中的SEM反射电子像，图1B是上述SEM反射电子像中的Al-Ni系金属间化合物的图像，图1C是上述SEM反射电子像中的Al-La-Cu系金属间化合物的图像。
图2A是表1的No.5(本实施例)的SEM反射电子像。
图2B是示出EDX分析图2A中的1(母相)的组成而得到的结果的图
图2C是示出EDX分析图2A中的2(灰色化合物)的组成的结果的图。
图2D是示出EDX分析图2A中的3(白色化合物)的组成的结果的图。
图3是部分地表示用于制造预制体的装置之一例的截面图。
图4是图3的X的主要部分的放大图。
图5是示出表1的No.5(本实施例)的Al-Ni系金属间化合物的粒度分布的图。
图6是示出表1的No.5(本实施例)的Al-La-Cu系金属间化合物的粒度分布的图。
符号说明
1感应加热熔化炉
2Al-基合金的熔体
3a、3b气雾化器
4a、4b管形气孔
5收集器
6喷嘴
6a、6b气雾化喷嘴的中心轴
A喷射轴
A1喷嘴6的前端
A2收集器5的中心
A3收集器5的中心A2的水平线与喷射轴A交叉的点
L喷射距离
α气雾化器出口角度
β收集器角度
【具体实施方式】
本发明人为了提供能减少溅射成膜时发生的飞溅、特别是在溅射成膜时的初始阶段发生的初始飞溅的Al-基合金溅射靶，进行了潜心研究。
其结果，发现Al-Ni-La系Al-基合金溅射靶中所含的金属间化合物(以Al和Ni为主体的Al-Ni系金属间化合物和以Al和La为主体的Al-La系金属间化合物)的粒度分布均与初始飞溅的发生有显著的相关关系，进而发现如果适当控制上述金属间化合物的粒度分布，则能达到所希望的目的(特愿2006-313506)。以下，有时将上述发明称为“相关技术的Al-Ni-La系Al-基合金溅射靶”。
本申请发明人进一步反复研究了Al-Ni-La系Al-基合金溅射靶。具体而言，对于在上述Al-Ni-La系Al基含金溅射靶中进一步添加Cu的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶，与上述相同地详细研究了该溅射靶中所含的金属间化合物，结果发现上述溅射靶中所含的金属间化合物(以Al和Ni为主体的Al-Ni系二元系金属间化合物)和以Al、La和Cu为主体的Al-La-Cu系三元系金属间化合物的粒度分布均与初始飞溅的发生有显著的相关关系，进而发现如果适当控制上述金属间化合物的粒度分布，则能达到所希望的目的，从而完成了本发明。
本说明书中，所谓“以Al和Ni为主体的Al-Ni系金属间化合物”是指下述化合物，按照下面详细说明的方法用配备EDX(Energy Dispersive X-rayFluoressence Spectrometer、能量分散型X射线分析装置)的SEM(ScanningElectron Microscope、扫描型电子显微镜)分析溅射靶时，如下面的图2C所示，强烈地检测到Al和Ni的峰，实质上没有检测到除此之外的元素的峰。作为代表性的Al-Ni系金属间化合物，可以举出Al3Ni等二元系金属间化合物。
另外，所谓“以Al、La和Ca为主体的Al-La-Cu系金属间化合物”，是指下述化合物，用与上述相同的方法分析溅射靶时，如下面的图2D所示，强烈检测到Al、La和Cu的峰，实质上没有检测到除此之外的元素的峰。作为代表性的Al-La-Cu系金属间化合物，可以举出Al7La2Cu等三元系金属间化合物。
另外，本说明书中，所谓“可以防止(减少)初始飞溅的发生”，是指在下述实施例所示的条件(溅射时间为81秒)下进行溅射时发生的飞溅的平均值小于8个/cm2。如上所述，本发明中，溅射时间为81秒，在评价溅射成膜的初始阶段中的飞溅方面，与未评价初始阶段的飞溅发生的上述特开平10-147860号公报、特开平10-199830号公报、特开平11-293454号公报、特开2001-279433号公报的技术的评价基准不同。
首先，说明作为本发明对象的Al-Ni-La-Gu系Al-基合金。
本发明的Al-基合金溅射靶在作为母相的Al中含有Ni、La和Cu。选择上述合金元素的原因如下所述。使用该Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶形成的Al-基合金膜中，通过含有Ni，能得到降低与直接接触Al-基合金膜的像素电极的接触电阻的效果。另外，通过含有La，能得到提高Al-基合金膜的耐热性的效果。还通过含有Cu，能获得提高Al-基合金膜的耐腐蚀性的效果。
需要说明的是，关于Al-Ni-稀土元素合金溅射靶，上述特开2006-225687号公报也公开了以上述组成的溅射靶作为对象的技术，但并不是如本发明所述地以含有La作为稀土元素的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶为对象的。当然，在特开2006-225687号公报中，不存在下述本发明的技术构思，即在作为本发明对象的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶中，为了防止初始溅射的发生而控制规定的金属间化合物的粒度分布。另外，特开2006-225687号公报中规定的化合物(金属间化合物)是纵横比为2.5以上且圆当量直径为0.2μm以上的圆板状化合物，在金属间化合物的形状方面，与具有球状化合物的本发明不同。进而，两者的制造方法也不同。如后面详细所说明，虽然本发明与特开2006-225687号公报相同地优选通过喷射成型法制造Al-基合金预制体，但特开2006-225687号公报中，特别是控制喷嘴直径φ为2.5～10mm，气压为0.3～1.5MPa，以此确保规定的圆板状化合物，而本发明中，特别是控制气体/金属比为6Nm3/kg以上来确保所希望的粒度分布。在特开2006-225687号公报中，完全没有考虑到气体/金属比，所以即使基于特开2006-225687号公报中公开的制造方法，也不能制造本发明的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶。
另外，作为抑制Al-基合金溅射靶的飞溅发生的技术，例如除上述特开2006-225687号公报之外，如上述特开2004-214606号公报、特开平10-147860号公报、特开平10-199830号公报、特开平11-2933454号公报所述，公开了控制Al母相中的Al和稀土元素的化合物或金属间化合物的分散状态等的技术。但是，上述技术均没有具体作为公开作为本发明对象的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶。如本发明所述，含有La作为稀土元素且含有Cu的Al-基合金并没有公开在包括上述专利文献的背景技术栏中的任一篇专利文献中。
如以下详细说明，本发明是基于下述新认识而得到的，即在Al-Ni-基合金中含有La和Cu的Ai-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶和在Al-Ni-基合金中含有La以外的稀土元素的Al-Ni-稀土元素合金溅射靶(例如特开2006-225687号公报所公开的Al-Ni-Nd合金溅射靶)在金属间化合物的形状方面差别较大。本发明的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶中，如上述图2A～2D所示，存在由Al和Ni构成的二元系金属间化合物以及由Al、La和Cu构成的三元系金属间化合物，实质上不存在由Al、Ni和La构成的三元系金属间化合物。与此相对，特开2006-225687号公报的Al-Ni-Nd合金溅射靶中，主要存在由Al、Ni和Nd构成的三元系金属间化合物，基本不存在由Al和Ni构成的二元系金属间化合物。可以认为本发明的技术是专用于Al-Ni-稀土元素系Al-基合金溅射靶中、特别是Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶的技术。
本发明的Al-基合金中所含的Ni的量优选在0.05原子％以上且5原子％以下的范围内。上述范围是考虑使用上述“相关技术的Al-Ni-La系Al-基合金溅射靶”的实验结果而确定的。Ni量的下限低于0.05原子％时，小于0.3μm的金属间化合物所占的面积率增加，机械加工溅射靶表面时金属间化合物脱落，凹凸的表面积增加，所以初始飞溅的个数增加。另一方面，Ni量的上限超过5原子％时，超过3μm的金属间化合物所占的面积率增加，机械加工溅射靶表面时，表面的凹凸增加，从而氧化物等非导电性包合物的夹渣增加，所以初始飞溅的个数增加。Ni的含量较优选为0.1原子％以上且4原子％以下，更优选为0.2原子％以上且3原子％以下。
另外，本发明的Al-基合金中所含的La的量优选在0.10原子％以上且1原子％以下的范围内。上述范围是考虑了使用上述“相关技术的AI-Ni-La系Al-基合金溅射靶”的实验结果而确定的。La量的下限低于0.10原子％时，小于0.2μm的金属间化合物所占的面积率增加，机械加工溅射靶表面时金属间化合物脱落，凹凸的表面积增加，所以初始飞溅的个数增加。另一方面，La量的上限超过1原子％时，超过2μm的金属间化合物所占的面积率增加，机械加工溅射靶表面时，表面的凹凸增加，氧化物等非导电性包合物的夹渣增加，所以初始飞溅量的个数增加。La的含量较优选为0.15原子％以上且0.8原子％以下，更优选为0.2原子％以上且0.6原子％以下。
Cu的含量优选在0.10原子％以上且2原子％以下的范围内。上述范围是基于下述实施例的实验结果而算出的。Cu量的下限低于0.10原子％时，小于0.2μm的金属间化合物所占的面积率增加，机械加工溅射靶表面时金属间化合物脱落，凹凸的表面积增加，所以初始飞溅的个数增加。另一方面，Cu量的上限超过2原子％时，超过2μm的金属间化合物所占的面积率增加，机械加工溅射靶表面时，表面的凹凸增大，氧化物等非导电性包合物的夹渣增加，所以初始飞溅的个数增加。Cu的含量较优选为0.10原子％以上且1原子％以下。
如上所述，用于本发明的Al-基合金含有Ni、La、Cu，剩余部分为Al和不可避免的杂质。作为不可避免的杂质，可以举出在制造过程等中不可避免地混入的元素、Fe、Si、C、O、N等，上述元素的量分别优选如下：Fe：0.05重量％以下，Si：0.05重量％以下，C：0.05重量％以下，O：0.05重量％以下，N：0.05重量％以下。
接下来，说明表征本发明的金属间化合物。
本发明的溅射靶中，存在于该溅射靶中的下述金属间化合物满足以下的技术特征(1)和(2)。
(1)对于以Al和Ni为主体的Al-Ni系金属间化合物而言，平均粒径处于0.3μm以上且3μm以下的范围内的Al-Ni系金属间化合物的总面积相对于所述Al-Ni系金属间化合物的全部面积以面积率计为70％以上。
(2)对于以Al、La和Cu为主体的Al-La-Cu系金属间化合物而言，平均粒径处于0.2μm以上且2μm以下的Al-La-Cu系金属间化合物的总面积相对于Al-La-Cu系金属间化合物的全部面积以面积率计为70％以上。
如上所述，作为本发明对象的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶中，用下面详细说明的测定方法对SEM反射电子像中的金属间化分物进行图像解析时，能观察到的主要金属间化合物是上述Al-Ni系二元系金属间化合物和Al-La-Cu系三元系金属间化合物，实质上并不存在用相同的测定方法观察迄今为止代表性使用的Al-Ni-Nd系Al-基合金溅射靶时所见的Al-Ni-Nd三元系金属间化合物和同类的Al-Ni-La三元系金属间化合物(参见上述图2A～2D)。
并且，本发明中，对于上述各金属间化合物而言，平均粒径在规定范围内的金属间化合物的面积率(占空系数)越多，越能有效地防止初始飞溅的发生，基于该实验结果，尽可能地多地设定上述金属间化合物的占空系数(本发明中为70％以上)。
上述金属间化合物得到的防止飞溅发生的机制推测如下。
即，通常认为初始飞溅的发生原因是机械加工溅射靶的表面时，金属间化合物脱落，从而凹凸的表面积增加。并且，(1)关于以Al和Ni为主体的Al-Ni系金属间化合物，认为如果平均粒径小于0.3μm的金属间化合物所占的面积率增加，则初始飞溅的发生数增多，另一方面，平均粒径超过3μm的金属间化合物所占的面积率增加时，机械加工导致表面凹凸增加，从而氧化物等非导电性包合物的夹渣增大，结果初始飞溅的发生数增加。在(2)以Al、La和Cu为主体的Al-La-Cu系金属间化合物中也同样可见上述趋势，平均粒径小于0.2μm的金属间化合物所占的面积率增加时，初始飞溅的发生数增加，另一方面，平均粒径超过2μm的金属间化合物所占的面积率增加时，机械加工导致表面凹凸增加，从而氧化物等非导电性包合物的夹渣增大，结果初始飞溅的发生数增加。
需要说明的是，在Al-Ni系金属间化合物和Al-La-Cu系金属间化合物之间，有助于防止初始飞溅发生的金属间化合物的平均粒径的范围稍有差别，推测其原因在于上述金属间化合物和Al母相的界面强度不同。即，Al-La-Cu系金属间化合物和Al母相的界面强度大于Al-Ni系金属间化合物和Al母相的界面強度。
本发明中，平均粒径满足上述范围的金属间化合物的占空系数以面积率计为70％以上。上述占空系数越大越好，在任一种金属间化合物中，占空系数例如优选为75％以上、较优选为80％以上。
作为本发明对象的上述金属间化合物的粒度分布的测定如以下所述。
首先，准备含有Ni、La和Cu的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金溅射靶。
然后，对于上述溅射靶的测定面[从垂直于平面的方向(轧制法线方向、ND)的截面的1/4t(t为厚度)～3/4t的部位选择的任意3处]，用具备EDX的SEM(在下述实施例中，使用菲利普斯社制的Quanta 200FEG或Carl Zeiss社制的Supra-35)，以倍率2000倍进行观察，拍摄反射电子像。需要说明的是，上述测定面预先进行镜面研磨。一个视野尺寸大约为60μm×50μm。使用解析装置[Nano System(株)制“NanoHunter NS2K-Pro”]对拍摄的反射电子像进行图像解析，求出Al-Ni系金属间化合物和Al-La-Cu系金属间化合物的平均粒径(圆当量直径)和该平均粒径的金属间化合物在全部金属间化合物中所占的面积率。如上所述地操作，求出总共3个视野的面积率，以其平均值作为各金属间化合物的面积率。
根据上述测定方法，容易根据色调差(浓淡差)区别Al-Ni系金属间化合物和Al-La-Cu系金属间化合物。Al-Ni系金属间化合物的反射电子像照成灰色，Al-La-Cu系金属间化合物照成白色。
为了参考，图1A～1C中给出对下述实施例中记载的表1的No.5(本实施例)用上述方法得到的SEM反射电子像(图1A)、Al-Ni系金属间化合物的图像(图1B)、Al-La-Cu系金属间化合物的图像(图1C)。如图1A所示，与Al-Ni系金属间化合物相比，Al-La-Cu系金属间化合物的反射电子像较白。
另外，在图2B-2D中分别给出对与上述相同的No.5(本实施例)的SEM反射电子像用EDX分析母相(图2A中1)、灰色化合物(图2A中2)、白色化合物(图2A中3)的组成的结果。证实，如图2B所示母相1在实质上仅由Al构成，如图2C所示，灰色化合物2实质上由Al和Ni构成，如图2D所示，白色化合物3实质上由Al、La和Cu构成。
接下来，说明制造本发明的溅射靶的方法的概况。
首先，准备Ni为0.05原子％以上且5原子％以下、La量为0.10原子％以上且1原子％以下以及Cu量为0.10原子％以上且2原子％以下的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金的熔体。
然后，使用上述Al-基合金，优选通过喷射成型法制造Al-基合金预制体(得到最终的致密体之前的中间体)后，通过致密化方法将预制体致密化。
此处，喷射成型法是下述方法，即用气体雾化各种熔融金属，堆积淬火为半熔融状态·半凝固状态·固相状态的粒子，得到规定形状的毛坯(预制体)。根据该方法，具有除能以单一工序得到难以用熔化铸造法或粉末烧结法等得到的大型预制体之外，还能将结晶粒微细化、并能均匀地分散合金元素等优点。
预制体的制造工序大致包括下述工序：在(液相温度+150℃)～(液相温度+300℃)的范围内熔化，得到Al-基合金的熔体的工序；在以气体流出量/熔体流出量的比表示的气体/金属比为6Nm3/kg以上的条件下将Al-基合金的熔体气雾化，进行微细化的工序；在喷射距离约为900～1200mm的条件下，和将微细化后的Al-基合金堆积在收集器中，得到预制体的工序。
以下，参见图3和图4，详细说明用于得到预制体的各工序。
图3是部分地表示制造本发明的预制体所用的装置之一例的截面图。图4是图3中X的主要部分的放大图。
图3所示的装置具备用于熔化Al-基合金的感应熔化炉1、设置在感应加热熔化炉1下方的气雾化器3a、3b和用于堆积预制体的收集器5。感应加热熔化炉1具有使Al-基合金的熔体2滴下的喷嘴6。另外，气雾化器3a、3b分别具有用于雾化气体的筒形气孔4a、4b。收集器5具有用于使收集器降低的步进电动机等驱动方法(无图示)，即使进行制造预制体，也能使预制体的堆积面的高度达到一定。
首先，准备上述组成的Al-基合金。将该Al-基合金投入感应加热熔化炉1后，优选在惰性气体(例如Ar气)气氛中，相对于Al-基合金的液相温度大约为+150℃～+300℃的范围内熔化。
在熔化温度通常为液相温度+50℃～200℃的范围下实施(例如参见特开平9-248665号公报)，而本发明中，为了适当控制上述2种金属间化合物的粒度分布，设定为上述范围。在作为本发明对象的Al-Ni-La-Cu系Al-基合金的情况下，在大约850～1000℃下实施。原因在于，熔化温度小于850℃时，在喷射成型中喷嘴发生堵塞。另一方面，超过1000℃时，由于液滴温度升高，所以平均粒径为3μm以上的金属间化合物所占的面积率增加，得不到所希望的减少飞溅的效果(参见下述实施例)。合金的熔化温度优选在(液相温度+150℃)～(液相温度+300℃)的范围内。在作为本发明对象的Al-NiLa-Cu系Al-基合金的情况下，优选为850～1000℃，较优选为900～1000℃。
然后，使如上所述操作得到的合金的熔体2通过喷嘴6滴入惰性气氛的腔室内(不图示)。在腔室内，从设置在气雾化器3a、3b上的管形气孔4a、4b向合金的熔体鼓吹高压惰性气体喷射流，由此合金的熔体被微细化。
气雾化优选使用惰性气体或氮气来进行，由此，能抑制熔体氧化。作为惰性气体，可以举出例如氩气等。
此处，气体/金属比为6Nm3/kg以上。气体/金属比用气体流出量(Nm3)/熔体流出量(kg)的比来表示。本说明书中，所谓气体流出量，是指为了将Al-基合金的熔体进行气雾化，从筒状气孔4a、4b中流出的气体的总量(最终使用量)。另外，本说明书中，所谓熔体流出量，是指从装有Al-基合金的熔体的容器(感应加热熔化炉1)的熔体流出口(喷嘴6)流出的熔体的总量。
气体/金属比小于6Nm3/kg时，由于液滴的尺寸有增大的倾向，所以冷却速度降低，平均粒径超过3μm的金属间化合物的占空系数增加，因此得不到所希望的效果。
气体/金属比越大越好，例如优选为6.5Nm3/kg以上，较优选为7Nm3/kg以上。需要说明的是，其上限没有特别限定，但考虑到气雾化时的液滴流的稳定性和成本等，优选为15Nm3/kg以下，较优选为10Nm3/kg以下。
进而，以对置的气雾化喷嘴中心轴6a、6b所成的角度为2α时，优选将α控制在1～10°的范围内。如图4所示，对置的气雾化喷嘴中心轴6a、6b所成的角度2α是指气雾化喷嘴4a、4b相对于熔体2垂直滴下时的线(相当于喷射轴A)的各自的倾角α的总角度。以下，将该α称为“气雾化喷嘴出口角度α”。气雾化喷嘴出口角度α较优选为1°以上且10°以下。
然后，将如上所述地微细化的Al-基合金(液滴)堆积在收集器5中，得到预制体。
此处，优选将喷射距离控制在900～1200mm的范围内。所谓喷射距离，是指限定液滴的聚集位置，如图3所示，从喷嘴6的前端(图3中Al)至收集器5的中心(图3中A2)为止的距离L。如下所述，由于收集器5以收集器角度β倾斜，所以喷射距离L严格地指喷嘴6的前端和收集器5的中心A2的水平线与喷射轴A交叉的点(图3中A3)的距离。此处，为了方便说明，规定喷射轴A是Al-基合金的液滴垂直滴下的方向。
通常情况下，喷射成型中的喷射距离控制在大约500mm左右，但本发明中，为了得到上述2种金属间化合物的所希望的粒度分布，设定为上述范围(参见下述实施例)。喷射距离低于900mm时，由于高温状态的液滴堆积在收集器上，所以冷却速度降低，平均粒径为3μm以上的Al-Ni系金属间化合物的占空系数增加，因此得不到所希望的效果。另一方面，喷射距离超过1200mm时，成品率降低。喷射距离L较优选在大约950～1100mm的范围内。
进而，优选将收集器角度β控制在20～45°的范围内。如图3所示，收集器角度β是指收集器5相对于喷射轴A的倾角。
以上说明了用于得到预制体的优选方法。
如上所述得到的Al-基合金预制体可以通过常规方法制造溅射靶，即通过致密化方法进行致密化，得到致密体后，对致密体实施塑性加工。
首先，通过对上述预制体实施致密化方法，得到Al-基合金致密体。作为致密化方法，优选在大致均等方向上对预制体进行加压的方法，特别是进行在加热下进行加压的热等静水压(HIP：Hot Isostatic Pressing)。具体而言，优选在例如80MPa以上、较优选90MPa以上的压力下于400～600℃、较优选500～570℃的温度下进行HIP处理。HIP处理的时间大约在1～10小时、较优选在1.5～5小时的范围内是理想的。
然后，对上述Al-基合金的致密体进行塑性加工，得到Al-基合金的塑性加工体。
具体而言，优选锻造Al-基合金致密体得到扁坯。
锻造条件只要是通常同于制造溅射靶的方法即可，没有特别限定，例如将锻造前的Al-基合金致密体在约500℃、较优选为480～500℃下加热1～3小时左右、较优选1.5～2.5小时后进行锻造。
对于如上所述得到的扁坯，在轧制温度300～550℃、较优选350～500℃以及总压下率为40～90％、较优选为50～80％的条件下进行轧制。如下述实施例所示，本发明中，必须如上所述严格地控制轧制条件，如果在上述任一个条件脱离上述范围的条件下进行轧制，则得不到所希望的结晶组织。
此处，总压下率用下式表示。
总压下率(％)
＝{(开始轧制前的厚度)一(结束轧制后的厚度)}/(开始轧制前的厚度)×100
需要说明的是，用喷射成型法制造的Al-基合金由于难以在加工时发生组织变化，所以可以采用冷轧和热轧中的任一种来制造，但如上所述，为了提高每一道工序的加工率，将Al-基合金材料进行加热，在变形阻力低的温度区域下加工是有效的，所以优选采用热轧。
然后，在250～500℃、较优选250～400℃的温度下加热0.5～4小时，较优选进行1.5～3.5小时加热(退火)。加热处理时的气氛没有特别限定，可以在大气中、惰性气体中和真空中的任一种气氛下进行。但考虑到生产率和成本等，优选在大气中加热。
进行上述加热处理后机械加工成规定的形状时，能得到所希望的溅射靶。
本发明的Al-Ni-La-Cu合金溅射靶特别适合用于制作能与构成像素电极的导电性氧化膜直接接触的Al-Ni-La-Cu合金膜的配线材料、能与薄膜晶体管的半导体层直接接触的Al-Ni-La-Cu合金膜的配线材料。
【实施例】
以下，举出实施例更具体地说明本发明，但本发明不限定于下述实施例，也可以在能适合本发明主旨的范围内进行适当变更来实施，上述变更后的实施方案均包含在本发明的技术范围内。
(实施例1)
使用表1和表2所示的各种组成的Al-基合金，通过下述喷射成型法得到Al-基合金预制体(密度：约50～60％)。
(喷射成型条件)
熔化温度：800～1100℃
气体/金属比：5～8Nm3/kg
喷射距离：800～1300mm
气雾化器出口角度α(参见图4)：7°
收集器角度β：35°
将如上所述得到的预制体封入容器中进行脱气，对上述容器整体进行热等静压(HIP)，得到Al-Ni-La-Cu系Al-基合金致密体。在HIP温度为550℃、HIP压力为85MPa、HIP时间为2小时的条件下进行HIP处理。
然后，锻造所得的致密体，制成板状金属材料，进而进行轧制使得板厚达到与最终产品(溅射靶)大致相同的程度后，退火，进行机械加工(圆形冲裁加工和车床加工)，制造圆板状的Al-(0.02～6.0原子％)Ni-(0.05～1.5原子％)La-(0.05～2.5原子％)-Cu系Al-基合金溅射靶(尺寸：直径101.6mm×厚度5.0mm)。详细条件如下所述。
锻造前的加热条件：500℃下2小时
轧制前的加热条件：400℃下2小时
总压下率：50％
退火条件：250℃下2小时
然后，使用由上述方法得到的各溅射靶，测定在以下条件下进行溅射时发生的飞溅(初始飞溅)的个数。
首先，对于Si晶片衬底(尺寸：直径100.0mm×厚度0.50mm)，使用(株)岛津制作所制“溅射系统HSR 542S”的溅射装置，进行DC磁控溅射。溅射条件如下所示。
背压：3.0×10-5Torr以下
Ar气压力：2.25×10-3Torr
Ar气流量：30sccm
溅射功率：811W
极距：51.6mm、衬底温度：室温
溅射时间：81秒
如上所述地操作，对于1张溅射靶，形成16张薄膜(总厚度为0.2mm)。因此，溅射进行了81(秒)×16(张)＝1296秒。
然后，使用粒子计数器[(株)拓普康制晶片表面检查装置WM-3]，计测上述薄膜的表面所确认的粒子的位置坐标、尺寸(平均粒径)以及个数。此处，将尺寸为3μm以上的微粒视作粒子。然后，用光学显微镜(倍率：1000倍)观察该薄膜表面，将形状为半球形的微粒视作飞溅，计测每单位面积的飞溅的个数。
详细而言，一边替换Si晶片衬底一边连续地对16张薄膜相同地进行对一张上述薄膜进行上述溅射的工序，以飞溅个数的平均值作为“初始飞溅的发生数”。本实施例中，将如上所述操作得到的初始飞溅的发生数小于8个/cm2的试样评价为“具有减少初始飞溅的效果：合格(A)”，将8个/cm2以上的试样评价为“没有减少初始飞溅的效果：不合格(B)”。
将上述实验结果一并记于表1。为了参考，对于表1的No.5(本实施例)，图5给出Al-Ni系金属间化合物的粒度分布，图6给出Al-La-Cu系金属间化合物的粒度分布。
由表1和表2可以如下探讨。
No.2～6、9～11、14～16、19～21、24～26、28～30由于适当控制Al-Ni-La-Cu系合金溅射靶的Al-Ni系金属间化合物和Al-La-Cu系金属间化合物的粒度分布，所以初始飞溅的发生数小于8个/cm2，减少初始飞溅的效果优异。
与此相对，No.1是使用Ni量较少的Al-基合金的例子，No.7是使用Ni量较多的Al-基合金的例子，No.8是使用La量较少的Al-基合金的例子，No.12是使用La量较多的Al基含金的例子，No.13是使用Cu量较少的Al-基合金的例子，No.17是使用Cu量较多的Al-基合金的例子，上述例子均由于有助于防止初始飞溅发生的Al-Ni系金属间化合物和Al-La-Cu系金属间化合物的面积率少，所以无法有效防止初始飞溅的发生。
No.18是熔化Al-Ni-La-Cu系合金的温度较低的例子，在喷射成型中发生喷嘴堵塞，所以中断喷射成型，无法进行之后的电子显微镜观察·图像解析。
No.22是熔化Al-Ni-La-Cu系合金的温度较高的例子，由于有助于防止初始飞溅发生的Al-Ni系金属间化合物的面积率少，所以无法有效防止初始飞溅的发生。
No.23是将Al-Ni-La-Cu系合金的熔体气雾化的工序中的气体/金属比较低的例子，由于有助于防止初始飞溅发生的Al-Ni系金属间化合物的面积率少，所以无法有效防止初始飞溅的发生。
No.27是将Al-Ni-La-Cu系合金堆积在收集器中的工序的喷射距离较短的例子，由于有助于防止初始飞溅发生的Al-Ni系金属间化合物的面积率少，所以无法有效地防止初始飞溅的发生。
No.31是将Al-Ni--La-Cu系合金堆积在收集器中的工序的喷射距离较长的例子，在喷射成型中发生成品率降低。因此，无法提供于后续工序，从而未能进行电子显微镜观察·图像解析。