热轧铜合金板及溅射靶的制作方法

1.本发明涉及一种例如适合用于溅射靶、背板、加速器用电子管、磁控管等铜加工品的热轧铜合金板及溅射靶。
2.本技术基于2021年3月2日在日本提出申请的专利申请2021-032441号主张优先权，并将其内容援用于此。


背景技术：

3.以往，作为用于上述铜加工品的铜合金板，通常使用通过制造铜合金的铸锭的铸造工序和对该铸锭进行热加工(热轧或热锻)的热加工工序制造的热轧铜合金板。
4.例如，在专利文献1中公开了用于形成薄膜晶体管用配线膜的溅射靶，该溅射靶使用由cu-mg-ca系合金构成的热轧铜合金板来制造。
5.然而，对于上述热轧铜合金板而言，通过进行铣削或钻孔等切削加工、弯曲等塑性加工等，加工成所期望的形状的产品。在此，在上述铜合金板中，为了抑制加工时的挤裂及变形，要求使晶体粒径微细化且减少残余畸变。
6.在此，在以往的热轧铜合金板(溅射靶)中，作为加工工艺，仅具有热加工工序，因此即使进行热加工工序的条件控制，晶粒的微细化及残留应变的降低也可能不充分。因此，无法充分抑制加工时的挤裂及变形。并且，在将上述热轧铜合金板用作溅射靶的情况下，无法充分抑制以大功率进行溅射时的异常放电的产生。
7.专利文献1：日本特开2010-103331号公报


技术实现要素：

8.本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供切削加工性优异并且即使用作溅射靶时也能够充分抑制异常放电的热轧铜合金板及溅射靶。
9.为了解决该技术课题，本发明人进行了深入研究，结果得到如下见解：通过使组成适当化并且在热加工工序中进行适当的组织控制，形成为晶体粒径细、cube取向的面积率小且kam值小的金属组织，由此在用作切削加工性优异的热轧铜合金板及溅射靶的情况下，能够抑制以大功率进行溅射时的异常放电的产生。
10.本发明是根据上述见解而完成的，本发明的一方式所涉及的热轧铜合金板的特征在于，含有0.2质量％以上且2.1质量％以下的mg、0.4质量％以上且5.7质量％以下的al和0.01质量％以下的ag，剩余部分由cu及不可避免的杂质构成，利用ebsd法，在150000μm2以上的测定面积中，以测定间隔为1μm的步长进行测定，并利用数据分析软件oim分析测定结果而得到各测定点的ci值，排除ci值为0.1以下的测定点，进行各晶粒的取向差分析，测定区域的cube取向的面积率(晶体取向的面积率)为5％以下，当将相邻的像素(测定点)间的取向差为5
°
以上的像素间的边界视为晶界时的kam(kernel average misorientation，内核平均取向差)值的平均值为2.0以下，所述热轧铜合金板的板厚中心部的平均晶体粒径μ为40μm以下。
11.另外，在本发明的一方式中，板厚中心部是在板厚方向上从热轧铜合金板的表面(氧化物与铜的界面)起至总厚度的45～55％为止的区域。
12.根据该构成的热轧铜合金板，由于采用上述组成，因此通过热加工工艺的条件控制，能够实现晶粒的微细化。
13.而且，由于板厚中心部的平均晶体粒径为40μm以下、cube取向的面积率(晶体取向的面积率)为5％以下且kam值的平均值为2.0以下，因此能够抑制切削加工时的挤裂的产生。并且，当用作溅射靶时，能够抑制以大功率进行溅射时的异常放电的产生。
14.在此，在本发明的一方式所涉及的热轧铜合金板中，所述板厚中心部的晶体粒径的标准偏差σ优选为所述板厚中心部的平均晶体粒径μ的90％以下。
15.在该情况下，晶体粒径的偏差较小，晶粒被均匀地微细化，能够更加抑制切削加工时的挤裂的产生。并且，当用作溅射靶时，能够更加抑制以大功率进行溅射时的异常放电的产生。
16.并且，在本发明的一方式所涉及的热轧铜合金板中，优选如下：利用ebsd法，在150000μm2以上的测定面积中，以测定间隔为1μm的步长进行测定，并利用数据分析软件oim分析测定结果而得到各测定点的ci值，排除ci值为0.1以下的测定点，利用数据分析软件oim进行各晶粒的取向差分析，当将相邻的测定点间的取向差为15
°
以上的测定点间的边界作为晶界时，由晶体粒径(不包含双晶)的长径a及短径b表示的纵横比b/a为0.3以上。
17.在该情况下，由于由晶体粒径(不包含双晶)的长径a及短径b表示的纵横比b/a为0.3以上且长径a与短径b之差小，因此残留应变较少，能够抑制用作溅射靶时的异常放电的产生。
18.而且，在本发明的一方式所涉及的热轧铜合金板中，优选如下：利用ebsd法，在150000μm2以上的测定面积中，以测定间隔为1μm的步长进行测定，并利用数据分析软件oim分析测定结果而得到各测定点的ci值，排除ci值为0.1以下的测定点，利用数据分析软件oim进行各晶粒的取向差分析，当将相邻的测定点间的取向差为2
°
以上且15
°
以下的测定点间的边界即小倾角晶界及亚晶界的长度设为l
lb
、将相邻的测定点间的取向差大于15
°
的测定点间的边界即大倾角晶界的长度设为l
hb
时，l
lb
/(l
lb
+l
hb
)＜10％成立。
19.在该情况下，加工时被导入的位错的密度大的区域较少，当用作溅射靶时，能够抑制由于位错密度之差而在溅射面产生凹凸，从而能够长时间稳定地进行溅射成膜。
20.并且，在本发明的一方式所涉及的热轧铜合金板中，维氏硬度优选为120hv以下。
21.在该情况下，通过降低应变量，可降低由溅射时的应变的释放所导致的粗大簇的产生及由其引起的凹凸的产生，因此能够抑制异常放电的产生，溅射靶的特性会提高。
22.并且，在本发明的一方式所涉及的热轧铜合金板中，优选所述不可避免的杂质中，fe的含量为0.0020质量％以下，s的含量为0.0030质量％以下。
23.在该情况下，能够抑制晶界中存在fe或mgs的情况，从而能够抑制由这些夹杂物所导致的切削时的挤裂的产生及溅射成膜时的异常放电的产生。
24.本发明的一方式所涉及的溅射靶的特征在于，其由上述热轧铜合金板构成。
25.根据该构成的溅射靶，由于由上述热轧铜合金板构成，因此能够抑制切削加工时的挤裂的产生，表面品质优异。并且，能够抑制以大功率进行溅射时的异常放电的产生。
26.根据本发明的一方式，能够提供切削加工性优异并且即使用作溅射靶时也能够充
分抑制异常放电的热轧铜合金板及溅射靶。
附图说明
27.图1是本实施方式的热轧铜合金板(溅射靶)的制造方法的流程图。
具体实施方式
28.以下，对本发明的一实施方式的热轧铜合金板进行说明。
29.本实施方式的热轧铜合金板例如使用于溅射靶、背板、加速器用电子管、磁控管等铜加工品，本实施方式中，用作形成配线用铜合金薄膜的溅射靶。
30.本实施方式的热轧铜合金板具有如下组成：含有0.2质量％以上且2.1质量％以下的范围内的mg、0.4质量％以上且5.7质量％以下的范围内的al和0.01质量％以下的ag，剩余部分由cu及不可避免的杂质构成。
31.另外，在本实施方式中，优选上述不可避免的杂质中，fe的含量为0.0020质量％以下，s的含量为0.0030质量％以下。
32.而且，在本实施方式的热轧铜合金板中，利用ebsd法，在150000μm2以上的测定面积中，以测定间隔为1μm的步长进行测定，并利用数据分析软件oim分析测定结果而得到各测定点的ci值。排除ci值为0.1以下的测定点，进行各晶粒的取向差分析。测定区域的cube取向的面积率(晶体取向的面积率)为5％以下。并且，当将相邻的像素(测定点)间的取向差为5
°
以上的像素间的边界视为晶界时的kam值的平均值为2.0以下。
33.并且，在本实施方式的热轧铜合金板中，板厚中心部的平均晶体粒径μ为40μm以下。
34.而且，在本实施方式的热轧铜合金板中，板厚中心部的晶体粒径的标准偏差σ优选为板厚中心部的平均晶体粒径μ的90％以下。
35.并且，在本实施方式的热轧铜合金板中，利用ebsd法，在150000μm2以上的测定面积中，以测定间隔为1μm的步长进行测定，并利用数据分析软件oim分析测定结果而得到各测定点的ci值。排除ci值为0.1以下的测定点，利用数据分析软件oim，进行各晶粒的取向差分析。将相邻的测定点间的取向差为15
°
以上的测定点间的边界作为晶界。由晶体粒径(不包含双晶)的长径a及短径b表示的纵横比b/a优选为0.3以上。
36.而且，在本实施方式的热轧铜合金板中，利用ebsd法，在150000μm2以上的测定面积中，以测定间隔为1μm的步长进行测定，并利用数据分析软件oim分析测定结果而得到各测定点的ci值。排除ci值为0.1以下的测定点，利用数据分析软件oim进行各晶粒的取向差分析。将相邻的测定点间的取向差为2
°
以上且15
°
以下的测定点间的边界即小倾角晶界及亚晶界的长度设为l
lb
、将相邻的测定点间的取向差大于15
°
的测定点间的边界即大倾角晶界的长度设为l
hb
。在该情况下，优选满足l
lb
/(l
lb
+l
hb
)＜10％。
37.并且，在本实施方式的热轧铜合金板中，维氏硬度优选为120hv以下。
38.在此，对于在本实施方式的热轧铜合金板中如上述那样规定成分组成、组织及特性的理由，将在以下进行说明。
39.(mg)
40.mg具有使热轧铜合金板的晶体粒径微细化的作用效果。并且，抑制构成薄膜晶体
管的配线膜的铜合金薄膜的小丘及空洞等热缺陷的产生，从而提高耐迁移性。而且，在热处理时，在铜合金薄膜的正面及背面形成含有mg的氧化物层，从而阻止玻璃基板及si膜的主成分即si等向铜合金配线膜扩散并浸透。由此，mg防止铜合金配线膜的电阻率的增加。并且，mg具有提高铜合金配线膜与玻璃基板及si膜的密接性的作用。如果更详细地说明mg的作用，则含有mg的氧化物层具有以下两个效果。
41.(1)当si浸透于铜合金配线膜时，可能引起绝缘击穿。含有mg的氧化物层起到阻挡层的作用。
42.(2)cu与玻璃基板的密接性并不良好。含有mg的氧化物层起到提高铜合金配线膜与玻璃基板的密接的作用。
43.在此，当mg含量小于0.2质量％时，可能无法发挥上述作用效果。另一方面，当mg含量大于2.1质量％时，比电阻值会增加，作为配线膜无法充分发挥作用，因此并不优选。
44.因此，在本实施方式中，将mg含量设定在0.2质量％以上且2.1质量％以下的范围内。
45.另外，为了进一步发挥上述作用效果，更优选将mg含量的下限设为0.3质量％以上，进一步优选设为0.4质量％以上。另一方面，为了进一步抑制比电阻值的增加，更优选将mg含量的上限设为1.5质量％以下，进一步优选设为1.2质量％以下。
46.(al)
47.通过使al与mg共存含有，具有提高所形成的铜合金薄膜的密接性、化学稳定性的作用效果。即，在使用共存含有al及mg的溅射靶而形成的铜合金薄膜中，通过热处理，在其表面形成mg、cu及al的复合氧化物或氧化物固溶体，从而提高密接性、化学稳定性。
48.在此，当热轧铜合金板的al含量小于0.4质量％时，可能无法发挥上述作用效果，而且具有热轧铜合金板的cube取向的晶粒根据热加工条件的不同而容易变粗大的倾向。当存在粗大晶粒时，容易引起切削加工时的挤裂及溅射时的异常放电。另一方面，当热轧铜合金板的al含量大于5.7质量％时，比电阻值会增加，作为配线膜无法充分发挥作用，因此并不优选。
49.因此，在本实施方式中，将al含量设定在0.4质量％以上且5.7质量％以下的范围内。
50.另外，为了进一步发挥上述作用效果，更优选将al含量的下限设为0.6质量％以上，进一步优选设为0.9质量％以上。并且，为了进一步抑制比电阻值的增加，更优选将al含量的上限设为5.0质量％以下，进一步优选设为4.2质量％以下。
51.(ag)
52.ag具有以下作用效果：ag富集在铜合金的晶界中而抑制粒子生长，从而抑制切削加工时的挤裂的产生，并且抑制溅射成膜时的异常放电的产生。在此，当ag含量大于0.01质量％时，上述效果不会得到提高且制造成本会增加。
53.因此，在本实施方式中，将ag含量规定为0.01质量％以下。
54.另外，为了将制造成本控制为更低，更优选将ag含量的上限设为0.005质量％以下，进一步优选设为0.002质量％以下。并且，ag含量的下限虽然没有特别的限制，但为了可靠地达到上述作用效果，更优选将ag含量的下限设为0.0001质量％以上，进一步优选设为0.0003质量％以上。
55.(fe、s)
56.如果不可避免的杂质中含有较多的fe、s，则晶界中存在fe或mgs，由于这些夹杂物，可能产生切削加工时的挤裂及溅射时的异常放电。
57.因此，在本实施方式中，优选将fe含量设为0.0020质量％以下，将s含量设为0.0030质量％以下。
58.另外，进一步优选将fe含量的上限设为0.0015质量％以下，更优选设为0.0010质量％以下。进一步优选将s含量的上限设为0.0020质量％以下，更优选设为0.0015质量％以下。
59.(其他不可避免的杂质)
60.作为上述元素以外的其他不可避免的杂质，可列举as、b、ba、be、bi、ca、cd、cr、sc、稀土类元素、v、nb、ta、mo、ni、w、mn、re、ru、sr、ti、os、co、rh、ir、pb、pd、pt、au、zn、zr、hf、hg、ga、in、ge、y、tl、n、sb、se、si、sn、te、li、o、p等。这些不可避免的杂质可以在不影响特性的范围内含有。
61.在此，这些不可避免的杂质会使夹杂物增加而有可能导致产生切削加工时的挤裂及溅射时的异常放电，因此优选减少不可避免的杂质的含量。
62.(cube取向的面积率)
63.热轧铜合金板具有cube取向的晶粒根据热加工时的条件的不同而容易变粗大的倾向。因此，当cube取向的面积率大时，会存在粗大晶粒，容易产生切削加工时的挤裂及溅射时的异常放电。
64.因此，在本实施方式中，将cube取向的面积率规定为5％以下。
65.另外，cube取向的面积率的上限优选为4％以下，进一步优选为3％以下。并且，cube取向的面积率的下限没有特别的限制。
66.(kam值)
67.利用ebsd法测定的kam(kernel average misorientation)值为通过将一个像素与包围该一个像素的像素之间的取向差进行平均而算出的值。由于像素的形状为正六边形，因此当将近邻次数设为1(1st)时，将与相邻的六个像素的取向差的平均值计算为kam值。另外，在本实施方式中，表示分析点的晶体性的清晰度的ci值为0.1以下，求出除了加工组织显著发育且无法得到清晰的晶体图案的区域以外的组织中的kam值的平均值。
68.通过使用该kam值，能够将局部取向差即应变分布可视化。由于该kam值大的区域为加工时被导入的应变高的区域，因此溅射效率与其他区域的溅射效率不同，随着进行溅射，产生由应变的高低所导致的凹凸，从而容易产生异常放电。
69.因此，在本实施方式中，将kam值的平均值设为2.0以下。
70.另外，kam值的平均值的上限优选为1.8以下，进一步优选为1.5以下。并且，kam值的平均值的下限没有特别的限制。
71.(板厚中心部的平均晶体粒径)
72.在本实施方式的热轧铜合金板中，当板厚中心部(在板厚方向上从热轧铜合金板的表面(氧化物与铜的界面)起至总厚度的45％～55％为止的区域)的平均晶体粒径微细时，在切削加工时，在表面难以产生微细的挤裂。并且，当用作溅射靶时，若晶体粒径微细，则溅射时的凹凸会变微细，因此能够抑制异常放电，提高溅射特性。
73.因此，在本实施方式的热轧铜合金板中，将板厚中心部的平均晶体粒径μ规定为40μm以下。
74.另外，板厚中心部的平均晶体粒径μ的上限优选为30μm以下，更优选为25μm以下。并且，板厚中心部的平均晶体粒径μ的下限没有特别的限制。
75.(板厚中心部的晶体粒径的标准偏差)
76.在本实施方式的热轧铜合金板中，当板厚中心部的晶体粒径的标准偏差σ充分小时，晶体粒径的偏差变小，当用作溅射靶时，由于因溅射产生的每个晶粒的凹凸均等，因此能够进一步抑制异常放电的产生。
77.因此，在本实施方式的热轧铜合金板中，优选将板厚中心部的晶体粒径的标准偏差σ设定为板厚中心部的平均晶体粒径μ的90％以下。
78.另外，进一步优选将板厚中心部的晶体粒径的标准偏差σ的上限设为板厚中心部的平均晶体粒径μ的80％以下，更优选设为70％以下。并且，板厚中心部的晶体粒径的标准偏差σ的下限没有特别的限制。
79.(纵横比)
80.当将晶体粒径的长径设为a、将短径设为b时，由b/a表示的纵横比为表示材料加工度的指标，纵横比越小(即，长径a与短径b之差越大)，越趋于溅射时的异常放电变多。
81.因此，在本实施方式的热轧铜合金板中，当将晶体粒径的长径设为a、将短径设为b时，优选将由b/a表示的纵横比设为0.3以上。在此，热轧铜合金板的晶粒的纵横比b/a为所测定的多个晶粒的纵横比的平均值。
82.另外，纵横比b/a的下限进一步优选设为0.4以上，更优选设为0.5以上。并且，纵横比b/a的上限没有特别的限制。
83.(小倾角晶界及亚晶界的长度比率)
84.由于小倾角晶界及亚晶界为加工时被导入的位错的密度局部大的区域，因此溅射效率与其他区域的溅射效率不同，随着进行溅射，产生由应变的高低所导致的凹凸，具有容易产生异常放电的倾向。
85.因此，在本实施方式的热轧铜合金板中，优选当将小倾角晶界及亚晶界的长度设为l
lb
、将大倾角晶界的长度设为l
hb
时，规定为满足l
lb
/(l
lb
+l
hb
)＜10％。
86.在此，小倾角晶界及亚晶界为相邻的测定点间的取向差为2
°
以上且15
°
以下的测定点间的边界。大倾角晶界为相邻的测定点间的取向差大于15
°
的测定点间的边界。
87.另外，l
lb
/(l
lb
+l
hb
)的上限进一步优选为小于8％，更优选为小于6％。并且，l
lb
/(l
lb
+l
hb
)的下限没有特别的限制。
88.(维氏硬度)
89.当热轧铜合金板的维氏硬度大时，残留应变量较多，由于由溅射时的应变的释放所导致的粗大簇的产生及由其引起的凹凸，可能容易产生异常放电。
90.因此，在本实施方式的热轧铜合金板中，优选将维氏硬度设为120hv以下。
91.另外，维氏硬度的上限进一步优选为110hv以下，更优选为100hv以下。并且，维氏硬度的下限虽然没有特别的限制，但进一步优选为50hv以上，更优选为70hv以上。
92.接着，参考图1所示的流程图，对采用这种构成的本实施方式的热轧铜合金板的制造方法(溅射靶的制造方法)进行说明。
93.(熔解及铸造工序s01)
94.首先，在熔解铜原料而得到的铜熔液中添加前述元素并进行成分调整，从而制造铜合金熔液。另外，当添加各种元素时，能够使用元素单质或母合金等。并且，可以将包含上述元素的原料与铜原料一同熔解。并且，可以使用该合金的再生材料及碎片材料。
95.在此，作为铜原料，优选使用纯度为99.99质量％以上的所谓4ncu或纯度为99.999质量％以上的所谓5ncu。
96.熔解时，为了抑制mg的氧化或为了降低氢浓度，优选在h2o的蒸气压低的非活性气体气氛(例如ar气体)这种气氛下进行熔解，并将熔解时的保持时间保持在最小限度。
97.然后，将调整成分的铜合金熔液注入铸模，制造铜合金铸锭。另外，考虑到量产时，优选使用连续铸造法或半连续铸造法。
98.(热加工工序s02)
99.接着，对所得到的铜合金铸锭进行热加工。在本实施方式中，实施热轧，得到本实施方式的热轧铜合金板。
100.在此，以使热轧工序的各道次的轧制率为50％以下的方式实施轧制，轧制的总轧制率为98％以下。关于最终4道次，当各道次的轧制率小于4％时，cube取向的面积率较大且晶体粒径变粗大，当各道次的轧制率大于45％时，kam值较大且纵横比减小。因此，最终4道次中的各道次的轧制率为4～45％。而且，关于最终4道次，为了减小kam值且增大纵横比，优选随着道次的推进减小各道次的轧制率。
101.在此，“最终4道次”是指在多道次热轧工序的最后进行的4道次。例如，在热轧时进行10道次的情况下，最终4道次是指第七道次、第八道次、第九道次及第十道次。
102.并且，所述热轧工序的最终4道次前的开始温度为600℃以下时，kam值变大，最终4道次前的开始温度为850℃以上时，晶体粒径变粗大。并且，当最终4道次后的结束温度为550℃以下时，kam值变大，当最终4道次后的结束温度为800℃以上时，晶体粒径变粗大。
103.因此，在本实施方式中，优选最终4道次前的开始温度大于600℃且小于850℃。并且，优选最终4道次后的结束温度大于550℃且小于800℃。
104.而且，从热轧结束后起至成为200℃以下的温度为止的冷却速度比200℃/分钟慢时，板厚中心部的晶体粒径变粗大，粒径的偏差可能变大。
105.因此，在本实施方式中，优选将从热轧结束后起至成为200℃以下的温度为止的冷却速度设为200℃/分钟以上。
106.另外，精加工热轧后，为了调整热轧铜合金板的形状，可以实施轧制率10％以下的冷轧加工或利用矫直机进行的形状修正。
107.(切削加工工序s03)
108.对所得到的本实施方式的热轧铜合金板进行切削加工，从而制造溅射靶。
109.采用以上构成的本实施方式的热轧铜合金板具有如下组成：含有0.2质量％以上且2.1质量％以下的mg、0.4质量％以上且5.7质量％以下的al和0.01质量％以下的ag，剩余部分由cu及不可避免的杂质构成。因此，通过热加工工艺的条件控制，能够实现晶粒的微细化。
110.而且，在本实施方式的热轧铜合金板中，板厚中心部的平均晶体粒径μ为40μm以下，cube取向的面积率(晶体取向的面积率)为5％以下且kam值的平均值为2.0以下。因此，
能够抑制切削加工时的挤裂的产生。并且，当用作溅射靶时，能够抑制以大功率进行溅射时的异常放电的产生。
111.并且，在本实施方式中，当板厚中心部的晶体粒径的标准偏差σ为板厚中心部的平均晶体粒径μ的90％以下时，晶体粒径的偏差较小，晶粒被均匀地微细化，从而能够进一步抑制切削加工时的挤裂的产生。并且，当用作溅射靶时，能够进一步抑制溅射时的异常放电的产生。
112.并且，在本实施方式中，利用ebsd法，在150000μm2以上的测定面积中，以测定间隔为1μm的步长进行测定，并利用数据分析软件oim分析测定结果而得到各测定点的ci值。排除ci值为0.1以下的测定点，利用数据分析软件oim进行各晶粒的取向差分析，将相邻的测定点间的取向差为15
°
以上的测定点间的边界作为晶界。当由晶体粒径(不包含双晶)的长径a及短径b表示的纵横比b/a为0.3以上时，残留应变较少，从而能够抑制用作溅射靶时的异常放电的产生。
113.而且，在本实施方式中，利用ebsd法，在150000μm2以上的测定面积中，以测定间隔为1μm的步长进行测定，并利用数据分析软件oim分析测定结果而得到各测定点的ci值。排除ci值为0.1以下的测定点，利用数据分析软件oim，进行各晶粒的取向差分析。将相邻的测定点间的取向差为2
°
以上且15
°
以下的测定点间的边界即小倾角晶界及亚晶界的长度设为l
lb
、将相邻的测定点间的取向差大于15
°
的测定点间的边界即大倾角晶界的长度设为l
hb
。在该情况下，在l
lb
/(l
lb
+l
hb
)＜10％的情况下，加工时被导入的位错的密度大的区域较少，当用作溅射靶时，能够抑制由于位错密度之差而在溅射面产生凹凸，并且能够抑制溅射时的异常放电的产生，从而能够长时间稳定地进行溅射成膜。
114.并且，在本实施方式中，当维氏硬度为120hv以下时，通过降低应变量，可降低由溅射时的应变的释放所导致的粗大簇的产生及由其引起的凹凸的产生，因此能够抑制异常放电的产生，溅射靶的特性会提高。
115.而且，在本实施方式中，当不可避免的杂质中的fe的含量为0.0020质量％以下、s的含量为0.0030质量％以下时，能够抑制晶界中存在fe或mgs，能够抑制由这些夹杂物所导致的切削时的挤裂的产生及溅射成膜时的异常放电的产生。
116.以上，对本实施方式的热轧铜合金板进行了说明，但本发明并不限定于此，在不脱离本发明的技术要件的范围内能够适当进行变更。
117.例如，在上述实施方式中，对热轧铜合金板的制造方法的一例进行了说明，但铜合金的制造方法并不限定于实施方式中所记载的制造方法，可以适当选择已存在的制造方法进行制造。
118.实施例
119.以下，对为了确认本发明的效果而进行的确认实验结果进行说明。
120.(本发明例)
121.在ar气体气氛中，将无氧铜(99.99质量％以上)通过加热炉进行熔融。在所得到的熔液中添加mg、al及ag，使用连续铸造机制造铜合金铸锭。轧制前的坯料尺寸为宽度600mm
×
长度900mm
×
厚度240mm，进行记载于表2的轧制工序来制作了热轧铜合金板。
122.热轧工序的各道次的轧制率为50％以下，热轧的总轧制率为98％以下。最终4道次中的各道次的轧制率为4～45％。并且，将所述热轧工序的最终4道次前的开始温度及最终4
道次后的结束温度示于表2。温度测定使用放射温度计，通过测定轧制板的表面温度而进行。
123.然后，在这种热轧结束后，通过水冷以200℃/分钟以上的冷却速度进行冷却直至成为200℃以下的温度。
124.(比较例)
125.在ar气体气氛中，将无氧铜(99.99质量％以上)通过加热炉进行熔融。在所得到的熔液中添加mg、al及ag，使用连续铸造机制造铜合金铸锭。轧制前的坯料尺寸为宽度600mm
×
长度900mm
×
厚度240mm，进行记载于表2的轧制工序来制作了热轧铜合金板。
126.热轧工序的各道次的轧制率为50％以下，热轧的总轧制率为98％。并且，将所述热轧工序的最终4道次前的开始温度及最终4道次后的结束温度示于表2。温度测定使用放射温度计，通过测定轧制板的表面温度而进行。然后，在这种热轧结束后，通过水冷或空冷进行冷却直至成为200℃以下的温度。
127.对如上述那样得到的本发明例1～17及比较例1～8的热轧铜合金板测定cube取向的面积率、平均晶体粒径、晶体粒径的标准偏差、kam值的平均值、纵横比、小倾角晶界及亚晶界的长度比率、维氏硬度。并且，评价铣削加工时的挤裂的状态、用作溅射靶时的异常放电次数。
128.(组成分析)
129.从所得到的铸锭采集测定试样，并以感应耦合等离子体发射光谱分析法测定mg及al的量。以感应耦合等离子体质谱分析法测定ag及fe的量。以燃烧红外线吸收法测定s的量。另外，进行测定时，在试样中央部及宽度方向端部这两个部位进行测定，将含量多的一方作为该样品的含量。其结果，确认到为表1所示的成分组成。另外，表1中的fe、s为不可避免的杂质。
130.(cube取向的面积率)
131.在热轧铜合金板的相对于轧制宽度方向垂直的面即td(transverse direction，横向)面的板厚中心部中，使用耐水抛光纸、金刚石磨粒进行机械抛光。接着，使用胶体二氧化硅溶液进行精抛。然后，使用ebsd测定装置(fei公司制造quanta feg 450，edax/tsl公司制造(现在的ametek公司)oim data collection)和分析软件(edax/tsl公司制造(现在的ametek公司)oim data analysis ver.7.3.1)，以电子束的加速电压15kv、测定间隔为1μm的步长，在150000μm2以上的测定面积中，通过ebsd法测定观察面。将测定结果利用数据分析软件oim进行分析，得到各测定点的ci(confidence index，可靠性指数)值。排除ci值为0.1以下的测定点，利用数据分析软件oim，进行各晶粒的取向差分析。将相对于cube取向({001}＜100＞)具有10
°
以下的取向差的晶粒的面积率作为cube取向的面积率。
132.(kam值的平均值)
133.在所得到的热轧铜合金板的相对于轧制宽度方向垂直的面即td(transverse direction)面的板厚中心部中，使用耐水抛光纸、金刚石磨粒进行机械抛光。接着，使用胶体二氧化硅溶液进行精抛。然后，使用ebsd测定装置(fei公司制造quanta feg 450，edax/tsl公司制造(现在的ametek公司)oim data collection)和分析软件(edax/tsl公司制造(现在的ametek公司)oim data analysis ver.7.3.1)，以电子束的加速电压15kv、测定间隔为1μm的步长，在150000μm2以上的测定面积中，通过ebsd法测定观察面。将测定结果利用
数据分析软件oim进行分析，得到各测定点的ci值。排除ci值为0.1以下的测定点，利用数据分析软件oim，进行各晶粒的取向差分析。求出将相邻的像素间的取向差为5
°
以上的像素间的边界视为晶界来进行分析的所有像素的kam值，并求出其平均值。
134.(平均晶体粒径)
135.对所得到的热轧铜合金板的相对于轧制宽度方向垂直的面即td(transverse direction)面的板厚中心部，算出平均晶体粒径及标准偏差。对于各试样，在铜合金板的相对于轧制宽度方向垂直的面即td(transverse direction)面上，使用耐水抛光纸、金刚石磨粒进行机械抛光。接着，使用胶体二氧化硅溶液进行精抛。然后，使用ebsd测定装置(fei公司制造quanta feg 450，edax/tsl公司制造(现在的ametek公司)oim data collection)和分析软件(edax/tsl公司制造oim data analysis ver.7.3.1)，以电子束的加速电压15kv、测定间隔为1μm的步长，在150000μm2以上的测定面积中，通过ebsd法测定观察面。将测定结果利用数据分析软件oim进行分析，得到各测定点的ci值。排除ci值为0.1以下的测定点，利用数据分析软件oim，进行各晶粒的取向差分析。将相邻的测定点间的取向差为15
°
以上的测定点间的边界作为晶界，使用数据分析软件oim，通过面积分数(area fraction)即面积率，求出平均晶体粒径μ及标准偏差σ。
136.(纵横比)
137.在所得到的热轧铜合金板的相对于轧制宽度方向垂直的面即td(transverse direction)面的板厚中心部中，使用耐水抛光纸、金刚石磨粒进行机械抛光。接着，使用胶体二氧化硅溶液进行精抛。然后，使用ebsd测定装置(fei公司制造quanta feg 450，edax/tsl公司制造(现在的ametek公司)oim data collection)和分析软件(edax/tsl公司制造(现在的ametek公司)oim data analysis ver.7.3.1)，以电子束的加速电压15kv、测定间隔为1μm的步长，在150000μm2以上的测定面积中，通过ebsd法测定观察面。将测定结果利用数据分析软件oim进行分析，得到各测定点的ci值。排除ci值为0.1以下的测定点，利用数据分析软件oim，进行各晶粒(不包含双晶)的取向差分析。将相邻的测定点间的取向差为15
°
以上的测定点间的边界作为晶界，测定将各晶粒的晶体粒径的长径设为a、将短径设为b时由b/a表示的纵横比。然后，算出所测定的晶粒的纵横比的平均值，并将该平均值作为试样的纵横比。并且，在纵横比的测定中，将晶粒公差角(grain tolerance angle)设为5
°
、将最小晶粒大小(minimum grain size)设为两个像素而测定ebsd上的晶粒大小(grain size)。在此，当相邻的测定点间的取向差为晶粒公差角以上的角度差时，将该相邻的测定点间的边界视为晶界。因此，当在数据分析软件oim中将晶粒公差角设定为5
°
，并且相邻的测定点间的取向差为5
°
以上时，视为该测定点为不同的晶粒，将该相邻的测定点间的边界视为晶界而测定晶体粒径。
138.(小倾角晶界及亚晶界的长度比率)
139.在所得到的热轧铜合金板的相对于轧制宽度方向垂直的面即td(transverse direction)面的板厚中心部中，使用耐水抛光纸、金刚石磨粒进行机械抛光。接着，使用胶体二氧化硅溶液进行精抛。然后，使用ebsd测定装置(fei公司制造quanta feg 450，edax/tsl公司制造(现在的ametek公司)oim data collection)和分析软件(edax/tsl公司制造(现在的ametek公司)oim data analysis ver.7.3.1)，以电子束的加速电压15kv、测定间隔为1μm的步长，在150000μm2以上的测定面积中，通过ebsd法测定观察面。将测定结果利用
数据分析软件oim进行分析，得到各测定点的ci值。排除ci值为0.1以下的测定点，利用数据分析软件oim，进行各晶粒的取向差分析。将相邻的测定点间的取向差为15
°
以上的测定点间的边界作为晶界，并通过面积分数求出了平均粒径a。然后，利用ebsd法以测定间隔为平均粒径a的10分之1以下的步长测定观察面。以包含总数1000个以上的晶粒的方式，并且在多个视场合计面积为150000μm2以上的测定面积内，利用数据分析软件oim分析测定结果，得到各测定点的ci值。排除ci值为0.1以下的测定点，利用数据分析软件oim，进行各晶粒的取向差分析。将相邻的测定点间的取向差为2
°
以上且15
°
以下的测定点间的边界作为小倾角晶界及亚晶界，并将该长度设为l
lb
。将相邻的测定点间的取向差大于15
°
的测定点间的边界作为大倾角晶界，并将该长度设为l
hb
。求出所有晶界的小倾角晶界及亚晶界的长度比率l
lb
/(l
lb
+l
hb
)。
140.(维氏硬度)
141.在所得到的热轧铜合金板的相对于轧制宽度方向垂直的面即td(transverse direction)面的板厚中心部中，利用jis z 2244中规定的方法进行测定。
142.(铣削加工时的挤裂的状态)
143.将各试样制成100
×
2000mm的平板，在铣床中使用硬质合金刀尖的车刀对该平板表面以切削深度0.12mm、切削速度4500m/分钟进行切削加工。评价在该切削表面的500μm见方的视场中存在几个长度120μm以上的挤裂缺陷。
144.(异常放电次数)
145.由各试样以靶部分的直径为152mm的方式制作包含背板部分的一体型靶。将该靶安装于溅射装置，进行真空吸引直至腔室内的极限真空压力成为2
×
10-5
pa以下。接着，作为溅射气体使用纯ar气体，将溅射气体气氛压力设为1.0pa，通过直流(dc)电源，以溅射功率2100w，放电8小时。使用附属于电源的电弧计数器来测定在该期间产生的异常放电次数，对总异常放电次数进行计数。
146.[表1]
[0147][0148]
[表2]
[0149][0150]
[表3]
[0151][0152]
[表4]
[0153][0154]
在比较例1中，mg含量少于本实施方式的范围，平均晶体粒径为44μm。在该比较例1中，切削时的挤裂个数较多，从而异常放电次数变多。
[0155]
在比较例2中，al含量少于本实施方式的范围，cube取向的面积率为8％。在该比较例2中，切削时的挤裂个数较多，从而异常放电次数变多。
[0156]
在比较例3中，热轧的最终4道次前的开始温度及最终4道次后的结束温度较低，kam值的平均值为3.1。在该比较例3中，切削时的挤裂个数较多，从而异常放电次数变多。
[0157]
比较例4中，热轧的最终4道次前的开始温度及最终4道次后的结束温度较高，板厚中心部的平均晶体粒径为66μm。在该比较例4中，切削时的挤裂个数较多，从而异常放电次数变多。
[0158]
在比较例5中，虽然随着热轧道次的推进减小了各道次的轧制率，但最终4道次中3道次的轧制率较小，cube取向的面积率为11％，平均晶体粒径为56μm。在该比较例5中，切削
时的挤裂个数较多，从而异常放电次数变多。
[0159]
在比较例6中，热轧的最终4道次的轧制率较大，kam值的平均值为2.6，纵横比为0.2。在该比较例6中，切削时的挤裂个数较多，从而异常放电次数变多。
[0160]
在比较例7中，热轧的最终4道次中后段道次的轧制率较大，kam值的平均值为2.8、纵横比为0.2。在该比较例7中，切削时的挤裂个数较多，从而异常放电次数变多。
[0161]
在比较例8中，热轧后的冷却速度较慢，为70℃/分钟，平均晶体粒径为83μm。在该比较例8中，切削时的挤裂个数较多，从而异常放电次数变多。
[0162]
相对于此，在本发明例1～17中，mg、al、ag的含量、kam值的平均值、cube取向的面积率、板厚中心部的平均晶体粒径μ在本实施方式的范围内。在这些本发明例1～17中，切削加工时的挤裂个数被控制在四个以下，异常放电的产生次数也为八次以下。
[0163]
由以上实施例的结果确认到，根据本发明例，能够提供切削加工性优异并且即使用作溅射靶时也能够充分抑制异常放电的热轧铜合金板及溅射靶。
[0164]
产业上的可利用性
[0165]
本实施方式的热轧铜合金板适合用作溅射靶、背板、加速器用电子管、磁控管等铜加工品。本实施方式的溅射靶适合用于形成配线用铜合金薄膜。

技术特征：
1.一种热轧铜合金板，其特征在于，含有0.2质量％以上且2.1质量％以下的mg、0.4质量％以上且5.7质量％以下的al和0.01质量％以下的ag，剩余部分由cu及不可避免的杂质构成，利用ebsd法，在150000μm2以上的测定面积中，以测定间隔为1μm的步长进行测定，并利用数据分析软件oim分析测定结果而得到各测定点的ci值，排除ci值为0.1以下的测定点，进行各晶粒的取向差分析，测定区域的cube取向的面积率即晶体取向的面积率为5％以下，当将相邻的像素间的取向差为5
°
以上的像素间的边界视为晶界时的内核平均取向差kam值的平均值为2.0以下，所述热轧铜合金板的板厚中心部的平均晶体粒径μ为40μm以下。2.根据权利要求1所述的热轧铜合金板，其特征在于，所述板厚中心部的晶体粒径的标准偏差σ为所述板厚中心部的平均晶体粒径μ的90％以下。3.根据权利要求1或2所述的热轧铜合金板，其特征在于，利用ebsd法，在150000μm2以上的测定面积中，以测定间隔为1μm的步长进行测定，并利用数据分析软件oim分析测定结果而得到各测定点的ci值，排除ci值为0.1以下的测定点，利用数据分析软件oim进行各晶粒的取向差分析，当将相邻的测定点间的取向差为15
°
以上的测定点间的边界作为晶界时，由不包含双晶的晶体粒径的长径a及短径b表示的纵横比b/a为0.3以上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的热轧铜合金板，其特征在于，利用ebsd法，在150000μm2以上的测定面积中，以测定间隔为1μm的步长进行测定，并利用数据分析软件oim分析测定结果而得到各测定点的ci值，排除ci值为0.1以下的测定点，利用数据分析软件oim进行各晶粒的取向差分析，当将相邻的测定点间的取向差为2
°
以上且15
°
以下的测定点间的边界即小倾角晶界及亚晶界的长度设为l
lb
、将相邻的测定点间的取向差大于15
°
的测定点间的边界即大倾角晶界的长度设为l
hb
时，以下式子成立，l
lb
/(l
lb
+l
hb
)＜10％。5.根据权利要求1至4中任一项所述的热轧铜合金板，其特征在于，所述热轧铜合金板的维氏硬度为120hv以下。6.根据权利要求1至5中任一项所述的热轧铜合金板，其特征在于，所述不可避免的杂质中，fe的含量为0.0020质量％以下，s的含量为0.0030质量％以下。7.一种溅射靶，其特征在于，所述溅射靶由权利要求1至6中任一项所述的热轧铜合金板构成。

技术总结
该热轧铜合金板含有0.2质量％以上且2.1质量％以下的Mg、0.4质量％以上且5.7质量％以下的Al和0.01质量％以下的Ag，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，利用EBSD法测定的Cube取向的面积率(晶体取向的面积率)为5％以下，当将相邻的像素间的取向差为5


技术研发人员：中里洋介 牧一诚 积川靖弘 谷雨
受保护的技术使用者：三菱综合材料株式会社
技术研发日：2022.02.08
技术公布日：2023/10/15