铜合金制衬管及铜合金制衬管的制造方法技术

本发明专利技术的铜合金制衬管由以下组成的铜合金构成：含有Co：0.10质量％以上且0.30质量％以下、P：0.030质量％以上且0.10质量％以下、Sn：0.01质量％以上且0.50质量％以下、Ni：0.02质量％以上且0.10质量％以下及Zn：0.01质量％以上且0.10质量％以下，Co的含量与P的含量的质量比〔Co〕/〔P〕在3.0以上且6.0以下的范围内，且剩余部分为铜及不可避免的杂质，所述铜合金制衬管的导热率为250W/m·K以上，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度为100Hv以上，并且从加热处理前的硬度的降低率为5％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铜合金制衬管及铜合金制衬管的制造方法
本专利技术涉及一种在圆筒型溅射靶中配置于靶材的内周侧的铜合金制衬管及该铜合金制衬管的制造方法。本申请主张基于2016年4月12日于日本申请的专利申请2016-079420号的优先权，并将其内容援用于此。
技术介绍
作为形成金属膜或氧化物膜等薄膜的方法，使用溅射靶的溅射法被广泛使用。一般而言，溅射靶具备与要形成的薄膜的组成对应地形成的靶材及保持该靶材的衬垫材料经由接合层接合而成的结构。作为构成介于靶材与衬垫材料之间的接合层的接合材料，例如可以举出In或者Sn-Pb合金等。作为上述溅射靶，例如提出了平板型溅射靶及圆筒型溅射靶。在平板型溅射靶中设为平板形状的靶材和平板状的衬垫材料(垫板)层叠而成的结构。并且，在圆筒型溅射靶中设为圆筒状衬垫材料(衬管)经由接合层而接合于圆筒形状的靶材的内周侧的结构。另外，为了应对针对大型基板的成膜，提出了将圆筒型靶的靶材的轴线方向长度设定为例如1000mm以上的较长的长度的内容。在平板型溅射靶中，靶材的使用效率低至20～30％左右，未能有效地成膜。相对于此，圆筒型溅射靶将其外周面作为溅射面，一边旋转靶一边实施溅射，从而与使用平板型溅射靶的情况相比，适合于连续成膜，并且由于磨损部沿圆周方向扩展，因此具有靶材的使用效率变高至60～80％的优点。而且，在圆筒型溅射靶中，设成从衬管的内周侧冷却的结构，腐蚀部如上述方式沿圆周方向扩展，从而能够抑制靶材的温度上升，能够增加溅射过程中的功率密度，从而能够进一步提高成膜的生产量(throughput)。上述衬管是为了保持靶材来确保机械强度而设置的，还具有诸如向靶材供电及冷却靶材的作用。因此，作为衬管要求机械强度、导电性及导热性优异，例如由SUS304等不锈钢、铜或铜合金、钛等构成。在此，专利文献1中公开了具备由铜或铜合金构成的衬管的溅射靶。专利文献1：日本特开2015-212422号公报在圆筒型溅射靶中，具备在衬管的外周侧配置有靶材且衬管的两端支承于溅射装置的安装部的结构。并且，衬管的内部形成有磁体或水冷机构。因此，在衬管的端部施加有衬管的自身重量、靶材的重量及衬管的内部结构的重量，从而局部地施加有大的弯曲应力。并且，在拆卸耗尽的使用后的靶材时，通过加热整个靶材使接合层熔融来拨出。在此，以往的由铜或铜合金构成的衬管中，因施加到衬管端部的弯曲应力而发生变形，导致难以拆卸使用完毕的靶材，有可能无法反复使用衬管。另外，钛制衬管或不锈钢制衬管变形阻力高，从而不容易产生如上所述的弯曲变形的问题。然而，钛制衬管或不锈钢制衬管中，存在如下问题：由于导热率低，因此在进行高功率的溅射时，无法将靶材侧的热量充分发散到衬管的内周侧，使得接合层熔化或溅射成膜不稳定。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种通过抑制衬管的变形而能够反复使用，并且散热特性优异且能够应对高功率的溅射成膜的铜合金制衬管及该铜合金制衬管的制造方法。为了解决上述问题，作为本专利技术的一方式的铜合金制衬管为在圆筒型溅射靶中配置于呈圆筒形状的靶材的内周侧的铜合金制衬管，其特征在于，由以下组成的铜合金构成：含有Co：0.10质量％以上且0.30质量％以下、P：0.030质量％以上且0.10质量％以下、Sn：0.01质量％以上且0.50质量％以下、Ni：0.02质量％以上且0.10质量％以下及Zn：0.01质量％以上且0.10质量％以下，Co的含量〔Co〕与P的含量〔P〕的质量比〔Co〕/〔P〕在3.0以上且6.0以下的范围内，剩余部分为铜及不可避免的杂质，所述铜合金制衬管的导热率为250W/m·K以上，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度为100Hv以上，并且从加热处理前的硬度的降低率为5％以下。根据设为这种结构的作为本专利技术的一方式的铜合金制衬管，由于由上述组成的铜合金构成，因此能够通过在母相中分散含有Co及P的微细的析出物来提高强度、导电率、导热性及耐热性。具体而言，由于导热率设为250W/m·K以上，因此能够将靶材侧的热量有效地发散到衬管的内周侧，从而能够应对高功率的溅射成膜。并且，由于在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度设为100Hv以上，且从加热处理前的硬度的降低率设为5％以下，因此高温强度及耐热性优异，即使在溅射过程中施加有弯曲应力的情况下，也能够抑制弯曲变形。因此，能够容易拆卸使用完毕的靶材，从而能够反复使用铜合金制衬管。在此，在作为本专利技术的一方式的铜合金制衬管中，优选与轴线正交的截面中的(200)面的取向性为50％以上。在该情况下，相对于弯曲应力的变形阻力变高，从而能够进一步抑制在铜合金制衬管的端部产生弯曲变形。作为本专利技术的一方式的铜合金制衬管的制造方法为上述铜合金制衬管的制造方法，其特征在于，具备：熔炼铸造工序，获得所述组成的铜合金铸锭；热挤压工序，通过在850℃以上的温度下对所述铜合金铸锭进行加热并进行挤压加工而获得管坯；淬冷工序，对所述热挤压工序之后的管坯进行淬冷；冷拉拔工序，在截面收缩率为10％以上且30％以下的条件下，对所获得的管坯进行拉拔加工；及热处理工序，在400℃以上且600℃以下的温度范围内保持1小时以上且10小时以下的条件下，对所述冷拉拔工序后的管坯进行热处理。根据该结构的铜合金制衬管的制造方法，在850℃以上的温度下对所述铜合金铸锭进行加热并进行挤压加工而获得管坯的热挤压工序及之后的淬冷工序中能够使Co及P进行固溶，在对所述冷拉拔工序后的管坯进行热处理的热处理工序中，能够使含有已固溶的Co及P的析出物分散，从而能够在不使导热率及导电率大幅度降低的情况下提高强度和耐热性。具体而言，能够使铜合金制衬管的导热率成为250W/m·K以上。并且，能够使在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度成为100Hv以上，使从加热处理前的硬度的降低率成为5％以下。如上所述，根据本专利技术能够提供一种通过抑制衬管的变形而能够反复使用，并且散热特性优异且能够应对高功率的溅射成膜的铜合金制衬管及该铜合金制衬管的制造方法。附图说明图1是具备本专利技术的一实施方式所涉及的铜合金制衬管的圆筒型溅射靶的概略说明图。图1的(a)是与轴线O方向正交的剖视图，图1的(b)是沿轴线O的剖视图。图2是表示测定结晶取向性的试样的采集位置的说明图。图3是本专利技术的一实施方式所涉及的铜合金制衬管的制造方法的流程图。图4是冷拉拔工序的说明图。图5是表示衬管的最大变形量的测定方法的说明图。具体实施方式以下，参考附图对具备作为本专利技术的实施方式的铜合金制衬管的圆筒型溅射靶进行说明。如图1所示，本实施方式中的圆筒型溅射靶10具备沿轴线O延伸且呈圆筒形状的靶材11及插入于该靶材11的内周侧的作为本实施方式的铜合金制衬管12。而且，靶材11与铜合金制衬管12经由接合层13而接合。靶材11设为与要形成的薄膜的组成对应的组成，并且由各种金属及氧化物等构成。并且，该靶材11的外径D1例如设为相对于衬管的外径D2为D2+10mm≤D1≤D2+50mm、内径d1设为相对于衬管的外径D2为D2+1mm≤d1≤D2+6mm、轴线O方向长度L1设为500mm≤L1≤5000mm左右。介于靶材11与铜合金制衬管12之间的接合层1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜合金制衬管，其在圆筒型溅射靶中配置于呈圆筒形状的靶材的内周侧，所述铜合金制衬管的特征在于，由以下组成的铜合金构成：含有Co：0.10质量％以上且0.30质量％以下、P：0.030质量％以上且0.10质量％以下、Sn：0.01质量％以上且0.50质量％以下、Ni：0.02质量％以上且0.10质量％以下及Zn：0.01质量％以上且0.10质量％以下，Co的含量〔Co〕与P的含量〔P〕的质量比〔Co〕/〔P〕在3.0以上且6.0以下的范围内，剩余部分为铜及不可避免的杂质，所述铜合金制衬管的导热率为250W/m·K以上，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度为100Hv以上，并且从加热处理前的硬度的降低率为5％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.12 JP 2016-0794201.一种铜合金制衬管，其在圆筒型溅射靶中配置于呈圆筒形状的靶材的内周侧，所述铜合金制衬管的特征在于，由以下组成的铜合金构成：含有Co：0.10质量％以上且0.30质量％以下、P：0.030质量％以上且0.10质量％以下、Sn：0.01质量％以上且0.50质量％以下、Ni：0.02质量％以上且0.10质量％以下及Zn：0.01质量％以上且0.10质量％以下，Co的含量〔Co〕与P的含量〔P〕的质量比〔Co〕/〔P〕在3.0以上且6.0以下的范围内，剩余部分为铜及不可避免的杂质，所述铜合金制衬管的导热率为250W/m·K以上，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤慎司，除補正则，三岛昭史，大户路晓，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP