TW201923112A

TW201923112A - 銅錳濺鍍靶材

Info

Publication number: TW201923112A
Application number: TW107135179A
Authority: TW
Inventors: 斯特凡費拉斯; 法蘭克Ｃ奧爾福德; 蘇珊Ｄ斯特羅瑟斯; 艾拉Ｇ諾蘭德; 麥克Ｒ平特; 派翠克安德沃德
Original assignee: 美商哈尼威爾國際公司
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2019-06-16
Also published as: KR20200073214A; US10760156B2; WO2019075204A1; EP3695024A4; EP3695024A1; JP2020537046A; EP3695024B1; JP7297741B2; TWI684652B; JP2023123576A; US20190112702A1; CN111344434A

Abstract

一種形成高強度銅合金之方法。該方法包含將包括約2 wt. %至約20 wt. %錳之銅材料加熱至高於400℃之溫度，此係以該銅材料之重量計；讓該銅材料冷卻至約325℃至約350℃之溫度以形成冷卻之銅材料；以及用等通道彎角擠製來擠製該冷卻之銅材料以形成冷卻之銅錳合金。

Description

銅錳濺鍍靶材

本揭露關於高強度銅錳合金。更具體而言，本揭露關於含有至少2重量％錳的銅錳合金。在一些實施例中，銅錳合金可用於濺鍍靶材總成。亦描述形成高強度銅錳合金之方法。

物理氣相沉積(「PVD」)方法廣泛用於在各式基材上形成材料薄膜。在一個已知為濺鍍的PVD程序中，原子係藉由用氣體離子（諸如電漿）轟擊而從濺鍍靶材的表面射出。因此，濺鍍靶材是沉積至基材上之材料的來源。

例示性濺鍍總成之一部分的示意圖係示於圖1。濺鍍總成10包含背襯板12，該背襯板具有黏結到其上的濺鍍靶材14。半導體晶圓18位於總成內並且與濺鍍靶材14的濺鍍表面16隔開。在操作時，粒子或濺鍍材料22會從濺鍍靶材14的表面16移出並且沉積在半導體晶圓18的表面上，以在晶圓上形成塗層（或薄膜）20。應當理解，圖1中所繪示的濺鍍總成10係示例構型，因為例如，靶材14及背襯板12均可為任何合適的尺寸或形狀。在一些實施例中，物理氣相沉積設備10可包括無背襯板12的濺鍍靶材14。此稱為單塊式(monolithic)構型。

各式金屬及合金皆可使用PVD技術來沉積，包括例如Al、Ti、Cu、Ta、Ni、Mo、Au、Ag、Pt、及這些元素的合金。一種此類合金是銅錳(「CuMn」)，其已用於濺鍍靶材中以形成例如半導體工業中所使用的各式金屬互連。目前的CuMn合金濺鍍靶材含有小於1 wt% Mn。

此外，半導體晶圓製造技術的進展已導致對更大型濺鍍靶材構型的需求，諸如300 mm及450 mm濺鍍靶材（即用於300 mm或450 mm矽晶圓沉積程序的靶材）。亦使用高濺鍍功率以提升處理量、膜品質、及均勻性。然而，高濺鍍功率可能增加習知濺鍍靶材中撓曲及翹曲的風險。因此，半導體工業希望獲得具有更高強度的濺鍍靶材以限制撓曲。

在一個實施例中，一種形成一高強度銅合金之方法包括加熱一包括錳之銅材料至高於400℃之一溫度，其中該銅材料包含約2 wt.%至約20 wt.%錳；讓該銅材料冷卻至約325℃至約350℃之一溫度以形成一冷卻之銅材料；以及用等通道彎角擠製(equal channel angular extrusion, ECAE)來擠製該冷卻之銅材料，以形成一冷卻之銅錳合金。

在另一個實施例中，一種濺鍍總成包括一具有銅合金之濺鍍靶材，該銅合金具有銅作為一主要組分並且亦含有錳，其中以該銅合金之重量計，該錳係以約2 wt. %至約20 wt. %的一重量百分比存在。該濺鍍靶材具有實質上精細化的二次相，使得該等二次相具有比藉由習知熱機械加工方法（諸如鍛造及輥軋）所獲得之一平均直徑小大約至少1.5倍的一平均直徑。

儘管揭示多個實施例，但所屬技術領域中具有通常知識者從以下的實施方式將顯而易見本發明的又其他實施例，其顯示並描述了本發明的說明性實施例。據此，附圖與實施方式將視為本質上是說明性的而非限制性的。

本文中所揭示的是一種例如用於濺鍍靶材中之高強度銅錳合金。更具體而言，本文中所揭示的是一種具有高強度、高熱穩定性、及精細化微結構之銅錳合金。亦揭示的是形成銅錳合金之方法，該等方法包括熱處理步驟及等通道彎角擠製(ECAE)。

高強度銅錳合金包括銅作為主要組分且包括錳作為次要組分。作為主要組分之銅係以比錳高之重量百分比存在，而錳是次要組分。例如，高強度銅錳合金可包括約80 wt. %至約98 wt. %、約88 wt. %至約97 wt. %、或約90 wt. %至92 wt. %銅，以及約2 wt. %至約20 wt. %、約3 wt. %至約12 wt. %、或約8 wt. %至約10 wt. %錳。在一些實施例中，高強度銅錳合金可包括銅、錳、及一或多種額外次要組分。在其他實施例中，高強度銅錳合金可由銅、錳、及不可避免的雜質所組成，諸如氧、碳、及其他微量元素。

高強度銅錳合金具有精細化的微觀結構。在一些實施例中，合金具有至多約15 µm直徑的平均晶粒大小，諸如約0.2 µm至約15 µm。例如，晶粒大小可係約0.2 µm至約1 µm、約1 µm至約2.5 µm、約2.5 µm至約6.5 µm、約6.5 µm至約12.5 µm、或約12.5 µm至約15 µm。

銅錳合金可實質上不含空隙，使得本揭露之銅錳合金中出現比「毛胚鑄造(as cast)」材料少的空隙。在一些實施例中，合金可不含空隙，使得沒有空隙出現。在其他實施例中，合金可實質上不含大孔隙或孔洞，諸如大於約100 µm直徑者。

銅錳合金亦可具有精細化的二次相。具有高（即2 wt. %或更大）重量百分比之錳的銅合金可能含有錳沉澱及二次相或夾雜物，其等在濺鍍靶材中是非所欲的。二次相可包括例如錳氧化物(MnO)及/或錳硫化物(MnS)，其等之形成取決於合金化程序期間是否有氧及/或硫存在。本案銅錳合金含有有限量的二次相，並且所存在之二次相具有比使用習知熱機械加工方法所加工之合金中存在的二次相直徑小的平均直徑。例如，本案銅錳合金之二次相可具有比使用習知方法所加工之合金的平均直徑小至少約1.5倍的平均直徑。習知熱機械加工方法（或本文中另稱為習知方法）之實例包括毛坯鑄造和鍛造及輥軋。因此，使用本案加工方法所加工之銅錳合金可具有平均直徑比使用習知方法所加工之銅錳合金的平均直徑小至少約1.5倍的二次相。

銅錳合金亦可具有提高之硬度性質。在一些實施例中，銅錳合金之勃氏硬度（HB或HBN）可係約155 HB至約200 HB。

銅錳合金亦可具有高強度。具有高（即2 wt. %或更大）重量百分比之錳的銅合金一般具有比具有低（即，小於2 wt. %）重量百分比之錳的銅合金高的強度。例如，銅錳合金可具有約475 MPa至約700 MPa之平均降伏強度。

在一些實施例中，銅錳合金可係用於物理氣相沉積設備（諸如圖1中所示之設備10）的濺鍍靶材。在一些實施例中，銅錳合金濺鍍靶材可連接或黏合至背襯板。在其他實施例中，銅錳合金可係單塊式靶材。

銅錳合金濺鍍靶材14可藉由根據圖2之方法來形成。圖2係根據一些實施例之形成銅錳合金方法100的流程圖。在一個實施例中，方法100包括第一初步加工步驟110。第一初步加工步驟110可包括例如藉由使用粉末、碎屑、薄片、鑄造母合金、或顆粒來添加合金化元素（即錳）以達到較佳之材料組成。第一初步加工步驟110亦可包括所屬技術領域具有通常知識者所已知之其他程序（諸如鑄製）。在一些實施例中，方法100亦包括第二初步加工步驟111，其涉及初步熱機械(TMP)加工。一個示例性TMP加工方法包括熱鍛造該銅錳材料。在熱鍛造期間，使銅錳坯料的高度降低，使得坯料尺寸適於進一步加工。熱鍛造亦可進一步精細化毛坯鑄造晶粒大小，並且增加組成之均勻化，而且減少毛坯鑄造缺陷（諸如空隙及孔隙）。熱鍛造溫度取決於錳的重量百分比。例如，在錳重量百分比較低之的合金中，合適的熱鍛造溫度範圍可係約400至600℃持續至少1小時的期間。在錳重量百分比較高之的合金中，合適溫度範圍可係約600至約950℃持續至少1小時的期間。在熱鍛造之後，銅材料可經過水淬火或在空氣中冷卻至室溫。第二初步加工步驟111亦可包括所屬技術領域具有通常知識者已知之其他程序。

方法100進一步包括第一加工序列104，該第一加工序列包含步驟112、步驟114、及步驟116。在步驟112中，將銅材料加熱至高於400℃之溫度持續至少1小時的期間。例如，可將銅材料加熱至約425℃至約450℃之溫度持續至少1小時的期間。然而，此溫度取決於CuMn合金中存在之錳的重量百分比。例如，對於錳重量百分比高之CuMn合金而言，溫度可更高，以達到更佳之孔隙癒合及組成均勻化。此溫度可藉由測量勃氏硬度來判定。例如，在熱處理後勃氏硬度應介於約90與130之間，以在後續ECAE加工期間限制碎裂並減少負載。在一些實施例中，溫度可比經歷3至4道次的ECAE之銅錳合金的完全再結晶溫度低上約10℃。完全再結晶溫度可藉由在各種溫度下熱處理銅材料1小時並測量晶粒大小及勃氏硬度來判定。當所有晶粒都已經再結晶時，完全再結晶即完成。該銅材料是銅與錳的混合物，其中銅係作為主要組分存在而錳係作為次要組分存在。例如，銅可以約80 wt. %至約98 wt. %銅之量及約2 wt. %至約20 wt. %錳存在。銅材料亦可含有其他次要組分或雜質。在一些實施例中，步驟112可藉由均勻化或退火來進行，以提供均勻的微結構。

在步驟114中，將銅材料冷卻至約300℃至約350℃之溫度以形成冷卻之銅材料。例如，可將銅材料冷卻至約325℃至約350℃之溫度。可將銅材料快速冷卻（諸如藉由淬火），或者可使其在環境溫度下空氣冷卻。

在步驟115中，可使冷卻之銅材料進行第一可選熱處理步驟。例如，可將冷卻之銅材料加熱至約425℃至約750℃之溫度持續至少1小時的期間。可完成此可選熱處理以讓退火步驟112及/或冷卻步驟114所導致之微結構中變形再結晶，並且可產生更均勻及更精細化的微結構。

在步驟116中，使用ECAE擠製冷卻之銅材料以形成ECAE銅錳合金。在一些實施例中，步驟116包括1至4道次的ECAE。在其他實施例中，步驟116可包含4或更多道次的ECAE。在一些實施例中，在多個ECAE道次之間可使銅錳合金旋轉。例如，步驟116可以包含4道次的ECAE，期間在各道次之間使冷卻之銅材料旋轉90度。

方法100可以進一步包括最終加工步驟124，其可包括例如多步驟熱處理、應力消除、或不影響銅錳合金性質之任何其他程序。然後可使合金經歷進一步加工以用作為單塊式靶材，或者可將其黏合至背襯板以用於濺鍍應用中。

在另一個實施例中，方法100可包括如上所揭示之初步加工步驟110、如上所揭示之第一加工步驟104、及包含步驟118、步驟120、及步驟122之可選第二加工序列106。

在步驟118中，使冷卻之銅錳合金經歷第一輥軋步驟。

在步驟120中，可使合金進行第二可選熱處理步驟，其中將該合金加熱至高於400℃之溫度持續至少0.5小時的期間，以形成經加熱之銅錳合金。例如，在一個實施例中，可將冷卻之銅錳合金加熱至約400℃至約575℃持續約0.5小時至約4小時的期間。在另一個實施例中，可將合金加熱至約425℃至約550℃之溫度，取決於所欲之合金性質，諸如強度、晶粒大小、及任何其他性質。

在步驟122中，可使經加熱之銅錳合金進行第二輥軋步驟，或者替代地進行鍛造、擠製、或拉製步驟，以形成硬化之銅錳合金。在一些實施例中，硬化之銅錳合金具有實質上精細化的微結構，使得晶粒結構實質上均勻且等軸(equiaxed)。此外，在一些實施例中，硬化之銅錳合金可具有約1.5 µm至約15 µm之平均晶粒大小。在其他實施例中，合金可具有約1.5 µm至約5 µm之平均晶粒大小。方法100可進一步包括如上所揭示之最終加工步驟124。

相較於錳百分比較低之CuMn合金，錳百分比較高之CuMn合金經常展現出提高之強度及/或硬度性質。然而，因為錳百分比較高之CuMn合金會較硬並且較傾向會形成孔隙及鑄造缺陷，因此經常由於材料之易碎性質而較傾向會碎裂。本文中所述之ECAE程序會產生可製造之CuMn合金。實例1：退火溫度及Mn含量對硬度的影響

針對各種銅錳合金，觀察退火（即熱處理）溫度對硬度的影響，該等銅錳合金具有介於約0.5 wt. % Mn至約10 wt. % Mn之間的重量百分比。將銅錳合金加熱至約250℃至約600℃之溫度，並且藉由執行根據U.S. Standard ASTM E10-14之勃氏硬度測試來判定相應之勃氏硬度(HB)值。

圖3顯示七種不同銅錳合金組成物之HB值與退火溫度之間的關係，該等組成物係藉由將高純度銅與表1中所列示之量的錳組合而形成。針對此實例中所使用之所有CuMn合金，使用6N Cu（99.9999%純度）及5N Mn（99.999%純度）。所有合金均使用ECAE來加工。表1中的所有數字均以重量百分比之基礎來表示。表1.

如圖3中所示，組成物2及組合物6分別具有7 wt. %及10 wt. %之Mn重量百分比，無論退火溫度為何，其等均具有比Mn重量百分比較低之銅錳合金還要高的HB值。例如，在425℃下，組成物2及組成物6均具有大約90之HB值，而Mn重量百分比較低之組成物3及組成物4具有僅大約60之HB值。具有2.6 wt.%之Mn重量百分比的組成物7，提供比具有較低重量百分比之銅錳合金還要高之HB值。

與晶粒大小的關係亦示於圖3中。在此實例中，晶粒大小係針對各樣本藉由根據U.S. Standard ASTM E 112測量多個個別晶粒之平均大小而測得。對於獲得小於1 µm之晶粒大小的限制係由虛線來繪示，其中高於虛線之點具有小於1 µm的晶粒大小，而低於虛線之點具有1 µm或更大的晶粒大小。因此，虛線代表在特定退火溫度下對於小於1 µm之晶粒大小的硬度極限（即，對於各合金所能獲得之最小硬度）。例如，組成物2及組成物6需要較高的退火溫度，以達到與Mn重量百分比較低之組成物相同的晶粒大小。然而，組成物2及組成物6在相同晶粒大小下亦具有比Mn重量百分比較低之組成物要高的HB值。例如，組成物6在小於1 µm之晶粒大小下具有大約120的HB值，而在相同晶粒大小下，組成物1、3、4、及5僅具有介於約100與110之間的HB值。圖3亦顯示具有高重量百分比之錳及小於1 µm之晶粒大小的CuMn合金，其最大可達到硬度會增加。例如，在250℃下，組成物2及6具有在180至190之範圍內的HB值，而組成物1、3、4、及5具有低於150的HB值。實例2：退火溫度及加工方法的影響

針對三種不同加工方法觀察退火溫度的影響。對照程序包括沒有ECAE的標準鍛造及輥軋（鍛造加輥軋）程序。將此對照程序與1)四道次ECAE及輥軋（ECAE加輥軋）程序及2)四道次ECAE (ECAE)且無輥軋程序進行比較。在標準鍛造加輥軋、ECAE加輥軋、及ECAE步驟之後完成退火。將具有約10 wt. % Mn的銅錳合金用於所有程序。結果係示於圖4中。

圖4顯示，ECAE加輥軋程序及ECAE程序在所有測試退火溫度下均產生比鍛造加輥軋程序更精細的晶體結構及更小的再結晶晶粒大小。平均而言，圖4顯示，比起涉及ECAE的各個程序，鍛造加輥軋程序具有大上3至4倍的晶粒大小。例如，當在500℃下退火時，比起ECAE加輥軋程序及ECAE程序兩者之大約7 µm的平均晶粒大小，鍛造加輥軋程序具有大約20 µm的平均晶粒大小。實例3：退火溫度對再結晶晶粒大小的影響

針對用ECAE加工之銅錳合金，觀察退火溫度對晶粒大小的影響。在用四道次ECAE加工之後，將具有10 wt. % Mn的銅錳合金退火至各種溫度。在退火後，使用光學顯微鏡比較合金樣本的晶粒大小。

圖5A、圖5B、圖5C、及圖5D顯示所產生的晶粒大小。在圖5A中，將樣本退火至約425℃之溫度。如所示，平均晶粒大小係約1.8 µm至約2.3 µm。在圖5B中，將樣本退火至約450℃之溫度，產生約3.75 µm的平均晶粒大小。在圖5C中，將樣本退火至約500℃之溫度，產生約6.5 µm的平均晶粒大小。在圖5D中，將樣本退火至約550℃，產生約12.1 µm的平均晶粒大小。因此，在此實例中，在較低溫度（即介於約425℃與約450℃之間）下退火會產生平均晶粒大小較小之更精細化晶體結構，而在較高溫度（即介於約500℃與約550℃之間）下退火會產生明顯較大的平均晶粒大小。在低於425℃之溫度下退火會產生次微米晶粒大小。實例4：加工方法對強度的影響

針對兩種銅合金，觀察加工方法對強度的影響。Cu10Mn合金係藉由將銅與10 wt. %錳組合而形成。此Cu10Mn合金係經由下列程序來加工：1)標準鍛造及輥軋、2) ECAE、及3) ECAE與輥軋（ECAE加輥軋）。亦測試銅合金C18000（含有鉻、鎳、及矽的銅基合金）。Cu C18000是目前用於濺鍍靶材背襯板的一種合金。在下列情況下測試Cu C18000材料：1)「原樣(as received)」（即沒有額外加工），以及2)在熱等靜壓(HIPing)程序（將高溫及高壓施加至材料）之後。所有樣本之降伏強度及極限拉伸強度係藉由執行根據ASTM E8標準之標準拉伸測試來判定。從各材料切下具有5.08 cm（2吋）標距及1.27 cm（0.5吋）直徑之圓形拉伸測試樣本，並且按照上述標準程序在室溫下測試。

圖6針對如上所述之各加工方法比較降伏強度及極限拉伸強度。Cu10Mn合金的結果顯示，ECAE及ECAE加輥軋程序具有更大的降伏強度及極限拉伸強度。例如，ECAE及ECAE加輥軋樣本分別具有約600 MPa及630 MPa的降伏強度，比標準鍛造及輥軋程序（其具有約150 Mpa的降伏強度）高上約4.5倍。類似地，ECAE及ECAE加輥軋程序分別具有大約620 MPa及650 MPa的極限拉伸強度，比標準鍛造及輥軋程序（具有約320 MPa的極限拉伸強度）高上約兩倍。

圖6亦比較Cu10Mn合金與C18000材料。結果顯示，在使用ECAE或ECAE加輥軋來加工時，當原樣或在HIPing兩者之後測試時，Cu10Mn合金具有比C18000材料高的降伏強度及極限拉伸強度。

亦值得注意的是，在ECAE及ECAE加輥軋程序兩者之後，所產生之CuMn平均晶粒大小係小於1 µm。這是由於ECAE促成更精細化的微結構。在標準鍛造加輥軋後，CuMn合金之平均晶粒大小係大約30 µm。實施例5：組成對降伏強度的影響

針對各式銅錳合金組成物及各種其他背襯板材料，觀察組成對降伏強度的影響。所測試的材料係示於表2中。表2.

樣本1含有約10 wt. % Mn，並且藉由標準鍛造及輥軋來加工。樣本2至4包含常用於濺鍍應用中的錳量。樣本2至4分別含有大約0.43 wt. %、0.69 wt. %、及0.87 wt. % Mn。樣本5亦含有約10 wt. % Mn。樣本2至5各自用四道次ECAE來加工。在ECAE的各道次之間，將樣本2至4加熱至約325℃至約350℃之溫度。在ECAE道次之間，使樣本5經歷熱處理程序。此程序包括熱處理至介於約400至450℃之間的溫度持續至少30分鐘、在環境溫度下空氣冷卻直到達到約350℃之溫度，以及熱處理至約325至350℃之溫度持續至少30分鐘。此程序之進行是為了限制負載並提供更佳的樣本表面品質。樣本6至10包括常用於濺鍍應用中之各式背襯板材料。

圖7比較以上材料之降伏強度。如所示，用ECAE加工的所有材料（即樣本2至5）平均而言產生比未用ECAE加工之材料高的降伏強度。樣本5 (ECAE Cu10Mn)顯示所有測試樣本中之最高降伏強度，並且比樣本1之降伏強度高上大於四倍。例如，樣本5具有約640 MPa的降伏強度，而樣本1具有僅約140 MPa的降伏強度。樣本5亦具有比所有樣本6至10高的降伏強度。實例6：組成對勃氏硬度的影響

針對各式銅錳合金組成及各種其他背襯板材料，觀察組成對勃氏硬度(HB)的影響。所測試的材料係示於表3中。表3.

樣本1至4分別含有大約0.43 wt. %、0.43 wt. %、0.87 wt. %、及1.7 wt. % Mn。樣本5至6分別含有約7 wt. %及10 wt. % Mn。樣本1係藉由標準鍛造及輥軋來加工，此產生約35 µm的晶粒大小。樣本2至6係用ECAE來加工，產生小於1 µm的晶粒大小。樣本7至11包括常用於濺鍍應用中之各式背襯板材料。

圖8比較以上材料的勃氏硬度(HB)。同樣地，用ECAE加工的大多數材料（樣本2至5）產生比未用ECAE加工之材料高的HB，除了樣本10（高強度鋁）及樣本11 (C18000)之外。然而，分別具有7 wt. %及10 wt. %之重量百分比的樣本5至6，具有比所有其他測試材料還要高的HB。例如，樣本5具有約180的HB且樣本6具有約190的HB，而樣本10具有約130的HB且樣本11具有約160的HB。因為，大於約2 wt. %（即約7 wt. %至約10 wt. %）之錳重量百分比以及用ECAE加工會產生最高的勃氏硬度。實例7：加工方法對二次相的影響

觀察加工方法對二次相之大小的影響。二次相係藉由自動化程序使用整合式SEM/EDX來偵測並且包括硫酸錳(MnS)。用於此實例中之整合式SEM/EDX系統係由FEI以Aspex Explorer之名銷售，並且提供以至高x50,000之放大倍率報告之數據。以「毛坯鑄造」材料方式、在鍛造及輥軋之後、以及在ECAE及輥軋之後，檢測具有約10 wt. %錳之銅錳合金(Cu10Mn)中之二次相的平均直徑。結果係在下表4中比較。所有直徑均以微米(µm)計。表4.

以「毛坯鑄造」材料方式、在鍛造及輥軋之後、以及在ECAE及輥軋之後，檢測Cu10Mn材料中之二次相的平均面積。結果係在下表5中比較。所有面積測量均以平方微米(µm² )計。表5.

如表4和表5中所示，相較於「毛坯鑄造」材料以及鍛造及輥軋材料兩者，經歷ECAE之Cu10Mn合金顯示較小的二次相。平均而言，經歷ECAE之材料中的二次相具有比「毛坯鑄造」材料中的二次相小約三倍的直徑及小約七倍的面積。因此，用ECAE加工銅錳合金會產生更精細化的二次相(MnS)，其具有比未用ECAE加工者小的直徑及/或面積。

可對所討論的例示性實施例進行各種修改與添加，而不脫離本發明的範圍。例如，雖然上述實施例關於特定的特徵，但本發明的範圍亦包括具有並不包括所有上述特徵的特徵與實施例的不同組合之實施例。

10‧‧‧濺鍍總成/物理氣相沉積設備

12‧‧‧背襯板

14‧‧‧濺鍍靶材

16‧‧‧濺鍍表面

18‧‧‧半導體晶圓

20‧‧‧塗層

22‧‧‧濺鍍材料

100‧‧‧方法

104‧‧‧第一加工序列/第一加工步驟

106‧‧‧第二加工序列

110‧‧‧第一初步加工步驟

111‧‧‧第二初步加工步驟

112‧‧‧步驟

114‧‧‧步驟

115‧‧‧步驟

116‧‧‧步驟

118‧‧‧步驟

120‧‧‧步驟

122‧‧‧步驟

124‧‧‧最終加工步驟

［圖1］係物理氣相沉積設備之一部分的示意圖。［圖2］係根據一些實施例之形成銅錳合金方法的流程圖。［圖3］係比較某些示例銅合金之勃氏硬度(Brinell Hardness)及退火溫度的曲線圖。［圖4］係比較某些示例加工方法之再結晶晶粒大小與退火溫度的曲線圖。［圖5A、圖5B、圖5C、及圖5D］係比較經歷某些處理條件之銅錳合金之晶粒大小的顯微照片，該等顯微照片係使用光學顯微鏡所拍攝。［圖6］係比較經歷某些示例加工方法之銅錳合金之降伏強度及極限拉伸強度的曲線圖。［圖7］係比較一些現有背襯板材料之降伏強度與某些示例銅錳合金之降伏強度的曲線圖。［圖8］是比較一些現有背襯板材料之勃氏硬度與某些示例銅錳合金之勃氏硬度的曲線圖。

Claims

一種形成高強度銅合金之方法，該方法包含：將包括錳之銅材料加熱至高於400℃之溫度，該銅材料包含約2 wt.%至約20 wt.%錳；讓該銅材料冷卻至約325℃至約350℃之溫度以形成冷卻之銅材料；以及用等通道彎角擠製(ECAE)來擠製該冷卻之銅材料，以形成冷卻之銅錳合金。
如請求項1之方法，其中該銅材料包含約3 wt. %至約12 wt. %錳。
如請求項1之方法，其中該銅材料包含約8 wt. %至約10 wt. %錳。
如請求項1之方法，其中擠製該銅合金包含至少4道次的等通道彎角擠製。
如請求項1之方法，其中該高強度銅合金具有至多約15 µm直徑的平均晶粒大小。
如請求項1之方法，其中該高強度銅合金具有小於約1 µm直徑的平均晶粒大小。
如請求項1之方法，其中該高強度銅合金在加熱至約400℃至約450℃之溫度持續至少一小時後，具有至多約2 µm直徑的平均晶粒大小。如請求項1之方法，其中該高強度銅合金在加熱至約500℃至約550℃之溫度持續至少一小時後，具有約12 µm直徑至約15 µm直徑的平均晶粒大小。
如請求項1之方法，其中該高強度銅合金具有介於約475 MPa與約700 MPa之間的平均降伏強度。
如請求項1之方法，其中該高強度銅合金具有實質上精細化的二次相，使得該等二次相具有比藉由習知熱機械加工方法所獲得之平均直徑小至少約1.5倍的平均直徑。
如請求項1的方法，該方法進一步包含：使該冷卻之銅錳合金經歷第一輥軋步驟；將該冷卻之銅錳合金加熱至約400℃至約575℃之溫度持續至少0.5小時，以形成經加熱之銅錳合金；以及使該經加熱之銅錳合金經歷第二輥軋步驟，以形成硬化之銅錳合金。
如請求項10之方法，其中該硬化之銅錳合金具有約1.5 µm直徑至約15 µm直徑的平均晶粒大小。
一種濺鍍總成，其包含濺鍍靶材，該濺鍍靶材包含：具有銅作為主要組分並含有錳之銅合金，其中以該銅合金之重量計，該錳係以約2 wt. %至約20 wt. %的重量百分比存在，且其中該濺鍍靶材具有實質上精細化的二次相，使得該等二次相具有比毛坯鑄造銅合金之平均直徑小至少約1.5倍的平均直徑。
如請求項12之濺鍍總成，其中該銅合金包含約3 wt. %至約12 wt. %錳。
如請求項12之濺鍍總成，其中該銅合金包含約8 wt. %至約10 wt. %錳。
如請求項12之濺鍍總成，其中該銅合金具有至多約15 µm直徑的平均晶粒大小。
如請求項12之濺鍍總成，其中該高強度銅合金具有小於約1 µm直徑的平均晶粒大小。
如請求項12之濺鍍總成，其中該銅合金在加熱至約400℃至約450℃之溫度持續至少一小時後，具有至多約2 µm直徑的平均晶粒大小。
如請求項12之濺鍍總成，其中該銅合金在加熱至約500℃至約550℃之溫度持續至少一小時後，具有約12 µm直徑至約15 µm直徑的平均晶粒大小。
如請求項12之濺鍍總成，其中該銅合金具有介於約475 MPa與約700 MPa之間的平均降伏強度。
如請求項12之濺鍍總成，其進一步包含連接至該濺鍍靶材之背表面的背襯板。
如請求項19之濺鍍總成，其中該背襯板係擴散黏合至該濺鍍靶材之該背表面。