(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｎｉ−Ｐｔ合金インゴットの硬度を低下させて圧延を可能とし、圧延ターゲットを安定して効率良く製造する技術を提供する。【解決手段】３Ｎレベルの原料Ｎｉを電気化学的に溶解する工程、電解浸出した溶液をアンモニアで中和する工程、活性炭を用いてろ過し不純物を除去する工程、炭酸ガスを吹き込んで炭酸ニッケルとし、還元性雰囲気で高純度Ｎｉ粉を製造する工程、３Ｎレベルの原料Ｐｔを酸で浸出する工程、浸出した溶液を電解により高純度電析Ｐｔを製造する工程からなり、これらの製造された高純度Ｎｉ粉と高純度電析Ｐｔを溶解する工程からなる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐｔ含有量が０．１〜２０ｗｔ％であるＮｉ−Ｐｔ合金であって、ビッカース硬度が４０〜９０であることを特徴とする加工性に優れたＮｉ−Ｐｔ合金及び同ターゲット。
【請求項２】
９９．９９％以上の純度を有することを特徴とする請求項１記載のＮｉ−Ｐｔ合金及び同ターゲット。
【請求項３】
３Ｎレベルの原料Ｎｉを電気化学的に溶解する工程、この電解浸出した溶液をアンモニアで中和する工程、中和した溶液を、活性炭を用いてろ過し不純物を除去する工程、炭酸ガスを吹き込んで炭酸ニッケルとし、還元性雰囲気で高純度Ｎｉ粉を製造する工程、一方３Ｎレベルの原料Ｐｔを酸で浸出する工程、浸出した溶液を電解により高純度電析Ｐｔを製造する工程からなり、これらの製造された高純度Ｎｉ粉と高純度電析Ｐｔを溶解する工程からなることを特徴とする加工性に優れたＮｉ−Ｐｔ合金の製造方法。
【請求項４】
９９．９９％以上の純度を有することを特徴とする請求項３記載のＮｉ−Ｐｔ合金の製造方法。
【請求項５】
Ｐｔ含有量が０．１〜２０ｗｔ％であるＮｉ−Ｐｔ合金であって、ビッカース硬度が４０〜９０であることを特徴とする請求項３又は４記載の加工性に優れたＮｉ−Ｐｔ合金の製造方法。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかに記載の工程により製造した溶解後のＮｉ−Ｐｔ合金インゴットを圧延することを特徴とするＮｉ−Ｐｔ合金ターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加工性に優れたＮｉ−Ｐｔ合金及びＮｉ−Ｐｔ合金インゴットを圧延して製造されたスパッタリングターゲット並びにこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置用のスパッタリングターゲットとしてＮｉ−Ｐｔが使用されているが、従来このＮｉ−Ｐｔターゲットは粉末冶金法により製造されていた。すなわちＮｉ粉とＰｔ粉を焼結して製造するか、又はＮｉ−Ｐｔ合金粉を焼結してターゲットに作製されていた。
焼結品は、１００％の高密度品ということは有り得ないので、溶解鋳造しこれを圧延して製造されたターゲットに比べて緻密性に劣ることは否めない。
【０００３】
したがって、ターゲット中にガス成分が混入し易く、これは純度が低下するのみならず、スパッタリング中の異常放電を生起させ、パーティクルの発生を誘発し、成膜特性を劣化させる原因となった。
一方、Ｎｉ−Ｐｔ溶解鋳造品は、非常に硬くかつ脆いという問題がある。このため、Ｎｉ−Ｐｔインゴットを圧延すると粒界割れが発生し、平板状の平坦かつ均一なターゲットを製造できないという問題があった。これは、上記のように粉末冶金を用いて製造されていた原因でもある。
【０００４】
このようなことから、亀裂の入らないＮｉ−Ｐｔ溶解鋳造品ターゲットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１は、割れの発生原因をターゲット中の粗大結晶粒にあると考え、これを微細化するために、熱容量の大きな鋳型を準備するか又は水冷鋳型とし、鋳型の温度上昇を抑制して急速冷却により結晶の粗大化を抑制しようとするものであった。
【０００５】
しかし、上記特許文献１では、熱容量の大きな鋳型を準備するか又は水冷鋳型とするために、設備が大掛かりとなる欠点があり、また冷却速度をかなり速めなければ結晶の粗大化を抑制することは困難であるという問題がある。
また、鋳型に接触するところは結晶が細かく、離れるにしたがって粗大化するために、均一な結晶組織とすることが難しいために、均一組織又は安定したターゲットを製造することができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−３３５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、Ｎｉ−Ｐｔ合金インゴットの硬度を低下させて圧延を可能とし、圧延ターゲットを安定して効率良く製造する技術を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するため、Ｎｉ−Ｐｔ合金の純度を高めることにより、Ｎｉ−Ｐｔ合金インゴットの硬度を著しく低下させることができるとの知見を得た。
この知見に基づき、本発明は、１）Ｐｔ含有量が０．１〜２０ｗｔ％であるＮｉ−Ｐｔ合金であって、ビッカース硬度が４０〜９０であることを特徴とする加工性に優れたＮｉ−Ｐｔ合金及び同ターゲット、２）９９．９９％以上の純度を有することを特徴とする１記載のＮｉ−Ｐｔ合金及び同ターゲットを提供する。
【０００９】
また、本発明は、３）３Ｎレベルの原料Ｎｉを電気化学的に溶解する工程、この電解浸出した溶液をアンモニアで中和する工程、中和した溶液を、活性炭を用いてろ過し不純物を除去する工程、炭酸ガスを吹き込んで炭酸ニッケルとし、還元性雰囲気で高純度Ｎｉ粉を製造する工程、一方３Ｎレベルの原料Ｐｔを酸で浸出する工程、浸出した溶液を電解により高純度電析Ｐｔを製造する工程からなり、これらの製造された高純度Ｎｉ粉と高純度電析Ｐｔを溶解する工程からなることを特徴とする加工性に優れたＮｉ−Ｐｔ合金の製造方法、４）９９．９９％以上の純度を有することを特徴とする３記載のＮｉ−Ｐｔ合金の製造方法、５）Ｐｔ含有量が０．１〜２０ｗｔ％であるＮｉ−Ｐｔ合金であって、ビッカース硬度が４０〜９０であることを特徴とする３又は４記載の加工性に優れたＮｉ−Ｐｔ合金の製造方法を提供する。
【００１０】
また、本発明は、６）３〜５のいずれかに記載の工程により製造した溶解後のＮｉ−Ｐｔ合金インゴットを圧延することを特徴とするＮｉ−Ｐｔ合金ターゲットの製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、これによって、結晶の粗大化を抑制するために冷却速度を速めるための設備、例えば熱容量の大きな鋳型を準備したり又は水冷鋳型とするなどの設備を必要とせずに、溶解後のＮｉ−Ｐｔ合金インゴットを冷間で容易に圧延可能とし、また同時にＮｉ−Ｐｔ合金ターゲットに含まれる不純物を低減して高純度化することにより、Ｎｉ−Ｐｔ合金成膜の品質を向上させることができるという優れた効果を得ることができた。
また、これによってターゲットの割れあるいはクラックの発生を防止すると共に、従来の焼結ターゲットにおいて、しばしば発生していたスパッタリングの異常放電に起因するパーティクルの発生を抑制できるという著しい効果を得ることが可能となった。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、Ｐｔ含有量が０．１〜２０ｗｔ％であるＮｉ−Ｐｔ合金に適用することができる。この成分組成は、半導体装置におけるＮｉ−Ｐｔ合金材料の成膜に必要とされるものであり、また本発明の硬度を低下させることが可能であるＮｉ−Ｐｔ合金又はターゲットの組成域でもある。本発明のＮｉ−Ｐｔ合金によって得られるビッカース硬度は４０〜９０である。
【００１３】
Ｎｉに含有されるＰｔ量が増えるにしたがって硬度（ビッカースＨｖ）が上昇する。そして、またこれは不純物量が大きな影響を与える。３Ｎレベルでは、Ｎｉに含有されるＰｔ量が増えるにしたがって硬度が急激に上昇し、Ｎｉ−２０ｗｔ％Ｐｔ近傍で、Ｈｖ１３０程度に達する。
このような硬度が上昇した状況下にあるインゴットを圧延した場合、粒界から割れが発生するのは当然と言える。
【００１４】
これに対し、本発明の高純度化したＮｉ−Ｐｔ合金は、Ｐｔ０．１ｗｔ％から２０ｗｔ％まで硬度は徐々に増加するが、ビッカース硬度が４０〜９０の範囲内にあり、冷間圧延可能な範囲である。これが本発明の大きな特徴である。
Ｐｔ０．１ｗｔ％未満では、Ｎｉ−Ｐｔ合金としての十分な特性が得られず、Ｐｔ２０ｗｔ％を超えると、上記の通り、硬くなりすぎターゲットの加工が困難となるのでＰｔ含有量を０．１〜２０ｗｔ％とする。
これによって、ターゲットの割れあるいはクラックの発生を防止すると共に、従来の焼結ターゲットにおいて、しばしば発生していたスパッタリングの異常放電に起因するパーティクルの発生を抑制できるという著しい効果を得ることができる。
【００１５】
本発明のＮｉ−Ｐｔ合金及び同ターゲットは、９９．９９％以上の純度を有する。これによってビッカース硬度が４０〜９０の範囲内にあり、かつ冷間圧延可能とすることが可能となる。
このような加工性に優れたＮｉ−Ｐｔ合金の製造方法を説明すると、Ｎｉ原料については、まず３Ｎレベルの原料Ｎｉを電気化学的に溶解し、次いで、この電解浸出した溶液をアンモニアで中和し、中和した溶液を、活性炭を用いて、ろ過し不純物を除去する。
次に、この溶液に炭酸ガスを吹き込んで炭酸ニッケルとし、これを還元性雰囲気で高純度Ｎｉ粉を製造する。
【００１６】
一方、Ｐｔ原料については、３Ｎレベルの原料Ｐｔを酸で浸出し、この浸出した溶液を電解により高純度電析Ｐｔを製造する。
次に、上記において高純度化したＮｉ粉と高純度化した電析Ｐｔを溶解する。これらのＮｉ−Ｐｔ合金は９９．９９％（４Ｎ）以上の純度を有する。
また、このようにして得たＰｔ含有量が０．１〜２０ｗｔ％である溶解鋳造Ｎｉ−Ｐｔ合金インゴットのビッカース硬度が４０〜９０である。このインゴットは上記の通り、加工性に優れている。
このようにして製造した溶解後のＮｉ−Ｐｔ合金インゴットを冷間圧延することによりＮｉ−Ｐｔ合金ターゲットを容易に製造することができる。
そして、ターゲットの割れあるいはクラックの発生を防止すると共に、スパッタリングの異常放電に起因するパーティクルの発生を抑制できるという著しい効果を得ることができる。
【実施例】
【００１７】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想の範囲内で、実施例以外の態様あるいは変形を全て包含するものである。
【００１８】
（実施例１）
表１に示す３ＮレベルのＮｉ原料１０ｋｇを用いてアノードとし、塩酸溶液で電解浸出した。１００ｇ／Ｌとなった時点で、アンモニアでこの溶液を中和し、ｐＨを８とした。この溶液をさらに活性炭１０ｇ／Ｌを加えろ過して不純物を除去した。
次に、この溶液に炭酸ガスを吹き込み、炭酸ニッケルとした。この後温度１２００°Ｃ、Ｈ２雰囲気中で加熱処理し、高純度Ｎｉ粉８ｋｇを得た。
【００１９】
一方、３ＮレベルのＰｔ５ｋｇを用いて、これを王水で溶解した。これをｐＨ２レベルとし、電解採取を行って高純度電析Ｐｔを得た。電解採取の際のアノードにはカーボンを用いた。
このようにして得た高純度Ｎｉ粉と高純度電析Ｐｔを、真空度１０−４トールの真空下で溶解し、高純度Ｎｉ−２０％Ｐｔ合金を得た。この合金の硬度はＨｖ８０であった。これを室温で圧延してターゲットとした。
ターゲットには亀裂、割れの発生がなく、圧延が容易であった。この結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
2010047843.tif 000002
【００２１】
（実施例２）
実施例１と同様にして高純度Ｎｉ−０．５％Ｐｔ合金を作製した。この合金の硬度はＨｖ４５であった。これを室温で圧延してターゲットとした。ターゲットには亀裂、割れの発生がなく、圧延が容易であった。  この結果を表２に示す。
【００２２】
（実施例３）
実施例１と同様にして高純度Ｎｉ−５％Ｐｔ合金を作製した。このこの合金の硬度はＨｖ５５であった。これを室温で圧延してターゲットとした。ターゲットには亀裂、割れの発生がなく、圧延が容易であった。この結果を表２に示す。
【００２３】
（実施例４）
実施例１と同様にして高純度Ｎｉ−１０％Ｐｔ合金を作製した。このこの合金の硬度はＨｖ６５であった。これを室温で圧延してターゲットとした。ターゲットには亀裂、割れの発生がなく、圧延が容易であった。この結果を表２に示す。
【００２４】
【表２】
2010047843.tif 000003
【００２５】
（比較例１）
３ＮレベルのＮｉと同純度のＰｔをＮｉ−２０ｗｔ％となるように、溶解した。この結果、得られたインゴットの硬度はＨｖ１１０であった。このインゴットは非常に硬く、室温での塑性加工は困難であった。この結果を表１に実施例１と対比して示す。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上に示すように、本発明は、溶解後のＮｉ−Ｐｔ合金インゴットを容易に冷間圧延可能であり、また同時にＮｉ−Ｐｔ合金ターゲットに含まれる不純物を低減して高純度化することにより、Ｎｉ−Ｐｔ合金成膜の品質を向上させることができるという優れた効果を有する。
また、これによってターゲットの割れあるいはクラックの発生を防止すると共に、スパッタリングの異常放電に起因するパーティクルの発生を抑制できるという著しい効果ある。したがって、半導体装置のおけるＮｉ−Ｐｔ合金の成膜に好適である。
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月9日(2009.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３Ｎレベルの原料Ｎｉを電気化学的に溶解する工程、この電解浸出した溶液をアンモニアで中和する工程、中和した溶液を、活性炭を用いてろ過し不純物を除去する工程、炭酸ガスを吹き込んで炭酸ニッケルとし、還元性雰囲気で高純度Ｎｉ粉を製造する工程、一方３Ｎレベルの原料Ｐｔを酸で浸出する工程、浸出した溶液を電解により高純度電析Ｐｔを製造する工程からなり、これらの製造された高純度Ｎｉ粉と高純度電析Ｐｔを溶解する工程からなることを特徴とする加工性に優れたＮｉ−Ｐｔ合金の製造方法。
【請求項２】
Ｐｔ含有量が０．１〜２０ｗｔ％であり、残部がＮｉ及び不可避的不純物であるＮｉ−Ｐｔ合金であって、ビッカース硬度が４０〜９０である請求項１記載の加工性に優れたＮｉ−Ｐｔ合金の製造方法。
【請求項３】
９９．９９％以上の純度を有することを特徴とする請求項２記載のＮｉ−Ｐｔ合金の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の工程により製造した溶解後のＮｉ−Ｐｔ合金インゴットを圧延してターゲットとすることを特徴とするＮｉ−Ｐｔ合金ターゲットの製造方法。