【手続補正書】
【提出日】令和3年8月25日(2021.8.25)
【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】
物理気相成長用のターゲットであって、
以下の化学組成：
−以下の化合物のうちの少なくとも２つからなる混合物９５モル％〜１００モル％：二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相、並びに
−炭素（Ｃ）０．０１モル％〜５モル％
を有し、
ここで、金属純度について、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相からなる前記混合物並びに炭素（Ｃ）からの合計が、少なくとも９９．８モル％であり、
且つ以下の物理的特性： 
−先に定義した化学組成の理論密度の９０％超の密度、並びに
−１０マイクロメートル未満の二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相からの前記混合物の粒子の平均粒径
を有する、
物理気相成長用のターゲット。
【請求項２】
二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相以外のホウ化物の含有量が０．０１モル％未満である請求項１に記載のターゲット。
【請求項３】
二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相からの前記混合物における、タンタル（Ｔａ）対タングステン（Ｗ）のモル比が、１：９９〜９９：１の範囲にある請求項１又は２に記載のターゲット。
【請求項４】
炭素（Ｃ）が黒鉛の形態で存在する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のターゲット。
【請求項５】
二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相のみがＸ線撮影で識別可能な相の形態で存在する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のターゲット。
【請求項６】
二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相が、前記ターゲット中に均質に存在しており、そのため、それぞれ少なくとも１ｍｍ２のサイズの正方形又は円形の異なる測定領域を少なくとも５つ選んだ場合、前記それぞれの測定領域の表面で決定される平均化学組成が、選ばれた全測定領域から計算される平均化学組成から、２０％よりも多くは逸脱していない、請求項１〜５のいずれか１項に記載のターゲット。
【請求項７】
前記ターゲットのＸ線撮影検査において、優先的な結晶学的粒子配向を有しない等方性構造が確認でき、その際、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相からなる粒子のアスペクト比が、１．５未満である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のターゲット。
【請求項８】
タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ホウ素（Ｂ）及び炭素（Ｃ）以外の化学元素が、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相からの前記混合物の組織中に溶解しており、Ｘ線撮影で別個の相として検出され得ない、請求項１〜７のいずれか１項に記載のターゲット。
【請求項９】
前記ターゲットのＨＶ３０ビッカース硬さが、１８００ＨＶ３０超である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のターゲット。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の物理気相成長用のターゲットの製造方法であって、
−粉末形態で存在する二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び粉末形態で存在するホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）が、混合され、そのようにして作られた粉末バッチが、成形金型内で熱間プレス又はスパークプラズマ焼結（ＳＰＳ）により圧縮される、
製造方法において、
前記粉末バッチが、
−二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及びホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）からの混合物９５モル％〜１００モル％、並びに
−炭素（Ｃ）０．０１モル％〜５モル％
からなること、ここで、金属純度について、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及びホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）からなる前記混合物並びに炭素（Ｃ）からの合計が、少なくとも９９．８モル％であること、
及び
前記熱間プレス又はスパークプラズマ焼結（ＳＰＳ）が、少なくとも１，７５０℃の温度で行なわれることを
特徴とする、製造方法。
【請求項１１】
炭素が、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）の相又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）の相のうちの一方又は双方の不純物の形態で、存在していない場合、粉末形態で存在する二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び粉末形態で存在するホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）に粉末状の炭素が混合される請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）、ホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び炭素の混合物が機械的に粉砕されて前記粉末バッチが作られる請求項１０又は１１の製造方法。
【請求項１３】
前記熱間プレス又はスパークプラズマ焼結（ＳＰＳ）が、少なくとも２０ＭＰａの圧力で行なわれる、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記熱間プレス又はスパークプラズマ焼結（ＳＰＳ）が、真空中又は不活性保護ガス雰囲気中で行なわれる、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１５】
基材上に薄層を堆積するための物理気相成長法（ＰＶＤ）における、請求項１〜９のいずれか１項に記載のターゲットの使用。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】ターゲット及びターゲットの製造方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分の特徴を有する物理気相成長のためのターゲット（被覆源）及び請求項１０の特徴を有するターゲットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、物理気相成長は、多種多様な層を製造するために幅広く使用されている。そのような層の用途は広範囲に及ぶため、様々な種類の被覆材料を堆積することが可能である必要がある。
【０００３】
その際、物理気相成長には、例えば、蒸着、陰極噴霧（Ｋａｔｈｏｄｅｎｚｅｒｓｔａｅｕｂｕｎｇ）（スパッタ堆積）又はアーク蒸着（Ｌｉｃｈｔｂｏｇｅｎｖｅｒｄａｍｐｆｕｎｇ）（陰極アーク堆積又はアーク源蒸着技術）などの様々な技術が使用される。
【０００４】
ターゲットは、この目的のための基板材料に層を堆積するためのＰＶＤ（物理気相成長）プロセスで使用するのに適している。本発明の文脈において、ターゲットという用語は、スパッタターゲット又はアーク陰極であると理解されるべきである。
【０００５】
ターゲットは、材料に応じて異なる技術を使用して製造される。その際、基本的には、粉末冶金プロセスと溶融冶金プロセスとを区別することができる。粉末冶金技術の場合、多くの異なる選択肢があり、これらは、統合される要素の特性を考慮しつつ、ターゲットの組成に応じて選ばれる必要がある。例としては、加圧、焼結、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）、鍛造、圧延、熱間プレス（ＨＰ）又はスパークプラズマ焼結（ＳＰＳ）、並びに、これらの組み合わせが、挙げられる。
【０００６】
一般的なターゲット及び方法は、特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４に記載されている。
【０００７】
特に、特許文献３には、少なくとも２つの異なる二ホウ化物を有する焼結体の製造が記載されており、この製造では、比較的低い焼結温度での製造の気孔率が低いという欠点を補うために、ホウ化物の形態にあるニッケル、鉄及びコバルトなどの金属をバインダー及び焼結助剤として使用することが必須である。焼結体をターゲットとして使用する場合、これらの金属により堆積層の純度が損なわれることが欠点である。
【０００８】
また、共スパッタリングにより二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及びホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）からなる層を製造することも知られており、この場合、実質的に純粋な二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び実質的に純粋なホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）からなる別個のターゲットが使用される。工業的なコーティングプロセスの場合、個々のターゲットが空間的に分離されているため、回転する基材により多重層が不可避的に生じ、化学的に均質な層が生じないことが欠点である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００８／９６６４８Ａ１号
【特許文献２】特開平０５−１９５１９９号公報
【特許文献３】特開昭５５−１２８５６０号公報
【特許文献４】国際公開第２０１１／１３７４７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、高い密度を有し、高純度で化学的に均質な層を作ることが可能であり、微細で且つ等方性の微細構造を有する、一般的なターゲット及びターゲットの一般的な製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、請求項１の特徴を有するターゲット及び請求項９の特徴を有する方法により解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項において定義されている。基材上に薄層を堆積するための物理気相成長法（ＰＶＤ）における本発明によるターゲットの使用についても保護が求められる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ターゲットを製造するための本発明による方法は比較的高温で行なわれるので、本発明は、ニッケル、コバルト又は鉄等の、バインダー又は焼結助剤を粉末添加物として使用しないで済む。しかしながら、それにより必然的に、組織は、これらの高温で大幅に粗大化し、これは、また、ターゲットとしての使用にとって不利であろう。本発明は、少なくとも２つの異なる相、即ち、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）、ホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び、場合によって、炭素、好ましくは黒鉛（炭素が、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）の相又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）の相のうちの一方又は双方の不純物の形態で存在していない場合）、からなる粉末を使用することによって、この粗大化を回避する。それにより、比較的高い圧縮温度にも拘わらず、細かい微細構造の維持が確実になる。
【００１３】
本発明によると、以下の少なくとも２つの化合物：二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及びホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）からなる混合物並びに炭素（Ｃ）からの合計は、少なくとも９９．８モル％である。これは、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）又は水素（Ｈ）などの元素を考慮しない金属純度である。
本発明の物理気相成長のためのターゲットは、上述の化学組成の理論密度の９０％超、好ましくは９５％超の密度を有している。
また、本発明の物理気相成長のためのターゲットにおいて、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相からの前記混合物の粒子の平均粒径は、１０マイクロメートル未満、好ましくは３マイクロメートル未満である。
【００１４】
本発明による方法に使用することが可能な粉末バッチは、
−二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及びホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）からなる混合物９５モル％〜１００モル％と、
−必要に応じて炭素（Ｃ）０．０１モル％〜５モル％と
からなる。
【００１５】
二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）の不純物に基づいて、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及びホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）以外のホウ化物が、本発明によるターゲット中に検出され得る（０．０１モル％未満）。
本発明のターゲットにおいて、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相からの前記混合物における、タンタル（Ｔａ）対タングステン（Ｗ）のモル比が、１：９９〜９９：１の範囲があることが好ましく、１０：９０〜９０：１０の範囲にあることがより好ましい。
【００１６】
本発明の一実施例では、炭素（Ｃ）が黒鉛の形態で存在することが意図されている。
【００１７】
３５／６５モル％のＴａＢ２／Ｗ２Ｂ５組成を有するターゲット用の粉末バッチ混合物の場合、例えば、以下の粉末を使用した。
−粒径ｄ５０値が２．５μｍのＴａＢ２
−粒径ｄ５０値が９．４μｍのＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５
−粒径が６μｍ未満の黒鉛粉末。
【００１８】
これらの粉末を、３５／６５モル％のＴａＢ２／Ｗ２Ｂ５比で混合した。粉砕済みの粉末混合物を、プレス圧力３０ＭＰａ及び温度２，０００℃で、直径１６５ｍｍの金型内で、熱間プレスにより圧縮して、直径１６５×８ｍｍの寸法の円形ブランクにした。
【００１９】
本発明の一実施例では、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相が、ターゲット中に均質に存在しており、これにより、それぞれ少なくとも１ｍｍ２のサイズの正方形又は円形の異なる測定領域を少なくとも５つ選んだ場合、それぞれの測定領域の表面で決定される平均化学組成が、選ばれた全測定領域から計算される平均化学組成から、２０％よりも多くは、好ましくは１０％よりも多くは、逸脱していないことが意図されている。
【００２０】
本発明の一実施例では、ターゲットのＸ線撮影検査において、優先的な結晶学的粒子配向を有しない等方性構造が確認でき、その際、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相からの混合物の粒子のアスペクト比は、１．５未満、好ましくは１．２未満、特に好ましくは実質的に１、である。
本発明のターゲットにおいて、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ホウ素（Ｂ）及び炭素（Ｃ）以外の必要に応じて存在する化学元素が、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相からの前記混合物の組織中に溶解しており、Ｘ線撮影で別個の相として検出され得ないことが好ましい。
【００２１】
本発明の一実施例では、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及び／又はホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）及び／又は二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）とホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）との混合相のみが、Ｘ線撮影で識別可能な相の形態で存在することが意図されている。
【００２２】
本発明の一実施例では、ターゲットのＨＶ３０ビッカース硬さが、１８００ＨＶ３０超、好ましくは２３００ＨＶ３０超、であることが意図されている。
本発明によれば、物理気相成長用のターゲットの製造方法であって、
−粉末形態で存在する二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）、粉末形態で存在するホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）並びに
−必要に応じて粉末状の炭素（炭素が不純物として存在していない場合）
が、混合され、必要に応じて機械的に粉砕され、そのようにして作られた粉末バッチが、成形金型内で熱間プレス又はスパークプラズマ焼結（ＳＰＳ）により圧縮される、
製造方法において、
前記粉末バッチが、
−二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及びホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）からの混合物９５モル％〜１００モル％、及び
−必要に応じて、炭素（Ｃ）０．０１モル％〜５モル％
からなること、ここで、金属純度について、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）及びホウ化タングステン（ＷＢ２及び／又はＷ２Ｂ５）からなる前記混合物並びに炭素（Ｃ）からの合計が、少なくとも９９．８モル％であること、
並びに
前記熱間プレス又はスパークプラズマ焼結（ＳＰＳ）が、少なくとも１，７５０℃、好ましくは少なくとも１，８５０℃、特に好ましくは少なくとも１，９５０℃、の温度で行なわれること、を
特徴とする、製造方法が提供される。
【００２３】
本方法に関して、本発明の一実施例では、熱間プレス又はスパークプラズマ焼結（ＳＰＳ）が、少なくとも２０ＭＰａ、好ましくは少なくとも３０ＭＰａ、の圧力で行なわれることが意図されている。
【００２４】
本方法に関して、本発明の一実施例では、熱間プレス又はスパークプラズマ焼結（ＳＰＳ）が、真空中又は不活性保護ガス雰囲気中で行なわれることが意図されている。