(57)【要約】【課題】膜厚や組成が均一化されたＣｕ―Ｎｉ合金膜を安定して成膜することが可能なＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを提供する。【解決手段】Ｎｉを含み、残部がＣｕと不可避不純物からなるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットであって、隣接する結晶粒間の方位差が５°以上１８０°以下の範囲である結晶粒間で形成される粒界の長さを全粒界長さＬとし、面心立方晶の（１１１）面及び（１１０）面を回転軸として回転させた場合のそれぞれの格子点が３つ確認される方位差である粒界の長さを双晶粒界長さＬＴとした場合に、ＬＴ／Ｌ×１００で定義される双晶比率が３５％以上６５％以下の範囲内とされている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉを含み、残部がＣｕと不可避不純物からなるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットであって、
隣接する結晶粒間の方位差が５°以上１８０°以下の範囲である結晶粒間で形成される粒界の長さを全粒界長さＬとし、面心立方晶の（１１１）面及び（１１０）面を回転軸として回転させた場合のそれぞれの格子点が３つ確認される方位差である粒界の長さを双晶粒界長さＬＴとした場合に、ＬＴ／Ｌ×１００で定義される双晶比率が３５％以上６５％以下の範囲内とされていることを特徴とするＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲット。
【請求項２】
Ｎｉの含有量が１６ｍａｓｓ％以上５５ｍａｓｓ％以下の範囲内とされ、残部がＣｕと不可避不純物からなる組成とされていることを特徴とする請求項１に記載のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲット。
【請求項３】
平均結晶粒径が５μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎｉを含み、残部がＣｕと不可避不純物からなるＣｕ−Ｎｉ合金の薄膜を成膜する際に用いられるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述のＣｕ−Ｎｉ合金は、例えば特許文献１に示すように、低反射、耐熱性、電気特性に優れていることから、ディスプレイ等の配線膜として用いられている。また、例えば特許文献２−４に記載されているように、銅配線の下地膜としても使用されている。
さらに、４０〜５０ｍａｓｓ％のＮｉを含むＣｕ−Ｎｉ合金においては、抵抗温度係数が小さいことから、例えば特許文献５に示すように、ひずみゲージ用薄膜抵抗体として使用されている。
また、このＣｕ−Ｎｉ合金は、起電力が大きいことから、例えば特許文献６−８に示すように、薄膜熱電対及び補償導線として使用されている。
さらに、２２ｍａｓｓ％以下のＮｉを含むＣｕ−Ｎｉ合金においても、一般電気抵抗体や低温発熱体等として利用されている。
【０００３】
上述のようなＣｕ−Ｎｉ合金からなる薄膜は、例えばスパッタ法によって成膜される。スパッタ法に使用されるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットは、従来、例えば特許文献９，１０に示すように、溶解鋳造法によって製造されている。
また、特許文献１１には、Ｃｕ−Ｎｉ合金の焼結体の製造方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−００５２３３号公報
【特許文献２】特開平０５−２５１８４４号公報
【特許文献３】特開平０６−０９７６１６号公報
【特許文献４】特開２０１０−１９９２８３号公報
【特許文献５】特開平０４−３４６２７５号公報
【特許文献６】特開平０４−２９０２４５号公報
【特許文献７】特開昭６２−１４４０７４号公報
【特許文献８】特開平０６−１０４４９４号公報
【特許文献９】特開２０１６−０２９２１６号公報
【特許文献１０】特開２０１２−１９３４４４号公報
【特許文献１１】特開平０５−０５１６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のＣｕ―Ｎｉ合金膜においては、膜厚や組成にばらつきが生じた際に、電気抵抗等の特性が膜内でばらついてしまう。このため、膜厚や組成が均一化されたＣｕ―Ｎｉ合金膜を成膜することが求められている。
また、Ｃｕ―Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおいて、結晶粒径が粗大化した場合には、異常放電が発生しやすくなり、スパッタ成膜を安定して実施することができなくなるおそれがあった。
【０００６】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、膜厚や組成が均一化されたＣｕ―Ｎｉ合金膜を安定して成膜することが可能なＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットは、Ｎｉを含み、残部がＣｕと不可避不純物からなるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットであって、隣接する結晶粒間の方位差が５°以上１８０°以下の範囲である結晶粒間で形成される粒界の長さを全粒界長さＬとし、面心立方晶の（１１１）面及び（１１０）面を回転軸として回転させた場合のそれぞれの格子点が３つ確認される方位差である粒界の長さを双晶粒界長さＬＴとした場合に、ＬＴ／Ｌ×１００で定義される双晶比率が３５％以上６５％以下の範囲内とされていることを特徴としている。
【０００８】
この構成のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットによれば、上述のように規定された双晶比率が３５％以上とされているので、スパッタ面におけるスパッタレートのばらつきが小さくなり、均一な膜厚及び組成のＣｕ−Ｎｉ合金膜を成膜することができる。
また、双晶比率が６５％以下とされているので、スパッタ時における異常放電の発生を抑制することができ、Ｃｕ−Ｎｉ合金膜を安定して成膜することができる。
【０００９】
ここで、本発明のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおいては、Ｎｉの含有量が１６ｍａｓｓ％以上５５ｍａｓｓ％以下の範囲内とされ、残部がＣｕと不可避不純物からなる組成とされていることが好ましい。
この場合、Ｎｉの含有量が１６ｍａｓｓ％以上とされているので、耐食性に優れたＣｕ−Ｎｉ合金膜を成膜することができる。また、Ｎｉの含有量が５５ｍａｓｓ％以下とされているので、電気抵抗が低いＣｕ−Ｎｉ合金膜を成膜することができる。よって、耐食性及び導電性が求められる用途に特に適したＣｕ−Ｎｉ合金膜を成膜することができる。
【００１０】
また、本発明のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおいては、平均結晶粒径が５μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、平均結晶粒径が１００μｍ以下とされているので、スパッタ成膜時における異常放電の発生を十分に抑制することができる。また、平均結晶粒径が５μｍ以上とされているので、製造コストを低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、膜厚や組成が均一化されたＣｕ―Ｎｉ合金膜を安定して成膜することが可能なＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＣｕとＮｉの２元状態図である。
【図２】本実施形態であるＣｕ―Ｎｉ合金スパッタリングターゲットの双晶比率の測定結果の一例を示す模式図である。
【図３】本実施形態であるＣｕ―Ｎｉ合金スパッタリングターゲットの製造方法の一例を示すフロー図である。
【図４】本実施形態であるＣｕ―Ｎｉ合金スパッタリングターゲットの製造方法の一例を示すフロー図である。
【図５】実施例におけるＣｕ―Ｎｉ合金スパッタリングターゲットのスパッタ面における双晶比率の測定位置を示す説明図である。
【図６】実施例におけるＣｕ―Ｎｉ合金膜の膜厚の測定位置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の一実施形態に係るＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットについて説明する。
本実施形態であるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットは、配線膜、銅配線の下地膜、ひずみゲージ用薄膜抵抗体、薄膜熱電対及び補償導線、一般電気抵抗体や低温発熱体等として使用されるＣｕ−Ｎｉ合金薄膜を成膜する際に用いられるものである。
【００１４】
なお、本実施形態であるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットは、スパッタ面が矩形状をなす矩形平板型スパッタリングターゲットであってもよいし、スパッタ面が円形状をなす円板型スパッタリングターゲットであってもよい。あるいは、スパッタ面が円筒面とされた円筒型スパッタリングターゲットであってもよい。
【００１５】
本実施形態であるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットは、Ｎｉを含み、残部がＣｕと不可避不純物からなる組成とされている。なお、ＮｉとＣｕは図１の２元状態図に示すように全率固溶体を形成することから、Ｎｉの含有量は、要求される耐食性、電気抵抗等の特性に応じて、適宜、設定することが好ましい。
ここで、本実施形態のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおいては、Ｎｉの含有量が１６ｍａｓｓ％以上５５ｍａｓｓ％以下の範囲内とされ、残部がＣｕと不可避不純物からなる組成としている。
【００１６】
そして、本実施形態であるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおいては、隣接する結晶粒間の方位差が５°以上１８０°以下の範囲である結晶粒間で形成される粒界の長さを全粒界長さＬとし、面心立方晶の（１１１）面及び（１１０）面を回転軸として回転させた場合のそれぞれの格子点が３つ確認される方位差である粒界の長さを双晶粒界長さＬＴとした場合に、ＬＴ／Ｌ×１００で定義される双晶比率が３５％以上６５％以下の範囲内とされている。
【００１７】
ここで、上述の双晶比率は、以下のようにして算出されるものである。ＥＢＳＤ装置によって組織観察を行い、解析ソフトを用いて、隣接する結晶粒間の方位差を測定し、その方位差が５°以上１８０°以下の範囲である粒界を抽出する。図２（ａ）が粒界の抽出結果を示す図であり、黒線が粒界を示している。このように抽出された粒界（図２（ａ）において黒線）の長さを測定し、全粒界長さＬを算出する。
次に、面心立方晶の（１１１）面及び（１１０）面を回転軸として回転させた場合のそれぞれの格子点が３つ確認される方位差である粒界を双晶粒界として抽出する。図２（ｂ）が双晶粒界の抽出結果を示す図であり、黒線が双晶粒界を示している。このように抽出された双晶粒界（図２（ｂ）において黒線）の長さを測定し、双晶粒界長さＬＴを算出する。
そして、上述のようにして算出された全粒界長さＬ及び双晶粒界長さＬＴから、ＬＴ／Ｌ×１００で定義される双晶比率が算出される。
【００１８】
また、本実施形態であるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおいては、平均結晶粒径が５μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とされている。
【００１９】
以下に、本実施形態であるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおいて、上述のように、双晶比率、平均結晶粒径、成分組成を規定した理由について説明する。
【００２０】
（双晶比率）
Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおいては、結晶粒径を微細化することにより、スパッタレートの差が平準化され、スパッタ面全体でスパッタレートが安定し、均一な成膜が可能となる。しかしながら、結晶粒径を必要以上に微細化することは、製造コストの増大につながり、工業的に実現が困難である。
ここで、Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおいて双晶比率が高い場合には、同一の結晶粒径であっても、スパッタ面全体でスパッタレートが安定することになる。このため、結晶粒径を必要以上に微細化することなく、均一な成膜が可能となる。
【００２１】
Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおいて、上述の双晶比率が３５％未満の場合には、スパッタ面全体でスパッタレートを安定させることができないおそれがある。一方、上述の双晶比率が６５％を超える場合には、スパッタ時に異常放電が発生するおそれがある。
このため、本実施形態であるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットの双晶比率を３５％以上６５％以下の範囲内に設定している。
なお、スパッタ面全体でスパッタレートをさらに安定させるためには、上述の双晶比率の下限を４０％以上とすることが好ましく、４５％以上とすることがさらに好ましい一方、スパッタ時の異常放電をさらに抑制するためには、上述の双晶比率の上限を６０％以下とすることが好ましく、５５％以下とすることがさらに好ましい。
【００２２】
（平均結晶粒径）
上述のように、Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおいては、結晶粒径を微細化することにより、スパッタ面全体でスパッタレートを安定させることが可能となる。また、結晶粒径が粗大化すると、スパッタ成膜時に異常放電が発生するおそれがある。
このため、本実施形態において、さらにスパッタ面全体でスパッタレートを安定させるとともにスパッタ成膜時の異常放電の発生を抑制するためには、平均結晶粒径を１００μｍ以下とすることが好ましい。一方、製造コストの増加をさらに抑制するためには、平均結晶粒径を５μｍ以上とすることが好ましい。
なお、平均結晶粒径の下限は１０μｍ以上とすることが好ましく、２０μｍ以上とすることがさらに好ましい。また、平均結晶粒径の上限は８０μｍ以下とすることが好ましく、５０μｍ以下とすることがさらに好ましい。
【００２３】
（成分組成）
上述のように、ＮｉとＣｕは全率固溶体を形成することから、Ｎｉ含有量を調整することで、Ｃｕ−Ｎｉ合金膜の電気抵抗、耐食性等の特性を制御することが可能となる。このため、成膜したＣｕ−Ｎｉ合金膜への要求特性に応じて、Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおけるＮｉ含有量を設定することになる。
ここで、耐食性に十分に優れたＣｕ−Ｎｉ合金膜を成膜する場合には、Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおけるＮｉの含有量を１６ｍａｓｓ％以上とすることが好ましい。一方、Ｃｕ−Ｎｉ合金膜の電気抵抗を低く抑えて導電性を確保する場合には、Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおけるＮｉの含有量を５５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましく、このようにして作製されたＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットの比抵抗値は５×１０−４Ωｃｍ以下となる。
なお、さらに耐食性に優れたＣｕ−Ｎｉ合金膜を成膜する場合には、Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおけるＮｉの含有量の下限を２０ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、２５ｍａｓｓ％以上とすることが好ましい。一方、Ｃｕ−Ｎｉ合金膜の電気抵抗をさらに低く抑える場合には、Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおけるＮｉの含有量の上限を５０ｍａｓｓ％以下とすることが好ましく、４５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
【００２４】
次に、本実施形態であるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットの製造方法について説明する。
なお、本実施形態においては、溶解鋳造法、あるいは、粉末焼結法によって、Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを製造する。このため、以下に、溶解鋳造法、及び、粉末焼結法による製造方法について、それぞれ説明する。
【００２５】
まず、溶解鋳造法によるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットの製造方法について、図３のフロー図を用いて説明する。
【００２６】
（溶解鋳造工程Ｓ０１）
Ｃｕ原料とＮｉ原料を所定の配合比となるように秤量する。ここで、Ｃｕ原料は純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のものを用いることが好ましい。また、Ｎｉ原料は純度９９．９ｍａｓｓ％以上のものを用いることが好ましい。具体的には、Ｃｕ原料として無酸素銅を用いることが好ましく、Ｎｉ原料として電解Ｎｉを用いることが好ましい。
【００２７】
上述のように秤量したＣｕ原料及びＮｉ原料を、溶解炉に装入して溶解する。Ｃｕ原料及びＮｉ原料の溶解は、真空中あるいは不活性ガス雰囲気（Ａｒ、Ｎ２等）にて行う。真空中で行う場合には、真空度を１０Ｐａ以下とすることが好ましい。不活性ガス雰囲気で行う場合には、１０Ｐａ以下までの真空置換を行い、その後、不活性ガスを導入することが好ましい。  
なお、大気雰囲気で溶解する場合には、カーボンるつぼの使用、あるいは、カーボン粉末等で湯面を覆うことにより、湯面を還元性雰囲気とすることが好ましい。
【００２８】
そして、得られた溶湯を鋳型に注湯して、Ｃｕ−Ｎｉ合金インゴットを得る。なお、鋳造法は、特に制限はない。製造コストの低減を図る場合には、連続鋳造法、半連続鋳造法等を適用することが好ましい。
【００２９】
（熱間圧延工程Ｓ０２）
次に、得られたＣｕ−Ｎｉ合金インゴットに対して熱間圧延を実施して、熱間圧延材を得る。
ここで、熱間圧延工程Ｓ０２における熱間圧延温度及び総加工率によって、上述の双晶比率が変化することになる。
【００３０】
熱間圧延温度が６００℃未満の場合には、双晶比率が必要以上に高くなるおそれがある。一方、熱間圧延温度が１０５０℃を超える場合には、双晶比率を向上させることができないおそれがある。
このため、本実施形態においては、熱間圧延温度を６００℃以上１０５０℃以下の範囲内に設定している。
なお、熱間圧延温度の下限は６５０℃以上とすることが好ましく、７００℃以上とすることがさらに好ましい。一方、熱間圧延温度の上限は１０００℃以下とすることが好ましく、９５０℃以下とすることがさらに好ましい。
【００３１】
また、熱間圧延工程Ｓ０２における総加工率が７０％未満であると、双晶比率を向上させることができないおそれがある。
このため、本実施形態においては、熱間圧延工程Ｓ０２における総加工率を７０％以上に設定している。
なお、熱間圧延工程Ｓ０２における総加工率は７５％以上とすることが好ましく、８０％以上とすることがさらに好ましい。
【００３２】
さらに、熱間圧延工程Ｓ０２において、１パス当たりの加工率を低く抑えることにより、双晶比率のばらつきを抑えることが可能となる。
このため、本実施形態においては、熱間圧延工程Ｓ０２における１パス当たりの加工率を１５％以下に設定している。
なお、熱間圧延工程Ｓ０２における１パス当たりの加工率は１４％以下とすることが好ましく、１２％以下とすることがさらに好ましい。
【００３３】
（塑性加工工程Ｓ０３）
次に、必要に応じて、熱間圧延材に対して、冷間加工やレベラー加工等の塑性加工を実施して塑性加工材を得る。なお、この塑性加工工程Ｓ０３においても、１パス当たりの加工率を１５％以下に制限することが好ましい。
【００３４】
（熱処理工程Ｓ０４）
次に、熱間圧延材又は塑性加工材に対して、熱処理を実施する。なお、必要に応じて、塑性加工工程Ｓ０３と熱処理工程Ｓ０４を繰り返し実施してもよい。
ここで、最終の熱処理工程Ｓ０４においては、熱処理温度を８００℃以上１０００℃以下の範囲とし、熱処理温度での保持時間を０．５時間以上２時間以下の範囲内とすることが好ましい。このような条件で最終の熱処理を実施することにより、結晶粒径を微細化することが可能となる。
なお、最終の熱処理工程Ｓ０４の熱処理温度の下限は８２０℃以上とすることが好ましく、８５０℃以上とすることがさらに好ましい。また、最終の熱処理工程Ｓ０４の熱処理温度の上限は９８０℃以下とすることが好ましく、９５０℃以下とすることがさらに好ましい。
さらに、最終の熱処理工程Ｓ０４の保持時間の下限は０．７時間以上とすることが好ましく、０．８時間以上とすることがさらに好ましい。また、最終の熱処理工程Ｓ０４の保持時間の上限は１．８時間以下とすることが好ましく、１．５時間以下とすることがさらに好ましい。
【００３５】
（機械加工工程Ｓ０５）
最終の熱処理を行った後、機械加工を行うことにより、所定の形状及び寸法のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを得る。
【００３６】
次に、粉末焼結法によるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットの製造方法について、図４のフロー図を用いて説明する。
【００３７】
（Ｃｕ−Ｎｉ合金粉形成工程Ｓ１１）
Ｃｕ原料とＮｉ原料を所定の配合比となるように秤量する。ここで、Ｃｕ原料は純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のものを用いることが好ましい。また、Ｎｉ原料は純度９９．９ｍａｓｓ％以上のものを用いることが好ましい。具体的には、Ｃｕ原料として無酸素銅を用いることが好ましく、Ｎｉ原料として電解Ｎｉを用いることが好ましい。
【００３８】
上述のように秤量したＣｕ原料及びＮｉ原料を、るつぼに充填し、加熱して溶解する。ここで、るつぼの材料としては、アルミナ、ムライト、マグネシア、ジルコニアなどのセラミック耐火物、あるいは、カーボンを用いることができる。例えば、アルミナ製のるつぼに入れてガスアトマイズ装置にセットする。真空雰囲気でＣｕ原料及びＮｉ原料を溶解した後、ノズルから溶湯を落下させながら、Ａｒガスを噴射させ、ガスアトマイズ粉を作製する。冷却後、得られたガスアトマイズ粉をふるいで分級することにより、所定の粒径のＣｕ―Ｎｉ合金粉を得る。本実施形態では、Ｃｕ―Ｎｉ合金粉の粒径を５μｍ以上３００μｍ以下の範囲内としている。
なお、ノズルの孔径は０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲内とすることが好ましく、Ａｒガスの噴射ガス圧を１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の範囲内とすることが好ましい。
【００３９】
（焼結工程Ｓ１２）
次に、得られたＣｕ−Ｎｉ合金粉を、加圧及び加熱して、所定形状の焼結体を得る。
なお、焼結工程Ｓ１２における焼結方法については、例えば熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）、ホットプレス法（ＨＰ）等を適用することができる。本実施形態では、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）を適用している。
ここで、焼結工程Ｓ１２における加圧圧力及び焼結温度によって、上述の双晶比率が変化することになる。
【００４０】
焼結工程Ｓ１２における加圧圧力が５０ＭＰａ未満の場合には、双晶比率を向上させることができないおそれがある。一方、焼結工程Ｓ１２における加圧圧力が１５０ＭＰａを超える場合には、双晶比率が必要以上に高くなるおそれがある。
このため、本実施形態では、焼結工程Ｓ１２における加圧圧力を５０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下の範囲内に設定している。
なお、焼結工程Ｓ１２における加圧圧力の下限は６５ＭＰａ以上とすることが好ましく、８０ＭＰａ以上とすることがさらに好ましい。一方、焼結工程Ｓ１２における加圧圧力の上限は１３５ＭＰａ以下とすることが好ましく、１２０ＭＰａ以下とすることがさらに好ましい。
【００４１】
また、焼結工程Ｓ１２における焼結温度が８００℃未満の場合には、双晶比率を向上させることができないおそれがある。一方、焼結工程Ｓ１２における焼結温度が１２００℃を超える場合には、双晶比率が必要以上に高くなるおそれがある。
このため、本実施形態では、焼結工程Ｓ１２における焼結温度を８００℃以上１２００℃以下の範囲内に設定している。
なお、焼結工程Ｓ１２における焼結温度の下限は８５０℃以上とすることが好ましく、９００℃以上とすることがさらに好ましい。一方、焼結工程Ｓ１２における焼結温度の上限は１１５０℃以下とすることが好ましく、１１００℃以下とすることがさらに好ましい。
【００４２】
また、焼結工程Ｓ１２における焼結温度での保持時間は、１時間以上６時間以下の範囲内とすることが好ましい。
【００４３】
（機械加工工程Ｓ１３）
焼結工程Ｓ１２で得られた焼結体に対して、機械加工を行うことにより、所定の形状及び寸法のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを得る。
【００４４】
以上のような構成とされた本実施形態であるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットによれば、双晶比率が３５％以上とされているので、スパッタ面におけるスパッタレートのばらつきが小さくなり、均一な膜厚及び組成のＣｕ−Ｎｉ合金膜を成膜することができる。一方、双晶比率が６５％以下とされているので、スパッタ時における異常放電の発生を抑制することができ、Ｃｕ−Ｎｉ合金膜を安定して成膜することができる。
【００４５】
さらに、本実施形態であるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおいて、Ｎｉの含有量を１６ｍａｓｓ％以上とした場合には、耐食性に優れたＣｕ−Ｎｉ合金膜を成膜することができる。また、Ｎｉの含有量を５５ｍａｓｓ％以下とした場合には、電気抵抗が低いＣｕ−Ｎｉ合金膜を成膜することができる。よって、耐食性及び導電性が求められる用途に特に適したＣｕ−Ｎｉ合金膜を成膜することができる。
【００４６】
また、本実施形態であるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおいて、平均結晶粒径を１００μｍ以下とした場合には、スパッタ面全体でスパッタレートをさらに安定させることができるとともに、スパッタ成膜時における異常放電の発生をさらに抑制することが可能となる。一方、平均結晶粒径を５μｍ以上とした場合には、製造コストの増加を抑制することができる。
【００４７】
さらに、本実施形態においては、溶解鋳造法によってＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを製造する場合に、熱間圧延工程Ｓ０２における熱間圧延温度を６００℃以上１０５０℃以下の範囲内、総加工率を７０％以上としているので、上述の双晶比率を３５％以上６５％以下とすることができる。
また、最終の熱処理工程Ｓ０４において、熱処理温度を８００℃以上１０００℃以下の範囲とし、熱処理温度での保持時間を０．５時間以上２時間以下の範囲内としているので、平均結晶粒径を１００μｍ以下とすることができる。
さらに、熱間圧延工程Ｓ０２及び塑性加工工程Ｓ０３において、１パス当たりの加工率を１５％以下に制限しているので、双晶比率のばらつきを抑えることができる。
【００４８】
また、本実施形態においては、粉末焼結法によってＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを製造する場合に、焼結工程Ｓ１２における加圧圧力を５０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下の範囲内とし、焼結工程Ｓ１２における焼結温度を８００℃以上１２００℃以下の範囲内としているので、上述の双晶比率を３５％以上６５％以下とすることができる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットの製造方法として、図３に示す溶解鋳造法、及び、図４に示す粉末焼結法を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、双晶比率が３５％以上６５％以下の範囲内とされていれば、製造法に特に限定はない。
【実施例】
【００５０】
以下に、前述した本発明のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットについて評価した評価試験の結果について説明する。
【００５１】
まず、本発明例１〜１０、及び、比較例１，２のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットは、以下のようにして溶解鋳造法によって製造した。
Ｃｕ原料として純度９９．９９ｍａｓｓ％の無酸素銅を、Ｎｉ原料として純度９９．９％以上の電解Ｎｉを準備した。これを、表１に示す配合組成となるように秤量した。
秤量したＣｕ原料及びＮｉ原料を真空溶解炉に装入して、真空度１０Ｐａの条件で溶解した。得られた溶湯を鋳型に鋳込み、Ｃｕ−Ｎｉ合金インゴットを作製した。
次に、このＣｕ−Ｎｉ合金インゴットを表１に示す条件で熱間圧延を実施するともに、最終熱処理を実施した。
得られた板材を機械加工し、幅１５０ｍｍ×長さ５００ｍｍ×厚さ１５ｍｍのＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを得た。
【００５２】
また、本発明例１１〜１７、及び、比較例１１，１２のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットは、以下のようにして粉末焼結法によって製造した。
Ｃｕ原料として純度９９．９９ｍａｓｓ％の無酸素銅を、Ｎｉ原料として純度９９．９％以上の電解Ｎｉを準備し、これをアルミナ製のるつぼに入れてガスアトマイズ装置にセットし、噴射温度１５５０℃、噴射ガス圧５ＭＰａ、ノズル径１．５ｍｍの条件でアトマイズすることで、表２に示す組成及び粒径のＣｕ−Ｎｉ合金粉末を得た。
得られたＣｕ−Ｎｉ合金粉末を、ＨＩＰ法にて、表２に示す条件で加圧及び加熱して焼結体を得た。
得られた焼結体を機械加工し、幅１５０ｍｍ×長さ５００ｍｍ×厚さ１５ｍｍのＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを得た。
【００５３】
上述のようにして得られたＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットについて、成分組成、双晶比率、平均結晶粒径、異常放電、膜の均一性（膜厚、組成）を以下のようにして評価した。評価結果を表３、表４に示す。
【００５４】
（成分組成）
得られたＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットから測定試料を採取し、ＸＲＦ装置（株式会社リガク製ＺＳＸ  ＰｒｉｍｕｓII）を用いて、Ｎｉ含有量を測定した。Ｃｕ及びその他の成分については、残部として記載した。
【００５５】
（双晶比率）
得られたＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットのスパッタ面を観察面とし、ＥＢＳＤ装置（ＴＳＬソリューションズ  ＯＩＭ  Ｄａｔａ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ５）を用いて組織観察を行い、解析ソフトを用いて、隣接する結晶粒間の方位差を測定し、その方位差が５°以上１８０°以下の範囲である粒界を抽出し、全粒界長さＬを算出した。
また、面心立方晶の（１１１）面及び（１１０）面を回転軸として回転させた場合のそれぞれの格子点が３つ確認される方位差である粒界を双晶粒界として抽出し、双晶粒界長さＬＴを算出した。
そして、上述のようにして算出された全粒界長さＬ及び双晶粒界長さＬＴから、ＬＴ／Ｌ×１００で定義される双晶比率を算出した。
【００５６】
なお、双晶比率については、図５に示すように、Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットのスパッタ面において、対角線が交差する交点（１）と、各対角線上の角部（２）、（３）、（４）、（５）の５点で双晶比率の測定を行い、５点で測定した双晶比率の平均値、並びに、最大値と最小値の差をばらつきとして、表３，４に表記した。なお、角部（２）、（３）、（４）、（５）は、角部から内側に向かって対角線全長の１０％以内の範囲内とした。
【００５７】
（平均結晶粒径）
得られたＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットから測定試料を採取し、スパッタ面を研磨して光学顕微鏡にてミクロ組織観察を行い、ＪＩＳ  Ｈ  ０５０１：１９８６（切断法）によって結晶粒径を測定し、平均結晶粒径を算出した。
【００５８】
（異常放電）
Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを無酸素銅製のバッキングプレートにはんだ付けし、これをマグネトロン式のＤＣスパッタ装置に装着した。
次いで、以下のスパッタ条件にて、６０分間連続して、スパッタ法による成膜を実施した。このスパッタ成膜の間、ＤＣスパッタ装置の電源に付属されたアークカウンターを用いて、異常放電の発生回数をカウントした。
到達真空度：５×１０−５Ｐａ
Ａｒガス圧：０．３Ｐａ
スパッタ出力：直流１０００Ｗ
【００５９】
（膜の均一性）
本発明例および比較例のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを用いて成膜されたＣｕ−Ｎｉ合金膜の均一性を、膜厚と組成とで評価した。
【００６０】
膜厚については、以下のように評価した。
Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを無酸素銅製のバッキングプレートにはんだ付けし、これをマグネトロン式のＤＣスパッタ装置に装着した。１００ｍｍ角のガラス基板を準備し、このガラス基板の表面に目標膜厚１００ｎｍで、以下の条件でスパッタ成膜を実施した。
ターゲットと基板との距離：６０ｍｍ
到達真空度：５×１０−５Ｐａ
Ａｒガス圧：０．３Ｐａ
スパッタ出力：直流１０００Ｗ
【００６１】
成膜されたＣｕ−Ｎｉ合金膜について、図６に示すように、対角線が交差する交点（１）と、各対角線上の角部（２）、（３）、（４）、（５）の５点で、それぞれの膜厚を、段差測定器を用いて測定した。測定した膜厚の最大値と最小値との差を、「膜厚差」として表３，４に示す。なお、角部（２）、（３）、（４）、（５）は、角部から内側に向かって対角線全長の１０％以内の範囲内とした。
【００６２】
組成については、以下のように評価した。
Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを無酸素銅製のバッキングプレートにはんだ付けし、これをマグネトロン式のＤＣスパッタ装置に装着した。１００ｍｍ角のガラス基板を準備し、このガラス基板の表面に目標膜厚３００ｎｍで、以下の条件でスパッタ成膜を３回実施した。
到達真空度：５×１０−５Ｐａ
Ａｒガス圧：０．３Ｐａ
スパッタ出力：直流１０００Ｗ
【００６３】
成膜されたＣｕ−Ｎｉ合金膜を、ＸＲＦ装置（株式会社リガク製ＺＳＸ  ＰｒｉｍｕｓII）によって、ＣｕならびにＮｉ濃度を測定し、下記の式にて、Ｎｉ濃度を規格化した。なお、ＣｕならびにＮｉ濃度については、検量線を用いて、Ｃｕ，Ｎｉの検出強度から算出している。
Ｎｉ規格化濃度＝Ｎｉ濃度／（Ｎｉ濃度＋Ｃｕ濃度）×１００
これを、３回の成膜毎に実施し、Ｎｉ規格化濃度の最大値と最小値の差を、「組成差」として表３，４に示す。
【００６４】
【表１】
2019183251.tif 000002
【００６５】
【表２】
2019183251.tif 000003
【００６６】
【表３】
2019183251.tif 000004
【００６７】
【表４】
2019183251.tif 000005
【００６８】
溶解鋳造法において、熱間圧延工程における総加工率が６０％とされた比較例１においては、双晶比率が３０％と低くなった。このため、膜厚差及び組成差が大きく、均一な膜を成膜することができなかった。
溶解鋳造法において、熱間圧延工程における熱間圧延温度が４００℃とされた比較例２においては、双晶比率が７０％と高くなった。また、平均結晶粒径が１２０μｍとなった。このため、膜厚差が大きく、均一な膜を成膜することができなかった。また、異常放電回数が比較的多くなった。
【００６９】
粉末焼結法において、焼結工程における加圧圧力が１０ＭＰａとされた比較例１１においては、双晶比率が３１％と低くなった。このため、膜厚差及び組成差が大きく、均一な膜を成膜することができなかった。
粉末焼結法において、焼結工程における加圧圧力が２００ＭＰａとされた比較例１２においては、双晶比率が６９％と高くなった。このため、膜厚差が大きく、均一な膜を成膜することができなかった。
【００７０】
これに対して、溶解鋳造法で製造された本発明例１〜１０、粉末焼結法で製造された本発明例１１〜１７によれば、いずれも双晶比率が３５％以上６５％以下の範囲内とされており、膜厚差及び組成差が比較的小さく、均一な膜を成膜することができた。
【００７１】
なお、溶解鋳造法で製造された本発明例１〜１０においては、１パスの加工率を１５％とした本発明例１〜４，６〜１０は、１パスの加工率を２０％とした本発明例５に比べて、双晶比率のばらつきが抑えられた。
また、最終熱処理温度を１０００℃以下とした本発明例１〜６，８〜１０は、最終熱処理温度を１１００℃とした本発明例７に比べて、平均結晶粒径を小さくすることが可能となった。
【００７２】
以上のことから、本発明例によれば、膜厚や組成が均一化されたＣｕ―Ｎｉ合金膜を安定して成膜することが可能なＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを提供可能であることが確認された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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