(57)【要約】【課題】結晶粒の粗大化が抑制され、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、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の粒界にＮｉ酸化物相が存在しており、これらＮｉ酸化物相の面積率が０．１％以上５．０％以下の範囲内とされていることを特徴とする。【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、
ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の粒界にＮｉ酸化物相が存在しており、これらＮｉ酸化物相の面積率が０．１％以上５．０％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】
前記Ｎｉ酸化物相の最大粒径が１０μｍ未満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。
【請求項４】
ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径が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から請求項３のいずれか一項に記載の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を含む銅ニッケル合金においては、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、この銅ニッケル合金は、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を含む銅ニッケル合金においても、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。
ここで、Ｃｕ―Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおいて結晶粒が粗大化した場合には、スパッタが進行した際にスパッタ面に凹凸が生じ、膜厚や組成の均一な膜を成膜できなくなるおそれがあった。また、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、結晶粒の粗大化が抑制され、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、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の粒界にＮｉ酸化物相が存在しており、これらＮｉ酸化物相の面積率が０．１％以上５．０％以下の範囲内とされていることを特徴としている。
【０００８】
本発明のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットによれば、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の粒界にＮｉ酸化物相が存在しており、これらＮｉ酸化物相の面積率が０．１％以上とされているので、Ｎｉ酸化物相によって結晶粒の成長を抑制することができ、結晶粒の粗大化を抑制することが可能となる。また、上述のＮｉ酸化物相の面積率が５．０％以下とされているので、Ｎｉ酸化物相に起因した異常放電の発生を抑制することが可能となる。
よって、結晶粒の粗大化が抑制され、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となる。
【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、安定して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、前記Ｎｉ酸化物相の最大粒径が１０μｍ未満とされていることが好ましい。
この場合、前記Ｎｉ酸化物相の最大粒径が１０μｍ未満に制限されているので、Ｎｉ酸化物相に起因した異常放電の発生をさらに抑制することができ、安定してスパッタ成膜することが可能となる。
【００１１】
さらに、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、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径が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、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径が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、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径が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】
【００１２】
本発明によれば、結晶粒の粗大化が抑制され、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】
【００１３】
【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組織写真の一例である。
【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】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サンプルの採取位置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、図２に示すように、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の粒界にＮｉ酸化物相が存在しており、これらＮｉ酸化物相の面積率が０．１％以上５．０％以下の範囲内とされている。
【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、Ｎｉ酸化物相の最大粒径が１０μｍ未満とされている。
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は、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径が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、Ｎｉ酸化物相の面積率、Ｎｉ酸化物相の最大粒径、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径、成分組成を規定した理由について説明する。
【００２０】
（Ｎｉ酸化物相の面積率）
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、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の結晶粒界に、Ｎｉ酸化物相が存在している。このＮｉ酸化物相により、母相の結晶粒の成長が抑制されることになり、結晶粒の粗大化が抑制される。
ここで、Ｎｉ酸化物相の面積率が０．１％未満の場合には、上述した結晶粒の成長を抑制する効果を十分に得ることができないおそれがある。一方、Ｎｉ酸化物相の面積率が５．０％を超える場合には、絶縁体であるＮｉ酸化物相を起因とした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においては、Ｎｉ酸化物相の面積率を０．１％以上５．０％以下の範囲内としている。
なお、結晶粒の成長を確実に抑制するためには、Ｎｉ酸化物相の面積率の下限を０．２％以上とすることが好ましく、０．３％以上とすることがさらに好ましい。一方、Ｎｉ酸化物相を起因とした異常放電の発生をさらに抑制するためには、Ｎｉ酸化物相の面積率の上限を４．５％以下とすることが好ましく、４．０％以下とすることがさらに好ましい。
【００２１】
（Ｎｉ酸化物相の最大粒径）
上述のように、Ｎｉ酸化物相は絶縁体であることから、スパッタ成膜時に異常放電の発生の原因となる。
このため、本実施形態において、さらにＮｉ酸化物相に起因した異常放電の発生を抑制するためには、Ｎｉ酸化物相の最大粒径を１０μｍ未満とすることが好ましい。
なお、Ｎｉ酸化物相に起因した異常放電の発生をさらに抑制するためには、Ｎｉ酸化物相の最大粒径を８μｍ以下とすることが好ましく、５μｍ以下とすることがさらに好ましい。また、Ｎｉ酸化物相の最大粒径の下限は、０．１μｍ以上とすることが好ましく、１μｍ以上とすることがさらに好ましい。
【００２２】
（母相の平均粒径）
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、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径を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、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径を５μｍ以上とすることが好ましい。
なお、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径の下限は８μｍ以上とすることが好ましく、１０μｍ以上とすることがさらに好ましい。また、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径の上限は９０μｍ以下とすることが好ましく、７０μｍ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い。Ｎｉの含有量を５５ｍａｓｓ％以下としたＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットの比抵抗は、５×１０−５Ω・ｃｍ程度となる。
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、図３のフロー図を用いて説明する。
なお、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している。
【００２５】
（焼結原料粉形成工程Ｓ０１）
まず、焼結原料粉を形成する。ここで、Ｃｕ粉とＮｉ粉との混合粉を用いてもよいし、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉を用いてもよい。
ここで、本実施形態では、以下のように製造したＣｕ−Ｎｉ合金粉を用いている。
まず、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。
【００２６】
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。
なお、Ｃｕ原料及びＮｉ原料を溶解した後のＣｕ−Ｎｉ合金溶湯を、３分以上１５分以下の範囲内で保持することが好ましい。保持時間が短いと、ＮｉとＣｕの組成が不均一となるおそれがある。また、Ｎｉの磁性が残るおそれがある。
【００２７】
ガスアトマイズ装置のノズルから上述のＣｕ−Ｎｉ合金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。
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い。また、Ａｒガスの噴射ガス圧は１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の範囲内とすることが好ましい。さらに、溶湯温度は１４００℃以上１７００℃以下の範囲内とすることが好ましい。
上述のようにして得られたガスアトマイズ粉を、冷却後に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合金粉の平均粒径を１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内としている。
【００２８】
そして、本実施形態では、上述のＣｕ−Ｎｉ合金粉に対して、さらにＮｉ酸化物粉を添加する。なお、Ｎｉ酸化物粉としては、安定なＮｉＯ粉を用いることが好ましい。
また、Ｎｉ酸化物粉としては、純度が９５ｍａｓｓ％以上、平均粒径が０．１μｍ以上１０μｍ未満の範囲内のものを用いることが好ましい。また、Ｎｉ酸化物粉の添加量は、Ｃｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットにおけるＮｉ酸化物相の面積率が上述の範囲内となるように、適宜調整することが好ましい。
Ｃｕ−Ｎｉ合金粉とＮｉ酸化物粉を混合する際には、ミキサーやブレンダー、具体的には、ヘンシェルミキサー、ロッキングミキサー、Ｖ型混合機を用いることができる。
以上のようにして、Ｎｉ酸化物を含む焼結原料粉を得る。
【００２９】
（焼結工程Ｓ０２）
次に、得られたＣｕ−Ｎｉ合金粉及びＮｉ酸化物粉の混合紛からなる焼結原料粉を、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Ｓ０２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。また、焼結条件は、温度：８００℃以上１２００℃以下、圧力：１０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下、保持時間：１時間以上６時間以下、とすることが好ましい。
【００３０】
（機械加工工程Ｓ０３）
焼結工程Ｓ０２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。
【００３１】
以上のようにして、粉末焼結法によって、本実施形態であるＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットが製造される。
【００３２】
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、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の粒界にＮｉ酸化物相が存在しており、このＮｉ酸化物相の面積率が０．１％以上とされているので、Ｎｉ酸化物相によって結晶粒の成長を抑制することができ、結晶粒の粗大化を抑制することが可能となる。また、上述のＮｉ酸化物相の面積率が５．０％以下とされているので、Ｎｉ酸化物相に起因した異常放電の発生を抑制することが可能となる。
よって、結晶粒の粗大化が抑制され、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となる。
【００３３】
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、Ｎｉ酸化物相の最大粒径を１０μｍ未満に制限した場合には、絶縁体であるＮｉ酸化物相に起因した異常放電の発生をさらに抑制することができ、安定してスパッタ成膜することが可能となる。
【００３４】
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。
【００３５】
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、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径を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、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径を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。
【００３６】
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合金粉にＮｉ酸化物粉を混合して焼結原料粉を形成するものとして説明したが、これに限定されることはなく、アトマイズ時の原料にＮｉ酸化物を添加して、Ｎｉ酸化物を含むＣｕ−Ｎｉ合金粉を製造してもよい。また、アトマイズ中に酸素ガスを導入してＮｉを酸化させることで、Ｎｉ酸化物を含むＣｕ−Ｎｉ合金粉を製造してもよい。
【実施例】
【００３７】
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。
【００３８】
まず、本発明例１〜７及び比較例１〜４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、平均粒径５０μｍのＣｕ−Ｎｉ合金粉末を得た。なお、アトマイズ条件は、溶湯温度１５５０℃、保持時間８分、噴射圧５ＭＰａ、ノズル径２．０ｍｍとした。
また、Ｎｉ酸化物粉として、純度９９ｍａｓｓ％以上で、平均粒径１０μｍ未満のＮｉＯ粉を準備した。
【００３９】
上述のＣｕ−Ｎｉ合金粉に、表１に示す配合でＮｉ酸化物粉を混合して、焼結原料粉を得た。
なお、表１の配合組成のＮｉの欄においては、添加したＮｉ酸化物粉（ＮｉＯ粉）のＮｉも含むものである。すなわち、Ｎｉ酸化物紛に含まれるＮｉ量を考慮して、表１の配合組成となるように、Ｎｉ原料とＣｕ原料との配合比を決定し、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉末を製造した。
【００４０】
上述の焼結原料粉を、ＨＩＰ法にて、温度１０００℃、圧力１００ＭＰａ、保持時間２時間の条件で焼結を行い、焼結体を得た。
得られた焼結体を機械加工し、直径１５０．４ｍｍ×厚さ６ｍｍの円板形状のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットを得た。
【００４１】
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、Ｎｉ酸化物相の面積率及び最大粒径、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径、酸素量のばらつき、異常放電の発生状況、を以下のようにして評価した。
【００４２】
（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、これを酸で前処理した後、ＩＣＰ分析を実施した。
その結果、本発明例１〜７及び比較例１〜４のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットのＣｕとＮｉの含有量については、配合組成と略同等であることを確認した。
【００４３】
（Ｎｉ酸化物相）
図４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（円形面）の中心（１）、および、その中心で互いに直交する２本の直線のそれぞれの両端部（２）、（３）、（４）、（５）の合計５点からサンプルを採取した。採取した各サンプルをエポキシ樹脂に埋め込み、表面（スパッタ面に該当する面）を研磨加工した後、プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）装置（日本電子株式会社製）を用いて、倍率１５００倍、０．００５ｍｍ２の観察面積でＣｕ，Ｎｉ，Ｏの元素マッピング像を撮影し、得られたＣｕ，Ｎｉ，Ｏの元素マッピング像から、ＮｉとＯのみが共存している領域をＮｉ酸化物相と判断した。そして、画像全体に占めるＮｉ酸化物相の面積率を算出し、５点のサンプルの結果を平均した。
また、観察されたＮｉ酸化物相の円相当径を、画像解析ソフトＷｉｎｒｏｏｆを用いて求め、最も大きな円相当径を、Ｎｉ酸化物相の最大粒径として表１に示した。
【００４４】
（ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径）
図４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（円形面）の中心（１）、および、その中心で互いに直交する２本の直線のそれぞれの両端部（２）、（３）、（４）、（５）の合計５点からサンプルを採取した。採取した各サンプルの表面（スパッタ面に該当する面）を研磨加工した後、研磨された表面を、エッチング液を用いてエッチング処理した。
次に、光学顕微鏡を用いて研磨面を観察し、１４００倍の倍率、０．０４０ｍｍ２の観察面積にて組織写真を撮影した。そして、組織写真中の結晶粒径を、ＡＳＴＭ  Ｅ  １１２に記載の切断法によって計測した。
上述の５つのサンプルでそれぞれ結晶粒径を測定し、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径を算出した。評価結果を表１に示す。
【００４５】
（酸素量のばらつき）
図４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（円形面）の中心（１）、および、その中心で互いに直交する２本の直線のそれぞれの両端部（２）、（３）、（４）、（５）の合計５点からサンプルを採取した。これらのサンプルを用いて、ＪＩＳ  Ｚ  ２６１３「金属材料の酸素定量方法通則」に記載された赤外線吸収法に準拠して，ＬＥＣＯ社製ＴＣ６００を用いて、酸素含有量を測定した。
そして、５つのサンプルの酸素含有量の平均値、最小値、最大値を用いて、以下の式によって酸素量のばらつきを求めた。
酸素量のばらつき（％）＝｛（最大値−最小値）／平均値｝×１００
その結果、本発明例１〜７及び比較例１〜４のＣｕ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットの酸素量のばらつきは、いずれも３０％以下であることを確認した。
【００４６】
（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。評価結果を表１に示す。
到達真空度：５×１０−５Ｐａ
Ａｒガス圧：０．３Ｐａ
スパッタ出力：直流１０００Ｗ
【００４７】
【表１】
2019151916.tif 000002
【００４８】
Ｎｉ酸化物相が確認されなかった比較例１においては、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径が１６３μｍと粗大化し、異常放電の発生回数が多くなった。また、Ｎｉ酸化物相の面積率が０．１％未満とされた比較例２においては、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径が１２１μｍと粗大化し、異常放電の発生回数が多くなった。Ｎｉ酸化物相による結晶成長の抑制効果を得ることができなかったためと推測される。
Ｎｉ酸化物相の面積率が５．０％を超える比較例３，４においては、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の平均粒径は小さくなったが、異常放電の発生回数が多くなった。Ｎｉ酸化物相を起因とした異常放電が発生したためと推測される。
【００４９】
これに対して、Ｎｉ酸化物相の面積率が０．１％以上５．０％以下の範囲内とされた本発明例１〜７においては、ＣｕとＮｉの固溶体からなる母相の粗大化が抑制されており、異常放電の発生が抑制された。
また、Ｎｉ酸化物相の最大粒径が１０μｍ未満とされた本発明例１〜６においては、さらに異常放電の発生が抑制された。
【００５０】
以上のことから、本発明例によれば、結晶粒の粗大化が抑制され、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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