(57)【要約】【課題】スパッタリング時の亀裂又は割れだけでなく、パーティクル及びノジュールの発生も抑制することが可能なスパッタリング用チタンターゲット及びその製造方法を提供する。【解決手段】平均結晶粒径が１μｍ以下の再結晶組織を有するスパッタリング用チタンターゲットとする。また、切断したチタンインゴットを大ひずみ加工して加工板を得る工程と、前記加工板を３０％以上の圧延率で冷間圧延して圧延板を得る工程と、前記圧延板を３２０℃以下の温度で熱処理する工程とを含むスパッタリング用チタンターゲットの製造方法とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均結晶粒径が１μｍ以下の再結晶組織を有するスパッタリング用チタンターゲット。
【請求項２】
ビッカース硬さが１４０Ｈｖ以上である請求項１に記載のスパッタリング用チタンターゲット。
【請求項３】
純度が４Ｎ（９９．９９質量％）以上である請求項１又は２に記載のスパッタリング用チタンターゲット。
【請求項４】
切断したチタンインゴットを大ひずみ加工して加工板を得る工程と、
前記加工板を３０％以上の圧延率で冷間圧延して圧延板を得る工程と、
前記圧延板を３２０℃以下の温度で熱処理する工程と
を含むスパッタリング用チタンターゲットの製造方法。
【請求項５】
前記大ひずみ加工における加工温度が５００℃以下である請求項４に記載のスパッタリング用チタンターゲットの製造方法。
【請求項６】
前記大ひずみ加工が多軸鍛造である請求項４又は５に記載のスパッタリング用チタンターゲットの製造方法。
【請求項７】
前記冷間圧延における圧延率が７０％超過である請求項４〜６のいずれか一項に記載のスパッタリング用チタンターゲットの製造方法。
【請求項８】
前記加工板の総ひずみ量が３超過である請求項４〜７のいずれか一項に記載のスパッタリング用チタンターゲットの製造方法。
【請求項９】
前記チタンインゴットの純度が４Ｎ（９９．９９質量％）以上である請求項４〜８のいずれか一項に記載のスパッタリング用チタンターゲットの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパッタリング用チタンターゲットをスパッタリング源として用いるチタン含有薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング用チタンターゲット及びその製造方法、並びにチタン含有薄膜の製造方法に関する。詳細には、本発明は、半導体デバイスなどの各種電子デバイス中の各種薄膜（例えば、電極、ゲート、配線、素子、絶縁膜、保護膜）を形成するためのスパッタリング源として用いられるスパッタリング用チタンターゲット及びその製造方法、並びにチタン含有薄膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの小型化及び高集積化に伴い、半導体デバイス中の各種薄膜についても、より一層薄く且つ微細化することが求められている。薄膜材料としては、モリブデン、タングステン、チタンなどがあるが、これらの中でもチタンは、優れた強度、加工性及び耐食性を有することから利用されることが多くなっている。また、薄膜の形成方法としては、スパッタリングが通常用いられており、スパッタリング源（薄膜材料）としてチタンターゲットが用いられている。
【０００３】
スパッタリングでは、真空中で不活性ガス（例えば、Ａｒガス）を導入しながら基板とチタンターゲットとの間に高電圧を印加し、イオン化したＡｒ+などのイオンをチタンターゲットに衝突させ、その衝突エネルギーでチタン原子を放出させて基板上に堆積させることによってチタン含有薄膜を形成することができる。このときチタン含有薄膜として窒化チタン薄膜を形成する場合には、アルゴンガスと窒素ガスとの混合ガスが用いられる。
【０００４】
最近では、生産効率を上げるために、スパッタリングの中でも特に高速スパッタリング（ハイパワースパッタリング）が要求されている。しかしながら、従来のチタンターゲットは、高速スパッタリングのような高負荷条件下で亀裂が入ったり、割れたりすることがあり、安定したスパッタリングを妨げる要因となっていた。
また、スパッタリング時にはパーティクル及びノジュールが発生し易いという問題もあることから、チタンターゲット中の不純物の低減などが行われているが、不純物の低減には限界があるため、この問題の根本的な解決には至っていない。
【０００５】
そこで、特許文献１には、上記の問題を解決するために、純度を５Ｎ５（９９．９９９５％）以上とし、表面にマクロ模様が存在せず、再結晶組織の平均結晶粒径を１０μｍ以下にしたチタンターゲットが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６０７７１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のチタンターゲットは、純度が高いため、スパッタリング時のパーティクルの発生を抑制することができる。しかしながら、特許文献１のチタンターゲットは、再結晶組織の平均結晶粒径が最小で８μｍ程度であるのが実情である。再結晶組織の平均結晶粒径が大きいと、バーンイン後に表面にパーティクルが溜まり易くなったり、ノジュールが生じ易くなったりするため、将来的に要求される技術水準を考慮すると、再結晶組織の結晶粒径を微細化してパーティクル及びノジュールの発生の抑制効果をより一層向上させることが望まれる。
また、より高い負荷条件でのスパッタリングも将来的に想定されているため、特許文献１のチタンターゲットであっても、スパッタリング時の亀裂又は割れの発生を抑制する効果が十分であるといえない。
【０００８】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、スパッタリング時の亀裂又は割れだけでなく、パーティクル及びノジュールの発生も抑制することが可能なスパッタリング用チタンターゲット及びその製造方法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】
【０００９】
本発明者らは、上記のような問題を解決すべく鋭意研究した結果、スパッタリング時のスパッタリング用チタンターゲットの亀裂又は割れが、スパッタリング用チタンターゲットの強度と関連しており、再結晶組織の平均結晶粒径を１μｍ以下とすることにより、スパッタリング用チタンターゲットの強度を高めてスパッタリング時の亀裂又は割れを抑制し得ることを見出した。
また、本発明者らは、スパッタリング時のパーティクル及びノジュールの発生が、再結晶組織の平均結晶粒径と関連しており、再結晶組織の平均結晶粒径を１μｍ以下とすることにより、パーティクル及びノジュールの発生を抑制し得ることを見出した。
さらに、本発明者らは、製造条件を最適化することにより、スパッタリング用チタンターゲットの再結晶組織の平均結晶粒径を１μｍ以下に制御し得ることを見出した。
【００１０】
本発明は、上記のような知見に基づいて完成するに至ったものである。すなわち、本発明は、以下の第（１）項〜第（１０）項である。
（１）平均結晶粒径が１μｍ以下の再結晶組織を有するスパッタリング用チタンターゲット。
（２）ビッカース硬さが１４０Ｈｖ以上である第（１）項に記載のスパッタリング用チタンターゲット。
（３）純度が４Ｎ（９９．９９質量％）以上である第（１）項又は第（２）項に記載のスパッタリング用チタンターゲット。
（４）切断したチタンインゴットを大ひずみ加工して加工板を得る工程と、
前記加工板を３０％以上の圧延率で冷間圧延して圧延板を得る工程と、
前記圧延板を３２０℃以下の温度で熱処理する工程と
を含むスパッタリング用チタンターゲットの製造方法。
【００１１】
（５）前記大ひずみ加工における加工温度が５００℃以下である第（４）項に記載のスパッタリング用チタンターゲットの製造方法。
（６）前記大ひずみ加工が多軸鍛造である第（４）項又は第（５）項に記載のスパッタリング用チタンターゲットの製造方法
（７）前記冷間圧延における圧延率が７０％超過である第（４）項〜第（６）項のいずれか一項に記載のスパッタリング用チタンターゲットの製造方法。
（８）前記加工板の総ひずみ量が３超過である第（４）項〜第（７）項のいずれか一項に記載のスパッタリング用チタンターゲットの製造方法。
（９）前記チタンインゴットの純度が４Ｎ（９９．９９質量％）以上である第（４）項〜第（８）項のいずれか一項に記載のスパッタリング用チタンターゲットの製造方法。
（１０）第（１）項〜第（３）項のいずれか一項に記載のスパッタリング用チタンターゲットをスパッタリング源として用いるチタン含有薄膜の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スパッタリング時の亀裂又は割れだけでなく、パーティクル及びノジュールの発生も抑制することが可能なスパッタリング用チタンターゲット及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例２及び比較例１〜３のチタンターゲットの光学顕微鏡写真（５００倍）を比較した図である。
【図２】実施例１及び２のチタンターゲットのＳＥＭ画像写真（１００００倍）を比較した図である。
【図３】比較例１、２、４及び５のチタンターゲットの光学顕微鏡写真（５００倍）を比較した図である。
【図４】比較例６〜８のチタンターゲットの光学顕微鏡写真（２００倍）を比較した図である。
【図５】比較例４、９及び１０のチタンターゲットの光学顕微鏡写真（１００倍）を比較した図である。
【図６】実施例１及び２のチタンターゲットの、電子線後方散乱解析（ＥＢＳＤ）によって得られた結晶粒界像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のスパッタリング用チタンターゲット（以下、「チタンターゲット」と略すことがある。）は、平均結晶粒径が１μｍ以下の再結晶組織を有する。
ここで、本明細書における「平均結晶粒径」とは、ＪＩＳ  Ｇ０５５１：２０１３の切断法に準拠し、チタンターゲットの表面（スパッタリング面）において結晶粒内を横切る試験線の１結晶粒当たりの平均線分長から求められるものを意味する。この方法における結晶粒の観察には、ＥＢＳＤ測定（領域１０μｍ×１０μｍ、倍率１００００倍）などを用いることができる。
【００１５】
チタンターゲットの初期の表面は平滑であるが、チタンターゲットの特性を安定させるための動作（すなわち、バーンイン）後に、チタンターゲットの表面が粗くなる。このバーンイン後のチタンターゲットの表面は、再結晶組織の平均結晶粒径が大きいほど粗くなるため、チタンターゲットの表面にパーティクルが溜まったり、ノジュールが生じたりし易くなる。従来のチタンターゲットは、再結晶組織の平均結晶粒径が最小で８μｍ程度であるため、本発明のチタンターゲットは、従来のチタンターゲットに比べて、スパッタリング時のパーティクル及びノジュールの発生を抑制する効果が高い。
【００１６】
また、チタンターゲットは、再結晶組織の平均結晶粒径が小さいほど強度が高くなる。実際、ホールペッチ（Ｈａｌｌ−Ｐｅｔｃｈ）則に従うと、結晶粒径が小さくなるほど降伏応力（強度）が上昇することが知られている。本発明のチタンターゲットは、従来のチタンターゲットに比べて、再結晶組織の平均結晶粒径が小さいため、チタンターゲットの強度を高めることができる。その結果、本発明のチタンターゲットは、従来のチタンターゲットに比べて、スパッタリング時の亀裂又は割れを抑制する効果が高くなる。
【００１７】
本発明のチタンターゲットのビッカース硬さは、特に限定されないが、好ましくは１４０Ｈｖ以上、より好ましくは１４０Ｈｖ〜２５０Ｈｖ、さらに好ましくは１５０Ｈｖ〜２００Ｈｖである。ここで、本明細書における「チタンターゲットのビッカース硬さ」とは、チタンターゲットの表面（スパッタリング面）において、ＪＩＳ  Ｚ２２４４：２００９のビッカース硬さ試験に準拠した方法によって求められるものを意味する。
【００１８】
上記のような本発明の効果を安定して得る観点から、再結晶組織の平均結晶粒径は、好ましくは０．９μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ〜０．８μｍ、さらに好ましくは０．２μｍ〜０．７μｍである。
【００１９】
本発明のチタンターゲットは、再結晶組織の平均結晶粒径を小さくすることによって、スパッタリング時のパーティクル及びノジュールの発生を抑制する効果を高めているため、その純度は特に限定されない。しかしながら、この効果は、チタンターゲットの純度を高めることで、より一層向上させることができる。したがって、本発明のチタンターゲットの純度は、好ましくは４Ｎ（９９．９９質量％）以上、より好ましくは４Ｎ５（９９．９９５質量％）以上、さらに好ましくは５Ｎ（９９．９９９質量％）以上、最も好ましくは５Ｎ５（９９．９９９５質量％）以上である。
ここで、チタンターゲットの純度が４Ｎ（９９．９９質量％）以上とは、グロー放電質量分析法（ＧＤＭＳ）にて組成分析したときに、チタンターゲットに含有されるチタン以外の元素（例えば、Ｎａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒなど）の合計量が０．０１質量％（１００質量ｐｐｍ）未満であることを意味する。
【００２０】
上記のような特徴を有する本発明のチタンターゲットは、切断したチタンインゴットを大ひずみ加工して加工板を得る工程（以下、「大ひずみ加工工程」と略すことがある。）と、加工板を３０％以上の圧延率で冷間圧延して圧延板を得る工程（以下、「圧延工程」と略すことがある。）と、圧延板を３２０℃以下の温度で熱処理する工程（以下、「熱処理工程」と略すことがある。）とを含む方法によって製造することができる。これら以外の工程については、特に限定されず、公知の方法に準じて行えばよい。
【００２１】
再結晶組織の結晶粒径は、再結晶前のひずみ量が大きいほど小さくなる傾向にあるため、鍛造工程では、大ひずみ加工（「巨大ひずみ加工」とも称される）を行うことで結晶粒径の微細化を行う。大ひずみ加工としては、特に限定されず、多軸鍛造法、ＥＣＡＰ法、ＨＰＴ法、ＡＲＢ法などが挙げられる。その中でも、本発明では、加工速度、ひずみの均一性、サイズ可変性、新たな設備投資の必要性、コストなどの観点から、多軸鍛造法を用いることが好ましい。また、多軸鍛造法は、複数の軸方向に対して鍛造し、サイクル数を増加させることによって大ひずみを加える手法であるため、こねくり鍛造などと比較すると、軸を変えながら鍛造するために揉み割れが発生し難いという利点もある。
また、大ひずみ加工工程では、再結晶前のひずみ量が比較的小さい場合であっても、加工温度を低くすることにより、再結晶組織の結晶を小さくすることができる。そのため、加工温度は、加工板の総ひずみ量（Δε）に応じて調整することが望ましい。例えば、加工板の総ひずみ量が２程度である場合、加工温度を室温程度とすることにより、再結晶組織の結晶を小さくすることができる。
【００２２】
大ひずみ加工工程における加工温度は、特に限定されないが、ひずみを安定的に蓄積させる観点から、好ましくは５００℃以下、より好ましくは室温〜４５０℃、さらに好ましくは２００℃〜４００℃である。加工温度が高すぎる場合、加工中に動的再結晶によってひずみが緩和する結果、熱処理工程後の再結晶組織の平均結晶粒径が大きくなる傾向がある。
大ひずみ加工工程で得られる加工板の総ひずみ量（Δε）は、特に限定されないが、再結晶組織の結晶粒径を安定的に低減させる観点から、好ましくは２以上、より好ましくは３超過１５以下、さらに好ましくは５超過１３以下である。加工板の総ひずみ量が少なすぎる場合、最終的に得られるチタンターゲットの再結晶組織の平均結晶粒径が大きくなる傾向にある。
ここで、本明細書において「大ひずみ加工工程で得られる加工板の総ひずみ量（Δε）」は、例えば、大ひずみ加工が多軸鍛造である場合、下記の式によって表すことができる。
【００２３】
【数１】
2019056151.tif 000002
【００２４】
式中、ｎは多軸鍛造のサイクル数、ｈ0kは、ｋ回目の加工前の材料の長手方向の厚み、ｈkは、ｋ回目の加工前に材料の長手方向であった部分の加工後の厚みである。ここで、多軸鍛造のサイクル数は、３つの軸方向（ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向）のプレスを１回ずつ合計３回プレスしたときを１サイクルとする。
加工板の総ひずみ量は、例えば、大ひずみ加工が多軸鍛造である場合、多軸鍛造のサイクル数及び１プレスあたりのひずみ量を調整することによって制御することができる。例えば、１プレスあたりのひずみ量を０．２、サイクル数を１５に調整することにより、鍛造板の総ひずみ量を９に制御することができる。
【００２５】
大ひずみ加工工程で用いられるチタンインゴットは、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いて製造することができる。しかしながら、スパッタリング時のパーティクル及びノジュールの発生を抑制する効果をより一層向上させる観点からは、チタンインゴットの純度は、好ましくは４Ｎ（９９．９９質量％）以上、より好ましくは４Ｎ５（９９．９９５質量％）以上、さらに好ましくは５Ｎ（９９．９９９質量％）以上、最も好ましくは５Ｎ５（９９．９９９５質量％）以上である。ここで、チタンインゴットの純度が４Ｎ（９９．９９質量％）以上とは、グロー放電質量分析法（ＧＤＭＳ）にて組成分析したときに、チタン以外の元素（例えば、Ｎａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒなど）の合計量が０．０１質量％（１００質量ｐｐｍ）未満であることを意味する。
なお、５Ｎ５（９９．９９９５質量％）以上という高純度のチタンターゲットを製造する場合には、溶融塩電解法で得られた高純度チタン材をＥＢ（電子ビーム）溶解して冷却凝固させることによって高純度のチタンインゴットを得ることができる。ここで、溶融塩電解の雰囲気は不活性雰囲気にすること、電解時には初期カソード電流密度を低電流密度である０．６Ａ／ｃｍ2以下にすること、及び電解温度を６００℃〜８００℃にすることが好ましい。
【００２６】
次に、圧延工程では、大ひずみ加工工程で得られた加工板を冷間圧延する。加工板を冷間圧延した場合、圧延率が小さすぎると、熱処理工程後の再結晶組織の平均結晶粒径が大きくなる傾向にあることを実験によって見出した。そこで、本発明では、再結晶組織の平均結晶粒径を１μｍ以下に制御する観点から、冷間圧延の圧延率を３０％以上に規定した。冷間圧延の圧延率が３０％未満であると、再結晶組織の平均結晶粒径が１μｍを超えてしまい、本発明の効果が得られない。また、冷間圧延の圧延率は、再結晶組織の平均結晶粒径を安定的に制御する観点から、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％超過である。冷間圧延の圧延率の上限は、特に限定されないが、好ましくは９５％、より好ましくは９０％である。
冷間圧延時の各種条件（例えば、パス数、ロール速度）は、使用する装置に応じて、所定の圧延率が得られるように適宜設定すればよく特に限定されない。また、冷間圧延時の温度は、一般的な範囲であれば特に限定されず、一般的に室温である。
【００２７】
次に、熱処理工程では、圧延工程で得られた圧延板を熱処理する。圧延板を熱処理した場合、熱処理温度が低いほど、結晶粒径が微細化する傾向にあることを実験によって見出した。そこで、本発明では、再結晶組織の平均結晶粒径を１μｍ以下に制御する観点から、圧延板の熱処理温度を３２０℃以下に規定した。圧延板の熱処理温度が３２０℃を超えると、再結晶組織の平均結晶粒径が１μｍを超えてしまい、本発明の効果が得られない。また、圧延板の熱処理温度は、再結晶組織の平均結晶粒径を安定的に制御する観点から、好ましくは２５０℃〜３２０℃、より好ましくは２６０℃〜３２０℃である。
なお、熱処理時間は、圧延板のサイズなどに応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、一般的に２０分〜６０分、好ましくは３０分〜５０分である。
【００２８】
熱処理工程で得られた熱処理板（チタンターゲット）は、面加工などの加工処理が行われた後、バッキングプレートと拡散接合して用いられる。
上記のようにして製造されたチタンターゲットは、平均結晶粒径が１μｍ以下の再結晶組織を有しているため、スパッタリング時の亀裂又は割れだけでなく、パーティクル及びノジュールの発生も抑制することができる。そのため、このチタンターゲットは、チタン含有薄膜を形成するためのスパッタリング源として有用であり、特に、より高い負荷条件での高速スパッタリング（ハイパワースパッタリング）に用いるのに適している。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
（実施例１）
純度４Ｎ５（９９．９９５質量％）のチタンインゴットを切断して大ひずみ加工を行った。大ひずみ加工としては、４００℃の鍛造温度、サイクル数を１５サイクルとして多軸鍛造を行った。得られた鍛造板（加工板）の総ひずみ量（Δε）は９であった。次に、鍛造板を、パス数を１６、ロール速度を１０ｍ／分に設定し、８５％の圧延率で室温にて冷間圧延して圧延板を得た。次に、圧延板を、２７０℃の温度で４０分間熱処理して熱処理板（チタンターゲット）を得た。
【００３０】
（実施例２）
熱処理温度を３００℃に変えたこと以外は実施例１と同様の条件にてチタンターゲットを得た。
（実施例３）
純度３Ｎ５（９９．９５質量％）のチタンインゴットを用いたこと以外は実施例１と同様の条件にてチタンターゲットを得た。
（実施例４）
純度４Ｎ８５（９９．９９８５質量％）のチタンインゴットを用いると共に、熱処理温度を３２０℃に変えたこと以外は実施例１と同様の条件にてチタンターゲットを得た。
（実施例５）
純度５Ｎ５（９９．９９９５質量％）のチタンインゴットを用いたこと以外は実施例１と同様の条件にてチタンターゲットを得た。
【００３１】
（比較例１）
熱処理温度を３５０℃に変えたこと以外は実施例１と同様の条件にてチタンターゲットを得た。
（比較例２）
熱処理温度を４００℃に変えたこと以外は実施例１と同様の条件にてチタンターゲットを得た。
（比較例３）
熱処理温度を４５５℃に変えたこと以外は実施例１と同様の条件にてチタンターゲットを得た。
（比較例４）
鍛造板を、パス数を１６、ロール速度を１０ｍ／分に設定し、７０％の圧延率で室温にて冷間圧延して圧延板を得たこと以外は比較例１と同様の条件にてチタンターゲットを得た。
（比較例５）
鍛造板を、パス数を１６、ロール速度を１０ｍ／分に設定し、７０％の圧延率で室温にて冷間圧延して圧延板を得たこと以外は比較例２と同様の条件にてチタンターゲットを得た。
【００３２】
（比較例６）
純度４Ｎ５のチタンインゴットを切断し、６００℃の鍛造温度、サイクル数を１５サイクルとして多軸鍛造を行った。得られた鍛造板の総ひずみ量は９であった。次に、鍛造板を４５５℃の温度で４０分間熱処理してチタンターゲットを得た。
（比較例７）
鍛造温度を４００℃、サイクル数を５に変えて、総ひずみ量が３の鍛造板を作製したこと以外は、比較例６と同様の条件にてチタンターゲットを得た。
（比較例８）
鍛造温度を４００℃に変えたこと以外は、比較例６と同様の条件にてチタンターゲットを得た。
【００３３】
（比較例９）
鍛造温度を６００℃、サイクル数を１５として多軸鍛造を行い、総ひずみ量が９の鍛造板を得たこと以外は、比較例４と同様の条件にてチタンターゲットを得た。
（比較例１０）
鍛造温度を４００℃、サイクル数を５として多軸鍛造を行い、総ひずみ量が３の鍛造板を得たこと以外は、比較例４と同様の条件にてチタンターゲットを得た。
【００３４】
上記の実施例及び比較例で得られたチタンターゲットについて、上記で説明した方法に従って再結晶組織の平均結晶粒径を求める共に、チタン以外の元素の量をグロー放電質量分析法（ＧＤＭＳ）によって測定した。再結晶組織の平均結晶粒径の結果を製造条件と共に表１に示す。また、グロー放電質量分析法による結果を表２に示す。
【００３５】
【表１】
2019056151.tif 000003
【００３６】
【表２】
2019056151.tif 000004
【００３７】
表１に示されるように、大ひずみ加工の後、圧延工程において３０％以上の圧延率で冷間圧延を行い、熱処理工程において３２０℃以下の温度で熱処理を行うことで製造された実施例１〜５のチタンターゲットは、再結晶組織の平均結晶粒径が１μｍ以下となった。これに対して比較例１〜１０のチタンターゲットは、圧延工程及び熱処理工程の少なくとも１つの条件が適切でなかったため、再結晶組織の平均結晶粒径が１μｍを超えるか又は再結晶組織が十分に形成されなかった。
また、実施例１〜５のチタンターゲットは、比較例１〜１０のチタンターゲットに比べて、ビッカース硬さが高かった。
さらに、表２に示されるように、実施例１〜５のチタンターゲットは、含有されるチタン以外の元素の合計量が１００質量ｐｐｍ未満であり、４Ｎ以上の純度を有していることが確認された。
【００３８】
次に、実施例及び比較例で得られた幾つかのチタンターゲットの表面について、光学顕微鏡及びＳＥＭを用いた観察を行った。
実施例２及び比較例１〜３のチタンターゲットの光学顕微鏡写真（５００倍）を比較した図を図１に示す。また、実施例１及び２のチタンターゲットのＳＥＭ画像写真（１００００倍）を比較した図を図２に示す。なお、図１において、右上の数字は、再結晶組織の平均結晶粒径である。
図１及び２からわかるように、熱処理工程における熱処理温度が低くなるにつれて再結晶組織の結晶粒径が微細化する傾向にあった。
【００３９】
図３は、比較例１、２、４及び５のチタンターゲットの光学顕微鏡写真（５００倍）を比較した図を示す。
図３からわかるように、圧延工程における圧延率が高くなるにつれて再結晶組織の結晶粒径が微細化する傾向にあった。また、熱処理工程における熱処理温度が低くなるにつれて再結晶組織の結晶粒径が微細化する傾向にあった。
【００４０】
図４は、比較例６〜８のチタンターゲットの光学顕微鏡写真（２００倍）を比較した図を示す。
図４からわかるように、冷間圧延を行わない場合、大ひずみ加工工程において鍛造板の総ひずみ量（Δε）が少なくなるにつれて、再結晶組織が不均一になるととともに、再結晶組織の結晶粒径が粗大化する傾向にあった。また、大ひずみ加工工程において鍛造温度（加工温度）が高くなるにつれて、再結晶組織の結晶粒径が粗大化する傾向にあった。
【００４１】
図５は、比較例４、９及び１０のチタンターゲットの光学顕微鏡写真（１００倍）を比較した図を示す。
図５からわかるように、冷間圧延を行った場合でも、大ひずみ加工工程において鍛造板の総ひずみ量（Δε）が少なくなるにつれて、再結晶組織が形成されていない部分が生じ易くなる傾向にあった。また、大ひずみ加工工程において加工温度が高くなるにつれて、再結晶組織の結晶粒径が粗大化するとともに、再結晶組織が形成されていない部分が生じ易くなる傾向にあった。
【００４２】
次に、実施例１及び２のチタンターゲットの表面組織の結晶粒界について、電子線後方散乱解析（ＥＢＳＤ）によって観察した。その結果である結晶粒界像を図６に示す。なお、ＥＢＳＤには、日本電子（ＪＥＯＬ）社製、ＪＳＭ−７００１Ｆ、ＴＴＬＳ型電界放出走査電子顕微鏡に、ＯＩＭ６．０−ＣＣＤ／ＢＳ型結晶方位解析装置を組み合わせた装置を用いた。観察は、１０μｍ×１０μｍの任意の表面領域を選択し、倍率を１００００倍に設定して行った。
図６からわかるように、実施例１及び２のチタンターゲットは、大角粒界と小角粒界とが共存した再結晶組織を有することがわかった。ここで、大角粒界とは方位差１５°以上の粒界を意味し、小角粒界とは方位差１５°未満の粒界を意味する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、スパッタリング時の亀裂又は割れだけでなく、パーティクル及びノジュールの発生も抑制することが可能なスパッタリング用チタンターゲット及びその製造方法を提供することができる。そのため、本発明のスパッタリング用チタンターゲットは、半導体デバイスなどの各種電子デバイス中の各種薄膜（例えば、電極、ゲート、配線、素子、絶縁膜、保護膜）を形成するためのスパッタリング源として利用することができ、特に、より高い負荷条件での高速スパッタリング（ハイパワースパッタリング）に用いるのに適している。
【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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