(57)【要約】      （修正有）【課題】成膜時にパーティクルの発生を効率的に低減することが可能なスパッタリングターゲット部材及びその製造方法の提供。【解決手段】純度が９９．９質量％以上のマグネシウムで形成されたスパッタリングターゲット部材であって、マグネシウムの平均結晶粒径は、４２μｍ以下である。スパッタリングターゲット部材の製造方法は、溶解工程Ｓ１１０と鍛造工程Ｓ１２０と圧延工程Ｓ１３０と仕上げ加工工程Ｓ１４０とを含み、圧延工程Ｓ１３０において１００〜４５０℃の材料温度で圧延して圧延材を得ることにより、スパッタリングターゲット部材を形成するマグネシウムの平均結晶粒径を効率的に微細化する製造方法。【選択図】図１
2019173048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純度が９９．９質量％以上のマグネシウムで形成されたスパッタリングターゲット部材であって、
前記マグネシウムの平均結晶粒径は、４２μｍ以下であるスパッタリングターゲット部材。
【請求項２】
スパッタ面をＸ線回折により測定した際に、該スパッタ面において、（０００１）面の配向率が５０％以上である請求項１に記載のスパッタリングターゲット部材。
【請求項３】
前記スパッタ面をＸ線回折により測定したときに、該スパッタ面において、（０００１）面の配向率が８０％以下である請求項２に記載のスパッタリングターゲット部材。
【請求項４】
平均強度が６５ＭＰａ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット部材。
【請求項５】
前記マグネシウムの純度は、９９．９５質量％以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット部材。
【請求項６】
酸素含有量が２０質量ｐｐｍ以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット部材。
【請求項７】
炭素含有量が８０質量ｐｐｍ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット部材。
【請求項８】
相対密度が９９．０％以上である請求項１〜７のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット部材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット部材を製造するスパッタリングターゲット部材の製造方法であって、
１００℃〜４５０℃の材料温度で圧延して圧延材を得る圧延工程を含むスパッタリングターゲット部材の製造方法。
【請求項１０】
前記圧延工程では、圧下率４０％を超えて７０％以下で圧延して前記圧延材を得る請求項９に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
【請求項１１】
前記圧延工程前に、マグネシウムの鋳造材をこねくり鍛造及び多軸鍛造のうち少なくとも１種以上により、４５０℃以上の材料温度で鍛造加工して前記鍛造材を得る鍛造工程を更に含む請求項９又は１０に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
【請求項１２】
前記鍛造工程では、４５０℃〜５５０℃の材料温度で前記鋳造材を鍛造加工して前記鍛造材を得る請求項１１に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
【請求項１３】
前記鍛造工程では、前記鋳造材を前記鍛造加工している間に発生した皺を除去する請求項１１又は１２に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
【請求項１４】
前記鍛造工程では、真歪２．０〜６．０で鍛造加工して前記鍛造材を得る請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
【請求項１５】
前記圧延工程では、シースを用いて圧延する請求項９〜１４のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリングターゲット部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）の記憶素子は、現在広く用いられている記憶素子であるＤＲＡＭに代わる大容量向け記憶素子であり、かつ、高速な不揮発性メモリとして広く研究開発が行われている。このＭＲＡＭの心臓部であるトンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ素子）は、酸化物からなるトンネル障壁（以下、「バリア層」とも称する）の両側を強磁性金属からなる第１及び第２の２つの垂直磁化電極層により挟んだトンネル構造を有している。バリア層としては、ＭｇＯ層が用いられている。そのため、ＭｇＯ層を形成するため、マグネシウム（Ｍｇ）から構成されるスパッタリングターゲットが必要とされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、Ｍｇ素地中に存在する介在物が最大径：５ｍｍ以下であることを特徴とするＭｇＯ薄膜形成用Ｍｇスパッタリングターゲットが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、純度９９．９重量％以上のマグネシウムビレットの押出によって作られ、マグネシウム酸化物、マグネシウム炭酸化物、マグネシウム水和物の１種又は２種以上を含む表面変質層が５ｎｍ以下の層厚に抑えられている反応性スパッタリング用ターゲット材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４８６６３号公報
【特許文献２】特開２００１−７３１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
成膜時にパーティクルの発生を効率的に低減するスパッタリングターゲット部材及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材においては、純度が９９．９質量％以上のマグネシウムで形成されたスパッタリングターゲット部材であって、マグネシウムの平均結晶粒径は、４２μｍ以下である。
【０００８】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材においては、スパッタ面をＸ線回折により測定した際に、該スパッタ面において、（０００１）面の配向率が５０％以上である。
【０００９】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材においては、前記スパッタ面をＸ線回折により測定したときに、該スパッタ面において、（０００１）面の配向率が８０％以下である。
【００１０】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材においては、平均強度が６５ＭＰａ以上である。
【００１１】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材においては、前記マグネシウムの純度は、９９．９５質量％以上である。
【００１２】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材においては、酸素含有量が２０質量ｐｐｍ以下である。
【００１３】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材においては、炭素含有量が８０質量ｐｐｍ以下である。
【００１４】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材においては、相対密度が９９．０％以上である。
【００１５】
また、本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法においては、上述したスパッタリングターゲット部材を製造するスパッタリングターゲット部材の製造方法であって、１００℃〜４５０℃の材料温度で圧延して圧延材を得る圧延工程を含む。
【００１６】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法においては、前記圧延工程では、圧下率４０％を超えて７０％以下で圧延して前記圧延材を得る。
【００１７】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法においては、前記圧延工程前に、マグネシウムの鋳造材をこねくり鍛造及び多軸鍛造のうち少なくとも１種以上により、４５０℃以上の材料温度で鍛造加工して鍛造材を得る鍛造工程を更に含む。
【００１８】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法においては、前記鍛造工程では、４５０℃〜５５０℃の材料温度で前記鋳造材を鍛造加工して前記鍛造材を得る。
【００１９】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法においては、前記鍛造工程では、前記鋳造材を前記鍛造加工している間に発生した皺を除去する。
【００２０】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法においては、前記鍛造工程では、真歪２．０〜６．０で鍛造加工して前記鍛造材を得る。
【００２１】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法においては、前記圧延工程では、シースを用いて圧延する。
【発明の効果】
【００２２】
本実施形態によれば、成膜時にパーティクルの発生を効率的に低減するスパッタリングターゲット部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法の概略を示すフロー図である。
【図２】本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法の鍛造工程における多軸鍛造の一例を示す模式図である。
【図３】実施例１〜６及び比較例１〜４で得られたスパッタリングターゲット部材の結晶粒径を測定した箇所を示す模式図である。
【図４】実施例１〜６及び比較例１〜４で得られたスパッタリングターゲット部材の平均抗折強度の測定箇所を示す模式図である。
【図５】実施例１〜６及び比較例１〜４における、ターゲットライフに対するスパッタ膜の膜厚均一性を測定した箇所を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明は各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００２５】
結晶粒径が大きいマグネシウムで形成されたスパッタリングターゲット部材においては、スパッタ中におけるパーティクル数が増加し、スパッタ膜の膜厚均一性も低下し、スパッタ中に反りが発生するという問題がある。しかし、スパッタリングターゲット部材を製造する際に、純度が高いマグネシウムを原料とした場合には、スパッタリングターゲット部材を形成するマグネシウムの結晶粒径を微細化することが困難である。そこで、本発明者は、鋭意検討した結果、スパッタリングターゲット部材において純度が高いマグネシウムの結晶粒径を微細化できるように創意工夫して、スパッタリングターゲット部材のマグネシウムの純度と平均結晶粒径を適切に特定した場合に、成膜時にパーティクルを効率的に低減することができることを見出した。
以下、本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材について例示する。
【００２６】
［１．スパッタリングターゲット部材］
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材によれば、成膜時にパーティクルを効率的に低減できる。本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材は、純度が９９．９質量％以上のマグネシウムで形成され、マグネシウムの平均結晶粒径が４２μｍ以下である。
【００２７】
（純度）
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材では、パーティクルの発生を効率的に低減する観点から、マグネシウムの純度が９９．９質量％以上であり、９９．９５質量％以上が好ましく、９９．９９質量％以上が好ましい。なお、マグネシウムの純度は炭素、窒素、酸素及び水素を除いた値であり、ＧＤ−ＭＳ（Glow Discharge Mass Spectrometry：グロー放電質量分析法)により測定可能であり、この高純度のマグネシウム中に含まれる不純物元素の測定は、Ｍｇをマトリクスとして、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｆ、Ｎａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｈ、Ｕを対象として不純物元素７３成分を分析した結果を意味する。
【００２８】
（平均結晶粒径）
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材では、マグネシウムの平均結晶粒径が非常に微細なものである。マグネシウムの平均結晶粒径は、成膜時にパーティクルの発生を効率的に低減するという観点から、４２μｍ以下であり、４０μｍ以下が好ましく、３５μｍ以下がより好ましく、３０μｍ以下が更に好ましい。すなわち、マグネシウムの平均結晶粒径は細かいほど好ましい。なお、典型的に、マグネシウムの平均結晶粒径は、５μｍ以上が好ましい。
【００２９】
なお、平均結晶粒径の測定方法について図３を参照して説明する。結晶粒径は、光学顕微鏡にて、ある特定の視野で撮影した結晶組織写真に対して、市販のデータ解析ソフトを用いて測定する。結晶粒径の算出は、ＡＳＴＭの平均結晶粒面積法に準拠し、結晶粒の面積を円換算して、その円の直径を結晶粒径とする。また、結晶粒径は、スパッタ面におけるスパッタリングターゲット部材１００の中心を１箇所、Ｒ（径）×１／２地点を２箇所、Ｒ地点（外周部）を２箇所サンプリングし、測定を行う。Ｒは、スパッタリングターゲット部材１００の半径を示す。この測定した結晶粒径の平均値を、平均結晶粒径とする。
【００３０】
（配向率）
スパッタ面に対して平行な結晶面が（０００１）である割合（（０００１）面の配向率）を高めることで、スパッタ面の全面が均一にエロージョンされるようになり、スパッタ膜の膜厚均一性が良くなる。また、（０００１）面の配向率を高めることで、スパッタ前後のスパッタリングターゲット部材の反りが抑制される。このため、本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材では、（０００１）面の配向率が５０％以上であることが好ましく、５５％以上がより好ましく、６０％以上が更に好ましく、７０％以上が更により好ましい。ただし、（０００１）面の配向率は、成膜した際に薄膜のバリア性を確保する観点から、８０％以下であることが好ましく、７５％以下であることがより好ましい。なお、（０００１）面の配向率は、スパッタリングターゲット部材のスパッタ面のＸ線回折によって検出された回折ピークの積分強度の総和に対する（０００１）面の回折ピーク積分強度の割合を算出することで得られる。
【００３１】
（平均強度）
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材では、成膜時にスパッタ膜の膜厚均一性や反りを改善するため、高強度であることが望ましい。例えば、平均強度（平均引張強度）は、６５ＭＰａ以上であり、８０ＭＰａ以上が好ましく、１００ＭＰａ以上がより好ましい。なお、平均強度は、引張圧縮試験機を用い、「ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１ 金属材料引張試験方法」に準じてスパッタリングターゲット部材の５点以上の箇所で測定した引張強度の平均値である。
【００３２】
（相対密度）
本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材では、相対密度が９９．０％以上であることが好ましい。スパッタリングターゲット部材の相対密度は、スパッタ膜の品質と相関がある。スパッタリングターゲット部材が低密度であると、異常放電や空孔部からの発塵により、スパッタ膜にパーティクルを発生させるおそれがある。相対密度が９９．０％以上の場合、内部に空隙をほとんど有さないため、空隙によるパーティクルの発生を防止することができる。なお、相対密度は、アルキメデス法で求められるスパッタリングターゲット部材の密度と、当該スパッタリングターゲット部材の組成（マグネシウム）の理論密度とにより算出される。
【００３３】
（酸素含有量、炭素含有量）
スパッタリングターゲット部材中の酸化物は、マイクロアーキングの原因となり、パーティクルを生じさせる。このため、スパッタリングターゲット部材の酸素含有量は、酸化物の過剰な生成を防止するという観点から、２０質量ｐｐｍ以下が好ましく、１５質量ｐｐｍ以下がより好ましく、１０質量ｐｐｍ以下が更に好ましい。一方、スパッタリングターゲット部材中の炭素は、割れの起点になる炭素微粒子及び炭素を含む化合物などを生成する。このため、スパッタリングターゲット部材中の炭素含有量は、８０質量ｐｐｍ以下が好ましく、７０質量ｐｐｍ以下がより好ましく、５０質量ｐｐｍ以下が更に好ましい。なお、酸素含有量及び炭素含有量は、スパッタリングターゲット部材中の酸素含有量及び炭素含有量は不活性ガス融解−赤外線吸収法により測定される。
【００３４】
［２．スパッタリングターゲット部材の製造方法］
次に、上述したスパッタリングターゲット部材の製造方法について図面を用いて例示する。図１は、本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法の概略を示すフロー図である。本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法は、溶解工程Ｓ１１０と鍛造工程Ｓ１２０と圧延工程Ｓ１３０と仕上げ加工工程Ｓ１４０とを含む。
【００３５】
成膜時におけるパーティクルを効率的に低減するためには、スパッタリングターゲット部材を形成するマグネシウムの結晶粒径を微細化する必要がある。そこで、本発明者は、圧延工程Ｓ１３０において１００〜４５０℃の材料温度で圧延して圧延材を得ることにより、スパッタリングターゲット部材を形成するマグネシウムの平均結晶粒径を効率的に微細化することを見出した。
以下、本実施形態に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法における各工程をそれぞれ説明する。
【００３６】
＜溶解工程＞
溶解工程Ｓ１１０では、例えば、高真空雰囲気又は不活性雰囲気中でカーボン坩堝内に純度９９．９質量％以上である高純度マグネシウムを入れて溶解する。坩堝の温度は、溶解反応を十分に行い、カーボン坩堝からカーボンの混入を防ぐため、７００〜１４００℃が好ましく、７００〜９００℃がより好ましく、７００〜８００℃とするのが更に好ましい。また、溶解時間は、溶解反応を十分に行い、カーボン坩堝からカーボンの混入を防ぐため、１０〜６０分が好ましく、２０〜５０分がより好ましく、３０〜４０分とするのが更に好ましい。
【００３７】
このように、高純度のマグネシウムを溶解し溶湯にして、溶湯を鋳型に注湯してインゴット又はビレット（鋳造材）を得る。例えば、鋳造材を得る際に、鋳造組織自体を微細化するため、溶湯を鋳型に注湯して、水冷を備える水冷鋳型等により溶湯を急速冷却することが望ましい。
【００３８】
（熱処理）
鋳造材を得た後、２００〜６４０℃の温度で熱処理を行い、組織を均一化することが望ましい。
【００３９】
＜鍛造工程＞
鍛造工程Ｓ１２０では、鋳造材を熱間鍛造により鍛造加工して鍛造材を得る。例えば、鋳造材をこねくり鍛造及び多軸鍛造のうち少なくとも１種以上により４５０〜５５０℃で鍛造加工する。そうすることで、鋳造材に内在する微細な孔（ポア）を事前に低減することにより、後述する圧延工程Ｓ１３０でひびや割れを発生させずに、スパッタリングターゲット部材を形成するマグネシウムの結晶粒径を微細化することができる。
【００４０】
鍛造は、鋳造材に圧力を加えることで、塑性変形させ成型する。大きなひずみ加工で結晶粒径の微細化を狙うことができる。こねくり鍛造は、円柱形状の鋳造材の高さ方向に対して平行な方向と垂直な方向から交互に大きな歪を入れる熱間鍛造であり、これにより鋳造材の鋳造組織を破壊するものである。具体的には、鋳造材の高さ方向に対して垂直な方向から歪みを入れるときは、円柱形上の鋳造材の外径から中心に向けて圧力を加え、鋳造材が高さ方向に延びるように鋳造材を加工する。一方、鋳造材の高さ方向に対して平行な方向から歪みを入れるときは、鋳造材が高さ方向に縮むように鋳造材を加工する。また、多軸鍛造は、鋳造材１０に対して異なる方向からそれぞれ圧縮加工を施すものであり、図２に示すように、角柱状の鋳造材１０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向において圧縮加工を順次行うものである。これにより鋳造材１０の鋳造組織を破壊するものである。
【００４１】
鍛造工程Ｓ１２０では、スパッタリングターゲット部材を形成するマグネシウムの結晶粒径をより微細化するため、こねくり鍛造により鋳造材を鍛造した後、更に多軸鍛造により鍛造することが好ましい。なお、こねくり鍛造と多軸鍛造の順や回数については、特に限定されるものではない。
【００４２】
鋳造材を鍛造している間、鋳造材の表面に皺等が発生することがある。得られた鍛造材に皺が残存している場合、この皺は、スパッタリングターゲット部材に生じるクラック（ひび割れ）の要因となる。そこで、鍛造工程Ｓ１２０では、鋳造材を鍛造している間に発生した皺をグラインダーで除去することが好ましい。
【００４３】
（材料温度）
鍛造工程Ｓ１２０での材料温度は、スパッタリングターゲット部材を形成するマグネシウムの平均結晶粒径を微細化し、かつ、結晶方位をランダム化して後の圧延工程Ｓ１３０における割れを防止する観点から、４５０℃以上が好ましく、４７０℃以上がより好ましく、４９０℃以上が更により好ましい。ただし、鍛造材のひびや割れの発生を抑制するという観点から、５５０℃以下が好ましく、５３０℃以下がより好ましく、５１０℃以下が更により好ましい。
【００４４】
（真歪）
例えば、スパッタリングターゲット部材を形成するマグネシウムの平均結晶粒径を微細化するために、真歪を２．０〜６．０となるように鍛造を行うことが望ましい。ここで、真歪とは、鍛造前のインゴットの長手方向を高さとし、この高さをａとし、鍛造後のインゴットの高さをｂとし、ｌｎ（ａ／ｂ）で算出した（ｌｎは自然対数である）値をいう。
【００４５】
（熱処理）
鍛造後、２００〜４００℃の温度で熱処理を行い、組織を微細で均一化することが望ましい。
【００４６】
＜圧延工程＞
圧延工程Ｓ１３０では、鍛造材を温間又は熱間圧延により圧延して圧延材を得る。例えば、鍛造材を回転する複数の圧延ロールに通して１００〜４５０℃の材料温度で圧下率が４０％を超えて７０％以下になるように圧延する。
【００４７】
（材料温度）
マグネシウムの結晶のすべり面は、底面、柱面、錐面に平行な３つの系により構成されている。錐面すべりの臨界分解せん断応力は、マグネシウムの結晶構造が六方晶であるため、底面や柱面すべりの臨界分解せん断応力よりも非常に大きく、常温ではほとんどすべらない。したがって、常温では、六方晶における錐面方向のすべりが期待できない。また、比較的低い温度で圧延により作製されるマグネシウムには、底面が圧延面に対して平行に配列するマグネシウム特有の集合組織が形成される。このような集合組織が形成された場合には、底面すべりと柱面すべりは圧延方向（ＲＤ）と板幅方向（ＴＤ）に作用するが、板厚方向（ＮＤ）には作用しなくなる。このマグネシウムの六方晶の平行配列が過度に進行すると、マグネシウムの圧延材を板厚方向に薄くすることができず、圧延加工の過程で圧延材が破断してしまう。鍛造工程Ｓ１２０の材料温度として結晶方位がランダム化する温度が好ましい理由も、圧延工程Ｓ１３０の開始時点で既にマグネシウムの六方晶が圧延面に対して平行に配列している結果、圧延加工で圧延材の割れが生じやすくなることを防止するためである。このように、比較的低い圧延温度では、圧延の際に鍛造材が割れてしまうおそれがある。そこで、圧延工程Ｓ１３０での材料温度は、マグネシウムの六方晶の過度な平行配列を抑制して割れを防止するという観点から、１００℃以上であり、１５０℃以上が好ましく、２００℃以上がより好ましく、２５０℃以上が更により好ましい。ただし、結晶粒子の粗大化を抑制し、かつ、割れが生じない程度にマグネシウムの六方晶の平行配列を進行させて圧延材の（０００１）面の配向率を上昇させるという観点から、４５０℃以下であり、４００℃以下が好ましく、３５０℃以下がより好ましく、３００℃以下が更により好ましい。
【００４８】
（圧下率）
鍛造材の圧延における圧下率は、成膜時におけるパーティクルの低減という観点から、４０％を超えることが好ましく、４５％以上がより好ましく、５０％以上が更により好ましい。ただし、圧延材にひびや割れを抑制するという観点から、７０％以下が好ましく、６５％がより好ましく、６０％以下が更により好ましい。また、このような圧下率にすることで、スパッタ前後のスパッタリングターゲット部材の反りを抑制し、スパッタ膜の膜厚均一性を改善させることもできる。
【００４９】
圧延ロールの配置としては、所望とする厚さ又は断面積を有する圧延材に調整することができれば特に限定されないが、例えば、２本の圧延ロールからなる２重圧延機等が挙げられる。
【００５０】
また、圧延工程Ｓ１３０ではシースを用いて圧延することが好ましく、例えばアルミニウムからなるリング（Ａｌリング）を鍛造材の外周部に取り付けて圧延してもよい。これにより、鍛造材の外周部の広がりやひずみを抑制し、外周部の割れを防止することができる。
【００５１】
（熱処理）
圧延後、１５０〜３００℃の温度で熱処理を行い、組織を微細で均一化することが望ましい。
【００５２】
＜仕上げ加工工程＞
仕上げ加工工程Ｓ１４０では、前記圧延工程Ｓ１３０で得られたものを限定的ではないが、円盤状、矩形板状、円筒状などの形状に機械加工又は研磨加工により加工して使用することが可能である。
【００５３】
［３．スパッタリングターゲットの製造方法］
上述したスパッタリングターゲット部材の製造方法で製造されたスパッタリングターゲット部材からは、公知の任意の方法により、バッキングプレート一体型スパッタリングターゲットを製造することができる。このスパッタリングターゲット部材の外周部（フランジ部に相当）をさらに据えこみにより鍛造する。次に、これを熱処理した後、急冷してスパッタリングターゲット素材を得る。そして、スパッタリングターゲット素材を機械加工により、バッキングプレート一体型スパッタリングターゲットを製造する（例えば、国際公開２０１５／０３７５３３号参照）。
【００５４】
また、前記スパッタリングターゲット部材をバッキングプレートと接合して、スパッタリングターゲットを製造してもよい。スパッタリングターゲット部材とバッキングプレートは公知の任意の方法で接合すればよいが、例えば低融点の半田等を用いることが可能である。バッキングプレートの材料としても公知の任意の材料を使用すればよいが、例えば銅（例えば無酸素銅）、銅合金、アルミ合金、チタン、ステンレススチール等を使用することが可能である。
【００５５】
本実施形態に係るスパッタリングターゲットで使用可能なスパッタリング装置は特に制約はない。例えば、マグネトロンスパッタリング装置、ＲＦ印可型マグネトロンＤＣスパッタリング装置等が使用可能である。
【００５６】
そして、本実施形態に係るスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング装置によりＭｇＯ膜を成膜する。このようなＭｇＯ膜は、例えば、ＭＲＡＭに適用することにより、高いバリア性を実現することができる。
【実施例】
【００５７】
本発明を実施例、比較例に基づいて具体的に説明する。以下の実施例、比較例の記載は、あくまで本発明の技術的内容の理解を容易とするための具体例であり、本発明の技術的範囲はこれらの具体例によって制限されるものではない。以下の説明において、マグネシウム原料の純度はすべてＧＤ−ＭＳ分析装置（製品名ＶＧ−９０００、ＥＶＩＳＡ製）によって測定した。
【００５８】
（実施例１）
純度９９．９質量％のマグネシウム原料をカーボン坩堝内に入れ、高真空雰囲気中で坩堝内の温度を９００℃に上昇させた後３０分間保持し、マグネシウムを溶解させて溶湯にした。この溶湯を水冷銅鋳型に注湯して、インゴット（平均結晶粒径５ｍｍ）を得た。そして、得られたインゴットの表面層を除去して円柱形状にし、直径２００ｍｍ×高さ１００ｍｍのインゴットを得た。なお、インゴットの平均結晶粒径は、後述するスパッタリングターゲット部材の結晶粒径と同様に算出した。その際、当該インゴット表面を旋盤加工し（算術平均表面粗さＲａ≦１．０μｍ）、その後に硝酸でマクロエッチを行った上で観察を実施した。
【００５９】
得られたインゴットを２本の直径２００ｍｍの圧延ロールからなる２重圧延機を用いて、材料温度４５０℃で、ロール送り出し速度（１５ｍ／ｍｉｎ）で圧下率５０％に圧延して、高さ２０ｍｍの圧延材を得た。この圧延材について、相対密度を以下に算出した。相対密度は、得られた圧延材の体積及び重量から圧延材の実測密度を算出し、当該実測密度を圧延材の理論密度で除した値の百分率で示される。
【００６０】
その後、圧延材の表面を機械加工により研削し、スパッタリングターゲット部材を作製した。
【００６１】
スパッタリングターゲット部材の物性値を下記の通り評価した。
＜結晶粒径＞
結晶粒径は、光学顕微鏡にて、１５００μｍ×１２００μｍの視野で撮影した結晶組織写真に対して、ａｎａｌｙＳＩＳ  ＦＩＶＥ（Ｓｏｆｔ  ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｙｓｙｔｅｍ）を用いて測定した。結晶粒径の算出は、ＡＳＴＭの平均結晶粒面積法（Ｅ.１１２−６１）に準拠し、結晶粒の面積を円換算して、その円の直径を結晶粒径とした。また、結晶粒径は、前述の通り、図３に示す計５箇所で測定を行った。
＜配向率＞
スパッタリングターゲット部材を耐水研磨紙で＃２４００まで湿式研磨、乾燥して測定試料とした。理学電機（株）社製ＲＩＮＴ−２２００、管球：Ｃｕ、管電圧：４０ｋＶ、管電流：４０ｍＡ、走査範囲（２θ）：２０°〜１００°、スリットサイズ：発散（ＤＳ）[ｍｍ]、散乱（ＳＳ）[ｍｍ]、受光（ＲＳ）[ｍｍ]、測定ステップ（２θ）：０．０２°、スキャンスピード：４°／ｍｉｎの条件でＸ線回折を行った。そして、（０００１）面の配向率（％）は、{ＸＲＤ法により検出された(０００１)面の積分強度／ＸＲＤ法により検出されたピークの積分強度の総和}×１００を算出した。
＜不可避的不純物の酸素及び炭素含有量＞
得られたスパッタリングターゲット部材を構成するＭｇについて、不活性ガス溶融−赤外線吸収法（ＬＥＣＯ社製、装置名：ＣＳ６０００）によりＯの濃度、不活性ガス溶融−赤外線吸収法（ＬＥＣＯ社製、装置名：ＣＳ８４４）によりＣの濃度を測定した。
＜相対密度＞
得られたスパッタリングターゲット部材の密度をアルキメデス法により測定し、スパッタリングターゲット部材の組成（Ｍｇ）によって定まる理論密度に対する割合（％）を求め、相対密度とした。
＜平均強度＞
平均強度は、引張圧縮試験機（株式会社島津製作所、ＡＧ−２５ＴＡ）を用い、直径１５ｍｍ×平行部長さ５０ｍｍに加工したスパッタリングターゲット部材１００について、図４に示すように、５箇所を金属材料引張試験片（ＪＩＳ  Ｚ２２０１）に加工し、それらの引張強度を測定し、平均値を算出した。なお、この引張強度は、応力歪曲線から得られる０．２％耐力値を示す。
【００６２】
スパッタリングターゲット素材を機械加工により、直径１６４ｍｍ×厚さ１４ｍｍのバッキングプレート一体型スパッタリングターゲットを製造した。そして、下記の条件でスパッタリングを実施し、評価を行った。
＜スパッタリング条件＞
装置：製品名Ｃ−７１００、株式会社キヤノンアネルバ製
電源：直流方式
電力：１０００ｋＷ
到達真空度：２×１０-6Ｐａ
雰囲気ガス：Ａｒ
スパッタガス圧：５．８×１０-2Ｐａ
スパッタ時間：１２０秒
基板：Ｓｉウェハ
【００６３】
＜パーティクル＞
Ｓｉウェハ基板上へ付着したパーティクルの個数を表面異物検査装置（ＳＰ５、ＫＬＡ−ｔｅｎｃｏｒ社製）で測定した。その結果、基板状に付着した０．０６μｍ以上の大きさのパーティクルをカウントの対象とした。
＜スパッタ膜の膜厚均一性＞
１．５ｋＷｈ毎に１枚のウェハに対してスパッタリングを行い、Ｘ線反射率法（ＸＲＲ法）により各ウェハ面内４９箇所における膜厚の平均値を求め、これを用いて、ウェハ間の平均値と標準偏差を算出することにより、ターゲットライフに対する膜厚均一性（uniformity）（％）＝（ウェハ間の標準偏差／ウェハ間の平均値）×１００を求めた。
なお、膜厚は、図５に示すように、ウェハ中心を１箇所、Ｒ（径）×１／３地点を８箇所（４５°間隔）、Ｒ（径）×２／３地点を１６箇所（２２．５°間隔）、Ｒ地点（外周部）を２４箇所（１５°間隔）サンプリングして、計４９箇所測定を行った。
＜反り＞
スパッタリング前におけるスパッタリングターゲット部材のスパッタ面の裏面にストレートエッジ（製品名ＳＥＩ−３００、株式会社ユニセイキ）を当てて、反りを５枚計測し、使用前における反り平均値を算出した。次に、スパッタリングターゲット部材を用いてターゲットライフ１００ｋＷｈまで使用した際に、スパッタリングターゲット部材のスパッタ面の裏面にストレートエッジを当てて、反りを５枚計測し、使用後における反り平均値を算出した。そして、使用後における反り平均値から使用前における反り平均値を差し引いた値を、反りの値とした。
ターゲットライフとは、ターゲットの使用開始からスパッタリング現象によるエロ―ジョンの進行によってターゲットの厚みが減少して、ターゲット部材として使用できなくなるまでのターゲット部材の寿命を意味する。これは、スパッタリング時の電力と総スパッタリング時間との積算で表すことができる。本実施例においては、ターゲット部材のライフは、１０００ｋｗの電力において、０．１時間使用したので、１００ｋＷｈとなる。
【００６４】
（実施例２）
得られたインゴットを鍛造する際に、鍛造条件についてインゴットをこねくり鍛造と多軸鍛造を３回行うことにより材料温度を５５０℃にて真歪が６となるように鍛造し、圧延条件について材料温度を１００℃に変更したこと以外は実施例１と同様に、実施した。なお、スパッタリングターゲット部材の割れの起点となる皺を鍛造中に、皺が発生した都度、この皺をグラインダーで除去した。
ここで、真歪においては、鍛造前のインゴットの長手方向を高さとして、この高さをａとし、鍛造後のインゴットの高さをｂとし、ｌｎ（ａ／ｂ）で算出した。
【００６５】
（実施例３）
得られたインゴットを鍛造する際に、鍛造条件についてインゴットをこねくり鍛造と多軸鍛造を３回行うことにより材料温度を５５０℃にて真歪が６となるように鍛造し、圧延条件について材料温度を１５０℃に変更したこと以外は実施例１と同様に、実施した。なお、鍛造中に発生した皺をグラインダーで除去した。
【００６６】
（実施例４）
マグネシウム原料の純度を９９．９５質量％に変更したこと以外は実施例１と同様に、実施した。なお、鍛造中に発生した皺をグラインダーで除去した。
【００６７】
（実施例５）
得られたインゴットを鍛造する際に、鍛造条件についてインゴットをこねくり鍛造と多軸鍛造を３回行うことにより材料温度を５５０℃にて真歪が２となるように鍛造し、圧延条件について材料温度を４５０℃に変更したこと以外は実施例１と同様に、実施した。なお、鍛造中に発生した皺をグラインダーで除去した。
【００６８】
（実施例６）
得られたインゴットを鍛造する際に、鍛造条件についてインゴットをこねくり鍛造と多軸鍛造を３回行うことにより材料温度を４５０℃にて真歪が２となるように鍛造し、圧延条件について材料温度を４５０℃に変更したこと以外は実施例１と同様に、実施した。なお、鍛造中に発生した皺をグラインダーで除去した。
【００６９】
（比較例１）
マグネシウム原料の純度を９９．５質量％に変更したこと以外は実施例１と同様に、実施した。
【００７０】
（比較例２）
マグネシウム原料を炭素１００質量ｐｐｍ、酸素３０質量ｐｐｍに変更したこと以外は実施例１と同様に、実施した。
【００７１】
（比較例３）
圧延条件について材料温度を５００℃に変更したこと以外は実施例１と同様に、実施した。
【００７２】
（比較例４）
圧延条件について圧下率を４０％に変更したこと以外は実施例１と同様に、実施した。
【００７３】
【表１】
2019173048.tif 000003
【００７４】
【表２】
2019173048.tif 000004
【００７５】
（実施例による考察）
実施例１〜６では、表２により、マグネシウム原料の純度を９９．９質量％以上で形成されたスパッタリングターゲット部材の平均結晶粒径を４２μｍ以下とすることにより、成膜時にパーティクルを効率的に低減したことを理解できる。
【００７６】
また、実施例２及び実施例３では、４５０℃以上の温度で鍛造して結晶方位をランダム化したため、圧延材に割れを生じさせずに４００℃以下の温度で圧延することができた。この結果、実施例２及び実施例３のスパッタリングターゲット部材では、平均結晶粒径が３０μｍ以下となり、パーティクルの個数が更に低減された。また、実施例２及び実施例３のスパッタリングターゲット部材は、４００℃以下の温度で圧延した結果、（０００１）面の配向率が７０％以上となり、かつ、平均強度が１００ＭＰａ以上となった。このため、実施例２及び実施例３のスパッタリングターゲット部材では、スパッタ膜の膜厚均一性が更に良くなり、スパッタ前後のスパッタリングターゲット部材の反りが更に抑制された。
【符号の説明】
【００７７】
１０  鋳造材
１００  スパッタリングターゲット部材
Ｓ１１０  溶解工程
Ｓ１２０  鍛造工程
Ｓ１３０  圧延工程
Ｓ１４０  仕上げ加工工程
【図１】
2019173048.tif 000005
【図２】
2019173048.tif 000006
【図３】
2019173048.tif 000007
【図４】
2019173048.tif 000008
【図５】
2019173048.tif 000009