(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ相からなる素地中にＣｒ相が分散した組織を有するＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットであって、
前記Ｃｒ相の周縁には、ＣｒとＡｌの拡散相が形成されており、
組織観察において、前記Ｃｒ相の面積ＡＣと前記拡散相の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣが０．８以上とされていることを特徴とするＡｌ−Ｃｒ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、Ａｌ−Ｃｒ薄膜を成膜する際に用いられるＡｌ−Ｃｒ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】
従来、上述のＡｌ−Ｃｒ薄膜は、超硬のコーティング材や、液晶ディスプレィ等の電極膜及び配線膜として使用されている。このようなＡｌ−Ｃｒ薄膜は、スパッタリングターゲットを用いたスパッタ法によって成膜される。
ここで、例えば特許文献１には、アルミニウム合金スパッタリングターゲット材において、ＡｌとＣｒを含むものが提案されている。なお、この特許文献１においては、スパッタリングターゲットの製造方法として、スプレーフォーミング法、大気溶解法、真空溶解法、粉末冶金法（焼結法）等が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９９０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、Ａｌ−Ｃｒ薄膜を成膜するためのスパッタリングターゲットを、Ａｌ粉とＣｒ粉を混合してホットプレスすることにより製造した場合には、Ａｌ相とＣｒ相に分離した組織となり、Ａｌを主成分とした場合には、Ａｌ相からなる素地中にＣｒ相が分散した組織となる。
ここで、ＡｌとＣｒとでは、スパッタレートが異なるため、スパッタ成膜が進行した際に、Ａｌ相とＣｒ相との界面に急峻な段差が生じ、この段差に電荷が集中することにより異常放電が発生するおそれがあった。このため、Ａｌ−Ｃｒ薄膜の成膜を安定して行うことができないといった問題があった。
【０００５】
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、スパッタ成膜が進行した後であっても、異常放電の発生を抑制でき、Ａｌ−Ｃｒ薄膜の成膜を安定して行うことが可能なＡｌ−Ｃｒ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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明のＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットは、Ａｌ相からなる素地中にＣｒ相が分散した組織を有するＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットであって、前記Ｃｒ相の周縁には、ＣｒとＡｌの拡散相が形成されており、組織観察において、前記Ｃｒ相の面積ＡＣと前記拡散相の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣが０．８以上とされていることを特徴としている。
【０００７】
本発明のＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットによれば、Ａｌ相からなる素地中に分散したＣｒ相の周縁にＣｒとＡｌの拡散相が形成されており、前記Ｃｒ相の面積ＡＣと前記拡散相の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣが０．８以上とされているので、この拡散相におけるスパッタレートがＡｌとＣｒの中間の値を取ることになり、スパッタ成膜が進行した場合であっても、Ｃｒ相とＡｌ相との間に急峻な段差が形成されることが抑制され、異常放電の発生を抑制することが可能となる。
【０００８】
ここで、本発明のＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットにおいては、前記拡散相におけるＣｒ濃度が２０ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下の範囲内とされていることが好ましい。
この構成のＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットによれば、前記拡散相におけるＣｒ濃度が２０ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下の範囲内とされており、十分な量のＣｒが拡散していることから、スパッタ成膜が進行した場合であっても、Ｃｒ相とＡｌ相との間に急峻な段差が形成されることを確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、スパッタ成膜が進行した後であっても、異常放電の発生を抑制でき、Ａｌ−Ｃｒ薄膜の成膜を安定して行うことが可能なＡｌ−Ｃｒ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】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットの組織観察写真の一例である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＡｌ−Ｃｒ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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態であるＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットについて詳細に説明する。
本実施形態であるＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットは、例えば、超硬のコーティング材、あるいは、液晶ディスプレィ等の電極膜、配線膜として使用されるものである。
なお、本実施形態であるＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットは、軸線に沿って延在する円筒形状をなしており、例えば外径Ｄが１５０ｍｍ≦Ｄ≦１６５ｍｍの範囲内、内径ｄが１３３ｍｍ≦ｄ≦１３７ｍｍの範囲内、軸線方向長さＬが３００ｍｍ≦Ｌ≦３５００ｍｍの範囲内とされている。
【００１２】
本実施形態であるＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットは、図１に示すように、Ａｌ相１１からなる素地中にＣｒ相１２が分散した組織を有している。
なお、本実施形態においては、Ｃｒの含有量が０．０５ｍａｓｓ％以上２０ｍａｓｓ％以下の範囲内とされ、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成とされている。
【００１３】
本実施形態であるＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットにおいては、図１に示すように、Ａｌ相１１からなる素地中に分散したＣｒ相１２の周縁に、ＣｒとＡｌの拡散相１３が形成されている。
そして、Ｃｒ相１２の面積ＡＣと拡散相１３の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣが０．８以上とされている。
また、本実施形態においては、拡散相１３におけるＣｒ濃度が２０ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下の範囲内とされている。
【００１４】
次に、本実施形態であるＡｌ−ＣｒスパッタリングターゲットにおけるＣｒ相１２の面積ＡＣと拡散相１３の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣを、上述のように規定した理由について説明する。
【００１５】
（Ｃｒ相１２の面積ＡＣと拡散相１３の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣ）
ＡｌとＣｒとはスパッタレートが異なることから、スパッタ成膜が進行すると、Ａｌ相１１とＣｒ相１２との境界に段差が形成されることになる。ここで、Ｃｒ相１２の周縁に、ＣｒとＡｌの拡散相１３が存在することにより、この拡散相１３のスパッタレートがＡｌ相１１とＣｒ相１２の中間の値となり、Ａｌ相１１とＣｒ相１２との間に急峻な段差が生じることが抑制される。
ここで、Ｃｒ相１２の面積ＡＣと拡散相１３の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣが０．８未満の場合には、拡散相１３が十分に形成されておらず、Ａｌ相１１とＣｒ相１２との間に急峻な段差が生じることを十分に抑制できないおそれがある。
【００１６】
以上のことから、本実施形態においては、Ｃｒ相１２の面積ＡＣと拡散相１３の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣを０．８以上に規定している。
なお、Ａｌ相１１とＣｒ相１２との間に急峻な段差が生じることを確実に抑制するためには、Ｃｒ相１２の面積ＡＣと拡散相１３の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣを１．０以上とすることが好ましく、１．２以上とすることがさらに好ましい。
また、Ｃｒ相１２の面積ＡＣと拡散相１３の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣの上限に特に制限はなく、大きいほど好ましい。
【００１７】
次に、本実施形態であるＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットを製造する方法の一例について、図２に示すフロー図を用いて説明する。
本実施形態であるＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットは、図２に示すように、原料粉準備工程Ｓ０１、混合工程Ｓ０２、焼結工程Ｓ０３、機械加工工程Ｓ０４、といった各工程を経て製造される。以下に、各工程について説明する。
【００１８】
（原料粉準備工程Ｓ０１）
まず、原料として、Ａｌ粉、Ｃｒ粉を準備する。
Ｃｒ粉としては、純度９９．９９ｍａｓｓ％以上とし、粒径１０５μｍ以下のものを使用した。
Ａｌ粉としては、純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のいわゆる４Ｎアルミニウムからなるものとし、平均粒径は１５０μｍ以下のものとした。
なお、Ａｌ粉については、例えば１０−４Ｐａ以下の雰囲気で４００℃に加熱することで、脱ガス（脱水素）処理を行った。
【００１９】
（混合工程Ｓ０２）
次に、準備されたＡｌ粉及びＣｒ粉を所定の組成比となるように秤量し、混合装置に投入して混合する。本実施形態では、ロッキングミキサーを用いて回転数５０〜１００ｒｐｍで混合を行った。これにより、所定の組成比の混合粉を得る。
【００２０】
（焼結工程Ｓ０３）
次に、上述のようにして得られた混合粉を、所定形状のモールド内に充填し、熱間静水圧焼結（ＨＩＰ）を行う。
このとき、焼結温度は４５０℃以上６５０℃以下、保持時間は６０ｍｉｎ以上１８０ｍｉｎ以下、圧力は５０ＭＰａ以上１２０ＭＰａ以下の範囲内とされている。
このように、高温高圧で焼結を行うことで、Ｃｒ相の周縁における拡散相の形成が促進されることになる。
【００２１】
（機械加工工程Ｓ０４）
焼結工程Ｓ０３で得られた焼結体に対して切削加工又は研削加工を施すことにより、所定形状に加工する。
【００２２】
以上のような工程により、本実施形態であるＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットが製造される。
このＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットは、銅製のバッキングプレートに半田付けされて、スパッタ装置に取り付けられ、対向配置された基板上にＡｌ−Ｃｒ膜をスパッタ成膜する。
ここで、スパッタ成膜されたＡｌ−Ｃｒ膜においては、上述したＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットと同等の組成を有することになる。
【００２３】
以上のような構成とされた本実施形態であるＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットによれば、Ａｌ相１１からなる素地中に分散したＣｒ相１２の周縁に、ＣｒとＡｌの拡散相１３が形成されており、Ｃｒ相１２の面積ＡＣと拡散相１３の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣが０．８以上とされているので、スパッタ成膜が進行した場合であっても、Ｃｒ相１２とＡｌ相１１との間に急峻な段差が形成されることが抑制され、異常放電の発生を抑制することが可能となる。
【００２４】
また、本実施形態においては、Ａｌ相１１からなる素地中に分散したＣｒ相１２の周縁に形成された拡散相１３におけるＣｒ濃度が２０ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下の範囲内とされているので、拡散相１３に十分なＣｒが拡散していることになり、スパッタ成膜が進行した場合であっても、Ｃｒ相１２とＡｌ相１１との間に急峻な段差が形成されることを確実に抑制することができる。
【００２５】
また、本実施形態においては、焼結工程Ｓ０３において、熱間静水圧焼結（ＨＩＰ）を行っており、焼結温度４５０℃以上６５０℃以下、保持時間６０ｍｉｎ以上１８０ｍｉｎ以下、圧力５０ＭＰａ以上１２０ＭＰａ以下の条件で実施しているので、Ｃｒ相１２中のＣｒのＡｌ相１１の素地中への拡散を促進することができ、Ｃｒ相１２の周縁に、十分な面積の拡散相１３を形成することができる。
【００２６】
さらに、本実施形態では、Ａｌ粉の脱ガス処理を行っているので、焼結時において、Ａｌ粉から水素が発生することを抑制することができる。これにより、Ａｌ粉の表面性状が安定することになり、Ｃｒ相１２からＡｌ相１１の素地へのＣｒの拡散を促進でき、Ｃｒ相１２の周縁に、十分な面積の拡散相１３を形成することができる。
【００２７】
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、円筒形状をなすスパッタリングターゲットとして説明したが、Ａｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットの形状に特に限定はなく、円板状あるいは矩形平板状をなしていてもよい。また、スパッタリングターゲットのサイズについても、実施形態の欄に記載した範囲に限定されることはない。
【実施例】
【００２８】
以下に、本発明に係るＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットの作用効果について評価した評価試験の結果について説明する。
【００２９】
原料として、純度９９．９９ｍａｓｓ％以上、粒径１５０μｍのＡｌ粉と、純度９９．９９ｍａｓｓ％以上、粒径１０５μｍ以下のＣｒ粉を準備した。
なお、本発明例においては、Ａｌ粉について、１０−４Ｐａ以下の雰囲気で４００℃に加熱することで、脱ガス（脱水素）処理を行った。
【００３０】
これらのＡｌ粉及びＣｒ粉を表１に示す組成比となるように秤量し、ロッキングミキサーを用いて回転数７５ｒｐｍの条件で混合した。
得られた混合粉を所定形状のモールド内に充填し、表１に示す温度及び圧力で、熱間静水圧焼結（ＨＩＰ）を行った。焼結温度での保持時間は１２０ｍｉｎとした。
なお、比較例３においては、溶射法によってＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットを製造した。
【００３１】
得られたＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットを、銅製のバッキングプレートにはんだ付けした。
このようにして得られた評価用ターゲットについて、Ｃｒ相の面積ＡＣと拡散相の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣ、異常放電回数を評価した。
【００３２】
（Ｃｒ相の面積ＡＣと拡散相の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣ）
評価用ターゲットのスパッタ面を研磨して観察面とした。この観察面を下記の条件でＥＰＭＡ分析して、Ａｌをマッピング（Ｌｖ：１０２５−０）し、観察視野におけるＣｒ相及び拡散相の面積率を、画像処理ソフト（ＷｉｎＲｏｏｆ／７２（０）−１８６（２５５））で求めた。そして、Ｃｒ相及び拡散相の面積率から、Ｃｒ相の面積ＡＣと拡散相の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣを算出した。
装置：日本電子社製ＪＸＡ８５００Ｆ
加速電圧：１５ｋＶ
照射電流：５０ｎＡ
サンプリング時間：１５ｍｓｅｃ
Ｋα線を確認する。分光結晶はＡｌがＬＩＦ、ＣｒがＴＡＰＨ。
【００３３】
（異常放電回数）
下記の条件で１時間スパッタを実施し、ＭＫＳインスツルメント社製ＤＣ電源（ＲＰＤＧ−５０Ａ）のアークカウント機能により、異常放電回数を計測した。
基板：洗浄済みガラス基板（コーニング社製イーグルＸＧ  厚み０．７ｍｍ）
到達真空度：５×１０−５Ｐａ以下
使用ガス：Ｏ２、Ａｒ（Ｏ２／Ａｒ比５０％）
ガス圧：０．５Ｐａ
スパッタリング電力：直流８．３ｋＷ／ｍ
ターゲット／基板間距離：７０ｍｍ
【００３４】
【表１】
0006451556.tif 000002
【００３５】
Ｃｒ相の面積ＡＣと拡散相の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣが本発明の範囲よりも低くされた比較例１、２においては、異常放電回数が３７回、２８回と多くなった。
また、溶射法で製造した比較例３においては、Ｃｒ相の周縁に拡散相が形成されておらず、異常放電回数が４２回と多くなった。
これらの比較例においては、Ｃｒ相とＡｌ相との境界に急峻な段差が形成されたためと推測される。
【００３６】
これに対して、Ｃｒ相の面積ＡＣと拡散相の面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＣが０．８以上とされた本発明例においては、異常放電が抑制されていることが確認された。
Ｃｒ相の周縁に拡散相が十分に形成されていることにより、Ｃｒ相とＡｌ相との境界に急峻な段差が形成されなかったためと推測される。
【００３７】
以上のことから、本発明例によれば、スパッタ成膜が進行した後であっても、異常放電の発生を抑制でき、Ａｌ−Ｃｒ薄膜の成膜を安定して行うことが可能なＡｌ−Ｃｒスパッタリングターゲットを提供できることが確認された。
【符号の説明】
【００３８】
１１  Ａｌ相
１２  Ｃｒ相
１３  拡散相
【図１】
0006451556.tif 000003
【図２】
0006451556.tif 000004