(57)【要約】スパッタリングターゲット用の母合金であって、母合金を構成する元素を、次の、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ２、Ｙ３、とした場合、 Ｘ1：Ｔａ又はＷの一種又は二種 Ｘ２：Ｒｕ、Ｍｏ、Ｎｂ又はＨｆの一種以上 Ｙ１：Ｃｒ又はＭｎの一種又は二種 Ｙ２：Ｃｏ又はＮｉの一種又は二種 Ｙ３：Ｔｉ又はＶの一種又は二種上記構成元素のＸ１−Ｙ１、Ｘ１−Ｙ２、Ｘ１−Ｙ３、Ｘ２−Ｙ１、Ｘ２−Ｙ２の、いずれか一種の組み合わせからなることを特徴とするスパッタリングターゲット用母合金、を提供する。これによって、欠陥の少ない、高密度で均一な合金組成のターゲットを得ることを可能し、このターゲットを使用することにより、高速で均質な、パーティクルの少ない合金バリア膜の成膜が可能とする焼結体スパッタリングターゲットを提供することができる優れた効果を有する。 【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングターゲット用の母合金であって、母合金を構成する元素を、次の、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ２、Ｙ３、とした場合、
Ｘ1：Ｔａ又はＷの一種又は二種
Ｘ２：Ｒｕ、Ｍｏ、Ｎｂ又はＨｆの一種以上
Ｙ１：Ｃｒ又はＭｎの一種又は二種
Ｙ２：Ｃｏ又はＮｉの一種又は二種
Ｙ３：Ｔｉ又はＶの一種又は二種
上記構成元素のＸ１−Ｙ１、Ｘ１−Ｙ２、Ｘ１−Ｙ３、Ｘ２−Ｙ１、Ｘ２−Ｙ２の、いずれか一種の組み合わせからなることを特徴とするスパッタリングターゲット用母合金。
【請求項２】
前記Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の組成割合が、母合金を構成する全組成の、５０．０〜８０．０ａｔ％の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット用母合金。
【請求項３】
母合金を構成する、一方の構成金属であるＸ１又はＸ２と、他方の構成金属であるＹ１、Ｙ２、Ｙ３とが、金属間化合物を形成するか又は全率固溶していることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット用母合金。
【請求項４】
前記請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット用母合金を粉砕し、前記Ｘ１又はＸ２から構成される粉末と混合・焼結して、バリアメタル用のスパッタリングターゲット材料とすることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項５】
母合金を構成する、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の組成が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように混合・焼結することを特徴とする請求項４に記載するスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項６】
前記スパッタリングターゲットの面内のＹ１、Ｙ２、Ｙ３の金属組成のばらつきが３０％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項７】
前記スパッタリングターゲットの面内のＹ１、Ｙ２、Ｙ３の金属組成のばらつきが２０％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項８】
前記スパッタリングターゲットの面内のＹ１、Ｙ２、Ｙ３の金属組成のばらつきが１５％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の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】
この発明は、スパッタリングターゲット用母合金を使用することにより、原料粉末の組成及び内部組織を均一にし、均質な膜を成膜可能とするスパッタリングターゲット用母合金及びスパッタリングターゲットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代バリアメタルとして、Ｃｕシード層と「対」に用いられるバリア膜の候補として挙げられる合金膜の特性を兼ね備えた、合金元素の組み合わせ及びその製造方法が要求されている。【０００３】
例えば、このような合金のＸを主成分とし、Ｙ成分を含む合金とした場合、通常Ｙ成分が０．１〜４０ａｔ％の範囲の合金（ＸＹ合金）として用いられる。このような合金の場合、Ｘが高い融点（例えば、Ｔａ：融点３０１７℃）で、Ｙが低い沸点（例えば、Ｍｎ：沸点２０６１℃）の組み合わせの場合には、Ｘを溶解する条件では、Ｙが揮発するので、溶解法では組成の制御が不能となる。【０００４】
公知文献を見ると、特許文献１には、組成均一性が高い反強磁性強化膜を成膜可能なスパッタリングターゲット、反強磁性体膜、それを具備する磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリが記載されている。【０００５】
具体的には、ニッケル、パラジウム、白金、コバルト、ロジウム、イリジウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、銅、銀、金、ルテニウム、オスミウム、クロム、モリブデン、タングステンおよびレニウムから選ばれる少なくとも１種の元素と、マンガンとからなり、スパッタされる表面１ｃｍ２ 当たりの欠陥数が１０個以下であることを特徴とするスパッタリングターゲットが記載されている。【０００６】
そして、上記スパッタリングターゲットを用いて成膜されたものである反強磁性体膜、上記反強磁性体膜を具備する磁気抵抗効果素子、上記反強磁性体膜を具備するトンネル磁気抵抗効果素子、上記磁気抵抗効果素子を具備する磁気ヘッド、及び上記トンネル磁気抵抗効果素子を具備する磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリとすることが記載されている。【０００７】
また、特許文献２には、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＣＯ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＷおよびＲｅから選ばれる少なくとも１種のＲ元素と、Ｍｎとからなるスパッタリングターゲットであって、ターゲット組織の少なくとも一部として、前記Ｒ元素とＭｎとの合金相および化合物相から選ばれる少なくとも１ 種を有することを特徴とするスパッタリングターゲット、及びこれを用いて形成した反強磁性体膜及び磁気抵抗効果素子が記載されている。【０００８】
また、特許文献３には、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＷおよびＲｅから選ばれる少なくとも 1種のＲ元素と、Ｍｎとからなるスパッタリングターゲットであって、ターゲット中の酸素含有量を１重量％以下(０を含む）とする。反強磁性体膜３は、このようなスパッタリングターゲットを用いて、スパッタ成膜してなるものである。反強磁性体膜３は例えば強磁性体膜４と積層して交換結合膜２として用いられ、このような交換結合膜２は磁気抵抗効果素子などに使用されることが記載されている。【０００９】
しかしながら、これらの文献には、合金の一方の成分の融点が高く、他方の成分の沸点が低い場合において、これらを溶解する場合に、一方の金属成分が揮発するために、目的とする合金組成が変動し、制御が不能となるという問題があるが、それを解決するための手法は開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−６４４７３号公報
【特許文献２】国際公開第９８／２２６３６号
【特許文献３】特開２０００−１６０３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来、合金の一方の成分の融点が高く、他方の成分の沸点が低い場合において、溶解して合金を製造する場合に、一方の金属成分が揮発するために、目的とする合金組成が変動し、制御が不能となるという問題がある。本発明は、このような問題を解決できるスパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲットの製造方法を提供することを課題とする。これによって、欠陥の少ない、高密度で均一な合金組成のターゲットを得ること、そしてこのようなターゲットを使用することにより、高速で均質な、パーティクルの少ない合金バリア膜の成膜が可能とする焼結体スパッタリングターゲット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】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明者は鋭意研究を行った結果、母合金を用いることで、原料粉末の組成及び内部組織を均一にし、均質な膜を成膜できるとの新たな知見を得た。このような知見に基づき、本発明は下記の１）〜８）の発明を提供するものである。【００１３】
１）スパッタリングターゲット用の母合金であって、母合金を構成する元素を、次のＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ２、Ｙ３、とした場合、
Ｘ１：Ｔａ又はＷの一種又は二種
Ｘ２：Ｒｕ、Ｍｏ、Ｎｂ又はＨｆの一種以上
Ｙ１：Ｃｒ又はＭｎの一種又は二種
Ｙ２：Ｃｏ又はＮｉの一種又は二種
Ｙ３：Ｔｉ又はＶの一種又は二種
上記構成元素のＸ１−Ｙ１、Ｘ１−Ｙ２、Ｘ１−Ｙ３、Ｘ２−Ｙ１、Ｘ２−Ｙ２の、いずれか一種の組み合わせからなることを特徴とするスパッタリングターゲット用母合金。
２）前記Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の組成割合が、母合金を構成する全組成の、５０．０〜８０．０ａｔ％の範囲にあることを特徴とする上記１）に記載のスパッタリングターゲット用母合金。
３）母合金を構成する、一方の構成金属であるＸ１又はＸ２と、他方の構成金属であるＹ１、Ｙ２、Ｙ３とが、金属間化合物を形成するか又は全率固溶していることを特徴とする上記１）〜２）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット用母合金。【００１４】
４）前記請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット用母合金を粉砕し、前記Ｘ１又はＸ２から構成される粉末と混合・焼結して、バリアメタル用のスパッタリングターゲット材料とすることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
５）母合金を構成する、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の組成が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように混合・焼結することを特徴とする上記４）に記載するスパッタリングターゲットの製造方法。【００１５】
６）前記スパッタリングターゲットの面内のＹ１、Ｙ２、Ｙ３の金属組成のばらつきが３０％以下であることを特徴とする上記１）〜５）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
７）前記スパッタリングターゲットの面内のＹ１、Ｙ２、Ｙ３の金属組成のばらつきが２０％以下であることを特徴とする上記１）〜５）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
８）前記スパッタリングターゲットの面内のＹ１、Ｙ２、Ｙ３の金属組成のばらつきが１５％以下であることを特徴とする上記１）〜５）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、スパッタリングターゲット用母合金を使用することにより、原料粉末の組成及び内部組織を均一にし、均質な膜を成膜可能とするスパッタリングターゲット用母合金及びスパッタリングターゲットの製造方法を提供するものであり、これによって、欠陥の少ない、高密度で均一な合金組成のターゲットを得ることを可能とし、このターゲットを使用することにより、高速で均質な、パーティクルの少ない合金バリア膜の成膜が可能とする焼結体スパッタリングターゲットを提供することができる優れた効果を有する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、上記の通り、スパッタリングターゲット用の母合金であって、母合金を構成する元素を、次のＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ２、Ｙ３、とした場合、
Ｘ1：Ｔａ又はＷの一種又は二種
Ｘ２：Ｒｕ、Ｍｏ、Ｎｂ又はＨｆの一種以上
Ｙ１：Ｃｒ又はＭｎの一種又は二種
Ｙ２：Ｃｏ又はＮｉの一種又は二種
Ｙ３：Ｔｉ又はＶの一種又は二種
上記構成元素のＸ１−Ｙ１、Ｘ１−Ｙ２、Ｘ１−Ｙ３、Ｘ２−Ｙ１、Ｘ２−Ｙ２の、いずれか一種の組み合わせからなることを特徴とするスパッタリングターゲット用母合金を提供する。上記組成の母合金は、溶解法により作製できる。
【００１８】
前記Ｘ１、Ｘ２を総称して「Ｘ」とし、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３を総称して「Ｙ」として説明すると、前記Ｙの組成が高くなるに従い、沸点が低くなるため、高Ｙ含有組成の母合金では、Ｙの揮発を抑える条件で溶解が可能となる。
さらに溶解した母合金は粉砕可能であり、組成制御のためＸ粉と混合して焼結中の反応を最低限に抑える組成範囲とし、Ｙ単独の組成を含まず、金属間化合物相として存在し得る５０．０〜８０．０ａ％Ｙの範囲を選択することで、組成制御用の原料粉末を得ることが可能となる。
【００１９】
そして、粉砕した母合金と金属粉末を混合、焼結して、所定の組成でかつ面内組成が均一であるＴＧの作製が可能となる。
これによって、欠陥の少ない、高密度で均一な合金組成のターゲットを得ることができ、このターゲットを使用することにより、高速で均質な、パーティクルの少ないＸＹ成分の合金バリア膜の成膜が可能となる。また、３００ｍｍ用のサイズのターゲットの製作も可能となる。
【００２０】
前記Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の組成割合が、母合金を構成する全組成の、５０．０〜８０．０ａｔ％の範囲にあることが望ましい。これは一般的に組成がＸに近づく程融点が高くなることにより、Ｙ合金の揮発が発生してしまい、組成がＹに近づくとＹ単相の領域ができるという理由による。
【００２１】
母合金を構成する、一方の構成金属であるＸ１又はＸ２と、他方の構成金属であるＹ１、Ｙ２、Ｙ３とが、金属間化合物を形成するか又は全率固溶していることが望ましい。これはターゲットの組織を均一化するのに有効であり、かつ重要である。
【００２２】
スパッタリングターゲットを製造に際しては、スパッタリングターゲット用母合金を粉砕し、前記Ｘ１又はＸ２から構成される粉末と混合・焼結して、バリアメタル用のスパッタリングターゲット材料とし、スパッタリングターゲットを製造する。これによって、欠陥の少ない、高密度で均一な合金組成のターゲットを得ることを可能する。
母合金を構成する、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の組成が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように混合・焼結することが望ましい。
【００２３】
前記スパッタリングターゲットの面内のＹ１、Ｙ２、Ｙ３の金属組成のばらつきが３０％以下、より好ましくは、２０％以下、さらに好ましくは、１５％以下とするのが良い。
なお、ばらつきの測定に際しては、ターゲット面内の任意の点、（例えば、ターゲット面内十字の９か所）の組成を測定し、「（最大値-最小値）／最大値×１００％の値をばらつき」と、定義することができる。
【実施例】
【００２４】
次に、実施例及び比較例について説明する。なお、これらの実施例及び比較例は、本願発明の理解を容易にするためのものであって、発明の内容はこれらによって制限されるものでないことは理解されるべきことである。【００２５】
（実施例１）
本実施例１については、Ｗ−７５ａｔ％Ｖの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これに、さらにＷ粉末を添加し、Ｖの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｗ−２６ａｔ％Ｖの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１５５０℃とした。母合金の組成（Ｖ成分）のばらつきは２．６％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、表１に示す。【００２６】
【表１】
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【００２７】
（実施例２）
本実施例２については、Ｗ−６６ａｔ％Ｔｉの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＷ粉末を添加し、Ｔｉの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｗ−１０．１ａｔ％Ｔｉの組成の材料のターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１５５０℃とした。母合金の組成（Ｔｉ成分）のばらつきは２．４％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００２８】
（実施例３）
本実施例３については、Ｗ−５７ａｔ％Ｃｏの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＷ粉末を添加し、Ｃｏの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｗ−１．４ａｔ％Ｃｏの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１３５０℃とした。母合金の組成（Ｃｏ成分）のばらつきは４．９％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００２９】
（実施例４）
本実施例４については、Ｗ−５８ａｔ％Ｎｉの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＷ粉末を添加し、Ｎｉの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｗ−１９．２ａｔ％Ｎｉの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１３５０℃とした。母合金の組成（Ｎｉ成分）のばらつきは８．５％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００３０】
（実施例５）
本実施例５については、Ｗ−７３ａｔ％Ｃｒの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＷ粉末を添加し、Ｃｒの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｗ−２１．４ａｔ％Ｃｒの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１５５０℃とした。母合金の組成（Ｃｒ成分）のばらつきは３．１％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００３１】
（実施例６）
本実施例６については、Ｗ−５０ａｔ％Ｍｎの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＷ粉末を添加し、Ｍｎの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｗ−２７．５ａｔ％Ｍｎの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１１５０℃とした。母合金の組成（Ｍｎ成分）のばらつきは１．５％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００３２】
（実施例７）
本実施例７については、Ｔａ−７１ａｔ％Ｖの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＴａ粉末を添加し、Ｖの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｔａ−６．３ａｔ％Ｖの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１５５０℃とした。母合金の組成（Ｖ成分）のばらつきは１．０％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００３３】
（実施例８）
本実施例８については、Ｔａ−５５ａｔ％Ｔｉの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＴａ粉末を添加し、Ｔｉの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｔａ−３２．８ａｔ％Ｔｉの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１５５０℃とした。母合金の組成（Ｖ成分）のばらつきは８．８％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００３４】
（実施例９）
本実施例９については、Ｔａ−６０ａｔ％Ｃｏの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＴａ粉末を添加し、Ｃｏの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｔａ−３７．４ａｔ％Ｃｏの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１２００℃とした。母合金の組成（Ｃｏ成分）のばらつきは１．７％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００３５】
（実施例１０）
本実施例１０については、Ｔａ−５２ａｔ％Ｎｉの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＴａ粉末を添加し、Ｎｉの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｔａ−１０．５ａｔ％Ｎｉの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１２５０℃とした。母合金の組成（Ｎｉ成分）のばらつきは７．６％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００３６】
（実施例１１）
本実施例１１については、Ｔａ−６３ａｔ％Ｃｒの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＴａ粉末を添加し、Ｃｒの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｔａ−２．９ａｔ％Ｃｒの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１５５０℃とした。母合金の組成（Ｃｒ成分）のばらつきは９．７％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００３７】
（実施例１２）
本実施例１２については、Ｔａ−６１ａｔ％Ｍｎの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＴａ粉末を添加し、Ｍｎの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｔａ−１４．７ａｔ％Ｍｎの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１１００℃とした。母合金の組成（Ｍｎ成分）のばらつきは９．９％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００３８】
（実施例１３）
本実施例１３については、Ｍｏ−５９ａｔ％Ｃｏの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＭｏ粉末を添加し、Ｃｏの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｍｏ−３８．１ａｔ％Ｃｏの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１２５０℃とした。母合金の組成（Ｃｏ成分）のばらつきは５．５％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００３９】
（実施例１４）
本実施例１４については、Ｍｏ−７２ａｔ％Ｎｉの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＭｏ粉末を添加し、Ｎｉの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｍｏ−３０．２ａｔ％Ｎｉの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１２５０℃とした。母合金の組成（Ｎｉ成分）のばらつきは１．１％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００４０】
（実施例１５）
本実施例１５については、Ｍｏ−６６ａｔ％Ｃｒの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＭｏ粉末を添加し、Ｃｒの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｍｏ−５．４ａｔ％Ｃｒの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１５５０℃とした。母合金の組成（Ｃｒ成分）のばらつきは４．０％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００４１】
（実施例１６）
本実施例１６については、Ｍｏ−７５ａｔ％Ｍｎの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＭｏ粉末を添加し、Ｍｎの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｍｏ−２１．２ａｔ％Ｍｎの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１１００℃とした。母合金の組成（Ｍｎ成分）のばらつきは４．９％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００４２】
（実施例１７）
本実施例１７については、Ｎｂ−６７ａｔ％Ｃｏの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＮｂ粉末を添加し、Ｃｏの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｎｂ−１７．５ａｔ％Ｃｏの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１１５０℃とした。母合金の組成（Ｃｏ成分）のばらつきは５．８％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００４３】
（実施例１８）
本実施例１８については、Ｎｂ−５７ａｔ％Ｎｉの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＮｂ粉末を添加し、Ｎｉの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｎｂ−３．２ａｔ％Ｎｉの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１１００℃とした。母合金の組成（Ｎｉ成分）のばらつきは１０．０％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００４４】
（実施例１９）
本実施例１９については、Ｎｂ−７１ａｔ％Ｃｒの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＮｂ粉末を添加し、Ｃｒの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｎｂ−２０．５ａｔ％Ｃｒの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１５５０℃とした。母合金の組成（Ｎｉ成分）のばらつきは７．９％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００４５】
（実施例２０）
本実施例２０については、Ｎｂ−７５ａｔ％Ｍｎの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＮｂ粉末を添加し、Ｍｎの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｎｂ−１７．８ａｔ％Ｍｎの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１１００℃とした。母合金の組成（Ｍｎ成分）のばらつきは２．２％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００４６】
（実施例２１）
本実施例２１については、Ｒｕ−６５ａｔ％Ｃｒの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＲｕ粉末を添加し、Ｃｒの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｒｕ−１２．６ａｔ％Ｃｒの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１５５０℃とした。母合金の組成（Ｃｒ成分）のばらつきは３．１％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００４７】
（実施例２２）
本実施例２２については、Ｒｕ−５０ａｔ％Ｍｎの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＲｕ粉末を添加し、Ｍｎの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｒｕ−１１．２ａｔ％Ｍｎの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１２００℃とした。母合金の組成（Ｍｎ成分）のばらつきは４．４％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００４８】
（実施例２３）
本実施例２３については、Ｈｆ−５３ａｔ％Ｃｒの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＨｆ粉末を添加し、Ｃｒの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｈｆ−１３．８ａｔ％Ｃｒの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１５００℃とした。母合金の組成（Ｃｒ成分）のばらつきは９．３％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００４９】
（実施例２４）
本実施例２４については、Ｈｆ−５６ａｔ％Ｍｎの組成の材料を溶解して母合金を作製し、この母合金を粉砕して粉末とする。次に、これにさらにＨｆ粉末を添加し、Ｍｎの合計量が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように調整して粉末を真空焼結し、Ｈｆ−８．２ａｔ％Ｍｎの組成の材料からなるターゲットを作製したものである。
焼結時のプレス温度は１１００℃とした。母合金の組成（Ｍｎ成分）のばらつきは１．６％となり、組成変動はすくなかった。また、母合金の粉砕は容易であった。この結果を、同様に表１に示す。【００５０】
（比較例１）
比較例１については、ＷにＶを２６ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００５１】
（比較例２）
比較例２については、ＷにＴｉを１０ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００５２】
（比較例３）
比較例３については、ＷにＣｏを１ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００５３】
（比較例４）
比較例４については、ＷにＮｉを１９ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００５４】
（比較例５）
比較例５については、ＷにＣｒを２１ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００５５】
（比較例６）
比較例６については、ＷにＭｎを２８ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００５６】
（比較例７）
比較例７については、ＴａにＶを６ａｔ％添加し、これを３１００℃で溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。この場合、組成のばらつきが４２．５％と大きくなり、実生産には不向きであった。この結果を、同様に表１に示す。【００５７】
（比較例８）
比較例８については、ＴａにＴｉを３３ａｔ％添加し、これを３１００℃で溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。この場合、組成のばらつきが３９．７％と大きくなり、実生産には不向きであった。この結果を、同様に表１に示す。【００５８】
（比較例９）
比較例９については、ＴａにＣｏを３７ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００５９】
（比較例１０）
比較例１０については、ＴａにＮｉを１１ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００６０】
（比較例１１）
比較例１１については、ＴａにＣｒを３ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００６１】
（比較例１２）
比較例１２については、ＴａにＭｎを１５ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００６２】
（比較例１３）
比較例１３については、ＭｏにＣｏを３８ａｔ％添加し、これを２７００℃で溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。この場合、組成のばらつきが１６．２％と大きくなり、実生産には不向きであった。この結果を、同様に表１に示す。【００６３】
（比較例１４）
比較例１４については、ＭｏにＮｉを３０ａｔ％添加し、これを２７００℃で溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。この場合、組成のばらつきが２６．８％と大きくなり、実生産には不向きであった。この結果を、同様に表１に示す。【００６４】
（比較例１５）
比較例１５については、ＭｏにＣｒを５ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００６５】
（比較例１６）
比較例１６については、ＭｏにＭｎを２１ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００６６】
（比較例１７）
比較例１７については、ＮｂにＣｏを１８ａｔ％添加し、これを２５５０℃で溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。この場合、組成のばらつきが３２．０％と大きくなり、実生産には不向きであった。この結果を、同様に表１に示す。【００６７】
（比較例１８）
比較例１８については、ＮｂにＮｉを３ａｔ％添加し、これを２５５０℃で溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。この場合、組成のばらつきが４１．５％と大きくなり、実生産には不向きであった。この結果を、同様に表１に示す。【００６８】
（比較例１９）
比較例１９については、ＮｂにＣｒを２１ａｔ％添加し、これを２５５０℃で溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。この場合、組成のばらつきが３１．６％と大きくなり、実生産には不向きであった。この結果を、同様に表１に示す。【００６９】
（比較例２０）
比較例２０については、ＮｂにＭｎを１８ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００７０】
（比較例２１）
比較例２１については、ＲｕにＣｒを１３ａｔ％添加し、これを２４００℃で溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。この場合、組成のばらつきが２８．３％と大きくなり、実生産には不向きであった。この結果を、同様に表１に示す。【００７１】
（比較例２２）
比較例２２については、ＲｕにＭｎを１１ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００７２】
（比較例２３）
比較例２３については、ＨｆにＣｒを１４ａｔ％添加し、これを２３００℃で溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。この場合、組成のばらつきが２９．６％と大きくなり、実生産には不向きであった。この結果を、同様に表１に示す。【００７３】
（比較例２４）
比較例２２については、ＨｆにＭｎを８ａｔ％添加し、これを溶解して同成分組成の合金を作製しようとしたものである。しかしながら、この合金の材料を、溶解して製造することはできなかった。この結果を、同様に表１に示す。【００７４】
以上の比較例１〜比較例２４については、高融点金属であるＷ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｈｆのそれぞれに、表１に示す元素を添加して、溶解により合金を作製しようとしたものであるが、いずれも作製不能であるか又は組成のばらつきが大きくなり、実生産には不向きであることが分る。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明５は、スパッタリングターゲット用母合金を使用することにより、原料粉末の組成及び内部組織を均一にし、均質な膜を成膜可能とするスパッタリングターゲット用母合金及びスパッタリングターゲットの製造方法を提供するものである。これによって、欠陥の少ない、高密度で均一な合金組成のターゲットを得ることを可能し、このターゲットを使用することにより、高速で均質な、パーティクルの少ない合金バリア膜の成膜が可能とする焼結体スパッタリングターゲットを提供することができる優れた効果を有し、半導体装置におけるゲート膜のような組成変動を抑える必要がある膜の作製に特に有用である。
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月3日(2016.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングターゲット用の母合金であって、母合金を構成する元素を、次の、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、とした場合、
Ｘ１：Ｔａ
Ｘ２：Ｒｕ、Ｍｏ、Ｎｂ又はＨｆの一種以上
Ｙ１：Ｃｒ又はＭｎの一種又は二種
Ｙ２：Ｃｏ又はＮｉの一種又は二種
Ｙ３：Ｔｉ又はＶの一種又は二種
上記構成元素のＸ１−Ｙ１、Ｘ１−Ｙ２、Ｘ１−Ｙ３、Ｘ２−Ｙ１、Ｘ２−Ｙ２の、いずれか一種の組み合わせからなることを特徴とするスパッタリングターゲット用母合金。
【請求項２】
前記Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の組成割合が、母合金を構成する全組成の、５０．０〜８０．０ａｔ％の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット用母合金。
【請求項３】
母合金を構成する、一方の構成金属であるＸ１又はＸ２と、他方の構成金属であるＹ１、Ｙ２、Ｙ３とが、金属間化合物を形成するか又は全率固溶していることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット用母合金。
【請求項４】
前記請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット用母合金を粉砕し、前記Ｘ１又はＸ２から構成される粉末と混合・焼結して、バリアメタル用のスパッタリングターゲット材料とすることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項５】
母合金を構成する、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の組成が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように混合・焼結することを特徴とする請求項４に記載するスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項６】
前記スパッタリングターゲットの面内のＹ１、Ｙ２、Ｙ３の金属組成のばらつきが３０％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項７】
前記スパッタリングターゲットの面内のＹ１、Ｙ２、Ｙ３の金属組成のばらつきが２０％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項８】
前記スパッタリングターゲットの面内のＹ１、Ｙ２、Ｙ３の金属組成のばらつきが１５％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月12日(2017.1.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングターゲット用の母合金であって、母合金を構成する元素を、次の、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、とした場合、
Ｘ１：Ｔａ
Ｘ２：Ｒｕ、Ｍｏ、Ｎｂ又はＨｆの一種以上
Ｙ１：Ｃｒ又はＭｎの一種又は二種
Ｙ２：Ｃｏ又はＮｉの一種又は二種
Ｙ３：Ｔｉ又はＶの一種又は二種
上記構成元素のＸ１−Ｙ１、Ｘ１−Ｙ２、Ｘ１−Ｙ３、Ｘ２−Ｙ１、Ｘ２−Ｙ２の、いずれか一種の組み合わせからなることを特徴とするスパッタリングターゲット用母合金。
【請求項２】
前記Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の組成割合が、母合金を構成する全組成の、５０．０〜８０．０ａｔ％の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット用母合金。
【請求項３】
母合金を構成する、一方の構成金属であるＸ１又はＸ２と、他方の構成金属であるＹ１、Ｙ２、Ｙ３とが、金属間化合物を形成するか又は全率固溶していることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット用母合金。
【請求項４】
前記請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット用母合金を粉砕し、前記Ｘ１又はＸ２から構成される粉末と混合・焼結して、バリアメタル用のスパッタリングターゲット材料とすることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項５】
母合金を構成する、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の組成が０．１〜４０．０ａｔ％の範囲となるように混合・焼結することを特徴とする請求項４に記載するスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項６】
前記スパッタリングターゲットの面内のＹ１、Ｙ２、Ｙ３の金属組成のばらつきが３０％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項７】
前記スパッタリングターゲットの面内のＹ１、Ｙ２、Ｙ３の金属組成のばらつきが２０％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項８】
前記スパッタリングターゲットの面内のＹ１、Ｙ２、Ｙ３の金属組成のばらつきが１５％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
【国際調査報告】
2016052371.tif 000003
2016052371.tif 000004
2016052371.tif 000005
2016052371.tif 000006