特許 6573629 高純度耐熱金属粉体、及び無秩序な組織を有し得るスパッタリングターゲットにおけるその使用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6573629

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】高純度耐熱金属粉体、及び無秩序な組織を有し得るスパッタリングターゲットにおけるその使用

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20190902BHJP

   C22C 27/02 20060101ALI20190902BHJP

   B22F 1/00 20060101ALI20190902BHJP

   B22F 3/15 20060101ALI20190902BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/34 A

   C22C27/02 103

   B22F1/00 R

   B22F3/15 M

【請求項の数】16

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2016-561807(P2016-561807)

(86)(22)【出願日】2015年4月8日

(65)【公表番号】特表2017-517627(P2017-517627A)

(43)【公表日】2017年6月29日

(86)【国際出願番号】US2015024928

(87)【国際公開番号】WO2015157421

(87)【国際公開日】20151015

【審査請求日】2018年3月23日

(31)【優先権主張番号】61/978,341

(32)【優先日】2014年4月11日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/978,349

(32)【優先日】2014年4月11日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503153986

【氏名又は名称】ハー ツェー シュタルク インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｈ．Ｃ． Ｓｔａｒｃｋ， Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100095614

【弁理士】

【氏名又は名称】越川 隆夫

(72)【発明者】

【氏名】パトリック ホーガン

(72)【発明者】

【氏名】ポール エイモン

(72)【発明者】

【氏名】ジョセフ フラニガン

(72)【発明者】

【氏名】マルセル ハギュマジ

(72)【発明者】

【氏名】ヘルムート ハース

【審査官】 今井 淳一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１２９１１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５１７６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３５９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３５６３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／３４

Ｂ２２Ｆ １／００

Ｂ２２Ｆ ３／１５

Ｃ２２Ｃ ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属粉体の少なくとも１個の塊を製造する方法であって、前記方法が、以下のステップ、
ａ．初期酸素含有量を有する耐熱金属粉体の最初の塊を反応器中に配置するステップ、
ｂ．捕捉金属の塊を前記耐熱金属粉体の最初の塊から離して前記反応器内に配置するステップ、ここで、前記捕捉金属の前記塊と前記耐熱金属粉体の最初の塊は混合されていない、
ｃ．前記捕捉金属の少なくとも一部を少なくとも部分的に気化させ、前記初期酸素含有量の少なくとも一部と反応させて、前記捕捉金属の少なくとも一部と一緒に捕捉金属酸化物を形成させる捕捉温度に前記反応器内で加熱するステップ、及び
ｄ．得られる酸素含有量が前記初期酸素含有量よりも少ない得られる耐熱金属粉体の塊が形成されるように、前記捕捉金属酸化物を前記耐熱金属粉体の最初の塊から分離させるステップ、
を含み、
前記金属粉体の少なくとも１個の塊がタンタルから本質的になり、
前記金属粉体の少なくとも１個の塊が、スパッタリングターゲットを製造するのに有用であり、且つ、
前記金属粉体の少なくとも１個の塊が粒径約１０から約１０００μｍの粒子少なくとも約９５重量パーセントを含み、粒子の少なくとも約１０重量パーセントは粒径が約１５０μｍを超えるものとされ、前記初期酸素含有量が約３００重量ｐｐｍを超える、
方法。

【請求項2】

前記金属粉体の少なくとも１個の塊の前記得られる酸素含有量が約１から約１２５ｐｐｍの範囲であり、及び／又は任意の得られる捕捉金属が約０．３から約１０ｐｐｍの量で存在する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記捕捉金属がマグネシウムであり、前記金属粉体の少なくとも１個の塊の酸素含有量が約７５ｐｐｍ未満であり、マグネシウム含有量が約１５ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記金属粉体の少なくとも１個の塊が純度少なくとも約９９．９９５％のタンタル粉体からなる、請求項１から３のいずれかに記載の方法。

【請求項5】

前記得られる耐熱金属粉体の塊が少なくとも約９９．９５重量パーセントのタンタルを含む、請求項１から４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

前記耐熱金属粉体の最初の塊が深さ約０．３ｃｍから約３．５ｃｍの層状である、請求項１から５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

前記加熱ステップが前記反応器中で温度約８００から約１０００℃で約３０分間から約２時間加熱することを含む、請求項１から６のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

スパッタリングターゲットを製造する方法であって、以下のステップ、
ａ．請求項１から７のいずれかに記載の方法によって調製される金属粉体の少なくとも１個の塊を封入するステップ、及び
ｂ．前記金属粉体の少なくとも１個の塊が前記容器中に存在する間に、前記金属粉体の少なくとも１個の塊を圧密化して、初期結晶学的組織を有する得られる高密度塊を形成するステップ、ここで、前記圧密化ステップは、前記得られる高密度塊中で得られる前記初期結晶学的組織が本質的に理論的に無秩序でほぼ均一な結晶学的組織であるような条件下で実施され、前記方法は、前記圧密化ステップの後及びスパッタリングの前に、前記得られる高密度塊のほぼ全体にわたって前記初期結晶学的組織を変えるステップを含まないステップ、
を含む方法。

【請求項9】

前記方法が粉体のプラズマ処理又は他のプラズマ加工のステップを含まない、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記得られる高密度塊が、酸素含有量約１２５ＰＰＭ未満、酸素に対する親和性が前記耐熱金属よりも高い金属約１０ＰＰＭ未満、又は両方を有する、請求項８又は９に記載の方法。

【請求項11】

前記圧密化ステップが、前記金属粉体の少なくとも１個の塊を熱間静水圧プレスすることによって行われる、請求項８から１０のいずれかに記載の方法。

【請求項12】

熱間静水圧プレスが温度約１０００℃から１２００℃未満で行われ、前記熱間静水圧プレスステップが圧力１００から２５０ＭＰａで、理論密度の少なくとも９８％の密度を得るのに十分な期間行われる、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記得られる高密度塊が、スパッタリングターゲット本体全体にほぼ均一に分布するグレインを含むスパッタリングターゲット本体であり、前記グレインの平均粒径が約４０から約１２５μｍである、請求項８から１２のいずれかに記載の方法。

【請求項14】

前記得られる高密度塊が、スパッタリングターゲット本体全体でほぼ均一な結晶学的組織を有し、結晶学的組織バンディング及び／又は結晶学的組織勾配が本質的にないスパッタリングターゲット本体である、請求項８から１３のいずれかに記載の方法。

【請求項15】

前記スパッタリングターゲット本体全体の＜１００＞、＜１１０＞及び＜１１１＞の結晶学的組織の体積比が約５〜１５：１５〜３０：１０〜２５の範囲である、請求項８から１４のいずれかに記載の方法。

【請求項16】

前記スパッタリングターゲット本体が、以下、
ａ．結晶学的組織バンディング及び結晶学的組織勾配が本質的にない前記ターゲット本体全体で均一な結晶学的組織、ここで、前記スパッタリングターゲット本体全体の＜１００＞、＜１１０＞及び＜１１１＞の結晶学的組織の体積比が約１：２：１．４である、
ｂ．＜１００＞及び＜１１１＞配向に対して約７％未満のバンディング係数、前記ターゲット本体は、平均厚さ方向勾配の絶対値が前記＜１００＞及び＜１１１＞配向に対して約６％／ｍｍ未満である、
ｃ．酸素含有量が約１２５ｐｐｍ未満及びマグネシウム含有量約１０ｐｐｍ未満である、又は
ｄ．ａからｃの任意の組合せ、
のいずれかを有するタンタルスパッタリングターゲット本体である、請求項１５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

＜出願日の利益の主張＞
本願は、その内容を参照により明確に援用するどちらも２０１４年４月１１日に出願された米国特許出願第６１／９７８，３４１号及び同６１／９７８，３４９号の出願日の利益を主張するものである。

【0002】

本教示は、一般に粉末金属に関し、より詳細には高純度耐熱金属粉体、その製造、及び無秩序組織スパッタリングターゲットなどのスパッタリングターゲットを製造するための使用に関する。

【背景技術】

【0003】

スパッタリングプロセスは、薄膜を基板上に堆積して、種々の装置のいずれかを製造するのに採用される。スパッタリングプロセスは、一般に、固体スパッタリングターゲット本体に励起粒子を衝突させて、原子をターゲット本体から放出させることを含む。

【0004】

スパッタリングターゲットは、インゴット冶金によって製造することができ、それに従ってインゴットが（例えば、金属の電子ビーム溶解によって）形成され、その後、所望の組織を得るために熱機械的に加工される。スパッタリングターゲットは、粉体金属出発材料から製造することもでき、粉体金属出発材料を適切に圧密化して、得られるターゲットを形成する。粉体金属を出発材料として使用するときには、一般に、高純度粉体を使用することが望ましい。例えば、望ましくない金属不純物の含有量が低い、及び／又は酸素含有量が低い粉体を使用することが望ましい。

【0005】

ほぼ均一な結晶学的組織を有するスパッタリングターゲット本体は、得られるフィルムにおいて均一性を得る能力を高める傾向があると認識されている。

【0006】

既存品に代わるスパッタリングターゲット、特に理論的に「無秩序な結晶学的組織」に近い結晶学的組織を示すスパッタリングターゲット本体が必要とされている。当業者には理解されるように、「無秩序な結晶学的組織」は、（ターゲット本体の熱機械的加工の人為的結果などの）その体積の少なくとも９５％にわたり加工履歴（例えば、塑性変形）に起因する優先結晶方位がない組織であり、したがって、粒子配向の分布は、等方的であり、無秩序な統計学的様式で起こると考えることができる。特に、無秩序な結晶学的組織を示し、高価で多量のエネルギーを消費する熱機械的加工ステップを必要としない（粉末タンタルから調製されるターゲット本体などの）既存品に代わるタンタル含有スパッタリングターゲット本体が必要とされる。

【0007】

タンタル含有スパッタリングターゲットを提供する試みの例は、特許文献１〜７及び公開された特許文献８（これらすべてを参照により本明細書に明確に援用する）の１つ以上に説明されている。さらに、本教示に関連性があり得るのは、公開された特許文献９及び１０であり、両方を参照により援用する。

【0008】

特許文献１及び２においては、酸素含有量の比較的低い粉体を調製する手法が開示される。特許文献１１及び公開された特許文献１２（参照により援用する）も参照されたい。粉体の熱間静水圧プレスによって圧密化を意図する方法も開示される。特許文献１を考察した（段落１２参照）公開された特許文献８においては、結晶学的組織を非対称圧延によって制御する手法が開示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】米国特許第６，５２１，１７３号

【特許文献2】米国特許第６，２６１，３３７号

【特許文献3】米国特許第５，５８０，５１６号

【特許文献4】米国特許第７，６０１，２９６号

【特許文献5】米国特許第６，５８９，３１１号

【特許文献6】米国特許第６，７７０，１５４号

【特許文献7】米国特許第７，０８１，１４８号

【特許文献8】米国特許出願公開第２００９００３８３６２号

【特許文献9】米国特許出願公開第２００４００１６６３５号

【特許文献10】米国特許出願公開第２００７０２４３０９５号

【特許文献11】米国特許第８，２２６，７４１号

【特許文献12】米国特許出願公開第２００８００７８２６８号

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0010】

本明細書の教示は、適切な出発材料を選択することによって、また、加工条件を制御することによって、比較的高純度のスパッタリングターゲットを、比較的高純度の粉体出発材料を製造し、圧密化することなどによって得ることができるという認識に基づく。こうしたスパッタリングターゲットも、本明細書の教示の態様に沿って加工すると、ターゲットの材料に予想されるほぼ理論的な結晶学的組織を示すことができる。例えば、観察される結晶学的組織は、ターゲット全体、特に、ターゲットのターゲット本体部分、すなわちスパッタリング操作中に衝突されるターゲットの部分でほぼ均一であり得る。一態様においては、本明細書の教示は、高純度耐熱金属粉体の（例えば、スパッタリングターゲットを形成するための）製造及び圧密化を予見する。例えば、本教示は、高純度耐熱金属（例えば、タンタル）粉体を形成する加工を予見する。粉体は、純度９９．５、９９．９５、更には９９．９９５重量パーセントとすることができ、酸素含有量が約１５０ｐｐｍ未満（例えば、約１０から約１２５ｐｐｍ）及び捕捉金属（すなわち、指定加工条件において酸素に対する親和性が耐熱金属よりも高い金属。その例としては、マグネシウム、カルシウムなどの１種以上のアルカリ土類金属、ケイ素、アルミニウム、又はそれらの任意の組合せが挙げられる）含有量が約１５ｐｐｍ未満（例えば、約０．５から約１０ｐｐｍ）とすることができる。

【0011】

本教示によるスパッタリングターゲット本体は、本教示の粉体を圧密化することによって調製することができる。圧密化は、焼結、熱間静水圧プレス、熱間押出などの１つ又は任意の組合せによることができる。適切な密度（例えば、理論の約８２から約８８％）へのダイ圧縮及び／又は冷間静水圧プレスなどの１つ以上の圧縮ステップを利用することもできる。米国特許第８，２２６，７４１号及び／又は公開された米国特許出願公開第２００８００７８２６８号（両方を参照により援用する）の教示によるコールドスプレーなどの噴霧を利用することもできる。ターゲット本体は、ＡＳＴＭ Ｂ３１１−０８に従って全材料の理論密度の少なくとも約０．９２、０．９５、更には０．９８倍の密度を有することができる。タンタルから本質的になる説明のための一ターゲット本体の場合、ターゲット本体は、少なくとも約１５．４から約１６．７ｇ／ｃｍ^３、より具体的には約１５．９から約１６．７ｇ／ｃｍ^３、更に具体的には約１６．４から約１６．７ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有することができる。スパッタリングターゲット本体は、後続の組立て操作（例えば、３点矯正組立て操作、クリープ平坦化操作、又はターゲット本体に応力をかける間の何らかの別の操作）中に受ける通常の応力に破断せずに耐えるように十分強くすることもできる。

【0012】

一般に、本教示は、粉体を製造する方法、及びスパッタリングターゲットを形成するために粉体を加工する方法を提供することによって上記必要性の１つ以上を満たす。

【0013】

粉体を製造する方法に関して、本教示は、その様々な態様の中でも、耐熱金属粉体を製造する方法であって、初期酸素含有量を有する耐熱金属粉体の塊を反応器中に配置するステップ、捕捉金属（すなわち、加工条件下で酸素に対する親和性が耐熱金属粉体よりも高い金属、望ましくは、捕捉金属は耐熱金属粉体よりも反応器中で酸素と酸化物を優先的に形成し、その後、反応器からの粉体の塊から分離することができる）の塊を耐熱金属粉体の塊から離して反応器内に配置するステップ、ここで、捕捉金属の塊と耐熱金属の塊は混合されていない（例えば、捕捉金属は耐熱金属の塊の中にない）、捕捉金属と一緒に捕捉金属酸化物を形成させるために、捕捉金属の少なくとも一部を少なくとも部分的に気化させ、初期酸素含有量の少なくとも一部と反応させる捕捉温度に反応器内で加熱するステップ、及び得られる酸素含有量が初期酸素含有量よりも少ない得られる耐熱金属粉体の塊が形成されるように、捕捉金属酸化物を耐熱金属粉体の塊から分離させるステップを含む方法を企図する。

【0014】

以下で説明するように、耐熱金属粉体は、少なくとも約９９．５、９９．９５、更には約９９．９９５重量パーセントの耐熱金属（例えば、タンタル）を含むことができる。初期酸素含有量は、約３００重量ｐｐｍを超えてもよく、該方法の使用によって、その初期含有量を半分以上減らすことができ、更にはその初期含有量の７５パーセント以上減らすことができる。耐熱金属粉体の塊は、深さ約０．３ｃｍから約３．５ｃｍ（例えば、約０．５ｃｍから約２．５ｃｍ）の層の形とすることができる。

【0015】

捕捉金属は、マグネシウム又は別のアルカリ土類金属とすることができる。捕捉金属は、反応器中で薄片の形で存在することができる。加熱ステップは、温度約８００から約１０００℃の加熱を含むことができる。得られる耐熱金属粉体の塊の得られる酸素含有量は約１０から約１２５ｐｐｍの範囲であり、及び／又は得られる捕捉金属は約０．５から約１０ｐｐｍの量で存在する。得られるタンタル粉体上に薄い酸化物層を形成するためなど、酸素を反応器に制御可能に導入するために、１つ以上の不動態化操作を採用することができる。

【0016】

ターゲットの製造に関しては、本教示に従って製造される粉体を圧密化することを含む方法が企図される。例えば、一態様においては、かかる方法は、粒径約４５から約２５０μｍの耐熱金属（例えば、タンタル）粉体の少なくとも１個の塊を、スパッタリングターゲット本体の少なくとも一部を画定するように構成された容器又は別の適切な装置に封入するステップを含むことができる。金属粉体の少なくとも１個の塊における粒子の約２９から約５６重量パーセント（例えば、約３５から約４７重量パーセント）は、粒径が１５０ミクロンより大きいが、約２５０μｍ未満である（かつ場合によっては、酸素に対する親和性が粉体の主要な金属（すなわち、重量で最大量存在する金属）よりも高い任意の金属元素（例えば、マグネシウム、カルシウムなどの１種以上のアルカリ土類金属、ケイ素、アルミニウム、又はそれらの任意の組合せ）の含有量が約１０ｐｐｍ未満である）。耐熱金属粉体の少なくとも１個の塊が容器又は別の適切な装置中に存在する間に、耐熱金属粉体の少なくとも１個の塊を圧密化して（例えば、熱間静水圧プレス、ホットプレス、焼結、又は圧密化して）、初期結晶学的組織（特に、熱間静水圧プレスし、容器から取り出した、又は圧密化した直後の初期結晶学的組織）を有する高密度塊を形成する。ここで、熱間静水圧プレス又は別の圧密化ステップは、高密度塊中で得られる初期結晶学的組織が理論的に無秩序で均一な結晶学的組織に近いような条件下で実施される。該方法は、熱間静水圧プレスステップの後及びスパッタリングの前に、得られる高密度塊のほぼ全体にわたって（例えば、得られる高密度塊の少なくとも約５０％、７０％、更には９０重量％にわたって）初期結晶学的組織を（例えば、熱機械的加工によって）変えるステップを含まない。したがって、圧密化し（例えば、熱間静水圧プレス、ホットプレス、焼結、又は圧密化し）、容器から取り出した（並びに清浄化、表面処理、及び／又は受板への装着などのステップ）直後に得られる初期結晶学的組織が、得られるスパッタリングターゲットの最終組織である。

【0017】

特定の態様においては、本教示は、酸素含有量が約７５ｐｐｍ未満（例えば、約６０ｐｐｍ未満、更には約５０ｐｐｍ未満）及び／又は最大マグネシウム含有量が約１０ｐｐｍ未満（更には５ｐｐｍ）の（例えば、純度が少なくとも約９９．５％、より好ましくは少なくとも約９９．９５％、更により好ましくは少なくとも約９９．９９５％のタンタル又は別の耐熱金属の）粉体を提供することを含む、スパッタリングターゲットを製造する方法を提供することによって、上記必要性の１つ以上を満たす。粉体は、粒径が約１０００μｍ、約８５０μｍ、約６５０μｍ、約５００μｍ、約３５０μｍ、更には約２５０μｍ未満とすることができる（例えば、粉体中の粒子は、約１０００μｍ、約８５０μｍ、約６５０μｍ、約５００μｍ、約３５０μｍ、更には約２５０μｍを超えない）。例えば、全粒子の約９５重量パーセント、約８５重量パーセント、約７５重量パーセントは、粒径が少なくとも約１０μｍ、少なくとも約４０μｍ、少なくとも約６５μｍ又は少なくとも約９０μｍとすることができる。全粒子の約９５パーセント、約８５パーセント、約７５重量パーセントは、粒径が約１０００μｍ未満、約８５０μｍ未満、約６５０μｍ未満、約５００μｍ未満、約３５０μｍ未満又は約２５０μｍ未満とすることができる。

【0018】

金属粉体の少なくとも１個の塊における粒子の約２５から約６５重量パーセント（例えば、約２９から約５６重量パーセント、更には約３５から約４７重量パーセント）は、粒径が約６５μｍ、約１５０μｍ、約２５０μｍ、約５００μｍ、約６５０μｍ又は約８５０μｍより大きいが約１０００μｍ未満とすることができる。驚くべきことに、粒径が約１５０μｍを超える粒子を少なくとも約１０、２０、３０、４０、更には５０重量パーセント使用すると、（例えば、熱間静水圧プレスの結果として）効果的に圧密化された塊をもたらすことが見出された。

【0019】

金属粉体の少なくとも１個の塊における粒子の約２５から約６５重量パーセント（例えば、約２９から約５６重量パーセント、更には約３５から約４７重量パーセント）は、約１０００μｍ、８５０μｍ、６５０μｍ、約５００μｍ、約３５０μｍ、又は約２５０μｍ未満であるが約１０μｍを超える粒径を有することができる。

【0020】

説明のための一例として、粉体は少なくとも１個の塊として使用することができ、粒子の少なくとも約９５重量％が粒径約４５から約２５０μｍとすることができる（例えば、金属粉体の少なくとも１個の塊における粒子の約２９から約５６重量パーセント（例えば、約３５から約４７重量パーセント）は、粒径が約１５０ミクロンより大きいが約２５０ミクロン未満とすることができる）。

【0021】

粉体は、約１４００℃、約１３２５℃又は約１２５０℃以下の温度で静水圧プレスして、ターゲット本体を画定することができる。プレスは、より低い温度（例えば、約１１００℃未満（例えば、約１０８０℃未満、更には約１０００℃未満））とすることができる。プレスは、圧力約１００から約３００ＭＰａ（例えば、約１７０ＭＰａから約２５０ＭＰａ）とすることができる。

【0022】

例として、耐熱金属（例えば、タンタル）粉体の粒径は約１０から約１０００μｍであり、粒子の少なくとも約１０、２０、３０、４０又は５０重量パーセントは粒径が約１５０μｍを超える（例えば、金属粉体の少なくとも１個の塊における粒子の約２９から約５６重量パーセント（例えば、約３５から約４７重量パーセント）は粒径が１５０ミクロンより大きいが約２５０μｍ未満である）ことが予想される。

【0023】

プレス又は別の圧密化方式は、こうした条件下で、＜１００＞約５から約１５体積％（例えば、約９から約１１体積％などの約７から約１３体積％）、＜１１０＞約１５から約３０体積％（例えば、約２０から約２３体積％などの約１７から約２６体積％）、及び＜１１１＞約１０から約２５体積％（例えば、約１３から約１６体積％などの約１１から約２０体積％）の（分析体の表面の垂直方向から１５度（°）以内の主方向（例えば、軸）を有するグレインを分析するための、本明細書に記載の電子後方散乱検出（「ＥＢＳＤ：electron backscatter detection」）によって測定して）結晶学的組織を得るのに十分な期間行うこともできる。望ましくは、得られるスパッタリングターゲット本体全体の＜１００＞、＜１１０＞及び＜１１１＞の結晶学的組織の体積比は、約５〜１５：１５〜３０：１０〜２５（例えば、約９〜１１：２０〜２３：１３〜１６などの約７〜１３：１７〜２６：１１〜２０）の範囲である。このために、望ましくは、得られるスパッタリングターゲット本体全体の＜１００＞、＜１１０＞及び＜１１１＞の結晶学的組織の体積比は、約１：２：１．４の範囲である。得られるグレインは、得られるターゲット本体全体にほぼ均一に分布し、粒径がターゲット全体で（例えば、少なくともスパッタリングで衝突されるターゲットの部分全体で）約１５から約５００、約３５０、約２５０又は約１５０μｍの範囲である。望ましくは、粒径は、ターゲット本体全体の平均で約３０から約１４５μｍ、より好ましくは約３５から約１３５μｍ、更により好ましくは約４０から約１２５μｍ（例えば、約４０から約１００μｍ、又は約５０から約８０μｍ）、更には約５５から約１１５μｍ、約６５から約１０５μｍ、又は約７５から約１００μｍの範囲である。したがって、平均粒径は、約６５μｍを超えてもよい（例えば、約７０μｍ、約８０μｍ、約９０μｍ、更には約１００μｍとすることができる）。得られる結晶学的組織及び／又は粒径が得られ、本明細書の教示の方法を圧密化（例えば、熱間静水圧プレス、ホットプレス、焼結など）のステップの後及びスパッタリングの前に、得られるターゲット本体全体の結晶学的組織を変えずに実施することができる。したがって、（ｉ）（例えば、得られるターゲット本体全体の）結晶学的組織を変える圧密化に続く任意の熱機械的加工ステップ、（ｉｉ）（例えば、得られるターゲット本体全体の）結晶学的組織を変える任意の熱処理ステップ、又は（ｉ）と（ｉｉ）の両方なしに、得られる結晶学的組織及び／又は粒径を得ることができる。

【0024】

本明細書の教示の別の一態様においては、本教示の方法によって製造されるスパッタリングターゲットが企図される。ターゲット本体全体でほぼ均一な結晶学的組織を有するスパッタリングターゲット本体（例えば、タンタルスパッタリングターゲット本体）も企図される。例えば、ターゲット本体は、結晶学的組織バンディングが実質的になくてもよく（すなわち、バンディング係数が＜１００＞及び＜１１１＞配向で約７％未満であり、及び／又はバンディング係数が＜１１０＞配向で約１０％、更には約７％以下とすることができる）、ターゲット本体は、結晶学的組織勾配が実質的になくてもよい（すなわち、平均厚さ方向勾配の絶対値が＜１００＞及び＜１１１＞配向及び／又は＜１１０＞配向で約６％／ミリメートル（「ｍｍ」）未満であり、例えば、平均厚さ方向勾配の絶対値が約５％／ｍｍ、４％／ｍｍ、３％／ｍｍ、２％／ｍｍ、更には１％／ｍｍ未満とすることができる）。得られるスパッタリングターゲット本体全体の＜１００＞、＜１１０＞及び＜１１１＞の結晶学的組織の体積比は、約１：２：１．４とすることができる。

【0025】

驚くべきことに、本明細書の教示は、過去のターゲットに比べて比較的厚いターゲット本体の形成を可能にする。例えば、ターゲット本体は、約１ｃｍ、約０．５ｃｍ又は約０．２５ｃｍと薄くすることができる。しかしながら、ターゲット本体を少なくとも約１．５ｃｍの厚さとすることもできる。例えば、ターゲット本体を少なくとも約２ｃｍ、３ｃｍ、４ｃｍ、更には５ｃｍの厚さとすることができる（例えば、約２．５から約５ｃｍの厚さとすることができる）。それらをより厚くすることもできる（例えば、約５から約２０ｃｍ厚以上）。

【0026】

さらに、得ることができる組織のために、本明細書の教示は、ターゲット本体をターゲット本体の実質的に全厚である深さまで（例えば、ターゲット本体の厚さの少なくとも８０％、９０％、更には９５％の深さまで）スパッタリングすることができる技術的利点がある。したがって、本明細書の教示は、スパッタリングをターゲット本体の厚さの少なくとも８０％、９０％、更には９５％の深さまで行う、本教示のターゲットを用いたスパッタリングの方法も企図する。さらに、得ることができる組織のために、本明細書の教示は、ターゲット本体が、ターゲットの様々な深さにおけるスパッタリング位置の間でかなり異なる（例えば、約２０％を超える）平均スパッタ率をもたらし得る厚さ方向の組織変化を回避することができる技術的利点もある。粒子生成、及び／又はスパッタリングターゲットの寿命を尚早に短縮し得る別の有害な条件も、本教示によって回避することができる。

【0027】

本明細書の教示の更に別の一態様においては、本教示によるスパッタリングターゲット本体を用いてスパッタリングを行うことが企図される。テレビ、ビデオディスプレイ、スマートフォン、タブレットコンピュータ、携帯情報端末、ナビゲーション装置、センサ、携帯型娯楽端末（例えば、ビデオプレーヤ、音楽プレーヤなど）、更には光起電装置の１つ以上など、幾つかの電子部品又は装置（例えば、障壁層、電極層などの層として、半導体の一部として、集積回路の一部としてなど）のいずれかに使用される薄膜結果も企図される。本教示によるスパッタリングターゲットは、ほぼ均一な厚さの材料の薄膜を直径（又は別の寸法）少なくとも約２００ｍｍ、約３００ｍｍ、更には少なくとも約４５０ｍｍのウェーハ又は他の基板上にスパッタリングするために利用することができるようなサイズ及び寸法であることが予見される。これは、結晶学的組織を操作する後続の熱機械的加工又は別の二次加工ステップを必要とせずに、耐熱金属粉体などの金属粉体の塊を圧密化して（例えば、耐熱金属粉体などの金属粉体の塊を熱間静水圧プレスして）比較的大きいサイズのターゲット本体を形成する驚くべき能力のために少なくともある程度可能と考えられる。

【0028】

更に別の一態様においては、本教示は、圧密体の調製に使用される粉体の改善に関する。例えば、粉体は、耐熱金属粉体などの金属粉体、及びその合金とすることができる。粉体は、酸素含有量が約７５ｐｐｍ未満、より好ましくは約６０ｐｐｍ未満とすることができる。例えば、酸素含有量は、約１０から約５０ｐｐｍの範囲とすることができる。粉体は、（例えば、本明細書に記載の加工条件下で）酸素に対する親和性が耐熱金属粉体よりも高い不純物又は別の金属の含有量を約１５ｐｐｍ未満、約１０ｐｐｍ未満、更には約５ｐｐｍ未満とすることができる。例えば、本教示は、約１から約１５０ｐｐｍ、約１から約１２５ｐｐｍ、約３から約７５ｐｐｍ、更には約５から約６０ｐｐｍ（例えば、約１０から約５０ｐｐｍ）などの約１５０ｐｐｍ未満（例えば、約１２５ｐｐｍ未満、約１００ｐｐｍ未満、更には約７５ｐｐｍ又は６０ｐｐｍ未満）の酸素含有量、及び／又は約０．３から約１５ｐｐｍ、約０．５から約１０ｐｐｍ、更には約１から約５ｐｐｍなどの約１５ｐｐｍ未満、約１０ｐｐｍ未満（例えば、約５ｐｐｍ未満）のマグネシウム（又は別の捕捉金属）含有量を実現するために採用することができる方法を説明する。粉体は、本明細書の表１に近い粒径分布を有することができる（例えば、示した値の約１０、２０又は３０％以内）。例えば、圧密化前には、粉体は粒径が約２５０μｍ未満とすることができ、全粒子の約７５重量％は粒径が約９０から約２５０μｍとすることができる。例えば、圧密化前に、耐熱金属粉体の少なくとも１個の塊を使用することができ、粉体は、粒子の少なくとも約９５重量％が粒径約４５から約２５０μｍとすることができる（例えば、金属粉体の少なくとも１個の塊における粒子の約２９から約５６重量パーセント（例えば、約３５から約４７重量パーセント）は、１５０ミクロンを超える粒径を有することができる）。

【0029】

本教示は、様々な予想外の利点を提供する。例として、耐熱金属の塊における酸素を減少させるために、（例えば、場所又は別の粒子の形の）捕捉金属の塊を耐熱金属（例えば、耐熱金属粉体）の塊と物理的にブレンドしないことによって、驚くべきことに、耐熱金属の塊とブレンドされた捕捉金属の塊に比べて、得られる処理耐熱金属中の捕捉金属の量を、酸素含有量低減を損なわずに少なくすることができる（例えば、少なくとも３０％、４０％、５０％、６０％以下）。これは、高純度耐熱金属（例えば、純度９９．９９５％）が必要な場合には、重要である可能性がある。さらに、本教示の効果及び利点は、従来技術と比較して、本教示が、より低温で、より短い反応時間で、又は両方で、耐熱金属の塊の酸素含有量を同様に、又はそれ以上に低減できることである。これは、処理量を増加させ、反応器操作のエネルギー消費を削減するのに特に重要である。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1A】本教示に従って製造されると予想されるスパッタリングターゲット本体の説明のためのグレインマップである。

【図1B】得られる結晶学的組織を得るために二次熱機械的加工（例えば、圧延）によって製造されるスパッタリングターゲット本体の説明のためのグレインマップである。

【図1C】公開された米国特許出願公開第２００９００３８３６２号の教示に従って非対称圧延によって製造されたスパッタリングターゲット本体の説明のためのグレインマップである。

【図2A1】＜１００＞配向の分布を示す説明のためのプロットである。図１Ａのグレインマップの一部に示したスパッタリングターゲット構造の組織勾配（ｓ１００）及びバンディング係数（Ｂ１００）の測定も示す。

【図2A2】＜１１０＞配向の分布を示す説明のためのプロットである。図１Ａのグレインマップの一部に示したスパッタリングターゲット構造の組織勾配（ｓ１１０）及びバンディング係数（Ｂ１１０）の測定も示す。

【図2A3】＜１１１＞配向の分布を示す説明のためのプロットである。図１Ａのグレインマップの一部に示したスパッタリングターゲット構造の組織勾配（ｓ１１１）及びバンディング係数（Ｂ１１１）の測定も示す。

【図2B1】＜１００＞配向の分布を示す説明のためのプロットである。図１Ａのグレインマップの別の部分に示したスパッタリングターゲット構造の組織勾配（ｓ１００）及びバンディング係数（Ｂ１００）の測定も示す。

【図2B2】＜１１０＞配向の分布を示す説明のためのプロットである。図１Ａのグレインマップの別の部分に示したスパッタリングターゲット構造の組織勾配（ｓ１１０）及びバンディング係数（Ｂ１１０）の測定も示す。

【図2B3】＜１１１＞配向の分布を示す説明のためのプロットである。図１Ａのグレインマップの別の部分に示したスパッタリングターゲット構造の組織勾配（ｓ１１１）及びバンディング係数（Ｂ１１１）の測定も示す。

【図3A】図１Ａに示したスパッタリングターゲット本体の説明のためのグレインマップである。ただし、５つのグレイン配向がマップされている。

【図3B】図３Ａの矩形内の領域の拡大部分である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

ここで本発明の特定の教示をより詳細に見ると、一般に、本教示は、スパッタリングターゲット、特に耐熱金属粉体（例えば、タンタル及び／又はニオブ）などの金属粉体から圧密化されたスパッタリングターゲット構造体を予見するものである。ターゲットは、一般に、ターゲット本体（すなわち、ターゲットの圧密化部分、特に材料除去及びスパッタ堆積の目的で衝突される全ターゲット組立品の部分）を含む。スパッタリングターゲット本体は、任意の適切な形状とすることができる。それは、略円形とすることができる（それは、その最大寸法として直径を有すると考えられる）。それは、矩形とすることができ、したがってその側端の１つをその最大寸法（例えば、側端の長さ）として有する。それは、管状とすることができる。本明細書の教示は、より小さいスパッタリングターゲットにも適用されるが、より規模の大きいターゲットに対して特に有用である。例として、より規模の大きいターゲット本体は、直径又は最大寸法が少なくとも約２００ｍｍ、少なくとも約３００ｍｍ、更には少なくとも約４５０ｍｍのウェーハ又は他の基板の上にほぼ均一にスパッタリング可能であるようなサイズにすることができる。こうしたターゲット本体の例は、直径（又は最大寸法）が約０．２メートル、約０．３メートル、更には約０．４メートルを超える略円形又は矩形板構造体とすることができる。こうしたターゲット本体は、直径が約１メートル未満、約０．８メートル未満、更には約０．６メートル未満の略円形構造体とすることができる。ターゲット本体は約１ｃｍと薄くすることができる。しかしながら、ターゲット本体を少なくとも約１．５ｃｍの厚さとすることもできる。例えば、それらは、約２ｃｍ、３ｃｍ、４ｃｍ、更には５ｃｍの厚さとすることができる（例えば、それらは、約１．５を超え約１０ｃｍまで、又は約２から約８ｃｍの厚さ（約２から約５ｃｍ厚など）の範囲とすることができる）。

【0032】

ターゲット本体は、場合によっては、連結して、得られるターゲット本体を画定する少なくとも２個の圧密化予備成形ブロックを含むことができる。

【0033】

より具体的には、本明細書の教示のターゲット本体は、粉末金属（例えば、高純度タンタル粉体などの１種以上の粉末耐熱金属）を圧密化することによって製造することができる。圧密化は、焼結、熱間静水圧プレス、熱間押出、又は高温及び場合によっては高圧での高密度化から生じ得る。１つ以上の追加の圧密化ステップが存在し得る（該ステップは、高圧とすることができるが、室温若しくは室温付近、又は任意の熱間静水圧プレス、熱間押出及び／又は焼結の温度よりも低い温度とすることができる）。例えば、比較的低温の圧縮ステップ（例えば、冷間静水圧プレス、圧延、ダイ圧縮又はそれらの任意の組合せ）が存在し得る。参照により援用する米国特許第８，２２６，７４１号及び公開された米国特許出願公開第２００８００７８２６８号に記載のものなどのコールドスプレー技術などの噴霧も可能である。例えば、コールドスプレーは、粒子（例えば、粉体）材料が固体として基板上に融解せずに堆積するプロセスである。このコールドスプレープロセスの間、粒子は、一般に、キャリアガスによって（例えば、わずか数百℃に）加熱され、（例えば、ノズルを介して）噴霧され、５００から１５００メートル／秒などの超音速で移動して、基板と衝突する。（参照により援用する）米国特許第６，５２１，１７３号カラム５及び６に開示されたものなどの別の圧密化手法も採用することができる。一手法は、材料の理論密度未満の所定の密度にまず圧縮することであり得る。これは、例えば、所望の組成の粉体の塊を冷間静水圧プレス又は圧縮することによって行うことができる。得られる粉体の塊は、熱間静水圧プレスなどによって更に高密度化することができる。

【0034】

多ブロック組立品を採用する場合、得られる圧密化された塊の２個以上を、（例えば、適切な熱間静水圧プレス容器に封入している間）２個以上のブロックを熱間静水圧プレスすることによって連結して、ターゲット本体を形成することができる。２個以上のブロックは、隣接ブロック間の空間内に任意の粉体、箔、タイル又は他の添加材料が存在する状態で、又は存在しない状態で連結することができる。

【0035】

出発粉末金属は、圧密化前には、（例えば、（金属元素が無いことを意味すると定義される）純度少なくとも約９９．５％、９９．９５％、更には９９．９９５％の）実質的に純粋な金属の１つ以上の粉体を含むことが企図される）。

【0036】

粉体は、粒径が約１０００μｍ、約８５０μｍ、約６５０μｍ、約５００μｍ、約３５０μｍ、更には約２５０μｍ未満とすることができる（例えば、粉体中の粒子は、約１０００μｍ、約８５０μｍ、約６５０μｍ、約５００μｍ、約３５０μｍ、更には約２５０μｍを超えない）。例えば、全粒子の約９５重量パーセント、約８５重量パーセント、約７５重量パーセントは、粒径が少なくとも約１０μｍ、少なくとも約４０μｍ、少なくとも約６５μｍ、少なくとも約９０μｍ又は少なくとも約１５０μｍとすることができる。全粒子の約９５パーセント、約８５パーセント、約７５重量パーセントは、粒径が約１０００μｍ未満、約８５０μｍ未満、約６５０μｍ未満、約５００μｍ未満、約３５０μｍ未満又は約２５０μｍ未満とすることができる。

【0037】

金属粉体の少なくとも１個の塊における粒子の約２５から約６５重量パーセント（例えば、約２９から約５６重量パーセント、更には約３５から約４７重量パーセント）は、粒径が約６５μｍ、約１５０μｍ、約２５０μｍ、約５００μｍ、約６５０μｍ又は約８５０μｍより大きいが約１０００μｍ未満とすることができる。驚くべきことに、粒径が約１５０μｍを超える粒子を少なくとも約１０、２０、３０、４０、更には５０重量パーセント使用すると、（例えば、熱間静水圧プレスの結果として）効果的に圧密化された塊をもたらすことが見出された。

【0038】

金属粉体の少なくとも１個の塊における粒子の約２５から約６５重量パーセント（例えば、約２９から約５６重量パーセント、更には約３５から約４７重量パーセント）は、約１０００μｍ、８５０μｍ、６５０μｍ、約５００μｍ、約３５０μｍ、又は約２５０μｍ未満であるが約１０μｍを超える粒径を有することができる。

【0039】

例として、それだけに限定されないが、粉体粒子は、以下の表１に近い分布を有することができ、予想される変化は、示した量の約１０％、２０％又は３０％である。「平均」の列に記載した量は、全粉体混合物のおおよその重量百分率を指す。

【0040】

【表1】

【0041】

粉体は、圧密化前には、一般に、粒径が約２５０μｍ未満であり、全粒子の約７５重量％は粒径が約９０から約２５０μｍである。上記粉体粒子を用いて製造される圧密化物品内の得られる粒径及び粒径分布は、圧密化前の粒径とほぼ同じと考えられる（例えば、約２０％以内、更には約１０％以内）。

【0042】

見て分かるように、本明細書の粉体は粒径が２５０μｍを超えないが、粒径約１５０μｍを超える粒子を少なくとも約１０、２０、３０、４０、更には５０重量パーセント使用すると、（例えば、熱間静水圧プレスの結果として）効果的に圧密化された塊が得られ、本質的に無秩序な理論的な組織を有する得られる有効なスパッタリングターゲットも可能であることが驚くべきことに見出された。例えば、粒径約１８０から約２５０ミクロンの粒子を約１５から約３０重量パーセント（例えば、約２０から約２５重量パーセント）使用しても、（例えば、熱間静水圧プレスの結果として）効果的に圧密化された塊、及び本質的に無秩序な理論的な組織を有する得られる有効なスパッタリングターゲットが得られることが驚くべきことに見出された。さらに、同様の有効な結果は、粒径約１５０から約１８０ミクロンの粒子を約１４から約２６重量パーセント（例えば、約１７から約２２重量パーセント）使用しても可能であることも驚くべきことに見出された。したがって、（例として）表１を参照すると、出発材料は、粒径が１５０ミクロンより大きいが約２５０μｍ未満である粉体少なくとも約２９から約５６重量パーセント（例えば、約３５から約４７重量パーセント）を含むことができる。したがって、有効な圧密化のために粒径がわずか１５０ミクロン未満の粉体の塊を使用する粉体の塊を出発材料として使用する必要がない。

【0043】

粉体は、圧密化前には、好ましくは、酸素含有量が約７５ｐｐｍ未満、より好ましくは約６０ｐｐｍ未満である。例えば、本教示は、約１から約１５０ｐｐｍ、約１から約１２５ｐｐｍ、約３から約７５ｐｐｍ、更には約５から約６０ｐｐｍ（例えば、約１０から約５０ｐｐｍ）などの約１５０ｐｐｍ未満（例えば、約１２５ｐｐｍ未満、約１００ｐｐｍ未満、更には約７５ｐｐｍ又は６０ｐｐｍ未満）の酸素含有量を実現するために採用することができる方法を説明する。粉体は、略球状とすることができる。粉体は、（参照により援用する）米国特許第６，５２１，１７３号の教示などによる非球状とすることができる。粉体は、（参照により援用する）米国特許第６，５２１，１７３号（例えば、実施例１〜３参照）及び（参照により援用する）米国特許第６，２６１，３３７号の教示に従って調製することができ、酸素及びマグネシウム（又は他の不純物金属）含有量が所望の限界未満であることを確認する追加の測定を行うことができる。例えば、約１５ｐｐｍ未満、更には約１０ｐｐｍ未満のマグネシウム（又は他の不純物金属）を得るために、米国特許第６，２６１，３３７号の教示に一般に従うことができるが、粉体の脱酸素温度は、約１０５０℃、９００℃、更には８５０℃を超えない（例えば、粉体を形成するために金属水素化物（例えば、タンタル水素化物）材料を供する温度は、粉体を脱酸素するために十分な時間（例えば、約０．２５から約４時間、約０．５から約２時間など）、温度約１０５０℃、９００℃未満、更には８５０℃未満に制限することができる）。驚くべき予想外に高い純度を引き続き得ながら、米国特許第６，２６１，３３７号から変更して他のステップも採用することができる。例えば、以下から分かるように、捕捉金属と出発耐熱金属粉体をよく混合するステップをなくすことによって、比較的低い酸素含有量を得ることができ、及び／又は得られる低含有量の捕捉金属（例えば、マグネシウム）を得ることができることが予想外に発見された。米国特許第６，２６１，３３７号よりも低い温度を利用して、及び／又は高温でより短い加工時間を利用して、驚くほど良好な結果を得ることもできる。

【0044】

より詳細には、比較的低い酸素含有量及び比較的低い捕捉金属（例えば、マグネシウム、又はカルシウムなどの１種以上のアルカリ土類金属、ケイ素、アルミニウム、それらの任意の組合せなどの指定反応条件下で調製される、酸素に対する親和性がタンタル若しくは他の耐熱金属よりも高い他の金属）は、タンタル（又は別の耐熱金属）粉体の塊をマグネシウム、又は酸素に対する親和性が耐熱金属粉体よりも高い他の金属などの捕捉金属の存在下で、加工条件で加熱することを含む方法によって達成することができる。加熱は、耐熱金属粉体と捕捉金属の事前の混合なしで行われる。すなわち、耐熱金属粉体の１個以上の塊と捕捉金属の１個以上の塊の出発材料を物理的に分離する（例えば、空間的に別々の容器中に位置する）ことができる。加熱は、（例えば、酸素が反応器に入る可能性の低下に役立つために約８５０から約８７０トールなどの大気圧以上で）全般的に不活性な雰囲気を含む反応器中、及び／又は減圧下で実施することができる。加熱は、捕捉金属（すなわち、酸素に対する親和性が耐熱金属粉体よりも高い金属（例えば、マグネシウム、カルシウムなどの１種以上のアルカリ土類金属、ケイ素、アルミニウム、又はそれらの任意の組合せ））が少なくとも部分的に気化するが、耐熱金属粉体の融解及び気化温度未満の１つ以上の温度（及び／又は温度と圧力の組合せ）で行うことができる。得られる捕捉金属蒸気を耐熱金属粉体の１個以上の塊中に移し、耐熱金属粉体中に存在する酸素と反応させて、捕捉金属酸化物反応生成物を形成する。その後、得られる反応生成物を耐熱金属粉体から分離する。例えば、それは、物理的に（例えば、反応器内の１箇所以上に堆積又は形成し得る反応生成物を単離すること）及び／又は化学的に（例えば、一般にタンタルに比べて不活性であるが、得られる捕捉金属酸化物を選択的に除去する酸を用いた浸出によって）分離することができる。

【0045】

以下は、比較的低い酸素及び低いマグネシウム（又は別の捕捉金属）含有量のタンタル粉体を実現するために採用することができる反応の一例である。本教示は、一般に、他の耐熱金属加工、及び本明細書に記載の他の捕捉金属にも同様に当てはまる。例えば、本教示は、耐熱金属（例えば、タンタル）中、約１から約１５０ｐｐｍ、約１から約１２５ｐｐｍ、約３から約７５ｐｐｍ、更には約５から約６０ｐｐｍ（例えば、約１０から約５０ｐｐｍ）などの約１５０ｐｐｍ未満（例えば、約１２５ｐｐｍ未満、約１００ｐｐｍ未満、更には約７５ｐｐｍ又は６０ｐｐｍ未満）の酸素含有量、及び／又は約０．３から約１５ｐｐｍ、約０．５から約１０ｐｐｍ、更には約１から約５ｐｐｍなどの約１５ｐｐｍ未満、約１０ｐｐｍ未満（例えば、約５ｐｐｍ未満）のマグネシウム（又は別の捕捉金属）含有量を実現するために採用することができる方法を説明する。本教示は、耐熱金属（例えば、タンタル）中の重量による最終酸素含有量を、耐熱金属中の初期酸素含有量の約５０重量％、４０重量％、３０重量％、更には約２０重量％未満の量に削減するために採用することができる方法を説明する。

【0046】

所定量の処理すべき耐熱金属粉体（例えば、粒径分布が表１の約１０％、２０％又は３０％以内であるタンタル又は別の耐熱金属粉体）を、１個以上の第１の容器、例えば、上部が開かれ、約０．３から約５ｃｍ、約０．５から約２．５ｃｍ、更には約１ｃｍの間隔で互いに支持できるように配置することができる複数の積層トレイに入れる。容器は、好ましくは、タンタル粉体の層を捕捉金属からの蒸気（例えば、マグネシウム蒸気）にさらすために容器内に支持することができる。例えば、粉体の層は、深さ約０．３ｃｍから約３．５ｃｍ、又は約０．５ｃｍから約２．５ｃｍとすることができる。最初の耐熱金属（例えば、タンタル）粉体は、初期酸素含有量を有することができる。例えば、それは、その中に約３００から８００ｐｐｍ（重量）の酸素を含むことができる。

【0047】

所定量の捕捉金属（例えば、マグネシウム）粒子（例えば、薄片）を１個以上の第２の容器に入れる。粒子（例えば、薄片）は十分なサイズであり、反応条件下でほぼ完全に気化する。例えば、それらは、約７０から約９５（例えば、約８０）重量部が米国標準篩サイズ２０を通過し、約５から約３０（例えば、約１５）重量部が米国標準篩サイズ３０を通過し、約１０重量部未満（例えば、約５重量部）が米国標準篩サイズ４０を通過する粒径を有することができる。

【0048】

容器は、好ましくは、捕捉金属粒子（例えば、薄片）の層を容器内に保持することができる。例えば、粒子の層は、深さ約０．３ｃｍから約３．５ｃｍ、又は約０．５ｃｍから約２．５ｃｍとすることができる。タンタル粉体とマグネシウム粒子は、互いに接触してブレンドされない。その代わり、それらは物理的に分離されている。それらは、蒸気輸送によって（例えば、マグネシウム又は別の捕捉金属蒸気の輸送によって）互いに接触するにすぎない。例として、捕捉金属（例えば、マグネシウム）粒子の量に対する耐熱金属（例えば、タンタル）粉体の重量は、約５００：１から約１００：１、更には約４００：１から約２００：１（例えば、約３３３：１）などの約７００：１から約５０：１の範囲とすることができる。

【0049】

耐熱金属（例えば、タンタル）粉体及び捕捉金属（例えば、マグネシウム）粒子の各々では、それぞれの容器中で所定の深さを有する粉体又は粒子の層が存在し得る（例えば、層は、約０．３ｃｍから約３．５ｃｍ、又は約０．５ｃｍから約２．５ｃｍの範囲とすることができる）。

【0050】

耐熱金属粉体及び捕捉金属粒子を含む１個以上の第１及び第２の容器を反応器内に配置し、反応器に全般的に不活性な流体（例えば、アルゴンガス）を充填し、反応期間を通して流体を反応器中に維持する、又は反応器に流す。反応器内の圧力を大気圧以上に維持することができる。

【0051】

例として、反応器内の温度を十分高温（例えば、約７５０から約１１００℃、約８００から約１０００℃、約８５０から約９５０℃、更には約９００℃）に十分な時間（例えば、約１５から約２４０分間、約３０から約１２０分間、更には約１時間）上昇させることができ、捕捉金属（例えば、マグネシウム薄片）は少なくとも部分的に気化し、得られる蒸気は、耐熱金属（例えば、タンタル）粉体中に存在する酸素の少なくとも一部と反応する。得られる酸化物が捕捉金属（例えば、マグネシウム）と一緒に形成され、反応器の冷却領域（例えば、反応器の最上部近く）で凝縮し、処理される耐熱金属（例えば、タンタル）粉体からそれを分離することができる。

【0052】

耐熱金属（例えば、タンタル）粉体中に最初に存在する酸素の一部が、耐熱金属（例えば、タンタル）粉体の少なくとも一部の上に薄い酸化物層を形成することもある。さらに、わずかな量の捕捉金属（例えば、マグネシウム）がタンタル粉体中にも拡散すると予想される。

【0053】

本教示は、耐熱金属と捕捉金属の出発粉体の均質混合を全般的に回避する独特なステップの組合せを使用するが、分離した捕捉金属供給源に加えて、ある量の捕捉金属と耐熱金属の出発材料の混合物を使用するステップが存在してもよい。例えば、混合物が存在する１つ以上の分離した区域（例えば、１個以上の層内などの反応器内）が存在することができ、混合物のない１つ以上の分離した区域が存在することができる。

【0054】

耐熱金属（例えば、タンタル）が捕捉金属酸化物の形成によって減少する反応条件を決定した後、得られる耐熱金属（例えば、タンタル）粉体の塊に酸素を制御可能に再導入する１つ以上のステップが存在してもよい。すなわち、反応器を十分低温（例えば、約６０℃未満、より好ましくはほぼ室温）に冷却した後、耐熱金属粉体の少なくとも一部に薄い酸化物層を形成するために、反応器に酸素を制御可能に導入する１つ以上の不動態化ステップを採用することができる。例として、こうしたサイクルは、反応器を低圧に（例えば、減圧状態又はその近くに）ポンプダウンし、アルゴン（又は別の不活性ガス）を所望のレベルまで添加し、空気（又は別の酸素源）を各空気添加の間で休止しながら徐々に添加する１つ以上のステップを採用することができる。連続的な空気添加と休止のシーケンスを、大気圧又はその近くの空気が達成されるまで繰り返す。次いで、システムを減圧状態又はその近くに再度ポンプダウンし、連続的な空気添加と休止のシーケンスを繰り返すことができる。これを複数回（例えば、更に２回以上）繰り返すことができる。全体として、不動態化サイクルは、約４時間かかることもある。

【0055】

任意の不動態化ステップを採用した後、耐熱金属（例えば、タンタル）粉体及び任意の捕捉金属酸化物（例えば、酸化マグネシウム）を、タンタル粉体を単離する分離ステップに供することができる。例えば、それらを（例えば、反応器内の捕捉金属酸化物堆積物の除去によって、及び／又は得られる耐熱金属（例えば、タンタル）から捕捉金属酸化物を除去する適切な酸浸出ステップに供することによって）物理的に分離することができる。

【0056】

見て分かるように、米国特許第６，２６１，３３７号の教示とは対照的に、驚くべき結果が得られた。得られるタンタル粉体の比較的低いマグネシウム及び酸素含有量が、より低い反応温度及びより短い時間で可能である。さらに、こうした結果は、マグネシウムとタンタルをよく混合する必要なしに達成可能である。

【0057】

示したように、上記教示は、マグネシウムに関連して説明されているものの、マグネシウムに限定することを意図するものではない。タンタルの融点未満で気化することができ、反応条件下で酸素に対する親和性がタンタルよりも高い別の金属などの別の金属を使用することもできる。さらに、このプロセスは、別の耐熱金属（例えば、ニオブ）にも適用され、その場合、本教示は、タンタルの代わりにこうした別の耐熱金属を使用する。

【0058】

ここで、本教示に従って製造される粉体の使用に目を向けると、圧密化前に、２種以上の粉体を使用する場合、開示された粉体ブレンド技術に従ってそれらをブレンドすることができる。例えば、異なる粉体を乾燥容器に入れ、容器をその中心軸回りに回転させて、混合することができる。完全にブレンドされ、均一に分散された粉体が得られるのに十分な時間、混合を続けることができる。ボールミル又は類似の装置（例えば、回転円筒、回転円錐、二重円錐、Ｖ形(twin shell)、ダブルプラネタリー、及び／又はシグマブレードブレンダー）を使用してブレンドステップを行うこともできる。

【0059】

本教示の得られるターゲット本体における組成は、一般に、タンタル及び任意の追加の任意に選択できる合金元素を含むことができる。例えば、該組成は、得られるターゲット本体において、得られるターゲット本体の約７０体積％を超える、約８０体積％を超える、更には約９０体積％を超える量のタンタルの実質的に純粋な相が存在するような量のタンタルを含む合金を含むことができる。

【0060】

少なくとも１種の追加の合金元素は、ニオブなどの金属元素とすることができる。Ｎｂをタンタルの代わりに使用することができる。本明細書の教示は、別の耐熱金属に適用することもできる。

【0061】

大まかに述べると、本明細書に記載の方法は、熱機械的加工及び／又は熱間静水圧プレス後熱処理を回避することができ、それでもターゲット構造全体でほぼ均一な無秩序な結晶学的組織を有するターゲット構造をもたらす驚くべき認識から生じた。例えば、ターゲット本体は、結晶学的組織バンディングが実質的になくてもよい（すなわち、それは、＜１００＞及び＜１１１＞配向のバンディング係数が約７％未満である）。ターゲット本体は、結晶学的組織勾配が実質的になくてもよい（すなわち、それは、平均厚さ方向勾配の絶対値が＜１００＞及び＜１１１＞配向で約６％／ｍｍ未満である）。例えば、それは、平均厚さ方向勾配の絶対値を約５％／ｍｍ、４％／ｍｍ、３％／ｍｍ、２％／ｍｍ、更には１％／ｍｍ未満とすることができる。得られるスパッタリングターゲット本体全体の＜１００＞、＜１１０＞及び＜１１１＞の結晶学的組織の体積比は、約１：２：１．４とすることができる。

【0062】

一般に、本明細書に記載のターゲット本体の製造は、前述の粒径を有するものなどの粉体出発材料を使用する。粉体は、熱、圧力又は両方の所望の時間の適用によって高密度化することができる。例えば、それらは、圧縮、焼結、冷間静水圧プレス、熱間静水圧プレス又はそれらの任意の組合せとすることができる。初期圧縮ステップを行うことができる。例えば、初期ステップを採用して、粉体の塊を理論密度の約５０から約８５％（例えば、理論密度の約６０から約７０％）に圧縮することができる。これは、適切な冷間静水圧プレス操作によって行うことができる。冷間加工ステップ、熱間加工ステップ、アニーリングステップなどの１つ以上の二次操作を実現することもできる。しかし、有利なことに、本明細書の教示は、こうした二次操作を不必要にすることができ、したがって、こうした二次操作を採用しないことが企図される。本教示の驚くべき１つの結果は、プレス後の冷間加工ステップなどの（例えば）中間二次操作なしで、スパッタリング問題を生じる欠陥がない完全理論密度の近く（例えば、理論の約９８％）までターゲット本体を加工する能力であると考えられる。

【0063】

好ましい圧密化手法は、本教示の粉体の塊を容器に封入し（例えば、塊を熱間静水圧プレス缶などの容器に密封し）、次いで塊（例えば、非圧縮粉体の塊又は（例えば、前の冷間静水圧操作又は別の圧縮操作からの）圧縮粉体の塊）を熱間静水圧プレス（ＨＩＰ：hot isostatically pressing）するステップを含む。

【0064】

本教示による熱間静水圧プレスは、好ましくは、圧力約１００から約３００ＭＰａ、約１７０ＭＰａから約２５０ＭＰａ、より好ましくは約１９０から約２２０ＭＰａ（例えば、約２００ＭＰａ）で行われる。ＨＩＰプロセスは、望ましくは、約１４００℃、約１３２５℃又は約１２５０℃以下の温度で実施することができる。プレスは、より低い温度（例えば、約１１００℃未満（例えば、約１０８０℃未満、更には約１０００℃未満））とすることができる。例えば、ＨＩＰプロセスを温度約９５０℃から約１４００℃で行うことができる。

【0065】

ＨＩＰプロセスは、約１から約１２時間、より好ましくは約４から約１０時間（例えば、約６時間）の範囲とすることができる。

【0066】

例として、それだけに限定されないが、塊を圧縮して、衝突される円盤状本体を形成することができる。塊を圧縮して、衝突される矩形又は別の形状の本体を形成することができる。衝突される得られる形状の本体のサイズは、望ましくは、直径少なくとも約２００ｍｍ、３００ｍｍ、更には少なくとも約４５０ｍｍ以上のウェーハ又は別の基板の全体にほぼ均一な厚さの薄膜をスパッタするのに十分な大きさである。

【0067】

熱間静水圧プレスステップに続いて、圧縮本体をその最終状態に機械加工及び／又は表面処理する１つ以上のステップが存在してもよい。例えば、表面材料を研削及び／又は研磨によって除去することができる。１つ以上の構造的特徴も同様に機械加工することができる（例えば、固定、高真空用途用受板のＯリング受けなどの１つ以上の特徴）。本明細書の教示は、受板をターゲット本体に取り付けることも企図する。

【0068】

本明細書の教示の更に別の一態様においては、本教示によるスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングを行って、スパッタ堆積しようとする基板領域のほぼ全体にほぼ均一な厚さ（及び好ましくはほぼ均一な材質）の薄膜を生成することが企図される。テレビ、ビデオディスプレイ、スマートフォン、タブレットコンピュータ、携帯情報端末、ナビゲーション装置、センサ、光起電装置、携帯型娯楽端末（例えば、ビデオプレーヤ、音楽プレーヤなど）の１つ以上など、幾つかの電子部品又は装置（例えば、障壁層、電極層などの層として、半導体の一部として、集積回路の一部としてなど）のいずれかに使用される薄膜結果も企図される。

【0069】

薄膜は、組織バンディング又は結晶学的組織勾配に起因し得る構造上の人為的結果を実質的になくすことができる。薄膜は、ターゲット本体の厚さ全体にわたって概して一定の膜厚を示すことができる（スパッタリング条件は同じ）（例えば、ターゲットの最上部からターゲットの底部までの膜厚変化は約１０％未満、更には５％未満である）。薄膜は厚さが約３５０ｎｍ未満、約２２５ｎｍ未満、更には約１００ｎｍ未満とすることができる。薄膜は厚さが約５ｎｍを超える、更には約１０ｎｍを超えることができる。例えば、フィルムは、厚さが約１５から約２５ｎｍとすることができる。単一のフィルム内の厚さ変化は、こうしたフィルムの平均膜厚の約２０％未満、約１０％未満、更には約５％未満とすることができる。

【0070】

本明細書に記載のターゲット本体を用いるスパッタリングは、ターゲット本体の実質的に全厚である深さまで（例えば、ターゲット本体の厚さの少なくとも８０％、９０％、更には９５％の深さまで）スパッタリングする１つ以上のステップを含むことができる。

【0071】

得られるターゲット本体の微細構造は、好ましくは、本体全体でほぼ均一である。タンタル及び少なくとも１種の別の元素を含む典型的なターゲット本体においては、微細構造は、好ましくは、純粋なタンタルのマトリックスを示し、別の元素の領域は、マトリックス全体にほぼ均一に分布する。別の元素相の領域は、概して等軸とすることができる。別の元素相の領域は、サイズがターゲット本体又はターゲット全体でほぼ均一に変わり得る。

【0072】

当業者には理解されるように、本教示は、以下の特性及び／又は変化の１つ以上を企図する。本明細書に記載の方法は、ターゲットを形成するためにその後に熱機械的に加工される鋳造金属インゴットを形成する任意のステップを含んでも、含まなくてもよい。本明細書に記載の方法は、アニーリング又は別の熱処理の任意のステップを含んでも、含まなくてもよい。本明細書に記載の方法は、参照により援用する米国特許第８，２５０，８９５号の教示によるものなどの非対称圧延の任意のステップを含んでも、含まなくてもよい。本明細書に記載の方法は、電子ビーム溶解インゴット形成のステップを含まなくてもよい。本明細書に記載の方法は、鍛造（例えば、面鍛造(side forging)、据込鍛造など）のステップを含まなくてもよい。該方法は、任意の粉体のプラズマ処理又は他のプラズマ加工のステップを含まなくてもよい。

【0073】

本明細書に記載のターゲット本体は、粒径がターゲット全体で（例えば、少なくともスパッタリングで衝突されるターゲットの部分全体で）約１５から約５００、約３５０、約２５０又は約１５０μｍの範囲とすることができる。望ましくは、粒径は、ターゲット本体全体の平均で約３０から約１４５μｍ、より好ましくは約３５から約１３５μｍ、更により好ましくは約４０から約１２５μｍ、更には約５５から約１１５μｍ、約６５から約１０５μｍ、又は約７５から約１００μｍの範囲である。したがって、平均粒径は、約６５μｍを超えてもよい（例えば、約７０μｍ、約８０μｍ、約９０μｍ、更には約１００μｍとすることができる）。こうした平均粒径は、ターゲット本体のほぼ全体で実現することができる。こうした平均粒径及び粒径分布は、ターゲットの全体でほぼ均一にすることができる。グレインの主要な部分は、概して等軸とすることができる。例えば、グレインの少なくとも約６０体積％、７０体積％以上を概して等軸とすることができる。

【0074】

他の場所で述べるように、本教示に従って製造されるターゲット本体は、無秩序に配置された＜１００＞、＜１１０＞及び＜１１１＞結晶学的組織成分を含むほぼ均一な結晶学的組織を全体的に示すと考えられ、一般に結晶学的組織バンド、結晶学的組織勾配又は両方がないと予想される。得られるスパッタリングターゲット本体の結晶学的組織は、＜１００＞約９〜１１体積％、＜１１０＞約２０〜２３体積％、及び＜１１１＞約１３〜１６体積％とすることができる。得られるスパッタリングターゲット本体全体の＜１００＞、＜１１０＞及び＜１１１＞の結晶学的組織の体積比は、約５〜１５：１５〜３０：１０〜２５（例えば、約９〜１１：２０〜２３：１３〜１６などの約７〜１３：１７〜２６：１１〜２０）の範囲である。したがって、得られるスパッタリングターゲット本体全体の＜１００＞、＜１１０＞及び＜１１１＞の結晶学的組織の体積比は、約１：２：１．４とすることができる。分かるように、得られる結晶学的組織は、完全に無秩序な理論的な組織に本質的に近い。

【0075】

したがって、本明細書の教示は、中央部、厚さ、端部、上面及び底面を有する耐熱金属板（又は別のターゲット構造）を企図し、耐熱金属板（又は別のターゲット構造）は、板全体でほぼ均一である結晶学的組織成分＜１００＞及び＜１１１＞の各々で（厚さ方向勾配、及び板を横切る変化を特徴とする）結晶学的組織を有する。

【0076】

ターゲット本体は、結晶学的組織成分＜１００＞、＜１１０＞及び＜１１１＞について、厚さ方向勾配（単数又は複数）、及び／又はターゲット本体にわたる平均変化（すなわち、「バンディング係数（「Ｂ」））を特徴とする結晶学的組織を有することができ、平均厚さ方向勾配の絶対値は、６％、５％又は４％、３％、２％、更には１％／ｍｍ以下であり、及び／又はターゲット本体にわたる平均変化（Ｂ）は８％、７％、６％、５％又は４％、３％、２％、更には１％以下である。

【0077】

ターゲット本体は、結晶学的組織成分＜１００＞及び＜１１１＞について、厚さ方向勾配、及び本体にわたる最大変化を特徴とする結晶学的組織を有することができ、最大厚さ方向勾配は、絶対値１３％／ｍｍ、９％／ｍｍ、５％／ｍｍ、更には３％／ｍｍ以下であり、及び／又は本体にわたる組織の最大変化は、１１％、９％、更には７％以下である。

【0078】

３つのグレイン配向をマッピングした図１Ａ〜１Ｃのマップでは、マップは、板法線方向（「ＮＤ：Normal Direction」、例えば、マップ上の垂直方向）から１５度以内の特定の結晶学的方向を有するグレインを示す。ＮＤから１５度以内の＜１１１＞配向のグレインは、（本明細書に記載の試験方法に従ってＥＢＳＤマップでは一般に青色で示される）最も暗い陰影のグレインである。ＮＤから１５度以内の＜１００＞配向のグレインは、（本明細書に記載の試験方法に従ってＥＢＳＤマップでは一般に赤色で示される）最も明るい陰影のグレインである。ＮＤから１５度以内の＜１１０＞配向のグレインは、（本明細書に記載の試験方法に従ってＥＢＳＤマップでは一般に黄色で示される）２番目に最も暗い陰影（すなわち、最も明るい陰影と最も暗い陰影との間の陰影）のグレインである。どの基準も満たさないグレインは、図では白色である（本明細書に記載の試験方法に従ってＥＢＳＤマップでは一般に灰色で示される）。陰影及び対応する組織を示す凡例が図に含まれる。

【0079】

図１Ａを参照して、本明細書の教示が、一般に組織バンディングのない、ターゲット本体全体でほぼ均一な粒径及び分布を有するほぼ均一で無秩序な結晶学的組織を実現すると予想される状態を示す。その中で示した平均粒径は約７１μｍである。しかし、見て分かるように、より小さいグレイン及びより大きいグレインが見られ、本明細書の一般的教示内と考えられる。図１Ａのマップは、以下に従って製造することができる試料から作成することができる。タンタル粉体の塊を使用することができる。酸素含有量を低減し、任意の捕捉金属の含有量が約１５ｐｐｍ未満（例えば、約１０ｐｐｍ未満）である本明細書の教示に係る技術に粉体を供することができる。粉体の塊を（例えば、初期状態に圧力約２２０ＭＰａで）適切な圧力をかけることによって冷間静水圧プレスして、理論密度の約８２から約８８％の密度を達成することができる。冷間静水圧プレス粉体は、容器内で、適切な温度及び圧力条件並びに適切な時間（例えば、約１２５０℃の温度、約２０７ＭＰａの圧力で約６時間などの期間）熱間静水圧プレスして、理論密度に近い密度（例えば、理論密度の少なくとも９８％）を得ることができる。得られる熱間静水圧プレス本体を容器から取り出し、（例えば、最終寸法に切断及び／又は機械加工することによって）加工することができる。

【0080】

この特別な説明は、特別なセットの材料及びパラメータから誘導されるにしても、本教示の範囲内の別の材料及びパラメータを使用すると、ほぼ同様の結果が得られると予想される。

【0081】

それに対して、図１Ｂの試料は、冷間静水圧プレスし、次いで熱間静水圧プレスし、次いで熱機械的加工（すなわち、一連のクロスロール）に供したタンタル粉体ビレットである。それは平均粒径約４８μｍであるが、幾らかの組織勾配が生じていることが分かる。図１Ｃの試料は、インゴット冶金（すなわち、電子ビーム溶解）によって調製された平板の非対称圧延を利用して、公開された米国特許出願公開第２００９００３８３６２号の教示に従って実現することができる結晶学的組織を示す。それは同様に平均粒径約５４μｍである。したがって、図１Ａから、粉末金属から誘導され、スパッタリングを促進するターゲットが、圧密化後の熱機械的加工ステップなしで得られることが分かる。

【0082】

図２Ａ１、図２Ａ２、図２Ａ３、図２Ｂ１、図２Ｂ２及び図２Ｂ３のプロットを参照して、組織勾配及びバンディング係数が少なくとも＜１１１＞、＜１１０＞及び＜１００＞配向に対して図１Ａのプロットからどのように得られるかが分かる。

【0083】

図３Ａ及び図３Ｂを参照して、図１Ａにマップされた＜１００＞、＜１１０＞及び＜１１１＞配向に加えて、同じ材料に対する予想マップを示す。ただし、予想される＜２１１＞及び＜３１０＞配向のマッピングも含む。図３Ｂは、図３Ａの矩形内の領域の拡大部分である。図１Ａのマップとは対照的に、この分析の目的で、また、配向のグループ間の著しい重複を避けるために、組織分析のための本明細書に記載の１５度基準の代わりに１０度基準を使用する。すなわち、公開された米国特許出願公開第２００９００３８３６２号（例えば、段落１５９〜１７１）の教示を採用することができ、その配向の軸がスパッタリングターゲットの表面の垂直方向（ＥＢＳＤスキャンにおけるｙ方向）から１０度以内であるグレインの割合を数えることによって配向強度を計算することができる。これらの図においては、最も明るい陰影のグレインは、（本明細書に記載の試験方法に従ってＥＢＳＤマップでは緑色などの任意の色で示すことができる）＜２１１＞組織に対応する。次に最も明るい陰影の（すなわち、最も明るい陰影よりわずかに暗い）グレインは、（本明細書に記載の試験方法に従ってＥＢＳＤマップでは一般に赤色で示される）＜１００＞組織に対応する。２つの最も明るい陰影よりわずかに暗い陰影のグレイン（すなわち、「中間」陰影）は、（本明細書に記載の試験方法に従ってＥＢＳＤマップでは一般に黄色で示される）＜１１０＞組織に対応する。最も暗い陰影のグレインは、（本明細書に記載の試験方法に従ってＥＢＳＤマップでは桃色などの任意の色で示すことができる）＜３１０＞組織に対応する。第２の最も暗い陰影のグレイン（すなわち、最も暗い陰影のグレインよりも明るい陰影）は、（本明細書に記載の試験方法に従ってＥＢＳＤマップでは一般に青色で示される）＜１１１＞組織に対応する。白色領域、すなわち陰影のない領域は、（例えば、適切な配向の範囲外である（例えば、法線方向（「ＮＤ」）から約１５°の範囲外である）ので）検出不可能な組織マップ中のグレインである。陰影及び対応する組織を示す凡例が図に含まれる。

【0084】

マッピングから理解することができるように、本教示によるスパッタリングターゲット本体では、＜１１０＞組織の体積割合は、＜１００＞及び＜１１１＞組織の各々を超えることができる。＜２１１＞及び＜３１０＞組織の一方又は両方の体積割合は、＜１００＞、＜１１０＞及び＜１１１＞組織の各々を超えることができる。＜１００＞、＜１１０＞及び＜１１１＞組織の体積による総量は、＜２１１＞及び＜３１０＞組織の総量の約０．４から約０．６（例えば、約半分）とすることができる。＜１１１＞組織の体積量は、＜３１０＞組織よりも少なくすることができる。＜１１０＞組織の体積割合は、＜１００＞及び＜１１１＞組織の総量の約０．５から約１．５（例えば、約０．９５又は約０．９６）とすることができる。＜１１０＞組織の体積割合は、＜１１０＞、＜１１１＞、＜２１１＞及び＜３１０＞組織の総量の約０．１から約０．３（例えば、約０．２）とすることができる。＜１１０＞組織の体積量は、＜２１１＞組織、＜３１０＞組織、又は両方の体積量よりも少なくすることができる（例えば、約半分以下）。＜１１１＞組織の体積量は、＜２１１＞組織、＜３１０＞組織、又は両方の体積量よりも少なくすることができる（例えば、約半分以下）。

【0085】

得られるスパッタリングターゲット本体全体の＜２１１＞と＜３１０＞組織の相対体積比は、ほぼ同じ、又は互いの約２０パーセント以内にすることができる。得られるスパッタリングターゲット本体全体の＜２１１＞と＜３１０＞組織の得られるスパッタリングターゲット本体体積比は、約１．２：１から約１：１．２、例えば、約１．１：１から約１：１．１、更には約１：１とすることができる。上で誘導された割合に限定せずに、５つのグレイン配向（＜１００＞：＜１１０＞：＜１１１＞：＜２１１＞：＜３１０＞）の相対体積比を約５〜１５：１５〜３０：１０〜２５：３０〜４５：３０〜４５とすることができる（例えば、約６〜１２；１６〜２０：１０〜１５；３３〜３８；３３〜３８、又は公分母で約分すると約３：６：４：１２：１２の比を有することができる）。

【実施例】

【0086】

タンタル粉体試料を表２の条件に従って調製する。表１の粒径分布を有するタンタル粉体の層を、反応器中の複数の、積層され分離されたトレイ（例えば、各々が約４０００ｃｍ^２の底面積を有し、互いに約１ｃｍ離れた４個の円形トレイ）に配置する。反応器は、体積が約１立方メートルである。タンタル粉体の積層トレイから離れた分離トレイにおいては、マグネシウム薄片の層も反応器中に配置される。マグネシウム薄片の量は、反応器中のタンタルの総量の約０．３重量パーセントである。温度は、反応が起こる温度である。時間は、そのような温度における時間である。表２に、列挙した条件に対する予想平均結果を示す。

【0087】

【表2】

【0088】

上から分かるように、比較的少ない量の酸素及び／又はマグネシウムを様々な条件下で達成可能である。

【0089】

本教示は、ターゲットの洗浄、粉砕又は機械加工若しくは表面処理、受板の取付けなどの１つ以上のステップも企図する。こうしたステップは、圧密化（例えば、熱間静水圧プレス）されたままのターゲットの表面の組織にわずかに影響し得るが、ターゲットのほぼ全体で組織改変を起こすとは予想されず、したがって本明細書の教示に矛盾しない。

【0090】

＜総論＞
ターゲット厚さとは、３次元スパッタリングターゲットの最小寸法を指す。例として、板構造を有するターゲットの場合、板は、各々が長さ及び幅（例えば、矩形の場合）又は直径（円形の場合）を有する上面と下面を有し、上面と下面の間の距離である厚さを有する。

【0091】

本明細書では、金属純度とは、格子間不純物ではない生じ得る他の金属の存在に関連した金属の純度（重量パーセント）を指す。

【0092】

本明細書に記載の結晶学的組織測定は、参照により援用する公開された米国特許出願公開第２００９００３８３６２号（段落１５９〜１７１参照）の教示に従って成される。各試料の結晶学的組織は電子後方散乱回折（ＥＢＳＤ：electron backscatter diffraction）によって水平方向と垂直方向の両方で１５μｍステップで測定することができる（１０μｍステップなどの１５μｍ未満のステップも可能であり、又は３などの数で割られる粒径（例えば、平均粒径）の測定など、粒径に基づいて選択若しくは決定することができる）。配向強度は、その配向の軸がスパッタリングターゲットの表面の垂直方向（ＥＢＳＤスキャンにおけるｙ方向）から１５°以内であるグレインの割合を数えることによって計算される。

【0093】

例として、試料は、ターゲット構造の中央部、ターゲット構造の中間半径、及び構造の端部から採取することができ、組織がＥＢＳＤによって水平方向と垂直方向の両方で１０μｍステップで測定される。

【0094】

試料の全厚のグレインマップを作成する。マップは、板法線方向（「ＮＤ」、マップ上の垂直方向）から１５度以内の特定の結晶学的方向を有するグレインを示す。ＥＢＳＤ測定を行うときには、ＮＤを板のスパッタリング方向と一致させることができる。ある種の機器（例えば、ＣＨＡＮＮＥＬ５パッケージなどのＥＢＳＤデータを処理するソフトウェアパッケージ）では、法線方向（「ＮＤ」）から１５°以内の＜１００＞配向を有するグレインを赤色で示し、ＮＤから１５°以内の＜１１１＞配向を有するグレインを青色で示し、ＮＤから１５°以内の＜１１０＞配向を有するグレインを黄色で示すことができる。５つのグレインマップを示すときには、ＮＤから１５°以内の＜２１１＞配向を有するグレインを緑色などのマップの他の色から識別することができる任意の色で示し、ＮＤから１５°以内の＜３１０＞配向を有するグレインを桃色などのマップの他の色から識別することができる任意の色で示すことができる。これらのある種の機器では、基準を満たさないグレインは、一般に灰色で示される。これらの色ブロックで占められる領域の割合は、下記数値因子の計算の基礎を成す。

【0095】

マップは、それらを上半分と下半分に二等分することによって数学的に解析される。切り抜き穴（例えば、高さ９０μｍ）を有するが全幅のマスクを、切り抜き穴の最上部がマップの最上部に対応するようにマップ上に置く。窓の高さ（例えば、この場合９０μｍ）は、約３グレインであるように選択することができるが、整数のＥＢＳＤステップを採用することができる（この場合、９ステップ）。赤色によって占有される切り抜き穴の面積割合を計算し、青色によって占有される割合も計算する。マスクを一段階で（例えば、１０μｍ）下げ、計算を繰り返す。切り抜き穴の底部がマップの底部に対応するまでこれを繰り返す。結果を示すグラフを作成する（図２Ａ１、図２Ａ２、図２Ａ３並びに図２Ｂ１、図２Ｂ２及び図２Ｂ３は、図１Ａに示した試料のそれぞれ上半分及び下半分のこうしたグラフの例である）。Ｙ軸は面積割合を示し、Ｘ軸はマスク切り抜きの位置を示す（例えば、マップの上部又は底部から中間厚さまで）。グラフは、示した配向に対応する色でプロットすることができる。例えば、赤色の点は＜１００＞を示し、青色の点は＜１１１＞を示し、緑色の点は＜１１０＞配向を示すことができる。これらのデータポイントを各配向に対して別々のグラフ上にプロットすることもできる（例えば、色で配向を識別できない場合）。このデータを解析して、厚さの各半分について、ａ）％／ｍｍとして表される＜１００＞データを通る最良適合直線の勾配、ｂ）％／ｍｍとして表される＜１１１＞データを通る最良適合直線の勾配、ｃ）％として表される最良適合直線からの各＜１００＞データ−ポイントの（ｙ方向の）平均距離（ゼロ未満の場合は、ゼロとして数える）（これは、＜１００＞バンディング係数に対応する）、及びｄ）％として表される最良適合直線からの各＜１１１＞データ−ポイントの（ｙ方向の）平均距離（ゼロ未満の場合は、ゼロとして数える）（これは、＜１１１＞バンディング係数に対応する）を求める。平均勾配を計算するために、個々の勾配値の絶対値を使用する。＜１１０＞配向のデータも同様に解析することができる（例えば、％／ｍｍとして表される＜１１０＞データを通る最良適合直線の勾配、及び％として表される最良適合直線からの各＜１１０＞データポイントの（ｙ方向の）平均距離（ゼロ未満の場合は、ゼロとして数える）（これは、＜１１０＞バンディング係数に対応する）を求める）。

【0096】

結晶学的組織は、ターゲットの法線方向に平行な配向に対して示される（例えば、板であるターゲット本体の場合、結晶学的組織は、板法線方向に平行な配向に対して示される）。

【0097】

当業者は、上記方法を変更しようとするときでも、本明細書の教示にほぼ一致する結果を得ることができることを理解されたい。例として、米国特許出願第６１／９７８，３４９号の図に示されたように、上記で１５度の代わりに２０度を使用すると、及び／又は１５ミクロン増分に比べて１０ミクロン増分を使用すると、異なる軸の同様の相対割合を示す組織マップが得られ、別の組織測定値を決定する十分な情報が得られる。

【0098】

粒径測定は、ＡＳＴＭＥ１１２−１２に従って成される。

【0099】

別段の記載がない限り、粉体粒子サイズは、ＡＳＴＭ Ｂ２１４−０７（２０１１）に従う篩分析によって測定される。さらに、別段の記載がない限り、粒径とは圧密化前のサイズを指す。

【0100】

タンタル粉体中の酸素の測定は、ＡＳＴＭ Ｅ１５６９−０９に従って求めることができる。他の金属の酸素測定も、炉に挿入され電極間に保持された黒鉛るつぼに試料を置くことによって求めることができる。炉を不活性ガス（例えば、Ｈｅ又はＡｒ）でパージする。十分高い電流をるつぼに流して、温度を２５００℃以上に上昇させ、それによって炉内の金属からガスを発生させる。得られるガスを不活性ガスの流れに放出する。ガスの流れは、酸素をＣＯ又はＣＯ_２として測定する赤外検出器に導かれる。機器の較正は、公知の基準材料を用いて行うことができる。

【0101】

上記一般的教示のすべてに関して、本明細書では、別段の記載がない限り、教示は、部類（リスト）の任意のメンバーを部類から除外することができ、及び／又はマーカッシュ群の任意のメンバーを群から除外することができることを想定する。本明細書で表されるスパッタリングターゲットの割合は、スパッタ堆積に利用可能なスパッタリングターゲットの材料を指し、受板などの他のスパッタターゲット部品を含まない。受板は、本明細書に記載のスパッタターゲット本体に別個に付加できることを認識すべきである。本明細書に記載のスパッタリングターゲットは、円柱状とすることができる。それらは板の形（例えば、矩形、円形など）とすることができる。

【0102】

別段の記載がない限り、本明細書に列挙した任意の数値は、１単位の増分で下限値から上限値までのすべての値を含む。ただし、任意の下限値と任意の上限値の間は少なくとも２単位離れている。例として、成分の量、性質、又はプロセス変数の値、例えば、温度、圧力、時間などが、例えば、１から９０、好ましくは２０から８０、より好ましくは３０から７０であると述べた場合、中間の範囲の値（例えば、１５から８５、２２から６８、４３から５１、３０から３２など）は本明細書の教示の範囲内であることが意図される。同様に、個々の中間値も本教示の範囲内である。１未満の値の場合、１単位は適宜０．０００１、０．００１、０．０１又は０．１であると考えられる。これらは、特に意図されるものの例にすぎず、列挙した最低値と最高値の間の数値のすべての可能な組合せが本願において同様に明確に述べられたものと考えるべきである。見て分かるように、本明細書で「重量部」として表される量の教示は、重量パーセントで表される同じ範囲も企図するものであり、その逆も同様である。したがって、発明の詳細な説明における「得られるポリマーブレンド組成物の「ｘ」重量部」という範囲の表現は、得られる組成物の重量パーセントの「ｘ」の同じ列挙した量の範囲の教示も企図する。関連する部又は割合を比較することによって得られる相対割合も、明確に列挙しない場合でも、本教示の範囲内である。

【0103】

別段の記載がない限り、すべての範囲は、両方の終点、及び終点間のすべての数を含む。範囲に関連した「約」の使用は、範囲の両端に適用される。すなわち、「約２０から３０」は、少なくとも指定の終点を含めて「約２０から約３０」を包含するものとする。

【0104】

特許出願及び特許公報を含めて、すべての論文及び参考文献の開示を参照により本明細書に援用する。組合せを記述する「から本質的になる」という用語は、特定の要素、原料、成分又はステップ、並びに組合せの基本特性及び新規特性に実質的に影響しない他の要素、原料、成分又はステップを含むものとする。本明細書において要素、原料、成分又はステップの組合せを記述する「含む」という用語の使用は、要素、原料、成分又はステップから本質的になる、更にはそれからなる実施形態も企図する。複数の要素、原料、成分又はステップは、統合された元素、原料、成分又はステップによって提供することができる。あるいは、統合された元素、原料、成分又はステップは、個々の複数の要素、原料、成分又はステップに分割することができる。元素、原料、成分又はステップを記述する「１つ」の開示は、追加の要素、原料、成分又はステップを排除することを意図するものではない。ある族に属する元素又は金属の本明細書における表記はすべて、ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．，１９８９年によって出版され、同社が著作権を有する「元素周期表（the Periodic Table of the Elements）」を参照したものである。族（単数又は複数）の表記は、族に番号をつけるＩＵＰＡＣシステムを利用してこの「元素周期表」に示された族（単数又は複数）に対するものとする。上の記述は、説明を意図し、限定を意図するものではないと理解される。多数の実施形態、並びに記載した実施例に加えて多数の適用例が、上の記述を読むことによって当業者に明らかになるはずである。したがって、本発明の範囲は、上の記述を参照して決定されるのではなく、添付の特許請求の範囲、及びかかる特許請求の範囲の均等物の全範囲を参照して決定されるべきである。特許出願及び特許公報を含めて、すべての論文及び参考文献の開示を参照により本明細書に援用する。本明細書に開示した主題の任意の態様の以下の特許請求の範囲における省略は、かかる主題の放棄ではなく、本発明者らがかかる主題を、開示した発明の主題の一部であると考えなかったとみなすべきでもない。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A1】

【図2A2】

【図2A3】

【図2B1】

【図2B2】

【図2B3】

【図3A】

【図3B】