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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022128463
(43)【公開日】2022-09-01
(54)【発明の名称】Ａｕ膜の形成方法
(51)【国際特許分類】
C23C 14/34 20060101AFI20220825BHJP
【ＦＩ】
C23C14/34 A
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022095407
(22)【出願日】2022-06-14
(62)【分割の表示】P 2017234720の分割
【原出願日】2017-12-06
(71)【出願人】
【識別番号】509352945
【氏名又は名称】田中貴金属工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000268
【氏名又は名称】特許業務法人田中・岡崎アンドアソシエイツ
(72)【発明者】
【氏名】加藤 哲也
(72)【発明者】
【氏名】照井 貴志
(72)【発明者】
【氏名】高橋 昌宏
(57)【要約】
【課題】高純度のＡｕ膜の膜厚分布の均一性を高めることを可能にした金スパッタリングターゲットを使用する成膜方法を提供する。
【解決手段】本発明は金スパッタリングターゲットを使用する成膜方法に関する。前記金スパッタリングターゲットは、９９．９９９％以上の金純度を有する。そのような金スパッタリングターゲットにおいて、ビッカース硬さの平均値が２０以上４０未満であり、平均結晶粒径が１５μｍ以上２００μｍ以下である。スパッタされる表面には、金の｛１１０｝面が優先配向している。
【選択図】なし
【解決手段】本発明は金スパッタリングターゲットを使用する成膜方法に関する。前記金スパッタリングターゲットは、９９．９９９％以上の金純度を有する。そのような金スパッタリングターゲットにおいて、ビッカース硬さの平均値が２０以上４０未満であり、平均結晶粒径が１５μｍ以上２００μｍ以下である。スパッタされる表面には、金の｛１１０｝面が優先配向している。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金および不可避不純物からなると共に、金純度が９９．９９９％以上であり、スパッタ面を有するプレート状又は円筒状の金スパッタリングターゲットを用いたＡｕ膜の形成方法において、
前記金スパッタリングターゲットは、
ビッカース硬さの平均値が２０以上４０未満であり、
平均結晶粒径が３０μｍ以上２００μｍ以下であり、
前記スパッタ面は、下記要件を具備するように金の｛１１０｝面が優先配向していることを特徴とするＡｕ膜の形成方法。
前記金スパッタリングターゲットの前記スパッタ面をＸ線回折し、金の各結晶面の回折強度比と下記の式（１）から各結晶面の配向指数Ｎを求めたとき、金の｛１１０｝面の配向指数Ｎが１より大きく、かつ全ての結晶面の配向指数Ｎのうち最も大きいこと。
式（１）において、Ｉ／Ｉ（ｈｋｌ）はＸ線回折における（ｈｋｌ）面の回折強度比、ＪＣＰＤＳ・Ｉ／Ｉ（ｈｋｌ）はＪＣＰＤＳカードにおける（ｈｋｌ）面の回折強度比、Σ（Ｉ／Ｉ（ｈｋｌ））はＸ線回折における全結晶面の回折強度比の和、Σ（ＪＣＰＤＳ・Ｉ／Ｉ（ｈｋｌ））はＪＣＰＤＳカードにおける全結晶面の回折強度比の和である。
前記金スパッタリングターゲットは、
ビッカース硬さの平均値が２０以上４０未満であり、
平均結晶粒径が３０μｍ以上２００μｍ以下であり、
前記スパッタ面は、下記要件を具備するように金の｛１１０｝面が優先配向していることを特徴とするＡｕ膜の形成方法。
前記金スパッタリングターゲットの前記スパッタ面をＸ線回折し、金の各結晶面の回折強度比と下記の式（１）から各結晶面の配向指数Ｎを求めたとき、金の｛１１０｝面の配向指数Ｎが１より大きく、かつ全ての結晶面の配向指数Ｎのうち最も大きいこと。
【数1】
【請求項2】
前記スパッタリングターゲット全体としての前記ビッカース硬さのばらつきが±２０％以内である、請求項１に記載のＡｕ膜の形成方法。
【請求項3】
前記スパッタリングターゲット全体としての前記平均結晶粒径のばらつきが±２０％以内である、請求項１または請求項２に記載のＡｕ膜の形成方法。
【請求項4】
プレート形状を有する、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＡｕ膜の形成方法。
【請求項5】
円筒形状を有する、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＡｕ膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金スパッタリングターゲットによるＡｕ膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
金（Ａｕ）スパッタリングターゲットを用いて成膜されたＡｕ膜は、Ａｕ自体の優れた化学的安定性と電気特性のために様々な分野で用いられている。例えば、水晶振動子デバイスにおいては、水晶チップの両面に形成する励振電極等としてＡｕスパッタ膜が用いられている。水晶振動子デバイスでは、Ａｕ膜の膜厚により振動周波数を調整すること等から、スパッタリング時に均一な膜厚分布でＡｕ膜を成膜することが可能なＡｕスパッタリングターゲットが求められている。
【0003】
スパッタリングターゲットの形状に関しては、プレーナマグネトロンスパッタリングに用いられる円板や矩形板等のプレート状のスパッタリングターゲットが一般的に知られている。これとは別に、円筒状のスパッタリングターゲットも知られている。円筒状のスパッタリングターゲットは、プレート状のスパッタリングターゲットに比べて、スパッタリング時におけるターゲット材料の使用率が向上することから、セラミックス材料のターゲット等で展開が始まり、金属／合金系のターゲットへの展開も進められており、銀（Ａｇ）等の貴金属ターゲットへの適用も検討されている（特許文献１、２参照）。
【0004】
Ａｕ膜の成膜に用いられるＡｕスパッタリングターゲットにおいても、プレート状ターゲットに限らず、円筒状ターゲットの使用が検討されている。しかしながら、従来のＡｕスパッタリングターゲットでは、プレート状ターゲットおよび円筒状ターゲットのいずれにおいても、水晶振動子デバイス等の電極として用いられるＡｕ膜に求められる膜厚分布の均一性を満足させることが難しい。特に、円筒状のＡｕスパッタリングターゲットは、円筒形状加工に由来してＡｕ膜の膜厚分布の均一性を高めることが難しい。
【0005】
水晶振動子デバイスについて詳述すると、水晶振動子デバイスは携帯機器等に使用されており、携帯機器に対する小型化、軽量化、薄型化等の要求に伴って、水晶振動子デバイス自体も小型化、軽量化、薄型化等が求められている。例えば、水晶振動子デバイスのパッケージサイズは、５．０×３．２ｍｍ（５０３２サイズ）から、３．２×２．５ｍｍ（３２５２サイズ）、２．５×２．０ｍｍ（２５２０サイズ）、２．０×１．６ｍｍ（２０１６サイズ）、１．６×１．２ｍｍ（１６１２サイズ）へと小型化が進められており、それに伴って水晶振動子（水晶チップ）自体も小型化が進められている。
【0006】
水晶振動子デバイスは、上述したように水晶チップ（ブランク）の両面にＡｕ膜を電極として形成することにより構成される。水晶チップは、外形をエッチングにより整えて角を丸くする、またはプレスで抜いた場合に機械的に角を丸くし、重心が中央にくるようにして周波数を安定化させている。水晶チップの表面が粗いと周波数特性に悪影響を与えるので、平滑性が高いことが望まれる。水晶チップに形成される電極にも、平滑性が高いこと、すなわち膜厚バラツキが小さいことが望まれる。電極は厚さを有する立体構造であるため、水晶チップが小型化されると膜厚バラツキが立体形状に与える影響がより大きくなる。従って、水晶振動子デバイス等の小型化に伴って、電極に適用されるＡｕ膜の膜厚バラツキをより小さくすることが求められている。
【0007】
また、時計用として使用される周波数が３２ｋＨｚの水晶振動子では、Ａｕ膜の質量のバラツキが周波数特性に及ぼす影響が大きい。周波数が３２ｋＨｚの水晶振動子には、フォーク型や音叉型と呼ばれる形状が適用されている。音叉型水晶振動子は小型化に適するものの、Ａｕ膜の質量バラツキが周波数特性に影響を及ぼすことから、Ａｕ膜の膜厚バラツキに基づく質量バラツキを低減することが強く求められている。音叉型水晶振動子は周波数の調整が難しいことから、種々の工夫がなされてきた。例えば、Ａｕ膜の形成に関しては、蒸着法からスパッタリング法に移行している。Ａｕ膜をスパッタリング法で形成した後、レーザビームでＡｕ膜の一部を除去して質量を調整したり、Ａｕ膜をスパッタリング法で形成する際に、質量調整用の錘を形成すること等が行われている。
【0008】
このような状況下において、Ａｕ膜の膜厚バラツキに基づく質量バラツキを低減することが可能になれば、周波数の調整に要する手間を大幅に削減することができる。特に、水晶振動子が小型化するほど、膜厚バラツキの影響が大きくなるため、質量がばらつきやすくなる。このような点からも、Ａｕスパッタ膜の膜厚バラツキを小さくすることが求められている。さらに、Ａｕ膜の使用用途によっては、より高純度のＡｕ膜が求められることがある。例えば、Ａｕの純度が９９．９９９％以上というようなＡｕ膜をスパッタリング法により形成する場合、Ａｕの純度が９９．９９９％以上のスパッタリングターゲットが用いられるが、そのような場合にＡｕ膜の膜厚バラツキが生じやすくなる。このような点から、より高純度のＡｕスパッタリングターゲットを用いた場合において、Ａｕスパッタ膜の膜厚バラツキを小さくすることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特表２００９－５１２７７９号公報
【特許文献2】特開２０１３－２０４０５２号公報
【特許文献3】国際公開第２０１５／１１１５６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、高純度のＡｕ膜の膜厚分布の均一性を高めることを可能にした金スパッタリングターゲットを用いたＡｕ膜の形成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】
【0011】
本発明は、金および不可避不純物からなると共に、金純度が９９．９９９％以上であり、スパッタ面を有するプレート状又は円筒状の金スパッタリングターゲットを用いたＡｕ膜の形成方法において、前記金スパッタリングターゲットは、ビッカース硬さの平均値が２０以上４０未満であり、平均結晶粒径が３０μｍ以上２００μｍ以下であり、前記スパッタ面は、下記要件を具備するように金の｛１１０｝面が優先配向していることを特徴とするＡｕ膜の形成方法である。
【0012】
条件：前記金スパッタリングターゲットの前記スパッタ面をＸ線回折し、金の各結晶面の回折強度比と下記の式（１）から各結晶面の配向指数Ｎを求めたとき、金の｛１１０｝面の配向指数Ｎが１より大きく、かつ全ての結晶面の配向指数Ｎのうち最も大きいこと。
【0013】
【数1】
【0014】
また、本発明においては、前記スパッタリングターゲット全体としての前記ビッカース硬さのばらつきが±２０％以内であることが好ましい。更に、前記スパッタリングターゲット全体としての前記平均結晶粒径のばらつきが±２０％以内であることが好ましい。
【0015】
そして、本発明に適用される金スパッタリングターゲットは、プレート形状又は円筒形状を有するものが好ましい。
【発明の効果】
【0016】
本発明の金スパッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜することによって、高純度で膜厚分布の均一性に優れる金膜を再現性よく得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。実施形態のスパッタリングターゲットは、金（Ａｕ）および不可避不純物からなる。スパッタリングターゲットにおけるＡｕの純度は、９９．９９９％以上に設定される。９９．９９９％以上のＡｕ純度を有するスパッタリングターゲットを用いることによって、高純度のＡｕ膜を得ることができる。なお、Ａｕスパッタリングターゲットに含まれるＡｕ以外の不可避不純物は、特に限定されるものではなく、上記したＡｕ純度を満足していればよい。また、ＡｕスパッタリングターゲットのＡｕ純度の上限値は、特に限定されるものではなく、Ａｕスパッタ膜に求められる純度に応じて設定されるものであるが、Ａｕスパッタリングターゲットの製造工程や製造コスト等を考慮すると９９．９９９９％以下が一般的であり、実用的には９９．９９９０％以上９９．９９９８％以下が好ましい。
【0018】
実施形態のＡｕスパッタリングターゲットの形状は、特に限定されるものではなく、プレートおよび円筒のいずれであってもよい。プレート状スパッタリングターゲットの代表的な形状としては、例えば円板や矩形板のような多角形板等が挙げられる。これら以外に、例えば円板や多角形板の一部をくり抜いて中空部を形成したもの、円板や多角形板の表面の一部に傾斜部、凸部、凹部等を設けたものであってもよく、その形状は特に限定されるものではない。円筒状スパッタリングターゲットの形状は、特に限定されるものではなく、スパッタリング装置に応じた形状等が適用される。円筒状スパッタリングターゲットの代表的な形状としては、例えば外径が１７０～５０ｍｍ、内径が１４０～２０ｍｍ、長さが１００～３０００ｍｍの形状が挙げられる。Ａｕスパッタリングターゲットは、スパッタされる表面（スパッタ面）を有する。プレート状スパッタリングターゲットの場合、プレートの表面がスパッタ面となり、円筒状スパッタリングターゲットの場合、円筒の表面（円筒面）がスパッタ面となる。
【0019】
実施形態のＡｕスパッタリングターゲットは、２０以上４０未満のビッカース硬さを有することが好ましい。このようなビッカース硬さを有するＡｕ純度が９９．９９９％以上のＡｕスパッタリングターゲットを用いて、スパッタ成膜を行うことによって、膜厚分布の均一性に優れる高純度のＡｕ膜を成膜することができる。すなわち、Ａｕスパッタリングターゲットのビッカース硬さが４０ＨＶ以上であるということは、Ａｕ純度が９９．９９９％以上のＡｕスパッタリングターゲット内に製造時に生じた歪が残存していることを意味する。このような場合、スパッタリング時にターゲットからの粒子の飛翔が不均一になり、膜厚分布の均一性が損なわれることになる。Ａｕスパッタリングターゲットのビッカース硬さは３５ＨＶ以下がより好ましく、３０ＨＶ以下がさらに好ましい。一方、ビッカース硬さが２０ＨＶ未満のＡｕスパッタリングターゲットは、それ自体の製造が困難であることに加えて、結晶の粒成長の発生に伴う結晶配向が崩れ始めると思われ、これにより膜厚分布の均一性が損なわれる。Ａｕスパッタリングターゲットのビッカース硬さは２３ＨＶ以上がより好ましく、２６ＨＶ以上がさらに好ましい。
【0020】
Ａｕスパッタリングターゲットのビッカース硬さは、以下のようにして測定するものとする。プレート状スパッタリングターゲットの場合、測定箇所はスパッタ面（スパッタされる面）の任意の直線上の１０ｍｍおきの３か所と、スパッタ面に対して直交する第１の断面の厚さ方向に３分割した領域から各１か所の計３か所（実施例では厚さ５ｍｍの試料に対して厚さ方向の直線上に１．５ｍｍおきに計３か所）と、スパッタ面と第１の断面に対して直角な第２の断面の厚さ方向に３分割した領域から各１か所の計３か所（実施例では厚さ５ｍｍの試料に対して厚さ方向の直線上に１．５ｍｍおきに計３か所）の計９か所とする。これら各測定箇所のビッカース硬さを、２００ｇｆの試験力（押し付け荷重）で測定する。スパッタ面におけるビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ１）、第１の断面におけるビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ２）、および第２の断面におけるビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ３）を、それぞれ算出する。これらスパッタ面、第１の断面、および第２の断面の各平均値（ＨＶａｖ１、ＨＶａｖ２、ＨＶａｖ３）を平均し、その値をプレート状のＡｕスパッタリングターゲットの全体としてのビッカース硬さの平均値（ＨＶｔａｖ）とする。
【0021】
プレート状のＡｕスパッタリングターゲットにおいては、上述したスパッタ面のビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ１）のターゲット全体としてのビッカース硬さ（ＨＶｔａｖ）に対する比（ＨＶａｖ１／ＨＶｔａｖ）、第１の断面のビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ２）のターゲット全体としてのビッカース硬さ（ＨＶｔａｖ）に対する比（ＨＶａｖ２／ＨＶｔａｖ）、および第２の断面におけるビッカース硬さの平均値のターゲット全体としてのビッカース硬さ（ＨＶｔａｖ）に対する比（ＨＶａｖ３／ＨＶｔａｖ）が、それぞれ０．８～１．２の範囲であることが好ましい。すなわち、Ａｕスパッタリングターゲットのビッカース硬さのばらつきを±２０％以内とすることが好ましい。このように、Ａｕスパッタリングターゲットの各部のビッカース硬さのばらつきを小さくすることによって、スパッタリング時における粒子の飛翔方向がより均一化され、膜厚分布の均一性がさらに向上する。
【0022】
Ａｕスパッタリングターゲットが円筒状スパッタリングターゲットの場合、測定箇所はスパッタ面（円筒面）における円筒軸に平行な任意の第１の直線上の１０ｍｍおきの３か所と、第１の直線から９０°回転させた第２の直線上の１０ｍｍおきの３か所と、円筒軸に対して直交する断面の厚さ方向に３分割した領域から各１か所の計３か所（実施例では厚さ５ｍｍの試料に対して厚さ方向の直線上に１．５ｍｍおきに計３か所）の計９か所とする。これら各測定箇所のビッカース硬さを、２００ｇｆの試験力（押し付け荷重）で測定する。スパッタ面上の第１の直線上におけるビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ１）、第２の直線上におけるビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ２）、および断面におけるビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ３）を、それぞれ算出する。これらスパッタ面および断面の各平均値（ＨＶａｖ１、ＨＶａｖ２、ＨＶａｖ３）をさらに平均し、その値を円筒状のＡｕスパッタリングターゲットの全体としてのビッカース硬さの平均値（ＨＶｔａｖ）とする。
【0023】
円筒状のＡｕスパッタリングターゲットにおいては、上述したスパッタ面の第１のビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ１）のターゲット全体としてのビッカース硬さ（ＨＶｔａｖ）に対する比（ＨＶａｖ１／ＨＶｔａｖ）、スパッタ面の第２のビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ２）のターゲット全体としてのビッカース硬さ（ＨＶｔａｖ）に対する比（ＨＶａｖ２／ＨＶｔａｖ）、および断面におけるビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ３）のターゲット全体としてのビッカース硬さ（ＨＶｔａｖ）に対する比（ＨＶａｖ３／ＨＶｔａｖ）が、それぞれ０．８～１．２の範囲であることが好ましい。すなわち、Ａｕスパッタリングターゲットのビッカース硬さのばらつきを±２０％以内とすることが好ましい。円筒状のＡｕスパッタリングターゲットの各部のビッカース硬さのばらつきを小さくすることによって、スパッタリング時における粒子の飛翔方向がより均一化され、膜厚分布の均一性がさらに向上する。円筒状のＡｕスパッタリングターゲットは、円筒状ターゲットを回転させながら円筒面全体がスパッタリングされるため、スパッタ面（円筒面）の各部におけるビッカース硬さのばらつきを小さくすることで、膜厚分布の均一性を向上させることができる。
【0024】
実施形態のＡｕスパッタリングターゲットにおいて、平均結晶粒径は１５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。このような平均結晶粒径を有するＡｕスパッタリングターゲットを用いて、スパッタ成膜を行うことによって、Ａｕ膜の膜厚分布の均一性をさらに高めることができる。すなわち、Ａｕスパッタリングターゲットの平均結晶粒径が１５μｍ未満であると、スパッタリング時にターゲットからの粒子の飛翔が不均一になり、膜厚分布の均一性が損なわれるおそれがある。Ａｕスパッタリングターゲットの平均結晶粒径は２５μｍ以上がより好ましく、３０μｍ以上がさらに好ましく、３３μｍ以上がさらに好ましい。一方、Ａｕスパッタリングターゲットの平均結晶粒径が２００μｍを超えると、スパッタリング時における粒子の飛翔性が低下し、膜厚分布の均一性が損なわれるおそれがある。Ａｕスパッタリングターゲットの平均結晶粒径は１５０μｍ以下がより好ましく、１００μｍ以下がさらに好ましい。
【0025】
Ａｕスパッタリングターゲットの平均結晶粒径は、以下のようにして測定するものとする。Ａｕスパッタリングターゲットがプレート状スパッタリングターゲットの場合、測定箇所はスパッタ面の任意の直線上の１０ｍｍおきの３か所と、スパッタ面に対して直交する第１の断面の厚さ方向に３分割した領域から各１か所の計３か所（実施例では厚さ５ｍｍの試料に対して厚さ方向の直線上に１．５ｍｍおきに計３か所）と、スパッタ面と第１の断面に対して直角な第２の断面の厚さ方向に３分割した領域から各１か所の計３か所（実施例では厚さ５ｍｍの試料に対して厚さ方向の直線上に１．５ｍｍおきに計３か所）の計９か所とする。各測定箇所について光学顕微鏡で拡大写真を撮影する。写真の倍率は結晶粒径を計測しやすい倍率、例えば５０倍または１００倍とする。拡大写真の中心を通るように縦と横に直線を引き、それぞれの直線で切断された結晶粒の数を数える。なお、線分の端の結晶粒は、０．５個とカウントする。縦横それぞれの直線の長さを結晶粒の数で割り、縦横の平均粒径を求め、これらの値の平均値を１つの試料の平均粒径とする。
【0026】
このようにして、スパッタ面における結晶粒径の平均値（ＡＤａｖ１）、第１の断面における結晶粒径の平均値（ＡＤａｖ２）、および第２の断面における結晶粒径の平均値（ＡＤａｖ３）を、それぞれ算出する。これらスパッタ面、第１の断面、および第２の断面の結晶粒径の各平均値（ＡＤａｖ１、ＡＤａｖ２、ＡＤａｖ３）をさらに平均し、その値をプレート状のＡｕスパッタリングターゲットの全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）とする。
【0027】
プレート状のＡｕスパッタリングターゲットにおいては、上述したスパッタ面の平均結晶粒径（ＡＤａｖ１）のターゲット全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）に対する比（ＡＤａｖ１／ＡＤｔａｖ）、第１の断面の平均結晶粒径（ＡＤａｖ２）のターゲット全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）に対する比（ＡＤａｖ２／ＡＤｔａｖ）、および第２の断面における平均結晶粒径（ＡＤａｖ３）のターゲット全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）に対する比（ＡＤａｖ３／ＡＤｔａｖ）が、それぞれ０．８～１．２の範囲であることが好ましい。すなわち、Ａｕスパッタリングターゲットの平均結晶粒径のばらつきを±２０％以内とすることが好ましい。このように、Ａｕスパッタリングターゲットの各部の平均結晶粒径のばらつきを小さくすることによって、スパッタリング時における粒子の飛翔方向がより均一化され、膜厚分布の均一性がさらに向上する。
【0028】
Ａｕスパッタリングターゲットが円筒状スパッタリングターゲットの場合、測定箇所はスパッタ面（円筒面）における円筒軸に平行な任意の第１の直線上の１０ｍｍおきの３か所と、第１の直線から９０°回転させた第２の直線上の１０ｍｍおきの３か所と、円筒軸に対して直交する断面の厚さ方向に３分割した領域から各１か所の計３か所（実施例では厚さ５ｍｍの試料に対して厚さ方向の直線上に１．５ｍｍおきに計３か所）の計９か所とする。スパッタ面の第１の直線上における結晶粒径の平均値（ＡＤａｖ１）、第２の直線上における結晶粒径の平均値（ＡＤａｖ２）、および断面における結晶粒径の平均値（ＡＤａｖ３）を、それぞれ算出する。これらスパッタ面および断面の各平均値（ＡＤａｖ１、ＡＤａｖ２、ＡＤａｖ３）をさらに平均し、その値を円筒状のＡｕスパッタリングターゲットの全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）とする。
【0029】
円筒状のＡｕスパッタリングターゲットにおいては、上述したスパッタ面の第１の平均結晶粒径（ＡＤａｖ１）のターゲット全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）に対する比（ＡＤａｖ１／ＡＤｔａｖ）、スパッタ面の第２の平均結晶粒径（ＡＤａｖ２）のターゲット全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）に対する比（ＡＤａｖ２／ＡＤｔａｖ）、および断面における平均結晶粒径（ＡＤａｖ３）のターゲット全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）に対する比（ＡＤａｖ３／ＡＤｔａｖ）が、それぞれ０．８～１．２の範囲であることが好ましい。すなわち、Ａｕスパッタリングターゲットの平均結晶粒径のばらつきを±２０％以内とすることが好ましい。このように、円筒状のＡｕスパッタリングターゲットの各部の平均結晶粒径のばらつきを小さくすることによって、スパッタリング時における粒子の飛翔方向がより均一化され、膜厚分布の均一性がさらに向上する。円筒状のＡｕスパッタリングターゲットは、円筒状ターゲットを回転させながら円筒面全体がスパッタリングされるため、スパッタ面（円筒面）の各部における平均結晶粒径のばらつきを小さくすることで、膜厚分布の均一性をさらに向上させることができる。
【0030】
実施形態のＡｕスパッタリングターゲットにおいて、スパッタ面にはＡｕの｛１１０｝面が優先配向していることが好ましい。Ａｕは面心立方格子構造を有し、それを構成する結晶面のうち、｛１１０｝面は他の結晶面よりスパッタされやすい。そのような｛１１０｝面をスパッタ面に優先配向させることによって、スパッタリング時における粒子の飛翔方向が安定するため、膜厚分布の均一性をさらに向上させることができる。ここで、スパッタ面が｛１１０｝面に優先配向している状態とは、Ａｕスパッタリングターゲットのスパッタ面をＸ線回折し、Ａｕの各結晶面の回折強度比から下記のウィルソンの式（１）から各結晶面の配向指数Ｎを求め、｛１１０｝面の配向指数Ｎが１より大きく、かつ全ての結晶面の配向指数Ｎのうち最も大きい場合を示すものとする。Ａｕの｛１１０｝面の配向指数Ｎは１．３以上であることがより好ましい。
【0031】
【数1】
【0032】
実施形態のＡｕスパッタリングターゲットは、上述した２０以上４０未満のビッカース硬さと１５μｍ以上２００μｍ以下の平均結晶粒径とＡｕの｛１１０｝面が優先配向したスパッタ面の組み合わせに基づいて、Ａｕ純度が９９．９９９％以上の高純度のＡｕスパッタ膜の膜厚分布の均一性を格段に向上させることを可能にしたものである。すなわち、上述したビッカース硬さと平均結晶粒径とＡｕの優先配向面の個々の効果が相乗的に作用することによって、Ａｕ純度が９９．９９９％以上のＡｕスパッタリングターゲットからスパッタリング時にＡｕ粒子が飛翔する際の飛翔性およびその均一性、さらにＡｕ粒子の飛翔方向の安定性が向上する。これらによって、例えば小型化が進められている水晶振動子デバイスのような電子デバイスの電極等に高純度のＡｕスパッタ膜を適用する際に、膜厚バラツキおよびそれに基づく質量バラツキが小さく、膜厚分布および質量分布の均一性に優れる高純度のＡｕ膜を提供することが可能になる。
【0033】
上述した実施形態のＡｕスパッタリングターゲットの製造方法は、特に限定されるものではない。実施形態のＡｕスパッタリングターゲットの製造方法は、例えば、９９．９９９％以上の金純度を有する金インゴットを用意する工程と、金インゴットを加工して所望の板状または円筒状の金ビレットを形成する第１の加工工程と、金ビレットを加圧下で板厚を減少させつつ加工して所望のプレート状または円筒状のターゲット素材を形成する第
２の加工工程と、ターゲット素材を熱処理する熱処理工程とを具備することが好ましい。
２の加工工程と、ターゲット素材を熱処理する熱処理工程とを具備することが好ましい。
【0034】
実施形態のＡｕスパッタリングターゲットの製造方法について詳述する。例えば、プレート状のＡｕスパッタリングターゲットの場合には、Ａｕ原料の鋳造、切削、鍛造、および熱処理を組み合わせた製造方法により作製することができる。また、プレート状のＡｕスパッタリングターゲットの場合、Ａｕ原料の鍛造に代えて、圧延を適用してもよい。円筒状のＡｕスパッタリングターゲットの場合には、Ａｕ原料の鋳造、切削、パイプ加工、および熱処理を組み合わせた製造方法により作製することができる。パイプ加工としては、ラフロ法のような押出加工、引き抜き加工、鍛造加工等が挙げられる。これら各加工工程における加工率や熱処理温度を制御することによって、上述したビッカース硬さ、平均結晶粒径、優先結晶面等を得ることができる。
【0035】
Ａｕ原料の鋳造工程は、真空雰囲気または不活性雰囲気中にて黒鉛るつぼまたはセラミックスるつぼ内で溶解するか、あるいは大気溶解炉を用いて溶湯表面に不活性ガスを吹き付けながら、または炭素系固体シール材で溶湯表面を覆いながら黒鉛るつぼまたはセラミックスるつぼ内で溶解し、黒鉛または鋳鉄製の鋳型内に鋳造することにより実施することが好ましい。Ａｕ原料の鋳造工程は、ＡｕインゴットのＡｕ純度が９９．９９９％以上（５Ｎ以上）となるように調整する。なお、ＡｕインゴットのＡｕ純度の上限値は、特に限定されるものではなく、Ａｕスパッタ膜に求められる純度に応じて設定されるものであるが、Ａｕインゴットの製造工程やＡｕスパッタリングターゲットの製造コスト等を考慮すると９９．９９９９％以下とすることが一般的である。
【0036】
次いで、鋳造したＡｕインゴットを所望の板状または円筒状の金ビレットに加工する（第１の加工工程）。プレート状のＡｕスパッタリングターゲットを作製する場合には、例えば板状に成形したＡｕインゴットの外周面の表面欠陥を研削除去することによって、板状の金ビレットを作製する。円筒状のＡｕスパッタリングターゲットを作製する場合には、円柱状に成形したＡｕインゴットの外周面の表面欠陥を研削除去すると共に、内部をくり抜き加工することによって、円筒状の金ビレットを作製する。
【0037】
次に、金ビレットを所望のプレート状または円筒状のターゲット素材に加工する（第２の加工工程）。プレート状のＡｕスパッタリングターゲットを作製する場合には、板状のＡｕインゴットを所望のプレート形状に鍛造する。Ａｕインゴットの鍛造工程は、２００～８００℃の範囲の熱間で実施することが好ましく、さらに加工率（断面減少率または厚さ減少率）が５０％以上９０％以下となるように実施することが好ましい。鍛造工程は複数回実施してもよく、その途中で熱処理を実施してもよい。鍛造工程を複数回実施する場合、加工率は全体としての加工率が５０％以上９０％以下となるように調整する。
【0038】
鍛造加工の加工率を５０％以上とすることによって、鋳造組織を壊して均一な再結晶組織が得られやすくなると共に、その後の熱処理工程における硬さや結晶粒径の制御性や均一性を高めることができる。Ａｕ鍛造材に必要に応じて冷間で圧延処理を施してもよい。圧延処理の加工率は鍛造時の加工率にもよるが、５０％以上９０％以下であることが好ましい。さらに、Ａｕビレットの加工工程には、鍛造工程に代えて圧延工程を適用してもよい。Ａｕビレットの圧延工程は、鍛造工程と同様に、２００～８００℃の範囲の熱間で実施することが好ましく、また加工率（断面減少率または厚さ減少率）が５０～９０％の範囲となるように実施することが好ましい。
【0039】
円筒状のＡｕスパッタリングターゲットを作製する場合には、円柱状のＡｕビレットを、ラフロ法のような押出加工、引き抜き加工、鍛造加工等によりパイプ状に加工する。ラフロ法のような押出加工を適用する場合、押出加工は冷間で実施することが好ましく、またダイスの形状（内径等）とマンドレルの形状（外径等）によりパイプの外径および肉厚を制御する。この際、押出比（ビレットの外径／パイプの外径）を１．５以上３．０以下となるように調整することが好ましい。押出比を１．５以上とすることによって、鋳造組織を壊して均一な再結晶組織が得られやすくなると共に、その後の熱処理工程における硬さの制御性や均一性を高めることができる。ただし、押出比が３．０を超えると、内部歪が大きくなりすぎると共に、割れやシワ等が発生しやすくなる。
【0040】
引き抜き加工を適用する場合、押出加工やくり抜き加工等で作製したＡｕ素管を冷間で引き抜き加工して所望形状のパイプ状に加工することが好ましく、またダイスの形状（内径等）とプラグの形状（外径等）によりパイプの外径および肉厚を制御する。この際、１回当たりの加工率を２％以上５％以下に調整することが好ましい。引き抜き加工は複数回繰り返し実施することが好ましく、そのような場合に加工率の合計を５０％以上９０％以下に調整することが好ましい。加工率の合計を５０％以上とすることによって、鋳造組織を壊して均一な再結晶組織が得られやすくなると共に、その後の熱処理工程における硬さの制御性や均一性を高めることができる。ただし、加工率の合計が９０％を超えると、内部歪が大きくなりすぎると共に、割れやシワ等が発生しやすくなる。
【0041】
鍛造加工を適用する場合、押出加工やくり抜き加工等で作製したＡｕ素管を２００～８００℃の範囲の温度で熱間鍛造して所望のパイプ状に加工することが好ましく、また鍛造時の加工率によりパイプの外径および肉厚を制御する。鍛造工程は、加工率を３０％以上８０％以下に調整して実施することが好ましい。加工率を３０％以上とすることによって、鋳造組織を壊して均一な再結晶組織が得られやすくなると共に、その後の熱処理工程における硬さの制御性や均一性を高めることができる。鍛造工程の加工率は５０％以上がより好ましい。ただし、加工率が８０％を超えると、内部歪が大きくなりすぎると共に、割れやシワ等が発生しやすくなる。
【0042】
次に、鍛造工程や圧延工程で作製したプレート状のターゲット素材、およびパイプ加工で作製したパイプ状のターゲット素材を、例えば大気中または不活性ガス雰囲気中にて２００℃以上５００℃以下の温度で熱処理することによって、ターゲット素材の金属組織を再結晶させる。このような熱処理によって、２０以上４０未満のビッカース硬さを有するＡｕスパッタリングターゲットを得ることができる。さらに、１５μｍ以上２００μｍ以下の平均結晶粒径を有するＡｕスパッタリングターゲットや、スパッタ面を｛１１０｝面に優先配向させたＡｕスパッタリングターゲットを得ることかできる。熱処理工程は、複数回実施してもよい。熱処理工程後には、必要に応じて切削加工等によりスパッタリングターゲットの形状を整える工程を実施してもよい。
【0043】
熱処理温度が２００℃未満であると、加工時に生じた内部歪を十分に除去することができず、ビッカース硬さが４０以上になるおそれがある。また、スパッタ面を｛１１０｝面に優先配向させることができないおそれがある。一方、熱処理温度が５００℃を超えると、再結晶組織が成長しすぎて、平均結晶粒径が２００μｍを超えたり、スパッタ面が｛１１０｝面以外の結晶面に優先配向するおそれがある。熱処理温度による保持時間（熱処理時間）は、例えば１０分以上１２０分以下とすることが好ましい。熱処理時間が短すぎると、歪の除去が不十分であったり、金属組織を十分に再結晶化させることができないおそれがある。一方、熱処理時間が長すぎると、ビッカース硬さが低下しすぎたり、平均結晶粒径が大きくなりすぎるおそれがある。
【0044】
上述したように、Ａｕインゴットをプレート状や円筒状に加工する工程の加工率と再結晶化熱処理工程の温度を制御することによって、ビッカース硬さが２０以上４０未満で、かつビッカース硬さのばらつきが小さいＡｕスパッタリングターゲットを得ることができる。さらに、平均結晶粒径が１５μｍ以上２００μｍ以下で、平均結晶粒径のばらつきが小さいＡｕスパッタリングターゲット、またスパッタ面を｛１１０｝面に優先配向させた
Ａｕスパッタリングターゲットを得ることができる。このようなＡｕスパッタリングターゲットを用いてＡｕ膜を成膜することによって、例えば水晶振動子デバイス等の電極に求められる膜厚分布の均一性を満足させた高純度のＡｕ膜を得ることができる。実施形態のＡｕスパッタリングターゲットは、水晶振動子デバイスの電極膜（Ａｕ膜）に限らず、各種電子部品に適用されるＡｕ膜の成膜に用いることができる。
Ａｕスパッタリングターゲットを得ることができる。このようなＡｕスパッタリングターゲットを用いてＡｕ膜を成膜することによって、例えば水晶振動子デバイス等の電極に求められる膜厚分布の均一性を満足させた高純度のＡｕ膜を得ることができる。実施形態のＡｕスパッタリングターゲットは、水晶振動子デバイスの電極膜（Ａｕ膜）に限らず、各種電子部品に適用されるＡｕ膜の成膜に用いることができる。
【実施例0045】
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
【0046】
（実施例１）
まず、Ａｕ塊を黒鉛るつぼに挿入して溶解した。Ａｕ溶湯を黒鉛鋳型に鋳造してＡｕ板状のインゴットを作製した。Ａｕインゴットの表面を研削除去することによって、幅が１９０ｍｍ、長さが２７０ｍｍ、厚さが５０ｍｍのＡｕビレット（純度９９．９９９％）を作製した。次いで、Ａｕビレットを８００℃の温度で熱間鍛造し、幅が７０ｍｍ、長さが２００ｍｍ、厚さが４５ｍｍのＡｕターゲット素材とした。鍛造時の加工率は三軸方向共に８０％とした。鍛造後のＡｕターゲット素材を５００℃の温度で３０分間熱処理した。熱処理後のＡｕターゲット素材を研削加工して、直径が１５２．４ｍｍ、厚さが５ｍｍの円板状のＡｕスパッタリングターゲットを作製した。Ａｕスパッタリングターゲットは、各部の特性測定と膜厚特性の測定のために２個作製した。以下の実施例および比較例においても同様である。
まず、Ａｕ塊を黒鉛るつぼに挿入して溶解した。Ａｕ溶湯を黒鉛鋳型に鋳造してＡｕ板状のインゴットを作製した。Ａｕインゴットの表面を研削除去することによって、幅が１９０ｍｍ、長さが２７０ｍｍ、厚さが５０ｍｍのＡｕビレット（純度９９．９９９％）を作製した。次いで、Ａｕビレットを８００℃の温度で熱間鍛造し、幅が７０ｍｍ、長さが２００ｍｍ、厚さが４５ｍｍのＡｕターゲット素材とした。鍛造時の加工率は三軸方向共に８０％とした。鍛造後のＡｕターゲット素材を５００℃の温度で３０分間熱処理した。熱処理後のＡｕターゲット素材を研削加工して、直径が１５２．４ｍｍ、厚さが５ｍｍの円板状のＡｕスパッタリングターゲットを作製した。Ａｕスパッタリングターゲットは、各部の特性測定と膜厚特性の測定のために２個作製した。以下の実施例および比較例においても同様である。
【0047】
得られたＡｕスパッタリングターゲットのビッカース硬さを、前述したプレート状スパッタリングターゲットの測定方法にしたがって測定した（装置名：ｍｉｔｓｕｔｏｙｏ ＨＭ１２３）。前述した各測定箇所のビッカース硬さを、２００ｇｆの試験力（押し付け荷重）で測定した結果、スパッタ面のビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ１）は２５．６、第１の断面のビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ２）は３３．２、第２の断面のビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ３）は３３．１、これら各値の平均値（ターゲット全体としてのビッカース硬さ（ＨＶｔａｖ））は３０．６であった。ターゲット全体としてのビッカース硬さ（ＨＶｔａｖ）に対する各部のビッカース硬さ（ＨＶａｖ１、ＨＶａｖ２、ＨＶａｖ３）の比は、ＨＶａｖ１／ＨＶｔａｖが０．８４、ＨＶａｖ２／ＨＶｔａｖが１．０８、ＨＶａｖ３／ＨＶｔａｖが１．０８であった。
【0048】
さらに、Ａｕスパッタリングターゲットの平均結晶粒径を、前述したプレート状スパッタリングターゲットの測定方法にしたがって測定した。その結果、ターゲット全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）は３２．２μｍであった。また、Ａｕスパッタリングターゲットのスパッタ面をＸ線回折し、前述した方法にしたがって優先配向している結晶面を評価した。その結果、スパッタ面にはＡｕの｛１１０｝面が優先配向していることが確認された。前述した方法にしたがって｛１１０｝面の配向指数Ｎを求めたところ、｛１１０｝面の配向指数Ｎは１．５２であった。このようなＡｕスパッタリングターゲットを後述する成膜工程に供して特性を評価した。
【0049】
（実施例２～７、比較例１～２）
実施例１と同様にして作製したＡｕビレットに対して、実施例１と同様に表１に示す加工率を適用した鍛造加工を施してＡｕターゲット素材を作製した。次いで、鍛造後のＡｕターゲット素材に表１に示す条件で熱処理を施した。この後、熱処理後のＡｕターゲット素材を研削加工することによって、実施例１と同一形状のＡｕスパッタリングターゲットを作製した。これらＡｕスパッタリングターゲットのビッカース硬さ、平均結晶粒径、スパッタ面の優先配向面、および｛１１０｝面の配向指数Ｎを、実施例１と同様にして測定および評価した。それらの測定結果を表２に示す。このようなＡｕスパッタリングターゲットを後述する成膜工程に供して特性を評価した。なお、比較例１のＡｕスパッタリングターゲットでは、結晶粒界を明瞭に識別することができなかったため、平均結晶粒径を測定することはできなかった（表１中には「－」と表記）。
実施例１と同様にして作製したＡｕビレットに対して、実施例１と同様に表１に示す加工率を適用した鍛造加工を施してＡｕターゲット素材を作製した。次いで、鍛造後のＡｕターゲット素材に表１に示す条件で熱処理を施した。この後、熱処理後のＡｕターゲット素材を研削加工することによって、実施例１と同一形状のＡｕスパッタリングターゲットを作製した。これらＡｕスパッタリングターゲットのビッカース硬さ、平均結晶粒径、スパッタ面の優先配向面、および｛１１０｝面の配向指数Ｎを、実施例１と同様にして測定および評価した。それらの測定結果を表２に示す。このようなＡｕスパッタリングターゲットを後述する成膜工程に供して特性を評価した。なお、比較例１のＡｕスパッタリングターゲットでは、結晶粒界を明瞭に識別することができなかったため、平均結晶粒径を測定することはできなかった（表１中には「－」と表記）。
【0050】
【表1】
【0051】
【表2】
【0052】
上述した実施例１～７および比較例１～２による各Ａｕスパッタリングターゲットを枚様式スパッタリング装置（装置名：ＡＮＥＬＶＡ ＳＰＦ５３０Ｈ）に取り付け、装置内を１×１０－３Ｐａ以下まで真空排気した後、Ａｒガス圧：０．４Ｐａ、投入電力：ＤＣ１００Ｗ、ターゲット－基板間距離：４０ｍｍ、スパッタ時間：５分の条件でスパッタを行い、６インチＳｉ基板（ウエハ）上にＡｕ膜を成膜した。得られたＡｕ膜の膜厚分布を以下のようにして評価した。Ａｕ膜を成膜した基板を蛍光Ｘ線膜厚計に取り付け、測定時間：６０秒、繰り返し測定回数：１０回、測定開始点：基板端部、測定点間隔：５ｍｍの条件で、Ａｕ膜の膜厚を測定した。膜厚の測定軸は４軸、すなわち基板の中心を通る縦および横の２軸と、それから４５度回転させた状態での基板の中心を通る縦および横の２軸とした。測定後、各測定点の１０点平均膜厚を算出し、４軸の同測定位置における測定値の標準偏差を算出し、全測定位置の標準偏差の平均値を算出した。この値を膜厚の標準偏差σとして表３に示す。次に、Ａｕ膜の抵抗値を四端子法により測定し、膜厚と同様に抵抗値の標準偏差σを求めた。その結果を表３にＡｕ膜の抵抗値の標準偏差σとして示す。
【0053】
【表3】
【0054】
表２および表３から明らかなように、実施例１～７の各Ａｕスパッタリングターゲットにおいては、ビッカース硬さが２０以上４０未満の範囲であり、また各部のビッカース硬さのばらつきも小さいことが分かる。平均結晶粒径は１５～２００μｍの範囲であり、さらにスパッタ面には｛１１０｝面が優先配向しており、｛１１０｝面の配向指数Ｎは１より大きいことが分かる。このようなビッカース硬さ、平均結晶粒径、およびスパッタ面の優先配向面が組み合わされたＡｕスパッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜したＡｕ膜は、膜厚分布の均一性に優れ、また抵抗値の均一性も優れていることが分かる。
【0055】
（実施例８～１２）
実施例１と同様にして作製したＡｕビレットに対して、実施例１と同様に表４に示す加工率を適用した鍛造加工を施してＡｕターゲット素材を作製した。次いで、鍛造後のＡｕターゲット素材に表４に示す条件で熱処理を施した。この後、熱処理後のＡｕターゲット素材を研削加工することによって、実施例１と同一形状のＡｕスパッタリングターゲットを作製した。
実施例１と同様にして作製したＡｕビレットに対して、実施例１と同様に表４に示す加工率を適用した鍛造加工を施してＡｕターゲット素材を作製した。次いで、鍛造後のＡｕターゲット素材に表４に示す条件で熱処理を施した。この後、熱処理後のＡｕターゲット素材を研削加工することによって、実施例１と同一形状のＡｕスパッタリングターゲットを作製した。
【0056】
【表4】
【0057】
得られたＡｕスパッタリングターゲットのビッカース硬さを、実施例１と同様にして測定した。さらに、Ａｕスパッタリングターゲットの平均結晶粒径を、前述したプレート状スパッタリングターゲットの測定方法にしたがって測定した。測定結果として、スパッタ面、第１の断面、および第２の断面のそれぞれの平均結晶粒径（ＡＤａｖ１、ＡＤａｖ２、ＡＤａｖ３）、これら各値の平均値（ターゲット全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ））、およびターゲット全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）に対する各部の平均結晶粒径（ＡＤａｖ１、ＡＤａｖ２、ＡＤａｖ３）の比を、表５に示す。さらに、Ａｕスパッタリングターゲットのスパッタ面をＸ線回折し、前述した方法にしたがって優先配向
している結晶面を評価した。前述した方法にしたがって｛１１０｝面の配向指数Ｎを求めた。それら結果を表５に示す。このようなＡｕスパッタリングターゲットを用いて、実施例１と同様にして成膜工程を実施し、Ａｕ膜の膜厚の標準偏差σと抵抗値の標準偏差σを求めた。それらの結果を表６に示す。
している結晶面を評価した。前述した方法にしたがって｛１１０｝面の配向指数Ｎを求めた。それら結果を表５に示す。このようなＡｕスパッタリングターゲットを用いて、実施例１と同様にして成膜工程を実施し、Ａｕ膜の膜厚の標準偏差σと抵抗値の標準偏差σを求めた。それらの結果を表６に示す。
【0058】
【表5】
【0059】
【表6】
【0060】
（実施例１３～２１、比較例３～４）
まず、Ａｕ塊を黒鉛るつぼに挿入して溶解した。Ａｕ溶湯を黒鉛鋳型に鋳造してＡｕインゴットを作製した。Ａｕインゴットの表面を研削除去することによって、幅が２００ｍｍ、長さが３００ｍｍ、厚さが４５ｍｍのＡｕビレット（純度９９．９９９％）を作製した。次いで、Ａｕビレットを８００℃の温度で熱間圧延し、幅が７０ｍｍ、長さが２００ｍｍ、厚さが４５ｍｍのＡｕターゲット素材とした。圧延時の加工率は厚さの減少率として８０％とした。圧延後のＡｕターゲット素材を表７に示す条件で熱処理した。熱処理後のＡｕターゲット素材を研削加工して、直径が１５２．４ｍｍ、厚さが５ｍｍの円板状のＡｕスパッタリングターゲットを作製した。
まず、Ａｕ塊を黒鉛るつぼに挿入して溶解した。Ａｕ溶湯を黒鉛鋳型に鋳造してＡｕインゴットを作製した。Ａｕインゴットの表面を研削除去することによって、幅が２００ｍｍ、長さが３００ｍｍ、厚さが４５ｍｍのＡｕビレット（純度９９．９９９％）を作製した。次いで、Ａｕビレットを８００℃の温度で熱間圧延し、幅が７０ｍｍ、長さが２００ｍｍ、厚さが４５ｍｍのＡｕターゲット素材とした。圧延時の加工率は厚さの減少率として８０％とした。圧延後のＡｕターゲット素材を表７に示す条件で熱処理した。熱処理後のＡｕターゲット素材を研削加工して、直径が１５２．４ｍｍ、厚さが５ｍｍの円板状のＡｕスパッタリングターゲットを作製した。
【0061】
【表7】
【0062】
得られたＡｕスパッタリングターゲットについて、ターゲット全体としてのビッカース硬さの平均値（ＨＶｔａｖ）、およびターゲット全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）を、実施例１と同様にして測定した。さらに、Ａｕスパッタリングターゲットのスパッタ面に優先配向している結晶面を実施例１と同様にして評価すると共に、｛１１０｝面の配向指数Ｎを実施例１と同様にして求めた。それら結果を表８に示す。このようなＡｕスパッタリングターゲットを用いて、実施例１と同様にして成膜工程を実施し、Ａｕ膜の膜厚の標準偏差σと抵抗値の標準偏差σを求めた。それらの結果を表９に示す。
【0063】
【表8】
【0064】
【表9】
【0065】
（実施例２２）
まず、Ａｕ塊を黒鉛るつぼに挿入して溶解した。Ａｕ溶湯を黒鉛鋳型に鋳造して円柱状のＡｕインゴットを作製した。Ａｕインゴットの表面を研削除去すると共に、内径５０ｍｍでくり抜き加工することによって、外径が１００ｍｍ、内径が５０ｍｍ、長さが２００ｍｍの円筒状Ａｕビレット（純度９９．９９９％）を作製した。次いで、円筒状Ａｕビレットの中空部に芯材を挿入した状態で、８００℃の温度に加熱して熱間鍛造し、外径が８０ｍｍ、内径が５０ｍｍ、長さが４００ｍｍ以上のパイプ状Ａｕターゲット素材とした。鍛造時の加工率は厚さの減少率として３５％とした。鍛造後のパイプ状Ａｕターゲット素材を５００℃の温度で３０分間熱処理した。熱処理後のＡｕターゲット素材を研削加工することによって、外径が７０ｍｍ、内径が６５ｍｍ、長さが３５０ｍｍの円筒状のＡｕスパッタリングターゲットを作製した。
まず、Ａｕ塊を黒鉛るつぼに挿入して溶解した。Ａｕ溶湯を黒鉛鋳型に鋳造して円柱状のＡｕインゴットを作製した。Ａｕインゴットの表面を研削除去すると共に、内径５０ｍｍでくり抜き加工することによって、外径が１００ｍｍ、内径が５０ｍｍ、長さが２００ｍｍの円筒状Ａｕビレット（純度９９．９９９％）を作製した。次いで、円筒状Ａｕビレットの中空部に芯材を挿入した状態で、８００℃の温度に加熱して熱間鍛造し、外径が８０ｍｍ、内径が５０ｍｍ、長さが４００ｍｍ以上のパイプ状Ａｕターゲット素材とした。鍛造時の加工率は厚さの減少率として３５％とした。鍛造後のパイプ状Ａｕターゲット素材を５００℃の温度で３０分間熱処理した。熱処理後のＡｕターゲット素材を研削加工することによって、外径が７０ｍｍ、内径が６５ｍｍ、長さが３５０ｍｍの円筒状のＡｕスパッタリングターゲットを作製した。
【0066】
得られたＡｕスパッタリングターゲットのビッカース硬さを、前述した円筒状スパッタリングターゲットの測定方法にしたがって測定した。各測定箇所のビッカース硬さを、２００ｇｆの試験力（押し付け荷重）で測定した結果、スパッタ面の第１の直線上におけるビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ１）は２４．０、スパッタ面の第２の直線上におけるビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ２）は３１．２、断面におけるビッカース硬さの平均値（ＨＶａｖ３）は３３．６、これら各値の平均値（ターゲット全体としてのビッカース硬さ（ＨＶｔａｖ））は２９．６であった。ターゲット全体としてのビッカース硬さ（ＨＶｔａｖ）に対する各部のビッカース硬さ（ＨＶａｖ１、ＨＶａｖ２、ＨＶａｖ３）の比については、ＨＶａｖ１／ＨＶｔａｖが０．８１、ＨＶａｖ２／ＨＶｔａｖが１．０５、ＨＶａｖ３／ＨＶｔａｖが１．１４であった。
【0067】
さらに、Ａｕスパッタリングターゲットの平均結晶粒径を、前述した円筒状スパッタリングターゲットの測定方法にしたがって測定した。その結果、ターゲット全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）は３６．３μｍであった。また、Ａｕスパッタリングターゲットのスパッタ面をＸ線回折し、前述した方法にしたがって優先配向している結晶面を評価した。その結果、スパッタ面にはＡｕの｛１１０｝面が優先配向していることが確認された。前述した方法にしたがって｛１１０｝面の配向指数Ｎを求めたところ、｛１１０｝面の配向指数Ｎは１．２８であった。このような円筒状のＡｕスパッタリングターゲットを後述する成膜工程に供して特性を評価した。
【0068】
（実施例２３～２８、比較例５～６）
実施例２２と同様にして作製したＡｕビレットに対して、実施例２２と同様に表１０に示す加工率を適用した鍛造加工を施して円筒状のＡｕターゲット素材を作製した。次いで
、鍛造後のＡｕターゲット素材に表１０に示す条件で熱処理を施した。この後、熱処理後のＡｕターゲット素材を研削加工することによって、実施例２２と同一形状のＡｕスパッタリングターゲットを作製した。これらＡｕスパッタリングターゲットのビッカース硬さ、および平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）を、実施例２２と同様にして測定した。さらに、Ａｕスパッタリングターゲットのスパッタ面に優先配向している結晶面を実施例２２と同様にして評価すると共に、｛１１０｝面の配向指数Ｎを実施例２２と同様にして求めた。それらの結果を表１１に示す。このような円筒状のＡｕスパッタリングターゲットを後述する成膜工程に供して特性を評価した。
実施例２２と同様にして作製したＡｕビレットに対して、実施例２２と同様に表１０に示す加工率を適用した鍛造加工を施して円筒状のＡｕターゲット素材を作製した。次いで
、鍛造後のＡｕターゲット素材に表１０に示す条件で熱処理を施した。この後、熱処理後のＡｕターゲット素材を研削加工することによって、実施例２２と同一形状のＡｕスパッタリングターゲットを作製した。これらＡｕスパッタリングターゲットのビッカース硬さ、および平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）を、実施例２２と同様にして測定した。さらに、Ａｕスパッタリングターゲットのスパッタ面に優先配向している結晶面を実施例２２と同様にして評価すると共に、｛１１０｝面の配向指数Ｎを実施例２２と同様にして求めた。それらの結果を表１１に示す。このような円筒状のＡｕスパッタリングターゲットを後述する成膜工程に供して特性を評価した。
【0069】
【表10】
【0070】
【表11】
【0071】
上述した実施例２２～２８および比較例５～６による各Ａｕスパッタリングターゲットを円筒型スパッタリング装置に取り付け、装置内を１×１０－３Ｐａ以下まで真空排気した後、Ａｒガス圧：０．４Ｐａ、投入電力：ＤＣ１００Ｗ、ターゲット－基板間距離：４０ｍｍ、スパッタ時間：５分の条件でスパッタを行い、６インチＳｉ基板（ウエハ）上にＡｕ膜を成膜した。得られたＡｕ膜の膜厚分布を前述した方法にしたがって測定し、Ａｕ膜の膜厚の標準偏差σを求めた。また、前述した方法にしたがってＡｕ膜の抵抗値の標準偏差σを求めた。これらの結果を表１２に示す。
【0072】
【表12】
【0073】
表１１および表１２から明らかなように、実施例２２～２４の各Ａｕスパッタリングターゲットにおいては、ビッカース硬さが２０以上４０未満の範囲であり、各部のビッカース硬さのばらつきも小さいことが分かる。平均結晶粒径は１５～２００μｍの範囲であり、スパッタ面には｛１１０｝面が優先配向しており、｛１１０｝面の配向指数Ｎは１より大きいことが分かる。このようなビッカース硬さ、平均結晶粒径、およびスパッタ面の優先配向面が組み合わされたＡｕスパッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜したＡｕ膜は、膜厚分布の均一性に優れ、また抵抗値の均一性も優れることが分かる。
【0074】
（実施例２９～３３）
実施例２２と同様にして作製したＡｕビレットに対して、実施例２２と同様に表１３に示す加工率を適用した鍛造加工を施して円筒状のＡｕターゲット素材を作製した。次いで、鍛造後のＡｕターゲット素材に表１３に示す条件で熱処理を施した。この後、熱処理後のＡｕターゲット素材を研削加工することによって、実施例２２と同一形状のＡｕスパッタリングターゲットを作製した。
実施例２２と同様にして作製したＡｕビレットに対して、実施例２２と同様に表１３に示す加工率を適用した鍛造加工を施して円筒状のＡｕターゲット素材を作製した。次いで、鍛造後のＡｕターゲット素材に表１３に示す条件で熱処理を施した。この後、熱処理後のＡｕターゲット素材を研削加工することによって、実施例２２と同一形状のＡｕスパッタリングターゲットを作製した。
【0075】
【表13】
【0076】
得られたＡｕスパッタリングターゲットのビッカース硬さを、実施例２２と同様にして測定した。さらに、Ａｕスパッタリングターゲットの平均結晶粒径を、前述した円筒状スパッタリングターゲットの測定方法にしたがって測定した。測定結果として、第１のスパッタ面、第２のスパッタ面、および断面のそれぞれの結晶粒径の平均値（ＡＤａｖ１、ＡＤａｖ２、ＡＤａｖ３）、これら各値の平均値（ターゲット全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ））、およびターゲット全体としての平均結晶粒径（ＡＤｔａｖ）に対する各部の平均結晶粒径（ＡＤａｖ１、ＡＤａｖ２、ＡＤａｖ３）の比を、表１４に示す。さらに、Ａｕスパッタリングターゲットのスパッタ面をＸ線回折し、前述した方法にしたがって優先配向している結晶面を評価すると共に、｛１１０｝面の配向指数Ｎを求めた。それらの結果を表１４に示す。このようなＡｕスパッタリングターゲットを用いて、実施例２２と同様にして成膜工程を実施し、Ａｕ膜の膜厚の標準偏差σと抵抗値の標準偏差σを測定した。それらの結果を表１５に示す。
【0077】
【表14】
【0078】
【表15】
【産業上の利用可能性】
【0079】
本発明のＡｕスパッタリングターゲットは、各種の用途に用いられる高純度のＡｕ膜の成膜用として有用である。本発明のＡｕ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うことによって、膜厚分布および抵抗値の均一性に優れる高純度のＡｕ膜を得ることができる。従って、各種用途に用いられるＡｕ膜の特性を高めることができる。