特開2022-42039ニッケル‐白金合金スパッタリングターゲット及びその調製方法
(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】P2022042039
(43)【公開日】2022-03-14
(54)【発明の名称】ニッケル‐白金合金スパッタリングターゲット及びその調製方法
(51)【国際特許分類】
C23C 14/34 20060101AFI20220307BHJP
C22C 19/03 20060101ALI20220307BHJP
C22F 1/10 20060101ALI20220307BHJP
C22F 1/00 20060101ALN20220307BHJP
【ＦＩ】
C23C14/34 A
C22C19/03 Z
C22F1/10 A
C22F1/00 604
C22F1/00 613
C22F1/00 630C
C22F1/00 661Z
C22F1/00 682
C22F1/00 685Z
C22F1/00 685A
C22F1/00 691B
C22F1/00 694B
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020147203
(22)【出願日】2020-09-02
(71)【出願人】
【識別番号】502294194
【氏名又は名称】光洋應用材料科技股▲分▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100082418
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 朔生
(74)【代理人】
【識別番号】100167601
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 信之
(74)【代理人】
【識別番号】100201329
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 真二郎
(74)【代理人】
【識別番号】100220917
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 忠大
(72)【発明者】
【氏名】劉宗翰
(72)【発明者】
【氏名】劉宜隴
(72)【発明者】
【氏名】劉娉▲テイ▼
【テーマコード（参考）】
4K029
【Ｆターム（参考）】
4K029BA25
4K029CA05
4K029DC04
4K029DC07
4K029DC08
(57)【要約】 （修正有）
【課題】本発明はＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲット及びその調製方法を提供する。
【解決手段】Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットはニッケル及び白金を含み、以下の特徴を有する。硬度指数であって、その値はＨであり、Ｈは１００～１５０であり、Ｐｔ原子の量であって、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの原子の総量に対して１％～２０％の範囲の量であり、その値はＰｔ原子の量の単位を％で表すときＸで表し、平均粒度であって、その値は平均粒度の単位をマイクロメートルで表すときＹで表し、粒度のばらつきであって、その値は粒度のばらつきの単位を％で表すときＺで表す。また、Ｈ、Ｘ、Ｙ、及びＺは以下の式（Ｉ）：Ｈ＝１００００×（Ｘ／Ｚ）１／１０／Ｙを満たす。前記技術的手段により、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットは、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの加工性及び品質を向上させ得る好適な硬度を有する。
【選択図】なし
【解決手段】Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットはニッケル及び白金を含み、以下の特徴を有する。硬度指数であって、その値はＨであり、Ｈは１００～１５０であり、Ｐｔ原子の量であって、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの原子の総量に対して１％～２０％の範囲の量であり、その値はＰｔ原子の量の単位を％で表すときＸで表し、平均粒度であって、その値は平均粒度の単位をマイクロメートルで表すときＹで表し、粒度のばらつきであって、その値は粒度のばらつきの単位を％で表すときＺで表す。また、Ｈ、Ｘ、Ｙ、及びＺは以下の式（Ｉ）：Ｈ＝１００００×（Ｘ／Ｚ）１／１０／Ｙを満たす。前記技術的手段により、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットは、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの加工性及び品質を向上させ得る好適な硬度を有する。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ニッケル原子及び白金原子を含むニッケル‐白金合金スパッタリングターゲットであって、
硬度指数であって、その値はＨで表し、Ｈは１００～１５０であり、
白金原子の量であって、ニッケル‐白金合金スパッタリングターゲットの原子の総量に対して１％～２０％の範囲の量であり、その値は白金原子の量の単位を％で表すときＸで表し、
平均粒度であって、その値は平均粒度の単位をマイクロメートルで表すときＹで表し、
粒度のばらつきであって、その値は粒度のばらつきの単位を％で表すときＺで表し、
ここで、Ｈ、Ｘ、Ｙ、及びＺは以下の式（Ｉ）
式（Ｉ）：Ｈ＝１００００×（Ｘ／Ｚ）１／１０／Ｙ
を満たすことを特徴とする、
ニッケル‐白金合金スパッタリングターゲット。
硬度指数であって、その値はＨで表し、Ｈは１００～１５０であり、
白金原子の量であって、ニッケル‐白金合金スパッタリングターゲットの原子の総量に対して１％～２０％の範囲の量であり、その値は白金原子の量の単位を％で表すときＸで表し、
平均粒度であって、その値は平均粒度の単位をマイクロメートルで表すときＹで表し、
粒度のばらつきであって、その値は粒度のばらつきの単位を％で表すときＺで表し、
ここで、Ｈ、Ｘ、Ｙ、及びＺは以下の式（Ｉ）
式（Ｉ）：Ｈ＝１００００×（Ｘ／Ｚ）１／１０／Ｙ
を満たすことを特徴とする、
ニッケル‐白金合金スパッタリングターゲット。
【請求項2】
前記粒度のばらつきは１５％未満であることを特徴とする、請求項１に記載のニッケル‐白金合金スパッタリングターゲット。
【請求項3】
前記平均粒度は５５マイクロメートル～１１０マイクロメートルであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のニッケル‐白金合金スパッタリングターゲット。
【請求項4】
ビッカース硬度は１１０ＨＶ～１５０ＨＶであることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載のニッケル‐白金合金スパッタリングターゲット。
【請求項5】
ニッケル‐白金合金スパッタリングターゲットの調製方法であって、
工程（ａ）：ニッケル及び白金を溶融及び鋳造してニッケル‐白金合金鋳塊を得る工程であって、白金原子の量はニッケル原子及び白金原子の合計量に対して１％～２０％の範囲である工程、
工程（ｂ）：ニッケル‐白金合金鋳塊を塑性成形に供する工程であって、塑性成形時の最高温度は８００℃～１２００℃であり、塑性成形後のニッケル‐白金合金鋳塊の総還元率は９０％～９５％である工程、及び、
工程（ｃ）：７００℃～１０００℃の温度で熱処理を行い、ニッケル‐白金合金スパッタリングターゲットを得る工程、を有する、
調製方法。
工程（ａ）：ニッケル及び白金を溶融及び鋳造してニッケル‐白金合金鋳塊を得る工程であって、白金原子の量はニッケル原子及び白金原子の合計量に対して１％～２０％の範囲である工程、
工程（ｂ）：ニッケル‐白金合金鋳塊を塑性成形に供する工程であって、塑性成形時の最高温度は８００℃～１２００℃であり、塑性成形後のニッケル‐白金合金鋳塊の総還元率は９０％～９５％である工程、及び、
工程（ｃ）：７００℃～１０００℃の温度で熱処理を行い、ニッケル‐白金合金スパッタリングターゲットを得る工程、を有する、
調製方法。
【請求項6】
塑性成形時の最高温度は８５０℃～１１５０℃であることを特徴とする、請求項５に記載の調製方法。
【請求項7】
塑性成形後のニッケル‐白金合金鋳塊の総還元率は９０％～９４％であることを特徴とする請求項５又は６に記載の調製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体加工に適したスパッタリングターゲット及びその調製方法に関し、より詳細には、ニッケル‐白金合金スパッタリングターゲット（Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲット）及びその調製方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ケイ化物は高温での耐酸化性や電気伝導性及び熱伝導性に優れることから、半導体加工に広く利用されている。具体的には、ケイ化物を使用することにより、トランジスタのゲート、ソース、及びドレインの接触抵抗を低減でき、よってデバイス全体の駆動電流、応答時間、又は回路動作速度を向上できる。
【0003】
半導体デバイスの開発が小型化に向かっているため、抵抗の影響が無視できないものとなっており、関連するケイ化物の研究が非常に注目されている。一般的に、ゲート長が９０ナノメートル（ｎｍ）を超える相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）には、ケイ化チタンやケイ化コバルトが用いられている。ゲート長が６５ナノメートル未満のＣＭＯＳには、ケイ化ニッケルがより適した性質を持つため採用されている。特に、ＣＭＯＳのゲート長が４５ｎｍ未満の場合には、絶縁体として二酸化ケイ素の代わりに二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）などの比誘電率の高い酸化物材料が通常選択され、抵抗が低く、シリコン消費量が少なく、加工温度が低いケイ化ニッケルと組み合わせて使用することで、短チャネル効果による悪影響を緩和する。しかし、ケイ化ニッケルの熱安定性は不十分で、白金を添加して改善する必要がある。従って、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットはケイ化ニッケルを生成するための重要なソースの１つとなる。
【0004】
先行技術では、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットに関する研究がいくつかある。例えば、特許文献１には、鋳造により作成したニッケル‐白金合金鋳塊は更にスパッタリングターゲットへ加工するには硬すぎて脆い場合が多く、この問題は、ニッケル‐白金合金の成分純度を９９．９９％超まで高めることにより解決できることが記述されている。しかしながら、ニッケル‐白金合金鋳塊を更に、例えば圧延や熱処理で加工してスパッタリングターゲットを作成する場合、スパッタリングターゲットの過度の変形により、作成したスパッタリングターゲットの表面に亀裂が発生し、スパッタリングターゲットの品質が低下する。この問題を解決するための関連する解決策は未だ開発されていない。
【0005】
従って、スパッタリングターゲットの変形を低減し、スパッタリングターゲット表面上の亀裂を回避し、高品質のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを提供するための関連技術の開発が急務となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】中国公開特許第１９２６２５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
以上に鑑みて、本発明の１つの目的は、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの硬度を特定の範囲内に制御することである。これによって、Ｎｉ‐Ｐｔ合金鋳塊を塑性成形及び熱処理して得られるＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの変形を低減し、また、更に加工するときにＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの亀裂を防止する。換言すれば、本発明の目的は、加工性が良好で品質の高いＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明はニッケル（Ｎｉ）原子及び白金（Ｐｔ）原子を含むＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを提供する。Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットは以下の特徴を有する。
硬度指数であって、その値はＨで表し、Ｈは１００～１５０であり、Ｐｔ原子の量であって、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの原子の総量に対して１％～２０％の範囲の量であり、その値はＰｔ原子の量の単位を％で表すときＸで表し、平均粒度であって、その値は平均粒度の単位をマイクロメートル（μｍ）で表すときＹで表し、粒度のばらつきであって、その値は粒度のばらつきの単位を％で表すときＺで表し、ここで、Ｈ、Ｘ、Ｙ、及びＺは以下の式（Ｉ）を満たす。
式（Ｉ）：Ｈ＝１００００×（Ｘ／Ｚ）１／１０／Ｙ
硬度指数であって、その値はＨで表し、Ｈは１００～１５０であり、Ｐｔ原子の量であって、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの原子の総量に対して１％～２０％の範囲の量であり、その値はＰｔ原子の量の単位を％で表すときＸで表し、平均粒度であって、その値は平均粒度の単位をマイクロメートル（μｍ）で表すときＹで表し、粒度のばらつきであって、その値は粒度のばらつきの単位を％で表すときＺで表し、ここで、Ｈ、Ｘ、Ｙ、及びＺは以下の式（Ｉ）を満たす。
式（Ｉ）：Ｈ＝１００００×（Ｘ／Ｚ）１／１０／Ｙ
【0009】
上述の技術的手段、すなわち、硬度指数を１００～１５０にするＰｔ原子の量及びＸ、Ｙ、及びＺの特定の関係を制御することにより、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットのビッカース硬度を適切な範囲内に維持できる。このようにして、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの変形を低減し、更に加工した際のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの亀裂を防止することによって、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの加工性及び品質を向上できる。
【0010】
本発明によれば、式（Ｉ）中のＸ、Ｙ、及びＺはそれぞれ、Ｐｔ原子の量の単位を％で表すときのＰｔ原子の量の値、平均粒度の単位をμｍで表すときの平均粒度の値、及び粒度のばらつきの単位を％で表すときの粒度のばらつきの値を表す。例えば、Ｐｔ原子の量が１％の場合、平均粒度は７５μｍであり、粒度のばらつきは１３％であり、式（Ｉ）中のＸ、Ｙ、及びＺはそれぞれ１、７５、及び１３である。
【0011】
本発明によれば、硬度指数は、Ｐｔ原子の量と、平均粒度と、粒度のばらつきとの特定の関係を示すように意図しており、よって硬度指数は、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの硬さと実質的に同一ではない。
【0012】
好ましくは、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの粒度のばらつきは１５％未満である。より好ましくは、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの粒度のばらつきは７％～１５％未満である。より好ましくは、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの粒度のばらつきは７％～１３％である。
【0013】
好ましくは、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの平均粒度は５５μｍ～１１０μｍである。より好ましくは、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの平均粒度は６０μｍ～１００μｍである。より好ましくは、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの平均粒度は６８μｍ～１００μｍである。
【0014】
好ましくは、Ｐｔ原子の量はＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの全原子に対して１％～１８％の範囲である。より好ましくは、Ｐｔ原子の量はＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの全原子に対して１％～１７％の範囲である。
【0015】
好ましくは、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットのビッカース硬度は１１０ＨＶ～１５０ＨＶである。より好ましくは、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットのビッカース硬度は１２０ＨＶ～１５０ＨＶである。Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットは好適な硬度を有することから、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの変形を低減することが可能であり、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの亀裂を防止することが可能であり、よってＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの加工性を向上できる。本明細書では、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの測定ビッカース硬度とは、塑性成形の工程を経て得られるＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットのビッカース硬度のことである。
【0016】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の工程を含むＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの調製方法も提供する。
工程（ａ）：Ｎｉ及びＰｔを溶融及び鋳造してＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊を得る工程。Ｐｔ原子の量はＮｉ原子及びＰｔ原子の合計量に対して１％～２０％の範囲である。
工程（ｂ）：Ｎｉ‐Ｐｔ合金鋳塊を塑性成形に供する工程。塑性成形時の最高温度は８００℃～１２００℃であり、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率は９０％～９５％である。
工程（ｃ）：７００℃～１０００℃の温度で熱処理を行い、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを得る工程。
工程（ａ）：Ｎｉ及びＰｔを溶融及び鋳造してＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊を得る工程。Ｐｔ原子の量はＮｉ原子及びＰｔ原子の合計量に対して１％～２０％の範囲である。
工程（ｂ）：Ｎｉ‐Ｐｔ合金鋳塊を塑性成形に供する工程。塑性成形時の最高温度は８００℃～１２００℃であり、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率は９０％～９５％である。
工程（ｃ）：７００℃～１０００℃の温度で熱処理を行い、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを得る工程。
【0017】
特定量のＰｔ原子を添加し、塑性成形時の最高温度、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率、及び熱処理温度を上記の特定範囲に制御することにより、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットは好適な範囲の硬度を得て、加工性が良好で、変形が少なく、亀裂が無いといった特性を有することが可能となる。
【0018】
工程（ａ）では、調製方法で採用したＰｔの純度は４Ｎ５を超えてもよく、調製方法で採用したＮｉの純度は５Ｎを超えてもよい。換言すれば、調製方法で採用したＰｔの純度は９９．９９５％を超えてもよく、調製方法で採用したＮｉの純度は９９．９９９％を超えてもよい。好ましくは、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの純度は５Ｎ（９９．９９９％）を超えてもよい。
【0019】
本発明によれば、前記溶融は任意の従来の溶融方法により行ってもよい。例えば、前記溶融は、真空誘導溶融（ＶＩＭ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、真空アーク再溶融（ＶＡＲ）、又は水冷銅るつぼ溶融であってもよいが、これらに限定されるものではない。
【0020】
本発明によれば、前記塑性成形は、任意の従来の塑性成形法により行ってもよい。例えば、前記塑性成形は、鍛造、圧延、又は塑性成形の他のプロセスであってもよいが、これらに限定されるものではない。また、前記塑性成形は、熱間塑性成形又は冷間塑性成形であってもよいが、これらに限定されるものではない。
【0021】
工程（ｃ）では、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを得るために、熱処理後に加工を行ってもよい。例えば、前記加工は旋盤加工や研削加工であってもよいが、これらに限定されるものではない。
【0022】
好ましくは、塑性成形時の最高温度は８５０℃～１１５０℃であってもよい。より好ましくは、塑性成形時の最高温度は８５０℃～１０００℃であってもよい。
【0023】
好ましくは、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率は９０％～９４％であってもよい。より好ましくは、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率は９０％～９３％であってもよい。
【0024】
好ましくは、熱処理温度は８００℃～１０００℃であってもよい。より好ましくは、熱処理温度は８５０℃～１０００℃であってもよい。
【発明を実施するための形態】
【0025】
Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの硬度及び加工性に及ぼす、調製方法の条件や、Ｐｔ原子の量と平均粒度と、粒度のばらつきとの特定の関係を制御する影響を明らかにするために、以下の実施例を提示して、本発明の実施を説明する。また、実施例と比較例との間の異なる特性を以下に示す。当業者であれば、以下の実施例から本発明の利点及び効果を容易に実現可能である。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明を実施又は応用するために様々な修正及び変形が可能である。
【0026】
実施例１～６：Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲット
以下の表１に収載したＰｔ原子の量の違いに応じて、純度が５Ｎを超えるＮｉ及び純度が４Ｎ５を超えるＰｔを金属成分として採用した。その後、これらの金属成分を溶融し、高純度Ｎｉ‐Ｐｔ合金を得た。この高純度Ｎｉ‐Ｐｔ合金を鋳造してＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊を得た。その後、このＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊を塑性成形により加工し、塑性成形時の最高温度及び塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率を特定の範囲内に制御した。次いで、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊を特定の温度範囲内で熱処理した後、加工し、実施例１～６それぞれのＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを好適なサイズで得た。
実施例１～６の塑性成形時の最高温度、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率、及び熱処理温度を以下の表１に収載する。
以下の表１に収載したＰｔ原子の量の違いに応じて、純度が５Ｎを超えるＮｉ及び純度が４Ｎ５を超えるＰｔを金属成分として採用した。その後、これらの金属成分を溶融し、高純度Ｎｉ‐Ｐｔ合金を得た。この高純度Ｎｉ‐Ｐｔ合金を鋳造してＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊を得た。その後、このＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊を塑性成形により加工し、塑性成形時の最高温度及び塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率を特定の範囲内に制御した。次いで、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊を特定の温度範囲内で熱処理した後、加工し、実施例１～６それぞれのＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを好適なサイズで得た。
実施例１～６の塑性成形時の最高温度、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率、及び熱処理温度を以下の表１に収載する。
【0027】
比較例１～５：Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲット
比較例１～５の調製方法は実施例１～６と同様である。表１に収載したＰｔ原子の量の違いに応じて、金属成分としてＮｉ及びＰｔを採用し、次いで溶融、塑性成形、熱処理、及び加工を順次行い、比較例１～５のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを得た。
実施例１～６と比較例１～５との相違点は、塑性成形時の最高温度、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率、及び熱処理温度であり、これらも以下の表１に収載する。
比較例１～５の調製方法は実施例１～６と同様である。表１に収載したＰｔ原子の量の違いに応じて、金属成分としてＮｉ及びＰｔを採用し、次いで溶融、塑性成形、熱処理、及び加工を順次行い、比較例１～５のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを得た。
実施例１～６と比較例１～５との相違点は、塑性成形時の最高温度、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率、及び熱処理温度であり、これらも以下の表１に収載する。
【0028】
表１：実施例１～６及び比較例１～５のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットのＰｔ原子の量、塑性成形時の最高温度、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率、及び熱処理温度
【0029】
【表1】
【0030】
試験例１：平均粒度及び粒度のばらつきの評価
試験例１の試料として、実施例１～６及び比較例１～５の塑性成形及び熱処理により成形したＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを採用した。具体的には、各Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを中心、半半径、及び縁で切断し、サイズ１０ｍｍ×１０ｍｍの標本を得た後、標本を更に擦過し、研磨し、エッチングして観察用試料を調製した。光学顕微鏡（ＢＸ５１Ｍ、オリンパス株式会社）を用いてこの試料を観察し、試料の光学顕微鏡像を取得した。その後、Ｉｍａｇｅ Ｊ Ｐｒｏの解析ソフトを用いて光学顕微鏡像に４本の補助線で印を付けた。２本の補助線はそれぞれ光学顕微鏡像上の対角線であった。残りの２本の補助線はそれぞれ光学顕微鏡像の長さと幅に平行な中心線であった。具体的には、４本の補助線はそれぞれ光学顕微鏡像の対向する辺と対向する点に結ばれている。
試験例１の試料として、実施例１～６及び比較例１～５の塑性成形及び熱処理により成形したＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを採用した。具体的には、各Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを中心、半半径、及び縁で切断し、サイズ１０ｍｍ×１０ｍｍの標本を得た後、標本を更に擦過し、研磨し、エッチングして観察用試料を調製した。光学顕微鏡（ＢＸ５１Ｍ、オリンパス株式会社）を用いてこの試料を観察し、試料の光学顕微鏡像を取得した。その後、Ｉｍａｇｅ Ｊ Ｐｒｏの解析ソフトを用いて光学顕微鏡像に４本の補助線で印を付けた。２本の補助線はそれぞれ光学顕微鏡像上の対角線であった。残りの２本の補助線はそれぞれ光学顕微鏡像の長さと幅に平行な中心線であった。具体的には、４本の補助線はそれぞれ光学顕微鏡像の対向する辺と対向する点に結ばれている。
【0031】
その後、４本の補助線上の粒子の総量を単純無作為抽出法により計数した。各補助線の長さを、対応する補助線上の粒子量で除し、部分平均粒度を求めた。そして、各補助線上の部分平均粒度全てを算出し、平均粒度及び標準偏差を求めた。平均粒度を標準偏差で除し、１００％を乗じて粒度の正規化均一度を算出した。粒度の正規化均一度の値が大きいほど、粒度のばらつきが大きく、分布が均一でないことを示唆していた。
実施例１～６及び比較例１～５それぞれの平均粒度及び粒度のばらつきを以下の表２に収載する。
実施例１～６及び比較例１～５それぞれの平均粒度及び粒度のばらつきを以下の表２に収載する。
【0032】
試験例２：硬度の評価
試験例２の試料として、実施例１～６及び比較例１～５の塑性成形及び熱処理により成形したＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを採用した。具体的には各Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを中心、半半径、及び縁で切断し、１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさの標本を得た後、標本を更に擦過し、研磨して測定用試料を調製した。ビッカース微小硬度試験機（ＨＭＶ‐２、株式会社島津製作所）を用いて各試料の研磨面のビッカース硬度を測定し、１つのＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲット上の異なる３箇所で測定した試料ビッカース硬度を平均化し、スパッタリングターゲットのビッカース硬度を表した。
実施例１～６及び比較例１～５の各Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットのビッカース硬度を以下の表２に収載する。
試験例２の試料として、実施例１～６及び比較例１～５の塑性成形及び熱処理により成形したＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを採用した。具体的には各Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを中心、半半径、及び縁で切断し、１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさの標本を得た後、標本を更に擦過し、研磨して測定用試料を調製した。ビッカース微小硬度試験機（ＨＭＶ‐２、株式会社島津製作所）を用いて各試料の研磨面のビッカース硬度を測定し、１つのＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲット上の異なる３箇所で測定した試料ビッカース硬度を平均化し、スパッタリングターゲットのビッカース硬度を表した。
実施例１～６及び比較例１～５の各Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットのビッカース硬度を以下の表２に収載する。
【0033】
試験例３：スパッタリングターゲットの変形及びスパッタリングターゲット上の亀裂の評価
実施例１～６及び比較例１～５の塑性成形及び熱処理により成形したＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを試験例３の試料として採用した。具体的には、各Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを水平面上に置き、直角定規を用いて、水平面に対するＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲット表面の反りを測定した。
測定結果はスパッタリングターゲットの変形を表しており、以下の表２に収載する。
実施例１～６及び比較例１～５の塑性成形及び熱処理により成形したＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを試験例３の試料として採用した。具体的には、各Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを水平面上に置き、直角定規を用いて、水平面に対するＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲット表面の反りを測定した。
測定結果はスパッタリングターゲットの変形を表しており、以下の表２に収載する。
【0034】
次いで、実施例１～６及び比較例１～５の塑性加工及び熱処理により成形したＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットを更に、同一条件下で均一なサイズ（φ４５０×４ｍｍ）に加工した。その後、加工したＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットそれぞれの表面を目視で観察し、亀裂の存在を確認した。
スパッタリングターゲット上の亀裂の結果も以下の表２に収載する。
スパッタリングターゲット上の亀裂の結果も以下の表２に収載する。
【0035】
また、試験例３で示したスパッタリングターゲットの変形と亀裂の結果を併用することで、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの加工性を更に評価することが可能になる。具体的には、スパッタリングターゲットの変形が０．３ｍｍを超え、加工後のスパッタリングターゲットの表面に明らかな亀裂が目視で観察される状態を△で印す。スパッタリングターゲットの変形が約０．３ｍｍであり、加工後のスパッタリングターゲットの表面に亀裂が目視で観察されない状態を○で印す。スパッタリングターゲットの変形が０．２ｍｍ未満であり、加工後のスパッタリングターゲットの表面に亀裂が目視で観察されない状態を◎で印す。
Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの加工性の結果を以下の表２に収載する。
Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの加工性の結果を以下の表２に収載する。
【0036】
表２：実施例１～６及び比較例１～５のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットのＰｔ原子の量（Ｐｔ）、硬度指数（Ｈ）、粒度のばらつき（Ｖａｒ．粒度）、平均粒度（Ａｖｅ．粒度）、ビッカース硬度、スパッタリングターゲットの変形（変形）、スパッタリングターゲット上の亀裂（亀裂）、及び加工性
【0037】
【表2】
【0038】
実験結果の考察
表１及び表２によれば、塑性成形時の最高温度、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率、及び熱処理温度を特定の範囲内に制御することにより、実施例１～６の各Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットは特定のＰｔ原子の量、平均粒度、及び粒度のばらつきを有しているため、特定の硬度指数を有していた。従って、実施例１～６のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲット全てのビッカース硬度は好適な範囲にあった。従って、実施例１～６のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットは変形が少なく、更に加工しても亀裂がない。よって加工性が向上し、スパッタリングターゲットの品質を高く維持できた。
これに対し、比較例１～５のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットについては、塑性成形時の最高温度、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率、及び熱処理温度のうち少なくとも１つの技術的特徴を特定の範囲内に制御しなければ、Ｐｔ原子の量と、平均粒度と、粒度のばらつきとに特定の関係は無かった。従って、比較例１～５のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの硬度指数は好適な範囲にはなかった。従って、比較例１～４では、スパッタリングターゲットの変形が大きく、加工後にスパッタリングターゲットに亀裂が発生しやすく、よってスパッタリングターゲットの加工性が低下した。比較例５については、スパッタリングターゲットの変形は少ないものの、硬度が高いため、その後の加工には失敗した。
表１及び表２によれば、塑性成形時の最高温度、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率、及び熱処理温度を特定の範囲内に制御することにより、実施例１～６の各Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットは特定のＰｔ原子の量、平均粒度、及び粒度のばらつきを有しているため、特定の硬度指数を有していた。従って、実施例１～６のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲット全てのビッカース硬度は好適な範囲にあった。従って、実施例１～６のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットは変形が少なく、更に加工しても亀裂がない。よって加工性が向上し、スパッタリングターゲットの品質を高く維持できた。
これに対し、比較例１～５のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットについては、塑性成形時の最高温度、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率、及び熱処理温度のうち少なくとも１つの技術的特徴を特定の範囲内に制御しなければ、Ｐｔ原子の量と、平均粒度と、粒度のばらつきとに特定の関係は無かった。従って、比較例１～５のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの硬度指数は好適な範囲にはなかった。従って、比較例１～４では、スパッタリングターゲットの変形が大きく、加工後にスパッタリングターゲットに亀裂が発生しやすく、よってスパッタリングターゲットの加工性が低下した。比較例５については、スパッタリングターゲットの変形は少ないものの、硬度が高いため、その後の加工には失敗した。
【0039】
また、実施例２、比較例１、実施例４、及び比較例３の結果を更に参照すると、実施例２及び比較例１のＰｔ原子の量は３％で実施例４及び比較例３のＰｔ原子の量は７％であったが、比較例１及び比較例３の熱処理温度はそれぞれ５５０℃及び１１０００℃であり、７００℃～１０００℃の範囲内ではなかった。具体的には、熱処理温度５５０℃はＮｉ‐Ｐｔ合金の再結晶温度よりも高くなく、熱処理温度１１００℃は粒子の過成長を招いた。すなわち、比較例１及び３のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの平均粒度及び粒度のばらつきは硬度指数を１００～１５０の範囲内にするには大きすぎてしまい、その結果、比較例１及び３のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットのビッカース硬度が低すぎてしまった。従って、比較例１及び３では、スパッタリングターゲットの変形を軽減できず、加工後のスパッタリングターゲット上に亀裂が目視で観察され、加工性が不十分であることを表していた。
【0040】
また、実施例３及び比較例２の結果を更に参照すると、実施例３と及び比較例２のＰｔ原子の量は同一であったが、比較例２の塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率は９０％未満であり、粒子微細化に十分な運動エネルギーを欠いていた。従って、比較例２のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの平均粒度及び粒度のばらつきは、硬度指数を１００～１５０の範囲内にするには大きすぎて、比較例２のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットのビッカース硬度を低下させていた。そのため、比較例２では、加工後のスパッタリングターゲット上に亀裂が目視で観察されないにもかかわらず、スパッタリングターゲットの変形が依然として大きく、よって加工性に影響を与えていた。
【0041】
また、実施例５及び比較例４の結果を更に参照すると、実施例５及び比較例４のＰｔ原子の量は１０％であったが、比較例４の塑性成形時の最高温度は明らかに低すぎて塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率が不十分になったため、顕著な粒子微細化は得られなかった。従って、比較例４のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの平均粒度及び粒度のばらつきは硬度指数を１００～１５０の範囲内にするには大きすぎた。すなわち、比較例４のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットのビッカース硬度はわずか９７ＨＶであった。従って、比較例４では、スパッタリングターゲットの変形が多く、加工後のスパッタリングターゲット上に亀裂が目視で観察でき、更に加工性に影響を与えていた。
【0042】
また、比較例５を更に参照すると、比較例５の塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率のみが９５％を超え、本発明が主張するような範囲内にはなかった。しかし、比較例５の硬度指数は依然として１１０～１５０の範囲内になかった。従って、比較例５のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットのビッカース硬度は最大１８４ＨＶであり、よって比較例５のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットは、更に加工するにはあまり適していなかった。
【0043】
以上をまとめると、上記試験例１～３の結果によれば、本発明では、Ｐｔ原子の量、塑性成形時の最高温度、塑性成形後のＮｉ‐Ｐｔ合金鋳塊の総還元率、及び熱処理温度などのＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲット調製時の条件を制御することにより、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットのＰｔ原子の量、平均粒度及び粒度のばらつきが特定の範囲内になり、硬度が好適なＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットが得られる技術的手段が提供される。すなわち、本発明のＮｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットは、スパッタリングターゲットの変形を低減し、スパッタリングターゲット上の亀裂を防止することが可能であり、具体的には、加工性を促進し、Ｎｉ‐Ｐｔ合金スパッタリングターゲットの品質を維持することが可能である。
【0044】
本発明の特徴及び利点の多くを本発明の構造及び特徴の詳細と共に上記で説明してきたが、本開示は例示的なものにすぎない。発明の原理の範囲内で、添付の特許請求の範囲に表される用語の広範な一般的意味により示される範囲全体まで、詳細に、特に部品の形状、サイズ、及び配置に関する事項について変更を加えてもよい。