JP2003003256A - マンガン合金スパッタリングターゲット及びその製造方法 - Google Patents
マンガン合金スパッタリングターゲット及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 抗折力が低く割れが発生し易いマンガン合金
の欠点を解決し、鍛造マンガン合金ターゲットを安定し
て製造できる方法を提供する。これによってノジュール
やパーティクルの発生が少なく、高特性・高耐食性の薄
膜を形成できるマンガン合金スパッタリングターゲット
を得る。 【解決手段】 酸素１０００ｐｐｍ以下、硫黄２００ｐ
ｐｍ以下であり、鍛造組織を備えていることを特徴とす
るマンガン合金スパッタリングターゲット。
の欠点を解決し、鍛造マンガン合金ターゲットを安定し
て製造できる方法を提供する。これによってノジュール
やパーティクルの発生が少なく、高特性・高耐食性の薄
膜を形成できるマンガン合金スパッタリングターゲット
を得る。 【解決手段】 酸素１０００ｐｐｍ以下、硫黄２００ｐ
ｐｍ以下であり、鍛造組織を備えていることを特徴とす
るマンガン合金スパッタリングターゲット。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、低酸素及び低硫
黄であり、かつ大径（形）のマンガン合金スパッタリン
グターゲット及びその製造方法に関し、特にノジュール
やパーティクルの発生が少なく、高特性・高耐食性の薄
膜を形成できるマンガン合金スパッタリングターゲット
及びその製造方法に関する。
黄であり、かつ大径（形）のマンガン合金スパッタリン
グターゲット及びその製造方法に関し、特にノジュール
やパーティクルの発生が少なく、高特性・高耐食性の薄
膜を形成できるマンガン合金スパッタリングターゲット
及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ用のハードディスクなどの
磁気記録装置は、近年急速に小型化しており、またその
記録密度が数１０Ｇｂ／ｉｎ２に達しようとしている。
このため再生ヘッドとしては、従来の誘導型ヘッドが限
界となり、磁気抵抗効果型（ＡＭＲ）ヘッドが用いられ
ている。そして、この磁気抵抗効果型（ＡＭＲ）ヘッド
はパソコン市場等の拡大に伴い、世界的規模で急成長
し、さらに高密度である巨大磁気抵抗効果型（ＧＭＲ）
ヘッドが実用化されている。このようなことからＧＭＲ
ヘッドに使用されるスピンバルブ膜の反強磁性膜とし
て、最近マンガンと白金族元素等とのマンガン合金が使
用されるようになり、さらに効率化のための急速な研究
開発がなされている。また、この反強磁性膜はＧＭＲだ
けでなくＴＭＲにも使用され、さらにはＭＲＡＭ等にも
使用できる。
磁気記録装置は、近年急速に小型化しており、またその
記録密度が数１０Ｇｂ／ｉｎ２に達しようとしている。
このため再生ヘッドとしては、従来の誘導型ヘッドが限
界となり、磁気抵抗効果型（ＡＭＲ）ヘッドが用いられ
ている。そして、この磁気抵抗効果型（ＡＭＲ）ヘッド
はパソコン市場等の拡大に伴い、世界的規模で急成長
し、さらに高密度である巨大磁気抵抗効果型（ＧＭＲ）
ヘッドが実用化されている。このようなことからＧＭＲ
ヘッドに使用されるスピンバルブ膜の反強磁性膜とし
て、最近マンガンと白金族元素等とのマンガン合金が使
用されるようになり、さらに効率化のための急速な研究
開発がなされている。また、この反強磁性膜はＧＭＲだ
けでなくＴＭＲにも使用され、さらにはＭＲＡＭ等にも
使用できる。
【０００３】このような、例えば巨大磁気抵抗効果型
（ＧＭＲ）ヘッド等の製造に際しては、ヘッドを構成す
る各層はスパッタリング法によって成膜されている。一
般に、スパッタリングに使用するターゲットは粉末の焼
結するホットプレス法やＨＩＰ法による粉末冶金法又は
溶解法などによって製造されている。マンガンと白金族
元素等からなるマンガン合金ターゲットを前記粉末冶金
法によって製造した場合、形状歩留まりが良好で抗折力
が高いという利点がある。しかし、この粉末冶金法によ
る場合、原料粉末の比表面積が大きく、吸着する酸素が
著しく高く、ターゲットの製造工程に混入する酸素やそ
の他の不純物元素の量が多くなり、さらに密度が低いと
いう問題がある。前記酸素の存在は膜の磁気特性を劣化
させるため、明らかに望ましくない。
（ＧＭＲ）ヘッド等の製造に際しては、ヘッドを構成す
る各層はスパッタリング法によって成膜されている。一
般に、スパッタリングに使用するターゲットは粉末の焼
結するホットプレス法やＨＩＰ法による粉末冶金法又は
溶解法などによって製造されている。マンガンと白金族
元素等からなるマンガン合金ターゲットを前記粉末冶金
法によって製造した場合、形状歩留まりが良好で抗折力
が高いという利点がある。しかし、この粉末冶金法によ
る場合、原料粉末の比表面積が大きく、吸着する酸素が
著しく高く、ターゲットの製造工程に混入する酸素やそ
の他の不純物元素の量が多くなり、さらに密度が低いと
いう問題がある。前記酸素の存在は膜の磁気特性を劣化
させるため、明らかに望ましくない。
【０００４】スパッタリング法による膜の形成は、陰極
に設置したターゲットにＡｒイオンなどの正イオンを物
理的に衝突させ、その衝突エネルギーでターゲットを構
成する材料を放出させて、対面している陽極側の基板に
ターゲット材料とほぼ同組成の膜を積層することによっ
て行われる。スパッタリング法による被覆法は処理時間
や供給電力等を調節することによって、安定した成膜速
度でオングストローム単位の薄い膜から数十μｍの厚い
膜まで形成できるという特徴を有している。
に設置したターゲットにＡｒイオンなどの正イオンを物
理的に衝突させ、その衝突エネルギーでターゲットを構
成する材料を放出させて、対面している陽極側の基板に
ターゲット材料とほぼ同組成の膜を積層することによっ
て行われる。スパッタリング法による被覆法は処理時間
や供給電力等を調節することによって、安定した成膜速
度でオングストローム単位の薄い膜から数十μｍの厚い
膜まで形成できるという特徴を有している。
【０００５】しかし、このような膜を形成する場合に特
に問題となるのは、スパッタリングターゲットの密度と
スパッタリング操作中に発生するノジュールである。マ
ンガン合金ターゲットはマンガン粉末と白金族元素等の
粉末とを所定の割合に混合した混合粉末を焼結して製造
されるが、もともと異なる成分組成の粉末であるから、
粉末の粒径にばらつきがあり、緻密な焼結体が得られに
くいという問題がある。しかも、膜層がより小型化又は
細密化されているので、膜自体も薄く微細化され、形成
された膜が均一でない場合には品質が低下する傾向があ
る。したがって、ターゲットの成分を均一化するととも
に、空孔を減少させることが重要である。
に問題となるのは、スパッタリングターゲットの密度と
スパッタリング操作中に発生するノジュールである。マ
ンガン合金ターゲットはマンガン粉末と白金族元素等の
粉末とを所定の割合に混合した混合粉末を焼結して製造
されるが、もともと異なる成分組成の粉末であるから、
粉末の粒径にばらつきがあり、緻密な焼結体が得られに
くいという問題がある。しかも、膜層がより小型化又は
細密化されているので、膜自体も薄く微細化され、形成
された膜が均一でない場合には品質が低下する傾向があ
る。したがって、ターゲットの成分を均一化するととも
に、空孔を減少させることが重要である。
【０００６】また、ターゲットのエロージョン面のノジ
ュールが多くなると、これが不規則なスパッタリングを
誘発して、場合によっては異常放電やクラスター状（固
まりになった）の皮膜が形成されショートの原因になる
問題がある。同時に、スパッタチャンバ内に粗大化した
粒子（パーティクル）が浮遊するようになり、これが同
様に基板上に再付着して薄膜上の突起物の原因となると
いう問題が発生する。以上のことから、成分が均一かつ
高密度の焼結体ターゲットを得ることが必要であった
が、粉末冶金法によるものは、このような密度の低下は
必須であり、ノジュールやパーティクルの発生が避けら
れないという問題がある。
ュールが多くなると、これが不規則なスパッタリングを
誘発して、場合によっては異常放電やクラスター状（固
まりになった）の皮膜が形成されショートの原因になる
問題がある。同時に、スパッタチャンバ内に粗大化した
粒子（パーティクル）が浮遊するようになり、これが同
様に基板上に再付着して薄膜上の突起物の原因となると
いう問題が発生する。以上のことから、成分が均一かつ
高密度の焼結体ターゲットを得ることが必要であった
が、粉末冶金法によるものは、このような密度の低下は
必須であり、ノジュールやパーティクルの発生が避けら
れないという問題がある。
【０００７】これに対し、溶解法は粉末冶金で発生する
ような酸素等の吸着がなく、焼結体に比べターゲットの
密度が高いという特長をもつ。しかし、溶解法によって
得られたＭｎ合金ターゲットは優れた特性を有するが、
焼結体に比べて抗折力が低く割れが発生するという問題
が起こった。このため、脆性を有するながらも溶解鋳造
品をそのまま使用するか又は鋳造組織をデンドライト組
織にして抗折力を高めるという提案がある（特開２００
１−２６８６１）。しかし、鋳造組織には異方性があ
り、例えデンドライト組織にして抗折力を高めることが
できても、その異方性がスパッタリング性膜に反映され
て均一性に欠陥がでてくる可能性が高い。また、製造コ
ストや原料歩留まりから焼結法が望ましいが、溶解法に
よって得た材料を塑性加工して使用する提案もある（特
開２０００−１６０３３２）。しかし、この場合には、
いかなる塑性加工なのか、またその塑性加工の程度もは
っきりせず、単なる机上の空論に過ぎない提案もある。
実際のところ、上記のように抗折力が低く割れが発生し
易いマンガン合金ターゲットでは、この脆性を解決する
具体的提案がなければ、解決できない問題である。
ような酸素等の吸着がなく、焼結体に比べターゲットの
密度が高いという特長をもつ。しかし、溶解法によって
得られたＭｎ合金ターゲットは優れた特性を有するが、
焼結体に比べて抗折力が低く割れが発生するという問題
が起こった。このため、脆性を有するながらも溶解鋳造
品をそのまま使用するか又は鋳造組織をデンドライト組
織にして抗折力を高めるという提案がある（特開２００
１−２６８６１）。しかし、鋳造組織には異方性があ
り、例えデンドライト組織にして抗折力を高めることが
できても、その異方性がスパッタリング性膜に反映され
て均一性に欠陥がでてくる可能性が高い。また、製造コ
ストや原料歩留まりから焼結法が望ましいが、溶解法に
よって得た材料を塑性加工して使用する提案もある（特
開２０００−１６０３３２）。しかし、この場合には、
いかなる塑性加工なのか、またその塑性加工の程度もは
っきりせず、単なる机上の空論に過ぎない提案もある。
実際のところ、上記のように抗折力が低く割れが発生し
易いマンガン合金ターゲットでは、この脆性を解決する
具体的提案がなければ、解決できない問題である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の諸問
題点の解決、すなわち抗折力が低く割れが発生し易いマ
ンガン合金の欠点を解決し、鍛造マンガン合金ターゲッ
トを安定して製造できる方法を提供するものであり、こ
れによってノジュールやパーティクルの発生が少なく、
高特性・高耐食性の薄膜を形成できるマンガン合金スパ
ッタリングターゲットを提供することを目的としたもの
である。
題点の解決、すなわち抗折力が低く割れが発生し易いマ
ンガン合金の欠点を解決し、鍛造マンガン合金ターゲッ
トを安定して製造できる方法を提供するものであり、こ
れによってノジュールやパーティクルの発生が少なく、
高特性・高耐食性の薄膜を形成できるマンガン合金スパ
ッタリングターゲットを提供することを目的としたもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの技術的な手段として加工方法の改善により、鍛造マ
ンガン合金スパッタリングターゲットを製造できるとの
知見を得た。この知見に基づき、本発明は １．酸素１０００ｐｐｍ以下、硫黄２００ｐｐｍ以下で
あり、鍛造組織を備えていることを特徴とするマンガン
合金スパッタリングターゲット。 ２．粒径５μｍ以上の酸化物粒子の個数が単位面積（１
００μｍ×１００μｍ）当たり１個以下であることを特
徴とする上記１記載のマンガン合金スパッタリングター
ゲット。 ３．単相の等軸晶組織を有することを特徴とする上記１
又は２記載のマンガン合金スパッタリングターゲット。 ４．結晶粒径が５００μｍ以下であることを特徴とする
上記１〜３のそれぞれに記載のマンガン合金スパッタリ
ングターゲット。 ５．Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｏ
ｓ、Ｃｒ及びＲｅから選んだ少なくとも１種と残部Ｍｎ
１０〜９８ａｔ％からなることを特徴とする上記１〜４
のそれぞれに記載のマンガン合金スパッタリングターゲ
ット。 ６．誘導溶解法、アーク溶解法、電子ビーム溶解法等の
溶解によって得たマンガン合金インゴットを、平均真歪
速度１×１０−２〜２×１０−５（１／ｓ）で鍛造する
ことを特徴とするマンガン合金スパッタリングターゲッ
トの製造方法。 ７．０．７５Ｔｍ（Ｋ）≦Ｔ（Ｋ）≦０．９８Ｔｍ
（Ｋ）で鍛造することを特徴とする上記７記載のマンガ
ン合金スパッタリングターゲットの製造方法（但し、Ｔ
（Ｋ）：鍛造温度、Ｔｍ（Ｋ）：マンガン合金の融
点）。 ８．０．８０Ｔｍ（Ｋ）≦Ｔ（Ｋ）≦０．９０Ｔｍ
（Ｋ）で鍛造することを特徴とする上記７記載のマンガ
ン合金スパッタリングターゲットの製造方法。（但し、
Ｔ（Ｋ）：鍛造温度、Ｔｍ（Ｋ）：マンガン合金の融
点） ９．３０％≦圧下率≦９９％で鍛造することを特徴とす
る上記６〜８のそれぞれに記載のマンガン合金スパッタ
リングターゲットの製造方法。 １０．据込み鍛造又は型鍛造することを特徴とする上記
６〜９のそれぞれに記載のマンガン合金スパッタリング
ターゲットの製造方法。 １１．真空又は不活性ガス雰囲気中で鍛造することを特
徴とする上記６〜１０のそれぞれに記載のマンガン合金
スパッタリングターゲットの製造方法。 １２．酸素１０００ｐｐｍ以下、硫黄２００ｐｐｍ以下
であることを特徴とする上記６〜１１のそれぞれに記載
のマンガン合金スパッタリングターゲットの製造方法。 １３．粒径５μｍ以上の酸化物粒子の個数が単位面積
（１００μｍ×１００μｍ）当たり１個以下であること
を特徴とする上記６〜１２のそれぞれに記載のマンガン
合金スパッタリングターゲットの製造方法。 １４．単相の等軸晶組織を有することを特徴とする上記
６〜１３のそれぞれに記載のマンガン合金スパッタリン
グターゲットの製造方法。 １５．結晶粒径が５００μｍ以下であることを特徴とす
る上記６〜１４のそれぞれに記載のマンガン合金スパッ
タリングターゲットの製造方法。 １６．Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｏ
ｓ、Ｃｒ及びＲｅから選んだ少なくとも１種と残部Ｍｎ
１０〜９８ａｔ％からなることを特徴とする上記６〜１
５のそれぞれに記載のマンガン合金スパッタリングター
ゲットの製造方法。を提供する。
めの技術的な手段として加工方法の改善により、鍛造マ
ンガン合金スパッタリングターゲットを製造できるとの
知見を得た。この知見に基づき、本発明は １．酸素１０００ｐｐｍ以下、硫黄２００ｐｐｍ以下で
あり、鍛造組織を備えていることを特徴とするマンガン
合金スパッタリングターゲット。 ２．粒径５μｍ以上の酸化物粒子の個数が単位面積（１
００μｍ×１００μｍ）当たり１個以下であることを特
徴とする上記１記載のマンガン合金スパッタリングター
ゲット。 ３．単相の等軸晶組織を有することを特徴とする上記１
又は２記載のマンガン合金スパッタリングターゲット。 ４．結晶粒径が５００μｍ以下であることを特徴とする
上記１〜３のそれぞれに記載のマンガン合金スパッタリ
ングターゲット。 ５．Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｏ
ｓ、Ｃｒ及びＲｅから選んだ少なくとも１種と残部Ｍｎ
１０〜９８ａｔ％からなることを特徴とする上記１〜４
のそれぞれに記載のマンガン合金スパッタリングターゲ
ット。 ６．誘導溶解法、アーク溶解法、電子ビーム溶解法等の
溶解によって得たマンガン合金インゴットを、平均真歪
速度１×１０−２〜２×１０−５（１／ｓ）で鍛造する
ことを特徴とするマンガン合金スパッタリングターゲッ
トの製造方法。 ７．０．７５Ｔｍ（Ｋ）≦Ｔ（Ｋ）≦０．９８Ｔｍ
（Ｋ）で鍛造することを特徴とする上記７記載のマンガ
ン合金スパッタリングターゲットの製造方法（但し、Ｔ
（Ｋ）：鍛造温度、Ｔｍ（Ｋ）：マンガン合金の融
点）。 ８．０．８０Ｔｍ（Ｋ）≦Ｔ（Ｋ）≦０．９０Ｔｍ
（Ｋ）で鍛造することを特徴とする上記７記載のマンガ
ン合金スパッタリングターゲットの製造方法。（但し、
Ｔ（Ｋ）：鍛造温度、Ｔｍ（Ｋ）：マンガン合金の融
点） ９．３０％≦圧下率≦９９％で鍛造することを特徴とす
る上記６〜８のそれぞれに記載のマンガン合金スパッタ
リングターゲットの製造方法。 １０．据込み鍛造又は型鍛造することを特徴とする上記
６〜９のそれぞれに記載のマンガン合金スパッタリング
ターゲットの製造方法。 １１．真空又は不活性ガス雰囲気中で鍛造することを特
徴とする上記６〜１０のそれぞれに記載のマンガン合金
スパッタリングターゲットの製造方法。 １２．酸素１０００ｐｐｍ以下、硫黄２００ｐｐｍ以下
であることを特徴とする上記６〜１１のそれぞれに記載
のマンガン合金スパッタリングターゲットの製造方法。 １３．粒径５μｍ以上の酸化物粒子の個数が単位面積
（１００μｍ×１００μｍ）当たり１個以下であること
を特徴とする上記６〜１２のそれぞれに記載のマンガン
合金スパッタリングターゲットの製造方法。 １４．単相の等軸晶組織を有することを特徴とする上記
６〜１３のそれぞれに記載のマンガン合金スパッタリン
グターゲットの製造方法。 １５．結晶粒径が５００μｍ以下であることを特徴とす
る上記６〜１４のそれぞれに記載のマンガン合金スパッ
タリングターゲットの製造方法。 １６．Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｏ
ｓ、Ｃｒ及びＲｅから選んだ少なくとも１種と残部Ｍｎ
１０〜９８ａｔ％からなることを特徴とする上記６〜１
５のそれぞれに記載のマンガン合金スパッタリングター
ゲットの製造方法。を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のマンガン合金スパッタリ
ングターゲットは、主にＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉ
ｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ及びＲｅから選んだ少なく
とも１種と残部Ｍｎ１０〜９８ａｔ％からなるマンガン
合金に適用できる。これらのマンガン合金は、巨大磁気
抵抗効果型ヘッド、すなわちＧＭＲやＴＭＲさらには将
来的にはＭＲＡＭ等にも使用できるスピンバルブ膜の反
強磁性膜として有用である。
ングターゲットは、主にＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉ
ｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ及びＲｅから選んだ少なく
とも１種と残部Ｍｎ１０〜９８ａｔ％からなるマンガン
合金に適用できる。これらのマンガン合金は、巨大磁気
抵抗効果型ヘッド、すなわちＧＭＲやＴＭＲさらには将
来的にはＭＲＡＭ等にも使用できるスピンバルブ膜の反
強磁性膜として有用である。
【００１１】これらのマンガン合金からなる高純度原材
料を、電子ビーム溶解、アーク溶解、又は誘導溶解法に
よって溶解する。酸素の汚染をさけるために、真空中又
は不活性雰囲気中で溶解するのが望ましい。これによっ
て、揮発性物質は除去され、さらに純度が高くなる。こ
れを鋳造して高純度マンガン合金インゴットを得る。イ
ンゴットを好ましくは真空又は不活性ガス雰囲気中で、
据込み鍛造又は型鍛造する。鍛造は平均真歪速度１×１
０−２〜２×１０−５（１／ｓ）で鍛造する。平均真歪
速度１×１０−２（１／ｓ）を超えると、割れが発生し
易く、また２×１０−５（１／ｓ）未満では鍛造の時間
がかかり過ぎて能率的でない。鍛造温度Ｔ（Ｋ）は、
０．７５Ｔｍ（Ｋ）≦Ｔ（Ｋ）≦０．９８Ｔｍ（Ｋ）で
鍛造することが望ましい。予式において、Ｔｍ（Ｋ）は
マンガン合金の融点である。０．７５Ｔｍ（Ｋ）未満で
は割れが発生し易く、０．９８Ｔｍ（Ｋ）を超えると温
度が高い割には加工が容易とならず、非効率的である。
特に好ましい鍛造温度範囲は、０．８０Ｔｍ（Ｋ）≦Ｔ
（Ｋ）≦０．９０Ｔｍ（Ｋ）である。圧下率は３０％以
上、９９％以下とするのが望ましい。
料を、電子ビーム溶解、アーク溶解、又は誘導溶解法に
よって溶解する。酸素の汚染をさけるために、真空中又
は不活性雰囲気中で溶解するのが望ましい。これによっ
て、揮発性物質は除去され、さらに純度が高くなる。こ
れを鋳造して高純度マンガン合金インゴットを得る。イ
ンゴットを好ましくは真空又は不活性ガス雰囲気中で、
据込み鍛造又は型鍛造する。鍛造は平均真歪速度１×１
０−２〜２×１０−５（１／ｓ）で鍛造する。平均真歪
速度１×１０−２（１／ｓ）を超えると、割れが発生し
易く、また２×１０−５（１／ｓ）未満では鍛造の時間
がかかり過ぎて能率的でない。鍛造温度Ｔ（Ｋ）は、
０．７５Ｔｍ（Ｋ）≦Ｔ（Ｋ）≦０．９８Ｔｍ（Ｋ）で
鍛造することが望ましい。予式において、Ｔｍ（Ｋ）は
マンガン合金の融点である。０．７５Ｔｍ（Ｋ）未満で
は割れが発生し易く、０．９８Ｔｍ（Ｋ）を超えると温
度が高い割には加工が容易とならず、非効率的である。
特に好ましい鍛造温度範囲は、０．８０Ｔｍ（Ｋ）≦Ｔ
（Ｋ）≦０．９０Ｔｍ（Ｋ）である。圧下率は３０％以
上、９９％以下とするのが望ましい。
【００１２】以上の鍛造により、酸素１０００ｐｐｍ以
下、硫黄２００ｐｐｍ以下であるマンガン合金スパッタ
リングターゲットを製造することができる。さらに、粒
径５μｍ以上の酸化物粒子の個数が単位面積（１００μ
ｍ×１００μｍ）当たり１個以下であり、単相の等軸晶
組織を有し、結晶粒径が５００μｍ以下であるマンガン
合金スパッタリングターゲットを製造することができ
る。
下、硫黄２００ｐｐｍ以下であるマンガン合金スパッタ
リングターゲットを製造することができる。さらに、粒
径５μｍ以上の酸化物粒子の個数が単位面積（１００μ
ｍ×１００μｍ）当たり１個以下であり、単相の等軸晶
組織を有し、結晶粒径が５００μｍ以下であるマンガン
合金スパッタリングターゲットを製造することができ
る。
【００１３】
【実施例及び比較例】次に、本発明の実施例及び比較例
の基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで１例で
あり、この例に制限されるものではない。すなわち、本
発明の技術思想の範囲内で、実施例以外の態様あるいは
変形を全て包含するものである。
の基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで１例で
あり、この例に制限されるものではない。すなわち、本
発明の技術思想の範囲内で、実施例以外の態様あるいは
変形を全て包含するものである。
【００１４】（実施例１〜実施例５）表１に示す組成の
マンガン−白金からなる原材料を、真空誘導溶解炉を用
いてアルゴン雰囲気下で溶解し、インゴットを作製し
た。そして、これらのインゴットを不活性ガス雰囲気中
で据込み鍛造しマンガン白金合金スパッタリングターゲ
ットを得た。各マンガン白金合金の融点、鍛造温度、圧
下率、真歪速度等の鍛造条件を、同様に表１に示す。ま
た、この鍛造により得られたマンガン白金合金の酸素含
有量、硫黄含有量、粒径５μｍ以上の酸化物粒子の単位
面積（１００μｍ×１００μｍ）当たりの個数、平均粒
径（μｍ）を表２に示す。実施例２については、マンガ
ン白金合金の顕微鏡組織写真を図１（Ａ、Ｂ）に示す。
マンガン−白金からなる原材料を、真空誘導溶解炉を用
いてアルゴン雰囲気下で溶解し、インゴットを作製し
た。そして、これらのインゴットを不活性ガス雰囲気中
で据込み鍛造しマンガン白金合金スパッタリングターゲ
ットを得た。各マンガン白金合金の融点、鍛造温度、圧
下率、真歪速度等の鍛造条件を、同様に表１に示す。ま
た、この鍛造により得られたマンガン白金合金の酸素含
有量、硫黄含有量、粒径５μｍ以上の酸化物粒子の単位
面積（１００μｍ×１００μｍ）当たりの個数、平均粒
径（μｍ）を表２に示す。実施例２については、マンガ
ン白金合金の顕微鏡組織写真を図１（Ａ、Ｂ）に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】（比較例１〜比較例３）比較例１は表１に
示すマンガン粉末と白金粉末を混合後、温度１２００°
Ｃで、１５０ｋｇ／ｃｍ２の圧力でホットプレスし、ス
パッタリングターゲットとしたもの、比較例２はマンガ
ンと白金の粉末合成後、温度１２００°Ｃで、１５０ｋ
ｇ／ｃｍ２の圧力でホットプレスし、スパッタリングタ
ーゲットたもの、比較例３は実施例と同様にマンガン−
白金からなる原材料を、真空誘導溶解炉を用いてアルゴ
ン雰囲気下で溶解し、マンガン白金インゴットを作製し
た。そしてこれをインゴットから削りだしてマンガン白
金ターゲットとしたものである。これらにより得られた
ターゲットの組成及び酸素含有量、硫黄含有量、粒径５
μｍ以上の酸化物粒子の単位面積（１００μｍ×１００
μｍ）当たりの個数、平均粒径（μｍ）等を実施例と対
比して、表１及び表２に示す。
示すマンガン粉末と白金粉末を混合後、温度１２００°
Ｃで、１５０ｋｇ／ｃｍ２の圧力でホットプレスし、ス
パッタリングターゲットとしたもの、比較例２はマンガ
ンと白金の粉末合成後、温度１２００°Ｃで、１５０ｋ
ｇ／ｃｍ２の圧力でホットプレスし、スパッタリングタ
ーゲットたもの、比較例３は実施例と同様にマンガン−
白金からなる原材料を、真空誘導溶解炉を用いてアルゴ
ン雰囲気下で溶解し、マンガン白金インゴットを作製し
た。そしてこれをインゴットから削りだしてマンガン白
金ターゲットとしたものである。これらにより得られた
ターゲットの組成及び酸素含有量、硫黄含有量、粒径５
μｍ以上の酸化物粒子の単位面積（１００μｍ×１００
μｍ）当たりの個数、平均粒径（μｍ）等を実施例と対
比して、表１及び表２に示す。
【００１８】（実施例６）表３に示す組成のマンガン−
イリジウムからなる原材料を、真空誘導溶解炉を用いて
アルゴン雰囲気下で溶解し、インゴットを作製した。そ
して、これらのインゴットを不活性ガス雰囲気中で据込
み鍛造しマンガンイリジウム合金スパッタリングターゲ
ットを得た。該マンガンイリジウム合金の融点、鍛造温
度、圧下率、真歪速度等の鍛造条件を、同様に表３に示
す。また、この鍛造により得られたマンガン合金の酸素
含有量、硫黄含有量、粒径５μｍ以上の酸化物粒子の単
位面積（１００μｍ×１００μｍ）当たりの個数、平均
粒径（μｍ）を表４に示す。
イリジウムからなる原材料を、真空誘導溶解炉を用いて
アルゴン雰囲気下で溶解し、インゴットを作製した。そ
して、これらのインゴットを不活性ガス雰囲気中で据込
み鍛造しマンガンイリジウム合金スパッタリングターゲ
ットを得た。該マンガンイリジウム合金の融点、鍛造温
度、圧下率、真歪速度等の鍛造条件を、同様に表３に示
す。また、この鍛造により得られたマンガン合金の酸素
含有量、硫黄含有量、粒径５μｍ以上の酸化物粒子の単
位面積（１００μｍ×１００μｍ）当たりの個数、平均
粒径（μｍ）を表４に示す。
【００１９】
【表３】
【００２０】
【表４】
【００２１】（比較例４〜比較例５）比較例４は表３に
示すマンガン粉末とイリジウム粉末を混合後、温度１０
５０°Ｃで、１５０ｋｇ／ｃｍ２の圧力でホットプレス
し、スパッタリングターゲットとしたもの、比較例５は
実施例と同様にマンガン−イリジウムからなる原材料
を、真空誘導溶解炉を用いてアルゴン雰囲気下で溶解
し、マンガンイリジウム合金インゴットを作製した。そ
してこれをインゴットから削りだしてマンガンイリジウ
ム合金ターゲットとしたものである。これらにより得ら
れたターゲットの組成及び酸素含有量、硫黄含有量、粒
径５μｍ以上の酸化物粒子の単位面積（１００μｍ×１
００μｍ）当たりの個数、平均粒径（μｍ）等を実施例
と対比して、表３及び表４に示す。
示すマンガン粉末とイリジウム粉末を混合後、温度１０
５０°Ｃで、１５０ｋｇ／ｃｍ２の圧力でホットプレス
し、スパッタリングターゲットとしたもの、比較例５は
実施例と同様にマンガン−イリジウムからなる原材料
を、真空誘導溶解炉を用いてアルゴン雰囲気下で溶解
し、マンガンイリジウム合金インゴットを作製した。そ
してこれをインゴットから削りだしてマンガンイリジウ
ム合金ターゲットとしたものである。これらにより得ら
れたターゲットの組成及び酸素含有量、硫黄含有量、粒
径５μｍ以上の酸化物粒子の単位面積（１００μｍ×１
００μｍ）当たりの個数、平均粒径（μｍ）等を実施例
と対比して、表３及び表４に示す。
【００２２】（実施例７）表５に示す組成のマンガン−
ニッケルからなる原材料を、真空誘導溶解炉を用いてア
ルゴン雰囲気下で溶解し、インゴットを作製した。そし
て、これらのインゴットを不活性ガス雰囲気中で据込み
鍛造しマンガンニッケル合金スパッタリングターゲット
を得た。該マンガンニッケル合金の融点、鍛造温度、圧
下率、真歪速度等の鍛造条件を、同様に表３に示す。ま
た、この鍛造により得られたマンガンニッケル合金の酸
素含有量、硫黄含有量、粒径５μｍ以上の酸化物粒子の
単位面積（１００μｍ×１００μｍ）当たりの個数、平
均粒径（μｍ）を表６に示す。
ニッケルからなる原材料を、真空誘導溶解炉を用いてア
ルゴン雰囲気下で溶解し、インゴットを作製した。そし
て、これらのインゴットを不活性ガス雰囲気中で据込み
鍛造しマンガンニッケル合金スパッタリングターゲット
を得た。該マンガンニッケル合金の融点、鍛造温度、圧
下率、真歪速度等の鍛造条件を、同様に表３に示す。ま
た、この鍛造により得られたマンガンニッケル合金の酸
素含有量、硫黄含有量、粒径５μｍ以上の酸化物粒子の
単位面積（１００μｍ×１００μｍ）当たりの個数、平
均粒径（μｍ）を表６に示す。
【００２３】
【表５】
【００２４】
【表６】
【００２５】（比較例６）比較例６は表５に示すよう
に、実施例７と同様にマンガン−ニッケルからなる原材
料を、真空誘導溶解炉を用いてアルゴン雰囲気下で溶解
し、インゴットを作製した。そして、これをインゴット
から削りだしてターゲットとしたものである。これらに
より得られたターゲットの組成及び酸素含有量、硫黄含
有量、粒径５μｍ以上の酸化物粒子の単位面積（１００
μｍ×１００μｍ）当たりの個数、平均粒径（μｍ）等
を実施例７と対比して、表５及び表６に示す。
に、実施例７と同様にマンガン−ニッケルからなる原材
料を、真空誘導溶解炉を用いてアルゴン雰囲気下で溶解
し、インゴットを作製した。そして、これをインゴット
から削りだしてターゲットとしたものである。これらに
より得られたターゲットの組成及び酸素含有量、硫黄含
有量、粒径５μｍ以上の酸化物粒子の単位面積（１００
μｍ×１００μｍ）当たりの個数、平均粒径（μｍ）等
を実施例７と対比して、表５及び表６に示す。
【００２６】次に、上記実施例及び比較例で得られたス
パッタリングターゲット（φ７６．２ｍｍ）を用いてス
パッタリングし、ノジュールの発生量（個数）を測定し
た。なお、この場合のノジュールの発生個数は目視で識
別できる個数を示す。スパッタリング条件は次の通りで
ある。 スパッタガス ： Ａｒ スパッタガス圧 ： ０．５Ｐａ スパッタガス流量 ： １００ＳＣＣＭ 投入パワー ： １Ｗ／ｃｍ２ スパッタ時間 ： 〜４０時間 ノジュールの発生量（数）の測定結果を表７に示す。上
記表７から明らかなように、本発明の実施例のターゲッ
ト表面には、ノジュールの発生数は２０時間で多くて２
２個であり、４０時間後でも３１個である。これに対し
て、比較例のターゲットでは２０時間でノジュールの個
数が３５〜１９１となり、さらに４０時間後では１４４
〜５８７と急激に増加している。特に、焼結体ターゲッ
トではノジュールの個数が異常に多い。この対比から明
らかなように、本発明の著しい効果が確認できる。
パッタリングターゲット（φ７６．２ｍｍ）を用いてス
パッタリングし、ノジュールの発生量（個数）を測定し
た。なお、この場合のノジュールの発生個数は目視で識
別できる個数を示す。スパッタリング条件は次の通りで
ある。 スパッタガス ： Ａｒ スパッタガス圧 ： ０．５Ｐａ スパッタガス流量 ： １００ＳＣＣＭ 投入パワー ： １Ｗ／ｃｍ２ スパッタ時間 ： 〜４０時間 ノジュールの発生量（数）の測定結果を表７に示す。上
記表７から明らかなように、本発明の実施例のターゲッ
ト表面には、ノジュールの発生数は２０時間で多くて２
２個であり、４０時間後でも３１個である。これに対し
て、比較例のターゲットでは２０時間でノジュールの個
数が３５〜１９１となり、さらに４０時間後では１４４
〜５８７と急激に増加している。特に、焼結体ターゲッ
トではノジュールの個数が異常に多い。この対比から明
らかなように、本発明の著しい効果が確認できる。
【００２７】
【表７】
【００２８】表１〜表６に示すように、いずれのマンガ
ン合金においても、比較例の平均粒径は小さいが、不純
物である酸素含有量、硫黄含有量は本発明に比べて比較
例の焼結体ターゲットは非常に増大している。また、粒
径５μｍ以上の酸化物粒子の単位面積（１００μｍ×１
００μｍ）当たりの個数も多くなるという結果となっ
た。比較例の中で溶解したものを鍛造しないで、そのま
ま切削してターゲットとしたものは、本発明の実施例に
対して不純物である酸素含有量、硫黄含有量やノジュー
ルの個数がやや近いと言える。しかし、平均粒径が異常
に大きく、また上述のように、抗折力が低く割れが発生
するという問題があり、使用に耐えないものである。本
実施例で得られるターゲットは図１Ａ、Ｂに示すよう
に、緻密で結晶粒形の小さい（５００μｍ以下）の鍛造
組織が得られる。図１は平均結晶粒が５０μｍのもので
ある。このように、本発明のターゲットは抗折力が高く
割れが発生しないという著しい特長を有する。
ン合金においても、比較例の平均粒径は小さいが、不純
物である酸素含有量、硫黄含有量は本発明に比べて比較
例の焼結体ターゲットは非常に増大している。また、粒
径５μｍ以上の酸化物粒子の単位面積（１００μｍ×１
００μｍ）当たりの個数も多くなるという結果となっ
た。比較例の中で溶解したものを鍛造しないで、そのま
ま切削してターゲットとしたものは、本発明の実施例に
対して不純物である酸素含有量、硫黄含有量やノジュー
ルの個数がやや近いと言える。しかし、平均粒径が異常
に大きく、また上述のように、抗折力が低く割れが発生
するという問題があり、使用に耐えないものである。本
実施例で得られるターゲットは図１Ａ、Ｂに示すよう
に、緻密で結晶粒形の小さい（５００μｍ以下）の鍛造
組織が得られる。図１は平均結晶粒が５０μｍのもので
ある。このように、本発明のターゲットは抗折力が高く
割れが発生しないという著しい特長を有する。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、抗折力が低く割れが発生し易
いマンガン合金の欠点を解決し、鍛造によりマンガン合
金ターゲットを安定して製造でき、これによってノジュ
ールやパーティクルの発生が少なく、高特性・高耐食性
の薄膜を形成できるマンガン合金スパッタリングターゲ
ットを得ることができるという優れた効果を有する。
いマンガン合金の欠点を解決し、鍛造によりマンガン合
金ターゲットを安定して製造でき、これによってノジュ
ールやパーティクルの発生が少なく、高特性・高耐食性
の薄膜を形成できるマンガン合金スパッタリングターゲ
ットを得ることができるという優れた効果を有する。
【図１】実施例２のマンガン白金合金の顕微鏡組織写真
の模写図である。
の模写図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２２ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２２
６４０ ６４０Ａ
６８３ ６８３
Ｇ１１Ｂ 5/39 Ｇ１１Ｂ 5/39
Claims (16)
- 【請求項１】 酸素１０００ｐｐｍ以下、硫黄２００ｐ
ｐｍ以下であり、鍛造組織を備えていることを特徴とす
るマンガン合金スパッタリングターゲット。 - 【請求項２】 粒径５μｍ以上の酸化物粒子の個数が単
位面積（１００μｍ×１００μｍ）当たり１個以下であ
ることを特徴とする請求項１記載のマンガン合金スパッ
タリングターゲット。 - 【請求項３】 単相の等軸晶組織を有することを特徴と
する請求項１又は２記載のマンガン合金スパッタリング
ターゲット。 - 【請求項４】 結晶粒径が５００μｍ以下であることを
特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のマンガン合
金スパッタリングターゲット。 - 【請求項５】 Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｕ、
Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ及びＲｅから選んだ少なくとも１種と
残部Ｍｎ１０〜９８ａｔ％からなることを特徴とする請
求項１〜４のそれぞれに記載のマンガン合金スパッタリ
ングターゲット。 - 【請求項６】 誘導溶解法、アーク溶解法、電子ビーム
溶解法等の溶解によって得たマンガン合金インゴット
を、平均真歪速度１×１０−２〜２×１０−５（１／
ｓ）で鍛造することを特徴とするマンガン合金スパッタ
リングターゲットの製造方法。 - 【請求項７】 ０．７５Ｔｍ（Ｋ）≦Ｔ（Ｋ）≦０．９
８Ｔｍ（Ｋ）で鍛造することを特徴とする請求項７記載
のマンガン合金スパッタリングターゲットの製造方法
（但し、Ｔ（Ｋ）：鍛造温度、Ｔｍ（Ｋ）：マンガン合
金の融点）。 - 【請求項８】 ０．８０Ｔｍ（Ｋ）≦Ｔ（Ｋ）≦０．９
０Ｔｍ（Ｋ）で鍛造することを特徴とする請求項７記載
のマンガン合金スパッタリングターゲットの製造方法。
（但し、Ｔ（Ｋ）：鍛造温度、Ｔｍ（Ｋ）：マンガン合
金の融点） - 【請求項９】 ３０％≦圧下率≦９９％で鍛造すること
を特徴とする請求項６〜８のそれぞれに記載のマンガン
合金スパッタリングターゲットの製造方法。 - 【請求項１０】 据込み鍛造又は型鍛造することを特徴
とする請求項６〜９のそれぞれに記載のマンガン合金ス
パッタリングターゲットの製造方法。 - 【請求項１１】 真空又は不活性ガス雰囲気中で鍛造す
ることを特徴とする請求項６〜１０のそれぞれに記載の
マンガン合金スパッタリングターゲットの製造方法。 - 【請求項１２】 酸素１０００ｐｐｍ以下、硫黄２００
ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項６〜１１のそ
れぞれに記載のマンガン合金スパッタリングターゲット
の製造方法。 - 【請求項１３】 粒径５μｍ以上の酸化物粒子の個数が
単位面積（１００μｍ×１００μｍ）当たり１個以下で
あることを特徴とする請求項６〜１２のそれぞれに記載
のマンガン合金スパッタリングターゲットの製造方法。 - 【請求項１４】 単相の等軸晶組織を有することを特徴
とする請求項６〜１３のそれぞれに記載のマンガン合金
スパッタリングターゲットの製造方法。 - 【請求項１５】 結晶粒径が５００μｍ以下であること
を特徴とする請求項６〜１４のそれぞれに記載のマンガ
ン合金スパッタリングターゲットの製造方法。 - 【請求項１６】 Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａ
ｕ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ及びＲｅから選んだ少なくとも１
種と残部Ｍｎ１０〜９８ａｔ％からなることを特徴とす
る請求項６〜１５のそれぞれに記載のマンガン合金スパ
ッタリングターゲットの製造方法。
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