JP2003226963A - スパッタリングターゲット - Google Patents
スパッタリングターゲットInfo
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- JP2003226963A JP2003226963A JP2002026416A JP2002026416A JP2003226963A JP 2003226963 A JP2003226963 A JP 2003226963A JP 2002026416 A JP2002026416 A JP 2002026416A JP 2002026416 A JP2002026416 A JP 2002026416A JP 2003226963 A JP2003226963 A JP 2003226963A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属表面、好ましくは炭化コバルト、コバル
ト、ステンレスの表面に、硬質窒化膜を再現性よく成膜
することが可能なスパッタリングターゲットの提供 【解決手段】 クロムを主成分とし、アルミニウム、ケ
イ素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウ
ム、ニオブ、タンタル、タングステン、モリブデンおよ
びボロンからなる群より選択される少なくとも一種の元
素を１０〜５０原子％含み、酸素、炭素、硫黄および水
素の合計含有量が３０００ｐｐｍ以下であることを特徴
とする、スパッタリングターゲット。
ト、ステンレスの表面に、硬質窒化膜を再現性よく成膜
することが可能なスパッタリングターゲットの提供 【解決手段】 クロムを主成分とし、アルミニウム、ケ
イ素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウ
ム、ニオブ、タンタル、タングステン、モリブデンおよ
びボロンからなる群より選択される少なくとも一種の元
素を１０〜５０原子％含み、酸素、炭素、硫黄および水
素の合計含有量が３０００ｐｐｍ以下であることを特徴
とする、スパッタリングターゲット。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリングタ
ーゲット、特に硬質窒化被膜形成用のスパッタリングタ
ーゲット、に関するものである。
ーゲット、特に硬質窒化被膜形成用のスパッタリングタ
ーゲット、に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、金属、サーメット、セラミック素
材を所定の形状に切削する際の切削スピードは高速化の
傾向にある。一般に切削に使われる硬質工具としては、
炭化タングテン（ＷＣ）よりなる超硬合金あるいはコバ
ルト（Ｃｏ）に、耐熱および耐酸化性を向上させるため
にチタン−窒素系膜（ＴｉＮ系膜）、チタン−アルミニ
ウム−窒素系膜（ＴｉＡｌＮ系膜）、チタン−炭素系膜
（ＴｉＣ系膜）のような被膜を、イオンプレーティング
などによって被覆したものが提案されている。
材を所定の形状に切削する際の切削スピードは高速化の
傾向にある。一般に切削に使われる硬質工具としては、
炭化タングテン（ＷＣ）よりなる超硬合金あるいはコバ
ルト（Ｃｏ）に、耐熱および耐酸化性を向上させるため
にチタン−窒素系膜（ＴｉＮ系膜）、チタン−アルミニ
ウム−窒素系膜（ＴｉＡｌＮ系膜）、チタン−炭素系膜
（ＴｉＣ系膜）のような被膜を、イオンプレーティング
などによって被覆したものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これらの被膜が表面に
形成された硬質工具は従来より耐久性が向上したもので
あって好ましいものであるが、先に述べた切削スピード
の高速化により加工中に被膜が剥がれる場合があって、
工具寿命の点で更なる改良が求められている。
形成された硬質工具は従来より耐久性が向上したもので
あって好ましいものであるが、先に述べた切削スピード
の高速化により加工中に被膜が剥がれる場合があって、
工具寿命の点で更なる改良が求められている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために、クロムを主成分とし、アルミニウム、
ケイ素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウ
ム、ニオブ、タンタル、タングステン、モリブデンおよ
びボロンからなる群より選択される少なくとも一種の元
素を副成分として含有し、かつ酸素、炭素、硫黄、水素
等の不純物成分を所定量以下に制限されたスパッタリン
グターゲットを使用することによって、硬質窒化被膜が
高い密着力で形成可能となることを確認した。
解決するために、クロムを主成分とし、アルミニウム、
ケイ素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウ
ム、ニオブ、タンタル、タングステン、モリブデンおよ
びボロンからなる群より選択される少なくとも一種の元
素を副成分として含有し、かつ酸素、炭素、硫黄、水素
等の不純物成分を所定量以下に制限されたスパッタリン
グターゲットを使用することによって、硬質窒化被膜が
高い密着力で形成可能となることを確認した。
【０００５】従って、本発明によるスパッタリングター
ゲットは、クロムを主成分とし、アルミニウム、ケイ
素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、
ニオブ、タンタル、タングステン、モリブデンおよびボ
ロンからなる群より選択される少なくとも一種の元素を
１０〜５０原子％含み、酸素、炭素、硫黄および水素の
合計含有量が３０００ｐｐｍ以下であること、を特徴と
するものである。
ゲットは、クロムを主成分とし、アルミニウム、ケイ
素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、
ニオブ、タンタル、タングステン、モリブデンおよびボ
ロンからなる群より選択される少なくとも一種の元素を
１０〜５０原子％含み、酸素、炭素、硫黄および水素の
合計含有量が３０００ｐｐｍ以下であること、を特徴と
するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】＜スパッタリングターゲット＞本
発明は、クロム（Ｃｒ）を主成分とし、アルミニウム
（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニ
ウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム
（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、タングス
テン（Ｗ）、モルブデン（Ｍｏ）およびボロン（Ｂ）か
らなる群より選択される少なくとも一種の元素を１０〜
５０原子％含み、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）
および水素（Ｈ）の合計含有量が３０００ｐｐｍ以下で
あるスパッタリングターゲットに関するものである。
発明は、クロム（Ｃｒ）を主成分とし、アルミニウム
（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニ
ウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム
（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、タングス
テン（Ｗ）、モルブデン（Ｍｏ）およびボロン（Ｂ）か
らなる群より選択される少なくとも一種の元素を１０〜
５０原子％含み、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）
および水素（Ｈ）の合計含有量が３０００ｐｐｍ以下で
あるスパッタリングターゲットに関するものである。
【０００７】上記の本発明によるスパッタリングターゲ
ットにおいて、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）お
よび水素（Ｈ）の合計含有量は、３０００ｐｐｍ以下、
好ましくは２０００ｐｐｍ以下、更に好ましくは１００
０ｐｐｍ以下、である。上記元素の合計含有量が３００
０ｐｐｍを超える場合には、形成された膜のが密着力が
不足して本願発明の目的を達成することが困難になる。
ットにおいて、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）お
よび水素（Ｈ）の合計含有量は、３０００ｐｐｍ以下、
好ましくは２０００ｐｐｍ以下、更に好ましくは１００
０ｐｐｍ以下、である。上記元素の合計含有量が３００
０ｐｐｍを超える場合には、形成された膜のが密着力が
不足して本願発明の目的を達成することが困難になる。
【０００８】上記のＣｒを主成分とする本発明によるス
パッタリングターゲットにおいて、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、ＭｏおよびＢからな
る群より選択される少なくとも一種の元素の含有量は、
１０〜５０原子％、好ましくは１０〜２０原子％であ
る。これらの各元素のうち実質的に一種類だけが含有さ
れている場合にはその元素の量が上記範囲内であり、上
記の群内の元素が二種以上が含有されている場合にはそ
れらの合計量が上記範囲内であればよい。
パッタリングターゲットにおいて、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、ＭｏおよびＢからな
る群より選択される少なくとも一種の元素の含有量は、
１０〜５０原子％、好ましくは１０〜２０原子％であ
る。これらの各元素のうち実質的に一種類だけが含有さ
れている場合にはその元素の量が上記範囲内であり、上
記の群内の元素が二種以上が含有されている場合にはそ
れらの合計量が上記範囲内であればよい。
【０００９】ここで、ＡｌおよびＳｉは、主として形成
された膜の耐酸化性を向上させる成分であり、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、ＭｏおよびＢは、スパ
ッタ条件において存在する窒素ガスと結合して窒化物を
生成し、主として膜の耐摩耗性を高める成分である。
された膜の耐酸化性を向上させる成分であり、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、ＭｏおよびＢは、スパ
ッタ条件において存在する窒素ガスと結合して窒化物を
生成し、主として膜の耐摩耗性を高める成分である。
【００１０】これらの各元素をどれを選択するか、その
組み合わせおよび各元素の存在比率等は、スパッタリン
グターゲットの具体的な目的ないし用途、それから形成
された膜の特性等に応じて適宜決定することができる。
本発明において好ましいものとして確認されているの
は、ＡｌまたはＳｉのいずれかあるいは両者を５〜３０
原子％、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ
およびＢのいずれかあるいは２種以上を５〜２０原子％
含むものである。上記各元素が上記範囲内で存在するこ
とによって、上記各元素の複合効果を得ることが可能に
なる。
組み合わせおよび各元素の存在比率等は、スパッタリン
グターゲットの具体的な目的ないし用途、それから形成
された膜の特性等に応じて適宜決定することができる。
本発明において好ましいものとして確認されているの
は、ＡｌまたはＳｉのいずれかあるいは両者を５〜３０
原子％、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ
およびＢのいずれかあるいは２種以上を５〜２０原子％
含むものである。上記各元素が上記範囲内で存在するこ
とによって、上記各元素の複合効果を得ることが可能に
なる。
【００１１】上記の本発明によるスパッタリングターゲ
ットにおいて、上記の主成分（即ちＣｒ）、他の必須成
分、任意成分ならびに不純物成分の存在量は、いずれも
下記の測定方法によって得られた値とする。
ットにおいて、上記の主成分（即ちＣｒ）、他の必須成
分、任意成分ならびに不純物成分の存在量は、いずれも
下記の測定方法によって得られた値とする。
【００１２】すなわち、図１に示すように、例えば円盤
状のスパッタリングターゲットの中心部（位置１）と、
この中心部を通り円周を均等に分割した４本の直線上の
中心から９０％（中心を０％、半径の長さを１００％と
する）の距離にある点（位置２〜９）、および中心から
５０％（上記と同様に、中心を０％、半径の長さを１０
０％とする）の距離にある点（位置１０〜１７）から、
それぞれ長さ１５ｍｍ、幅１５ｍｍの試験片を合計１７
個採取し、これらの試験片から得られた結果の平均値と
する。ここで、Ｏ、Ｃ、ＳおよびＨの含有量は、具体的
には、 Ｏ、Ｈ：不活性ガス融解−熱伝導度法 Ｃ、Ｓ：高周波燃焼−赤外線吸収法 によって、求められるものである。
状のスパッタリングターゲットの中心部（位置１）と、
この中心部を通り円周を均等に分割した４本の直線上の
中心から９０％（中心を０％、半径の長さを１００％と
する）の距離にある点（位置２〜９）、および中心から
５０％（上記と同様に、中心を０％、半径の長さを１０
０％とする）の距離にある点（位置１０〜１７）から、
それぞれ長さ１５ｍｍ、幅１５ｍｍの試験片を合計１７
個採取し、これらの試験片から得られた結果の平均値と
する。ここで、Ｏ、Ｃ、ＳおよびＨの含有量は、具体的
には、 Ｏ、Ｈ：不活性ガス融解−熱伝導度法 Ｃ、Ｓ：高周波燃焼−赤外線吸収法 によって、求められるものである。
【００１３】本発明によるスパッタリングターゲットは
任意の方法によって製造することができるが、最終的に
得られるスパッタリングターゲットが、前記の通りに、
Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、
ＭｏおよびＢからなる群より選択される少なくとも一種
の元素を１０〜５０原子％含み、Ｏ、Ｃ、ＳおよびＨ等
の不純物元素を合計が３０００ｐｐｍ以下、好ましくは
２０００ｐｐｍ以下、更に好ましくは１０００ｐｐｍ以
下、のものとなるようにする必要がある。よって、スパ
ッタリングターゲットの原料としては上記不純物元素の
含有量が低いものを用いることが好ましく、そしてスパ
ッタリングターゲットとするまでの製造工程（例えば、
成型工程、焼結工程および機械加工工程等）も真空ない
し上記の不純物元素の存在量が低い雰囲気下で実施する
ことが好ましい。
任意の方法によって製造することができるが、最終的に
得られるスパッタリングターゲットが、前記の通りに、
Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、
ＭｏおよびＢからなる群より選択される少なくとも一種
の元素を１０〜５０原子％含み、Ｏ、Ｃ、ＳおよびＨ等
の不純物元素を合計が３０００ｐｐｍ以下、好ましくは
２０００ｐｐｍ以下、更に好ましくは１０００ｐｐｍ以
下、のものとなるようにする必要がある。よって、スパ
ッタリングターゲットの原料としては上記不純物元素の
含有量が低いものを用いることが好ましく、そしてスパ
ッタリングターゲットとするまでの製造工程（例えば、
成型工程、焼結工程および機械加工工程等）も真空ない
し上記の不純物元素の存在量が低い雰囲気下で実施する
ことが好ましい。
【００１４】例えば、スパッタリングターゲット原料で
ある各金属粉末を溶解鋳造し、得られたインゴットを粉
砕、ガスアトマイズ法あるいはプラズマ回転陽極法等に
より金属粉末を製造し、この金属粉末を所定量混合し、
得られた混合粉末を用いて、例えば常圧焼結、ホットプ
レス（ＨＰ）法、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）法などを
実施することからなる粉末冶金法により焼結体とし、次
いでこの焼結体に機械加工を行って所望の形状および表
面特性のスパッタリングターゲットとする方法に従って
製造する方法を採用することができる。あるいは各金属
元素を混合溶解し、その溶湯をガスアトマイズ法あるい
はプラズマ回転陽極法等により合金粉末を製造し、えら
得た合金粉末を用いて前記製造方法と同様に例えば常圧
焼結、ホットプレス（ＨＰ）法、熱間静水圧プレス（Ｈ
ＩＰ）法などを実施することからなる粉末冶金法により
焼結体とし、次いでこの焼結体に機械加工を行って所望
の形状および表面特性のスパッタリングターゲットとす
る方法に従って製造する方法などが検討される。
ある各金属粉末を溶解鋳造し、得られたインゴットを粉
砕、ガスアトマイズ法あるいはプラズマ回転陽極法等に
より金属粉末を製造し、この金属粉末を所定量混合し、
得られた混合粉末を用いて、例えば常圧焼結、ホットプ
レス（ＨＰ）法、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）法などを
実施することからなる粉末冶金法により焼結体とし、次
いでこの焼結体に機械加工を行って所望の形状および表
面特性のスパッタリングターゲットとする方法に従って
製造する方法を採用することができる。あるいは各金属
元素を混合溶解し、その溶湯をガスアトマイズ法あるい
はプラズマ回転陽極法等により合金粉末を製造し、えら
得た合金粉末を用いて前記製造方法と同様に例えば常圧
焼結、ホットプレス（ＨＰ）法、熱間静水圧プレス（Ｈ
ＩＰ）法などを実施することからなる粉末冶金法により
焼結体とし、次いでこの焼結体に機械加工を行って所望
の形状および表面特性のスパッタリングターゲットとす
る方法に従って製造する方法などが検討される。
【００１５】上記製造方法の場合、上記の金属（合金）
粉末の製造、混合工程、焼結工程および機械加工工程の
各工程を真空または上記不純物成分が実質的に存在しな
い雰囲気下で行うことが好ましい。
粉末の製造、混合工程、焼結工程および機械加工工程の
各工程を真空または上記不純物成分が実質的に存在しな
い雰囲気下で行うことが好ましい。
【００１６】ここで、この金属（合金）粉末製造工程に
おいて最大粒径５０μｍ以下の小さい粒子が多く存在す
る場合、金属粒子の比表面積が増大しＯ、Ｃ、Ｓおよび
Ｈの各元素量、特に酸素量を増加させる傾向があり、一
方直径が５００μｍ以上の過度に大きい粒子にはスパッ
タリングターゲットのＯ、Ｃ、ＳおよびＨの各元素含有
量のばらつきを増大させる傾向さらには焼結性を低下さ
せる傾向が認められる。このため、得られた粉末に対
し、篩分けなどを行い粒度分布毎に選別して、過度に粒
径が小さい粒子あるいは大きい粒子は積極的には使用し
ないことが好ましい。好ましい粒径の範囲は５０〜１５
０μｍである。特に、焼結性を向上する為に、粒径が大
きい粉末と小さい粉末を所定の比率で再混合して使用す
ることが好ましい。
おいて最大粒径５０μｍ以下の小さい粒子が多く存在す
る場合、金属粒子の比表面積が増大しＯ、Ｃ、Ｓおよび
Ｈの各元素量、特に酸素量を増加させる傾向があり、一
方直径が５００μｍ以上の過度に大きい粒子にはスパッ
タリングターゲットのＯ、Ｃ、ＳおよびＨの各元素含有
量のばらつきを増大させる傾向さらには焼結性を低下さ
せる傾向が認められる。このため、得られた粉末に対
し、篩分けなどを行い粒度分布毎に選別して、過度に粒
径が小さい粒子あるいは大きい粒子は積極的には使用し
ないことが好ましい。好ましい粒径の範囲は５０〜１５
０μｍである。特に、焼結性を向上する為に、粒径が大
きい粉末と小さい粉末を所定の比率で再混合して使用す
ることが好ましい。
【００１７】また、これらの金属粉末を例えばホットプ
レス法などによって焼結する場合には、真空中（例えば
真空度５×１０−４ torr以下）で所定時間加熱して脱
ガス処理を行うことが好ましい。この脱ガス処理が終了
するまで予備加圧を付加せず、その状態を所定時間維持
することにより、粉末表面上の吸着ガス成分を十分に除
去することで焼結性を向上することが可能となり、その
結果、最終的に得られるスパッタリングターゲットの欠
陥を低減することが可能となる。この脱ガス処理は、２
００〜６００℃、好ましくは４００〜５００℃の温度
で、２間以上行うことが好ましい。
レス法などによって焼結する場合には、真空中（例えば
真空度５×１０−４ torr以下）で所定時間加熱して脱
ガス処理を行うことが好ましい。この脱ガス処理が終了
するまで予備加圧を付加せず、その状態を所定時間維持
することにより、粉末表面上の吸着ガス成分を十分に除
去することで焼結性を向上することが可能となり、その
結果、最終的に得られるスパッタリングターゲットの欠
陥を低減することが可能となる。この脱ガス処理は、２
００〜６００℃、好ましくは４００〜５００℃の温度
で、２間以上行うことが好ましい。
【００１８】また、脱ガス処理および焼結処理に際し
て、加熱を行う場合にはその加熱の昇温速度は１０℃／
分以下、好ましくは５℃／分以下、にすることが好まし
い。このような昇温速度を採用することにより、効率的
に脱ガス処理および焼結処理を行うことができる。昇温
速度が前記範囲より速いときは、脱ガスが充分達成され
ない場合があり好ましくない。焼結体の機械加工は常法
により行うことができる。
て、加熱を行う場合にはその加熱の昇温速度は１０℃／
分以下、好ましくは５℃／分以下、にすることが好まし
い。このような昇温速度を採用することにより、効率的
に脱ガス処理および焼結処理を行うことができる。昇温
速度が前記範囲より速いときは、脱ガスが充分達成され
ない場合があり好ましくない。焼結体の機械加工は常法
により行うことができる。
【００１９】このような本発明で規定するスパッタリン
グターゲットは、窒素ガス含有雰囲気中でスパッタリン
グを行うことによって金属表面に硬質窒化被膜を再現性
よく形成可能なものである。
グターゲットは、窒素ガス含有雰囲気中でスパッタリン
グを行うことによって金属表面に硬質窒化被膜を再現性
よく形成可能なものである。
【００２０】このような本願発明によるスパッタリング
ターゲットから硬質窒化被覆膜を形成させる方法は、従
来からこの種の反応性スパッタリングターゲットにおい
て採用されて来た方法と本質的に同様であって、従って
本発明でも従来から採用されてきた方法をそのままある
いは必要に応じて所定の改変を加えて用いることができ
る。本発明において好ましい膜形成方法の一例として
は、例えばＡＩＰ（アークイオンプレーティング）法や
ＰＶＤ（プラズマ真空蒸着）法を例示することができ
る。
ターゲットから硬質窒化被覆膜を形成させる方法は、従
来からこの種の反応性スパッタリングターゲットにおい
て採用されて来た方法と本質的に同様であって、従って
本発明でも従来から採用されてきた方法をそのままある
いは必要に応じて所定の改変を加えて用いることができ
る。本発明において好ましい膜形成方法の一例として
は、例えばＡＩＰ（アークイオンプレーティング）法や
ＰＶＤ（プラズマ真空蒸着）法を例示することができ
る。
【００２１】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。 ＜実施例１＞表１の試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７に示す各組
成の電解原料を真空溶解し、アトマイズ法等により粒径
が１００μｍ〜２００μｍの各組成の合金粉末を作製し
た。
する。 ＜実施例１＞表１の試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７に示す各組
成の電解原料を真空溶解し、アトマイズ法等により粒径
が１００μｍ〜２００μｍの各組成の合金粉末を作製し
た。
【００２２】次に、この合金粉末をカーボン型にセット
し、真空度２×１０−４torr、で表１に示す各脱ガス温
度および脱ガス時間で脱ガス処理を行った。その際、各
脱ガス温度までの昇温速度は全て１０℃／分とした。
し、真空度２×１０−４torr、で表１に示す各脱ガス温
度および脱ガス時間で脱ガス処理を行った。その際、各
脱ガス温度までの昇温速度は全て１０℃／分とした。
【００２３】脱ガス後は、各脱ガス温度から表１に示す
各昇温速度で温度１２５０℃まで昇温後、真空度を維持
した状態で５時間加熱を行うホットプレスを行い、各焼
結体を得た。
各昇温速度で温度１２５０℃まで昇温後、真空度を維持
した状態で５時間加熱を行うホットプレスを行い、各焼
結体を得た。
【００２４】得られた焼結体を機械加工し、直径５イン
チ×厚さ１０ｍｍのターゲットを各複数個作成した。得
られたターゲットのうち各１枚を用い、図１に示すよう
に、スパッタリングターゲットの中心部（位置１）と、
この中心部を通り円周を均等に分割した４本の直線上の
中心から９０％（中心を０％、半径の長さを１００％と
する）の距離にある点（位置２〜９）、および中心から
５０％（上記と同様に、中心を０％、半径の長さを１０
０％とする）の距離にある点（位置１０〜１７）から、
それぞれ長さ１５ｍｍ、幅１５ｍｍの試験片を合計１７
個採取し、これらの試験片から下記の測定方法で得られ
た値の平均値を各組成の値とした。ここで、Ｏ、Ｃ、Ｓ
およびＨの含有量は、具体的には、 Ｏ、Ｈ：不活性ガス融解−熱伝導度法（ＬＥＣＯ社製
ＴＣ−４３６） Ｃ、Ｓ：高周波燃焼−赤外線吸収法（ＬＥＣＯ社製 Ｃ
Ｓ−４４４） を用いて測定を行った。得られた結果を表１に示す。
チ×厚さ１０ｍｍのターゲットを各複数個作成した。得
られたターゲットのうち各１枚を用い、図１に示すよう
に、スパッタリングターゲットの中心部（位置１）と、
この中心部を通り円周を均等に分割した４本の直線上の
中心から９０％（中心を０％、半径の長さを１００％と
する）の距離にある点（位置２〜９）、および中心から
５０％（上記と同様に、中心を０％、半径の長さを１０
０％とする）の距離にある点（位置１０〜１７）から、
それぞれ長さ１５ｍｍ、幅１５ｍｍの試験片を合計１７
個採取し、これらの試験片から下記の測定方法で得られ
た値の平均値を各組成の値とした。ここで、Ｏ、Ｃ、Ｓ
およびＨの含有量は、具体的には、 Ｏ、Ｈ：不活性ガス融解−熱伝導度法（ＬＥＣＯ社製
ＴＣ−４３６） Ｃ、Ｓ：高周波燃焼−赤外線吸収法（ＬＥＣＯ社製 Ｃ
Ｓ−４４４） を用いて測定を行った。得られた結果を表１に示す。
【００２５】また、これらターゲットを用い、アークイ
オンプレーティング法によりＣｏ含有のハイス鋼のエン
ドミルに被膜を作成した。イオンプレーティングは、基
板温度４００℃、反応Ｎ２ガス圧１Ｐａ、−１５０Ｖの
バイアス電圧を印加し、膜厚１０μｍになるまで処理し
た。
オンプレーティング法によりＣｏ含有のハイス鋼のエン
ドミルに被膜を作成した。イオンプレーティングは、基
板温度４００℃、反応Ｎ２ガス圧１Ｐａ、−１５０Ｖの
バイアス電圧を印加し、膜厚１０μｍになるまで処理し
た。
【００２６】この工具を用い、径１０ｍｍのエンドミル
に対し、切削速度１００ｍ／分、送り０．０５ｍｍ、切
り込み量はPick Feed ０．５ｍｍ、軸方向切り込みは５
ｍｍでエアーブローしながら直線ダウンカットにて切削
を実施。切削長６０ｍを加工した後、コーティングの剥
離を調査した。この結果もあわせて表１に示す。
に対し、切削速度１００ｍ／分、送り０．０５ｍｍ、切
り込み量はPick Feed ０．５ｍｍ、軸方向切り込みは５
ｍｍでエアーブローしながら直線ダウンカットにて切削
を実施。切削長６０ｍを加工した後、コーティングの剥
離を調査した。この結果もあわせて表１に示す。
【００２７】＜実施例２＞３２５メッシュのＣｒ粉と１
００メッシュの表１に示す各成分元素の粉末を表１の試
料Ｎｏ．８〜Ｎｏ．２６の各組成になるよう混合し、こ
れをＡｒ中で２４時間ボールミル混合を行い、混合粉末
を得た。
００メッシュの表１に示す各成分元素の粉末を表１の試
料Ｎｏ．８〜Ｎｏ．２６の各組成になるよう混合し、こ
れをＡｒ中で２４時間ボールミル混合を行い、混合粉末
を得た。
【００２８】次に、これら混合粉末をカーボン型にセッ
トし、真空度２×１０−４torrで表１に示す各脱ガス温
度および脱ガス時間で脱ガス処理を行った。その際、各
脱ガス温度までの昇温速度は全て昇温速度５℃／分とし
た。
トし、真空度２×１０−４torrで表１に示す各脱ガス温
度および脱ガス時間で脱ガス処理を行った。その際、各
脱ガス温度までの昇温速度は全て昇温速度５℃／分とし
た。
【００２９】脱ガス後は、各脱ガス温度から表１に示す
各昇温速度で温度１２５０℃まで昇温後、真空度を維持
した状態で５時間加熱を行うホットプレスを行い、各組
成の焼結体を得た。得られた焼結体を機械加工し、直径
５インチ×厚さ１０ｍｍのターゲットを各複数枚作成し
た。
各昇温速度で温度１２５０℃まで昇温後、真空度を維持
した状態で５時間加熱を行うホットプレスを行い、各組
成の焼結体を得た。得られた焼結体を機械加工し、直径
５インチ×厚さ１０ｍｍのターゲットを各複数枚作成し
た。
【００３０】得られたターゲットのうち各１枚を用い、
実施例１と同様の方法により各ガス成分を測定した。得
られた結果を表１に示す。また、これらターゲットを用
い、実施例１と同様な条件でイオンプレーティング、切
削試験を行った結果を表１に示す。
実施例１と同様の方法により各ガス成分を測定した。得
られた結果を表１に示す。また、これらターゲットを用
い、実施例１と同様な条件でイオンプレーティング、切
削試験を行った結果を表１に示す。
【００３１】＜比較例１＞３２５メッシュのＣｒ粉と１
００メッシュの表１に示す各成分元素の粉末を表１の試
料Ｎｏ．２７〜Ｎｏ．３２の各組成になるよう混合し、
これをＡｒ中で２４時間ボールミル混合を行い、混合粉
末を得た。
００メッシュの表１に示す各成分元素の粉末を表１の試
料Ｎｏ．２７〜Ｎｏ．３２の各組成になるよう混合し、
これをＡｒ中で２４時間ボールミル混合を行い、混合粉
末を得た。
【００３２】次に、これら混合粉末をカーボン型にセッ
トし、真空度２×１０−４torrで表１に示す各脱ガス温
度および脱ガス時間で脱ガス処理を行った。その際、各
脱ガス温度までの昇温速度は全て昇温速度５℃／分とし
た。
トし、真空度２×１０−４torrで表１に示す各脱ガス温
度および脱ガス時間で脱ガス処理を行った。その際、各
脱ガス温度までの昇温速度は全て昇温速度５℃／分とし
た。
【００３３】脱ガス後は、各脱ガス温度から表１に示す
各昇温速度で温度１２５０℃まで昇温後、アルゴン雰囲
気中で５時間の加熱を行うホットプレスを行い、各組成
の焼結体を得た。
各昇温速度で温度１２５０℃まで昇温後、アルゴン雰囲
気中で５時間の加熱を行うホットプレスを行い、各組成
の焼結体を得た。
【００３４】得られた焼結体を機械加工し、直径５イン
チ×厚さ１０ｍｍのターゲットを各複数枚作成した。得
られたターゲットのうち各１枚を用い、実施例１と同様
の方法により各ガス成分を測定した。得られた結果を表
１に示す。また、実施例１と同様な条件にてコーティン
グおよび切削試験を行った結果を表１に示す。
チ×厚さ１０ｍｍのターゲットを各複数枚作成した。得
られたターゲットのうち各１枚を用い、実施例１と同様
の方法により各ガス成分を測定した。得られた結果を表
１に示す。また、実施例１と同様な条件にてコーティン
グおよび切削試験を行った結果を表１に示す。
【００３５】＜比較例２＞３２５メッシュのＣｒ粉と１
００メッシュの表１に示す各成分元素の粉末を表１の試
料Ｎｏ．３３〜４３の各組成になるよう混合し、これを
大気中で２４時間ボールミル混合を行い、混合粉末を得
た。
００メッシュの表１に示す各成分元素の粉末を表１の試
料Ｎｏ．３３〜４３の各組成になるよう混合し、これを
大気中で２４時間ボールミル混合を行い、混合粉末を得
た。
【００３６】次に、これら混合粉末をカーボン型にセッ
トし、アルゴン雰囲気中、昇温速度１０℃／分で、温度
１１００℃まで加熱後、３時間保持、１５００ｋｇ／ｃ
ｍ２の面圧で Canning ＨＩＰ処理を行った。得られた
焼結体を機械加工し、直径５インチ×厚さ１０ｍｍのタ
ーゲットを各複数枚作成した。
トし、アルゴン雰囲気中、昇温速度１０℃／分で、温度
１１００℃まで加熱後、３時間保持、１５００ｋｇ／ｃ
ｍ２の面圧で Canning ＨＩＰ処理を行った。得られた
焼結体を機械加工し、直径５インチ×厚さ１０ｍｍのタ
ーゲットを各複数枚作成した。
【００３７】得られたターゲットのうち各１枚を用い、
実施例１と同様の方法により各ガス成分を測定した。得
られた結果を表１に示す。また、実施例１と同様な条件
にてコーティングおよび切削試験を行った結果を表１に
示す。
実施例１と同様の方法により各ガス成分を測定した。得
られた結果を表１に示す。また、実施例１と同様な条件
にてコーティングおよび切削試験を行った結果を表１に
示す。
【表１】
【００３８】上記の表から明らかなように、本発明によ
るスパッタターゲットを用いた場合、硬質窒化被膜が高
い密着力で形成可能となる。なお、上記表において、
「剥離なし」とは、スクラッチテスト（１００Ｎ）によ
って評価したときに引っ掻き跡の面積中の面積比で剥離
部分が１０％未満であることを、「一部剥離」とは、同
評価法において引っ掻き跡の面積中の面積比で剥離部分
が１０〜８０％未満であることを、「完全に剥離」と
は、同評価法において引っ掻き跡の面積中の面積比で剥
離部分が８０％を越えているものであることを意味す
る。
るスパッタターゲットを用いた場合、硬質窒化被膜が高
い密着力で形成可能となる。なお、上記表において、
「剥離なし」とは、スクラッチテスト（１００Ｎ）によ
って評価したときに引っ掻き跡の面積中の面積比で剥離
部分が１０％未満であることを、「一部剥離」とは、同
評価法において引っ掻き跡の面積中の面積比で剥離部分
が１０〜８０％未満であることを、「完全に剥離」と
は、同評価法において引っ掻き跡の面積中の面積比で剥
離部分が８０％を越えているものであることを意味す
る。
【００３９】
【発明の効果】以上の説明から明らかのように、本発明
によれば、スパッタターゲット中のトータル不純物量
（Ｏ、Ｃ、Ｓ、Ｈ）を３０００ｐｐｍ以下にまで低減さ
れたものである。このようなスパッターターゲットは、
窒素ガス含有雰囲気中でスパッタリングを行うことによ
って金属表面、例えば好ましくは炭化コバルト、コバル
ト、ステンレスの表面に、硬質窒化膜を再現性よく成膜
することができるものである。
によれば、スパッタターゲット中のトータル不純物量
（Ｏ、Ｃ、Ｓ、Ｈ）を３０００ｐｐｍ以下にまで低減さ
れたものである。このようなスパッターターゲットは、
窒素ガス含有雰囲気中でスパッタリングを行うことによ
って金属表面、例えば好ましくは炭化コバルト、コバル
ト、ステンレスの表面に、硬質窒化膜を再現性よく成膜
することができるものである。
【図１】スパッタリングターゲットの試験片の採取箇所
を示す図
を示す図
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 渡 邊 光 一
神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株
式会社東芝横浜事業所内
(72)発明者 渡 辺 高 志
神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株
式会社東芝横浜事業所内
(72)発明者 石 上 隆
神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株
式会社東芝横浜事業所内
Ｆターム(参考） 4K029 AA02 AA04 BA58 BD05 CA06
DB04 DC09
Claims (5)
- 【請求項１】クロムを主成分とし、アルミニウム、ケイ
素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、
ニオブ、タンタル、タングステン、モリブデンおよびボ
ロンからなる群より選択される少なくとも一種の元素を
１０〜５０原子％含み、酸素、炭素、硫黄および水素の
合計含有量が３０００ｐｐｍ以下であることを特徴とす
る、スパッタリングターゲット。 - 【請求項２】アルミニウム、ケイ素、チタン、ジルコニ
ウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、タ
ングステン、モリブデンおよびボロンからなる群より選
択される少なくとも一種の元素を１０〜２０原子％含
む、請求項１に記載のスパッタリングターゲット。 - 【請求項３】酸素、炭素、硫黄および水素の合計含有量
が２０００ｐｐｍ以下である、請求項１または２に記載
のスパッタリングターゲット。 - 【請求項４】窒素ガス含有雰囲気中でスパッタリングを
行って金属表面に硬質窒化被膜を形成させるものであ
る、請求項１〜３のいずれかに記載のスパッタリングタ
ーゲット。 - 【請求項５】炭化タングステン、コバルト、ステンレス
から選ばれるいずれか１種の表面に硬質窒化被膜を形成
させる、請求項４に記載のスパッタリングターゲット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002026416A JP4127474B2 (ja) | 2002-02-04 | 2002-02-04 | スパッタリングターゲット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002026416A JP4127474B2 (ja) | 2002-02-04 | 2002-02-04 | スパッタリングターゲット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003226963A true JP2003226963A (ja) | 2003-08-15 |
| JP4127474B2 JP4127474B2 (ja) | 2008-07-30 |
Family
ID=27748258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002026416A Expired - Lifetime JP4127474B2 (ja) | 2002-02-04 | 2002-02-04 | スパッタリングターゲット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4127474B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2012014921A1 (ja) | 2010-07-30 | 2012-02-02 | Jx日鉱日石金属株式会社 | スパッタリングターゲット及び／又はコイル並びにこれらの製造方法 |
| DE102004005934B4 (de) * | 2003-02-07 | 2015-11-26 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Hartfilm, Herstellungsverfahren dafür und Target zur Hartfilmherstellung |
| JP2017057490A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 山陽特殊製鋼株式会社 | Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ系合金ターゲット材 |
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| WO2018131328A1 (ja) | 2017-01-12 | 2018-07-19 | 日立金属株式会社 | Ｃｒ合金ターゲット材 |
| KR102011141B1 (ko) * | 2018-10-24 | 2019-08-14 | 한국원자력연구원 | Cr-Al 2원계 합금 스퍼터링 타겟 및 이의 제조방법 |
| US10844476B2 (en) | 2015-09-18 | 2020-11-24 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Sputtering target material |
| CN113614280A (zh) * | 2019-03-26 | 2021-11-05 | 日立金属株式会社 | V合金靶 |
| JP2023512126A (ja) * | 2020-12-22 | 2023-03-24 | 寧波江豊電子材料股▲フン▼有限公司 | バナジウムタングステン合金ターゲット素材の製造方法 |
-
2002
- 2002-02-04 JP JP2002026416A patent/JP4127474B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| WO2012014921A1 (ja) | 2010-07-30 | 2012-02-02 | Jx日鉱日石金属株式会社 | スパッタリングターゲット及び／又はコイル並びにこれらの製造方法 |
| US9951412B2 (en) | 2010-07-30 | 2018-04-24 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Sputtering target and/or coil, and process for producing same |
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| US11377726B2 (en) | 2015-09-18 | 2022-07-05 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Sputtering target material |
| US10844476B2 (en) | 2015-09-18 | 2020-11-24 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Sputtering target material |
| CN110168129A (zh) * | 2017-01-12 | 2019-08-23 | 日立金属株式会社 | 铬合金靶材 |
| JPWO2018131328A1 (ja) * | 2017-01-12 | 2019-11-07 | 日立金属株式会社 | Ｃｒ合金ターゲット材 |
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| WO2018131328A1 (ja) | 2017-01-12 | 2018-07-19 | 日立金属株式会社 | Ｃｒ合金ターゲット材 |
| JP7103233B2 (ja) | 2017-01-12 | 2022-07-20 | 日立金属株式会社 | Ｃｒ合金ターゲット材 |
| KR102011141B1 (ko) * | 2018-10-24 | 2019-08-14 | 한국원자력연구원 | Cr-Al 2원계 합금 스퍼터링 타겟 및 이의 제조방법 |
| CN113614280A (zh) * | 2019-03-26 | 2021-11-05 | 日立金属株式会社 | V合金靶 |
| JP2023512126A (ja) * | 2020-12-22 | 2023-03-24 | 寧波江豊電子材料股▲フン▼有限公司 | バナジウムタングステン合金ターゲット素材の製造方法 |
| JP7376611B2 (ja) | 2020-12-22 | 2023-11-08 | 寧波江豊電子材料股▲フン▼有限公司 | バナジウムタングステン合金ターゲット素材の製造方法 |
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