JP2003277924A - ルテニウムスパッタリングターゲットの製造方法及びそれにより得られたターゲット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体メモリーのキャパシタ用電極などの形
成に利用され、熔解工程での不純物混入が抑制された、
大型のルテニウムスパッタリングターゲット及びその製
造方法の提供。 【解決手段】 水素を含有するガス雰囲気下で、ルテニ
ウム原料をプラズマアーク熔解又はアーク熔解させ、イ
ンゴットを作製する第１の工程と、このインゴットを所
定のサイズの板材に加工する第２の工程と、この板材を
複数枚接合する第３の工程とを含むことを特徴とするル
テニウムスパッタリングターゲットの製造方法；また、
この製造方法により得られる、実質的にルテニウムから
なり、水素の含有量が５重量ｐｐｍ以下でかつタングス
テン又はタンタルの含有量が５重量ｐｐｍ以下であるこ
とを特徴とするルテニウムスパッタリングターゲットに
よって提供。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ルテニウムスパッ
タリングターゲットの製造方法及びそれにより得られた
ターゲットに関し、さらに詳しくは、半導体メモリーの
キャパシタ用電極などの形成に利用され、熔解工程での
不純物混入が抑制された、大型のルテニウムスパッタリ
ングターゲットの製造方法及びそれにより得られたター
ゲットに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体メモリーのキャパシタ用電
極膜、或いは巨大磁気抵抗効果型（ＧＭＲ）ヘッドやハ
ードディスクなど磁気メディアに使用される積層フェリ
の構成要素である非磁性中間膜などの材料としてルテニ
ウムが用いられるようになり、これら電極膜などのルテ
ニウム薄膜はスパッタリング法により形成されている。

【０００３】デバイスの高集積化・高密度化が進むにつ
れ、各種材料の純度が見直され、ルテニウムスパッタリ
ングターゲット（以下、スパッタリングターゲット、或
いは単にターゲットともいう）にもさらなる高純度化が
求められている。また、製品歩留り向上のため、スパッ
タリングターゲットは大型化する傾向にある。

【０００４】従来、大型ターゲットの製造方法として、
ホットプレスなどによる焼結法が検討されている。しか
し、焼結法により作製されたターゲットは、原料粉末の
純度よりも高純度になることはなく、また密度が低いと
いう欠点があった。

【０００５】こうした課題を解決するものとして、ホッ
トプレス成形体の一部分を電子ビーム熔解又はアーク熔
解処理する方法（例えば、特許文献１参照）や、ルテニ
ウムをアーク熔解、真空プラズマ溶解してインゴットと
し、これを板材とした後に、それら複数枚を電子ビーム
溶接、アーク溶接あるいは真空プラズマ溶接する方法
（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。

【０００６】しかし、特許文献１により提案された方法
によれば、ホットプレス成形体の表面にルテニウム熔解
層を形成させるために、表面は高純度化するものの、そ
れ以外の部分は低純度の状態であり、表面部分しかター
ゲットとして利用できずロスが大きいという問題があっ
た。

【０００７】また、特許文献２により提案された方法で
は、アーク熔解装置や真空プラズマ熔解装置の電極材
（タンタルやタングステン）からルテニウムインゴット
に不純物が混入するという問題があった。この場合、真
空プラズマ熔解は、１．３３×１０^−１〜１３．３Ｐａ
（１×１０^−３〜０．１Ｔｏｒｒ）の中真空領域での熔
解法であることから、ルテニウム自体の蒸発損失が増加
するために、歩留りが悪いという欠点もある。

【０００８】このようなことから、不純物の混入が少な
く、歩留まりよく製造でき、膜厚が均一なスパッタ膜が
形成できるルテニウムスパッタリングターゲットの出現
が切望されていた。

【０００９】

【特許文献１】特開平８−３０２４６２号（段落００１
０）

【特許文献２】特開平１１−６１３９３号（段落０００
９）

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
した従来技術の問題点に鑑み、半導体メモリーのキャパ
シタ用電極などの形成に利用され、熔解工程での不純物
混入が抑制された、大型のルテニウムスパッタリングタ
ーゲット及びその製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ルテニウム原料に
対し、水素を含有するガス雰囲気下でプラズマアーク熔
解するか、アーク熔解すれば、単一熔解工程であっても
熔解装置の電極材からの汚染を抑制でき、さらに、熔解
により作製したインゴットや、これを加工した板材を熱
処理すると、脱水素されることで、熔接の際に板材に割
れが生じなくなり、大型で高純度なルテニウムスパッタ
リングターゲットが得られることを見出し、また、かか
る方法で得られたターゲットは、実質的にルテニウムか
らなり、水素、タングステンが特定量以下であって、優
れたスパッタリング性能が発揮されることを確認して、
本発明を完成するに至った。

【００１２】すなわち、本発明の第１の発明によれば、
水素を含有するガス雰囲気下で、ルテニウム原料をプラ
ズマアーク熔解又はアーク熔解させ、インゴットを作製
する第１の工程と、このインゴットを所定のサイズの板
材に加工する第２の工程と、この板材を複数枚接合する
第３の工程とを含むことを特徴とするルテニウムスパッ
タリングターゲットの製造方法が提供される。

【００１３】一方、本発明の第２の発明によれば、第１
の発明において、第１の工程が、不活性ガスに１〜５０
体積％の水素を混合したガス雰囲気下で行われることを
特徴とするルテニウムスパッタリングターゲットの製造
方法が提供される。

【００１４】また、本発明の第３の発明によれば、第２
の発明において、不活性ガスにアルゴンを用い、プラズ
マアーク熔解又はアーク熔解させることを特徴とするル
テニウムスパッタリングターゲットの製造方法が提供さ
れる。

【００１５】また、本発明の第４の発明によれば、第３
の発明において、熔解中の炉内の圧力を１．３３×１０
^３〜２×１０^５Ｐａに調整することを特徴とするルテニ
ウムスパッタリングターゲットの製造方法が提供され
る。

【００１６】また、本発明の第５の発明によれば、第１
の発明において、第３の工程が、電子ビーム熔接により
行われることを特徴とするルテニウムスパッタリングタ
ーゲットの製造方法が提供される。

【００１７】また、本発明の第６の発明によれば、第１
の発明において、さらに、脱水素のために、第１の工程
の直後及び／又は第２の工程の直後に、インゴット又は
板材を真空中又は不活性ガス中で熱処理する工程を行う
ことを特徴とするルテニウムスパッタリングターゲット
の製造方法が提供される。

【００１８】さらに、本発明の第７の発明によれば、第
６の発明において、熱処理における処理温度が、８００
℃以上で、ルテニウムの融点よりも低い温度であること
を特徴とするルテニウムスパッタリングターゲットの製
造方法が提供される。

【００１９】一方、本発明の第８の発明によれば、第１
〜７の発明のいずれかのルテニウムスパッタリングター
ゲットの製造方法により得られる、実質的にルテニウム
からなり、水素の含有量が５重量ｐｐｍ以下でかつタン
グステン又はタンタルの含有量が５重量ｐｐｍ以下であ
ることを特徴とするルテニウムスパッタリングターゲッ
トが提供される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のルテニウムスパ
ッタリングターゲットの製造方法、それにより得られた
ターゲットについて詳細に説明する。

【００２１】１．ルテニウムスパッタリングターゲット
の製造方法 本発明のルテニウムスパッタリングターゲットは、イン
ゴットを作製する第１の工程、得られたインゴットを板
材に加工する第２の工程、最後に板材を接合する第３の
工程を順次行うことで製造される。この第１の工程の直
後、及び／又は第２工程の直後には、必要に応じてイン
ゴット又は板材を熱処理する工程を追加することができ
る。

【００２２】（１）インゴットの作製 先ず、ルテニウム原料を、少なくとも水素を含有するガ
ス雰囲気下でプラズマアーク熔解又はアーク熔解して、
ルテニウムインゴットとする。

【００２３】これに用いられるルテニウム原料は、通常
市販されている純度３Ｎ程度のものでよく、特に高純度
化したものを用いる必要はない。原料中に混入していた
アルカリ（土類）金属元素、遷移金属元素は、それらの
大半がルテニウムの熔解とともに除去されるからであ
る。

【００２４】プラズマアーク熔解には、プラズマ作動ガ
スとしてアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスを使用で
きるがヘリウムは高価であることから、特にアルゴンが
好ましい。プラズマ作動ガスに対しては水素を１〜５０
体積％、好ましくは５〜３０体積％添加する。水素が１
体積％未満では、熔解装置の電極材からの不純物の混入
を抑制できず、５０体積％を越えるとアークが不安定と
なり、熔解装置を破損するなどの問題があり好ましくな
い。

【００２５】アーク熔解は、水素を１〜５０体積％含有
する不活性ガス雰囲気下において熔解することは、上記
プラズマアーク熔解と同様であり、電流密度が大きい点
で相違する。ルテニウムのような高融点金属の場合に
は、熔解効率が高められ、生産性を向上できることから
プラズマアーク熔解の方が効果的であり好ましい。

【００２６】プラズマアーク熔解又はアーク熔解中は、
炉内圧を１．３３×１０^３〜２×１０^５Ｐａ（１０Ｔｏ
ｒｒ〜２ａｔｍ）に調整することが好ましい。特に好ま
しい炉内圧力は、２×１０^４〜１×１０^５Ｐａである。

【００２７】なお、ルテニウム原料が粉末状の場合は、
プレスやＣＩＰ（冷間等方加工プレス）、あるいはＨＰ
（ホットプレス）などで塊状にしておけば、プラズマ作
動ガスにより粉末が飛散するのを抑制でき、生産効率が
向上するので好ましい。

【００２８】所要時間は、ルテニウム原料の純度、量
（インゴットのサイズ）、投入電力（アーク出力）、プ
ラズマ作動ガス中の水素濃度などによっても異なるが、
３０〜９０分の間で適宜選定できる。

【００２９】このように、水素を含有するガス雰囲気下
でプラズマアーク熔解又はアーク熔解するため、インゴ
ットへの熔解装置の電極材からの不純物の混入を大幅に
低減しうる。プラズマ作動ガスに水素を添加した場合に
は熱伝導度が大きくなり、プラズマそのものの温度は低
くなることが知られていることから、熔解装置の電極材
の温度も、水素を添加した方がアルゴンのみの場合と比
べて低くなるため、電極表面からの不純物の蒸発が抑制
されたと考えられる。

【００３０】また、１．３３×１０^３〜２×１０^５Ｐａ
の炉内圧でルテニウムを熔解させることから、従来のよ
うな中真空領域（１．３３×１０^−１〜１３．３Ｐａ）
で行う真空プラズマ熔解法に比して、蒸発損失が極めて
少なく、ルテニウムスパッタリングターゲットを高い歩
留りの下に製造することができる。

【００３１】ただし、こうして得られたインゴットには
必要以上に水素が取り込まれている。本発明者らが行っ
た実験によると、ルテニウムインゴット中の水素濃度と
ビッカース硬さとは図１に示す関係にある。これによ
り、ルテニウムインゴット中に水素が高濃度含まれてい
ると強度が弱くなり、接合の際の熱衝撃でルテニウム板
材に割れが生じやすくなることが分かる。よって、引き
続き、真空中又は不活性ガス中で、８００℃以上かつル
テニウムの融点（２３１０℃）よりも低い温度でインゴ
ットを熱処理することが好ましい。この熱処理により、
インゴット中の水素含有量は低減する。

【００３２】熱処理方法としては、インゴットを炉内に
置き、ガス置換することのできる一般的な電気炉により
加熱する方法などが採用できる。熱処理における処理温
度としては、９００〜１５００℃、特に１０００〜１４
００℃とするのが好適である。１０００℃であれば１０
〜６０分間必要であるが、１４００℃であれば、５〜５
０分間かけて熱処理すればよい。このように高温で熱処
理することで、インゴットを脱水素できる。また、これ
により板材を接合する際に、その割れを生じ難くするこ
とができる。

【００３３】（２）板材の作製 次に、第１の工程で得られたルテニウムインゴットを、
放電加工や機械加工などによって所定サイズの板材とす
る。放電加工や機械加工は、公知の手段であって、特別
な条件が要求されるわけではない。

【００３４】第１の工程で熔解したインゴットを熱処理
しなかった場合、８００℃以上かつルテニウムの融点よ
りも低い温度で熱処理して、板材を脱水素することが好
ましい。熱処理条件としては、第１の工程で示したイン
ゴットの場合とほぼ同じ条件（温度、時間）を採用でき
る。

【００３５】すでにインゴットの段階で熱処理してあれ
ば、再び熱処理する必要はないが、熱処理を繰り返すこ
とで、さらに大きな効果を期待できる。板材は薄いため
に、インゴットの場合よりもやや低温で板材を熱処理す
る方が好ましいであろう。板材は８００〜１２００℃で
熱処理するのが好適である。８００℃であれば１０〜６
０分間必要であるが、１２００℃であれば５〜５０分間
だけ熱処理すればよい。これによってインゴットを脱水
素でき、また、板材を接合する際に、一層その割れが生
じ難くなるものと期待される。

【００３６】（３）板材の接合 最後に、第２の工程によって得られた所定サイズの板材
を複数枚突き合わせて接合する。板材は、接合部への不
純物混入を抑制するために、電子ビーム熔接、或いは水
素を含有するガス雰囲気下でのプラズマアーク熔接又は
アーク熔接のいずれかで接合を行う。熔接幅をなるべく
狭くするためには電子ビーム熔接によることが好まし
い。電子ビーム熔接は、公知の手段であって、条件など
は特に限定されない。

【００３７】以上により得られたルテニウムスパッタリ
ングターゲットは、熔解工程で装置電極材からの不純物
混入が抑制されるため高純度であり、透過Ｘ線写真や超
音波探傷によっても、割れなどの内部欠陥が検出されな
いほど高品質なものとなる。

【００３８】２．ルテニウムスパッタリングターゲット 本発明のスパッタリングターゲットは、実質的にルテニ
ウムからなり、それに含有される水素、タングステン又
はタンタルがそれぞれ特定量以下であることを特徴とす
るルテニウムスパッタリングターゲットである。

【００３９】実質的にルテニウムからなる、とはルテニ
ウムの純度が少なくとも９９．９９％であることを意味
する。そして、水素は５重量ｐｐｍ以下、かつタングス
テン又はタンタルも５重量ｐｐｍ以下でなければならな
い。水素が３重量ｐｐｍ以下、かつタングステン又はタ
ンタルが２重量ｐｐｍ以下であるターゲットが特に好ま
しい。水素が５重量ｐｐｍを越えると割れが生じ易いと
いう問題があり、またタングステンやタンタルが５重量
ｐｐｍを越えると異常放電が増加するという問題があり
好ましくない。

【００４０】このようなルテニウムスパッタリングター
ゲットは、水素、タングステン或いはタンタルだけでな
く、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、或いはカル
シウムなどのアルカリ（土類）金属元素、クロム、マン
ガン、コバルト、ニッケル、或いは鉄、銅などの遷移金
属元素を含みうる。

【００４１】しかし、本発明のターゲットは、それらの
含有量がいずれも少なく、透過Ｘ線写真や超音波探傷に
よっても、割れなどの内部欠陥が検出されず、優れたス
パッタ性能を有する。上記アルカリ（土類）金属元素、
遷移金属元素の含有量は１重量ｐｐｍ以下、特に０．１
重量ｐｐｍ以下であることが望ましい。これら金属元素
のいずれかが１重量ｐｐｍを越えても、良好なスパッタ
膜を得ることが困難となる。

【００４２】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示すが、本発明は
この実施例によって何ら限定されるものではない。

【００４３】［実施例１］ （１）インゴットの作製 表１に示した不純物品位（純度９９．９重量％）のルテ
ニウム原料を、日本研究開発工業株式会社製の静水圧粉
末成型装置で固め、プラズマアーク熔解炉内の水冷銅坩
堝に充填した。炉内をＡｒガスで置換してから、炉内圧
を１×１０^５Ｐａ（１ａｔｍ）とした後、プラズマ作動
ガスをＡｒ（５体積％Ｈ_２）に調節しながら、インゴッ
ト一個あたり６０分間かけてプラズマアーク熔解を行
い、２４個のインゴットを作製した。プラズマアーク熔
解には、大同特殊鋼株式会社製のプラズマ高融点金属熔
解炉を使用した。また、熔解時の電流値は５５０Ａであ
った。得られたインゴットを大亜真空株式会社製の真空
焼結炉に入れ、炉内を１×１０^−２Ｐａまで真空引きし
た後、１０００℃で６０分間熱処理した。

【００４４】

【表１】

【００４５】（２）板材の作製 こうして得た熔解後のインゴット（２４個）を、放電加
工機により、厚さ３．５ｍｍ、一辺３６ｍｍの板材（正
六角形）に加工し、板材を計２４枚作製できた。 （３）接合 得られた板材を酸洗・脱脂してから、突き合わせて電子
ビーム熔接を行った。放電加工機と平面研削盤で直径３
００ｍｍ、厚さ３ｍｍに加工し、本発明のルテニウムス
パッタリングターゲットを得ることができた。得られた
ルテニウムスパッタリングターゲットの不純物含有量
を、水素は不活性ガス融解−熱伝導度測定法で、それ以
外の元素はグロー放電質量分析法により測定し、結果を
表２に示した。熔解装置の電極材はタングステンである
が、その混入が抑制され高純度なターゲットが得られ
た。また、得られたルテニウムスパッタリングターゲッ
トの内部を、透過Ｘ線写真や超音波探傷によって検査し
たが、割れなどの内部欠陥は検出されなかった。

【００４６】

【表２】

【００４７】次に、このルテニウムスパッタリングター
ゲットを用いてスパッタリングし、異常放電の発生状況
を調べた。スパッタガスとしては純度６ＮのＡｒを用
い、ガス圧力は１．０Ｐａとした。異常放電の発生回数
は、マイクロアークモニター（ランドマークテクノロジ
ー社製）にて、スパッタリング中のアーク発生回数を測
定した。結果を表３に示す。スパッタリング中に異常放
電が発生することなく、パーティクルが少なく、電極特
性も良好な薄膜を形成することができた。なお、表３に
おける異常放電の項目であるが、１回のアークエネルギ
ーが５０ｍＪ以上を「大」、５０ｍＪ未満１０ｍＪ以上
を「中」、また１０ｍＪ未満を「小」で表した。発生回
数は、１分間当たりに異常放電が発生した回数である。

【００４８】

【表３】

【００４９】［実施例２］ （１）インゴットの作製 プラズマ作動ガスをＡｒ（３０体積％Ｈ_２）とした以外
は実施例１と同様にして、２４個のルテニウムインゴッ
トを作製した。得られたインゴットを実施例１に示した
真空焼結炉に入れ、炉内を１×１０^{− ２}Ｐａまで真空引
きした後、１４００℃で５０分間熱処理した。 （２）板材の作製 熱処理後のインゴットから、放電加工機で、厚さ３．５
ｍｍ、一辺３６ｍｍの正六角形の板材を２４枚分作製し
た。 （３）接合 実施例１と同様にして板材を接合し、直径３００ｍｍ、
厚さ３ｍｍのルテニウムスパッタリングターゲットを得
た。得られたターゲットの不純物含有量を測定し、表２
に示した。熔解装置の電極材であるタングステンの混入
は抑制された。また、得られたターゲットを、透過Ｘ線
写真や超音波探傷によって内部を検査したが、割れなど
内部欠陥は検出されなかった。このターゲットを用い
て、実施例１と同様にスパッタリングし、異常放電の発
生状況を調べた。表３に示すとおり、スパッタリング中
に異常放電が発生することなく、パーティクルが少なく
て電極特性も良好な薄膜を形成することができた。

【００５０】［実施例３］ （１）インゴットの作製 実施例２と同様に、プラズマ作動ガスをＡｒ（３０体積
％Ｈ_２）としてプラズマアーク熔解により、２４個のル
テニウムインゴットを作製した。 （２）板材の作製 熔解後のインゴット（２４個）に熱処理を施さず、その
まま放電加工機で、厚さ３．５ｍｍ、一辺３６ｍｍの正
六角形の板材を計２４枚分作製した。得られた板材を実
施例１に示した真空焼結炉に入れ、炉内を１×１０^−２
Ｐａまで真空引きした後、１１５０℃で６０分間熱処理
した。 （３）接合 実施例１と同様にして、板材を電子ビーム熔接で接合
し、直径３００ｍｍ、厚さ３ｍｍのルテニウムスパッタ
リングターゲットを得た。得られたターゲットの不純物
含有量を測定し、結果を表２に示した。熔解装置の電極
材であるタングステンの混入は抑制された。また、得ら
れたターゲットを、透過Ｘ線写真や超音波探傷によって
内部を検査したが、割れなど内部欠陥は検出されなかっ
た。このターゲットを用いて、実施例１と同様に、スパ
ッタリングを行って異常放電の発生状況を調べた。表３
に示すとおり、スパッタリング中にほとんど異常放電が
発生することなく、パーティクルが少なく電極特性も良
好な薄膜を形成することができた。

【００５１】［実施例４］ （１）インゴットの作製 実施例２と同様に、プラズマ作動ガスをＡｒ（３０体積
％Ｈ_２）としたプラズマアーク熔解によりインゴットを
作製し、続いて、得られたインゴットを実施例２と同様
に、１４００℃で５０分間熱処理した。 （２）板材の作製 熱処理後のインゴット（２４個）から、放電加工機で、
厚さ３．５ｍｍ、一辺３６ｍｍの正六角形の板材を計２
４枚分作製した。得られた板材を実施例３と同様に、１
１５０℃で６０分間熱処理した。 （３）接合 実施例１と同様に板材を接合し、直径３００ｍｍ、厚さ
３ｍｍのルテニウムスパッタリングターゲットを得た。
得られたターゲットの不純物含有量を測定し、結果を表
２に示した。熔解装置の電極材であるタングステンの混
入は抑制された。また、得られたターゲットを、透過Ｘ
線写真や超音波探傷によって内部を検査したが、割れな
どの内部欠陥は検出されなかった。このターゲットを用
いて、実施例１と同様に、スパッタリングを行って異常
放電の発生状況を調べた。表３に示すとおり、スパッタ
リング中に全く異常放電が発生せず、パーティクルが少
ない、電極特性も良好な薄膜を形成することができた。

【００５２】［比較例１］ （１）インゴットの作製 実施例２と同様に、プラズマ作動ガスをＡｒ（３０体積
％Ｈ_２）としたプラズマアーク熔解により、２４個のル
テニウムインゴットを作製した。 （２）板材の作製 熔解後のインゴット（２４個）に熱処理を施さず、その
まま放電加工機により、厚さ３．５ｍｍ、一辺３６ｍｍ
（正六角形）の板材を計２４枚分作製した。 （３）接合 板材に熱処理を施さず、実施例１と同様にして接合し、
直径３００ｍｍ、厚さ３ｍｍのルテニウムスパッタリン
グターゲットを得た。得られたルテニウムスパッタリン
グターゲットに含まれる不純物の量を測定し、結果を表
２に示した。熔解装置の電極材であるタングステンの混
入は抑制された。しかし、ターゲットには水素が過剰に
含有されているため、透過Ｘ線写真や超音波探傷によっ
て内部を検査したところ、内部に割れが検出された。こ
のルテニウムスパッタリングターゲットを用いて、それ
ぞれスパッタリングを行って、実施例１と同様にして異
常放電の発生状況を調べた。結果を表３に示す。スパッ
タリング中に頻繁に異常放電が発生し、得られた薄膜は
パーティクルが多く、膜厚も不均一であった。

【００５３】［比較例２］ （１）インゴットの作製 プラズマ作動ガスをＡｒ（Ｈ_２を添加せず）とした以外
は実施例１と同様にして、２４個のインゴットを作製し
た。 （２）板材の作製 得られたインゴット（２４個）から、放電加工機によ
り、厚さ３．５ｍｍ、一辺３６ｍｍ（正六角形）の板材
を計２４枚分作製した。 （３）接合 実施例１と同様にして板材を接合し、直径３００ｍｍ、
厚さ３ｍｍのルテニウムスパッタリングターゲットを得
た。得られたターゲットの不純物含有量を測定し、結果
を表２に示した。水素の含有量は少ないものの、熔解装
置の電極材からタングステンが混入していた。また、得
られたスパッタリングターゲットを、透過Ｘ線写真や超
音波探傷によって内部を検査したが、割れなど内部欠陥
は検出されなかった。このターゲットを用いてスパッタ
リングを行ない、実施例１と同様に異常放電の発生状況
を調べた。結果を表３に示す。スパッタリング中に頻繁
に異常放電が発生し、得られた薄膜はパーティクルが多
く、膜厚も不均一であった。

【００５４】以上の結果から、実施例１〜４のように、
インゴットを熔解する際、プラズマ作動ガスに水素を１
〜５０体積％（好ましくは５〜３０体積％）添加すれ
ば、ターゲットへのタングステンの混入を低減でき、実
施例２〜４のように、熔解したインゴット又は接合すべ
き板材の少なくとも一方を熱処理することで、脱水素で
き、異常放電を起こし難いターゲットが得られることが
分かる。

【００５５】これに対して、比較例１のように、プラズ
マ作動ガスに水素を多量に（例えば、３０体積％）添加
してルテニウム原料をプラズマアーク熔解したにも関わ
らず脱水素しない場合には、ターゲットの水素含有量が
大きくなりすぎ、一方、比較例２のように水素を全く添
加しないガス雰囲気下でインゴットを熔解すると、ター
ゲットへのタングステンの混入を抑制できず、異常放電
を起こすので好ましくないことが分かる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、単一の熔解工程でも、
熔解装置の電極材などから不純物の混入が抑制でき、内
部欠陥のないルテニウムスパッタリングターゲットを提
供できる。また、１．３３×１０^３〜２×１０^５Ｐａの
炉内圧で行う熔解法なため、蒸発損失が極めて少なく、
高い歩留りの下にターゲットを製造でき、高純度ルテニ
ウムスパッタリングターゲットを安価に提供できること
から、その工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ルテニウムインゴット中の水素濃度とビッカー
ス硬さとの関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高塚 裕二 千葉県市川市中国分３−18−５ 住友金属 鉱山株式会社中央研究所内 Ｆターム(参考） 4K029 BD02 DC03 DC07 DC08 4M104 BB04 DD40

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水素を含有するガス雰囲気下で、ルテニ
   ウム原料をプラズマアーク熔解又はアーク熔解させ、イ
   ンゴットを作製する第１の工程と、このインゴットを所
   定のサイズの板材に加工する第２の工程と、この板材を
   複数枚接合する第３の工程とを含むことを特徴とするル
   テニウムスパッタリングターゲットの製造方法。
2. 【請求項２】 第１の工程が、不活性ガスに１〜５０体
   積％の水素を混合したガス雰囲気下で行われることを特
   徴とする請求項１に記載のルテニウムスパッタリングタ
   ーゲットの製造方法。
3. 【請求項３】 不活性ガスにアルゴンを用い、プラズマ
   アーク熔解又はアーク熔解させることを特徴とする請求
   項２に記載のルテニウムスパッタリングターゲットの製
   造方法。
4. 【請求項４】 熔解中の炉内の圧力を１．３３×１０^３
   〜２×１０^５Ｐａに調整することを特徴とする請求項３
   に記載のルテニウムスパッタリングターゲットの製造方
   法。
5. 【請求項５】 第３の工程が、電子ビーム熔接により行
   われることを特徴とする請求項１に記載のルテニウムス
   パッタリングターゲットの製造方法。
6. 【請求項６】 さらに、脱水素のために、第１の工程の
   直後及び／又は第２の工程の直後に、インゴット又は板
   材を真空中又は不活性ガス中で熱処理する工程を行うこ
   とを特徴とする請求項１に記載のルテニウムスパッタリ
   ングターゲットの製造方法。
7. 【請求項７】 熱処理における処理温度が、８００℃以
   上で、ルテニウムの融点よりも低い温度であることを特
   徴とする請求項６に記載のルテニウムスパッタリングタ
   ーゲットの製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載のルテニ
   ウムスパッタリングターゲットの製造方法により得られ
   る、実質的にルテニウムからなり、水素の含有量が５重
   量ｐｐｍ以下でかつタングステン又はタンタルの含有量
   が５重量ｐｐｍ以下であることを特徴とするルテニウム
   スパッタリングターゲット。