JP2007291522A - Manganese alloy sputtering target - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a low-oxygen and low-sulfur and large-diameter (shaped) manganese alloy sputtering target and a method for producing the same. It is related with a sputtering target and its manufacturing method.
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。
In recent years, magnetic recording apparatuses such as hard disks for computers have been rapidly miniaturized, and the recording density is about to reach several tens of Gb / in 2 . For this reason, a conventional inductive head is the limit as a reproducing head, and a magnetoresistive (AMR) head is used.
This magnetoresistive (AMR) head has grown rapidly worldwide with the expansion of the personal computer market and the like, and a giant magnetoresistive (GMR) head having a higher density has been put into practical use.
Because of this, manganese alloys of manganese and platinum group elements have recently been used as antiferromagnetic films for spin valve films used in GMR heads, and rapid research and development for further efficiency Has been made. Further, this antiferromagnetic film is used not only for GMR but also for TMR, and also for MRAM and the like.
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。
In manufacturing such a giant magnetoresistive (GMR) head, for example, each layer constituting the head is formed by sputtering. In general, a target used for sputtering is manufactured by a hot press method in which powder is sintered, a powder metallurgy method by a HIP method, a melting method, or the like. When a manganese alloy target composed of manganese and a platinum group element or the like is manufactured by the powder metallurgy method, there are advantages that the shape yield is good and the bending strength is high.
However, this powder metallurgy method has a problem that the specific surface area of the raw material powder is large, the adsorbed oxygen is remarkably high, the amount of oxygen and other impurity elements mixed in the target manufacturing process is large, and the density is low. is there. The presence of oxygen is clearly undesirable because it degrades the magnetic properties of the film.
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。
A film is formed by sputtering, in which positive ions such as Ar ions are physically collided with a target placed on the cathode, and the material constituting the target is released by the collision energy, and the substrate on the anode side facing the target is released. This is done by stacking films having the same composition as the target material.
The coating method by sputtering has a feature that a thin film in angstrom units to a thick film of several tens of μm can be formed at a stable film formation speed by adjusting the processing time, supply power, and the like.
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。
However, particularly problematic when such a film is formed are the density of the sputtering target and the nodules generated during the sputtering operation.
Manganese alloy targets are manufactured by sintering a mixed powder in which manganese powder and a powder of platinum group element or the like are mixed at a predetermined ratio. However, since the powder is originally of a different component composition, the particle size of the powder varies. There is a problem that it is difficult to obtain a dense sintered body.
In addition, since the film layer is further miniaturized or densified, the film itself is also thinned and miniaturized, and the quality tends to deteriorate when the formed film is not uniform. Therefore, it is important to make the components of the target uniform and reduce the vacancies.
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。
Further, when the nodule on the erosion surface of the target is increased, this causes irregular sputtering, and in some cases, abnormal discharge or a cluster-like (coagulated) film is formed, causing a short circuit. At the same time, coarse particles (particles) float in the sputter chamber, and this also causes the problem of redepositing on the substrate and causing protrusions on the thin film.
From the above, it was necessary to obtain a sintered compact target having a uniform and high density component, but such a decrease in density is indispensable for the powder metallurgy method, and nodule and particle generation are There is an inevitable problem.
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２００１−２６８６１）。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。
In contrast, the melting method does not adsorb oxygen or the like that occurs in powder metallurgy, and has a feature that the target density is higher than that of the sintered body. However, although the Mn alloy target obtained by the melting method has excellent characteristics, there is a problem that cracking occurs because the bending strength is lower than that of the sintered body.
For this reason, there is a proposal to use the molten cast product as it is while having brittleness or to increase the bending strength by making the cast structure a dendrite structure (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-26861). However, there is anisotropy in the cast structure, and even if the dendrite structure can be increased and the bending strength can be increased, the anisotropy is reflected in the sputtering film, which may cause defects in uniformity. Is expensive.
Further, although a sintering method is desirable from the viewpoint of manufacturing cost and raw material yield, there is also a proposal to use a material obtained by a melting method after plastic working (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-160332). However, in this case, there is also a proposal that is merely a mere desk theory, because it is not clear what plastic processing is and the degree of plastic processing.
As a matter of fact, the above-described manganese alloy target with low bending strength and easy cracking cannot be solved without a specific proposal for solving this brittleness.
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。 The present invention provides a method for solving the above-mentioned problems, that is, solving the drawbacks of a manganese alloy that has low bending strength and easily cracks, and that can stably produce a forged manganese alloy target. It is an object of the present invention to provide a manganese alloy sputtering target that can form a thin film having high characteristics and high corrosion resistance with little generation of nodules and particles.
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、単相の等軸晶を有し、結晶粒径が５００μｍ以下である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（１００μｍ×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．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上記１又は２に記載のマンガン合金スパッタリングターゲット
４．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
５．０．７５Ｔｍ（Ｋ）≦Ｔ（Ｋ）≦０．９８Ｔｍ（Ｋ）で鍛造することを特徴とする上記４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）
６．０．８０Ｔｍ（Ｋ）≦Ｔ（Ｋ）≦０．９０Ｔｍ（Ｋ）で鍛造することを特徴とする上記４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）
７．３０％≦圧下率≦９９％で鍛造することを特徴とする上記４〜６のいずれか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
８．据込み鍛造又は型鍛造することを特徴とする上記４〜７のいずれか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
９．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４〜８のいずれか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．酸素１０００ｐｐｍ以下、硫黄２００ｐｐｍ以下であることを特徴とする上記４〜９のいずれか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．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４〜１０のいずれか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．単相の等軸晶組織を有することを特徴とする上記４〜１１のいずれか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．結晶粒径が５００μｍ以下であることを特徴とする上記４〜１２のいずれか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．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上記４〜１３のいずれか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。
As technical means for solving the above problems, the inventors have obtained knowledge that a forged manganese alloy sputtering target can be produced by improving the processing method.
Based on this finding, the present invention provides 1. 1. A manganese alloy sputtering target characterized by comprising a forged structure having oxygen of 1000 ppm or less and sulfur of 200 ppm or less, a single-phase equiaxed crystal, and a crystal grain size of 500 μm or less. 2. The manganese alloy sputtering target according to 1 above, wherein the number of oxide particles having a particle size of 5 μm or more is 1 or less per unit area (100 μm × 100 μm). 3. The manganese alloy sputtering target 4 according to 1 or 2 above, comprising at least one selected from Ni, Pd, Pt, Rh, Ir, Au, Ru, Os, Cr and Re and the balance Mn of 10 to 98 at% . A manganese alloy ingot obtained by melting by induction melting, arc melting, electron beam melting, or the like is forged at an average true strain rate of 1 × 10 −2 to 2 × 10 −5 (1 / s). 5. A method for producing a manganese alloy sputtering target according to 4 above, wherein the manganese alloy sputtering target is forged at 5.0.75 Tm (K) ≦ T (K) ≦ 0.98 Tm (K). T (K): forging temperature, Tm (K): melting point of manganese alloy)
6. The method for producing a manganese alloy sputtering target according to 4 above, wherein forging is performed at 0.80 Tm (K) ≦ T (K) ≦ 0.90 Tm (K) (where T (K): forging temperature, Tm (K): melting point of manganese alloy)
7. The method for producing a manganese alloy sputtering target according to any one of 4 to 6 above, wherein forging is performed at 30% ≤ rolling reduction ≤ 99%. 8. The method for producing a manganese alloy sputtering target according to any one of 4 to 7, wherein upsetting forging or die forging is performed. 9. The method for producing a manganese alloy sputtering target according to any one of 4 to 8 above, wherein forging is performed in a vacuum or an inert gas atmosphere. 10. Manufacturing method of manganese alloy sputtering target according to any one of 4 to 9 above, wherein oxygen is 1000 ppm or less and sulfur is 200 ppm or less. 11. The method for producing a manganese alloy sputtering target according to any one of 4 to 10 above, wherein the number of oxide particles having a particle size of 5 μm or more is 1 or less per unit area (100 μm × 100 μm). 12. The method for producing a manganese alloy sputtering target according to any one of 4 to 11 above, which has a single-phase equiaxed crystal structure. 13. The method for producing a manganese alloy sputtering target according to any one of 4 to 12, wherein the crystal grain size is 500 μm or less. 14. The manganese alloy as described in any one of 4 to 13 above, comprising at least one selected from Ni, Pd, Pt, Rh, Ir, Au, Ru, Os, Cr and Re and the balance Mn of 10 to 98 at% A method for producing a sputtering target is provided.
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。 The present invention solves the disadvantages of manganese alloys that have low bending strength and are prone to cracking, and can stably produce a manganese alloy target by forging, resulting in less generation of nodules and particles, high characteristics and high corrosion resistance. It has the outstanding effect that the manganese alloy sputtering target which can form a thin film can be obtained.
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、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。
The manganese alloy sputtering target of the present invention can be applied to a manganese alloy mainly composed of at least one selected from Ni, Pd, Pt, Rh, Ir, Au, Ru, Os, Cr and Re and the balance Mn of 10 to 98 at%.
These manganese alloys are useful as giant magnetoresistive heads, that is, antiferromagnetic films for spin valve films that can be used for GMR, TMR, and MRAM in the future.
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１×１０−２〜２×１０−５（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。
High purity raw materials made of these manganese alloys are melted by electron beam melting, arc melting, or induction melting. To avoid oxygen contamination, it is desirable to dissolve in a vacuum or inert atmosphere. This removes volatile materials and further increases the purity. This is cast to obtain a high purity manganese alloy ingot.
The ingot is upset or die forged, preferably in a vacuum or inert gas atmosphere. Forging is performed at an average true strain rate of 1 × 10 −2 to 2 × 10 −5 (1 / s). If the average true strain rate exceeds 1 × 10 −2 (1 / s), cracking is likely to occur, and if it is less than 2 × 10 −5 (1 / s), it takes too much time for forging and is not efficient.
Forging temperature T (K) is preferably 0.75 Tm (K) ≦ T (K) ≦ 0.98 Tm (K). In the formula, Tm (K) is the melting point of the manganese alloy. If it is less than 0.75 Tm (K), cracking is likely to occur, and if it exceeds 0.98 Tm (K), the processing is not easy for the high temperature, which is inefficient. A particularly preferable forging temperature range is 0.80 Tm (K) ≦ T (K) ≦ 0.90 Tm (K). The rolling reduction is desirably 30% or more and 99% or less.
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（１００μｍ×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。
By the forging described above, a manganese alloy sputtering target having oxygen of 1000 ppm or less and sulfur of 200 ppm or less can be produced.
Further, the number of oxide particles having a particle size of 5 μm or more is one or less per unit area (100 μm × 100 μm), a manganese alloy sputtering target having a single-phase equiaxed crystal structure and a crystal particle size of 500 μm or less. Can be manufactured.
次に、本発明の実施例及び比較例に基づいて説明する。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。 Next, description will be made based on examples and comparative examples of the present invention. In addition, a present Example is an example to the last, and is not restrict | limited to this example. That is, all aspects or modifications other than the embodiments are included within the scope of the technical idea of the present invention.
（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。
(Example 1 to Example 5)
Raw materials made of manganese-platinum having the composition shown in Table 1 were melted in an argon atmosphere using a vacuum induction melting furnace to prepare an ingot.
These ingots were upset and forged in an inert gas atmosphere to obtain a manganese platinum alloy sputtering target. Table 1 similarly shows the forging conditions such as the melting point, forging temperature, rolling reduction, and true strain rate of each manganese platinum alloy.
Table 2 shows the oxygen content, sulfur content, number of oxide particles having a particle size of 5 μm or more per unit area (100 μm × 100 μm), and average particle size (μm) of the manganese platinum alloy obtained by this forging. Show.
About Example 2, the microscopic structure photograph of a manganese platinum alloy is shown to FIG. 1 (A, B).
（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、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）等を実施例と対比して、表１及び表２に示す。
(Comparative Examples 1 to 3)
Comparative Example 1 is a mixture of manganese powder and platinum powder shown in Table 1 and then hot-pressed at a temperature of 1200 ° C. and a pressure of 150 kg / cm 2 to form a sputtering target. Comparative Example 2 is a synthetic powder of manganese and platinum. Thereafter, hot pressing was performed at a temperature of 1200 ° C. and a pressure of 150 kg / cm 2 to prepare a sputtering target. Comparative Example 3 was prepared by using a raw material made of manganese-platinum in the same manner as in the example, using a vacuum induction melting furnace. It melt | dissolved in atmosphere and produced the manganese platinum ingot. And this is cut out from the ingot to make a manganese platinum target.
The composition and oxygen content, sulfur content, the number of oxide particles with a particle size of 5 μm or more per unit area (100 μm × 100 μm), the average particle size (μm), etc. are compared with the examples. Table 1 and Table 2 show.
（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。
(Example 6)
Raw materials made of manganese-iridium having the composition shown in Table 3 were melted in an argon atmosphere using a vacuum induction melting furnace to produce an ingot.
These ingots were upset and forged in an inert gas atmosphere to obtain a manganese iridium alloy sputtering target. Table 3 shows the forging conditions such as the melting point, forging temperature, rolling reduction, and true strain rate of the manganese iridium alloy.
Table 4 shows the oxygen content, sulfur content, number of oxide particles having a particle diameter of 5 μm or more per unit area (100 μm × 100 μm), and average particle diameter (μm) of the manganese alloy obtained by this forging. .
（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１０５０°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×１００μｍ）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。
(Comparative Example 4 to Comparative Example 5)
Comparative Example 4 was a mixture of manganese powder and iridium powder shown in Table 3 and then hot-pressed at a temperature of 1050 ° C. and a pressure of 150 kg / cm 2 to form a sputtering target. Comparative Example 5 was manufactured in the same manner as in Example. -The raw material which consists of iridium was melt | dissolved in argon atmosphere using the vacuum induction melting furnace, and the manganese iridium alloy ingot was produced. And this is cut out from the ingot to make a manganese iridium alloy target.
The composition and oxygen content, sulfur content, the number of oxide particles with a particle size of 5 μm or more per unit area (100 μm × 100 μm), the average particle size (μm), etc. are compared with the examples. Tables 3 and 4 show the results.
（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。
(Example 7)
Raw materials made of manganese-nickel having the composition shown in Table 5 were melted in an argon atmosphere using a vacuum induction melting furnace to produce an ingot.
These ingots were upset and forged in an inert gas atmosphere to obtain a manganese nickel alloy sputtering target. Table 3 shows the forging conditions such as the melting point, forging temperature, rolling reduction, and true strain rate of the manganese nickel alloy.
Table 6 shows the oxygen content, sulfur content, number of oxide particles having a particle size of 5 μm or more per unit area (100 μm × 100 μm), and average particle size (μm) of the manganese nickel alloy obtained by this forging. Show.
（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（１００μｍ×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。
(Comparative Example 6)
In Comparative Example 6, as shown in Table 5, raw materials composed of manganese-nickel were melted in an argon atmosphere using a vacuum induction melting furnace in the same manner as in Example 7 to prepare an ingot. And this is cut out from the ingot and targeted.
Contrast with Example 7 the composition, oxygen content, sulfur content, number of oxide particles having a particle size of 5 μm or more per unit area (100 μm × 100 μm), average particle size (μm), and the like. Tables 5 and 6 show the results.
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２２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。
Next, sputtering was performed using the sputtering target (φ76.2 mm) obtained in the above Examples and Comparative Examples, and the amount (number) of nodules generated was measured. In this case, the number of nodules generated is the number that can be identified visually. The sputtering conditions are as follows.
Sputtering gas: Ar
Sputtering gas pressure: 0.5Pa
Sputtering gas flow rate: 100 SCCM
Input power: 1 W / cm 2
Sputtering time: ˜40 hours Table 7 shows the measurement results of the amount (number) of nodules generated.
As apparent from Table 7 above, the number of nodules generated on the target surface of the example of the present invention is 22 at the maximum in 20 hours and 31 even after 40 hours.
On the other hand, in the target of the comparative example, the number of nodules is 35 to 191 in 20 hours, and further increases to 144 to 587 after 40 hours. In particular, in the sintered body target, the number of nodules is abnormally large. As is clear from this comparison, the remarkable effect of the present invention can be confirmed.
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×１００μｍ）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。
As shown in Tables 1 to 6, in any manganese alloy, the average particle size of the comparative example is small, but the oxygen content and sulfur content which are impurities are the sintered compact target of the comparative example as compared with the present invention. Is growing very much. In addition, the number of oxide particles having a particle diameter of 5 μm or more per unit area (100 μm × 100 μm) was increased.
In the comparative example, what was melted as a target without being forged, it can be said that the oxygen content, the sulfur content and the number of nodules as impurities are somewhat close to those of the examples of the present invention. . However, there is a problem that the average particle diameter is abnormally large, and as described above, the bending strength is low and cracking occurs, and thus it cannot be used.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the target obtained in this example has a dense forged structure with a small crystal grain shape (500 μm or less). In FIG. 1, the average crystal grains are 50 μm. As described above, the target of the present invention has a remarkable feature that the bending strength is high and cracking does not occur.
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し、同ターゲットとして有用である。 The present invention solves the disadvantages of manganese alloys that have low bending strength and are prone to cracking, and can stably produce a manganese alloy target by forging, resulting in less generation of nodules and particles, high characteristics and high corrosion resistance. It has an excellent effect that a manganese alloy sputtering target capable of forming a thin film can be obtained, and is useful as the target.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4131457A (en) * | 1977-10-11 | 1978-12-26 | Carpenter Technology Corporation | High-strength, high-expansion manganese alloy |
| JPS61124566A (en) * | 1984-11-19 | 1986-06-12 | Mitsubishi Metal Corp | Production of al-si alloy target plate material for sputtering |
| JPS63238268A (en) * | 1987-03-27 | 1988-10-04 | Hitachi Ltd | Production of target for sputtering |
| JPH11264070A (en) * | 1998-03-18 | 1999-09-28 | Japan Energy Corp | Manganese-iridium alloy sputtering target for forming magnetic thin film, magnetic thin film and production of manganese-iridium alloy sputtering target for forming magnetic thin film |
| WO2000031316A1 (en) * | 1998-11-20 | 2000-06-02 | Japan Energy Corporation | Co-Ti ALLOY SPUTTERING TARGET AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
| JP2000239836A (en) * | 1999-02-23 | 2000-09-05 | Japan Energy Corp | High purity copper or copper alloy sputtering target and its production |
-
2007
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4131457A (en) * | 1977-10-11 | 1978-12-26 | Carpenter Technology Corporation | High-strength, high-expansion manganese alloy |
| JPS61124566A (en) * | 1984-11-19 | 1986-06-12 | Mitsubishi Metal Corp | Production of al-si alloy target plate material for sputtering |
| JPS63238268A (en) * | 1987-03-27 | 1988-10-04 | Hitachi Ltd | Production of target for sputtering |
| JPH11264070A (en) * | 1998-03-18 | 1999-09-28 | Japan Energy Corp | Manganese-iridium alloy sputtering target for forming magnetic thin film, magnetic thin film and production of manganese-iridium alloy sputtering target for forming magnetic thin film |
| WO2000031316A1 (en) * | 1998-11-20 | 2000-06-02 | Japan Energy Corporation | Co-Ti ALLOY SPUTTERING TARGET AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
| JP2000239836A (en) * | 1999-02-23 | 2000-09-05 | Japan Energy Corp | High purity copper or copper alloy sputtering target and its production |
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