JP2015505903A - 非晶質形成能を有する結晶質合金、その製造方法、スパッタリング用合金ターゲット及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のさらに他の観点によれば、前述した結晶質合金からなるスパッタリング用合金ターゲットが提供されうる。
前記非晶質合金またはナノ結晶質合金は、例えば、非晶質合金粉末またはナノ結晶質合金粉末であり、前記非晶質合金粉末またはナノ結晶質合金粉末は、前記3以上金属元素が溶解された溶湯を準備する段階と、前記溶湯にガスを噴霧する段階と、を含むアトマイジング法によって製造されたものであり得る。
以下、本発明の理解を助けるために、実施例を提供する。但し、下記の実施例は、本発明の理解を助けるためのものであり、本発明が、下記の実施例によって限定されるものではない。
図1には、本発明の実施例によるZr−Al−Cu合金棒の非晶質形成能をX線回折を用いて照射した結果が示されており、図2には、前記Zr−Al−Cu合金棒の直径による結晶化特性を表わすDSC分析結果が示されている。前記Zr−Al−Cuの組成は、それぞれ原子%にそれぞれ63.9、10、26.1であった。それをZr63.9Al10Cu26.1で表示する(以後、合金の組成をこのような方式で表示する)。
表3には、実施例1の合金組成(Zr63.9Al10Cu26.1)を有する直径3mmの非晶質合金棒を複数個準備し、それをグラファイト金型内に積層した後、通電加圧焼結装置で熱加圧して結合した合金ターゲットにおいて、結合温度による硬度及びクラックの発生有無を観察した結果が表われている。この際、結合温度は、グラファイト(graphite)金型の接触温度を意味する。また、表3の△Txは、ガラス遷移温度と結晶化開始温度との間の温度区間、すなわち、過冷液体温度区間のうちから選択された温度を意味する。
表4には、実施例1と同じ組成(Zr63.9Al10Cu26.1)を有する合金を粉末状に製造した後、それをグラファイト金型に積層して、通電加圧焼結装置で加圧焼結して製造した合金ターゲットにおいて、焼結温度による硬度及びクラックの発生有無を観察した結果が表われている。
表5には、実験例1と同じ組成(Zr63.9Al10Cu26.1)を有する非晶質合金をリボン状に製造した後、複数個の合金リボンをグラファイト金型内に積層し、通電加圧焼結装置で加圧焼結(結合)して製造した合金ターゲットにおいて、加圧温度による硬度及びクラックの発生有無を観察した結果が表われている。
図7には、非晶質合金粉末を800℃で焼結して製造した結晶質合金ターゲット(Zr62.5Al10Mo5Cu22.5)を実際スパッタリング装置に装着し、300W DCプラズマ電源を印加する場合、その表面を観察した結果が示されている。また、図8の(a)には、スパッタリング前の合金の微細組織が示されており、図8の(b)には、スパッタリング後のスパッタリングが起こったターゲットの表面を観察した結果が示されている。
Claims (24)
- 非晶質形成能を有する3元素以上からなる合金であって、
前記合金の結晶粒平均サイズは、0.1〜5μmの範囲にあり、
前記合金は、Alが5〜20原子%、Cu及びNiのうちから選択された何れか1つ以上が15〜40原子%、残部がZrからなる非晶質形成能を有する結晶質合金。 - 非晶質形成能を有する3元素以上からなる合金であって、
前記合金の結晶粒平均サイズは、0.1〜5μmの範囲にあり、
前記合金は、Alが5以上20原子%未満、Cu及びNiのうち何れか1つ以上が15〜40原子%、Cr、Mo、Si、Nb、Co、Sn、In、Bi、Zn、V、Hf、Ag、Ti、及びFeのうちから選択される何れか1つ以上の和が8原子%以下(0超過)、残部がZrからなる非晶質形成能を有する結晶質合金。 - 前記非晶質形成能を有する合金は、前記合金の溶湯を104〜106K/secの範囲の冷却速度で鋳造時に、20〜100μmの範囲に鋳造厚さで非晶質リボンが得られる合金である請求項1または2に記載の非晶質形成能を有する結晶質合金。
- 前記合金の結晶粒平均サイズは、0.1〜0.5μmの範囲にある請求項1または2に記載の非晶質形成能を有する結晶質合金。
- 前記Alは、6〜13原子%の範囲であり、前記Cu及びNiのうちから選択された何れか1つ以上が、18〜30原子%の範囲である請求項1に記載の非晶質形成能を有する結晶質合金。
- 前記Alが、6〜13原子%の範囲、Cu及びNiのうち何れか1つ以上が、17〜30原子%の範囲、Cr、Mo、Si、Nb、Co、Sn、In、Bi、Zn、V、Hf、Ag、Ti、及びFeのうちから選択される何れか1つ以上の和が、5原子%以下(0超過)の範囲を有する請求項2に記載の非晶質形成能を有する結晶質合金。
- 請求項1ないし請求項6の何れか一項に記載の非晶質形成能を有する結晶質合金からなるスパッタリング用合金ターゲット。
- 非晶質形成能を有する3以上の金属元素からなる非晶質合金またはナノ結晶質合金を、前記非晶質合金またはナノ結晶質合金の結晶化開始温度以上、溶融温度未満の温度範囲で加熱して、結晶粒の平均サイズが0.1〜5μmの範囲になるように制御する段階を含み、
前記非晶質合金またはナノ結晶質合金は、Alが5〜20原子%の範囲、Cu及びNiのうちから選択された何れか1つ以上が15〜35原子%の範囲、残部がZrからなる非晶質形成能を有する結晶質合金の製造方法。 - 非晶質形成能を有する3以上の金属元素からなる非晶質合金またはナノ結晶質合金を、前記非晶質合金またはナノ結晶質合金の結晶化開始温度以上、溶融温度未満の温度範囲で加熱して、結晶粒の平均サイズが0.1〜5μmの範囲を有するように制御する段階を含み、
前記非晶質合金またはナノ結晶質合金は、Alが5〜15原子%の範囲、Cu及びNiのうち何れか1つ以上が15〜30原子%の範囲、Cr、Mo、Si、Nb、Co、Sn、In、Bi、Zn、V、Hf、Ag、Ti、及びFeのうちから選択される何れか1つ以上が8原子%以下(0超過)の範囲、残部がZrからなる非晶質形成能を有する結晶質合金の製造方法。 - 前記Alは、6〜13原子%の範囲、Cu及びNiのうちから選択された何れか1つ以上が、18〜30原子%の範囲である請求項8に記載の非晶質形成能を有する結晶質合金の製造方法。
- 前記Alが、6〜13原子%の範囲、前記Cu及びNiのうち何れか1つ以上が、17〜30原子%の範囲、前記Cr、Mo、Si、Nb、Co、Sn、In、Bi、Zn、V、Hf、Ag、Ti、及びFeのうちから選択される何れか1つ以上が、5原子%以下(0超過)の範囲を有する請求項9に記載の非晶質形成能を有する結晶質合金の製造方法。
- 前記結晶粒の平均サイズが、0.1〜0.5μmの範囲になるように制御する請求項8または9に記載の非晶質形成能を有する結晶質合金の製造方法。
- 非晶質形成能を有する3以上の金属元素からなる非晶質合金またはナノ結晶質合金を複数個準備する段階と、
前記複数個の非晶質合金またはナノ結晶質合金を、前記非晶質合金またはナノ結晶質合金の結晶化開始温度以上、溶融温度未満の温度範囲で熱加圧して、結晶粒の平均サイズが0.1〜5μmの範囲を有する結晶質合金を製造する段階と、を含み、
前記非晶質合金またはナノ結晶質合金は、Alが5〜20原子%の範囲、Cu及びNiのうちから選択された何れか1つ以上が15〜35原子%の範囲、残部がZrからなるスパッタリング用合金ターゲットの製造方法。 - 非晶質形成能を有する3以上の金属元素からなる非晶質合金またはナノ結晶質合金を複数個準備する段階と、
前記複数個の非晶質合金またはナノ結晶質合金を、前記非晶質合金またはナノ結晶質合金の結晶化開始温度以上、溶融温度未満の温度範囲で熱加圧して、結晶粒の平均サイズが0.1〜5μmの範囲を有する結晶質合金を製造する段階と、を含み、
前記非晶質合金またはナノ結晶質合金は、Alが5〜15原子%の範囲、Cu及びNiのうち何れか1つ以上が15〜30原子%の範囲、Cr、Mo、Si、Nb、Co、Sn、In、Bi、Zn、V、Hf、Ag、Ti、及びFeのうちから選択される何れか1つ以上が8原子%以下(0超過)の範囲、残部がZrからなるスパッタリング用合金ターゲットの製造方法。 - 結晶粒の平均サイズが、0.1〜0.5μmの範囲を有する請求項13または14に記載のスパッタリング用合金ターゲットの製造方法。
- 前記非晶質合金またはナノ結晶質合金は、非晶質合金粉末またはナノ結晶質合金粉末である請求項13または14に記載のスパッタリング用合金ターゲットの製造方法。
- 前記非晶質合金粉末またはナノ結晶質合金粉末は、
前記3以上金属元素が溶解された溶湯を準備する段階と、
前記溶湯にガスを噴霧する段階と、
を含むアトマイジング法によって製造される請求項16に記載のスパッタリング用合金ターゲットの製造方法。 - 前記非晶質合金またはナノ結晶質合金は、非晶質合金リボンまたはナノ結晶質合金リボンである請求項13または14に記載のスパッタリング用合金ターゲットの製造方法。
- 前記非晶質合金リボンまたはナノ結晶質合金リボンは、
前記3以上金属元素が溶解された溶湯を準備する段階と、
前記溶湯を回転するロールに投入する段階と、
を含むメルトスピニング法によって製造される請求項18に記載のスパッタリング用合金ターゲットの製造方法。 - 前記非晶質合金またはナノ結晶質合金は、非晶質合金鋳造材またはナノ結晶質合金鋳造材である請求項13または14に記載のスパッタリング用合金ターゲットの製造方法。
- 前記非晶質鋳造材またはナノ結晶質鋳造材は、
前記3以上金属元素が溶解された溶湯を準備する段階と、
前記溶湯を銅金型の内部と外部との圧力差を用いて、前記銅金型に注入する段階と、
を含む銅金型鋳造法によって製造される請求項20に記載のスパッタリング用合金ターゲットの製造方法。 - 前記非晶質合金鋳造材またはナノ結晶質合金鋳造材は、棒状または板状を有する請求項20に記載のスパッタリング用合金ターゲットの製造方法。
- 非晶質合金またはナノ結晶質合金を、前記非晶質合金またはナノ結晶質合金の結晶化開始温度以上、溶融温度未満の温度範囲で加熱して、結晶粒の平均サイズが0.1〜5μmの範囲を有する結晶質合金を製造する段階を含み、
前記非晶質合金またはナノ結晶質合金は、非晶質形成能を有する3以上の金属元素からなる溶湯を鋳造して製造したものであって、Alが5〜20原子%の範囲、Cu及びNiのうちから選択された何れか1つ以上が15〜35原子%の範囲、残部がZrからなるスパッタリング用合金ターゲットの製造方法。 - 非晶質合金またはナノ結晶質合金を、前記非晶質合金またはナノ結晶質合金の結晶化開始温度以上、溶融温度未満の温度範囲で加熱して、結晶粒の平均サイズが0.1〜5μmの範囲を有する結晶質合金を製造する段階を含み、
前記非晶質合金またはナノ結晶質合金は、非晶質形成能を有する3以上の金属元素からなる溶湯を鋳造して製造したものであって、Alが5〜15原子%の範囲、Cu及びNiのうち何れか1つ以上が15〜30原子%の範囲、Cr、Mo、Si、Nb、Co、Sn、In、Bi、Zn、V、Hf、Ag、Ti、及びFeのうちから選択される何れか1つ以上が8原子%以下(0超過)の範囲、残部がZrからなるスパッタリング用合金ターゲットの製造方法。
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