JP2017502166A - スパッタリングターゲット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの周期表第５族の金属を含有し、第５族金属の平均含有量が５〜１５原子％であり、Ｍｏ含有量が８０原子％以上であるＭｏ合金からなるスパッタリングターゲットに関する。このスパッタリングターゲットは、１以上の平均Ｃ／Ｏ比（原子％／原子％）を有する。本発明のスパッタリングターゲットは、成形により製造することができ、改善されたスパッタリング挙動を示す。【選択図】図１

Description

本発明は、モリブデン（Ｍｏ）及び少なくとも１つの周期表第５族の金属を含有してなり、第５族金属の平均含有量Ｃ_Ｍが５〜１５原子％であり、Ｍｏ含有量が８０原子％以上であるスパッタリングターゲットに関する。

スパッタリングは、また、カソード原子化とも呼ばれるが、原子が高エネルギイオンの衝撃によりスパッタリングターゲットから切り離され気相に移る物理的プロセスである。Ｍｏから構成され第５族金属を含有するスパッタリングターゲットは知られている。
特許文献１には、５０〜８５原子％のタンタル（Ｔａ）を含有するＭｏ合金からなるスパッタリングターゲットが記載されている。特許文献２には、２〜５０原子％のニオブ（Ｎｂ）及び／又はバナジウム（Ｖ）を含有し、９５％を超える相対密度、３００ＭＰａを超える曲げ強度及び３００μｍ未満の粒径を有するＭｏ合金からなるスパッタリングターゲットが記載されている。このスパッタリングターゲットは、拡散相及び少なくとも１つの純粋相を有するか又は拡散相のみを有する。特許文献３には、０．１〜５０原子％の遷移金属を含有するＭｏ合金からなるスパッタリングターゲットが開示されている。このスパッタリングターゲットは、１ｍ以上の長さを有し９８％以上の均質な密度を有している。更に、特許文献３には、組成の変動が全長に亘って２０％以下であるスパッタリングターゲットが開示されている。

Ｍｏ−Ｎｂスパッタリングターゲット及びＭｏ−Ｔａスパッタリングターゲットは、例えば、薄膜トランジスタ用の電極層を製造し又はタッチパネル用の接触層を製造するために用いられる。層の品質及び均質性に対して増大しつつある要求に、そしてますます拡大する範囲の要求に、対応するのが数多くの開発活動の目的である。特許文献４には、０．５〜５０原子％のＮｂ含有量を有するＭｏ−Ｎｂスパッタリングターゲットの製造方法が記載されているが、この方法では、Ｍｏ焼結体が先ず製造され、次に粉砕されて粉末を生じる。この方法で製造されたＭｏ粉末は、還元処理に付され、Ｎｂ粉末と混合される。この混合物は、次いで、熱間等方圧加圧により高密度化される。このプロセスにより、粉末の酸素含有量を減少することが可能になるが、スパッタリングターゲット中の酸素含有量の更なる減少を達成することはできない。というのは、熱間等方圧加圧は密閉された容器（缶）の中で実施されるからである。更に、多くの用途で要求される程度に均質にＭｏ中にＮｂを分散させることはできない。次に、特許文献５には、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ及びＣｒからなる群から選ばれる金属０．５〜５０原子％を含有するＭｏ合金からなるスパッタリングターゲットが記載されており、そこではターゲットに含有される酸素は、Ｍｏ豊富な層と合金元素豊富な層との界面領域に、酸化物の形状で、存在する。このスパッタリングターゲットの好ましい製造方法は、Ｍｏ粉末と合金元素の粉末とを混合し、焼結し、焼結体を粉砕して粉末とし、このようにして製造された粉末を缶に詰めた状態で熱間等方圧加圧により高密度化する工程を有する。酸化物は、熱間等方圧加圧の間、スパッタリングターゲットの均質化に悪影響を及ぼす。というのは、結晶粒界拡散速度が減少するからである。更に、酸化物は、スパッタリング挙動にも悪影響を及ぼす。

特許文献６には、Ｔｉ、Ｎｂ及びＴａからなる群から選ばれる１種以上の元素０．５〜６０原子％を含有するＭｏ合金からなるスパッタリングターゲットの製造が記載されており、そこでは、Ｍｏ粉末が合金元素の水素化物と混合され、この混合物が３００℃〜１，０００℃で脱気され、次いで、熱間等方圧加圧により高密度化される。水素化物は脱気中に分解して金属粉末を形成するけれども、その後の処理工程中に、粉末粒子の表面における吸着により酸素が再び取り込まれる。この酸素は、熱間等方圧加圧中には除去されない。

特許文献に記載されているスパッタリングターゲットは、層の均質性、スパッタリング挙動の均質性及び望ましくない局所的な部分融解の回避の点で、ますます増大する要求に合致することができない。局所的な部分融解は、例えば、アークプロセス（局所的なアーク形成）により、引き起こされる。

特許文献に記載されている製造技術では、以下に述べる理由の少なくとも１つにより、上述の要求特性を満たすスパッタリングターゲットを製造することができない。
ａ）酸化物が粒界拡散を妨げる。
ｂ）固化プロセス中の酸素除去が不可能である。
ｃ）固化プロセスによる合金元素の十分な均質化ができない。
ｄ）十分に高い拡散速度に部分的に影響する界面体積及び粒界体積並びに欠陥密度が十分には高くない。
ｅ）固化プロセスにより、許容できない程度に粒子の高度の粗化が起きる。
ｆ）使用する粉末により粗大粒子のスパッタリングターゲットが生じる。

ヨーロッパ出願公開第０２８５１３０Ａ１号公報 特開２００２−３２７２６４号公報 特開２００５−３０７２２６号公報 特開２００８−２８０５７０号公報 特開２００５−２９０４０９号公報 特開２０１３−８３０００号公報

本発明の目的は、上述の要求特性に合致し及び／又は上述の欠点を有しないスパッタリングターゲットを提供することである。特に、本発明の目的は、それを用いることにより化学組成の点でも層厚分布の点でも非常に均質な層を製造することができ、アークプロセスの結果として局所的部分融解が起きる傾向がないスパッタリングターゲットを提供することである。更に、スパッタリングターゲットは、均一なスパッタリング挙動を有していなければならない。ここで、均一なスパッタリング挙動とは、スパッタリングプロセス中にスパッタされた表面の領域にレリーフ構造が形成されないように、スパッタリングターゲットの個々の粒子又は個々の領域を同一の速度で除去することができなければならないことを意味する。

本発明の更なる目的は、簡単で一定の方法で、上述の特性を有するスパッタリングターゲットの製造が可能になる製造ルートを提供することである。

この目的は、独立請求項により達成される。詳細な実施態様は、従属請求項に記載されている。

スパッタリングターゲットは、Ｍｏ及び少なくとも１つの周期表第５族の金属を含有する。第５族の金属は、Ｔａ、Ｎｂ及びＶである。第５族金属の平均含有量Ｃ_Ｍは、５〜１５原子％であり、Ｍｏ含有量は８０原子％以上である。第５族金属は、Ｍｏ中に完全に溶解していることが好ましく、このことが、均一なスパッタリング挙動に好ましい影響を及ぼす。本発明の目的の観点から、完全に溶解しているとは、元素の形態で（Ｔａ、Ｎｂ及び／又はＶ粒子として）又は酸化物として存在する第５族金属の含有量が１体積％未満であることを意味する。スパッタリングターゲットは、１以上の、好ましくは１．２以上の、平均Ｃ／Ｏ（炭素／酸素）比（原子％／原子％）を有する。平均Ｃ／Ｏ比を決定するには、スパッタリングターゲットから３点の中央部試料及び３点の端部試料を採取し、分析して平均を計算する。炭素は、燃焼分析（ＣＡ）により決定し、酸素は、キャリアガス熱抽出（ＨＥ）により決定する。以下の記述では、平均Ｃ／Ｏ比をＣ／Ｏ比という。

溶解状態の第５族金属は、Ｍｏに対して強力な混合結晶硬化効果を有する。混合結晶硬化は、延性及び成形性の顕著な減少を伴う。二相（Ｍｏ豊富な相＋第５族金属豊富な相）合金が、第５族金属豊富な相が延性効果を有する故に、より簡単でより不変の方法で加工することができるのに対して、非常に均質な混合結晶合金の場合には、このことは、今日まで、可能になっていない。１以上のＣ／Ｏ比により、今や、製造プロセスが成形段階を包含することが保証されるのに対して、１より小さいＣ／Ｏ比では、プロセス信頼性のある成形による製造は、十分な程度には保証されない。その理由は、おそらく、Ｃ／Ｏ比が１以上であれば、結晶粒界強度が増加し、その結果、結晶粒界割れを避けることができるからである。如何に成形段階がスパッタリングターゲットの特性に対してプラスの効果をもたらすかは、以下に、詳細に説明する。Ｃ／Ｏ比（原子％／原子％）が１以上であることによって初めて、合金均質性のプラスの効果と或る製品における成形構造とを結びつけることができる。驚くべきことに、１以上のＣ／Ｏ比は、形成されたスパッタリングターゲットにプラスの効果をもたらすだけではなく、焼結されたに過ぎないスパッタリングターゲット又は焼結されそして熱間等方圧加圧により高密度化されたスパッタリングターゲットのスパッタリング挙動に好ましい影響を与える。熱間等方圧加圧は、ここでは、缶を使用せずに実施されるのが好ましい。

如何にして、１以上のＣ／Ｏ比を一定のやり方で設定するかは、以下に詳細に述べる。１以上のＣ／Ｏ比は、スパッタリングターゲット中の低い酸素含有量の更なる調整をも可能にする。０．０４原子％以下の、好ましくは０．０３原子％以下の、更に好ましくは０．０２原子％以下の、酸素含有量が実現可能である。スパッタリングターゲットは、酸素を含まないのが好ましい。望ましくないアークプロセスは、このようにして確実に避けることができる。本発明の文脈において、酸素を含まないとは、倍率１，０００倍の走査型電子顕微鏡による拡大図で、検知可能な酸化物粒子の数が、０．０１ｍｍ^２の領域において、１以下であることを意味する。検知可能な酸化物粒子の数は、０．１ｍｍ^２の領域において、１以下であることが好ましい。

更に、スパッタリングターゲットは、好ましくは、成形構造を有する。成形構造は、その名が示唆するように、成形プロセスで出現する。成形構造は、引き続く熱処理、例えばリカバリー熱処理又は再結晶化熱処理、では失われない。本発明のスパッタリングターゲットは、従って、形成されたままの、リカバリーされた、部分的に再結晶された又は完全に再結晶された状態であり得る。成形構造は、例えば、圧延、鍛造又は押出プロセスに、起因すると考えることができる。成形プロセスは、大部分、スパッタリングターゲットの表面に関して同一か又は同様の配向を有する粒子を形成する。これにより、スパッタリング挙動が均一となる。というのは、除去速度は、粒子の配向に依存するからである。均一なスパッタリング除去のためには、成形構造が以下の優勢な配向を有することが有利である。
ａ：成形方向に：１１０
ｂ：成形方向に垂直な方向：群１００及び１１１から選ばれる少なくとも１つの配向。

もし、成形中に方向が変更−これは、板状ジオメトリの場合に可能であるが−されたときは、成形の方向は、成形がより大きかった（変形がより大きかった）方向とみなされる。優勢な方向は、最大強さの方向とみなされる。強さは、典型的には、ランダムな強さの１．５倍、好ましくは２倍、を超える。成形構造は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）及びＥＢＳＤ（電子後方散乱）により測定される。試料は、この目的のために、７０°の角度で設置される。入射した一次ビームは、試料の原子によって非弾性的に散乱される。いくつかの電子が、ブラッグス条件が満たされるように、格子面に衝突するとき、強め合う干渉が生じる。この増幅は、結晶中の全ての格子面について起きるので、結果として生じる散乱パターン（キクチパターンとして知られる電子後方散乱パターン）には、結晶中の全ての角度の関係、従って、結晶対称、が含まれる。測定は、以下の条件で実施される。
加速電圧 ２０ｋＶ
オリフィス １２０μｍ
作動距離 ２２ｍｍ
高電流モード 活性化
スキャン面積 １７６１×２６４３ μｍ^２
インデックス ステップ ３μｍ

スパッタリングターゲットの好ましい密度は、各組成物の理論的密度に基づいて、焼結状態で８８％を超え、焼結され熱間等方圧で高密度化された状態で９６％を超え、成形された状態で９９．５％を、好ましくは９９．９％を、超える。高密度が低酸素含有量と相俟って、アークなしのスパッタリングが保証される。
更に、最後の成形方向に垂直に測定された粒径分布についてｄ_５０及びｄ_９０が下記の関係：ｄ_９０／ｄ_５０≦５を満たすことが有利である。ｄ_９０／ｄ_５０は、好ましくは３以下、特に好ましくは１．５以下である。

粒径の測定には、研磨部分を作製し、結晶粒界をＥＢＳＤにより視覚化する。平均及び最大粒径の評価は、定量的金属組織学により実施される。評価は、ＡＳＴＭ Ｅ ２６２７−１０に従って、実施される。結晶粒界は、２つの隣接する粒子の方位の違いが５°以上であることにより定義される。ｄ_９０及びｄ_５０を有する結晶粒界分布は、定量的画像分析によって決定される。狭い粒径分布がスパッタリング挙動の均質性に非常に大きなプラスの効果をもたらすことが分かった。他の材料とは対照的に、Ｍｏ−第５族金属スパッタリングターゲットは、相対的に大きな粒子直径を有する粒子を、より小さい粒子直径を有する粒子よりも、より大きい程度スパッタオフする。その原因は、未だ不明であるが、欠陥密度の異なること又はチャネリング効果（格子誘導効果−格子原子のない直線領域に起因するイオンの浸透）に帰することができるであろう。不所望の不均一なスパッタリング挙動は、上述のｄ_９０／ｄ_５０比によって、事実上、防止することができる。

第５族金属は、Ｍｏ中に完全に溶解するばかりではなく、途方もなく均一に溶解する。ＳＥＭ／ＷＤＸで測定した第５族金属の分布の標準偏差は、好ましくはσ≦Ｃ_Ｍ×０．１５、特に好ましくはσ≦Ｃ_Ｍ×０．１、の関係を満たす。

スパッタリング速度はそれぞれの元素含有量に依存するので、第５族金属分布が非常に均質な本発明のスパッタリングターゲットは、極端に均一なスパッタリング挙動を示す。この均一なスパッタリング挙動の結果、先ず、極端に均一な厚さ分布を有する層が製造され、次に、長期間使用した後でも、常に、表面粗度の低い／起伏形成の少ないスパッタリングターゲットが生じる。このことは、他方また、長時間にわたる均一なスパッタリング挙動の前提条件である。

更に、第５族金属は、Ｔａ及び／又はＮｂであることが好ましい。Ｍｏ−Ｔａ合金及びＭｏ−Ｎｂ合金は、特に有利な腐食挙動及びエッチング挙動を有する。この合金は、有利には、Ｍｏ及び５〜１５原子％の第５族金属及び典型的な不純物からなる。典型的な不純物は、原料中に通常存在する不純物及び製造プロセスに起因する不純物の両方である。

本発明のスパッタリングターゲットは、管状ターゲットとして仕上げるのが特に有利である。管状ターゲットの通常のスパッタリング条件下では、酸化物のようなミクロ構造的特徴、均質さ又は最大粒径に対する平均粒径の比率が、平板ターゲットの場合よりも、大きく影響する。

本発明のスパッタリングターゲットは、プロセスが下記の工程を含む場合に特に簡単で定常的なやり方で製造することができる。
−下記を含有する粉末混合物の製造
ｉ．８０原子％以上のＭｏ粉末：
ｉｉ．粉末混合物中５〜１５原子％の含有率を示す少なくとも１つの第５族金属：
ｉｉｉ．Ｃの量が、粉末混合物中のＣの全量ΣＣ（原子％）及びＯの全量ΣＯ（原子％）が下記の関係：０．２≦ΣＣ／ΣＯ≦１．２を満たすように、選ばれるＣ源。
−この粉末混合物の固化。

０．２〜１．２の範囲のΣＣ／ΣＯ比により、スパッタリングターゲット中のＣ／Ｏ比を１以上に設定することが保証される。更なるプロセス段階中の酸素除去は、炭素及び水素と酸素との反応により行なわれることが好ましい。粉末混合物中の全酸素含有量ΣＯは、Ｍｏ粉末中の酸素含有量及び第５族金属中の酸素含有量からなる。酸素は、主として、粉末粒子表面に吸着された形態で存在する。従来の製造及び貯蔵の場合には、２〜７μｍのフィッシャー粒径のＭｏ粉末中の酸素含有量は、典型的には、０．１〜０．４原子％である。フィッシャー法により測定された粒径が４〜２０μｍの第５族金属の場合には、酸素含有量は、典型的には０．３〜３原子％である。全炭素含有量ΣＣは、Ｍｏ粉末の炭素含有量、第５族金属の炭素含有量及びＣ源の炭素含有量からなる。炭素源は、例えば、カーボンブラック、活性炭又はグラファイト粉末である。しかしながら、炭素源は、炭素放出化合物、例えば炭化ニオブ又は炭化モリブデン、であってもよい。
使用する粉末中の酸素含有量及び炭素含有量は、先ず、通常の方法により測定され、Ｃ源の粉末の必要量が計算される。次いで、粉末は、混合され常法により固化される。用語「固化(consolidation)」は、高密度化（densification）を生じるプロセスをいう。固化は、好ましくは、冷間等方圧加圧及び焼結により実施される。ここで、用語「焼結」は、高密度化が熱の作用にのみ帰せられ、（例えば、熱間等方圧加圧の場合のように）圧力によらないプロセスをいう。
熱処理の間に、好ましくは焼結プロセスの間に、炭素源の炭素は、粉末中に存在する酸素と反応してＣＯ_２及びより小さい比率のＣＯを形成する。この反応は、焼結体が未だ開孔を有する温度で起きるのが好ましい。例えば熱間等方圧加圧の場合のような高密度化されるべき材料が缶の中に存在する高密度化プロセスは、本発明のプロセスを有利なやり方で実施するには適していない。もし、缶を用いて熱間等方圧加圧を実施するのであれば、本発明の粉末混合物は、熱処理／脱ガス処理に別々に供する必要がある。
粉末中の全炭素含有量ΣＣ及び全酸素含有量ΣＯは、好ましくは０．４≦ΣＣ／ΣＯ≦１．１、特に好ましくは０．６≦ΣＣ／ΣＯ≦１、の関係を満たす。
このようにして、非常に高度のプロセス信頼性を達成することができる。

加圧操作は、有利には、１００〜５００ＭＰａの圧力で実施される。もし圧力が１００ＭＰａ未満であれば、焼結の間、十分な密度が達成されない。５００ＭＰａを超える圧力では、ガス透過性が非常に低いので、炭素と酸素との反応の間に形成される化合物が、焼結プロセスの間に焼結体から十分に迅速に外に運び出されないこととなる。焼結温度は、好ましくは、１，８００℃〜２，５００℃の範囲である。１，８００℃未満の温度では、焼結時間が非常に長くなるか密度及び均質性が不満足なものとなる。２，５００℃を超える温度では、結晶粒成長が起こり、これは、粒径分布の有利な均質性に不利な影響を及ぼす。Ｍｏ粉末の有利な粒径は、２〜７μｍであり、第５族金属粉末のそれは、４〜２０μｍである。粒径は、フィッシャー法により測定される。第５族金属の粒径が２０μｍを超えると、無圧高密度化プロセスを使用した場合に、合金がカーケンドルポアを形成する傾向が大きくなる。第５族金属の粉末の粒径が４μｍ未満であると、酸素含有量（粉末粒子の表面に吸着された酸素）が高くなりすぎ、有利な低酸素値は、費用の掛かる生産工程（例えば、脱ガス工程）によってのみ達成可能となる。
もしＭｏ粉末粒径が７μｍを超えると、焼結活性が低下することとなる。もし粒径が２μｍ未満であると、グリーン体のガス透過性が顕著に乏しくなる。更に、グリーン体は、比較的低い温度で焼結し始める。これらの結果により、焼結プロセス中の酸素除去がより低下することとなる。

粉末混合物は、好ましくは、Ｍｏ、第５族金属及び炭素源以外にいかなる他の合金元素をも含有しない。不純物は、これらの材料に典型的な程度に存在する。
もし、更なる合金元素が使用される場合は、それらの全含有量は、１５原子％を超えてはならない。スパッタリング及びエッチング挙動に望ましくない影響を与えない合金元素は、有用であることが見出されている。適切な合金金属としては、例えば、Ｗ及びＴｉを挙げることができる。

焼結は、有利には、真空下に、不活性雰囲気下及び／又は還元雰囲気下に実施される。ここで、不活性雰囲気とは、合金成分と反応しないガス媒体、例えば貴ガス、である。適切な還元雰囲気は、特に、水素である。ＣＯ_２及び／又はＣＯを形成するＣとＯとの反応は、有利には、真空下又は不活性雰囲気下に、例えば加熱操作の間に、実施される。これにより、形成された反応生成物は、効率的に除去される。更に、第５族金属の水素化物の形成を避けることができる。その後、最終的な焼結は、好ましくは、少なくとも一時的には、還元雰囲気下に、好ましくは水素下に、実施される。

好ましくは、固化のあと、成形プロセスが続く。例えば、成形は、平板ターゲットの場合には圧延により、管状ターゲットの場合には押出又は鍛造により行なわれる。好ましい変形の度合は、４５〜９０％である。変形の度合（％）は、（Ａ_ａ−Ａ_ｕ）／Ａ_ａ×１００と定義される。ここで、Ａ_ａは、成形前の断面積、Ａ_ｕは、成形後の断面積である。

変形の度合が４５％未満では、密度及びスパッタリング挙動に悪影響が及ぶ。９０％を超える変形度合は、製造コストに悪影響を与える。成形温度は、少なくとも一時的には、９００〜１，５００℃であることが好ましい。ここで、「少なくとも一時的には」とは、例えば、最初の成形段階がこの温度で実施されることを意味する。成形温度は、また、９００℃未満であってもよい。成形は、一段階又は複数の段階の、どちらで実施してもよい。

スパッタリングターゲットが平板ターゲットとして形成される場合には、それは、好ましくは背面板にはんだ付けされる。管状ターゲットは、支持管と、好ましくは再度はんだ付けプロセスにより、結合してもよく、また、一体のスパッタリングターゲットとして使用してもよい。はんだ材料としては、インジウム又はインジウム豊富な合金を使用することが好ましい。

以下に、製造サンプルにより例示して本発明を説明する。

図１は、圧延したＭｏ−１０原子％ＮｂのＷＤＸスキャンした走査型電子顕微鏡写真である。

以下の粉末が用いられた。
−４．５μｍのフィッシャー粒径、０．２４原子％の酸素含有量及び０．０３原子％の炭素含有量を有するＭｏ粉末
−８μｍのフィッシャー粒径、１．２６原子％の酸素含有量及び０．４６原子％の炭素含有量を有するＮｂ粉末。

７５８ｋｇのＭｏ量及び８１．６ｋｇのＮｂ量で、０．７のΣＣ／ΣＯ値を達成するために、０．３３６ｋｇのフィッシャー粒径０．３５μｍのカーボンブラック粉末を、メカニカルミキサー中でＭｏ粉末及びＮｂ粉末と混合した。この粉末混合物から、１８０ＭＰａの冷間等方圧加圧により、４枚のプレートを製造した。このプレートを２，１５０℃で焼結した。このとき、加熱プロセスは、真空下に、１，２００℃までに３時間以上を掛けて実施した。プロセスガスとしては、Ｈ_２を使用した。焼結体は、８．９ｇ／ｃｍ^３の密度（理論密度の８８．６％）、０．０２２原子％の炭素含有量及び０．０１８原子％の酸素含有量を有していた。Ｃ／Ｏ比は、１．２２であった。

焼結体をＳＥＭ／ＥＤＸ検査に供した。Ｎｂ及びＭｏは、完全にお互いに溶解していた。酸化物は検出されなかった。次いで、１，４５０℃の成形温度で圧延した。変形率は７８％であった。圧延板から標本を採取し、通常の金属組織学法により粉砕し研磨した。長手方向の標本の構造をＳＥＭ／ＥＢＳＤにより決定した。ここで、以下の設定を使用した。
−加速電圧：２０ｋＶ
−作動距離：２２ｍｍ
−活性化高電流モード
−オリフィス １２０μｍ
−スキャン面積 １，７６１×２，６４３ μｍ^２
−インデックス ステップ ３μｍ。
インバースポールフィギュアの評価により、長手方向（成形方向）に、２ｘランダムを超える主構造として１１０が示された。正常な（成形方向に垂直な）方向には、２ｘランダムを超える１００及び１１０の両方の配向が測定された。

粒径は、ＥＢＳＤにより、横断部で測定された。結晶粒界は、２つの隣接する粒子の間で５°以上の粒子配向の差と定義された。粒径分布は、定量的画像分析により測定された。２０，０００μｍ^２の評価領域におけるｄ_５０は、１５μｍであり、ｄ_９０は３５μｍであった。ｄ_９０／ｄ_５０比は、２．３であった。この測定を、更に１０か所で同様に実施し、平均ｄ_９０／ｄ_５０比を決定した。その値は、２．４１であった。圧延板をＳＥＭ／ＥＤＸ及びＳＥＭ／ＷＤＸで検査して、Ｎｂ分布の均質性を決定した。
図１は、１ｍｍの距離に亘るＷＤＸスキャンを示す。この距離で測定されたＮｂ分布の標準偏差は、１．０２原子％であった。このようにして製造されたスパッタリングターゲットのスパッタリング挙動は、２．５×１０^３〜１×１０^−２ミリバールのアルゴン（Ａｒ）圧及び４００又は８００ワットの電力におけるスパッタリング実験により決定された。基板材料として、ソーダライムガラスを使用した。スパッタリングターゲットは、アークプロセスの発生なしにスパッタできた。析出された層（層厚＝２００ｎｍ）の比電気抵抗は、低く、スパッタリング条件により、１３．７〜１８．５μΩｃｍであった。これらの層は、−１，４００〜−８５０ＭＰａの範囲の圧縮応力を有していた。

Claims (22)

1. 少なくとも１つの周期表第５族の金属を含有してなり、第５族金属の平均含有量Ｃ_Ｍが５〜１５原子％であり、Ｍｏ含有量が８０原子％以上であるＭｏ合金からなるスパッタリングターゲットであって、平均Ｃ／Ｏ比（原子％／原子％）が１以上であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
2. 前記第５族金属が完全にＭｏ中に溶解していることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
3. 成形構造を特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
4. 成形構造が以下の優勢な配向を有することを特徴とする請求項３に記載のスパッタリングターゲット。
   ａ：成形方向に：１１０、
   ｂ：成形方向に垂直な方向に：群１００及び１１１から選ばれる少なくとも１つの配向。
5. 最後の成形方向に垂直に測定された粒径分布についてｄ_５０及びｄ_９０が下記の関係：ｄ_９０／ｄ_５０≦５を満たすことを特徴とする請求項３又は４に記載のスパッタリングターゲット。
6. 酸素含有量が０．０４原子％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
7. 酸化物を含有しないことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
8. 相対密度が理論的密度の９９．５％を超えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
9. 第５族金属が溶液中に均一に分布して存在し、第５族金属の分布の標準偏差σがσ≦Ｃ_Ｍ×０．１５の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
10. 第５族金属がＴａ又はＮｂであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
11. 第５族金属５〜１５原子％と残部Ｍｏ及び典型的不純物とからなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
12. 管状ターゲットであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
13. 以下の工程を含有することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
    ａ．下記を含有する粉末混合物の製造。
    ｉ．８０原子％以上のＭｏ粉末：
    ｉｉ．粉末混合物中５〜１５原子％の含有率を示す少なくとも１つの第５族金属：
    ｉｉｉ．Ｃの量が、粉末混合物中のＣの全量ΣＣ（原子％）及びＯの全量ΣＯ（原子％）が次の関係：０．２≦ΣＣ／ΣＯ≦１．２を満たすように、選ばれるＣ源。
    ｂ．この粉末混合物の固化。
14. 請求項１〜１２のいずれかに記載のスパッタリングターゲットを製造するための請求項１３に記載の方法。
15. 成形プロセスを含有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 固化が
    ａ．１００〜５００ＭＰａで粉末混合物を加圧してグリーン体を得ること、及び
    ｂ．１，８００℃＜Ｔ＜２，５００℃の温度Ｔでグリーン体を焼結すること
    により実施されることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. Ｍｏ粉末が、フィッシャー法により測定して、２〜７μｍの粒径を有しており、第５族金属が、フィッシャー法により測定して、４〜２０μｍの粒径を有していることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の方法。
18. ΣＣ及びΣＯが次の関係：０．４≦ΣＣ／ΣＯ≦１．１を満たすことを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 粉末混合物が典型的不純物以外に合金元素を含有しないことを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 成形が圧延、押出又は鍛造により実施され、変形率が４５〜９０％であることを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 焼結が真空、不活性雰囲気及び還元雰囲気からから選ばれる少なくとも１つの雰囲気中で実施されることを特徴とする請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 焼結が真空及び不活性雰囲気から選ばれる少なくとも１つの雰囲気下における加熱操作中に少なくとも一時的に実施され、還元雰囲気中における焼結温度での保持中に少なくとも一時的に実施されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。