JP2021127494A - Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット - Google Patents

Abstract

【課題】Ａｌ含有量のばらつきが小さく、スパッタ時の異常放電も発生しにくいＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットを提供する。【解決手段】ＣｒとＡｌとを含む焼結体のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットであって、Ｃの含有量が３００質量ｐｐｍ以下、スパッタ面におけるＡｌ含有量のばらつきが４０％以下であることを特徴とする。Ａｌ含有量が１０原子％未満、残部がＣｒ及び不可避不純物からなる成分組成を有することが好ましい。【選択図】なし

Description

本発明は、熱電変換材料や硬質皮膜などの成膜に用いられるＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットに関するものである。

従来、熱電変換材料や硬質皮膜などの成膜に用いられるＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットが提供されている。
例えば、特許文献１には、Ｃｒ−Ｍ合金スパッタリングターゲット（但し、ＭはＴｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｂ及びＹのうちの少なくとも１種）を用いて窒素含有雰囲気中で反応性スパッタを行い、窒化物熱電変換材料を製造する方法が開示されている。

特許文献２には、Ｃｒを主成分とし、Ａｌ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｔａ，Ｗ、Ｍｏ，Ｂから選択される少なくとも１種の金属元素を含むスパッタリングターゲットと、これを用いて成膜された硬質皮膜、硬質皮膜部材が開示されている。実施例Ａではガスアトマイズ法により作製した合金粉末を、実施例Ｂではボールミル混合した金属粉末を用いて、５００℃で５時間保持の脱ガス処理の後、焼結温度１３００℃で５時間、焼結圧力２４．５ＭＰａのホットプレスにより、ターゲット焼結体を調整している。また、実施例Ｃでは、アーク溶解法によりターゲットを作製している。

特開２０１６−１８４６３６号公報 特開２００４−０５２０９４号公報

ところで、特許文献１には、Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットの開示があるが、その組成や組織、製造方法についての開示はない。
また、特許文献２に開示されたスパッタリングターゲットにおいては、以下のような問題点があった。
実施例Ａに記載のターゲットは、ガスアトマイズ法で作製した合金粉末を用いているが、Ｃｒの融点が高いことから、カーボン製のるつぼを用いる必要がある。Ｃｒはカーボンと反応しやすいため、カーボンるつぼを用いたガスアトマイズ合金粉末から調整したターゲット焼結体中には、炭化Ｃｒが析出する。この炭化Ｃｒが、スパッタ時に異常放電の原因となる。
実施例Ｂに記載のターゲットでは、Ｃｒ粉末とＡｌ粉末の混合粉末を用いていることから、ターゲット内でＡｌ含有量のばらつきがあり、これを用いて成膜した膜においても、Ａｌ含有量にばらつきが生じるおそれがある。
実施例Ｃに記載のターゲットは、焼結体ではなく、アーク溶解法により作製されたものだが、Ｃｒの融点が高いことから特殊な装置が必要となる。

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、Ａｌ含有量のばらつきが小さく、スパッタ時の異常放電も発生しにくいＣｒ−Ａｌ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する。

上記の課題を解決するために、本発明のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットは、ＣｒとＡｌとを含む焼結体のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットであって、Ｃの含有量が３００質量ｐｐｍ以下、スパッタ面におけるＡｌ含有量のばらつきが４０％以下であることを特徴とする。

この構成のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットによれば、Ｃの含有量が３００質量ｐｐｍ以下とされているので、炭化Ｃｒの生成を抑制でき、スパッタ時に炭化Ｃｒに起因した異常放電の発生を抑制することができる。
また、本発明のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットにおいては、スパッタ面におけるＡｌ含有量のばらつきが４０％以下とされているので、Ａｌ含有量のばらつきが小さいＣｒ−Ａｌ合金膜を成膜することができる。

ここで、本発明のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットは、スパッタ面におけるＡｌ含有量のばらつきが３６％以下であることが好ましい。
この場合、スパッタ面におけるＡｌ含有量のばらつきが３６％以下とされているので、よりＡｌ含有量のばらつきが小さいＣｒ−Ａｌ合金膜を成膜することができる。

また、本発明のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットは、Ａｌ含有量が１０原子％未満、残部がＣｒ及び不可避不純物からなる成分組成を有することが好ましい。
この場合、Ａｌ含有量が１０原子％未満なので、ＣｒＡｌ金属間化合物の生成を抑制でき、スパッタリングターゲットの加工強度を高めることが可能となる。

本発明によれば、Ａｌ含有量のばらつきが小さく、スパッタ時の異常放電も発生しにくいＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットを提供できる。

本発明の一実施形態であるＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットの概略説明図である。（ａ）が軸線Ｏ方向に直交する断面図、（ｂ）が軸線Ｏに沿った断面図である。 本実施形態であるＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットの製造方法を示すフロー図である。 本発明の他の実施形態であるＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットの概略説明図である。 本発明の他の実施形態であるＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットの概略説明図である。 本発明例６のＸ線回折測定結果を示す図である。 本発明例６の組織観察結果を示す図である。

以下に、本発明の一実施形態に係るＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットについて説明する。
本実施形態に係るＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０は、熱電変換材料や硬質皮膜などを形成するために、Ｃｒ−Ａｌ合金膜をスパッタによって成膜する際に用いられるものである。

本実施形態であるＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０においては、図１に示すように、円筒面（外周面）がスパッタ面１１とされた円筒型スパッタリングターゲットとされている。
図１に示すＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０においては、軸線Ｏに沿って延在する円筒形状をなしており、例えば外径Ｄが１４０ｍｍ≦Ｄ≦２００ｍｍの範囲内、内径ｄが１００ｍｍ≦ｄ≦１８０ｍｍの範囲内、軸線Ｏ方向長さＬが８０ｍｍ≦Ｌ≦８００ｍｍの範囲内とされている。

そして、本実施形態に係るＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０は、ＣｒとＡｌとを含む焼結体で構成されており、Ｃの含有量が３００質量ｐｐｍ以下、スパッタ面１１におけるＡｌ含有量のばらつきが４０％以下とされている。
ここで、Ａｌ含有量のばらつきは、スパッタ面１１の複数の箇所でＡｌ含有量を測定した結果、以下の式によって算出されるものである。
Ａｌ含有量のばらつき（％）＝｛（Ａｌ含有量の最大値−Ａｌ含有量の最小値）／Ａｌ含有量の平均値｝×１００
なお、本実施形態では、図１に示すように、軸線Ｏ方向の両端部Ａ，Ｂと中心部Ｃにおいて、円周方向に９０°間隔の（１）、（２）、（３）、（４）の計１２点で、Ａｌ含有量を測定し、スパッタ面１１におけるＡｌ含有量のばらつきを算出している。

本実施形態のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０は、Ａｌ含有量が１０原子％未満、残部がＣｒ及び不可避不純物からなる成分組成を有することが好ましい。
さらに、本実施形態のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットは、Ｘ線結晶回析（ＸＲＤ）において、ＣｒＡｌ金属間化合物のピークが観察されず、Ｃｒ単相となっていることが好ましい。このとき、Ａｌは結晶粒界に存在し、Ｃｒに固溶していると考えられる。

以下に、本実施形態に係るＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０のＣ含有量、スパッタ面１１におけるＡｌ含有量のばらつき、Ａｌ含有量を、上述のように規定した理由について説明する。

（Ｃ含有量）
Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０中のＣは、炭化Ｃｒとして組織中に析出するが、Ｃ量が３００質量ｐｐｍを超えると、析出した炭化Ｃｒが、スパッタ時に異常放電を発生させる。
このような理由から、本実施形態のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０においては、Ｃ含有量を３００質量ｐｐｍ以下としている。
なお、異常放電をさらに抑制するためには、Ｃ含有量を２００質量ｐｐｍ以下とすることが好ましく、１５０質量ｐｐｍ以下とすることがさらに好ましい。
Ｃ含有量の下限に特に制限はないが、通常の工程で実現可能な範囲の下限としては、例えば、０．１質量ｐｐｍである。

（Ａｌ含有量のばらつき）
Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０のスパッタ面１１におけるＡｌ含有量のばらつきが大きいと、これを用いて成膜されたＣｒ−Ａｌ合金膜においても、Ａｌ含有量のばらつきが大きくなる。また、スパッタ面１１におけるＡｌ含有量のばらつきが大きいと、異常放電が増える傾向にある。
このような理由から、本実施形態のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０においては、スパッタ面１１におけるＡｌ含有量のばらつきを４０％以下としている。
なお、よりＡｌ含有量のばらつきの小さい均一なＣｒ−Ａｌ合金膜を得るためには、スパッタ面１１におけるＡｌ含有量のばらつきを３６％以下とすることが好ましく、２５％以下とすることがさらに好ましい。
Ａｌ含有量のばらつきの下限に特に制限はないが、通常の工程で実現可能な範囲の下限としては、例えば、０．１％である。
スパッタリングターゲット１０の厚み方向におけるＡｌ含有量のばらつきも、４０％以下とすることが好ましく、３６％以下とすることがより好ましく、２５％以下とすることがさらに好ましい。これにより、成膜されるＣｒ−Ａｌ合金膜のＡｌ含有量が、スパッタ時間によってばらつくことを防止できる。

（Ａｌ含有量）
Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０のＡｌ含有量を１０原子％未満とした場合には、ＣｒＡｌ金属間化合物が組織の主相となることを抑制でき、Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０の加工強度を確保でき、加工時及びスパッタ時における割れの発生を抑制することが可能となる。
このような理由から、本実施形態のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０においては、Ａｌ含有量を１０原子％未満とすることが好ましい。
なお、より高い加工強度を確保するためには、Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０のＡｌ含有量を８原子％以下とすることがより好ましく、５原子％以下とすることがさらに好ましい。
Ａｌ含有量の下限に特に制限はないが、Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットを用いた熱電変換材料膜の特性を確保するため、Ａｌ含有量の下限は、例えば、０．０１原子％である。

次に、本実施形態であるＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットの製造方法について、図２を参照して説明する。
本実施形態のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットの製造方法は、原料粉末を混合して混合粉末を得る混合工程Ｓ０１と、混合粉末を加熱保持する加熱工程Ｓ０２と、加熱工程Ｓ０２の後に、ホットプレスなどによって混合粉末の焼結体を得る焼結工程Ｓ０３と、焼結体を機械加工してＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットを得る機械加工工程Ｓ０４とを備える。

（混合工程Ｓ０１）
混合工程Ｓ０１では、所定の組成となるように秤量したＣｒ粉末とＡｌ粉末とを原料粉末とし、これらを混合して、混合粉末を作製する。
原料粉末として合金粉末を用いず、Ｃｒ粉末と、Ａｌ粉末とを混合した混合粉を用いるのは、合金粉末ではアトマイズ等の製造過程においてＣが混入するためである。
Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットのＣ含有量を抑える観点から、原料粉末は高純度であることが好ましく、例えば、純度９９．９９質量％以上のＣｒ粉末と、純度９９．９９質量％以上のＡｌ粉末を用いることが好ましい。

原料粉末の平均粒径に制限はないが、微細で均一な組織のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットを得るため、例えば、１μｍ以上３００μｍ以下が好ましく、５μｍ以上２００μｍ以下がより好ましく、１０μｍ以上１５０μｍ以下がさらに好ましい。
また、Ａｌ粉末の粒径ＤＮと、Ｃｒ粉末の粒径ＤＭの比ＤＮ／ＤＭが、０．５以上２．０以下であることが好ましい。粒径の近いＡｌ粉末とＣｒ粉末とを用いることで、粉末同士をよりよく混合することができ、より均一な組成のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットが得られる。
ＤＮ／ＤＭの下限は、０．７以上であることがより好ましく、０．９以上であることがさらに好ましい。また、ＤＮ／ＤＭの上限は、１．５以下であることがより好ましく、１．２以下であることがさらに好ましい。
なお、Ａｌ粉末の粒径ＤＮと、Ｃｒ粉末の粒径ＤＭは、体積基準のメディアン径Ｄ５０である。

また、混合工程Ｓ０１においては、Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットのＡｌ含有量のばらつきを低減するため、混合能力の高い装置を用いて原料粉末を混合することが好ましい。利用可能な装置としては、例えば、ミキサーやブレンダなどである。ボールミルは、混合能力が十分でなく、またＡｌ粉末がボールに付着して組成ずれを生じるおそれがあるため、好ましくない。

（加熱工程Ｓ０２）
加熱工程では、混合粉末を所定の温度に加熱保持して、ＡｌとＣｒとを固相反応させる。
本実施形態では、後述の様にホットプレスによる焼結工程Ｓ０３を実施することから、ホットプレスのモールド内に充填した混合粉末を、所定温度に加熱保持した。
加熱温度は、５００℃以上６５０℃以下である。Ａｌの融点（６６０．３℃）に近い温度に加熱保持することで、ＡｌとＣｒとの反応を十分に進行させて合金化し、Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットのＡｌ含有量のばらつきを低減することができる。
ここで、加熱温度が５００℃未満であると、ＡｌとＣｒとの反応が進まず、焼結工程の熱処理時にＡｌが溶解してしまい、Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットのＡｌ含有量のばらつきを低減できない。一方、加熱温度が６５０℃を超えると、ＡｌがＣｒと反応する前に溶解してしまうため、Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットのＡｌ含有量がばらついてしまう。
なお、加熱温度の下限は、５５０℃以上とすることがより好ましく、５７５℃以上とすることがさらに好ましい。また、加熱温度の上限は、６３０℃以下とすることがより好ましく、６１５℃以下とすることがさらに好ましい。

加熱保持の時間は、０．５時間以上である。加熱保持が０．５時間未満であると、ＡｌとＣｒとの反応が進まず、Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットのＡｌ含有量のばらつきを低減できない。加熱保持の時間は、０．８時間以上がより好ましく、１時間以上がさらに好ましい。加熱保持の時間の上限に特に制限はないが、５時間を超えて加熱保持しても、Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットのＡｌ含有量のばらつきを低減する効果に差異がないことから、５時間以下とすることが好ましい。
加熱工程Ｓ０２の雰囲気は、特に制限はないが、例えば、真空や不活性ガス、非酸化性雰囲気であることが好ましい。

（焼結工程Ｓ０３）
焼結工程Ｓ０３では、加熱工程Ｓ０２を経た混合粉末を、さらに高温に加熱し焼結させて焼結体を得る。焼結工程Ｓ０３の方法に特に制限はないが、例えば、ホットプレス（ＨＰ）や熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）を用いることができる。
ホットプレス（ＨＰ）や熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）のいずれの場合も、焼結温度の下限は１０００℃以上とすることが好ましく、１０５０℃以上とすることがより好ましく、１１００℃以上とすることがさらに好ましい。一方、焼結温度の上限は１７００℃以下とすることが好ましく、１６００℃以下とすることがより好ましく、１５００℃以下とすることがさらに好ましい。
また、ホットプレス（ＨＰ）の圧力の下限は、１０ＭＰａ以上とすることが好ましく、１５ＭＰａ以上とすることがより好ましく、２０ＭＰａ以上とすることがさらに好ましい。一方、ホットプレス（ＨＰ）の圧力の上限は、５０ＭＰａ以下とすることが好ましく、４５ＭＰａ以下とすることがより好ましく、４０ＭＰａ以下とすることがさらに好ましい。

（機械加工工程Ｓ０４）
上述のようにして得られた焼結体に対して機械加工を行い、図１に示す円筒形状のスパッタリングターゲットを得る。

以上のようにして、本実施形態に係るＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０が製造される。

以上のような構成とされた本実施形態に係るＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０によれば、Ｃの含有量が３００質量ｐｐｍ以下とされているので、炭化Ｃｒの生成を抑制でき、スパッタ時において炭化Ｃｒに起因した異常放電の発生を抑制することが可能となる。
また、本実施形態のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットにおいては、スパッタ面１１におけるＡｌ含有量のばらつきが４０％以下とされている、Ａｌ含有量のばらつきが小さいＣｒ−Ａｌ合金膜を成膜することができる。
特に、本実施形態のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットにおいて、スパッタ面１１におけるＡｌ含有量のばらつきを３６％以下とすれば、よりＡｌ含有量のばらつきが小さいＣｒ−Ａｌ合金膜を成膜することができる。

さらに、本実施形態に係るＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０において、Ａｌ含有量を１０原子％未満とした場合には、Ｃｒ中にＡｌが固溶できるため、加工強度が低いＣｒＡｌ金属間化合物の生成を抑制でき、Ｃｒ単相になる。そのためスパッタリングターゲットの加工強度を高めることが可能となる。特に、本実施形態のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット１０において、ＸＲＤでＣｒＡｌ金属間化合物のピークが観察されず、Ｃｒ単相となっている場合には、十分な加工強度を有する。
本実施形態においては、図１に示すように、スパッタ面１１が円筒面状をなす円筒型スパッタリングターゲットとされているので、ターゲットを回転しながらスパッタを実施することができ、連続成膜に適しており、かつ、ターゲットの使用効率に優れる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、図１に示すように円筒形状のスパッタリングターゲットとして説明したが、これに限定されることはなく、図３に示すように、円板状のスパッタリングターゲットとしてもよいし、図４に示すように、矩形平板状のスパッタリングターゲットとしてもよい。

ここで、円板状のスパッタリングターゲットにおいては、図３に示すように、円の中心（１）、及び、円の中心を通過するとともに互いに直交する２本の直線上の外周部分（２）、（３）、（４）、（５）の５点で、Ａｌ含有量、Ａｌ含有量のばらつきを算出することが好ましい。なお、外周部分（２）、（３）、（４）、（５）は、外周縁から内側に向かって直径の１０％以内の範囲内とした。

一方、矩形平板状のスパッタリングターゲットにおいては、図４に示すように、対角線が交差する交点（１）と、各対角線上の角部（２）、（３）、（４）、（５）の５点で、Ａｌ含有量、Ａｌ含有量のばらつきを算出することが好ましい。なお、角部（２）、（３）、（４）、（５）は、角部から内側に向かって対角線全長の１０％以内の範囲内とした。

以下に、前述した本発明のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットについて評価した評価試験の結果について説明する。

表１に記載の粒径を有する、純度９９．９９質量％以上のＣｒ粉末と純度９９．９９質量％以上のＡｌ粉末とを用意した。
ここで、表１に記載のＡｌ粉末の粒径ＤＮ及びＣｒ粉末の粒径ＤＭは、体積基準のメディアン径Ｄ５０である。具体的には、ヘキサメタリン酸ナトリウム含有量０．２ｍｏｌ％の水溶液を１００ｍｌ調製し、この水溶液にＣｒ粉末又はＡｌ粉末を１０ｍｇ加え、超音波発生装置にて粉末を十分に溶液に分散させた後、レーザー回折散乱法（測定装置：日機装株式会社製、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ ＭＴ３０００）を用いて、粒子径分布を測定した。

これらの原料粉末を、表１に記載の配合組成で全体重量が３０００ｇとなるように秤量し、表１に記載の方法で混合して、混合粉末を作製した。
混合方法にミキサーと記載した本発明例、比較例では、ロッキングミキサー装置を用い、原料粉末を不活性ガス雰囲気下で１時間の混合を実施した。
混合方法にボールミルと記載した比較例、従来例では、原料粉末を直径５ｍｍのジルコニアボールとともにボールミル装置に投入し、不活性ガス雰囲気下で１６時間の乾式混合を行った。混合後、ジルコニアボールを分離回収し、混合粉末を得た。

次に、得られた混合粉末を、モールドに充填して、真空ホットプレス装置に装填し、真空中（０．５Ｐａ以下）において、１０℃／ｍｉｎの速度で表１に記載の温度に加熱し、表１に記載の時間だけ保持する加熱工程を実施した。
続いて、真空中（０．５Ｐａ以下）にて、１０℃／ｍｉｎの速度で１４００℃に加熱し、３０ＭＰａの圧力で３時間、ホットプレスすることにより焼結を行い、焼結体を作製した。
従来例３，４では、混合粉末に代えて、表１に記載の組成を有する、粒径１００μｍ（体積基準のメディアン径Ｄ５０）の合金粉（アトマイズ粉）に上述と同条件のホットプレスを施して、焼結体を得た。
得られた焼結体に対して機械加工を施して、板のものは幅１２６ｍｍ×長さ１７８ｍｍ×厚さ６ｍｍ、円筒のものは外径１５５ｍｍ×内径１３５ｍｍ×長さ６００ｍｍのＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットを作製した。

作製された本発明例、比較例及び従来例のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットについて、以下の項目について評価した。

（ターゲット組成）
図１及び図４に記載した箇所からそれぞれ測定試料を切り出し、これを酸で前処理した後、ＩＣＰ−ＡＥＳ法により、Ａｌ含有量を測定した。そして、Ａｌ含有量の平均値を算出した。また、同じ箇所から切り出した測定試料について、不活性ガス融解赤外線吸収法によりＣ含有量を測定し、その平均値を算出した。評価結果を表２に示す。

（Ａｌ含有量のばらつき）
図１及び図４に記載した箇所からそれぞれ測定試料を切り出し、これを酸で前処理した後、ＩＣＰ−ＡＥＳ法により、Ａｌ含有量を測定した。そして、実施形態に記載した式に基づいて、Ａｌ含有量のばらつきを算出した。評価結果を表２に示す。

（異常放電）
円筒形状のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットにおいては、チタン製のバッキングチューブにＩｎはんだによってはんだ付けし、マグネトロンスパッタ装置にセットし、以下の条件で６０分間連続して成膜した。
到達真空度：５×１０^−５Ｐａ
Ａｒガス圧：０．３Ｐａ
スパッタ電力：１００００Ｗ
基板：ガラス基板 ２０ｍｍ×１００ｍｍ
ターゲット−基板間距離：６０ｍｍ
成膜の間、ＤＣ電源装置（京三製作所社製ＨＰＫ３０Ｚ１−ＳＷ１）に備えられているアークカウント機能により、異常放電の回数をカウントした。

矩形平板状のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットにおいては、Ｃｕ製のバッキングプレートにＩｎはんだによってはんだ付けし、マグネトロンスパッタ装置にセットし、以下の条件で６０分間連続して成膜した。
到達真空度：５×１０^−５Ｐａ
Ａｒガス圧：０．３Ｐａ
スパッタ電力：１０００Ｗ
基板：ガラス基板 ８０ｍｍ×１８０ｍｍ
ターゲット−基板間距離：６０ｍｍ
成膜の間、ＤＣ電源装置（京三製作所社製ＨＰＫ０６Ｚ−ＳＷ６）に備えられているアークカウント機能により、異常放電の回数をカウントした。

加熱工程の温度が４５０℃と低温の比較例１では、ＣｒとＡｌの反応が進まず、焼結工程の熱処理時にＡｌが溶解してしまい、得られたＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットのＡｌ含有量のばらつきが大きくなった。また、比較例３では、比較例１と同条件で加熱工程の時間を長くしてＤＮ／ＤＭを０．９としたが、それでもＡｌ含有量のばらつきが大きかった。
一方、加熱工程の温度が６７５℃と高温の比較例２では、ＡｌがＣｒと反応する前に溶解してしまうため、Ａｌ含有量のばらつきが大きくなった。

ボールミルで混合工程を実施した比較例４では、混合能力が足りず混合が十分でないため、Ａｌ含有量のばらつきが大きくなった。また、Ａｌ粉末がボールに付着するため、組成ずれが生じ、Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットのＡｌ含有量が配合組成よりも少なくなった。
加熱工程の時間が０．１時間と短い比較例５と、加熱工程を実施しなかった比較例６では、ＣｒとＡｌの反応が進まず、Ａｌ含有量のばらつきが大きくなった。

ボールミルで混合工程を実施し、加熱工程の温度が４５０℃と低温の従来例１，２では、混合能力が足りず混合が十分でなく、低温のためＣｒとＡｌの反応も進まず、Ａｌ含有量のばらつきが大きくなった。
合金粉（アトマイズ粉）を用いて作製した従来例３，４は、Ａｌ含有量のばらつきは小さいが、Ｃ含有量が多く、多数の異常放電が発生した。

これに対し、本発明例１〜１４のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットは、スパッタ面におけるＡｌ含有量のばらつきが４０％以下と小さく、また、Ｃの含有量が３００質量ｐｐｍ以下であるので、異常放電の発生回数が少なかった。
特に、Ａｌ粉末の粒径ＤＮと、Ｃｒ粉末の粒径ＤＭの比ＤＮ／ＤＭを、０．５以上２．０以下とした本発明例１〜１２は、ＤＮ／ＤＭが０．３の本発明例１３、ＤＮ／ＤＭが２．２の本発明例１４と比べて、混合工程でよりよく混合できており、Ａｌ含有量のばらつきが３６％以下と小さかった。
Ａｌを１０原子％以上含有する本発明例１１，１２においては、成膜試験後のスパッタリングターゲットに微細なクラックが見られた。

なお、本発明例６について、図５にＸＲＤの分析結果を、図６にＥＢＳＤによる組織観察結果を示す。図５から、ＣｒＡｌ金属間化合物とＡｌのピークは観察されず、Ｃｒ単相となっていることがわかる。さらに、図６を考慮すると、Ａｌは結晶粒界に存在し、Ｃｒに固溶していると考えられる。このように、本発明例６のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットは、Ａｌ含有量が１０原子％未満なので、ＣｒＡｌ金属間化合物の生成が抑制され、ＸＲＤにおいてＣｒ単相となっているので、十分な加工強度を有する。

以上のことから、本発明例によれば、Ａｌ含有量のばらつきが小さく、スパッタ時の異常放電も発生しにくいＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットを提供できることが確認された。

１０ Ｃｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット
１１ スパッタ面

Claims (3)

1. ＣｒとＡｌとを含む焼結体のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットであって、
   Ｃの含有量が３００質量ｐｐｍ以下、スパッタ面におけるＡｌ含有量のばらつきが４０％以下であることを特徴とするＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット。
2. スパッタ面におけるＡｌ含有量のばらつきが３６％以下であることを特徴とする請求項１に記載のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット。
3. Ａｌ含有量が１０原子％未満、残部がＣｒ及び不可避不純物からなる成分組成を有する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＣｒ−Ａｌ合金スパッタリングターゲット。

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