JP2022044768A - Sputtering target - Google Patents

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智弘 丸子
Toshihiro Maruko
雄 鈴木
Takeshi Suzuki
将平 大友
Shohei Otomo
紘暢 中村
Hironobu Nakamura
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering target which allows suppression of contamination of a fluorine element being an impurity in the sputtering target, suppression of generation of an abnormal discharge due to fluorine when a thin film is formed by using the sputtering target, and formation of a thin film having a good orientation.
SOLUTION: A sputtering target includes aluminum, and one or both of a rare earth element and a titanium group element. The content of fluorine is 100 ppm or less.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2022,JPO&INPIT

Description

本開示は、圧電素子において、圧電応答性の良い金属膜あるいは窒化膜を形成するための好適なスパッタリングターゲットに関する。 The present disclosure relates to a suitable sputtering target for forming a metal film or a nitride film having good piezoelectric response in a piezoelectric element.

現代及び今後の社会において少子高齢化が進むにつれて労働人口が減少していくことが予測されるため、製造業においてもモノのインターネット(IoT:Internet Of Things)を利用した自動化が取り組まれている。また、自動車産業においてもAIなどが主体となって人が操作せずに自動運転が可能な自動車が製造される社会へ移行しつつある。 Since it is predicted that the working population will decrease as the birthrate declines and the population ages in modern and future societies, automation using the Internet of Things (IoT) is also being undertaken in the manufacturing industry. In addition, the automobile industry is also shifting to a society in which AI and the like play a central role in manufacturing automobiles that can be automatically driven without human operation.

自動化・自動運転において重要な技術が無線による超高速通信であり、無線による超高速通信には高周波フィルターが欠かせない。また、無線通信が高速化するために、従来の第4世代移動通信(4G)で使用される周波数3.4GHz帯から第5世代移動通信(5G)で使用される周波数3.7GHz、4.5GHz、28GHz帯へと高周波側に移行が予定されている。この移行が行なわれると、高周波フィルターも従来の弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)フィルターでは技術上困難となる。そこで弾性表面波フィルターからバルク弾性波(BAW:Bulk Acoustic Wave)フィルターへと技術が変わりつつある。 An important technology in automation and automated driving is wireless ultra-high-speed communication, and high-frequency filters are indispensable for wireless ultra-high-speed communication. Further, in order to speed up wireless communication, the frequency used in the conventional 4th generation mobile communication (4G) is 3.4GHz, and the frequency used in the 5th generation mobile communication (5G) is 3.7GHz. It is planned to shift to the high frequency side to the 5 GHz and 28 GHz bands. When this transition is performed, the high frequency filter also becomes technically difficult with the conventional surface acoustic wave (SAW) filter. Therefore, the technology is changing from elastic surface wave filters to bulk acoustic wave (BAW: Bulk Acoustic Wave) filters.

BAWフィルターや圧電素子センサーの圧電膜としては主に窒化アルミニウム膜が用いられる。窒化アルミニウムはQ値(Quality factor)と呼ばれる振幅増大係数が高いことで知られているため圧電膜として用いられている。しかし、高温では使用できないため、圧電素子の高温化、高Q値化を図るために、アルミニウム元素と希土類元素を含む窒化膜が有望である。 An aluminum nitride film is mainly used as a piezoelectric film for a BAW filter or a piezoelectric element sensor. Aluminum nitride is used as a piezoelectric film because it is known to have a high amplitude increase coefficient called a Q value (Quality factor). However, since it cannot be used at high temperatures, a nitride film containing an aluminum element and a rare earth element is promising in order to increase the temperature and Q value of the piezoelectric element.

アルミニウム元素と希土類元素を含む窒化膜を形成するためのスパッタリングターゲットとして、AlとScとの合金からなり、Scを25原子%~50原子%で含有するスパッタリングターゲットであって、酸素の含有量が2000質量ppm以下であり、ビッカース硬さ(Hv)のばらつきが20%以下であるスパッタリングターゲットの開示がある(例えば特許文献1を参照。)。このスパッタリングターゲットは溶解工程を経て、さらに鍛造工程などの塑性加工を施して作製されることが述べられている(例えば特許文献1を参照。)。また、特許文献1ではスパッタリングターゲットのTOP(ターゲット上面)とBTM(ターゲット下面)とのScの含有量のばらつきは±2原子%の範囲内であったことが記載されている(明細書段落0040-0041)。 As a sputtering target for forming a nitride film containing an aluminum element and a rare earth element, it is a sputtering target composed of an alloy of Al and Sc and containing Sc at 25 atomic% to 50 atomic%, and has an oxygen content of 25 atomic% to 50 atomic%. There is a disclosure of a sputtering target having a Vickers hardness (Hv) variation of 20% or less and 2000 mass ppm or less (see, for example, Patent Document 1). It is stated that this sputtering target is manufactured by undergoing a melting step and further subjected to plastic working such as a forging step (see, for example, Patent Document 1). Further, Patent Document 1 describes that the variation in the Sc content between the TOP (upper surface of the target) and the BTM (lower surface of the target) of the sputtering target was within ± 2 atomic% (paragraph 0040 of the specification). -0041).

また、アルミニウムと希土類元素との合金からなるスパッタリングターゲットの製造方法において、アルミニウムと希土類元素との元素比が、得られる合金ターゲットが二種の金属間化合物のみで構成されることを満たす範囲にある原料を準備し、この原料から、アトマイズ法でアルミニウムと希土類元素との合金粉末を作製し、得られた合金粉末からホットプレス法又は放電プラズマ焼結法によって真空雰囲気下で合金ターゲットとなる焼結体を作製する技術がある(例えば、特許文献2を参照。)。 Further, in the method for manufacturing a sputtering target made of an alloy of aluminum and a rare earth element, the element ratio of aluminum and the rare earth element is within the range in which the obtained alloy target is composed of only two kinds of intermetallic compounds. A raw material is prepared, an alloy powder of aluminum and a rare earth element is prepared from this raw material by an atomizing method, and the obtained alloy powder is sintered by a hot press method or a discharge plasma sintering method to be an alloy target in a vacuum atmosphere. There is a technique for producing a body (see, for example, Patent Document 2).

また、ScAl1-xN合金において、圧電定数d33がSc濃度の組成ズレによって極端に変化することが知られている(例えば非特許文献1、図3を参照。)。 Further, it is known that in the Sc x Al 1-x N alloy, the piezoelectric constant d 33 changes drastically depending on the composition deviation of the Sc concentration (see, for example, Non-Patent Document 1 and FIG. 3).

WO2017/213185号公報WO2017 / 213185 特開2015-96647号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-96647

加納一彦 他,デンソーテクニカルレビュー Vol.17, 2012,p202~207Kazuhiko Kano et al., Denso Technical Review Vol. 17, 2012, p202-207

アルミニウム合金の製造において、アルミニウムの融点が660℃と低いのに対し、アルミニウムに添加する元素の融点がスカンジウムの場合は1541℃、イットリウムの場合は1522℃、チタンの場合は1668℃、ジルコニウムの場合は1855℃、ハフニウムの場合は2233℃と非常に高温であり、アルミニウムと添加する元素との融点差が800℃以上となるため、アルミニウムと添加する元素が完全に固溶する範囲が殆どない。 In the production of aluminum alloys, the melting point of aluminum is as low as 660 ° C, whereas the melting point of the element added to aluminum is 1541 ° C for scandium, 1522 ° C for yttrium, 1668 ° C for titanium, and 1668 ° C for zirconium. Is a very high temperature of 1855 ° C. and 2233 ° C. in the case of hafnium, and the difference in melting point between aluminum and the element to be added is 800 ° C. or more, so that there is almost no range in which aluminum and the element to be added are completely dissolved.

そのため、特許文献1のようにアルミニウムに対してスカンジウムの添加量を多くすると融点が1400℃以上となる組成もあり、溶解後の凝固時の温度ムラにより金属間化合物の成長に差が生じてしまうため、スパッタリングターゲットの面内方向及び厚さ方向において均一な組成を有するスパッタリングターゲットの作製が困難である。 Therefore, as in Patent Document 1, when the amount of scandium added to aluminum is increased, the melting point becomes 1400 ° C. or higher, and the temperature unevenness during solidification after dissolution causes a difference in the growth of the intermetallic compound. Therefore, it is difficult to produce a sputtering target having a uniform composition in the in-plane direction and the thickness direction of the sputtering target.

また、特許文献1のように溶解法を用いて金属間化合物のみで構成すると、非常に硬くて脆いスパッタリングターゲットとなり、溶解でインゴットを形成したとしても、鍛造などの塑性加工を行ったときにスパッタリングターゲットに割れなどが発生しやすい。 Further, if it is composed of only intermetallic compounds by using a melting method as in Patent Document 1, it becomes a very hard and brittle sputtering target, and even if an ingot is formed by melting, it is sputtered when plastic working such as forging is performed. The target is prone to cracking.

また、特許文献1のように溶解法で作製すると析出相が大きく成長し、スパッタリングターゲットの面内方向及び厚さ方向において組成ムラが発生するため、スパッタリングして薄膜を形成したとしても得られた合金薄膜の組成分布が不安定となる。 Further, when produced by the dissolution method as in Patent Document 1, the precipitated phase grows significantly and composition unevenness occurs in the in-plane direction and the thickness direction of the sputtering target. Therefore, even if a thin film is formed by sputtering, it can be obtained. The composition distribution of the alloy thin film becomes unstable.

特許文献1では、スパッタリングターゲットのTOPとBTMとのScの含有量のばらつきは±2原子%の範囲内であったことが記載されているが、成膜された膜の均質性を得るためにも厚さ方向だけでなく面内方向のバラツキを抑制することも必要である。 Patent Document 1 describes that the variation in Sc content between TOP and BTM of the sputtering target was within the range of ± 2 atomic%, but in order to obtain the homogeneity of the formed film. It is also necessary to suppress variations not only in the thickness direction but also in the in-plane direction.

特に非特許文献1の図3で指摘されているように、組成ズレによって極端に特性の変化がみられることもあるため、面内方向及び厚さ方向において均一な組成を保つことは重要である。 In particular, as pointed out in FIG. 3 of Non-Patent Document 1, it is important to maintain a uniform composition in the in-plane direction and the thickness direction because the characteristics may be extremely changed due to the composition deviation. ..

溶解法で作製したときの問題を解決するために、特許文献2のように粉末の時点でアルミニウムと希土類との組成ずれを解消しておくことや、焼結するときに製品の最終形状に近い形で仕上げることなどで塑性加工を減らすことなどが考えられる。しかし、フッ素、塩素、酸素などの不純物を混入し過ぎると、スパッタリングターゲット中のフッ素、塩素、酸素が成膜時における加熱によって放出されてしまい、異常放電が発生しやすく、得られた膜の配向性を悪化させたり、パーティクルが発生して膜の歩留まりを低下させてしまう。 In order to solve the problem when manufactured by the melting method, it is necessary to eliminate the compositional deviation between aluminum and rare earths at the time of powder as in Patent Document 2, and when sintering, it is close to the final shape of the product. It is conceivable to reduce plastic working by finishing with a shape. However, if impurities such as fluorine, chlorine, and oxygen are mixed too much, fluorine, chlorine, and oxygen in the sputtering target will be released by heating during film formation, and abnormal discharge is likely to occur, and the orientation of the obtained film. It deteriorates the properties and generates particles to reduce the yield of the film.

そこで本開示の目的は、スパッタリングターゲット中において不純物であるフッ素元素の混入を抑制したスパッタリングターゲットであって、当該スパッタリングターゲットを用いて薄膜を形成したときにフッ素による異常放電の発生を抑制し、配向性の良い薄膜を形成することができるスパッタリングターゲットを提供することである。 Therefore, an object of the present disclosure is a sputtering target that suppresses the mixing of fluorine element, which is an impurity, in the sputtering target, and suppresses the generation of abnormal discharge due to fluorine when a thin film is formed using the sputtering target, and orients the sputtering target. It is to provide a sputtering target capable of forming a thin film having good properties.

本発明者らは上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、スパッタリングターゲット中において不純物であるフッ素元素の濃度を所定以下とすることによってフッ素元素混入の問題を抑制できることをみいだし、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るスパッタリングターゲットは、アルミニウムを含み、かつ、希土類元素及びチタン族元素のいずれか一方又は両方をさらに含むスパッタリングターゲットであって、フッ素の含有量が100ppm以下であることを特徴とする。スパッタリングターゲットを用いて薄膜を形成したときにフッ素による異常放電の発生を抑制し、配向性のより良い薄膜を形成することができる。また、フッ素による異常放電の発生を抑制することにより、パーティクルの発生を抑制しつつ、歩留り良く薄膜を形成することができる。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have found that the problem of fluorine element contamination can be suppressed by setting the concentration of the fluorine element as an impurity in the sputtering target to a predetermined value or less, and the present invention has been made. Was completed. That is, the sputtering target according to the present invention is a sputtering target containing aluminum and further containing one or both of a rare earth element and a titanium group element, and is characterized by having a fluorine content of 100 ppm or less. do. When a thin film is formed using a sputtering target, it is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge due to fluorine and form a thin film with better orientation. Further, by suppressing the generation of abnormal discharge due to fluorine, it is possible to form a thin film with good yield while suppressing the generation of particles.

本発明に係るスパッタリングターゲットでは、塩素の含有量が100ppm以下であることが好ましい。スパッタリングターゲットを用いて薄膜を形成したときに塩素による異常放電の発生を抑制し、配向性のより良い薄膜を形成することができる。また、塩素による異常放電の発生を抑制することにより、パーティクルの発生を抑制しつつ、歩留り良く薄膜を形成することができる。 In the sputtering target according to the present invention, the chlorine content is preferably 100 ppm or less. When a thin film is formed using a sputtering target, it is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge due to chlorine and form a thin film with better orientation. Further, by suppressing the generation of abnormal discharge due to chlorine, it is possible to form a thin film with good yield while suppressing the generation of particles.

本発明に係るスパッタリングターゲットでは、酸素の含有量が500ppm以下であることが好ましい。前記スパッタリングターゲットを用いて薄膜を形成したときに酸素による異常放電の発生を抑制し、配向性のより良い薄膜を形成することができる。また、酸素による異常放電の発生を抑制することにより、パーティクルの発生を抑制しつつ、歩留り良く薄膜を形成することができる。 In the sputtering target according to the present invention, the oxygen content is preferably 500 ppm or less. When a thin film is formed using the sputtering target, it is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge due to oxygen and form a thin film having better orientation. Further, by suppressing the generation of abnormal discharge due to oxygen, it is possible to form a thin film with good yield while suppressing the generation of particles.

本発明に係るスパッタリングターゲットでは、前記スパッタリングターゲット中に、アルミニウム、希土類元素及びチタン族元素から選ばれた少なくとも2種の元素からなる金属間化合物が存在していることが好ましい。単体のアルミニウム、単体の希土類元素、単体のチタン族元素の箇所を少なくすることにより組成のバラツキを抑制することができる。ターゲットに金属間化合物が存在していると金属元素間のスパッタレートの差異が緩和され、得られる膜の組成ムラが小さくなる。 In the sputtering target according to the present invention, it is preferable that the sputtering target contains an intermetallic compound composed of at least two kinds of elements selected from aluminum, rare earth elements and titanium group elements. Variations in composition can be suppressed by reducing the locations of elemental aluminum, elemental rare earth elements, and elemental titanium group elements. When an intermetallic compound is present in the target, the difference in sputter rate between the metal elements is alleviated, and the composition unevenness of the obtained film is reduced.

本発明に係るスパッタリングターゲットでは、前記スパッタリングターゲット中に、前記金属間化合物が1種、2種、3種又は4種存在していてもよい。単体のアルミニウム、単体の希土類元素、単体のチタン族元素の箇所を少なくすることにより組成のバラツキを抑制することができる。金属間化合物が1種類又は複数種類存在することで、金属元素間のスパッタレートの差異がより緩和され、得られる膜の組成ムラがより小さくなる。 In the sputtering target according to the present invention, the intermetallic compound may be present in one, two, three or four types in the sputtering target. Variations in composition can be suppressed by reducing the locations of elemental aluminum, elemental rare earth elements, and elemental titanium group elements. When one or more kinds of intermetallic compounds are present, the difference in sputter rate between metal elements is further alleviated, and the composition unevenness of the obtained film is further reduced.

本発明に係るスパッタリングターゲットでは、前記スパッタリングターゲット中に、アルミニウム、希土類元素及びチタン族元素から選ばれた少なくとも1種の元素の窒化物が1種類以上存在していてもよい。圧電素子の窒化膜を形成したときに、圧電素子の高温化に対応するとともに高Q値化することができる。 In the sputtering target according to the present invention, one or more kinds of nitrides of at least one element selected from aluminum, rare earth elements and titanium group elements may be present in the sputtering target. When the nitride film of the piezoelectric element is formed, the temperature of the piezoelectric element can be increased and the Q value can be increased.

本発明に係るスパッタリングターゲットでは、前記希土類元素は、スカンジウム及びイットリウムのうち、少なくともいずれか一種であることが好ましい。圧電素子の窒化膜を形成したときに、圧電素子の高温化に対応するとともに高Q値化することができる。 In the sputtering target according to the present invention, the rare earth element is preferably at least one of scandium and yttrium. When the nitride film of the piezoelectric element is formed, the temperature of the piezoelectric element can be increased and the Q value can be increased.

本発明に係るスパッタリングターゲットでは、前記チタン族元素は、チタン、ジルコニウム及びハフニウムのうち、少なくともいずれか一種であることが好ましい。圧電素子の窒化膜を形成したときに、圧電素子の高温化に対応するとともに高Q値化することができる。 In the sputtering target according to the present invention, the titanium group element is preferably at least one of titanium, zirconium and hafnium. When the nitride film of the piezoelectric element is formed, the temperature of the piezoelectric element can be increased and the Q value can be increased.

本発明に係るスパッタリングターゲットは、アルミニウム母相中に、アルミニウムと希土類元素とを含む材料、アルミニウムとチタン族元素とを含む材料及びアルミニウムと希土類元素とチタン族元素とを含む材料の少なくともいずれか1種が存在している組織を有するか、又は、アルミニウム母相中に、少なくとも、金属種として希土類元素及び不可避不純物のみを含む相及び金属種としてチタン族元素及び不可避不純物のみを含む相のいずれか一方又は両方を含む複合相で構成されている組織を有することが好ましい。導電性を向上させたスパッタリングターゲットであって、例えば、DCスパッタリング装置を用いて成膜するときの生産性を向上させるスパッタリングターゲットを提供することができる。 The sputtering target according to the present invention is at least one of a material containing aluminum and a rare earth element, a material containing aluminum and a titanium group element, and a material containing aluminum, a rare earth element and a titanium group element in the aluminum matrix. Either having a structure in which the species is present, or a phase in which the aluminum matrix contains at least rare earth elements and unavoidable impurities as metal species and a phase containing only titanium group elements and unavoidable impurities as metal species. It is preferable to have a structure composed of a composite phase containing one or both. It is possible to provide a sputtering target having improved conductivity, for example, a sputtering target having improved productivity when forming a film using a DC sputtering apparatus.

本開示のスパッタリングターゲットは、スパッタリングターゲット中において不純物であるフッ素元素の混入が抑制されており、当該スパッタリングターゲットを用いて薄膜を形成したときにフッ素による異常放電の発生を抑制し、配向性の良い薄膜を形成することができる。また、フッ素による異常放電の発生を抑制することにより、パーティクルの発生を抑制しつつ、歩留り良く薄膜を形成することができる。 The sputtering target of the present disclosure suppresses the mixing of fluorine element, which is an impurity, in the sputtering target, suppresses the generation of abnormal discharge due to fluorine when a thin film is formed using the sputtering target, and has good orientation. A thin film can be formed. Further, by suppressing the generation of abnormal discharge due to fluorine, it is possible to form a thin film with good yield while suppressing the generation of particles.

円板状ターゲットのスパッタ面内方向における組成分析の測定箇所を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the measurement point of the composition analysis in the sputter plane inward direction of a disk-shaped target. B‐B断面で示される円板状ターゲットのターゲット厚さ方向における組成分析の測定箇所を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the measurement point of the composition analysis in the target thickness direction of the disk-shaped target shown in the BB cross section. 正方形の板状ターゲットのスパッタ面内方向における組成分析の測定箇所を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the measurement point of the composition analysis in the direction in the sputter plane of a square plate-shaped target. C‐C断面で示される正方形の板状ターゲットのターゲット厚さ方向における組成分析の測定箇所を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing measurement points of composition analysis in the target thickness direction of a square plate-shaped target shown in a CC cross section. 円筒形状のターゲットの組成分析の測定箇所を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the measurement point of the composition analysis of a cylindrical target. アルミニウム母相の概念を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the concept of an aluminum matrix. 実施例1におけるAl-Scターゲットの表面を電子顕微鏡で観察したときの画像である。It is an image when the surface of the Al—Sc target in Example 1 was observed with an electron microscope. 比較例4におけるAl-Scターゲットの表面を電子顕微鏡で観察したときの画像である。It is an image when the surface of the Al—Sc target in Comparative Example 4 was observed with an electron microscope. 実施例4におけるAl-ScNターゲットの表面をマイクロスコープで観察したときの画像である。It is an image when the surface of the Al-ScN target in Example 4 was observed with a microscope.

以降、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by showing embodiments, but the present invention is not construed as being limited to these descriptions. The embodiments may be modified in various ways as long as the effects of the present invention are exhibited.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、アルミニウムを含み、かつ、希土類元素及びチタン族元素のいずれか一方又は両方をさらに含むスパッタリングターゲットであって、フッ素の含有量が100ppm以下であり、50ppm以下であることが好ましく、30ppm以下であることがより好ましい。フッ素の含有量が100ppmを超えると、スパッタリングターゲット中のフッ素が成膜時における加熱によって放出されることにより、スパッタリングターゲットに印加する電圧が安定することがなく異常放電を引き起こしてしまい、パーティクルの発生、形成された薄膜の歩留まりの低下、配向性の悪い薄膜の形成の原因となるため、スパッタリングターゲット中のフッ素の含有量を100ppm以下とする必要がある。 The sputtering target according to the present embodiment is a sputtering target containing aluminum and further containing one or both of a rare earth element and a titanium group element, and has a fluorine content of 100 ppm or less and 50 ppm or less. It is preferably 30 ppm or less, and more preferably 30 ppm or less. If the fluorine content exceeds 100 ppm, the fluorine in the sputtering target is released by heating during film formation, and the voltage applied to the sputtering target is not stable, causing abnormal discharge and generating particles. The content of fluorine in the sputtering target must be 100 ppm or less because it causes a decrease in the yield of the formed thin film and the formation of a thin film having poor orientation.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットでは、塩素の含有量が100ppm以下であることが好ましく、50ppm以下であることがより好ましく、30ppm以下であることがさらに好ましい。塩素の含有量が100ppmを超えると、スパッタリングターゲット中の塩素が成膜時における加熱によって放出されることにより、スパッタリングターゲットに印加する電圧が安定することがなく異常放電を引き起こしてしまい、パーティクルの発生、形成された薄膜の歩留まりの低下、配向性の悪い薄膜の形成の原因となるため、スパッタリングターゲット中の塩素の含有量を100ppm以下に調整することが好ましい。 In the sputtering target according to the present embodiment, the chlorine content is preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, still more preferably 30 ppm or less. If the chlorine content exceeds 100 ppm, chlorine in the sputtering target is released by heating during film formation, and the voltage applied to the sputtering target is not stable, causing abnormal discharge and generation of particles. It is preferable to adjust the chlorine content in the sputtering target to 100 ppm or less because it causes a decrease in the yield of the formed thin film and the formation of a thin film having poor orientation.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットでは、酸素の含有量が500ppm以下であることが好ましく、300ppm以下であることがより好ましく、100ppm以下であることがさらに好ましい。酸素の含有量が500ppmを超えると、スパッタリングターゲット中の酸素が成膜時における加熱によって放出されることにより、スパッタリングターゲットに印加する電圧が安定することがなく異常放電を引き起こしてしまい、パーティクルの発生、形成された薄膜の歩留まりの低下、配向性の悪い薄膜の形成の原因となるため、スパッタリングターゲット中の酸素の含有量を500ppm以下に調整することが好ましい。 In the sputtering target according to the present embodiment, the oxygen content is preferably 500 ppm or less, more preferably 300 ppm or less, still more preferably 100 ppm or less. If the oxygen content exceeds 500 ppm, the oxygen in the sputtering target is released by heating during film formation, and the voltage applied to the sputtering target is not stable, causing abnormal discharge and generating particles. It is preferable to adjust the oxygen content in the sputtering target to 500 ppm or less because it causes a decrease in the yield of the formed thin film and the formation of a thin film having poor orientation.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットでは、カーボンの含有量が200ppm以下であることが好ましく、100ppm以下であることがより好ましく、50ppm以下であることがさらに好ましい。カーボンの含有量が200ppmを超えると、スパッタリング時に膜中にカーボンが取り込まれ、結晶性が悪化した薄膜が形成されてしまう。また、ターゲット表面で強固な化合物を形成すると、導電性を損ない異常放電によるパーティクルが発生し膜の歩留まりが低下するため、スパッタリングターゲット中のカーボンの含有量を200ppm以下に調整することが好ましい。 In the sputtering target according to the present embodiment, the carbon content is preferably 200 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, still more preferably 50 ppm or less. If the carbon content exceeds 200 ppm, carbon is incorporated into the film during sputtering, and a thin film having deteriorated crystallinity is formed. Further, when a strong compound is formed on the surface of the target, particles are generated due to abnormal discharge that impairs conductivity, and the yield of the film is lowered. Therefore, it is preferable to adjust the carbon content in the sputtering target to 200 ppm or less.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットでは、シリコンの含有量が200ppm以下であることが好ましく、100ppm以下であることがより好ましく、50ppm以下であることがさらに好ましい。シリコンの含有量が200ppmを超えると、スパッタリング時にシリコンの酸化物や窒化物を形成し、これを起点として異常放電を引き起こし、パーティクルを発生させ、形成された薄膜の歩留まりが低下するため、スパッタリングターゲット中のシリコンの含有量を200ppm以下に調整することが好ましい。 In the sputtering target according to the present embodiment, the silicon content is preferably 200 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, still more preferably 50 ppm or less. When the silicon content exceeds 200 ppm, silicon oxides and nitrides are formed during sputtering, which causes abnormal discharge, generates particles, and the yield of the formed thin film decreases. Therefore, the sputtering target. It is preferable to adjust the content of silicon in the mixture to 200 ppm or less.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットでは、(条件1)又は(条件2)における前記スパッタリングターゲットのスパッタ面内方向及びターゲット厚さ方向の組成が、いずれも基準となる組成に対して差が±3%以内であり、±2%以下であることが好ましく、±1%以下であることがより好ましい。ここで基準となる組成は(条件1)又は(条件2)に従って測定した総合計18箇所の組成の平均値である。基準となる組成に対して差が±3%を超えると、スパッタリングターゲットの成膜時にスパッタレートが異なることがあり、圧電素子の圧電膜などを形成したときに、基板毎に圧電膜の圧電特性が異なり、また、同一基板でも圧電膜の箇所によって組成が異なることにより圧電特性が異なることが生じる場合がある。このため、圧電素子の歩留り悪化を抑制するために、スパッタリングターゲットのスパッタ面内方向及びターゲット厚さ方向の組成を基準となる組成に対して差が±3%以内に制御することが好ましい。面内方向及び厚さ方向において均一な組成を有していると、圧電素子などに用いる薄膜を形成したときに組成ずれによる圧電応答性などの特性の変化による歩留りの低下を抑制することができる。 In the sputtering target according to the present embodiment, the composition of the sputtering target in the sputter plane inward direction and the target thickness direction in (Condition 1) or (Condition 2) has a difference of ± 3% from the reference composition. It is within ± 2%, more preferably ± 1% or less. Here, the reference composition is an average value of the total composition of 18 points measured according to (Condition 1) or (Condition 2). If the difference exceeds ± 3% with respect to the reference composition, the sputtering rate may differ when the sputtering target is formed, and when the piezoelectric film of the piezoelectric element is formed, the piezoelectric characteristics of the piezoelectric film are applied to each substrate. In addition, even if the same substrate is used, the piezoelectric characteristics may differ due to the difference in composition depending on the location of the piezoelectric film. Therefore, in order to suppress the deterioration of the yield of the piezoelectric element, it is preferable to control the difference between the composition in the sputtering surface inward direction and the target thickness direction of the sputtering target within ± 3% with respect to the reference composition. If the composition is uniform in the in-plane direction and the thickness direction, it is possible to suppress a decrease in yield due to a change in characteristics such as piezoelectric responsiveness due to composition deviation when a thin film used for a piezoelectric element or the like is formed. ..

(条件1)
スパッタ面内方向:前記スパッタリングターゲットが、中心O、半径rの円板状ターゲットであり、かつ、組成分析の測定箇所を、中心Oを交点として直交する仮想十字線上であって、中心Oの1箇所、中心Oから0.45r離れた合計4箇所、及び、中心Oから0.9r離れた合計4箇所、の総合計9箇所とする。
ターゲット厚さ方向:仮想十字線のうち、いずれか一つの線を通る断面を形成し、該断面が縦t(すなわちターゲットの厚さがt)、横2rの長方形であり、かつ、組成分析の測定箇所を、中心Oを通る垂直横断線上の中心X及び中心Xから上下に0.45t離れた合計3箇所(a地点、X地点、b地点という。)、前記断面上であってa地点から左右の側辺に向って0.9r離れた合計2箇所、X地点から左右の側辺に向って0.9r離れた合計2箇所、及び、b地点から左右の側辺に向って0.9r離れた合計2箇所、の総合計9箇所を測定地点とする。
(条件2)
スパッタ面内方向:前記スパッタリングターゲットが、縦の長さがL1であり、横の長さがL2である長方形(但し、L1とL2とが等しい正方形を含む。或いは、長方形には長さJ、周長Kの円筒形の側面を展開した長方形が含まれ、この形態において、L2が長さJに対応し、L1が周長Kに対応し、長さJと周長KにはJ>K、J=K又はJ<Kの関係が成立する。)であり、かつ、組成分析の測定箇所を、重心Oを交点として直交する仮想十字線であって、仮想十字線が長方形の辺に直交するとき、重心Oの1箇所、仮想十字線上であって重心Oから縦方向に0.25L1の距離を離れた合計2箇所、重心Oから横方向に0.25L2の距離を離れた合計2箇所、重心Oから縦方向に0.45L1の距離を離れた合計2箇所、及び、重心Oから横方向に0.45L2の距離を離れた合計2箇所、の総合計9箇所とする。
ターゲット厚さ方向:仮想十字線のうち、縦L1と横L2のいずれか一方の辺と平行な線を通る断面を形成し、一方の辺が横L2の場合、該断面が縦t(すなわち前記ターゲットの厚さがt)、横L2の長方形であり、かつ、組成分析の測定箇所を、重心Oを通る垂直横断線上の中心X及び中心Xから上下に0.45t離れた合計3箇所(a地点、X地点、b地点という。)、前記断面上であってa地点から左右の側辺に向って0.45L2離れた合計2箇所、X地点から左右の側辺に向って0.45L2離れた合計2箇所、及び、b地点から左右の側辺に向って0.45L2離れた合計2箇所、の総合計9箇所を測定地点とする。
(Condition 1)
Inward direction of sputtering plane: The sputtering target is a disk-shaped target having a center O and a radius r, and the measurement point of composition analysis is on a virtual cross line orthogonal to the center O as an intersection, and the measurement point is 1 of the center O. There are a total of 9 locations, 4 locations in total, 0.45r away from the center O, and 4 locations in total, 0.9r away from the center O.
Target thickness direction: A cross section is formed through any one of the virtual cross lines, and the cross section is a rectangle having a vertical t (that is, a target thickness of t) and a horizontal 2r, and is used for composition analysis. The measurement points are a total of three points (referred to as points a, X, and b) 0.45 t above and below the center X and the center X on the vertical cross section passing through the center O, and are on the cross section from the point a. A total of 2 locations 0.9r away from the left and right sides, a total of 2 locations 0.9r away from point X toward the left and right sides, and 0.9r from point b toward the left and right sides. A total of 9 points, 2 points apart from each other, are used as measurement points.
(Condition 2)
Inward direction of sputtering surface: The sputtering target includes a rectangle having a vertical length of L1 and a horizontal length of L2 (provided that a square in which L1 and L2 are equal to each other is included, or the rectangle has a length J. Includes a rectangle with the sides of a cylindrical shape of circumference K expanded, in which L2 corresponds to length J, L1 corresponds to circumference K, and length J and circumference K correspond to J> K. , J = K or J <K), and the measurement point of the composition analysis is a virtual cross line orthogonal to the intersection of the center of gravity O, and the virtual cross line is orthogonal to the side of the rectangle. At this time, one place of the center of gravity O, a total of two places on the virtual cross line separated from the center of gravity O in the vertical direction by 0.25L1, and a total of two places separated from the center of gravity O in the horizontal direction by 0.25L2. , A total of 2 locations separated from the center of gravity O in the vertical direction by 0.45 L1 and a total of 2 locations separated by a distance of 0.45 L2 in the horizontal direction from the center of gravity O, for a total of 9 locations.
Target thickness direction: Of the virtual cross lines, a cross section is formed that passes through a line parallel to either one of the vertical L1 and the horizontal L2, and when one side is the horizontal L2, the cross section is the vertical t (that is, the above-mentioned). The target thickness is t), it is a rectangle with a horizontal L2, and the measurement points for composition analysis are the center X on the vertical crossing line passing through the center of gravity O and a total of three points (a) 0.45 t above and below the center X. Point, point X, point b), a total of two points on the cross section that are 0.45 L2 away from point a toward the left and right sides, and 0.45 L2 away from point X toward the left and right sides. A total of 9 points, a total of 2 points and a total of 2 points separated from point b by 0.45 L2 toward the left and right sides, are set as measurement points.

図1は、円板状ターゲットのスパッタ面内方向における組成分析の測定箇所(以降、省略して、測定箇所ともいう。)を示す概略図であり、図1を参照して(条件1)のスパッタリングターゲットのスパッタ面内方向における測定箇所について説明する。円板状ターゲットである場合、半径は25~225mmであることが好ましく、50~200mmであることがより好ましい。ターゲットの厚さは、1~30mmであることが好ましく、3~26mmであることがより好ましい。本実施形態では、大型のターゲットについてより効果が見込める。 FIG. 1 is a schematic view showing measurement points (hereinafter, abbreviated as measurement points) for composition analysis in the direction in the sputtered surface of the disk-shaped target, and is referred to with reference to FIG. 1 (condition 1). The measurement points in the sputter plane inward direction of the sputtering target will be described. In the case of a disk-shaped target, the radius is preferably 25 to 225 mm, more preferably 50 to 200 mm. The thickness of the target is preferably 1 to 30 mm, more preferably 3 to 26 mm. In this embodiment, more effect can be expected for a large target.

図1において、スパッタリングターゲット200は、中心O、半径rの円板状ターゲットである。測定箇所は、中心Oを交点として直交する仮想十字線(L)上であって、中心Oの1箇所(S1)、中心Oから0.45r離れた合計4箇所(S3、S5、S6及びS8)、及び、中心Oから0.9r離れた合計4箇所(S2、S4、S7及びS9)、の総合計9箇所とする。 In FIG. 1, the sputtering target 200 is a disk-shaped target having a center O and a radius r. The measurement points are on a virtual crosshair (L) orthogonal to the center O as an intersection, and one point (S1) of the center O and a total of four points (S3, S5, S6 and S8) 0.45 r away from the center O. ) And a total of 4 locations (S2, S4, S7 and S9) 0.9r away from the center O, for a total of 9 locations.

図2は、図1のB‐B断面で示される円板状ターゲットのターゲット厚さ方向における組成分析の測定箇所を示す概略図であり、図2を参照して(条件1)のスパッタリングターゲットのターゲット厚さ方向における測定箇所について説明する。 FIG. 2 is a schematic view showing measurement points of composition analysis in the target thickness direction of the disc-shaped target shown in the BB cross section of FIG. 1, and is a schematic view of the sputtering target of (Condition 1) with reference to FIG. The measurement points in the target thickness direction will be described.

図2において図1のB-B断面は縦t(すなわちターゲットの厚さがt)、横2rの長方形である。そして、測定箇所を、中心Oを通る垂直横断線上の中心X(C1)及び中心Xから上下に0.45t離れた合計3箇所(a地点(C4)、X地点(C1)、b地点(C5)という。)、前記断面上であってa地点から左右の側辺に向って0.9r離れた合計2箇所(C6,C7)、X地点から左右の側辺に向って0.9r離れた合計2箇所(C2,C3)、及び、b地点から左右の側辺に向って0.9r離れた合計2箇所(C8,C9)、の総合計9箇所を測定地点とする。 In FIG. 2, the BB cross section of FIG. 1 is a rectangle having a length t (that is, a target thickness t) and a width 2r. Then, the measurement points are the center X (C1) on the vertical crossing line passing through the center O and a total of three points (point a (C4), point X (C1), and point b (C5) separated from the center X by 0.45 tons up and down. ), A total of two locations (C6, C7) 0.9r away from point a toward the left and right sides on the cross section, and 0.9r away from point X toward the left and right sides. A total of 9 points (C2, C3) and a total of 2 points (C8, C9) 0.9r away from point b toward the left and right sides are used as measurement points.

図3は、正方形の板状ターゲットのスパッタ面内方向における組成分析の測定箇所を示す概略図であり、図3を参照して(条件2)のスパッタリングターゲットのスパッタ面内方向における測定箇所について説明する。長方形又は正方形のターゲットである場合、縦の長さ及び横の長さは50~450mmであることが好ましく、100~400mmであることがより好ましい。ターゲットの厚さは、1~30mmであることが好ましく、3~26mmであることがより好ましい。本実施形態では、大型のターゲットについてより効果が見込める。 FIG. 3 is a schematic view showing measurement points of composition analysis in the sputtered surface inward direction of the square plate-shaped target, and the measurement points in the sputtered surface inward direction of the sputtering target of (Condition 2) will be described with reference to FIG. do. In the case of a rectangular or square target, the vertical length and the horizontal length are preferably 50 to 450 mm, more preferably 100 to 400 mm. The thickness of the target is preferably 1 to 30 mm, more preferably 3 to 26 mm. In this embodiment, more effect can be expected for a large target.

スパッタリングターゲット300は縦の長さがL1であり、横の長さがL2である長方形(但し、L1とL2とが等しい正方形を含む。)のターゲットであり、図3ではスパッタリングターゲット300がL1=L2である形態を示している。測定箇所は、重心Oを交点として直交する仮想十字線(Q)であって、仮想十字線が長方形(又は正方形)の辺に直交するとき、重心Oの1箇所(P1)、仮想十字線上であって重心Oから縦方向に0.25L1の距離を離れた合計2箇所(P6,P8)、重心Oから横方向に0.25L2の距離を離れた合計2箇所(P3,P5)、重心Oから縦方向に0.45L1の距離を離れた合計2箇所(P7,P9)、及び、重心Oから横方向に0.45L2の距離を離れた合計2箇所(P2,P4)、の総合計9箇所とする。なお、スパッタリングターゲットが長方形の場合、辺の長さに関係なくL1、L2を適宜選択できる。 The sputtering target 300 is a rectangular target having a vertical length of L1 and a horizontal length of L2 (including a square in which L1 and L2 are equal to each other). In FIG. 3, the sputtering target 300 is L1 =. The form which is L2 is shown. The measurement point is a virtual cross line (Q) orthogonal to the center of gravity O as an intersection, and when the virtual cross line is orthogonal to the side of a rectangle (or a square), one point (P1) of the center of gravity O is on the virtual cross line. There are a total of 2 locations (P6, P8) separated from the center of gravity O in the vertical direction by 0.25L1, a total of 2 locations (P3, P5) separated by a distance of 0.25L2 in the horizontal direction from the center of gravity O, and the center of gravity O. A total of 2 locations (P7, P9) separated from the center of gravity 0.45L1 in the vertical direction, and a total of 2 locations (P2, P4) separated from the center of gravity O in the horizontal direction by 0.45L2. It is a place. When the sputtering target is rectangular, L1 and L2 can be appropriately selected regardless of the length of the side.

図4は、図3のC‐C断面で示される正方形の板状ターゲットのターゲット厚さ方向における組成分析の測定箇所を示す概略図であり、図4を参照して(条件2)のスパッタリングターゲットのターゲット厚さ方向における測定箇所について説明する。 FIG. 4 is a schematic view showing measurement points of composition analysis in the target thickness direction of the square plate-shaped target shown in the CC cross section of FIG. 3, and the sputtering target of (Condition 2) with reference to FIG. The measurement points in the target thickness direction of the above will be described.

図4において図3のC‐C断面は横辺と平行な線を通る断面を形成し、該断面が縦t(すなわち前記ターゲットの厚さがt)、横L2の長方形であり、かつ、測定箇所を、重心Oを通る垂直横断線上の中心X及び中心Xから上下に0.45t離れた合計3箇所(a地点(D4)、X地点(D1)、b地点(D5)という。)、前記断面上であってa地点から左右の側辺に向って0.45L2離れた合計2箇所(D6、D7)、X地点から左右の側辺に向って0.45L2離れた合計2箇所(D2、D3)、及び、b地点から左右の側辺に向って0.45L2離れた合計2箇所(D8、D9)、の総合計9箇所を測定地点とする。 In FIG. 4, the CC cross section of FIG. 3 forms a cross section that passes through a line parallel to the horizontal side, and the cross section is a rectangle with a vertical t (that is, the thickness of the target is t) and a horizontal L2, and is measured. A total of three locations (referred to as points a (D4), X (D1), and b (D5)), 0.45 tons above and below the center X and the center X on the vertical cross-sectional line passing through the center of gravity O, said. A total of 2 locations (D6, D7) 0.45L2 away from point a toward the left and right sides on the cross section, and a total of 2 locations (D2, D7) 0.45L2 away from point X toward the left and right sides. A total of 9 points (D3) and 2 points (D8, D9) separated from the point b toward the left and right sides by 0.45 L2 are used as measurement points.

(円筒形状のスパッタリングターゲット)
図5は円筒形状のターゲットの測定箇所を説明するための概念図である。スパッタリングターゲットが円筒形状の場合は、円筒の側面がスパッタ面であり、展開図は長方形又は正方形となることから、(条件2)について図3及び図4の場合と同様に考えることができる。図5においてスパッタリングターゲット400が、高さ(長さ)J、胴の周長がKの円筒形状の場合、E‐E断面と、当該断面が両端になるようにD-D展開面とを考える。まず、ターゲット厚さ方向の組成分析の測定箇所は、E-E断面において、図4と同様に考える。すなわち、円筒材の高さJが図4のL2に対応し、円筒材の厚さが図4の厚さtに対応すると考えて、測定箇所とする。また、スパッタ面内方向の測定箇所は、D-D展開面において、図3と同様に考える。すなわち、円筒材の高さJが図3のL2に対応し、円筒材の胴の周長Kが図3のL1に対応すると考えて、測定箇所とする。長さJと周長KにはJ>K、J=K又はJ<Kの関係が成立する。円筒形状のターゲットである場合、円筒の胴周の長さは100~350mmであることが好ましく、150~300mmであることがより好ましい。円筒の長さは300~3000mmであることが好ましく、500~2000mmであることがより好ましい。ターゲットの厚さは、1~30mmであることが好ましく、3~26mmであることがより好ましい。本実施形態では、大型のターゲットについてより効果が見込める。
(Cylindrical sputtering target)
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a measurement point of a cylindrical target. When the sputtering target has a cylindrical shape, the side surface of the cylinder is the sputtering surface, and the developed view is rectangular or square. Therefore, (Condition 2) can be considered in the same manner as in FIGS. 3 and 4. In FIG. 5, when the sputtering target 400 has a cylindrical shape with a height (length) J and a body circumference of K, the EE cross section and the DD development surface so that the cross sections are at both ends are considered. .. First, the measurement points of the composition analysis in the target thickness direction are considered in the EE cross section in the same manner as in FIG. That is, it is considered that the height J of the cylindrical material corresponds to L2 in FIG. 4 and the thickness of the cylindrical material corresponds to the thickness t in FIG. 4, and the measurement point is set. Further, the measurement points in the inward direction of the spatter surface are considered in the same manner as in FIG. 3 on the DD development surface. That is, it is considered that the height J of the cylindrical material corresponds to L2 in FIG. 3 and the peripheral length K of the body of the cylindrical material corresponds to L1 in FIG. The relationship of J> K, J = K or J <K is established between the length J and the perimeter K. In the case of a cylindrical target, the length of the waist circumference of the cylinder is preferably 100 to 350 mm, more preferably 150 to 300 mm. The length of the cylinder is preferably 300 to 3000 mm, more preferably 500 to 2000 mm. The thickness of the target is preferably 1 to 30 mm, more preferably 3 to 26 mm. In this embodiment, more effect can be expected for a large target.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、アルミニウム母相中に、アルミニウムと希土類元素とを含む材料、アルミニウムとチタン族元素とを含む材料及びアルミニウムと希土類元素とチタン族元素とを含む材料の少なくともいずれか1種が存在している組織を有するか、又は、アルミニウム母相中に、少なくとも、金属種として希土類元素及び不可避不純物のみを含む相、金属種としてチタン族元素及び不可避不純物のみを含む相、及び金属種として希土類元素、チタン族元素及び不可避不純物のみを含む相を、いずれか一種を含む複合相で構成されている組織を有することが好ましい。導電性を向上させたスパッタリングターゲットであって、例えば、DCスパッタリング装置を用いて成膜するときの生産性を向上させるスパッタリングターゲットを提供することである。 The sputtering target according to the present embodiment is at least one of a material containing aluminum and a rare earth element, a material containing aluminum and a titanium group element, and a material containing aluminum, a rare earth element, and a titanium group element in the aluminum matrix. A phase having a structure in which one species is present, or a phase containing at least rare earth elements and unavoidable impurities as metal species, a phase containing only titanium group elements and unavoidable impurities as metal species, and a phase in which the aluminum matrix contains at least rare earth elements and unavoidable impurities. It is preferable to have a structure composed of a composite phase containing only one of rare earth elements, titanium group elements and unavoidable impurities as the metal species. It is an object of the present invention to provide a sputtering target having improved conductivity, for example, a sputtering target having improved productivity when forming a film by using a DC sputtering apparatus.

次に、本実施形態について、スパッタリングターゲットの具体的な微細組織について説明する。スパッタリングターゲットの具体的な微細組織は、例えば、第一の組織~第五の組織とそれらの変形例に分類される。ここで、アルミニウム母相を有する形態は、第二の組織と、第五の組織と、それらの変形例であり、特に、第二の組織とその変形例である第二の組織‐2、及び、第五の組織とその変形例である第五の組織‐2である。 Next, the specific microstructure of the sputtering target will be described with respect to this embodiment. The specific microstructure of the sputtering target is classified into, for example, the first structure to the fifth structure and their variants. Here, the morphology having the aluminum matrix is a second structure, a fifth structure, and a modification thereof, and in particular, a second structure and a second structure-2, which is a modification thereof, and a modification thereof. , The fifth organization and its variant, the fifth organization-2.

[第一の組織]
本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、アルミニウムと希土類元素(以降、REとも表記する。)とを含む材料、アルミニウムとチタン族元素(以降、TIとも表記する。)とを含む材料及びアルミニウムと希土類元素とチタン族元素とを含む材料の少なくともいずれか1種で構成されている第一の組織を有する。すなわち、第一の組織には、AlとREを含む材料A、AlとTIを含む材料B又はAlとREとTIを含む材料Cが存在する形態、及び、材料Aと材料Bの共存、材料Aと材料Cの共存、材料Bと材料Cの共存又は材料Aと材料Bと材料Cの共存の形態の7通りの材料の組み合わせがある。
[First organization]
The sputtering target according to the present embodiment is a material containing aluminum and a rare earth element (hereinafter, also referred to as RE), a material containing aluminum and a titanium group element (hereinafter, also referred to as TI), and aluminum and a rare earth element. It has a first structure composed of at least one of materials containing a titanium group element and a titanium group element. That is, in the first structure, the form in which the material A containing Al and RE, the material B containing Al and TI, or the material C containing Al, RE and TI is present, and the coexistence of the material A and the material B, the material. There are seven material combinations: coexistence of A and material C, coexistence of material B and material C, or coexistence of material A, material B and material C.

本実施形態において、「材料」という用語は、スパッタリングターゲットを構成する材質を意味し、例えば、合金又は窒化物が含まれる。さらに合金には、例えば、固溶体、共晶、金属間化合物が含まれる。なお、窒化物が金属様であると、合金に含むこととしてもよい。 In the present embodiment, the term "material" means a material constituting a sputtering target, and includes, for example, an alloy or a nitride. Further, alloys include, for example, solid solutions, eutectics, and intermetallic compounds. If the nitride is metal-like, it may be included in the alloy.

[第二の組織]
本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、アルミニウム母相中に、アルミニウムと希土類元素とを含む材料、アルミニウムとチタン族元素とを含む材料及びアルミニウムと希土類元素とチタン族元素とを含む材料の少なくともいずれか1種が存在している第二の組織を有する。すなわち、第二の組織には、アルミニウム母相中に、第一の組織で挙げた7通りの材料の組み合わせが存在している。すなわち、第二の組織には、アルミニウム母相中に、材料A、材料B又は材料Cが存在する形態、及び、アルミニウム母相中に、材料Aと材料Bの共存、材料Aと材料Cの共存、材料Bと材料Cの共存又は材料Aと材料Bと材料Cの共存がみられる形態の組み合わせがある。
[Second organization]
The sputtering target according to the present embodiment is at least one of a material containing aluminum and a rare earth element, a material containing aluminum and a titanium group element, and a material containing aluminum, a rare earth element, and a titanium group element in the aluminum matrix. It has a second tissue in which one species is present. That is, in the second structure, there are seven combinations of materials mentioned in the first structure in the aluminum matrix. That is, in the second structure, the form in which the material A, the material B or the material C is present in the aluminum matrix, the coexistence of the material A and the material B in the aluminum matrix, and the coexistence of the material A and the material C. There is a combination of forms in which coexistence, coexistence of material B and material C, or coexistence of material A, material B, and material C is observed.

本実施形態において、「アルミニウム母相」という用語は、アルミニウムマトリックスともいうことができる。図6では、第二の組織を例にして、アルミニウム母相の概念を説明している。スパッタリングターゲット100において、その微細構造は、アルミニウム母相中に、アルミニウムと希土類元素とを含む材料、具体的には、Al-RE合金が存在している。すなわち、複数のAl-RE合金粒子1をAl母相3がつなぎあわせている。Al-RE合金粒子1は、Al-RE合金の結晶粒2の集合体である。Al-RE合金の結晶粒2aと隣り合うAl-RE合金の結晶粒2bとの境界は、粒界である。Al母相3は、アルミニウム結晶粒4の集合体である。アルミニウム結晶粒4aと隣り合うアルミニウム結晶粒4bとの境界は、粒界である。このように本実施形態において、「母相」という用語は、複数の金属粒子若しくは合金粒子若しくは窒化物粒子をつなぎ合わせている相を意味し、つなぎ合わせている相自体も結晶粒の集合体である概念である。一般的に、金属間化合物又は窒化物は、金属の特性である電気伝導性や塑性加工性(展延性)が乏しいという特徴がある。スパッタリングターゲットのAl-RE合金が金属間化合物のみ若しくは窒化物のみ若しくは金属間化合物と窒化物で構成された場合、スパッタリングターゲットの電気伝導性が低下する傾向がある。しかし、アルミニウム(母)相が存在することでスパッタリングターゲット全体としての電気伝導性の低下を防ぐことができる。また、スパッタリングターゲットのAl-RE合金が金属間化合物のみ若しくは窒化物のみ若しくは金属間化合物と窒化物で構成された場合、スパッタリングターゲットは非常に脆くなる傾向がある。しかし、アルミニウム(母)相が存在することでターゲットの脆さを緩和することができる。 In the present embodiment, the term "aluminum matrix" can also be referred to as an aluminum matrix. In FIG. 6, the concept of the aluminum matrix is described by taking the second structure as an example. In the sputtering target 100, the fine structure thereof is a material containing aluminum and a rare earth element in the aluminum matrix, specifically, an Al—RE alloy is present. That is, the Al matrix 3 connects the plurality of Al—RE alloy particles 1 together. The Al—RE alloy particle 1 is an aggregate of crystal grains 2 of the Al—RE alloy. The boundary between the crystal grains 2a of the Al—RE alloy and the crystal grains 2b of the adjacent Al—RE alloy is a grain boundary. The Al matrix 3 is an aggregate of aluminum crystal grains 4. The boundary between the aluminum crystal grains 4a and the adjacent aluminum crystal grains 4b is a grain boundary. As described above, in the present embodiment, the term "mother phase" means a phase in which a plurality of metal particles, alloy particles, or nitride particles are joined together, and the joined phase itself is also an aggregate of crystal grains. It's a concept. In general, intermetallic compounds or nitrides are characterized by poor electrical conductivity and plastic workability (ductility), which are the characteristics of metals. When the Al-RE alloy of the sputtering target is composed of only the intermetallic compound or only the nitride or the intermetallic compound and the nitride, the electrical conductivity of the sputtering target tends to decrease. However, the presence of the aluminum (matrix) phase can prevent the electrical conductivity of the sputtering target as a whole from deteriorating. Further, when the Al-RE alloy of the sputtering target is composed of only the intermetallic compound or only the nitride or the intermetallic compound and the nitride, the sputtering target tends to be very brittle. However, the presence of the aluminum (matrix) phase can alleviate the brittleness of the target.

[第三の組織]
本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、金属種としてアルミニウム及び不可避不純物のみを含む相と、金属種として希土類元素及び不可避不純物のみを含む相及び金属種としてチタン族元素及び不可避不純物のみを含む相のいずれか一方又は両方と、を含む複合相で構成されている第三の組織を有する。すなわち、第三の組織には、金属種としてアルミニウムを含む相と金属種として希土類元素を含む相とを含む複合相で構成されている形態、金属種としてアルミニウムを含む相と金属種としてチタン族元素を含む相とを含む複合相で構成されている形態、又は金属種としてアルミニウムを含む相と金属種として希土類元素を含む相と金属種としてチタン族元素を含む相とを含む複合相で構成されている形態の3通りの組み合わせがある。
[Third organization]
The sputtering target according to the present embodiment is either a phase containing only aluminum and unavoidable impurities as a metal species, a phase containing only rare earth elements and unavoidable impurities as a metal species, and a phase containing only titanium group elements and unavoidable impurities as metal species. It has a third structure composed of a composite phase containing one or both. That is, the third structure is a form composed of a composite phase containing a phase containing aluminum as a metal species and a phase containing a rare earth element as a metal species, a phase containing aluminum as a metal species, and a titanium group as a metal species. A form composed of a composite phase containing an element-containing phase, or a composite phase including a phase containing aluminum as a metal species, a phase containing a rare earth element as a metal species, and a phase containing a titanium group element as a metal species. There are three combinations of the forms that have been made.

不可避不純物としては、例えば、Fe、Niなどがあり、不可避不純物の原子%濃度は、例えば、200ppm以下が好ましく、100ppm以下がより好ましい。 Examples of the unavoidable impurities include Fe and Ni, and the atomic% concentration of the unavoidable impurities is, for example, preferably 200 ppm or less, more preferably 100 ppm or less.

本実施形態において、「相」という用語は、固相で、同一組成毎に一纏まりにした集合体、例えば、同一組成の粒子の集合体の概念である。 In the present embodiment, the term "phase" is a concept of an aggregate of particles having the same composition, for example, an aggregate of particles having the same composition on a solid phase.

本実施形態において、「複合相」という用語は、「相」が2種以上存在していることの概念である。これらの相は種類ごとに組成が互いに異なる。 In the present embodiment, the term "composite phase" is a concept that two or more kinds of "phases" exist. These phases differ in composition from type to type.

[第四の組織]
本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、アルミニウムを含み、かつ、希土類元素及びチタン族元素のいずれか一方又は両方をさらに含む相と、金属種としてアルミニウム及び不可避不純物のみを含む相、金属種として希土類元素及び不可避不純物のみを含む相及び金属種としてチタン族元素及び不可避不純物のみを含む相の少なくともいずれか1つの相と、を含む複合相で構成されている第四の組織を有する。すなわち、第四の組織には、次の21通りの相の組み合わせが存在している。ここで、アルミニウムと希土類元素とを含む相を相D、アルミニウムとチタン族元素とを含む相を相E、アルミニウムと希土類元素とチタン族元素とを含む相を相Fとする。また、金属種としてアルミニウム及び不可避不純物のみを含む相を相G、金属種として希土類元素及び不可避不純物のみを含む相を相H、金属種としてチタン族元素及び不可避不純物のみを含む相を相Iとする。第四の組織は、次の複合相、すなわち、相Dと相G、相Dと相H、相Dと相I、相Dと相Gと相H、相Dと相Gと相I、相Dと相Hと相I、相Dと相Gと相Hと相I、相Eと相G、相Eと相H、相Eと相I、相Eと相Gと相H、相Eと相Gと相I、相Eと相Hと相I、相Eと相Gと相Hと相I、相Fと相G、相Fと相H、相Fと相I、相Fと相Gと相H、相Fと相Gと相I、相Fと相Hと相I、又は相Fと相Gと相Hと相Iで構成されている。
[Fourth organization]
The sputtering target according to the present embodiment includes a phase containing aluminum and further containing one or both of a rare earth element and a titanium group element, a phase containing only aluminum as a metal species and unavoidable impurities, and a rare earth element as a metal species. It has a fourth structure composed of a phase containing only unavoidable impurities and at least one phase of a phase containing only a titanium group element and a phase containing only unavoidable impurities as a metal species, and a composite phase containing the same. That is, in the fourth structure, the following 21 combinations of phases exist. Here, the phase containing aluminum and a rare earth element is referred to as phase D, the phase containing aluminum and a titanium group element is referred to as phase E, and the phase containing aluminum, a rare earth element and a titanium group element is referred to as phase F. Further, as a metal species, a phase containing only aluminum and unavoidable impurities is referred to as phase G, as a metal species, a phase containing only rare earth elements and unavoidable impurities is referred to as phase H, and as a metal species, a phase containing only titanium group elements and unavoidable impurities is referred to as phase I. do. The fourth structure consists of the following complex phases: phase D and phase G, phase D and phase H, phase D and phase I, phase D and phase G and phase H, phase D and phase G and phase I, phase. D and phase H and phase I, phase D and phase G and phase H and phase I, phase E and phase G, phase E and phase H, phase E and phase I, phase E and phase G and phase H, phase E and Phase G and Phase I, Phase E and Phase H and Phase I, Phase E and Phase G and Phase H and Phase I, Phase F and Phase G, Phase F and Phase H, Phase F and Phase I, Phase F and Phase G And phase H, phase F and phase G and phase I, phase F and phase H and phase I, or phase F, phase G, phase H and phase I.

[第五の組織]
本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、アルミニウム母相中に、少なくとも、金属種として希土類元素及び不可避不純物のみを含む相及び金属種としてチタン族元素及び不可避不純物のみを含む相のいずれか一方又は両方を含む複合相で構成されている第五の組織を有する。第五の組織は、アルミニウム母相中に、次の3通りの相が存在する複合相で構成されている。すなわち、第五の組織は、アルミニウム母相中に相Hが存在する複合相、アルミニウム母相中に相Iが存在する複合相、又は、アルミニウム母相中に相Hと相Iとが存在する複合相で構成されている。
[Fifth organization]
The sputtering target according to the present embodiment contains at least one or both of a phase containing only rare earth elements and unavoidable impurities as a metal species and a phase containing only titanium group elements and unavoidable impurities as a metal species in the aluminum matrix. It has a fifth structure composed of complex phases containing. The fifth structure is composed of a composite phase in which the following three phases are present in the aluminum parent phase. That is, in the fifth structure, a composite phase in which the phase H is present in the aluminum matrix, a composite phase in which the phase I is present in the aluminum matrix, or a phase H and the phase I are present in the aluminum matrix. It is composed of a composite phase.

本実施形態においても、「アルミニウム母相」という用語は、アルミニウムマトリックスともいうことができる。第五の組織では、スパッタリングターゲットにおいて、その微細構造は、アルミニウム母相中に、相H、相I、又は、相Hと相Iの両方が存在して、複合相をなしている。アルミニウム母相は、アルミニウム結晶粒の集合体であり、アルミニウム結晶粒と隣り合うアルミニウム結晶粒との境界は、粒界である。相Hは、例えば、同一組成の粒子の集合体の概念である。相Iも同様である。相Hと相Iの両方が存在する場合には、アルミニウム母相中に、2つの組成の異なる相が存在していることとなる。 Also in this embodiment, the term "aluminum matrix" can also be referred to as an aluminum matrix. In the fifth structure, in the sputtering target, the microstructure is a composite phase in which phase H, phase I, or both phase H and phase I are present in the aluminum matrix. The aluminum matrix is an aggregate of aluminum crystal grains, and the boundary between the aluminum crystal grains and the adjacent aluminum crystal grains is a grain boundary. Phase H is, for example, the concept of an aggregate of particles having the same composition. The same applies to Phase I. If both phase H and phase I are present, then there are two phases with different compositions in the aluminum matrix.

[第五の組織の変形例]
本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、第五の組織において、前記複合相がさらに金属種としてアルミニウム及び不可避不純物のみを含む相を含んでいる形態を含む。
第五の組織は、アルミニウム母相中に、次の3通りの相が存在する複合相で構成されている。すなわち、この複合相は、アルミニウム母相中に相Hと相Gとが存在する複合相、アルミニウム母相中に相Iと相Gとが存在する複合相、又はアルミニウム母相中に相Hと相Iと相Gとが存在する複合相である。
[Fifth tissue modification example]
The sputtering target according to the present embodiment includes a fifth structure in which the composite phase further contains a phase containing only aluminum and unavoidable impurities as metal species.
The fifth structure is composed of a composite phase in which the following three phases are present in the aluminum parent phase. That is, this composite phase is a composite phase in which phase H and phase G are present in the aluminum matrix, a composite phase in which phase I and phase G are present in the aluminum matrix, or phase H in the aluminum matrix. It is a composite phase in which phase I and phase G exist.

第一の組織~第五の組織及び第五の組織の変形例は、次の形態をさらに包含する。 Modifications of the first to fifth tissues and the fifth tissue further include the following forms.

[第一の組織‐2]
本実施形態に係るスパッタリングターゲットが、第一の組織を有し、かつ前記材料が合金である、第一の組織を有し、かつ前記材料が窒化物である、又は第一の組織を有し、かつ前記材料が合金と窒化物の組み合わせである、の形態が例示される。ここで、材料とは、AlとREを含む材料A、AlとTIを含む材料B又はAlとREとTIを含む材料Cが存在する形態、及び、材料Aと材料Bの共存、材料Aと材料Cの共存、材料Bと材料Cの共存又は材料Aと材料Bと材料Cの共存の形態の7通りの材料の組み合わせがある。
[First Organization-2]
The sputtering target according to the present embodiment has a first structure and the material is an alloy, has a first structure, and the material is a nitride, or has a first structure. And, the form in which the material is a combination of an alloy and a nitride is exemplified. Here, the material is a form in which a material A containing Al and RE, a material B containing Al and TI, or a material C containing Al, RE and TI exists, a coexistence of the material A and the material B, and the material A and the material A. There are seven combinations of materials in the form of coexistence of material C, coexistence of material B and material C, or coexistence of material A, material B and material C.

[第二の組織‐2]
本実施形態に係るスパッタリングターゲットが、第二の組織を有し、かつ前記材料が合金である、第二の組織を有し、かつ前記材料が窒化物である、又は、第二の組織を有し、かつ前記材料が合金と窒化物の組み合わせである、の形態が例示される。ここで、材料とは、[第一の組織]で列挙した7通りの材料の組み合わせである。
[Second Organization-2]
The sputtering target according to the present embodiment has a second structure and the material is an alloy, has a second structure, and the material is a nitride, or has a second structure. However, the form in which the material is a combination of an alloy and a nitride is exemplified. Here, the material is a combination of seven materials listed in [First Structure].

[第三の組織‐2]
本実施形態に係るスパッタリングターゲットが、第三の組織を有し、かつ前記複合相が金属相の複合である、第三の組織を有し、かつ前記複合相が窒化物相の複合である、又は、第三の組織を有し、かつ前記複合相が金属相と窒化物相との複合である、の形態が例示される。ここで「複合相が金属相の複合である」とは、Al相とRE相とを含む複合相、Al相とTI相とを含む複合相、又はAl相とRE相とTI相とを含む複合相を意味する。「複合相が窒化物相の複合である」とは、AlN相とREN相とを含む複合相、AlN相とTIN相とを含む複合相、又はAlN相とREN相とTIN相とを含む複合相を意味する。また、「複合相が金属相と窒化物相との複合である」とは、例えば、Al相とREN相とを含む複合相、AlN相とRE相とを含む複合相、Al相とAlN相とRE相とを含む複合相、Al相とAlN相とREN相とを含む複合相、Al相とRE相とREN相とを含む複合相、AlN相とRE相とREN相とを含む複合相、Al相とAlN相とRE相とREN相とを含む複合相、Al相とTIN相とを含む複合相、AlN相とTI相とを含む複合相、Al相とAlN相とTI相とを含む複合相、Al相とAlN相とTIN相とを含む複合相、Al相とTI相とTIN相とを含む複合相、AlN相とTI相とTIN相とを含む複合相、Al相とAlN相とTI相とTIN相とを含む複合相、Al相とAlN相とRE相とTI相とを含む複合相、Al相とAlN相とREN相とTI相とを含む複合相、Al相とAlN相とRE相とTIN相とを含む複合相、Al相とAlN相とREN相とTIN相とを含む複合相、Al相とRE相とREN相とTI相とを含む複合相、AlN相とRE相とREN相とTI相とを含む複合相、Al相とRE相とREN相とTIN相とを含む複合相、AlN相とRE相とREN相とTIN相とを含む複合相、Al相とRE相とTI相とTIN相とを含む複合相、AlN相とRE相とTI相とTIN相とを含む複合相、Al相とREN相とTI相とTIN相とを含む複合相、AlN相とREN相とTI相とTIN相とを含む複合相、Al相とAlN相とRE相とREN相とTI相とを含む複合相、Al相とAlN相とRE相とREN相とTIN相とを含む複合相、Al相とAlN相とRE相とTI相とTIN相とを含む複合相、Al相とAlN相とREN相とTI相とTIN相とを含む複合相、Al相とRE相とREN相とTI相とTIN相とを含む複合相、AlN相とRE相とREN相とTI相とTIN相とを含む複合相、又は、Al相とAlN相とRE相とREN相とTI相とTIN相とを含む複合相を意味する。なお、価数の表記は省略した。
[Third Organization-2]
The sputtering target according to the present embodiment has a third structure and the composite phase is a composite of a metal phase, has a third structure, and the composite phase is a composite of a nitride phase. Alternatively, a form having a third structure and the composite phase being a composite of a metal phase and a nitride phase is exemplified. Here, "the composite phase is a composite of a metal phase" includes a composite phase including an Al phase and a RE phase, a composite phase including an Al phase and a TI phase, or a composite phase including an Al phase, a RE phase and a TI phase. Means a composite phase. "The composite phase is a composite of a nitride phase" means a composite phase containing an AlN phase and a REN phase, a composite phase including an AlN phase and a TIN phase, or a composite phase including an AlN phase, a REN phase and a TIN phase. Means phase. Further, "the composite phase is a composite of a metal phase and a nitride phase" means, for example, a composite phase including an Al phase and a REN phase, a composite phase including an AlN phase and a RE phase, and an Al phase and an AlN phase. Complex phase including Al phase and RE phase, Composite phase including Al phase, AlN phase and REN phase, Composite phase including Al phase, RE phase and REN phase, Composite phase including AlN phase, RE phase and REN phase. , Al phase, AlN phase, RE phase and REN phase, composite phase including Al phase and TI phase, composite phase including AlN phase and TI phase, Al phase, AlN phase and TI phase. Complex phase including Al phase, composite phase including Al phase, AlN phase and TI phase, composite phase including Al phase, TI phase and TI phase, composite phase including AlN phase, TI phase and TI phase, Al phase and AlN. A composite phase including a phase, a TI phase and a TIN phase, a composite phase including an Al phase, an AlN phase, a RE phase and a TI phase, a composite phase including an Al phase, an AlN phase, a REN phase and a TI phase, and an Al phase and a composite phase. A composite phase containing an AlN phase, a RE phase and a TIN phase, a composite phase including an Al phase, an AlN phase, a REN phase and a TIN phase, a composite phase including an Al phase, a RE phase, a REN phase and a TI phase, and an AlN phase. A composite phase including RE and RE phase, REN phase and TI phase, a composite phase including Al phase, RE phase, REN phase and TIN phase, a composite phase including AlN phase, RE phase, REN phase and TIN phase, Al. A composite phase containing a phase, a RE phase, a TI phase, and a TI phase, a composite phase including an AlN phase, a RE phase, a TI phase, and a TI phase, and a composite phase including an Al phase, a REN phase, a TI phase, and a TI phase. A composite phase including an AlN phase, a REN phase, a TI phase and a TI phase, a composite phase including an Al phase, an AlN phase, a RE phase, a REN phase and a TI phase, an Al phase, an AlN phase, a RE phase, a REN phase and a TIN. Composite phase including phase, composite phase including Al phase, AlN phase, RE phase, TI phase and TI phase, composite phase including Al phase, AlN phase, REN phase, TI phase and TI phase, Al phase and A composite phase including a RE phase, a REN phase, a TI phase, and a TI phase, a composite phase including an AlN phase, a RE phase, a REN phase, a TI phase, and a TI phase, or an Al phase, an AlN phase, a RE phase, and a REN phase. It means a composite phase including the TI phase and the TI phase. The notation of valence is omitted.

本実施形態において、「金属相」という用語は、単一金属元素からなる相の概念である。 In this embodiment, the term "metal phase" is a concept of a phase consisting of a single metal element.

本実施形態において、「窒化物相」という用語は、窒化物からなる相の概念である。 In this embodiment, the term "nitride phase" is a concept of a phase composed of nitrides.

[第四の組織‐2]
本実施形態に係るスパッタリングターゲットが、第四の組織を有し、かつ前記複合相が合金相と金属相との複合である、第四の組織を有し、かつ前記複合相が合金相と窒化物相の複合である、第四の組織を有し、かつ前記複合相が窒化物相と金属相の複合である、第四の組織を有し、かつ前記複合相が窒化物相と別の窒化物相の複合である、又は、第四の組織を有し、かつ前記複合相が合金相と金属相と窒化物相との複合である、の形態が例示される。ここで、金属相とは、相G、相H及び相Iがそれぞれ窒化又は酸化されずに金属の状態の相である場合であり、合金相とは、相D、相E及び相Fがそれぞれ窒化又は酸化されずに合金の状態の相である場合であり、窒化物相とは、相G、相H、相I、相D、相E及び相Fがそれぞれ窒化された相である場合である。また、金属相、合金相及び窒化物相は、それぞれターゲット中に1種類存在する場合と、2種類以上存在する場合があり、さらに金属相、合金相及び窒化物相が複数組み合わさって存在する場合がある。これら形態の例としては、例えば、相Dの合金相若しくは相Dの窒化物相の少なくとも1つの相に相Gの金属相、相Gの窒化物相、相Hの金属相、相Hの窒化物相、相Iの金属相、相Iの窒化物相の少なくとも1つを含む形態、相Eの合金相若しくは相Eの窒化物相の少なくとも1つの相に相Gの金属相、相Gの窒化物相、相Hの金属相、相Hの窒化物相、相Iの金属相、相Iの窒化物相の少なくとも1つを含む形態、相Fの合金相若しくは相Fの窒化物相の少なくとも1つの相に相Gの金属相、相Gの窒化物相、相Hの金属相、相Hの窒化物相、相Iの金属相、相Iの窒化物相の少なくとも1つを含む形態がある。
[Fourth Organization-2]
The sputtering target according to the present embodiment has a fourth structure in which the composite phase is a composite of an alloy phase and a metal phase, and the composite phase has an alloy phase and a nitrided phase. It has a fourth structure, which is a composite of physical phases, and the composite phase is a composite of a nitride phase and a metal phase, has a fourth structure, and the composite phase is different from the nitride phase. Examples thereof are a composite of a nitride phase, or a composite having a fourth structure and the composite phase is a composite of an alloy phase, a metal phase, and a nitride phase. Here, the metal phase is a case where the phase G, the phase H and the phase I are in a metallic state without being nitrided or oxidized, respectively, and the alloy phase is a case where the phase D, the phase E and the phase F are respectively. It is a case where the phase is in the state of an alloy without being nitrided or oxidized, and the nitride phase is a case where the phase G, the phase H, the phase I, the phase D, the phase E and the phase F are each nitrided. be. Further, the metal phase, the alloy phase and the nitride phase may be present in one type or two or more types in the target, respectively, and a plurality of metal phases, alloy phases and nitride phases are present in combination. In some cases. Examples of these forms include, for example, a metal phase of phase G, a metal phase of phase G, a metal phase of phase H, and a nitride of phase H in at least one of the alloy phase of phase D or the nitride phase of phase D. A form including at least one of a physical phase, a metal phase of phase I, and a nitride phase of phase I, a metal phase of phase G, and a metal phase of phase G in at least one phase of an alloy phase of phase E or a nitride phase of phase E. A form comprising at least one of a nitride phase, a metal phase of phase H, a nitride phase of phase H, a metal phase of phase I, and a nitride phase of phase I, an alloy phase of phase F or a nitride phase of phase F. A form in which at least one phase contains at least one of a metal phase of phase G, a nitride phase of phase G, a metal phase of phase H, a nitride phase of phase H, a metal phase of phase I, and a nitride phase of phase I. There is.

本実施形態において、「合金相」という用語は、合金からなる相の概念である。 In this embodiment, the term "alloy phase" is a concept of a phase composed of an alloy.

[第五の組織‐2]
本実施形態に係るスパッタリングターゲットが、第五の組織を有し、かつ前記複合相が、アルミニウム母相と、少なくとも1種の金属相との複合である、第五の組織を有し、かつ前記複合相が、アルミニウム母相と、窒化アルミニウム相、希土類元素の窒化物相及びチタン族元素の窒化物相のうち少なくとも1つの窒化物相との複合である、又は、第五の組織を有し、かつ前記複合相が金属相と窒化物相との複合である、の形態が例示される。ここで「少なくとも1種の金属相」とは、相Hのみ、相Iのみ、又は相H及び相Iの両方を意味する。「複合相が、アルミニウム母相と、窒化アルミニウム相、希土類元素の窒化物相及びチタン族元素の窒化物相のうち少なくとも1つの窒化物相との複合である」とは、例えば、Al母相とREN相とを含む複合相、Al母相とTIN相とを含む複合相、Al母相とAlN相とREN相とを含む複合相、Al母相とAlN相とTIN相とを含む複合相、Al母相とREN相とTIN相とを含む複合相、又は、Al母相とAlN相とREN相とTIN相とを含む複合相、を意味する。「複合相が金属相と窒化物相との複合である」とは、例えば、Al母相とRE相とTIN相とを含む複合相、Al母相とREN相とTI相とを含む複合相、Al母相とAlN相とRE相とTI相とを含む複合相、Al母相とAlN相とREN相とTI相とを含む複合相、Al母相とAlN相とRE相とTIN相とを含む複合相、Al母相とRE相とREN相とTI相とを含む複合相、Al母相とRE相とREN相とTIN相とを含む複合相、Al母相とRE相とTI相とTIN相とを含む複合相、Al母相とREN相とTI相とTIN相とを含む複合相、Al母相とAlN相とRE相とREN相とTI相とを含む複合相、Al母相とAlN相とRE相とREN相とTIN相とを含む複合相、Al母相とAlN相とRE相とTI相とTIN相とを含む複合相、Al母相とAlN相とREN相とTI相とTIN相とを含む複合相、Al母相とRE相とREN相とTI相とTIN相とを含む複合相、又は、Al母相とAlN相とRE相とREN相とTI相とTIN相とを含む複合相、を意味する。なお、Nは窒素元素を意味し、例えば「AlN相」は窒化アルミニウム相を意味する。また、窒化物を価数の表記は省略した。
[Fifth Organization-2]
The sputtering target according to the present embodiment has a fifth structure, and the composite phase has a fifth structure, which is a composite of an aluminum matrix phase and at least one metal phase. The composite phase is a composite of an aluminum matrix phase and at least one nitride phase among an aluminum nitride phase, a nitride phase of a rare earth element, and a nitride phase of a titanium group element, or has a fifth structure. Moreover, the form in which the composite phase is a composite of a metal phase and a nitride phase is exemplified. Here, "at least one metal phase" means only phase H, only phase I, or both phase H and phase I. "The composite phase is a composite of an aluminum nitride phase and at least one nitride phase among an aluminum nitride phase, a nitride phase of a rare earth element, and a nitride phase of a titanium group element." Complex phase including REN phase, compound phase including Al matrix phase and TIN phase, composite phase including Al matrix phase, AlN phase and REN phase, complex phase including Al matrix phase, AlN phase and TIN phase. , A composite phase containing an Al mother phase, a REN phase and a TIN phase, or a composite phase including an Al mother phase, an AlN phase, a REN phase and a TIN phase. "The composite phase is a composite of a metal phase and a nitride phase" means, for example, a composite phase including an Al matrix phase, a RE phase and a TIN phase, and a composite phase including an Al matrix phase, a REN phase and a TI phase. , Al mother phase, AlN phase, RE phase and TI phase, Al mother phase, AlN phase, REN phase and TI phase, Al mother phase, AlN phase, RE phase and TIN phase. Complex phase including Al matrix phase, RE phase, REN phase and TI phase, Composite phase including Al matrix phase, RE phase, REN phase and TIN phase, Al matrix phase, RE phase and TI phase. A composite phase containing and a TIN phase, a composite phase containing an Al mother phase, a REN phase, a TI phase and a TI phase, a composite phase including an Al mother phase, an AlN phase, a RE phase, a REN phase and a TI phase, and an Al mother. A composite phase including a phase, an AlN phase, a RE phase, a REN phase, and a TIN phase, a composite phase including an Al mother phase, an AlN phase, a RE phase, a TI phase, and a TIN phase, and an Al mother phase, an AlN phase, and a REN phase. A composite phase including a TI phase and a TIN phase, a composite phase including an Al mother phase, a RE phase, a REN phase, a TI phase and a TI phase, or an Al mother phase, an AlN phase, a RE phase, a REN phase and a TI phase. It means a composite phase including a TIN phase. In addition, N means a nitrogen element, for example, "AlN phase" means an aluminum nitride phase. In addition, the notation of the valence of the nitride is omitted.

第五の組織‐2において、前記複合相がさらに窒化アルミニウム相を含む窒化物相の複合である形態が包含される。すなわち、第五の組織‐2における複合相は、第五の組織において列挙した形態例のそれぞれにおいて、さらにAlN相が追加された複合相である。具体的には、第五の組織‐2のうち、本実施形態として、特に、
(1)「複合相が、アルミニウム母相と、窒化アルミニウム相、希土類元素の窒化物相及びチタン族元素の窒化物相のうち少なくとも1つの窒化物相との複合である」が、Al母相とAlN相とREN相とを含む複合相、Al母相とAlN相とTIN相とを含む複合相、又は、Al母相とAlN相とREN相とTIN相とを含む複合相、である場合と、
(2)「複合相が金属相と窒化物相との複合である」が、Al母相とAlN相とRE相とTI相とを含む複合相、Al母相とAlN相とREN相とTI相とを含む複合相、Al母相とAlN相とRE相とTIN相とを含む複合相、Al母相とAlN相とRE相とREN相とTI相とを含む複合相、Al母相とAlN相とRE相とREN相とTIN相とを含む複合相、Al母相とAlN相とRE相とTI相とTIN相とを含む複合相、Al母相とAlN相とREN相とTI相とTIN相とを含む複合相、又は、Al母相とAlN相とRE相とREN相とTI相とTIN相とを含む複合相、である場合とが包含される。
In the fifth structure-2, a form in which the composite phase is a composite of a nitride phase including an aluminum nitride phase is included. That is, the composite phase in the fifth organization-2 is a composite phase in which the AlN phase is further added in each of the morphological examples listed in the fifth organization. Specifically, among the fifth organization-2, as the present embodiment, in particular,
(1) "The composite phase is a composite of an aluminum nitride phase and at least one of the aluminum nitride phase, the nitride phase of a rare earth element, and the nitride phase of a titanium group element", but the Al matrix phase. When it is a composite phase including an AlN phase and an AlN phase, a composite phase including an Al matrix phase, an AlN phase and a TIN phase, or a composite phase including an Al matrix phase, an AlN phase, a REN phase and a TIN phase. When,
(2) "The composite phase is a composite of a metal phase and a nitride phase" is a composite phase including an Al matrix phase, an AlN phase, a RE phase and a TI phase, and an Al matrix phase, an AlN phase, a REN phase and a TI. A composite phase including a phase, a composite phase including an Al mother phase, an AlN phase, a RE phase, and a TIN phase, a composite phase including an Al mother phase, an AlN phase, a RE phase, a REN phase, and a TI phase, and an Al mother phase. A composite phase containing an AlN phase, a RE phase, a REN phase, and a TIN phase, a composite phase including an Al mother phase, an AlN phase, a RE phase, a TI phase, and a TI phase, an Al mother phase, an AlN phase, a REN phase, and a TI phase. The case where the composite phase includes the Al mother phase, the AlN phase, the RE phase, the REN phase, the TI phase, and the TIN phase is included.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットでは、スパッタリングターゲット中に、アルミニウム、希土類元素及びチタン族元素から選ばれた少なくとも2種の元素からなる金属間化合物が存在していることが好ましい。例えば、第一の組織又は第二の組織において、スパッタリングターゲット中に、このような金属間化合物が存在する。また、第四の組織において合金相が存在する場合には、合金相に金属間化合物が存在する。単体のアルミニウム、単体の希土類元素、単体のチタン族元素の箇所を少なくすることにより組成のバラツキを抑制することができる。また、ターゲットが金属単体の組み合わせから構成されている場合、スパッタの際には単体毎のスパッタレートが適用され、差が顕著に出るため、均質な膜が得られにくいところ、ターゲットに金属間化合物が存在していると金属元素間のスパッタレートの差異が緩和され、得られる膜の組成ムラが小さくなる。 In the sputtering target according to the present embodiment, it is preferable that the sputtering target contains an intermetallic compound composed of at least two kinds of elements selected from aluminum, rare earth elements and titanium group elements. For example, in the first structure or the second structure, such intermetallic compounds are present in the sputtering target. Further, when the alloy phase is present in the fourth structure, the intermetallic compound is present in the alloy phase. Variations in composition can be suppressed by reducing the locations of elemental aluminum, elemental rare earth elements, and elemental titanium group elements. In addition, when the target is composed of a combination of simple substances, the sputter rate for each simple substance is applied at the time of sputtering, and the difference is remarkable, so that it is difficult to obtain a homogeneous film. If is present, the difference in sputter rate between the metal elements is alleviated, and the composition unevenness of the obtained film is reduced.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットでは、前記スパッタリングターゲット中に、前記金属間化合物が1種、2種、3種又は4種存在していてもよい。例えば、第一の組織、第二の組織又は第四の組織において合金相が存在する場合において、スパッタリングターゲット中に、金属種の種類の数に応じて1種、2種、3種又は4種の金属間化合物が存在する。ターゲットが金属単体の組み合わせから構成されている場合、スパッタの際には単体毎のスパッタレートが適用され、差が顕著に出るため、均質な膜が得られにくいところ、金属間化合物が1種類又は複数種類存在することで、金属元素間のスパッタレートの差異がより緩和され、得られる膜の組成ムラがより小さくなる。 In the sputtering target according to the present embodiment, the intermetallic compound may be present in one kind, two kinds, three kinds or four kinds in the sputtering target. For example, when an alloy phase is present in the first structure, the second structure or the fourth structure, one, two, three or four kinds depending on the number of kinds of metal species in the sputtering target. Intermetallic compounds are present. When the target is composed of a combination of simple substances, the sputter rate for each simple substance is applied at the time of sputtering, and the difference is remarkable. Therefore, it is difficult to obtain a homogeneous film. When a plurality of types are present, the difference in sputter rate between the metal elements is further alleviated, and the composition unevenness of the obtained film is further reduced.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットでは、前記スパッタリングターゲット中に、アルミニウム、希土類元素及びチタン族元素から選ばれた少なくとも1種の元素の窒化物が1種類以上存在していてもよい。圧電素子の窒化膜を形成したときに、圧電素子の高温化に対応するとともに高Q値化することができる。例えば、第一の組織~第五の組織において、いずれも、窒素元素を導入することによって、窒化物が存在する。窒化物の種類は、金属種の種類の数に応じて1種、2種、3種又は4種、又はそれ以上の数が存在する。 In the sputtering target according to the present embodiment, one or more kinds of nitrides of at least one element selected from aluminum, rare earth elements and titanium group elements may be present in the sputtering target. When the nitride film of the piezoelectric element is formed, the temperature of the piezoelectric element can be increased and the Q value can be increased. For example, in each of the first structure to the fifth structure, the nitride is present by introducing the nitrogen element. There are 1 type, 2 types, 3 types, 4 types, or more types of nitrides depending on the number of metal types.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットでは、前記希土類元素は、スカンジウム及びイットリウムのうち、少なくともいずれか一種であることが好ましい。圧電素子の窒化膜を形成したときに、圧電素子の高温化に対応するとともに高Q値化することができる。希土類元素として、スカンジウムのみ、イットリウムのみ、又は、スカンジウムとイットリウムの両方の組み合わせが存在する。希土類元素としてスカンジウムとイットリウムの両方を含むとき、例えば、Al-Sc-Y材料又はAl-Sc-Y相が存在する形態のほか、Al-Sc材料、Al-Y材料及びAl-Sc-Y材料の少なくとも2種の材料が同時に存在する形態、又は、Al-Sc相、Al-Y相及びAl-Sc-Y相の少なくとも2種の相が同時に存在する形態がある。 In the sputtering target according to the present embodiment, the rare earth element is preferably at least one of scandium and yttrium. When the nitride film of the piezoelectric element is formed, the temperature of the piezoelectric element can be increased and the Q value can be increased. As rare earth elements, there are scandium only, yttrium only, or a combination of scandium and yttrium. When both scandium and yttrium are included as rare earth elements, for example, in the form in which an Al—Sc-Y material or an Al—Sc—Y phase is present, as well as an Al—Sc material, an Al—Y material and an Al—Sc—Y material. There is a form in which at least two kinds of materials are present at the same time, or a form in which at least two kinds of phases of Al—Sc phase, Al—Y phase and Al—Sc—Y phase are present at the same time.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットでは、前記チタン族元素は、チタン、ジルコニウム及びハフニウムのうち、少なくともいずれか一種であることが好ましい。圧電素子の窒化膜を形成したときに、圧電素子の高温化に対応するとともに高Q値化することができる。チタン族元素としては、チタンのみ、ジルコニウムのみ、ハフニウムのみ、チタンとジルコニウム、チタンとハフニウム、ジルコニウムとハフニウム、又は、チタンとジルコニウムとハフニウム、の場合が存在する。チタン族元素として、例えば、チタンとジルコニウムの両方を含むとき、例えば、Al-Ti-Zr材料又はAl-Ti-Zr相が存在する形態のほか、Al-Ti材料、Al-Zr材料及びAl-Ti-Zr材料の少なくとも2種の材料が同時に存在する形態、又は、Al-Ti相、Al-Zr相及びAl-Ti-Zr相の少なくとも2種の相が同時に存在する形態がある。また、チタンとハフニウムの両方を含むとき、例えば、Al-Ti-Hf材料又はAl-Ti-Hf相が存在する形態のほか、Al-Ti材料、Al-Hf材料及びAl-Ti-Hf材料の少なくとも2種の材料が同時に存在する形態、又は、Al-Ti相、Al-Hf相及びAl-Ti-Hf相の少なくとも2種の相が同時に存在する形態がある。また、ジルコニウムとハフニウムの両方を含むとき、例えば、Al-Zr-Hf材料又はAl-Zr-Hf相が存在する形態のほか、Al-Zr材料、Al-Hf材料及びAl-Zr-Hf材料の少なくとも2種の材料が同時に存在する形態、又は、Al-Zr相、Al-Hf相及びAl-Zr-Hf相の少なくとも2種の相が同時に存在する形態がある。チタンとジルコニウムとハフニウムを含むとき、例えば、Al-Ti-Zr‐Hf材料又はAl-Ti-Zr‐Hf相が存在する形態のほか、Al-Ti材料、Al-Zr材料、Al-Hf材料、Al-Ti-Zr材料、Al-Ti-Hf材料、Al-Zr-Hf材料及びAl-Ti-Zr-Hf材料の少なくとも2種の材料が同時に存在する形態、又は、Al-Ti相、Al-Zr相、Al-Hf相、Al-Ti-Zr相、Al-Ti-Hf相、Al-Zr-Hf相及びAl-Ti-Zr-Hf相の少なくとも2種の相が同時に存在する形態、さらに、上記の形態において、AlのほかTi、Zr及びHfのうち2種を含む材料若しくは相がさらに加わった形態、AlのほかTi、Zr及びHfのうち1種を含む材料若しくは相がさらに加わった形態、がある。 In the sputtering target according to the present embodiment, the titanium group element is preferably at least one of titanium, zirconium and hafnium. When the nitride film of the piezoelectric element is formed, the temperature of the piezoelectric element can be increased and the Q value can be increased. Examples of the titanium group elements include titanium only, zirconium only, hafnium only, titanium and zirconium, titanium and hafnium, zirconium and hafnium, or titanium and zirconium and hafnium. When the titanium group elements include, for example, both titanium and zirconium, for example, in the form in which an Al—Ti—Zr material or an Al—Ti—Zr phase is present, an Al—Ti material, an Al—Zr material and an Al— There is a form in which at least two kinds of Ti—Zr materials are present at the same time, or a form in which at least two kinds of phases of Al—Ti phase, Al—Zr phase and Al—Ti—Zr phase are present at the same time. Further, when both titanium and hafnium are contained, for example, in the form in which an Al—Ti—Hf material or an Al—Ti—Hf phase is present, as well as in an Al—Ti material, an Al—Hf material and an Al—Ti—Hf material. There is a form in which at least two kinds of materials are present at the same time, or a form in which at least two kinds of phases of Al—Ti phase, Al—Hf phase and Al—Ti—Hf phase are present at the same time. Further, when both zirconium and hafnium are contained, for example, in the form in which an Al-Zr-Hf material or an Al-Zr-Hf phase is present, as well as an Al-Zr material, an Al-Hf material and an Al-Zr-Hf material. There is a form in which at least two kinds of materials are present at the same time, or a form in which at least two kinds of phases of Al—Zr phase, Al—Hf phase and Al—Zr—Hf phase are present at the same time. When including titanium, zirconium and hafnium, for example, in the form in which an Al-Ti-Zr-Hf material or an Al-Ti-Zr-Hf phase is present, as well as an Al-Ti material, an Al-Zr material, an Al-Hf material, Al-Ti-Zr material, Al-Ti-Hf material, Al-Zr-Hf material and Al-Ti-Zr-Hf material in which at least two kinds of materials are present at the same time, or Al-Ti phase, Al- A form in which at least two phases of Zr phase, Al—Hf phase, Al—Ti—Zr phase, Al—Ti—Hf phase, Al—Zr—Hf phase and Al—Ti—Zr—Hf phase are present at the same time, and further. In the above-mentioned form, a material or phase containing two of Ti, Zr and Hf in addition to Al is further added, and a material or phase containing one of Ti, Zr and Hf in addition to Al is further added. There is a form.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、アルミニウムに含有する希土類元素としてスカンジウム、イットリウムなどが挙げられ、アルミニウムに含有するチタン族元素としてチタン、ジルコニウム、ハフニウムなどが挙げられる。ターゲット中のスカンジウムの含有量は、5~75原子%が好ましい。より好ましくは、10~50原子%である。ターゲット中のイットリウムの含有量は、5~75原子%が好ましい。より好ましくは、10~50原子%である。ターゲット中のチタンの含有量は、5~75原子%が好ましい。より好ましくは、10~50原子%である。ターゲット中のジルコニウムの含有量は、5~75原子%が好ましい。より好ましくは、10~50原子%である。ターゲット中のハフニウムの含有量は、5~75原子%が好ましい。より好ましくは、10~50原子%である。本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、アルミニウムとともに、上記各元素が上記含有量を満たすように、少なくとも1種類以上、含有される。 Examples of the sputtering target according to the present embodiment include scandium and yttrium as rare earth elements contained in aluminum, and titanium, zirconium, hafnium and the like as titanium group elements contained in aluminum. The scandium content in the target is preferably 5 to 75 atomic%. More preferably, it is 10 to 50 atomic%. The content of yttrium in the target is preferably 5 to 75 atomic%. More preferably, it is 10 to 50 atomic%. The titanium content in the target is preferably 5 to 75 atomic%. More preferably, it is 10 to 50 atomic%. The zirconium content in the target is preferably 5 to 75 atomic%. More preferably, it is 10 to 50 atomic%. The hafnium content in the target is preferably 5 to 75 atomic%. More preferably, it is 10 to 50 atomic%. The sputtering target according to the present embodiment contains at least one kind of the sputtering target together with aluminum so that each of the above elements satisfies the above content.

アルミニウムに希土類元素、チタン族元素を含有する合金を形成する場合は、まず、前記の組成範囲においてアルミニウム-スカンジウム合金、アルミニウム-イットリウム合金などのアルミニウム-希土類元素合金を形成する。次に、前記の組成範囲においてアルミニウム-チタン合金、アルミニウム-ジルコニウム合金、アルミニウム-ハフニウム合金などのアルミニウム-チタン族元素の合金を形成する。その後、前記アルミニウム-希土類元素の合金と前記アルミニウム-チタン族元素の合金のそれぞれの含有量を調整しながら混合することによりアルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金を形成する。また、前記のように2元合金を混合して3元合金を形成せずに、アルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金を直接形成してもよい。スパッタリングターゲットにおける金属間化合物の形成やスパッタリング時の窒化膜の形成によって高温においても高Q値が得られる圧電膜を形成することができる。 When forming an alloy containing a rare earth element and a titanium group element in aluminum, first, an aluminum-rare earth element alloy such as an aluminum-scandium alloy and an aluminum-ittrium alloy is formed in the above composition range. Next, an alloy of an aluminum-titanium group element such as an aluminum-titanium alloy, an aluminum-zylconyl alloy, and an aluminum-hafnium alloy is formed in the above composition range. Then, the alloy of the aluminum-rare earth element and the alloy of the aluminum-titanium group element are mixed while adjusting the contents thereof to form an aluminum-rare earth element-titanium group element alloy. Further, the alloy of aluminum-rare earth element-titanium group element may be directly formed without mixing the binary alloy as described above to form the ternary alloy. By forming an intermetallic compound in a sputtering target or forming a nitride film during sputtering, a piezoelectric film capable of obtaining a high Q value even at a high temperature can be formed.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法について説明する。本実施形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法は、(1)アルミニウムと希土類元素とからなる原料、(2)アルミニウムとチタン族元素とからなる原料、又は、(3)アルミニウムと希土類元素とチタン族元素とからなる原料、を製造する第1工程と、前記第1工程で製造された原料から(1)アルミニウムと希土類元素との合金粉末(アルミニウム-希土類元素)、(2)アルミニウムとチタン族元素との合金粉末(アルミニウム-チタン族元素)、又は、(3)アルミニウムと希土類元素とチタン族元素との合金粉末(アルミニウム-希土類元素-チタン族元素)を製造する第2工程と、前記第2工程で得た粉末から(1)アルミニウム-希土類元素の焼結体、(2)アルミニウム-チタン族元素の焼結体、(3)アルミニウム-希土類元素-チタン族元素の焼結体を得る第3工程と、を有する。また、アルミニウム母相を含むスパッタリングターゲットを製造する場合には、スパッタリングターゲットの製造方法は、主として母相となる予定のアルミニウム原料と、主として母相中に存在する材料又は相となる予定の原料として(1)アルミニウムと希土類元素とからなる原料、(2)アルミニウムとチタン族元素とからなる原料、又は、(3)アルミニウムと希土類元素とチタン族元素とからなる原料と、を製造する第1工程と、前記第1工程で製造された原料から主として母相となる予定のアルミニウム粉末と、主として母相中に存在する材料又は相となる予定の合金粉末として(1)アルミニウムと希土類元素との合金粉末(アルミニウム-希土類元素)、(2)アルミニウムとチタン族元素との合金粉末(アルミニウム-チタン族元素)、又は、(3)アルミニウムと希土類元素とチタン族元素との合金粉末(アルミニウム-希土類元素-チタン族元素)と、を製造する第2工程と、前記第2工程で得た粉末から(1)アルミニウムとアルミニウム-希土類元素の焼結体、(2)アルミニウムとアルミニウム-チタン族元素の焼結体、又は、(3)アルミニウムとアルミニウム-希土類元素-チタン族元素の焼結体、を得る第3工程と、を有する。 A method for manufacturing a sputtering target according to the present embodiment will be described. The method for producing a sputtering target according to the present embodiment is as follows: (1) a raw material composed of aluminum and a rare earth element, (2) a raw material composed of aluminum and a titanium group element, or (3) an aluminum, a rare earth element and a titanium group element. From the first step of producing the raw material, and the raw material manufactured in the first step, (1) alloy powder of aluminum and rare earth element (aluminum-rare earth element), (2) aluminum and titanium group element The second step of producing the alloy powder (aluminum-titanium group element) or (3) the alloy powder of aluminum, the rare earth element and the titanium group element (aluminum-rare earth element-titanium group element), and the second step. Third step of obtaining (1) aluminum-rare earth element sintered body, (2) aluminum-titanium group element sintered body, and (3) aluminum-rare earth element-titanium group element sintered body from the powder obtained in And have. When manufacturing a sputtering target containing an aluminum matrix, the method for manufacturing the sputtering target is mainly as an aluminum raw material to be a matrix and a material or a raw material to be a phase mainly present in the matrix. The first step of producing (1) a raw material composed of aluminum and a rare earth element, (2) a raw material composed of aluminum and a titanium group element, or (3) a raw material composed of aluminum, a rare earth element and a titanium group element. As the aluminum powder mainly to be the matrix from the raw material produced in the first step, and the alloy powder to be the material or phase mainly present in the matrix, (1) an alloy of aluminum and a rare earth element. Powder (aluminum-rare earth element), (2) alloy powder of aluminum and titanium group element (aluminum-titanium group element), or (3) alloy powder of aluminum, rare earth element and titanium group element (aluminum-rare earth element) -Titanium group element), and from the powder obtained in the second step, (1) aluminum and aluminum-rare earth element sintered body, (2) aluminum and aluminum-titanium group element baking. It has a third step of obtaining an alloy or (3) a sintered body of aluminum and aluminum-rare earth element-titanium group element.

[第1工程]
この工程は、第2工程でアルミニウム-希土類元素の合金粉末、アルミニウム-チタン族元素の合金粉末若しくはアルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金粉末を製造するときに使用する原料を作製する工程である。第1工程において作製する、粉末を製造するための原料(以降、単に「原料」ともいう。)は、(1A)出発原材料として合金ターゲットの構成元素の単金属をそれぞれ準備し、これを混合して原料とする形態、(2A)出発原材料として合金ターゲットと同じ組成の合金を準備してこれを原料とする形態、又は(3A)出発原材料として合金ターゲットと構成元素は同じ又は一部欠落していて、組成比が所望の組成比とはずれている合金と、所望の組成に調整するために配合される単金属とを準備してこれらを混合して原料とする形態、が例示される。出発原材料として、アルミニウムと希土類元素、アルミニウムとチタン族元素、又はアルミニウムと希土類元素とチタン族元素のいずれかを溶解装置に投入し、溶解して、アルミニウム-希土類元素の合金の原料、アルミニウム-チタン族元素の合金の原料、又は、アルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金の原料を作製する。溶解した後に、アルミニウム-希土類元素の合金の原料、アルミニウム-チタン族元素の合金の原料、又はアルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金の原料の中に不純物が多量に混入しないように溶解装置に使用する装置や容器の材質も不純物が少ないものを用いることが好ましい。溶解法としては、以下の溶解温度に対応可能な方法を選択する。溶解温度としては、1300~1800℃でアルミニウム-希土類元素の合金、1300~1800℃でアルミニウム-チタン族元素の合金、又は1300~1800℃でアルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金を加熱する。溶解装置内の雰囲気としては真空度が1×10‐2Pa以下の真空雰囲気、水素ガスを4vol%以下含有する窒素ガス雰囲気あるいは水素ガスを4vol%以下含有する不活性ガス雰囲気などとする。アルミニウム母相をターゲット中に含ませる場合などにおいて、アルミニウムの原料を製造する場合には、700~900℃でアルミニウムを加熱し、溶解装置に投入して他の原料と同様に製造する。
[First step]
This step is a step of producing a raw material used for producing an alloy powder of aluminum-rare earth element, an alloy powder of aluminum-titanium group element or an alloy powder of aluminum-rare earth element-titanium group element in the second step. .. As the raw material for producing powder (hereinafter, also simply referred to as “raw material”) produced in the first step, (1A) single metals of the constituent elements of the alloy target are prepared as starting raw materials, and these are mixed. The form used as a raw material, (2A) an alloy having the same composition as the alloy target is prepared as a starting raw material and used as a raw material, or (3A) the alloy target and the constituent elements are the same or partially missing as the starting raw material. Examples thereof include an alloy in which the composition ratio is different from the desired composition ratio and a single metal to be blended to adjust the composition to the desired composition, which are mixed and used as a raw material. As a starting material, either aluminum and rare earth elements, aluminum and titanium group elements, or aluminum and rare earth elements and titanium group elements are put into a melting device and melted to form a raw material for an alloy of aluminum-rare earth elements, aluminum-titanium. A raw material for a group element alloy or a raw material for an aluminum-rare earth element-titanium group element alloy is produced. After melting, the melting device is used to prevent a large amount of impurities from being mixed into the raw material of the alloy of aluminum-rare earth element, the raw material of the alloy of aluminum-titanium group element, or the raw material of the alloy of aluminum-rare earth element-titanium group. It is preferable to use a material with few impurities for the equipment and container to be used. As the melting method, a method that can cope with the following melting temperatures is selected. As the melting temperature, an aluminum-rare earth element alloy is heated at 1300 to 1800 ° C., an aluminum-titanium group element alloy at 1300 to 1800 ° C., or an aluminum-rare earth element-titanium group element alloy is heated at 1300 to 1800 ° C. The atmosphere in the melting device is a vacuum atmosphere having a vacuum degree of 1 × 10 −2 Pa or less, a nitrogen gas atmosphere containing 4 vol% or less of hydrogen gas, or an inert gas atmosphere containing 4 vol% or less of hydrogen gas. When the raw material for aluminum is produced, such as when the aluminum matrix is contained in the target, the aluminum is heated at 700 to 900 ° C. and charged into a melting device to produce the same as other raw materials.

合金粉末の原料の形態は、前記(1A)(2A)(3A)で記載した3つの原料形態のほか、合金粒又は合金塊であっても良く、或いは粉末、粒、塊の組合せであってもよい。粉末、粒、塊は、粒径の違いを表現したものであるが、いずれであっても、第2工程による粉末製造装置で使用できれば特に粒径の制限はない。具体的には、第2工程の粉末製造装置内で原料を溶解するため、粉末製造装置に供給可能な原料の大きさであれば特に制限はない。 The form of the raw material of the alloy powder may be an alloy grain or an alloy ingot, or a combination of the powder, the grain and the agglomerate, in addition to the three raw material forms described in (1A), (2A) and (3A) above. May be good. The powder, the grain, and the lump express the difference in the particle size, but in any case, the particle size is not particularly limited as long as it can be used in the powder production apparatus according to the second step. Specifically, since the raw material is melted in the powder manufacturing apparatus of the second step, there is no particular limitation as long as the size of the raw material can be supplied to the powder manufacturing apparatus.

[第2工程]
この工程は、アルミニウム-希土類元素の合金粉末、アルミニウム-チタン族元素の合金粉末、又はアルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金粉末を製造する工程である。第1工程で製造したアルミニウム-希土類元素の合金の原料、アルミニウム-チタン族元素の合金の原料、又は、アルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金の原料のうち少なくとも一種の原料を粉末製造装置に投入し、溶解して溶湯とした後、溶湯にガスや水などを吹き付け、溶湯を飛散させて急冷凝固して粉末を作製する。溶解した後にアルミニウム-希土類元素の合金の粉末、アルミニウム-チタン族元素の合金の粉末、又はアルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金の粉末の中に不純物が多量に混入しないように粉末製造装置に使用する装置や容器の材質も不純物が少ないものを用いることが好ましい。溶解法としては、以下の溶解温度に対応可能な方法を選択する。溶解温度としては、1300~1800℃でアルミニウム-希土類元素の合金の原料、1300~1800℃でアルミニウム-チタン族元素の合金の原料、又は、1300~1800℃でアルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金の原料を加熱する。粉末製造装置内の雰囲気としては真空度が1×10‐2Pa以下の真空雰囲気、水素ガスを4vol%以下含有する窒素ガス雰囲気あるいは水素ガスを4vol%以下含有する不活性ガス雰囲気などで行う。吹き付けを行うときの溶湯の温度としては、「アルミニウム-希土類元素の合金、アルミニウム-チタン族元素の合金、又は、アルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金のそれぞれの融点+100℃以上」で行うことが好ましく、「アルミニウム-希土類元素の合金、アルミニウム-チタン族元素の合金、又はアルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金のそれぞれの融点+150~250℃」で行うことがより好ましい。温度が高すぎると造粒中の冷却が十分に行われず、粉末となりにくく、生産の効率が良くないためである。また、温度が低すぎると、噴射時のノズル詰まりが発生しやすくなる問題が生じやすい。吹き付けを行うときのガスは窒素、アルゴンなどを用いるがこれに限定されない。合金粉末の場合、急冷凝固することによって合金粉末の金属間化合物の析出が溶解法のときと比較して抑えられ、海島構造の島に相当する析出粒子径が小さくなることがあり、合金粉体の段階において既にその状態が得られ、焼結した後やターゲットを形成したときにおいても維持される。急冷された粉末は、第1工程で準備したアルミニウムと希土類元素、アルミニウムとチタン族元素、又は、アルミニウムと希土類元素とチタン族元素の元素比となる。アルミニウム母相をターゲット中に含ませる場合などにおいて、アルミニウムの粉末を製造する場合には、700~900℃でアルミニウムを加熱し、溶解装置に投入して他の粉末と同様に製造する。
[Second step]
This step is a step of producing an alloy powder of aluminum-rare earth element, an alloy powder of aluminum-titanium group element, or an alloy powder of aluminum-rare earth element-titanium group element. At least one of the raw materials for the aluminum-rare earth element alloy, the aluminum-titanium group element alloy, or the aluminum-rare earth element-titanium group alloy material produced in the first step is used as a powder manufacturing apparatus. After being charged and melted to form a molten metal, gas or water is sprayed on the molten metal to scatter the molten metal and quench and solidify to prepare a powder. After melting, use the powder manufacturing equipment to prevent a large amount of impurities from being mixed into the aluminum-rare earth element alloy powder, aluminum-titanium group element alloy powder, or aluminum-rare earth element-titanium group element alloy powder. It is preferable to use a material with few impurities for the equipment and container to be used. As the melting method, a method that can cope with the following melting temperatures is selected. As for the melting temperature, the raw material of the alloy of aluminum-rare earth element at 1300 to 1800 ° C, the raw material of the alloy of aluminum-titanium group at 1300 to 1800 ° C, or the raw material of aluminum-rare earth element-titanium group at 1300 to 1800 ° C. Heat the raw material of the alloy. The atmosphere in the powder manufacturing apparatus is a vacuum atmosphere having a vacuum degree of 1 × 10 −2 Pa or less, a nitrogen gas atmosphere containing 4 vol% or less of hydrogen gas, or an inert gas atmosphere containing 4 vol% or less of hydrogen gas. The temperature of the molten metal when spraying should be "the melting point of each of the alloy of aluminum-rare earth element, alloy of aluminum-titanium group element, or alloy of aluminum-rare earth element-titanium group element + 100 ° C or higher". Is preferable, and it is more preferable to carry out at the melting point of each of the alloy of aluminum-rare earth element, the alloy of aluminum-titanium group element, or the alloy of aluminum-rare earth element-titanium group element + 150 to 250 ° C. This is because if the temperature is too high, cooling during granulation is not sufficiently performed, it is difficult to form powder, and production efficiency is not good. Further, if the temperature is too low, a problem that nozzle clogging at the time of injection is likely to occur tends to occur. Nitrogen, argon, etc. are used as the gas for spraying, but the gas is not limited to this. In the case of alloy powder, the precipitation of intermetallic compounds in the alloy powder is suppressed by quenching and solidification as compared with the case of the dissolution method, and the diameter of the precipitated particles corresponding to the islands of the sea island structure may become smaller, and the alloy powder The state is already obtained at the stage of, and is maintained even after sintering or when a target is formed. The rapidly cooled powder has an element ratio of aluminum and rare earth elements, aluminum and titanium group elements, or aluminum and rare earth elements and titanium group elements prepared in the first step. When an aluminum powder is produced, such as when the aluminum matrix is contained in the target, the aluminum is heated at 700 to 900 ° C. and charged into a melting device to produce the aluminum powder in the same manner as other powders.

[第3工程]
この工程は、第2工程で得た粉末からターゲットとなる焼結体を得る工程である。焼結法としては、ホットプレス法(以下、HPともいう。)、放電プラズマ焼結法(以下、SPSともいう。)、又は熱間等方圧焼結法(以下、HIPともいう)によって焼結を行う。第2工程で得たアルミニウム-希土類元素の合金粉末、アルミニウム-チタン族元素の合金粉末、又はアルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金粉末を用いて焼結する。焼結するときに用いる粉末は以下のケースである。
(1B)アルミニウム-希土類元素の合金の場合はアルミニウム-希土類元素の合金粉末を用いる。
(2B)アルミニウム-チタン族元素の合金の場合はアルミニウム-チタン族元素の合金粉末を用いる。
(3B)アルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金の場合は、例えば、アルミニウム-希土類元素-チタン族元素の合金粉末を用いるか、アルミニウム-希土類元素の合金粉末とアルミニウム-チタン族元素の合金粉末の2種類を混合した混合粉末を用いる。
前記(1B)~(3B)で示したいずれかの粉末を型に詰め、10~30MPaの予備加圧で粉末を型とパンチ等で密閉してから焼結することが好ましい。このとき、焼結温度を700~1300℃とすることが好ましく、加圧力は、40~196MPaとすることが好ましい。焼結装置内の雰囲気としては真空度が1×10‐2Pa以下の真空雰囲気、水素ガスを4vol%以下含有する窒素ガス雰囲気あるいは水素ガスを4vol%以下含有する不活性ガス雰囲気などで行う。水素ガスは0.1vol%以上は含まれていることが好ましい。保持時間(焼結温度の最高温度の保持時間)は、2時間以下が好ましく、より好ましくは1時間以下、さらに好ましくは保持時間なしが好ましい。アルミニウム母相をターゲット中に含ませる場合などにおいて、アルミニウム粉末を上記(1B)、(2B)又は(3B)の合金粉末に混合させる場合には、焼結温度を500~600℃とする以外は同様の条件で焼結することが好ましい。
[Third step]
This step is a step of obtaining a target sintered body from the powder obtained in the second step. As the sintering method, baking is performed by a hot press method (hereinafter, also referred to as HP), a discharge plasma sintering method (hereinafter, also referred to as SPS), or a hot isotropic pressure sintering method (hereinafter, also referred to as HIP). Make a conclusion. Sintering is performed using the aluminum-rare earth element alloy powder, the aluminum-titanium group element alloy powder, or the aluminum-rare earth element-titanium group element alloy powder obtained in the second step. The powder used for sintering is the following cases.
(1B) In the case of an aluminum-rare earth element alloy, an aluminum-rare earth element alloy powder is used.
(2B) In the case of an aluminum-titanium group element alloy, an aluminum-titanium group element alloy powder is used.
(3B) In the case of an alloy of aluminum-rare earth element-titanium group element, for example, an alloy powder of aluminum-rare earth element-titanium group element is used, or an alloy powder of aluminum-rare earth element and an alloy powder of aluminum-titanium group element are used. A mixed powder in which the above two types are mixed is used.
It is preferable that any of the powders shown in (1B) to (3B) is packed in a mold, the powder is sealed with a mold and a punch or the like with a preliminary pressure of 10 to 30 MPa, and then sintered. At this time, the sintering temperature is preferably 700 to 1300 ° C., and the pressing force is preferably 40 to 196 MPa. The atmosphere in the sintering apparatus is a vacuum atmosphere having a vacuum degree of 1 × 10 −2 Pa or less, a nitrogen gas atmosphere containing 4 vol% or less of hydrogen gas, or an inert gas atmosphere containing 4 vol% or less of hydrogen gas. It is preferable that hydrogen gas is contained in an amount of 0.1 vol% or more. The holding time (holding time of the maximum temperature of the sintering temperature) is preferably 2 hours or less, more preferably 1 hour or less, and further preferably no holding time. When the aluminum powder is mixed with the alloy powder of (1B), (2B) or (3B) above, such as when the aluminum matrix is contained in the target, the sintering temperature is 500 to 600 ° C. It is preferable to sinter under the same conditions.

少なくとも第1工程から第3工程を経ることにより、スパッタリングターゲットの面内方向及び厚さ方向の組成ずれを抑え、薄膜形成時に影響を及ぼす不純物の含有量が少ないスパッタリングターゲットを作製することができる。さらに、フッ素の含有量の少ないスパッタリングターゲットを作製することができる。 By going through at least the first step to the third step, it is possible to produce a sputtering target in which the composition deviation in the in-plane direction and the thickness direction of the sputtering target is suppressed and the content of impurities affecting the thin film formation is small. Further, it is possible to prepare a sputtering target having a low fluorine content.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法では、次のような変形例も包含される。すなわち第1工程において、主として母相となる予定のアルミニウム原料と、主として母相中に存在する材料又は相となる予定の原料として(1)希土類元素原料、(2)チタン族元素原料、又は、(3)希土類元素とチタン族元素とからなる原料と、を製造してもよい。第2工程において、前記第1工程で製造された原料をそれぞれアトマイズ粉末としてもよい。第3工程では、第1工程で得られた原料又は第2工程で得られた粉末から(1)アルミニウムと希土類元素の焼結体、(2)アルミニウムとチタン族元素の焼結体、又は、(3)アルミニウムと希土類元素-チタン族元素の焼結体、を得る。 The method for manufacturing a sputtering target according to the present embodiment also includes the following modifications. That is, in the first step, the aluminum raw material mainly to be the mother phase and the material mainly present in the mother phase or the raw material to be the phase are (1) a rare earth element raw material, (2) a titanium group element raw material, or (3) A raw material composed of a rare earth element and a titanium group element may be produced. In the second step, each of the raw materials produced in the first step may be atomized powder. In the third step, (1) a sintered body of aluminum and a rare earth element, (2) a sintered body of aluminum and a titanium group element, or a sintered body of aluminum and a titanium group element from the raw material obtained in the first step or the powder obtained in the second step. (3) A sintered body of aluminum and a rare earth element-titanium group element is obtained.

本実施形態において、(条件1)及び(条件2)における組成分析の方法は、エネルギー分散型X線分光法(EDS)、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP)、蛍光X線分析法(XRF)などがあるが、EDSによる組成分析が好ましい。 In the present embodiment, the methods of composition analysis in (Condition 1) and (Condition 2) are energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), high frequency inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP), and fluorescent X-ray analysis. XRF) and the like, but composition analysis by EDS is preferable.

以下、実施例を示しながら本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not construed as being limited to the examples.

(実施例1)
純度4NのAl原料と純度3NのSc原料を粉末製造装置に投入し、次に、粉末製造装置内を5×10-3Pa以下の真空雰囲気に調整して、溶解温度1700℃でAl原料とSc原料を溶解して溶湯とし、次に、アルゴンガスを溶湯に吹き付け、溶湯を飛散させて急冷凝固して、粒子径が150μm以下のAl-40原子%Sc粉末(この場合、Alは60原子%Alであるが、Alの原子百分率の記載を省略している。以降も同様。)を作製した。その後、Al-40原子%Sc粉末を放電プラズマ焼結(以降、SPS焼結ともいう。)用のカーボン型に充填した。次に10MPaの予備加圧で混合粉末を型とパンチ等で密閉し、混合粉末を充填した型をSPS装置(型番:SPS-825、SPSシンテックス社製)に設置した。そして焼結条件として、焼結温度を550℃、加圧力30MPa、焼結装置内の雰囲気を8×10-3Pa以下の真空雰囲気、焼結温度の最高温度の保持時間を0時間、の条件で焼結を実施した。Al-40原子%Sc焼結体を研削加工機、旋盤等を用いて加工し、実施例1のΦ50.8mm×5mmtのAl-40原子%Scターゲットを作製した。次に、Al-40原子%Scターゲットの断面を、電子顕微鏡を用いて倍率500倍で観察した。観察した電子顕微鏡の画像を図7に示す。図7の画像の横辺の長さは250μmである。図7の結果、コントラストに濃淡が小さく、金属間化合物が微細であるとともに均一に分散されていることが確認できた。また、図7の電子顕微鏡の画像の結果、ターゲットは、AlScとAlScの二種類の金属間化合物からなり、第一の組織を有していた。次に、実施例1のAl-40原子%Scターゲットについて、質量分析装置(型番:Element GD、Thermo Fisher Scientific社製)を用いてフッ素の含有量を測定した。フッ素の含有量は5.5ppmであった。次に、実施例1のAl-40原子%Scターゲットを用い、スパッタ装置(型番MPS-6000-C4、ULVAC社製)を用いてΦ76.2mm×5mmtの単結晶Si基板上に成膜した。成膜条件は、スパッタ装置内を真空引きして成膜前到達真空度が5×10-5Pa以下に到達後、Arガスを用いてスパッタ装置内の圧力を0.13Paに調整した。その後、単結晶Si基板を300℃に加熱しながらAl-40原子%Scターゲットのスパッタ電力を150Wに調整し、単結晶Si基板上にAl-40原子%Sc膜を厚さ1μmで形成した。このときAl-40原子%Scターゲットのスパッタリングの状況を観察したが、電圧は安定しており、異常放電などは確認されずに成膜することができた。
(Example 1)
The Al raw material with a purity of 4N and the Sc raw material with a purity of 3N are put into the powder manufacturing apparatus, and then the inside of the powder manufacturing apparatus is adjusted to a vacuum atmosphere of 5 × 10 -3 Pa or less, and the Al raw material is prepared at a melting temperature of 1700 ° C. The Sc raw material is melted to form a molten metal, and then argon gas is sprayed onto the molten metal to scatter the molten metal and quench and solidify to obtain an Al-40 atomic% Sc powder having a particle size of 150 μm or less (in this case, Al is 60 atoms). Although it is% Al, the description of the atomic percentage of Al is omitted. The same shall apply hereinafter) was prepared. Then, Al-40 atomic% Sc powder was filled in a carbon mold for discharge plasma sintering (hereinafter, also referred to as SPS sintering). Next, the mixed powder was sealed with a mold and a punch by prepressing 10 MPa, and the mold filled with the mixed powder was installed in an SPS device (model number: SPS-825, manufactured by SPS Syntex). The sintering conditions are a sintering temperature of 550 ° C., a pressing force of 30 MPa, a vacuum atmosphere of 8 × 10 -3 Pa or less, and a holding time of the maximum sintering temperature of 0 hours. Sintering was carried out in. The Al-40 atomic% Sc sintered body was processed using a grinding machine, a lathe, or the like to prepare an Al-40 atomic% Sc target having a diameter of 50.8 mm × 5 mmt according to Example 1. Next, the cross section of the Al-40 atomic% Sc target was observed using an electron microscope at a magnification of 500 times. The observed electron microscope image is shown in FIG. The length of the lateral side of the image of FIG. 7 is 250 μm. As a result of FIG. 7, it was confirmed that the contrast was small in shade and the intermetallic compound was fine and uniformly dispersed. Further, as a result of the electron microscope image of FIG. 7, the target was composed of two kinds of intermetallic compounds, Al 2 Sc and Al Sc, and had the first structure. Next, the fluorine content of the Al-40 atomic% Sc target of Example 1 was measured using a mass spectrometer (model number: Element GD, manufactured by Thermo Fisher Scientific). The fluorine content was 5.5 ppm. Next, using the Al-40 atomic% Sc target of Example 1, a film was formed on a single crystal Si substrate of Φ76.2 mm × 5 mmt using a sputtering device (model number MPS-6000-C4, manufactured by ULVAC). As for the film forming conditions, the pressure inside the sputtering apparatus was adjusted to 0.13 Pa using Ar gas after the inside of the sputtering apparatus was evacuated and the ultimate vacuum before film formation reached 5 × 10 -5 Pa or less. Then, the sputter power of the Al-40 atomic% Sc target was adjusted to 150 W while heating the single crystal Si substrate to 300 ° C., and an Al-40 atomic% Sc film having a thickness of 1 μm was formed on the single crystal Si substrate. At this time, the state of sputtering of the Al-40 atomic% Sc target was observed, but the voltage was stable and an abnormal discharge was not confirmed, and the film could be formed.

(実施例2)
実施例1において、Al-40原子%Sc粉末の代わりに粒子径が150μm以下のAl-30原子%Sc粉末を製造し、実施例1のAl-40原子%Scターゲットの代わりにΦ50.8mm×5mmtのAl-30原子%Scターゲットを製造した以外は、同様にして、実施例2のAl-30原子%Scターゲットを得た。次に、実施例2のAl-30原子%Scターゲットについて実施例1と同様にしてフッ素の含有量を測定した。フッ素の含有量は22ppmであった。ターゲットは、AlScとAlScの二種類の金属間化合物からなり、第一の組織を有していた。次に、実施例1のAl-40原子%Scターゲットの代わりに実施例2のAl-30原子%Scターゲットを用いた以外は実施例1と同様にして、単結晶Si基板上にAl-30原子%Sc膜を厚さ1μmで形成した。このときAl-30原子%Scターゲットのスパッタリングの状況を観察したが、電圧は安定しており、異常放電などは確認されずに成膜することができた。
(Example 2)
In Example 1, an Al-30 atomic% Sc powder having a particle diameter of 150 μm or less was produced in place of the Al-40 atomic% Sc powder, and Φ50.8 mm × was used in place of the Al-40 atomic% Sc target of Example 1. An Al-30 atomic% Sc target of Example 2 was obtained in the same manner except that a 5 mmt Al-30 atomic% Sc target was produced. Next, the fluorine content of the Al-30 atomic% Sc target of Example 2 was measured in the same manner as in Example 1. The fluorine content was 22 ppm. The target consisted of two intermetallic compounds, Al 2 Sc and Al Sc, and had a first structure. Next, Al-30 was placed on the single crystal Si substrate in the same manner as in Example 1 except that the Al-30 atomic% Sc target of Example 2 was used instead of the Al-40 atomic% Sc target of Example 1. An atomic% Sc film was formed with a thickness of 1 μm. At this time, the state of sputtering of the Al-30 atomic% Sc target was observed, but the voltage was stable and an abnormal discharge was not confirmed, and the film could be formed.

(実施例3)
実施例1において、純度4NのAl原料と純度3NのSc原料を用いる代わりに純度4NのAl原料と純度3NのTi原料を用いた以外は同様にして、粒子径が150μm以下のAl-40原子%Ti粉末を作製した。次に実施例1のAl-40原子%Scターゲットの代わりにΦ50.8mm×5mmtのAl-40原子%Tiターゲットを製造した以外は、実施例1と同様にして、実施例3のAl-40原子%Tiターゲットを得た。次に、実施例3のAl-40原子%Tiターゲットについて実施例1と同様にしてフッ素の含有量を測定した。フッ素の含有量は14ppmであった。ターゲットは、AlTiとAlTiの二種類の金属間化合物からなり、第一の組織を有していた。次に、実施例1のAl-40原子%Scターゲットの代わりに実施例3のAl-40原子%Tiターゲットを用いた以外は実施例1と同様にして、単結晶Si基板上にAl-40原子%Ti膜を厚さ1μmで形成した。このときAl-40原子%Tiターゲットのスパッタリングの状況を観察したが、電圧は安定しており、異常放電などは確認されずに成膜することができた。
(Example 3)
In Example 1, Al-40 atoms having a particle size of 150 μm or less are used in the same manner except that an Al raw material having a purity of 4N and a Ti raw material having a purity of 3N are used instead of using an Al raw material having a purity of 4N and a Sc raw material having a purity of 3N. % Ti powder was prepared. Next, Al-40 of Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that an Al-40 atomic% Ti target having a diameter of 50.8 mm × 5 mmt was produced instead of the Al-40 atomic% Sc target of Example 1. Atomic% Ti targets were obtained. Next, the fluorine content of the Al-40 atomic% Ti target of Example 3 was measured in the same manner as in Example 1. The fluorine content was 14 ppm. The target consisted of two intermetallic compounds, Al 2 Ti and Al Ti, and had a first structure. Next, Al-40 was placed on the single crystal Si substrate in the same manner as in Example 1 except that the Al-40 atomic% Ti target of Example 3 was used instead of the Al-40 atomic% Sc target of Example 1. An atomic% Ti film was formed with a thickness of 1 μm. At this time, the state of sputtering of the Al-40 atomic% Ti target was observed, but the voltage was stable and an abnormal discharge was not confirmed, and the film could be formed.

(比較例1)
粒子径が150μm以下、純度3Nの純Al粉末と粒子径が150μm以下、純度2NのSc粉末とを用いてAl-40原子%Scとなるように各粉末の量を調整の上、混合を行った。その後、Al-40原子%Sc混合粉末をSPS焼結用のカーボン型に充填した。次に10MPaの予備加圧で混合粉末を型とパンチ等で密閉し、混合粉末を充填した型をSPS装置(型番:SPS-825、SPSシンテックス社製)に設置した。そして焼結条件として、焼結温度を550℃、加圧力30MPa、焼結装置内の雰囲気を8×10-3Pa以下の真空雰囲気、焼結温度の最高温度の保持時間を0時間、の条件で焼結を実施した。焼結後のAl-40原子%Sc焼結体を研削加工機、旋盤等を用いて加工し、比較例1のΦ50.8mm×5mmtのAl-40原子%Scターゲットを作製した。次に、比較例1のAl-40原子%Scターゲットについて実施例1と同様にフッ素の含有量を測定した。フッ素の含有量は130ppmであった。ターゲットは、AlScとAlScの二種類の金属間化合物からなり、第一の組織を有していた。次に、実施例1のAl-40原子%Scターゲットの代わりに比較例1のAl-40原子%Scターゲットを用いた以外は実施例1と同様にして、単結晶Si基板上にAl-40原子%Sc膜を厚さ1μmで形成した。このとき比較例1のAl-40原子%Scターゲットのスパッタリングの状況を観察したが、電圧が安定せず、異常放電が確認された。実施例1と比較して異常放電が発生した原因としては、スパッタリングターゲット中のフッ素が成膜時における加熱によって放出されたことが考えられる。
(Comparative Example 1)
Using pure Al powder with a particle size of 150 μm or less and a purity of 3N and Sc powder with a particle size of 150 μm or less and a purity of 2N, the amount of each powder is adjusted to be Al-40 atomic% Sc, and then mixed. rice field. Then, Al-40 atomic% Sc mixed powder was filled in a carbon mold for SPS sintering. Next, the mixed powder was sealed with a mold and a punch by prepressing 10 MPa, and the mold filled with the mixed powder was installed in an SPS device (model number: SPS-825, manufactured by SPS Syntex). The sintering conditions are a sintering temperature of 550 ° C., a pressing force of 30 MPa, a vacuum atmosphere of 8 × 10 -3 Pa or less, and a holding time of the maximum sintering temperature of 0 hours. Sintering was carried out in. The sintered Al-40 atomic% Sc sintered body was processed using a grinding machine, a lathe, or the like to prepare a Φ50.8 mm × 5 mmt Al-40 atomic% Sc target of Comparative Example 1. Next, the fluorine content of the Al-40 atomic% Sc target of Comparative Example 1 was measured in the same manner as in Example 1. The fluorine content was 130 ppm. The target consisted of two intermetallic compounds, Al 2 Sc and Al Sc, and had a first structure. Next, Al-40 was placed on the single crystal Si substrate in the same manner as in Example 1 except that the Al-40 atomic% Sc target of Comparative Example 1 was used instead of the Al-40 atomic% Sc target of Example 1. An atomic% Sc film was formed with a thickness of 1 μm. At this time, the state of sputtering of the Al-40 atomic% Sc target of Comparative Example 1 was observed, but the voltage was not stable and abnormal discharge was confirmed. It is considered that the cause of the abnormal discharge as compared with Example 1 is that the fluorine in the sputtering target was released by heating at the time of film formation.

(比較例2)
比較例1において、Al-40原子%Scの代わりにAl-30原子%Scとなるように各粉末の量を調整した以外は同様にして、比較例1のAl-40原子%Scターゲットの代わりに、比較例2のΦ50.8mm×5mmtのAl-30原子%Scターゲットを作製した。次に、比較例2のAl-30原子%Scターゲットについて実施例1と同様にフッ素の含有量を測定した。フッ素の含有量は180ppmであった。ターゲットは、AlScとAlScの二種類の金属間化合物からなり、第一の組織を有していた。次に、実施例1のAl-40原子%Scターゲットの代わりに比較例2のAl-30原子%Scターゲットを用いた以外は実施例1と同様にして、単結晶Si基板上にAl-30原子%Sc膜を厚さ1μmで形成した。このとき比較例2のAl-30原子%Scターゲットのスパッタリングの状況を観察したが、電圧が安定せず、異常放電が確認された。実施例2と比較して異常放電が発生した原因としては、スパッタリングターゲット中のフッ素が成膜時における加熱によって放出されたことが考えられる。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 1, the Al-40 atomic% Sc target of Comparative Example 1 was replaced in the same manner except that the amount of each powder was adjusted to be Al-30 atomic% Sc instead of Al-40 atomic% Sc. In addition, an Al-30 atomic% Sc target of Φ50.8 mm × 5 mmt of Comparative Example 2 was prepared. Next, the fluorine content of the Al-30 atomic% Sc target of Comparative Example 2 was measured in the same manner as in Example 1. The fluorine content was 180 ppm. The target consisted of two intermetallic compounds, Al 2 Sc and Al Sc, and had a first structure. Next, Al-30 was placed on the single crystal Si substrate in the same manner as in Example 1 except that the Al-30 atomic% Sc target of Comparative Example 2 was used instead of the Al-40 atomic% Sc target of Example 1. An atomic% Sc film was formed with a thickness of 1 μm. At this time, the state of sputtering of the Al-30 atomic% Sc target of Comparative Example 2 was observed, but the voltage was not stable and abnormal discharge was confirmed. It is considered that the cause of the abnormal discharge as compared with Example 2 is that the fluorine in the sputtering target was released by heating at the time of film formation.

(比較例3)
比較例1において、粒子径が150μm以下、純度3Nの純Al粉末と粒子径が150μm以下、純度2NのSc粉末とを用いてAl-40原子%Scとなるように各粉末の量を調整する代わりに、粒子径が150μm以下、純度3Nの純Al粉末と粒子径が150μm以下、純度2NのTi粉末とを用いてAl-40原子%Tiとなるように各粉末の量を調整した以外は同様にして、比較例3のΦ50.8mm×5mmtのAl-40原子%Tiターゲットを作製した。次に、比較例3のAl-40原子%Tiターゲットについて実施例1と同様にフッ素の含有量を測定した。フッ素の含有量は190ppmであった。ターゲットは、AlTiとAlTiの二種類の金属間化合物からなり、第一の組織を有していた。次に、実施例1のAl-40原子%Scターゲットの代わりに比較例3のAl-40原子%Tiターゲットを用いた以外は実施例1と同様にして、単結晶Si基板上にAl-40原子%Ti膜を厚さ1μmで形成した。このとき比較例3のAl-40原子%Tiターゲットのスパッタリングの状況を観察したが、電圧が安定せず、異常放電が確認された。実施例3と比較して異常放電が発生した原因としては、スパッタリングターゲット中のフッ素が成膜時における加熱によって放出されたことが考えられる。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 1, the amount of each powder is adjusted to be Al-40 atomic% Sc using a pure Al powder having a particle size of 150 μm or less and a purity of 3N and a Sc powder having a particle size of 150 μm or less and a purity of 2N. Instead, the amount of each powder was adjusted to be Al-40 atomic% Ti using a pure Al powder having a particle size of 150 μm or less and a purity of 3N and a Ti powder having a particle size of 150 μm or less and a purity of 2N. Similarly, a Φ50.8 mm × 5 mmt Al-40 atomic% Ti target of Comparative Example 3 was prepared. Next, the fluorine content of the Al-40 atomic% Ti target of Comparative Example 3 was measured in the same manner as in Example 1. The fluorine content was 190 ppm. The target consisted of two intermetallic compounds, Al 2 Ti and Al Ti, and had a first structure. Next, Al-40 was placed on the single crystal Si substrate in the same manner as in Example 1 except that the Al-40 atomic% Ti target of Comparative Example 3 was used instead of the Al-40 atomic% Sc target of Example 1. An atomic% Ti film was formed with a thickness of 1 μm. At this time, the state of sputtering of the Al-40 atomic% Ti target of Comparative Example 3 was observed, but the voltage was not stable and abnormal discharge was confirmed. It is considered that the cause of the abnormal discharge as compared with Example 3 is that the fluorine in the sputtering target was released by heating at the time of film formation.

(比較例4)
純度4NのAl原料と純度3NのSc原料をAl-40原子%Scとなるように秤量し、アーク溶解装置(ULVAC社製 AME-300型)にて溶解し、60mm角×6mm程度の溶解した板を得た。次にこの板を機械加工してΦ50.8mm×5mmtのスパッタリングターゲットを作製しようと試みたが、研削加工では板の外周に欠けが発生し、ワイヤー放電加工による切断加工では板にクラックが発生し、スパッタリングターゲットを作製することができなかった。クラックが発生した原因を確認するために、Al-40原子%Scターゲットの断面を、電子顕微鏡を用いて倍率500倍で観察した。観察した電子顕微鏡の画像を図8に示す。図8の画像の横辺の長さは250μmである。図8の結果、上端の不連続な表面がターゲット加工面であるが、金属間化合物の内部に割れが確認できた。そのため、粗大化した金属間化合物の粒子を起点にクラックが入りやすく、加工性が悪くなったものと考えられる。
(Comparative Example 4)
The Al raw material with a purity of 4N and the Sc raw material with a purity of 3N were weighed so as to have Al-40 atomic% Sc, and melted with an arc melting device (AME-300 type manufactured by ULVAC) to dissolve about 60 mm square x 6 mm. I got a board. Next, I tried to machine this plate to make a sputtering target of Φ50.8mm × 5mmt, but the outer circumference of the plate was chipped in the grinding process, and cracks occurred in the plate in the cutting process by wire electric discharge machining. , The sputtering target could not be prepared. In order to confirm the cause of the crack, the cross section of the Al-40 atomic% Sc target was observed at a magnification of 500 times using an electron microscope. The observed electron microscope image is shown in FIG. The length of the lateral side of the image of FIG. 8 is 250 μm. As a result of FIG. 8, the discontinuous surface at the upper end is the target machined surface, but cracks were confirmed inside the intermetallic compound. Therefore, it is probable that cracks are likely to occur starting from the coarsened particles of the intermetallic compound, resulting in poor processability.

表1に実施例1~3及び比較例1~3について、Alに対して添加された元素の種類、添加元素の添加量及びフッ素の含有量を示した。実施例1と比較例1、実施例2と比較例2、実施例3と比較例3をそれぞれ比較することによって、上記の通り、Alに対する添加元素の種類及び添加量が同じであっても、フッ素の含有量が所定値(100ppm以下)でなければ、成膜時において異常放電が発生することがわかった。 Table 1 shows the types of elements added to Al, the amount of added elements added, and the content of fluorine for Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3. By comparing Example 1 and Comparative Example 1, Example 2 and Comparative Example 2, and Example 3 and Comparative Example 3, even if the type and amount of the added element to Al are the same, as described above. It was found that if the fluorine content was not a predetermined value (100 ppm or less), an abnormal discharge would occur during film formation.

比較例4では、溶解法のみで板を作製したので、得られた板は金属間化合物が粗大化した組織を有していた。そのため金属間化合物は脆くなり、この脆い金属間化合物を起点に加工途中の欠けやクラックが発生したものと考えられる。それに対し、実施例1では溶解、急冷凝固による造粒を行うことによって金属間化合物が粗大化した組織になることが抑制され、その後、焼結というプロセスを経てスパッタリングターゲットが作製されるために微細な組織が維持され、欠けやクラックが抑止され、加工性が向上しているものと考えられる。実施例1のスパッタリングターゲットでは、微細な組織が維持されることによってターゲット内の場所による組成ズレが小さい。組成ズレを確認するため、(条件1)におけるスパッタリングターゲットのスパッタ面内方向及びターゲット厚さ方向の組成を確認した。組成はEDS(日本電子製)を用いて測定した。その結果、いずれも基準となる組成に対して差が±1%以内であり、組成ズレが小さいことが確認できた。それに対して比較例4では、測定個所によっては、基準となる組成に対して差が±3%以内に入らない箇所があり、実施例1と比較して、組成ズレが大きいことが分かった。 In Comparative Example 4, since the plate was prepared only by the dissolution method, the obtained plate had a texture in which the intermetallic compound was coarsened. Therefore, the intermetallic compound becomes brittle, and it is considered that chips and cracks occur during processing starting from this brittle intermetallic compound. On the other hand, in Example 1, granulation by dissolution and quenching and solidification suppresses the formation of coarsened intermetallic compounds, and then a sputtering target is produced through a process called sintering, which is fine. It is considered that the structure is maintained, chipping and cracking are suppressed, and workability is improved. In the sputtering target of Example 1, the composition deviation depending on the location in the target is small because the fine structure is maintained. In order to confirm the composition deviation, the composition in the sputtering surface inward direction and the target thickness direction of the sputtering target in (Condition 1) was confirmed. The composition was measured using EDS (manufactured by JEOL Ltd.). As a result, it was confirmed that the difference was within ± 1% with respect to the standard composition in each case, and the composition deviation was small. On the other hand, in Comparative Example 4, it was found that the difference was not within ± 3% with respect to the reference composition depending on the measurement points, and the composition deviation was large as compared with Example 1.

Figure 2022044768000002
Figure 2022044768000002

実施例1において、質量分析装置(型番:Element GD、Thermo Fisher Scientific社製)を用いて塩素の含有量を測定した。塩素の含有量は5.6ppmであった。また、比較例1において、同様に塩素の含有量を測定した。塩素の含有量は146ppmであった。 In Example 1, the chlorine content was measured using a mass spectrometer (model number: Element GD, manufactured by Thermo Fisher Scientific). The chlorine content was 5.6 ppm. Further, in Comparative Example 1, the chlorine content was measured in the same manner. The chlorine content was 146 ppm.

実施例1において、質量分析装置(型番:ON836、LECO社製)を用いて酸素の含有量を測定した。酸素の含有量は424ppmであった。また、比較例1において、同様に酸素の含有量を測定した。酸素の含有量は2993ppmであった。 In Example 1, the oxygen content was measured using a mass spectrometer (model number: ON836, manufactured by LECO). The oxygen content was 424 ppm. Further, in Comparative Example 1, the oxygen content was measured in the same manner. The oxygen content was 2993 ppm.

(実施例4)
粒子径が150μm以下、純度4Nの純Al粉末と粒子径が150μm以下、純度3NのScN粉末とを用いてAl-10mol%ScNとなるように各粉末の量を調整の上、混合を行った。その後、Al-10mol%ScN混合粉末を放電プラズマ焼結(以降、SPS焼結ともいう。)用のカーボン型に充填した。次に10MPaの予備加圧で混合粉末を型とパンチ等で密閉し、混合粉末を充填した型をSPS装置(型番:SPS-825、SPSシンテックス社製)に設置した。そして焼結条件として、焼結温度を550℃、加圧力30MPa、焼結装置内の雰囲気を8×10-3Pa以下の真空雰囲気、焼結温度の最高温度の保持時間を0時間、の条件で焼結を実施した。焼結後のAl-10mol%ScN焼結体を研削加工機、旋盤等を用いて加工し、Φ50mm×6mmtのAl-10mol%ScNターゲットを作製した。ターゲットの作製時において、加工性は良好で、ターゲット形状に成型可能であった。作製したターゲットの表面をマイクロスコープで観察した。観察した画像を図9に示す。図9の画像の横辺の長さは650μmである。図9からScNに対してAlが大部分を占めていることが確認でき、繋がったAlの存在によりアルミニウム母相が存在すると考えられる。その結果、ターゲット作製時の加工性が得られたものと考えられる。このとき、ターゲットはAlとScNの二種類の相からなり、第五の組織‐2を有していた。
(Example 4)
Using pure Al powder having a particle diameter of 150 μm or less and a purity of 4 N and ScN powder having a particle diameter of 150 μm or less and a purity of 3 N, the amount of each powder was adjusted to be Al-10 mol% ScN and then mixed. .. Then, the Al-10 mol% ScN mixed powder was filled in a carbon mold for discharge plasma sintering (hereinafter, also referred to as SPS sintering). Next, the mixed powder was sealed with a mold and a punch by prepressing 10 MPa, and the mold filled with the mixed powder was installed in an SPS device (model number: SPS-825, manufactured by SPS Syntex). The sintering conditions are a sintering temperature of 550 ° C., a pressing force of 30 MPa, a vacuum atmosphere of 8 × 10 -3 Pa or less, and a holding time of the maximum sintering temperature of 0 hours. Sintering was carried out in. The sintered Al-10 mol% ScN sintered body was processed using a grinding machine, a lathe, or the like to prepare an Al-10 mol% ScN target having a diameter of 50 mm × 6 mmt. At the time of producing the target, the workability was good and it was possible to mold into the target shape. The surface of the prepared target was observed with a microscope. The observed image is shown in FIG. The length of the lateral side of the image of FIG. 9 is 650 μm. From FIG. 9, it can be confirmed that Al occupies most of ScN, and it is considered that the aluminum matrix is present due to the presence of the connected Al. As a result, it is considered that the processability at the time of producing the target was obtained. At this time, the target consisted of two phases, Al and ScN, and had a fifth tissue-2.

次に、実施例4のAl-10mol%ScNターゲットについて、質量分析装置(型番:Element GD、Thermo Fisher Scientific社製)を用いてフッ素の含有量を測定した。フッ素の含有量は4.1ppmであった。 Next, the fluorine content of the Al-10 mol% ScN target of Example 4 was measured using a mass spectrometer (model number: Element GD, manufactured by Thermo Fisher Scientific). The fluorine content was 4.1 ppm.

次に、実施例4のAl-10mol%ScNターゲットを用い、スパッタ装置(型番MPS-6000-C4、ULVAC社製)を用いてΦ76.2mm×5mmtの単結晶Si基板上に成膜した。成膜条件は、スパッタ装置内を真空引きして成膜前到達真空度が5×10-5Pa以下に到達後、Arガスを用いてスパッタ装置内の圧力を0.13Paに調整した。その後、単結晶Si基板を300℃に加熱しながらAl-10mol%ScNターゲットのスパッタ電力を150Wに調整し、単結晶Si基板上にAl-10mol%ScN膜を厚さ1μmで形成した。このとき、Al-10mol%ScNターゲットのスパッタリングの状況を観察したが、電圧は安定しており、異常放電などは確認されずに成膜することができた。 Next, using the Al-10 mol% ScN target of Example 4, a film was formed on a single crystal Si substrate of Φ76.2 mm × 5 mmt using a sputtering device (model number MPS-6000-C4, manufactured by ULVAC). As for the film forming conditions, the pressure inside the sputtering apparatus was adjusted to 0.13 Pa using Ar gas after the inside of the sputtering apparatus was evacuated and the ultimate vacuum before film formation reached 5 × 10 -5 Pa or less. Then, the sputter power of the Al-10 mol% ScN target was adjusted to 150 W while heating the single crystal Si substrate to 300 ° C., and an Al-10 mol% ScN film having a thickness of 1 μm was formed on the single crystal Si substrate. At this time, the state of sputtering of the Al-10 mol% ScN target was observed, but the voltage was stable and an abnormal discharge was not confirmed, and the film could be formed.

100,200,300,400 スパッタリングターゲット
O 中心
L,Q 仮想十字線
S1~S9 スパッタ面の測定箇所
C1~C9 断面の測定箇所
P1~P9 スパッタ面の測定箇所
D1~D9 断面の測定箇所
1 Al-RE合金粒子
3 Al母相
2,2a,2b Al-RE合金の結晶粒
4,4a,4b アルミニウム結晶粒
100,200,300,400 Sputtering target O Center L, Q Virtual cross line S1 to S9 Sputtering surface measurement points C1 to C9 Cross section measurement points P1 to P9 Sputtering surface measurement points D1 to D9 Cross section measurement points 1 Al- RE alloy particles 3 Al matrix 2, 2a, 2b Al-RE alloy crystal grains 4, 4a, 4b Aluminum crystal grains

Claims (9)

アルミニウムを含み、かつ、希土類元素及びチタン族元素のいずれか一方又は両方をさらに含むスパッタリングターゲットであって、
フッ素の含有量が100ppm以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
A sputtering target containing aluminum and further containing one or both of a rare earth element and a titanium group element.
A sputtering target characterized by a fluorine content of 100 ppm or less.
塩素の含有量が100ppm以下であ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。 The sputtering target according to claim 1, wherein the chlorine content is 100 ppm or less. 酸素の含有量が500ppm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のスパッタリングターゲット。 The sputtering target according to claim 1 or 2, wherein the oxygen content is 500 ppm or less. 前記スパッタリングターゲット中に、アルミニウム、希土類元素及びチタン族元素から選ばれた少なくとも2種の元素からなる金属間化合物が存在していることを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット。 The invention according to any one of claims 1 to 3, wherein an intermetallic compound composed of at least two elements selected from aluminum, a rare earth element and a titanium group element is present in the sputtering target. Sputtering target. 前記スパッタリングターゲット中に、前記金属間化合物が1種、2種、3種又は4種存在していることを特徴とする請求項4に記載のスパッタリングターゲット。 The sputtering target according to claim 4, wherein the intermetallic compound is present in the sputtering target in one type, two types, three types or four types. 前記スパッタリングターゲット中に、アルミニウム、希土類元素及びチタン族元素から選ばれた少なくとも1種の元素の窒化物が1種類以上存在していることを特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット。 One of claims 1 to 5, wherein the sputtering target contains at least one nitride of at least one element selected from aluminum, a rare earth element, and a titanium group element. The sputtering target described. 前記希土類元素は、スカンジウム及びイットリウムのうち、少なくともいずれか一種であることを特徴とする請求項1~6のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット。 The sputtering target according to any one of claims 1 to 6, wherein the rare earth element is at least one of scandium and yttrium. 前記チタン族元素は、チタン、ジルコニウム及びハフニウムのうち、少なくともいずれか一種であることを特徴とする請求項1~7のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット。 The sputtering target according to any one of claims 1 to 7, wherein the titanium group element is at least one of titanium, zirconium, and hafnium. アルミニウム母相中に、アルミニウムと希土類元素とを含む材料、アルミニウムとチタン族元素とを含む材料及びアルミニウムと希土類元素とチタン族元素とを含む材料の少なくともいずれか1種が存在している組織を有するか、又は、
アルミニウム母相中に、少なくとも、金属種として希土類元素及び不可避不純物のみを含む相及び金属種としてチタン族元素及び不可避不純物のみを含む相のいずれか一方又は両方を含む複合相で構成されている組織を有することを特徴とする請求項1~8のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット。

A structure in which at least one of a material containing aluminum and a rare earth element, a material containing aluminum and a titanium group element, and a material containing aluminum, a rare earth element, and a titanium group element is present in the aluminum matrix. Have or
A structure composed of a composite phase in which at least one or both of a phase containing only rare earth elements and unavoidable impurities as metal species and a phase containing only titanium group elements and unavoidable impurities as metal species are contained in the aluminum matrix. The sputtering target according to any one of claims 1 to 8, wherein the sputtering target comprises.

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