JP3132816B2

JP3132816B2 - スパッタリング用合金ターゲットの製造方法

Info

Publication number: JP3132816B2
Application number: JP63234403A
Authority: JP
Inventors: 宗位真嶋; 総一福井
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 2001-02-05
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JPH0285362A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、薄膜形成に使用されるスパッタリング用
合金ターゲットの製造方法に関するものである。

「従来の技術・発明が解決しようとする課題」一般に、スパッタリング用合金ターゲットを製造する
方法としては、鋳造法と粉末焼結法が知られている。

ところが、鋳造法による合金ターゲットの成形では、
鋳造欠陥やその脆性のため、密度や組成の均一なターゲ
ットの製造および機械加工が困難である。したがって、
最近では、均一性に優れ、ターゲットの大型化が可能な
粉末焼結法を採用するのが一般的になっている。

従来、この粉末焼結法によりスパッタリング用合金タ
ーゲットを製造する場合において、所望の組成を得る方
法の１つとしては、ターゲット組成を一度に合金化し、
得られた鋳塊を粉砕して粉末とした後、この粉末をター
ゲット原料粉として、加圧・焼結により成形する方法が
行なわれていた。

しかしながら、合金組成によっては、上記の合金化が
困難であったり、加圧・焼結により成形を行っても十分
な密度が得られないものがあった。そのため、所望の組
成を有するターゲットが得られなかったり、また、所望
の組成は得られてもその成形が困難であったりした。

具体的には、たとえば、Te₅₀Zn₅₀（at％）ターゲッ
トを製造するには次のような問題があった。すなわち、
Te₅₀Zn₅₀（at％）は、第１図に示すように、融点が1290
℃と非常に高く、その製造には大規模な鋳造設備と大電
力とが必要であり、したがって製造コストが非常に高か
った。

また、Te₅₀Ge₅₀（at％）ターゲットを製造するには
次のような問題があった。すなわち、Te₅₀Ge₅₀（at％）
化合物を作製し、これを粉砕して粉末とした後、この粉
末をターゲット原料粉として、加圧・焼結により成形し
たが、金属間化合物のため非常に脆く取り扱いが困難で
あった。また、その密度は80％以下と非常に低かった。

また、In₈₀Se₂₀（at％）合金ターゲットを製造する
には次のような問題があった。すなわち、In₈₀Se₂₀（at
％）合金は、その反応に係わる発熱量が大きく、一度に
合金化を行うと、その爆発的な反応のため安全操業上非
常に危険であった。

また、In₃₀Sn₂₀Bi₅₀（at％）合金ターゲットを製造
するには次のような問題があった。すなわち、In₃₀Sn₂₀
Bi₅₀（at％）合金は、非常に粘性が高いため、粉砕する
際粉砕容器にこびりつき容易に粉砕ができなかった。

また、上記のような合金化を行わない方法として、主
成分となる単体または合金ターゲットに、チップ状ある
いはリング状に加工した他の構成元素を埋め込んだりあ
るいは表面に固定したりした複合ターゲットの使用も行
なわれている。

しかしながら、この複合ターゲットの場合、その複雑
な構造のため、ターゲット製造工程の複雑化やターゲッ
ト寸法の再現性の悪さ、また、製造コストが高い、さら
に、スパッタリングにより生成した膜において安定した
特性が得られないなどの問題があった。

この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目
的とするところは、融点の高い合金ターゲットを低コス
トで製造することができる粉末焼結法によるスパッタリ
ング用合金ターゲットの製造方法を提供することにあ
る。

「課題を解決するための手段」この発明は、それぞれターゲット組成とは異なる組成
比を有し且つ低融点の複数種の金属の一次粉末を作成し
た後に、これら一次粉末を均一に混合することによって
前記ターゲット組成を有する混合粉末とし、この混合粉
末を原料粉末として、粉末焼結法により高融点の合金タ
ーゲットを製造することを特徴とする。

尚、本発明による混合粉末の製造方法は、例えば次の
３つに分類される。

ターゲット構成元素の各単体粉末を均一に混合し
て、所望のターゲット組成を有する混合粉末を作製し、
この混合粉末をターゲット原料粉として、粉末焼結法に
より合金ターゲットを製造することを特徴とするもの。

ターゲット構成元素のうち合金化の容易な組成を有
する合金粉末と、単体粉末とを均一に混合して、所望の
ターゲット組成を有する混合粉末を作製し、この混合粉
末をターゲット原料粉として、粉末焼結法により合金タ
ーゲットを製造することを特徴とするもの。

ターゲット構成元素のうち合金化の容易な組成を有
する合金粉末と、ターゲット構成元素のうち合金化の容
易な別の組成を有する合金粉末とを混合して、所望のタ
ーゲット組成を有する混合粉末を作製し、この混合粉末
をターゲット原料粉として、粉末焼結法により合金ター
ゲットを製造することを特徴とするもの。

上記いずれかの方法を選択することにより所望の組成
を有する合金ターゲットを容易に製造できる。また、所
望の密度および成形後の強度を有する合金ターゲット
も、上記いずれかの方法を選択することにより製造でき
る。どの方法を用いるかはその合金ターゲットの構成元
素の種類およびその組成比によって決定されるものであ
る。さらに、これらの方法は、多数元素系合金ターゲッ
トにおいても適用できるものである。また、被混合粉末
の種類の数も限定されない。

以上のことから、この発明は、一度に合金化を行って
ターゲット原料を得る従来の粉末焼結法と、複合ターゲ
ットとを融合した方法と考えることができ、いわばミク
ロ的な複合ターゲットと呼ぶことができるものである。

「実施例」以下、この発明の実施例を説明する。

（実施例１）図１で「1290゜±２℃」の高融点を有するTe₅₀Zn
₅₀（at％）ターゲットを次のようにして製造した。

すなわち、449.57℃の低融点を有するTe単体粉末と41
9.58℃の低融点を有するZn単体粉末とを均一に混合し、
得られたテルル亜鉛混合粉末をターゲット原料粉とし
て、粉末焼結法によりTe₅₀Zn₅₀（at％）ターゲットを製
造した。

この方法においては、前記従来例の方法に比べて、
エネルギーコスト的に非常に有利であり、しかも容易に
所望の合金ターゲットが製造できた。

（実施例２） Te₅₀Ge₅₀（at％）ターゲットを次のようにして製造し
た。

すなわち、Te₅₀Ge₅₀合金よりも脆性の小さいTe₇₀Ge₃₀
合金を作製し、これを粉砕して粉末とした後、この粉末
に不足分のGe単体粉末を加えてこれらを均一に混合し
て、トータル組成Te₅₀Ge₅₀（at％）の混合粉末を作製
し、得られた混合粉末をターゲット原料粉として、粉末
焼結法によりTe₅₀Ge₅₀（at％）ターゲットを製造した。

その結果、前記従来例の方法と異なり、密度92％の
十分な強度をもった合金ターゲットを製造することがで
きた。

（実施例３） In₈₀Se₂₀（at％）合金ターゲットを次のようにして製
造した。

すなわち、In₈₀Se₂₀よりも合金化の際の反応が穏やか
なIn₅₀Se₅₀（at％）化合物を作製し、これを粉砕して粉
末とした後、この粉末に不足分のIn単体粉末を加えてこ
れらを均一に混合して、トータル組成In₈₀Se₂₀（at％）
の混合粉末を作製し、得られた混合粉末をターゲット原
料粉として、粉末焼結法によりIn₈₀Se₂₀（at％）合金タ
ーゲットを製造した。

この方法においては、前記従来例の方法におけるよ
うな危険を伴うこともなく、容易に製造することができ
た。

（実施例４） In₃₀Sn₂₀Bi₅₀（at％）合金ターゲットを次のようにし
て製造した。

すなわち、In₅₀Bi₅₀（at％）合金とSn₅₀Bi₅₀（at％）
合金はいずれも合金化が容易であり、また粘性が小さく
て粉砕も容易である。そこで、まず、In₅₀Bi₅₀（at％）
合金とSn₅₀Bi₅₀（at％）合金とをそれぞれ作製し、各合
金を粉砕して粉末とした後、これら粉末を均一に混合し
てトータル組成In₃₀Sn₂₀Bi₅₀（at％）の混合粉末を作製
し、この混合粉末をターゲット原料粉として粉末焼結法
によりIn₃₀Sn₂₀Bi₅₀（at％）合金ターゲットを作製し
た。

この方法においては、前記従来例のように粉砕が困
難ということもなく、容易に製造できた。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によるスパッタリング用
合金ターゲットの製造方法によれば、ターゲット組成比
とは異なる組成比を有し且つ低融点の複数種の金属の一
次粉末を均一に混合することによってターゲット組成を
有する混合粉末とし、この混合粉末を原料粉末として粉
末焼結法により高融点の合金ターゲットを製造したか
ら、従来と同一組成の合金ターゲットを、大電力と大規
模な鋳造設備を必要とせずに製造できて、製造コストを
低廉にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はTe−Zn二元系合金状態図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−91336（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−229314（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−65611（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−84005（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−143254（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−67866（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/34 - 14/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれターゲット組成とは異なる組成比
を有し且つ低融点の複数種の金属の一次粉末を作成した
後に、これら一次粉末を均一に混合することによって前
記ターゲット組成を有する混合粉末とし、この混合粉末
を原料粉末として、粉末焼結法により高融点の合金ター
ゲットを製造することを特徴とするスパッタリング用合
金ターゲットの製造方法。