JPH0277575A - タングステン―チタンのスパッタリングターゲットの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、改良された特性を有づる、タングステン−チ
タン合金で作られたスパッタリングターゲット及びその
製造方法に関する。

従来の技術 スパッタリングターゲットは、マイクロ−エレクトロニ
ック積層回路の構成要素を相互結合するに於て、基体に
対してターゲット月利の薄い層を付与するために使用さ
れている。例えば、タングステン及びチタンの合金は、
特に９０重φ％Ｗ＋１０重酎％Ｔｉの合金は、金接点と
シリコン基体との間の接着剤としてＶ１層回路に使用さ
れる。スパッタリングターゲットは多くの方法で作るこ
とかできる。その方法には、溶融した金属又は合金の真
空鋳造及び粉末冶金術が含まれる。粉末冶金術には適当
な条件の下でのプレス加工、成形加工、焼結、或いは、
熱間均衡プレス加工（ｉｓｏｓｔａｔｉｃｇｒｅｓｓ　
）が３よれる。これらの方法の１つが米国特許用４，３
３１，４７６号に記載されている。

チタン粉末及びその合金の製造、及び、チタンを含む粉
末材料から作られる小型物品の製造には、水素化チタン
（ＴＩＨ２）がしばしば使用されている。例えば、ダブ
リュ・イー・ターン（Ｗ、　Ｅ。

Ｋｕｈｎ　）その他（ｃａｎ、　１４ｉｎｔｎｇ　Ｈｅ
む、プリテン、恥４５４．７４〜８７貞、１９！□５０
年２月）、及び米国特許用３，９５０，１６６号及び同
第４，５６０．６２１号を参照されたい。

■ｉ粉末からタングステン−チタンのスパッタリングタ
ーゲットを製造する方法、並びにＴ　＋　８２粉末から
チタン含有物品を製′？ｉりる方法、は多くの欠点を有
している。何故ならば、チタンは非常に活性の強い金属
であり、直ぐに酸化されてしまうからである。酸化物は
ターゲット内へ持ち込まれ、チタン粒子の酸化層は圧密
の間に不動態（ｐａｓｓｉｖｅ　）となる。酸化物は高
い酸素含有率を与え、焼結の間に弱い結合の粒子を残し
、そして空隙（ｖｏｉｄ）を発生する。このような空隙
は、高いガス含有率、高い気孔率及び低い密度を与える
。このことは更にスパッタリングの間に「微粒子」を発
生させ、即ら、微粒子及び捕捉されているガスがスパッ
タリングチャンバー内へ爆発的に噴出し、基体上に沈着
された層を汚す結果となる。

高圧低温で行われる冷間プレス加工の方法、及び、低圧
で行われるＢ温焼結による方法は、ｒ　ｒ　Ｈ２粉末を
使用する場合にはそれらの方法がクラックや高い気孔率
の原因となることから採用することができないのである
。熱間均衡プレス加工は非常に高価であり、又、スパッ
タリングターゲットのような形状の物品を有効に製造す
るには向かないのである。

発明の概要 発明者は、水素化チタン粉末、或いはチタン粉末と水素
化チタン粉末との混合物を使用することによって、所望
の形状で所望の寸法のタングステン−チタンのスパッタ
リングターゲットが従来技術の方法で経験したような欠
点を伴うことなく製造できるということを、発見した。

発明者は史に、タングステン及びチタンの粉末で作られ
たタングステン−チタンのスパッタリングターゲットの
特性は、チタン粉末の少なくとも１部を水素化チタン粉
末に置き換えたときに改善されるということを、発見し
た。

更に詳しくは、発明者は、パイノーダル（ｂｉｎｏｄａ
ｌ　）な粒径分布を有するタングステン粉末と水素化チ
タン粉末もしくは水素化チタン−チタンの混合粉末との
混合物が、所望形状のダイに付与され、真空の下で加熱
されて水素化チタンの脱水素が行われ、真空の下で脱ガ
スが行われ、約１３５０〜１５５０℃の範囲内の温度に
迄加熱され、真空圧及び温度を維持しつつ適度の圧力を
作用させて完全密度（ｆｕｌｌ　ｄｅｎｓｉｔｙ）が（
ｑらレル迄圧縮し、そして制御の下に冷却されるときに
、優れた特性のスパッタリングターゲラｌ−が効率的に
製造できるということを発見したのである。

優れた特性としては、Ｔｉ粉末で作られた市販されてい
るターゲットの特性と比較した場合に、高密度、低気孔
率、及びカーボン及びガスの低含有率があげられる。こ
のようなターゲットは容易に機械加工でき、研磨する必
要性はない。

本発明の目的は、改良された特性を有するタングステン
−チタンのスパッタリングターゲットを製造スる、水素
化チタンを使用してタングステン−チタンのスパッタリ
ングターゲットを製造する、機械加工の容易なタングス
テン−チタンのスパッタリングターゲットを製造する、
そしてタングステンと水素化チタンとから、或いはタン
グステンとチタン及び水素化チタンの混合物とから真空
熱間プレスによりタングステン−チタンのスパッタリン
グターゲットを製造する、ための方法を提供することで
ある。本発明の他の目的は、改良された特性を有するタ
ングステン−チタンのスパッタリングターゲットを提供
することである。本発明のこれらの及びその他の目的は
、以下の詳細な説明から明白となろう。

従って、タングステン粉末及びチタン粉末からタングス
テン−チタンのスパッタリングターゲットを製造する方
法であって、改良点としてチタン粉末の少なくとも１部
が水素化チタンで置き換えられた上記方法が提供される
のである。好ましくは、水素化チタン粉末で置き換えら
れるチタン粉末の量は、少なくとも約５重量％とされる
。最も好ましい量としては、約２５〜１００１Ｍ％の範
囲とされる。

本発明の第２実施例によれば、改善された特性を有し、
木質的にタングステン及びチタンで構成されたスパッタ
リングターゲラ！・の製造方法が提供される。この製造
方法は、（ａ）スパッタリングターゲラ１〜を製造する
のに望ましい形状寸法のｔヤどティを有する耐熱プレス
ダイであって、ｔＪ記ギ１フビティ内部の材料に対して
軸線方向の圧縮力を付与するようになされた少なくとも
１つの可動プレスラムを有する前記プレスダイを準備し
、（ｂ）タングステン粉末と、水素化チタンから成る並
びに水素化チタン及びチタンから成るグループの中から
選ばれた少なくとも１つの材料を含み且つ水素化チタン
の含有量が前記ターゲラ１への特性を十分に改善できる
世とされている第２粉末と、を混合することによって、
タングテン粉末及び第２粉末に対してパイノーダルな粒
径分布を有するとともに、前記スパッタリングターゲラ
１〜の望ましい組成をに９るために十分な吊のタングス
テン粉末及び第２粉末を含有する均質な混合物を形成す
るようになし、（ｃ）前記スパッタリングターゲットの
寸法を実質的に有する成形体、即ちコンパクト、を作る
のに十分な吊の混合物を前記キャビティ内に与え、（ｄ
）混合物を充填された前記ダイを真空熱間プレスチャン
バー内に配置し、（ｅ）前記少なくとも１つのラムによ
って前記ダイ内部に菊記沢合物を閉じ込めるのに十分な
強さの圧縮力をその混合物に対して加え、（ｆ）前記チ
ャンバー及びダイをすｒ気して少なくとも約１０−４ト
ルの真空度となし、（ｑ）　ｍ記圧縮力を維持し１つ前
記排気を継続しつつ、水素化チタンを脱水素するのに十
分で■つアルカリ金属を揮発させるのに十分な第１温度
に迄、前記チャンバー内の前記グイ及び混合物を加熱し
、（ｈ）前記混合物からガス及び前記アルカリ金属を実
質的に排除するのに十分な時間にわたって前記第１潟度
を保持し、（ｉ）ｉｙｊ記圧縮力及び前記真空度を維持
しつつ約１３５０〜１５５０℃の範囲の第２温度に迄、
前記チャンバー内の前記グイ及び混合物を加熱し、（ｊ
）第２温度に達したときに前記少なくとも１つのラムに
よって、約１４０〜３５２Ｋｇ／ａ１１２（２０００〜
５０００ｐｓｉ　）の範囲の値の前記スパッタリングタ
ーゲットの形状寸法によって決まる圧密力を混合物に対
して加えて該混合物の成形体を形成するようになし、（
ｋ）前記混合物完全圧密を得るのに十分な時間にわたっ
て前記真空度及び第２温度の下で前記圧密力をＭ持し、
（１）前記圧密力を解除し、（ｍ）　ｍ２真空圧を解除
し、（ｎ）前記成形体の内部の応力を解放するために約
３００℃又はそれ以下の温度に迄前記ダイを徐冷し、（
ｎ）冷ＭＪ　Ｉ、た成形体をＯａ記グイから取り出し、
（ｐ）改善された特性を有するスパッタリングターゲッ
トを回収する、諸段階を含んでいる。

本発明の第３実施例によれば、第２実施例の方法により
製造されるスパッタリングターゲットが配偶される。

本発明によれば、タングステン−チタンのスパッタリン
グターゲットはタングステン粉末と、水素化チタン粉末
並びに水素化チタン粉末及びチタン粉末から選定された
少なくと５１つの材料を含んで成る第２粉末と、から作
られる。それ故に、本発明の改良点は、Ｗ−Ｔｉターゲ
ットの従来の製造方法で使用されているチタン粉末の少
なくとも一部分を水素化チタンで置き換えることにある
。

チタン粉末を例えば５％程度の９最について水素化チタ
ンで５き換えることですら、ターゲットの特性、特に酸
素含有酸が改善されるのである。

第２粉末の水素化チタンの崖が約２５％を超えると、特
性は大幅に改善され、１００％の水素化粉末によって最
高の結果が得られるのである。水素化チタン粉末によっ
て置き換えられるチタン粉末の部分は、それ故に、少な
くとも５％とされ、好ましくは約２５〜１００重量％の
範囲とされる。

１００重量％の置き換えが最も好ましい。

スパッタリングターゲットの高い密度を得るために、粉
末化されたタングステン及び粉末化された水素化チタン
、又は水素化チタン粉末及びチタン粉末、がタングステ
ン粉末及び第２粉末に関してバイノーダルな粒径分布を
有する混合物を形成するようになされ、所要の組成のタ
ーゲットを作るために必然的な割合とされる。好ましい
組成は、９０重屋％のタングステン及び１０重量％のチ
タンより成る。しかしその他の組成のターゲットも作る
ことができることは理解されよう。

高純度（少なくとも９９．９９％）のタングステン、水
素化チタン及びチタンの粉末が使用されねばならない。

これらの粉末のバイノーダルな混合物に於て、タングス
テン粉末は約３７ミクロン以下、好ましくは２０ミクロ
ン以下の粒径を有するようになされねばならない。好ま
しいタングステン源は１０ミクロンの０５０又は１８ミ
クロンのＤ８０を有するＣ−１０形式のものとされる。

水素化チタン粉末、及びチタン／水素化チタン０末は、
約１５０ミクロンよりも小さい粒径の、例えば７５ミク
ロンのＤ５０及び１００ミクロンの０８０とされねばな
らない。この粉末は微細粉末のそれよりもガス含有量が
小さいのである。

タングステン粉末と、水素化チタン粉末もしくは水素化
チタン及びチタンの混合粉末とが何れかの適当な従来方
法によって所望される割合で混合される。酸化を軽減す
るために、この混合作業は不活性ガスの雰囲気内で行わ
れるのが好ましい。

成形体は、少なくとも５分間で、均質混合物となすとと
もに最大密度を有するターゲットを作るために２４時間
にわたって混合された粉末から作られる。

この混合物は耐熱プレスダイのキャビティに与えられる
。このキャビティは所望の寸法形状のスパッタリングタ
ーゲットが作られるような形状及び寸法を有している。

例えば、環状のターゲットを作るために、このダイは中
空のグラファイト製シリンダとされ、その壁部の強度は
プレス力を受は止めて十分に耐える強さとされる。この
ダイは少なくとも１つのプレスラムを有する。好ましく
は、２つの対向（る可動プレスラム、即ち上部ラム及び
下部ラム、を有する。ラムはグラファイトで作られ、シ
リンダの内部を移動して粉末混合物を圧縮し、所望のス
パッタリングターゲットの形状及び寸法を実質的に有す
る成形をするのである。これらのラムはキヤとティ内の
材料に対して軸線方向の圧密力を加えるように、又所定
位置にロックできるようになされている。、混合物の必
要とされる最がラムの間のダイキＶビテイ内に加えられ
、ダイは真空熱間プレスのチャンバー内に配置される。

このチャンバーはヒーターを有しており、このヒーター
は実質的にダイを取り囲んでいる。２つの対向する可動
のプレスラムを有するダイを参照して説明するが、この
ダイはそれに対して同軸的に配置された単一のプレスラ
ムを有することができる。

７〜１０６Ｋｇ／α２　（１００〜１５００ｐｓｉ）の
範囲の圧縮圧力が少なくとも１つのラムに対して付与さ
れる。この圧力は引き続く耕気の間もダイ内に混合物を
保持するのに適している。チャンバーは引き続きチャン
バーに作動的に連結された真空ポンプによって少なくと
も約１０−４１−ルの真空圧に排気される。好ましくは
、約１０〜１０−６トルの範囲の真空圧とされる。この
ダイは次に約２０℃／ｓｉｎの速度で、圧縮圧力を受け
た状態で、排気をｌｔ１続されつつ、水素化ブタンの脱
水素を生じるとともにアルカリ金属の揮発を生じるのに
十分な高さの８！度に迄、加熱されるのである。これを
有効に行うために、この速度に於て約１１００℃の温度
となる迄加熱が継続される。この温度は、ダイ内の混合
物から、そしてチャンバーから脱水素を完了した且つガ
ス及びアルカリ金属の全てを除去するのに十分な時間に
わたって続けられるのである。この間、排気は継続され
る。

脱水素、そしてガス及び全てのアルカリ金属の除去が完
了されると、ダイは約り０℃／ｍｉｎＩ、：、達する迄
の速度で、真空状態且つ圧縮圧力を受けた状ＩＩ　ノ下
Ｆ、Ｆ　２　温Ｊ量、ｍも約１３５０〜１５５０℃の範
囲の圧密温度に迄更に加熱される。圧密か行われるこの
温度は重要である。約１３５０℃より低いと、成形体、
即ちスパッタリングターゲットはその最適密度よりも低
い密度を有することになる。最も高い成形体の密度はこ
の澗ｆＩ！ｓ囲の上限にて得られるのである。しかしな
がら、上述した重要な温度範囲の上限を超える温度では
、成形体は加炭を生じてしまい、機械加工以外に研磨に
よって最終形状となるように成形体を処理しなければな
らなくなる。機械加工は有効且つ安価である。上述した
温度範囲を外れた温度も使用できるが、成形体は許容し
難くなってしまう。ターゲットの改善された密度及び成
形体の良好な機械加工性（最小限の加炭深さを有するこ
と）は約１３５０〜１５５０℃の範囲の最適温度によっ
て達成されるのである。

約１３５０〜１５５０℃の範囲の望ましい温度に達する
と、圧縮圧力は少なくとも１つのラムによって増大され
る。この圧密力は一方又は両方のラムを使用して与えら
れるのであり、この間、真空圧は維持されているのであ
る。圧密力は適当な値を有し、これはスパッタリングタ
ーゲットの寸法形状によって決まる。例えば、表面積に
対する厚ざの比率が大きい成形体、例えば環状ターゲッ
ト、では、圧密力に対して露出された表面積に約３５２
幻／α２　（５０００ｐｓｉ　）の圧密力が作用される
。この力は一方又は両方のラムによって付与され、ター
ゲットの各面に約３５２Ｋｇ／α２（５０００ｐｓｉ　
）迄の合Ｊ１付与力がｎ用されるのである。プレート形
の例えば四角、円形等の横断面を有し且つ様々な厚さを
有する成形体では、約１４１Ｋｙ／Ｊ　　（２０００ｐ
ｓｉ　）、通常は２１１υ／ａｓ２　（３０００ｐｓｉ
　）の圧密力が上部ラムを使用して付与されるのであり
、この間、下部ラムは所定位置にロックされている。

一般に、約１４１〜３５２／（ｇ／ｃ１１２　（２００
０〜５０００ｓｐｉ）の範囲の圧密力が付与されるので
あり、この間、チャンバー内の真空圧及び所望の第２ｉ
ｆｆ１度が維持される。この組み合わせは、混合物を最
大密度に迄完全に圧密するのに十分な時間にわたって持
続されるのである。完全な圧密は、ラムに取りつけられ
ている位置決め装置が移動停止したこを示すときに達成
される。

ラムが移動を停止すると、圧密は完了され、両方のラム
が最終位置にロックされる。圧密力は解除され、真空圧
が解除され、そしてダイは約３００℃もしくはそれ以下
の温度に迄、好ましくは５０℃以下の温度に迄冷却され
、成形体の内部応力を解除するようになされる。冷却は
、約２０〜４０℃／ｇｉｎの範囲の速度で好ましく遂行
され、員ガス、例えばヘリウム、がチャンバーを通して
流される。この冷却方法では、熱間プレスのチャンバー
は真空圧の解除と同時に貴ガスを充満される。

これに変えて、ガスを流すことなく真空圧の下で冷却す
ることができる。しかし冷Ｎ１時間は格段に長くなって
しまう。装置系が冷却されると、ラムは熱収縮の相違に
よって成形体から後退される。

冷却されたダイはチャンバーから取り出され、成形体は
回収されて、室温に迄冷Ｗされるのである。

冷却された成形体は通常のツールバイトを使用してスパ
ッタリングターゲットとして望まれる寸法となるように
機械加工されるのが好ましい。

本発明によって作られたスパッタリングターゲットは従
来技術により作られたターゲット、即ちチタンのみによ
って作られたターゲラ１−に比較して改善された特性を
有している。これらの改善された特性には、（１）不純
物、特にアルカリ金属の含有量が少ないこと、（２）明
らかに同じている気孔率及び熱間プレスされた完全密度
が高く且つ均等とされること、（３）材料を最大限に利
用できること、（４）表面気孔率及び全気孔率が無視で
き、もしくは殆ど無いこと、（５）全ガスの含有は、特
に酸素、水素、窒素の含有量が少ないこと、（６）炭素
含有層が十分に低いこと、（７）　Ｉ械加１性に浸れて
いること、（８）スパッタリングターゲットの最終寸法
に近い寸法としてダイ及びチャンバーが寸法状めできる
ので廃材が最小限とされること、そして（９）スパッタ
リング処理による微粒子の発生が少ないこと、が含まれ
る。好ましくは、密度は理論密度（９０重重量％＋１０
Φｍ％Ｔ１の場合には１４．５３９／Ｃ１１３）の少な
くとも９５％とされ、気孔率は本質的にゼロとされる。

全ガスの含有量は約８５０１）Ｉ）ｌ以下とされ、酸素
含有量は約７５０　ＤＩ）１ｍ以下とされ、炭素含有層
は約１００１１１１ｍ以下とされる。円筒形、ディスク
形又はフラットなターゲットに関しては、密度は理論密
度の少なくとも１００％とされるのが好ましい。これら
の特性はチタン粉末のみによって作られたターゲットの
特性をかなり大幅に改善するのである。

本発明は、以下の実施例によって説明される。

以下の例でのテストに於ては、２軸の７０グラム可能な
真空熱間プレスが使用された。成形体、叩らスパッタリ
ングターゲットの残留ガス含有量は標準のレコ（Ｌｃｃ
ｏ）ガス分析によって決定された。

気孔率は、エレクトロンマイクロスコピーを走査して決
定された。密度はアーギメディアンプリンシブル（Ａｒ
ｃｈｉｓｅｄｅａｎ　Ｐｒ１ｎｃｉｐｌｅ　）を適用し
て決定された。硬度はロックウェル法によって決定され
た。

例　　１ この例は、水素化チタン粉末及びタングステン粉末を使
用し、又、本発明の方法を使用して、タングステン＋１
０％チタンの成形体を作る方法を説明する。

５４０ｇのタングステン粉末、及び５２．４ｙの水素化
チタン粉末が、アルゴンを充満された二重シエルブレン
ダー内で１時間にわたって混合された。タングステン９
に対してチタン１の重量比の粉末混合物が８．１３ａ＋
　（３，２ｉｎ）の内径を有するグラファイトダイに充
填された。この４９純粋なタングステン粉末は１８ミク
ロンの１）８０のＣ−１０形式の粉末であった。この高
純度水素化チタン粉末は１５０ミクロンよりも小さな粒
径を有し、でいた。

このダイは真空熱間ブレスチＡ７ンバー内に配置され、
上部ラムに圧力が付与されてダイ内の粉末混合物に７０
に９／ｃｍ２（１００Ｑｐｓｉ　）の圧縮圧力が与えら
れた。チャンバーに作動的に連結された真空ポンプが始
動され、圧力を３．２Ｘ１０’トルに迄低下された。ダ
イは次に排気を継続しつつ、２０℃／ｉｔｎの速度で１
１００℃迄加熱され、その温度に１時間にわたって維持
された。その後、２Ｘ１０−４トルの真空圧が記録され
た。又、ダイからガスが完全に除去された。ダイスは次
に２０℃／ｓｉｎの速度で１４００℃の最終温度に迄加
熱された。ダイに作用されている圧力は上部ラムの使用
によって２１１に９／ａｘ２（３０００ｐｓｉ　）の圧
密力に迄引き続き増大された。圧密の最初に於る真空圧
は３．４Ｘ１０’ｔ−ルであった。４５分後、ラムに取
りつけられている移動ゲージが一定した値を示した。即
もラムは制止された。真空圧は９×１０−５トルであり
、圧密は完了した。両方のラムは所定位置にロックされ
、圧密圧力が解除され、ヒーターがスイッチオフされて
、真空圧が引き続いて解除された。この間、チャンバー
はヘリウムで充満されていた。大気圧に達すると、０．
４２ｍ３／分（１５ｃｆｍ　）　（７）Ａ、ｌＪ’７ム
（７）流ｔｔがチャンバーを通して維持され、３００℃
の最終温度に達する迄、４０℃／分の速度でダイが冷却
された。圧縮圧力の付与と冷却の開始との間の消費時間
は３時間であった。

成形体はスパッタリングターゲットの最終寸法に迄容易
に機械加工できた。このターゲットの特性は次の通りで
あった。

密度１４．６６９／α３　（理論値に対して１００．７
％） 酸索含有壱９６１）ｉｌｌ 窒素含有情＜Ｑ、０５ｐｌ）１ 水素含有！１７　ｐｐｍ 炭素含有量３９ｐｐｍ 例　　２ 本発明の方法によって作られたリング形スパッタリング
ターゲットの、例１に使用されたのと同様な条件の下で
の物理的特性が、同じ１法の小爪入手されたＷ＋１０Ｔ
ｉのリング形スパッタリングターゲットと比較された。

各ターゲットの特性は第工表に示されている。

第　　１　　表 密度ｇ／　ｃｍ３１４．３　　　　１１．０理論内密度
に対する％　　９６７４ 重量　ｇ２５７．７　　　１９８．３ 両ターゲットはガラス、セラミック及びシリコンのそれ
ぞれで作られた３つの基体に対して薄いフィルムをスパ
ッタリング処理するのに使用され、そのフィルム特性が
測定された。この結果が第■表に示されている。

第　　■　　表 厚さ人　　　　　　　　３３００　　　　３３００光学
密度　　　　　　〉４〉４ 反射度　　　　　　　〉市販品　　〉本発明基体に対す
る付着性　良好８　　　良好１単位面積当りの抵抗 オーム／面積０ セラミック　　　　５１ ガラス　　　　　　４７ ９　各基体に対する付着性は基体自体よりも強かった １　オーム／面梢は薄いフィルムの抵抗値の測定に使用
される単位である。

第１表及び第■表に於て示された結果は、本発明により
作られたターゲットが重版入手されたターゲットよりも
大きな密度を有しており、ターゲットの寿命が延長され
ることを示している。視認観察によれば、本発明による
ターゲットを使用するスパッタリング処理では殆ど微粒
子が発生されなかった。本発明によるターゲットでスパ
ッタリング処理して得られたフィルムは、高い反射率及
び低い抵抗値を有し、このことは高い純度、即ち酸素及
び炭素の含有間が低いこと、を示ずのである。

例　　３ 本発明によって作られた水素化チタン粉末のみを使用づ
るターゲット及びチタン粉末のみを使用するターゲット
、及び２つの市販購入されたターゲット、の物理的な特
性が測定され比較された。

その結束が第■表に与えられている。

第■表 タエグンＬ　　　　　　　　　　　　本発明　　　　　
　　市販品（計算値＞　　　　　　　１４．５　　　　
　１４．５　　　　　１４．５　　　　１４．９見掛け
の密度　　　　　１４．９　　　　　１４．９　　　　
　１３，５　　　　１３．８全気孔度％”＊０　　　　
　　０　　　　　　９．４　　　　８．６不純物含有ξ
ｐｐｍ 酸素　　　　　５２３　　　　２７７０　　　　　１７
４３　　　　５９００炭素　　　　　　２８　　　　　
１４４　　　　　　：３１７　　　　２７７水素　　　
　　１１２　　　　　１２６　　　　　１２２　　　　
　０窒素　　　　　　１３　　　　　　３０　　　　　
　３７　　　　４１６０ツクウエル 硬度　　　　　　　　５０　　　　　５０　　　　　４
０　　　　　５４＊１１（閉じた気孔密度−見掛けの密
度）ｘｔ００林＊（高４プレス密度−見掛けの密度）　
×１（）Ｃ金気孔度−□ 高温プレス完全密度 このデータは、水素化チタン粉末又はチタン粉末によっ
て本発明により作られたターゲットが市販入手可能なチ
タン粉末で作られたターゲットよりもかなり高い密度を
有し、また、木質的に気孔率がＵ口であるのに対して、
市販入手可能なターゲットは数パーセントの気孔率を有
することを示している。水素化チタンにより作られたタ
ーゲットは酸素、炭素及び全ガス含有量がチタン粉末の
みで作られたターゲットの何れよりも茗しく小さいので
ある。

例　　４ この例は、改善されたスパッタリングターゲットが高純
度のタングステン粉末、高純度の水素化チタン粉末、或
いは高純度のチタン粉末もしくはそれらの此合物により
本発明の方法を使用して作られ（９ることを示している
。粉末の特性は第１ｖ表に与えられている。

第　　ＩＶ　　　表 粉末　　　純度％　　　炭素＝Ｉ）ｌ）ｌ　　　酸素ｐ
ｕＷ　　　９９．９９　　２５　　４８２Ｔｉ　　ト１
　２　　　９９．９９　　　　　　　　　　　　　　　
　７０　　　　　　　　　　　１５６０Ｔ　ｉ　　９９
．９９　　１３１　　５２５０タングステン粉末が、水
素化チタン粉末、又はチタン粉末、又はチタン粉末と水
素化チタン粉末、と爵を変えて混合されて、Ｗ＋１０％
Ｔｉの成形体形成するようにされた。例１に記載した混
合及び密圧の方法を使用して、様々な温度の下に、それ
以外の条件は例１に記載したのと同じ又は同様とされて
、成形体が形成された。このターゲットは分析され、特
性が決定された。その結果が第Ｖ表に与えられている。

アルカリ金Ｈ＜Ｎａ、Ｋ、１−ｉ）ニｌ［？ｊル分析で
は、圧密の前に於る粉末混合物のアルカリ金属含ＪＪ間
は２〜１５ｐｐＩの範囲であり、成形体のそれは０．５
〜「検出不能」であることが示された。

１２００℃及び１４００℃で形成された成形体は機械加
工は容易にできたが、１５５０℃で圧密された成形体は
機械加工が困難であった。

この結果、水素化チタン粉末の鼠が増大すると酸素及び
炭素の含有量の少ない成形体が形成されること、炭素含
有率は温度によって増大すること、１４００℃及び１５
５０℃の圧密温度は理論値よりも大きな密度を与えるこ
と、１２００℃の圧密温度は理論的な密度のたったの９
５％しか与えないこと、成形体のアルカリ金にル含右洛
は無視できること、そして、１５５０℃迄の温度に於て
作られた成形体の機械的な加工性は優れていること、を
示している。

例　　５ 本発明による方法を使用して、プレート形式の成形体（
Ｗ−）　１０％Ｔｉ）が１４００℃で且つ２１１　Ｋｇ
／ａｘ２（３０００ｐｓｉ）の下で作られた。その密度
及び機械加工性が２１１Ｋｙ／α２及び３５２υ／α２
　（３０００及び５０００ｐｓｉ）の圧密力の下で且つ
それぞれ１４００℃及び１６００℃の圧密温度にて作ら
れた環状成形体と比較されたこれらの成形体の密度及び
機械加工性は第■表に与えられている。

この結果、１４００″Ｃの圧密温度は非常に良好な機械
加工性を有する成形体を作ること、又、１６００℃では
目械加工性が悪くなることが示されている。この結果は
又、プレ−１〜形式の成形体が理論密度と少なくと５等
しい密度を有し、環状の成形体は理論値よりも低い密度
を有することを示している。環状の成形体の低い密度は
、グイと接触する環状成形体の環状面積部分がラムと接
触する面積部分よりも大幅に大きく、これによりダイ壁
面に対する力が大幅に損失されることによって、生じる
のである。圧ざ力の増大は、グイ壁面に対して失われた
力を（Ｐに部分的に補＠するのである。

特許請求の範囲の欄に記載の本発明の範囲から逸脱する
ことなく、本発明の方法に於て変更が行えるようになさ
れていることが理解されねばならない。

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. （１）タングステン粉末及びチタン粉末からタングステ
   ン−チタンのスパッタリングターゲツトを製造する方法
   に於て、チタン粉末の少なくとも１部を水素化チタン粉
   末と置き換えることを有する該方法。
2. （２）水素化チタン粉末で置き換えられたチタン粉末の
   部分が少なくとも５重量％である特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。
3. （３）水素化チタン粉末で置き換えられたチタン粉末の
   部分が、約２５重量％から１００重量％迄の範囲である
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。
4. （４）改善された特性を有し、本質的にタングステン及
   びチタンで構成されたスパッタリングターゲットの製造
   方法であつて、 （ａ）スパッタリングターゲットを製造するのに望まし
   い形状寸法のキャビティを有する耐熱プレスダイであつ
   て、前記キャビティ内部の材料に対して軸線方向の圧縮
   力を付与するようになされた少なくとも１つの可動プレ
   スラムを有する前記プレスダイを準備し、 （ｂ）タングステン粉末と、水酸化チタン並びに水素化
   チタン及びチタンから成るグループの中から選ばれた少
   なくとも１つの材料から成り且つ水素化チタンの含有量
   が前記ターゲットの特性を十分に改善できる量とされて
   いる第２粉末と、を混合することによつて均一な混合物
   を作り、該混合物はタングステン粉末及び第２粉末に対
   してバイノーダルな粒径分布を有するとともに、前記ス
   パッタリングターゲットの望ましい組成を得るために十
   分な量のタングステン粉末及び第２粉末を含有する均質
   な混合物であり、 （ｃ）前記スパッタリングターゲットの寸法を実質的に
   有する成形体を作るのに十分な量の混合物を前記キャビ
   ティ内に与え、 （ｄ）混合物を充填された前記ダイを真空熱間プレスチ
   ヤンバー内に配置し、 （ｅ）前記少なくとも１つのラムによつて前記ダイ内部
   に前記混合物を閉じ込めるのに十分な強さの圧縮力をそ
   の混合物に対して加え、 （ｆ）前記チャンバー及びダイを排気して少なくとも約
   １０＾−＾４トルの真空圧となし、 （ｇ）前記圧縮力を維持し且つ前記排気を継続しつつ、
   水素化チタンを脱水素するのに十分で且つアルカリ金属
   を揮発させるのに十分な第１温度に迄、前記チャンバー
   内の前記ダイ及び混合物を加熱し、 （ｈ）前記混合物からガス及び前記アルカリ金属の全て
   を実質的に排除するのに十分な時間にわたつて前記第１
   温度を維持し、 （ｉ）前記圧縮力及び前記真空圧を維持しつつ約１３５
   ０〜１５５０℃の範囲の第２温度に迄、前記チャンバー
   内の前記ダイ及び混合物を加熱し、 （ｊ）第２温度に達したときに前記少なくとも１つのラ
   ムによつて、約１４０〜３５２Ｋｇ／ｃｍ＾２（２００
   ０〜５０００ｐｓｉ）の範囲の値の前記スパッタリング
   ターゲットの形状寸法によつて決まる圧密力を混合物に
   対して加えて該混合物の成形体を形成するようになし、 （ｋ）前記混合物の完全圧密を得るのに十分な時間にわ
   たつて前記真空圧及び第２温度の下で前記圧密力を維持
   し、 （ｌ）前記圧密力を解除し、 （ｍ）前記真空圧を解除し、 （ｎ）前記成形体の内部の応力を解放するために約３０
   ０℃又はそれ以下の温度に迄前記ダイを徐冷し、 （ｏ）冷却した成形体を前記ダイから取り出し、 （ｐ）改善された特性を有するスパッタリングターゲッ
   トを回収する、 諸段階を含む製造方法。
5. （５）前記タングステン粉末が約３７ミクロンよりも小
   さい粒径を有する特許請求の範囲第４項に記載の方法。
6. （６）前記第２粉末が約１５０ミクロンよりも小さい粒
   径を有する特許請求の範囲第４項に記載の方法。
7. （７）第２粉末が少なくとも約５重量％の量の水素化チ
   タンを含有する特許請求の範囲第４項に記載の方法。
8. （８）前記第２粉末が約２５重量％〜１００重量％の範
   囲の量の水素化チタンを含有する特許請求の範囲第４項
   に記載の方法。
9. （９）前記混合が不活性ガスの下で行われる特許請求の
   範囲第４項に記載の方法。
10. （１０）段階（ｅ）に於る圧縮力が約７０〜１０６Ｋｇ
    ／ｃｍ＾２（１０００〜１５００ｐｓｉ）の範囲である
    特許請求の範囲第４項に記載の方法。
11. （１１）段階（ｇ）に於いて、ダイが約２０℃／ｍｉｎ
    の比率で約１１００℃の第１温度に迄加熱され、この間
    、前記圧縮力及び約１０＾−＾４〜１０＾−＾６トルの
    範囲の真空圧が維持される特許請求の範囲第４項に記載
    の方法。
12. （１２）段階（ｉ）に於いて、ダイが約２０℃／ｍｉｎ
    の比率で約１３７５〜１４５０℃の範囲の第２温度に迄
    加熱され、この間、前記圧縮力及び約１０＾−＾４〜１
    ０＾−＾６トルの範囲の真空圧が維持される特許請求の
    範囲第４項に記載の方法。
13. （１３）前記真空圧が前記圧密力の解除の後に解除され
    、これと同時に貴ガスで前記チャンバーが充満され、前
    記冷却の間はこの貴ガスが前記チャンバーを通る流れを
    維持され、この流れは約２０〜４０℃／ｍｉｎの範囲の
    速度でダイを十分に冷却できる流れとされる特許請求の
    範囲第４項に記載の方法。
14. （１４）前記貴ガスがヘリウムである特許請求の範囲第
    １３項に記載の方法。
15. （１５）前記スパッタリングターゲットが本質的に９０
    重量％のタングステン及び１０重量％のチタンで構成さ
    れている特許請求の範囲第４項に記載の方法。
16. （１６）回収されたスパッタリングターゲットの改善さ
    れた特性が、理論的密度の少なくとも約９５％の密度と
    、本質的に無孔性なことと、全ガス含有量が約８５０ｐ
    ｐｍ以下であることと、炭素含有量が約１００ｐｐｍ以
    下であることと、スパッタリングの間に微粒子を減少さ
    せることと、を含んでいる特許請求の範囲第４項に記載
    の方法。
17. （１７）前記密度が理論的密度と少なくとも等しい特許
    請求の範囲第１６項に記載の方法。
18. （１８）前記ダイが２つの対向する可動プレスラムを有
    する特許請求の範囲第４項に記載の方法。
19. （１９）前記スパッタリングターゲットの寸法を実質的
    に有する前記冷却された成形体が所望の寸法に機械加工
    される特許請求の範囲第４項に記載の方法。
20. （２０）予め定めた形状寸法を有し且つ改善された特性
    を有する、しかも本質的にタングステン及びチタンで構
    成されたスパッタリングターゲットを製造する方法であ
    つて、 （ａ）約１０ミクロンのＤ５０のＣ−１０形式の粒径分
    布を有する或る量の高純度のタングステン粉末を、１５
    ０ミクロンより小さな粒径を有する或る量の第２粉末と
    混合して混合物を形成する段階であつて、第２粉末は高
    純度の水酸化チタン粉末及び高純度の水素化チタン粉末
    と高純度のチタン粉末から成るグループの中から選ばれ
    た少なくとも１つの材料を含み、又、第２粉末は約２５
    〜１００重量％の範囲の量の水素化チタン粉末を含有し
    、タングステン粉末の前記量及び第２粉末の前記量が望
    ましい組成のスパッタリングターゲットを形成するのに
    十分な量とされる前記混合段階と、 （ｂ）グラファイトのダイのキャビティに或る量の前記
    混合物を与える段階であつて、前記ダイはそのキャビテ
    ィ内部の前記混合物に対して両側から軸線方向に圧密力
    を加えるようになされた上部の可動且つロック可能なグ
    ラファイトラム及び下部の可動且つロック可能なグラフ
    ァイトラムを有し、又、前記ダイはスパッタリングター
    ゲットの所望される形状寸法を実質的に有しており、前
    記混合物の量は実質的に前記所望された組成の且つ圧密
    による所望の寸法の成形体を形成するのに十分な量とさ
    れる前記段階と、（ｃ）前記混合物の充填された前記ダ
    イを排気及び加熱するためのチャンバー内部に配置する
    段階と、 （ｄ）移動する少なくとも１つの前記ラムによつて前記
    ダイ内部の前記混合物に対して約７〜１０６Ｋｇ／ｃｍ
    ＾２（１００〜１５００ｐｓｉ）の範囲の値の圧縮力を
    加える段階と、 （ｅ）前記チャンバー及びダイを約１０＾−＾４〜１０
    ＾−＾６トルの範囲の真空度に迄排気する段階と、 （ｆ）混合物を充填された前記チャンバー内部の前記ダ
    イを約２０℃／ｍｉｎの速度で約１１００℃の第１温度
    に迄加熱し、この間、前記圧縮力を維持するとともに前
    記排気を継続する段階と、（ｇ）混合物を充填された前
    記ダイをガス及び全てのアルカリ金属を実質的に混合物
    から除去するのに十分な時間にわたつて前記第１温度に
    維持し、この間、前記圧縮力を維持し且つ排気を継続す
    る段階と、 （ｈ）混合物を充填された前記ダイを約２０℃／ｍｉｎ
    の速度で約１３７５〜１４５０℃の範囲の第２温度に迄
    加熱し、この間、前記圧縮力を維持するとともに前記真
    空度を約１０＾−＾４〜１０＾−＾６トルの範囲に維持
    する段階と、 （ｉ）移動する前記少なくとも１つのラムによつて軸線
    方向の増大する力を与えることで前記混合物に圧密力を
    加える段階であつて、この圧密力は約１４０〜３５２Ｋ
    ｇ／ｃｍ＾２（２０００〜５０００ｐｓｉ）の範囲の値
    を有し、この圧密力の値は前記スパッタリングターゲッ
    トの形状寸法によつて決められる前記段階と、 （ｊ）前記圧密力、第２温度及び前記真空圧をラムの移
    動が観察されなくなつて混合物の完全圧密が行われる迄
    維持する段階と、 （ｋ）前記ラムを所定位置にロックする段階と、（ｌ）
    前記圧密力を解除する段階と、 （ｍ）前記真空圧を解除し、これと同時に前記チャンバ
    ーをヘリウムで再充填する段階と、 （ｎ）前記チャンバーを通るヘリウムの流れを維持する
    ことによつて、前記ダイ及び成形体を約２０〜４０℃／
    ｍｉｎの範囲の速度で約５０℃の温度に迄冷却する段階
    と、 （ｏ）ダイから冷却された成形体を取り出す段階と、 （ｐ）前記スパッタリングターゲットの寸法を実質的に
    有する前記成形体を前記所望の寸法に迄機械加工する段
    階と、 （ｑ）前記所望の寸法の且つ理論的密度の少なくとも９
    ５％の密度で、酸素、水素及び窒素の合計含有量が約８
    ５０ｐｐｍ以下で、炭素含有量が約１００ｐｐｍ以下で
    あり、実質的に無孔性で、スパッタリングによつて微粒
    子が少ないスパッタリングターゲットを回収する段階と
    、 を包含する方法。
21. （２１）前記スパッタリングターゲットが実質的に９０
    重量％のタングステン及び１０重量％のチタンを含んで
    成る特許請求の範囲第２０項に記載の方法。
22. （２２）第２粉末が実質的に１００重量％の水素化チタ
    ン粉末を含む特許請求の範囲第２０項に記載の方法。
23. （２３）特許請求の範囲第４項に記載の方法で製造され
    たタングステン−チタンのスパッタリングターゲット。
24. （２４）特許請求の範囲第１５項に記載の方法で製造さ
    れたタングステン−チタンのスパッタリングターゲット
    。
25. （２５）特許請求の範囲第１６項に記載の方法で製造さ
    れたタングステン−チタンのスパッタリングターゲット
    。
26. （２６）特許請求の範囲第２０項に記載の方法で製造さ
    れたタングステン−チタンのスパッタリングターゲット
    。
27. （２７）特許請求の範囲第２１項に記載の方法で製造さ
    れたタングステン−チタンのスパッタリングターゲット
    。
28. （２８）特許請求の範囲第２２項に記載の方法で製造さ
    れたタングステン−チタンのスパッタリングターゲット
    。