JPH10317082A - ターゲット材用Al系合金とその製造方法 - Google Patents

ターゲット材用Al系合金とその製造方法

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JPH10317082A
JPH10317082A JP12941197A JP12941197A JPH10317082A JP H10317082 A JPH10317082 A JP H10317082A JP 12941197 A JP12941197 A JP 12941197A JP 12941197 A JP12941197 A JP 12941197A JP H10317082 A JPH10317082 A JP H10317082A
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JP
Japan
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target material
alloy
based alloy
atmosphere
ingot
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JP12941197A
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English (en)
Inventor
Tomoyuki Nakada
朋之 中田
Isao Kasai
功 河西
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳塊合金中の水素含有量を減少させ、ターゲ
ットに加熱を施してもブリスタの発生がなく、鋳塊中の
AlとAl−高融点金属の金属間化合物との均一微細に
分散したターゲット材用Al系合金とその製造方法を提
供する。 【解決手段】 例えばTiなどの高融点金属を0.1〜
5重量%含み、水素含有量が5ppm以下であるターゲ
ット材用Al系合金。また、高融点金属を0.1〜5重
量%含むターゲット材用Al系合金の溶解鋳造法による
製造方法において、溶解を1×10-2Torr以上の真
空雰囲気中で行い、鋳造をその溶湯組成の液相温度より
1〜50℃高い溶湯温度にて、不活性ガス雰囲気、また
は、真空雰囲気、または、不活性ガスを含む減圧雰囲気
で行うことを特徴とするターゲット材用Al系合金の製
造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレ
ー、半導体装置用の配線膜・電極膜、機能電子部品用の
配線膜、光ディスク・光磁気ディスク用レーザー光反射
膜などのスパッタリングターゲット材として好適な、タ
ーゲット材用Al系合金およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ターゲット材等用のAl系合金の製造方
法には、粉末金属を焼結してターゲット材を製造する粉
末冶金法、溶解鋳造して鋳塊を作製し、該鋳塊を原料と
してターゲット材を製造する溶解鋳造法がある。
【0003】粉末冶金法によって製造されるAl系合金
ターゲット材は不純物としての酸素量が高くなりやすい
という問題がある。また、溶解鋳造法による製造される
Al系合金ターゲット材も、Alと高融点金属との金属
間化合物と、Alマトリクスとの大きな比重差が起因と
して発生する重力偏析など多くの問題点がある。溶解鋳
造方法での問題は、例えば、特開平8−176810号
公報、特開平6−218529号公報、特開平7−20
4784号公報、等の方法により改善されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法による溶解合金は、高融点金属とAlとの合金であ
るため液相線温度が一般的なAl合金より著しく高い。
このため、鋳造温度を一般的なAl合金より高くする必
要があった。しかし、Al合金の溶湯温度を高くすると
溶湯中の水素含有量は増大し、水素含有量の大きい溶湯
を鋳造すると、鋳塊中に過飽和の水素が発生し、ポロシ
ティと呼ばれる水素の気泡となって鋳塊中に析出する。
このポロシティを含む鋳塊に塑性加工を施すと、ポロシ
ティは偏平に押しつぶされるとともに、分断され見かけ
上消失する。しかし、ポロシティは完全に消失したわけ
ではなく、加工材を再加熱すると再び現れる。特に、こ
のポロシティが表面近傍にあり、成長に伴って増大する
内圧が上層の材料強度を上回ると表面層を押し上げ、ブ
リスタと呼ばれるフクレが発生する(「軽金属」 198
9,Vol.39,No.3,P235)。
【0005】ターゲット材表面にブリスタが発生する
と、ターゲット材が外観不良となるのみならず、スパッ
タリング中に異常放電を発生させるという問題が生じて
いた。また、合金の鋳造温度が比較的高いと、鋳型中で
(液相+金属間化合物)の状態が長時間続くことによ
り、液相Alと金属間化合物の比重差による重力偏析が
発生し、かつ初晶金属間化合物が粗大化して塑性加工時
の割れの発生起点となった。
【0006】更に、高融点金属を添加する場合に、従来
の一般的な溶解温度はその組成における液相線+100
℃程度であったが、その温度範囲では高融点金属の溶け
残りや、偏析発生という問題が生じた。
【0007】そこで本発明は、上記問題を解決し、鋳塊
合金中の水素含有量を減少させ、ターゲットに加熱を施
してもブリスタの発生がなく、鋳塊中のAlとAl−高
融点金属の金属間化合物との均一微細に分散したターゲ
ット材用Al合金とその製造方法を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
の本発明のターゲット材用Al系合金は、高融点金属を
0.1〜5重量%含み、水素含有量が5ppm以下であ
ることを特徴とする。前記高融点金属は、周期律表のI
Va、Va、VIa、VIIa、VIII、Ib族の遷
移元素、Sc元素、Y元素、または、ランタノイド系列
希土類元素から選択される少なくとも1種以上に限定さ
れる。
【0009】また、本発明のターゲット材用Al系合金
の製造方法は、高融点金属を0.1〜5重量%含むター
ゲット材用Al系合金の溶解鋳造法による製造方法にお
いて、溶解を1×10-2Torr以上の真空雰囲気中で
行い、鋳造をその溶湯組成の液相温度より1〜50℃高
い溶湯温度にて、不活性ガス雰囲気、または、真空雰囲
気、または、不活性ガスを含む減圧雰囲気で行うことを
特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明のターゲット材用Al系合
金が高融点金属を0.1〜5重量%含むのは、配線膜・
電極膜、反射膜の耐ヒロック性、耐食性などの向上を目
的とし、高融点金属の添加量が0.1重量%未満ではそ
の効果は得られず、また添加量が5重量%を超えるとA
lのもつ導電性やレーザー光反射率を劣化させるからで
ある。
【0011】高融点金属には、周期律表のIVa族(T
i、Zr、Hf)、Va族(V、Nb、Ta)、VIa
族(Cr、Mo、W)、VIIa族(Mn、Tc、R
e)、VIII族(Fe、Co、Ni、Ru、Rh、P
d、Os、Ir、Pt)、Ib族(Cu、Ag、Au)
の遷移元素、Sc元素、Y元素、または、ランタノイド
系列希土類元素(La、Ce、Pr、Nd、Pm、S
m、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Y
b、Lu)から選択される少なくとも1種以上に限定さ
れる。
【0012】また、本発明のターゲット材用Al系合金
の水素含有量は5ppm以下である。これは、本発明の
製造方法により実現できる。本発明のターゲット材用A
l系合金の製造方法は、公知の溶解鋳造法を前提とし、
溶解を1×10-2Torr以上の真空雰囲気中で行い、
鋳造をその溶湯組成の液相温度より1〜50℃高い溶湯
温度にて、不活性ガス雰囲気、または、真空雰囲気、ま
たは、不活性ガスを含む減圧雰囲気で行うものである。
【0013】溶解を1×10-2Torr以上の真空雰囲
気中で行うのは、溶湯中から水素ガスを除去するためで
ある。ここで、坩堝内の溶湯温度は、晶出する金属間化
合物の融点以上とすることが望ましい。溶湯中での偏析
の発生防止のためである。
【0014】鋳造をその溶湯組成の液相温度より1〜5
0℃高い溶湯温度にて行うのは、これより高い溶湯温度
にすると、鋳型内で(液相Al)+(初晶金属間化合
物)の2相混合状態となり、その間にこれら2相の比重
差による著しい重力偏析が発生するからである。その溶
湯組成の液相温度より1〜50℃高い溶湯温度にて鋳造
すれば、Alマトリクス中にAl−高融点金属系の金属
間化合物が、均一に分散し、また凝固までの速度が速い
ため、鋳塊中に晶出する金属間化合物が微細になる。
【0015】また、鋳造を不活性ガス雰囲気、または、
真空雰囲気、または、不活性ガスを含む減圧雰囲気で行
うのは、原料損失や偏析の原因となる湯バネの発生を防
止するためである。
【0016】なお、溶解鋳造法には一般的に用いられて
いる真空溶解鋳造装置を用いることができる。
【0017】
【実施例】本発明の方法によりAl系合金鋳塊を作製
し、鋳塊よりターゲット材を得た。溶解はいずれも誘電
溶解炉を用いて各約10kgの溶解重量とした。鋳造の
鋳型にはSUS製の直径150mm、深さ200mmの
ものを用いた。表1に条件を示す。
【0018】
【表1】
【0019】得られた各鋳塊の上部、下部を切り捨てた
後、鋳塊に熱間加工および冷間加工を施し、最終仕上げ
として機械加工を施して直径152.4mm、厚さ6m
mのターゲットを5枚ずつ作製した。作製したターゲッ
トに対して、Tiの成分偏析の調査を行った所、表2の
ような結果が得られた。また、このターゲットの端材を
サンプリングし、ミクロ組織観察を行い、晶出している
金属間化合物の大きさを測定した結果、表2のような結
果が得られた。
【0020】ターゲットの端材よりサンプリングを行
い、水素含有量を測定した結果を表2に示す。更に、こ
のターゲットに対して250℃×1hrの条件で加熱を
施し、ブリスタの発生数を数えた結果を表2に示す。
【0021】
【表2】
【0022】以上の実施例および比較例の結果より、本
発明の条件にて作製した鋳塊より得られたターゲット
は、晶出する金属間化合物がターゲット内に均一にそし
て微細に分散していること、また、水素含有量が少なく
なるため加熱後のブリスタの発生が無いことがわかる。
【0023】本発明の条件以外の方法で作製した鋳塊よ
り得られたターゲットは、金属間化合物の分散状態が悪
くなり、金属間化合物も粗大化する。また、水素含有量
が多くなるため加熱後、ターゲット表面にブリスタが発
生することがわかる。
【0024】
【発明の効果】本発明により、鋳塊合金中の水素含有量
を減少させ、ターゲットに加熱を施してもブリスタの発
生がなく、鋳塊中のAlとAl−高融点金属の金属間化
合物との均一微細に分散したターゲット材用Al系合金
とその製造方法が提供できた。
【0025】本発明のAl系合金ターゲット材を用いて
スパッタリングしても、ターゲット材表面にブリスタが
ないため、異常放電が起こらない。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高融点金属を0.1〜5重量%含み、水
    素含有量が5ppm以下であるターゲット材用Al系合
    金。
  2. 【請求項2】 高融点金属が、周期律表のIVa、V
    a、VIa、VIIa、VIII、Ib族の遷移元素、
    Sc元素、Y元素、または、ランタノイド系列希土類元
    素から選択される少なくとも1種以上である、請求項1
    に記載のターゲット材用Al系合金。
  3. 【請求項3】 高融点金属がTiである、請求項1に記
    載のターゲット材用Al系合金。
  4. 【請求項4】 高融点金属を0.1〜5重量%含むター
    ゲット材用Al系合金の溶解鋳造法による製造方法にお
    いて、溶解を1×10-2Torr以上の真空雰囲気中で
    行い、鋳造をその溶湯組成の液相温度より1〜50℃高
    い溶湯温度にて、不活性ガス雰囲気、または、真空雰囲
    気、または、不活性ガスを含む減圧雰囲気で行うことを
    特徴とする、ターゲット材用Al系合金の製造方法。
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