RU2784174C2 - Method for production of gold film, using gold sprayed target - Google Patents
Method for production of gold film, using gold sprayed target Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784174C2 RU2784174C2 RU2020122019A RU2020122019A RU2784174C2 RU 2784174 C2 RU2784174 C2 RU 2784174C2 RU 2020122019 A RU2020122019 A RU 2020122019A RU 2020122019 A RU2020122019 A RU 2020122019A RU 2784174 C2 RU2784174 C2 RU 2784174C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- film
- gold
- sputtered
- average
- Prior art date
Links
- 239000010931 gold Substances 0.000 title claims abstract description 349
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 64
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 64
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 45
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 claims description 40
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 32
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 40
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 32
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 17
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 9
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 6
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 6
- 238000011068 load Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 2
- 238000001659 ion-beam spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 239000008204 materials by function Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 2
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010622 cold drawing Methods 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 201000002161 intrahepatic cholestasis of pregnancy Diseases 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION
[0001] Настоящее изобретение касается способа получения золотой распыляемой мишени и способа получения золотой пленки.[0001] The present invention relates to a method for producing a gold sputter target and a method for producing a gold film.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
[0002] Пленка золота (Аu), образованная с использованием золотой (Аu) распыляемой мишени, имеет прекрасную химическую устойчивость и электрические характеристики самого Аu, и, таким образом, применяется в разных областях. Например, кварцевый генератор использует напыленную пленку Аu в качестве, например, возбуждающего электрода, формируемого на обеих поверхностях кристалла кварца. В таком кварцевом генераторе частота колебаний регулируется с помощью толщины пленки Аu, и, таким образом, требуется Аu распыляемая мишень, обеспечивающая пленку Аu, имеющую равномерное распределение толщины, формируемое во время распыления.[0002] The gold (Au) film formed using the gold (Au) sputtering target has excellent chemical resistance and electrical characteristics of Au itself, and thus is applied in various fields. For example, a crystal oscillator uses an Au sputter film as, for example, an excitation electrode formed on both surfaces of a quartz crystal. In such a crystal oscillator, the oscillation frequency is controlled by the thickness of the Au film, and thus an Au sputter target is required to provide an Au film having a uniform thickness distribution formed during sputtering.
[0003] Распыляемая мишень обычно имеет форму круглой или прямоугольной пластины, которую используют для плоского магнетронного распыления. Кроме того, также известна цилиндрическая распыляемая мишень. Цилиндрическая распыляемая мишень имеет более высокую степень материала мишени во время распыления, чем пластинчатая распыляемая мишень, так что применение такой цилиндрической распыляемой мишени началось для керамических материалов, а затем для мишеней на основе металлов и сплавов. Кроме того, изучали применение цилиндрической распыляемой мишени для мишеней из благородных металлов, таких как серебряная (Аg) мишень (смотри патентные документы 1 и 2).[0003] The sputtered target is usually in the form of a round or rectangular plate, which is used for planar magnetron sputtering. In addition, a cylindrical sputtering target is also known. The cylindrical sputter target has a higher degree of target material at the time of sputtering than the lamellar sputter target, so the use of such a cylindrical sputter target began for ceramic materials and then for targets based on metals and alloys. In addition, the use of a cylindrical sputter target for noble metal targets such as a silver (Ag) target has been studied (see Patent Documents 1 and 2).
[0004] Применение цилиндрической мишени, а также пластинчатой распыляемой мишени изучали также для Аu распыляемой мишени для формирования пленки Аu. Однако для обычных Аu распыляемых мишеней трудно достигать высокой однородности распределения толщины пленки, требуемой для пленки Аu, используемой в качестве электрода, например, кварцевого генератора, безотносительно от того, имеют ли они пластинчатый или цилиндрический тип. В частности, цилиндрическая Аu распыляемая мишень имеет большую трудность в улучшении однородности распределения толщины пленки Аu с точки зрения точности обработки цилиндрической формы.[0004] The use of a cylindrical target as well as a plate sputter target was also studied for an Au sputter target to form an Au film. However, for conventional Au sputter targets, it is difficult to achieve the high uniformity of film thickness distribution required for an Au film used as an electrode, for example, a crystal oscillator, regardless of whether they are of plate type or cylindrical type. In particular, the cylindrical Au sputtering target has great difficulty in improving the uniformity of the distribution of thickness of the Au film in terms of processing accuracy of the cylindrical shape.
[0005] Последующее более подробно описывает кварцевые генераторы. Кварцевые генераторы применяются, например, для мобильных устройств и должны быть малого размера, малого веса и тонкими в связи с потребностью снижения размера, массы и толщины мобильных устройств. Например, упаковочный размер кварцевого генератора снизился от 5,0 мм × 3,2 мм (размер 5032) до 3,2 мм × 2,5 мм (размер 3225), 2,5 мм × 2,0 мм (размер 2520), 2,0 мм × 1,6 мм (размер 2016) и 1,6 мм × 1,2 мм (размер 1612), и, соответственно, сам кварцевый генератор (кристалл кварца) уменьшился. [0005] The following describes crystal oscillators in more detail. Crystal oscillators are used, for example, for mobile devices and must be small, light weight and thin due to the need to reduce the size, weight and thickness of mobile devices. For example, the packing size of the crystal oscillator has decreased from 5.0mm×3.2mm (size 5032) to 3.2mm×2.5mm (size 3225), 2.5mm×2.0mm (size 2520), 2.0mm × 1.6mm (size 2016) and 1.6mm × 1.2mm (size 1612), and accordingly the crystal oscillator itself (quartz crystal) has decreased.
[0006] Кварцевый генератор имеет пленку Аu на обеих поверхностях кристалла кварца (заготовки) в качестве электрода, как описано выше. Кристалл кварца имеет внешнюю форму со скругленными углами, которая может быть получена путем травления или путем механической обработки после прессования так, чтобы перенести центр тяжести ближе к центру для стабилизации частоты. Когда кристалл кварца имеет грубую поверхность, его частотные характеристики ухудшаются, поэтому требуется, чтобы кристалл кварца имел поверхность высокой гладкости. Аналогично, электрод, образуемый в кристалле кварца, должен иметь высокую гладкость, т.е. иметь небольшую вариацию толщины пленки. Электрод имеет трехмерную структуру, имеющую заданную толщину, так что в миниатюрном кварцевом кристалле вариации толщины пленки оказывают большое влияние на трехмерную структуру. Таким образом, чтобы соответствовать миниатюризации кварцевого генератора и подобного, вариация толщины пленки Аu, используемой в качестве электрода, должна быть меньше.[0006] The crystal oscillator has an Au film on both surfaces of the quartz crystal (blank) as an electrode, as described above. The quartz crystal has an external shape with rounded corners, which can be obtained by etching or by machining after pressing so as to move the center of gravity closer to the center to stabilize the frequency. When the quartz crystal has a rough surface, its frequency response deteriorates, so the quartz crystal is required to have a high surface smoothness. Similarly, an electrode formed in a quartz crystal should have high smoothness, i.e. have a slight variation in film thickness. The electrode has a three-dimensional structure having a given thickness, so that in a miniature quartz crystal, variations in film thickness have a large effect on the three-dimensional structure. Thus, in order to comply with the miniaturization of a crystal oscillator and the like, the thickness variation of the Au film used as an electrode should be smaller.
[0007] В 32 кГц кварцевом генераторе для часов вариация массы пленки Аu оказывает большое влияние на частотные характеристики. 32 кГц кварцевый генератор включает в себя камертонный тип и настраиваемый камертонный тип с точки зрения формы. Настраиваемый камертонный кварцевый генератор подходит для миниатюризации; однако вариация массы пленки Аu влияет на частотные характеристики, так что требуется снижение вариации массы, происходящее от вариации толщины пленки Аu. Настраиваемый камертонный кварцевый генератор имеет трудности с подстройкой частоты, и, таким образом, были проделаны различные модификации, чтобы справиться с этим недостатком. Например, что касается способа образования пленки Аu, напыление сейчас заменяют осаждением из газовой фазы. Кроме того, часть пленки Аu, образуемой напылением, удаляют с помощью лазерного пучка для подстройки массы, или подстраивают массу во время формирования пленки Аu путем напыления. В такой ситуации, когда вариация массы, происходящая от вариации толщины пленки Аu, может быть снижена, время и затраты, требуемые для подстройки частоты, могут быть существенно уменьшены. В частности, влияние вариации толщины пленки становится больше, когда кварцевый генератор уменьшается в размере, в результате чего масса более вероятно варьирует. Также в этой связи требуется снижать вариацию толщины напыленной пленки Аu. [0007] In a 32 kHz crystal clock oscillator, variation in the mass of the Au film has a large effect on frequency response. The 32 kHz crystal oscillator includes a tuning fork type and a customizable tuning fork type in terms of shape. Tunable tuning fork crystal oscillator suitable for miniaturization; however, the weight variation of the Au film affects the frequency response, so that a reduction in the mass variation resulting from the variation in thickness of the Au film is required. The tuned tuning fork crystal oscillator has difficulty in adjusting the frequency, and thus various modifications have been made to overcome this shortcoming. For example, with regard to the method of forming the Au film, sputtering is now replaced by vapor deposition. In addition, a part of the Au film formed by sputtering is removed with a laser beam to adjust the mass, or the mass is adjusted during formation of the Au film by sputtering. In such a situation, where the mass variation resulting from the Au film thickness variation can be reduced, the time and cost required for frequency tuning can be significantly reduced. In particular, the effect of film thickness variation becomes larger when the crystal oscillator is reduced in size, whereby the mass is more likely to vary. Also in this regard, it is required to reduce the variation in the thickness of the deposited Au film.
СПИСОК ЦИТИРОВАНИЯLIST OF CITATIONS
ПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТPATENT DOCUMENT
[0008] Патентный документ 1: JР-Т-2009-512779[0008] Patent Document 1: JP-T-2009-512779
Патентный документ 2: JР 2013-204052АPatent Document 2: JP 2013-204052A
Патентный документ 3: WО 2015/111563Patent Document 3: WO 2015/111563
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
[0009] Задачей настоящего изобретения является обеспечить способ получения золотой распыляемой мишени, позволяющий улучшить равномерность распределения толщины пленки золота, и способ получения пленки золота, способный улучшить равномерность толщины пленки.[0009] It is an object of the present invention to provide a method for producing a gold sputter target capable of improving the uniformity of gold film thickness distribution, and a method for producing a gold film capable of improving the uniformity of film thickness.
[0010] Способ получения золотой распыляемой мишени по настоящему изобретения включает в себя этап приготовления золотой распыляемой мишени, которая выполнена из золота и неизбежных примесей и в которой среднее значение твердости по Виккерсу составляет 40 или более и 60 или менее, средний размер кристаллического зерна составляет 15 мкм или более и 200 мкм или менее, и плоскость {110} золота преимущественно ориентирована к подлежащей распылению поверхности золотой распыляемой мишени.[0010] The method for producing a gold sputter target of the present invention includes the step of preparing a gold sputter target which is made of gold and unavoidable impurities, and in which the average Vickers hardness value is 40 or more and 60 or less, the average crystal grain size is 15 µm or more and 200 µm or less, and the {110} plane of gold is predominantly oriented towards the surface of the gold sputtering target to be sputtered.
[0011] Способ получения пленки золота согласно настоящему изобретению включает в себя этапы: приготовление золотой распыляемой мишени, которая выполнена из золота и неизбежных примесей и в которой среднее значение твердости по Виккерсу составляет 40 или более и 60 или менее, средний размер кристаллического зерна составляет 15 мкм или более и 200 мкм или менее, и плоскость {110} золота преимущественно ориентирована к подлежащей распылению поверхности золотой распыляемой мишени; и формирование пленки золота на пленкообразующем базовом материале путем распыления золотой распыляемой мишени.[0011] The method for producing a gold film according to the present invention includes the steps of: preparing a gold sputter target, which is made of gold and inevitable impurities, and in which the average Vickers hardness value is 40 or more and 60 or less, the average crystal grain size is 15 µm or more and 200 µm or less, and the {110} plane of gold is predominantly oriented towards the surface of the gold sputtering target to be sputtered; and forming a film of gold on the film-forming base material by sputtering the gold sputter target.
ЭФФЕКТEFFECT
[0012] Согласно способу получения золотой распыляемой мишени по настоящему изобретению можно получать с хорошей воспроизводимостью золотую распыляемую мишень, позволяющую получать пленку золота с прекрасной равномерностью распределения толщины пленки. Это может улучшить равномерность распределения толщины пленки золота с хорошей воспроизводимостью. Кроме того, согласно способу получения пленки золота по настоящему изобретению можно обеспечить пленку золота с прекрасной равномерностью распределения толщины пленки с хорошей воспроизводимостью.[0012] According to the method for producing a gold sputter target of the present invention, a gold sputter target can be obtained with good reproducibility, allowing a gold film to be obtained with excellent film thickness distribution uniformity. This can improve the uniformity of gold film thickness distribution with good reproducibility. In addition, according to the gold film production method of the present invention, it is possible to provide a gold film with excellent film thickness distribution uniformity with good reproducibility.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
[0013] Далее будет описан вариант осуществления настоящего изобретения. Распыляемая мишень, получаемая с помощью способа согласно данному варианту осуществления, выполнена из золота (Аu) и неизбежных примесей. Неизбежные примеси (элементы, иные чем Аu), содержащиеся в Аu распыляемой мишени, не ограничиваются конкретными элементами. Чистота Аu в распыляемой мишени определяется согласно применению мишени или применению пленки, формируемой с использованием мишени, и составляет, например, 99,999% или более. Применение распыляемой мишени, имеющей чистоту Аu 99,999%, позволяет получать пленку из высокочистого Аu. Кроме того, верхний предел чистоты Аu в распыляемой мишени также не ограничивается конкретным значением и обычно составляет 99,999%, учитывая, например, способ получения и производственные затраты Аu распыляемой мишени и твердость Аu распыляемой мишени, и практически предпочтительно 99,990% или более и 99,998% или менее.[0013] Next, an embodiment of the present invention will be described. The sputtering target obtained by the method of this embodiment is made of gold (Au) and unavoidable impurities. Inevitable impurities (elements other than Au) contained in the Au of the sputtered target are not limited to specific elements. The purity of Au in the sputtered target is determined according to the application of the target or the application of the film formed using the target, and is, for example, 99.999% or more. The use of a sputtered target having an Au purity of 99.999% makes it possible to obtain a film from high-purity Au. In addition, the upper limit of the purity of the Au in the sputtering target is also not limited to a specific value, and is generally 99.999%, considering, for example, the production method and production costs of the Au sputtering target and the hardness of the Au sputtering target, and it is practically preferable to be 99.990% or more and 99.998% or less.
[0014] Форма Аu распыляемой мишени согласно данному варианту осуществления не ограничивается конкретной формой и может быть формой пластины или цилиндрической формой. Пластинчатая распыляемая мишень обычно включает в себя, например, многоугольную (например, круглую или прямоугольную) пластинчатую распыляемую мишень. Такая многоугольная пластинчатая распыляемая мишень может иметь любую структуру; например, она может иметь полую часть, образованную путем удаления части круглой пластины или многоугольной пластины, или может иметь наклонную, выпуклую часть или вогнутую часть на части поверхности круглой пластины или многоугольной пластины. Аналогично, цилиндрическая распыляемая мишень не ограничивается конкретными размерами, и ее размер выбирают согласно устройству распыления. Типичная цилиндрическая распыляемая мишень имеет, например, внешний диаметр 50 мм или более и 170 мм или менее, внутренний диаметр 20 мм или более и 140 мм или менее, и длину 100 мм или более и 3000 мм или менее. Такая Аu распыляемая мишень имеет подлежащую распылению поверхность. Поверхность пластины служит в качестве подлежащей распылению поверхности в пластинчатой распыляемой мишени, и поверхность цилиндра (цилиндрическая поверхность) служит в качестве подлежащей распылению поверхности в цилиндрической распыляемой мишени.[0014] The shape Au of the sputtering target according to this embodiment is not limited to a particular shape, and may be a plate shape or a cylindrical shape. The plate sputter target typically includes, for example, a polygonal (eg round or rectangular) plate sputter target. Such a polygonal plate sputtering target may have any structure; for example, it may have a hollow portion formed by removing a portion of a round plate or a polygonal plate, or may have an oblique, convex portion, or a concave portion on a surface portion of the round plate or polygonal plate. Similarly, the cylindrical sputtering target is not limited to specific sizes, and its size is selected according to the sputtering device. A typical cylindrical sputter target has, for example, an outer diameter of 50 mm or more and 170 mm or less, an inner diameter of 20 mm or more and 140 mm or less, and a length of 100 mm or more and 3000 mm or less. Such an Au sputter target has a surface to be sputtered. The surface of the plate serves as the surface to be sputtered in the plate sputter target, and the surface of the cylinder (cylindrical surface) serves as the surface to be sputtered in the cylindrical sputter target.
[0015] Аu распыляемая мишень согласно данному варианту осуществления предпочтительно имеет твердость по Виккерсу 40 или более и 60 или менее. Когда Аu распыляемая мишень, имеющая вышеуказанную твердость по Виккерсу, применяется для выполнения напыления, может быть образована пленка высокочистого Аu, прекрасная по однородности распределения толщины. То есть, тот факт, что твердость по Виккерсу Аu распыляемой мишени составляет больше чем 60 ТВ, означает, что напряжение, возникающее во время получения, остается в Аu распыляемой мишени. В таком случае, частицы, выбрасываемые из мишени, неравномерно летят во время распыления, ухудшая равномерность распределения толщины пленки. Твердость по Виккерсу Аu распыляемой мишени предпочтительно составляет 55 ТВ или менее. Кроме того, применение тепла во время распыления меняет твердость или размер кристаллических зерен, что также ухудшает равномерность летных свойств частиц. С другой стороны, когда твердость по Виккерсу Аu распыляемой мишени менее 40 ТВ, кристаллическая ориентация может пропадать в связи с ростом зерен кристаллов, что ухудшает равномерность распределения толщины пленки. Твердость по Виккерсу Аu распыляемой мишени предпочтительно составляет 45 ТВ или более.[0015] The Au sputter target according to this embodiment preferably has a Vickers hardness of 40 or more and 60 or less. When an Au sputter target having the above Vickers hardness is used to perform deposition, a high-purity Au film excellent in thickness distribution uniformity can be formed. That is, the fact that the Vickers hardness Au of the sputtered target is more than 60 TV means that the stress generated during production remains in the Au of the sputtered target. In such a case, the particles ejected from the target fly unevenly during sputtering, impairing the uniformity of the film thickness distribution. The Vickers hardness Au of the sputtered target is preferably 55 TB or less. In addition, the application of heat during spraying changes the hardness or size of the crystal grains, which also degrades the uniformity of the flight properties of the particles. On the other hand, when the Vickers hardness Au of the sputtered target is less than 40 TV, the crystal orientation may disappear due to the growth of crystal grains, which deteriorates the film thickness distribution uniformity. The Vickers hardness Au of the sputtered target is preferably 45 TB or more.
[0016] Твердость по Виккерсу Аu распыляемой мишени измеряют следующим образом. В случае пластинчатой распыляемой мишени устанавливают следующие девять точек измерения: три точки устанавливают с интервалами 10 мм на прямой линии на подлежащей распылению поверхности, три точки выбирают соответственно из трех разделенных областей, полученных путем деления на три первого сечения, перпендикулярного к подлежащей распылению поверхности в направлении толщины (в следующих примерах три точки с интервалами 1,5 мм на прямой линии, проходящей в направлении толщины образца, имеющего толщину 5 мм), и три точки, выбранные соответственно из трех областей, полученных делением на три второго сечения, перпендикулярного к подлежащей распылению поверхности и первому сечению в направлении толщины (в следующих примерах три точки устанавливают с интервалами 1,5 мм на прямой линии, проходящей в направлении толщины образца, имеющего толщину 5 мм). Затем твердость по Виккерсу измеряют в вышеуказанных девяти точках измерения с тестовым усилием 200 гс (сжимающая нагрузка). Определяют среднее значение (НVаv1) твердости по Виккерсу в подлежащей распылению поверхности, среднее значение (НVаv2) твердости по Виккерсу в первом сечении и среднее значение (НVаv3) твердости по Виккерсу во втором сечении. Средние значения (НVаv1, НVаv2 и НVаv3) в подлежащей распылению поверхности, первом сечении и втором сечении дополнительно усредняют, и полученное среднее значение определяют как среднее значение (НVtаv) твердости по Виккерсу всей пластинчатой Аu распыляемой мишени.[0016] The Vickers hardness Au of the sputtered target is measured as follows. In the case of a plate spray target, the following nine measurement points are set: three points are set at 10 mm intervals in a straight line on the surface to be sprayed, three points are selected respectively from three divided areas obtained by dividing by three the first section perpendicular to the surface to be sprayed in the direction thickness (in the following examples, three points at intervals of 1.5 mm on a straight line passing in the direction of the thickness of the sample having a thickness of 5 mm), and three points selected respectively from three areas obtained by dividing by three the second section perpendicular to the one to be sprayed surface and the first section in the thickness direction (in the following examples, three points are set at 1.5 mm intervals on a straight line passing in the thickness direction of the sample having a thickness of 5 mm). The Vickers hardness is then measured at the above nine measurement points with a test force of 200 gf (compressive load). The average value (HV av1 ) of the Vickers hardness in the surface to be sprayed, the average value (HV av2 ) of the Vickers hardness in the first section and the average value (HV av3 ) of the Vickers hardness in the second section are determined. The average values (HV av1 , HV av2 and HV av3 ) in the surface to be sputtered, the first section and the second section are additionally averaged, and the resulting average value is determined as the average value (HV tav ) of the Vickers hardness of the entire lamellar Au sputtered target.
[0017] В пластинчатой Аu распыляемой мишени отношение (НVаv1/НVtаv) среднего значения (НVаv1) твердости по Виккерсу в подлежащей распылению поверхности к твердости по Виккерсу (НVtаv) всей мишени, отношение (НVаv2/НVtаv) среднего значения (НVаv2) твердости по Виккерсу в первом сечении к твердости по Виккерсу (НVtаv) всей мишени и отношение (НVаv3/НVtаv) среднего значения (НVаv3) твердости по Виккерсу во втором сечении к твердости по Виккерсу (НVtаv) всей мишени предпочтительно попадают в интервал от 0,8 до 1,2. То есть, изменение твердости по Виккерсу Аu распыляемой мишени предпочтительно составляет ±20%. Путем снижения локальных вариаций твердости по Виккерсу Аu распыляемой мишени направление полета частиц во время распыления делают равномерным, что улучшает равномерность распределения толщины пленки.[0017] In a lamellar Au sputtered target, the ratio (HV av1 /HV tav ) of the average value (HV av1 ) of the Vickers hardness of the surface to be sprayed to the Vickers hardness (HV tav ) of the entire target, the ratio (HV av2 /HV tav ) of the average value (HV av2 ) Vickers hardness in the first section to the Vickers hardness (HV tav ) of the entire target and the ratio (HV av3 /HV tav ) of the average value (HV av3 ) of the Vickers hardness in the second section to the Vickers hardness (HV tav ) of the entire target targets preferably fall within the range of 0.8 to 1.2. That is, the change in Vickers hardness Au of the sputtered target is preferably ±20%. By reducing local variations in the Vickers hardness Au of the sputtered target, the direction of particle flight during sputtering is made uniform, which improves the film thickness distribution uniformity.
[0018] В случае цилиндрической Аu распыляемой мишени устанавливают следующие девять точек измерения: три точки устанавливают с интервалами 10 мм по первой прямой линии, проходящей параллельно цилиндрической оси в подлежащей распылению поверхности (цилиндрической поверхности), три точки устанавливают с интервалами 10 мм по второй прямой линии, полученной путем поворота первой прямой линии на 90°, и три точки выбирают соответственно из трех областей, полученных делением на три сечения, перпендикулярного цилиндрической оси в направлении толщины (в следующих примерах три точки устанавливают с интервалами 1,5 мм на прямой линии, проходящей в направлении толщины образца, имеющего толщину 5 мм). Затем твердость по Виккерсу измеряют в вышеуказанных девяти точках измерения с тестовым усилием 200 гс (сжимающая нагрузка). Определяют среднее значение (НVаv1) твердости по Виккерсу на первой прямой линии в подлежащей распылению поверхности, среднее значение (НVаv2) твердости по Виккерсу на второй прямой линии и среднее значение (НVаv3) твердости по Виккерсу в сечении. Средние значения (НVаv1, НVаv2 и НVаv3) в подлежащей распылению поверхности и сечении дополнительно усредняют, и полученное среднее значение определяют как среднее значение (НVtаv) твердости по Виккерсу всей цилиндрической Аu распыляемой мишени.[0018] In the case of a cylindrical Au sputtering target, the following nine measurement points are set: three points are set at 10 mm intervals along the first straight line parallel to the cylindrical axis in the surface to be sputtered (cylindrical surface), three points are set at 10 mm intervals along the second straight line line obtained by rotating the first straight line by 90°, and three points are selected respectively from three areas obtained by dividing into three sections, perpendicular to the cylindrical axis in the thickness direction (in the following examples, three points are set at intervals of 1.5 mm on a straight line, passing in the direction of the thickness of the sample having a thickness of 5 mm). The Vickers hardness is then measured at the above nine measurement points with a test force of 200 gf (compressive load). Determine the average value (HV av1 ) of the Vickers hardness on the first straight line in the surface to be sprayed, the average value (HV av2 ) of the Vickers hardness on the second straight line and the average value (HV av3 ) of the Vickers hardness in the section. The average values (HV av1 , HV av2 and HV av3 ) in the surface to be sputtered and the cross section are further averaged, and the resulting average value is determined as the average value (HV tav ) of the Vickers hardness of the entire cylindrical Au sputtered target.
[0019] В цилиндрической Аu распыляемой мишени отношение (НVаv1/НVtаv) среднего значения (НVаv1) первой твердости по Виккерсу в подлежащей распылению поверхности к твердости по Виккерсу (НVtаv) всей мишени, отношение (НVаv2/НVtаv) среднего значения (НVаv2) второй твердости по Виккерсу в подлежащей распылению поверхности к твердости по Виккерсу (НVtаv) всей мишени и отношение (НVаv3/НVtаv) среднего значения (НVаv3) твердости по Виккерсу в сечении к твердости по Виккерсу (НVtаv) всей мишени предпочтительно попадают в интервал от 0,8 до 1,2. То есть, изменение твердости по Виккерсу Аu распыляемой мишени предпочтительно составляет ±20%. Путем снижения локальных вариаций твердости по Виккерсу Аu распыляемой мишени направление полета частиц во время распыления делают равномерным, что улучшает равномерность распределения толщины пленки. Цилиндрическую Аu распыляемую мишень вращают во время распыления, посредством чего вся цилиндрическая поверхность распыляется, так что снижение локальных вариаций твердости по Виккерсу распыляемой мишени (цилиндрическая поверхность) может улучшить равномерность распределения толщины пленки.[0019] In a cylindrical Au sputtered target, the ratio (HV av1 /HV tav ) of the average value (HV av1 ) of the first Vickers hardness in the surface to be sprayed to the Vickers hardness (HV tav ) of the entire target, the ratio (HV av2 /HV tav ) of the average the value (HV av2 ) of the second Vickers hardness in the surface to be sprayed to the Vickers hardness (HV tav ) of the entire target and the ratio (HV av3 /HV tav ) of the average value (HV av3 ) of the Vickers hardness in cross section to the Vickers hardness (HV tav ) of the entire target preferably fall in the range from 0.8 to 1.2. That is, the change in Vickers hardness Au of the sputtered target is preferably ±20%. By reducing local variations in the Vickers hardness Au of the sputtered target, the direction of particle flight during sputtering is made uniform, which improves the film thickness distribution uniformity. The cylindrical Au sputter target is rotated during sputtering, whereby the entire cylindrical surface is sputtered, so that reducing local variations in the Vickers hardness of the sputtered target (cylindrical surface) can improve film thickness distribution uniformity.
[0020] Аu распыляемая мишень согласно данному варианту осуществления предпочтительно имеет средний размер кристаллических зерен 15 мкм или более и 200 мкм или менее. Путем выполнения распыления с использованием Аu распыляемой мишени, имеющей такой средний размер кристаллических зерен, распределение толщины пленки Аu может быть дополнительно улучшено. Когда средний размер кристаллических зерен Аu распыляемой мишени составляет менее 15 мкм, частицы, выбрасываемые из мишени, неравномерно летят во время распыления, что может ухудшать равномерность распределения толщины пленки. Средний размер кристаллических зерен Аu распыляемой мишени предпочтительно составляет 30 мкм или более. Когда средний размер кристаллических зерен Аu распыляемой мишени превышает 200 мкм, летные свойства частиц во время распыления снижаются, что может ухудшать равномерность распределения толщины пленки. Средний размер кристаллических зерен Аu распыляемой мишени более предпочтительно составляет 150 мкм или менее.[0020] The Au sputter target according to this embodiment preferably has an average crystal grain size of 15 µm or more and 200 µm or less. By performing sputtering using an Au sputter target having such an average crystal grain size, the thickness distribution of the Au film can be further improved. When the average crystal grain size of Au of the sputtered target is less than 15 μm, particles ejected from the target fly unevenly during sputtering, which may degrade film thickness distribution uniformity. The average size of the Au crystal grains of the sputtered target is preferably 30 µm or more. When the average size of the Au crystal grains of the sputtered target exceeds 200 μm, the flying properties of the particles during sputtering are reduced, which may deteriorate the uniformity of the film thickness distribution. The average size of the Au crystal grains of the sputtering target is more preferably 150 µm or less.
[0021] Средний размер кристаллических зерен Аu распыляемой мишени измеряют следующим образом. В случае пластинчатой Аu распыляемой мишени устанавливают следующие девять точек измерения: три точки устанавливают с интервалами 10 мм на прямой линии на подлежащей распылению поверхности, три точки выбирают соответственно из трех областей, полученных путем деления на три первого сечения, перпендикулярного к подлежащей распылению поверхности в направлении толщины (в следующих примерах три точки с интервалами 1,5 мм на прямой линии, проходящей в направлении толщины образца, имеющего толщину 5 мм), и три точки выбирают соответственно из трех областей, полученных делением на три второго сечения, перпендикулярного к подлежащей распылению поверхности и первому сечению в направлении толщины (в следующих примерах три точки устанавливают с интервалами 1,5 мм на прямой линии, проходящей в направлении толщины образца, имеющего толщину 5 мм). Затем получают увеличенное изображение каждой точки измерения с помощью оптического микроскопа. Изображение получают при увеличении (например, ×50 или ×100), позволяющем легко измерять размер кристаллических зерен. Прямые линии проводят горизонтально и вертикально так, чтобы проходить через центр увеличенного изображения, и считают число кристаллических зерен, разрезаемых каждой линией. Кристаллическое зерно на конце линии считают как 0,5. Длины соответствующих горизонтальной и вертикальной линий делят на их соответствующее число кристаллических зерен, чтобы определить средний размер зерна для горизонтальной линии и для вертикальной линии. Потом среднее значение из определенных средних размеров зерен для горизонтальной и вертикальной линий определяют как средний размер зерен одного примера.[0021] The average size of the Au crystal grains of the sputtered target is measured as follows. In the case of a lamellar Au sputter target, the following nine measurement points are set: three points are set at 10 mm intervals in a straight line on the surface to be sputtered, three points are selected respectively from three areas obtained by dividing by three the first section perpendicular to the surface to be sputtered in the direction thickness (in the following examples, three points at intervals of 1.5 mm on a straight line passing in the direction of the thickness of the sample having a thickness of 5 mm), and three points are selected respectively from three areas obtained by dividing by three the second section perpendicular to the surface to be sprayed and a first section in the thickness direction (in the following examples, three points are set at 1.5 mm intervals on a straight line passing in the thickness direction of a sample having a thickness of 5 mm). An enlarged image of each measurement point is then obtained using an optical microscope. The image is obtained at a magnification (eg x50 or x100) that allows easy measurement of the size of the crystal grains. Straight lines are drawn horizontally and vertically so as to pass through the center of the enlarged image, and the number of crystal grains cut by each line is counted. The crystal grain at the end of the line is counted as 0.5. The lengths of the respective horizontal and vertical lines are divided by their respective number of crystal grains to determine the average grain size for the horizontal line and for the vertical line. Then, the average of the determined average grain sizes for the horizontal and vertical lines is determined as the average grain size of one example.
[0022] Таким образом, определяют средний размер (АDаv1) кристаллических зерен в подлежащей распылению поверхности, средний размер (АDаv2) кристаллических зерен в первом сечении и средний размер (АDаv3) кристаллических зерен во втором сечении. Средние размеры (АDаv1, АDаv2 и АDаv3) кристаллических зерен в подлежащей распылению поверхности, в первом сечении и втором сечении дополнительно усредняют, и полученное среднее значение определяют как среднее значение размера (АDtav) кристаллических зерен (средний размер кристаллических зерен) всей пластинчатой Аu распыляемой мишени.[0022] Thus, the average crystal grain size (AD av1 ) in the surface to be sprayed, the average crystal grain size (AD av2 ) in the first section, and the average crystal grain size (AD av3 ) in the second section are determined. The average sizes (AD av1 , AD av2 and AD av3 ) of the crystal grains in the surface to be sprayed, in the first section and the second section are further averaged, and the resulting average value is determined as the average value of the size (AD tav ) of the crystal grains (average crystal grain size) of the entire lamellar Au sputtered target.
[0023] В пластинчатой Аu распыляемой мишени отношение (АDav1/ADtav) среднего размера (АDav1) кристаллических зерен в подлежащей распылению поверхности к среднему размеру (АDtav) кристаллических зерен всей мишени, отношение (АDav2/ADtav) среднего размера (АDav2) кристаллических зерен в первом сечении к среднему размеру (АDtav) кристаллических зерен всей мишени и отношение (АDav3/ADtav) среднего размера (АDav3) кристаллических зерен во втором сечении к среднему размеру (АDtav) кристаллических зерен всей мишени предпочтительно попадают в интервал от 0,8 до 1,2. То есть, изменение среднего размера кристаллических зерен Аu распыляемой мишени предпочтительно составляет ±20%. Путем снижения локальных вариаций среднего размера кристаллических зерен Аu распыляемой мишени направление полета частиц во время распыления делают равномерным, что улучшает равномерность распределения толщины пленки.[0023] In a lamellar Au sputtered target, the ratio (AD av1 /AD tav ) of the average size (AD av1 ) of crystal grains in the surface to be sputtered to the average size (AD tav ) of the crystal grains of the entire target, the ratio (AD av2 /AD tav ) of the average size (AD av2 ) crystalline grains in the first section to the average size (AD tav ) of crystalline grains of the entire target and the ratio (AD av3 /AD tav ) of the average size (AD av3 ) of crystalline grains in the second section to the average size (AD tav ) of crystalline grains of the entire target targets preferably fall within the range of 0.8 to 1.2. That is, the change in the average size of the Au crystal grains of the sputtered target is preferably ±20%. By reducing local variations in the average size of the Au crystal grains of the sputtered target, the direction of particle flight during sputtering is made uniform, which improves the film thickness distribution uniformity.
[0024] В случае цилиндрической Аu распыляемой мишени устанавливают следующие девять точек измерения: три точки устанавливают с интервалами 10 мм по первой прямой линии, проходящей параллельно цилиндрической оси в подлежащей распылению поверхности (цилиндрической поверхности), три точки устанавливают с интервалами 10 мм по второй прямой линии, полученной путем поворота первой прямой линии на 90°, и три точки выбирают соответственно из трех областей, полученных делением на три сечения, перпендикулярного цилиндрической оси в направлении толщины (в следующих примерах три точки устанавливают с интервалами 1,5 мм на прямой линии, проходящей в направлении толщины образца, имеющего толщину 5 мм). Определяют средний размер (АDаv1) кристаллических зерен на первой прямой линии в подлежащей распылению поверхности, средний размер (АDаv2) кристаллических зерен на второй прямой линии и средний размер (АDаv3) кристаллических зерен в сечении. Средние значения (АDаv1, АDаv2 и АDаv3) в подлежащей распылению поверхности и сечении дополнительно усредняют, и полученное среднее значение определяют как средний размер (АDtav) кристаллических зерен всей цилиндрической Аu распыляемой мишени.[0024] In the case of a cylindrical Au sputtering target, the following nine measurement points are set: three points are set at 10 mm intervals along the first straight line parallel to the cylindrical axis in the surface to be sputtered (cylindrical surface), three points are set at 10 mm intervals along the second straight line line obtained by rotating the first straight line by 90°, and three points are selected respectively from three areas obtained by dividing into three sections, perpendicular to the cylindrical axis in the thickness direction (in the following examples, three points are set at intervals of 1.5 mm on a straight line, passing in the direction of the thickness of the sample having a thickness of 5 mm). The average size (AD av1 ) of crystal grains on the first straight line in the surface to be sprayed, the average size (AD av2 ) of crystal grains on the second straight line and the average size (AD av3 ) of crystal grains in the cross section are determined. The average values (AD av1 , AD av2 and AD av3 ) in the surface to be sputtered and the cross section are further averaged, and the resulting average value is determined as the average size (AD tav ) of the crystal grains of the entire cylindrical Au sputtered target.
[0025] В цилиндрической Аu распыляемой мишени отношение (АDav1/ADtav) первого среднего размера (АDav1) кристаллических зерен в подлежащей распылению поверхности к среднему размеру (АDtav) кристаллических зерен всей мишени, отношение (АDav2/ADtav) второго среднего размера (АDav2) кристаллических зерен к среднему размеру (АDtav) кристаллических зерен всей мишени и отношение (АDav3/ADtav) среднего размера (АDav3) кристаллических зерен в сечении к среднему размеру (АDtav) кристаллических зерен всей мишени предпочтительно попадают в интервал от 0,8 до 1,2. То есть, изменение среднего размера кристаллических зерен Аu распыляемой мишени предпочтительно составляет ±20%. Путем такого снижения локальных вариаций среднего размера кристаллических зерен цилиндрической Аu распыляемой мишени направление полета частиц во время распыления делают равномерным, что улучшает равномерность распределения толщины пленки. Цилиндрическую Аu распыляемую мишень вращают во время распыления, посредством чего вся цилиндрическая поверхность распыляется, так что снижение локальных вариаций среднего размера кристаллических зерен распыляемой мишени (цилиндрическая поверхность) может улучшить равномерность распределения толщины пленки.[0025] In a cylindrical Au sputtered target, the ratio (AD av1 /AD tav ) of the first average size (AD av1 ) of the crystal grains in the surface to be sputtered to the average size (AD tav ) of the crystal grains of the entire target, the ratio (AD av2 /AD tav ) of the second the average size (AD av2 ) of crystalline grains to the average size (AD tav ) of crystalline grains of the entire target and the ratio (AD av3 /AD tav ) of the average size (AD av3 ) of crystalline grains in cross section to the average size (AD tav ) of crystalline grains of the entire target is preferably fall in the range from 0.8 to 1.2. That is, the change in the average size of the Au crystal grains of the sputtered target is preferably ±20%. By reducing the local variations in the average crystal grain size of the cylindrical Au sputter target in this way, the direction of particle flight during sputtering is made uniform, which improves the film thickness distribution uniformity. The cylindrical Au sputter target is rotated during sputtering, whereby the entire cylindrical surface is sputtered, so that reducing local variations in the average crystal grain size of the sputtered target (cylindrical surface) can improve film thickness distribution uniformity.
[0026] В Аu распыляемой мишени согласно данному варианту осуществления плоскость {110} Аu преимущественно ориентирована к подлежащей распылению поверхности. Аu имеет гранецентрированную кубическую структуру решетки, и плоскость {110} легче распылять, чем другие кристаллические плоскости, составляющие гранецентрированную кубическую структуру решетки. Путем предпочтительной ориентации поверхности к плоскости {110} стабилизируется направление полета частиц во время распыления, посредством чего равномерность распределения толщины пленки может быть дополнительно улучшена. Предпочтительная ориентация подлежащей распылению поверхности к плоскости {110} относится к состоянию, причем индекс N ориентации плоскости {110} больше, чем 1 и является самым большим среди индексов N ориентации всех кристаллографических плоскостей, где индекс N ориентации каждой кристаллической плоскости вычисляют согласно следующему уравнению Вильсона (1), основанному на отношении интенсивностей дифракции каждой кристаллографической плоскости Аu, которое получено с помощью рентгеновской дифракции для подлежащей распылению поверхности Аu распыляемой мишени. Индекс ориентации плоскости {110} Аu предпочтительно составляет 1,3 или более.[0026] In the Au of the sputtered target according to this embodiment, the {110} Au plane is predominantly oriented toward the surface to be sputtered. Au has a face-centered cubic lattice structure, and the {110} plane is easier to sputter than other crystal planes constituting the face-centered cubic lattice structure. By preferentially orienting the surface to the {110} plane, the flight direction of the particles during sputtering is stabilized, whereby the evenness of the film thickness distribution can be further improved. The preferred orientation of the surface to be sprayed to the {110} plane refers to a state where the orientation index N of the {110} plane is greater than 1 and is the largest among the orientation indices N of all crystallographic planes, where the orientation index N of each crystal plane is calculated according to the following Wilson equation (1) based on the ratio of the diffraction intensities of each crystallographic plane Au, which is obtained by X-ray diffraction for the surface of the Au of the sputtered target to be sputtered. The {110} Au plane orientation index is preferably 1.3 or more.
[0027] [Уравнение 1][0027] [Equation 1]
В вышеприведенном уравнении (1) I/I(hkl) - отношение интенсивностей дифракции плоскости (hkl) при рентгеновской дифракции. JСРDS* I/I(hkl) - отношение интенсивностей дифракции плоскости (hkl) в карточке JСРDS (Объединенный комитет стандартов порошковой дифракции). (I/I(hkl)) - сумма отношений интенсивностей дифракции всех кристаллографических плоскостей при рентгеновской дифракции, а (JСРDS*I/I(hkl)) - сумма отношений интенсивностей дифракции всех кристаллографических плоскостей в карточке JСРDS.In the above equation (1), I/I (hkl) is the ratio of the intensities of the plane diffraction (hkl) in X-ray diffraction. JCPDS* I/I (hkl) is the ratio of plane diffraction intensities (hkl) in the JCPDS (Joint Committee for Powder Diffraction Standards) card. (I/I (hkl) ) is the sum of the ratios of the diffraction intensities of all crystallographic planes during X-ray diffraction, and (JСРDS*I/I (hkl) ) is the sum of the ratios of the diffraction intensities of all crystallographic planes in the JСРDS card.
[0028] Аu распыляемая мишень согласно данному варианту осуществления может существенно улучшить равномерность распределения толщины напыленной пленки Аu благодаря объединению вышеописанной твердости по Виккерсу 40 или более и 60 или менее, среднего размера кристаллических зерен 15 мкм или более и 200 мкм или менее, и подлежащей распылению поверхности, к которой преимущественно ориентирована плоскость {110} Аu. То есть, отдельные эффекты, вызванные вышеуказанной твердостью по Виккерсу, средним размером кристаллических зерен и преимущественно ориентированной поверхностью Аu действуют синергетически, вследствие чего улучшаются летные свойства Аu частиц во время распыления, равномерность летных свойств и стабильность направления полета частиц Аu. Таким образом, когда напыленную пленку Аu применяют, например, в качестве электрода электронного устройства, такого как кварцевый генератор, для которого продвигают миниатюризацию, можно обеспечить пленку Аu, отличающуюся тем, что вариация толщины пленки и вариация массы, происходящая от вариации толщины пленки, снижаются, и что равномерность распределения толщины и массы пленки улучшается.[0028] The Au sputtering target according to this embodiment can greatly improve the thickness distribution uniformity of the sputtered Au film by combining the above-described Vickers hardness of 40 or more and 60 or less, the average crystal grain size of 15 µm or more and 200 µm or less, and to be sputtered surface, to which the {110} Au plane is predominantly oriented. That is, the individual effects caused by the above Vickers hardness, the average crystal grain size, and the predominantly oriented Au surface act synergistically, thereby improving the flying properties of the Au particles during spraying, the uniformity of the flying properties, and the stability of the flight direction of the Au particles. Thus, when the sputtered Au film is used, for example, as an electrode of an electronic device such as a crystal oscillator for which miniaturization is promoted, it is possible to provide an Au film characterized in that the film thickness variation and the mass variation resulting from the film thickness variation are reduced. , and that the uniformity of film thickness and weight distribution is improved.
[0029] Способ получения вышеописанной Аu распыляемой мишени согласно данному варианту осуществления содержит этап получения золотой распыляемой мишени, которая выполнена из золота и неизбежных примесей и в которой среднее значение твердости по Виккерсу составляет 40 или более и 60 или менее, средний размер кристаллического зерна составляет 15 мкм или более и 200 мкм или менее, и плоскость {110} золота преимущественно ориентирована к подлежащей распылению поверхности. Способ получения Аu распыляемой мишени предпочтительно включает в себя этап приготовления золотого слитка, имеющего чистоту золота 99,99% или более; первый этап обработки золотого слитка с образованием требуемой пластинчатой или цилиндрической заготовки; второй этап обработки золотой заготовки давлением так, чтобы уменьшить толщину ее пластины для формирования материала требуемой пластинчатой или цилиндрической мишени; и этап термической обработки с применением термической обработки к материалу мишени.[0029] The method for producing the above-described Au sputter target according to this embodiment comprises the step of obtaining a gold sputter target, which is made of gold and inevitable impurities, and in which the average Vickers hardness value is 40 or more and 60 or less, the average crystal grain size is 15 µm or more and 200 µm or less, and the {110} plane of gold is predominantly oriented towards the surface to be sputtered. The method for producing an Au sputter target preferably includes the step of preparing a gold ingot having a gold purity of 99.99% or more; the first stage of processing a gold bar with the formation of the required lamellar or cylindrical workpiece; a second step of pressurizing the gold blank so as to reduce the thickness of its plate to form the material of the desired plate or cylindrical target; and a heat treatment step of applying heat treatment to the target material.
[0030] Способ получения Аu распыляемой мишени согласно данному варианту осуществления будет описан подробно. Например, пластинчатая Аu распыляемая мишень может быть получена с помощью способа получения, объединяющего литье, разрезание, ковку и термическую обработку исходного Аu материала. Кроме того, при получении пластинчатой Аu распыляемой мишени может применяться прокатка вместо ковки исходного Аu материала. Цилиндрическая Аu распыляемая мишень может быть получена с помощью способа получения, объединяющего литье, разрезание, изготовление труб и термическую обработку Аu материала. Примеры изготовления трубы включают в себя прессование по методу Raflo, волочение и ковку. Путем регулирования режима работы или температуры термической обработки в каждом из рабочих этапов могут быть достигнуты вышеупомянутые твердость по Виккерсу, средний размер кристаллических зерен, предпочтительная кристаллографическая плоскость и подобное.[0030] The method for producing the Au sputter target according to this embodiment will be described in detail. For example, a lamellar Au sputter target can be produced by a manufacturing method that combines casting, cutting, forging, and heat treatment of the original Au material. In addition, when obtaining a lamellar Au sputtering target, rolling can be used instead of forging the original Au material. Cylindrical Au sputtering target can be obtained by a manufacturing method that combines casting, cutting, pipe making, and heat treatment of Au material. Examples of pipe fabrication include Raflo extrusion, drawing and forging. By adjusting the operating mode or heat treatment temperature in each of the operating steps, the above-mentioned Vickers hardness, average crystal grain size, preferred crystallographic plane, and the like can be achieved.
[0031] Литье исходного Аu материала предпочтительно выполняют следующим образом. Исходный Аu материал плавят в графитовом тигле или керамическом тигле в вакууме или в атмосфере инертного газа; альтернативно, исходный Аu материал плавят в графитовом тигле или керамическом тигле, подавая инертный газ на поверхность расплавленного металла, используя атмосферную плавящую печь, или покрывая поверхность расплавленного металла углеродным твердым герметизирующим материалом. Затем полученный исходный материал заливают в графитовую форму или чугунную форму. Затем дефекты на внешней периферической поверхности литого Аu слитка удаляют шлифовкой. Чистота Аu слитка предпочтительно составляет 99,99% или более (4N или более). Верхний предел чистоты Аu слитка не ограничивается конкретным значением и устанавливается согласно степени чистоты, требуемой для образуемой напыленной пленки Аu. Предпочтительно, верхний предел устанавливают 99,999%, рассматривая способ получения Аu распыляемой мишени или ее твердость.[0031] The casting of the original Au material is preferably performed as follows. The original Au material is melted in a graphite crucible or a ceramic crucible in a vacuum or in an inert gas atmosphere; alternatively, the raw Au material is melted in a graphite crucible or a ceramic crucible by supplying an inert gas to the surface of the molten metal using an atmospheric melting furnace, or by coating the surface of the molten metal with a carbon hard sealing material. The obtained raw material is then poured into a graphite mold or cast iron mold. Then, defects on the outer peripheral surface of the cast Au ingot are removed by grinding. The purity of the Au ingot is preferably 99.99% or more (4N or more). The upper limit of the Au purity of the ingot is not limited to a particular value, and is set according to the degree of purity required for the formed Au sputter film. Preferably, the upper limit is set to 99.999% considering the production method of the Au sputtering target or its hardness.
[0032] Затем полученный Аu слиток превращают в золотую заготовку, имеющую требуемую форму пластины или цилиндрическую форму (первый этап обработки). Когда получают пластинчатую Аu распыляемую мишень, дефекты на внешней периферической поверхности, например, пластинчатого Аu слитка удаляют шлифовкой, посредством чего получают пластинчатую золотую заготовку. Когда получают цилиндрическую Аu распыляемую мишень, дефекты на внешней периферической поверхности, например, цилиндрического Аu слитка удаляют шлифовкой и затем делают пустоту, получая цилиндрическую золотую заготовку.[0032] Then, the obtained Au ingot is converted into a gold blank having the desired plate shape or cylindrical shape (first processing step). When a lamellar Au sputter target is produced, defects on an outer peripheral surface of, for example, a lamellar Au ingot are removed by grinding, whereby a lamellar gold blank is obtained. When a cylindrical Au sputter target is obtained, defects on the outer peripheral surface of, for example, a cylindrical Au ingot are removed by grinding, and then a void is made to obtain a cylindrical gold blank.
[0033] Потом золотую заготовку превращают в материал требуемой пластинчатой или цилиндрической мишени (второй этап обработки). Когда получают пластинчатую Аu распыляемую мишень, пластинчатую Аu заготовку куют в требуемую пластинчатую форму. Ковку Аu заготовки предпочтительно выполняют в горячем состоянии при температуре в интервале от 200°С или более до 800°С или менее и степени обработки (снижение площади сечения или снижение толщины) 50% или более и 90% или менее. Ковку можно выполнять множество раз, и термическую обработку можно применять во время ковки. Когда ковку выполняют множество раз, полную степень обработки доводят до 50% или более и 90% или менее.[0033] The gold blank is then converted into the material of the desired plate or cylindrical target (second processing step). When a lamellar Au sputter target is produced, the lamellar Au blank is forged into the desired lamellar shape. The forging of the Au billet is preferably performed in a hot state at a temperature in the range of 200° C. or more to 800° C. or less and a processing degree (area reduction or thickness reduction) of 50% or more and 90% or less. Forging can be performed multiple times, and heat treatment can be applied during forging. When forging is performed a plurality of times, the total processing rate is adjusted to 50% or more and 90% or less.
[0034] При установке степени обработки при ковке 50% или более, литая структура разрушается и, таким образом, легко получается однородная рекристаллизованная структура. Кроме того, может быть усилена контролируемость и равномерность твердости или размера кристаллических зерен в процессе последующей термической обработки. Полученный Аu кованый материал можно подвергать холодной прокатке по необходимости. Степень обработки при прокате предпочтительно составляет 50% или более и 90% или менее, хотя это зависит от степени обработки в процессе ковки. Вместо способа ковки можно применять способ прокатки в качестве обработки Аu слитка. Как и при ковке, прокатку Аu слитка предпочтительно выполняют в горячем состоянии при температуре в интервале от 200°С или более и 800°С или менее и степени обработки (снижение площади сечения или снижение толщины) 50% или более и 90% или менее.[0034] By setting the forging processing rate to 50% or more, the cast structure is destroyed, and thus a uniform recrystallized structure is easily obtained. In addition, the controllability and uniformity of hardness or crystal grain size can be enhanced during subsequent heat treatment. The resulting Au forged material can be cold rolled as needed. The working degree in rolling is preferably 50% or more and 90% or less, although this depends on the degree of processing in the forging process. Instead of the forging method, the rolling method can be used as processing of the Au ingot. As with forging, the Au ingot is preferably hot rolled at a temperature in the range of 200° C. or more and 800° C. or less, and a treatment degree (area reduction or thickness reduction) of 50% or more and 90% or less.
[0035] Когда получают цилиндрическую Аu распыляемую мишень, столбчатую Аu заготовку превращают в трубчатую форму, например, путем прессования по методу Raflo, волочения или ковки. Когда применяют прессование по методу Raflo, его предпочтительно выполняют в холодном состоянии. Кроме того, при прессовании по методу Raflo внешний диаметр и диаметр образуемой трубы регулируют с помощью формы (внутреннего диаметра) матрицы и формы (внешнего диаметра и т.д.) сердечника. При этом коэффициент вытяжки (внешний диаметр заготовки/внешний диаметр трубы) предпочтительно доводят до 1,5 или более и 3,0 или менее. Когда коэффициент вытяжки составляет 1,5 или более, литая структура разрушается и, таким образом, легко получается однородная рекристаллизованная структура. Кроме того, контролируемость и равномерность твердости могут быть усилены в процессе дальнейшей термической обработки. Однако когда коэффициент вытяжки превышает 3,0, внутреннее напряжение становится слишком большим и с большей вероятностью возникают трещины, морщины и другие дефекты.[0035] When a cylindrical Au sputter target is produced, the columnar Au blank is formed into a tubular shape, for example by Raflo pressing, drawing or forging. When Raflo pressing is used, it is preferably performed cold. In addition, in Raflo pressing, the outer diameter and the diameter of the formed tube are controlled by the shape (inner diameter) of the die and the shape (outer diameter, etc.) of the core. In this case, the drawing ratio (external diameter of the billet/external diameter of the pipe) is preferably adjusted to 1.5 or more and 3.0 or less. When the draw ratio is 1.5 or more, the cast structure breaks down, and thus a uniform recrystallized structure is easily obtained. In addition, the controllability and uniformity of hardness can be enhanced by further heat treatment. However, when the draw ratio exceeds 3.0, the internal stress becomes too large and cracks, wrinkles, and other defects are more likely to occur.
[0036] Когда применяют волочение, трубу из Аu материала, полученную прессованием или формированием полости, предпочтительно превращают в трубу требуемой формы путем холодного волочения. Кроме того, при волочении внешний диаметр и толщина образуемой трубы регулируются формой матрицы (внутренний диаметр и др.) и формой вставки (внешний диаметр и др.). При этом степень обработки каждого способа волочения предпочтительно доводят до 2% или более и 5% или менее. Волочение предпочтительно выполняют множество раз, и в этом случае полную степень обработки предпочтительно доводят до 50% или более и 90% или менее. Когда полная степень обработки составляет 50% или более, литая структура разрушается и, таким образом, легко получается однородная рекристаллизованная структура. Кроме того, контролируемость и равномерность твердости могут быть усилены в процессе дальнейшей термической обработки. Однако когда полная степень обработки превышает 90%, внутреннее напряжение становится слишком большим и с большей вероятностью возникают трещины, морщины и другие дефекты.[0036] When drawing is used, the Au material pipe obtained by pressing or forming a cavity is preferably converted into a pipe of a desired shape by cold drawing. In addition, during drawing, the outer diameter and thickness of the formed pipe are controlled by the shape of the die (inner diameter, etc.) and the shape of the insert (outer diameter, etc.). Meanwhile, the processing rate of each drawing method is preferably adjusted to 2% or more and 5% or less. The drawing is preferably performed a plurality of times, in which case the overall processing rate is preferably adjusted to 50% or more and 90% or less. When the total processing rate is 50% or more, the cast structure is destroyed, and thus a uniform recrystallized structure is easily obtained. In addition, the controllability and uniformity of hardness can be enhanced by further heat treatment. However, when the total processing rate exceeds 90%, the internal stress becomes too large and cracks, wrinkles, and other defects are more likely to occur.
[0037] Когда применяют ковку, трубу из Аu материала, полученную путем прессования или формированием полости, предпочтительно подвергают ковке в горячем состоянии при температуре в интервале от 200°С или более и 800°С или менее в требуемую трубчатую форму. Кроме того, путем регулирования степени обработки во время ковки, регулируют внешний диаметр и толщину образуемой трубы. При ковке степень обработки предпочтительно доводят до 30% или более и 80% или менее. Когда степень обработки составляет 30% или более, литая структура разрушается и, таким образом, легко получается однородная рекристаллизованная структура. Кроме того, контролируемость и равномерность твердости могут быть усилены в процессе дальнейшей термической обработки. Однако когда полная степень обработки превышает 80%, внутреннее напряжение становится слишком большим и с большей вероятностью возникают трещины, морщины и другие дефекты.[0037] When forging is used, the Au material pipe obtained by pressing or forming a cavity is preferably hot forged at a temperature in the range of 200°C or more and 800°C or less into a desired tubular shape. In addition, by adjusting the degree of processing during forging, the outer diameter and the thickness of the tube to be formed are controlled. When forging, the degree of processing is preferably adjusted to 30% or more and 80% or less. When the processing rate is 30% or more, the cast structure is destroyed, and thus a uniform recrystallized structure is easily obtained. In addition, the controllability and uniformity of hardness can be enhanced by further heat treatment. However, when the total processing rate exceeds 80%, the internal stress becomes too large and cracks, wrinkles, and other defects are more likely to occur.
[0038] Затем материал пластинчатой мишени, полученный путем ковки или прокатки, и материал трубчатой мишени, полученный путем изготовления трубы, подвергают термической обработке при температуре 200°С или более и 500°С или менее в атмосфере воздуха или инертного газа, например, чтобы рекристаллизовать металлическую структуру материала мишени. Посредством такой термической обработки может быть получена Аu распыляемая мишень, имеющая твердость по Виккерсу 40 или более и 60 или менее. Кроме того, может быть получена Аu распыляемая мишень, имеющая средний размер кристаллических зерен 15 мкм или более и 200 мкм или менее, и/или Аu распыляемая мишень, в которой подлежащая распылению поверхность преимущественно ориентирована к плоскости {110}. Термическую обработку можно выполнять множество раз. После термической обработки распыляемой мишени можно придавать необходимую форму, например, путем разрезания.[0038] Then, the plate target material obtained by forging or rolling and the tubular target material obtained by tube production are heat treated at a temperature of 200°C or more and 500°C or less in an atmosphere of air or an inert gas, for example, to recrystallize the metallic structure of the target material. Through such heat treatment, an Au sputter target having a Vickers hardness of 40 or more and 60 or less can be obtained. In addition, an Au sputter target having an average crystal grain size of 15 µm or more and 200 µm or less and/or an Au sputter target in which the surface to be sputtered is predominantly oriented to the {110} plane can be obtained. The heat treatment can be performed multiple times. After heat treatment, the sputtered target can be given the desired shape, for example, by cutting.
[0039] Когда температура термической обработки составляет менее 200°С, внутренние напряжения, создаваемые во время изготовления, не могут удаляться в достаточной степени, что может увеличить твердость по Виккерсу до более чем 60. Кроме того, температура термической обработки менее 200°С препятствует достаточной рекристаллизации структуры металла материала мишени, что может мешать предпочтительной ориентации подлежащей распылению поверхности к плоскости {110}. С другой стороны, когда температура термической обработки превышает 500°С, твердость по Виккерсу может стать менее 40. Кроме того, рекристаллизованная структура чрезмерно растет, что может заставлять средний размер кристаллических зерен превышать 200 мкм или заставлять подлежащую распылению поверхность преимущественно ориентироваться на иную кристаллографическую плоскость, чем плоскость {110}. Время поддержания температуры термической обработки, т.е. время термической обработки, предпочтительно составляет, например, 10 мин или более и 120 мин или менее. Избыточно короткое время термической обработки может препятствовать достижению достаточного удаления напряжений или достаточной рекристаллизации металлической структуры. С другой стороны, избыточно большое время термической обработки может приводить к избыточному снижению твердости по Виккерсу или избыточному увеличению среднего размера кристаллических зерен.[0039] When the heat treatment temperature is less than 200°C, internal stresses generated during manufacture cannot be sufficiently removed, which may increase the Vickers hardness to more than 60. In addition, a heat treatment temperature of less than 200°C prevents sufficient recrystallization of the metal structure of the target material, which may interfere with the preferred orientation of the surface to be sputtered to the {110} plane. On the other hand, when the heat treatment temperature exceeds 500° C., the Vickers hardness may become less than 40. In addition, the recrystallized structure grows excessively, which may cause the average crystal grain size to exceed 200 μm or cause the surface to be sprayed to preferentially orient to a different crystallographic plane. than the {110} plane. Heat treatment temperature maintenance time, i.e. the heat treatment time is preferably, for example, 10 minutes or more and 120 minutes or less. An excessively short heat treatment time may prevent sufficient stress removal or sufficient recrystallization of the metal structure from being achieved. On the other hand, an excessively long heat treatment time can lead to an excessive decrease in Vickers hardness or an excessive increase in the average crystal grain size.
[0040] Как описано выше, путем регулирования степени обработки, когда превращают Аu слиток в форму пластины или цилиндрическую форму, и температуры термической обработки для рекристаллизации, может быть получена Аu распыляемая мишень, имеющая твердость по Виккерсу 40 или более и 60 или менее, и с небольшими вариациями твердости по Виккерсу. Кроме того, может быть получена Аu распыляемая мишень, имеющая средний размер кристаллических зерен 15 мкм или более и 200 мкм или менее и с небольшими вариациями среднего размера кристаллических зерен, и/или Аu распыляемая мишень, в которой подлежащая распылению поверхность преимущественно ориентирована к плоскости {110}. Путем формирования пленки Аu с использованием такой Аu распыляемой мишени может быть получена пленка Аu, достигающая высокой равномерности распределения толщины пленки, требуемой для электрода, например, кварцевого генератора. Аu распыляемая мишень согласно данному варианту осуществления может быть использована для формирования не только электродной пленки (пленки Аu) кварцевого генератора, но и пленки Аu, применяемой для различных электронных компонентов.[0040] As described above, by adjusting the degree of processing when turning the Au ingot into a plate shape or a cylindrical shape and the heat treatment temperature for recrystallization, an Au sputter target having a Vickers hardness of 40 or more and 60 or less can be obtained, and with slight variations in Vickers hardness. In addition, an Au sputter target having an average crystal grain size of 15 µm or more and 200 µm or less and with slight variations in the average crystal grain size, and/or an Au sputter target in which the surface to be sputtered is predominantly oriented to the plane { 110}. By forming an Au film using such an Au sputter target, an Au film can be obtained that achieves a high film thickness distribution uniformity required for an electrode such as a crystal oscillator. The Au sputtering target according to this embodiment can be used to form not only an electrode film (Au film) of a crystal oscillator, but also an Au film applied to various electronic components.
[0041] Далее описывается способ получения пленки золота (Аu) согласно данному варианту осуществления. Способ получения пленки золота (Аu) согласно данному варианту осуществления включает в себя этап приготовления золотой (Аu) распыляемой мишени, которая выполнена из золота и неизбежных примесей и в которой среднее значение твердости по Виккерсу составляет 40 или более и 60 или менее, средний размер кристаллического зерна составляет 15 мкм или более и 200 мкм или менее, и плоскость {110} золота преимущественно ориентирована к подлежащей распылению поверхности золотой распыляемой мишени, и этап формирования пленки золота (Аu) на пленкообразующем базовом материале путем распыления золотой распыляемой мишени. Этап приготовления золотой (Аu) распыляемой мишени включает в себя вышеописанный способ получения и его конкретные условия, описанные выше.[0041] The following describes a method for producing a gold (Au) film according to this embodiment. The method for producing a gold (Au) film according to this embodiment includes the step of preparing a gold (Au) sputter target, which is made of gold and inevitable impurities, and in which the average Vickers hardness value is 40 or more and 60 or less, the average crystal size the grain size is 15 µm or more and 200 µm or less, and the {110} plane of gold is predominantly oriented toward the surface of the gold sputter target to be sputtered, and the step of forming a gold (Au) film on the film-forming base material by sputtering the gold sputter target. The preparation step of the gold (Au) sputter target includes the production method described above and its specific conditions as described above.
[0042] Этап формирования пленки Аu формирует пленку Аu на пленкообразующем базовом материале путем распыления Аu распыляемой мишени согласно данному варианту осуществления. Как описано выше в способе получения Аu распыляемой мишени Аu распыляемая мишень может быть пластинчатой мишенью или цилиндрической мишенью. В настоящем изобретении могут применяться различные способы распыления, такие как способ распыления на постоянном токе (диодное, триодное и тетродное распыление), способ РЧ распыления, способ магнетронного распыления, способ распыления ионным пучком или способ распыления ЭЦР (электронный циклотронный резонанс).[0042] The Au film forming step forms an Au film on the film-forming base material by sputtering Au on the sputter target according to this embodiment. As described above in the process for producing an Au sputter target, the Au sputter target may be a plate target or a cylindrical target. In the present invention, various sputtering methods such as DC sputtering method (diode, triode and tetrode sputtering), RF sputtering method, magnetron sputtering method, ion beam sputtering method or ECR (electron cyclotron resonance) sputtering method can be applied.
[0043] На этапе формирования пленки Аu (т.е. этапе распыления) Аu распыляемая мишень согласно данному варианту осуществления и пленкообразующий базовый материал находятся в вакуумной камере устройства распыления. Пленкообразующий базовый материал может включать в себя подложку, на которую осаждают пленку Аu из Аu распыляемой мишени согласно данному варианту осуществления, такую как кварцевая подложка (кварцевый генератор), стеклянная подложка или металлическая подложка, и пленку, такую как полимерная пленка, металлическая пленка или полимер-металлическая композитная пленка. Затем вакуумную камеру вакуумируют до заданного уровня вакуума, и распыляющий газ, такой как газообразный Аr или азот, вводят в вакуумную камеру. В этом состоянии выполняют обработку согласно применяемому способу распыления. Например, в способе распыления на постоянном токе, способе РЧ распыления и способе магнетронного распыления напряжение постоянного тока или РЧ напряжение подают между Аu распыляемой мишенью и пленкообразующим базовым материалом, генерируя плазму в вакуумной камере. В способе распыления ионным пучком Аu распыляемую мишень облучают ионным пучком. Затем распыленные частицы (Аu частицы), которые вылетают из Аu распыляемой мишени с помощью молекул ионизированного распыляющего газа или с помощью облучения ионным пучком, осаждаются на пленкообразующем базовом материале, формируя пленку Аu.[0043] In the Au film forming step (i.e., sputtering step), the Au sputter target according to this embodiment and the film-forming base material are in the vacuum chamber of the sputtering apparatus. The film-forming base material may include a substrate onto which an Au film of the Au sputter target according to this embodiment is deposited, such as a quartz substrate (quartz oscillator), a glass substrate, or a metal substrate, and a film such as a resin film, a metal film, or a resin. -metal composite film. Then, the vacuum chamber is evacuated to a predetermined vacuum level, and an atomizing gas such as Ar gas or nitrogen is introduced into the vacuum chamber. In this state, processing is carried out according to the applied spraying method. For example, in the DC sputtering method, the RF sputtering method, and the magnetron sputtering method, a DC voltage or RF voltage is supplied between the Au sputter target and the film-forming base material to generate a plasma in the vacuum chamber. In the Au ion beam sputtering method, the sputtered target is irradiated with an ion beam. Then, the sputtered particles (Au particles) which are emitted from the Au sputtering target by ionized sputtering gas molecules or by ion beam irradiation are deposited on the film-forming base material to form an Au film.
[0044] Условия распыления на этапе формирования пленки Аu, например, уровень вакуума, давление распыляющего газа, мощность, подаваемая между распыляемой мишенью и базовым материалом, и расстояние между мишенью и базовым материалом конкретно не ограничиваются и устанавливаются надлежащим образом согласно, например, применяемому способу распыления, применяемому устройству распыления, форме Аu распыляемой мишени и толщине и площади формируемой пленки Аu. Кроме того, устройство распыления, применяемое в формировании пленки Аu, также не ограничивается конкретным типом и может быть разных типов, таким как тип с одной пластиной, порционный тип, многокамерный тип, тип с запертой нагрузкой и поточный тип. Аu распыляемая мишень может быть пластинчатой мишенью или цилиндрической мишенью, как описано выше, и, таким образом, устройство распыления выбирают согласно форме Аu распыляемой мишени.[0044] The sputtering conditions in the Au film forming step, such as the vacuum level, the pressure of the spraying gas, the power supplied between the sputtered target and the base material, and the distance between the target and the base material are not specifically limited, and are appropriately set according to, for example, the applied method. sputtering, the sputtering device used, the shape of the sputtered target Au, and the thickness and area of the formed Au film. In addition, the sputtering apparatus used in the formation of the Au film is also not limited to a specific type, and may be of various types, such as a single plate type, a batch type, a multi-chamber type, a locked load type, and an in-line type. The Au sputtering target may be a plate target or a cylindrical target as described above, and thus the sputtering device is selected according to the shape of the Au sputtering target.
[0045] Способ и условия распыления, применяемые на этапе формирования пленки Аu, не ограничиваются описанными в нижеописанных примерах. Например, пленку Аu можно формировать в следующих условиях. Аu распыляемую мишень и пленкообразующий базовый материал помещают в устройство распыления на постоянном токе. Устройство распыления вакуумируют до окончательного вакуума 8×10-4 Па или менее. После достижения указанного уровня вакуума газообразный Аr вводят в устройство распыления, и пленкообразующий базовый материал вытравливают в течение, например, 5 мин при уровне вакуума, доведенном, например, до приблизительно 0,4 Па или более и приблизительно 0,53 Па или менее. После достижения уровня вакуума, например, приблизительно 0,4 Па или более и приблизительно 0,53 Па или менее, выполняют предварительное распыление с подаваемой мощностью постоянного тока 500 Вт в течение 5 мин. Затем, после достижения уровня вакуума, например, приблизительно 0,4 Па или более и приблизительно 0,53 Па или менее, выполняют распыление с подаваемой мощностью постоянного тока 500 Вт в течение 5 мин, формируя пленку Аu. Сформированную пленку охлаждают в устройстве распыления в течение одного часа.[0045] The sputtering method and conditions used in the Au film formation step are not limited to those described in the following examples. For example, an Au film can be formed under the following conditions. The Au sputter target and the film-forming base material are placed in a DC sputtering device. The spray device is evacuated to a final vacuum of 8×10 -4 Pa or less. After the specified vacuum level is reached, Ar gas is introduced into the sputtering device and the film-forming base material is etched for, for example, 5 minutes at a vacuum level adjusted to, for example, about 0.4 Pa or more and about 0.53 Pa or less. After reaching a vacuum level of, for example, about 0.4 Pa or more and about 0.53 Pa or less, pre-spraying is performed with a DC power input of 500 W for 5 minutes. Then, after reaching a vacuum level of, for example, about 0.4 Pa or more and about 0.53 Pa or less, sputtering is performed with a DC input power of 500 W for 5 minutes to form an Au film. The formed film is cooled in the spray device for one hour.
[0046] Согласно вышеописанному способу получения пленки Аu данного варианта осуществления может быть получена пленка Аu, превосходная по равномерности распределения толщины пленки на основании твердости по Виккерсу и среднему размеру кристаллических зерен Аu распыляемой мишени, используемой для формирования пленки Аu, и плоскости (плоскость {110}), преимущественно ориентированной к подлежащей распылению поверхности. Таким образом, пленка Аu, имеющая высокую равномерность распределения толщины пленки и имеющая высокую равномерность сопротивления, достигнутую на основании высокой равномерности распределения толщины пленки, может быть обеспечена для различных устройств, таких как кварцевые генераторы, полупроводниковые устройства, СИД устройства, ЖКД устройства, ОСИД устройства, магнитные устройства, аккумуляторные устройства и оптические устройства, и для различных материалов, таких как электронные материалы и функциональные материалы. В результате может быть достигнуто увеличение производственного выхода, снижение размера, увеличение производительности и т.д. различных устройств и различных функциональных материалов.[0046] According to the above-described method for producing the Au film of this embodiment, an Au film excellent in film thickness distribution uniformity based on the Vickers hardness and the average crystal grain size of Au of the sputtering target used to form the Au film and the plane ({110 plane) can be obtained. }), preferably oriented towards the surface to be sprayed. Thus, an Au film having high film thickness distribution uniformity and having high resistance uniformity achieved on the basis of high film thickness distribution uniformity can be provided for various devices such as crystal oscillators, semiconductor devices, LED devices, LCD devices, OLED devices. , magnetic devices, battery devices and optical devices, and for various materials such as electronic materials and functional materials. As a result, an increase in production yield, a reduction in size, an increase in productivity, and so on can be achieved. various devices and various functional materials.
[0047] Как описано выше, важно снижать вариации толщины пленки Аu во время этапа формирования и, чтобы достичь этого, критична оптимизация условий формирования пленки Аu. Согласно способу формирования пленки золота по данному варианту осуществления вариация толщины пленки может быть снижена, расширяя диапазон выбора условий формирования пленки и упрощая условия для формирования пленки, что позволяет эффективное формирование пленки Аu. Кроме того, небольшая вариация толщины пленки Аu позволяет снижать вариацию массы пленки Аu, например, в кварцевом генераторе, так что выход продукта может быть улучшен.[0047] As described above, it is important to reduce variations in the thickness of the Au film during the forming step, and in order to achieve this, optimizing the conditions for forming the Au film is critical. According to the gold film formation method of this embodiment, the film thickness variation can be reduced by widening the selection range of the film formation conditions and simplifying the conditions for film formation, which allows efficient formation of the Au film. In addition, a slight variation in the thickness of the Au film makes it possible to reduce the mass variation of the Au film, for example, in a crystal oscillator, so that the product yield can be improved.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
[0048] Далее описываются конкретные примеры настоящего изобретения и результаты их оценки.[0048] The following describes specific examples of the present invention and the results of their evaluation.
(Пример 1)(Example 1)
[0049] Сначала некоторую массу Аu помещали в графитовый тигель и расплавляли. Полученное расплавленное Аu разливали в графитовую форму, получая пластинчатый Аu слиток. Поверхность Аu слитка шлифовали, посредством чего получали Аu заготовку (чистота: 99,99%, анализировали с помощью твердотельной эмиссионной спектрометрии и IСР), имеющую ширину 190 мм, длину 270 мм и толщину 50 мм. Затем Аu заготовку ковали при температуре 800°С, получая материал Аu мишени, имеющий ширину 70 мм, длину 200 мм и толщину 45 мм. Степень обработки при ковке была до 80% во всех трех направлениях. Материал Аu мишени после ковки подвергали термической обработке при температуре 500°С в течение 30 минут. Материал Аu мишени после термической обработки шлифовали, получая круглую пластинчатую Аu распыляемую мишень, имеющую диаметр 152,4 мм и толщину 5 мм. Для измерения характеристик каждой части и измерения толщины пленки готовили две Аu распыляемых мишени. То же самое применяли для последующих примеров и сравнительных примеров.[0049] First, a certain mass of Au was placed in a graphite crucible and melted. The resulting molten Au was poured into a graphite mold to obtain a lamellar Au ingot. The surface of the Au ingot was ground, whereby an Au billet (purity: 99.99%, analyzed by solid state emission spectrometry and ICP) having a width of 190 mm, a length of 270 mm, and a thickness of 50 mm was obtained. Then, the Au blank was forged at a temperature of 800°C to obtain an Au target material having a width of 70 mm, a length of 200 mm, and a thickness of 45 mm. The degree of processing during forging was up to 80% in all three directions. The target Au material after forging was subjected to heat treatment at a temperature of 500°C for 30 minutes. The Au target material after heat treatment was ground to obtain a round plate Au sputter target having a diameter of 152.4 mm and a thickness of 5 mm. To measure the characteristics of each part and measure the film thickness, two Au sputter targets were prepared. The same was applied for the following examples and comparative examples.
[0050] Твердость по Виккерсу полученной Аu распыляемой мишени измеряли согласно вышеописанному способу измерения пластинчатой распыляемой мишени (наименование устройства: mitsutoyo HM123). Твердость по Виккерсу измеряли в вышеуказанных точках измерения с тестовой силой 200 гс (нагрузка прессования). Результаты были следующие: среднее значение (НVav1) твердости по Виккерсу в подлежащей распылению поверхности было 50,5, среднее значение (НVav2) твердости по Виккерсу в первом сечении было 52,1, среднее значение (НVav3) твердости по Виккерсу во втором сечении было 51,6 и среднее значение (твердость по Виккерсу (HVtav) всей мишени) из НVav1, НVav2 и НVav3 было 51,4. Отношения НVav1, НVav2 и НVav3 к твердости по Виккерсу (HVtav) всей мишени были 0,98 (НVav1/HVtav), 1,01 (НVav2/HVtav) и 1,00 (НVav3/HVtav) соответственно.[0050] The Vickers hardness of the obtained Au sputter target was measured according to the above-described plate sputter target measurement method (device name: mitsutoyo HM123). The Vickers hardness was measured at the above measurement points with a test force of 200 gf (compression load). The results were as follows: the average value (HV av1 ) of the Vickers hardness in the surface to be sprayed was 50.5, the average value (HV av2 ) of the Vickers hardness in the first section was 52.1, the average value (HV av3 ) of the Vickers hardness in the second cross-section was 51.6 and the average (Vickers hardness (HV tav ) of the entire target) of HV av1 , HV av2 and HV av3 was 51.4. The ratios of HV av1 , HV av2 and HV av3 to the Vickers hardness (HV tav ) of the whole target were 0.98 (HV av1 /HV tav ), 1.01 (HV av2 /HV tav ) and 1.00 (HV av3 /HV tav ) respectively.
[0051] Затем измеряли средний размер кристаллических зерен Аu распыляемой мишени согласно вышеописанному способу измерения пластинчатой распыляемой мишени (наименование устройства: OLYMPUS DSX500). В результате, средний размер (АDtav) кристаллических зерен всей мишени был 34,2 мкм. Кроме того, подлежащую распылению поверхность Аu распыляемой мишени подвергали рентгеновской дифракции, и преимущественно ориентированную кристаллографическую плоскость оценивали согласно вышеописанному способу. В результате, была установлена предпочтительная ориентация плоскости {110} Аu к подлежащей распылению поверхности. Кроме того, определяли индекс N ориентации плоскости {110} согласно вышеописанному методу, и результат был 1,32. Такую Аu распыляемую мишени подвергали способу формирования пленки, описанному ниже, и определяли характеристики полученной пленки Аu.[0051] Then, the average crystal grain size Au of the sputtering target was measured according to the above-described plate sputtering target measurement method (device name: OLYMPUS DSX500). As a result, the average size (AD tav ) of the crystal grains of the entire target was 34.2 µm. In addition, the sputtered target Au surface to be sputtered was subjected to X-ray diffraction, and the predominantly oriented crystallographic plane was evaluated according to the above-described method. As a result, the preferred orientation of the {110} Au plane to the surface to be sputtered was established. In addition, the {110} plane orientation index N was determined according to the above method, and the result was 1.32. This Au sputter target was subjected to the film formation method described below, and the characteristics of the obtained Au film were determined.
(Примеры 2-7, сравнительные примеры 1 и 2)(Examples 2-7, Comparative Examples 1 and 2)
[0052] Аu заготовку, полученную так же, как в примере 1, подвергали ковке так же, как в примере 1, при степени обработки, показанной в таблице 1, получая материал Аu мишени. Затем материал Аu мишени после ковки подвергали термической обработке в условиях, показанных в таблице 1. После этого, материал Аu мишени после термической обработки шлифовали, получая Аu распыляемую мишень, имеющую такой же размер, как в примере 1. Твердость по Виккерсу, средний размер кристаллических зерен, преимущественно ориентированную плоскость распыляемой мишени и индекс N ориентации плоскости {110} измеряли и определяли так же, как в примере 1. Результаты измерения показаны в таблице 2. Такую Аu распыляемую мишень подвергали способу формирования пленки, описанному ниже, и определяли характеристики полученной пленки Аu. В Аu распыляемой мишени из сравнительного примера 1 границу кристаллических зерен нельзя было ясно идентифицировать, поэтому средний размер кристаллических зерен нельзя было измерить (соответствующая область в таблице 1 пустая (-)). [0052] The Au blank obtained in the same way as in Example 1 was subjected to forging in the same way as in Example 1 at the degree of processing shown in Table 1 to obtain the Au target material. Then, the target material Au after forging was subjected to heat treatment under the conditions shown in Table 1. Thereafter, the target material Au after heat treatment was ground to obtain an Au sputter target having the same size as in Example 1. Vickers hardness, average crystal size grains, the predominantly oriented plane of the sputtered target, and the orientation index N of the {110} plane orientation were measured and determined in the same manner as in Example 1. The measurement results are shown in Table 2. This Au sputtered target was subjected to the film formation method described below, and the characteristics of the resulting film were determined. Au. In the Au sputter target of Comparative Example 1, the crystal grain boundary could not be clearly identified, so the average crystal grain size could not be measured (corresponding area in Table 1 is blank (-)).
[0053][0053]
[%]Au purity
[%]
при ковке
[%]Degree of processing
forging
[%]
[°C]Temperature
[°C]
[мин]Time
[min]
[0054][0054]
[мкм]Average size of crystal grains
[µm]
{110}Plane Orientation Index N
{110}
* Каждое значение в скобках представляет отношение к HVtav.* Each value in brackets represents a relationship to HV tav .
Символ «-» в поле среднего размера кристаллических зерен указывает невозможность выполнения измерений из-за трудности в идентификации границы кристаллических зерен.The symbol "-" in the field of the average size of crystal grains indicates the impossibility of performing measurements due to the difficulty in identifying the boundary of crystal grains.
[0055] Аu распыляемые мишени из примеров 1-7 и сравнительных примеров 1 и 2 устанавливали в устройство распыления с одной пластиной (наименование устройства: ANELVA SPF530H). После вакуумирования устройства до 1×10-3 Па или менее выполняли распыление в следующих условиях: давление газообразного Аr 0,4 Па; подаваемая мощность постоянного тока 100 Вт; расстояние мишень-подложка 40 мм; и время распыления 5 мин, посредством чего формировали пленки Аu на 6-дюймовых (15,24 см) Si подложках (пластинах) соответственно. Распределение толщины каждой из полученных пленок Аu определяли следующим образом. Подложку, на которой было сформирована пленка Аu, устанавливали в рентгеновский флуоресцентный измеритель толщины, и толщину пленки Аu измеряли в следующих условиях: время измерения 60 сек; число повторных измерений 10; начальная точка измерения, участок конца подложки; и интервал точек измерения 5 мм. Четыре оси измерения устанавливали для измерения толщины пленки: две горизонтальных и вертикальных оси, проходящих через центр подложки, и две горизонтальных и вертикальных оси, проходящих через центр подложки, повернутой на 45° от исходного положения. После измерения, среднюю толщину пленки по 10 точкам определяли в каждой точке измерения. Затем определяли стандартное отклонение значений измерения, полученных в одном месте измерения на каждой из четырех осей, и определяли среднее значение стандартного отклонения значений измерения для всех точек измерения. Результаты показаны в таблице 3 в виде стандартного отклонения σ толщины пленки. Потом измеряли значение сопротивления пленки Аu с помощью метода четырех датчиков, и стандартное отклонение σ значения сопротивления определяли, как в случае толщины пленки. Результаты показаны в таблице 3 как стандартное отклонение σ значения сопротивления.[0055] The Au sputter targets from Examples 1-7 and Comparative Examples 1 and 2 were installed in a single plate sputtering apparatus (device name: ANELVA SPF530H). After the device was evacuated to 1×10 -3 Pa or less, spraying was performed under the following conditions: Ar gas pressure 0.4 Pa; DC power input 100W; target-substrate distance 40 mm; and a sputtering time of 5 minutes, whereby Au films were formed on 6-inch (15.24 cm) Si substrates (wafers), respectively. The thickness distribution of each of the resulting Au films was determined as follows. The substrate on which the Au film was formed was mounted in an X-ray fluorescent thickness gauge, and the thickness of the Au film was measured under the following conditions: measurement time 60 sec; number of repeated measurements 10; the starting point of measurement, the area of the end of the substrate; and an interval of measuring points of 5 mm. Four measurement axes were set to measure the film thickness: two horizontal and vertical axes passing through the center of the substrate, and two horizontal and vertical axes passing through the center of the substrate rotated by 45° from the initial position. After the measurement, the average film thickness over 10 points was determined at each measurement point. Then, the standard deviation of the measurement values obtained at one measurement location on each of the four axes was determined, and the average value of the standard deviation of the measurement values for all measurement points was determined. The results are shown in Table 3 as standard deviation σ of film thickness. Then, the resistance value of the Au film was measured using the four-sensor method, and the standard deviation σ of the resistance value was determined as in the case of the film thickness. The results are shown in Table 3 as the standard deviation σ of the resistance value.
[0056][0056]
толщины пленкиStandard deviation σ
film thickness
значения сопротивленияStandard deviation σ
resistance values
[0057] Таблица 2 и таблица 3 показывают, что в Аu распыляемых мишенях из примеров 1-7 твердость по Виккерсу составляет 40 или более и 60 или менее, и локальные вариации твердости по Виккерсу невелики. Кроме того, средний размер кристаллических зерен составляет 15 мкм или более и 200 мкм или менее, плоскость {110} преимущественно ориентирована к подлежащей распылению поверхности, и индекс N ориентации плоскости {110} больше чем 1. Пленка Аu, сформированная путем напыления с использованием Аu распыляемой мишени, имеющей вышеуказанные твердость по Виккерсу, средний размер кристаллических зерен и преимущественно ориентированную плоскость подлежащей распылению поверхности, является превосходной по равномерности распределения толщины пленки и равномерности значения сопротивления.[0057] Table 2 and Table 3 show that in the Au sputter targets of Examples 1-7, Vickers hardness is 40 or more and 60 or less, and local variations in Vickers hardness are small. In addition, the average crystal grain size is 15 µm or more and 200 µm or less, the {110} plane is predominantly oriented toward the surface to be sputtered, and the orientation index N of the {110} plane is greater than 1. Au film formed by sputtering using Au The sputtered target having the above Vickers hardness, average crystal grain size and predominantly oriented plane of the surface to be sputtered is excellent in film thickness distribution uniformity and resistance value uniformity.
(Примеры 8-12)(Examples 8-12)
[0058] Аu заготовку, полученную так же, как в примере 1, подвергали ковке так же, как в примере 1, при степени обработки, показанной в таблице 4, получая материал Аu мишени. Затем материал Аu мишени после ковки подвергали термической обработке в условиях, показанных в таблице 4. После этого, материал Аu мишени после термической обработки шлифовали, получая Аu распыляемую мишень, имеющую такой же размер, как в примере 1. [0058] The Au blank obtained in the same way as in Example 1 was subjected to forging in the same way as in Example 1 at the degree of processing shown in Table 4 to obtain the Au target material. Then, the target material Au after forging was subjected to heat treatment under the conditions shown in Table 4. Thereafter, the target material Au after heat treatment was ground to obtain an Au sputter target having the same size as in Example 1.
[0059][0059]
[%]Au purity
[%]
при ковке
[%]Degree of processing
forging
[%]
[°C]Temperature
[°C]
[мин]Time
[min]
[0060] Твердость по Виккерсу полученной Аu распыляемой мишени измеряли так же, как в примере 1. Кроме того, средний размер кристаллических зерен полученной Аu распыляемой мишени измеряли согласно вышеописанному способу измерения пластинчатой распыляемой мишени. Что касается результатов измерения, средние размеры (АDav1, АDav2, АDav3) кристаллических зерен в подлежащей распылению поверхности, первом сечении и втором сечении, среднее значение (средний размер (АDtav) кристаллических зерен всей мишени) вышеуказанных средних размеров кристаллических зерен и отношения соответствующих АDav1, АDav2, АDav3 к АDtav показаны в таблице 5. Кроме того, подлежащую распылению поверхность Аu распыляемой мишени подвергали рентгеновской дифракции и кристаллографическую плоскость с преимущественной ориентацией оценивали согласно вышеописанному способу. Кроме того, индекс N ориентации плоскости {110} определяли согласно вышеописанному способу. Результаты показаны в таблице 5. Такую Аu распыляемую мишень подвергали процессу формирования пленки таким же образом, как в примере 1, и определяли стандартное отклонение σ толщины полученной пленки Аu и стандартное отклонение σ значения сопротивления пленки Аu. Результаты показаны в таблице 6.[0060] The Vickers hardness of the obtained Au sputtering target was measured in the same manner as in Example 1. In addition, the average crystal grain size of the obtained Au sputtering target was measured according to the above-described plate sputtering target measurement method. With regard to the measurement results, the average sizes (AD av1 , AD av2 , AD av3 ) of the crystal grains in the surface to be sputtered, the first section and the second section, the average value (the average size (AD tav ) of the crystal grains of the entire target) of the above average crystal grain sizes and the ratios of the respective AD av1 , AD av2 , AD av3 to AD tav are shown in Table 5. In addition, the surface Au of the sputtering target to be sputtered was subjected to X-ray diffraction, and the preferred crystallographic plane was evaluated according to the above method. In addition, the orientation index N of the {110} plane was determined according to the method described above. The results are shown in Table 5. Such an Au sputter target was subjected to a film forming process in the same manner as in Example 1, and the standard deviation σ of the thickness of the obtained Au film and the standard deviation σ of the resistance value of the Au film were determined. The results are shown in Table 6.
[0061][0061]
[мкм]Average crystal grain size*
[µm]
{110}Plane Orientation Index N
{110}
* Каждое значение в скобках представляет отношение к АDtav.* Each value in brackets represents a relation to AD tav .
Символ «-» в поле среднего размера кристаллических зерен указывает невозможность выполнения измерений из-за трудности в идентификации границы кристаллических зерен.The symbol "-" in the field of the average size of crystal grains indicates the impossibility of performing measurements due to the difficulty in identifying the boundary of crystal grains.
[0062][0062]
толщины пленкиStandard deviation σ
film thickness
значения сопротивленияStandard deviation σ
resistance values
(Примеры 13-21, сравнительные примеры 3 и 4)(Examples 13-21, Comparative Examples 3 and 4)
[0063] Сначала некоторую массу Аu помещали в графитовый тигель и расплавляли. Полученное расплавленное Аu разливали в графитовую форму, получая Аu слиток. Поверхность Аu слитка шлифовали, посредством чего получали Аu заготовку (чистота: 99,99%), имеющую ширину 200 мм, длину 300 мм и толщину 45 мм. Затем Аu заготовку прокатывали при температуре 800°С, получая материал Аu мишени, имеющий ширину 70 мм, длину 200 мм и толщину 45 мм. Степень обработки при прокатке была до 80% в виде снижения толщины. Материал Аu мишени после прокатки подвергали термической обработке в условиях, показанных в таблице 7. Материал Аu мишени после термической обработки шлифовали, получая круглую пластинчатую Аu распыляемую мишень, имеющую диаметр 152,4 мм и толщину 5 мм.[0063] First, a certain mass of Au was placed in a graphite crucible and melted. The obtained molten Au was poured into a graphite mold to obtain an Au ingot. The surface of the Au ingot was ground, whereby an Au blank (purity: 99.99%) having a width of 200 mm, a length of 300 mm, and a thickness of 45 mm was obtained. Then, the Au blank was rolled at a temperature of 800°C to obtain an Au target material having a width of 70 mm, a length of 200 mm, and a thickness of 45 mm. The degree of processing during rolling was up to 80% in the form of reduction in thickness. The target material Au after rolling was subjected to heat treatment under the conditions shown in Table 7. The target material Au after heat treatment was ground to obtain a round plate Au sputter target having a diameter of 152.4 mm and a thickness of 5 mm.
[0064][0064]
[%]Au purity
[%]
при прокатке
[%]Degree of processing
when rolling
[%]
[°C]Temperature
[°C]
[мин]Time
[min]
[0065] Полученную Аu распыляемую мишень измеряли, определяя среднее значение (НVtav) твердости по Виккерсу всей мишени и средний размер (АDtav) кристаллических зерен всей мишени так же, как в примере 1. Кроме того, кристаллографическую плоскость, преимущественно ориентированную к подлежащей распылению поверхности Аu распыляемой мишени, оценивали так же, как в примере 1, и индекс N ориентации плоскости {110} измеряли и определяли так же, как в примере 1. Результаты показаны в таблице 8. Такую Аu распыляемую мишень подвергали процессу формирования пленки таким же образом, как в примере 1, и определяли стандартное отклонение σ толщины полученной пленки Аu и стандартное отклонение σ значения сопротивления пленки Аu. Результаты показаны в таблице 9.[0065] The obtained Au sputtered target was measured by determining the average value (HV tav ) of the Vickers hardness of the entire target and the average size (AD tav ) of the crystal grains of the entire target in the same way as in example 1. In addition, the crystallographic plane, predominantly oriented to the subject surface sputtering of the Au sputtering target was evaluated in the same way as in Example 1, and the orientation index N of the {110} plane was measured and determined in the same way as in Example 1. The results are shown in Table 8. in the same manner as in Example 1, and the standard deviation σ of the thickness of the obtained Au film and the standard deviation σ of the resistance value of the Au film were determined. The results are shown in Table 9.
[0066][0066]
[мкм]Average size of crystal grains
[µm]
{110}Plane Orientation Index N
{110}
[0067][0067]
толщины пленкиStandard deviation σ
film thickness
значения сопротивленияStandard deviation σ
resistance values
(Пример 22)(Example 22)
[0068] Сначала некоторую массу Аu помещали в графитовый тигель и расплавляли. Полученное расплавленное Аu разливали в графитовую форму, получая Аu слиток. Поверхность Аu слитка шлифовали и делали отверстие диаметром 50 мм, посредством чего получали Аu заготовку (чистота: 99,99%), имеющую внешний диаметр 100 мм, внутренний диаметр 50 мм и длину 200 мм. Затем цилиндрическую Аu заготовку ковали при температуре 800°С с сердечником, вставленным в ее полую часть, получая материал Аu мишени трубчатой формы, имеющий внешний диаметр 80 мм, внутренний диаметр 50 мм и длину 400 мм. Степень обработки при ковке была 35% в виде снижения толщины. Материал Аu мишени трубчатой формы после ковки подвергали термической обработке при температуре 500°С в течение 30 минут. Материал Аu мишени после термической обработки шлифовали, получая цилиндрическую Аu распыляемую мишень, имеющую внешний диаметр 70 мм, внутренний диаметр 65 мм и длину 350 мм.[0068] First, a certain mass of Au was placed in a graphite crucible and melted. The obtained molten Au was poured into a graphite mold to obtain an Au ingot. The surface of the Au ingot was ground and a hole was made with a diameter of 50 mm, whereby an Au billet (purity: 99.99%) having an outer diameter of 100 mm, an inner diameter of 50 mm, and a length of 200 mm was obtained. Then, the cylindrical Au billet was forged at a temperature of 800°C with the core inserted into its hollow portion to obtain a tubular-shaped Au target material having an outer diameter of 80 mm, an inner diameter of 50 mm, and a length of 400 mm. The forging treatment rate was 35% in terms of thickness reduction. The Au material of the tubular-shaped target after forging was subjected to heat treatment at a temperature of 500° C. for 30 minutes. The target Au material after heat treatment was ground to obtain a cylindrical Au sputter target having an outer diameter of 70 mm, an inner diameter of 65 mm, and a length of 350 mm.
[0069] Твердость по Виккерсу полученной Аu распыляемой мишени измеряли согласно вышеописанному способу измерения цилиндрической распыляемой мишени. Твердость по Виккерсу измеряли в точках измерения с тестовой силой 200 гс (нагрузка прессования). Результаты были следующие: среднее значение (НVav1) твердости по Виккерсу на первой прямой линии в подлежащей распылению поверхности было 50,6, среднее значение (НVav2) твердости по Виккерсу на второй прямой линии в подлежащей распылению поверхности было 50,4, среднее значение (НVav3) твердости по Виккерсу в сечении было 52,0 и среднее значение (твердость по Виккерсу (HVtav) всей мишени) из НVav1, НVav2 и НVav3 было 51,0. Отношения НVav1, НVav2 и НVav3 к твердости по Виккерсу (HVtav) всей мишени были 0,99 (НVav1/HVtav), 0,99 (НVav2/HVtav) и 1,02 (НVav3/HVtav), соответственно.[0069] The Vickers hardness of the resulting Au sputter target was measured according to the above-described method for measuring a cylindrical sputter target. The Vickers hardness was measured at the measurement points with a test force of 200 gf (compression load). The results were as follows: the average value (HV av1 ) of the Vickers hardness in the first straight line in the surface to be sprayed was 50.6, the average value (HV av2 ) of the Vickers hardness in the second straight line in the surface to be sprayed was 50.4, the average value (HV av3 ) cross-sectional Vickers hardness was 52.0 and the average (Vickers hardness (HV tav ) of the whole target) of HV av1 , HV av2 and HV av3 was 51.0. The ratios of HV av1 , HV av2 and HV av3 to the Vickers hardness (HV tav ) of the whole target were 0.99 (HV av1 /HV tav ), 0.99 (HV av2 /HV tav ) and 1.02 (HV av3 /HV tav ), respectively.
[0070] Затем измеряли средний размер кристаллических зерен Аu распыляемой мишени согласно вышеописанному способу измерения цилиндрической распыляемой мишени. В результате, средний размер (АDtav) кристаллических зерен всей мишени был 38,1 мкм. Кроме того, подлежащую распылению поверхность Аu распыляемой мишени подвергали рентгеновской дифракции, и преимущественно ориентированную кристаллографическую плоскость оценивали согласно вышеописанному способу. В результате, была установлена предпочтительная ориентация плоскости {110} Аu к подлежащей распылению поверхности. Кроме того, определяли индекс N ориентации плоскости {110} согласно вышеописанному методу, и результат был 1,31. Такую Аu распыляемую мишени подвергали способу формирования пленки, описанному ниже, и определяли характеристики полученной пленки Аu.[0070] Then, the average crystal grain size Au of the sputtering target was measured according to the above-described method for measuring a cylindrical sputtering target. As a result, the average size (AD tav ) of the crystal grains of the entire target was 38.1 µm. In addition, the sputtered target Au surface to be sputtered was subjected to X-ray diffraction, and the predominantly oriented crystallographic plane was evaluated according to the above-described method. As a result, the preferred orientation of the {110} Au plane to the surface to be sputtered was established. In addition, the {110} plane orientation index N was determined according to the above method, and the result was 1.31. This Au sputter target was subjected to the film formation method described below, and the characteristics of the obtained Au film were determined.
(Примеры 23-28, сравнительные примеры 5 и 6)(Examples 23-28, Comparative Examples 5 and 6)
[0071] Аu заготовку, полученную так же, как в примере 22, подвергали ковке так же, как в примере 22, при степени обработки, показанной в таблице 10, получая материал Аu мишени. Затем материал Аu мишени после ковки подвергали термической обработке в условиях, показанных в таблице 10. После этого, материал Аu мишени после термической обработки шлифовали, получая Аu распыляемую мишень, имеющую такую же форму, как в примере 22. Твердость по Виккерсу и средний размер (АDtav) кристаллических зерен Аu распыляемой мишени измеряли так же, как в примере 22. Кроме того, кристаллографическую плоскость, преимущественно ориентированную к подлежащей распылению поверхности Аu распыляемой мишени, оценивали так же, как в примере 22, и индекс N ориентации плоскости {110} определяли так же, как в примере 22. Результаты показаны в таблице 11. Такую цилиндрическую Аu распыляемую мишень подвергали способу формирования пленки, описанному ниже, и определяли характеристики полученной пленки Аu.[0071] The Au blank obtained in the same way as in Example 22 was subjected to forging in the same way as in Example 22 at the processing rate shown in Table 10 to obtain the Au target material. Then, the target material Au after forging was subjected to heat treatment under the conditions shown in Table 10. Thereafter, the target material Au after heat treatment was ground to obtain an Au sputter target having the same shape as in Example 22. Vickers hardness and average size ( AD tav ) of the crystal grains Au of the sputtered target was measured in the same way as in Example 22. In addition, the crystallographic plane predominantly oriented toward the surface of the sputtered target to be sputtered Au was evaluated in the same way as in Example 22, and the orientation index N of the {110} plane was determined in the same way as in Example 22. The results are shown in Table 11. This cylindrical Au sputter target was subjected to the film forming method described below, and the characteristics of the resulting Au film were determined.
[0072][0072]
[%]Au purity
[%]
при ковке
[%]Degree of processing
forging
[%]
[°C]Temperature
[°C]
[мин]Time
[min]
[0073][0073]
[мкм]Average size of crystal grains
[µm]
{110}Plane Orientation Index N
{110}
* Каждое значение в скобках представляет отношение к НVtav.* Each value in brackets represents a relationship to HV tav .
Символ «-» в поле среднего размера кристаллических зерен указывает невозможность выполнения измерений из-за трудности в идентификации границы кристаллических зерен.The symbol "-" in the field of the average size of crystal grains indicates the impossibility of performing measurements due to the difficulty in identifying the boundary of crystal grains.
[0074] Аu распыляемые мишени из примеров 22-28 и сравнительных примеров 5 и 6 устанавливали в устройство распыления с цилиндром. После вакуумирования устройства до 1×10-3 Па или менее выполняли распыление в следующих условиях: давление газообразного Аr 0,4 Па; подаваемая мощность постоянного тока 100 Вт; расстояние мишень-подложка 40 мм; и время распыления 5 мин, посредством чего формировали пленки Аu на 6-дюймовых Si (15,24 см) подложках (пластинах) соответственно. Распределение толщины пленки каждой из полученных пленок Аu измеряли согласно вышеописанному способу, определяя стандартное отклонение σ толщины полученной пленки Аu. Кроме того, определяли стандартное отклонение σ значения сопротивления согласно вышеописанному способу. Результаты показаны в таблице 12.[0074] The Au sputter targets from Examples 22-28 and Comparative Examples 5 and 6 were installed in a cylinder sputtering device. After the device was evacuated to 1×10 -3 Pa or less, spraying was performed under the following conditions: Ar gas pressure 0.4 Pa; DC power input 100W; target-substrate distance 40 mm; and a sputtering time of 5 minutes, whereby Au films were formed on 6-inch Si (15.24 cm) substrates (wafers), respectively. The film thickness distribution of each of the obtained Au films was measured according to the above method by determining the standard deviation σ of the thickness of the obtained Au film. In addition, the standard deviation σ of the resistance value was determined according to the above method. The results are shown in Table 12.
[0075][0075]
толщины пленки Standard deviation σ
film thickness
значения сопротивленияStandard deviation σ
resistance values
[0076] Таблица 11 и таблица 12 показывают, что в Аu распыляемых мишенях из примеров 22-28 твердость по Виккерсу составляет 40 или более и 60 или менее, и локальные вариации твердости по Виккерсу невелики. Кроме того, средний размер кристаллических зерен составляет 15 мкм или более и 200 мкм или менее, плоскость {110} преимущественно ориентирована к подлежащей распылению поверхности и индекс N ориентации плоскости {110} более чем 1. Пленка Аu, сформированная путем напыления с использованием Аu распыляемой мишени, имеющей вышеуказанные твердость по Виккерсу, средний размер кристаллических зерен и преимущественно ориентированную плоскость подлежащей распылению поверхности, является превосходной по равномерности распределения толщины пленки и равномерности значения сопротивления.[0076] Table 11 and Table 12 show that in the Au sputter targets of Examples 22-28, Vickers hardness is 40 or more and 60 or less, and local variations in Vickers hardness are small. In addition, the average crystal grain size is 15 µm or more and 200 µm or less, the {110} plane is predominantly oriented toward the surface to be sputtered, and the orientation index N of the {110} plane is more than 1. The Au film formed by sputtering using the Au sputter A target having the above Vickers hardness, average crystal grain size and predominantly oriented plane of the surface to be sputtered is excellent in film thickness distribution uniformity and resistance value uniformity.
(Примеры 29-33)(Examples 29-33)
[0077] Аu заготовку, полученную так же, как в примере 22, подвергали ковке так же, как в примере 22, при степени обработки, показанной в таблице 13, получая материал Аu цилиндрической мишени. Затем материал Аu мишени после ковки подвергали термической обработке в условиях, показанных в таблице 13. После этого, материал Аu мишени после термической обработки шлифовали, получая Аu распыляемую мишень, имеющую такую же форму, как в примере 22. [0077] The Au blank obtained in the same manner as in Example 22 was subjected to forging in the same manner as in Example 22 at the processing rate shown in Table 13 to obtain an Au cylindrical target material. Then, the target material Au after forging was subjected to heat treatment under the conditions shown in Table 13. Thereafter, the target material Au after heat treatment was ground to obtain an Au sputter target having the same shape as in Example 22.
[0078][0078]
[%]Au purity
[%]
при ковке
[%]Degree of processing
forging
[%]
[°C]Temperature
[°C]
[мин]Time
[min]
[0079] Твердость по Виккерсу полученной Аu распыляемой мишени измеряли так же, как в примере 22. Кроме того, средний размер кристаллических зерен полученной Аu распыляемой мишени измеряли согласно вышеописанному способу измерения цилиндрической распыляемой мишени. Что касается результатов измерения, средние размеры (АDav1, АDav2, АDav3) кристаллических зерен в первой подлежащей распылению поверхности, второй подлежащей распылению поверхности и сечении, среднее значение (средний размер (АDtav) кристаллических зерен всей мишени) вышеуказанных средних размеров кристаллических зерен и отношения соответствующих АDav1, АDav2, АDav3 к АDtav показаны в таблице 14. Кроме того, подлежащую распылению поверхность Аu распыляемой мишени подвергали рентгеновской дифракции и кристаллографическую плоскость с преимущественной ориентацией оценивали согласно вышеописанному способу. Кроме того, определяли индекс N ориентации плоскости {110}. Результаты показаны в таблице 14. Такую Аu распыляемую мишень подвергали процессу формирования пленки таким же образом, как в примере 22, и определяли стандартное отклонение σ толщины полученной пленки Аu и стандартное отклонение σ значения сопротивления пленки Аu. Результаты показаны в таблице 15.[0079] The Vickers hardness of the obtained Au sputtering target was measured in the same manner as in Example 22. In addition, the average crystal grain size of the obtained Au sputtering target was measured according to the above-described method for measuring a cylindrical sputtering target. With regard to the measurement results, the average sizes (AD av1 , AD av2 , AD av3 ) of the crystal grains in the first surface to be sputtered, the second surface to be sprayed and the cross section, the average value (average size (AD tav ) of the crystal grains of the entire target) of the above average crystal grain sizes grains and the ratios of the respective AD av1 , AD av2 , AD av3 to AD tav are shown in Table 14. In addition, the sputtered target surface Au to be sputtered was subjected to X-ray diffraction, and the preferred orientation crystallographic plane was evaluated according to the above method. In addition, the index N of the {110} plane orientation was determined. The results are shown in Table 14. Such an Au sputter target was subjected to a film formation process in the same manner as in Example 22, and the standard deviation σ of the thickness of the obtained Au film and the standard deviation σ of the resistance value of the Au film were determined. The results are shown in Table 15.
[0080][0080]
[мкм]Average crystal grain size*
[µm]
* Каждое значение в скобках представляет отношение к АDtav.* Each value in brackets represents a relation to AD tav .
Символ «-» в поле среднего размера кристаллических зерен указывает невозможность выполнения измерений из-за трудности в идентификации границы кристаллических зерен.The symbol "-" in the field of the average size of crystal grains indicates the impossibility of performing measurements due to the difficulty in identifying the boundary of crystal grains.
[0081][0081]
толщины пленкиStandard deviation σ
film thickness
значения сопротивленияStandard deviation σ
resistance values
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY
[0082] Способ получения Аu распыляемой мишени согласно настоящему изобретению применим для получения Аu распыляемой мишени, используемой для формирования пленки Аu, используемой в разных приложениях. Кроме того, способ получения пленки Аu с использованием Аu распыляемой мишени, полученной с помощью способа получения Аu распыляемой мишени согласно настоящему изобретению может давать пленку Аu, превосходную по равномерности распределения толщины пленки и значения сопротивления. Таким образом, характеристики пленки Аu, используемой в разных приложениях, могут быть улучшены.[0082] The method for producing an Au sputtering target according to the present invention is applicable to producing an Au sputtering target used to form an Au film used in various applications. In addition, the method for producing an Au film using an Au sputter target obtained by the method for producing an Au sputter target according to the present invention can produce an Au film excellent in film thickness distribution uniformity and resistance value. Thus, the characteristics of the Au film used in various applications can be improved.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017234730 | 2017-12-06 | ||
JP2017-234730 | 2017-12-06 | ||
PCT/JP2018/044717 WO2019111945A1 (en) | 2017-12-06 | 2018-12-05 | Method for producing gold sputtering target and method for producing gold film |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020122019A3 RU2020122019A3 (en) | 2022-01-10 |
RU2020122019A RU2020122019A (en) | 2022-01-10 |
RU2784174C2 true RU2784174C2 (en) | 2022-11-23 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002146521A (en) * | 2000-11-10 | 2002-05-22 | Nikko Materials Co Ltd | Method for manufacturing gold target |
RU2214477C2 (en) * | 2001-07-18 | 2003-10-20 | Дочернее государственное предприятие "Институт ядерной физики" Национального ядерного центра Республики Казахстан | Installation for coating deposition |
RU2214476C2 (en) * | 2001-07-18 | 2003-10-20 | Дочернее государственное предприятие "Институт ядерной физики" Национального ядерного центра Республики Казахстан | Method of forming coat from precious metals and their alloys |
WO2015111563A1 (en) * | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 株式会社フルヤ金属 | Gold or platinum target, and production method for same |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002146521A (en) * | 2000-11-10 | 2002-05-22 | Nikko Materials Co Ltd | Method for manufacturing gold target |
RU2214477C2 (en) * | 2001-07-18 | 2003-10-20 | Дочернее государственное предприятие "Институт ядерной физики" Национального ядерного центра Республики Казахстан | Installation for coating deposition |
RU2214476C2 (en) * | 2001-07-18 | 2003-10-20 | Дочернее государственное предприятие "Институт ядерной физики" Национального ядерного центра Республики Казахстан | Method of forming coat from precious metals and their alloys |
WO2015111563A1 (en) * | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 株式会社フルヤ金属 | Gold or platinum target, and production method for same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11795540B2 (en) | Gold sputtering target and method for producing the same | |
US11817299B2 (en) | Gold sputtering target | |
US11555238B2 (en) | Producing method for gold sputtering target and producing method for gold film | |
RU2784174C2 (en) | Method for production of gold film, using gold sprayed target | |
JPH0610107A (en) | Manufacture of metallic ti target for sputtering | |
RU2785507C2 (en) | Golden sprayed target and its production method | |
RU2785130C2 (en) | Golden sprayed target | |
JP4676796B2 (en) | Magnesium oxide single crystal and method for producing the same | |
EP1091015A1 (en) | Co-Ti ALLOY SPUTTERING TARGET AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |