WO1990010089A1 - Nouvelle substance non monocristalline contenant de l'iridium, du tantale et de l'aluminium - Google Patents

Description

明 細

I r ， T a 及び A £ を舎有す る新規な非単 晶 K物 S

. 発明の分野

本 ¾明 は、 化学的安定性、 電気化学的安定性、 ¾酸化性、 Si溶 ¾ 性、 S熟性、 S熱衝撃性、 機弒 S 尉久性等の総合強度特性に儍れた 新規な I r , T a &び A £ を必須構成成分 と して 舎有す る非単結晶 K物質に す る。 本発明はま た、 支持体 と の密着 ¾に愎れた被膜 と して前記非単結晶質物覚を有す る新規な部材に関す る。 本発明によ り提供ざれる こ れ ら の非単結晶 ¾物 ¾及び部材は、 種々 G用途に有 ¾に ¾ い る こ とがで き る。 発明の背景

無機材料分野において、 般に非単結晶質合金ま た は非単結晶 ¾ 金属物質 と 呼称さ れる従来の無機材料は、 その成分元素力;一定量混 ざ っ た溶融状態か ら凝固 させ、 適当な冷却速度で冷却 して製造 し、 成形加工 して使用 さ れる こ とが多 い。 こ の抱、 該無機材料は、 成分 元素を粉状に して均一に混合 し、 次いで適当な温度で加圧焼結 して 製造さ れる場合 も あ る。 更に、 該無機材料は、 溶融合金 -を金属板丄 に ^下さ せて急冷固化さ せ、 金属板の温度変化や雰囲気の温度を調 整 して、 全体的に は高い冷却速度を与えて ァ Λ- フ ァ ス固体を製造 する融体急冷法や、 十分な真空状態に减圧さ れた容器內で加熱さ れ 蒸発す る成分元素を所望の基体 O表面に付着凝集 して製造す る蒸着 法等に よ り 製造さ れる場合 も あ る。

こ の よ う に種々 の製造方法によ っ て多種多様の非単結晶質合金が 製造さ れ、 今 日 で は多 く の用途に使用 さ れて い る。 それ ら の非単結 晶質合金は、 様々 な分野て' リ ボ ン状、 細線状、 粉粒状、 膜状、 バル ク 状、 その他の適当な形状に成形さ れて使用 さ れて い る。

こ れら の非単結晶質合金の一例と して、 特開昭 5 9 ( 1 9 8 4 ) - 9 6 S 7 1 号公報によ り 液体噴射記録装置の発熱抵抗体の構成材 料と して T a — A ^合金が提案されてい る。

こ の T a — A £合金は、 形成が比較的容易でア モ ル フ ァ ス状態を と.り易 く 、 融点が高 く 、 高温下て比較的優れた機椟的特性を有する ものである こ とから、 注目に価する ものである。 しかしながら、 化 学的反応や電気化学的反応に対する ©性の点において、 最近の各種 デバ ' ス の構成材料に要求される条件を十分に溝足する も のではな い o

と こ ろて、 最近の各種デバイ スにおいては、 ある種の材料で構成 される部材が化学的反応や電気化学的反応にさ ら される こ とが多 く . ま た強い衝擘に繰り返しさ ら されるなど使用される際の環境条件が し い場合、 該部材には、 厳しい璟境条袢に対する耐性と して化学 的安定性、 電気化学的安定性、 耐酸化性、 耐溶解性、 耐熱性、 耐然 衝擊性、 耐摩耗性、 機械的耐久性等の総合強度特性が要求される。 更に、 高温下で使用される場合には、 該部材には高い耐熱性が要求 される。 しかも、 そ の熱的な条件は、 該部材に ¾ して化学的、 電気 化学的な条件や機械的強度に藺わる条件などと複合的に影響を及ぼ す 0で、 該部材には一屠高水準の総合強度特性が要求される

ま た、 部材を構成する材料が極めて短い時藺間隔で温度差の極め て大き い範囲にわたる温度上昇及び温度下降にさ ら された り する埸 合には、 前述した複合的な影響は格段に大き く なる。 加えて、 使用 目的によ って は、 厳しい雰面気条件下であっても、 所定の材料を用 いて正確かつ確実な測定等がなされなければな らない場合もある _c また、 器具や部品の本体を保護するために、 それらの本体の表面 に遛当な材料を膜状に被覆する こ とが行われる。 この場合、 被膜に は、 前述した高い総合強度特性のほかに、 支持体と して の本体に ¾ する高い密着性が要求される。

と こ ろが、 従来既知の材料は、 いずれも上述した要求を十分に^ 足する も ので はない _e

こ う した こ とから、 前述した化学的安定性、 電気化学的安定性、 耐酸化性、 耐溶解性、 耐熱性、 耐熱衝擊性、 S摩耗牲、 機械的 g久 性等 Ο総合強度特性の全てを十分高い水準を も って満足し、 かつ作

¾ C Π- 上 S 格 レか U

作製が容易である材料の提供に対する要求が高ま つて ている。 発明の要約

本発明の目的は、 各種デバイ ス の作製に使用する材料に対する上 逑の各種要求を満足する新規な無機材料を提供する こ とにあ る _c 本発明の他の目的は、 化学的安定性、 電気化学的安定性、 耐酸化 性、 耐溶解性、 耐熱性、 S熱衝擊性、 耐摩耗性、 機械的 &久倥等 総合強度特性に ¾れ、 各種のデバイ スの作製に好適に使用て き る リ ジ ゥ ム （ I r ) 、 タ ン タ ル （ T a 及びァ ル 二 ゥ ム （ A £ も 必須の構成成分と して含有する新規な非単結晶質物質を提供する こ とにある。

本発明の更なる目的は、 化学的安定性、 電気化学的安定性、 耐酸 化性、 耐溶解性、 g熱性、 耐熱衝撃性、 酎摩耗性、 機械的耐久性等 の総合強度特性に優れ、 かつ支持体に対する密着性に優れ、 各種の デバイ ス の作製に好適に使用でき る イ リ ジ ウ ム （ J r 、 ク ン タ ( T a ) 及びア ル ミ ニ ウ ム （ A £ ) を必須の構成成分と して含有す る新規な非単結晶質物質を提供する こ と にある。

本発明者ら は、 最近の各種デバィ ス の構成材料に要求される上述 した諸要件を溝足して新規材料の提供に対する要求に応えるべ く 、 既に提案されてい る T a - 合金について研究を重ね、 イ リ ジ ゥ ム （ I r 〉 と タ ンタ ル （ T a ) と ア ル ミ ニ ウ ム （ A £ ) と の 3 元素 で構成される材料をい く つか作製し、 それらの材料について検討し た と こ ろ、 I r と T a と A £ がそれぞれ特定の組成割合で含有 して な る非単結晶 ¾物質が化学的安定性、 電気化学的安定性、 耐酸化性 耐溶解性、 耐熱性、 耐熱衝撃性、 耐摩耗性、 機械的耐久性等の総台 強度特性の全てを十分高い水準で滴足し、 各種デバィ スの構成部材 の作製に好適に使用でき 、 該部材は特性のばらつき がな く 、 县期間 の使用に耐え得る も øである こ とが判っ た。 本発明 こ の発見に基 づいて完成したものである。

本発明によ る非単結晶質物質は、 イ リ ジ ウ ム （ I r ) と タ ン タ ル （ T a ) と ア ル ミ ニ ウ ム （ A ) と の 3 元素をそれぞれ 2 8 乃至 9 0原子 、 5 乃至 6 5 原子％及び 1 乃至 4 5 原子％の組成割合で 含有する非晶質 （ア モルフ ァ ス ） 物質、 多結晶質 （ポ リ ク リ スタル） 物 Κ又はァモ ル フ 7 ス物質と ポ リ ク リ ス タ ル物 Κ とが混在した ί ^ (以下、 " 非単結晶 I r - Τ ₃ · Α 物 Κ " 又は " I r 一丁 a - A 合金 " と い う 。 ） であ る。 こ の非単結晶 I r — T a A £敉 K は、 本発明者らが実験を介して開発した従来未知の新規物 Kてある。 即ち、 本発明者らは、 耐熱性及び耐酸化性に富みかつ化学 β¾に安 定である物質の観点でイ リ ジウ ム （ I r ) を選択 し、 機械的強度 を有 し、 耐溶解性に富む酸化物を もた らす物質の観点でタ ンタ ル ( T a ) を選択し、 そ して加工性及び密着性に富み、 かつ耐溶解性 に富む酸化物をもた らす物質の観点でアル ミ ニ ウ ム （ A ） を選択 し、 これらの 3 元素を所定の組成割合で舍有する非単結晶黉物質サ ンプルをスパ ッ タ リ ング法によ り複数偭作製した。

それぞれのサ ンプルは、 第 2図に示すスパ ッ タ リ ング装置 （商品 名 ： スパ ッ タ リ ング装置 C F S — 8 E P , 株式会社德田製作所製） を使用 し、 単結晶 S i 基板及び表面に 2. 5 A' mの S i 0 ₂ を形成 した単結晶 S i 基板上に成膜する こ とによ り作製した。 第 2 図にお いて 2 0 1 は成膜室を示す。 2 0 2 は、 或膜室 2 0 1 内に設け られ た基板 2 0 3 を保持する ための基板ホルダ一であ る。 基板ホルダー 2 0 2 には基板 2 0 3を加熱するためのヒータ ー （図示せず） が内 蔵されている。 基板ホルダー 2 0 2 は系外に設置された駆動モータ (図示せず） から延びる面転シ ャ フ ト 2 1 7 によ り支持され、 上下 移動でき、 かつ面転でき るよ う に設計されている - 成膜室 2 0 1 內 の基板 2 0 3 に対向する位置には、 成膜用ターゲッ ト を保持するた め o タ ー ゲ ト ホ ルグー 2 0 5 が設置さ れて い る 。 2 0 6 、 ク ー ゲ ッ ト ホルダ— 2 0 5 の表面に置かれた S 9. 9 重量％以上 G)純度の A. ί 扳か ら な る A タ 一 Y 1' であ る。 2 0 7 は、 A £ タ一ゲ ' ト 上 gE置さ れた S' 9. 9 重量％以上の純度の 〗 r ン ー ト か ら な る I r ク ーゲ ン ト で あ る。 同様に 2 0 3 は、 A £ タ ーゲ ン ト 上に配置さ れ た S 9. 9 重量％ 上の純度丁 a ン一 ト か ら な る T a ク一ゲ ソ ト であ る I r タ ーゲ ソ ト 2 G 了 と T a タ ー ゲ ソ ト 2 C' 8 、 第 4 図に示 すよ ' に 、 そ れぞれ所定面積の複数個 A ί. タ一ゲ 二 ト 2 G G の衷 面に所定の間隔て配置さ れる。 I r タ 一ゲ ッ ト 2 G 7 と 丁 a タ 一ゲ , ト 2 0 S の個々 の面積及び配置は、 希望す る . 丁 . 及 V A £ を所定の組成割合で含有する膜が三者の タ一ゲ ト の面積比の闋係 を如何に した ら得 ら れるかを予め見極め、 検量線を 作 g し、 該検 fi 線に基づいて行 う よ う にす る。

2 】 8 は、 タ ーゲ ッ ト 2 0 C , 2 0 7 及び 2 0 S が側面か ら プラ ズマ に よ り スパ ッ タ さ れな いよ う に それ ら タ ーゲ ッ ト の側面 覆 う 防護壁で あ る。 2 0 4 は、 タ ーゲ ッ ト ホルダー 2 0 5 の上部の位 S で基板 2 0 3 と タ ーゲ ッ ト 2 0 6 , 2 0 7 及び 2 0 8 の間の空間を 遮斷す る よ う に水平に移動する よ う に設け ら れた シ ッ タ ー板で あ る。 該 シ ャ ッ タ ー板 2 0 4 は、 つぎのよ う に使用 さ れる 即 ち、 成 膜開始前に、 タ ーゲ ッ ト 2 0 G , 2 0 7 及び 2 0 8 を保持す る タ ー ゲ ッ ト ホ ルダ ー 2 0 5 の上部に移動させ、 ガ ス供給管 2 1 2 を介 し て ア ルゴ ン （ A r ) ガス等の不活性ガスを成膜室 2 0 1 内に導入 し R F電源 2 1 5 よ り R F電力を印加 して該ガスをプラ ズマ化 し、 生 成 した プラ ズマ によ り タ 一ゲ ッ ト 2 0 G , 2 0 7 及び 2 0 8 をスパ ッ タ して該タ ーゲ ッ ト のそれぞれの表面の不純物を除まする。 そ の 後該 シ ャ ッ タ ー板 2 0 4 は、 成膜を害 し な い位置 （図示せず） に移 動させ る。

R F電源 2 1 5 は、 導線 2 1 6 を介 して成膜室 2 0 1 の周囲壁に 電気的に接続さ れ、 ま た、 導線 2 1 7 を介 して タ ーゲ ッ ト ホ ルダ一 2 0 5 に電気的に接続されて い る 。 2 1 4 は、 マ ッ チ ン グ ボ ッ ク ス で あ る 。

タ -ゲ ツ ト ホノレダ一 2 0 5 に は、 成膜中にタ 一ゲ 2 0 6 , 2 C 7 及び 2 0 S が所定の温度に保持されるよ う に冷却水も內部循 璟させる機構 （図示せず） が設け られて い る 。 成膜室 2 0 1 に ；ま、 該成膜室 O内部を排気するための排気管 2 1 0 が設け られてお り、 該排気管は排気パルブ 2 1 1 を介 して真空ポ ン プ （図示せず） に連 通 してい る _c 2 0 2 は、 成膜室 2 0 1 内にァ ノレ ゴ ンガス （ A 1 ±' ス） 、 ヘ リ ウ ム ガス （ H e ガス） 等のス パ ッ 夕 リ ン グ用ガスを導入 するた めのガス供^管である。 2 1 3 は、 ガス供給管に設け ら た ス パ ッ タ リ ング用ガス の流量調節バルブで あ る 。 2 0 9 は、 タ一 ゲ ン ト ホ ルダ ー 2 0 5 を成膜室 2 0 1 から電気的に絶緣するため タ ーゲッ ト ホルダ一 2 0 5 と成膜室 2 0 1 ©底壁との間に設け られ た絶緣碍子である 2 1 9 は、 成膜室 2 0 1 に設け られた真空計て ある _e 該真空計によ り、 成膜室 2 0 1 の内圧が自動的に検知される , 第 2 図に図示の装置においては、 上述したよ う にタ ーゲッ ト ホ Λ ダ一が 1 つ設け られた形態のものであるが、 複数のタ ーゲソ ト ホル ダ _を設ける こ と もでき る。 その場合、 それらのタ ーゲ . ト ホルグ 一を成膜室 2 0 1 內の基板 2 0 3 と対向する位置に同心円上に等間 隙て配列する そ して、 それぞれのタ ーゲッ ト ホルダ一には、 個 の独立 した R F電源をマ チ ングボ ッ ク スを介して電気的に接続 させる。 上述の場合、 3種のターゲッ ト、 即ち、 I r タ ーゲッ

T a タ ーゲッ ト及び A ターゲッ トを使用する こ とから、 3 愐のタ 一ゲ ッ ト ホ ルダーを上述したよ う に或膜室 2 0 1 内に配列し そ れ ぞれの夕 ーゲッ ト ホルダー上にそれぞれのターゲッ トを涸々 に設置 する。 こ の場会、 倔々 のタ ーゲッ ト について所定の R F電力を狻立 に印加で き る のて、 成膜する膜構成元素の組成割合を変化させて ί r , T a 及び A の元素の 1 つ又はそれ以上が膜] S方向に変化し た膜を形成する こ とができ る。 上述の第 2図に示した装置を使 した各サ ン プル O作製 、 そ C 都度 A £ タ ー ゲ ッ ト 2 0 6 上へ の I r タ — ゲ ノ ト 2 0 了 及 T a - ーゲ ッ ト 2 0 S の配置を、 得よ う とする所定 G I ； · , 丁 a 及 A ί の組成割合の非単結晶贅物踅 （膜） について の予め招意 した校量 ¾ に基づいて行っ た以タ !·は、 下記の成膜条件で行っ た。

基板ホ ルダー 2 0 2 上に配置した基板 ：

4 i n ch ø サ イ ズの S i 単結晶 基板（ヮ ッ カ ー社製）（ 1 抆） 及び 2. 5 m厚の S i 0 ₂膜を 表面に形成した 4 i n ch サ イ ズの S 〖 単結晶基板 （ヮ ッ 力 一社製） （ 3抆）

基板設定温度 ： 5 0 'c

ベー ス プ レ ッ シ ャ ー ： 2. 6 X 1 0— ⁴ P a以下

高周波 （ R F ) 電力 ： 1 0 0 0 W

ス バ 'ノ タ リ ン グ用ガス及びガ ス圧 ： ァ ル ゴ ン ガ ス 、 Q. 4 P a 成膜時間 ： 1 2 分

以上のよ う に して得 られた各サ ン プル の う ち S i 0 2 膜付基板 に成膜 した も のの一部の試料について株式会社 葛津製作所製 っ E P M - 8 1 0 を使用 してエ レ ク ト ロ ン ブロー ブ マ イ ク コ ア ナ リ シ スを行って組成分析し、 次いで S i 単結晶基板に成膜したサ プルにつき マ ッ ク サ イ エ ン ス社製 © X線面折計（商品名 ： M X P によ り結晶性を観察した。 得られた結果を第 3図にま と め て 示 し た 即ち、 サ ン プルが多結晶質物費てある場合を▲で示し、 サ ン プルが 多結晶質物質と非晶質 （ア モ ルフ ァ ス〉 物贅である場合を X で示し サ ンプルがア モル フ ァ ス物 ¾である場合を拿で示した。 ついで、 各 サ ン プルについて S i 0 ₂ 膜付基板に成膜した別の ものを使用 して 電気化学的反応に対する耐性及び機械的衝撃に対する耐性を観察す るため の液浸瀆テ ス ト を行い、 更に S i 0 2 膜付基板に成膜した も の の残り のものを使して空気中での耐熱性及び耐衝撃性を観察する ためのス テ ッ プス ト レ ス テ ス ト （ S S T ) を行っ た。 前記液漫瀆テ ス ト は、 浸漬用液体 と して、 水 7 G重量部と ジェ チ レ ン グ リ コ 一 ル 3 G重量部と か ら な る 液に酢酸ナ 1' リ ゥ ム G. 1 a- I / %を ^^ せ.し め た波体を使 し た以外は後 ifす る —低導電率液体 Φて 発 ¾ ¾久テ ス ト 」 と同様の手法に よ り 行 っ た。 前記 S S丁 は、 後 ¾す る 「 ス テ ブス ト レ ス テ ス ト 」 と同様の手法によ り 行 つ 。 前記 ¾ ¾ 濱テ ス 卜 の結果と前記 S S Tの結果と を紛合 して検討 し た と こ ろ、 つぎの結果が得 られた。 即 ち、 第 4図に（a) , (b)及び ）の区分で示 し たよ う に、 使用適性のあ る好ま しいサ ンプルは、 (a) (b< - ic>の範 E の も のであ り 、 よ り 好ま しいサ ン プルは ） b)の範囲の も のであ り . 最 も好ま しいサ ンブルは (a)の範囲の も のて あ る こ とが判明 し , そ して、 最も好ま し いサ ン プルについて 、 多結晶 ¾物 Kが相対的に 多 く 見 られ、 多結晶質物質 と ァ モ ルフ ァ ス ¾ Kとが混在す る物 Kと ア モルフ ァ ス物踅 と が包含さ れる こ と が判明 した。 ついで、 上述 し た好ま しい範囲 ！:（a) + (b) + (c)：; の サ ン プルに つ いて I r ， T a 及び Α £ ©組成割合をみた と こ ろ、 I r は 2 8乃至 9 0原子％、 T a は 5 乃至 6 5原子％、 そ して Α £ は 1 乃至 4 5 原子％で あ る こ とが判 つ た。 同様によ り 好ま しい範囲 ） b)〕 の サ ン プル に つ いて I r は 3 5乃至 8 5原子％、 T a は 5乃至 5 0 原子 、 そ して A £ は 1 乃至 4 5 原子％で あ る こ とが判 っ た。 更に最 も好 ま し い範囲 〔 ）〕 のサ ン プルについて は、 I r は 4 5 乃至 8 5 原子％、 T a は 5 乃至 5 0原子％、 そ して Α は 1 乃至 4 5原子％であ る こ とが判 つ た。

以上の結果か ら、 本癸明者 ら は、 下記の組成割合で I r， T a及 び Α £ を必須成分と して含有する非単結晶 I r 一 T a 一 A 物 Kが 優れた化学的安定性、 電気化学的安定性、 酎熱性、 耐熱衝擊性及 耐キ ヤ ビテ ー シ' ョ ンェ ロ ー ジ ョ ン性を有す る こ を見極めた _e

2 8原子％≤ 1 1~ ≤ 9 0原子％

5原子％≤ T a ≤ 6 5原子％

1原子％≤ A J2 ≤ 4 5原子％ 更 、 本発明者 ら は、 こ の非単結晶 I r T a - - A 物 ¾につい て ffi々 G評価-を行 っ た と こ ろ、. 下述す る事実が判明 し た _c

，即 ち、 該非単 ¾晶 1 - T a Α £ ¾¾は、 化学的安定性、 電気 化学的安定性、 ©駁化 S、 熱衝撃性、 ¾摩耗 性、 機拔的 ^久性等の総会強度特 S 格 Kに ί¾ て い 。 -ょ 、 g 非単結晶 I r — T a - A ί物質は、 支持体 と の密着性に核 て優れ、 こ の物質を被膜と して有する部材は、 種々 の用途に有効に用い る こ と がて き る。 好ま し い m様の詳細な説明

本発明 の 1 つの態様は、 実 K的に I r , T a 及び A て構 さ a、 前 I I , T a及び A £ を下記の組成割台で含有す る非単結晶 ¾ ¾を提供す る。

2 8原子％≤ 1 1~ ≤ 3 0原子％

5原子％≤ T a ≤ 6 5原子％

1 原子％≤ A £ ≤ 4 5原子 ％

本発明の他の態様は、 実 ¾的に 1 r , T a 及び A で構成さ ή、 前記 I r , T a及び A ^ を下記の組成割合で舍有す る非単結晶 K '; ¾を提供す る。

3 5原子％≤ I r ≤ 8 5原子％

5原子％≤ T a ≤ 5 0原子％

1原子％≤ A £ ≤ 4 5原子％

本発明の更な る態様は、 実質的に I r , T a及び A £ で構成さ れ 前記 I r , T a及び A を下記の組成割合で含有す る非単結晶質物 踅を提供する。

4 5原子％≤ 1 で ≤ 8 5原子％

5原子％≤ T a ≤ 5 0原子％

1 原子％≤ A £ ≤ 4 5原子％

本発明に よ る上記の特定の非単結晶 I r - T a - A 物貿が、 上 述した各種の顕著な効果を もた らす理由は未だ明 らかではないが、 理由 G 1 つと して、 尉熱性、 耐酸化性、 化学的安定性に優れる ί 一、 反応を防止し、 T a が機拔的な強度を付与する と共に安定な酸 {L 物を生成して耐溶解性をも た ら し、 更に A がそれ ら の元素 と共存 して合金材料に展延性を与え、 応力も適性に し、 密着性、 靱性も增 大させている こ とが想像される _c

本発明者 ら は、 上述 した特定の非単結晶 I r - T a - A £物 K (即ち、 非晶質 （ ア モ ル フ ァ ス ） I r — T a - A £ 合金、 多結晶 I r 一 T a — A 合金又は両者の混合物） 以 ^の非単結晶 I r ー T s - A ^物 Kを使. した場会、 下述するよ う な問題がある こ -も 実験を介 して確認した。

即ち、 耐キ ヤ ビテー シ ョ ン性、 耐エ ロ ージ ョ ン性、 電気化学 ¾及 び化学的な安定性、 耐熱性、 密着性、 内部応力等が適正でな く な り . 高溘雰囲気、 酸化性雰囲気、 腐食性雰画気下において、 更にキ ヤ ビ テ一 シ ョ ンェ π —ジ ョ ンゃ熱衝撃が加わるよ う な場合に十分な g久 性が得られない。 例えば、 I r が多過ぎる と き に は膜の剥離が発生 する こ とがあり、 反対に T a や A £ が多過ぎる とき には酸化或いは 腐食等が激し く なる こ とがある。

本発明によ り提供される上記非単結晶 1 r - T a - A £物踅は、 化学的安定性、 電気化学的安定性、 耐酸化性、 耐溶解性、 耐熱性、 耐熱衝撃性、 耐摩耗性、 機械的耐久性等の総合強度特性に格段に優 れてい る ので、 各種の用途に好適に使用でき る。 例えば、 高温のブ ラ ズマゃ激しい圧力変化等の厳しい環境条拌にさ らされて使招され る ラ ング ミ ュ ア ' プロ ーブの表面を被覆する被膜用材料と して、 好 適に使用でき る。

本発明の非単結晶 I r 一 T a — A 物 ¾は、 単一層の形態で使用 するのが一般的であるが、 場合によ り複数層構造にして使用する こ と もでき る。 また、 本 ¾明の非単結晶 I r — T a — Α £物質におい ては、 それを構成する三者の元素、 即ち、 I r , T a 及び Α の組 或が膜又は層の全領域にわた っ て均一であ る必要は必ず しもな t、。 即 ち、 I r , T a 及び A £ の それぞれの組成割合が上述 した特定の 範.囲に あ る限り において 、 こ れ ら三者の元素の中の 1 つま た はそ れ 以上が層厚方向に不均一に分布 して いて も よ い。 例え ば、 本癸明 G 非単結晶 I r - T a — Α 物 ¾か ら な る単一層膜を支持体上に設 る場合、 A £ が支持体側の領域に相対的に多 く 分布す る よ う にす る と、 該膜か ら なる層 と 支持体 と の密着性がよ り 一層によ く な る。 ま た、 支持体上に本発明の I r 一 T a - A ί· 物質で構成さ れる膜を積 層 して 2 層構造の も の と し、 前記支持体.側の層を、 前者の場合 と 同 様に A £ が支持体側の領域に相対的に多 く 分布 した も のにす る場 . 、 前者の場合 と同様で支持体上に設け られた層 と 支持体 と の密着性が 好ま し く 確保さ れる。

更に、 一般的に層の表面ゃ內部は、 大気に触れた り して或い は作 製の工程の中で酸化さ れる こ とがあ るが、 本発明に係る材料におい て は、 こ の よ う な表面や内部のわずかな酸化に よ っ てそ の効果が低 下する も ので はな い。 こ の よ う な不純物と して は、 例えば前述 した 酸化に よ る 0を始め と して C , , S i , B , K a .. C £ 及び F e か ら選択さ れる少な く と も一つの元素を挙げる こ とがで き る _f

本発明に係る非単結晶質物質は、 例え ば夫々 の材料を同時ま た は 交互に堆積する D C ス ノ ッ タ 法、 R F ス ノ、、' フ タ法、 イ オ ン ビー ム ス パ ッ タ法、 真空蒸着法、 C V D法、 あ る い は有機金属を含むペ ー ス ト を塗布 し焼成を行う 厚膜法等の成膜法に よ つ て形成す る こ と がで き る。

本 ¾明の上述した非単結晶 I r 一 T a - A £ 物 ¾を支持体上に形 成 して部材とす る について、 使用する支持体と して は、 デバ イ ス G 種類に応 じて適宜選択 して使用で き るが、 支持体 と該非単結晶 I r 一 T a — Α £ 物質と の密着性を確保する観点か ら W , R e , T a , Μ ο _; 0 s , Ν b , I r , Η f , R u , F e , Ν i , C o , C u及 び の中か ら選択さ れる も の、 あ る い はス テ ン レ ス鑲又は真鑰が 好ま し い

. 製造例 1

一枚の S i 単結晶基板 （ ワ ン カ ー社製） と 2. 5 ' m厚の S i 0 ₂ 膜を表面に形成 したー抆 O S i 単結晶基板 （ ヮ ' カ ー社製） を ス パ ツ タ リ ングの際のスパ ッ タ リ ング用基板 2 0 3 と して、 第 2 図に 示 した上述の高周波スパ ッ ク リ ング装置の成膜室 2 0 1 内の基扳ホ ルダー 2 0 2 上にセ ッ ト し、 9 9. 9 重量％以上の高純度な原材料で あ る A タ ーゲ ッ ト 2 0 6 上に、 同程度の純度の T a ン ー ト 2 0 8 及び I r シ ー ト 2 0 7 を置い た複 合タ ーゲ ン ト を 用 い て、 以下 G 条件で の共スパ ッ タ リ ン グを行い約 2 0 0 0 A の厚 さ の合金層 を S i 02 展上に形成 した。

共スノ、 ッ タ リ ング条件

タ ーゲ ッ ト面積比 A : T a : I r = 7 0 1 2 ： 1 8 タ ーゲ ッ ト 面積 ΰ inch ( 1 2 7 ram) φ

高周波電力 1 0 0 0 W

基坂初期設定温度 5 0 'C

成膜時間 1 2 分

ベー ス プ レ ッ シ ャ ー 2. 6 x 1 0 — ⁴ P a 以下

スパ ッ タ ガス圧 0. 4 P a (ア ルゴ ン）

更に、 続けて A £ だけのタ ーゲ ッ ト に切 り替え、 上記合金層の上 に電極 4 , 5 とな る A 層を常法に したがっ て ス パ ッ タ リ ン グによ り 6 0 0 0 A の層厚に形成 し、 スバ ッ 夕 リ ングを終了 した。

こ の後、 フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ 技術によ り フ ォ ト レ ジ ス ト も所定の パタ ー ン に 2 度形成 し、 1 度は A 層の ゥ ュ ッ ト エ ッ チ ン グ、 2 度 目 は合金展をイ オ ン ミ リ ングにて ド ラ イ エ ッ チ ング し、 第 1 (c)図で 示された形状の合金層 3 と電極 4 , 5 を形成 した。 熱発生部の寸法 は 3 O m x l 7 O m、 熟発生部の ピ ッ チ は 1 2 5 μ m、 2 4 個の熟発生部を一列に並べた も の を 1 つの群 と し 、 こ の群を前記 s i o z 膜基板上に形成した。

次に、 スパ ッ タ リ ングによ り S i 0₂ 膜をこ の上に形成し、 その 後.、 こ の S i 02 膜 フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ 技術と リ ァ ク テ ·ι ブ ィ ォ エ ク チ ングを用 いて、 熱 生部の両側 1 0 ん' mずっ と電極を被 う よ う にパク 一ユ ン グ し、 保護層 6 を作製 して、 第 1 )図及び第 1 (b)図に示すよ う なデバ イ スを得た _c 熱作用部 7 の寸法は 3 0 A' m i 5 0 mである。

こ の よ う な状態の作製物に対して前記群毎に切り 出 し加工を施し てデバ イ スを多数作製し、 そ の一部に後述の評価試験 ¾ 行つた。 (1) 膜組成の分析

保護膜の無い熱作用部に、 前述した測定装置を用いて以下の条 件で E P M A (エ レ ク ト ロ ンプロ ーブマイ ク ロ ア ナ リ シ ス） も行 い、 材料の組成分析を行った。

加速電圧 1 5 k V

プロ ーブ径 1 0 ^ m

プロ ーブ電流 1 0 n A

n 7ti 丄 し 7>_ ₀

ただ し、 定量分折は原材料と してのタ ーゲッ ト構成主要元素の みに対して行い、 スパ ッ タ リ ングで膜中に一般的に取り まれて いるア ル ゴ ン については行わなかった。 ま た、 その他の不純物元 素はいずれのサ ン プルも、 定量分折と定性分折の併用で、 分析装 置の検出誤差 （約 0.2重量％) 以下である こ とを確認した。

(2) 膜厚の測定

触針式表面形状測定機（T E N C O R I N S T R UM E N T S 製の a l p h a - s t e p 2 0 0 ) によ る段差測定によ って膜厚の測 定を行った。

結果は第 1表に示した。

(3) 膜の結晶性の測定

前述した測定装置を用いて X線面折パタ ー ンを測定し、 結晶に よ る鋭い ピー ク の現れてい る も のを結晶踅 （ c ) ·· ヒ一ク 力 見られずア モル フ ァ ス状態と思われる も の ( A ) 両方が混在し .ている と思われる もの （ M ) の 3 種類に分類した。

(4) 膜の密度の測定

成膜前後の基板の重量変化を I N A B A S E I S A K U S H O L T D製のウ ル ト ラ マイ ク 天秤にて測定し、 その値と膜の面積. 膜厚から密度を算出した。

tr ^ ^ 丄 衣 J o

w 膜の內部応力の測定

2枚の钿县ぃガ ラ ス基板について、 成膜前後に反りを測定し、 そ の変化量と、 ガ ラ ス基板の县さ、 厚さ、 ヤ ン グ率、 ポ ア ソ ン比 及び膜厚から計算によ って内部応力を-求めた。

結果は第 1 表に示した。

(6) 低導電率液体中で の発泡耐久テ ス ト

先に得たデバイ ス の保護層 6 を設けた部分を、 下記の低導電率 液体中に浸漬し、 外部電源から電極 4 , 5 に幅 7 ί s ec 、 周波数 5 k H の矩形電圧を徐々 に電圧を高めながら印加し、 液体が発 泡を開始する発泡閻値電圧 （ V _{t h} ) を求めた。

液体組成

水 7 0重量部

ジ エ チ レ ン グ リ コ ール 3 0重量部

導電率 2 5 f S / cm

次に、 こ の液体中で、 電圧が V _{t h}の 1. 1 倍のパルス電圧を印加 して発泡を繰り返し 2 4個の熱作用部 7 の夫々が破断に至るまて の印加パルス数を測定し、 それらの平均値を算出した （ 下、 こ のよ う な波体中での発泡耐久テ ス トを、 「液浸瀆テス ト 」 と も称 する〉 。

得られた測定結果の上記値は、 後述する比较例 7 において低缜 電率ィ ン ク 中て の発泡耐久テ ス ト で o測定結果の平均値を基準値 と し、 こ れに対する相対値と して第 1 表に示した （第 1 表 Γ液 .浸濱テ ス ト 」 CD " ク リ ア — ：' の項） 。

なお、 上記組成の液体は、 導電率が さ いため電気化学反応 影響が小さ く 、. 破断の主要因は熱衝撃、 キ ヤ ヒ'テー シ ョ ン、 エ ロ — ジ ョ ン等によ る ものであり、 これらに対する耐久性を知る こ と がてき る。

(7'； 高導電率液体中での発泡耐久テ ス ト

次に下記の高導電率液体中で（6)と同様に発泡耐久テ ス ト 行 - j た _c こ の と き、 単に印 ¾パルス数だけでな く パルス信号印加前後 て の発熱部の抵抗値変化も測定した。

液体組成

水 7 0重量部

ジエ チ レ ングリ コ ール 2 9. 8 5重量部 C H a C 0 0 N a 0. 1 5重量部

導電率 1. 0 m S cm

測定結果の値は、 上 S と同様に して平均値と して算出 し、 得 られた値を後述する比較例 7 において高導電率ィ ン ク 中ての発泡 耐久テ ス トでの測定結果の平均値を基準値と し、 これに対する相 対値と して第 1表に示した （第 1 表の 「液浸瀆テ ス ト J の ^κ ブ ラ ッ ク " の項〉 。

なお、 上記組成の液体は、 導電率が高 く 、 電圧印加時に液体に も電流が流れる。 このため本テス ト によれば泡のキ ヤ ビ テ ー シ ョ ンによ る衝撃やエ ロージ ョ ンに加えて、 電気化学反応が発熱部を 形成する非単結晶賓物 Κに損傷を与えるか否か o状況を知る こ と ができ る。

更に、 発熱部の抵抗変化は、 熱や電気化学反応によ る非単結晶 質物質の変質の程度の目安となる。

(8) ス テ ッ プス ト レ ス テ ス ト （ S S T ) パ ル ス幅、 周波数は (6) 、 （7) と同様に し、 一定ス テ プ （ C X 1 0 ⁵ パルス、 2 分閭〉 毎にパル ス電圧を高 く し て い ス テ 'ノ フ ス ト レ ス テ ス ト を空気中て行い、. 破 電圧 （ V _{b r e a k} と ΓΓ》て求 めた V _{t h}との比 （ M ) を求め、 V _{b r e a k} で熱作用面が違して 温度を見稹も っ た。 結果は第 1 袠に示 した。

このテ ス ト によれば、 被検物質の空気中での ¾熱性、 耐熱衝擊 性を知る こ とができ る。

(9Ϊ 総合評価の基準

下述する基準で総合評価を行い、 結果を第 1 表に示した。

© ： 低導電率液体中ての波浸漬テ ス ト によ る 久性試験の結杲 の比率 （相対値） ： ≥ 7 ,

高導電率液体中での液浸湊テス ト によ る ^久性試験の結果 の比率 （相対値） ： ≥ 4 ,

抵抗変化 ： ≤ 5 % , S S T M ： ≥ 1. 7

〇 ： 上記 ©の場合の評価項目の S S T M の値が≥ 1. 5 5 で あ る場合。

Δ ： 上記 ©の場合の評価項目の S S 丁 M 値が≥ 1. 5 0 てあ る場合。

： 高導電率液体中での液浸瀵テ ク、 ト の結果、抵抗変化、 S S T Mのいずれかが総合評価で Δよ り下の評価である場 ' c 製造例 2 2 , 4〜 ： I 9

スパツ タ リ ン グタ ーゲッ ト における各原材料の面積比を第 1 表の よ う に種々 に変更する以タ は製造例 1 と同様に してデパ イ スを作製 した。 得られたデバイ ス のそれぞれについて、 製造 3 1 と同様に し て分析及び評価を行った。 得られた結果を第 1 表に示 した。 製造例 1 3

製造例 1 2 で得られた膜 （非単結晶踅物質） を、 赤外線イ メ ー ジ 炉にて窒素雰囲気中、 1 0 0 0 'c、 1 2 分の加熱を行い、 結晶化さ せ る こ と 以夕 !·は、 製造例 1 と 同様に してデバィ ス を 作 ^ し た

.得 ら れたデ バ イ ス に つ いて 、 製造例 1 と同様に し て 分析及び評価 を行 っ た。 得 られた結杲を第 1 袤に示 した。 製造例 2 Q

製造例 1 に用 いた ス パ ッ タ リ ン グ装置を改造 し、 成膜室内に 3 つ の タ ーゲ ソ ト ホ ルダーを有 し、 それぞれの タ ー ゲ ッ ト ホ ル ダ一 に独 立 して R F電力を印加する こ と のて き る成膜装置を作製 し た。 さ ら に こ の装置の ：； つ の タ ーゲ ッ ト ホ ルダ 一 に そ れぞ れ純度力： 9 9. 9 w t %以上で あ る A ， T ， I r の タ ー ゲ ッ ト る 装着 し、 こ の 3 種 O金属を独立かつ同時にスパ ッ タ リ ン グて き るよ う に した。 こ 装置に よ り 、 製造例 1 における と同様の基板を ¾ いて、 下記条件 に て多元同時ス パ ッ タ リ ン グに よ る成膜 行 つ た。

ス パ ッ タ リ ン グ条件

タ ケ ッ ト Να 物 ¾ 印加電力 （W )

1 Α ί 5 0 0 - 5 0 0

2 T a 5 0 0 — 1 0 0 0

3 I r 5 0 0 - 1 0 0 0

タ ーゲ ッ ト 面積 各 5 i n c h ( 1 2 7 »« ) Φ

基板設定温度 5 0 'c

成膜時間 6 分

ベ 一 ス プ レ ツ ン ヤ ー 2. 6 x 1 0 — ⁴ P a 以下

スノ ッ タ ガス圧 0. 4 P a ( A r )

I r タ ーゲ ッ ト 及び T a タ ーゲ ッ ト に対する印加電力 は、 成膜時 間に対 して一次闋数的に連続 して増加させた。

得 られた膜について、 製造例 1 における と同様の分析及び評価も 行 っ た。 得 られた結果を第 1 表に示 した。 膜の組成に g| して は、 初 期印加電力のま ま 一定及び終了時印加電力のま ま 一定のそれぞれの 1 S

条件にて別途成膜を行い、 製造例 1 における と同様に して E P M A ν·_よ j(L量分折を行っ た と こ ろ、 分析結果は下記の とおり であつた

. 初期印加電力のま ま 一定の場合

A £ : T a : I r = 3 5 : 2 6 : 3 9 （1)

了時印加電力 Οまま一定 O場合

A £ : T a : I r = 2 1 ： 3 2 ： 4 7 （2)

の こ とから、 先に得られた膜の支持体側領域及び表面側領域は それぞれ上記（1)及び（2)のよ う な組成にな っ ており、 前記支持体泗 域から m記表面側領域にかけて組成が（1)から（2)へと連続して変化し ている もの と推定された。 このよ う に厚さ方向に組成を変化させる こ と り、 支持体に対する膜の密着性が更に向上し、 内部応力が 好ま 制御される。 製造例 2 1

製造例 2 0 と同じ装置を用いて、 印加電力を下記のよ う に変え た 以外は同様条件で成膜を行い、 得 られたデバイ ス について製造 !J 1 における と同様の分析及び評価を行っ た。 得られた結果を第 1衷

印加電力条件

タ ーゲッ ト Να 物質 印加電力 （W)

0〜 3分 3〜 6分

Α & 5 0 0 5 0 0

T a 5 0 0 1 0 0 0

I r 5 0 0 1 0 0 0

この場合には上下 2層からなる稹層膜が得られ、 上部層と下部層 の組成はそれぞれ異なっており、 支持体側の屠には A & が相対的に 多 く 含有されている こ とから、 該 2雇構造の膜の支持体に対する密 着性は確保される _c 比較例 1 〜 6

スパ ッ タ リ ングタ ーゲ ッ ト にお ける各原材料の面積比を第 1 表に 示 し たよ う に種々 に変更 した以外は製造例 1 と 同様に して デ ,< ィ ス を作製 した。

得 ら れたデバ イ ス の それぞれについて、 製造例 1 にお け る と同様 の分析及び評価を行っ た。 得 られた結果を第 1 表に示 した。 比較例 7

ス ノ ッ タ リ ングタ ーゲ ッ ト と して A タ ーゲ ッ ト 上に T a シ一 ト を設けた も のを用い、 スパ ッ タ リ ン グタ ーゲ ソ ト におけ る原材料 & 面積比を第 2 表の比校例 ？ の項に示 した よ う に変更 した以外は、 造例 1 と同様に してデバィ ス を作製 した。

得 ら れたデバイ ス について、 製造冽 1 における と同様に して分析 及び評価を行っ た。 得 られた結果を第 2 表に示 した _c

尚、 本比較例における液漫漬テ ス ト の結果は、 他の例 （製造例及 び他の比較例） における液漫漬テ ス ト の結果の基準値 と して用いた , 即 ち、 第 2 表に示すよ う に、 本比較例におけ る ¾浸漬テ ス ト の結果 の値は、 低導電率液体、 高導電率液体の双方の場合 と も 1 と した c 本比較例におい て、 低導電率液体の液浸漬テ ス ト の結果は、 高導電 率液体の液浸瀆テス ト の結杲の約 0. 8 倍であ っ た。 比較例 8 〜 1 1

スパ ッ タ リ ングタ ーゲ ッ ト と して A タ ーゲ ッ ト 上に T a シ ー ト を設けた も のを用い、 スパ ッ タ リ ングタ ーゲ ッ ト におけ る各原材料 面稹比を第 2 表に示 した よ う に変更 し た以外は、 製造例 1 と同様 に してデバィ スを作製 した _β

得 られたデバイ ス のそれぞれについて、 製造例 1 にお け る と同様 の分折及び評価を行っ た。 得 られた結果を第 2 表に示 した。 比較例 1 2 , 1 3 , 1 4

ス ツ タ リ ン グタ 一ゲ ッ ト と して Α 夕一ゲ ッ ト 上に 1 r シ ー ト を設けた ものを用い、 スパ ノ タ リ ングタ ―ゲッ ト にお <J る各原材料 の面積比を第 3表に示したよ う に変更した以舛は、 製造例 1 と同様 に してデバィ スを作製した。

得られたデパイ ス のそれぞれについて、 製造例 1 における と同様 の分折及び評価を行っ た。 得られた結果を第 3表に示した。 比較例 1 5

ス ' ッ タ リ ングタ ーゲッ ト と して T a タ ーゲッ ト を用いた以外は 製造例 1 と同様に してデバ イ スを作製した。

得られたデバイ スについて、 製造例 1 における と同様の分析及び 評価を行った。 得られた結果を第 4表に示した。 比較例 1 6 2 1

ス ノ ッ タ リ ングターゲッ ト と して T a タ ーゲッ ト上に I r シ一 ト を設けたも のを用い、 スパッ タ リ ン グタ ーゲッ ト における各原材料 の面積比を第 4表に示したよ う に変更した以舛は、 製造例 1 と同様 に してデ ίィ スを作製した。

得られたデバ イ ス のそれぞれについて、 製造例 1 における と同様 の分析及び評価を行った _β 得られた結果を第 4表に示した。

(以下余白）

第 2 衷

ターゲット 膜 組 成 膜 厚 内部応力 液浸 m 抵抗変化 S S T 総合

比較例 面 積 比 (原子％) 結晶性 テ ス ト

A 1 T a A 1 T a A kgf/w«^z クリ 7— フラック % M 温度で 評価

比較例 7 65 35 74 26 3720 C - 47 1 1 7.5 1.45 630 X

8 55 45 50 50 2720 A - 61 4 2 7.2 1.40 590 X

9 50 50 45 55 2520 A - 21 4 2 9.4 1.40 590 X

10 40 60 28 72 2220 C - 134 5 3 9.3 1.44 620 X

11 35 65 21 79 2340 C - 115 5 2 11.3 1.35 550 X

第 3 表

ターゲット 膜 組 成 膜 厚 内部応力 液浸潢 抵抗変化 S S T

比較例 No. 面 積 比 (原子％) O 結晶性 テ ス ト NO

A 1 I r Λ 1 I r Λ CO クリア— ブラック % Μ 温度で 讓

比較例 12 84 16 80 20 4120 A - 22 0.0 0.7 X

13 72 28 58 42 M - 94 5 0.2 5. 1 1.42 600 X

14 68 32 51 9 3350 C -157 0.0 0.0 X

注 )0.0は極めて小さな比率であることを示す。 o！ h

第 4 表

tip

ターゲ "ノ 卜 膜 組 成 膜 Ι - Π nl"£、刀 液 浸 漬 抵抗変化 SST

比較例 No. 面 積 比 (原子％) 結晶性 テ ス ト

Ta Ir Ta Ir A

kgf/im² クリア ラ'ラック % M 温度で 評価 比較例 15 100 100 - 2080 C 14.3 -136 0. 0.1 8.1 1.20 430 X

16 94 6 94 6 2110 c 15.2 -157 4 0.1 5.7 1.34 540 X

17 90 10 87 13 2120 c 16.0 -155 4 0.1 6.3 1.38 570 X

18 88 12 75 25 2180 c 16.7 -148 5 0.1 5.5 1.40 590 X

19 86 14 67 33 2320 Λ 16.8 58 5 1 7.8 1.47 650 X

20 46 54 21 79 2890 C 19.0 -238 2 1 1.7 1.52 690 X

21 37 63 12 88 3020 C 19.0 -210 膜剝離が見られた X

ο

〔使用例〕

本発明の I r - T a 一 A £合金材料を ラ ン グ ミ ユアプロ ー ブに使 用 した例を次に示す。

ラ ング ミ ユ ア プロ ー ブ と はプラ ズマ中に置かれ、 プ ロ ー ブバィ ァ ス電圧 Vを変化させ流れるプロ ーブ電流 i ( V — i 特性） を測定す る こ と によ り プラ ズマ のパ ラ メ ータ ： プラ ズマポテ ン シ ャ ル、 電子 温度、 イ オ ン温度、 プ ラ ズマ密度を測定する ため の素子であ る。

こ の素子を例え ばスパ ッ タ リ ング成膜装置內で使用す る と き の技 術的問題と しては、 素子自身がプラ ズマ中に置かれ、 特に正バイ ァ ス領域で はプロ ー ブ周囲の イ オ ン シ ー ス のた め ス ノ、。 ッ タ イ オ ン の衝 擊を受け、 素子の温度上昇、 表面変質の結果 V - i 特性が変化 し測 定データ の信頼性が低 く な る こ とであ る。 そのためプ ロ ーブ素子材 料と しては従来髙融点金属、 例えばタ ン グステ ンが用 い られて い る , しか しなが ら、 タ ングス テ ン と いえ ども ス ノ、' ッ タ リ ン グのよ う な低 真空領域では高温状態の中で反応性成分に暴露され、 表面変質、 と く に酸化に対して十分な耐性を持っている と は言えない。

そ こで本発明の合金材料の特徴とする と こ ろの化学安定性、 耐熱 性、 母材への高い密着強度を考慮し I r _ T a - A £ 合金をラ ン グ ミ ュ ア プロ ーブに使用 した。

具体的にはプロ ーブ母体をタ ン グス テ ンからなる直径 0. 5 TO、 县 さ 5. 0 の R筒形の基材と し、 基材の表面に実施例 o. 1 5 の材料を R F スパッ タ法によ り均一に膜厚 2 0 0 0 A被着した。

このプローブ素子を以下に示すスパッ タ装置の真空糟にと り つけ た。

ターゲッ ト ： F e (純度 ； 9 9. 9 % ) 6 0 m Φ

スパ ッ タ ガス ： A r (純度 ； 9 9. 9 % )

放電電流 ： 1 A

プラ ズマ収束磁界 ： 5 0 0 O e

タ ーゲ ッ ト 一基板藺距離 ： 5 5 «« プロ ー ブ取付位置 ： タ —ゲ ッ ト 表面か ら垂直方向に 2 7. δ S i 基板 3 5 X 3 5 (板厚 ； 0. 5 mn ) をァ ノ ー ド側にセ ッ ト し .. 真空排気 した後 A r 圧 2. 0 m T o r r 、 印加電圧 1 0 0 0 V でプ ラ ズ マ放電を維持 し本プ ロ ー ブでプラ ズマ ポ テ ン シ ャ ルを常法に よ り 測 定 した と こ ろ V p = 7 V を得た。

しかる後、 真空槽を大気解放 し、 再び同様に してプラ ズマ ポテ ン シ ャ ルの繰 り 返 し測定をプロ ー ブへの合計通電時間が 1 2 分 と な る ま で行い、 各 V p 測定デー タ のば らつき 範囲を も と め た と こ ろ 3 % 以内に あ る こ とがわか り 、 プ ロ ー ブ と して十分な信頼性を確認 した 比較のため、 タ ン グス テ ン のみのプ ロ ー ブを上 と同様に試験 した 二 ろ V _P デー タ の ば ら つ き範囲は 2 0 % と大き かっ た。 図面の簡単な説明

第 1 (a)図は、 本発明の非単結晶 ¾物踅の評価に用 い たデバイ ス の 模式的平面図であ る。 第 1 (W図は、 第 1 (a)図に一点鎖線 X Yで示す 部分での模式的断面図であ る。 第 1 (c)図は、 非単結晶物質の層及び 電極が設け ら れたデバイ ス の模式的平面図で あ る。

第 2 図は、 本発明に係る非単結晶賓物踅等の膜を作製す る ために 用 い られる高周波スパ ッ タ リ ン グ装置の一例を示す模式的断面図で あ る。

第 3 図は、 本発明に係る非単結晶質物質の組成範囲を示す図であ る。

Claims

請 求 の 範 面

( 1 ) 1 r , Τ a 及び A £ を下記の組成割合で含有する こ とを特 とする新規な非単結晶質物質。

2 8 原子％≤ I r ≤ 9 0 原子％

5 原子％≤ T a ≤ 6 5 原子％

1 原子％≤ A ≤ 4 5 原子％

(2) 多結晶物質である請求項 (1)に記載の非単結晶質物質。

(3) 非晶質物質である請求項 (1)に記載の非単結晶質物質。

(4) 多結晶物質と非晶質物質とが混在した も のであ る請求項（1)に 記載の非単結晶質物質。

(5) 膜の形状を有する請求項 (1)に記載の非単結晶質物蜇。

(6) 前記膜の厚み方向に含有する元素の分布状態が変化している ものである請求項 (5)に記載の非単結晶質物質。

(7) 前記膜は複数の層が積層 した構造を有する も のであ る請求項 (5)に記載の非単結晶 ¾物質。

(8) 前記膜の厚みが 3 0 0 A 〜 1 mである請求項 (5)に記載の非 単結晶質物質。

(9) 前記膜の厚みが 1 0 0 0 人〜 5 0 0 0 Aである請求項（5)に記 載の非単結晶質物質。

(10) I r , T a及び Α を下記の組成割合で舍有する こ とを特徵 とする新規な非単結晶質物質。

3 5 原子％≤ I r ≤ 8 5原子％

5原子％≤ T a ≤ 5 0 原子％

1 原子％≤ K & ≤ i 5 原子％

(11 ) 多結晶物質である請求項（10)に記載の非単結晶質物質。

(12) 非晶質物質である請求項（10)に記載の非単結晶質物質。

(13) 多結晶物踅と非晶質物質とが混在したも のである請求項（10) に記載の非単結晶質物質。

(14) 膜の形状を有する請求項（10)に記載の非単結晶質物質。

(15) 前記膜の厚み方向に舍有する元素の分布状態が変化している - ものである請求項（14)に記載の非単結晶質物質。

(16) 前記膜は複数の層が積層 した構造を有する も ので あ る請求項 (14) に記載の非単結晶質物質。

(17) 前記膜の厚みが 3 0 0 人〜 1 mで ある請求項（14)に記載の 非単結晶質物質。

(18) 前記膜の厚みが 1 0 0 0 人〜 5 0 0 0 Aである請求項（14) に 記載の非単結晶質物質。

(19) I r , T a 及び Α £ を下記の組或割合で舍有する こ とを特徴 とする新規な非単結晶質物質。

4 5原子％≤ I r ≤ 8 5 原子％

5 原子％≤ T a ≤ 5 0 原子％

1 原子％≤ A £ ≤ 4 5 原子％

(20) 多結晶物 ¾であ る請求項（19)に記載の非単結晶質物質。

(21) 非晶質物 ¾である請求項（19)に記載の非単結晶質物質。 ，

(22) 多結晶物質と非単晶踅物質とが混在 した も の で あ る請求項 (19)に記載の非単結晶踅物質。

(23) 膜の形状を有する請求項（19)に記載の非単結晶質物質。

(24) 前記膜の厚み方向に舍有する元素の分布状態が変化してい る ものである請求項（23)に記載の非単結晶質物質。

(25) 前記膜は複数の層が穰層 した構造を有する も ので あ る請求項 (23)に記載の非単結晶質物質。

(26) 前記膜の厚みが 3 0 0 人〜 1 /i mである請求項（23)に記載の 非単結晶質物質。

(27) 前記膜の厚みが 1 0 0 0 A 〜 5 0 0 O Aである請求項（23)に 記載の非単結晶質物質。

(28) 支持体と、 該支持体上に設けられ、 I r > T a 及び Α £ を下 記の組成割合で含有する非単結晶 ¾物¾を用いて形成された被 膜とを具備する こ とを特徵とする新規な部材。

2 8原子％≤ I r ≤ 9 0原子％

- 5原子％≤ T a ≤ 6 5原子

1原子％≤ A ≤ 4 5原子％

(29) 前記非単結晶質物質は多結晶物質である請求項（28)に記载 G 部材。

(30) 前記非単結晶質物質は非晶質である請求項（28)に記載の部材 <

(31) 前記非単結晶質物質は多結晶物 Kと非晶踅物質とが混在した も のであ る請求項（28)に記載の部材。

(32) 前記被膜はそ の厚み方向に舍有する元素の分布状態が変化し てい る も のであ る請求項（28)に記載の部材。

(33) 前記被膜は複数の層が積層した構造を有する も のであ る請求 項（28)に記載の部材。

(34) 前記被膜の厚みが 3 0 0 人〜 1 である請求項（28)に記載 の部材。

(35) 前記被膜の厚みが 1 0 0 0 A〜 5 0 0 O Aである請求項（28) に記載の部材。

(36) 前記支持体は、 W , R e , T a , M o , O s , N b , I r , H f , R u , F e , i , C o , C u及び A ί· からなる群から 選択される少な く と も一種で構成された ものである請求項（28) に記載の部材。

(37) 前記支持体は、 ス テ ン レス鐧で構成された も のである請求項 (28)に記載の部材。

(38) 前記支持体は、 真鍮で構成された も のである請求項（28)に記 載の部材。

(39) 支持体と、 該支持体上に設け られ、 I r， T a及び Α £.を下 記の組成割合で含有する非単結晶質物質を用いて形成された被 膜とを具備する こ とを特徵とする新規な部材。

3 5原子％≤ 1 1" ≤ 8 5原子％ 5原子％≤ T a ≤ 5 0原子％

1 原子％≤ A ≤ 4 5原子％

(40) 前記非単結晶質物質は多結晶物質である請求項（39)に記載の 部材。

(41) 前記非単結晶 ¾物質は非晶質物質である請求項（39)に記載の 部材。

(42) 前記非単結晶質物質は多結晶物質と非晶質物質とが混在した も ので あ る請求項（39)に記載の部材。

(43) 前記被膜はそ の厚み方向に舍有する元素の分布状態が変化し て い る も ので あ る請求項（39)に記載の部材。

(44) 前記被膜は複数の層が積層 した構造を有する も ので あ る請求 項（39)に記載の部材。

(45) 前記被膜の厚みが 3 0 0 A〜 l mである請求項（39)に記載 の部材。

(46) 前記被膜の厚みが 1 0 0 0 人〜 5 0 0 O Aである請求項（39) に記載の部材。

(47) 前記支持体は、 W, R e , T a , M o , O s , N b , I r , H f , R u , F e , N i , C o , C u及び A からなる群から 選択される少な く と も一種で構成された ものである請求項（39) に記載の部材。

(48) 前記支持体は、 ス テ ン レ ス鑼で構成された も のである請求項 (39)に記載の部材。

(49) 前記支持体は、 真鍮で構成された も のである請求項（39)に記 载の部材。

(50) 支持体と、

該支持体上に設け られ、 I r , T a及び A £を下記の組成割 合で含有する非単結晶質物質を用いて形成された被膜と、 を具備する こ とを特徵とする新規な部材。

4 5原子％≤ I r ≤ 8 5原子％ 3C

5 原子％≤ T a ≤ 5 0 原子％

1 原子％≤ A £ ≤ 4 5 原子％

•

(51) 前記非単結晶質物質は多結晶物資である請求項（50)に記 ¾ θ 部材。

(52) 前記非単結晶質物質は非晶質物質である請求項（50)に記載の 部材。

(53) 前記非単結晶贅物質は多結晶物質と非晶質物質とが混在した も のであ る請求項（50)に記載の部材。

(54) 前記被膜はそ の厚み方向に舍有する元素の分布状態が変化 し てい る も ので あ る請求項（50)に記載の部材。

(55) 前記被膜は複数の層が積層 した搆造を有する も のであ る請求 項（50)に記載の部材。

(56) 前記被膜の厚みが 3 0 0 A〜 1 <« mである請求項（50)に記载 の部材。

(57) 前記被膜の厚みが 1 0 0 0 人〜 5 0 0 O Aである請求項（50) に記載の部材。

(58) 前記支持体は、 W, R e , T a , Μ ο > Ο s , N b , 1 r _:

H i , R u , F e , N i , C o , C u及び A £ からなる群から 選択される少な く と も一種で構成されたものである請求項（46) に記載の部材。

(59) 前記支持体は、 ス テ ン レス鏔で搆成されたも のであ る請求項 (50)に記載の部材。

(60) 前記支持体は、 真鍮で構成された も のである請求項（50)に記 載の部材。