WO2006051737A1 - 金属ガラス膜作製用スパッタリングターゲット及びその製造方法 - Google Patents

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Atsushi Nakamura
Masataka Yahagi
Akihisa Inoue
Hisamichi Kimura
Shin-Ichi Yamaura
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Nippon Mining & Metals Co., Ltd.
Tohoku University
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Definitions

  • the present invention relates to a sputtering target for producing a metallic glass film with less generation of nodules and particles, and a method for producing the same.
  • An amorphous metal glass thin film can be used as a hydrogen separation film or a magnetic film.
  • metallic glass is a ternary or higher multi-component system, and there are problems such as segregation during dissolution / structure or crystallite growth during solidification in the conventional target manufacturing method.
  • PSA Pressure Swing Adsorption
  • membrane separation method As a purification method, there are PSA (Pressure Swing Adsorption) method, membrane separation method, cryogenic separation method, absorption method and the like. Among these, it is only the membrane separation method using a metal membrane that can produce ultra-high purity hydrogen in a high yield and at a sufficient speed that can be put to practical use.
  • Such hydrogen gas separation film mainly consists of ultra-fine processing technology, especially film forming technology, but even the grain boundaries of the formed film become a problem in ultra-fine processing.
  • a film forming method capable of forming a film of a grain boundary, a film, that is, an amorphous film or the like.
  • a water quenching method for obtaining rod-like metallic glass by quenching the molten metal sealed in a quartz tube or using a water cooled copper mold is carried out. Melting and quenching method, after melting metal on copper mold, pressing with upper mold and quenching
  • a method of obtaining a mold metal glass, a method of injection molding with high pressure and rapid cooling with a copper mold, and a method of solidifying a molten metal on a rotating disk to produce a metal glass wire eg non-patented) Reference 4).
  • Non-Patent Document 1 Naoki Meguro “Development status of electrodes, separators and hydrogen separation membranes using PEFC with metallic glass” Fuel cell, Vol. 2, No. 2, 2003, pp. 13-17
  • Non Patent Literature 2 Shinichi Yamaura “Hydrogen Permeation Properties of Ni-Nb-Zr Metallic Glass Alloy” (680) Proceedings of the Spring Meeting of the Metals Society of Japan (2003) 346
  • Non-Japanese Literature 3 Shin-ichi Yamamura et al. 6 Persons "Hydrogen Permeation Characteristics of Melt-Spun M-Nb-Zr Amorphous Alloy Membranes” Materials Transactions, Vol. 44, No. 9 (2003) pp. 1885-1890
  • Non-Patent Document 4 Functional material "Method for preparing Balta metallic glass", June 2002, Vol. 22, No. 6, pages 26 to 31
  • the structure of the produced metallic glass film is uniform without defects of the defects and nonuniformity of composition. It is an object of the present invention to provide a sputtering target for producing a metallic glass film which can be produced at low cost with good efficiency and generates few nodules and particles, and a method for producing the same.
  • the present invention in view of the above problems,
  • a ternary or more composition having as a main component (the most abundant component in atomic percent) at least one metal element selected from Pd, Zr, Fe, Co, Cu, Ni, and having an average particle diameter
  • Metallic glass film characterized by comprising a structure obtained by sintering atomized powder having a size of 50 m or less Sputtering target for production
  • the crystallite size obtained from XRD is 10A to 200A.
  • It has a ternary or higher composition containing at least one metal element selected from Pd, Zr, Fe, Co, Cu, and Ni as the main component (most component at atomic%), and has an average particle diameter of
  • a crystallite size obtained from XRD (X-ray diffraction) is 10A to 200A.
  • the sputtering target for producing a metallic glass film of the present invention and the production method thereof are targets having a high-density uniform structure obtained by a sintering method, and when sputtering is performed using this target,
  • the surface of the target after sputtering has a smooth erosion surface, and has excellent effects such as good film uniformity and little generation of arcing and particles.
  • the thickness of the thin film can be made much thinner than the balta body obtained by the conventional molten metal quenching method, and there is a significant effect that the size can be increased without limitation in size, and the cost can be further reduced.
  • FIG. 1 is an XRD (X-ray diffraction) profile of the target of Example 1.
  • FIG. 2 It is the result of evaluating the segregation state of each element by EPMA of the target of Example 1.
  • FIG. 3 The figure which shows the XRD measurement result of the film sputtered
  • FIG. 4 It is the result of evaluating the segregation state of each element by EPMA of the target of Comparative Example 1.
  • FIG. 5 is a graph showing the results of XRD measurement of a film sputtered using the target of Comparative Example 4;
  • the sputtering target for producing a metallic glass film of the present invention contains at least one or more selected metallic elements selected from Pd, Zr, Fe, Co, Cu, and Ni as the main component (most in atomic percent, component). Has a composition of three or more.
  • Pd, Zr, Fe, Co, Cu, and N also have at least one or more selected metallic elements as the main components (the most abundant component in atomic percent).
  • the main component When an element other than this is the main component, crystallization is likely to occur in which the amorphous stability of the amorphous film obtained by sputtering is deteriorated. When it is easy to crystallize, it is inferior in mechanical strength and thermal characteristics.
  • the film thickness is preferably 10 m or less. If this film thickness is exceeded, the function as a metallic glass membrane such as a hydrogen separation membrane will deteriorate.
  • the sputtering target for producing a metallic glass film of the present invention is characterized in that it has a structure obtained by sintering an atomized powder having an average particle diameter of 50 ⁇ m or less. As described later, although it is a film obtained by sputtering of a sintered target, an amorphous film showing no peak in XRD (X-ray diffraction) can be obtained. In general, sputtering is an effective means as a film forming method because the composition, structure, properties, etc. of the target are directly reflected on the properties of the thin film. The sputtered film obtained by sputtering the target of the present invention reflects this composition, making it possible to form a good metallic glass film.
  • the target can have a crystallite size of 10 to 200 A as determined from XRD (X-ray diffraction). Furthermore, it has the feature that there is no crystal of 1 / zm or more, which has been obligatory. Tage If the crystal grain size of the grit itself is small, the roughness of the sputtered surface is smoothed, and the effect of suppressing generation of particles that adversely affect the product yield can be obtained. In particular, the amorphous state is the ultimate morphology for particle reduction. Furthermore, the amorphous or ultrafine structure of the tissue improves the uniformity of the structure and composition of the target, and the product using this has the feature that it does not cause the problem of nonuniformity such as the composition. It will
  • the sputtering target for producing a metallic glass film according to the present invention is mainly composed of at least one selected metallic element selected from Pd, Zr, Fe, Co, Cu, N as described above (most component at atomic%) It can be manufactured by sintering gas atomized powder having a composition of three or more systems.
  • the crystallite size of the target can be reduced and segregation of the target can be suppressed.
  • the raw materials of the above components are melted (alloyed) by, for example, melting in an ampule, arc melting, high frequency melting, etc., the obtained alloy is remelted, and in some cases, the above raw material melting step is used as it is.
  • Produce alloy powder by spraying method such as water atomizing method and oil atomizing method.
  • gas atomized powder for example, argon gas is used as a propellant gas, and the gas atomized powder is produced by spraying from a quartz nozzle of 0.8 mm ⁇ .
  • the atomizing gas pressure is, for example, 80 kgf / cm 3 and a molten metal gas pressure of 0.3 kgf Zcm 2 .
  • press pressure is 600 MPa
  • temperature crystallization temperature or lower is taken as a standard (conditions are changed according to the composition).
  • the above-mentioned gas atomization and sintering conditions can be arbitrarily changed according to the material, and are not limited to the above conditions.
  • the sintering density rises to a practically acceptable level (eg, relative density of 90% or more) If it does, it is desirable to carry out near the glass transition point. In addition, it is desirable that the heating time during sintering be as short as possible so that the glass state is maintained.
  • a practically acceptable level eg, relative density of 90% or more
  • the target is manufactured using hot pressing or plasma sintering (SPS) method for this alloy powder.
  • SPS plasma sintering
  • the sintered body thus manufactured is processed into a predetermined shape (machining, surface processing such as polishing, etc.) to obtain a target.
  • the obtained sputtering target of the present invention was found to have a nano-sized ultrafine uniform structure.
  • the film uniformity (formality) is improved, and the generation of arcing and particles is suppressed, and furthermore, the quality of the film deposition is improved significantly. Is obtained.
  • the sputtering target of the present invention can be used for ordinary amorphous thin films or crystalline thin films which need not be limited to film formation of ultrafine processing technology.
  • the present embodiment is for showing an example of the invention, and the present invention is not limited to these embodiments. That is, it includes other aspects and modifications included in the technical concept of the present invention.
  • a predetermined amount of ternary or higher composition containing at least one metal element selected from Pd, Zr, Fe, Co, Cu, M as the main component (the component with the largest atomic percent) They were mixed and melted to produce a master alloy. Next, this alloy was melted, and this molten metal was sprayed from a quartz nozzle of 0.8 mm ⁇ using argon gas as a propellant gas to produce atomized powder. At this time, the atomizing gas pressure was 80 kgfZcm 2 , and the molten metal gas pressure was 0.3 kgfZcm 2 . According to this, atomized powder having a median diameter D50 (34 to 45 m) shown in Table 1 was obtained.
  • this atomized powder is filled in a graph-ate die, and in an Ar atmosphere, the surface pressure 300 kg Zc m 2 , temperature 520 Hot pressing was performed under the conditions of 1 ° C. and holding time of 1 hour for densification.
  • the relative density of the sintered body thus obtained was 95% or higher, and a high density sintered body was obtained.
  • the sintered body was processed into 6 inches and 6 mmt to make a target.
  • the XRD (X-ray diffraction) profile of the obtained target is as shown in FIG. 1 (only Example 1 is shown). Other embodiments The same was true (omitted).
  • the average crystallite size was calculated from the Scherrer equation from the profile of each example. Each average crystallite size was in the range of 10 to 120 A (1 to 12 nm) as shown in Table 1 o
  • Example 1 the segregation state of each element was evaluated by EPMA, as shown in FIG. It can be seen from Fig. 2 that no obligatory prayer is observed, and uniform distribution is observed. Similarly in the other examples, no segregation was observed, and it was confirmed that the respective elements were dispersed uniformly (not shown).
  • the film uniformity was good, and the generation of arcing and particles was almost complete. Also, no nodules were observed on the target after sputtering, and a smooth erosion surface was obtained.
  • the roughness Ra of the surface of the target after sputtering was 0.25 ⁇ m.
  • Example 1 the film uniformity (-formality) is good, arcing and generation of particles hardly occur, and no nodules are observed in the target after sputtering, and the film is smooth. Erosion surface was obtained. And the roughness of the surface of the target after sputtering was 0.12-0.34 / z m. The results are summarized in Table 1.
  • the ingot was processed to 3 inches and 6 mmt to make a target.
  • the average crystallite size for which the Scherrer's formula power was also calculated was in the range of 140 to 850 A (14 to 85 nm) as shown in Table 1, respectively.
  • Comparative Example 1 The degree of segregation in Comparative Example 1 was evaluated by EPMA, as shown in FIG. That is, it was lacking in the homogeneity in which the obligatory prayer of the component element contained in a comparative example is intense. Other comparative examples also gave similar results (not shown).
  • the sputtering target for producing a metallic glass film of the present invention is a target having a high density uniform structure by sintering method, and when sputtering is performed using this target, the surface of the target after sputtering is smooth. It has an excellent effect that it has a good erosion uniformity, good film uniformity, and arcing and almost no particle generation.
  • the thickness of the thin film can be made much thinner than the balta body by the conventional molten metal quenching method. It has the remarkable effect of being able to be made, being unlimited in size, being large and being inexpensive. The sputtered film thus obtained is extremely useful as a metallic glass working.

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Abstract

　Ｐｄ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｉから選択した少なくとも１種以上の金属元素を主成分（原子％で最も多い成分）とする３元系以上の組成を有し、平均粒径が５０μｍ以下であるアトマイズ粉を焼結して得られた組織を備えていることを特徴とする金属ガラス膜作製用スパッタリングターゲット。コスト高となる従来の溶湯金属の急冷によるバルク金属ガラスに替えて、製造される金属ガラス膜の欠陥及び組成の不均一性の問題がなく、組織が均一であり、かつ効率良く、低コストで作製でき、かつノジュールやパーティクルの発生が少ない金属ガラス膜作製用スパッタリングターゲット及びその製造方法を得ることを課題とする。

Description

金属ガラス膜作製用スパッタリングターゲット及びその製造方法 技術分野
[0001] この発明は、ノジュールやパーティクルの発生が少ない金属ガラス膜作製用スパッ タリングターゲット及びその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 非晶質金属ガラス薄膜は、水素分離膜や磁性膜等に利用できる。しかし、金属ガラ スは 3元系以上の多元系であり、従来のターゲットの製造方法では、溶解'铸造時の 偏析、又は凝固時の結晶子成長といった問題がある。
これらの偏析ゃ成長した結晶子は、ノジュールやパーティクル発生の原因となり、ス ノッタ膜の欠陥となる問題があった。また、スパッタ特性にも悪影響を及ぼす。
近年、燃料電池その他において、水素を効率良く分離することが要求されている。 一般に、化石燃料や水から製造された水素は、製法により様々な不純物を含むため 、高純度水素を得るためには、不純物を分離して精製する必要がある。
精製方法として、 PSA (Pressure Swing Adsorption)法、膜分離法、深冷分離法、吸 収法等がある。このうち、超高純度水素を高収率で、実用化できる十分な速度で製 造できるのは、金属膜による膜分離法のみである。
[0003] 水素分離膜としては、従来の Pdを含むものから、 Pdを含まな 、（Pdが高価であるこ とから)多くの材料が提案されている（非特許文献 1参照)。特に、 Ni— Nb— Zr系金 属ガラス合金が有効であるとの指摘がある (非特許文献 2、 3参照)。このような水素ガ ス分離膜としては、超微細加工技術、特に成膜技術が主体となるが、形成された膜 の結晶粒界ですら、超微細加工において問題となるため、薄膜の形成に際して結晶 粒界のな!、膜、すなわちアモルファス膜又はそれに準じた膜の形成が可能である成 膜方法が要求されている。
[0004] 一方、バルタ状の金属ガラスを製造する方法としては、石英管に封入した溶融金属 を急冷して棒状の金属ガラスを得る水焼き入れ法、水冷した銅製金型を使用してァ ーク溶解し急冷する方法、銅製の型の上で金属を溶解した後、上型で押圧して急冷 し金属ガラスを得る型締め铸造法、高圧で射出成形して銅製型で急冷する方法、回 転ディスク上で溶湯を凝固させ金属ガラス線材を製造する方法などが提案されてい る (例えば、非特許文献 4参照)。
しかし、これらの製造方法はいずれも溶融金属からの製造方法であり、急冷を条件と しているので、装置がそのような急冷の条件に合わせるように工夫する必要があるた め、極めてコスト高になる欠点を有していた。また、薄膜ィ匕するとしても、限界があり、 従来は 30 m程度であるという問題があった。
非特許文献 1 :目黒直次著「金属ガラスを用いた PEFC用電極、セパレータ及び水素 分離膜の開発状況」燃料電池、 Vol. 2、 No. 2、 2003、頁 13〜17
非特許文献 2 :山浦真一外 5名著「Ni— Nb—Zr系金属ガラス合金の水素透過特性」 (680)日本金属学会春季大会講演概要（2003)頁 346
非特干文献 3： Shin-ichi Yamamura外 6名着「Hydrogen Permeation Characteristics of Melt-Spun M— Nb—Zr Amorphous Alloy Membranes」 Materials Transactions, Vol.44, No.9 (2003) pp.1885- 1890
非特許文献 4 :機能材料「バルタ金属ガラスの作製方法」、 2002年 6月号、 Vol. 22、 No. 6、 26〜31頁
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明は、コスト高となる従来の溶湯金属の急冷によるノ レク金属ガラスに替えて、 製造される金属ガラス膜の欠陥及び組成の不均一性の問題がなぐ組織が均一であ り、かつ効率良ぐ低コストで作製でき、かつノジュールやパーティクルの発生が少な い金属ガラス膜作製用スパッタリングターゲット及びその製造方法を得ることを課題と する。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明は、上記課題に鑑み、
1. Pd, Zr, Fe, Co, Cu, Niから選択した少なくとも 1種以上の金属元素を主成分（ 原子％で最も多い成分）とする 3元系以上の組成を有し、平均粒径が 50 m以下で あるアトマイズ粉を焼結して得られた組織を備えていることを特徴とする金属ガラス膜 作製用スパッタリングターゲット
2. XRD (X線回折)から求めた結晶子サイズが 10A〜200Aであることを特徴とする 上記 1記載のスパッタリングターゲット
3.偏祈した 1 μ m以上の結晶が存在しない上記 1又は 2記載のスパッタリングターゲ ッ卜
4. Pd, Zr, Fe, Co, Cu, Niから選択した少なくとも 1種以上の金属元素を主成分（ 原子％で最も多い成分）とする 3元系以上の組成を有し、平均粒径が 50 m以下で あるアトマイズ粉を焼結することを特徴とする金属ガラス膜作製用スパッタリングター ゲットの製造方法
5. XRD (X線回折)から求めた結晶子サイズが 10A〜200Aであることを特徴とする 上記 4記載のスパッタリングターゲットの製造方法
6.アトマイズ粉の平均粒径が 50 m以下であることを特徴とする上記 4又は 5記載 のスパッタリングターゲットの製造方法
を、提供する。
発明の効果
[0007] 本発明の金属ガラス膜作製用スパッタリングターゲット及びその製造方法は、焼結 法によって得られた高密度の均一な組織を有するターゲットであり、このターゲットを 使用してスパッタリングを実施した場合、スパッタリング後のターゲットの表面は滑らか なエロージョン面となり、膜の均一性（ュ-フォーミティ）が良好で、かつアーキングゃ パーティクルの発生が殆どな 、と!、う優れた効果を有する。
また、薄膜の厚さを、従来の溶湯急冷法によるバルタ体よりもはるかに薄くすることが 可能となり、サイズに制限がなく大型化でき、さらに低コストで製造できるという著しい 効果を有する。
図面の簡単な説明
[0008] [図 1]実施例 1のターゲットの XRD (X線回折）プロファイルである。
[図 2]実施例 1のターゲットの、 EPMAによる各元素の偏析状態を評価した結果であ る。
[図 3]実施例 1のターゲットを用いてスパッタリングした膜の XRD測定結果を示す図で ある。
[図 4]比較例 1のターゲットの、 EPMAによる各元素の偏析状態を評価した結果であ る。
[図 5]比較例 4のターゲットを用いてスパッタリングした膜の XRD測定結果を示す図で ある。
発明を実施するための最良の形態
[0009] 本発明の金属ガラス膜作製用スパッタリングターゲットは、 Pd, Zr, Fe, Co, Cu, Ni 力 選択した少なくとも 1種以上の金属元素を主成分 (原子％で最も多 、成分)とす る 3元系以上の組成を有する。
この金属ガラス組成においては、 Pd, Zr, Fe, Co, Cu, N も選択した少なくとも 1 種以上の金属元素を主成分 (原子％で最も多い成分)とする。これ以外の元素が主 成分となる場合には、スパッタして得られる非晶質膜の非晶質安定性が悪ぐ結晶化 し易い。結晶化し易くなると、機械的強度及び熱特性に劣る。
水素分離膜等の金属ガラス膜として機能させるためには、膜厚は 10 m以下とする ことが望ま 、。この膜厚を超えると水素分離膜等の金属ガラス膜としての機能が低 下するからである。
溶湯急冷法によって得た薄膜ィ匕の限界が 30 mであることから考えても、本発明は 、格段に優れたものであることが理解できる。
[0010] 本発明の金属ガラス膜作製用スパッタリングターゲットは、平均粒径が 50 μ m以下 であるアトマイズ粉を焼結して得られた組織を備えていることが大きな特徴である。 後述するように、焼結ターゲットのスパッタリングによって得られた膜であるにもかか わらず、 XRD (X線回折）においてピークを示さない非晶質膜を得ることができる。 一般に、スパッタリング法は、ターゲットの組成、組織、性質等が薄膜の性状に直接 反映されるため成膜法として有効な手段である。本発明のターゲットをスパッタリング することにより得られたスパッタ膜は、この組成が反映され、良好な金属ガラス膜を形 成することが可能となる。
[0011] このターゲットは、 XRD (X線回折）から求めた結晶子サイズを 10〜200Aとすること ができる。さらに、偏祈した l /z m以上の結晶が存在しないという特徴を持つ。ターゲ ット自体の結晶粒径が細かければ、スパッタエロージヨンされた表面の粗さが平滑に なり、製品の歩留まりを悪ィ匕させるパーティクルの発生が抑制できる効果が得られる。 特に、非晶質状態はパーティクル低減においては究極の組織形態である。さらに、 組織の非晶質ィ匕又は超微細化はターゲットの組織及び組成の均一性が向上し、これ を用いた製品は組成などの不均一性の問題を生じさせることがないという特徴を有す る。
[0012] 本発明の金属ガラス膜作製用スパッタリングターゲットは、上記の通り Pd, Zr, Fe, Co, Cu, N 選択した少なくとも 1種以上の金属元素を主成分 (原子％で最も多 い成分）とする 3元系以上の組成を有し、ガスアトマイズ粉を焼結することによって製 造することができる。
特に、平均粒径が 50 m以下のアトマイズ粉を使用することによって、ターゲットの 結晶子サイズを小さくし、かつターゲットの偏析を抑制することができる。
上記成分の原料を例えばアンプル内溶解、アーク溶解、高周波溶解などにより溶解 (合金化)し、得られた合金を再溶解し、場合によっては上記原料溶解工程をそのま ま利用して、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、油アトマイズ法といった噴霧法にて合 金粉末を作製する。
[0013] ガスアトマイズ粉の製造に際しては、例えば噴射ガスにアルゴンガスを使用し、 0. 8 mm φの石英ノズルから噴射して製造する。アトマイズガス圧は、例えば 80kgf/cm 溶湯ガス圧 0. 3kgfZcm2で行う。
また、焼結（プラズマ焼結法： SPS)の条件としては、プレス圧力 600MPa、温度：結 晶化温度以下を目安として実施する (組成に応じて条件を変更する)。上記ガスアト マイズ及び焼結条件は、材料に応じて任意に変更できるものであり、上記条件に制 限されるものではない。
[0014] 焼結条件の設定にっ 、ては、基本的に結晶化温度とガラス転移点温度の間で行 、 、焼結密度が実用上問題ないレベル (例えば相対密度 90%以上）に上昇するならば 、ガラス転移点付近で行うのが望ましい。また、ガラス状態が維持されるように、焼結 時の加熱時間は可能な限り短時間であることが望ましい。
この合金粉末をホットプレスやプラズマ焼結（SPS)法などを用いてターゲットを製造 する。焼結により得た本発明の金属ガラス膜作製用スパッタリングターゲットは、 XRD (X線回折)から求めた結晶子サイズが Inn！〜 20nmのものを得ることができる。
[0015] このようにして製造した焼結体を所定の形状に加工 (機械加工'研磨等の表面加工) してターゲットを得る。得られた本発明のスパッタリングターゲットは、ナノサイズの超 微細な均一な組織を有して ヽた。
このようなターゲットを用いてスパッタリングを行うと、膜の均一性 (ュ-フォーミティ） を良好にし、またアーキングゃパーティクルの発生を抑制し、さらには、スノッタ成膜 の品質を向上させるという著しい効果が得られる。
本発明のスパッタリングターゲットは、超微細加工技術の成膜に限定される必要はな ぐ通常のアモルファス薄膜又は結晶性薄膜に利用できることは勿論である。
実施例
[0016] 次に、実施例について説明する。なお、本実施例は発明の一例を示すためのもの であり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技 術思想に含まれる他の態様及び変形を含むものである。
[0017] (実施例 1 8)
表 1に示す通りに、 Pd, Zr, Fe, Co, Cu, Mから選択した少なくとも 1種以上の金属 元素を主成分 (原子％で最も多い成分)とする 3元系以上の組成を所定量混合し、溶 解して母合金を作製した。次に、この合金を溶解し、この溶湯を噴射ガスにアルゴン ガスを使用して、 0. 8mm φの石英ノズルから噴射してアトマイズ粉を製造した。 この時のアトマイズガス圧は 80kgfZcm2であり、溶湯ガス圧 0. 3kgfZcm2で実施 した。これによつて、表 1に示すメジアン径 D50 (34〜45 m)のアトマイズ粉を得た 次に、このアトマイズ粉をグラフアイトダイスに充填し、 Ar雰囲気中、面圧 300kgZc m2、温度 520° C、保持時間 1時間の条件でホットプレスして緻密化させた。このよう にして得られた焼結体の相対密度は、 95%以上となり、高密度の焼結体が得られた
[0018] この焼結体を 6インチ、 6mmtに加工してターゲットとした。得られたターゲットの XR D (X線回折)プロファイルは、図 1のようになった（実施例 1のみを示す)。他の実施例 も同様であった (省略)。
各実施例のプロファイルから、 Scherrerの式から平均結晶子サイズを算出した。そ れぞれの平均結晶子サイズは、表 1に示す通り 10〜 120 A ( 1〜 12nm)の範囲にあ つた o
また、実施例 1について、 EPMAで各元素の偏析状態を評価したところ、図 2に示 すようになった。図 2から偏祈が認められず、均一に分散しているのが分かる。他の実 施例についても、同様に偏析は認められず、各元素が均一に分散しているのが確認 できた（図省略)。
[0019] 次に、実施例 1のターゲットを用いて、純 ArO. 5Pa中、 300Wの条件で DCスパッタ リングを実施し金属ガラス膜を形成した。成膜後の膜厚は 1 μ mである。スパッタリン グした膜の XRD測定結果を図 3に示す。
膜の均一性 (ュ-フォーミティ）が良好であり、アーキングゃパーティクルの発生が殆 どな力つた。また、スパッタリング後のターゲットにノジュールは観察されず、滑らかな エロージョン面が得られた。スパッタリング後の、ターゲットの表面の粗さ Raは 0. 25 μ mであった。
他の実施例においても、実施例 1と同様に、膜の均一性 (ュ-フォーミティ）が良好で あり、アーキングゃパーティクルの発生が殆どなぐまたスパッタリング後のターゲット にノジュールは観察されず、滑らかなエロージョン面が得られた。そしてスパッタリング 後の、ターゲットの表面の粗さは、 0. 12-0. 34 /z mであった。この結果を、表 1にま とめて示す。
[0020] (比較例 1 12)
表 1に示す通りの、比較例 1 12に示す組成の材料を所定量混合し、これを Ar溶 解'铸造して、相対密度 88. 4〜99. 8%)のインゴットを作製した。
このインゴットを 3インチ、 6mmtに加工してターゲットとした。得られたターゲットにつ いて、 Scherrerの式力も算出した平均結晶子サイズは、それぞれ表 1に示す通り、 1 40〜850A (14〜85nm)の範囲にあった。
また、比較例 1について EPMAで偏析具合を評価したところ、図 4に示すようになつ た。すなわち、比較例に含有する成分元素の偏祈が激しぐ均一性に欠けていた。 他の比較例も、同様の結果となった (図示せず)。
[0021] 次に、このターゲットを用いて、純 ArO. 5Pa中、 300Wの条件で DCスパッタリング を実施し、膜を形成した。成膜後の膜厚は 1. 1 μ mとした。スパッタリングした膜の X RD測定した。比較例 4、 5、 6、 7、 8については、いずれも結晶質膜が形成された。 代表的に、比較例 4の結果を図 5に示す。
比較例 1— 3、比較例 9— 12については非晶質膜が形成されたが、スパッタ後の表 面粗さが 0. 87〜3. 52 mと大きぐまた平均結晶子サイズも実施例に比較して大 きく、 140〜800Aであった。
いずれも、スパッタリング後のターゲットに、黒っぽいノジュールが観察された。また、 膜にはノジュールが原因と見られる欠陥が見られた。
[0022] [表 1]
Figure imgf000011_0001
産業上の利用可能性
本発明の金属ガラス膜作製用スパッタリングターゲットは、焼結法による高密度の均 一な組織を有するターゲットであり、このターゲットを使用してスパッタリングを実施し た場合、スパッタリング後のターゲットの表面は滑らかなエロージョン面となり、膜の均 一性 (ュ-フォーミティ）が良好で、かつアーキングゃパーティクルの発生が殆どない という優れた効果を有する。
また、薄膜の厚さを、従来の溶湯急冷法によるバルタ体よりもはるかに薄くすることが 可能となり、サイズに制限がなく大型化でき、低コストであるという著しい効果を有する 。これによつて得られたスパッタリング膜は、金属ガラス製作用として極めて有用であ る。

Claims

請求の範囲
[1] Pd, Zr, Fe, Co, Cu, Niから選択した少なくとも 1種以上の金属元素を主成分 (原 子％で最も多い成分）とする 3元系以上の組成を有し、平均粒径が 50 m以下であ るアトマイズ粉を焼結して得られた組織を備えていることを特徴とする金属ガラス膜作 製用スパッタリングターゲット。
[2] XRD (X線回折)から求めた結晶子サイズが 10A〜200Aであることを特徴とする 請求項 1記載のスパッタリングターゲット。
[3] 偏祈した 1 μ m以上の結晶が存在しない請求項 1又は 2記載のスパッタリングターゲ ッ卜。
[4] Pd, Zr, Fe, Co, Cu, Niから選択した少なくとも 1種以上の金属元素を主成分 (原 子％で最も多い成分）とする 3元系以上の組成を有し、平均粒径が 50 m以下であ るアトマイズ粉を焼結することを特徴とする金属ガラス膜作製用スパッタリングターゲ ットの製造方法。
[5] XRD (X線回折)から求めた結晶子サイズが 10A〜200Aであることを特徴とする 請求項 4記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
[6] アトマイズ粉の平均粒径が 50 μ m以下であることを特徴とする請求項 4又は 5記載 のスパッタリングターゲットの製造方法。
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