WO2012144407A1 - 高純度Ｎｉスパッタリングターゲットおよびその製造方法 - Google Patents

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信昭 中島
透 小松
佐野　孝
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株式会社東芝
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    • C21D2201/00—Treatment for obtaining particular effects
    • C21D2201/05—Grain orientation

Definitions

  • the present invention relates to a high-purity Ni sputtering target and a method for producing the same.
  • Refractory metal silicide films are widely used as wiring films for semiconductor elements (including liquid crystal display elements).
  • a method of forming this wiring film a method of forming a film by sputtering a refractory metal silicide sputtering target has been used.
  • Patent Document 1 discloses that a target is manufactured by sintering silicide of W, Mo, Ni, or the like. .
  • Such a metal silicide target requires control of the metal silicide and free Si.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-239172
  • heat treatment is performed at about 400 to 500 ° C. to convert the metal film into a metal silicide film.
  • (Rapid Thermal Annealing) method is disclosed.
  • Ni is attracting attention as a metal used for such a metal silicide film.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-239172 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-239172
  • Patent Document 3 discloses a high-purity Ni sputtering target.
  • the uniformity (uniformity) of the sputtered film is improved by controlling the magnetic permeability and coarse grains.
  • the target of Patent Document 3 since the target of Patent Document 3 has to have a target thickness of 5 mm or less, long-term sputtering operation cannot be performed, and there is a drawback that the number of replacements of the target is large and the continuous operation characteristics are low.
  • the problem is crystal orientation.
  • the crystal orientation of the sputtering surface is different from the crystal orientation of the center portion of the target, the sputtering rate changes, so that there is a problem that stable long-term sputtering characteristics cannot be obtained.
  • the present invention has been made to solve such problems, and provides a sputtering target with long-term reliability by making the crystal orientation uniform and random.
  • the first high-purity Ni sputtering target of the present invention is a high-purity Ni sputtering target having an average crystal grain size of 1000 ⁇ m or less, the crystal orientation on the sputtering surface is random orientation, and the thickness direction of the sputtering target is The crystal orientation in the center plane is also random orientation.
  • the second high-purity Ni sputtering target of the present invention is a high-purity Ni sputtering target having an average crystal grain size of 1000 ⁇ m or less, and the height of each peak detected when the sputter surface is diffracted by X-ray diffraction.
  • the average crystal grain size is preferably 20 to 500 ⁇ m.
  • the average aspect ratio of the crystal grain size of the sputtered surface is preferably 3 or less.
  • the order of the heights of the peaks detected when X-ray diffraction is performed on the sputtering surface is the same as the order of the heights of the peaks detected when X-ray diffraction is performed with a part of the target powder. It is preferable that The high purity Ni preferably has a purity of 99.999% by mass or more.
  • the thickness of a sputtering target is 6 mm or more. Further, when the X-ray diffraction (2 ⁇ ) peak of the sputtering surface is measured, the order of the relative intensity ratio of (220), (200), (111) is (220) ⁇ (200) ⁇ (111). Is preferred.
  • the high purity Ni sputtering target manufacturing method of the present invention includes a cold or hot forging process in which a Ni material made of a cylindrical high purity Ni ingot or billet is pressed in a direction parallel to the thickness direction and the thickness.
  • a first forging process in which two or more sets of cold forging are performed with one set of cold or hot forging processing to pressurize in a direction perpendicular to the direction;
  • a cold or hot forging process in which pressure is applied in a direction parallel to the thickness direction and a cold or hot forging process in which impact pressing is performed in a direction perpendicular to the thickness direction are combined into one set.
  • a second forging process for forging two or more sets After the second kneading forging process, a cold rolling process for performing cold rolling, A second heat treatment step for heat treatment at a temperature of 500 ° C. or higher after the cold rolling step; It is characterized by comprising.
  • At least one of the first kneading forging step and the second kneading forging step is performed at a processing rate in which the cross-section reduction rate or the thickness reduction rate is 40% or more.
  • the average value of the Vickers hardness Hv of the Ni alloy material after the first kneading forging is preferably Hv160 or more.
  • the Ni material preferably has a Ni purity of 99.999% by mass or more.
  • the high purity Ni sputtering target according to the present invention since the random crystal orientation is maintained in the thickness direction, the sputtering rate is stable over a long period of time. Therefore, the sputtering process can be efficiently performed because the number of target replacements can be reduced in the sputtering process. Moreover, according to the manufacturing method of the high purity Ni sputtering target which concerns on this invention, the high purity Ni sputtering target of this invention can be manufactured efficiently.
  • the first high-purity Ni sputtering target of the present invention is a high-purity Ni sputtering target having an average crystal grain size of 1000 ⁇ m or less, the crystal orientation on the sputtering surface is random orientation, and the thickness direction of the sputtering target is The crystal orientation in the center plane is also random orientation.
  • the second high-purity Ni sputtering target of the present invention is a high-purity Ni sputtering target having an average crystal grain size of 1000 ⁇ m or less, and the height of each peak detected when the sputter surface is diffracted by X-ray diffraction.
  • the high purity Ni (nickel) used in the present invention indicates a high purity with a Ni purity of 99.99% by mass or more.
  • Purity measurement methods include Fe, Cr, Al, Co, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Pt, Pb, Cu, Mn, Na, K, S, W, Mo, B as main impurity metals. , P, U, and Th are measured, and the Ni purity is determined by subtracting the total amount from 100% by mass. In addition to this, metal impurities are contained, but in most cases, the amount is extremely small so as not to affect the calculation of purity.
  • the content of the impurity metal is 0.01 mass% or less (100 wtppm or less), preferably 0.001 mass% or less (10 wtppm or less).
  • the impurity metal content of 0.01% by mass or less means Ni purity of 99.99% by mass or more. Further, the content of impurity metal of 0.001% by mass or less means Ni purity of 99.999% by mass or more.
  • an impurity gas component is mentioned as impurities other than an impurity metal.
  • Gas components include oxygen, nitrogen, carbon, and hydrogen. The total amount of these gas components is preferably 300 wtppm or less, more preferably 150 wtpm or less. When there are many impurity metals and impurity gas components as described above, it causes a partial resistance variation of the target, resulting in a large variation in sputtering rate. Therefore, the above range is preferable.
  • the average crystal grain size of the Ni sputtering target is 1000 ⁇ m or less. When the average crystal grain size exceeds 1000 ⁇ m, Ni (including Ni alloy) crystals become excessive, which causes variations in the sputtering rate.
  • the average grain size is preferably 20 to 500 ⁇ m, more preferably 40 to 500 ⁇ m, and even more preferably 40 to 120 ⁇ m. As a method for controlling the average crystal grain size, recrystallization by heat treatment is also effective.
  • the average crystal grain size is measured by taking a magnified photograph of a unit area of 3000 ⁇ m ⁇ 3000 ⁇ m with an optical micrograph and using the line intercept method.
  • the line intercept method an arbitrary straight line (length of 3000 ⁇ m) is drawn, the number of Ni crystal particles on the line is counted, and the average crystal grain size is obtained by (3000 ⁇ m / number of crystals on a straight line 3000 ⁇ m).
  • the average value obtained by performing this operation three times is defined as the average crystal grain size.
  • the average aspect ratio of the crystal grain diameter of the sputtering surface of the Ni sputtering target is 3 or less.
  • the average aspect ratio is preferably 3 or less, more preferably 2 or less.
  • the average aspect ratio is measured using the magnified photo used to measure the average grain size, measuring the major and minor axes of each crystal grain, and determining the aspect ratio (major / minor axis). Ask. This operation is performed for 100 crystal grains, and the average value is defined as “average aspect ratio”. Further, the major axis is the maximum diameter of the crystal grains, and the minor axis is the width of a portion drawn vertically from the center of the major axis.
  • the high-purity Ni sputtering target according to the first invention is characterized in that the crystal orientation of the sputtering surface is random, and the crystal orientation in the center plane in the thickness direction of the target is also random.
  • FIG. 1 shows an example of the shape of the sputtering target of the present invention.
  • 1 is a sputtering target
  • 2 is a sputtering surface
  • T is the thickness of the target.
  • a cylindrical (disc-shaped) target is used, but a rectangular parallelepiped may be used. Even if it is a cylindrical shape or a rectangular parallelepiped shape, it may be chamfered if necessary.
  • the crystal orientation of the sputtering surface 2 is random orientation. Further, the crystal orientation of the center plane 4 in the thickness direction of the target also shows random orientation.
  • the “center plane in the thickness direction of the target” is a plane cut in parallel with the sputtering surface from the middle (T / 2 position) of the target thickness T, as indicated by a dotted line in FIG.
  • the high purity Ni sputtering target 1 is manufactured by performing plastic working such as forging and rolling. When plastic processing is performed on a metal material, crystals are easily oriented. On the other hand, a phenomenon in which crystal orientation differs between the sputter surface and the inside tends to occur.
  • the sputtering surface is randomly oriented and the center of the target is also randomly oriented, it is difficult for the sputtering rate to change even when used continuously for a long time.
  • the crystal orientation of the center plane 4 in the target thickness direction is also random, the same random orientation can be obtained by cutting out a plane parallel to the sputtering surface at the center in the target thickness direction and performing X-ray diffraction. I can confirm.
  • the second high-purity Ni sputtering target of the present invention is a high-purity Ni sputtering target having an average crystal grain size of 1000 ⁇ m or less, and the order of the height of each peak detected when the sputter surface is X-ray diffracted.
  • the order of the heights of the peaks detected when X-ray diffraction is performed using a part of the target as powder is the same.
  • the order of the height of each peak detected when X-ray diffraction is performed on the sputtering surface is the same as the order of the height of each peak detected when X-ray diffraction is performed with a part of the target powder. This indicates that the entire target has a uniform random orientation.
  • the X-ray diffraction conditions are as follows: the X-ray used is Cu-K ⁇ , the tube voltage is 40 kV, the tube current is 40 mA, the scattering slit is 0.63 mm, and the light receiving slit is 0.15 mm. The following general conditions are used for trial purposes. If the orientation is random when X-ray diffraction of the sputtering surface is taken, the result of the relative intensity ratio (peak height) order is (220) ⁇ (200) ⁇ (111). Further, X-ray diffraction performed using a part of the target as powder is performed according to the following procedure.
  • a rectangular parallelepiped of at least 5 mm square is cut out from an arbitrary part of the target and pulverized so that the average particle diameter becomes 50 to 100 ⁇ m.
  • the pulverized powder is subjected to X-ray diffraction to obtain an X-ray diffraction peak (PDF peak) of the powder.
  • PDF peak X-ray diffraction peak
  • the order of the peak height of the sputtering surface is the same as the order of the height of the PDF peak.
  • the ratio of the heights of the individual peaks may differ between the sputter surface and the PDF (powder)
  • the order of the detected peak heights matches.
  • the peak order of the sputtering surface is (220) ⁇ (200) ⁇ (111), and this order is maintained even when the order becomes powder (PDF peak).
  • PDF peak powder
  • the fact that the random orientation is maintained even in the powder proves that the uniform random orientation is maintained throughout the target.
  • the order of peak height (220) ⁇ (200) ⁇ (111) in X-ray diffraction is the same as the peak order of commercially available Ni powders.
  • the orientation is random.
  • the random orientation anywhere on the sputtering surface means that a fine crystal structure free from ghost grains in which the cast structure remains can be formed.
  • the presence of ghost grains is not preferable because a portion that is not partially in random orientation is formed.
  • a target having a stable sputtering rate for a long period of time can be obtained even if the thickness of the target is increased to 3 mm or more, and further to 6 mm or more.
  • the upper limit of the target thickness is not particularly limited, but is preferably 15 mm or less. If it exceeds 15 mm, it becomes too thick and the handleability deteriorates.
  • the diameter of the target is not particularly limited, but uniform random orientation can be obtained even if the diameter is increased to 200 mm or more, and further to 400 mm or more.
  • the upper limit of the target diameter is not particularly limited, but is preferably 600 mm or less. When it exceeds 600 mm, the handleability deteriorates.
  • the manufacturing method of the high purity Ni sputtering target of this invention includes a cold or hot forging process in which a Ni material made of a cylindrical high purity Ni ingot or billet is pressed in a direction parallel to the thickness direction and in the thickness direction.
  • the first kneading forging process in which two or more sets of cold forging or hot forging processing in which the pressure is applied in the vertical direction is set, and the first recrystallization at a temperature of 900 ° C.
  • a second heat treatment step of heat-treating at 0 °C temperatures above is characterized in that it comprises a.
  • the Ni material made of the columnar high-purity Ni ingot or billet is, for example, a Ni material having a columnar shape as shown in FIG.
  • FIG. 3 shows the thickness H and the diameter W of the cylindrical Ni material 3.
  • the size of the columnar Ni material 3 is not particularly limited, but those having a thickness H of about 20 to 300 mm and a diameter W of about 100 to 400 mm are easy to handle.
  • the Ni material is preferably purified by casting such as an EB (electron beam) melting method. If necessary, EB dissolution may be repeated 2 to 3 times. This is because the purity of the Ni material is close to the purity of the high-purity Ni target. Therefore, when a Ni target with a purity of 99.99 wt% or more (4N or more) is required, a high-purity Ni material with a purity of 99.99 wt% or more is used.
  • the first kneading forging process in which two or more sets are performed.
  • the direction parallel to the thickness direction is the thickness H direction
  • the direction perpendicular to the thickness direction is the diameter W direction.
  • two or more sets are performed.
  • the crystal grain size can be reduced and the crystal orientation can be prevented from being biased in a specific direction.
  • the cast structure of Ni material produced by casting can be reduced. The larger the number of times of kneading and forging, the better. However, if the number of times of kneading is too large, the manufacturing cost increases, and cracking and wrinkling of the material is likely to occur.
  • the Vickers hardness Hv of the Ni material after the first kneading forging step is 160 or more.
  • the structure can be homogenized and the hardness of the Ni material can be increased.
  • the kneading forging process is wasted. Therefore, in order to control the number of sets of the first kneading forging, it is preferable to perform the kneading forging so that the Vickers hardness is Hv160 or more.
  • the pressure in the diameter W direction is not always constant as shown in FIG. 4, and the first set applies pressure from the direction of “pressure 2”, while the second set starts from the direction of “pressure 3”. It is preferable to change the pressing direction as appropriate, such as by applying pressure. It is also effective to change the direction in which pressure is applied in one set. By changing the direction in which the pressure is applied also in the diameter W direction, it is possible to reduce the crystal grain size and effectively prevent the crystal orientation from being biased in a specific direction.
  • the first kneading forge is preferably cold forging, but hot forging is also possible.
  • the heating temperature in the case of hot forging is preferably in the range of 1000 to 1200 ° C. In addition, since crystal grain growth occurs, it is difficult to obtain a fine crystal structure having an average crystal grain size of 1000 ⁇ m or less.
  • a first heat treatment step for recrystallization at a temperature of 900 ° C. or higher is performed.
  • the heat treatment temperature is preferably 950 to 1300 ° C. and is preferably performed for 1 to 10 hours.
  • the heat treatment atmosphere is preferably a vacuum atmosphere of 0.133 Pa or less. This is because the surface may be oxidized during the heat treatment in an oxygen-containing atmosphere.
  • the second kneading forging is performed after the first heat treatment step.
  • the details of the kneading forging are the same as those of the first kneading forging, and it is preferable to perform two or more sets.
  • the second kneading forging is also preferably 2 to 4 times.
  • the second kink forging process is also cold forging, but hot forging is also possible.
  • the second kneading forging can further refine the crystal grain size.
  • a cold rolling process is performed.
  • Cold rolling is a process of plastic processing a cylindrical Ni material into a plate shape. If necessary, the cold rolling step may be performed twice or more. It is desirable that the thickness be 3 to 20 mm, preferably 6 to 15 mm, by a cold rolling process. Cutting is performed from the plate thickness prepared by the cold rolling process to obtain the plate thickness of the sputtering target. Moreover, it is better not to perform the heat treatment step between the second kneading forging step and the cold rolling step. It is preferable to cold-roll the Ni material homogenized by the second kneading forging process as it is.
  • the processing rates of the first kneading forging step, the second kneading forging step, and the cold rolling step are arbitrary, but at least one of the first kneading forging step, the second kneading forging step, and the cold rolling step. It is preferable that the cross-section reduction rate or the thickness reduction rate of one process is 40% or more.
  • the cross-section reduction rate is the reduction rate of the cross-sectional area in the diameter W direction of the cylindrical Ni material.
  • the thickness reduction rate is a reduction rate in the thickness H direction of the cylindrical Ni material. For example, two or more sets of the first kneading forging process are performed.
  • the processing rate of 40% or more is the processing rate obtained as a result of one set.
  • the process with a processing rate of 40% or more is preferably a cold process.
  • the occurrence of internal strain can be suppressed even after cold rolling with a processing rate of 40% or more is performed after the first kneading forging step ⁇ first heat treatment step ⁇ second kneading forging step.
  • the upper limit of the processing rate is preferably 80% or less.
  • a second heat treatment step is performed in which heat treatment is performed at a temperature of 500 ° C. or higher.
  • the heat treatment conditions are preferably 500-1100 ° C. ⁇ 2-5 hours.
  • the heat treatment atmosphere is preferably a vacuum atmosphere of 0.133 Pa or less. This is because the surface may be oxidized during the heat treatment in an oxygen-containing atmosphere.
  • the shape is adjusted by cutting such as lathe as necessary. Further, the backing plate is joined by brazing material joining or diffusion joining. With such a manufacturing method, an average crystal grain size of 1000 ⁇ m or less and a fine crystal structure and random orientation can be obtained simultaneously. In addition, the formation of ghost grains in which the cast structure remains can be suppressed.
  • a method of manufacturing a semiconductor device includes a step of sputtering a high-purity Ni sputtering target of the present invention on a film containing Si as a constituent element to form a high-purity Ni thin film, and performing heat treatment to convert the high-purity Ni thin film into Ni silicide. And a step of forming a film.
  • the film containing Si as a constituent element include a Si substrate and a gate electrode (polycrystalline Si, amorphous Si, etc.).
  • a high purity Ni film is formed on a film containing Si as a constituent element by magnetron sputtering using the high purity Ni sputtering target of the present invention.
  • an RTA (Rapid Thermal Annealing) process is performed in which a high-purity Ni film is reacted with Si to form a Ni silicide film by heat treatment at about 400 to 500 ° C. Depending on the degree of heat treatment, part or all of the Ni film becomes a Ni silicide film.
  • the Ni silicide film is preferably used for part or all of the gate electrode, source electrode, and drain electrode.
  • Example 1 (Examples 1 to 6 and Comparative Example 1) A high-purity Ni material having a diameter W of 100 to 300 mm and a thickness of H 100 to 200 mm, which was highly purified by EB melting, was prepared and subjected to the manufacturing process shown in Table 1.
  • the processing rate (%) indicates the larger value of at least one of the cross-section reduction rate (%) in the diameter W direction and the thickness reduction rate (%) in the thickness H direction.
  • the Ni material was oxygen 20 wtppm or less, nitrogen 10 wtppm or less, carbon 10 wtppm or less, and the content of impurity metals was 10 wtppm or less in total.
  • a high-purity Ni material that had undergone the manufacturing steps shown in Table 1 above was turned to prepare sputtering targets having the sizes shown in Table 2.
  • the average crystal grain size ( ⁇ m) and presence / absence of random orientation in each target were confirmed.
  • the average crystal grain size was measured by taking an enlarged photograph (photomicrograph) having a unit area of 3000 ⁇ m ⁇ 3000 ⁇ m from the sputtered surface and the cross section, and by the line intercept method (average value of three straight lines).
  • the aspect ratio of 100 grains was obtained from the above-mentioned enlarged photograph, and the average value was shown.
  • the presence or absence of random orientation was determined by selecting an arbitrary measurement location from the sputter surface and a surface parallel to the sputter surface at the center of the target thickness from the sputter surface and performing X-ray diffraction analysis (2 ⁇ ).
  • X-ray diffraction was performed with Cu-K ⁇ (target Cu), tube voltage 40 kV, tube current 40 mA, scattering slit 0.63 mm, and light receiving slit 0.15 mm.
  • the analysis results are shown in Table 2. All crystal structures were recrystallized.
  • Example 7 A high-purity Ni material having a diameter W of 200 to 300 mm and a thickness of H 100 to 150 mm, which was highly purified by EB melting, was prepared and subjected to the manufacturing process shown in Table 4 below.
  • the processing rate (%) is the larger value of at least one of the cross-sectional reduction rate (%) in the diameter W direction and the thickness reduction rate (%) in the thickness H direction.
  • the Ni material had an oxygen content of 20 wtppm or less, a nitrogen content of 10 wtppm or less, a carbon content of 10 wtppm or less, and the content of impurity metals was 10 wtppm or less in total.
  • the same measurement as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 5.
  • a sample of 5 mm square was cut out from the target and pulverized so as to have an average particle diameter of 80 ⁇ m, followed by X-ray diffraction to obtain the order of detected peaks. The results are shown in Table 6. When comparing Table 5 and Table 6, the order of the peaks detected was the same.
  • the peak order of (220) ⁇ (200) ⁇ (111) matches the peak order of commercially available Ni powder.
  • a magnetron sputtering process was performed using the targets of the examples and comparative examples. The film thickness after consumption of 2 mm and after consumption of 5 mm was compared with the Ni film thickness when the target was consumed 0.5 mm after the start of sputtering.

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Abstract

　平均結晶粒径が１０００μｍ以下である高純度Ｎｉスパッタリングターゲットであり、そのスパッタ面における結晶配向がランダム配向であると共に、スパッタリングターゲットの厚さ方向の中心面における結晶配向もランダム配向であることを特徴とする高純度Ｎｉスパッタリングターゲットである。粉末にしてＸ線回折を行ってもピークの順番が変わらないことが好ましい。上記構成によれば、安定したスパッタレートを得ることができ、長期間使用できる高純度Ｎｉスパッタリングターゲットが得られる。

Description

高純度Ｎｉスパッタリングターゲットおよびその製造方法
　本発明は、高純度Ｎｉスパッタリングターゲットおよびその製造方法に関するものである。
　高融点金属シリサイド膜は半導体素子（液晶表示素子含む）などの配線膜として広く使用されている。この配線膜の形成方法としては、高融点金属シリサイドスパッタリングターゲットをスパッタして成膜する方法が用いられていた。
　この種のスパッタリングターゲットの製造方法としては、例えば、特開２００２－３８２６０号公報（特許文献１）では、Ｗ，Ｍｏ，Ｎｉなどのシリサイドを焼結してターゲットを製造することが開示されている。このような金属シリサイドターゲットでは、金属シリサイドおよび遊離Ｓｉの制御が必要である。
　一方、半導体素子は配線の狭ピッチ化や複雑化に伴って、金属膜を形成した後に、熱処理を実施して金属膜を金属シリサイド膜にすることが試みられている。例えば、特開２００９－２３９１７２号公報（特許文献２）では、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉなどの金属膜を形成した後に、４００～５００℃程度で熱処理して金属膜を金属シリサイド膜にするＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法が開示されている。この方法により、目的とする箇所に金属シリサイド膜を形成できる。
　このような金属シリサイド膜に用いられる金属としてはＮｉが注目されている。例えば、特開２００８－１０１２７５号公報（特許文献３）では、高純度Ｎｉスパッタリングターゲットが開示されている。特許文献３では、透磁率と粗大粒を制御することにより、スパッタ膜のユニフォーミティ（均一性）を向上させている。
　一方で、特許文献３のターゲットはターゲット厚さが５ｍｍ以下にしなければならないことから、長期のスパッタ操作を実施することができず、ターゲットの交換回数が多く連続運転特性が低い欠点があった。
特開２００２－３８２６０号公報 特開２００９－２３９１７２号公報 特開２００８－１０１２７５号公報
　厚さが５ｍｍ以上の高純度Ｎｉターゲットを製造する場合に問題となるのは結晶の配向性である。例えば、スパッタ面の結晶配向とターゲット中心部の結晶配向性が相違すると、スパッタレートが変化してしまうので安定した長期のスパッタ特性が得られない問題点があった。
　本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、結晶配向を均一なランダム配向とすることにより長期信頼性のあるスパッタリングターゲットを提供するものである。
　本発明の第一の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットは、平均結晶粒径が１０００μｍ以下である高純度Ｎｉスパッタリングターゲットであり、そのスパッタ面における結晶配向がランダム配向であると共に、スパッタリングターゲットの厚さ方向の中心面における結晶配向もランダム配向であることを特徴とするものである。
　また、本発明の第二の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットは、平均結晶粒径が１０００μｍ以下である高純度Ｎｉスパッタリングターゲットであり、そのスパッタ面をＸ線回折したときに検出される各ピークの高さの順番と、ターゲットの一部を粉末にしてＸ線回折したときに検出される各ピークの高さの順番が同一であることを特徴とするものである。
　さらに上記高純度Ｎｉスパッタリングターゲットにおいて、前記平均結晶粒径が２０～５００μｍであることが好ましい。また、前記スパッタ面の結晶粒径の平均アスペクト比が３以下であることが好ましい。
　また、前記スパッタ面をＸ線回折したときに検出される各ピークの高さの順番と、ターゲットの一部を粉末にしてＸ線回折したときに検出される各ピークの高さの順番が同一であることが好ましい。
　また、前記高純度Ｎｉは、純度が９９．９９９質量％以上であることが好ましい。また、スパッタリングターゲットの厚さが６ｍｍ以上であることが好ましい。また、スパッタ面のＸ線回折（２θ）ピークを測定したとき、（２２０）、（２００）、（１１１）の相対強度比の順番が、（２２０）＜（２００）＜（１１１）であることが好ましい。
　また、本発明の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットの製造方法は、円柱形状の高純度ＮｉインゴットまたはビレットからなるＮｉ素材を、厚さ方向に平行な方向に加圧する冷間あるいは熱間鍛造加工と厚さ方向に垂直な方向に加圧する冷間あるいは熱間鍛造加工とを１セットとするこねくり鍛造を２セット以上行う第一のこねくり鍛造工程と、
　こねくり鍛造工程後に９００℃以上の温度で再結晶化させる第一の熱処理工程と、
　第一の熱処理工程後に、厚さ方向に平行な方向に加圧する冷間あるいは熱間鍛造加工と厚さ方向に垂直な方向に打撃加圧する冷間あるいは熱間鍛造加工とを１セットとするこねくり鍛造を２セット以上行う第二のこねくり鍛造工程と、
　第二のこねくり鍛造工程後に、冷間圧延を行う冷間圧延工程と、
　冷間圧延工程後に、５００℃以上の温度で熱処理する第二の熱処理工程と、
を具備することを特徴とするものである。
　また、上記高純度Ｎｉスパッタリングターゲットの製造方法において、前記冷間圧延工程を２回以上行うことが好ましい。また、第一のこねくり鍛造工程および第二のこねくり鍛造工程の少なくとも一方は、断面減少率または厚さ減少率が４０％以上の加工率で行われることが好ましい。また、第一のこねくり鍛造後のＮｉ合金素材のビッカース硬度Ｈｖの平均値がＨｖ１６０以上であることが好ましい。また、Ｎｉ素材は、Ｎｉ純度が９９．９９９質量％以上であることが好ましい。
　本発明に係る高純度Ｎｉスパッタリングターゲットにおいては、ランダムな結晶配向が厚さ方向に渡って維持されているので長期間に亘りスパッタレートが安定している。そのため、スパッタ工程において、ターゲットの取り換え回数が少なくて済むのでスパッタ膜の製造を効率的に実施できる。
　また、本発明に係る高純度Ｎｉスパッタリングターゲットの製造方法によれば、本発明の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットを効率よく製造することができる。
本発明に係る高純度Ｎｉスパッタリングターゲットの形状例を示す斜視図である。 円柱状Ｎｉ素材の形状例を示す斜視図である。 円柱状Ｎｉ素材を横方向から見た形状例を示す側面図である。 円柱状Ｎｉ素材を上から見た形状例を示す平面図である。
　本発明の第一の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットは、平均結晶粒径が１０００μｍ以下である高純度Ｎｉスパッタリングターゲットであり、そのスパッタ面における結晶配向がランダム配向であると共に、スパッタリングターゲットの厚さ方向の中心面における結晶配向もランダム配向であることを特徴とするものである。
　また、本発明の第二の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットは、平均結晶粒径が１０００μｍ以下である高純度Ｎｉスパッタリングターゲットであり、そのスパッタ面をＸ線回折したときに検出される各ピークの高さの順番と、ターゲットの一部を粉末にしてＸ線回折したときに検出される各ピークの高さの順番が同一であることを特徴とするものである。
　本発明で使用する高純度Ｎｉ（ニッケル）とは、Ｎｉ純度が９９．９９質量％以上の高純度を示すものである。純度の測定方法は、主な不純物金属としてＦｅ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｓ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、Ｐ、Ｕ、Ｔｈの含有量をそれぞれ測定し、その合計量を１００質量％から引くことによりＮｉ純度が求められる。これ以外にも金属不純物は含有されるが、ほとんどの場合が純度の計算に影響がない程度の極微量である。
　本発明では、不純物金属の含有量が０．０１質量％以下（１００ｗｔｐｐｍ以下）、好ましくは０．００１質量％以下（１０ｗｔｐｐｍ以下）である。不純物金属の含有量が０．０１質量％以下とは、Ｎｉ純度９９．９９質量％以上を意味する。また、不純物金属の含有量が０．００１質量％以下とはＮｉ純度９９．９９９質量％以上を意味する。
　また、不純物金属以外の不純物として不純物ガス成分が挙げられる。ガス成分としては、酸素、窒素、炭素、水素がある。これらガス成分の合計量は３００ｗｔｐｐｍ以下、さらには１５０ｗｔｐｍ以下が好ましい。
　上記の不純物金属および不純物ガス成分が多く存在すると、ターゲットの部分的な抵抗ばらつきを生じる原因となり、スパッタレートのばらつきが大きくなる。従って、前述の範囲であることが好ましい。
　また、Ｎｉスパッタリングターゲットの平均結晶粒径は、１０００μｍ以下である。平均結晶粒径が１０００μｍを超えるとＮｉ（Ｎｉ合金を含む）の結晶が過大になりスパッタレートのばらつきの原因となる。好ましくは、平均結晶粒径は２０～５００μｍであり、さらに４０～５００μｍ、さらには４０～１２０μｍの範囲が好ましい。また、平均結晶粒径の制御方法としては、熱処理により再結晶化することも有効である。
　上記平均結晶粒径の測定は、光学顕微鏡写真により、単位面積３０００μｍ×３０００μｍの拡大写真を撮り、線インターセプト法により行う。線インターセプト法は、任意の直線（長さ３０００μｍ分）を引き、その線上にあるＮｉ結晶粒子の数を数え、（３０００μｍ／直線３０００μｍ上の結晶の数）により平均の結晶粒径を求める。この作業を３回行った平均値を平均結晶粒径とする。
　また、Ｎｉスパッタリングターゲットのスパッタ面の結晶粒径の平均アスペクト比が３以下であることが好ましい。平均アスペクト比が３を超えると、スパッタ面においてランダム配向でない部分が形成されてしまうおそれがある。平均アスペクト比は３以下、さらには２以下であることが好ましい。
　また、平均アスペクト比の測定方法は、平均結晶粒径を測定するのに使った拡大写真を使い、個々の結晶粒の長軸と短軸を測定し、アスペクト比（長軸／短軸）を求める。この作業を１００粒の結晶粒子について行い、その平均値を「平均アスペクト比」とする。また、長軸は、結晶粒の最大径であり、短軸は長軸の中心から垂直に線を引いた部分の幅である。
　第一の発明に係る高純度Ｎｉスパッタリングターゲットはスパッタ面の結晶配向がランダム配向であると共に、ターゲットの厚さ方向の中心面における結晶配向もランダム配向であることを特徴とするものである。
　図１に本発明のスパッタリングターゲットの一形状例を示す。図中、１はスパッタリングターゲット、２はスパッタ面、Ｔはターゲットの厚さである。図１では円柱形状（円盤状）のターゲットとしたが、直方体であってもよい。円柱形状、直方体どちらの形状であっても、必要に応じ面取り加工してもよい。
　第一の発明に係る高純度Ｎｉスパッタリングターゲット１は、そのスパッタ面２の結晶配向がランダム配向である。また、ターゲットの厚さ方向の中心面４の結晶配向もランダム配向を示すものである。「ターゲットの厚さ方向の中心面」とは図１に点線で示したように、ターゲットの厚さＴの真中(Ｔ／２位置)からスパッタ面に平行に切断した面である。高純度Ｎｉスパッタリングターゲット１は鍛造や圧延などの塑性加工を施して製造される。
　金属素材に塑性加工を行うと結晶が配向し易い。一方、スパッタ面と内部とでは結晶配向性が異なる現象が起き易い。それに対し、本発明ではスパッタ面をランダム配向とし、さらにターゲットの中心部もランダム配向となっているので長期間連続して使用してもスパッタレートの変化が起き難い。
　ターゲットの厚さ方向の中心面４の結晶配向もランダム配向である状態は、ターゲットの厚さ方向の中心の、スパッタ面に平行な面を切り出してＸ線回折することにより、同様のランダム配向が確認できる。
　また、本発明の第二の高純度Ｎｉスパッタターゲットは、平均結晶粒径１０００μｍ以下の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットであり、スパッタ面をＸ線回折したときに検出される各ピークの高さの順番と、ターゲットの一部を粉末にしてＸ線回折したときに検出される各ピークの高さの順番が同一であることを特徴とするものである。
　スパッタ面をＸ線回折したときに検出される各ピークの高さの順番と、ターゲットの一部を粉末にしてＸ線回折したときに検出される各ピークの高さの順番が同一であるということは、ターゲット全体が均一なランダム配向を具備していることを示している。
　上記Ｘ線回折の条件としては、使用Ｘ線がＣｕ－Ｋαであり、管電圧が４０ｋＶであり、管電流が４０ｍＡであり、散乱スリットが０．６３ｍｍであり、受光スリットが０．１５ｍｍであるという一般的な条件を試用して行うものとする。
　スパッタ面のＸ線回折を撮ったときにランダム配向であれば相対強度比（ピークの高さ）の順番が（２２０）＜（２００）＜（１１１）という結果が得られる。
　また、ターゲットの一部を粉末にして行うＸ線回折は、以下の手順で実施する。すなわち、少なくとも５ｍｍ角の直方体をターゲットの任意の個所から切り出し、平均粒径が５０～１００μｍになるように粉砕する。この粉砕粉をＸ線回折により、粉末のＸ線回折ピーク（ＰＤＦピーク）を得る。Ｘ線回折の測定条件は前述と同じ条件で行う。
　本発明では、スパッタ面のピークの高さの順番と、ＰＤＦピークの高さの順番を比較すると同じになる。個々のピークの高さの比は、スパッタ面とＰＤＦ（粉末）では異なる場合もあるが、検出されるピークの高さの順番は一致する。前述に示したようにスパッタ面のピーク順は（２２０）＜（２００）＜（１１１）であり、この順番が粉末（ＰＤＦピーク）になっても維持される。粉末にしてもランダム配向が維持されているということはターゲット全体で均一なランダム配向が維持されていることが証明される。
　また、Ｘ線回折におけるピークの高さの順番（２２０）＜（２００）＜（１１１）は、市販されているＮｉ粉末のピーク順とも同じである。この点からもランダム配向であると言える。
　また、スパッタ面のどこをとってもランダム配向であるということは、鋳造組織が残存したゴーストグレインの無い微細結晶構造を形成することができることを意味する。ゴーストグレインが存在すると、部分的にランダム配向ではない部分ができてしまうため好ましくない。
　本発明ではターゲットの厚さを３ｍｍ以上、さらには６ｍｍ以上と厚くしても、長期間スパッタレートが安定したターゲットを得ることができる。なお、ターゲットの厚さの上限は特に限定されるものではないが１５ｍｍ以下が好ましい。１５ｍｍを超えると厚くなりすぎ取扱い性が悪化する。また、ターゲットの直径についても特に限定されるものではないが直径２００ｍｍ以上、さらには４００ｍｍ以上と大型化しても均一なランダム配向を得ることができる。なお、ターゲット直径の上限は特に限定されるものではないが６００ｍｍ以下が好ましい。６００ｍｍを超えると取扱い性が悪化する。
　また、本発明のスパッタリングターゲットには、必要に応じ、バッキングプレートを接合しても良い。
　次に、製造方法について説明する。本発明の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットの製造方法は特に限定されるものではないが効率よく得るための方法として次の製造方法が挙げられる。
　本発明の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットの製造方法は、円柱形状の高純度ＮｉインゴットまたはビレットからなるＮｉ素材を、厚さ方向に平行な方向に加圧する冷間あるいは熱間鍛造加工と厚さ方向に垂直な方向に加圧する冷間あるいは熱間鍛造加工とを１セットとするこねくり鍛造を２セット以上行う第一のこねくり鍛造工程と、こねくり鍛造工程後に９００℃以上の温度で再結晶化させる第一の熱処理工程と、第一の熱処理工程後に、厚さ方向に平行な方向に加圧する冷間あるいは熱間鍛造加工と厚さ方向に垂直な方向に打撃加圧する冷間あるいは熱間鍛造加工とを１セットとするこねくり鍛造を２セット以上行う第二のこねくり鍛造工程と、第二のこねくり鍛造工程後に、冷間圧延を行う冷間圧延工程と、冷間圧延工程後に、５００℃以上の温度で熱処理する第二の熱処理工程と、を具備することを特徴とするものである。
　上記円柱形状の高純度ＮｉインゴットまたはビレットからなるＮｉ素材とは、例えば図２に示したように円柱形状を具備するＮｉ素材である。また、図３には円柱状Ｎｉ素材３の厚さＨおよび直径Ｗを示した。円柱状Ｎｉ素材３のサイズは、特に限定されるものではないが、厚さＨが２０～３００ｍｍ、直径Ｗが１００～４００ｍｍ程度のものが、取扱いが容易である。また、Ｎｉ素材は、ＥＢ（エレクトロンビーム）溶解法などの鋳造により高純度化されたものが好ましい。また、必要に応じ、２～３回のＥＢ溶解を繰り返して実施してもよい。Ｎｉ素材の純度を得られる高純度Ｎｉターゲットの純度に近づけるためである。そのため、純度９９．９９ｗｔ％以上（４Ｎ以上）のＮｉターゲットが必要な時は、純度９９．９９ｗｔ％以上の高純度のＮｉ素材を使うものとする。
　円柱形状のＮｉ素材を、厚さ方向に平行な方向に加圧する冷間あるいは熱間鍛造加工と厚さ方向に垂直な方向に加圧する冷間あるいは熱間鍛造加工とを１セットとするこねくり鍛造を２セット以上行う第一のこねくり鍛造工程を行う。厚さ方向に平行な方向とは厚さＨ方向のことであり、厚さ方向に垂直な方向とは直径Ｗ方向のことである。
　厚さＨ方向と直径Ｗ方向を交互に鍛造するこねくり鍛造を１セットとしたとき、これを２セット以上行うものとする。こねくり鍛造は、異なる方向から圧力を加えていることから、結晶粒径の微細化を達成し、特定の方向に結晶配向が偏ることを防止することができる。また、鋳造により製造されたＮｉ素材の鋳造組織を減少させることができる。上記こねくり鍛造の回数は多いほど良いが、あまり回数が多いと製造コストを上げ、素材の割れ、シワなどが発生し易くなるのでこねくり鍛造回数は２～４セットが好ましい。
　また、第一のこねくり鍛造工程後のＮｉ素材のビッカース硬度Ｈｖが１６０以上であることが好ましい。上記こねくり鍛造を２セット以上行うことにより組織の均質化が図れＮｉ素材の硬度は上がる。しかしながら、後述の製造工程を考慮したとき、Ｈｖ１６０未満にしたとしても、これ以上の効果は得られず、こねくり鍛造工程を無駄に行うことになる。従って、第一のこねくり鍛造のセット数を制御する上でもビッカース硬度Ｈｖ１６０以上になるようにこねくり鍛造を行うことが好ましい。
　また、直径Ｗ方向の圧力は、図４に示したように常に一定方向ではなく、１セット目は「圧力２」の方向から圧力を付加する一方、２セット目は「圧力３」の方向から圧力を付加するなど、加圧方向を適宜変えることが好ましい。また、１セットの中で圧力を付加する方向を変えることも有効である。直径Ｗ方向においても圧力を付加する方向を変えることにより、結晶粒径の微細化を達成し、特定の方向に結晶配向が偏ることを効果的に防止することができる。また、第一のこねくり鍛造は冷間鍛造であることが好ましいが、熱間鍛造も可である。熱間鍛造の場合における加熱温度は１０００～１２００℃の範囲が好ましい。また、結晶の粒成長が起きるので平均結晶粒径１０００μｍ以下の微細な結晶組織は得難い。
　第一のこねくり鍛造工程の後に、９００℃以上の温度で再結晶化させる第一の熱処理工程を行う。第一のこねくり鍛造工程により、円柱状Ｎｉ素材に生じた内部歪を熱処理により除去し、さらに再結晶化させて均一な微細結晶構造を得ることができる。熱処理温度は９５０～１３００℃とし、１～１０時間実施することが好ましい。熱処理温度が１３００℃を超えたり、または熱処理時間が１０時間を超えたりすると、粒成長を伴うおそれがある。好ましくは１０００～１２００℃×３～７時間である。また、熱処理雰囲気は０．１３３Ｐａ以下の真空雰囲気が好ましい。酸素含有雰囲気では熱処理中に表面が酸化されるおそれがあるためである。
　第一の熱処理工程の後に、第二のこねくり鍛造を行う。こねくり鍛造の詳細は第一のこねくり鍛造と同じであり、２セット以上行うことが好ましい。第二のこねくり鍛造も２～４回が好ましい。また、１セット目と２セット目で直径Ｗ方向に付加する圧力方向を変えることが好ましい。また、第二のこねくり鍛造工程も冷間鍛造であることが好ましいが、熱間鍛造も可である。第二のこねくり鍛造により、結晶粒径の微細化をさらに進めることができる。
　第二のこねくり鍛造後、冷間圧延工程を行う。冷間圧延は、円柱状Ｎｉ素材を板状に塑性加工する工程である。必要に応じ、冷間圧延工程を２回以上行ってもよい。冷間圧延工程により、厚さ３～２０ｍｍ、好ましくは６～１５ｍｍの板厚にすることが望ましい。冷間圧延工程により調製した板厚から切削加工を施してスパッタリングターゲットの板厚とする。
　また、第二のこねくり鍛造工程と冷間圧延工程との間には、熱処理工程は行わない方がよい。第二のこねくり鍛造工程により均質化されたＮｉ素材をそのまま冷間圧延する方が好ましい。
　また、第一のこねくり鍛造工程、第二のこねくり鍛造工程および冷間圧延工程の加工率は任意であるが、第一のこねくり鍛造工程、第二のこねくり鍛造工程および冷間圧延工程の少なくとも１つの工程は断面減少率または厚さ減少率が４０％以上であることが好ましい。断面減少率は、円柱状Ｎｉ素材の直径Ｗ方向の断面積の減少率である。厚さ減少率は円柱状Ｎｉ素材の厚さＨ方向の減少率である。例えば、第一のこねくり鍛造工程は２セット以上行っている。加工率４０％以上とは、１セットあたりに行った結果の加工率である。
　加工率４０％以上の工程は、冷間工程であることが好ましい。例えば、第一のこねくり鍛造工程→第一の熱処理工程→第二のこねくり鍛造工程を行った後であると、加工率４０％以上の冷間圧延を行ったとしても内部歪の発生を抑制できる。加工率が低いと内部歪の発生は抑制できるが各工程を何度も繰り返すことなり製造時間が掛り過ぎる。そのため、どこかの工程で加工率４０％以上の工程を行うことが好ましい。なお、加工率の上限は８０％以下が好ましい。一つの工程で８０％を超える加工率で加工すると内部歪、割れ、シワなどが発生し易い。
　冷間圧延工程後、５００℃以上の温度で熱処理する第二の熱処理工程を行う。熱処理条件は５００～１１００℃×２～５時間が好ましい。また、熱処理雰囲気は０．１３３Ｐａ以下の真空雰囲気が好ましい。酸素含有雰囲気では熱処理中に表面が酸化されるおそれがあるためである。第二の熱処理工程により、第二のこねくり鍛造工程および冷間圧延工程により生じた内部歪を除去すると共に、再結晶化させることができる。
　第二の熱処理工程後は、必要に応じ、旋盤加工などの切削加工により形状を整える。また、ろう材接合または拡散接合などによりバッキングプレートを接合するものとする。
　このような製造方法であれば、平均結晶粒径が１０００μｍ以下と微細な結晶構造とランダム配向とを同時に得ることができる。また、鋳造組織が残存したゴーストグレインの形成を抑制することができる。
　次に半導体素子の製造方法について説明する。半導体素子の製造方法は、Ｓｉを構成元素として含む膜の上に、本発明の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットをスパッタして高純度Ｎｉ薄膜を形成する工程と、熱処理を施し高純度Ｎｉ薄膜をＮｉシリサイド膜にする工程、を具備することを特徴とするものである。
　Ｓｉを構成元素として含む膜とは、Ｓｉ基板、ゲート電極（多結晶Ｓｉ、非晶質Ｓｉなど）が挙げられる。Ｓｉを構成元素として含む膜上に、本発明の高純度Ｎｉスパッタターゲットを使ってマグネトロンスパッタすることにより高純度Ｎｉ膜を形成する。次に、４００～５００℃程度で熱処理して高純度Ｎｉ膜をＳｉと反応させてＮｉシリサイド膜にするＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）工程を行う。
　熱処理の度合いにより、Ｎｉ膜は、その一部または全部がＮｉシリサイド膜になる。また、前記Ｎｉシリサイド膜はゲート電極、ソース電極、ドレイン電極の一部または全部に使われることが好ましい。
　本発明の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットを使うことにより、長期間スパッタレートを安定させることができるので半導体素子を製造する際に安定した高純度Ｎｉ膜を得ることができる。また、ターゲット厚さを厚くしてもスパッタレートの変動が少ないのでターゲットの交換回数を減らすことができるので半導体素子の製造効率を大幅に向上させることができる。
（実施例）
（実施例１～６および比較例１）
　ＥＢ溶解により高純度化した直径Ｗ１００～３００ｍｍ×厚さＨ１００～２００ｍｍの高純度Ｎｉ素材を用意し、表１に示す製造工程を施した。なお、表１において、加工率（％）は、直径Ｗ方向の断面減少率（％）または厚さＨ方向の厚さ減少率（％）の少なくとも一方のうち、大きい方の値を記載した。
　また、Ｎｉ素材は、酸素２０ｗｔｐｐｍ以下、窒素１０ｗｔｐｐｍ以下、炭素１０ｗｔｐｐｍ以下であり、不純物金属の含有量は合計で１０ｗｔｐｐｍ以下であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記表１の製造工程を経た高純度Ｎｉ素材を旋盤加工して、表２に示すサイズのスパッタリングターゲットを調製した。各ターゲットにおける平均結晶粒径（μｍ）、ランダム配向の有無を確認した。平均結晶粒径の測定は、スパッタ面および断面から単位面積３０００μｍ×３０００μｍの拡大写真（光学顕微鏡写真）を撮り、線インターセプト法（直線３本の平均値）により求めた。Ｎｉ結晶粒の測定に関しては前述の拡大写真から１００粒のアスペクト比を求め、その平均値を示した。ランダム配向の有無は、スパッタ面およびスパッタ面からターゲット厚さの中心のスパッタ面に平行な面を切り出したところから任意の測定箇所を選択しＸ線回折分析（２θ）を行った。なお、Ｘ線回折は、Ｃｕ－Ｋα（ターゲットＣｕ）、管電圧４０ｋＶ、管電流４０ｍＡ、散乱スリット０．６３ｍｍ、受光スリット０．１５ｍｍで行った。
　その分析結果を表２に示す。なお、結晶組織はいずれも再結晶化されていた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　また、ターゲットから５ｍｍ角の試料を切り出し平均粒径８０μｍになるように粉砕してＸ線回折を行い検出されるピークの順番を求めた。その結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表２と表３とを比較すると検出されるピークの順番は一致した。また、（２２０）＜（２００）＜（１１１）のピーク順は市販のＮｉ粉末のピーク順とも一致する。
（実施例７～１０）
　ＥＢ溶解により高純度化した直径Ｗ２００～３００ｍｍ×厚さＨ１００～１５０ｍｍの高純度Ｎｉ素材を用意し、下記表４に示す製造工程を施した。なお、表４において、加工率（％）は、直径Ｗ方向の断面減少率（％）または厚さＨ方向の厚さ減少率（％）の少なくとも一方のうち、大きい方の値を記載した。
　また、Ｎｉ素材は、酸素含有量が２０ｗｔｐｐｍ以下、窒素含有量が１０ｗｔｐｐｍ以下、炭素含有量が１０ｗｔｐｐｍ以下であり、不純物金属の含有量は合計で１０ｗｔｐｐｍ以下であった。

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 　実施例７～１０に係るＮｉスパッタリングターゲットに関して、実施例１と同様の測定を行った。その結果を表５に示す。

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 　また、ターゲットから５ｍｍ角の試料を切り出し平均粒径８０μｍになるように粉砕してＸ線回折を行い検出されるピークの順番を求めた。その結果を表６に示す。

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 表５と表６とを比較すると検出されるピークの順番は一致した。また、（２２０）＜（２００）＜（１１１）のピーク順は市販のＮｉ粉末のピーク順とも一致する。
　次に各実施例および比較例のターゲットを用いてマグネトロンスパッタ工程を行った。スパッタ開始後からターゲットが０．５ｍｍ消費されたときのＮｉ膜厚を１００としたとき、２ｍｍ消費後と５ｍｍ消費後の膜厚を比較した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　上記表７に示す結果から明らかなように、各実施例に係るターゲットにおいては、長期間使用してもスパッタレートの変化が小さいことが分かった。この結果から、本実施例のターゲットは厚さを厚くしても長期信頼性が高いことが分かる。
１…スパッタリングターゲット
２…スパッタ面
３…Ｎｉ素材
Ｔ…スパッタリングターゲットの厚さ
Ｗ…Ｎｉ素材の直径
Ｈ…Ｎｉ素材の厚さ（高さ）

Claims (15)

  1. 　平均結晶粒径が１０００μｍ以下である高純度Ｎｉスパッタリングターゲットであり、そのスパッタ面における結晶配向がランダム配向であると共に、スパッタリングターゲットの厚さ方向の中心面における結晶配向もランダム配向であることを特徴とする高純度Ｎｉスパッタリングターゲット。
  2. 　平均結晶粒径が１０００μｍ以下である高純度Ｎｉスパッタリングターゲットであり、そのスパッタ面をＸ線回折したときに検出される各ピークの高さの順番と、ターゲットの一部を粉末にしてＸ線回折したときに検出される各ピークの高さの順番が同一であることを特徴とする高純度Ｎｉスパッタリングターゲット。
  3. 　前記平均結晶粒径が２０～５００μｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高純度Ｎｉスパッタリングターゲット。
  4. 　前記スパッタ面の結晶粒径の平均アスペクト比が３以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の高純度Ｎｉスパッタリングターゲット。
  5. 　前記スパッタ面をＸ線回折したときに検出される各ピークの高さの順番と、ターゲットの一部を粉末にしてＸ線回折したときに検出される各ピークの高さの順番が同一であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の高純度Ｎｉスパッタリングターゲット。
  6. 　前記高純度Ｎｉは、純度が９９．９９９質量％以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の高純度Ｎｉスパッタリングターゲット。
  7. 　前記スパッタリングターゲットの厚さが６ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の高純度Ｎｉスパッタリングターゲット。
  8. 前記スパッタ面のＸ線回折（２θ）ピークを測定したとき、（２２０）、（２００）、（１１１）の相対強度比の順番が、（２２０）＜（２００）＜（１１１）であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の高純度Ｎｉスパッタリングターゲット。
  9. 　円柱形状の高純度ＮｉインゴットまたはビレットからなるＮｉ素材を、厚さ方向に平行な方向に加圧する冷間あるいは熱間鍛造加工と厚さ方向に垂直な方向に加圧する冷間あるいは熱間鍛造加工とを１セットとするこねくり鍛造を２セット以上行う第一のこねくり鍛造工程と、
    　こねくり鍛造工程後に９００℃以上の温度で再結晶化させる第一の熱処理工程と、
    　第一の熱処理工程後に、厚さ方向に平行な方向に加圧する冷間あるいは熱間鍛造加工と厚さ方向に垂直な方向に打撃加圧する冷間あるいは熱間鍛造加工とを１セットとするこねくり鍛造を２セット以上行う第二のこねくり鍛造工程と、
    　第二のこねくり鍛造工程後に、冷間圧延を行う冷間圧延工程と、
    　冷間圧延工程後に、５００℃以上の温度で熱処理する第二の熱処理工程と、
    を具備することを特徴とする高純度Ｎｉスパッタリングターゲットの製造方法。
  10. 　前記冷間圧延工程を２回以上行うことを特徴とする請求項９記載の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットの製造方法。
  11. 　前記第一のこねくり鍛造工程および第二のこねくり鍛造工程の少なくとも一方は、断面減少率または厚さ減少率が４０％以上の加工率で行われることを特徴とする請求項９ないし請求項１０のいずれか１項に記載の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットの製造方法。
  12. 　前記第一のこねくり鍛造後のＮｉ合金素材のビッカース硬度Ｈｖの平均値がＨｖ１６０以上であることを特徴とする請求項９ないし請求項１１のいずれか１項に記載の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットの製造方法。
  13. 　前記Ｎｉ素材は、Ｎｉ純度が９９．９９９質量％以上であることを特徴とする請求項９ないし請求項１２のいずれか１項に記載の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットの製造方法。
  14. 　得られた高純度Ｎｉスパッタリングターゲットは、平均結晶粒径が１０００μｍ以下であることを特徴とする請求項９ないし請求項１３のいずれか１項に記載の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットの製造方法。
  15. 得られた高純度Ｎｉスパッタリングターゲットは、スパッタ面の結晶粒の平均アスペクト比が３以下であることを特徴とする請求項９ないし請求項１４のいずれか１項に記載の高純度Ｎｉスパッタリングターゲットの製造方法。
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