WO2015111563A1 - 金又は白金ターゲット及びそれらの製造方法 - Google Patents

金又は白金ターゲット及びそれらの製造方法 Download PDF

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WO2015111563A1
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target
ingot
forging
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gold
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丸子　智弘
雄 鈴木
匠司 斉藤
あみ子 伊藤
祐輔 高石
伸夫 菊池
大史 金子
英二 松本
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株式会社フルヤ金属
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3426—Material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/02—Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/005—Casting ingots, e.g. from ferrous metals from non-ferrous metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
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    • H01J37/3488—Constructional details of particle beam apparatus not otherwise provided for, e.g. arrangement, mounting, housing, environment; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/3491—Manufacturing of targets

Definitions

  • the present invention relates to a gold sputtering target for forming a gold thin film or a platinum sputtering target for forming a platinum thin film, and methods for producing them.
  • a sputtering target (hereinafter also referred to as a target) using high-purity gold of 99.99% or more is used for forming a gold thin film on a semiconductor electrode, a contact point of a crystal oscillator, or the like.
  • a target using 99.95% or more of high-purity platinum is a special material that causes magnetic anisotropy to appear by coexistence with a magnetic material, and is chemically inert. Widely used in applications such as semiconductor magnetic materials.
  • Sputtering is a technique for forming a film by ionizing argon and making it collide with a target to fly an element and depositing the element on a substrate.
  • the sputtering rate varies depending on the orientation of the crystal plane.
  • the sputtering rate is not stable when the size of the surface of the target or the internal structure is non-uniform, or when the texture having a specific plane orientation is non-uniform.
  • the high-purity gold or platinum target after dissolution tends to be coarse because the high-purity target.
  • the size of the target surface and the internal structure tends to be non-uniform, Textures with plane orientations were likely to exist unevenly.
  • the crystal grain size of the gold target is 0.1 mm to 10 mm, resulting in equiaxed crystals.
  • the crystal grain size is 100 ⁇ m or more, the grain size is large, which is not sufficient to suppress the occurrence of the above problem.
  • an object of the present invention is to increase the stabilization of film formation characteristics during sputtering, and in the target, the average crystal grain size of gold or platinum is small, and the in-plane direction of the target surface and the thickness direction of the target This is to produce a target having a uniform crystal grain size.
  • Gold stacking fault energy (hereinafter also referred to as SFE) takes a very small value of 45 mJm ⁇ 2 .
  • SFE Gold stacking fault energy
  • a material having a small SFE strain due to processing is likely to accumulate as stacking faults, and in that case, the shape of crystal grains formed by recrystallization tends to be twins. Therefore, a large number of crystal grains having a twin structure can appear by introducing a large number of processing strains and performing heat treatment in an appropriate temperature range.
  • Platinum SFE has been reported to be 322 mJm -2 , which is larger than gold.
  • strain due to processing is accumulated in the grains to form subgrains.
  • the structure of the ingot after dissolution was a coarse crystal having a crystal grain size of 1 to 20 mm.
  • These crystals can be miniaturized by forging or rolling, but it is difficult to make them smaller than 100 ⁇ m, particularly 50 ⁇ m or less, and it is difficult to make them uniform over the entire target surface. Therefore, the present inventors divided forging into two stages within an appropriate temperature range in order to introduce a large number of processing strains, and subsequently performed cross-rolling so that there is no deviation of the plane orientation in the in-rolling plane direction.
  • the recrystallized grains are expressed using the introduced strain as the driving force, so that the average crystal grain size of gold or platinum can be made smaller and the target surface
  • the present inventors have found that the crystal grain size in the in-plane direction and the thickness direction of the target can be made uniform, thereby completing the present invention.
  • an ingot production step of injecting molten gold or platinum to obtain an ingot, and the ingot obtained by pouring the ingot are 0.4 Tm to In the first temperature range of 0.7 Tm (Tm indicates the melting point (K) of the ingot), the primary forging step for forging and the primary forging ingot obtained in the primary forging step are more than the first temperature range.
  • Adjust the cross pressure A cross-rolling process for forming a target shape, and a heat-treatment process for heat-treating the target-shaped ingot obtained in the cross-rolling process in a fourth temperature range of 0.3 to 0.5 Tm. It is characterized by.
  • the forging performed in the primary forging step is a pre-forming step for preparing an ingot shape for facilitating forging from six directions performed in the secondary forging step. Preferably there is.
  • the processing in the secondary forging step which is the next step, can be facilitated.
  • the forging from the six directions performed in the secondary forging step is preferably a step of processing the longest side of the ingot to a range of 50 to 80%.
  • the secondary forging process by performing such processing, casting defects generated by melting are eliminated, and a non-uniform molten structure is made uniform, and at the same time, processing strain is introduced.
  • the degree of processing of the cross rolling process is preferably 50% or more.
  • the average crystal grain size of the target gold or platinum obtained in the heat treatment step is 5 to 50 ⁇ m, and the in-plane direction of the target surface and the thickness direction of the target It is preferable to control the tolerance of the crystal grain size to 20% or less.
  • the average crystal grain size of gold or platinum is as small as 5 to 50 ⁇ m in the target, and the crystal grain size in the in-plane direction of the target surface and in the thickness direction of the target has a tolerance of 20% or less. Can fit in.
  • the average crystal grain size of gold or platinum is 5 to 50 ⁇ m, and the tolerance of the crystal grain size in the in-plane direction of the target surface and in the thickness direction of the target is 20% or less. It is characterized by being.
  • the average crystal grain size of gold or platinum in the target is reduced, and the crystal grain size in the in-plane direction of the target surface and in the thickness direction of the target is set. It can be uniform.
  • the manufacturing method of the gold or platinum target according to the present embodiment includes (1) an ingot production process for injecting molten gold or platinum to obtain an ingot, and (2) an ingot obtained by pouring the above ingot.
  • a primary forging step for forging In a first temperature range of 4 Tm to 0.7 Tm (Tm represents the melting point (K) of the ingot), a primary forging step for forging, and (3) a primary forging ingot obtained in the primary forging step, A step of cooling to a second temperature range of 0.1 Tm to 0.4 Tm that is lower than one temperature range, and (4) six directions of the cooled primary forging ingot: up / down / left / right / front / back A secondary forging step in which the cooled primary forging ingot is further forged from the six directions in the second temperature range, and (5) a secondary forging ingot obtained in the secondary forging step is set to 0.
  • the cross-rolling process is carried out by adjusting to the range and performing the cross-rolling process to obtain the target shape, and the target shape ingot obtained in the cross-rolling process is heat-treated in a fourth temperature range of 0.3 to 0.5 Tm. Heat treatment step.
  • the length: width: thickness (0.5-2) :( 0.5-2): 1.
  • radius: thickness (0.25 to 1): 1.
  • the ingot obtained by pouring is adjusted to a first temperature range of 0.4 Tm to 0.7 Tm (Tm represents the melting point (K) of the ingot).
  • Tm represents the melting point (K) of the ingot.
  • the temperature adjustment method enters the first temperature range in the course of cooling of the ingot obtained by pouring the hot water, and may enter the first temperature range by heating the ingot cooled once with an electric furnace or the like.
  • the first temperature range is gold (melting point: 1337.33K), it is 534.9 to 936.1K, and preferably 773.2 to 873.2K.
  • the first temperature range is platinum (melting point: 2041.4K), it is 816.6 to 1429.0K, and preferably 1173.2 to 1373.2K.
  • the primary forging step is a pre-forming step for adjusting the shape to an ingot for facilitating forging from six directions performed in the secondary forging step.
  • the ingot shape for facilitating forging from six directions is, for example, a cube or a rectangular parallelepiped.
  • the secondary forging process which is the next process, can be facilitated.
  • a primary forging ingot is obtained through forging.
  • Step of cooling to the second temperature range the primary forging ingot is cooled to a second temperature range lower than the first temperature range and from 0.1 Tm to 0.4 Tm.
  • the temperature adjustment method is air cooling or water cooling, but water cooling is preferable.
  • the first temperature range and the second temperature range overlap at 0.4 Tm, but when the actual temperature in the first temperature range is 0.4 Tm, the actual temperature in the second temperature range is When it is less than 0.4 Tm and the actual temperature in the first temperature range is higher than 0.4 Tm, the actual temperature in the second temperature range is 0.4 Tm or less.
  • the second temperature range is gold, it is 267.4 to 534.9K, and preferably 323.2 to 473.2K.
  • the second temperature range is 204.1 to 816.6K, and preferably 573.2 to 773.2K. If it is less than 0.1 Tm, there is a possibility that cracks will occur in subsequent steps. On the other hand, if it exceeds 0.4 Tm, the high temperature is maintained even after the completion of the secondary forging process in the next step, so that recovery and recrystallization occur, and the introduced strain is removed.
  • the six directions of top, bottom, left, right, front and back are determined. How to determine the six directions is arbitrary, but the top and bottom are in a facing relationship, the left and right are in a facing relationship, the front and the back are in a facing relationship, the up and down direction, The left-right direction and the front-rear direction are preferably orthogonal to each other.
  • the ingot is a rectangular parallelepiped
  • the bottom of the rectangular parallelepiped when pouring is ⁇ down ''
  • the top is ⁇ up ''
  • one of the long sides is ⁇ front ''
  • the opposite side is ⁇ rear ''
  • the short side One of these is “left” and the opposite surface is “right”.
  • the cooled primary forging ingot is forged from the six directions in the second temperature range (hereinafter also referred to as hexagonal forging).
  • the hexagonal forging is preferably performed using an air hammer as in the case of the primary forging process. It is preferable to forge in order from six directions.
  • Forging preferably includes a step of processing the longest side of the ingot to a range of 50 to 80%. More preferably, it is 50 to 70%.
  • hexagonal forging in the secondary forging process, casting defects can be eliminated, and the melted structure can be eliminated and uniformized. Furthermore, processing strain is introduced. Then, it is preferable to include the process for forging so that the side which was the longest side may become the longest side again.
  • a secondary forging ingot is obtained through forging.
  • the secondary forging ingot is adjusted to a third temperature range of 0.15 Tm to 0.3 Tm. Since the second temperature range is a temperature range that overlaps with the third temperature range, temperature adjustment is not necessary when the secondary forging ingot is already in the third temperature range. However, when the temperature is outside the third temperature range, the temperature adjustment method is preferably air cooling or heating.
  • the third temperature range is 200.6 to 401.2K, and preferably 273.2 to 323.2K. In the case of platinum, the third temperature range is 306.2 to 612.4K, and preferably 306.2 to 473.2K. If it is less than 0.15 Tm, there is a possibility that cracks will occur in subsequent steps. On the other hand, if it exceeds 0.3 Tm, the strain is removed by recovery and recrystallization.
  • the crystal grain may be coarsened by the heat treatment in the next step, which is not preferable.
  • the secondary forging ingot adjusted to the third temperature range is subjected to cross rolling to obtain a target shape.
  • Cross rolling is not a main purpose but a secondary purpose of adjusting the secondary forged ingot to the shape of the target, and the main purpose is to further add distortion by reducing the thickness while adjusting the shape. Therefore, it is preferable that the workability of the cross rolling process is 50% or more. More preferably, it is 70 to 90%. By performing such processing in the cross rolling process, it is possible to prevent a texture that is biased only in a specific plane direction from being obtained, and to make the plane orientation random. Through the cross rolling process, a target-shaped ingot is obtained.
  • the degree of processing of the cross rolling process is defined by (plate thickness before processing ⁇ plate thickness after processing) ⁇ plate thickness before processing ⁇ 100.
  • the target-shaped ingot is heat-treated in a fourth temperature range of 0.3 to 0.5 Tm.
  • the temperature adjustment method is preferably heating with an electric furnace.
  • the fourth temperature range is gold, it is 401.2 to 668.7K, preferably 473.2 to 573.2K.
  • the second temperature range is 612.4 to 1020.7K, and preferably 773.2 to 873.2K. If it is less than 0.3 Tm, recrystallization does not proceed sufficiently and an equiaxed crystal cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.5 Tm, crystal growth proceeds remarkably and fine crystals cannot be obtained.
  • the heat treatment time is preferably 0.5 to 3 hours, for example, and more preferably 1 to 2 hours.
  • the first temperature range, the second temperature range, the third temperature range, and the fourth temperature range are defined, but each step includes a form that deviates from these temperature ranges during the process. That is, in each step, if the time in the first temperature range, the second temperature range, the third temperature range, and the fourth temperature range occupies 50% or more of the total time in each step, the respective temperatures It is within the scope of the present invention since it can be said that it is within the range, and preferably accounts for 80% or more of the total time in each step, more preferably 90% or more.
  • the average crystal grain size of gold or platinum is as small as 5 to 50 ⁇ m in the target, and the crystal grain size in the in-plane direction of the target surface and in the thickness direction of the target has a tolerance of 20% or less.
  • the tolerance of 20% or less means that it is within ⁇ 20%, that is, ⁇ 20% to + 20%.
  • Example 1 [Gold target] In a high frequency furnace, 8.5 kg of gold (purity 99.99%) was melted and poured into a carbon mold (longitudinal) 150 ⁇ (horizontal) 120 ⁇ (thickness) 24.5 mm rectangular ingot. This ingot was forged with an air hammer in the first temperature range of 0.609 Tm (541 ° C.) to 0.430 Tm (302 ° C.), and the long side was forged to 58.7% (longitudinal) 88.
  • the cooled primary forged ingot is forged by hexagonal forging up to 71.5% on the long side to form a rectangular ingot of (length) 88 ⁇ (width) 90 ⁇ (thickness) 55 mm, and then (length) 148 ⁇ (Horizontal) 105 ⁇ (thickness) was forged to 29.5 mm and deformed.
  • the secondary forging was carried out by controlling the heat of deformation to a maximum of 0.323 Tm (159.2 ° C.) to obtain a secondary forging ingot.
  • the secondary forging ingot cooled to 0.234 Tm (40 ° C.) was put on a rolling mill and rolled to (length) 270 ⁇ (width) 290 ⁇ (thickness) 6.1 mm.
  • the degree of processing of the cross rolling process at this time was 90%.
  • the cross rolling process was performed in the range of 0.228 Tm (32 ° C.) to 0.243 Tm (52 ° C.).
  • heat treatment was performed at 0.391 Tm (250 ° C.) for 1 hour to produce a target.
  • the particle size was measured in accordance with JIS G0551: 2013 “Steel—Microscopic Test Method for Crystal Grain Size”.
  • a sample was cut out and mirror-polished with a buff. This sample was subjected to electrolysis using a corrosive solution obtained by adding 5% alcohol to 1N hydrochloric acid to reveal the structure.
  • a structural photograph was taken with a metal microscope, five lines were inserted at equal intervals in the vertical and horizontal directions, and the particle diameter was calculated by dividing the number of times the line intersected the grain boundary by the length of the line segment as the number of crystal grains. This operation was performed for each line segment, and all of them were averaged to obtain the average particle size of the part.
  • FIG. 1 shows a place where an observation sample is cut out from the target.
  • three locations (indicated as 1, 2 and 3 in FIG. 1) are cut out along the longitudinal direction passing through the center in the target width direction.
  • the sample piece numbered 1 is observed on the front surface (represented as 1-front surface) and the back surface (represented as 1-rear surface).
  • subjected the number 3 it observes about the surface (represented as 3-front) and the back surface (denoted 3-rear surface).
  • the upper side denoted as 2-upper side
  • of the cross section that crosses the longitudinal direction of the front surface represented as 2-front surface
  • the rear surface represented as 2-rear surface
  • the target. The center (denoted as 2-center), and the lower side (denoted as 2-lower).
  • FIG. 2 shows an image of the sample of Example 1 using an optical microscope.
  • FIG. 2 shows the result of observing the surface, the back surface, and the cross section (three locations along the thickness direction) at three locations of the target by observing the sample cut out according to FIG. It was found from FIG. 2 that there is no difference in the crystal grain size depending on the part.
  • Example 1 The results of Example 1 are shown in Table 1.
  • the target average particle size was 11.7 ⁇ m, and the average particle size tolerance of each part was ⁇ 8.97% and + 15.81%.
  • Example 2 A gold target was produced in the same manner as in Example 1 except that the degree of cross-rolling was 50%, and the size of the workpiece at that time was (vertical) 174 ⁇ (horizontal) 174 ⁇ (thickness) 15.5 mm. Then, the obtained gold target was observed with an optical microscope. The portion observed with an optical microscope was the 2-surface shown in FIG. FIG. 3 shows an image obtained by an optical microscope. Thereafter, the particle size of the portion observed with an optical microscope was measured according to JIS G0551: 2013 “Steel—Microscopic Test Method for Crystal Grain Size”. The average crystal grain size was 17 ⁇ m.
  • Example 3 [Platinum target] In a plasma melting furnace, 5.2 kg of platinum (purity 99.99%) was melted and poured into a carbon mold to make a cylindrical ingot of (diameter) 78 ⁇ (height) 50 mm. This ingot was forged using an air hammer in a first temperature range of 0.673 Tm (1100 ° C.) to 0.452 Tm (302 ° C.), and (vertical) 89 ⁇ (horizontal) 88 ⁇ (thickness) 32 mm After forming a rectangular parallelepiped ingot, primary forging was performed by further forging up to (length) 98 ⁇ (width) 77 ⁇ (thickness) 33 mm to obtain a primary forging ingot.
  • the cooled primary forging ingot is forged by hexagonal forging to 69.4% of the long side to form a rectangular ingot of (length) 87 ⁇ (width) 89 ⁇ (thickness) 30 mm, and then (length) 104 ⁇ (Horizontal) 98 ⁇ (thickness) was forged to 25 mm and deformed.
  • the secondary forging was carried out by controlling the heat of deformation to a maximum of 0.350 Tm (442 ° C.) to obtain a secondary forging ingot.
  • the secondary forging ingot cooled to 0.150 Tm (33 ° C.) was put on a rolling mill and rolled to (length) 207 ⁇ (width) 205 ⁇ (thickness) 5.6 mm.
  • the degree of processing of the cross rolling process at this time was 76%.
  • the cross rolling process was performed in the range of 0.150 Tm (33 ° C.) to 0.153 Tm (40 ° C.).
  • heat treatment was performed at 0.428 Tm (600 ° C.) for 1 hour to prepare a target.
  • the particle size was measured in accordance with JIS G0551: 2013 “Steel—Microscopic Test Method for Crystal Grain Size”.
  • a sample was cut out and mirror-polished with a buff.
  • the structure of this sample was made to appear by electrolysis using an aqueous solution containing 10% hydrochloric acid, 10% hydrogen peroxide, and 10% alcohol as a corrosive solution.
  • a structural photograph was taken with a metal microscope, five lines were inserted at equal intervals in the vertical and horizontal directions, and the particle diameter was calculated by dividing the number of times the line intersected the grain boundary by the length of the line segment as the number of crystal grains. This operation was performed for each line segment, and all of them were averaged to obtain the average particle size of the part.
  • FIG. 4 shows a place where an observation sample is cut out from the target. As shown in FIG. 4, three locations (indicated as 1, 2 and 3 in FIG. 4) are cut out along the longitudinal direction passing through the center in the target width direction. Next, for the sample piece numbered 1, the surface (denoted as 1-surface) and the cross section (denoted as 1-cross section) are observed. About the sample piece which attached
  • FIG. 5 shows an image of the sample of Example 3 using an optical microscope.
  • FIG. 5 shows the result of observing the front surface, the back surface, and the cross-section (three locations along the thickness direction) at three locations of the target by observing the sample cut out according to FIG. 4. From FIG. 5, it was found that there was no difference in the crystal grain size depending on the part.
  • Example 3 The results of Example 3 are shown in Table 2.
  • the target average particle size was 42.8 ⁇ m, and the average particle size tolerance of each part was ⁇ 5% and + 8%.
  • Example 4 A platinum target was prepared in the same manner as in Example 3 except that the degree of cross rolling was 50% and the size of the workpiece at that time was (vertical) 139 ⁇ (horizontal) 109 ⁇ (thickness) 16.5 mm. Then, the obtained platinum target was observed with an optical microscope. The portion observed with an optical microscope was the 2-surface shown in FIG. FIG. 6 shows an image obtained by an optical microscope. Thereafter, the particle size of the portion observed with an optical microscope was measured according to JIS G0551: 2013 “Steel—Microscopic Test Method for Crystal Grain Size”. The average crystal grain size was 37 ⁇ m.
  • Example 5 The degree of processing of the cross rolling process is 90%, the size of the workpiece at that time is (length) 310 ⁇ (width) 244 ⁇ (thickness) 3.3 mm, and the heat treatment temperature is 0.379 Tm (500 ° C.)
  • the portion observed with an optical microscope was the 2-surface shown in FIG. In FIG. 7, the image by an optical microscope was shown. Thereafter, the particle size of the portion observed with an optical microscope was measured according to JIS G0551: 2013 “Steel—Microscopic Test Method for Crystal Grain Size”. The average crystal grain size was 26 ⁇ m.
  • Example 1 A platinum target was produced in the same manner as in Example 3 except that the final heat treatment temperature was 0.575 Tm (900 ° C.), and a part of the obtained platinum target was observed with an optical microscope.
  • FIG. 8 shows an image obtained by an optical microscope. Thereafter, the particle size of the portion observed with an optical microscope was measured according to JIS G0551: 2013 “Steel—Microscopic Test Method for Crystal Grain Size”. The average crystal grain size was 364 ⁇ m.

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Abstract

　本発明の目的は、スパッタリング時の成膜特性安定化をより高めるため、ターゲットにおいて、金又は白金の平均結晶粒径が小さく、かつ、ターゲット面の面内方向及びターゲットの厚さ方向の結晶粒径が均一なターゲットを作製することである。本発明に係る金又は白金ターゲットの製造方法は、溶融した金又は白金を注湯してインゴットを得るインゴット作製工程と、第一温度範囲において、インゴットを鍛造する一次鍛造工程と、一次鍛造インゴットを、第一温度範囲よりも低く、かつ、第二温度範囲に冷却する工程と、冷却した一次鍛造インゴットを、六方向を決めて前記第二温度範囲にて六方向からさらに鍛造する二次鍛造工程と、二次鍛造インゴットを第三温度範囲に調整してクロス圧延加工を行ない、ターゲット形状とするクロス圧延加工工程と、ターゲット形状のインゴットを第四温度範囲にて熱処理する熱処理工程と、を有する。

Description

金又は白金ターゲット及びそれらの製造方法
　本発明は、金薄膜形成用の金スパッタリングターゲット又は白金薄膜形成用の白金スパッタリングターゲット及びそれらの製造方法に関する。
　９９．９９％以上の高純度金を用いたスパッタリングターゲット（以降、ターゲットともいう。）は、半導体の電極、水晶発振子の接点などに金薄膜を形成するために用いられている。また、９９．９５％以上の高純度白金を用いたターゲットは、白金が磁性材料との共存により磁気異方性を現出させる特殊な材料であり、また化学的に不活性であることから、半導体磁性材などの用途に広く用いられている。
　金ターゲットの製造方法において、スパッタリング時の成膜特性安定化のため、結晶粒径を０．１ｍｍ～１０ｍｍの等軸結晶とすることが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開２００２－１４６５２１号公報
　スパッタリングは、アルゴンをイオン化してターゲットに衝突させて元素を飛ばし、その元素を基板に堆積させることで成膜する技術である。そして、結晶面の方位によりスパッタ速度が異なる。これによって、ターゲットの表面や内部の組織の大きさが不均一である場合や、特定の面方位を有する集合組織が不均一に存在する場合には、スパッタ速度が安定しないという問題がある。この問題の発生を抑制するためには、結晶粒径を微細化し、ターゲットの表面及び内部の結晶粒を均一にすることが必要である。しかし、溶解後の高純度の金又は白金のターゲットは、高純度であるために結晶が粗大となりやすく、その結果、ターゲットの表面や内部の組織の大きさが不均一となりやすく、また、特定の面方位を有する集合組織が不均一に存在しやすかった。
　特許文献１に開示された金ターゲットの製造方法では、金ターゲットの結晶粒径が０．１ｍｍ～１０ｍｍであり、等軸結晶となることが開示されている。しかし、結晶粒径が１００μｍ以上となることから粒径が大きく、前記問題の発生を抑制するためには十分とはいえなかった。
　そこで、本発明の目的は、スパッタリング時の成膜特性安定化をより高めるため、ターゲットにおいて、金又は白金の平均結晶粒径が小さく、かつ、ターゲット面の面内方向及びターゲットの厚さ方向の結晶粒径が均一なターゲットを作製することである。
　金の積層欠陥エネルギー（以降、ＳＦＥともいう。）は４５ｍＪｍ‐２と非常に小さい値をとる。一般的に、ＳＦＥが小さい材料では加工による歪みは積層欠陥として蓄積されやすく、その場合再結晶により形成される結晶粒の形状は双晶となりやすい。従って加工歪みを多数導入し、適切な温度範囲で熱処理することで、双晶組織を持つ結晶粒を多数出現させることができる。白金のＳＦＥは３２２ｍＪｍ‐２と金に比べて大きな値が報告されている。一般的に、この程度のＳＦＥを持つ材料では、加工による歪みは粒内に蓄積されサブグレインを形成する。この状態で、適切な温度範囲で熱処理することで、サブグレインを介した再結晶により微細な結晶粒を多数出現させることができる。以上のことから、本発明者らは、金、白金において微細結晶粒を得る工程として、回復や再結晶を起こさない適切な温度範囲で加工し多くの歪みを入れることと、結晶粒が形成されかつ粗大化しない適切な温度範囲で熱処理を行なうことを両立することが必要と考えるに至った。
　溶解後のインゴットでの組織は、結晶粒径が１～２０ｍｍの粗大結晶となった。これらの結晶は鍛造や圧延加工などを行なうことで微細化が図れるが、１００μｍ未満、特に５０μｍ以下とすることは難しく、さらにターゲット全面において均一とすることは困難であった。そこで、本発明者らは、加工歪みを多数導入するために適切な温度範囲の中で鍛造を２段階に分け、続いてクロス圧延にて圧延面内方向に面方位の偏りが無いように歪みを入れ、さらに熱処理にて結晶粒径の粗大化を抑えつつ、導入した歪みを駆動力に再結晶粒を発現させることで、金又は白金の平均結晶粒径をより小さく、かつ、ターゲット面の面内方向及びターゲットの厚さ方向の結晶粒径を均一とすることができることを見出し、本発明を完成させた。具体的には、本発明に係る金又は白金ターゲットの製造方法は、溶融した金又は白金を注湯してインゴットを得るインゴット作製工程と、前記注湯して得たインゴットを、０．４Ｔｍ～０．７Ｔｍ（Ｔｍは前記インゴットの融点（Ｋ）を示す。）の第一温度範囲において、鍛造する一次鍛造工程と、該一次鍛造工程で得た一次鍛造インゴットを、前記第一温度範囲よりも低く、かつ、０．１Ｔｍ～０．４Ｔｍの第二温度範囲に冷却する工程と、冷却した一次鍛造インゴットについて上・下・左・右・前・後の六方向を決めて、該冷却した一次鍛造インゴットを前記第二温度範囲にて前記六方向からさらに鍛造する二次鍛造工程と、該二次鍛造工程で得た二次鍛造インゴットを、０．１５Ｔｍ～０．３Ｔｍの第三温度範囲に調整して、クロス圧延加工を行ない、ターゲット形状とするクロス圧延加工工程と、該クロス圧延加工工程で得たターゲット形状のインゴットを０．３～０．５Ｔｍの第四温度範囲にて熱処理する熱処理工程と、を有することを特徴とする。
　本発明に係る金又は白金ターゲットの製造方法では、前記一次鍛造工程で行なわれる鍛造は、前記二次鍛造工程で行なわれる六方向からの鍛造を行いやすくするためのインゴット形状に整える事前成形工程であることが好ましい。一次鍛造工程において、このような加工を施すことで、次工程である二次鍛造工程の加工を容易にすることができる。
　本発明に係る金又は白金ターゲットの製造方法では、前記二次鍛造工程で行なわれる六方向からの鍛造は、インゴットの最も長い辺を５０～８０％の範囲まで加工する工程であることが好ましい。二次鍛造工程において、このような加工を施すことで、溶解によってできた鋳造欠陥を無くし、不均一な溶解組織を均一にすると同時に、加工歪みを導入する。
　本発明に係る金又は白金ターゲットの製造方法では、前記クロス圧延加工工程において、クロス圧延加工の加工度は５０％以上であることが好ましい。クロス圧延加工工程において、このような加工を施すことで、特定の面方向のみに偏った集合組織が得られるのを防ぎ、面方位をランダムにすることができる。
　本発明に係る金又は白金ターゲットの製造方法では、前記熱処理工程で得られたターゲットの金又は白金の平均結晶粒径を５～５０μｍとし、かつ、ターゲット面の面内方向及びターゲットの厚さ方向の結晶粒径の公差を２０％以下に制御することが好ましい。上記の各工程を経ることで、ターゲットにおいて、金又は白金の平均結晶粒径を５～５０μｍと小さく、かつ、ターゲット面の面内方向及びターゲットの厚さ方向の結晶粒径を公差２０％以下に収めることができる。
　本発明に係る金又は白金ターゲットは、金又は白金の平均結晶粒径が５～５０μｍであり、かつ、ターゲット面の面内方向及びターゲットの厚さ方向の結晶粒径の公差が２０％以下であることを特徴とする。
　本発明は、スパッタリング時の成膜特性安定化をより高めるため、ターゲットにおいて、金又は白金の平均結晶粒径を小さく、かつ、ターゲット面の面内方向及びターゲットの厚さ方向の結晶粒径を均一とすることができる。
ターゲットから観察用サンプルを切り出しするときの場所を説明する図である。 実施例１のサンプルの光学顕微鏡による画像を示した。 実施例２のサンプルの光学顕微鏡による画像を示した。 ターゲットから観察用サンプルを切り出しするときの場所を説明する図である。 実施例３のサンプルの光学顕微鏡による画像を示した。 実施例４のサンプルの光学顕微鏡による画像を示した。 実施例５のサンプルの光学顕微鏡による画像を示した。 比較例１のサンプルの光学顕微鏡による画像を示した。 比較例２のサンプルの光学顕微鏡による１‐表面の画像を示した。 比較例２のサンプルの光学顕微鏡による１‐断面の画像を示した。
　次に本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。
　本実施形態に係る金又は白金ターゲットの製造方法は、（１）溶融した金又は白金を注湯してインゴットを得るインゴット作製工程と、（２）前記注湯して得たインゴットを、０．４Ｔｍ～０．７Ｔｍ（Ｔｍは前記インゴットの融点（Ｋ）を示す。）の第一温度範囲において、鍛造する一次鍛造工程と、（３）該一次鍛造工程で得た一次鍛造インゴットを、前記第一温度範囲よりも低く、かつ、０．１Ｔｍ～０．４Ｔｍの第二温度範囲に冷却する工程と、（４）冷却した一次鍛造インゴットについて上・下・左・右・前・後の六方向を決めて、該冷却した一次鍛造インゴットを前記第二温度範囲にて前記六方向からさらに鍛造する二次鍛造工程と、（５）該二次鍛造工程で得た二次鍛造インゴットを、０．１５Ｔｍ～０．３Ｔｍの第三温度範囲に調整して、クロス圧延加工を行ない、ターゲット形状とするクロス圧延加工工程と、該クロス圧延加工工程で得たターゲット形状のインゴットを０．３～０．５Ｔｍの第四温度範囲にて熱処理する熱処理工程と、を有する。
（インゴット作製工程）
　インゴットの原料となる金は９９．９９％以上の高純度のものを用いることが好ましい。　インゴットの原料となる白金は９９．９５％以上の高純度のものを用いることが好ましい。金又は白金の溶解は、高周波炉、電気炉又はプラズマ溶解炉を用いて大気雰囲気、不活性ガス雰囲気又は真空で行なう。鋳型を使用する場合は、鋳鉄製の角型鋳型又は丸型鋳型を用いることができるが、カーボン製の角型鋳型又は丸型鋳型を用いることが好ましい。このうち、カーボン製の角型鋳型を用いることがより好ましい。不純物元素の混入を抑制することができ、かつ、インゴットの６面を鋳型に流すことで形成することができる。直方体のインゴットとする場合には、縦：横：厚さ＝（０．５～２）：（０．５～２）：１とすることが好ましい。円柱体のインゴットとする場合には、半径：厚さ＝（０．２５～１）：１とすることが好ましい。最終凝固部に巣がある場合など、インゴットを上面及び下面を必要により、バーナー等で加熱して表面を部分溶融してもよい。
（一次鍛造工程）
　注湯して得たインゴットを０．４Ｔｍ～０．７Ｔｍ（Ｔｍは前記インゴットの融点（Ｋ）を示す。）の第一温度範囲に調整する。温度調整方法は、注湯して得たインゴットが冷却する過程で第一温度範囲に入る場合と、一端冷却されたインゴットを電気炉等で加熱することで第一温度範囲に入れる場合とがある。第一温度範囲は金（融点：１３３７．３３Ｋ）である場合には、５３４．９～９３６．１Ｋであり、７７３．２～８７３．２Ｋであることが好ましい。第一温度範囲は白金（融点：２０４１．４Ｋ）である場合には、８１６．６～１４２９．０Ｋであり、１１７３．２～１３７３．２Ｋであることが好ましい。０．４Ｔｍ未満である場合には、以後の加工工程中に割れが発生する可能性が生じる。また、０．７Ｔｍを超えると次工程の鍛造加工終了後も高温を保持してしまうため、回復、再結晶が起こり、導入した歪みが除去されてしまう。
　注湯して得たインゴットの鍛造は、エアーハンマーを用いて行なうことが好ましい。一次鍛造工程は、二次鍛造工程で行なわれる六方向からの鍛造を行いやすくするためのインゴット形状に整える事前成形工程となる。六方向からの鍛造を行いやすくするためのインゴット形状とは、例えば、立方体、直方体である。このようにインゴットを加工することにより、次工程である二次鍛造工程の加工を容易にすることができる。なお、鍛造が完了するまでの間、第一温度範囲に入れておくことが好ましく、必要に応じて、加熱をしながら鍛造を行なってもよい。鍛造を経て、一次鍛造インゴットが得られる。
（第二温度範囲に冷却する工程）
　次に一次鍛造インゴットを、第一温度範囲よりも低く、かつ、０．１Ｔｍ～０．４Ｔｍの第二温度範囲に冷却する。温度調整方法は、空冷又は水冷でおこなうが、水冷が好ましい。なお、第一温度範囲と第二温度範囲とは、０．４Ｔｍで重複するが、第一温度範囲での実際の温度が０．４Ｔｍの場合には、第二温度範囲での実際の温度を０．４Ｔｍ未満とし、第一温度範囲での実際の温度が０．４Ｔｍより高い場合には、第二温度範囲での実際の温度は０．４Ｔｍ以下とする。第二温度範囲は金である場合には、２６７．４～５３４．９Ｋであり、３２３．２～４７３．２Ｋであることが好ましい。第二温度範囲は白金である場合には、２０４．１～８１６．６Ｋであり、５７３．２～７７３．２Ｋであることが好ましい。０．１Ｔｍ未満である場合には、以後の工程で割れが発生する可能性が生じる。また、０．４Ｔｍを超えると次工程の二次鍛造加工終了後も高温を保持してしまうため、回復、再結晶が起こり、導入した歪みが除去されてしまう。
（二次鍛造工程）
　一次鍛造工程において得た冷却した一次鍛造インゴットについて上・下・左・右・前・後の六方向を決める。六方向をどのように決定するかは任意であるが、上と下とは対向する関係にあり、左と右とは対向する関係にあり、前と後とは対向する関係にあり、上下方向と、左右方向と、前後方向とは、それぞれが直交関係であることが好ましい。例えばインゴットが直方体である場合には、注湯したときの直方体の底面を「下」、天面を「上」、長手側面の一方を「前」、その対向面を「後」、短手側面の一方を「左」、その対向面を「右」とする。
次に冷却した一次鍛造インゴットを前記第二温度範囲にて六方向から鍛造する（以降、六方鍛造ともいう。）。六方鍛造は、一次鍛造工程の場合と同様にエアーハンマーを用いて行なうことが好ましい。六方向から順番に鍛造することが好ましい。鍛造は、インゴットの最も長い辺を５０～８０％の範囲まで加工する工程を含むことが好ましい。より好ましくは５０～７０％である。二次鍛造工程において、六方鍛造を施すことで、鋳造欠陥を無くし、かつ溶解組織を無くし均一にすることができる。更に加工歪が導入される。その後、最も長い辺だった辺を、再度、最も長い辺となるように、鍛造する工程を含むことが好ましい。なお、鍛造が完了するまでの間、第二温度範囲に入れておくことが好ましく、必要に応じて、加熱又は冷却をしながら鍛造を行なってもよい。鍛造を経て、二次鍛造インゴットが得られる。
（クロス圧延加工工程）
　二次鍛造インゴットを、０．１５Ｔｍ～０．３Ｔｍの第三温度範囲に調整する。第二温度範囲が第三温度範囲と重複する温度範囲であるため、二次鍛造インゴットがすでに第三温度範囲に入っている場合には、温度調整は不要となる。しかし、第三温度範囲から外れている場合には、温度調整方法は、空冷又は加熱とすることが好ましい。第三温度範囲は金である場合には、２００．６～４０１．２Ｋであり、２７３．２～３２３．２Ｋであることが好ましい。第三温度範囲は白金である場合には、３０６．２～６１２．４Ｋであり、３０６．２～４７３．２Ｋであることが好ましい。０．１５Ｔｍ未満である場合には、以後の工程で割れが発生する可能性が生じる。また、０．３Ｔｍを超えると、回復、再結晶により歪みが除去されてしまう。次工程の熱処理により結晶粒が粗大化する可能性があり好ましくない。
　次に、第三温度範囲に調整した二次鍛造インゴットについて、クロス圧延加工を行ないターゲット形状とする。クロス圧延は、二次鍛造インゴットをターゲットの形状に整えることが主目的ではなく副目的であり、形状を整えながら厚さを薄くしていくことで歪みをさらに入れることを主目的とする。したがって、クロス圧延加工の加工度は５０％以上であることが好ましい。より好ましくは７０～９０％である。クロス圧延加工工程において、このような加工を施すことで特定の面方向のみに偏った集合組織が得られるのを防ぎ、面方位をランダムにすることができる。クロス圧延加工を経て、ターゲット形状のインゴットが得られる。クロス圧延加工の加工度とは、（加工前の板厚－加工後の板厚）÷加工前の板厚×１００によって規定される。
（熱処理工程）
　ターゲット形状のインゴットを０．３～０．５Ｔｍの第四温度範囲にて熱処理する。温度調整方法は、電気炉による加熱とすることが好ましい。第四温度範囲は金である場合には、４０１．２～６６８．７Ｋであり、４７３．２～５７３．２Ｋであることが好ましい。第二温度範囲は白金である場合には、６１２．４～１０２０．７Ｋであり、７７３．２～８７３．２Ｋであることが好ましい。０．３Ｔｍ未満である場合には、再結晶が十分に進まず、等軸晶が得られない。また、０．５Ｔｍを超えると著しく結晶成長が進み、微細結晶が得られない。熱処理時間は、例えば０．５～３時間であることが好ましく、１～２時間とすることがより好ましい。
　本実施形態では、第一温度範囲、第二温度範囲、第三温度範囲及び第四温度範囲を規定するが、各工程において、工程途中でこれらの温度範囲から外れてしまう形態を包含する。つまり、各工程において、第一温度範囲、第二温度範囲、第三温度範囲及び第四温度範囲にある時間が、各工程における全体時間の５０％以上を占めていれば実質的に前記各温度範囲に入っているといえることから本発明の範囲内であり、各工程における全体時間の８０％以上を占めていることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。
　上記の各工程を経ることで、ターゲットにおいて、金又は白金の平均結晶粒径を５～５０μｍと小さく、かつ、ターゲット面の面内方向及びターゲットの厚さ方向の結晶粒径を公差２０％以下に収めることができる。ここで公差が２０％以下とは、±２０％以内のことであり、－２０％～＋２０％のことである。
　以下、実施例を示しながら本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されない。
（実施例１）
［金ターゲット］
　高周波炉で金（純度９９．９９％）８．５ｋｇを溶かし、カーボン製の鋳型に流して（縦）１５０×（横）１２０×（厚さ）２４．５ｍｍの直方体のインゴットを作った。このインゴットを０．６０９Ｔｍ（５４１℃）から０．４３０Ｔｍ（３０２℃）の第一温度範囲において、エアーハンマーを用いて鍛造をして、長い辺を５８．７％まで鍛造して（縦）８８×（横）８０×（厚さ）６２ｍｍの直方体のインゴットとした後、（縦）１２３×（横）１２３×（厚さ）３１ｍｍまでさらに鍛造して一次鍛造を行ない、一次鍛造インゴットを得た。その後、水冷し、０．２２９Ｔｍ（３３．２℃）とした。冷却した一次鍛造インゴットを六方鍛造にて、長い辺を７１．５％まで鍛造して（縦）８８×（横）９０×（厚さ）５５ｍｍの直方体のインゴットとした後、（縦）１４８×（横）１０５×（厚さ）２９．５ｍｍまで鍛造して変形させた。このときの温度は変形熱をコントロールし最大０．３２３Ｔｍ（１５９．２℃）となる二次鍛造を行ない、二次鍛造インゴットを得た。その後、０．２３４Ｔｍ（４０℃）まで冷却した二次鍛造インゴットを圧延機にかけて、（縦）２７０×（横）２９０×（厚さ）６．１ｍｍまで圧延した。このときのクロス圧延加工の加工度は９０％であった。クロス圧延加工は０．２２８Ｔｍ（３２℃）～０．２４３Ｔｍ（５２℃）の範囲で行なった。最後に０．３９１Ｔｍ（２５０℃）で熱処理を１時間行ない、ターゲットを作製した。
（結晶粒径の測定）
　得られたターゲットについて、ＪＩＳ　Ｇ０５５１：２０１３「鋼－結晶粒度の顕微鏡試験方法」に従って粒径を測定した。まず、サンプルを切り出し、バフにて鏡面研磨を行なった。このサンプルを、１Ｎ塩酸に５％アルコールを添加した腐食液を用いて電解にて組織を現出させた。金属顕微鏡にて組織写真を撮り、縦横に均等間隔で５本線を入れ、線が粒界と交わった回数を結晶粒の個数として線分の長さで除して粒径を算出した。この作業をそれぞれの線分で行ない、全てを平均化してその部位の平均粒径とした。
　サンプルの切り出し方は次の通りとした。図１にターゲットから観察用サンプルを切り出しするときの場所を示した。図１に示すように、ターゲット幅方向の中央を通る長手方向に沿って、３箇所（図１中、１、２及び３と表記している。）を切り出す。つぎに、番号１を付したサンプル片については、表面（１‐表面と表記した。）と裏面（１‐裏面と表記した。）について観察する。番号３を付したサンプル片については、表面（３‐表面と表記した。）と裏面（３‐裏面と表記した。）について観察する。番号２を付したサンプル片については、表面（２‐表面と表記した。）と裏面（２‐裏面と表記した。）及びターゲットの長手方向を横断する横断面について、上側（２‐上側と表記した。）、中央（２‐中央と表記した。）及び下側（２‐下側と表記した。）ついて観察する。
　図２に、実施例１のサンプルの光学顕微鏡による画像を示した。図２では、図１に従って切り出したサンプルを観察することで、ターゲットの３箇所において、それぞれ表面、裏面及び断面（厚さ方向に沿って３箇所）の観察を行なった結果が示されている。図２から部位による結晶の粒径は違いがないことがわかった。
　実施例１の結果を表１に示した。ターゲット平均粒径１１．７μｍで、それぞれの部位の平均粒径公差が－８．９７％、＋１５．８１％であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（実施例２）
　クロス圧延加工の加工度を５０％、そのときの加工物の大きさを（縦）１７４×（横）１７４×（厚さ）１５．５ｍｍとした以外は実施例１と同様に金ターゲットを作製し、得られた金ターゲットを光学顕微鏡で観察した。光学顕微鏡で観察した箇所は、図１に示す２‐表面とした。図３に、光学顕微鏡による画像を示した。その後、光学顕微鏡で観察した箇所をＪＩＳ　Ｇ０５５１：２０１３「鋼－結晶粒度の顕微鏡試験方法」に従って粒径を測定した。平均結晶粒径は１７μｍであった。
（実施例３）
［白金ターゲット］
　プラズマ溶解炉で白金（純度９９．９９％）５．２ｋｇを溶かし、カーボン製の鋳型に流して（径）７８×（高さ）５０ｍｍの円柱状のインゴットを作った。このインゴットを０．６７３Ｔｍ（１１００℃）から０．４５２Ｔｍ（３０２℃）の第一温度範囲において、エアーハンマーを用いて鍛造をして、（縦）８９×（横）８８×（厚さ）３２ｍｍの直方体のインゴットとした後、（縦）９８×（横）７７×（厚さ）３３ｍｍまでさらに鍛造して一次鍛造を行ない、一次鍛造インゴットを得た。その後、水冷し、０．１４６Ｔｍ（２４℃）とした。冷却した一次鍛造インゴットを六方鍛造にて、長い辺を６９．４％まで鍛造して（縦）８７×（横）８９×（厚さ）３０ｍｍの直方体のインゴットとした後、（縦）１０４×（横）９８×（厚さ）２５ｍｍまで鍛造して変形させた。このときの温度は変形熱をコントロールし最大０．３５０Ｔｍ（４４２℃）となる二次鍛造を行ない、二次鍛造インゴットを得た。その後、０．１５０Ｔｍ（３３℃）まで冷却した二次鍛造インゴットを圧延機にかけて、（縦）２０７×（横）２０５×（厚さ）５．６ｍｍまで圧延した。このときのクロス圧延加工の加工度は７６％であった。クロス圧延加工は０．１５０Ｔｍ（３３℃）～０．１５３Ｔｍ（４０℃）の範囲で行なった。最後に０．４２８Ｔｍ（６００℃）で熱処理を１時間行い、ターゲットを作製した。
（結晶粒径の測定）
得られたターゲットについて、ＪＩＳ　Ｇ０５５１：２０１３「鋼－結晶粒度の顕微鏡試験方法」に従って粒径を測定した。まず、サンプルを切り出し、バフにて鏡面研磨を行なった。このサンプルを、塩酸１０％、過酸化水素水１０％、アルコール１０％を添加した水溶液を腐食液として用いて電解にて組織を現出させた。金属顕微鏡にて組織写真を撮り、縦横に均等間隔で５本線を入れ、線が粒界と交わった回数を結晶粒の個数として線分の長さで除して粒径を算出した。この作業をそれぞれの線分で行い、全てを平均化してその部位の平均粒径とした。
　サンプルの切り出し方は次の通りとした。図４にターゲットから観察用サンプルを切り出しするときの場所を示した。図４に示すように、ターゲット幅方向の中央を通る長手方向に沿って、３箇所（図４中、１、２及び３と表記している。）を切り出す。つぎに、番号１を付したサンプル片については、表面（１‐表面と表記した。）と断面（１‐断面と表記した。）について観察する。番号２を付したサンプル片については、表面（２‐表面と表記した。）と断面（２‐断面と表記した。）について観察する。番号３を付したサンプル片については、表面（３‐表面と表記した。）と断面（３‐断面と表記した。）ついて観察する。
　図５に、実施例３のサンプルの光学顕微鏡による画像を示した。図５では、図４に従って切り出したサンプルを観察することで、ターゲットの３箇所において、それぞれ表面、裏面及び断面（厚さ方向に沿って３箇所）の観察を行なった結果が示されている。図５から部位による結晶の粒径は違いがないことがわかった。
　実施例３の結果を表２に示した。ターゲット平均粒径４２．８μｍで、それぞれの部位の平均粒径公差が－５％、＋８％であった。

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（実施例４）
　クロス圧延加工の加工度を５０％、そのときの加工物の大きさを（縦）１３９×（横）１０９×（厚さ）１６．５ｍｍとした以外は実施例３と同様に白金ターゲットを作製し、得られた白金ターゲットを光学顕微鏡で観察した。光学顕微鏡で観察した箇所は、図４に示す２‐表面とした。図６に、光学顕微鏡による画像を示した。その後、光学顕微鏡で観察した箇所をＪＩＳ　Ｇ０５５１：２０１３「鋼－結晶粒度の顕微鏡試験方法」に従って粒径を測定した。平均結晶粒径は３７μｍであった。
（実施例５）
　クロス圧延加工の加工度を９０％、そのときの加工物の大きさを（縦）３１０×（横）２４４×（厚さ）３．３ｍｍ、熱処理温度を０．３７９Ｔｍ（５００℃）とした以外は実施例３と同様に白金ターゲットを作製し、得られた白金ターゲットを光学顕微鏡で観察した。光学顕微鏡で観察した箇所は、図４に示す２‐表面とした。図７に、光学顕微鏡による画像を示した。その後、光学顕微鏡で観察した箇所をＪＩＳ　Ｇ０５５１：２０１３「鋼－結晶粒度の顕微鏡試験方法」に従って粒径を測定した。平均結晶粒径は２６μｍであった。
（比較例１）
　最後の熱処理温度を０．５７５Ｔｍ（９００℃）とした以外は実施例３と同様に白金ターゲットを作製し、得られた白金ターゲットの一部分を光学顕微鏡で観察した。図８に、光学顕微鏡による画像を示した。その後、光学顕微鏡で観察した箇所をＪＩＳ　Ｇ０５５１：２０１３「鋼－結晶粒度の顕微鏡試験方法」に従って粒径を測定した。平均結晶粒径は３６４μｍであった。
（比較例２）
　二次鍛造を行わずに一次鍛造後のインゴット（但し、インゴットの形状は（縦）１０４×（横）１０４×（厚さ）２６ｍｍとした。）から圧延機でクロス圧延加工を行ったこと以外は実施例３と同様に白金ターゲットを作製し、得られた白金ターゲットを光学顕微鏡で観察した。光学顕微鏡で観察した箇所は、図４に示す１‐表面、１‐断面とした。光学顕微鏡による１‐表面の画像を図９に示し、光学顕微鏡による１‐断面の画像を図１０に示した。その後、光学顕微鏡で観察した箇所をＪＩＳ　Ｇ０５５１：２０１３「鋼－結晶粒度の顕微鏡試験方法」に従って粒径を測定した。１－表面の平均結晶粒径は１３８μｍ、１－断面の平均結晶粒径は９５μｍであり、組織の均一性が低いことが確認された。
 

Claims (6)

  1. 　溶融した金又は白金を注湯してインゴットを得るインゴット作製工程と、
    　前記注湯して得たインゴットを、０．４Ｔｍ～０．７Ｔｍ（Ｔｍは前記インゴットの融点（Ｋ）を示す。）の第一温度範囲において、鍛造する一次鍛造工程と、
    　該一次鍛造工程で得た一次鍛造インゴットを、前記第一温度範囲よりも低く、かつ、０．１Ｔｍ～０．４Ｔｍの第二温度範囲に冷却する工程と、冷却した一次鍛造インゴットについて上・下・左・右・前・後の六方向を決めて、該冷却した一次鍛造インゴットを前記第二温度範囲にて前記六方向からさらに鍛造する二次鍛造工程と、
    　該二次鍛造工程で得た二次鍛造インゴットを、０．１５Ｔｍ～０．３Ｔｍの第三温度範囲に調整して、クロス圧延加工を行ない、ターゲット形状とするクロス圧延加工工程と、
    　該クロス圧延加工工程で得たターゲット形状のインゴットを０．３～０．５Ｔｍの第四温度範囲にて熱処理する熱処理工程と、を有することを特徴とする金又は白金ターゲットの製造方法。
  2. 　前記一次鍛造工程で行なわれる鍛造は、前記二次鍛造工程で行なわれる六方向からの鍛造を行いやすくするためのインゴット形状に整える事前成形工程であることを特徴とする請求項１に記載の金又は白金ターゲットの製造方法。
  3. 　前記二次鍛造工程で行なわれる六方向からの鍛造は、インゴットの最も長い辺を５０～８０％の範囲まで加工する工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金又は白金ターゲットの製造方法。
  4. 　前記クロス圧延加工工程において、クロス圧延加工の加工度は５０％以上であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の金又は白金ターゲットの製造方法。
  5. 　前記熱処理工程で得られたターゲットの金又は白金の平均結晶粒径を５～５０μｍとし、かつ、ターゲット面の面内方向及びターゲットの厚さ方向の結晶粒径の公差を２０％以下に制御することを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の金又は白金ターゲットの製造方法。
  6. 　金又は白金の平均結晶粒径が５～５０μｍであり、かつ、ターゲット面の面内方向及びターゲットの厚さ方向の結晶粒径の公差が２０％以下であることを特徴とする金又は白金ターゲット。
     
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