[go: up one dir, main page]

JP4836136B2 - 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

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 Download PDF

Info

Publication number
JP4836136B2
JP4836136B2 JP2006544869A JP2006544869A JP4836136B2 JP 4836136 B2 JP4836136 B2 JP 4836136B2 JP 2006544869 A JP2006544869 A JP 2006544869A JP 2006544869 A JP2006544869 A JP 2006544869A JP 4836136 B2 JP4836136 B2 JP 4836136B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
producing
target
film
sputtering
sputtering target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2006544869A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2006051737A1 (ja
Inventor
篤志 中村
政隆 矢作
明久 井上
久道 木村
真一 山浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tohoku University NUC
JX Nippon Mining and Metals Corp
Original Assignee
Tohoku University NUC
JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tohoku University NUC, JX Nippon Mining and Metals Corp filed Critical Tohoku University NUC
Priority to JP2006544869A priority Critical patent/JP4836136B2/ja
Publication of JPWO2006051737A1 publication Critical patent/JPWO2006051737A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4836136B2 publication Critical patent/JP4836136B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
    • B01D67/0072—Inorganic membrane manufacture by deposition from the gaseous phase, e.g. sputtering, CVD, PVD
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/022—Metals
    • B01D71/0221—Group 4 or 5 metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • C01B3/503—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion characterised by the membrane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • C01B3/503—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion characterised by the membrane
    • C01B3/505—Membranes containing palladium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C16/00—Alloys based on zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/07—Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/001—Amorphous alloys with Cu as the major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/003—Amorphous alloys with one or more of the noble metals as major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/04—Amorphous alloys with nickel or cobalt as the major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/10—Amorphous alloys with molybdenum, tungsten, niobium, tantalum, titanium, or zirconium or Hf as the major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/04—Alloys based on a platinum group metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/04—Characteristic thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Description

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。
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・鋳造時の偏析、又は凝固時の結晶子成長といった問題がある。
これらの偏析や成長した結晶子は、ノジュールやパーティクル発生の原因となり、スパ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。
水素分離膜としては、従来のＰｄを含むものから、Ｐｄを含まない（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い膜、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。
一方、バルク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ア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鋳造法、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、薄膜化するとしても、限界があり、従来は３０μｍ程度であるという問題があった。
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 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 Shin-ichi Yamamura外６名著「Hydrogen Permeation Characteristics of Melt-Spun Ni-Nb-Zr Amorphous Alloy Membranes」Materials Transactions, Vol.44,No.9 (2003) pp.1885-1890 機能材料「バルク金属ガラスの作製方法」、２００２年６月号、Ｖｏｌ．２２、Ｎｏ．６、２６〜３１頁
本発明は、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。
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
２．ＸＲＤ（Ｘ線回折）から求めた結晶子サイズが１０Å〜２００Å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．偏析した１μｍ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ト
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５０μｍ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１０Å〜２００Å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５０μｍ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。
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（ユニフォーミティ）が良好で、かつアーキングや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ク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。
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。 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。 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。 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。 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。
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する。
この金属ガラス組成においては、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。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く、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１０μｍ以下とすることが望ましい。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化の限界が３０μｍ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。
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。
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１０〜２００Åとすることができる。さらに、偏析した１μｍ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、スパッタエロージョンされた表面の粗さが平滑になり、製品の歩留まりを悪化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、組織の非晶質化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。
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，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、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５０μｍ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。
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、０．８ｍｍφ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／ｃｍ２、溶湯ガス圧０．３ｋｇｆ／ｃｍ２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。
焼結条件の設定については、基本的に結晶化温度とガラス転移点温度の間で行い、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１ｎｍ〜２０ｎｍのものを得ることができる。
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いた。
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（ユニフォーミティ）を良好にし、またアーキングやパーティクルの発生を抑制し、さらには、スパ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く、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。
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。
（実施例１−８）
表１に示す通りに、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、０．８ｍｍφ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８０ｋｇｆ／ｃｍ２であり、溶湯ガス圧０．３ｋｇｆ／ｃｍ２で実施した。これによって、表１に示すメジアン径Ｄ５０（３４〜４５μｍ）のアトマイズ粉を得た。
次に、このアトマイズ粉をグラファイトダイスに充填し、Ａｒ雰囲気中、面圧３００ｋｇ／ｃｍ２、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。
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ＸＲＤ（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１０〜１２０Å（１〜１２ｎｍ）の範囲にあった。
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から偏析が認められず、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）。
次に、実施例１のターゲットを用いて、純Ａｒ０．５Ｐａ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１μｍ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（ユニフォーミティ）が良好であり、アーキングやパーティクルの発生が殆どなかった。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０．２５μｍ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（ユニフォーミティ）が良好であり、アーキングやパーティクルの発生が殆どなく、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、０．１２〜０．３４μｍであった。この結果を、表１にまとめて示す。
（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・鋳造して、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の式から算出した平均結晶子サイズは、それぞれ表１に示す通り、１４０〜８５０Å（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に示すようになった。すなわち、比較例に含有する成分元素の偏析が激しく、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）。
次に、このターゲットを用いて、純Ａｒ０．５Ｐａ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１．１μｍとした。スパッタリングした膜のＸＲＤを測定した。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０．８７〜３．５２μｍと大きく、また平均結晶子サイズも実施例に比較して大きく、１４０〜８００Å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。
Figure 0004836136
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（ユニフォーミティ）が良好で、かつアーキングや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ク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。これによっ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 (4)

  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、ＸＲＤ（Ｘ線回折）から求めた結晶子サイズが１０Å〜２００Åであ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. 偏析した１μｍ以上の結晶が存在しない請求項１記載のスパッタリングターゲット。
  3. 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することを特徴とするＸＲＤ（Ｘ線回折）から求めた結晶子サイズが１０Å〜２００Åであ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。
  4. アトマイズ粉の平均粒径が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項３記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
JP2006544869A 2004-11-15 2005-11-04 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 Active JP4836136B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006544869A JP4836136B2 (ja) 2004-11-15 2005-11-04 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

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004330411 2004-11-15
JP2004330411 2004-11-15
PCT/JP2005/020278 WO2006051737A1 (ja) 2004-11-15 2005-11-04 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
JP2006544869A JP4836136B2 (ja) 2004-11-15 2005-11-04 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2006051737A1 JPWO2006051737A1 (ja) 2008-08-07
JP4836136B2 true JP4836136B2 (ja) 2011-12-14

Family

ID=36336418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006544869A Active JP4836136B2 (ja) 2004-11-15 2005-11-04 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

Country Status (7)

Country Link
US (2) US8663439B2 (ja)
EP (1) EP1813694B1 (ja)
JP (1) JP4836136B2 (ja)
KR (1) KR20070084209A (ja)
CN (1) CN101061252A (ja)
CA (1) CA2584566C (ja)
WO (1) WO2006051737A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101517146B1 (ko) 2013-06-05 2015-05-12 한국생산기술연구원 저마찰 특성을 가지는 나노구조 복합박막, 그 제조방법 및 저마찰 특성 부재 및 그 제조방법

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1813344B1 (en) * 2004-11-15 2014-08-13 JX Nippon Mining & Metals Corporation Hydrogen separation membrane, sputtering target for forming of hydrogen separation membrane, and process for producing the same
WO2006051737A1 (ja) * 2004-11-15 2006-05-18 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. 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
JP5039968B2 (ja) * 2006-09-19 2012-10-03 国立大学法人北見工業大学 結晶質複相水素透過合金および水素透過合金膜
JP4866382B2 (ja) * 2007-03-26 2012-02-01 福田金属箔粉工業株式会社 複合金属ガラス水素分離膜及びその製造方法
JP2009191359A (ja) * 2008-01-15 2009-08-27 Hitachi Metals Ltd Ｆｅ−Ｃｏ−Ｚｒ系合金ターゲット材
JP4995129B2 (ja) * 2008-03-27 2012-08-08 田中貴金属工業株式会社 Ｐｄ−Ｗ系スパッタリングターゲット及びその製造方法
DE102008001156A1 (de) * 2008-04-14 2009-10-15 Robert Bosch Gmbh Membran, Membrananordnung sowie Vorrichtung
KR20110055399A (ko) * 2009-11-19 2011-05-25 한국생산기술연구원 다성분 합금계 스퍼터링 타겟 모물질 및 다기능성 복합코팅 박막 제조방법
US8100318B1 (en) * 2010-02-11 2012-01-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Joining of tungsten alloys
US20120208045A1 (en) * 2011-02-11 2012-08-16 The Board Of Regents For Oklahoma State University Method of fabricating amorphous coatings on crystalline substrates
TWI583808B (zh) * 2011-11-02 2017-05-21 國立中央大學 金屬玻璃及金屬玻璃合金鍍膜切割器具銳度提升之應用
KR101376074B1 (ko) * 2011-12-06 2014-03-21 한국생산기술연구원 비정질 형성능을 가지는 결정질 합금, 그 제조방법, 스퍼터링용 합금타겟 및 그 제조방법
TWI477618B (zh) * 2012-07-20 2015-03-21 Univ Nat Sun Yat Sen 銀鎂鋁金屬玻璃鍍層及其製備方法
KR101501067B1 (ko) * 2013-06-07 2015-03-17 한국생산기술연구원 비정질 형성능을 가지는 결정질 합금, 그 제조방법, 스퍼터링용 합금타겟 및 그 제조방법
US9970079B2 (en) * 2014-04-18 2018-05-15 Apple Inc. Methods for constructing parts using metallic glass alloys, and metallic glass alloy materials for use therewith
US10161025B2 (en) 2014-04-30 2018-12-25 Apple Inc. Methods for constructing parts with improved properties using metallic glass alloys
US10056541B2 (en) 2014-04-30 2018-08-21 Apple Inc. Metallic glass meshes, actuators, sensors, and methods for constructing the same
US9849504B2 (en) 2014-04-30 2017-12-26 Apple Inc. Metallic glass parts including core and shell
EP2944401B1 (de) * 2014-05-15 2019-03-13 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einer Metalllegierung mit amorpher Phase
US10000837B2 (en) 2014-07-28 2018-06-19 Apple Inc. Methods and apparatus for forming bulk metallic glass parts using an amorphous coated mold to reduce crystallization
TWI527920B (zh) * 2014-11-26 2016-04-01 財團法人金屬工業研究發展中心 保護膜與其鍍膜方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002226970A (ja) * 2000-12-01 2002-08-14 Hitachi Metals Ltd Ｃｏ系ターゲットおよびその製造方法
JP2009242947A (ja) * 2003-08-05 2009-10-22 Nippon Mining & Metals Co Ltd スパッタリングターゲット及びその製造方法

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6270550A (ja) 1985-09-20 1987-04-01 Mitsubishi Metal Corp タ−ゲツト材
GB8713353D0 (en) * 1987-06-08 1987-07-15 Scient Generics Ltd Magnetic article surveillance systems
DE3880202T2 (de) * 1987-06-08 1993-08-05 Esselte Meto Int Gmbh Magnetische vorrichtungen.
US4824481A (en) * 1988-01-11 1989-04-25 Eaastman Kodak Company Sputtering targets for magneto-optic films and a method for making
US4992095A (en) * 1988-10-26 1991-02-12 Sumitomo Metal Mining Company, Ltd. Alloy target used for manufacturing magneto-optical recording medium
JP2762667B2 (ja) * 1990-03-27 1998-06-04 三菱マテリアル株式会社 水素吸蔵Ｎｉ―Ｚｒ系合金
JPH0517868A (ja) * 1991-07-11 1993-01-26 Tokin Corp スパツタターゲツトの製造方法
JP3525439B2 (ja) * 1992-03-04 2004-05-10 日立金属株式会社 ターゲット部材およびその製造方法
JP2991609B2 (ja) * 1993-10-18 1999-12-20 日本碍子株式会社 ガス分離体と金属との接合体および水素ガス分離装置
US5882493A (en) * 1993-12-13 1999-03-16 Ricoh Company, Ltd. Heat treated and sintered sputtering target
JP3999003B2 (ja) 1993-12-13 2007-10-31 株式会社リコー 光記録媒体の製造方法
US5785828A (en) * 1994-12-13 1998-07-28 Ricoh Company, Ltd. Sputtering target for producing optical recording medium
JP3827725B2 (ja) * 1995-05-18 2006-09-27 旭硝子セラミックス株式会社 スパッタリング用ターゲットの製造方法
JP2989169B2 (ja) 1997-08-08 1999-12-13 日立金属株式会社 Ｎｉ−Ａｌ系金属間化合物ターゲットおよびその製造方法ならびに磁気記録媒体
US5962904A (en) * 1997-09-16 1999-10-05 Micron Technology, Inc. Gate electrode stack with diffusion barrier
JP2000144380A (ja) 1998-11-10 2000-05-26 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 超耐食性合金及びその作製方法
JP2000207725A (ja) 1999-01-14 2000-07-28 Hitachi Metals Ltd 磁気記録媒体およびＣｏＴａ系合金タ―ゲット
JP4332647B2 (ja) * 1999-03-15 2009-09-16 株式会社東北テクノアーチ 高強度非晶質合金およびその製造方法
JP2002212716A (ja) 1999-12-08 2002-07-31 Mitsubishi Materials Corp 高スパッタ電力ですぐれた耐割損性を発揮する光磁気記録媒体の記録層形成用焼結スパッタリングターゲット材
JP2001295035A (ja) 2000-04-11 2001-10-26 Toshiba Corp スパッタリングターゲットおよびその製造方法
DE10039596C2 (de) * 2000-08-12 2003-03-27 Omg Ag & Co Kg Geträgerte Metallmembran, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung
US6730415B2 (en) * 2000-08-21 2004-05-04 Citizen Watch Co., Ltd. Soft metal and method of manufacturing the soft metal, and decorative part and method of manufacturing the decorative part
JP4494610B2 (ja) * 2000-09-04 2010-06-30 株式会社フルヤ金属 薄膜形成用スパッタリングターゲット材
US20020106297A1 (en) * 2000-12-01 2002-08-08 Hitachi Metals, Ltd. Co-base target and method of producing the same
US7147544B2 (en) * 2001-08-02 2006-12-12 3M Innovative Properties Company Glass-ceramics
JP2003201560A (ja) 2002-01-11 2003-07-18 Toshiba Corp スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP4376487B2 (ja) * 2002-01-18 2009-12-02 日鉱金属株式会社 高純度ニッケル合金ターゲットの製造方法
JP2002363615A (ja) 2002-03-20 2002-12-18 Sanyo Special Steel Co Ltd 磁気記録媒体用低透磁率スパッタリングＣｏ系ターゲット材の製造方法
DE10222568B4 (de) * 2002-05-17 2007-02-08 W.C. Heraeus Gmbh Kompositmembran und Verfahren zu deren Herstellung
JP3935851B2 (ja) 2002-05-20 2007-06-27 福田金属箔粉工業株式会社 水素分離膜及びその製造方法
JP2004162109A (ja) 2002-11-12 2004-06-10 Nikko Materials Co Ltd スパッタリングターゲット及び同製造用粉末
JP2004174373A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 水素透過合金膜、水素透過用部材及びその製造方法
JP4466902B2 (ja) * 2003-01-10 2010-05-26 日鉱金属株式会社 ニッケル合金スパッタリングターゲット
JP2005350720A (ja) * 2004-06-10 2005-12-22 Ykk Corp 疲労強度に優れた非晶質合金
WO2006051737A1 (ja) * 2004-11-15 2006-05-18 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. 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
EP1813344B1 (en) * 2004-11-15 2014-08-13 JX Nippon Mining & Metals Corporation Hydrogen separation membrane, sputtering target for forming of hydrogen separation membrane, and process for producing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002226970A (ja) * 2000-12-01 2002-08-14 Hitachi Metals Ltd Ｃｏ系ターゲットおよびその製造方法
JP2009242947A (ja) * 2003-08-05 2009-10-22 Nippon Mining & Metals Co Ltd スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP4351212B2 (ja) * 2003-08-05 2009-10-28 日鉱金属株式会社 スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP2009263796A (ja) * 2003-08-05 2009-11-12 Nippon Mining & Metals Co Ltd スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP2009263795A (ja) * 2003-08-05 2009-11-12 Nippon Mining & Metals Co Ltd スパッタリングターゲット及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101517146B1 (ko) 2013-06-05 2015-05-12 한국생산기술연구원 저마찰 특성을 가지는 나노구조 복합박막, 그 제조방법 및 저마찰 특성 부재 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US8652399B2 (en) 2014-02-18
EP1813694A1 (en) 2007-08-01
US8663439B2 (en) 2014-03-04
CA2584566C (en) 2013-12-10
EP1813694B1 (en) 2018-06-20
JPWO2006051737A1 (ja) 2008-08-07
EP1813694A4 (en) 2009-05-06
WO2006051737A1 (ja) 2006-05-18
CA2584566A1 (en) 2006-05-18
US20100320085A1 (en) 2010-12-23
US20090139858A1 (en) 2009-06-04
KR20070084209A (ko) 2007-08-24
CN101061252A (zh) 2007-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4836136B2 (ja) 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
JP5122514B2 (ja) スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP5342810B2 (ja) Ａｌ基合金スパッタリングターゲット材の製造方法
JP2010265544A (ja) Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP3973857B2 (ja) マンガン合金スパッタリングターゲットの製造方法
JP4673855B2 (ja) 水素分離膜及び水素分離膜形成用スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP3628575B2 (ja) Ｎｉ−Ｐ合金スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP2012216273A (ja) 垂直磁気記録媒体用Ｆｅ−Ｃｏ系合金軟磁性膜および垂直磁気記録媒体のＦｅ−Ｃｏ系合金軟磁性膜形成用粉末焼結スパッタリングターゲット材
TW200932935A (en) Ni-W-B-based sputtering target material for producing intermediate layer film in vertical magnetic recording medium, and thin film produced using the same
JP2021180057A (ja) スパッタリングターゲット材
JP2007291522A (ja) マンガン合金スパッタリングターゲット
JP2008248366A (ja) 準結晶粒子分散合金成形体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A527

Effective date: 20070410

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070420

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100803

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20100813

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100909

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100922

AA91 Notification that invitation to amend document was cancelled

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971091

Effective date: 20101019

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20100813

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110920

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110921

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141007

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4836136

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250