Ｍｏスパッタリングターゲットおよびその製造方法
【課題】 均一な組織を有するＭｏスパッタリングターゲットを提供する。また、このよ
うなＭｏスパッタリングターゲットの製造方法を提供する。
【解決手段】 純度９９．９％以上のＭｏスパッタリングターゲットにおいて、平均結晶
粒径が６０μｍ以下、スパッタ面の平均ビッカース硬度Ｈｖが１５０〜２００でビッカー
ス硬度Ｈｖのばらつきが±１０％以内であることを特徴とする。また、結晶配向をランダ
ム配向とすることも有効である。
うなＭｏスパッタリングターゲットの製造方法を提供する。
【解決手段】 純度９９．９％以上のＭｏスパッタリングターゲットにおいて、平均結晶
粒径が６０μｍ以下、スパッタ面の平均ビッカース硬度Ｈｖが１５０〜２００でビッカー
ス硬度Ｈｖのばらつきが±１０％以内であることを特徴とする。また、結晶配向をランダ
ム配向とすることも有効である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置や液晶表示装置などの配線を形成するためのＭｏ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。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置などの配線にはタングステンやモリブデンなどの高融点金属
が用いられている。これらの配線は、スパッタリング法と呼ばれる成膜方法が使われてい
る。スパッタリング法は、スパッタリングターゲットにＡｒイオンをぶつけて目的とする
金属膜を得る方法である。
従来のタングステンまたはモリブデンターゲットは、例えば特許第３２４４１６７号公
報（特許文献１）には、加圧焼結することにより、平均粒径１０μｍ以下かつ相対密度９
９％以上のターゲットを得ている。
近年、半導体装置の小型化のために配線の狭ピッチ化（小型化）が進められている。配
線を小型化するには、配線素材を低抵抗のものにする方法が有効である。理化学辞典など
を参照すると、タングステンの比抵抗値は５．６５×１０−６Ωｃｍであるのに対し、モ
リブデンの比抵抗値は５．２×１０−６Ωｃｍである。そのため、一般的にタングステン
よりはモリブデンの方が低抵抗の配線が得られる。
特許文献１では、Ｍｏ粉末をＨＩＰなどの加圧焼結することにより、ターゲットを得て
いる。この方法であれば、平均粒径を小さく、密度の高いスパッタリングターゲットを得
ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２４４１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スパッタリング法は、ターゲットにＡｒイオンをぶつけて、その衝撃でターゲット材の
原子を飛ばして成膜する方法である。そのため、長期間安定して成膜するにはターゲット
組織が均一である必要があるが、特許文献１のように加圧焼結するだけでは、組織に不均
一な部分ができスパッタレートが変化するなどの不具合があった。特にターゲットが大型
化すると、組織の不均一による問題が顕著になっていた。
本発明は、このような問題に鑑み、均一な組織を有するＭｏスパッタリングターゲット
およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一のＭｏスパッタリングターゲットは、純度９９．９％以上のＭｏスパッタ
リングターゲットにおいて、平均結晶粒径が６０μｍ以下、スパッタ面の平均ビッカース
硬度Ｈｖが１５０〜２００でビッカース硬度Ｈｖのばらつきが±１０％以内であることを
特徴とするものである。
また、繊維状組織を具備していないことが好ましい。また、スパッタ面は、アスペクト
比３以下の結晶が面積率で７０％以上であることが好ましい。また、直径が３２０ｍｍ以
上であることが好ましい。また、再結晶組織であることが好ましい。
また、スパッタ面のX線回折を行ったときの（１１０）、（２００）、（２１１）、（
３１０）の各面のピークの相対強度が（１１０）＞（２１１）＞（（２００）または（３
１０））の順で小さくなることが好ましい。また、結晶配向がランダム配向であることが
好ましい。
本発明の第二のＭｏスパッタリングターゲットは、純度９９．９％以上のＭｏスパッタ
リングターゲットにおいて、平均結晶粒径が６０μｍ以下、スパッタ面のＸ線回折を行っ
たときの（１１０）、（２００）、（２１１）、（３１０）の各面のピークの相対強度が
（１１０）＞（２１１）＞（（２００）または（３１０））の順で小さくなることを特徴
とするものである。
【０００６】
また、本発明の第一のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法は、平均粒径１０μｍ
以下、１次粒子の割合５０％以上、純度９９．９％以上のＭｏ粉末を円板状の成形体に成
形する工程と、成形体を１０００℃以上で焼結する工程と、焼結体を７００℃以上で熱間
加工する工程と、焼結体を７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を具備することを特徴
とするものである。
また、第二のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法は、純度９９．９％以上のＭｏ
粉末またはＭｏブロック体をＥＢ溶解する工程と、インゴットを７００℃以上で熱間加工
する工程と、インゴットを７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を具備することを特徴
とするものである。
また、第三のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法は、Ｍｏの焼結体またはインゴ
ットを鉄製またはステンレス製のカプセルに密閉してから、７００℃以上で熱間加工する
工程、７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を具備することを特徴とするものである。
いずれの製造方法も、ターゲットの直径が３２０ｍｍ以上と大型化したものに有効であ
る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のＭｏスパッタリングターゲットは、スパッタ面のビッカース硬度のばらつきを
低減しているので均一な組織が得られている。また、スパッタ面の結晶方位をランダム配
向となっている。このため、スパッタレートが安定し、ターゲットの長寿命化が図れる。
また、本発明のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法は、均一な組織またはおよび
ランダム配向を有するＭｏスパッタリングターゲットを効率よく得ることができる。特に
、ターゲットサイズが大型化しても均一な組織またはおよびランダム配向のＭｏスパッタ
リングターゲットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】Ｍｏスパッタリングターゲットのスパッタ面のビッカース硬度の測定位置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のＭｏスパッタリングターゲットは、純度９９．９％以上のＭｏスパッタリング
ターゲットにおいて、平均結晶粒径が６０μｍ以下、スパッタ面の平均ビッカース硬度Ｈ
ｖが１５０〜２００でビッカース硬度Ｈｖのばらつきが±１０％以内であることを特徴と
するものである。
まず、Ｍｏの純度は９９．９ｗｔ％以上（３Ｎ以上）である。Ｍｏ純度は高い程良く９
９．９９ｗｔ％以上（４Ｎ以上）、さらには９９．９９９ｗｔ％（５Ｎ以上）であること
が好ましい。
純度の測定は、ガス成分（酸素、窒素、炭素）を除き、金属不純物であるＮａ、Ｋ、Ｍ
ｇ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃａ、Ｎｉ、Ｗ、Ｕ、Ｔｈの合計値を１００％から引いた
値をＭｏの純度とする。また、酸素は１００ｐｐｍ以下、窒素は３０ｐｐｍ以下、炭素１
０ｐｐｍ以下であることが好ましい。なお、本発明では特に断りのない限り、ｐｐｍはｗ
ｔｐｐｍの意味である。
【００１０】
平均粒径は６０μｍ以下である。Ｍｏ結晶の平均粒径が６０μｍを超えると、組織が大
きくなり過ぎてビッカース硬度のばらつきを大きくする。平均粒径は、好ましくは３０μ
ｍ以下である。
平均粒径の求め方は、線インターセプト法を用いる。Ｍｏスパッタリングターゲットの
任意のスパッタ面（単位面積５００μｍ×５００μｍ）を拡大写真（光学顕微鏡写真など
）に撮り、直線５００μｍ上に存在するＭｏ結晶粒子の個数をカウントする。（５００μ
ｍ／直線５００μｍ上のＭｏ結晶粒子の個数）＝平均値とし、この作業を３回行い、その
平均値を“平均粒径”とする。
【００１１】
また、スパッタ面の平均ビッカース硬度Ｈｖが１５０〜２００でビッカース硬度Ｈｖの
ばらつきが±１０％以内であることを特徴とする。図１はスパッタ面のビッカース硬度の
測定点を示す図である。円板状ターゲットの中心部（位置１）と、中心部を通り円周を均
等に分割した４本の直線上の外周近傍位置（位置２〜９）およびその１／２の距離の位置
（位置１０〜１７）をそれぞれ測定点とする。スパッタ面をそのまま測定できるときは、
そのまま測定するものとし、測定が困難な場合はスパッタ面を含む１０ｍｍ角の試料を切
り出して測定してもよい。また、外周近傍位置は中心部から外周までの距離を１００％と
したとき９０％の位置で行うものとする。また、ビッカース硬度の測定は、ビッカース硬
度試験機を用いて、荷重２００ｇ、荷重付加時間１５秒の条件で行うものとする。
１７点の測定結果の平均値をビッカース硬度Ｈｖの平均値とする。また、ばらつきは、
［（測定点のビッカース硬度−平均値）／平均値］×１００％で求めるものとする。
まず、スパッタ面の平均ビッカース硬度Ｈｖが１５０〜２００である。ビッカース硬度
Ｈｖが１５０未満ではターゲットの硬度が不十分である。硬度が不十分である原因として
はターゲット内部にポア（気孔）がある場合、Ｆｅなどのやわらかい不純物金属が偏析し
ている場合などが挙げられる。
【００１２】
一方、ビッカース硬度が２００を超える場合は、アスペクト比が５以上の長細い繊維状
組織を具備する場合が挙げられる。このため、本発明では繊維状組織を具備していないこ
とが好ましい。繊維状の組織があると結晶粒の存在割合（粒界の存在割合）にばらつきが
できて、ビッカース硬度のばらつきを１０％以下にすることが困難となる。
また、ビッカース硬度Ｈｖのばらつきは±１０％の範囲である。本発明では硬さのばら
つきを制御することにより均一な組織を得るものである。これは平均粒径を制御すること
により、部分的なＭｏ結晶粒と粒界の存在割合を略均一なものとしたためである。
このような均一な組織とするためにはスパッタ面は、アスペクト比３以下の結晶が面積
率で７０％以上であることが好ましい。アスペクト比が３以下のＭｏ結晶粒であれば単位
面積１００μｍ×１００μｍあたりのＭｏ結晶粒の個数に大きな差が出ないので硬さのば
らつきが抑えられる。
また、ビッカース硬度のばらつきを±１０％以内に抑えるには再結晶組織であることが
好ましい。再結晶組織であれば平均粒径を６０μｍ以下、さらには３０μｍ以下と小さく
した上で繊維状組織をなくし、アスペクト比３以下の結晶が面積率で７０％以上とするこ
とができる。
【００１３】
また、スパッタレートの変化を小さくし、長寿命、長期信頼性の高いスパッタリングタ
ーゲットを得ることができる。このため、スパッタリングターゲットの厚さを６ｍｍ以上
と厚くしても十分使用できる。
また、スパッタレートの変化を小さくする方法としてはスパッタ面の結晶配向をランダ
ム配向とすることが挙げられる。ランダム配向とは、特定の結晶方位に５０％以上の配向
がない状態を示すものである。結晶配向はＸ線回折（ＸＲＤ）で測定できる。Ｘ線回折は
、Ｃｕターゲット（Ｃｕ−Ｋα）、管電圧４０ｋＶ、管電流１００ｍＡで行うものとする
。
また、スパッタ面のＸ線回折を行ったときの（１１０）、（２００）、（２１１）、（
３１０）の各面のピークの相対強度が（１１０）＞（２１１）＞（（２００）または（３
１０））の順で小さくなることが好ましい。（２００）と（３１０）のＸ線回折強度は、
ほぼ同じ値を示すことがあるので（２００）と（３１０）はどちらが大きくてもよい。こ
のため、（１１０）＞（２１１）＞（２００）≧（３１０）または（１１０）＞（２１１
）＞（３１０）≧（２００）となる。
【００１４】
また、Ｍｏスパッタリングターゲットから任意の試料を切り出し、スパッタ面のＸ線回
折を行ったとき、Ｘ線回折の各面のピークの相対強度はスパッタ面のピークの高さの順番
と、ＰＤＦピーク（粉末試料のＸＲＤピーク）の高さの順番を比較するとほぼ同じになる
。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ほぼ一致する。スパッタ面のピーク順は（１１０）＞（２
１１）＞（（２００）または（３１０））であり、この順番が粉末（ＰＤＦピーク）にな
っても同じ傾向であるということはターゲット全体で均一なランダム配向であることを示
すものである。
【００１５】
平均粒径を調製した上で、ビッカース硬度または結晶配向のどちらか一方を制御するこ
とによって安定したスパッタレートが得られるが、ビッカース硬度および結晶配向の両方
を制御した方がより安定したスパッタレートが得られる。
また、ビッカース硬度またはおよび結晶配向の制御により、直径が３２０ｍｍ以上の大
型のターゲットにしたとしても安定したスパッタレートが得られるので長期信頼性が向上
する。
また、相対密度は９９．５％以上であることが好ましい。相対密度はモリブデンの理論
密度を１０．２２ｇ／ｃｍ３とし、アルキメデス法で測定した実測値を割った値で求める
。具体的には、（アルキメデス法による実測値／理論密度１０．２２）×１００（％）＝
相対密度とする。
【００１６】
次に製造方法について説明する。本発明のＭｏ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、効率よく得る方法として次のものが挙げられる。
本発明の第一のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法は、平均粒径１０μｍ以下、
１次粒子の割合５０％以上、純度９９．９％以上のＭｏ粉末を円板状の成形体に成形する
工程と、成形体を１０００℃以上で焼結する工程と、焼結体を７００℃以上の温度で熱間
加工する工程と、焼結体を７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を具備することを特徴
とするものである。
【００１７】
第一の製造方法は、原料粉末として平均粒径１０μｍ以下、１次粒子の割合５０％以上
、純度９９．９％以上のＭｏ粉末を使うことを特徴とするものである。
ビッカース硬度の制御にはＭｏ結晶の平均粒径の制御が必要である。Ｍｏ粉末の平均粒
径は１０μｍ以下が好ましい。平均粒径が１０μｍを超えると焼結後に粒成長が起きたと
き、ターゲットの平均粒径（平均結晶粒径）が６０μｍを超えるおそれがある。
また、１次粒子の割合は５０％以上であることが好ましい。粒子同士がくっついた２次
粒子を多く含んだＭｏ粉末を使うと、部分的にＭｏ結晶の存在割合に偏りができてビッカ
ース硬度のばらつきが１０％を超えるおそれがある。１次粒子が５０％以上のＭｏ粉末の
製造方法は、Ｍｏ粉末を十分に粉砕、篩分けする方法や、特願２００９−１６３１０６号
に記載したように、Ｍｏ粉末を製造する工程で内壁をＭｏで覆った容器を使うことや乾燥
工程（モリブデン化合物を含む第２の水溶液を乾燥させることにより酸化モリブデン粉末
を調製する工程）として、第２の水溶液を回転板上に噴射し、モリブデン化合物が回転板
をはじいて落下している途中で、スプレードライヤーにより乾燥させる工程が挙げられる
。１次粒子の割合の高いＭｏ粉末の製法方法は、特願２００９−１６３１０６号を参照と
する。
【００１８】
次に、Ｍｏ粉末を円板状の成形体に成形する工程を行う。成形体は金型成型などの公知
の形成方法が適用でき、金型不純物が混入するのを防ぐために内壁をＭｏで覆うことも効
果的である。金型成型であれば金型サイズを大型にすることにより、直径３２０ｍｍ以上
または厚さ６ｍｍ以上といった大型ターゲットを製造することができる。
次に、成形体を１０００℃以上で焼結する工程を行う。焼結方法は、ホットプレスやＨ
ＩＰなどが適用できる。また、常圧焼結、ホットプレスまたはＨＩＰを組合せて多段焼結
する方法が挙げられる。焼結温度は焼結時に付加する圧力にもよるが、１０００〜１５０
０℃の範囲が好ましい。１５００℃を超えるとＭｏ結晶の粒成長が促進され、Ｍｏ結晶粒
径の平均粒径を６０μｍ以下にするのが困難になる。また、圧力は５００ａｔｍ（５０Ｍ
Ｐａ）以上が好ましい。
【００１９】
次に、得られたＭｏ焼結体を７００℃以上で熱間加工する工程を行う。熱間加工は、熱
間鍛造、熱間押出、熱間圧延などである。熱間加工温度が７００℃未満であると加工歪が
残存し易い。熱間加工温度の上限は特に限定されるものではないが装置の負荷を考慮する
と１２００℃以下が好ましい。また、加工率については任意であり、Ｍｏ焼結体と求める
ターゲットサイズから適宜選定していく。
次に、得られたＭｏ焼結体を７００℃以上で再結晶熱処理する工程を行う。焼結工程後
の焼結体は程度の差はあれＭｏ結晶が粒成長している。粒成長しているとＭｏ結晶の存在
割合にばらつきがでてビッカース硬度や結晶方位にばらつきがでる。このため、再結晶さ
せることにより、組織をより均一にする方法が有効である。完全に再結晶させるには再結
晶熱処理温度を１０００℃以上１３００℃以下にすることが好ましい。特に直径が３２０
ｍｍ以上または厚さ６ｍｍ以上の大型ターゲットのときはこの温度が有効である。
再結晶熱処理後は、必要に応じ、表面加工、バッキングプレートの接合を行うものとす
る。
【００２０】
本発明の第二のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法は、純度９９．９％以上のＭ
ｏ粉末またはＭｏブロック体をＥＢ溶解する工程と、インゴットを７００℃以上の温度で
熱間加工する工程と、インゴットを７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を具備するこ
とを特徴とするものである。
まず、第二の製造方法は、純度９９．９％以上のＭｏ粉末またはＭｏブロック体をＥＢ
溶解する工程を行う。Ｍｏブロック体とは、Ｍｏ粉末の成形体、Ｍｏ粉末の焼結体、Ｍｏ
の溶解インゴットのいずれかである。
Ｍｏ粉末またはＭｏブロック体のいずれかをＥＢ溶解（電子ビーム溶解）してインゴッ
トを製造する。ＥＢ溶解することにより、Ｍｏ粉末中またはＭｏブロック体中の不純物を
さらに低減することができる。また、Ｍｏ粉末またはＭｏブロック体のＭｏ結晶サイズの
ばらつきを一旦リセットしたインゴットを製造することができる。このため、Ｍｏ純度９
９．９９ｗｔ％以上のより高純度のＭｏスパッタリングターゲットを得るのに好適である
。
次に、得られたＭｏインゴットを７００℃以上で熱間加工する工程を行う。熱間加工は
、熱間鍛造、熱間押出、熱間圧延などである。熱間加工温度が７００℃未満であると加工
歪が残存し易い。熱間加工温度の上限は特に限定されるものではないが装置の負荷を考慮
すると１２００℃以下が好ましい。また、加工率については任意であり、Ｍｏインゴット
と求めるターゲットサイズから適宜選定していく。
【００２１】
次に、得られたインゴットを７００℃以上で再結晶熱処理する工程を行う。再結晶させ
ることにより、組織をより均一にすることができる。
第一の製造方法と同様に、再結晶後は、必要に応じ、表面加工、バッキングプレートの
接合を行うものとする。
【００２２】
本発明の第三のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法は、Ｍｏの焼結体またはイン
ゴットを鉄製またはステンレス製のカプセルに密閉してから、７００℃以上で熱間加工す
る工程、７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を具備することを特徴とするものである
。
まず、Ｍｏの焼結体またはインゴットを鉄製またはステンレス製のカプセルに密閉して
から、７００℃以上で熱間加工する工程を行う。焼結法により製造したＭｏ焼結体または
溶解法により製造したＭｏインゴットを、鉄製またはステンレス製のカプセルに密封する
。カプセルに密封することにより、外部からの不純物の混入や表面酸化を防ぐことができ
る。
鉄製またはステンレス製のカプセルはＭｏよりも柔らかいので熱間加工の邪魔にはならな
い。この上で、７００℃以上で熱間加工を行う。熱間加工は、熱間鍛造、熱間圧延、熱間
押出などの塑性加工が挙げられ、ターゲットサイズの調製、平均粒径（平均結晶粒径）、
結晶配向の制御に効果的である。
次に、７００℃以上で再結晶熱処理する工程を行う。再結晶することによりＭｏ結晶の
平均粒径をより微細化することができる。再結晶後は、必要に応じ、表面加工、バッキン
グプレートの接合を行うものとする。
【００２３】
また、第三の製造方法においては、Ｍｏ焼結体を得る方法は第一の製造方法、Ｍｏイン
ゴットを得る方法は第二の製造方法を使うことが好ましい。第一の製造方法の焼結体また
は第二の製造方法のインゴットを使った上で第三の製造方法を適用した場合、ビッカース
硬度のばらつきは±５％以内に制御することができる。
以上のような製造方法であれば、Ｍｏ結晶の平均粒径を小さくした上でビッカース硬度
や結晶配向の制御を行うことができる。このため、ターゲットの直径が３２０ｍｍ以上ま
たはおよび厚さが６ｍｍ以上の大型のターゲットを製造することができる。
【００２４】
［実施例］
（実施例１）
平均粒径１０μｍ、１次粒子の割合が６０％、純度９９．９９％のＭｏ粉末を用意した
。このＭｏ粉末を用いて、円柱状の成形体を製造し、１２００℃、圧力１１００ａｔｍ、
５時間でＨＩＰ焼結を行った。次いで、熱間加工（１１００℃×１時間加熱後の圧延加工
）１２００℃×３時間の再結晶熱処理を行った。
表面研磨加工を行い直径３５０ｍｍ×厚さ１０ｍｍのＭｏスパッタリングターゲットを
得た後、バッキングプレートを接合した。なお、Ｍｏターゲットの相対密度は９９．８％
であった。
（実施例２）
平均粒径１０μｍ、１次粒子の割合が５０％、純度９９．９９％Ｍｏ粉末を焼結して焼
結体（Ｍｏブロック体）を得た後、ＥＢ溶解してＭｏインゴットを製造した。Ｍｏインゴ
ットを１１５０℃で熱間加工（圧延および鍛造）、１０００℃×５時間の再結晶熱処理を
施して円柱状のＭｏターゲットを得た。表面研磨加工を行い直径３００ｍｍ×厚さ１０ｍ
ｍのＭｏスパッタリングターゲットを得た後、バッキングプレートを接合した。なお、Ｍ
ｏ純度を測定したところ、９９．９９５ｗｔ％以上と高純度化していた。また、Ｍｏター
ゲットの相対密度は９９．９％であった。
（実施例３）
平均粒径７μｍ、１次粒子の割合が７０％、純度９９．９９％のＭｏ粉末を用意した。
このＭｏ粉末を用いて、円柱状の成形体を製造し、１２００℃、圧力６００ａｔｍ、６時
間でホットプレス焼結を行った。次いで、ステンレス製のカプセルでＭｏ焼結体を覆った
。
その後、８５０〜１１５０℃の熱間鍛造工程、８５０〜１１５０℃での熱間圧延工程に
より形状を整えた。ステンレス製カプセルを外して、１１００℃で再結晶熱処理を施した
。表面研磨を行うことにより、直径４００ｍｍ×厚さ８ｍｍのＭｏスパッタリングターゲ
ットを製造した。その後、バッキングプレートを接合した。なお、Ｍｏターゲットの相対
密度は９９．９％であった。
【００２５】
（比較例１）
平均粒径５μｍ、１次粒子の割合４０％、純度９９．９９％のＭｏ粉末を用意した。こ
のＭｏ粉末を用いて円板状の成形体を製造し、１２５０℃、１０００ａｔｍ、２時間のＨ
ＩＰ処理を行った。ＨＩＰ焼結体を５５０℃で熱間加工して形状を整えた。その後、５５
０℃で再結晶熱処理を行った。
その後、表面加工を行い、直径３００ｍｍ×厚さ８ｍｍのＭｏスパッタリングターゲッ
トを製造した。次いでバッキングプレートの接合を行った。得られたＭｏターゲットの相
対密度は９９．８％であった。
実施例１〜３および比較例１のＭｏスパッタリングターゲットに関し、Ｍｏ結晶の平均
粒径、アスペクト比３以下の割合（面積％）ビッカース硬度の平均値およびばらつきを測
定した。以下にその結果を示す。
Ｍｏ結晶の測定はスパッタ面に平行な任意の断面において単位面積５００μｍ×５００
μｍの拡大写真を撮り、線インターセプト法で行った。同様の拡大写真にてアスペクト比
３以下のＭｏ結晶の割合（面積％）を求めた。
また、ビッカース硬度については図１に示した５ｍｍ角の試料１７点を切り出し、ビッ
カース硬度試験機を用いて、荷重２００ｇ、荷重付加時間１５秒の条件で行った。
【００２６】
【表１】
【００２７】
表から分かる通り、実施例１〜３に係るＭｏターゲットは、ビッカース硬度Ｈｖの平均
値は１５０〜２００の範囲内であり、そのばらつきも１０％以内であった。また、組織を
観察した結果、アスペクト比５以上の繊維状の組織は観察されなかった。
一方、比較例１のものはビッカース硬度Ｈｖが２００を超え、そのばらつきは１０％を
超えていた。組織を観察した結果、アスペクト比５以上の繊維状の組織が面積比５％観察
された。
次に、実施例１〜３および比較例１のスパッタリングターゲットのスパッタ面のＸ線回
折分析を行い、配向性を確認した。Ｘ線回折は、銅ターゲット（Ｃｕ−Ｋα）、管電圧４
０ｋＶ、管電流１００ｍＡで行った。（１１０）、（２００）、（２１１）、（３１０）
の相対強度比の順番を調べた。Ｘ線回折ではビッカース硬度の測定に使った試料１７個の
スパッタ面を使って分析した（ビッカース硬度測定のための圧痕形成前に分析した）。そ
の結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】
表から分かる通り、実施例１〜３に係るスパッタリングターゲットは、Ｘ線回折強度の
順番は（１１０）＞（２１１）＞（２００）＞（３１０）または（１１０）＞（２１１）
＞（３１０）＞（２００）であった。いずれもランダム配向を示すものであった。それに
対し、比較例１のものは部分的に異なる配向を示す箇所があった。
また、各試料を粉末に粉砕して粉末のＸ線回折を分析した結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】
【００３１】
実施例に係るＭｏスパッタリングターゲットは、スパッタ面のＸ線回折の強度の順番と
粉末での強度の順番が同じであった。このため、実施例に係るターゲットはランダム配向
が全体に渡って維持されていることが分かる。
それに対し、比較例のものは場所（試料）によって異なる箇所があった。これはターゲ
ットの厚さ方向に進むに従って結晶配向が異なる箇所があることを意味するものである。
次に、実施例１〜３および比較例１に係るＭｏスパッタリングターゲットを用いてスパ
ッタリングを行いＭｏ膜の成膜工程を行った。この結果、実施例１〜３に係るＭｏスパッ
タリングターゲットを使った場合は、単位時間あたりの成膜量の変化が最後まで５％以内
であった。それに対し、比較例１のものは１０％変わる時間帯があった。このため、比較
例１に係るものはスパッタレートが大きく変化していることが分かる。
本実施例に係るＭｏスパッタリングターゲットは、スパッタレートが安定し、長期信頼
性の高い成膜を行うことが可能である。
【００３２】
（実施例４〜６）
平均粒径１０μｍ、１次粒子の割合８０％、純度９９．９９％のＭｏ粉末を用意した。
このＭｏ粉末を用いて円板状に成型し表４に示す製造工程にて実施例４〜６に係るスパッ
タリングターゲットを製造した。各ターゲットについて実施例１と同様の測定を行った。
以下にその結果を示す。
【００３３】
【表４】
【００３４】
実施例４〜６に係るＭｏスパッタリングターゲットについてＭｏ結晶の平均粒径、アスペ
クト比３以下の割合、スパッタ面のビッカース硬度（平均値、ばらつき）について調べた
。
【００３５】
【表５】
【００３６】
次に、スパッタ面の試料についてＸ線回折を行い強度の順番を調べた。
【００３７】
【表６】
【００３８】
いずれもスパッタ面とＰＤＦとの強度比を比べたとき、いずれも同じ順番を示した。こ
のため、スパッタ面に限らず、ターゲット内部でもランダム配向が維持されていることが
分かる。
これらターゲットを用いてスパッタしたところ、単位時間あたりの成膜量の変化が最後
まで５％以内であった。このため、最後まで安定したスパッタレートを維持できることが
分かった。
【符号の説明】
【００３９】
１…スパッタリングターゲットのスパッタ面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置や液晶表示装置などの配線を形成するためのＭｏ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。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置などの配線にはタングステンやモリブデンなどの高融点金属
が用いられている。これらの配線は、スパッタリング法と呼ばれる成膜方法が使われてい
る。スパッタリング法は、スパッタリングターゲットにＡｒイオンをぶつけて目的とする
金属膜を得る方法である。
従来のタングステンまたはモリブデンターゲットは、例えば特許第３２４４１６７号公
報（特許文献１）には、加圧焼結することにより、平均粒径１０μｍ以下かつ相対密度９
９％以上のターゲットを得ている。
近年、半導体装置の小型化のために配線の狭ピッチ化（小型化）が進められている。配
線を小型化するには、配線素材を低抵抗のものにする方法が有効である。理化学辞典など
を参照すると、タングステンの比抵抗値は５．６５×１０−６Ωｃｍであるのに対し、モ
リブデンの比抵抗値は５．２×１０−６Ωｃｍである。そのため、一般的にタングステン
よりはモリブデンの方が低抵抗の配線が得られる。
特許文献１では、Ｍｏ粉末をＨＩＰなどの加圧焼結することにより、ターゲットを得て
いる。この方法であれば、平均粒径を小さく、密度の高いスパッタリングターゲットを得
ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２４４１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スパッタリング法は、ターゲットにＡｒイオンをぶつけて、その衝撃でターゲット材の
原子を飛ばして成膜する方法である。そのため、長期間安定して成膜するにはターゲット
組織が均一である必要があるが、特許文献１のように加圧焼結するだけでは、組織に不均
一な部分ができスパッタレートが変化するなどの不具合があった。特にターゲットが大型
化すると、組織の不均一による問題が顕著になっていた。
本発明は、このような問題に鑑み、均一な組織を有するＭｏスパッタリングターゲット
およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一のＭｏスパッタリングターゲットは、純度９９．９％以上のＭｏスパッタ
リングターゲットにおいて、平均結晶粒径が６０μｍ以下、スパッタ面の平均ビッカース
硬度Ｈｖが１５０〜２００でビッカース硬度Ｈｖのばらつきが±１０％以内であることを
特徴とするものである。
また、繊維状組織を具備していないことが好ましい。また、スパッタ面は、アスペクト
比３以下の結晶が面積率で７０％以上であることが好ましい。また、直径が３２０ｍｍ以
上であることが好ましい。また、再結晶組織であることが好ましい。
また、スパッタ面のX線回折を行ったときの（１１０）、（２００）、（２１１）、（
３１０）の各面のピークの相対強度が（１１０）＞（２１１）＞（（２００）または（３
１０））の順で小さくなることが好ましい。また、結晶配向がランダム配向であることが
好ましい。
本発明の第二のＭｏスパッタリングターゲットは、純度９９．９％以上のＭｏスパッタ
リングターゲットにおいて、平均結晶粒径が６０μｍ以下、スパッタ面のＸ線回折を行っ
たときの（１１０）、（２００）、（２１１）、（３１０）の各面のピークの相対強度が
（１１０）＞（２１１）＞（（２００）または（３１０））の順で小さくなることを特徴
とするものである。
【０００６】
また、本発明の第一のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法は、平均粒径１０μｍ
以下、１次粒子の割合５０％以上、純度９９．９％以上のＭｏ粉末を円板状の成形体に成
形する工程と、成形体を１０００℃以上で焼結する工程と、焼結体を７００℃以上で熱間
加工する工程と、焼結体を７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を具備することを特徴
とするものである。
また、第二のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法は、純度９９．９％以上のＭｏ
粉末またはＭｏブロック体をＥＢ溶解する工程と、インゴットを７００℃以上で熱間加工
する工程と、インゴットを７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を具備することを特徴
とするものである。
また、第三のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法は、Ｍｏの焼結体またはインゴ
ットを鉄製またはステンレス製のカプセルに密閉してから、７００℃以上で熱間加工する
工程、７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を具備することを特徴とするものである。
いずれの製造方法も、ターゲットの直径が３２０ｍｍ以上と大型化したものに有効であ
る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のＭｏスパッタリングターゲットは、スパッタ面のビッカース硬度のばらつきを
低減しているので均一な組織が得られている。また、スパッタ面の結晶方位をランダム配
向となっている。このため、スパッタレートが安定し、ターゲットの長寿命化が図れる。
また、本発明のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法は、均一な組織またはおよび
ランダム配向を有するＭｏスパッタリングターゲットを効率よく得ることができる。特に
、ターゲットサイズが大型化しても均一な組織またはおよびランダム配向のＭｏスパッタ
リングターゲットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】Ｍｏスパッタリングターゲットのスパッタ面のビッカース硬度の測定位置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のＭｏスパッタリングターゲットは、純度９９．９％以上のＭｏスパッタリング
ターゲットにおいて、平均結晶粒径が６０μｍ以下、スパッタ面の平均ビッカース硬度Ｈ
ｖが１５０〜２００でビッカース硬度Ｈｖのばらつきが±１０％以内であることを特徴と
するものである。
まず、Ｍｏの純度は９９．９ｗｔ％以上（３Ｎ以上）である。Ｍｏ純度は高い程良く９
９．９９ｗｔ％以上（４Ｎ以上）、さらには９９．９９９ｗｔ％（５Ｎ以上）であること
が好ましい。
純度の測定は、ガス成分（酸素、窒素、炭素）を除き、金属不純物であるＮａ、Ｋ、Ｍ
ｇ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃａ、Ｎｉ、Ｗ、Ｕ、Ｔｈの合計値を１００％から引いた
値をＭｏの純度とする。また、酸素は１００ｐｐｍ以下、窒素は３０ｐｐｍ以下、炭素１
０ｐｐｍ以下であることが好ましい。なお、本発明では特に断りのない限り、ｐｐｍはｗ
ｔｐｐｍの意味である。
【００１０】
平均粒径は６０μｍ以下である。Ｍｏ結晶の平均粒径が６０μｍを超えると、組織が大
きくなり過ぎてビッカース硬度のばらつきを大きくする。平均粒径は、好ましくは３０μ
ｍ以下である。
平均粒径の求め方は、線インターセプト法を用いる。Ｍｏスパッタリングターゲットの
任意のスパッタ面（単位面積５００μｍ×５００μｍ）を拡大写真（光学顕微鏡写真など
）に撮り、直線５００μｍ上に存在するＭｏ結晶粒子の個数をカウントする。（５００μ
ｍ／直線５００μｍ上のＭｏ結晶粒子の個数）＝平均値とし、この作業を３回行い、その
平均値を“平均粒径”とする。
【００１１】
また、スパッタ面の平均ビッカース硬度Ｈｖが１５０〜２００でビッカース硬度Ｈｖの
ばらつきが±１０％以内であることを特徴とする。図１はスパッタ面のビッカース硬度の
測定点を示す図である。円板状ターゲットの中心部（位置１）と、中心部を通り円周を均
等に分割した４本の直線上の外周近傍位置（位置２〜９）およびその１／２の距離の位置
（位置１０〜１７）をそれぞれ測定点とする。スパッタ面をそのまま測定できるときは、
そのまま測定するものとし、測定が困難な場合はスパッタ面を含む１０ｍｍ角の試料を切
り出して測定してもよい。また、外周近傍位置は中心部から外周までの距離を１００％と
したとき９０％の位置で行うものとする。また、ビッカース硬度の測定は、ビッカース硬
度試験機を用いて、荷重２００ｇ、荷重付加時間１５秒の条件で行うものとする。
１７点の測定結果の平均値をビッカース硬度Ｈｖの平均値とする。また、ばらつきは、
［（測定点のビッカース硬度−平均値）／平均値］×１００％で求めるものとする。
まず、スパッタ面の平均ビッカース硬度Ｈｖが１５０〜２００である。ビッカース硬度
Ｈｖが１５０未満ではターゲットの硬度が不十分である。硬度が不十分である原因として
はターゲット内部にポア（気孔）がある場合、Ｆｅなどのやわらかい不純物金属が偏析し
ている場合などが挙げられる。
【００１２】
一方、ビッカース硬度が２００を超える場合は、アスペクト比が５以上の長細い繊維状
組織を具備する場合が挙げられる。このため、本発明では繊維状組織を具備していないこ
とが好ましい。繊維状の組織があると結晶粒の存在割合（粒界の存在割合）にばらつきが
できて、ビッカース硬度のばらつきを１０％以下にすることが困難となる。
また、ビッカース硬度Ｈｖのばらつきは±１０％の範囲である。本発明では硬さのばら
つきを制御することにより均一な組織を得るものである。これは平均粒径を制御すること
により、部分的なＭｏ結晶粒と粒界の存在割合を略均一なものとしたためである。
このような均一な組織とするためにはスパッタ面は、アスペクト比３以下の結晶が面積
率で７０％以上であることが好ましい。アスペクト比が３以下のＭｏ結晶粒であれば単位
面積１００μｍ×１００μｍあたりのＭｏ結晶粒の個数に大きな差が出ないので硬さのば
らつきが抑えられる。
また、ビッカース硬度のばらつきを±１０％以内に抑えるには再結晶組織であることが
好ましい。再結晶組織であれば平均粒径を６０μｍ以下、さらには３０μｍ以下と小さく
した上で繊維状組織をなくし、アスペクト比３以下の結晶が面積率で７０％以上とするこ
とができる。
【００１３】
また、スパッタレートの変化を小さくし、長寿命、長期信頼性の高いスパッタリングタ
ーゲットを得ることができる。このため、スパッタリングターゲットの厚さを６ｍｍ以上
と厚くしても十分使用できる。
また、スパッタレートの変化を小さくする方法としてはスパッタ面の結晶配向をランダ
ム配向とすることが挙げられる。ランダム配向とは、特定の結晶方位に５０％以上の配向
がない状態を示すものである。結晶配向はＸ線回折（ＸＲＤ）で測定できる。Ｘ線回折は
、Ｃｕターゲット（Ｃｕ−Ｋα）、管電圧４０ｋＶ、管電流１００ｍＡで行うものとする
。
また、スパッタ面のＸ線回折を行ったときの（１１０）、（２００）、（２１１）、（
３１０）の各面のピークの相対強度が（１１０）＞（２１１）＞（（２００）または（３
１０））の順で小さくなることが好ましい。（２００）と（３１０）のＸ線回折強度は、
ほぼ同じ値を示すことがあるので（２００）と（３１０）はどちらが大きくてもよい。こ
のため、（１１０）＞（２１１）＞（２００）≧（３１０）または（１１０）＞（２１１
）＞（３１０）≧（２００）となる。
【００１４】
また、Ｍｏスパッタリングターゲットから任意の試料を切り出し、スパッタ面のＸ線回
折を行ったとき、Ｘ線回折の各面のピークの相対強度はスパッタ面のピークの高さの順番
と、ＰＤＦピーク（粉末試料のＸＲＤピーク）の高さの順番を比較するとほぼ同じになる
。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ほぼ一致する。スパッタ面のピーク順は（１１０）＞（２
１１）＞（（２００）または（３１０））であり、この順番が粉末（ＰＤＦピーク）にな
っても同じ傾向であるということはターゲット全体で均一なランダム配向であることを示
すものである。
【００１５】
平均粒径を調製した上で、ビッカース硬度または結晶配向のどちらか一方を制御するこ
とによって安定したスパッタレートが得られるが、ビッカース硬度および結晶配向の両方
を制御した方がより安定したスパッタレートが得られる。
また、ビッカース硬度またはおよび結晶配向の制御により、直径が３２０ｍｍ以上の大
型のターゲットにしたとしても安定したスパッタレートが得られるので長期信頼性が向上
する。
また、相対密度は９９．５％以上であることが好ましい。相対密度はモリブデンの理論
密度を１０．２２ｇ／ｃｍ３とし、アルキメデス法で測定した実測値を割った値で求める
。具体的には、（アルキメデス法による実測値／理論密度１０．２２）×１００（％）＝
相対密度とする。
【００１６】
次に製造方法について説明する。本発明のＭｏ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、効率よく得る方法として次のものが挙げられる。
本発明の第一のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法は、平均粒径１０μｍ以下、
１次粒子の割合５０％以上、純度９９．９％以上のＭｏ粉末を円板状の成形体に成形する
工程と、成形体を１０００℃以上で焼結する工程と、焼結体を７００℃以上の温度で熱間
加工する工程と、焼結体を７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を具備することを特徴
とするものである。
【００１７】
第一の製造方法は、原料粉末として平均粒径１０μｍ以下、１次粒子の割合５０％以上
、純度９９．９％以上のＭｏ粉末を使うことを特徴とするものである。
ビッカース硬度の制御にはＭｏ結晶の平均粒径の制御が必要である。Ｍｏ粉末の平均粒
径は１０μｍ以下が好ましい。平均粒径が１０μｍを超えると焼結後に粒成長が起きたと
き、ターゲットの平均粒径（平均結晶粒径）が６０μｍを超えるおそれがある。
また、１次粒子の割合は５０％以上であることが好ましい。粒子同士がくっついた２次
粒子を多く含んだＭｏ粉末を使うと、部分的にＭｏ結晶の存在割合に偏りができてビッカ
ース硬度のばらつきが１０％を超えるおそれがある。１次粒子が５０％以上のＭｏ粉末の
製造方法は、Ｍｏ粉末を十分に粉砕、篩分けする方法や、特願２００９−１６３１０６号
に記載したように、Ｍｏ粉末を製造する工程で内壁をＭｏで覆った容器を使うことや乾燥
工程（モリブデン化合物を含む第２の水溶液を乾燥させることにより酸化モリブデン粉末
を調製する工程）として、第２の水溶液を回転板上に噴射し、モリブデン化合物が回転板
をはじいて落下している途中で、スプレードライヤーにより乾燥させる工程が挙げられる
。１次粒子の割合の高いＭｏ粉末の製法方法は、特願２００９−１６３１０６号を参照と
する。
【００１８】
次に、Ｍｏ粉末を円板状の成形体に成形する工程を行う。成形体は金型成型などの公知
の形成方法が適用でき、金型不純物が混入するのを防ぐために内壁をＭｏで覆うことも効
果的である。金型成型であれば金型サイズを大型にすることにより、直径３２０ｍｍ以上
または厚さ６ｍｍ以上といった大型ターゲットを製造することができる。
次に、成形体を１０００℃以上で焼結する工程を行う。焼結方法は、ホットプレスやＨ
ＩＰなどが適用できる。また、常圧焼結、ホットプレスまたはＨＩＰを組合せて多段焼結
する方法が挙げられる。焼結温度は焼結時に付加する圧力にもよるが、１０００〜１５０
０℃の範囲が好ましい。１５００℃を超えるとＭｏ結晶の粒成長が促進され、Ｍｏ結晶粒
径の平均粒径を６０μｍ以下にするのが困難になる。また、圧力は５００ａｔｍ（５０Ｍ
Ｐａ）以上が好ましい。
【００１９】
次に、得られたＭｏ焼結体を７００℃以上で熱間加工する工程を行う。熱間加工は、熱
間鍛造、熱間押出、熱間圧延などである。熱間加工温度が７００℃未満であると加工歪が
残存し易い。熱間加工温度の上限は特に限定されるものではないが装置の負荷を考慮する
と１２００℃以下が好ましい。また、加工率については任意であり、Ｍｏ焼結体と求める
ターゲットサイズから適宜選定していく。
次に、得られたＭｏ焼結体を７００℃以上で再結晶熱処理する工程を行う。焼結工程後
の焼結体は程度の差はあれＭｏ結晶が粒成長している。粒成長しているとＭｏ結晶の存在
割合にばらつきがでてビッカース硬度や結晶方位にばらつきがでる。このため、再結晶さ
せることにより、組織をより均一にする方法が有効である。完全に再結晶させるには再結
晶熱処理温度を１０００℃以上１３００℃以下にすることが好ましい。特に直径が３２０
ｍｍ以上または厚さ６ｍｍ以上の大型ターゲットのときはこの温度が有効である。
再結晶熱処理後は、必要に応じ、表面加工、バッキングプレートの接合を行うものとす
る。
【００２０】
本発明の第二のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法は、純度９９．９％以上のＭ
ｏ粉末またはＭｏブロック体をＥＢ溶解する工程と、インゴットを７００℃以上の温度で
熱間加工する工程と、インゴットを７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を具備するこ
とを特徴とするものである。
まず、第二の製造方法は、純度９９．９％以上のＭｏ粉末またはＭｏブロック体をＥＢ
溶解する工程を行う。Ｍｏブロック体とは、Ｍｏ粉末の成形体、Ｍｏ粉末の焼結体、Ｍｏ
の溶解インゴットのいずれかである。
Ｍｏ粉末またはＭｏブロック体のいずれかをＥＢ溶解（電子ビーム溶解）してインゴッ
トを製造する。ＥＢ溶解することにより、Ｍｏ粉末中またはＭｏブロック体中の不純物を
さらに低減することができる。また、Ｍｏ粉末またはＭｏブロック体のＭｏ結晶サイズの
ばらつきを一旦リセットしたインゴットを製造することができる。このため、Ｍｏ純度９
９．９９ｗｔ％以上のより高純度のＭｏスパッタリングターゲットを得るのに好適である
。
次に、得られたＭｏインゴットを７００℃以上で熱間加工する工程を行う。熱間加工は
、熱間鍛造、熱間押出、熱間圧延などである。熱間加工温度が７００℃未満であると加工
歪が残存し易い。熱間加工温度の上限は特に限定されるものではないが装置の負荷を考慮
すると１２００℃以下が好ましい。また、加工率については任意であり、Ｍｏインゴット
と求めるターゲットサイズから適宜選定していく。
【００２１】
次に、得られたインゴットを７００℃以上で再結晶熱処理する工程を行う。再結晶させ
ることにより、組織をより均一にすることができる。
第一の製造方法と同様に、再結晶後は、必要に応じ、表面加工、バッキングプレートの
接合を行うものとする。
【００２２】
本発明の第三のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法は、Ｍｏの焼結体またはイン
ゴットを鉄製またはステンレス製のカプセルに密閉してから、７００℃以上で熱間加工す
る工程、７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を具備することを特徴とするものである
。
まず、Ｍｏの焼結体またはインゴットを鉄製またはステンレス製のカプセルに密閉して
から、７００℃以上で熱間加工する工程を行う。焼結法により製造したＭｏ焼結体または
溶解法により製造したＭｏインゴットを、鉄製またはステンレス製のカプセルに密封する
。カプセルに密封することにより、外部からの不純物の混入や表面酸化を防ぐことができ
る。
鉄製またはステンレス製のカプセルはＭｏよりも柔らかいので熱間加工の邪魔にはならな
い。この上で、７００℃以上で熱間加工を行う。熱間加工は、熱間鍛造、熱間圧延、熱間
押出などの塑性加工が挙げられ、ターゲットサイズの調製、平均粒径（平均結晶粒径）、
結晶配向の制御に効果的である。
次に、７００℃以上で再結晶熱処理する工程を行う。再結晶することによりＭｏ結晶の
平均粒径をより微細化することができる。再結晶後は、必要に応じ、表面加工、バッキン
グプレートの接合を行うものとする。
【００２３】
また、第三の製造方法においては、Ｍｏ焼結体を得る方法は第一の製造方法、Ｍｏイン
ゴットを得る方法は第二の製造方法を使うことが好ましい。第一の製造方法の焼結体また
は第二の製造方法のインゴットを使った上で第三の製造方法を適用した場合、ビッカース
硬度のばらつきは±５％以内に制御することができる。
以上のような製造方法であれば、Ｍｏ結晶の平均粒径を小さくした上でビッカース硬度
や結晶配向の制御を行うことができる。このため、ターゲットの直径が３２０ｍｍ以上ま
たはおよび厚さが６ｍｍ以上の大型のターゲットを製造することができる。
【００２４】
［実施例］
（実施例１）
平均粒径１０μｍ、１次粒子の割合が６０％、純度９９．９９％のＭｏ粉末を用意した
。このＭｏ粉末を用いて、円柱状の成形体を製造し、１２００℃、圧力１１００ａｔｍ、
５時間でＨＩＰ焼結を行った。次いで、熱間加工（１１００℃×１時間加熱後の圧延加工
）１２００℃×３時間の再結晶熱処理を行った。
表面研磨加工を行い直径３５０ｍｍ×厚さ１０ｍｍのＭｏスパッタリングターゲットを
得た後、バッキングプレートを接合した。なお、Ｍｏターゲットの相対密度は９９．８％
であった。
（実施例２）
平均粒径１０μｍ、１次粒子の割合が５０％、純度９９．９９％Ｍｏ粉末を焼結して焼
結体（Ｍｏブロック体）を得た後、ＥＢ溶解してＭｏインゴットを製造した。Ｍｏインゴ
ットを１１５０℃で熱間加工（圧延および鍛造）、１０００℃×５時間の再結晶熱処理を
施して円柱状のＭｏターゲットを得た。表面研磨加工を行い直径３００ｍｍ×厚さ１０ｍ
ｍのＭｏスパッタリングターゲットを得た後、バッキングプレートを接合した。なお、Ｍ
ｏ純度を測定したところ、９９．９９５ｗｔ％以上と高純度化していた。また、Ｍｏター
ゲットの相対密度は９９．９％であった。
（実施例３）
平均粒径７μｍ、１次粒子の割合が７０％、純度９９．９９％のＭｏ粉末を用意した。
このＭｏ粉末を用いて、円柱状の成形体を製造し、１２００℃、圧力６００ａｔｍ、６時
間でホットプレス焼結を行った。次いで、ステンレス製のカプセルでＭｏ焼結体を覆った
。
その後、８５０〜１１５０℃の熱間鍛造工程、８５０〜１１５０℃での熱間圧延工程に
より形状を整えた。ステンレス製カプセルを外して、１１００℃で再結晶熱処理を施した
。表面研磨を行うことにより、直径４００ｍｍ×厚さ８ｍｍのＭｏスパッタリングターゲ
ットを製造した。その後、バッキングプレートを接合した。なお、Ｍｏターゲットの相対
密度は９９．９％であった。
【００２５】
（比較例１）
平均粒径５μｍ、１次粒子の割合４０％、純度９９．９９％のＭｏ粉末を用意した。こ
のＭｏ粉末を用いて円板状の成形体を製造し、１２５０℃、１０００ａｔｍ、２時間のＨ
ＩＰ処理を行った。ＨＩＰ焼結体を５５０℃で熱間加工して形状を整えた。その後、５５
０℃で再結晶熱処理を行った。
その後、表面加工を行い、直径３００ｍｍ×厚さ８ｍｍのＭｏスパッタリングターゲッ
トを製造した。次いでバッキングプレートの接合を行った。得られたＭｏターゲットの相
対密度は９９．８％であった。
実施例１〜３および比較例１のＭｏスパッタリングターゲットに関し、Ｍｏ結晶の平均
粒径、アスペクト比３以下の割合（面積％）ビッカース硬度の平均値およびばらつきを測
定した。以下にその結果を示す。
Ｍｏ結晶の測定はスパッタ面に平行な任意の断面において単位面積５００μｍ×５００
μｍの拡大写真を撮り、線インターセプト法で行った。同様の拡大写真にてアスペクト比
３以下のＭｏ結晶の割合（面積％）を求めた。
また、ビッカース硬度については図１に示した５ｍｍ角の試料１７点を切り出し、ビッ
カース硬度試験機を用いて、荷重２００ｇ、荷重付加時間１５秒の条件で行った。
【００２６】
【表１】
【００２７】
表から分かる通り、実施例１〜３に係るＭｏターゲットは、ビッカース硬度Ｈｖの平均
値は１５０〜２００の範囲内であり、そのばらつきも１０％以内であった。また、組織を
観察した結果、アスペクト比５以上の繊維状の組織は観察されなかった。
一方、比較例１のものはビッカース硬度Ｈｖが２００を超え、そのばらつきは１０％を
超えていた。組織を観察した結果、アスペクト比５以上の繊維状の組織が面積比５％観察
された。
次に、実施例１〜３および比較例１のスパッタリングターゲットのスパッタ面のＸ線回
折分析を行い、配向性を確認した。Ｘ線回折は、銅ターゲット（Ｃｕ−Ｋα）、管電圧４
０ｋＶ、管電流１００ｍＡで行った。（１１０）、（２００）、（２１１）、（３１０）
の相対強度比の順番を調べた。Ｘ線回折ではビッカース硬度の測定に使った試料１７個の
スパッタ面を使って分析した（ビッカース硬度測定のための圧痕形成前に分析した）。そ
の結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】
表から分かる通り、実施例１〜３に係るスパッタリングターゲットは、Ｘ線回折強度の
順番は（１１０）＞（２１１）＞（２００）＞（３１０）または（１１０）＞（２１１）
＞（３１０）＞（２００）であった。いずれもランダム配向を示すものであった。それに
対し、比較例１のものは部分的に異なる配向を示す箇所があった。
また、各試料を粉末に粉砕して粉末のＸ線回折を分析した結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】
【００３１】
実施例に係るＭｏスパッタリングターゲットは、スパッタ面のＸ線回折の強度の順番と
粉末での強度の順番が同じであった。このため、実施例に係るターゲットはランダム配向
が全体に渡って維持されていることが分かる。
それに対し、比較例のものは場所（試料）によって異なる箇所があった。これはターゲ
ットの厚さ方向に進むに従って結晶配向が異なる箇所があることを意味するものである。
次に、実施例１〜３および比較例１に係るＭｏスパッタリングターゲットを用いてスパ
ッタリングを行いＭｏ膜の成膜工程を行った。この結果、実施例１〜３に係るＭｏスパッ
タリングターゲットを使った場合は、単位時間あたりの成膜量の変化が最後まで５％以内
であった。それに対し、比較例１のものは１０％変わる時間帯があった。このため、比較
例１に係るものはスパッタレートが大きく変化していることが分かる。
本実施例に係るＭｏスパッタリングターゲットは、スパッタレートが安定し、長期信頼
性の高い成膜を行うことが可能である。
【００３２】
（実施例４〜６）
平均粒径１０μｍ、１次粒子の割合８０％、純度９９．９９％のＭｏ粉末を用意した。
このＭｏ粉末を用いて円板状に成型し表４に示す製造工程にて実施例４〜６に係るスパッ
タリングターゲットを製造した。各ターゲットについて実施例１と同様の測定を行った。
以下にその結果を示す。
【００３３】
【表４】
【００３４】
実施例４〜６に係るＭｏスパッタリングターゲットについてＭｏ結晶の平均粒径、アスペ
クト比３以下の割合、スパッタ面のビッカース硬度（平均値、ばらつき）について調べた
。
【００３５】
【表５】
【００３６】
次に、スパッタ面の試料についてＸ線回折を行い強度の順番を調べた。
【００３７】
【表６】
【００３８】
いずれもスパッタ面とＰＤＦとの強度比を比べたとき、いずれも同じ順番を示した。こ
のため、スパッタ面に限らず、ターゲット内部でもランダム配向が維持されていることが
分かる。
これらターゲットを用いてスパッタしたところ、単位時間あたりの成膜量の変化が最後
まで５％以内であった。このため、最後まで安定したスパッタレートを維持できることが
分かった。
【符号の説明】
【００３９】
１…スパッタリングターゲットのスパッタ面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純度９９．９％以上のＭｏスパッタリングターゲットにおいて、平均結晶粒径が６０μｍ
以下、スパッタ面の平均ビッカース硬度Ｈｖが１５０〜２００でビッカース硬度Ｈｖのば
らつきが±１０％以内であることを特徴とするＭｏスパッタリングターゲット。
【請求項２】
繊維状組織を具備していないことを特徴とする請求項１記載のＭｏスパッタリングター
ゲット。
【請求項３】
スパッタ面は、アスペクト比３以下の結晶が面積率で７０％以上であることを特徴とす
る請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のＭｏスパッタリングターゲット。
【請求項４】
直径が３２０ｍｍ以上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Ｍｏスパッタリングターゲット。
【請求項５】
再結晶組織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Ｍ
ｏスパッタリングターゲット。
【請求項６】
スパッタ面のＸ線回折を行ったときの（１１０）、（２００）、（２１１）、（３１０
）の各面のピークの相対強度が（１１０）＞（２１１）＞（（２００）または（３１０）
）の順で小さくな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Ｍ
ｏスパッタリングターゲット。
【請求項７】
結晶配向がランダム配向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Ｍｏスパッタリングターゲット。
【請求項８】
純度９９．９％以上のＭｏスパッタリングターゲットにおいて、平均結晶粒径が６０μｍ
以下、スパッタ面のＸ線回折を行ったときの（１１０）、（２００）、（２１１）、（３
１０）の各面のピークの相対強度が（１１０）＞（２１１）＞（（２００）または（３１
０））の順で小さくなることを特徴とするＭｏスパッタリングターゲット。
【請求項９】
平均粒径１０μｍ以下、１次粒子の割合５０％以上、純度９９．９％以上のＭｏ粉末を
円板状の成形体に成形する工程と、成形体を１０００℃以上で焼結する工程と、焼結体を
７００℃以上で熱間加工する工程と、焼結体を７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を
具備することを特徴とするＭｏスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１０】
純度９９．９％以上のＭｏ粉末またはＭｏブロック体をＥＢ溶解する工程と、インゴッ
トを７００℃以上で熱間加工する工程と、インゴットを７００℃以上で再結晶熱処理する
工程、を具備することを特徴とするＭｏスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１１】
Ｍｏの焼結体またはインゴットを鉄製またはステンレス製のカプセルに密閉してから、
７００℃以上で熱間加工する工程、７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を具備するこ
とを特徴とするＭｏスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１２】
ターゲットの直径が３２０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項９、請求項１０、請
求項１１のいずれか１項に記載のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１】
純度９９．９％以上のＭｏスパッタリングターゲットにおいて、平均結晶粒径が６０μｍ
以下、スパッタ面の平均ビッカース硬度Ｈｖが１５０〜２００でビッカース硬度Ｈｖのば
らつきが±１０％以内であることを特徴とするＭｏスパッタリングターゲット。
【請求項２】
繊維状組織を具備していないことを特徴とする請求項１記載のＭｏスパッタリングター
ゲット。
【請求項３】
スパッタ面は、アスペクト比３以下の結晶が面積率で７０％以上であることを特徴とす
る請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のＭｏスパッタリングターゲット。
【請求項４】
直径が３２０ｍｍ以上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Ｍｏスパッタリングターゲット。
【請求項５】
再結晶組織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Ｍ
ｏスパッタリングターゲット。
【請求項６】
スパッタ面のＸ線回折を行ったときの（１１０）、（２００）、（２１１）、（３１０
）の各面のピークの相対強度が（１１０）＞（２１１）＞（（２００）または（３１０）
）の順で小さくな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Ｍ
ｏスパッタリングターゲット。
【請求項７】
結晶配向がランダム配向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Ｍｏスパッタリングターゲット。
【請求項８】
純度９９．９％以上のＭｏスパッタリングターゲットにおいて、平均結晶粒径が６０μｍ
以下、スパッタ面のＸ線回折を行ったときの（１１０）、（２００）、（２１１）、（３
１０）の各面のピークの相対強度が（１１０）＞（２１１）＞（（２００）または（３１
０））の順で小さくなることを特徴とするＭｏスパッタリングターゲット。
【請求項９】
平均粒径１０μｍ以下、１次粒子の割合５０％以上、純度９９．９％以上のＭｏ粉末を
円板状の成形体に成形する工程と、成形体を１０００℃以上で焼結する工程と、焼結体を
７００℃以上で熱間加工する工程と、焼結体を７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を
具備することを特徴とするＭｏスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１０】
純度９９．９％以上のＭｏ粉末またはＭｏブロック体をＥＢ溶解する工程と、インゴッ
トを７００℃以上で熱間加工する工程と、インゴットを７００℃以上で再結晶熱処理する
工程、を具備することを特徴とするＭｏスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１１】
Ｍｏの焼結体またはインゴットを鉄製またはステンレス製のカプセルに密閉してから、
７００℃以上で熱間加工する工程、７００℃以上で再結晶熱処理する工程、を具備するこ
とを特徴とするＭｏスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１２】
ターゲットの直径が３２０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項９、請求項１０、請
求項１１のいずれか１項に記載のＭｏスパッタリングターゲットの製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−１３２５６３（Ｐ２０１１−１３２５６３Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９１３５８（Ｐ２００９−２９１３５８）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０３０５８３２８）東芝マテリアル株式会社 (252)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０３０５８３２８）東芝マテリアル株式会社 (252)
【Ｆターム（参考）】
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