JP2006322039A - スパッタリングターゲット - Google Patents

Abstract

【課題】環境汚染の原因となるＣｒを含んでおらず、かつ、パーティクルが少ない薄膜を形成することができるスパッタリングターゲットを提供する。
【解決手段】Ｗを５〜３０質量％、ＡｌおよびＴｉの少なくとも１種を合計で０．１〜１０質量％含有させ、かつ、酸素量を０．０５質量％以下に規制し、残部が実質的にＮｉであるスパッタリングターゲットを用いる。
前記スパッタリングターゲットにおいて、平均結晶粒径の大きさが１００μｍ以下であり、かつ、表面粗さＲａが１０μｍ以下であることが好ましい。
前記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うことにより、得られる膜中の３μｍ以上のパーティクル数は２個／ｃｍ²未満となる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、スパッタリング法によって薄膜を形成する際に用いられるスパッタリングターゲットに関し、特にブラックマトリクスの成膜に適するスパッタリングターゲットに関する。

光学分野やマイクロエレクトロニクス分野では、スパッタリング等により基材上に薄膜を形成した各種の薄膜部材が使用されている。その一つに、液晶表示装置やプラズマディスプレイ等の表示装置に用いられるカラーフィルター用のブラックマトリクスがある。

液晶表示装置やプラズマディスプレイにおいては、光源からの光の透過によりカラー表示を可能とするカラーフィルターが使用されている。このカラーフィルターは、透明なガラス基板上に着色層や透明保護層等を形成してなるものであり、このカラーフィルターには、コントラストの向上や混色の防止を目的として、ブラックマトリクスと呼ばれる遮光膜が設けられている。

このブラックマトリクスを製造する方法としては、フォトリソグラフィー法によって、所定のパターンを形成する方法が一般的である。フォトリソグラフィー法では、ガラス基板上に金属をスパッタリングして金属薄膜を形成させた後、その金属薄膜上にフォトレジストを塗布し、露光と現像を行い、金属薄膜をエッチングする。

かかるブラックマトリクスには、光源からの光のうち必要のない部分を遮断する遮光性や、表示画像のコントラストを良好に保つために反射率が低いこと等が求められているとともに、ディスプレイ上の色欠陥につながる膜欠陥がないことも求められている。特に、近年、これらディスプレイの高精細化および高視野化が進んでおり、ブラックマトリクスにおいても狭ピッチ化並びに高開口化が進んでおり、このため、膜欠陥のないブラックマトリクス膜の形成が求められている。すなわち、ブラックマトリクスには、ピンホール等によって生じるブラックマトリクス線の断線および欠落がないことも求められている。さらに、近年では、ディスプレイの高性能化に伴い、ブラックマトリクスの高精細化と開口率の向上が必要となってきており、線幅の狭ピッチ化が進んできている。このため、ブラックマトリクスの製造においては、ますます膜の欠陥を小さく、かつ、少なくすることが求められてきている。

ブラックマトリクスにはこのような性能が要求されるため、従来からブラックマトリクスの薄膜としてはクロム（Ｃｒ）が使用されていた。

クロムは、反射率が低く、かつ、遮光性に優れているなど、ブラックマトリクスとして良好な光学的特性を備えている。しかし、クロムの膜をスパッタリング法により成膜すると、膜欠陥が生じやすかった。

また、ブラックマトリクスをはじめとする薄膜部材においてクロムを使用すると、パターニング工程でのエッチング処理時に六価クロムイオンが発生するため、環境汚染の原因となるという問題もあった。

そのため、最近ではクロムの代替品として、ニッケル（Ｎｉ）系合金（例えば、特許文献１（特開２００１−３４２５６１号）参照）およびインジウム（Ｉｎ）系合金または亜鉛（Ｚｎ）系合金（例えば、特許文献２（特開２０００-１２１８２４号）参照）が提案されている。

しかしながら、特許文献１のブラックマトリクス膜は、光学特性の面では優れているものの、スパッタリング法により製造すると膜欠陥が生じることがあった。

また、特許文献２のブラックマトリクス膜を製造する際には、インジウムまたは亜鉛を含むターゲットを用いてスパッタリングを行うが、Ａｒガスに酸素を入れるとターゲット表面にノジュールが発生し、異常放電が発生しやすいという問題がある。また、膜欠陥も生じやすかった。

特開２００１−３４２５６１号 特開２０００−１２１８２４号

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、環境汚染の原因となるＣｒを含んでおらず、かつ、パーティクルが少ない薄膜を形成することができるスパッタリングターゲットを提供することを目的とする。

本発明に係るスパッタリングターゲットは、Ｗを５〜３０質量％、ＡｌおよびＴｉの少なくとも１種を合計で０．１〜１０質量％含み、かつ、含有される酸素量が０．０５質量％以下であり、残部が実質的にＮｉであることを特徴とする。

前記スパッタリングターゲットにおいて、平均結晶粒径の大きさが１００μｍ以下であり、かつ、表面粗さＲａが１０μｍ以下であることが好ましい。ここで、平均結晶粒径は、ＪＩＳ Ｈ０５０１に示される求積法により測定した結晶粒径の平均値のことであり、表面粗さＲａとは、粗さ曲線の算術平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に準拠して測定）のことである。

前記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うことにより得られる膜においては、膜中の３μｍ以上のパーティクル数は２個／ｃｍ²未満となる。

本発明に係るスパッタリングターゲットの製造方法は、Ｗを５〜３０質量％、ＡｌおよびＴｉの少なくとも１種を合計で０．１〜１０質量％含み、かつ、含有される酸素量が０．０５質量％以下であり、残部が実質的にＮｉとなるように、原料金属を秤量し配合して、真空中または不活性雰囲気中で該原料金属を溶解し、鋳造して鋳造材を得る工程１と、工程１で得られた鋳造材を真空中または不活性雰囲気中で熱間鍛造および／または熱間圧延を行って鍛造材または圧延材を得る工程２と、工程２で得られた鍛造材または圧延材に機械加工を行って所定の形状に加工してスパッタリングターゲットを得る工程３と、を有することを特徴とする。前記工程２で、熱間鍛造および／または熱間圧延を行った後、熱処理を行うことが好ましい。また、前記工程２で、熱間鍛造および／または熱間圧延を行った後、冷間加工を行い、さらに熱処理を行うことも好ましい。

前記工程２により鍛造材または圧延材の平均結晶粒径の大きさを１００μｍ以下とすることが好ましい。

また、前記工程３によりスパッタリングターゲットの表面粗さＲａを１０μｍ以下とすることが好ましい。

本発明に係るスパッタリングターゲットは、Ｗを５〜３０質量％、ＡｌおよびＴｉの少なくとも１種を合計で０．１〜１０質量％含み、かつ、含有される酸素量が０．０５質量％以下であり、残部が実質的にＮｉであるので、環境汚染の原因となるＣｒを含んでおらず、かつ、パーティクルによる膜欠陥が少ない薄膜を形成することができる。また、本発明に係るスパッタリングターゲットを用いると、スパッタリング時の異常放電が少なくなる。本発明に係るスパッタリングターゲットを用いることにより、膜欠陥の少ないブラックマトリクス用の薄膜を得ることができる。

本発明者は、ブラックマトリクス膜の欠陥の原因を突き止めるため、ブラックマトリクス膜の欠陥について鋭意調査・研究をした。その結果、スパッタリング中に付着したと考えられる３μｍから８０μｍのパーティクルが膜欠陥の部分に存在しており、該パーティクルがブラックマトリクス膜の欠陥の原因であることが判明した。該パーティクルを分析したところ、ターゲットと同じ金属元素を含むものの、酸素量がブラックマトリクス膜の酸素量より多くなっているものが存在していた。

また、該パーティクルの発生原因についても鋭意研究を行った結果、以下のような４つの知見を得た。

１つ目の知見は、次のようなものである。Ｎｉ系合金のスパッタリングターゲット中の酸素濃度が高いと、Ｎｉ系合金に添加された活性金属であるＡｌおよび／またはＴｉの一部が酸化物となり、介在物としてスパッタリングターゲット中に存在してしまう。該介在物は、その抵抗値が他の部分より著しく高いために、スパッタリング中の異常放電の基点となる。そして、該異常放電によって、該介在物が破壊して飛散することにより、または該介在物の周りの微小部分が溶融して飛散することによりパーティクルとなるという知見である。

２つ目の知見は、次のようなものである。一度スパッタリングリングされたスパッタ粒子の内、ある程度のスパッタ粒子はスパッタリング過程の粒子間の散乱によりターゲット方向に戻るが、ターゲット表面の凹凸が大きい場合には、このスパッタ粒子はこの窪みに堆積する。ブラックマトリクス膜を成膜する場合には、光学的透過率を下げるためにスパッタリングガスであるアルゴン中に酸素または窒素を投入した反応性スパッタリングを行う。このため、ターゲットに戻ってくる粒子は、抵抗の高い酸化物もしくは窒化物の粒子となっているため、堆積した粒子は再スパッタされずにターゲット上に残存する。一方、堆積物の周囲の通常の金属部はスパッタリングされて削られていく。そのため、戻ってきた粒子が堆積した部分はターゲット表面上で突起状となり、異常放電の起点となってパーティクルを発生させるという知見である。なお、平均結晶粒径および表面粗さＲａは、スパッタリングターゲットの表面の粒子がはじき飛ばされているスパッタリングの最中におけるターゲット表面の凹凸に影響を与える。

３つ目の知見は、次のようなものである。クロムの膜をスパッタリング法により成膜すると膜応力が高くなるため、スパッタリング装置内の防着板等に付着したクロムの膜は膜応力により剥がれて飛散しやすい。この飛散した膜が基板上の膜に付着するとパーティクルとしての膜欠陥になりやすい。さらに、Ｃｒターゲットは粉末冶金法により製造するため、Ｃｒターゲット中には微細空隙が多くなるとともに、酸素量もどうしても多くなってしまう。このため、Ｃｒターゲットを用いると、スパッタリング中の異常放電によって基板上の膜中にパーティクルが発生しやすいという知見である。

４つ目の知見は、次のようなものである。特許文献２に記載されているような融点の低い金属であるインジウムまたは亜鉛を含むターゲットを用いてスパッタリングを行うと、異常放電が原因と推定される大きな溶融パーティクルが膜中に発生しやすいという知見である。

このような知見に基づき、本発明者は、Ｗを５〜３０質量％、ＡｌおよびＴｉの少なくとも１種を合計で０．１〜１０質量％含み、残部が実質的にＮｉであるＮｉ基合金からなり、含有される酸素量を０．０５質量％以下としたスパッタリングターゲットを用いることにより、スパッタリングにより得られる膜中のパーティクルを減少させることができるという発明に至った。さらに、該発明において、スパッタリングターゲットの平均結晶粒径を１００μｍ以下と小さくすること、およびターゲットの表面粗さＲａを１０μｍ以下とすることで、得られる膜中のパーティクルをさらに減少させることができることも見出した。

以下、本発明に係るスパッタリングターゲットについて、詳細に説明する。

本発明に係るスパッタリングターゲットは、ニッケル（Ｎｉ）をベースとし、タングステン（Ｗ）とアルミニウム（Ａｌ）および／またはチタン（Ｔｉ）を含有するＮｉ基合金からなり、クロム（Ｃｒ）を全く含有しない。

本発明に係るスパッタリングターゲットの作製においては、原料となる上記金属を真空中で高温に加熱して溶解させ、金型に流し込んで鋳造し、さらに真空中で熱間鍛造および／または熱間圧延を行う。その後、所定の温度で真空中で熱処理するか、あるいは冷間加工した後に該熱処理を行ってもよい。その後、旋盤加工と表面研削を行って所定の形状に切り出し、バッキングプレートにメタルボンディングして、本発明に係るスパッタリングターゲットを得ることができる。

Ｎｉは、カラーフィルター用のブラックマトリクスに要求される光学的特性を得るために必要であるとともに、基本的な耐食性を確保するために必要な元素である。

Ｗは、薄膜の耐食性を向上させる働きがある。本発明に係るスパッタリングターゲットにおいては、Ｗが５〜３０質量％含まれる必要がある。Ｗの含有量が５質量％を下回ると耐食性が不十分となり、３０質量％を上回ると合金としての加工性が悪くなる。

ＡｌおよびＴｉは、得られる薄膜のレジスト濡れ性を改善する働きがある。本発明に係るスパッタリングターゲットにおいては、ＡｌおよびＴｉの少なくとも１種が合計で０．１〜１０質量％含まれる必要がある。ＡｌおよびＴｉの合計含有量が０．１質量％を下回ると、得られる薄膜のレジスト濡れ性が不十分となるため、フォトリソグラフィー法によって薄膜上に所定形状のパターンを形成することが難しくなる。１０質量％を上回ると、合金としての加工性が悪くなり、熱間鍛造や冷間圧延などの加工工程で割れが生じ、スパッタリングターゲットとしての加工が困難となる。

また、ターゲット中の酸素量は０．０５質量％以下とすることが必要である。前述のように本発明に係るスパッタリングターゲットにおいては、ＡｌおよびＴｉの少なくとも１種が含まれるところ、ＡｌおよびＴｉは活性金属であるので、溶解、鋳造および熱間鍛造・圧延の段階で酸化されやすく、スパッタリングターゲット中において酸化物となって介在物となりやすいからである。これら介在物がターゲット中に残存すると、スパッタリング時の異常放電等によって発生するパーティクルの原因となる。したがって、本発明に係るスパッタリングターゲットにおいては、ターゲット中の酸素量は０．０５質量％以下とすることが必要となる。このため、本発明に係るスパッタリングターゲットの作製において、溶解、鋳造および熱間鍛造・圧延を行う際には、不活性雰囲気中または真空中で行うことが好ましい。

なお、本発明に係るスパッタリングターゲットを、溶解および鋳造によらず、ホットプレス法、ＨＩＰ法等の粉末冶金による方法または溶融金属液滴を堆積させて焼結させる方法によって作製することもできるが、いずれの方法においても、酸素量の少ない原料を用いて、不活性雰囲気中または真空中で焼結させることが好ましい。

次に、本発明に係るスパッタリングターゲットにおいて、好ましい表面粗さＲａおよび平均結晶粒径について説明する。

スパッタリングターゲットの表面に１０μｍを超える凹凸があると、一度スパッタされたスパッタ粒子がターゲット側に戻って来たときにターゲット表面の窪みに堆積しやすくなる。ブラックマトリクス用の薄膜を作製する場合は、光学的透過率を下げるために酸素もしくは窒素をスパッタガスであるアルゴン中に投入して反応性スパッタリングを行うため、ターゲット表面の窪みに堆積した膜は酸化膜もしくは窒化膜の高抵抗の膜となっている。このため、前述のように異常放電が生じやすくなっており、パーティクルの発生の増加が懸念されるので、スパッタリングターゲットの表面粗さＲａは１０μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは５μｍ以下である。しかし、表面粗さＲａを１μｍ以下とするためには研磨加工費用が高くなるため、表面粗さＲａを１μｍ以下とすることは工業的には困難である。

平均結晶粒径はスパッタリングによるエロージョンによって生じるスパッタリングターゲット表面の凹凸に影響を与える。平均結晶粒径が１００μｍより大きいとスパッタリングされたエロージョン面に大きな凹凸が生じる。この凹部には、もどってきたスパッタ粒子が堆積しやすく、異常放電の原因となりやすい。また、平均結晶粒径が大きいと粒界に介在物が偏在しやすくなり、かつ介在物の大きさも大きくなることにより異常放電が生じやすくなり、パーティクルが発生しやすくなる。したがって、本発明に係るスパッタリングターゲットの平均結晶粒径の大きさは１００μｍ以下とすることが好ましい。

以上述べてきたように、本発明に係るスパッタリングターゲットは、Ｗを５〜３０質量％、ＡｌおよびＴｉの少なくとも１種を合計で０．１〜１０質量％含み、かつ、含有される酸素量が０．０５質量％以下であり、残部が実質的にＮｉであるので、本発明に係るスパッタリングターゲットを用いることで、スパッタリング時における異常放電を少なくすることができ、膜中の３μｍ以上のパーティクル数が２個／ｃｍ²未満と少ないブラックマトリクス用の薄膜を形成することができる。膜中の３μｍ以上のパーティクル数が２個／ｃｍ²未満であれば、ブラックマトリクスに用いる膜としての欠陥は実用上問題のないレベルになると考えられる。

さらに、本発明に係るスパッタリングターゲットにおいて、平均結晶粒径の大きさを１００μｍ以下とし、かつ、表面粗さＲａを１０μｍ以下とすることで、スパッタリング時における異常放電をより少なくすることができ、パーティクルのより少ないブラックマトリクス用の薄膜を形成することができる。

また、本発明に係るスパッタリングターゲットはＣｒを含んでいないので、成膜した薄膜をパターニングするためのエッチング処理時に六価クロムイオンが発生せず、環境を汚染する心配がない。

（実施例１）
金属Ｎｉ（電解ニッケル、純度９９．９９質量％）、金属Ｗ（純度９９．９９質量％）、金属Ａｌ（Ａｌ地金、純度９９％以上）を、総量が約３０ｋｇ、組成が１５質量％Ｗ−２質量％Ａｌ−残部Ｎｉとなるように秤量した。

そして、上記組成となるように配合した各原料を、高周波真空溶解炉を用いて真空中で溶解し、金型を用いて鋳造した後、真空中にて１１００℃で熱間鍛造および熱間圧延して板厚８ｍｍまで圧加工し、さらに真空中にて７５０℃で熱処理を施した。その後、旋盤加工と平面研削を行ってそれぞれ直径１５２ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に切りだし、銅製のバッキングプレートにメタルボンディングして、前記組成を有するスパッタリングターゲットを得た。平面研削においては、砥石の砥粒を♯６０とし、切り込み量６〜８μｍ、砥石周速２５ｍ／ｍｉｎで平面研削を行った。

得られたターゲットの酸素量は、高周波燃焼赤外線吸収法により測定した。得られたターゲットの平均結晶粒径は、ＪＩＳ Ｈ０５０１に示される求積法により測定した。得られたターゲットの表面粗さＲａは、粗さ曲線の算術平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に準拠して測定）により測定した。測定したターゲットの酸素量、平均結晶粒径および表面粗さＲａを表１に示す。

次に、得られた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、１００ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍのガラス基板上に、厚さ０．１μｍの薄膜を形成した。

スパッタリング条件は、スパッタリング装置内を高真空に排気した後、Ａｒガスを導入してプレスパッタを３０分行い、ターゲット表面の酸化の影響を排除した。その後、Ａｒガスに１５体積％の酸素を混合したガスを約３００Ｐａまで導入し、投入電力５１０Ｗでスパッタリングを行った。

得られた膜について、パーティクルカウンターを用いて、３μｍ以上のパーティクル数を１００ｍｍ×１００ｍｍの領域について２０箇所測定し、その平均値を算出した。その結果を表１に示す。

また、得られた膜についてレジスト濡れ性を評価した。具体的には、試料表面にノボラック樹脂系フォトレジストを滴下し、協和科学株式会社製の協和接触角計ＣＡ−Ｐ型を用いて、投影法により得られた膜とレジストとの接触角を測定した。得られた膜とレジストとの接触角の測定結果を表１に示す。

なお、スパッタリング後は、スパッタリング装置内に付着した膜の剥離および膜の割れによる破片の飛散は観察されなかった。

（実施例２）
表面粗さの影響を調べるために、平面研削を行う際の砥石の砥粒を♯４０とし、切り込み量１５μｍで砥石周速２５ｍ／ｍｉｎで平面研削を行い、ターゲットの表面粗さＲａを１２μｍに変えた以外は、実施例１と同様にして、スパッタリングターゲットを作製した。そして、実施例１と同様にスパッタリングを行って成膜を行い、得られた膜におけるパーティクル数の測定を実施例１と同様にして行った。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定を実施例１と同様にして行った。

得られたターゲットの酸素量、平均結晶粒径、表面粗さＲａ、およびスパッタリングによって得られた膜における３μｍ以上のパーティクル数の測定結果を表１に示す。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定結果も併せて表１に示す。

なお、スパッタリング後は、スパッタリング装置内に付着した膜の剥離および膜の割れによる破片の飛散は観察されなかった。

（実施例３）
金属Ｎｉを高純度Ｎｉ（９９．９９５質量％、酸素量０．００１％以下）に、金属Ａｌを高純度Ａｌ（純度９９．９９９％、酸素量０．００２％以下）に変えて、含まれる酸素量が少ない原料に変えた以外は、実施例１と同様にして、スパッタリングターゲットを作製した。そして、実施例１と同様にスパッタリングを行って成膜を行い、得られた膜におけるパーティクル数の測定を実施例１と同様にして行った。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定を実施例１と同様にして行った。

得られたターゲットの酸素量、平均結晶粒径、表面粗さＲａ、およびスパッタリングによって得られた膜における３μｍ以上のパーティクル数の測定結果を表１に示す。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定結果を表１に示す。

なお、スパッタリング後は、スパッタリング装置内に付着した膜の剥離および膜の割れによる破片の飛散は観察されなかった。

（実施例４）
ターゲットを構成する合金の平均結晶粒径を小さくするべく、実施例１と同じ方法で得られた熱間圧延した板材を、板厚８ｍｍから順次５．５ｍｍまで冷間圧延した後、真空中にて５５０℃という比較的低い温度で熱処理を行った。得られた板材について、実施例１と同様にしてスパッタリングターゲットを作製した。そして、実施例１と同様にスパッタリングを行って成膜を行い、得られた膜におけるパーティクル数の測定を実施例１と同様にして行った。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定を実施例１と同様にして行った。

得られたターゲットの酸素量、平均結晶粒径、表面粗さＲａ、およびスパッタリングによって得られた膜における３μｍ以上のパーティクル数の測定結果を表１に示す。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定結果を表１に示す。

なお、スパッタリング後は、スパッタリング装置内に付着した膜の剥離および膜の割れによる破片の飛散は観察されなかった。

（実施例５）
ターゲットを構成する合金の平均結晶粒径を大きくするべく、実施例１と同じ方法で得られた熱間圧延した板材を、板厚８ｍｍから順次５．５ｍｍまで冷間圧延した後、真空中にて９８０℃という比較的高い温度で熱処理を行った。得られた板材について、実施例１と同様にしてスパッタリングターゲットを作製した。そして、実施例１と同様にスパッタリングを行って成膜を行い、得られた膜におけるパーティクル数の測定を実施例１と同様にして行った。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定を実施例１と同様にして行った。

得られたターゲットの酸素量、平均結晶粒径、表面粗さＲａ、およびスパッタリングによって得られた膜における３μｍ以上のパーティクル数の測定結果を表１に示す。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定結果を表１に示す。

なお、スパッタリング後は、スパッタリング装置内に付着した膜の剥離および膜の割れによる破片の飛散は観察されなかった。

（実施例６）
平面研削用の砥石に砥粒の粗い砥石を用いてターゲットの表面粗さＲａを１２μｍに変えた以外は、実施例５と同様にして、スパッタリングターゲットを作製した。そして、実施例１と同様にスパッタリングを行って成膜を行い、得られた膜におけるパーティクル数の測定を実施例１と同様にして行った。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定を実施例１と同様にして行った。

得られたターゲットの酸素量、平均結晶粒径、表面粗さＲａ、およびスパッタリングによって得られた膜における３μｍ以上のパーティクル数の測定結果を表１に示す。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定結果を表１に示す。

なお、スパッタリング後は、スパッタリング装置内に付着した膜の剥離および膜の割れによる破片の飛散は観察されなかった。

（実施例７）
実施例１と同様の金属原料を用いて、組成が１７質量％Ｗ−７質量％Ａｌ−残部Ｎｉとなるように秤量し、配合した以外は、実施例１と同様にして真空中で溶解し、金型を用いて鋳造した。得られた鋳造材をワイヤーカットで６ｍｍ板厚の板状に切り出し、同じくワイヤーカットで直径１５２ｍｍにくり貫き、実施例１と同じ条件で旋盤加工と平面研削の機械加工を行って、スパッタリングターゲットを作製した。そして、実施例１と同様にスパッタリングを行って成膜を行い、得られた膜におけるパーティクル数の測定を実施例１と同様にして行った。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定を実施例１と同様にして行った。

得られたターゲットの酸素量、平均結晶粒径、表面粗さＲａ、およびスパッタリングによって得られた膜における３μｍ以上のパーティクル数の測定結果を表１に示す。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定結果を表１に示す。

なお、スパッタリング後は、スパッタリング装置内に付着した膜の剥離および膜の割れによる破片の飛散は観察されなかった。

（実施例８）
金属Ｎｉ（電解ニッケル、純度９９．９９質量％）、金属Ｗ（純度９９．９９質量％）、金属Ａｌ（Ａｌ地金、純度９９％以上）、金属Ｔｉ（Ｔｉ地金 ＪＩＳ１級）を、総量が約３０ｋｇ、組成が１５質量％Ｗ−３．５質量％Ａｌ−３．５質量％Ｔｉ−残部Ｎｉとなるように秤量し、配合した。その後は、実施例７と同様に鋳造および加工を行ってスパッタリングターゲットを作製した。そして、実施例１と同様にスパッタリングを行って成膜を行い、得られた膜におけるパーティクル数の測定を実施例１と同様にして行った。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定を実施例１と同様にして行った。

得られたターゲットの酸素量、平均結晶粒径、表面粗さＲａ、およびスパッタリングによって得られた膜における３μｍ以上のパーティクル数の測定結果を表１に示す。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定結果を表１に示す。

なお、スパッタリング後は、スパッタリング装置内に付着した膜の剥離および膜の割れによる破片の飛散は観察されなかった。

（実施例９）
金属Ｎｉ（電解ニッケル、純度９９．９９質量％）、金属Ｗ（純度９９．９９質量％）、金属Ｔｉ（Ｔｉ地金 ＪＩＳ１級）を、総量が約３０ｋｇ、組成が１５質量％Ｗ−６質量％Ｔｉ−残部Ｎｉとなるように秤量し、配合した。それ以外は実施例７と同様に鋳造および加工を行ってスパッタリングターゲットを作製した。そして、実施例１と同様にスパッタリングを行って成膜を行い、得られた膜におけるパーティクル数の測定を実施例１と同様にして行った。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定を実施例１と同様にして行った。

得られたターゲットの酸素量、平均結晶粒径、表面粗さＲａ、およびスパッタリングによって得られた膜における３μｍ以上のパーティクル数の測定結果を表１に示す。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定結果を表１に示す。

なお、スパッタリング後は、スパッタリング装置内に付着した膜の剥離および膜の割れによる破片の飛散は観察されなかった。

（比較例１）
ターゲット中の酸素量の影響をみるため、実施例１と同じ金属原料を用いて、同じ組成となるように秤量し配合して、溶解させた後、ガスアトマイズを行って、Ｎｉ−Ｗ−Ａｌ合金粉末を製造し、１５０メッシュ以下２００メッシュ以上に篩い分けを行った。得られた合金粉末の酸素量は０．０８質量％であった。次に、この合金粉末を直径１５４ｍｍの黒鉛型に詰めてホットプレスを行い、焼結を行った。ホットプレスは、真空雰囲気中で、１０００℃まで加熱し、圧力２００ｋｇ／ｃｍ²をかけることで行った。得られた直径１６０ｍｍ×厚さ６ｍｍの焼結体について、実施例１と同じ条件で旋盤加工と平面研削を行い、直径１５２ｍｍ×厚さ５ｍｍのターゲットを作製した。得られたターゲットの酸素量は０．０８質量％であった。そして、実施例１と同様にスパッタリングを行って成膜を行い、得られた膜におけるパーティクル数の測定を実施例１と同様にして行った。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定を実施例１と同様にして行った。

得られたターゲットの酸素量、平均結晶粒径、表面粗さＲａ、およびスパッタリングによって得られた膜における３μｍ以上のパーティクル数の測定結果を表１に示す。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定結果を表１に示す。

なお、スパッタリング後は、スパッタリング装置内に付着した膜の剥離および膜の割れによる破片の飛散は観察されなかった。

（比較例２）
酸素量の影響をみるために、実施例１と同じ原料を同じ組成に秤量し配合して、溶解させた後、水アトマイズを行ってＮｉ−Ｗ−Ａｌ合金粉末を製造し、８０メッシュ以上１２０メッシュ以下に篩い分けを行った。得られた合金粉末の酸素量は０．１１質量％であった。次にこの合金粉末を直径１５４ｍｍの黒鉛型に詰めてホットプレスを行い、焼結を行った。ホットプレスは、真空雰囲気中で、１０００℃まで加熱し、圧力２００ｋｇ／ｃｍ²をかけることで行った。得られた直径１６０ｍｍ×厚さ６ｍｍの焼結体を旋盤加工のみを行い直径１５２ｍｍ×厚さ５ｍｍターゲットを作製した。得られたターゲットの酸素量は０．１１質量％であった。そして、実施例１と同様にスパッタリングを行って成膜を行い、得られた膜におけるパーティクル数の測定を実施例１と同様にして行った。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定を実施例１と同様にして行った。

得られたターゲットの酸素量、平均結晶粒径、表面粗さＲａ、およびスパッタリングによって得られた膜における３μｍ以上のパーティクル数の測定結果を表１に示す。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定結果を表１に示す。

なお、スパッタリング後は、スパッタリング装置内に付着した膜の剥離および膜の割れによる破片の飛散は観察されなかった。

（比較例３）
実施例８と同じ組成になるように原料を秤量し、配合した以外は比較例１と同様にして、Ｎｉ−Ｗ−Ａｌ−Ｔｉ合金粉末を作製し、ホットプレスを行ってターゲットを作製した。得られたターゲットの酸素量は０．１０質量％であった。そして、実施例１と同様にスパッタリングを行って成膜を行い、得られた膜におけるパーティクル数の測定を実施例１と同様にして行った。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定を実施例１と同様にして行った。

得られたターゲットの酸素量、平均結晶粒径、表面粗さＲａ、およびスパッタリングによって得られた膜における３μｍ以上のパーティクル数の測定結果を表１に示す。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定結果を表１に示す。

なお、スパッタリング後は、スパッタリング装置内に付着した膜の剥離および膜の割れによる破片の飛散は観察されなかった。

（比較例４）
高純度Ｃｒ（純度９９．９質量％、酸素量０．１質量％）のターゲットを用いて、実施例１と同様にスパッタリングを行って成膜を行い、得られた膜におけるパーティクル数の測定を実施例１と同様にして行った。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定を実施例１と同様にして行った。

得られたターゲットの酸素量、平均結晶粒径、表面粗さＲａ、およびスパッタリングによって得られた膜における３μｍ以上のパーティクル数の測定結果を表１に示す。また、得られた膜とレジストとの接触角の測定結果を表１に示す。

なお、スパッタリング試験をした後、スパッタリング装置内に付着したＣｒ膜は、一部剥離して粉末状に飛散していた。

得られた膜中の３μｍ以上のパーティクル数の合否は、ブラックマトリクス用の膜として使用する際に問題のない欠陥レベルであるかどうかという観点から、２個／ｃｍ²未満であるかどうかで判断することとした。

表１からわかるように、本発明の範囲内の実施例１〜９では、得られた膜中の３μｍ以上のパーティクル数が２個／ｃｍ²未満であり、パーティクルの少ない良好な膜が得られた。その中でも、ターゲット中の酸素量が０．００２質量％と少ない実施例３は、得られた膜中の３μｍ以上のパーティクル数が０．７個／ｃｍ²であり、パーティクルの極めて少ない良好な膜が得られた。また、ターゲット中の酸素量が０．０１質量％と少ない実施例７、９で得られた膜中の３μｍ以上のパーティクル数はそれぞれ１．４個／ｃｍ²、１．１個／ｃｍ²であり、ターゲット中の酸素量が０．０５質量％である実施例１、２、５、６、８よりも得られた膜中のパーティクル数が少なくなっている。したがって、ターゲット中の酸素量は少ない方が好ましい。

また、スパッタリングターゲット中の平均結晶粒径の大きさが１００μｍ以下であり、かつ、表面粗さＲａが１０μｍ以下である実施例１、３、４、７〜９は、得られた膜中の３μｍ以上のパーティクル数が０．７〜１．５個／ｃｍ²であるのに対し、表面粗さＲａが１２μｍと１０μｍを上回っている実施例２は、得られた膜中の３μｍ以上のパーティクル数が１．７個／ｃｍ²であり、平均結晶粒径が１０６μｍと１００μｍを上回っている実施例５は、得られた膜中の３μｍ以上のパーティクル数が１．７個／ｃｍ²であり、平均結晶粒径が１０６μｍと１００μｍを上回っており、かつ、表面粗さＲａが１２μｍと１０μｍを上回っている実施例６は、得られた膜中の３μｍ以上のパーティクル数が１．９個／ｃｍ²であった。このように、平均結晶粒径が１００μｍを上回っているか、または表面粗さＲａが１０μｍを上回っている実施例２、５、６は、得られた膜中の３μｍ以上のパーティクル数が２．０個／ｃｍ²を下回っているものの、２．０個／ｃｍ²に近い数値であった。したがって、本発明に係るスパッタリングターゲットにおいては、平均結晶粒径が１００μｍ以下であり、かつ、表面粗さＲａが１０μｍ以下であることが好ましい。

比較例１は、スパッタリングターゲット中の酸素量が０．０８質量％であり、本発明に係るスパッタリングターゲットにおける含有酸素量の上限値である０．０５質量％を超えている。このため、スパッタリングターゲットの平均結晶粒径が８０μｍと１００μｍを下回り、かつ、表面粗さＲａが５μｍと１０μｍを下回っているものの、得られた膜中の３μｍ以上のパーティクル数は３．０個／ｃｍ²であり、２．０個／ｃｍ²を上回った。

比較例２は、スパッタリングターゲット中の酸素量が０．１１質量％であり、比較例１の酸素量よりも多くなっており、かつ、スパッタリングターゲットの平均結晶粒径も１５０μｍと１００μｍを上回っている。このため、得られた膜中の３μｍ以上のパーティクル数は４．２個／ｃｍ²となり、２．０個／ｃｍ²を大きく上回った。

比較例３は、スパッタリングターゲット中の酸素量が０．１０質量％であり、比較例１の酸素量よりも多くなっており、かつ、スパッタリングターゲットの平均結晶粒径も１１０μｍと１００μｍを上回っている。このため、得られた膜中の３μｍ以上のパーティクル数は３．２個／ｃｍ²となり、２．０個／ｃｍ²を上回った。

比較例４は、スパッタリングターゲットの組成が９９．９質量％のＣｒと０．１０質量％の酸素からなっており、従来から用いられているブラックマトリクス用のターゲットである。得られた膜中の３μｍ以上のパーティクル数は３．８個／ｃｍ²であり、２．０個／ｃｍ²を大きく上回った。

なお、得られた膜とレジストとの接触角については、本発明の範囲から外れる比較例１〜４では１８．５°〜２５．５°であるのに対し、本発明の範囲内の実施例１〜９では１１．５°〜１４．４°と小さくなっており、本発明に係るスパッタリングターゲットを用いて作製した膜はレジストとの濡れ性も良好になっている。

Claims (8)

1. Ｗを５〜３０質量％、ＡｌおよびＴｉの少なくとも１種を合計で０．１〜１０質量％含み、かつ、含有される酸素量が０．０５質量％以下であり、残部が実質的にＮｉであることを特徴とするスパッタリングターゲット。
2. 平均結晶粒径の大きさが１００μｍ以下であり、かつ、表面粗さＲａが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
3. スパッタリング法により得られる膜中の３μｍ以上のパーティクル数が２個／ｃｍ²未満となることを特徴とする請求項１または２に記載のスパッタリングターゲット。
4. Ｗを５〜３０質量％、ＡｌおよびＴｉの少なくとも１種を合計で０．１〜１０質量％含み、かつ、含有される酸素量が０．０５質量％以下であり、残部が実質的にＮｉとなるように、原料金属を秤量し配合して、真空中または不活性雰囲気中で該原料金属を溶解し、鋳造して鋳造材を得る工程１と、工程１で得られた鋳造材を真空中または不活性雰囲気中で熱間鍛造および／または熱間圧延を行って鍛造材または圧延材を得る工程２と、工程２で得られた鍛造材または圧延材に機械加工を行って所定の形状に加工してスパッタリングターゲットを得る工程３と、を有することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
5. 前記工程２で、熱間鍛造および／または熱間圧延を行った後、熱処理を行うことを特徴とする請求項４に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
6. 前記工程２で、熱間鍛造および／または熱間圧延を行った後、冷間加工を行い、さらに熱処理を行うことを特徴とする請求項４に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
7. 前記工程２により鍛造材または圧延材の平均結晶粒径の大きさを１００μｍ以下とすることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
8. 前記工程３によりスパッタリングターゲットの表面粗さＲａを１０μｍ以下とすることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載のスパッタリングターゲットの製造方法。