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JP6677883B2 - Sputtering target and method of manufacturing sputtering target - Google Patents
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Description

本発明は、スパッタリングターゲット及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a sputtering target and a method for manufacturing the same.

最近では、耐酸性や高い透過率を持ち合わせたSi系材料の薄膜が、例えば、保護膜や絶縁膜として種々の分野で使用されている。このSi系材料の薄膜を成膜する方法として、Si合金をターゲット材とするスパッタリングターゲットを用いて、アルゴンと酸素もしくは窒素を含む気体雰囲気中にてスパッタリングする方法が知られている。   Recently, Si-based thin films having acid resistance and high transmittance have been used in various fields as, for example, protective films and insulating films. As a method of forming a thin film of the Si-based material, a method of performing sputtering in a gas atmosphere containing argon, oxygen, or nitrogen using a sputtering target using a Si alloy as a target material is known.

スパッタリングターゲットとしては、基材の表面にターゲット材原料を溶射して、その基材の表面にターゲット材を形成した構成のものが知られている。基材の形状としては、平板型と円筒型とが知られている。   As a sputtering target, one having a configuration in which a target material is sprayed on a surface of a base material to form a target material on the surface of the base material is known. As the shape of the base material, a flat plate type and a cylindrical type are known.

特許文献1には、円筒型の基材(柱状の基体)と、当該基材の外周表面に形成された中間層と、該中間層の外周面に形成されCr、Ti、Zrから選択された少なくとも1種を含むSi合金を主成分とするターゲット材(ターゲット層)とからなるスパッタリングターゲットが記載されている。但し、この特許文献1には、Cr等の金属元素の含有量に関する一般的な記載はない。この特許文献1の実施例に記載されているターゲット材に含まれているCr等の金属元素の量は4〜6%である。   Patent Literature 1 discloses a cylindrical substrate (columnar substrate), an intermediate layer formed on the outer peripheral surface of the substrate, and Cr, Ti, and Zr formed on the outer peripheral surface of the intermediate layer. A sputtering target comprising a target material (target layer) mainly containing a Si alloy containing at least one kind is described. However, there is no general description in Patent Document 1 regarding the content of a metal element such as Cr. The amount of a metal element such as Cr contained in the target material described in the example of Patent Document 1 is 4 to 6%.

特許文献2には、柱状の基材(基体)と、当該基材の外周面に形成された中間層と、該中間層の外周面に形成されCr、Ti、Zrから選択された少なくとも1種を含むSi合金を主成分とするターゲット材(ターゲット層)とからなり、該ターゲット材の前記中間層との境界面から一定距離離間した領域のCr等の金属元素の濃度が当該領域以外の部分より高濃度であるスパッタリングターゲットが記載されている。但し、この特許文献2にも、Cr等の金属元素の含有量に関する一般的な記載はない。この特許文献2の実施例に記載されているターゲット材に含まれているCr等の金属元素の量は3〜5%である。   Patent Literature 2 discloses a columnar substrate (substrate), an intermediate layer formed on an outer peripheral surface of the substrate, and at least one kind selected from Cr, Ti, and Zr formed on an outer peripheral surface of the intermediate layer. And a target material (target layer) mainly composed of a Si alloy containing, and a portion of the target material separated from the interface with the intermediate layer by a certain distance, the concentration of a metal element such as Cr other than the target region. Sputtering targets with higher concentrations are described. However, there is no general description in Patent Document 2 regarding the content of a metal element such as Cr. The amount of a metal element such as Cr contained in the target material described in the example of Patent Document 2 is 3 to 5%.

また、特許文献3には、熱スプレー(溶射)による製造方法を使用して、ターゲットを被覆するための組成物として、Alを2〜20%、Siを25〜45%およびZrSiを45〜70%含む組成物が記載されている。 Further, Patent Document 3 discloses that a composition for coating a target is made of 2 to 20% of Al, 25 to 45% of Si, and 45 to 45% of ZrSi 2 by using a manufacturing method by thermal spraying (thermal spraying). Compositions containing 70% are described.

さらに、特許文献4には、シリコンが70〜97重量%であり、残部が実質的に高融点金属(Cr)シリサイドからなり、その金属組織は、少なくともシリコン相と、シリコンと高融点金属(Cr)からなる高融点金属シリサイド相とを有しているスパッタリングターゲットが記載されている。   Further, Patent Document 4 discloses that the silicon content is 70 to 97% by weight, and the balance substantially consists of a high melting point metal (Cr) silicide. )) And a high melting point metal silicide phase.

特開平5−86463号公報JP-A-5-86463 特開平5−86465号公報JP-A-5-86465 特許第5154950号公報Japanese Patent No. 5154950 特開2002−173765号公報JP 2002-173765 A

Si系材料の薄膜を成膜するためのスパッタリングターゲットは、長期間にわたって連続的な成膜を可能とするために、ターゲット材の厚みが厚いことが望ましい。また、スパッタリングターゲットでは、スパッタリングによる成膜時の異常放電の発生を抑えるために、ターゲット材の表面を、旋盤を用いて機械加工するのが一般的であるが、その機械加工中にターゲット材に割れ・欠けが発生しないこと、即ちターゲット材は、機械的な強度が高いことも望まれる。さらに、スパッタリングターゲットは、その生産工程が簡単であることも望まれる。   A sputtering target for forming a thin film of a Si-based material desirably has a thick target material in order to enable continuous film formation over a long period of time. In addition, in the case of a sputtering target, the surface of the target material is generally machined using a lathe in order to suppress occurrence of abnormal discharge during film formation by sputtering. It is also desired that cracking and chipping do not occur, that is, the target material has high mechanical strength. Further, it is desired that the production process of the sputtering target be simple.

しかしながら、上記の特許文献1、2に記載されたスパッタリングターゲットは、ターゲット材に含まれているCrの量が少なく、脆性が高いため、中間層を設けないと、機械加工で割れ・欠けが発生しやすくなるという問題がある。また、本発明者らの検討によると、特許文献3、4に記載されているZrSiやCrSiのようなシリサイド含む組成物を用いて溶射によってターゲット材を形成すると、シリサイドには脆性があるため、ターゲット材の厚さを厚くすると、機械加工時にターゲット材に割れ・欠けが発生しやすいという問題があることが判明した。 However, the sputtering targets described in Patent Literatures 1 and 2 contain a small amount of Cr contained in the target material and have high brittleness. Therefore, unless an intermediate layer is provided, cracking or chipping occurs by machining. There is a problem that it becomes easier. According to the study of the present inventors, when a target material is formed by thermal spraying using a composition containing silicide such as ZrSi 2 or CrSi 2 described in Patent Documents 3 and 4, silicide has brittleness. Therefore, it has been found that when the thickness of the target material is increased, there is a problem that the target material is likely to be cracked or chipped during machining.

そこで、本発明は、厚みが厚くても、旋盤を用いた機械加工が可能な機械的強度が高いターゲット材が形成されているスパッタリングターゲット及びその製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a sputtering target on which a target material having a high mechanical strength capable of being machined using a lathe is formed even if the thickness is large, and a method for manufacturing the same.

上記の課題を解決するために、本発明のスパッタリングターゲットは、基材と、当該基材の表面に形成されているターゲット材とを含み、前記ターゲット材は、金属元素Mを8原子%以上66原子%以下の範囲内にて含有し、残部がSi及び不可避不純物からなる組成を有し、金属M相と、金属Si相とを有し、X線回折において、金属Siの(111)面のピークの積分強度ISiと、MSiで示される各シリサイド化合物のピークの積分強度の合計Isumとの比率Isum/ISi×100が、10%以下であることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a sputtering target of the present invention includes a base material and a target material formed on a surface of the base material, wherein the target material contains a metal element M of 8 atomic% or more and 66 atomic% or more. Atomic percent or less, the balance has a composition consisting of Si and unavoidable impurities, and has a metal M phase and a metal Si phase. In X-ray diffraction, the (111) plane of the metal Si The ratio I sum / I Si × 100 between the integrated intensity I Si of the peak and the sum I sum of the integrated intensity of the peak of each silicide compound represented by M x Si y is not more than 10%.

本発明のスパッタリングターゲットでは、ターゲット材内に存在する金属M相がバインダーとして作用することによって、ターゲット材の基材への密着性と機械的な強度が高くなる。このため、本発明のスパッタリングターゲットでは、厚みが厚くても、機械加工が可能な機械的強度が高いターゲット材を形成することが可能となる。   In the sputtering target of the present invention, the adhesion of the target material to the substrate and the mechanical strength are increased by the metal M phase present in the target material acting as a binder. For this reason, in the sputtering target of the present invention, it is possible to form a target material having high mechanical strength that can be machined even if the thickness is large.

また、本発明のスパッタリングターゲットでは、ターゲット材内の金属元素Mの含有量を8原子%以上66原子%以下の範囲としている。金属元素Mの含有量が8原子%以上であるので、ターゲット材の基材への密着性が向上して、ターゲット材が基材から剥がれにくくなり、またターゲット材の機械的強度が向上して、機械加工時に割れ・欠けが発生しにくくなる。一方、金属元素Mの含有量が66原子%を超えると、バインダーとして作用しないシリサイド化合物が生成して、ターゲット材の機械的強度が低下する。   Further, in the sputtering target of the present invention, the content of the metal element M in the target material is in the range of 8 atomic% to 66 atomic%. Since the content of the metal element M is 8 atomic% or more, the adhesion of the target material to the base material is improved, the target material is hardly peeled off from the base material, and the mechanical strength of the target material is improved. In addition, cracks and chips are less likely to occur during machining. On the other hand, when the content of the metal element M exceeds 66 atomic%, a silicide compound which does not act as a binder is generated, and the mechanical strength of the target material is reduced.

さらに、本発明のスパッタリングターゲットでは、X線回折において、金属Siの(111)面のピークの積分強度ISiと、MSiで示される各シリサイド化合物のピークの積分強度の合計Isumとの比率Isum/ISi×100が、10%以下に制限されていて、シリサイド化合物がターゲット材内にほとんど存在しないので、ターゲット材の基材への密着性と機械的強度が高くなる。 Further, in the sputtering target of the present invention, in X-ray diffraction, the integrated intensity I Si of the peak of the (111) plane of the metal Si and the sum I sum of the integrated intensity of the peak of each silicide compound represented by M x Si y are represented by ratio I sum / I Si × 100 is, have been limited to 10% or less, silicide compound because almost no in the target material, adhesion and mechanical strength to the substrate of the target material becomes high.

本発明のスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット材は、厚さ方向断面における金属M相の面積率が5%以上であることが好ましい。この面積率が5%以上であると、ターゲット材の機械的強度がさらに向上して、スパッタリングターゲットの運搬時や機械加工を施したときにターゲット材に割れ・欠けが発生しにくくなる。   In the sputtering target of the present invention, the target material preferably has an area ratio of the metal M phase in the cross section in the thickness direction of 5% or more. When the area ratio is 5% or more, the mechanical strength of the target material is further improved, and the target material is less likely to crack or chip when the sputtering target is transported or machined.

本発明によるスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット材の厚さ方向断面の金属M相に係る長軸と短軸との長さの比の平均値は2.0以上であることが好ましい。金属M相の長軸と短軸との長さの比が2.0以上であると、機械的強度がさらに向上して、機械加工を施したときにターゲット材に割れ・欠けが発生しにくくなる。   In the sputtering target according to the present invention, it is preferable that the average value of the ratio between the major axis and the minor axis of the metal M phase in the cross section in the thickness direction of the target material is 2.0 or more. When the ratio of the length of the long axis to the short axis of the metal M phase is 2.0 or more, the mechanical strength is further improved and the target material is less likely to crack or chip when subjected to machining. Become.

本発明のスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット材は抗折強度が40N/mm以上であることが好ましい。抗折強度が40N/mm以上であると、機械加工やスパッタリングによる成膜時にターゲット材に割れが発生しにくくなる。 In the sputtering target of the present invention, the target material preferably has a bending strength of 40 N / mm 2 or more. If the transverse rupture strength is 40 N / mm 2 or more, cracks are less likely to occur in the target material during film formation by machining or sputtering.

本発明のスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット材は、理論密度比率が90%以上であることが好ましい。理論密度比率が90%以上であると、スパッタリングによる成膜時に異常放電が発生しにくくなる。   In the sputtering target of the present invention, the target material preferably has a theoretical density ratio of 90% or more. When the theoretical density ratio is 90% or more, abnormal discharge hardly occurs during film formation by sputtering.

本発明のスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット材全体の金属元素Mの含有量の平均値Xに対して、ターゲット材中の各部位における金属元素Mの含有量は±3%以内の範囲にあることが好ましい。金属元素Mの含有量の変動の範囲が±3%以内にある(即ち、組成が均一である)と、スパッタリング時に電荷の集中が起こりにくくスパッタリングによる成膜時に異常放電が発生しにくくなる。   In the sputtering target of the present invention, the content of the metal element M in each part of the target material is preferably within ± 3% of the average value X of the content of the metal element M in the entire target material. . If the range of the variation of the content of the metal element M is within ± 3% (that is, the composition is uniform), it is difficult for the concentration of electric charge to occur at the time of sputtering, and the abnormal discharge is hard to occur at the time of film formation by sputtering.

本発明のスパッタリングターゲットにおいて、前記金属元素Mは、融点がSiの融点の温度よりも高い温度である高融点金属元素であることが好ましい。金属元素Mの融点がSiの融点の温度よりも高いことによって、ターゲット材の製造時(溶射時)やスパッタリングによる成膜時でも、金属元素Mが気化しにくく、ターゲット材の機械的強度が安定になる。前記高融点金属元素は、Co、Cr、Mo、Nb、Ta、Ti、W及びZrからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素であることが好ましい。これらの金属元素は化学安定性が高いためである。   In the sputtering target of the present invention, it is preferable that the metal element M is a high melting point metal element having a melting point higher than the melting point of Si. Since the melting point of the metal element M is higher than the temperature of the melting point of Si, the metal element M is not easily vaporized even during the production of the target material (during thermal spraying) or during film formation by sputtering, and the mechanical strength of the target material is stable. become. The refractory metal element is preferably at least one metal element selected from the group consisting of Co, Cr, Mo, Nb, Ta, Ti, W and Zr. This is because these metal elements have high chemical stability.

本発明のスパッタリングターゲットの製造方法は、金属元素Mの粉末と金属Siの粉末とを含む混合粉末を用いて、基材に溶射を行い、当該基材の表面にターゲット材を形成するスパッタリングターゲットの製造方法であって、前記金属元素Mの粉末と前記金属Siの粉末のそれぞれの粒度分布において、累積頻度のD10とD90での粒径の差が150μm以内であることを特徴としている。 The method for manufacturing a sputtering target according to the present invention is directed to a sputtering target that performs thermal spraying on a substrate using a mixed powder containing a powder of a metal element M and a powder of a metal Si to form a target material on the surface of the substrate . In a manufacturing method, in a particle size distribution of each of the powder of the metal element M and the powder of the metal Si, a difference in particle diameter between D10 and D90 of the cumulative frequency is within 150 μm .

本発明のスパッタリングターゲットの製造方法では、金属元素Mの原料として、金属元素Mのシリサイド化合物の粉末ではなく、金属元素Mの粉末を用いるので、基材の表面に金属Si相と金属M相とを有するターゲット材を形成することができる。このため、基材の表面に厚みの厚いターゲット材を形成することが可能となる。   In the method for manufacturing a sputtering target according to the present invention, since the powder of the metal element M is used as the raw material of the metal element M instead of the powder of the silicide compound of the metal element M, the metal Si phase and the metal M phase are formed on the surface of the base material. Can be formed. For this reason, it becomes possible to form a thick target material on the surface of the base material.

本発明のスパッタリングターゲットの製造方法において用いる金属元素Mの粉末と金属Siの粉末は、それぞれの粒度分布において累積頻度のD30とD70での粒径の差が50μm以内であることが好ましい。粒径の差が上記の範囲にあると、溶射中の粉末の飛び方が均一になり、組成が均一なターゲット材が生成し易くなる。
Powder powder and metal Si metal element M for use in the manufacturing method of the sputtering target of the present invention, it is preferable that the difference of the particle size of at D30 and D70 of the cumulative frequency is within 50μm in the particle size distribution of their respective . When the difference between the particle diameters is within the above range, the manner in which the powder flies during thermal spraying becomes uniform, and a target material having a uniform composition is easily generated.

以上のように、本発明によれば、基材の表面に、厚みが厚くても、旋盤を用いた機械加工が可能な機械的強度が高いターゲット材が形成されているスパッタリングターゲットを提供することができる。
本発明のスパッタリングターゲットを利用することによって、長期間にわたって連続的なSi系材料の薄膜の成膜が可能となる。
また、本発明のスパッタリングターゲットの製造方法を利用することによって、基材の表面に厚みの厚いターゲット材を工業的に安定して製造することが可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a sputtering target in which a target material having a high mechanical strength capable of being machined using a lathe is formed on a surface of a base material, even if the thickness is large. Can be.
By using the sputtering target of the present invention, a thin film of a Si-based material can be continuously formed over a long period of time.
Further, by using the method for manufacturing a sputtering target of the present invention, it is possible to industrially stably manufacture a thick target material on the surface of a substrate.

本発明の一実施形態であるSi−Cr合金スパッタリングターゲットのターゲット材の厚さ方向における断面の元素分析像である。3 is an elemental analysis image of a cross section in a thickness direction of a target material of a Si—Cr alloy sputtering target according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態であるSi−Cr合金スパッタリングターゲットのターゲット材の厚さ方向における断面写真である。It is a sectional photograph in the thickness direction of the target material of the Si-Cr alloy sputtering target which is one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態であるSi−Cr合金スパッタリングターゲットのターゲット材のX線回折(XRD)の測定結果である。4 is a measurement result of X-ray diffraction (XRD) of a target material of a Si—Cr alloy sputtering target according to one embodiment of the present invention. 抗折強度測定用の試験片の採取方法を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the sampling method of the test piece for bending strength measurement.

本実施形態のスパッタリングターゲットは、基材と、当該基材の表面に形成されているターゲット材とを含む。ターゲット材の厚さは、一般に3mm以上、好ましくは5mm以上である。ターゲット材の厚さの上限は、一般に13mmである。   The sputtering target of the present embodiment includes a base material and a target material formed on the surface of the base material. The thickness of the target material is generally at least 3 mm, preferably at least 5 mm. The upper limit of the thickness of the target material is generally 13 mm.

基材としては、円筒型基材(バッキングチューブ)及び平板型基材(バッキングプレート)を用いることができる。基材の材料の例としては、ステンレススチール(SUS)を挙げることができる。基材は、表面がブラスト処理されていることが好ましい。表面がブラスト処理された基材を用いることによって、基材とターゲット材との密着性をさらに向上させることができる。   As the substrate, a cylindrical substrate (backing tube) and a flat substrate (backing plate) can be used. As an example of the material of the base material, stainless steel (SUS) can be given. The surface of the substrate is preferably blasted. By using a substrate whose surface has been blasted, the adhesion between the substrate and the target material can be further improved.

本実施形態のスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット材は、金属元素Mを8原子%以上66原子%以下の範囲内にて含有し、残部がSi及び不可避不純物からなる組成を有する。金属元素Mは金属M相を形成し、Siは金属Si相を形成していることが好ましい。ターゲット材は、不可避化合物を含有していてもよい。ここで、不可避不純物は、ターゲット材の原料中に混在していたもの、あるいはスパッタリングターゲットの製造時に不可避的にターゲット材に混入したものを意味する。不可避化合物は、スパッタリングターゲットの製造時に、不可避的に生成する化合物を意味する。不可避化合物の例としては、ターゲット材を構成する金属元素MとSiとの反応生成物(MSi:シリサイド化合物)、金属元素M及び/又はSiと不可避不純物との反応生成物を挙げることができる。 In the sputtering target of the present embodiment, the target material contains the metal element M in a range of 8 atomic% to 66 atomic%, and the balance has a composition of Si and inevitable impurities. Preferably, the metal element M forms a metal M phase, and the Si forms a metal Si phase. The target material may contain an unavoidable compound. Here, the unavoidable impurities mean those that have been mixed in the raw material of the target material or those that have been unavoidably mixed into the target material during the production of the sputtering target. The unavoidable compound means a compound that is unavoidably generated during the production of a sputtering target. Examples of the unavoidable compound include a reaction product of a metal element M and Si constituting the target material (M x Si y : silicide compound) and a reaction product of the metal element M and / or Si and an unavoidable impurity. Can be.

ターゲット材はまた、X線回折において、金属Siの(111)面のピークの積分強度ISiと、MSiで示される各シリサイド化合物のピークの積分強度の合計Isumとの比率Isum/ISi×100が、10%以下とされている。各シリサイド化合物のピークの積分強度の合計Isumは、ターゲット材に含まれる各シリサイド化合物のX線回折パターンの中で最も強度が高いピークの積分強度の合計である。例えば、シリサイド化合物がCrシリサイドである場合、MSiで示されるシリサイド化合物としては、CrSi、CrSi、CrSi及びCrSiがある。Crシリサイド化合物のX線回折ピークの積分強度の合計Isumは、CrSiの(411)面、CrSiの(210)面、CrSiの(110)面及びCrSiの(210)面の各回折ピークの積分強度の合計である。 In the X-ray diffraction, the target material also has a ratio I sum between the integrated intensity I Si of the peak of the (111) plane of the metal Si and the sum I sum of the integrated intensity of the peak of each silicide compound represented by M x Si y. / I Si × 100 is set to 10% or less. The sum I sum of the integrated intensity of the peak of each silicide compound is the sum of the integrated intensity of the peak having the highest intensity in the X-ray diffraction pattern of each silicide compound contained in the target material. For example, when the silicide compound is Cr silicide, the silicide compound represented by M x Si y includes Cr 5 Si 3 , CrSi, CrSi 2 and Cr 3 Si. The sum I sum of the integrated intensities of the X-ray diffraction peaks of the Cr silicide compound is (411) plane of Cr 5 Si 3 , (210) plane of CrSi, (110) plane of CrSi 2 and (210) plane of Cr 3 Si. Is the sum of the integrated intensities of the respective diffraction peaks.

ターゲット材内の金属M相と金属Si相とは、互いに層状に重なり合った組織(ラメラ組織)を形成していることが好ましい。金属M相は、ターゲット材の厚さ方向断面からみたときに、基材の表面方向に沿って扁平した形状であることが好ましい。   It is preferable that the metal M phase and the metal Si phase in the target material form a layered structure (lamella structure) which is superposed on each other. The metal M phase preferably has a flat shape along the surface direction of the base material when viewed from a cross section in the thickness direction of the target material.

厚さ方向断面における金属M相の面積率は、5%以上であることが好ましい。金属M相の面積率は、厚さ方向断面でのターゲット材の面積に対して、金属M相が占める面積の比率を意味する。金属M相の面積率の上限は、一般に70%である。   The area ratio of the metal M phase in the cross section in the thickness direction is preferably 5% or more. The area ratio of the metal M phase means the ratio of the area occupied by the metal M phase to the area of the target material in the cross section in the thickness direction. The upper limit of the area ratio of the metal M phase is generally 70%.

また、厚さ方向断面の金属M相に係る長軸と短軸との長さの比(長軸/短軸)の平均値は2.0以上であることがましい。金属M相の長軸は、基材の表面方向に対して平行となる方向に延びていることが好ましい。長軸と短軸との長さの比の上限は、一般に20である。   Further, it is preferable that the average value of the ratio of the major axis to the minor axis (long axis / short axis) of the metal M phase in the cross section in the thickness direction is 2.0 or more. The major axis of the metal M phase preferably extends in a direction parallel to the surface direction of the substrate. The upper limit for the length ratio between the major axis and the minor axis is generally 20.

ターゲット材は、抗折強度が40N/mm以上であることが好ましい。また、理論密度比率は90%以上であることが好ましい。理論密度比率は、ターゲット材の理論密度に対する実際のターゲット材の密度の比率(百分率)である。なお、ターゲット材の理論密度は、金属元素MとSiとがそれぞれ単独の金属相を形成していると仮定した場合の密度である。 The target material preferably has a bending strength of 40 N / mm 2 or more. The theoretical density ratio is preferably 90% or more. The theoretical density ratio is a ratio (percentage) of the actual density of the target material to the theoretical density of the target material. Note that the theoretical density of the target material is a density assuming that the metal elements M and Si each form a single metal phase.

ターゲット材は、ターゲット材全体の金属元素Mの含有量の平均値Xに対して、ターゲット材中の各部位における金属元素Mの含有量が±3%以内の範囲にあることが好ましい。金属元素Mの含有量の平均値Xは、ターゲット材の3点以上の場所にて測定した金属元素Mの含有量の平均値であることが好ましい。   In the target material, the content of the metal element M in each part of the target material is preferably within ± 3% of the average value X of the content of the metal element M in the entire target material. The average value X of the content of the metal element M is preferably an average value of the content of the metal element M measured at three or more locations on the target material.

金属元素Mは、融点が1300〜3500℃の範囲にあることが好ましい。金属元素Mは、融点がSiの融点(1412℃)よりも高い温度である高融点金属元素であることが特に好ましい。高融点金属元素の例としては、Co、Cr、Mo、Ni、Nb、Ta、Ti、W及びZrを挙げることができる。   The metal element M preferably has a melting point in the range of 1300 to 3500 ° C. It is particularly preferable that the metal element M is a high melting point metal element whose melting point is higher than the melting point of Si (1412 ° C.). Examples of the high melting point metal element include Co, Cr, Mo, Ni, Nb, Ta, Ti, W and Zr.

次に、本実施形態のスパッタリングターゲットの製造方法について説明する。
本実施形態のスパッタリングターゲットの製造方法では、金属元素Mの粉末と金属Siの粉末とを含む混合粉末を用いて、基材に溶射を行うことによって、当該基材の表面にターゲット材を形成する。
Next, a method for manufacturing the sputtering target of the present embodiment will be described.
In the method for manufacturing a sputtering target according to the present embodiment, a target material is formed on the surface of the base material by performing thermal spraying on the base material using a mixed powder including a powder of the metal element M and a powder of the metal Si. .

混合粉末の金属元素Mの粉末と金属Siの粉末との割合は、その混合粉末を溶射することによって形成されるターゲット材の金属元素Mの含有量が8〜66原子%の範囲内となる割合である。但し、混合粉末の金属元素Mの粉末と金属Siの粉末との割合と、ターゲット材の金属元素Mと金属Siとの割合とは通常は一致しない傾向にある。この理由としては、溶射時に金属元素Mの粉末と金属Siの粉末が飛散することなどが考えられる。溶射時での金属元素Mの粉末及び金属Siの粉末の飛散量は、粉末の粒子径や密度、溶射条件などの要因によって変動する。このため、混合粉末の金属元素Mの粉末と金属Siの粉末との混合割合(仕込み量)は、一律に定めることはできないが、一般にM:Si=5:95〜70:30(原子比)の範囲である。   The ratio between the metal element M powder and the metal Si powder in the mixed powder is such that the content of the metal element M in the target material formed by spraying the mixed powder is in the range of 8 to 66 atomic%. It is. However, the ratio between the powder of the metal element M and the powder of the metal Si in the mixed powder and the ratio of the metal element M and the metal Si in the target material generally do not tend to match. This may be because the metal element M powder and the metal Si powder are scattered during thermal spraying. The amount of the metal element M powder and metal Si powder scattered during the thermal spraying varies depending on factors such as the particle diameter and density of the powder and the thermal spraying conditions. For this reason, the mixing ratio (preparation amount) of the metal element M powder and the metal Si powder in the mixed powder cannot be uniformly determined, but generally, M: Si = 5: 95 to 70:30 (atomic ratio). Range.

スパッタリングターゲットの製造方法において用いる金属元素Mの粉末と金属Siの粉末は、平均粒子径(D50)が、20〜300μmの範囲にあることが好ましい。平均粒子径が20μm未満であると粉末の凝集により、300μmよりも大きくなると粒子が重くなることにより、粉末が溶射部に供給がされにくくなる。
金属元素Mの粉末と金属Siの粉末は、それぞれ粒子径の分布範囲が狭いことが好ましい。具体的には、金属元素Mの粉末と金属Siの粉末は、それぞれの粒度分布において累積頻度のD10とD90での粒径の差が150μm以内であることが好ましい。さらに、金属元素Mの粉末と金属Siの粉末は、それぞれの粒度分布において累積頻度のD30とD70での粒径の差が50μm以内であることが好ましい。
The average particle diameter (D50) of the metal element M powder and the metal Si powder used in the method of manufacturing a sputtering target is preferably in the range of 20 to 300 μm. When the average particle size is less than 20 μm, the powder is agglomerated, and when the average particle size is more than 300 μm, the particles become heavy, so that it becomes difficult to supply the powder to the sprayed portion.
It is preferable that the metal element M powder and the metal Si powder each have a narrow particle diameter distribution range. Specifically, the difference between the particle diameters of the metal element M powder and the metal Si powder at the cumulative frequency D10 and D90 in the respective particle size distributions is preferably within 150 μm. Further, it is preferable that the difference between the particle diameters at the cumulative frequencies D30 and D70 of the powder of the metal element M and the powder of the metal Si be within 50 μm.

また、金属元素Mの粉末と金属Siの粉末は、下記の式を満足することが好ましい。
式:0.10<(D ×ρ)/(DSi ×ρSi)<350
ここで、Dは、金属元素Mの粉末の平均粒子径であり、ρは、金属元素Mの粉末の密度であり、DSiは、金属Siの粉末の平均粒子径であり、ρSiは、金属Siの粉末の密度である。
上記の式(D ×ρ)/(DSi ×ρSi)が1から遠くなると、溶射中の粉末の飛び方に差異ができ、得られるターゲット材の組成に分布が発生することがある。
Further, the powder of the metal element M and the powder of the metal Si preferably satisfy the following formula.
Formula: 0.10 <(D M 2 × ρ M ) / (D Si 2 × ρ Si ) <350
Here, DM is the average particle diameter of the metal element M powder, ρ M is the density of the metal element M powder, D Si is the average particle diameter of the metal Si powder, ρ Si Is the density of the metal Si powder.
When the above formula (D M 2 × ρ M) / (D Si 2 × ρ Si) is further from 1, it is a difference in how to fly the powder in the spray, that the composition of the obtained target material distribution is generated There is.

次に、本実施形態のスパッタリングターゲットを、基材がSUS製のバッキングチューブで、ターゲット材が、金属元素MとしてCrを用いたSi−Cr合金であるスパッタリングターゲットを例にとって説明する。   Next, the sputtering target of the present embodiment will be described with reference to a sputtering target in which the substrate is a SUS backing tube and the target material is a Si-Cr alloy using Cr as the metal element M.

Si−Cr合金のターゲット材は、例えば、Si粉末とCr粉末とを含む混合粉末を、プラズマ溶射法により、バッキングチューブ外周上に溶射することによって形成できる。プラズマ発生用トーチにて発生させたプラズマ中に、混合粉末が導入されると、Si粉末が軟化すると同時に、Cr粉末も溶融する。軟化したSiと溶融したCrは、プラズマによりバッキングチューブの表面に吹きつけられて該表面で固化する。軟化したSiと溶融したCrが吹きつけられたとき、金属Si相と金属Cr相とが均一に分散し、かつ各金属相が扁平して、層状に重なり合った組織、即ち、金属Si相と金属Cr相とによるラメラ組織が生成され、そのまま固化して、上記Si−Cr合金ターゲット材が形成される。   The target material of the Si—Cr alloy can be formed, for example, by spraying a mixed powder containing a Si powder and a Cr powder on the outer periphery of the backing tube by a plasma spraying method. When the mixed powder is introduced into the plasma generated by the plasma generation torch, the Si powder is softened and the Cr powder is also melted. The softened Si and the molten Cr are sprayed on the surface of the backing tube by the plasma and solidified on the surface. When the softened Si and the molten Cr are sprayed, the metal Si phase and the metal Cr phase are uniformly dispersed, and the respective metal phases are flattened and overlapped in a layered structure, that is, the metal Si phase and the metal A lamellar structure is generated by the Cr phase and solidified as it is to form the Si—Cr alloy target material.

一実施形態として、Crを33原子%含有するSi−Cr合金ターゲット材が形成されたスパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲットのターゲット材の厚さ方向断面の元素分析像を、EPMA(フィールドエミッション型電子線プローブ)により測定した。その測定結果を、図1に示す。図1には、Si、Cr、C、Fe、O、Mn、Niの7つの元素の元素分析像が示されている。Fe、Mn、Niの各元素は、バッキングチューブのSUSから検出されている。
なお、図1の元素分析像において、像の色が白いほど、当該元素の濃度が高いことを表している。具体的には、Siに関する分布像では、Si元素が白い層状部分に分布し、Crに関する分布像では、Cr元素が白い層状部分に分布していることが観察される。この図1のSi元素とCr元素の元素分析像から、ターゲット材の厚さ方向の断面において、互いに層状に重なり合っていること(ラメラ組織)が分かる。
As one embodiment, a sputtering target on which a Si-Cr alloy target material containing 33 atomic% of Cr was formed. An elemental analysis image of a cross section in the thickness direction of the target material of the sputtering target was measured by EPMA (field emission type electron beam probe). FIG. 1 shows the measurement results. FIG. 1 shows elemental analysis images of seven elements of Si, Cr, C, Fe, O, Mn, and Ni. Each element of Fe, Mn, and Ni is detected from SUS of the backing tube.
In the elemental analysis image of FIG. 1, the whiter the image, the higher the concentration of the element. Specifically, in the distribution image relating to Si, it is observed that the Si element is distributed in a white layer portion, and in the distribution image relating to Cr, it is observed that the Cr element is distributed in the white layer portion. From the elemental analysis image of the Si element and the Cr element in FIG. 1, it can be seen that the layers overlap each other (lamella structure) in the cross section in the thickness direction of the target material.

Si−Cr合金ターゲット材がラメラ組織を有していることを、電子顕微鏡で取得した写真に基づいて、さらに詳述する。図2は、Si−Cr金属合金ターゲット材の厚さ方向における断面写真である。図2において、白色部分が金属Cr相を、濃い灰色部分が金属Si相を表す。この図2から、ターゲット材の厚さ断面方向に、即ち、表面領域からバッキングチューブとの境界領域に亘って、金属M相と金属Si相とは、互いに層状に重なり合った組織(ラメラ組織)を形成していることが分かる。   The fact that the Si—Cr alloy target material has a lamellar structure will be described in more detail based on photographs taken with an electron microscope. FIG. 2 is a photograph of a cross section in the thickness direction of the Si—Cr metal alloy target material. In FIG. 2, a white portion represents a metal Cr phase, and a dark gray portion represents a metal Si phase. From FIG. 2, the metal M phase and the metal Si phase form a layered structure (lamella structure) that overlaps with each other in the thickness cross-sectional direction of the target material, that is, over the boundary region from the surface region to the backing tube. It turns out that it forms.

図3は、スパッタリングターゲットのターゲット材のX線回折(XRD)による測定結果を示している。X線回折測定は、(株)リガク製 RINT ULITIMA IIIを用い、X線源にCu−Kαランプを用い、2θ−θ測定を行った。   FIG. 3 shows a measurement result of a target material of a sputtering target by X-ray diffraction (XRD). For the X-ray diffraction measurement, 2θ-θ measurement was performed using RINT ULITIMA III manufactured by Rigaku Corporation using a Cu-Kα lamp as an X-ray source.

図3の最上段のグラフは、Si−Cr合金ターゲット材のX線回折測定によって得られたX線回折パターンを示している。上から2段目のグラフにはSiの回折ピークが、3段目のグラフには金属Crの回折ピークが、4段目のグラフにはCrSiの回折ピークが、5段目のグラフには、CrSiの回折ピークが、6段目のグラフには、CrSiの回折ピークが、そして最下段のグラフには、CrSiの回折ピークが、それぞれ示されている。図1に示された元素分析像と図3のX線回折パターンとを併せて考慮すると、Si−Cr合金ターゲット材は、少なくとも金属Si金属相と金属Cr相とによるラメラ組織を有していることが確認され、Cr:33原子%含有の場合には、Cr金属相を取り囲むように、CrSi相、CrSi相、CrSi相及びCrSi相のCrシリサイド相が存在するが、このCrシリサイド相は薄く、金属Cr相が充分な面積を有していることが分かる。 The uppermost graph in FIG. 3 shows an X-ray diffraction pattern obtained by X-ray diffraction measurement of the Si—Cr alloy target material. The second graph from the top shows the Si diffraction peak, the third graph shows the metal Cr diffraction peak, the fourth graph shows the Cr 5 Si 3 diffraction peak, and the fifth graph. the diffraction peak of the CrSi is, the graph of the 6-stage, the diffraction peaks of the CrSi 2 is and the lowermost graph, the diffraction peaks of Cr 3 Si are shown respectively. Considering both the elemental analysis image shown in FIG. 1 and the X-ray diffraction pattern shown in FIG. 3, the Si—Cr alloy target material has a lamellar structure composed of at least a metallic Si metal phase and a metallic Cr phase. It was confirmed that, when the content of Cr was 33 atomic%, a Cr silicide phase of a Cr 3 Si phase, a Cr 5 Si 3 phase, a CrSi 2 phase and a CrSi phase was present so as to surround the Cr metal phase. It can be seen that the Cr silicide phase is thin, and the metal Cr phase has a sufficient area.

本実施形態のスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット材は基材の表面に直接形成されていてもよいし、中間層を介して形成されていてもよい。中間層の材料の例としては、Mo、Ti、W、Ni、Crなどの金属を挙げることができる。これらの金属は一種を単独で、二種以上を組合わせて使用してもよい。また、中間層は、一層であってもよいし、二層以上であってもよい。   In the sputtering target of this embodiment, the target material may be formed directly on the surface of the base material, or may be formed via an intermediate layer. Examples of the material of the intermediate layer include metals such as Mo, Ti, W, Ni, and Cr. These metals may be used alone or in combination of two or more. The intermediate layer may be a single layer or two or more layers.

[実施例1〜11](円筒型Si−Cr合金スパッタリングターゲット)
下記の表1に示す粒度分布を有するSi粉末とCr粉末とを用意した。粒度分布は、マイクロトラックにて測定した頻度分布から、累積頻度が10%(D10)、30%(D30)、50%(D50)、70%(D70)、90%(D90)の位置での粒径を読み取ることによって求めた。なお、表1中、D90−D10は、D10とD90での粒径の差であり、D70−D30は、D30とD70での粒径の差である。
上記のSi粉末とCr粉末とを、SiとCrの合計原子量に対するCrの原子含有率が下記の表1に示した仕込み量の値となるように測りとり、ロッキングミキサーで1時間混合して混合粉末を調製した。この調製した混合粉末を、プラズマ溶射機を用いて、ブラスト処理が施されたSUS製バッキングチューブ(長さ600mm、直径133mm)の外周上に溶射して、厚さ5.5mmのSi−Cr合金ターゲット材を形成した。形成したSi−Cr合金ターゲット材を、旋盤を用いて、使用バイトがダイヤモンドチップ、送りピッチが0.1mm/rev、回転数が100回の条件にて機械加工を行い、Si−Cr合金ターゲット材の厚さを5.0mmとなるように調整して、実施例1〜11の円筒型Si−Cr合金スパッタリングターゲットを作製した。
[Examples 1 to 11] (cylindrical Si-Cr alloy sputtering target)
Si powder and Cr powder having a particle size distribution shown in Table 1 below were prepared. From the frequency distribution measured by Microtrac, the particle size distribution is calculated at the positions where the cumulative frequency is 10% (D10), 30% (D30), 50% (D50), 70% (D70), and 90% (D90). It was determined by reading the particle size. In Table 1, D90-D10 is the difference between the particle diameters of D10 and D90, and D70-D30 is the difference between the particle diameters of D30 and D70.
The above-mentioned Si powder and Cr powder are measured so that the atomic content ratio of Cr with respect to the total atomic weight of Si and Cr becomes the value of the charged amount shown in Table 1 below, and mixed with a rocking mixer for 1 hour to mix. A powder was prepared. The prepared mixed powder was sprayed on the outer periphery of a blasted SUS backing tube (length: 600 mm, diameter: 133 mm) using a plasma spraying machine, and a 5.5 mm thick Si—Cr alloy was sprayed. A target material was formed. The formed Si-Cr alloy target material is machined using a lathe under the conditions that the cutting tool used is a diamond tip, the feed pitch is 0.1 mm / rev, and the number of rotations is 100 times. Was adjusted to be 5.0 mm to produce the cylindrical Si—Cr alloy sputtering targets of Examples 1 to 11.

[比較例1〜4]
実施例と比較するために、比較例1〜4の円筒型Si−Cr合金スパッタリングターゲットを作製した。比較例1、比較例4は、下記の表1に示すSi粉末とCr粉末とを、SiとCrの合計原子量に対するCrの原子含有率が下記の表1に示した仕込み量の値となるように測りとったこと以外は、実施例の場合と同様の作製手順で作製した。比較例1は、Crの仕込み量が少なく、比較例4は、Crの仕込み量が多い。
比較例2、3は、Si粉末とCr粉末とを用いる代わりに、Cr−Si化合物粉末を用いたこと以外は、実施例の場合と同様の作製手順で作製した。比較例2では、Cr含有量が10原子%のCr−Si化合物粉末を用い、比較例3は、Cr含有量が33原子%のCr−Si化合物粉末を用いた。
[Comparative Examples 1-4]
For comparison with the examples, cylindrical Si—Cr alloy sputtering targets of comparative examples 1 to 4 were produced. In Comparative Examples 1 and 4, Si powder and Cr powder shown in Table 1 below were prepared such that the atomic content of Cr with respect to the total atomic weight of Si and Cr became the value of the charged amount shown in Table 1 below. Except for the measurement, the same procedure was used as in the example. Comparative Example 1 has a small amount of charged Cr, and Comparative Example 4 has a large amount of charged Cr.
Comparative Examples 2 and 3 were produced in the same procedure as in the example except that a Cr—Si compound powder was used instead of using the Si powder and the Cr powder. In Comparative Example 2, a Cr-Si compound powder having a Cr content of 10 at% was used, and in Comparative Example 3, a Cr-Si compound powder having a Cr content of 33 at% was used.

次に、作製された実施例1〜11及び比較例1〜4の円筒型Si−Cr合金スパッタリングターゲットについて、金属元素M(Cr)の含有量の平均値Xとその最大変動率、厚さ方向断面における金属M(Cr)相の面積率、金属M(Cr)相の形状(長軸/短軸)、金属Siと金属元素M(Cr)のシリサイドのX線回折のピーク強度比率、抗折強度、理論密度比率、機械加工時の割れ・欠けの有無、スパッタリング時の異常放電回数をそれぞれ下記の方法により測定した。その結果を下記の表2に示す。   Next, regarding the manufactured cylindrical Si—Cr alloy sputtering targets of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4, the average value X of the content of the metal element M (Cr), the maximum variation rate thereof, and the thickness direction. Area ratio of metal M (Cr) phase in cross section, shape of metal M (Cr) phase (major axis / minor axis), peak intensity ratio of X-ray diffraction of silicide of metal Si and metal element M (Cr), flexure The strength, the theoretical density ratio, the presence or absence of cracks and chips during machining, and the number of abnormal discharges during sputtering were measured by the following methods. The results are shown in Table 2 below.

<金属元素M(Cr)の含有量の平均値Xとその最大変動率の測定>
スパッタリングターゲットを、長手方向の長さにて5分割した。5分割した各々の点(スパッタリングターゲットの長さが600mmならば、各点は150mmずつ離れている)からターゲット材をサンプリングした。サンプリングした各ターゲット材中の金属元素M(Cr)量をICPによりそれぞれ測定し、得られた測定値の平均を金属元素M(Cr)の平均値Xとした。そして、その平均値Xから最も値が離れた測定値Yを抽出し、下記の式を用いて平均値Xに対する最大変動率として算出した。その結果を、表2の「Cr含有量」欄に示した。
最大変動率(%)=(測定値Y−平均値X)の絶対値/平均値X×100
<Measurement of the average value X of the content of the metal element M (Cr) and the maximum fluctuation rate thereof>
The sputtering target was divided into five parts along the length in the longitudinal direction. The target material was sampled from each of the five points (if the length of the sputtering target is 600 mm, each point is 150 mm apart). The amount of the metal element M (Cr) in each sampled target material was measured by ICP, and the average of the obtained measured values was defined as the average value X of the metal element M (Cr). Then, the measured value Y having the largest value from the average value X was extracted, and was calculated as the maximum variation rate with respect to the average value X using the following equation. The results are shown in the "Cr content" column of Table 2.
Maximum variation rate (%) = (absolute value of (measured value Y−average value X) / average value X × 100)

<厚さ方向断面における金属M(Cr)相の面積率の測定>
スパッタリングターゲットのターゲット材の厚さ方向断面の元素分析像を、EPMAを用いて測定した。測定した元素分析像から、金属M(Cr)相の面積を算出し、下記の式より金属M(Cr)相の面積率を求めた。その結果を、表2の「金属Cr相面積率(%)」欄に示した。なお、比較例2、3に関しては、金属Cr相が存在しないため、「−」と表記した。
金属M(Cr)相の面積率(%)=金属M(Cr)相の面積/元素分析像の測定面積×100
<Measurement of area ratio of metal M (Cr) phase in cross section in thickness direction>
An elemental analysis image of a cross section in the thickness direction of the target material of the sputtering target was measured using EPMA. The area of the metal M (Cr) phase was calculated from the measured elemental analysis image, and the area ratio of the metal M (Cr) phase was calculated from the following equation. The results are shown in the "Metal Cr phase area ratio (%)" column in Table 2. In addition, about Comparative Examples 2 and 3, since there was no metal Cr phase, it was described as "-".
Area ratio (%) of metal M (Cr) phase = area of metal M (Cr) phase / measured area of elemental analysis image × 100

<金属M(Cr)相の形状の測定>
スパッタリングターゲットのターゲット材の厚さ方向断面の元素分析像を、EPMAを用いて測定した。測定した元素分析像から、金属M(Cr)相の長軸と短軸との比(長軸/短軸)を求め、平均値(L比)を算出した。その結果を、表2の「Cr形状L比」欄に示した。なお、比較例2、3に関しては、金属Cr相が存在しないため、「−」と表記した。
<Measurement of shape of metal M (Cr) phase>
An elemental analysis image of a cross section in the thickness direction of the target material of the sputtering target was measured using EPMA. From the measured elemental analysis image, the ratio (long axis / short axis) between the long axis and the short axis of the metal M (Cr) phase was determined, and the average value (L ratio) was calculated. The results are shown in the “Cr shape L ratio” column of Table 2. In addition, about Comparative Examples 2 and 3, since there was no metal Cr phase, it was described as "-".

<金属Siと金属元素M(Cr)のシリサイドのX線回折のピーク強度比率の測定>
スパッタリングターゲットのターゲット材の表面を研磨した後、X線回折を測定した。得られたX線回折パターンから、金属Siの(111)面のピークの積分強度ISiと、金属元素M(Cr)のシリサイド相、即ち、CrSiの(210)面、CrSiの(411)面、CrSiの(111)面及びCrSiの(210)面のピークの積分強度の合計Isumとを計測し、下記の式より金属元素M(Cr)のシリサイド相/金属Si:ピーク強度比率を算出した。その結果を、表2の「ピーク強度比率(%)」欄に示した。なお、比較例3の場合には、金属Si相が存在しないため、ピーク強度を算出することができないので、「Si相無」と表記した。
ピーク強度比率(%)=Isum/ISi×100
<Measurement of X-ray diffraction peak intensity ratio of silicide of metal Si and metal element M (Cr)>
After polishing the surface of the target material of the sputtering target, X-ray diffraction was measured. From the obtained X-ray diffraction pattern, and integrated intensity I Si peak (111) plane of the metal Si, silicide phase of the metal element M (Cr), i.e., the Cr 3 Si (210) plane, Cr 5 Si 3 (411) plane, the (111) plane of CrSi 2 , and the sum of the integrated intensities of the peaks of the (210) plane of CrSi, I sum, and the silicide phase of metal element M (Cr) / metal Si : The peak intensity ratio was calculated. The results are shown in the “peak intensity ratio (%)” column of Table 2. In the case of Comparative Example 3, the peak intensity could not be calculated because the metal Si phase was not present, and therefore, it was described as “No Si phase”.
Peak intensity ratio (%) = Isum / ISi × 100

<抗折強度の測定>
スパッタリングターゲットのターゲット材から、図4に示すように、厚さが3mm、スパッタ面方向に対して幅が5mm、長さが30mmである試験片を採取し、採取した試験片を用いて、支点間距離が20mm、試験荷重が5kN、速度0.5がmm/minの条件にて3点曲げ試験を行った。その結果を、表2の「抗折強度(N/mm)」欄に示した。
<Measurement of bending strength>
As shown in FIG. 4, a test piece having a thickness of 3 mm, a width of 5 mm and a length of 30 mm with respect to the sputtering surface direction was sampled from the target material of the sputtering target, and the sample was used as a fulcrum. A three-point bending test was performed under the conditions of a distance of 20 mm, a test load of 5 kN, and a speed of 0.5 mm / min. The results are shown in the column of "Bending strength (N / mm 2 )" in Table 2.

<理論密度比率の測定>
スパッタリングターゲットのターゲット材から試験片を採取し、採取した試験片の寸法及び重量を測定して、ターゲット材の密度(実測値)を算出した。
次に、ターゲット材の理論密度を下記の式より算出した。
理論密度=100/[(ターゲット材のSi含有量%)/(Siの密度)+(ターゲット材の金属元素M(Cr)の含有量%)/(Crの密度)]
そして、ターゲット材の理論密度比率を下記の式より算出した。その結果を、表2の「理論密度比率(%)」欄に示した。
理論密度比率(%)=密度(実測値)/理論密度×100
<Measurement of theoretical density ratio>
A test piece was collected from the target material of the sputtering target, and the dimensions and weight of the collected test piece were measured to calculate the density (actually measured value) of the target material.
Next, the theoretical density of the target material was calculated from the following equation.
Theoretical density = 100 / [(% Si content of target material) / (density of Si) + (% content of metal element M (Cr) in target material) / (density of Cr)]
Then, the theoretical density ratio of the target material was calculated from the following equation. The results are shown in the "Theoretical density ratio (%)" column of Table 2.
Theoretical density ratio (%) = density (actual value) / theoretical density × 100

<機械加工時の割れ・欠けの有無の測定>
スパッタリングターゲットの表面を目視にて観察し、2mm以上の割れ・欠けの発生が無いかを確認した。その結果を、表2の「加工時の割れ・欠け」欄に示した。なお、この割れ・欠けが発生しなかった場合を、「無」と、そして、割れ・欠けが発生した場合を、「有」とそれぞれ表記した。
<Measurement of cracking or chipping during machining>
The surface of the sputtering target was visually observed, and it was confirmed whether cracks or chips of 2 mm or more were generated. The results are shown in Table 2 in the column "Crack / Chip During Processing". In addition, the case where this crack / chip did not occur was described as “absent”, and the case where the crack / chip occurred occurred was described as “present”.

<異常放電回数の測定>
試料のスパッタリングターゲット(ターゲットサイズ:直径143mm、長さ600mm)を、スパッタ装置に取り付け、スパッタガスとしてArを用い、スパッタガス圧を0.5Paとし、直流(DC)電源にて、スパッタ出力が5kWの条件でスパッタリングテストを実施した。スパッタリングテストは60分連続して行った。このテストの間、電源に付属するアークカウンターを用いて、スパッタ異常により生じた異常放電の回数をカウントした。その計測結果を、表2の「異常放電回数」欄に示した。なお、比較例1〜4に関しては、機械加工時に割れ・欠けが発生し、スパッタリングテストを実施することができなかったため、「−」で表記した。
<Measurement of the number of abnormal discharges>
A sample sputtering target (target size: diameter 143 mm, length 600 mm) was attached to a sputtering apparatus, Ar was used as a sputtering gas, a sputtering gas pressure was 0.5 Pa, and a sputter output was 5 kW with a direct current (DC) power supply. A sputtering test was performed under the following conditions. The sputtering test was performed continuously for 60 minutes. During this test, the number of abnormal discharges caused by spatter abnormalities was counted using an arc counter attached to the power supply. The results of the measurement are shown in the column of “Number of abnormal discharges” in Table 2. In addition, about the comparative examples 1-4, since the cracking and chipping generate | occur | produced at the time of machining, and it was not able to perform a sputtering test, it was described with "-".

以上の結果によれば、実施例1〜11の円筒型Si−Cr合金スパッタリングターゲットは、ターゲット材内に金属Si相と金属Cr相とを含むラメラ組織が形成されていること、金属SiとCrシリサイドのX線回折のピーク強度比率が10%以下であって、Crシリサイドの生成量が少ないことが確認された。また、実施例1〜11のいずれのものも、ターゲット材の金属Cr相の面積率は5%以上であり、ターゲット材の理論密度比率は90%以上であることが確認された。さらに、実施例1〜11のいずれのものも、抗折強度が40N/mm以上であって、機械加工時の割れ・欠けの発生が無かった。 According to the above results, the cylindrical Si-Cr alloy sputtering targets of Examples 1 to 11 had a lamella structure including a metal Si phase and a metal Cr phase formed in the target material, and showed that the metal Si and Cr The peak intensity ratio of X-ray diffraction of silicide was 10% or less, and it was confirmed that the amount of Cr silicide generated was small. In each of Examples 1 to 11, it was confirmed that the area ratio of the metal Cr phase of the target material was 5% or more, and the theoretical density ratio of the target material was 90% or more. Further, in all of Examples 1 to 11, the transverse rupture strength was 40 N / mm 2 or more, and there was no occurrence of cracking or chipping during machining.

実施例1〜9のものは、実施例10、11のものと比較して、スパッタリング成膜時の異常放電の発生回数が少なかった。これは、実施例1〜9のものは、Cr含有量の最大変動率が±3%以内にあり、実施例10、11のものと比較して組成が均一であることから、スパッタリング時に電荷の集中が起こりにくいためであると考えられる。   In Examples 1 to 9, the number of occurrences of abnormal discharge during sputtering film formation was smaller than those in Examples 10 and 11. This is because, in Examples 1 to 9, the maximum variation rate of the Cr content was within ± 3%, and the composition was more uniform than those in Examples 10 and 11, so that the charge of This is probably because concentration is unlikely to occur.

一方、比較例1の場合では、配合されたCr粉末の量が少ないため、ターゲット材内に生成された金属Cr相も少なくなり、抗折強度が向上されなかったため、機械加工時に割れが発生した。比較例2、3の場合には、Cr−Si化合物を用いており、ターゲット材内に金属Cr相が存在していないため、抗折強度が向上せず、機械加工時に割れが発生した。また、比較例4の場合では、配合されたCr粉末の量が多いため、ターゲット材内にCrシリサイド相が多く生成されてしまい、金属Cr相が減少するため、適正なラメラ組織が得られ難くなって、脆性が高くなり、抗折強度が低く機械加工時に割れが発生した。   On the other hand, in the case of Comparative Example 1, since the amount of the blended Cr powder was small, the amount of the metallic Cr phase generated in the target material was also small, and the transverse rupture strength was not improved. . In the case of Comparative Examples 2 and 3, since the Cr—Si compound was used and the metal Cr phase did not exist in the target material, the bending strength was not improved and cracks occurred during machining. Further, in the case of Comparative Example 4, since the amount of the blended Cr powder was large, a large amount of the Cr silicide phase was generated in the target material, and the amount of the metallic Cr phase was reduced, so that it was difficult to obtain an appropriate lamellar structure. As a result, the brittleness increased, the bending strength was low, and cracks occurred during machining.

[実施例12〜16](円筒型Si−Zr合金スパッタリングターゲット)
下記の表3に示す粒度分布を有するSi粉末とZr粉末とを用意した。
このSi粉末とZr粉末とを、SiとZrの合計原子量に対するZrの原子含有率が下記の表3に示した仕込み量の値となるように測りとり、ロッキングミキサーで1時間混合して混合粉末を調製した。この調製した混合粉末を、プラズマ溶射機を用いて、ブラスト処理が施されたSUS製バッキングチューブ(長さ600mm、直径133mm)の外周上に溶射して、厚さ5.5mmのSi−Zr合金ターゲット材を形成した。形成したSi−Zr合金ターゲット材を、旋盤を用いて、使用バイトがダイヤモンドチップ、送りピッチが0.1mm/rev、回転数が100回の条件にて機械加工を行い、Si−Zr合金ターゲット材の厚さを5.0mmとなるように調整して、実施例12〜16の円筒型Si−Zr合金スパッタリングターゲットを作製した。
[Examples 12 to 16] (cylindrical Si-Zr alloy sputtering target)
Si powder and Zr powder having the particle size distribution shown in Table 3 below were prepared.
The Si powder and the Zr powder were measured so that the atomic content of Zr with respect to the total atomic weight of Si and Zr became the value of the charged amount shown in Table 3 below, and mixed for 1 hour with a rocking mixer to obtain a mixed powder. Was prepared. Using a plasma spraying machine, the prepared mixed powder was sprayed on the outer periphery of a SUS backing tube (length: 600 mm, diameter: 133 mm) which had been subjected to a blast treatment, and a 5.5 mm-thick Si-Zr alloy was sprayed. A target material was formed. Using a lathe, the formed Si-Zr alloy target material is machined under the conditions of a diamond tip, a feed pitch of 0.1 mm / rev, and a rotation speed of 100 times. Was adjusted to be 5.0 mm to produce cylindrical Si-Zr alloy sputtering targets of Examples 12 to 16.

[比較例5〜7]
実施例と比較するために、比較例5〜7の円筒型Si−Zr合金スパッタリングターゲットを作製した。比較例5、7は、下記の表3に示すSi粉末とZr粉末とを、SiとZrの合計原子量に対するZrの原子含有率が下記の表3に示した仕込み量の値となるように測りとったこと以外は、実施例の場合と同様の作製手順で作製した。比較例5は、Zrの仕込み量が少なく、比較例7は、Zrの仕込み量が多い。
比較例6は、Si粉末とZr粉末とを用いる代わりに、Zr含有量が10原子%のZr−Si化合物粉末を用いたこと以外は、実施例の場合と同様の作製手順で作製した。
[Comparative Examples 5 to 7]
For comparison with the examples, cylindrical Si-Zr alloy sputtering targets of Comparative Examples 5 to 7 were produced. In Comparative Examples 5 and 7, Si powder and Zr powder shown in Table 3 below were measured such that the atomic content of Zr with respect to the total atomic weight of Si and Zr became the value of the charged amount shown in Table 3 below. Except for the fact that it was taken, it was manufactured by the same manufacturing procedure as that of the example. Comparative Example 5 has a small amount of Zr, and Comparative Example 7 has a large amount of Zr.
Comparative Example 6 was manufactured by the same manufacturing procedure as that of the example except that a Zr-Si compound powder having a Zr content of 10 atom% was used instead of using the Si powder and the Zr powder.

次に、作製された実施例12〜16及び比較例5〜7の円筒型Si−Zr合金スパッタリングターゲットについて、実施例1〜11及び比較例1〜4と同様の評価を行った。その結果を下記の表4に示す。   Next, the same evaluation as in Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 was performed on the manufactured cylindrical Si-Zr alloy sputtering targets of Examples 12 to 16 and Comparative Examples 5 to 7. The results are shown in Table 4 below.

以上の結果によれば、実施例12〜16の円筒型Si−Zr合金スパッタリングターゲットは、ターゲット材内に金属Si相と金属Zr相とを含むラメラ組織が形成されていること、金属SiとZrシリサイドのX線回折のピーク強度比率が10%以下であって、Zrシリサイドの生成量が少ないことが確認された。また、実施例12〜16のいずれのものも、ターゲット材の金属Zr相の面積率は5%以上であり、ターゲット材の理論密度比率は90%以上であることが確認された。さらに、実施例12〜16のいずれのものも、抗折強度が40N/mm以上であって、機械加工時の割れ・欠けの発生が無かった。 According to the above results, the cylindrical Si-Zr alloy sputtering targets of Examples 12 to 16 had a lamellar structure including a metal Si phase and a metal Zr phase formed in the target material, and showed that the metal Si and Zr The peak intensity ratio of X-ray diffraction of silicide was 10% or less, and it was confirmed that the amount of Zr silicide generated was small. In each of Examples 12 to 16, it was confirmed that the area ratio of the metal Zr phase of the target material was 5% or more, and the theoretical density ratio of the target material was 90% or more. Further, in all of Examples 12 to 16, the transverse rupture strength was 40 N / mm 2 or more, and there was no occurrence of cracks or chips during machining.

実施例12〜15のものは、実施例16のものと比較して、スパッタリング成膜時の異常放電の発生回数が少なかった。これは、実施例12〜15のものは、Zr含有量の最大変動率が±3%以内にあり、実施例16のものと比較して組成が均一であることから、スパッタリング時に電荷の集中が起こりにくいためであると考えられる。   In Examples 12 to 15, the number of occurrences of abnormal discharge during sputtering film formation was smaller than that in Example 16. This is because in Examples 12 to 15, the maximum fluctuation rate of the Zr content was within ± 3%, and the composition was more uniform than that in Example 16, so that the concentration of charges during sputtering was reduced. It is considered that this is because it is unlikely to occur.

一方、比較例5の場合では、配合されたZr粉末の量が少ないため、ターゲット材内に生成された金属Zr相も少なくなり、抗折強度が向上されなかったため、機械加工時に割れが発生した。比較例6の場合には、Zr−Si化合物を用いており、ターゲット材内に金属Zr相が存在していないため、抗折強度が向上せず、機械加工時に割れが発生した。また、比較例7の場合では、配合されたZr粉末の量が多いため、ターゲット材内にZrシリサイド相が多く生成されてしまい、金属Zr相が減少するため、適正なラメラ組織が得られ難くなって、脆性が高くなり、抗折強度が低く機械加工時に割れが発生した。   On the other hand, in the case of Comparative Example 5, since the amount of the blended Zr powder was small, the metal Zr phase generated in the target material was also small, and the transverse rupture strength was not improved. . In the case of Comparative Example 6, since the Zr—Si compound was used and the metal Zr phase did not exist in the target material, the bending strength was not improved and cracks occurred during machining. Further, in the case of Comparative Example 7, since the amount of the blended Zr powder was large, a large amount of the Zr silicide phase was generated in the target material, and the metal Zr phase was reduced, so that it was difficult to obtain an appropriate lamellar structure. As a result, the brittleness increased, the bending strength was low, and cracks occurred during machining.

[実施例17〜21](円筒型Si−Nb合金スパッタリングターゲット)
下記の表5に示す粒度分布を有するSi粉末とNb粉末とを用意した。
このSi粉末とNb粉末とを、SiとNbの合計原子量に対するNbの原子含有率が下記の表5に示した仕込み量の値となるように測りとり、ロッキングミキサーで1時間混合して混合粉末を作製した。この調製した混合粉末を、プラズマ溶射機を用いて、ブラスト処理が施されたSUS製バッキングチューブ(長さ600mm、直径133mm)の外周上に溶射して、厚さ5.5mmのSi−Nb合金ターゲット材を形成した。形成したSi−Nb合金ターゲット材を、旋盤を用いて、使用バイトがダイヤモンドチップ、送りピッチが0.1mm/rev、回転数が100回の条件にて機械加工を行い、Si−Nb合金ターゲット材の厚さ5.0のmmとなるように調整して、実施例17〜21の円筒型Si−Nb金属スパッタリングターゲットを作製した。
[Examples 17 to 21] (cylindrical Si-Nb alloy sputtering target)
Si powder and Nb powder having a particle size distribution shown in Table 5 below were prepared.
The Si powder and the Nb powder were measured so that the atomic content of Nb with respect to the total atomic weight of Si and Nb became the value of the charged amount shown in Table 5 below, and mixed for 1 hour with a rocking mixer to obtain a mixed powder. Was prepared. Using a plasma spraying machine, the prepared mixed powder was sprayed on the outer periphery of a SUS backing tube (length: 600 mm, diameter: 133 mm) subjected to blast treatment, and a 5.5 mm-thick Si—Nb alloy was sprayed. A target material was formed. The formed Si-Nb alloy target material is machined by using a lathe under the conditions of a diamond bit, a feed pitch of 0.1 mm / rev, and a rotation speed of 100 times. Was adjusted to have a thickness of 5.0 mm to produce cylindrical Si-Nb metal sputtering targets of Examples 17 to 21.

[比較例8〜10]
実施例と比較するために、比較例8〜10の円筒型Si−Nb合金スパッタリングターゲットを作製した。比較例8、10は、下記の表5に示すSi粉末とNb粉末とを、SiとNbの合計原子量に対するNbの原子含有率が下記の表5に示した仕込み量の値となるように測りとったこと以外は、実施例の場合と同様の作製手順で作製した。比較例5は、Nbの仕込み量が少なく、比較例10は、Nbの仕込み量が多い。
比較例9は、Si粉末とNb粉末とを用いる代わりに、Nb含有量が10原子%のNb−Si焼結体粉末を用いたこと以外は、実施例の場合と同様の作製手順で作製した。
[Comparative Examples 8 to 10]
For comparison with the examples, cylindrical Si—Nb alloy sputtering targets of Comparative Examples 8 to 10 were produced. In Comparative Examples 8 and 10, Si powder and Nb powder shown in Table 5 below were measured such that the atomic content of Nb with respect to the total atomic weight of Si and Nb became the value of the charged amount shown in Table 5 below. Except for the fact that it was taken, it was manufactured by the same manufacturing procedure as that of the example. Comparative Example 5 has a small charged amount of Nb, and Comparative Example 10 has a large charged amount of Nb.
Comparative Example 9 was manufactured by the same manufacturing procedure as that of the example except that an Nb-Si sintered body powder having an Nb content of 10 atomic% was used instead of using the Si powder and the Nb powder. .

次に、作製された実施例17〜21及び比較例8〜10の円筒型Si−Nb合金スパッタリングターゲットについて、実施例1〜11及び比較例1〜4と同様の評価を行った。その結果を下記の表6に示す。   Next, the same evaluation as in Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 was performed on the manufactured cylindrical Si—Nb alloy sputtering targets of Examples 17 to 21 and Comparative Examples 8 to 10. The results are shown in Table 6 below.

以上の結果によれば、実施例17〜21の円筒型Si−Nb合金スパッタリングターゲットは、ターゲット材内に金属Si相と金属Nb相とを含むラメラ組織が形成されていること、金属SiとNbシリサイドのX線回折のピーク比強度比率が10%以下であって、Nbシリサイド相の生成量が少ないことが確認された。また、実施例17〜21のいずれのものも、ターゲット材の金属Nb相の面積率は5%以上であり、ターゲット材の理論密度比率は90%以上であることが確認された。さらに、実施例17〜21のいずれのものも、抗折強度が40N/mm以上であって、機械加工時の割れ・欠けの発生が無かった。 According to the above results, the cylindrical Si-Nb alloy sputtering targets of Examples 17 to 21 had a lamellar structure including a metal Si phase and a metal Nb phase formed in the target material, and showed that the metal Si and Nb The peak specific intensity ratio of the X-ray diffraction of silicide was 10% or less, and it was confirmed that the generation amount of the Nb silicide phase was small. In all of Examples 17 to 21, it was confirmed that the area ratio of the metal Nb phase of the target material was 5% or more, and the theoretical density ratio of the target material was 90% or more. Further, in all of Examples 17 to 21, the transverse rupture strength was 40 N / mm 2 or more, and no cracking or chipping occurred during machining.

実施例17〜20のものは、実施例21のものと比較して、スパッタリング成膜時の異常放電の発生回数が少なかった。これは、実施例17〜20のものは、Nb含有量の最大変動率が±3%以内にあり、実施例21のものと比較して組成が均一であることから、スパッタリング成膜時に電荷の集中が起こりにくいためであると考えられる。   In Examples 17 to 20, the number of occurrences of abnormal discharge during sputtering film formation was smaller than that in Example 21. This is because the maximum fluctuation rate of the Nb content was within ± 3% in Examples 17 to 20 and the composition was more uniform than that in Example 21. This is probably because concentration is unlikely to occur.

一方、比較例8の場合では、配合されたNb粉末の量が少ないため、ターゲット材内に生成された金属Nb相も少なくなり、抗折強度が向上されなかったため、機械加工時に割れが発生した。比較例9の場合には、Nb−Si焼結体を用いており、ターゲット材内に金属Nb相が存在していないため、抗折強度が向上せず、機械加工時に割れが発生した。また、比較例10の場合では、配合されたNb粉末の量が多いため、ターゲット材内にNbシリサイド相が多く生成されてしまい、金属Nb相が減少するため、適正なラメラ組織が得られ難くなって、脆性が高くなり、抗折強度が低く機械加工時に割れが発生した。   On the other hand, in the case of Comparative Example 8, since the amount of the Nb powder blended was small, the metal Nb phase generated in the target material was also small, and the transverse rupture strength was not improved. . In the case of Comparative Example 9, since the Nb-Si sintered body was used and the metal Nb phase was not present in the target material, the bending strength was not improved and cracks occurred during machining. Further, in the case of Comparative Example 10, since the amount of the Nb powder blended was large, a large amount of the Nb silicide phase was generated in the target material, and the metal Nb phase was reduced, so that it was difficult to obtain an appropriate lamellar structure. As a result, the brittleness increased, the bending strength was low, and cracks occurred during machining.

[実施例22〜27](円筒型Si−金属元素M合金スパッタリングターゲット)
下記の表7に示す粒度分布を有するSi粉末と金属元素Mの粉末とを用意した。
このSi粉末と金属元素Mの粉末とを、Siと金属元素Mの合計原子量に対する金属元素Mの原子含有率が下記の表7に示した仕込み量の値となるように測りとり、ロッキングミキサーで1時間混合して混合粉末を調製した。この調製した混合粉末について、プラズマ溶射機を用いて、ブラスト処理が施されたSUS製バッキングチューブ(長さ600mm、直径133mm)の外周上に溶射して、厚さ5.5mmのSi−金属元素M合金ターゲット材を形成した。形成したSi−金属元素M合金ターゲット材を、旋盤を用いて、使用バイトがダイヤモンドチップ、送りピッチが0.1mm/rev、回転数が100回の条件にて機械加工を行い、Si−金属元素M合金ターゲット材の厚さを5.0mmとなるように調整して、実施例22〜27の円筒型Si−金属元素M合金スパッタリングターゲットを作製した。
[Examples 22 to 27] (cylindrical Si-metal element M alloy sputtering target)
A Si powder and a metal element M powder having a particle size distribution shown in Table 7 below were prepared.
The Si powder and the powder of the metal element M are measured so that the atomic content of the metal element M with respect to the total atomic weight of the Si and the metal element M becomes the value of the charged amount shown in Table 7 below, and is measured with a rocking mixer. The mixture was mixed for 1 hour to prepare a mixed powder. The prepared mixed powder is sprayed on the outer periphery of a blasted SUS backing tube (length: 600 mm, diameter: 133 mm) using a plasma spraying machine to form a 5.5 mm thick Si-metal element. An M alloy target material was formed. Using a lathe, the formed Si-metal element M alloy target material is machined under the conditions of a diamond tool, a feed pitch of 0.1 mm / rev, and a rotation speed of 100 times, to thereby obtain a Si-metal element. By adjusting the thickness of the M alloy target material to be 5.0 mm, the cylindrical Si-metal element M alloy sputtering targets of Examples 22 to 27 were produced.

次に、作製された実施例22〜27の円筒型Si−金属元素M合金スパッタリングターゲットについて、実施例1〜11及び比較例1〜4と同様の評価を行った。その結果を下記の表8に示す。   Next, the same evaluation as in Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 was performed on the manufactured cylindrical Si-metal element M alloy sputtering targets of Examples 22 to 27. The results are shown in Table 8 below.

以上の結果によれば、実施例22〜27の円筒型Si−金属元素M合金スパッタリングターゲットは、ターゲット材内に金属Si相と金属M相とを含むラメラ組織が形成されていること、金属Siと金属元素Mのシリサイド化合物のX線回折のピーク比強度比率が10%以下であって、シリサイドの生成量が少ないことが確認された。また、実施例22〜27のいずれのものも、ターゲット材の金属Nb相の面積率は5%以上であり、ターゲット材の理論密度比率は90%以上であることが確認された。さらに、実施例17〜21のいずれのものも、抗折強度が40N/mm以上であって、機械加工時の割れ・欠けの発生が無かった。
また、実施例22〜27のいずれのものも、金属元素M含有量の最大変動率が±3%以内にあり、スパッタリング成膜時の異常放電の発生回数が少なかった。
According to the above results, the cylindrical Si-metal element M alloy sputtering targets of Examples 22 to 27 had a lamella structure including a metal Si phase and a metal M phase formed in the target material, and the metal Si The peak ratio intensity ratio of the X-ray diffraction of the silicide compound of metal and the metal element M was 10% or less, and it was confirmed that the amount of silicide generated was small. In all of Examples 22 to 27, it was confirmed that the area ratio of the metal Nb phase of the target material was 5% or more, and the theoretical density ratio of the target material was 90% or more. Further, in all of Examples 17 to 21, the transverse rupture strength was 40 N / mm 2 or more, and no cracking or chipping occurred during machining.
In all of Examples 22 to 27, the maximum variation rate of the metal element M content was within ± 3%, and the number of abnormal discharges during sputtering film formation was small.

以上の様に、実施例1〜27のスパッタリングターゲットでは、ターゲット材として、金属元素Mを8〜66原子%の範囲内にて含有し、残部がSi及び不可避不純物からなる成分として含む金属層が形成されており、前記金属層は、少なくても金属Si相と、金属M相とによるラメラ組織を有し、金属Siと金属元素Mのシリサイドに係るX線回折強度とのピーク比(金属元素Mのシリサイド化合物)/(金属Si)が、10%以下であることが確認され、ターゲット材の脆性を改善することができ、抗折強度を向上できたので、ターゲット材の厚さを高く溶射でき、旋盤を用いたターゲット機械加工時の割れ・欠けの発生を低減できることが分かった。   As described above, in the sputtering targets of Examples 1 to 27, as the target material, the metal layer containing the metal element M in the range of 8 to 66 atomic% and the balance containing Si and the unavoidable impurities was used. The metal layer has a lamellar structure composed of at least a metal Si phase and a metal M phase, and has a peak ratio between the X-ray diffraction intensity of the metal Si and the silicide of the metal element M (the metal element). It was confirmed that the content of (silicide compound of M) / (metallic Si) was 10% or less, and the brittleness of the target material could be improved and the transverse rupture strength was improved. It was found that the occurrence of cracks and chips during machining of the target using a lathe can be reduced.

以上に説明した実施例では、円筒型のバッキングチューブの外周上に、溶射法によりターゲット材を形成したが、このターゲット材を、平板型のバッキンプレートの表面上に溶射法により形成することもでき、この場合も、実施例と同様に、少なくともSi金属相と金属M相とによるラメラ組織を有するターゲット材を形成することができる。
なお、本発明の技術範囲は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
In the above-described embodiment, the target material is formed on the outer periphery of the cylindrical backing tube by the thermal spraying method. However, the target material may be formed on the surface of the flat backing plate by the thermal spraying method. Also in this case, similarly to the embodiment, it is possible to form a target material having a lamellar structure composed of at least a Si metal phase and a metal M phase.
Note that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

Claims (10)

基材と、当該基材の表面に形成されているターゲット材とを含み、
前記ターゲット材は、金属元素Mを8原子%以上66原子%以下の範囲内にて含有し、残部がSi及び不可避不純物からなる組成を有し、
金属M相と、金属Si相とを有し、
X線回折において、金属Siの(111)面のピークの積分強度ISiと、MSiで示される各シリサイド化合物のピークの積分強度の合計Isumとの比率Isum/ISi×100が、10%以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
Including a base material and a target material formed on the surface of the base material,
The target material contains the metal element M in a range of 8 atomic% or more and 66 atomic% or less, and has a composition including a balance of Si and unavoidable impurities,
Having a metal M phase and a metal Si phase,
In X-ray diffraction, the ratio I sum / I Si × 100 of the integrated intensity I Si of the peak on the (111) plane of the metal Si and the sum I sum of the integrated intensity of the peak of each silicide compound represented by M x Si y. Is not more than 10%.
前記ターゲット材は、厚さ方向断面における金属M相の面積率が、5%以上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。   The sputtering target according to claim 1, wherein the target material has an area ratio of the metal M phase in a cross section in a thickness direction of 5% or more. 前記ターゲット材において、厚さ方向断面の金属M相に係る長軸と短軸との長さの比の平均値が2.0以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のスパッタリングターゲット。   3. The sputtering according to claim 1, wherein in the target material, an average value of a length ratio between a major axis and a minor axis of the metal M phase in a thickness direction cross section is 2.0 or more. 4. target. 前記ターゲット材において、抗折強度が、40N/mm以上であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。 4. The sputtering target according to claim 1, wherein the target material has a bending strength of 40 N / mm 2 or more. 5. 前記ターゲット材において、理論密度比率が、90%以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。   The sputtering target according to any one of claims 1 to 4, wherein the target material has a theoretical density ratio of 90% or more. 前記ターゲット材において、ターゲット材全体の金属元素Mの含有量の平均値Xに対して、ターゲット材中の各部位における金属元素Mの含有量が±3原子%以内の範囲にあることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。   In the above-mentioned target material, the content of the metal element M in each part of the target material is within ± 3 atomic% with respect to the average value X of the content of the metal element M in the entire target material. The sputtering target according to any one of claims 1 to 5. 前記金属元素Mが、融点が金属Siの融点の温度よりも高い温度である高融点金属元素であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。   The sputtering target according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal element M is a high melting point metal element having a melting point higher than the melting point of metal Si. 前記高融点金属元素がCo、Cr、Mo、Ni、Nb、Ta、Ti、W及びZrからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素であることを特徴とする請求項7に記載のスパッタリングターゲット。   The sputtering target according to claim 7, wherein the refractory metal element is at least one metal element selected from the group consisting of Co, Cr, Mo, Ni, Nb, Ta, Ti, W, and Zr. 金属元素Mの粉末と金属Siの粉末からなる混合粉末を用いて、基材に溶射を行い、当該基材の表面にターゲット材を形成するスパッタリングターゲットの製造方法であって、前記金属元素Mの粉末と前記金属Siの粉末のそれぞれの粒度分布において、累積頻度のD10とD90での粒径の差が150μm以内であ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。 A method for producing a sputtering target in which a base material is sprayed by using a mixed powder composed of a powder of a metal element M and a powder of a metal Si to form a target material on the surface of the base material . A method for manufacturing a sputtering target, wherein the difference between the particle diameters at the cumulative frequencies D10 and D90 in the respective particle size distributions of the powder and the metal Si powder is within 150 μm . 前記金属元素Mの粉末と前記金属Siの粉末のそれぞれの粒度分布において、累積頻度のD30とD70での粒径の差が50μm以内であることを特徴とする請求項9に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。 10. The sputtering target according to claim 9, wherein, in each particle size distribution of the powder of the metal element M and the powder of the metal Si, the difference between the particle diameters at the cumulative frequencies D30 and D70 is within 50 μm. 11. Production method.
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