高純度鈦錠、其制造方法及鈦濺射靶的制作方法
【專利摘要】一種鈦錠，其為除了添加元素和氣體成分以外的純度為99.99質(zhì)量％以上的高純度鈦錠，其特征在于，含有合計(jì)0.1～100質(zhì)量ppm的選自S、P或B中的一種以上非金屬元素作為添加成分，在同一錠內(nèi)的上部、中間部、底部的非金屬元素的偏差為±200％以內(nèi)。一種鈦錠的制造方法，所述鈦錠含有0.1～100質(zhì)量ppm的非金屬元素，其特征在于，在制造除了添加元素和氣體成分以外的純度為99.99質(zhì)量％以上的高純度鈦錠時(shí)，將作為非金屬元素的S、P或B以金屬間化合物或母合金的形式添加到熔煉的鈦中。本發(fā)明的課題在于提供高純度鈦，其中，通過添加選自S、P或B中的一種以上非金屬元素，減少了錠內(nèi)及錠間的非金屬元素含量的偏差，并且具有均勻的組織且提高了強(qiáng)度。
【專利說明】高純度鈦錠、其制造方法及鈦濺射靶

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高純度鈦錠、其制造方法及鈦濺射靶，在含有非金屬元素的高純度鈦 錠或靶中，錠內(nèi)及不同錠間或靶內(nèi)、靶間的偏差少，具有均勻的組織，且強(qiáng)度高。另外，關(guān)于 本說明書中記載的雜質(zhì)濃度，全部以質(zhì)量ppm(massppm)表示。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，以半導(dǎo)體的飛躍式進(jìn)步為開端，產(chǎn)生了各種各樣的電子設(shè)備，并且時(shí)刻進(jìn) 行著其性能的提高和新設(shè)備的開發(fā)。
[0003] 其中，傾向于電子、器件設(shè)備更微小化且提高集成度。在這些諸多制造工序中形成 許多薄膜，鈦也由于其特殊的金屬性質(zhì)而以鈦及其合金膜、硅化鈦膜或者氮化鈦膜等形式 用于許多電子設(shè)備薄膜的形成。
[0004] 通常，上述的鈦及其合金膜、硅化鈦膜或者氮化鈦膜等可以通過濺射、真空蒸鍍等 物理蒸鍍法形成。特別是，高純度鈦被用作半導(dǎo)體的布線材料。
[0005] 通常，半導(dǎo)體的布線通過濺射法形成。該濺射法為使Ar+等正離子與設(shè)置在陰極 的錠發(fā)生物理碰撞從而利用該碰撞能量放出構(gòu)成錠的金屬原子的方法。為了形成氮化物， 可以通過使用鈦或其合金作為錠，并在氬氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w氣氛中進(jìn)行濺射來形成。
[0006] 最近，為了提高生產(chǎn)效率而存在高速濺射（高功率濺射）的需求，此時(shí)存在如下問 題：有時(shí)錠中發(fā)生龜裂或破裂，這成為阻礙穩(wěn)定濺射的主要因素。因此，重要的是鈦?zhàn)陨砭?有強(qiáng)度。作為鈦靶及鈦靶的制造方法的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)，可以舉出下面的專利文獻(xiàn)1、專利文 獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3、專利文獻(xiàn)4、專利文獻(xiàn)5、專利文獻(xiàn)6、專利文獻(xiàn)7、專利文獻(xiàn)8。另外，作為 高純度鈦的制造方法，可以舉出專利文獻(xiàn)9、專利文獻(xiàn)10、專利文獻(xiàn)11。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :國際公開W001/038598號公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)2 :日本特表2001-509548號公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開平9-25565號公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2000-219922號公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開2010-235998號公報(bào)
[0014] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開平10-140339號公報(bào)
[0015] 專利文獻(xiàn)7 :日本專利第3621582號公報(bào)
[0016] 專利文獻(xiàn)8 :日本特表2004-518814號公報(bào)
[0017] 專利文獻(xiàn)9 :日本特開平8-225980號公報(bào)
[0018] 專利文獻(xiàn)10 :日本特開平9-25522號公報(bào)
[0019] 專利文獻(xiàn)11 :日本特開2000-204494號公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 發(fā)明所要解決的問題
[0021] 本發(fā)明的目的在于提供尤其對鈦靶有用的、高品質(zhì)的高純度鈦錠，對于高純度鈦 而言，能夠提高鈦的強(qiáng)度，并且實(shí)現(xiàn)鈦組織的均勻化，尤其即使在高功率濺射（高速濺射） 時(shí)也不會(huì)發(fā)生龜裂或破裂，能夠使濺射特性穩(wěn)定。
[0022] 為了達(dá)成上述目的而需要的高純度鈦錠是在高純度鈦中均勻分布有幾重量 ppm?幾十重量ppm濃度的添加元素的高純度鈦錠。
[0023] 電子束（EB)熔煉法是適合有效地熔煉高純度金屬而得到錠的目的的熔煉法，但 是并不適合作為合金錠、尤其是含有微量元素的錠的制作方法。其理由為：通常的合金熔煉 爐是用于得到目標(biāo)組成的均勻合金的合金保溫爐，或者在爐的結(jié)構(gòu)中具有熔池，而EB熔煉 爐的熔池僅為錠上部的凝殼（7力 >)部，為了得到均勻的合金組成而需要一定組成的原 料合金的供給機(jī)構(gòu)。
[0024] 另外，EB熔煉中的凝殼部始終存在作為金屬熔體與固體錠的邊界的凝固界面，因 而存在在該界面產(chǎn)生由各組成金屬的平衡分配系數(shù)導(dǎo)致的組成偏移、即偏析這樣的問題。 另外，由于伴隨有EB的強(qiáng)烈加熱效果，因而還存在由合金的各組成元素的蒸發(fā)速度不同而 導(dǎo)致產(chǎn)生組成偏移這樣的問題。
[0025] 本申請發(fā)明保持了作為EB熔煉的優(yōu)點(diǎn)的能夠制作高純度鈦錠這樣的功能，并且 通過創(chuàng)意設(shè)計(jì)解決作為EB熔煉爐的上述弱點(diǎn)的在合金熔煉方面的問題，能夠通過EB熔煉 法制作使微量的添加元素均勻分布的高純度鈦錠。
[0026] 用于解決問題的手段
[0027] 由此，本發(fā)明提供以下發(fā)明。
[0028] 1) -種高純度鈦，其為除了添加元素和氣體成分以外的純度為99. 99質(zhì)量％以上 的高純度鈦錠或靶，其特征在于，含有合計(jì)〇. 1?100質(zhì)量ppm的選自S、P或B中的一種以 上非金屬兀素作為添加成分，在同一錠或祀內(nèi)的上部、中間部、底部的非金屬兀素的偏差為 ±200%以內(nèi)。
[0029] 2)如上述1)所述的高純度鈦，其特征在于，在同一錠內(nèi)的中間部的非金屬元素的 面內(nèi)（徑向的）偏差為±200%以內(nèi)。
[0030] 3)如上述1)或2)所述的高純度鈦，其特征在于，在不同錠間的非金屬元素的偏差 為±200%以內(nèi)。
[0031] 4)如上述1)?3)中任一項(xiàng)所述的高純度鈦，其特征在于，所述非金屬元素的偏差 為±100%以內(nèi)。
[0032] 5)如上述1)?4)中任一項(xiàng)所述的鈦錠，其特征在于，在添加選自S、P或B中的 一種以上非金屬元素時(shí)，以母合金的形式添加具有2000?18000平方毫米的截面積、厚度 為1?10毫米的小片。
[0033] 6)如上述1)?5)中任一項(xiàng)所述的鈦錠，其為使用電弧熔煉法或EB熔煉法制作的 高純度鈦錠，其特征在于，在電弧熔煉法或EB熔煉的熔煉開始時(shí)刻，將微量元素的添加濃 度增加至目標(biāo)組成濃度的3倍濃度，隨著接近熔煉結(jié)束，將該添加量降低至目標(biāo)組成濃度 的1/3倍濃度。
[0034] 本發(fā)明進(jìn)一步提供以下發(fā)明。
[0035] 7) -種鈦的制造方法，所述鈦含有0. 1?100質(zhì)量ppm的非金屬元素，其特征在 于，在制造除了添加元素和氣體成分以外的純度為99. 99質(zhì)量％以上的高純度鈦錠時(shí)，將 作為非金屬元素的S、P或B以金屬間化合物或母合金的形式添加到熔煉的鈦中。
[0036] 8)如上述7)所述的鈦的制造方法，其特征在于，在同一錠內(nèi)的上部、中間部、底部 的非金屬元素的偏差為±200%以內(nèi)。
[0037] 9)如上述8)所述的鈦的制造方法，其特征在于，在同一錠內(nèi)的中間部的非金屬元 素的面內(nèi)（徑向的）偏差為±200%以內(nèi)。
[0038] 10)如上述7)?9)中任一項(xiàng)所述的鈦的制造方法，其特征在于，不同錠間的非金 屬元素的偏差為±200%以內(nèi)。
[0039] 11)如上述7)?10)中任一項(xiàng)所述的鈦的制造方法，其特征在于，上述非金屬元素 的偏差為±100%以內(nèi)。
[0040] 12)如上述7)?11)中任一項(xiàng)所述的鈦錠，其特征在于，在添加選自S、P或B中 的一種以上非金屬元素時(shí)，以母合金的形式添加具有2000?18000平方毫米的截面積、厚 度為1?10毫米的小片。
[0041] 13)如上述7)?12)中任一項(xiàng)所述的鈦錠，其為使用電弧熔煉法或EB熔煉法的鈦 錠的制造方法，其特征在于，在電弧熔煉法或EB熔煉的熔煉開始時(shí)刻，將微量元素的添加 濃度增加至目標(biāo)組成濃度的3倍濃度，隨著接近熔煉結(jié)束，將該添加量降低至目標(biāo)組成濃 度的1/3倍濃度，由此進(jìn)行熔煉。
[0042] 14) 一種鈦濺射靶，其通過對權(quán)利要求1?6)中任一項(xiàng)所述的鈦錠進(jìn)行機(jī)械加工 而制作。
[0043] 發(fā)明效果
[0044] 對于高純度鈦錠或靶而言，通過添加選自S、P或B中的一種以上非金屬元素，具有 能夠減少錠內(nèi)及錠間的非金屬元素含量的偏差、并且具備均勻組織且使強(qiáng)度提高這樣優(yōu)良 的效果。由此，能夠提供優(yōu)良的材料作為半導(dǎo)體的鈦布線材料。尤其具有即使在高功率濺 射（高速濺射）時(shí)，也不會(huì)發(fā)生龜裂或破裂、使濺射特性穩(wěn)定、能夠進(jìn)行高品質(zhì)的成膜這樣 的優(yōu)良效果。

【具體實(shí)施方式】
[0045] 本申請發(fā)明的高純度鈦錠的制作中使用電弧熔煉法或EB熔煉法。其中，EB熔煉為 如下方法：將通過給料器供給的原料海綿鈦依次且連續(xù)地在超高真空中進(jìn)行電子束（EB) 照射，由此使熔融的鈦蓄積在水冷銅坩堝中，并向下側(cè)緩慢進(jìn)行拉出，由此進(jìn)行鈦錠的制 作。
[0046] 對于鈦錠的制造而言，EB熔煉法是有效的方法，但是電弧熔煉法也可以按照同樣 的工序制造鈦錠。在以下的說明中，代表性地對EB熔煉法進(jìn)行說明，但是根據(jù)需要也進(jìn)行 電弧熔煉法的說明。
[0047] 錠制作速度取決于EB熔煉裝置的規(guī)模，大約為每分鐘1?10kg，若要對其添加添 加劑使得目標(biāo)添加元素濃度達(dá)到幾十質(zhì)量ppm，則設(shè)定為每分鐘0. 01?lg的添加量。
[0048] 若目標(biāo)濃度為幾質(zhì)量ppm，則設(shè)定為更微量的添加量。該程度的量的添加劑為粉末 狀形態(tài)，即使想要直接連續(xù)地向通過給料器傳送的海綿鈦添加精確的量，由于添加劑落入 給料器裝置的縫隙間或者粉末漂浮在熔液上而使組成變化，因而存在如下問題：將微量的 添加劑直接與海綿鈦一起供于EB熔煉在EB熔煉裝置的結(jié)構(gòu)上是非常困難的。
[0049] 因此，通過制作母合金并在EB熔煉時(shí)將其添加到海綿鈦中，嘗試制作了包含微量 添加元素的鈦錠。然而，必須保證所制作的母合金內(nèi)的添加元素濃度是均勻的。
[0050] 由此，通過凝殼熔煉法進(jìn)行母合金制作。凝殼熔煉法中，基于電磁感應(yīng)的攪拌效果 起作用，因而添加元素在熔融狀態(tài)的鈦中均勻混合，而且凝殼始終與水冷銅坩堝接觸，因而 在熔煉結(jié)束后熔融狀態(tài)的鈦被迅速冷卻，因此添加元素在鈦錠內(nèi)不發(fā)生偏析，能夠制作具 有均勻濃度分布的鈦錠。
[0051] 另外，作為凝殼熔煉的優(yōu)點(diǎn)，與使用陶瓷坩堝的通常的熔煉法不同，坩堝構(gòu)成元素 不會(huì)作為雜質(zhì)混入，因此能夠得到高純度的鈦錠。
[0052] 接著，對通過凝殼熔煉制作的母合金進(jìn)行切斷。此處，需要使切斷的母合金片形成 易于與海綿鈦混合的尺寸。通常，海綿鈦為具有約50?約150毫米的尺寸偏差的不規(guī)則形 狀。
[0053] 因此，作為所切斷的母合金的尺寸，設(shè)定為具有2000?18000平方毫米的截面積 和1?10毫米的厚度的形狀。通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，裁切成這種形狀的母合金的大量小片與海綿 鈦良好混合。因此，可以說將上述母合金的尺寸設(shè)定為上述尺寸是用于使雙方的混合良好， 實(shí)現(xiàn)鈦錠的成分組成的均質(zhì)化的一大優(yōu)點(diǎn)。
[0054] 由此，開發(fā)了向通過EB熔煉得到的高純度鈦錠添加微量元素的方法，溶質(zhì)元素相 對于母相金屬的平衡分配系數(shù)大時(shí)、即微量添加元素相對于鈦的平衡分配系數(shù)大時(shí)，液相 或固相鈦中的微量添加元素的濃度大大不同，因而有可能產(chǎn)生偏析現(xiàn)象。
[0055] 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鈦錠的底部和頂部中的微量添加元素濃度未均勻分布。因此，由錠制作 濺射靶時(shí)，鈦靶中含有的微量添加元素濃度根據(jù)從鈦錠中切出的部位不同而不同，有可能 不能保證制作相同品質(zhì)的鈦靶。
[0056] 作為解決該問題的方案，對利用母合金法的微量元素添加方式進(jìn)一步加以改良。 艮P，所添加的微量元素相對于鈦發(fā)生正偏析時(shí)，將與海綿鈦一起供于EB熔煉的母合金量在 EB熔煉開始時(shí)刻增大至大于目標(biāo)添加濃度，隨著接近熔煉結(jié)束而使添加量降低。
[0057] 作為本申請發(fā)明的添加成分的選自S、P或B中的一種以上非金屬元素均為發(fā)生正 偏析的物質(zhì)。
[0058] 結(jié)果可知，對于在鈦錠中發(fā)生正偏析的微量添加元素的濃度梯度施加添加量的反 梯度，因此能夠消除濃度梯度，使錠上下方向上的濃度梯度均勻化。
[0059] 具體來說，在EB熔煉開始時(shí)刻，將微量元素的添加濃度增加至目標(biāo)組成濃度的約 3倍濃度，隨著接近熔煉結(jié)束而使該添加量逐漸降低至目標(biāo)組成濃度的約1/3倍濃度。
[0060] 由此，在EB熔煉法中可以得到能夠使錠上下方向上的濃度梯度大致均勻化從而 能夠制作偏析少的鈦錠這樣的優(yōu)良效果。
[0061] 另一方面，微量添加元素相對于作為母相的鈦發(fā)生負(fù)偏析（相對于鈦發(fā)生負(fù)偏析 的添加元素少）時(shí)，只要使添加濃度按照目標(biāo)組成濃度進(jìn)行即可。負(fù)偏析的情況下，對于錠 上下方向上的濃度梯度而言，不會(huì)特別成為問題。
[0062] 對于這種添加元素的濃度梯度的調(diào)節(jié)而言，實(shí)際上利用EB熔煉進(jìn)行幾次試驗(yàn)性 熔煉來經(jīng)驗(yàn)性地確定分布作為手段之一是有效的，但是其條件根據(jù)高純度鈦錠熔煉量及添 加元素的種類、濃度而隨時(shí)変化，因而作為更有效且低成本的方法，通過利用模擬軟件對伴 隨有微量元素添加的虛擬EB熔煉進(jìn)行計(jì)算，并由其結(jié)果求出最佳添加量的分布也是有效 且實(shí)用的。
[0063] 本發(fā)明的高純度鈦錠或由該錠制作的濺射靶是純度為99. 99質(zhì)量％以上的高純 度鈦錠。進(jìn)一步，優(yōu)選為99. 995質(zhì)量％以上。當(dāng)然，上述鈦錠的純度不包括添加成分和氣 體成分。
[0064] 通常，相比于其它雜質(zhì)元素，一定程度的氧、氮、氫等氣體成分更多地混入。優(yōu)選這 些氣體成分的混入量少，但是通?；烊氲某潭鹊牧繉τ谶_(dá)成本發(fā)明的目的而言并不會(huì)特別 有害。
[0065] 另外，本說明書中記載的錠包括鑄錠、對該錠進(jìn)行鍛造而得到的錠。另外，有時(shí)根 據(jù)錠的形狀也稱作坯料，所述錠也包括這些形狀。在以下的說明中，主要使用錠進(jìn)行說明， 但是如上所述也包括濺射靶。
[0066] 濺射靶的情況下，有時(shí)對錠進(jìn)行切割，直接使用或著進(jìn)行軋制而制成靶。兩者為相 同材料，因而只要不附加特別的制造工序，成分組成、組織就是相同的。
[0067] 本申請發(fā)明中，作為添加成分，含有合計(jì)0. 1?10質(zhì)量ppm的選自S、P或B中的 一種以上非金屬元素是一大特征。并且，通過含有該非金屬元素，能夠得到在同一錠內(nèi)的上 部、中間部、底部的非金屬元素的偏差達(dá)到± 200 %以內(nèi)的鈦錠。
[0068] 另外，能夠提供在同一錠內(nèi)的中間部的非金屬元素的面內(nèi)（徑向的）偏差為 ± 200 %以內(nèi)的鈦錠，進(jìn)一步能夠提供不同錠間的非金屬元素的偏差為± 200 %以內(nèi)的鈦 錠。
[0069] 這些鈦錠中，能夠使上述非金屬元素的偏差達(dá)到±100%以內(nèi)。
[0070] 在制造除了添加元素和氣體成分以外的純度為99. 99質(zhì)量％以上的高純度鈦錠 時(shí)，將作為非金屬元素的S、P或B以金屬間化合物的形式添加到熔煉的鈦中或者暫時(shí)制成 100?lOOOOppm的母合金，由此能夠制造含有0· 1?100質(zhì)量ppm的非金屬元素的99. 99 質(zhì)量％以上的高純度鈦錠。
[0071] 僅向熔煉的鈦中添加s、P的情況下，在熔煉工序中S、P揮發(fā)，無法使S殘留在錠 中。通過以金屬間化合物的形式添加，才能夠使其含有S、p。作為金屬間化合物，可以使用 MgS、CaS、ZnS、CdS、PbS、HgS、TiS 2等。對于P也是同樣的。另外，在該熔煉時(shí)，在金屬間化 合物內(nèi)，S、P與Ti結(jié)合而含于Ti錠中，而Mg等揮發(fā)。
[0072] 另一方面，雖然B不太揮發(fā)，但是以單質(zhì)形式加入時(shí)，熔點(diǎn)與Ti的1668°C相比非常 高，達(dá)到約2030°C，從而未熔解而殘留。另外，若提高溫度，則在該溫度以上會(huì)發(fā)生升華，因 而無法含于鈦中。因此，可以以含有100?lOOOOppm的TiB 2或8的母合金的形式進(jìn)行添 加。
[0073] 另外，若為了抑制錠內(nèi)或錠間的偏差而暫時(shí)制成母合金進(jìn)行添加，則能夠進(jìn)一步 抑制偏差。
[0074] 另外，如下述實(shí)施例所示，錠的強(qiáng)度高，并且即使受到熱影響也具有高強(qiáng)度。由此， 能夠得到抑制錠發(fā)生龜裂、破裂的重大效果。同樣地，能夠制造均勻含有S、P或B的靶。
[0075] 如上所述，能夠使S、P或B均勻的原因在于，以金屬間化合物的形式添加，甚至制 成母合金，由此在熔煉時(shí)S、P不會(huì)蒸發(fā)、B不會(huì)未熔化或揮發(fā)而含于錠內(nèi)。
[0076] 錠的強(qiáng)度高，并且即使受到熱影響也表現(xiàn)出高強(qiáng)度，這具有能夠抑制錠發(fā)生龜裂 或破裂的效果。而且，對于該現(xiàn)象而言，不僅濺射開始前的錠，而且即使在靶的濺射時(shí)受到 700°C這樣的高溫的熱影響，也具有抑制靶發(fā)生龜裂或破裂的效果。另外，能夠得到穩(wěn)定的 濺射特性，對于成膜的均勻性有效。
[0077] 此外，靶的強(qiáng)度高，并且即使受到熱影響也表現(xiàn)出高強(qiáng)度，因此對于濺射時(shí)的翹曲 或?yàn)R射電源的開/關(guān)導(dǎo)致的熱應(yīng)力、熱疲勞，能夠降低在靶表面施加的應(yīng)變，具有能夠有效 地防止靶的破裂的效果。
[0078] 通過使鈦錠自身為高純度并且均含有合計(jì)0· 1?100質(zhì)量ppm的選自S、P或B中 的一種以上非金屬元素作為添加成分，能夠達(dá)成以上效果，這些數(shù)值范圍表示能夠?qū)崿F(xiàn)本 申請發(fā)明的有效性的范圍。
[0079] 低于下限值的情況下不能達(dá)成本申請發(fā)明的目的，并且高于上限值不能保障作為 高純度錠的純度，因此設(shè)定為上述范圍。
[0080] 為了制造高純度鈦，可以使用已知的鎂熱還原法（Kroll法）或熔鹽電解法。混 合規(guī)定量的由此得到的鈦和上述選自s、P或B中的一種以上非金屬元素，進(jìn)行電弧熔煉或 EB(電子束）熔煉，使其冷卻凝固制作錠，在800?950°C實(shí)施熱鍛或熱擠出等熱塑性加工 而制作坯料。通過這些加工，能夠破壞錠的不均勻和粗大化的鑄造組織而均勻微細(xì)化。
[0081] 對于由此得到的坯料，反復(fù)實(shí)行冷鍛或冷擠出等冷塑性變形而賦予坯料高應(yīng)變， 由此使錠的結(jié)晶組織成為30 μ m以下的均勻微細(xì)組織。
[0082] 接著，切割該坯料，制作與錠體積相當(dāng)?shù)念A(yù)制件。對該預(yù)制件進(jìn)一步進(jìn)行冷鍛或冷 擠出等冷塑性加工而賦予高應(yīng)變，并且加工成圓板形狀等的靶。
[0083] 這些的制造工序表示用于得到本申請發(fā)明的高純度鈦錠及靶的方法的一個(gè)示例， 但是只要通過將作為非金屬元素的S、P或B以金屬間化合物的形式添加到熔煉的鈦中從而 能夠得到除了添加成分和氣體成分以外的錠的純度為99. 99質(zhì)量％以上的高純度鈦錠或 靶，則不特別限于上述制造工序。
[0084] 實(shí)施例
[0085] 接著，對于本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。需要說明的是，本實(shí)施例只是一個(gè)示例，本 發(fā)明不限于該例。即，包括所有本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)包含的實(shí)施例以外的方式或變形。
[0086] (實(shí)施例1)
[0087] 作為向4N5Ti中添加S的方法，使用ZnS金屬間化合物。S添加量設(shè)為lppm，將其 與4N5Ti海綿均勻混合并進(jìn)行熔煉。熔煉方法為電弧熔煉。其結(jié)果是，錠內(nèi)的偏差為頂部： 1. 7ppm、中間：lppm、底部：0· 5ppm，處于±100%以內(nèi)。上述ZnS金屬間化合物的添加物設(shè) 定為具有2000?18000平方暈米的截面積且具有1?10暈米的厚度的形狀。另外，電弧 熔煉時(shí)，在熔煉開始時(shí)刻使微量元素的添加濃度增加至目標(biāo)組成濃度的3倍濃度，隨著接 近熔煉結(jié)束，使該添加量降低至目標(biāo)組成濃度的1/3倍濃度。并且，使熔融的鈦蓄積在水冷 銅坩堝中，向下側(cè)緩慢進(jìn)行拉出，由此制作鈦錠。
[0088] 在中間位置的S的面內(nèi)偏差為：端部0· 6ppm、l/2半徑處（1/2R) :1. Oppm、中心處 1. 2ppm。錠間以平均值計(jì)為：第1批（lot) :0· 7ppm、第5批：1. Oppm、第10批：0· 8ppm，落入 ±100%以內(nèi)。
[0089] 由此制造的革巴也幾乎沒有偏差，為0. 8?1. Oppm。革巴間為0. 7?1. Oppm，也是非 常均勻的。另外，利用EB熔煉法也得到了同樣的結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1. 一種鈦錠，其為除了添加元素和氣體成分以外的純度為99. 99質(zhì)量％以上的高純度 鈦錠，其特征在于，含有合計(jì)0. 1?100質(zhì)量ppm的選自S、P或B中的一種以上非金屬元素 作為添加成分，在同一錠內(nèi)的上部、中間部、底部的非金屬兀素的偏差為±200%以內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的鈦錠，其特征在于，在同一錠內(nèi)的中間部的非金屬元素的面內(nèi) (徑向的）偏差為±200%以內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的鈦錠，其特征在于，在不同錠間的非金屬元素的偏差為 ±200%以內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的鈦錠，其特征在于，所述非金屬元素的偏差為 ±100%以內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的鈦錠，其特征在于，在添加選自S、P或B中的一 種以上非金屬元素時(shí)，以母合金的形式添加具有2000?18000平方毫米的截面積、厚度為 1?10毫米的小片。
6. 如權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的鈦錠，其為使用電弧熔煉法或電子束（EB)熔煉法 制作的高純度鈦錠，其特征在于，在電弧熔煉法或EB熔煉的熔煉開始時(shí)刻，將微量元素的 添加濃度增加至目標(biāo)組成濃度的3倍濃度，隨著接近熔煉結(jié)束，將該添加量降低至目標(biāo)組 成濃度的1/3倍濃度。
7. -種鈦錠的制造方法，所述鈦錠含有0. 1?100質(zhì)量ppm的非金屬元素，其特征在 于，在制造除了添加元素和氣體成分以外的純度為99. 99質(zhì)量％以上的高純度鈦錠時(shí)，將 作為非金屬元素的S、P或B以金屬間化合物或母合金的形式添加到熔煉的鈦中。
8. 如權(quán)利要求7所述的鈦錠的制造方法，其特征在于，在同一錠內(nèi)的上部、中間部、底 部的非金屬元素的偏差為±200%以內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求7所述的鈦錠的制造方法，其特征在于，在同一錠內(nèi)的中間部的非金屬 元素的面內(nèi)（徑向的）偏差為±200%以內(nèi)。
10. 如權(quán)利要求7?9中任一項(xiàng)所述的鈦錠的制造方法，其特征在于，不同錠間的非金 屬元素的偏差為±200%以內(nèi)。
11. 如權(quán)利要求7?10中任一項(xiàng)所述的鈦錠的制造方法，其特征在于，所述非金屬元素 的偏差為±100%以內(nèi)。
12. 如權(quán)利要求7?11中任一項(xiàng)所述的鈦錠，其特征在于，在添加選自S、P或B中的 一種以上非金屬元素時(shí)，以母合金的形式添加具有2000?18000平方毫米的截面積、厚度 為1?10毫米的小片。
13. 如權(quán)利要求7?12中任一項(xiàng)所述的鈦錠，其為使用電弧熔煉法或EB熔煉法的鈦錠 的制造方法，其特征在于，在電弧熔煉法或EB熔煉的熔煉開始時(shí)刻，將微量元素的添加濃 度增加至目標(biāo)組成濃度的3倍濃度，隨著接近熔煉結(jié)束，將該添加量降低至目標(biāo)組成濃度 的1/3倍濃度，由此進(jìn)行熔煉。
14. 一種鈦濺射靶，其通過對權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的鈦錠進(jìn)行機(jī)械加工而制 作。
【文檔編號】B22D21/06GK104114303SQ201380009260
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月14日
【發(fā)明者】八木和人, 日野英治, 新藤裕一朗 申請人:吉坤日礦日石金屬株式會(huì)社