JP2002069625A - スパッタリングターゲットの製造方法 - Google Patents
スパッタリングターゲットの製造方法Info
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Abstract
工程を要せずして、大型でかつ良好な均一微細組織を有
するスパッタリングターゲットを製造するための効率的
な方法を提供すること。 【解決手段】 本発明によるスパッタリングターゲット
の製造方法は、スパッタリングターゲット原料を溶解、
鋳造することによって鋳造インゴットを形成し、該イン
ゴット形成物の押し湯部分を除去したのち、得られた鋳
造インゴットに対してホットプレスを行うことによって
所定形状に圧縮加工することを特徴とする。
Description
よる薄膜形成に使用されるスパッタリングターゲットに
関し、特に長時間を要する圧延工程を要せずして、大型
でかつ良好な均一微細組織を有するスパッタリングター
ゲットを製造するための効率的な方法に関する。
gnetoresistance)ヘッド材料用としてPtMn系合
金、CoPt系合金およびCoCrPt系合金などから
なるスパッタリングターゲットが使用されている。
ド、MIG(Metal-In-Gap)ヘッド用のスパッタリング
ターゲット材として、CoZrNb系合金やFeTa系
合金が使用され、さらにハードディスクの磁性膜用スパ
ッタリングターゲット材として、CoCrPtTaZr
系合金、CoCrPtB系合金やCoCrPtTa系合
金などが使用されている。
ットは、通常、スパッタリングターゲットを構成する構
成金属原料を真空中において溶解し、鋳造し、鋳造後、
得られた鋳造インゴットを圧延したのち、所定の機械加
工(たとえば、切削加工等)を行うことによって得られ
る。また、上記の鋳造工程における鋳型としては、アル
ミナやマグネシア製の容器が用いられ、溶湯を鋳型に注
入してこれを冷却することによってインゴットが形成さ
れている。
においては、高Crや高Ptや高Bの組成からなる比較
的高硬度で脆い材料の場合においては、圧延に予想以上
の時間がかかり、これがコスト上昇の要因となってい
る。たとえば、このような高硬度の鋳造インゴットを圧
延する場合、圧延条件としては、0.3〜0.7mm/パ
スで、通常1回の加熱に30〜40分の時間を要する。
したがって、たとえば、40mmの厚さのインゴットを所
定の7mmの厚さにまで圧延を行うためには、約40時間
かかることになる。また、高硬度で脆い材料の場合は、
加工率を大きくできないので、材料中に鋳造時の巣がそ
のまま残存したり、鋳造時の金属組織が部分的に残るた
め、結晶粒の均一微細化の点においても満足のいくもの
ではないという問題がある。特に、PtMn系材料にあ
っては、これを溶解法で製造する場合に形成物中に巣が
残り易く、歩留まりが低下したり、鋳造組織がそのまま
残存して均一性が劣るという問題もある。また、従来の
方法ではターゲットを大型化(たとえば250φ以上)
することは困難であり、歩留りの点で不利である。
ギー高負荷的な従来の圧延工程を要せずして、大型でか
つ良好な均一微細組織を有するスパッタリングターゲッ
トを製造するための効率的な方法を提供することを目的
とする。
めに、本発明によるスパッタリングターゲットの製造方
法は、スパッタリングターゲット原料を溶解、鋳造する
ことによって鋳造インゴットを形成し、該インゴット形
成物の押し湯部分を除去したのち、得られた鋳造インゴ
ットに対してホットプレスを行うことによって所定形状
に圧縮加工することを特徴とする。
質的に、追加的な圧延工程、特に初期段階の圧延工程を
実質的に含まない。
タリングターゲット原料を溶解、鋳造を、CaO製ルツ
ボ中において、好ましくはTiを添加して行う。
は、上記ホットプレス工程を、非酸化性雰囲気中におい
て、前記鋳造インゴットを構成する合金材料の相変化点
を超える温度条件で行い、さらに好ましくは、温度10
00〜1200℃、圧力50〜500kg/cm2、加工率5
〜90%の条件で行う。
後、さらに比較的短時間の圧延を行うこともでき、この
ような態様も本発明の範囲に含まれる。
ットは、特に圧延加工が困難な金属ないし合金材料系か
らなる。具体的には、本発明は、PtMn系、CoZr
Nb系、FeTa系、CoCrPtTaZr系、CoC
rPtB系、またはCoCrPtTa系合金からなるス
パッタリングターゲットに特に好適であるが、本発明
は、これらに限定されるものではない。
ゲットの製造方法は、スパッタリングターゲット原料を
溶解、鋳造することによって鋳造インゴットを形成し、
該インゴット形成物の押し湯部分を除去したのち、得ら
れた鋳造インゴットに対してホットプレスを行うことに
よって所定形状に圧縮加工することを特徴とするもので
ある。
程に即して具体的に説明する。
タリングターゲット原料を溶解し、鋳造することによっ
て鋳造インゴットを形成する。本発明によるスパッタリ
ングターゲットは、特に圧延加工が困難な金属ないし合
金材料系が主としてその対象となり得る。具体的には、
本発明は、PtMn系、CoZrNb系、FeTa系、
CoCrPtTaZr系、CoCrPtB系、またはC
oCrPtTa系合金からなるスパッタリングターゲッ
トに特に好適であるが、本発明は、これらに限定される
ものではない。
通常、真空中において行われる。この場合の溶解鋳造
は、通常、1350〜1500℃、好ましくは1400
〜1450℃の条件において行うことが好ましい。
述するホットプレスの態様に対応するような形態のルツ
ボが好ましく用いられ得るが、たとえば円筒形状のルツ
ボが用いられ得る。本発明の好ましい態様においては、
特に、CaO製のルツボを使用することが低酸素含量の
スパッタリングターゲットを製造する上において最も好
ましい。この態様において、さらに脱酸素剤としてTi
を添加して溶解鋳造を行うことによって、スパッタリン
グターゲットの低酸素化は飛躍的に向上する。これはC
aO製ルツボと添加Tiとの協同的な作用によって材料
中の酸素が効果的に除去されることによるものと考えら
れる。このような酸素除去効果を得るためのTiの添加
量としては、溶解原料の合計量に対して0.001〜
2.0重量%程度が好ましく、さらに好ましくは0.0
3〜1.0重量%の範囲である。
を鋳型に注入し、凝固させることによってインゴット形
成物を得る。この場合の鋳型としては、後述するホット
プレスの態様に対応するような形態の鋳型が好ましく用
いられ得るが、たとえば円筒形状の鋳型が用いられ得
る。
常、鋳型上部の押し湯部分を切断除去する。このような
押し湯部分は、鋳造金属相において局在化した巣を含む
不良部分を意味するが、本発明においては、このように
切除された押し湯部分を再度リサイクルしてスパッタリ
ングターゲット原料として再利用することができる点で
工業的に有利である。すなわち、切除された押し湯を次
の鋳造インゴット製造のための原料として再溶解するこ
とができるので、製造コストの削減化を図る上ですこぶ
る効率的である。
うにしてインゴット形成物の押し湯部分を除去して得ら
れた鋳造インゴットに対してホットプレスを行うことに
よって所定形状に圧縮加工を行う。
アルゴン等の不活性ないし非酸化性雰囲気中において、
鋳造インゴットを構成する合金材料の融点を超えない温
度条件下で行うことが好ましく、さらに好ましくは融点
よりも50度以上低い温度条件下で行うことが適切であ
る。
が、通常、PtMn系では、900〜1300℃、さら
に好ましくは1000〜1200℃程度であり、さら
に、CoZrNb系、FeTa系、CoCrPtTaZ
r系、CoCrPtB系およびCoCrPtTa系で
は、900〜1200℃、さらに好ましくは1000〜
1100℃程度である。
範囲において、圧力50〜500kg/cm2、さらに好まし
くは250〜400kg/cm2、加工率5〜90%、さらに
好ましくは60〜90%の条件で行うことが望ましい。
インゴットの鋳造組織が実質的に崩壊して均一な微細組
織に変化する。したがって、鋳造時の巣も実質的に消失
して良好な金属組織が得られる。
程を採用することによって、従来、困難かつエネルギー
負荷的な作業として強いられていた圧延工程を本質的に
省くことが可能となる。したがって、本発明は、追加的
な圧延工程、特に従来長時間の工程作業が必要であった
初期段階の圧延工程を実質的に含まないことを特徴とし
ている。
工程を採用することができないことを意味するものでは
ない。すなわち、本発明の方法においては、ホットプレ
スの後、さらに比較的短時間の圧延を行うことによって
最終的な厚さ制御のための加工を別途行うことも可能で
あり、このような態様も本発明の範囲に含まれる。
さらに必要に応じて機械加工(たとえば、切削加工等)
を行うことによって、所定のスパッタリングターゲット
が得られる。
は、通常、所定のバッキングプレートに接合される。
は、下記の実施例の態様に限定されるものではない。
ーゲットを製造した。
0.3−29.7wt%) Pt片(40×20×1mm,3N5)7,030g、
Mn片(10×8×2mm,3N)2,970g合計1
0,000gをCaO製ルツボにいれて、真空溶解炉内
で高周波溶解により溶かした。
Torr以下まで、真空引きを行った。約2時間後に予
め用意した円筒形の鋳型に鋳造し(鋳造温度1450
℃、、Ar雰囲気、鋳造時の真空度60cmHg)、8
0φ×140tのインゴットを作製した。
分(押し湯)を切断し除去した。このようにして切断さ
れた押し湯部分は次のロットの原料となる。残り80φ
×80tの円柱インゴットを真空置換後、Arガス雰囲
気中においてホットプレスした。90分で1150℃ま
で昇温後、温度1150℃、圧力330kg/cm2の条件で
縦方向に約30分間圧縮を行った。その結果、270φ
×7tの円盤状のスパッタリングターゲットが得られ
た。
巣が認められず、結晶粒径が比較的小さく(粒径0.5
mm未満)均質な微細構造を有するものであった。また、
酸素含有量は35ppmであった。
ングターゲットを製造した。
6mol%(55.24−15.23−28.58−
8.95wt%) 原料としての、Co片(20×20×5mm,3N
5)、Cr片(30×30×8mm,3N)、Pt片
(40×20×1mm,3N5)、B粒子(5〜8mm、
2Nup)合計20kg(2012cm3)をCaO製ル
ツボにいれて、真空溶解炉内で高周波溶解により溶解鋳
造した。
Torr以下まで、真空引きを行った。約2時間後に予
め用意した円筒形の鋳型に鋳造し(鋳造温度1450
℃、、Ar雰囲気、鋳造時の真空度60cmHg)、1
00φ×250tのインゴットを作製した。
分(押し湯)を切断し除去した。このようにして切断さ
れた押し湯部分は次のロットの原料となる。残り100
φ×180tの円柱インゴットをArガス雰囲気中にお
いてホットプレスした。90分で1100℃まで昇温
後、温度1100℃、圧力350kg/cm2の条件で縦方向
に約30分間圧縮を行った。130×250mmのHPダ
イス型に入れて43mmHまでプレスした(HP加工率7
6%)。
0×250×43mm)を、縦横方向に圧延して、170
×920×9mmの板とした(圧延加工率79%)。
出して製品とした。
に、本発明によるスパッタリングターゲットの製造方法
によれば、スパッタリングターゲット原料を溶解、鋳造
することによって鋳造インゴットを形成し、該インゴッ
ト形成物の押し湯部分を除去したのち、得られた鋳造イ
ンゴットに対してホットプレスを行うことによって所定
形状に圧縮加工するようにしたので、長時間かつエネル
ギー負荷的な従来の圧延工程を要せずして、大型でかつ
良好な均一微細組織を有するスパッタリングターゲット
を効率的に製造することが可能となる。
Claims (9)
- 【請求項1】スパッタリングターゲット原料を溶解、鋳
造することによって鋳造インゴットを形成し、該インゴ
ット形成物の押し湯部分を除去したのち、得られた鋳造
インゴットに対してホットプレスを行うことによって所
定形状に圧縮加工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 - 【請求項2】追加的な圧延工程、特に初期段階の圧延工
程を実質的に含まない、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】前記スパッタリングターゲット原料を溶
解、鋳造を、CaO製ルツボ中において、好ましくはT
iを添加して行う、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】前記ホットプレスを、非酸化性雰囲気中に
おいて、前記鋳造インゴットを構成する合金材料の相変
化点を超える温度条件で行う、請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】前記ホットプレスを、温度1000〜12
00℃、圧力50〜500kg/cm2、加工率5〜90%の
条件で行う、請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】前記ホットプレスの後、さらに比較的短時
間の圧延を行う、請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】スパッタリングターゲットが、圧延加工が
困難な材料系からなる、請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】スパッタリングターゲットが、PtMn系
合金からなる、請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】スパッタリングターゲットが、CoZrN
b系合金、FeTa系合金、またはCoCrPtTaZ
r系合金、CoCrPtB系合金およびCoCrPtT
a系合金からなる群から選ばれた1種からなる、請求項
7に記載の方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000265554A JP2002069625A (ja) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | スパッタリングターゲットの製造方法 |
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JP2002069625A5 JP2002069625A5 (ja) | 2007-09-20 |
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---|---|
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- 2000-09-01 JP JP2000265554A patent/JP2002069625A/ja active Pending
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