JP3803797B2 - Manufacturing method of high purity Ir material - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高純度Ｉｒ材料の製造方法及び薄膜形成用高純度Ｉｒ材料に関するものである。特には、反強磁性薄膜用Ｉｒ合金材料の原料として使用し得る高純度Ｉｒ材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ用のハードディスクなどの磁気記録装置は、近年急速に小型大容量化が進み、数年後にはその記録密度は２０Ｇｂ／ｉｎ² に達すると予想される。このため、再生ヘッドとしては従来の誘導型ヘッドが限界に近づき、磁気抵抗効果型（ＡＭＲ）ヘッドが用いられ始めている。磁気抵抗効果型ヘッドは、パソコン市場等の拡大に伴い世界的規模で今後急成長が見込まれている。そして、数年のうちには、さらに高密度が期待されている巨大磁気抵抗効果型（ＧＭＲ）ヘッドが実用化されることが現実的となってきた。
ＧＭＲヘッドに使用されるスピンバルブ膜の反磁性膜としてＭｎ−貴金属合金が検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
スピンブルブ膜用の反磁性膜としてＭｎ−Ｉｒ合金に代表されるＩｒ合金が検討されている。これらは通常、焼結あるいは溶解によって製造される。しかし、市販のＩｒをターゲット材の原料として使用した場合には合金溶解時にスプラッシュが生じ、かつ多量のスラグが発生し、鋳造したインゴット内には巣が多く、ターゲット材としての歩留まりが悪かった。
一方、焼結法による場合にはガス放出が多く、焼結密度が上がらないという問題があった。
しかも、これらのＩｒ合金はスパッタリングの際のガス放出やパーティクルの発生及び耐食性にも問題があった。
本発明は、溶融状態におけるスプラッシュの回数が少なくターゲット材としての歩留まりが高く、かつ反強磁性薄膜形成用として最適な高純度Ｉｒ材料を得るための手段を提供することを目的とした。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明者らは鋭意研究を行った結果、Ｉｒ中のガス成分及び揮発性元素等の不純物元素が、溶融状態に大きな影響を与えていることを見いだした。そして、酸浸出処理、脱ガス処理、電子ビーム溶解とを組み合わせることによって、これらの不純物を大幅に低減できることを見いだした。さらに、これによって得られる高純度Ｉｒ材料はスパッタリングの際のパーティクル発生が小さく、耐食性にも優れることを見いだした。
【０００５】
本発明は、この知見に基づき、
１．Ｉｒ原料に、Ｉｒと合金をつくり酸に溶解する金属を添加しＩｒ合金を製造した後、該Ｉｒ合金を酸により浸出することによりＩｒ以外の成分を溶解除去し、得られたＩｒ残渣を脱ガス処理した後、電子ビーム溶解することを特徴とする高純度Ｉｒ材料の製造方法。
【０００６】
２．Ｉｒと合金をつくる金属としてＭｎ，Ｚｎ，ＮｉまたはＣｕを用いることを特徴とする請求項１記載の高純度Ｉｒ材料の製造方法。
【０００７】
３．白金族元素以外の不純物金属元素の含有量が合計で１００ｐｐｍ以下であり、酸素：５０ｐｐｍ以下、窒素：１０ｐｐｍ以下、Ｓ：１０ｐｐｍ以下、Ｃ：１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする薄膜形成用高純度Ｉｒ材料。
【０００８】
４．白金族元素以外の不純物金属元素の含有量が合計で５０ｐｐｍ以下であり、酸素：１０ｐｐｍ以下、窒素：１ｐｐｍ以下、Ｓ：１ｐｐｍ以下、Ｃ：１ｐｐｍ以下であることを特徴とする薄膜形成用高純度Ｉｒ材料、
を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の高純度Ｉｒ材料の原料であるＩｒとしては、市販のＩｒ粉末を用いれば良い。あるいは、Ｉｒ合金ターゲットを製造する際に発生するＩｒ合金切り粉などのＩｒ含有スクラップを使用することも可能である。
【００１０】
上記Ｉｒ原料に、Ｉｒと合金をつくり酸に溶解する金属を添加しＩｒ合金を製造する。ここで、Ｉｒを一端、Ｉｒ合金とするのは、Ｉｒを合金化することにより不純物を原子状にバラバラにして合金元素及び不純物のみを溶かし出すことを目的としている。
Ｉｒ合金をつくり酸に溶解する金属としては、Ｍｎ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｃｕ等が挙げられるが、Ｍｎ−Ｉｒ合金ターゲットを製造する場合には合金成分であるＭｎを用いるのが特に好ましい。これらの添加金属はできるだけ不純物の少ない、高純度のものを使用するべきである。合金中のＩｒの組成範囲は１０〜５０ｗｔ％とすれば良い。Ｉｒが１０ｗｔ％未満では添加物の量が多くなり効率的ではなく、Ｉｒが５０ｗｔ％を超えると合金の融点が高くなるため好ましくない。
合金化は、例えば高周波溶解により７００〜１７００℃で溶解すれば良い。
【００１１】
得られたＩｒ合金は、その後、酸浸出処理を行う。酸としては、硝酸、王水などを用いれば良い。不純物の混入を避けるためできるだけ高純度の酸を使用するべきである。
酸浸出によってＩｒ以外の不純物成分は溶解除去される。
【００１２】
ここで得られたＩｒ残渣に対して脱ガス処理を行う。脱ガス処理は、Ａｒなどの不活性ガスあるいは水素などの還元性ガス雰囲気中で、温度８００〜１５００℃で行なえば良い。この脱ガス処理によって、Ｏ，Ｎ，Ｃなどのガス成分の大部分が除去される。
【００１３】
その後、電子ビーム溶解を行う。電子ビーム溶解によって、Ｐｂ，Ｚｎ，Ｓｎなどの不純物成分が除去される。
【００１４】
上記の方法によって得られた高純度Ｉｒ材料は、不純物含有量が大幅に低減されたものであり、特に磁性薄膜形成用のＭｎ合金材料として最適なものである。すなわち、白金族元素以外の不純物金属元素の含有量が合計で１００ｐｐｍ以下であり、酸素含有量５０ｐｐｍ以下、窒素含有量１０ｐｐｍ以下、Ｓ含有量１０ｐｐｍ以下、Ｃ含有量１０ｐｐｍ以下のものである。白金族元素は、Ｉｒと同族元素でありＩｒ原料中にもある程度含有され、電子ビーム溶解後の高純度Ｉｒ中にも数十ｐｐｍ程度含まれる場合があるが、白金族元素はＩｒとほぼ同じ挙動を示し特に悪影響を及ぼさないことから、特に低減すべき不純物金属元素からは除外した。
【００１５】
白金族元素以外の不純物金属元素は、磁気的特性を悪化させ、また、Ｍｎ合金等の耐食性低下の原因ともなるため、極力低減することが望まれており合計で１００ｐｐｍ以下、好ましくは５０ｐｐｍ以下に低減すべきである。不純物のうち特に酸素及びＳはＭｎ合金等の耐食性を低下させる大きな原因となるため、酸素含有量５０ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下、Ｓ含有量１０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下にまで低減すべきである。
【００１６】
さらに、窒素及びＣは耐食性低下の原因となるだけではなくスパッタリングの際のパーティクル発生の原因の一つであるため、窒素含有量１０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、Ｃ含有量１０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下にまで低減すべきである。
【００１７】
本発明によって得られる高純度Ｉｒ材料は、Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏなどの金属と合金化することによって例えばスパッタリングターゲットなどの磁性薄膜形成用材料とすることができる。その場合には、言うまでもないがＩｒと合金化する元素についてもできるだけ高純度の原料を使用することが望ましい。また、必要に応じて真空脱ガス処理等を行い、ガス成分や揮発成分を除去するべきである。
上記のような方法で得られた高純度Ｉｒ材料とＩｒ以外の合金成分元素とを溶解し、合金化した後鋳造を行う。本発明の高純度Ｉｒ材料を用いた場合にはスプラッシュ現象の発生は少なく、インゴットには巣が少ない。
このようにして得られたＩｒ合金インゴットを機械加工し、スパッタリングターゲット材とすることができる。
さらにＩｒ合金スパッタリングターゲットをスパッタリングすることによって基板上に磁性薄膜を形成することが可能である。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例に基づいて説明するが、本発明はこれによって制限されるものではない。
【００１９】
（実施例１）
市販のイリジウム粉末（純度９９．９％）に高純度Ｍｎ（純度９９．９９％）を添加しアルミナルツボを用いて高周波溶解を行った。雰囲気はＡｒ雰囲気とした。
溶解温度：１５００℃、保持時間５分とした。
溶解後金型に鋳造しＭｎ−２０ｗｔ％Ｉｒ合金を得た。この合金を王水で溶解しＩｒ残渣を得た。得られたＩｒ残渣に対して水素雰囲気中で１０００℃で脱ガス処理を行った。
その後成型しさらに電子ビーム溶解を行ってＩｒインゴットを得た。
これによって、Ｉｒインゴット１ｋｇを得た。Ｉｒインゴット中の不純物は、酸素：５ｐｐｍ、窒素：＜１ｐｐｍ、Ｓ：＜１ｐｐｍ、Ｃ：＜１ｐｐｍ、白金族元素以外の金属不純物元素合計量：１１ｐｐｍであった。
得られた高純度Ｉｒ材料と純度４ＮのＭｎ（酸素：４０ｐｐｍ、窒素：＜１０ｐｐｍ、Ｓ：＜１０ｐｐｍ、Ｃ：１０ｐｐｍ）とを１：１でカルシアルツボで１５００℃で溶解し１０分間保持後鋳造した。
各原料及び高純度Ｉｒ材料及びＭｎ−Ｉｒ合金の組成を表１に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
また、Ｍｎ−Ｉｒ合金溶解時のスプラッシュ回数及び鋳造時のインゴット中の巣の状態を目視で判断した。
得られたＭｎ−Ｉｒ合金の一部を約１０ｍｍ角で切り出し、耐食性試験用のブロック試片とした。
耐食性試験用のブロック試片は、観察面を鏡面研磨した後、温度７０℃、湿度９８％の湿潤試験器内に入れた。１週間後、試料を取り出し錆の発生状況を目視で観察した。
残りのＭｎ−Ｉｒ合金は、機械加工を行い、直径５０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状のスパッタリングターゲットとした。このスパッタリングターゲットを用いてスパッタ試験を行った。
スパッタリングの際に発生した０．３μｍ以上のパーティクル数を測定した。
【００２２】
（実施例２）
Ｍｎ−５０ｗｔ％Ｉｒ合金の切り粉に高純度Ｍｎ（純度９９．９９％）を添加し、アルミナルツボを用いて高周波溶解を行った。雰囲気はＡｒ雰囲気とした。
溶解温度：１５００℃、保持時間２分とした。
溶解後金型に鋳造しＭｎ−２０ｗｔ％Ｉｒ合金を得た。この合金を硝酸（６１％）で溶解しＩｒ残渣を得た。得られたＩｒ残渣に対してＡｒ雰囲気中で１５００℃で脱ガス処理を行った。
その後成型しさらに電子ビーム溶解を行ってＩｒインゴットを得た。
これによって、Ｉｒインゴット約１ｋｇを得た。Ｉｒインゴット中の不純物は、酸素：１５ｐｐｍ、窒素：２ｐｐｍ、Ｓ：５ｐｐｍ、Ｃ：５ｐｐｍ、白金族元素以外の金属不純物元素合計量：８６ｐｐｍであった。
得られた高純度Ｉｒ材料と純度４ＮのＭｎ（酸素：４０ｐｐｍ、窒素：＜１０ｐｐｍ、Ｓ：＜１０ｐｐｍ、Ｃ：１０ｐｐｍ）とを１：１でカルシアルツボで１５００℃で溶解し１０分間保持後鋳造した。
各原料及び高純度Ｉｒ材料及びＭｎ−Ｉｒ合金の組成を表２に示す。
【００２３】
【表２】

【００２４】
実施例１と同様に溶解時のスプラッシュ回数及び鋳造時のインゴット中の巣の状態を目視で判断した。また、耐食性試験を行うと同時にスパッタリングターゲットを作成し、スパッタ試験を行った。
【００２５】
（実施例３）
市販のイリジウム粉末（純度９９．９％）に高純度Ｚｎ（純度９９．９９％）を添加し、アルミナルツボを用いて高周波溶解を行った。雰囲気はＡｒ雰囲気とした。
溶解温度：１５００℃、保持時間５分とした。
溶解後金型に鋳造しＺｎ−２０ｗｔ％Ｉｒ合金を得た。この合金を塩酸（３５％）で溶解しＩｒ残渣を得た。得られたＩｒ残渣に対してＡｒ雰囲気中で１５００℃で脱ガス処理を行った。
その後成型しさらに電子ビーム溶解を行ってＩｒインゴットを得た。
これによって、Ｉｒインゴット約１ｋｇを得た。Ｉｒインゴット中の不純物は、酸素：５ｐｐｍ、窒素：＜１ｐｐｍ、Ｓ：＜１ｐｐｍ、Ｃ：＜１ｐｐｍ、白金族元素以外の金属不純物元素合計量：１１ｐｐｍであった。
得られた高純度Ｉｒ材料と純度４ＮのＭｎ（酸素：４０ｐｐｍ、窒素：＜１０ｐｐｍ、Ｓ：＜１０ｐｐｍ、Ｃ：１０ｐｐｍ）とを１：１でカルシアルツボで１５００℃で溶解し１０分間保持後鋳造した。
各原料及び高純度Ｉｒ材料及びＭｎ−Ｉｒ合金の組成を表３に示す。
【００２６】
【表３】

【００２７】
実施例１と同様に溶解時のスプラッシュ回数及び鋳造時のインゴット中の巣の状態を目視で判断した。また、耐食性試験を行うと同時にスパッタリングターゲットを作成し、スパッタ試験を行った。
【００２８】
（比較例１）
実施例１で用いた市販の純度３Ｎの原料Ｉｒ（酸素：１０００ｐｐｍ、窒素：３００ｐｐｍ、Ｓ：２０ｐｐｍ、Ｃ：１００ｐｐｍ）と純度４ＮレベルのＭｎ（酸素：４０ｐｐｍ、窒素：＜１０ｐｐｍ、Ｓ：＜１０ｐｐｍ、Ｃ：１０ｐｐｍ）とを１：１で混合しカルシアルツボで１５００℃で溶解し１０分間保持後鋳造した。各原料及びＭｎ−Ｉｒ合金の組成を表４に示す。
【００２９】
【表４】

【００３０】
実施例と同様に溶解時のスプラッシュ回数及び鋳造時のインゴット中の巣の状態を目視で判断した。また、耐食性試験を行うと同時にスパッタリングターゲットを作成し、スパッタ試験を行った。
【００３１】
（結果）
実施例１〜３、比較例１の合金溶解時のスプラッシュ回数及び鋳造時のインゴット中の巣の状態を表５に示す。
【００３２】
【表５】

【００３３】
実施例１〜３、比較例１の合金の耐食性試験結果を表６に示す。
【００３４】
【表６】

【００３５】
実施例１〜３、比較例１の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った際に発生する０．３μｍ以上のパーティクル数を表７に示す。
【００３６】
【表７】

【００３７】
その結果、Ｉｒ原料に、Ｉｒと合金をつくり酸に溶解する金属を添加しＩｒ合金を製造した後、該Ｉｒ合金を酸により浸出することによりＩｒ以外の成分を溶解除去し、得られたＩｒ残渣を脱ガス処理した後、電子ビーム溶解することを特徴とする高純度Ｉｒ材料の製造方法を用いた場合には、合金溶解時の突沸回数が少なく、合金鋳造時のインゴット中の巣も少なかった。
【００３８】
そして、本発明の製造方法によって白金族元素以外の不純物金属元素の含有量が合計で１００ｐｐｍ以下であり、酸素：５０ｐｐｍ以下、窒素：１０ｐｐｍ以下、Ｓ：１０ｐｐｍ以下、Ｃ：１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする薄膜形成用高純度Ｉｒ材料を得ることが可能であった。
【００３９】
さらに本発明の白金族元素以外の不純物金属元素の含有量が合計で１００ｐｐｍ以下であり、酸素：５０ｐｐｍ以下、窒素：１０ｐｐｍ以下、Ｓ：１０ｐｐｍ以下、Ｃ：１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする薄膜形成用高純度Ｉｒ材料を用いて製造したＩｒ合金及びＩｒ合金スパッタリングターゲットは耐食性に優れると同時に、スパッタリングの際のパーティクル発生も少なかった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のＩｒ原料に、Ｉｒと合金をつくり酸に溶解する金属を添加しＩｒ合金を製造した後、該Ｉｒ合金を酸により浸出することによりＩｒ以外の成分を溶解除去し、得られたＩｒ残渣を脱ガス処理した後、電子ビーム溶解することを特徴とする高純度Ｉｒ材料の製造方法によって、合金溶解時のスプラッシュ回数が少なく、合金鋳造時のインゴット中の巣も少ないような高純度Ｉｒ材料を得ることができる。従って、ターゲット材としての歩留まりを向上させることができる。そして本発明によって得られる白金族元素以外の不純物金属元素の含有量が合計で１００ｐｐｍ以下であり、酸素：５０ｐｐｍ以下、窒素：１０ｐｐｍ以下、Ｓ：１０ｐｐｍ以下、Ｃ：１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする薄膜形成用高純度Ｉｒ材料を用いて製造したＩｒ合金及びＩｒ合金スパッタリングターゲットは耐食性に優れると同時に、スパッタリングの際のパーティクル発生も少なく、磁気特性も良好であり、反強磁性薄膜形成用の材料として最適である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a high purity Ir material and a high purity Ir material for forming a thin film. In particular, the present invention relates to a high-purity Ir material that can be used as a raw material for an Ir alloy material for an antiferromagnetic thin film.
[0002]
[Prior art]
In recent years, magnetic recording apparatuses such as hard disks for computers have been rapidly reduced in size and capacity, and the recording density is expected to reach ²⁰ Gb / in ² in a few years. For this reason, conventional inductive heads are approaching the limit as reproducing heads, and magnetoresistive (AMR) heads are beginning to be used. The magnetoresistive head is expected to grow rapidly on a global scale with the expansion of the personal computer market. In a few years, it has become practical that a giant magnetoresistive (GMR) head that is expected to have a higher density will be put into practical use.
An Mn-noble metal alloy has been studied as a diamagnetic film of a spin valve film used in a GMR head.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An Ir alloy typified by a Mn—Ir alloy has been studied as a diamagnetic film for a spin blob film. These are usually produced by sintering or melting. However, when commercially available Ir is used as a raw material for the target material, a splash is generated when the alloy is melted, and a large amount of slag is generated. The cast ingot has many nests, and the yield as the target material is poor.
On the other hand, in the case of the sintering method, there is a problem in that gas is released frequently and the sintering density does not increase.
In addition, these Ir alloys have problems in gas emission during sputtering, generation of particles, and corrosion resistance.
An object of the present invention is to provide means for obtaining a high-purity Ir material that has a small number of splashes in a molten state, has a high yield as a target material, and is optimal for forming an antiferromagnetic thin film.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies and found that gas elements in Ir and impurity elements such as volatile elements have a great influence on the molten state. It was also found that these impurities can be significantly reduced by combining acid leaching treatment, degassing treatment, and electron beam melting. Furthermore, it has been found that the high-purity Ir material obtained thereby has a small particle generation during sputtering and is excellent in corrosion resistance.
[0005]
The present invention is based on this finding,
1. A Ir alloy is produced by adding Ir and a metal that dissolves in an acid to produce an Ir alloy. The Ir alloy is leached with an acid to dissolve and remove components other than Ir, and the resulting Ir residue is removed. A method for producing a high-purity Ir material, characterized by melting an electron beam after gas treatment.
[0006]
2. 2. The method for producing a high purity Ir material according to claim 1, wherein Mn, Zn, Ni, or Cu is used as a metal that forms an alloy with Ir.
[0007]
3. High purity for thin film formation characterized in that the content of impurity metal elements other than platinum group elements is 100 ppm or less in total, oxygen: 50 ppm or less, nitrogen: 10 ppm or less, S: 10 ppm or less, C: 10 ppm or less Ir material.
[0008]
4). High purity for thin film formation characterized in that the content of impurity metal elements other than platinum group elements is 50 ppm or less in total, oxygen: 10 ppm or less, nitrogen: 1 ppm or less, S: 1 ppm or less, C: 1 ppm or less Ir material,
Is to provide.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A commercially available Ir powder may be used as Ir as a raw material of the high-purity Ir material of the present invention. Alternatively, it is possible to use Ir-containing scrap such as Ir alloy chips generated when manufacturing an Ir alloy target.
[0010]
An Ir alloy is produced by adding Ir to an Ir alloy and a metal that dissolves in an acid. Here, the purpose of making Ir an Ir alloy at one end is to dissolve only the alloy elements and impurities by alloying Ir so as to separate impurities into atoms.
Examples of the metal that forms an Ir alloy and dissolves in an acid include Mn, Zn, Ni, Cu, and the like, but when manufacturing a Mn—Ir alloy target, it is particularly preferable to use Mn which is an alloy component. These added metals should be of high purity with as few impurities as possible. The composition range of Ir in the alloy may be 10 to 50 wt%. If Ir is less than 10 wt%, the amount of the additive is increased, which is not efficient. If Ir exceeds 50 wt%, the melting point of the alloy increases, which is not preferable.
Alloying may be performed at 700 to 1700 ° C. by high-frequency melting, for example.
[0011]
The obtained Ir alloy is then subjected to an acid leaching treatment. Nitric acid, aqua regia, etc. may be used as the acid. The highest purity acid should be used to avoid contamination with impurities.
Impurity components other than Ir are dissolved and removed by acid leaching.
[0012]
The Ir residue obtained here is degassed. The degassing treatment may be performed at a temperature of 800 to 1500 ° C. in an inert gas such as Ar or a reducing gas atmosphere such as hydrogen. By this degassing treatment, most of gas components such as O, N, and C are removed.
[0013]
Thereafter, electron beam melting is performed. Impurity components such as Pb, Zn, and Sn are removed by electron beam melting.
[0014]
The high-purity Ir material obtained by the above method has a significantly reduced impurity content, and is particularly suitable as a Mn alloy material for forming a magnetic thin film. That is, the content of impurity metal elements other than platinum group elements is 100 ppm or less in total, the oxygen content is 50 ppm or less, the nitrogen content is 10 ppm or less, the S content is 10 ppm or less, and the C content is 10 ppm or less. The platinum group element is a similar element to Ir and is contained to some extent in the Ir raw material, and may be contained in the high-purity Ir after electron beam melting by about several tens of ppm, but the platinum group element is almost the same as Ir. Since it shows behavior and does not have any adverse effect, it was excluded from the impurity metal elements that should be particularly reduced.
[0015]
Impurity metal elements other than platinum group elements deteriorate the magnetic properties and cause a decrease in the corrosion resistance of Mn alloys and the like. Therefore, it is desired to reduce them as much as possible, and the total is 100 ppm or less, preferably 50 ppm or less. Should be reduced. Among impurities, oxygen and S are the major causes of reducing the corrosion resistance of Mn alloys and the like, so the oxygen content should be reduced to 50 ppm or less, preferably 10 ppm or less, and the S content 10 ppm or less, preferably 1 ppm or less. .
[0016]
Furthermore, since nitrogen and C are not only a cause of a decrease in corrosion resistance but also one of the causes of particle generation during sputtering, the nitrogen content is 10 ppm or less, preferably 1 ppm or less, the C content is 10 ppm or less, preferably 1 ppm. Should be reduced to:
[0017]
The high-purity Ir material obtained by the present invention can be made into a magnetic thin film forming material such as a sputtering target by alloying with a metal such as Mn, Fe, Ni, and Co. In that case, needless to say, it is desirable to use a raw material having as high a purity as possible for the element alloyed with Ir. Moreover, a vacuum degassing process etc. should be performed as needed and a gas component and a volatile component should be removed.
The high-purity Ir material obtained by the above method and alloy component elements other than Ir are melted and alloyed before casting. When the high-purity Ir material of the present invention is used, the occurrence of the splash phenomenon is small, and the ingot has few nests.
The Ir alloy ingot thus obtained can be machined to obtain a sputtering target material.
Furthermore, it is possible to form a magnetic thin film on a substrate by sputtering an Ir alloy sputtering target.
[0018]
【Example】
Hereinafter, although demonstrated based on an Example, this invention is not restrict | limited by this.
[0019]
Example 1
High-purity Mn (purity 99.99%) was added to commercially available iridium powder (purity 99.9%), and high-frequency dissolution was performed using an alumina crucible. The atmosphere was an Ar atmosphere.
The dissolution temperature was 1500 ° C. and the retention time was 5 minutes.
After melting, it was cast into a mold to obtain a Mn-20 wt% Ir alloy. This alloy was dissolved in aqua regia to obtain an Ir residue. The obtained Ir residue was degassed at 1000 ° C. in a hydrogen atmosphere.
Thereafter, it was molded and further subjected to electron beam melting to obtain an Ir ingot.
As a result, 1 kg of Ir ingot was obtained. Impurities in the Ir ingot were oxygen: 5 ppm, nitrogen: <1 ppm, S: <1 ppm, C: <1 ppm, and the total amount of metal impurity elements other than platinum group elements: 11 ppm.
The obtained high-purity Ir material and Mn having a purity of 4N (oxygen: 40 ppm, nitrogen: <10 ppm, S: <10 ppm, C: 10 ppm) were melted at 1500 ° C. with a calcia crucible at 1: 1 and cast for 10 minutes. .
Table 1 shows the composition of each raw material, high-purity Ir material, and Mn—Ir alloy.
[0020]
[Table 1]

[0021]
Further, the number of splashes during melting of the Mn—Ir alloy and the state of the nest in the ingot during casting were visually determined.
A part of the obtained Mn—Ir alloy was cut out with a square of about 10 mm to obtain a block specimen for a corrosion resistance test.
The block specimen for the corrosion resistance test was mirror-polished on the observation surface, and then placed in a humidity tester having a temperature of 70 ° C. and a humidity of 98%. One week later, a sample was taken out and the occurrence of rust was visually observed.
The remaining Mn—Ir alloy was machined to obtain a disk-like sputtering target having a diameter of 50 mm and a thickness of 5 mm. A sputtering test was performed using this sputtering target.
The number of particles of 0.3 μm or more generated during sputtering was measured.
[0022]
(Example 2)
High-purity Mn (purity 99.99%) was added to the Mn-50 wt% Ir alloy chips, and high-frequency melting was performed using an alumina crucible. The atmosphere was an Ar atmosphere.
The dissolution temperature was 1500 ° C. and the retention time was 2 minutes.
After melting, it was cast into a mold to obtain a Mn-20 wt% Ir alloy. This alloy was dissolved with nitric acid (61%) to obtain an Ir residue. The obtained Ir residue was degassed at 1500 ° C. in an Ar atmosphere.
Thereafter, it was molded and further subjected to electron beam melting to obtain an Ir ingot.
As a result, about 1 kg of Ir ingot was obtained. The impurities in the Ir ingot were oxygen: 15 ppm, nitrogen: 2 ppm, S: 5 ppm, C: 5 ppm, and the total amount of metal impurity elements other than platinum group elements: 86 ppm.
The obtained high-purity Ir material and Mn having a purity of 4N (oxygen: 40 ppm, nitrogen: <10 ppm, S: <10 ppm, C: 10 ppm) were melted at 1500 ° C. with a calcia crucible at 1: 1 and cast for 10 minutes. .
Table 2 shows the composition of each raw material, high-purity Ir material, and Mn—Ir alloy.
[0023]
[Table 2]

[0024]
As in Example 1, the number of splashes during melting and the state of the nest in the ingot during casting were determined visually. In addition, a sputtering target was prepared at the same time as the corrosion resistance test, and a sputtering test was performed.
[0025]
Example 3
High purity Zn (purity 99.99%) was added to commercially available iridium powder (purity 99.9%), and high frequency dissolution was performed using an alumina crucible. The atmosphere was an Ar atmosphere.
The dissolution temperature was 1500 ° C. and the retention time was 5 minutes.
After melting, it was cast into a mold to obtain a Zn-20 wt% Ir alloy. This alloy was dissolved with hydrochloric acid (35%) to obtain an Ir residue. The obtained Ir residue was degassed at 1500 ° C. in an Ar atmosphere.
Thereafter, it was molded and further subjected to electron beam melting to obtain an Ir ingot.
As a result, about 1 kg of Ir ingot was obtained. Impurities in the Ir ingot were oxygen: 5 ppm, nitrogen: <1 ppm, S: <1 ppm, C: <1 ppm, and the total amount of metal impurity elements other than platinum group elements: 11 ppm.
The obtained high-purity Ir material and Mn having a purity of 4N (oxygen: 40 ppm, nitrogen: <10 ppm, S: <10 ppm, C: 10 ppm) were melted at 1500 ° C. with a calcia crucible at 1: 1 and cast for 10 minutes. .
Table 3 shows the composition of each raw material, high-purity Ir material, and Mn—Ir alloy.
[0026]
[Table 3]

[0027]
As in Example 1, the number of splashes during melting and the state of the nest in the ingot during casting were determined visually. In addition, a sputtering target was prepared at the same time as the corrosion resistance test, and a sputtering test was performed.
[0028]
(Comparative Example 1)
Commercially available 3N-purity Ir (oxygen: 1000 ppm, nitrogen: 300 ppm, S: 20 ppm, C: 100 ppm) and Mn having a purity level of 4N used in Example 1 (oxygen: 40 ppm, nitrogen: <10 ppm, S: <10 ppm) C: 10 ppm) was mixed at 1: 1, melted at 1500 ° C. with a calcia crucible, held for 10 minutes, and cast. Table 4 shows the composition of each raw material and the Mn—Ir alloy.
[0029]
[Table 4]

[0030]
As in the examples, the number of splashes during melting and the state of the nest in the ingot during casting were visually determined. In addition, a sputtering target was prepared at the same time as the corrosion resistance test, and a sputtering test was performed.
[0031]
(result)
Table 5 shows the number of splashes during melting of the alloys of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 and the state of the nest in the ingot during casting.
[0032]
[Table 5]

[0033]
Table 6 shows the corrosion resistance test results of the alloys of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
[0034]
[Table 6]

[0035]
Table 7 shows the number of particles of 0.3 μm or more generated when sputtering was performed using the sputtering targets of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
[0036]
[Table 7]

[0037]
As a result, an Ir alloy was prepared by adding an Ir alloy and a metal that dissolves in an acid to produce an Ir alloy, and the Ir alloy was leached with an acid to dissolve and remove components other than Ir. When a high purity Ir material manufacturing method characterized by electron beam melting after degassing the residue is used, the number of bumps during melting of the alloy is small, and the nest in the ingot during casting of the alloy is also small. It was.
[0038]
And by the manufacturing method of this invention, content of impurity metal elements other than a platinum group element is 100 ppm or less in total, Oxygen: 50 ppm or less, Nitrogen: 10 ppm or less, S: 10 ppm or less, C: 10 ppm or less It was possible to obtain a characteristic high-purity Ir material for forming a thin film.
[0039]
Furthermore, the content of impurity metal elements other than platinum group elements of the present invention is 100 ppm or less in total, oxygen: 50 ppm or less, nitrogen: 10 ppm or less, S: 10 ppm or less, C: 10 ppm or less The Ir alloy and Ir alloy sputtering target produced using the high-purity Ir material for formation were excellent in corrosion resistance, and at the same time, the generation of particles during sputtering was small.
[0040]
【The invention's effect】
The Ir raw material of the present invention is prepared by adding an Ir alloy and a metal that dissolves in an acid to produce an Ir alloy, and then leaching the Ir alloy with an acid to dissolve and remove components other than Ir. After the residue is degassed, the high purity Ir material melting method is characterized in that the number of splashes during melting of the alloy is small and the nest in the ingot during casting of the alloy is small. Material can be obtained. Therefore, the yield as a target material can be improved. The content of impurity metal elements other than platinum group elements obtained by the present invention is 100 ppm or less in total, oxygen: 50 ppm or less, nitrogen: 10 ppm or less, S: 10 ppm or less, and C: 10 ppm or less. Ir alloy and Ir alloy sputtering target manufactured using high-purity Ir material for thin film formation, which has excellent corrosion resistance, generates less particles during sputtering, has good magnetic properties, and is used for antiferromagnetic thin film formation. Ideal as a material.

Claims (2)

Ｉｒ原料に、Ｉｒと合金をつくり酸に溶解する金属を添加しＩｒ合金を製造した後、該Ｉｒ合金を酸により浸出することによりＩｒ以外の成分を溶解除去し、得られたＩｒ残渣を脱ガス処理した後、電子ビーム溶解することを特徴とする高純度Ｉｒ材料の製造方法。  A Ir alloy is produced by adding Ir and a metal that dissolves in an acid to produce an Ir alloy, and then the Ir alloy is leached with an acid to dissolve and remove components other than Ir, and the resulting Ir residue is removed. A method for producing a high-purity Ir material, characterized by melting an electron beam after gas treatment. Ｉｒと合金をつくる元素としてＭｎ、Ｚｎ、ＮｉまたはＣｕを用いることを特徴とする請求項１記載の高純度Ｉｒ材料の製造方法。  2. The method for producing a high purity Ir material according to claim 1, wherein Mn, Zn, Ni or Cu is used as an element which forms an alloy with Ir.