JP5249963B2 - セラミックス−金属複合材料からなるスパッタリングターゲット材およびスパッタリングターゲット - Google Patents
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Description
とくに近年、磁気記録媒体や金属配線材料に関しても、このような複合材料薄膜を用いることで、従来にない特長が引き出せることが明らかになってきている。その代表例としては、磁気記録媒体に用いられるCo−Pt−SiO2などが挙げられる。
前記(B)セラミックス相が前記(A)金属相内に散在されてなり、かつ、
前記(B)セラミックス相と前記(A)金属相との間に、前記(C)セラミックス−金属反応相により形成される層が介在してなることを特徴としている。
さらに、本発明のスパッタリングターゲット材では、前記(A)金属相は、Cr、Ta、W、およびPtからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属とCoとからなり、かつ 前記(B)セラミックス相は、SiO2、MgO、およびAl2O3からなる群より選ばれる少なくとも1種の酸化物からなるのが好ましい。
さらに、本発明のスパッタリングターゲットは、上記スパッタリングターゲット材と、バッキングプレートとを備えてなることを特徴としている。
前記(B)セラミックス相が前記(A)金属相内に散在されてなり、かつ、
前記(B)セラミックス相と前記(A)金属相との間に、前記(C)セラミックス−金属反応相により形成される層が介在してなるスパッタリングターゲット材の製造方法であって、
セラミックス粒子表面に金属被覆層あるいはセラミックス−金属反応層が形成された複合粒子と、金属粉とを混合した後、加圧焼結することを特徴としている。
さらに、前記金属粉は、Cr、Ta、W、およびPtからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属とCoとからなり、かつ、前記セラミックス粒子がSiO2、MgO、およびAl2O3からなる群より選ばれる少なくとも1種の酸化物であるのが望ましく、SiO2であるのがより望ましい。
と呼ぶ。
<スパッタリングターゲット材>
本発明に係るスパッタリングターゲット材は、
(A)少なくともCoを含有する金属相、(B)長軸粒径10μm以下の粒子を形成してなるセラミックス相、および(C)少なくともCoを含有してなるセラミックス−金属反応相を有し、
(B)セラミックス相が(A)金属相内に散在されてなり、かつ、
(B)セラミックス相と(A)金属相との間に(C)セラミックス−金属反応相により形成される層が介在してなる。
また、前記(B)セラミックス相は、Co酸化物よりも生成自由エネルギーの小さい酸化物からなるものであり、これらは1種単独であるいは2種以上が組合わさって(B)セラミック相を構成してもよいが、これらのうちでは、SiO2からなることが好ましく、
SiO2のみからなることがより好ましい。
本発明に係るスパッタリングターゲット材の製造方法は、(A)少なくともCoを含有する金属相、(B)長軸粒径10μm以下の粒子を形成してなるセラミックス相、および(C)少なくともCoを含有してなるセラミックス−金属反応相を有し、
(B)セラミックス相が(A)金属相内に散在されてなり、かつ、
(B)セラミックス相と(A)金属相との間に(C)セラミックス−金属反応相により形成される層が介在してなるスパッタリングターゲット材を製造するための方法であって、
すなわち、(B)セラミックス粒子表面に金属被覆層あるいはセラミックス−金属反応層が形成された複合粒子と、金属粉とを混合した後、加圧焼結することを特徴としている。
本発明では、前記所定の構造の複合粒子を原料粉体として使用することにより、このような凝集を防止し、ターゲット材中の(B)セラミックス相の分散性を制御することができる。
また、このようにして得られた本発明のスパッタリングターゲット材を、冷却板であるバッキングプレートに接合することにより、スパッタリングターゲットを得ることができる。
なお、下記の例において、各粉体、複合粒子の平均粒径は、マイクロトラック粒度分布測定装置(9320-HRAX100;日機装(株)製)により測定した。
<複合粒子の製造>
Co粉(添川理化学製、純度99.9重量%、平均粒径6μm)と、SiO2粉(東芝セラミックス製溶融石英粉、純度99.9重量%、平均粒径35μm)とを用いて下記の条件でメカニカルアロイングを行い、平均粒径1.5μmの複合粒子を得た。
上記メカニカルアロイングにより得られた平均粒径1.5μmの複合粒子30gに、前記Co粉155g、Ta粉(スタルク製、純度99.9重量%(3N)、平均粒径5μm)123g、Cr粉(添川理化学製、純度99.9重量%(3N)、平均粒径5μm)22gを加え、攪拌混合、整粒し、原料粉体を得た。
SEM像を図1−1に示す。図1−1中、黒い部分はSiO2相を示している。
上記スパッタリングターゲット材と、バッキングプレートとを、Inをボンディング材として塗布し、接合した後、冷却し、スパッタリングターゲットを作製した。
スパッタ条件;
枚様式マグネトロンスパッタ、プロセスガス;Ar、プロセス圧力;0.5Pa、投入電力;5W/cm2。
<スパッタリングターゲット材の製造>
実施例1で用いたのと同じ、Co粉165g、Ta粉123g、Cr粉22g、SiO2粉20gを、攪拌混合、整粒し、原料粉体を得た。
度ρ:8.72(g/cm3)、該ターゲット材の密度:8.35(g/cm3))となるよ
うにスパッタリングターゲット材を得て、同様に加工した。
(B)セラミックス相の長軸粒径を測定したところ、最大38μmであった。
SEM像を図2−1に示す。図2−1中、黒い部分はSiO2相を示している。
TEM像を図2−2に示す。図2−2中、黒い部分はCo相であり、白い部分はSiO2相である。
使用したTEMの実質的な分解能は5Å以上であり、EDX分析による(A)金属相と(B)セラミックス相との界面付近の組成も実施例1のCo−SiO2反応相とは大きく異なっていることから、上記スパッタリングターゲット材にはCo−SiO2反応相は実質的に存在しないと考えられる。
実施例1と同様にしてスパッタリング時のアーキングを評価した。結果を表1に示す。
<スパッタリングターゲット材の製造>
実施例1で用いたのと同じ、Co粉165g、Ta粉123g、Cr粉22gのほかに、SiO2粉(アエロジル製;石英粉、純度99.9重量%、平均粒径0.05μm)20gを、攪拌混合、整粒し、原料粉体を得た。
SEM像を図3−1に示す。図3−1中、黒い部分はSiO2相を示している。
TEM像を図3−2に示す。図3−2中、黒い部分はCo相であり、白い部分はSiO2相である。
使用したTEMの実質的な分解能は5Å以上であり、EDX分析による(A)金属相と(B)セラミックス相との界面付近の組成も実施例1のCo−SiO2反応相とは大きく異なっていることから、上記スパッタリングターゲット材にはCo−SiO2反応相は実質的に存在しないと考えられる。
実施例1と同様にしてスパッタリング時のアーキングを評価した。結果を表1に示す。
<スパッタリングターゲット材の製造>
メカニカルアロイングにより得られた実施例1の複合粒子(平均粒径1.5μm)21gに、Co粉(添川理化学製、純度99.9重量%、平均粒径6μm)121g、W粉(日本タングステン製、純度99.9重量%(3N)、平均粒径10μm)97gを加え、攪拌混合、整粒し、原料粉体を得た。
また、実施例1と同様の条件および装置でTEM観察したところ、(A)金属相と(B)セラミックス相との間に(C)セラミックス−金属反応相が観察された。
Claims (5)
- (A)少なくともCoを含有する金属相、(B)長軸粒径10μm以下の粒子を形成してなるセラミックス相、および(C)少なくともCoを含有してなるセラミックス−金属反応相を有し、
前記(B)セラミックス相が前記(A)金属相内に散在されてなり、かつ、
前記(B)セラミックス相と前記(A)金属相との間に、前記(C)セラミックス−金属反応相により形成される層が介在してなることを特徴とするスパッタリングターゲット材。 - 前記(C)セラミックス−金属反応相により形成される層の平均厚さが、5〜2000Å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材。
- 前記(A)金属相が、Cr、Ta、W、およびPtからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属とCoとからなり、かつ
前記(B)セラミックス相が、SiO2、MgO、およびAl2O3からなる群より選ばれる少なくとも1種の酸化物からなることを特徴とする請求項1または2に記載のスパッタリングターゲット材。 - 前記(C)セラミックス−金属反応相に含有されるCoが、20〜80atm%の量であることを特徴とする請求項3に記載のスパッタリングターゲット材。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のスパッタリングターゲット材と、バッキングプレートとを備えてなることを特徴とするスパッタリングターゲット。
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