KR100753332B1 - Iron silicide powder and method for production thereof - Google Patents

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Abstract

가스 성분인 산소가 1500 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 규화철 분말 및 산화철을 수소로 환원하여 철분말을 만들며, 이 철분말과 Si 분말을 비산화성 분위기 중에서 가열하여 주로 FeSi로 이루어진 합성 분말을 만들며, 또 다시 Si 분말을 첨가 혼합하여 비산화성 분위기에서 가열하여 주로 FeSi2로 이루어진 규화철 분말을 제조하는 방법. 규화철 분말에 포함되는 가스 성분인 산소가 적고 분쇄가 용이하며, 따라서 분쇄가 불량인 경우에 따른 불순물의 혼입이 적으며, 또한 규화철 분말의 비표면적이 크고, 소결하는 시에 밀도를 올리는 것이 가능한 규화철 분말을 얻는 것을 과제로 한다.The iron silicide powder and the iron oxide are reduced to hydrogen to form iron powder, characterized in that the oxygen as a gas component is 1500 ppm or less, and the iron powder and Si powder are heated in a non-oxidizing atmosphere to make a synthetic powder mainly composed of FeSi. Si powder is further added and mixed, and heated in a non-oxidizing atmosphere to produce iron silicide powder composed mainly of FeSi 2 . The oxygen content of iron silicide powder is low, and the grinding is easy. Therefore, the impurities are not mixed when the grinding is poor, and the specific surface area of the iron silicide powder is large, and the density is increased during sintering. It is a task to obtain a possible iron silicide powder.

규화철 분말 제조방법 Iron silicide powder manufacturing method

Description

규화철 분말 및 그 제조방법{IRON SILICIDE POWDER AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF} Iron silicide powder and its manufacturing method {IRON SILICIDE POWDER AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

종래, LSI용 반도체 재료로서는, 실리콘이 가장 인기 있는 재료이지만, 광통신용(LE/LED)으로서는 인듐·인, 갈륨·비소 등의 화합물 반도체가 사용되고 있다.Conventionally, silicon is the most popular material for LSI semiconductors, but compound semiconductors such as indium phosphorus, gallium arsenide and the like are used for optical communication (LE / LED).

그러나, 인듐은 자원 수명이 극히 적고, 20년 정도가 채굴 가능 년수로 전해지고 있으며, 또한 비소는 주지하는 바와 같이 독성이 강한 원소이다. 이러한 것으로부터, 현재 광범위하게 사용되고 있는 광통신용 반도체 재료는 사용상에 큰 문제가 있다고 말하지 않을 수 없다.However, indium has a very short resource life, about 20 years are said to be minable years, and arsenic is a highly toxic element, as is well known. From this, it is compelled to say that the optical communication semiconductor material which is widely used now has a big problem in use.

특히, 제품 수명이 짧은 휴대전화에 사용되고 있는 갈륨·비소의 반도체 소자는 강한 독성을 가지는 비소가 있기 때문에, 이들의 폐기 처리가 큰 문제로 되고 있다.In particular, gallium arsenide semiconductor elements used in mobile phones having short product lifetimes have arsenic which has strong toxicity, and their disposal is a major problem.

이러한 정황에 있어서, βFeSi2 가 천이형 반도체 특성을 가지는 것을 알았으며, 바람직한 광통신용 소자나 태양 전지용 재료이다 라고 하는 지적이 되고 있다. 이 βFeSi2 의 큰 이점은, 어느 것이나 지구상에서 대단히 풍부한 재료이라는 것, 또한 독성 등의 염려가 전혀 없다는 것이다. 이러한 것으로부터, 이들의 재료는 지구 환경에 좋은 재료로 불려지고 있는 것이다.In this context, it has been found that βFeSi 2 has a transition-type semiconductor characteristic, and it is pointed out that it is a preferable optical communication element or solar cell material. The great advantage of this βFeSi 2 is that it is a very abundant material on earth, and there is no concern about toxicity. From these things, these materials are called materials which are good for the global environment.

그러나, 이 βFeSi2 도 문제가 없는 것은 아니며, 그것은 현재의 시점에 있어서, 인듐·인, 갈륨·비소 등의 화합물 반도체에 필적될 만한 고품질의 재료로 제작하기 위한 기술이 확립되어 있지 않다는 것이다.However, this βFeSi 2 is not without any problem, and it is that at this time, there is no technology for producing a high quality material comparable to compound semiconductors such as indium phosphorus, gallium arsenide and the like.

현재, FeSi2 박막을 형성하는 기술로서는, Fe 타겟트를 스퍼터링하여 Si 기판 상에 Fe막을 형성하며, 그 후 성막한 Si 기판을 가열하는 것에 의해 기판 재료인 Si와 Fe막과의 사이에서 시리사이드화 반응을 일으켜, βFeSi2를 형성하는 기술이 제안되고 있다.At present, as a technique for forming a FeSi 2 thin film, a Fe target is formed by sputtering a Fe target to form a Fe film on a Si substrate, and then a Siicide is formed between the Si and the Fe film, which is a substrate material, by heating the deposited Si substrate. To form β-FeSi 2 . The technique to form is proposed.

그러나, 이 방법으로는 성막 시 및 아니링 시에 기판을 장시간, 고온으로 가열할 필요가 있기 때문에 디바이스 설계에 제한이 있으며, 또한 시리사이드화 반응이 기판으로 부터 Si의 확산에 의하기 때문에 두꺼운 βFeSi2 막을 형성하는 것이 곤란하다라는 문제가 있다.However, this method has a limitation in device design because it is necessary to heat the substrate for a long time and a high temperature during film formation and annealing, and since the silicided reaction is due to diffusion of Si from the substrate, a thick βFeSi 2 There is a problem that it is difficult to form a film.

이 방법에 유사한 방법으로서, 기판을 Fe와 Si가 반응하는 온도, 즉, 470℃로 유지하면서, Si 기판 상에 Fe를 퇴적해 가는 방법도 제안되고 있지만, 상기와 동일한 문제가 있다. As a method similar to this method, a method of depositing Fe on a Si substrate while maintaining the substrate at a temperature at which Fe and Si react, that is, at 470 ° C., has been proposed, but there are the same problems as described above.

또한 기타의 방법으로서, Fe 타겟트와 Si 타겟트를 별개로 스퍼터링 하는 수법, 즉, 코 스퍼터법에 의해 Fe층과 Si층을 여러 층으로 적층시켜, 이것을 가열하 는 것에 의해 시리사이드화 반응을 일으켜서 βFeSi2 막을 형성하는 것도 제안되고 있다.In addition, as another method, a method of sputtering a Fe target and a Si target separately, that is, by stacking the Fe layer and the Si layer into several layers by the co-sputtering method and heating the silicide reaction is carried out. It has also been proposed to form a βFeSi 2 film.

그러나, 이 방법에서는 스퍼터 공정이 복잡하게 되며, 또한 막의 두꺼운 방향의 균일성을 콘트롤하는 것이 어렵다라는 문제가 있다.However, this method has a problem that the sputtering process is complicated and it is difficult to control uniformity in the thick direction of the film.

상기의 방법은, 어느 것이나 Si 기판 상에 Fe를 성막한 후에 아니링 하는 것을 전제로 하고 있지만, 장시간의 고온에서 가열하는 이들의 방법에 있어서는, 막 상(膜狀)으로 형성되어 있던 것이, 아니링의 진행과 함께 βFeSi2가 도상(島狀)으로 응집한다는 문제도 지적되고 있다. All of the above methods are based on the premise of annealing after Fe is deposited on the Si substrate. However, in these methods of heating at a high temperature for a long time, they are not formed in a film form. Along with the progress of the ring, the problem that βFeSi 2 aggregates into islands has also been pointed out.

더욱이, 상기의 방법에서는, Fe 타겟트는 강자성체이므로, 마그네트론 스퍼터가 곤란하여, 큰 기판에 균일한 막을 형성하는 것이 곤란하다. 따라서, 그 후의 시리사이드화에 의해 조성의 격차가 적고, 균일한 βFeSi2 막을 얻는 것은 가능하지 않았다. Moreover, in the above method, since the Fe target is a ferromagnetic material, magnetron sputtering is difficult, and it is difficult to form a uniform film on a large substrate. Therefore, the difference in composition is small and uniform βFeSi 2 is formed by subsequent silicide formation. It was not possible to get the act.

또한, Fe와 Si의 블록을 소정의 면적비로 배치한 타겟트(모자이크 타겟트)의 제안도 있었지만, Fe와 Si의 스퍼터 레이트가 크게 다르기 때문에 소정의 막 조성을 큰 기판에 성막하는 것은 곤란하며, 더욱이 Fe와 Si의 접합 계면에서의 아킹이나 파티클 발생을 피할 수 없었다.In addition, although a target (mosaic target) in which Fe and Si blocks are arranged at a predetermined area ratio has been proposed, it is difficult to form a predetermined film composition on a large substrate because the sputter rate of Fe and Si varies greatly. Arcing and particle generation at the junction between Fe and Si could not be avoided.

종래, FeSi2를 사용하는 기술로서는, FeSi 입자의 핵입자에 소정의 중량비의 Si 입자를 피복시켜 캡슐 입자를 형성하며, 이 캡슐 입자의 분말 집합체를 통전(通 電) 소결하여, FeSi2의 금속 간 화합물을 생성시키는 열전(熱電)재료의 제조방법에 관한 기술이 개시되어 있다(예를 들면, 일본국 특개평 5-283751호 공보 참조).Conventionally, as a technique using FeSi 2 , the nucleus particles of FeSi particles are coated with Si particles in a predetermined weight ratio to form capsule particles, and the powder aggregate of the capsule particles is energized and sintered to form a metal of FeSi 2 . A technique relating to a method for producing a thermoelectric material for producing a liver compound is disclosed (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-283751).

또한, Fe 분말과 Si분말을 포함하는 원료 분말을 분쇄 혼합하는 공정과, 분쇄 혼합된 분말을 성형하는 공정과, 성형된 재료를 소결하는 공정으로부터 이루어진 βFeSi2의 제조방법이 개시되어 있다(예를 들면, 일본국 특개평 6-81076호 공보 참조).Also disclosed is a method of producing βFeSi 2 , which comprises a process of pulverizing and mixing a raw material powder containing Fe powder and Si powder, a process of forming a pulverized mixed powder, and a process of sintering the molded material (for example, For example, see Japanese Patent Laid-Open No. 6-81076.

또한, 페로 실리콘과 철 분말을 혼합하여, 이어서 소결온도 900∼1100℃의 불활성 분위기에서 가압 소결하는 철 시리사이드 열전 재료의 제조방법이 개시되어 있다(예를 들면, 일본국 특개평 7-162041호 공보 참조).In addition, a method for producing an iron silicide thermoelectric material in which ferro silicon and iron powder are mixed and subsequently sintered in an inert atmosphere at a sintering temperature of 900 to 1100 ° C. is disclosed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-162041). Publication).

또한, 불활성 가스에서 제트 밀 분쇄하여 얻은 미분쇄 분말에 소정량의 천이금속 분말을 혼합하는 것에 의해, 잔류 산소량이 적고 평균 입경 수 ㎛ 이하의 미 분말이 용이하게 얻어지며, 더욱이, 스프레이 드라이어 장치에 의해 스프레이 조립(造粒)한 후, 프레스, 소결하는 것에 의해 FeSi2계 열전 변환 소자용 원료 분말의 제조방법이 개시되어 있다(예를 들면, 일본국 특개평 10-12933호 공보 참조).Further, by mixing a predetermined amount of the transition metal powder with the finely ground powder obtained by jet mill pulverization with an inert gas, a fine powder having a small residual oxygen amount and an average particle diameter of several micrometers or less is easily obtained. The method of manufacturing the raw material powder for FeSi 2 type thermoelectric conversion elements by spray granulation by press and sintering is disclosed (for example, refer Unexamined-Japanese-Patent No. 10-12933).

더욱이 또한, 입경이 나노 미터 오더의 금속 시리사이드 반도체 입자인 β- 철 시리사이드 반도체 소자가 다결정 실리콘 중에 입자 상으로 분산된 금속 시리사이드 발광 재료가 개시되어 있다(예를 들면, 일본국 특개 2000-160157호 공보 참조).Furthermore, a metal silicide luminescent material is disclosed in which? -Iron silicide semiconductor element, which is a metal silicide semiconductor particle having a particle diameter of nanometer order, is dispersed in particles in polycrystalline silicon (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-). See Publication 160157).

이 발명은, 규화철(珪化鐵) 분말 및 규화철 분말의 제조방법에 관한 것이며, 특히 천이형(遷移型) 반도체 특성을 갖는 광통신용 소자나 태양 전지용 재료로서 사용되는 βFeSi2 박막의 형성에 사용하기 위한 스퍼터링 타겟트의 제조에 가장 적합한 규화철 분말 및 그 제조방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing iron silicide powder and iron silicide powder, and is particularly used for forming βFeSi 2 thin film used as an optical communication element or solar cell material having a transition semiconductor characteristic. The present invention relates to an iron silicide powder most suitable for the production of a sputtering target and a method for producing the same.

(발명의 개시) (Initiation of invention)

본 발명은, 상기의 문제를 해결하기 위해서, 규화철 분말에 포함되는 가스 성분인 산소가 적고 분쇄가 용이하며, 따라서, 분쇄가 불량인 경우에 따른 불순물의 혼입이 적고, 또한 규화철 분말의 비표면적이 크며, 소결 시에 밀도를 향상시키는 것이 가능하며, 더욱이 소결에 의해 얻어진 타겟트에 의한 스퍼터 성막 시에 있어서 βFeSi2의 후막화(厚膜化)가 가능하며, 또한, 스퍼터링 시의 파티클의 발생이 적으며, 유니포미티(uniformity)와 막 조성이 균일하며, 스퍼터 특성이 양호한 타겟트를 안정되게 제조할 수 있는 규화철 분말 및 그 방법을 얻는 것을 과제로 한다.In order to solve the above problem, the present invention has a small amount of oxygen, which is a gas component included in the iron silicide powder, and facilitates grinding. Therefore, there is little mixing of impurities in the case of poor grinding, and the ratio of iron silica powder It is possible to improve the density at the time of sintering, to further increase the thickness of βFeSi 2 at the time of sputter film formation by the target obtained by sintering, and to further increase the particle size during sputtering. An object of the present invention is to obtain an iron silicide powder and a method of producing a target with low generation, uniform uniformity and film composition, and good sputtering characteristics.

본 발명은,The present invention,

1. 가스 성분인 산소가 1500 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 규화철 분말1. Iron silicide powder, characterized in that the gas component oxygen is 1500 ppm or less

2. 가스 성분인 산소가 1000 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 규화철 분말2. Iron silicide powder, characterized in that oxygen as gas component is 1000 ppm or less

3. 비표면적이 0.15 ㎡/g 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1 또는 2 기재의 규화철 3. Iron silicide as described in said 1 or 2 characterized by the specific surface area of 0.15 m <2> / g or more.

분말    powder

4. 비표면적이 0.6 ㎡/g 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1 또는 2 기재의 규화철 4. Iron silicide according to the above 1 or 2, wherein the specific surface area is 0.6 m 2 / g or more.

분말    powder

5. 분말의 결정 구조가 실질적으로 ζα상(相)이거나 또는 주요상이 ζα상(相)인 것5. The crystal structure of the powder is substantially the ζ α phase or the main phase is the ζ α phase

을 특징으로 하는 상기 1∼4의 각각에 기재된 규화철 분말   Iron silicide powder as described in each of said 1-4 characterized by the above-mentioned

6. 가스 성분을 제외한 불순물이 500 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1∼5의 6. Impurities other than gas component are 500 ppm or less of said 1-5 characterized by the above-mentioned.

각각에 기재된 규화철 분말   Iron silicide powder described in each

7. 가스 성분을 제외한 불순물이 50 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1∼5의 7. Impurities other than gas component are 50 ppm or less of said 1-5 characterized by the above-mentioned.

각각에 기재된 규화철 분말   Iron silicide powder described in each

8. 가스 성분을 제외한 불순물이 10 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1∼5의 8. Impurities other than a gas component are 10 ppm or less, The said 1-5 characterized by the above-mentioned.

각각에 기재된 규화철 분말   Iron silicide powder described in each

을 제공한다. To provide.

또한, 본 발명은,In addition, the present invention,

9. 산화철을 수소로 환원하여 철 분말을 만들며, 이 철 분말과 Si 분말을 비산화성 9. Iron oxide is reduced to hydrogen to make iron powder, which is made of non-oxidizing iron powder and Si powder.

분위기 중에서 가열하여 주로 FeSi로부터 이루어진 합성 분말을 만들며, 또 다   Heating in an atmosphere to produce a synthetic powder consisting mainly of FeSi,

시 Si 분말을 첨가 혼합하여 비산화성 분위기에서 가열하는 것을 특징으로 하는    Si powder is added and mixed to heat in a non-oxidizing atmosphere

규화철 분말의 제조방법   Method of manufacturing iron silicide powder

10. 산화철을 수소로 환원하여 철 분말을 만들며, 이 철 분말과 Si 분말을 비산화10. Reduce iron oxide with hydrogen to make iron powder, and deoxidize this iron powder and Si powder

성 분위기 중에서 가열하여 주로 FeSi로부터 이루어진 합성 분말을 만들며, 또     Heating in a sex atmosphere to form a synthetic powder consisting mainly of FeSi,

다시 Si 분말을 첨가 혼합하여 비산화성 분위기에서 가열하는 것을 특징으로     Si powder is added and mixed again and heated in a non-oxidizing atmosphere.

하는 상기 1∼9의 각각에 기재된 규화철 분말의 제조방법    Manufacturing method of iron silicide powder as described in each of said 1-9

11. 산화철을 수소 환원 할 시에, 600℃ 이하의 수소 기류 중에서 환원하여 비표면11. When hydrogen reduction of iron oxide, the specific surface is reduced by reducing in hydrogen stream of 600 ℃ or less.

적 0.2 ㎡/g 이상의 철 분말을 만드는 것을 특징으로 하는 상기 9 또는 10 기    Said 9 or 10 group, characterized in that to produce more than 0.2 m 2 / g iron powder

재의 규화철 분말의 제조방법    Method for preparing iron silicide powder

12. 산화철을 수소 환원할 시에, 500℃ 이하의 수소 기류 중에서 환원하여 비표면12. At the time of hydrogen reduction of iron oxide, the specific surface is reduced by reducing in a stream of hydrogen of 500 캜 or lower.

적 0.2 ㎡/g 이상의 철 분말을 만드는 것을 특징으로 하는 상기 9 또는 10 기    Said 9 or 10 group, characterized in that to produce more than 0.2 m 2 / g iron powder

재의 규화철 분말의 제조방법    Method for preparing iron silicide powder

을 제공한다.To provide.

(발명의 실시의 형태) (Embodiment of invention)

본 발명의 규화철 분말은, 특히 언급하지 않는 한 FeSi2의 분자식으로 표시하지만, 이것은, FeSx(x:1.5∼2.5)의 범위를 포함한다.Sintering iron powder of the present invention, in particular represented by a molecular formula of FeSi 2 are not mentioned, but this, FeSx: includes a range of (x 1.5~2.5).

또한, 본 명세서에 있어서, 사용하는 규화철 분말은 규화철 및 규화철을 주성분으로 하여 소량의 다른 첨가 원소를 포함하는 분말을 의미하며, 본 발명은 이들을 전부 포함한다.In addition, in this specification, the iron silicide powder used means the powder which contains a small amount of another addition element which has iron silicide and iron silicide as a main component, and this invention contains these all.

본 발명의 규화철 분말은, 가스 성분인 산소가 1500 ppm이하, 바람직하게는 1000 ppm 이하이다. 이것에 의해, 규화철 스퍼터링 타겟트 중에 포함되는 산소량을 보다 저감할 수 있는 효과를 갖는다.The iron silicide powder of the present invention has an oxygen content of 1500 ppm or less, preferably 1000 ppm or less. This has the effect of further reducing the amount of oxygen contained in the iron silicide sputtering target.

타겟트 중의 가스 성분인 산소를 저감시키는 것에 의해, 스퍼터링 시의 파티클의 발생을 억제하며, 유니포미티와 막 조성이 균일한 성막이 가능하게 된다. 가 스 성분을 제외한 불순물은 500 ppm 이하, 바람직하게는 50 ppm 이하, 더욱이 바람직하게는 10 ppm 이하로 하며, 순도가 높은 규화철 분말을 얻을 수 있으며, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 가스 성분이라 함은 정량 분석을 행할 시에 가스 상태로 되어 검출되는 원소를 의미한다.By reducing the oxygen which is a gas component in the target, generation of particles during sputtering can be suppressed, and film formation with uniform uniformity and film composition becomes possible. Impurities other than the gas component are 500 ppm or less, preferably 50 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, and high purity iron silicide powder can be obtained, and the same effects as described above can be obtained. In addition, a gas component means the element detected as being in a gas state at the time of performing quantitative analysis.

또한, 규화철 분말의 비표면적을 0.15 ㎡/g 이상, 바람직하게는 0.6 ㎡/g 이상으로 한다. 이것에 의해, 소결에 의해 제조하는 규화철 타겟트의 상대밀도는 90% 이상, 더 나아가 95% 이상으로 하는 것이 가능하다.The specific surface area of the iron silicide powder is 0.15 m 2 / g or more, preferably 0.6 m 2 / g or more. Thereby, the relative density of the iron silicide target manufactured by sintering can be made into 90% or more, further 95% or more.

이상의 규화철 분말을 사용하는 것에 의해, 타겟트 조직의 평균 결정 입경을 300 ㎛ 이하로, 또는 150 ㎛ 이하로, 더욱이는 75 ㎛ 이하로 하는 것이 가능하게 된다. 이러한 결정 입경이 작은 규화철 타겟트는, 아킹이나 파티클의 발생을 억제하며, 안정된 특성을 갖는 βFeSi2 박막을 제조할 수 있다. By using the above-mentioned iron silicide powder, it becomes possible to set the average grain size of a target structure to 300 micrometers or less, or 150 micrometers or less, and also 75 micrometers or less. The iron silicide target having such a small crystal grain size suppresses the generation of arcing and particles, and can produce a βFeSi 2 thin film having stable characteristics.

본 발명은, 다시 분말의 결정 구조가 실질적으로 ζα상이든지 또는 주요상이 ζα상인 규화철 분말인 것을 특징으로 한다. 이러한 조성의 규화철 분말을 사용하여 소결체 타겟트를 제조하면, 규화철 타겟트 조직도 동일하게 실질적으로 ζα상이든지 또는 주요상이 ζα상을 갖는 타겟트를 얻을 수 있다.The present invention is further characterized in that the iron silica powder has a crystal structure of the powder substantially a ζ α phase or a main phase of the ζ α phase. If the sintered compact target is manufactured using the iron silicide powder of such a composition, the target in which the iron silicide target structure is also substantially a ζ α phase or a main phase ζ α phase can be obtained.

이와 같은 규화철 타겟트의 경우, 즉, β상(반도체상)에의 상 변태가 억제되어 ζα상이 잔존하는 경우에는, 타겟트에 안정된 바이어스 전압을 인가할 수 있기 때문에, 플라즈마 밀도가 오르기 쉽고 스퍼터 가스 압을 낮게 억제할 수 있으므로, 가스 손상이 적은 양호한 막을 얻을 수 있다는 우수한 효과를 얻을 수 있다.In the case of such an iron silicide target, that is, when the phase transformation to the β phase (semiconductor phase) is suppressed and the ζ α phase remains, a stable bias voltage can be applied to the target. Since gas pressure can be suppressed low, the outstanding effect that the favorable film with little gas damage can be obtained can be acquired.

본 발명의 규화철 분말의 제조 시에서는, 일반적으로 제조되고 있는 순도 3N(가스 성분 제외 99.9%) 레벨의 철을, 예를 들면, 습식 정제 프로세스(예를 들면, 이온 교환막, 용매추출, 유기 금속 착체(錯體) 분해, 전해 정제 등의 조합)에서 불순물을 제거하여 5N(가스 성분을 제외) 레벨로 정제한 원료를 사용할 수 있다.In the production of the iron silicide powder of the present invention, iron having a purity level of 3N (99.9% excluding gas components) that is generally produced is, for example, a wet purification process (for example, an ion exchange membrane, a solvent extraction, and an organic metal). A raw material obtained by removing impurities from a complex decomposition, electrolytic refining, etc.) and purified to a level of 5 N (excluding gas components).

그 구체예를 나타내면, 예를 들면 순도 3N(가스 성분 제외) 레벨의 철을 염산으로 용해하여 이온 교환막·용리법에서 정제하고, 이 고순도 철염 용액을 건고·산화 배소(산소 기류 중에서 가열하는 것이 바람직하다)하여, 산화철(Fe2O3)로 한다. 이것에 의해 4∼5N(가스 성분을 제외) 레벨의 고순도 산화철을 얻을 수 있다. 이상의 고순도 산화철을 얻는 방법에 관해서는, 특히 제한은 없다.When the specific example is shown, it is preferable to melt | dissolve iron of purity 3N (except gas components) level with hydrochloric acid, and to refine | purify by an ion exchange membrane and elution method, and to dry this high-purity iron salt solution, and to dry it in oxygen-oxide stream To iron oxide (Fe 2 O 3 ). As a result, high purity iron oxide having a level of 4 to 5 N (excluding gas components) can be obtained. There is no restriction | limiting in particular about the method of obtaining the above high purity iron oxide.

본 발명은, 이러한 고순도 산화철(가스 성분을 제외한 고순도화 된) 원료를 사용하며, 이 산화철을 수소로 환원하여 철 분말을 만들며, 이 철 분말과 Si 분말을 비산화성 분위기 중에서 가열하여 주로 FeSi로 이루어진 합성 분말을 만들며, 더욱이 다시 Si분말을 첨가 혼합하여 비산화성 분위기에서 가열하여 주로 FeSi2로 이루어진 규화철 분말을 제조하는 것이다.The present invention uses such a high-purity iron oxide (highly purified except gas component) raw material, and reduces the iron oxide with hydrogen to produce iron powder, and the iron powder and Si powder are heated in a non-oxidizing atmosphere, mainly composed of FeSi. Synthetic powder is made, and further, Si powder is added and mixed, and heated in a non-oxidizing atmosphere to prepare iron silicide powder composed mainly of FeSi 2 .

산화철을 수소 환원할 시에는 600℃ 이하, 바람직하게는 500℃ 이하의 수소 기류 중에서 환원하여 비표면적 0.2 ㎡/g 이상의 철 분말을 만들며, 이 철 분말을 사용하여 규화철 분말을 제조하는 것이 바람직하다. 또, 400℃ 이하에서는 환원 시 간이 지나치게 걸리기 때문에, 그 이상이 바람직하다.When the hydrogen oxide is hydrogen reduced, it is reduced in a hydrogen stream of 600 ° C. or lower, preferably 500 ° C. or lower to produce iron powder having a specific surface area of 0.2 m 2 / g or more, and it is preferable to produce iron silicide powder using the iron powder. . Moreover, since the reduction time takes too much at 400 degrees C or less, more than that is preferable.

상기와 같이, 합성을 FeSi 및 다시 FeSi2 로의 2단계로 하는 것에 의해, 발열 반응을 억제하면서 고온(액상이 출현하지 않는 온도)까지 가열 할 수 있기 때문에, 비표면적이 크고(분쇄 양호로 분쇄 시의 불순물 혼입이 적게 된다), 저 산소의 규화철 분말을 용이하게 제조할 수 있다는 현저한 특징을 갖는다. 또, 이것에 의해 소결체 타겟트의 제조도 용이하게 된다.As described above, by carrying out the synthesis into two stages of FeSi and FeSi 2 again, it is possible to heat up to a high temperature (temperature at which liquid phase does not appear) while suppressing the exothermic reaction, so that the specific surface area is large (good grinding Impurities are less likely to be mixed), and a low oxygen iron silicide powder can be easily produced. Moreover, manufacture of a sintered compact target becomes easy by this.

이상에 의해, ζα(αFe2Si5상 또는 αFeSi2상이라고도 말한다) (금속상)의 잔존율이 높은 미분말이 얻어진다.As a result, a fine powder having a high residual ratio of ζ α (also referred to as αFe 2 Si 5 phase or αFeSi 2 phase) (metal phase) is obtained.

이와 같이 하여 얻어진 규화철 미분말은, 핫 프레스, 열간 정수압 프레스 또는 방전 플라즈마 소결법으로 소결하여 타겟트로 하는 것이 가능하다. 소결 시에는 특히 방전 플라즈마 소결법이 바람직하다. 이 방전 플라즈마 소결법에 의하면, 결정립 성장을 억제하며, 고밀도, 고강도의 타겟트를 소성하는 것이 가능하다.The fine iron silicide powder thus obtained can be sintered by hot press, hot hydrostatic press or discharge plasma sintering to be a target. In the case of sintering, discharge plasma sintering is particularly preferable. According to this discharge plasma sintering method, grain growth can be suppressed and the target of high density and high strength can be baked.

또한, 단시간에 소결되고 급속히 냉각되므로, β상(반도체상)에의 상변태를 억제하며, ζα상(금속상)의 잔존율이 높은 타겟트를 만들 수 있다. 타겟트로서는, 다른 상이 존재하면 스퍼터 레이트가 다르기 때문에, 파티클의 원인으로 되어 바람직하지 않다.In addition, since it is sintered and rapidly cooled in a short time, it is possible to suppress the phase transformation into the β phase (semiconductor phase) and to produce a target having a high residual ratio of the ζ α phase (metal phase). As a target, since a sputter rate differs when another phase exists, it becomes a cause of particle | grains, and is unpreferable.

주로, ζα상(금속상) 단상이면, 스퍼터링 시에 타겟트에 안정된 바이어스 전압을 인가할 수 있기 때문에, 플라즈마 밀도가 오르기 쉽고, 스퍼터 가스 압을 낮게 억제할 수 있으므로, 가스 손상이 적은 양호한 막을 얻을 수 있다.In the ζ α phase (metal phase) single phase, since a stable bias voltage can be applied to the target during sputtering, the plasma density tends to increase, and the sputter gas pressure can be suppressed low, thereby providing a good film with little gas damage. You can get it.

본 발명의 규화철 미분말을 사용하는 것에 의해, 가스 성분을 제거하고, 파티클의 발생이 적고, 유니포미티와 막 조성이 균일하며, 스퍼터 특성이 양호한 스퍼터링 타겟트를 얻을 수 있다.By using the fine iron silicate powder of this invention, a sputtering target which removes a gas component, produces little particle | grains, is uniform in uniformity and a film composition, and is excellent in sputtering property can be obtained.

(( 실시예Example ))

다음에, 실시예에 관해서 설명한다. 또, 본 실시예는 발명의 일례를 나타내기 위한 것이고, 본 발명은 이것들의 실시예에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술 사상에 포함되는 다른 태양 및 변형을 포함하는 것이다. Next, an Example is described. In addition, this Example is for showing an example of invention, and this invention is not restrict | limited to these Examples. That is, it includes the other aspects and variations included in the technical idea of this invention.

(( 실시예1Example 1 ))

고순도 투명 석영의 관상로(管狀爐)에서 정제한 염화철을 배소하여, 이 산화철을 연속하여 수소 기류 중(수소 유량 20 리터/min), 500℃에서 약 3시간 수소 환원하여 철분말을 만들었다.The iron chloride purified in the tubular furnace of high-purity transparent quartz was roasted, and this iron oxide was continuously reduced by hydrogen reduction at 500 degreeC for about 3 hours in hydrogen stream (hydrogen flow rate 20 liter / min), and iron powder was produced.

이 철분말의 비표면적(BET법에 의함)은 0.62 ㎡/g 이었다. 이 미분말과 순도 5N의 Si 분말(비표면적 1.6 ㎡/g)과를 Fe:Si=1:1의 혼합비로 혼합하여, 진공 중 1350℃(액상이 출현하는 1410℃ 이하)에서 FeSi를 합성하였다.The specific surface area (by BET method) of this iron powder was 0.62 m <2> / g. The fine powder and Si powder (specific surface area 1.6 m 2 / g) with a purity of 5N were mixed at a mixing ratio of Fe: Si = 1: 1, and FeSi was synthesized at 1350 ° C. (1410 ° C. or less at which a liquid phase appeared) in vacuum.

다음에, Fe:Si=1:2가 되도록 부족분의 Si 분말을 볼 밀에서 혼합 분쇄를 행하였다. 이 혼합 미분쇄 분말을 진공 중 1050℃에서 합성하였다. 이 합성 괴(塊)의 비표면적은 0.6 ㎡/g 이며, 볼 밀에서 극히 용이하게 분쇄 할 수 있었다. 가스 분석(LECO법)의 결과, 이 규화철(FeSi2) 분말의 산소량은 820 ppm이었다. Subsequently, the insufficient Si powder was mixed and ground in a ball mill so that Fe: Si = 1: 2. This mixed pulverized powder was synthesized at 1050 ° C. in vacuo. The specific surface area of this synthetic ingot was 0.6 m <2> / g, and it could grind very easily by the ball mill. As a result of the gas analysis (LECO method), the oxygen amount of this iron silicide (FeSi 2 ) powder was 820 ppm.

또, XRD 측정(CuKα선 회석 피크)으로부터 βFeSi2의 메인 피크(2θ=29°)는 관찰되지 않았다.Further, XRD measurement main peak (2θ = 29 °) of from 2 βFeSi (CuKα line dilution peak) was not observed.

이 얻어진 규화철 분말을, 그래파이트(graphite)제 다이스에 충전하여 핫 프레스법으로 1150℃, 진공 분위기, 면압 275 kgf/㎠로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체의 표면을 평면 연삭 선반으로 표면 오염층을 제거하여, φ300mm ×4mm의 규화철 타겟트를 만들었다. 얻어진 타겟트의 상대밀도는 98%의 고밀도가 얻어지며, 또한 소결체의 산소 함유량은 520 ppm으로 되었다.The obtained iron silicide powder was filled into a graphite die, and sintered at 1150 ° C. in a vacuum atmosphere and a surface pressure of 275 kgf / cm 2 for 2 hours by a hot press method. The surface of the obtained sintered compact was removed by the surface grinding lathe, and the iron silicide target of phi 300 mm x 4 mm was made. The relative density of the obtained target was obtained at a high density of 98%, and the oxygen content of the sintered compact was 520 ppm.

실시예1의 수소 환원 온도, 원료 철 분말의 비표면적, 합성 공정(2단계), 분쇄성, 얻어진 규화철 분말의 비표면적, 산소 함유량, 소결체 타겟트의 상대밀도, 소결체의 산소 함유량을 각각 표1에 나타낸다.The hydrogen reduction temperature of Example 1, the specific surface area of the raw iron powder, the synthesis step (2 steps), the crushability, the specific surface area of the obtained iron silicide powder, the oxygen content, the relative density of the sintered compact target, and the oxygen content of the sintered compact, respectively 1 is shown.

Figure 112007007310338-pat00001
Figure 112007007310338-pat00001

(( 실시예2Example 2 ) )

고순도 투명 석영의 관상로(管狀爐)에서 정제한 염화철을 배소하여, 이 산화철을 연속하여 수소 기류 중(수소 유량 20 리터/min), 900℃에서 약 3시간 수소 환원하여 철분말을 만들었다.The iron chloride purified in the tubular furnace of high purity transparent quartz was roasted, and this iron oxide was continuously hydrogenated at 900 degreeC for about 3 hours in hydrogen stream (hydrogen flow rate 20 liter / min), and iron powder was produced.

이 철분말의 비표면적(BET법에 의함)은 0.21 ㎡/g 이었다. 이 미분말과 순도 5N의 Si 분말(비표면적 1.6 ㎡/g)과를 Fe:Si=1:1의 혼합비로 혼합하여, 진공 중 1350℃(액상이 출현하는 1410℃ 이하)에서 FeSi를 합성하였다.The specific surface area (by BET method) of this iron powder was 0.21 m <2> / g. The fine powder and Si powder (specific surface area 1.6 m 2 / g) with a purity of 5N were mixed at a mixing ratio of Fe: Si = 1: 1, and FeSi was synthesized at 1350 ° C. (1410 ° C. or less at which a liquid phase appeared) in vacuum.

다음에, Fe:Si=1:2가 되도록 부족분의 Si 분말을 볼 밀에서 혼합 분쇄를 행하였다. 이 혼합 미분쇄 분말을 진공 중 1050℃에서 합성하였다. 이 합성 괴의 비표면적은 0.15 ㎡/g 이며, 볼 밀로 용이하게 분쇄 할 수 있었다. 가스 분석(LECO법)의 결과, 이 규화철(FeSi2) 분말의 산소량은 690 ppm이었다. Subsequently, the insufficient Si powder was mixed and ground in a ball mill so that Fe: Si = 1: 2. This mixed pulverized powder was synthesized at 1050 ° C. in vacuo. The specific surface area of this synthetic ingot was 0.15 m <2> / g, and it could be easily grind | pulverized with the ball mill. As a result of gas analysis (LECO method), the amount of oxygen in this iron silicide (FeSi 2 ) powder was 690 ppm.

또, XRD 측정(CuKα선 회석 피크)으로부터 βFeSi2의 메인 피크(2θ=29°)는 관찰되지 않았다.Further, XRD measurement main peak (2θ = 29 °) of from 2 βFeSi (CuKα line dilution peak) was not observed.

이 얻어진 규화철 분말을, 그래파이트제 다이스에 충전하여 핫 프레스법으로 1150℃, 진공 분위기, 면압 275 kgf/㎠로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체의 표면을 평면 연삭 선반으로 표면 오염층을 제거하여, φ300mm ×4mm의 규화철 타겟트를 만들었다. 얻어진 타겟트의 상대밀도는 94%의 고밀도가 얻어지며, 또한 소결체의 산소 함유량은 390 ppm으로 되었다.The obtained iron silicide powder was filled into a graphite die, and sintered at 1150 ° C. in a vacuum atmosphere and a surface pressure of 275 kgf / cm 2 for 2 hours by a hot press method. The surface of the obtained sintered compact was removed by the surface grinding lathe, and the iron silicide target of phi 300 mm x 4 mm was made. The relative density of the obtained target obtained 94% high density, and the oxygen content of the sintered compact was 390 ppm.

실시예2의 수소 환원 온도, 원료 철 분말의 비표면적, 합성 공정(2단계), 분쇄성, 얻어진 규화철 분말의 비표면적, 산소 함유량, 소결체 타겟트의 상대밀도, 소결체의 산소 함유량을 각각 표1에 나타낸다.The hydrogen reduction temperature of Example 2, the specific surface area of the raw iron powder, the synthesis step (step 2), the pulverization, the specific surface area of the obtained iron silicide powder, the oxygen content, the relative density of the sintered compact target, and the oxygen content of the sintered compact, respectively 1 is shown.

(( 실시예3Example 3 ) )

고순도 투명 석영의 관상로에서 정제한 염화철을 배소하여, 이 산화철을 연속하여 수소 기류 중(수소 유량 20 리터/min), 650℃에서 약 3시간 수소 환원하여 철분말을 만들었다.The iron chloride purified in the tubular furnace of high purity transparent quartz was roasted, and this iron oxide was continuously reduced in hydrogen stream (hydrogen flow rate 20 liter / min) at 650 degreeC for about 3 hours, and iron powder was produced.

이 철분말의 비표면적(BET법에 의함)은 0.47 ㎡/g 이었다. 이 미분말과 순도 5N의 Si 분말(비표면적 1.6 ㎡/g)과를 Fe:Si=1:1의 혼합비로 혼합하여, 진공 중 1350℃(액상이 출현하는 1410℃ 이하)에서 FeSi를 합성하였다.The specific surface area (by BET method) of this iron powder was 0.47 m 2 / g. The fine powder and Si powder (specific surface area 1.6 m 2 / g) with a purity of 5N were mixed at a mixing ratio of Fe: Si = 1: 1, and FeSi was synthesized at 1350 ° C. (1410 ° C. or less at which a liquid phase appeared) in vacuum.

다음에, Fe:Si=1:2가 되도록 부족분의 Si 분말을 볼 밀에서 혼합 분쇄를 행하였다. 이 혼합 미분쇄 분말을 진공 중 1050℃에서 합성하였다. 이 합성 괴의 비표면적은 0.51 ㎡/g 이며, 볼 밀로 용이하게 분쇄 할 수 있었다. 가스 분석(LECO법)의 결과, 이 규화철(FeSi2) 분말의 산소량은 815 ppm이었다. Subsequently, the insufficient Si powder was mixed and ground in a ball mill so that Fe: Si = 1: 2. This mixed pulverized powder was synthesized at 1050 ° C. in vacuo. The specific surface area of this synthetic ingot was 0.51 m <2> / g, and it could be easily grind | pulverized with the ball mill. As a result of gas analysis (LECO method), the oxygen amount of this iron silicide (FeSi 2 ) powder was 815 ppm.

또, XRD 측정(CuKα선 회석 피크)으로부터 βFeSi2의 메인 피크(2θ=29°)는 관찰되지 않았다.Further, XRD measurement main peak (2θ = 29 °) of from 2 βFeSi (CuKα line dilution peak) was not observed.

이 얻어진 규화철 분말을, 그래파이트제 다이스에 충전하여 핫 프레스법으로 1150℃, 진공 분위기, 면압 275 kgf/㎠로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체의 표면을 평면 연삭 선반으로 표면 오염층을 제거하여, φ300mm ×4mm의 규화철 타겟트를 만들었다. 얻어진 타겟트의 상대밀도는 99%의 고밀도가 얻어지며, 또한 소결체의 산소 함유량은 490 ppm으로 되었다.The obtained iron silicide powder was filled into a graphite die, and sintered at 1150 ° C. in a vacuum atmosphere and a surface pressure of 275 kgf / cm 2 for 2 hours by a hot press method. The surface of the obtained sintered compact was removed by the surface grinding lathe, and the iron silicide target of phi 300 mm x 4 mm was made. The relative density of the obtained target was obtained at a high density of 99%, and the oxygen content of the sintered compact was 490 ppm.

실시예3의 수소 환원 온도, 원료 철 분말의 비표면적, 합성 공정(2단계), 분쇄성, 얻어진 규화철 분말의 비표면적, 산소 함유량, 소결체 타겟트의 상대밀도, 소결체의 산소 함유량을 각각 표1에 나타낸다.The hydrogen reduction temperature of Example 3, the specific surface area of the raw iron powder, the synthesis step (2 steps), the crushability, the specific surface area of the obtained iron silicide powder, the oxygen content, the relative density of the sintered compact target, and the oxygen content of the sintered compact, respectively 1 is shown.

(( 비교예1Comparative Example 1 ) )

고순도 투명 석영의 관상로에서 정제한 염화철을 배소하여, 이 산화철을 연속하여 수소 기류 중(수소 유량 20 리터/min), 500℃에서 약 3시간 수소 환원하여 철분말을 만들었다.The iron chloride purified in the tubular furnace of high purity transparent quartz was roasted, and this iron oxide was continuously hydrogenated at 500 degreeC for about 3 hours in hydrogen stream (hydrogen flow rate 20 liter / min), and iron powder was produced.

이 철분말의 비표면적(BET법에 의함)은 0.6 ㎡/g 이었다. 이 미분말과 순도 5N의 Si 분말(비표면적 1.6 ㎡/g)과를 Fe:Si=1:2의 혼합비로 혼합하여, 진공 중 1050℃(액상이 출현하는 1410℃ 이하)에서 1단계에서 FeSi2를 합성하였다.The specific surface area (by BET method) of this iron powder was 0.6 m <2> / g. The fine powder and the Si powder (specific surface area 1.6 m 2 / g) with a purity of 5 N were mixed at a mixing ratio of Fe: Si = 1: 2, and FeSi 2 was subjected to FeSi 2 in one step at 1050 ° C. (1410 ° C. or less at which liquid phase appeared) in vacuum. Was synthesized.

이 합성 괴의 비표면적은 0.6 ㎡/g 이며, 볼 밀에 의한 분쇄는 용이하지 않았다. 가스 분석(LECO법)의 결과, 이 규화철(FeSi2) 분말의 산소량은 2500 ppm으로 많았다. The specific surface area of this synthetic ingot was 0.6 m <2> / g, and grinding by the ball mill was not easy. As a result of gas analysis (LECO method), the oxygen content of this iron silicide (FeSi 2 ) powder was 2500 ppm.

이 얻어진 규화철 분말을, 그래파이트제 다이스에 충전하여 핫 프레스법으로 1150℃, 진공 분위기, 면압 275 kgf/㎠로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체의 표면을 평면 연삭 선반으로 표면 오염층을 제거하여, φ300mm ×4mm의 규화철 타겟트를 만들었다. 얻어진 타겟트의 상대밀도는 93%이며, 또한 소결체의 산소 함유량은 1900 ppm으로 많았다.The obtained iron silicide powder was filled into a graphite die, and sintered at 1150 ° C. in a vacuum atmosphere and a surface pressure of 275 kgf / cm 2 for 2 hours by a hot press method. The surface of the obtained sintered compact was removed by the surface grinding lathe, and the iron silicide target of phi 300 mm x 4 mm was made. The relative density of the obtained target was 93%, and the oxygen content of the sintered body was 1900 ppm.

비교예1의 수소 환원 온도, 원료 철 분말의 비표면적, 합성 공정(2단계), 분쇄성, 얻어진 규화철 분말의 비표면적, 산소 함유량, 소결체 타겟트의 상대밀도, 소결체의 산소 함유량을 각각 표1에 나타낸다.The hydrogen reduction temperature of Comparative Example 1, the specific surface area of the raw iron powder, the synthesis step (2 steps), the pulverization, the specific surface area of the obtained iron silicide powder, the oxygen content, the relative density of the sintered compact target, and the oxygen content of the sintered compact, respectively 1 is shown.

(( 비교예2Comparative Example 2 ) )

고순도 투명 석영의 관상로에서 정제한 염화철을 배소하여, 이 산화철을 연속하여 수소 기류 중(수소 유량 20 리터/min), 1000℃에서 약 3시간 수소 환원하여 철분말을 만들었다.The iron chloride purified in the tubular furnace of high purity transparent quartz was roasted, and this iron oxide was continuously reduced in hydrogen stream (hydrogen flow rate 20 liter / min) at 1000 degreeC for about 3 hours, and iron powder was produced.

이 철분말의 비표면적(BET법에 의함)은 0.08 ㎡/g 이었다. 이 미분말과 순도 5N의 Si 분말(비표면적 1.6 ㎡/g)과를 Fe:Si=1:1의 혼합비로 혼합하여, 진공 중 1350℃(액상이 출현하는 1410℃ 이하)에서 FeSi를 합성하였다.The specific surface area (by BET method) of this iron powder was 0.08 m <2> / g. The fine powder and Si powder (specific surface area 1.6 m 2 / g) with a purity of 5N were mixed at a mixing ratio of Fe: Si = 1: 1, and FeSi was synthesized at 1350 ° C. (1410 ° C. or less at which a liquid phase appeared) in vacuum.

다음에, Fe:Si=1:2가 되도록 부족분의 Si 분말을 볼 밀에서 혼합 분쇄를 행하였다. 이 혼합 미분쇄 분말을 진공 중 1050℃에서 합성하였다. 이 합성 괴의 비표면적은 0.03 ㎡/g 이며, 볼 밀에 의한 분쇄는 불량이었다. 가스 분석(LECO법)의 결과, 이 규화철(FeSi2) 분말의 산소량은 340 ppm으로 낮았다. Subsequently, the insufficient Si powder was mixed and ground in a ball mill so that Fe: Si = 1: 2. This mixed pulverized powder was synthesized at 1050 ° C. in vacuo. The specific surface area of this synthetic ingot was 0.03 m <2> / g, and the grinding | pulverization by the ball mill was defective. As a result of gas analysis (LECO method), the oxygen content of this iron silicide (FeSi 2 ) powder was as low as 340 ppm.

이 얻어진 규화철 분말을, 그래파이트제 다이스에 충전하여 핫 프레스법으로 1150℃, 진공 분위기, 면압 275 kgf/㎠로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체의 표면을 평면 연삭 선반으로 표면 오염층을 제거하여, φ300mm ×4mm의 규화철 타겟트를 만들었다. 얻어진 타겟트의 상대밀도는 89%의 저밀도이며, 또한 소결체의 산소 함유량은 370 ppm으로 낮았다.The obtained iron silicide powder was filled into a graphite die, and sintered at 1150 ° C. in a vacuum atmosphere and a surface pressure of 275 kgf / cm 2 for 2 hours by a hot press method. The surface of the obtained sintered compact was removed by the surface grinding lathe, and the iron silicide target of phi 300 mm x 4 mm was made. The relative density of the obtained target was 89% low density, and the oxygen content of the sintered compact was low at 370 ppm.

비교예2의 수소 환원 온도, 원료 철 분말의 비표면적, 합성 공정(2단계), 분쇄성, 얻어진 규화철 분말의 비표면적, 산소 함유량, 소결체 타겟트의 상대밀도, 소결체의 산소 함유량을 각각 표1에 나타낸다.The hydrogen reduction temperature of Comparative Example 2, the specific surface area of the raw iron powder, the synthesis step (2 steps), the pulverization, the specific surface area of the obtained iron silicide powder, the oxygen content, the relative density of the sintered compact target, and the oxygen content of the sintered compact, respectively 1 is shown.

(( 비교예3Comparative Example 3 ) )

시판의 5N 레벨의 철분말을 사용하였다. 이 철분말의 비표면적(BET법에 의함)은 0.12 ㎡/g 이었다. 이 미분말과 순도 5N의 Si 분말(비표면적 1.6 ㎡/g)과를 Fe:Si=1:2의 혼합비로 혼합하여, 진공 중 1350℃(액상이 출현하는 1410℃ 이하)에서 1단계로 FeSi2를 합성하였다.Commercially available 5N level iron powder was used. The specific surface area (by BET method) of this iron powder was 0.12 m <2> / g. The fine powder and 5N Si powder (specific surface area 1.6 m 2 / g) were mixed at a mixing ratio of Fe: Si = 1: 2, and FeSi 2 in one step at 1350 ° C. (1410 ° C. or less at which liquid phase appeared) in vacuum. Was synthesized.

이 합성 괴의 비표면적은 0.11 ㎡/g 이며, 볼 밀에 의한 분쇄는 불량이었다. 가스 분석(LECO법)의 결과, 이 규화철(FeSi2) 분말의 산소량은 2300 ppm으로 극히 많았다. The specific surface area of this synthetic ingot was 0.11 m <2> / g, and the grinding | pulverization by the ball mill was defective. As a result of the gas analysis (LECO method), the amount of oxygen in this iron silicide (FeSi 2 ) powder was extremely high at 2300 ppm.

이 얻어진 규화철 분말을, 그래파이트제 다이스에 충전하여 핫 프레스법으로 1150℃, 진공 분위기, 면압 275 kgf/㎠로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체의 표면을 평면 연삭 선반으로 표면 오염층을 제거하여, φ300mm ×4mm의 규화철 타겟트를 만들었다. 얻어진 타겟트의 상대밀도는 93%이며, 또한 소결체의 산소 함유량은 1200 ppm으로 많았다.The obtained iron silicide powder was filled into a graphite die, and sintered at 1150 ° C. in a vacuum atmosphere and a surface pressure of 275 kgf / cm 2 for 2 hours by a hot press method. The surface of the obtained sintered compact was removed by the surface grinding lathe, and the iron silicide target of phi 300 mm x 4 mm was made. The relative density of the obtained target was 93%, and the oxygen content of the sintered body was 1200 ppm.

비교예3의 수소 환원 온도, 원료 철 분말의 비표면적, 합성 공정(2단계), 분쇄성, 얻어진 규화철 분말의 비표면적, 산소 함유량, 소결체 타겟트의 상대밀도, 소결체의 산소 함유량을 각각 표1에 나타낸다.The hydrogen reduction temperature of Comparative Example 3, the specific surface area of the raw iron powder, the synthesis step (2 steps), the crushability, the specific surface area of the obtained iron silicide powder, the oxygen content, the relative density of the sintered compact target, and the oxygen content of the sintered compact, respectively 1 is shown.

(( 비교예4Comparative Example 4 ) )

시판의 5N 레벨의 철분말을 사용하였다. 이 철분말의 비표면적(BET법에 의함)은 0.55 ㎡/g 이었다. 이 미분말과 순도 5N의 Si 분말(비표면적 1.6 ㎡/g)과를 Fe:Si=1:2의 혼합비로 혼합하여, 진공 중 1350℃(액상이 출현하는 1410℃ 이하)에서 1단계로 FeSi2를 합성하였다.Commercially available 5N level iron powder was used. The specific surface area (by BET method) of this iron powder was 0.55 m <2> / g. The fine powder and 5N Si powder (specific surface area 1.6 m 2 / g) were mixed at a mixing ratio of Fe: Si = 1: 2, and FeSi 2 in one step at 1350 ° C. (1410 ° C. or less at which liquid phase appeared) in vacuum. Was synthesized.

이 합성 괴의 비표면적은 0.08 ㎡/g 이며, 볼 밀에 의한 분쇄는 불량이었다. 가스 분석(LECO법)의 결과, 이 규화철(FeSi2) 분말의 산소량은 3200 ppm으로 극히 많았다. The specific surface area of this synthetic ingot was 0.08 m <2> / g, and the grinding | pulverization by the ball mill was defective. As a result of the gas analysis (LECO method), the amount of oxygen in the iron silicide (FeSi 2 ) powder was extremely high at 3200 ppm.

이 얻어진 규화철 분말을, 그래파이트제 다이스에 충전하여 핫 프레스법으로 1150℃, 진공 분위기, 면압 275 kgf/㎠로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체의 표면을 평면 연삭 선반으로 표면 오염층을 제거하여, φ300mm ×4mm의 규화철 타겟트를 만들었다. 얻어진 타겟트의 상대밀도는 91%이며, 또한 소결체의 산소 함유량은 950 ppm으로 많았다.The obtained iron silicide powder was filled into a graphite die, and sintered at 1150 ° C. in a vacuum atmosphere and a surface pressure of 275 kgf / cm 2 for 2 hours by a hot press method. The surface of the obtained sintered compact was removed by the surface grinding lathe, and the iron silicide target of phi 300 mm x 4 mm was made. The relative density of the obtained target was 91%, and the oxygen content of the sintered body was large at 950 ppm.

비교예4의 수소 환원 온도, 원료 철 분말의 비표면적, 합성 공정(2단계), 분쇄성, 얻어진 규화철 분말의 비표면적, 산소 함유량, 소결체 타겟트의 상대밀도, 소결체의 산소 함유량을 각각 표1에 나타낸다.The hydrogen reduction temperature of Comparative Example 4, the specific surface area of the raw iron powder, the synthesis step (2 steps), the pulverization, the specific surface area of the obtained iron silicide powder, the oxygen content, the relative density of the sintered compact target, and the oxygen content of the sintered compact, respectively 1 is shown.

(( 비교예5Comparative Example 5 ) )

시판의 5N 레벨의 철분말을 사용하였다. 이 철분말의 비표면적(BET법에 의함)은 0.58 ㎡/g 이었다. 이 미분말과 순도 5N의 Si 분말(비표면적 1.6 ㎡/g)과를 Fe:Si=1:1의 혼합비로 혼합하여, 진공 중 1350℃(액상이 출현하는 1410℃ 이하)에서 1단계로 FeSi를 합성하였다.Commercially available 5N level iron powder was used. The specific surface area (by BET method) of this iron powder was 0.58 m <2> / g. The fine powder and Si powder having a purity of 5N (specific surface area of 1.6 m 2 / g) were mixed at a mixing ratio of Fe: Si = 1: 1, and FeSi was formed in one step at 1350 ° C. (1410 ° C. or less at which liquid phase appeared) in vacuum. Synthesized.

다음에, Fe:Si=1:2가 되도록 부족분의 Si 분말을 볼 밀에서 혼합 분쇄를 행하였다. 이 혼합 미분쇄 분말을 진공 중 1050℃에서 합성하였다. Subsequently, the insufficient Si powder was mixed and ground in a ball mill so that Fe: Si = 1: 2. This mixed pulverized powder was synthesized at 1050 ° C. in vacuo.

이 합성 괴의 비표면적은 0.44 ㎡/g 이며, 볼 밀에 의한 분쇄는 양호하였다. 가스 분석(LECO법)의 결과, 이 규화철(FeSi2) 분말의 산소량은 4300 ppm으로 극히 많았다. The specific surface area of this synthetic ingot was 0.44 m <2> / g, and the grinding | pulverization by the ball mill was favorable. As a result of gas analysis (LECO method), the amount of oxygen in this iron silicide (FeSi 2 ) powder was extremely high at 4300 ppm.

이 얻어진 규화철 분말을, 그래파이트제 다이스에 충전하여 핫 프레스법으로 1150℃, 진공 분위기, 면압 275 kgf/㎠로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체의 표면을 평면 연삭 선반으로 표면 오염층을 제거하여, φ300mm ×4mm의 규화철 타겟트를 만들었다. 얻어진 타겟트의 상대밀도는 96%이며, 또한 소결체의 산소 함유량은 3100 ppm으로 많았다.The obtained iron silicide powder was filled into a graphite die, and sintered at 1150 ° C. in a vacuum atmosphere and a surface pressure of 275 kgf / cm 2 for 2 hours by a hot press method. The surface of the obtained sintered compact was removed by the surface grinding lathe, and the iron silicide target of phi 300 mm x 4 mm was made. The relative density of the obtained target was 96%, and the oxygen content of the sintered compact was 3100 ppm.

비교예5의 수소 환원 온도, 원료 철 분말의 비표면적, 합성 공정(2단계), 분쇄성, 얻어진 규화철 분말의 비표면적, 산소 함유량, 소결체 타겟트의 상대밀도, 소결체의 산소 함유량을 각각 표1에 나타낸다.The hydrogen reduction temperature of Comparative Example 5, the specific surface area of the raw iron powder, the synthesis step (2 steps), the pulverization, the specific surface area of the obtained iron silicide powder, the oxygen content, the relative density of the sintered compact target, and the oxygen content of the sintered compact, respectively 1 is shown.

표1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 있어서는 규화철 분말 중의 불순물인 산소 함유량이 낮으며, 분쇄가 용이하다는 결과가 얻어졌다. 또한, 분쇄가 용이한 것이기 때문에 장시간의 분쇄를 필요로 하지 않으며, 가스 성분 이외의 불순물도 적다고 하는 우수한 효과를 갖는다. 또한, 비표면적이 크고, 소결에 의한 타겟트의 제조 시에 고밀도의 타겟트가 용이하게 얻어지고 있다는 효과를 갖는다. 이 결과 타겟트의 상대밀도는 어느 것이나 90% 이상, 평균 결정 입경은 300 ㎛ 이하, ζα의 면적율은 70% 이상, 막의 균일성(유니포미티, 3σ)가 양호, 파티클의 발생은 현저하게 낮고, 스퍼터성이 양호하다는 결과가 얻어졌다.As shown in Table 1, in the Example of this invention, the oxygen content which is an impurity in iron silicide powder is low, and the result that grinding is easy was obtained. Moreover, since it is easy to grind, it does not require long grind | pulverization and has the outstanding effect that there are few impurities other than a gas component. Moreover, it has the effect that a specific surface area is large and a high density target is easily obtained at the time of manufacture of the target by sintering. As a result, the relative density of all the targets was 90% or more, the average grain size was 300 µm or less, the area ratio of ζ α was 70% or more, the film uniformity (uniformity, 3σ) was good, and particle generation was remarkable. It was low and the result that sputterability was favorable was obtained.

이에 대하여, 비교예는 어느 것이나 규화철 분말 중의 산소 함유량이 높고, 또한, βFeSi2의 비율이 높고, 이 규화철 분말을 사용하여 소결한 타겟트는 파티클의 발생이 현저하며, 박리되기 쉬운 막이 형성되었다. 그리고, 이들은 스퍼터 성막의 품질을 저하시키는 원인으로 되었다On the other hand, in all the comparative examples, the oxygen content in the iron silicide powder was high, the ratio of βFeSi 2 was high, and the target sintered using this iron silicide powder had remarkable particle generation and formed a film that was easily peeled off. . And these became the cause which lowered the quality of sputter film-forming.

본 발명의 규화철 분말은, 가스 성분인 산소가 적고 분쇄가 용이하며, 따라서, 분쇄가 불량인 경우에 따른 불순물의 혼입이 적으며, 또한 규화철 분말의 비표면적이 크고, 소결 시에 밀도를 올리는 것이 가능하다는 우수한 효과가 얻어졌다. 또한, 본 발명의 규화철 분말을 사용하여 얻어진 소결체 타겟트를 사용하여 얻은 스퍼터 성막, 즉, βFeSi2의 후막화가 가능하며, 또한 스퍼터링 시의 파티클의 발생이 적고, 유니포미티와 막 조성이 균일하며, 스퍼터 특성이 양호하다는 특징을 가지며, 이와 같은 스퍼터링 타겟트를 안정되게 제조할 수 있는 규화철 분말 및 그 방법을 얻을 수 있다는 현저한 효과를 갖는다. The iron silicide powder of the present invention has a small amount of oxygen as a gas component and is easy to be crushed. Therefore, there is little mixing of impurities in the case of poor grinding, and the specific surface area of the iron silicide powder is large, and the density during sintering is increased. An excellent effect of being able to raise was obtained. Further, sputter film formation obtained by using the sintered compact target obtained using the iron silicide powder of the present invention, that is, thickening of βFeSi 2 is possible, and particles are less generated during sputtering, and uniformity and film composition are uniform. In addition, the sputtering characteristics are excellent, and the iron silicide powder capable of stably producing such a sputtering target and the method have a remarkable effect.

Claims (3)

산화철을 수소로 환원하여 철 분말을 만들고, 이 철 분말과 Si 분말을 비산화성 분위기 중에서 가열하여 FeSi로 이루어진 합성 분말을 만들며, 또 다시 Si 분말을 첨가 혼합하여 비산화성 분위기에서 가열하는 것을 특징으로 하는 규화철 분말의 제조방법The iron oxide is reduced to hydrogen to form iron powder, and the iron powder and Si powder are heated in a non-oxidizing atmosphere to form a synthetic powder made of FeSi, and the Si powder is further mixed and mixed to heat in a non-oxidizing atmosphere. Method of manufacturing iron silicide powder 제1항에 있어서, 산화철을 수소 환원할 시에, 600℃ 이하의 수소 기류 중에서 환원하여 비표면적 0.2 ㎡/g~0.62㎡/g의 철 분말을 만드는 것을 특징으로 하는 규화철 분말의 제조방법The method for producing iron silicide powder according to claim 1, wherein when the iron oxide is hydrogen reduced, iron powder having a specific surface area of 0.2 m 2 / g to 0.62 m 2 / g is produced by reducing in a hydrogen stream of 600 ° C. or less. 제1항에 있어서, 산화철을 수소 환원할 시에, 500℃ 이하의 수소 기류 중에서 환원하여 비표면적 0.2 ㎡/g~0.62㎡/g의 철 분말을 만드는 것을 특징으로 하는 규화철 분말의 제조방법The method for producing iron silicide powder according to claim 1, wherein when the iron oxide is hydrogen reduced, iron powder having a specific surface area of 0.2 m 2 / g to 0.62 m 2 / g is produced by reducing in a hydrogen stream of 500 ° C. or less.
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