KR20070073955A

KR20070073955A - Ｓｂ-Ｔｅ계 합금 소결체 스퍼터링 타겟

Info

Publication number: KR20070073955A
Application number: KR1020077012215A
Authority: KR
Inventors: 히데유키 다카하시
Original assignee: 닛코 킨조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-07-10
Also published as: EP1826291A4; JPWO2006059429A1; US20070297938A1; EP1826291B1; WO2006059429A1; EP1826291A1; US7803209B2; TWI291996B; CN101068947A; JP4708361B2; TW200619404A

Abstract

Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟에 있어서, 표면조도 Ra 가 0.4㎛ 이하, 가스 성분을 제외한 순도가 4N 이상, 불순물인 가스 성분의 함유량이 1500ppm 이하 및 평균 결정 입경이 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하고, Sb 및 Te 중 적어도 하나를 주성분으로 하는 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟. 또한, 기계 가공에 의한 표면 마무리로 발생하는 최대 길이 10㎛ 이상의 결함의 밀도가, 가로세로 800㎛ 중에 80개 이하인 것을 특징으로 하는 동일 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟. Sb-Te 계 합금 스퍼터링 타겟 조직의 균일과 미세화를 도모하고, 소결 타겟의 크랙 발행을 억제하여, 스퍼터링시에 아킹의 발생을 방지한다. 또, 스퍼터 에로젼에 의한 표면의 요철을 감소시켜, 양호한 품질의 Sb-Te 계 합금 스퍼터링 타겟을 얻는다.

Description

Ｓｂ-Ｔｅ계 합금 소결체 스퍼터링 타겟{Sb-Te BASE ALLOY SINTERED SPATTERING TARGET}

본 발명은, 파티클 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟으로 관한 것이다.

최근, 상변화 기록용 재료로서, 즉 상 변태를 이용하여 정보를 기록하는 매체로서 Sb-Te 계 재료로 이루어지는 박막이 사용되도록 되어 왔다. 이 Sb-Te 계 합금 재료로 이루어지는 박막을 형성하는 방법으로는, 진공 증착법이나 스퍼터링법 등의, 일반적으로 물리 증착법이라고 일컬어지는 수단에 의해 행해지는 것이 보통이다. 특히, 조작성이나 피막의 안정성 때문에 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 형성하는 경우가 많다.

스퍼터링법에 의한 막의 형성은, 음극에 설치한 타겟에 Ar 이온 등의 정이온을 물리적으로 충돌시키고, 그 충돌 에너지로 타겟을 구성하는 재료를 방출시켜, 대면하고 있는 양극측의 기판에 타겟 재료와 거의 동일한 조성의 막을 적층함으로써 행해진다.

스퍼터링법에 의한 피복법은 처리 시간이나 공급 전력 등을 조절함으로써, 안정된 막형성 속도로 옴스트롬 단위의 얇은 막에서 수십 ㎛ 의 두꺼운 막까지 형 성할 수 있다는 특징을 가지고 있다.

상변화 기록막용 Sb-Te 계 합금 재료로 이루어지는 막을 형성하는 경우에, 특히 문제가 되는 것은, 스퍼터링시에 파티클이 발생하거나 혹은 이상 방전 (마이크로 아킹) 이나 클러스터상 (덩어리가 되어 부착) 의 박막 형성의 원인이 되는 노듈 (돌기물) 이 발생하거나, 스퍼터링 중에 타겟의 크랙 또는 깨짐이 발생하거나 하는 경우가 있다. 이 원인의 하나로서, 타겟용 소결 가루의 제조 공정에 있어서의 다량의 산소 등의 가스 성분의 흡수를 들 수 있다.

이러한 타겟 또는 스퍼터링시의 문제는, 기록 매체인 박막의 품질을 저하시키는 큰 원인이 되고 있다.

상기의 문제는, 소결용 분말의 입경 또는 타겟의 구조나 성상에 의해 크게 영향을 받는 것을 알 수 있다. 그러나, 종래에는 상변화 기록층을 형성하기 위한 Sb-Te 계 합금 스퍼터링 타겟을 제조할 때에, 이들의 영향을 억제할 수 있는 제조 방법을 취득할 수 없었기 때문에, 스퍼터링시의, 파티클의 발생, 이상 방전, 노듈의 발생, 타겟의 크랙 또는 깨짐의 발생, 또 타겟 중에 함유되는 다량의 산소 등의 가스 성분의 혼입을 피할 수 없었다.

종래의 Sb-Te 계 스퍼터링용 타겟의 제조 방법으로서, Ge-Te 합금, Sb-Te 합금에 대해 불활성 가스 아토마이즈법에 의해 급냉한 분말을 제작하고, Ge/Te=1/1, Sb/Te=0.5∼2.0 이 되는 비율을 갖는 합금을 균일하게 혼합한 후 가압 소결을 행하는 Ge-Sb-Te 계 스퍼터링용 타겟의 제조 방법이 개시되어 있다 (예를 들어 특허 문헌 1 참조).

또, Ge, Sb, Te 를 함유하는 합금 분말 중, 탭 밀도 (상대 밀도) 가 50% 이상이 되는 분말을 틀에 흘려 넣어, 냉간 혹은 온간에서 가압하고, 냉간 가압 후의 밀도가 95% 이상인 성형재를 Ar 혹은 진공 분위기 중에서 열처리를 실시함으로써 소결함으로, 그 소결체의 함유 산소량이 700ppm 이하인 것을 특징으로 하는 Ge-Sb-Te 계 스퍼터링 타겟의 제조 방법 및 이것에 사용되는 분말을 아토마이즈법에 의해 제조하는 기술의 기재가 있다 (예를 들어 특허 문헌 2 참조).

또, Ge, Sb, Te 를 함유하는 원료에 대해 불활성 가스 아토마이즈 방법에 의해 급냉한 분말을 제작하고, 그 분말의 내입경이 20㎛ 이상 또한 단위 무게 당의 비표면적이 300㎟/g 이하의 분말을 사용하고, 냉간 혹은 온간에서 가압 성형한 성형체를 소결하는 Ge-Sb-Te 계 스퍼터링 타겟재의 제조 방법의 기재가 있다 (예를 들어, 특허 문헌 3 참조).

그 밖에 아토마이즈 가루를 사용하여 타겟을 제조하는 기술로는, 하기 특허 문헌 4, 5, 6 이 있다.

그러나, 이상의 특허 문헌에 대해서는, 아토마이즈 가루를 그대로 사용하는 것으로서, 타겟의 충분한 강도를 얻을 수 없고, 또 타겟 조직의 미세화 및 균질화가 달성되고 있다고는 말하기 어렵다. 또, 허용되는 산소 함유량도 높아, 상변화 기록층을 형성하기 위한 Sb-Te 계 스퍼터링 타겟으로는, 충분하다고는 말할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 광디스크 기록막 형성용 스퍼터링 타겟으로서, 표면 산화막 또는 가공 층을 제거하고, 또한 표면 조도를 중심선 평균 조도 Ra≤1.0㎛ 로 한 타겟이 알려 져 있다 (특허 문헌 7 참조). 이 타겟의 목적은, 프리스퍼터 시간을 단축하는 것, 혹은 전혀 프리 스퍼터를 필요로 하지 않도록 하는 것이고, 이 목적에 대해서는 매우 유효하다.

그러나, 최근 DVD 나 BD (Blue Ray Disc) 등에서는, 더욱 고밀도화가 진행되어, 제품 수율을 향상시키기 위해서, 타겟에 기인하는 파티클의 저감이 매우 중요해지고 있다.

따라서, 상기와 같은 프리스퍼터의 단축화에 한정되지 않고, 파티클, 이상 방전, 노듈의 발생, 타겟의 크랙 또는 깨짐 발생 등을 효과적으로 억제하기 위해서, 타겟의 표면뿐만 아니라, 타겟 전체의 품질 개선이 필요해지고 있다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2000-265262호

특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2001-98366호

특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2001-123266호

특허 문헌 4 : 일본 공개특허공보 소10-81962호

특허 문헌 5 : 일본 공개특허공보 2001-123267호

특허 문헌 6 : 일본 공개특허공보 2000-129316호

특허 문헌 7 : 일본 공개특허공보 2000-169960호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은, 상기의 모든 문제점의 해결, 특히 스퍼터링시의, 파티클의 발생, 이상 방전, 노듈의 발생, 타겟의 크랙 또는 깨짐의 발생 등을 효과적으로 억제하고, 또한 타겟 중에 함유되는 산소 등의 가스 성분을 감소시킬 수 있는 타겟 소결용 Sb-Te 계 합금 분말, 특히 Ag-In-Sb-Te 합금 또는 Ge-Sb-Te 합금으로 이루어지는 상변화 기록층을 형성하기 위한 스퍼터링용 Sb-Te 계 합금 소결체 타겟을 제공하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 문제점을 해결하기 위한 기술적인 수단으로서, 분말의 성상 그리고 타겟의 구조 및 특성을 연구함으로써, 안정되고 균질한 상변화 기록층을 얻을 수 있다는 식견을 얻었다.

이 식견에 기초하여, 다음의 발명을 제공한다.

그 1) 로서, Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟에 있어서, 표면조도 Ra 가 0.4㎛ 이하, 가스 성분을 제외한 순도가 4N 이상, 불순물인 가스 성분의 함유량이 1500ppm 이하 및 평균 결정 입경이 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하고, Sb 및 Te 중 적어도 하나를 주성분으로 하는 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟을 제공한다. 여기서 Sb-Te 계 합금이란, Sb 또는 Te 의 각각의 양, 혹은 이들 합계량이 50 원자% 이상인 것을 말한다.

그 2) 로서, 기계 가공에 의한 표면 마무리에서 발생하는 최대 길이 10㎛ 이상의 결함의 밀도가, 가로세로 800㎛ 중에 80 개 이하인 1) 기재의 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟을 제공한다.

그 3) 으로서, 가스 아토마이즈 가루를 원료로 한 상기 1) 또는 2) 기재의 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟을 제공한다.

그 4) 로서, 타겟의 표면조도 Ra 가 0.1㎛ 이하인 상기 3) 기재의 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟을 제공한다.

그 5) 로서, Ag, In, Ga, Ti, Sn, Au, Pt, Pd 에서 선택한 1 종 이상의 원소를, 최대 25at% 함유하는 상기 1)∼4) 중 어느 하나에 기재된 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟을 제공한다.

발명의 효과

Sb-Te 계 합금 소결체는, 타겟의 마무리 단계에서, 절삭 가공과의 기계 가공을 행하지만, 통상의 기계 가공에서는 표면의 가공 변질층에 대량의 크랙 등의 변형이 발생하고, 이것이 파티클 발생의 원인으로 되어 있었지만, 본 발명에 의해, 타겟 사용 개시 직후부터 이러한 파티클의 발생을 큰 폭으로 감소시키는 것이 가능해졌다. 또, 순도를 올림으로써, 불순물을 기점으로 하는 이상 방전 (아킹) 을 방지하는 것이 가능해져, 아킹에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있다. 또한 타겟의 결정 입경을 작게 함으로써, 에로젼된 타겟의 표면을, 에로젼 후에도 평활하게 할 수 있어, 종전의 에로젼면에 발생한 요철에 리데포지션막 (redeposition ; 재부착막) 이 부착되고, 그것이 노듈로 성장하여, 이것이 붕괴됨으로써 발생하는 파티클도 억제하는 것이 가능해진다는 우수한 효과를 갖는다.

도 1 은 실시예 2 의 타겟 표면의 SEM 사진을 나타낸다.

도 2 는 실시예 3 의 타겟 표면의 SEM 사진을 나타낸다.

도 3 은 실시예 3 의 타겟 단면의 SEM 사진을 나타낸다.

도 4 는 비교예 4 의 타겟 표면의 SEM 사진을 나타낸다.

도 5 는 비교예 5 의 타겟 단면의 SEM 사진을 나타낸다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명은, Sb-Te 계 합금의 가스 아토마이즈 가루 또는 기계 분쇄하여 얻은 분말을 사용하여 소결하고, 소결체 스퍼터링 타겟을 얻는다.

일반적으로, 가스 아토마이즈 가루는, 기계 분말에 비해 매우 미세한 분말을 얻을 수 있고, 분쇄 기계의 사용에 의한 오염을 방지할 수 있으므로, 그대로 소결 분말로서 사용하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 이 가스 아토마이즈 가루를 이용하여 소결한 타겟은, 그 표면조도 Ra 가 0.1㎛ 이하로 작아져, 후술하는 바와 같이, 기계 분쇄한 분말에 비해 특성상 우수하다.

그러나, 본원발명의 조건을 만족시키고 있는 한, 기계 분쇄 가루를 사용하는 것에 대하여는 특히 문제가 되지 않는다. 기계 분쇄할 때에는, 산소 함유량을 저감시키기 위해서, 불활성 분위기 중에서 기계 분쇄하는 것이 바람직하다. 기계 분쇄에는, 진동 볼밀 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟은, 표면조도 Ra 가 0.4㎛ 이하, 가스 성분을 제외한 순도가 4N 이상, 불순물인 가스 성분의 함유량이 1500ppm 이하 및 평균 결정 입경이 50㎛ 이하인 것이 큰 특징이다. 타겟의 표면조도는 표면 결함의 존재에 강하게 영향을 준다.

표면조도가 크면, 그 배후에 가공 변질층을 포함하는 표면 결함이 있는 것을 의미한다. 가공 변질층을 포함하는 표면 결함은, 대량의 크랙 발생으로 연결된다. 언뜻 보면, 표면조도와 표면 결함은 직접적인 관계가 없는 것처럼 보이지만, 표면조도에 숨은 표면 결함이 존재한다. 표면조도 Ra 를 0.4㎛ 이하로 함으로써, 이러한 가공 변질층을 포함한 표면 결함의 대부분을 타겟으로부터 소실시킬 수 있고, 타겟의 크랙 발생을 방지하여, 크랙에 기인하는 파티클 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

또, Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟의 순도를 올림으로써, 주성분 또는 첨가 성분 이외의 불순물, 예를 들어 산화물 등은, 그것을 기점으로 하는 이상 방전 (아킹) 의 원인이 된다. 본원발명에서는, 4N 이상의 순도를 가지고, 이 불순물에 의한 아킹을 효과적으로 방지하는 것이 가능해져, 아킹에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있다. 순도는 또한 5N 이상인 것이 바람직하다.

불순물인 가스 성분의 함유량이 1500ppm 이하로 하는 것이 필요하다. 이것을 초과하는 산소, 질소, 탄소 등의 가스 성분의 함유는, 산화물, 질화물, 탄화물 등의 불순물 발생의 원인이 되므로, 이것을 감소시키는 것은, 아킹을 방지하고, 이 아킹에 의한 파티클의 발생을 억제하는 것으로 이어진다.

또한 타겟의 결정 입경을 작게 함으로써, 에로젼된 타겟의 표면을, 에로젼 후에도 평활하게 할 수 있어, 종전의 에로젼면에 발생한 요철에 리데포지션이 부착되고, 그것이 노듈로 성장하여, 이것이 붕괴됨으로써 발생하는 파티클도 억제하는 것이 가능해진다.

평균 결정 입경을 50㎛ 이하로 함으로써, 에로젼 후에도 평활하게 하는 것이 가능해져, 노듈의 성장을 방지하고, 이것이 붕괴됨으로써 발생하는 파티클도 효과적으로 억제할 수 있다.

또한 본원발명의 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟은, 기계 가공에 의한 표면 마무리에서 발생하는 최대 길이 10㎛ 이상의 결함의 밀도를 가로세로 800㎛ 중에 80 개 이하로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 결함에 기인하는 노듈의 성장을 방지하고, 이것이 붕괴됨으로써 발생하는 파티클도 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명의 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟으로는, 첨가 원소로는, Sb-Te 계 합금에 첨가되면 세라믹스가 되고, 분말 소결에 의한 제법을 취할 수 있는 것에서 선택되고, 그러한 원소로서 Ag, In, Ga, Ti, Sn, Au, Pt, Pd 에서 선택한 1종 이상의 원소를 최대 25at% 함유시킬 수 있다. 이 범위이면, 원하는 유리 전이점이나 변태 속도를 얻을 수 있음과 동시에, 기계 가공에 의해 도입되는 표면 결함을 최소한으로 억제하는 것이 가능해져, 파티클도 효과적으로 억제할 수 있다.

일반적으로, 스퍼터링 후의 에로젼면은, 표면조도 Ra 가 1㎛ 이상의 거친 면이 되고, 스퍼터링의 진행과 함께 더욱 거칠어지는 경향이 되지만, 본 발명의 Sb-Te 계 합금 스퍼터링 타겟에 대해서는, 스퍼터링한 후의 에로젼면의 표면조도 Ra 가 0.4㎛ 이하로 함으로써, 파티클 발생을 효과적으로 억제하고, 특이한 Sb-Te 계 합금 스퍼터링 타겟을 얻을 수 있다.

이와 같이, 균일 미세한 결정 구조의 상변화 타겟은, 스퍼터 에로젼에 의한 표면 요철이 감소되고, 타겟 상면에 대한 리데포지션 (재부착물) 막 박리에 의한 파티클 발생을 억제할 수 있다.

또, 조직 미세화에 의해 스퍼터 막도 면내 및 로트간의 조성 변동이 억제되어, 상변화 기록층의 품질이 안정된다는 메리트가 있다. 그리고, 이와 같이 스퍼터링시의, 파티클의 발생, 이상 방전, 노듈의 발생 등을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 Sb-Te 계 스퍼터링 타겟에 있어서, 산소 등의 가스 성분 함유량을 1500ppm 이하, 특히 1000ppm 이하, 더욱 바람직하게는 500ppm 이하로 할 수 있다. 이러한 산소 등의 가스 성분의 저감은, 파티클의 발생이나 이상 방전의 발생을 더욱 저감시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 또한, 본 실시예는 어디까지나 일례이며, 이 예에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서, 실시예 이외의 양태 혹은 변형을 모두 포함하는 것이다.

(실시예 1)

순도가 4N 이상인 Ag₅In₅Sb₇₀Te₂₀ 합금 원료를 가스 아토마이즈 장치를 이용하고, 분사 가스로서 아르곤 (100kgf/㎠) 을 사용하여 780℃ 에서 분사하여 아토마이즈 가루를 제조하였다.

이로써, 평균 입경 3㎛ 의 완전한 구형의 분말이 얻어졌다. 이 가스 아토마이즈의 산소 함유량은 150ppm 이었다. 또한 이 아토마이즈 가루를 핫 프레 스하였다.

이와 같이 하여 얻은 소결체를 기계 가공하고, 추가로 이것을 연마하여, Ag₅In₅Sb₇₀Te₂₀합금 타겟으로 하였다.

이 결과, 타겟 표면조도 Ra 는 0.1㎛, 가스 성분을 제외한 순도가 4N, 불순물인 가스 성분의 함유량이 220wtppm, 평균 결정 입경 3㎛, 10㎛ 결함 밀도가 3개/가로세로 800㎛ 이었다. 그리고, 크랙의 발생은 전혀 관찰되지 않았다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다.

또한, 표 1 에 있어서, 「가스 아토마이즈 가루 산소 농도」의 란에서 표시하는「NA」의 부호는, 가스 아토마이즈 가루를 사용하지 않기 때문에, 분석 대상이 되지 않은 것을 나타낸다. 또, 가스 아토마이즈 가루를 사용하는 경우를 Yes, 사용하고 있지 않는 경우를 No 로 기술하고 있다. 이하, 동일하다.

이 타겟을 이용하여 스퍼터링을 실시하였다. 이 결과, 아킹의 발생이 없고, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수, 노듈 개수의 결과를, 표 1 에 나타낸다.

이 표 1 에 나타내는 바와 같이, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수는 각각, 13개/웨이퍼, 31개/웨이퍼, 타겟의 노듈 개수가 40개/타겟이며, 우수한 타겟이 얻어졌다.

가스 성분을 제외한 각각의 순도가 4N 이상인 Ag, In, Sb, Te 분말 원료를 Ag₅In₅Sb₇₀Te₂₀ 합금이 되도록 조합·합성하여, 불활성 분위기 중에서 기계 분쇄하였다. 이로써, 평균 입경 30㎛ 의 입도의 분말을 얻을 수 있었다. 또한 이 분말을 핫 프레스하였다. 이와 같이 하여 얻은 소결체를 기계 가공하고, 추가로 이것을 연마하여, Ag₅In₅Sb₇₀Te₂₀ 합금 타겟으로 하였다.

이 결과, 타겟 표면조도 Ra 는 0.4㎛, 가스 성분을 제외한 순도가 4N, 불순물인 가스 성분의 함유량이 900wtppm, 평균 결정 입경 30㎛, 10㎛ 결함 밀도가 26개/가로세로 800㎛ 이었다. 그리고, 크랙의 발생은 전혀 관찰되지 않았다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다.

이 타겟을 이용하여 스퍼터링을 실시하였다. 이 결과, 아킹의 발생이 없고, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수, 노듈 개수의 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수는 각각, 18개/웨이퍼, 40개/웨이퍼, 타겟의 노듈 개수가 52개/타겟으로, 우수한 타겟을 얻을 수 있었다.

(실시예 3)

Ge₂₂ _.2Sb₂₂ _.2Te₅₅ _.6 합금 원료를, 가스 아토마이즈 장치를 이용하고, 분사 가스로서 아르곤 (100kgf/㎠) 을 사용하여 780℃ 에서 분사하여 아토마이즈 가루를 제조하였다.

이로써, 완전한 구형의 분말이 얻어졌다. 이 가스 아토마이즈의 산소 함유량은 250ppm 이었다. 또한 이 아토마이즈 가루를 핫 프레스하였다.

이와 같이 하여 얻은 소결체를 기계 가공하고, 추가로 연마하여, Ge_22.2Sb_22.2Te_55.6 합금 타겟으로 하였다.

이 결과, 타겟 표면조도 Ra 는 0.1㎛, 가스 성분을 제외한 순도가 4.5N, 불순물인 가스 성분의 함유량이 320wtppm, 평균 결정 입경이 4㎛ 이었다. 10㎛ 결함 밀도가 3개/가로세로 800㎛ 이었다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 이와 같이 하여 얻은 타겟 표면의 SEM 사진을 도 1 에 나타낸다. 이 도 1 에 나타내는 바와 같이, 크랙 등의 결함은 전혀 볼 수 없었다.

이 타겟을 이용하여 스퍼터링을 실시하였다. 이 결과, 아킹의 발생이 없고, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수, 노듈 개수의 결과를, 동일하게 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수는 각각, 12개/웨이퍼, 21개/웨이퍼, 타겟의 노듈 개수가 30개/타겟으로, 우수한 타겟을 얻을 수 있었다.

(실시예 4)

가스 성분을 제외한 각각의 순도가 5N 이상인 Ge, Sb, Te 원료 분말을, Ge_22.2Sb_22.2Te_55.6 합금이 되도록 조합·합성하고, 불활성 분위기 중에서 기계 분쇄하였다. 이로써, 평균 입경 4㎛ 의 완전한 구형의 분말이 얻어졌다.

또한 이 분말을 핫 프레스하였다. 이와 같이 하여 얻은 소결체를 기계 가공하고, 추가로 이것을 연마하여, Ge₂₂ _.2Sb₂₂ _.2Te₅₅ _.6 합금 타겟으로 하였다.

이 결과, 타겟 표면조도 Ra 는 0.4㎛, 가스 성분을 제외한 순도가 5N, 불순물인 가스 성분의 함유량이 870wtppm, 평균 결정 입경 35㎛, 10㎛ 결함 밀도가 30개/가로세로 800㎛ 이었다. 그리고, 크랙의 발생은 전혀 관찰되지 않았다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다.

이와 같이 하여 얻은 타겟 표면의 SEM 사진을 도 2 에 나타낸다. 이 도 2 에서는, 약간의 결함 (도 2 에 있어서의 흰 반점부) 을 볼 수 있지만, 그 양은 30개/가로세로 800㎛ 로 매우 적었다. 또, 타겟의 단면 SEM 사진을 도 3 에 나타낸다. 이 도면에 나타내는 바와 같이 표면 결함은 거의 관찰할 수 없었다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수는 각각, 17개/웨이퍼, 30개/웨이퍼, 타겟의 노듈 개수가 45개/타겟으로, 우수한 타겟을 얻을 수 있었다.

(실시예 5)

가스 성분을 제외한 각각의 순도가 5N 이상인 Ga, Sb 원료 분말을, Ga₂₀Sb₈₀ 합금이 되도록 조합·합성하여 불활성 분위기 중에서 기계 분쇄하였다. 이로써, 평균 입경 30㎛ 의 입도의 분말을 얻을 수 있었다.

또한 이 분말을 핫 프레스하였다. 이와 같이 하여 얻은 소결체를 기계 가공하고, 추가로 이것을 연마하여, Ga₂₀Sb₈₀ 합금 타겟으로 하였다.

이 결과, 타겟 표면조도 Ra 는 0.4㎛, 가스 성분을 제외한 순도가 4N, 불순물인 가스 성분의 함유량이 400wtppm, 평균 결정 입경 45㎛, 10㎛ 결함 밀도가 71개/가로세로 800㎛ 이었다. 그리고, 크랙의 발생은 전혀 관찰되지 않았다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다.

또, 이 타겟을 이용하여 스퍼터링을 실시하였다. 이 결과, 아킹의 발생이 없고, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수, 노듈 개수의 결과를, 동일하게 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수는 각각, 21개/웨이퍼, 31개/웨이퍼, 타겟의 노듈 개수가 25개/타겟으로, 우수한 타겟을 얻을 수 있었다.

(비교예 1)

가스 성분을 제외한 각각의 순도가 5N 이상인 Ag, In, Sb, Te 분말 원료를 Ag₅In₅Sb₇₀Te₂₀ 합금이 되도록 조합·합성하여, 불활성 분위기 중에서 기계 분쇄하였다. 이로써, 평균 입경 30㎛ 의 입도의 분말을 얻을 수 있었다. 또한 이 분말을 핫 프레스하였다. 이와 같이 하여 얻은 소결체를 기계 가공 (선반 가공 마무리) 하여, Ag₅In₅Sb₇₀Te₂₀합금 타겟으로 하였다.

이 결과, 타겟 표면조도 Ra 는 4.5㎛ (이것은, 본원발명으로부터 크게 일탈하고 있다), 가스 성분을 제외한 순도가 4N, 불순물인 가스 성분의 함유량이 900 wtppm, 평균 결정 입경 30㎛, 10㎛ 결함 밀도는 계수 불가능하였다. 또, 이 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수는 각각, 150개/웨이퍼, 102개/웨이퍼, 타겟의 노듈 개수가 300개 이상/타겟으로, 종래와 동일한 양호하지 않은 타겟이 되었다.

(비교예 2)

가스 성분을 제외한 각각의 순도가 3N 이상인 Ag, In, Sb, Te 분말 원료를 Ag₅In₅Sb₇₀Te₂₀ 합금이 되도록 조합·합성하여, 대기 중에서 기계 분쇄하였다. 이로써, 평균 입경 42㎛ 의 입도의 분말을 얻을 수 있었다. 또한 이 분말을 핫 프레스 하였다. 이와 같이 하여 얻은 소결체를 기계 가공하고, 추가로 연마하여, Ag₅In₅Sb₇₀Te₂₀ 합금 타겟으로 하였다.

이 결과, 타겟 표면조도 Ra 는 0.4㎛, 가스 성분을 제외한 순도가 3N, 불순물인 가스 성분의 함유량이 1800wtppm, 평균 결정 입경 42㎛, 10㎛ 결함 밀도는 30개/가로세로 800㎛ 이었다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수는 각각, 21개/웨이퍼, 70개/웨이퍼, 타겟의 노듈 개수가 250개/타겟으로, 종래와 동일한 양호하지 않은 타겟이 되었다.

(비교예 3)

가스 성분을 제외한 각각의 순도가 5N 이상인 Ag, In, Sb, Te 분말 원료를 Ag₅In₅Sb₇₀Te₂₀ 합금이 되도록 조합·합성하여, 기계 분쇄 혼합하였다. 이로써, 평균 입자 직경 70㎛ 의 입도의 분말을 얻을 수 있었다. 또한 이 분말을 핫 프레스하였다. 이와 같이 하여 얻은 소결체를 기계 가공하고, 추가로 연마하여, Ag₅In₅Sb₇₀Te₂₀ 합금 타겟으로 하였다.

이 결과, 타겟 표면조도 Ra 는 0.4㎛, 가스 성분을 제외한 순도가 4N, 불순물인 가스 성분의 함유량이 900wtppm, 평균 결정 입경은 70㎛, 10㎛ 결함 밀도는 78개/가로세로 800㎛ 이었다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수는 각각, 30개/웨이퍼, 90개/웨이퍼, 타겟의 노듈이 각각, 300개 이상/타겟으로, 종래와 동일한 양호하지 않은 타겟이 되었다.

(비교예 4)

Ge₂₂ _.2Sb₂₂ _.2Te₅₅ _.6 합금 원료를, 가스 아토마이즈 장치를 이용하고, 분사 가스로서 아르곤 (100kgf/㎠) 을 사용하고 780℃ 에서 분사하여 아토마이즈 가루를 제조하였다. 이 아토마이즈 가루를 핫 프레스하였다. 이와 같이 하여 얻은 소결체를 기계 가공 (선반 가공 마무리) 하여, Ge₂₂ _.2Sb₂₂ _.2Te₅₅ _.6 합금 타겟으로 하였다.

이 결과, 타겟 표면조도 Ra 는 3.5㎛, 가스 성분을 제외한 순도가 4.5N, 불순물인 가스 성분의 함유량이 320wtppm, 평균 결정 입경은 4㎛ 이었다. 10㎛ 결함 밀도는 계측 불가능하였다. 타겟의 표면의 SEM 사진을 도 4 에 나타낸다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 크랙의 발생을 무수하게 많이 볼 수 있었다. 또, 이 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수는 각각, 128개/웨이퍼, 66개/웨이퍼, 타겟의 노듈 개수가 230개/타겟으로, 종래와 동일한 양호하지 않은 타겟이 되었다.

(비교예 5)

가스 성분을 제외한 각각의 순도가 5N 이상인 Ge, Sb, Te 분말 원료를 Ge_22.2Sb_22.2Te_55.6합금이 되도록 조합·합성하여, 기계 분쇄 혼합하였다. 이로써, 평균 입자 직경 70㎛ 의 입도의 분말을 얻을 수 있었다. 또한 이 분말을 핫 프레스 하였다. 이와 같이 하여 얻은 소결체를 기계 가공 (선반 가공 마무리) 하여, Ge_22.2Sb_22.2Te_55.6 합금 타겟으로 하였다.

이 결과, 타겟 표면조도 Ra 는 4.4㎛, 가스 성분을 제외한 순도가 5N, 불순물인 가스 성분의 함유량이 870wtppm, 평균 결정 입경은 35㎛, 10㎛ 결함 밀도계측 불가능하였다. 또, 타겟의 단면 SEM 사진을 도 5 에 나타낸다. 이 도 5 에 나타내는 바와 같이, 타겟 단면의 가공 변질층은 100㎛ 이상의 깊이로 광범위하게 존재하는 것을 알 수 있다. 또한 이 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수는 각각, 130개/웨이퍼, 80개/웨이퍼, 타겟의 노듈 개수가 200개 이상/타겟으로, 종래와 동일한 양호하지 않은 타겟이 되었다.

(비교예 6)

가스 성분을 제외한 각각의 순도가 4N 이상인 Ag, In, Sb, Te 분말 원료를 Ag₅In₅Sb₇₀Te₂₀ 합금이 되도록 조합·합성하여, 불활성 분위기 중에서 기계 분쇄하였다. 이로써, 평균 입경 30㎛ 의 입도의 분말을 얻을 수 있었다. 또한 이 분말을 핫 프레스하였다. 이와 같이 하여 얻은 소결체를 기계 가공하고, 추가로 선반 가공에 의해 마무리하여, Ag₅In₅Sb₇₀Te₂₀ 합금 타겟으로 하였다. 이 타겟에는 크랙의 발생을 무수히 많이 볼 수 있었다.

타겟 표면조도 Ra 는 0.2㎛, 가스 성분을 제외한 순도가 4N, 불순물인 가스 성분의 함유량이 900wtppm, 평균 결정 입경 30㎛, 10㎛ 결함 밀도가 가로세로 250개/800㎛ 이었다.

이 타겟을 이용하여 스퍼터링을 실시하였다. 이 결과, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수, 노듈 개수의 결과를, 동일하게 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 10kW·hr 까지 및 100kW·hr 까지의 스퍼터링을 실시했을 경우의, 파티클 발생 개수는 각각, 160개/웨이퍼, 135개/웨이퍼, 타겟의 노듈 개수가 300개 이상/타겟이며, 타겟으로는 현저하게 불량하였다.

본 발명의 Sb-Te 계 합금 소결체는, 타겟 사용 개시 직후부터 파티클의 발생을 큰 폭으로 감소시키는 것이 가능하고, 또, 순도를 올림으로써, 불순물을 기점으로 하는 이상 방전 (아킹) 을 방지할 수 있어, 아킹에 의한 파티클의 발생을 억제 할 수 있다. 또, 타겟의 결정 입경을 작게 함으로써, 에로젼된 타겟의 표면을, 에로젼 후에도 평활하게 할 수 있어, 종전의 에로젼면에 발생한 요철에 리데포지션이 부착되어, 그것이 노듈로 성장하고, 이것이 붕괴됨으로써 발생하는 파티클도 억제하는 것이 가능하기 때문에, 상변화 기록용 재료, 즉 상 변태를 이용하여 정보를 기록하는 매체로서 매우 유용하다.

Claims

Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟에 있어서, 표면조도 Ra 가 0.4㎛ 이하, 가스 성분을 제외한 순도가 4N 이상, 불순물인 가스 성분의 함유량이 1500ppm 이하 및 평균 결정 입경이 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하고, Sb 및 Te 중 적어도 하나를 주성분으로 하는 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟.
제 1 항에 있어서,

기계 가공에 의한 표면 마무리에서 발생하는 최대 길이 10㎛ 이상의 결함의 밀도가, 가로세로 800㎛ 중에 80개 이하인 것을 특징으로 하는 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

가스 아토마이즈 가루를 원료로 한 것을 특징으로 하는 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟.
제 3 항에 있어서,

타겟의 표면조도 Ra 가 0.1㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

Ag, In, Ga, Ti, Sn, Au, Pt, Pd 에서 선택한 1 종 이상의 원소를, 최대 25at% 함유하는 것을 특징으로 하는 Sb-Te 계 합금 소결체 스퍼터링 타겟.