JP2007131941A

JP2007131941A - パーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法。

Info

Publication number: JP2007131941A
Application number: JP2006146590A
Authority: JP
Inventors: Sohei Nonaka; 荘平野中
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2007-05-31

Abstract

【課題】スパッタリング時にパーティクル発生が少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法を提供する。
【解決手段】原子％で、Ｇｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有するガスアトマイズ粉末を真空または不活性ガス雰囲気中、温度：３００〜６３０℃で熱処理して熱処理ガスアトマイズ粉末を作製し、この熱処理ガスアトマイズ粉末を４５０℃以上６３０℃未満の温度で加圧焼結することを特徴とするパーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法。
【選択図】なし

Description

この発明は、パーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法に関するものである。

ＤＶＤ−ＲＡＭなどの相変化記録媒体や半導体不揮発メモリー（ＰｈａｓｅＣｈａｎｇｅＲＡＭ（ＰＣＲＡＭ）またはＰｈａｓｅＲＡＭ（ＰＲＡＭ））などには相変化材料が記録膜として用いられており、レーザー光照射による加熱またはジュール熱によって結晶／非晶質間の可逆的な相変化を生じさせ、結晶／非晶質間の反射率または電気抵抗の違いを１と０に対応させることにより不揮発の記憶を実現している。この相変化膜の一つとして、原子％でＧｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ相変化膜が知られており、そしてこの相変化膜はこの相変化膜とほぼ同じ成分組成を有するＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅターゲットを用いてスパッタリングすることにより形成され、このスパッタリングターゲットは、原子％でＧｅを２０．２〜２４．２％、Ｓｂを２０．２〜２４．２％含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有するガスアトマイズ粉末をホットプレス法または熱間静水圧プレス法などにより加圧焼結して製造している（例えば、特許文献１）。
特開２００４−１６２１０９号公報

しかし、前記Ｇｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有する市販のガスアトマイズ粉末を使用してこれを真空ホットプレスまたは熱間静水圧プレスなどの加圧焼結することにより作製したＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅターゲットは、スパッタリングに際してパーティクルの発生が多い。そのために、パーティクル発生の一層少ないＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅターゲットが求められていた。

そこで、本発明者らは、ガスアトマイズ粉末を用いてパーティクル発生の一層少ないＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅターゲットを製造すべく研究を行なった。その結果、
（イ）Ｇｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有する市販のガスアトマイズ粉末を真空または不活性ガス雰囲気中、温度：３００〜６３０℃で熱処理して得られた熱処理ガスアトマイズ粉末を４５０℃以上６３０℃未満の温度で真空ホットプレス法または熱間静水圧プレス法により加圧焼結して得られたＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅターゲットはスパッタリングに際してパーティクル発生が極めて少なくなる、
（ロ）前記市販のガスアトマイズ粉末を真空または不活性ガス雰囲気中、温度：３００〜６３０℃で熱処理すると、ガスアトマイズ粉末の一部が焼結して結合することがあるところから、前記熱処理ガスアトマイズ粉末は熱処理したのちに粉砕または解砕することが一層好ましい、などの研究結果が得られたのである。

この発明は、かかる研究結果に基づいて成されたものであって、

（１）原子％でＧｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有するガスアトマイズ粉末を真空または不活性ガス雰囲気中、温度：３００〜６３０℃で熱処理して熱処理ガスアトマイズ粉末を作製し、この熱処理ガスアトマイズ粉末を４５０℃以上６３０℃未満の温度で加圧焼結するパーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法、
（２）前記加圧焼結は、ホットプレスまたは熱間静水圧プレスである前記（１）記載のパーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法、
（３）前記（１）記載の熱処理ガスアトマイズ粉末は、ガスアトマイズ粉末を真空または不活性ガス雰囲気中、温度：３００〜６３０℃で熱処理したのち粉砕または解砕した粉末であるパーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法、に特徴を有するものである。

この発明のパーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法において熱処理ガスアトマイズ粉末を使用することによりスパッタリングに際してパーティクルの発生が少なくなる理由は以下のように考えられる。すなわち、一般に、通常のガスアトマイズ粉末（熱処理を施してないガスアトマイズ粉末）には製造時の急冷凝固により生成する面心立方型（またはＮａＣｌ型）の結晶構造を持つＧｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５の準安定相やアモルファス相が残留して内在しており、この通常のガスアトマイズ粉末で作製したターゲットにもＧｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５の準安定相やアモルファス相が残留して内在している。しかし、この準安定相やアモルファス相は熱的に不安定であるため、これらの相はスパッタ中に放電プラズマにより加熱されて六方晶型の結晶構造を持つＧｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５安定相へと相変化する。この相変化時に若干の体積変化が生じるため、ターゲット表面付近に微視的なクラックを生じ、これがパーティクル発生の原因となる。ところが、通常のガスアトマイズ粉末を焼結前に熱処理して完全に安定相のみにした熱処理ガスアトマイズ粉末を用いて作製したターゲットはＧｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５の準安定相やアモルファス相が残留することがないのでこのような現象は生じず、パーティクルの発生が少なくなる。

この発明において、ガスアトマイズ粉末を温度：３００〜６３０℃で熱処理するのは、３００℃未満ではガスアトマイズ粉末に内在する準安定相やアモルファス相が十分に消滅しないので好ましくなく、一方、６３０℃を越えて加熱すると、粉末が溶融する可能性が有るので好ましくないからである。熱処理温度の一層好ましい範囲は４５０〜６００℃である。この熱処理において前記温度を保持する時間は長いほど好ましく、３時間以上保持することが好ましいが、５時間以上保持することが一層好ましい。また、熱処理雰囲気は各成分の酸化を防ぐため、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気または真空中で行うことが必要である。

かかる条件で熱処理した熱処理ガスアトマイズ粉末を焼結するには真空ホットプレス法または熱間静水圧プレス法などの加圧焼結法を用いる。その焼結温度を４５０℃以上６３０℃未満に限定した理由は、４５０℃未満では十分な焼結が起らないので好ましくなく、一方、６３０℃を越えて加熱すると、ターゲットが溶融してしまうので好ましくないからである。焼結温度の一層好ましい範囲は５５０〜６２０℃である。この真空ホットプレス法または熱間静水圧プレス法において前記温度を保持する時間は長いほど好ましく、３０分以上保持することが好ましいが、１時間以上保持することが一層好ましい。また、真空ホットプレス法または熱間静水圧プレス法で加圧する圧力は１５ＭＰａ以上あることが必要であり、２０ＭＰａ以上あることが一層好ましい。なお、Ｇｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成は、相変化膜および相変化膜を作製するためのスパッタリングターゲットの組成として一般に知られている組成であるから、その限定理由の説明は省略する。

この発明の方法で作製したスパッタリングターゲットは、ほぼ六方晶型のＧｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５安定相のみで構成されているため、スパッタ中のプラズマ加熱によっても相変化による微視的なクラック発生を生じることがなく、したがってスパッタ中のパーティクルの発生が少なく、歩留良く相変化膜を作製することができ、光記録ディスク産業および新しい半導体メモリー産業の発展に大いに貢献し得るものである。

実施例１〜８および比較例１〜５
Ｇｅ：２２．２原子％、Ｓｂ：２２．２原子％を含有し、残部がＴｅである成分組成を有する市販のガスアトマイズ粉末をＡｒ雰囲気中、表１に示される温度で表１に示される時間保持することにより熱処理し、この熱処理したガスアトマイズ粉末を解砕することにより熱処理ガスアトマイズ粉末を作製した。
この実施例１〜８および比較例１〜５で作製した熱処理ガスアトマイズ粉末を真空ホットプレス法により表１に示される圧力、温度および時間保持することにより焼結体を作製し、この焼結体の密度を測定したのち機械加工して直径：１５２．４ｍｍ、厚さ：６ｍｍの寸法を有する円盤状のターゲットを作製した。
これらターゲットを銅製バッキングプレートに接合し、スパッタ装置に装着し、
到達真空度：５×１０^-5Ｐａ、
スパッタ電力：１２０Ｗ、
スパッタガス（Ａｒガス）圧力：１．０Ｐａ、
ターゲットと基板の間の距離：７０ｍｍ、
基板加熱：なし、
の条件でターゲット表面の加工層を除去するために１時間のプレスパッタリングを行い、その後、一旦チャンバーを大気開放し、防着板などのチャンバー内部の部材をクリーニングし、再び所定の真空度まで真空引きを行った。さらに上と同じ条件で１時間のプレスパッタリングを行い、ターゲット表面の大気から吸着成分や酸化層を除去したのち２５枚の６インチＳｉウエーハ上に厚さ：１００ｎｍの相変化膜を成膜した。この成膜したウエーハについて市販の異物検査装置によりウエーハ表面に付着している０．２μｍ以上のパーティクル数を計測し、ウエーハ２５枚の平均パーティクル数を表１に示した。

従来例
Ｇｅ：２２．２原子％、Ｓｂ：２２．２原子％を含有し、残部がＴｅである成分組成を有する市販のガスアトマイズ粉末を熱処理することなく真空ホットプレス法により表１に示される圧力、温度および時間保持することにより焼結体を得た。この焼結体の密度を測定したのちこの焼結体を機械加工して直径：１５２．４ｍｍ、厚さ：６ｍｍの寸法を有する円盤状のターゲットを作製した。
このターゲットを銅製バッキングプレートに接合し、スパッタ装置に装着し、
到達真空度：５×１０^-5Ｐａ、
スパッタ電力：１２０Ｗ、
スパッタガス（Ａｒガス）圧力：１．０Ｐａ、
ターゲットと基板の間の距離：７０ｍｍ、
基板加熱：なし、
の条件でターゲット表面の加工層を除去するために１時間のプレスパッタリングを行い、その後、一旦チャンバーを大気開放し、防着板などのチャンバー内部の部材をクリーニングし、再び所定の真空度まで真空引きを行ったのち、さらに上と同じ条件で１時間のプレスパッタリングを行い、ターゲット表面の大気から吸着成分や酸化層を除去したのち２５枚の６インチＳｉウエーハ上に厚さ：１００ｎｍの相変化膜を成膜した。この成膜したウエーハについて市販の異物検査装置によりウエーハ表面に付着している０．２μｍ以上のパーティクル数を計測し、ウエーハ２５枚の平均パーティクル数を表１に示した。

表１に示される結果から、実施例１〜８で作製した熱処理したガスアトマイズ粉末を用いて作製したターゲットは、表１の従来例で作製した市販のガスアトマイズ粉末を熱処理することなく真空ホットプレスすることにより作製したターゲットと比較して、スパッタリングに際してパーティクルの発生が少ないことがわかる。しかし、表１の比較例１〜５に見られるようにこの発明の範囲を外れると好ましくない特性が現れることが分かる。

Claims

原子％で、Ｇｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有するガスアトマイズ粉末を真空または不活性ガス雰囲気中、温度：３００〜６３０℃で熱処理して熱処理ガスアトマイズ粉末を作製し、この熱処理ガスアトマイズ粉末を４５０℃以上６３０℃未満の温度で加圧焼結することを特徴とするパーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法。
前記加圧焼結は、ホットプレスまたは熱間静水圧プレスであることを特徴とする請求項１記載のパーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法。
請求項１記載の熱処理ガスアトマイズ粉末は、ガスアトマイズ粉末を真空または不活性ガス雰囲気中、温度：３００〜６３０℃で熱処理したのち粉砕または解砕した粉末であることを特徴とするパーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法。