JP2014077187A - Sputtering target for thin film formation and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering target with which DC sputtering can be performed and the O amount is stably controlled in depositing a targeted thin film including Bi-Ge-O as main components.SOLUTION: A sputtering target is produced by pressure-sintering mixed powders, which are obtained by blending and mixing oxide powders and Bi metal powders, at a temperature below Bi melting point. In the target, the Bi metal is softened to form base material and oxides are dispersed and distributed.

Description

本発明は、薄膜形成用スパッタリングターゲット及びその製造方法に関し、特に、光ディスクにおける記録膜に好適なBi−Ge−Oを主成分とする薄膜を形成するためのスパッタリングターゲット及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a sputtering target for forming a thin film and a method for manufacturing the same, and more particularly to a sputtering target for forming a thin film mainly composed of Bi-Ge-O suitable for a recording film in an optical disc and a method for manufacturing the same. .

従来から、ディジタル動画コンテンツの視聴や、ディジタルデータの記録のために、CD、DVD、BD(Blu-ray Disc:登録商標)などの光記録媒体が広く利用されている。この中でも、BDは、記録再生に用いるレーザー光の波長を405nmと短くし、対物レンズの開口数を0.85に設定される。BD規格に対応した光記録媒体側は、0.1〜0.5μmのピッチでトラックが形成される。このようにすることで、光記録媒体の1つの情報記録層に対して25GB以上の記録再生を可能にしている。   2. Description of the Related Art Conventionally, optical recording media such as CD, DVD, BD (Blu-ray Disc: registered trademark) have been widely used for viewing digital moving image content and recording digital data. Among these, in BD, the wavelength of the laser beam used for recording and reproduction is shortened to 405 nm, and the numerical aperture of the objective lens is set to 0.85. On the optical recording medium side corresponding to the BD standard, tracks are formed at a pitch of 0.1 to 0.5 μm. In this way, recording / reproduction of 25 GB or more is possible with respect to one information recording layer of the optical recording medium.

ところで、動画やデータの容量は、今後、益々増大することが予想される。従って、光記録媒体における情報記録層を多層化することで光記録媒体の容量を増大させる方法が検討されている。BD規格の光記録媒体では、200GBもの超大容量を実現する技術も報告されている。   By the way, the capacity of moving images and data is expected to increase further in the future. Therefore, a method for increasing the capacity of the optical recording medium by increasing the number of information recording layers in the optical recording medium has been studied. In the BD standard optical recording medium, a technique for realizing a super-large capacity of 200 GB has been reported.

光記録媒体の情報保持形態は、データの追記や書き換えができない再生専用(ROM)型、データを1回だけ追記できる追記(Recordable)型、データの書き換えができる書換(Rewritable)型の3種類に大別される。追記型の光記録媒体では、記録膜の材料として有機色素が広く用いられていたが、青色や青紫色の短波長のレーザー光に適していない為、近年、記録膜の材料としてBi、Oを含む無機材料を用いる手法が提案されている。   There are three types of information storage forms for optical recording media: read-only (ROM) type that cannot add or rewrite data, recordable type that can write data only once, and rewritable type that can rewrite data. Broadly divided. In write-once type optical recording media, organic dyes have been widely used as recording film materials. However, since they are not suitable for blue or blue-violet short-wavelength laser light, Bi and O have recently been used as recording film materials. A method using an inorganic material containing the material has been proposed.

しかしながら、記録密度を高めるために、青色又は青紫色のレーザー光を利用する場合、記録マークが極めて小さくなるため、記録パワーに変動が生じると、その影響によって記録精度が悪化しやすいという問題があった。   However, when a blue or blue-violet laser beam is used to increase the recording density, the recording mark becomes extremely small, and therefore, if the recording power fluctuates, there is a problem that the recording accuracy tends to deteriorate due to the influence. It was.

とりわけ、光記録媒体の情報記録層を多層化する場合、各々の情報記録層の光反射率、光吸収率、光透過率を適宜調整して、好ましい光反射特性が得られるように設計しなければならない。これに伴い、各情報記録層の最適な記録パワーが異なるため、全ての情報記録層に対して、必ずしも最適な記録パワーによって記録再生を行うことが出来ない状況が生じ得る。特に、多層化する場合は、記録パワーを高めに設定するのが通常である為、光入射面側に近い情報記録層では、記録パワーが過大となって記録精度が悪化しやすいという問題があった。   In particular, when the information recording layer of the optical recording medium is multilayered, the information recording layer should be designed so that preferable light reflection characteristics can be obtained by appropriately adjusting the light reflectance, light absorption rate, and light transmittance of each information recording layer. I must. Along with this, since the optimum recording power of each information recording layer is different, there may occur a situation in which recording and reproduction cannot always be performed with the optimum recording power for all the information recording layers. In particular, when the number of layers is increased, the recording power is usually set to a high value. Therefore, the information recording layer near the light incident surface side has a problem that the recording power is excessive and the recording accuracy is likely to deteriorate. It was.

そこで、光記録媒体の記録膜の材料としてBi、Oを含む無機材料を用いる場合、この記録パワーの変動に対する許容量が小さく、特に、高い記録パワーで記録再生を行うと、ノイズが急増するという問題があった。   Therefore, when an inorganic material containing Bi and O is used as the material of the recording film of the optical recording medium, the allowable amount against the fluctuation of the recording power is small. In particular, when recording / reproducing is performed at a high recording power, noise increases rapidly. There was a problem.

この問題を解決するため、基板と、前記基板上に形成されて情報が記録される情報記録層と、を備えており、前記情報記録層は、光照射によって光学特性が変化し、Bi及びOを主成分とする記録膜と、前記記録膜に接触して形成され、SiOを主成分とする誘電体膜と、を備えた光記録媒体が提案された(例えば、特許文献1を参照)。 In order to solve this problem, a substrate and an information recording layer formed on the substrate on which information is recorded are provided. The information recording layer changes its optical characteristics by light irradiation, and Bi and O Proposed is an optical recording medium comprising a recording film mainly composed of bismuth and a dielectric film formed in contact with the recording film and composed mainly of SiO 2 (see, for example, Patent Document 1). .

ここで、前記記録膜は、Bi−M−O(ただし、Mは、Mg、Ca、Y、Dy、Ce、Tb、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Mo、W、Mn、Fe、Zn、Al、In、Si、Ge、Sn、Sb、Li、Na、K、Sr、Ba、Sc、La、Nd、Sm、Gd、Ho、Cr、Co、Ni、Cu、Ga、Pbの中から選択される少なくとも1種の元素)を主成分としている。   Here, the recording film is Bi-MO (where M is Mg, Ca, Y, Dy, Ce, Tb, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo, W, Mn, Fe, Zn). , Al, In, Si, Ge, Sn, Sb, Li, Na, K, Sr, Ba, Sc, La, Nd, Sm, Gd, Ho, Cr, Co, Ni, Cu, Ga, Pb At least one element) as a main component.

特開2011−34611号公報JP 2011-34611 A

ところで、Bi−M−OにおけるMをGeとしたBi−Ge−O主成分の記録膜は、スパッタリング法により、誘電体膜の上に形成される。具体的には、BiとGeのターゲットが配設されたチャンバ内に、光吸収膜及び誘電体膜が形成された基板を設置し、このチャンバ内にOガスを供給する。更に、このチャンバ内に、ArやXe等のスパッタリング用ガスを供給して、BiとGeのターゲットに衝突させると、BiとGeの粒子が飛散する。飛散したBi粒子、Ge粒子はチャンバ内のOと反応して酸化し、基板の誘電体膜の上に堆積する。これにより、記録膜がトラックの凹凸パターンに沿ってほぼ均一な厚さで形成される。ここで、スパッタリング条件を調節することにより、記録膜中のBi、Oの比率が調整される。 Incidentally, a Bi—Ge—O main component recording film in which M in Bi—M—O is Ge is formed on the dielectric film by sputtering. Specifically, a substrate on which a light absorption film and a dielectric film are formed is placed in a chamber in which Bi and Ge targets are disposed, and O 2 gas is supplied into the chamber. Further, when a sputtering gas such as Ar or Xe is supplied into the chamber and collides with a Bi and Ge target, particles of Bi and Ge are scattered. The scattered Bi particles and Ge particles react with O 2 in the chamber to be oxidized and deposited on the dielectric film of the substrate. As a result, the recording film is formed with a substantially uniform thickness along the uneven pattern of the track. Here, the ratio of Bi and O in the recording film is adjusted by adjusting the sputtering conditions.

ところで、薄膜をスパッタリングで成膜する具体的な方法として、直流(DC)スパッタリング法と、高周波(RF)スパッタリング法とがある。一般的には、直流(DC)カソードの方が、高周波(RF)カソードより印加される電圧値が高く、そのため成膜速度も約2倍となるのが通常である。それは、スパッタリングする粒子の持つエネルギーが高く、RFのように電極電圧が反転しないことによる。ターゲット表面からターゲット材料原子がスパッタリングされるためには、あるしきいエネルギー以上のエネルギーが必要であり、電圧値が高いということはスパッタリングされ難い物質をスパッタリングしようという場合に効果がある。   By the way, as a specific method of forming a thin film by sputtering, there are a direct current (DC) sputtering method and a high frequency (RF) sputtering method. In general, a direct current (DC) cathode has a higher voltage value applied than a radio frequency (RF) cathode, and therefore, a film formation speed is usually doubled. This is because the energy of the particles to be sputtered is high, and the electrode voltage does not reverse like RF. In order for the target material atoms to be sputtered from the target surface, an energy higher than a certain threshold energy is required, and a high voltage value is effective when sputtering a substance that is difficult to be sputtered.

また、スパッタリングされるしきい値の境界域にあるRFでは、スパッタの分布が出てしまうような場合でも電圧が高いことによりスパッタリングされる。ただ、一方で成膜速度が速くなってしまうと成膜時間が短くなり、成膜時間の制御による誤差および放電状態の不安定性が増加する可能性が出てくる。直流(DC)でスパッタリングするには、ターゲットの比抵抗が0.5Ω・cm以下であることが条件となる。これ以上の比抵抗では、ターゲット表面がチャージアップしてしまうため、安定したDC放電が難しい。   Further, in the RF in the boundary region of the threshold value to be sputtered, sputtering is performed due to the high voltage even when the spatter distribution is generated. However, if the film formation speed is increased, the film formation time is shortened, and there is a possibility that errors due to control of the film formation time and instability of the discharge state increase. In order to perform sputtering by direct current (DC), the specific resistance of the target is 0.5 Ω · cm or less. If the specific resistance is higher than this, the target surface is charged up, so that stable DC discharge is difficult.

ところで、上述のBi−Ge−O主成分の記録膜をスパッタリングで成膜形成しようとすると、BiターゲットとGeターゲットとを用意する必要があるが、このうち、Geターゲットは、高比抵抗を有している。そのため、この記録膜をスパッタリング法で成膜形成するには、上述したように、高周波(RF)スパッタリング法を採用せざるをえない。従って、Bi−Ge−Oを主成分とした記録膜をRFスパッタリング法で成膜形成すると、成膜速度が遅いという問題があり、コストが嵩むことになる。   By the way, in order to form the above-described Bi—Ge—O main recording film by sputtering, it is necessary to prepare a Bi target and a Ge target. Of these, the Ge target has a high specific resistance. doing. Therefore, in order to form this recording film by sputtering, it is necessary to employ radio frequency (RF) sputtering as described above. Therefore, when a recording film containing Bi—Ge—O as a main component is formed by the RF sputtering method, there is a problem that the film forming speed is low, and the cost increases.

さらに、上述したように、Bi−Ge−O主成分の記録膜をスパッタリングで成膜形成する場合には、チャンバ内に、BiターゲットとGeターゲットとを個別に配置する必要がある。そして、このチャンバ内に、Oガスを供給するとともに、ArやXe等のスパッタリング用ガスを供給して、BiとGeの粒子が飛散させ、飛散したBi粒子、Ge粒子がチャンバ内のOと反応して酸化し、基板の誘電体膜の上にBi−Ge−O主成分の薄膜が堆積される。しかしながら、所望の成分組成を有するBi−Ge−O主成分の薄膜を堆積さるためには、スパッタリング条件を調節することが重要となるが、記録膜中のBi、Oの比率を制御することは容易ではないという課題がある。 Furthermore, as described above, when the Bi—Ge—O main component recording film is formed by sputtering, the Bi target and the Ge target need to be individually disposed in the chamber. Then, to this chamber, supplies O 2 gas, by supplying a sputtering gas such as Ar or Xe, is scattered particles of Bi and Ge, scattered Bi particles, Ge particles and O in the chamber It reacts and oxidizes, and a Bi—Ge—O main component thin film is deposited on the dielectric film of the substrate. However, in order to deposit a Bi—Ge—O main component thin film having a desired component composition, it is important to adjust the sputtering conditions, but it is necessary to control the ratio of Bi and O in the recording film. There is a problem that it is not easy.

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、Bi−Ge−O主成分の薄膜を一つのスパッタリングターゲットで成膜でき、所望するBi−Ge−O主成分の薄膜を成膜するのに、Bi−Ge−O主成分の組成比率を容易に調整することを可能にし、しかも、そのスパッタリングターゲットの比抵抗を低下させることにより、DCスパッタリングを行えるようにした薄膜形成用スパッタリングターゲットとその製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and a Bi—Ge—O main component thin film can be formed with a single sputtering target, and a desired Bi—Ge—O main component thin film is formed. However, it is possible to easily adjust the composition ratio of the Bi—Ge—O main component, and to reduce the specific resistance of the sputtering target, thereby enabling DC sputtering to be performed. And its manufacturing method.

そこで、発明者らは、Bi−Ge−O主成分の薄膜を一つのスパッタリングターゲットで成膜形成でき、しかも、DCスパッタリングで成膜可能なスパッタリングターゲットについて研究を行った。   Therefore, the inventors have studied a sputtering target that can form a Bi—Ge—O-based thin film using a single sputtering target and that can be formed by DC sputtering.

先ず、Bi金属スパッタリングターゲットとGe金属スパッタリングターゲットとを個別に作製する代わりに、Bi金属とGe金属との合金でスパッタリングターゲットを製造することは可能であり、このBiGe合金スパッタリングターゲットを用いて、DCスパッタリングで成膜することができる。しかし、Bi−Ge−O主成分の薄膜に適用する場合には、Oを導入した反応性雰囲気でスパッタリングを行うこととなり、薄膜中のO量の制御が難しいという欠点がある。 First, instead of separately producing a Bi metal sputtering target and a Ge metal sputtering target, it is possible to produce a sputtering target with an alloy of Bi metal and Ge metal, and using this BiGe alloy sputtering target, DC A film can be formed by sputtering. However, when applied to a thin film containing a Bi—Ge—O main component, sputtering is performed in a reactive atmosphere into which O 2 is introduced, and there is a drawback that it is difficult to control the amount of O in the thin film.

また、Bi酸化物とGe酸化物との焼結体でスパッタリングーゲットを製造することもできる。この場合には、薄膜中におけるO量は、スパッタリングターゲットにおけるO量で制御可能であるが、Bi酸化物とGe酸化物とは、ともに電気絶縁性であり、高比抵抗を有するため、このスパッタリングターゲットでは、DCスパッタリングを行うことはできない。このスパッタリングターゲットに導電性を付与するには、導電性を示す他の元素を添加しなければならず、これは、膜特性に影響を与える可能性があり、この方法は、適用できない。    Moreover, a sputtering get can also be manufactured with the sintered compact of Bi oxide and Ge oxide. In this case, the amount of O in the thin film can be controlled by the amount of O in the sputtering target. However, since both Bi oxide and Ge oxide are electrically insulating and have high specific resistance, this sputtering is effective. DC sputtering cannot be performed with the target. In order to impart conductivity to the sputtering target, other elements exhibiting conductivity must be added, which may affect the film characteristics, and this method is not applicable.

そこで、本発明者らは、DCスパッタリングが可能であり、かつ、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜の成膜におけるO量が安定して調整できるスパッタリングターゲットを製造するために、Bi酸化物、Ge酸化物、或いは、BiとGeとの複合酸化物のいずれかを、Ge金属粒の分散した導電性を有する元素Biの素地中において加えて分散分布することにより、成膜時の反応性スパッタリングにおけるO導入に頼るのではなく、スパッタリング時に、Bi酸化物、Ge酸化物、BiとGeとの複合酸化物から、成膜中のO量が供給されるようにした。   Therefore, the present inventors have made Bi oxidation in order to produce a sputtering target capable of DC sputtering and capable of stably adjusting the amount of O in the formation of the target Bi—Ge—O main component thin film. Reaction during film formation by adding a material, Ge oxide, or a composite oxide of Bi and Ge in the base material of conductive element Bi in which Ge metal particles are dispersed. Instead of relying on the introduction of O in reactive sputtering, the amount of O during film formation was supplied from Bi oxide, Ge oxide, or a composite oxide of Bi and Ge during sputtering.

一方、複数種類の成分を含むスパッタリングターゲットの製造方法として、所定の比率で複数種類の成分を混合した混合体を、各成分のうち最も融点の低い成分の融点より低い温度で熱処理しつつ、加圧処理して、ターゲット状に成形するという手法が知られている。この加圧成形においては、最も融点の低い成分のみが、融点より低い温度の熱処理によって非常に活性な状態となり、他の成分との間でバインダー的な役割を果たし、さらに、これに加圧効果が加わり、各成分との結合力が高まるという原理に基づいている。そのため、製造されたスパッタリングターゲットは、ターゲットとしての機械的強度を有するとともに、熱処理温度が低いため、熱処理前の仕込み組成が熱処理後においても、そのまま維持され、スパッタリング成膜時においても、成膜された薄膜の組成も仕込み組成に非常に近いものが得られている。   On the other hand, as a method for producing a sputtering target containing a plurality of types of components, a mixture obtained by mixing a plurality of types of components at a predetermined ratio is heat-treated at a temperature lower than the melting point of the lowest melting component among the components. A technique of performing pressure treatment and forming into a target shape is known. In this pressure molding, only the component with the lowest melting point becomes a very active state by heat treatment at a temperature lower than the melting point and plays a role as a binder with other components. Is based on the principle that the binding force with each component is increased. Therefore, the manufactured sputtering target has mechanical strength as a target, and the heat treatment temperature is low, so that the charged composition before the heat treatment is maintained as it is even after the heat treatment, and the film is formed even during the sputtering film formation. In addition, the composition of the thin film is very close to the charged composition.

そこで、本発明者らは、Biの融点(271.5℃)がGeやその酸化物及びBiの酸化物などより低いことに着目し、上述の原理を利用して、スパッタリングターゲットの比抵抗を低下させるために、低温加熱加圧、即ち、Biの融点より低い温度で加圧して、導電性を有する元素Biの連続相により素地を形成し、その素地中においてOの供給源となるBi酸化物、Ge酸化物、BiとGeとの複合酸化物のいずれかと、必要に応じてGe金属粒とを分散分布させるようにした。これらの成分量について、所望の膜特性Bi−Ge−O薄膜が成膜されるように調整することとした。この様にすれば、DCスパッタリングが可能な導電性のBi−Ge−Oスパッタリングターゲットを得られることが判明した。   Therefore, the present inventors pay attention to the fact that the melting point (271.5 ° C.) of Bi is lower than that of Ge, its oxide, Bi oxide, and the like. In order to lower the temperature, low temperature heating and pressurization, that is, pressurizing at a temperature lower than the melting point of Bi, forming a substrate by a continuous phase of conductive element Bi, and Bi oxidation serving as a supply source of O in the substrate Any one of the above materials, Ge oxide, or a composite oxide of Bi and Ge, and Ge metal particles were dispersed and distributed as necessary. The amount of these components was adjusted so that a desired film characteristic Bi—Ge—O thin film was formed. In this way, it has been found that a conductive Bi—Ge—O sputtering target capable of DC sputtering can be obtained.

そこで、発明者らは、第1の試験例として、粒径:250μm以下のBi金属粉を47.7mol%、粒径:90μm以下のGe金属粉を47.5mol%、粒径:30μm以下のBi酸化物粉(Bi)を5mol%用意し、これらの原料粉末をボールミル装置にて乾式で混合し、混合粉末を得た。この混合粉末を、245℃の温度、600kgf/cmの圧力でホットプレスして、スパッタリングターゲットを製造した。製造されたスパッタリングターゲットにおける組成成分について分析を行った。その分析結果が図1に示されている。 Therefore, the inventors, as a first test example, 47.7 mol% of Bi metal powder with a particle size of 250 μm or less, 47.5 mol% of Ge metal powder with a particle size of 90 μm or less, and a particle size of 30 μm or less. 5 mol% of Bi oxide powder (Bi 2 O 3 ) was prepared, and these raw material powders were mixed by a dry method in a ball mill apparatus to obtain a mixed powder. This mixed powder was hot pressed at a temperature of 245 ° C. and a pressure of 600 kgf / cm 2 to produce a sputtering target. The composition component in the manufactured sputtering target was analyzed. The analysis result is shown in FIG.

図1の写真は、製造されたスパッタリングターゲットについて、EPMA(フィールドエミッション型電子線プローブ)にて得られた元素分布像であり、図中の3枚の写真から、Bi、Ge、Oの各元素の組成分布の様子をそれぞれ観察することができる。
なお、EPMAによる元素分布像は、本来カラー像であるが、図1の写真では、白黒像に変換して示しているため、その写真中において、白いほど、当該元素の濃度が高いことを表している。具体的には、Bi元素に関する分布像では、Bi元素が白い領域で表示されており、連続して広く分布し、Geに関する分布像では、Ge元素が大小の島状に存在し、Oに関する分布像では、O元素が白い斑点状に存在していることが観察される。これらのことから、Bi素地中に、Ge金属粒と、Bi酸化物粒とが、別々に存在していると推定される。
The photograph in FIG. 1 is an element distribution image obtained by EPMA (Field Emission Electron Beam Probe) for the manufactured sputtering target. From the three photographs in the figure, each element of Bi, Ge, and O The state of the composition distribution can be observed.
Note that the element distribution image by EPMA is originally a color image, but in the photograph of FIG. 1, it is converted into a black and white image. Therefore, the whiter in the photograph, the higher the concentration of the element. ing. Specifically, in the distribution image related to the Bi element, the Bi element is displayed in a white region and is continuously distributed widely. In the distribution image related to the Ge, the Ge element exists in the form of large and small islands, and the distribution related to O. In the image, it is observed that the O element is present as white spots. From these facts, it is presumed that Ge metal grains and Bi oxide grains exist separately in the Bi base.

以上から、製造したスパッタリングターゲットには、Bi−Ge−O三元系元素でなる焼成体において、Biが、その素地を形成し、その素地中には、Ge金属粒とBi酸化物粒とが分散相を形成していることが確認された。そして、その焼成体の比抵抗を測定したところ、1.85×10−3Ω・cmという低い値が得られた。さらに、製造したスパッタリングターゲットを用いて、O導入したAr+O雰囲気中にて直流(DC)スパッタリングを行ったところ、所望の特性を有するBi−Ge−O三元系薄膜を成膜することができた。 From the above, in the manufactured sputtering target, Bi forms a substrate in a fired body made of a Bi—Ge—O ternary element, and Ge metal particles and Bi oxide particles are formed in the substrate. It was confirmed that a dispersed phase was formed. And when the specific resistance of the sintered body was measured, a low value of 1.85 × 10 −3 Ω · cm was obtained. Furthermore, when direct current (DC) sputtering was performed in an Ar + O atmosphere introduced with O using the produced sputtering target, a Bi—Ge—O ternary thin film having desired characteristics could be formed. .

さらに、発明者らは、第2の試験例として、粒径:250μm以下のBi金属粉を47.7mol%、粒径:90μm以下のGe金属粉を47.5mol%、粒径:0.5μm以下のGe酸化物粉(GeO)を5mol%用意した。これ以降は、上記試験例の場合と同様にして、スパッタリングターゲットを製造した。製造されたスパッタリングターゲットにおける組成成分について分析を行った。その分析結果が図2に示されている。 Furthermore, the inventors, as a second test example, 47.7 mol% Bi metal powder having a particle size of 250 μm or less, 47.5 mol% Ge metal powder having a particle size of 90 μm or less, and particle size: 0.5 μm. The following Ge oxide powder (GeO 2 ) was prepared at 5 mol%. Thereafter, a sputtering target was produced in the same manner as in the above test example. The composition component in the manufactured sputtering target was analyzed. The analysis result is shown in FIG.

図2の写真は、図1の写真と同様に、製造されたスパッタリングターゲットについて、EPMAにて得られた元素分布像であり、図中の3枚の写真から、Bi、Ge、Oの各元素の組成分布の様子をそれぞれ観察することができる。なお、図2の写真では、図1の写真と同様に、白黒像に変換して示しているため、その写真中において、白いほど、当該元素の濃度が高いことを表している。具体的には、Bi元素に関する分布像では、Bi元素が白い領域で表示されており、連続して広く分布し、Geに関する分布像では、Ge元素が大小の島状に存在し、Oに関する分布像では、O元素が白い斑点状に存在していることが観察される。これらのことから、Bi素地中に、Ge金属粒と、Ge酸化物粒とが、別々に存在していると推定される。   The photograph of FIG. 2 is an element distribution image obtained by EPMA with respect to the manufactured sputtering target, similarly to the photograph of FIG. 1. From the three photographs in the figure, each element of Bi, Ge, and O The state of the composition distribution can be observed. In the photograph of FIG. 2, since it is converted into a black and white image as shown in the photograph of FIG. 1, the whiter in the photograph, the higher the concentration of the element. Specifically, in the distribution image related to the Bi element, the Bi element is displayed in a white region and is continuously distributed widely. In the distribution image related to the Ge, the Ge element exists in the form of large and small islands, and the distribution related to O. In the image, it is observed that the O element is present as white spots. From these facts, it is presumed that Ge metal grains and Ge oxide grains exist separately in the Bi base.

以上から、製造したスパッタリングターゲットには、Bi−Ge−O三元系元素でなる焼成体において、Biが、その素地を形成し、その素地中には、Ge金属粒とGe酸化物粒とが分散相を形成していることが確認された。そして、その焼成体の比抵抗を測定したところ、8.14×10−3Ω・cmという低い値が得られた。さらに、製造したスパッタリングターゲットを用いて直流(DC)スパッタリングを行ったところ、所望の特性を有するBi−Ge−O三元系薄膜を成膜することができた。 From the above, in the manufactured sputtering target, Bi forms a substrate in a fired body made of a Bi—Ge—O ternary element, and Ge metal particles and Ge oxide particles are formed in the substrate. It was confirmed that a dispersed phase was formed. And when the specific resistance of the sintered body was measured, a low value of 8.14 × 10 −3 Ω · cm was obtained. Furthermore, when direct current (DC) sputtering was performed using the manufactured sputtering target, a Bi—Ge—O ternary thin film having desired characteristics could be formed.

したがって、本発明は、上記知見から得られたものであり、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
(1)本発明のスパッタリングターゲットは、Bi及びGeを含有し、残部がO及び不可避不純物からなる組成を有した焼成体であって、1〜41at%の酸素を含有し、Bi金属の素地中において、酸化物が分散分布している組織を有することを特徴とする。
(2)(1)のスパッタリングターゲットは、前記Bi金属は、10〜90%の面積率を有することを特徴とする。
(3)本発明のスパッタリングターゲットの製造方法では、酸化物粉末と、Bi金属粉とを配合し混合して得られた混合粉末を、Biの融点未満の温度で加圧焼成して、Bi金属が軟化して素地を形成し、酸化物を分散分布させることを特徴とする。
(4)(3)の製造方法では、前記混合粉末は、Ge金属粉末:5〜70mol%と、Bi酸化物粉末、Ge酸化物粉末及びBiとGeとの複合酸化物粉末から選ばれた一種以上の合計:1〜30mol%と、Bi金属粉末:残部とが配合されることを特徴とする。
(5)(3)又は(4)の製造方法において、前記Bi金属粉末の最大粒径は、300μm以下であることを特徴とする。
(6)(4)又は(5)の製造方法において、前記Ge金属粉末の粒径は、前記Bi金属粉末の粒径より小さいことを特徴とする。
(7)(3)〜(6)のいずれかの製造方法において、前記混合粉末を、圧力300〜600kgf/cmにて、真空または不活性ガス中で加圧焼成することを特徴とする。
Therefore, the present invention has been obtained from the above findings, and the following configuration has been adopted in order to solve the above problems.
(1) A sputtering target of the present invention is a fired body containing Bi and Ge, with the balance being composed of O and inevitable impurities, containing 1 to 41 at% oxygen, and in a Bi metal substrate In the present invention, it has a structure in which oxides are dispersed and distributed.
(2) The sputtering target of (1) is characterized in that the Bi metal has an area ratio of 10 to 90%.
(3) In the manufacturing method of the sputtering target of this invention, the mixed powder obtained by mix | blending and mixing oxide powder and Bi metal powder is pressure-fired at the temperature below melting | fusing point of Bi, Bi metal is obtained. Softens to form a substrate, and the oxide is dispersed and distributed.
(4) In the production method of (3), the mixed powder is a Ge metal powder: 5 to 70 mol%, a kind selected from Bi oxide powder, Ge oxide powder and Bi and Ge composite oxide powder. The above total: 1 to 30 mol% and Bi metal powder: the balance are blended.
(5) In the production method of (3) or (4), the maximum particle size of the Bi metal powder is 300 μm or less.
(6) In the manufacturing method of (4) or (5), the particle diameter of the Ge metal powder is smaller than the particle diameter of the Bi metal powder.
(7) In the production method of any one of (3) to (6), the mixed powder is subjected to pressure firing in a vacuum or an inert gas at a pressure of 300 to 600 kgf / cm 2 .

ここで、この薄膜形成用スパッタリングターゲットを製造するときには、スパッタリングターゲットの成分組成が、成膜される薄膜の成分組成となることを考慮すれば、Bi、Ge、Oの各元素量は、成膜しようとしているBi−Ge−O三元系薄膜の成分組成によって決まり、所望の特性が得られるように調整される。Bi:Geの比は、1:9〜9:1(原子比)の範囲で調整可能である。本発明のスパッタリングターゲットでは、Bi−Ge−O薄膜におけるOについて、酸化物(Bi酸化物、Ge酸化物、或いは、BiとGeとの複合酸化物)から供給し、導電性を有する元素Biの素地中において、酸化物を分散分布させ分散分布させるようにした。さらに、必要に応じてGe金属粉末をも分散分布させた。   Here, when manufacturing this thin film forming sputtering target, the amount of each element of Bi, Ge, and O is determined in consideration of the fact that the component composition of the sputtering target becomes the component composition of the thin film to be formed. It depends on the component composition of the Bi—Ge—O ternary thin film to be obtained and is adjusted so as to obtain desired characteristics. The ratio of Bi: Ge can be adjusted in the range of 1: 9 to 9: 1 (atomic ratio). In the sputtering target of the present invention, O in the Bi—Ge—O thin film is supplied from an oxide (Bi oxide, Ge oxide, or a composite oxide of Bi and Ge), and the conductive Bi element. The oxide was dispersed and distributed in the substrate. Further, Ge metal powder was dispersed and distributed as required.

そのため、本発明のスパッタリングターゲットの製造においては、ターゲットの比抵抗を低下させるには、Bi金属を用いることが必須となる。このBi金属がない場合には、スパッタリングターゲットの比抵抗が上昇することとなり、直流(DC)スパッタリングを行えなくなる。Bi金属量が、30mol%以下であると、ターゲット自体の導電性が低めになり、また、90mol%を超えると、スパッタリング成膜後の薄膜の膜特性に影響を与え、例えば、記録特性が悪化する可能性がある。このため、パッタリングターゲットの製造において配合するBi金属量は、30〜90mol%であることが好ましい。   Therefore, in the production of the sputtering target of the present invention, it is essential to use Bi metal in order to reduce the specific resistance of the target. Without this Bi metal, the specific resistance of the sputtering target will increase and direct current (DC) sputtering cannot be performed. If the Bi metal amount is 30 mol% or less, the conductivity of the target itself is lowered, and if it exceeds 90 mol%, the film characteristics of the thin film after sputtering film formation are affected, for example, the recording characteristics deteriorate. there's a possibility that. For this reason, it is preferable that the Bi metal amount mix | blended in manufacture of a sputtering target is 30-90 mol%.

さらに、本発明のスパッタリングターゲットの製造では、Bi−Ge−O三元系薄膜におけるGe成分を供給するため、Ge金属粉末又はGe酸化物粉末を用いるが、Ge酸化物で全てのGe成分を供給しようとすると、ターゲットの密度比が低めになるので、Ge金属粉末を5〜70mol%配合することが好ましい。Ge金属粉末を5mol%未満であると、密度の向上効果が小さく、また、70mol%を超えると、導電性が悪化し、DCスパッタリングが出来なくなる。また、酸化物の量は、ターゲット全体に対して、1〜30mol%の範囲とすることが好ましい。30mol%を超えて多い場合には、ターゲットの比抵抗が上がり、1mol%未満の場合には、成膜後の薄膜中の酸素量安定効果が薄れる。   Furthermore, in the production of the sputtering target of the present invention, Ge metal powder or Ge oxide powder is used to supply the Ge component in the Bi—Ge—O ternary thin film, but all Ge components are supplied by Ge oxide. If it tries to do, since the density ratio of the target becomes lower, it is preferable to blend 5 to 70 mol% of Ge metal powder. If the Ge metal powder is less than 5 mol%, the effect of improving the density is small, and if it exceeds 70 mol%, the conductivity deteriorates and DC sputtering cannot be performed. Moreover, it is preferable to make the quantity of an oxide into the range of 1-30 mol% with respect to the whole target. When the amount exceeds 30 mol%, the specific resistance of the target increases. When the amount is less than 1 mol%, the effect of stabilizing the amount of oxygen in the thin film after film formation is diminished.

本発明のスパッタリングターゲットの製造における加圧焼成(例えば、ホットプレス)では、Biの融点未満の温度で加圧焼成する。Biの融点以上の温度で加圧焼成すると、Biが溶け出てしまい、また、200℃以下で加圧焼成した場合には、ターゲットの密度比が上がらない。この加圧焼成における圧力は、300kgf/cm未満であると、ターゲットの密度比が上がらないので、300〜600kgf/cmとするのが好ましい。 In pressure baking (for example, hot pressing) in the production of the sputtering target of the present invention, pressure baking is performed at a temperature lower than the melting point of Bi. When pressure baking is performed at a temperature equal to or higher than the melting point of Bi, Bi dissolves, and when pressure baking is performed at 200 ° C. or lower, the target density ratio does not increase. The pressure in the pressurized pressure sintering, if it is less than 300 kgf / cm 2, the density ratio of the target does not rise, preferably with 300~600kgf / cm 2.

この様な条件で加圧焼成することにより、Ge金属粉末と、酸化物粉末とは、Bi金属より硬く、溶融することがないため、加圧焼成された後においても、混合時の粉末形状がそのまま保持されるが、一方、Bi金属の溶融点より低い温度で加圧されるため、Bi金属は、溶融しないが、柔らかくなって延展性が増し、そこで、Ge金属粒と、酸化物粒との間に食い込んでいき、Bi金属が、Ge金属粒、酸化物粒のそれぞれの表面に密着して接合される。そのため、焼成体の機械的強度が増すとともに、その密度比が向上する。そして、Bi金属が、素地を形成するため、焼成体の比抵抗を低下させることができ、その導電性が確保できる。   By performing pressure firing under such conditions, Ge metal powder and oxide powder are harder than Bi metal and do not melt, so even after pressure firing, the powder shape during mixing is On the other hand, since the Bi metal is pressed at a temperature lower than the melting point of the Bi metal, the Bi metal does not melt, but becomes soft and spreads, so that Ge metal grains, oxide grains, In the meantime, Bi metal is in close contact with and bonded to the respective surfaces of the Ge metal grains and the oxide grains. Therefore, the mechanical strength of the fired body is increased and the density ratio is improved. And since Bi metal forms a substrate, the specific resistance of the fired body can be lowered, and its conductivity can be ensured.

また、本発明のスパッタリングターゲットの製造には、300μm以下の最大粒径を有するBi金属粉末を用いた。これは、300μmを超える粒径を有するBi金属粉末は、均一に分散させることが難しくなり、しかも、粒径が大きいとターゲットの密度が下がることで、ターゲットの比抵抗が上がり、直流(DC)スパッタリングに適さないものとなるからである。   In addition, Bi metal powder having a maximum particle size of 300 μm or less was used for manufacturing the sputtering target of the present invention. This is because Bi metal powder having a particle size of more than 300 μm is difficult to disperse uniformly, and when the particle size is large, the density of the target decreases, the specific resistance of the target increases, and direct current (DC) This is because it is not suitable for sputtering.

本発明のスパッタリングターゲットでは、Bi金属は、ターゲットの比抵抗を低くして、導電性に寄与するものであるが、Bi金属は、微細に粉砕しにくいため、大粒径のものを使用し、これに対して、酸化物粉末は、できるだけ微細なものを使用する。Ge金属粉末は、ターゲットの高密度化にも寄与している。   In the sputtering target of the present invention, Bi metal contributes to conductivity by lowering the specific resistance of the target, but Bi metal is difficult to finely pulverize, so use a large particle size, On the other hand, the oxide powder is as fine as possible. The Ge metal powder also contributes to higher density of the target.

以上の様に、本発明によれば、Bi−Ge−O主成分の薄膜を一つのスパッタリングターゲットで成膜形成でき、しかも、そのスパッタリングターゲットの比抵抗を低下させることにより、直流(DC)スパッタリングを行える薄膜形成用スパッタリングターゲットを得ることができるので、光記憶媒体におけるBi及びOを主成分とする記録膜などの成膜に使用するのに好適であり、成膜コストを低減することができるという産業上優れた効果を奏する。   As described above, according to the present invention, a Bi—Ge—O main component thin film can be formed with a single sputtering target, and the direct current (DC) sputtering can be achieved by reducing the specific resistance of the sputtering target. Therefore, it is suitable for use in forming a recording film containing Bi and O as main components in an optical storage medium, and the film forming cost can be reduced. It has an excellent industrial effect.

本発明に係る薄膜形成用スパッタリングターゲットの第1の具体例について、Bi−Ge−O系スパッタリングターゲットの組織をEPMAにより測定した各元素の元素分布像である。It is an element distribution image of each element which measured the structure | tissue of the Bi-Ge-O type | system | group sputtering target by EPMA about the 1st specific example of the sputtering target for thin film formation concerning this invention. 本発明に係る薄膜形成用スパッタリングターゲットの第2の具体例について、Bi−Ge−O系スパッタリングターゲットの組織をEPMAにより測定した各元素の元素分布像である。It is an element distribution image of each element which measured the structure | tissue of the Bi-Ge-O type | system | group sputtering target by EPMA about the 2nd specific example of the sputtering target for thin film formation concerning this invention.

つぎに、本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲット及びその製造方法について、以下に、第1乃至第4の実施形態に分けて具体的に説明する。第1の実施形態は、Bi金属、Ge金属、Bi酸化物を原料粉末とする場合であり、第2の実施形態は、Bi金属、Ge金属、Ge酸化物を原料粉末とする場合であり、第3の実施形態は、Bi金属、Ge金属、Bi酸化物とGe酸化物の両方を原料粉末とする場合、或いは、BiとGeとの複合酸化物を原料粉末とする場合であり、第4の実施形態は、金属Bi、Bi酸化物、Ge酸化物を原料粉末とする場合である。   Next, the sputtering target for forming a thin film and the method for producing the same according to the present invention will be specifically described below in the first to fourth embodiments. The first embodiment is a case where Bi metal, Ge metal, Bi oxide is used as a raw material powder, and the second embodiment is a case where Bi metal, Ge metal, Ge oxide is used as a raw material powder, The third embodiment is a case where Bi metal, Ge metal, both Bi oxide and Ge oxide are used as raw material powder, or a composite oxide of Bi and Ge is used as raw material powder. In this embodiment, metal Bi, Bi oxide, and Ge oxide are used as the raw material powder.

〔第1の実施形態〕
第1の実施形態では、薄膜形成用スパッタリングターゲットの製造にあたって、Bi金属粉末、Ge金属粉末、Bi酸化物(Bi)粉末を原料として、それらの量を調整することにより、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜の成膜におけるO量が安定して調整できるスパッタリングターゲットが得られるようにした場合である。ここでは、Ge酸化物(GeO)粉末を用いていない。
[First Embodiment]
In the first embodiment, in manufacturing a sputtering target for forming a thin film, Bi metal powder, Ge metal powder, Bi oxide (Bi 2 O 3 ) powder is used as a raw material, and the amount thereof is adjusted to be a target. This is a case where a sputtering target capable of stably adjusting the amount of O in forming a Bi—Ge—O main component thin film is obtained. Here, Ge oxide (GeO 2 ) powder is not used.

(実施例)
第1の実施形態による薄膜形成用スパッタリングターゲットの製造は、以下の条件で行った。
先ず、以下に示した表1に記載の配合組成となるように、純度:99.9%で粒径:250μ以下のBi金属粉末、純度:99.9%で粒径:90μm以下のGe金属粉末、粒径:30μm以下のBi酸化物粉末を原料粉末として秤量した。この秤量した原料粉末を粉末重量の5倍のジルコニアボール(直径:5mm)と一緒に容器に入れ、ボールミル装置にて、3時間、乾式で混合した。この混合後に、目開き:1mmの篩にかけて、混合粉を得た。
(Example)
The production of the sputtering target for forming a thin film according to the first embodiment was performed under the following conditions.
First, a Bi metal powder having a purity of 99.9% and a particle size of 250 μm or less, and a Ge metal having a purity of 99.9% and a particle size of 90 μm or less so as to have the composition shown in Table 1 shown below. Powder, particle size: Bi oxide powder of 30 μm or less was weighed as a raw material powder. This weighed raw material powder was placed in a container together with zirconia balls (diameter: 5 mm) 5 times the weight of the powder, and was mixed in a dry manner in a ball mill apparatus for 3 hours. After the mixing, the mixture was passed through a 1 mm sieve to obtain mixed powder.

得られた混合粉を、以下に示した表2に記載のように、Biの融点温度より低い180〜245℃の温度で、1時間、280〜600kgf/cmの圧力で加圧焼成(例えば、ホットプレス)し、実施例1〜13のスパッタリングターゲットを製作した。なお、使用されたBi金属粉末、Ge金属粉末、Bi酸化物粉末の各最大粒径(μm)は、表1に示されるとおりであるが、実施例13の場合では、Bi金属粉末の最大粒径:600μmのBi金属粉末が使用された。また、Bi金属粉末の最大粒径は、Ge金属粉末の最大粒径より大きくなっている。 As shown in Table 2 below, the obtained mixed powder was subjected to pressure firing at a temperature of 180 to 245 ° C. lower than the melting point temperature of Bi for 1 hour at a pressure of 280 to 600 kgf / cm 2 (for example, , Hot pressing) to produce the sputtering targets of Examples 1-13. The maximum particle diameters (μm) of the Bi metal powder, Ge metal powder, and Bi oxide powder used are as shown in Table 1, but in the case of Example 13, the maximum particle diameter of the Bi metal powder. A Bi metal powder having a diameter of 600 μm was used. Further, the maximum particle size of Bi metal powder is larger than the maximum particle size of Ge metal powder.

<粒径測定>
使用されたBi金属粉末、Ge金属粉末、Bi酸化物粉末の各最大粒径(μm)については、マイクロトラック法により測定した。
<Particle size measurement>
Each maximum particle size (μm) of the Bi metal powder, Ge metal powder, and Bi oxide powder used was measured by the microtrack method.

(比較例)
本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲットの実施例と比較するため、表1に示されるように、比較例1〜5のスパッタリングターゲットを作製した。比較例1〜5のスパッタリングターゲットの製造にあたっては、実施例1〜13のスパッタリングターゲット製作の場合と同様な手順で行われた。ここで、比較例のスパッタリングターゲットの作製においては、Bi金属、Ge金属、Bi酸化物、Ge酸化物の各粉末を原料とし、表1に示されるように秤量し、それらの混合粉を加圧焼成した。
(Comparative example)
In order to compare with the Example of the sputtering target for thin film formation of this invention, as Table 1 showed, the sputtering target of Comparative Examples 1-5 was produced. In producing the sputtering targets of Comparative Examples 1 to 5, the same procedure as in the case of producing the sputtering targets of Examples 1 to 13 was performed. Here, in the production of the sputtering target of the comparative example, powders of Bi metal, Ge metal, Bi oxide, and Ge oxide were used as raw materials, weighed as shown in Table 1, and the mixed powder was pressurized. Baked.



次に、上述のようにして得られた実施例1〜13のスパッタリングターゲット及び比較例1〜5のスパッタリングターゲットについて、ターゲット組成、Bi金属量とGe金属量の面積率を、以下に示す仕方で測定した。その結果が、表2に示されている。
<ターゲット組成>
ICP分析によって、Bi,Geの定量分析を行い、残部を酸素とした。
Next, about the sputtering target of Examples 1-13 obtained as mentioned above and the sputtering target of Comparative Examples 1-5, the area ratio of a target composition, Bi metal amount, and Ge metal amount is shown in the following way. It was measured. The results are shown in Table 2.
<Target composition>
Bi and Ge were quantitatively analyzed by ICP analysis, and the balance was oxygen.

<面積率測定>
EPMAにより取得したコンポ像から各金属相の面積率を求めた。
EPMAに置いては各元素の原子量が画像上の明暗となって現れる。この系の場合、金属Biは明るく、金属Geは暗いグレーで表わされる。このことから各金属層の面積率は倍率40倍で得られたコンポ像において、金属Bi相及び金属Ge相と他の相との境界を明暗のしきい値で判断した上、画像上のそのしきい値の範囲にある各々の金属相で面積をコンピュータ処理によって算出し、測定面積で割ることによって得た。
<Area ratio measurement>
The area ratio of each metal phase was calculated | required from the component image acquired by EPMA.
In EPMA, the atomic weight of each element appears as light and dark on the image. In this system, metal Bi is bright and metal Ge is represented in dark gray. From this, the area ratio of each metal layer is determined in the component image obtained at a magnification of 40 times by determining the boundary between the metal Bi phase, the metal Ge phase, and the other phase based on the light and dark thresholds, and then on the image. The area was calculated by computer processing for each metal phase within the threshold range and obtained by dividing by the measured area.

次いで、得られた実施例1〜13のスパッタリングターゲット及び比較例1〜5のスパッタリングターゲットについて、密度比、比抵抗を、以下に示す仕方で測定した。その結果が、表3に示されている。   Subsequently, the density ratio and specific resistance of the obtained sputtering targets of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 5 were measured in the following manner. The results are shown in Table 3.

<密度比測定>
密度比は、焼結体を所定寸法に機械加工した後、重量を測定し、嵩密度を求めた後、理論密度ρfnで割ることで、算出した。なお、理論密度ρfnは、以下に示す式により求められる。
<Density ratio measurement>
The density ratio was calculated by machining the sintered body to a predetermined size, measuring the weight, obtaining the bulk density, and then dividing by the theoretical density ρ fn . The theoretical density ρ fn is obtained by the following equation.



<比抵抗測定>
スパッタリングターゲットの比抵抗測定は、三菱化学(株)製の抵抗測定器ロレスタGPを用いて測定した。なお、測定できなかった場合について、「測定範囲外」と表示した。
<Specific resistance measurement>
The specific resistance of the sputtering target was measured using a resistance measuring instrument Loresta GP manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. In the case where measurement was not possible, “out of measurement range” was displayed.

さらに、得られた実施例1〜13のスパッタリングターゲット及び比較例1〜5のスパッタリングターゲットを用いて、以下のDCスパッタリング条件に従って、基板上にBi−Ge−O主成分薄膜の成膜を行った。そして、成膜された薄膜の酸素量を下記の手法により測定した。その結果が、表3に示されている。   Furthermore, using the obtained sputtering targets of Examples 1 to 13 and the sputtering targets of Comparative Examples 1 to 5, a Bi—Ge—O main component thin film was formed on the substrate according to the following DC sputtering conditions. . And the oxygen content of the formed thin film was measured by the following method. The results are shown in Table 3.

<DCスパッタリング条件>
DCスパッタリングは、以下の条件で行った。
・電源:パルスDC500W
・全圧:0.4Pa
・スパッタガス:Ar=47.5sccm、O:2.5sccm
・ターゲット−基板(TS)距離:70mm
<膜中の酸素量の測定>
膜中の酸素量は、Si基板に成膜を行い、EPMAを用いて定量分析を行った。
<DC sputtering conditions>
DC sputtering was performed under the following conditions.
・ Power supply: Pulse DC500W
・ Total pressure: 0.4Pa
Sputtering gas: Ar = 47.5 sccm, O 2 : 2.5 sccm
-Target-substrate (TS) distance: 70 mm
<Measurement of oxygen content in film>
The amount of oxygen in the film was formed on a Si substrate and quantitatively analyzed using EPMA.


以上の結果によれば、実施例1〜13のスパッタリングターゲットを用いて成膜した場合でも、いずれもDCスパッタリングが可能であり、しかも、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜の成膜におけるO量を安定して調整できることが確認できた。一方、比較例1、2のスパッタリングターゲットの場合には、混合された粉末自体が絶縁性を示すため、DCスパッタリングを行えなかった。比較例3のスパッタリングターゲットは、Bi金属粉末とGe金属粉末とによる従来のスパッタリングターゲットの場合であり、取り込まれるO量が少なく、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜が得られなかった。比較例4のスパッタリングターゲットの場合には、比抵抗が高く、DCスパッタリングを実施できなかった。比較例5のスパッタリングターゲットの場合には、ホットプレス条件における温度がBiの融点温度より高いため、Bi金属が溶け出し、組成ずれを起こしただけでなく、装置を損傷してしまった。   According to the above results, even when the film was formed using the sputtering targets of Examples 1 to 13, DC sputtering is possible, and in addition, the target Bi—Ge—O main component thin film is formed. It was confirmed that the amount of O could be adjusted stably. On the other hand, in the case of the sputtering targets of Comparative Examples 1 and 2, since the mixed powder itself showed insulation, DC sputtering could not be performed. The sputtering target of Comparative Example 3 is a case of a conventional sputtering target made of Bi metal powder and Ge metal powder, and the amount of incorporated O is small, and the target Bi—Ge—O main component thin film cannot be obtained. In the case of the sputtering target of Comparative Example 4, the specific resistance was high and DC sputtering could not be performed. In the case of the sputtering target of Comparative Example 5, since the temperature under the hot press conditions was higher than the melting point temperature of Bi, Bi metal was melted and not only caused a composition shift but also damaged the apparatus.

以上の様に、Bi金属粉末、Ge金属粉末、Bi酸化物粉末を原料とした第1の実施形態の場合、それらの量を調整し混合粉を得て、Bi融点以下の温度で加熱焼成されたスパッタリングターゲットによれば、DCスパッタリングが可能となるだけでなく、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜の成膜におけるO量が安定して調整できることが確認できた。   As described above, in the case of the first embodiment using Bi metal powder, Ge metal powder, and Bi oxide powder as raw materials, a mixed powder is obtained by adjusting the amount thereof, and is fired at a temperature not higher than the Bi melting point. According to the sputtering target, it was confirmed that not only DC sputtering was possible, but also the amount of O in forming the target Bi—Ge—O main component thin film could be adjusted stably.

〔第2の実施形態〕
第2の実施形態では、薄膜形成用スパッタリングターゲットの製造にあたって、Bi金属粉末、Ge金属粉末、Ge酸化物(GeO)粉末を原料として、それらの量を調整することにより、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜の成膜におけるO量が安定して調整できるスパッタリングターゲットが得られるようにした場合である。ここでは、Bi酸化物(Bi)粉末を用いていない。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, in the production of a sputtering target for forming a thin film, Bi metal powder, Ge metal powder, and Ge oxide (GeO 2 ) powder are used as raw materials, and the amounts thereof are adjusted to make the target Bi − This is a case where a sputtering target capable of stably adjusting the amount of O in forming the Ge—O main component thin film is obtained. Here, Bi oxide (Bi 2 O 3 ) powder is not used.

(実施例)
第2の実施形態による薄膜形成用スパッタリングターゲットの製造は、第1の実施形態の場合と同様の手順で行った。
先ず、以下に示した表4に記載の配合組成となるように、純度:99.9%で粒径:250μ以下のBi金属粉末、純度:99.9%で粒径:90μm以下のGe金属粉末、粒径:0.5μm以下のGe酸化物粉末を原料粉末として秤量した。この秤量した原料粉末を粉末重量の5倍のジルコニアボール(直径:5mm)と一緒に容器に入れ、ボールミル装置にて、3時間、乾式で混合した。この混合後に、目開き:1mmの篩にかけて、混合粉を得た。なお、使用されたBi金属粉末、Ge金属粉末、Ge酸化物粉末の各最大粒径(μm)は、表4に示されるとおりである。また、Bi金属粉末の最大粒径は、Ge金属粉末の最大粒径より大きくなっている。
(Example)
The production of the sputtering target for forming a thin film according to the second embodiment was performed in the same procedure as in the first embodiment.
First, a Bi metal powder having a purity of 99.9% and a particle size of 250 μm or less, and a Ge metal having a purity of 99.9% and a particle size of 90 μm or less so as to have the composition shown in Table 4 shown below. Powder, particle size: Ge oxide powder of 0.5 μm or less was weighed as a raw material powder. This weighed raw material powder was placed in a container together with zirconia balls (diameter: 5 mm) 5 times the weight of the powder, and was mixed in a dry manner in a ball mill apparatus for 3 hours. After the mixing, the mixture was passed through a 1 mm sieve to obtain mixed powder. The maximum particle diameters (μm) of the Bi metal powder, Ge metal powder, and Ge oxide powder used are as shown in Table 4. Further, the maximum particle size of Bi metal powder is larger than the maximum particle size of Ge metal powder.

得られた混合粉を、以下に示した表5に記載のように、Biの融点温度より低い215〜245℃の温度で、1時間、600kgf/cmの圧力で加圧焼成(例えば、ホットプレス)し、実施例14〜18のスパッタリングターゲットを製作した。 As shown in Table 5 below, the obtained mixed powder was pressed and fired at a pressure of 600 kgf / cm 2 for 1 hour at a temperature of 215 to 245 ° C. lower than the melting point temperature of Bi (for example, hot The sputtering targets of Examples 14 to 18 were manufactured.

(比較例)
実施例14〜18のスパッタリングターゲットと比較のために、第1の実施形態の場合で説明された比較例1、3のスパッタリングターゲットを参考として示した。
(Comparative example)
For comparison with the sputtering targets of Examples 14 to 18, the sputtering targets of Comparative Examples 1 and 3 described in the case of the first embodiment are shown for reference.



次に、上述のようにして得られた実施例14〜18のスパッタリングターゲットについて、ターゲット組成、Bi金属量とGe金属量の面積率を、第1の実施形態の場合と同様の仕方で測定した。その結果が、表5に示されている。   Next, for the sputtering targets of Examples 14 to 18 obtained as described above, the target composition, the area ratio of the Bi metal amount and the Ge metal amount were measured in the same manner as in the first embodiment. . The results are shown in Table 5.

さらに、得られた実施例14〜18のスパッタリングターゲットについて、密度比、比抵抗を、第1の実施形態の場合と同様の仕方で測定した。その結果が、表6に示されている。   Furthermore, the density ratio and specific resistance of the obtained sputtering targets of Examples 14 to 18 were measured in the same manner as in the first embodiment. The results are shown in Table 6.

さらに、得られた実施例14〜18のスパッタリングターゲットを用いて、第1の実施形態の場合で示したDCスパッタリング条件に従って、基板上にBi−Ge−O主成分薄膜の成膜を行った。そして、成膜された薄膜の酸素量を、第1の実施形態の場合で示した手法により測定した。その結果が、表6に示されている。   Further, using the obtained sputtering targets of Examples 14 to 18, a Bi—Ge—O main component thin film was formed on the substrate according to the DC sputtering conditions shown in the case of the first embodiment. Then, the amount of oxygen in the formed thin film was measured by the method shown in the case of the first embodiment. The results are shown in Table 6.


以上の結果によれば、実施例14〜18のスパッタリングターゲットを用いて成膜した場合でも、いずれもDCスパッタリングが可能であり、しかも、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜の成膜におけるO量を安定して調整できることができた。一方、比較例1のスパッタリングターゲットの場合には、混合された粉末自体が絶縁性を示すため、DCスパッタリングを行えなかった。さらに、比較例3のスパッタリングターゲットの場合には、Bi金属粉末とGe金属粉末とによる従来のスパッタリングターゲットの場合であり、取り込まれるO量が少なく、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜が得られなかった。
以上の様に、Bi金属粉末、Ge金属粉末、Ge酸化物粉末を原料とした第2の実施形態の場合、それらの量を調整し混合粉を得て、Bi融点以下の温度で加熱焼成されたスパッタリングターゲットによれば、DCスパッタリングが可能となるだけでなく、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜の成膜におけるO量が安定して調整できることが確認できた。
According to the above results, even when the films were formed using the sputtering targets of Examples 14 to 18, DC sputtering is possible, and the film formation of the target Bi—Ge—O main component thin film is possible. The amount of O could be adjusted stably. On the other hand, in the case of the sputtering target of Comparative Example 1, DC sputtering could not be performed because the mixed powder itself showed insulating properties. Furthermore, in the case of the sputtering target of Comparative Example 3, it is the case of a conventional sputtering target made of Bi metal powder and Ge metal powder, and the target Bi—Ge—O main component thin film has a small amount of O taken in. It was not obtained.
As described above, in the case of the second embodiment using Bi metal powder, Ge metal powder, and Ge oxide powder as raw materials, the amount thereof is adjusted to obtain a mixed powder, which is heated and fired at a temperature below the Bi melting point. According to the sputtering target, it was confirmed that not only DC sputtering was possible, but also the amount of O in forming the target Bi—Ge—O main component thin film could be adjusted stably.

〔第3の実施形態〕
第3の実施形態では、薄膜形成用スパッタリングターゲットの製造にあたって、Bi金属粉末、Ge金属粉末、Bi酸化物(Bi)粉末、Ge酸化物(GeO)粉末の全てを原料として、それらの量を調整することにより、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜の成膜におけるO量が安定して調整できるスパッタリングターゲットが得られるようにした場合である。
[Third Embodiment]
In the third embodiment, when manufacturing a sputtering target for forming a thin film, all of Bi metal powder, Ge metal powder, Bi oxide (Bi 2 O 3 ) powder, and Ge oxide (GeO 2 ) powder are used as raw materials. This is a case in which a sputtering target capable of stably adjusting the amount of O in forming the target Bi—Ge—O main component thin film is obtained by adjusting the amount of.

(実施例)
第3の実施形態による薄膜形成用スパッタリングターゲットの製造は、第1の実施形態の場合と同様の手順で行った。
先ず、以下に示した表7に記載の配合組成となるように、純度:99.9%で粒径:250μ以下のBi金属粉末、純度:99.9%で粒径:90μm以下のGe金属粉末、粒径:30μm以下のBi酸化物粉末、粒径:0.5μm以下のGe酸化物粉末を原料粉末として秤量した。この秤量した原料粉末を粉末重量の5倍のジルコニアボール(直径:5mm)と一緒に容器に入れ、ボールミル装置にて、3時間、乾式で混合した。この混合後に、目開き:1mmの篩にかけて、混合粉を得た。なお、使用されたBi金属粉末、Ge金属粉末、Bi酸化物粉末、Ge酸化物粉末の各最大粒径(μm)は、表7に示されるとおりである。また、Bi金属粉末の最大粒径は、Ge金属粉末の最大粒径より大きくなっている。
(Example)
The production of the sputtering target for forming a thin film according to the third embodiment was performed in the same procedure as in the first embodiment.
First, a Bi metal powder having a purity of 99.9% and a particle size of 250 μm or less, and a Ge metal having a purity of 99.9% and a particle size of 90 μm or less so as to have the composition shown in Table 7 shown below. Powder, Bi oxide powder having a particle size of 30 μm or less, and Ge oxide powder having a particle size of 0.5 μm or less were weighed as raw material powders. This weighed raw material powder was placed in a container together with zirconia balls (diameter: 5 mm) 5 times the weight of the powder, and was mixed in a dry manner in a ball mill apparatus for 3 hours. After the mixing, the mixture was passed through a 1 mm sieve to obtain mixed powder. The maximum particle diameters (μm) of the used Bi metal powder, Ge metal powder, Bi oxide powder, and Ge oxide powder are as shown in Table 7. Further, the maximum particle size of Bi metal powder is larger than the maximum particle size of Ge metal powder.

得られた混合粉を、以下に示した表5に記載のように、Biの融点温度より低い245℃の温度で、1時間、600kgf/cmの圧力で加圧焼成(例えば、ホットプレス)し、実施例19〜21のスパッタリングターゲットを製作した。 As shown in Table 5 shown below, the obtained mixed powder was subjected to pressure firing at a temperature of 245 ° C. lower than the melting point temperature of Bi at a pressure of 600 kgf / cm 2 for 1 hour (for example, hot press). And the sputtering target of Examples 19-21 was manufactured.

(比較例)
本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲットの実施例と比較するため、表7に示されるように、比較例6のスパッタリングターゲットを作製した。比較例6のスパッタリングターゲットの製造にあたっては、実施例19〜21のスパッタリングターゲット製作の場合と同様な手順で行われた。ここで、比較例のスパッタリングターゲットの作製においては、Bi金属、Ge金属、Bi酸化物、Ge酸化物の各粉末を原料とし、表7に示されるように秤量し、それらの混合粉を加圧焼成した。
なお、実施例19〜20のスパッタリングターゲットと比較のために、参考として、比較例1、3のスパッタリングターゲットを示した。
(Comparative example)
In order to compare with the examples of the sputtering target for forming a thin film of the present invention, a sputtering target of Comparative Example 6 was produced as shown in Table 7. The sputtering target of Comparative Example 6 was manufactured in the same procedure as in the case of manufacturing the sputtering target of Examples 19-21. Here, in the production of the sputtering target of the comparative example, powders of Bi metal, Ge metal, Bi oxide, and Ge oxide were used as raw materials, weighed as shown in Table 7, and the mixed powder was pressurized. Baked.
For comparison with the sputtering targets of Examples 19 to 20, the sputtering targets of Comparative Examples 1 and 3 are shown as a reference.



次に、上述のようにして得られた実施例19〜21のスパッタリングターゲット及び比較例6のスパッタリングターゲットについて、ターゲット組成、Bi金属量とGe金属量の面積率を、第1の実施形態の場合と同様の仕方で測定した。その結果が、表8に示されている。   Next, for the sputtering targets of Examples 19 to 21 and the sputtering target of Comparative Example 6 obtained as described above, the target composition, the area ratio of the Bi metal amount and the Ge metal amount are the same as in the first embodiment. Measured in the same manner as The results are shown in Table 8.

さらに、実施例19〜21のスパッタリングターゲット及び比較例6のスパッタリングターゲットについて、密度比、比抵抗を、第1の実施形態の場合で示したのと同様の仕方で測定した。その結果が、表9に示されている。   Further, with respect to the sputtering targets of Examples 19 to 21 and the sputtering target of Comparative Example 6, the density ratio and the specific resistance were measured in the same manner as shown in the case of the first embodiment. The results are shown in Table 9.

次いで、実施例19〜21のスパッタリングターゲット及び比較例6のスパッタリングターゲットを用いて、第1の実施形態の場合で示したDCスパッタリング条件に従って、基板上にBi−Ge−O主成分薄膜の成膜を行った。そして、成膜された薄膜の酸素量を、第1の実施形態の場合で示した手法により測定した。その結果が、表9に示されている。   Next, using the sputtering targets of Examples 19 to 21 and the sputtering target of Comparative Example 6, the Bi—Ge—O main component thin film was formed on the substrate according to the DC sputtering conditions shown in the case of the first embodiment. Went. Then, the amount of oxygen in the formed thin film was measured by the method shown in the case of the first embodiment. The results are shown in Table 9.


以上の結果によれば、実施例19〜21のスパッタリングターゲットを用いて成膜した場合でも、いずれもDCスパッタリングが可能であり、しかも、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜の成膜におけるO量を安定して調整できることができた。一方、比較例1のスパッタリングターゲットの場合には、混合された粉末自体が絶縁性を示すため、DCスパッタリングを行えなかった。さらに、比較例3のスパッタリングターゲットの場合には、Bi金属粉末とGe金属粉末とによる従来のスパッタリングターゲットの場合であり、取り込まれるO量が少なく、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜が得られなかった。さらに、比較例6のスパッタリングターゲットの場合には、酸化物が多くなり、DCスパッタリングを行うことができなかった。
以上の様に、Bi金属粉末、Ge金属粉末、Bi酸化物、Ge酸化物粉末の全てを原料とした第3の実施形態の場合でも、それらの量を調整して混合粉を得て、Bi融点以下の温度で加熱焼成されたスパッタリングターゲットによれば、DCスパッタリングが可能となるだけでなく、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜の成膜におけるO量が安定して調整できることが確認できた。
According to the above results, even when the film was formed using the sputtering targets of Examples 19 to 21, DC sputtering was possible, and in addition, in the formation of the target Bi—Ge—O main component thin film. The amount of O could be adjusted stably. On the other hand, in the case of the sputtering target of Comparative Example 1, DC sputtering could not be performed because the mixed powder itself showed insulating properties. Furthermore, in the case of the sputtering target of Comparative Example 3, it is the case of a conventional sputtering target made of Bi metal powder and Ge metal powder, and the target Bi—Ge—O main component thin film has a small amount of O taken in. It was not obtained. Furthermore, in the case of the sputtering target of Comparative Example 6, the amount of oxide increased, and DC sputtering could not be performed.
As described above, even in the case of the third embodiment using all of Bi metal powder, Ge metal powder, Bi oxide, and Ge oxide powder as raw materials, a mixed powder is obtained by adjusting their amounts, and Bi According to the sputtering target heated and fired at a temperature below the melting point, it is confirmed that not only DC sputtering is possible, but also the amount of O in the formation of the target Bi—Ge—O main component thin film can be adjusted stably. did it.

〔第4の実施形態〕
第4の実施形態では、薄膜形成用スパッタリングターゲットの製造にあたって、Bi金属粉末、Bi酸化物(Bi)粉末、Ge酸化物(GeO)粉末、BiとGeとの複合酸化物(Bi(GeO))粉末を原料として、それらの量を調整することにより、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜の成膜におけるO量が安定して調整できるスパッタリングターゲットが得られるようにした場合である。この場合には、Ge金属粉末を用いていない。
[Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment, in manufacturing a sputtering target for forming a thin film, Bi metal powder, Bi oxide (Bi 2 O 3 ) powder, Ge oxide (GeO 2 ) powder, Bi and Ge composite oxide (Bi) 4 (GeO) 3 ) As a raw material, by adjusting the amount thereof, a sputtering target capable of stably adjusting the amount of O in the target Bi—Ge—O main component thin film can be obtained. This is the case. In this case, Ge metal powder is not used.

(実施例)
第4の実施形態による薄膜形成用スパッタリングターゲットの製造は、第1の実施形態の場合と同様の手順で行った。
先ず、以下に示した表10に記載の配合組成となるように、純度:99.9%で粒径:250μ以下のBi金属粉末、粒径:30μm以下のBi酸化物粉末、粒径:0.5μm以下のGe酸化物粉末、粒径:10μm以下のBiとGeとの複合酸化物粉末を原料粉末として秤量した。この秤量した原料粉末を粉末重量の5倍のジルコニアボール(直径:5mm)と一緒に容器に入れ、ボールミル装置にて、3時間、乾式で混合した。この混合後に、目開き:1mmの篩にかけて、混合粉を得た。なお、使用されたBi金属粉末、Bi酸化物粉末、Ge酸化物粉末、BiとGeとの複合酸化物粉末の各最大粒径(μm)は、表10に示されるとおりである。また、Bi金属粉末の最大粒径は、Ge金属粉末の最大粒径より大きくなっている。
(Example)
The production of the sputtering target for forming a thin film according to the fourth embodiment was performed in the same procedure as in the first embodiment.
First, Bi metal powder having a purity of 99.9% and a particle size of 250 μm or less, a Bi oxide powder having a particle size of 30 μm or less, and a particle size of 0 so that the composition shown in Table 10 shown below is obtained. A Ge oxide powder of 0.5 μm or less and a composite oxide powder of Bi and Ge having a particle size of 10 μm or less were weighed as raw material powders. This weighed raw material powder was placed in a container together with zirconia balls (diameter: 5 mm) 5 times the weight of the powder, and was mixed in a dry manner in a ball mill apparatus for 3 hours. After the mixing, the mixture was passed through a 1 mm sieve to obtain mixed powder. The maximum particle sizes (μm) of the used Bi metal powder, Bi oxide powder, Ge oxide powder, and complex oxide powder of Bi and Ge are as shown in Table 10. Further, the maximum particle size of Bi metal powder is larger than the maximum particle size of Ge metal powder.

得られた混合粉を、以下に示した表10に記載のように、Biの融点温度より低い245℃の温度で、1時間、600kgf/cmの圧力で加圧焼成(例えば、ホットプレス)し、実施例22〜26のスパッタリングターゲットを製作した。 As shown in Table 10 shown below, the obtained mixed powder was subjected to pressure firing at a temperature of 245 ° C. lower than the melting point temperature of Bi for 1 hour at a pressure of 600 kgf / cm 2 (for example, hot press). And the sputtering target of Examples 22-26 was manufactured.

(比較例)
本発明の薄膜形成用スパッタリングターゲットの実施例と比較するため、表10に示されるように、比較例7〜9のスパッタリングターゲットを作製した。比較例6のスパッタリングターゲットの製造にあたっては、実施例22〜26のスパッタリングターゲット製作の場合と同様な手順で行われた。ここで、比較例7〜9のスパッタリングターゲットの作製においては、Bi金属、Bi酸化物、Ge酸化物の各粉末を原料とし、表10に示されるように秤量し、それらの混合粉を加圧焼成した。
なお、実施例22〜26のスパッタリングターゲットと比較のために、参考として、比較例1、3のスパッタリングターゲットを示した。
(Comparative example)
In order to compare with the Example of the sputtering target for thin film formation of this invention, as Table 10 shows, the sputtering target of Comparative Examples 7-9 was produced. The sputtering target of Comparative Example 6 was manufactured in the same procedure as in the case of manufacturing the sputtering target of Examples 22 to 26. Here, in the production of the sputtering targets of Comparative Examples 7 to 9, powders of Bi metal, Bi oxide, and Ge oxide were used as raw materials, weighed as shown in Table 10, and the mixed powder was pressurized. Baked.
For comparison with the sputtering targets of Examples 22 to 26, the sputtering targets of Comparative Examples 1 and 3 are shown as a reference.



次に、上述のようにして得られた実施例22〜26のスパッタリングターゲット及び比較例7〜9のスパッタリングターゲットについて、ターゲット組成、Bi金属量とGe金属量の面積率を、第1の実施形態の場合で示したのと同様の仕方で測定した。その結果が、表11に示されている。   Next, with respect to the sputtering targets of Examples 22 to 26 and the sputtering targets of Comparative Examples 7 to 9 obtained as described above, the target composition, the area ratio of the Bi metal amount and the Ge metal amount are set in the first embodiment. The measurement was performed in the same manner as shown in the above case. The results are shown in Table 11.

さらに、実施例22〜26のスパッタリングターゲット及び比較例7〜9のスパッタリングターゲットについて、密度比、比抵抗を、第1の実施形態の場合で示したのと同様の仕方で測定した。その結果が、表12に示されている。   Furthermore, with respect to the sputtering targets of Examples 22 to 26 and the sputtering targets of Comparative Examples 7 to 9, the density ratio and specific resistance were measured in the same manner as shown in the case of the first embodiment. The results are shown in Table 12.

次いで、実施例22〜26のスパッタリングターゲット及び比較例7〜9のスパッタリングターゲットを用いて、第1の実施形態の場合で示したDCスパッタリング条件に従って、基板上にBi−Ge−O主成分薄膜の成膜を行った。そして、成膜された薄膜の酸素量を、第1の実施形態の場合で示したのと同様の手法により測定した。その結果が、表12に示されている。   Next, using the sputtering targets of Examples 22 to 26 and the sputtering targets of Comparative Examples 7 to 9, the Bi—Ge—O main component thin film was formed on the substrate according to the DC sputtering conditions shown in the case of the first embodiment. Film formation was performed. Then, the oxygen amount of the formed thin film was measured by the same method as shown in the case of the first embodiment. The results are shown in Table 12.


以上の結果によれば、実施例21〜26のスパッタリングターゲットを用いて成膜した場合でも、いずれもDCスパッタリングが可能であり、しかも、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜の成膜におけるO量を安定して調整できることができた。一方、比較例1、3のスパッタリングターゲットの場合には、前述のとおりであり、比較例7、8のスパッタリングターゲットの場合には、酸化物が多くなり、DCスパッタリングを行うことができなかった。また、比較例9のスパッタリングターゲットの場合には、Bi金属粉末が多く、酸化物が少ないため、膜中に取り込まれるO量が少なく、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜が得られなかった。
以上の様に、Bi金属粉末、Bi酸化物、Ge酸化物粉末、BiとGeとの複合酸化物粉末を原料とした第4の実施形態の場合でも、選択された粉末の量を調整して混合粉を得て、Bi融点以下の温度で加熱焼成されたスパッタリングターゲットによれば、DCスパッタリングが可能となるだけでなく、目標とするBi−Ge−O主成分薄膜の成膜におけるO量が安定して調整できることが確認できた。
According to the above results, even when the films were formed using the sputtering targets of Examples 21 to 26, DC sputtering is possible, and in addition, in the formation of the target Bi—Ge—O main component thin film. The amount of O could be adjusted stably. On the other hand, in the case of the sputtering target of Comparative Examples 1 and 3, it was as described above, and in the case of the sputtering target of Comparative Examples 7 and 8, the amount of oxide increased and DC sputtering could not be performed. Further, in the case of the sputtering target of Comparative Example 9, since the Bi metal powder is large and the oxide is small, the amount of O taken into the film is small, and the target Bi—Ge—O main component thin film cannot be obtained. It was.
As described above, even in the fourth embodiment using Bi metal powder, Bi oxide, Ge oxide powder, and Bi and Ge composite oxide powder as raw materials, the amount of the selected powder is adjusted. According to the sputtering target obtained by obtaining the mixed powder and heated and fired at a temperature equal to or lower than the Bi melting point, not only DC sputtering is possible, but also the amount of O in the formation of the target Bi—Ge—O main component thin film is reduced. It was confirmed that stable adjustment was possible.

なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態及び上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。



The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.



Claims (7)

Bi及びGeを含有し、残部がO及び不可避不純物からなる組成を有した焼成体であって、
1〜41at%の酸素を含有し、
Bi金属の素地中において、酸化物が分散分布している組織を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
A fired body containing Bi and Ge, with the balance being composed of O and inevitable impurities,
Contains 1-41 at% oxygen,
A sputtering target characterized by having a structure in which oxide is dispersed and distributed in a Bi metal substrate.
記Bi金属は、10〜90%の面積率を有す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。   The sputtering target according to claim 1, wherein the Bi metal has an area ratio of 10 to 90%. 酸化物粉末と、Bi金属粉とを配合し混合して得られた混合粉末を、Biの融点未満の温度で加圧焼成して、Bi金属が軟化して素地を形成し、酸化物を分散分布させることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。   The mixed powder obtained by mixing and mixing the oxide powder and the Bi metal powder is pressurized and fired at a temperature lower than the melting point of Bi, and the Bi metal is softened to form a substrate, and the oxide is dispersed. A method for producing a sputtering target, characterized by being distributed. 前記混合粉末は、Ge金属粉末:5〜70mol%と、Bi酸化物粉末、Ge酸化物粉末、及び、BiとGeとの複合酸化物粉末から選ばれた一種以上の合計:1〜30mol%と、Bi金属粉末:残部とが配合され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の製造方法。   The mixed powder is Ge metal powder: 5 to 70 mol%, and a total of one or more selected from Bi oxide powder, Ge oxide powder, and Bi and Ge composite oxide powder: 1 to 30 mol% Bi metal powder: remainder is mix | blended, The manufacturing method of the sputtering target of Claim 3 characterized by the above-mentioned. 前記Bi金属粉末の最大粒径は、300μm以下であることを特徴とする請求項3又は4に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。   The method for manufacturing a sputtering target according to claim 3 or 4, wherein the maximum particle size of the Bi metal powder is 300 µm or less. 前記Ge金属粉末の粒径は、前記Bi金属粉末の粒径より小さいことを特徴とする請求項4又は5に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。   6. The method of manufacturing a sputtering target according to claim 4, wherein a particle diameter of the Ge metal powder is smaller than a particle diameter of the Bi metal powder. 前記混合粉末を、圧力280〜600kgf/cmにて、真空または不活性ガス中で加圧焼成することを特徴とする請求項3乃至6のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。

The method for producing a sputtering target according to any one of claims 3 to 6, wherein the mixed powder is subjected to pressure firing in a vacuum or an inert gas at a pressure of 280 to 600 kgf / cm 2 .

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