JP5925907B2 - MgO−TiO焼結体ターゲット及びその製造方法 - Google Patents
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Description
1)TiOを25〜90mol%含有し、残部がMgO及び不可避的不純物からなるMgO−TiO焼結体、
2)相対密度が95%以上であることを特徴とする上記1)記載のMgO−TiO焼結体、
3)バルク抵抗率が10Ω・cm以下である上記1)又は2)記載のMgO−TiO焼結体、
4)TiO相とMgO相の2相が存在し、該MgO相の最長径が50μm以上となる領域が1mm2当たり10個以下であることを特徴とする上記1)〜3)のいずれか一に記載のMgO−TiO焼結体、
5)MgOに25mol%以上90mol%以下のTiOが含有したスパッタリング用焼結体の製造方法であって、平均粒径が10μm以下のMgO粉と平均粒径が50μm以下のTiO粉とからなる原料粉を混合し、これを1250〜1450℃の温度、200kgf/cm2以上の加圧力で、ホットプレスして作製することを特徴とする、MgO−TiO焼結体の製造方法、を提供する。
また、本発明に適用可能な導電性材料として、TiOの他、TiN、TiC、CrN、NbN、NbC、TaN、TaC、ZrN、ZrC、VN、VC、などが挙げられる。格子定数の観点だけからすると、TiC、VC、WC、TiNが有望であるが、これらの炭化物或いは窒化物は、原料粉中に酸素不純物を多く含み、MgOと混合、焼結するときに分解したり、MgOの酸素を還元したり、MgOと中間化合物を生成したりする可能性があり、本来のMgや「TiC、VC、WC、TiN」がもつ特性(格子定数など)が損なわれることが考えられる。
なお、本発明には、DCスパッタリングが可能であり、かつ、膜の特性を著しく変化させない範囲であれば、その他の材料を添加する場合も含まれる。
なお、上記のバルク抵抗率を超える範囲であっても、DCスパッタリングが可能であれば、本発明に包含されることは当然理解されるべきである。
まず、原料として、MgO粉とTiO粉を用意する。MgO粉末は平均粒径が10μm以下、TiO粉末は平均粒径が50μm以下のものを使用するのが好ましい。粉末の粒径がこの範囲を超えると均一な混合が困難となり、また偏析と結晶の粗大化が生じるため好ましくない。原料粉末の粒径は微細な方が良いが、TiOは微細化が難しく、生産上の観点から、平均粒径1μm以上とすることが好ましい。
次に、これらの原料粉末を所定のモル比となるように秤量し、ボールミル等の公知の手法を用いて粉砕を兼ねて混合する。
原料粉として、平均粒径1μm、純度4N(99.99%)のMgO粉末、平均粒径30μm、純度3N(99.9%)のTiO粉を用意した。そして、表1に記載される組成比となるようにこれらの原料粉を調合した。
次に、秤量した粉末を、粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量10リットルのボールミルポットにAr雰囲気で封入し、両粉末が均一に分散するように、20時間以上回転させて混合・粉砕した。
次に、ポットから取り出した粉末を、直径180mmのグラファイトダイスに充填しホットプレス装置を用いて成形・焼結させた。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、保持温度1400℃とし、昇温開始時から保持終了まで250kgf/cm2で加圧した。
また、4端子法により焼結体のバルク抵抗測定を行った結果、0.01Ω・cmであった。また、この焼結体の断面を研磨し、レーザー顕微鏡で中心部を観察したところ、MgO相とTiO相の2相が観察でき、MgO相の最長径が50μm以上、30μm以上となる領域は、それぞれ5個/mm2、15個/mm2であった。
原料粉として、平均粒径1μm、純度4N(99.99%)のMgO粉末、平均粒径20μm、純度3N(99.9%)のTiO粉を用意した。そして、表1に記載される組成比となるようにこれらの原料粉を調合した。
次に、秤量した粉末を、粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量10リットルのボールミルポットにAr雰囲気で封入し、両粉末が均一に分散するように、20時間以上回転させて混合・粉砕した。
次に、ポットから取り出した粉末を、直径180mmのグラファイトダイスに充填しホットプレス装置を用いて成形・焼結させた。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、保持温度1400℃とし、昇温開始時から保持終了まで300kgf/cm2で加圧した。
原料粉として、平均粒径1μm、純度4N(99.99%)のMgO粉末、平均粒径30μm、純度3N(99.9%)のTiO粉を用意した。そして、表1に記載される組成比となるようにこれらの原料粉を調合した。
次に、秤量した粉末を、粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量10リットルのボールミルポットにAr雰囲気で封入し、両粉末が均一に分散するように、20時間以上回転させて混合・粉砕した。
次に、ポットから取り出した粉末を、直径180mmのグラファイトダイスに充填しホットプレス装置を用いて成形・焼結させた。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、保持温度1400℃とし、昇温開始時から保持終了まで250kgf/cm2で加圧した。
原料粉として、平均粒径1μm、純度4N(99.99%)のMgO粉末、平均粒径30μm、純度3N(99.9%)のTiO粉を用意した。そして、表1に記載される組成比となるようにこれらの原料粉を調合した。
次に、秤量した粉末を、粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量10リットルのボールミルポットにAr雰囲気で封入し、両粉末が均一に分散するように、10時間回転させて混合・粉砕した。
次に、ポットから取り出した粉末を、直径180mmのグラファイトダイスに充填しホットプレス装置を用いて成形・焼結させた。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、保持温度1400℃とし、昇温開始時から保持終了まで250kgf/cm2で加圧した。
原料粉として、平均粒径1μm、純度4N(99.99%)のMgO粉末のみを用意した。そして、この粉末を、粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量10リットルのボールミルポットに封入し、10時間回転させて粉砕した。
次に、ポットから取り出した粉末を、直径180mmのグラファイトダイスに充填しホットプレス装置を用いて成形・焼結させた。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、保持温度1500℃とし、昇温開始時から保持終了まで300kgf/cm2で加圧した。
このようにして作製した焼結体について、アルキメデス法による密度測定を行った結果、99%の相対密度を有していた。また、4端子法により焼結体のバルク抵抗測定を行ったが、抵抗値が高く測定できなかった。
この焼結体を、ターゲット形状へ旋盤で切削加工し、円盤状のターゲットを作製した。これをDCスパッタ装置に取り付け、スパッタリングを行ったが、DCスパッタリングができなかった。
原料粉として、平均粒径1μm、純度4N(99.99%)のMgO粉末、平均粒径25μm、純度3N(99.9%)のTiO粉を用意した。そして、表1に記載される組成比となるようにこれらの原料粉を調合した。
次に、秤量した粉末を、粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量10リットルのボールミルポットにAr雰囲気で封入し、両粉末が均一に分散するように、20時間以上回転させて混合・粉砕した。
次に、ポットから取り出した粉末を、直径180mmのグラファイトダイスに充填しホットプレス装置を用いて成形・焼結させた。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、保持温度1400℃とし、昇温開始時から保持終了まで300kgf/cm2で加圧した。
顕微鏡で中心部を観察したところ、MgO相とTiO相の2相が観察でき、MgO相の最長径が50μm以上、30μm以上となる領域は、それぞれ13個/mm2、35個/mm2であった。
原料粉として、平均粒径1μm、純度4N(99.99%)のMgO粉末、平均粒径100μm、純度3N(99.9%)のTiO粉を用意した。そして、表1に記載される組成比となるようにこれらの原料粉を調合した。
次に、秤量した粉末を、粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量10リットルのボールミルポットにAr雰囲気で封入し、両粉末が均一に分散するように、5時間回転させて混合・粉砕した。
次に、ポットから取り出した粉末を、直径180mmのグラファイトダイスに充填しホットプレス装置を用いて成形・焼結させた。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、保持温度1400℃とし、昇温開始時から保持終了まで300kgf/cm2で加圧した。
原料粉として、平均粒径1μm、純度4N(99.99%)のMgO粉末、平均粒径100μm、純度3N(99.9%)のTiO粉を用意した。そして、表1に記載される組成比となるようにこれらの原料粉を調合した。
次に、秤量した粉末を、粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量10リットルのボールミルポットにAr雰囲気で封入し、両粉末が均一に分散するように、5時間回転させて混合・粉砕した。
次に、ポットから取り出した粉末を、直径180mmのグラファイトダイスに充填しホットプレス装置を用いて成形・焼結させた。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、保持温度1400℃とし、昇温開始時から保持終了まで300kgf/cm2で加圧した。
以上より、本発明のMgO−TiO焼結体は、磁気ディスク装置用の磁気記録媒体やトンネル磁気抵抗効果(TMR)素子と言ったエレクトロデバイス用の薄膜を形成する際に用いられる酸化マグネシウム系スパッタリングターゲットとして有用である。また、従来の絶縁性MgOでは実現できなかった導電性セラミックス材料として、静電気除去や耐熱部材などの新たな分野に対しても利用可能である。
Claims (4)
- TiOを25〜90mol%含有し、残部がMgO及び不可避的不純物からなり、TiO相とMgO相の2相が存在し、該MgO相の最長径が50μm以上となる領域が1mm 2 当たり10個以下であることを特徴とするMgO−TiO焼結体スパッタリングターゲット。
- 相対密度が95%以上であることを特徴とする請求項1記載のMgO−TiO焼結体スパッタリングターゲット。
- バルク抵抗率が10Ω・cm以下であることを特徴とする請求項1又は2記載のMgO−TiO焼結体スパッタリングターゲット。
- MgOに25〜90mol%以下のTiOが含有した焼結体スパッタリングターゲットの製造方法であって、平均粒径が10μm以下のMgO粉末と平均粒径が50μm以下のTiO粉末からなる原料粉を混合し、これを1250〜1450℃の温度、200kgf/cm2以上の加圧力で、ホットプレスして作製することを特徴とするMgO−TiO焼結体スパッタリングターゲットの製造方法。
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