JPH10130827A

JPH10130827A - ＭｇＯターゲット及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10130827A
Application number: JP28521196A
Authority: JP
Inventors: Takeyoshi Takenouchi; 武義竹之内
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1998-05-19

Abstract

(57)【要約】【課題】スパッタ法によるＡＣ型ＰＤＰのＭｇＯ保護
膜の成膜に好適な高純度・高密度ＭｇＯターゲットを提
供する。【解決手段】平均結晶粒径が６０μｍ以下で、粒内に
平均粒径２μｍ以下の丸みを帯びた気孔が存在している
微構造を有する、高純度・高密度ＭｇＯ焼結体よりな
る、スパッタ成膜速度１０００Å／ｍｉｎ以上に対応可
能なＭｇＯターゲット。高純度ＭｇＯ粉末に、平均粒径
１００ｎｍ以下のＭｇＯ微粉末を１〜５重量％とバイン
ダーを添加、混合して成形・脱脂した後、１２５０〜１
３５０℃で一次焼結し、次いで１５００℃以上で二次焼
結する。【効果】ＭｇＯ微粉末の配合及び二段焼結により、高
純度・高密度ＭｇＯ焼結体を製造できる。良好な配向
性、結晶性及び膜特性を有するＭｇＯ膜を、スパッタ法
により高い成膜速度で成膜できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高純度・高密度Ｍ
ｇＯターゲット及びその製造方法に関わり、詳しくは、
ＡＣ型ＰＤＰ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎ
ｅｌ）のＭｇＯ保護膜のスパッタリング成膜に好適なＭ
ｇＯターゲット及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔ
ａｌＤｉｓｐｌｙ：ＬＣＤ）をはじめとして、各種の
平面ディスプレイに関する研究開発と実用化はめざまし
く、その生産量も急増している。

【０００３】カラープラズマディスプレイパネル（ＰＤ
Ｐ）についても、最近になって、その開発と実用化の動
きが活発になってきている。ＰＤＰは大型化しやすく、
ハイビジョン用大画面壁掛けテレビの最短距離にあり、
既に対角４０インチクラスのＰＤＰの試作が進められて
いる。

【０００４】ＰＤＰは、電極構造の点で金属電極が誘電
体材料で覆われているＡＣ型と、放電空間に金属電極が
露出しているＤＣ型とに分類される。

【０００５】ＡＣ型では、この誘電体層の上に更に保護
層が形成されている。ＡＣ型ＰＤＰ開発の当初は、この
保護層は採用されていなかったために、誘電体層が直接
放電にさらされ、イオン衝撃のスパッタリングにより誘
電体層表面が変質して、放電開始電圧が上昇していた。
この問題を解決するために、高い昇華熱を持つ種々の酸
化物で保護層を形成する試みがなされ、現在のＡＣ型Ｐ
ＤＰは、誘電体層上に保護層が形成された構造となって
いる。

【０００６】ＡＣ型ＰＤＰにおいて、保護層は直接ガス
と接しているため、様々な面から、重要な役割を持って
いる。この保護層に求められる特性は、（ａ）低い放電電圧（ｂ）耐スパッタ性（ｃ）速い放電の応答性（ｄ）絶縁性である。この条件を満たすものとして保護層にＭｇＯが
用いられている。ＭｇＯ保護膜は、誘電体層表面をスパ
ッタリングの衝撃から守り、ＰＤＰの長寿命化に重要な
働きをしている。

【０００７】現在、ＡＣ型ＰＤＰにおいて、このＭｇＯ
保護膜は電子ビーム蒸着法で成膜されている。保護層と
して最適なＭｇＯ膜は（１１１）面に配向した膜であ
り、（１１１）面に配向したＭｇＯ膜であれば、最も低
維持電圧で駆動できる。また、膜中に存在する（１１
１）面の量が増えるほど、二次電子放出比は増大し、駆
動電圧も減少すると言われている。

【０００８】ところで、従来、ＭｇＯ保護膜の成膜に採
用されている電子ビーム蒸着法は、成膜スピードは速い
が、スプラッシュが発生したり、大面積に対しては均一
性に欠けるという欠点がある。これに対して、スパッタ
法は製造プロセスの面から導入が容易で、ＭｇＯ保護膜
の成膜に好適である。

【０００９】スパッタ法で配向性が良好なＡＣ型ＰＤＰ
用ＭｇＯ保護膜を速い成膜速度で成膜するためには、タ
ーゲットとして、少なくとも９９．９％のＭｇＯ純度と
相対密度９９％以上の密度を有する高純度・高密度Ｍｇ
Ｏ焼結体よりなるＭｇＯターゲットが必要となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の高密度ＭｇＯ焼
結体は、種々の焼結助剤の添加で緻密化することにより
製造されている。即ち、市販の高純度ＭｇＯ粉末を焼結
助剤なしで焼結した場合には、相対密度９３％程度の焼
結体しか得られない。これに対して、焼結助剤を添加し
て焼結することにより、高密度化が可能となる。

【００１１】しかしながら、焼結助剤を添加して得られ
たＭｇＯ焼結体では、ＭｇＯ純度を高くすることができ
ず、ＭｇＯ純度９８〜９９％程度が限度で、微量の不純
物を含有している。

【００１２】このように、従来においては、高純度かつ
高密度のＭｇＯ焼結体が提供されておらず、高密度であ
るが純度に劣るＭｇＯ焼結体又は高純度であるが密度の
低いＭｇＯ焼結体しか得られていない。

【００１３】高密度であっても純度に劣るＭｇＯ焼結体
又は高純度であっても密度の低いＭｇＯ焼結体をターゲ
ットとしてスパッタ法で成膜して得られたＭｇＯ膜は、
配向性と結晶性に劣り、ＡＣ型ＰＤＰのＭｇＯ保護膜と
しての機能に劣る上に、このようなＭｇＯ焼結体では速
い成膜速度で成膜することもできない。

【００１４】本発明は上記従来の問題点を解決し、スパ
ッタ法によるＡＣ型ＰＤＰのＭｇＯ保護膜の成膜に好適
な高純度・高密度ＭｇＯターゲット及びその製造方法を
提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のＭｇＯターゲッ
トは、ＭｇＯ純度９９．９％以上、相対密度９９％以上
のＭｇＯ焼結体よりなるＭｇＯターゲットであって、平
均結晶粒径が６０μｍ以下で、結晶粒内に平均粒径２μ
ｍ以下の丸みを帯びた気孔が存在している微構造を有
し、スパッタ成膜速度１０００Å／ｍｉｎ以上に対応可
能なＭｇＯターゲットを特徴とする。

【００１６】本発明のＭｇＯターゲットの製造方法は、
請求項１に記載のＭｇＯターゲットを製造する方法であ
って、高純度ＭｇＯ粉末に、平均粒径１００ｎｍ以下の
ＭｇＯ微粉末を該高純度ＭｇＯ粉末に対して１〜５重量
％とバインダーを添加、混合して成形し、得られた成形
体を脱脂した後、１２５０〜１３５０℃、好ましくは１
２５０〜１３００℃で一次焼結し、次いで１５００℃以
上で二次焼結することを特徴とする。

【００１７】本発明では、高純度ＭｇＯ粉末に、微細な
ＭｇＯ微粉末を少量添加し、二段焼結を行うことによ
り、焼結助剤を用いることなく、高純度・高密度ＭｇＯ
焼結体を製造する。

【００１８】即ち、微細なＭｇＯ微粉末は易焼結性であ
り、焼結助剤を用いることなく緻密化が可能である。こ
の微細なＭｇＯ微粉末を少量添加した原料粉末の焼結は
１２００℃から始まり、１３００℃で焼結はかなり進行
する。従って、この温度で一次焼結することにより、大
型品であっても表面と内部の焼結むら（組織構造の差）
のないＭｇＯ焼結体が得られる。更に、１５００℃以上
の温度で本焼結することにより、焼結助剤を用いない、
従って、高純度で不純物を殆ど含有しないＭｇＯ焼結体
であって、ほぼ理論密度の高密度ＭｇＯ焼結体が得られ
る。

【００１９】得られたＭｇＯ焼結体には、僅かな気孔が
ＭｇＯの粒界ではなく、粒内に存在する。このような微
構造を有する、高純度・高密度のＭｇＯターゲットを用
いてスパッタ法でＭｇＯ膜を成膜した場合、市販のター
ゲットの９倍の１０００Å／ｍｉｎ以上の成膜速度で成
膜することが可能であり、得られるＭｇＯ膜の膜特性も
極めて良好である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００２１】本発明のＭｇＯターゲットは、ＭｇＯの平
均結晶粒径が６０μｍ以下で粒内に平均粒径２μｍ以下
の丸みを帯びた微細気孔が存在している微構造を有す
る、高純度・高密度でかつ高強度のＭｇＯ焼結体よりな
る。この微細気孔をＭｇＯの粒界ではなく、粒内に分散
させる理由は、ＭｇＯ焼結体の機械的特性の向上とスパ
ッタ法により良好な膜特性のＭｇＯ膜を得るためであ
る。

【００２２】また、本発明のＭｇＯターゲットを構成す
るＭｇＯ焼結体は、ＭｇＯ純度９９．９％以上の高純度
ＭｇＯ焼結体であるが、より配向性及び結晶性に優れた
ＭｇＯ膜を形成するために、不純物であるＳｉ，Ｆｅ，
Ｃｒ，Ｖ，Ｃａ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｎａ，Ｋの含有量
は合計で７００ｐｐｍ以下であることが好ましい。

【００２３】また、本発明のＭｇＯターゲットを構成す
るＭｇＯ焼結体は、相対密度９９％以上の高密度である
ため、スパッタ法による成膜速度を速くでき、１０００
Å／ｍｉｎ以上の高速成膜が可能である。

【００２４】次に、このような本発明のＭｇＯターゲッ
トを製造する本発明のＭｇＯターゲットの製造方法の好
適例について説明する。

【００２５】まず、平均粒径０．１μｍ以上、好ましく
は０．２〜２μｍで、純度９９．９％以上の高純度Ｍｇ
Ｏ粉末に、平均粒径１００ｎｍ以下のＭｇＯ微粉末を該
高純度ＭｇＯ粉末に対して１〜５重量％と、バインダー
を所定割合で混合し、エタノール等の分散媒を用いて濃
度７０％以上、好ましくは７０〜７５％のスラリーを調
製し、常法に従ってスプレードライヤで造粒する。そし
て、得られた造粒粉を金型で加圧成形し、脱脂した後、
大気中、真空中、又は不活性雰囲気中１２５０〜１３５
０℃で一次焼結し、更に１５００℃以上、好ましくは１
５５０〜１６００℃の温度で二次焼結する。

【００２６】本発明において、出発原料として高純度Ｍ
ｇＯ粉末に平均粒径１００ｎｍ以下のＭｇＯ微粉末を添
加して用いるのは、焼結性の向上と微構造の制御のため
であり、その添加量を高純度ＭｇＯ粉末に対して５重量
％以下とするのは、５重量％を超えると高濃度スラリー
の調製が難しく、得られる成形体の密度も低く、焼結し
ても理論密度近くまで緻密化しないためである。ＭｇＯ
微粉末の添加量が高純度ＭｇＯ粉末に対して１重量％未
満であると、ＭｇＯ微粉末を添加することによる上記効
果を十分に得ることはできない。なお、このＭｇＯ微粉
末も高純度であることが重要であり、ＭｇＯ純度９９．
９％以上であることが好ましい。

【００２７】高純度ＭｇＯ粉末としては、ＭｇＯ純度９
９．９％以上、好ましくは、９９．９９％以上の高純度
ＭｇＯ粉末を用いる必要があるが、この高純度ＭｇＯ粉
末の平均粒径が０．１μｍ未満であると、粉末のハンド
リングが悪く、高濃度（７０％以上）スラリーの調製が
困難であり、良好な造粒粉が製造できず、結果として、
高密度の成形体及び焼結体が得られない。特に、大型品
を製造する場合には、密度の問題の他に反りが大きくな
り、後加工に時間がかかる。また、高純度ＭｇＯ粉末の
平均粒径が２μｍを超えると、微構造の制御が難しく、
緻密な焼結体が得られない。

【００２８】なお、バインダーは、非水系用バインダー
でありその添加量は、高純度ＭｇＯ粉末に対して０．５
〜３重量％とするのが好ましい。

【００２９】本発明では、一次焼結及び二次焼結の二段
階焼結を行って焼結時の昇温・降温速度を遅くすること
で、焼結むらを防止して前記本発明のＭｇＯターゲット
の微構造となるように制御し、ＡＣ型ＰＤＰ用ＭｇＯ保
護膜のスパッタ成膜に適したＭｇＯ焼結体を得る。この
焼結に当り、一次焼結の温度が１２５０℃未満では焼結
が進行せず、１３５０℃を超えると二段階焼結による微
構造の制御が困難となる。また、二次焼結の温度が１５
００℃未満では、常圧焼結で十分に緻密化することがで
きない。この二次焼結の温度が１５００℃以上であれ
ば、ＨＩＰ法やホットプレス法などの特殊な焼結を行う
ことなく、大型品であっても、通常の常圧焼結で高密度
焼結体を得ることができる。

【００３０】本発明においては、微構造の制御の点か
ら、一次焼結及び二次焼結における１０００℃以上での
昇温速度は５０℃／ｈｒ以下、特に４０〜２０℃／ｈｒ
とし、降温速度は１００℃／ｈｒ以下、特に７０〜４０
℃／ｈｒとするのが好ましい。

【００３１】なお、本発明において、ＭｇＯ粉末からの
原料調製は、前記のようにスプレードライ造粒でなく、
仮焼粉によるものでも構わない。また、焼結体の元にな
る成形方法にも特に制限はなく、従来公知の方法、例え
ば、一軸加圧成形、ラバープレス成形、鋳込成形などの
方法を採用することができる。

【００３２】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。

【００３３】実施例１〜５高純度ＭｇＯ粉末（岩谷化学社製「ＭＪ−３０」、平均
粒径０．３μｍ，ＭｇＯ純度９９．９％）に対して、Ｍ
ｇＯ微粉末（宇部化学工業社製「１０００Ａ」、平均粒
径０．１μｍ，ＭｇＯ純度９９．９９％）を表１記載の
配合割合で添加し、更にバインダー（中京油脂社製「Ｐ
ＥＧ−２００」）を高純度ＭｇＯ粉末に対して２重量％
添加し、これにエタノールを分散媒として加え、撹拌ミ
ルで２時間湿式混合し、濃度７０％のスラリーを調製
し、スプレードライ造粒した。この造粒粉末を金型（内
径６０ｍｍ、あるいは１５５ｍｍで厚さ８ｍｍ）に充填
し、７５ｋｇ／ｃｍ²で一軸加圧成形した後、１５００
ｋｇ／ｃｍ²でＣＩＰ成形した。得られた成形体を電気
炉（広築社製）に入れ、大気中、１３００℃で１時間一
次焼結し、次いで、１５５０℃で２時間二次焼結した。
なお、１０００〜１５５０℃の昇温は３０℃／ｈｒ、１
５５０℃からの降温は５０℃／ｈｒで行った。

【００３４】内径６０ｍｍの金型成形で得られた直径５
０ｍｍの焼結体は、切り出し、研削・研磨加工して、Ｊ
ＩＳＲ１６０１に準じた３×４×４０ｍｍの３点曲げ
試験片の大さとし、密度、破壊強度及び結晶構造を調
べ、その結果を表１に示した。なお、密度はトルエン
中、アルキメデス法で測定した。破壊強度は３点曲げ試
験により測定した。焼結体の組織はＳＥＭ観察により調
べた。

【００３５】また、実施例３で得られたＭｇＯ焼結体に
ついて不純物の分析を行い、結果を表２に示した。

【００３６】更に、実施例１，３では、内径１５５ｍｍ
の金型成形で得られた直径５インチのＭｇＯ焼結体を銅
製バックプレートにボンディングした後、スパッタ試験
を行った。成膜条件はＴ／Ｓ５ｃｍ、基板温度３００
℃、ガス圧は反跳Ａｒ効果を少なくするために１０ｍｍ
Ｔｏｒｒと設定し、ＲＦ１５００Ｗでスパッタした。成
膜した膜厚はＨｅ−Ｎｅレーザ（６３２８Ａ）のエリプ
ソにより測定した。また、同時に屈折率と吸収係数を求
め、結果を表３に示した。

【００３７】比較例１〜３ＭｇＯ微粉末の添加量を表１に示す割合とし、（比較例
３ではＭｇＯ微粉末のみ）焼結を１６５０℃で３時間の
一段焼結としたこと以外は実施例１と同様にしてＭｇＯ
焼結体を製造し、同様に相対密度、曲げ強度及び組織を
調べ、結果を表１に示した。

【００３８】また、比較例３については、実施例３と同
様にして不純物の分析を行い、結果を表２に示した。

【００３９】更に、比較例１については、実施例１と同
様にしてスパッタ試験を行い、結果を表３に示した。

【００４０】比較例４，５比較例１において、ＭｇＯ微粉末の添加量を表１に示す
割合とし、高純度ＭｇＯ粉末として平均粒径５μｍのも
のを用いたこと以外は同様にしてＭｇＯ焼結体を製造
し、同様に相対密度、曲げ強度及び組織を調べ、結果を
表１に示した。

【００４１】また、比較例４については、実施例１と同
様にしてスパッタ試験を行い、結果を表３に示した。

【００４２】比較例６，７実施例１において、ＭｇＯ微粉末の添加量を表１に示す
割合としたこと以外は同様にしてＭｇＯ焼結体を製造
し、同様に相対密度、曲げ強度及び組織を調べ、結果を
表１に示した。

【００４３】比較例８実施例３において、焼結を１６５０℃で３時間の一段焼
結としたこと以外は同様にしてＭｇＯ焼結体を製造し、
同様に相対密度、曲げ強度及び結晶構造を調べ、結果を
表１に示した。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】

【表３】

【００４７】表１〜３より明らかなように、本発明のＭ
ｇＯターゲットは、純度９９．９９％で相対密度９９％
以上の緻密な焼結体であり、曲げ強度も４００ＭＰａの
高強度を示す。また、スパッタ法による成膜速度は、比
較例４のＭｇＯ焼結体の約９倍の高速である。なお、実
施例１，３で得られたＭｇＯ膜は（１１１）面に配向
し、膜特性も良好であった。これに対し、比較例１，４
では、（１１１）面の回析ピークはブロードで強度は低
く、結晶性は良くなかった。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の高純度・高
密度ＭｇＯ焼結体よりなるＭｇＯターゲットによれば、
ＡＣ型ＰＤＰのＭｇＯ保護膜として良好な配向性、結晶
性及び膜特性を有するＭｇＯ膜を、スパッタ法により高
い成膜速度で成膜できる。

【００４９】本発明のＭｇＯターゲットの製造方法によ
れば、このような高純度・高密度ＭｇＯ焼結体よりなる
大型なＭｇＯターゲットを常圧焼結にて安価に製造する
ことができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＭｇＯ純度９９．９％以上、相対密度９
９％以上のＭｇＯ焼結体よりなるＭｇＯターゲットであ
って、平均結晶粒径が６０μｍ以下で、結晶粒内に平均粒径２
μｍ以下の丸みを帯びた気孔が存在している微構造を有
し、スパッタ成膜速度１０００Å／ｍｉｎ以上に対応可能な
ＭｇＯターゲット。
【請求項２】請求項１に記載のＭｇＯターゲットを製
造する方法であって、高純度ＭｇＯ粉末に、平均粒径１
００ｎｍ以下のＭｇＯ微粉末を該高純度ＭｇＯ粉末に対
して１〜５重量％とバインダーを添加、混合して成形
し、得られた成形体を脱脂した後、１２５０〜１３５０
℃で一次焼結し、次いで１５００℃以上で二次焼結する
ことを特徴とするＭｇＯターゲットの製造方法。