KR102329559B1

KR102329559B1 - MgAl2O4 소결체 및 해당 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃, 그리고 MgAl2O4 소결체의 제조 방법

Info

Publication number: KR102329559B1
Application number: KR1020197021702A
Authority: KR
Inventors: 사토야스 나리타
Original assignee: 제이엑스금속주식회사
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2021-11-23
Also published as: US11479509B2; TW201942091A; JP7110175B2; KR20190114975A; JPWO2019187324A1; TWI774886B; WO2019187324A1; US20210017085A1

Abstract

상대 밀도가 90％ 이상이고, 또한 L*a*b* 표색계에 있어서의 L*가 90 이상인 것을 특징으로 하는 MgAl₂O₄ 소결체. MgAl₂O₄ 분말을 1150 내지 1300℃에서 핫 프레스한 후, 1350℃ 이상에서 대기 소결하는 것을 특징으로 하는 MgAl₂O₄ 소결체의 제조 방법. 본 발명의 실시 형태는, 고밀도이고 또한 백색의 MgAl₂O₄ 소결체 및 해당 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃, 그리고 MgAl₂O₄ 소결체의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

Description

MgAl2O4 소결체 및 해당 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃, 그리고 MgAl2O4 소결체의 제조 방법

본 발명은 MgAl₂O₄ 소결체 및 해당 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃, 그리고 MgAl₂O₄ 소결체의 제조 방법에 관한 것이다.

근년, 자기 디스크의 소형화·고기록 밀도화에 수반하여, 자기 기록 매체의 연구, 개발이 행해져, 자성층이나 하지층 등에 대하여 다양한 개량이 행해지고 있다. 예를 들어, MRAM에 사용되는 TMR 소자의 절연층(터널 장벽)으로서, 산화마그네슘(MgO)막을 사용함으로써, 특성을 개선하는 것이 알려져 있다. 또한, 강자성 재료로서 Fe나 Co₂FeAl 합금을 MgO와 조합해도 효과가 얻어지는 것이 보고되어 있다(비특허문헌 1).

그러나, 그들 강자성 재료와 MgO는, 격자 상수에 3 내지 4％ 정도의 차가 있기 때문에, TMR 구조가 흐트러진다는 문제가 있었다. 이 격자 부정합을 회피하는 방법으로서 절연층에 MgO가 아니라, MgAl₂O₄(스피넬)를 사용하는 것이 검토되고 있다. TMR 소자의 절연층은 스퍼터법으로 형성하지만, 그것을 위해서는, 절연층과 동일한 성분 조성을 갖는 스퍼터링 타깃이 필요해진다. 또한, 타깃 용도는 아니지만, 특허문헌 1, 2에는 MgAl₂O₄ 소결체가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 평2-18354호 공보 일본 특허 공개 평1-230464호 공보

스케가와 히로아키 외 4명, 「초박 Co2FeAl/MgAl2O4 에피택셜 적층 구조를 사용한 수직 자화막의 제작」, 제39회 일본 자기학회 학술 강연 개요집(2015), 9pE-7, 인터넷(URL: https://www.magnetics.jp/kouenkai/2015/doc/program/9pE-7.pdf)

본 발명의 실시 형태는, 고밀도이고 또한 백색의 MgAl₂O₄ 소결체 및 해당 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃, 그리고 MgAl₂O₄ 소결체의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 실시 형태는,

1) 상대 밀도가 90％ 이상이고, 또한 L*a*b* 표색계에 있어서의 L*가 90 이상인 것을 특징으로 하는 MgAl₂O₄ 소결체,

2) 상기 상대 밀도의 면내 분포가 ±0.2％ 이내인 것을 특징으로 하는 상기 1)에 기재된 MgAl₂O₄ 소결체,

3) 상기 L*의 면내 분포가 ±3 이내인 것을 특징으로 하는 상기 1)에 기재된 MgAl₂O₄ 소결체,

4) 불순물 농도가 100wtppm 미만인 것을 특징으로 하는 상기 1) 내지 3)의 어느 하나에 기재된 MgAl₂O₄ 소결체,

5) 상기 1) 내지 4)의 어느 하나에 기재하는 MgAl₂O₄ 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃이다.

또한, 본 발명의 실시 형태는,

6) 상기 1) 내지 4)의 어느 하나에 기재된 MgAl₂O₄ 소결체의 제조 방법이며, MgAl₂O₄ 분말을 1150 내지 1300℃에서 핫 프레스한 후, 1350℃ 이상에서 대기 소결하는 것을 특징으로 하는 MgAl₂O₄ 소결체의 제조 방법,

7) 상기 1) 내지 4)의 어느 하나에 기재된 MgAl₂O₄ 소결체의 제조 방법이며, MgAl₂O₄ 분말을 핫 프레스하여 상대 밀도를 79％ 이상 90％ 미만으로 한 후, 대기 소결하여 상대 밀도를 90％ 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 MgAl₂O₄ 소결체의 제조 방법이다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 고밀도이고 또한 백색의 MgAl₂O₄ 소결체, 및 해당 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃을 제조할 수 있다. 이에 의해, 공업적으로 양산이 가능한, 스퍼터법에 의한 MgAl₂O₄막을 성막할 수 있다.

도 1은 합성한 MgAl₂O₄ 분말의 X선 회절 피크를 도시하는 도면이다.
도 2는 핫 프레스 온도와 소결체의 상대 밀도의 관계를 도시하는 도면이다(시험 조건 No.2: 소결체의 직경은 30㎜이다.)
도 3은 핫 프레스 온도와 소결체의 상대 밀도의 관계를 도시하는 도면이다(시험 조건 No.3: 소결체의 직경은 480㎜이다.)
도 4는 비교예 24에 있어서의 MgAl₂O₄ 소결체의 L*의 면내 분포를 도시하는 도면이다.
도 5는 비교예 24에 있어서의 MgAl₂O₄ 소결체의 상대 밀도의 면내 분포를 도시하는 도면이다.
도 6은 실시예 13에서 제작한 MgAl₂O₄ 소결체(대기 소결 후)의 사진이다.
도 7은 소결체의 상대 밀도와 L*의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8은 대기 소결 전후의 소결체의 상대 밀도의 관계를 도시하는 도면이다.

MgAl₂O₄의 소결체를 핫 프레스로 제작하는 경우, 상대 밀도 95％ 이상의 고밀도를 달성하기 위해서는, 핫 프레스 온도를 1350℃ 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, 핫 프레스 온도가 1350℃ 이상이면, 산소의 결손이 일어나고, 소결체의 색이 회색 혹은 흑색으로 된다. 이때 소결체 전체가 균일하고 회색 혹은 흑색이라면 문제가 없지만, 충전 불균일이나 온도 불균일에 의해 색 불균일이 발생하는 경우가 많다.

이 색 불균일이 있는 소결체를 사용하여 스퍼터링 타깃을 제작하고, 이것을 스퍼터하면, 스퍼터링막의 막 두께 분포는 색 불균일을 반영시키게 된다. 이것을 방지하기 위해 색을 균일하게 하려고 하면, 1300℃ 이하의 저온에서 핫 프레스할 수 밖에 없고, 그 경우, 소결체의 상대 밀도는 90％ 이하밖에 되지 않는다. 그리고, 이와 같은 저밀도의 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃은 파티클의 원인이 되기도 한다.

MgAl₂O₄는 1300℃ 이상에서 핫 프레스를 행하면, 상대 밀도는 높일 수 있지만, 산소 결손에 의해 회색 또는 흑색으로 된다. 한편, 이것을 해소하기 위해, 1300℃ 이하에서 핫 프레스하면, 상대 밀도가 낮아진다. 이에 비해, 본 발명자는 예의 연구를 행한바, 핫 프레스(1차 소결)에서는 상대 밀도보다 산소 결손이 없는 것을 우선하고, 핫 프레스 후의 대기 소결(2차 소결)에서 고밀도화함으로써, 백색이고 또한 고밀도의 소결체가 얻어진다는 지견이 얻어졌다.

이와 같은 지견에 기초하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 MgAl₂O₄ 소결체는, 상대 밀도가 90％ 이상이고, 또한 L*a*b* 표색계에 있어서의 L*가 90 이상인 것을 특징으로 한다. MgAl₂O₄ 소결체의 상대 밀도를 90％ 이상으로 함으로써, 해당 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터 성막했을 때, 파티클의 발생을 억제할 수 있다. 보다 바람직하게는 상대 밀도 95％ 이상이다.

본 발명의 실시 형태에 있어서의 상대 밀도는, 먼저, 소결체를 소정의 사이즈로 잘라내고, 그 치수와 중량을 측정하여 치수 밀도를 산출하고, 그 산출한 치수 밀도를 이론 밀도(MgAl₂O₄: 3.579g/㎤)로 나누어, 상대 밀도(％)(＝치수 밀도/이론 밀도×100)를 산출한다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 관한 MgAl₂O₄ 소결체는, L*a*b* 표색계에 있어서의 L*가 90 이상인 것을 특징으로 하는 것이다. L*가 90 이상이면, MgAl₂O₄ 소결체, 및 해당 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃은 백색이라고 판단할 수 있다. 상기 L*는 명도를 나타내는 것이며, 소위, 그레이 스케일(L*＝O이 흑색, L*＝100이 백색)이고, 이 지표에 기초하여, 재료의 백색 정도를 식별할 수 있다. 예를 들어, 닛폰 덴쇼쿠 고교(주)제의 NF333(JlS Z 8722 준거의 광학계 사양)을 사용할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 관한 L*는 소결체 표면의 중심부 및 단부에 대하여 L*를 측정하고, 그들의 평균값으로 한다. 또한, 단부에 대해서는, 극단적인 단을 피하기 위해, 단으로부터 10㎜ 정도의 간격을 두고 측정한다. 구체적으로는, 원반형의 소결체(스퍼터링 타깃)의 경우, 표면의 중심과, 그 중심을 지나고 90도로 교차하는 두 선분의 단부 4개소를 측정 개소로 하고, 합계 5개소의 평균값으로 한다. 또한, 직사각형형의 소결체(스퍼터링 타깃)의 경우, 표면의 중심과, 그 중심을 지나고, 또한 각 변의 중심을 지나는, 90도로 교차하는 두 선분의 단부 4개소, 그리고 표면의 4개소의 코너부, 합계 9개소의 평균으로 한다. 또한, 측정 개소는, 이 이상 증가시켜도 된다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 있어서, MgAl₂O₄ 소결체의 상기 상대 밀도의 면내 분포가 ±0.2％ 이내인 것이 바람직하다. 상대 밀도의 면내 분포가 ±0.2％ 이내이면, 해당 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃에 있어서, 스퍼터 막질을 개선할 수 있다.

상대 밀도의 면내 분포는, 소결체의 면내(스퍼터링 타깃으로 가공한 경우, 스퍼터되는 면에 상당)를, 도 5에 도시된 바와 같이 십자형으로 각각 9개소, 등간격으로 총17개소(중심에서 서로 교차하기 때문에, 1점)의 상대 밀도를 측정하고, 상대 밀도의 면내 분포를 구한다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 있어서, 상기 MgAl₂O₄ 소결체의 L*a*b* 표색계에 있어서의 L*의 면내 분포가 ±3 이내인 것이 바람직하다. 상기 L* 분포를 ±3 이내로 함으로써, 해당 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃에 있어서, 스퍼터 막질을 개선할 수 있다.

상기 L*의 면내 분포도, 상대 밀도의 면내 분포와 마찬가지로, 소결체의 면 내(스퍼터링 타깃으로 가공한 경우, 스퍼터되는 면내에 상당)를, 도 4에 도시된 바와 같이, 십자형으로 각각 9개소, 등간격으로 총17개소(중심에서 서로 교차하기 때문에, 1점)의 L*를 측정하고, L*의 면내 분포를 구한다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 관한 MgAl₂O₄ 소결체는 불순물 농도가 100wtppm 미만인 것이 바람직하다. 메모리 소자 등의 디바이스 특성을 악화시킬 우려가 있는 불순물로서는, Na, Si, K, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Pb가 있고, 따라서, 이들 불순물의 합계 함유량을 100wtppm 미만으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 개시에 있어서, 순도 99.99％ 이상이란, 상기 불순물 농도가 100wtppm 미만과 동의이다.

본 발명의 실시 형태에 관한 스퍼터링 타깃은, 상술한 본 발명의 실시 형태에 관한 MgAl₂O₄ 소결체를 사용하는 것이다. 스퍼터링 타깃으로서 사용하기 위해서는, 바람직하게는 두께가 3㎜ 이상이다. 또한, 스퍼터링 타깃은, 인용 문헌 1, 2 등에 개시되는 적외 투과창의 용도와는 사이즈나 형상이 상이한 것이고, 서브 마이크로미터(예를 들어, 0.08㎛) 사이즈의 파티클이나 막 두께를 제어할 필요가 있고, 요구되는 특성이 크게 상이하다.

본 발명의 실시 형태에 관한 MgAl₂O₄ 소결체의 제조 방법은, MgAl₂O₄ 분말을 1150℃ 이상 1300℃ 미만에서 핫 프레스(1차 소결)한 후, 1350℃ 이상에서 대기 소결(2차 소결)하는 것을 특징으로 한다.

핫 프레스 온도가 1150℃ 미만이면, 그 후의 대기 소결에 의해서도, 충분히 밀도가 높아지지 않고, 한편, 핫 프레스 온도가 1300℃ 이상이면, 산소 결손에 의한 색 불균일이 발생하기 때문이다. 또한, 핫 프레스는 진공 또는 불활성 분위기에서 행하고, 또한 소결체의 크기에 따라 다르지만, 프레스압은 275kgf/㎠ 이상, 소결 시간은 2시간 이상으로 하는 것이 바람직하다.

핫 프레스로 1차 소결을 행한 후, 1350℃ 이상에서 대기 소결(2차 소결)한다. 여기서, 대기 소결이란, 대기 중 혹은 산소를 20％ 이상 포함하는 분위기 중, 무가압으로 소결하는 것을 의미한다. 핫 프레스 후에 1350℃ 이상에서 2차 소결함으로써, 고밀도이고 또한 백색의 소결체를 얻을 수 있다.

또한, 이것에 의해, 소결체 면내의 색 불균일이나 밀도 변동을 억제할 수도 있다. 또한, 소결체의 크기에 따라 다르지만, 소결 시간은 5시간 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 관한 MgAl₂O₄ 소결체의 제조 방법은, MgAl₂O₄ 분말을 핫 프레스하여 상대 밀도(초기 밀도)를 79％ 이상 90％ 미만으로 한 후, 대기 소결하여 상대 밀도를 90％ 이상으로 하는 것을 특징으로 한다. 초기 밀도가 79％ 미만이면, 그 후의 대기 소결에 의해서도, 충분히 밀도가 높아지지 않고, 한편, 초기 밀도가 90％ 이상이면, 산소 결손에 의한 색 불균일이 발생하기 때문이다.

단, 초기 밀도가 79％ 미만이라도, 그 후, 비교적 높은 온도에서 대기 소결을 행함으로써 충분히 높은 밀도를 얻을 수 있는 경우가 있고, 한편, 초기 밀도가 79％ 이상이라도, 대기 소결 시의 온도가 낮으면, 충분히 밀도를 높일 수 없는 경우가 있다.

핫 프레스로 1차 소결을 행한 후, 대기 소결(2차 소결)하여, 상대 밀도를 90％ 이상으로 한다. 이와 같이, 핫 프레스(무산소 분위기)에 의한 소결로 상대 밀도 79％ 이상 90％ 미만으로 한 후, 대기(산소 분위기) 소결로 상대 밀도를 90％ 이상으로 함으로써, 고밀도이고, 또한 백색의 MgAl₂O₄ 소결체를 얻을 수 있다. 이상의 방법에 의해, MgAl₂O₄ 소결체를 얻을 수 있지만, 이것을, 스퍼터링 타깃에 사용하는 경우에는, 상기에 의해 얻어진 MgAl₂O₄ 소결체의 단부를 절삭한 후, 표면을 연마하여 타깃 형상으로 마무리 가공을 행함으로써, MgAl₂O₄ 소결체의 스퍼터링 타깃을 제조할 수 있다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 설명한다. 또한, 본 실시예는 어디까지나 일례이고, 이 예에 의해 전혀 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 특허 청구 범위에 의해서만 제한되는 것이고, 본 발명에 포함되는 실시예 이외의 다양한 변형을 포함하는 것이다.

(MgAl₂O₄ 분말의 합성)

처음에 순도 99.99％ 이상의 MgAl₂O₄ 분말을 제작한다. 원료로서 입도가 0.5㎛, 순도 99.99％ 이상인 MgO 분말과, 입도가 0.1㎛, 순도가 99.99％ 이상인 Al₂O₃ 분말을 준비했다. 그것을 용량 5L의 수지제 포드에, MgO 분말을 291.2g, Al₂O₃ 분말을 736.8g 투입하고, 또한 Al₂O₃ 볼(순도 99.5％,φ3㎜)을 4㎏, 순수 1000cc, EL 그레이드의 에탄올을 1000cc 투입하고, 회전수 100rpm으로 2시간 혼합했다. 혼합 후, 테플론(등록 상표) 코트된 스테인리스 배트에 넣고 건조시켰다.

그 후, 해쇄를 행하고, 눈 크기 300㎛로 체 거르기를 행하였다. 또한, 이 시점에서 MgO는, Mg(OH)₂로 되어 있지만, 특별히 문제는 없다. 이어서, 150㎜×150㎜의 알루미나 내화 용기에 300g 넣고, 대기 중 1300℃, 8시간동안 합성을 행하였다. 도 1에, 합성 전후의 X선 회절 피크를 도시한다. 도 1로부터, 합성 전에는, MgO가, Mg(OH)₂로 되고, Mg(OH)₂와 Al₂O₃의 혼합체로 되어 있는 것을 알 수 있다. 한편, 합성 후에는 MgAl₂O₄로 되어 있는 것을 알 수 있다. 얻어진 합성 후의 분말은 Al₂O₃ 볼(φ1㎜)을 사용한 SC 밀로 습식 분쇄하여, 입경 0.5㎛로 했다.

이하, 실시예 및 비교예에서는, 상기한 분말을 사용하여 소결 시험을 행하였다.

(시험 조건 No.1: 비교예 1 내지 3)

내경 φ32㎜의 스테인리스제의 다이스에 상기 MgAl₂O₄ 분말을 충전하고, 대기 중에서 면압 200㎏f/㎠로 프레스했다. 그 후, 176㎫로 CIP를 행하였다. CIP 후의 상대 밀도는 53％ 정도였다. 이상의 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 비교예 1 내지 3은 동일한 조건 하에서, 복수회로 나누어 처리한 것이다. 또한, 실시예, 비교예에 있어서, L*의 측정에는 닛폰 덴쇼쿠 고교(주)제의 NF333(Jl S Z 8722 준거의 광학계 사양)을 사용했다.

(시험 조건 No.2: 비교예 4 내지 19)

내경 φ30㎜의 카본제 다이스에 상기 MgAl₂O₄ 분말을 충전하고, 진공 중에서 1150℃, 1200℃, 1220℃, 1250℃, 1270℃, 1320℃, 1400℃의 7온도 조건에서 3시간, 핫 프레스를 행하였다. 프레스 압력은 275㎏f/㎠이다. 그 결과를 도 2에 도시한다. 핫 프레스 온도가 1150 내지 1270℃까지는 백색, 1320℃에서 약간 회색, 1400℃에서는 흑색으로 되었다. 상대 밀도와 비교하면, 96％ 정도부터 회색을 띠고 있었다. 밀도 분포 및 L*의 분포는 샘플이 작기 때문에 측정하지 않았다. 이상의 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 각 온도 조건에 있어서 복수의 비교예가 있지만, 이것은 동일한 조건 하에서, 복수회로 나누어 처리한 것이다.

(시험 조건 No.3: 비교예 20 내지 24)

동일한 원료를 사용하여, 내경 φ480㎜의 카본제 다이스에 있어서도 시험을 행하였다. 내경 φ480㎜의 카본제 다이스에 상기 MgAl₂O₄ 분말을 충전하고, 진공 중에서 1260℃, 1300℃, 1320℃, 1330℃, 1400℃의 5온도 조건에서 5시간, 핫 프레스를 행하였다. 프레스 압력은 275㎏f/㎠이다. 도 3에 그 결과를 나타낸다. 핫 프레스 온도가 1260℃에서는 백색으로 되지만, 1300 내지 1330℃는 회색이 섞이고, 1400℃에서는 흑색과 백색의 얼룩으로 되었다. 또한, 상대 밀도가 90％ 정도부터 회색이 혼합되게 된다. 이와 같이 상대 밀도가 90％ 정도에서도 회색이 혼합되고, 더 밀도를 높이면 검게 된다. 소결체의 직경이 φ30㎜ 정도인 소구경에서는 나오기 어렵지만, φ480㎜의 대형품으로 되면, 색 불균일로 되어 드러나기 쉽다. 또한, 카본 다이스는, φ480㎜이지만, 핫 프레스 후에는 핫 프레스 온도에 구애되지 않고 φ479㎜ 정도로 되었다.

비교예 24의 1400℃에서 핫 프레스한 소결체를 스퍼터링 타깃으로 가공하고, 스퍼터한 바, 막 두께 분포는 4.5％로 컸다. 스퍼터 전의 타깃의 L*와 상대 밀도의 면내 분포를 조사한 것이, 각각 도 4, 도 5이다. 모두 50㎜ 간격으로 총17점 측정한 결과, L*＝55. 2±10.7, 상대 밀도＝99.1±0.3％였다.

(시험 조건 No.4: 비교예 25 내지 27)

No.1(비교예 1 내지3)의 소결체를 각각 대기 소결(2차 소결)했다.

소결 온도는, 1350℃, 1400℃, 1450℃이고, 소결 시간은 5시간으로 했다. 초기 밀도가 79％ 이하인 경우에는, 그 후 대기 소결해도, 상대 밀도 90％ 이상의 MgAl₂O₄ 소결체를 얻을 수는 없었다.

(시험 조건 No.5: 실시예 1 내지 8, 비교예 28 내지 34)

No.2(비교예 4 내지 7, 9 내지 19)의 소결체를 각각 대기 소결(2차 소결)했다. 소결 온도는, 1350℃, 1400℃, 1450℃이고, 소결 시간은 5시간으로 했다. 그 결과, 소결체의 상대 밀도는 90％ 이상이고, 또한 L*는 90 이상으로, 원하는 소결체가 얻어졌다(실시예 1 내지 8). 한편, 초기(핫 프레스 후)의 상태에서 회색 혹은 검은 소결체는 대기 소결해도 백색으로 되는 일은 없었다(비교예 31 내지 34). 또한, 초기 밀도가 79％ 미만인 소결체는, 상대 밀도 90％ 이상의 MgAl₂O₄ 소결체를 얻기가 곤란했다(비교예 28, 30).

단, 초기 밀도가 79％ 미만인 소결체라도, 비교적 높은 온도에서 대기 소결함으로써, 상대 밀도 90％ 이상의 MgAl₂O₄ 소결체를 얻을 수 있고(실시예 1), 또한 초기 밀도 79％ 이상의 소결체라도, 대기 소결이 비교적 낮은 온도의 경우, 상대 밀도 90％ 이상의 MgAl₂O₄ 소결체를 얻을 수 없는 경우가 있었다(비교예 29).

(시험 조건 No.6: 실시예 13)

No.3(비교예 20)의 소결체를, 1460℃, 5시간, 대기 분위기에서 소결했다. 그 결과, MgAl₂O₄ 소결체의 상대 밀도는 96％, 또한 L*는 99.4로 원하는 소결체가 얻어졌다. 또한, 소결체 면 내의 밀도 분포는 ±0.1이고, L*의 면내 분포는 ±0.5로 변동이 작은 것이 얻어졌다. 또한, 이 MgAl₂O₄ 소결체를 가공하여 스퍼터링 타깃으로 하고, 스퍼터한바, 300㎜ 웨이퍼 상에서의 막 두께 분포는 3％로 향상되어 있었다. 스퍼터 전의 타깃의 L*과 상대 밀도의 면내 분포를 조사한 것이, 각각 도 6이다. 50㎜ 간격으로 총17점 측정한 결과, L*＝99.4±0.3, 상대 밀도＝96.O±0.1％였다. 또한, 소결체의 직경은,φ478.8㎜가, φ456.2㎜로 수축되어 있었다.

이상의 결과를 근거로 하여, 도 7에 MgAl₂O₄ 소결체의 상대 밀도와 L*의 관계를 도시한다.

도 7에 도시한 바와 같이 상대 밀도를 높이려고 하면 색은 검게 되고, 색을 하얗게 하려고 하면 상대 밀도를 높일 수 없다는 트레이드오프의 관계에 있다. 또한, 상대 밀도가 98％ 이상으로 높은 영역에서도, MgAl₂O₄ 소결체의 색과 상대 밀도에 상관이 있음을 알 수 있다.

또한, 도 8에 대기 소결의 각 소결 온도에 대한 초기 밀도(핫 프레스 후의 상대 밀도)와 대기 소결 후의 상대 밀도의 관계를 나타낸다.

본 발명의 실시 형태에 관한, MgAl₂O₄ 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃은, 상대 밀도가 90％ 이상이고, 또한 L*a*b* 표색계에 있어서의 L*가 90 이상이다. 이와 같은 타깃을 사용하여 스퍼터링함으로써, 스퍼터 막질을 개선(예를 들어, 막 두께의 균일성을 향상이나 파티클의 발생이 억제)하는 것이 가능해진다. 본 발명의 실시 형태에 관한 스퍼터링 타깃은, 예를 들어 메모리 소자 등의 3차원 구조를 형성하기 위해 사용되는 에칭 스토퍼층으로서의, MgAl₂O₄막의 형성에 유용하다.

Claims

상대 밀도가 90％ 이상이고, 또한 L*a*b* 표색계에 있어서의 L*가 90 이상인 것을 특징으로 하는 MgAl₂O₄ 소결체.
제1항에 있어서, 불순물 농도가 100wtppm 미만인 것을 특징으로 하는 MgAl₂O₄ 소결체.
제1항 또는 제2항에 기재된 MgAl₂O₄ 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃.
제3항에 있어서, 스퍼터되는 면의 상기 상대 밀도의 면내 분포가 ±0.2％ 이내인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.
제3항에 있어서, 스퍼터되는 면의 상기 L*의 면내 분포가 ±3 이내인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.
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제1항 또는 제2항에 기재된 MgAl₂O₄ 소결체의 제조 방법이며, MgAl₂O₄ 분말을 1150 내지 1300℃에서 핫 프레스한 후, 1350℃ 이상에서 대기 소결하는 것을 특징으로 하는 MgAl₂O₄ 소결체의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 기재된 MgAl₂O₄ 소결체의 제조 방법이며, MgAl₂O₄ 분말을 핫 프레스하여 상대 밀도를 79％ 이상 90％ 미만으로 한 후, 대기 소결하여 상대 밀도를 90％ 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 MgAl₂O₄ 소결체의 제조 방법.