WO2006077692A1

WO2006077692A1 - 焼結用Ｓｂ－Ｔｅ系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲット並びに焼結用Ｓｂ－Ｔｅ系合金粉末の製造方法

Info

Publication number: WO2006077692A1
Application number: PCT/JP2005/021851
Authority: WO
Inventors: Hideyuki Takahashi
Original assignee: Nippon Mining & Metals Co., Ltd.
Priority date: 2005-01-18
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2006-07-27
Also published as: JP4615527B2; KR100947197B1; CN101103134A; CN101103134B; US20090071821A1; EP1840240A1; EP1840240B1; DE602005020509D1; ATE463314T1; JPWO2006077692A1; TWI299010B; KR20070087144A; TW200628249A; US7947106B2; EP1840240A4

Abstract

　Ｓｂ－Ｔｅ系合金のガスアトマイズ粉をさらに機械粉砕して得た粉末の最大粒径が９０μｍ以下であることを特徴とする焼結用Ｓｂ－Ｔｅ系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲット及びＳｂ－Ｔｅ系合金を溶解した後、ガスアトマイズによりアトマイズ粉とし、これをさらに、大気に暴露することなく不活性雰囲気中で機械粉砕することにより、粉末の最大粒径が９０μｍ以下であり、かつ酸素含有量を低減させた粉末を製造することを特徴とする焼結体スパッタリングターゲット用Ｓｂ－Ｔｅ系合金粉末の製造方法。Ｓｂ－Ｔｅ系合金スパッタリングターゲット組織の均一と微細化を図り、焼結ターゲットのクラック発生を抑制し、スパッタリング時にアーキングの発生を防止する。また、スパッタエロージョンによる表面の凹凸を減少させ、良好な品質のＳｂ－Ｔｅ系合金スパッタリングターゲットを得る。

Description

明細書

焼結用 Sb_Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲット並びに焼結用 Sb_Te系合金粉末の製造方法

技術分野

[0001] この発明は、焼結用 Sb— Te系合金粉末、特に Ag— In— Sb— Te合金又は Ge— Sb—Te合金カゝらなる相変化記録層を形成するための Sb—Te系合金スパッタリングターゲットを製造するために好適な焼結用 Sb—Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲット並びに焼結用 Sb— Te系合金粉末の製造方法に関する。

背景技術

[0002] 近年、相変化記録用材料として、すなわち相変態を利用して情報を記録する媒体として Sb—Te系材料力もなる薄膜が用いられるようになつてきた。この Sb—Te系合金材料からなる薄膜を形成する方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法などの、一般に物理蒸着法と言われている手段によって行われるのが普通である。特に、操作性や皮膜の安定性力もマグネトロンスパッタリング法を用いて形成することが多、。

[0003] スパッタリング法による膜の形成は、陰極に設置したターゲットに Arイオンなどの正イオンを物理的に衝突させ、その衝突エネルギーでターゲットを構成する材料を放出させて、対面してヽる陽極側の基板にターゲット材料とほぼ同組成の膜を積層することによって行われる。

スパッタリング法による被覆法は処理時間や供給電力等を調節することによって、安定した成膜速度でオングストローム単位の薄、膜から数十 μ mの厚、膜まで形成できると、う特徴を有して、る。

[0004] 相変化記録膜用 Sb— Te系合金材料からなる膜を形成する場合に特に問題となるのは、スパッタリング時にパーティクルが発生したりあるいは異常放電 (マイクロアーキング)やクラスター状（固まりになって付着)の薄膜形成の原因となるノジュール (突起物）の発生や、スパッタリングの際にターゲットのクラック又は割れが発生したりすること、さらにはターゲット用焼結粉の製造工程で多量に酸素を吸収することである。このようなターゲット又はスパッタリングの際の問題は、記録媒体である薄膜の品質を低下させる大きな原因となっている。

[0005] 上記の問題は、焼結用粉末の粒径又はターゲットの構造や性状によって大きく影響を受けることが分力ている。しかしながら、従来は相変化記録層を形成するための Sb—Te系合金スパッタリングターゲットを製造する際に、適度な粉末が製造することができな、こと、また焼結によって得られるターゲットが十分な特性を保有して、ないということもあって、スパッタリングの際の、パーティクルの発生、異常放電、ノジユールの発生、ターゲットのクラック又は割れの発生、さらにはターゲット中に含まれる多量の酸素を避けることができな力つた。

[0006] 従来の Ge— Sb—Te系スパッタリング用ターゲットの製造方法として、 Ge—Te合金、 Sb—Te合金について不活性ガスアトマイズ法により急冷した粉末を作製し、 Ge/ Te = l/1, Sb/Te = 0. 5〜2. 0なる割合をもつ合金を均一に混合した後加圧焼結を行う Ge— Sb— Te系スパッタリング用ターゲットの製造方法が開示されている（例えば特許文献 1参照)。

また、 Ge、 Sb、 Teを含む合金粉末のうち、タップ密度 (相対密度）が 50%以上になる粉末を型に流し込み、冷間もしくは温間で加圧し、冷間加圧後の密度が 95%以上である成形材を Arもしくは真空雰囲気中で熱処理を施すことにより焼結することにより、該焼結体の含有酸素量が 700ppm以下であることを特徴とする Ge— Sb— Te系スパッタリングターゲットの製造方法及びこれらに使用する粉末をアトマイズ法により製造する技術の記載がある (例えば特許文献 2参照)。

[0007] また、 Ge、 Sb、 Teを含む原料にっ、て不活性ガスアトマイズ方法により急冷した粉末を作製し、該粉末の内 20 m以上であり、かつ単位重量当たりの比表面積が 300 mm²Zg以下である粒度分布を有する粉末を使用し、冷間もしくは温間にて加圧成形した成形体を焼結する Ge— Sb— Te系スパッタリングターゲット材の製造方法の記載がある（例えば、特許文献 3参照)。

この他にアトマイズ粉を使用してターゲットを製造する技術としては、下記特許文献 4、 5、 6力ある。

しかし、以上の特許文献については、アトマイズ粉をそのまま使用するもので、ターゲットの十分な強度が得られておらず、またターゲット組織の微細化及び均質ィ匕が達成されているとは言い難い。また、許容される酸素含有量も高ぐ相変化記録層を形成するための Sb—Te系スパッタリングターゲットとしては、十分とは言えないという問題がある。

[0008] 特許文献 1：特開 2000— 265262号公報

特許文献 2：特開 2001 - 98366号公報

特許文献 3：特開 2001— 123266号公報

特許文献 4:特開昭 10— 81962号公報

特許文献 5：特開 2001— 123267号公報

特許文献 6 :特開 2000— 129316号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 本発明は、上記の諸問題点の解決、特にスパッタリングの際の、パーティクルの発生、異常放電、ノジュールの発生、ターゲットのクラック又は割れの発生等を効果的に抑制し、さらにターゲット中に含まれる酸素を減少させることのできるターゲット焼結用 Sb— Te系合金粉末、特に Ag— In— Sb— Te合金又は Ge - Sb— Te合金力なる相変化記録層を形成するための Sb—Te系合金スパッタリングターゲットを製造するために好適な焼結用 Sb— Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スノッタリングターゲット並びに焼結用 Sb—Te系合金粉末の製造方法を提供するものである。

課題を解決するための手段

[0010] 上記問題点を解決するための技術的な手段は、安定しかつ均質な相変化記録層は、粉末の性状並びにターゲットの構造及び特性を工夫することによって得ることができるとの知見を得た。

この知見に基づき、本発明は

1. Sb—Te系合金のガスアトマイズ粉をさらに機械粉砕して得た粉末の最大粒径が 90 μ m以下であることを特徴とする焼結用 Sb— Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲット 2.機械粉砕後の酸素濃度が 1500wtppm以下であることを特徴とする上記 1記載の焼結用 Sb—Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲッ卜

3.機械粉砕後の酸素濃度が lOOOwtppm以下であることを特徴とする上記 1記載の焼結用 Sb—Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターグット

4.機械粉砕後の酸素濃度が 500wtppm以下であることを特徴とする上記 1記載の焼結用 Sb—Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲット、を提供する。

[0011] 本発明は、また

5.粉末の機械粉砕の際に、粉砕治具により付着、圧縮又は圧延されることによって形成される平板状粒子の量力粉末の全体量の 10%以下であることを特徴とする焼結用 Sb— Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲッ卜

6.粉末の機械粉砕の際に、粉砕治具により付着、圧縮又は圧延されることによって形成される平板状粒子の量力粉末の全体量の 10%以下であることを特徴とする上記 1〜4のいずれかに記載の焼結用 Sb— Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲット

7. Ag、 In、 Ge、 Ga、 Ti、 Au、 Pt、 Pdから選択した 1種以上の元素を 25at%以下含有することを特徴とする上記 1〜6のいずれかに記載の焼結用 Sb— Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲット

8.上記 1〜7のいずれかの Sb—Te系合金焼結体スパッタリングターゲットを用いてスパッタリングした後のエロージョン面の表面粗さ Raが 0. 5 μ m以下であることを特徴とする Sb—Te系合金スパッタリングターゲット、を提供する、を提供する。

[0012] 本発明は、さらに

9. Sb— Te系合金を溶解した後、ガスアトマイズによりアトマイズ粉とし、これをさらに、大気に暴露することなく不活性雰囲気中で機械粉砕することを特徴とする請求項 1 〜8のいずれかに記載の焼結体スパッタリングターゲット用 Sb—Te系合金粉末の製造方法、を提供する。

なお、上記 1〜9の条件において、公知技術が存在しない限り、それぞれ独立した上記 5、 8の条件のみで、発明としての条件を十分に満たしていることは、理解されるべきである。従属する条件、すなわち上記 2、 3、 4、 6、 7、 9の条件は、それぞれ好ましい付随する条件である。これらも亦、上記 5、 8の条件に結合されることにより、新たな発明として成立するものである。

発明の効果

[0013] 上記のように、 Sb—Te系合金のガスアトマイズ粉をさらに機械粉砕して得た粉末の最大粒径が 90 m以下の粉末を使用することにより、 Sb—Te系合金スパッタリングターゲット組織の均一と微細化が可能となり、焼結ターゲットのクラック発生がなくなり、スパッタリング時にアーキングの発生が抑制できるという優れた効果が得られた。また、スパッタエロージヨンによる表面の凹凸が減少し、ターゲット上面へのリデポ膜剥離によるパーティクル発生が減少するという効果があった。

このように、ターゲット組織を微細化及び均質ィ匕することにより、作製される薄膜の面内及びロット間の組成変動が抑えられ、相変化上の記録層の品質が安定する効果がある。さらに、スパッタレートの違いによるノジュールの発生が低減し、結果としてパ一ティクルの発生が抑えられる。

ガスアトマイズが真空中又は不活性ガス雰囲気中での工程であり、さらに機械粉砕も不活性ガス雰囲気で実施することにより、低酸素濃度の材料が得られるという著しい効果がある。さらに、本発明の Sb—Te系スパッタリングターゲット焼結体は、抗折力が 60MPa以上であり強度が高ぐスパッタリング時にクラックや割れが発生せず、極めて優れた特性を有する。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]実施例 1の Ge Sb Te (at%)合金原料のガスアトマイズ粉をさらに機

22. 2 22. 2 55. 6

械粉砕した後の粉末の SEM写真 (画像)である。

[図 2]比較例 2の Ge Sb Te (at%)合金原料のガスアトマイズ粉をさらに機

22. 2 22. 2 55. 6

械粉砕した後の粉末の SEM写真 (画像)である。 SEM写真 (画像)である。

発明を実施するための最良の形態 [0015] 本発明は、 Sb—Te系合金のガスアトマイズ粉をさらに機械粉砕して得た粉末の最大粒径が 90 μ m以下である焼結用 Sb—Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲットに関する。

通常、 Sb— Te系合金ターゲットとしては Sbを 10〜90at%含有するもの、特に Sb を 20〜80at%含有する Sn— Te系合金が用いられる。しかし、本願発明は、このような成分範囲に限定されるものではなぐこの成分範囲外でも適用できることは言うまでもない。

一般に、ガスアトマイズ粉は、機械粉末に比べ極めて微細な粉末を得ることができ、さらに粉砕機械の使用による汚染が防止できるので、そのまま焼結粉末として使用されている。

しかし、実際には、ガスアトマイズ粉には粒度にばらつきがあり、 100 /z m径を超える粒があり、焼結の際にこの粗大粒が起点となって、焼結体にクラックが発生することが分力つた。また、このターゲットを用いてスパッタリングした場合には、アーキングの起点となり易い。このようなことから、最も好ましい手法として、分級により、粒度を揃える手段を考えた。しかし、分級は原料の歩留りが悪いので、必ずしも得策でないことが分かった。

[0016] このようなことから、最適な粒度分布を有するアトマイズ粉を得る工夫を行ったが、本来ならば技術の退行と考えられる機械粉砕を、アトマイズ工程の後に実施することが極めて有効であることが分力つた。

このようなことから、本願発明は、 Sb—Te系合金を溶解した後、ガスアトマイズによりアトマイズ粉とし、これをさらに、機械粉砕するものである。酸素含有量を低減させた粉末を製造するためには、大気に暴露することなく不活性雰囲気中で機械粉砕することが望ましい。機械粉砕には、振動ボールミルなどを使用することができる。また機械粉砕を行う雰囲気としては、不活性ガスを使用することができる。

これによつて、粉末の最大粒径が 90 m以下であり、かつ酸素含有量を低減させた粉末を製造することができる。

[0017] 好ましくは、機械粉砕後の粉末の最大粒径を 45 μ m以下とするのが良い。これによつて、焼結体にクラックが発生をより効果的に抑制できる。また、酸素の混入を防止するために、大気の侵入を防ぎ、機械粉砕後の酸素濃度を 1500wtppm以下、特に機械粉砕後の酸素濃度を lOOOwtppm以下、さら〖こは機械粉砕後の酸素濃度が 500wtppm以下とすることが望ま、。酸素の混入により発生する酸化物、すなわち Sb又は Teの酸ィ匕物、さらには後述する添加元素である Ag 、 In、 Ge、 Ga、 Ti、 Au、 Pt、 Pdから選択した 1種以上の元素からなる酸化物の形成を減少させ、これらの酸ィ匕物を起点とするアーキングの発生を、抑制することができる

[0018] 一般に、 Sb— Te系合金は粘性が高いので、機械粉砕の際に粉砕治具に大量に付着し、また粉末相互が接触して粉末粒子が圧延されるという現象が起きる。したがつて、長時間粉砕を行うと扁平状 (平板状)の粒子が形成されると同時に、： m以下の粒度の微紛も形成されるとヽぅ問題がある。

なお、本明細書では短軸対長軸が 1： 10以上のものを便宜的に平板状と定義する。この粒子は粗大であるので、粉砕粉とは別個のものとして区分する。平板状粒子は粒形状が大きくなり、粒子の不均一性の原因となるので焼結体には使用できず、原料歩留まりの悪ィ匕をもたらす。

[0019] 前記アーキング又は焼結体のクラックの発生を防止するためには、機械粉砕により生ずる平板状粒子の量が、粉末の全体量の 10%以下であることが望ましい。

このような扁平状 (平板状)の粒子の発生を防止するためには、 50 μ m以上の粗大粒が選択的に粉砕されるような条件下で、機械粉砕を行うことが望ましい。

この状態では 50 μ m未満の粒はほとんど粉砕されず球状のままの状態なので酸ィ匕しずらく好適である。そしてまた、機械粉砕を機械粉砕により生ずる平板状粒子の量が粉末の全体量の 10%以下となる状態で機械粉砕を停止することが望ましい。

[0020] 本発明の焼結用 Sb— Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲットには、添加元素として、 Ag、 In、 Ge、 Ga、 Ti、 Au、 Pt、 Pdから選択した 1種以上の元素を 25at%以下含有させることができる。これによつて、結晶粒が微細で強度が高い Sb—Te系合金焼結体スパッタリングターゲットを得ることができる。前記 25at%以下の数値は好適な条件を示すものであって、上記の元素添加量の数値に限定される必要がないことは理解されるべきである。目的に応じて、この数値外の条件で添加されることは当然可能であり、本願発明はこれらを包含するものである一般に、スパッタリング後のエロージョン面は、表面粗さ Raが 1 μ m以上の粗い面となり、スパッタリングの進行と共にさらに粗くなる傾向になる力本発明の Sb—Te系合金スパッタリングターゲットについては、スパッタリングした後のエロージョン面の表面粗さ Raが 0. 以下になるという、極めて特異な Sb—Te系合金スパッタリングターゲットが得られる。

[0021] このように、均一微細な結晶構造のターゲットは、スパッタエロージヨンによる表面凹凸が減少し、ターゲット上面へのリデポ (再付着物)膜剥離によるパーティクル発生が抑制できる。

また、組織微細化によりスパッタ膜も面内及びロット間の組成変動が抑えられ、相変化記録層の品質が安定するというメリットがある。そして、このようにスパッタリングの際の、パーティクルの発生、異常放電、ノジュールの発生等を効果的に抑制することができる。

[0022] また、本発明の Sb—Te系スパッタリングターゲットにおいて、さらに重要なことは抗折力が 60MPa以上に向上させることができる。このように機械的強度を著しく向上させることにより、ターゲットのクラック又は割れの発生を効果的に防止することができるさらに、本発明の Sb—Te系スパッタリングターゲットにおいて、酸素含有量を 1500 ppm以下、特に lOOOppm以下さらには、酸素含有量を 500ppm以下とすることができる。このような酸素の低減は、パーティクルの発生や異常放電の発生をさらに低減することができる。

[0023] 結晶粒が微細で強度が高い本発明の Sb—Te系スパッタリングターゲットの製造に使用する粉末は、 0. 5m²Zg以上さらには 0. 7m²Zg以上の比表面積 (BET)を持つ粉末を使用することができる。

Sb—Te系スパッタリングターゲットとしては、 Ag、 In、 Ge、 Ga、 Ti、 Au、 Pt、 Pdから選択した 1種以上の元素を 25at%以下含有させることができ、例えば Ag— In— Sb —Te合金又は Ge— Sb—Te合金力なる相変化記録層用スパッタリングターゲットに有効である。

上記に示す付随的かつ付加的な要件は、必ずしも発明の主たる構成要件に組み入れられるものではないことは理解されるべきである。すなわち、ターゲットの必要とされる性質又は用途に応じて任意に採用することができる要件である。

実施例

[0024] 本発明の実施例につ!、て説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想の範囲内で、実施例以外の態様あるいは変形を全て包含するものである。また、以下の実施例は、本願発明が容易に理解されかつ実施可能なように、本願請求の範囲に記載する条件を全て含む好適な例として記載されている。しかし、これらの条件の全て含むことが発明の要件とされるべきではない。すなわち、実施例の一部の条件であっても、公知技術が存在しない限り、発明が成立することは理解されるべきである。

[0025] (実施例 1)

Ge Sb Te (at%)合金原料を、ガスアトマイズ装置を使用し、ノズル径 2.

22. 2 22. 2 55. 6

OOmm φ、噴射ガスとしてアルゴンを使用し、 780° C、 50kgfZcm³の圧力で噴射しアトマイズ粉を製造 (以下の実施例及び比較例でも同様の条件でアトマイズ粉を製造)した。

このガスアトマイズ粉をさらに、機械粉砕用の機器である振動ボールミルに導入し、雰囲気ガスとして Arの不活性ガスを用いて大気に暴露することなく機械粉砕を行つた。機械粉砕時間は 30分である。この機械粉砕後の酸素含有量は、 350wtppmであった。また、最大粒径は 39 mであり、均質な粒度の粉末が得られた。

これによつて得られた粉末の SEM写真（画像）を図 1に示す。図 1のスケールは図内に示した通りである。図 1に示す通り、きれいな球形の粉末が得られた。なお、平板状粒子量は 6%であった。

[0026] さらに、この機械粉砕後の粉末をホットプレスした。この結果、相対密度は 100%、抗折カは 70MPaとなり、極めて高い強度をもつ焼結体 (ターゲット）が得られた。そして、クラックの発生は全くみとめられな力つた。

このターゲットを用いてスパッタリングを実施した。この結果、アーキングの発生がなく、 10kW.hr後の平均パーティクル発生数は 25個であり、スパッタリングを実施した後のエロージョン面の表面粗さ Raが 0. 4 mであった。以上の結果を、表 1に示す。なお、以下の実施例についても、同様に表 1に示す。なお、下記表 1において、 GST は Ge Sb Te (at%)合金材料を、 AISTは Ag In Sb Te (at%)合金材

22. 2 22. 2 55. 6 5 5 70 20 料を、 AIST— 2は Ag In Sb Te (at%)合金材料を示す。

5 30 60 5

[0027] [表 1]

[0028] (実施例 2)

22. 2 22. 2 55. 6

OOmm φ、噴射ガスとしてアルゴンを使用して 780° Cで噴射しアトマイズ粉を製造した。

このガスアトマイズ粉をさらに、機械粉砕用の機器である振動ボールミルに導入し、雰囲気ガスとして Arの不活性ガスを用いて機械粉砕を行った。なお、詰め替え時に大気に暴露した。機械粉砕時間は 30分である。この機械粉砕後の酸素含有量は 97 Owtppmであった。また、最大粒径は 43 mであり、均質な粒度の粉末が得られた。なお、平板状粒子量は 6%であった。

さらに、この機械粉砕後の粉末をホットプレスした。この結果、相対密度は 100%、抗折カは 68MPaとなり、極めて高い強度をもつ焼結体 (ターゲット）が得られた。そして、クラックの発生は全くみとめられな力つた。

このターゲットを用いてスパッタリングを実施した。この結果、アーキングの発生がなく、 10kW.hr後の平均パーティクル発生数は 31個であり、スパッタリングを実施した後のエロージョン面の表面粗さ Raが 0. 4 μ mであった。

[0029] (実施例 3) Ge Sb Te (at%)合金原料を、ガスアトマイズ装置を使用し、ノズル径 2.

22. 2 22. 2 55. 6

このガスアトマイズ粉をさらに、機械粉砕用の機器である振動ボールミルに導入し、雰囲気ガスとして Arの不活性ガスを用いて機械粉砕を行った。機械粉砕時間は 10 分である。この機械粉砕後の酸素含有量は 210wtppmであった。また、最大粒径は 85 mであり、均質な粒度の粉末が得られた。なお、平板状粒子量は 2%であった。さらに、この機械粉砕後の粉末をホットプレスした。この結果、相対密度は 100%、抗折カは 65MPaとなり、極めて高い強度をもつ焼結体 (ターゲット）が得られた。そして、クラックの発生は全くみとめられな力つた。

このターゲットを用いてスパッタリングを実施した。この結果、アーキングの発生がなく、 10kW.hr後の平均パーティクル発生数は 30個であり、スパッタリングを実施した後のエロージョン面の表面粗さ Raが 0. 5 μ mであった。

(実施例 4)

22. 2 22. 2 55. 6

00mm φ、噴射ガスとしてアルゴンを使用して 780° Cで噴射しアトマイズ粉を製造した。

このガスアトマイズ粉をさらに、機械粉砕用の機器である振動ボールミルに導入し、雰囲気ガスとして Arの不活性ガスを用いて機械粉砕を行った。機械粉砕時間は 60 分である。なお、詰め替え時に大気に曝露した。この機械粉砕後の酸素含有量は 14 OOwtppmであった。また、最大粒径は 31 μ mであり、均質な粒度の粉末が得られた。なお、平板状粒子量は 9%であった。

このターゲットを用いてスパッタリングを実施した。この結果、アーキングの発生がなく、 10kW.hr後の平均パーティクル発生数は 38個であり、スパッタリングを実施した後のエロージョン面の表面粗さ Raが 0. 4 μ mであった。 [0031] (実施例 5)

Ag In Sb Te (at%)合金原料を、ガスアトマイズ装置を使用し、ノズル径 2. 00

5 5 70 20

mm φ、噴射ガスとしてアルゴンを使用して 514。 Cで噴射し、ガスアトマイズ粉を製し 7こ。

このガスアトマイズ粉をさらに、機械粉砕用の機器である振動ボールミルに導入し、雰囲気ガスとして Arの不活性ガスを用いて大気に暴露することなく機械粉砕を行つた。機械粉砕時間は、 30分である。このガスアトマイズ及び機械粉砕後の酸素含有量は 120wtppmであった。また最大粒径は 31 μ mであり均質な粒度の粉末が得られた。

さらに、この機械粉砕後の粉末をホットプレスした。この結果、相対密度は 98%、抗折力は 72. OMPaとなり、極めて高い強度をもつ焼結体 (ターゲット）が得られた。そして、クラックの発生は全くみとめられな力た。

このターゲットを用いてスパッタリングを実施した。この結果、アーキングの発生がなく、 10kW.hr後のパーティクル数は 20個であった。また、スパッタリングを実施した後のエロージョン面の表面粗さ Raが 0. 3 μ mであった。

[0032] (比較例 1)

22. 2 22. 2 55. 6

このガスアトマイズ粉をさらに、機械粉砕用の機器である振動ボールミルに導入し、雰囲気ガスとして Arの不活性ガスを用いて機械粉砕を行った。機械粉砕時間は 5分である。この機械粉砕後の酸素含有量は 300wtppmであった。また、最大粒径は 30 O /z mと非常に大きくなつた。なお、平板状粒子量は 2%であった。

さらに、この機械粉砕後の粉末をホットプレスした。この結果、相対密度は 97%、抗折力は 50MPaとなり、抗折力が低い焼結体 (ターゲット）が得られた。そして、クラックの発生が認められた。

このターゲットを用いてスパッタリングを実施した。この結果、アーキングの発生があり、 10kW.hr後の平均パーティクル発生数は 61個と増加した。また、スパッタリングを実施した後のエロージョン面の表面粗さ Raが 0. 6 mと悪力つた。以上の結果を、表 2に示す。なお、以下の比較例についても、同様に表 2に示す。なお、下記表 2において、 GSTは Ge Sb Te (at%)合金材料を、 AISTは Ag In Sb Te (

22. 2 22. 2 55. 6 5 5 70 20 at%)合金材料を示す。

[0033] [表 2]

[0034] (比較例 2)

22. 2 22. 2 55. 6

このガスアトマイズ粉をさらに、機械粉砕用の機器である振動ボールミルに導入し、雰囲気ガスとして Arの不活性ガスを用 V、て機械粉砕を行った。機械粉砕時間は 12 時間である。この機械粉砕後の酸素含有量は 490wtppmであった。また、最大粒径は 2000 mを超え異常に大きくなつた。なお、平板状粒子量は 40%と非常に多くなつた o

さらに、この機械粉砕後の粉末をホットプレスした。この結果、相対密度は 96%、抗折力は 52MPaとなり、抗折力が低い焼結体 (ターゲット）が得られた。そして、クラックの発生が認められた。

このターゲットを用いてスパッタリングを実施した。この結果、アーキングの発生があり、 lOkW'hr後の平均パーティクル発生数は 150個と非常に増加した。また、スパッタリングを実施した後のエロージョン面の表面粗さ Raが 1. 1 μ mと悪かった。

[0035] (比較例 3)

Ge Sb Te (at%)合金原料を、ガスアトマイズ装置を使用し、ノズル径 2. 00mm φ、噴射ガスとしてアルゴンを使用して 780° Cで噴射しアトマイズ粉を製造した。

このガスアトマイズ粉をさらに、機械粉砕用の機器である振動ボールミルに導入し、大気中で機械粉砕を行った。機械粉砕時間は 30分である。この機械粉砕後の酸素含有量は 2700wtppmであり、著しく増加した。また、最大粒径は 35 μ mであった。なお、平板状粒子量は 8%であった。

さらに、この機械粉砕後の粉末をホットプレスした。この結果、相対密度は 100%、抗折カは 67MPaである焼結体 (ターゲット）が得られた。そして、クラックの発生は認められなかった。

このターゲットを用いてスパッタリングを実施した。この結果、アーキングの発生があり、 10kW.hr後の平均パーティクル発生数は 80個と増加した。また、スパッタリングを実施した後のエロージョン面の表面粗さ Raが 0. 5 μ mであった。

[0036] (比較例 4)

5 5 70 20

mm φ、噴射ガスとしてアルゴンを使用して 780° Cで噴射しアトマイズ粉を製造したこのガスアトマイズ粉をさらに、機械粉砕用の機器である振動ボールミルに導入し、大気中で機械粉砕を行った。機械粉砕時間は 30分である。この機械粉砕後の酸素含有量は 1900wtppmであり、著しく増加した。また、最大粒径は 31 μ mであった。なお、平板状粒子量は 4%であった。

さらに、この機械粉砕後の粉末をホットプレスした。この結果、相対密度は 98%、抗折力は 70MPaである焼結体 (ターゲット）が得られた。クラックの発生は認められなかつた o

このターゲットを用いてスパッタリングを実施した。この結果、アーキングの発生があり、 10kW.hr後の平均パーティクル発生数は 55個と増加した。また、スパッタリングを実施した後のエロージョン面の表面粗さ Raが 0. 3 μ mであった。

[0037] (比較例 5)

Ag in Sb Te (at%)合金原料を、ガスアトマイズ装置を使用し、ノズル径 2. 00 mm φ、噴射ガスとしてアルゴンを使用して 780° Cで噴射しアトマイズ粉を製造したこのガスアトマイズ粉をさらに、機械粉砕用の機器である振動ボールミルに導入し、雰囲気ガスとして Arの不活性ガスを用いて機械粉砕を行った。機械粉砕時間は 30 分である。この機械粉砕後の酸素含有量は l lOwtppmであった。また、最大粒径は 97 mとやや大きくなつた。なお、平板状粒子量は 25%と多力つた。

さらに、この機械粉砕後の粉末をホットプレスした。この結果、相対密度は 98%、抗折力は 75MPaとなり、抗折力が高い焼結体 (ターゲット）が得られた。クラックの発生は認められなかった。

このターゲットを用いてスパッタリングを実施した。この結果、アーキングの発生があり、 10kW.hr後の平均パーティクル発生数は 40個と増加した。また、スパッタリングを実施した後のエロージョン面の表面粗さ Raが 0. 6 mと悪力つた。以上の結果を、表 2に示す。

[0038] 比較例 1及び 2に示すように、粉砕後の粒子径が大きい場合には、ターゲットの抗折力が低下し、ターゲットにクラックが発生すると共に、パーティクルの増加があった。また比較例 3、 4に示すように、大気中粉砕では酸素が著しく増加し、パーティクルの増加があった。さらに、比較例 5に示すように、 Ag, In, Ge, Ga, Ti, Au, Pt、 Pdのうち 1種以上の元素が 25at%を超える場合は、破砕後の最大粒子径が大きぐその結果エロージョン面の表面粗さ Raが大きくなつてパーティクルが増加した。

これに対し、本発明の Sb—Te系スパッタリングターゲット焼結体は、 Sb— Te系合金のガスアトマイズ粉をさらに機械粉砕して得た粉末の最大粒径が 90 m以下、酸素含有量は 1500ppm以下、また抗折力が 65MPa以上となり、スパッタリング後のェロージヨン面の表面粗さ Raが 0. 5 /z m以下となった。これによつて、ターゲットにクラックが発生することなぐまたパーティクル数は著しく減少し、優れたターゲットを得られることが確認できた。

産業上の利用可能性

[0039] 以上に記載する通り、本発明の粉末を使用することにより、 Sb— Te系合金スパッタリングターゲット組織の均一と微細化が可能となり、焼結ターゲットのクラック発生がなくなり、スパッタリング時にアーキングの発生が抑制できるという優れた効果が得られる。また、スパッタエロージヨンによる表面の凹凸が減少し、ターゲット上面へのリデポ膜剥離によるパーティクル発生が減少するという効果がある。また、このようにターゲット組織を微細化及び均質ィ匕することにより、作製される薄膜の面内及びロット間の組成変動が抑えられ、相変化上の記録層の品質が安定する効果があり、さらにスパッタレートの違いによるノジュールの発生が低減し、結果としてパーティクルの発生が抑えられる。

したがって、焼結用 Sb—Te系合金粉末、特に八₈—111ー31₎—丁6合金又は06— 3 b—Te合金カゝらなる相変化記録層を形成するための Sb—Te系合金スパッタリングターゲット、そのための焼結用 Sb—Te系合金粉末及び焼結用 Sb—Te系合金粉末の製造方法として極めて有用である。

Claims

請求の範囲

[1] Sb—Te系合金のガスアトマイズ粉をさらに機械粉砕して得られる平板状の粗大粒を除いた粉末の最大粒径が 90 m以下であることを特徴とする焼結用 Sb—Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲット。

[2] 機械粉砕後の酸素濃度が 1500wtppm以下であることを特徴とする請求項 1記載の焼結用 Sb— Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターケット。

[3] 機械粉砕後の酸素濃度が lOOOwtppm以下であることを特徴とする請求項 1記載の焼結用 Sb— Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターケット。

[4] 機械粉砕後の酸素濃度が 500wtppm以下であることを特徴とする請求項 1記載の焼結用 Sb—Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターグット。

[5] 粉末の機械粉砕の際に、粉砕治具により付着、圧縮又は圧延されることによって形成される平板状粒子の量力粉末の全体量の 10%以下であることを特徴とする焼結用 Sb—Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲット

[6] 粉末の機械粉砕の際に、粉砕治具により付着、圧縮又は圧延されることによって形成される平板状粒子の量力粉末の全体量の 10%以下であることを特徴とする請求項 1〜4のいずれかに記載の焼結用 Sb— Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲット。

[7] Ag、 In、 Ge、 Ga、 Ti、 Au、 Pt、 Pdから選択した 1種以上の元素を 25at%以下含有することを特徴とする請求項 1〜6のいずれかに記載の焼結用 Sb— Te系合金粉末及びこの粉末を焼結して得た焼結体スパッタリングターゲット。

[8] 請求項 1〜7のいずれかの Sb—Te系合金焼結体スパッタリングターゲットを用いてスパッタリングした後のエロージョン面の表面粗さ Raが 0. 5 μ m以下であることを特徴とする Sb—Te系合金スパッタリングターゲット。

[9] Sb—Te系合金を溶解した後、ガスアトマイズによりアトマイズ粉とし、これをさらに、大気に暴露することなく不活性雰囲気中で機械粉砕することを特徴とする請求項 1〜 8のいずれかに記載の焼結体スパッタリングターゲット用 Sb— Te系合金粉末の製造方法。