スパッタリングターゲット
【課題】ターゲット割れの発生を抑制することができるスパッタリングターゲットを提供することを課題とする。
【解決手段】金属間化合物域の鋳塊を粉砕して得たＩｎを主成分とする主粉末と、前記主粉末とは異なる成分組成の副粉末を混合、焼結して所定の成分組成となるようにして製造されるスパッタリングターゲットであり、その含有成分中の不可避的不純物であるＳｉ、Ａｌ、Ｆｅの合計含有量が、３００質量ｐｐｍ以下であることを特徴とする。また、金属間化合物はＩｎと、ＣｏとＮｉから選ばれる１種以上を含む。
【解決手段】金属間化合物域の鋳塊を粉砕して得たＩｎを主成分とする主粉末と、前記主粉末とは異なる成分組成の副粉末を混合、焼結して所定の成分組成となるようにして製造されるスパッタリングターゲットであり、その含有成分中の不可避的不純物であるＳｉ、Ａｌ、Ｆｅの合計含有量が、３００質量ｐｐｍ以下であることを特徴とする。また、金属間化合物はＩｎと、ＣｏとＮｉから選ばれる１種以上を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔開け記録方式の光情報記録媒体用の記録膜や、熱リソグラフィー用のマスク膜を形成するために用いられるスパッタリングターゲットに関するものである。尚、本明細書では、孔開け記録方式の光情報記録媒体用の記録膜の例示を中心に説明するが、熱リソグラフィー用のマスク膜の場合も同様である。
【背景技術】
【０００２】
近年、光情報記録媒体として、赤色レーザーを使用した追記型光ディスクのＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒに代わり、青色レーザーを使用した次世代型と呼ばれる追記型光ディスクのＢＤ−Ｒが採用され始めている。ＢＤ−Ｒの記録膜としては、一般にはＡｌ、Ａｇ、Ｃｕなどが用いられるが、発明者らが鋭意、実験、研究を重ねてきた結果、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる1種類以上の元素を２０〜６５原子％含有したＩｎ合金を用いることが、反射率（初期反射率）が高いうえに、８Ｔ信号の高Ｃ／Ｎ比が実現できることが解り、先に特許出願している。
【０００３】
ＢＤ−Ｒの記録膜として、例えばＣｏを添加元素とするＩｎ合金を用いた場合、Ｃｏの含有量は４０原子％以上とすることが、光ディスクの特性面から考えると望ましい。しかしながら、その記録膜を形成するために用いるスパッタリングターゲットの製造に、一般に用いられる溶解法を採用すると、その溶解温度が１３００℃以上となり（図１参照）、低融点のＩｎが蒸発してしまう一方Ｃｏが溶け残り、合金組成を制御したスパッタリングターゲットの製造が不可能となってしまう問題を生じた。そのため、一般に用いられるもう一つの製造法である粉末法を適用し、スパッタリングターゲットを製造する必要がある。
【０００４】
しかしながら、Ｉｎ自体が非常に軟らかいため、アトマイズ法（溶融後にノズルから流出する溶湯にガスを吹き付けて液滴を凝固させて粉末を作る方法）で粉末を作ろうとしても、粉末を得ることはできない。
【０００５】
そこで、発明者らが考えついたのが、一旦、溶解法で、製造可能な組成域内の金属間化合物でなる鋳塊を製造し、その鋳塊を粉砕して主粉末とし、その主粉末だけでは所定の最終成分組成とするには足りない含有量分の成分(元素）を、別途準備する副粉末で補う方法である。金属間化合物は２種類以上の金属によって構成される化合物であり、成分元素と異なる特有の物理的・化学的性質を示す。例えば、Ｉｎ−Ｃｏ系合金における金属間化合物Ｃｏ３Ｉｎ鋳塊は高硬度を有し、粉砕することにより粒径のばらつきが小さい主粉末を得ることができる。これら主粉末と副粉末を混合し、焼結することで、所定の成分組成のスパッタリングターゲットを製造することが可能となる。
【０００６】
Ｉｎを含有するスパッタリングターゲットとしては、特許文献１や特許文献２に記載されたものがあるが、その何れもが磁性特性の低下抑制効果やスパッタリング時のパーティクル抑制効果を目的として考えられた技術に基づく特許出願であり、Ｉｎ合金スパッタリングターゲットの割れ発生に伴う製造時の歩留まり低下の改善に着目した技術に関する特許出願ではない。
【０００７】
特許文献１には、磁気メモリ用途に有用な磁気特性を有する低酸素含有合金及びこの合金で形成するスパッタリングターゲットに関する技術が記載されており、Ｉｎを含有するスパッタリングターゲットとしては、ＭｎとＩｎからなるスパッタリングターゲットが記載されている。また、このスパッタリングターゲットは単に溶解鋳造法により製造されたスパッタリングターゲットである。
【０００８】
特許文献２には、光記録媒体用のＧｅ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ合金スパッタリングターゲットとその合金の記録膜を有する光記録媒体に関する技術が記載されているが、そのスパッタリングターゲットは、Ｉｎの成分比が１〜１０原子％と低く、また、単なる粉末法により製造されたものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１１１９６３号公報
【特許文献２】再公表特許ＷＯ２００５／００５６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解消せんとしてなされたもので、単なる溶解法や粉末法といった製造方法だけでは製造できない成分組成のスパッタリングターゲットの製造ができるうえに、ターゲット自体に発生する可能性のあるターゲット割れの発生を抑制することができるスパッタリングターゲットを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、金属間化合物域の鋳塊を粉砕して得たＩｎを主成分とする主粉末と、前記主粉末とは異なる成分組成の副粉末を混合、焼結して所定の成分組成となるようにして製造されるスパッタリングターゲットであり、その含有成分中の不可避的不純物であるＳｉ、Ａｌ、Ｆｅの合計含有量が、３００質量ｐｐｍ以下であることを特徴とするスパッタリングターゲットである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、Ｉｎと、ＣｏとＮｉから選ばれる１種類以上を含む金属間化合物を含有することを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲットである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、Ｃｏを、２０〜６５原子％含有することを特徴とする請求項１または２記載のスパッタリングターゲットである。
【００１４】
請求項４記載の発明は、更に、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｂｉから選ばれる１種類以上を含むことを特徴とする請求項２または３記載のスパッタリングターゲットである。
【００１５】
請求項５記載の発明は、酸素含有量が３０００質量ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスパッタリングターゲットである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のスパッタリングターゲットによると、単なる溶解法や粉末法といった製造方法だけで製造することが困難なＩｎを主成分とするスパッタリングターゲットの製造が確実にできるうえに、割れの起点となるＳｉ、Ａｌ、Ｆｅといった不可避的不純物の含有量を抑制することで、ターゲット自体に発生する可能性のあるターゲット割れの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施形態に基づいて更に詳細に説明する。
【００１８】
本発明のスパッタリングターゲットは、単に、一般のスパッタリングターゲットの製造に用いられる溶解法や粉末法といった製造法で製造するのではなく、溶解法や粉末法を組み合わせた製造法で製造する。
【００１９】
例えば、Ｃｏを４０原子％以上含有するＩｎ合金のスパッタリングターゲットを製造することを考えた場合、先に説明したように溶解法で一度に製造することはできない。そのため、一旦、溶解法で製造することが可能な組成域内の鋳塊を、溶解法鋳造で製造する。次に、この鋳塊を粉砕機等で粉砕して主粉末とする。粒径の揃った主粉末を得るためには、強度を有する金属間化合物（ＣｏＩｎ３＝Ｉｎ−２５Ｃｏ）が得られる組成域の鋳塊を製造する必要がある。
【００２０】
この主粉末だけでは、所定の最終成分組成のスパッタリングターゲットを製造することはできないので、不足する含有量分の成分（元素）を何らかの手段で補う必要がある。そのため、必要な成分の副粉末（例えば、Ｃｏ粉末）を準備する。この主粉末に、副粉末を適宜比率だけ加え混合した後、焼結することで、所定の最終成分組成のスパッタリングターゲットを製造することができる。
【００２１】
本発明のスパッタリングターゲットがＩｎを主成分とする理由は、従来から記録膜（熱リソグラフィー用のマスク膜を含む。以下、特に断りのない限り記録膜と記載したものは熱リソグラフィー用のマスク膜を含む。）の製造に用いられているＡｌ、Ａｇ、Ｃｕなどの他の金属に比べてＩｎの融点（融点：１５６．６℃）が格段に低いため、形成されるＩｎ合金の記録膜が、容易に溶融、変形し、低いレーザーパワーでも優れた記録特性を発揮することができるからである。また、青色レーザーを使用する次世代型の追記型光ディスクであるＢＤ−Ｒなどへの適用を考えた場合、従来から採用されていたＡｌ合金などでは記録マークの形成が困難となる可能性があるが、Ｉｎ合金ではこのような可能性は全くないからである。
【００２２】
尚、スパッタリングターゲット中のＩｎの含有量は、形成される記録膜の記録特性を十分に発揮させるには３０原子％以上とすることが好ましく、またより好ましくは４５原子％以上、特に好ましくは５０原子％以上とする。
【００２３】
Ｉｎと共に、スパッタリングターゲット中に含有させる主要な元素は、ＣｏやＮｉであるが、このＣｏとＮｉのうち１種以上を含有させることにより、形成される記録膜を、反射率（特に初期反射率）が高く、且つ８Ｔ信号のＣ／Ｎ比が高いものとすることができる。尚、その詳細なメカニズムは明確でないが、ＣｏやＮｉの含有によって、形成される記録膜の超表面平滑性、微細組織、表面張力調整が同時に実現されるものと推定される。
【００２４】
スパッタリングターゲットにＣｏを含有させる場合、その含有量は２０〜６５原子％とすることが好ましい。含有量が２０原子％未満では、形成される記録膜の表面平滑性が十分ではなくなるため、比較的メディアノイズが高くなってしまい十分な高Ｃ／Ｎが得られず、好ましいとはいえない。また、含有量が６５原子％を超えると、Ｉｎの低融点の特徴を損なうこととなり、形成される記録膜の記録感度が劣化（高Ｃ／Ｎを得るための記録レーザーパワーが増大）するため、好ましいとはいえない。
【００２５】
また、スパッタリングターゲットにＮｉを含有させる場合も同様のことがいえ、その含有量も２０〜６５原子％とすることが好ましい。複合添加する場合は、それらの合計含有量も２０〜６５原子％とすることが好ましい。
【００２６】
尚、スパッタリングターゲットには、ＣｏやＮｉ以外に、他の元素を含有させることもできるが、その添加元素がＰｔやＡｕの場合、形成される記録膜の超表面平滑性に効果を発揮するものの、それらの添加によって形成される記録膜の反射率が、ＣｏやＮｉの添加と比べて低くなる。また、Ｖを添加した場合、ＰｔやＡｕを添加した場合とは逆に、形成される記録膜の高反射率は確保できるものの、記録膜の超表面平滑性がＣｏやＮｉの添加と比べて劣るものとなり、十分な高Ｃ／Ｎが得られなくなる。
【００２７】
更に、スパッタリングターゲットには、ＩｎにＣｏやＮｉを添加した上で、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｂｉから選ばれる１種類以上の元素を添加することもできる。それらの含有量は、１９原子％以下とすることが好ましい。スパッタリングターゲットにこれらの添加元素を含有させることにより、形成される記録膜のジッター値を低減させることができる。尚、ジッター値とは、記録した信号マークエッジ位置の不確定さの指標であり、エッジの立ち上がり／立ち下り位置の分布を求め、それを正規分布としたときの分散（σ）に相当する値である。ジッター値を低減できるメカニズムは必ずしも明らかではないが、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｂｉは、融点を上げずに低熱伝導率化による横方向の熱滲みの抑制を実現していると推察される。
【００２８】
前記したように、本発明のスパッタリングターゲットは、複雑な製造方法で製造される、まず、溶解法で製造することが可能な組成域内の鋳塊を、真空溶解法などで製造することとなるが、その製造にあたって、雰囲気中のガス成分や溶解炉成分といった不可避的不純物が混入することが考えられる。また、混合、焼結時にもこれら不可避的不純物は混入することが考えられる。本発明のスパッタリングターゲットは、これらの不可避的不純物のうちＳｉ、Ａｌ、Ｆｅの合計含有量が３００質量ｐｐｍ以下となるものとする。また、酸素の含有量は３０００質量ｐｐｍ以下とすることが好ましい。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の発明例および比較例について説明する。尚、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術範囲に含まれる。
【００３０】
発明例では、製造可能な組織域内の金属化合物でなる鋳塊を製造した。製造した鋳塊の成分組成は、Ｉｎ−２５Ｃｏ−１５Ｎｉ（原子％）である。この鋳塊の製造に使用した炉は真空誘導溶解炉（ＶＩＦ）であり、黒鉛るつぼを用いて、不活性雰囲気のＡｒの圧力：９．３×１０４Ｐａ、温度：１２９０℃の条件下で、黒鉛鋳型内に鋳造した。次に、得られた鋳塊を粉砕して主粉末とした。粉砕は、ジョークラッシャーで粗粉砕した後、株式会社奈良機械製作所製のＭ−４型自由粉砕機で微粉砕を行うことにより実施した。
【００３１】
前記したように、主粉末の成分組成はＩｎ−２５Ｃｏ−１５Ｎｉ（原子％）であるのに対し、製造しようとするスパッタリングターゲットの所定の最終成分組成はＩｎ−４０．３Ｃｏ−１１．９Ｎｉ−５．０Ｓｎ（原子％）であるので、主粉末の成分だけでは不足する含有量分の成分（元素）を補うため、副粉末としてＣｏ粉末（ＵＭＩＣＯＲＥ製、Ｃｏ Ｐｏｗｄｅｒ ４００Ｍｅｓｈ）とＳｎ粉末（山石金属製、ＡＴ−Ｓｎ Ｎｏ．２００）を準備した。この主粉末に対し、副粉末であるＣｏ粉末、Ｓｎ粉末を混合し、Ｖミキサーで２０回転／分、４５分間回転させることにより混合粉とした。尚、主粉末の成分組成で、Ｎｉの原子％が１５原子％であるのに対し、製造しようとするスパッタリングターゲットの所定の最終成分組成で、Ｎｉの原子％が１１．９原子％であるのは、副粉末の混合により、総原子量中のＣｏとＳｎの原子％が増えることに伴い、Ｎｉの原子％が相対的に減るためである。
【００３２】
この混合粉を焼結することで、目的のスパッタリングターゲットを製造した。焼結に用いた焼結機は、住友重機械工業株式会社製の放電プラズマ焼結機ＳＰＳ−３．２０Ｍｋ−４であり、黒鉛製型φ２１０ｍｍを使用し、加熱温度：３９０℃、加圧力：５０ＫＮで、スパッタリングターゲットを製造した。
【００３３】
表１に示す発明例１〜４では、母合金溶解時のるつぼを黒鉛るつぼとすることで不可避的不純物であるＳｉ、Ａｌの含有量や、酸素の含有量を低減した。また、ジョークラッシャーでの粗粉粉砕後の磁選を行うことや微粉砕時間を極力短縮することで不可避的不純物であるＦｅの含有量を低減した。尚、発明例１〜４で、不可避的不純物の含有量に差があるのはこれらの製造条件を調整したためである。特に、Ａｌの含有量で差があるのは、黒鉛るつぼを用いても、その前のバッチでアルミナるつぼから交換した場合にクリーニング状態でばらつきがでるため、その条件を想定して調整したためである。また、酸素の含有量の差は、大気中で粉砕を行うため、粉砕時の酸化度のばらつきで変動があるためである。それに対し、比較例１と２では、母合金溶解時のるつぼをアルミナ、シリカるつぼとし、ジョークラッシャーでの粗粉粉砕後の磁選を行わず、微粉砕時間も発明例１〜４より長時間とし、不可避的不純物であるＳｉ、Ａｌ、Ｆｅの含有量や、酸素の含有量の低減のための対策を実施しなかった。
【００３４】
また、発明例１〜４と、比較例１の場合、Ｉｎ−２５Ｃｏ−１５Ｎｉ（原子％）の成分組成の主粉末：５４００ｇに対し、Ｃｏ粉末：９１０ｇ、Ｓｎ粉末：４７０ｇを混合して混合粉とした。比較例２の場合、Ｉｎ−２５Ｃｏ−１５Ｎｉ−３Ｓｎ（原子％）の成分組成の粉末にＣｏ粉末とＳｎ粉末を混合して主粉末とし、その主粉末：５４００ｇに対し、Ｃｏ粉末：８００ｇ、Ｓｎ粉末：２４０ｇを混合して混合粉とした。これらの混合粉を用いて夫々のスパッタリングターゲットを製造した。尚、前記の値は、スパッタ装置によって最終的なターゲット形状も変わるため、多少は変動する。
【００３５】
表１には、スパッタリングターゲットの不可避的不純物のうち、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ夫々の含有量と、それらの合計含有量、Ｏ（酸素）含有量を夫々示す。表１に示す各数値の単位は質量ｐｐｍであり、Ｓｉは吸光法、Ａｌはフレームレス原子吸光法、ＦｅはＩＣＰ分析法、Ｏは不活性ガス融解法を用いて分析した。表１中の不等号（＜）で示した数値は、上に示した夫々の分析法で分析可能な検出下限値未満であったことを示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
発明例１〜４、比較例１、２の夫々を調査したところ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅの合計含有量が、３００質量ｐｐｍ以下の発明例１〜４ではターゲット割れが発生しなかったが、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅの合計含有量が、３００質量ｐｐｍを超えた比較例１、２ではターゲット割れが発生した。また、同様に、酸素含有量が３０００質量ｐｐｍ以下の発明例１〜４ではターゲット割れが発生しなかったが、酸素含有量が３０００質量ｐｐｍを超えた比較例１、２ではターゲット割れが発生した。
【００３８】
ターゲット割れが発生した比較例１、２について、そのターゲット割れの発生原因を調査するため、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて組織観察を行った。図２に比較例１の１０００倍での反射電子像写真を、図３に比較例２の１０００倍での反射電子像写真を夫々示す。写真の○囲み数字で示す夫々の箇所についてＥＤＸ分析し、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｏの含有量を調べた結果を表２に示すが、写真では黒地の○囲み数字１で示す箇所でＳｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｏが多量に検出された。尚、表２に示す各数値の単位も質量ｐｐｍである。
【００３９】
【表２】
【００４０】
ビッカーズ硬さを調べたところ、比較例１、２ともに写真の○囲み数字２〜４で示す箇所では３００〜４００であったのに対し、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｏが多量に検出された写真の○囲み数字１で示す箇所では５０〜１００であり、密度の低い相となっていた。ターゲット割れが発生した部位のミクロ組織を光学顕微鏡で観察したところ、このＳｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｏが多量に検出された不純物が多い相がターゲット割れ発生の起点となっていることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】Ｉｎ―Ｃｏの状態図である。
【図２】走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影した比較例１の１０００倍での反射電子像写真である。
【図３】走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影した比較例２の１０００倍での反射電子像写真である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔開け記録方式の光情報記録媒体用の記録膜や、熱リソグラフィー用のマスク膜を形成するために用いられるスパッタリングターゲットに関するものである。尚、本明細書では、孔開け記録方式の光情報記録媒体用の記録膜の例示を中心に説明するが、熱リソグラフィー用のマスク膜の場合も同様である。
【背景技術】
【０００２】
近年、光情報記録媒体として、赤色レーザーを使用した追記型光ディスクのＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒに代わり、青色レーザーを使用した次世代型と呼ばれる追記型光ディスクのＢＤ−Ｒが採用され始めている。ＢＤ−Ｒの記録膜としては、一般にはＡｌ、Ａｇ、Ｃｕなどが用いられるが、発明者らが鋭意、実験、研究を重ねてきた結果、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる1種類以上の元素を２０〜６５原子％含有したＩｎ合金を用いることが、反射率（初期反射率）が高いうえに、８Ｔ信号の高Ｃ／Ｎ比が実現できることが解り、先に特許出願している。
【０００３】
ＢＤ−Ｒの記録膜として、例えばＣｏを添加元素とするＩｎ合金を用いた場合、Ｃｏの含有量は４０原子％以上とすることが、光ディスクの特性面から考えると望ましい。しかしながら、その記録膜を形成するために用いるスパッタリングターゲットの製造に、一般に用いられる溶解法を採用すると、その溶解温度が１３００℃以上となり（図１参照）、低融点のＩｎが蒸発してしまう一方Ｃｏが溶け残り、合金組成を制御したスパッタリングターゲットの製造が不可能となってしまう問題を生じた。そのため、一般に用いられるもう一つの製造法である粉末法を適用し、スパッタリングターゲットを製造する必要がある。
【０００４】
しかしながら、Ｉｎ自体が非常に軟らかいため、アトマイズ法（溶融後にノズルから流出する溶湯にガスを吹き付けて液滴を凝固させて粉末を作る方法）で粉末を作ろうとしても、粉末を得ることはできない。
【０００５】
そこで、発明者らが考えついたのが、一旦、溶解法で、製造可能な組成域内の金属間化合物でなる鋳塊を製造し、その鋳塊を粉砕して主粉末とし、その主粉末だけでは所定の最終成分組成とするには足りない含有量分の成分(元素）を、別途準備する副粉末で補う方法である。金属間化合物は２種類以上の金属によって構成される化合物であり、成分元素と異なる特有の物理的・化学的性質を示す。例えば、Ｉｎ−Ｃｏ系合金における金属間化合物Ｃｏ３Ｉｎ鋳塊は高硬度を有し、粉砕することにより粒径のばらつきが小さい主粉末を得ることができる。これら主粉末と副粉末を混合し、焼結することで、所定の成分組成のスパッタリングターゲットを製造することが可能となる。
【０００６】
Ｉｎを含有するスパッタリングターゲットとしては、特許文献１や特許文献２に記載されたものがあるが、その何れもが磁性特性の低下抑制効果やスパッタリング時のパーティクル抑制効果を目的として考えられた技術に基づく特許出願であり、Ｉｎ合金スパッタリングターゲットの割れ発生に伴う製造時の歩留まり低下の改善に着目した技術に関する特許出願ではない。
【０００７】
特許文献１には、磁気メモリ用途に有用な磁気特性を有する低酸素含有合金及びこの合金で形成するスパッタリングターゲットに関する技術が記載されており、Ｉｎを含有するスパッタリングターゲットとしては、ＭｎとＩｎからなるスパッタリングターゲットが記載されている。また、このスパッタリングターゲットは単に溶解鋳造法により製造されたスパッタリングターゲットである。
【０００８】
特許文献２には、光記録媒体用のＧｅ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ合金スパッタリングターゲットとその合金の記録膜を有する光記録媒体に関する技術が記載されているが、そのスパッタリングターゲットは、Ｉｎの成分比が１〜１０原子％と低く、また、単なる粉末法により製造されたものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１１１９６３号公報
【特許文献２】再公表特許ＷＯ２００５／００５６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解消せんとしてなされたもので、単なる溶解法や粉末法といった製造方法だけでは製造できない成分組成のスパッタリングターゲットの製造ができるうえに、ターゲット自体に発生する可能性のあるターゲット割れの発生を抑制することができるスパッタリングターゲットを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、金属間化合物域の鋳塊を粉砕して得たＩｎを主成分とする主粉末と、前記主粉末とは異なる成分組成の副粉末を混合、焼結して所定の成分組成となるようにして製造されるスパッタリングターゲットであり、その含有成分中の不可避的不純物であるＳｉ、Ａｌ、Ｆｅの合計含有量が、３００質量ｐｐｍ以下であることを特徴とするスパッタリングターゲットである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、Ｉｎと、ＣｏとＮｉから選ばれる１種類以上を含む金属間化合物を含有することを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲットである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、Ｃｏを、２０〜６５原子％含有することを特徴とする請求項１または２記載のスパッタリングターゲットである。
【００１４】
請求項４記載の発明は、更に、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｂｉから選ばれる１種類以上を含むことを特徴とする請求項２または３記載のスパッタリングターゲットである。
【００１５】
請求項５記載の発明は、酸素含有量が３０００質量ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスパッタリングターゲットである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のスパッタリングターゲットによると、単なる溶解法や粉末法といった製造方法だけで製造することが困難なＩｎを主成分とするスパッタリングターゲットの製造が確実にできるうえに、割れの起点となるＳｉ、Ａｌ、Ｆｅといった不可避的不純物の含有量を抑制することで、ターゲット自体に発生する可能性のあるターゲット割れの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施形態に基づいて更に詳細に説明する。
【００１８】
本発明のスパッタリングターゲットは、単に、一般のスパッタリングターゲットの製造に用いられる溶解法や粉末法といった製造法で製造するのではなく、溶解法や粉末法を組み合わせた製造法で製造する。
【００１９】
例えば、Ｃｏを４０原子％以上含有するＩｎ合金のスパッタリングターゲットを製造することを考えた場合、先に説明したように溶解法で一度に製造することはできない。そのため、一旦、溶解法で製造することが可能な組成域内の鋳塊を、溶解法鋳造で製造する。次に、この鋳塊を粉砕機等で粉砕して主粉末とする。粒径の揃った主粉末を得るためには、強度を有する金属間化合物（ＣｏＩｎ３＝Ｉｎ−２５Ｃｏ）が得られる組成域の鋳塊を製造する必要がある。
【００２０】
この主粉末だけでは、所定の最終成分組成のスパッタリングターゲットを製造することはできないので、不足する含有量分の成分（元素）を何らかの手段で補う必要がある。そのため、必要な成分の副粉末（例えば、Ｃｏ粉末）を準備する。この主粉末に、副粉末を適宜比率だけ加え混合した後、焼結することで、所定の最終成分組成のスパッタリングターゲットを製造することができる。
【００２１】
本発明のスパッタリングターゲットがＩｎを主成分とする理由は、従来から記録膜（熱リソグラフィー用のマスク膜を含む。以下、特に断りのない限り記録膜と記載したものは熱リソグラフィー用のマスク膜を含む。）の製造に用いられているＡｌ、Ａｇ、Ｃｕなどの他の金属に比べてＩｎの融点（融点：１５６．６℃）が格段に低いため、形成されるＩｎ合金の記録膜が、容易に溶融、変形し、低いレーザーパワーでも優れた記録特性を発揮することができるからである。また、青色レーザーを使用する次世代型の追記型光ディスクであるＢＤ−Ｒなどへの適用を考えた場合、従来から採用されていたＡｌ合金などでは記録マークの形成が困難となる可能性があるが、Ｉｎ合金ではこのような可能性は全くないからである。
【００２２】
尚、スパッタリングターゲット中のＩｎの含有量は、形成される記録膜の記録特性を十分に発揮させるには３０原子％以上とすることが好ましく、またより好ましくは４５原子％以上、特に好ましくは５０原子％以上とする。
【００２３】
Ｉｎと共に、スパッタリングターゲット中に含有させる主要な元素は、ＣｏやＮｉであるが、このＣｏとＮｉのうち１種以上を含有させることにより、形成される記録膜を、反射率（特に初期反射率）が高く、且つ８Ｔ信号のＣ／Ｎ比が高いものとすることができる。尚、その詳細なメカニズムは明確でないが、ＣｏやＮｉの含有によって、形成される記録膜の超表面平滑性、微細組織、表面張力調整が同時に実現されるものと推定される。
【００２４】
スパッタリングターゲットにＣｏを含有させる場合、その含有量は２０〜６５原子％とすることが好ましい。含有量が２０原子％未満では、形成される記録膜の表面平滑性が十分ではなくなるため、比較的メディアノイズが高くなってしまい十分な高Ｃ／Ｎが得られず、好ましいとはいえない。また、含有量が６５原子％を超えると、Ｉｎの低融点の特徴を損なうこととなり、形成される記録膜の記録感度が劣化（高Ｃ／Ｎを得るための記録レーザーパワーが増大）するため、好ましいとはいえない。
【００２５】
また、スパッタリングターゲットにＮｉを含有させる場合も同様のことがいえ、その含有量も２０〜６５原子％とすることが好ましい。複合添加する場合は、それらの合計含有量も２０〜６５原子％とすることが好ましい。
【００２６】
尚、スパッタリングターゲットには、ＣｏやＮｉ以外に、他の元素を含有させることもできるが、その添加元素がＰｔやＡｕの場合、形成される記録膜の超表面平滑性に効果を発揮するものの、それらの添加によって形成される記録膜の反射率が、ＣｏやＮｉの添加と比べて低くなる。また、Ｖを添加した場合、ＰｔやＡｕを添加した場合とは逆に、形成される記録膜の高反射率は確保できるものの、記録膜の超表面平滑性がＣｏやＮｉの添加と比べて劣るものとなり、十分な高Ｃ／Ｎが得られなくなる。
【００２７】
更に、スパッタリングターゲットには、ＩｎにＣｏやＮｉを添加した上で、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｂｉから選ばれる１種類以上の元素を添加することもできる。それらの含有量は、１９原子％以下とすることが好ましい。スパッタリングターゲットにこれらの添加元素を含有させることにより、形成される記録膜のジッター値を低減させることができる。尚、ジッター値とは、記録した信号マークエッジ位置の不確定さの指標であり、エッジの立ち上がり／立ち下り位置の分布を求め、それを正規分布としたときの分散（σ）に相当する値である。ジッター値を低減できるメカニズムは必ずしも明らかではないが、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｂｉは、融点を上げずに低熱伝導率化による横方向の熱滲みの抑制を実現していると推察される。
【００２８】
前記したように、本発明のスパッタリングターゲットは、複雑な製造方法で製造される、まず、溶解法で製造することが可能な組成域内の鋳塊を、真空溶解法などで製造することとなるが、その製造にあたって、雰囲気中のガス成分や溶解炉成分といった不可避的不純物が混入することが考えられる。また、混合、焼結時にもこれら不可避的不純物は混入することが考えられる。本発明のスパッタリングターゲットは、これらの不可避的不純物のうちＳｉ、Ａｌ、Ｆｅの合計含有量が３００質量ｐｐｍ以下となるものとする。また、酸素の含有量は３０００質量ｐｐｍ以下とすることが好ましい。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の発明例および比較例について説明する。尚、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術範囲に含まれる。
【００３０】
発明例では、製造可能な組織域内の金属化合物でなる鋳塊を製造した。製造した鋳塊の成分組成は、Ｉｎ−２５Ｃｏ−１５Ｎｉ（原子％）である。この鋳塊の製造に使用した炉は真空誘導溶解炉（ＶＩＦ）であり、黒鉛るつぼを用いて、不活性雰囲気のＡｒの圧力：９．３×１０４Ｐａ、温度：１２９０℃の条件下で、黒鉛鋳型内に鋳造した。次に、得られた鋳塊を粉砕して主粉末とした。粉砕は、ジョークラッシャーで粗粉砕した後、株式会社奈良機械製作所製のＭ−４型自由粉砕機で微粉砕を行うことにより実施した。
【００３１】
前記したように、主粉末の成分組成はＩｎ−２５Ｃｏ−１５Ｎｉ（原子％）であるのに対し、製造しようとするスパッタリングターゲットの所定の最終成分組成はＩｎ−４０．３Ｃｏ−１１．９Ｎｉ−５．０Ｓｎ（原子％）であるので、主粉末の成分だけでは不足する含有量分の成分（元素）を補うため、副粉末としてＣｏ粉末（ＵＭＩＣＯＲＥ製、Ｃｏ Ｐｏｗｄｅｒ ４００Ｍｅｓｈ）とＳｎ粉末（山石金属製、ＡＴ−Ｓｎ Ｎｏ．２００）を準備した。この主粉末に対し、副粉末であるＣｏ粉末、Ｓｎ粉末を混合し、Ｖミキサーで２０回転／分、４５分間回転させることにより混合粉とした。尚、主粉末の成分組成で、Ｎｉの原子％が１５原子％であるのに対し、製造しようとするスパッタリングターゲットの所定の最終成分組成で、Ｎｉの原子％が１１．９原子％であるのは、副粉末の混合により、総原子量中のＣｏとＳｎの原子％が増えることに伴い、Ｎｉの原子％が相対的に減るためである。
【００３２】
この混合粉を焼結することで、目的のスパッタリングターゲットを製造した。焼結に用いた焼結機は、住友重機械工業株式会社製の放電プラズマ焼結機ＳＰＳ−３．２０Ｍｋ−４であり、黒鉛製型φ２１０ｍｍを使用し、加熱温度：３９０℃、加圧力：５０ＫＮで、スパッタリングターゲットを製造した。
【００３３】
表１に示す発明例１〜４では、母合金溶解時のるつぼを黒鉛るつぼとすることで不可避的不純物であるＳｉ、Ａｌの含有量や、酸素の含有量を低減した。また、ジョークラッシャーでの粗粉粉砕後の磁選を行うことや微粉砕時間を極力短縮することで不可避的不純物であるＦｅの含有量を低減した。尚、発明例１〜４で、不可避的不純物の含有量に差があるのはこれらの製造条件を調整したためである。特に、Ａｌの含有量で差があるのは、黒鉛るつぼを用いても、その前のバッチでアルミナるつぼから交換した場合にクリーニング状態でばらつきがでるため、その条件を想定して調整したためである。また、酸素の含有量の差は、大気中で粉砕を行うため、粉砕時の酸化度のばらつきで変動があるためである。それに対し、比較例１と２では、母合金溶解時のるつぼをアルミナ、シリカるつぼとし、ジョークラッシャーでの粗粉粉砕後の磁選を行わず、微粉砕時間も発明例１〜４より長時間とし、不可避的不純物であるＳｉ、Ａｌ、Ｆｅの含有量や、酸素の含有量の低減のための対策を実施しなかった。
【００３４】
また、発明例１〜４と、比較例１の場合、Ｉｎ−２５Ｃｏ−１５Ｎｉ（原子％）の成分組成の主粉末：５４００ｇに対し、Ｃｏ粉末：９１０ｇ、Ｓｎ粉末：４７０ｇを混合して混合粉とした。比較例２の場合、Ｉｎ−２５Ｃｏ−１５Ｎｉ−３Ｓｎ（原子％）の成分組成の粉末にＣｏ粉末とＳｎ粉末を混合して主粉末とし、その主粉末：５４００ｇに対し、Ｃｏ粉末：８００ｇ、Ｓｎ粉末：２４０ｇを混合して混合粉とした。これらの混合粉を用いて夫々のスパッタリングターゲットを製造した。尚、前記の値は、スパッタ装置によって最終的なターゲット形状も変わるため、多少は変動する。
【００３５】
表１には、スパッタリングターゲットの不可避的不純物のうち、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ夫々の含有量と、それらの合計含有量、Ｏ（酸素）含有量を夫々示す。表１に示す各数値の単位は質量ｐｐｍであり、Ｓｉは吸光法、Ａｌはフレームレス原子吸光法、ＦｅはＩＣＰ分析法、Ｏは不活性ガス融解法を用いて分析した。表１中の不等号（＜）で示した数値は、上に示した夫々の分析法で分析可能な検出下限値未満であったことを示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
発明例１〜４、比較例１、２の夫々を調査したところ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅの合計含有量が、３００質量ｐｐｍ以下の発明例１〜４ではターゲット割れが発生しなかったが、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅの合計含有量が、３００質量ｐｐｍを超えた比較例１、２ではターゲット割れが発生した。また、同様に、酸素含有量が３０００質量ｐｐｍ以下の発明例１〜４ではターゲット割れが発生しなかったが、酸素含有量が３０００質量ｐｐｍを超えた比較例１、２ではターゲット割れが発生した。
【００３８】
ターゲット割れが発生した比較例１、２について、そのターゲット割れの発生原因を調査するため、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて組織観察を行った。図２に比較例１の１０００倍での反射電子像写真を、図３に比較例２の１０００倍での反射電子像写真を夫々示す。写真の○囲み数字で示す夫々の箇所についてＥＤＸ分析し、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｏの含有量を調べた結果を表２に示すが、写真では黒地の○囲み数字１で示す箇所でＳｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｏが多量に検出された。尚、表２に示す各数値の単位も質量ｐｐｍである。
【００３９】
【表２】
【００４０】
ビッカーズ硬さを調べたところ、比較例１、２ともに写真の○囲み数字２〜４で示す箇所では３００〜４００であったのに対し、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｏが多量に検出された写真の○囲み数字１で示す箇所では５０〜１００であり、密度の低い相となっていた。ターゲット割れが発生した部位のミクロ組織を光学顕微鏡で観察したところ、このＳｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｏが多量に検出された不純物が多い相がターゲット割れ発生の起点となっていることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】Ｉｎ―Ｃｏの状態図である。
【図２】走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影した比較例１の１０００倍での反射電子像写真である。
【図３】走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影した比較例２の１０００倍での反射電子像写真である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属間化合物域の鋳塊を粉砕して得たＩｎを主成分とする主粉末と、前記主粉末とは異なる成分組成の副粉末を混合、焼結して所定の成分組成となるようにして製造されるスパッタリングターゲットであり、
その含有成分中の不可避的不純物であるＳｉ、Ａｌ、Ｆｅの合計含有量が、３００質量ｐｐｍ以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
Ｉｎと、ＣｏとＮｉから選ばれる１種類以上を含む金属間化合物を含有することを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
Ｃｏを、２０〜６５原子％含有することを特徴とする請求項１または２記載のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
更に、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｂｉから選ばれる１種類以上含むことを特徴とする請求項２または３記載のスパッタリングターゲット。
【請求項５】
酸素含有量が３０００質量ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項１】
金属間化合物域の鋳塊を粉砕して得たＩｎを主成分とする主粉末と、前記主粉末とは異なる成分組成の副粉末を混合、焼結して所定の成分組成となるようにして製造されるスパッタリングターゲットであり、
その含有成分中の不可避的不純物であるＳｉ、Ａｌ、Ｆｅの合計含有量が、３００質量ｐｐｍ以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
Ｉｎと、ＣｏとＮｉから選ばれる１種類以上を含む金属間化合物を含有することを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
Ｃｏを、２０〜６５原子％含有することを特徴とする請求項１または２記載のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
更に、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｂｉから選ばれる１種類以上含むことを特徴とする請求項２または３記載のスパッタリングターゲット。
【請求項５】
酸素含有量が３０００質量ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１９７３１０（Ｐ２００９−１９７３１０Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４３２１８（Ｐ２００８−４３２１８）
【出願日】平成２０年２月２５日（２００８．２．２５）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（０００１３０２５９）株式会社コベルコ科研 (174)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２５日（２００８．２．２５）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（０００１３０２５９）株式会社コベルコ科研 (174)
【Ｆターム（参考）】
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