(57)【要約】【課題】成膜速度が高く、さらに熱伝導率も向上可能なスパッタリングターゲット及びその製造方法を提供すること。【解決手段】酸化ジルコニウムと、酸化クロムと、金属クロムとを含有し、全金属成分に対し、ジルコニウム：９〜６３原子％を含有し、残部がクロム及び不可避不純物からなる成分組成を有し、さらに、ターゲット全質量に対する金属クロムの含有量が、２０質量％以下である。このスパッタリングターゲットの製造方法は、酸化ジルコニウム粉末と、酸化クロム粉末と、金属クロム粉末とを混合して混合粉末とする工程と、前記混合粉末を加圧焼結する工程とを有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化ジルコニウムと、酸化クロムと、金属クロムとを含有し、
全金属成分に対し、ジルコニウム：９〜６３原子％を含有し、残部がクロム及び不可避不純物からなる成分組成を有し、
さらに、ターゲット全質量に対する金属クロムの含有量が、２０質量％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】
請求項１に記載のスパッタリングターゲットにおいて、
全金属成分に対し、ジルコニウム：３６原子％以下を含有していることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記酸化ジルコニウムが、安定化ジルコニア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４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲットの製造方法であって、
酸化ジルコニウム粉末と、酸化クロム粉末と、金属クロム粉末とを混合して混合粉末とする工程と、
前記混合粉末を加圧焼結する工程とを有していることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体の誘電体層や界面層などを成膜するためのスパッタリングターゲット及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
相変化型情報記録媒体の光ディスクを構成する誘電体層や界面層などとして、（ＺｒＯ２）Ｍ（Ｃｒ２Ｏ３）１００−Ｍ（ｍｏｌ％）（式中、２０≦Ｍ≦８０）の酸化物膜や、（ＺｒＯ２）Ｋ（Ｃｒ２Ｏ３）Ｌ（ＳｉＯ２）１００−Ｋ−Ｌ（ｍｏｌ％）（式中、２０≦Ｋ≦７０、２０≦Ｌ≦６０、６０≦Ｋ＋Ｌ≦９０）の酸化物膜が用いられている。この酸化物膜は、酸化物焼結体のスパッタリングターゲットをスパッタリングすることによって成膜されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２３７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、上記酸化物膜を成膜するために用いている従来のＺｒＯ２−Ｃｒ２Ｏ３系スパッタリングターゲットでは、成膜速度が遅く、生産性が低いという不都合があった。また、スパッタリングターゲットとして熱伝導率を向上させ、効率的に冷却可能にすることが要望されている。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、成膜速度が高く、さらに熱伝導率も向上可能なスパッタリング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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るスパッタリングターゲットは、酸化ジルコニウムと、酸化クロムと、金属クロムとを含有し、全金属成分に対し、ジルコニウム：９〜６３原子％を含有し、残部がクロム及び不可避不純物からなる成分組成を有し、さらに、ターゲット全質量に対する金属クロムの含有量が、２０質量％以下であることを特徴とする。
【０００７】
このスパッタリングターゲットでは、酸化ジルコニウムと、酸化クロムと、金属クロムとを含有し、全金属成分に対し、ジルコニウム：９〜６３原子％を含有し、残部がクロム及び不可避不純物からなる成分組成を有し、さらに、ターゲット全質量に対する金属クロムの含有量が、２０質量％以下であるので、従来より高い熱伝導率が得られる。これにより、冷却効率が向上するので、高パワーでのスパッタリングが可能となり、成膜速度を向上することができる。なお、このスパッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜した膜は、十分な透明性を有している。
【０００８】
なお、金属クロムの含有量を上記範囲に限定した理由は、上記上限値を超えると、消衰係数が大きくなり、透明性が低下するためである。
なお、成膜速度及び熱伝導率における十分な向上効果を得るため、金属クロムの含有量は、１質量％以上であることが好ましく、更に好ましくは３質量％以上であることが好ましい。
また、ジルコニウムの含有量を上記範囲に限定した理由は、上記下限値より少ないと、スパッタ成膜した膜の十分な透明性が得られなくなるためであり、上記上限値を超えると、十分な熱伝導率が得られないためである。
【０００９】
第２の発明に係るスパッタリングターゲットは、第１の発明において、全金属成分に対し、ジルコニウム：３６原子％以下を含有していることを特徴とする。
すなわち、このスパッタリングターゲットでは、全金属成分に対し、ジルコニウム：３６原子％以下を含有しているので、従来に比べて熱伝導率がより一層向上する。
【００１０】
第３の発明に係るスパッタリングターゲットは、第１又は第２の発明において、前記酸化ジルコニウムが、安定化ジルコニアであることを特徴とする。
すなわち、このスパッタリングターゲットでは、純粋な酸化ジルコニウムに比べて強度や靭性などの機械的特性に優れた安定化ジルコニアを含有しており、全体としての強度が向上する。なお、安定化ジルコニアとしては、ジルコニアを完全に立方晶としたもののみでなく、単斜晶や正方晶が残存している部分安定化ジルコニアも利用することができる。本発明においては、機械的特性に優れる部分安定化ジルコニアを適用することが、より好ましい。
【００１１】
第４の発明に係るスパッタリングターゲットの製造方法は、第１から第３の発明のいずれかのスパッタリングターゲットの製造方法であって、酸化ジルコニウム粉末と、酸化クロム粉末と、金属クロム粉末とを混合して混合粉末とする工程と、前記混合粉末を加圧焼結する工程とを有していることを特徴とする。
すなわち、このスパッタリングターゲットの製造方法では、酸化ジルコニウム粉末と、酸化クロム粉末と、金属クロム粉末との混合粉末を、ホットプレス等で加圧焼結するので、上記本発明のスパッタリングターゲットを作製することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るスパッタリングターゲットによれば、酸化ジルコニウムと、酸化クロムと、金属クロムとを含有し、全金属成分に対し、ジルコニウム：９〜６３原子％を含有し、残部がクロム及び不可避不純物からなる成分組成を有し、さらに、ターゲット全質量に対する金属クロムの含有量が、２０質量％以下であるので、従来よりも成膜速度が高く、十分な熱伝導率が得られる。したがって、スパッタリングターゲットでは、効率的に冷却が可能であると共に、従来よりも生産性が高い成膜が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るスパッタリングターゲット及びその製造方法の実施例２において、ターゲット組織の走査型電子顕微鏡による二次電子像（ＳＥＩ）を示す図である。
【図２】本発明に係る実施例２において、ターゲット組織の走査型電子顕微鏡による反射電子像（ＣＯＭＰ）を示す図である。
【図３】本発明に係る実施例２において、図１よりも倍率を上げたターゲット組織の走査型電子顕微鏡による二次電子像（ＳＥＩ）を示す図である。
【図４】本発明に係る実施例２において、図２よりも倍率を上げたターゲット組織の走査型電子顕微鏡による反射電子像（ＣＯＭＰ）を示す図である。
【図５】本発明に係るスパッタリングターゲット及びその製造方法の実施例２において、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）による組成像（ＣＯＭＰ像）、Ｚｒ，Ｙ，Ｃｒ，Ｏの元素マッピング像を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のスパッタリングターゲット及びその製造方法の一実施形態を説明する。
【００１５】
本実施形態のスパッタリングターゲットは、酸化ジルコニウムと、酸化クロムと、金属クロムとを含有し、全金属成分に対し、ジルコニウム：９〜６３原子％を含有し、残部がクロム及び不可避不純物からなる成分組成を有し、さらに、ターゲット全質量に対する金属クロムの含有量が、２０質量％以下である。
なお、より好ましくは、本実施形態のスパッタリングターゲットは、全金属成分に対し、ジルコニウム：３６原子％以下を含有している。
【００１６】
また、上記酸化ジルコニウムは、安定化ジルコニアであることが好ましい。なお、安定化ジルコニアとしては、Ｙ２Ｏ３が添加された安定化ジルコニアがより好ましい。この安定化ジルコニアをのＹ（イットリウム）の含有量はＺｒに対して１８．２原子％以下であることが好ましい。
【００１７】
上記スパッタリングターゲット中の金属クロムの含有量は、以下のようにして測定される。
まず、粉末にしたターゲットをビーカーに０．１ｇ量り取り、純水を１０ｍｌと濃硫酸（９７％）１０ｍｌとを加える。次に、これを３００℃で３０分間加熱し、冷却後、２００ｍｌのメスフラスコに移入し定容とする。この溶液を誘導結合プラズマ発光分光分析法にてＣｒの発光強度を測定し、含有量を求める。
【００１８】
また、上記スパッタリングターゲット中の全クロム量、およびジルコニウム量は以下のようにして測定される。
まず、粉末にしたターゲットをＮｉるつぼにサンプリングし、アルカリ溶剤(水酸化ナトリウム及び過酸化ナトリウム)を加える。Ｎｉるつぼをバーナーで強熱して試料を溶融し、可溶性塩とする。冷却後、塩酸溶液中に浸漬して可溶性塩を溶解する。適宜分取定容をし、ＩＣＰ発光分光分析法にてＺｒと全Ｃｒとを測定する。
【００１９】
この本実施形態のスパッタリングターゲットを製造する方法は、酸化ジルコニウム粉末と、酸化クロム粉末と、金属クロム粉末とを混合して混合粉末とする工程と、混合粉末を加圧焼結する工程とを有している。
【００２０】
この製法の一例について詳述すれば、まず酸化ジルコニウム（化学式：ＺｒＯ２）、酸化クロム（化学式：Ｃｒ２Ｏ３）、金属クロム（Ｃｒ）の各原料粉末を、含有金属が所定の比率になるように秤量する。なお、原料の酸化ジルコニウムをＹ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｃｅ等を含む安定化ジルコニア、またはそれらの部分安定化ジルコニアとしても構わない。
【００２１】
この秤量した原料粉末とその３倍量（重量比）のジルコニアボール（直径５ｍｍ）とをポリ容器に入れ、ボールミル装置にて１８時間湿式混合する。なお、この際の溶媒には、例えば水やアルコールを用いる。次に、得られた混合粉末を乾燥後、例えば１０００〜１４００℃、望ましくは１１５０〜１３００℃にて２〜９時間、１００〜４００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力にて真空または不活性ガス雰囲気中でホットプレスし、スパッタリングターゲットとする。
【００２２】
このように本実施形態のスパッタリングターゲットでは、酸化ジルコニウムと、酸化クロムと、金属クロムとを含有し、全金属成分に対し、ジルコニウム：９〜６３原子％を含有し、残部がクロム及び不可避不純物からなる成分組成を有し、さらに、ターゲット全質量に対する金属クロムの含有量が、２０質量％以下であるので、従来よりも成膜速度が高く、十分な熱伝導率が得られる。
【００２３】
また、全金属成分に対し、ジルコニウムの含有量を３６原子％以下とすることで、従来に比べて熱伝導率がより一層向上する。
また、酸化ジルコニウムを、純粋な酸化ジルコニウムに比べて強度や靭性などの機械的特性に優れた安定化ジルコニアとすることによって、全体としての強度が向上する。
さらに、本実施形態のスパッタリングターゲットの製造方法では、酸化ジルコニウム粉末と、酸化クロム粉末と、金属クロム粉末との混合粉末を加圧焼結するので、上記本発明のスパッタリングターゲットを作製することができる。
【実施例】
【００２４】
上記本実施形態に基づいて作製したスパッタリングターゲットおよびその製造方法の実施例について、評価を行った結果を説明する。
［実施例１〜７］
部分安定化ジルコニア（Ｙ２Ｏ３：３ｍｏｌ％）、平均粒径：０．２μｍ）、酸化クロム（純度：９９．９質量％以上、平均粒径：０．４μｍ）、金属クロム（純度：９９．９５質量％以上、平均粒径：７８μｍ）の各原料粉末を、表１に示す割合になるように秤量した。
【００２５】
この秤量した原料粉末とその３倍量（重量比）のジルコニアボール（直径５ｍｍ）とをポリ容器に入れ、ボールミル装置にて１８時間湿式混合する。なお、この際の溶媒には、アルコールを用いた。次に、得られた混合粉末を乾燥後、１２５０℃にて３時間、３００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力にて真空ホットプレスし、実施例１〜７、９、１０のスパッタリングターゲットを得た。実施例８については、ホットプレスの温度を１２００℃とした以外は同様にして、スパッタリングターゲットを得た。
【００２６】
［実施例１１］
酸化ジルコニウム（純ＺｒＯ２、純度：９９．９質量％以上、平均粒径：１２μｍ）、酸化クロム（純度：９９．９質量％以上、平均粒径：０．４μｍ）、金属クロム（純度：９９．９５質量％以上、平均粒径：７８μｍ）の各原料粉末を、表１に示す割合になるように秤量した。この秤量した原料粉末を用いて、上記実施例１〜１０と同様に実施例１１のスパッタリングターゲットを得た。
【００２７】
［比較例１］
部分安定化ジルコニア（Ｙ２Ｏ３：３ｍｏｌ％、平均粒径：０．２μｍ）、酸化クロム（純度：９９．９質量％以上、平均粒径：０．４μｍ）の各原料粉末を、表１に示す割合になるように秤量した。この秤量した原料粉末を用いて、上記実施例と同様に比較例１のスパッタリングターゲットを得た。なお、この比較例１は、金属クロムを含有していない従来技術のスパッタリングターゲットに相当する。
【００２８】
［比較例２〜４］
部分安定化ジルコニア（Ｙ２Ｏ３：３ｍｏｌ％、平均粒径：０．２μｍ）、酸化クロム（純度：９９．９質量％以上、平均粒径：０．４μｍ）、金属クロム（純度：９９．９５質量％以上、平均粒径：７８μｍ）の各原料粉末を、表１に示す割合になるように秤量した。なお、各原料粉末の割合は、本発明の含有量範囲外となるように設定している。この秤量した原料粉末を用いて、上記実施例と同様に比較例２〜４のスパッタリングターゲットを得た。なお、比較例２については、実施例８と同様にホットプレスの温度を１２００℃とした。
また、各実施例及び比較例のターゲットサイズは、直径：φ１２５ｍｍ×厚さ：５ｍｍｔとした。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
＜評価＞
各実施例・比較例のスパッタリングターゲットについて、各元素（Ｚｒ，Ｙ，金属Ｃｒ）の組成割合を調べた結果を表２に示す。なお、金属Ｃｒの含有量は、８サンプルの平均値で示している。
また、各実施例・比較例のスパッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜を行った際の成膜速度、ターゲットの熱伝導率及び成膜された膜の波長６５０ｎｍの光に対する消衰係数について測定した結果を表３に示す。
【００３１】
【表２】
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【表３】
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【００３２】
これらの結果からわかるように、本発明の実施例１〜８の全てで、従来技術である比較例１よりも成膜速度が向上していると共に十分な熱伝導率が得られている。特に、ジルコニウムの含有量が３６原子％を超える実施例７を除く他の実施例は、いずれも比較例１よりも高い熱伝導率が得られている。なお、各実施例のターゲットを用いて成膜した膜は、いずれも低い消衰係数を有しており、十分な透明性が得られている。また、本発明の範囲外である比較例２，３は、消衰係数が大きく透明性が悪化しており、比較例４は、熱伝導率が本発明の実施例に比べて悪化している。
【００３３】
また、本発明のターゲットの熱伝導率は、５．８Ｗ／ｍＫ以上が好ましく、６．７Ｗ／ｍＫ以上がより好ましく、７．０Ｗ／ｍＫ以上がさらに好ましい。この理由は、熱伝導率が低いと、スパッタリング中のターゲットの熱放散が不十分となり、ターゲットの割れや剥がれ、異常放電の発生が生じるおそれがあり、これらが原因でスパッタリング異常、膜質異常の原因となることがあるためである。また、これらを回避するためには、スパッタリングパワーを下げなければならず、生産性が低下するためである。
【００３４】
なお、代表的に実施例２のスパッタリングターゲットについて、ターゲット組織の走査型電子顕微鏡による二次電子像（ＳＥＩ）と、反射電子像（ＣＯＭＰ）とを、図１から図４に示す。
また、実施例２のスパッタリングターゲットについて、その組織観察をＥＰＭＡ（フィールドエミッション型電子線プローブ）にて、反射電子像（ＣＰ）および各元素の組成分布を示す元素分布像を用いて実施した。上記反射電子像および元素分布像を図５に示す。
【００３５】
なお、ＥＰＭＡによる元素分布像は、本来カラー像であるが、白黒像に変換して記載しているため、濃淡の淡い部分（比較的白い部分）が所定元素の濃度が高い部分となっている。
これら画像から、実施例２のスパッタリングターゲットは、均一に分散した安定化ジルコニアと酸化クロムからなる相が粒状に分散した金属Ｃｒ相を囲んだ組織を有していることがわかる。
【００３６】
また、前記の成膜条件において、電源をＲＦ１６００Ｗとした場合、実施例１０のターゲットにおいては、成膜速度は７４．１ｎｍ／ｍｉｎとなり、成膜後のターゲットに異常はみられなかった。一方、比較例４のターゲットにおいては、成膜途中でターゲットが割れ、成膜を中断せざるを得なくなった。比較例４のターゲットは熱伝導率が低いため、ターゲットの冷却が追いつかず割れたものと考えられる。
【００３７】
なお、本発明を、スパッタリングターゲットとして利用するためには、相対密度：８０％以上、面粗さ：５．０μｍ以下、より好ましくは１．０μｍ以下、金属系不純物濃度：０．１原子％以下、より好ましくは０．０５原子％以下、抗折強度：５０ＭＰａ以上、より好ましくは１００ＭＰａ以上、さらに好ましくは５００ＭＰａ以上であることが好ましい。上記各実施例は、いずれもこれらの条件を満たしたものである。
また、本発明の技術範囲は上記実施形態および上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態および上記実施例では、加圧焼結をホットプレスによって行っているが、他の方法としてＨＩＰ法（熱間等方加圧式焼結法）等を採用しても構わない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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