(57)【要約】【課題】スパッタリング時にパーティクル発生が少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットおよびその製造方法を提供する。【解決手段】原子％でＧｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有する相変化膜形成用スパッタリングターゲットであって、その曲げ強度が１１０ＭＰａ以上あるパーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットおよびその製造方法であって、このターゲットは合金インゴットを粉砕することにより得れられた合金粉砕粉末を不活性ガスのプラズマ中に曝して合金粉末の表面を活性化し、この表面を活性化した合金粉末を使用して加圧焼結することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子％でＧｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有する相変化膜形成用スパッタリングターゲットであって、その曲げ強度が１１０ＭＰａ以上あることを特徴とするパーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲット。
【請求項２】
原子％でＧｅを２０．２〜２４．２％、Ｓｂを２０．２〜２４．２％含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有するように溶解し鋳造して得られた合金インゴットを粉砕することにより合金粉砕粉末を作製し、得られた合金粉砕粉末を不活性ガスのプラズマ中に曝して合金粉砕粉末の表面を活性化し、この表面を活性化した合金粉末を加圧焼結することを特徴とする請求項１記載のパーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項３】
原子％でＧｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有するように溶解し鋳造して得られた合金インゴットを粉砕して合金粉砕粉末を作製し、得られた合金粉砕粉末を放電プラズマ焼結法を用いて合金粉砕粉末の表面を活性化すると同時に加圧焼結することを特徴とする請求項１記載のパーティクル発生の少ない相変化膜形成用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】
この発明は、パーティクル発生の少ない相変化膜を形成するためのスパッタリングターゲットおよびその製造方法に関するものであり、この相変化膜形成用スパッタリングターゲットはスパッタリングに際して従来よりもパーティクルの発生が一層少ないことから、一層歩留良くＤＶＤ−ＲＡＭなどの相変化記録媒体や半導体不揮発メモリー（Ｐｈａｓｅ  Ｃｈａｎｇｅ  ＲＡＭ（ＰＣＲＡＭ））のための相変化記録膜を作製することができる。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤ−ＲＡＭなどの相変化記録媒体や半導体不揮発メモリー（Ｐｈａｓｅ  Ｃｈａｎｇｅ  ＲＡＭ（ＰＣＲＡＭ））などには相変化材料が記録膜として用いられており、レーザー光照射による加熱またはジュール熱によって結晶／非晶質間の可逆的な相変化を生じさせ、結晶／非晶質間の反射率または電気抵抗の違いを１と０に対応させることにより不揮発の記憶を実現している。この相変化膜の一つとして、原子％で（以下、％は原子％を示す）Ｇｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有する相変化膜が知られており、そしてこの相変化膜はこの相変化膜とほぼ同じ成分組成を有するターゲットを用いてスパッタリングすることにより形成され、このスパッタリングターゲットは、Ｇｅを２０．２〜２４．２％、Ｓｂを２０．２〜２４．２％含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有するように溶解し鋳造して得られた合金インゴットを粉砕することにより合金粉砕粉末を作製し、得られた合金粉砕粉末を４５０℃以上６３０℃未満の温度でホットプレス法または熱間静水圧プレス法などにより加圧焼結することにより製造している（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平５−３１１４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の相変化膜形成用ターゲットは、これを用いてスパッタリングを行うと異常放電が発生し、パーティクルが多く発生して歩留まりが悪い欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本発明者らは、パーティクル発生の少ない相変化膜形成用ターゲットを製造すべく研究を行なった。その結果、
（イ）Ｇｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有するようにＧｅ、ＳｂおよびＴｅを溶解し鋳造して得られた合金インゴットを粉砕し、得られた合金粉砕粉末を加圧焼結して作製した相変化膜形成用ターゲットは一般に曲げ強度が低く、曲げ強度が１０５ＭＰａを越えることはないが、相変化膜形成用ターゲットの曲げ強度が高くなるほどスパッタリングに際して発生するパーティクルの数が少なくなり、曲げ強度が１１０ＭＰａ以上になるとパーティクルの発生が格段に少なくなる、
（ロ）この曲げ強度が１１０ＭＰａ以上を有する相変化膜形成用ターゲットは、合金インゴットを粉砕して得られた合金粉末を不活性ガスのプラズマ中に曝して合金粉末の表面を活性化し、この表面を活性化した合金粉末を加圧焼結することにより得られる、
（ハ）また、この曲げ強度が１１０ＭＰａ以上を有する相変化膜形成用ターゲットは、合金インゴットを粉砕して得られた合金粉末を放電プラズマ法を用いて合金粉末の表面を活性化すると同時に加圧焼結することによっても得られる、などの研究結果が得られたのである。
【０００５】
この発明は、かかる研究結果に基づいて成されたものであって、
（１）Ｇｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有する相変化膜形成用スパッタリングターゲットであって、その曲げ強度が１１０ＭＰａ以上あるパーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲット、
（２）Ｇｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有するように溶解し鋳造して得られた合金インゴットを粉砕することにより合金粉砕粉末を作製し、得られた合金粉砕粉末を不活性ガスのプラズマ中に曝して合金粉砕粉末の表面を活性化し、この表面を活性化した合金粉砕粉末を加圧焼結する前記（１）記載のパーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法、
（３）Ｇｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有するように溶解し鋳造して得られた合金インゴットを粉砕して合金粉砕粉末を作製し、得られた合金粉砕粉末を放電プラズマ法を用いて合金粉砕粉末の表面を活性化すると同時に加圧焼結する前記（１）記載のパーティクル発生の少ない相変化膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法、に特徴を有するものである。
【０００６】
この発明の相変化膜形成用スパッタリングターゲットの曲げ強度を１１０ＭＰａ以上に限定したのは、曲げ強度が１１０ＭＰａ以上になるとパーティクルの発生が格段に少なくなるからである。しかし、この発明の相変化膜形成用スパッタリングターゲットの曲げ強度はその材質から見て１５０ＭＰａを越えることはない。
【０００７】
曲げ強度が１１０ＭＰａ以上有するこの発明の相変化膜形成用スパッタリングターゲットを製造する際に使用する合金インゴットを粉砕して得られた合金粉砕粉末を不活性ガスのプラズマ中に曝して合金粉砕粉末の表面を活性化する処理は、水冷トレーの上に前記合金粉砕粉末を載せ、不活性ガス雰囲気中でトレーに直流電力を投入し低温プラズマを発生させ、次にトレーを傾けた状態で回転させることにより合金粉末にまんべんなくプラズマを当てることにより行われる。
投入電力は合金粉末の温度が融点を越えないようにトレーのプラズマ処理面積に対する電力密度で０．２Ｗ／ｃｍ２以下とし、粉末表面の活性化効果を発揮するために、０．１Ｗ／ｃｍ２以上とすることが好ましく、活性化処理時間は合金粉砕粉末全体にプラズマを当てるために、１時間以上の処理を施すことが好ましい。合金粉末としてＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５の六方晶に単相化した合金粉末を９０％以上用いて焼結した相変化記録膜形成用ターゲットが知られているが、この技術と本願発明とを同時に適用してパーティクルの発生を一層抑制することが可能である。
【０００８】
かかる方法でプラズマを当てることにより作製した表面を活性化処理した合金粉末を加圧焼結するには真空ホットプレス法または熱間静水圧プレス法を用いることが好ましく、その加圧焼結温度は従来と同じ４５０℃以上６３０℃未満であり、従来の加圧焼結温度と同じであるので、その限定理由の説明は省略する。この加圧焼結において前記温度を保持する時間は長いほど好ましく、３０分以上保持することが好ましいが、１時間以上保持することが一層好ましい。また、真空ホットプレス法または熱間静水圧プレス法で加圧する圧力は１５ＭＰａ以上あることが必要であり、２０ＭＰａ以上あることが一層好ましい。
さらに、この発明の相変化膜形成用スパッタリングターゲットのＧｅ：２０．２〜２４．２％、Ｓｂ：２０．２〜２４．２％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる成分組成は、相変化膜および相変化膜を作製するためのスパッタリングターゲットの組成として一般に知られている組成であるから、その限定理由の説明も省略する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明のスパッタリングターゲットは、パーティクルの発生が少なく、歩留良く相変化膜を作製することができ、光記録ディスク産業および新しい半導体メモリー産業の発展に大いに貢献し得るものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施例１
単体原料であるＧｅ、Ｓｂ、ＴｅをＧｅ：２２．２原子％、Ｓｂ：２２．２原子％を含有し、残部がＴｅとなるように秤量し、Ａｒガス雰囲気中、温度：８００℃で溶解し、得られた溶湯を金型に鋳造して合金インゴットを作製し、この合金インゴットをＡｒガス雰囲気中、４５０℃、２４時間保持の熱処理を施し、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５の六方晶にほぼ単相化させ、この合金インゴットをＡｒ雰囲気中でハンマーミルにより粉砕し、平均粒径：２８μｍを有する合金粉砕粉末を作製した。このようにして得られた合金粉砕粉末を水冷トレーの上に載せ、１００ＰａのＡｒガス雰囲気中で表１に示される電力密度で合金粉砕粉末の上空に、低温プラズマを発生させながらトレーを数度傾けた状態で回転を維持することによりまんべんなくプラズマを当てて表１に示される時間合金粉砕粉末の表面を活性化し、その後、Ａｒガス中で表面活性化した合金粉末を取り出し、グローブボックスでホットプレスモールドに詰めを行い、表１に示される圧力、温度および時間保持の条件の真空ホットプレス法により焼結体を得た。この焼結体を機械加工して直径：１５２．４ｍｍ、厚さ：６ｍｍの寸法を有する円盤状の本発明ターゲット１〜１０および従来ターゲット１〜２を作製した。これら本発明ターゲット１〜１０および従来ターゲット１〜２から曲げ試験片を切り出し、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１に定められた条件で３点曲げ強度を測定し、その結果を表１に示した。
【００１１】
前記本発明ターゲット１〜１０および従来ターゲット１〜２を銅製バッキングプレートに接合し、スパッタ装置に装着し、
到達真空度：５×１０-5Ｐａ、
スパッタ電力：１２０Ｗ、
スパッタガス（Ａｒガス）圧力：１．０Ｐａ、
ターゲットと基板の間の距離：７０ｍｍ、
基板加熱：なし、
の条件でターゲット表面の加工層を除去するために１時間のプレスパッタリングを行い、その後、一旦チャンバーを大気開放し、防着板などのチャンバー内部の部材をクリーニングし、再び所定の真空度まで真空引きを行った。さらに上と同じ条件で１時間のプレスパッタリングを行い、ターゲット表面の大気から吸着成分や酸化層を除去したのち２５枚の６インチＳｉウエーハ上に厚さ：１００ｎｍの相変化膜を成膜した。この成膜したウエーハについて市販の異物検査装置によりウエーハ表面に付着している０．２μｍ以上のパーティクル数を計測し、ウエーハ２５枚の平均パーティクル数を表１に示した。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
表１に示される結果から、ターゲットの曲げ強度が大きくなるほどスパッタ中に発生するパーティクルの数が少なくなり、ターゲットの曲げ強度が１１０ＭＰａ以上になる本発明ターゲット１〜１０は、従来ターゲット１〜２と比べてスパッタ中に発生するパーティクルの数が格段に少なくなることが分かる。
【００１４】
実施例２
実施例１で作製した合金インゴットをＡｒ雰囲気中でハンマーミルにより粉砕して作製した平均粒径：２８μｍを有する合金粉末を黒鉛モールドに充填し、放電プラズマ焼結装置（ＳＰＳシンテックス製）を用い、黒鉛モールドの上下パンチ間にパルス通電により大電流を流し、５０℃／ｍｉｎ以上の昇温速度で表２に示される温度まで高速昇温することにより粉末の隙間に生じるプラズマ放電または電磁的相互作用により粉末表面を活性化させると同時に、表２に示される圧力で加圧焼結することにより焼結体を得た。
このようにして得られた焼結体を機械加工して直径：１５２．４ｍｍ、厚さ：６ｍｍの寸法を有する円盤状の本発明ターゲット１１〜２０を作製し、これら本発明ターゲット１１〜２０から曲げ試験片を切り出し、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１に定められた条件で３点曲げ強度を測定し、その結果を表２に示した。
さらに、前記本発明ターゲット１１〜２０を銅製バッキングプレートに接合し、スパッタ装置に装着し、実施例１と同じ条件で２５枚の６インチＳｉウエーハ上に厚さ：１００ｎｍの相変化膜を成膜した。この成膜したウエーハについて市販の異物検査装置によりウエーハ表面に付着している０．２μｍ以上のパーティクル数を計測し、ウエーハ２５枚の平均パーティクル数を表２に示した。
【００１５】
【表２】
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【００１６】
表１〜２に示される結果から、表２に示されるターゲットの曲げ強度が１１０以上になる本発明ターゲット１１〜２０は、表１に示される従来ターゲット１〜２と比べてスパッタ中に発生するパーティクルの数が格段に少なくなることが分かる。