(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロムの酸化物及びクロムの炭化物の混合粉末であって、その混合比が、少なくとも、炭化クロム中の炭素が、酸化クロムの還元反応で消費されてしまうものである混合粉末の成形体を真空焼成して得た焼成物を粉砕し、この粉砕粉の成形体を真空焼成することを特徴とするクロム系スパッタリングタ−ゲットの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、出発原料である酸化クロム粉末及び炭化クロム粉末が各々Ｃｒ２Ｏ３粉末及びＣｒ３Ｃ２粉末であり、両者の混合比がモル比でＣｒ２Ｏ３／Ｃｒ３Ｃ２＝１．０〜４．２の範囲にあることを特徴とするクロム系スパッタリングタ−ゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶ディスプレイパネル等の製造において、酸化クロム薄膜を形成する際に使用されるスパッタリングタ−ゲットの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルのブラックマトリックス等に用いられる酸化クロム薄膜の形成には、金属クロムターゲットを用いた反応性スパッタリングが採用されてきた。しかしながら、この金属クロムターゲットを用いた反応性スパッタリングでは、酸化クロム薄膜を形成する際の成膜条件におけるマージンが狭く、またＤＣスパッタリング等の他の成膜プロセスに比べて成膜速度が遅く、スループットが小さい等の問題があった。
【０００３】
そこで、ＤＣスパッタリングにより酸化クロム薄膜を形成することが可能なＣｒ−Ｃｒ2Ｏ3スパッタリングターゲットが開発されている。これは金属クロム粉末と酸化クロム粉末とを混合し、非酸化性の雰囲気下で焼結することにより得られる、金属クロムと酸化クロムを主成分とする焼結体からなるスパッタリングターゲットである。しかしながら、前記の方法で作製されたＣｒ−Ｃｒ2Ｏ3スパッタリングターゲットでは、ターゲット内での金属クロムと酸化クロムの分散状態が不均一になりやすく、その結果、ターゲット組織内に黒色で粒径が数１００μｍ程度の酸化クロムからなる多くの斑点が発生することがあった。金属クロムと酸化クロムの分散が不均一で、ターゲット組織内に上記のような多くの斑点が存在すると、スパッタリングの際に放電の局所的集中が生じるため、放電電圧が安定せず、その結果安定に成膜できないという問題が生じていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の問題点を解決した、主として金属クロムと酸化クロムとから成るクロム系スパッタリングターゲットを製造する方法を提供するものである。すなわち、ターゲット内の金属クロムと酸化クロムの分散状態が緻密かつ均一であり、ターゲット組織内の斑点の発生がなく、その結果、スパッタリングの際の放電電圧が安定であり、成膜を良好に行うことができるクロム系スパッタリングターゲットの製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明のクロム系スパッタリングターゲットの製造方法では、クロムの酸化物及び炭化物の混合粉末の成形体を真空焼成して得た焼成物を粉砕し、この粉砕粉の成形体を真空焼成する。なお、本発明において真空焼成とは、焼成炉の炉内圧力を１００Ｐａ以下に保った状態で焼成を行うことを意味するものとする。
【０００６】
以下に、本発明のクロム系スパッタリングターゲットの製造方法についてさらに詳細に説明する。本発明では、原料粉として酸化クロム粉末と炭化クロム粉末とを用い、混合−成形−第１焼成（還元反応）−粉砕−成形−第２焼成（焼結）−研削加工の一連のプロセスによって、クロム系スパッタリングターゲットを製造する。本発明の製造方法の一例のフローチャートを図１に示す。
【０００７】
原料として用いる酸化クロムの組成は特には限定されず、クロムの酸化物であれば良く、市販品として入手の容易なＣｒ2Ｏ3を用いることができるが、この外にも、例えば、Ｃｒ5Ｏ12、Ｃｒ3Ｏ4、ＣｒＯ2、ＣｒＯ、Ｃｒ3Ｏ2等を用いても良い。原料として用いる炭化クロムの組成も特には限定されず、クロムの炭化物であれば良く、市販品として入手の容易なＣｒ3Ｃ2を用いることができるが、この外にも、例えば、Ｃｒ7Ｃ3、Ｃｒ23Ｃ6、Ｃｒ2Ｃ等を用いても良い。両原料粉とも１種類でも良いし、２種類以上を混合して用いても良い。また、原料粉の粒径は１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがさらに望ましい。
【０００８】
原料粉である前記の酸化クロム粉末と炭化クロム粉末の混合比は、少なくとも、炭化クロム中の炭素が、酸化クロムの還元反応で消費されてしまうものであれば良い。原料粉としてＣｒ2Ｏ3粉末及びＣｒ3Ｃ2粉末を用いる場合には、両者の混合比はモル比でＣｒ2Ｏ3／Ｃｒ3Ｃ2＝２／３以上であれば良いが、良好な特性を示すクロム系スパッタリングターゲットを得るためには、両者の混合比はモル比でＣｒ2Ｏ3／Ｃｒ3Ｃ2＝１．０〜４．２であることが望ましい。これは得られるスパッタリングターゲットが十分大きな導電率を有し、かつ十分な酸素を含有していることが望ましいからである。上記の酸化クロム粉末と炭化クロム粉末を混合する方法は特には限定されず、ジルコニア製やナイロン製などのボールを用いた通常のボールミル混合を行えば良い。この混合粉末の成形は、この後に行なう真空焼成による酸化クロムの還元反応を効果的に進行させるために、両者の粉末の接触面積を高める目的で行なうものであり、例えば金型成形法などにより成形すれば良い。また必要に応じて、冷間静水圧プレス法によって加圧処理することが望ましい。
【０００９】
以上のようにして得られた成形体を、第１焼成として、所定の温度で真空焼成することにより、前記成形体中の酸化クロムが炭化クロムにより還元されて、主として金属クロムと酸化クロムからなる焼成物が得られる。原料粉としてＣｒ2Ｏ3粉末及びＣｒ3Ｃ2粉末を用いる場合には、この第１焼成の焼成温度は１２００℃以上であれば良く、焼成時間は１時間から２０時間とすることが好ましい。この第１焼成では、炭化クロムによる酸化クロムの還元反応によりＣＯガスが発生する。この還元反応を速やかに進行させるために、焼成炉の炉内圧力は１００Ｐａ以下に減圧することが必要であるが、焼成物中の金属クロムと酸化クロムの分散状態をより良好なものとするために、この炉内圧力を５Ｐａ以下に減圧することがさらに望ましい。
【００１０】
次に上記の焼成物の粉砕を行う。粉砕方法は特には限定されず、ジョークラッシャーやブラウン粉砕機等を用いて、次工程での、この粉砕粉の成形を容易に行うことができる粒子サイズ、例えば、粒径１５０μｍ以下となるように粉砕を行えば良い。この粉砕粉の成形方法は、目的とするスパッタリングターゲットの形状に合った成形法を選べば良く、例えば、金型成形法や鋳込み成形法等を例示することができる。また必要に応じて、冷間静水圧プレス法によって加圧処理することが望ましい。
【００１１】
以上のようにして得られた成形体を、第２焼成として、所定の温度で真空焼成し、前記成形体を焼結させることにより、主として金属クロムと酸化クロムとからなる焼結体が得られる。この第２焼成の焼成温度は１２００℃以上であれば良く、焼成時間は特に限定されないが、１時間から２０時間とすることが好ましい。また、生成する焼結体中の金属クロムが必要以上に酸化されることを防止するため、焼成炉の炉内圧力は１００Ｐａ以下に減圧することが必要であるが、焼結体中の金属クロムと酸化クロムの分散状態の均一性を向上させるため、この炉内圧力を５Ｐａ以下に減圧することがさらに望ましい。
【００１２】
以上のようにして製造した、主として金属クロムと酸化クロムとからなる焼結体を研削加工し、所定の寸法に整形することにより、スパッタリング時の放電電圧や放電電流が安定で、安定な成膜が可能なクロム系スパッタリングターゲットを製造することができる。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明を実施例及び比較例によってさらに具体的に説明する。
【００１４】
実施例１
市販の酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）粉末１９６．７ｇと市販の炭化クロム（Ｃｒ3Ｃ2）粉末１７９．０ｇ（両者の混合比（モル比）：Ｃｒ2Ｏ3／Ｃｒ3Ｃ2＝１．３０）とを、直径１５ｍｍφの鉄心入りナイロンボール及び混合媒体としてのエタノールとともに、５リットルのポリエチレンポットに入れて、２４時間ボールミル混合を行なった。混合後、スラリーとボールを分離した。得られたスラリーをナス型フラスコに入れて、エバポレーターにより乾燥した。乾燥粉末を造粒した後、１５０ｍｍφの金型を用いて０．２ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で成形し、さらに冷間静水圧プレス法で３ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で処理した後、焼成炉の炉内圧力を５Ｐａ以下に減圧した状態で、１４００℃で１５時間焼成を行った。得られた焼成物を粉砕し、造粒した後、１５０ｍｍφの金型を用いて０．２ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で成形し、さらに冷間静水圧プレス法で３ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で処理した後、焼成炉の炉内圧力を５Ｐａ以下に減圧した状態で、１４００℃で５時間焼成することにより焼結を行った。得られた焼結体の表面を平面研削盤で研削し、側面を円筒研削盤で研削して整形し、クロム系スパッタリングターゲットを作製した。このターゲットのスパッタされる面の表面（以下、スパッタ面と称す）の斑点の個数を目視検査により調べたところ、斑点は認められなかった。さらに、このタ−ゲットをバッキングプレートにボンディングしてスパッタリング装置に取り付け、放電電力を一定として放電電圧及び放電電流の経時変化を１時間観察したところ、両者共に測定中一定の値を示した。また、このターゲットの組成分析を行ったところ、Ｃｒ：Ｃｒ2Ｏ3の組成比（ｗｔ％）は７０：３０であった。
【００１５】
実施例２
Ｃｒ2Ｏ3粉末を２３１．９ｇ、Ｃｒ3Ｃ2粉末を１２７．８ｇ（両者の混合比（モル比）：Ｃｒ2Ｏ3／Ｃｒ3Ｃ2＝２．１５）とした以外は実施例１と全く同様にしてクロム系スパッタリングターゲットを作製し、実施例１と全く同様の試験を行った。このターゲットのスパッタ面の目視検査では斑点は認められず、放電電力を一定とした場合の放電電圧と放電電流は１時間の測定中一定の値を示した。また、ターゲットの組成分析を行ったところ、Ｃｒ：Ｃｒ2Ｏ3の組成比（ｗｔ％）は５０：５０であった。
【００１６】
実施例３
Ｃｒ2Ｏ3粉末を２６７．１ｇ、Ｃｒ3Ｃ2粉末を７６．７ｇ（両者の混合比（モル比）：Ｃｒ2Ｏ3／Ｃｒ3Ｃ2＝４．１３）とした以外は実施例１と全く同様にしてクロム系スパッタリングターゲットを作製し、実施例１と全く同様の試験を行った。このターゲットのスパッタ面の目視検査では、１個の斑点が認められたが、放電電力を一定とした場合の放電電圧と放電電流は１時間の測定中一定の値を示した。また、タ−ゲットの組成分析を行ったところ、Ｃｒ：Ｃｒ2Ｏ3の組成比（ｗｔ％）は３０：７０であった。
【００１７】
比較例１
市販の金属クロム粉末２２４ｇと実施例１で使用したＣｒ2Ｏ3粉末９６ｇとを、実施例１と同様に、直径１５ｍｍφの鉄心入りナイロンボール及び混合媒体としてのエタノールとともに、５リットルのポリエチレンポットに入れて、２４時間ボールミル混合を行なった。混合後、実施例１と全く同様に、スラリーとボールを分離し、スラリーをナス型フラスコに入れてエバポレーターにより乾燥し、造粒した後、１５０ｍｍφの金型を用いて０．２ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で成形し、さらに冷間静水圧プレス法で３ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で処理した後、焼成炉の炉内圧力を５Ｐａ以下に減圧した状態で、１４００℃で５時間焼成することにより焼結を行い、得られた焼結体の表面を平面研削盤で研削し、側面を円筒研削盤で研削して整形し、Ｃｒ−Ｃｒ2Ｏ3スパッタリングターゲットを作製した。このターゲットのスパッタ面の斑点の個数を目視検査により調べたところ、１０個の斑点が認められた。さらに、これを、実施例１と全く同様に、バッキングプレートにボンディングしてスパッタリング装置に取り付け、放電電力を一定として放電電圧及び放電電流の経時変化を１時間観察したところ、両者共に測定中不安定であった。また、ターゲットの組成分析を行ったところ、Ｃｒ：Ｃｒ2Ｏ3の組成比（ｗｔ％）は７０：３０であった。
【００１８】
比較例２
金属クロム粉末を１６０ｇ、Ｃｒ2Ｏ3粉末を１６０ｇとした以外は比較例１と全く同様にしてＣｒ−Ｃｒ2Ｏ3スパッタリングターゲットを作製し、実施例１と全く同様の試験を行った。このターゲットのスパッタ面の目視検査では、２２個の斑点が認められ、さらに、放電電力を一定とした場合の放電電圧と放電電流は１時間の測定中ともに不安定であった。また、ターゲットの組成分析を行ったところ、Ｃｒ：Ｃｒ2Ｏ3の組成比（ｗｔ％）は５０：５０であった。
【００１９】
比較例３
金属クロム粉末を９６ｇ、Ｃｒ2Ｏ3粉末を２２４ｇとした以外は比較例１と全く同様にしてＣｒ−Ｃｒ2Ｏ3スパッタリングターゲットを作製し、実施例１と全く同様の試験を行った。このターゲットのスパッタ面の目視検査では、３２個の斑点が認められ、さらに、放電電力を一定とした場合の放電電圧と放電電流は１時間の測定中ともに不安定であった。また、ターゲットの組成分析を行ったところ、Ｃｒ：Ｃｒ2Ｏ3の組成比（ｗｔ％）は３０：７０であった。
【００２０】
上述の実施例および比較例によって得られたターゲットのバルク特性及びスパッタリング時の放電特性の結果を表１にまとめて示す。この結果から明らかなように、本発明により得られたクロム系スパッタリングターゲットは優れた特性を持つことが示された。
【００２１】
【表１】
0003733607.tif 000002
【００２２】
【発明の効果】
本発明のクロム系スパッタリングターゲットの製造方法によれば、従来使用されていたＣｒ−Ｃｒ2Ｏ3スパッタリングターゲットと比較して、ターゲット内での金属クロムと酸化クロムとの分散状態を緻密かつ均一にすることができ、ターゲット組織内の斑点の発生を防止することができる。その結果、スパッタリングの際に、放電の局所的集中がなくなり放電特性が安定するので、成膜を非常に安定して行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図１】
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