JP4900992B2

JP4900992B2 - Sputtering target and Ge layer, Ge compound layer, Ge alloy layer and optical disk, electric / electronic component, magnetic component using the sputtering target

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Publication number: JP4900992B2
Application number: JP2000220983A
Authority: JP
Inventors: 光一渡邊; 高志渡辺; 隆石上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2020-07-21
Also published as: JP2002038258A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光ディスクの構成層としてのＧｅ層、Ｇｅ化合物層、Ｇｅ合金層などを形成する際に用いられるスパッタリングターゲットと、それを用いたＧｅ層、Ｇｅ化合物層、Ｇｅ合金層および光ディスク、電気・電子部品、磁気部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報記録の分野では情報量の増大に伴って、大量のデータを高速にかつ高密度に記録・再生することが可能な記録装置や記録媒体が求められている。光ディスクは、このような用途に適した記録媒体ということができる。代表的な光ディスクとしては、光磁気効果を利用した光磁気記録媒体や、記録層を結晶質状態と非晶質状態との間で可逆的に相変化させ、この相変化に伴う反射率の違いを利用した相変化型光記録媒体が挙げられる。
【０００３】
相変化型光記録媒体は、レーザー光を照射することで記録層を相変化させ、これにより情報の記録・消去を行うものであり、光学系の構造が簡単であるというような特徴を有している。さらに、光磁気記録のように磁界を必要とせず、光の強度変調による重ね書き（オーバーライト）が容易で、またさらにデータ転送速度が速いというような特徴を有している。加えて、ＣＤ−ＲＯＭなどの再生専用ディスクとの互換性にも優れており、ＤＶＤ−ＲＡＭなどをはじめとする大容量タイプの書換え可能型記録媒体に適用されている。
【０００４】
相変化型光ディスクの構造としては、例えばポリカーボネート基板上などに反射層／保護層／中間層／記録層／中間層／保護層の6層を形成した構造が挙げられる。記録層にはＧｅＳｂＴｅ系合金やＩｎＳｂＴｅ系合金などのカルコゲン系合金薄膜が適用されている。また、保護層にはＺｎＳ−ＳｉＯ₂が、反射層にはＡｌ−Ｍｏ、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｇなどの材料が使用されている。中間層は、記録性の向上のために設けられるようになったものであり、Ｇｅ単体、ＧｅＮのようなＧｅ化合物、Ｇｅ−ＣｒやＧｅ−ＳｉなどのＧｅ合金などで構成されている。
【０００５】
上記したような層構造を有する相変化型光ディスクは、スパッタ法で各構成層を形成して作製することが一般的である。具体的には、カセット式回転タイプのスパッタリング装置を用い、あるタクトタイムを維持しながら各構成層を連続して形成することによって、光ディスクを作製している。光ディスクの生産量は膨大であり、また製造コストの低減が求められていることから、各構成層を形成する際のスパッタ成膜は連続して実施すること、さらにスパッタリングターゲットの使用効率を高めることなどが重要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように相変化型光ディスクでは、情報が記録された記録層に光を照射し、記録層の結晶質状態と非晶質状態との間の反射率の違いに基づく反射光量の違いを０と１に対応させて、記録データの読み出しが行われる。このような反射率の違いに基づいて記録データの読み出し（再生）を行う場合、その信頼性（再生精度）には各構成層の膜厚の均一性が大きく影響する。
【０００７】
現状では、各構成層の膜厚の均一性は5％程度とされているが、再生の信頼性をさらに高めるために膜厚の均一性を向上させることが求められている。具体的には、相変化型光ディスクを構成する各層の膜厚の均一性を1％以下に抑制することが望ましいとされている。
【０００８】
しかしながら、相変化型光ディスクの中間層を構成するＧｅやＧｅ合金は、他の構成層の材料に比べてスパッタレートが低く、他の構成層を成膜する際のタクトタイムに合せると膜厚が不均一になりやすいという問題がある。また、上述したように、光ディスクの製造工程では連続成膜作業が必須であることから、工程途中でスパッタ条件などにより膜厚分布を調整することは困難である。
【０００９】
本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、Ｇｅ膜、Ｇｅ化合物膜、Ｇｅ合金膜などのＧｅ系薄膜を形成するにあたって、その膜厚分布の均一性を格段に向上させ、連続成膜工程においても膜厚の均一性を安定に保つことを可能にしたスパッタリングターゲットを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記課題を解決するために、ＧｅもしくはＧｅ合金ターゲットの表面（ターゲット面）の結晶方位について検討した結果、ターゲット表面のＸ線回折による(220)面ピークと(111)面ピークとの強度比、すなわち(220)／(111)ピーク強度比が、得られる膜（スパッタ膜）の膜厚分布に影響を及ぼし、この(220)／(111)ピーク強度比を0.3以上とすることによって、スパッタ膜（Ｇｅ膜、Ｇｅ化合物膜、Ｇｅ合金膜など）の膜厚均一性を大幅に高めることが可能であることを見出した。
【００１１】
本発明はこのような知見に基づいて成されたものである。すなわち、本発明のスパッタリングターゲットは、請求項１に記載したように、高純度Ｇｅ、もしくはＢ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｏ、ＩｒおよびＲｕから選ばれる少なくとも1種の元素を0.1〜50原子％の範囲で含むＧｅ合金からなるスパッタリングターゲットであって、前記ターゲット表面の面方位をＸ線回折法で測定した際の(111)面のピーク強度に対する(220)面のピーク強度の比（(220)／(111)）が0.3以上であり、かつ前記ターゲット表面全体における前記(220)／(111)ピーク強度比のバラツキが±30％以内であることを特徴としている。
【００１３】
本発明のスパッタリングターゲットは、例えば請求項２に記載したように、バッキングプレートと接合されて用いられる。また、本発明のスパッタリングターゲットは、例えば請求項３に記載したように、光ディスクの構成層を形成する際に用いられるものである。特に、請求項４に記載したように、相変化型などの光ディスクの中間層を構成するＧｅ層、Ｇｅ化合物層、Ｇｅ合金層の形成用として好適である。
また、本発明のＧｅ層、Ｇｅ化合物層またはＧｅ合金層は、本発明のスパッタリングターゲットを用いて形成されたことを特徴としている。本発明の光ディスクは、本発明のスパッタリングターゲットを用いて形成されたＧｅ層、Ｇｅ化合物層またはＧｅ合金層を具備することを特徴としている。本発明の電気・電子部品は、本発明のスパッタリングターゲットを用いて形成されたＧｅ層、Ｇｅ化合物層またはＧｅ合金層を具備することを特徴としている。本発明の磁気部品は、本発明のスパッタリングターゲットを用いて形成されたＧｅ層、Ｇｅ化合物層またはＧｅ合金層を具備することを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１５】
本発明のスパッタリングターゲットは、高純度ＧｅまたはＧｅ合金からなるものである。ターゲットの構成材料としてのＧｅ合金は、Ｂ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｏ、ＩｒおよびＲｕから選ばれる少なくとも1種の元素（Ｍ元素）を0.1〜50原子％の範囲で含むものである。
【００１６】
ここで、スパッタリングターゲットをＧｅ合金で構成する場合、合金元素としてのＭ元素は、膜の使用目的に応じて適宜に選択される。例えば、スパッタ膜を光ディスクの中間層として使用する場合には、Ｍ元素としてＳｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｂ、Ｔａなどを適用することが好ましい。このような場合のＭ元素の含有量は、記録層と保護層との密着性を良好にする上で、0.1〜50原子％の範囲とすることが好ましい。
【００１７】
そして、本発明のスパッタリングターゲットは、上記したような高純度Ｇｅもしくは高純度Ｇｅ合金からなるターゲットの表面（ターゲット面）において、その面方位をＸ線回折法で測定した際の(111)面のピーク強度に対する(220)面のピーク強度の比（(220)／(111)）を0.3以上としている。なお、ここで言うピーク強度比とはＸ線回折法により得られる最大強度の比を指すものである。このように、高純度ＧｅもしくはＧｅ合金からなるターゲットの表面の面方位を規定することによって、得られる膜（Ｇｅ膜、Ｇｅ化合物膜、Ｇｅ合金膜などのＧｅ系薄膜）の膜厚分布の均一性を格段に向上させることが可能となる。
【００１８】
すなわち、Ｇｅ単体ターゲットもしくはＧｅ合金ターゲットを用いたスパッタ成膜において、ターゲット組成の膜を形成する際にはＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎｅなどの希ガスがスパッタガスとして用いられる。また、ＧｅＮやＧｅＯなどのＧｅ化合物膜、さらにはＧｅ合金窒化膜やＧｅ合金酸化膜などを形成する場合には、リアクティブスパッタ法が適用され、希ガスと窒素もしくは酸素ガスとの混合ガスがスパッタガスとして使用される。
【００１９】
Ｇｅ膜、Ｇｅ化合物膜、Ｇｅ合金膜などのＧｅ系薄膜は、上述したようなスパッタ方式を採用したＤＣもしくはＲＦスパッタにより成膜される。このようなＧｅ系薄膜のスパッタ成膜において、ＧｅやＧｅ合金はスパッタレートが低く、タクトタイムの短縮などを図った場合には、特に膜厚分布が不均一になりやすい。スパッタ膜の膜厚分布は、通常ターゲットと基板との距離、ガス圧、磁界強度などによっても変化するが、光ディスクの製造工程のように、連続成膜作業が必須とされる場合には、工程途中でスパッタ条件などを調整することにより膜厚分布を制御することが困難である。
【００２０】
そこで、Ｇｅ単体ターゲットやＧｅ合金ターゲット自体の構成条件のうち、スパッタ膜の膜厚分布に影響を及ぼしている要因を検討したところ、ターゲット面の面方位が大きく影響していることを見出した。さらに、ターゲット面の面方位とスパッタ膜の膜厚分布との関係について検討した結果、ターゲット面を構成する面方位のうち(220)面のピーク強度の影響が大きく、この(220)面ピークの(111)面ピークに対するピーク強度比、すなわち(220)／(111)ピーク強度比を高めることによって、スパッタ膜（Ｇｅ膜、Ｇｅ化合物膜、Ｇｅ合金膜など）の膜厚分布の均一性を大幅に高めることが可能であることを見出した。
【００２１】
ＧｅやＧｅ合金は立方晶構造を有しており、通常は(111)面が最密面となる。また、Ｇｅ単体やＧｅ合金からなるターゲットの表面（ターゲット面）において、Ｘ線回折法で測定される結晶方位は多数存在するが、その中でも(220)面は他の結晶面に比べてスパッタされやすく、またスパッタ粒子の飛翔方向が等方的であるという特性を有する。従って、このような(220)面のターゲット面における出現比率を、最密面である(111)面のピーク強度に対する(220)面のピーク強度の比（(220)／(111)）として表した場合に、その値を高めることによって、スパッタ膜（Ｇｅ膜、Ｇｅ化合物膜、Ｇｅ合金膜など）の膜厚分布の均一性を大幅に向上させることができる。
【００２２】
このようなことから、本発明のスパッタリングターゲットにおいては、ターゲット面の面方位をＸ線回折法で測定した際に、(111)面のピーク強度に対する(220)面のピーク強度の比（(220)／(111)）を0.3以上としている。すなわち、ターゲット面の面方位において、(220)／(111)ピーク強度比を0.3以上とすることによって、スパッタの均一性などに優れる(220)面のスパッタリングに関与する影響が大きくなり、これによって得られるスパッタ膜の膜厚分布の均一性を大幅に高めることができる。
【００２３】
Ｇｅ単体やＧｅ合金からなるスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット面の(220)／(111)ピーク強度比が0.3未満であると、最密面である(111)面や他の結晶面の影響が大きくなり、スパッタ粒子の飛翔方向がある方向に優先的になってしまい、その結果としてスパッタ膜の膜厚分布が不均一になってしまう。ターゲット面の(220)／(111)ピーク強度比は0.5以上とすることがより好ましく、さらに望ましくは0.7以上である。
【００２４】
また、上述した(220)／(111)ピーク強度比は、ターゲット面全体としてのバラツキを±30％以内とすることがさらに好ましい。このように、ターゲット面全体として上記した結晶面のピーク強度比のバラツキを抑えることによって、スパッタ膜の膜厚の面内均一性をさらに高めることができる。すなわち、(111)面ピークに対する(220)面ピークの強度比がターゲット面全体として±30％を超えてばらついていると、局所的に膜厚の変動などが生じるおそれがある。ターゲット面全体としての(220)／(111)ピーク強度比のバラツキは±15％以内とすることがより好ましく、望ましくは±10％以内である。
【００２５】
ここで、本発明のスパッタリングターゲットにおけるターゲット面の(220)／(111)ピーク強度比は、以下に示す方法により測定された値を示すものとする。すなわち、図１に示すように、例えば円板状ターゲットの中心部（位置１）と、中心部を通り円周を均等に分割した4本の直線上の外周近傍位置（位置２〜９）およびその1/2の距離の位置（位置１０〜１７）の計17点について、Ｘ線回折を実施して結晶面のピーク強度を測定し、各位置における(220)／(111)ピーク強度比を求める。これら17点のピーク強度比を平均した値を、本発明における(220)／(111)ピーク強度比とする。
【００２６】
さらに、ターゲット面全体としての(220)／(111)ピーク強度比のバラツキは、上記した17点の各位置で求めた(220)／(111)ピーク強度比の最大値および最小値から、｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）｝×100の式に基づいて求めた値（％）を示すものとする。
【００２７】
本発明のスパッタリングターゲットを構成する高純度Ｇｅもしくは高純度Ｇｅ合金は、通常のターゲットと同程度の純度を有していれば特に不純物量などが限定されるものではない。すなわち、高純度Ｇｅもしくは高純度Ｇｅ合金は、通常の高純度金属材料と同程度の不純物であれば含んでいてもよい。
【００２８】
ただし、高純度ＧｅもしくはＧｅ合金中の不純物量があまり多いと、例えば光ディスクの中間層などとしての特性が低下するおそれがある。従って、本発明のスパッタリングターゲットは、不純物元素としてのＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｋの合計含有量が1000ppm以下の高純度Ｇｅもしくは高純度Ｇｅ合金で構成することが好ましい。言い換えると、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｋの各含有量（質量％）の合計量を100％から引いた値［100−(Ｆｅ％+Ｎｉ％+Ｍｎ％+Ｎａ％+Ｋ％)］が99.9％以上の高純度Ｇｅもしくは高純度Ｇｅ合金を用いることが好ましい。
【００２９】
本発明のスパッタリングターゲットにおいて、高純度Ｇｅ合金により構成されたターゲットは、Ｂ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｏ、ＩｒおよびＲｕから選ばれる少なくとも1種の元素（Ｍ元素）を0.1〜50原子％の範囲で含み、残部がＧｅおよび不可避不純物からなるものである。
【００３０】
本発明のスパッタリングターゲットは、例えば焼結法もしくは溶解法により作製される。焼結法を適用する場合には、まずターゲット原料として高純度Ｇｅ粉末を用意する。また、Ｇｅ合金ターゲットを作製する場合には、合金元素としてのＭ元素粉末を用意する。Ｍ元素の種類および添加量は、目的とするスパッタ膜の種類に応じて適宜に選択される。
【００３１】
Ｇｅ単体ターゲットを作製する場合には、上述したような高純度Ｇｅ粉末を所定のターゲット形状に合せたカーボン型などに充填し、例えばホットプレスにより加圧焼結する。また、Ｇｅ合金ターゲットを作製する場合には、上述したような高純度Ｇｅ粉末とＭ元素粉末とを所定の比率で混合した粉末を、同様にターゲットサイズに合せたカーボン型などに充填し、ホットプレスなどにより加圧焼結する。Ｇｅ粉末とＭ元素粉末との混合は、例えばボールミルを用いて12時間以上実施することが好ましい。
【００３２】
上述したような加圧焼結工程においては、焼結温度まで昇温する前に、例えば400〜600℃の温度で2時間程度保持して脱ガス処理を実施することが好ましい。これは原料粉末に付着している吸着酸素や他の不純物元素を除去するためである。このような脱ガス処理を実施した後に、例えば6.5Pa以下の真空雰囲気下で9.8MPa以上の圧力を加えつつ加熱して焼結させる。焼結温度は対象材料の状態図から得られる融点の±30℃の範囲内とすることが好ましく、そのような焼結温度での保持時間は2時間以上とすることが好ましい。さらに、焼結後の冷却工程においては、例えば雰囲気をＡｒなどで置換した後、室温まで10℃/min以上の冷却速度で比較的急速に冷却することが好ましい。
【００３３】
このような条件下で焼結工程を実施することによって、ターゲット材料（焼結体）の面方位を所定の方位（(220)／(111)ピーク強度比が0.3以上の面方位）に制御することができると共に、ターゲット各部における面方位の均一性（(220)／(111)ピーク強度比のバラツキが±30％以内）を向上させることが可能となる。焼結温度や焼結時間は、特に(220)面の出現比率に影響を及ぼす。また、焼結後の冷却速度は、ターゲット各部における面方位の均一性などに影響を及ぼす。また、上記したような加圧焼結工程は、結晶格子の配列を整合させる役割を果たすことから、微小内部欠陥の除去などに対しても有効に作用する。
【００３４】
上述したような加圧焼結工程により得られたターゲット材料を機械加工し、これを例えばＡｌやＣｕからなるバッキングプレートと接合する。バッキングプレートとの接合には、拡散接合やろう付け接合などが適用される。拡散接合時の温度は600℃以下とすることが好ましい。また、ろう付け接合は公知のＩｎ系やＳｎ系の接合材を使用して実施する。このようにして得られたターゲット素材を所定サイズに機械加工することによって、本発明のスパッタリングターゲットが得られる。
【００３５】
本発明のスパッタリングターゲットの製造に溶解法を適用する場合には、焼結法と同様に高純度のＧｅ材料、さらには合金元素としてのＭ元素材料を用意する。Ｇｅ単体ターゲットを作製する場合には、上述したような高純度Ｇｅ材料を例えば真空溶解した後に、所定のターゲット形状に合せた鋳型内に流し込んでＧｅインゴットを作製する。また、Ｇｅ合金ターゲットの場合には、Ｇｅ材料とＭ元素材料を所望の合金組成となるように秤量し、これを例えば真空溶解した後に鋳型内に流し込んでＧｅ合金インゴットを作製する。
【００３６】
Ｇｅ溶湯やＧｅ合金溶湯を鋳型内に流し込んだ後の冷却は、Ａｒなどの希ガスもしくはＮ₂ガスをチャンバ内に導入して雰囲気冷却することにより行うことが好ましい。また、ＧｅインゴットやＧｅ合金インゴットには、真空中、Ａｒなどの希ガス中、もしくはＨ₂雰囲気中にて200〜600℃の条件下で熱処理を施すことが好ましい。これらによって、ターゲット材料（インゴット）の面方位を所定の方位に制御することができると共に、ターゲット各部における面方位の均一性を高めることが可能となる。
【００３７】
溶解工程により得られたターゲット材料は、焼結法を適用したターゲット材料と同様に、機械加工した後にバッキングプレートと接合し、さらに所定サイズに機械加工することによって、本発明のスパッタリングターゲットが得られる。
【００３８】
本発明のスパッタリングターゲットは、記録媒体の構成層、半導体デバイスの構成膜、液晶表示素子やＰＤＰなどの構成膜など、種々の分野に使用されているＧｅ単体膜、ＧｅＮやＧｅＯなどのＧｅ化合物膜、Ｇｅ−Ｃｒ、Ｇｅ−Ｓｉ、Ｇｅ−ＷなどのＧｅ合金膜、さらにはＧｅ合金の窒化膜や酸化膜などを形成する際に用いられる。特に、本発明のスパッタリングターゲットは、相変化型光ディスクの構成層、具体的にはＧｅ単体膜、Ｇｅ化合物膜、Ｇｅ合金膜などからなる中間層の形成に好ましく用いられるものである。
【００３９】
本発明のスパッタリングターゲットを用いることによって、得られるＧｅ単体膜、Ｇｅ化合物膜、Ｇｅ合金膜などの膜厚分布の均一性を大幅に高めることができる。従って、そのようなＧｅ系薄膜を相変化型光ディスクの中間層として使用することによって、相変化型光ディスクの記録データの読み出し（再生）の信頼性を高めることが可能になる。これは相変化型光ディスクの性能向上、さらには製造工数や製造コストの低減に寄与するものである。
【００４０】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
【００４１】
実施例１、比較例１
まず、純度99.999％のＧｅ粉末を用意し、このＧｅ粉末をカーボン型（直径：185mm）内に充填してホットプレス装置にセットした。ここでは4つの試料を用意し、それぞれ以下に示すような条件下で加圧焼結工程を実施した。
【００４２】
ホットプレス装置にセットした各試料には、それぞれ6.7Pa以下の真空雰囲気中にて600℃×2hの条件で脱ガス処理を施した。次いで、同様な真空雰囲気中で25MPaの圧力を加えつつ880〜920℃の温度まで昇温し、この圧力および温度で30〜300分保持することによって、それぞれターゲット材料としてのＧｅ焼結体を作製した。焼結後の冷却は雰囲気をＡｒで置換し、かつ1〜10℃/minの冷却速度で実施した。各試料の詳細な製造条件は表１に示す通りである。
【００４３】
上記した各Ｇｅ焼結体を所望のターゲット寸法（直径180mm×厚さ6mm）に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、4種類のＧｅスパッタリングターゲットをそれぞれ得た。
【００４４】
このようにして得た各ターゲットの表面のＸ線回折を、理学社製のＸＲＤ装置を用いて行った。測定条件は、Ｘ線：Ｃｕκ-α1（50kV，100mA）、縦型ゴニオメータ、発散スリット：1deg、散乱スリット：1deg、受光スリット：0.15mm、走査モード：連続、スキャンスピード：4°/min、スキャンステップ：0.04°、走査軸：2θ／θ、である。各Ｘ線回折結果から(220)面ピークと(111)面ピークの最大強度値を用いて、(220)/(111)ピーク強度比を求めた。さらに、(220)/(111)ピーク強度比のバラツキを前述した方法にしたがって求めた。これらの結果を表１に示す。
【００４５】
次に、得られた4種類のＧｅターゲットをそれぞれ用いて、スパッタ方式：回転成膜、基板−ターゲット間距離：120mm、スパッタガス：Ａｒ（0.5Pa）、背圧：1×10^-5Pa、出力ＤＣ：1kW、スパッタ時間：1min、の条件下で、直径120mmのポリカーボネート基板上にＧｅ膜を成膜した。得られたＧｅ膜の膜厚分布を以下のようにして求めた。基板の直径に対して端部から5mm間隔でＧｅ膜の膜厚を測定し、これらの測定値の最大値および最小値から、｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）｝×100の式に基づいて、膜厚分布（％）を求めた。この値を併せて表１に示す。
【００４６】
【表１】

表１から明らかなように、ターゲット面の結晶面を所定の面方位に制御した本発明のＧｅスパッタリングターゲットによれば、膜厚分布の均一性に優れるＧｅ膜が得られることが分かる。
【００４７】
実施例２、比較例２
まず、純度99.999％のＧｅ粉末とＡｌ粉末を用意し、これらの粉末をＧｅ−10at％Ａｌの組成となるように混合した。混合はボールミルを用いて実施し、混合時間は24時間とした。ボールミルによる混合はＡｒ雰囲気中で行った。この混合粉末をカーボン型（直径：185mm）内に充填してホットプレス装置にセットした。ここでは4つの試料を用意し、それぞれ以下に示すような条件下で加圧焼結工程を実施した。
【００４８】
ホットプレス装置にセットした各試料には、それぞれ6.7Pa以下の真空雰囲気中にて600℃×2hの条件で脱ガス処理を施した。次いで、同様な真空雰囲気中で25MPaの圧力を加えつつ350〜426℃の温度まで昇温し、この圧力および温度で30〜300分保持することによって、それぞれターゲット材料としてのＧｅ−Ａｌ合金焼結体を作製した。焼結後の冷却は雰囲気をＡｒで置換し、かつ1〜10℃/minの冷却速度で実施した。各試料の詳細な製造条件は表２に示す通りである。
【００４９】
上記した各Ｇｅ−Ａｌ合金焼結体を所望のターゲット寸法（直径180mm×厚さ6mm）に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、4種類のＧｅ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットをそれぞれ得た。得られた各ターゲットの表面のＸ線回折を、実施例１と同様にして行い、その結果から(220)/(111)ピーク強度比、さらに(220)/(111)ピーク強度比のバラツキを前述した方法にしたがって求めた。これらの結果を表２に示す。
【００５０】
次に、得られた4種類のＧｅ−Ａｌ合金ターゲットをそれぞれ用いて、実施例１と同一条件でポリカーボネート基板上にＧｅ−Ａｌ合金膜を成膜した。これらＧｅ−Ａｌ合金膜の膜厚分布を実施例１と同様にして求めた。この値を併せて表２に示す。
【００５１】
【表２】

表２から明らかなように、ターゲット面の結晶面を所定の面方位に制御した本発明のＧｅ合金スパッタリングターゲットによれば、膜厚分布の均一性に優れるＧｅ合金膜が得られることが分かる。
【００５２】
実施例４〜１８、比較例４〜１８
実施例２と同様にして、それぞれ表３および表４に示すＧｅ合金からなるスパッタリングターゲットを作製した。各ターゲットの製造条件は、表３および表４に示す通りである。
【００５３】
このようにして得た各Ｇｅ合金ターゲットの表面のＸ線回折を、実施例１と同様にして行い、それらの結果から(220)/(111)ピーク強度比、さらに(220)/(111)ピーク強度比のバラツキを前述した方法にしたがって求めた。これらの結果を表３および表４に示す。
【００５４】
次に、各Ｇｅ合金ターゲットをそれぞれ用いて、実施例１と同一条件でポリカーボネート基板上にＧｅ合金膜を成膜した。これらＧｅ合金膜の膜厚分布を実施例１と同様にして求めた。この値を併せて表３および表４に示す。
【００５５】
【表３】

【表４】

表３および表４から明らかなように、ターゲット面の結晶面を所定の面方位に制御した本発明のＧｅ合金スパッタリングターゲットによれば、膜厚分布の均一性に優れるＧｅ合金膜が得られることが分かる。
【００５６】
実施例１９〜２３、比較例１９〜２３
まず、Ｇｅ−30at％Ａｌ、Ｇｅ−40at％Ｔａ、Ｇｅ−18at％Ｗの3種類のＧｅ合金を作製するために、純度99.999％のＧｅインゴットを破砕した破砕片と、純度99％のＣｒ、Ｔａ、Ｗの各インゴットを破砕した破砕片とを用意した。これらの破砕片を各合金組成となるように秤量し、それらを真空溶解して鋳型（直径：200mm）内に流し込み、それぞれＧｅ合金インゴットを作製した。
【００５７】
ここでは、各Ｇｅ合金について4つの試料を準備し、溶解後の冷却方法およびインゴットに対する熱処理の有無などを変えて、それぞれ4個のターゲット材料を作製した。具体的には、溶解後の冷却を真空雰囲気のままで実施する、雰囲気をＡｒやＮ₂で置換した後に冷却する、のいずれかを採用した。冷却速度は10℃/minで一定とした。また、得られたインゴットに対してＡｒ雰囲気中にて600℃×5hの条件で熱処理を施したものと、熱処理を施していないものをそれぞれ作製した。
【００５８】
上記した各Ｇｅ合金焼結体からなるターゲット材料を、それぞれ所望のターゲット寸法（直径180mm×厚さ6mm）に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、各Ｇｅ合金について4種類のスパッタリングターゲットをそれぞれ得た。得られた各ターゲットの表面のＸ線回折を、実施例１と同様にして行い、その結果から(220)/(111)ピーク強度比、さらに(220)/(111)ピーク強度比のバラツキを前述した方法にしたがって求めた。これらの結果を表５に示す。
【００５９】
次に、各Ｇｅ合金あたり4種類のスパッタリングターゲットをそれぞれ用いて、実施例１と同一条件でポリカーボネート基板上にＧｅ合金膜を成膜した。これら各Ｇｅ合金膜の膜厚分布を実施例１と同様にして求めた。この値を併せて表５に示す。
【００６０】
【表５】

表５から明らかなように、ターゲット面の結晶面を所定の面方位に制御した本発明のＧｅ合金スパッタリングターゲットによれば、膜厚分布の均一性に優れるＧｅ合金膜が得られることが分かる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のスパッタリングターゲットによれば、それを用いてＧｅ単体膜、Ｇｅ化合物膜、Ｇｅ合金膜などをスパッタ成膜した際に、得られる膜の膜厚分布の均一性を大幅に高めることが可能となる。従って、そのようなＧｅ系薄膜を使用した電気・電子部品や磁気部品などの性能や信頼性の向上、さらには製造工数や製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスパッタリングターゲットにおけるターゲット面の面方位の測定方法を説明するための図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a sputtering target used when forming a Ge layer, a Ge compound layer, a Ge alloy layer, etc. as a constituent layer of an optical disk. And Ge layer, Ge compound layer, Ge alloy layer and optical disk, electric / electronic parts, magnetic parts using the same About.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the field of information recording, as the amount of information increases, a recording apparatus and a recording medium capable of recording and reproducing a large amount of data at high speed and high density are required. The optical disc can be said to be a recording medium suitable for such an application. Typical optical disks include magneto-optical recording media using the magneto-optical effect and the reversible phase change between the crystalline and amorphous states of the recording layer, and the difference in reflectivity associated with this phase change. Can be mentioned.
[0003]
A phase change optical recording medium is characterized in that a recording layer undergoes phase change by irradiating laser light, thereby recording and erasing information, and having a simple optical system structure. ing. Further, unlike magneto-optical recording, it does not require a magnetic field, and is easy to be overwritten by light intensity modulation, and further has a high data transfer rate. In addition, it is excellent in compatibility with a read-only disk such as a CD-ROM, and is applied to a large-capacity type rewritable recording medium such as a DVD-RAM.
[0004]
Examples of the structure of the phase change optical disk include a structure in which six layers of a reflective layer / protective layer / intermediate layer / recording layer / intermediate layer / protective layer are formed on a polycarbonate substrate. A chalcogen alloy thin film such as a GeSbTe alloy or an InSbTe alloy is applied to the recording layer. The protective layer is ZnS-SiO. ₂ However, materials such as Al—Mo, Al—Ti, and Ag are used for the reflective layer. The intermediate layer is provided for improving the recording property, and is composed of Ge alone, a Ge compound such as GeN, or a Ge alloy such as Ge—Cr or Ge—Si.
[0005]
A phase change optical disc having the layer structure as described above is generally manufactured by forming each constituent layer by sputtering. Specifically, an optical disk is manufactured by using a cassette-type rotating type sputtering apparatus and continuously forming each constituent layer while maintaining a certain tact time. The production volume of optical disks is enormous, and the manufacturing cost is required to be reduced. Therefore, sputter deposition is continuously performed when forming each constituent layer, and the use efficiency of the sputtering target is further increased. Etc. are important.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as described above, in the phase change type optical disc, the recording layer on which information is recorded is irradiated with light, and the amount of reflected light is different based on the difference in reflectance between the crystalline state and the amorphous state of the recording layer. Corresponding to 0 and 1, the recording data is read out. When recording data is read (reproduced) based on such a difference in reflectance, the uniformity of the film thickness of each constituent layer greatly affects the reliability (reproduction accuracy).
[0007]
At present, the uniformity of the film thickness of each constituent layer is about 5%, but in order to further improve the reliability of reproduction, it is required to improve the film thickness uniformity. Specifically, it is desirable to suppress the uniformity of the film thickness of each layer constituting the phase change optical disk to 1% or less.
[0008]
However, Ge and Ge alloy constituting the intermediate layer of the phase change optical disc have a lower sputter rate than other constituent layer materials, and the film thickness is in accordance with the tact time when forming the other constituent layers. There is a problem that it tends to be uneven. Further, as described above, since a continuous film forming operation is essential in the optical disk manufacturing process, it is difficult to adjust the film thickness distribution depending on sputtering conditions during the process.
[0009]
The present invention has been made to cope with such problems, and in forming a Ge-based thin film such as a Ge film, a Ge compound film, a Ge alloy film, the uniformity of the film thickness distribution is significantly improved, It is an object of the present invention to provide a sputtering target that can keep the uniformity of film thickness stable even in a continuous film forming process.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventors have examined the crystal orientation of the surface (target surface) of the Ge or Ge alloy target. As a result, the (220) plane peak and the (111) plane peak by X-ray diffraction of the target surface Intensity ratio, that is, the (220) / (111) peak intensity ratio affects the film thickness distribution of the resulting film (sputtered film), and the (220) / (111) peak intensity ratio is 0.3 or more. Thus, it has been found that the film thickness uniformity of a sputtered film (Ge film, Ge compound film, Ge alloy film, etc.) can be significantly increased.
[0011]
The present invention has been made based on such findings. That is, the sputtering target of the present invention is high purity Ge or B, C, Al, Si, Fe, Cr, Ta, Nb, Cu, Mn, Mo, W, Ni, Ti as described in claim 1. , Zr, Hf, Co, Ir, and a sputtering target made of a Ge alloy containing at least one element selected from Ru and Ru in the range of 0.1 to 50 atomic%, wherein the surface orientation of the target surface is determined by X-ray diffraction Ratio of peak intensity of (220) plane to peak intensity of (111) plane when measured ((220) / (111)) is 0.3 or more And the variation of the (220) / (111) peak intensity ratio over the entire target surface is within ± 30%. It is characterized by that.
[0013]
The sputtering target of the present invention, for example, claims 2 As described above, it is used by being joined to a backing plate. The sputtering target of the present invention is, for example, a claim 3 As described in the above, it is used when forming a constituent layer of an optical disk. In particular, the claims 4 As described above, it is suitable for forming a Ge layer, a Ge compound layer, and a Ge alloy layer constituting an intermediate layer of an optical disk of a phase change type or the like.
The Ge layer, Ge compound layer or Ge alloy layer of the present invention is formed using the sputtering target of the present invention. The optical disk of the present invention is characterized by comprising a Ge layer, a Ge compound layer, or a Ge alloy layer formed using the sputtering target of the present invention. The electric / electronic component of the present invention is characterized by comprising a Ge layer, a Ge compound layer, or a Ge alloy layer formed using the sputtering target of the present invention. The magnetic component of the present invention is characterized by comprising a Ge layer, a Ge compound layer, or a Ge alloy layer formed using the sputtering target of the present invention.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
[0015]
The sputtering target of the present invention is made of high purity Ge or Ge alloy. The Ge alloy as the target constituent material is selected from B, C, Al, Si, Fe, Cr, Ta, Nb, Cu, Mn, Mo, W, Ni, Ti, Zr, Hf, Co, Ir, and Ru. It contains at least one element (M element) in the range of 0.1 to 50 atomic%.
[0016]
Here, when the sputtering target is composed of a Ge alloy, the M element as the alloy element is appropriately selected according to the purpose of use of the film. For example, when a sputtered film is used as an intermediate layer of an optical disk, it is preferable to apply Si, Cr, W, B, Ta, etc. as the M element. In such a case, the content of the M element is preferably in the range of 0.1 to 50 atomic% in order to improve the adhesion between the recording layer and the protective layer.
[0017]
The sputtering target of the present invention has a (111) plane when the plane orientation is measured by X-ray diffraction on the surface (target surface) of the target made of high purity Ge or high purity Ge alloy as described above. The ratio of the peak intensity of the (220) plane to the peak intensity ((220) / (111)) is 0.3 or more. The peak intensity ratio mentioned here refers to the ratio of the maximum intensity obtained by the X-ray diffraction method. Thus, by defining the surface orientation of the surface of the target made of high purity Ge or Ge alloy, the film thickness distribution of the resulting film (Ge film such as Ge film, Ge compound film, Ge alloy film) is uniform. It is possible to significantly improve the nature.
[0018]
That is, in sputtering film formation using a Ge simple substance target or a Ge alloy target, a rare gas such as Ar, Kr, Xe, or Ne is used as a sputtering gas when forming a film having a target composition. In addition, when a Ge compound film such as GeN or GeO, or a Ge alloy nitride film or a Ge alloy oxide film is formed, a reactive sputtering method is applied, and a mixed gas of a rare gas and nitrogen or oxygen gas is used. Used as sputtering gas.
[0019]
Ge-based thin films such as a Ge film, a Ge compound film, and a Ge alloy film are formed by DC or RF sputtering employing the above-described sputtering method. In sputter deposition of such Ge-based thin films, Ge and Ge alloys have a low sputter rate, and when the tact time is shortened, the film thickness distribution tends to be particularly uneven. The film thickness distribution of the sputtered film usually varies depending on the distance between the target and the substrate, the gas pressure, the magnetic field strength, etc., but if a continuous film forming operation is essential as in the optical disk manufacturing process, the process It is difficult to control the film thickness distribution by adjusting the sputtering conditions during the process.
[0020]
Thus, when the factors affecting the film thickness distribution of the sputtered film among the constituent conditions of the Ge simple substance target or the Ge alloy target itself were examined, it was found that the plane orientation of the target surface had a great influence. Furthermore, as a result of examining the relationship between the surface orientation of the target surface and the film thickness distribution of the sputtered film, the influence of the peak intensity of the (220) surface is large among the surface orientations constituting the target surface. By increasing the peak intensity ratio to the (111) plane peak, that is, the (220) / (111) peak intensity ratio, the uniformity of the film thickness distribution of the sputtered film (Ge film, Ge compound film, Ge alloy film, etc.) is greatly increased. It was found that it is possible to increase.
[0021]
Ge and Ge alloys have a cubic structure, and the (111) plane is usually the closest packed surface. In addition, there are many crystal orientations measured by X-ray diffraction on the surface (target surface) of a target made of simple Ge or Ge alloy, and among these, the (220) plane is sputtered compared to other crystal planes. It has the characteristics that it is easy and the flying direction of the sputtered particles is isotropic. Therefore, the appearance ratio of the (220) plane on the target plane is expressed as the ratio of the peak intensity of the (220) plane to the peak intensity of the (111) plane which is the closest packed plane ((220) / (111)). In this case, by increasing the value, the uniformity of the film thickness distribution of the sputtered film (Ge film, Ge compound film, Ge alloy film, etc.) can be greatly improved.
[0022]
For this reason, in the sputtering target of the present invention, the ratio of the peak intensity of the (220) plane to the peak intensity of the (111) plane ((220 ) / (111)) is 0.3 or more. That is, in the plane orientation of the target surface, by setting the (220) / (111) peak intensity ratio to 0.3 or more, the influence related to the sputtering of the (220) surface, which is excellent in sputter uniformity, etc. is increased. The uniformity of the film thickness distribution of the resulting sputtered film can be greatly improved.
[0023]
When the (220) / (111) peak intensity ratio of the target surface is less than 0.3 in a sputtering target made of Ge alone or a Ge alloy, the influence of the (111) surface that is the closest surface and other crystal surfaces increases. As a result, the flying direction of the sputtered particles becomes preferential in a certain direction, and as a result, the film thickness distribution of the sputtered film becomes non-uniform. The (220) / (111) peak intensity ratio on the target surface is more preferably 0.5 or more, and even more preferably 0.7 or more.
[0024]
Further, it is more preferable that the above-described (220) / (111) peak intensity ratio has the variation of the entire target surface within ± 30%. Thus, by suppressing the variation in the peak intensity ratio of the crystal plane as described above for the entire target plane, the in-plane uniformity of the film thickness of the sputtered film can be further enhanced. That is, if the intensity ratio of the (220) plane peak to the (111) plane peak varies over ± 30% as the entire target plane, there is a possibility that the film thickness locally varies. The variation of the (220) / (111) peak intensity ratio over the entire target surface is more preferably within ± 15%, and desirably within ± 10%.
[0025]
Here, the (220) / (111) peak intensity ratio of the target surface in the sputtering target of the present invention indicates a value measured by the following method. That is, as shown in FIG. 1, for example, the center part (position 1) of the disk-shaped target, and the positions near the outer periphery (positions 2 to 9) on the four straight lines that pass through the center part and equally divide the circumference, X-ray diffraction was performed on a total of 17 points (positions 10 to 17) at half the distance to measure the peak intensity of the crystal plane, and the (220) / (111) peak intensity ratio at each position was calculated. Ask. A value obtained by averaging the peak intensity ratios at these 17 points is defined as the (220) / (111) peak intensity ratio in the present invention.
[0026]
Further, the variation of the (220) / (111) peak intensity ratio as a whole of the target surface is determined from the maximum value and the minimum value of the (220) / (111) peak intensity ratio obtained at each of the 17 points described above, { The value (%) obtained based on the formula of (maximum value−minimum value) / (maximum value + minimum value)} × 100 shall be indicated.
[0027]
The amount of impurities is not particularly limited as long as the high-purity Ge or the high-purity Ge alloy constituting the sputtering target of the present invention has the same degree of purity as a normal target. That is, high-purity Ge or a high-purity Ge alloy may contain impurities as long as normal high-purity metal materials.
[0028]
However, if the amount of impurities in the high-purity Ge or Ge alloy is too large, for example, the properties as an intermediate layer of an optical disk may be deteriorated. Therefore, the sputtering target of the present invention is preferably composed of high-purity Ge or a high-purity Ge alloy having a total content of Fe, Ni, Mn, Na, and K as impurity elements of 1000 ppm or less. In other words, a value obtained by subtracting the total content (% by mass) of Fe, Ni, Mn, Na, and K from 100% [100− (Fe% + Ni% + Mn% + Na% + K%)] It is preferable to use high-purity Ge or a high-purity Ge alloy with 99.9% or more.
[0029]
In the sputtering target of the present invention, the target composed of the high purity Ge alloy is B, C, Al, Si, Fe, Cr, Ta, Nb, Cu, Mn, Mo, W, Ni, Ti, Zr, Hf, It contains at least one element (M element) selected from Co, Ir and Ru in the range of 0.1 to 50 atomic%, and the balance is made of Ge and inevitable impurities.
[0030]
The sputtering target of the present invention is produced by, for example, a sintering method or a melting method. When applying the sintering method, first, a high-purity Ge powder is prepared as a target material. Moreover, when producing a Ge alloy target, M element powder as an alloy element is prepared. The type and amount of the M element are appropriately selected according to the type of the target sputtered film.
[0031]
In the case of producing a Ge simple target, a high-purity Ge powder as described above is filled into a carbon mold or the like matched to a predetermined target shape, and pressure-sintered by, for example, hot pressing. Further, when producing a Ge alloy target, a powder obtained by mixing a high-purity Ge powder and an M element powder as described above in a predetermined ratio is filled into a carbon mold or the like that is also matched to the target size, and hot Pressurized and sintered with a press. The mixing of the Ge powder and the M element powder is preferably performed for 12 hours or more using, for example, a ball mill.
[0032]
In the pressure sintering step as described above, it is preferable to carry out the degassing treatment by holding at a temperature of, for example, 400 to 600 ° C. for about 2 hours before raising the temperature to the sintering temperature. This is to remove adsorbed oxygen and other impurity elements adhering to the raw material powder. After carrying out such degassing treatment, for example, heating and sintering are performed while applying a pressure of 9.8 MPa or more in a vacuum atmosphere of 6.5 Pa or less. The sintering temperature is preferably within the range of ± 30 ° C. of the melting point obtained from the phase diagram of the target material, and the holding time at such sintering temperature is preferably 2 hours or more. Furthermore, in the cooling step after sintering, for example, it is preferable that the atmosphere is replaced with Ar or the like and then cooled relatively rapidly to room temperature at a cooling rate of 10 ° C./min or more.
[0033]
By carrying out the sintering process under such conditions, the plane orientation of the target material (sintered body) is controlled to a predetermined orientation (plane orientation with a (220) / (111) peak intensity ratio of 0.3 or more). In addition, it is possible to improve the uniformity of the plane orientation in each part of the target (the variation of the (220) / (111) peak intensity ratio is within ± 30%). The sintering temperature and sintering time particularly affect the appearance ratio of the (220) plane. Further, the cooling rate after sintering affects the uniformity of the plane orientation in each part of the target. In addition, the pressure sintering process as described above plays an effective role in removing minute internal defects since it plays a role in matching the arrangement of crystal lattices.
[0034]
The target material obtained by the pressure sintering process as described above is machined, and this is joined to a backing plate made of, for example, Al or Cu. For bonding to the backing plate, diffusion bonding, brazing bonding, or the like is applied. The temperature during diffusion bonding is preferably 600 ° C. or lower. Further, the brazing joining is performed using a known In-based or Sn-based bonding material. The sputtering target of the present invention is obtained by machining the target material thus obtained to a predetermined size.
[0035]
When the melting method is applied to the production of the sputtering target of the present invention, a high-purity Ge material and an M element material as an alloy element are prepared as in the sintering method. In the case of producing a Ge simple target, a high-purity Ge material as described above is melted in a vacuum, for example, and then poured into a mold matched to a predetermined target shape to produce a Ge ingot. In the case of a Ge alloy target, the Ge material and the M element material are weighed so as to have a desired alloy composition, and are melted in, for example, vacuum, and then poured into a mold to produce a Ge alloy ingot.
[0036]
Cooling after pouring the molten Ge or molten Ge alloy into the mold is performed by using a rare gas such as Ar or N ₂ It is preferable to carry out by introducing gas into the chamber and cooling the atmosphere. Ge ingots and Ge alloy ingots can be used in vacuum, in rare gases such as Ar, or H ₂ It is preferable to perform heat treatment in an atmosphere at 200 to 600 ° C. As a result, the surface orientation of the target material (ingot) can be controlled to a predetermined orientation, and the uniformity of the surface orientation in each part of the target can be improved.
[0037]
The target material obtained by the melting step is machined, joined to the backing plate, and machined to a predetermined size in the same manner as the target material to which the sintering method is applied, whereby the sputtering target of the present invention is obtained. .
[0038]
The sputtering target of the present invention is a Ge single-layer film, a Ge compound film such as GeN or GeO, which is used in various fields such as a recording medium constituent layer, a semiconductor device constituent film, a constituent film such as a liquid crystal display element or PDP. , Ge—Cr, Ge—Si, Ge—W, and other Ge alloy films, as well as Ge alloy nitride films and oxide films. In particular, the sputtering target of the present invention is preferably used for forming a constituent layer of a phase change optical disk, specifically, an intermediate layer composed of a Ge single film, a Ge compound film, a Ge alloy film, or the like.
[0039]
By using the sputtering target of the present invention, the uniformity of the film thickness distribution of the obtained Ge simple substance film, Ge compound film, Ge alloy film, etc. can be greatly enhanced. Therefore, by using such a Ge-based thin film as an intermediate layer of a phase change optical disc, it is possible to increase the reliability of reading (reproducing) the recording data of the phase change optical disc. This contributes to improving the performance of the phase change type optical disc and further reducing the number of manufacturing steps and manufacturing costs.
[0040]
【Example】
Next, specific examples of the present invention and evaluation results thereof will be described.
[0041]
Example 1 and Comparative Example 1
First, 99.999% purity Ge powder was prepared, and this Ge powder was filled in a carbon mold (diameter: 185 mm) and set in a hot press apparatus. Here, four samples were prepared, and the pressure sintering process was carried out under the following conditions.
[0042]
Each sample set in the hot press apparatus was degassed under a condition of 600 ° C. × 2 h in a vacuum atmosphere of 6.7 Pa or less. Next, while applying a pressure of 25 MPa in a similar vacuum atmosphere, the temperature is raised to a temperature of 880 to 920 ° C., and held at this pressure and temperature for 30 to 300 minutes, thereby producing Ge sintered bodies as target materials, respectively. did. Cooling after sintering was performed at a cooling rate of 1 to 10 ° C./min with the atmosphere replaced with Ar. The detailed production conditions for each sample are as shown in Table 1.
[0043]
Each Ge sintered body described above was machined to a desired target size (diameter 180 mm × thickness 6 mm), and then brazed to a Cu backing plate to obtain four types of Ge sputtering targets.
[0044]
X-ray diffraction of the surface of each target thus obtained was performed using an XRD apparatus manufactured by Rigaku Corporation. Measurement conditions are: X-ray: Cuκ-α1 (50 kV, 100 mA), vertical goniometer, diverging slit: 1 deg, scattering slit: 1 deg, receiving slit: 0.15 mm, scanning mode: continuous, scanning speed: 4 ° / min, scanning Step: 0.04 °, scanning axis: 2θ / θ. From the respective X-ray diffraction results, the (220) / (111) peak intensity ratio was determined using the maximum intensity values of the (220) plane peak and the (111) plane peak. Further, the variation of the (220) / (111) peak intensity ratio was determined according to the method described above. These results are shown in Table 1.
[0045]
Next, using each of the obtained four types of Ge targets, sputtering method: rotational film formation, substrate-target distance: 120 mm, sputtering gas: Ar (0.5 Pa), back pressure: 1 × 10 ^-Five A Ge film was formed on a polycarbonate substrate having a diameter of 120 mm under the conditions of Pa, output DC: 1 kW, and sputtering time: 1 min. The film thickness distribution of the obtained Ge film was determined as follows. The film thickness of the Ge film is measured at an interval of 5 mm from the edge with respect to the diameter of the substrate. From the maximum and minimum values of these measured values, {(maximum value−minimum value) / (maximum value + minimum value)} The film thickness distribution (%) was determined based on the formula of x100. These values are also shown in Table 1.
[0046]
[Table 1]

As is apparent from Table 1, according to the Ge sputtering target of the present invention in which the crystal plane of the target surface is controlled to a predetermined plane orientation, it can be seen that a Ge film having excellent uniformity of film thickness distribution can be obtained.
[0047]
Example 2 and Comparative Example 2
First, 99.999% purity Ge powder and Al powder were prepared, and these powders were mixed so as to have a composition of Ge-10 at% Al. Mixing was carried out using a ball mill and the mixing time was 24 hours. Mixing with a ball mill was performed in an Ar atmosphere. The mixed powder was filled into a carbon mold (diameter: 185 mm) and set in a hot press apparatus. Here, four samples were prepared, and the pressure sintering process was carried out under the following conditions.
[0048]
Each sample set in the hot press apparatus was degassed under a condition of 600 ° C. × 2 h in a vacuum atmosphere of 6.7 Pa or less. Next, the temperature is raised to a temperature of 350 to 426 ° C. while applying a pressure of 25 MPa in the same vacuum atmosphere, and the Ge—Al alloy as a target material is sintered by holding at this pressure and temperature for 30 to 300 minutes. The body was made. Cooling after sintering was performed at a cooling rate of 1 to 10 ° C./min with the atmosphere replaced with Ar. The detailed production conditions for each sample are as shown in Table 2.
[0049]
Each Ge-Al alloy sintered body is machined to a desired target size (diameter 180 mm x thickness 6 mm), and then brazed to a Cu backing plate to provide four types of Ge-Al alloy sputtering targets. Respectively. X-ray diffraction of the surface of each target thus obtained was carried out in the same manner as in Example 1. From the results, the (220) / (111) peak intensity ratio and further the (220) / (111) peak intensity ratio variation It was determined according to the method described above. These results are shown in Table 2.
[0050]
Next, using the obtained four types of Ge—Al alloy targets, a Ge—Al alloy film was formed on a polycarbonate substrate under the same conditions as in Example 1. The film thickness distribution of these Ge—Al alloy films was determined in the same manner as in Example 1. These values are also shown in Table 2.
[0051]
[Table 2]

As can be seen from Table 2, according to the Ge alloy sputtering target of the present invention in which the crystal plane of the target surface is controlled to a predetermined plane orientation, a Ge alloy film having excellent uniformity of film thickness distribution can be obtained.
[0052]
Example 4 -18, comparative examples 4 ~ 18
In the same manner as in Example 2, sputtering targets made of Ge alloys shown in Table 3 and Table 4 were produced. The manufacturing conditions of each target are as shown in Table 3 and Table 4.
[0053]
X-ray diffraction of the surface of each Ge alloy target thus obtained was performed in the same manner as in Example 1. From these results, the (220) / (111) peak intensity ratio, and (220) / (111) The variation in peak intensity ratio was determined according to the method described above. These results are shown in Tables 3 and 4.
[0054]
Next, a Ge alloy film was formed on a polycarbonate substrate under the same conditions as in Example 1 using each Ge alloy target. The film thickness distribution of these Ge alloy films was determined in the same manner as in Example 1. These values are also shown in Tables 3 and 4.
[0055]
[Table 3]

[Table 4]

As is apparent from Tables 3 and 4, according to the Ge alloy sputtering target of the present invention in which the crystal plane of the target surface is controlled to a predetermined plane orientation, a Ge alloy film having excellent uniformity of film thickness distribution can be obtained. I understand.
[0056]
Examples 19-23, Comparative Examples 19-23
First, in order to produce three types of Ge alloys of Ge-30 at% Al, Ge-40 at% Ta, and Ge-18 at% W, a crushed piece obtained by crushing a 99.999% purity Ge ingot, 99% purity Cr, A crushed piece obtained by crushing each ingot of Ta and W was prepared. These crushed pieces were weighed so as to have the respective alloy compositions, melted in vacuo, and poured into a mold (diameter: 200 mm) to prepare Ge alloy ingots.
[0057]
Here, four samples were prepared for each Ge alloy, and four target materials were prepared respectively by changing the cooling method after melting and the presence or absence of heat treatment on the ingot. Specifically, cooling after melting is performed in a vacuum atmosphere, and the atmosphere is Ar or N ₂ One of the following was adopted: cooling after replacement with. The cooling rate was constant at 10 ° C / min. The obtained ingot was heat-treated in an Ar atmosphere under the condition of 600 ° C. × 5 h, and one that was not heat-treated was prepared.
[0058]
The target material composed of each Ge alloy sintered body is machined to a desired target dimension (diameter 180 mm × thickness 6 mm), and then brazed to a Cu backing plate to obtain 4 for each Ge alloy. Each kind of sputtering target was obtained. X-ray diffraction of the surface of each target thus obtained was carried out in the same manner as in Example 1. From the results, the (220) / (111) peak intensity ratio and further the (220) / (111) peak intensity ratio variation It was determined according to the method described above. These results are shown in Table 5.
[0059]
Next, a Ge alloy film was formed on a polycarbonate substrate under the same conditions as in Example 1 using four types of sputtering targets for each Ge alloy. The film thickness distribution of each Ge alloy film was determined in the same manner as in Example 1. These values are also shown in Table 5.
[0060]
[Table 5]

As is apparent from Table 5, according to the Ge alloy sputtering target of the present invention in which the crystal plane of the target surface is controlled to a predetermined plane orientation, it can be seen that a Ge alloy film excellent in film thickness distribution uniformity can be obtained.
[0061]
【Effect of the invention】
As described above, according to the sputtering target of the present invention, when a Ge single film, a Ge compound film, a Ge alloy film or the like is formed by sputtering using the sputtering target, the uniformity of the film thickness distribution of the obtained film can be improved. It becomes possible to greatly increase. Therefore, it is possible to improve the performance and reliability of electric / electronic parts and magnetic parts using such a Ge-based thin film, and to reduce the number of manufacturing steps and the manufacturing cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a method for measuring the plane orientation of a target surface in a sputtering target of the present invention.

Claims

High purity Ge or at least one element selected from B, C, Al, Si, Fe, Cr, Ta, Nb, Cu, Mn, Mo, W, Ni, Ti, Zr, Hf, Co, Ir and Ru Is a sputtering target made of a Ge alloy containing 0.1 to 50 atomic%,
The ratio of the peak intensity of the (220) plane to the peak intensity of the target plane orientation of the surface when measured by X-ray diffraction method (111) plane ((220) / (111)) is Ri der least 0.3, and The sputtering target, wherein the variation of the (220) / (111) peak intensity ratio over the entire target surface is within ± 30% .

In the sputtering target of claim 1 Symbol placement,
A sputtering target, wherein the target is bonded to a backing plate.

In the sputtering target according to claim 1 or 2 ,
The sputtering target is used when forming a constituent layer of an optical disc.

In the sputtering target according to claim 1 or 2 ,
The target is used when forming a Ge layer, a Ge compound layer, or a Ge alloy layer constituting an intermediate layer of an optical disc.

A Ge layer formed using the sputtering target according to claim 1 .

A Ge compound layer formed using the sputtering target according to claim 1 .

A Ge alloy layer formed using the sputtering target according to claim 1 .

An optical disc comprising a Ge layer, a Ge compound layer, or a Ge alloy layer formed using the sputtering target according to claim 1 .

An electrical / electronic component comprising a Ge layer, a Ge compound layer, or a Ge alloy layer formed using the sputtering target according to claim 1 .

A magnetic component comprising a Ge layer, a Ge compound layer, or a Ge alloy layer formed using the sputtering target according to claim 1 .