本發明涉及一種濺射靶(SPUTTERING TARGET)。
背景技術：
濺射法是在半導體元件、液晶顯示裝置、光學媒體等需要高質量的薄膜的領域內被廣泛使用的成膜法。濺射法根據外加電壓的種類大致分為直流(DC)濺射法和高頻(RF)濺射法，但從可以使用廉價的電源的方面、成膜速度快的方面、基板的溫度上升少的方面等出發，在薄膜制品的批量生產工序中，DC濺射法的成膜占主流。
在DC濺射法中，濺射靶本身要求導電性。因此，在通過濺射來生產被用作電容器等的薄膜材料的鈣鈦礦型氧化物等電介質材料的薄膜時，進行了通過RF濺射法的成膜(專利文獻1及2)。另外，還提出有使用具備導電性的鈦酸鋇燒結材料的靶，通過低頻濺射法進行成膜的技術(專利文獻3)。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特開2000-1773號公報
專利文獻2：日本特許第3129233號公報
專利文獻3：日本特開2013-213257號公報
技術實現要素：
發明要解決的技術問題
在此，由于DC濺射法具有上述的優點，因此期望在制造導電性不足的鈣鈦礦型氧化物的薄膜時也通過DC濺射法進行成膜。但是，用于成膜鈣鈦礦型氧化物等介質材料的濺射靶熱導率較低。因此判明，在使用這樣的濺射靶進行DC濺射的情況下，濺射靶的表面充滿熱，成膜中，濺射靶容易破裂。因此，需要將濺射靶減薄，這種情況存在與成本增高及生產性的降低有關的問題。
本發明是鑒于上述技術問題而完成的，其目的在于，提供一種即使增大厚度，在DC濺射中也不易破裂的濺射靶。
用于解決技術問題的手段
(濺射靶)
本發明的濺射靶作為主成分含有鈣鈦礦型氧化物，鈣鈦礦型氧化物的晶體粒徑為11～15μm，抗彎強度為60MPa以上。
發明效果
根據本發明，能夠提供一種即使增大厚度，在DC濺射中也不易破裂的濺射靶。
附圖說明
圖1是在實施例5中獲得的濺射靶的截面金屬顯微鏡照片。
符號說明
1晶粒
具體實施方式
本實施方式的濺射靶作為主成分含有鈣鈦礦型氧化物，鈣鈦礦型氧化物的晶體粒徑為11～15μm，抗彎強度為60MPa以上。這種濺射靶即使增大厚度，在DC濺射中也不易破裂。對于其理由，本發明人認為是因為本實施方式的濺射靶晶體粒徑大、晶界少，因此熱導率提高的緣故。
所謂鈣鈦礦型氧化物，是具有鈣鈦礦結構的結晶結構的氧化物，可以用通式ABO3表示。在此，A和B分別表示占有A位置的離子(A離子)及占有B位置的離子(B離子)。作為A離子可舉出Mg、Ca、Sr、Ba及Pb。作為B離子可舉出Ti及Zr。A離子及B離子可以都是一種離子，也可以是兩種以上的離子。
上述濺射靶作為主成分含有鈣鈦礦型氧化物。在此，所謂主成分，是指例如相對于濺射靶整體為80mol％以上，優選92mol％以上。
上述濺射靶包含存在于晶粒及晶粒彼此之間的晶界。晶粒優選作為主成分包含鈣鈦礦型氧化物。另外，晶界優選作為主成分含有鈣鈦礦型氧化物。鈣鈦礦型氧化物的晶體粒徑為11～15μm，優選12～14μm。鈣鈦礦型氧化物的最大粒徑優選為13～20μm。另外，晶體粒徑例如可以從截面金屬顯微鏡照片的定向切線直徑(Feret直徑)的平均值取得。另外，鈣鈦礦型氧化物的最大粒徑例如可以從截面金屬顯微鏡照片的定向切線直徑的最大值取得。
本實施方式的濺射靶在鈣鈦礦型氧化物以外還可以含有添加物。作為這種添加物，從提高使用濺射靶成膜的膜的介電性能的觀點出發，優選IIIB族(鈧族)、VB族(釩族)、VIB族(鉻族)、VIIB族(錳族)的氧化物或鹽(例如碳酸鹽等)。作為上述添加物的含量，優選相對于濺射靶整體為0.01～3mol％。
本實施方式的濺射靶在上述以外可以含有不可避免的雜質粒子。作為不可避免的雜質粒子，例如可舉出Na2O、SiO2、Al2O3、Fe2O3等顆粒，分別能夠允許到1000mass ppm左右。
上述濺射靶的抗彎強度為60MPa以上，優選80～100MPa。在此，抗彎強度是指例如通過JISR-1601中規定的三點彎曲試驗所測定的抗彎強度。
上述濺射靶優選燒結密度為80～99％。另外，所謂燒結密度是指相對于理論密度的燒結體的密度。
上述濺射靶優選電阻值為0.01～10Ωcm，更優選0.01～0.7Ωcm。若為這樣的電阻值，則能夠將濺射靶適當地用于通過DC濺射法的成膜。
上述濺射靶優選熱導率為3～12W/mK，更優選8～12W/mK。若為這樣的熱導率，則即使增大濺射靶的厚度，在DC濺射法中使用的情況下，濺射靶也不易破裂。
濺射靶的形狀或大小等沒有特別限制，例如，可以設定為直徑127～300mm左右的圓板。
濺射靶的厚度例如可以設定為7～10mm。本實施方式的濺射靶即使為這樣的厚度，在通過DC濺射法進行的成膜中也不易破裂，因此能夠降低成本及提高薄膜制品的生產性。
(濺射靶的制造方法)
對本實施方式的濺射靶的制造方法的一個例子進行說明。
首先，準備具有和所要求的濺射靶相同組成的原料粉體。原料粉體中，作為主成分含有鈣鈦礦型氧化物的粉末，可以根據需要含有上述添加物的粉末。作為鈣鈦礦型氧化物的粉末，平均粒子徑為0.5～0.7μm，優選為0.5～0.6μm。在此，平均粒徑例如是指在用激光衍射法測定的粒徑的分布曲線上，累計體積百分率為50％的粒徑。另外，作為鈣鈦礦型氧化物的粉末的純度，優選為99.9～99質量％。作為任意的添加物的粉末的純度，優選為99.99～99.9質量％。
作為鈣鈦礦型氧化物的粉末的取得方法，沒有特別限制，可以使用市售品，也可以使用對通過固相法、草酸法、水熱法、溶膠-凝膠法等合成的粉末進行粉碎、分級等使其平均粒徑達到上述范圍的鈣鈦礦型氧化物的粉末。
在準備原料粉體時，在混合鈣鈦礦型氧化物和IIIB族(鈧族)、VB族(釩族)、VIB族(鉻族)、VIIB族(錳族)的氧化物或鹽(例如碳酸鹽等)的粉末的情況下，優選干式混合。作為混合方法沒有特別限定，不過例如優選在球磨機中進行混合。
其次，優選將所獲得的原料粉體成形而獲得成形體。作為成形方法沒有特別限制，例如可舉出干式成形或等靜壓加壓法進行成形的方法。等靜壓加壓法包含冷等靜壓加壓法(CIP法)或熱等靜壓加壓法(WIP法)等。作為原料粉體成形時的壓力，例如在干式成形時設為5～50MPa，在等靜壓加壓法中設為100～500MPa的范圍。
上述成形體優選不含粘合劑。在成形體不含粘合劑的情況下，在后述的燒結時，不易受到殘留碳對晶粒生長的阻礙，因此容易將燒結體中的鈣鈦礦型氧化物的晶體粒徑生長為11～15μm的范圍。在此，作為粘合劑可舉出在氧化物的燒結體的制造方法中用于成形原料粉體而通常使用的粘合劑，具體而言，可舉出聚乙烯醇(PVA)。
其次，將上述原料粉體進行燒結而獲得燒結體。燒結在800～1400℃的溫度下進行，優選為900～1300℃。在燒結時，優選不使用施加非等靜壓的壓力的熱壓等的方法進行燒結。在本實施方式的濺射靶的制造方法中，對上述原料粉體施加等靜壓或不施加壓力而進行燒結，因此在燒結時促進晶粒生長，容易使燒結后所獲得的濺射靶中的鈣鈦礦型氧化物的晶體粒徑生長到11～15μm，并容易將濺射靶的抗彎強度做到60MPa以上。用這種方法獲得的濺射靶即使使用DC濺射法也不易破裂。作為燒結時的燒結時間，優選為10～20小時。作為燒結時的氣氛沒有特別限制，可以是惰性氣氛、空氣或真空氣氛。
對獲得的燒結體進行切斷成規定的大小等的加工來完成濺射靶。本實施方式的濺射靶熱導率高，在濺射中不易破裂，因此可以在RF濺射法及DC濺射法的任一方法中使用。
(薄膜的制造方法)
以下，針對使用了本實施方式的濺射靶的薄膜的制造方法的一個例子進行說明。
首先，準備上述濺射靶。在濺射靶的主表面上用In等粘合銅制的冷卻板。
將安裝有冷卻板的濺射靶搭載于DC濺射裝置上，在含氧的氣氛下，通過DC濺射法在基板上成膜。基板的材質沒有特別限制，可以根據用途適宜選擇，例如可舉出Si基板、以及Pt、Pd、Ni等金屬或用金屬涂膜的基板等。作為濺射氣體可以使用Ar等稀有氣體。
通過如上所述進行成膜，能夠獲得電介質薄膜。作為上述電介質薄膜的用途，可舉出電容器、壓電元件等的電子部件。
實施例
準備了表1所示的組成的原料粉體。原料粉體純度均為99.9質量％，平均粒徑為0.5μm。將準備好的原料粉體在30MPa下進行干式成形。將所獲得的成形體在真空氣氛下(6Pa)不加壓而在表1所示的燒結時間及燒結溫度下進行燒結而得到燒結體。將所得到的燒結體通過平面磨床和圓筒研磨機切出200mmφ、厚度10mm，得到了實施例1～9及比較例1～12的濺射靶。
圖1中表示實施例5的濺射靶的金屬顯微鏡照片。如圖1所示，觀察到晶體粒徑為13μm的鈣鈦礦型氧化物的結晶粒1。
(比較例13)
準備表1所示的組成的原料粉體。比較例13的原料粉體純度為99.9質量％，平均粒徑為13μm。將準備好的原料粉體進行干式成形。將所得到的成形體在真空氣氛下(6Pa)以表1所示的燒結時間和燒結溫度及負荷19.6MPa(200kg/cm2)進行熱壓燒結，得到燒結體。將所得到的燒結體通過平面磨床和圓筒研磨機切成200mmφ、厚度10mm，得到了濺射靶。
(濺射靶的評價)
(1)電阻值
對于實施例1～9及比較例1～13的濺射靶，分別使用比電阻測試儀通過JIS K-7194中規定的四探針法測定電阻值，并將測定的結果示于表1。
(2)熱導率
對于實施例1～9及比較例1～13的濺射靶，分別通過熱常數測定裝置測定熱導率，將測定結果示于表1。
(3)抗彎強度
對于實施例1～9及比較例1～13的濺射靶，分別使用強度測試儀通過JISR-1601中規定的三點彎曲試驗測定抗彎強度，將測定結果示于表1。
(4)DC濺射穩定性
將實施例1～9及比較例1～13的各濺射靶分別用銦粘合于用Cu合金制成的冷卻板上。將該濺射靶安裝在濺射裝置上，在Ar氣氛下以3W/cm2的外加電力進行DC濺射。成膜速度為6.5nm/min。DC濺射之后，將濺射靶取出，在熒光燈下用肉眼進行觀察，將有裂紋及缺口的濺射靶判斷為“破裂”。將結果示于表1。在DC濺射中濺射靶產生了裂紋及缺口的情況下，濺射中放電電流及放電電壓會急劇變化，所以，在濺射中也可以在一定程度上掌握“破裂”的存在與否。