專利名稱：高純金屬M(fèi)o粗粉與由其制得的燒結(jié)濺射靶的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于形成高純金屬M(fèi)o薄膜的燒結(jié)濺射靶，以及適用于作為原料粉制這種燒結(jié)靶的高純金屬M(fèi)o粗粉，其中高純金屬M(fèi)o薄膜合適用來形成扁平平板顯示如液晶顯示的透明導(dǎo)電膜，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的門電極、接線電路，或諸如此類。
背景技術(shù)：
在制做供形成高純金屬M(fèi)o薄膜之燒結(jié)濺射靶中，按質(zhì)量高達(dá)99.99％或以上純度并且按Fischer法平均顆粒直徑為2至4μm的高純金屬M(fèi)o粉，已習(xí)慣地被用作原料粉(此后，平均顆粒直徑指按Fischer法的結(jié)果)。
而且，也已知高純金屬M(fèi)o粉的制造，使用三氧化鉬粉、鉬酸銨粉或其它同類物質(zhì)作為原料，它們按質(zhì)量有99.9％或以上的高純和2至4μm的平均顆粒直徑(此后，一般將這些粉稱為MoO3粉)，通過于氫氣流中、在500至700℃、保持預(yù)定時(shí)間的條件下，對(duì)MoO3粉進(jìn)行初次氫還原反應(yīng)形成二氧化鉬粉(此后稱為MoO2)，并且于氫氣流中、在750至1100℃、保持預(yù)定時(shí)間的條件下，對(duì)MoO2粉進(jìn)行二次氫還原反應(yīng)。
此外，用于形成高純金屬M(fèi)o薄膜之燒結(jié)濺射靶的制造也已是眾所周知的，使用高純金屬M(fèi)o粉，即按質(zhì)量高達(dá)99.99％或以上純度和按Fischer法平均顆粒直徑為2至4微米之高純金屬M(fèi)o粉作為原料，并對(duì)這種Mo粉進(jìn)行熱等壓壓制(此后稱為HIP)，在200至300MPa的壓力將它壓制成生坯。(例如，見日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)發(fā)布No.Hei2-141507)。
發(fā)明概述近年內(nèi)，關(guān)于液晶顯示，例如，性能提高、尺寸增大和體積變薄已顯著地取得進(jìn)展，因此，液晶顯示的結(jié)構(gòu)部件，如透明導(dǎo)電膜、場(chǎng)效應(yīng)晶體管門電極、接線電路或諸如此類，已根據(jù)液晶顯示的改進(jìn)，顯著地被制成具有高的集成化。因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)部件集成化程度變得越來越高，對(duì)適合用于形成這些部件之高純金屬M(fèi)o薄膜的質(zhì)量還要求優(yōu)良均勻性，而特別是，強(qiáng)烈要求膜內(nèi)不含布顆粒(粗顆粒最大直徑為0.5μm或以上)的薄膜。然而，當(dāng)使用常規(guī)燒結(jié)濺射靶形成高純金屬M(fèi)o薄膜時(shí)，卻不能使該膜內(nèi)的顆粒減少到足以相應(yīng)于目前條件下這些結(jié)構(gòu)部件的高集成化的程度。
于是，本發(fā)明人從上述觀點(diǎn)特別注意到用于形成高純金屬M(fèi)o薄膜的燒結(jié)濺射靶，并已對(duì)在形成該薄膜時(shí)減少顆粒的產(chǎn)生做了試驗(yàn)。因此，得到下列的試驗(yàn)結(jié)構(gòu)(a)、(b)和(c)。
(a)在濺射時(shí)，顆粒產(chǎn)生數(shù)目與該燒結(jié)靶的理論密度比率密切相關(guān)，而當(dāng)使此燒結(jié)靶的理論密度比率變成98％或以上時(shí)，便能使顆粒產(chǎn)生顯著地減少。
(b)該燒結(jié)靶的理論密度比率也與用作為原料粉制做燒結(jié)靶之高純金屬M(fèi)o粉的顆粒粒度密切相關(guān)，并且，當(dāng)這種高純金屬M(fèi)o粉的平均顆粒直徑，像常規(guī)高純金屬M(fèi)o粉一樣，為2至4μm時(shí)，理論密度比率為98％或以上的燒結(jié)靶便不能制得，但是當(dāng)這種Mo粉制成平均顆粒直徑為5.5μm或以上的粗顆粒時(shí)，便可使該燒結(jié)靶的理論密度比率增加至98％或以上。
(c)在常規(guī)高純金屬M(fèi)o粉的生產(chǎn)中，當(dāng)此高純金屬M(fèi)o粉由原料MoO3粉于下列的條件下制得時(shí)，生產(chǎn)的高純金屬M(fèi)o粉有按質(zhì)量高達(dá)99.99％或以上的純度，并變成平均顆粒直徑為5.5至7.5μm的粗顆粒。也就是說，此條件與常規(guī)操作的條件相同，只是增加一含有鉀的溶液，例如氫氧化鉀溶液，這里鉀(K)對(duì)這種原料的比率為30至150ppm；使它干燥；在該條件下將它混合以使K成分覆蓋這種原料；以及在比常規(guī)溫度高750至1100℃的1150至1300℃溫度下進(jìn)行二次氫還原。
這時(shí)，該粉的顆粒粒度，當(dāng)K成分的混合比率為30至150ppm時(shí)，通過與原料混合之K成分和二次氫還原之高還原溫度的作用顆粒便可生成，而變成粗顆粒。
本發(fā)明基于上述的試驗(yàn)結(jié)果加以實(shí)施，并且具有下列特性(a)供制備此燒結(jié)濺射靶用的高純金屬M(fèi)o粗粉具有按質(zhì)量高達(dá)99.99％或以上的純度以及平均顆粒直徑為5.5至7.5μm；(b)供形成顯著地少產(chǎn)生顆粒的高純金屬M(fèi)o薄膜的燒結(jié)濺射靶，其中該靶使用按質(zhì)量純度高達(dá)99.99％或以上和依Fischer法平均顆粒直徑為5.5至7.5μm的高純金屬M(fèi)o粗粉通過HIP加以燒結(jié)，并有98％或以上的理論密度比率。
此外，在本發(fā)明中，燒結(jié)濺射靶的理論密度比率與用于制作上述這種靶的高純金屬M(fèi)o粗粉的平均顆粒直徑密切相關(guān)。當(dāng)此高純金屬M(fèi)o粗粉的平均顆粒直徑小于5.5μm時(shí)，使用這種粗粉制得的燒結(jié)濺射靶的理論密度比率便變成小于98％。當(dāng)使用這樣一種理論密度比率小于98％的燒結(jié)濺射靶來形成高純金屬M(fèi)o薄膜時(shí)，在該薄膜中顆粒產(chǎn)生的數(shù)目便迅速增加，并且這種薄膜不能令人滿意地適合高的集成化。另一方面，若其平均顆粒直徑變?yōu)?.5μm或以上，則所制得燒結(jié)濺射靶的強(qiáng)度便迅速下降，并且在濺射過程中，該靶本身便容易產(chǎn)生裂紋。因此，把高純金屬M(fèi)o粗粉的平均顆粒直徑確定為5.5至7.5μm。況且，若使用這種高純金屬M(fèi)o粗粉，則可制得理論密度比率高達(dá)98％或以上的燒結(jié)濺射靶。此外，若使用這種燒結(jié)濺射靶，則可形成顆粒產(chǎn)生顯著地少的高純金屬M(fèi)o薄膜。
而且，在本發(fā)明中，由于用作原料粉的高純金屬M(fèi)o粗粉的純度被制成按重量為99.99％或以上，所以使用這種粉制得的燒結(jié)濺射靶便成為同樣有按質(zhì)量為99.99％或以上的純度，因此使用這種靶所形成的高純金屬M(fèi)o薄膜便變成具有按質(zhì)量為99.99％或以上的純度。這時(shí)，如果高純金屬M(fèi)o薄膜的純度按質(zhì)量小于99.99％，那么這種膜就不能應(yīng)用于例如液晶顯示。
根據(jù)本發(fā)明，由于作為原料粉使用的高純金屬M(fèi)o粗粉，具有按質(zhì)量為99.99％或以上的高純和平均顆粒直徑為5.5至7.5μm以及比表面積為0.07～0.2m2/g，所以可制得的燒結(jié)濺射靶同樣具有按質(zhì)量為99.99％或以上的高純以及98％或以上的理論密度比率。又，當(dāng)使用這種燒結(jié)濺射靶時(shí)，便可形成顆粒產(chǎn)生顯著地少的高純金屬M(fèi)o薄膜，其中這種薄膜能應(yīng)用于例如要求高集成化的液晶顯示或其它同類物質(zhì)。
優(yōu)選實(shí)施方案詳述接著，用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明正確地加以說明。
分別制成本發(fā)明高純金屬M(fèi)o粗粉1至5(此后這些被稱作本發(fā)明Mo粗粉)使用三氧化鉬粉(此后這些被稱為MoO3)作為原料，其純度和平均顆粒直徑分別示于表1；將作為K成分來源的30％ KOH水溶液與這種三氧化鉬粉混合，此處，K成分與MoO3粉的比率分別示于表1；混和并干燥它；形成使K成分覆蓋原料表面的條件；以及保持上面條件并按照同樣示于表1中之其它條件進(jìn)行初次和二次氫還原。
此外，分別制得常規(guī)高純金屬M(fèi)o粉(此后這些稱之為常規(guī)Mo粉)1至5，以供與本發(fā)明Mo粗粉相同條件下的比較之用，只是K成分未被混合至表1所示的原料MoO3粉，并且二次氫還原反應(yīng)溫度定在常規(guī)溫度750至1100℃。
而且，所得到的本發(fā)明Mo粗顆粒粉1至5和常規(guī)Mo粉1至5之純度和平均顆粒直徑的測(cè)量結(jié)果示于表1。
其次，分別制成本發(fā)明燒結(jié)濺射靶(此后這些稱之為本發(fā)明靶)1至5和常規(guī)燒結(jié)濺射靶(此后這些稱之為常規(guī)靶)1至5；分別使用本發(fā)明Mo粗粉1至5和常規(guī)Mo粉1至5作為原料粉；在700℃氣壓、980Pa氫氣氛中、保持兩個(gè)小時(shí)的條件下，對(duì)這些原料進(jìn)行氫凈化操作；除去該粉表面上的氧化物；測(cè)量在該粉表面上的氧分量(在該粉表面上的吸附氧分量)；將此氧分量減至100至150ppm范圍內(nèi)的預(yù)定分量，它為氧對(duì)全部粉的占有比率；分別在250MPa的壓力壓制該粉，以制成具有直徑900mm和高12mm之尺寸的圓盤狀生坯；對(duì)這些圓盤狀生坯進(jìn)行HIP處理，以在壓力100MPa、溫度1250℃和保持時(shí)間2小時(shí)使之燒結(jié)；并通過機(jī)加工制得直徑890mm和厚度10mm的靶。
此外，使用本發(fā)明Mo粗粉4作為原料粉制成本發(fā)明靶6；以與上述相同的條件對(duì)這種原料粉進(jìn)行氫凈化操作；除去該粉表面上的氧化物；測(cè)量在該粉表面上的氧分量(該粉表面上的吸附氧分量)；將此氧分量減至120ppm，它為氧對(duì)全部粉的占有比率；在200MPa的壓力進(jìn)行CIP(冷等壓壓制)，以制成具有直徑100mm和高250mm之尺寸的圓柱形生坯；借助粉碎機(jī)粉碎這種圓柱形生坯，以使之過有2mm篩孔的篩；以與本發(fā)明靶1至5相同的制備條件將該篩分的粉制成圓盤狀生坯；對(duì)這種圓盤狀生坯進(jìn)行HIP處理以使之燒結(jié)；并對(duì)它進(jìn)行機(jī)加工。
本發(fā)明靶1至6和常規(guī)靶1至5之純度和理論密度比率的測(cè)量結(jié)果給于表2。
其次，形成高純金屬M(fèi)o薄膜(此后稱之為Mo薄膜)；把本發(fā)明靶1至6和常規(guī)靶1至5釬焊到純銅襯墊板上；將這些靶安放入DC磁控管濺射裝置；安放900mm直徑的玻璃襯底；并在濺射氣為氬、氬壓為0.5Pa以及濺射電功率為43.5KW的條件下進(jìn)行濺射。從而，厚度為0.6μm的Mo薄膜便在玻璃襯底的整個(gè)表面上形成。
關(guān)于所得到的膜，用顆粒計(jì)數(shù)器測(cè)量其顆粒數(shù)，其中這些顆粒有0.5μm或以上的最大直徑并存在于200mm直徑的任意區(qū)域內(nèi)。以五個(gè)區(qū)域之平均值的測(cè)量結(jié)果示于表2。


表2

從表1和2給出的結(jié)果顯然可見，如使用純度按質(zhì)量為99.99％或以上和平均顆粒直徑為5.5至7.5μm的本發(fā)明Mo粗粉1至5，便能制得按質(zhì)量純度為99.99％或以上和理論密度比率為98％或以上的本發(fā)明靶1至6。又，當(dāng)使用這些本發(fā)明靶1至6時(shí)，顆粒產(chǎn)生明顯減少的Mo薄膜便能形成。另一方面，使用常規(guī)Mo粉制得的全部常規(guī)靶1至5有小于98％的理論密度比率，其中，這些Mo粉有2至4μm的平均顆粒直徑，盡管按質(zhì)量有99.99％或以上的純度。因此，通過使用常規(guī)靶1至5所形成的Mo薄膜具有非常多的顆粒產(chǎn)生。
如上所提及，若使用本發(fā)明高純金屬M(fèi)o粗粉作為原料，則可制得理論密度比率為98％或以上的燒結(jié)濺射靶，并可通過使用這種燒結(jié)濺射靶制成顆粒產(chǎn)生非常少的高純金屬M(fèi)o薄膜。因此，可使本發(fā)明的高純金屬M(fèi)o粗粉完全和充分地符合于例如液晶顯示的性能提高、尺寸增加和體積變薄。
權(quán)利要求
1.一種供制備燒結(jié)濺射靶用的高純金屬M(fèi)o粗粉，其中該粉按質(zhì)量含有高達(dá)99.99％或以上的純度和按Fischer法具有5.5至7.5μm的平均顆粒直徑。
2.一種供形成具有極少顆粒產(chǎn)生的高純金屬M(fèi)o薄膜的燒結(jié)濺射靶，其中該靶借助使用如下高純Mo粗粉、通過HIP加以燒結(jié)，所述高純金屬M(fèi)o粗粉含有高達(dá)99.99％或以上的純度和按Fischer法平均顆粒直徑為5.5至7.5μm，并且該靶具有98％或以上的理論密度比率。
全文摘要
提供一種供形成具有極少顆粒產(chǎn)生的高純金屬M(fèi)o薄膜的燒結(jié)濺射靶以及一種適用于作為原料粉制得這種靶的高純金屬M(fèi)o粗粉。通過燒結(jié)經(jīng)由進(jìn)行HIP處理的該高純金屬M(fèi)o粗粉，便得到該理論密度比率為98％或以上的燒結(jié)濺射靶，其中這種顆粒粉按質(zhì)量有高達(dá)99.99％或以上的純度和按Fischer法有5.5至7.5μm的平均顆粒直徑。
文檔編號(hào)C22C27/04GK1607054SQ200410078919
公開日2005年4月20日 申請(qǐng)日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者茨木正之, 巖本賢治 申請(qǐng)人:日本新金屬株式會(huì)社