专利名称：高纯金属Mo粗粉与由其制得的烧结溅射靶的制作方法
背景技术：
发明领域本发明涉及用于形成高纯金属Mo薄膜的烧结溅射靶，以及适用于作为原料粉制这种烧结靶的高纯金属Mo粗粉，其中高纯金属Mo薄膜合适用来形成扁平平板显示如液晶显示的透明导电膜，场效应晶体管的门电极、接线电路，或诸如此类。
背景技术：
在制做供形成高纯金属Mo薄膜之烧结溅射靶中，按质量高达99.99％或以上纯度并且按Fischer法平均颗粒直径为2至4μm的高纯金属Mo粉，已习惯地被用作原料粉(此后，平均颗粒直径指按Fischer法的结果)。
而且，也已知高纯金属Mo粉的制造，使用三氧化钼粉、钼酸铵粉或其它同类物质作为原料，它们按质量有99.9％或以上的高纯和2至4μm的平均颗粒直径(此后，一般将这些粉称为MoO3粉)，通过于氢气流中、在500至700℃、保持预定时间的条件下，对MoO3粉进行初次氢还原反应形成二氧化钼粉(此后称为MoO2)，并且于氢气流中、在750至1100℃、保持预定时间的条件下，对MoO2粉进行二次氢还原反应。
此外，用于形成高纯金属Mo薄膜之烧结溅射靶的制造也已是众所周知的，使用高纯金属Mo粉，即按质量高达99.99％或以上纯度和按Fischer法平均颗粒直径为2至4微米之高纯金属Mo粉作为原料，并对这种Mo粉进行热等压压制(此后称为HIP)，在200至300MPa的压力将它压制成生坯。(例如，见日本未经审查的专利申请发布No.Hei2-141507)。
发明概述近年内，关于液晶显示，例如，性能提高、尺寸增大和体积变薄已显著地取得进展，因此，液晶显示的结构部件，如透明导电膜、场效应晶体管门电极、接线电路或诸如此类，已根据液晶显示的改进，显著地被制成具有高的集成化。因为这些结构部件集成化程度变得越来越高，对适合用于形成这些部件之高纯金属Mo薄膜的质量还要求优良均匀性，而特别是，强烈要求膜内不含布颗粒(粗颗粒最大直径为0.5μm或以上)的薄膜。然而，当使用常规烧结溅射靶形成高纯金属Mo薄膜时，却不能使该膜内的颗粒减少到足以相应于目前条件下这些结构部件的高集成化的程度。
于是，本发明人从上述观点特别注意到用于形成高纯金属Mo薄膜的烧结溅射靶，并已对在形成该薄膜时减少颗粒的产生做了试验。因此，得到下列的试验结构(a)、(b)和(c)。
(a)在溅射时，颗粒产生数目与该烧结靶的理论密度比率密切相关，而当使此烧结靶的理论密度比率变成98％或以上时，便能使颗粒产生显著地减少。
(b)该烧结靶的理论密度比率也与用作为原料粉制做烧结靶之高纯金属Mo粉的颗粒粒度密切相关，并且，当这种高纯金属Mo粉的平均颗粒直径，像常规高纯金属Mo粉一样，为2至4μm时，理论密度比率为98％或以上的烧结靶便不能制得，但是当这种Mo粉制成平均颗粒直径为5.5μm或以上的粗颗粒时，便可使该烧结靶的理论密度比率增加至98％或以上。
(c)在常规高纯金属Mo粉的生产中，当此高纯金属Mo粉由原料MoO3粉于下列的条件下制得时，生产的高纯金属Mo粉有按质量高达99.99％或以上的纯度，并变成平均颗粒直径为5.5至7.5μm的粗颗粒。也就是说，此条件与常规操作的条件相同，只是增加一含有钾的溶液，例如氢氧化钾溶液，这里钾(K)对这种原料的比率为30至150ppm；使它干燥；在该条件下将它混合以使K成分覆盖这种原料；以及在比常规温度高750至1100℃的1150至1300℃温度下进行二次氢还原。
这时，该粉的颗粒粒度，当K成分的混合比率为30至150ppm时，通过与原料混合之K成分和二次氢还原之高还原温度的作用颗粒便可生成，而变成粗颗粒。
本发明基于上述的试验结果加以实施，并且具有下列特性(a)供制备此烧结溅射靶用的高纯金属Mo粗粉具有按质量高达99.99％或以上的纯度以及平均颗粒直径为5.5至7.5μm；(b)供形成显著地少产生颗粒的高纯金属Mo薄膜的烧结溅射靶，其中该靶使用按质量纯度高达99.99％或以上和依Fischer法平均颗粒直径为5.5至7.5μm的高纯金属Mo粗粉通过HIP加以烧结，并有98％或以上的理论密度比率。
此外，在本发明中，烧结溅射靶的理论密度比率与用于制作上述这种靶的高纯金属Mo粗粉的平均颗粒直径密切相关。当此高纯金属Mo粗粉的平均颗粒直径小于5.5μm时，使用这种粗粉制得的烧结溅射靶的理论密度比率便变成小于98％。当使用这样一种理论密度比率小于98％的烧结溅射靶来形成高纯金属Mo薄膜时，在该薄膜中颗粒产生的数目便迅速增加，并且这种薄膜不能令人满意地适合高的集成化。另一方面，若其平均颗粒直径变为7.5μm或以上，则所制得烧结溅射靶的强度便迅速下降，并且在溅射过程中，该靶本身便容易产生裂纹。因此，把高纯金属Mo粗粉的平均颗粒直径确定为5.5至7.5μm。况且，若使用这种高纯金属Mo粗粉，则可制得理论密度比率高达98％或以上的烧结溅射靶。此外，若使用这种烧结溅射靶，则可形成颗粒产生显著地少的高纯金属Mo薄膜。
而且，在本发明中，由于用作原料粉的高纯金属Mo粗粉的纯度被制成按重量为99.99％或以上，所以使用这种粉制得的烧结溅射靶便成为同样有按质量为99.99％或以上的纯度，因此使用这种靶所形成的高纯金属Mo薄膜便变成具有按质量为99.99％或以上的纯度。这时，如果高纯金属Mo薄膜的纯度按质量小于99.99％，那么这种膜就不能应用于例如液晶显示。
根据本发明，由于作为原料粉使用的高纯金属Mo粗粉，具有按质量为99.99％或以上的高纯和平均颗粒直径为5.5至7.5μm以及比表面积为0.07～0.2m2/g，所以可制得的烧结溅射靶同样具有按质量为99.99％或以上的高纯以及98％或以上的理论密度比率。又，当使用这种烧结溅射靶时，便可形成颗粒产生显著地少的高纯金属Mo薄膜，其中这种薄膜能应用于例如要求高集成化的液晶显示或其它同类物质。
优选实施方案详述接着，用实施例对本发明正确地加以说明。
分别制成本发明高纯金属Mo粗粉1至5(此后这些被称作本发明Mo粗粉)使用三氧化钼粉(此后这些被称为MoO3)作为原料，其纯度和平均颗粒直径分别示于表1；将作为K成分来源的30％ KOH水溶液与这种三氧化钼粉混合，此处，K成分与MoO3粉的比率分别示于表1；混和并干燥它；形成使K成分覆盖原料表面的条件；以及保持上面条件并按照同样示于表1中之其它条件进行初次和二次氢还原。
此外，分别制得常规高纯金属Mo粉(此后这些称之为常规Mo粉)1至5，以供与本发明Mo粗粉相同条件下的比较之用，只是K成分未被混合至表1所示的原料MoO3粉，并且二次氢还原反应温度定在常规温度750至1100℃。
而且，所得到的本发明Mo粗颗粒粉1至5和常规Mo粉1至5之纯度和平均颗粒直径的测量结果示于表1。
其次，分别制成本发明烧结溅射靶(此后这些称之为本发明靶)1至5和常规烧结溅射靶(此后这些称之为常规靶)1至5；分别使用本发明Mo粗粉1至5和常规Mo粉1至5作为原料粉；在700℃气压、980Pa氢气氛中、保持两个小时的条件下，对这些原料进行氢净化操作；除去该粉表面上的氧化物；测量在该粉表面上的氧分量(在该粉表面上的吸附氧分量)；将此氧分量减至100至150ppm范围内的预定分量，它为氧对全部粉的占有比率；分别在250MPa的压力压制该粉，以制成具有直径900mm和高12mm之尺寸的圆盘状生坯；对这些圆盘状生坯进行HIP处理，以在压力100MPa、温度1250℃和保持时间2小时使之烧结；并通过机加工制得直径890mm和厚度10mm的靶。
此外，使用本发明Mo粗粉4作为原料粉制成本发明靶6；以与上述相同的条件对这种原料粉进行氢净化操作；除去该粉表面上的氧化物；测量在该粉表面上的氧分量(该粉表面上的吸附氧分量)；将此氧分量减至120ppm，它为氧对全部粉的占有比率；在200MPa的压力进行CIP(冷等压压制)，以制成具有直径100mm和高250mm之尺寸的圆柱形生坯；借助粉碎机粉碎这种圆柱形生坯，以使之过有2mm筛孔的筛；以与本发明靶1至5相同的制备条件将该筛分的粉制成圆盘状生坯；对这种圆盘状生坯进行HIP处理以使之烧结；并对它进行机加工。
本发明靶1至6和常规靶1至5之纯度和理论密度比率的测量结果给于表2。
其次，形成高纯金属Mo薄膜(此后称之为Mo薄膜)；把本发明靶1至6和常规靶1至5钎焊到纯铜衬垫板上；将这些靶安放入DC磁控管溅射装置；安放900mm直径的玻璃衬底；并在溅射气为氩、氩压为0.5Pa以及溅射电功率为43.5KW的条件下进行溅射。从而，厚度为0.6μm的Mo薄膜便在玻璃衬底的整个表面上形成。
关于所得到的膜，用颗粒计数器测量其颗粒数，其中这些颗粒有0.5μm或以上的最大直径并存在于200mm直径的任意区域内。以五个区域之平均值的测量结果示于表2。
表2
从表1和2给出的结果显然可见，如使用纯度按质量为99.99％或以上和平均颗粒直径为5.5至7.5μm的本发明Mo粗粉1至5，便能制得按质量纯度为99.99％或以上和理论密度比率为98％或以上的本发明靶1至6。又，当使用这些本发明靶1至6时，颗粒产生明显减少的Mo薄膜便能形成。另一方面，使用常规Mo粉制得的全部常规靶1至5有小于98％的理论密度比率，其中，这些Mo粉有2至4μm的平均颗粒直径，尽管按质量有99.99％或以上的纯度。因此，通过使用常规靶1至5所形成的Mo薄膜具有非常多的颗粒产生。
如上所提及，若使用本发明高纯金属Mo粗粉作为原料，则可制得理论密度比率为98％或以上的烧结溅射靶，并可通过使用这种烧结溅射靶制成颗粒产生非常少的高纯金属Mo薄膜。因此，可使本发明的高纯金属Mo粗粉完全和充分地符合于例如液晶显示的性能提高、尺寸增加和体积变薄。
权利要求
1.一种供制备烧结溅射靶用的高纯金属Mo粗粉，其中该粉按质量含有高达99.99％或以上的纯度和按Fischer法具有5.5至7.5μm的平均颗粒直径。
2.一种供形成具有极少颗粒产生的高纯金属Mo薄膜的烧结溅射靶，其中该靶借助使用如下高纯Mo粗粉、通过HIP加以烧结，所述高纯金属Mo粗粉含有高达99.99％或以上的纯度和按Fischer法平均颗粒直径为5.5至7.5μm，并且该靶具有98％或以上的理论密度比率。
全文摘要
提供一种供形成具有极少颗粒产生的高纯金属Mo薄膜的烧结溅射靶以及一种适用于作为原料粉制得这种靶的高纯金属Mo粗粉。通过烧结经由进行HIP处理的该高纯金属Mo粗粉，便得到该理论密度比率为98％或以上的烧结溅射靶，其中这种颗粒粉按质量有高达99.99％或以上的纯度和按Fischer法有5.5至7.5μm的平均颗粒直径。
文档编号C22C27/04GK1607054SQ200410078919
公开日2005年4月20日 申请日期2004年9月16日 优先权日2003年9月16日
发明者茨木正之, 岩本贤治 申请人:日本新金属株式会社