[发明专利]多晶MgO烧结体及其制造方法以及溅射用MgO靶材

说明书

技术领域

本发明涉及烧结MgO原料粉末而得到的多晶MgO烧结体(以下，简称“MgO烧结体”)及其制造方法、以及使用MgO烧结体的溅射用MgO靶材。

背景技术

由于MgO为具备优良的热传导率、耐热性、化学稳定性、耐氧化性及绝缘性的材料，所以用于以耐热用途为代表的各种各样的用途(参照专利文献1、2)。

该MgO具有较好的烧结性，即使通过普通烧结也能够得到相对密度接近99％的致密度。但是，难以将烧结密度提高到理论密度，在烧结体中残存微孔或达数μm的细孔，即气孔。为了提高烧结密度(减少气孔)，可考虑提高烧结温度，但以提高烧结密度为最优先而提高烧结温度将促进晶体颗粒的成长，在粗大的晶体颗粒中残存气孔，该气孔在其后的利用高温高压的HIP处理中也难以消除。

这样，目前的MgO烧结体，其烧结密度不足，如果要提高烧结密度，则产生晶粒成长，因此尤其是作为工具或隔热板等结构用部件应用时存在以下的问题。

1)机械性质下降

(1)强度下降

强度有弯曲强度、压缩强度、剪切强度，但均与烧结体内部的残存气孔有关。另外，烧结时由于晶粒成长而形成的粗大颗粒也容易成为破坏的起点。气孔和晶粒成长导致的强度不足在作为结构用部件的使用中，会引起破损、缺损这样致命的损伤。

(2)硬度下降

由于气孔和晶粒成长的存在也是造成硬度下降的主要原因，所以随着耐磨性的下降，引起磨损导致的寿命下降。

表面粗糙度下降

在烧结体内部存在气孔和晶粒成长就意味着表面粗糙度下降。在作为结构用部件的用途时，大多是要求使用面具有高的表面粗糙度的用途。当表面粗糙度低时，(1)滑动面的气孔成为缺陷的起源，助长表面粗糙度的下降，导致寿命下降；(2)由于表面粗糙度的下降，摩擦系数增大，发生异常发热或与配合材料的反应、凝结等问题。

3)热传导率下降

MgO具有热传导率高的特性，但影响其特性的主要因素之一是气孔的存在。即，在晶界存在气孔或杂质时，妨碍热传导，得不到本来的热传导率。因而，为了得到高的热传导率，必须减少气孔，换言之，需要将烧结体的相对密度提高到接近理论密度。

4)由气体产生造成的气氛的污染

在烧结体中所存在的气孔中封入烧结气氛的气体。例如，在大气中烧结时，封入氮气或二氧化碳、氧气等大气成分，在Ar或氮气气氛中烧结时，这样的气氛气体作为气孔被封入。当烧结体在高温区域使用晶界软化时，该气体从烧结体喷出。尤其是，在半导体制造等连微量的杂质也不允许的用途中，成为致命的缺陷。

另一方面，MgO烧结体也多用作溅射用靶材(参照专利文献3、4)，在作为所述靶材的用途中，在防止溅射时的裂纹或剥离方面，重要的是提高其机械性能或热传导性，另外，在防止溅射装置内的气氛的污染方面，减少来自烧结体的气体的产生也很重要。

专利文献1：特开平7-133149号公报

专利文献2：特开2006-169036号公报

专利文献3：特开平10-158826号公报

专利文献4：特开2005-330574号公报

发明内容

本发明要解决的课题在于提供MgO烧结体及其制造方法，所述MgO烧结体的烧结密度接近理论密度，机械性质及热传导率优良，能够减少气体产生而造成的气氛的污染。

本发明的MgO烧结体通过单向加压烧结(一軸加圧焼結)MgO原料粉末的工序而得到，其特征在于，MgO烧结体中的MgO的X射线衍射得到的强度比与式(1)表示的(111)面的比率α(111)的值相关，在将施加有单向压力的面的值设为αV(111)、将与施加有单向压力的面垂直的面的值设为αH(111)时，αV(111)/αH(111)＞1.5。

α(111)＝{-0.4434(Ra)2+1.4434*Ra}...(1)

在此，Ra＝I(111)/(I(111)+I(200))

I(111)：MgO的(111)面的X射线衍射强度

I(200)：MgO的(200)面的X射线衍射强度

即，本发明为了解决上述课题，使MgO烧结体具有独特的晶体各向异性。更具体地说，本发明是基于下述见解而完成的。通过普通烧结得到的通常的MgO烧结体，以(200)面为主体，可看到晶粒的成长，与此相对，采用单向加压烧结，在施加有该压力的面上使(111)面增加，由此能够使烧结密度接近理论密度，能够提高机械性质等。