JP2006176810A

JP2006176810A - 磁気記録膜形成用ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２スパッタリングターゲットの製造方法

Info

Publication number: JP2006176810A
Application number: JP2004369451A
Authority: JP
Inventors: Sohei Nonaka; 荘平野中; Takanori Shirai; 孝典白井; Yukiya Sugiuchi; 幸也杉内
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】ハードディスクの高密度磁気記録媒体に適用される磁気記録膜、特に垂直磁気記録媒体に適用されるＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２グラニュラ磁気記録膜を形成するための微細な組織を有するＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットの製造方法を提供する。
【解決手段】Ｐｔ粉末およびＳｉＯ_２粉末を配合した混合してＰｔ−ＳｉＯ_２混合粉末を作製し、このＰｔ−ＳｉＯ_２混合粉末にさらにＣｒ粉末およびＣｏ粉末を添加して混合して目標成分組成を有する混合粉末を作製し、この目標成分組成を有する混合粉末を加圧焼結することを特徴とする磁気記録膜形成用ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットの製造方法。
【選択図】図１

Description

この発明は、ハードディスクの高密度磁気記録媒体に適用される磁気記録膜、特に垂直磁気記録媒体に適用されるＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２グラニュラ磁気記録膜を形成するための微細な組織を有するＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットの製造方法に関するものである

従来の技術

ハードディスク装置は一般にコンピュータやデジタル家電等の外部記録装置として用いられており、記録密度の一層の向上が求められている。そのため、近年、超高密度の記録を実現できる垂直磁気記録方式が注目されてきた。この垂直磁気記録方式は、高密度化するほど記録磁化が安定すると言われており、この垂直磁気記録方式を備えた磁気記録媒体には磁気記録膜が積層されており、この磁気記録膜は高性能な磁気記録膜であることが必要である。これに適用可能な磁気記録膜の一つとしてＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２グラニュラ磁気記録膜が提案されており、このＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２グラニュラ磁気記録膜はＣｒおよびＰｔを含むＣｏ基焼結合金相とシリカ相の混合相を有する複合ターゲットを用いてＲＦマグネトロンスパッタ法により作製することができることが知られている（非特許文献１参照）。

この複合ターゲットは、通常は、ＳｉＯ_２粉末：４〜２０原子％、Ｃｒ粉末：５〜２０原子％、Ｐｔ粉末：５〜３０原子％を含有し、残部：Ｃｏ粉末からなる組成となるように配合し混合したのち、得られた混合体を加圧焼結することにより作製される。この場合、シリカ粉末の粒径が大きいと、スパッタリングしたときにパーティクルが発生し易いので、シリカ粉末の粒径を１０μｍ以下とすることが好ましいとされている（特許文献１参照）。
「富士時報」Ｖｏｌ．７５Ｎｏ．３２００２（１６９〜１７２ページ）特開２００１‐２３６６４３号公報

しかし、粒径：１０μｍ以下の微細なＳｉＯ_２粉末を使用し、この微細なＳｉＯ_２粉末を通常の粒径を有するＣｒ粉末、Ｐｔ粉末、Ｃｏ粉末などとともに目標成分組成となるように混合し、得られた混合粉末を加圧焼結することにより製造したターゲットは、加圧焼結中に粒成長して粗大な金属粒が生成し、それに伴って、微細なＳｉＯ_２粉末は粗大な金属粒を取り囲むように粗大な金属粒の周囲に偏析し、この粗大な金属粒の周囲に偏析したＳｉＯ_２相は集合して偏析しているために異常放電を起こし易く、異常放電が起きると、ＳｉＯ_２相は破壊されてパーティクルとなり、さらにＳｉＯ_２相に囲まれた粗大金属粒が剥離、飛散して数十μレベルの巨大なパーティクルになりやすいという問題点があった。

そこで、本発明者らは、かかる課題を解決すべく研究を行なったところ、
（ａ）原料粉末であるＣｒ粉末、Ｐｔ粉末、Ｃｏ粉末などの金属粉末の内でもＰｔ粉末は加圧焼結中に最も凝集しやすく、そのためにＰｔ粉末は加圧焼結中に凝集して粗大なＰｔ粉末に成長し、粗大なＰｔ粒になりやすいこと、
（ｂ）このＰｔ粉末が加圧焼結中に凝集し粗大化するのを阻止することにより焼結体素地の金属粒の粗大化を阻止することができ、それに伴って、ＳｉＯ_２相が金属粒界に集合して偏析することを阻止することができ、かかる阻止を行うことにより微細な金属粒および偏析の少ない微細なＳｉＯ_２相が均一分散した組織を有するターゲットを作製することができること、
（ｃ）Ｐｔ粉末の加圧焼結工程における凝集および粗大化を阻止するには、予めＰｔ粉末と微細なＳｉＯ_２粉末を配合し混合することによりＰｔ粉末の周囲に微細なＳｉＯ_２粉末をコーティングし、このＰｔ粉末の周囲に微細なＳｉＯ_２粉末をコーティングした混合粉末（以下、Ｐｔ−ＳｉＯ_２混合粉末という）にさらにＣｒ粉末およびＣｏ粉末を目標成分組成となるように添加し混合して得られた混合粉末を加圧焼結すると、Ｐｔ−ＳｉＯ_２混合粉末のＰｔ粉末はＳｉＯ_２粉末のコーティングされていることにより加圧焼結中にＰｔ粉末が凝集して粗大化するのを防止することができ、そして偏析の少ない微細なＳｉＯ_２相が均一分散した組織を有する焼結体を得ることができること、などの研究結果が得られたのである。

この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）Ｐｔ粉末およびＳｉＯ_２粉末を配合し混合してＰｔ−ＳｉＯ_２混合粉末を作製し、このＰｔ−ＳｉＯ_２粉末の混合粉末にさらにＣｒ粉末およびＣｏ粉末を添加して混合して目標成分組成を有する混合粉末を作製し、この目標成分組成を有する混合粉末を加圧焼結する磁気記録膜形成用ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットの製造方法、に特徴を有するものである。

前記Ｐｔ粉末およびＳｉＯ_２粉末は、Ｐｔ粉末を目標配合量の８０質量％以上、ＳｉＯ_２粉末を目標配合量の２０質量％以上を含み、なおかつＣｒ粉末およびＣｏ粉末の合計量が目標配合量の５０質量％以下を含む目標配合組成より少なく配合した配合粉末を混合して混合粉末（以下、Ｐｔ−ＳｉＯ_２主体混合粉末という）を作製し、このＰｔ−ＳｉＯ_２主体混合粉末にＣｒ粉末、Ｃｏ粉末、Ｐｔ粉末およびＳｉＯ_２粉末を添加して目標成分組成を有する混合粉末を作製し、この混合粉末を加圧焼結することによりＰｔ粉末が凝集して粗大化するのを防止することができるとともに偏析の少ない微細なＳｉＯ_２相が均一分散した組織を有する焼結体を得ることができる。

したがって、この発明は、
（２）Ｐｔ粉末を目標配合量の８０質量％以上、ＳｉＯ_２粉末を目標配合量の２０質量％以上を含み、なおかつＣｒ粉末およびＣｏ粉末の合計量が目標配合量の５０質量％以下を含む配合粉末を混合してＰｔ−ＳｉＯ_２主体混合粉末を作製し、このＰｔ−ＳｉＯ_２主体混合粉末にＣｒ粉末、Ｃｏ粉末、Ｐｔ粉末およびＳｉＯ_２粉末を添加し混合して目標成分組成を有する混合粉末を作製し、この混合粉末を加圧焼結する磁気記録膜形成用ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットの製造方法、に特徴を有するものである。

この発明の前記（１）または（２）記載の磁気記録膜形成用ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットの製造方法において使用する原料粉末は、Ｃｏ粉末、Ｃｒ粉末およびＰｔ粉末の平均粒径（ただし、平均粒径とは累積５０％の中心粒径を意味する。以下同じ）がいずれも５０μｍ以下であり、ＳｉＯ_２粉末の平均粒径が１０μｍ以下であり、かつＳｉＯ_２粉末の平均粒径はＰｔ粉末の平均粒径よりも小さく、ＳｉＯ_２粉末とＰｔ粉末の平均粒径比が１／２００〜１／５の範囲内にあることが一層好ましい。Ｃｏ粉末、Ｃｒ粉末およびＰｔ粉末の平均粒径がいずれかが５０μｍを越えると、微細な組織が得られず、またＳｉＯ_２粉末の平均粒径が１０μｍを越えると異常放電が発生し易くなるためにパーティクルの発生が多くなるからである。また、ＳｉＯ_２粉末とＰｔ粉末の平均粒径比が１／２００よりも小さい場合、ＳｉＯ_２粉末の平均粒径が０．１μｍよりも小さくなって超微粒となり、かかる超微粒は混合時に凝集を起こしやすく、焼結をするとかえって巨大なＳｉＯ_２の塊となってしまうので実用上適切ではない。一方、ＳｉＯ_２粉末とＰｔ粉末の平均粒径比が１／５よりも大きいと、Ｐｔ粉末表面が十分にＳｉＯ_２粉末で覆われないため、加圧焼結時におけるＰｔ粉末の凝集を阻止することができず、したがって、金属粒が粗大化し、微細なＳｉＯ_２粉末が均一分散した組織が得られなくなるので好ましくないからである。

したがって、この発明は、
（３）原料粉末は、Ｃｏ粉末、Ｃｒ粉末およびＰｔ粉末の平均粒径がいずれも５０μｍ以下であり、ＳｉＯ_２粉末の平均粒径が１０μｍ以下であり、かつＳｉＯ_２粉末の平均粒径はＰｔ粉末の平均粒径よりも小さく、ＳｉＯ_２粉末とＰｔ粉末の平均粒径比が１／２００〜１／５の範囲内にある前記（１）または（２）記載の磁気記録膜形成用ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットの製造方法、に特徴を有するものである。

この発明の磁気記録膜形成用ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットの製造方法において、Ｐｔ−ＳｉＯ_２主体混合粉末に含まれるＰｔ粉末を目標配合量の８０質量％以上、ＳｉＯ_２粉末を目標配合量の２０質量％以上とした理由は、Ｐｔ粉末が目標配合量の８０質量％未満ではＳｉＯ_２粉末がコーティングされないＰｔ粉末の量が多くなり、このＳｉＯ_２粉末がコーティングされないＰｔ粉末の量の多い粉末を加圧焼結すると、粗大粒が多く生成する原因になるので好ましくないからである。一方、ＳｉＯ_２粉末の目標配合量を２０質量％未満にすると、ＳｉＯ_２粉末の量が少なすぎてＰｔ粉末全量の表面を覆うに十分でなく、仮焼処理してもＳｉＯ_２粉末がコーティングされていないＰｔ粉末が多く存在することになり、粗大粒発生の原因になるので好ましくないからである。

さらに、この発明の磁気記録膜形成用ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットの製造方法において、Ｐｔ−ＳｉＯ_２主体混合粉末に含まれるＣｒ粉末およびＣｏ粉末の合計量を目標配合量の５０質量％以下としたのは、Ｃｒ粉末およびＣｏ粉末の合計量が目標配合量の５０質量％を越えて含まれるとＳｉＯ_２粉末がＣｒ粉末およびＣｏ粉末の表面をコーティングするのに消費されてしまい、Ｐｔ粉末の表面がＳｉＯ_２粉末により十分に厚くコーティングされなくなるため、加圧焼結中にＰｔ粉末の凝集および粗大化が生じるので好ましくないからである。

この発明の磁気記録膜形成用ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットの製造方法において、Ｐｔ−ＳｉＯ_２混合粉末およびＰｔ−ＳｉＯ_２主体混合粉末を作製するために要する混合時間は０．５時間以上必要である。０．５時間未満ではＰｔ粉末の表面に十分な厚さのＳｉＯ_２粉末がコーティングされないからである。混合方法としてはボールミル法が好ましい。また、この発明の磁気記録膜形成用ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットの製造方法における加圧焼結は、１０００〜１２５０℃の範囲内の温度で実施することが好ましい。１０００℃未満では焼結体の密度が低く空孔を多く含むようになり、この焼結体を用いて作製したターゲットは異常放電やパーティクルが発生しやすいからである。一方、１２５０℃を越えて加圧焼結すると、ＣｏＣｒＰｔが溶融してしまう恐れがあるからである。

この発明は、パーティクル発生の少ないＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２グラニュラ磁気記録膜を形成するためのＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットを簡単に製造することができ、コンピューター並びにデジタル家電等の産業の発展に大いに貢献し得るものである。

原料粉末として、平均粒径：１２μｍを有する市販のＣｏ粉末、平均粒径：３５μｍを有する市販のＣｒ粉末、平均粒径：３５μｍを有する市販のＰｔ粉末を用意した。さらに原料粉末として平均粒径：３μｍを有するＳｉＯ_２粉末を用意した。

実施例１
先に用意したＣｏ粉末、Ｃｒ粉末、Ｐｔ粉末およびＳｉＯ_２粉末を、Ｃｒ粉末：７．２原子％、Ｐｔ粉末：１８原子％、ＳｉＯ_２粉末：１０原子％、残部：Ｃｏ粉末となるように秤量し、このうちＰｔ粉末およびＳｉＯ_２粉末のみを配合し、大気中、ジルコニアボールによる乾式ボールミルで８時間乾式混合することによりＰｔ−ＳｉＯ_２混合粉末を作製した。その後、このＰｔ−ＳｉＯ_２混合粉末に残部となるＣｏ粉末およびＣｒ粉末を添加したのちＡｒ雰囲気中、ジルコニアボールによる乾式ボールミルで８時間乾式混合することにより混合粉末を作製し、この混合粉末を直径：１６５ｍｍのカーボンモールドに充填し、真空雰囲気中、温度：１２００℃、圧力：２０ＭＰａ、３時間保持の条件でホットプレスすることによりホットプレス体を作製した。このホットプレス体を機械加工することにより直径：１５２．４ｍｍ、厚さ：２ｍｍの寸法を有するターゲットを作製することにより本発明法１を実施した。

実施例２
先に用意したＣｏ粉末、Ｃｒ粉末、Ｐｔ粉末およびＳｉＯ_２粉末を、Ｃｒ粉末：７．２原子％、Ｐｔ粉末：１８原子％、ＳｉＯ_２粉末：１０原子％、残部：Ｃｏ粉末となるように秤量した。この秤量した原料粉末のうちＰｔ粉末を目標配合量の９０質量％、ＳｉＯ_２粉末を目標配合量の６０質量％、Ｃｒ粉末およびＣｏ粉末の合計が目標配合量の３０質量％となるようにそれぞれ取出して配合し、Ａｒ雰囲気中、ジルコニアボールによる乾式ボールミルで８時間乾式混合することによりＰｔ−ＳｉＯ_２主体混合粉末を作製し、このＰｔ−ＳｉＯ_２主体混合粉末に残りのＣｒ粉末、Ｃｏ粉末、Ｐｔ粉末およびＳｉＯ_２粉末を添加してＡｒ雰囲気中、ジルコニアボールによる乾式ボールミルで８時間乾式混合することにより混合粉末を作製し、この混合粉末を直径：１６５ｍｍのカーボンモールドに充填し、真空雰囲気中、温度：１２００℃、圧力：２０ＭＰａ、３時間保持の条件でホットプレスすることによりホットプレス体を作製した。このホットプレス体を機械加工することにより直径：１５２．４ｍｍ、厚さ：２ｍｍの寸法を有するターゲットを作製することにより本発明法２を実施した。

従来例１
先に用意したＣｏ粉末、Ｃｒ粉末、Ｐｔ粉末およびＳｉＯ_２粉末を、Ｃｒ粉末：７．２原子％、Ｐｔ粉末：１８原子％、ＳｉＯ_２粉末：１０原子％、残部：Ｃｏ粉末となるように秤量して配合し、ジルコニアボールによる乾式ボールミルで８時間乾式混合し、得られた混合粉末を直径：１６５ｍｍのカーボンモールドに充填し、真空雰囲気中、温度：１２００℃、圧力：２０ＭＰａ、３時間保持の条件でホットプレスすることによりホットプレス体を作製した。このホットプレス体を機械加工することにより直径：１５２．４ｍｍ、厚さ：２ｍｍの寸法を有するターゲットを作製することにより従来法１を実施した。

さらに実施例１〜２の本発明法１〜２を実施することにより得られたターゲットおよび従来例１の従来法１を実施することにより得られたターゲットをそれぞれバッキングプレートにろう付けし、これを市販のスパッタ装置に装着し、
到達真空度：＜５×１０^−５Ｐａ、
基板加熱：無し、
ターゲット−基板間距離：６０ｍｍ、
Ａｒガス圧：２．０Ｐａ、
放電電力：ＲＦ６５０ｗ、
の条件で３０分間のプレスパッタ後、市販の直径：６インチ、Ｓｉウエハ上にＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２グラニュラ磁気記録膜を厚さ：１００ｎｍになるように２５枚の基板に成膜した。得られた基板について、市販の異物検査装置により基板上の異物数を計数し、２５枚の平均値を求め、その結果を表１に示した。なお、この成膜は、前もって成膜と同じ条件で３時間のプレスパッタを行い、ターゲット表層の機械加工跡を除去し、一端装置を大気開放してチャンバーを十分クリーニングしてから行った。

表１に示される結果から、本発明法１〜２を実施することにより得られたターゲットは、従来法１を実施することにより得られたターゲットに比べて、スパッタリング時に発生するパーティクルの数が格段に少ないことが分かる。

さらに、スパッタによる成膜後、バッキングプレートからターゲットを剥がし、そこから組織観察用のサンプルを切り出し、樹脂に埋めこみ、研磨したのち５００倍の光学顕微鏡で断面組織を観察し、その組織写真を撮影し、前記実施例１〜２および従来例１で作製したターゲットの組織写真を図１〜３に示した。
図１〜３から明らかなように、実施例１〜２の本発明法１〜２を実施することにより得られたターゲットは金属粒（白色部）が微細であり、さらのＳｉＯ_２相（黒色部）が微細に均一分散しているに対し、従来例１の従来法１を実施することにより得られたターゲットは金属粒（白色部）が粗大であり、さらのＳｉＯ_２相（黒色部）が粗大な金属粒の周囲を囲むように集合して偏析していることがわかる。

この発明の方法により作製したスパッタリングターゲットの光学顕微鏡による組織写真である。この発明の方法により作製したスパッタリングターゲットの光学顕微鏡による組織写真である。従来の方法により作製したスパッタリングターゲットの光学顕微鏡による組織写真である。

Claims

Ｐｔ粉末およびＳｉＯ_２粉末を配合し混合してＰｔ−ＳｉＯ_２混合粉末を作製し、このＰｔ−ＳｉＯ_２混合粉末にさらにＣｒ粉末およびＣｏ粉末を添加して混合して目標成分組成を有する混合粉末を作製し、この目標成分組成を有する混合粉末を加圧焼結することを特徴とする磁気記録膜形成用ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットの製造方法。
Ｐｔ粉末を目標配合量の８０質量％以上、ＳｉＯ_２粉末を目標配合量の２０質量％以上を含み、なおかつＣｒ粉末およびＣｏ粉末の合計量が目標配合量の５０質量％以下を含む配合粉末を混合して混合粉末（以下、Ｐｔ−ＳｉＯ_２主体混合粉末という）を作製し、このＰｔ−ＳｉＯ_２主体混合粉末にＣｒ粉末、Ｃｏ粉末、Ｐｔ粉末およびＳｉＯ_２粉末を添加して目標成分組成を有する混合粉末を作製し、この混合粉末を加圧焼結することを特徴とする磁気記録膜形成用ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットの製造方法。
前記Ｃｏ粉末、Ｃｒ粉末およびＰｔ粉末の平均粒径（ただし、平均粒径とは累積５０％の中心粒径を意味する。以下同じ）がいずれも５０μｍ以下であり、ＳｉＯ_２粉末の平均粒径が１０μｍ以下であり、かつＳｉＯ_２粉末の平均粒径はＰｔ粉末の平均粒径よりも小さく、ＳｉＯ_２粉末とＰｔ粉末の平均粒径比が１／２００〜１／５の範囲内にあることを特徴とする請求項１または２記載の磁気記録膜形成用ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２スパッタリングターゲットの製造方法。