JP2010222639A - 低透磁率を有する磁気記録膜形成用Ｃｏ基焼結合金スパッタリングターゲットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比透磁率の低い磁気記録膜形成用Ｃｏ基焼結合金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】原料粉末としてＣｒ：５０〜７０モル％を含有し、残部がＣｏからなるＣｒ−Ｃｏ合金粉末、Ｐｔ粉末、非磁性酸化物粉末、Ａ金属粉末（ただし、Ａ金属はＢ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅの内の少なくとも１種を示す）およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を非磁性酸化物：２〜１５モル％、Ｃｒ：３〜２０モル％、Ｐｔ：５〜３０モル％、Ａ：０．５〜８原子％を含有し、残部：Ｃｏからなる成分組成となるように配合し混合して得られた混合粉末を金属製缶体に充填し、金属製缶体内部を真空にして封入し、この混合粉末を真空封入した金属製缶体を温度：８００℃以下で熱間圧延する。
【選択図】なし

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磁気記録膜を形成するための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。

ハードディスク装置は一般にコンピューター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、従来の面内記録方式と異なり、原理的に高密度化するほど記録磁化が安定すると言われており、すでに実用化されている。この垂直磁気記録方式のハードディスク媒体の磁気記録層に適用する材料としてＣｏＣｒＰｔ−非磁性酸化物からなる磁気記録膜が提案されており、このＣｏＣｒＰｔ−非磁性酸化物からなる磁気記録膜はＣｏ基焼結合金スパッタリングターゲットを用いてマグネトロンスパッタ法により作製することが知られている。
このＣｏ基焼結合金スパッタリングターゲットの製造方法の一つとして、Ｃｒ：５０〜７０モル％を含有し、残部がＣｏからなる成分組成のＣｒ−Ｃｏ合金粉末、Ｐｔ粉末、非磁性酸化物粉末およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を非磁性酸化物：２〜１５モル％、Ｃｒ：３〜２０モル％、Ｐｔ：５〜３０モル％を含有し、残部：Ｃｏからなる成分組成となるように配合し混合したのち、ホットプレスまたは熱間静水圧プレスなどの方法で加圧焼結することにより作製されることが知られている。そして、原料粉末としてＣｒ：５０〜７０モル％を含有し、残部がＣｏからなる成分組成のＣｒ−Ｃｏ合金粉末を使用する理由として、Ｃｒが５０モル％未満または７０モル％を越えて含有すると、粉末中に金属間化合物の他にＣｏとＣｒの結合が弱い固溶体Ｃｏまたは固溶体Ｃｒが存在する割合が多くなり、混合時や焼結時にＣｒが酸素や非磁性酸化物と反応して粗大なクロム酸化物凝集体を形成しやすくなるので好ましくないからであるとしている（特許文献１参照）。
さらに、前記Ｃｏ基焼結合金スパッタリングターゲットに含まれる非磁性金属酸化物としてＳｉＯ_２、ＴｉＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＢｅＯ_２、ＭｇＯ、ＴｈＯ_２、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３などの非磁性酸化物が使用できることが知られており（特許文献２、３参照）、さらにＣｏ基焼結合金スパッタリングターゲットには必要に応じてＡ金属（ただし、Ａ金属はＢ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅの内の少なくとも１種）：０．５〜８モル％を含むことも知られている（特許文献４参照）。
特開２００７‐２９１５１２号公報 特開２００３‐３６５２５号公報 特開２００６‐２４３４６号公報 特開２００４‐３１０９１０号公報

しかし、前記従来のホットプレスまたは熱間静水圧プレスなどの方法で加圧焼結することにより作製したＣｏ基焼結合金スパッタリングターゲットは、磁束がターゲット内部を通過する割合が大きく、ターゲット上空に漏れ出る磁束が極めて少ない。このことはターゲット下部に磁気回路を配置し、ターゲット上空に漏れ出る磁束を利用して希ガスの電離効率を高めることで放電を安定化させ、成膜速度を向上させているマグネトロンスパッタリング法にとっては大きな問題となる。すなわち、ターゲット上空に漏れ出る磁束が少ない漏洩磁束密度の低いターゲット（すなわち比透磁率の高いターゲット）を用いてマグネトロンスパッタリングを行なうと、放電が安定しないかあるいは放電できても成膜速度が極端に遅くなるなどの問題を引き起こすからである。
この問題点を解消するための手段の一つとして、ターゲットの厚さを薄くして磁束をターゲット上空へ抜けやすくする方法が取られている。しかし、ターゲットを薄くすると、ターゲットの交換頻度が頻繁になるので成膜効率が悪くなり、コスト的に好ましくない。
また、漏洩磁束密度の低いターゲットは、一旦マグネトロンスパッタリングを行ってエロージョンが形成されると、エロージョン部分から磁束が集中的に漏洩し、その部分だけが益々集中的にスパッタされていくためにターゲットの利用効率が低下したり、成膜速度が経時変化したり、基板面内に膜厚のばらつきが生じたり、さらにターゲット上への再デポ膜の大量付着が生じるなどといった問題を引き起こしやすい。
そのために、比透磁率が比較的高いＣｏ基焼結合金ターゲットを用いて、スパッタリングにより磁気記録膜を作製するためには、さらに一層透磁率の低いＣｏ基焼結合金スパッタリングターゲットが求められていた。

そこで、本発明者は、一層透磁率の低いＣｏ基焼結合金スパッタリングターゲットを製造するべく研究を行なった。その結果、原料粉末としてＣｒ：５０〜７０モル％を含有し、残部がＣｏからなるＣｒ−Ｃｏ合金粉末、Ｐｔ粉末、非磁性酸化物粉末、Ａ金属（ただし、Ａ金属はＢ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅの内の少なくとも１種を示す）粉末およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を非磁性酸化物：２〜１５モル％、Ｃｒ：３〜２０モル％、Ｐｔ：５〜３０モル％を含有し、さらに必要に応じてＡ金属（ただし、Ａ金属はＢ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅの内の少なくとも１種を示す）：０．５〜８モル％を含有し、残部：Ｃｏからなる成分組成となるように配合し混合して得られた混合粉末を金属製缶体に充填し、缶体内部を真空にして封入し、混合粉末を真空封入した金属製缶体を温度：８００℃以下で熱間圧延して得られた磁気記録膜形成用Ｃｏ基焼結合金スパッタリングターゲットは従来のホットプレスまたは熱間静水圧プレスなど加圧焼結法により得られた磁気記録膜形成用Ｃｏ基焼結合金スパッタリングターゲットよりも一層透磁率が低くなるという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）原料粉末としてＣｒ：５０〜７０モル％を含有し、残部がＣｏからなるＣｒ−Ｃｏ合金粉末、Ｐｔ粉末、非磁性酸化物粉末およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を非磁性酸化物：２〜１５モル％、Ｃｒ：３〜２０モル％、Ｐｔ：５〜３０モル％を含有し、残部：Ｃｏからなる成分組成となるように配合し混合して得られた混合粉末を金属製缶体に充填し、金属製缶体内部を真空にして封入し、この混合粉末を真空封入した金属製缶体を温度：８００℃以下で熱間圧延する低透磁率を有する磁気記録膜形成用Ｃｏ基焼結合金スパッタリングターゲットの製造方法、
（２）原料粉末としてＣｒ：５０〜７０モル％を含有し、残部がＣｏからなるＣｒ−Ｃｏ合金粉末、Ｐｔ粉末、非磁性酸化物粉末、Ａ金属粉末（ただし、Ａ金属はＢ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅの内の少なくとも１種を示す）およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を非磁性酸化物：２〜１５モル％、Ｃｒ：３〜２０モル％、Ｐｔ：５〜３０モル％、Ａ金属：０．５〜８モル％を含有し、残部：Ｃｏからなる成分組成となるように配合し混合して得られた混合粉末を金属製缶体に充填し、金属製缶体内部を真空にして封入し、この混合粉末を真空封入した金属製缶体を温度：８００℃以下で熱間圧延する低透磁率を有する磁気記録膜形成用Ｃｏ基焼結合金スパッタリングターゲットの製造方法、
（３）前記非磁性酸化物は、二酸化珪素、酸化タンタル、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化トリウム、酸化ジルコニウム、酸化セリウムおよび酸化イットリウムのうちのいずれかである前記（１）または（２）記載の低透磁率を有する磁気記録膜形成用Ｃｏ基焼結合金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。

つぎに、この発明の低透磁率を有する磁気記録膜形成用Ｃｏ基焼結合金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Ｃｒ−Ｃｏ合金粉末の粒径は、５０％粒径が１５０μｍを越えると混合粉砕時に粉砕が十分に進まないことから、Ｃｒ−Ｃｏ合金粉末の粒径は５０％粒径が１５０μｍ以下であることが好ましく、微細であるほど好ましいところから分級などにより５０％粒径が７５μｍ以下にすることが一層好ましく、さらに５０％粒径が４５μｍ以下とすることがさらに一層好ましい。さらにＣｏ粉末、Ｐｔ粉末、Ａ金属粉末（ただし、Ａ金属はＢ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅの内の少なくとも１種を示す）はいずれも５０％粒径が５０μｍ以下（一層好ましくは５０％粒径が４０μｍ以下）、さらに非磁性酸化物粉末は５０％粒径が２０μｍ以下（一層好ましくは５０％粒径が１０μｍ以下）とすることが好ましい。その理由はＣｏ粉末、Ｐｔ粉末、Ａ金属粉末がこれ以上大きいと混合後に均一な組織が得られにくいためである。また、非磁性酸化物粉末の粒径がこれ以上大きくなると混合粉砕工程を経てもターゲット中に１０μｍ以上の大きな非磁性酸化物が存在しやすくなり、これがスパッタ中の異常放電やパーティクル発生の原因となるからである。
Ａ金属としては、Ｂ、ＴａおよびＣｕの内の少なくとも１種であることが好ましく、非磁性酸化物としては、二酸化珪素、酸化タンタルおよび酸化チタンのいずれかであることが好ましい。
前記原料粉末の混合は不活性ガス雰囲気中で行なうことが好ましい。これは混合中にＣｒが酸素と結合してクロム酸化物凝集体が形成されるのをより一層防止するからである。
なお、強磁性体のスパッタ用カソードとしては、特に限定されないが、通常ＳｍＣｏ磁石が用いられており、該ＳｍＣｏ磁石は表面の磁場の強さで４ｋＯｅ程度に着磁されている。そして、スパッタ時の漏れ磁束としては、ターゲットのスパッタ面に平行な磁場成分の最大値が、少なくとも２００Ｏｅ以上であることが好ましい。

この発明は、一層低透磁率を有する磁気記録膜形成用スパッタリングターゲットを提供することができるので、一層効率よく磁気記録膜を形成することができ、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、Ｃｒ：６０モル％を含有し、残部がＣｏおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、５０％粒径が３５μｍを有するＣｏ−Ｃｒ合金粉末をガスアトマイズ法により作製した。さらに市販の５０％粒径：１０μｍのＣｏ粉末、５０％粒径：：１５μｍのＰｔ粉末を用意し、
さらに、非磁性酸化物粉末として、５０％粒径：３μｍのＳｉＯ_２粉末、５０％粒径：３μｍのＴｉＯ_２粉末、５０％粒径：３μｍのＴａ_２Ｏ_５粉末、５０％粒径：３μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末および５０％粒径：３μｍのＭｇＯ粉末、および５０％粒径：３μｍのＺｒＯ_２粉末を用意し、
さらに、Ａ金属粉末として５０％粒径：１０μｍのＢ粉末、５０％粒径：１０μｍのＣｕ粉末、５０％粒径：１０μｍのＮｄ粉末、５０％粒径：１０μｍのＮｂ粉末、５０％粒径：１０μｍのＷ粉末、５０％粒径：１０μｍのＭｏ粉末を用意した。

これら原料粉末を表１に示される配合組成となるように配合し、得られた配合粉末を粉砕媒体となるジルコニアボールと共に１０リットルの容器に投入し、この容器内の雰囲気をＡｒガス雰囲気中で置換し、その後、容器を密閉した。この容器をボールミルで１６時間回転させ、混合粉末ａ〜ｚを作製した。

実施例：
表１に示される混合粉末ａ〜ｚを、内容積が直径：１３０ｍｍ、高さ：８ｍｍ、肉厚：１．２ｍｍを有するステンレス製缶体に充填し、真空度：１×１０−５ｔｏｒｒで真空封入し、ついで、温度：７５０℃で１回の圧下率：１０％で３回の熱間圧延を行う本発明法１〜２６を実施することにより直径：１２７ｍｍ、高さ：３ｍｍを有する磁気記録膜形成用スパッタリングターゲットを作製した。得られた磁気記録膜形成用スパッタリングターゲットの面内方向最大比透磁率を測定し、その結果を表２〜４に示した

従来例：
表１に示される混合粉末ａ〜ｚを真空ホットプレス装置に充填し、真空雰囲気中、温度：１１００℃、圧力：３５ＭＰａ、３時間保持の条件で真空ホットプレスすることにより表２〜４に示される成分組成を有するホットプレス体を作製し、このホットプレス体を切削加工して従来法１〜２６を実施することにより直径：１２７ｍｍ、高さ：３ｍｍを有する磁気記録膜形成用スパッタリングターゲットを作製した。得られた磁気記録膜形成用スパッタリングターゲットの面内方向最大比透磁率を測定し、その結果を表２〜４に示した

表２〜４に示される結果から、同じ配合組成を有する混合粉末を使用して本発明法１により作製した磁気記録膜形成用スパッタリングターゲットと従来法１により作製した磁気記録膜形成用スパッタリングターゲットの面内方向最大比透磁率を比較すると、本発明法１により作製した磁気記録膜形成用スパッタリングターゲットの面内方向最大比透磁率は従来法１により作製した磁気記録膜形成用スパッタリングターゲットの面内方向最大比透磁率よりも格段に小さいことがわかる。
同様にして、本発明法２〜２６により作製した磁気記録膜形成用スパッタリングターゲットと従来法２〜２６により作製した磁気記録膜形成用スパッタリングターゲットの面内方向最大比透磁率をそれぞれ比較すると、同じ配合組成を有する混合粉末を使用しているにもかかわらず、本発明法２〜２６により作製した磁気記録膜形成用スパッタリングターゲットの面内方向最大比透磁率は従来法２〜２６により作製した磁気記録膜形成用スパッタリングターゲットの面内方向最大比透磁率よりも格段に小さいことがわかる。

Claims (4)

1. 原料粉末としてＣｒ：５０〜７０モル％を含有し、残部がＣｏからなるＣｒ−Ｃｏ合金粉末、Ｐｔ粉末、非磁性酸化物粉末およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を非磁性酸化物：２〜１５モル％、Ｃｒ：３〜２０モル％、Ｐｔ：５〜３０モル％を含有し、残部：Ｃｏからなる成分組成となるように配合し混合して得られた混合粉末を金属製缶体に充填し、金属製缶体内部を真空にして封入し、この混合粉末を真空封入した金属製缶体を温度：８００℃以下で熱間圧延することを特徴とする低透磁率を有する磁気記録膜形成用Ｃｏ基焼結合金スパッタリングターゲットの製造方法。
2. 原料粉末としてＣｒ：５０〜７０モル％を含有し、残部がＣｏからなるＣｒ−Ｃｏ合金粉末、Ｐｔ粉末、非磁性酸化物粉末、Ａ金属粉末（ただし、Ａ金属はＢ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅの内の少なくとも１種を示す）およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を非磁性酸化物：２〜１５モル％、Ｃｒ：３〜２０モル％、Ｐｔ：５〜３０モル％、Ａ：０．５〜８モル％を含有し、残部：Ｃｏからなる成分組成となるように配合し混合して得られた混合粉末を金属製缶体に充填し、金属製缶体内部を真空にして封入し、この混合粉末を真空封入した金属製缶体を温度：８００℃以下で熱間圧延することを特徴とする低透磁率を有する磁気記録膜形成用Ｃｏ基焼結合金スパッタリングターゲットの製造方法。
3. 前記非磁性酸化物は、二酸化珪素、酸化タンタル、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化トリウム、酸化ジルコニウム、酸化セリウムおよび酸化イットリウムのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載の低透磁率を有する磁気記録膜形成用Ｃｏ基焼結合金スパッタリングターゲットの製造方法。
4. 請求項１、２または３のいずれか一項記載の方法で製造したことを特徴とする低透磁率を有する磁気記録膜形成用Ｃｏ基焼結合金スパッタリングターゲット。