JP2020147851A - 磁気記録媒体用スパッタリングターゲット及び磁性薄膜 - Google Patents

Abstract

【課題】スパッタ時に発生するパーティクルを大幅に低減することができる磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを提供する。【解決手段】磁性相を構成する金属相と非磁性相を構成する酸化物相からなる焼結体スパッタリングターゲットであって、磁性相を構成する金属相として、Ｃｏを４６ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下含有し、金属成分を合計で９０ｍｏｌ％以下含有し、非磁性相を構成する酸化物相として、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉから選択されるいずれか一種以上の元素の酸化物（但し、Ｓｉの酸化物を単独で含有する場合を除く）を１ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下含有し、Ｃａ、Ｋ、Ｎａ、Ｐｂ、Ｚｎから選択されるいずれか一種以上の元素の酸化物を０．１ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下含有し、酸化物粒子１個あたりの平均面積が０．１〜２０μｍ２である、ことを特徴とする焼結体スパッタリングターゲット。【選択図】なし

Description

本発明は、磁気記録媒体における磁性薄膜の形成に適したスパッタリングターゲットに関する。特に、Ｃｏを主成分とする金属相中に酸化物粒子が分散した組織構造を有するスパッタリングターゲットに関する。

ハードディスクドライブに代表される磁気記録の分野では、磁化容易軸を記録面に対し垂直方向に配向させた垂直磁気記録方式が実用化されている。特に垂直磁気記録方式を採用したハードディスク媒体では、高記録密度化と低ノイズ化のために、垂直方向に配向した磁性結晶粒子を非磁性材料で取り囲み、磁性粒子間の磁気的な相互作用を低減したグラニュラー構造型の磁性薄膜が開発されている。

上記の磁性結晶粒子にはＣｏを主成分とする強磁性合金が、また非磁性材料には酸化物が用いられている。そしてこのようなグラニュラー構造型の磁性薄膜は、金属相中に酸化物粒子が分散した組織構造を有するスパッタリングターゲットを、マグネトロンスパッタ装置で基板上にスパッタして作製される。

ところがスパッタ工程において、パーティクルと呼ばれる、薄膜形成基板上への付着物が問題となっている。成膜する際に生じるパーティクルの多くは、ターゲット中の酸化物であることが知られている。スパッタ中にターゲットのスパッタ面で異常放電を生じ、酸化物がターゲットのスパッタ面から抜け落ちたりすることが、パーティクルの発生原因と考えられている。

金属相中に酸化物粒子が分散した組織構造を有するスパッタリングターゲットと、その製造方法に関して、種々の技術が知られている（特許文献１〜７など）。例えば、特許文献１には、ボールミル等で原料粉末を混合、粉砕する際に、予め原料粉末の一部を混合、焼結、粉砕して得た一次焼結体粉末を混合することで、酸化物粒子の凝集を抑制して、ターゲット組織を微細化すると共に、パーティクルの発生を低減する方法が開示されている。

特開２０１１−２０８１６９号公報 特開２０１１−１７４１７４号公報 特開２０１１−１７５７２５号公報 特開２０１２−１１７１４７号公報 特許第４８８５３３３号 国際公開第２０１２／０８６３８８号 国際公開第２０１５／０６４７６１号

一般に、金属相中に酸化物粒子が分散したスパッタリングターゲットを製造する場合、酸化物が凝集することがあり、この凝集した酸化物がスパッタ時にパーティクルの原因となることがあった。上記の従来技術では、このようなパーティクル発生を抑制するために、酸化物粒子を金属相中に微細に分散させることが行われていた。

しかし、酸化物の種類によっては微細に分散させてもパーティクル発生の原因となることがあった。また、ハードディスクドライブの記録密度の向上に伴い、磁気ヘッドの浮上量が小さくなっているため、磁気記録媒体で許容されるパーティクルのサイズや個数は、従来よりもさらに厳しく制限されるようになってきている。

本発明は、上記問題を鑑みて、スパッタ時に発生するパーティクルを大幅に低減することができる磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを提供することを課題とする。これにより、良質な磁気記録層の成膜が可能となり、磁気記録媒体の歩留まり等を改善することができる。

上記課題を解決するために、本発明者は鋭意研究を行った結果、粘度の低い酸化物を添加することで、ターゲット中の金属相と酸化物相との密着性が高まり、スパッタ時に酸化物の脱粒が抑制され、パーティクルの発生を大幅に低減することができるとの知見を得た。

このような知見に基づき、本発明者は、下記の発明を提供する。
１）Ｃａ、Ｋ、Ｎａ、Ｐｂ、Ｚｎから選択されるいずれか一種以上の元素の酸化物が０．１〜１０ｍｏｌ％、Ｃｒが４５ｍｏｌ％以下、Ｐｔが４５ｍｏｌ％以下、残余がＣｏからなることを特徴とするスパッタリングターゲット。
２）Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉから選択されるいずれか一種以上の元素の酸化物を、１〜２０ｍｏｌ％含有することを特徴とする上記１）記載のスパッタリングターゲット。
３）Ａｕ、Ａｇ、Ｂ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｚｎから選択されるいずれか一種以上を、１〜３０ｍｏｌ％含有することを特徴とする上記１）又は２）記載のスパッタリングターゲット。
４）酸化物粒子１個あたりの平均面積が、０．１〜２０μｍ²であることを特徴とする上記１）〜３）のいずれか一に記載のスパッタリングターゲット。
５）Ｃａ、Ｋ、Ｎａ、Ｐｂ、Ｚｎから選択されるいずれか一種以上の元素の酸化物が０．１〜１０ｍｏｌ％、Ｃｒが４５ｍｏｌ％以下、Ｐｔが４５ｍｏｌ％以下、残余がＣｏからなることを特徴とする膜。
６）Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉから選択されるいずれか一種以上の元素の酸化物を、１〜２０ｍｏｌ％含有することを特徴とする上記５）記載の膜。
７）Ａｕ、Ａｇ、Ｂ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｚｎから選択されるいずれか一種以上を、１〜３０ｍｏｌ％含有することを特徴とする上記５）又は６）記載の膜。

本発明のスパッタリングターゲットは、スパッタ時に発生するパーティクル量を大幅に低減することができ、成膜時における歩留まりを著しく向上することができるという優れた効果を有する。また、スパッタによって成膜される磁性薄膜において、磁性粒子を取り囲むように非磁性相の粒界が形成され易くなるため、デバイス特性の向上が期待できる。

本発明のスパッタリングターゲットにおいて酸化物相の観察個所を示す模式図である。

本発明は、磁性相を構成するＣｏを主成分とする金属相と、非磁性相を構成する酸化物相からなる焼結体スパッタリングターゲットにおいて、前記酸化物相の粘度を低下させることができる材料（低粘度酸化物）を添加することによって、スパッタリングターゲット中の金属相と酸化物相の密着性を向上させることが可能となり、酸化物の脱粒などによるスパッタ時のパーティクル発生を大幅に低減することができることを特徴とするものである。

前記酸化物相の粘度を低下させる材料（低粘度酸化物）として、Ｃａ、Ｋ、Ｎａ、Ｐｂ、Ｚｎのいずれか一種以上を構成成分とする酸化物が好ましい。シミュレーションの結果、ＳｉＯ₂のみからなる酸化物相の場合、１０００℃における粘度は８．１×１０¹⁴ｐｏｉｓｅであるが、これにＣａＯを添加した場合、粘度が３．３×１０⁷ｐｏｉｓｅまで低下した。同様に、Ｋ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、ＰｂＯ、ＺｎＯを添加した場合も、それぞれ、粘度が５．６×１０⁵、２．４×１０⁵、４．５×１０⁵、６．８×１０¹⁰ｐｏｉｓｅまで低下することを確認した。

Ｃａ、Ｋ、Ｎａ、Ｐｂ、Ｚｎのいずれか一種以上を構成成分とする低粘度酸化物は、ターゲット中に合計で０．１ｍｏｌ％以上、１０ｍｏｌ％以下含有するように添加することが好ましい。０．１ｍｏｌ％未満であると、密着性向上の効果が得られにくく、一方、１０ｍｏｌ％を超えると、所望の磁気特性が得られなくなることがある。さらに、密着性を良好なものとするために、これらの酸化物を０．１ｍｏｌ％以上、５ｍｏｌ％以下とするのがより好ましい。また、磁気特性向上のため、他の酸化物を、さらに含有させることも可能である。

本発明のスパッタリングターゲットにおける磁性相として、少なくとも、Ｃｏを含有する組成の金属を用いることができる。具体的には、Ｃｏのみ、又は、Ｐｔを０．１ｍｏｌ％以上４５ｍｏｌ％以下含有し、残余がＣｏ、又は、Ｃｒを０．１ｍｏｌ％以上４５ｍｏｌ％以下、Ｐｔを０．１ｍｏｌ％以上４５ｍｏｌ％以下含有し、残余がＣｏ、を用いることができる。また、磁気特性向上のため、他の金属を、さらに含有させることも可能である。

前記の磁性相は、磁性薄膜として十分な特性を得ることができれば、上記の範囲において適宜組成を調整することができる。なお、スパッタリングターゲットに不可避的に混入している不純物は金属と酸化物との密着性に対して有意な変化を生じさせることはない。したがって、スパッタリングターゲットが本発明の組成範囲を満たすかどうかは、このような不可避的不純物については除外して考えればよい。

本発明のスパッタリングターゲットは、非磁性相として、さらにＣｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉから選択されるいずれか一種以上の元素の酸化物を含むことが好ましい。一般的な垂直磁気記録膜には、非磁性相として、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉから選択されるいずれか一種以上の元素の酸化物が含まれており、スパッタによって成膜される磁性薄膜において、磁性相である金属粒子を取り囲むように非磁性相である酸化物相の粒界が形成されることで垂直磁気記録膜としての機能を発現している。このような酸化物を含む酸化物相中に前述した粘度を低下させる酸化物を添加することで、非磁性相の粒界が磁性粒子により密着し、デバイス特性の向上が期待できる。

また、本発明のスパッタリングターゲットは、上記した酸化物（低粘度酸化物も含む）を含め、非磁性材料をターゲット中に体積比率で１０％以上５５％未満含有することが好ましい。非磁性材料を体積比率で１０％以上５５％未満含有することで、成膜された磁性薄膜の磁気特性をさらに良好なものとすることができる。非磁性材料の体積比率を１０％以上とすることにより、酸化物が磁性粒子同士の磁気的な相互作用を遮断する効果を高めることができ、体積比率を５５％未満とすることで、非磁性材料の分散性を向上できる。

本発明のスパッタリングターゲットは、磁性相として、さらにＡｕ、Ａｇ、Ｂ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｚｎのいずれか一種以上の元素を、ターゲット中に１ｍｏｌ％以上、３０ｍｏｌ％以下含有することができる。これにより、磁性薄膜の磁気特性を向上させることができる。なお、これらの金属は、主として金属相中に含まれるが、焼結時に酸化されることによって、一部酸化物相中に含まれることがある。

本発明のスパッタリングターゲットの組織において、金属磁性相（素地）中の酸化物粒子１個あたりの平均面積が０．１〜２０μｍ²の範囲にあることが好ましい。これによって、スパッタ時に、酸化物に起因するパーティクルの発生を低減することができる。前記酸化物粒子には、低粘度酸化物のみならず、その他の酸化物も含むものである。酸化物粒子１個あたりの平均面積が２０μｍ²より大きい場合には、粗大な金属酸化物の粒子がスパッタした際にアーキングの起点になるので、パーティクル増加のおそれがあり、一方、酸化物粒子１個あたりの平均面積が０．１μｍ²より小さい場合には、そのような組織を実現するために原料粉末を微粉砕する必要があり、製造工程が煩雑になるという問題がある。酸化物粒子１個あたりの平均面積は、観察場所によるバラツキを少なくするために、図１に示すように面内の５箇所の領域を観察して、その平均とする。

ここで、実施例等における酸化物粒子の測定方法、平均面積の計算方法について、下記に詳述する。
（酸化物粒子の測定方法）
装置：キーエンス社製 カラー３Ｄ レーザー顕微鏡ＶＫ−９７００
ソフトウェア：ＶＫ Ａｎａｌｙｚｅｒ（装置付属）
（酸化物粒子の平均面積の求め方）
酸化物粒子の測定には、上記レーザー顕微鏡による拡大像を用いる。金属成分中に酸化物粒子が分散した組織のレーザー顕微鏡像は、金属部分と酸化物部分との間のコントラスト差によって両者の境界を明確に識別することができる。そして、その境界によって囲まれる酸化物粒子の平均面積を、上記付属のソフトウェアで計算する。
具体的には、図１に示すように、焼結体（スパッタリングターゲット）の面内５箇所（中心１点、外周から３０ｍｍ内側の任意１点、及び、ターゲットの中央を回転中心としてその点を９０°、１８０°、２７０°回転させた３点）について、７２μｍ×９６μｍの視野で組織像を観察する。
次に、これらの組織像を二値化画像に変換する。二値化に際しての閾値は、金属相と酸化物粒子の境界の色調の差異の間で設定する。金属相（マトリックス）中に酸化物粒子が分散したレーザー顕微鏡像において両者の境界の色調差は通常明確であるが、場合によっては判別分析法、微分ヒストグラム法等の処理を併用して両者の分離精度を高めることもできる。
各組織像の二値化画像において、画像端部に接触している酸化物粒子は、各組織像における酸化物粒子の平均面積が過小計算されることを防ぐために、この段階でソフトウェア上にて計算対象から除外する。次に、各組織像における酸化物粒子の面積の平均値を計算する。その後、得られた各観察箇所における酸化物粒子の面積について、５箇所の平均をとって酸化物粒子１個あたりの平均面積とする。

本発明のスパッタリングターゲットを用いて作製される薄膜は、Ｃａ、Ｋ、Ｎａ、Ｐｂ、Ｚｎから選択されるいずれか一種以上の元素の酸化物が０．１〜１０ｍｏｌ％、Ｃｒが４５ｍｏｌ％以下、Ｐｔが４５ｍｏｌ％以下、残余がＣｏからなることを特徴とする。また、前記成分組成に追加して、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉから選択されるいずれか一種以上の元素の酸化物を１〜２０ｍｏｌ％含有することを特徴とする。さらに、前記成分組成に追加して、Ａｕ、Ａｇ、Ｂ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｚｎから選択されるいずれか一種以上を、１〜３０ｍｏｌ％含有することを特徴とする。前述の低粘度酸化物を添加することにより、非磁性相の粒界が磁性粒子により密着してデバイス特性の向上も期待できる。

本発明のスパッタリングターゲットは、粉末焼結法を用いて、例えば、以下の方法によって作製することができる。まず、金属粉として、Ｃｏ粉、Ｐｔ粉、Ｃｒ粉、必要に応じて、上記Ａｕ、Ａｇ、Ｂ、Ｃｕなどの金属粉を用意する。金属粉として、単元素の金属粉だけでなく、合金粉を用いることもできる。これらの金属粉は粒径が１〜１０μｍの範囲のものを用いることが望ましい。粒径が１〜１０μｍであるとより均一な混合が可能であり、偏析と粗大結晶化を防止できる。金属粉末の粒径が１０μｍより大きい場合には、酸化物粒子が均一に分散しないことがあり、また、１μｍより小さい場合には、金属粉の酸化の影響でターゲットの組成が所望の組成から外れてくるという問題が生じることがある。しかし、この粒径範囲はあくまで好ましい範囲であり、この範囲を逸脱することが本発明を否定する条件でないことは当然理解されるべきである。

酸化物粉としては、ＣａＯ粉、Ｋ₂Ｏ粉、Ｎａ₂Ｏ粉、ＰｂＯ粉、ＺｎＯ粉、また、上記Ｃｏ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂などの酸化物粉を用意する。酸化物粉は粒径が１〜３０μｍの範囲のものを用いることが望ましい。粒径が１〜３０μｍであると前述の金属粉と混合した際に、酸化物粉同士が凝集しにくくなり、均一に分散させることが可能になる。一方、酸化物粉の粒径が３０μｍより大きい場合には焼結後に粗大な酸化物粒子が生じることがあり、１μｍより小さい場合には、酸化物粉同士の凝集が生じることがある。しかし、この粒径範囲はあくまで好ましい範囲であり、この範囲を逸脱することが本発明を否定する条件でないことは当然理解されるべきである。

そして、上記の原料粉を所望の組成になるように秤量し、ボールミル等の公知の手法を用いて粉砕を兼ねて混合する。このとき、粉砕容器内に不活性ガスを封入して原料粉の酸化をできるかぎり抑制することが望ましい。
次に、このようにして得られた混合粉末をホットプレス法で真空雰囲気、あるいは、不活性ガス雰囲気において成型・焼結させる。また、前記ホットプレス以外にも、プラズマ放電焼結法など様々な加圧焼結方法を使用することができる。特に、熱間静水圧焼結法は焼結体の密度向上に有効である。焼結時の保持温度は、ターゲットの構成成分にもよるが、多くの場合、７００〜１５００℃の温度範囲とする。
このように得られた焼結体を旋盤で所望の形状に機械加工することにより、本発明のスパッタリングターゲットを作製することができる。

以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。

（実施例１〜５：金属成分Ｃｏ）
金属粉として、Ｃｏ粉末を用意し、金属酸化物粉として、ＳｉＯ₂粉末、低粘度酸化物として、ＣａＯ粉末、Ｋ₂Ｏ粉末、Ｎａ₂Ｏ粉末、ＰｂＯ粉末、ＺｎＯ粉末、を用意した。そして、これらの粉末を、表１に記載する組成比となるように秤量した。

次に、実施例１〜５のそれぞれについて、秤量した粉末をそれぞれ粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、２４時間回転させて混合した。そしてボールミルから取り出した混合粉を直径１９０ｍｍのカーボン製の型に充填し、ホットプレスで焼結させた。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度３００℃／時間、保持温度１０５０℃、保持時間２時間とし、昇温開始時から保持終了まで３０ＭＰａで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。

次に、実施例１〜５のそれぞれについて、作製した焼結体の断面を研磨し、その組織を顕微鏡で観察したところ酸化物が金属素地中に分散している組織が確認された。さらに、観察面の５箇所を７２μｍ×９６μｍの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで二値化し酸化物に該当する部分（組織観察画像の黒い部分）の個数と面積を求め、酸化物粒子１個あたりの平均面積を計算した結果、実施例１〜５について、それぞれ３．１μｍ²、１．３μｍ²、２．０μｍ²、２．５μｍ²、２．１μｍ²であった。

次に、実施例１〜５のそれぞれの焼結体を、直径１８０．０ｍｍ、厚さ５．０ｍｍの形状へ旋盤で切削加工し、円盤状のターゲットを作製した。これらをマグネトロンスパッタ装置（キヤノンアネルバ製Ｃ-３０１０スパッタリングシステム）に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力１ｋＷ、Ａｒガス圧１．７Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタリングを実施した後、４インチ径のシリコン基板上に２０秒間成膜した。そして、実施例１〜５のそれぞれについて、基板上へ付着した０．２５〜３μｍの大きさのパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した結果、それぞれ８個、８個、５個、９個、８個、７個と、後述の比較例１〜３に比べて大幅に減少していた。

（実施例６〜２０：金属成分Ｃｏ−Ｐｔ）
金属粉として、Ｃｏ粉末、Ｐｔ粉末を用意し、金属酸化物粉として、ＳｉＯ₂粉末、ＣｏＯ粉末、Ｃｒ₂Ｏ₃粉末、低粘度酸化物として、ＣａＯ粉末、Ｋ₂Ｏ粉末、Ｎａ₂Ｏ粉末、ＰｂＯ粉末、ＺｎＯ粉末、を用意した。そして、これらの粉末を、表１に記載する組成比となるように秤量した。

次に、実施例６〜２０のそれぞれについて、秤量した粉末をそれぞれ粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、２４時間回転させて混合した。そして、ボールミルから取り出した混合粉を直径１９０ｍｍのカーボン製の型に充填し、ホットプレスで焼結させた。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度３００℃／時間、保持温度１０５０℃、保持時間２時間とし、昇温開始時から保持終了まで３０ＭＰａで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。

次に、実施例６〜２０のそれぞれについて、作製した焼結体の断面を研磨し、その組織を顕微鏡で観察したところ酸化物が金属素地中に分散している組織が確認された。さらに、観察面の５箇所を７２μｍ×９６μｍの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで二値化し酸化物に該当する部分（組織観察画像の黒い部分）の個数と面積を求め、酸化物粒子１個あたりの平均面積を計算した。その結果を表１に示す。

次に、実施例６〜２０のそれぞれの焼結体を、直径１８０．０ｍｍ、厚さ５．０ｍｍの形状へ旋盤で切削加工し、円盤状のターゲットを作製した。これらをマグネトロンスパッタ装置（キヤノンアネルバ製Ｃ-３０１０スパッタリングシステム）に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力１ｋＷ、Ａｒガス圧１．７Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタリングを実施した後、４インチ径のシリコン基板上に２０秒間成膜した。そして、実施例６〜２０のそれぞれについて、基板上へ付着した０．２５〜３μｍの大きさのパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。その結果、表１に示す通り、後述の比較例４〜６に比べて大幅に減少していた。

（実施例２１−３５：金属成分Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ）
金属粉として、Ｃｏ粉末、Ｃｒ粉末、Ｐｔ粉末を用意し、金属酸化物粉として、ＳｉＯ₂粉末、ＴｉＯ₂粉末、Ｃｏ₃Ｏ₄粉末、低粘度酸化物として、ＣａＯ粉末、Ｋ₂Ｏ粉末、Ｎａ₂Ｏ粉末、ＰｂＯ粉末、ＺｎＯ粉末、を用意した。そして、これらの粉末を、表１に記載する組成比となるように秤量した。

次に、実施例２１〜３５のそれぞれについて、秤量した粉末をそれぞれ粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、２４時間回転させて混合した。そして、ボールミルから取り出した混合粉を直径１９０ｍｍのカーボン製の型に充填し、ホットプレスで焼結させた。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度３００℃／時間、保持温度１０５０℃、保持時間２時間とし、昇温開始時から保持終了まで３０ＭＰａで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。

次に、実施例２１〜３５のそれぞれについて、作製した焼結体の断面を研磨し、その組織を顕微鏡で観察したところ酸化物が金属素地中に分散している組織が確認された。さらに、観察面の５箇所を７２μｍ×９６μｍの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで二値化し酸化物に該当する部分（組織観察画像の黒い部分）の個数と面積を求め、酸化物粒子１個あたりの平均面積を計算した。その結果を表１に示す。

次に、実施例２１〜３５のそれぞれの焼結体を、直径１８０．０ｍｍ、厚さ５．０ｍｍの形状へ旋盤で切削加工し、円盤状のターゲットを作製した。これらをマグネトロンスパッタ装置（キヤノンアネルバ製Ｃ-３０１０スパッタリングシステム）に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力１ｋＷ、Ａｒガス圧１．７Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタリングを実施した後、４インチ径のシリコン基板上に２０秒間成膜した。そして、実施例２１〜３５のそれぞれについて、基板上へ付着した０．２５〜３μｍの大きさのパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。その結果、表１に示す通り、後述の比較例７〜９に比べて大幅に減少していた。

（実施例３６〜４０：金属元素の添加）
金属粉として、Ｃｏ粉末、Ｃｒ粉末、Ｐｔ粉末、さらにＢ粉末、Ｍｏ粉末、Ｒｕ粉末、Ｔａ粉末、Ｗ粉末を用意し、金属酸化物粉として、ＳｉＯ₂粉末、ＴｉＯ₂粉末、ＣｏＯ粉末、Ｃｒ₂Ｏ₃粉末、低粘度酸化物として、ＣａＯ粉末、Ｋ₂Ｏ粉末、Ｎａ₂Ｏ粉末、ＰｂＯ粉末、ＺｎＯ粉末、を用意した。そして、これらの粉末を、表１に記載する組成比となるように秤量した。

次に、実施例３６〜４０のそれぞれについて、秤量した粉末をそれぞれ粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、２４時間回転させて混合した。そして、ボールミルから取り出した混合粉を直径１９０ｍｍのカーボン製の型に充填し、ホットプレスで焼結させた。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度３００℃／時間、保持温度１０５０℃、保持時間２時間とし、昇温開始時から保持終了まで３０ＭＰａで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。

次に、実施例３６〜４０のそれぞれについて、作製した焼結体の断面を研磨し、その組織を顕微鏡で観察したところ酸化物が金属素地中に分散している組織が確認された。さらに、観察面の５箇所を７２μｍ×９６μｍの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで二値化し酸化物に該当する部分（組織観察画像の黒い部分）の個数と面積を求め、酸化物粒子１個あたりの平均面積を計算した。その結果を表１に示す。

次に、実施例３６〜４０のそれぞれの焼結体を、直径１８０．０ｍｍ、厚さ５．０ｍｍの形状へ旋盤で切削加工し、円盤状のターゲットを作製した。これらをマグネトロンスパッタ装置（キヤノンアネルバ製Ｃ-３０１０スパッタリングシステム）に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力１ｋＷ、Ａｒガス圧１．７Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタリングを実施した後、４インチ径のシリコン基板上に２０秒間成膜した。そして、実施例３６〜４０のそれぞれについて、基板上へ付着した０．２５〜３μｍの大きさのパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。その結果、表１に示す通り、後述の比較例１〜９に比べて大幅に減少していた。

（比較例１〜９：低粘度酸化物の添加なし）
金属粉として、Ｃｏ粉末、Ｃｒ粉末、Ｐｔ粉末を用意し、金属酸化物粉として、ＳｉＯ₂粉末、ＴｉＯ₂粉末、ＣｏＯ粉末、Ｃｒ₂Ｏ₃粉末、Ｃｏ₃Ｏ₄粉末を用意した。なお、比較のためにＦｅＯ粉末、ＮｉＯ粉末を用意した。そして、これらの粉末を、表１に記載する組成比となるように秤量した。なお、ＦｅＯ、ＮｉＯは、先述のシミュレーションの結果、粘度はそれぞれ４．２×１０¹²、２．８×１０¹³ｐｏｉｓｅであり、粘度の大幅な低下は見られなかった。

次に、比較例１〜９のそれぞれについて、秤量した粉末をそれぞれ粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、２４時間回転させて混合した。そして、ボールミルから取り出した混合粉を直径１９０ｍｍのカーボン製の型に充填し、ホットプレスで焼結させた。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度３００℃／時間、保持温度１０５０℃、保持時間２時間とし、昇温開始時から保持終了まで３０ＭＰａで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。

次に、比較例１〜９のそれぞれについて、作製した焼結体の断面を研磨し、その組織を顕微鏡で観察したところ酸化物が金属素地中に分散している組織が確認された。さらに、観察面の５箇所を７２μｍ×９６μｍの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで二値化し酸化物に該当する部分（組織観察画像の黒い部分）の個数と面積を求め、酸化物粒子１個あたりの平均面積を計算した。その結果を表１に示す。

次に、比較例１〜９のそれぞれの焼結体を、直径１８０．０ｍｍ、厚さ５．０ｍｍの形状へ旋盤で切削加工し、円盤状のターゲットを作製した。これらをマグネトロンスパッタ装置（キヤノンアネルバ製Ｃ-３０１０スパッタリングシステム）に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力１ｋＷ、Ａｒガス圧１．７Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタリングを実施した後、４インチ径のシリコン基板上に２０秒間成膜した。そして、比較例１〜９のそれぞれについて、基板上へ付着した０．２５〜３μｍの大きさのパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。その結果、表１に示す通り、実施例に比べて多く発生していた。

本発明のスパッタリングターゲットは、スパッタ時に発生するパーティクル量を低減することができ、成膜時における歩留まりを向上することができるという優れた効果を有する。したがって、ハードディスクドライブに代表される磁気記録媒体の磁性薄膜を形成するためのスパッタリングターゲットとして有用である。

Claims (7)

1. Ｃａ、Ｋ、Ｎａ、Ｐｂ、Ｚｎから選択されるいずれか一種以上の元素の酸化物が０．１〜１０ｍｏｌ％、Ｃｒが４５ｍｏｌ％以下、Ｐｔが４５ｍｏｌ％以下、残余がＣｏからなることを特徴とするスパッタリングターゲット。
2. Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉから選択されるいずれか一種以上の元素の酸化物を、１〜２０ｍｏｌ％含有することを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット。
3. Ａｕ、Ａｇ、Ｂ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｚｎから選択されるいずれか一種以上を、１〜３０ｍｏｌ％含有することを特徴とする請求項１又は２記載のスパッタリングターゲット。
4. 酸化物粒子１個あたりの平均面積が、０．１〜２０μｍ²であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
5. Ｃａ、Ｋ、Ｎａ、Ｐｂ、Ｚｎから選択されるいずれか一種以上の元素の酸化物が０．１〜１０ｍｏｌ％、Ｃｒが４５ｍｏｌ％以下、Ｐｔが４５ｍｏｌ％以下、残余がＣｏからなることを特徴とする膜。
6. Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉから選択されるいずれか一種以上の元素の酸化物を、１〜２０ｍｏｌ％含有することを特徴とする請求項５記載の膜。
7. Ａｕ、Ａｇ、Ｂ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｚｎから選択されるいずれか一種以上を、１〜３０ｍｏｌ％含有することを特徴とする請求項５又は６記載の膜。