JP4491844B2 - スパッタリングターゲット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気ディスクを構成する金属薄膜のうち磁性薄膜の下地層を形成するためのスパッタリングターゲットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年磁気ディスクドライブの容量は増加の一途をたどっており、そのため磁気ディスクの容量も年々増加してきている。磁気ディスクは一般に、アルミニウム等の非磁性基板上にＮｉ−Ｐ等の硬化膜を形成した後、磁気特性を向上させる下地層、次いで磁性層、Ｃ保護層を形成しさらに潤滑層を設けて作製される。磁気ディスクの記憶容量を向上させるためには線記録密度及びトラック密度を向上させる必要があり、このためには記録層の磁気特性すなわち保磁力（Ｈｃ），角型比（Ｍｒ／Ｍｓ）を向上させる必要がある。従来磁気ディスクはＣｒ下地層上にＣｏＣｒＴａ等の磁性層をエピタキシャル成長させることで、磁性層の結晶性を向上させ磁気特性の向上を行ってきたが、近年磁気特性をさらに向上させるため下地層にＣｒ合金、磁性層にＣｏ−Ｐｔ合金が採用されてきている。具体的には、ＣｒにＴｉ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗ，Ｔａ等の元素を含ませたＣｒ合金下地層上にＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ合金をエピタキシャル成長させ、磁性層の結晶性を向上させさらに磁気特性を向上させている。Ｃｏ−Ｐｔ合金系の磁性層を使用した場合従来のＰｔを含まないＣｏ合金系の磁性層にくらべ保磁力等磁気特性が増加する傾向があるが、Ｃｒ下地層上にＣｏＰｔ合金系の磁性層を形成した場合よりも、Ｃｒ合金下地層上にＣｏＰｔ合金系磁性層を形成した方がさらに磁気特性は向上する。これはＣｏの中にＰｔが入ることで結晶格子が歪むため、下地層のＣｒ結晶格子も第二元素を添加し歪ませることで、下地層上に磁性層がエピタキシャル成長しやすくなりその結果、結晶性が向上し磁気特性が向上する。
【０００３】
ＣｏＰｔ合金系磁性層の下地層の組成として現在知られている一つの合金としてＣｒ−Ｖ合金があり、その効果は例えば特公平４−１６８４８号公報に述べられている。これによると下地層に従来のＣｒ層を形成した場合に比べ角型比が向上することが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように磁気ディスクの製造においては、下地層等の組成の変更により磁気特性の改善が図られている一方、最近の研究によるとスパッタリング中の雰囲気中に存在する酸素が、形成される薄膜の特性に悪影響を及ぼすことが認められており、そのためスパッタリングガスや、スパッタリングチャンバーを構成する材料はもちろん、使用するスパッタリングターゲットに対しても低酸素化が強く要求されている。
【０００５】
Ｃｒ−Ｖスパッタリングターゲットは従来粉末冶金法により製造されているが、原料として一般に使用されるＶ（バナジウム）粉末の粒径は２５０μｍ以下であり、その酸素含有量は０．２５ｗｔ％程度である。これは通常使用されているＣｒ（クロム）粉末の酸素含有量の約１０倍又はそれ以上である。
【０００６】
このことは以下のように説明される。すなわち量産高純度Ｖは溶融塩電解法により作製されており、この方法で作製される金属バナジウムでは、その酸素含有量が０．１ｗｔ％以下のものも得られているが、これを粉砕して得られる金属バナジウム粉末は、粉砕過程で空気中の酸素と結合し酸化してしまうため、２５０μｍ以下の粒径からなる粉末では酸素含有量が０．２５ｗｔ％程度に増加してしまうのである。
【０００７】
このような理由により、上記のＶ粉末を用いて製造するスパッタリングターゲットは通常のＣｒターゲットに比べ酸素含有量が増加してしまい、低酸素含有量のＣｒ−Ｖスパッタリングターゲットの製造が困難な状況であった。
【０００８】
本発明はこのような事情に着目してなされたものであり、その目的は低酸素含有量のＣｒ−Ｖスパッタリングターゲットを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意検討を行った結果、金属バナジウム粉末の表面に形成されている酸化バナジウム皮膜を無機酸等にて溶解させることにより、きわめて酸素含有量の低い金属バナジウム粉末が得られることを見出すとともに、こうして得られた酸素含有量の低い金属バナジウム粉末を原料粉末として使用することにより、きわめて酸素含有量の低いＣｒ−Ｖスパッタリングターゲットが得られることを見いだし本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明のスパッタリングターゲットは、実質的にＣｒ（クロム）とＶ（バナジウム）からなる焼結合金を用いてなるスパッタリングターゲットにおいて、前記焼結合金を構成するＶ（バナジウム）及びＣｒ（クロム）粒子の粒径が２５０μｍ以下であり、前記焼結合金のＶ（バナジウム）含有量が１０〜５０ａｔ％の範囲で、かつ、そのＶ（バナジウム）含有量をＣａｔ％としたとき、前記焼結合金の酸素含有量が（０．００２８×Ｃ）ｗｔ％以下であることを特徴とするスパッタリングターゲットである。
【００１１】
なお、本発明における焼結合金とは粉末冶金法で作られた合金であり、完全融解を行わず、粉末を焼結することにより得られる合金である。
【００１２】
また、焼結合金を構成するＶ粒子及びＣｒ粒子の粒径を２５０μｍ以下とすることにより放電特性の安定性やパーティクル特性が良好なスパッタリングターゲットとを得ることができる。
【００１３】
さらに、一般に、焼結合金のＶ含有量が多いほど、焼結合金の酸素含有量が増加するが、本発明のスパッタリングターゲットは、焼結合金のＶ含有量が１０〜５０ａｔ％の範囲で、そのＶ含有量をＣａｔ％としたとき、焼結合金の酸素含有量が（０．００２８×Ｃ）ｗｔ％以下であるようにしたものである。
【００１４】
このような特徴を有するＣｒ−Ｖ焼結合金からなる本発明のスパッタリングターゲットは、例えば、粒径が２５０μｍ以下の従来のＶ粉末を無機酸を用いて洗浄することにより得られる低酸素Ｖ粉末を原料粉末として得られる焼結合金により作製することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明をさらに説明する。
【００１６】
本発明において低酸素Ｖ粉末を製造するための原料として用いられる金属Ｖ粉末としては、例えばＡｌ−Ｖ合金の溶融塩電解法で得られた金属バナジウムを、ボールミル，遊星ボールミル，スタンプミル，振動ミル等により粉砕し、振動ふるい等により分級して得られた粉末を使用できる。Ｖ粉末の粒度は粉末冶金法で製造することを考慮し、６０メッシュアンダーである事が好ましい。原料粉末として６０メッシュアンダー、すなわち粒径２５０μｍ以下の微細なバナジウム粉末を用いることにより、得られるスパッタリングターゲットの放電特性の安定性や、パーティクル特性が改善される。
【００１７】
本発明ではこれらのＶ粉末を無機酸にて洗浄するが、使用する酸としてはフッ化水素酸、硝酸、塩酸、硫酸またはこれらの２種類以上の混合酸を用いる事ができる。特にフッ酸と硝酸を使用する場合、洗浄液を加熱することは有効である。使用する酸の濃度は１ｗｔ％以上、好ましくは５〜２０ｗｔ％であり、洗浄温度は１０℃〜９５℃が良い。洗浄時間は１分以上、好ましくは２〜６０分である。また洗浄に用いる酸の量は原料粉末１重量部に対し酸０．５重量部以上、好ましくは１〜３重量部である。
【００１８】
洗浄したＶ粉末の乾燥にはアルコール等で数回洗浄した後、減圧乾燥や風乾する方法で行うことが出来る。
【００１９】
上記により得られた粒径が２５０μｍ以下のＶ粉末と粒径が２５０μｍ以下のＣｒ粉末を混合し、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）法、ホットプレス（ＨＰ）法等により１０００℃以上の温度にて加圧焼結させることにより、Ｃｒ及びＶの粒子径が２５０μｍ以下の微細組織を有するＣｒ−Ｖ焼結合金インゴットが得られる。特に、ホットプレス法は焼成中に生じる混合粉末の酸化を防止することができ、より低酸素の焼結合金を得ることができる。
【００２０】
この焼結合金インゴットを研削加工等により所定のターゲット形状に加工し、表面仕上げを行った後、必要に応じてバッキングプレートに取り付けることにより本発明にかかるＣｒ−Ｖスパッタリングターゲットを作製することができる。
【００２１】
なお、原料粉末として用いるＣｒ粉末は、粒径が２５０μｍ以下で、できるだけ酸素含有量の少ない粉末を用いることが好ましいが、例えば、酸素含有量０．０１〜０．０２ｗｔ％程度の粉末は、例えば登録特許２７４４８６７号に記載されている方法等により得ることができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を実施例をもってさらに詳細に説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものでは無い。
【００２３】
（実施例１）
電解法により得られた樹枝状金属バナジウムを、遊星ボールミルにより粉砕したのち粒径が２５０μｍ以下に分級を行い、酸素含有量０．２５ｗｔ％、Ｆｅ含有量０．０７ｗｔ％の金属バナジウム粉砕粉末を作製した。この粉砕粉末をフッ化水素酸（１０ｗｔ％、２５℃）にて撹拌洗浄を５ｍｉｎ行ったのち、洗液を濾過により取り除いた。引き続きイオン交換水により十分洗浄し、吸引ろ過により余分な水分を取り除いた後、真空中で乾燥することにより、粒径が２５０μｍ以下、酸素含有量が０．１５ｗｔ％、Ｆｅ含有量０．０６ｗｔ％のＶ原料粉末を得た。得られたＶ原料粉末に、粒径が２５０μｍ以下、酸素含有量が０．０１ｗｔ％、Ｆｅ含有量０．０１ｗｔ％のＣｒ粉末をＶ組成が５〜６０ａｔ％になるように調整し混合した。
【００２４】
これらの混合粉をゴム型に充填し、封止処理を行い、ＣＩＰ圧力が３０００ｋｇ／ｃｍ2の条件により一次成形を実施した。この時の成形体の密度はＣｒ−Ｖの理論密度に対し相対密度が約７５％であった。
【００２５】
この一次成形体をＦｅ基材質からなる缶に入れ、到達真空度１×１０― 3ｔｏｒｒ以下になるまで脱気処理を行い封止したのち温度１２００℃，圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2の条件にてＨＩＰ処理を実施し相対密度９９％以上のＣｒ−Ｖ焼結合金を得た。得られた焼結合金を機械加工により整形してスパッタリングターゲットを作製した。
【００２６】
（実施例２）
実施例１により得られたＶ組成が２０ａｔ％の混合粉末をホットプレスにて温度１４００℃、荷重２００ｋｇ／ｃｍ2、保持時間２ｈの条件により、真空焼成し相対密度９５％以上のＣｒ−Ｖ焼結合金を得た。得られた焼結合金を機械加工により整形してスパッタリングターゲットを作製した。
【００２７】
（実施例３）
電解法により得られた樹枝状金属バナジウムから、実施例１と同様の方法で金属バナジウム粉砕粉末を作製した。得られた金属バナジウム粉末を１０ｗｔ％硝酸により７５℃で５分間撹拌洗浄を行った。この洗浄の際に発生する黒色スラリーをデカンテーションによりある程度分離し、更に１０ｗｔ％の硝酸を加えて２０分間攪拌することにより、黒色スラリーを完全に溶解した。その後、洗浄・乾燥し、粒径が２５０μｍ以下、酸素含有量が０．０７ｗｔ％，Ｆｅ含有量０．０５５ｗｔ％のＶ原料粉末を得た。
【００２８】
得られたＶ原料粉末に、粒径が２５０μｍ以下、酸素含有量が０．０１ｗｔ％のＣｒ粉末をＶ組成が２０ａｔ％になるように調整し混合した。
【００２９】
この混合粉末をゴム型に充填し、封止処理を行い、ＣＩＰ圧力が３０００ｋｇ／ｃｍ2の条件により一次成形を実施した。この時の成形体の密度はＣｒ−Ｖの理論密度に対し相対密度が７４％であった。
【００３０】
この一次成形体をＦｅ基材質からなる缶に入れ、到達真空度１×１０― 3ｔｏｒｒ以下になるまで加熱脱気処理を行い封止したのち温度１２００℃、圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2の条件にてＨＩＰ処理を実施し相対密度９９％以上のＣｒ−Ｖ焼結合金を得た。得られた焼結合金を機械加工により整形してスパッタリングターゲットを作製した。
【００３１】
（実施例４）
実施例１にて得られたＶ原料粉末に、粒径が１５０μｍ以下、酸素含有量が０．０２ｗｔ％、Ｆｅ含有量０．０３ｗｔ％のＣｒ粉末をＶ組成が２０ａｔ％になるように調整し混合した。この混合粉末をゴム型に充填し、封止処理を行い、ＣＩＰ圧力が３０００ｋｇ／ｃｍ2の条件により一次成形を実施した。この時の成形体の密度はＣｒ−Ｖの理論密度に対し相対密度が７５％であった。この一次成形体をＦｅ基材質からなる缶に入れ、到達真空度１×１０― 3ｔｏｒｒ以下になるまで加熱脱気処理を行い封止したのち温度１２００℃、圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2の条件にてＨＩＰ処理を実施し相対密度９９％以上のＣｒ−Ｖ焼結合金を得た。得られた焼結合金を機械加工により整形してスパッタリングターゲットを作製した。
【００３２】
（実施例５）
実施例３にて得られたＶ原料粉末に、粒径が１５０μｍ以下、酸素含有量が０．０２ｗｔ％のＣｒ粉末をＶ組成が２０ａｔ％になるように調整し混合した。この混合粉末をゴム型に充填し、封止処理を行い、ＣＩＰ圧力が３０００ｋｇ／ｃｍ2の条件により一次成形を実施した。この時の成形体の密度はＣｒ−Ｖの理論密度に対し相対密度が７５％であった。この一次成形体をＦｅ基材質からなる缶に入れ、到達真空度１×１０― 3ｔｏｒｒ以下になるまで加熱脱気処理を行い封止したのち温度１２００℃、圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2の条件にてＨＩＰ処理を実施し相対密度９９％以上のＣｒ−Ｖ焼結合金を得た。得られた焼結合金を機械加工により整形してスパッタリングターゲットを作製した。
【００３３】
（比較例１）
電解法により得られた樹枝状金属バナジウムを、遊星ボールミルにより粉砕したのち２５０μｍ以下に分級を行い、酸素含有量が０．２５ｗｔ％の金属バナジウム粉末を原料粉末としたこと以外は実施例１と同様な方法にて相対密度９９％以上のＣｒ−Ｖ焼結合金を得た。得られた焼結合金を機械加工により整形してスパッタリングターゲットを作製した。
【００３４】
（比較例２）
電解法により得られた樹枝状金属バナジウムを、遊星ボールミルにより粉砕したのち２５０μｍ以下に分級を行い、酸素含有量が０．２５ｗｔ％の金属バナジウム粉末を原料粉末としたこと以外は実施例４と同様な方法にて相対密度９９％以上のＣｒ−Ｖ焼結合金を得た。得られた焼結合金を機械加工により整形してスパッタリングターゲットを作製した。
【００３５】
上記実施例１〜５並びに比較例１及び比較例２にて作製したＣｒ−Ｖスパッタリングターゲットを構成する焼結合金の組織観察を実施したところ、いずれのターゲットにおいても、焼結合金を構成するＣｒ粒子及びＶ粒子の粒径が２５０μｍ以下であり微細な組織を有していた。
【００３６】
これらのＣｒ−Ｖスパッタリングターゲットを構成する焼結合金の酸素含有量及びＦｅ含有量をそれぞれガス分析装置（ＬＥＣＯ社製）及びＩＣＰ発光分析装置（セイコー電子製）にて測定した。得られた測定結果を表１に示す。さらに、これらの焼結合金のＶ含有量（Ｃ）と酸素含有量の関係を図１に示す。
【００３７】
図１に示されるように、実施例１〜５のスパッタリングターゲットは同一のＶ含有量で比較した場合、比較例１及び比較例２に示すような従来のものに比べ低酸素のスパッタリングターゲットであった。具体的な酸素含有量としてはＶ含有量が１０ａｔ％以上の組成のものが０．００２８×Ｃｗｔ％以下（Ｃはａｔ％で表したＶ含有量）であった。
【００３８】
【表１】
【００３９】
また、上記実施例１〜５並びに比較例１及び比較例２のスパッタリングターゲットを使用して、磁気ディスク媒体をＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて作製し、得られた磁気ディスク媒体の保磁力をＶＳＭにより評価した。得られた結果を表１に示す。なお、磁気ディスクを作成するにあたり基板は３．５インチのＮｉＰメッキ層を有するＡｌ基板を使用した。ＢＧＰは４×１０-7ｔｏｒｒで成膜時のＡｒガス圧は２ｍｔｏｒｒに設定した。成膜はＣｒ−Ｖ，Ｃｏ−１３Ｃｒ−１１Ｐｔ（ａｔ％），Ｃと順次行ない膜厚はそれぞれ５５ｎｍ，３７ｎｍ，２０ｎｍとした。成膜時の基板温度は２８０〜３００℃であった。
【００４０】
表１に示されるように、同一のＶ含有量で比較した場合、実施例１〜５のスパッタリングターゲットを使用して作製した磁気ディスクの保磁力は、比較例１及び比較例２のような従来のターゲットを使用して作製した磁気ディスクに比べて５〜１０％程度高い値を示した。
【００４１】
今回の結果によりＶ含有量が５〜６０ａｔ％の範囲において、本発明のターゲットを用いて作製された磁気ディスクの保磁力は比較例の場合と比べ向上することが明らかになった。しかしながらＶ含有量が６０ａｔ％のものについては同実施例におけるＶ含有量が５０ａｔ％のものに比べ保磁力が低下しているため、Ｖ含有量が５０ａｔ％より大きい領域は実用的でない。また、Ｖ含有量が５ａｔ％のものについては比較例におけるＶ含有量が５ａｔ％のものに比べ保磁力の増加は１００エルステッド以下と小さい。これはＣｒ含有量に比べてＶ含有量が少ないため低酸素Ｖ粉末を使用することによるＣｒ−Ｖターゲットの酸素含有量低減効果が小さいことによるものである。したがって低酸素Ｖ粉末を使用したＣｒ−Ｖターゲット組成としてはＶ含有量が１０〜５０ａｔ％の範囲とすることが実用的であり磁気特性向上への効果も大きいといえる。
【００４２】
【発明の効果】
Ｃｒ−Ｖスパッタリングターゲットにおいて、Ｖの粒径が２５０μｍ以下であり、酸素含有量が０．００２８×Ｃｗｔ％以下（Ｃは焼結合金のＶ含有量（ａｔ％））であるＣｒ−Ｖスパッタリングターゲットは、従来のターゲットに比べＣｒ及びＶの粒径が微細で不純物としての酸化物が少ないため、スパッタリング時の放電特性が安定し、パーティクル発生量を減少させることができる。また、形成される薄膜中の酸素含有量を減少させることができるので形成されるＣｒ−Ｖ薄膜の結晶性が向上し、そのＣｒ−Ｖ薄膜上に形成される磁性層の磁気特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例及び比較例のスパッタリングターゲットのバナジウム含有量と酸素含有量の関係を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気ディスクを構成する金属薄膜のうち磁性薄膜の下地層を形成するためのスパッタリングターゲットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年磁気ディスクドライブの容量は増加の一途をたどっており、そのため磁気ディスクの容量も年々増加してきている。磁気ディスクは一般に、アルミニウム等の非磁性基板上にＮｉ−Ｐ等の硬化膜を形成した後、磁気特性を向上させる下地層、次いで磁性層、Ｃ保護層を形成しさらに潤滑層を設けて作製される。磁気ディスクの記憶容量を向上させるためには線記録密度及びトラック密度を向上させる必要があり、このためには記録層の磁気特性すなわち保磁力（Ｈｃ），角型比（Ｍｒ／Ｍｓ）を向上させる必要がある。従来磁気ディスクはＣｒ下地層上にＣｏＣｒＴａ等の磁性層をエピタキシャル成長させることで、磁性層の結晶性を向上させ磁気特性の向上を行ってきたが、近年磁気特性をさらに向上させるため下地層にＣｒ合金、磁性層にＣｏ−Ｐｔ合金が採用されてきている。具体的には、ＣｒにＴｉ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗ，Ｔａ等の元素を含ませたＣｒ合金下地層上にＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ合金をエピタキシャル成長させ、磁性層の結晶性を向上させさらに磁気特性を向上させている。Ｃｏ−Ｐｔ合金系の磁性層を使用した場合従来のＰｔを含まないＣｏ合金系の磁性層にくらべ保磁力等磁気特性が増加する傾向があるが、Ｃｒ下地層上にＣｏＰｔ合金系の磁性層を形成した場合よりも、Ｃｒ合金下地層上にＣｏＰｔ合金系磁性層を形成した方がさらに磁気特性は向上する。これはＣｏの中にＰｔが入ることで結晶格子が歪むため、下地層のＣｒ結晶格子も第二元素を添加し歪ませることで、下地層上に磁性層がエピタキシャル成長しやすくなりその結果、結晶性が向上し磁気特性が向上する。
【０００３】
ＣｏＰｔ合金系磁性層の下地層の組成として現在知られている一つの合金としてＣｒ−Ｖ合金があり、その効果は例えば特公平４−１６８４８号公報に述べられている。これによると下地層に従来のＣｒ層を形成した場合に比べ角型比が向上することが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように磁気ディスクの製造においては、下地層等の組成の変更により磁気特性の改善が図られている一方、最近の研究によるとスパッタリング中の雰囲気中に存在する酸素が、形成される薄膜の特性に悪影響を及ぼすことが認められており、そのためスパッタリングガスや、スパッタリングチャンバーを構成する材料はもちろん、使用するスパッタリングターゲットに対しても低酸素化が強く要求されている。
【０００５】
Ｃｒ−Ｖスパッタリングターゲットは従来粉末冶金法により製造されているが、原料として一般に使用されるＶ（バナジウム）粉末の粒径は２５０μｍ以下であり、その酸素含有量は０．２５ｗｔ％程度である。これは通常使用されているＣｒ（クロム）粉末の酸素含有量の約１０倍又はそれ以上である。
【０００６】
このことは以下のように説明される。すなわち量産高純度Ｖは溶融塩電解法により作製されており、この方法で作製される金属バナジウムでは、その酸素含有量が０．１ｗｔ％以下のものも得られているが、これを粉砕して得られる金属バナジウム粉末は、粉砕過程で空気中の酸素と結合し酸化してしまうため、２５０μｍ以下の粒径からなる粉末では酸素含有量が０．２５ｗｔ％程度に増加してしまうのである。
【０００７】
このような理由により、上記のＶ粉末を用いて製造するスパッタリングターゲットは通常のＣｒターゲットに比べ酸素含有量が増加してしまい、低酸素含有量のＣｒ−Ｖスパッタリングターゲットの製造が困難な状況であった。
【０００８】
本発明はこのような事情に着目してなされたものであり、その目的は低酸素含有量のＣｒ−Ｖスパッタリングターゲットを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意検討を行った結果、金属バナジウム粉末の表面に形成されている酸化バナジウム皮膜を無機酸等にて溶解させることにより、きわめて酸素含有量の低い金属バナジウム粉末が得られることを見出すとともに、こうして得られた酸素含有量の低い金属バナジウム粉末を原料粉末として使用することにより、きわめて酸素含有量の低いＣｒ−Ｖスパッタリングターゲットが得られることを見いだし本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明のスパッタリングターゲットは、実質的にＣｒ（クロム）とＶ（バナジウム）からなる焼結合金を用いてなるスパッタリングターゲットにおいて、前記焼結合金を構成するＶ（バナジウム）及びＣｒ（クロム）粒子の粒径が２５０μｍ以下であり、前記焼結合金のＶ（バナジウム）含有量が１０〜５０ａｔ％の範囲で、かつ、そのＶ（バナジウム）含有量をＣａｔ％としたとき、前記焼結合金の酸素含有量が（０．００２８×Ｃ）ｗｔ％以下であることを特徴とするスパッタリングターゲットである。
【００１１】
なお、本発明における焼結合金とは粉末冶金法で作られた合金であり、完全融解を行わず、粉末を焼結することにより得られる合金である。
【００１２】
また、焼結合金を構成するＶ粒子及びＣｒ粒子の粒径を２５０μｍ以下とすることにより放電特性の安定性やパーティクル特性が良好なスパッタリングターゲットとを得ることができる。
【００１３】
さらに、一般に、焼結合金のＶ含有量が多いほど、焼結合金の酸素含有量が増加するが、本発明のスパッタリングターゲットは、焼結合金のＶ含有量が１０〜５０ａｔ％の範囲で、そのＶ含有量をＣａｔ％としたとき、焼結合金の酸素含有量が（０．００２８×Ｃ）ｗｔ％以下であるようにしたものである。
【００１４】
このような特徴を有するＣｒ−Ｖ焼結合金からなる本発明のスパッタリングターゲットは、例えば、粒径が２５０μｍ以下の従来のＶ粉末を無機酸を用いて洗浄することにより得られる低酸素Ｖ粉末を原料粉末として得られる焼結合金により作製することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明をさらに説明する。
【００１６】
本発明において低酸素Ｖ粉末を製造するための原料として用いられる金属Ｖ粉末としては、例えばＡｌ−Ｖ合金の溶融塩電解法で得られた金属バナジウムを、ボールミル，遊星ボールミル，スタンプミル，振動ミル等により粉砕し、振動ふるい等により分級して得られた粉末を使用できる。Ｖ粉末の粒度は粉末冶金法で製造することを考慮し、６０メッシュアンダーである事が好ましい。原料粉末として６０メッシュアンダー、すなわち粒径２５０μｍ以下の微細なバナジウム粉末を用いることにより、得られるスパッタリングターゲットの放電特性の安定性や、パーティクル特性が改善される。
【００１７】
本発明ではこれらのＶ粉末を無機酸にて洗浄するが、使用する酸としてはフッ化水素酸、硝酸、塩酸、硫酸またはこれらの２種類以上の混合酸を用いる事ができる。特にフッ酸と硝酸を使用する場合、洗浄液を加熱することは有効である。使用する酸の濃度は１ｗｔ％以上、好ましくは５〜２０ｗｔ％であり、洗浄温度は１０℃〜９５℃が良い。洗浄時間は１分以上、好ましくは２〜６０分である。また洗浄に用いる酸の量は原料粉末１重量部に対し酸０．５重量部以上、好ましくは１〜３重量部である。
【００１８】
洗浄したＶ粉末の乾燥にはアルコール等で数回洗浄した後、減圧乾燥や風乾する方法で行うことが出来る。
【００１９】
上記により得られた粒径が２５０μｍ以下のＶ粉末と粒径が２５０μｍ以下のＣｒ粉末を混合し、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）法、ホットプレス（ＨＰ）法等により１０００℃以上の温度にて加圧焼結させることにより、Ｃｒ及びＶの粒子径が２５０μｍ以下の微細組織を有するＣｒ−Ｖ焼結合金インゴットが得られる。特に、ホットプレス法は焼成中に生じる混合粉末の酸化を防止することができ、より低酸素の焼結合金を得ることができる。
【００２０】
この焼結合金インゴットを研削加工等により所定のターゲット形状に加工し、表面仕上げを行った後、必要に応じてバッキングプレートに取り付けることにより本発明にかかるＣｒ−Ｖスパッタリングターゲットを作製することができる。
【００２１】
なお、原料粉末として用いるＣｒ粉末は、粒径が２５０μｍ以下で、できるだけ酸素含有量の少ない粉末を用いることが好ましいが、例えば、酸素含有量０．０１〜０．０２ｗｔ％程度の粉末は、例えば登録特許２７４４８６７号に記載されている方法等により得ることができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を実施例をもってさらに詳細に説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものでは無い。
【００２３】
（実施例１）
電解法により得られた樹枝状金属バナジウムを、遊星ボールミルにより粉砕したのち粒径が２５０μｍ以下に分級を行い、酸素含有量０．２５ｗｔ％、Ｆｅ含有量０．０７ｗｔ％の金属バナジウム粉砕粉末を作製した。この粉砕粉末をフッ化水素酸（１０ｗｔ％、２５℃）にて撹拌洗浄を５ｍｉｎ行ったのち、洗液を濾過により取り除いた。引き続きイオン交換水により十分洗浄し、吸引ろ過により余分な水分を取り除いた後、真空中で乾燥することにより、粒径が２５０μｍ以下、酸素含有量が０．１５ｗｔ％、Ｆｅ含有量０．０６ｗｔ％のＶ原料粉末を得た。得られたＶ原料粉末に、粒径が２５０μｍ以下、酸素含有量が０．０１ｗｔ％、Ｆｅ含有量０．０１ｗｔ％のＣｒ粉末をＶ組成が５〜６０ａｔ％になるように調整し混合した。
【００２４】
これらの混合粉をゴム型に充填し、封止処理を行い、ＣＩＰ圧力が３０００ｋｇ／ｃｍ2の条件により一次成形を実施した。この時の成形体の密度はＣｒ−Ｖの理論密度に対し相対密度が約７５％であった。
【００２５】
この一次成形体をＦｅ基材質からなる缶に入れ、到達真空度１×１０― 3ｔｏｒｒ以下になるまで脱気処理を行い封止したのち温度１２００℃，圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2の条件にてＨＩＰ処理を実施し相対密度９９％以上のＣｒ−Ｖ焼結合金を得た。得られた焼結合金を機械加工により整形してスパッタリングターゲットを作製した。
【００２６】
（実施例２）
実施例１により得られたＶ組成が２０ａｔ％の混合粉末をホットプレスにて温度１４００℃、荷重２００ｋｇ／ｃｍ2、保持時間２ｈの条件により、真空焼成し相対密度９５％以上のＣｒ−Ｖ焼結合金を得た。得られた焼結合金を機械加工により整形してスパッタリングターゲットを作製した。
【００２７】
（実施例３）
電解法により得られた樹枝状金属バナジウムから、実施例１と同様の方法で金属バナジウム粉砕粉末を作製した。得られた金属バナジウム粉末を１０ｗｔ％硝酸により７５℃で５分間撹拌洗浄を行った。この洗浄の際に発生する黒色スラリーをデカンテーションによりある程度分離し、更に１０ｗｔ％の硝酸を加えて２０分間攪拌することにより、黒色スラリーを完全に溶解した。その後、洗浄・乾燥し、粒径が２５０μｍ以下、酸素含有量が０．０７ｗｔ％，Ｆｅ含有量０．０５５ｗｔ％のＶ原料粉末を得た。
【００２８】
得られたＶ原料粉末に、粒径が２５０μｍ以下、酸素含有量が０．０１ｗｔ％のＣｒ粉末をＶ組成が２０ａｔ％になるように調整し混合した。
【００２９】
この混合粉末をゴム型に充填し、封止処理を行い、ＣＩＰ圧力が３０００ｋｇ／ｃｍ2の条件により一次成形を実施した。この時の成形体の密度はＣｒ−Ｖの理論密度に対し相対密度が７４％であった。
【００３０】
この一次成形体をＦｅ基材質からなる缶に入れ、到達真空度１×１０― 3ｔｏｒｒ以下になるまで加熱脱気処理を行い封止したのち温度１２００℃、圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2の条件にてＨＩＰ処理を実施し相対密度９９％以上のＣｒ−Ｖ焼結合金を得た。得られた焼結合金を機械加工により整形してスパッタリングターゲットを作製した。
【００３１】
（実施例４）
実施例１にて得られたＶ原料粉末に、粒径が１５０μｍ以下、酸素含有量が０．０２ｗｔ％、Ｆｅ含有量０．０３ｗｔ％のＣｒ粉末をＶ組成が２０ａｔ％になるように調整し混合した。この混合粉末をゴム型に充填し、封止処理を行い、ＣＩＰ圧力が３０００ｋｇ／ｃｍ2の条件により一次成形を実施した。この時の成形体の密度はＣｒ−Ｖの理論密度に対し相対密度が７５％であった。この一次成形体をＦｅ基材質からなる缶に入れ、到達真空度１×１０― 3ｔｏｒｒ以下になるまで加熱脱気処理を行い封止したのち温度１２００℃、圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2の条件にてＨＩＰ処理を実施し相対密度９９％以上のＣｒ−Ｖ焼結合金を得た。得られた焼結合金を機械加工により整形してスパッタリングターゲットを作製した。
【００３２】
（実施例５）
実施例３にて得られたＶ原料粉末に、粒径が１５０μｍ以下、酸素含有量が０．０２ｗｔ％のＣｒ粉末をＶ組成が２０ａｔ％になるように調整し混合した。この混合粉末をゴム型に充填し、封止処理を行い、ＣＩＰ圧力が３０００ｋｇ／ｃｍ2の条件により一次成形を実施した。この時の成形体の密度はＣｒ−Ｖの理論密度に対し相対密度が７５％であった。この一次成形体をＦｅ基材質からなる缶に入れ、到達真空度１×１０― 3ｔｏｒｒ以下になるまで加熱脱気処理を行い封止したのち温度１２００℃、圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2の条件にてＨＩＰ処理を実施し相対密度９９％以上のＣｒ−Ｖ焼結合金を得た。得られた焼結合金を機械加工により整形してスパッタリングターゲットを作製した。
【００３３】
（比較例１）
電解法により得られた樹枝状金属バナジウムを、遊星ボールミルにより粉砕したのち２５０μｍ以下に分級を行い、酸素含有量が０．２５ｗｔ％の金属バナジウム粉末を原料粉末としたこと以外は実施例１と同様な方法にて相対密度９９％以上のＣｒ−Ｖ焼結合金を得た。得られた焼結合金を機械加工により整形してスパッタリングターゲットを作製した。
【００３４】
（比較例２）
電解法により得られた樹枝状金属バナジウムを、遊星ボールミルにより粉砕したのち２５０μｍ以下に分級を行い、酸素含有量が０．２５ｗｔ％の金属バナジウム粉末を原料粉末としたこと以外は実施例４と同様な方法にて相対密度９９％以上のＣｒ−Ｖ焼結合金を得た。得られた焼結合金を機械加工により整形してスパッタリングターゲットを作製した。
【００３５】
上記実施例１〜５並びに比較例１及び比較例２にて作製したＣｒ−Ｖスパッタリングターゲットを構成する焼結合金の組織観察を実施したところ、いずれのターゲットにおいても、焼結合金を構成するＣｒ粒子及びＶ粒子の粒径が２５０μｍ以下であり微細な組織を有していた。
【００３６】
これらのＣｒ−Ｖスパッタリングターゲットを構成する焼結合金の酸素含有量及びＦｅ含有量をそれぞれガス分析装置（ＬＥＣＯ社製）及びＩＣＰ発光分析装置（セイコー電子製）にて測定した。得られた測定結果を表１に示す。さらに、これらの焼結合金のＶ含有量（Ｃ）と酸素含有量の関係を図１に示す。
【００３７】
図１に示されるように、実施例１〜５のスパッタリングターゲットは同一のＶ含有量で比較した場合、比較例１及び比較例２に示すような従来のものに比べ低酸素のスパッタリングターゲットであった。具体的な酸素含有量としてはＶ含有量が１０ａｔ％以上の組成のものが０．００２８×Ｃｗｔ％以下（Ｃはａｔ％で表したＶ含有量）であった。
【００３８】
【表１】
また、上記実施例１〜５並びに比較例１及び比較例２のスパッタリングターゲットを使用して、磁気ディスク媒体をＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて作製し、得られた磁気ディスク媒体の保磁力をＶＳＭにより評価した。得られた結果を表１に示す。なお、磁気ディスクを作成するにあたり基板は３．５インチのＮｉＰメッキ層を有するＡｌ基板を使用した。ＢＧＰは４×１０-7ｔｏｒｒで成膜時のＡｒガス圧は２ｍｔｏｒｒに設定した。成膜はＣｒ−Ｖ，Ｃｏ−１３Ｃｒ−１１Ｐｔ（ａｔ％），Ｃと順次行ない膜厚はそれぞれ５５ｎｍ，３７ｎｍ，２０ｎｍとした。成膜時の基板温度は２８０〜３００℃であった。
【００４０】
表１に示されるように、同一のＶ含有量で比較した場合、実施例１〜５のスパッタリングターゲットを使用して作製した磁気ディスクの保磁力は、比較例１及び比較例２のような従来のターゲットを使用して作製した磁気ディスクに比べて５〜１０％程度高い値を示した。
【００４１】
今回の結果によりＶ含有量が５〜６０ａｔ％の範囲において、本発明のターゲットを用いて作製された磁気ディスクの保磁力は比較例の場合と比べ向上することが明らかになった。しかしながらＶ含有量が６０ａｔ％のものについては同実施例におけるＶ含有量が５０ａｔ％のものに比べ保磁力が低下しているため、Ｖ含有量が５０ａｔ％より大きい領域は実用的でない。また、Ｖ含有量が５ａｔ％のものについては比較例におけるＶ含有量が５ａｔ％のものに比べ保磁力の増加は１００エルステッド以下と小さい。これはＣｒ含有量に比べてＶ含有量が少ないため低酸素Ｖ粉末を使用することによるＣｒ−Ｖターゲットの酸素含有量低減効果が小さいことによるものである。したがって低酸素Ｖ粉末を使用したＣｒ−Ｖターゲット組成としてはＶ含有量が１０〜５０ａｔ％の範囲とすることが実用的であり磁気特性向上への効果も大きいといえる。
【００４２】
【発明の効果】
Ｃｒ−Ｖスパッタリングターゲットにおいて、Ｖの粒径が２５０μｍ以下であり、酸素含有量が０．００２８×Ｃｗｔ％以下（Ｃは焼結合金のＶ含有量（ａｔ％））であるＣｒ−Ｖスパッタリングターゲットは、従来のターゲットに比べＣｒ及びＶの粒径が微細で不純物としての酸化物が少ないため、スパッタリング時の放電特性が安定し、パーティクル発生量を減少させることができる。また、形成される薄膜中の酸素含有量を減少させることができるので形成されるＣｒ−Ｖ薄膜の結晶性が向上し、そのＣｒ−Ｖ薄膜上に形成される磁性層の磁気特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例及び比較例のスパッタリングターゲットのバナジウム含有量と酸素含有量の関係を示す図である。
Claims (1)
- 実質的にＣｒとＶからなる焼結合金を用いてなるスパッタリングターゲットにおいて、前記焼結合金を構成するＶ及びＣｒ粒子の粒径が２５０μｍ以下であり、前記焼結合金のＶ含有量が１０〜５０ａｔ％の範囲で、かつ、そのＶ含有量をＣａｔ％としたとき、前記焼結合金の酸素含有量が（０．００２８×Ｃ）ｗｔ％以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
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