JP4499183B2 - 非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲット - Google Patents

Description

本発明は、非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットに関し、特にＰＴＦ（漏れ磁束）を向上させて、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて効率的なスパッタリングを行うことができるターゲットに関する。また、スパッタリングによって膜を形成する際に、安定したスパッタリングが可能で、最適な成膜速度が得られ、スパッタ時のアーキングが少なく、これに起因して発生するパーティクル（発塵）やノジュールを低減でき、且つ高密度で品質のばらつきが少なく量産性を向上させることのできる非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットに関する。

磁気記録の分野では、磁性体薄膜中に非磁性材料を共存させることにより磁気特性を向上する技術が開発されている。その例として、磁性材薄膜中に非磁性材料の微粒子を存在させることにより、透磁率などの軟磁気特性を向上させるものや、磁性体薄膜材料中の金属微粒子間の磁気的相互作用を非磁性材料により遮断、または弱めることにより保磁力など磁気記録媒体としての各種特性を向上させるものなどがある。
このような薄膜材料は通常スパッタリングにより作製されるが、絶縁性若しくは高抵抗である非磁性材料と低抵抗である金属からなる強磁性材料とを同時にスパッタリングする必要がある。

スパッタリング法とは、正の電極となる基板と負の電極となるターゲットを対向させ、不活性ガス雰囲気下で、該基板とターゲット間に高電圧または高周波を印加して電場を発生させるものである。
この時、不活性ガスが電離し、電子と陽イオンからなるプラズマが形成され、このプラズマ中の陽イオンがターゲット（負の電極）表面に衝突してターゲット構成原子が叩き出されるが、この飛び出した原子が対向する基板表面に付着して膜が形成されるという原理を用いたものである。
一般的なスパッタリング法としては、ＲＦ（高周波）スパッタリング法とＤＣ（直流）スパッタリング法があるが、上記のように抵抗の大きく異なる材料を同時にスパッタリングするためには、絶縁体がスパッタリングできるRFスパッタリング法が使用される場合が多い。

ところが、このＲＦ（高周波）スパッタリング装置は、装置自体が高価であるばかりでなく、スパッタリング効率が悪く、電力消費量が大きく、制御が複雑であり、成膜速度も遅いという多くの欠点がある。また、成膜速度を上げるため、高電力を加えた場合、基板温度が上昇し、基板及び成膜材料の変質を起こすなどの問題がある。
もう一方のＤＣスパッタリング法は、ターゲットの裏側に磁石を配置し、ターゲット表面に漏れ出る磁束によって、プラズマをターゲット近傍に封じ込めることを可能としたＤＣマグネトロンスパッタ装置を使用すれば、ＲＦスパッタリング法と比べて、消費電力が少なくかつ高速成膜が可能であり、量産性に優れるという特徴をもつ。また、プラズマが基板に与える影響が少ないため一般的には高品質の膜が作製できるとされる。
したがって、非磁性材と強磁性材を同時にスパッタリングするためのスパッタリングターゲットにおいても、極力ＤＣマグネトロンスパッタリング装置によって成膜が可能となるような工夫がなされる。ただしＤＣスパッタリング法を用いる場合、ターゲット自体が導電性を備えていることが必要となる。

ターゲットが導電性を備えていたとしても、酸化物、珪化物等の非導電性材料が多量に含まれるターゲットは、ターゲットのバルク抵抗値が高くなるため、ＤＣスパッタリング法による成膜が難しくなる。
そのため、酸化物等の非磁性材料を細かく球状に分散させた組織をもつスパッタリングターゲットの工夫がなされている。しかし、このような工夫がなされても、パーティクルが大量に発生するという問題があり、またＰＴＦ（漏れ磁束）が少なく、成膜速度が低いという問題があった。

いくつか公知技術があるので、以下にそれを紹介する。その１として、急冷凝固法で作製した合金相を持つ合金粉末とセラミック相の粉末をメカニカルアロイングする方法が提案されている（特許文献１参照）。そして、この方法は、セラミックス相粉末を合金粉末中に均質に分散させた合金粉末を作製した後、ホットプレスにより成形するという磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを得るというものである。

また、その２として、シリカ相が線分法で求めた平均幅が０．５〜５μｍの範囲にあるシリカ相とＣｒ、Ｐｔ相を含有するＣｏ基合金が提案されている（特許文献２参照）。この場合のシリカ粉末は、高温火炎加水分解法で製造するという特殊な方法が用いられている。
しかし、これらの方法で得られた材料は、前者（その１）では、単に極力均質な粒子の作製を目途とするものであり、また後者（その２）は、網目状に分散したターゲット組織が得られているが、ところどころに粗大粒が存在しているという状況が見られる。このような方法では、後述するようにスパッタリングによって膜を形成する際にパーティクルが極端に増加し、ターゲット材料には適合しないことが強く予想される。

また、磁性材ターゲットの例として、ＣｏＰｔ系スパッタリングターゲット（特許文献３参照）、あるいはＰＴＦを高めたスパッタリングターゲット（特許文献４）が開示されている。しかし、これらはいずれも、金属（合金）をターゲットとするもので、非磁性材粒子が分散したターゲットの課題を有していない。
特許文献６、７、８に、平均粒径２０μmのＣｏ−Ｃｒ合金粉末、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｂ合金粉末又はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金粉末を原料粉に用い、焼結時の拡散を極力抑えて、ターゲットの組織を複相構造にすることによって、ＰＴＦ（漏れ磁束）を向上させる技術が開示されている。しかし、この場合、焼結温度を低く設定する必要があり、その結果、密度が低くなり、パーティクル発生等の、別の問題が生じるため、ターゲット特性の向上を期待できないという問題を有している。
このようなことから、本特許出願人は、強磁性材の中に非磁性材の粒子が分散した相の改善を図って、スパッタ時に発生するパーティクル（発塵）やノジュールを低減させ、品質のばらつきが少なく量産性を向上させることができる高密度の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットを開発した（特許文献５参照）。本願発明は、これをさらに改良するものである。
特開平１０−８８３３３号公報 特開２００４−３３９５８６号公報 特開２０００−２８２２２９号公報 特開２００５−５３０９２５号公報 特願２００６−６５７５号 特開２００９−１８６０号公報 特開２００９−１８６１号公報 特開２００９−１８６２号公報

本発明は、スパッタリングによって膜を形成する際に、ＰＴＦ（漏れ磁束）を高め、ＤＣマグネトロンスパッタ装置による高効率な成膜が可能であり、さらにスパッタ時に発生するパーティクル（発塵）やノジュールを低減させ、品質のばらつきが少なく量産性を向上させることができ、かつ結晶粒が微細であり高密度の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲット、特に磁気記録層としての使用に最適であるスパッタリングターゲットを得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、磁性材料である金属（合金）の組織・構造及び非磁性材粒子分散の形態を調整して、導電性を保有させてＤＣスパッタを可能とし、さらにＰＴＦ(漏れ磁束)を向上させてＤＣマグネトロンスパッタ装置による高効率な成膜を実現し、かつ密度を高めることにより、スパッタ時に発生するパーティクルやノジュールを大幅に低減できるとの知見を得た。

このような知見に基づき、本発明の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットは、Ｃｒが５ａｔ％以上２０ａｔ％以下、残余がＣｏであるＣｏ−Ｃｒ合金からなる強磁性材料の中に酸化物からなる非磁性材粒子が分散した非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットにおいて、強磁性体材料の中に前記非磁性材粒子が分散した相（Ａ）と、前記相（Ａ）の中に、短片が３０〜１００μｍであり、長片が５０〜３００μｍのＣｏ−Ｃｒ合金相からなる片状組織（Ｂ）を有しており、さらに前記非磁性材粒子は非磁性材粒子内の任意の点を中心に形成した半径１μｍの全ての仮想円よりも小さいか、又は該仮想円と強磁性材と非磁性材の界面との間で、少なくとも２点以上の接点又は交点を有する形状及び寸法を備えていることを特徴とする非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットを提供するものである。

すなわち、非磁性材料粒子内の任意の点に中心を持つ半径１μｍの仮想円よりも大きい粒子又は界面との間に接点又は交点を一箇所も持たずに、仮想円が非磁性材料粒子に内包されるような粗大化した粒子は、本願発明には含まれない。
上記条件を満たせば、非磁性材料粒子の形状、および大きさに特に制限はない。たとえば、長さが２μｍ以上ある紐状や細かく枝分かれしたような形態であっても、上記条件を満たせば、目的の効果を得る事ができる。このような粒子形状又は微細粒子は、パーティクルの発生には殆んど影響しない。

強磁性材の中に分散した非磁性材の粒子は、必ずしも球状である必要はない。球状よりもむしろ紐上又はヒトデ状若しくは網目状が望ましいとすら言える。研磨面で観察される大型の球状物は脱粒を起こし易く、かつ脱粒した場合にパーティクル発生量はその影響を強く受けるからである。
表面の研磨で観察される紐状又はヒトデ状若しくは網目状組織は、当然ながらターゲットの厚み方向にも存在している。このように、ターゲットの厚み方向に結合した紐状又はヒトデ状若しくは網目状組織は、脱粒を起こすことが少なくなる。また、強磁性材料と酸化物等の非磁性材料との接触面積の増加は、脱粒防止に効果がある。したがって、紐上又は網目状の幅が小さく、かつ分散していることが望ましいと言える。
本願発明の、非磁性材料粒子内の任意の点を中心に形成した半径１μｍの全ての仮想円よりも小さいか、又は該仮想円と強磁性材と非磁性材の界面との間で、少なくとも２点以上の接点又は交点を有するという規定は、このような紐状又はヒトデ状若しくは網目状組織を包含するものである。

上記非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットにおいて、Ｃｏ−Ｃｒ合金相からなる片状組織（Ｂ）の存在は、ＰＴＦ（漏れ磁束）を高める大きな要因となる。
この片状組織（Ｂ）は、ＳＥＭで明確に確認できる。片状組織（Ｂ）は、多くは片状であり、中心付近にＣｒが２５ａｔ％以上濃縮し、外周部にかけてＣｒの含有量が中心部より低くなるという合金相を形成している。すなわち、片状組織（Ｂ）は中心部と外周部では不均一な組成となっている。
Ｃｏ−Ｃｒ合金相からなる片状組織（Ｂ）におけるＣｒ濃度の分布状態は、焼結温度や原料粉の性状によって変化するので、特に明確に規定することはできないが、多くの場合、このようなＣｏ−Ｃｒ合金相の形成が確認できる。片状の粒子のサイズは、かなり変動はあるが、多くの場合、短片が３０〜１００μｍであり、長片が５０〜３００μｍの範囲にある。
ここでいう短片とは、片状組織（Ｂ）に内接する任意の円のうち、最大の内接円の直径であり、また長片は、片状組織（Ｂ）の輪郭線（外周）の任意の２点を結ぶ線分のうち、長さが最長でかつ輪郭線と交点を持たない線分の長さと定義する。

さらに本願発明は、Ｃｒが５ａｔ％以上２０ａｔ％以下、Ｐｔが５ａｔ％以上３０ａｔ％以下、残余がＣｏであるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金からなる強磁性材料の中に、酸化物からなる非磁性材粒子が分散した非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットにおいて、強磁性体材料の中に前記非磁性材粒子が分散した相（Ａ）と、前記相（Ａ）の中に、短片が３０〜１００μｍであり、長片が５０〜３００μｍのＣｏ−Ｃｒ-Ｐｔ合金相からなる片状組織（Ｂ）を有しており、さらに前記非磁性材粒子は、非磁性材粒子内の任意の点を中心に形成した半径１μｍの全ての仮想円よりも小さいか、又は該仮想円と強磁性材と非磁性材の界面との間で、少なくとも２点以上の接点又は交点を有する形状及び寸法を備えていることを特徴とする非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
この場合も、組織（Ｂ）は、中心付近にＣｒが２５ａｔ％以上濃縮し、外周部にかけてＣｒの含有量が中心部より低くなるという合金相を形成している。すなわち、片状組織（Ｂ）は中心部と外周部で不均一な組成となっている。

また本願発明は、Ｃｒが５ａｔ％以上２０ａｔ％以下、Ｐｔが５ａｔ％以上３０ａｔ％以下、Ｂが０．５ａｔ％以上８ａｔ％以下、残余がＣｏであるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金からなる強磁性材料の中に、酸化物からなる非磁性材粒子が分散した非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットにおいて、強磁性体材料の中に前記非磁性材粒子が分散した相（Ａ）と、前記相（Ａ）の中に、短片が３０〜１００μｍであり、長片が５０〜３００μｍのＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金相からなる片状組織（Ｂ）を有しており、さらに前記非磁性材粒子は、非磁性材粒子内の任意の点を中心に形成した半径１μｍの全ての仮想円よりも小さいか、又は該仮想円と強磁性材と非磁性材の界面との間で、少なくとも２点以上の接点又は交点を有する形状及び寸法を備えていることを特徴とする非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
この場合も、組織（Ｂ）は、中心付近にＣｒが２５ａｔ％以上濃縮し、外周部にかけてＣｒの含有量が中心部より低くなるという合金相を形成している。すなわち、片状組織（Ｂ）は中心部と外周部で不均一な組成となっている。

本願発明の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットは、該ターゲットのいずれの切断面においても、マトリックスとなる非磁性材粒子が分散した相（Ａ）を含む切断面全体の面積において組織（Ｂ）の占める面積の比率が４％以上３０％以下とすることが、同様に高ＰＴＦ（漏れ磁束）ターゲットとして有効である。
分散する非磁性材料としては、酸化物を使用するが、特にＣｒ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｂから選択した１種以上の酸化物が有効である。本願発明の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットは、これらを包含する。
そして、これらの酸化物からなる非磁性材料は、ターゲット中の体積比率で１０％以上３０％以下とすることが望ましい。これにより、高ＰＴＦ（漏れ磁束）非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットとしてより有効に作用する。

本願発明の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットは、非磁性材料が、真空中又は不活性雰囲気中で強磁性金属材料と共に８００〜１２００°Ｃに強熱しても、還元又は分解しない酸化物であることが望ましいが、上記の酸化物からこれに適合する材料を任意に選択することが可能である。これは、ターゲット製造時に還元または分解することにより、組成の変動という不測の影響を及ぼすことを避けるためである。
本願発明の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットの密度は、次式で計算される計算密度に対し９７％以上とすることが望ましい。
式：計算密度＝Σ（分子量×モル比）/Σ（分子量×モル比／密度）

このように、調整したターゲットは、高ＰＴＦ（漏れ磁束）ターゲットとなり、ＤＣマグネトロンスパッタ装置で使用したとき、荷電粒子のサイクロイド運動による不活性ガスの電離促進が効率的に進み、成膜速度を高くすることができる。
そのため、スパッタガスの圧力を高め、あるいは印加電圧を高くしなくても、ＤＣスパッタリングによる高速成膜が可能となる。また、ＤＣスパッタリング装置はＲＦスパッタリング装置に比べ、価格が安く、制御が容易であり、電力の消費量も少なくて済むという利点がある。したがって、本発明のスパッタリングターゲットを使用することにより、品質の優れた材料得ることができ、特に磁性材料を低コストで安定して製造できるという著しい効果がある。
さらに、本発明のスパッタリングターゲットの密度向上は、非磁性材と強磁性材との密着性を高めることにより、非磁性材の脱粒を抑制することができ、また、空孔を減少させ結晶粒を微細化し、ターゲットのスパッタ面を平滑にすることができるので、スパッタリング時のパーティクルやノジュールを低減させ、さらにターゲットライフも長くすることができるという著しい効果を有する。

球状の粒子の模式図である。 紐状の粒子の模式図である。 網目状粒子の模式図である。 ひょうたん型の粒子の模式図である。 実施例１によって得られたターゲット研磨面のマトリックス部分の拡大ＳＥＭ画像である。 実施例１によって得られたターゲット研磨面のＳＥＭ画像である。 実施例２によって得られたターゲット研磨面のＳＥＭ画像である。 比較例１によって得られたターゲット研磨面のＳＥＭ画像である。 比較例２によって得られたターゲット研磨面のＳＥＭ画像である。 実施例３によって得られたターゲット研磨面のマトリックス部分の拡大ＳＥＭ画像である。 実施例３によって得られたターゲット研磨面のＳＥＭ画像である。 比較例３によって得られたターゲット研磨面のＳＥＭ画像である。 実施例３によって得られたターゲット研磨面のＥＰＭＡで測定した元素分布画像である。 実施例４によって得られたターゲット研磨面のマトリックス部分の拡大ＳＥＭ画像である。 実施例４によって得られたターゲット研磨面のＳＥＭ画像である 比較例４によって得られたターゲット研磨面のＳＥＭ画像である。

本発明の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットの製造に際しては、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔから選択した２種以上の金属粉末を使用する。あるいはこれらの金属の合金粉を用いる。
これらの粉末と、非磁性材としてＣｒ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｂから選択した１種以上の平均粒径１μｍ前後の酸化物粉末を用いて２０〜１００時間程度、ボールミル等で混合した後、ＨＰ（ホットプレス）法を用いて１０００〜１２５０°Ｃの温度で焼結する。これにより、相対密度が９７％以上を達成することができる。

金属材料としては、アトマイズ粉を使用することもできる。また、粉砕・混合は、ボールミルだけでなく、メカニカルアロイングを使用しても良い。
さらに、焼結は、ホットプレスに限らず、プラズマ放電焼結法、熱間静水圧焼結法を使用することもできる。このようにして製造された本願発明のターゲットは、材料の研磨面で観察される組織の非磁性材の全粒子が、前記相（Ａ）の中で、非磁性材料粒子内の任意の点を中心に形成した半径１μｍの全ての仮想円よりも小さいか、又は該仮想円と強磁性材と非磁性材の界面との間で、少なくとも２点以上の接点又は交点を有する形状及び寸法を有して存在していることを特徴とする。非磁性材粒子の多くは、微細な球状の粒子か又は細い紐状あるいはヒトデ状若しくは網目状の粒子となっている。

さらに、本願発明の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットは、前記Ｃｏ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金又はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金の強磁性体材料に前記酸化物からなる非磁性材粒子が分散した相（Ａ）の中に、短片が３０〜１００μｍであり、長片が５０〜３００μｍのＣｏ−Ｃｒ合金相、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金相又はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金相からなる片状組織（Ｂ）を有している。換言すれば、片状組織（Ｂ）が、前記非磁性材粒子が分散した相（Ａ）により包囲された組織を有している。これが本願発明の大きな特徴の一つである。
上記片状組織（Ｂ）は、その組成は必ずしも一様ではない。すなわち、片状組織（Ｂ）の中心付近ではＣｒが２５ａｔ％以上濃縮し、外周部にかけてＣｒの含有量が漸次低くなるという独特の組成の合金相を形成している。その傾斜濃度は、個々の片状組織（Ｂ）によってばらつきがあるので、一概に特定できないが、片状組織（Ｂ）の中心付近の濃度が周辺部よりも、Ｃｒ濃度が高くなっていた。

しかしながら、片状組織（Ｂ）は非磁性材粒子分散型強磁性材ターゲット構造の中で、多量に存在するものではなく、非磁性材粒子が分散した相（Ａ）が中心成分となる。その量は、ターゲットのいずれの切断面においても、非磁性材粒子が分散した相（Ａ）を含む切断面全体の面積において、組織（Ｂ）の占める面積の比率が４％以上３０％以下とするのが望ましい。他は全て、非磁性材粒子分散型強磁性材から構成される。
また、非磁性材粒子が分散した相（Ａ）中の非磁性材料は、ターゲット中の体積比率で、１０％以上３０％以下とすることが望ましい。

このように、調整した本願発明の非磁性材粒子分散型強磁性材ターゲットは、高ＰＴＦ（漏れ磁束）ターゲットとなり、ＤＣマグネトロンスパッタ装置で使用したときに、荷電粒子のサイクロイド運動による不活性ガスの電離促進が効率的に進み、成膜速度を高くすることができる大きな効果を発揮する。ここで、ＰＴＦ（漏れ磁束）について説明を行う。強磁性体ターゲットで漏れ磁場が小さくなるのは、系のエネルギーを小さくするため、マグネットの磁場の向き(Ｎ極→Ｓ極)にターゲット内の磁化が揃うためである。仮に、ターゲットが磁化反応のない非磁性な物質であれば、マグネットの磁力線はターゲットの有無に関係なく同じ軌道を描く。

磁場に対する磁化のし易さを示すパラメーターとしては透磁率があり、ターゲットの透磁率が低ければ、漏れ出てくる磁場は大きくなると予想される。実際、高ＰＴＦターゲットから採取した小片のＢ−Ｈループを測定したところ、透磁率が、通常製法のものに比べ低い傾向があった。
透磁率が低くなる（＝磁化が磁場方向へ揃いにくくなる）一つの理由として、片状組織（Ｂ）中のＣｒリッチな非磁性相の存在により、強磁性相が分断され、強磁性相間の交換相互作用が弱まることが挙げられる。

また、片状組織（Ｂ）中の組成変動は結晶格子中に、局所的な格子歪みを引き起こす。磁化に寄与する電子は結晶構造と密接に関係しており、格子歪みが発生した領域では、磁気モーメントも互いに非平行な状態となっている。従って、これらの電子の磁気モーメントを揃えるには、より強い磁場が必要となる。冷間圧延によりターゲットに歪みを加え、ＰＴＦを向上させる試みはあるが、それと同様の効果がもたらされると考えられる。

密度を低くし、又は非磁性材を多く分散させることでも、ＰＴＦを高くすることができる。しかし、この場合には、パーティクルの発生などの、別の問題が生じる。
本発明は、磁性材の組織構造を変え、相構造を分けて、ターゲット中に不均一な磁場応答性を導入することにより解決するもので、上記のような問題は生じない。これが、本願発明の大きな特徴である。本願発明では、同一密度では、ＰＴＦを５％〜２０％程度高くすることができるという大きな利点がある。

本願発明は、上記に述べた通り、文献５（特願２００６−６５７５号）の改良に係るものである。したがって、該文献５において説明した内容の一部が共通するので、ここでも使用することとする。
材料の研磨面で観察される組織の非磁性材の全粒子が、非磁性材料粒子内の任意の点を中心に形成した半径１μｍの全ての仮想円よりも小さいか、又は該仮想円と強磁性材と非磁性材の界面との間で、少なくとも２点以上の接点又は交点を有する、具体例を示すと次の通りである。
例えば、球状の非磁性材の粒子であれば、図１の模式図の通りであり、図１の左は粒子の中に半径１μｍの仮想円が包含される場合で、粗大化した粒子であり、本願発明には該当しない。図１の右が半径１μｍの仮想円よりも粒子の半径が１μｍ以下である小さいサイズの粒子の場合であり、本願発明に含まれる。

このような微細粒子は、ターゲットのパーティクルの発生に特に問題となることはなく、また高密度のターゲットを得ることが可能である。
紐状の非磁性材の粒子であれば、図２の模式図の通りである。非磁性材料粒子の断面上任意の点から半径１μｍ以内の仮想円に入っていれば、その長さや曲がり方に制限は無い。細い紐状の粒子の場合には、本願発明の目的に添うものであり、特に問題とならないからである。

次に、網目状の粒子の模式図を、図３に示す。原則として前記細紐状の粒子と同様である。この場合は、網目の結節部が、粗大化して半径１μｍの仮想円を超える場合があるが、この場合は本願発明の範囲外である。
表面の研磨で観察される紐状又はヒトデ状若しくは網目状組織は、当然ながらターゲットの厚み方向にも存在しているが、このようにターゲットの厚み方向に結合したヒトデ状若しくは網目状組織は、脱粒を起こすことが極めて少なくなるので、より好ましいと言える。また、ヒトデ状若しくは網目状の粒子とマトリックスとなる強磁性材料との接触面積の増加は、脱粒防止により効果があると言える。したがって、紐上又はヒトデ状若しくは網目状の幅が小さく、かつ分散していることが望ましいと言える。
その他の形状として、ひょうたん型の粒子形状も考えられる。その模式図を図４に示す。この場合もくびれた部分については特に問題とならないが、膨らんだ部分の半径が１μｍ以下とする必要がある。その意味では、球状の粒子と同様のことが言える。

以上に説明した本願発明の非磁性材粒子分散型強磁性材ターゲットの組織構造は、マトリックス（Ｃｏ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金又はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金の強磁性体材料に前記酸化物からなる非磁性材粒子が分散した相（Ａ））の中に、短片が３０〜１００μｍであり、長片が５０〜３００μｍのＣｏ−Ｃｒ合金相、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金相又はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金相からなる片状組織（Ｂ）が形成されている。
片状組織（Ｂ）における短片及び長片の寸法が、上記数値範囲より大きい場合には、ＰＴＦ（漏れ磁束）はさらに向上するが、焼結の駆動力が小さく高密度のターゲットを得られないという問題が生じる。また上記数値範囲より小さい場合には、高密度のターゲットを得ようとすると、均一な組成分布となってしまいＰＴＦ（漏れ磁束）の向上が期待できない。

上記文献６、７、８では、平均粒径２０μmのＣｏ−Ｃｒ合金粉末、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金粉末又はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金粉末を原料粉に用い、焼結時の拡散を極力抑えて、ターゲットの組織を複相構造にすることによって、ＰＴＦ（漏れ磁束）を向上させているが、この場合、焼結温度を低く設定する必要があり、その結果、密度が低くなり、パーティクルの発生等別の問題が生じる可能性がある。
このことから、本願発明においては、上記数値範囲内の片状組織（Ｂ）が生ずるようにすることが、特に有効である。

この片状組織（Ｂ）は、後述する図６に示すように、サイズはまちまちであり、決して一様ではない。また、各片状組織の組成も一様ではなく、片状組織（Ｂ）の中心付近ではＣｒが２５ａｔ％以上濃縮し、外周部にかけてＣｒの含有量が漸次低くなり、ばらつきのあるＣｏ−Ｃｒ合金相若しくはＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金相又はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金相を形成している。
これは、本願発明ターゲットの、独特の組織構造を示すもので、本願発明のＰＴＦ（漏れ磁束）向上に大きく寄与していると考えられる。
さらに、以上の組織構造を持つ本発明の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットは相対密度で９７％以上とすることができる。

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、２、比較例１、２）
焼結原料粉末として、各サイズの目開きの篩で分別したＣｏ−Ｃｒ合金粉末と、Ｃｏおよび酸化シリコン（ＳｉＯ_２）の微粉末（平均粒径１〜２μｍ）を使用した。
実施例１は７５μｍ以上１５０μｍ未満のＣｏ−Ｃｒ合金粉末、実施例２は２０μｍ以上７５μｍ未満のＣｏ−Ｃｒ合金粉末である。
また、比較例１では２０μｍ未満のＣｏ−Ｃｒ合金粉末を、比較例２では、Ｃｏ−Ｃｒ合金粉末は使用せず２０μｍ未満のＣｒ粉末を使用した。
なお、ここで使用したＣｏ−Ｃｒ合金粉末は、Ｃｒを４０原子％以上含有する組成のものである。

これらの粉末を用いて、組成が７７．２８Ｃｏ−１４．７２Ｃｒ−８ＳｉＯ_２（ｍｏｌ％）となるように秤量し、これらを湿式ボールミルで２０時間混合した。次に、この混合粉をカーボン製の型に充填し、ホットプレス（ＨＰ）により１０５０°Ｃで２時間焼結後、さらに熱間等方加圧（ＨＩＰ）加工を行って、焼結体を製造し、さらにこれを機械加工して直径１８０ｍｍ、厚さ７ｍｍの円盤状のターゲットを得た。
こうして得られたターゲットの相対密度はいずれも９７％以上であり、中には９８％を超えるものもあった。この結果を表１に示す。

このようにして得た実施例１のマトリックスの拡大ＳＥＭ画像を図５に示す。この図５に示すように、マトリックスには細紐状の微細なＳｉＯ_２粒子が分散していた。
この場合の、非磁性材であるＳｉＯ_２粒子内の任意の点から界面に向けて垂線を下ろした場合の、界面までの距離は２μｍ以下の範囲内にあった。すなわち、非磁性材料粒子内の任意の点を中心に形成した半径１μｍの全ての仮想円よりも小さいか、又は該仮想円と強磁性材と非磁性材の界面との間で、少なくとも２点以上の接点又は交点を有する形状及び寸法を備えるという本願発明の条件を満たしていた。
一方、上記実施例１において、極めて特徴的なのは、図６に示すように、微細なＳｉＯ_２粒子が分散したマトリックスの中に、大きな片状組織としてＣｏ−Ｃｒ合金相が分散していることである。このＣｏ−Ｃｒ合金相の面積を、全体の面積に対する比で表すと７％となる。この場合、ＰＴＦは、６０％であり、高い値を示した。
さらにＥＰＭＡでＣｏ−Ｃｒ合金相の元素分布を観察したところ、多くの場合、Ｃｒが２５ａｔ％以上濃縮されたＣｒリッチ相がＣｏ−Ｃｒ合金相の中心付近に存在し、外周に近づくにつれてＣｒの濃度は低くなっていることが確認された。

図７は、実施例２によって得られたターゲット研磨面のＳＥＭ画像である。この図７に示すように、マトリックスには細紐状の微細なＳｉＯ_２粒子が分散していた。
実施例１と同様に、非磁性材であるＳｉＯ_２粒子内の任意の点から界面に向けて垂線を下ろした場合の、界面までの距離は２μｍ以下の範囲内にあった。すなわち、非磁性材料粒子内の任意の点を中心に形成した半径１μｍの全ての仮想円よりも小さいか、又は該仮想円と強磁性材と非磁性材の界面との間で、少なくとも２点以上の接点又は交点を有する形状及び寸法を備えるという本願発明の条件を満たしていた。

一方、図７に示すように、上記実施例２において、微細なＳｉＯ_２粒子が分散したマトリックスの中に、大きな片状組織としてＣｏ−Ｃｒ合金相が分散していた。このＣｏ−Ｃｒ合金相の面積を、全体の面積に対する比で表すと４％となった。この場合、ＰＴＦは５４％であり、高い値を示した。
さらにＥＰＭＡでＣｏ−Ｃｒ合金相の元素分布を観察したところ、実施例１と同様に、Ｃｒが２５ａｔ％以上濃縮されたＣｒリッチ相がＣｏ−Ｃｒ合金相の中心付近に存在し、外周に近づくにつれてＣｒの濃度は低くなっていることが確認された。

これに対して、比較例１では、ＳｉＯ_２粒子が分散したマトリックスの中に片状のＣｏ−Ｃｒ合金相は一切観察されなかった。図８は、比較例１によって得られたターゲット研磨面のＳＥＭ画像であるが、この図８から片状組織を見出すことができなかった。
また、図９は、比較例２によって得られたターゲット研磨面のＳＥＭ画像であるが、比較例２では、同様にＳｉＯ_２粒子が分散したマトリックスとＣｏ−Ｃｒ合金相の区別がつかず、Ｃｏ−Ｃｒ合金相の観察は困難であった。
そして、ＰＴＦの値は比較例１が４９％、比較例２が４７％であり、ＰＴＦの向上は認められなかった。

（実施例３、比較例３）
実施例３では、実施例１でも使用した７５〜１５０μｍのＣｏ−Ｃｒ合金粉末と、Ｃｏ、ＰｔおよびＳｉＯ_２の微粉末（平均粒径１〜２μｍ）を焼結粉末原料として用いた。また、比較例３では、２０μｍ未満のＣｒ粉末とＣｏ、Ｐｔ、およびＳｉＯ_２の微粉末（平均粒径１〜２μｍ）を焼結粉末原料として用いた。
これらをそれぞれ組成が６０Ｃｏ−１６Ｃｒ−１６Ｐｔ−８ＳｉＯ_２（ｍｏｌ％）となるように秤量し、湿式ボールミルで２０時間混合し、この混合粉をカーボン製の型に充填し、ホットプレス（ＨＰ）により１０５０°Ｃで２時間焼結後、さらに熱間等方加圧（ＨＩＰ）加工を行って、焼結体を製造し、さらにこれを機械加工して直径１６５．１ｍｍ、厚さ７ｍｍの円盤状のターゲットを得た。こうして得られたターゲットの相対密度は９７％以上であった。この結果を、表２に示す。

図１０は、このようにして得た実施例３のマトリックスの拡大ＳＥＭ画像である。図１０に示すように、マトリックスには細紐状の微細なＳｉＯ_２粒子が分散していた。
この場合の、非磁性材であるＳｉＯ_２粒子内の任意の点から界面に向けて垂線を下ろした場合の、界面までの距離は２μｍ以下の範囲内にあった。
すなわち、非磁性材料粒子内の任意の点を中心に形成した半径１μｍの全ての仮想円よりも小さいか、又は該仮想円と強磁性材と非磁性材の界面との間で、少なくとも２点以上の接点又は交点を有する形状及び寸法を備えるという本願発明の条件を満たしていた。

また、上記実施例３において、微細なＳｉＯ_２粒子が分散したマトリックスの中に、大きな片状組織としてＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金相が分散していることが観察できた。
この結果を、図１１に示す。この図１１に示すＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金相の面積を、全体の面積に対する比で表すと１０％に達した。この場合、ＰＴＦは、６９％であり、非常に高い値を示した。
一方、図１２に、比較例３の組織を示すが、マトリックスの中に片状組織は一切観察されず、ＰＴＦは５３％であった。
さらに上記実施例３において、ＥＰＭＡで元素分布を測定した結果を図１３に示す。ここでは、白く見えている箇所が、当該元素が多く分布している領域である。
図１３に示す画像から、片状組織（Ｂ）の中心付近はＣｒリッチになっており、外周部にかけてＣｒの濃度が低くなっている。このように片状組織（Ｂ）は、不均一な組成のＣｏ−Ｃｒ−Ｐt合金相を形成していることが分かる。

（実施例４、比較例４）
実施例４では、実施例１でも使用した７５〜１５０μｍのＣｏ−Ｃｒ合金粉末と、平均粒径５μｍのＢ粉末と、Ｃｏ、ＰｔおよびＴｉＯ₂の微粉末（平均粒径０．５μｍ〜２μｍ）を焼結粉末原料として用いた。また、比較例４では、２０μｍ未満のＣｒ粉末と、平均粒径５μｍのＢ粉末と、Ｃｏ、ＰｔおよびＴｉＯ_２の微粉末（平均粒径０．５μｍ〜２μｍ）とを焼結粉末原料として用いた。
これらを、それぞれ組成が５７Ｃｏ−１６Ｃｒ−１６Ｐｔ−３Ｂ−８ＴｉＯ_２（ｍｏｌ％）となるように秤量し、これらをボールミルで２０時間混合し、この混合粉をカーボン製の型に充填し、ホットプレス（ＨＰ）により１０５０°Ｃで２時間焼結後、さらに熱間等方加圧（ＨＩＰ）加工を行って、焼結体を製造し、さらにこれを機械加工して直径１６５．１ｍｍ、厚さ６．４ｍｍの円盤状のターゲットを得た。こうして得られたターゲットの相対密度は９８％以上であった。この結果を、表３に示す。

図１４は、このようにして得た実施例４のマトリックスの拡大ＳＥＭ画像である。図１４に示すように、マトリックスには細紐状の微細なＴｉＯ_２粒子が分散していた。
この場合の、非磁性材であるＴｉＯ_２粒子内の任意の点から界面に向けて垂線を下ろした場合の、界面までの距離は２μｍ以下の範囲内にあった。すなわち、非磁性材料粒子内の任意の点を中心に形成した半径１μｍの全ての仮想円よりも小さいか、又は該仮想円と強磁性材と非磁性材の界面との間で、少なくとも２点以上の接点又は交点を有する形状及び寸法を備えるという本願発明の条件を満たしていた。
また、上記実施例４において、微細なＴｉＯ_２粒子が分散したマトリックスの中に、大きな片状組織としてＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金相が分散していることが観察できた。この結果を、図１５に示す。この図１５に示すＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金相の面積を、全体の面積に対する比で表すと７％に達した。この場合、ＰＴＦは、６５％であった。
一方、図１６に、比較例４の組織を示すが、マトリックスの中に片状組織は一切観察されず、ＰＴＦは５９％であった。

以上から明らかなように、非磁性材粒子が分散したマトリックス相（Ａ）と、該相（Ａ）に包囲された、短片が３０〜１００μｍであり、長片が５０〜３００μｍのＣｏ−Ｃｒ合金相（Ｂ）（あるいはＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金相（Ｂ）若しくはＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金相（Ｂ））が存在することは、ＰＴＦを向上させるために非常に重要な役割を有することが分かる。
このように、マトリックス相（Ａ）から分離した相（Ｂ）の存在は、相（Ａ）間の交換相互作用を断ち切るとともに、さらに相（Ｂ）中のＣｒの濃度差は格子ひずみを発生させ、ＰＴＦをより高める効果を有するものと考えられる。実施例１、２、３、４において、いずれもＣｏ−Ｃｒ合金相（Ｂ）若しくはＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金相（Ｂ）又はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金相（Ｂ）の存在が明瞭であり、これとＰＴＦの増加とに相関があることが分かる。

上記実施例には、全てを示してはいないが、同様の実験において、相（Ｂ）の面積比率が４％〜３０％の場合において、より確実にＰＴＦの向上が確認できた。
相（Ｂ）の面積比率が４％未満の場合には、ＰＴＦの向上がそれほど大きくならないので、相（Ｂ）の面積比率を４％以上とするのが望ましく、また、非磁性粒子の配合量にもよるが、相（Ｂ）の面積比率が３０％を超えるとマトリックス相中で、非磁性材粒子の体積割合が相対的に大きくなり、非磁性材粒子を微細分散させることが難しいので、相（Ｂ）の面積比率が４％〜３０％とするのが、好ましい条件と言える。
また、本願発明に記載する条件は、上記実施例の延長線上にあるものであり、当業者ならば、当然に実施することが可能であり、また本願発明の効果を十分に認識できるものである。

本発明は、非磁性材料を高分散させること、及び非磁性材料が分散した強磁性相の中に、組成の不均一な片状組織を存在させてＰＴＦ（漏れ磁束）を高めること、さらに相対密度を９７％以上に高密度化することによって、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置による、非磁性在粒子分散型強磁性スパッタリングターゲットの、安定した、かつ効率の高いスパッタリングを実現する。
したがって磁気記録材料の分野、特に磁気記録層の成膜において、量産性と歩留まりの向上に大きく貢献する。

Claims (10)

1. Ｃｒが５ａｔ％以上２０ａｔ％以下、残余がＣｏであるＣｏ−Ｃｒ合金からなる強磁性材料の中に、酸化物からなる非磁性材粒子が分散した非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットにおいて、強磁性体材料の中に前記非磁性材粒子が分散した相（Ａ）と、前記相（Ａ）の中に、短片が３０〜１００μｍであり、長片が５０〜３００μｍのＣｏ−Ｃｒ合金相からなる片状組織（Ｂ）を有しており、さらに前記非磁性材粒子は、非磁性材粒子内の任意の点を中心に形成した半径１μｍの全ての仮想円よりも小さいか又は該仮想円と強磁性材と非磁性材の界面との間で、少なくとも２点以上の接点又は交点を有する形状及び寸法を備えていることを特徴とする非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲット。
2. 組織（Ｂ）は、Ｃｏ−Ｃｒ合金相の中心付近にＣｒが２５ａｔ％以上濃縮し、外周部にかけてＣｒの含有量が中心部より低くなる組成のＣｏ−Ｃｒ合金相を形成していることを特徴とする請求項１記載の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲット。
3. Ｃｒが５ａｔ％以上２０ａｔ％以下、Ｐｔが５ａｔ％以上３０ａｔ％以下、残余がＣｏであるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金からなる強磁性材料の中に、酸化物からなる非磁性材粒子が分散した非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットにおいて、強磁性体材料の中に前記非磁性材粒子が分散した相（Ａ）と、前記相（Ａ）の中に、短片が３０〜１００μｍであり、長片が５０〜３００μｍのＣｏ−Ｃｒ-Ｐｔ合金相からなる片状組織（Ｂ）を有しており、さらに前記非磁性材粒子は、非磁性材粒子内の任意の点を中心に形成した半径１μｍの全ての仮想円よりも小さいか、又は該仮想円と強磁性材と非磁性材の界面との間で、少なくとも２点以上の接点又は交点を有する形状及び寸法を備えていることを特徴とする非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲット。
4. 組織（Ｂ）は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金相の中心付近にＣｒが２５ａｔ％以上濃縮し、外周部にかけてＣｒの含有量が中心部より低くなる組成のＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金相を形成していることを特徴とする請求項３記載の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲット。
5. Ｃｒが５ａｔ％以上２０ａｔ％以下、Ｐｔが５ａｔ％以上３０ａｔ％以下、Ｂが０．５ａｔ％以上８ａｔ％以下、残余がＣｏであるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金からなる強磁性材料の中に、酸化物からなる非磁性材粒子が分散した非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットにおいて、強磁性体材料の中に前記非磁性材粒子が分散した相（Ａ）と、前記相（Ａ）の中に、短片が３０〜１００μｍであり、長片が５０〜３００μｍのＣｏ−Ｃｒ-Ｐｔ−Ｂ合金相からなる片状組織（Ｂ）を有しており、さらに前記非磁性材粒子は、非磁性材粒子内の任意の点を中心に形成した半径１μｍの全ての仮想円よりも小さいか、又は該仮想円と強磁性材と非磁性材の界面との間で、少なくとも２点以上の接点又は交点を有する形状及び寸法を備えていることを特徴とする非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲット。
6. 組織（Ｂ）は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金相の中心付近にＣｒが２５ａｔ％以上濃縮し、外周部にかけてＣｒの含有量が中心部より低くなる組成のＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金相を形成していることを特徴とする請求項５記載の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲット。
7. ターゲットのいずれの切断面においても、非磁性材粒子が分散した相（Ａ）を含む切断面全体の面積において、組織（Ｂ）の占める面積の比率が４％以上３０％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲット。
8. 非磁性材料が、Ｃｒ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｂから選択した１種以上の酸化物であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲット。
9. ターゲット中で、酸化物からなる非磁性材料の体積比率が、１０％以上３０％以下であることを特徴とする請求項８記載の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲット。
10. 相対密度が９７％以上であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲット。