JP6475526B2 - 強磁性材スパッタリングターゲット - Google Patents
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Description
本発明は、磁気記録媒体の磁性体薄膜、特に垂直磁気記録方式を採用したハードディスクの磁気記録層の成膜に使用される強磁性材スパッタリングターゲットに関し、漏洩磁束密度が大きくマグネトロンスパッタ装置でスパッタする際に安定した放電が得られる非磁性材粒子が分散した強磁性材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、記録を担う磁性薄膜の材料として、強磁性金属であるＣｏ、Ｆｅ、あるいはＮｉをベースとした材料が用いられている。例えば、面内磁気記録方式を採用するハードディスクの記録層にはＣｏを主成分とするＣｏＣｒ系やＣｏＣｒＰｔ系の強磁性合金が用いられてきた。
また、実用化されている垂直磁気記録方式を採用するハードディスクの記録層には、Ｃｏを主成分とするＣｏＣｒＰｔ系の強磁性合金と非磁性の無機物からなる複合材料が多く用いられている。このような磁性薄膜は、生産性の高さから、通常、上記の材料を成分とするスパッタリングターゲットをスパッタして作製される。
このようなスパッタリングターゲットの作製方法としては、溶解法や粉末冶金法が考えられる。どちらの手法で作製するかは、要求される特性によるので一概に言えないが、垂直磁気記録方式のハードディスクの記録層の形成に使用されるターゲットは、一般に粉末冶金法で作製される。これは、無機物粒子を合金素地中に均一に分散させる必要があるため、溶解法では作製することが困難だからである。
本出願人は、以前、ＣｏＣｒ系スパッタリングターゲットやＣｏＣｒＰｔ系スパッタリングターゲットに関する発明を提供した（特許文献１〜３）。強磁性材ターゲットはマグネトロンスパッタ装置でスパッタした際、磁石からの磁束がターゲット内部を通過してしまうため漏洩磁束が少なく、安定した放電が困難という問題があったことから、上記の発明は、このような問題を解決するための手段を提供するものである。
ところが、近年ハードディスクは記録密度の向上に伴って、膜の磁気特性が良好な金属層にＣｒを含まない組成からなる強磁性材スパッタリングターゲットの研究、開発が進められている。これまでＣｒは必須成分となっていたことから、Ｃｒを含まない組成の強磁性材ターゲットがスパッタリングの際に、どのような特性を示すかは未知であり、特に漏洩磁束低下という強磁性材ターゲット特有の問題はこれまで全く議論されていなかった。
また、強磁性材スパッタリングターゲットでは、合金相中に分散した無機物粒子がスパッタ時に脱離して、パーティクルの発生の原因となることがあったが、近年のハードディスクドライブの記録密度の向上に伴い、磁気ヘッドの浮動量が小さくなっていることから、磁気記録媒体として許容されるパーティクルのサイズや個数は、一段と厳しく制限されるようになっており、このような問題にも対応していく必要がある。
本発明は、上記問題を鑑みて、金属相にＣｒを含まない組成からなるスパッタリングターゲットにおいて、漏洩磁束を増加させて、マグネトロンスパッタ装置で安定した放電が得られるとともに、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の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、焼結用の原料粉末の性状とその配合比率を調整することにより、漏洩磁束の大きく、また、パーティクルの発生の少ないターゲットが得られることを見出した。このような知見に基づき、本願は、下記の発明を提供する。
１）Ｐｔが５ｍｏｌ％以上４５ｍｏｌ％以下、残余がＣｏである組成の金属からなるスパッタリングターゲットであって、このターゲット組織が、金属素地（Ａ）と前記（Ａ）の中にＰｔからなる相（Ｂ）とを有しており、前記（Ｂ）の最短径が１０〜１５０μｍであることを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲット。
２）Ｐｔからなる相（Ｂ）が、スパッタリングターゲットに含有されるＰｔの５０ｍｏｌ％以上であることを特徴とする上記１）記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
３）Ｐｔからなる相（Ｂ）が、スパッタリングターゲットに含有されるＰｔの９５ｍｏｌ％以上を含むことを特徴とする上記１）記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
４）炭素、酸化物、窒化物、炭化物、炭窒化物の群から選択した１以上の無機物材を金属素地（Ａ）中に含有することを特徴とする上記１）〜３）のいずれか一に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
５）前記無機物材がＣｒ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｂ、Ｃｏの群から選択した１種以上の酸化物であり、ターゲット全体に対する当該無機物材の体積比率が２２ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％であることを特徴とする上記１）〜４）のいずれか一に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
６）添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上を０．５ｍｏｌ以上１０ｍｏｌ％以下含有することを特徴とする上記１）〜５）のいずれか一に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
１）Ｐｔが５ｍｏｌ％以上４５ｍｏｌ％以下、残余がＣｏである組成の金属からなるスパッタリングターゲットであって、このターゲット組織が、金属素地（Ａ）と前記（Ａ）の中にＰｔからなる相（Ｂ）とを有しており、前記（Ｂ）の最短径が１０〜１５０μｍであることを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲット。
２）Ｐｔからなる相（Ｂ）が、スパッタリングターゲットに含有されるＰｔの５０ｍｏｌ％以上であることを特徴とする上記１）記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
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５）前記無機物材がＣｒ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｂ、Ｃｏの群から選択した１種以上の酸化物であり、ターゲット全体に対する当該無機物材の体積比率が２２ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％であることを特徴とする上記１）〜４）のいずれか一に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
６）添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上を０．５ｍｏｌ以上１０ｍｏｌ％以下含有することを特徴とする上記１）〜５）のいずれか一に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
本発明によれば、漏洩磁束の大きいターゲットとなり、マグネトロンスパッタ装置で使用したとき、不活性ガスの電離促進が効率的に進み、安定した放電が得られる。またスパッタリングの際に、発生するパーティクル量を大幅に低減することができる。これにより、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。
本発明の強磁性材スパッタリングターゲットを構成する主要成分は、Ｐｔが５ｍｏｌ％以上４５ｍｏｌ％以下、残余がＣｏである組成の金属からなる。これらは、磁気記録媒体として必要とされる成分であるが、Ｐｔを過剰に添加した場合には、磁性材としての特性が低下すること、また、Ｐｔは高価であることから、添加量をなるべく低減することが生産コストからみて望ましいと言える。
前記Ｐｔの添加に加え、さらに、添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上を０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下含有させることができる。配合割合は上記範囲内で様々に調整でき、いずれも有効な磁気記録媒体としての特性を維持することができる。すなわち、これらは磁気記録媒体としての特性を向上させるために、必要に応じて添加される元素である。
なお、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下の添加元素としてのＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上は、基本的には金属素地（Ａ）中に存在するものであるが、これらが後述のＰｔ合金からなる相（Ｂ）の界面を介して、該相（Ｂ）中に若干拡散する場合がある。本願発明は、これらを包含するものである。
本願発明において重要なことは、ターゲットの組織が、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｐｔからなる相（Ｂ）を有していることである。この相（Ｂ）は、組成の異なる金属素地（Ａ）よりも最大透磁率が低く、金属素地（Ａ）からなる周囲の組織によって各々分離された構造になっている。このような組織を有するターゲットにおいて、漏洩磁束が向上する理由は現時点では、必ずしも明確ではないが、ターゲット内部の磁束に密な部分と疎な部分が生じ、均一な透磁率を有する組織と比較し静磁エネルギーが高くなるため、磁束がターゲット外部に漏れ出た方がエネルギー的に有利になるためと考えられる。
相（Ｂ）は、最短径が１０μｍ以上、１５０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以上、１５０μｍ以下、さらに好ましくは、３０μｍ以上１５０μｍ以下とするのが望ましい。ここで、相（Ｂ）の最短径は、ターゲットの観察面において、相（Ｂ）を内包する面積が最小となるような長方形を考え、その長方形の短辺の長さを最短径と定義する。またターゲットの観察面（視野面積：０．３２５ｍｍ２）に存在するすべての相（Ｂ）のうち８０％以上の個数が、上記最短径の数値範囲に含まれていれば、本発明の効果を得ることができるため、上記最短径の数値範囲は、観察面に存在する相（Ｂ）の８０％以上の個数に対する数値範囲と定義する。
相（Ｂ）の最短径が１０μｍ未満の場合、無機物粒子と混在している金属との粒サイズ差が小さくなるので、ターゲット素材を焼結させる際に相（Ｂ）と金属素地（Ａ）との拡散が進む。そして、この拡散が進むことにより、相（Ｂ）が金属素地（Ａ）に溶け込み、相（Ｂ）の識別が困難となる。一方、１５０μｍを超える場合には、スパッタリングが進むにつれてターゲット表面の平滑性が失われ、パーティクルの問題が発生しやすくなることがある。
相（Ｂ）の最短径が１０μｍ未満の場合、無機物粒子と混在している金属との粒サイズ差が小さくなるので、ターゲット素材を焼結させる際に相（Ｂ）と金属素地（Ａ）との拡散が進む。そして、この拡散が進むことにより、相（Ｂ）が金属素地（Ａ）に溶け込み、相（Ｂ）の識別が困難となる。一方、１５０μｍを超える場合には、スパッタリングが進むにつれてターゲット表面の平滑性が失われ、パーティクルの問題が発生しやすくなることがある。
本発明での相（Ｂ）は、上記の通りＰｔからなる相であるが、金属素地（Ａ）と組成が異なるので、焼結時の元素の拡散により、相（Ｂ）の組成から多少ずれてしまうことがある。しかしながら、相（Ｂ）の径（長径と短径のそれぞれ）を２／３に縮小したと仮定した場合の相似形の相の範囲内においてＰｔからなれば目的を達成することが可能である。本願発明は、これらのケースを含むものであり、このような条件でも本願発明の目的を達成できる。
相（Ｂ）が、ターゲットに含まれる一部のＰｔからなる（例えば、２５ｍｏｌ％程度）場合であっても、それなりの効果を発揮できるが、相（Ｂ）による効果を十分に発揮させるために、ターゲット中のＰｔの５０ｍｏｌ％以上、好ましくは７５ｍｏｌ％以上、さらには好ましくは全量近傍（９５ｍｏｌ％以上）が、相（Ｂ）に含まれるようにすることが望ましい。ターゲット中のＰｔを相（Ｂ）に多く存在させ、金属素地（Ａ）中のＰｔ量を減少させることで、磁性相と非磁性相による磁場の濃淡が明瞭になり、漏洩磁束をより向上できる。ここで、相（Ｂ）に含まれるＰｔの量は、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ分析）を用いて測定することができる。ターゲットの視野面積２５μｍ２において、相（Ａ）に含まれるＰｔの重量比を測定し（１０点平均）、ターゲット全体におけるＰｔの相（Ｂ）に占める割合を、ターゲットの組成から逆算することで求めることができる、なお、視野は、相（Ｂ）の外縁からの最近接距離が１０μｍ以上離れていることとする。
さらに本発明の強磁性材スパッタリングターゲットは、炭素、酸化物、窒化物、炭化物、炭窒化物の群から選択した一種以上の無機物材料を、金属素地中に分散した状態で含有することができる。この場合、グラニュラー構造をもつ磁気記録媒体、特に垂直磁気記録方式を採用したハードディスクドライブの記録膜の材料に好適な特性を備える。さらに、前記無機物材料としては、Ｃｒ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｂ、Ｃｏから選択した１種以上の酸化物が有効であり、ターゲット全体に対しての当該無機物材料の体積比率を２２〜４０％とすることができる。非磁性材料粒子は金属素地（Ａ）に分散しているのが基本であるが、ターゲット作製中に相（Ｂ）の周囲に固着する場合あるいは内部に含まれる場合もある。少量であれば、このような場合であっても、相（Ｂ）の磁気特性に影響を及ぼさず、目的を阻害することはない。
本発明において、ターゲット全体に対する無機物材料の体積比率は、各元素の重量比率と密度から算出する。
例えば、無機物材料としてＴａ（酸化物）を用いた場合、Ｔａ（酸化物）のターゲット全体に対する重量比率をＷＴａ（ｗｔ％）、その密度をＤＴａ（ｇ／ｃｍ３）とし、ターゲット全体の密度をＤＡｌｌとしたとき、ターゲット全体に対するＴａ（の酸化物）の体積比率は次式から算出することができる。
ターゲット全体に対するＴａ（酸化物）の体積比率（％）＝Ｔａ（酸化物）の体積（ＷＴａ／ＤＴａ）÷ターゲット全体の体積（１/ＤＡｌｌ）×１００
例えば、無機物材料としてＴａ（酸化物）を用いた場合、Ｔａ（酸化物）のターゲット全体に対する重量比率をＷＴａ（ｗｔ％）、その密度をＤＴａ（ｇ／ｃｍ３）とし、ターゲット全体の密度をＤＡｌｌとしたとき、ターゲット全体に対するＴａ（の酸化物）の体積比率は次式から算出することができる。
ターゲット全体に対するＴａ（酸化物）の体積比率（％）＝Ｔａ（酸化物）の体積（ＷＴａ／ＤＴａ）÷ターゲット全体の体積（１/ＤＡｌｌ）×１００
本発明の強磁性材スパッタリングターゲットは、粉末冶金法によって作製することができる。まず、金属元素又は合金の粉末（なお、相（Ｂ）を形成するためには、Ｐｔ粉は必須となる）、さらに必要に応じて添加金属元素の粉末や無機物材料の粉末を用意する。各粉末の作製方法は特に制限はないが、Ｐｔ粉末を除いたこれらの粉末は最大粒径が１５０μｍ以下のものを用いることが望ましい。
そして、これらの金属粉末及び合金粉末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。無機物粉末を添加する場合は、この段階で金属粉末及び合金粉末と混合すればよい。無機物粉末としては炭素粉末、酸化物粉末、窒化物粉末、炭化物粉末又は炭窒化物粉末を用意するが、無機物粉末は最大粒径が５μｍ以下のものを用いることが望ましい。一方、小さ過ぎると凝集しやすくなるため、０．１μｍ以上のものを用いることが望ましい。
このようにして得られた粉末を、真空ホットプレス装置を用いて成形・焼結し、所望の形状へ切削加工することで、本発明の強磁性材スパッタリングターゲットが作製される。なお、上記のＰｔ粉末は、ターゲットの組織において観察される球形の相（Ｂ）に対応するものである。また、成形・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。焼結時の保持温度はターゲットが十分緻密化する温度域のうち最も低い温度に設定するのが好ましい。ターゲットの組成にもよるが、多くの場合、８００〜１３００℃の温度範囲にある。また、焼結時の加圧力は３０〜５０ＭＰａであることが好ましい。
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）
実施例１では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径１μｍのＴｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ２Ｏ３粉末、最短径が１０〜１５０μｍの範囲のＰｔ粗粉を用意した。これらの粉末をターゲットの組成が７３Ｃｏ−１８Ｐｔ−２ＴｉＯ２−３ＳｉＯ２−４Ｃｒ２Ｏ３（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末４８.８２ｗｔ％、ＴｉＯ２粉末１．８２ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末２．０５ｗｔ％、Ｃｒ２Ｏ３粉末６．９２ｗｔ％、Ｐｔ粗粉４０．４０ｗｔ％の重量比率で秤量した。
実施例１では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径１μｍのＴｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ２Ｏ３粉末、最短径が１０〜１５０μｍの範囲のＰｔ粗粉を用意した。これらの粉末をターゲットの組成が７３Ｃｏ−１８Ｐｔ−２ＴｉＯ２−３ＳｉＯ２−４Ｃｒ２Ｏ３（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末４８.８２ｗｔ％、ＴｉＯ２粉末１．８２ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末２．０５ｗｔ％、Ｃｒ２Ｏ３粉末６．９２ｗｔ％、Ｐｔ粗粉４０．４０ｗｔ％の重量比率で秤量した。
次に、Ｃｏ粉末、ＴｉＯ２粉末、ＳｉＯ２粉末及びＣｒ２Ｏ３粉末を、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、２０時間回転させて混合した。さらに得られた混合粉末とＰｔ粗粉をボール容量約７リットルの遊星運動型ミキサーで１０分間混合した。この混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１１００℃、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして、焼結体を得た。さらにこれを、平面研削盤を用いて研削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。
漏洩磁束の測定はＡＳＴＭ Ｆ２０８６（Standard Test Model for Pass Through Flux of Circular Magnetic Sputtering Targets, Method 2）に則して実施した。ターゲットの中心を固定し、０度、３０度、６０度、９０度、１２０度と回転させて測定した漏洩磁束密度を、ＡＳＴＭで定義されているreference fieldの値で割り返し、１００を掛けてパーテントで表した。そしてこれら５点について平均した結果を、平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ（％））として表１に記載した。表１に示す通り、実施例１のターゲットの平均漏洩磁束密度は４６．７％であった。
実施例１のターゲットの研磨面を光学顕微鏡で観察したときの組織画像を図１に示す。図１において黒っぽく見えている箇所がＴｉＯ２粒子、ＳｉＯ２粒子、Ｃｒ２Ｏ３粒子の無機物粒子に対応する。図１の組織画像に示すように、実施例１においてきわめて特徴的なのは、無機物粒子が微細分散した金属素地の中に、無機物粒子を含まない大きな球形の相が分散していることである。また、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）を用いてターゲットの構成元素を分析したところ、この相は、本願発明のＰｔからなる相（Ｂ）に相当するものであり、また、相（Ｂ）はターゲットに含有するＰｔの１００ｍｏｌ％以上を含むものであった。
（実施例２）
実施例２では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、平均粒径１μｍのＴｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ２Ｏ３粉末、最短径が１０〜１５０μｍの範囲のＰｔ粗粉を用意した。
これらの粉末をターゲットの組成が７３Ｃｏ−１８Ｐｔ−２ＴｉＯ２−３ＳｉＯ２−４Ｃｒ２Ｏ３（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末４８.８２ｗｔ％、Ｐｔ粉末１０．１０ｗｔ％、ＴｉＯ２粉末１．８２ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末２．０５ｗｔ％、Ｃｒ２Ｏ３粉末６．９２ｗｔ％、Ｐｔ粗粉３０．３０ｗｔ％の重量比率で秤量した。
実施例２では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、平均粒径１μｍのＴｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ２Ｏ３粉末、最短径が１０〜１５０μｍの範囲のＰｔ粗粉を用意した。
これらの粉末をターゲットの組成が７３Ｃｏ−１８Ｐｔ−２ＴｉＯ２−３ＳｉＯ２−４Ｃｒ２Ｏ３（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末４８.８２ｗｔ％、Ｐｔ粉末１０．１０ｗｔ％、ＴｉＯ２粉末１．８２ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末２．０５ｗｔ％、Ｃｒ２Ｏ３粉末６．９２ｗｔ％、Ｐｔ粗粉３０．３０ｗｔ％の重量比率で秤量した。
次に、Ｃｏ粉末、Ｐｔ粉末、ＴｉＯ２粉末、ＳｉＯ２粉末及びＣｒ２Ｏ３粉末を、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、２０時間回転させて混合した。さらに得られた混合粉末とＰｔ粗粉をボール容量約７リットルの遊星運動型ミキサーで１０分間混合した。この混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１１００℃、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして、焼結体を得た。さらにこれを、平面研削盤を用いて研削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。
このターゲットについて、実施例１と同様の方法で、平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ（％））を測定した。表１に示す通り、実施例３のターゲットの平均漏洩磁束密度は４１．５％であった。また、実施例１と同様の方法で、ターゲットの構成元素を分析したところ、無機物粒子が微細分散した金属素地（Ａ）の中に、無機物粒子を含まない大きな球形のＰｔからなる相（Ｂ）が分散しており、該相（Ｂ）は、ターゲットに含有するＰｔの７５ｍｏｌ％以上を含むものであった。
（実施例３）
実施例３では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、平均粒径１μｍのＴｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ２Ｏ３粉末、最短径が１０〜１５０μｍの範囲のＰｔ粗粉を用意した。
これらの粉末をターゲットの組成が７３Ｃｏ−１８Ｐｔ−２ＴｉＯ２−３ＳｉＯ２−４Ｃｒ２Ｏ３（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末４８.８２ｗｔ％、Ｐｔ粉末２０．２０ｗｔ％、ＴｉＯ２粉末１．８２ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末２．０５ｗｔ％、Ｃｒ２Ｏ３粉末６．９２ｗｔ％、Ｐｔ粗粉２０．２０ｗｔ％の重量比率で秤量した。
実施例３では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、平均粒径１μｍのＴｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ２Ｏ３粉末、最短径が１０〜１５０μｍの範囲のＰｔ粗粉を用意した。
これらの粉末をターゲットの組成が７３Ｃｏ−１８Ｐｔ−２ＴｉＯ２−３ＳｉＯ２−４Ｃｒ２Ｏ３（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末４８.８２ｗｔ％、Ｐｔ粉末２０．２０ｗｔ％、ＴｉＯ２粉末１．８２ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末２．０５ｗｔ％、Ｃｒ２Ｏ３粉末６．９２ｗｔ％、Ｐｔ粗粉２０．２０ｗｔ％の重量比率で秤量した。
次に、Ｃｏ粉末、Ｐｔ粉末、ＴｉＯ２粉末、ＳｉＯ２粉末及びＣｒ２Ｏ３粉末を、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、２０時間回転させて混合した。さらに得られた混合粉末とＰｔ粗粉をボール容量約７リットルの遊星運動型ミキサーで１０分間混合した。この混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１１００℃、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして、焼結体を得た。さらにこれを、平面研削盤を用いて研削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。
このターゲットについて、実施例１と同様の方法で、平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ（％））を測定した。表１に示す通り、実施例２のターゲットの平均漏洩磁束密度は３８．５％であった。また、実施例１と同様の方法で、ターゲットの構成元素を分析したところ、無機物粒子が微細分散した金属素地（Ａ）の中に、無機物粒子を含まない大きな球形のＰｔからなる相（Ｂ）が分散しており、該相（Ｂ）は、ターゲットに含有するＰｔの５０ｍｏｌ％以上を含むものであった。
（比較例１）
比較例１では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、平均粒径１μｍのＴｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ２Ｏ３粉末を用意した。これらの粉末をターゲットの組成が７３Ｃｏ−１８Ｐｔ−２ＴｉＯ２−３ＳｉＯ２−４Ｃｒ２Ｏ３（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末４８．８２ｗｔ％、Ｐｔ粉末４０．４０ｗｔ％、ＴｉＯ２粉末１．８２ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末２．０５ｗｔ％、Ｃｒ２Ｏ３粉末６．９２ｗｔ％の重量比率で秤量した。
比較例１では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、平均粒径１μｍのＴｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ２Ｏ３粉末を用意した。これらの粉末をターゲットの組成が７３Ｃｏ−１８Ｐｔ−２ＴｉＯ２−３ＳｉＯ２−４Ｃｒ２Ｏ３（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末４８．８２ｗｔ％、Ｐｔ粉末４０．４０ｗｔ％、ＴｉＯ２粉末１．８２ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末２．０５ｗｔ％、Ｃｒ２Ｏ３粉末６．９２ｗｔ％の重量比率で秤量した。
次に、Ｃｏ粉末、Ｐｔ粉末、ＴｉＯ２粉末、ＳｉＯ２粉末及びＣｒ２Ｏ３粉末を、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、２０時間回転させて混合した。この混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１１００℃、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして、焼結体を得た。さらにこれを、平面研削盤を用いて研削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。
このターゲットについて、実施例１と同様の方法で、平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ（％））を測定した。表１に示す通り、比較例１のターゲットの平均漏洩磁束密度は３６．６％であった。比較例１のターゲットの研磨面を、光学顕微鏡で観察したときの組織画像を図２に示す。図２において黒っぽく見えている箇所がＴｉＯ２粒子、ＳｉＯ２粒子、Ｃｒ２Ｏ３粒子の無機物粒子に対応する。なお、図２の組織画像に示すように、金属素地の中に大きな球形の相が分散することはなかった。
（比較例２）
比較例２では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径１μｍのＴｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ２Ｏ３粉末、最短径が５〜１０μｍの範囲のＰｔ粗粉を用意した。
これらの粉末をターゲットの組成が７３Ｃｏ−１８Ｐｔ−２ＴｉＯ２−３ＳｉＯ２−４Ｃｒ２Ｏ３（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末４８.８２ｗｔ％、ＴｉＯ２粉末１．８２ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末２．０５ｗｔ％、Ｃｒ２Ｏ３粉末６．９２ｗｔ％、Ｐｔ粗粉４０．４０ｗｔ％の重量比率で秤量した。
比較例２では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径１μｍのＴｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ２Ｏ３粉末、最短径が５〜１０μｍの範囲のＰｔ粗粉を用意した。
これらの粉末をターゲットの組成が７３Ｃｏ−１８Ｐｔ−２ＴｉＯ２−３ＳｉＯ２−４Ｃｒ２Ｏ３（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末４８.８２ｗｔ％、ＴｉＯ２粉末１．８２ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末２．０５ｗｔ％、Ｃｒ２Ｏ３粉末６．９２ｗｔ％、Ｐｔ粗粉４０．４０ｗｔ％の重量比率で秤量した。
次に、Ｃｏ粉末、Ｐｔ粉末、ＴｉＯ２粉末、ＳｉＯ２粉末及びＣｒ２Ｏ３粉末を、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、２０時間回転させて混合した。さらに得られた混合粉末とＰｔ粗粉をボール容量約７リットルの遊星運動型ミキサーで１０分間混合した。この混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１１００℃、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして、焼結体を得た。さらにこれを、平面研削盤を用いて研削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。
このターゲットについて、実施例１と同様の方法で、平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ（％））を測定した。表１に示す通り、比較例２のターゲットの平均漏洩磁束密度は３７．０％であった。また、無機物粒子が微細分散した金属素地（Ａ）の中に、無機物粒子を含まないＰｔからなる相（Ｂ）は観察されなかった。
実施例１〜３において、金属素地（Ａ）と該金属素地（Ａ）に包囲された直径５０〜１００μｍ（組織写真確認）の範囲にある相（Ｂ）の存在が認められた。そして相（Ｂ）はＰｔからなる相であることが確認された。こうした組織構造が漏洩磁束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。上記実施例では、７３Ｃｏ−１８Ｐｔ−２ＴｉＯ２−３ＳｉＯ２−４Ｃｒ２Ｏ３（ｍｏｌ％）の組成の例を示しているが、これらの組成比を、本願発明の範囲内で変更した場合でも、同様の効果を確認している。
また、添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上含有させることができ、いずれも有効な磁気記録媒体としての特性を維持することができる。すなわち、これらは磁気記録媒体としての特性を向上させるために、必要に応じて添加される元素であり、特に実施例に示さないが、本願実施例と同等の効果を確認している。さらに、上記実施例では、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃｒの酸化物を添加した例を示しているが、このほかＴａ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｂ、Ｃｏの酸化物も同等の効果を有する。さらに、これらについては、酸化物を添加した場合を示しているが、これらの窒化物、炭化物、炭窒化物、さらには炭素を添加した場合も、酸化物添加と同等の効果を得ることができることを確認している。
本発明は、強磁性材スパッタリングターゲットの組織構造を調整し漏洩磁束を飛躍的に向上させることを可能とする。したがって、本発明のターゲットを使用すれば、マグネトロンスパッタ装置でスパッタリングする際に安定した放電が得られる。磁気記録媒体の磁性体薄膜、特にハードディスクドライブ記録層の成膜に使用される強磁性材スパッタリングターゲットとして有用である。
Claims (6)
- Ｐｔが５ｍｏｌ％以上４５ｍｏｌ％以下、残余がＣｏである組成の金属からなるスパッタリングターゲットであって、このターゲット組織が、金属素地（Ａ）と前記（Ａ）の中にＰｔからなる相（Ｂ）とを有しており、前記（Ｂ）の最短径が１０〜１５０μｍであることを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲット。
- Ｐｔが５ｍｏｌ％以上４５ｍｏｌ％以下、残余がＣｏである組成の金属と、炭素、酸化物、窒化物、炭化物、炭窒化物の群から選択した１以上の無機物材とからなるスパッタリングターゲットであって、このターゲット組織が、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中にＰｔからなる相（Ｂ）と前記無機物材とを有しており、前記（Ｂ）の最短径が１０〜１５０μｍであることを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲット。
- Ｐｔが５ｍｏｌ％以上４５ｍｏｌ％以下、添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上を０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下、残余がＣｏである組成の金属と、炭素、酸化物、窒化物、炭化物、炭窒化物の群から選択した１以上の無機物材とからなるスパッタリングターゲットであって、このターゲット組織が、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中にＰｔからなる相（Ｂ）と前記無機物材とを有しており、前記（Ｂ）の最短径が１０〜１５０μｍであることを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲット。
- 前記無機物材がＣｒ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｂ、Ｃｏの群から選択した１種以上の酸化物であり、ターゲット全体に対する当該無機物材の体積比率が２２ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％であることを特徴とする請求項２又は３に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
- Ｐｔからなる相（Ｂ）が、スパッタリングターゲットに含有されるＰｔの５０ｍｏｌ％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
- Ｐｔからなる相（Ｂ）が、スパッタリングターゲットに含有されるＰｔの９５ｍｏｌ％以上を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
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