JP6490589B2 - マグネトロンスパッタリング用ターゲット - Google Patents

Description

本発明は、磁気記録媒体の製造に使用するためのマグネトロンスパッタリング用ターゲット、及びその製造方法に関する。

コンピュータ用ハードディスクをはじめとする磁気記録媒体を製造する場合、一般に、磁気記録を保持する磁性薄膜の成膜にはマグネトロンスパッタリング法が用いられる。スパッタリングとは、真空中に導入したガスの電離により発生させたプラズマによってターゲット表面から原子を叩きだし、それを目的とする基板の表面に成膜する技術である。

マグネトロンスパッタリングは、ターゲットの裏側に磁石を配置することで、ターゲット表面に漏洩した磁束によってターゲット近傍にプラズマを集中させてスパッタリングを行うことを特徴としており、成膜効率を高めるとともに基板のプラズマによる損傷を防止することができる。

マグネトロンスパッタリングによって磁性薄膜を成膜する場合には、スパッタリングターゲット自体が強磁性体であるため、ターゲット裏面の磁石から出る磁束がターゲット内部を通過してしまうことにより漏洩磁束が減少し、効率的にスパッタリングが行えなくなるという問題がある。

このため、様々な工夫によりターゲットの漏洩磁束を増加させる努力がなされている。例えば、特許文献１には、Ｃｏ及びＣｒを主成分として含む磁性相と、Ｐｔを主成分として含む非磁性相とを具備する２相構造のスパッタリングターゲットを用いることにより、漏洩磁束を大幅に改善することが示されている。

しかしながら、特許文献１に記載のターゲットは、Ｐｔを主成分として含む非磁性相を有することから、成膜時の組成ズレが問題となる。スパッタリングの速度は元素ごとに異なり、Ｐｔの成膜速度はターゲットに含まれるその他の金属であるＣｏやＣｒと比べて比較的早いために、Ｐｔを主成分として含む非磁性相がターゲット中に存在すると、その部分が先に成膜されてしまい、ターゲットの組成よりも成膜された薄膜中にＰｔが多い状態となる。また、この状態で成膜を続けると、時間の経過とともにターゲット中のＰｔが率先して消費されるため、徐々に成膜された薄膜中のＰｔ量が減少するという問題も生ずる。

さらに、特許文献１に記載の方法では、ターゲットを製造する際にアトマイズ法によって作製した粉末を用いているが、アトマイズ法によって作製した粉末には、内部にブローホールと呼ばれる空隙が存在する。この空隙がスパッタリング時にターゲット表面に現れると、そこにプラズマが集中して電圧不安定化の原因となるため、空隙を減少させる工夫が求められる。

特許第４４２２２０３号

本発明は、漏洩磁束が大きく、成膜時の組成ズレの心配が無く、且つ安定した電圧で成膜可能な新規なマグネトロンスパッタリング用ターゲットを提供することを目的とする。

マグネトロンスパッタリングに用いる磁気記録媒体用ターゲットは、保磁力の大きい磁気記録層を有する磁気記録媒体を製造するために強磁性金属元素を含むことが要請される一方で、強磁性金属元素はターゲット裏面の磁石から出る磁束を透過させてしまうことにより漏洩磁束が減少し、効率的にスパッタリングが行えなくなるという矛盾を孕んでいる。強磁性金属元素を含みながら漏洩磁束を高く維持するという相反する要求を満足するマグネトロンスパッタリング用ターゲットを鋭意研究した結果、強磁性金属元素であるＣｏに対してＰｔとＣｒとを特定比率で合金化してなる磁性相と非磁性相及び酸化物相をターゲット中に形成させることによって、強磁性金属元素を含みながら漏洩磁束を高くすることができることを知見し、本発明を完成するに至った。

本発明のマグネトロンスパッタリング用ターゲットは、（１）Ｃｏ及びＰｔを含み、Ｃｏに対するＰｔの割合が４〜１０原子％であるＣｏ−Ｐｔ磁性相と、（２）Ｃｏ、Ｃｒ及びＰｔを含み、Ｃｏに対するＣｒの割合が３０原子％以上であるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ非磁性相と、（３）金属酸化物を含む酸化物相と、からなる３相構造を有することを特徴とする。

本願明細書及び特許請求の範囲において、「非磁性」とは磁場の影響が無視できる程度に小さいことを意味し、「磁性」とは磁場の影響を受けることを意味する。

本発明によれば、以下の態様のマグネトロンスパッタリング用ターゲット、及びその製造方法が提供される。
［１］ （１）Ｃｏ及びＰｔを含み、Ｐｔの比率が４〜１０原子％であるＣｏ−Ｐｔ磁性相と、（２）Ｃｏ、Ｃｒ及びＰｔを含み、ＣｏとＣｒの比率がＣｒ３０原子％以上、Ｃｏ７０原子％以下であるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ非磁性相と、（３）微細分散した金属酸化物を含む酸化物相と、からなる３相構造を有するマグネトロンスパッタリング用ターゲット。
［２］ （２）Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ非磁性相が、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗからなる群から選ばれる１種以上の元素をさらに含む、［１］に記載のマグネトロンスパッタリング用ターゲット。
［３］ （３）酸化物相が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｂ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｙ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｗ、Ｈｆ、Ｎｉからなる群から選ばれる１種以上の元素の酸化物又はその複合酸化物を含む、［１］又は［２］に記載のマグネトロンスパッタリング用ターゲット。
［４］ 金属顕微鏡で観察した場合に、（１）Ｃｏ−Ｐｔ磁性相は、長径と短径の比が１〜２．５の範囲となる円形又は楕円形、もしくは対向する頂点間の距離の最長と最短との比が１〜２．５の範囲となる多角形の断面形状を有する、［１］〜［３］のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング用ターゲット。
［５］ 金属顕微鏡で観察した場合に、（２）Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ非磁性相は、長径と短径の比が２．５以上となる円形又は楕円形、もしくは対向する頂点間の距離の最長と最短との比が２．５以上となる多角形の断面形状を有する、［１］〜［４］のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング用ターゲット。
［６］ Ｃｏ、Ｃｒ及びＰｔを含み、ＣｏとＣｒの比率がＣｒ３０原子％以上、Ｃｏ７０原子％以下である非磁性金属粉末と、酸化物粉末と、を混合して、第１混合粉末を調製する第１混合工程、
当該第１混合粉末と、Ｃｏ及びＰｔを含み、Ｐｔの比率が４〜１０原子％である磁性金属粉末と、を混合して第２混合粉末を調製する第２混合工程、及び
当該第２混合粉末を焼結する工程、
を含む、マグネトロンスパッタリング用ターゲットの製造方法。
［７］ 前記非磁性金属粉末が、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗからなる群から選ばれる１種以上の元素をさらに含む、［６］に記載の製造方法。
［８］ 前記酸化物粉末が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｂ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｙ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｗ、Ｈｆ、Ｎｉからなる群から選ばれる１種以上の元素の酸化物又はその複合酸化物を含む、［６］又は［７］に記載の製造方法。
［９］ 前記非磁性金属粉末及び／又は前記磁性金属粉末は、合金として調製される、［６］〜［８］のいずれかに記載の製造方法。
［１０］ 前記非磁性金属粉末及び前記磁性金属粉末は、アトマイズ法により調製された合金粉末である、［９］に記載の製造方法。
［１１］ 第２混合工程の前に、磁性金属粉末に機械的処理を施してブローホールを圧潰する工程をさらに含む、［６］〜［１０］のいずれかに記載の製造方法。

本発明により、漏洩磁束が大きく、成膜ズレの心配がなく、且つ電圧の安定した成膜の行えるマグネトロンスパッタリング用ターゲットを提供することが可能となる。

Ｃｏ−Ｐｔ合金のＰｔ含有量と磁石の吸着力の関係を示すグラフである。 Ｃｏ−Ｃｒ合金のＣｒ含有量と磁石の吸着力の関係を示すグラフである。 本発明の実施例１によって製造されたマグネトロンスパッタリング用ターゲットの金属顕微鏡写真に説明を追記したものである。 本発明の実施例１によって製造されたマグネトロンスパッタリング用ターゲットの金属顕微鏡写真である。 本発明の実施例１によって製造されたマグネトロンスパッタリング用ターゲットの金属顕微鏡写真である。 本発明の実施例１によって製造されたマグネトロンスパッタリング用ターゲットの電子顕微鏡写真である。 本発明の実施例１によって製造されたマグネトロンスパッタリング用ターゲットを電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）で分析した結果である。 比較例１によって製造されたマグネトロンスパッタリング用ターゲットの金属顕微鏡写真である。 比較例１によって製造されたマグネトロンスパッタリング用ターゲットの金属顕微鏡写真である。 比較例２によって製造されたマグネトロンスパッタリング用ターゲットの金属顕微鏡写真である。 比較例２によって製造されたマグネトロンスパッタリング用ターゲットの金属顕微鏡写真である。

以下に、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明のマグネトロンスパッタリング用ターゲットは、（１）Ｃｏ及びＰｔを含み、Ｐｔの比率が４〜１０原子％であるＣｏ−Ｐｔ磁性相と、（２）Ｃｏ、Ｃｒ及びＰｔを含み、ＣｏとＣｒの比率がＣｒ３０原子％以上、Ｃｏ７０原子％以下であるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ非磁性相と、（３）微細分散した金属酸化物を含む酸化物相と、からなる３相構造を有することを特徴とする。以下、各相を詳細に説明する。

１．ターゲットの構成成分
本発明のマグネトロンスパッタリング用ターゲットは、少なくともＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔ及び酸化物を含む。Ｃｏ−Ｐｔ磁性相、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ非磁性相、及び酸化物相が形成されていれば、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗからなる群から選ばれる１種以上の元素をさらに含んでいてもよい。

ターゲット全体に対する金属及び酸化物の含有割合は、目的とする磁気記録層の成分組成によって決まり、ターゲット全体に対する金属の含有割合は９０〜９４モル％、酸化物の含有割合は６〜１０モル％とすることが好ましい。

Ｃｏは強磁性金属元素であり、磁気記録層のグラニュラ構造の磁性粒子の形成において中心的な役割を果たす。Ｃｏの含有割合は金属全体に対して６０〜７５原子％とすることが好ましい。

２．Ｃｏ−Ｐｔ磁性相
本発明におけるＣｏ−Ｐｔ磁性相とは、Ｃｏを主成分とし、４〜１０原子％のＰｔを含む磁性相であれば、不純物、或いは意図的な添加元素をさらに含んでいてもよい。

図１は、Ｃｏ及びＰｔからなる合金（以下「Ｃｏ−Ｐｔ合金」という）において、Ｐｔの配合量が磁石への吸着力に与える影響を示したものである。組成比を変えてＣｏとＰｔを体積が１ｃｍ^３になるように配合してアーク溶解し、底面積が０．７８５ｃｍ^２である円板状のサンプルを作製し、当該サンプルの底面を残留磁束密度が５００ガウスの磁石（フェライト）に付着させた後、底面と垂直な方向に引っ張り、磁石から離れたときの力を測定した。この力を底面積０．７８５ｃｍ^２で除して引っ張り応力を求めて磁性の評価尺度とした。図１を参照すると、Ｐｔの配合量が８７原子％を超える場合には、Ｃｏ−Ｐｔ合金の磁石への吸着力がゼロとなり、非磁性体になることがわかる。しかし、背景技術の欄に述べたように、Ｐｔの成膜速度はＣｏやＣｒと比べて早いために、Ｐｔを主成分として含む相が存在すると、成膜時の組成ズレの問題が生ずるため好ましくない。一方、図１から、Ｐｔ含有量が５０原子％以下になると磁石への吸着力が低下するが、１０原子％以下でも吸着力が残留しており、磁性体となることがわかる。ただし、以下に述べるとおり、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相においてＰｔの量を増加させると、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相を非磁性体として維持することが難しくなる。そのため、ターゲット全体の組成として要求されるＰｔの量を満たすためには、Ｃｏ−Ｐｔ相にも一定量のＰｔを含有させることが必要となる。そこで、４原子％以上１０原子％以下のＰｔを含むＣｏ−Ｐｔ磁性相とする。すでに述べたとおり、Ｃｏ−Ｐｔ磁性相に含有されるＰｔ量が４原子％を下回ると、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相に含まれるＰｔの量が過剰になり、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相を非磁性に維持することが難しくなり、好ましくない。また、１０原子％を超えると、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相に含まれるＰｔ量が減少し、ターゲット中に含まれるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金の量に比べて酸化物の量が相対的に増加するため、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ粉末と酸化物を混合した際に酸化物が凝集しやすくなり、スパッタ時のパーティクル発生の原因となるため好ましくない。

３．Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ非磁性相
本発明におけるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ非磁性相とは、Ｃｏ、Ｃｒ、及びＰｔを含む非磁性相であれば、不純物、或いは意図的な添加元素を含むものでもよい。

本発明におけるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相は、ＣｏとＣｒの比率がＣｒ３０原子％以上、Ｃｏ７０原子％以下であることを特徴とする。ここでＣｒの比率は（Ｃｒ（ａｔ％）／（Ｃｏ（ａｔ％）＋Ｃｒ（ａｔ％）））により算出することができる。

図２は、Ｃｏ及びＣｒの合金（以下「Ｃｏ−Ｃｒ合金」という）において、磁石への吸着力に与えるＣｒの含有量の影響を示したものである。ＣｏとＣｒを体積が１ｃｍ^３になるように配合した以外は図１のデータを取得する手法と同様に行い、図２を得た。図２を参照すると、Ｃｏに対するＣｒの割合が２５原子％以上である場合には、磁石への吸着力はほぼゼロであり、Ｃｏ−Ｃｒ合金は非磁性体となるのに対して、Ｃｒの割合が２５原子％以下になると、急激に磁石への吸着力が上昇し、磁性体となることがわかる。したがって、非磁性相とするためには、Ｃｏ−Ｃｒ合金中Ｃｒの配合比は２５原子％以上とすることが好ましい。

また、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ非磁性相中に含まれるＰｔの量が増加すると、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相を非磁性化するために必要なＣｒの量もそれに応じて増加する。したがって、Ｃｒの量をＣｏとＣｒの合計に対して３０原子％以上として、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相を十分に非磁性化することが好ましい。

Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相に含まれるＰｔの量は、ターゲット全体に必要とされるＰｔの量によって決定される。すでに述べたように、Ｃｏ−Ｐｔ相には１０原子％以下のＰｔが含まれるため、ターゲット全体におけるＰｔの量からＣｏ−Ｐｔ磁性相に含まれるＰｔの量を差し引いた残量がＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ磁性相中のＰｔ量となる。Ｐｔの量は全体組成の要求によって決定されるものであるから、その上限及び下限に特に制限はないが、Ｐｔの量が増加すると、それだけＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相を非磁性相として維持するために必要なＣｒの量が増加するため、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相中のＰｔの量は３０原子％以下であることが好ましい。

Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相は、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗからなる群から選ばれる１種以上の元素をさらに含んでいてもよい。これらの追加元素は、主に目的とする磁性薄膜の組成として要求されるために添加される。

４．酸化物相
本発明における酸化物相は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｂ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｙ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｗ、Ｈｆ、Ｎｉからなる群から選ばれる１種以上の元素の酸化物又はその複合酸化物を含む。これらの酸化物は、目的とする磁性薄膜の組成中に要求されるために添加される。

含有される酸化物としては、例えば、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｏＯ、Ｃｏ_３Ｏ_４、Ｂ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、Ｙ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｏＯ_３、ＣｅＯ_２、Ｓｍ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、ＷＯ_２、ＷＯ_３、ＨｆＯ_２、ＮｉＯ_２等が挙げられる。

酸化物相は基本的に非磁性体であり、漏洩磁束に悪影響を及ぼすことは考えにくいため、その添加量は目的とする磁性薄膜の組成に応じて制御される。

５．微細構造
図３に、本発明の実施例１において製造したスパッタリングターゲットの金属顕微鏡写真を示す。この写真は、ターゲットの試料厚さ方向に切り取った断面を撮影したものである。

図３に示されているように、本発明のスパッタリングターゲットは、金属顕微鏡で観察した場合に、Ｃｏ−Ｐｔ磁性相は、長径と短径の比が１〜２．５の範囲となる円形又は楕円形、もしくは対向する頂点間の距離の最長と最短との比が１〜２．５の範囲となる多角形の断面形状を有する。Ｃｏ−Ｐｔ相の形状は、合金元素の拡散を防止し、目的の組成を維持するために、なるべく球形に近いことが望ましく、長径と短径の比は、好ましくは１〜１．５の範囲であってもよい。また、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ非磁性相は、長径と短径の比が２．５以上となる円形又は楕円形、もしくは対向する頂点間の距離の最長と最短との比が２．５以上となる多角形の断面形状を有する。すなわち、図３中、扁平な円形、楕円形又は矩形などの多角形はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ非磁性相である。Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相は、酸化物と十分に混合されて酸化物を下地中に微細分散した構造を有することが好ましいことから、なるべく扁平に圧縮され、酸化物粒子によって分断された形状が望ましく、長径と短径の比は、好ましくは４以上、さらに好ましくは５以上であってもよい。

Ｃｏ−Ｐｔ相はアトマイズ法によって作製されたアトマイズ粉末に由来するものであり、金属顕微鏡写真から見積もったその平均直径はおよそ４０〜６０μｍである。また、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相も同様にアトマイズ法によって作製された粉末に由来するものであるが、酸化物粉末と混合して機械的処理を行う際に破断し、或いは扁平に変形する。その平均長径は２０〜３０μｍであり、平均短径は２〜１０μｍである。なお、写真ではＣｏ−Ｐｔ相は球形であるが、後に述べるように機械的処理を施したアトマイズ粉末を利用してＣｏ−Ｐｔ相を形成してもよく、この場合には扁球形、矩形又は多角形状になり得る。

６．製造方法
本発明のスパッタリングターゲットの製造方法は、以下の通りである。
（１）Ｃｏ−Ｐｔ粉末の作製
Ｃｏ及びＰｔを、Ｐｔの比率が４〜１０原子％である所定の組成となるように秤量し、これらを溶解して合金の溶湯を作製し、ガスアトマイズ法によって粉末化する。ガスアトマイズ法としては、一般的に知られた方法を用いることができる。作製されたＣｏ−Ｐｔ粉末は数μｍ〜２００μｍ程度の粒度分布を有する球形粉末であり、その平均粒径はおよそ４０〜６０μｍである。これを適宜ふるいで分級するなどして微細な粉末及び粗大な粉末を除き、粒径を均一化する。ふるい後の粉末の粒径範囲は、好ましくは１０〜１００μｍであり、より好ましくは４０〜１００μｍである。また、ふるい後の平均粒径は、ふるい前と同様におよそ４０〜６０μｍである。微細な粉末は比表面積が大きいため、ターゲットの焼結中におけるＣｏ−Ｐｔ相とＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相との間の原子拡散によって相の組成が変動しやすく、目的とする組成が得にくい。
（２）Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ粉末の作製
Ｃｏ、Ｃｒ及びＰｔを、ＣｏとＣｒの比率がＣｒ３０原子％以上、Ｃｏ７０原子％以下である所定の組成となるように秤量し、これらを同様に溶解して溶湯を作製してガスアトマイズ法で粉末化する。作製されたＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ粉末は数μｍ〜２００μｍ程度の粒度分布を有する球形粉末であり、その平均粒径はおよそ４０〜６０μｍである。これを適宜ふるいで分級するなど微細な粉末及び粗大な粉末を除き、粒径を均一化する。ふるい後の粉末の粒径範囲は、好ましくは１０〜１００μｍである。また、ふるい後の平均粒径は、ふるい前と同様におよそ４０〜６０μｍである。
また、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ粉末に一種以上の追加元素を加える場合には、秤量工程において所望の量の追加元素を合わせて秤量し、これをガスアトマイズすることにより、追加元素を含んだ粉末を作製することができる。
（３）Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ粉末と酸化物粉末との混合
ガスアトマイズ法によって作製したＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ粉末と、０．１〜１０μｍの粒径の酸化物粉末とを混合し、第１の混合粉末を得る。混合には、ボールミルなどの任意の処理方法を用いることができる。混合は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ粉末は破断し、或いは球形状から扁平状へと変形するまで行うことが好ましい。スパッタリング時のアーキング等の不具合を防止するため、酸化物粉末の二次粒子径が所定の径の範囲になるまでＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ粉末と酸化物粉末とを十分均一に混合することが望ましい。
（４）Ｃｏ−Ｐｔ粉末の機械的処理
アトマイズ法によって作製した粉末中には、ブローホールと呼ばれる空隙が存在する可能性がある。この空隙は、スパッタリング時にプラズマが集中する起点となり、放電電圧を不安定化させる恐れがある。したがって、作製したアトマイズ粉末に機械的処理を行い、ブローホールを圧潰する工程を導入することが望ましい。
本発明では、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ粉末と酸化物粉末との混合処理時にブローホールの圧潰が期待できる。一方、Ｃｏ−Ｐｔ磁性粉末は酸化物粉末と混合しないため、単独でボールミルなどにかけて、ブローホールを圧潰することが好ましい。このようにして機械的処理を行う場合には、Ｃｏ−Ｐｔ磁性粉末は球形だけでなく扁球形、矩形又は多角形状になり得る。
（５）Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ／酸化物混合粉末とＣｏ−Ｐｔ粉末との混合処理
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ粉末及び酸化物の第１混合粉末を、Ｃｏ−Ｐｔ粉末とさらに混合して、第２の混合粉末を得る。この混合処理は、ターブラシェイカー、ボールミル等の任意の方法で行うことができる。
この混合処理は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ及び酸化物の第１混合粉末と、Ｃｏ−Ｐｔ粉末と、が互いに変形し、それぞれの粒径が小さくならない程度にとどめることで、ホットプレスを行っても、それぞれの粉末間での金属の拡散移動が起こりにくくなり、それぞれの粉末中の合金元素がホットプレス中に変動することを防ぐことができる。その結果、Ｃｏ−Ｐｔ粉末からＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ粉末にＣｏ元素が拡散してＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相が磁性を帯びてしまったり、Ｃｏ−Ｐｔ相の磁力が増加してしまったりすることを防止することができ、漏洩磁束の増加に資する。
（６）混合粉末の焼成
以上のようにして準備したＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、酸化物及びＣｏ−Ｐｔの第２混合粉末を、既知の任意の条件でホットプレスすることにより、焼結体としてのスパッタリングターゲットを得ることができる。

以下の実施例において、金属顕微鏡写真はＯＬＹＭＰＵＳ、ＧＸ５１を用いて観察を行った。

［実施例１］
実施例１として作製したターゲットの全体組成は、９０（７１Ｃｏ−１０Ｃｒ−１４Ｐｔ−５Ｒｕ）−７ＳｉＯ_２−３Ｃｒ_２Ｏ_３である。以下において、各元素組成は全て原子％を意味する。

合金組成が４６．８２９Ｃｏ−２０．０７２Ｃｒ−２３．０６３Ｐｔ−１０．０３６Ｒｕ（ＣｏとＣｒの比率はＣｏが７０原子％、Ｃｒが３０原子％となる）となるように各金属を秤量し、１５５０℃まで加熱して各金属を溶解して溶湯とし、噴射温度１７５０℃でガスアトマイズを行ってＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ粉末を作製した。

つぎに、合金組成が９５Ｃｏ−５Ｐｔとなるように各金属を秤量し、１５００℃まで加熱して各金属を溶解して溶湯とし、噴射温度１７００℃でガスアトマイズを行ってＣｏ−Ｐｔ粉末を作製した。

作製した２種類のアトマイズ粉末をそれぞれふるいで分級して、粒径が１０〜１００μｍのＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ粉末と、粒径が１０〜１００μｍのＣｏ−Ｐｔ粉末を得た。

得られたＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ粉末１０６５．３７ｇに、粒径０．１〜１０μｍのＳｉＯ_２粉末１０７．２５ｇと粒径１〜１０μｍのＣｒ_２Ｏ_３粉末１１６．２９ｇを添加して、ボールミルにより機械的処理を行い、第１混合粉末を得た。

また、得られたＣｏ−Ｐｔ粉末中のブローホールを圧潰するため、Ｃｏ−Ｐｔ粉末１５００ｇに対して単独でボールミルを用いて機械的処理を行った。

第１混合粉末５９８．４４ｇとＣｏ−Ｐｔ粉末３５１．５６ｇとを６７ｒｐｍ、３０分の条件でターブラシェイカーを用いて混合して第２混合粉末を得た。

第２混合粉末を、焼結温度１２２０℃、圧力３１ＭＰａ、時間１０分、真空雰囲気下の条件でホットプレスを行い、小型焼結体（φ３０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）を得た。

得られた小型焼結体の密度をアルキメデス法により測定したところ、８．５５５ｇ／ｃｍ^３であり、これは９７．７７３％の相対密度に相当する。なお、相対密度とは、ターゲットの実測密度を理論密度で割って求めた値を意味する。

図４及び図５に、得られた小型焼結体の厚さ方向断面の金属顕微鏡写真を示す。図４は低倍率の写真で、図５は高倍率の写真である。

図４及び図５において、白色の球状部分がＣｏ−Ｐｔ相であり、同じく白色であるが、棒状或いは扁平形状の部分がＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相である。また、下地となっている灰色の部分が酸化物相である。酸化物相は、ＳｉＯ_２粉末、Ｃｒ_２Ｏ_３粉末、及び破断されたＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ粉末の一部から主に形成されており、酸化物が合金中に微細分散している。図５から明らかな通り、Ｃｏ−Ｐｔ相はほぼ球形の構造をしており、アトマイズ法によって作製された形状がそのまま維持されていることが分かる。その長径と短径の比は、１〜２．５の間に収まっている。一方、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相は機械的処理により細長く変形しており、扁平状、棒状、枝状とも言うべき形状を呈している。その長径と短径（長辺と短辺）の比は２．５以上である。

また、図６及び図７に、得られた小型焼結体の一部について、電子線マイクロアナライザ法（ＥＰＭＡ）によって分析した結果を示す。図６は焼結体の電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像であり、図３〜５と同様に、球状の相と棒状或いは扁平形状の相とが下地に分散して含まれていることが確認できる。次に図７には、図６と同一部分について、各相の元素含有量が色分けによって示されている。特にＰｔの含有量を見ると、球形相にはＰｔがほとんど含まれていないのに対して、棒状の相には下地相よりも多くＰｔが存在しており、球形の相がＰｔを５原子％含むＣｏ−Ｐｔ相であり、棒状の相がＰｔを約２３原子％含むＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相であることが確認できる。一方、Ｃｒの含有量を見ると、Ｃｏ−Ｐｔ相には当然にＣｒが含有されていないのに対して、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相には２０原子％のＣｒが含まれており、さらにＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ粉末にＣｒ_２Ｏ_３が酸化物として混合された酸化物相には、２０原子％よりも多くのＣｒが含まれていることが理解できる。

次に、同じ第２混合粉末を用いて、小型焼結体の作製と同様の条件でホットプレスを行い、大型焼結体（φ１５２．４ｍｍ、厚さ５．００ｍｍ）を得た。得られた大型焼結体の密度を計算したところ、８．６８６ｇ／ｃｍ^３であり、これは９９．２７２％の相対密度に相当する。

得られた大型焼結体について、ＡＳＴＭ Ｆ２０８６−０１に基づき、漏洩磁束を評価した。磁束を発生させるための磁石には馬蹄型磁石（材質：アルニコ）を用いた。この磁石を漏洩磁束の測定装置に取り付けるとともに、ホールプローブにガウスメータ（ＦＷ−ＢＥＬＬ社製、型番：５１７０）を接続した。ホールプローブ（ＦＷ−ＢＥＬＬ社製、型番：ＳＴＨ１７−０４０４）は、前記馬蹄形磁石の磁極間の中心の真上に位置するように配置した。

まず、測定装置のテーブルにターゲットを置かずに、テーブルの表面における水平方向の磁束密度を測定することにより、Ｓｏｕｒｃｅ Ｆｉｅｌｄ（ＳＯＦ）を測定したところ、８９２（Ｇ）であった。

次に、ホールプローブの先端を、ターゲットの漏洩磁束測定時の位置（テーブル表面からターゲットの厚さ＋２ｍｍの高さ位置）に上昇させ、テーブル面にターゲットを置かない状態で、テーブル面に水平な方向の漏洩磁束密度を測定することにより、Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｉｅｌｄ（ＲＥＦ）を測定したところ、６０７（Ｇ）であった。

次に、ターゲット表面の中心と、ターゲット表面のホールプローブ直下の点の間の距離が４３．７ｍｍになるようにターゲットをテーブル面に配置した。そして、中心位置を移動させずにターゲットを反時計回りに５回転させた後、中心位置を移動させずにターゲットを０度、３０度、６０度、９０度、１２０度回転させ、計５回、テーブル面に水平な方向の漏洩磁束密度を測定した。得られた５つの漏洩磁束密度の値をＲＥＦの値で割って１００を掛けて漏洩磁束率（％）とした。５点の漏洩磁束率（％）の平均をとり、その平均値をそのターゲットの平均漏洩磁束率（％）とした。下記の表１に示すように、平均の漏洩磁束率（ＰＴＦ）は６２．１％であった。

［比較例１］
比較例１として作製したターゲットの全体組成は、実施例１と同一の９０（７１Ｃｏ−１０Ｃｒ−１４Ｐｔ−５Ｒｕ）−７ＳｉＯ_２−３Ｃｒ_２Ｏ_３である。

合金組成が７１Ｃｏ−１０Ｃｒ−１４Ｐｔ−５Ｒｕとなるように各金属を秤量し、１５５０℃まで加熱して各金属を溶解して溶湯とし、噴射温度１７５０℃でガスアトマイズを行ってアトマイズ粉末を作製した。

作製したアトマイズ粉末をふるいで分級して、粒径が１０〜１００μｍのＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ粉末を得た。

得られたＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ粉末９００．００ｇに、粒径０．１〜１０μｍのＳｉＯ_２粉末５２．９６ｇと粒径１〜１０μｍのＣｒ_２Ｏ_３粉末５７．４２ｇを添加して、ボールミルにより機械的処理を行い、第１混合粉末を得た。

第１混合粉末を、焼結温度１１３０℃、圧力３１ＭＰａ、時間１０分、真空雰囲気下の条件でホットプレスを行い、小型焼結体（φ３０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）を得た。

得られた小型焼結体の密度をアルキメデス法により測定したところ、８．５６７ｇ／ｃｍ^３であり、これは９７．９４０％の相対密度に相当する。

図８及び図９に、得られた小型焼結体の厚さ方向断面の金属顕微鏡写真を示す。図８は低倍率の写真で、図９は高倍率の写真である。

図８及び図９から明らかな通り、比較例１ではＣｏ−Ｐｔ粉末を用いておらず、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ粉末と２種類の酸化物粉末とが機械的処理により均質に混合される結果、微細構造は酸化物を含んだ単一の相からなる。

次に、同じ混合粉末を用いて、小型焼結体の作製と同様の条件でホットプレスを行い、大型焼結体（φ１５２．４ｍｍ、厚さ５．００ｍｍ）を得た。得られた大型焼結体の密度を計算したところ、８．６５４ｇ／ｃｍ^３であり、これは９８．９００％の相対密度に相当する。

得られた大型焼結体について、ＡＳＴＭ Ｆ２０８６−０１に基づき、漏洩磁束を評価した結果、そのＰＴＦは５１．２％であった。

［比較例２］
比較例２として作製したターゲットの全体組成は、実施例１と同一の９０（７１Ｃｏ−１０Ｃｒ−１４Ｐｔ−５Ｒｕ）−７ＳｉＯ_２−３Ｃｒ_２Ｏ_３である。

合金組成が６６．７３３Ｃｏ−１１．７７６Ｃｒ−１５．６０３Ｐｔ−５．８８８Ｒｕとなるように各金属を秤量し（Ｃｒ／（Ｃｏ＋Ｃｒ）は１５原子％となる）、１５５０℃まで加熱して各金属を溶解して溶湯とし、噴射温度１７５０℃でガスアトマイズを行ってＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ粉末を作製した。

つぎに、合金組成が９５Ｃｏ−５Ｐｔとなるように各金属を秤量し、実施例１と同様にＣｏ−Ｐｔ粉末を作製した。

作製した２種類のアトマイズ粉末をそれぞれふるいで分級して、粒径が１０〜１００μｍのＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ粉末と、粒径が１０〜１００μｍのＣｏ−Ｐｔ粉末を得た。

得られたＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ粉末８２４．１０ｇに、粒径０．１〜１０μｍのＳｉＯ_２粉末５５．４１ｇと粒径１〜１０μｍのＣｒ_２Ｏ_３粉末６０．０８ｇを添加して、ボールミルにより機械的処理を行い、第１混合粉末を得た。

また、得られたＣｏ−Ｐｔ粉末に対して、実施例１と同様に機械的処理を行った。

第１混合粉末８４４．４１ｇとＣｏ−Ｐｔ粉末１０５．５９ｇとを６７ｒｐｍ、３０分の条件でターブラシェイカーを用いて混合して第２混合粉末を得た。

第２混合粉末を、焼結温度１１７０℃、圧力３１ＭＰａ、時間１０分、真空雰囲気下の条件でホットプレスを行い、小型焼結体（φ３０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）を得た。

得られた小型焼結体の密度をアルキメデス法により測定したところ、８．６５１ｇ／ｃｍ^３であり、これは９８．８６７％の相対密度に相当する。

図１０及び図１１に、得られた小型焼結体の厚さ方向断面の金属顕微鏡写真を示す。図１０は低倍率の写真で、図１１は高倍率の写真である。組織の形状は、ほぼ実施例１と同様であり、白色の球状部分がＣｏ−Ｐｔ相であり、同じく白色であるが、棒状或いは扁平形状の部分がＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相である。また、下地となっている灰色の部分が酸化物相である。

次に、同じ第２混合粉末を用いて、小型焼結体の作製と同様の条件でホットプレスを行い、大型焼結体（φ１５２．４ｍｍ、厚さ５．００ｍｍ）を得た。得られた大型焼結体の密度を計算したところ、８．６７３ｇ／ｃｍ^３であり、これは９９．１２２％の相対密度に相当する。

得られた大型焼結体について、実施例１と同様に漏洩磁束を評価した。結果を表２に示す。

本発明の実施例１は、Ｃｏ−Ｐｔ相中に含まれるＰｔの量が１０原子％以下と小さく、またＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相中に含まれるＣｒとＣｏとの比率がＣｒ３０原子％以上、Ｃｏ７０原子％以下であることから、比較例と同一の組成を有するにもかかわらず、漏洩磁束をはるかに高くすることが可能となる。

実施例１と比較例１を比較すると、比較例１ではターゲット全体が均一組成であるために、ＣｏとＣｒの比率がＣｒ１２原子％程度（Ｃｏ：７１原子％、Ｃｒ：１０原子％から計算）となっている。そのため、ターゲット全体を非磁性体とすることができず、漏洩磁束を高くすることができない。これに対して、実施例１では、ターゲット中のＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相において、ＣｏとＣｒの比率をＣｒ３０原子％、Ｃｏ７０原子％にすることで、この相を非磁性相にすることが可能となり、漏洩磁束が増加する。

さらに、実施例１と比較例２を比較すると、どちらも微細構造は３相構造であるが、比較例２では、実施例１と異なり、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相に含まれるＣｏとＣｒの比率がＣｒ１５％程度と低く、３０原子％以下であるため、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相は非磁性体を形成しない。そのため、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相に磁束が流入し、漏洩磁束が減少している。一方、実施例１では、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相が非磁性相であるため、高い漏洩磁束が実現されている。

［実施例２］
Ｃｏ−Ｐｔ相中のＰｔの比率を４原子％〜１０原子％の範囲で変え、（２）Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ相中のＣｒの比率（Ｃｒ／（Ｃｒ＋Ｃｏ））をＣｒ３０原子％〜９５原子％の範囲で変えて、酸化物をＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２及びＣｏ_３Ｏ_４として、実施例１と同様の手順で焼結体（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−Ｃｏ_３Ｏ_４）を製造し、漏洩磁束を評価した。各焼結体の原材料の含有比率（体積％）及び漏洩磁束（ＰＴＦ）を表３に示す。

Claims (10)

1. （１）Ｃｏ及びＰｔを含み、Ｐｔの割合が４〜１０原子％であるＣｏ−Ｐｔ磁性相と、（２）Ｃｏ、Ｃｒ及びＰｔを含み、ＣｏとＣｒの比率がＣｒ３０原子％以上、Ｃｏ７０原子%以下であるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ非磁性相と、（３）微細分散した金属酸化物を含む酸化物相と、からなる３相構造を有するマグネトロンスパッタリング用ターゲット。
2. （２）Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ非磁性相が、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗからなる群から選ばれる１種以上の元素をさらに含む、請求項１に記載のマグネトロンスパッタリング用ターゲット。
3. （３）酸化物相が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｂ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｙ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｗ、Ｈｆ、Ｎｉからなる群から選ばれる１種以上の元素の酸化物又はその複合酸化物を含む、請求項１又は２に記載のマグネトロンスパッタリング用ターゲット。
4. 電子顕微鏡で観察した場合に、（１）Ｃｏ−Ｐｔ磁性相は長径と短径の比が１〜２．５の範囲となる円形又は楕円形、もしくは対向する頂点間の距離の最長と最短との比が１〜２．５の範囲となる多角形の断面形状を有する、請求項１〜３のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング用ターゲット。
5. 電子顕微鏡で観察した場合に、（２）Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ非磁性相は、長径と短径の比が２．５以上となる円形又は楕円形、もしくは対向する頂点間の距離の最長と最短との比が２．５以上となる多角形の断面形状を有する、請求項１〜４のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング用ターゲット。
6. Ｃｏ、Ｃｒ及びＰｔを含み、ＣｏとＣｒの比率がＣｒ３０原子％以上、Ｃｏ７０原子％以下である合金化された非磁性金属粉末と、酸化物と、を混合して、第１混合粉末を調製する第１混合工程、
   当該第１混合粉末と、Ｃｏ及びＰｔを含み、Ｐｔの含有比率が４〜１０原子％である合金化された磁性金属粉末とを混合して第２混合粉末を調製する第２混合工程、及び
   当該第２混合粉末を焼結する工程、
   を含む、マグネトロンスパッタリング用ターゲットの製造方法。
7. 前記合金化された非磁性金属粉末が、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗからなる群から選ばれる１種以上の元素をさらに含む、請求項６に記載の製造方法。
8. 前記酸化物粉末が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｂ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｙ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｗ、Ｈｆ、Ｎｉからなる群から選ばれる１種以上の元素の酸化物又はその複合酸化物を含む、請求項６又は７に記載の製造方法。
9. 前記非磁性金属粉末及び前記磁性金属粉末は、アトマイズ法により調製された合金粉末である、請求項６〜８のいずれかに記載の製造方法。
10. 第２混合工程の前に、前記合金化された磁性金属粉末に機械的処理を施してブローホールを圧潰する工程をさらに含む、請求項６〜９のいずれかに記載の製造方法。