JP6504605B2 - スパッタリングターゲット - Google Patents

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Description

本発明はスパッタリングターゲットに関し、詳しくは、金属Ｃｏ、金属Ｐｔ、および酸化物を含有してなるスパッタリングターゲットであって、保磁力の大きい磁性薄膜を作製可能なスパッタリングターゲットに関する。
なお、本明細書においては、金属Ｃｏ、金属Ｐｔ、および酸化物を含有してなるスパッタリングターゲットをＣｏＰｔ−酸化物系ターゲットと記載することがある。また、金属Ｃｏ、金属Ｐｔ、および酸化物を含有してなる磁性薄膜をＣｏＰｔ合金−酸化物系磁性薄膜と記載することがある。
ハードディスクドライブの磁気ディスクにおいて、情報信号の記録を担う磁気記録膜の一つとして、ＣｏＰｔ基合金−酸化物のグラニュラ構造からなる磁性薄膜が用いられている（例えば、非特許文献１参照）。このグラニュラ構造は、柱状のＣｏＰｔ基合金結晶粒とその周囲を取り囲む酸化物の結晶粒界とからなっている。このため、ＣｏＰｔ基合金−酸化物のグラニュラ構造からなる磁性薄膜において記録密度をさらに向上させるためには、磁気記録層（磁性薄膜）に含まれるＣｏＰｔ基合金結晶粒を微細化する必要がある。
ところが、ＣｏＰｔ基合金結晶粒の微細化が進展した結果、超常磁性現象により記録信号の熱安定性が損なわれて記録信号が消失してしまうという、いわゆる熱揺らぎ現象が発生するようになった。この熱揺らぎ現象は、磁気ディスクの高記録密度化への大きな障害となっている。
この障害を解決するためには、各ＣｏＰｔ基合金結晶粒において、磁気エネルギーが熱エネルギーに打ち勝つように磁気エネルギーを増大させることが必要である。各ＣｏＰｔ基合金結晶粒の磁気エネルギーはＣｏＰｔ基合金結晶粒の体積ｖと結晶磁気異方性定数Ｋuとの積ｖ×Ｋuで決定される。このため、ＣｏＰｔ基合金結晶粒の磁気エネルギーを増大させるためには、ＣｏＰｔ基合金結晶粒の結晶磁気異方性定数Ｋuを増大させることが必要不可欠である（例えば、非特許文献２参照）。
ＣｏＰｔ基合金結晶粒のＫuを増大させるための方策としては、各ＣｏＰｔ基合金結晶粒において積層欠陥を低減させることや、Ｃｏ原子とＰｔ原子の積層構造の周期性を向上させることなどを挙げることができる（例えば、非特許文献３、４参照）。
一方、大きいＫuを持つＣｏＰｔ基合金結晶粒を柱状に成長させるためには、ＣｏＰｔ基合金結晶粒と粒界材料との相分離を実現させることが必須である。また、ＣｏＰｔ基合金結晶粒と粒界材料との相分離が不十分で、ＣｏＰｔ基合金結晶粒間の粒間相互作用が大きくなってしまうと、ＣｏＰｔ基合金−酸化物のグラニュラ構造からなる磁性薄膜の保磁力Ｈcが小さくなってしまい、熱安定性が損なわれて熱揺らぎ現象が発生しやすくなってしまう。したがって、ＣｏＰｔ基合金結晶粒間の粒間相互作用を小さくすることも重要である。
以上述べたような要求を満足させるべく、ＣｏＰｔ基合金結晶粒に対する粒界材料として用いるための酸化物が種々検討されてきた（例えば、非特許文献５、６参照）。しかしながら、材料選定の指針が明確になっておらず、現在でも、ＣｏＰｔ基合金結晶粒に対する粒界材料として用いるための酸化物について検討が続けられている。
T. Oikawa et al., IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, 2002年9月, VOL.38, NO.5, p.1976-1978 S. N. Piramanayagam, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, 2007年, 102, 011301 A. Ishikawa and R. Sinclair, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, 1996年9月, VOL.32, NO.5, p.3605-3607 S. Saito, S. Hinata, and M. Takahashi, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, 2014年3月, VOL.50, NO.3, 3201205 J. Ariake, T. Chiba, and N. Honda, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, 2005年10月, VOL.41, NO.10, p.3142-3144 V. Sokalski, J. Zhu., and D. E. Laughlin, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, 2010年6月, VOL.46, NO.6, p.2260-2263
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであって、保磁力Ｈcの大きい磁性薄膜を作製可能な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。
本発明者は、前記課題を解決するべく鋭意研究した結果、磁性薄膜の保磁力Ｈcを大きくするのに適した酸化物は、融点が６００℃以下で、かつ、Ｏ2１ｍｏｌあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーΔＧfが−１０００ｋＪ／ｍｏｌ Ｏ2 以上−５００ｋＪ／ｍｏｌ Ｏ2 以下の酸化物であることを見出した。
本発明は、この新たな知見に基づきなされたものである。
即ち、本発明に係るスパッタリングターゲットの態様は、金属Ｃｏ、金属Ｐｔ、および酸化物を含有してなるスパッタリングターゲットであって、不可避的な不純物以外に金属Ｃｒを含まず、また、前記酸化物は、融点が６００℃以下で、かつ、当該酸化物のＯ2１ｍｏｌあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーΔＧfが−１０００ｋＪ／ｍｏｌ Ｏ2 以上−５００ｋＪ／ｍｏｌ Ｏ2 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。
前記酸化物は、Ｂ2Ｏ3を含有してなることが好ましい。
前記酸化物は、Ｂ2Ｏ3であることが好ましい。
また、前記酸化物を１０〜５０ｖｏｌ％含有することが好ましく、前記酸化物を２０〜４０ｖｏｌ％含有することがより好ましく、前記酸化物を２５〜３５ｖｏｌ％含有することがさらに好ましい。
前記スパッタリングターゲットは、磁性薄膜の作製に好適に用いることができる。
本発明によれば、保磁力Ｈcの大きい磁性薄膜を作製可能なスパッタリングターゲットを提供することができる。
磁性薄膜（ＣｏＰｔ合金−酸化物系磁性薄膜）のヒステリシスループを示すグラフ 酸化物の融点Ｔmと磁性薄膜（ＣｏＰｔ合金−酸化物系磁性薄膜）の保磁力Ｈcとの関係を示すグラフ 酸化物のＯ2１ｍｏｌあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーΔＧfと磁性薄膜（ＣｏＰｔ合金−酸化物）の保磁力Ｈcとの関係を示すグラフ 実施例１の焼結体テストピースの厚さ方向断面の金属顕微鏡写真 実施例１の焼結体テストピースの厚さ方向断面の金属顕微鏡写真
本発明の実施形態に係るスパッタリングターゲットは、金属Ｃｏ、金属Ｐｔ、および酸化物を含有してなるスパッタリングターゲットであって、不可避的な不純物以外に金属Ｃｒを含まず、また、前記酸化物は、Ｂ2Ｏ3を含有してなることを特徴とする。なお、本明細書では、金属Ｃｏを単にＣｏと記載し、金属Ｐｔを単にＰｔと記載することがある。
１．ターゲットの構成成分
本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、金属成分としてＣｏおよびＰｔを含むが、磁性薄膜を形成する支障とならなければさらに他の金属（例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｂ、Ｍｏ等）を含んでいてもよい。ただし、本発明者らの先願（特願２０１４−９５５６６およびＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０６１４０９）で実証しているように、Ｃｒが含まれていると磁性薄膜の結晶磁気異方性定数Ｋuに悪影響を与えるので、不可避的な不純物以外の金属Ｃｒを含めることはできない。
金属Ｃｏおよび金属Ｐｔは、スパッタリングによって形成される磁性薄膜のグラニュラ構造において、磁性結晶粒（微小な磁石）の構成成分となる。
Ｃｏは強磁性金属元素であり、磁性薄膜のグラニュラ構造の磁性結晶粒（微小な磁石）の形成において中心的な役割を果たす。スパッタリングによって得られる磁性薄膜中のＣｏＰｔ合金粒子（磁性結晶粒）の結晶磁気異方性定数Ｋuを大きくするという観点および得られる磁性薄膜中のＣｏＰｔ合金粒子の磁性を維持するという観点から、本実施形態に係るスパッタリングターゲット中のＣｏの含有割合は、金属成分の全体（ＣｏとＰｔの合計）に対して２０〜９０ａｔ％とすることが好ましく、２５〜８５ａｔ％とすることがより好ましい。
Ｐｔは、所定の組成範囲でＣｏと合金化することにより合金の磁気モーメントを低減させる機能を有し、磁性結晶粒の磁性の強さを調整する役割を有する。スパッタリングによって得られる磁性薄膜中のＣｏＰｔ合金粒子（磁性結晶粒）の結晶磁気異方性定数Ｋuを大きくするという観点および得られる磁性薄膜中のＣｏＰｔ合金粒子（磁性結晶粒）の磁性を調整するという観点から、本実施形態に係るスパッタリングターゲット中のＰｔの含有割合は、金属成分の全体に対して１０〜８０ａｔ％とすることが好ましく、１５〜７５ａｔ％とすることがより好ましい。
また、本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、酸化物成分としてＢ2Ｏ3を含む。酸化物成分は、磁性薄膜のグラニュラ構造において、磁性結晶粒（微小な磁石）同士の間を仕切る非磁性マトリックスとなる。
本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、酸化物としてＢ2Ｏ3を含むが、磁性薄膜を形成する支障とならなければさらに他の酸化物（例えば、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｔｉ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｏＯ、Ｃｏ3Ｏ4、ＭｎＯ、Ｍｎ3Ｏ4、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｕＯ、Ｙ2Ｏ3、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＭｏＯ3、ＣｅＯ2、Ｓｍ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、ＷＯ2、ＷＯ3、ＨｆＯ2、ＮｉＯ2等）を含んでいてもよい。ただし、後述する実施例で実証しているように、酸化物としてＢ2Ｏ3のみを用いることにより、室温で成膜して得られる磁性薄膜の保磁力Ｈcを特に大きくできるので、酸化物としてはＢ2Ｏ3のみを用いることが好ましい。
スパッタリングターゲット全体に対する金属成分の含有割合および酸化物成分の含有割合は、目的とする磁性薄膜の成分組成によって決まり、特に限定されているわけではないが、スパッタリングターゲット全体に対する金属成分の含有割合は例えば８８〜９４ｍｏｌ％とすることができ、スパッタリングターゲット全体に対する酸化物成分の含有割合は例えば６〜１２ｍｏｌ％とすることができる。
酸化物成分は、前述したように、磁性薄膜のグラニュラ構造において、磁性結晶粒（微小な磁石）同士の間を仕切る非磁性マトリックスとなる。このため、磁性薄膜中の酸化物の含有量を多くした方が磁性結晶粒同士の間を確実に仕切りやすくなり、磁性結晶粒同士を独立させやすくなるので好ましい。この点から、本実施形態に係るスパッタリングターゲット中に含まれる酸化物の含有量は１０ｖｏｌ％以上であることが好ましく、２０ｖｏｌ％以上であることがより好ましく、２５ｖｏｌ％以上であることがさらに好ましい。
ただし、磁性薄膜中の酸化物の含有量が多くなりすぎると、酸化物がＣｏＰｔ合金粒子（磁性結晶粒）中に混入してＣｏＰｔ合金粒子（磁性結晶粒）の結晶性に悪影響を与えて、ＣｏＰｔ合金粒子（磁性結晶粒）においてｈｃｐ以外の構造の割合が増えるおそれがある。また、磁性薄膜における単位面積あたりの磁性結晶粒の数が減るため、記録密度を高めにくくなる。これらの点から、本実施形態に係るスパッタリングターゲット中に含まれる酸化物の含有量は５０ｖｏｌ％以下であることが好ましく、４０ｖｏｌ％以下であることがより好ましく、３５ｖｏｌ％以下であることがさらに好ましい。
したがって、本実施形態に係るスパッタリングターゲット中に含まれる酸化物のスパッタリングターゲット全体に対する含有量は、１０〜５０ｖｏｌ％であることが好ましく、２０〜４０ｖｏｌ％であることがより好ましく、２５〜３５ｖｏｌ％であることがさらに好ましい。
２．スパッタリングターゲットのミクロ構造
本実施形態に係るスパッタリングターゲットのミクロ構造は特に限定されるわけではないが、金属相と酸化物相とが微細に分散し合ってお互いに分散し合ったミクロ構造とすることが好ましい。このようなミクロ構造とすることにより、スパッタリングを実施している際に、ノジュールやパーティクル等の不具合が発生しにくくなる。
３．スパッタリングターゲットの製造方法
本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、例えば、以下のようにして製造することができる。
（１）ＣｏＰｔ合金アトマイズ粉末の作製
所定の組成（金属Ｃｏと金属Ｐｔとの合計に対する該金属Ｃｏの原子数比が２０〜９０ａｔ％）となるようにＣｏ、Ｐｔを秤量してＣｏＰｔ合金溶湯を作製する。そして、ガスアトマイズを行い、所定の組成（金属Ｃｏと金属Ｐｔとの合計に対する該金属Ｃｏの原子数比が２０〜９０ａｔ％であることが好ましい。）のＣｏＰｔ合金アトマイズ粉末を作製する。作製したＣｏＰｔ合金アトマイズ粉末は分級して、粒径が所定の粒径以下（例えば１０６μｍ以下）となるようにする。
なお、ＣｏＰｔ合金アトマイズ粉末の磁性を大きくできる点で、含有する金属Ｃｏと金属Ｐｔとの合計に対する該金属Ｃｏの原子数比を２５ａｔ％以上とすることがより好ましく、３０ａｔ％以上とすることがさらに好ましい。
（２）加圧焼結用混合粉末の作製
（１）で作製したＣｏＰｔ合金アトマイズ粉末にＢ2Ｏ3粉末を加えてボールミルで混合分散して、加圧焼結用混合粉末を作製する。ＣｏＰｔ合金アトマイズ粉末とＢ2Ｏ3粉末とをボールミルで混合分散することにより、ＣｏＰｔ合金アトマイズ粉末とＢ2Ｏ3粉末とが微細に分散し合った加圧焼結用混合粉末を作製することができる。
得られるスパッタリングターゲットを用いて作製される磁性薄膜において、Ｂ2Ｏ3によって磁性結晶粒同士の間を確実に仕切って磁性結晶粒同士を独立させやすくなる観点、ＣｏＰｔ合金粒子（磁性結晶粒）がｈｃｐ構造となりやすくなる観点、および記録密度を高める観点から、Ｂ2Ｏ3粉末の加圧焼結用混合粉末の全体に対する体積分率は、１０〜５０ｖｏｌ％であることが好ましく、２０〜４０ｖｏｌ％であることがより好ましく、２５〜３５ｖｏｌ％であることがさらに好ましい。
（３）成形
（２）で作製した加圧焼結用混合粉末を、例えば真空ホットプレス法により加圧焼結して成形し、スパッタリングターゲットを作製する。（２）で作製した加圧焼結用混合粉末はボールミルで混合分散されており、ＣｏＰｔ合金アトマイズ粉末とＢ2Ｏ3粉末とが微細に分散し合っているので、本製造方法により得られたスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングを行っているとき、ノジュールやパーティクルの発生等の不具合は発生しにくい。
なお、加圧焼結用混合粉末を加圧焼結する方法は特に限定されず、真空ホットプレス法以外の方法でもよく、例えばＨＩＰ法等を用いてもよい。
（４）変形例
（１）〜（３）で説明した製造方法の例では、アトマイズ法を用いてＣｏＰｔ合金アトマイズ粉末を作製し、作製したＣｏＰｔ合金アトマイズ粉末にＢ2Ｏ3粉末を加えてボールミルで混合分散して、加圧焼結用混合粉末を作製しているが、ＣｏＰｔ合金アトマイズ粉末を用いることに替えて、Ｃｏ単体粉末およびＰｔ単体粉末を用いてもよい。この場合には、Ｃｏ単体粉末、Ｐｔ単体粉末、およびＢ2Ｏ3粉末の３種類の粉末をボールミルで混合分散して加圧焼結用混合粉末を作製する。
本発明者らの先願（特願２０１４−９５５６６およびＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０６１４０９）で実証しているように、金属Ｃｒが含まれていると磁性薄膜の結晶磁気異方性定数Ｋuに悪影響を与えるので、本発明では、磁性薄膜の形成に用いるスパッタリングターゲットから不可避的な不純物以外の金属Ｃｒを除いている。
そのため、以下に記載する実施例および比較例においては、磁性薄膜の形成に用いるスパッタリングターゲットから不可避的な不純物以外の金属Ｃｒを除くこと（磁性薄膜中の磁性結晶粒を、不可避的な不純物以外の金属Ｃｒを含有していないＣｏＰｔ合金で形成すること）を前提に、合計で１３種類の酸化物で検討を行った。
（実施例１）
ＤＣスパッタ装置を用いてスパッタリングを行い、磁気記録膜を作製した。磁気記録膜はガラス基板上に作製した。作製した磁気記録膜の層構成は、ガラス基板に近い方から順に表示して、Ｔａ(5nm, 0.6Pa)/Ｐｔ(6nm, 0.6Pa)/Ｒｕ(10nm, 0.6Pa)/Ｒｕ(10nm, 8Pa)/Ｃｏ60Ｃｒ40−26vol%ＳｉＯ2(2nm, 4Pa)/ＣｏＰｔ合金−Ｂ2Ｏ3 (16nm, 8Pa)/Ｃ (7nm, 0.6Pa)である。括弧内の左側の数字は膜厚を示し、右側の数字はスパッタリングを行ったときのＡｒ雰囲気の圧力を示す。ＣｏＰｔ合金−Ｂ2Ｏ3が垂直磁気記録媒体の記録層となる磁性薄膜である。
実施例１として作製したターゲット全体の組成は、モル比で表すと、９１．４（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−７．５Ｂ2Ｏ3であり、以下のようにしてターゲットの作製を行うとともに評価を行った。なお、酸化物（Ｂ2Ｏ3）の含有割合をターゲット全体に対する体積分率で表して、本実施例１で作製したターゲット全体の組成を表示すると、（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−３０ｖｏｌ％Ｂ2Ｏ3である。
本実施例１に係るターゲットの作製に際しては、まず、８０Ｃｏ−２０Ｐｔ合金アトマイズ粉末を作製した。具体的には、合金組成がＣｏ：８０ａｔ％、Ｐｔ：２０ａｔ％となるように各金属を秤量し、１５００℃以上に加熱して合金溶湯とし、ガスアトマイズを行って８０Ｃｏ−２０Ｐｔ合金アトマイズ粉末を作製した。
作製した８０Ｃｏ−２０Ｐｔ合金アトマイズ粉末を１５０メッシュのふるいで分級して、粒径が１０６μｍ以下の８０Ｃｏ−２０Ｐｔ合金アトマイズ粉末を得た。
分級後の８０Ｃｏ−２０Ｐｔ合金アトマイズ粉末１１５０ｇに、Ｂ2Ｏ3粉末７４．７８ｇを添加してボールミルで混合分散を行い、加圧焼結用混合粉末を得た。ボールミルの累計回転回数は２,８０５,８４０回であった。
得られた加圧焼結用混合粉末３０ｇを、焼結温度：７２０℃、圧力：２４．５ＭＰａ、時間：３０ｍｉｎ、雰囲気：５×１０-2Ｐａ以下の条件でホットプレスを行い、焼結体テストピース（φ３０ｍｍ）を作製した。作製した焼結体テストピースの相対密度は９９．００９％であった。なお、計算密度は９．０４ｇ／ｃｍ3である。
図４および図５は、得られた焼結体テストピースの厚さ方向断面の金属顕微鏡写真であり、図４は撮影時の倍率が１００倍の写真（写真中の縮尺目盛りは５００μｍ）で、図５は撮影時の倍率が５００倍の写真（写真中の縮尺目盛りは１００μｍ）である。
図４および図５からわかるように、８０Ｃｏ−２０Ｐｔ合金相とＢ2Ｏ3相とは微細に混合分散されていた。
次に、作製した加圧焼結用混合粉末を用いて、焼結温度：７２０℃、圧力：２４．５ＭＰａ、時間：６０ｍｉｎ、雰囲気：５×１０-2Ｐａ以下の条件でホットプレスを行い、φ１５３．０×１．０ｍｍ＋φ１６１．０×４．０ｍｍのターゲットを１つ作製した。作製したターゲットの相対密度は１０１．０％であった。
作製したターゲットについて、ＡＳＴＭ Ｆ２０８６−０１に基づき、漏洩磁束についての評価を行ったところ、平均漏洩磁束率は３０．９％であった。この平均漏洩磁束率はマグネトロンスパッタリングを良好に行うのに十分な数値である。
次に、作製したターゲットを用いてマグネトロンスパッタリングを行い、（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−３０ｖｏｌ％Ｂ2Ｏ3からなる磁性薄膜を基板上に成膜させ、磁気特性測定用サンプルを作製した。この磁気特性測定用サンプルの層構成は、前述したように、ガラス基板に近い方から順に表示して、ガラス/Ｔａ(5nm, 0.6Pa)/Ｐｔ(6nm, 0.6Pa)/Ｒｕ(10nm, 0.6Pa)/Ｒｕ(10nm, 8Pa)/Ｃｏ60Ｃｒ40−26vol%ＳｉＯ2(2nm, 4Pa)/ＣｏＰｔ合金−Ｂ2Ｏ3 (16nm, 8Pa)/Ｃ (7nm, 0.6Pa)である。括弧内の左側の数字は膜厚を示し、右側の数字はスパッタリングを行ったときのＡｒ雰囲気の圧力を示す。
ＣｏＰｔ合金−Ｂ2Ｏ3が本実施例で作製したターゲットを用いて成膜した磁性薄膜である。なお、この磁性薄膜を成膜する際には基板は昇温させておらず、室温で成膜した。
得られた磁気特性測定用サンプルについて、ヒステリシスループを磁気光学カー効果装置を用いて測定した。そして、ヒステリシスループから保磁力Ｈcを読み取った。読み取った保磁力Ｈcの値は８．８ｋＯｅであった。現状の技術レベルにおいて実現されている磁性薄膜の保磁力Ｈcは６〜７ｋＯｅ程度である。
実施例１のヒステリシスループを、他の比較例の結果と合わせて図１に示す。図１の横軸は加えた磁場の強さである。図１の縦軸は、入射光の偏光の軸の回転角（カー回転角）を飽和カー回転角で除して規格化した値である。
保磁力Ｈcについての測定結果を比較例の結果と合わせて図２および図３に示す。図２および図３の縦軸は保磁力Ｈcであるが、図２の横軸は当該酸化物の融点Ｔm（℃）であり、図３の横軸は当該酸化物が生成するときのＯ2１ｍｏｌあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーΔＧf（ｋＪ／ｍｏｌ Ｏ2）である。
（比較例１）
比較例１として作製したターゲット全体の組成は、（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−３０ｖｏｌ％ＷＯ3である。用いる酸化物をＷＯ3とした以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製した。また、作製したターゲットを用いて実施例１と同様にして磁気特性測定用サンプルを作製した。
そして、実施例１と同様にして、磁気特性測定用サンプルについて、ヒステリシスループを磁気光学カー効果装置を用いて測定した。そして、ヒステリシスループから保磁力Ｈcを読み取った。読み取った保磁力Ｈcの値は７．１ｋＯｅであった。比較例１のヒステリシスループを、他の実施例および比較例の結果と合わせて図１に示す。また、保磁力Ｈcについての測定結果を他の実施例および比較例の結果と合わせて図２および図３に示す。
（比較例２）
比較例２として作製したターゲット全体の組成は、（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−３０ｖｏｌ％ＴｉＯ2である。用いる酸化物をＴｉＯ2とした以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製した。また、作製したターゲットを用いて実施例１と同様にして磁気特性測定用サンプルを作製した。
そして、実施例１と同様にして、磁気特性測定用サンプルについて、ヒステリシスループを磁気光学カー効果装置を用いて測定した。そして、ヒステリシスループから保磁力Ｈcを読み取った。読み取った保磁力Ｈcの値は５．８ｋＯｅであった。比較例２のヒステリシスループを、他の実施例および比較例の結果と合わせて図１に示す。また、保磁力Ｈcについての測定結果を他の実施例および比較例の結果と合わせて図２および図３に示す。
（比較例３）
比較例３として作製したターゲット全体の組成は、（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−３０ｖｏｌ％ＳｉＯ2である。用いる酸化物をＳｉＯ2とした以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製した。また、作製したターゲットを用いて実施例１と同様にして磁気特性測定用サンプルを作製した。
そして、実施例１と同様にして、磁気特性測定用サンプルについて、ヒステリシスループを磁気光学カー効果装置を用いて測定した。そして、ヒステリシスループから保磁力Ｈcを読み取った。読み取った保磁力Ｈcの値は５．２ｋＯｅであった。比較例３のヒステリシスループを、他の実施例および比較例の結果と合わせて図１に示す。また、保磁力Ｈcについての測定結果を他の実施例および比較例の結果と合わせて図２および図３に示す。
（比較例４）
比較例４として作製したターゲット全体の組成は、（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−３０ｖｏｌ％Ａｌ2Ｏ3である。用いる酸化物をＡｌ2Ｏ3とした以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製した。また、作製したターゲットを用いて実施例１と同様にして磁気特性測定用サンプルを作製した。
そして、実施例１と同様にして、磁気特性測定用サンプルについて、ヒステリシスループを磁気光学カー効果装置を用いて測定した。そして、ヒステリシスループから保磁力Ｈcを読み取った。読み取った保磁力Ｈcの値は０．８ｋＯｅであった。比較例４のヒステリシスループを、他の実施例および比較例の結果と合わせて図１に示す。また、保磁力Ｈcについての測定結果を他の実施例および比較例の結果と合わせて図２および図３に示す。
（比較例５）
比較例５として作製したターゲット全体の組成は、（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−３０ｖｏｌ％ＭｏＯ3である。用いる酸化物をＭｏＯ3とした以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製した。また、作製したターゲットを用いて実施例１と同様にして磁気特性測定用サンプルを作製した。
そして、実施例１と同様にして、磁気特性測定用サンプルについて、ヒステリシスループを磁気光学カー効果装置を用いて測定した。そして、ヒステリシスループから保磁力Ｈcを読み取った。読み取った保磁力Ｈcの値は５．１ｋＯｅであった。比較例５のヒステリシスループを、他の実施例および比較例の結果と合わせて図１に示す。また、保磁力Ｈcについての測定結果を他の実施例および比較例の結果と合わせて図２および図３に示す。
（比較例６）
比較例６として作製したターゲット全体の組成は、（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−３０ｖｏｌ％ＺｒＯ2である。用いる酸化物をＺｒＯ2とした以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製した。また、作製したターゲットを用いて実施例１と同様にして磁気特性測定用サンプルを作製した。
そして、実施例１と同様にして、磁気特性測定用サンプルについて、ヒステリシスループを磁気光学カー効果装置を用いて測定した。そして、ヒステリシスループから保磁力Ｈcを読み取った。読み取った保磁力Ｈcの値は１．６ｋＯｅであった。比較例６のヒステリシスループを、他の実施例および比較例の結果と合わせて図１に示す。また、保磁力Ｈcについての測定結果を他の実施例および比較例の結果と合わせて図２および図３に示す。
（比較例７）
比較例７として作製したターゲット全体の組成は、（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−３０ｖｏｌ％Ｃｏ3Ｏ4である。用いる酸化物をＣｏ3Ｏ4とした以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製した。また、作製したターゲットを用いて実施例１と同様にして磁気特性測定用サンプルを作製した。
そして、実施例１と同様にして、磁気特性測定用サンプルについて、ヒステリシスループを磁気光学カー効果装置を用いて測定した。そして、ヒステリシスループから保磁力Ｈcを読み取った。読み取った保磁力Ｈcの値は４．７ｋＯｅであった。比較例７のヒステリシスループを、他の実施例および比較例の結果と合わせて図１に示す。また、保磁力Ｈcについての測定結果を他の実施例および比較例の結果と合わせて図２および図３に示す。
（比較例８）
比較例８として作製したターゲット全体の組成は、（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−３０ｖｏｌ％ＭｎＯである。用いる酸化物をＭｎＯとした以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製した。また、作製したターゲットを用いて実施例１と同様にして磁気特性測定用サンプルを作製した。
そして、実施例１と同様にして、磁気特性測定用サンプルについて、ヒステリシスループを磁気光学カー効果装置を用いて測定した。そして、ヒステリシスループから保磁力Ｈcを読み取った。読み取った保磁力Ｈcの値は５．６ｋＯｅであった。比較例８のヒステリシスループを、他の実施例および比較例の結果と合わせて図１に示す。また、保磁力Ｈcについての測定結果を他の実施例および比較例の結果と合わせて図２および図３に示す。
（比較例９）
比較例９として作製したターゲット全体の組成は、（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−３０ｖｏｌ％Ｃｒ2Ｏ3である。用いる酸化物をＣｒ2Ｏ3とした以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製した。また、作製したターゲットを用いて実施例１と同様にして磁気特性測定用サンプルを作製した。
そして、実施例１と同様にして、磁気特性測定用サンプルについて、ヒステリシスループを磁気光学カー効果装置を用いて測定した。そして、ヒステリシスループから保磁力Ｈcを読み取った。読み取った保磁力Ｈcの値は３．３ｋＯｅであった。比較例９のヒステリシスループを、他の実施例および比較例の結果と合わせて図１に示す。また、保磁力Ｈcについての測定結果を他の実施例および比較例の結果と合わせて図２および図３に示す。
（比較例１０）
比較例１０として作製したターゲット全体の組成は、（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−３０ｖｏｌ％Ｙ2Ｏ3である。用いる酸化物をＹ2Ｏ3とした以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製した。また、作製したターゲットを用いて実施例１と同様にして磁気特性測定用サンプルを作製した。
そして、実施例１と同様にして、磁気特性測定用サンプルについて、ヒステリシスループを磁気光学カー効果装置を用いて測定した。そして、ヒステリシスループから保磁力Ｈcを読み取った。読み取った保磁力Ｈcの値は１．２ｋＯｅであった。比較例１０のヒステリシスループを、他の実施例および比較例の結果と合わせて図１に示す。また、保磁力Ｈcについての測定結果を他の実施例および比較例の結果と合わせて図２および図３に示す。
（比較例１１）
比較例１１として作製したターゲット全体の組成は、（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−３０ｖｏｌ％ＷＯ2である。用いる酸化物をＷＯ2とした以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製した。また、作製したターゲットを用いて実施例１と同様にして磁気特性測定用サンプルを作製した。
そして、実施例１と同様にして、磁気特性測定用サンプルについて、ヒステリシスループを磁気光学カー効果装置を用いて測定した。そして、ヒステリシスループから保磁力Ｈcを読み取った。読み取った保磁力Ｈcの値は３．３ｋＯｅであった。比較例１１のヒステリシスループを、他の実施例および比較例の結果と合わせて図１に示す。また、保磁力Ｈcについての測定結果を他の実施例および比較例の結果と合わせて図２および図３に示す。
（比較例１２）
比較例１２として作製したターゲット全体の組成は、（８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）−３０ｖｏｌ％Ｍｎ3Ｏ4である。用いる酸化物をＭｎ3Ｏ4とした以外は実施例１と同様にしてターゲットを作製した。また、作製したターゲットを用いて実施例１と同様にして磁気特性測定用サンプルを作製した。
そして、実施例１と同様にして、磁気特性測定用サンプルについて、ヒステリシスループを磁気光学カー効果装置を用いて測定した。そして、ヒステリシスループから保磁力Ｈcを読み取った。読み取った保磁力Ｈcの値は５．３ｋＯｅであった。比較例１２のヒステリシスループを、他の実施例および比較例の結果と合わせて図１に示す。また、保磁力Ｈcについての測定結果を他の実施例および比較例の結果と合わせて図２および図３に示す。
（酸化物の種類についての考察（実施例１、比較例１〜１２））
実施例１および比較例１〜１２で用いた酸化物についての融点およびＯ2１ｍｏｌあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーΔＧfならびに実施例１および比較例１〜１２の磁気特性測定用サンプルとして得られた磁性薄膜の保磁力Ｈcの値を、次の表１に一覧にして示す。なお、実施例１および比較例１〜１２で用いた酸化物の含有量は、ターゲット全体に対していずれも３０ｖｏｌ％である。
表１ならびに図２および図３からわかるように、磁性薄膜の保磁力Ｈcの値は、用いた酸化物の融点Ｔmが低いほど大きくなる傾向があり、融点が６００℃以下の時に特に大きくなっている。一方、酸化物のＯ2１ｍｏｌあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーΔＧfに対しては、磁性薄膜の保磁力Ｈcの値は、酸化物の標準生成ギブズ自由エネルギーΔＧfが−１０００ｋＪ／ｍｏｌ Ｏ2 以上−５００ｋＪ／ｍｏｌ Ｏ2 以下の範囲に入っているときに大きくなる。
したがって、磁性薄膜の保磁力Ｈcを大きくするのに適した酸化物は、融点が６００℃以下で、かつ、Ｏ2１ｍｏｌあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーΔＧfが−１０００ｋＪ／ｍｏｌ Ｏ2 以上−５００ｋＪ／ｍｏｌ Ｏ2 以下の酸化物であると考えられる。
なお、磁性薄膜の保磁力Ｈcを大きくするのに適した酸化物は、その融点が６００℃以下で、かつ、Ｏ2１ｍｏｌあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーΔＧfが−１０００ｋＪ／ｍｏｌ Ｏ2 以上−５００ｋＪ／ｍｏｌＯ2 以下であることの理由は現段階では明確になっていないが、磁性薄膜の保磁力Ｈcの値は、用いた酸化物の融点Ｔmが低いほど大きくなる傾向があることについては、次のように説明することができる。即ち、磁性薄膜よりも下層に（基板寄りに）位置するＲｕ層は表面に凹凸を有するところ、スパッタリング後の冷却過程において、融点が１４６０℃と高いＣｏＰｔ合金がまずＲｕ層の凸部（Ｒｕ層の凸部の表面のＣｏ60Ｃｒ40−26vol%ＳｉＯ2層）に選択的に析出して柱状に成長する一方、融点の低い酸化物は液体のままであるので、酸化物は柱状に成長するＣｏＰｔ合金粒子の間に液体の状態で存在すると考えられる。そして、さらに冷却が進むと、ＣｏＰｔ合金粒子の間に存在する液体の酸化物も固体となるため、柱状に成長したＣｏＰｔ合金粒子の間を仕切るように酸化物の壁体ができ、グラニュラ構造になると考えられる。
したがって、融点の低い酸化物を用いた方が、酸化物の壁体によってＣｏＰｔ合金粒子の間をより確実に仕切ることになり、ＣｏＰｔ合金粒子同士の間の相互作用が小さくなるため、融点の低い酸化物を用いた磁性薄膜の方が保磁力Ｈcが大きくなるものと考えられる。
なお、酸化物のＯ2１ｍｏｌあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーΔＧfが小さい（マイナスが大きい）ほど、その酸化物は酸化物として安定するので、この点では、酸化物のＯ2１ｍｏｌあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーΔＧfが小さい（マイナスが大きい）ほど好ましいと考えられる。
また、表１からわかるように、実施例１のスパッタリングターゲットで用いた酸化物Ｂ2Ｏ3は融点Ｔｍが４５０℃であって６００℃以下であり、かつ、Ｏ2１ｍｏｌあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーΔＧfが−７９５．８ｋＪ／ｍｏｌ Ｏ2であって−１０００ｋＪ／ｍｏｌ Ｏ2 以上−５００ｋＪ／ｍｏｌ Ｏ2 以下であるので、実施例１のスパッタリングターゲットは本発明の範囲に含まれる。実施例１で作製した磁気特性測定用サンプルの保磁力Ｈcの値は８．８ｋＯｅであり、他の酸化物を用いた比較例１〜１２と比べて保磁力Ｈcの値が特に大きくなっており、保磁力Ｈcの値が唯一８ｋＯｅを上回っている。
したがって、ＣｏＰｔ合金−酸化物系磁性薄膜の保磁力Ｈcを大きくするためには、実施例１のように、Ｂ2Ｏ3を用いたＣｏＰｔ合金−酸化物系ターゲットを用いることが最も適切であると考えられる。
（酸化物含有量についての追加検討（実施例２〜８））
前述したように、ＣｏＰｔ合金−酸化物系磁性薄膜の保磁力Ｈcを大きくするためには、実施例１のように、Ｂ2Ｏ3を用いたＣｏＰｔ合金−酸化物系ターゲットを用いることが最も適切であると考えられる。
しかしながら、実施例１で用いたスパッタリングターゲットにおけるＢ2Ｏ3の含有量は、３０ｖｏｌ％の１種類のみである。
そこで、Ｂ2Ｏ3の含有量を変えた以外は実施例１と同様にしてターゲット（ＣｏとＰｔの組成は８０Ｃｏ−２０Ｐｔ）を複数作製して追加検討を行った。追加検討したスパッタリングターゲット（実施例２〜８）中のＢ2Ｏ3の含有量は、実施例２が１０ｖｏｌ％であり、実施例３が１５ｖｏｌ％であり、実施例４が２０ｖｏｌ％であり、実施例５が２５ｖｏｌ％であり、実施例６が３５ｖｏｌ％であり、実施例７が４０ｖｏｌ％であり、実施例８が５０ｖｏｌ％である。作製したターゲットを用いて実施例１と同様にして磁気特性測定用サンプルを作製した。
そして、実施例１と同様にして、磁気特性測定用サンプルについて、ヒステリシスループを磁気光学カー効果装置を用いて測定した。そして、ヒステリシスループから保磁力Ｈcを読み取った。
それらの測定結果を実施例１の測定結果とともに次の表２に一覧にして示す。
表２からわかるように、実施例１〜８のいずれにおいても保磁力Ｈcが５ｋＯｅを上回っており、良好な結果が得られた。したがって、酸化物としてＢ2Ｏ3を用いたＣｏＰｔ−酸化物ターゲットの場合、ターゲット全体に対するＢ2Ｏ3の含有量が１０ｖｏｌ％以上５０ｖｏｌ％以下であれば、保磁力Ｈcが５ｋＯｅを上回る良好な磁性薄膜を得ることができると考えられる。
また、表２からわかるように、ターゲット全体に対するＢ2Ｏ3の含有量が２０ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下のとき、保磁力Ｈcが７．６ｋＯｅ以上であるより良好な磁性薄膜が得られているので、ターゲット全体に対するＢ2Ｏ3の含有量は２０ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下であることがより好ましいと考えられる。
また、表２からわかるように、ターゲット全体に対するＢ2Ｏ3の含有量が２５ｖｏｌ％以上３５ｖｏｌ％以下のとき、保磁力Ｈcが８．２ｋＯｅ以上である特に良好な磁性薄膜が得られているので、ターゲット全体に対するＢ2Ｏ3の含有量は２５ｖｏｌ％以上３５ｖｏｌ％以下であることが特に好ましいと考えられる。

Claims (4)

  1. 金属Ｃｏ、金属Ｐｔ、および酸化物を含有してなるスパッタリングターゲットであって、
    不可避的な不純物以外に金属Ｃｒを含まないスパッタリングターゲットであり、
    前記酸化物はＢ 2 Ｏ 3 のみからなり、
    かつ、前記Ｂ 2 Ｏ 3 を１０〜５０ｖｏｌ％含有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
  2. 前記Ｂ 2 Ｏ 3 を、２０〜４０ｖｏｌ％含有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
  3. 前記Ｂ 2 Ｏ 3 を、２５〜３５ｖｏｌ％含有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
  4. 前記スパッタリングターゲットは、磁性薄膜の作製に使用可能なことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
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