JP6845069B2 - スパッタリングターゲット - Google Patents
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Description
なお、この種のスパッタリングに関する技術として従来は、特許文献1〜7に記載されたもの等がある。
しかしながら、このようなSiやTiの酸化物を添加しただけでは、磁性粒子間の分離が不十分であり、それにより、記録層起因のノイズの低減の観点から問題があることが解かった。
また、この発明のスパッタリングターゲットは、Znを1at.%〜15at.%で含有することが好ましい。
また、この発明のスパッタリングターゲットはさらに、Au、Ag、B、Cu、Cr、Ga、Ge、Ir、Mn、Mo、Nb、Ni、Pd、Re、Rh、Ru、Si、Sn、Ti、Ta、W、V及びZnからなる群から選択される少なくとも一種を、それぞれ60at.%以下で含有するものとすることができる。
この発明の一の実施形態のスパッタリングターゲットは、たとえば垂直磁気記録方式の記録磁性層等の磁性膜で磁性粒子を構成し得る金属相が、Ptが45at.%以下であって、残部にCoを含む金属又は合金からなる焼結体のスパッタリングターゲットであり、1at.%以上のZnを含んでおり、その一部または全部が酸化物相に酸化物として含有され、その一部または全部がZn‐Ti‐O及び/又はZn‐Si‐Oの複合酸化物となっている酸化物粒子が分散した組織構造を有する。このような複合酸化物が存在することにより、磁性膜で、当該複合酸化物が、垂直方向に配向する磁性粒子の周囲に均一に分布して、磁性粒子間を磁気的に有効に分離させるべく機能する。
金属相は主としてCoからなり、必要に応じてPtを含む。より具体的には、金属相は、Coのみからなる金属、あるいは、Ptを含有し、残部がCoからなる合金である。Ptを含有する場合、Ptの含有量は、0.1at.%以上かつ45at.%以下とすることができる。さらに、不可避的に混入し得る不純物(いわゆる不可避的不純物)を含むことがある。
ここで、この発明では、かかる酸化物相に含まれる酸化物としてZnを含む酸化物を含有し、このZnを含む酸化物の少なくとも一部がZn‐Ti‐O及び/又はZn‐Si‐Oの複合酸化物を形成している。このような酸化物は、磁性膜で、磁性粒子を取り囲むように酸化物相の粒界を形成する。それにより、磁性粒子間の磁気的な相互作用が低減されて、ノイズ特性の向上をもたらす。特にここでは、Zn‐Ti‐OやZn‐Si‐Oの複合酸化物が存在することにより、磁性粒子間の良好な磁気的分離性を実現することができる。
Zn2TiO4ないしZn2SiO4が存在しているか否かは、X線回折法(XRD)による回折強度のピークを観察することにより確認することができる。
上述したようなスパッタリングターゲットを用いて、マグネトロンスパッタリング装置等で基板上に成膜することにより、所定の磁性膜を形成することができる。
このような磁性膜は、ZnとTi及び/又はZnとSiを含有し、Ptが45at.%以下であり、残部にCo及び不可避的不純物が含まれる。このうち、一部または全部のZn、Ti、Siは酸化物として存在する。つまり、磁性膜には、ZnとTiとO及びZnとSiとOのうちの少なくとも一種の酸化物が含まれる。磁性膜中のZnの含有量は1at.%以上、好ましくは1at.%以上かつ15at.%以下である。
なお、磁性膜はさらに、Au、Ag、Cr、Cu、Ga、Ge、Ir、Mn、Mo、Nb、Ni、Pd、Re、Rh、Ru、Sn、Ta、W、V及びZnからなる群から選択される少なくとも一種をそれぞれ60at.%以下、典型的には0.5at.%〜60at.%で含有することがある。
先述したスパッタリングターゲットは、粉末焼結法を用いて製造することができ、その具体例としては以下のとおりである。
また焼結時の加圧力は、好ましくは10MPa〜40MPa、より好ましくは25MPa〜35MPaとする。
それにより、金属相中に酸化物粒子をより均一に分散させることができる。
上述したようにして製造したスパッタリングターゲットは、先述の磁性膜の製造に用いることができる。具体的には、かかるスパッタリングターゲットを用いて、一般にはマグネトロンスパッタリング装置にてスパッタリングを行うことにより、所定の基板上ないし他の膜上に成膜して、そこに磁性膜を形成することができる。
Co粉末、Pt粉末、TiO2粉末、SiO2粉末およびZnO粉末を、組成比が分子数比率で64:22:5:3:6となるように秤量し、該粉末を、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、24時間回転させて混合した。そして、ボールミルから取り出した混合粉末を直径190mmのカーボン製の型に充填し、ホットプレスで焼結させた。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300℃/時間、保持温度950℃、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。このようにして得られた焼結体を、直径180.0mm、厚さ5.0mmの円盤状になるよう旋盤で切削加工し、実施例1のスパッタリングターゲットを作製した。
実施例3のスパッタリングターゲットは、原料粉末としてCo粉末、Pt粉末、SiO2粉末およびZnO粉末を用いて、組成比を64:22:5:9としたことを除いて、実施例1のスパッタリングターゲットと同様に作製した。
実施例5のスパッタリングターゲットは、原料粉末としてCo粉末、Pt粉末、TiO2粉末、ZnO粉末およびB2O3粉末を用いて、組成比を65:22:5:6:2としたことを除いて、実施例1のスパッタリングターゲットと同様に作製した。
比較例2のスパッタリングターゲットは、原料粉末としてCo粉末、Pt粉末およびTiO2粉末を用いて、組成比を64:22:14としたことを除いて、実施例1のスパッタリングターゲットと同様に作製した。
比較例3のスパッタリングターゲットは、原料粉末としてCo粉末、Pt粉末およびSiO2粉末を用いて、組成比を67:23:10としたことを除いて、実施例1のスパッタリングターゲットと同様に作製した。
なお、比較例1〜3のスパッタリングターゲットでは、ZnOを添加しなかったことにより、Znの酸化物が形成されていないことは明らかである。
なお図4より、Co3O4やB2O3を含む実施例4、5であっても、それらを含まない実施例2と同程度に、ZnO添加による効果が得られていることが解かる。
Co粉末、Pt粉末、TiO2粉末およびZnO粉末を用いて作製したスパッタリングターゲットと、Co粉末、Pt粉末、SiO2粉末およびZnO粉末を用いて作製したスパッタリングターゲットのそれぞれで、ZnOの量を変化させた複数の試作品を製造した。製造条件は、上記の試験例1で述べたものと実質的に同様である。
これらの試作品のそれぞれを用いて、試験例1と同様の方法により磁性膜を成膜し、各磁性膜の磁化Msを測定した。その結果を図9に示す。
なお実施例6〜10のスパッタリングターゲットも作製したので、表1には、参考までに、それらの実施例6〜10の各スパッタリングターゲットの組成についても示している。
Claims (5)
- 原子比換算で1at.%以上のZnを含有し、その一部または全部がZn‐Ti‐O及び/又はZn‐Si‐Oの複合酸化物を形成しており、Ptが45at.%以下であり、残部にCo及び不可避的不純物を含むスパッタリングターゲット。
- 酸化物が、Zn2TiO4及び/又はZn2SiO4を含む請求項1に記載のスパッタリングターゲット。
- Znを1at.%〜15at.%で含有する請求項1又は2に記載のスパッタリングターゲット。
- さらに、Co、Cr、Si、B、W、Nb、Mn、Mo及びTiからなる群から選択される少なくとも一種の元素の酸化物を形成している請求項1〜3のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
- さらに、Au、Ag、B、Cu、Cr、Ga、Ge、Ir、Mn、Mo、Nb、Ni、Pd、Re、Rh、Ru、Si、Sn、Ti、Ta、W、V及びZnからなる群から選択される少なくとも一種を、それぞれ60at.%以下で含有する請求項1〜4のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
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