JP6878349B2 - C含有スパッタリングターゲット及びその製造方法 - Google Patents

C含有スパッタリングターゲット及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6878349B2
JP6878349B2 JP2018086305A JP2018086305A JP6878349B2 JP 6878349 B2 JP6878349 B2 JP 6878349B2 JP 2018086305 A JP2018086305 A JP 2018086305A JP 2018086305 A JP2018086305 A JP 2018086305A JP 6878349 B2 JP6878349 B2 JP 6878349B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sputtering target
powder
less
particle size
mol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018086305A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019189923A (ja
Inventor
孝充 山本
孝充 山本
正紘 西浦
正紘 西浦
健太 黒瀬
健太 黒瀬
小林 弘典
弘典 小林
敬史 宮下
敬史 宮下
正史 中野
正史 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Original Assignee
Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tanaka Kikinzoku Kogyo KK filed Critical Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Priority to JP2018086305A priority Critical patent/JP6878349B2/ja
Priority to SG11202009074UA priority patent/SG11202009074UA/en
Priority to PCT/JP2019/016922 priority patent/WO2019208463A1/ja
Priority to US17/044,687 priority patent/US20210040602A1/en
Priority to CN201980027092.3A priority patent/CN112004957A/zh
Priority to TW108114468A priority patent/TWI691605B/zh
Publication of JP2019189923A publication Critical patent/JP2019189923A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6878349B2 publication Critical patent/JP6878349B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/052Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles characterised by a mixture of particles of different sizes or by the particle size distribution
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0433Nickel- or cobalt-based alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0466Alloys based on noble metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/07Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C30/00Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C30/00Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/02Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0278Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C5/00Alloys based on noble metals
    • C22C5/04Alloys based on a platinum group metal
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/84Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • G11B5/851Coating a support with a magnetic layer by sputtering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10Processes characterised by the sequence of their steps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

本発明は、C含有スパッタリングターゲット及びその製造方法に関し、特にFe又はCoとPtとC(炭素)とを含むC含有スパッタリングターゲット及びその製造方法に関する。
本出願人は、複数のターゲットを用いることなく、炭素含有量の多いFePtC系薄膜を単独で形成することができるFePt−C系スパッタリングターゲットを提案した(特許文献1、特許文献2、特許文献3)。
特許文献1は、Ptを40〜60at%含有して残部がFeおよび不可避的不純物からなるFePt系合金相と、不可避的不純物を含むC相とが互いに分散した構造を有し、ターゲット全体に対するCの含有量が21〜70at%であることを特徴とするFe、PtおよびCを含有するFePt−C系スパッタリングターゲットを開示する。特許文献1のFePt−C系スパッタリングターゲットは、アトマイズ法により得られたFePt合金粉末と、平均粒径20〜100nmのC粉末とをボールミルに入れて混合することにより調製した混合粉末を焼結して製造され、C相の平均の大きさは0.60μm以下である。
特許文献2は、Ptを33at%以上60at%以下含有して残部がFeおよび不可避的不純物からなるFePt合金相中に、不可避的不純物を含む1次粒子のC同士がお互いに接触しないように分散した構造を有し、1次粒子のCの平均粒径が1μm以上30μm以下であり、かつ、Cの全表面積のうちFePt系合金相に覆われている表面積はCの全表面積の80%以上であることを特徴とするFePt−C系スパッタリングターゲットを開示する。特許文献2のFePt−C系スパッタリングターゲットは、目開き20μmの篩を通過したFeアトマイズ粉末又は平均粒径10μmのFe粉と平均粒径1μmのPt粉末と平均粒径8μmの非晶質カーボンとをタンブラーミキサーで15分間混合して調製した混合粉末を焼結して製造される。ここで、タンブラーミキサーとは、混合容器を斜めに保持して回転させることにより、粉末を混合する装置(たとえば、(株)エイシン製タンブラーミキサーや(有)ミスギ製まぜまぜマンなどが市販されている)である。
特許文献3は、Ptを33mol%以上60mol%以下含有して残部が実質的にFeからなるFePt系合金相中に、実質的にCからなる非球形のC相が分散した構造を有するFePt−C系スパッタリングターゲットを開示する。特許文献3のFePt−C系スパッタリングターゲットは、Pt及びFeの各粉末又はアトマイズ法により得られたFePt合金粉末と、非球形のC粉末とをボールを用いた混合器で300rpmで30分間混合して調製した混合粉末を焼結して製造される。
また、平均粒径0.5μm以上10μm以下の原料粉末をボールミルで4時間混合・粉砕してホットプレスして得られる焼結体を熱間等方加圧加工して、平均面積が4μm以下のC粒子を微細に母材金属に均一に分散させてなるスパッタリングターゲットが提案されている(特許文献4)。
さらに、偏平状あるいは板状のFePt系合金粉末と、平均粒子径15μmの偏平状あるいは板状のC粉末(薄片化黒鉛粉末)とを乳鉢で混合し、一軸方向加圧のホットプレスを実施することにより得られる、C相が特定の方向に揃って分散したスパッタリングターゲットが提案されている(特許文献5)。
特開2012−214874号公報 特許第5965539号公報 WO2017/154741 A1 特許第5290468号公報 特許第5457615号公報
解決しようとする課題
C粒子の過粉砕を抑制するために粗大なC粒子を弱混合する方法や、微細なC粒子の脱離によるパーティクル発生を抑制するために熱間等方等圧加工を施す方法、偏平状の合金粉末及びC粉末の混合物を一軸方向加圧する方法などが提案されている。しかし、従来の方法では、C粒子の凝集を解砕することができず、ターゲット内部にC粒子の凝集部が存在し、これがパーティクル発生の起点となっていた。本発明は、C粒子の凝集を抑制し、パーティクル発生を低減するスパッタリングターゲットを提供することを目的とする。
本発明者らは鋭意研究の結果、強混合で粉砕された1μm未満のC粒子がパーティクルに影響することを突き止め、従来の弱混合と同等の弱混合でありながら、従来の弱混合よりも均一に混合することができる混合方法で長時間混合することにより、1μm未満のC粒子の生成を抑制し、かつC粒子の凝集を解砕して、C粒子の凝集部の生成を抑制し、パーティクル発生を従前よりも抑制することができるスパッタリングターゲットを完成させた。
本発明の具体的態様は以下のとおりである。
[1]Fe及びCoから選択される1種以上と、Ptと、Cと、を含むC含有スパッタリングターゲットであって、当該スパッタリングターゲットの溶解残渣の粒度分布におけるD90(90累積%径)が20.0μm以下であり、粒径1.0μm未満が40累積%以下であることを特徴とするC含有スパッタリングターゲット。
[2]前記D90は5.0μm以上20.0μm以下であることを特徴とする、前記[1]に記載のC含有スパッタリングターゲット。
[3]さらに、前記スパッタリングターゲットの溶解残渣の粒度分布におけるD50(50累積%径)が2.0μm以上7.0μm以下であることを特徴とする、前記[1]又は[2]に記載のC含有スパッタリングターゲット。
[4]さらに、前記スパッタリングターゲットの溶解残渣の粒度分布におけるD10(10累積%径)が0.5μm以上2.0μm以下であることを特徴とする、前記[1]〜[3]のいずれか1に記載のC含有スパッタリングターゲット。
[5]Ptが5mol%以上55mol%以下、Cが10mol%以上60mol%以下、残部はFe及びCoから選択される1種以上並びに不可避不純物であることを特徴とする、前記[1]〜[4]のいずれか1に記載のC含有スパッタリングターゲット。
[6]さらに、総量として0mol%よりも多く20mol%以下のAg、Au、B、Cr、Cu、Ge、Ir、Ni、Pd、Rh、Ruから選択される1種以上を含むことを特徴とする、前記[5]に記載のC含有スパッタリングターゲット。
[7]さらに、総量として0mol%よりも多く20mol%以下の非磁性材(ただし、Cを除く)を含むことを特徴とする、前記[5]又は[6]に記載のC含有スパッタリングターゲット。
[8]前記非磁性材は、Si、Ti又はTaの酸化物から選択される酸化物、B、Ti又はTaの窒化物から選択される1種以上であることを特徴とする、前記[7]に記載のC含有スパッタリングターゲット。
[9]垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動機構を有する混合機で、金属粉末及び合金粉末から選択される少なくとも1種と、C粉末とを混合して混合物を調製し、当該混合物を焼結することを特徴とする、前記[1]〜[8]のいずれか1に記載のC含有スパッタリングターゲットの製造方法。
[10]前記金属粉末及び合金粉末から選択される少なくとも1種とC粉末との混合は、10rpm以上50rpm以下の回転数で20時間以上行うことを特徴とする、前記[9]に記載のC含有スパッタリングターゲットの製造方法。
本発明のFe及びCoから選択される1種以上と、Ptと、Cと、を含むC含有スパッタリングターゲットは、溶解残渣の粒度分布におけるD90(90累積%径)が20.0μm以下であり、粒径1.0μm未満が40累積%以下であるため、極微細な粒子が少なく、かつ微細な粒子の凝集を解砕して凝集物の発生が抑制されるため、パーティクル発生が少ない。本発明のC含有スパッタリングターゲットは、磁気記録媒体の製造に好適に用いることができる。
本発明のC含有スパッタリングターゲットの製造方法は、従来のボールミル、ポットミル、媒体撹拌ミルなどの混合方法に比較して弱い混合を長時間行うことにより、混合時のC粒子の過粉砕を抑制するとともに、C粒子の均一微細な混合を達成することができ、成膜時のパーティクル発生を低減することができる。
実施例1で得たスパッタリングターゲットの溶解残渣の粒度分布測定結果を示すグラフである。 実施例1で得たスパッタリングターゲットの溶解残渣の走査型電子顕微鏡(SEM)写真(1000倍)である。 実施例1で得たスパッタリングターゲットの溶解残渣の走査型電子顕微鏡(SEM)写真(5000倍)である。 比較例2で得たスパッタリングターゲットの溶解残渣の粒度分布測定結果を示すグラフである。 比較例2で得たスパッタリングターゲットの溶解残渣の走査型電子顕微鏡(SEM)写真(1000倍)である。 比較例2で得たスパッタリングターゲットの溶解残渣の走査型電子顕微鏡(SEM)写真(5000倍)である。 比較例3で得たスパッタリングターゲットの溶解残渣の粒度分布測定結果を示すグラフである。 比較例3で得たスパッタリングターゲットの溶解残渣の走査型電子顕微鏡(SEM)写真(1000倍)である。 比較例3で得たスパッタリングターゲットの溶解残渣の走査型電子顕微鏡(SEM)写真(5000倍)である。
実施形態
本発明のC含有スパッタリングターゲットは、Fe又はCoと、Ptと、Cと、を含むC含有スパッタリングターゲットであって、当該スパッタリングターゲットの溶解残渣の粒度分布におけるD90(90累積%径)が20.0μm以下であり、粒径1.0μm未満が40累積%以下であることを特徴とする。
D90は5.0μm以上20.0μm以下であることが好ましい。
また、前記スパッタリングターゲットの溶解残渣の粒度分布におけるD50(50累積%径)が2.0μm以上7.0μm以下であることが好ましい。
さらに、前記スパッタリングターゲットの溶解残渣の粒度分布におけるD10(10累積%径)が0.5μm以上2.0μm以下であることが好ましい。
本発明において「スパッタリングターゲットの溶解残渣」とは、スパッタリングターゲットの成分のうち金属類を除く固形成分であり、王水(濃塩酸(特級)と濃硝酸(特級)の3:1混合液)、スパッタリングターゲットがAgを含む場合は硝酸と王水、スパッタリングターゲットがCrを含む場合は塩酸と王水に溶解させて得られる残渣を意味する。残渣は、主としてC(炭素)であるが、スパッタリングターゲットが酸化物又は窒化物を含む場合には酸化物又は窒化物も残渣に含まれる。これらの溶解残渣は、スパッタリングの際のパーティクル発生原因となる非磁性材の粒子である。
本発明において、「スパッタリングターゲットの溶解残渣」の粒度分布は、以下の方法で測定される。
スパッタリングターゲットの粉砕粉末を目開き500μmと106μmの2段の篩にかけて106μm以上500μm未満の粉末を採取する。採取した粉末を200℃のホットプレート上で加熱した王水中に1時間浸漬して残渣含有溶液を得る操作を3回繰り返す。得られた残渣含有溶液を5Aのろ紙でろ過し、ろ紙上の残渣を純水で洗い流し、再度5Aのろ紙でろ過し、ろ紙を80℃のホットプレート上に広げて乾燥させる。得られた残渣粉末0.15gを秤量し、純水30ml、界面活性剤(中性洗剤)0.15gを100mlのビーカーに入れて、200μA〜300μAで5分間、超音波ホモジナイザーにかけて、分散させる。得られた試料溶液を粒度分析計で測定する。
スパッタリングターゲットが金属成分としてAg(銀)を含む場合には、Agは王水に溶解しないため、最初に粉末を硝酸に浸漬させてAgを溶解させて得られる残渣を王水に浸漬させる。同様に、スパッタリングターゲットが金属成分としてCr(クロム)を含む場合には、Crは王水に溶解しないため、最初に粉末を塩酸に浸漬させてCrを溶解させて得られる残渣を王水に浸漬させる。
本発明のC含有スパッタリングターゲットは、Ptが5mol%以上55mol%以下、好ましくは10mol%以上50mol%以下、Cが10mol%以上60mol%以下、好ましくは15mol%以55mol%以下、残部はFe及びCoから選択される1種以上並びに不可避不純物である。以下、本発明のC含有スパッタリングターゲットを便宜上「(Fe/Co)−Pt−C系ターゲット」と略し、合金成分を「(Fe/Co)−Pt系合金」と略することもある。「(Fe/Co)」とは、Fe及びCoから選択される少なくとも1種、すなわちFe、Co、又はFeCo合金を意味する。Cは上記範囲内であれば、スパッタリングした膜中で粒界材として良好に機能し、(Fe/Co)−Pt系合金粒子を孤立させることができるため、(Fe/Co)−Pt系合金の磁気特性を良好に維持することができる。
本発明のC含有スパッタリングターゲットは、金属成分として、さらに、総量として0mol%よりも多く20mol%以下、好ましくは0mol%よりも多く15mol%以下のAg、Au、B、Cr、Cu、Ge、Ir、Ni、Pd、Rh、Ruから選択される1種以上を含むことができる。上記範囲内であれば、(Fe/Co)−Pt系合金の磁気特性を良好に維持することができる。
また、本発明のC含有スパッタリングターゲットは、総量として0mol%よりも多く20mol%以下、好ましくは0mol%よりも多く10mol%以下の非磁性材(ただし、Cを除く)を含むことができる。非磁性材としては、Si、Ti又はTaの酸化物から選択される酸化物、B、Ti又はTaの窒化物から選択される1種以上を好ましく挙げることができる。酸化物としては、SiO、SiO、Si、TiO、TiO、Ti、Taが好ましく、SiO、TiO、Taがより好ましい。窒化物としては、BN、TiN、TaN、TaNが好ましく、BN、TiN、TaNがより好ましい。非磁性材は、Cと共にスパッタリングした膜中で粒界材として良好に機能し、(Fe/Co)−Pt系合金粒子を孤立させることができるため、(Fe/Co)−Pt系合金の磁気特性を良好に維持することができる。
本発明のC含有スパッタリングターゲットは、垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動機構を有する混合機で金属粉末及びC粉末を混合して混合物を調製し、当該混合物を焼結することを特徴とする製造方法により製造することができる。垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動とは、混合機の天地及び左右を逆転させる運動であり、シェイキング機構とも言う。具体的にはシェイキングミキサーを好適に用いることができる。垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動機構を有する混合機による金属粉末及びC粉末の混合は、10rpm以上50rpm以下、好ましくは20rpm以上40rpm以下で混合容器を垂直方向及び水平方向に回転させる混合を、好ましくは20時間以上、より好ましくは24時間以上、さらに好ましくは48時間以上、好ましくは96時間以下、より好ましくは72時間以下の長時間かけて行う。上記範囲内の緩やかな条件での長時間の混合を行うことにより、C粒子(存在する場合には酸化物粒子及びBN粒子)が1μm未満の微細粒子にまで過粉砕されることなく粉砕され、かつ粉砕された微細粒子が凝集して形成される凝集物が解砕され、均質な粒度分布を有する混合粉末を得ることができる。より均質な粒度分布を有する混合粉末とするために、目開き300μmの篩で分級し、通過した粉末を用いることが好ましい。得られた混合粉末を、600℃以上1000℃以下、好ましくは700℃以上900℃以下の焼結温度、30MPa以上200MPa以下、好ましくは50MPa以上100MPa以下の焼結圧力にて焼結することにより、(Fe/Co)−Pt−C系ターゲットを得ることができる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
各実施例及び比較例におけるスパッタリングターゲットの溶解残渣の粒度分布の測定方法、相対密度及びパーティクル評価方法は以下のとおりである。
[溶解残渣の粒度分布]
スパッタリングターゲットを約4mm角に切断した後、粉砕機(大阪ケミカル(株)製ワンダーブレンダー)で30秒間粉砕する。粉砕した粉末(100g)を、受皿の上にセットした目開き106μmと500μmの篩を用いて1分間篩振とう機で振とうさせて分級し、500μmの篩を通過し、106μmの篩上に残った粉末(30g)を採取する。採取した粉末を、200℃のホットプレート上で加熱した王水(100ml:関東化学(株)製の特級塩酸:製品番号18078-00と特級硝酸(比重1.38):製品番号28163-00とを3:1で混合した)に、反応が停止するまで1時間浸漬する。その後、溶液中の残渣を新しい王水中に浸漬し、同様の操作を3回繰り返す。得られた残渣含有溶液をNo.5Aのろ紙(孔径7μm)でろ過し、ろ紙上の残渣を純水でビーカー中に洗い流し、再度No.5Aのろ紙でろ過する。ろ紙を80℃のホットプレート上に広げて乾燥する。得られた残渣から粉末0.15gを秤量し、水30ml、界面活性剤(第一石鹸(株)製台所用中性洗剤ファーストフレッシュ(商品名))0.15gを100mlのビーカーに入れて、超音波ホモジナイザー((株)日本精機製作所製US−150T)でV−LEVELが200μA〜300μAとなるように調整して5分間分散させる。得られた試料溶液を粒度分析計(MicrotracBEL(株)製MT−3300EXII)を用いて下記表1に示す条件で測定する。分析精度を高めるため、2回測定した時の10累積%径(D10)、50累積%径(D50)、90累積%径(D90)が、0μm以上10μm未満の場合には±0.1μm、10μm以上40μm未満の場合には±0.2μm、40μm以上の場合には±1μmの誤差範囲内に入っていることを確認し、範囲から外れる場合には再測定する。粒度分析計のデータ解析画面に表示される「Size%」で「1μmpass」(1μmの篩を通過する粒子の累積%値)を「1μm未満の累積%」とする。
Figure 0006878349
[相対密度]
置換液として純水を用いて、アルキメデス法で測定する。テストピースの質量を測定し、テストピースを置換液に浮遊させた状態で完全に沈め、浮力(=テストピースの体積)を測定して、テストピースの質量(g)をテストピースの体積(cm)で除して実測密度(g/cm)を求める。焼結体の組成に基づいて計算した理論密度との比率(実測密度/理論密度)が相対密度である。
[パーティクル評価]
直径161mm、厚さ4mmのCu製バッキングプレートにインジウムで接合したスパッタリングターゲット(直径153mm、厚さ2mm)をマグネトロンスパッタリング装置に取り付け、アルゴンガス圧1Pa、出力500Wで2時間放電後に、アルゴンガス圧1Pa、出力500Wで2秒間ガラス基板上に成膜し、パーティクルカウンターでパーティクル数をカウントした。
[実施例1]
(Fe−50Pt)−40C(mol%)[30Fe−30Pt−40C]となるように、Fe粉(平均粒径7μm)146.44g、Pt粉(平均粒径1μm)511.56g、C粉末(平均粒径20μm)41.99gをジルコニアボール2kgと一緒にステンレス製容器に入れて、垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動機構を有するシェイキングミキサーを使用して32rpmで48時間混合した。混合後、目開き300μmの篩で分級し、通過した粉末を焼結圧力66MPa、焼結温度900℃、保持時間1時間の条件で焼結した。得られた焼結体を直径153mm、厚さ2mmに加工し、スパッタリングターゲットを得て、パーティクル評価を行い、次いで当該スパッタリングターゲットからサンプルを切り出して、相対密度及び溶解残渣の粒度分布測定を行った。結果を表2に示す。図1に溶解残渣の粒度分布測定結果、図2及び3に溶解残渣の走査型電子顕微鏡(SEM)写真(1000倍及び5000倍)を示す。
[実施例2]
垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動機構を有するシェイキングミキサーを使用する混合時間を24時間に変更した以外は実施例1と同様にして、スパッタリングターゲットを得て、パーティクル評価、相対密度及び溶解残渣の粒度分布測定を行った。結果を表2に示す。
[実施例3]
原材料としてのC粉末を平均粒径10μmに変更した以外は実施例1と同様にして、スパッタリングターゲットを得て、パーティクル評価、相対密度及び溶解残渣の粒度分布測定を行った。結果を表2に示す。
[実施例4]
(Fe−45Pt−10Ag)−40C(mol%)[27Fe−27Pt−6Ag−40C]となるように、Fe粉(平均粒径7μm)129.74g、Pt粉(平均粒径1μm)453.22g、Ag粉(平均粒径10μm)55.69g、C粉末(平均粒径20μm)41.34gをジルコニアボール2kgと一緒にステンレス製容器に入れて、垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動機構を有するシェイキングミキサーを使用して32rpmで48時間混合した。混合後、目開き300μmの篩で分級し、通過した粉末を焼結圧力66MPa、焼結温度900℃、保持時間1時間の条件で焼結した。得られた焼結体を直径153mm、厚さ2mmに加工し、スパッタリングターゲットを得て、パーティクル評価、相対密度及び溶解残渣の粒度分布測定を行った。結果を表2に示す。
[実施例5]
(Fe−52Pt)−30C−6SiO(mol%)[30.72Fe−33.28Pt−30C−6SiO]となるように、Fe粉(平均粒径7μm)122.97g、Pt粉(平均粒径1μm)465.36g、C粉末(平均粒径20μm)25.83g、SiO粉末(平均粒径0.6μm)25.84gをジルコニアボール2kgと一緒にステンレス製容器に入れて、垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動機構を有するシェイキングミキサーを使用して32rpmで48時間混合した。混合後、目開き300μmの篩で分級し、通過した粉末を焼結圧力66MPa、焼結温度900℃、保持時間1時間の条件で焼結した。得られた焼結体を直径153mm、厚さ2mmに加工し、スパッタリングターゲットを得て、パーティクル評価、相対密度及び溶解残渣の粒度分布測定を行った。結果を表2に示す。
[実施例6]
(Fe−45Pt)−30C−5BN(mol%)[35.75Fe−29.25Pt−30C−5BN]となるように、Fe粉(平均粒径7μm)163.39g、Pt粉(平均粒径1μm)466.97g、C粉末(平均粒径20μm)29.49g、BN粉末(平均粒径10μm)10.16gをジルコニアボール2kgと一緒にステンレス製容器に入れて、垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動機構を有するシェイキングミキサーを使用して32rpmで48時間混合した。混合後、目開き300μmの篩で分級し、通過した粉末を焼結圧力66MPa、焼結温度900℃、保持時間1時間の条件で焼結した。得られた焼結体を直径153mm、厚さ2mmに加工し、スパッタリングターゲットを得て、パーティクル評価、相対密度及び溶解残渣の粒度分布測定 を行った。結果を表2に示す。
[実施例7]
(Co−5Cr−23Pt)−40C(mol%)[43.2Co−3Cr−13.8Pt−40C]となるように、Co粉(平均粒径3μm)247.03g、Pt粉(平均粒径1μm)261.22g、Cr粉(平均粒径20μm)15.14g、C粉末(平均粒径20μm)46.62gをジルコニアボール2kgと一緒にステンレス製容器に入れて、垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動機構を有するシェイキングミキサーを使用して32rpmで48時間混合した。混合後、目開き300μmの篩で分級し、通過した粉末を焼結圧力66MPa、焼結温度900℃、保持時間1時間の条件で焼結した。得られた焼結体を直径153mm、厚さ2mmに加工し、スパッタリングターゲットを得て、パーティクル評価、相対密度及び溶解残渣の粒度分布測定を行った。結果を表2に示す。
[実施例8]
(Co−12Cr−18Pt)−20C(mol%)[56Co−9.6Cr−14.4Pt−20C]となるように、Co粉(平均粒径3μm)308.40g、Pt粉(平均粒径1μm)262.51g、Cr粉(平均粒径20μm)46.65g、C粉末(平均粒径20μm)22.45gをジルコニアボール2kgと一緒にステンレス製容器に入れて、垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動機構を有するシェイキングミキサーを使用して32rpmで48時間混合した。混合後、目開き300μmの篩で分級し、通過した粉末を焼結圧力66MPa、焼結温度900℃、保持時間1時間の条件で焼結した。得られた焼結体を直径153mm、厚さ2mmに加工し、スパッタリングターゲットを得て、パーティクル評価、相対密度及び溶解残渣の粒度分布測定を行った。結果を表2に示す。
[実施例9]
(Fe−30Co−30Pt)−50C(mol%)[20Fe−15Co−15Pt−50C]となるように、Fe粉(平均粒径7μm)122.41g、Co粉(平均粒径3μm)96.89g、Pt粉(平均粒径1μm)320.71g、C粉末(平均粒径20μm)65.82gをジルコニアボール2kgと一緒にステンレス製容器に入れて、垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動機構を有するシェイキングミキサーを使用して32rpmで48時間混合した。混合後、目開き300μmの篩で分級し、通過した粉末を焼結圧力66MPa、焼結温度900℃、保持時間1時間の条件で焼結した。得られた焼結体を直径153mm、厚さ2mmに加工し、スパッタリングターゲットを得て、パーティクル評価、相対密度及び溶解残渣の粒度分布測定 を行った。結果を表2に示す。
[比較例1]
垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動機構を有するシェイキングミキサーを使用する混合時間を15分に変更した以外は実施例1と同様にして、スパッタリングターゲットを得て、パーティクル評価、相対密度及び溶解残渣の粒度分布測定を行った。結果を表2に示す。
[比較例2]
垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動機構を有するシェイキングミキサーの代わりにジルコニアボール4kgを用いる媒体撹拌ミルを使用し、混合条件を300rpm、3時間に変更し、焼結温度を1150℃に変更した以外は実施例1と同様にして、スパッタリングターゲットを得て、パーティクル評価、相対密度及び溶解残渣の粒度分布測定を行った。結果を表2に示す。図4に溶解残渣の粒度分布測定結果、図5及び6に溶解残渣の走査型電子顕微鏡(SEM)写真(1000倍及び5000倍)を示す。
[比較例3]
媒体撹拌ミルを使用する混合条件を462rpm、12時間の強混合に変更し、焼結温度を1300℃に変更した以外は比較例2と同様にして、スパッタリングターゲットを得て、パーティクル評価、相対密度及び溶解残渣の粒度分布測定を行った。結果を表2に示す。図7に溶解残渣の粒度分布測定結果、図8及び9に溶解残渣の走査型電子顕微鏡(SEM)写真(1000倍及び5000倍)を示す。
Figure 0006878349
[溶解残渣の粒度分布]
図2、3、5、6、8及び9はSEM写真であり、黒い部分は溶解残渣をSEM観察用治具に付着させるために用いた両面テープ、白い部分は残渣粒子の鋭角な部分、灰色の部分は残渣粒子である。実施例1〜8はD90が5μm超過15μm未満、D50が2μm超過6μm未満、D10が0.6μm超過2μm未満、1μm未満の粒子が23累積%未満であり、図1から正規分布に近い均質な分布状態であることがわかる。図2及び3から、微細すぎる粒子や凝集しすぎている粒子がなく、ほぼ均一な粒径であることが確認できる。一方、混合時間が短い比較例1はD90が約50μm、D50が約20μm、D10が約5μm、1μm未満が0累積%と大寸法側に粒径分布が偏っている。比較例1よりは混合条件が強い比較例2はD90が約21μm、D50が約8μm、D10が約2.5μm、1μmが1.6累積%とやや幅広の分布状態である。図5及び6から、大小様々な粒子が存在しており、粉砕の程度が不均一であることがわかる。強混合条件である比較例3はD90が約3.6μm、D50が約1.3μm、D10が約0.3μm、1μm未満が約43累積%と微細すぎる粒子が多く、図7から分布状態が双峰形態であり、図8及び9から、微細すぎる粒子と、微細な粒子の凝集物が混在していることがわかる。微細粒子及び微細粒子の凝集物が存在する比較例3が最もパーティクル発生数が多く、1μm未満の微細粒子及び凝集物がパーティクル発生に大きく影響することが確認できた。
原材料粉末の混合時間を変えた実施例1と実施例2を対比すると、混合時間が長いほど溶解残渣の粒径は小さくなる傾向がある。一方、比較例2と3の対比により媒体撹拌ミルで混合時間が長くなると微細になりすぎて、再凝集していることがわかる。本発明の製造方法で用いる混合条件が、微細化しすぎず、再凝集を抑制していることが確認できた。
原材料のC粉末の粒径を変えた実施例1と実施例3を対比すると、C粉末の粒径が小さい実施例2の粒度分布が実施例1よりも若干小寸法側に移動しているが、大きな影響とはいえない。
[パーティクル数]
比較例1〜3は100個以上であるのに対して、実施例1〜8のスパッタリングターゲットのパーティクル数は23個以下と非常に少なくなっており、パーティクル発生を抑制できていることが確認できた。
[相対密度]
同じ組成である実施例1〜3及び比較例1〜3を対比すると、実施例1〜3の相対密度は95.5%及び96.8%であり、比較例1の97.1%よりは低いが、比較例2の94.9%よりは高く、スパッタリングターゲットに求められる相対密度95%以上は達成されるといえる。

Claims (8)

  1. Fe及びCoから選択される1種以上と、Ptと、Cと、を含むC含有スパッタリングターゲットであって、当該スパッタリングターゲットの溶解残渣の粒度分布におけるD90(90累積%径)が20.0μm以下であり、D10(10累積%径)が0.5μm以上2.0μm以下であり、粒径1.0μm未満が40累積%以下であることを特徴とするC含有スパッタリングターゲット。
  2. 前記D90は5.0μm以上20.0μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のC含有スパッタリングターゲット。
  3. さらに、前記スパッタリングターゲットの溶解残渣の粒度分布におけるD50(50累積%径)が2.0μm以上7.0μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のC含有スパッタリングターゲット。
  4. Ptが5mol%以上55mol%以下、Cが10mol%以上60mol%以下、残部はFe及びCoから選択される1種以上並びに不可避不純物であることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1に記載のC含有スパッタリングターゲット。
  5. さらに、総量として0mol%より多く20mol%以下のAg、Au、B、Cr、Cu、Ge、Ir、Ni、Pd、Rh、Ruから選択される1種以上を含むことを特徴とする、請求項に記載のC含有スパッタリングターゲット。
  6. さらに、総量として0mol%より多く20mol%以下の非磁性材(ただし、Cを除く)を含むことを特徴とする、請求項4又は5に記載のC含有スパッタリングターゲット。
  7. 前記非磁性材は、Si、Ti又はTaの酸化物から選択される酸化物、B、Ti又はTaの窒化物から選択される1種以上であることを特徴とする、請求項に記載のC含有スパッタリングターゲット。
  8. 垂直方向及び水平方向に回転する3次元運動機構を有する混合機で、金属粉末及び合金粉末から選択される少なくとも1種と、C粉末とを、10rpm以上50rpm以下の回転数で20時間以上混合して混合物を調製し、当該混合物を焼結することを特徴とする、請求項1〜のいずれか1に記載のC含有スパッタリングターゲットの製造方法。
JP2018086305A 2018-04-27 2018-04-27 C含有スパッタリングターゲット及びその製造方法 Active JP6878349B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018086305A JP6878349B2 (ja) 2018-04-27 2018-04-27 C含有スパッタリングターゲット及びその製造方法
SG11202009074UA SG11202009074UA (en) 2018-04-27 2019-04-22 C-containing sputtering target and method for producing same
PCT/JP2019/016922 WO2019208463A1 (ja) 2018-04-27 2019-04-22 C含有スパッタリングターゲット及びその製造方法
US17/044,687 US20210040602A1 (en) 2018-04-27 2019-04-22 C-containing sputtering target and method for producing same
CN201980027092.3A CN112004957A (zh) 2018-04-27 2019-04-22 含c溅射靶及其制造方法
TW108114468A TWI691605B (zh) 2018-04-27 2019-04-25 含碳濺鍍靶及其製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018086305A JP6878349B2 (ja) 2018-04-27 2018-04-27 C含有スパッタリングターゲット及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019189923A JP2019189923A (ja) 2019-10-31
JP6878349B2 true JP6878349B2 (ja) 2021-05-26

Family

ID=68295119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018086305A Active JP6878349B2 (ja) 2018-04-27 2018-04-27 C含有スパッタリングターゲット及びその製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210040602A1 (ja)
JP (1) JP6878349B2 (ja)
CN (1) CN112004957A (ja)
SG (1) SG11202009074UA (ja)
TW (1) TWI691605B (ja)
WO (1) WO2019208463A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7462511B2 (ja) * 2020-08-12 2024-04-05 田中貴金属工業株式会社 Fe-Pt-BN系スパッタリングターゲット及びその製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000282229A (ja) * 1999-03-29 2000-10-10 Hitachi Metals Ltd CoPt系スパッタリングターゲットおよびその製造方法ならびにこれを用いた磁気記録膜およびCoPt系磁気記録媒体
JP2011175725A (ja) * 2010-01-26 2011-09-08 Mitsubishi Materials Corp 磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP5590322B2 (ja) * 2010-11-12 2014-09-17 三菱マテリアル株式会社 磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP6037206B2 (ja) * 2011-07-05 2016-12-07 三菱マテリアル株式会社 磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP2014034730A (ja) * 2012-08-10 2014-02-24 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 焼結体およびスパッタリングターゲット
CN105026610B (zh) * 2013-03-01 2017-10-24 田中贵金属工业株式会社 FePt‑C系溅射靶及其制造方法
JP6366095B2 (ja) * 2014-07-29 2018-08-01 株式会社フルヤ金属 磁気記録媒体用スパッタリングターゲット
CN114959599A (zh) * 2014-09-26 2022-08-30 捷客斯金属株式会社 磁记录膜形成用溅射靶及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112004957A (zh) 2020-11-27
SG11202009074UA (en) 2020-11-27
WO2019208463A1 (ja) 2019-10-31
US20210040602A1 (en) 2021-02-11
TW201945551A (zh) 2019-12-01
JP2019189923A (ja) 2019-10-31
TWI691605B (zh) 2020-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI379915B (ja)
TWI494453B (zh) Ferromagnetic material sputtering target
TW201125993A (en) Sputtering target comprising oxide phase dispersed in co or co alloy phase, magnetic material thin film comprising co or co alloy phase and oxide phase, and magnetic recording medium produced using the magnetic material thin film
CN104169458B (zh) 分散有C颗粒的Fe‑Pt‑Ag‑C基溅射靶及其制造方法
CN104081458A (zh) Co-Cr-Pt 系溅射靶及其制造方法
JP6881643B2 (ja) 磁気記録媒体用スパッタリングターゲット及び磁性薄膜
JP6878349B2 (ja) C含有スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP6955254B2 (ja) 高濃度に異質核粒子を含有した鋳造用結晶粒微細化剤およびその製造方法
WO2020261702A1 (ja) Fe-Pt-BN系スパッタリングターゲット及びその製造方法
TWI540220B (zh) Target for magnetron sputtering and its manufacturing method
JP7057692B2 (ja) スパッタリングターゲット用Fe-Pt-酸化物-BN系焼結体
CN108026631A (zh) 磁性体薄膜形成用溅射靶
TWI825922B (zh) 含有硬質氮化物之濺鍍靶及製造含有硬質氮化物之濺鍍靶之方法
TWI774507B (zh) Fe-Pt-BN系濺鍍靶及其製造方法
CN108699677A (zh) 磁记录介质用溅射靶以及磁性薄膜
JPS6267102A (ja) 焼結青銅合金粉の製造方法
TWI821572B (zh) Fe-Pt-BN系濺鍍靶及其製造方法
TW202405197A (zh) Co-Cr-Pt-氧化物系濺鍍靶
JP2018193598A (ja) スパッタリングターゲット
JP2011042561A (ja) 酸化ガリウム粉末の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201211

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20201211

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20201222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210311

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210401

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210428

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6878349

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250