JP7246232B2

JP7246232B2 - スパッタリングターゲット部材、スパッタリングターゲット、スパッタリングターゲット部材の製造方法、及びスパッタ膜の製造方法

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Publication number: JP7246232B2
Application number: JP2019069342A
Authority: JP
Inventors: 彰下宿; 敦佐藤
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2023-03-27
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: WO2020202649A1; JP2020164959A

Description

本発明は、スパッタリングターゲット部材、スパッタリングターゲット、スパッタリングターゲット部材の製造方法、及びスパッタ膜の製造方法に関する。

近年、ハードディスクドライブ等の磁気記録は高容量化が進んでおり、更なる高容量化の技術として熱アシスト磁気記録媒体（ＨＡＭＲ（ＨＥＡＴＡＳＳＩＳＴＥＤＭＡＧＮＥＴＩＣＲＥＣＯＲＤＩＮＧ））の開発が進んでいる。ＨＡＭＲでは、ＦｅＰｔ層からなる磁気記録層の下地材としてＭｇＯが使用される。ＭｇＯは絶縁体物質であるために、スパッタリング時にはＲＦスパッタリングが使用されることとなる。

しかしながら、ＲＦスパッタリングでは成膜速度が遅いために生産性が悪いという問題がある。例えば、特許文献１には、導電性物質であるＴｉＯやＴｉＮを含有させ成膜速度の速いＤＣ（直流）スパッタリングを可能とするために、ＴｉＯを２５～９０ｍｏｌ％含有し、残部がＭｇＯ及び不可避的不純物からなり、ＴｉＯ相とＭｇＯ相の２相が存在し、該ＭｇＯ相の最長径が５０μｍ以上となる領域が１ｍｍ²当たり１０個以下であることを特徴とするＭｇＯ－ＴｉＯ焼結体スパッタリングターゲットが提案されている。

特許第５９２５９０７号

しかしながら、特許文献１に記載のスパッタリングターゲットは、ＭｇＯ－ＴｉＯで構成されているので、その比抵抗が高い傾向にある。そのため、特許文献１のような公知技術であるスパッタリングターゲットにおいては安定したスパッタ放電を維持することについて未だ改善の余地があると考えられる。

そこで、本発明の一実施形態においては、低い比抵抗であって、安定したスパッタ放電を維持することに適した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。

すなわち、本発明は一側面において、Ｍｇ、Ｔｉ及びＯの合計を１００ａｔ％とした場合に、各元素が１０≦Ｍｇ≦４７ａｔ％、５≦Ｔｉ≦５０ａｔ％、３７≦Ｏ≦５１ａｔ％を満たし、ＭｇＯとＴｉ酸化物を含有するスパッタリングターゲット部材であって、スパッタ面をＸ線回折法により分析することにより得たＸ線回折プロファイルが、Ｔｉ₂Ｏ相を由来とする回折ピークを有する。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材の一実施形態においては、前記スパッタ面をＸ線回折法により分析することにより得たＸ線回折プロファイルにおいて、Ｔｉ₂Ｏ以外のＴｉ酸化物それぞれのメイン回折ピークの積分強度Ａに対する、Ｔｉ₂Ｏの（１０１）面の回折ピークの積分強度Ｂの比Ｂ／Ａが１．５以上である。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材の一実施形態においては、前記Ｔｉ₂Ｏ以外のＴｉ酸化物は、ＴｉＯ、Ｔｉ₂Ｏ₃、ルチル型ＴｉＯ₂、及びアナターゼ型ＴｉＯ₂のいずれかである。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材の一実施形態においては、ＭｇＯが７０ｍｏｌ％未満である場合には、比抵抗が０．５ｍΩ・ｃｍ以下である。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材の一実施形態においては、ＭｇＯが７０～８８ｍｏｌ％である場合には、比抵抗が１．２ｍΩ・ｃｍ以下である。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材の一実施形態においては、ＭｇＯが８８ｍｏｌ％を超える場合には、比抵抗が３０ｍΩ・ｃｍ以下である。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材の一実施形態においては、相対密度が９０％以上である。

また、本発明は別の側面において、上記いずれかのスパッタリングターゲット部材と基材とを備える、スパッタリングターゲットである。

本発明に係るスパッタリングターゲットの一実施形態においては、前記スパッタリングターゲット部材及び前記基材は、一体成型品である。

また、本発明は別の側面において、上記いずれかのスパッタリングターゲット部材の製造方法であって、ＭｇＯ粉とＴｉ₂Ｏ粉を含む混合粉を、加圧保持温度１２００～１５００℃の範囲でホットプレスする焼結工程を含む、スパッタリングターゲット部材の製造方法である。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法の一実施形態においては、前記加圧保持温度が１２５０～１３００℃である。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法の一実施形態においては、前記混合粉は、前記ＭｇＯ粉が５～８６ｍｏｌ％、前記Ｔｉ₂Ｏ粉が１４～９５ｍｏｌ％で含有される。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法の一実施形態においては、前記焼結工程においては、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気で実施する。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法の一実施形態においては、前記焼結工程においては、ゲージ圧で圧力が１５ＭＰａ以上である。

また、本発明は別の側面において、上記いずれかのスパッタリングターゲット部材を用いて成膜する工程を含む、スパッタ膜の製造方法である。

本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲット部材においては、低い比抵抗であって、安定したスパッタ放電を維持することに適している。

実施例２及び比較例１で得られたスパッタリングターゲット部材のＸ線回折（ＸＲＤ）の分析結果を示すチャートである。実施例２で得らえたスパッタリングターゲット部材のスパッタ面に対して水平断面の組織画像である。比較例１で得らえたスパッタリングターゲット部材のスパッタ面に対して水平断面の組織画像である。実施例１～５におけるＴｉ₂Ｏ粉の含有量とスパッタリングターゲット部材の比抵抗との関係を示すグラフである。

以下、本発明は各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。なお、本明細書において、例えば「１０～９０ｍｏｌ％」は、１０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下を意味する。

［１．スパッタリングターゲット部材］
本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、Ｍｇ、Ｔｉ及びＯの合計を１００ａｔ％とした場合に、各元素が１０≦Ｍｇ≦４７ａｔ％、５≦Ｔｉ≦５０ａｔ％、３７≦Ｏ≦５１ａｔ％を満たし、ＭｇＯとＴｉ酸化物を含有する。
Ｍｇ含有量は、下地材としての特性という観点から、下限側としては、１０ａｔ％以上であり、１３ａｔ％以上であることが好ましく、２０ａｔ％以上であることがより好ましい。また、Ｍｇ含有量は、下地材としての特性という観点から、上限側としては、４７ａｔ％以下であり、４５ａｔ％以下であることが好ましく、４０ａｔ％以下であることがより好ましい。
Ｔｉ含有量は、下地材としての特性という観点から、下限側としては、５ａｔ％以上であり、７ａｔ％以上であることが好ましく、１０ａｔ％以上であることがより好ましい。また、Ｔｉ含有量は、下地材としての特性という観点から、上限側としては、５０ａｔ％以下であり、４５ａｔ％以下であることが好ましく、４０ａｔ％以下であることがより好ましい。
Ｏ含有量は、下地材としての特性という観点から、下限側としては、３７ａｔ％以上であり、４０ａｔ％以上であることが好ましく、４５ａｔ％以上であることがより好ましい。また、Ｏ含有量は、下地材としての特性という観点から、上限側としては、５１ａｔ％以下であり、５０ａｔ％以下であることが好ましく、４８ａｔ％以下であることがより好ましい。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、上記ＭｇＯ：Ｔｉ酸化物は、下地材としての特性という観点から、ＭｇとＴｉのモル比として２０：８０であることが好ましく、５０：５０であることがより好ましく、８０：２０であることが更に好ましい。更に、Ｔｉ酸化物はＴｉ₂Ｏを主成分とし、Ｔｉ酸化物中のＴｉ₂Ｏ含有量は、比抵抗を小さくするという観点から、５ｍｏｌ％以上であることが好ましく、１０ｍｏｌ％以上であることがより好ましく、３０ｍｏｌ％以上であることが更に好ましい。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、元素としてはＭｇ、Ｔｉ、Ｏ、及び不可避的不純物を含有する。更に、本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、Ｇｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ及びＺｎよりなる群から選択される一種又は二種以上の添加元素を、合計で５ａｔ％以下含有してもよい。なお、下限値については特に規定されず、０ａｔ％以上であってもよい。また、本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、これらの元素は不可避的不純物として含まれてもよい。不可避的不純物としての含有量は、１０００質量ｐｐｍ以下、好ましくは５００質量ｐｐｍ以下（全ての不可避的不純物元素の合計量）である。下限値については特に規定されず、０質量ｐｐｍ以上であってもよい。

（Ｘ線回折）
本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、安定したスパッタ放電を維持するという観点から、スパッタ面をＸ線回折法により分析することにより得たＸ線回折プロファイルが、Ｔｉ₂Ｏ相とＭｇＯ相とを由来とする回折ピークを有する。Ｔｉ₂Ｏは、ＩＣＤＤ（登録商標）（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｅｎｔｅｒｆｏｒＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＤａｔａ国際回折データセンター）カードＮｏ．００－０１１－０２１８に帰属される。ＭｇＯは、ＩＣＤＤカードＮｏ．０１－０７１－３６３１に帰属される。一実施形態においては、Ｔｉ酸化物としてＴｉ₂Ｏを有することにより、当該スパッタリングターゲット部材が有する比抵抗が低いものとなるので、スパッタ時の放電を安定させることができる。すなわち、一実施形態においては、スパッタ面をＸ線回折法により分析した場合に、Ｔｉ酸化物としては、Ｔｉ₂Ｏを由来とする回折ピークの積分強度が他のＴｉ酸化物であるＴｉＯ、Ｔｉ₂Ｏ₃、ルチル型ＴｉＯ₂、又はアナターゼ型ＴｉＯ₂を由来とする回折ピークの積分強度よりも高い。なお、ＴｉＯは、ＩＣＤＤカードＮｏ．００－００８－０１１７に帰属される。また、Ｔｉ₂Ｏ₃は、ＩＣＤＤカードＮｏ．０１－０７１－１０４５に帰属される。また、ルチル型ＴｉＯ₂は、ＩＣＤＤカードＮｏ．０１－０７１－０６５０に帰属される。また、アナターゼ型ＴｉＯ₂は、ＩＣＤＤカードＮｏ．００－０２１－１２７２に帰属される。また、Ｔｉは、ＩＣＤＤカードＮｏ．０１－０８８－２３２１に帰属される。

ＸＲＤ測定は以下の手順で行う。測定対象となるスパッタリングターゲット部材のスパッタ面を、ＪＩＳＲ６０１０：２０００に準拠した砥粒の平均粒径＃４００の研磨紙で研磨したものを測定サンプルとした。その測定サンプルについて、Ｘ線回折法を用いて、下記の測定条件によりＸ線回折チャートを得る。なお、解析ソフトウェアはＰＤＸＬを使用した。ＰＤＸＬにおいては、ソフト内で固溶などに起因するピークのシフトを自動で計算し、ＩＣＤＤカードのピークを移動し、同定しやすくする機能があってもよい。また、後述する積分強度については、解析ソフトウェアにより自動的に算出される。
＜測定条件＞
ＸＲＤ回折装置の一例：ＳｍａｒｔＬａｂ（株式会社リガク製）
管球の種類：Ｃｕ
Ｘ線の種類：ＣｕＫα₁
管電圧：４０ｋＶ
管電流：３０ｍＡ
測定範囲：２θ＝１０°～９０°
スキャン軸：２θ／θ
スキャン速度：１０°／ｍｉｎ
ステップ幅：０．０１°
解析ソフトウェア：ＰＤＸＬ（ＳｍａｒｔＬａｂに付属）

本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、スパッタ面をＸ線回折法により分析することにより得たＸ線回折プロファイルにおいて、Ｔｉ₂Ｏ以外のＴｉ酸化物それぞれのメイン回折ピークの積分強度Ａに対する、Ｔｉ₂Ｏの（１０１）面の回折ピークの積分強度Ｂの比Ｂ／Ａが、当該スパッタリングターゲット部材の導電性を確保するという観点から、１．５以上であることが好ましく、２．０以上であることがより好ましく、３．０以上であることが更に好ましい。なお、上記比Ｂ／Ａは、ＴｉＯ₂以外のＴｉ酸化物が存在しない場合には無限（∞）となり、典型的には１００以下である。また、本明細書においては、メイン回折ピークの積分強度はＸ線回折プロファイルにおいてミラー指数（ｈｋｌ）の回折ピークの積分強度の中で、最も高い回折ピークの積分強度を意味する。
上記Ｔｉ₂Ｏ以外のＴｉ酸化物は、酸化物の安定性という観点から、ＴｉＯ、Ｔｉ₂Ｏ₃、ルチル型ＴｉＯ₂、及びアナターゼ型ＴｉＯ₂のいずれかであることが好ましい。
また、ＸＲＤにより得られるＸ線回折スペクトルにおいて、ＴｉＯの（２００）面の回折ピークは２θが４２．９～４３．９°の範囲で検出されるピークであり、Ｔｉ₂Ｏ₃の（１１０）面の回折ピークは２θが３４．３～３５．３°の範囲で検出されるピークであり、ルチル型ＴｉＯ₂の（１１０）面の回折ピークは２θが２６．９～２７．９°の範囲で検出されるピークであり、アナターゼ型ＴｉＯ₂の（１０１）面の回折ピークは２θが２４．８～２５．８°の範囲で検出されるピークであり、またＴｉ₂Ｏの（１０１）面の回折ピークは、２θが３９．３～４０．３°の範囲で検出されるピークである。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、スパッタ面をＸ線回折法により分析することにより得たＸ線回折プロファイルにおいて、ＴｉＯの（２００）面の回折ピークの積分強度Ａ１に対する、Ｔｉ₂Ｏの（１０１）面の回折ピークの積分強度Ｂの比Ｂ／Ａ１が、安定したスパッタ特性を実現するという観点から、１．５以上であることが好ましく、２．０以上であることがより好ましく、３．０以上であることが更に好ましい。なお、上記比Ｂ／Ａ１は、上限値として特に限定されないが、例えばＡ１が０である場合に無限（∞）となりうる。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、スパッタ面をＸ線回折法により分析することにより得たＸ線回折プロファイルにおいて、Ｔｉ₂Ｏ₃の（１１０）面の回折ピークの積分強度Ａ２に対する、Ｔｉ₂Ｏの（１０１）面の回折ピークの積分強度Ｂの比Ｂ／Ａ２が、安定したスパッタ特性を実現するという観点から、１．５以上であることが好ましく、２．０以上であることがより好ましく、３．０以上であることが更に好ましい。なお、上記比Ｂ／Ａ２は、上限値として特に限定されないが、例えばＡ２が０である場合に無限（∞）となりうる。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、スパッタ面をＸ線回折法により分析することにより得たＸ線回折プロファイルにおいて、ルチル型ＴｉＯ₂の（１１０）面の回折ピークの積分強度Ａ３に対する、Ｔｉ₂Ｏの（１０１）面の回折ピークの積分強度Ｂの比Ｂ／Ａ３が、安定したスパッタ特性を実現するという観点から、１．５以上であることが好ましく、２．０以上であることがより好ましく、３．０以上であることが更に好ましい。なお、上記比Ｂ／Ａ３は、上限値として特に限定されないが、例えばＡ３が０である場合に無限（∞）となりうる。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、スパッタ面をＸ線回折法により分析することにより得たＸ線回折プロファイルにおいて、アナターゼ型ＴｉＯ₂の（１０１）面の回折ピークの積分強度Ａ４に対する、Ｔｉ₂Ｏの（１０１）面の回折ピークの積分強度Ｂの比Ｂ／Ａ４が、安定したスパッタ特性を実現するという観点から、１．５以上であることが好ましく、２．０以上であることがより好ましく、３．０以上であることが更に好ましい。なお、上記比Ｂ／Ａ４は、上限値として特に限定されないが、例えばＡ４が０である場合に無限（∞）となりうる。

（比抵抗）
本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、当該スパッタリングターゲット部材中、Ｍｇ、Ｔｉ及びＯの合計を１００ａｔ％とした場合であって、Ｍｇが３０．４ａｔ％未満であるときには、比抵抗が０．５ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましく、０．４ｍΩ・ｃｍ以下であることがより好ましく、０．３５ｍΩ・ｃｍ以下であることが更に好ましい。なお、上記比抵抗は、下限値について特に規定されないが、典型的には０．０５ｍΩ・ｃｍ以上であり、より典型的には０．１ｍΩ・ｃｍ以上である。
また、本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、当該スパッタリングターゲット部材中、Ｍｇ、Ｔｉ及びＯの合計を１００ａｔ％とした場合であって、Ｍｇが３０．４ａｔ％～４１．５ａｔ％であるときには、比抵抗が１．２ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましく、１．０ｍΩ・ｃｍ以下であることがより好ましく、０．９ｍΩ・ｃｍ以下であることが更に好ましい。なお、上記比抵抗は、下限値について特に規定されないが、典型的には０．３５ｍΩ・ｃｍ以上であり、より典型的には０．４ｍΩ・ｃｍ以上である。
更に、本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、当該スパッタリングターゲット部材中、Ｍｇ、Ｔｉ及びＯの合計を１００ａｔ％とした場合であって、Ｍｇが４１．５ａｔ％を超えるときには、比抵抗が３０ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましく、２５ｍΩ・ｃｍ以下であることがより好ましく、２２ｍΩ・ｃｍ以下であることが更に好ましい。なお、上記比抵抗は、下限値について特に規定されないが、典型的には０．９ｍΩ・ｃｍ以上であり、より典型的には１ｍΩ・ｃｍ以上である。

本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、上記比抵抗の範囲内であることにより、ＤＣスパッタリングで実施しても、安定したスパッタ放電を維持することができる。そして、ＤＣスパッタリングが可能であることにより効率よく薄膜を生成することができる。本発明において、当該スパッタリングターゲット部材の比抵抗は抵抗率測定器を用いて四探針法により測定する。当該スパッタリングターゲット部材の表面には、焼結による変質層が存在するため、０．５ｍｍ研削し、ＪＩＳＲ６０１０：２０００に準拠した砥粒の平均粒径＃４００番の研磨紙で仕上げる。実施例においては、以下の装置で測定した。
抵抗率測定器：型式ＦＥＬＬ－ＴＣ－１００－ＳＢ－Σ５＋（エヌピーエス株式会社製）
測定治具：試料台ＲＧ－５

（相対密度）
本発明に係るスパッタリングターゲット部材は一実施形態において、相対密度が９０％以上であることが好ましく、９２％以上であることがより好ましく、９５％以上であることが更に好ましい。スパッタリングターゲット部材の相対密度は、スパッタ膜の品質と相関がある。スパッタリングターゲット部材が低密度であると、異常放電や空孔部からの発塵により、スパッタ膜にパーティクルを発生させるおそれがある。
なお、スパッタリングターゲット部材の相対密度の算出方法を以下に説明する。
本発明において「相対密度」は、相対密度＝（測定密度／計算密度）×１００（％）で表される。計算密度とは、焼結体の各構成元素において、酸素を除いた元素の酸化物の理論密度から算出される密度の値である。一実施形態において、Ｍｇ－Ｔｉ－Ｏ系のスパッタリングターゲットであれば、各構成元素であるマグネシウム、チタン、酸素のうち、酸素を除いたマグネシウム、チタンの酸化物として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と酸化チタン（Ｉ）（Ｔｉ₂Ｏ）と酸化チタン（ＩＩ）（ＴｉＯ）と酸化チタン（ＩＩＩ）（Ｔｉ₂Ｏ₃）とルチル型酸化チタン（ＴｉＯ₂）、アナターゼ型酸化チタン（ＴｉＯ₂）とを計算密度の算出に用いる。ここで、焼結体中のマグネシウムとチタンとの元素分析値（ａｔ％、又は質量％）から、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と酸化チタン（Ｉ）（Ｔｉ₂Ｏ）と酸化チタン（ＩＩ）（ＴｉＯ）と酸化チタン（ＩＩＩ）（Ｔｉ₂Ｏ₃）とルチル型酸化チタン（ＴｉＯ₂）、アナターゼ型酸化チタン（ＴｉＯ₂）との質量比に換算する。例えば、換算の結果、酸化マグネシウムが５０質量％、酸化チタン（Ｉ）が１０質量％、酸化チタン（ＩＩ）が１０質量％、酸化チタン（ＩＩＩ）が１０質量％、ルチル型酸化チタンが１０質量％、アナターゼ型酸化チタンが１０質量％である、Ｍｇ－Ｔｉ－Ｏターゲットの場合、計算密度は、（ＭｇＯの密度（ｇ／ｃｍ³）×５０＋Ｔｉ₂Ｏの密度（ｇ／ｃｍ³）×１０＋ＴｉＯの密度（ｇ／ｃｍ³）×１０＋Ｔｉ₂Ｏ₃の密度（ｇ／ｃｍ³）×１０＋ルチル型酸化チタンの密度（ｇ／ｃｍ³）×１０＋アナターゼ型酸化チタンの密度（ｇ／ｃｍ³）×１０）／１００（ｇ／ｃｍ³）として算出する。ＭｇＯの理論密度は３．６５ｇ／ｃｍ³、Ｔｉ₂Ｏの理論密度は５．０５ｇ／ｃｍ³、ＴｉＯの理論密度は５．８２ｇ／ｃｍ³、Ｔｉ₂Ｏ₃の理論密度は４．４９ｇ／ｃｍ³、ルチル型酸化チタンの理論密度は４．２６ｇ／ｃｍ³、アナターゼ型酸化チタンの理論密度は３．９０ｇ／ｃｍ³として計算する。一方、測定密度とは、重量を体積で割った値である。焼結体の場合は、アルキメデス法により体積を求めて算出する。

［２．スパッタリングターゲット部材の製造方法］
本発明に係るスパッタリングターゲット部材の製造方法は一実施形態において、混合工程と、焼結工程と、機械加工工程とを含む。以下、各工程を例示する。なお、先述したのと重複する内容については、割愛する。

（混合工程）
混合工程では、原料粉としてＭｇＯ粉及びＴｉ₂Ｏ粉を乳鉢等の公知の手法を用いて、粉砕を兼ねて混合する。得られた混合粉は、全体中にＭｇＯ粉が５～８６ｍｏｌ％、Ｔｉ₂Ｏ粉が１４～９５ｍｏｌ％で含有されることが好ましい。上記混合粉中のＭｇＯ粉は、下限側としては、５ｍｏｌ％以上が好ましく、１０ｍｏｌ％以上がより好ましく、２０ｍｏｌ％以上が更に好ましく、３０ｍｏｌ％以上が更により好ましい。また、上記混合粉中のＭｇＯ粉は、上限側としては、８６ｍｏｌ％以下が好ましく、８０ｍｏｌ％以下がより好ましく、７５ｍｏｌ％以下が更に好ましく、７０ｍｏｌ％以下が更により好ましい。一方、上記混合粉中のＴｉ₂Ｏ粉は、下限側としては、１４ｍｏｌ％以上が好ましく、２０ｍｏｌ％以上がより好ましく、２５ｍｏｌ％以上が更に好ましく、３０ｍｏｌ％以上が更により好ましい。また、上記混合粉中のＴｉ₂Ｏ粉は、上限側としては、９５ｍｏｌ％以下が好ましく、９０ｍｏｌ％以下がより好ましく、８０ｍｏｌ％以下が更に好ましく、７０ｍｏｌ％以下が更により好ましい。

Ｔｉ₂Ｏ粉の平均粒径は、焼結用の粉末に使用するという観点より、上限側としては１５０μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることが好ましく、９０μｍ以下であることが好ましい。なお、Ｔｉ₂Ｏ粉の平均粒径は、典型的に１０μｍ以上であり、より典型的に３０μｍ以上である。
また、ＭｇＯ粉の平均粒径は、焼結用の粉末に使用するという観点より、上限側としては９０μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることが好ましい。なお、ＭｇＯ粉の平均粒径は、典型的に５μｍ以上であり、より典型的に１０μｍ以上である。
本明細書において、平均粒径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における体積値基準での積算値５０％（Ｄ５０）での粒径を意味する。例えば、平均粒径については、ＨＯＲＩＢＡ社製の型式ＬＡ－９２０の粒度分布測定装置を使用する。

（焼結工程）
次に、混合粉をカーボン製の型に充填し、一軸方向加圧のホットプレスで成型・焼結する。このような一軸方向加圧のホットプレス時にＣ相が特定の方向に揃うことになる。焼結時の加圧保持温度は、焼結密度向上という観点から、１２００～１５００℃であり、１２５０～１３００℃であることが好ましい。また、ホットプレスにおいては、原料粉であるＴｉ₂Ｏ粉の酸化を抑制するという観点から、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気で実施することが好ましい。

また、ホットプレスにおいては、緻密な焼結体を作製するという観点から、ゲージ圧で圧力は１５ＭＰａ以上に設定することが好ましく、２０ＭＰａ以上に設定することがより好ましく、３０ＭＰａ以上に設定することが更に好ましい。なお、上記圧力は、典型的に７０ＭＰａ以下であり、より典型的に５０ＭＰａ以下である。更に、必要に応じて、ホットプレスから取り出した焼結体に熱間等方加圧加工を施すことができる。

（機械加工工程）
機械加工工程では、形成された焼結体を、平面研削盤、円筒研削盤、旋盤、切断機、マシニングセンタ等の機械加工機を用いて、所望の形状に機械加工して、スパッタリングターゲット部材を得る。

［３．スパッタリングターゲット］
本発明に係るスパッタリングターゲットは一実施形態において、先述したスパッタリングターゲット部材及び基材を備える。当該スパッタリングターゲット部材は、バッキングプレート又はバッキングチューブ等の基材と接合して使用する。スパッタリングターゲット部材と基材は公知の任意の方法で接合すればよいが、例えば低融点の半田、例えばインジウム半田、錫半田、錫合金半田等を用いることが可能である。基材の材料としても公知の任意の材料を使用すればよいが、例えば銅（例えば無酸素銅）、銅合金、アルミ合金、チタン、ステンレススチール等を使用することが可能である。

本発明に係るスパッタリングターゲットは一実施形態において、ユーザニーズという観点から、Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ型のスパッタリングターゲットであってもよい。なお、本明細書におけるＭｏｎｏｌｉｔｈｉｃ型としては、スパッタリングターゲット部材及び基材は、いわゆる一体成型品であることが示される。

［４．スパッタ膜の製造方法］
本発明に係るスパッタ膜の製造方法は一実施形態において、先述したスパッタリングターゲット部材を用いて成膜する工程を含む。本発明の一実施形態によれば、スパッタ時における放電性が安定しているので、例えばハードディスクメディアの成膜過程におけるスループット（処理能力）が向上する。

本発明を実施例、比較例に基づいて具体的に説明する。以下の実施例、比較例の記載は、あくまで本発明の技術的内容の理解を容易とするための具体例であり、本発明の技術的範囲はこれらの具体例によって制限されるものではない。なお、表１において、「∞」は、分母が０である場合を意味する。「Ａ１」は、ＴｉＯの（２００）面の回折ピークの積分強度を意味し、「Ａ２」は、Ｔｉ₂Ｏ₃の（１１０）面の回折ピークの積分強度を意味し、「Ａ３」は、ルチル型ＴｉＯ₂の（１１０）面の回折ピークの積分強度を意味し、「Ａ４」は、アナターゼ型ＴｉＯ₂の（１０１）面の回折ピークの積分強度を意味し、「Ｂ」は、Ｔｉ₂Ｏの（１０１）面の回折ピークの積分強度を意味する。

（実施例１～５）
実施例１では、原料粉末としてＭｇＯ粉（平均粒径：１０μｍ）と公知の方法により合成したＴｉ₂Ｏ粉（平均粒径：９０μｍ）とをそれぞれ用意した。なお、ＭｇＯ粉及びＴｉ₂Ｏ粉の平均粒径については、ＨＯＲＩＢＡ社製の型式ＬＡ－９２０の粒度分布測定装置を使用し、粉末をエタノールの溶媒中に分散させて湿式法にて測定した。

次に、ＭｇＯ粉及びＴｉ₂Ｏ粉をモル比で２：１となるように投入し、乳鉢で粉砕混合した。得られた混合粉をカーボンモールドに投入し、Ａｒ雰囲気中にて焼結保持温度１３００℃、圧力３０ＭＰａ（ゲージ圧）、４時間の条件で、ホットプレス焼結を実施した。その後、得られた焼結体を取り出した。そして、焼結体を旋盤加工により、スパッタリングターゲット部材を得た。

実施例２～５では、Ｔｉ₂Ｏ粉及びＭｇＯ粉を表１に示すモル比となるように投入したことに変更した点以外を実施例１と同様にしてスパッタリングターゲット部材を製造した。

各スパッタリングターゲット部材について、Ｘ線回折、組織、組成、比抵抗、相対密度をそれぞれ下記の方法により測定した。

＜Ｘ線回折法＞
各スパッタリングターゲット部材のスパッタ面を先述した方法により、Ｘ線回折法により測定した。なお、Ｂ／Ａ１、Ｂ／Ａ２、Ｂ／Ａ３、Ｂ／Ａ４を表１にそれぞれ示す。更に、図１は、実施例２で得られたスパッタリングターゲット部材のＸ線回折（ＸＲＤ）の分析結果を示す。

＜組織＞
実施例２で得られたスパッタリングターゲット部材の端部を切り出し、断面を研磨して、その組織をレーザー顕微鏡で観察した。そして、スパッタリングターゲット部材のスパッタ面の任意に選択した１箇所で、９６μｍ×７２μｍの視野サイズで組織画像を撮影した。その結果を図２に示す。なお、図２では、撮影した画像を画像処理ソフトで２値化し、「ｂｒｉｇｈｔ」をＴｉ₂Ｏ、「ｂｌａｃｋ」をＭｇＯとして示される。

＜組成＞
各スパッタリングターゲット部材についてＩＣＰ発光分光分析法（高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法）により行った。スパッタリングターゲット部材の一部を試料として酸で溶解し、超純水で希釈して測定試料とした。この溶液について各金属元素の分析を行った。

＜相対密度＞
各スパッタリングターゲット部材の実測密度をアルキメデス法で求め、相対密度＝実測密度／計算密度によって相対密度を求めた。なお、相対密度を表１に示す。

＜比抵抗＞
各スパッタリングターゲット部材の比抵抗を先述した方法により測定した。なお、比抵抗を表１に示す。

（比較例１）
比較例１では、原料粉末としてＴｉ₂Ｏ粉をＴｉＯ粉（平均粒径９０μｍ）に変更した点以外は、実施例１と同様にしてスパッタリングターゲット部材を製造した。なお、得られたスパッタリングターゲット部材について、Ｘ線回折、組織、組成、比抵抗、相対密度をそれぞれ測定した。その結果については、表２に示す。なお、図３では、撮影した画像を画像処理ソフトで２値化し、「ｂｒｉｇｈｔ」をＴｉＯ、「ｂｌａｃｋ」をＭｇＯとして示される。

（比較例２～５）
比較例２～５では、ＴｉＯ粉及びＭｇＯ粉を表１に示すモル比となるように投入したことに変更した点以外は、実施例１と同様にしてスパッタリングターゲット部材を製造した。なお、得られたスパッタリングターゲット部材について、Ｘ線回折、組成、比抵抗、相対密度をそれぞれ測定した。その結果については、表２に示す。

（比較例６）
比較例６では、原料粉末としてＴｉ₂Ｏ粉をＴｉ₂Ｏ₃粉（平均粒径９０μｍ）に変更した点以外は、実施例１と同様にしてスパッタリングターゲット部材を製造した。なお、得られたスパッタリングターゲット部材について、Ｘ線回折、組成、比抵抗、相対密度をそれぞれ測定した。その結果については、表２に示す。

（比較例７）
比較例７では、原料粉末としてＴｉ₂Ｏ粉をルチル型ＴｉＯ₂粉（平均粒径９０μｍ）に点以外は、実施例１と同様にしてスパッタリングターゲット部材を製造した。なお、得られたスパッタリングターゲット部材について、Ｘ線回折、組成、比抵抗、相対密度をそれぞれ測定した。その結果については、表２に示す。

（比較例８）
比較例８では、原料粉末としてＴｉ₂Ｏ粉をアナターゼ型ＴｉＯ₂粉（平均粒径９０μｍ）に変更した点以外は、実施例１と同様にしてスパッタリングターゲット部材を製造した。なお、得られたスパッタリングターゲット部材について、Ｘ線回折、組成、比抵抗、相対密度をそれぞれ測定した。その結果については、表２に示す。

（実施例による考察）
実施例１～５で得られたスパッタリングターゲット部材は、Ｔｉ₂Ｏを有したことにより、比抵抗が低減されていた。また、実施例１～５では、原料粉としてＴｉ₂Ｏ粉の投入量が多い場合に、当該スパッタリングターゲット部材の比抵抗が低減される傾向であった（図４参照。）。実施例５と実施例１～４を比較した結果によれば、Ｔｉ₂Ｏ粉を１４．２８ｍｏｌ％以上投入したことにより、スパッタリングターゲット部材の比抵抗の効果が更に改善されることを確認した。更に、図１では、実施例２で得られたスパッタリングターゲット部材は、Ｔｉ₂Ｏに由来する回折ピークが２θ＝４０°手前に観測されていたので、Ｔｉ酸化物としてＴｉ₂Ｏを有するといえる。なお、実施例１～５では、ＴｉＯ、Ｔｉ₂Ｏ₃、ルチル型ＴｉＯ₂、及びアナターゼ型ＴｉＯ₂それぞれのメイン回折ピークの積分強度に対する、Ｔｉ₂Ｏの（１０１）面の回折ピークの積分強度の比が１．５以上であった。これにより、実施例１～５で得られたスパッタリングターゲット部材は、Ｔｉ₂Ｏが主成分であることが分かった。

一方、比較例１～８で得られたスパッタリングターゲット部材は、いずれもＴｉ₂Ｏを有さなかったため、比抵抗が改善されていなかった。なお、図１では、比較例１で得られたスパッタリングターゲット部材は、Ｔｉ₂Ｏに由来する回折ピークが２θ＝４０°手前に観測されていなかったので、Ｔｉ酸化物としてＴｉ₂Ｏを有していないといえる。なお、比較例１～８では、ＴｉＯ、Ｔｉ₂Ｏ₃、ルチル型ＴｉＯ₂、及びアナターゼ型ＴｉＯ₂それぞれのメイン回折ピークの積分強度に対する、Ｔｉ₂Ｏの（１０１）面の回折ピークの積分強度の比が０であった。これにより、比較例１～８で得られたスパッタリングターゲット部材は、Ｔｉ₂Ｏが主成分ではないことが分かった。

以上より、実施例１～５で得られたスパッタリングターゲット部材は、Ｔｉ₂Ｏを含むことで比抵抗が小さいため、ＴｉＯ、Ｔｉ₂Ｏ₃、又はＴｉＯ₂を含む比較例１～８で得られたスパッタリングターゲット部材よりも安定したＤＣスパッタ放電が可能となると考えられる。そのため、実施例１～５で得られたスパッタリングターゲット部材を用いた場合には、高パワーでも容易にスパッタでき、結果として成膜スピードを上げることができる。したがって、例えばハードディスクメディアの成膜過程におけるスループット（処理能力）が向上する。

Claims

元素として、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｏ、及び不可避的不純物からなり、Ｍｇ、Ｔｉ及びＯの合計を１００ａｔ％とした場合に、各元素が１０≦Ｍｇ≦４７ａｔ％、５≦Ｔｉ≦５０ａｔ％、３７≦Ｏ≦５１ａｔ％を満たし、ＭｇＯとＴｉ酸化物を含有するスパッタリングターゲット部材であって、
スパッタ面をＸ線回折法により分析することにより得たＸ線回折プロファイルが、Ｔｉ₂Ｏ相を由来とする回折ピークを有し、
前記スパッタ面をＸ線回折法により分析することにより得たＸ線回折プロファイルにおいて、Ｔｉ ₂ Ｏ以外のＴｉ酸化物それぞれのメイン回折ピークの積分強度Ａに対する、Ｔｉ ₂ Ｏの（１０１）面の回折ピークの積分強度Ｂの比Ｂ／Ａが１．５以上である、スパッタリングターゲット部材。
前記Ｔｉ₂Ｏ以外のＴｉ酸化物は、ＴｉＯ、Ｔｉ₂Ｏ₃、ルチル型ＴｉＯ₂、及びアナターゼ型ＴｉＯ₂のいずれかである、請求項１に記載のスパッタリングターゲット部材。
Ｍｇ、Ｔｉ及びＯの合計を１００ａｔ％とした場合に、Ｍｇが３０．４ａｔ％未満であり、比抵抗が０．５ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１又は２に記載のスパッタリングターゲット部材。
Ｍｇ、Ｔｉ及びＯの合計を１００ａｔ％とした場合に、Ｍｇが３０．４ａｔ％～４１．５ａｔ％であり、比抵抗が１．２ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１又は２に記載のスパッタリングターゲット部材。
Ｍｇ、Ｔｉ及びＯの合計を１００ａｔ％とした場合に、Ｍｇが４１．５ａｔ％を超え、比抵抗が３０ｍΩ・ｃｍ以下である、請求項１又は２に記載のスパッタリングターゲット部材。
相対密度が９０％以上である、請求項１～５のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット部材。
請求項１～６のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット部材と基材とを備える、スパッタリングターゲット。
前記スパッタリングターゲット部材及び前記基材は、一体成型品である、請求項７に記載のスパッタリングターゲット。
請求項１～６のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法であって、
ＭｇＯ粉とＴｉ₂Ｏ粉を含む混合粉を、加圧保持温度１２００～１５００℃の範囲でホットプレスする焼結工程を含む、スパッタリングターゲット部材の製造方法。
前記加圧保持温度が１２５０～１３００℃である、請求項９に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
前記混合粉は、前記ＭｇＯ粉が５～８６ｍｏｌ％、前記Ｔｉ₂Ｏ粉が１４～９５ｍｏｌ％で含有される、請求項９又は１０に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
前記焼結工程においては、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気で実施する、請求項９～１１のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
前記焼結工程においては、ゲージ圧で圧力が１５ＭＰａ以上である、請求項９～１２のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
請求項１～６のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット部材を用いて成膜する工程を含む、スパッタ膜の製造方法。