JPH03115562A - スパッタリングターゲット材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、マグネトロンスパッタリング用として好適
な磁性膜形成用スパッタリングターゲット材の製造方法
に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 近年、エネルギー効率や生産性等の面での有利さが買わ
れて、薄膜形成手段としてマグネトロンスパッタリング
法が広（適用されるようになってきたが、このマグネト
ロンスパッタリング法は、ターゲットの裏側に配置した
磁石によってターゲット表面に漏洩磁界を発生させ、そ
の漏洩磁界によりプラズマをターゲット表面に高密度で
収束させスパッタリング速度の大幅な向上環を図ったも
のである。

ところが、このマグネトロンスパッタリング法には、タ
ーゲツト材として例えばＧｏ基合金のような強磁性体を
使用した場合、前記磁石から発生する磁束の殆んどが強
磁性体であるターゲットに吸収されて該ターゲット表面
に十分な漏洩磁界を生じなくなり、そのため漏洩磁界に
よるプラズマの収束作用が期待できずにスパッタリング
効率の悪化やターゲットの不均一消耗を招くとの問題が
指摘されていた。従って、強磁性体をターゲツト材とす
る場合には、ターゲットが磁気的に飽和する以上の強い
磁力の磁石を用い、ターゲット表面から飽和状態を超え
て磁束の漏洩が起きるようにする対策を必要としていた
。

しかし、この対策はターゲットの肉厚が薄い場合には有
効であるものの、使用するターゲットが厚くなると磁気
的に飽和し難くなるので十分な漏洩磁界の形成が期待で
きず、根本的な解決策となるものではなかった。

ところで、従来、ハードディスク等の磁気記録媒体をマ
グネトロンスパッタリング法によって製造する際に使用
されていた強磁性体ターゲット、例えばＣｏ基合金ター
ゲットとしては、真空溶解炉で溶製されたＣｏ基合金を
高温相であるｆｃｃ単相の領域から放冷（溶製したＣｏ
基合金を鋳造後そのまま放冷するか、或いはＣｏ基基合
金鋳塊鍛造・圧延等の熱間加工を施した後に放冷）して
変態させ、一部を低温和であるｈｃｐ相としたものが使
用されていたが、最近、上述した問題を解消すべく、熱
間加工、歪取り焼鈍を行ったＣｏ基合金に加工率１０〜
７０％の冷間加工を施すことから成るＣｏ基合金ターゲ
ツト材の製造方法が提案された（特開平１−１３２７５
７号）。

これは、ターゲツト材の最大透磁率（μ、）を小さくし
てターゲツト材中を磁束が通り難くし、ターゲツト材が
厚くなってもその表面からの磁束の漏洩が確保されるよ
うにしようとの考え方に基づいたものである。即ち、最
大透磁率（μ−は材料中の内部エネルギーを大きくすれ
ば低下するが、冷間加工を施すとターゲツト材中に内部
歪が導入されて内部欠陥の増大をもたらし、その最大透
磁率（μ−が低下する。そのため、冷間加工を施すこと
で最大透磁率（μ、）の小さいＣｏ基合金ターゲツト材
を得ようとしたのが前記提案であった。

しかしながら、本発明者等の検討によると、上記提案に
なる方法では確かに従来の熱間加工材等に比べて改善さ
れた漏洩磁界発生傾向を示すＣｏ基ターゲット材が得ら
れるものの、実際上の効果は未だ十分ではなり、該方法
では使用効率が最近の要望に十分応え得るだけのターゲ
７）材を得ることは困難であると結論せざるを得なかっ
た。

（課題を解決するための手段〉 このようなことから、本発明者等は、マグネトロンスパ
ッタリングに際し、肉厚を厚くしても実際上十分な漏洩
磁界が発生して高い使用効率が確保できる磁性膜形成用
の強磁性体ターゲツト材を安定して提供し得る手段を確
立すべく、様々な観点から研究を重ねた結果、次の（ａ
）乃至（０）に示すような新たな知見を得ることができ
た。即ち、（ａ）　　！相位化の大きいＣｏ基合金等の
強磁性体ターゲットの漏洩磁界を強くするにはその透磁
率の減少を図ることが欠かせないが、そのためにはター
ゲット内の残留歪を多くすることもさることながら、低
温相（Ｃｏ基合金の場合はｈｃｐ相）の量及び積層欠陥
を増加させることが極めて効果的である０例えば、Ｃｏ
基合金では、低温相たるｈｃｐ相は非常に大きい結晶磁
気異方性を有している一方で、高温相たるｆｃｃ相は磁
気異方性が小さい。

そのため、ｆｃｃ相の量が多いと合金材の透磁率が減少
することとなって、表面からの漏洩磁界が発生し易くな
る訳である。

伽）シかるに、Ｃｏ基合金等では高温和（ｆ　ｃ　ｃ）
状態から単に放冷しただけでは変態生成する低温相（ｈ
　ｃ　ｐ）の量が十分に多くはならず、透磁率の高い材
料になってしまう、この場合、冷間加工を施すと低温和
への変態が多少促進される上、前述したように内部歪の
増大も加わってｉ３磁率が成る程度低下するが、単なる
冷間加工では低温相に変態させる駆動力が小さく、十分
満足できる程に透磁率は減少しない。

（Ｃ）　　ところが、強磁性材料に極低温加工を施すと
十分な量の低温相が効果的に確保されるようになる上、
内部歪や積層欠陥も増加して著しい透磁率の低減が達成
される。従って、これをマグネトロンスパッタリングの
ターゲツト材とした場合には、ターゲット表面に大きな
漏洩磁界が発生することとなってターゲットの厚さを従
来のものよりも十分厚くすることができ、ターゲットの
使用寿命増大や使用効率の向上が図れることに加えて、
従来と同じ厚さのものを使用した場合には磁界発生装置
の小型化縮小や消費電力の著しい節約がもたらされる。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたものであり、
ｒＣｏ基合金等の磁性材料を一７８℃以下に冷却して断
面積減少率＝５％以上で極低温加工することにより、十
分な漏洩磁界が確保されて使用寿命、使用効率が著しく
改善された磁性膜形成用スパッタリングターゲット材を
工業的に安定して製造できるようにした点」に特徴を有
している。

なお、磁性材料としては、Ｃｏ基合金のほか磁性膜形成
用スパッタリングターゲット材として使用されている材
料の何れであっても良く、また極低温加工対象材は鋳造
のままの材料でも鍛造、熱間圧延その他の加工材であっ
ても差し支えない。そして、極低温加工が施されたター
ゲ７）材は、その後機械加工等で形状・寸法が整えられ
てターゲット製品とされる。

ここで、極低温加工の条件を「−７８℃以下で断面積減
少率：５％以上」と定めたのは、加工温度が一７８℃を
上回ったり断面積減少率が５％未満であるとｉｓｍ率を
十分に減少させることができず、所望の漏洩磁束密度の
確保が困難となるためである。

続いて、本発明の効果を実施例によって具体的に説明す
る。

〈実施例〉 常法通り真空誘導炉によってＣｏ−３０，Ｏａｔ、χＮ
ｉ−・７．５ａｔ、χＣｒ合金を溶製して鋳塊となし、
次にこれを熱間圧延して（熱間圧延後は徐冷）複数の板
材とした後、該板材に加工率１４％の冷間圧延、加工率
２４％の冷間圧延、−１９６℃での加工率１４％の極低
温圧延の何れかの加工を施し、機械加工仕上げを行って
６．２ｍｌ’ｉＪのスパッタリングターゲットを作成し
た。

この際、鋳造材及び熱間圧延材の各中間材、並びに加工
率１４％の冷間圧延材、加工率２４％の冷間圧延材及び
極低温圧延材からそれぞれ６．２酊厚の試験片を切り出
し、これらについて漏洩磁束密度を測定したところ、第
１表に示される結果が得られた。

なお、漏洩磁束密度Ｇ）の測定には、第１図で示したよ
うに、試験片（１１を５０００Ｇの５ＬＩｃｏ永久磁石
（２）、（２）の上にセットし、試験片面に平行な方向
の磁界の磁束密度の最大値をガウスメータで測定する方
法を採用した。

第 ！ 表 第１表に示される結果からも明らかなように、本発明法
によると鋳造材や熱間圧延材と比較して格段に優れた漏
洩磁束密度を示すターゲツト材が得られており、また、
単なる冷間加工材と比べても本発明材は同一断面減少率
の下では漏洩磁束密度が顕著に大きいことが分かる。

そして、単なる冷間加工材と本発明材とを比較した上記
結果は、本発明法の場合には、単なる冷間加工を施す方
法に比べて同程度の漏洩磁束密度確保効果を得るのに必
要な加工時の断面積減少率が著しく小さいので加工の際
に材料割れ等が起こりにり＜、結果として歩留りの向上
がもたらされることも示している。

（効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、十分な漏洩磁
界が確保されるまでに透磁率が減少され、優れた使用寿
命、使用効率が達成できる磁性膜形成用スパッタリング
ターゲット材を安定して製造することが可能となるなど
、産業上極めて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例で適用した漏洩磁束密度の測定方法の
説明図であり、第１図（ａｌは要部の正面図を、そして
第１図（ｂ）は要部の底面図を示している。 図面において、 １・・・試験片、　　　　　２・・・５ｓＣｏ永久磁永
久比願人日本鉱業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁性材料を−７８℃以下に冷却して断面積減少率：５％
   以上で極低温加工することを特徴とする、磁性膜形成用
   スパッタリングターゲット材の製造方法。