JPH0925566A - スパッタリング用ターゲットの製造方法 - Google Patents

スパッタリング用ターゲットの製造方法

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JPH0925566A
JPH0925566A JP19575695A JP19575695A JPH0925566A JP H0925566 A JPH0925566 A JP H0925566A JP 19575695 A JP19575695 A JP 19575695A JP 19575695 A JP19575695 A JP 19575695A JP H0925566 A JPH0925566 A JP H0925566A
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JP
Japan
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alloy
gas
produced
magnetic
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JP19575695A
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Norio Yokoyama
紀夫 横山
Eiichi Shimizu
栄一 清水
Hidemasa Tamura
英雅 田村
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マグネトロンスパッタ法で用いた場合にター
ゲット表面に大きな漏れ磁束を得ることができるよう
な、結晶粒径が微細で組成偏析がなく、透磁率の低い磁
性合金ターゲットを製造する。 【解決手段】 ガスアトマイズ法によって合金粉末を作
製し、この合金粉末を成型することで合金ターゲットを
製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスパッタリング用タ
ーゲットの製造方法に関し、特に、磁性合金ターゲット
の製造に用いて好適なスパッタリング用ターゲットの製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えばコンピュータ等の記憶媒体として
は、アルミニウム等の硬質材料よりなる基板上に記録磁
性層を形成してなる磁気ディスク(ハードディスク)が
使用されている。
【0003】この磁気ディスクとしては、磁性粉末と結
合剤を有機溶媒とともに分散混練してなる磁性塗料を基
板上に塗布,乾燥することで記録磁性層が形成される塗
布型の磁気ディスクや、Co−Pt系合金等の金属磁性
材料を真空薄膜形成手段によって基板上に直接被着形成
することで記録磁性層が形成される金属薄膜型の磁気デ
ィスクが知られている。
【0004】このうち金属薄膜型の磁気ディスクは、記
録磁性層を非常に薄い厚さで形成することができ、ま
た、記録磁性層中にバインダーが含まれていないことか
ら高い磁束密度が得られ、信号品質にも優れている。こ
のため、特に、高密度記録用の磁気ディスクとして期待
されている。
【0005】このような金属薄膜型の磁気ディスクで
は、磁性層を形成するための真空薄膜形成手段として
は、マグネトロンスパッタリング法が多く用いられるよ
うになっている。
【0006】ここで、基本的なスパッタリング法とは、
プラズマ雰囲気下でイオン化したAr等のスパッタガス
を、ターゲット表面に衝突させ、その衝突によってスパ
ッタ蒸発したターゲット粒子を基板上に堆積させ、薄膜
を形成する方法である。
【0007】マグネトロンスパッタリング法は、このよ
うなスパッタリングにおいてターゲットの裏面にマグネ
ットを配置し、ターゲット表面に直交磁界を発生させる
ことで、プラズマをターゲット付近に拘束し、ターゲッ
ト付近においてスパッタガスのイオンが多数生成される
ようにしたものである。このマグネトロンスパッタリン
グ法では、ターゲットに対してスパッタガスのイオンが
高い効率で衝突するため、高速成膜が可能である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、磁気ディス
クの記録磁性層をスパッタリング法によって成膜する場
合には、Co−Pt系合金等の金属磁性材料をターゲッ
トとして用いることになる。
【0009】ところが、マグネトロンスパッタリング法
では、磁性材料をターゲットとして用いる場合に、その
ターゲットの透磁率が余り高いと、マグネットからの磁
束の一部がターゲットによって拾われてしまう。その結
果、磁界によって十分にプラズマを拘束できなくなり、
高速成膜化が十分になされない。このため、ターゲット
はできるだけ低い透磁率となるような組織構造で作製さ
れていることが必要である。しかしながら、たとえばC
o−Pt系合金等の磁性合金ターゲットの場合、これま
での方法で作製されたものは、透磁率が十分に低くなっ
ているとは言えないのが実情である。以下に、このCo
−Pt系合金ターゲットの製造方法を説明する。
【0010】すなわち、Co−Pt系合金ターゲットを
作製するには、Co、Ptを所望のターゲット組成に合
わせた比率で秤量、混合し、真空下で熔融する。次い
で、この熔融材料を鋳造し、さらに鍛造、圧延すること
で結晶粒を制御する。そして、得られた金属棒(ビレッ
ト)を熱処理することでターゲットは作製される。
【0011】しかし、このようにして作製されるCo−
Pt系合金ターゲットは、まず結晶粒が微細とは言え
ず、また結晶粒径や組成も不均一であり、透磁率が高い
値になっている。このため、マグネトロンスパッタリン
グ法に適用すると、このターゲットによって磁界の形成
が妨げられ、期待する程のスパッタ速度が得られない。
【0012】また、Co−Pt系合金ターゲットには、
記録磁性層のノイズレベルの低減等の目的から、Cr、
Ta等を添加して多元素化することが検討されている。
【0013】しかし、上述の作製方法では、扱う元素の
種類が増えると、鋳造、圧延に際してビレットにクラッ
クや割れ等が発生するようになる。このようなトラブル
の発生には、主に鋳造に際する冷却条件が影響している
ものと考えられるが、この冷却条件を最適に制御するの
は非常に難しく、多元素ターゲットの作製は困難であ
る。
【0014】そこで、本発明はこのような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、結晶粒が微細で且つ組成
の均一な合金ターゲットが製造できるスパッタリング用
ターゲットの製造方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明者等が鋭意検討を重ねた結果、熔融材料の
冷却を鋳造過程で行うのではなく、ガスアトマイズ法で
の粉末化過程を行うようにすることで、結晶粒が微細で
且つ組成の均一な合金ターゲットが製造できるとの知見
を得るに至った。
【0016】本発明のスパッタリング用ターゲットの製
造方法は、このような知見に基づいて完成されたもので
あって、ガスアトマイズ法によって合金粉末を作製し、
この合金粉末を成型することで合金ターゲットを製造す
る。
【0017】ガスアトマイズ法によって合金粉末を作製
すると、ガスアトマイズ法で形成された各々の粒子は全
体に均等に急冷されるので、出発組成と同一組成を有
し、組成偏析がなく、さらには微細構造を有した球状の
合金粉末が得られる。
【0018】このような合金粉末を成形すると、合金粉
末の各々が出発組成と同一組成を有し、また組成偏析が
ないので、これを反映して結晶粒径が微細であり組成偏
析のないターゲットが得られる。
【0019】したがって、たとえばCo、Pt等を出発
原料として用いた場合では、透磁率が全体に亘って均一
に低い磁性合金ターゲットが製造される。このような磁
性合金ターゲットは、マグネトロンスパッタ法で用いた
場合に、ターゲット表面に大きな漏れ磁束を得ることが
でき、特性の良好な磁性薄膜が速いスパッタ速度で成膜
されることになる。
【0020】また、それに加えて、この方法では、多種
類の元素を用いた場合でもビレットにクラックや割れ等
が生じることがないので、ターゲット組成が比較的自由
に選択できるといったメリットもある。
【0021】なお、このような製造方法は、特にCo−
Pt系合金,Co−Cr系合金及びこれら合金に酸化物
が添加された混合物のような磁性合金ターゲットの製造
に好適である。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施
例は、Co−Pt−Cr合金ターゲットを製造する場合
の例である。
【0023】本実施例では、Co−Pt−Cr合金ター
ゲットを製造するために、先ず、ガスアトマイズ法によ
ってCo−Pt−Crの合金粉末を生成する。
【0024】このCo−Pt−Crの合金粉末を生成す
るためのガスアトマイズ装置を図1に示す。
【0025】このガスアトマイズ装置は、高周波誘導加
熱等の手段によって材料を熔融する真空溶解炉1、熔融
材料を細かい霧状に噴射させることで粉末化する造粒室
2、粉末材料を貯留しておくサイクロン3及びコンテナ
4が、この順に連結されて構成されている。
【0026】このガスアトマイズ装置によって、Co−
Pt−Crの合金粉末を生成するには、まず、所望のタ
ーゲット組成に合わせた比率でCo,Pt,Crをそれ
ぞれ秤量し、混合する。そして、この混合物を真空溶解
炉1にて熔融させる。熔融材料は、真空溶解炉1の直下
に設けられたノズル5を通じて、連続的に造粒室2に噴
射されるとともに、ノズル5近傍に設けられたガス導入
口6からの噴射ガスによって細かい霧状となる。そし
て、落下していく過程で急冷され、球状粒子7となる。
この球状粒子7は、さらにサイクロン3に導かれ、サイ
クロン3からコンテナ4に落下して貯留される。
【0027】ここで、このようなガスアトマイズ法で
は、霧状となされた熔融材料が、この状態で急冷される
ことで、球状粒子として粉末化する。
【0028】この球状粒子の結晶の構造を図2に示す。
このように球状粒子には、鋳造過程で急冷されることで
発生する樹状結晶と類似した結晶構造が観察される。し
かし、この球状粒子での結晶は、鋳造過程で急冷される
ことで発生する樹状結晶と異なり、成長方向が粒子の外
部よりはむしろ中心方向に向かっている。これはガスア
トマイズ法によって造粒される球状粒子は外部から優先
的に冷却されるのではなく、全体が均等に冷却されるこ
とを示唆している。このことが起因して、ガスアトマイ
ズ法では、各々の球状粒子が出発組成と同一組成を有
し、組成偏析を生じることなく生成されることになる。
【0029】なお、生成される球状粒子の粒径及び粒径
分布は、熔融材料の温度及び熔融材料のノズル5からの
流量、ノズル径、噴射ガスの流量等によって制御され
る。ここで、噴射ガスとしては、Ar等の不活性ガスが
用いられる。
【0030】このようにして得られたCo−Pt−Cr
の合金粉末は、この後、分級されて最適な粒度分布とな
され、成形工程に供される。この合金粉末の粒度分布
は、ターゲットの特性を決定付けるところの、グレンサ
イズとその分布さらに透磁率に強く影響するので、所望
の特性に併せて分級条件を設定するのが望ましい。
【0031】合金粉末の成形を行うには、まず、図3に
示すように、真空脱気雰囲気下で、軟鋼等よりなる円筒
缶8に当該合金粉末を投入し、キャニングする。なお、
このキャニングを真空脱気雰囲気下で行うのは、合金の
酸化を防止するためである。そして、キャニングされた
円筒状の金属棒(ビレッド)を、所定の温度で加熱保持
し、大型プレス機を用いて熱間押し出し成形あるいはア
ップセット成形等を行った後、鍛造する。
【0032】押し出し成形では、図4(a)に示すよう
に、ビレット9を、ダイス孔12が設けられた押し出し
成形用コンテナ10内に挿入し、図4(b)に示すよう
にこのビレット9の背後を押棒11で加圧することによ
って、ビレット9をダイス孔12から押し出す。そし
て、図4(c)及び図4(d)に示すように、この押し
出されたビレット9を工具13を用いて圧縮する(鍛
造)。
【0033】また、アップセット成形では、図5(a)
に示すように、ビレット14をダイズ孔が設けられてい
ないアップセット成形用コンテナ15内に挿入し、図5
(b)に示すようにこのビレット14の背後を押棒16
で加圧する。そして、図5(c)及び図5(d)に示す
ように、さらにビレット14を押棒16を用いて加圧す
ることで鍛造する。
【0034】そして、得られた成形体を、ターゲット形
状に合わせて切断し、機械加工、ボンディングプロセス
を経ることでターゲットは完成する。
【0035】このようにガスアトマイズ法で造粒された
合金粉末を用いて作製されたターゲットは、結晶粒径が
微細で組成偏析がなく、透磁率が全体に亘って10未満
と、均一に低い値になっている。したがって、マグネト
ロンスパッタ法で用いた場合では、ターゲット表面に大
きな漏れ磁束を得ることができ、特性の良好なCo−P
t−Crの合金薄膜が速いスパッタ速度で成膜されるこ
とになる。
【0036】以上、本実施例では、Co−Pt−Cr合
金ターゲットを製造する場合を例にして説明したが、製
造されるターゲットの組成はこれに限らない。たとえば
Co−Pt−Cr−Ta合金のように、本実施例で用い
たよりもさらに多種類の元素を用いた場合でも、ビレッ
トにクラックや割れ等を生じることなくターゲットが製
造できる。したがって、ターゲット組成を比較的自由に
選択することが可能である。
【0037】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では、ガスアトマイズ法によって合金粉末を作製し、
この合金粉末を成型することでターゲットを製造するの
で、結晶粒径が微細で組成偏析のないターゲットが製造
できる。
【0038】したがって、たとえばCo、Pt等を出発
原料として用いた場合では、透磁率が全体に亘って均一
に低い金属磁性体ターゲットを製造することが可能であ
る。このような合金磁性体ターゲットは、マグネトロン
スパッタ法で用いた場合にターゲット表面に大きな漏れ
磁束を得ることができ、特性の良好な磁性薄膜が速いス
パッタ速度で成膜できる。このため、たとえばマグネト
ロンスパッタ法で記録磁性層が成膜される磁気ディスク
のメディア特性や製造効率の向上に大いに貢献できる。
【0039】また、それに加えて、この方法では、多種
類の元素を用いた場合でもビレットにクラックや割れ等
が生じることがないので、ターゲット組成が比較的自由
に選択できるといったメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガスアトマイズ装置の一構成例を示す模式図で
ある。
【図2】ガスアトマイズ法で作製される合金粉末の結晶
の構造を示す写真である。
【図3】合金粉末のキャニング工程を示す模式図であ
る。
【図4】ビレットの押し出し成形工程を示すものであ
り、(a)はビレットの挿入工程を示す模式図、(b)
はビレットの押し出し工程を示す模式図、(c)は鍛造
準備工程を示す模式図、(d)は鍛造工程を示す模式図
である。
【図5】ビレットのアップセット成形工程を示すもので
あり、(a)はビレットの挿入工程を示す模式図、
(b)はビレットの圧縮工程を示す模式図、(c)は鍛
造準備工程を示す模式図、(d)は鍛造工程を示す模式
図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスアトマイズ法によって合金粉末を作
    製し、この合金粉末を成型することで合金ターゲットを
    製造するスパッタリング用ターゲットの製造方法。
  2. 【請求項2】 製造される合金ターゲットが、Co−P
    t系合金,Co−Cr系合金及びこれら合金に酸化物が
    添加された混合物であることを特徴とする請求項1記載
    のスパッタリング用ターゲットの製造方法。
JP19575695A 1995-07-10 1995-07-10 スパッタリング用ターゲットの製造方法 Withdrawn JPH0925566A (ja)

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