WO2012081668A1 - 強磁性材スパッタリングターゲット - Google Patents

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WO2012081668A1
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mol
target
sputtering target
phase
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荒川　篤俊
祐希 池田
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Jx日鉱日石金属株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • G11B5/851—Coating a support with a magnetic layer by sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/18—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates by cathode sputtering
    • H01F41/183—Sputtering targets therefor

Definitions

  • the present invention relates to a ferromagnetic sputtering target used for forming a magnetic thin film of a magnetic recording medium, particularly a magnetic recording layer of a hard disk adopting a perpendicular magnetic recording method, and has a large leakage flux when sputtering with a magnetron sputtering apparatus.
  • the present invention relates to a non-magnetic material particle-dispersed ferromagnetic sputtering target capable of obtaining a stable discharge.
  • a material based on Co, Fe, or Ni which is a ferromagnetic metal, is used as a magnetic thin film material for recording.
  • a Co—Cr-based or Co—Cr—Pt-based ferromagnetic alloy containing Co as a main component has been used for a recording layer of a hard disk employing an in-plane magnetic recording method.
  • a composite material composed of a Co—Cr—Pt ferromagnetic alloy containing Co as a main component and a non-magnetic inorganic material is often used for a recording layer of a hard disk employing a perpendicular magnetic recording method that has been put into practical use in recent years. ing.
  • a magnetic thin film of a magnetic recording medium such as a hard disk is often produced by sputtering a ferromagnetic material sputtering target containing the above material as a component because of high productivity.
  • a melting method or a powder metallurgy method can be considered as a method for producing such a ferromagnetic material sputtering target. Which method is used depends on the required characteristics, so it cannot be generally stated, but the sputtering target made of a ferromagnetic alloy and non-magnetic inorganic particles used for the recording layer of a perpendicular magnetic recording hard disk is Generally, it is produced by a powder metallurgy method. This is because the inorganic particles need to be uniformly dispersed in the alloy substrate, and thus it is difficult to produce by the melting method.
  • Patent Document 1 An alloy powder having an alloy phase produced by a rapid solidification method and a powder constituting the ceramic phase are mechanically alloyed, and the powder constituting the ceramic phase is uniformly dispersed in the alloy powder, and then molded by hot pressing and magnetically generated.
  • Patent Document 1 A method for obtaining a sputtering target for a recording medium has been proposed (Patent Document 1).
  • the target structure is dispersed in a state in which the substrate is bonded in a white shape (sperm sperm) and surrounding SiO 2 (ceramics) (FIG. 2 of Patent Document 1) or in a thin string shape. (FIG. 3 of patent document 1)
  • a state can be seen.
  • Other figures are unclear, but are assumed to be similar.
  • Such a structure has the problems described later and cannot be said to be a suitable sputtering target for a magnetic recording medium.
  • the spherical substance shown by FIG. 4 of patent document 1 is a mechanical alloying powder, and is not a structure
  • the ferromagnetic material sputtering target can be produced by mixing by the above method and molding and sintering the mixed powder by hot pressing.
  • Patent Document 2 a mixed powder obtained by mixing Co powder, Cr powder, TiO 2 powder and SiO 2 powder and Co spherical powder are mixed with a planetary motion mixer, and this mixed powder is molded by hot pressing and used for a magnetic recording medium.
  • Patent Document 2 A method for obtaining a sputtering target has been proposed (Patent Document 2).
  • the target structure has a spherical metal phase (B) in the phase (A) which is a metal substrate in which inorganic particles are uniformly dispersed (FIG. 1 of Patent Document 2).
  • a spherical metal phase (B) in the phase (A) which is a metal substrate in which inorganic particles are uniformly dispersed (FIG. 1 of Patent Document 2).
  • Such a structure cannot be said to be a suitable sputtering target for a magnetic recording medium because the leakage magnetic flux may not be sufficiently improved depending on the content of constituent elements such as Co and Cr.
  • Patent Document 3 Also proposed is a method of obtaining a sputtering target for forming a magnetic recording medium thin film by mixing Co—Cr binary alloy powder, Pt powder, and SiO 2 powder and hot-pressing the obtained mixed powder.
  • the target structure in this case is not shown in the figure, but a Pt phase, a SiO 2 phase and a Co—Cr binary alloy phase can be seen, and a diffusion layer can be observed around the Co—Cr binary alloy layer. It is described.
  • Such a structure is not a suitable sputtering target for magnetic recording media.
  • a magnetron sputtering apparatus equipped with a DC power source is widely used because of high productivity.
  • a substrate serving as a positive electrode and a target serving as a negative electrode are opposed to each other, and an electric field is generated by applying a high voltage between the substrate and the target in an inert gas atmosphere.
  • the inert gas is ionized and a plasma composed of electrons and cations is formed.
  • a plasma composed of electrons and cations is formed.
  • the cations in the plasma collide with the surface of the target (negative electrode)
  • atoms constituting the target are knocked out.
  • the projected atoms adhere to the opposing substrate surface to form a film.
  • the principle that the material constituting the target is formed on the substrate by such a series of operations is used.
  • an object of the present invention is to provide a non-magnetic material particle-dispersed ferromagnetic sputtering target that can increase the leakage magnetic flux and obtain a stable discharge in a magnetron sputtering apparatus.
  • the present inventors conducted extensive research and found that a target having a large leakage magnetic flux can be obtained by adjusting the composition and structure of the target.
  • the present invention 1) A sputtering target made of a metal having a composition in which Cr is 20 mol% or less, Ru is 0.5 mol% or more and 30 mol% or less, and the balance is Co, and the structure of this target is a metal substrate (A) and the above (
  • the present invention also provides: 2) A sputtering target made of a metal having a composition in which Cr is 20 mol% or less, Ru is 0.5 mol% or more and 30 mol% or less, Pt is 0.5 mol% or more, and the balance is Co.
  • a ferromagnetic material sputtering target comprising a substrate (A) and a Co—Ru alloy phase (B) containing 35 mol% or more of Ru in the substrate (A).
  • the present invention provides 3) One or more elements selected from B, Ti, V, Mn, Zr, Nb, Mo, Ta, W, Si, and Al as additive elements are contained in an amount of 0.5 mol% to 10 mol%.
  • the ferromagnetic sputtering target according to 1) or 2) is provided.
  • the present invention provides 4) The above 1) to 3), wherein the metal substrate (A) contains one or more inorganic materials selected from carbon, oxide, nitride, carbide and carbonitride in the metal substrate.
  • a ferromagnetic material sputtering target according to any one of the above.
  • the inorganic material is one or more oxides selected from Cr, Ta, Si, Ti, Zr, Al, Nb, B, and Co, and the volume ratio of the nonmagnetic material is 20 vol% to The ferromagnetic sputtering target according to 4) above, which is 35 vol%.
  • the present invention provides 6) Any one of 1) to 5) above, wherein the average particle size of the Co—Ru alloy phase (B) is larger than that of the metal substrate (A), and the difference between these average particle sizes is 50 ⁇ m or more.
  • the ferromagnetic material sputtering target described in 1. is provided.
  • the present invention also provides: 7) The ferromagnetic sputtering target according to any one of 1) to 6) above, wherein the relative density is 97% or more.
  • the non-magnetic material particle-dispersed ferromagnetic sputtering target of the present invention adjusted as described above becomes a target having a large leakage magnetic flux, and when used in a magnetron sputtering apparatus, the promotion of ionization of the inert gas efficiently proceeds and is stable. Discharge is obtained. Further, since the thickness of the target can be increased, there is an advantage that the replacement frequency of the target is reduced and the magnetic thin film can be manufactured at low cost.
  • the main components constituting the ferromagnetic sputtering target of the present invention are Cr having a composition of 20 mol% or less, Ru of 0.5 mol% or more and 30 mol% or less, and the balance being Co, or Cr of 20 mol% or less and Ru being It is made of a metal having a composition of 0.5 mol% or more and 30 mol% or less, Pt is 0.5 mol% or more, and the balance is Co.
  • the lower limit is set as described above.
  • the upper limit was set to 30 mol%.
  • the Cr is added as an essential component and excludes 0 mol%. That is, the amount of Cr is equal to or greater than the lower limit that can be analyzed. If the amount of Cr is 20 mol% or less, there is an effect even when a small amount is added.
  • Pt is desirably 45 mol% or less.
  • Pt is added excessively, the characteristics as a magnetic material are lowered, and since Pt is expensive, it can be said that it is desirable from the viewpoint of production cost to reduce the addition amount as much as possible.
  • one or more elements selected from B, Ti, V, Mn, Zr, Nb, Ru, Mo, Ta, W, Si, and Al can be added as an additive element of 0.5 mol% or more and 10 mol% or less. These are elements added as necessary in order to improve the characteristics as a magnetic recording medium.
  • the blending ratio can be variously adjusted within the above range, and any of them can maintain the characteristics as an effective magnetic recording medium.
  • One or more elements selected from B, Ti, V, Mn, Zr, Nb, Ru, Mo, Ta, W, Si, and Al as additive elements of 0.5 mol% to 10 mol% are basically metals. Although they exist in the substrate (A), they may diffuse slightly into the phase (B) through the interface of the phase (B) made of a Co—Ru alloy described later. The present invention includes these.
  • the structure of the target has a metal substrate (A) and a Co—Ru alloy phase (B) containing 35 mol% or more of Ru in the (A). is there.
  • the phase (B) has a maximum magnetic permeability lower than that of the surrounding structure, and is separated from each other by the metal substrate (A).
  • the reason why the leakage flux is improved in the target having such a structure is not necessarily clear, but a dense part and a sparse part are generated in the magnetic flux inside the target, and compared with a structure having a uniform magnetic permeability. This is because the magnetostatic energy increases, and it is considered that it is advantageous in terms of energy to leak the magnetic flux outside the target.
  • the phase (B) preferably has a diameter of 10 to 150 ⁇ m.
  • the phase (B) and fine inorganic particles exist, but when the diameter of the phase (B) is less than 10 ⁇ m, the particle size difference from the inorganic particles is small, so the target material When sintering is carried out, diffusion of the phase (B) and the metal substrate (A) easily proceeds. As this diffusion proceeds, the difference between the constituent elements of the metal substrate (A) and the phase (B) tends to be unclear.
  • the diameter is preferably 10 ⁇ m or more.
  • the diameter is preferably 30 ⁇ m or more.
  • the diameter of the phase (B) is desirably 150 ⁇ m or less.
  • phase (B) Even if the size of the phase (B) is a small amount (for example, about 1%) of the volume or area of the entire volume of the target or the erosion surface of the target, it has a certain effect. In order to sufficiently exhibit the effect due to the presence of the phase (B), it is desirable that the total volume of the target or the volume or area of the target in the erosion surface is 10% or more. Leakage magnetic flux can be increased by making many phases (B) exist.
  • the phase (B) may be 50% or more, or even 60% or more, of the volume or area of the total volume of the target or the erosion surface of the target. It can be arbitrarily adjusted according to the composition.
  • the present invention includes these.
  • the shape of the phase (B) in the present invention is not particularly limited, and the average particle diameter means the average of the shortest diameter and the longest diameter.
  • the outer peripheral portion of the phase (B) may slightly deviate from the composition of the phase (B) due to element diffusion during sintering.
  • a Co—Ru alloy having a Ru concentration of 35 mol% or more within the range of the similar phase in which the diameter of the phase (B) (each of the major axis and the minor axis) is reduced to 2/3 achieves the object. It is possible.
  • the present invention includes these cases, and the object of the present invention can be achieved even under such conditions.
  • the ferromagnetic sputtering target of the present invention can contain one or more inorganic materials selected from carbon, oxide, nitride, carbide and carbonitride in a dispersed state in the metal substrate.
  • the magnetic recording film having a granular structure, particularly, a characteristic suitable for a material of a recording film of a hard disk drive adopting a perpendicular magnetic recording system is provided.
  • the inorganic material one or more oxides selected from Cr, Ta, Si, Ti, Zr, Al, Nb, B, and Co are effective, and the volume ratio of the nonmagnetic material is 20% to It can be 35%.
  • the said Cr oxide it is different from the amount of Cr added as a metal, and is a volume ratio as chromium oxide.
  • the nonmagnetic material particles are usually dispersed in the metal substrate (A), but may be fixed around the phase (B) during the production of the target or may be contained inside. If the amount is small, even in such a case, the magnetic properties of the phase (B) are not affected and the purpose is not hindered.
  • the ferromagnetic material sputtering target has a larger average particle size of the Co—Ru alloy phase (B) than that of the metal substrate (A), and the average particle size difference can be 50 ⁇ m or more. .
  • the diameter of the phase (B) can be adjusted to 10 to 150 ⁇ m.
  • the Co— is compared with the average particle diameter of the metal substrate (A). It is more effective to increase the average particle size of the Ru alloy phase (B) so that the average particle size difference is 50 ⁇ m or more.
  • the ferromagnetic material sputtering target of the present invention more preferably has a relative density of 97% or more. In general, it is known that a higher density target can reduce the amount of particles generated during sputtering. Similarly, in the present invention, it is preferable to have a high density. In the present invention, a relative density of 97% or more can be achieved.
  • the relative density is a value obtained by dividing the actually measured density of the target by the calculated density (also called the theoretical density).
  • the calculation density is a density when it is assumed that the constituent components of the target are mixed without diffusing or reacting with each other, and is calculated by the following equation.
  • Calculated density Sigma ⁇ (Molecular weight of constituent component x Molar ratio of constituent component) / ⁇ (Molecular weight of constituent component x Molar ratio of constituent component / Document value density of constituent component)
  • ⁇ means taking the sum for all the constituent components of the target.
  • the target adjusted in this way becomes a target with a large leakage magnetic flux, and when used in a magnetron sputtering apparatus, the promotion of ionization of the inert gas efficiently proceeds and a stable discharge can be obtained. Further, since the thickness of the target can be increased, there is an advantage that the replacement frequency of the target is reduced and the magnetic thin film can be manufactured at low cost. Further, there is an advantage that the amount of particles that cause a decrease in yield can be reduced by increasing the density.
  • the ferromagnetic material sputtering target of the present invention can be produced by powder metallurgy.
  • a metal element or alloy powder in order to form the phase (B), a Co—Ru alloy powder is essential
  • a powder of an additive metal element or a powder of an inorganic material are prepared.
  • the method for producing the powder of each metal element but it is desirable to use a powder having a maximum particle size of 20 ⁇ m or less.
  • it is too small there is a problem that oxidation is accelerated and the component composition does not fall within the range.
  • these metal powder and alloy powder are weighed so as to have a desired composition, and mixed by pulverization using a known technique such as a ball mill.
  • a metal powder and an alloy powder When adding an inorganic powder, it may be mixed with a metal powder and an alloy powder at this stage.
  • the inorganic powder carbon powder, oxide powder, nitride powder, carbide powder or carbonitride is prepared, and it is desirable to use inorganic powder having a maximum particle size of 5 ⁇ m or less. On the other hand, since it will be easy to aggregate when it is too small, it is more desirable to use a 0.1 micrometer or more thing.
  • the Co—Ru powder can be obtained by sintering a mixed powder of Co powder and Ru powder, followed by pulverization and sieving.
  • a high energy ball mill is desirable for grinding.
  • the Co—Ru powder having a diameter in the range of 30 to 150 ⁇ m prepared in this way the metal powder prepared in advance and the inorganic powder selected as necessary are mixed with a mixer.
  • the mixer is preferably a planetary motion type mixer or a planetary motion type stirring mixer. Furthermore, considering the problem of oxidation during mixing, it is preferable to mix in an inert gas atmosphere or in a vacuum.
  • the high energy ball mill used can pulverize and mix the raw material powder in a shorter time than a ball mill or a vibration mill.
  • the powder thus obtained is molded and sintered using a vacuum hot press apparatus, and cut into a desired shape, whereby the ferromagnetic sputtering target of the present invention is produced.
  • the Co—Ru powder described above corresponds to the phase (B) observed in the target structure.
  • the molding / sintering is not limited to hot pressing, and a plasma discharge sintering method and a hot isostatic pressing method can also be used.
  • the holding temperature at the time of sintering is preferably set to the lowest temperature in a temperature range where the target is sufficiently densified. Depending on the composition of the target, it is often in the temperature range of 800-1300 ° C.
  • the pressure during sintering is preferably 300 to 500 kg / cm 2 .
  • Example 1 (Example 1, Comparative Example 1)
  • Co powder with an average particle diameter of 3 ⁇ m, Cr powder with an average particle diameter of 6 ⁇ m, Pt powder with an average particle diameter of 3 ⁇ m, CoO powder with an average particle diameter of 2 ⁇ m, SiO 2 powder with an average particle diameter of 1 ⁇ m, Co-45Ru (mol%) powder having a diameter in the range of 50 to 150 ⁇ m was prepared.
  • 86 wt%, CoO powder 4.64 wt%, SiO 2 powder 5.20 wt%, and Co—Ru powder 22.01 wt% were weighed.
  • the Co powder, the Co powder, the Pt powder, and the SiO 2 powder were enclosed in a ball mill pot having a capacity of 10 liters together with zirconia balls as a grinding medium, and rotated and mixed for 20 hours. Further, the obtained mixed powder and Co-Ru powder were mixed for 10 minutes by a planetary motion type mixer having a ball capacity of about 7 liters.
  • the mixed powder was filled in a carbon mold and hot-pressed in a vacuum atmosphere at a temperature of 1100 ° C., a holding time of 2 hours, and a pressure of 30 MPa to obtain a sintered body. Furthermore, this was ground using a surface grinder to obtain a disk-shaped target having a diameter of 180 mm and a thickness of 5 mm.
  • Leakage magnetic flux was measured according to ASTM F2086-01 (Standard Test Method for Pass Pass Through Flux of Circular Magnetic Sputtering Targets, Method 2). The magnetic flux density measured by fixing the center of the target and rotating it at 0, 30, 60, 90, and 120 degrees is divided by the value of the reference field defined by ASTM and multiplied by 100. Expressed as a percentage. And the result averaged about these 5 points
  • Comparative Example 1 As a raw material powder, Co powder having an average particle diameter of 3 ⁇ m, Cr powder having an average particle diameter of 6 ⁇ m, Pt powder having an average particle diameter of 3 ⁇ m, Ru powder having an average particle diameter of 10 ⁇ m, CoO powder having an average particle diameter of 2 ⁇ m, SiO 2 powder with a particle size of 1 ⁇ m, 45.56 wt% Co powder, 2 Cr powder so that the composition of the target is 88 (Co-5Cr-15Pt-9Ru) -5CoO-7SiO 2 (mol%) .83 wt%, Pt powder 31.86 wt%, Ru powder 9.90 wt%, CoO powder 4.64 wt%, SiO 2 powder 5.20 wt%.
  • the average leakage magnetic flux density of the target of Example 1 was 45.5%, which was confirmed to be significantly higher than 39.1% of Comparative Example 1.
  • the relative density of Example 1 was 98.5%, and a high-density target with a relative density exceeding 97% was obtained.
  • phase (B) of the present invention is a phase made of a Co—Ru alloy containing 45 mol% of Ru, and the average particle size difference from the phase (A) was 60 ⁇ m or more.
  • Comparative Example 1 In contrast, in Comparative Example 1, no coarse phase having an average particle size difference of 50 ⁇ m or more from the phase (A) was observed in the target matrix in which the SiO 2 particles were dispersed. As a result, as shown in Table 1, since the average leakage magnetic flux density (PTF) of Comparative Example 1 was reduced to 39.1%, the presence of the phase (B) observed in Example 1 was effective. I understand.
  • Example 2 In Example 2, as a raw material powder, Co powder having an average particle diameter of 3 ⁇ m, Cr powder having an average particle diameter of 6 ⁇ m, CoO powder having an average particle diameter of 2 ⁇ m, SiO 2 powder having an average particle diameter of 1 ⁇ m, and a diameter in the range of 50 to 150 ⁇ m.
  • a Co-45Ru (mol%) powder was prepared. Co powder 55.40 wt%, Cr powder 3.64 wt%, CoO powder 5.96 wt% so that the target composition of these powders is 88 (Co-5Cr-9Ru) -5CoO-7SiO 2 (mol%). , SiO 2 powder 6.69 wt%, Co-Ru powder 28.30 wt% were weighed.
  • Co powder, Cr powder, CoO powder, and SiO 2 powder were encapsulated in a ball mill pot with a capacity of 10 liters together with zirconia balls as a grinding medium, and rotated and mixed for 20 hours. Further, the obtained mixed powder and Co-Ru powder were mixed for 10 minutes by a planetary motion type mixer having a ball capacity of about 7 liters. This mixed powder was filled into a carbon mold and hot-pressed in a vacuum atmosphere under the conditions of a temperature of 1050 ° C., a holding time of 2 hours, and a pressure of 30 MPa to obtain a sintered body. Further, this was processed into a disk-shaped target having a diameter of 180 mm and a thickness of 5 mm with a surface grinder, and the average leakage magnetic flux density was measured. The results are shown in Table 2.
  • the average leakage magnetic flux density of the target of Example 2 was 42.5%, the relative density was 98.5%, and a high-density target exceeding 97% was obtained. Further, in the same manner as in Example 1, when observing the target polished surface of Example 2, in the target tissue, it is possible to observe the portion corresponding to the SiO 2 particles, further SiO 2 particles are finely dispersed matrix A phase in which a large phase not containing SiO 2 particles was dispersed could also be observed. This phase corresponds to the phase (B) of the present invention and is a phase made of a Co—Ru alloy containing 45 mol% of Ru, and the average particle size difference from the phase (A) was 60 ⁇ m or more.
  • the target composition is 88 (Co-5Cr-15Pt-9Ru) 5CoO-7SiO 2 (mol%) and 88 (Co-5Cr-9Ru) -5CoO-7SiO 2 (mol%).
  • Ru is added alone
  • one element selected from B, Ti, V, Mn, Zr, Nb, Ru, Mo, Ta, W, Si, and Al is added as an additive element.
  • the above can be contained, and any of them can maintain the characteristics as an effective magnetic recording medium. That is, these are elements added as necessary to improve the characteristics as a magnetic recording medium.
  • the same effects as in the examples of the present application have been confirmed.
  • an example in which an oxide of Si is added is shown, but other oxides of Cr, Ta, Ti, Zr, Al, Nb, B, and Co have the same effect. Furthermore, for these, the case where an oxide is added is shown, but when these nitrides, carbides, carbonitrides, and even carbon are added, the same effects as the addition of oxide can be obtained. Have confirmed.
  • the present invention makes it possible to dramatically improve the leakage magnetic flux by adjusting the structure of the ferromagnetic material sputtering target. Therefore, when the target of the present invention is used, a stable discharge can be obtained when sputtering with a magnetron sputtering apparatus. In addition, since the target thickness can be increased, the target life is lengthened, and a magnetic thin film can be manufactured at low cost. It is useful as a ferromagnetic sputtering target used for forming a magnetic thin film of a magnetic recording medium, particularly a hard disk drive recording layer.

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Abstract

Ｃｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｒｕが０．５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、残余がＣｏである組成の金属からなるスパッタリングターゲットであって、このターゲットの組織が、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３５ｍｏｌ％以上含有するＣｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）を有していることを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲット。漏洩磁束を向上させて、マグネトロンスパッタ装置で安定した放電が可能な強磁性材スパッタリングターゲットを得る。

Description

強磁性材スパッタリングターゲット
　本発明は、磁気記録媒体の磁性体薄膜、特に垂直磁気記録方式を採用したハードディスクの磁気記録層の成膜に使用される強磁性材スパッタリングターゲットに関し、漏洩磁束が大きくマグネトロンスパッタ装置でスパッタする際に安定した放電が得られる非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットに関する。
　ハードディスクドライブに代表される磁気記録の分野では、記録を担う磁性薄膜の材料として、強磁性金属であるＣｏ、Ｆｅ、あるいはＮｉをベースとした材料が用いられている。例えば、面内磁気記録方式を採用するハードディスクの記録層にはＣｏを主成分とするＣｏ－Ｃｒ系やＣｏ－Ｃｒ－Ｐｔ系の強磁性合金が用いられてきた。
　また、近年実用化された垂直磁気記録方式を採用するハードディスクの記録層には、Ｃｏを主成分とするＣｏ－Ｃｒ－Ｐｔ系の強磁性合金と非磁性の無機物からなる複合材料が多く用いられている。
　そしてハードディスクなどの磁気記録媒体の磁性薄膜は、生産性の高さから、上記の材料を成分とする強磁性材スパッタリングターゲットをスパッタリングして作製されることが多い。
　このような強磁性材スパッタリングターゲットの作製方法としては、溶解法や粉末冶金法が考えられる。どちらの手法で作製するかは、要求される特性によるので一概には言えないが、垂直磁気記録方式のハードディスクの記録層に使用される、強磁性合金と非磁性の無機物粒子からなるスパッタリングターゲットは、一般に粉末冶金法によって作製されている。これは無機物粒子を合金素地中に均一に分散させる必要があるため、溶解法では作製することが困難だからである。
　例えば、急冷凝固法で作製した合金相を持つ合金粉末とセラミックス相を構成する粉末とをメカニカルアロイングし、セラミックス相を構成する粉末を合金粉末中に均一に分散させ、ホットプレスにより成形し磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを得る方法が提案されている（特許文献１）。
　この場合のターゲット組織は、素地が白子（鱈の精子）状に結合し、その周りにＳｉＯ２（セラミックス）が取り囲んでいる様子（特許文献１の図２）又は細紐状に分散している（特許文献１の図３）様子が見える。他の図は不鮮明であるが、同様の組織と推測される。
　このような組織は、後述する問題を有し、好適な磁気記録媒体用スパッタリングターゲットとは言えない。なお、特許文献１の図４に示されている球状物質は、メカニカルアロイング粉末であり、ターゲットの組織ではない。
　また、急冷凝固法で作製した合金粉末を用いなくても、ターゲットを構成する各成分について市販の原料粉末を用意し、それらの原料粉を所望の組成になるように秤量し、ボールミル等の公知の手法で混合し、混合粉末をホットプレスにより成型・焼結することによって、強磁性材スパッタリングターゲットは作製できる。
　例えば、Ｃｏ粉末とＣｒ粉末とＴｉＯ２粉末とＳｉＯ２粉末を混合して得られた混合粉末とＣｏ球形粉末を遊星運動型ミキサーで混合し、この混合粉をホットプレスにより成形し磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを得る方法が提案されている（特許文献２）。
　この場合のターゲット組織は、無機物粒子が均一に分散した金属素地である相（Ａ）の中に、球形の金属相（Ｂ）を有している様子が見える（特許文献２の図１）。このような組織は、Ｃｏ、Ｃｒなどの構成元素の含有率によっては漏洩磁束が十分に向上しないケースもあり、好適な磁気記録媒体用スパッタリングターゲットとは言えない。
　また、Ｃｏ－Ｃｒ二元系合金粉末とＰｔ粉末とＳｉＯ２粉末を混合して、得られた混合粉末をホットプレスすることにより、磁気記録媒体薄膜形成用スパッタリングターゲットを得る方法が提案されている（特許文献３）。
　この場合のターゲット組織は、図によって示されていないが、Ｐｔ相、ＳｉＯ２相およびＣｏ-Ｃｒ二元系合金相が見られ、Ｃｏ-Ｃｒ二元系合金層の周囲に拡散層が観察できたことが記載されている。このような組織も、好適な磁気記録媒体用スパッタリングターゲットとは言えない。
　スパッタリング装置には様々な方式のものがあるが、上記の磁気記録膜の成膜では、生産性の高さからＤＣ電源を備えたマグネトロンスパッタリング装置が広く用いられている。スパッタリング法とは、正の電極となる基板と負の電極となるターゲットを対向させ、不活性ガス雰囲気下で、該基板とターゲット間に高電圧を印加して電場を発生させるものである。
　この時、不活性ガスが電離し、電子と陽イオンからなるプラズマが形成されるが、このプラズマ中の陽イオンがターゲット（負の電極）の表面に衝突するとターゲットを構成する原子が叩き出されるが、この飛び出した原子が対向する基板表面に付着して膜が形成される。このような一連の動作により、ターゲットを構成する材料が基板上に成膜されるという原理を用いたものである。
特開平１０－８８３３３号公報 特願２０１０－０１１３２６ 特開２００９－１８６０号公報
　一般に、マグネトロンスパッタ装置で強磁性材スパッタリングターゲットをスパッタしようとすると、磁石からの磁束の多くは強磁性体であるターゲット内部を通過してしまうため、漏洩磁束が少なくなり、スパッタ時に放電が立たない、あるいは放電しても放電が安定しないという大きな問題が生じる。
　この問題を解決するには、強磁性金属であるＣｏの含有割合を減らすことが考えられる。しかし、Ｃｏを減少させると、所望の磁気記録膜を得ることができないため本質的な解決策ではない。また、ターゲットの厚みを薄くすることで漏洩磁束を向上させることは可能だが、この場合ターゲットのライフが短くなり、頻繁にターゲットを交換する必要が生じるのでコストアップの要因になる。
　本発明は上記問題を鑑みて、漏洩磁束を増加させて、マグネトロンスパッタ装置で安定した放電が得られる非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットを提供することを課題とする。
　上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、ターゲットの組成及び組織構造を調整することにより、漏洩磁束の大きいターゲットが得られることを見出した。
　このような知見に基づき、本発明は、
　１）Ｃｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｒｕが０．５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、残余がＣｏである組成の金属からなるスパッタリングターゲットであって、このターゲットの組織が、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３５ｍｏｌ％以上含有するＣｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）を有していることを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
　また、本発明は、
　２）Ｃｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｒｕが０．５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、Ｐｔが０．５ｍｏｌ％以上、残余がＣｏである組成の金属からなるスパッタリングターゲットであって、このターゲットの組織が、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３５ｍｏｌ％以上含有するＣｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）を有していることを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
　さらに、本発明は、
　３）添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上を、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下含有することを特徴とする上記１）又は２）に記載の強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
　さらに、本発明は、
　４）金属素地（Ａ）が、炭素、酸化物、窒化物、炭化物、炭窒化物から選択した１成分以上の無機物材料を該金属素地中に含有することを特徴とする上記１）～３）のいずれかに記載の強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
　さらに、本発明は、
　５）前記無機物材料がＣｒ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｂ、Ｃｏから選択した１種以上の酸化物であることを特徴とし、当該非磁性材料の体積比率が２０ｖｏｌ％～３５ｖｏｌ％であることを特徴とする上記４）に記載の強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
　さらに、本発明は、
　６）金属素地（Ａ）よりも、Ｃｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）の平均粒径が大きく、これらの平均粒径差が５０μｍ以上であることを特徴とする上記１）～５）のいずれかに記載の強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
　また、本発明は、
　７）相対密度が９７％以上であることを特徴とする上記１）～６）のいずれかに記載の強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
　このように調整した本発明の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットは、漏洩磁束の大きいターゲットとなり、マグネトロンスパッタ装置で使用したとき、不活性ガスの電離促進が効率的に進み、安定した放電が得られる。またターゲットの厚みを厚くすることができるため、ターゲットの交換頻度が小さくなり、低コストで磁性体薄膜を製造できるというメリットがある。
　本発明の強磁性材スパッタリングターゲットを構成する主要成分は、Ｃｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｒｕが０．５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、残余がＣｏである組成の金属、又はＣｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｒｕが０．５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、Ｐｔが０．５ｍｏｌ％以上、残余がＣｏである組成の金属からなる。
　前記Ｒｕについては、０．５ｍｏｌ％以上から磁性体薄膜の効果を得ることができるので、下限値を前記の通りとした。一方、Ｒｕが多すぎると、磁性材としての特性上好ましくないので、上限値を３０ｍｏｌ％とした。
　前記Ｃｒは必須成分として添加するものであり、０ｍｏｌ％を除く。すなわち、分析可能な下限値以上のＣｒ量を含有させるものである。Ｃｒ量が２０ｍｏｌ％以下であれば、微量添加する場合においても効果がある。
　Ｐｔは４５ｍｏｌ％以下であるのが望ましい。Ｐｔを過剰に添加した場合には、磁性材としての特性が低下すること、また、Ｐｔは高価であることから、添加量をなるべく低減することが生産コストからみて望ましいと言える。
　また、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下の添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上を含有させることができる。これらは磁気記録媒体としての特性を向上させるために、必要に応じて添加される元素である。配合割合は上記範囲内で様々に調整でき、いずれも有効な磁気記録媒体としての特性を維持することができる。
　なお、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下の添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上は、基本的には金属素地（Ａ）中に存在するものであるが、これらが後述するＣｏ－Ｒｕ合金からなる相（Ｂ）の界面を介して、該相（Ｂ）中に若干拡散する場合がある。本願発明は、これらを包含するものである。
　本願発明において重要なことは、ターゲットの組織が、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３５ｍｏｌ％以上含有するＣｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）を有していることである。この相（Ｂ）は周囲の組織より最大透磁率が低く、金属素地（Ａ）によって各々分離された構造になっている。
　このような組織を有するターゲットにおいて、漏洩磁束が向上する理由は現時点では、必ずしも明確ではないが、ターゲット内部の磁束に密な部分と疎な部分が生じ、均一な透磁率を有する組織と比較し静磁エネルギーが高くなるため、磁束がターゲット外部に漏れ出た方がエネルギー的に有利になるためと考えられる。
　また、相（Ｂ）は、直径が１０～１５０μｍとするのが望ましい。金属素地（Ａ）には、相（Ｂ）と細かい無機物粒子が存在しているが、相（Ｂ）の直径が１０μｍ未満の場合は、無機物粒子との粒サイズ差が小さくなるので、ターゲット素材を焼結させる際に、相（Ｂ）と金属素地（Ａ）との拡散が進み易くなる。
　この拡散が進むことにより、金属素地（Ａ）と相（Ｂ）との構成要素の違いが不明確になる傾向がある。したがって、直径１０μｍ以上とするのが良い。好ましくは直径３０μｍ以上である。
　一方、１５０μｍを超える場合には、スパッタリングが進むにつれてターゲット表面の平滑性が低下し、またマトリックスである相（Ａ）とのバランスが取れなくなって、パーティクルの問題が発生しやすくなることがある。したがって、相（Ｂ）の直径は１５０μｍ以下とするのが望ましいと言える。
　なお、これらはいずれも漏洩磁束を増加させるための手段であるが、添加金属、無機物粒子の量と種類等により、漏洩磁束を調整することが可能なので、相（Ｂ）のサイズを必ずこの条件にしなければならないというものではない。しかし、上記の通り、好ましい条件の一つであることは言うまでもない。
　相（Ｂ）の大きさは、ターゲットの全体積又はターゲットのエロージョン面に占める体積又は面積のわずかな量（例えば１％程度）であっても、それなりの効果を有するものである。相（Ｂ）の存在による効果を十分に発揮させるためには、ターゲットの全体積又はターゲットのエロージョン面に占める体積又は面積の１０％以上であることが望ましい。相（Ｂ）を多く存在させることにより、漏洩磁束を増加させることが可能である。
　ターゲット組成によっては、相（Ｂ）をターゲットの全体積又はターゲットのエロージョン面に占める体積又は面積の５０％以上、さらには６０％以上とすることもでき、これらの体積率又は面積率は、ターゲットの組成に応じて、任意に調整が可能である。本発明はこれらを包含する。なお、本発明における相（Ｂ）の形状は特に問わず、平均粒径とは最短径と最長径との平均を意味する。
　相（Ｂ）は、金属素地（Ａ）と組成が異なるので、焼結時に元素の拡散により、相（Ｂ）の外周部は、前記相（Ｂ）の組成から多少ずれてしまうことがある。
　しかし、相（Ｂ）の径（長径及び短径のそれぞれ）を２／３に縮小した相似形の相の範囲内において、Ｒｕの濃度３５ｍｏｌ％以上のＣｏ－Ｒｕ合金であれば目的を達成することが可能である。本願発明は、これらのケースを含むものであり、このような条件でも本願発明の目的を達成できる。
　さらに、本発明の強磁性材スパッタリングターゲットは、炭素、酸化物、窒化物、炭化物、炭窒化物から選択し一種以上の無機物材料を、金属素地中に分散した状態で含有することができる。この場合、グラニュラー構造をもつ磁気記録膜、特に垂直磁気記録方式を採用したハードディスクドライブの記録膜の材料に好適な特性を備える。
　さらに、前記無機物材料としては、Ｃｒ，Ｔａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｂ，Ｃｏから選択した1種以上の酸化物が有効であり、当該非磁性材料の体積比率が２０％～３５％とすることができる。なお、上記Ｃｒ酸化物の場合は、金属として添加するＣｒ量とは別であり、酸化クロムとしての体積比率である。
　非磁性材料粒子は通常、金属素地（Ａ）に分散しているが、ターゲット作製中に相（Ｂ）の周囲に固着する場合あるいは内部に含まれる場合もある。少量であれば、このような場合であっても、相（Ｂ）の磁気特性に影響を及ぼさず、目的を阻害することはない。
　さらに、強磁性材スパッタリングターゲットは、金属素地（Ａ）の平均粒径よりも、Ｃｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）の平均粒径が大きく、これらの平均粒径差を５０μｍ以上とすることができる。上記の通り、相（Ｂ）の直径を１０～１５０μｍに調整することができるが、漏洩磁束密度（ＰＴＦ）を向上させるためには、金属素地（Ａ）の平均粒径に比較してＣｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）の平均粒径を大きくし、その平均粒径差を５０μｍ以上とすることが、より有効である。
　本発明の強磁性材スパッタリングターゲットは、相対密度を９７％以上とすることが、より望ましい。一般に、高密度のターゲットほどスパッタ時に発生するパーティクルの量を低減させることができることが知られている。本発明においても同様、高密度とするのが好ましい。本願発明では、相対密度９７％以上を達成することができる。
　本発明において相対密度とは、ターゲットの実測密度を計算密度（理論密度ともいう）で割り返して求めた値である。計算密度とはターゲットの構成成分が互いに拡散あるいは反応せずに混在していると仮定したときの密度で、次式で計算される。
　式：計算密度＝シグマΣ（構成成分の分子量×構成成分のモル比）／Σ（構成成分の分子量×構成成分のモル比／構成成分の文献値密度）
　ここでΣは、ターゲットの構成成分の全てについて、和をとることを意味する。
　このように調整したターゲットは、漏洩磁束の大きいターゲットとなり、マグネトロンスパッタ装置で使用したとき、不活性ガスの電離促進が効率的に進み、安定した放電が得られる。またターゲットの厚みを厚くすることができるため、ターゲットの交換頻度が小さくなり、低コストで磁性体薄膜を製造できるというメリットがある。さらに、高密度化により、歩留まり低下の原因となるパーティクルの発生量を低減させることができるというメリットもある。
　本発明の強磁性材スパッタリングターゲットは、粉末冶金法によって作製することができる。まず、金属元素又は合金の粉末（相（Ｂ）を形成するためには、Ｃｏ－Ｒｕの合金粉末は必須となる）と、さらに必要に応じて添加金属元素の粉末又は無機物材料の粉末を用意する。
　各金属元素の粉末の作製方法は特に制限はないが、これらの粉末は最大粒径が２０μｍ以下のものを用いることが望ましい。一方、小さ過ぎると、酸化が促進されて成分組成が範囲内に入らないなどの問題があるため、０．１μｍ以上とすることがさらに望ましい。
　そして、これらの金属粉末及び合金粉末を所望の組成になるように秤量し、ボールミル等の公知の手法を用いて粉砕を兼ねて混合する。無機物粉末を添加する場合は、この段階で金属粉末及び合金粉末と混合すればよい。
　無機物粉末としては炭素粉末、酸化物粉末、窒化物粉末、炭化物粉末または炭窒化物を用意するが、無機物粉末は最大粒径が５μｍ以下のものを用いることが望ましい。一方、小さ過ぎると凝集しやすくなるため、０．１μｍ以上のものを用いることがさらに望ましい。
　Ｃｏ－Ｒｕ粉末は、Ｃｏ粉末とＲｕ粉末との混合粉末を焼結した後、粉砕・篩別することで得ることが出来る。粉砕は高エネルギーボールミルが望ましい。このようにして準備した直径が３０～１５０μｍの範囲にあるＣｏ－Ｒｕ粉末を用い、予め準備した金属粉末と、必要に応じて選択した無機物粉末とを、ミキサーで混合する。ミキサーとしては、遊星運動型ミキサーあるいは遊星運動型攪拌混合機であることが好ましい。さらに、混合中の酸化の問題を考慮すると、不活性ガス雰囲気中あるいは真空中で混合することが好ましい。
　使用する高エネルギーボールミルは、ボールミルや振動ミルに比べて、短時間で原料粉末の粉砕・混合をすることができる。
　このようにして得られた粉末を、真空ホットプレス装置を用いて成型・焼結し、所望の形状へ切削加工することで、本発明の強磁性材スパッタリングターゲットが作製される。なお、上記のＣｏ－Ｒｕ粉末は、ターゲットの組織において観察される相（Ｂ）に対応するものである。
　また、成型・焼結は、ホットプレスに限らず、プラズマ放電焼結法、熱間静水圧焼結法を使用することもできる。焼結時の保持温度はターゲットが十分緻密化する温度域のうち最も低い温度に設定するのが好ましい。ターゲットの組成にもよるが、多くの場合、８００～１３００°Ｃの温度範囲にある。また、焼結時の圧力は３００～５００ｋｇ／ｃｍ２であることが好ましい。
　以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。
（実施例１、比較例１）
　実施例１では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径６μｍのＣｒ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、平均粒径２μｍのＣｏＯ粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、直径が５０～１５０μｍの範囲にあるＣｏ－４５Ｒｕ（ｍｏｌ％）粉末を用意した。
　これらの粉末をターゲットの組成が８８（Ｃｏ－５Ｃｒ－１５Ｐｔ－９Ｒｕ）－５ＣｏＯ－７ＳｉＯ２（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末３３．４６ｗｔ％、Ｃｒ粉末２．８３ｗｔ％、Ｐｔ粉末３１．８６ｗｔ％、ＣｏＯ粉末４．６４ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末５．２０ｗｔ％、Ｃｏ－Ｒｕ粉末２２．０１ｗｔ％の重量比率で秤量した。
　次に、Ｃｏ粉末とＣｏ粉末とＰｔ粉末とＳｉＯ２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、２０時間回転させて混合した。さらに得られた混合粉末とＣｏ－Ｒｕ粉末をボール容量約７リットルの遊星運動型ミキサーで１０分間混合した。
　この混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１１００°Ｃ、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして、焼結体を得た。さらにこれを、平面研削盤を用いて研削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。
　漏洩磁束の測定はＡＳＴＭ　Ｆ２０８６－０１（Standard Test Method for　Pass Through Flux of Circular Magnetic Sputtering Targets, Method 2）に則して実施した。ターゲットの中心を固定し、０度、３０度、６０度、９０度、１２０度と回転させて測定した漏洩磁束密度を、ＡＳＴＭで定義されているreference fieldの値で割り返し、１００を掛けてパーセントで表した。そしてこれら５点について平均した結果を、平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ（％））として表１に記載した。
　比較例１では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径６μｍのＣｒ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、平均粒径１０μmのＲｕ粉末、平均粒径２μｍのＣｏＯ粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、これらの粉末をターゲットの組成が８８（Ｃｏ－５Ｃｒ－１５Ｐｔ－９Ｒｕ）－５ＣｏＯ－７ＳｉＯ２（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末４５．５６ｗｔ％、Ｃｒ粉末２．８３ｗｔ％、Ｐｔ粉末３１．８６ｗｔ％、Ｒｕ粉末９．９０ｗｔ％、ＣｏＯ粉末４．６４ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末５．２０ｗｔ％の重量比率で秤量した。
　そしてこれらの粉末を、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、２０時間回転させて混合した。
　次に、この混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１１００℃、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして、焼結体を得た。さらにこれを平面研削盤で直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットへ加工し、平均漏洩磁束密度を測定した。この結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すとおり、実施例１のターゲットの平均漏洩磁束密度は４５．５％であり、比較例１の３９．１％より大きく向上していることが確認された。また、実施例１の相対密度は９８．５％となり、相対密度が９７％を超える高密度なターゲットが得られた。
　実施例１のターゲット研磨面を観察すると、ターゲット組織の中に、ＳｉＯ２粒子に対応する部分を観察することができる。さらに、ＳｉＯ２粒子が微細分散したマトリックスの中に、ＳｉＯ２粒子を含まない大きな相が分散している相も観察することができる。この相は、本願発明の相（Ｂ）に相当するものであり、Ｒｕを４５ｍｏｌ％含有するＣｏ－Ｒｕ合金からなる相で、相（Ａ）との平均粒径差は６０μｍ以上であった。
　これに対して、比較例１では、ＳｉＯ２粒子が分散したターゲットのマトリックスの中は、相（Ａ）との平均粒径差５０μｍ以上の粗粒な相は一切観察されなかった。この結果、表１に示すように、比較例１の平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ）は３９．１％と低下したので、実施例１で観察された相（Ｂ）の存在が有効であることが分かる。
（実施例２）
　実施例２では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径６μｍのＣｒ粉末、平均粒径２μｍのＣｏＯ粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、直径が５０～１５０μｍの範囲にあるＣｏ－４５Ｒｕ（ｍｏｌ％）粉末を用意した。
　これらの粉末をターゲットの組成が８８（Ｃｏ－５Ｃｒ－９Ｒｕ）－５ＣｏＯ－７ＳｉＯ２（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末５５．４０ｗｔ％、Ｃｒ粉末３．６４ｗｔ％、ＣｏＯ粉末５．９６ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末６．６９ｗｔ％、Ｃｏ－Ｒｕ粉末２８．３０ｗｔ％の重量比率で秤量した。
　次に、Ｃｏ粉末とＣｒ粉末とＣｏＯ粉末とＳｉＯ２粉末とを、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、２０時間回転させて混合した。さらに得られた混合粉末とＣｏ－Ｒｕ粉末をボール容量約７リットルの遊星運動型ミキサーで１０分間混合した。
　この混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１０５０°Ｃ、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして焼結体を得た。さらにこれを平面研削盤で直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットへ加工し、平均漏洩磁束密度を測定した。この結果を、表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示す通り、実施例２のターゲットの平均漏洩磁束密度は４２．５％であり、又、相対密度は９８．５％となり、９７％を超える高密度なターゲットが得られた。
　また、実施例１と同様に、実施例２のターゲット研磨面を観察すると、ターゲット組織の中に、ＳｉＯ２粒子に対応する部分を観察することができ、さらにＳｉＯ２粒子が微細分散したマトリックスの中に、ＳｉＯ２粒子を含まない大きな相が分散している相も観察することができた。この相は、本願発明の相（Ｂ）に相当するものであり、Ｒｕを４５ｍｏｌ％含有するＣｏ－Ｒｕ合金からなる相で、相（Ａ）との平均粒径差は６０μｍ以上であった。
　上記実施例は、ターゲットの組成が、８８（Ｃｏ－５Ｃｒ－１５Ｐｔ－９Ｒｕ）５ＣｏＯ－７ＳｉＯ２（ｍｏｌ％）の例と、８８（Ｃｏ－５Ｃｒ－９Ｒｕ）－５ＣｏＯ－７ＳｉＯ２（ｍｏｌ％）の例を示しているが、これらの組成比を、本願発明の範囲内で変更した場合でも、同様の効果を確認している。
　また、上記実施例では、Ｒｕを単独添加した例を示しているが、添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上を含有させることができ、いずれも有効な磁気記録媒体としての特性を維持することができる。すなわち、これらは磁気記録媒体としての特性を向上させるために、必要に応じて添加される元素であり、特に実施例に示さないが、本願実施例と同等の効果を確認している。
　さらに、上記実施例では、Ｓｉの酸化物を添加した例を示しているが、この他Ｃｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｂ，Ｃｏの酸化物も同等の効果を有する。さらに、これらについては、酸化物を添加した場合を示しているが、これらの窒化物、炭化物、炭窒化物、さらには炭素を添加した場合も、酸化物添加と同等の効果を得ることができることを確認している。
　本発明は、強磁性材スパッタリングターゲットの組織構造を調整し漏洩磁束を飛躍的に向上させることを可能とする。従って本発明のターゲットを使用すれば、マグネトロンスパッタ装置でスパッタリングする際に安定した放電が得られる。またターゲット厚みを厚くすることができるため、ターゲットライフが長くなり、低コストで磁性体薄膜を製造することが可能になる。
　磁気記録媒体の磁性体薄膜、特にハードディスクドライブ記録層の成膜に使用される強磁性材スパッタリングターゲットとして有用である。

Claims (7)

  1. 　Ｃｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｒｕが０．５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、残余がＣｏである組成の金属からなるスパッタリングターゲットであって、このターゲットの組織が、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３５ｍｏｌ％以上含有するＣｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）を有していることを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲット。
  2. 　Ｃｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｒｕが０．５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、Ｐｔが０．５ｍｏｌ％以上、残余がＣｏである組成の金属からなるスパッタリングターゲットであって、このターゲットの組織が、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３５ｍｏｌ％以上含有するＣｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）を有していることを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲット。
  3. 　添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上を、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
  4. 　金属素地（Ａ）が、炭素、酸化物、窒化物、炭化物、炭窒化物から選択した１成分以上の無機物材料を該金属素地中に含有することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
  5. 　前記無機物材料がＣｒ，Ｔａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｂ，Ｃｏから選択した１種以上の酸化物であることを特徴とし、当該非磁性材料の体積比率が２０％～３５％であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
  6. 　金属素地（Ａ）よりも、Ｃｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）の平均粒径が大きく、これらの平均粒径差が５０μｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
  7. 　相対密度が９７％以上であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
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