WO2012105201A1 - 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 - Google Patents

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medium film
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野中 荘平
正則 除補
秀治 松崎
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Definitions

  • the present invention relates to a magnetic recording film applied to a high-density magnetic recording medium of a hard disk, and more particularly to a sputtering target for forming a magnetic recording film applied to a medium for perpendicular magnetic recording or heat-assisted magnetic recording, and a method for manufacturing the same. It is.
  • Hard disk devices are generally used as external recording devices such as computers and digital home appliances, and further improvement in recording density is required. Therefore, in recent years, a perpendicular magnetic recording method that can realize high-density recording has been adopted. Unlike the previous in-plane recording system, this perpendicular magnetic recording system is said to be more stable in recording magnetization as the density increases in principle.
  • a heat-assisted magnetic recording method combining perpendicular magnetic recording technology and optical recording technology has been proposed as a next-generation ultra-high density magnetic recording method.
  • This heat-assisted magnetic recording method is a recording method in which writing is performed by a magnetic field in a state where heat is applied to a recording film of a ferromagnetic material having a high coercive force by laser light or microwave to reduce the coercive force.
  • An FePt-based magnetic recording film containing C (carbon) has been proposed as a candidate material to be applied to the recording layer of the thermally-assisted magnetic recording type hard disk medium (see Non-Patent Document 1).
  • an FePt sputtering target and a C sputtering target are prepared, respectively, and FePt and A FePt—C film is produced by co-sputtering with C (co-sputtering).
  • FePt film formed by sputtering is a disordered phase of a metastable phase, must be heat treated to a temperature which phase transition ordered phase of L1 0 structure having high magnetocrystalline anisotropy (ordering temperature)
  • ordering temperature since the ordering temperature is high, there is a demand for a sputtered film that is not suitable for mass production and has a low ordering temperature. Therefore, conventionally, it has been studied to reduce the ordering temperature by adding Ag or Cu to form a FePtAg film or a FePtCu film (see Non-Patent Document 2).
  • the FePtAg film is also formed by co-sputtering an FePt alloy target and an Ag target, and it is necessary to prepare two types of sputtering targets as in the case of the FePt—C film.
  • a sputtering target for forming a magnetic recording medium film capable of forming an FePtAg-C film with a reduced ordering temperature and suppressing generation of particles aims at providing the manufacturing method.
  • the magnetic recording medium film forming sputtering target according to the first aspect of the present invention have the general formula: ⁇ (Fe x Pt 100- x) (100-y) Ag y ⁇ (100-z) C z, wherein the atomic ratio It is characterized by comprising a sintered body having a composition represented by 30 ⁇ x ⁇ 80, 1 ⁇ y ⁇ 30, 3 ⁇ z ⁇ 63.
  • this sputtering target for forming a magnetic recording medium film the general formula: ⁇ (Fe x Pt 100-x ) (100-y) Ag y ⁇ (100-z) C z , where 30 ⁇ x ⁇ 80 depending on the atomic ratio, Since it is made of a sintered body having a composition represented by 1 ⁇ y ⁇ 30 and 3 ⁇ z ⁇ 63, an FePtAg—C film in which the ordering temperature is lowered by Ag can be formed with one target, and C However, it becomes difficult to generate single particles of C by interposing in a metal matrix of Fe, Pt, and Ag, so that the occurrence of abnormal discharge during sputtering can be suppressed.
  • the Fe is set to the above composition range is less than 30 at%, or exceeds 80at%, for deviate significantly from the area of FePt ordered phase represented by FePt binary equilibrium phase diagram (L1 0 structure) formed This is because the FePt ordered phase is not sufficiently formed in the magnetic recording layer after the film formation.
  • the reason why Ag is set in the above composition range is that if it is less than 1 at%, a significant effect of reducing the ordering temperature of the magnetic recording film by adding Ag cannot be obtained, and if it exceeds 30 at%, a sufficiently high density of the target is obtained. This is because particles are not easily generated.
  • C is set in the above composition range if it is less than 3 at%, the fine structure of the magnetic recording film becomes insufficient, so that a high recording density cannot be realized, and if it exceeds 63 at%, the target has a sufficiently high density. This is because particles are easily generated.
  • the general formula ⁇ (Fe x Pt 100-x ) (100-y) (Ag 100-a M a ) y ⁇ (100-z) C z , where 30 ⁇ x ⁇ 80, 1 ⁇ y ⁇ 30, 3 ⁇ z ⁇ 63, a sintered body having a composition represented by 0 ⁇ a ⁇ 50.
  • the sputtering target for forming a magnetic recording medium film according to the third invention is characterized in that, in the first or second invention, the oxygen content is 500 ppm or less. That is, in this sputtering target for forming a magnetic recording medium film, the ordering temperature of the magnetic recording medium film formed by sputtering is more likely to be lowered, and a high coercive force can be obtained even at a low heat treatment temperature.
  • the reason why the oxygen content is 500 ppm or less is that when the oxygen content exceeds 500 ppm, the effect of reducing the ordering temperature of the magnetic recording medium film by Ag, Au, and Cu is lowered.
  • Non-Patent Document 3 The effect of residual oxygen in the FePt thin film on the ordering temperature is also described in Non-Patent Document 3 above.
  • the amount of oxygen in the target is 3000 ppm
  • the amount of oxygen in the sputtered magnetic recording medium film is 700 to 1000 ppm
  • its coercive force Hc is about 5 kOe
  • Hc coercive force
  • a method for producing a sputtering target for forming a magnetic recording medium film according to a fourth invention is a method for producing a sputtering target for forming a magnetic recording medium film according to the first invention, comprising: AgPt alloy powder; FePt alloy powder; The method includes a step of hot pressing a mixed powder of Pt powder and graphite powder or carbon black powder in a vacuum or an inert gas atmosphere.
  • a method for producing a sputtering target for forming a magnetic recording medium film according to a fifth invention is a method for producing a sputtering target for forming a magnetic recording medium film according to the second invention, comprising AgPt alloy powder and AuPt alloy. Having a step of hot pressing a mixed powder of at least one of powder and CuPt alloy powder, FePt alloy powder, Pt powder, graphite powder or carbon black powder in a vacuum or an inert gas atmosphere It is characterized by.
  • the mixed powder of carbon black powder is hot-pressed in a vacuum or an inert gas atmosphere, at least one of AuPt alloy powder and CuPt alloy powder having a melting point higher than that of pure Au powder or pure Cu powder is mixed.
  • the sintering temperature in the hot press can be increased, and a high-density target can be obtained.
  • a method for producing a sputtering target for forming a magnetic recording medium film according to a sixth invention is characterized in that, in the fourth or fifth invention, the carbon black powder is produced by exothermic decomposition of acetylene gas.
  • the carbon black powder is so-called acetylene black produced by exothermic decomposition of acetylene gas. Is distributed in a highly dispersed state in a metal matrix composed of one or more of Fe, Pt, Ag, and M, and a high-density structure is obtained.
  • a method for producing a sputtering target for forming a magnetic recording medium film according to any one of the fourth to sixth aspects, wherein the graphite powder or the carbon black powder in the mixed powder is previously heated in a vacuum. It is characterized by processing. That is, in this method for producing a sputtering target for forming a magnetic recording medium film, a relatively large amount of graphite powder or carbon black powder is contained in the graphite powder or carbon black powder by subjecting the graphite powder or carbon black powder in the mixed powder to heat treatment in a vacuum in advance. It is possible to remove in advance the gas components such as oxygen, and to easily reduce oxygen contained as an inevitable impurity in the sintered body.
  • the present invention has the following effects. That is, according to the sputtering target for forming a magnetic recording medium film according to the present invention, the general formula: ⁇ (Fe x Pt 100-x ) (100-y) Ag y ⁇ (100-z) C z , where atomic ratio Fe ⁇ P ⁇ A ⁇ 80, 1 ⁇ y ⁇ 30, and 3 ⁇ z ⁇ 63. Therefore, FePtAg-C film in which the ordering temperature is lowered by Ag with one target. In addition, C is interposed in a metal matrix of Fe, Pt, and Ag, and it is difficult for single C particles to be generated, so that the occurrence of abnormal discharge during sputtering can be suppressed.
  • a magnet with a low ordering temperature applied to a high-density magnetic recording medium for HDD with high productivity A good magnetic recording film applied to a recording film, particularly for perpendicular magnetic recording or heat-assisted magnetic recording can be obtained.
  • the sputtering target for forming a magnetic recording medium film of this embodiment has a general formula: ⁇ (Fe x Pt 100-x ) (100-y) Ag y ⁇ (100-z) C z , where 30 ⁇ x depending on the atomic ratio. It consists of a sintered body having a composition represented by ⁇ 80, 1 ⁇ y ⁇ 30, 3 ⁇ z ⁇ 63.
  • the sintering has a composition represented by 30 ⁇ x ⁇ 80, 1 ⁇ y ⁇ 30, 3 ⁇ z ⁇ 63, 0 ⁇ a ⁇ 50 depending on the atomic ratio. It does not matter if it consists of a body. And this sintered compact has the structure
  • the sputtering target for forming a magnetic recording medium film preferably has an oxygen (O) content of 500 ppm or less. Furthermore, the content of nitrogen (N) is preferably 150 ppm or less. The reason why the nitrogen content is preferably 150 ppm or less is that if it exceeds 150 ppm, a soft magnetic Fe 4 N phase is generated in the magnetic recording medium film, and the coercive force (Hc) can be reduced. It is because there is sex.
  • the manufacturing method of the sputtering target for forming the magnetic recording medium film is composed of AgPt alloy powder, AuPt alloy powder, CuPt alloy powder, FePt alloy powder, Pt powder, graphite powder, or carbon black.
  • a step of hot pressing the mixed powder with the powder in a vacuum or in an inert gas atmosphere is preferably used.
  • the carbon black powder so-called acetylene black produced by exothermic decomposition of acetylene gas is preferably used.
  • the AgPt alloy powder is preferably an AgPt alloy powder containing Ag: 5 to 95 atomic%.
  • the AuPt alloy powder is preferably an AuPt alloy powder containing Au: 10 to 90 atomic%.
  • the CuPt alloy powder is preferably a CuPt alloy powder containing Cu: 10 to 90 atomic%.
  • the FePt alloy powder is preferably an FePt alloy powder containing Fe: 80 to 95 atomic%. Further, the Pt powder having an average particle diameter of 1 to 5 ⁇ m may be used, and the graphite powder or carbon black powder having an average particle diameter of 0.02 to 20 ⁇ m may be used.
  • the FePt alloy powder it is preferable to use graphite powder or carbon black powder that has been heat-treated in vacuum in advance. Furthermore, for the FePt alloy powder, it is preferable to cut fine powder having a particle size of 5 ⁇ m or less. This is because the gas components such as oxygen and nitrogen contained can be further reduced by removing fine powder having a large surface area and a particle size of 5 ⁇ m or less.
  • AgPt alloy powder AuPt alloy powder, CuPt alloy powder, and FePt alloy powder having an average particle diameter of 10 to 30 ⁇ m.
  • the reason why the average particle diameter is in the above range is that if it is less than 10 ⁇ m, it is difficult to recover with good yield. If it exceeds 30 ⁇ m, a sufficiently high density of the target cannot be obtained and particles are generated. It is because it becomes easy to do.
  • AgPt alloy powder, AuPt alloy powder, CuPt alloy powder, and FePt alloy powder having the above-mentioned predetermined composition ratio are respectively produced by a gas atomization method, and the average particle size is 10 to 30 ⁇ m. Sift through to collect the powder.
  • a commercially available Pt powder may be used.
  • a Pt powder having a purity of 3N to 4N and an average particle diameter of 1 to 5 ⁇ m may be prepared.
  • the carbon black powder uses so-called acetylene black produced by exothermic decomposition of acetylene gas by periodically repeating combustion and thermal decomposition using acetylene gas as a raw material.
  • this carbon black powder for example, a powder having an average particle diameter of 35 nm and a specific surface area (BET value) of 70 m 2 / g is used.
  • the carbon black powder was previously prepared in a vacuum of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 to 1 ⁇ 10 ⁇ 5 Torr (133 ⁇ 10 ⁇ 3 to 133 ⁇ 10 ⁇ 5 Pa) at a heat treatment temperature of 1100 to 1300 ° C. for 1 to 4 Heat treatment and degassing for a time.
  • the AgPt alloy powder, the AuPt alloy powder, the CuPt alloy powder, the FePt alloy powder, the Pt powder, the graphite powder, or the carbon black powder are weighed so as to have the predetermined target composition, and these are mixed into a container for ball mill mixing. Is put together with 5 mm ⁇ zirconia balls or the like serving as a grinding medium for mixing, the inside of the container is replaced with Ar gas, and then the lid is closed. Further, this container is rotated for 2 to 16 hours, and the raw materials are mixed to obtain a mixed powder.
  • the obtained mixed powder is molded and sintered in a vacuum by hot pressing, and the obtained sintered body is processed into a predetermined target dimension by machining.
  • hot pressing is preferably performed in the range of 950 to 1300 ° C. with a holding time of 3 to 12 hours and a pressing force of 350 kgf / cm 2 .
  • the sintered body thus obtained is bonded to a backing plate to be a target.
  • the general formula ⁇ (Fe x Pt 100-x ) (100-y) (Ag 100-a M a ) y ⁇ (100-z) C z , where the sintering has a composition represented by 30 ⁇ x ⁇ 80, 1 ⁇ y ⁇ 30, 3 ⁇ z ⁇ 63, 0 ⁇ a ⁇ 50 depending on the atomic ratio.
  • FePtAg (M) -C film in which the ordering temperature is lowered by Ag and M with one target, and C is one or two of Fe, Pt, Ag and M Occurrence of abnormal discharge during sputtering can be suppressed by making it difficult for single C particles to be generated in the metal matrix.
  • this sputtering target for forming a magnetic recording medium film since the oxygen content is 500 ppm or less, the ordering temperature of the magnetic recording medium film formed by sputtering is more likely to be lowered, and a high coercive force can be obtained even at a low heat treatment temperature. Obtainable. Further, by setting the nitrogen content to 150 ppm or less, a high coercive force can be obtained without generating a soft magnetic Fe 4 N phase in the magnetic recording medium film.
  • a mixture of AgPt alloy powder, AuPt alloy powder, CuPt alloy powder, FePt alloy powder, Pt powder, graphite powder or carbon black powder Since the powder is hot-pressed in a vacuum or in an inert gas atmosphere, by mixing AgPt alloy powder having a melting point higher than that of pure Ag, the sintering temperature in the hot press can be increased, and a high-density target can be obtained. it can.
  • carbon black powder is so-called acetylene black produced by exothermic decomposition of acetylene gas, so that fine C powder is contained in a metal matrix of Fe, Pt, Ag, M by fine acetylene black C powder.
  • a highly dense structure is obtained while being distributed in a highly dispersed state.
  • the graphite powder or the carbon black powder in the mixed powder is previously heat-treated in a vacuum, so that relatively much gas components such as oxygen contained in the graphite powder or the carbon black powder are removed in advance, and the sintered body Therefore, oxygen and the like contained as inevitable impurities can be easily reduced.
  • FIG. 1 shows an example of the manufacturing flow of the sputtering target of the present invention.
  • AgPt alloy atomized powder is made from Ag pellets of purity 4N and sponge-like Pt of purity 3N, dissolved in a gas atomizer so that the concentration of Ag is 55 atomic%, gas atomized with Ar gas, and AgPt alloy Atomized powder was made and collected. The collected powder was sieved to obtain an AgPt alloy atomized powder having an average particle size of 12 ⁇ m.
  • the AuPt alloy atomized powder is prepared by dissolving Au pellets of purity 4N and sponge-like Pt of purity 3N in a gas atomizer so that the concentration of Au is 80 atomic%, gas atomizing with Ar gas, and AuPt alloy. Atomized powder was made and collected. The collected powder was sieved to obtain AuPt alloy atomized powder having an average particle size of 12 ⁇ m.
  • a CuPt alloy atomized powder is prepared by using a Cu block having a purity of 4N and a sponge-like Pt having a purity of 3N as a raw material, dissolving in a gas atomizer so that the concentration of Cu is 75 atomic%, gas atomizing with Ar gas, and CuPt alloy. Atomized powder was made and collected. The collected powder was sieved to obtain a CuPt alloy atomized powder having an average particle size of 12 ⁇ m.
  • the FePt alloy atomized powder is prepared by using electrolytic iron having a purity of 3N and sponge-like Pt having a purity of 3N as raw materials, dissolving in a gas atomizer so that the Fe concentration becomes 93 atomic%, gas atomizing with Ar gas, and FePt alloy. Atomized powder was made and collected. The collected powder was sieved to obtain an FePt alloy atomized powder having an average particle size of 16 ⁇ m.
  • the raw materials were mixed to obtain a mixed powder.
  • This mixed powder was charged into a graphite mold and charged into a hot press apparatus, and the applied pressure was 350 kgf / cm 2 in a vacuum atmosphere with an ultimate vacuum pressure of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Torr (133 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa).
  • Sintering was performed under the conditions of a holding temperature of 1150 ° C. and a holding time of 6 hours to obtain a sintered body of the target of the present invention.
  • each sintered body was machined to prepare a target having a diameter of 50 mm and a thickness of 2 mm for analysis and a target having a diameter of 152 mm and a thickness of 6 mm for sputtering. Further, a sputtering target was bonded to a backing plate made of oxygen-free copper with In solder to obtain a sputtering target.
  • the density of the target for analysis was measured by the Archimedes method, and the density ratio was calculated. The density ratio was calculated by dividing the bulk density of the sintered body by the theoretical density. The theoretical density was obtained from the following formula.
  • the target of the present example was mounted on a DC magnetron sputtering apparatus, and after evacuating to an ultimate vacuum pressure of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 Torr (133 ⁇ 10 ⁇ 6 Pa), Ar gas was introduced into the apparatus.
  • the pressure (sputtering gas pressure) was 5 ⁇ 10 ⁇ 3 Torr (665 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa).
  • pre-sputtering was performed for 30 minutes at a sputtering power of 500 W with a direct current power source, and then continuous sputtering was performed for 5 hours with a sputtering power of 800 W, and the number of abnormal discharges was measured with a measuring device attached to the power source.
  • the ordering temperature is reduced to 450 ° C. or lower, and at the same time, the microstructure including magnetic particles having an average particle diameter of 15 nm or less is present. It can be seen that it is suitable for realizing a high recording density.
  • the amount of oxygen contained in the produced target was examined depending on whether the graphite powder or carbon black powder was heat-treated or not.
  • the oxygen content of the target was measured with and without heat treatment in two types of graphite powder and acetylene black.
  • the conditions other than the presence or absence of the heat treatment are the same, and the same composition and the same manufacturing conditions are used.
  • the oxygen content was measured by the infrared absorption method described in JIS Z 2613 “General Rules for Determination of Oxygen in Metallic Materials”. The results are shown in Table 2.
  • the amount of oxygen in the target is greatly reduced when both the graphite powder and acetylene black are heat-treated.
  • the amount of oxygen in the target is reduced as compared with the case of graphite powder.
  • a high coercive force can be obtained at a low heat treatment temperature of about 300 ° C. as described in Non-Patent Document 3.
  • relative density 80% or more, surface roughness (Ra): 12.5 ⁇ m or less, particle size: 100 ⁇ m or less, electric resistance: 10 ⁇ ⁇ cm or less, metallic system Impurity concentration: 0.1 atomic% or less, flexural strength: preferably 10 MPa or more.

Abstract

規則化温度の低い膜を成膜することができると共にパーティクルの発生が抑制可能な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を提供する。磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットが、一般式:{(FePt100-x(100-y)Ag(100-z)、ここで原子比により30≦x≦80、1≦y≦30、3≦z≦63で表される組成を有した焼結体からなる。また、このスパッタリングターゲットの製造方法は、AgPt合金粉と、FePt合金粉と、Pt粉と、グラファイト粉またはカーボンブラック粉と、の混合粉末を、真空または不活性ガス雰囲気中でホットプレスする工程を有している。

Description

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
 本発明は、ハードディスクの高密度磁気記録媒体に適用される磁気記録膜、特に垂直磁気記録または熱アシスト磁気記録の媒体に適用される磁気記録膜を形成するためのスパッタリングターゲットおよびその製造方法に関するものである。
 ハードディスク装置は、一般にコンピューターやデジタル家電等の外部記録装置として用いられており、記録密度の一層の向上が求められている。そのため、近年、高密度の記録を実現できる垂直磁気記録方式が採用されている。この垂直磁気記録方式は、以前の面内記録方式と異なり、原理的に高密度化するほど記録磁化が安定すると言われている。
 さらに、次世代の超高密度磁気記録方式として垂直磁気記録技術と光記録技術等とを組み合わせた熱アシスト磁気記録方式が提案されている。この熱アシスト磁気記録方式は、高保磁力を有する強磁性材料の記録膜にレーザ光やマイクロ波により熱を加えて保磁力を低下させた状態で磁場によって書き込みを行う記録方式である。この熱アシスト磁気記録方式のハードディスク媒体の記録層に適用する材料の候補として、C(炭素)を含むFePt系磁気記録膜が提案されている(非特許文献1参照)。従来、このCを含むFePt系磁気記録膜(以下、FePt-C膜と称す)を成膜するためには、FePtのスパッタリングターゲットとCのスパッタリングターゲットとをそれぞれ用意し、これらを用いてFePtとCとを同時スパッタ(コスパッタ)することによってFePt-C膜を作製している。
 また、スパッタ法により成膜したFePt膜は準安定相の不規則相であり、高い結晶磁気異方性を有するL1構造の規則相に相転移させる温度(規則化温度)まで熱処理する必要があるが、この規則化温度が高いため、量産に適さず、規則化温度が低いスパッタ膜が要望されている。そこで、従来、AgまたはCuを添加してFePtAg膜またはFePtCu膜とすることで、規則化温度を低下させることが検討されている(非特許文献2参照)。
Yingfan Xu,M.L.Yan,and D.J.Sellmyer、「Nanostructureand Magnetic Properties of FePt:C Cluster Films」、IEEETRANSACTIONS ON MAGNETICS,VOL,40,NO.4,JULY 2004、p.2525-2527 前田知幸,外4名、「Cu添加によるFePt規則合金の規則化温度低減」、日本応用磁気学会誌,VOL,26,No.4,2002、p.426-429 喜々津 哲,外6名、「FePt薄膜の残留酸素が規則化温度に及ぼす影響」、電子情報通信学会技術研究報告 MR2003-31(2003-11) p.25
 上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
 すなわち、従来、FePt-C膜を得るために、FePtのスパッタリングターゲットとCのスパッタリングターゲットとによるコスパッタを行っているため、二種類のスパッタリングターゲットを用意する必要があると共に、CのスパッタリングターゲットからC粉のパーティクルが発生して異常放電の原因になってしまう不都合があった。また、従来、FePtAg膜についても、FePt合金ターゲットとAgターゲットとのコスパッタで成膜しており、上記FePt-C膜と同様に二種類のスパッタリングターゲットを用意する必要があった。
 本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、規則化温度を低下させたFePtAg-C膜を成膜することができると共にパーティクルの発生が抑制可能な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を提供することを目的とする。
 本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第1の発明に係る磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットは、一般式:{(FePt100-x(100-y)Ag(100-z)、ここで原子比により30≦x≦80、1≦y≦30、3≦z≦63で表される組成を有した焼結体からなることを特徴とする。
 この磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットでは、一般式:{(FePt100-x(100-y)Ag(100-z)、ここで原子比により30≦x≦80、1≦y≦30、3≦z≦63で表される組成を有した焼結体からなるので、1つのターゲットでAgにより規則化温度を低下させたFePtAg-C膜を成膜できると共に、CがFe,Pt,Agの金属マトリックス中に介在してC単体のパーティクルが発生し難くなることで、スパッタリング時の異常放電の発生を抑制することができる。
 Feを上記組成範囲に設定した理由は、30at%未満、または80at%を超えると、Fe-Pt二元系平衡状態図で示されるFePt規則相(L1構造)の領域から大きく外れるため、成膜後の磁気記録層にFePt規則相が十分に形成されないためである。
 また、Agを上記組成範囲に設定した理由は、1at%未満では、Ag添加による有意な磁気記録膜の規則化温度低減効果が得られず、30at%を超えると、ターゲットの十分高い密度が得られずパーティクルが発生しやすくなるためである。
 さらに、Cを上記組成範囲に設定した理由は、3at%未満では、磁気記録膜の微細組織化が不十分となるため高記録密度を実現できず、63at%を超えると、ターゲットの十分高い密度が得られずパーティクルが発生しやすくなるためである。
 また、第2の発明に係る磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットは、前記Agの一部を、AuおよびCuの少なくとも一方に置き換え、前記置き換えた金属をMとしたとき、一般式:{(FePt100-x(100-y)(Ag100-aa(100-z)、ここで原子比により30≦x≦80、1≦y≦30、3≦z≦63、0<a≦50で表される組成を有した焼結体からなることを特徴とする。
 この磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットは、前記Agの一部を、AuおよびCuの少なくとも一方に置き換え、前記置き換えた金属をMとしたとき、一般式:{(FePt100-x(100-y)(Ag100-aa(100-z)、ここで原子比により30≦x≦80、1≦y≦30、3≦z≦63、0<a≦50で表される組成を有した焼結体からなるので、1つのターゲットでAgと、AuおよびCuの少なくとも一方とにより規則化温度を低下させたFePtAgM-C膜を成膜できると共に、CがFe,Pt,Ag,Mの金属マトリックス中に介在してC単体のパーティクルが発生し難くなることで、スパッタリング時の異常放電の発生を抑制することができる。
 この磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットでは、Agの50at%以下をAuおよびCuの少なくとも一方(M)で置換しているが、Mを上記組成範囲に設定した理由は、AuおよびCuはAgと同等の規則化温度低減効果が得られるが、Ag単独の場合よりもホットプレス温度を高くする必要があり、50at%を超えるとターゲットの十分高い密度が得られずパーティクルが発生しやすくなるためである。
 第3の発明に係る磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットは、第1又は第2の発明において、酸素の含有量が、500ppm以下であることを特徴とする。
 すなわち、この磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットでは、スパッタ成膜した磁気記録媒体膜の規則化温度がより下がりやすく、低い熱処理温度でも高い保磁力を得ることができる。
 なお、酸素の含有量を500ppm以下とした理由は、500ppmを超えると、Ag,Au,Cuによる磁気記録媒体膜の規則化温度を低減する効果が低下するためである。
 なお、FePt薄膜の残留酸素が規則化温度に及ぼす影響については、上記非特許文献3にも記載されている。この文献では、ターゲット中の酸素量が3000ppmの場合、スパッタした磁気記録媒体膜中の酸素量が700~1000ppmであり、その保磁力Hc(300℃熱処理時)が5kOe程度であるのに対し、ターゲット中の酸素量が50ppmの場合、スパッタした磁気記録媒体膜中の酸素量が100~200ppmであり、その保磁力Hc(300℃熱処理時)が8kOe程度に向上することが示されている。
 第4の発明に係る磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法は、第1の発明に係る磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットを製造する方法であって、AgPt合金粉と、FePt合金粉と、Pt粉と、グラファイト粉またはカーボンブラック粉と、の混合粉末を、真空または不活性ガス雰囲気中でホットプレスする工程を有していることを特徴とする。
 また、第5の発明に係る磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法は、第2の発明に係る磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットを製造する方法であって、AgPt合金粉と、AuPt合金粉およびCuPt合金粉の少なくとも一方と、FePt合金粉と、Pt粉と、グラファイト粉またはカーボンブラック粉と、の混合粉末を、真空または不活性ガス雰囲気中でホットプレスする工程を有していることを特徴とする。
 Agを添加するために純Ag粉を原料として使用した場合、融点が低いAgが先に溶け出してしまうため、ホットプレスにおける焼結温度を低くせざるを得ず、ターゲットの密度が低くなってしまう。これに対して、上記本発明の磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法では、AgPt合金粉と、FePt合金粉と、Pt粉と、グラファイト粉またはカーボンブラック粉と、の混合粉末を、真空または不活性ガス雰囲気中でホットプレスするので、純Agよりも融点が高いAgPt合金粉を混合することで、ホットプレスにおける焼結温度が高くでき、高密度のターゲットを得ることができる。
 また、AuまたはCuを添加するために純Au粉または純Cu粉を原料として使用した場合、融点が低いAuまたはCuが先に溶け出してしまうため、ホットプレスにおける焼結温度を低くせざるを得ず、ターゲットの密度が低くなってしまう。これに対して、上記本発明の磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法では、AgPt合金粉と、AuPt合金粉およびCuPt合金粉の少なくとも一方と、FePt合金粉と、Pt粉と、グラファイト粉またはカーボンブラック粉と、の混合粉末を、真空または不活性ガス雰囲気中でホットプレスするので、純Au粉または純Cu粉よりも融点が高いAuPt合金粉およびCuPt合金粉の少なくとも一方を混合することで、ホットプレスにおける焼結温度が高くでき、高密度のターゲットを得ることができる。
 第6の発明に係る磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法は、第4又は第5の発明において、前記カーボンブラック粉が、アセチレンガスの発熱分解により生成されたものであることを特徴とする。
 すなわち、この磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法では、カーボンブラック粉が、アセチレンガスの発熱分解により生成された、いわゆるアセチレンブラックであるので、微細なアセチレンブラックのC粉によって、微細なCがFe,Pt,Ag,Mの一種または二種以上からなる金属マトリックス中に高い分散状態で分布すると共に高密度な組織が得られる。
  第7の発明に係る磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法は、第4から第6のいずれかの発明において、前記混合粉末中の前記グラファイト粉または前記カーボンブラック粉を予め真空中で加熱処理しておくことを特徴とする。
 すなわち、この磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法では、混合粉末中のグラファイト粉またはカーボンブラック粉を予め真空中で加熱処理しておくことで、比較的多くグラファイト粉またはカーボンブラック粉に含有する酸素等のガス成分を予め除去し、焼結体に不可避不純物として含有される酸素等を容易に低減させることができる。
 本発明によれば、以下の効果を奏する。
 すなわち、本発明に係る磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットによれば、一般式:{(FePt100-x(100-y)Ag(100-z)、ここで原子比により30≦x≦80、1≦y≦30、3≦z≦63で表される組成を有した焼結体からなるので、1つのターゲットでAgにより規則化温度を低下させたFePtAg-C膜を成膜できると共に、CがFe,Pt,Agの金属マトリックス中に介在してC単体のパーティクルが発生し難くなることで、スパッタリング時の異常放電の発生を抑制することができる。
 したがって、本発明の磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットを用いてスパッタリングにより磁気記録媒体膜を成膜することで、高い生産性をもってHDD用高密度磁気記録媒体に適用される低規則化温度の磁気記録膜、特に垂直磁気記録用または熱アシスト磁気記録用に適用される良好な磁気記録膜を得ることができる。
本発明に係る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の一実施形態において、製造フローを示す。
 以下、本発明に係る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の一実施形態を、図1を参照して説明する。
 本実施形態の磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットは、一般式:{(FePt100-x(100-y)Ag(100-z)、ここで原子比により30≦x≦80、1≦y≦30、3≦z≦63で表される組成を有した焼結体からなる。
 また、前記Agの一部を、AuおよびCuの少なくとも一方に置き換え、置き換えた金属をMとしたとき、一般式:{(FePt100-x(100-y)(Ag100-aa(100-z)、ここで原子比により30≦x≦80、1≦y≦30、3≦z≦63、0<a≦50で表される組成を有した焼結体からなるものとしても構わない。
 そして、この焼結体は、Fe,Pt,Ag,M(AuおよびCuの少なくとも一方)の一種または二種以上からなる合金相の金属マトリックス中にCが介在した組織を有している。
 また、この磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットは、酸素(O)の含有量が、500ppm以下であることが好ましい。
 さらに、窒素(N)の含有量は、150ppm以下であることが好ましい。なお、窒素の含有量を150ppm以下とすることが好ましいとした理由は、150ppmを超えると、磁気記録媒体膜中に軟磁性のFeN相が生成されて保磁力(Hc)を低下させる可能性があるためである。
 この磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法は、図1に示すように、AgPt合金粉と、AuPt合金粉と、CuPt合金粉と、FePt合金粉と、Pt粉と、グラファイト粉またはカーボンブラック粉と、の混合粉末を、真空または不活性ガス雰囲気中でホットプレスする工程を有している。
 特に、カーボンブラック粉としては、アセチレンガスの発熱分解により生成された、いわゆるアセチレンブラックを使用することが好ましい。
 上記AgPt合金粉は、Ag:5~95原子%を含有するAgPt合金粉であることが好ましい。また、上記AuPt合金粉は、Au:10~90原子%を含有するAuPt合金粉であることが好ましい。また、上記CuPt合金粉は、Cu:10~90原子%を含有するCuPt合金粉であることが好ましい。また、上記FePt合金粉は、Fe:80~95原子%を含有するFePt合金粉であることが好ましい。さらに、上記Pt粉は、平均粒径が1~5μmのものを用い、さらにグラファイト粉またはカーボンブラック粉は、平均粒径が0.02~20μmのものを用いるとよい。
 また、グラファイト粉またはカーボンブラック粉は、予め真空中で熱処理したものを用いることが好ましい。
 さらに、FePt合金粉については、粒径5μm以下の微粉をカットすることが好ましい。これは、表面積が大きい粒径5μm以下の微粉を除去しておくことで、含有される酸素や窒素等のガス成分をさらに低減することができるからである。
 なお、AgPt合金粉およびAuPt合金粉、CuPt合金粉、FePt合金粉は、平均粒径が10~30μmのものを用いることが好ましい。これらの平均粒径を上記範囲とした理由は、10μm未満であると、収率よく回収することが困難となるためであり、30μmを超えると、ターゲットの十分高い密度が得られずパーティクルが発生しやすくなるためである。
 この製法の一例について詳述すれば、例えば、まず上記所定組成割合となるAgPt合金粉およびAuPt合金粉、CuPt合金粉、FePt合金粉をそれぞれガスアトマイズ法により作製し、平均粒径が10~30μmとなるように篩分して粉末を回収する。
 Pt粉については市販のものを用いればよく、例えばPt粉については純度が3N~4Nで平均粒径1~5μmの粉末を用意すればよい。
 カーボンブラック粉は、アセチレンガスを原料として燃焼と熱分解とを周期的に繰り返すことによりアセチレンガスの発熱分解により生成された、いわゆるアセチレンブラックを使用する。このカーボンブラック粉としては、例えば平均粒径35nm、比表面積(BET値)70m/gの粉末を用いる。
  なお、このカーボンブラック粉は、予め1×10-3~1×10-5Torr(133×10-3~133×10-5Pa)の真空中で、熱処理温度1100~1300℃で1~4時間、熱処理し、脱ガスさせておく。
 次に、このAgPt合金粉とAuPt合金粉とCuPt合金粉とFePt合金粉とPt粉とグラファイト粉またはカーボンブラック粉とを上記所定のターゲット組成となるように秤量し、これらをボールミル混合用の容器に混合用の粉砕媒体となる5mmφのジルコニアボール等と共に投入し、容器内をArガスで置換した後蓋を閉める。さらに、この容器を、2~16時間回転させ、原料を混合して混合粉末とする。
 次に、得られた混合粉末を真空中にてホットプレスにより成型焼結し、得られた焼結体を機械加工により所定のターゲット寸法に加工する。なお、十分高い密度の焼結体を得るためには、200kgf/cm以上の加圧力でホットプレスする必要があるが、モールドの機械強度とプレス装置の最大荷重による制限を受ける。このためホットプレスは、950~1300℃の範囲で保持時間:3~12時間、加圧力:350kgf/cmにて行うことが好ましい。
 こうして得られた焼結体を、バッキングプレートに接合してターゲットとする。
 このように本実施形態の磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットでは、一般式:{(FePt100-x(100-y)Ag(100-z)、ここで原子比により30≦x≦80、1≦y≦30、3≦z≦63で表される組成を有した焼結体からなるので、1つのターゲットでAgにより規則化温度を低下させたFePtAg-C膜を成膜できると共に、CがFe,Pt,Agの金属マトリックス中に介在してC単体のパーティクルが発生し難くなることで、スパッタリング時の異常放電の発生を抑制することができる。
 また、前記Agの一部を、AuおよびCuの少なくとも一方に置き換え、置き換えた金属をMとしたとき、一般式:{(FePt100-x(100-y)(Ag100-aa(100-z)、ここで原子比により30≦x≦80、1≦y≦30、3≦z≦63、0<a≦50で表される組成を有した焼結体からなるものとすれば、1つのターゲットでAg,Mにより規則化温度を低下させたFePtAg(M)-C膜を成膜できると共に、CがFe,Pt,Ag,Mの一種または二種以上からなる金属マトリックス中に介在してC単体のパーティクルが発生し難くなることで、スパッタリング時の異常放電の発生を抑制することができる。
 さらに、この磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットでは、酸素の含有量が、500ppm以下であるので、スパッタ成膜した磁気記録媒体膜の規則化温度がより下がりやすく、低い熱処理温度でも高い保磁力を得ることができる。また、窒素の含有量を、150ppm以下とすることで、磁気記録媒体膜に軟磁性のFeN相が生成することなく高い保磁力を得ることができる。
 また、この磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法では、AgPt合金粉と、AuPt合金粉と、CuPt合金粉と、FePt合金粉と、Pt粉と、グラファイト粉またはカーボンブラック粉と、の混合粉末を、真空または不活性ガス雰囲気中でホットプレスするので、純Agよりも融点が高いAgPt合金粉を混合することで、ホットプレスにおける焼結温度が高くでき、高密度のターゲットを得ることができる。
 特に、カーボンブラック粉を、アセチレンガスの発熱分解により生成された、いわゆるアセチレンブラックとすることで、微細なアセチレンブラックのC粉によって、微細なCがFe,Pt,Ag,Mの金属マトリックス中に高い分散状態で分布すると共に高密度な組織が得られる。
 また、混合粉末中のグラファイト粉またはカーボンブラック粉を予め真空中で加熱処理しておくことで、比較的多くグラファイト粉またはカーボンブラック粉に含有する酸素等のガス成分を予め除去し、焼結体に不可避不純物として含有される酸素等を容易に低減させることができる。
 次に、本発明に係る磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットを、上記実施形態に基づき作製した実施例により実際に評価した結果を、図1を参照して説明する。
 まず、図1に本発明のスパッタリングターゲットの製造フローの一例を示す。
 AgPt合金アトマイズ粉は、純度4NのAgペレットと純度3Nのスポンジ状Ptとを原料として、Agの濃度が55原子%となるようにガスアトマイズ装置内で溶解し、Arガスにてガスアトマイズし、AgPt合金アトマイズ粉を作成し回収した。回収した粉末を篩分し、平均粒径12μmのAgPt合金アトマイズ粉を得た。
 AuPt合金アトマイズ粉は、純度4NのAuペレットと純度3Nのスポンジ状Ptとを原料として、Auの濃度が80原子%となるようにガスアトマイズ装置内で溶解し、Arガスにてガスアトマイズし、AuPt合金アトマイズ粉を作成し回収した。回収した粉末を篩分し、平均粒径12μmのAuPt合金アトマイズ粉を得た。
 CuPt合金アトマイズ粉は、純度4NのCuブロックと純度3Nのスポンジ状Ptとを原料として、Cuの濃度が75原子%となるようにガスアトマイズ装置内で溶解し、Arガスにてガスアトマイズし、CuPt合金アトマイズ粉を作成し回収した。回収した粉末を篩分し、平均粒径12μmのCuPt合金アトマイズ粉を得た。
 FePt合金アトマイズ粉は、純度3Nの電解鉄と純度3Nのスポンジ状Ptとを原料として、Feの濃度が93原子%となるようにガスアトマイズ装置内で溶解し、Arガスにてガスアトマイズし、FePt合金アトマイズ粉を作成し回収した。回収した粉末を篩分し、平均粒径16μmのFePt合金アトマイズ粉を得た。
 次に、ホットプレスによる焼結方法について述べる。
 図1に従って、篩分したAgPt合金アトマイズ粉、AuPt合金アトマイズ粉、CuPt合金アトマイズ粉およびFePt合金アトマイズ粉と純度3Nで平均粒径3μmのPt粉とカーボンブラック粉である純度3Nで平均粒径0.035μmのアセチレンブラック粉とを目標ターゲット組成となるように秤量した。次に、秤量した各粉末をボールミル混合用の容器に混合用の粉砕媒体となる5mmφのジルコニアボール等と共に投入し、容器内をArガスで置換した後蓋を閉め、さらにこの容器を16時間回転させ、原料を混合して混合粉末とした。この混合粉末を黒鉛モールドに充填した状態でホットプレス装置に装入し、到達真空圧力が1×10-3Torr(133×10-3Pa)の真空雰囲気中で加圧力:350kgf/cm、保持温度:1150℃、保持時間:6時間の条件にて焼結し、本発明ターゲットの焼結体を得た。
 その後、各焼結体を機械加工し、分析用の直径:50mm、厚さ:2mmのターゲットとスパッタ用の直径:152mm、厚さ:6mmのターゲットとを作成した。さらに、スパッタ用のターゲットをInはんだにて無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングし、スパッタリングターゲットとした。なお、分析用のターゲットの密度をアルキメデス法にて測定し、密度比を計算した。密度比は、焼結体の嵩密度を理論密度で割り、算出した。なお、理論密度は以下の式より求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 次に、本実施例のターゲットを直流マグネトロンスパッタ装置に装着し、到達真空圧力:1×10-6Torr(133×10-6Pa)まで真空排気した後、Arガスを導入して装置内の圧力(スパッタガス圧力)を5×10-3Torr(665×10-3Pa)とした。その後、直流電源にてスパッタ電力:500Wにて30分のプレスパッタを行い、次に、スパッタ電力を800Wとして5時間の連続スパッタを行い、電源付属の計測装置で異常放電回数を測定した。その後、単結晶MgO基板上にFePtAg(M)-C膜を50nm堆積させた。この膜に還元雰囲気中で250~600℃×15分の熱処理を施し、膜の保磁力(Hc)が3kOe以上に増加した温度を結晶化温度とした。Hcは振動試料型磁力計(最大印加磁場15kOe)を使用し、膜面に対して垂直方向のB-H曲線を測定し求めた。規則化した膜に含まれる磁性粒子の大きさを透過型電子顕微鏡で観察し平均粒子径を測定した。ここでいう平均粒子径(単位:nm)は、以下の式より求めた。
 平均粒子径=200/√(Nπ)  
(Nは、一辺100nmの正方形の観察領域内に含まれる磁性粒子の数) 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 本実施例に示された密度比が85%以上のターゲットについては、前記の連続スパッタリング時にパーティクルによる異常放電が発生しなかった。また、本実施例に示されたターゲットを使用して作成された膜については、規則化温度が450℃以下まで低減されていると同時に、平均粒子径が15nm以下の磁性粒子を含む微細組織が得られており、高記録密度の実現に適していることが分かる。
 次に、グラファイト粉またはカーボンブラック粉について熱処理を行った場合と行わない場合とで、作製したターゲット中に含有される酸素量について調べた。これらの実施例では、表2に示すように、グラファイト粉とアセチレンブラックとの2種類において、熱処理の有りと無しとで、ターゲットの酸素量を測定した。
 なお、各実施例とも、上記熱処理の有無以外の条件については同じであり、同一組成かつ同一製造条件としている。
 また、酸素量の測定方法は、JIS Z 2613「金属材料の酸素定量方法通則」に記載された赤外線吸収法で測定した。その結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 これらの結果からわかるように、グラファイト粉及びアセチレンブラックのどちらも熱処理を行った方が、ターゲット中の酸素量が大幅に低減されている。特に、アセチレンブラックを用いた場合は、グラファイト粉の場合よりもターゲット中の酸素量が低減されている。
 このように、酸素量が大幅に低減されたスパッタリングターゲットを用いれば、非特許文献3に記載されているように、例えば300℃程度の低い熱処理温度で高い保磁力が得られる。
 なお、本発明を、スパッタリングターゲットとして利用するためには、相対密度:80%以上、面粗さ(Ra):12.5μm以下、粒径:100μm以下、電気抵抗:10Ω・cm以下、金属系不純物濃度:0.1原子%以下、抗折強度:10MPa以上であることが好ましい。上記各実施例は、いずれもこれらの条件を満たしたものである。
 また、本発明の技術範囲は上記実施形態および上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

Claims (7)

  1.  一般式:{(FePt100-x(100-y)Ag(100-z)、ここで原子比により30≦x≦80、1≦y≦30、3≦z≦63で表される組成を有した焼結体からなることを特徴とする磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲット。
  2.  請求項1に記載の磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットにおいて、
     前記Agの一部を、AuおよびCuの少なくとも一方に置き換え、
     前記置き換えた金属をMとしたとき、
     一般式:{(FePt100-x(100-y)(Ag100-aa(100-z)、ここで原子比により30≦x≦80、1≦y≦30、3≦z≦63、0<a≦50で表される組成を有した焼結体からなることを特徴とする磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲット。
  3.  請求項1に記載の磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットにおいて、
      酸素の含有量が、500ppm以下であることを特徴とする磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲット。
  4.  請求項1に記載の磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットを製造する方法であって、
     AgPt合金粉と、FePt合金粉と、Pt粉と、グラファイト粉またはカーボンブラック粉と、の混合粉末を、真空または不活性ガス雰囲気中でホットプレスする工程を有していることを特徴とする磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法。
  5.  請求項2に記載の磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットを製造する方法であって、
     AgPt合金粉と、AuPt合金粉およびCuPt合金粉の少なくとも一方と、FePt合金粉と、Pt粉と、グラファイト粉またはカーボンブラック粉と、の混合粉末を、真空または不活性ガス雰囲気中でホットプレスする工程を有していることを特徴とする磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法。
  6.  請求項4に記載の磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法において、
     前記カーボンブラック粉が、アセチレンガスの自己発熱分解により生成されたものであることを特徴とする磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法。
  7.  請求項4に記載の磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法において、
     前記混合粉末中の前記グラファイト粉または前記カーボンブラック粉を予め真空中で加熱処理しておくことを特徴とする磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法。
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