(57)【要約】Ｃｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｐｔが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、このターゲットが、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ−Ｒｕ合金相（Ｂ）と前記相（Ｂ）とは異なるＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有す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。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項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、このターゲットが、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ−Ｒｕ合金相（Ｂ）と前記相（Ｂ）とは異なるＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有す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。
【請求項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３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ−Ｒｕ合金相（Ｂ）と前記相（Ｂ）とは異なるＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有す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。
【請求項３】
前記金属又は合金相（Ｃ）は、Ｃｏを９０ｍｏｌ％以上含有する相であ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。
【請求項４】
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、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下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。
【請求項５】
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１〜４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。
【請求項６】
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％〜４０％であることを特徴とする請求項１〜５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。  
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。【０００５】
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）。【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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）。【０００９】
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とＣｒなど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。【００１０】
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）。【００１１】
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。【００１２】
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。【００１３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１０−８８３３３号公報
【特許文献２】特願２０１０−０１１３２６
【特許文献３】特開２００９−１８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
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。【００１６】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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。【００１８】
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、このターゲットが、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ−Ｒｕ合金相（Ｂ）と前記相（Ｂ）とは異なるＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有す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。【００１９】
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３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ−Ｒｕ合金相（Ｂ）と前記相（Ｂ）とは異なるＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有す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。【００２０】
さらに、本発明は、
３）前記金属又は合金相（Ｃ）は、Ｃｏを９０ｍｏｌ％以上含有する相であることを特徴とする上記１）〜２）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を提供する。
４）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、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下含有することを特徴とする上記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を提供する。【００２１】
さらに、本発明は、
５）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）〜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を提供する。【００２２】
さらに、本発明は、
６）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％〜４０%であることを特徴とする上記１）〜５）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を提供する。【００２３】
さらに、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）のいずれか一項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。
【発明の効果】
【００２４】
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。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
同様に、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又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）の界面を介して、該相（Ｃ）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。
【００３１】
さらに、前記金属又は合金相（Ｃ）は、Ｃｏを９０ｍｏｌ％以上含有する相であり、添加元素であるＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上との合金を含む。
【００３２】
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、前記素地（Ａ）の中に、Ｒｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ−Ｒｕ合金相（Ｂ）とＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）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。また、相（Ｃ）は周囲の組織より最大透磁率が高く、金属素地（Ａ）によって各々分離された構造になっている。
金属素地（Ａ）とＲｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ−Ｒｕ合金相（Ｂ）、あるいは、金属素地（Ａ）とＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）であるターゲット組織でも漏洩磁束向上の効果はあるが、金属素地（Ａ）と相（Ｂ）と相（Ｃ）を存在させることにより、より一層の漏洩磁束向上の効果がある。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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を３０ｍｏｌ％以上含有する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。
【００３９】
相（Ｃ）は、直径が３０〜１５０μｍとするのが望ましい。相（Ｃ）の直径が３０μｍ未満の場合は、無機物粒子と混在している金属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（Ｃ）と金属素地（Ａ）との拡散が進み、金属素地（Ａ）と相（Ｃ）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３０μｍ以上とするのが良い。好ましくは直径４０μｍ以上である。
【００４０】
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失われ、パーティクルの問題が発生しやすくなることがある。従って相（Ｃ）の大きさは３０〜１５０μｍとするのが望ましい。
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（Ｃ）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。
【００４１】
相（Ｃ）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（Ｃ）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。
【００４２】
ターゲット組成によっては、相（Ｃ）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（Ｃ）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。
【００４３】
相（Ｃ）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（Ｃ）の外周部は、前記相（Ｃ）の組成から多少ずれてしまうことがある。
しかし、相（Ｃ）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、Ｃｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）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。
【００４４】
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。
【００４５】
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％〜４０％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）又は相（Ｃ）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）又は相（Ｃ）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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
また、各金属元素の粉末の代わりにこれら金属の合金粉末を用意してもよいが、その場合も作製方法は特に制限はないが、最大粒径が２０μｍ以下とすることが望ましい。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。
【００５０】
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。
【００５１】
Ｃｏ−Ｒｕ粉末は、Ｃｏ粉とＲｕ粉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。また、直径が３０〜１５０μｍの範囲にあるＣｏ粉末については、ガスアトマイズ法で作製したものを篩別することで得ることが出来る。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【実施例】
【００５４】
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。【００５５】
（実施例１、比較例１、２）
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、直径が７０〜１５０μｍの範囲にあるＣｏ粉末を用意した。
これらの粉末をターゲットの組成が８８（８０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｒｕ）−５ＣｏＯ−７ＳｉＯ２（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末１８．７０ｗｔ％、Ｃｒ粉末３．５２ｗｔ％、ＣｏＯ粉末５．７６ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末６．４６ｗｔ％、Ｃｏ−Ｒｕ粉末４５．５６ｗｔ％、直径が７０〜１５０μｍの範囲にあるＣｏ粉末２０．０ｗｔ％の重量比率で秤量した。【００５６】
次に、Ｃｏ粉末とＣｒ粉末とＣｏＯ粉末とＳｉＯ２粉末と直径が７０〜１５０μｍの範囲にあるＣｏ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。【００５７】
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。【００５８】
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（ＰＴＦ）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、平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ（％））は５２．０％であった。【００５９】
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（８０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｒｕ）−５ＣｏＯ−７ＳｉＯ２（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末６３．７６ｗｔ％、Ｃｒ粉末３．５２ｗｔ％、Ｒｕ粉末２０．５０ｗｔ％、ＣｏＯ粉末５．７６ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末６．４６ｗｔ％の重量比率で秤量した。【００６０】
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（ＰＴＦ）を測定した結果、４３．５％であった。【００６１】
比較例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−７０Ｒｕ（ｍｏｌ％）粉末を用意した。
そして、これらの粉末をターゲットの組成が８８（８０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｒｕ）−５ＣｏＯ−７ＳｉＯ２（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末５４．９７ｗｔ％、Ｃｒ粉末３．５２ｗｔ％、ＣｏＯ粉末５．７６ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末６．４６ｗｔ％、Ｃｏ−Ｒｕ粉末２９．２９ｗｔ％の重量比率で秤量した。【００６２】
次に、Ｃｏ粉末とＣｒ粉末とＣｏＯ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。【００６３】
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。平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ）を測定した結果、４４．９％であった。【００６４】
比較例３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−３６Ｒｕ（ｍｏｌ％）粉末を用意した。
そして、これらの粉末をターゲットの組成が８８（８０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｒｕ）−５ＣｏＯ−７ＳｉＯ２（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末２７．３１ｗｔ％、Ｃｒ粉末３．５２ｗｔ％、ＣｏＯ粉末５．７６ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末６．４６ｗｔ％、Ｃｏ−Ｒｕ粉末５６．９５ｗｔ％の重量比率で秤量した。【００６５】
次に、Ｃｏ粉末とＣｒ粉末とＣｏＯ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。【００６６】
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。平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ）を測定した結果、４６．２％であった。
以上の結果をまとめて、表１に示す。【００６７】
【表１】
2012086575.tif 000002
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（ＰＴＦ）は５２．０％であり、比較例１の４３．５％、比較例２の４４．９％、比較例３の４６．２％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９７．４％となり、９７％を超える高密度なターゲットが得られた。【００６８】
上記実施例は、ターゲットの組成が、８８（８０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｒｕ）−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。【００６９】
さらに、上記実施例では、Ｃｏ，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。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
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。
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月5日(2012.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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、このターゲットが、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ−Ｒｕ合金相（Ｂ）と前記相（Ｂ）とは異なるＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有す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。
【請求項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３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ−Ｒｕ合金相（Ｂ）と前記相（Ｂ）とは異なるＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有す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。
【請求項３】
前記金属又は合金相（Ｃ）は、Ｃｏを９０ｍｏｌ％以上含有する相であ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。
【請求項４】
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、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下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。
【請求項５】
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１〜４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。
【請求項６】
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り、当該無機物材料からなる非磁性材料の体積比率が２０％〜４０％であることを特徴とする請求項５記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
【請求項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。
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月8日(2012.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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、このターゲットが、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ−Ｒｕ合金相（Ｂ）と前記相（Ｂ）とは異なるＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有す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。
【請求項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３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ−Ｒｕ合金相（Ｂ）と前記相（Ｂ）とは異なるＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有す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。
【請求項３】
前記金属又は合金相（Ｃ）は、Ｃｏを９０ｍｏｌ％以上含有する相であ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。
【請求項４】
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、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下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。
【請求項５】
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１〜４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。
【請求項６】
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り、当該無機物材料からなる非磁性材料の体積比率が２０％〜４０％であることを特徴とする請求項５記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
【請求項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。
【国際調査報告】
2012086575.tif 000003
2012086575.tif 000004
2012086575.tif 000005