(57)【要約】【課題】  スパッタリング膜のバラツキを抑制すべく、均一な組織を有するＮｉ合金ターゲット材を製造する方法を提供する。【解決手段】  （Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）から選ばれる１種または２種以上を１０〜３０質量％含み、残部Ｎｉおよび不可避的不純物からなるＮｉ合金ターゲット材の製造方法において、前記Ｎｉ合金を溶解鋳造したインゴットを温度８００〜１３００℃、圧下率５０％以上で塑性加工を施した後、８００〜１３００℃で０．５〜３時間の再結晶化熱処理を行うＮｉ合金ターゲット材の製造方法である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）から選ばれる１種または２種以上を１０〜３０質量％含み、残部Ｎｉおよび不可避的不純物からなるＮｉ合金ターゲット材の製造方法において、
前記Ｎｉ合金を溶解鋳造したインゴットを温度８００〜１３００℃、圧下率５０％以上で塑性加工を施した後、８００〜１３００℃で０．５〜３時間の再結晶化熱処理を行うことを特徴とするＮｉ合金ターゲット材の製造方法。
【請求項２】
IVa族、Va族、IIIb族、IVb族から選択される１種または２種以上を５質量％以下含むことを特徴とする請求項１に記載のＮｉ合金ターゲット材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、垂直磁気記録媒体のＮｉ合金中間層を形成するためのＮｉ合金ターゲット材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気記録技術の進歩は著しく、ドライブの大容量化のために、磁気記録媒体の高記録密度化が進められている。しかしながら、現在広く世の中で使用されている面内磁気記録方式の磁気記録媒体では、高記録密度化を実現しようとすると、記録ビットが微細化し、記録ヘッドで記録できないほどの高保磁力が要求される。そこで、これらの問題を解決し、記録密度を向上させる手段として垂直磁気記録方式が検討されている。
【０００３】
垂直磁気記録方式とは、垂直磁気記録媒体の磁性膜中に媒体面に対して磁気容易軸が垂直方向に配向するように形成したものであり、記録密度を上げてもビット内の反磁界が小さく、記録再生特性の低下が少ない高記録密度に適した方法である。そして、垂直磁気記録方式においては、記録感度を高めた磁気記録膜層と軟磁性膜層とを有する記録媒体が開発されており、このような媒体構造では、軟磁性層と磁気記録層の間に中間層や下地層が成膜された記録媒体が開発されている。
そして、このような記録媒体の中間層としては、中間層上に形成される下地層や磁気記録層の配向を制御する作用が要求されており、Ｎｉ−Ｗ系などのＮｉ合金を適用することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】ＵＳ２００６／０２７５６２９  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるＮｉ合金の中間層は一般的にスパッタリング法により成膜される。そして、スパッタリングにおいては、希ガスイオン（典型的にはＡｒ＋イオン）がターゲット材表面に衝突した際、原子間に割り込み、その周囲の原子を激しく振動させる。その振動はターゲット材の結晶最密方向に最も伝播されやすく、表面原子が最密方向へ放出される。さらに、ターゲット材の結晶粒界は、結晶配列が大きく乱れているため、スパッタリング中の原子放出挙動が結晶粒内とは異なる。したがって、結晶粒径が不均一になるとスパッタ膜がバラツキ易くなるという問題がある。
また、特許文献１に記載されるＮｉ合金膜を形成するためのスパッタリング用ターゲット材は、一般的にＮｉ合金の溶解鋳造インゴットに圧延を施して作製されている。本願発明者らの検討によれば、溶解鋳造−圧延でＮｉ合金ターゲット材を作製したところ不均一な金属組織となることを確認した。
本発明の目的は、上記の問題を解決し、スパッタリング膜のバラツキを抑制すべく、均一な組織を有するＮｉ合金ターゲット材を製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記の問題に関して種々の検討を行った結果、Ｎｉ合金を溶解鋳造したインゴットを適度な温度範囲と圧下率で熱間塑性加工をした上で、適切な温度で再結晶化熱処理を行うことで、ターゲット材の厚さ方向における金属組織の不均一性を改善できることを見出し本発明に到達した。
【０００６】
すなわち、本発明は、（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）から選ばれる１種または２種以上を１０〜３０質量％含み、残部Ｎｉおよび不可避的不純物からなるＮｉ合金ターゲット材の製造方法において、前記Ｎｉ合金を溶解鋳造したインゴットを温度８００〜１３００℃、圧下率５０％以上で塑性加工を施した後、８００〜１３００℃で０．５〜３時間の再結晶化熱処理を行うＮｉ合金ターゲット材の製造方法である。
また、本発明のＮｉ合金ターゲット材の製造方法は、IVa族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）、Va族（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、IIIb族（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）、IVb族（Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ）から選択される１種または２種以上を５質量％以下含むＮｉ合金にも適用できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、安定したスパッタリングが行える垂直磁気記録媒体の中間層を成膜するためのＮｉ合金ターゲット材を提供でき、垂直磁気記録媒体を製造する上で極めて有効な技術となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の最も重要な特徴は、スパッタリングの安定化のために厚み方向に均一な金属組織を有するＮｉ合金ターゲット材を得るべく、Ｎｉ合金を溶解鋳造したインゴットを適度な温度範囲と圧下率で熱間塑性加工をした上で、再結晶化の促進が十分に可能な適度な温度域で熱処理を行うＮｉ合金ターゲット材の製造方法を見出した点にある。
【０００９】
まず、本発明のＮｉ合金の合金組成について説明する。
本発明のＮｉ合金ターゲット材は、（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）から選ばれる１種または２種以上を１０〜３０質量％含み残部Ｎｉおよび不可避的不純物からなる組成とする。
本発明で製造されるＮｉ合金ターゲット材は、垂直磁気記録媒体の中間層の形成に適用され、その中間層は、上部に形成される下地層や磁気記録層の配向を制御する作用を有する必要がある。そこで、まず、Ｎｉ合金でなる中間層は、上部膜の配向を制御するため面心立方構造（ｆｃｃ）を維持することが重要となる。また、特にマグネトロンスパッタリング法で効率的に成膜を行うためにターゲット材としてはＮｉが元来有する磁性を低下させる必要がある。そのため、スパッタリング成膜した際に、ｆｃｃを維持しつつ、ターゲット材として磁性を低減するため、Ｎｉに対して（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）から選ばれる１種または２種以上を１０〜３０質量％含むこととした。また、スパッタリング膜の耐食性を向上させるためにも、Ｎｉに対して上記元素を１０〜３０質量％含むことが効果的である。
【００１０】
次に、本発明のＮｉ合金ターゲット材の製造方法を説明する。
まず、上記組成となるように溶解鋳造されたＮｉ合金インゴットを得、続いて、そのＮｉ合金インゴットを温度８００〜１３００℃に加熱し、圧下率５０％以上の塑性加工を施す。
Ｎｉに対して、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗを１０質量％以上含むＮｉ合金においては、Ｎｉ合金インゴットの塑性加工性を向上させるために、８００〜１３００℃の熱間領域での塑性加工が必要となる。加熱温度が８００℃未満の場合には、加工性が十分でないため、塑性加工時に割れ等が発生する可能性が高くなる。また、１３００℃を超える場合には液相発現温度に近づきすぎるために、逆に軟化によって塑性加工性の低下が生じ、正常な塑性加工が困難な場合が生じるためである。
【００１１】
また、鋳造インゴットからの塑性加工における圧下率は、トータルで５０％以上とする。インゴットからの圧下率を５０％以上とすることで、鋳造組織を破壊することが可能となり、次工程の再結晶化熱処理において、均一な再結晶組織を得られるためである。なお、圧下率とは、（（インゴット厚さ−塑性加工後厚さ）/インゴット厚さ）×１００（％）で表すものである。
また、塑性加工においては、鋳造インゴットから圧下率１０〜３０％の圧延を数回行いトータルで圧下率が５０％以上とすることが好ましい。さらにインゴットの形状によっては、インゴットを上記温度域で熱間鍛造した後に熱間圧延を行ってもよい。その場合にもインゴットからの圧下率は５０％以上とする。
【００１２】
次いで、熱間塑性加工後に、８００〜１３００℃で０．５〜３時間の再結晶化熱処理を行う。熱間塑性加工後に、上記の温度域で熱処理を行うことはＮｉ合金の均一な再結晶組織を得るために重要である。熱間塑性加工において、動的再結晶が進行する場合もあるが、均一な組織を得るためには、上記の温度域での熱処理を行うことで、素材の厚さ方向に均一な再結晶組織を得ることができる。
なお、熱処理温度が８００℃未満の場合には、再結晶が十分に進行しない場合があり、１３００℃を超える場合には、再結晶の際の結晶成長が早くなり、均一な金属組織を得がたくなる場合があるため上記の温度範囲とする。また、熱処理時間が０．５時間に満たない場合には、塑性加工、特に圧延時の方向性が残存した金属組織のままであり、３時間を超える場合には結晶成長が進行し過ぎる場合があるため、加熱時間は０．５〜３時間に設定する。
【００１３】
また、本発明のＮｉ合金ターゲト材は、IVa族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）、Va族（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、IIIb族（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）、IVb族（Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ）から選択される１種または２種以上の添加元素を５質量％以下含んでもよい。これらの元素を含むことで、スパッタ膜特性に大きな影響を及ぼすことなく耐食性の改善が可能となるためである。
【００１４】
また、本発明のＮｉ合金ターゲット材の酸素量は１００質量ｐｐｍ以下に制御することが好ましい。垂直磁気記録媒体の中間層成膜は、膜の結晶系や配向が重要であり、ターゲット材中の酸素量が１００質量ｐｐｍを超えると結晶系や配向に影響を及ぼすためである。
ターゲット中の酸素量を１００質量ｐｐｍ以下に制御するためには、例えば、純度９９．９％以上の原料を用い真空中の高周波加熱炉で加熱・溶解後鋳造をすればよい。
【００１５】
また、上記の製造方法で得られるＮｉ合金ターゲット材は、ターゲット材の板厚方向における組織を平均結晶粒径が２００μｍ以下の再結晶組織とすることが好ましい。平均結晶粒径が２００μｍを超えると金属組織のバラツキが大きく、スパッタリング時の安定性が低下する場合があるためである。より好ましくは、１５０μｍ以下である。
【実施例１】
【００１６】
Ｎｉ−２０Ｃｒ（質量％）のＮｉ合金となるように原料を秤量し、溶解鋳造したインゴットを得た。なお、鋳造インゴットは、純度９９．９％以上の原料を用い真空中の高周波加熱炉で加熱・溶解したのち、鉄製の鋳型に鋳造し作製した。その後、表１に示す製造条件で、塑性加工および熱処理を施したＮｉ合金素材を得た後、機械加工によってΦ１６４×７（ｍｍ）の円板形状のＮｉ−Ｃｒターゲット材を作製した。作製したターゲット材の板厚方向の中心から１０×１０×７（ｍｍ）の試料を作製して、ミクロ組織観察及び酸素量分析を行った。ミクロ組織観察において測定した平均結晶粒径および酸素量分析の結果を表２に示す。なお、ミクロ組織は上記の試料を鏡面研磨後に塩化第二鉄水溶液で化学腐食を行った後に光学顕微鏡で観察した。試料１〜６のそれぞれのミクロ組織を図１〜図６に示す。平均結晶粒径は、光学顕微鏡で観察した像を、ＪＩＳ  Ｇ５５１の切断法に準じて測定した１結晶粒当たりの平均線分長として示した。ただし、試料５および６は圧延組織のため測定不可であった。また、酸素量分析は、赤外線吸収法で行った。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
【表２】
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【００１９】
表1及び表２から、本発明のＮｉ合金ターゲット材の製造方法により得られたＮｉ合金ターゲット材では、均一な金属組織が得られていることが分かる。
【実施例２】
【００２０】
Ｎｉ−２０Ｗ（質量％）のＮｉ合金となるように原料を秤量し、溶解鋳造したインゴットを得た。なお、鋳造インゴットは、純度９９．９％以上の原料を用い真空中の高周波加熱炉で加熱・溶解したのち、鉄製の鋳型に鋳造し作製した。その後、表３に示す製造条件で、塑性加工および熱処理を施したＮｉ合金素材を得た後、機械加工によってΦ１６４×７（ｍｍ）の円板形状のＮｉ−Ｗターゲット材を作製した。なお、圧延工程は、加熱温度を変化させた二回加熱の圧延を実施した。作製したターゲット材の板厚方向の中心から１０×１０×７（ｍｍ）の試料を作製して、ミクロ組織観察及び酸素量分析を行った。ミクロ組織観察において測定した平均結晶粒径および酸素量分析の結果を表４に示す。なお、ミクロ組織は上記の試料を鏡面研磨後に塩化第二鉄水溶液で化学腐食を行った後に光学顕微鏡で観察した。試料７、８のそれぞれのミクロ組織を図７、８に示す。平均結晶粒径は、光学顕微鏡で観察した像を、ＪＩＳ  Ｇ５５１の切断法に準じて測定した１結晶粒当たりの平均線分長とした。ただし、試料８は圧延組織のため測定不可であった。また、酸素量分析は、赤外線吸収法で行った。
【００２１】
【表３】
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【００２２】
【表４】
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【００２３】
表３及び表４から、本発明のＮｉ合金ターゲット材の製造方法により得られたＮｉ合金ターゲット材では、均一な金属組織が得られていることが分かる。
【実施例３】
【００２４】
Ｎｉ−１５Ｗ−５Ｃｒ（質量％）のＮｉ合金となるように原料を秤量し、溶解鋳造したインゴットを得た。なお、鋳造インゴットは、純度９９．９％以上の原料を用い真空中の高周波加熱炉で加熱・溶解したのち、鉄製の鋳型に鋳造し作製した。その後、表５に示す製造条件で、塑性加工および熱処理を施したＮｉ合金素材を得た後、機械加工によってΦ１６４×７（ｍｍ）の円板形状のＮｉ−Ｗ−Ｃｒターゲット材を作製した。作製したターゲット材の板厚方向の中心から１０×１０×７（ｍｍ）の試料を作製して、ミクロ組織観察及び酸素量分析を行った。ミクロ組織観察において測定した平均結晶粒径および酸素量分析の結果を表６に示す。なお、ミクロ組織は上記の試料を鏡面研磨後に塩化第二鉄水溶液で化学腐食を行った後に光学顕微鏡で観察した。試料９〜１２のそれぞれのミクロ組織を図９〜１２に示す。平均結晶粒径は、光学顕微鏡で観察した像を、ＪＩＳ  Ｇ５５１の切断法に準じて測定した１結晶粒当たりの平均線分長とした。ただし、試料１２は圧延組織のため測定不可であった。また、酸素量分析は、赤外線吸収法で行った。
【００２５】
【表５】
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【００２６】
【表６】
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【００２７】
表５及び表６から、本発明のＮｉ合金ターゲット材の製造方法により得られたＮｉ合金ターゲット材では、均一な金属組織が得られていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のＮｉ合金ターゲット材は垂直磁気記録媒体のＮｉ合金中間層を安定形成に優れているため、垂直磁気記録媒体の安定製造に不可欠な技術となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】試料１のミクロ組織例である。
【図２】試料２のミクロ組織例である。
【図３】試料３のミクロ組織例である。
【図４】試料４のミクロ組織例である。
【図５】試料５のミクロ組織例である。
【図６】試料６のミクロ組織例である。
【図７】試料７のミクロ組織例である。
【図８】試料８のミクロ組織例である。
【図９】試料９のミクロ組織例である。
【図１０】試料１０のミクロ組織例である。
【図１１】試料１１のミクロ組織例である。
【図１２】試料１２のミクロ組織例である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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