(57)【要約】磁性材スパッタリングターゲットであって、ターゲット中の酸化物を観察する平面において、ターゲット中に存在する酸化物粒子の平均粒径が１．５μｍ以下である酸化物であり、ターゲット中の酸化物を観察する平面において、酸化物粒子の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同粒子を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、最大径と最小径の差が０．４μｍ以下である酸化物粒子が、ターゲット観察面において６０％以上を占めることを特徴とする磁性材スパッタリングターゲット。スパッタリング時のパーティクル発生の原因となる酸化物の異常放電を抑制することができる非磁性材粒子分散型磁性材スパッタリングターゲットを得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｏ又はＦｅを含有する金属相に酸化物粒子が分散した材料からなる磁性材スパッタリングターゲットであって、ターゲット中の酸化物を観察する平面において、ターゲット中に存在する酸化物粒子の平均粒径が１．５μｍ以下であり、酸化物粒子の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同粒子を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、最大径と最小径の差が０．４μｍ以下である酸化物粒子が、ターゲット観察面において６０％以上を占めることを特徴とする磁性材スパッタリングターゲット。
【請求項２】
さらに、金属相に酸化物粒子が分散したターゲット中に金属粒が存在し、金属粒の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同金属粒を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、その最大径と最小径の和が３０μｍ以上の金属粒が１ｍｍ視野内に１個以上存在することを特徴とする請求項１記載の磁性材スパッタリングターゲット。
【請求項３】
ターゲット中に存在する酸化物粒子の最大粒径が９μｍ以下の酸化物であることを特徴とする請求項１又は２記載の磁性材スパッタリングターゲット。
【請求項４】
前記酸化物が、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｔｉ５Ｏ９、Ｂ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４から選択した一種以上の酸化物であり、これらを０．５〜２５ｍｏｌ％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磁性材スパッタリングターゲット。
【請求項５】
前記金属相は、Ｃｒが０ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下、Ｐｔが５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、残部がＣｏ及び不可避的不純物からな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磁性材スパッタリングターゲット。
【請求項６】
前記金属相は、Ｐｔが０ｍｏｌ％を超え６０ｍｏｌ％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物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スパッタリングターゲット。
【請求項７】
さらにＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｗ、Ｂ、Ｃｕから選択した一種以上の元素を、０．５〜１２ｍｏｌ％を含有し、残部がＣｏ又はＦｅ及び不可避的不純物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磁性材スパッタリングターゲット。
【請求項８】
相対密度が９７％以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の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媒体のグラニュラー膜の成膜に使用される磁性材スパッタリングターゲットに関し、スパッタリング時のパーティクル発生の原因となる酸化物の異常放電を抑制することができる非磁性材粒子分散型磁性材スパッタリングターゲット及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。マグネトロンスパッタリング法は、ターゲットの背面に磁石を配置して、ターゲット表面に磁束を漏洩させることで、そのターゲット表面付近に高密度のプラズマを集中させることができるので、成膜速度の高速化が可能となる。【０００３】
ところで、磁性材料に関する開発を見ると、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。【０００４】
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。【０００５】
このような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。【０００６】
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、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、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、漏洩磁束向上の点では良いが、スパッタ時のパーティクルの発生抑制の点からは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】
上記の他、磁性材の開発を目途として、いくつか提案されている。例えば、特許文献４には、ＳｉＣとＳｉＯｘ（ｘ：１〜２）とを有する垂直磁気記録媒体が提案されている。また、特許文献５には、Ｃｏ、Ｐｔ、第１金属酸化物、第２金属酸化物、第３金属酸化物を含有する磁性材ターゲットが記載されている。【００１３】
また、特許文献６には、Ｃｏ、Ｐｔのマトリックス相と、平均粒径が０．０５μｍ以上７．０μｍ未満の金属酸化物相からなるスパッタリングターゲットが提案され、結晶粒の成長を抑制し、低透磁率、高密度のターゲットを得て、成膜効率を上げる提案がなされている。
また、特許文献７には、強磁性体材料としてＣｏ、Ｆｅを主成分とし、酸化物、窒化物、炭化物、珪化物から選択した材料で、非磁性材の形状（半径２μｍの仮想円より小さい）を特定した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が記載されている。【００１４】
また、特許文献８には、Ｃｏ−Ｃｒ合金の強磁性体材料中に、半径１μｍの仮想円よりも小さい酸化物からなる非磁性材粒子が分散した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が記載され、その粒子径が細かく規定されたスパッタリングターゲットが記載されている。また、特許文献９には、グラニュラー構造の磁性膜が記載されている。【００１５】
上記の通り、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−酸化物などの、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においては、酸化物としてＳｉＯ２やＣｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２を用いる提案がなされ、さらに酸化物の形状を特定する提案もなされている。しかし、これらの酸化物は絶縁体であるため異常放電の原因となっている。そして、この異常放電が原因でスパッタリング中のパーティクル発生が問題となる。【００１６】
ＨＤＤの記録密度向上にともない磁気ヘッドの浮上量が年々小さくなっている。そのため磁気記録媒体上で許容されるパーティクルのサイズ及び個数が、ますます厳しくなってきている。グラニュラー膜の成膜時に生じるパーティクルの多くはターゲット起因の酸化物であることが知られている。こうしたパーティクル発生を抑制するための一つの方法として、ターゲット中の酸化物を母相合金中に微細分散させることが有効であると考えられる。【００１７】
上記特許文献６〜８以外に、下記の特許文献１０〜１６にも金属酸化物の粒子を細かくするという提案されている。すなわち、特許文献１０には、金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径が０．０５μｍ以上７．０μｍ未満とすること、特許文献１１には、セラミックス相の長軸粒径と１０μｍ以下とすること、特許文献１２には、酸素含有物質又は酸化物相は５０μｍ以下とすること、特許文献１３には、酸化物相が形成する粒子の平均粒径を３μｍ以下とすること、特許文献１４には、シリカ粒子又はチタニア粒子はスパッタリングターゲットの主表面に垂直な断面において、スパッタリングターゲットの主表面に対して垂直な方向の粒径をＤｎ、前記主表面に平行な方向の粒径をＤｐとした時に、２≦Ｄｐ／Ｄｎを満たすこと、特許文献１５には、クロム酸化物凝集体が５００個／ｍｍ２とすることが、記載されている。しかし、これらの条件では、いずれも充分ではなく、さらなる改善が求められているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開平１０−８８３３３号公報
【特許文献２】特願２０１０−０１１３２６号公報
【特許文献３】特開２００９−１８６０号公報
【特許文献４】特開２００６−１２７６２１号公報
【特許文献５】特開２００７−４９５７号公報
【特許文献６】特開２００９−１０２７０７号公報
【特許文献７】再公表特許ＷＯ２００７／０８０７８１
【特許文献８】国際公開ＷＯ２００９／１１９８１２Ａ１
【特許文献９】特開２００１−７６３２９号公報
【特許文献１０】国際公開ＷＯ２００９−０５４３６９号公報
【特許文献１１】特開２００６−０４５５８７号公報
【特許文献１２】特開２００８−１６９４６４号公報
【特許文献１３】特開２００９−２１５６１７号公報
【特許文献１４】特開２０１１−２２２０８６号公報
【特許文献１５】特開２００８−２４００１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
一般に、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−酸化物などの、非磁性材粒子分散型磁性材スパッタリングターゲットにおいては、含有するＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの酸化物が絶縁体であるため異常放電の原因となっている。そして、この異常放電が原因でスパッタリング中のパーティクル発生が問題となる。【００２０】
本発明は上記問題を鑑みて、酸化物の異常放電を抑制し、異常放電が原因となるスパッタリング中のパーティクル発生を減少させることを課題とする。これまでは、酸化物の粒径を小さくすることで異常放電の確率を減らしてきたが、磁気記録媒体の記録密度向上に伴い、許容パーティクルレベルが厳しくなってきていることから、より改善された非磁性材粒子分散型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】
【００２１】
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、ターゲットの組織（酸化物粒子）構造を調整することにより、スパッタリング時の酸化物による異常放電が生じず、パーティクルの発生の少ないターゲットが得られることを見出した。【００２２】
このような知見に基づき、本発明は、以下の発明を提供するものである。
１）Ｃｏ又はＦｅを含有する金属相に酸化物粒子が分散した材料からなる磁性材スパッタリングターゲットであって、ターゲット中の酸化物を観察する平面において、ターゲット中に存在する酸化物粒子の平均粒径が１．５μｍ以下であり、酸化物粒子の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同粒子を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、最大径と最小径の差が０．４μｍ以下である酸化物粒子が、ターゲット観察面において６０％以上を占めることを特徴とする磁性材スパッタリングターゲット。【００２３】
２）さらに、金属相に酸化物粒子が分散したターゲット中に金属粒が存在し、金属粒の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同金属粒を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、その最大径と最小径の和が３０μｍ以上の金属粒が１ｍｍ視野内に１個以上存在することを特徴とする上記１）記載の磁性材スパッタリングターゲット。
３）ターゲット中に存在する酸化物粒子の最大粒径が９μｍ以下の酸化物であることを特徴とする上記１）又は２）記載の磁性材スパッタリングターゲット。
４）前記酸化物が、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｔｉ５Ｏ９、Ｂ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４から選択した一種以上の酸化物であり、これらを０．５〜２５ｍｏｌ％含有することを特徴とする上記１）〜３）のいずれか一に記載の磁性材スパッタリングターゲット。【００２４】
５）前記金属相は、Ｃｒが０ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下、Ｐｔが５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、残部がＣｏ及び不可避的不純物からなることを特徴とする上記１）〜４）のいずれか一に記載の磁性材スパッタリングターゲット。
６）前記金属相は、Ｐｔが０ｍｏｌ％を超え６０ｍｏｌ％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物であることを特徴とする上記１）〜４）のいずれか一に記載の磁性材スパッタリングターゲット。
７）さらにＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｗ、Ｂ、Ｃｕから選択した一種以上の元素を、０．５〜１２ｍｏｌ％を含有し、残部がＣｏ又はＦｅ及び不可避的不純物であることを特徴とする上記１）〜６）のいずれか一に記載の磁性材スパッタリングターゲット。
８）相対密度が９７％以上であることを特徴とする上記１）〜７）のいずれか一に記載の磁性材スパッタリングターゲット。
【発明の効果】
【００２５】
このように調整した本発明の非磁性材粒子分散型の磁性材スパッタリングターゲットは、スパッタリング時の酸化物による異常放電が生ぜず、パーティクルの発生の少ないターゲットが得られる。これによって、歩留まり向上によるコスト改善効果を得ることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１のＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ−ＳｉＯ２−ＴｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３ターゲット組織を示す図（写真）である。
【図２】比較例１のＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ−ＳｉＯ２−ＴｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３ターゲット組織を示す図（写真）である。
【図３】実施例２のＣｏ−Ｐｔ−Ｒｕ−Ｃｒ−ＳｉＯ２−ＴｉＯ２−ＣｏＯターゲット組織を示す図（写真）である。
【図４】比較例２のＣｏ−Ｐｔ−Ｒｕ−Ｃｒ−ＳｉＯ２−ＴｉＯ２−ＣｏＯターゲット組織を示す図（写真）である。
【図５】酸化物粒子の最大径、最小径の測定方法を説明する図である。
【図６】実施例３のＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ−Ｒｕ−Ｔａ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＣｏＯターゲット組織を示す図（写真）である。
【図７】実施例３のターゲット組織を示す図（写真：低倍率）である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の磁性材スパッタリングターゲットは、ターゲット中に存在する酸化物粒子の平均粒径が１．５μｍ以下である酸化物である。この酸化物粒子の平均粒径が１．５μｍを超えるとパーティクルの発生が多くなり、好ましくない。ここまでの技術は従来公知と言える。しかし、本願発明は、特に酸化物粒子が真球状であることが望ましく、少なくともそれに近い形状であることが、パーティクル発生を防止できる有効な手段であるという知見を得た。
【００２８】
磁気的性質を向上させるためには、一定量の酸化物の存在が必要であるが、それが異形状であると、後述する比較例に示すように、ターゲット表面の一定面積における、酸化物の存在する場所と酸化物の存在しない場所とにおいて、分布に差異が生じ、偏析が生じ易くなる。真球又は真球に近い酸化物粒子であれば、粒の形状が揃っているために、偏析が少なくなり、パーティクル発生を効果的に抑制できる。
【００２９】
さらに、この酸化物粒子がターゲット中の酸化物を観察する平面において、このような酸化物粒子がターゲットの大半を占めること、すなわち６０％以上を占めること、好ましくは９０％以上、さらに好ましくは１００％であることが望ましい。これによって、パーティクルの発生を大きく抑制できる磁性材スパッタリングターゲットを得ることができる。
【００３０】
また、本発明の磁性材スパッタリングターゲットは、さらに酸化物粒子が分散した金属相内に金属の粗粒（金属粒）を存在させることが有効である。このようなターゲット組織とすることで、磁性材ターゲットの漏洩磁束を向上させることができるので、厚いターゲットを使用しても、安定した放電が得られ、良好なスパッタリングが可能となる。
【００３１】
本発明の磁性材スパッタリングターゲットは、Ｃｏ合金系、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金系、Ｆｅ−Ｐｔ合金系など、特にＣｏ合金に有効である。既に公知の磁性材に適用でき、磁気記録媒体として必要とされる成分の配合割合は目的に応じて種々に調整できる。
Ｃｏ合金系としては、Ｃｒが０ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下、Ｐｔが５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、残部がＣｏ及び不可避的不純物からなる強磁性スパッタリングターゲットとすることができる。また、Ｆｅ−Ｐｔ合金系としては、Ｐｔが０ｍｏｌ％を超え６０ｍｏｌ％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる強磁性材スパッタリングターゲットとすることができる。
含有元素の量は、強磁性材としての特性を活かすための好適は数値範囲を示すもので、必要に応じてこれ以外の数値に適用できることは言うまでもない。本願発明は、これらを全て含むものである。
【００３２】
前記強磁性材に添加する酸化物については、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５，Ｔｉ５Ｏ９、Ｂ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４から選択した一種以上の酸化物であり、通常、ターゲット中に、これらを０．５〜２５ｍｏｌ％含有させる。
これらの酸化物は、必要とされる強磁性膜の種類に応じて、任意に選択し添加することができる。前記添加量は、添加の効果を発揮させるための有効量である。
【００３３】
また、酸化物の平均粒径が１．５μｍ以下を満足していたとしても、最大粒径は９μｍを超えないのが望ましく、さらには７μｍを超えないのが望ましい。９μｍを超える粒径の酸化物が含まれることは、磁気記録媒体の記録密度向上に伴い、許容パーティクルレベルが厳しくなってきているのに対し適しているとはいえない。
平均粒径が１．５μｍ以下であるとともに、最大粒径は９μｍを超えないことが、より改善された非磁性材粒子分散型磁性材スパッタリングターゲットを提供するのにふさわしいといえる。
【００３４】
さらに、本発明の磁性材スパッタリングターゲットは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｗ、Ｂ、Ｃｕから選択した一種以上の元素を、０．５〜１２ｍｏｌ％を添加することができる。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。前記添加量は、添加の効果を発揮させるための有効量である。
【００３５】
本発明の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。
【００３６】
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。
【００３７】
本発明の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。粉末冶金法の場合は、まず各金属元素の粉末と、さらに必要に応じて添加金属元素の粉末を用意する。
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。また、後述する実施例３に示す通り、ターゲットに金属粒を存在させるためには、粒径５０〜３００μｍの粗粉を用いることが好ましい。
【００３８】
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。ＳｉＯ２以外の酸化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。
ＳｉＯ２以外の酸化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。また、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。
【００３９】
本発明において、特に重要なことは、前記の通り、ターゲット中の酸化物を観察する平面において、酸化物粒子の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同粒子を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、最大径と最小径の差が０．４μｍ以下とすることである。
最大径と最小径の算出は、顕微鏡画像をＰＣに映し、画像処理解析ソフトを用いて行う。画像処理解析ソフトは、キーエンス社製形状解析ソフト（ＶＫ−Ａｎａｌｙｚｅｒ  ＶＫ−Ｈ１Ａ１）を使用した。
【００４０】
これは、磁性材の成分組成にもよるが、原料、混合条件、焼結条件の設定により酸化物粒子が真球状になる条件を見出して、その製造条件を固定すれば、常時真球状又は真球状に近い酸化物粒子が分散した磁性材焼結体を得ることができる。
【００４１】
さらに、この酸化物粒子がターゲット中の酸化物を観察する平面において、このような酸化物粒子がターゲットの大半を占めること、すなわち６０％以上を占めること、好ましくは９０％以上、さらに好ましくは１００％であることが望ましい。これによって、パーティクルの発生を大きく抑制できる磁性材スパッタリングターゲットを得ることができる。
【実施例】
【００４２】
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。【００４３】
（実施例１）
金属原料粉末として、平均粒径４μｍのＣｏ粉末、平均粒径５μｍのＣｒ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末を、酸化物粉末として平均粒径１．２μｍのＴｉＯ２粉末、平均粒径０．７μｍの球形ＳｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ２Ｏ３粉末を用意した。これらの粉末を以下の組成比で２０００ｇ秤量した。組成は、次の通りである。
組成：６０Ｃｏ−２５Ｐｔ−３Ｃｒ−５ＳｉＯ２−２ＴｉＯ２−５Ｃｒ２Ｏ３（ｍｏｌ％）【００４４】
次に、秤量した粉末を粉砕媒体のタングステン合金ボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、１２０時間回転させて混合した。そ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。さらにこれを旋盤で切削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。【００４５】
さらに、このターゲット表面を研磨して組織を顕微鏡で観察したところ、酸化物粒子の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同粒子を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、最大径と最小径の差が０．４μｍ以下である酸化物粒子が顕微鏡視野内において７１％存在しており、平均粒径は０．７１μｍであった。最大粒径は５．２μｍであった。
この様子を図１に示す。なお、最大径、最小径、平均粒径を算出するにあたっては、以下同様、顕微鏡像をＰＣ画面に映し出し、画像解析処理にて算出した。【００４６】
次に、このターゲットをＤＣマグネトロンスパッタ装置に取り付けスパッタリングを行った。スパッタ条件は、スパッタパワー１．２ｋＷ、Ａｒガス圧１．５Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタを実施した後、４インチ径のシリコン基板上へ目標膜厚１０００ｎｍでスパッタした。
そして、基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。このときのシリコン基板上のパーティクル数は４個であった。
なお、スパッタリングしない場合でも、パーティクルカウンターで測定すると、シリコン基板上にパーティクル数が０〜５個とカウントされる場合があるので、本実施例のパーティクル数４個は、極めて少ないレベルにあると言える。【００４７】
（比較例１）
金属原料粉末として、平均粒径４μｍのＣｏ粉末、平均粒径５μｍのＣｒ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末を、酸化物粉末として平均粒径１．２μｍのＴｉＯ２粉末、平均粒径０．７μｍの芯状のＳｉＯ２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ２Ｏ３粉末を用意した。これらの粉末を以下の組成比で２０００ｇ秤量した。成分組成は、次の通りである。
組成：６０Ｃｏ−２５Ｐｔ−３Ｃｒ−５ＳｉＯ２−２ＴｉＯ２−５Ｃｒ２Ｏ３（ｍｏｌ％）【００４８】
次に、秤量した粉末を粉砕媒体のタングステン合金ボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、１００時間回転させて混合した。そ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。さらにこれを旋盤で切削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。【００４９】
さらにこのターゲットの組織を観察したところ、顕微鏡視野範囲内での酸化物粒子の平均粒径は１．２６μｍであり、実施例１と同様に評価した最大径と最小径の差が０．４μｍ以下である酸化物粒子の割合は５６％であった。最大粒径は８μｍであった。この様子を図２に示す。【００５０】
次に、このターゲットをＤＣマグネトロンスパッタ装置に取り付けスパッタリングを行った。スパッタ条件は、スパッタパワー１．２ｋＷ、Ａｒガス圧１．５Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタを実施した後、４インチ径のシリコン基板上へ目標膜厚１０００ｎｍでスパッタした。そして、基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。このときのシリコン基板上のパーティクル数は１５個と増加した。【００５１】
（実施例２）
金属原料粉末として、平均粒径４μｍのＣｏ粉末、平均粒径５μｍのＣｒ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、平均粒径５μｍのＲｕ粉末、酸化物粉末として平均粒径２μｍの球状ＴｉＯ２粉末、平均粒径０．７μｍの球状のＳｉＯ２粉末、平均粒径１μｍの球状ＣｏＯ粉末を用意した。これらの粉末を以下の組成比で２０００ｇ秤量した。成分組成は、次の通りである。
組成：５５Ｃｏ−２０Ｐｔ−５Ｒｕ−３Ｃｒ−５ＳｉＯ２−２ＴｉＯ２−１０ＣｏＯ（ｍｏｌ％）【００５２】
次に、秤量した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、１２０時間回転させて混合した。その混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１０００°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。さらにこれを旋盤で切削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。
さらにこのターゲットの組織を観察したところ、顕微鏡視野範囲内での酸化物粒子の平均粒径は０．８４μｍであり、実施例１と同様に評価した最大径と最小径の差が０．４μｍ以下である酸化物粒子の割合は６３％であった。最大粒径は６．４μｍであった。この様子を図３に示す。【００５３】
次に、このターゲットをＤＣマグネトロンスパッタ装置に取り付けスパッタリングを行った。スパッタ条件は、スパッタパワー１．２ｋＷ、Ａｒガス圧１．５Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタを実施した後、４インチ径のシリコン基板上へ目標膜厚１０００ｎｍでスパッタした。そして、基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。このときのシリコン基板上のパーティクル数は５個であった。【００５４】
（比較例２）
金属原料粉末として、平均粒径４μｍのＣｏ粉末、平均粒径５μｍのＣｒ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、平均粒径１０μｍのＲｕ粉末、酸化物粉末として平均粒径１．２μｍのＴｉＯ２粉末、平均粒径０．７μｍの芯状のＳｉＯ２粉末、平均粒径１μｍの球状ＣｏＯ粉末を用意した。これらの粉末を以下の組成比で２０００ｇ秤量した。成分組成は、次の通りである。
組成：５５Ｃｏ−２０Ｐｔ−５Ｒｕ−３Ｃｒ−５ＳｉＯ２−２ＴｉＯ２−１０ＣｏＯ（ｍｏｌ％）【００５５】
次に、秤量した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、１００時間回転させて混合した。そ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。さらにこれを旋盤で切削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。
さらにこのターゲットの組織を観察したところ、顕微鏡視野範囲内での酸化物粒子の平均粒径は１．５８μｍであり、実施例１と同様に評価した最大径と最小径の差が０．４μｍ以下である酸化物粒子の割合は４６％であった。最大粒径は１２μｍであった。【００５６】
次に、このターゲットをＤＣマグネトロンスパッタ装置に取り付けスパッタリングを行った。スパッタ条件は、スパッタパワー１．２ｋＷ、Ａｒガス圧１．５Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタを実施した後、４インチ径のシリコン基板上へ目標膜厚１０００ｎｍでスパッタした。そして、基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。このときのシリコン基板上のパーティクル数は２３個であった。【００５７】
（実施例３）
金属原料粉末として、平均粒径４μｍのＣｏ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、平均粒径５μｍのＲｕ粉末、平均粒径５μｍのＣｒ粉末、平均粒径５μｍのＴａ粉末、酸化物粉末として平均粒径０．７μｍの球状のＳｉＯ２粉末、平均粒径２μｍのＢ２Ｏ3粉末、平均粒径１μｍのＣｏ３Ｏ４粉末を用意した。さらに、粒径が５０μｍ〜３００μｍの範囲となるように調整したＣｏ粗粉を準備し、平均粒径４μｍのＣｏ粉末と前記Ｃｏ粗粉との比率を重量比で７：３とした。これらの粉末を以下の組成比で２０００ｇ秤量した。成分組成は、次の通りである。
組成：６７．２Ｃｏ−１８Ｐｔ−２Ｃｒ−３Ｒｕ−０．８Ｔａ−６ＳｉＯ２−１Ｂ２Ｏ３−２Ｃｏ３Ｏ４（ｍｏｌ％）【００５８】
次に、Ｃｏ粗粉を除き、秤量した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、１２０時間回転させて混合した。その後、Ｃｏ粗粉をボールミルポットに追加で添加して、１時間混合した。その混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度９００°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。さらにこれを旋盤で切削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが７ｍｍの円盤状のターゲットを得た。
さらにこのターゲットの組織を観察したところ、顕微鏡視野範囲内での酸化物粒子の平均粒径は１．１６μｍであり、実施例１と同様に評価した最大径と最小径の差が０．４μｍ以下である酸化物粒子の割合は６１％であった。最大粒径は６．４μｍであった。この様子を図６に示す。
また、このターゲット表面を研磨して組織を顕微鏡で観察したところ図７に示すように非磁性材粒子が金属相に分散した組織中に、金属粒が点在していることが分かった。また、金属粒の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同金属粒を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、その最大径と最小径の和が３０μｍ以上の金属粒が１ｍｍ視野内に４２個確認された。このターゲットの漏洩磁束は、金属粒がない場合に比べて向上した。【００５９】
次に、このターゲットをＤＣマグネトロンスパッタ装置に取り付けスパッタリングを行った。スパッタ条件は、スパッタパワー１．２ｋＷ、Ａｒガス圧１．５Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタを実施した後、４インチ径のシリコン基板上へ目標膜厚１０００ｎｍでスパッタした。そして、基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。このときのシリコン基板上のパーティクル数は５個であった。【００６０】
（実施例４）
金属原料粉末として、平均粒径４μｍのＦｅ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、酸化物粉末として平均粒径１．２μｍのＴｉＯ２粉末、平均粒径０．７μｍの球形ＳｉＯ２粉末、平均粒径０．８μｍのＣｏＯ粉末、平均粒径５μｍのＢ２Ｏ３粉末を用意した。これらの粉末を以下の組成比で２０００ｇ秤量した。
組成：８６（８０Ｆｅ−２０Ｐｔ）−１０ＳｉＯ２−２ＴｉＯ２−１ＣｏＯ−１Ｂ２Ｏ３（ｍｏｌ％）【００６１】
次に、秤量した粉末を粉砕媒体のタングステン合金ボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、１２０時間回転させて混合した。このようにして得られた混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１０００°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。さらにこれを旋盤で切削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。
また、実施例１と同様に評価した最大径と最小径の差が０．４μｍ以下の非磁性材粒子の割合は６３％であり、平均粒径は１．４９μｍであった。最大粒径は６．１μｍであった。【００６２】
次に、このターゲットをＤＣマグネトロンスパッタ装置に取り付けスパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様とし、スパッタパワー１．２ｋＷ、Ａｒガス圧１．５Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタを実施した後、４インチ径のシリコン基板上へ目標膜厚１０００ｎｍでスパッタした。そして、基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。このときのシリコン基板上のパーティクル数は４個であった。【００６３】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、磁性材スパッタリングターゲットの組織構造、特に酸化物粒子の形状を調整し、スパッタリング時の酸化物による異常放電は生ぜず、パーティクルの発生を減少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。さらに、酸化物の異常放電を抑制し、異常放電が原因となるスパッタリング中のパーティクル発生を減少させ、歩留まり向上によるコスト改善効果を得ることができるという優れた効果を有するので、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磁性材スパッタリングターゲットとして有用である。
【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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【国際調査報告】
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