(57)【要約】蒸着装置用ターゲットが、少なくとも２つの異なるタイプの粉末を混合し、その粉末を粉末冶金処理で圧密してビレットを形成することによって製造される。それから、ターゲットをビレットから製造する。ターゲットは、第１のＰＴＦを有する第１物質相と、第１のＰＴＦより高い第２のＰＴＦを有する第２物質相を含む。また、第２のＰＴＦは、ターゲットと同じ化学成分を有する物質のＰＴＦより高い。
2005530925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着装置用のターゲットであって、
第１のＰＴＦを有する第１物質相と、
前記第１のＰＴＦより高い第２のＰＴＦを有する第２物質相と、
を含むことを特徴とするターゲット。
【請求項２】
前記ターゲットは、前記第１物質相と前記第２物質相の両者の各化学成分と異なる化学成分を有することを特徴とする請求項１に記載のターゲット。
【請求項３】
前記第２のＰＴＦが、前記ターゲットと同じ化学成分を持つ物質のＰＴＦより高いことを特徴とする請求項２に記載のターゲット。
【請求項４】
前記ターゲットの化学成分が軟磁性体の成分であることを特徴とする請求項１に記載のターゲット。
【請求項５】
前記ターゲットが、３ｍｍより大きい厚さ、５０ｍｍより大きい直径、且つ、５％より大きい値のＰＴＦを有することを特徴とする請求項４に記載のターゲット。
【請求項６】
前記ターゲットのＰＴＦが２０％より大きい値であることを特徴とする請求項５に記載のターゲット。
【請求項７】
前記ターゲットの化学成分が、少なくとも４０原子％の鉄又はニッケルを含有することを特徴とする請求項６に記載のターゲット。
【請求項８】
前記ターゲットの化学成分が、コバルトを含有しないことを特徴とする請求項７に記載のターゲット。
【請求項９】
前記ターゲットのＰＴＦが、５０％より大きい値であることを特徴とする請求項５に記載のターゲット。
【請求項１０】
前記ターゲットの化学成分が、少なくとも４０原子％のコバルトを含有し、鉄及びニッケルを含有しないことを特徴とする請求項９に記載のターゲット。
【請求項１１】
前記ターゲットの平均粒径が、５００ミクロン未満であることを特徴とする請求項１に記載のターゲット。
【請求項１２】
前記ターゲットの平均粒径が、２００ミクロン未満であることを特徴とする請求項１１に記載のターゲット。
【請求項１３】
前記第１及び第２物質相が、実質的に成分相からなることを特徴とする請求項１に記載のターゲット。
【請求項１４】
前記第１及び第２物質相が、実質的に合金相からなることを特徴とする請求項１に記載のターゲット。
【請求項１５】
前記第１及び第２物質相の一方が、成分相であり、他方が合金相であることを特徴とする請求項１に記載のターゲット。
【請求項１６】
前記ターゲットが、理論上８０％より大きい値の密度を有することを特徴とする請求項１に記載のターゲット。
【請求項１７】
前記ターゲットが、理論上９５％より大きい値の密度を有することを特徴とする請求項１６に記載のターゲット。
【請求項１８】
前記ターゲットを、粉末冶金で形成することを特徴とする請求項１に記載のターゲット。
【請求項１９】
蒸着装置用のターゲットの製造方法であって、
少なくとも２つの異なるタイプの成分粉末と合金粉末を混合し、
粉末冶金処理で圧密してビレットを形成し、
前記ビレットからターゲットを形成する、
諸工程を具備したことを特徴とするターゲットの製造方法。
【請求項２０】
前記少なくとも２つの粉末が、実質的に成分粉末からなることを特徴とする請求項１９に記載のターゲットの製造方法。
【請求項２１】
前記少なくとも２つの粉末が、実質的に合金粉末からなることを特徴とする請求項１９に記載のターゲットの製造方法。
【請求項２２】
前記少なくとも２つの粉末の一方が、成分粉末であり、他方が合金粉末であることを特徴とする請求項１９に記載のターゲット。
【請求項２３】
前記粉末の圧密が、静水圧圧縮成形によって行われることを特徴とする請求項１９に記載のターゲットの製造方法。
【請求項２４】
前記粉末の圧密が、一軸圧縮成形によって行われることを特徴とする請求項１９に記載のターゲットの製造方法。
【請求項２５】
前記各粉末の集合体の直径が５００ミクロン未満であることを特徴とする請求項１９に記載のターゲットの製造方法。
【請求項２６】
前記各粉末の集合体の直径が２００ミクロン未満であることを特徴とする請求項２５に記載のターゲットの製造方法。
【請求項２７】
前記ターゲットは、第１のＰＴＦを有する第１物質相と、第２のＰＴＦを有する第２物質相とを有し、前記第２のＰＴＦが前記第１のＰＴＦより高いことを特徴とする請求項１９に記載のターゲットの製造方法。
【請求項２８】
前記ターゲットは、前記第１物質相と前記第２物質相の両者の各化学成分と異なる化学成分を有することを特徴とする請求項２７に記載のターゲットの製造方法。
【請求項２９】
前記第２のＰＴＦが、前記ターゲットと同じ化学成分を持つ物質のＰＴＦより高いことを特徴とする請求項２８に記載のターゲットの製造方法。
【請求項３０】
前記ターゲットの化学成分が軟磁性体の成分であることを特徴とする請求項１９に記載のターゲットの製造方法。
【請求項３１】
前記ターゲットが、３ｍｍより大きい厚さ、５０ｍｍより大きい直径、且つ、５％より大きい値のＰＴＦを有することを特徴とする請求項３０に記載のターゲットの製造方法。
【請求項３２】
前記ターゲットのＰＴＦが２０％より大きい値であることを特徴とする請求項３１に記載のターゲットの製造方法。
【請求項３３】
前記ターゲットの化学成分が、少なくとも４０原子％の鉄又はニッケルを含有することを特徴とする請求項３２に記載のターゲットの製造方法。
【請求項３４】
前記ターゲットの化学成分が、コバルトを含有しないことを特徴とする請求項３３に記載のターゲットの製造方法。
【請求項３５】
前記ターゲットのＰＴＦが、５０％より大きい値であることを特徴とする請求項３１に記載のターゲットの製造方法。
【請求項３６】
前記ターゲットの化学成分が、少なくとも４０原子％のコバルトを含有し、鉄及びニッケルを含有しないことを特徴とする請求項３５に記載のターゲットの製造方法。
【請求項３７】
前記ターゲットが、理論上８０％より大きい値の密度を有することを特徴とする請求項１９に記載のターゲットの製造方法。
【請求項３８】
前記ターゲットが、理論上９５％より大きい値の密度を有することを特徴とする請求項３７に記載のターゲットの製造方法。
【請求項３９】
磁気ディスクの基板を提供する工程と、前記基板上にターゲット物質を蒸着する工程とを備える磁気ディスクの製造方法であって、
前記ターゲットが、第１のＰＴＦを有する第１物質相と、第２のＰＴＦを有する第２物質相とを有し、前記第２のＰＴＦが前記第１のＰＴＦより高いことを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
【請求項４０】
前記ターゲットは、前記第１物質相と前記第２物質相の両者の各化学成分と異なる化学成分を有することを特徴とする請求項３９に記載の磁気ディスクの製造方法。
【請求項４１】
前記ターゲットの化学成分が軟磁性体の成分であることを特徴とする請求項３９に記載の磁気ディスクの製造方法。
【請求項４２】
前記ターゲットを、粉末冶金で形成することを特徴とする請求項３９に記載の磁気ディスクの製造方法。
【請求項４３】
磁気ディスクを備えるディスクドライブであって、
前記磁気ディスクを、当該磁気ディスクの基板上にターゲット物質を蒸着して形成し、前記ターゲットが、第１のＰＴＦを有する第１物質相と、第２のＰＴＦを有する第２物質相とを有し、前記第２のＰＴＦが前記第１のＰＴＦより高いことを特徴とするディスクドライブ。
【請求項４４】
前記ターゲットは、前記第１物質相と前記第２物質相の両者の各化学成分と異なる化学成分を有することを特徴とする請求項４３に記載のディスクドライブ。
【請求項４５】
前記ターゲットの化学成分が軟磁性体の成分であることを特徴とする請求項４３に記載のディスクドライブ。
【請求項４６】
前記ターゲットを、粉末冶金で形成することを特徴とする請求項４３に記載のディスクドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスクドライブ用磁気ディスクの製造に関し、より具体的には、磁気ディスク製造用の高ＰＴＦを有するスパッタ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（以下、ＨＤＤ）は、そのＨＤＤ内の磁気ディスクに対してデータの書込みと検索を行う。各磁気ディスクの表面は、Ａｌ（アルミニウム）基板或いはガラス複合基板上に塗布した磁性体と非磁性体のいくつかの異なる層からなるラミネート構造になっている。得られた媒体層は、読出し／書込み／消去サイクル用磁気媒体となる。１ないし複数のディスクは、回転軸に固定され、ディスク表面に空気のクッションを生成するのに十分な速度で回転できる。空気のクッションは、空気力学的に設計されたヘッドに対する軸受面（bearing surface）を提供してディスクの媒体表面に極めて接近させて浮上させ、異なる場所にアクセスできるようにする。
【０００３】
ＨＤＤは、ディスクに対して書込み、消去及び読出し動作を実行するために各媒体表面に対してヘッドを用いる。ヘッドは、２つの基本的な能動部品を有し、これらの部品は、書込み素子とリードセンサである。書込み素子は、基本的には極構造体周囲に巻き付けたコイルを備えた電磁石ということができる。コイルに電流を流すと、その電流は極構造体内に磁界を発生する。極構造体は、ディスクの媒体表面に物理的に現れるギャップを備える。磁界が極構造体内に生じると、磁束エネルギが極構造体内のギャップを飛び越えると共に、ヘッド装置から媒体表面上に投射する磁界を生成する。この書込み磁界は、トランジション（transition）と呼ばれる媒体表面に磁区の特定配列を引き起こす。念入りな符号化スキームを通じて、ＨＤＤは、ディスクの媒体表面上にデータパターンを書き込む。
【０００４】
リードセンサは、データの検索又は読出しを行う。リードセンサは、強磁性体と反強磁性体の複数の層を備えた磁気抵抗（ＭＲ）装置である。リードセンサが媒体のトランジション領域の真上に位置されると、センサのＭＲ効果が、媒体表面の前記トランジション領域の感知された磁界強度に比例した抵抗値変化を形成する。この抵抗値変化は、電気的にデータビットとして解釈され、念入りな復号化スキームを通じてデータに変換される。
【０００５】
硬及び軟磁性体は、ＨＤＤの媒体部品及びヘッド部品の両方の構成（アーキテクチャー）に広範囲にわたって用いられている。磁性体は、ヒステリックな挙動を示し、強磁性体の磁化は、飽和するまで与えられた磁界の増加と共に増加する。飽和後は、強磁性体の磁化は、与えられた磁界が更に増加しても相対的に一定のままである。しかしながら、飽和後、与えられた磁界が零になっても、磁性体の磁化は零にはならない。それどころか、磁化された磁性体は、飽和磁化の値より小さい残留磁化を保持する。このため、強磁性体を永久磁石にすることができる。これらの理由のために、強磁性体は、長期のデータ記憶装置（即ち、ＨＤＤ）用として選択される。
【０００６】
強磁性体は、磁気的に軟又は硬として説明される。一般的に、データ記憶用途に関して、残留磁化値の高低が、軟磁性体と硬磁性体とにそれぞれ関係がある。また、強磁性体は、軟磁性体或いは硬磁性体といわれる。
【０００７】
一般的に、データ記憶装置について、保磁力の高低は、軟磁性体と硬磁性体に関係がある。軟磁性体が、数エルステッド〜数百エルステッドの間の保磁力を有する傾向にあるのに対して硬磁性体は、数千エルステッドから数万エルステッドの間の保持力を有する。例えば、軟磁性体は、５〜２０００の範囲の保持力を有し、硬磁性体は２０００〜１０００００の範囲の保持力を有する。
【０００８】
媒体部品とヘッド部品の大部分は、物理蒸着法（ＰＶＤ）或いはスパッタリング法、特に、マグネトロンスパッタ蒸着法を用いて製造される。ＰＶＤは、基板上に物質の薄膜を蒸着する方法である。基板を、真空容器の物質源（ターゲット）に極めて近接して配置し、物質源を負電圧（陰極）にバイアスする一方、基板を正電圧にバイアスする（陽極）。中性（荷電されていない）のＡｒ（アルゴン）ガスをスパッタ容器内に導入する。すると、Ａｒイオンと電子とがそれぞれ陰極と陽極の方向に加速され、Ａｒガス群との衝突を生じさせ、Ａｒのイオン化現象を増進する。加速したＡｒイオンは、ターゲット表面に衝突し、その十分なエネルギでターゲット表面から原子を飛び出させる。飛び出したターゲット原子は、ターゲットと基板の間の空間を移動し、基板上に付着する。この方法は、基板上に、原子に原子が堆積した薄膜を生成する。
【０００９】
データ記憶媒体業界で用いられる優れた方法であるマグネトロンスパッタリング法において、Ａｒガスのイオン化は、ターゲットの後方に磁気アレーを配置することによって更に高められる。磁界は、ターゲットを貫いて伝達するだけの十分な強さでなければならないが、その磁界が広い電界と協働してターゲット表面近傍領域に電子を集中させる。これはＡｒ原子の多量かつ効率的なイオン化をもたらし、基板上のターゲット原子の蒸着率を改善することになる。
【００１０】
しかしながら、磁性を帯びたターゲット合金の本来の磁気的性質から、ターゲット魂内には磁界の短絡が相当にある。このことから、短絡の結果として形成される浸食溝中への磁界の集中によりターゲットの活用が低減され、かつスパッタリング処理を開始するためにはターゲット魂を貫通して十分な磁束が通貨要求のために処理可能な磁気ターゲットの厚さが制限される。これらの結果は、磁束貫通（Pass-Through-Flux：以下、ＰＴＦと記す）性能の低下によって増幅、悪化される。深刻なターゲット浸食プロフィールの存在もまた、ポイント源スパッタリング現象を促して蒸着膜厚さの最適な均一度よりも劣化させるようになる。
【００１１】
磁気ターゲットのＰＴＦは、与えられた磁界に対する伝達された磁界の比として定義される。ＰＴＦ値１００％は、非磁性体を示し、該非磁性体では与えられた磁界は何らターゲット魂を通して短絡されることがない。磁気ターゲット材のＰＴＦは、一般的には０〜１００％の範囲内に定められているが、商業的に生産された材料の最大値は１〜８０％の間の表示値である。
【００１２】
製品のＰＴＦを測定するためのいくつかの異なる技術がある。１つは、ターゲット材の一側に接触させて４．４（±０．４）キロガウスの棒磁石を配置し、ターゲット材の他側に接触させて軸ホールプローブを用いて伝達された磁界を監視する。ターゲット魂を貫いて伝達された磁界の最大値を、磁石とプローブの間にターゲットが存在しない状態の場合の与えられた磁界強さで割った値を、そのＰＴＦとして定義する（磁石とプローブの間はターゲットが存在する場合と同じ距離に保持する）。ＰＴＦは比或いはパーセントのいずれかで表すことができる。ＰＴＦの別の測定技術は、馬蹄形磁石と横軸ホールプローブを用いる。この技術は、特に指定のない限り、本願に記載されたＰＴＦ値を得るために用いられる。測定技術のより詳細な説明は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）のスタンダードＦ１７６１でみることができる。
【００１３】
ＰＴＦ測定技術は、実際のマグネトロンスパッタリング装置で生じる磁束に現実的に近似するよう構成される。従って、ＰＴＦの測定は、マグネトロンスパッタリング中のターゲット材の挙動と相互に関連がある。磁性体のＰＴＦと透磁率は、相互に排他的でない。むしろ、逆相関関係が、ＰＴＦと磁性体の最大透磁率との間に存在する。磁性体の透磁率の値は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）のスタンダードＡ８９４−８９によるバイブレーティング・サンプル・マグネットメータ（vibrating-sample-magnetometer：ＶＳＭ）技術を用いることによって非常に精密に測定できる。透磁率測定用の試料の幾何学形状の種類と適切な反磁場係数の計算も、Ｂｏｚａｒｔｈ(Ferromagnetism p.846)によって述べられているように、この分野では公知である
【００１４】
従来技術において、真空誘導溶融（ＶＩＭ）法が、ターゲットに使用するための硬及び軟強磁性体の両方を製造するのに利用されている。前記従来技術は、一般的にデータ記憶産業で用いられている硬磁性体のＰＴＦを高めるための技術を記載しているが、軟磁性体用の高ＰＴＦ処理技術の従来技術、特にマグネトロンスパッタリング薄膜電子用途に適用された場合には顕著な欠点がある。データ記憶産業及び電子産業においてマグネトロンスパッタリング用途に用いられる軟磁性体が、Ｃｏ（コバルト）系、Ｎｉ（ニッケル）系及びＦｅ（鉄）系の３つの合金群からなると大雑把に記載することができる。
【００１５】
ＣｏＡ−（Ｆｅ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｂ）Ｂ
【００１６】
ＮｉＡ−（Ｆｅ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ）Ｂ
【００１７】
ＦｅＡ−（Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｂ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｖ）Ｂ
【００１８】
これらの群のそれぞれについて、１つ又はそれ以上の合金添加物（カッコ内に示された）の合計濃度が６０原子％まで添加することができる。従って、添え字Ｂは０〜６０原子％の範囲であり、添え字Ａは、ＡとＢの合計が１００原子％となるような残りを示す。
【００１９】
従来のＶＩＭ技術の使用を通じて、軟磁性体は、同一の微視的及び巨視的化学成分（又は組成）を有するよう製造される。ＶＩＭ処理は、真空容器内で材料を鋳造する処理を包含する。所望の合金組成になるよう決定された初期原料を、耐火材からなる坩堝内に配置する。その初期原料は、一般的には、薄片、粉末及び種々の構成成分を再溶融した合金を用いる。コイルで坩堝を取り囲み、制御された周波数の交流電流をコイルに流し電圧を発生させる。坩堝内の材料はこの電位で電気的にショートし、電流による抵抗熱の影響を受ける。液体になったら、その材料を、金属或いはセラミックモールドに成形し、凝固させ、冷却する。固形鋳造物が、インゴットである。そして、更に、必要ならば、材料の緻密化或いは特定の微細構造の性質を達成するために熱機械処理を行う。熱機械処理としては、一般的に熱間圧延、温間圧延、鍛造及び焼鈍の種々の組合せがある。
【００２０】
前述したように、軟磁性体のＶＩＭ処理に関する問題は、非常に低いＰＴＦの材料が生産されることである。ＰＴＦ値は一般的に、１％〜１０％の範囲である。１０％以上のＰＴＦは、３〜７ｍｍの厚さのターゲット材では達成できない。このことは、特にＮｉ系及びＦｅ系軟磁性体で現実である。しかしながら、選ばれた一握りのＣｏ系軟磁性合金（一般的にはＦｅ或いはＮｉ合金添加物を含まない）に関しては、上述のＶＩＭ技術を用いた特定範囲の厚さに対して、１０％を越える（通常２０％〜５０％）ＰＴＦ値を達成することが可能である。従って、高ＰＴＦ軟磁性体とその製造方法の必要性がある。
【発明の開示】
【００２１】
上述及びその他の必要性は、発明の１つの観点に従えば、蒸着装置に使用するターゲットを提供するという本発明によって満たされる。そのターゲットは、第１のＰＴＦを有する第１物質相と、第１のＰＴＦより高い第２のＰＴＦを有する第２物質相とを含む。また、第２のＰＴＦは、ターゲットと同じ化学成分を持つ材料のＰＴＦより高い。ターゲットの化学成分は、第１物質相と第２物質相の各化学成分と異なる。また、ターゲットの化学成分が軟磁性体の成分である。ターゲットを粉末冶金で製造する。
【００２２】
本発明のある観点において、ターゲットは、３ｍｍ以上の厚さ、５０ｍｍ以上の直径、且つ、５％以上のＰＴＦを有する。また、ターゲットの化学成分が、少なくとも４０原子％のＦｅ（鉄）又はＮｉ（ニッケル）を含有しＣｏ（コバルト）を含有しない場合に、ターゲットのＰＴＦが２０％を超える値とすることもできる。また、ターゲットの化学成分が、少なくとも４０原子％のＣｏ（コバルト）を含有しＦｅ（鉄）とＮｉ（ニッケル）を含有しない場合に、ターゲットのＰＴＦが５０％を超える値とすることもできる。
【００２３】
本発明の別の観点において、ターゲットの平均粒径が、５００ミクロン未満又は２００ミクロン未満である。また、第１及び第２物質相が、成分相又は合金相である。また、これに代えるものでは、第１及び第２物質相の一方が、成分相であり、他方が合金相である。また、ターゲットが論理上８０％を超えるか９５％を超える密度を有することもできる。
【００２４】
本発明の別の実施例において、蒸着装置用ターゲットは、少なくとも２つの異なるタイプの粉末を混合し、粉末冶金処理で圧密してビレットを形成する。粉末の圧密は、静水圧圧縮成形或いは一軸圧縮成形を用いることができる。その後、ターゲットをビレットから形成する。ターゲットは、第１のＰＴＦを有する第１物質相と、第１のＰＴＦより高い第２のＰＴＦを有する第２物質相を含む。また、第２のＰＴＦは、ターゲットと同じ化学成分を持つ材料のＰＴＦより高い。ターゲットの化学成分が軟磁性体の成分である。
【００２５】
本発明の別の観点においては、粉末が成分粉末からなるか又は合金粉末からなる。また、代わりに、粉末の一つが成分粉末であり、他が合金粉末である。それぞれの粉末の直径の総計は５００ミクロン未満又は２００ミクロン未満である。
【００２６】
本発明の更に別の実施例においては、磁気ディスクの形成方法を提供する。前記方法は、磁気ディスク基板上にターゲットの物質を蒸着することを含む。前記ターゲットは、第１のＰＴＦを有する第１物質相と、第１のＰＴＦより高い第２のＰＴＦを有する第２物質相を含む。前記ターゲットの化学成分は、第１及び第２物質相の両方の化学成分と異なる。また、前記ターゲットの化学成分が、軟磁性体の化学成分である。前記ターゲットを粉末冶金で製造する。
【００２７】
本発明の更に別の実施例においては、ディスクドライブを提供する。ディスクドライブは、磁気ディスク基板にターゲットの物質を蒸着して形成された磁気ディスクを包含してなる。前記ターゲットは、第１のＰＴＦを有する第１物質相と、その第１のＰＴＦより高い第２のＰＴＦを有する第２物質相を含む。前記ターゲットの化学成分は、第１及び第２両物質相の化学成分と異なっている。また、前記ターゲットの化学成分が、軟磁性体の化学成分である。前記ターゲットは粉末冶金で形成される。
【００２８】
本発明の種々付加的な利点は、本発明の最良の実施の形態を示す単なる実施例における下記の詳細な説明を介して当業者には容易に明らかとなろう。当然のことではあるが、本発明は他の実施形態とすることも可能であり、また、そのいくつかの詳細部は、本発明を逸脱しない範囲で自明な観点において種々の変更が可能であることは言うまでもない。よって、その図面及び記載は、本質を例示したものであり、これに限定されるものではないものと解するべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
本発明によれば、高ＰＴＦを有する軟磁性体の製造方法を提供する。また、本発明は、高ＰＴＦを有する硬磁性体の製造方法に適用することが可能である。特に、本発明は、標準的な鍛造処理を用いてＰＴＦを増強（増大）することが難しいか或いは不可能な、非常に脆い硬磁性体の製造に適用することが可能である。加えて、高ＰＴＦ材料によって製造された新規なスパッタリングターゲットを提供する。そのようなスパッタリングターゲットは、磁気ディスクのＰＶＤ製造処理過程で使用することができる。更には、そのスパッタリングターゲットは、ＨＤＤ内のディスクを形成するためにも使用できる。
【００３０】
本発明の観点による高ＰＴＦ材料は、少なくとも２つの異なる物質相（或いは粒子タイプ）を含む。その物質相の少なくとも一方は、第１ＰＴＦ特性を有し、他の物質相の少なくとも一つは、その第１ＰＴＦ特性より低いＰＴＦを有する。特定タイプの合金用の高ＰＴＦ物質は、巨視的に合金化されているか、或いは微視的に合金化されていない（或いは一部分が微視的に合金化されていない）として定義することができる。定義されているように、高ＰＴＦ物質の個々の粒子の化学的成分（又は組成）は、高ＰＴＦ物質の集合体組成の化学的成分とは実質的に異なる。個々の粒子は、異なる化学的成分を有することに加えて、実質的にＰＴＦ特性もまた異なる。更に加えて、少なくとも一つの物質相（又は粒子タイプ）のＰＴＦ特性は、スパッタリングターゲット体に用いる従来通りに製造された物質の集合体のＰＴＦ特性より高くすることができる。
【００３１】
少なくとも１つの物質相がより高いＰＴＦ特性を有する少なくとも２つの物質相を提供することにより、高ＰＴＦ物質相が、ターゲット体を貫通する磁界に対してより高いＰＴＦ磁束路を提供する。この効果は、ターゲット体内の高ＰＴＦ相の割合が増加するにつれて増加する。また、この効果は、ターゲット体内の高ＰＴＦ相の配分が、ターゲット体内を貫通する連続したＰＴＦ磁束路を提供するような場合にも増大する。また、低ＰＴＦ化合物或いはターゲット体のミクロ構造内の固溶体相の低減或いは除去によって物質の高ＰＴＦ特性を説明することもできる。
【００３２】
従って、高ＰＴＦ物質は、巨視的には所望の軟磁性相の化学成分を有するが、微視的には、集合体組成の低ＰＴＦ特性を持たない、相異なる成分及び／又は合金の組合せで構成される。高ＰＴＦ物質を用いることができるＰＶＤ（或いはマグネトロンスパッタリング）法が、原子毎に蒸着を行う処理方法であるため、蒸着される薄膜相は、巨視的にはターゲット物質で代表される平衡的な軟磁性相の化学成分を回復する。従って、高ＰＴＦ物質は、得られた薄膜デバイスに所要の軟磁性相の化学成分の形成を維持しながら、ターゲットのＰＴＦ最大化を通してマグネトロンスパッタ製造処理の最適化が可能になる。
【００３３】
本発明は、高ＰＴＦ物質の少なくとも２つの物質相がここで記載したように提供される方法に限定されない。例えば、この構造は、異なる相の機械的な結合（即ち、１つの相を製造し、機械的に母体内の他の相のチップを埋め込む）によっても提供できる。高ＰＴＦ物質を提供する別の方法は、よく知られている粉末冶金法である。粉末冶金法及びその派生法は、材料処理加工の分野ではよく知られており、本発明は特別な変形に関して限定されない。粉末冶金処理中、ターゲット体は、得られる製品の緻密化を促進する条件下で処理される成分粉末及び／又は合金粉末を用いて製造される。この処理方法は、少なくとも１つの高ＰＴＦ相が得られ、かつ低ＰＴＦ相の量が減少されるようにして、成分粉末及び／又は合金粉末の完全な内部拡散やそれらからの反作用無しに達成される。
【００３４】
粉末冶金を用いる１つの典型的な方法を図１に示す。
ステップ１０において、原料の粉末条件（パラメータ）は、成分粉末及び／又は合金粉末の均質な混合を促進し、最終製品の特性を最適にするよう選択される。粉末条件は、例えば、大きさ、配分、形態及び純度等を含む。この方法に限定されないが、本発明のある観点においては、粉末の総計直径は２００ミクロン未満であり、別の観点においては、粉末の総計直径は５００ミクロン未満である。
【００３５】
ステップ２０で粉末を入手した後、ステップ３０において、その粉末を混合する。成分粉末を十分に混合し均質化するために利用できる多数の技術が存在する。ある場合には、機械的に予め合金することも利用できる。例えば、混合と均質化の技術としては、ボールミル法、Ｖ−ブレンディング（Ｖ-blending）法、チューブラーブレンディング（tubular blending）法、及び、磨砕機ミル法（attritor milling）等が含まれる。
【００３６】
混合処理に続いてステップ４０のキャニング工程では、粉末を圧密のために容器に詰める。例えば、容器を粉末で満たし、加熱下で排気処理することで確実に水分や捕捉した既存ガスを除去し、その後、容器を密封する。容器の幾何学的形状はどのようなものでも制限されないが、容器は、最終の物質形状に関して略正味形状（near-net shape）を具有することが良い。密封された材料を一軸又は静水圧圧縮成形によって圧密する。この方法に制限されないが、温度は室温から約１５００℃の範囲とすることができる。
【００３７】
ステップ５０において、混合した粉末を例えば熱間静水圧圧縮成形（以下、ＨＩＰとする）によって圧密する。ＨＩＰ装置は、一般的に１つ以上の容器を収納するのに十分な大きさの円筒圧力容器である。容器の内壁は、耐熱要素で内張りされており、そして、その圧力は、容器内への不活性ガスの導入によって制御することができる。混合した粉末の圧密には、熱間／温間の一軸又は静水圧圧縮成形を用いることもできる。異なる温度（室温を含む）と異なる圧力（温度と圧力の両方に対する傾斜比率（ramp-rate）制御で）での多段階一軸／静水圧圧縮成形は、懸案とする合金の系と粉末条件とに応じて利用することができる。
【００３８】
サイクルの複雑さに依存して、一軸／静水圧圧縮成形の総保持時間は、一般的には約１〜１２時間の間である。データ記憶用軟磁性体に関しては、約５００℃〜約１５００℃（好ましくは６００℃〜９００℃）の範囲の温度で、約５〜約４０ｋｓｉ（好ましくは１０〜２０ｋｓｉ）の圧力が、理論上約９８％以上の高い密度を保証するために一般的に用いられる。本発明の別の観点ではあるが理論上８０％以上の高い密度を得ることができる。密度が高いと、材料の微視的なアーチ及び欠陥生成がＰＶＤ製造処理中にデータ記憶媒体の歩留まりに影響しないという利点がある。本発明の少なくとも１つの観点において、保持時間は、約４００℃〜約１０００℃の範囲の温度及び約１０〜約２０ｋｓｉの範囲の圧力で約２〜約６時間の範囲である。
【００３９】
圧密は、前述した容器或いは缶の回転圧縮（roll compaction）や、圧力を与えない合金及び／又は成分粉末の焼結によっても容易にできる。圧密後、そのビレットをＰＴＦのような特性を最適化するために熱機械処理する。例えば、２％を越える、好ましくは５％〜２０％の間の縮小率のために８００℃未満の温度で長方形のビレット或いは円筒形のターゲット切片を温間圧延すると、ターゲットのＰＴＦを顕著に改善できる。
【００４０】
圧密後、ステップ６０において、固形物形態（ビレット）を密封容器から取り出し、次いでビレットの薄片をテストに付してビレットの種々の特性に関して試験する。真空誘導溶解（ＶＩＭ）処理において、ターゲットのミクロ構造及び巨視的磁気特性を操作するためにビレットに選択的な熱機械処理を施す。また、ステップ７０、８０、９０において、例えば、研削、ウォータジェット、ミル、旋盤等のような加工処理によってスパッタターゲットの最終の形状及び大きさに加工する。ステップ１００において、ターゲットは清浄化され且つ最終検査を受ける。
【００４１】
いくつかの軟磁性体は、混合された成分粉末を用いて最適に製造され、更に、別に合金粉末を使用する。この方法には限定しないが、合金粉末は、一般的にはガス噴霧法を用いて製造される。ガス噴霧法において、ノズルから注がれ不活性ガスの流れによって噴霧される溶融金属の生成に、ＶＩＭ処理は用いられる。噴霧された物質は、球状化し急速に冷却して合金粉末の集合体を形成する。合金粉末を製造する別の方法は、従来と同様にターゲット材のインゴットを鋳造し、それを粉砕し、それを篩にかけて所望の大きさ及び形態の粉末を生産する。
【００４２】
前述したように、良好な高密度化はＰＶＤ処理中の欠陥生成を最小限にするために望ましい。また、混合相の大きさと結晶構造もＰＶＤ処理中に原子放出角度で衝撃を与えることにより媒体特性に影響を与える。材料設計のパラダイム（paradigms）は、特定の応用について個々の基準で開発される。例えば、ＧＭＲリードセンサ（データ記憶ヘッドデバイスないし装置のリード部品）におけるＮｉ−Ｆｅ軟磁性合金に関しては、不純物の酸素含量を最小限にして、ＧＭＲ効果の不利な影響を軽減することができる。対照的に、データ記憶媒体デバイスないし装置の部品として用いられる同じＮｉ−Ｆｅ合金においては、数千ｐｐｍの範囲内の酸素含量が有益である。媒体用途においては、酸素不純物の含量は、軟磁性膜とシード層（即ち、Ｔｉ（チタン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｐｔ（白金）等）との間のぬれ特性に好影響を与え、粒径の改良に関連する有益な媒体性能有効性を促進するのに役立つであろう。
【００４３】
下記に述べる特性に限定されないが、本発明の独創的な方法論で製造されたターゲットは次のような磁気的及びミクロ構造的な特性を有する。記載されたデータは、３〜７ｍｍの範囲の厚さと５０〜２００ｍｍの範囲の直径を有する円筒形ターゲットに関するものである。しかし、データの一般的適用は、これらのターゲット寸法範囲には制約されない。ＡＳＴＭ技術を用いて測定した場合、ＰＴＦは５％を越え、そして、ＰＴＦの好ましい範囲は、２０％〜７０％の範囲である。Ｆｅ又はＮｉ合金分を含まないＣｏ系合金について、好ましいＰＴＦ範囲は、５０％〜９０％の範囲にあるように更に増大する。平均粒子サイズと粒径は一般的には５００ミクロン未満であり、好ましくは２００ミクロン未満である。ターゲットのミクロ構造は、成分相の集合体、合金相の集合体、或いは成分相と合金相のいくつかの組合せを構成する。一般的に、異なる相間の内部拡散は、平衡状態の低ＰＴＦ軟磁性相の形成を避けるために最小限に保持される。しかしながら、ある状況において、限られた内部拡散は、相結合を改善するよう（処理し易いという理由等で）、或いはＰＴＦ最大化以外の理由でターゲットの巨視的磁気特性に影響を与えるよう上手く処理することができる。ターゲットは一般的には理論上８０％、好ましくは理論上９５％以上の密度を有する。
【００４４】
ターゲットのＰＴＦの増大によって、ターゲットのスパッタリング中に深刻な浸食プロフィールが少ししか起こらない。この点は、ターゲット材の活用性を増大し材料コストを低減する。また、ＰＴＦが高い程、厚さの厚いターゲットの使用を可能にし、それは、薄膜デバイスの製造中のターゲットの交換頻度を低減し、頻繁なターゲットの交換によって生じる装置の稼動停止時間を低減させ、延いては部品製造コストを低減させる。また、ターゲット材のＰＴＦの増大は、局所的スパッタリング現象ないしスポット源スパッタリング現象を低減させることにより蒸着膜厚さの均一性を増大するという効果も得られる。
実施例１
【００４５】
比較のために、Ｎｉ−15.6Ｆｅ−3.2Ｎｂ合金を用いたターゲットを従来方法と上述した本発明方法の両方を用いて製造した。
従来方法で形成したターゲット
【００４６】
従来方法で形成したターゲットは、特定された合金化学成分のインゴットの真空誘導溶解（ＶＩＭ）を用いて製造した。それから、９００℃〜１２００℃の範囲の温度でインゴットを圧延処理して板材を形成した。この圧延処理は、動的に細かい再結晶化された粒子形態及び十分な材料の緻密化を保証するために行った。正味圧延比は６０％を越えた。ここで圧延比＝（（インゴット厚さ−板材厚さ）／インゴット厚さ）である。厚さ５ｍｍで直径１８０ｍｍの円筒形状のターゲットを、圧延した板材から機械加工により形成した。
【００４７】
従来方法で形成したターゲットのＰＴＦを、４つの同間隔位置（象限当り１測定）とターゲット中心と外径との間のラジアル方向中間位置で、前述したＡＳＴＭ測定技術を用いて測定した。結晶粒径で特徴付けられる従来方法で形成したターゲットのミクロ構造を、この技術分野で周知の標準的光学金属写真技術を用いて測定した。Ｎｉ−15.6Ｆｅ−3.2Ｎｂ合金を用いて従来方法で形成したターゲットのミクロ構造を、図２（ａ）に示す。ＰＴＦと粒径の測定結果を下記に示す。
【００４８】
平均ＰＴＦ＝１％
平均粒径＝４５ミクロン
【００４９】
従来方法では、蒸着膜厚さの均一性の最適条件としては極めて望ましい、適度に微細粒子化されたミクロ組織を持つターゲットを形成できるが、その巨視的磁気ＰＴＦが非常に低い。マグネトロンスパッタリング用のスパッタリングチャンバー内で達成可能な陰極電圧とガス圧状態下で、ＰＶＤ処理は、通常ターゲットのＰＴＦ値は２０％〜３０％を越える場合にのみ行われる。従って、従来方法で形成されたターゲットは、５ｍｍの厚さで安定した方法でスパッタできる見込みはない。薄いターゲット程安定した方法でスパッタできる見込みはあるが、ターゲットの厚さが減少することは、ＨＤＤ部品の製造中に製造品の処理量とコストに関して有害な影響をたらす。これは、スパッタリングに利用可能な材料量が少ないことを勘案すると、製造中のターゲットの交換頻度をより高めることになる。
本発明の方法で形成したターゲット
【００５０】
本発明方法によるＮｉ−15.6Ｆｅ−3.2Ｎｂターゲットの製造は、それぞれが平均粒径１５０ミクロン未満であるＮｉ、Ｆｅ、Ｎｂ成分粉末を用いた。前記粉末は、均質な混合状態となるように混合し、容器に密封し、真空にし、約６００℃〜約９００℃の範囲の温度、約１０〜約２０ｋｓｉの範囲の圧力で約２時間〜約６時間の保持時間で熱間静水圧圧縮成形した。熱間静水圧圧縮成形後、十分に圧密或いは緻密にした材料を機械加工して、厚さ５ｍｍ、直径１８０ｍｍの円筒形状のターゲットを製造した。
【００５１】
そのターゲットのＰＴＦを、４つの等間隔位置（象限当り１測定）とターゲット中心と外径との間のラジアル方向の中間位置で、従来方法で形成したターゲットのＰＴＦ測定に用いた方法と同一の前述したＡＳＴＭ測定技術を用いて測定した。結晶粒径で特徴付けられる形成したターゲットのミクロ構造を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）技術を用いて測定した。Ｎｉ−15.6Ｆｅ−3.2Ｎｂ合金を用いて形成したターゲットのミクロ構造を、図２（ｂ）に示す。図中、Ｎｉが灰色部分、Ｆｅが暗い部分、Ｎｂが明るい部分である。上記ＳＥＭは、ターゲットの多段成分相を示すための対比能力の改善に有効である。ＰＴＦと粒径の測定結果を、下記に示す。
【００５２】
平均ＰＴＦ＝３２％
平均粒径＝１３ミクロン
【００５３】
本発明方法で形成したターゲットは、蒸着膜厚さの良好な均一性を得るのに重要な非常に微細な粒径を有し、本発明方法で形成したターゲットの粒径は、従来方法で形成したターゲットより相当に微細度が高い。更に、従来方法で形成したＰＴＦ１％のターゲットと比較して、本発明方法で形成したターゲットのＰＴＦは、十分に高い３２％である。それゆえ、本発明方法で形成したターゲットは、５ｍｍの厚さで安定した方法でスパッタすることができる。従って、本発明方法で形成したターゲットは、ＨＤＤ部品の製造中に用いられ、スパッタによる浸食溝が顕著に少なく、蒸着膜厚さの均一性がより向上し、材料の全般的な活用性が向上する。
【００５４】
本発明の製造技術は、混合された成分／合金相が一般的に化合物／合金相より高いＰＴＦ値を有するので、従来技術より高いＰＴＦ値を有するターゲットを生産する。従って、与えられた磁界は、一様に低ＰＴＦを有する従来の単一相を介してよりも混合された成分／合金相を介して、より多くの利用可能な高ＰＴＦ磁束路を見出すことになる。ＮｉとＦｅはそれぞれ結合されたＮｉ−Ｆｅ軟磁性相より高いＰＴＦ値を示す。従って、Ｎｂは操作可能なＰＶＤ温度で磁性を帯びていない（常磁性体）ので、Ｎｂは、優れた高ＰＴＦ特性（ＰＴＦ＝１００％）を示す。従って、通常のＮｉ−15.6Ｆｅ−3.2Ｎｂ組成を有する混合されたターゲットを製造するためのＮｉ、Ｆｅ及びＮｂの成分の組合せ及び圧密は、単一のＮｉ−15.6Ｆｅ−3.2Ｎｂ軟磁性相を有する従来方法で形成したターゲットより高いＰＴＦ値を有する。
実施例２
【００５５】
比較のために、Ｆｅ−30.5Ｃｏ−11Ｂ合金、Ｆｅ−9.7Ａｌ−16.5Ｓｉ合金及びＮｉ−19Ｆｅ合金（原子％で）を用いた各ターゲットを従来方法と上述した本発明方法の両方を用いて製造した。
従来方法で形成したターゲット
【００５６】
Ｆｅ−30.5Ｃｏ−11Ｂ合金とＮｉ−19Ｆｅ合金について、ターゲットは、特定された合金化学成分のインゴットを、真空誘導溶解（ＶＩＭ）を用いて製造した。それから、９００℃〜１２００℃の範囲の温度でインゴットを圧延処理して板材を形成した。動的に細かい再結晶化された粒子形態及び十分な材料の緻密化を保証するために圧延処理を行った。正味圧延比は６０％を越えた。ここで圧延比＝（（インゴット厚さ−板材厚さ）／インゴット厚さ）である。厚さ５ｍｍで直径１８０ｍｍの円筒形状のターゲットを板材から機械加工により形成した。
【００５７】
Ｆｅ−9.7Ａｌ−16.5Ｓｉ材料は極端に脆いために、真空誘導溶解後に圧延処理できなかった。従って、この材料については、鋳放しのインゴットから機械加工によりターゲットを製造した。これは、この特殊な材料からターゲットを製造するための通常の方法である。Ｆｅ−9.7Ａｌ−16.5Ｓｉ製品を鋳造した後の冷却速度は、鋳放しのインゴットが確実に破砕しないように制御した。
【００５８】
従来方法で形成したターゲットのＰＴＦを、４つの等間隔位置（象限当り１測定）とターゲット中心と外径との間のラジアル方向の中間位置で、前述したＡＳＴＭ測定技術を用いて測定した。
本発明の方法で形成したターゲット
【００５９】
本発明方法によるＦｅ−30.5Ｃｏ−11Ｂターゲットの製造は、それぞれが平均粒径１５０ミクロン未満であるＦｅ、Ｃｏ及びＢ成分粉末を用いることを含むものであった。前記粉末は、均質に混合し、容器に密封し、真空にし、約７００℃〜約１２００℃の範囲の温度、約１２〜約２５ｋｓｉの範囲の圧力で約２時間〜約６時間の保持時間で熱間静水圧圧縮成形した。熱間静水圧圧縮成形した後、十分に圧密或いは緻密にした材料を機械加工して、厚さ５ｍｍ、直径１８０ｍｍの円筒形状のターゲットを製造した。
【００６０】
本発明方法によるＮｉ−19Ｆｅターゲットの製造は、それぞれが平均粒径１５０ミクロン未満であるＮｉとＦｅ成分粉末を用いることを含むものであった。前記粉末は、均質に混合し、容器に密封し、真空にし、約７００℃〜約１２００℃の範囲の温度、約１２〜約２５ｋｓｉの範囲の圧力で約２時間〜約６時間の保持時間で熱間静水圧圧縮成形した。熱間静水圧圧縮成形した後、十分に圧密或いは緻密にした材料を機械加工して、厚さ５ｍｍ、直径１８０ｍｍの円筒形状のターゲットを製造した。
【００６１】
本発明方法によるＦｅ−9.7Ａｌ−16.5Ｓｉターゲットの製造は、それぞれが平均粒径１５０ミクロン未満であるＦｅ、Ａｌ、及びＳｉ成分粉末を用いることを含むものであった。前記粉末は、均質に混合し、容器に密封し、真空にし、約３００℃〜約６００℃の範囲の温度、約１５〜約３０ｋｓｉの範囲の圧力で約４時間〜約８時間の保持時間で熱間静水圧圧縮成形する。熱間静水圧圧縮成形した後、十分に圧密或いは緻密にした材料を機械加工して、厚さ５ｍｍ、直径１８０ｍｍの円筒形状のターゲットを製造した。
【００６２】
そのターゲットのＰＴＦを、等間隔の４地点（象限当り１測定）とターゲット中心と外径との間のラジアル方向の中間位置で、来方法で形成したターゲットのＰＴＦ測定に用いた方法と同一の前述したＡＳＴＭ測定技術を用いて測定した。
【００６３】
下記の表１は、従来方法で形成したターゲットに対して本発明方法で形成したターゲットのＰＴＦが著しく増大していること示している。
【表１】
2005530925.tif 000003
【００６４】
前述した実施例１で述べたように、本発明方法により製造され高いＰＴＦ値を有するターゲットは、ターゲットの材料を最大限に活用することで薄膜の製造コストを低減する。高いＰＴＦ値に関係がある深刻な浸食溝の減少は、利用可能な材料の活用性を大きく促進し、また、ターゲットの厚さをできるだけ厚くすることは、より長いターゲットの活用を促進する。従って、スパッタ装置におけるターゲットの交換を少なくする。更に、高ＰＴＦターゲットに関係がある浸食溝形状の減少は、蒸着膜の厚さの均一性を高める。
【００６５】
Ｆｅ−9.7Ａｌ16.5Ｓｉ合金は、本発明方法で形成したターゲットが高いＰＴＦ値を生じる理由の一例である。ＡｌとＳｉは、操作可能なＰＶＤ温度で非磁性成分相である。従って、ターゲットのミクロ構造の大部分が非磁性成分相を保有し、このことが磁界に対してより多く得られる限りの高ＰＴＦ磁束路がターゲット体を貫通させ得るようにする。対照的に、従来方法で形成したターゲットのミクロ構造は全て、低ＰＴＦのＦｅ−9.7Ａｌ−16.5Ｓｉ軟磁性化合物相からなっている。
【００６６】
同じ理論的根拠が表１に示した他の２つの合金にも当てはまる。Ｎｉ−19Ｆｅに関しては、ＮｉとＦｅの両方が軟磁性成分相である。しかしながら、ＮｉとＦｅの個々のＰＴＦ値は、Ｎｉ−19Ｆｅ化合物相のＰＴＦ値より高い。従って、本発明方法で形成した多段相を持つターゲットは、従来方法で形成した単一相のターゲットより高いＰＴＦ合計値を有する。
実施例３
【００６７】
前述した実施例の本発明方法で形成したターゲットは、全て成分粉末相を用いて製造したものであった。しかしながら、これらターゲットもまた成分／合金相或いは合金／合金相を混合して形成することができる。例えば、実施例２のＦｅ−30.5Ｃｏ−11Ｂ合金は個々のＦｅ、Ｃｏ及びＢの成分相を用いて製造することができるし、別の方法として、Ｃｏ−Ｂ合金相と共にＦｅ成分相を用いて製造することができる。例えば、Ｃｏ−Ｂ合金相は、ガス噴霧法、溶融法或いは粉砕法によって形成できる。同様に、本発明方法で形成したＦｅ−9.7Ａｌ−16.5Ｓｉターゲットは、個々のＦｅ、Ａｌ及びＳｉの成分相により、或いはＡｌ成分相とＦｅ−Ｓｉ合金相の組合せにより形成できる。
【００６８】
以下に記載した理由に限定されないが、本発明方法を用いるときに、成分／合金相の混合に複雑に関連する多くの理由がある。異なる成分相と合金相は異なる不純物特性を有する。従って、成分相と合金相とを一体に組合せて名目組成物を形成する柔軟性によって、薄膜性能特性を高める特定ターゲットの不純物プロフィールをミクロ構造的に設計する能力が改善される。
【００６９】
例えば、前述したように、酸素は、データ記憶媒体への適用に対しては場合によっては軟磁性体の有効な不純物となる。一方、酸素は、データ記憶ＧＭＲセンサへの適用に対しては最小限にする必要がある。しかしながら、成分／合金相混合を用いる特注設計の不純物プロフィールによって、ターゲットは、本発明方法を用いることにより提供でき、その方法に関係する諸利益の全てを包含することになる。
【００７０】
成分／合金相の複雑な混合法を採る別の理由は、軟磁性合金に添加する成分相のいくつかの添加物（即ち、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ）が、電気的に絶縁性であると言うことである。これらの絶縁成分相は、導電性金属母材に埋め込まれた場合、ミクロアーチングや製造する薄膜デバイスへの素材のスピッティング（spitting）等の現象を促進するかもしれない。スピッティングは、薄膜デバイスのＰＶＤ製造では好ましくない欠陥生成現象である。しかしながら、絶縁相の合金化は、ＰＶＤ処理中にスッピティング現象を軽減できる。
【００７１】
例えば、本発明方法を用いたＦｅ−9.7Ａｌ−16.5Ｓｉターゲットの形成は、Ｆｅ−Ｓｉ相と組み合わせてＡｌ成分相を用いることができる。この組合せは、ＰＶＤ製造処理中薄膜の生成を改善させる。この特有な化学成分の場合、Ｓｉはもっと洗練された方式で（つまり、置換的に、間質的に、又は沈殿的に）、Ｆｅ母材内に配分される。従って、マグネトロンＰＶＤ処理中にミクロ微小アーチング現象及びスピッティング現象を呈する可能性が少ない。
【００７２】
Ｆｅ、Ａｌ及びＳｉの成分相を用いた本発明方法により製造したＦｅ−9.7Ａｌ−16.5ＳｉターゲットのＳＥＭ顕微鏡写真を図３（ａ）に示す。図中、Ｆｅが白い部分、Ａｌが大きい灰色部分、Ｓｉが細かい灰色部分である。図３（ｂ）は、ガス噴霧したＦｅ−Ａｌ及びＦｅ−Ｓｉの各合金相と混合したＦｅ成分相を用いた本発明方法により製造したＦｅ−9.7Ａｌ−16.5ＳｉターゲットのＳＥＭ顕微鏡写真である。図中、Ｆｅが白い部分、ＦｅＡｌが暗い灰色部分、ＦｅＳｉが明るい灰色部分である。両方法について、前記粉末は、均質に混合し、容器に密封し、真空にし、約３００℃〜約６００℃の範囲の温度、約１５〜約３０ｋｓｉの範囲の圧力で約４時間〜約８時間の保持時間で熱間静水圧圧縮成形する。熱間静水圧圧縮成形した後、十分に圧密或いは緻密にした材料を機械加工して、厚さ５ｍｍ、直径１８０ｍｍの円筒形状のターゲットを製造する。そのターゲットのＰＴＦを、等間隔の４地点（象限当り１測定）とターゲット中心と外径との間のラジアル方向の中間点とで、従来方法で形成したターゲットのＰＴＦ測定に用いた方法と同一の前述したＡＳＴＭ測定技術を用いて測定した。成分／合金を混合したもののＰＴＦは３５％であり、純粋な成分を混合したものの４９％より僅かに低い。
実施例４
【００７３】
比較のために、Ｃｏ−4Ｎｂ−5Ｚｒ合金（原子％で）を用いたターゲットを従来方法と上述した本発明方法の両方を用いて製造した。Ｆｅ或いはＮｉを含有しないＣｏ系軟磁性合金は、従来方法と本発明方法のいずれか一方を用いることで最も高いＰＴＦ能力を示すことは知られている。
従来方法で形成したターゲット
【００７４】
Ｆｅ−30.5Ｃｏ−11Ｂ合金とＮｉ−19Ｆｅ合金について、ターゲットは、特定された合金化学成分のインゴットを、真空誘導溶解（ＶＩＭ）を用いて製造した。それから、９５０℃〜１２００℃の範囲の温度でインゴットを圧延処理して板材を形成した。動的に細かい再結晶化された粒子形態及び十分な材料の緻密化を保証するために圧延処理を行う。正味圧延比は６０％を越えた。ここで圧延比＝（（インゴット厚さ−板材厚さ）／インゴット厚さ）である。次の工程において、熱間圧延した板材を、参考のためにここに記載したBartholomeuze等による米国特許第６，１２３，７８３号に記載されているのと同様に熱機械処理した。熱機械処理した板材を機械加工して、厚さ５ｍｍで直径１８０ｍｍの円筒形状のターゲットを形成した。
【００７５】
従来方法で形成したターゲットのＰＴＦを、等間隔の４地点（象限当り１測定）とターゲット中心と外径との間のラジアル方向の中間点とで、前述したＡＳＴＭ測定技術を用いて測定した。
本発明方法で形成したターゲット
【００７６】
本発明方法によるＣｏ−4Ｎｂ−5Ｚｒターゲットの製造は、それぞれが平均粒径１５０ミクロン未満であるＣｏ、Ｎｂ及びＺｒ成分粉末を用いることを含む。前記粉末は、均質に混合し、容器に密封し、真空にし、約８００℃〜約１４００℃の範囲の温度、約５〜約１５ｋｓｉの範囲の圧力で約１時間〜約４時間の保持時間で熱間静水圧圧縮成形する。熱間静水圧圧縮成形した後、十分に圧密或いは緻密にした材料を、Bartholomeuze等による米国特許第６，１２３，７８３号に記載されているのと同様に熱機械処理した。その後、熱機械処理した板材を機械加工して、厚さ５ｍｍ、直径１８０ｍｍの円筒形状のターゲットを製造した。
【００７７】
そのターゲットのＰＴＦを、等間隔の４地点（象限当り１測定）とターゲット中心と外径との間のラジアル方向の中間地点とで、従来方法で形成したターゲットのＰＴＦ測定に用いた方法と同一の前述したＡＳＴＭ測定技術を用いて測定した。
【００７８】
従来方法で形成したターゲットのＰＴＦ値と本発明方法で形成したターゲットのＰＴＦ値は、それぞれ３９％と５６％である。３９％のＰＴＦ値は、従来方法で形成したＣｏ系軟磁性体（合金添加物としてのＦｅ又はＮｉを含有しない）でさえかなり高いＰＴＦ値を示すことができることを示している。しかしながら、前述したように、本発明方法によるターゲットの製造は合金のＰＴＦ値を著しく高めると考えられる。更に、この実施例は、Ｃｏ系及びＮｉ系材料に適用されたＰＴＦ向上技術が、本発明方法により形成したターゲットに含有したＣｏ及びＮｉ成分組成相のＰＴＦを向上させるのにも有効であることを示している。
【００７９】
上述した実施例において、軟磁性体の絶対的なＰＴＦ値が、ターゲットと磁石との間の相対的な幾何学的形状及び利用された磁石の名目上の磁力に依存することを示すので、ターゲットのＰＴＦテスト及び幾何学的形状を、できる限り継続して持続する。従って、従来方法及び本発明方法で形成したターゲットに対する絶対的なＰＴＦ値は、ＰＴＦの測定に用いられる方法の機能によって変化するが、本発明方法によって形成したターゲットは、従来方法によってではあるが、同一の合金を用いて形成したターゲットより高いＰＴＦ値を持っている。
【００８０】
一例として、同一の方法で２つのターゲットを製造した。第１のターゲットは、厚さが６ｍｍ、直径が７６ｍｍであり、第２のターゲットも厚さが６ｍｍであるが、直径は１５２ｍｍである。両ターゲットに対して、断面積が６．５ｍｍ×２６ｍｍの４．４キロガウスの磁石を、それぞれのターゲットの１つの面の中央に接触して配置した。それから軸ホールプローブを反対側の面中央に配置した。直径７６ｍｍのターゲットと直径１５２ｍｍのターゲットのＰＴＦ測定値は、それぞれ３０％と１５％であった。従って、このテストは、軟磁性ターゲット材料の量が相対的に少ないターゲット（７６ｍｍ）が、高い正味のＰＴＦを生成するために与えられた磁界によって飽和されることを示している。
【００８１】
１５２ｍｍのターゲットを用いた別のテストにおいて、前記ターゲットを実際のＰＶＤマグネトロンの陰極上に配置した。ターゲットと陰極間の距離が１０ｍｍと１５ｍｍで、１５２ｍｍターゲットの反対側の面のＰＴＦの最大値は、それぞれ６０％と２０％であった。従って、このテストは、軟磁性体の正味のＰＴＦ値が、与えられた磁界の強さに影響されることを示している。
【００８２】
本発明は、従来からの材料、方法及び装置を使用して実施できる。従って、そのような材料、装置及び方法の詳細は、ここでは詳述しない。先の記述において、多くの具体的な記載、例えば具体的な材料、構造、化学成分、処理方法等について、本発明を十分に理解するために説明されている。しかしながら、本発明が具体的に説明された記載に頼らずに実施できることを認めるべきである。その他の場合において、本発明を不必要にあいまいにしないために、公知の処理構造は詳述していない。
【００８３】
ここでは、いくつかの有用例を記載したが、本発明の例示的な態様を示し記載しただけである。本発明が、ここで説明した発明概念の範囲内において、種々の他の組合せや実施例を用いることが可能であり、かつ変更や変形が可能であるということが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施形態による高ＰＴＦターゲットを製造するための処理フローチャートを示す。
【図２】（ａ）は従来方法で製造されてＮｉＦｅＮｂ合金のミクロ構造を示し、（ｂ）は本発明の一実施形態により製造された高ＰＴＦのＮｉＦｅＮｂ合金のミクロ構造を示す。
【図３】（ａ）は、成分相を用いた本発明の一実施形態により製造された高ＰＴＦのＦｅＡｌＳｉ合金のミクロ構造を示し、（ｂ）は合金相を用いた本発明の一実施形態により製造された高ＰＴＦのＦｅＡｌＳｉ合金のミクロ構造を示す。
【符号の説明】
【００８５】
１０    異なるタイプの原料粉末
２０    粉末の入手
３０    混合（ブレンディング）
４０    キャニング
５０    ＨＩＰ
６０    実験用試料の切出し
７０    最終厚さへの研削
８０    ウォータジェット処理
９０    最終形状へのミル又は旋盤処理
１００    最終品質検査
【図１】
2005530925.tif 000004
【図２】
2005530925.tif 000005
【図３】
2005530925.tif 000006
【国際調査報告】
2005530925.tif 000007
2005530925.tif 000008
2005530925.tif 000009
2005530925.tif 000010
2005530925.tif 000011
2005530925.tif 000012