(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主相と析出相を有するＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｘ（ここでＸは、Ｔａ、Ｂ、Ｎｂ及びＣｕから成る群から選択される１種又は２種以上である）合金を、１０時間以上、１０００〜１２５０℃の温度で、高温熱処理して、主相と析出相とを互いに平衡状態にすることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた磁気特性を有する磁気ディスク等を製造するためのスパッタリングターゲットの製造方法に関し、より詳細には主相と析出相から成る合金を熱処理して両相の組成を変化させる、特に両相の組成を互いに近づけ、両相を実質的に平衡状態に維持するようにしたスパッタリングターゲットを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスクへの高速処理及び大容量化の要求は年を追うごとに厳しくなっており、場合によっては四半期毎にモデルが変わる勢いである。
今般の電子機器製品の隆盛の一助として前記磁気ディスク等の高品質化が挙げられる。該磁気ディスクを初めとするスパッタリングにより製造される製品の品質は、成膜条件、組成、膜厚、膜構造、基板材料等により大きく影響されることが知られている。
しかしながらスパッタリングで使用するターゲット材料が磁気ディスクの磁気特性に影響を及ぼすか否かに関しては殆ど知見がなく、どのようなスパッタリングターゲットが高品質の磁気ディスクの原料と成り得るかに関しては定見が存在しない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
スパッタリングターゲット用材料として汎用されている合金として、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ合金があり、中でも典型的な磁気ディスクとして使用されるＣｏ（72）−Ｃｒ（16）−Ｐｔ（８）−Ｔａ（４）合金の金属組織写真を図９に示す（以下この熱処理を行っていない合金を現状品という）。図９から、該合金の金属組織は、灰色のコバルトを主成分とする主相と白色の白金及びタンタルが濃化した析出相の２相構造を採っていることが分かる。従来は前記析出相を細かく分散させることが高品質ターゲット材料に繋がると理解されていたが、実証されていなかった。
【０００４】
２元状態図ではコバルト−クロム及びコバルト−白金はいずれも固溶系で、コバルト−タンタルは非固溶系である。組成比から見ると現状品はコバルト主相とＣｏ3 Ｔａを基本構造とする２相組織となっており、コバルト主相中のタンタル濃度は3.0 原子％である。
本発明者等は、この現状品に対して処理又は加工を行って、該現状品を用いて磁気ディスクを作製し、その磁気特性に及ぼす影響について検討した。
従って本発明は、高品質の磁気ディスク等を製造できるスパッタリングターゲットの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、主相と析出相を有するＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｘ（ここでＸは、Ｔａ、Ｂ、Ｎｂ及びＣｕから成る群から選択される１種又は２種以上である）合金を、１０時間以上、１０００〜１２５０℃の温度で、高温熱処理して、主相と析出相とを互いに平衡状態にすることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法である。
【０００６】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明は、主相と析出相から成る粗合金を比較的長時間熱処理することを特徴とする。該熱処理により主相と析出相の組成が平衡状態又はそれに近い状態に近づいたスパッタリングターゲットを製造でき、これを用いることで高品質の磁気ディスクを製造することができる。本発明で「平衡」とは主相及び析出相の組成が変化しなくなること又はそれに近い状態になることをいう。
換言すると、従来の認識のように析出相を主相中に細かく分散するのではなく、主相と析出相から成る合金の高温熱処理により、析出相を極力減らして主相に近づけ、両相を実質的な平衡状態に導くことにより、高品質のスパッタリングターゲットが得られることが分かった。この結果、主要なスパッタリングターゲットのあるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ合金の場合、長時間熱処理により主相中のタンタル濃度が平衡固溶限界まで上昇する。又タンタルを含む場合も含まない場合も、熱処理を行うことにより主相中の白金濃度が上昇して、これらの濃度上昇が保磁力の向上に大きく寄与する。
【０００７】
白金はスパッタリングターゲットの主相と析出相に存在し、それぞれの相に存在する白金が該ターゲットからスパッタリングされる際の方位分布の差が形成される磁気ディスク等の合金膜中に濃度差を生じさせると考えられる。スパッタリングの主相と析出相の白金量をコントロールすることで、最適な膜組成及び組成分布の合金膜を作製できると考えられる。この点は白金以外のタンタルに関しても同様であり、更に本発明においてＸとして定義されるタンタル以外の硼素、ネオジム及び銅に関しても同様であると推測できる。
本発明方法により製造されるスパッタリングターゲットは、任意のスパッタリング操作に使用できるが、最も有用な用途は電子機器等に使用される磁気ディスクである。従ってここではスパッタリングターゲットの性質を改良することにより、磁気ディスクの静磁気特性が向上することについて説明する。
【０００８】
良好な磁気特性を有する磁気ディスクとは、第１に磁気特性の面内分布の不均一性が小さいことであり、第２により高い保磁力（Ｈｃ）と、限りなく１に近い保磁力角型比（Ｓ＊）を有することであり、
加熱処理を行ったスパッタリングターゲットを使用して作製される磁気ディスクの保磁力は加熱処理を行わないスパッタリングターゲットを使用して作製される磁気ディスクの保磁力より約200 Ｏｅ高く、又前者の保磁力角型比は後者の保磁力角型比より約0.08だけ１に近づいており、磁気ディスクの磁気特性の良否の指標となる保磁力及び保磁力角型比のいずれもが、加熱処理を行ったスパッタリングターゲットを使用することにより向上するという顕著な効果が生ずる。
【０００９】
又加熱処理を行ったスパッタリングターゲットを使用して作製される磁気ディスクはその面内保磁力と面内白金（存在する場合は、タンタル、硼素、ネオジム及び銅も含む）濃度の分布がほぼ均一になり、これが磁気特性の向上の一助になると推測できる。
本発明方法で使用されるスパッタリングターゲットは、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｘで示されるコバルト合金から成り、Ｘは、Ｔａ、Ｂ、Ｎｂ及びＣｕから選択される１種又は２種以上で、Ｔａであることが最も望ましく、この他に、Ｔａ＋ＢやＮｂ又はＣｕが好ましく使用でき、具体的には、例えばＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｎｂ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｃｕ及びＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ−Ｂなどがある。
【００１０】
加熱処理の条件は前述した磁気特性の発現を効果的に行える範囲で選択すれば良いが、通常は１０００〜１２５０℃、好ましくは１１００〜１２５０℃、より好ましくは１２００〜１２５０℃で行う。熱処理時間は長いほど望ましく、１０時間以上、好ましくは２０時間以上である。
本発明の熱処理では条件に依っては主相と析出相間にほぼ完全な平衡状態が生ずる場合と平衡に近づくだけで完全な平衡に達しない場合がある。後者の場合には例えば熱処理後に再結晶温度以下で加熱する温間加工を施すことにより、完全な平衡状態とするか、より平衡状態に近づけることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明方法によるスパッタリングターゲットの製造に関する実施例を説明する。なお以下の実施例におけるスパッタリングターゲットの評価のうち、金属組織評価は粒径観察に光学顕微鏡を、組織観察にＳＥＭを用いた。組成測定はＥＰＭＡにより行った。
【００１２】
実施例１
既知の方法でＣｏ（72）−Ｃｒ（16）−Ｐｔ（８）−Ｔａ（４）の組成を有するコバルト合金から成る直径約20cmのスパッタリングターゲットを作製した。
このスパッタリングターゲットを1250℃で36時間熱処理し、熱処理後のスパッタリングターゲットのＳＥＭ組成像（倍率1000倍）を図１に示した。図１の灰色の部分が主相、白く見える部分が析出相であり、図１と図９を比較すると分かるように熱処理により析出相の量が減少して単相化が進んでいることが分かる。
又加熱処理前（現状品）と加熱処理後（長時間熱処理品）のスパッタリングターゲットの主相及び析出相の組成を表１に纏めた。
【００１３】
表１の現状品と長時間熱処理品の白金及びタンタルの含有量を比較すると、熱処理により析出相中の白金及びタンタルが大きく減少して（白金は２０．７原子％から１２．６原子％に減少し、タンタルは１９．３原子％から７．４原子％に減少した）、主相中の白金及びタンタルが増加して（白金は７．７原子％から８．２原子％に増加し、タンタルは３．０原子％から３．３原子％に増加した）いることが分かる。これは熱処理により主相と析出相の白金及びタンタル含有量の差異が小さくなって、両相が平衡状態に達したか、近づいたことを意味している。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
次にこの長時間熱処理品及び現状品のスパッタリングターゲットを使用して、それぞれ４個ずつの直径65mmのＭＫＰ製結晶化ガラス基板にコバルト合金をスパッタリングして磁気ディスクとした。得られた磁気ディスクのコバルト合金層の厚さは120 Å、145 Å、200 Å及び230 Å（長時間熱処理品）及び105 Å、125 Å、170 Å及び225 Å（現状品）であった。
それぞれの磁気ディスクから切出した合金膜のそれぞれの磁気ディスクの中心から半径20mmの位置における膜厚と保磁力（Ｈｃ）の関係をＶＳＭを使用して測定し、図２に示す関係（保磁力の膜厚依存性）が得られた。
【００１６】
図２から測定範囲内の膜厚では、長時間熱処理品の方が現状品より優れた保磁力（約200 Ｏｅ）を示したことが分かる。
又同一の磁気ディスクの中心から半径20mmの位置における膜厚と保磁力角型比（Ｓ＊）の関係を測定し、図３に示す関係（保磁力角型比の膜厚依存性）が得られた。
図３から測定範囲内の膜厚では、長時間熱処理品の方が現状品より約0.08だけ１に近い保磁力角型比を有していたことが分かる。
【００１７】
次に両磁気ディスクの保磁力の分布を測定した。長時間熱処理し又はしていないスパッタリングターゲットから作製した両磁気ディスクの基板上のコバルト合金の基板中心から14mm、21mm及び28mmの地点での保磁力を測定した結果を図４に示す。
図４から現状品では14mmと28mmの地点間では200 Ｏｅ程度の保磁力の差異があるのに対し、長時間熱処理品ではその差異が80Ｏｅまで減少していることが観察され、磁気特性の面内分布がより均一になっていることが分かる。
次いで同じく両磁気ディスクのコバルト合金中の白金濃度の分布を測定した。両磁気ディスク上のコバルト合金の基板中心から10mm、20mm、30mm及び40mmの地点での白金濃度を測定した結果を図５に示す。
【００１８】
図５から現状品では特に基板中心に近い10mmの地点での白金濃度が約8.5 原子％と高く、一方基板中心から遠い40mmの地点での白金濃度は約7.6 原子％と低く、その差は約0.9 原子％である。これに対し、長時間熱処理品では基板中心に近い10mmの地点での白金濃度が約8.3 原子％で基板中心から遠い40mmの地点での白金濃度が約7.7 原子％で、その差は約0.6 原子％で、現状品の白金濃度差より約0.3 原子％低くなっており、長時間熱処理品の白金濃度の面内分布がより均一になっていることが分かる。
又基板中心から20mm及びそれより遠い地点での白金濃度が約0.1 〜0.3 原子％だけ長時間熱処理品の方が高くなっており、白金濃度と保磁力がほぼ比例するという従来の知見が確認できた。
【００１９】
実施例２
Ｃｏ（72）−Ｃｒ（16）−Ｐｔ（８）−Ｔａ（４）の組成を有するコバルト合金から成るスパッタリングターゲットを７個作製した。
各スパッタリングターゲット計７個を1225℃で、それぞれ０、４、５、８、10、12、23、36及び50時間掛けて加熱処理した。
このように作製した各スパッタリングターゲットのコバルト合金中のタンタル濃度は、順に3.2 原子％、3.5 原子％、3.5 原子％、3.6 原子％，3.6 原子％、3.7 原子％、3.7 原子％及び3.7 原子％であった。この加熱時間とタンタル濃度の関係を図６に示した。
【００２０】
又前記計７個のスパッタリングターゲットを使用して実施例１と同様にして磁気ディスクを作製した。各磁気ディスクの保磁力とコバルト合金膜中の白金濃度の関係を測定し、図７のグラフに測定結果を纏めた。
図７から、膜中の白金濃度と保磁力がほぼ比例することが分かる。
【００２１】
実施例３
タンタル（Ｔａ）を硼素（Ｂ）に代えたこと以外は実施例１と同様にして磁気ディスクを作製し、現状品と長時間熱処理品の両磁気ディスクのコバルト合金の基板中心から14mm、21mm及び28mmの地点での保磁力を測定した。その結果を図８に示す。
図８から14mmと21mmの地点での保磁力は現状品と長時間熱処理品では殆ど差がなかったが、28mmの地点での保磁力は現状品の方が約100 Ｏｅ高かった。保磁力の分布の均一化の面から長時間熱処理品の方が優れていることが分かる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明方法は、主相と析出相を有するＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｘ（ここでＸは、Ｔａ、Ｂ、Ｎｂ及びＣｕから成る群から選択される１種又は２種以上である）合金を、１０時間以上、１０００〜１２５０℃の温度で、高温熱処理して、主相と析出相とを互いに平衡状態にすることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法（請求項１）である。
前記コバルト合金の熱処理を行うと、析出相中の白金やＸの濃度が減少して主相中の白金やＸの濃度に近付き、該コバルト合金中の主相と析出相とが互いに平衡状態又はそれに近い状態になる。このように平衡状態になったスパッタリングターゲットはトップレベルの品質を有し、該スパッタリングターゲットを使用して作製される磁気ディスク等もトップレベルの性能を有することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における長時間熱処理後のコバルト合金の表面構造を示す1000倍の走査電子顕微鏡写真。
【図２】実施例１における長時間熱処理し又はしていないコバルト合金ターゲットを用いて成膜した磁気ディスクのコバルト合金層の膜厚と保磁力の関係を示すグラフ。
【図３】実施例１における長時間熱処理し又はしていないコバルト合金ターゲットを用いて成膜した磁気ディスクのコバルト合金層の膜厚と保磁力角型比の関係を示すグラフ。
【図４】実施例１における長時間熱処理し又はしていないコバルト合金ターゲットを用いて成膜した磁気ディスクのコバルト合金層の基板中心からの距離と保磁力の関係を示すグラフ。
【図５】実施例１における長時間熱処理し又はしていないコバルト合金ターゲットを用いて成膜した磁気ディスクのコバルト合金層の基板中心からの距離と白金濃度の関係を示すグラフ。
【図６】実施例２における加熱時間とコバルト合金中のタンタル濃度の関係を示すグラフ。
【図７】実施例２におけるコバルト合金中の白金濃度と保磁力の関係を示すグラフ。
【図８】実施例３における長時間熱処理し又はしていないコバルト合金の基板中心からの距離と保磁力の関係を示すグラフ。
【図９】従来の熱処理を行っていないコバルト合金スパッタリングターゲットの表面構造を示す1000倍の走査電子顕微鏡写真。
【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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