(57)【要約】  スパッタリングターゲットは、組成（単位：モル％）として、（１００−ｘ）ＭｇＯ−ｘＣｕＯ（０＜ｘ＜１０）を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成（単位：モル％）として、（１００−ｘ）ＭｇＯ−ｘＣｕＯ（０＜ｘ＜１０）を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
直線透過率が８５％未満であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
平均結晶粒子径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
理論密度を１００％としたときの相対密度が９９．５％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲットをスパッタして形成された下地層と、
前記下地層の上に形成されたＦｅＰｔ層とを含むことを特徴とする磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリングターゲット及び磁気記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｌ１０型規則構造を持つＦｅＰｔ合金は磁気異方性が大きく、磁気記録媒体の記録密度を向上させる材料として注目されている。ＦｅＰｔ合金はＬ１０型規則構造の規則性（（００Ｌ）配向）が高いほど磁気異方性が大きい。しかし、ＦｅＰｔ規則合金は、例えば、スパッタリング法によってＦｅＰｔ層として形成されるが、その配向度は下地層に左右される。そこで、スパッタリング法によって形成されるＦｅＰｔ層の配向度を高めるために、様々な研究がされている。例えば、特許文献１では、ＦｅＰｔ層の下地層としてＭｇＯ層を形成することが提案されている。特許文献２では、ＦｅＰｔ層の下地層としてのＭｇＯ層の下地層として、ＣｒＢ層を更に形成することが提案されている。特許文献３では、ＦｅＰｔ層の下地層としてＭｇＯ−Ｔｉ（ＯＮ）層を形成することが提案されている。特許文献４では、ＦｅＰｔ層の下地層としてＭｇおよびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆから成るグループより選択される１もしくはそれ以上の要素を含む合金酸化物（ＭｇＴｉＯｘ、ＭｇＴｉＯ２、ＭｇＺｒＯ３、ＭｇＨｆＯ）からなる層を形成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１４６０８９号公報
【特許文献２】特開２０１７−１５７２６５号公報
【特許文献３】特表２０１６−５２２９５７号公報
【特許文献４】特表２０１５−５２５９４１号公報
【特許文献５】特開２００９−１８４８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１〜２は、ＭｇＯ層を下地層とするＦｅＰｔ層の配向度が十分ではない。また、特許文献２〜４は、ＭｇＯ層の下地層としてＣｒＢ層を形成したり（特許文献２）、下地層に単純な酸化物以外の成分を含む（特許文献３、４）など、スパッタリングターゲットや下地層の形成が容易ではない。【０００５】
本発明のいくつかの態様は、ＦｅＰｔ層の配向度を高めることができる下地層を容易に形成することができるスパッタリングターゲットと、それを用いて形成される磁気記録媒体を提供することを目的とする。【０００６】
なお、特許文献５には透光性セラミックスが記載されている。この透光性セラミックスはカラー液晶プロジェクター用の光学素子であり、本発明のスパッタリングターゲットとは異なること、したがって、後述する本発明の効果を予期し得ないことを付言しておく。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の一の態様は、組成（単位：モル％）として、（１００−ｘ）ＭｇＯ−ｘＣｕＯ（０＜ｘ＜１０）を有することを特徴とするスパッタリングターゲットに関する。【０００８】
組成（単位：モル％）として、（１００−ｘ）ＭｇＯ−ｘＣｕＯ（０＜ｘ＜１０  モル％）を有するスパッタリングターゲットは、原料に（１００−ｘ）モル％のＭｇＯとｘモル％のＣｕＯ（０＜ｘ＜１０）を含めばよいから、製造が容易である。また、本発明の一の態様のスパッタリングターゲットをスパッタして下地層を形成すると、ＭｇＯ：１００モル％のスパッタリングターゲットをスパッタして下地層を形成するよりも（００Ｌ）配向が高いＦｅＰｔ層を下地層の上に形成することができる。【０００９】
（２）本発明の一の態様では、直線透過率が８５％未満であることが好ましい。直線透過率が８５％未満でよいから、粒界での散乱や欠陥による吸収を低減する必要がなく、スパッタリングターゲットの製造が容易である。【００１０】
（３）本発明の一の態様では、平均結晶粒子径が１００μｍ以下であることが好ましい。平均結晶粒子径が１００μｍ以下であるとスパッタリングターゲットの強度が向上し、割れやスパッタ時のチッピングによる異常放電が低減される。【００１１】
（４）本発明の一の態様では、理論密度を１００％としたときの相対密度が９９．５％以下であることが好ましい。相対密度が９９．５％以下でよいから、緻密にする必要がなく、スパッタリングターゲットの製造が容易である。【００１２】
（５）本発明の他の態様は、本発明の一の態様のスパッタリングターゲットをスパッタして形成された下地層と、下地層の上に形成されたＦｅＰｔ層とを含むことを特徴とする磁気記録媒体に関する。【００１３】
本発明の他の態様の磁気記録媒体は、本発明の一の態様のスパッタリングターゲットをスパッタして形成された下地層の上に形成されるＦｅＰｔ層の（００Ｌ）配向が高いため、そのようなＦｅＰｔ層を含む磁気記録媒体の記録密度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態のスパッタリングターゲットをスパッタして形成された下地層の上に形成されたＦｅＰｔ層の保磁力を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成のすべてが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００１６】
［スパッタリングターゲット］
本実施形態のスパッタリングターゲットは、組成（単位：モル％）として、（１００−ｘ）ＭｇＯ−ｘＣｕＯ（０＜ｘ＜１０）を有する。原料に（１００−ｘ）モル％のＭｇＯとｘモル％のＣｕＯ（０＜ｘ＜１０）を含めばよいから、製造が容易である。また、本実施形態のスパッタリングターゲットをスパッタして形成された下地層は、ＭｇＯ：１００モル％のスパッタリングターゲットをスパッタして形成された下地層よりも（００Ｌ）配向が高いＦｅＰｔ層を下地層の上に形成することができる。本実施形態のスパッタリングターゲットは、０．１≦ｘ≦５が好ましく、０．１≦ｘ≦４がより好ましく、０．１≦ｘ≦３が更に好ましい。
【００１７】
本実施形態のスパッタリングターゲットは、後述するように、焼結によって製造されるため、焼結温度まで加熱されると、一部の陽イオンの価数が変化する可能性がある。しかし、この場合でも、陽イオンの比率は変化するものではなく、結果として本発明の効果を阻害するものではない。
【００１８】
本実施形態のスパッタリングターゲットでは、厚さ１ｍｍの試料の全光透過率を、分光光度計を用いて測定し、波長４００〜８００ｎｍの最大光透過率を直線透過率としたとき、直線透過率が８５％未満であることが好ましい。直線透過率が８５％未満でよいから、粒界での散乱や欠陥による吸収を低減する必要がなく、スパッタリングターゲットの製造が容易である。直線透過率は８０％以下が好ましく、６０％以下がより好ましく、４０％以下が更に好ましく、２５％以下が特に好ましい。直線透過率の下限は０％でもよい。
【００１９】
本実施形態のスパッタリングターゲットでは、粒子の面積を円で換算したＨｅｙｗｏｏｄ換算径を粒子の粒径とし、結晶粒子５０〜２００個の粒径を求め、粒径分布（個数基準）の５０％の値（Ｄ５０）を平均結晶粒子径としたとき、平均結晶粒子径が１００μｍ以下であるとスパッタリングターゲットの強度が向上し、割れやスパッタ時のチッピングによる異常放電が低減される。平均結晶粒子径は６０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下が特に好ましい。平均結晶粒子径の下限は、製造できれば特に制限はないが、焼結体密度の面から０．５μｍ以上が好ましい。
【００２０】
本実施形態のスパッタリングターゲットでは、理論密度を１００％としたときの相対密度が９９．５％以下であることが好ましい。相対密度が９９．５％以下でよいから、緻密にする必要がなく、スパッタリングターゲットの製造が容易である。しかし、相対密度が低下すると強度が低下する他、スパッタ時のチッピングによる異常放電が懸念される。したがって、相対密度は９８．０％以上が好ましく、９８．５％以上がより好ましい。
【００２１】
［スパッタリングターゲットの製造方法］
本実施形態のスパッタリングターゲットの製造方法は、原料粉末を秤量、混合してスラリーを得る原料混合工程と、スラリーを乾燥、造粒して造粒粉を得る乾燥造粒工程と、造粒粉を成形して成形体を得る成形工程と、成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程と、焼結体の外形を加工してスパッタリングターゲットを得る外形加工工程とを含む。以下、スパッタリングターゲットの製造方法を更に詳しく説明する。
【００２２】
＜原料混合工程＞
原料粉末を秤量、混合してスラリーを得る。原料粉末は、ＭｇＯ、ＣｕＯの粉末を用いる。原料粉末の純度は高い方が好適であり、少なくとも９９．５質量％以上であり、９９．９質量％以上が好ましく、９９．９９質量％以上がより好ましく、９９．９９９質量％以上が更に好ましい。純度が高い原料粉末を用いることによって不可避不純物が少ないスパッタリングターゲットを得ることができる。このスパッタリングターゲットをスパッタすることによって、より不可避不純物や欠陥が少なく、均一なスパッタ膜を形成することができるとともに、スパッタ環境の汚染を低減することができる。
【００２３】
原料粉末の平均粒径は、小さいほど焼結が促進されて均一かつ緻密なスパッタリングターゲットが得られるため、少なくとも１００μｍ以下であり、１０μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましく、０．５μｍ以下が更に好ましい。
【００２４】
スパッタリングターゲットの原料は、ＭｇＯ、ＣｕＯといった酸化物に限定されず、炭酸塩、硝酸塩等、製造工程の中で酸化物になる化合物を用いることもできる。
【００２５】
ＭｇＯ、ＣｕＯの原料粉末が所定のモル比になるように秤量する。製造工程の中で酸化物になる化合物（例えば、炭酸塩）を原料に用いる場合、酸化物に換算して所定のモル比になるように秤量する。
【００２６】
原料粉末を混合してスラリーを得る。混合方法は、原料粉末を均一に混合することができれば特に制限はないが、例えば、湿式ボールミルが好適である。湿式ボールミルでは、原料粉末と、分散媒と、ボールとを容器に入れ、混合する（湿式混合）。分散媒は、水や、アルコール、メタノール等の有機溶媒を用いることができる。原料粉末と分散媒の質量割合は、原料粉末を均一に混合することができれば特に制限はないが、一般には１５：８５〜７５：２５が多い。ボールは、原料粉末を均一に混合、粉砕することができれば特に制限はないが、例えば、ナイロンボール、アルミナボール、ジルコニアボール等が好適である。原料粉末を均一に混合するため、分散剤を更に添加してもよい。分散剤は、後述する脱脂や焼結工程で分解して残留しなければ特に制限はない。混合時間は、原料粉末を均一に混合することができれば特に制限はないが、１０時間以上が好ましい。原料粉末が均一に混合されると、スパッタリングターゲットの組成や密度のムラが低減され、強度が向上する。また、そのようなスパッタリングターゲットをスパッタすると異常放電や欠陥が低減され、均一なスパッタ膜を形成することができる。
【００２７】
原料混合工程は、得られたスラリーを乾燥して乾燥粉を得る乾燥工程と、乾燥粉を熱処理して、原料の一部又は全部が複合酸化物からなる熱処理粉を得る熱処理工程と、熱処理粉と、分散媒のメタノールと、アルミナボールとを容器に入れ、湿式粉砕してスラリーを得る粉砕工程とを更に含んでもよい。熱処理工程によって原料粉末の反応が進むため、後の焼結工程で得られるスパッタリングターゲットが均一になりやすくなる。熱処理粉の粒径は、後の焼結工程の焼結を促進するため、小さい方が好ましい。このため、粉砕工程は、湿式粉砕の前に乾式粉砕を更に組み合わせてもよい。
【００２８】
＜乾燥造粒工程＞
原料混合工程で得られたスラリーを乾燥、造粒して、成形に適する造粒粉を得る。スラリーには、乾燥前に必要に応じて成形助剤を添加してもよい。成形助剤は、特に制限はないが、一般にはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、セロゾール、パラフィン等が用いられることが多い。乾燥方法は、特に制限はないが、例えば、ロータリーエバポレーター、スプレードライヤー等が好適である。造粒粉の純度は高い方が好適であり、脱脂や後述の焼結工程で分解される成分を除いて９９．５質量％以上が好ましく、９９．９質量％以上がより好ましく、９９．９９質量％以上が更に好ましい。
【００２９】
＜成形工程＞
造粒粉を成形して、所定の形状の成形体を得る。成形方法は、金型を用いた一軸加圧成形、ＣＩＰ（冷間等方加圧）成形等、公知の成形方法を単独又は組み合わせて行うことができる。成形圧力は、良好な成形体を得ることができれば特に制限はないが、一般に１００ＭＰａ以上が好ましい。
【００３０】
＜焼結工程＞
成形体を焼結して焼結体を得る。焼結によって、均一かつ緻密なスパッタリングターゲットを、他の固体の製造方法よりも簡便かつ安価に製造することができる。焼結方法は、常圧焼結等、公知の焼結方法を単独又は組み合わせて行うことができる。焼結温度は、焼結体を得ることができれば特に制限はないが、１８００℃以下であれば、大気雰囲気で常圧焼結が行えるため好ましい。本実施形態のスパッタリングターゲットは直線透過率が８５％未満でよいため、焼結のためにＨＰ焼結、ＨＩＰ焼結等、大がかり、かつ、高価な装置を用いる必要がない。また、造粒粉に分散剤又は成形助剤が含まれる場合、これらを分解、除去するため、焼結前に、脱脂を行うことが好ましい。脱脂温度は、特に制限はないが、分散剤及び成形助剤が完全に分解、除去される温度及び昇温速度が好ましい。
【００３１】
成形体の焼結は高温で行われるため、陽イオンの価数が変化し、焼結体に酸素欠陥が生じることも考えられる。そこで、焼結工程は、焼結体を酸素含有雰囲気で熱処理する酸化工程を更に含んでもよい。焼結体の酸素欠陥が減少し、より均一なスパッタ膜の形成が期待される。
【００３２】
酸素含有雰囲気の酸素濃度は０．０５体積％以上であればよく、０．１体積％以上が好ましい。酸素含有雰囲気は窒素やＡｒ等の還元ガスを含んでいてもよく、大気は好ましい酸素含有雰囲気の１つである。熱処理の温度は焼結体の酸素欠陥を減少することができればよく、１０００℃以上が好ましく、１１５０℃以上がより好ましい。熱処理の時間は少なくとも１分以上であり、１時間以上が好ましい。
【００３３】
＜外形加工工程＞
焼結体を所望の形状に加工してスパッタリングターゲットを得る。外形加工の方法は、切断、研削、研磨等、公知の方法を用いることができる。スパッタリングターゲットはバッキングプレートにボンディングされ、スパッタに供される。
【００３４】
［磁気記録媒体］
本実施形態の磁気記録媒体は、本実施形態のスパッタリングターゲットをスパッタして形成された下地層と、下地層の上に形成されたＦｅＰｔ層とを含む。本実施形態のスパッタリングターゲットは、組成（単位：モル％）として、（１００−ｘ）ＭｇＯ−ｘＣｕＯ（０＜ｘ＜１０）を有する。したがって、このスパッタリングターゲットをスパッタして形成された下地層は、組成（単位：モル％）として、（１００−ｘ）ＭｇＯ−ｘＣｕＯ（０＜ｘ＜１０）を有すると考えられる。この下地層の上に形成されるＦｅＰｔ層は、ＭｇＯ：１００モル％のスパッタリングターゲットをスパッタして形成された下地層の上に形成されるＦｅＰｔ層よりも（００Ｌ）配向が高い。したがって、そのようなＦｅＰｔ層を含む磁気記録媒体の記録密度を向上させることができる。
【００３５】
本実施形態のスパッタリングターゲットは、０．１≦ｘ≦５が好ましく、０．１≦ｘ≦４がより好ましく、０．１≦ｘ≦３が更に好ましいことから、これをスパッタして形成された下地層も、０．１≦ｘ≦５が好ましく、０．１≦ｘ≦４がより好ましく、０．１≦ｘ≦３が更に好ましいと考えられる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。【００３７】
［試料の作製］
原料粉末として、平均粒径０．２μｍ、純度９９．９８質量％のＭｇＯ粉末と平均粒径０．１５μｍ、純度９９．９９質量％のＣｕＯ粉末を用いた。ＭｇＯとＣｕＯのモル比が実施例１〜６は９９．９：０．１〜９５：５になるように秤量し、比較例１、２はそれぞれ１００：０、９０：１０になるように秤量した。実施例１〜６、比較例１、２のＣｕＯの含有量を表１に示す。秤量した原料粉末と、分散媒のメタノールと、ナイロンボールとを樹脂製ボールミル容器に入れ、１５時間混合（湿式混合）して原料粉末を微細化し、スラリーを得た。スラリーを、ロータリーエバポレーターを用いて乾燥（乾燥工程）し、得られた乾燥粉を解砕、造粒して造粒粉を得た（乾燥造粒工程）。【００３８】
金型プレス装置を用いて成形圧力５０ＭＰａで造粒粉を成形して成形体を得た（成形工程）。成形体を大気雰囲気、１２００〜１７００℃で常圧焼結して焼結体を得た。焼結体のプレス面を＃２３０〜＃２０００番砥石を用いて研削し、所望の形状に加工して試料を得た（外形加工工程）。【００３９】
［評価方法］
得られた試料と、試料をスパッタして形成された下地層の上に形成されたＦｅＰｔ層について、以下の項目の評価を行った。【００４０】
（１）相対密度
試料の密度はアルキメデス法で求めることができる。試料の組成における理論密度（試料を構成する結晶相の理論密度と体積比率との積を積算したもの）を１００％としたときの試料の実測密度の割合から相対密度を求めた。【００４１】
（２）平均結晶粒子径
試料を構成する結晶粒子の粒径は、試料の鏡面研磨面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ／日本電子製：ＪＳＭ−７０００Ｆ）で観察し、得られたＳＥＭ像をＪＩＳ：Ｒ１６７０に準拠して画像解析することにより求めることができる。即ち、鏡面研磨面における結晶粒子の面積を円で換算したＨｅｙｗｏｏｄ換算径を結晶粒子の粒径とする。結晶粒子５０〜２００個の粒径を求め、粒径分布（個数基準）の５０％の値（Ｄ５０）から平均結晶粒子径を求めた。【００４２】
（３）直線透過率
厚さ１ｍｍの試料の全光透過率を、分光光度計（ＪＡＳＣＯ製：Ｖ−６７０）を用いて測定し、波長４００〜８００ｎｍの最大光透過率から直線透過率を求めた。【００４３】
（４）スパッタ時の異常放電
試料をバッキングプレートにボンディングし、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製：ＣＳ−Ｌ）を用いて以下の条件にてスパッタを行い、放電安定化後の異常放電をカウントした（平均異常放電）。スパッタの条件は、チャンバーの到達真空度：１×１０−４Ｐａ以下、Ａｒガス圧：０．１４Ｐａ、投入電力：ＲＦ１００Ｗとした。異常放電の評価は、０〜０．１回／ｍｉｎを優（○）、０．１〜０．２回／ｍｉｎを可（△）、０．２回／ｍｉｎ以上を不可（×）とした。【００４４】
（５）ＦｅＰｔ層の磁気特性
試料をバッキングプレートにボンディングし、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製：ＱＡＭ−４）を用いて以下の条件にてスパッタを行い、熱酸化膜付Ｓｉ基板上に下地層を形成した。更にＦｅ及びＰｔスパッタリングターゲットを同時スパッタして、下地層の上にＦｅＰｔ層（厚さ１０ｎｍ）を形成した。得られたＦｅＰｔ層の磁気特性を超伝導量子干渉磁束計（ＱｕｎｔａｍＤｅｓｉｇｎ製：ＭＰＭＳ−ＸＬ７）にて評価し、保磁力を求めた。ＦｅＰｔ層の保磁力は、ＣｕＯ：０モル％、ＭｇＯ：１００モル％の試料（比較例１）をスパッタして形成された下地層の上に形成されたＦｅＰｔ層の保磁力を１００％としたときの、各試料をスパッタして形成された下地層の上に形成されたＦｅＰｔ層の保磁力の割合（％）で評価した。スパッタの条件は、チャンバーの到達真空度：７．５×１０−７Ｐａ、Ａｒガス圧：０．２Ｐａ、投入電力：試料  １２０Ｗ、Ｆｅ及びＰｔターゲット  １５〜３５Ｗとした。【００４５】
［評価結果］
各試料の評価結果を表１に示す。また、各試料をスパッタして形成された下地層の上に形成されたＦｅＰｔ層の保磁力を図１に示す。
【表１】
2020066826.tif 000003
【００４６】
実施例１〜６の相対密度、平均結晶粒子径、直線透過率はそれぞれ９８．４〜９９．５％、３〜７８μｍ、０〜７５％であり、スパッタリングターゲットとして十分な強度を示した。また、緻密にする必要がなく、更に、粒界での散乱や欠陥による吸収を低減する必要がなく、スパッタリングターゲットの製造が容易であった。【００４７】
実施例１〜６の異常放電は優（○）、可（△）で、不可（×）がなく、緻密なスパッタリングターゲットでなくても安定したスパッタを行うことができた。【００４８】
ＣｕＯ：０モル％、ＭｇＯ：１００モル％の試料（比較例１）をスパッタして形成された下地層の上に形成されたＦｅＰｔ層の保磁力を１００％としたとき、ＣｕＯ：０．１〜５モル％の試料（実施例１〜６）をスパッタして形成された下地層の上に形成されたＦｅＰｔ層の保磁力は１０２〜１１４％であり、ＣｕＯを下地層に添加することによってＦｅＰｔ層の保磁力が大きくなっている。ＣｕＯが添加された下地層はＦｅＰｔ層との格子整合性が向上したと考えられる。これに対して、ＣｕＯ：１０モル％の試料（比較例２）をスパッタして形成された下地層の上に形成されたＦｅＰｔ層の保磁力は６５％であり、保磁力が小さくなっている。ＣｕＯが過剰に添加された下地層はＦｅＰｔ層との格子整合性が悪化したと考えられる。【００４９】
なお、上述のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、スパッタリングターゲット及び磁気記録媒体等の構成及び動作も本実施形態で説明したものに限定されず、例えばＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等への適用や種々の変形が可能である。
【図１】
2020066826.tif 000004
【国際調査報告】
2020066826.tif 000005
2020066826.tif 000006
2020066826.tif 000007
2020066826.tif 000008