説明

ホウ素を含むスパッタリングターゲットの製造方法、薄膜及び磁気記録媒体

【課題】均一に分散されたホウ素、コバルト及びクロムを含むスパッタリングターゲットを製造する方法を提供すること。
【解決手段】ホウ素を含むスパッタリングターゲットの製造方法は、コバルトクロム合金の粉末を用意すること、混合物を生成するために前記コバルトクロム合金の粉末とホウ素及び酸化物を含む原料の粉末とを混合すること、成形体を作るために前記混合物を成形すること、前記スパッタリングターゲットを得るために前記成形体を焼結させることを含む。前記コバルトクロム合金の粉末を用意し、その後、前記コバルトクロム合金の粉末をホウ素、酸化物等と混合するため、ホウ化物粒子の大きさ及び分散を効率的に制御することができる。このため、前記スパッタリングターゲットにおけるコバルト、クロム、ホウ素等は均一に分散される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ホウ素(B)を含む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、均一に分散されたホウ素、コバルト(Co)及びクロム(Cr)を含むスパッタリングターゲットの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、コバルト、クロム、プラチナ及び酸化物を含む複合材料が、垂直磁気記録媒体の記録層を形成するために用いられている。産業界では、前記記録層はスパッタリングにより形成されている。しかし、前記複合材料から作られたスパッタリングターゲットが絶縁用のセラミック材料を含むため、直流マグネトロンスパッタリング中にアーク及び粒子が発生しやすいという欠点がある。この欠点を解消するため、前記スパッタリングターゲットは、10μmより小さい寸法を有する酸化物相を備える(特許文献1参照)。前記スパッタリングターゲットは、その成分が均一に分散されており、均一な記録層を形成する。
【0003】
高密度の磁気記録媒体を得るため、磁性結晶を良好に分離させる前記複合材料にホウ素が加えられる。スパッタリングターゲットの従来の製造方法は、混合物を生成し、該混合物を焼結させるために、コバルト、クロム、プラチナ、ホウ素及び酸化物の粉末を混合することを含む。前記スパッタリングターゲットは、20μmより大きい寸法を有するコバルトクロムホウ素合金相を備え、不均一なスパッタリングターゲットとなる。このため、スパッタリング中にアーク及び粒子が発生する。
【0004】
急速凝固が、微細な凝固物を含む化学的に均一な微粉末をもたらす(特許文献2及び3参照)。例えば、ガス噴霧による急速凝固は、原料となるコバルトホウ素の粉末及び(又は)コバルトクロムホウ素の粉末を生成するために用いられる。前記原料は、微細なホウ化物相を有するスパッタリングターゲットを形成するために焼結される。急速凝固を用いる方法は、酸化物を有しないスパッタリングターゲットの製造に用いられ、この方法を、酸化物を有するスパッタリングターゲットの製造に用いることはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許出願公開第2004/112734号明細書
【特許文献2】米国特許第6797137号明細書
【特許文献3】米国再発行特許発明第40100号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、均一に分散されたホウ素、コバルト及びクロムを含むスパッタリングターゲット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】
【0007】
本発明に係る、ホウ素を含むスパッタリングターゲットの製造方法は、コバルトクロム合金の粉末を用意すること、混合物を生成するために前記コバルトクロム合金の粉末とホウ素及び酸化物を含む原料の粉末とを混合すること、成形体を作るために前記混合物を成形すること、前記スパッタリングターゲットを得るために前記成形体を焼結させることを含む。
【0008】
まず、前記コバルトクロム合金の粉末を用意し、その後、前記コバルトクロム合金の粉末をホウ素、酸化物等と混合するため、ホウ化物粒子の大きさ及び分散を効率的に制御することができる。このため、前記スパッタリングターゲットにおけるコバルト、クロム、ホウ素等は均一に分散される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明に係る、ホウ素を含むスパッタリングターゲットの製造方法のフローチャート。
【図2】比較例1に係る従来のスパッタリングターゲットの金属組織顕微鏡画像。
【図3】本発明の実施例1に係るスパッタリングターゲットの金属組織顕微鏡画像。
【図4A】比較例1に係る従来のスパッタリングターゲットの電子プローブマイクロアナリシスの結果。
【図4B】本発明の実施例1に係るスパッタリングターゲットの電子プローブマイクロアナリシスの結果。
【図5】本発明の実施例2に係るスパッタリングターゲットの金属組織顕微鏡画像。
【発明を実施するための形態】
【0010】
図1に示すように、ホウ素を含むスパッタリングターゲットの製造方法は、コバルトクロム(Co-Cr)合金の粉末を用意すること、混合物を生成するために前記コバルトクロム合金の粉末とホウ素及び酸化物を含む原料の粉末とを混合すること、成形体を作るために前記混合物を成形すること、前記スパッタリングターゲットを得るために前記成形体を焼結させることを含む。
【0011】
前記酸化物は、好ましくは、二酸化チタン(TiO2)、二酸化ケイ素(SiO2)、三二酸化チタン(Ti2O3)、酸化クロム(Cr2O3)及び酸化タンタル(Ta2O5)から選択された少なくとも1つである。
【0012】
前記原料は、好ましくは、さらに、プラチナ(Pt)を含む。
【0013】
前記成形体の焼結は、30.0MPaないし42.5MPa(300barないし425bar)の圧力の下において950℃ないし1180℃の温度で行う。
【0014】
前記スパッタリングターゲットは、コバルト、クロム、ホウ素及び酸化物を含み、平均粒径が10μmより小さいホウ化物粒子を有する。
【0015】
前記スパッタリングターゲットは、コバルト、クロム、ホウ素及び酸化物を含み、平均粒径が5μmより小さいホウ化物粒子を有する。
【0016】
前記スパッタリングターゲットを用いた蒸着により薄膜を形成する。
【0017】
磁気記録媒体が前記薄膜を有する。
【0018】
まず、前記コバルトクロム合金の粉末を用意し、その後、前記コバルトクロム合金の粉末をホウ素、酸化物等と混合するため、ホウ化物粒子の大きさ及び分散を効率的に制御することができる。このため、前記スパッタリングターゲットにおけるコバルト、クロム、ホウ素等は均一に分散される。
【0019】
比較例1では、71.5%のコバルトと、17%のクロムと、4%のホウ素と、7.5%の三二酸化チタンとを有するスパッタリングターゲットを製造する。
【0020】
まず、78.67グラムのコバルトの粉末(平均粒径7μm)、16.50グラムのクロムの粉末(平均粒径20μm)、0.81グラムのホウ素の粉末(平均粒径8μm)及び4.02グラムの三二酸化チタンの粉末(平均粒径10μm)を、30分間、自動フライス盤により混合し、粉末化する。その後、これらの粉末を60メッシュのふるいにかける。60メッシュのふるいを通過した粉末を、混合物を生成するために均一に混合する。前記混合物を、成形体を作るために、黒鉛鋳型に入れ、2069kPa(300psi)の圧力の下で液圧プレス機の中に入れる。前記混合物が入れられた前記黒鉛鋳型を加熱プレス用の炉の中に入れ、前記成形体を、前記スパッタリングターゲットを得るために、180分間、36.2MPa(362bar)の圧力の下において1100℃の温度で焼結させる。
【0021】
図2に、比較例1に係る、純粋なコバルトの粉末と純粋なクロムの粉末とから作られたスパッタリングターゲットの金属組織顕微鏡画像を示す。ホウ化物粒子は、大きく、不均一に分散されており、約20μmの平均粒径を有する。
【0022】
実施例1では、71.5%のコバルトと、17%のクロムと、4%のホウ素と、7.5%の三二酸化チタンとを有するスパッタリングターゲットを製造する。
【0023】
まず、35.02グラムのコバルトの粉末(平均粒径7μm)、60.15グラムの、70%のコバルト及び30%のクロムの合金の粉末(平均粒径15μm)、0.81グラムのホウ素の粉末(平均粒径8μm)及び4.02グラムの三二酸化チタンの粉末(平均粒径10μm)を、30分間、自動フライス盤により混合し、粉末化する。その後、これらの粉末を60メッシュのふるいにかける。60メッシュのふるいを通過した粉末を、混合物を生成するために均一に混合する。前記混合物を、成形体を作るために、黒鉛鋳型に入れ、2069kPa(300psi)の圧力の下で液圧プレス機の中に入れる。前記混合物が入れられた前記黒鉛鋳型を加熱プレス用の炉の中に入れ、前記成形体を、前記スパッタリングターゲットを得るために、180分間、36.2MPa(362bar)の圧力の下において1100℃の温度で焼結させる。
【0024】
図3に、実施例1に係る、コバルトクロム合金の粉末から作られたスパッタリングターゲットの金属組織顕微鏡画像を示す。ホウ化物粒子の粒径は20μm(比較例1)から5μmへ低減される。
【0025】
比較例1及び実施例1に係るスパッタリングターゲットを、電子プローブマイクロアナリシス(EPMA)により試験する。図4A及び4Bに、それぞれ比較例1及び実施例1に係るスパッタリングターゲットのクロムの分布を示す。実施例1に係るスパッタリングターゲットのクロムの分布は、比較例1に係るスパッタリングターゲットのクロムの分布より均一である。実施例1に係るスパッタリングターゲットは、ホウ化物粒子の大きさが小さく、成分の分布が均一である。
【0026】
実施例2では、63%のコバルトと、17%のクロムと、12%のプラチナと、5%のホウ素と、3%の二酸化チタンとを有するスパッタリングターゲットを製造する。
【0027】
まず、51.35グラムのコバルトの粉末(平均粒径7μm)、12.23グラムの、70%のコバルト及び30%のクロムの合金の粉末(平均粒径15μm)、32.38グラムのプラチナの粉末(平均粒径5μm)、0.75グラムのホウ素の粉末(平均粒径8μm)及び3.30グラムの二酸化チタンの粉末(平均粒径1μm)を、30分間、自動フライス盤により混合し、粉末化する。その後、これらの粉末を60メッシュのふるいにかける。60メッシュのふるいを通過した粉末を、混合物を生成するために均一に混合する。前記混合物を、成形体を作るために、黒鉛鋳型に入れ、2069kPa(300psi)の圧力の下で液圧プレス機の中に入れる。前記混合物が入れられた前記黒鉛鋳型を加熱プレス用の炉の中に入れ、前記成形体を、前記スパッタリングターゲットを得るために、180分間、36.2MPa(362bar)の圧力の下において1100℃の温度で焼結させる。
【0028】
図5に、実施例2に係る、コバルトクロム合金の粉末から作られた、コバルト、クロム、プラチナ、ホウ素及び二酸化チタンを含むスパッタリングターゲットの金属組織顕微鏡画像を示す。プラチナがホウ素の拡散を許すため、ホウ化物粒子は、コバルト、クロム、ホウ素及び三二酸化チタンを含むスパッタリングターゲットにおけるホウ化物粒子の平均粒径より大きい約10μmの平均粒径を有する。
【0029】
このようにして、コバルトクロム合金の粉末から、ホウ素を含むスパッタリングターゲットを製造する。前記コバルトクロム合金の粉末の中にホウ化物粒子が存在するため、平均流径は20μmから10μmへ低減される。また、前記スパッタリングターゲットは、成分の分布が均一である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ホウ素を含むスパッタリングターゲットを製造する方法であって、
コバルトクロム合金の粉末を用意すること、
混合物を生成するために前記コバルトクロム合金の粉末とホウ素及び酸化物を含む原料の粉末とを混合すること、
成形体を作るために前記混合物を成形すること、
前記スパッタリングターゲットを得るために前記成形体を焼結させることを含む、スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項2】
前記原料はプラチナを含む、請求項1に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項3】
30.0MPaないし42.5MPaの圧力の下において950℃ないし1180℃の温度で前記成形体を焼結させることを含む、請求項1又は2に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項4】
コバルト、クロム、ホウ素及び酸化物を含み、
平均粒径が10μmより小さいホウ化物粒子を有する、スパッタリングターゲット。
【請求項5】
請求項1に記載の方法により製造されたスパッタリングターゲットを用いて形成された薄膜。
【請求項6】
請求項5に記載の薄膜を有する磁気記録媒体。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4A】
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【図4B】
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【図5】
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【公開番号】特開2011−21254(P2011−21254A)
【公開日】平成23年2月3日(2011.2.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−167990(P2009−167990)
【出願日】平成21年7月16日(2009.7.16)
【出願人】(509201953)光洋應用材料科技股▲ふん▼有限公司 (3)
【Fターム(参考)】