磁気記録膜用スパッタリングターゲットおよびその製造方法
【課題】結晶粒の成長を抑制し、低透磁率かつ高密度とすることにより、成膜効率化および膜特性の向上が実現できる磁気記録膜用スパッタリングターゲット、およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】ＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相と、金属酸化物相とからなるスパッタリングターゲットであって、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上であることを特徴とする磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【解決手段】ＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相と、金属酸化物相とからなるスパッタリングターゲットであって、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上であることを特徴とする磁気記録膜用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】
本発明は磁気記録膜を形成する際に用いられるスパッタリングターゲット、およびその製造方法に関する。より詳しくは、低透磁率かつ高密度である磁気記録膜用スパッタリングターゲットおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部記録装置として採用されるハードディスク装置には、高性能なコンピュータおよびデジタル家電等に対応し得る高密度記録性が要求される。近年、このような高密度記録性を充足する垂直磁気記録方式が注目されており、該方式に用いられる垂直磁化膜としては、Ｃｏ系合金磁性膜が多く採用されている。これら磁性膜においては、各相の結晶粒子の大きさおよびバラツキを抑制して、各粒子間の磁気的相互作用を低減すれば、媒体ノイズを低減し、記録密度を向上させることが可能となること等が知られている。
【０００３】
こうしたＣｏ系合金磁性膜は、現在スパッタリングターゲットをスパッタリングすることにより得られるが、得られる膜の高密度記録化、高保磁力化等を実現するため、用いるスパッタリングターゲットの品質向上を目指すべく様々な研究開発が行われている。
【０００４】
たとえば、特許文献１にはＣｏ系合金からなるスパッタリングターゲットが開示されており、該ターゲットはＣｏ系合金磁性膜の保磁力の向上およびノイズの低減を実現するため、合金相とセラミックス相を均質に分散させたものである。該ターゲットはある程度微細な混合相を形成しており、高い相対密度を示しているが、ターゲットを製造する際における焼結温度が１０００〜１３００℃と比較的高温であるため、結晶粒の成長を充分に抑制することができず、透磁率についてもさらに改善すべきものであった。
【０００５】
また、特許文献２には、少なくともＣｏを含有する金属相と、セラミックス相とを有するスパッタリングターゲットが開示されている。該ターゲットは相対密度９９％以上と高密度ではあるが、酸化物相の長軸粒径は１０μｍ以下に留まっている。これは焼結温度が１１５０〜１２５０℃と依然として高温であることに起因するものと考えられ、結晶粒の成長を充分に抑制するものとはいえなかった。
【０００６】
一方、特許文献３には、保磁力および媒体ノイズを低減するための、Ｃｏを含む合金相とセラミックス相からなる高密度面内磁気記録媒体用スパッタリングターゲットが開示されている。該ターゲットの合金相とセラミックス相とは微細かつ均質に分散したものであり、パーティクルを低減し得るものではあるが、その該ターゲットの密度については具体的に検討されておらず、また透磁率についても改善の余地があった。
【特許文献１】特開平１０−８８３３３号公報
【特許文献２】特開２００６−４５５８７号公報
【特許文献３】特開２００６−３１３５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、いずれのスパッタリングターゲットにおいても、結晶粒子の粒成長の抑制、低透磁率、および高密度という品質をすべて満足に充足し得るものではなかった。
本発明ではこれらの品質をバランスよく保持できるスパッタリングターゲット、すなわち結晶粒の成長を抑制し、低透磁率かつ高密度とすることにより、成膜効率化および膜特性の向上が実現できる磁気記録膜用スパッタリングターゲット、およびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲットは、ＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相と、金属酸化物相とからなるスパッタリングターゲットであって、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上であることを特徴としている。
【０００９】
また、前記スパッタリングターゲットの表面を走査型分析電子顕微鏡で観察した際における、前記マトリックス相が形成する粒子の平均粒径、および前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径がともに０．０５μｍ以上７．０μｍ未満であり、かつ前記マトリックス相が形成する粒子の平均粒径が、前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径よりも大きいものであってもよい。
【００１０】
さらに、Ｘ線回折分析において、式（Ｉ）で表されるＸ線回折ピーク強度比が０．７〜１．０であるのが望ましい。
【００１１】
【数１】
また、前記金属酸化物相が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａより選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含むものでもよく、前記マトリックス相がさらにＣｒを含んでいてもよい。
【００１２】
さらに、本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲットは、焼結温度８００〜１０５０℃で焼結することにより得られるのが好ましく、通電焼結法により焼結して得られるのが好ましい。
【００１３】
本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法は、ＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相と、金属酸化物相とからなり、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上である磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法であって、
ＣｏおよびＰｔを含む金属と金属酸化物とを粉末にし、該粉末を焼結温度８００〜１０５０℃で焼結した後、３００〜１０００℃／ｈｒの速度で降温する工程を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲットは、高密度であり、かつ結晶粒子の粒成長を充分に抑制したスパッタリングターゲットであるので、パーティクルおよびアーキングの発生を低減することができる。また、低透磁率であるので、スパッタ速度を向上させることができ、該スパッタリングターゲットをスパッタリングして磁気記録膜を形成する際、高速成膜化を実現することが可能となる。
【００１５】
さらに本発明の製造方法によれば、上記スパッタリングターゲットを容易かつ高速に得ることができ、製造工程の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲット、およびその製造方法について具体的に説明する。
＜磁気記録膜用スパッタリングターゲット＞
本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲット（以下、「本発明のスパッタリングターゲット」ともいう）は、ＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相と、金属酸化物相とからなるスパッタリングターゲットであって、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上であることを特徴としている。
【００１７】
前記マトリックス相はＣｏおよびＰｔとからなり、通常、該ターゲット１００モル％中、Ｃｏを１〜８０モル％、好ましくは１〜７５モル％、より好ましくは１〜７０モル％の量で、Ｐｔを１〜２０モル％、好ましくは１〜１５モル％、より好ましくは５〜１５モル％の量で含まれる。なお、前記金属として、さらにＣｒを１〜２０モル％、好ましくは１〜１５モル％、より好ましくは５〜１５モル％の量で含有してもよい。
【００１８】
また、前記金属酸化物相は金属元素の酸化物からなり、通常、該ターゲット１００モル％中、０．０１〜２０モル％、好ましくは０．０１〜１５モル％、より好ましくは０．０１〜１０モル％の量で含まれる。
【００１９】
金属酸化物としては、具体的には、ＳｉＯ、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｇｄ2Ｏ3が挙げられ、なかでもＳｉ、Ｔｉ、Ｔａより選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物であるのが好ましい。残部には、本発明の効果を損なわない範囲で他の元素を含有してもよい。例えば、タンタル、ニオブ、銅、ネオジムなどが挙げられる。
【００２０】
なお、金属酸化物相には、上記金属酸化物のほか、マトリックス相を構成する金属が大気中で、あるいは焼結時に酸化された酸化物も微量に含まれる場合がある。たとえば、金属としてＣｒを含む場合、その一部がＣｒ2Ｏ3となって金属酸化物相に存在し得る。
【００２１】
前記マトリックス相に含まれるＣｏは磁性状態または非磁性状態のどちらをもとり得る性質を有するが、該金属相が均質に分散することでこのＣｏが非磁性状態を呈しやすくなるため、ターゲットにおける重要な物性の一つでもある透磁率を低下させることが可能となる。本発明のスパッタリングターゲットの透磁率は、通常６〜１５、好ましくは６〜１２、より好ましくは６〜９である。このように低い透磁率を有するターゲットであると、漏磁束が高くなるため、スパッタリング速度を向上させることができ、高速成膜化が容易となる。また、ターゲット自体の寿命を伸ばし、ターゲット１枚あたりの量産性を向上させることもできる。
【００２２】
本発明のスパッタリングターゲットの相対密度は、焼結後の該スパッタリングターゲットについてアルキメデス法に基づき測定した値であり、通常９０％以上、好ましくは９５％以上、より好ましくは９７％以上であり、上限値については特に限定されないが、通常１００％以下である。上記相対密度の値を有するターゲット、いわゆる高密度のターゲットとすることにより、該ターゲットをスパッタリングした際における熱衝撃や温度差などに起因するターゲットの割れを防止するとともに、ターゲット厚を無駄なく有効に活用することができる。また、パーティクルおよびアーキングの発生を有効に低減することもできるとともに、スパッタリング速度を向上させる効果をもたらす。したがって、連続生産における欠損を抑制し、ターゲット単位面積あたりの成膜数を向上させ、かつ高速成膜化を実現することが可能となる。
【００２３】
なお、アルキメデス法とは、ターゲット焼結体の空中重量を、体積（＝ターゲット焼結体の水中重量/計測温度における水比重）で除し、下記式で表される理論密度ρ（ｇ／ｃ
ｍ3）に対する百分率で定義される相対密度（％）を求める方法である；
【００２４】
【数２】
（式（Ｘ）中、Ｃ1〜Ｃiはそれぞれターゲット焼結体の構成物質の含有量（重量％）を示し、ρ〜ρiはＣ1〜Ｃiに対応する各構成物質の密度（ｇ/ｃｍ3）を示す。）。
【００２５】
また、このような高密度のスパッタリングターゲットは、成膜された膜の抵抗率を低下させることができ、本発明のスパッタリングターゲットをスパッタリングすることにより、安定した膜特性を有する磁気記録膜を形成することが可能となる。
【００２６】
このような成分からなるスパッタリングターゲットにおいては、マトリックス相および金属酸化物相の双方ともに粒子を形成している。たとえば図１に示されるように、ターゲット表面を走査型分析電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察すると、上記金属酸化物相からなる粒子は黒色で表示され、それ以外の粒子がマトリックス相である。本発明のスパッタリングターゲットはこれらマトリックス相および金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径が、通常０．０５〜７．０μｍ未満、好ましくは０．０５〜６．０μｍ、より好ましくは０．５〜６．０μｍである。なお、平均粒径とは、スパッタリングターゲットの切断面を走査型分析電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、ＳＥＭ像１０００倍視野に対角線を引き、この線上に存在するマトリックス相および金属酸化物相が形成する粒子それぞれについて最大粒径および最小粒径を測定し、これらを平均した値を意味する。
【００２７】
また、マトリックス相が形成する粒子の平均粒径は、金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径よりも常に大きい値を示す。
マトリックス相および金属酸化物相が形成する微細な粒子の平均粒径が上記範囲内であり、かつマトリックス相が形成する粒子の平均粒径が、前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径よりも大きい値を示した状態であると、これらの粒子が充分に分散され、かつ該粒子の粒成長が効果的に低減された状態、すなわちマトリックス相と金属酸化物相とが均質に分散している状態を維持することができ、該ターゲットをスパッタリングして成膜する際、特に固溶した金属酸化物相が塊状となって膜に付着するようなパーティクルを有効に低減することができるとともに、アーキングの発生をも抑制することができる。また、得られる膜の均質性および緻密性も向上させることができる。
【００２８】
本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲットは、Ｘ線回折分析において、式（Ｉ）で表されるＸ線回折ピーク強度比が通常０．７〜１．０、好ましくは０．８〜１．０である。
【００２９】
【数３】
なお、本明細書においてＣｏ−ｆｃｃ[００２]面のＸ線回折ピークとは、Ｘ線源にＣｕを用いた場合に、２θ＝５１°付近に現れるピークを意味する。また、Ｃｏ−ｈｃｐ[１
０３]面のＸ線回折ピークとは、Ｘ線源にＣｕを用いた場合に、２θ＝８２°付近に現れ
るピークを意味する。さらに、Ｘ線回折ピーク強度とは、単純にこれらピーク高さと半値幅を乗じた値（ピーク高さ×半値幅）を意味する。
【００３０】
本発明のようなＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相に存在する結晶は、ｆｃｃ構造（立方最密充填構造）、またはｈｃｐ構造（六方最密充填構造）を形成するが、これらの結晶構造は互いに相転移し得る。マトリックス相に存在する結晶がｆｃｃ構造を形成している場合には、２θ＝５１°付近にＣｏ−ｆｃｃ[００２]面のＸ線回折ピークが発現し、同結晶がｈｃｐ構造を形成している場合には、２θ＝８２°付近にＣｏ−ｈｃｐ[１０３]面のＸ線回折ピークが発現する。したがって、式（Ｉ）で表されるＸ線回折ピーク強度比の値が上記範囲内であると、マトリックス相においてｈｃｐ構造よりもｆｃｃ構造が多く形成されていることとなる。このように、本発明のスパッタリングターゲットのマトリックス相において、ｆｃｃ構造を形成する結晶が多く存在することが、得られるターゲットの透磁率を低下させる一因になっているものと推定される。
【００３１】
本発明のスパッタリングターゲットの焼結温度は、後述するように該ターゲットの組成にも影響され得るが、通常８００〜１０５０℃、好ましくは９００〜１０５０℃、より好ましくは９５０〜１０５０℃である。焼結温度が上記範囲内であると、比較的低温で焼結できるとともに得られるターゲットの密度が必要以上に低下するおそれがない。このような低温で焼結することで、上記マトリックス相および金属酸化物が形成する微細な粒子の粒成長を有効に抑制したスパッタリングターゲットを得ることが可能となる。
【００３２】
さらに、上記焼結温度で焼結したターゲットは、通常３００〜１０００℃／ｈｒ、好ましくは５００〜１０００℃／ｈｒ、より好ましくは７００〜１０００℃／ｈｒの速度で、上記焼結温度から２００℃まで降温するのが望ましい。降温速度が上記範囲内であると、急激に降温することが可能となり、上記マトリックス相および金属酸化物が形成する微細な粒子の粒成長を有効に抑制することができる。
【００３３】
こうしたＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相に存在する結晶が形成するｆｃｃ構造は、同結晶が形成するｈｃｐ構造よりも高温域で安定に存在し得るが、上記のように急激に降温することで、一度ｆｃｃ構造を形成した結晶を封じ込め、ｈｃｐ構造へ相転移するのを抑制し、ｆｃｃ構造を有する結晶粒子を有効に保持することができるものと推定される。このため、本発明のスパッタリングターゲットのマトリックス相に存在する結晶の多くがｆｃｃ構造を有し、上述のようなＸ線回折ピーク強度比を示すものと考えられる。
【００３４】
上記焼結温度条件、降温速度条件を充足する焼結方法であれば特に制限されないが、通電焼結法であるのが好ましい。この方法であると、低温焼結が可能であるとともに高速降温の制御が容易である。
【００３５】
通電焼結法とは、加圧加電下において大電流を印加することにより焼結をする方法であり、放電プラズマ焼結法、放電焼結法、またはプラズマ活性化焼結法をも含むものである。この方法は、原料粉末の間隙に生じる放電現象を利用して、放電プラズマ等による粒子表面における活性化作用および電場により生じる電解拡散効果やジュール熱による熱拡散効果、加圧による塑性変形圧力などが焼結の駆動力となって焼結が促進される。該方法を用いると、上記焼結温度程度の低温度域であっても成形体を充分に焼結することができ、また高速降温を容易に実現することができる。
【００３６】
＜磁気記録膜＞
本発明のスパッタリングターゲットは、磁気記録膜、特に垂直磁化膜の形成に好適に用いられる。垂直磁化膜とは、その磁化容易軸が非磁性基板に対して主に垂直方向に向け、記録密度の向上を図る垂直磁気記録方式による記録膜である。本発明のスパッタリングターゲットをスパッタリングすることにより、高品質な磁気記録膜を高速成膜することが可能となる。
【００３７】
成膜の際に採用されるスパッタリング方式としては、通常、ＤＣマグネトロンスパッタリング方式またはＲＦマグネトロンスパッタリング方式が好適である。膜厚は特に限定されるものではないが、通常５〜１００ｎｍであり、５〜２０ｎｍが好適である。
【００３８】
こうして得られる磁気記録膜は、ＣｏおよびＰｔを目標とする組成比の約９５％以上の組成比で含有することが可能である。また、該磁気記録膜は、マトリックス相が形成する粒子の平均粒径が、前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径よりも大きいという関係を保持しつつ、マトリックス相および金属酸化物相が形成する粒子の大きさを低減した本発明のスパッタリングターゲットから得られることから、均質性および緻密性が高い。さらに、この磁気記録膜は保磁力だけでなく、垂直磁気異方性および垂直抗磁力のような磁気特性にも優れることから、特に垂直磁化膜として好適に用いることができる。
【００３９】
＜磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法＞
本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法は、ＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相と、金属酸化物相とからなり、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上である磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法であって、ＣｏおよびＰｔを含む金属と、金属酸化物とからなる粉末を成形し、次いで焼結温度８００〜１０５０℃で焼結した後、３００〜１０００℃／ｈｒの速度で降温する工程を含むことを特徴としている。
【００４０】
本発明のスパッタリングターゲットを得るには、ＣｏおよびＰｔを含む金属と、金属酸化物とからなる粉末を用いる。該粉末は、以下の方法により、粉末（Ａ）から得られる粉末（Ｂ）を用いる。
【００４１】
粉末（Ａ）は、Ｃｏと金属酸化物とをメカニカルアロイングすることにより得る。金属としてＣｒを含有させる場合には、まずＣｏとＣｒとの合金をアトマイズするのが好ましい。この場合に原料として用いる合金は、Ｃｒ濃度が、通常５〜９５原子％、好ましくは１０〜７０原子％である。この合金をアトマイズすることにより、粉末を得る。
【００４２】
アトマイズ法としては、特に限定されず、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、真空アトマイズ法、遠心アトマイズ法等のいずれであってもよいが、ガスアトマイズ法が好ましい。出湯温度は、通常１４２０〜１８００℃、好ましくは１４２０〜１６００℃である。ガスアトマイズ法を用いる場合、通常Ｎ2ガスまたはＡｒガスを噴射するが、Ａｒガスを
噴射すると、酸化を抑制することができるとともに球状の粉末が得られるので好ましい。上記合金をアトマイズすることで、平均粒径が１０〜６００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍ、より好ましくは１０〜８０μｍのアトマイズ粉が得られる。
【００４３】
そして、Ｃｏを含む金属またはＣｏとＣｒとの合金、あるいはこれらのアトマイズ粉と金属酸化物とをメカニカルアロイングして粉末（Ａ）を得る。用いる金属酸化物は金属元素の酸化物からなり、具体的には、ＳｉＯ、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｇｄ2Ｏ3が挙げられ、なかでもＳｉ、Ｔｉ、Ｔａより選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物であるのが好ましい。残部には、本発明の効果を損なわない範囲で他の元素を含有してもよい。例えば、タンタル、ニオブ、銅、ネオジムなどが挙げられる。メカニカルアロイングは、通常ボールミルにて行う。
【００４４】
この粉末（Ａ）の粉砕率は、通常３０〜９５％、好ましくは５０〜９５％、より好ましくは８０〜９０％である。粉砕率が上記範囲であると、粉末（Ａ）を充分に微細化してターゲット内におけるマトリックス相と金属酸化物相とを均質に分散させることができるとともに、粉砕率の上昇に伴い増加する傾向にあるジルコニウムまたは炭素などの不純物の混入を適度に抑制することができる。
【００４５】
さらに、金属としてＣｒを含有させる場合、上記のような粉末（Ａ）を得る代わりに、Ｃｒ含有粉末を直接用いて、次工程以降の処理を行ってもよい。また、該Ｃｒ含有粉末は、ＣｏとＣｒのほか、金属酸化物等を含有しているのが好ましい。
【００４６】
次に、前記粉末（Ａ）とＰｔとを混合し、粉末（Ｂ）を得る。Ｐｔは、単体粉末を用いるのが好ましい。混合方法は、特に限定されないが、ブレンダーミル混合が好適である。
なお、次工程である焼結工程に移行する前に粉末（Ｂ）を整粒してもよい。整粒には、振動ふるいを用いる。整粒することにより、粉末（Ｂ）の均質性をさらに高めることができる。
【００４７】
得られた粉末（Ｂ）を焼結することにより、本発明のスパッタリングターゲットを得る。焼結温度は、通常８００〜１０５０℃、好ましくは９００〜１０５０℃、より好ましくは９５０〜１０５０℃である。焼結時の圧力は、通常１０〜１００ＭＰａ、好ましくは２０〜８０ＭＰａ、より好ましくは３０〜６０ＭＰａである。焼結雰囲気は、通常、非酸素雰囲気であるのが望ましく、なかでもＡｒ雰囲気であるのが好ましい。
【００４８】
焼結開始時から最高焼結温度に到達するまでは、通常２５０〜６０００℃／ｈ、好ましくは１０００〜６０００℃／ｈの速度で、通常１０ｍｉｎ〜４ｈかけて昇温する。
最高焼結温度保持時間（焼結時間）は、通常３ｍｉｎ〜５ｈ程度である。最高焼結温度保持時間が上記範囲内であると、マトリックス相および金属酸化物が形成する微細な粒子の粒成長を有効に抑制することができるとともに、得られるターゲットの相対密度を向上させることができる。
【００４９】
さらに、上記焼結温度から２００〜４００℃まで、通常３００〜１０００℃／ｈｒ、好ましくは５００〜１０００℃／ｈｒ、より好ましくは７００〜１０００℃／ｈｒの速度で、通常１〜３ｈかけて降温する。
【００５０】
本発明のスパッタリングターゲットの製造方法は、焼結温度を上記範囲内とし、かつ降温速度を上記範囲内とすること、すなわち比較的低温下で焼結し、かつ高速で降温することに特徴を有している。そのため、マトリックス相および金属酸化物相が形成する粒子の粒成長を有効に抑制することができるとともに、マトリックス相に存在する結晶が形成するｆｃｃ構造を有効に保持することができるので、得られるターゲットの品質を向上させることが可能となる。したがって、本発明の製造方法によれば、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上のスパッタリングターゲットを容易に得ることができる。
【００５１】
特に、好適な焼結温度および最高焼結温度保持時間は、ターゲットの組成により変動し得る。具体的には、たとえば、スパッタリングターゲットの組成がＣｏ６６モル％、Ｐｔ１５モル％、Ｃｒ１０モル％、ＴｉＯ2９モル％からなる場合、焼結温度は８００〜９５
０℃程度、最高焼結温度保持時間（焼結時間）は３ｍｉｎ〜５ｈであるのが好ましい。
【００５２】
また、スパッタリングターゲットの組成がＣｏ６８モル％、Ｐｔ１２モル％、Ｃｒ８モル％、ＳｉＯ2１２モル％からなる場合、焼結温度は９００〜１０５０℃程度、最高焼結
温度保持時間（焼結時間）は５ｍｉｎ〜２ｈであるのが好ましい。
【００５３】
さらに、スパッタリングターゲットの組成がＣｏ６４モル％、Ｐｔ１６モル％、Ｃｒ１６モル％、Ｔａ2Ｏ5５モル％からなる場合、焼結温度は９８０〜１０５０℃程度、最高焼結温度保持時間（焼結時間）は５ｍｉｎ〜２ｈであるのが好ましい。
【００５４】
上記のような焼結条件を充足すれば、用いる焼結方法に特に制限はないが、通電焼結法によるのが好ましい。たとえば、この通電焼結法を用いた場合、所定の形状の治具に原料粉末を充填した後、焼結温度８００〜１０５０℃の場合、圧力２０〜５０Ｐａ、焼結時間３ｍｉｎ〜５ｈの条件を採用することができる。したがって、従来より多く採用されているホットプレス（ＨＰ）法を用いて低温域で焼結すると、マトリックス相および金属酸化物相が形成する粒子の粒成長はある程度抑制できるものの、高密度のターゲットを得られにくい傾向にあるが、通電焼結法を用いれば、種々の焼結温度条件を制御しやすいため、低温域で焼結しても上記粒子の粒成長を抑制するとともに高密度化されたターゲットを容易に得られやすい。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、各評価は以下の手順に従って行った。
【００５６】
《相対密度》
アルキメデス法に基づき測定した。具体的には、スパッタリングターゲット焼結体の空中重量を、体積（＝スパッタリングターゲット焼結体の水中重量/計測温度における水比
重）で除し、上記式（Ｘ）に基づく理論密度ρ（ｇ／ｃｍ3）に対する百分率の値を相対
密度（単位：％）とした。
【００５７】
《透磁率》
ＢＨトレーサ（東英工業（株）製、出力磁場１ｋＯｅ）を用いて測定した。
《マトリックス相および金属酸化物相からなる粒子の平均粒径》
ターゲット切断面を走査型分析電子顕微鏡（日本電子データム（株）製）で観察し、ＳＥＭ像（加速電圧２０ｋＶ）１２００μｍ×１６００μｍ中に存在するマトリックス相および金属酸化物相からなる粒子を、画像上に対角線引いた線分上に存在する全ての粒子について、最大粒径および最小粒径を測定し、これを平均した値をマトリックス相および金属酸化物相それぞれの平均粒径とした。
【００５８】
《Ｘ線回折ピーク強度比》
Ｘ線回折分析装置（型式：ＭＸＰ３、（株）マックサイエンス製）を用い、以下の測定条件に従って、得られたスパッタリングターゲットにおけるＣｏ−ｆｃｃ[００２]面のＸ線回折ピーク強度およびＣｏ−ｈｃｐ[１０３]面のＸ線回折ピーク強度を測定し、上記式（Ｉ）に基づきＸ線回折ピーク強度比を算出した。
Ｘ線源：Ｃｕ
パワー：４０ｋＶ、３０ｍＡ
測定法：２θ／θ、連続スキャン
スキャンスピード：４．０deg／min
【００５９】
《パーティクル数》
得られたスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング処理を施した。基板としてガラスを用い、これをスパッタリング装置（型式：ＭＳＬ−４６４、トッキ（株）製）に設置し、以下の条件下で上記スパッタリングターゲットをスパッタリングし、φ２．５インチのスパッタリングターゲット中に発生したパーティクルの数を測定した。
プロセスガス：Ａｒ
プロセス圧力：１０ｍＴｏｒｒ
投入電力：３．１Ｗ／ｃｍ2
スパッタ時間：１５ｓｅｃ
【００６０】
［実施例１］
ＣｏＣｒの合金２ｋｇを超小型ガスアトマイズ装置（日新技研社製）を用いて、出湯温度１６５０℃（放射温度計で測定）下、５０ｋｇ／ｃｍ2のＡｒガスを噴射してガスアト
マイズすることにより粉末を得た。得られた粉末は平均粒径１５０μｍ以下の球状粉末であった。
【００６１】
次いで、得られた粉末と、ＴｉＯ2粉末（平均粒径約０．５μｍ）とを用い、ボールミ
ルにてメカニカルアロイングを施し、粉末（Ａ）を得た。
得られた粉末（Ａ）に、さらにＰｔ粉末（平均粒径約０．５μｍ）およびＣｏ粉末と同様の粉末をそれぞれ投入して、Ｃｏ66Ｃｒ10Ｐｔ15(ＴｉＯ2)9の組成比となるように混合し、粉末（Ｂ）を得た。混合にはボールミルを用いた。
得られた粉末（Ｂ）は、さらに振動ふるいを用いて整粒した。
次いで、粉末（Ｂ）を成形型に入れ、通電焼結装置を用い、以下の条件下で焼結した。
【００６２】
［焼結条件］
結雰囲気：Ａｒ雰囲気
昇温速度：８００℃／ｈｒ、昇温時間：１ｈ
焼結温度：８００℃
最高焼結温度保持時間：１０ｍｉｎ
圧力：５０ＭＰａ
降温速度：４００℃／ｈｒ（最高焼結温度から２００℃まで）、降温時間：１．５ｈ
得られた焼結体を切削加工することにより、φ４インチのスパッタリングターゲットを得た。この焼結体を用いた各測定結果を表１に示す。
【００６３】
［実施例２〜４、参考例１〜２］
実施例１と同様の粉末を用い、表１に示す組成比となるように混合して粉末（Ｂ）を得、表１に示す焼結条件に従った以外は実施例１と同様にして、φ４インチのスパッタリングターゲットを得た。これらの焼結体を用いた各測定結果を表１に示す。
【００６４】
［比較例１］
実施例１と同様の粉末を用い、表１に示す組成比となるように混合して粉末（Ｂ）を得た後、ホットプレス装置を用い、以下の条件下で焼結した以外は実施例１と同様にして、φ４インチのスパッタリングターゲットを得た。この焼結体を用いた各測定結果を表１に示す。
焼結雰囲気：Ａｒ雰囲気
昇温速度：４５０℃／ｈｒ、昇温時間：２ｈ
焼結温度：９００℃
最高焼結温度保持時間：１ｈ
圧力：３０ＭＰａ
降温速度：１５０℃／ｈｒ（最高焼結温度から３００℃まで）、降温時間：４ｈ
【００６５】
［比較例２〜４］
比較例１と同様の粉末を用い、表１に示す組成比となるように混合して粉末（Ｂ）を得、表１に示す焼結条件に従った以外は比較例１と同様にして、φ４インチのスパッタリングターゲットを得た。これらの焼結体を用いた各測定結果を表１に示す。
【００６６】
［実施例５〜７、参考例３〜４］
ＴｉＯ2粉末の代わりにＳｉＯ2粉末（平均粒径約０．５μｍ）を用い、表１に示す組成比となるように混合して粉末（Ｂ）を得、表１に示す焼結条件に従った以外は実施例１と同様にして、φ４インチのスパッタリングターゲットを得た。これらの焼結体を用いた各
測定結果を表１に示す。
【００６７】
［実施例８〜９］
ＴｉＯ2粉末の代わりにＴａ2Ｏ5粉末（平均粒径約０．５μｍ）を用い、表１に示す組
成比となるように混合して粉末（Ｂ）を得、表１に示す焼結条件に従った以外は実施例１と同様にして、φ４インチのスパッタリングターゲットを得た。これらの焼結体を用いた各測定結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施例３で得られたスパッタリングターゲットの切断面のＳＥＭ像である。
【図２】実施例７で得られたスパッタリングターゲットの切断面のＳＥＭ像である。
【図３】比較例３で得られたスパッタリングターゲットの切断面のＳＥＭ像である。
【図４】比較例４で得られたスパッタリングターゲットの切断面のＳＥＭ像である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気記録膜を形成する際に用いられるスパッタリングターゲット、およびその製造方法に関する。より詳しくは、低透磁率かつ高密度である磁気記録膜用スパッタリングターゲットおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部記録装置として採用されるハードディスク装置には、高性能なコンピュータおよびデジタル家電等に対応し得る高密度記録性が要求される。近年、このような高密度記録性を充足する垂直磁気記録方式が注目されており、該方式に用いられる垂直磁化膜としては、Ｃｏ系合金磁性膜が多く採用されている。これら磁性膜においては、各相の結晶粒子の大きさおよびバラツキを抑制して、各粒子間の磁気的相互作用を低減すれば、媒体ノイズを低減し、記録密度を向上させることが可能となること等が知られている。
【０００３】
こうしたＣｏ系合金磁性膜は、現在スパッタリングターゲットをスパッタリングすることにより得られるが、得られる膜の高密度記録化、高保磁力化等を実現するため、用いるスパッタリングターゲットの品質向上を目指すべく様々な研究開発が行われている。
【０００４】
たとえば、特許文献１にはＣｏ系合金からなるスパッタリングターゲットが開示されており、該ターゲットはＣｏ系合金磁性膜の保磁力の向上およびノイズの低減を実現するため、合金相とセラミックス相を均質に分散させたものである。該ターゲットはある程度微細な混合相を形成しており、高い相対密度を示しているが、ターゲットを製造する際における焼結温度が１０００〜１３００℃と比較的高温であるため、結晶粒の成長を充分に抑制することができず、透磁率についてもさらに改善すべきものであった。
【０００５】
また、特許文献２には、少なくともＣｏを含有する金属相と、セラミックス相とを有するスパッタリングターゲットが開示されている。該ターゲットは相対密度９９％以上と高密度ではあるが、酸化物相の長軸粒径は１０μｍ以下に留まっている。これは焼結温度が１１５０〜１２５０℃と依然として高温であることに起因するものと考えられ、結晶粒の成長を充分に抑制するものとはいえなかった。
【０００６】
一方、特許文献３には、保磁力および媒体ノイズを低減するための、Ｃｏを含む合金相とセラミックス相からなる高密度面内磁気記録媒体用スパッタリングターゲットが開示されている。該ターゲットの合金相とセラミックス相とは微細かつ均質に分散したものであり、パーティクルを低減し得るものではあるが、その該ターゲットの密度については具体的に検討されておらず、また透磁率についても改善の余地があった。
【特許文献１】特開平１０−８８３３３号公報
【特許文献２】特開２００６−４５５８７号公報
【特許文献３】特開２００６−３１３５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、いずれのスパッタリングターゲットにおいても、結晶粒子の粒成長の抑制、低透磁率、および高密度という品質をすべて満足に充足し得るものではなかった。
本発明ではこれらの品質をバランスよく保持できるスパッタリングターゲット、すなわち結晶粒の成長を抑制し、低透磁率かつ高密度とすることにより、成膜効率化および膜特性の向上が実現できる磁気記録膜用スパッタリングターゲット、およびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲットは、ＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相と、金属酸化物相とからなるスパッタリングターゲットであって、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上であることを特徴としている。
【０００９】
また、前記スパッタリングターゲットの表面を走査型分析電子顕微鏡で観察した際における、前記マトリックス相が形成する粒子の平均粒径、および前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径がともに０．０５μｍ以上７．０μｍ未満であり、かつ前記マトリックス相が形成する粒子の平均粒径が、前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径よりも大きいものであってもよい。
【００１０】
さらに、Ｘ線回折分析において、式（Ｉ）で表されるＸ線回折ピーク強度比が０．７〜１．０であるのが望ましい。
【００１１】
【数１】
また、前記金属酸化物相が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａより選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含むものでもよく、前記マトリックス相がさらにＣｒを含んでいてもよい。
【００１２】
さらに、本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲットは、焼結温度８００〜１０５０℃で焼結することにより得られるのが好ましく、通電焼結法により焼結して得られるのが好ましい。
【００１３】
本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法は、ＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相と、金属酸化物相とからなり、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上である磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法であって、
ＣｏおよびＰｔを含む金属と金属酸化物とを粉末にし、該粉末を焼結温度８００〜１０５０℃で焼結した後、３００〜１０００℃／ｈｒの速度で降温する工程を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲットは、高密度であり、かつ結晶粒子の粒成長を充分に抑制したスパッタリングターゲットであるので、パーティクルおよびアーキングの発生を低減することができる。また、低透磁率であるので、スパッタ速度を向上させることができ、該スパッタリングターゲットをスパッタリングして磁気記録膜を形成する際、高速成膜化を実現することが可能となる。
【００１５】
さらに本発明の製造方法によれば、上記スパッタリングターゲットを容易かつ高速に得ることができ、製造工程の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲット、およびその製造方法について具体的に説明する。
＜磁気記録膜用スパッタリングターゲット＞
本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲット（以下、「本発明のスパッタリングターゲット」ともいう）は、ＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相と、金属酸化物相とからなるスパッタリングターゲットであって、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上であることを特徴としている。
【００１７】
前記マトリックス相はＣｏおよびＰｔとからなり、通常、該ターゲット１００モル％中、Ｃｏを１〜８０モル％、好ましくは１〜７５モル％、より好ましくは１〜７０モル％の量で、Ｐｔを１〜２０モル％、好ましくは１〜１５モル％、より好ましくは５〜１５モル％の量で含まれる。なお、前記金属として、さらにＣｒを１〜２０モル％、好ましくは１〜１５モル％、より好ましくは５〜１５モル％の量で含有してもよい。
【００１８】
また、前記金属酸化物相は金属元素の酸化物からなり、通常、該ターゲット１００モル％中、０．０１〜２０モル％、好ましくは０．０１〜１５モル％、より好ましくは０．０１〜１０モル％の量で含まれる。
【００１９】
金属酸化物としては、具体的には、ＳｉＯ、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｇｄ2Ｏ3が挙げられ、なかでもＳｉ、Ｔｉ、Ｔａより選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物であるのが好ましい。残部には、本発明の効果を損なわない範囲で他の元素を含有してもよい。例えば、タンタル、ニオブ、銅、ネオジムなどが挙げられる。
【００２０】
なお、金属酸化物相には、上記金属酸化物のほか、マトリックス相を構成する金属が大気中で、あるいは焼結時に酸化された酸化物も微量に含まれる場合がある。たとえば、金属としてＣｒを含む場合、その一部がＣｒ2Ｏ3となって金属酸化物相に存在し得る。
【００２１】
前記マトリックス相に含まれるＣｏは磁性状態または非磁性状態のどちらをもとり得る性質を有するが、該金属相が均質に分散することでこのＣｏが非磁性状態を呈しやすくなるため、ターゲットにおける重要な物性の一つでもある透磁率を低下させることが可能となる。本発明のスパッタリングターゲットの透磁率は、通常６〜１５、好ましくは６〜１２、より好ましくは６〜９である。このように低い透磁率を有するターゲットであると、漏磁束が高くなるため、スパッタリング速度を向上させることができ、高速成膜化が容易となる。また、ターゲット自体の寿命を伸ばし、ターゲット１枚あたりの量産性を向上させることもできる。
【００２２】
本発明のスパッタリングターゲットの相対密度は、焼結後の該スパッタリングターゲットについてアルキメデス法に基づき測定した値であり、通常９０％以上、好ましくは９５％以上、より好ましくは９７％以上であり、上限値については特に限定されないが、通常１００％以下である。上記相対密度の値を有するターゲット、いわゆる高密度のターゲットとすることにより、該ターゲットをスパッタリングした際における熱衝撃や温度差などに起因するターゲットの割れを防止するとともに、ターゲット厚を無駄なく有効に活用することができる。また、パーティクルおよびアーキングの発生を有効に低減することもできるとともに、スパッタリング速度を向上させる効果をもたらす。したがって、連続生産における欠損を抑制し、ターゲット単位面積あたりの成膜数を向上させ、かつ高速成膜化を実現することが可能となる。
【００２３】
なお、アルキメデス法とは、ターゲット焼結体の空中重量を、体積（＝ターゲット焼結体の水中重量/計測温度における水比重）で除し、下記式で表される理論密度ρ（ｇ／ｃ
ｍ3）に対する百分率で定義される相対密度（％）を求める方法である；
【００２４】
【数２】
（式（Ｘ）中、Ｃ1〜Ｃiはそれぞれターゲット焼結体の構成物質の含有量（重量％）を示し、ρ〜ρiはＣ1〜Ｃiに対応する各構成物質の密度（ｇ/ｃｍ3）を示す。）。
【００２５】
また、このような高密度のスパッタリングターゲットは、成膜された膜の抵抗率を低下させることができ、本発明のスパッタリングターゲットをスパッタリングすることにより、安定した膜特性を有する磁気記録膜を形成することが可能となる。
【００２６】
このような成分からなるスパッタリングターゲットにおいては、マトリックス相および金属酸化物相の双方ともに粒子を形成している。たとえば図１に示されるように、ターゲット表面を走査型分析電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察すると、上記金属酸化物相からなる粒子は黒色で表示され、それ以外の粒子がマトリックス相である。本発明のスパッタリングターゲットはこれらマトリックス相および金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径が、通常０．０５〜７．０μｍ未満、好ましくは０．０５〜６．０μｍ、より好ましくは０．５〜６．０μｍである。なお、平均粒径とは、スパッタリングターゲットの切断面を走査型分析電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、ＳＥＭ像１０００倍視野に対角線を引き、この線上に存在するマトリックス相および金属酸化物相が形成する粒子それぞれについて最大粒径および最小粒径を測定し、これらを平均した値を意味する。
【００２７】
また、マトリックス相が形成する粒子の平均粒径は、金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径よりも常に大きい値を示す。
マトリックス相および金属酸化物相が形成する微細な粒子の平均粒径が上記範囲内であり、かつマトリックス相が形成する粒子の平均粒径が、前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径よりも大きい値を示した状態であると、これらの粒子が充分に分散され、かつ該粒子の粒成長が効果的に低減された状態、すなわちマトリックス相と金属酸化物相とが均質に分散している状態を維持することができ、該ターゲットをスパッタリングして成膜する際、特に固溶した金属酸化物相が塊状となって膜に付着するようなパーティクルを有効に低減することができるとともに、アーキングの発生をも抑制することができる。また、得られる膜の均質性および緻密性も向上させることができる。
【００２８】
本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲットは、Ｘ線回折分析において、式（Ｉ）で表されるＸ線回折ピーク強度比が通常０．７〜１．０、好ましくは０．８〜１．０である。
【００２９】
【数３】
なお、本明細書においてＣｏ−ｆｃｃ[００２]面のＸ線回折ピークとは、Ｘ線源にＣｕを用いた場合に、２θ＝５１°付近に現れるピークを意味する。また、Ｃｏ−ｈｃｐ[１
０３]面のＸ線回折ピークとは、Ｘ線源にＣｕを用いた場合に、２θ＝８２°付近に現れ
るピークを意味する。さらに、Ｘ線回折ピーク強度とは、単純にこれらピーク高さと半値幅を乗じた値（ピーク高さ×半値幅）を意味する。
【００３０】
本発明のようなＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相に存在する結晶は、ｆｃｃ構造（立方最密充填構造）、またはｈｃｐ構造（六方最密充填構造）を形成するが、これらの結晶構造は互いに相転移し得る。マトリックス相に存在する結晶がｆｃｃ構造を形成している場合には、２θ＝５１°付近にＣｏ−ｆｃｃ[００２]面のＸ線回折ピークが発現し、同結晶がｈｃｐ構造を形成している場合には、２θ＝８２°付近にＣｏ−ｈｃｐ[１０３]面のＸ線回折ピークが発現する。したがって、式（Ｉ）で表されるＸ線回折ピーク強度比の値が上記範囲内であると、マトリックス相においてｈｃｐ構造よりもｆｃｃ構造が多く形成されていることとなる。このように、本発明のスパッタリングターゲットのマトリックス相において、ｆｃｃ構造を形成する結晶が多く存在することが、得られるターゲットの透磁率を低下させる一因になっているものと推定される。
【００３１】
本発明のスパッタリングターゲットの焼結温度は、後述するように該ターゲットの組成にも影響され得るが、通常８００〜１０５０℃、好ましくは９００〜１０５０℃、より好ましくは９５０〜１０５０℃である。焼結温度が上記範囲内であると、比較的低温で焼結できるとともに得られるターゲットの密度が必要以上に低下するおそれがない。このような低温で焼結することで、上記マトリックス相および金属酸化物が形成する微細な粒子の粒成長を有効に抑制したスパッタリングターゲットを得ることが可能となる。
【００３２】
さらに、上記焼結温度で焼結したターゲットは、通常３００〜１０００℃／ｈｒ、好ましくは５００〜１０００℃／ｈｒ、より好ましくは７００〜１０００℃／ｈｒの速度で、上記焼結温度から２００℃まで降温するのが望ましい。降温速度が上記範囲内であると、急激に降温することが可能となり、上記マトリックス相および金属酸化物が形成する微細な粒子の粒成長を有効に抑制することができる。
【００３３】
こうしたＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相に存在する結晶が形成するｆｃｃ構造は、同結晶が形成するｈｃｐ構造よりも高温域で安定に存在し得るが、上記のように急激に降温することで、一度ｆｃｃ構造を形成した結晶を封じ込め、ｈｃｐ構造へ相転移するのを抑制し、ｆｃｃ構造を有する結晶粒子を有効に保持することができるものと推定される。このため、本発明のスパッタリングターゲットのマトリックス相に存在する結晶の多くがｆｃｃ構造を有し、上述のようなＸ線回折ピーク強度比を示すものと考えられる。
【００３４】
上記焼結温度条件、降温速度条件を充足する焼結方法であれば特に制限されないが、通電焼結法であるのが好ましい。この方法であると、低温焼結が可能であるとともに高速降温の制御が容易である。
【００３５】
通電焼結法とは、加圧加電下において大電流を印加することにより焼結をする方法であり、放電プラズマ焼結法、放電焼結法、またはプラズマ活性化焼結法をも含むものである。この方法は、原料粉末の間隙に生じる放電現象を利用して、放電プラズマ等による粒子表面における活性化作用および電場により生じる電解拡散効果やジュール熱による熱拡散効果、加圧による塑性変形圧力などが焼結の駆動力となって焼結が促進される。該方法を用いると、上記焼結温度程度の低温度域であっても成形体を充分に焼結することができ、また高速降温を容易に実現することができる。
【００３６】
＜磁気記録膜＞
本発明のスパッタリングターゲットは、磁気記録膜、特に垂直磁化膜の形成に好適に用いられる。垂直磁化膜とは、その磁化容易軸が非磁性基板に対して主に垂直方向に向け、記録密度の向上を図る垂直磁気記録方式による記録膜である。本発明のスパッタリングターゲットをスパッタリングすることにより、高品質な磁気記録膜を高速成膜することが可能となる。
【００３７】
成膜の際に採用されるスパッタリング方式としては、通常、ＤＣマグネトロンスパッタリング方式またはＲＦマグネトロンスパッタリング方式が好適である。膜厚は特に限定されるものではないが、通常５〜１００ｎｍであり、５〜２０ｎｍが好適である。
【００３８】
こうして得られる磁気記録膜は、ＣｏおよびＰｔを目標とする組成比の約９５％以上の組成比で含有することが可能である。また、該磁気記録膜は、マトリックス相が形成する粒子の平均粒径が、前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径よりも大きいという関係を保持しつつ、マトリックス相および金属酸化物相が形成する粒子の大きさを低減した本発明のスパッタリングターゲットから得られることから、均質性および緻密性が高い。さらに、この磁気記録膜は保磁力だけでなく、垂直磁気異方性および垂直抗磁力のような磁気特性にも優れることから、特に垂直磁化膜として好適に用いることができる。
【００３９】
＜磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法＞
本発明の磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法は、ＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相と、金属酸化物相とからなり、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上である磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法であって、ＣｏおよびＰｔを含む金属と、金属酸化物とからなる粉末を成形し、次いで焼結温度８００〜１０５０℃で焼結した後、３００〜１０００℃／ｈｒの速度で降温する工程を含むことを特徴としている。
【００４０】
本発明のスパッタリングターゲットを得るには、ＣｏおよびＰｔを含む金属と、金属酸化物とからなる粉末を用いる。該粉末は、以下の方法により、粉末（Ａ）から得られる粉末（Ｂ）を用いる。
【００４１】
粉末（Ａ）は、Ｃｏと金属酸化物とをメカニカルアロイングすることにより得る。金属としてＣｒを含有させる場合には、まずＣｏとＣｒとの合金をアトマイズするのが好ましい。この場合に原料として用いる合金は、Ｃｒ濃度が、通常５〜９５原子％、好ましくは１０〜７０原子％である。この合金をアトマイズすることにより、粉末を得る。
【００４２】
アトマイズ法としては、特に限定されず、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、真空アトマイズ法、遠心アトマイズ法等のいずれであってもよいが、ガスアトマイズ法が好ましい。出湯温度は、通常１４２０〜１８００℃、好ましくは１４２０〜１６００℃である。ガスアトマイズ法を用いる場合、通常Ｎ2ガスまたはＡｒガスを噴射するが、Ａｒガスを
噴射すると、酸化を抑制することができるとともに球状の粉末が得られるので好ましい。上記合金をアトマイズすることで、平均粒径が１０〜６００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍ、より好ましくは１０〜８０μｍのアトマイズ粉が得られる。
【００４３】
そして、Ｃｏを含む金属またはＣｏとＣｒとの合金、あるいはこれらのアトマイズ粉と金属酸化物とをメカニカルアロイングして粉末（Ａ）を得る。用いる金属酸化物は金属元素の酸化物からなり、具体的には、ＳｉＯ、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｇｄ2Ｏ3が挙げられ、なかでもＳｉ、Ｔｉ、Ｔａより選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物であるのが好ましい。残部には、本発明の効果を損なわない範囲で他の元素を含有してもよい。例えば、タンタル、ニオブ、銅、ネオジムなどが挙げられる。メカニカルアロイングは、通常ボールミルにて行う。
【００４４】
この粉末（Ａ）の粉砕率は、通常３０〜９５％、好ましくは５０〜９５％、より好ましくは８０〜９０％である。粉砕率が上記範囲であると、粉末（Ａ）を充分に微細化してターゲット内におけるマトリックス相と金属酸化物相とを均質に分散させることができるとともに、粉砕率の上昇に伴い増加する傾向にあるジルコニウムまたは炭素などの不純物の混入を適度に抑制することができる。
【００４５】
さらに、金属としてＣｒを含有させる場合、上記のような粉末（Ａ）を得る代わりに、Ｃｒ含有粉末を直接用いて、次工程以降の処理を行ってもよい。また、該Ｃｒ含有粉末は、ＣｏとＣｒのほか、金属酸化物等を含有しているのが好ましい。
【００４６】
次に、前記粉末（Ａ）とＰｔとを混合し、粉末（Ｂ）を得る。Ｐｔは、単体粉末を用いるのが好ましい。混合方法は、特に限定されないが、ブレンダーミル混合が好適である。
なお、次工程である焼結工程に移行する前に粉末（Ｂ）を整粒してもよい。整粒には、振動ふるいを用いる。整粒することにより、粉末（Ｂ）の均質性をさらに高めることができる。
【００４７】
得られた粉末（Ｂ）を焼結することにより、本発明のスパッタリングターゲットを得る。焼結温度は、通常８００〜１０５０℃、好ましくは９００〜１０５０℃、より好ましくは９５０〜１０５０℃である。焼結時の圧力は、通常１０〜１００ＭＰａ、好ましくは２０〜８０ＭＰａ、より好ましくは３０〜６０ＭＰａである。焼結雰囲気は、通常、非酸素雰囲気であるのが望ましく、なかでもＡｒ雰囲気であるのが好ましい。
【００４８】
焼結開始時から最高焼結温度に到達するまでは、通常２５０〜６０００℃／ｈ、好ましくは１０００〜６０００℃／ｈの速度で、通常１０ｍｉｎ〜４ｈかけて昇温する。
最高焼結温度保持時間（焼結時間）は、通常３ｍｉｎ〜５ｈ程度である。最高焼結温度保持時間が上記範囲内であると、マトリックス相および金属酸化物が形成する微細な粒子の粒成長を有効に抑制することができるとともに、得られるターゲットの相対密度を向上させることができる。
【００４９】
さらに、上記焼結温度から２００〜４００℃まで、通常３００〜１０００℃／ｈｒ、好ましくは５００〜１０００℃／ｈｒ、より好ましくは７００〜１０００℃／ｈｒの速度で、通常１〜３ｈかけて降温する。
【００５０】
本発明のスパッタリングターゲットの製造方法は、焼結温度を上記範囲内とし、かつ降温速度を上記範囲内とすること、すなわち比較的低温下で焼結し、かつ高速で降温することに特徴を有している。そのため、マトリックス相および金属酸化物相が形成する粒子の粒成長を有効に抑制することができるとともに、マトリックス相に存在する結晶が形成するｆｃｃ構造を有効に保持することができるので、得られるターゲットの品質を向上させることが可能となる。したがって、本発明の製造方法によれば、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上のスパッタリングターゲットを容易に得ることができる。
【００５１】
特に、好適な焼結温度および最高焼結温度保持時間は、ターゲットの組成により変動し得る。具体的には、たとえば、スパッタリングターゲットの組成がＣｏ６６モル％、Ｐｔ１５モル％、Ｃｒ１０モル％、ＴｉＯ2９モル％からなる場合、焼結温度は８００〜９５
０℃程度、最高焼結温度保持時間（焼結時間）は３ｍｉｎ〜５ｈであるのが好ましい。
【００５２】
また、スパッタリングターゲットの組成がＣｏ６８モル％、Ｐｔ１２モル％、Ｃｒ８モル％、ＳｉＯ2１２モル％からなる場合、焼結温度は９００〜１０５０℃程度、最高焼結
温度保持時間（焼結時間）は５ｍｉｎ〜２ｈであるのが好ましい。
【００５３】
さらに、スパッタリングターゲットの組成がＣｏ６４モル％、Ｐｔ１６モル％、Ｃｒ１６モル％、Ｔａ2Ｏ5５モル％からなる場合、焼結温度は９８０〜１０５０℃程度、最高焼結温度保持時間（焼結時間）は５ｍｉｎ〜２ｈであるのが好ましい。
【００５４】
上記のような焼結条件を充足すれば、用いる焼結方法に特に制限はないが、通電焼結法によるのが好ましい。たとえば、この通電焼結法を用いた場合、所定の形状の治具に原料粉末を充填した後、焼結温度８００〜１０５０℃の場合、圧力２０〜５０Ｐａ、焼結時間３ｍｉｎ〜５ｈの条件を採用することができる。したがって、従来より多く採用されているホットプレス（ＨＰ）法を用いて低温域で焼結すると、マトリックス相および金属酸化物相が形成する粒子の粒成長はある程度抑制できるものの、高密度のターゲットを得られにくい傾向にあるが、通電焼結法を用いれば、種々の焼結温度条件を制御しやすいため、低温域で焼結しても上記粒子の粒成長を抑制するとともに高密度化されたターゲットを容易に得られやすい。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、各評価は以下の手順に従って行った。
【００５６】
《相対密度》
アルキメデス法に基づき測定した。具体的には、スパッタリングターゲット焼結体の空中重量を、体積（＝スパッタリングターゲット焼結体の水中重量/計測温度における水比
重）で除し、上記式（Ｘ）に基づく理論密度ρ（ｇ／ｃｍ3）に対する百分率の値を相対
密度（単位：％）とした。
【００５７】
《透磁率》
ＢＨトレーサ（東英工業（株）製、出力磁場１ｋＯｅ）を用いて測定した。
《マトリックス相および金属酸化物相からなる粒子の平均粒径》
ターゲット切断面を走査型分析電子顕微鏡（日本電子データム（株）製）で観察し、ＳＥＭ像（加速電圧２０ｋＶ）１２００μｍ×１６００μｍ中に存在するマトリックス相および金属酸化物相からなる粒子を、画像上に対角線引いた線分上に存在する全ての粒子について、最大粒径および最小粒径を測定し、これを平均した値をマトリックス相および金属酸化物相それぞれの平均粒径とした。
【００５８】
《Ｘ線回折ピーク強度比》
Ｘ線回折分析装置（型式：ＭＸＰ３、（株）マックサイエンス製）を用い、以下の測定条件に従って、得られたスパッタリングターゲットにおけるＣｏ−ｆｃｃ[００２]面のＸ線回折ピーク強度およびＣｏ−ｈｃｐ[１０３]面のＸ線回折ピーク強度を測定し、上記式（Ｉ）に基づきＸ線回折ピーク強度比を算出した。
Ｘ線源：Ｃｕ
パワー：４０ｋＶ、３０ｍＡ
測定法：２θ／θ、連続スキャン
スキャンスピード：４．０deg／min
【００５９】
《パーティクル数》
得られたスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング処理を施した。基板としてガラスを用い、これをスパッタリング装置（型式：ＭＳＬ−４６４、トッキ（株）製）に設置し、以下の条件下で上記スパッタリングターゲットをスパッタリングし、φ２．５インチのスパッタリングターゲット中に発生したパーティクルの数を測定した。
プロセスガス：Ａｒ
プロセス圧力：１０ｍＴｏｒｒ
投入電力：３．１Ｗ／ｃｍ2
スパッタ時間：１５ｓｅｃ
【００６０】
［実施例１］
ＣｏＣｒの合金２ｋｇを超小型ガスアトマイズ装置（日新技研社製）を用いて、出湯温度１６５０℃（放射温度計で測定）下、５０ｋｇ／ｃｍ2のＡｒガスを噴射してガスアト
マイズすることにより粉末を得た。得られた粉末は平均粒径１５０μｍ以下の球状粉末であった。
【００６１】
次いで、得られた粉末と、ＴｉＯ2粉末（平均粒径約０．５μｍ）とを用い、ボールミ
ルにてメカニカルアロイングを施し、粉末（Ａ）を得た。
得られた粉末（Ａ）に、さらにＰｔ粉末（平均粒径約０．５μｍ）およびＣｏ粉末と同様の粉末をそれぞれ投入して、Ｃｏ66Ｃｒ10Ｐｔ15(ＴｉＯ2)9の組成比となるように混合し、粉末（Ｂ）を得た。混合にはボールミルを用いた。
得られた粉末（Ｂ）は、さらに振動ふるいを用いて整粒した。
次いで、粉末（Ｂ）を成形型に入れ、通電焼結装置を用い、以下の条件下で焼結した。
【００６２】
［焼結条件］
結雰囲気：Ａｒ雰囲気
昇温速度：８００℃／ｈｒ、昇温時間：１ｈ
焼結温度：８００℃
最高焼結温度保持時間：１０ｍｉｎ
圧力：５０ＭＰａ
降温速度：４００℃／ｈｒ（最高焼結温度から２００℃まで）、降温時間：１．５ｈ
得られた焼結体を切削加工することにより、φ４インチのスパッタリングターゲットを得た。この焼結体を用いた各測定結果を表１に示す。
【００６３】
［実施例２〜４、参考例１〜２］
実施例１と同様の粉末を用い、表１に示す組成比となるように混合して粉末（Ｂ）を得、表１に示す焼結条件に従った以外は実施例１と同様にして、φ４インチのスパッタリングターゲットを得た。これらの焼結体を用いた各測定結果を表１に示す。
【００６４】
［比較例１］
実施例１と同様の粉末を用い、表１に示す組成比となるように混合して粉末（Ｂ）を得た後、ホットプレス装置を用い、以下の条件下で焼結した以外は実施例１と同様にして、φ４インチのスパッタリングターゲットを得た。この焼結体を用いた各測定結果を表１に示す。
焼結雰囲気：Ａｒ雰囲気
昇温速度：４５０℃／ｈｒ、昇温時間：２ｈ
焼結温度：９００℃
最高焼結温度保持時間：１ｈ
圧力：３０ＭＰａ
降温速度：１５０℃／ｈｒ（最高焼結温度から３００℃まで）、降温時間：４ｈ
【００６５】
［比較例２〜４］
比較例１と同様の粉末を用い、表１に示す組成比となるように混合して粉末（Ｂ）を得、表１に示す焼結条件に従った以外は比較例１と同様にして、φ４インチのスパッタリングターゲットを得た。これらの焼結体を用いた各測定結果を表１に示す。
【００６６】
［実施例５〜７、参考例３〜４］
ＴｉＯ2粉末の代わりにＳｉＯ2粉末（平均粒径約０．５μｍ）を用い、表１に示す組成比となるように混合して粉末（Ｂ）を得、表１に示す焼結条件に従った以外は実施例１と同様にして、φ４インチのスパッタリングターゲットを得た。これらの焼結体を用いた各
測定結果を表１に示す。
【００６７】
［実施例８〜９］
ＴｉＯ2粉末の代わりにＴａ2Ｏ5粉末（平均粒径約０．５μｍ）を用い、表１に示す組
成比となるように混合して粉末（Ｂ）を得、表１に示す焼結条件に従った以外は実施例１と同様にして、φ４インチのスパッタリングターゲットを得た。これらの焼結体を用いた各測定結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施例３で得られたスパッタリングターゲットの切断面のＳＥＭ像である。
【図２】実施例７で得られたスパッタリングターゲットの切断面のＳＥＭ像である。
【図３】比較例３で得られたスパッタリングターゲットの切断面のＳＥＭ像である。
【図４】比較例４で得られたスパッタリングターゲットの切断面のＳＥＭ像である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相と、金属酸化物相とからなるスパッタリングターゲットであって、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上であることを特徴とする磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【請求項２】
前記スパッタリングターゲットの表面を走査型分析電子顕微鏡で観察した際における、前記マトリックス相が形成する粒子の平均粒径、および前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径がともに０．０５μｍ以上７．０μｍ未満であり、
かつ前記マトリックス相が形成する粒子の平均粒径が、前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【請求項３】
Ｘ線回折分析において、式（Ｉ）で表されるＸ線回折ピーク強度比が０．７〜１．０であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【数１】
【請求項４】
前記金属酸化物相が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａより選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【請求項５】
前記マトリックス相がさらにＣｒを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【請求項６】
焼結温度８００〜１０５０℃で焼結することにより得られることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【請求項７】
通電焼結法により焼結して得られることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【請求項８】
ＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相と、金属酸化物相とからなり、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上である磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法であって、
ＣｏおよびＰｔを含む金属と金属酸化物とを粉末にし、該粉末を焼結温度８００〜１０５０℃で焼結した後、３００〜１０００℃／ｈｒの速度で降温する工程を含むことを特徴とする磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項９】
前記スパッタリングターゲットの表面を走査型分析電子顕微鏡で観察した際における、前記マトリックス相が形成する粒子の平均粒径、および前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径がともに０．０５μｍ以上７．０μｍ未満であり、
かつ前記マトリックス相が形成する粒子の平均粒径が、前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径よりも大きい磁気記録膜用スパッタリングターゲットを得ることを特徴とする請求項８に記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１０】
Ｘ線回折分析において、式（Ｉ）で表されるＸ線回折ピーク強度比が０．７〜１．０で
ある磁気記録膜用スパッタリングターゲットを得ることを特徴とする請求項８または９に記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法。
【数２】
【請求項１１】
前記金属酸化物相が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａより選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含む磁気記録膜用スパッタリングターゲットを得ることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１２】
前記マトリックス相がさらにＣｒを含む磁気記録膜用スパッタリングターゲットを得ることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１３】
通電焼結法により焼結することを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１】
ＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相と、金属酸化物相とからなるスパッタリングターゲットであって、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上であることを特徴とする磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【請求項２】
前記スパッタリングターゲットの表面を走査型分析電子顕微鏡で観察した際における、前記マトリックス相が形成する粒子の平均粒径、および前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径がともに０．０５μｍ以上７．０μｍ未満であり、
かつ前記マトリックス相が形成する粒子の平均粒径が、前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【請求項３】
Ｘ線回折分析において、式（Ｉ）で表されるＸ線回折ピーク強度比が０．７〜１．０であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【数１】
【請求項４】
前記金属酸化物相が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａより選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【請求項５】
前記マトリックス相がさらにＣｒを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【請求項６】
焼結温度８００〜１０５０℃で焼結することにより得られることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【請求項７】
通電焼結法により焼結して得られることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲット。
【請求項８】
ＣｏおよびＰｔを含むマトリックス相と、金属酸化物相とからなり、透磁率が６〜１５、相対密度が９０％以上である磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法であって、
ＣｏおよびＰｔを含む金属と金属酸化物とを粉末にし、該粉末を焼結温度８００〜１０５０℃で焼結した後、３００〜１０００℃／ｈｒの速度で降温する工程を含むことを特徴とする磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項９】
前記スパッタリングターゲットの表面を走査型分析電子顕微鏡で観察した際における、前記マトリックス相が形成する粒子の平均粒径、および前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径がともに０．０５μｍ以上７．０μｍ未満であり、
かつ前記マトリックス相が形成する粒子の平均粒径が、前記金属酸化物相が形成する粒子の平均粒径よりも大きい磁気記録膜用スパッタリングターゲットを得ることを特徴とする請求項８に記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１０】
Ｘ線回折分析において、式（Ｉ）で表されるＸ線回折ピーク強度比が０．７〜１．０で
ある磁気記録膜用スパッタリングターゲットを得ることを特徴とする請求項８または９に記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法。
【数２】
【請求項１１】
前記金属酸化物相が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａより選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含む磁気記録膜用スパッタリングターゲットを得ることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１２】
前記マトリックス相がさらにＣｒを含む磁気記録膜用スパッタリングターゲットを得ることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１３】
通電焼結法により焼結することを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の磁気記録膜用スパッタリングターゲットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１０２７０７（Ｐ２００９−１０２７０７Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７６５７０（Ｐ２００７−２７６５７０）
【出願日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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