Ｃｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材
【課題】バラツキの少ない軟磁性膜を形成でき、スパッタリングの際の異常放電やパーティクルを低減したCo-Fe系合金ターゲット材を提供する。
【解決手段】原子比における組成式が((Co100-X-Fex)100-Y-NiY)100-Z-ＭZ、20≦X≦80、0≦Y≦25、5≦Z≦20で表され、組成式のM元素が（Zr、Hf、Ta、Nb、Y、B）から選ばれる１種もしくは２種以上の元素であるCo-Fe系合金スパッタリングターゲット材で、ターゲット材のＸ線回折(110)ピークと(211)ピークとの強度比Ｉ(110)/(211)の値について、半径方向面２、円周方向面３、スパッタ面４で測定したピーク強度比をそれぞれI(R)、I(C)、I(S)とした時に、I(R)/I(S)およびI(C)/I(S)の値が0.7〜1.3であり、かつ酸素含有量が100ppm以下であるCo-Fe系合金スパッタリングターゲット材。
【解決手段】原子比における組成式が((Co100-X-Fex)100-Y-NiY)100-Z-ＭZ、20≦X≦80、0≦Y≦25、5≦Z≦20で表され、組成式のM元素が（Zr、Hf、Ta、Nb、Y、B）から選ばれる１種もしくは２種以上の元素であるCo-Fe系合金スパッタリングターゲット材で、ターゲット材のＸ線回折(110)ピークと(211)ピークとの強度比Ｉ(110)/(211)の値について、半径方向面２、円周方向面３、スパッタ面４で測定したピーク強度比をそれぞれI(R)、I(C)、I(S)とした時に、I(R)/I(S)およびI(C)/I(S)の値が0.7〜1.3であり、かつ酸素含有量が100ppm以下であるCo-Fe系合金スパッタリングターゲット材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟磁性膜を形成するためのＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化社会により磁気記録の高密度化が強く望まれている。この高密度化を実現する技術として、従来の面内磁気記録方式に代わり垂直磁気記録方式が実用化されている。
【０００３】
垂直磁気記録方式とは、磁気記録層の磁化容易軸を媒体面に対して垂直に向けて記録するものであり、記録再生特性の低下が少ない高記録密度化に適した方式である。垂直磁気記録媒体は、基板／軟磁性裏打ち層／下地層／中間層／ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２磁気記録層／保護層からなる多層構造が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
垂直記録媒体の軟磁性裏打ち層には優れた軟磁気特性が要求されることから、アモルファス軟磁性合金が採用されている。代表的な軟磁性裏打ち層用アモルファス合金として、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ合金膜（例えば、特許文献２参照）やＣｏ−Ｚｒ−Ｎｂ合金膜（例えば、非特許文献１参照）などが既に実用化されている。しかしながら、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ合金膜やＣｏ−Ｚｒ−Ｎｂ合金膜において、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂの量が少ない場合には耐食性が低くなり、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂの量が多い場合には飽和磁束密度が低くなる問題が指摘されている。そこで上記合金膜の代替候補として、飽和磁束密度と耐食性がともに高く、軟磁気特性に優れたＣｏ−Ｆｅ系合金膜が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４０２１４３５号公報
【特許文献２】特開２００４−２０６８０５号公報
【特許文献３】特開２００７−１０９３７８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｄ．Ｈ．Ｈｏｎｇ，Ｓ．Ｈ．Ｐａｒｋ ａｎｄ Ｔ．Ｄ．Ｌｅｅ，“Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＣｏＺｒＮｂ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ Ｇｒａｉｎ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＣｏＣｒＰｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｍｅｄｉａ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．１０，Ｐ．３１４８−３１５０，Ｏｃｔ．，２００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
軟磁性裏打ち層の成膜にはマグネトロンスパッタリング法が用いられる。マグネトロンスパッタリング法とは、ターゲット材と呼ばれる母材の背面に永久磁石を配置し、ターゲット材の表面に磁束を漏洩させて、漏洩磁束領域にプラズマを収束し、高速成膜を可能とする方法である。マグネトロンスパッタリング法において、磁性体ターゲット材の結晶配向や金属組織のバラツキは漏洩磁束のバラツキとなり、さらにはスパッタ膜のバラツキとなるため、結晶配向や金属組織のバラツキが小さいターゲット材の開発はより重要な課題である。また、ターゲット材中に含まれる酸素は、スパッタリングの際に異常放電やパーティクル発生の原因になりやすいため、ターゲット材の酸素含有量を極力低減することが望まれている。
【０００８】
一般的にＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材は、溶解鋳造法や粉末焼結法で製造されている。本発明者らが、溶解鋳造法によりＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を作製したところ、ターゲット材の酸素含有量の低減には効果があったものの、凝固方向に依存する結晶配向が発現し、さらには、凝固時の成長方向に起因する方向性を持ったマクロ組織が形成された不均一な組織になることを確認した。一方、粉末焼結法によりＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を作製したところ、結晶配向や金属組織のバラツキは少なかったものの、原料粉末の表面吸着酸素の影響で、ターゲット材の酸素含有量が高くなることを確認した。
本発明の目的は、バラツキの少ない軟磁性膜を形成でき、スパッタリングの際に発生する異常放電やパーティクルを低減したＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記の課題を解決する方法を種々検討した結果、結晶配向のバラツキを少なくし、かつ酸素含有量を低減したＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を用いてスパッタリングすることにより、バラツキの少ない軟磁性膜を得られると同時に異常放電やパーティクルの発生を低減できることを見出し、本発明に到達した。
【００１０】
すなわち、本発明は、原子比における組成式が（（Ｃｏ１００−Ｘ−ＦｅＸ）１００−Ｙ−ＮｉＹ）１００−Ｚ−ＭＺ、２０≦Ｘ≦８０、０≦Ｙ≦２５、５≦Ｚ≦２０で表され、前記組成式のＭ元素が（Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ）から選ばれる１種もしくは２種以上の元素であるＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材であって、ターゲット材におけるＢＣＣ（１１０）Ｘ線回折ピークとＢＣＣ（２１１）Ｘ線回折ピークとの強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）の値について、半径方向面、円周方向面、スパッタ面で測定した前記Ｘ線回折ピーク強度比をそれぞれＩ（Ｒ）、Ｉ（Ｃ）、Ｉ（Ｓ）とした時に、Ｉ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値が０．７〜１．３であり、かつ酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であるＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材である。
また、本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材のマトリックスは再結晶組織を有することが好ましい。
また、本発明においては、（Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ）から選ばれる１種または２種以上を１５原子％以下含有することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、安定したマグネトロンスパッタリングが行える垂直磁気記録媒体の軟磁性膜を形成するためのＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材を提供でき、垂直磁気記録媒体を製造する上で極めて有効な技術となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ターゲット材の模式図である。
【図２】試料Ｎｏ．５の走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上述したように、本発明の最も重要な特徴は、原子比における組成式が（（Ｃｏ１００−Ｘ−ＦｅＸ）１００−Ｙ−ＮｉＹ）１００−Ｚ−ＭＺ、２０≦Ｘ≦８０、０≦Ｙ≦２５、５≦Ｚ≦２０で表され、前記組成式のＭ元素が（Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ）から選ばれる１種もしくは２種以上の元素であるＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材の結晶配向と酸素含有量を制御する点にある。
【００１４】
まず、本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材の合金組成について説明する。
本発明のスパッタリングターゲット材の合金組成は、原子比における組成式が（（Ｃｏ１００−Ｘ−ＦｅＸ）１００−Ｙ−ＮｉＹ）１００−Ｚ−ＭＺ、２０≦Ｘ≦８０、０≦Ｙ≦２５、５≦Ｚ≦２０で表され、前記組成式のＭ元素が（Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ）から選ばれる１種もしくは２種以上の元素であるＣｏ−Ｆｅ系合金である。
ＣｏとＦｅとの組成比Ｘを２０≦Ｘ≦８０としたのは、Ｃｏ−Ｆｅ二元系合金膜において、Ｃｏ含有量を原子比で２０〜８０％にすることで高い飽和磁化を持ち軟磁気特性に優れた薄膜を生成できるためである。
Ｃｏ―Ｆｅ合金とＮｉとの組成比Ｙを０≦Ｙ≦２５としたのは、Ｎｉをこの範囲で含有させることで、飽和磁化を大きく低減させることなく磁歪が低減でき、薄膜の軟磁気特性を向上させる効果があるためである。なお、高い飽和磁化膜が要求される場合にはＮｉは含有させない方が好ましい。また、Ｎｉの組成比が原子比で２５％を超えると飽和磁化の低下が大きくなる。
Ｍ元素（Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ）から選ばれる１種もしくは２種以上の元素の添加量Ｚを５≦Ｚ≦２０としたのは、Ｍ元素から選ばれる１種もしくは２種以上の元素をこの範囲で添加することで、薄膜のアモルファス化を促進させる効果があるためである。さらに磁歪が低減し、軟磁気特性を向上させる効果や耐食性を向上させる効果があるためである。
【００１５】
次に、本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材の結晶配向を制御する理由を説明する。
本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材においては、ＢＣＣ（１１０）Ｘ線回折ピークとＢＣＣ（２１１）Ｘ線回折ピークとの強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）の値について、半径方向面、円周方向面、スパッタ面で測定した前記Ｘ線回折ピーク強度比をそれぞれＩ（Ｒ）、Ｉ（Ｃ）、Ｉ（Ｓ）とした時に、Ｉ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値を０．７〜１．３に制御する。
なお、ターゲット材における半径方向面、円周方向面、スパッタ面とは、ターゲット材の模式図として示す図１に示す通り、ターゲット材１のスパッタ方向に垂直となる面をスパッタ面４、ターゲット材の側面に略平行な面を半径方向面２、半径方向面に直角に形成される面を円周方向面３とする。
【００１６】
ターゲット材をスパッタリングの際には、スパッタ粒子の放出角度はターゲット材の結晶配向に大きく依存することが知られている。そのため、ターゲット材の結晶配向をスパッタ面に対する半径方向面および円周方向面の結晶配向を均一にすることが重要である。
具体的には、本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材の主構造となるＢＣＣ（体心立方格子）構造における主配向面である（１１０）面と（２１１）面とのＸ線回折ピーク強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）をスパッタ面とスパッタ面に直行する半径方向面・円周方向面との対比でより均一化することが重要となる。ＢＣＣ（１１０）Ｘ線回折ピークとＢＣＣ（２１１）Ｘ線回折ピークとの強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）の値について、半径方向面、円周方向面、スパッタ面で測定した前記Ｘ線回折ピーク強度比をそれぞれＩ（Ｒ）、Ｉ（Ｃ）、Ｉ（Ｓ）とした場合に、Ｉ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値がともに０．７〜１．３となるようにターゲット材の結晶配向を均一にすることで、スパッタリングされる粒子の放出角度が均一となり、基板上にはバラツキの少ないＣｏ−Ｆｅ系合金膜を形成することができる。さらに、ターゲット材のスパッタ進行方向に結晶方位が揃っているため、Ｃｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材の使用開始から終了に至るまで、継続してバラツキの少ない薄膜を形成することができる。
【００１７】
また、本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材の酸素含有量は１００ｐｐｍ以下に制御する。ターゲット材の酸素含有量が多いほど、スパッタで成膜された軟磁性膜の磁気特性が劣化すると同時に、ターゲット材に存在する酸化物が増加する。この酸化物の増加は、スパッタリングの際に異常放電やパーティクルの発生を増加させる。そこで、特にターゲット材中の酸素含有量は１００ｐｐｍ以下とする。好ましくは５０ｐｐｍ以下である。
【００１８】
本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材のマトリックスは再結晶組織を有することが好ましい。マトリックスを再結晶組織に制御することにより、ターゲット材に導入された加工歪を低減することができる。その結果、スパッタリングの進行が均一になり、バラツキの少ない軟磁性膜が得られる。
なお、本発明の組成におけるマトリックスとは、主にＣｏとＦｅとからなるＢＣＣ構造の相である。
【００１９】
また、本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材の化学組成は、（Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ）から選ばれる１種または２種以上の元素が１５原子％以下含有することが好ましい。
（Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ）から選らばれる１種または２種以上の元素を１５原子％以下添加することで、薄膜の耐食性の向上がさらに期待できるためである。
【００２０】
上述の本発明のターゲット材の製造方法としては、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ系合金の鋳造インゴットをホットプレスによって据え込み加工を行なう製造方法が適用できる。それは、特に、ホットプレスは、高温かつ恒温で鋳造インゴットを加熱しながら、高い圧力を付加して圧縮する据え込み加工が可能であるので、鋳造インゴットに加工歪を付与しながら動的再結晶を行うことができる。その結果、方向性をもった鋳造組織の改善と歪エネルギーの解放が同時に実現でき、結晶配向の制御が可能となるためである。また、鋳造インゴットの酸素含有量を１００ｐｐｍ以下に制御することにより、ホットプレスによる据え込み加工後のターゲット素材の酸素含有量を１００ｐｐｍ以下にできる。なお、鋳造インゴットの酸素含有量を１００ｐｐｍ以下に制御するためには、例えば、純度９９．９％以上の原料を用い真空中の高周波加熱炉で加熱・溶解後、鋳造をすればよい。
【００２１】
また、ホットプレスによる据え込み加工時の加熱温度は、９００〜１２５０℃の範囲に設定することが好ましい。９００℃未満であると鋳造インゴットの変形抵抗が大きく据え込み加工が困難になるためである。さらには９００℃未満で無理に据え込むと、加工歪が導入されて結晶配向が発現すると同時に再結晶が進行しない可能性があるためである。また、１２５０℃を超えると本発明のＦｅ−Ｃｏ系合金では液相が発現する可能性があるためである。また、ホットプレスの加圧モールドとなるダイスやパンチに黒鉛等の炭素系素材を用いる場合は、ＦｅとＣの反応を抑制するため１１５０℃以下で行うか、ダイスやパンチと鋳造インゴットが直接接しないようにＭｏ、Ｎｂ、Ｔａ等の高融点金属箔を拡散防止箔として内張りすることが望ましい。
【００２２】
また、ホットプレスでは、３０％〜７０％の据え込み率で据え込み加工を行うことが好ましい。据え込み率が３０％未満の場合は、ターゲット素材の鋳造組織の改善が十分に進まない。また、据え込み率が７０％を超える場合は、ターゲット素材と加圧モールドを構成するパンチとの間に発生する摩擦によりホットプレス時に据え込み加工可能な圧縮荷重が大きく成り過ぎるため、塑性加工が困難となる。なお、据え込み率とは、（（鋳造インゴットの高さ−ターゲット素材の高さ）／鋳造インゴットの高さ×１００）より算出した値である。
【実施例１】
【００２３】
純度９９.９％以上の原料を用いて（Ｃｏ６０−Ｆｅ４０）９０−（Ｚｒ５０−Ｔａ５０）８−（Ａｌ５０−Ｃｒ５０）２（原子％）組成となるよう秤量した後、１×１０−２Ｐａ以下に減圧した真空中の高周波加熱炉で加熱・溶解し、鉄製の鋳型に鋳造して直径１２０ｍｍ×高さ２００ｍｍの円柱形状の鋳造インゴットを得た。この鋳造インゴットを黒鉛製のパンチとダイス（内径φ１９０ｍｍ）からなる加圧モールド内に挿入し、荷重８４３４００Ｎ、加熱温度１１００℃、保持時間３時間の条件でホットプレスによる据え込み加工を行い直径１９０ｍｍ×高さ８０ｍｍのターゲット素材を得た。なお、ホットプレスによる据え込み加工時は、鋳造インゴットと黒鉛製パンチの間にはステンレス箔を挿入し、鋳造インゴットにはボロンナイトライドを塗布した。そして、得られたターゲット素材をスライスおよび機械加工を施して直径１８０×厚さ８ｍｍのＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を作製した（試料Ｎｏ．１）。
また比較例として、試料Ｎｏ．１と同様に同一組成の鋳造インゴットを作製した後、ホットプレスによる据え込み加工を行なわずに、そのまま機械加工を施して直径１８０ｍｍ×厚さ８ｍｍのＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を得た（試料Ｎｏ．２）。
また比較例として、粉末焼結法によって以下の通り、Ｃｏ−Ｆｅ系合金粉末ターゲット材を作製した。まず、Ａｒガスを用いたガスアトマイズ法によって試料Ｎｏ．１と同一組成の合金粉末を作製し、得られたアトマイズ粉末を２５０μｍのふるいで分級した。作製したアトマイズ粉末を軟鋼カプセルに充填して脱気封止した。次いで、圧力１２２ＭＰａ、温度９５０℃、保持時間１時間の条件で熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）法により焼結体を作製し、機械加工により直径１８０ｍｍ×厚さ８ｍｍのＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を得た（試料Ｎｏ．３）。
【００２４】
各々の作製したＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材の中心部より１０ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍの試験片を採取しバフ研磨を施し後、ターゲット材の半径方向面、円周方向面およびスパッタ面について、Ｘ線回折測定を行った。なお、Ｘ線回折測定には（株）リガク製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ２５００Ｖを使用し、線源にＣｏを用いて測定を行った。得られたＸ線回折パターンからＢＣＣ（１１０）Ｘ線回折ピークとＢＣＣ（２１１）Ｘ線回折ピークの強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）を求め、半径方向面、円周方向面、スパッタ面のＸ線回折ピーク強度比を、それぞれＩ（Ｒ）、Ｉ（Ｃ）、Ｉ（Ｓ）とし、Ｉ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値を算出した。
次に、作製した各ターゲット材から酸素分析用試験片を採取し、ＬＥＣＯ法により酸素含有量を測定した。試料Ｎｏ．１〜３のＩ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値と酸素含有量を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
表１から、結晶配向のバラツキが少なく、かつ酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であるＣｏ-Ｆｅ系合金ターゲット材が実現できることが分かる。
【実施例２】
【００２７】
純度９９.９％以上の原料を用いて（（Ｃｏ７１−Ｆｅ２９）８７−Ｎｉ１３）９１−（Ｚｒ５６−Ｎｂ４４）９（原子％）組成となるよう秤量した後、１×１０−２Ｐａ以下に減圧した真空中の高周波加熱炉で加熱・溶解し、鉄製の鋳型に鋳造して直径１２０ｍｍ×高さ２００ｍｍの円柱形状の鋳造インゴットを得た。この鋳造インゴットを黒鉛製のパンチとダイス（内径φ１９０ｍｍ）からなる加圧モールド内に挿入し、荷重８４３４００Ｎ、加熱温度１１００℃、保持時間３時間の条件でホットプレスによる据え込み加工を行い直径１９０ｍｍ×高さ８０ｍｍのターゲット素材を得た。なお、ホットプレスによる据え込み加工時は、鋳造インゴットと黒鉛製パンチの間にはステンレス箔を挿入し、鋳造インゴットにはボロンナイトライドを塗布した。そして、得られたターゲット素材をスライスおよび機械加工を施して直径１８０×厚さ８ｍｍのＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を作製した（試料Ｎｏ．４）。
【００２８】
作製したＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材の中心部より１０ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍの試験片を採取しバフ研磨を施し後、ターゲット材の半径方向面、円周方向面およびスパッタ面について、Ｘ線回折測定を行った。なお、Ｘ線回折測定には（株）リガク製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ２５００Ｖを使用し、線源にＣｏを用いて測定を行った。得られたＸ線回折パターンからＢＣＣ（１１０）Ｘ線回折ピークとＢＣＣ（２１１）Ｘ線回折ピークの強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）を求め、半径方向面、円周方向面、スパッタ面のＸ線回折ピーク強度比を、それぞれＩ（Ｒ）、Ｉ（Ｃ）、Ｉ（Ｓ）とし、Ｉ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値を算出した。
次に、作製した各ターゲット材から酸素分析用試験片を採取し、ＬＥＣＯ法により酸素含有量を測定した。試料Ｎｏ．４のＩ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値と酸素含有量を表２に示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】
表２から、結晶配向のバラツキが少なく、かつ酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であるＣｏ-Ｆｅ系合金ターゲット材が実現できることが分かる。
【実施例３】
【００３１】
純度９９.９％以上の原料を用いて（Ｃｏ３５−Ｆｅ６５）７４−Ｂ１３−Ｃｒ１３（原子％）組成となるよう秤量した後、１×１０−２Ｐａ以下に減圧した真空中の高周波加熱炉で加熱・溶解し、鉄製の鋳型に鋳造して直径１２０ｍｍ×高さ２００ｍｍの円柱形状の鋳造インゴットを得た。この鋳造インゴットを黒鉛製のパンチとダイス（内径φ１９０ｍｍ）からなる加圧モールド内に挿入し、荷重８４３４００Ｎ、加熱温度１１００℃、保持時間３時間の条件でホットプレスによる据え込み加工を行い直径１９０ｍｍ×高さ８０ｍｍのターゲット素材を得た。なお、ホットプレスによる据え込み加工時は、鋳造インゴットと黒鉛製パンチの間にはステンレス箔を挿入し、鋳造インゴットにはボロンナイトライドを塗布した。そして、得られたターゲット素材をスライスおよび機械加工を施して直径１８０×厚さ８ｍｍのＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を作製した（試料Ｎｏ．５）。
【００３２】
作製したＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材の中心部より１０ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍの試験片を採取しバフ研磨を施し後、ターゲット材の半径方向面、円周方向面およびスパッタ面について、Ｘ線回折測定を行った。なお、Ｘ線回折測定には（株）リガク製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ２５００Ｖを使用し、線源にＣｏを用いて測定を行った。得られたＸ線回折パターンからＢＣＣ（１１０）Ｘ線回折ピークとＢＣＣ（２１１）Ｘ線回折ピークの強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）を求め、半径方向面、円周方向面、スパッタ面のＸ線回折ピーク強度比を、それぞれＩ（Ｒ）、Ｉ（Ｃ）、Ｉ（Ｓ）とし、Ｉ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値を算出した。
次に、作製した各ターゲット材から酸素分析用試験片を採取し、ＬＥＣＯ法により酸素含有量を測定した。試料Ｎｏ．５のＩ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値と酸素含有量を表３に示す。
【００３３】
【表３】
【００３４】
表３から、結晶配向のバラツキが少なく、かつ酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であるＣｏ-Ｆｅ系合金ターゲット材が実現できることが分かる。また、本発明の組織観察例として、試料Ｎｏ．５のターゲット材の走査型電子顕微鏡写真を図２に示す。図２から淡灰色で示されるＣｏとＦｅとからなるＢＣＣ構造のマトリックスが明確に再結晶組織であることが確認できる。なお、濃灰色で示されるのは、共晶部であり、ＣｏとＦｅとからなるＢＣＣ構造とＢとＣｒを含む化合物相からなる領域である。
【符号の説明】
【００３５】
１．ターゲット材、２．半径方向面、３．円周方向面、４．スパッタ面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟磁性膜を形成するためのＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化社会により磁気記録の高密度化が強く望まれている。この高密度化を実現する技術として、従来の面内磁気記録方式に代わり垂直磁気記録方式が実用化されている。
【０００３】
垂直磁気記録方式とは、磁気記録層の磁化容易軸を媒体面に対して垂直に向けて記録するものであり、記録再生特性の低下が少ない高記録密度化に適した方式である。垂直磁気記録媒体は、基板／軟磁性裏打ち層／下地層／中間層／ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２磁気記録層／保護層からなる多層構造が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
垂直記録媒体の軟磁性裏打ち層には優れた軟磁気特性が要求されることから、アモルファス軟磁性合金が採用されている。代表的な軟磁性裏打ち層用アモルファス合金として、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ合金膜（例えば、特許文献２参照）やＣｏ−Ｚｒ−Ｎｂ合金膜（例えば、非特許文献１参照）などが既に実用化されている。しかしながら、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ合金膜やＣｏ−Ｚｒ−Ｎｂ合金膜において、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂの量が少ない場合には耐食性が低くなり、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂの量が多い場合には飽和磁束密度が低くなる問題が指摘されている。そこで上記合金膜の代替候補として、飽和磁束密度と耐食性がともに高く、軟磁気特性に優れたＣｏ−Ｆｅ系合金膜が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４０２１４３５号公報
【特許文献２】特開２００４−２０６８０５号公報
【特許文献３】特開２００７−１０９３７８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｄ．Ｈ．Ｈｏｎｇ，Ｓ．Ｈ．Ｐａｒｋ ａｎｄ Ｔ．Ｄ．Ｌｅｅ，“Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＣｏＺｒＮｂ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ Ｇｒａｉｎ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＣｏＣｒＰｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｍｅｄｉａ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．１０，Ｐ．３１４８−３１５０，Ｏｃｔ．，２００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
軟磁性裏打ち層の成膜にはマグネトロンスパッタリング法が用いられる。マグネトロンスパッタリング法とは、ターゲット材と呼ばれる母材の背面に永久磁石を配置し、ターゲット材の表面に磁束を漏洩させて、漏洩磁束領域にプラズマを収束し、高速成膜を可能とする方法である。マグネトロンスパッタリング法において、磁性体ターゲット材の結晶配向や金属組織のバラツキは漏洩磁束のバラツキとなり、さらにはスパッタ膜のバラツキとなるため、結晶配向や金属組織のバラツキが小さいターゲット材の開発はより重要な課題である。また、ターゲット材中に含まれる酸素は、スパッタリングの際に異常放電やパーティクル発生の原因になりやすいため、ターゲット材の酸素含有量を極力低減することが望まれている。
【０００８】
一般的にＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材は、溶解鋳造法や粉末焼結法で製造されている。本発明者らが、溶解鋳造法によりＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を作製したところ、ターゲット材の酸素含有量の低減には効果があったものの、凝固方向に依存する結晶配向が発現し、さらには、凝固時の成長方向に起因する方向性を持ったマクロ組織が形成された不均一な組織になることを確認した。一方、粉末焼結法によりＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を作製したところ、結晶配向や金属組織のバラツキは少なかったものの、原料粉末の表面吸着酸素の影響で、ターゲット材の酸素含有量が高くなることを確認した。
本発明の目的は、バラツキの少ない軟磁性膜を形成でき、スパッタリングの際に発生する異常放電やパーティクルを低減したＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記の課題を解決する方法を種々検討した結果、結晶配向のバラツキを少なくし、かつ酸素含有量を低減したＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を用いてスパッタリングすることにより、バラツキの少ない軟磁性膜を得られると同時に異常放電やパーティクルの発生を低減できることを見出し、本発明に到達した。
【００１０】
すなわち、本発明は、原子比における組成式が（（Ｃｏ１００−Ｘ−ＦｅＸ）１００−Ｙ−ＮｉＹ）１００−Ｚ−ＭＺ、２０≦Ｘ≦８０、０≦Ｙ≦２５、５≦Ｚ≦２０で表され、前記組成式のＭ元素が（Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ）から選ばれる１種もしくは２種以上の元素であるＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材であって、ターゲット材におけるＢＣＣ（１１０）Ｘ線回折ピークとＢＣＣ（２１１）Ｘ線回折ピークとの強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）の値について、半径方向面、円周方向面、スパッタ面で測定した前記Ｘ線回折ピーク強度比をそれぞれＩ（Ｒ）、Ｉ（Ｃ）、Ｉ（Ｓ）とした時に、Ｉ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値が０．７〜１．３であり、かつ酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であるＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材である。
また、本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材のマトリックスは再結晶組織を有することが好ましい。
また、本発明においては、（Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ）から選ばれる１種または２種以上を１５原子％以下含有することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、安定したマグネトロンスパッタリングが行える垂直磁気記録媒体の軟磁性膜を形成するためのＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材を提供でき、垂直磁気記録媒体を製造する上で極めて有効な技術となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ターゲット材の模式図である。
【図２】試料Ｎｏ．５の走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上述したように、本発明の最も重要な特徴は、原子比における組成式が（（Ｃｏ１００−Ｘ−ＦｅＸ）１００−Ｙ−ＮｉＹ）１００−Ｚ−ＭＺ、２０≦Ｘ≦８０、０≦Ｙ≦２５、５≦Ｚ≦２０で表され、前記組成式のＭ元素が（Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ）から選ばれる１種もしくは２種以上の元素であるＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材の結晶配向と酸素含有量を制御する点にある。
【００１４】
まず、本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材の合金組成について説明する。
本発明のスパッタリングターゲット材の合金組成は、原子比における組成式が（（Ｃｏ１００−Ｘ−ＦｅＸ）１００−Ｙ−ＮｉＹ）１００−Ｚ−ＭＺ、２０≦Ｘ≦８０、０≦Ｙ≦２５、５≦Ｚ≦２０で表され、前記組成式のＭ元素が（Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ）から選ばれる１種もしくは２種以上の元素であるＣｏ−Ｆｅ系合金である。
ＣｏとＦｅとの組成比Ｘを２０≦Ｘ≦８０としたのは、Ｃｏ−Ｆｅ二元系合金膜において、Ｃｏ含有量を原子比で２０〜８０％にすることで高い飽和磁化を持ち軟磁気特性に優れた薄膜を生成できるためである。
Ｃｏ―Ｆｅ合金とＮｉとの組成比Ｙを０≦Ｙ≦２５としたのは、Ｎｉをこの範囲で含有させることで、飽和磁化を大きく低減させることなく磁歪が低減でき、薄膜の軟磁気特性を向上させる効果があるためである。なお、高い飽和磁化膜が要求される場合にはＮｉは含有させない方が好ましい。また、Ｎｉの組成比が原子比で２５％を超えると飽和磁化の低下が大きくなる。
Ｍ元素（Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ）から選ばれる１種もしくは２種以上の元素の添加量Ｚを５≦Ｚ≦２０としたのは、Ｍ元素から選ばれる１種もしくは２種以上の元素をこの範囲で添加することで、薄膜のアモルファス化を促進させる効果があるためである。さらに磁歪が低減し、軟磁気特性を向上させる効果や耐食性を向上させる効果があるためである。
【００１５】
次に、本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材の結晶配向を制御する理由を説明する。
本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材においては、ＢＣＣ（１１０）Ｘ線回折ピークとＢＣＣ（２１１）Ｘ線回折ピークとの強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）の値について、半径方向面、円周方向面、スパッタ面で測定した前記Ｘ線回折ピーク強度比をそれぞれＩ（Ｒ）、Ｉ（Ｃ）、Ｉ（Ｓ）とした時に、Ｉ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値を０．７〜１．３に制御する。
なお、ターゲット材における半径方向面、円周方向面、スパッタ面とは、ターゲット材の模式図として示す図１に示す通り、ターゲット材１のスパッタ方向に垂直となる面をスパッタ面４、ターゲット材の側面に略平行な面を半径方向面２、半径方向面に直角に形成される面を円周方向面３とする。
【００１６】
ターゲット材をスパッタリングの際には、スパッタ粒子の放出角度はターゲット材の結晶配向に大きく依存することが知られている。そのため、ターゲット材の結晶配向をスパッタ面に対する半径方向面および円周方向面の結晶配向を均一にすることが重要である。
具体的には、本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材の主構造となるＢＣＣ（体心立方格子）構造における主配向面である（１１０）面と（２１１）面とのＸ線回折ピーク強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）をスパッタ面とスパッタ面に直行する半径方向面・円周方向面との対比でより均一化することが重要となる。ＢＣＣ（１１０）Ｘ線回折ピークとＢＣＣ（２１１）Ｘ線回折ピークとの強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）の値について、半径方向面、円周方向面、スパッタ面で測定した前記Ｘ線回折ピーク強度比をそれぞれＩ（Ｒ）、Ｉ（Ｃ）、Ｉ（Ｓ）とした場合に、Ｉ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値がともに０．７〜１．３となるようにターゲット材の結晶配向を均一にすることで、スパッタリングされる粒子の放出角度が均一となり、基板上にはバラツキの少ないＣｏ−Ｆｅ系合金膜を形成することができる。さらに、ターゲット材のスパッタ進行方向に結晶方位が揃っているため、Ｃｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材の使用開始から終了に至るまで、継続してバラツキの少ない薄膜を形成することができる。
【００１７】
また、本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材の酸素含有量は１００ｐｐｍ以下に制御する。ターゲット材の酸素含有量が多いほど、スパッタで成膜された軟磁性膜の磁気特性が劣化すると同時に、ターゲット材に存在する酸化物が増加する。この酸化物の増加は、スパッタリングの際に異常放電やパーティクルの発生を増加させる。そこで、特にターゲット材中の酸素含有量は１００ｐｐｍ以下とする。好ましくは５０ｐｐｍ以下である。
【００１８】
本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材のマトリックスは再結晶組織を有することが好ましい。マトリックスを再結晶組織に制御することにより、ターゲット材に導入された加工歪を低減することができる。その結果、スパッタリングの進行が均一になり、バラツキの少ない軟磁性膜が得られる。
なお、本発明の組成におけるマトリックスとは、主にＣｏとＦｅとからなるＢＣＣ構造の相である。
【００１９】
また、本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材の化学組成は、（Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ）から選ばれる１種または２種以上の元素が１５原子％以下含有することが好ましい。
（Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ）から選らばれる１種または２種以上の元素を１５原子％以下添加することで、薄膜の耐食性の向上がさらに期待できるためである。
【００２０】
上述の本発明のターゲット材の製造方法としては、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ系合金の鋳造インゴットをホットプレスによって据え込み加工を行なう製造方法が適用できる。それは、特に、ホットプレスは、高温かつ恒温で鋳造インゴットを加熱しながら、高い圧力を付加して圧縮する据え込み加工が可能であるので、鋳造インゴットに加工歪を付与しながら動的再結晶を行うことができる。その結果、方向性をもった鋳造組織の改善と歪エネルギーの解放が同時に実現でき、結晶配向の制御が可能となるためである。また、鋳造インゴットの酸素含有量を１００ｐｐｍ以下に制御することにより、ホットプレスによる据え込み加工後のターゲット素材の酸素含有量を１００ｐｐｍ以下にできる。なお、鋳造インゴットの酸素含有量を１００ｐｐｍ以下に制御するためには、例えば、純度９９．９％以上の原料を用い真空中の高周波加熱炉で加熱・溶解後、鋳造をすればよい。
【００２１】
また、ホットプレスによる据え込み加工時の加熱温度は、９００〜１２５０℃の範囲に設定することが好ましい。９００℃未満であると鋳造インゴットの変形抵抗が大きく据え込み加工が困難になるためである。さらには９００℃未満で無理に据え込むと、加工歪が導入されて結晶配向が発現すると同時に再結晶が進行しない可能性があるためである。また、１２５０℃を超えると本発明のＦｅ−Ｃｏ系合金では液相が発現する可能性があるためである。また、ホットプレスの加圧モールドとなるダイスやパンチに黒鉛等の炭素系素材を用いる場合は、ＦｅとＣの反応を抑制するため１１５０℃以下で行うか、ダイスやパンチと鋳造インゴットが直接接しないようにＭｏ、Ｎｂ、Ｔａ等の高融点金属箔を拡散防止箔として内張りすることが望ましい。
【００２２】
また、ホットプレスでは、３０％〜７０％の据え込み率で据え込み加工を行うことが好ましい。据え込み率が３０％未満の場合は、ターゲット素材の鋳造組織の改善が十分に進まない。また、据え込み率が７０％を超える場合は、ターゲット素材と加圧モールドを構成するパンチとの間に発生する摩擦によりホットプレス時に据え込み加工可能な圧縮荷重が大きく成り過ぎるため、塑性加工が困難となる。なお、据え込み率とは、（（鋳造インゴットの高さ−ターゲット素材の高さ）／鋳造インゴットの高さ×１００）より算出した値である。
【実施例１】
【００２３】
純度９９.９％以上の原料を用いて（Ｃｏ６０−Ｆｅ４０）９０−（Ｚｒ５０−Ｔａ５０）８−（Ａｌ５０−Ｃｒ５０）２（原子％）組成となるよう秤量した後、１×１０−２Ｐａ以下に減圧した真空中の高周波加熱炉で加熱・溶解し、鉄製の鋳型に鋳造して直径１２０ｍｍ×高さ２００ｍｍの円柱形状の鋳造インゴットを得た。この鋳造インゴットを黒鉛製のパンチとダイス（内径φ１９０ｍｍ）からなる加圧モールド内に挿入し、荷重８４３４００Ｎ、加熱温度１１００℃、保持時間３時間の条件でホットプレスによる据え込み加工を行い直径１９０ｍｍ×高さ８０ｍｍのターゲット素材を得た。なお、ホットプレスによる据え込み加工時は、鋳造インゴットと黒鉛製パンチの間にはステンレス箔を挿入し、鋳造インゴットにはボロンナイトライドを塗布した。そして、得られたターゲット素材をスライスおよび機械加工を施して直径１８０×厚さ８ｍｍのＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を作製した（試料Ｎｏ．１）。
また比較例として、試料Ｎｏ．１と同様に同一組成の鋳造インゴットを作製した後、ホットプレスによる据え込み加工を行なわずに、そのまま機械加工を施して直径１８０ｍｍ×厚さ８ｍｍのＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を得た（試料Ｎｏ．２）。
また比較例として、粉末焼結法によって以下の通り、Ｃｏ−Ｆｅ系合金粉末ターゲット材を作製した。まず、Ａｒガスを用いたガスアトマイズ法によって試料Ｎｏ．１と同一組成の合金粉末を作製し、得られたアトマイズ粉末を２５０μｍのふるいで分級した。作製したアトマイズ粉末を軟鋼カプセルに充填して脱気封止した。次いで、圧力１２２ＭＰａ、温度９５０℃、保持時間１時間の条件で熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）法により焼結体を作製し、機械加工により直径１８０ｍｍ×厚さ８ｍｍのＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を得た（試料Ｎｏ．３）。
【００２４】
各々の作製したＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材の中心部より１０ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍの試験片を採取しバフ研磨を施し後、ターゲット材の半径方向面、円周方向面およびスパッタ面について、Ｘ線回折測定を行った。なお、Ｘ線回折測定には（株）リガク製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ２５００Ｖを使用し、線源にＣｏを用いて測定を行った。得られたＸ線回折パターンからＢＣＣ（１１０）Ｘ線回折ピークとＢＣＣ（２１１）Ｘ線回折ピークの強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）を求め、半径方向面、円周方向面、スパッタ面のＸ線回折ピーク強度比を、それぞれＩ（Ｒ）、Ｉ（Ｃ）、Ｉ（Ｓ）とし、Ｉ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値を算出した。
次に、作製した各ターゲット材から酸素分析用試験片を採取し、ＬＥＣＯ法により酸素含有量を測定した。試料Ｎｏ．１〜３のＩ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値と酸素含有量を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
表１から、結晶配向のバラツキが少なく、かつ酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であるＣｏ-Ｆｅ系合金ターゲット材が実現できることが分かる。
【実施例２】
【００２７】
純度９９.９％以上の原料を用いて（（Ｃｏ７１−Ｆｅ２９）８７−Ｎｉ１３）９１−（Ｚｒ５６−Ｎｂ４４）９（原子％）組成となるよう秤量した後、１×１０−２Ｐａ以下に減圧した真空中の高周波加熱炉で加熱・溶解し、鉄製の鋳型に鋳造して直径１２０ｍｍ×高さ２００ｍｍの円柱形状の鋳造インゴットを得た。この鋳造インゴットを黒鉛製のパンチとダイス（内径φ１９０ｍｍ）からなる加圧モールド内に挿入し、荷重８４３４００Ｎ、加熱温度１１００℃、保持時間３時間の条件でホットプレスによる据え込み加工を行い直径１９０ｍｍ×高さ８０ｍｍのターゲット素材を得た。なお、ホットプレスによる据え込み加工時は、鋳造インゴットと黒鉛製パンチの間にはステンレス箔を挿入し、鋳造インゴットにはボロンナイトライドを塗布した。そして、得られたターゲット素材をスライスおよび機械加工を施して直径１８０×厚さ８ｍｍのＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を作製した（試料Ｎｏ．４）。
【００２８】
作製したＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材の中心部より１０ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍの試験片を採取しバフ研磨を施し後、ターゲット材の半径方向面、円周方向面およびスパッタ面について、Ｘ線回折測定を行った。なお、Ｘ線回折測定には（株）リガク製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ２５００Ｖを使用し、線源にＣｏを用いて測定を行った。得られたＸ線回折パターンからＢＣＣ（１１０）Ｘ線回折ピークとＢＣＣ（２１１）Ｘ線回折ピークの強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）を求め、半径方向面、円周方向面、スパッタ面のＸ線回折ピーク強度比を、それぞれＩ（Ｒ）、Ｉ（Ｃ）、Ｉ（Ｓ）とし、Ｉ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値を算出した。
次に、作製した各ターゲット材から酸素分析用試験片を採取し、ＬＥＣＯ法により酸素含有量を測定した。試料Ｎｏ．４のＩ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値と酸素含有量を表２に示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】
表２から、結晶配向のバラツキが少なく、かつ酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であるＣｏ-Ｆｅ系合金ターゲット材が実現できることが分かる。
【実施例３】
【００３１】
純度９９.９％以上の原料を用いて（Ｃｏ３５−Ｆｅ６５）７４−Ｂ１３−Ｃｒ１３（原子％）組成となるよう秤量した後、１×１０−２Ｐａ以下に減圧した真空中の高周波加熱炉で加熱・溶解し、鉄製の鋳型に鋳造して直径１２０ｍｍ×高さ２００ｍｍの円柱形状の鋳造インゴットを得た。この鋳造インゴットを黒鉛製のパンチとダイス（内径φ１９０ｍｍ）からなる加圧モールド内に挿入し、荷重８４３４００Ｎ、加熱温度１１００℃、保持時間３時間の条件でホットプレスによる据え込み加工を行い直径１９０ｍｍ×高さ８０ｍｍのターゲット素材を得た。なお、ホットプレスによる据え込み加工時は、鋳造インゴットと黒鉛製パンチの間にはステンレス箔を挿入し、鋳造インゴットにはボロンナイトライドを塗布した。そして、得られたターゲット素材をスライスおよび機械加工を施して直径１８０×厚さ８ｍｍのＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材を作製した（試料Ｎｏ．５）。
【００３２】
作製したＣｏ−Ｆｅ系合金ターゲット材の中心部より１０ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍの試験片を採取しバフ研磨を施し後、ターゲット材の半径方向面、円周方向面およびスパッタ面について、Ｘ線回折測定を行った。なお、Ｘ線回折測定には（株）リガク製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ２５００Ｖを使用し、線源にＣｏを用いて測定を行った。得られたＸ線回折パターンからＢＣＣ（１１０）Ｘ線回折ピークとＢＣＣ（２１１）Ｘ線回折ピークの強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）を求め、半径方向面、円周方向面、スパッタ面のＸ線回折ピーク強度比を、それぞれＩ（Ｒ）、Ｉ（Ｃ）、Ｉ（Ｓ）とし、Ｉ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値を算出した。
次に、作製した各ターゲット材から酸素分析用試験片を採取し、ＬＥＣＯ法により酸素含有量を測定した。試料Ｎｏ．５のＩ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値と酸素含有量を表３に示す。
【００３３】
【表３】
【００３４】
表３から、結晶配向のバラツキが少なく、かつ酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であるＣｏ-Ｆｅ系合金ターゲット材が実現できることが分かる。また、本発明の組織観察例として、試料Ｎｏ．５のターゲット材の走査型電子顕微鏡写真を図２に示す。図２から淡灰色で示されるＣｏとＦｅとからなるＢＣＣ構造のマトリックスが明確に再結晶組織であることが確認できる。なお、濃灰色で示されるのは、共晶部であり、ＣｏとＦｅとからなるＢＣＣ構造とＢとＣｒを含む化合物相からなる領域である。
【符号の説明】
【００３５】
１．ターゲット材、２．半径方向面、３．円周方向面、４．スパッタ面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子比における組成式が（（Ｃｏ１００−Ｘ−ＦｅＸ）１００−Ｙ−ＮｉＹ）１００−Ｚ−ＭＺ、２０≦Ｘ≦８０、０≦Ｙ≦２５、５≦Ｚ≦２０で表され、前記組成式のＭ元素が（Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ）から選ばれる１種もしくは２種以上の元素であるＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材であって、
ターゲット材におけるＢＣＣ（１１０）Ｘ線回折ピークとＢＣＣ（２１１）Ｘ線回折ピークとの強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）の値について、半径方向面、円周方向面、スパッタ面で測定した前記Ｘ線回折ピーク強度比をそれぞれＩ（Ｒ）、Ｉ（Ｃ）、Ｉ（Ｓ）とした時に、Ｉ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値が０．７〜１．３であり、かつ酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とするＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材。
【請求項２】
マトリックスが再結晶組織を有することを特徴とする請求項１に記載のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材。
【請求項３】
（Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ）から選ばれる１種または２種以上を１５原子％以下含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材。
【請求項１】
原子比における組成式が（（Ｃｏ１００−Ｘ−ＦｅＸ）１００−Ｙ−ＮｉＹ）１００−Ｚ−ＭＺ、２０≦Ｘ≦８０、０≦Ｙ≦２５、５≦Ｚ≦２０で表され、前記組成式のＭ元素が（Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｂ）から選ばれる１種もしくは２種以上の元素であるＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材であって、
ターゲット材におけるＢＣＣ（１１０）Ｘ線回折ピークとＢＣＣ（２１１）Ｘ線回折ピークとの強度比ＩＢＣＣ（１１０）／ＢＣＣ（２１１）の値について、半径方向面、円周方向面、スパッタ面で測定した前記Ｘ線回折ピーク強度比をそれぞれＩ（Ｒ）、Ｉ（Ｃ）、Ｉ（Ｓ）とした時に、Ｉ（Ｒ）／Ｉ（Ｓ）およびＩ（Ｃ）／Ｉ（Ｓ）の値が０．７〜１．３であり、かつ酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とするＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材。
【請求項２】
マトリックスが再結晶組織を有することを特徴とする請求項１に記載のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材。
【請求項３】
（Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ）から選ばれる１種または２種以上を１５原子％以下含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１５９４９１（Ｐ２０１０−１５９４９１Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１６４０（Ｐ２００９−２８１６４０）
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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