特許 5912559 ＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5912559

(24)【登録日】2016年4月8日

(45)【発行日】2016年4月27日

(54)【発明の名称】ＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20160414BHJP

   B22F 3/00 20060101ALI20160414BHJP

   B22F 9/08 20060101ALI20160414BHJP

   C22C 5/04 20060101ALI20160414BHJP

   G11B 5/851 20060101ALI20160414BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/34 A

   B22F3/00 E

   B22F9/08 A

   C22C5/04

   G11B5/851

【請求項の数】19

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2012-5696(P2012-5696)

(22)【出願日】2012年1月13日

(65)【公開番号】特開2012-214874(P2012-214874A)

(43)【公開日】2012年11月8日

【審査請求日】2014年11月7日

(31)【優先権主張番号】特願2011-76829(P2011-76829)

(32)【優先日】2011年3月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】509352945

【氏名又は名称】田中貴金属工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076129

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 圭佑

(74)【代理人】

【識別番号】100080458

【弁理士】

【氏名又は名称】高矢 諭

(74)【代理人】

【識別番号】100089015

【弁理士】

【氏名又は名称】牧野 剛博

(74)【代理人】

【識別番号】100144299

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 崇

(72)【発明者】

【氏名】宮下 敬史

(72)【発明者】

【氏名】後藤 康之

(72)【発明者】

【氏名】櫛引 了輔

(72)【発明者】

【氏名】青野 雅広

(72)【発明者】

【氏名】西浦 正紘

【審査官】 塩谷 領大

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１０２３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７８２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７８２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０８６３３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１６９４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１６１０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１５７９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３９５０８３８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 J. F. Hu，Exchange coupling assisted FePtC perpendicular recording media，Applied Physics Letters，２００８年 ８月，Vol. 93, Issue 7，072504

【文献】 Changjun Jiang，Magnetic Properties of Isolated FePt-C Nanocomposited Films，IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS，２０１０年 ６月，Vol. 46, No. 6,，pp. 1914-1917

【文献】 J. S. Chen，Low temperature deposited L10 FePt-C (001) films with high coercivity and small grain size，Applied Physics Letters，２００７年 ９月，Vol. 91, Issue 13，132506

【文献】 W.B. Mi，Characterization of Cu additive FePt-C granular films，Applied Surface Science，２００６年 １月，Vol. 252, Issue 24，pp. 8688-8694

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｂ２２Ｆ ３／００

Ｂ２２Ｆ ９／０８

Ｃ２２Ｃ ５／０４

Ｇ１１Ｂ ５／８５１

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｄｉｒｅｃｔ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｐｔを４０〜６０ａｔ％含有して残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅＰｔ系合金粉末に不可避的不純物を含むＣ粉末を添加し、酸素の存在する雰囲気下で混合して混合粉末を作製した後、作製した該混合粉末を加圧下で加熱して成形することを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項2】

Ｐｔを４０ａｔ％以上６０ａｔ％未満、Ｆｅ、Ｐｔ以外の１種以上の金属元素を０ａｔ％よりも多く２０ａｔ％以下含有し、かつ、Ｐｔと前記１種以上の金属元素の合計が６０ａｔ％以下であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅＰｔ系合金粉末に不可避的不純物を含むＣ粉末を添加し、酸素の存在する雰囲気下で混合して混合粉末を作製した後、作製した該混合粉末を加圧下で加熱して成形することを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項3】

請求項２において、
Ｆｅ、Ｐｔ以外の前記１種以上の金属元素は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂのうちの１種以上であることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項4】

請求項２において、
Ｆｅ、Ｐｔ以外の前記１種以上の金属元素は、Ｃｕを含むことを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項5】

請求項２において、
Ｆｅ、Ｐｔ以外の前記１種以上の金属元素は、Ｃｕのみであることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記Ｃ粉末を、前記混合粉末全体に対するＣの含有量が２１〜７０ａｔ％となるように添加することを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記雰囲気には該雰囲気外から酸素が供給されていることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項8】

請求項７において、
前記酸素の供給は大気を供給することによりなされることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれかにおいて、
前記雰囲気は大気であることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項10】

請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記雰囲気は不活性ガスと酸素とからなることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項11】

請求項１〜１０のいずれかにおいて、
前記雰囲気の酸素濃度が１０〜３０ｖｏｌ％であることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項12】

請求項１〜１１のいずれかにおいて、
前記雰囲気は前記混合の途中段階で大気に開放されることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項13】

請求項１〜１２のいずれかにおいて、
得られるＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲット中のＣ相は、インターセプト法によって求めた相の平均の大きさが０．６μｍ以下であることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項14】

請求項１〜１３のいずれかにおいて、
前記混合粉末を加圧下で加熱して成形する際の雰囲気を真空または不活性ガス雰囲気とすることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項15】

請求項１〜１４のいずれかにおいて、
得られるＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲット中の酸素の含有量を１００質量ｐｐｍ以下とすることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項16】

請求項１〜１５のいずれかにおいて、
得られるＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲット中の窒素の含有量を３０質量ｐｐｍ以下とすることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項17】

請求項１〜１６のいずれかにおいて、
前記ＦｅＰｔ系合金粉末をアトマイズ法で作製することを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項18】

請求項１７において、
前記アトマイズ法は、アルゴンガスまたは窒素ガスを用いて行うことを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項19】

請求項１〜１８のいずれかにおいて、
得られるＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットは、磁気記録媒体用であることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系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】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲット及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＦｅＰｔ合金は高温（例えば６００℃以上）で熱処理をすることにより、高い結晶磁気異方性を持ったｆｃｔ（Ordered Face Centered Tetragonal、面心直方）構造を備えることができるため、磁気記録媒体として注目されている。そのＦｅＰｔ合金の薄膜においてＦｅＰｔ粒子を小さく均一にすべく、炭素（Ｃ）を該ＦｅＰｔ薄膜中に所定量含めることが提案されている（例えば、特許文献１）。

【0003】

しかしながら、特許文献１に記載されているＦｅＰｔＣ薄膜の形成方法は、２インチ直径のＦｅターゲットおよびＣターゲットならびに縦横５ｍｍのＰｔターゲットを使用して、ＭｇＯ（１００）基板上にＦｅ、Ｐｔ、Ｃを同時に蒸着する方法である。この方法では、得られる膜の組成を厳密に制御することは困難である。また、３つのターゲットが必要であるとともにそれぞれのターゲットについてカソード、電源などが必要となるため、スパッタリングの準備作業に手間がかかるとともに、装置のコストが高くなる。

【0004】

一方、特許文献２には、ＰｔＦｅ系合金からなるスパッタリングターゲットを鋳造法により製造する技術が記載されている。そして、特許文献２の請求項２、３および段落００１７において、ＰｔＦｅ系合金に添加する元素の多数の選択肢のうちの１つの選択肢としてＣがあげられている。

【0005】

しかしながら、ＰｔＦｅ系合金に添加する元素の多数の選択肢のうちの１つとしてＣがあげられているのみで、実際にＰｔＦｅ系合金にＣを添加した具体的な実施例は示されていない。また、特許文献２に記載の技術においてＰｔＦｅ系合金にたとえＣを添加し得たとしても、特許文献２の請求項２、３および段落００１７に記載されているように、特許文献２に記載の技術では、ＦｅＰｔ−Ｃスパッタリングターゲット中の炭素（Ｃ）の含有量は最大でも２０ａｔ％である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第３９５０８３８号公報

【特許文献2】特開２００６−１６１０８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、複数のターゲットを用いることなく、炭素含有量の多いＦｅＰｔＣ系薄膜を単独で形成することができるＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲット及びその製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究開発を行った結果、以下のＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲット及びその製造方法により、前記課題を解決できることを見出し、本発明をするに至った。

【0009】

即ち、本発明に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの第１の態様は、Ｆｅ、ＰｔおよびＣを含有するＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットであって、Ｐｔを４０〜６０ａｔ％含有して残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅＰｔ系合金相と、不可避的不純物を含むＣ相とが互いに分散した構造を有し、ターゲット全体に対するＣの含有量が２１〜７０ａｔ％であることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットである。

【0010】

ここで、「ＦｅＰｔ系合金相と、不可避的不純物を含むＣ相とが互いに分散」とは、ＦｅＰｔ系合金相が分散媒、Ｃ相が分散質となっている状態、および、Ｃ相が分散媒、ＦｅＰｔ系合金相が分散質となっている状態を含み、さらにＦｅＰｔ系合金相とＣ相とが混ざり合っているがどちらが分散媒で、どちらが分散質とは言えない状態も含む概念である。

【0011】

また、本明細書では、ＦｅＰｔ系合金と記載したときには、ＦｅとＰｔを主成分として含む合金を意味し、ＦｅとＰｔのみを含む２元系合金だけでなく、ＦｅとＰｔを主成分として含み、かつ、ＦｅとＰｔ以外の金属元素も含む３元系以上の合金も含むものとする。また、ＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットと記載したときには、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｃを主成分として含むスパッタリングターゲットを意味する。また、ＦｅＰｔＣ系薄膜と記載したときには、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｃを主成分として含む薄膜を意味する。

【0012】

また、本明細書において「α〜β」とは「α以上β以下」のことを意味する。

【0013】

本発明に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの第２の態様は、Ｆｅ、ＰｔおよびＣを含有し、さらにＦｅ、Ｐｔ以外の１種以上の金属元素を含有するＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットであって、Ｐｔを４０ａｔ％以上６０ａｔ％未満、Ｆｅ、Ｐｔ以外の前記１種以上の金属元素を０ａｔ％よりも多く２０ａｔ％以下含有し、かつ、Ｐｔと前記１種以上の金属元素の合計が６０ａｔ％以下であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅＰｔ系合金相と、不可避的不純物を含むＣ相とが互いに分散した構造を有し、ターゲット全体に対するＣの含有量が２１〜７０ａｔ％であることを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットである。

【0014】

本発明に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの第２の態様において、Ｆｅ、Ｐｔ以外の前記１種以上の金属元素は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂのうちの１種以上とすることができる。また、Ｆｅ、Ｐｔ以外の前記１種以上の金属元素には、Ｃｕを含ませることができ、また、Ｆｅ、Ｐｔ以外の前記１種以上の金属元素をＣｕのみとすることもできる。

【0015】

前記Ｃ相は、インターセプト法によって求めた相の平均の大きさが０．６μｍ以下であることが好ましい。

【0016】

なお、インターセプト法によってＣ相の平均の大きさを求める方法については、［発明を実施するための形態］の欄において、後述する。

【0017】

前記ＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットにおいて、相対密度が９０％以上であることが好ましい。

【0018】

ターゲット全体に対する酸素の含有量が１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。また、ターゲット全体に対する窒素の含有量が３０質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。

【0019】

前記ＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの中には、磁気記録媒体用として好適に用いることができるものがある。

【0020】

本発明に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法の第１の態様は、Ｐｔを４０〜６０ａｔ％含有して残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅＰｔ系合金粉末に不可避的不純物を含むＣ粉末を添加し、酸素の存在する雰囲気下で混合して混合粉末を作製した後、作製した該混合粉末を加圧下で加熱して成形することを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法である。

【0021】

また、本発明に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法の第２の態様は、Ｐｔを４０ａｔ％以上６０ａｔ％未満、Ｆｅ、Ｐｔ以外の１種以上の金属元素を０ａｔ％よりも多く２０ａｔ％以下含有し、かつ、Ｐｔと前記１種以上の金属元素の合計が６０ａｔ％以下であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅＰｔ系合金粉末に不可避的不純物を含むＣ粉末を添加し、酸素の存在する雰囲気下で混合して混合粉末を作製した後、作製した該混合粉末を加圧下で加熱して成形することを特徴とするＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法である。

【0022】

本発明に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法の第２の態様において、Ｆｅ、Ｐｔ以外の前記１種以上の金属元素は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂのうちの１種以上とすることができる。また、Ｆｅ、Ｐｔ以外の前記１種以上の金属元素には、Ｃｕを含ませることができ、また、Ｆｅ、Ｐｔ以外の前記１種以上の金属元素をＣｕのみとしてもよい。

【0023】

前記Ｃ粉末は、前記混合粉末全体に対するＣの含有量が例えば２１〜７０ａｔ％となるように添加することができる。

【0024】

前記雰囲気には該雰囲気外から酸素が供給されていることが好ましい。これにより前記雰囲気の酸素が不足することを防止することができ、Ｃ粉末が発火することを抑制することができる。

【0025】

該酸素の供給は大気を供給することによりなしてもよい。該酸素の供給源を大気とすることにより、コストを下げることができる。

【0026】

また、前記雰囲気は大気であってもよい。前記雰囲気を大気とすることにより、コストを下げることができる。

【0027】

ただし、前記雰囲気を大気ではなく、不活性ガスと酸素とからなる雰囲気としてもよい。この場合には、前記混合の段階において、酸素以外の不純物が前記混合粉末に混入することを抑制することができる。

【0028】

前記雰囲気の酸素濃度については、例えば１０〜３０ｖｏｌ％とすることができる。

【0029】

また、前記雰囲気は前記混合の途中段階で大気に開放してもよい。前記混合の途中段階で前記雰囲気の酸素が不足していた場合であっても、大気に開放することにより大気中から酸素を取り込むことができ、酸素不足を緩和することができる。

【0030】

得られるＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲット中のＣ相は、インターセプト法によって求めた相の平均の大きさが０．６μｍ以下であることが好ましい。

【0031】

また、前記混合粉末を加圧下で加熱して成形する際の雰囲気は、真空または不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。これにより、得られる焼結体中の酸素等の不純物量を低減させることができる。

【0032】

得られるＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲット中の酸素の含有量は１００質量ｐｐｍ以下とすることが好ましい。また、得られるＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲット中の窒素の含有量は３０質量ｐｐｍ以下とすることが好ましい。

【0033】

前記ＦｅＰｔ系合金粉末は不純物の混入を少なくする点でアトマイズ法で作製することが好ましく、該アトマイズ法は、不純物の混入をさらに少なくする点でアルゴンガスまたは窒素ガスを用いて行うことが好ましい。

【0034】

得られるＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの中には、磁気記録媒体用として好適に用いることができるものがある。

【0035】

本発明に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの第３の態様は、前記製造方法により製造されるＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットである。

【発明の効果】

【0036】

本発明に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットを用いることにより、単独で、即ち複数のターゲットを用いることなく当該ターゲット１枚で、炭素含有量の多いＦｅＰｔＣ系薄膜を形成することができる。

【0037】

また、本発明に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの製造方法によれば、ＦｅＰｔ系合金粉末とＣ粉末とを酸素の存在する雰囲気下で混合して混合粉末を作製するので、Ｃ粉末の発火を抑えて安定的にＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットを製造することができる。また、ＦｅはＰｔと合金化しているので、Ｃ粉末との混合中のＦｅの発火も抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】実施例１における焼結体（ボールミル累計回転回数４１３６４００回、焼結温度１４６０℃）の組織の低倍率（撮影時の写真倍率は３０００倍）の走査型電子顕微鏡写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）

【図2】実施例１における焼結体（ボールミル累計回転回数４１３６４００回、焼結温度１４６０℃）の組織の中倍率（撮影時の写真倍率は５０００倍）の走査型電子顕微鏡写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）

【図3】実施例１における焼結体（ボールミル累計回転回数４１３６４００回、焼結温度１４６０℃）の組織の高倍率（撮影時の写真倍率は１００００倍）の走査型電子顕微鏡写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）

【図4】実施例２における焼結体（ボールミル累計回転回数４０７３７６０回、焼結温度１３４０℃）の組織の低倍率（撮影時の写真倍率は３０００倍）の走査型電子顕微鏡写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）

【図5】実施例２における焼結体（ボールミル累計回転回数４０７３７６０回、焼結温度１３４０℃）の組織の中倍率（撮影時の写真倍率は５０００倍）の走査型電子顕微鏡写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）

【図6】実施例２における焼結体（ボールミル累計回転回数４０７３７６０回、焼結温度１３４０℃）の組織の高倍率（撮影時の写真倍率は１００００倍）の走査型電子顕微鏡写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）

【図7】実施例３における焼結体（ボールミル累計回転回数３１８１６８０回、焼結温度１３００℃）の組織の低倍率（撮影時の写真倍率は３０００倍）の走査型電子顕微鏡写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）

【図8】実施例３における焼結体（ボールミル累計回転回数３１８１６８０回、焼結温度１３００℃）の組織の中倍率（撮影時の写真倍率は５０００倍）の走査型電子顕微鏡写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）

【図9】実施例３における焼結体（ボールミル累計回転回数３１８１６８０回、焼結温度１３００℃）の組織の高倍率（撮影時の写真倍率は１００００倍）の走査型電子顕微鏡写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）

【図10】実施例４における焼結体（ボールミル累計回転回数３１８１６８０回、焼結温度１３００℃）の組織の低倍率（撮影時の写真倍率は３０００倍）の走査型電子顕微鏡写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）

【図11】実施例４における焼結体（ボールミル累計回転回数３１８１６８０回、焼結温度１３００℃）の組織の中倍率（撮影時の写真倍率は５０００倍）の走査型電子顕微鏡写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）

【図12】実施例４における焼結体（ボールミル累計回転回数３１８１６８０回、焼結温度１３００℃）の組織の高倍率（撮影時の写真倍率は１００００倍）の走査型電子顕微鏡写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0040】

１．第１実施形態
１−１．スパッタリングターゲットの構成成分および構造
本発明の第１実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットは、Ｆｅ、ＰｔおよびＣ（炭素）を含有するＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットであって、Ｐｔを４０〜６０ａｔ％含有して残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅＰｔ合金相と、不可避的不純物を含むＣ相とが互いに分散した構造を有し、ターゲット全体に対するＣの含有量が２１〜７０ａｔ％であることを特徴とする。

【0041】

１−１−１．ＦｅＰｔ合金について
ＦｅＰｔ合金は高温（例えば６００℃以上）で熱処理をすることにより、高い結晶磁気異方性を持ったｆｃｔ構造を備えることができるため、磁気記録媒体の記録層となる役割を有し、本発明の実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットにおいて主成分となる。

【0042】

ＦｅＰｔ合金相におけるＰｔの含有量を４０〜６０ａｔ％と規定した理由は、ＦｅＰｔ合金相におけるＰｔの含有量が４０〜６０ａｔ％から外れると、ｆｃｔ（面心直方）構造が発現しなくなるおそれがあるからである。ＦｅＰｔ合金相においてｆｃｔ（面心直方）構造が確実に発現するようにするという観点から、ＦｅＰｔ合金相におけるＰｔの含有量は４５〜５５ａｔ％であることが好ましく、４９〜５１ａｔ％であることがさらに好ましく、５０ａｔ％とすることが特に好ましい。

【0043】

１−１−２．Ｃ（炭素）について
Ｃ（炭素）は、スパッタリングにより得られるＦｅＰｔＣ層中において、磁性粒子であるＦｅＰｔ合金粒子同士を仕切る隔壁となり、ＦｅＰｔＣ層中におけるＦｅＰｔ合金粒子を小さく均一にする役割を有し、本第１実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットにおいて主成分の１つとなる。

【0044】

ターゲット全体に対するＣの含有量を２１〜７０ａｔ％とした理由は、スパッタリングにより得られるＦｅＰｔＣ層中において、Ｃが磁性粒子であるＦｅＰｔ合金粒子同士を仕切る隔壁となって、ＦｅＰｔ合金粒子を小さく均一にする効果を発現させるためである。Ｃの含有量が２１ａｔ％未満ではこの効果が十分に発現しないおそれがある。一方、Ｃの含有量が７０ａｔ％を超えると、スパッタリングにより得られるＦｅＰｔＣ層中において、ＦｅＰｔＣ層における単位体積当たりのＦｅＰｔ合金粒子の数が少なくなり、記憶容量の点で不利となる。ＦｅＰｔＣ層中においてＦｅＰｔ粒子を小さく均一にする効果を発現させる観点および形成するＦｅＰｔＣ層の記憶容量の観点から、ターゲット全体に対するＣの含有量は３０〜６５ａｔ％であることが好ましく、３８〜６２ａｔ％であることがより好ましい。

【0045】

１−１−３．ターゲットの構造について
本発明の第１実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの構造は、Ｐｔを４０〜６０ａｔ％含有して残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅＰｔ合金相と、不可避的不純物を含むＣ（炭素）相とが互いに分散した構造である。

【0046】

本第１実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットにおいて、ＦｅＰｔ合金相とＣ相とを互いに分散させた構造にしている理由は、スパッタリング時に特定の箇所の削られる速度が極端に大きくなるということをなくし、スパッタリングを良好なものとするためである。

【0047】

また、ターゲット中のＣ相の大きさは、場所によるスパッタレートの違いを小さくする点で、なるべく小さい方がよい。このため、ターゲット中のＣ相の平均の大きさは、インターセプト法によって求めた相の平均の大きさが０．６μｍ以下であることが好ましく、０．５３μｍ以下であることがより好ましく、０．４５μｍ以下であることが特に好ましい。

【0048】

一方、ターゲット中のＣ相の平均の大きさを小さくするためにはＦｅＰｔ合金粉末とＣ粉末との混合時間を長くすることが現状の微細化技術では必要なので、あまりに小さくすることは現状の微細化技術では現実的ではない。また、ある程度以上ターゲット中のＣ相の平均の大きさが小さくなれば、場所によるスパッタレートの違いよる問題は特段発生しない。そのため、ターゲット中のＣ相の平均の大きさについて下限を設けてもよい。下限を設ける場合、現状の微細化技術におけるコストも含めて考えて、ターゲット中のＣ相の平均の大きさは、インターセプト法によって求めた相の平均の大きさが０．２〜０．６μｍであることが好ましく、０．２５〜０．５３μｍであることがより好ましく、０．３３〜０．４５μｍであることが特に好ましい。

【0049】

ここで、本明細書において、インターセプト法によってＣ相の平均の大きさを求める際には、次のように行う。

【0050】

まず、ターゲット断面についてのＳＥＭ写真（撮影時の写真倍率１００００倍）に、上下に３等分するように左右方向に２本の水平線を引くとともに、左右に４等分するように上下方向に３本の垂直線を引き、合計５本の直線をターゲット断面についてのＳＥＭ写真に引く。

【0051】

そして、Ｃ相の上を横切った部分の線分の長さの合計と、横切ったＣ相の数を、前記５本の直線それぞれについて求め、前記５本の直線についてＣ相の上を横切った部分の線分の長さの平均値を計算（Ｃ相の上を横切った部分の線分の長さの合計を横切ったＣ相の数で除す）により求め、その値をインターセプト法によって求めたＣ相の平均の大きさとする。

【0052】

また、ターゲットの相対密度については、その値が大きいほどターゲット中の空隙が減るので、良好にスパッタリングを行う上で好ましい。具体的には、ターゲットの相対密度は９０％以上であることが好ましい。ターゲットの相対密度を大きくするためには、後述するように、ＦｅＰｔ合金粉末とＣ粉末との混合を十分に行い、Ｃ粉末の粒径を小さくすることが好ましい。これにより、ターゲット中のＣ相の大きさは小さくなり、焼結中のＦｅＰｔ合金の塑性流動によりターゲット中の空隙を十分に埋めることができ、相対密度が大きくなる。

【0053】

また、ターゲット全体に対する酸素の含有量は１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、また、ターゲット全体に対する窒素の含有量は３０質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。このようにターゲット中の酸素含有量、窒素含有量が少なければ、スパッタリングによって得られるＦｅＰｔＣ層中の酸素含有量、窒素含有量も少なくなり、良好なＦｅＰｔＣ層を得ることができる。

【0054】

１−２．製造方法について
本第１実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットは、Ｐｔを４０〜６０ａｔ％含有して残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅＰｔ合金粉末に不可避的不純物を含むＣ粉末を添加し、酸素の存在する雰囲気下で混合して混合粉末を作製した後、作製した該混合粉末を加圧下で加熱して成形することにより製造することができる。

【0055】

本製造方法では、ＦｅＰｔ合金粉末とＣ粉末を酸素の存在する雰囲気下で混合して混合粉末を作製するので、混合中に新たに表出する新鮮なＣ表面にも酸素がある程度吸着する。このため、混合過程あるいは混合終了後に混合容器を大気に開放した際にもＣ粉末の発火が抑えられて安定的にＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットを製造することができる。

【0056】

また、本製造方法では、Ｆｅ、ＰｔはＦｅＰｔ合金粉末として供給され、Ｆｅ単体粉末、Ｐｔ単体粉末として供給されるわけではない。Ｆｅ単体粉末は活性が高く、大気中で発火するおそれがあるが、ＦｅをＰｔと合金化させてＦｅＰｔ合金粉末とすることにより、粉末状態であっても活性を低くすることができ、Ｃ粉末との混合中のＦｅの発火や、混合終了後に混合容器を大気に開放したときのＦｅの発火を抑えることができる。

【0057】

１−２−１．ＦｅＰｔ合金粉末の作製について
ＦｅＰｔ合金粉末の作製方法は特に限定されないが、本実施形態では、Ｐｔを４０〜６０ａｔ％含有して残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅＰｔ合金溶湯を用いてアトマイズ法を実施し、該溶湯と同一組成のＦｅＰｔ合金粉末を作製する。

【0058】

ＦｅＰｔ合金粉末にＰｔを４０〜６０ａｔ％含有させることにより、該ＦｅＰｔ合金粉末を焼結して得られるターゲット中のＦｅＰｔ合金相もＰｔを４０〜６０ａｔ％含有することになり、該ターゲットを用いてのスパッタリングにより得られるＦｅＰｔＣ層におけるＦｅＰｔ相において、ｆｃｔ構造を発現させやすくなる。

【0059】

ＦｅＰｔ合金粉末はアトマイズ法を用いて作製することが好ましい。アトマイズ法では原料金属（Ｆｅ、Ｐｔ）はいったん高温まで加熱して溶湯にするので、その段階で、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属やＣａ等のアルカリ土類金属、酸素や窒素等のガス不純物は外部に揮発して除去されるので、ＦｅＰｔ合金粉末中の不純物量を減らすことができるからである。また、ガスアトマイズ法を用いる場合、アルゴンガスまたは窒素ガスを用いてアトマイズを行うことにより、ＦｅＰｔ合金粉末中の不純物量をさらに減らすことができる。

【0060】

アトマイズ法により得られたＦｅＰｔ合金粉末を用いて得られるターゲットは不純物量が少なくなり、ターゲット中の酸素含有量を１００質量ｐｐｍ以下に抑えることができる。また、窒素の含有量も３０質量ｐｐｍ以下に抑えることができる。

【0061】

このため、該ターゲットを用いてのスパッタリングは良好なものとなり、得られるＦｅＰｔＣ膜も良好なものとなる。

【0062】

なお、適用可能なアトマイズ法としては、例えばガスアトマイズ法、遠心力アトマイズ法等がある。

【0063】

１−２−２．混合について
前記のようにしてアトマイズ法により得られたＦｅＰｔ合金粉末に、混合粉末全体に対するＣの含有量が２１〜７０ａｔ％となるように例えば平均粒径２０〜１００ｎｍのＣ粉末を混合して混合粉末を作製する。

【0064】

ＦｅＰｔ合金粉末とＣ粉末との混合において、ＦｅＰｔ合金粉末とＣ粉末との混合が進むにつれてＣ粉末の粒径が小さくなって新鮮なＣ表面が新たに表出するが、酸素の存在する雰囲気下で混合することにより、新たに表出した新鮮なＣ表面にも酸素が吸着する。このため、混合終了時のＣ粒子表面には一定量以上の酸素がすでに吸着しており、混合終了後に混合容器を開放して大気を導入しても、Ｃ粒子表面に吸着する大気中の酸素量は急激には増えず、吸着熱によってＣ粒子が発火するということは起こりにくくなる。後述する比較例のように、酸素の存在しない雰囲気でＦｅＰｔ合金粉末とＣ粉末とを混合すると、新たに表出する新鮮なＣ表面に酸素が吸着しないため、混合終了後に混合容器を大気に開放すると、Ｃ粒子表面に大量の酸素が一気に吸着して吸着熱が急激に発生し、Ｃ粒子が発火してしまう可能性が高くなる。

【0065】

混合終了時点でＣ粒子表面に十分な量の酸素を吸着させておくという観点から、混合する際の雰囲気には酸素を混合容器外から継続的に供給するようにしておくことが好ましい。酸素を継続的に供給するようにしておくことにより雰囲気中の酸素の不足は生じにくくなり、混合中のＣ粒子表面に十分な量の酸素を吸着させやすくなる。

【0066】

ただし、ＦｅＰｔ合金粉末とＣ粉末とを混合する際の雰囲気中の酸素量が多すぎると、混合中にＣ粉末が発火してしまうおそれがある。

【0067】

混合終了時点でＣ粒子表面に十分な量の酸素を吸着させておくという観点と、雰囲気中の酸素量が多すぎると混合中にＣ粒子が発火してしまうおそれがあるという観点から、混合する際の雰囲気の酸素濃度は１０〜３０ｖｏｌ％であることが好ましく、１５〜２５ｖｏｌ％であることがさらに好ましく、１９〜２２ｖｏｌ％であることが特に好ましい。

【0068】

また、混合する際の雰囲気中への酸素の供給は、大気を供給することによりなしてもよく、この場合にはコストを低減することができる。

【0069】

また、混合する際の雰囲気は不活性ガスと酸素とから実質的になるようにしてもよく、この場合には、雰囲気中から混合粒子中への不純物の混入を抑制することができる。不活性ガスとしては例えばアルゴン、窒素等を用いることができる。

【0070】

また、混合する際の雰囲気は混合の途中段階で大気に開放してもよい。混合の途中段階で雰囲気の酸素が不足していた場合であっても、大気に開放することにより大気中から酸素を取り込むことができ、酸素不足を緩和することができる。

【0071】

１−２−３．成形方法について
前記のようにして作製した混合粉末を加圧下で加熱して成形する方法は特に限定されず、例えば、ホットプレス法、熱間等方圧プレス法（ＨＩＰ法）、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ法）等を用いることができる。これらの成形方法は本発明の実施に際し、真空中や不活性雰囲気中で実施することが好ましい。これにより、前記混合粉末中にある程度酸素が含まれていても、得られる焼結体中の酸素量は少なくなる。

【0072】

１−３．効果について
前記特許文献２（特開２００６−１６１０８２号公報）には、鋳造法によってＰｔＦｅ系合金からなるスパッタリングターゲットを製造する方法が開示されているが、鋳造法でＣ（炭素）の含有量を多くすることは、合金への固溶限の存在、および合金との比重差による分離等のため困難である。前記特許文献２（特開２００６−１６１０８２号公報）の請求項２、３および段落００１７では、ＰｔＦｅ系合金に添加する元素の多数の選択肢のうちの１つの選択肢としてＣがあげられているが、最大でもその含有量は２０ａｔ％である。

【0073】

これに対し、本第１実施形態の製造方法では焼結法を用いているため、ターゲット全体に対するＣの含有量を多くすることができる。具体的には、例えば、Ｃの含有量が２１〜７０ａｔ％と多いＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットを作製することができる。このため、本第１実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットを用いてスパッタリングを行うことにより、得られるＦｅＰｔＣ薄膜中の炭素含有量を多くすることができる。

【0074】

また、本第１実施形態の製造方法では酸素の存在する雰囲気中でＦｅＰｔ合金粉末とＣ粉末とを混合するため、混合終了時のＣ粒子表面には一定量以上の酸素がすでに吸着しており、混合終了後に混合容器を開放して大気を導入しても、Ｃ粒子に急激に酸素が吸着することは起こりにくく、Ｃ粒子が発火することが抑制され、ターゲット全体に対するＣの含有量が２１〜７０ａｔ％と多くてもＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットを安定的に作製することができる。

【0075】

また、本第１実施形態の製造方法では、ＦｅをＰｔと合金化させてＦｅＰｔ合金粉末とすることにより、粉末状態であってもＦｅの活性を低くすることができ、Ｃ粉末との混合中のＦｅの発火を抑えることができる。

【0076】

２．第２実施形態
２−１．スパッタリングターゲットの構成成分および構造
第１実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットでは合金成分としてＦｅ、Ｐｔを含有していたが、本発明の第２実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットでは合金成分としてＦｅ、Ｐｔ以外の金属元素であるＣｕがさらに含有されており、この点が第１実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットとは異なる。即ち、本発明の第２実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットは、Ｆｅ、ＰｔおよびＣを含有し、さらにＦｅ、Ｐｔ以外の金属元素であるＣｕを含有するＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットであって、Ｐｔを４０ａｔ％以上６０ａｔ％未満、Ｃｕを０ａｔ％よりも多く２０ａｔ％以下含有し、かつ、ＰｔとＣｕの合計が６０ａｔ％以下であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅＰｔ系合金相と、不可避的不純物を含むＣ相とが互いに分散した構造を有し、ターゲット全体に対するＣの含有量が２１〜７０ａｔ％であることを特徴とする。

【0077】

２−１−１．ＦｅＰｔＣｕ合金について
本発明の第２実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットではＦｅＰｔ合金にＣｕが含有されてＦｅＰｔＣｕ合金となっている。Ｃｕを含有させることにより、ＦｅＰｔ系合金の結晶構造をｆｃｔ構造にするための熱処理温度（例えば、６００℃）を低下させることができ、スパッタリングをして得られたＦｅＰｔＣ層に対する熱処理のコストを低減することができる。さらには、Ｃｕを含有させることにより、スパッタリング時に発生する熱によって、得られたＦｅＰｔＣ層の結晶構造を、別途の熱処理なしでｆｃｔ構造にできる可能性もある。

【0078】

本第２実施形態のＦｅＰｔＣｕ合金相におけるＰｔの含有量を４０ａｔ％以上６０ａｔ％未満と規定した理由は、ＦｅＰｔＣｕ合金相におけるＰｔの含有量が４０ａｔ％以上６０ａｔ％未満から外れると、ｆｃｔ（面心直方）構造が発現しなくなるおそれがあるからである。ＦｅＰｔＣｕ合金相においてｆｃｔ（面心直方）構造が確実に発現するようにするという観点から、ＦｅＰｔＣｕ合金相におけるＰｔの含有量は、４５〜５５ａｔ％であることが好ましく、４９〜５１ａｔ％であることがさらに好ましい。ただし、ＦｅとＰｔの合計の含有量が１００ａｔ％未満であること、Ｃｕの含有量が０ａｔ％よりも多く２０ａｔ％以下であること、およびＰｔとＣｕの合計が６０ａｔ％以下であることを前提とする。

【0079】

ＦｅＰｔ合金に含有させることが可能なＣｕ以外の金属としては、例えば、Ａｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂ等がある。

【0080】

２−１−２．Ｃ（炭素）について
Ｃ（炭素）の役割は先に説明した第１実施形態の場合と同様であり、Ｃ（炭素）は、スパッタリングにより得られたＦｅＰｔＣｕＣ層中において、磁性粒子であるＦｅＰｔＣｕ合金粒子同士を仕切る隔壁となり、ＦｅＰｔＣｕＣ層中におけるＦｅＰｔＣｕ粒子を小さく均一にする役割を有し、本第２実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットにおいて主成分となる。

【0081】

ターゲット全体に対するＣの含有量を２１〜７０ａｔ％とした理由は、第１実施形態の場合と同様であり、スパッタリングにより得られるＦｅＰｔＣｕＣ層中において、Ｃが磁性粒子であるＦｅＰｔＣｕ合金粒子同士を仕切る隔壁となって、ＦｅＰｔＣｕ合金粒子を小さく均一にする効果を発現させるためである。Ｃの含有量が２１ａｔ％未満ではこの効果が十分に発現しないおそれがある。一方、Ｃの含有量が７０ａｔ％を超えると、スパッタリングにより得られるＦｅＰｔＣｕＣ層中において、ＦｅＰｔＣｕＣ層における単位体積当たりのＦｅＰｔＣｕ合金粒子の数が少なくなり、記憶容量の点で不利となる。ＦｅＰｔＣｕＣ層中においてＦｅＰｔＣｕ粒子を小さく均一にする効果を発現させる観点および形成するＦｅＰｔＣｕＣ層の記憶容量の観点から、ターゲット全体に対するＣの含有量は３０〜６５ａｔ％であることが好ましく、３８〜６２ａｔ％であることがより好ましい。

【0082】

２−１−３．ターゲットの構造について
本発明の第２実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの構造は、Ｐｔを４０ａｔ％以上６０ａｔ％未満、Ｃｕを０ａｔ％よりも多く２０ａｔ％以下含有し、かつ、ＰｔとＣｕの合計が６０ａｔ％以下であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅＰｔ系合金相と、不可避的不純物を含むＣ相とが互いに分散した構造であり、ターゲット全体に対するＣの含有量は２１〜７０ａｔ％である。

【0083】

第２実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットにおいて、ＦｅＰｔＣｕ合金相とＣ相とを互いに分散させた構造にしている理由は、第１実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの場合と同様であり、スパッタリング時に特定の箇所の削られる速度が極端に大きくなるということをなくし、スパッタリングを良好なものとするためである。

【0084】

また、ターゲット中のＣ相の大きさについては、第１実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの場合と同様の理由により、インターセプト法によって求めた相の平均の大きさが０．６μｍ以下であることが好ましく、０．５３μｍ以下であることがより好ましく、０．４５μｍ以下であることが特に好ましい。また、第１実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットの場合と同様に、ターゲット中のＣ相の大きさについて下限を設けてもよく、下限を設ける場合、現状の微細化技術におけるコストも含めて考えて、ターゲット中のＣ相の平均の大きさは、インターセプト法によって求めた相の平均の大きさが０．２〜０．６μｍであることが好ましく、０．２５〜０．５３μｍであることがより好ましく、０．３３〜０．４５μｍであることが特に好ましい。

【0085】

また、ターゲットの相対密度については、第１実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットと同様に、その値が大きいほどターゲット中の空隙が減るので、良好にスパッタリングを行う上で好ましい。具体的には、ターゲットの相対密度は９０％以上であることが好ましい。ターゲットの相対密度を大きくするためには、後述するように、ＦｅＰｔＣｕ合金粉末とＣ粉末との混合を十分に行い、Ｃ粉末の粒径を小さくすることが好ましい。これにより、ターゲット中のＣ相の大きさは小さくなり、焼結中のＦｅＰｔＣｕ合金の塑性流動によりターゲット中の空隙を十分に埋めることができ、相対密度が大きくなる。

【0086】

ターゲット全体に対する酸素の含有量は、第１実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットと同様に、１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、また、ターゲット全体に対する窒素の含有量が３０質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。このようにターゲット中の酸素含有量、窒素含有量が少なければ、スパッタリングによって得られるＦｅＰｔＣｕＣ層中の酸素含有量、窒素含有量も少なくなり、良好なＦｅＰｔＣｕＣ層を得ることができる。

【0087】

２−２．製造方法について
本第２実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットは、Ｐｔを４０ａｔ％以上６０ａｔ％未満、Ｃｕを０ａｔ％よりも多く２０ａｔ％以下含有し、かつ、ＰｔとＣｕの合計が６０ａｔ％以下であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅＰｔＣｕ合金粉末に不可避的不純物を含むＣ粉末を添加し、酸素の存在する雰囲気下で混合して混合粉末を作製した後、作製した該混合粉末を加圧下で加熱して成形することにより製造することができる。

【0088】

本製造方法では、ＦｅＰｔＣｕ合金粉末とＣ粉末を酸素の存在する雰囲気下で混合して混合粉末を作製するので、混合中に新たに表出する新鮮なＣ表面にも酸素がある程度吸着する。このため、混合過程中あるいは混合終了後に混合容器を大気に開放した際にもＣ粉末の発火が抑えられて安定的にＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットを製造することができる。

【0089】

また、本製造方法も、第１実施形態のターゲットを製造する方法と同様にＦｅは単体粉末として供給されるわけではなく、Ｆｅ、Ｐｔ、ＣｕはＦｅＰｔＣｕ合金粉末として供給され、Ｆｅ単体粉末、Ｐｔ単体粉末、Ｃｕ単体粉末として供給されるわけではない。Ｆｅ単体粉末は活性が高く、大気中で発火するおそれがあるが、ＦｅをＰｔ、Ｃｕと合金化させてＦｅＰｔＣｕ合金粉末とすることにより、粉末状態であっても活性を低くすることができる。したがって、本製造方法も、第１実施形態のターゲットを製造する方法と同様に、Ｃ粉末との混合中のＦｅの発火や、混合終了後に混合容器を大気に開放したときのＦｅの発火を抑えることができる。

【0090】

２−２−１．ＦｅＰｔＣｕ合金粉末の作製について
ＦｅＰｔＣｕ合金粉末の作製方法は特に限定されないが、本製造方法では、Ｐｔを４０ａｔ％以上６０ａｔ％未満、Ｃｕを０ａｔ％よりも多く２０ａｔ％以下含有し、かつ、Ｐｔと前記１種以上の金属元素の合計が６０ａｔ％以下であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅＰｔＣｕ合金溶湯を用いてアトマイズ法を実施し、該溶湯と同一組成のＦｅＰｔＣｕ合金粉末を作製する。

【0091】

ＦｅＰｔＣｕ合金粉末にＰｔを４０ａｔ％以上６０ａｔ％未満、Ｃｕを０ａｔ％よりも多く２０ａｔ％以下含有（ただし、ＰｔとＣｕの合計が６０ａｔ％以下）させることにより、該ＦｅＰｔＣｕ合金粉末を焼結して得られるターゲット中のＦｅＰｔＣｕ合金相もＰｔを４０ａｔ％以上６０ａｔ％未満、Ｆｅを４０ａｔ％以上６０ａｔ％未満含有することになり、該ターゲットを用いてのスパッタリングにより得られるＦｅＰｔＣｕＣ層におけるＦｅＰｔＣｕ相において、ｆｃｔ構造を発現させやすくなる。

【0092】

ＦｅＰｔＣｕ合金粉末は、第１実施形態のターゲットを製造する方法と同様に、アトマイズ法を用いて作製することが好ましい。アトマイズ法では原料金属（Ｆｅ、Ｐｔ、Ｃｕ）はいったん高温まで加熱して溶湯にするので、その段階で、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属やＣａ等のアルカリ土類金属、酸素や窒素等のガス不純物は外部に揮発して除去されるので、ＦｅＰｔＣｕ合金粉末中の不純物量を減らすことができるからである。また、ガスアトマイズ法を用いる場合、アルゴンガスまたは窒素ガスを用いてアトマイズを行うことにより、ＦｅＰｔＣｕ合金粉末中の不純物量をさらに減らすことができる。

【0093】

アトマイズ法により得られたＦｅＰｔＣｕ合金粉末を用いて得られるターゲットは不純物量が少なくなり、ターゲット中の酸素含有量を１００質量ｐｐｍ以下に抑えることができる。また、窒素の含有量も３０質量ｐｐｍ以下に抑えることができる。

【0094】

このため、該ターゲットを用いてのスパッタリングは良好なものとなり、得られるＦｅＰｔＣｕＣ膜も良好なものとなる。

【0095】

なお、適用可能なアトマイズ法は、第１実施形態のターゲットを製造する場合と同様に、例えばガスアトマイズ法、遠心力アトマイズ法等がある。

【0096】

２−２−２．混合について
本製造方法では、前記のようにしてアトマイズ法により得られたＦｅＰｔ合金粉末に、第１実施形態のターゲットを製造する方法と同様に、粉末全体に対するＣの含有量が２１〜７０ａｔ％となるように例えば平均粒径２０〜１００ｎｍのＣ粉末を混合して混合粉末を作製する。

【0097】

ＦｅＰｔＣｕ合金粉末とＣ粉末との混合において、ＦｅＰｔＣｕ合金粉末とＣ粉末との混合が進むにつれてＣ粉末の粒径が小さくなって新鮮なＣ表面が新たに表出するが、酸素の存在する雰囲気下で混合することにより、第１実施形態のターゲットを製造する方法と同様に、新たに表出した新鮮なＣ表面にも酸素が吸着する。このため、混合終了時のＣ粒子表面には一定量以上の酸素がすでに吸着しており、混合終了後に混合容器を開放して大気を導入しても、Ｃ粒子表面に吸着する大気中の酸素量は急激には増えず、吸着熱によってＣ粒子が発火するということは起こりにくくなる。

【0098】

混合終了時点でＣ粒子表面に十分な量の酸素を吸着させておくという観点から、第１実施形態のターゲットを製造する方法と同様に、本製造方法では、混合する際の雰囲気には酸素を混合容器外から継続的に供給するようにしておくことが好ましい。酸素を継続的に供給するようにしておくことにより雰囲気中の酸素の不足は生じにくくなり、混合中のＣ粒子表面に十分な量の酸素を吸着させやすくなる。

【0099】

ただし、ＦｅＰｔＣｕ合金粉末とＣ粉末とを混合する際の雰囲気中の酸素量が多すぎると、混合中にＣ粉末が発火してしまうおそれがある。

【0100】

混合終了時点でＣ粒子表面に十分な量の酸素を吸着させておくという観点と、雰囲気中の酸素量が多すぎると混合中にＣ粒子が発火してしまうおそれがあるという観点から、本製造方法では、第１実施形態のターゲットを製造する方法と同様に、混合する際の雰囲気の酸素濃度は１０〜３０ｖｏｌ％であることが好ましく、１５〜２５ｖｏｌ％であることがさらに好ましく、１９〜２２ｖｏｌ％であることが特に好ましい。

【0101】

また、混合する際の雰囲気中への酸素の供給は、大気を供給することによりなしてもよく、この場合にはコストを低減することができる。

【0102】

また、混合する際の雰囲気は不活性ガスと酸素とから実質的になるようにしてもよく、この場合には、雰囲気中から混合粒子中への不純物の混入を抑制することができる。不活性ガスとしては例えばアルゴン、窒素等を用いることができる。

【0103】

また、混合する際の雰囲気は混合の途中段階で大気に開放してもよい。混合の途中段階で雰囲気の酸素が不足していた場合であっても、大気に開放することにより大気中から酸素を取り込むことができ、酸素不足を緩和することができる。

【0104】

２−２−３．成形方法について
本製造方法では、前記のようにして作製した混合粉末を加圧下で加熱して成形する方法は特に限定されず、第１実施形態のターゲットを製造する方法と同様に、例えば、ホットプレス法、熱間等方圧プレス法（ＨＩＰ法）、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ法）等を用いることができる。これらの成形方法は本発明の実施に際し、真空中や不活性雰囲気中で実施することが好ましい。これにより、前記混合粉末中にある程度酸素が含まれていても、得られる焼結体中の酸素量は少なくなる。

【0105】

２−３．効果について
本第２実施形態の製造方法では、第１実施形態の製造方法と同様に、焼結法を用いているため、ターゲット全体に対するＣの含有量を多くすることができる。具体的には、例えば、Ｃの含有量が２１〜７０ａｔ％と多いＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットを作製することができる。このため、本第２実施形態に係るＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットを用いてスパッタリングを行うことにより、得られるＦｅＰｔＣ薄膜中の炭素含有量を多くすることができる。

【0106】

また、本第２実施形態の製造方法では、酸素の存在する雰囲気中でＦｅＰｔＣｕ合金粉末とＣ粉末とを混合するため、混合終了時のＣ粒子表面には一定量以上の酸素がすでに吸着しており、混合終了後に混合容器を開放して大気を導入しても、Ｃ粒子に急激に酸素が吸着することは起こりにくく、Ｃ粒子が発火することが抑制され、ターゲット全体に対するＣの含有量が２１〜７０ａｔ％と多くてもＦｅＰｔ−Ｃ系スパッタリングターゲットを安定的に作製することができる。

【0107】

また、本第２実施形態の製造方法では、ＦｅをＰｔ、Ｃｕと合金化させてＦｅＰｔＣｕ合金粉末とすることにより、粉末状態であってもＦｅの活性を低くすることができ、Ｃ粉末との混合中のＦｅの発火を抑えることができる。

【実施例】

【0108】

（実施例１）
本実施例１における混合粉末およびターゲットの組成の目標は４０（５０Ｆｅ−５０Ｐｔ）−６０Ｃである。即ち、金属成分の組成の目標は５０ａｔ％Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔであり、ＦｅＰｔ合金とＣ（炭素）の組成比の目標は、ＦｅＰｔ合金が４０ａｔ％、Ｃが６０ａｔ％である。ただし、後述するように、混合粉末作製時およびターゲットの焼結時にＣ（炭素）の一部が揮発するので、得られる混合粉末およびターゲットにおいて、ＦｅＰｔ合金とＣ（炭素）の組成比は目標値から少しずれる。なお、Ｃ（炭素）の含有量をａｔ％ではなくｖｏｌ％で表示すると、本実施例１における混合粉末およびターゲットの組成の目標は（５０Ｆｅ−５０Ｐｔ）−４９．６ｖｏｌ％Ｃである。

【0109】

合金組成がＦｅ：５０ａｔ％、Ｐｔ：５０ａｔ％となるようにバルク状の各金属を秤量し、高周波で加熱して１８００℃のＦｅ−Ｐｔ合金溶湯とし、アルゴンガスを用いたガスアトマイズ法により５０ａｔ％Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔ合金粉末を作製した。得られた合金粉末の平均粒径を日機装株式会社製のマイクロトラックＭＴ３０００により測定したところ、５０μｍであった。

【0110】

得られたＦｅ−Ｐｔ合金粉末６２０．００ｇに、Ｃの含有量が粉末全体に対して６０ａｔ％となるように平均粒径３５μｍで嵩密度０．２５ｇ／ｃｍ³のＣ粉末を８９．０３ｇ
添加し、ボールミルでその回転回数が累計で４１３６４００回に達するまで混合して混合粉末を作製した。以下、ボールミルの累計の回転回数を、ボールミル累計回転回数または単に回転回数と記すことがある。

【0111】

混合中、混合容器のふたは閉じておいたが、混合容器には外気を導入する導入口と排気する排気口を設け、混合容器内は常に新鮮な大気を循環させるようにし、混合容器内の酸素量が常に大気と同等になるようにした。

【0112】

ボールミル累計回転回数が９３５２８０回、２５３５８４０回、４１３６４００回の各時点で、混合容器のふたを開けて混合粉末を取り出し、混合粉末中の酸素、窒素の含有量をＬＥＣＯ社製のＴＣ−６００型酸素窒素同時分析装置、炭素の含有量をＨＯＲＩＢＡ社製の炭素硫黄分析装置で測定した。また、混合容器のふたを開けた際、目視で発火の有無について確認した。それらの結果を下記表１に記す。

【0113】

【表1】

【0114】

ボールミル累計回転回数が９３５２８０回、２５３５８４０回、４１３６４００回の各時点で混合容器を開放して、目視で発火の有無について確認したが、いずれの場合も発火は確認されなかった。

【0115】

ボールミル累計回転回数が多くなるにしたがって、混合粉末中の酸素含有量が増えているが、炭素の含有量は減少している。混合が進むにつれてＣ粉末への酸素の吸着が進む一方、一部の炭素は酸素と反応してＣＯやＣＯ₂となって揮発したと考えられる。混合粉末
中の窒素含有量はボールミル累計回転回数９３５２８０回以降ほぼ一定である。

【0116】

ボールミル累計回転回数４１３６４００回の混合を行った後の混合粉末を、温度：１４６０℃、圧力：２５ＭＰａ、時間：４５ｍｉｎ、雰囲気：５×１０^-2Ｐａ以下の真空中の条件でホットプレスを行い、焼結体を作製した。

【0117】

作製した焼結体の密度をアルキメデス法により測定し、その測定値を理論密度で除して相対密度を求めた。その結果を下記の表２に示す。なお、理論密度算出の際に用いた炭素量は実測した焼結体中の炭素含有量（表３参照）を用いており、混合時および焼結時に減少した炭素量を考慮して理論密度を算出している。

【0118】

【表2】

【0119】

相対密度は９６．４％と高く、得られた焼結体の空孔は少なかった。

【0120】

焼結体中の酸素、窒素の含有量をＬＥＣＯ社製のＴＣ−６００型酸素窒素同時分析装置で、炭素の含有量をＨＯＲＩＢＡ社製の炭素硫黄分析装置で測定した。下記表３にその測定結果を示す。なお、下記表３には、焼結させる前の混合粉末（ボールミル累計回転回数４１３６４００回）についての測定結果も比較のため記載している。

【0121】

【表3】

【0122】

ボールミル累計回転回数４１３６４００回の混合を行った後の混合粉末中の酸素の含有量が２．３０質量％であるのに対し、該混合粉末を真空中でホットプレスを行って得た焼結体中の酸素の含有量は０．００４５質量％（４５質量ｐｐｍ）であり約５１１分の１に減少しており、顕著に減少している。したがって、酸素の存在する雰囲気で混合を行って混合中にＣ粉末へ酸素が多量に吸着しても、焼結時に揮発し、焼結体中に酸素はほとんど導入されないことがわかる。

【0123】

また、窒素についてもホットプレスを行って得た焼結体中の含有量は約６４７分の１に減少しており、顕著に減少している。

【0124】

炭素についてはホットプレスを行うことによりわずかに減少している。表面に吸着していた酸素とホットプレス時に反応してＣＯやＣＯ₂となって揮発したとものと考えられる
。

【0125】

得られた焼結体（ボールミル累計回転回数４１３６４００回、焼結温度１４６０℃）の組織観察を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で行った。図１、図２、図３に焼結体のＳＥＭ写真を示す。図１は低倍率（撮影時の写真倍率は３０００倍）のＳＥＭ写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）で、図２は中倍率（撮影時の写真倍率は５０００倍）のＳＥＭ写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）で、図３は高倍率（撮影時の写真倍率は１００００倍）のＳＥＭ写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）である。図１、図２、図３において濃い灰色の部分がＣ相であり、白色の部分がＦｅＰｔ合金相である。図１、図２、図３からわかるように、組織全体に微細なＣ相が分散した構造となっていることがわかる。

【0126】

次に、得られた焼結体（ボールミル累計回転回数４１３６４００回、焼結温度１４６０℃）中の相の大きさをインターセプト法によって求めた。

【0127】

具体的には、ターゲット断面についての図６のＳＥＭ写真（撮影時の写真倍率は１００００倍）に、上下に３等分するように左右方向に２本の水平線を引くとともに、左右に４等分するように上下方向に３本の垂直線を引き、合計５本の直線を図６のＳＥＭ写真に引いた。

【0128】

そして、Ｃ相の上を横切った部分の線分の長さの合計と、横切ったＣ相の数を、前記５本の直線それぞれについて求め、前記５本の直線についてＣ相の上を横切った部分の線分の長さの平均値を計算（Ｃ相の上を横切った部分の線分の長さの合計を横切ったＣ相の数で除す）により求め、その値をインターセプト法によって求めたＣ相の平均の大きさとした。その結果、インターセプト法によって求めたＣ相の平均の大きさは０．５２μｍであった。

【0129】

（実施例２）
混合容器内を大気にして密閉しその中でＦｅＰｔ粉末とＣ粉末を混合したこと、ボールミル累計回転回数を変えたこと、混合途中で混合容器を開放して新鮮な大気を導入する回数とタイミングを変えたこと、および焼結体作製時の焼結温度を１３８０℃、１３４０℃としたこと以外は実施例１と同様にして、混合粉末、焼結体の作製を行った。本実施例２における混合粉末およびターゲットの目標とする組成は実施例１と同じであり、４０（５０Ｆｅ−５０Ｐｔ）−６０Ｃである。

【0130】

ボールミル累計回転回数が２８０５８４０回、４０７３７６０回の各時点で、混合容器のふたを開けて混合粉末を取り出し、混合粉末中の酸素、窒素の含有量をＬＥＣＯ社製のＴＣ−６００型酸素窒素同時分析装置、炭素の含有量をＨＯＲＩＢＡ社製の炭素硫黄分析装置で測定した。また、混合容器のふたを開けた際、目視で発火の有無について確認した。それらの結果を下記表４に記す。

【0131】

【表4】

【0132】

ボールミル累計回転回数が９３５２８０回、１８７０５６０回、２８０５８４０回、４０７３７６０回の各時点で混合容器を開放して、目視で発火の有無について確認したが、いずれの場合も発火は確認されなかった。

【0133】

ボールミル累計回転回数が２８０５８４０回の時点で、混合開始前（回転回数０回）と比べて、混合粉末中の酸素含有量が１１４倍に増えているが、炭素の含有量は減少している。混合が進むにつれてＣ粉末への酸素の吸着が進む一方、一部の炭素は酸素と反応してＣＯやＣＯ₂となって揮発したと考えられる。混合粉末中の窒素含有量も、ボールミル累
計回転回数が２８０５８４０回の時点では、混合開始前（回転回数０回）と比べて約２５倍に増えている。

【0134】

次に、ボールミル累計回転回数２８０５８４０回の混合を行った混合粉末を、温度：１３８０℃、圧力：２５ＭＰａ、時間：４５ｍｉｎ、雰囲気：５×１０^-2Ｐａ以下の真空中の条件でホットプレスを行い、ボールミル累計回転回数４０７３７６０回の混合を行った混合粉末を、温度：１３４０℃、圧力：２５ＭＰａ、時間：４５ｍｉｎ、雰囲気：５×１０^-2Ｐａ以下の真空中の条件でホットプレスを行って、それぞれ焼結体を作製した。

【0135】

作製した焼結体の密度をアルキメデス法により測定し、それぞれの測定値を理論密度で除して相対密度を求めた。その結果を下記の表５に示す。なお、理論密度算出の際に用いた炭素量は表６に示す焼結体中の炭素含有量を用いており、混合時および焼結時に減少した炭素量を考慮して理論密度を算出している。

【0136】

【表5】

【0137】

２種の焼結体の相対密度は９３．４％、９２．０％と高く、得られた焼結体の空孔は少なかった。

【0138】

焼結体中の酸素、窒素の含有量をＬＥＣＯ社製のＴＣ−６００型酸素窒素同時分析装置で、炭素の含有量をＨＯＲＩＢＡ社製の炭素硫黄分析装置で測定した。下記表３にその測定結果を示す。なお、下記表６には、焼結させる前の混合粉末（ボールミル累計回転回数が２８０５８４０回、４０７３７６０回）についての測定結果も比較のため記載している。

【0139】

【表6】

【0140】

ボールミル累計回転回数が２８０５８４０回の混合を行った後の混合粉末中の酸素の含有量は２．２８質量％であるのに対し、該混合粉末を真空中でホットプレスを行って得た焼結体中の酸素の含有量は０．００４８質量％（４８質量ｐｐｍ）であり４７５分の１に減少している。また、トータルの回転回数が４０７３７６０回の混合を行った後の混合粉末中の酸素の含有量は１．９８質量％であるのに対し、該混合粉末を真空中でホットプレスを行って得た焼結体中の酸素の含有量は０．００５３質量％（５３質量ｐｐｍ）であり約３７４分の１に減少している。したがって、酸素の存在する雰囲気で混合を行って混合中にＣ粉末へ酸素が多量に吸着しても焼結時に揮発し、焼結体中に残留する酸素は少なくなっていることがわかる。

【0141】

また、窒素についても焼結体中の含有量は混合粉末中よりも顕著に減少している。

【0142】

炭素については焼結を行うことによりわずかに減少している。表面に吸着していた酸素とホットプレス時に反応してＣＯやＣＯ₂となって揮発したとものと考えられる。

【0143】

得られた焼結体（ボールミル累計回転回数４０７３７６０回、焼結温度１３４０℃）の組織観察を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で行った。図４、図５、図６に焼結体のＳＥＭ写真を示す。図４は低倍率（撮影時の写真倍率は３０００倍）のＳＥＭ写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）で、図５は中倍率（撮影時の写真倍率は５０００倍）のＳＥＭ写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）で、図６は高倍率（撮影時の写真倍率は１００００倍）のＳＥＭ写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）である。図４、図５、図６において黒色の部分がＣ相であり、白色の部分がＦｅＰｔ合金相である。図４、図５、図６からわかるように、組織全体に微細なＣ相が分散した構造となっていることがわかる。

【0144】

次に、得られた焼結体（ボールミル累計回転回数４０７３７６０回、焼結温度１３４０℃）中の相の大きさをインターセプト法によって求めた。

【0145】

具体的には、ターゲット断面についての図６のＳＥＭ写真（撮影時の写真倍率は１００００倍）に、上下に３等分するように左右方向に２本の水平線を引くとともに、左右に４等分するように上下方向に３本の垂直線を引き、合計５本の直線を図６のＳＥＭ写真に引いた。

【0146】

そして、Ｃ相の上を横切った部分の線分の長さの合計と、横切ったＣ相の数を、前記５本の直線それぞれについて求め、前記５本の直線についてＣ相の上を横切った部分の線分の長さの平均値を計算（Ｃ相の上を横切った部分の線分の長さの合計を横切ったＣ相の数で除す）により求め、その値をインターセプト法によって求めたＣ相の平均の大きさとした。その結果、インターセプト法によって求めたＣ相の平均の大きさは０．５０μｍであった。

【0147】

（実施例３）
本実施例３における混合粉末およびターゲットの組成の目標は６０（５０Ｆｅ−５０Ｐｔ）−４０Ｃである。即ち、金属成分の組成の目標は５０ａｔ％Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔであり、ＦｅＰｔ合金とＣ（炭素）の組成比の目標は、ＦｅＰｔ合金が６０ａｔ％、Ｃが４０ａｔ％である。実施例１および２においては全体に対するＣの組成比の目標が６０ａｔ％であるのに対し、本実施例３におけるＣの組成比の目標は４０ａｔ％であり、実施例１および２よりもＣの含有量が少なくなっている。なお、後述するように、混合粉末作製時およびターゲットの焼結時にＣ（炭素）の一部が揮発するので、得られる混合粉末およびターゲットにおいて、ＦｅＰｔ合金とＣ（炭素）の組成比は目標値から少しずれる。また、Ｃ（炭素）の含有量をａｔ％ではなくｖｏｌ％で表示すると、本実施例３における混合粉末およびターゲットの組成の目標は（５０Ｆｅ−５０Ｐｔ）−３０．４ｖｏｌ％Ｃである。

【0148】

また、本実施例３においては、混合容器内を混合ガス（Ａｒ−２０％Ｏ₂）にして密閉しその中でＦｅＰｔ粉末とＣ粉末を混合したこと、ボールミル累計回転回数を変えたこと、混合途中で混合容器を開放して新鮮な大気を導入する回数とタイミングを変えたこと、および焼結体作製時の焼結温度を１２５０℃、１３００℃としたことが実施例２と異なる。

【0149】

以上の点以外は実施例２と同様にして、混合粉末、焼結体の作製を行った。

【0150】

ボールミル累計回転回数が２９０５２０回、９０５０４０回、１１９５５６０回、１８１００８０回、２２４６４００回、３１８１６８０回の各時点で混合容器を開放して、目視で発火の有無について確認したが、いずれの場合も発火は確認されなかった。

【0151】

ボールミル累計回転回数が１８１００８０回の混合を行った混合粉末を、温度：１３００℃、圧力：２５ＭＰａ、時間：４５ｍｉｎ、雰囲気：５×１０^-2Ｐａ以下の真空中の条件でホットプレスを行い、ボールミル累計回転回数が３１８１６８０回の混合を行った混合粉末を、温度：１２５０℃、１３００℃、圧力：２５ＭＰａ、時間：４５ｍｉｎ、雰囲気：５×１０^-2Ｐａ以下の真空中の条件でホットプレスを行って、それぞれ焼結体を作製した。

【0152】

作製した焼結体の密度をアルキメデス法により測定し、それぞれの測定値を理論密度で除して相対密度を求めた。その結果を下記の表７に示す。なお、理論密度算出の際に用いた炭素含有量は表８に示す焼結体中の炭素含有量を用いており、混合時および焼結時に減少した炭素量を考慮して理論密度を算出している。

【0153】

【表7】

【0154】

３種の焼結体の相対密度は１００．０％、９６．９％、９５．２％と高く、得られた焼結体の空孔は少なかった。

【0155】

表７に記載の混合粉末を焼結温度１２５０℃または１３００℃で焼結して成形した焼結体中の酸素、窒素の含有量をＬＥＣＯ社製のＴＣ−６００型酸素窒素同時分析装置で、炭素の含有量をＨＯＲＩＢＡ社製の炭素硫黄分析装置で測定した。下記表８にその測定結果を示す。

【0156】

【表8】

【0157】

表８に示されるように、焼結体中の酸素含有量、窒素含有量は極めて少なかった。

【0158】

得られた焼結体の組織観察を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で行った。図７、図８、図９に焼結体のＳＥＭ写真を示す。図７は低倍率（撮影時の写真倍率は３０００倍）のＳＥＭ写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）で、図８は中倍率（撮影時の写真倍率は５０００倍）のＳＥＭ写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）で、図９は高倍率（撮影時の写真倍率は１００００倍）のＳＥＭ写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）である。図７、図８、図９において黒色の部分がＣ相であり、白色の部分がＦｅＰｔ合金相である。図７、図８、図９からわかるように、組織全体に微細なＣ相が分散した構造となっていることがわかる。

【0159】

次に、得られた焼結体（ボールミル累計回転回数３１８１６８０回、焼結温度１３００℃）中の相の大きさをインターセプト法によって求めた。

【0160】

具体的には、ターゲット断面についての図９のＳＥＭ写真（撮影時の写真倍率は１００００倍）に、上下に３等分するように左右方向に２本の水平線を引くとともに、左右に４等分するように上下方向に３本の垂直線を引き、合計５本の直線を図９のＳＥＭ写真に引いた。

【0161】

そして、Ｃ相の上を横切った部分の線分の長さの合計と、横切ったＣ相の数を、前記５本の直線それぞれについて求め、前記５本の直線についてＣ相の上を横切った部分の線分の長さの平均値を計算（Ｃ相の上を横切った部分の線分の長さの合計を横切ったＣ相の数で除す）により求め、その値をインターセプト法によって求めたＣ相の平均の大きさとした。その結果、インターセプト法によって求めたＣ相の平均の大きさは０．３３μｍであった。

【0162】

（比較例１）
混合容器内をアルゴン（Ａｒ）にして密閉しその中でＦｅＰｔ粉末とＣ粉末を混合したこと、ボールミル累計回転回数を変えたこと、混合途中で混合容器を開放して新鮮な大気を導入する回数とタイミングを変えたこと、および焼結体作製時の焼結温度を１１００℃としたこと以外は実施例３と同様にして、混合粉末、焼結体の作製を行った。本比較例１における混合粉末およびターゲットの目標とする組成は実施例３と同じであり、６０（５０Ｆｅ−５０Ｐｔ）−４０Ｃである。実施例１および２においては全体に対するＣの組成比の目標が６０ａｔ％であるのに対し、本比較例１におけるＣの組成比の目標は４０ａｔ％であり、実施例１および２よりもＣの含有量が少なくなっている。

【0163】

ボールミル累計回転回数が２０９５２０回、６０８０４０回、１００６５６０回、１４０５０８０回、１８０３６００回、２２０２１２０回、２８１６６４０回の各時点で混合容器を開放して、目視で発火の有無について確認したところ、ボールミル累計回転回数が２２０２１２０回の時点まではいずれの場合も発火が確認されなかったが、ボールミル累計回転回数が２８１６６４０回の時点で発火が確認された。

【0164】

混合時の混合容器内の雰囲気は、正確には、混合開始後の初期（ボールミル累計回転回数が２０９５２０回まで）のみ密閉した混合ガス（Ａｒ−２０％Ｏ₂）雰囲気であり、そ
れ以降は密閉したアルゴン（Ａｒ）雰囲気である。混合開始後の初期（ボールミル累計回転回数が２０９５２０回まで）のみ密閉した混合ガス（Ａｒ−２０％Ｏ₂）雰囲気で混合
したが、最終的なボールミル累計回転回数２８１６６４０回のうちの７．４％にすぎず、混合開始後の初期（ボールミル累計回転回数が２０９５２０回まで）の混合でＣ粉末表面に吸着する酸素は少量であると考えられる。したがって、本比較例１は、ある一定以下の酸素が吸着したＣ粒子とＦｅＰｔ粉末とをアルゴン（Ａｒ）雰囲気で、２８１６６４０−２０９５２０＝２６０７１２０回混合した実験例であると言うことができる。

【0165】

ボールミル累計回転回数が１４０５０８０回の混合を行った混合粉末を、温度：１１００℃、圧力：２５ＭＰａ、時間：４５ｍｉｎ、雰囲気：５×１０^-2Ｐａ以下の真空中の条件でホットプレスを行って、焼結体を作製した。

【0166】

作製した焼結体の密度をアルキメデス法により測定し、それぞれの測定値を理論密度で除して相対密度を求めた。その結果を下記の表９に示す。なお、本比較例１では実施例１〜３のように、焼結時に減少した炭素量を考慮して理論密度を算出することはしていない。

【0167】

【表9】

【0168】

焼結体の相対密度は７１．１％と低く、空孔の多い焼結体であった。焼結時に減少した炭素量を考慮して理論密度を算出して相対密度を算出すれば、本比較例１の相対密度は７１．１％よりもさらに小さくなると考えられる。

【0169】

（実施例４）
実施例１〜３、比較例１は、金属成分がＦｅ、Ｐｔの２元系であるのに対し、実施例４の金属成分はＦｅ、Ｐｔ、Ｃｕの３元系である。

【0170】

本実施例４における混合粉末およびターゲットの組成の目標は６６．６（４５Ｆｅ−４５Ｐｔ−１０Ｃｕ）−３３．４Ｃである。即ち、金属成分の組成の目標は４５ａｔ％Ｆｅ−４５ａｔ％Ｐｔ−１０ａｔ％Ｃｕであり、ＦｅＰｔＣｕ合金とＣ（炭素）の組成比の目標は、ＦｅＰｔＣｕ合金が６６．６ａｔ％、Ｃが３３．４ａｔ％である。本実施例４では、実施例１〜３、比較例１よりもＣの含有量が少なくなっている。なお、後述するように、混合粉末作製時およびターゲットの焼結時にＣ（炭素）の一部が揮発するので、得られる混合粉末およびターゲットにおいて、ＦｅＰｔＣｕ合金とＣ（炭素）の組成比は目標値から少しずれる。また、Ｃ（炭素）の含有量をａｔ％ではなくｖｏｌ％で表示すると、本実施例４における混合粉末およびターゲットの組成の目標は（４５Ｆｅ−４５Ｐｔ−１０Ｃｕ）−２５ｖｏｌ％Ｃである。

【0171】

また、本実施例４においては、実施例３と同様に、混合容器内を混合ガス（Ａｒ−２０％Ｏ₂）にして密閉し、その中でＦｅＰｔＣｕ粉末とＣ粉末を混合したが、ボールミル累計回転回数は実施例３と異なり、また、混合途中で混合容器を開放して新鮮な大気を導入する回数とタイミングも実施例３と異なる。さらに、焼結体作製時の焼結温度を１３５０℃とした点も実施例３と異なる。

【0172】

以上の点以外は実施例３と同様にして、混合粉末、焼結体の作製を行った。

【0173】

ボールミル累計回転回数が９３５２８０回、１８７０５６０回、２８０５８４０回、４０７３７６０回、５６７４３２０回の各時点で混合容器を開放して、目視で発火の有無について確認したが、いずれの場合も発火は確認されなかった。

【0174】

ボールミル累計回転回数が４０７３７６０回、５６７４３２０回の混合を行った混合粉末を、それぞれ温度：１３５０℃、圧力：２６．２ＭＰａ、時間：４５ｍｉｎ、雰囲気：５×１０^-2Ｐａ以下の真空中の条件でホットプレスを行い、焼結体を作製した。

【0175】

作製した焼結体の密度をアルキメデス法により測定し、それぞれの測定値を理論密度で除して相対密度を求めた。その結果を下記の表１０に示す。なお、理論密度算出の際に用いた炭素含有量は表１１に示す焼結体中の炭素含有量を用いており、混合時および焼結時に減少した炭素量を考慮して理論密度を算出している。

【0176】

【表10】

【0177】

２種の焼結体の相対密度は９２．１％、９６．４％と高く、得られた焼結体の空孔は少なかった。

【0178】

表１１に記載の混合粉末を焼結温度１３５０℃で焼結して成形した焼結体中の酸素、窒素の含有量をＬＥＣＯ社製のＴＣ−６００型酸素窒素同時分析装置で、炭素の含有量をＨＯＲＩＢＡ社製の炭素硫黄分析装置で測定した。下記表１１にその測定結果を示す。

【0179】

【表11】

【0180】

表１１に示されるように、焼結体中の酸素含有量は極めて少なかった。

【0181】

得られた焼結体の組織観察を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で行った。図１０、図１１、図１２に焼結体のＳＥＭ写真を示す。図１０は低倍率（撮影時の写真倍率は３０００倍）のＳＥＭ写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）で、図１１は中倍率（撮影時の写真倍率は５０００倍）のＳＥＭ写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）で、図１２は高倍率（撮影時の写真倍率は１００００倍）のＳＥＭ写真（写真中の縮尺目盛りは１μｍ）である。図１０、図１１、図１２において黒色の部分がＣ相であり、白色の部分がＦｅＰｔ合金相である。図１０、図１１、図１２からわかるように、組織全体に微細なＣ相が分散した構造となっていることがわかる。

【0182】

次に、得られた焼結体（ボールミル累計回転回数５６７４３２０回、焼結温度１３５０℃）中の相の大きさをインターセプト法によって求めた。

【0183】

具体的には、ターゲット断面についての図１２のＳＥＭ写真（撮影時の写真倍率は１００００倍）に、上下に３等分するように左右方向に２本の水平線を引くとともに、左右に４等分するように上下方向に３本の垂直線を引き、合計５本の直線を図１２のＳＥＭ写真に引いた。

【0184】

そして、Ｃ相の上を横切った部分の線分の長さの合計と、横切ったＣ相の数を、前記５本の直線それぞれについて求め、前記５本の直線についてＣ相の上を横切った部分の線分の長さの平均値を計算（Ｃ相の上を横切った部分の線分の長さの合計を横切ったＣ相の数で除す）により求め、その値をインターセプト法によって求めたＣ相の平均の大きさとした。その結果、インターセプト法によって求めたＣ相の平均の大きさは０．２５μｍであった。

【0185】

（考察）
実施例１〜４および比較例１についての主要な実験データを下記の表１２にまとめて示す。

【0186】

【表12】

【0187】

実施例１〜３は、ＦｅＰｔ粉末とＣ粉末を混合する全過程を酸素の存在する雰囲気下で行い、実施例４は、ＦｅＰｔＣｕ粉末とＣ粉末を混合する全過程を酸素の存在する雰囲気下で行ったが、実施例１についてはボールミル累計回転回数が４１３６４００回に達しても発火は確認されず、実施例２についてはボールミル累計回転回数が４０７３７６０回に達しても発火は確認されず、実施例３についてはボールミル累計回転回数が３１８１６８０回に達しても発火は確認されず、実施例４についてはボールミル累計回転回数が５６７４３２０回に達しても発火は確認されなかった。

【0188】

これに対し、ボールミル累計回転回数が２０９５２０回〜２８１６６４０回の間、酸素の存在しないアルゴン雰囲気下でＦｅＰｔ粉末とＣ粉末との混合を行った比較例１では、ボールミル累計回転回数２８１６６４０回で混合容器を開放したところ、発火が確認された。

【0189】

また、実施例１〜４では、ボールミル累計回転回数が２８０００００回を超える回数まで混合を行った混合粉末を用いて焼結体を作製したが、作製した焼結体の相対密度はいずれも９２％以上であった。これに対して、比較例１では、ボールミル累計回転回数が１４０５０８０回の混合を行った混合粉末を用いて焼結体を作製したが、作製した焼結体の相対密度は７１．１％と小さかった。比較例１の焼結温度が１１００℃と低かったことも影響したと思われるが、ボールミル累計回転回数が少なく、焼結体作製に用いた混合粉末中のＣ粉末の粒径が十分に小さくなっていなかったため、燒結体中の空孔が大きくなり、焼結体の相対密度が小さくなったものと思われる。

【0190】

また、実施例１、２、３、４では、得られたターゲット中のＣ相の大きさをインターセプト法によって測定したが、それぞれＣ相の大きさは０．５２μｍ、０．５０μｍ、０．３３μｍ、０．２５μｍであり、いずれも０．６μｍを下回っており、十分に小さくなっていることがわかった。

【0191】

なお、得られたターゲット中のＣ相の大きさは、ターゲット中のＣの含有量が６０ａｔ％である実施例１、２では０．５２μｍ、０．５０μｍであり、ターゲット中のＣの含有量が４０ａｔ％である実施例３では０．３３μｍであり、ターゲット中のＣの含有量が３３．４ａｔ％である実施例４では０．２５μｍであり、Ｃの含有量が少ないほどＣ相の大きさは小さくなっている。これは、Ｃの含有量が多いとＣ相同士が連結しやすいので、Ｃ相の大きさが小さくなりにくいためと思われる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】