特許第6305881号(P6305881)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6305881磁気記録媒体用スパッタリングターゲット
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(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】6305881
(24)【登録日】2018年3月16日
(45)【発行日】2018年4月4日
(54)【発明の名称】磁気記録媒体用スパッタリングターゲット
(51)【国際特許分類】
   C23C 14/34 20060101AFI20180326BHJP
   H01F 41/18 20060101ALI20180326BHJP
   B22F 3/15 20060101ALI20180326BHJP
   B22F 3/14 20060101ALI20180326BHJP
   C22C 33/02 20060101ALI20180326BHJP
   C22C 32/00 20060101ALI20180326BHJP
   C22C 38/00 20060101ALI20180326BHJP
   C22C 5/04 20060101ALI20180326BHJP
【FI】
   C23C14/34 A
   H01F41/18
   B22F3/15 M
   B22F3/14 D
   C22C33/02 L
   C22C32/00 Z
   C22C38/00 303S
   C22C38/00 304
   C22C5/04
【請求項の数】5
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2014-181425(P2014-181425)
(22)【出願日】2014年9月5日
(65)【公開番号】特開2016-56392(P2016-56392A)
(43)【公開日】2016年4月21日
【審査請求日】2017年2月21日
(73)【特許権者】
【識別番号】502362758
【氏名又は名称】JX金属株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100093296
【弁理士】
【氏名又は名称】小越 勇
(74)【代理人】
【識別番号】100173901
【弁理士】
【氏名又は名称】小越 一輝
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 敦
【審査官】 末松 佳記
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2012/029498(WO,A1)
【文献】 国際公開第2013/105648(WO,A1)
【文献】 国際公開第2014/064995(WO,A1)
【文献】 国際公開第2011/070850(WO,A1)
【文献】 特開2003−313659(JP,A)
【文献】 特開2008−059733(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C23C 14/00−14/58
H01F 41/18
B22F 3/14−3/15
C22C 33/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
Fe及びPtを含む母材金属に酸化物が分散した組織を有する焼結体スパッタリングターゲットであって、母材金属中におけるFeとPtとの原子数比がFe100−XPt(Xは35≦X≦55を満たす値)であり、酸化物として少なくともSiOを含有し、炭素を300〜3000wtppm含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】
Ag、Au、B、Co、Cr、Cu、Ga、Ge、Mn、Mo、Nb、Ni、Pd、Re、Rh、Ru、Si、Sn、Ta、W、V、Znから選択されるいずれか一種以上の元素を金属成分として含有し、その含有率が金属成分中の原子数比で0.5〜15%あることを特徴とする請求項1記載のスパッタリングターゲット。
【請求項3】
SiO以外の酸化物として、Al、B、Ba、Be、Ca、Ce、Cr、Dy、Er、Eu、Ga、Gd、Ho、Li、Mg、Mn、Nb、Nd、Pr、Sc、Sm、Sr、Ta、Tb、Ti、V、Y、Zn、Zrから選択される元素の酸化物をいずれか一種以上含有することを特徴とする請求項1又は2記載のスパッタリングターゲット。
【請求項4】
該ターゲット中における酸化物の体積比率が10〜55%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項の記載のスパッタリングターゲット。
【請求項5】
該ターゲット切断面における酸化物粒子の一粒子当たりの平均面積が4μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の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、磁気記録媒体における磁性薄膜の形成に使用されるスパッタリングターゲットに関する。
【背景技術】
【0002】
ハードディスクドライブに代表される磁気記録の分野では、磁気記録媒体中の磁性薄膜の材料として、強磁性金属であるCo、Fe、あるいはNiをベースとした材料が用いられてきた。例えば、面内磁気記録方式を採用するハードディスクの磁性薄膜には、Coを主成分とするCo−Cr系やCo−Cr−Pt系の強磁性合金が用いられてきた。また、近年実用化された垂直磁気記録方式を採用するハードディスクの磁性薄膜には、Coを主成分とするCo−Cr−Pt系の強磁性合金と非磁性の無機物粒子からなる複合材料が多く用いられている。そして上記の磁性薄膜は、生産性の高さから、上記材料を成分とするスパッタリングターゲットをDCマグネトロンスパッタ装置でスパッタして作製されることが多い。
【0003】
ハードディスクの記録密度は年々急速に増大しており、現状の600Gbit/inの面密度から将来は1 Tbit/inに達すると考えられている。1Tbit/inに記録密度が達すると記録bitのサイズが10nmを下回るようになり、その場合には、熱揺らぎによる超常磁性化が問題となってくると予想され、現在、使用されている磁気記録媒体の材料、例えばCo−Cr基合金にPtを添加して結晶磁気異方性を高めた材料では十分ではないことが予想される。10nm以下のサイズで安定的に強磁性として振る舞う磁性粒子は、より高い結晶磁気異方性を持っている必要があるからである。
【0004】
上記のような理由から、L1構造を持つFePt相が超高密度記録媒体用材料として注目されている。L1構造を持つFePt相は高い結晶磁気異方性とともに、耐食性、耐酸化性に優れているため、磁気記録媒体としての応用に適した材料と期待されているものである。そして、FePt相を超高密度記録媒体用材料として使用する場合には、規則化したFePt磁性粒子を磁気的に孤立させた状態で出来るだけ高密度に方位をそろえて分散させるという技術の開発が求められている。
【0005】
このようなことから、L1構造を有するFePt磁性粒子を酸化物といった非磁性材料で孤立させたグラニュラー構造磁性薄膜が、熱アシスト磁気記録方式を採用した次世代ハードディスクの磁気記録媒体用として提案されている。このグラニュラー構造磁性薄膜は、磁性粒子同士が非磁性物質の介在により磁気的に絶縁される構造となっている。一般的に、FePt相を有するグラニュラー構造磁性薄膜はFe−Pt系の焼結体スパッタリングターゲットを用いて成膜される。
【0006】
本出願人は以前、非磁性材料としてSiOを含有するFe−Pt系の磁性材焼結体スパッタリングターゲットに関する技術を提供した(特許文献1〜3)。また、特許文献4には、FePt合金の素地にSiO等の酸化物を含むスパッタリングターゲットが開示されている。ところで、このようなFe−Pt合金中にSiOが分散したターゲットをスパッタした場合、SiOの粗大粒部において異常放電が生じ、パーティクルが発生することがある。そのため、微細なSiO粒子を分散させる必要があるが、その方法として一般的に、SiOを含む原料粉を十分に粉砕混合した焼結用粉末を用意すること、そして、焼結温度を低くして焼結時にSiOの粒成長を抑制することが考えられる。
【0007】
しかしながら、SiOの配合量が多い組成では、上記の方法によってもSiOを微細に分散させることが難しい場合がある。また、ターゲット中のSiOに生じたマイクロクラックがパーティクルの原因になるという問題もある。特許文献5には、マイクロクラックの発生要因は、ターゲット中のSiOが結晶化したクリストバライトの状態で存在することによるものであり、そのクリストバライトへの変質を抑制するために原料粉に非晶質のSiO粉を用い、焼結温度を1120℃以下にすることが有効であるとされている。ところが、実際に特許文献1の条件で作製した場合でも、SiOのクリストバライトへの結晶化を完全には抑制できないという問題が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】国際公開第WO2012/086578号
【特許文献2】特許第5009447号
【特許文献3】国際公開第WO2014/045744号
【特許文献4】特開2011−208167号公報
【特許文献5】特許第5032706号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、磁気記録媒体における磁性薄膜の作製が可能な、SiOが微細に分散したFe−Pt系スパッタリングターゲットを提供すること、そして、スパッタリング時に発生するパーティクル量を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の課題を解決するために本発明者は鋭意研究を行った結果、Fe−Pt系合金中にC(炭素)を微量添加することで、焼結時にSiOの粒成長が抑制されて、微細な組織が得られるとの知見が得られた。また、SiCとして微量添加した際にも、同様の効果があるとの知見が得られた。そして、このようにして作製されたスパッタリングターゲットは、パーティクルの発生を著しく低減することが可能で成膜時の歩留まりを改善できることを見出した。
【0011】
このような知見に基づき、本願は、以下の発明を提供する。
1)Fe及びPtを含む母材金属に酸化物が分散した組織を有する焼結体スパッタリングターゲットであって、母材金属中におけるFeとPtとの原子数比がFe100−XPt(Xは35≦X≦55を満たす値)であり、酸化物として少なくともSiOを含有し、炭素を300〜5000wtppm含有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
2)Ag、Au、B、Co、Cr、Cu、Ga、Ge、Mn、Mo、Nb、Ni、Pd、Re、Rh、Ru、Si、Sn、Ta、W、V、Znから選択されるいずれか一種以上の元素を金属成分として含有し、その含有率が金属成分中の原子数比で0.5〜15%あることを特徴とする上記1)記載のスパッタリングターゲット。
3)SiO以外の酸化物として、Al、B、Ba、Be、Ca、Ce、Cr、Dy、Er、Eu、Ga、Gd、Ho、Li、Mg、Mn、Nb、Nd、Pr、Sc、Sm、Sr、Ta、Tb、Ti、V、Y、Zn、Zrから選択される元素の酸化物をいずれか一種以上含有することを特徴とする上記1)又は2)記載のスパッタリングターゲット。
4)該ターゲット中における酸化物の体積比率が10〜55%であることを特徴とする上記1)〜3)のいずれか一記載のスパッタリングターゲット。
5)該ターゲット切断面における酸化物粒子の一粒子当たりの平均面積が4μm以下であることを特徴とする上記1)〜4)のいずれか一記載のスパッタリングターゲット。
【発明の効果】
【0012】
本発明のSiOが微細に分散したFe−Pt系スパッタリングターゲットは、異常放電が発生しにくく、スパッタリング時に発生するパーティクルの量を著しく低減することが可能となり、したがって、成膜時の歩留まりを改善できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】実施例1の焼結体の研磨面を光学顕微鏡で観察したときの組織画像である。
図2】比較例1の焼結体の研磨面を光学顕微鏡で観察したときの組織画像である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明のスパッタリングターゲットは、Fe及びPtを含む母材金属に酸化物が分散した組織を有する焼結体スパッタリングターゲットであって、FeとPtとの原子数比がFe100−XPt(Xは35≦X≦55を満たす値)であり、酸化物として、少なくともSiOを含有することを特徴とする。このように、強磁性材料であるFe−Pt系合金を、非磁性材料である酸化物によって分断することで、磁性薄膜としての機能を付与することができる。また酸化物を金属中に分散させることで、スパッタ時のパーティクル特性が向上し、かつ偏析の少ない均一なスパッタ膜を得ることができる。ここで、酸化物が金属中に分散した組織とは、金属が分散媒、酸化物が分散質として、金属に酸化物が取り囲まれた状態の組織を言う。すなわち、金属部分は連続的につながっているのに対し、酸化物は個々の領域が金属によって分離されている。
FeとPtの原子数比がFe100−XPt(Xは35≦X≦55を満たす値)とするのは、Ptの含有量が原子数比で35%未満あるいは55%超であると、磁性薄膜としての機能が低下するため、好ましくないためである。また、酸化物として、SiOを用いると、特に好ましい磁性薄膜を得ることができる。
【0015】
本発明において重要なことは、スパッタリングターゲット中に炭素を300〜5000wtppm含有することである。このように炭素を微量に添加することで、焼結時にSiOの粒成長を抑制することができ、微細な組織を得ることができる。これは難焼結材料である炭素(C)あるいは炭化物(SiCなど)がSiOの粒子間に存在すると、炭素がSiO粒子同士の焼結を阻害するためと考えられる。
【0016】
本発明は、炭素含有量が300wtppm未満であると、SiOの粒成長の抑制の効果が得られず、一方、5000wtppmを超えると、炭素粒子そのものがパーティクルの発生元になるという問題が生じるため好ましくない。好ましくは、炭素を300〜3000wtppm、さらに好ましくは500〜2000wtppm含有するのがよい。また、本発明において、スパッタリングターゲット中の炭素の存在形態は問わず、炭素単独、炭化物、金属との固溶体など、様々な形態であっても、上述するSiOの粒成長を抑制することができる。
【0017】
本発明のスパッタリングターゲットにおいて、母材金属はFe及びPtを基本成分とするが、磁気特性を向上させるために、Ag、Au、B、Co、Cr、Cu、Ga、Ge、Mn、Mo、Nb、Ni、Pd、Re、Rh、Ru、Si、Sn、Ta、W、V、Znから選択されるいずれか一種以上の元素を金属成分として含有させることが好ましく、その含有量は、金属成分中の原子数比で0.5%以上、15%以下とするのが好ましい。前記の数値範囲を超えると、添加の効果が得られないため好ましくない。
【0018】
また、本発明のスパッタリングターゲットにおいて、非磁性材料(酸化物)として、SiOを基本成分とするが、磁気特性を改善するために、さらに他の酸化物、すなわち、Al、B、Ba、Be、Ca、Ce、Cr、Dy、Er、Eu、Ga、Gd、Ho、Li、Mg、Mn、Nb、Nd、Pr、Sc、Sm、Sr、Ta、Tb、Ti、V、Y、Zn、Zrから選択される元素の酸化物をいずれか一種以上含有させることが好ましい。
【0019】
また、SiOを含む上記酸化物の含有量は、スパッタリングターゲット中の体積比率で10〜30%とすることが好ましい。前記の数値範囲を超えると、添加の効果が得られないため、好ましくない。なお、酸化物の体積比率は、ターゲットの切断面を光学顕微鏡で観察し、その切断面での面積比率から求めることができる。すなわち、酸化物はターゲット組織中に均一に分散していることから、その面積比率を体積比率と見なすことができる。また、該面積比率は、観察場所によるバラつきを少なくするため、無作為に選んだ1000μm以上の大きさの領域を5箇所観察して、その平均として求めることができる。
酸化物が均一に分散しているかどうかは観察場所による面積比率のバラつきを指標に判断する。すなわち、無作為に選んだ5箇所(1000μm以上の大きさの領域)における酸化物の面積比率の標準偏差を、同5箇所における酸化物の面積比率の平均値で除した値が0.2以下であれば、酸化物が均一に分散していると見なす。
【0020】
また、SiOを含む酸化物粒子(一粒子当たり)の大きさは、平均面積で4μm以下とすることが好ましい。平均面積が、前記の数値範囲を超えると、スパッタ時に酸化物粒子が異常放電の原因となることがあるため、好ましくない。ここで、酸化物粒子とは、ターゲットの切断面において、外周が金属で取り囲まれた酸化物の領域のことを意味する。すなわち、金属により分離され、互いにつながっていない酸化物の領域は、それぞれ異なる酸化物粒子(つまり一粒子)として数える。また、平均面積とは、ある領域における酸化物の面積を当該領域内における酸化物粒子の個数で除した値と定義する。
なお、酸化物粒子の平均面積は、ターゲットの切断面を光学顕微鏡で観察し、その切断面における酸化物粒子の面積から求めることができる。平均面積は、観察場所によるばらつきを少なくするために、無作為に選んだ1000μm以上の大きさの領域を5箇所観察して、その平均として求める必要がある。
【0021】
本発明のスパッタリングターゲットは、粉末焼結法によって作製する。作製にあたり、まず、各原料粉末(例えば、代表的な例として、Fe粉末、Pt粉末、SiO粉末、C粉末)を用意する。金属粉末は、平均粒径が0.5μm以上10μm以下のものを用いることが望ましい。粒径が0.5μm以上10μm以下であるとより均一な混合が可能であり、偏析と粗大結晶化を防止できる。粒径が10μmより大きい場合には、非磁性材料が均一に分散しないことがあり、また、0.5μmより小さい場合には、金属粉の酸化の影響でターゲットの組成が所望の組成から外れてくるという問題が生じることがある。なお、この粒径範囲はあくまで好ましい範囲であり、これを逸脱することが本願発明を否定する条件でないことは当然理解されるべきである。
【0022】
また金属粉末として、合金粉末(Fe−Pt粉など)を用いてもよい。特にPtを含む合金粉末はその組成にもよるが、金属粉末中の酸素量を少なくするために有効である。合金粉末を用いる場合も同様に、平均粒径が0.5μm以上10μm以下のものを用いることが望ましい。また、添加金属についても、同様に平均粒径が0.5μm以上10μm以下のものを用いることが望ましい。
【0023】
SiO原料粉末としては、平均粒子径0.5μm以上5μm以下のものを使用する。SiO粉末の粒子径が小さ過ぎると、粉末を混合する時に凝集しやすくなるので、0.5μm以上とすることが望ましく、SiO粉末の粒子径が大きいと、焼結体中の粗大粒の原因となるので、5μm以下とすることが望ましい。使用するSiO粉末の種類としては、一般に非晶質粉が用いられるが、その他にも石英粉など非晶質粉以外の種類のSiO粉末を用いることもできる。また、その他の酸化物についても、同様に平均粒子径0.5μm以上5μm以下のものを用いることが望ましい。
【0024】
C原料粉末としては、平均粒子径0.5μm以上20μm以下のものを使用する。C粉末の粒子径が小さ過ぎると、粉末を混合する時に凝集しやすくなるので、0.5μm以上とすることが望ましく、C粉末の粒子径が大きいと、焼結体中の粗大粒の原因となるので、20μm以下とすることが望ましい。使用するC粉末の種類としては、グラファイト粉を用いることが望ましいが、カーボンナノチューブやカーボンブラックなど、その他の種類のC粉も使用することができる。なお、C粉末の代わりに、SiC粉末のような炭化物粉末を使用することもできるが、この場合も、スパッタリングターゲット中の炭素量が300〜5000wtppmとなるように調整する必要がある。
【0025】
そして、上記の粉末を所望の組成になるように秤量し、混合する。
方法としては、攪拌混合機、攪拌転動混合機、100〜200メッシュ程度のふるい等を使用することができる。なお、ふるいは、粗大粒の除去だけではなく、解砕や混合の機能も兼ね備えるものである。
また、解砕やふるい分けは、原料を混合した後に行うこともできる。混合装置としては、縦型ミキサー、V型混合機もしくはこれに準ずる性能を有する混合機を使用することができる。
【0026】
混合方法としては、せん断力によって混合する装置を使用することができる。例えば、乳鉢、攪拌混合機(高速)、攪拌転動混合機(高速)等を使用することができる。また、ボールミルや媒体攪拌ミル等のように衝撃力で原料を微粉砕する混合装置を用いることも可能である。但し、その場合、混合中に金属粉末が酸化されることを抑制するために、不活性ガス雰囲気中で粉砕することが望ましい。
【0027】
次に、こうして得られた混合粉末をホットプレスで成型・焼結する。ホットプレス以外にも、プラズマ放電焼結法、熱間等方圧加圧焼結法を使用することもできる。焼結時の保持温度は、スパッタリングターゲットの組成にもよるが、多くの場合、700〜1200°Cの温度範囲とすることが好ましい。また、プレス圧力は、25MPa〜35MPaの範囲とすることが好ましい。但し、この焼結条件においても、C粒子の凝集を抑えることが必要である。
【0028】
次に、ホットプレスから取り出した焼結体に熱間等方圧加圧加工を施す。熱間等方圧加圧加工は焼結体の密度向上に非常に有効である。熱間等方圧加圧加工時の保持温度は、焼結体の組成にもよるが、多くの場合、700〜1200°Cの温度範囲である。また加圧力は100Mpa以上に設定することが好ましい。そして、このようにして得られた焼結体を旋盤で所望の形状に加工することにより、上述の特徴を有する本発明のスパッタリングターゲットを作製することができる。
【実施例】
【0029】
以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。
【0030】
(実施例1)
原料粉末として、平均粒径3μmのFe粉末、平均粒径3μmのPt粉末、平均粒径0.5μmのSiO粉末を用意し、組成が40Fe−40Pt−20SiO(mol%)となるように秤量した。このときSiO粉末には非晶質粉末を使用した。次に、秤量したFe粉末、Pt粉末、SiO粉末を乳鉢に入れた後、これに炭素粉末を3000wtppmとなるように添加し、その後、2時間混合した。
【0031】
次に、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1100°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。その後、ホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方圧加圧加工を施した。熱間等方圧加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度1050°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、1050°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。作製した焼結体の断面を研磨し、コンフォーカル顕微鏡で観察したときの組織写真を図1に示す。ここで、組織写真の黒く見えている部分が酸化物で、白く見えている部分がマトリックス(母材金属)となる金属である。図1に示されるように、Fe−Pt系合金中にSiOが微細に分散している様子が分かる。さらに観察面の任意に選んだ4箇所を108μm×80μmの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで2値化し酸化物に該当する部分(組織観察画像の黒っぽい部分)の個数と面積を求めた。その結果、研磨面での酸化物の面積比率は46%であった。すなわち、酸化物の体積比率は46%であることが確認された。また、酸化物粒子1個あたりの平均面積を計算したところ、3.4μmであった。
【0032】
次に、作製した焼結体から採取した小片を、高周波誘導加熱炉燃焼−赤外線吸収法を採用した炭素分析装置で分析し、炭素含有量を求めた。その結果、炭素の含有量はスパッタリングターゲット中2700wtppmであった。
次に、この焼結体を直径180.0mm、厚さ5.0mmの形状へ旋盤で切削加工してターゲットとした。次に、このターゲットをマグネトロンスパッタ装置(キヤノンアネルバ製C-3010スパッタリングシステム)に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力1kW、Arガス圧1.7Paとし、2kWhrのプレスパッタリングを実施した後、4インチ径のシリコン基板上に20秒間成膜した。そして基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。表1に示すように、このときのパーティクル個数は17個であった。
【0033】
(比較例1)
原料粉末として、平均粒径3μmのFe粉末、平均粒径3μmのPt粉末、平均粒径0.5μmのSiO粉末を用意し、組成が40Fe−40Pt−20SiO(mol%)となるように秤量した。このときSiO粉末には非晶質粉末を使用した。次に、秤量したFe粉末、Pt粉末、SiO粉末を乳鉢に入れた後、2時間混合した。比較例1では炭素粉末は添加しなかった。
【0034】
次に、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1100°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。その後、ホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方圧加圧加工を施した。熱間等方圧加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度1050°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、1050°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。作製した焼結体の断面を研磨し、コンフォーカル顕微鏡で観察したときの組織写真を図2に示す。さらに観察面の任意に選んだ4箇所を108μm×80μmの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで2値化し酸化物に該当する部分(組織観察画像の黒っぽい部分)の個数と面積を求めた。その結果、研磨面での酸化物の面積比率は46%であった。すなわち、酸化物の体積比率は46%であることが確認された。また、酸化物粒子1個あたりの平均面積を計算したところ、12.3μmであった。
【0035】
次に、作製した焼結体から採取した小片を、高周波誘導加熱炉燃焼−赤外線吸収法を採用した炭素分析装置で分析し、炭素含有量を求めた。その結果、炭素の含有量はスパッタリングターゲット中20wtppmであった。
次に、この焼結体を直径180.0mm、厚さ5.0mmの形状へ旋盤で切削加工してターゲットとした。次に、このターゲットをマグネトロンスパッタ装置(キヤノンアネルバ製C-3010スパッタリングシステム)に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力1kW、Arガス圧1.7Paとし、2kWhrのプレスパッタリングを実施した後、4インチ径のシリコン基板上に20秒間成膜した。そして基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。表1に示すように、このときのパーティクル個数は89個であった。
【0036】
(実施例2)
原料粉末として、平均粒径3μmのFe粉末、平均粒径3μmのPt粉末、平均粒径3μmのCu粉末、平均粒径0.5μmのSiO粉末を用意し、組成が35Fe−35Pt−10Cu−20SiO(mol%)となるように秤量した。このときSiO粉末には石英粉末を使用した。次に、秤量したFe粉末、Pt粉末、SiO粉末、Cu粉末を乳鉢に入れた後、これに炭素粉末を400wtppmとなるように添加し、その後、2時間混合した。
【0037】
次に、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1050°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。その後、ホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方圧加圧加工を施した。熱間等方圧加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度1000°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、1000°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。次に作製した焼結体の断面を研磨し、任意に選んだ4箇所を108μm×80μmの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで2値化し酸化物に該当する部分(組織観察画像の黒っぽい部分)の個数と面積を求めた。その結果、研磨面での酸化物の面積比率は46%であった。すなわち、酸化物の体積比率は46%であることが確認された。また、酸化物粒子1個あたりの平均面積を計算したところ、2.7μmであった。
【0038】
次に、作製した焼結体から採取した小片を、高周波誘導加熱炉燃焼−赤外線吸収法を採用した炭素分析装置で分析し、炭素含有量を求めた。その結果、炭素の含有量はスパッタリングターゲット中330wtppmであった。
次に、この焼結体を直径180.0mm、厚さ5.0mmの形状へ旋盤で切削加工してターゲットとした。次に、このターゲットをマグネトロンスパッタ装置(キヤノンアネルバ製C-3010スパッタリングシステム)に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力1kW、Arガス圧1.7Paとし、2kWhrのプレスパッタリングを実施した後、4インチ径のシリコン基板上に20秒間成膜した。そして基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。表1に示すように、このときのパーティクル個数は12個であった。
【0039】
(比較例2)
原料粉末として、平均粒径3μmのFe粉末、平均粒径3μmのPt粉末、平均粒径3μmのCu粉末、平均粒径0.5μmのSiO粉末を用意し、組成が35Fe−35Pt−10Cu−20SiO(mol%)となるように秤量した。このときSiO粉末には石英粉末を使用した。次に、秤量したFe粉末、Pt粉末、SiO粉末、Cu粉末を乳鉢に入れた後、2時間混合した。比較例2では炭素粉末は添加しなかった。
【0040】
次に、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1050°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。その後、ホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方圧加圧加工を施した。熱間等方圧加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度1000°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、1000°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。次に作製した焼結体の断面を研磨し、任意に選んだ4箇所を108μm×80μmの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで2値化し酸化物に該当する部分(組織観察画像の黒っぽい部分)の個数と面積を求めた。その結果、研磨面での酸化物の面積比率は46%であった。すなわち、酸化物の体積比率は46%であることが確認された。また、酸化物粒子1個あたりの平均面積を計算したところ、8.7μmであった。
【0041】
次に、作製した焼結体から採取した小片を、高周波誘導加熱炉燃焼−赤外線吸収法を採用した炭素分析装置で分析し、炭素含有量を求めた。その結果、炭素の含有量はスパッタリングターゲット中30wtppmであった。
次に、この焼結体を直径180.0mm、厚さ5.0mmの形状へ旋盤で切削加工してターゲットとした。次に、このターゲットをマグネトロンスパッタ装置(キヤノンアネルバ製C-3010スパッタリングシステム)に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力1kW、Arガス圧1.7Paとし、2kWhrのプレスパッタリングを実施した後、4インチ径のシリコン基板上に20秒間成膜した。そして基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。表1に示すように、このときのパーティクル個数は68個であった。
【0042】
(実施例3)
原料粉末として、平均粒径10μmのFe−Pt−B合金粉末(組成:47.5Fe−47.5Pt−5B(mol%))、平均粒径0.5μmのSiO粉末を用意し、組成が38Fe−38Pt−4B−20SiO(mol%)となるように秤量した。このときSiO粉末には非晶質粉末を使用した。次に、秤量したFe−Pt−B粉末、SiO粉末を媒体攪拌ミルのポットに入れた後、これに炭素粉末を5000wtppmとなるように添加し、その後、8時間混合した。
【0043】
次に、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1000°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。その後、ホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方圧加圧加工を施した。熱間等方圧加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度950°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、950°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。次に作製した焼結体の断面を研磨し、任意に選んだ4箇所を108μm×80μmの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで2値化し酸化物に該当する部分(組織観察画像の黒っぽい部分)の個数と面積を求めた。その結果、研磨面での酸化物の面積比率は46%であった。すなわち、酸化物の体積比率は46%であることが確認された。また、酸化物粒子1個あたりの平均面積を計算したところ、3.9μmであった。
【0044】
次に、作製した焼結体から採取した小片を、高周波誘導加熱炉燃焼−赤外線吸収法を採用した炭素分析装置で分析し、炭素含有量を求めた。その結果、炭素の含有量はスパッタリングターゲット中4700wtppmであった。
次に、この焼結体を直径180.0mm、厚さ5.0mmの形状へ旋盤で切削加工してターゲットとした。次に、このターゲットをマグネトロンスパッタ装置(キヤノンアネルバ製C-3010スパッタリングシステム)に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力1kW、Arガス圧1.7Paとし、2kWhrのプレスパッタリングを実施した後、4インチ径のシリコン基板上に20秒間成膜した。そして基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。表1に示すように、このときのパーティクル個数は21個であった。
【0045】
(比較例3)
原料粉末として、平均粒径10μmのFe−Pt−B合金粉末(組成:47.5Fe−47.5Pt−5B(mol%))、平均粒径0.5μmのSiO粉末を用意し、組成が38Fe−38Pt−4B−20SiO(mol%)となるように秤量した。このときSiO粉末には非晶質粉末を使用した。次に、秤量したFe−Pt−B粉末、SiO粉末を媒体攪拌ミルのポットに入れた後、8時間混合した。比較例3では炭素粉末は添加しなかった。
【0046】
次に、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1000°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。その後、ホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方圧加圧加工を施した。熱間等方圧加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度950°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、950°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。次に作製した焼結体の断面を研磨し、任意に選んだ4箇所を108μm×80μmの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで2値化し酸化物に該当する部分(組織観察画像の黒っぽい部分)の個数と面積を求めた。その結果、研磨面での酸化物の面積比率は46%であった。すなわち、酸化物の体積比率は46%であることが確認された。また、酸化物粒子1個あたりの平均面積を計算したところ、14.3μmであった。
【0047】
次に、作製した焼結体から採取した小片を、高周波誘導加熱炉燃焼−赤外線吸収法を採用した炭素分析装置で分析し、炭素含有量を求めた。その結果、炭素の含有量はスパッタリングターゲット中20wtppmであった。
次に、この焼結体を直径180.0mm、厚さ5.0mmの形状へ旋盤で切削加工してターゲットとした。次に、このターゲットをマグネトロンスパッタ装置(キヤノンアネルバ製C-3010スパッタリングシステム)に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力1kW、Arガス圧1.7Paとし、2kWhrのプレスパッタリングを実施した後、4インチ径のシリコン基板上に20秒間成膜した。そして基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。表1に示すように、このときのパーティクル個数は103個であった。
【0048】
(実施例4)
原料粉末として、平均粒径3μmのFe粉末、平均粒径3μmのPt粉末、平均粒径3μmのCu粉末、平均粒径0.5μmのSiO粉末、平均粒径1μmのZrO粉末を用意し、組成が40Fe−40Pt−10SiO−10ZrO(mol%)となるように秤量した。このときSiO粉末には非晶質粉末を使用した。次に、秤量したFe粉末、Pt粉末、SiO粉末、ZrO粉末を乳鉢に入れた後、これに炭素粉末を2500wtppmとなるように添加し、その後、2時間混合した。
【0049】
次に、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1100°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。その後、ホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方圧加圧加工を施した。熱間等方圧加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度1100°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、1100°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。次に作製した焼結体の断面を研磨し、任意に選んだ4箇所を108μm×80μmの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで2値化し酸化物に該当する部分(組織観察画像の黒っぽい部分)の個数と面積を求めた。その結果、研磨面での酸化物の面積比率は42%であった。すなわち、酸化物の体積比率は42%であることが確認された。また、酸化物粒子1個あたりの平均面積を計算したところ、2.3μmであった。
【0050】
次に、作製した焼結体から採取した小片を、高周波誘導加熱炉燃焼−赤外線吸収法を採用した炭素分析装置で分析し、炭素含有量を求めた。その結果、炭素の含有量はスパッタリングターゲット中2100wtppmであった。
次に、この焼結体を直径180.0mm、厚さ5.0mmの形状へ旋盤で切削加工してターゲットとした。次に、このターゲットをマグネトロンスパッタ装置(キヤノンアネルバ製C-3010スパッタリングシステム)に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力1kW、Arガス圧1.7Paとし、2kWhrのプレスパッタリングを実施した後、4インチ径のシリコン基板上に20秒間成膜した。そして基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。表1に示すように、このときのパーティクル個数は14個であった。
【0051】
(比較例4)
原料粉末として、平均粒径3μmのFe粉末、平均粒径3μmのPt粉末、平均粒径3μmのCu粉末、平均粒径0.5μmのSiO粉末、平均粒径1μmのZrO粉末を用意し、組成が40Fe−40Pt−10SiO−10ZrO(mol%)となるように秤量した。このときSiO粉末には非晶質粉末を使用した。次に、秤量したFe粉末、Pt粉末、SiO粉末、ZrO粉末を乳鉢に入れた後、2時間混合した。比較例4では炭素粉末は添加しなかった。
【0052】
次に、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1100°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。その後、ホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方圧加圧加工を施した。熱間等方圧加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度1100°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、1100°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。次に作製した焼結体の断面を研磨し、任意に選んだ4箇所を108μm×80μmの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで2値化し酸化物に該当する部分(組織観察画像の黒っぽい部分)の個数と面積を求めた。その結果、研磨面での酸化物の面積比率は42%であった。すなわち、酸化物の体積比率は42%であることが確認された。また、酸化物粒子1個あたりの平均面積を計算したところ、5.7μmであった。
【0053】
次に、作製した焼結体から採取した小片を、高周波誘導加熱炉燃焼−赤外線吸収法を採用した炭素分析装置で分析し、炭素含有量を求めた。その結果、炭素の含有量はスパッタリングターゲット中10wtppmであった。
次に、この焼結体を直径180.0mm、厚さ5.0mmの形状へ旋盤で切削加工してターゲットとした。次に、このターゲットをマグネトロンスパッタ装置(キヤノンアネルバ製C-3010スパッタリングシステム)に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力1kW、Arガス圧1.7Paとし、2kWhrのプレスパッタリングを実施した後、4インチ径のシリコン基板上に20秒間成膜した。そして基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。表1に示すように、このときのパーティクル個数は63個であった。
【0054】
(実施例5)
原料粉末として、平均粒径3μmのFe粉末、平均粒径3μmのPt粉末、平均粒径3μmのCo粉末、平均粒径0.5μmのSiO粉末、平均粒径1μmのTiO粉末を用意し、組成が40Fe−40Pt−4Co−8SiO−8TiO(mol%)となるように秤量した。このときSiO粉末には非晶質粉末を使用した。次に、秤量したFe粉末、Pt粉末、Co粉末、SiO粉末、TiO粉末を乳鉢に入れた後、これに炭素粉末を5000wtppmとなるように添加し、その後、2時間混合した。
【0055】
次に、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1000°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。その後、ホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方圧加圧加工を施した。熱間等方圧加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度1000°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、1000°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。次に作製した焼結体の断面を研磨し、任意に選んだ4箇所を108μm×80μmの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで2値化し酸化物に該当する部分(組織観察画像の黒っぽい部分)の個数と面積を求めた。その結果、研磨面での酸化物の面積比率は35%であった。すなわち、酸化物の体積比率は35%であることが確認された。また、酸化物粒子1個あたりの平均面積を計算したところ、1.9μmであった。
【0056】
次に、作製した焼結体から採取した小片を、高周波誘導加熱炉燃焼−赤外線吸収法を採用した炭素分析装置で分析し、炭素含有量を求めた。その結果、炭素の含有量はスパッタリングターゲット中4600wtppmであった。
次に、この焼結体を直径180.0mm、厚さ5.0mmの形状へ旋盤で切削加工してターゲットとした。次に、このターゲットをマグネトロンスパッタ装置(キヤノンアネルバ製C-3010スパッタリングシステム)に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力1kW、Arガス圧1.7Paとし、2kWhrのプレスパッタリングを実施した後、4インチ径のシリコン基板上に20秒間成膜した。そして基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。表1に示すように、このときのパーティクル個数は6個であった。
【0057】
(比較例5)
原料粉末として、平均粒径3μmのFe粉末、平均粒径3μmのPt粉末、平均粒径3μmのCo粉末、平均粒径0.5μmのSiO粉末、平均粒径1μmのTiO粉末を用意し、組成が40Fe−40Pt−4Co−8SiO−8TiO(mol%)となるように秤量した。このときSiO粉末には非晶質粉末を使用した。次に、秤量したFe粉末、Pt粉末、Co粉末、SiO粉末、TiO粉末を乳鉢に入れた後、2時間混合した。比較例5では炭素粉末は添加しなかった。
【0058】
次に、乳鉢から取り出した混合粉末をカーボン製の型に充填しホットプレスした。ホットプレスの条件は、真空雰囲気、昇温速度300°C/時間、保持温度1000°C、保持時間2時間とし、昇温開始時から保持終了まで30MPaで加圧した。保持終了後はチャンバー内でそのまま自然冷却させた。その後、ホットプレスの型から取り出した焼結体に熱間等方圧加圧加工を施した。熱間等方圧加圧加工の条件は、昇温速度300°C/時間、保持温度1000°C、保持時間2時間とし、昇温開始時からArガスのガス圧を徐々に高めて、1000°Cで保持中は150MPaで加圧した。保持終了後は炉内でそのまま自然冷却させた。次に作製した焼結体の断面を研磨し、任意に選んだ4箇所を108μm×80μmの視野サイズで組織画像を撮影した。撮影された画像を画像処理ソフトで2値化し酸化物に該当する部分(組織観察画像の黒っぽい部分)の個数と面積を求めた。その結果、研磨面での酸化物の面積比率は35%であった。すなわち、酸化物の体積比率は35%であることが確認された。また、酸化物粒子1個あたりの平均面積を計算したところ、4.1μmであった。
【0059】
次に、作製した焼結体から採取した小片を、高周波誘導加熱炉燃焼−赤外線吸収法を採用した炭素分析装置で分析し、炭素含有量を求めた。その結果、炭素の含有量はスパッタリングターゲット中20wtppmであった。
次に、この焼結体を直径180.0mm、厚さ5.0mmの形状へ旋盤で切削加工してターゲットとした。次に、このターゲットをマグネトロンスパッタ装置(キヤノンアネルバ製C-3010スパッタリングシステム)に取り付け、スパッタリングを行った。スパッタリングの条件は、投入電力1kW、Arガス圧1.7Paとし、2kWhrのプレスパッタリングを実施した後、4インチ径のシリコン基板上に20秒間成膜した。そして基板上へ付着したパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。表1に示すように、このときのパーティクル個数は35個であった。
【0060】
以上の通り、本発明のスパッタリングターゲットの実施例はいずれの場合においても、スパッタリング時に発生するパーティクルは30個以下であり、比較例に比べ常に少ないという結果が得られた。
【0061】
【表1】
【産業上の利用可能性】
【0062】
本発明は、SiOが微細に分散したFe−Pt系スパッタリングターゲットであり、異常放電の発生を抑制することができるので、スパッタリング時のパーティクル発生を低減することができるので、成膜時の歩留まりを改善できるという優れた効果を有する。本発明スパッタリングターゲットは、特に磁気記録媒体の磁性薄膜の形成用として有用である。
図1
図2