特許 6359622 Ｃｏ又はＦｅを含有するスパッタリングターゲット

(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】6359622

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】Ｃｏ又はＦｅを含有するスパッタリングターゲット

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20180709BHJP

   G11B 5/851 20060101ALI20180709BHJP

   B22F 1/00 20060101ALI20180709BHJP

   C22C 33/02 20060101ALI20180709BHJP

   C22C 1/04 20060101ALI20180709BHJP

   C22C 1/05 20060101ALI20180709BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20180709BHJP

   C22C 19/07 20060101ALI20180709BHJP

   H01F 41/18 20060101ALI20180709BHJP

   H01F 10/14 20060101ALN20180709BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/34 A

   G11B5/851

   B22F1/00 M

   C22C33/02 103A

   C22C1/04 B

   C22C1/05 A

   C22C33/02 G

   C22C33/02 B

   C22C38/00 303S

   C22C19/07 C

   H01F41/18

   B22F1/00 X

   !H01F10/14

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-254632(P2016-254632)

(22)【出願日】2016年12月28日

(62)【分割の表示】特願2015-500172(P2015-500172)の分割

【原出願日】2014年1月24日

(65)【公開番号】特開2017-137570(P2017-137570A)

(43)【公開日】2017年8月10日

【審査請求日】2017年1月16日

(31)【優先権主張番号】特願2013-28388(P2013-28388)

(32)【優先日】2013年2月15日

(33)【優先権主張国】JP

(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】荒川 篤俊

(72)【発明者】

【氏名】高見 英生

(72)【発明者】

【氏名】中村 祐一郎

【審査官】 神▲崎▼ 賢一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０１１２９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／０８６５７８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０７０８５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−２３４１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３２０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００１８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０２７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１１００３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／０２９４９８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／３４

Ｂ２２Ｆ １／００

Ｃ２２Ｃ １／０４

Ｃ２２Ｃ １／０５

Ｃ２２Ｃ １９／０７

Ｃ２２Ｃ ３３／０２

Ｃ２２Ｃ ３８／００

Ｇ１１Ｂ ５／８５１

Ｈ０１Ｆ ４１／１８

Ｈ０１Ｆ １０／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｆｅ及びＰｔを含有する磁性材の中に非磁性材粒子が分散した材料からなる焼結体スパッタリングターゲットであって、前記非磁性材粒子が、Ｂ_２Ｏ_３、ＣｏＯ、Ｃｏ_３Ｏ_４、ＭｎＯ、Ｍｎ_３Ｏ_４、ＳｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_２、ＷＯ_３、ＺｒＯ_２から選択した一種以上の酸化物からなり、前記ターゲット中の研磨面で観察される組織が平均粒径１．８μｍ以下の非磁性材粒子と該非磁性材粒子が分散したＦｅ及びＰｔを含有する金属相及びＦｅからなる金属粒とから構成されており、前記非磁性材粒子の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同粒子を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、その最大径と最小径の差が０．７μｍ以下である非磁性材粒子が前記ターゲット中の研磨面で観察される組織内の非磁性材粒子に対して６０％以上占めており、かつ、前記Ｆｅからなる金属粒の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同金属粒を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、その最大径と最小径の和が３０μｍ以上の金属粒が１ｍｍ^２視野内に平均１個以上存在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】

前記非磁性材粒子を０．５〜２０ｍｏｌ％含有す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】

Ｐｔが０ｍｏｌ％を超え６０ｍｏｌ％以下、非磁性材料を除き残部がＦｅ及び不可避的不純物であ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】

さらにＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｗ、Ｂから選択した一種以上の元素を０．５ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下含有することを特徴とする請求項３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、磁気記録媒体の磁性体薄膜、特に垂直磁気記録方式を採用したハードディスクの磁気記録媒体におけるグラニュラー膜の成膜に使用される磁性材スパッタリングターゲットに関し、スパッタリングの際にパーティクル発生の原因となる非磁性材の異常放電を抑制することができる、Ｃｏ又はＦｅを主成分とする非磁性材粒子分散型磁性材スパッタリングターゲットに関する。

【背景技術】

【0002】

垂直磁気記録方式を採用するハードディスクの記録層には、強磁性金属であるＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉをベースとした材料が用いられている。中でも、ＣｏやＦｅを主成分とするＣｏ−Ｃｒ系、Ｃｏ−Ｐｔ系、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系、Ｆｅ−Ｐｔ系などの強磁性合金と非磁性の無機材料からなる複合材料が多く用いられている。そして、このようなハードディスクなどの磁気記録媒体の磁性薄膜は、生産性の高さから、上記の材料を成分とする強磁性材スパッタリングターゲットをスパッタリングして作製されることが多い。

【0003】

このような磁気記録媒体用スパッタリングターゲットの作製方法としては、溶解法や粉末冶金法が考えられる。どちらの手法で作製するかは、要求される特性によるので一概には言えないが、垂直磁気記録方式のハードディスクの記録層に使用される、強磁性合金と非磁性の無機物粒子からなるスパッタリングターゲットは、一般に粉末冶金法によって作製されている。これは無機物粒子を合金素地中に均一に分散させる必要があるため、溶解法では作製することが困難だからである。

【0004】

粉末冶金法として、例えば、特許文献１には、Ｃｏ粉末とＣｒ粉末とＴｉＯ_２粉末とＳｉＯ_２粉末を混合して得られた混合粉末とＣｏ球形粉末を遊星運動型ミキサーで混合し、この混合粉をホットプレスにより成形し特許文献２に磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを得る方法が提案されている。
この場合のターゲット組織は、無機物粒子が均一に分散した金属素地である相（Ａ）の中に、球形の相（Ｂ）を有している様子が見える（特許文献２の図１参照）。このような組織は、漏洩磁束向上の点では良いが、スパッタ時のパーティクルの発生抑制の点からは好適な磁気記録媒体用スパッタリングターゲットとは言えない。

【0005】

また、特許文献２には、Ｃｏ−Ｃｒ二元系合金粉末とＰｔ粉末とＳｉＯ_２粉末を混合して、得られた混合粉末をホットプレスすることにより、磁気記録媒体薄膜形成用スパッタリングターゲットを得る方法が提案されている。
この場合のターゲット組織は、図によって示されていないが、Ｐｔ相、ＳｉＯ_２相およびＣｏ-Ｃｒ二元系合金相が見られ、Ｃｏ-Ｃｒ二元系合金相の周囲に拡散層が観察できたことが記載されている。このような組織も、好適な磁気記録媒体用スパッタリングターゲットとは言えない。

【0006】

さらに、特許文献３には、Ｃｏ、Ｐｔのマトリックス相と、平均粒径が０．０５μｍ以上７．０μｍ未満の金属酸化物相からなるスパッタリングターゲットが提案され、結晶粒の成長を抑制し、低透磁率、高密度のターゲットを得て、成膜効率を上げる提案がなされている。
その他、特許文献４には酸化物相が形成する粒子の平均粒径を３μｍ以下とすること、特許文献５にはシリカ粒子又はチタニア粒子はスパッタリングターゲットの主表面に垂直な断面において、スパッタリングターゲットの主表面に対して垂直な方向の粒径をＤｎ、前記主表面に平行な方向の粒径をＤｐとした時に、２≦Ｄｐ／Ｄｎを満たすことが記載されている。
しかし、これらの条件では、いずれも充分ではなく、さらなる改善が求められているのが現状である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２０１１／０８９７６０号パンフレット

【特許文献2】特開２００９−１８６０号公報

【特許文献3】特開２００９−１０２７０７号公報

【特許文献4】特開２００９−２１５６１７号公報

【特許文献5】特開２０１１−２２２０８６号公報

【特許文献6】特願２０１２−０３６５６２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

一般に、Ｃｏ又はＦｅを主成分とする非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットにおいては、含有するＳｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２などの非磁性材が絶縁体であるため異常放電の原因となっている。そして、この異常放電が原因でスパッタリング中のパーティクル発生が問題となる。

【0009】

本発明は上記問題を鑑みて、高ＰＴＦを維持しつつ、上記非磁性材の異常放電を抑制し、異常放電が原因となるスパッタリング中のパーティクル発生を減少させることを課題とする。これまで、非磁性材粒子の粒径を小さくすることで異常放電の確率を減らすことが行われてきたが、磁気記録媒体の記録密度向上に伴い、許容パーティクルレベルが厳しくなってきていることから、より改善された非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲット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】

【0010】

上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、ターゲットの組織（非磁性材粒子）構造を調整することにより、スパッタリング時の非磁性材による異常放電が生じず、パーティクルの発生の少ないターゲットが得られることを見出した。

【0011】

このような知見に基づき、本発明は、以下の発明を提供するものである。
１）Ｃｏ又はＦｅを含有する磁性材の中に非磁性材粒子が分散した材料からなる焼結体スパッタリングターゲットであって、
前記ターゲット中の研磨面で観察される組織が平均粒径１．８μｍ以下の非磁性材粒子と該非磁性材粒子が分散したＣｏ又はＦｅを含有する金属相及び金属粒とから構成されており、
前記非磁性材粒子の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同粒子を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、その最大径と最小径の差が０．７μｍ以下である非磁性材粒子が前記ターゲット中の研磨面で観察される組織内の非磁性材粒子に対して６０％以上占めており、かつ、
前記金属粒の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同金属粒を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、その最大径と最小径の和が３０μｍ以上の金属粒が１ｍｍ^２視野内に平均１個以上存在することを特徴とするスパッタリングターゲット。
２）前記非磁性材粒子が、Ｂ_２Ｏ_３、ＣｏＯ、Ｃｏ_３Ｏ_４、ＭｎＯ、Ｍｎ_３Ｏ_４、ＳｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_２、ＷＯ_３、ＺｒＯ_２から選択した一種以上の酸化物であり、これらを０．５〜２０ｍｏｌ％含有す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）Ｃｒが０ｍｏｌ％以上１５ｍｏｌ％以下、Ｐｔが５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、非磁性材料を除き残部がＣｏ及び不可避的不純物であ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）さらにＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｗ、Ｂから選択した一種以上の元素を、０．５ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下含有することを特徴とする上記３）記載のスパッタリングターゲット。
５）前記金属粒が、Ｃｏ又はＦｅからなることを特徴とする上記１）〜４）のいずれか一に記載のスパッタリングターゲット。

【発明の効果】

【0012】

このように調整した本発明の非磁性材粒子分散型の磁性材スパッタリングターゲットは、高ＰＴＦを維持しつつ、スパッタリング時の非磁性材による異常放電が生ぜず、パーティクルの発生の少ないターゲットが得られる。これにより、歩留まり向上によるコスト改善効果を得ることが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Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３ターゲット組織を示す図（写真）である。

【図2】実施例１のターゲットの非磁性材粒子が金属相に分散した組織を示す図（図１の拡大写真）である。

【図3】非磁性材粒子の輪郭を明確にするために図２を画像解析処理（二値化処理）した図である。

【図4】実施例２のＣｏ−Ｐｔ−Ｒｕ−Ｔａ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−ＣｏＯ−Ｂ_２Ｏ_３ターゲット組織を示す図（写真）である。

【図5】実施例２のターゲットの非磁性材粒子が金属相に分散した組織を示す図（図４の拡大写真）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、Ｃｏ又はＦｅを含有する磁性材の中に非磁性材粒子が分散した材料からなる焼結体スパッタリングターゲットであって、ターゲットの研磨面で観察される組織が、平均粒径１．８μｍ以下の非磁性材粒子と、前記非磁性材粒子が分散したＣｏもしくはＦｅを含む金属相と金属粒とから構成されるものである。非磁性材粒子の大きさを平均粒径１．８μｍ以下とすることによりパーティクルの発生を抑制することができるからである。

【0015】

本願発明者らは以前、非磁性材粒子の形状が真球状であることが望ましく、少なくともそれに近い形状であることが、パーティクルの発生を防止できる有効な手段であるという知見を得た（特許文献６）。
つまり、磁気的性質を向上させるためには一定量の酸化物（非磁性材）の存在が必要であるが、それが異形状であると、ターゲット表面の一定面積における酸化物の存在する場所と酸化物の存在しない場所とにおいて、分布に差異が生じ、偏析が生じ易くなる。真球又は真球に近い酸化物粒子であれば、粒の形状が揃っているため偏析が少なくなり、パーティクル発生を効果的に抑制できるという知見を得た。

【0016】

本発明は上記知見に沿って、ターゲット中の研磨面で観察される非磁性材粒子の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同粒子を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、その最大径と最小径の差が０．７μｍ以下とする。
また、このような非磁性材粒子がターゲットの大半を占めること、すなわち６０％以上を占めること、好ましくは９０％以上、さらに好ましくは１００％であることが望ましい。これによって、パーティクルの発生を大きく抑制することができる。

【0017】

本発明は上記知見にさらに新たな知見を見出したもので、非磁性材粒子の形態だけでなく、Ｃｏ又はＦｅを含む金属粒の形態を特定することで異常放電を抑え、パーティクルの発生をさらに大きく抑制することができる。
すなわち、ターゲット中の研磨面で観察される金属粒の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同金属粒を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、その最大径と最小径の和が３０μｍ以上の金属粒が１ｍｍ^２視野内に平均１個以上、また好ましくは平均３個以上、さらに好ましくは平均５個以上存在することを特徴とするものである。
なお、本発明では、ターゲット面内の任意の５箇所を顕微鏡観察して、それぞれの場所の１ｍｍ^２視野内における最大径と最小径の和が３０μｍ以上の金属粒の数をカウントして、その合計から平均個数を求めている。

【0018】

金属粒の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同金属粒を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、その最大径と最小径の和が３０μｍ以上で１ｍｍ^２視野内に平均１個以上存在すると、漏洩磁束が大きくなる。そして、マグネトロンスパッタ装置で使用したとき、不活性ガスの電離促進が効率的に進み、安定した放電が得られる。
一方、金属粒の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同金属粒を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、その最大径と最小径の和が３０μｍよりも小さいか、もしくは３０μｍ以上の金属粒の存在が１ｍｍ^２視野内に平均１個未満の場合、上記の効果はほとんど得られない。
また、前記最大径と最小径の和は５０μｍ以上であると、上記の効果はより一層強く現れるが、前記最大径と最小径との和が３００μｍを超えると、酸化物粒子の存在分布に偏りが生じることがある。

【0019】

本発明の強磁性材スパッタリングターゲットは、Ｃｏ−Ｃｒ系合金、Ｃｏ−Ｐｔ系合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系合金などのＣｏ系合金あるいはＦｅ−Ｐｔ系合金などのＦｅ系合金に特に有効であるが、本願発明は、すでに公知の強磁性材に適用でき、磁気記録媒体として必要とされる成分の配合割合は目的に応じて適宜調整できる。
Ｃｏ系合金としては、Ｃｒが０ｍｏｌ％以上１５ｍｏｌ％以下、Ｐｔが５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、非磁性材料を除き残部がＣｏ及び不可避的不純物からなるスパッタリングターゲットとすることができる。Ｆｅ系合金としては、Ｐｔが０ｍｏｌ％を超え６０ｍｏｌ％以下、非磁性材料を除き残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるスパッタリングターゲットとすることができる。
これらの成分組成は、強磁性材としての特性を活かすための好適な数値範囲を示すもので、これ以外の数値に適用できることは言うまでもない。

【0020】

前記強磁性材に添加する非磁性材については、Ｂ_２Ｏ_３、ＣｏＯ、Ｃｏ_３Ｏ_４、ＭｎＯ、Ｍｎ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_２、ＷＯ_３、ＺｒＯ_２から選択した一種以上の酸化物であり、通常、ターゲット中に、これらを０．５〜２０ｍｏｌ％含有させる。これらの酸化物は、必要とされる強磁性膜の種類に応じて、任意に選択し添加することができる。前記添加量は、添加の効果を発揮させるための有効量である。
また、本発明のスパッタリングターゲットは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｗ、Ｂから選択した一種以上の元素を、０．５〜１２ｍｏｌ％を添加することができる。これらは磁気記録媒体としての特性を向上させるために、必要に応じて添加される元素である。前記添加量は、添加の効果を発揮させるための有効量である。

【0021】

また、本発明のスパッタリングターゲットの組織は、非磁性材粒子と非磁性材粒子が分散したＣｏもしくはＦｅを含む金属相及び金属粒とから構成されるが、該金属粒はＣｏ又はＦｅからなることが好ましい。
この金属粒は、組成の異なる金属素地（非磁性材粒子が分散した金属相）よりも最大透磁率が高く、金属素地からなる周囲の組織によって各々が分離された構造になっている。このような組織を有するターゲットにおいて、漏洩磁界が向上する理由は現時点で必ずしも明確ではないが、ターゲット内部の磁束に密な部分と疎な部分が生じ、均一な透磁率を有する組織と比較して静磁エネルギーが高くなるため、磁束がターゲット外部に漏れ出た方がエネルギー的に有利になるためと考えられる。

【0022】

本発明のスパッタリングターゲットは、粉末冶金法によって作製することができる。粉末冶金法の場合、後述する金属粗粉を除き、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｆｅなどの金属原料粉とＳｉＯ_２などの非磁性材原料粉、必要に応じて、Ｒｕなどの添加金属粉を用意する。原料の粒度は、金属粉で平均粒径１０μｍ以下、非磁性材粉で５μｍ以下のものを用いることが望ましい。非磁性材原料粉はできるだけ球状に近い方が、本発明の微細組織を達成しやすい。また、各金属元素の粉末の代わりにこれら金属の合金粉末を用意してもよい。なお、粉末の粒径はレーザー回折式粒度分布計（ＨＯＲＩＢＡ ＬＡ−９２０）で測定することができる。

【0023】

そして、これらの金属粉末及び合金粉末を所望の組成になるように秤量し、ボールミル等の公知の手法を用いて粉砕を兼ねて混合する。混合時間を短縮して生産性を高めるためには、高エネルギーボールミルを用いることが好ましい。ここで、金属原料粉について、粒径を５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲とした少なくとも１成分の金属粗粉を少量混ぜることが好ましい。その際、ボールミルを用いて長時間混合した後に添加するか、あるいは、ミキサーのような粉砕性のない弱い混合機にて混合することが粒径を維持する上で好ましい。または、ボールミル混合の途中で添加して、短時間のボールミル混合を行ってもよい。これにより金属粒は扁平状となり、長径と短径との差が大きくなる。

【0024】

このようにして金属粒を球形又は扁平状（片状）とすることができるが、この球形又は扁平状の金属粒は、それぞれ形状に応じた利害得失を備えている。この形状の選択は、ターゲットの使用目的に応じて選択することが望ましい。
具体的には、球形の方が、焼結法でターゲット素材を作製する際、金属素地（Ａ）と相（Ｂ）の境界面に空孔が生じにくく、ターゲットの密度を高めることができる。また、同一体積では球形の方が、表面積が小さくなるので、ターゲット素材を焼結させる際に金属素地（Ａ）と相（Ｂ）との間で金属元素の拡散が進みにくい。なお、ここでいう球形とは、真球、擬似真球、扁球（回転楕円体）、擬似扁球を含む立体形状を表す。いずれも、長軸と短軸の差が０〜５０％であるものを言う。
一方、金属粒を扁平状とした場合、まさに楔の効果でスパッタ時に周囲の金属素地（Ａ）から金属粒が脱離するのを防ぐ効果を有する。また、球形を破壊することによって、球形のときに生じやすいエロージョン速度の偏りを軽減することができ、エロージョン速度の異なる境界起因のパーティクル発生を抑制することができる。

【0025】

本発明において、重要なことは、前記の通り、ターゲット中の研磨面で観察される組織内の非磁性材粒子の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同粒子を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、最大径と最小径の差が０．７μｍ以下とすることである。
また、本発明において、特に重要なことは、ターゲット中の研磨面で観察される金属粒の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同金属粒を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、その最大径と最小径の和が３０ｍｍ以上の金属粒が１ｍｍ^２視野内に平均１個以上存在することである。
最大径と最小径の算出は、ターゲット中の研磨面の顕微鏡画像をＰＣに映し、画像処理解析ソフトを用いて行う。画像処理解析ソフトは、キーエンス社製形状解析ソフト（ＶＫ−Ａｎａｌｙｚｅｒ ＶＫ−Ｈ１Ａ１）を使用した。

【0026】

以上のように得られる混合粉をホットプレスや熱間静水圧プレスを用いて焼結を行う。ターゲットの成分組成にもよるが、上記原料の混合条件、焼結条件の設定により非磁性材粒子が真球状になる条件及び金属粒が扁平状となる条件を見出して、その製造条件を固定すれば、常時そのような非磁性材粒子や金属粒が分散した焼結体ターゲットを得ることができる。

【実施例】

【0027】

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。

【0028】

（実施例１）
金属原料粉末として、平均粒径４μｍのＣｏ粉末、平均粒径５μｍのＣｒ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末を、非磁性材粉末として平均粒径１．２μｍのＴｉＯ_２粉末、平均粒径０．７μｍの球形ＳｉＯ_２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ_２Ｏ_３粉末を用意した。また、粒径が５０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲となるように調整したＣｏ粗粉を準備し、平均粒径４μｍのＣｏ粉末と前記Ｃｏ粗粉との比率を重量比で７：３とした。これらの粉末を以下の組成比で２０００ｇ秤量した。
組成：６９Ｃｏ−１８Ｐｔ−２Ｃｒ−５ＳｉＯ_２−２ＴｉＯ_２−４Ｃｒ_２Ｏ_３（ｍｏｌ％）

【0029】

次に、Ｃｏ粗粉を除き、秤量した粉末を粉砕媒体のタングステン合金ボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、１２０時間回転させて混合した。その後、Ｃｏ粗粉をボールミルポットに追加で添加して、１時間混合した。このようにして得られた混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１１００°Ｃ、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして焼結体を得た。さらにこれを旋盤で切削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。

【0030】

このようにして得られたターゲットの平均漏洩磁束密度を測定した結果、３０％であった。なお、漏洩磁束の測定は、ＡＳＴＭ Ｆ２０８６−０１（Standard Test Method for Pass Through Flux of Circular Magnetic Sputtering Targets, Method 2）に則して実施した。具体的には、ターゲットの中心を固定し、０度、３０度、６０度、９０度、１２０度と回転させて測定した漏洩磁束密度を、ＡＳＴＭで定義されているreference fieldの値で割り返し、１００を掛けてパーセントで表した。そして、これら５点について平均した結果を、平均漏洩磁束密度（％）とした。

【0031】

このターゲット表面を研磨して組織を顕微鏡で観察したところ図１に示すように非磁性材粒子が金属相に分散した組織中に、金属粒が点在していることが分かる。金属粒の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同金属粒を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、その最大径と最小径の和が３０μｍ以上の金属粒が１ｍｍ^２視野内に平均４０個確認された。
また、非磁性材粒子を観察するため、図１を拡大したものを図２に示す。非磁性材粒子の外周上にある任意の２点の距離の最大値を最大径とし、平行な２本の直線で同粒子を挟んだときの２直線間の距離の最小値を最小径とした場合、最大径と最小径の差が０．７μｍ以下である酸化物粒子が顕微鏡視野内において８５％存在しており、平均粒径は０．７５μｍであった。
なお、酸化物粒子の最大径、最小径、平均粒径を算出するにあたっては、図３に示すように、顕微鏡像をＰＣ画面に映し出し、画像解析処理（二値化処理）して、酸化物粒子（黒い部分）の輪郭を明確にした上で、これらを算出した。

【0032】

次に、このターゲットをＤＣマグネトロンスパッタ装置に取り付けスパッタリングを行った。スパッタ条件は、スパッタパワー１．２ｋＷ、Ａｒガス圧１．５Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタを実施した後、４インチ径のシリコン基板上へ目標膜厚１０００ｎｍでスパッタした。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。このときのシリコン基板上のパーティクル数は４個であった。
なお、スパッタリングしない場合でも、パーティクルカウンターで測定すると、シリコン基板上にパーティクル数が０〜５個とカウントされる場合があるので、本実施例のパーティクル数４個は、極めて少ないレベルにあると言える。

【0033】

（実施例２）
金属原料粉末として、平均粒径４μｍのＣｏ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、平均粒径７μｍのＲｕ粉末、平均粒径６μｍのＴａ粉末、酸化物粉末として平均粒径１．２μｍのＴｉＯ_２粉末、平均粒径０．７μｍの球形ＳｉＯ_２粉末、平均粒径０．８μｍのＣｏＯ粉末、平均粒径５μｍのＢ_２Ｏ_３粉末を用意した。また、粒径が５０μｍ〜３００μｍの範囲となるように調整したＣｏ粗粉を準備し、平均粒径４μｍのＣｏ粉末と前記Ｃｏ粗粉との比率を重量比で７：３とした。これらの粉末を以下の組成比で２０００ｇ秤量した。
組成：６１．２Ｃｏ−２２Ｐｔ−３Ｒｕ−０．８Ｔａ−６ＳｉＯ_２−２ＴｉＯ_２−４ＣｏＯ−１Ｂ_２Ｏ_３（ｍｏｌ％）

【0034】

次に、Ｃｏ粗粉を除き、秤量した粉末を粉砕媒体のタングステン合金ボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、１２０時間回転させて混合した。その後、Ｃｏ粗粉をボールミルポットに追加で添加して、１時間混合した。このようにして得られた混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１０００°Ｃ、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして焼結体を得た。さらにこれを旋盤で切削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。

【0035】

実施例２のターゲットの平均漏洩磁束密度は、２８％であった。このターゲット表面を研磨して組織を顕微鏡で観察したところ図４に示すように非磁性材粒子が金属相に分散した組織中に、金属粒が点在していることが分かる。実施例１と同様に評価した最大径と最小径の和が３０μｍ以上の金属粒は１ｍｍ^２視野内に平均１９個確認された。また、非磁性材粒子を観察するため、図４を拡大したものを図５に示す。実施例１と同様に評価した最大径と最小径の差が０．７μｍ以下の非磁性材粒子の割合は６４％であり、平均粒径は１．２６μｍであった。

【0036】

次に、このターゲットをＤＣマグネトロンスパッタ装置に取り付けスパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様とし、スパッタパワー１．２ｋＷ、Ａｒガス圧１．５Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタを実施した後、４インチ径のシリコン基板上へ目標膜厚１０００ｎｍでスパッタした。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。このときのシリコン基板上のパーティクル数は４個であった。

【0037】

（実施例３）
金属原料粉末として、平均粒径４μｍのＣｏ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、平均粒径７μｍのＣｏ−Ｂ粉末、酸化物粉末として平均粒径１．２μｍのＴｉＯ_２粉末、平均粒径０．７μｍの球形ＳｉＯ_２粉末、平均粒径０．８μｍのＭｎＯ粉末、平均粒径２μｍのＣｏ_３Ｏ_４粉末を用意した。また、粒径が５０μｍ〜３００μｍの範囲となるように調整したＣｏ粗粉を準備し、平均粒径４μｍのＣｏ粉末と前記Ｃｏ粗粉との比率を重量比で７：３とした。これらの粉末を以下の組成比で２０００ｇ秤量した。
組成：６３Ｃｏ−２１Ｐｔ−３Ｂ−６ＳｉＯ_２−２ＴｉＯ_２−４ＭｎＯ−１Ｃｏ_３Ｏ_４（ｍｏｌ％）

【0038】

次に、Ｃｏ粗粉を除き、秤量した粉末を粉砕媒体のタングステン合金ボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、１２０時間回転させて混合した。その後、Ｃｏ粗粉をボールミルポットに追加で添加して、１時間混合した。このようにして得られた混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１０００°Ｃ、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして焼結体を得た。さらにこれを旋盤で切削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。

【0039】

実施例３のターゲットの平均漏洩磁束密度は、３１％であった。このターゲット表面を研磨して組織を顕微鏡で観察したところ非磁性材粒子が金属相に分散した組織中に、金属粒が点在していることが分かる。実施例１と同様に評価した最大径と最小径の和が３０μｍ以上の金属粒は１ｍｍ^２視野内に平均１８個確認された。また、実施例１と同様に評価した最大径と最小径の差が０．７μｍ以下の非磁性材粒子の割合は６０％であり、平均粒径は１．１６μｍであった。

【0040】

次に、このターゲットをＤＣマグネトロンスパッタ装置に取り付けスパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様とし、スパッタパワー１．２ｋＷ、Ａｒガス圧１．５Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタを実施した後、４インチ径のシリコン基板上へ目標膜厚１０００ｎｍでスパッタした。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。このときのシリコン基板上のパーティクル数は５個であった。

【0041】

（実施例４）
金属原料粉末として、平均粒径４μｍのＦｅ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、平均粒径７μｍのＦｅ−Ｂ粉末、酸化物粉末として平均粒径０．８μｍの球形ＳｉＯ_２粉末を用意した。また、粒径が５０μｍ〜３００μｍの範囲となるように調整したＦｅ粗粉を準備し、平均粒径４μｍのＦｅ粉末と前記Ｆｅ粗粉との比率を重量比で８：２とした。これらの粉末を以下の組成比で２０００ｇ秤量した。
組成：５２Ｆｅ−２５Ｐｔ−５Ｂ−１８ＳｉＯ_２（ｍｏｌ％）

【0042】

次に、Ｆｅ粗粉を除き、秤量した粉末を粉砕媒体のタングステン合金ボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、１２０時間回転させて混合した。その後、Ｆｅ粗粉をボールミルポットに追加で添加して、１時間混合した。このようにして得られた混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１３００°Ｃ、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして焼結体を得た。さらにこれを旋盤で切削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。

【0043】

実施例４のターゲットの平均漏洩磁束密度は、６１％であった。このターゲット表面を研磨して組織を顕微鏡で観察したところ非磁性材粒子が金属相に分散した組織中に、金属粒が点在していることが分かる。実施例１と同様に評価した最大径と最小径の和が３０μｍ以上の金属粒は１ｍｍ^２視野内に平均４個確認された。実施例１と同様に評価した最大径と最小径の差が０．７μｍ以下の非磁性材粒子の割合は６５％であり、平均粒径は１．２９μｍであった。

【0044】

次に、このターゲットをＤＣマグネトロンスパッタ装置に取り付けスパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様とし、スパッタパワー１．２ｋＷ、Ａｒガス圧１．５Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタを実施した後、４インチ径のシリコン基板上へ目標膜厚１０００ｎｍでスパッタした。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。このときのシリコン基板上のパーティクル数は６個であった。

【0045】

（比較例１）
金属原料粉末として、平均粒径４μｍのＣｏ粉末、平均粒径５μｍのＣｒ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、酸化物粉末として平均粒径１．２μｍのＴｉＯ_２粉末、平均粒径０．７μｍの芯状ＳｉＯ_２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ_２Ｏ_３粉末を用意した。そして、これらの粉末を以下の組成比で２０００ｇ秤量した。
組成：６９Ｃｏ−１８Ｐｔ−２Ｃｒ−５ＳｉＯ_２−２ＴｉＯ_２−４Ｃｒ_２Ｏ_３（ｍｏｌ％）

【0046】

次に、秤量した粉末を粉砕媒体のタングステン合金ボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、１２０時間回転させて混合した。このようにして得られた混合粉をカーボン製の型に充填し、実施例１と同様に、真空雰囲気中、温度１１００°Ｃ、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして焼結体を得た。さらにこれを旋盤で切削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。

【0047】

比較例１のターゲットの平均漏洩磁束密度は、１８％であった。このターゲット表面を研磨して組織を顕微鏡で観察したところ、実施例１と同様に評価した最大径と最小径の和が３０μｍ以上の金属粒は１ｍｍ^２視野内に平均１個なかった。また、実施例１と同様に評価した最大径と最小径の差が０．７μｍ以下の非磁性材粒子の割合は８９％であり、平均粒径は０．７１μｍであった。

【0048】

次に、このターゲットをＤＣマグネトロンスパッタ装置に取り付けスパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様に、スパッタパワー１．２ｋＷ、Ａｒガス圧１．５Ｐａとしたが、安定した放電が得られなかったため、スパッタパワー１．７ｋＷ、Ａｒガス圧を２．８Ｐａとして放電を安定させ、２ｋＷｈｒのプレスパッタを実施した後、４インチ径のシリコン基板上へ目標膜厚１０００ｎｍでスパッタした。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。このときのシリコン基板上のパーティクル数は９個であった。

【0049】

（比較例２）
金属原料粉末として、平均粒径４μｍのＣｏ粉末、平均粒径５μｍのＣｒ粉末、平均粒径３μｍのＰｔ粉末、酸化物粉末として平均粒径１．２μｍのＴｉＯ_２粉末、平均粒径０．７μｍの芯状ＳｉＯ_２粉末、平均粒径１μｍのＣｒ_２Ｏ_３粉末を用意した。また、粒径が５０μｍ〜３００μｍの範囲となるように調整したＣｏ粗粉を準備し、平均粒径４μｍのＣｏ粉末と前記Ｃｏ粗粉との比率を重量比で７：３とした。これらの粉末を以下の組成比で２０００ｇ秤量した。
組成：６９Ｃｏ−１８Ｐｔ−２Ｃｒ−５ＳｉＯ_２−２ＴｉＯ_２−４Ｃｒ_２Ｏ_３（ｍｏｌ％）

【0050】

次に、Ｃｏ粗粉を除き、秤量した粉末を粉砕媒体のタングステン合金ボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、７０時間回転させて混合した。その後、Ｃｏ粗粉をボールミルポットに追加で添加して、１時間混合した。このようにして得られた混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１１００°Ｃ、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして焼結体を得た。さらにこれを旋盤で切削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。

【0051】

比較例２のターゲットの平均漏洩磁束密度は、２９％であった。このターゲット表面を研磨して組織を顕微鏡で観察したところ、実施例１と同様に評価した最大径と最小径の和が３０μｍ以上の金属粒は１ｍｍ^２視野内に平均３６個確認された。また、実施例１と同様に評価した最大径と最小径の差が０．７μｍ以下の非磁性材粒子の割合は５４％であり、平均粒径は１．８７μｍであった。

【0052】

次に、このターゲットをＤＣマグネトロンスパッタ装置に取り付けスパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様とし、スパッタパワー１．２ｋＷ、Ａｒガス圧１．５Ｐａとし、２ｋＷｈｒのプレスパッタを実施した後、４インチ径のシリコン基板上へ目標膜厚１０００ｎｍでスパッタした。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。このときのシリコン基板上のパーティクル数は２８個と多かった。

【0053】

【表1】

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明は、スパッタリングターゲットの組織構造、特に非磁性材粒子と金属粒の形状を調整することにより、スパッタリング時の漏洩磁界の向上と、非磁性材による異常放電を抑制するので、本発明のターゲットを使用すれば、マグネトロンスパッタ装置でスパッタリングする際に安定した放電が得られる。さらに、非磁性材の異常放電を抑制し、異常放電が原因となるスパッタリング中のパーティクル発生を減少させ、歩留まり向上によるコスト改善効果を得ることができるという優れた効果を有するので、磁気記録媒体の磁性体薄膜、特にハードディスクドライブ記録層の成膜に使用される強磁性材スパッタリングターゲットとして有用である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】