特許 7205999 スパッタリングターゲット材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-06

(45)【発行日】2023-01-17

(54)【発明の名称】スパッタリングターゲット材

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20230110BHJP

   C22C 19/07 20060101ALI20230110BHJP

   C22C 29/14 20060101ALI20230110BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20230110BHJP

   G11B 5/39 20060101ALI20230110BHJP

   H01F 1/147 20060101ALI20230110BHJP

   H01F 1/22 20060101ALI20230110BHJP

【ＦＩ】

C23C14/34 A

C22C19/07 C

C22C29/14 Z

C22C38/00 303Z

G11B5/39

H01F1/147

H01F1/22

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021146612

(22)【出願日】2021-09-09

【審査請求日】2022-11-16

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000180070

【氏名又は名称】山陽特殊製鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松原 慶明

【審査官】西田 彩乃

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－２５０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１７５４２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－１４３３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１０９９８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １４／３４

Ｃ２２Ｃ １９／０７

Ｃ２２Ｃ ２９／１４

Ｃ２２Ｃ ３８／００

Ｇ１１Ｂ ５／３９

Ｈ０１Ｆ １／１４７

Ｈ０１Ｆ １／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

その材質が、Ｃｏ及び／又はＦｅと、Ｂと、添加元素Ｍと、を含み、その残部が不可避的不純物からなる合金であり、
上記合金におけるＢの含有量が４９．０ａｔ％以上５２．０ａｔ％以下であり、
上記添加元素Ｍが、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ及びＨｆからなる群から選択される１種又は２種以上であり、この選択された添加元素Ｍの合計含有量が、０．１ａｔ％以上２．０ａｔ％以下である、スパッタリングターゲット材。

【請求項2】

上記合金におけるＣｏ及びＦｅの合計含有量（ａｔ％）をｘとし、Ｂの含有量（ａｔ％）をｙとし、添加元素Ｍの合計含有量（ａｔ．％）をｚとして、この合金の組成を、組成式：（ＣｏＦｅ）ｘＢｙＭｚとして表すとき、下記式１及び式２を満たす、請求項１に記載のスパッタリングターゲット材。
６ ≧ (ｙ－ｘ) ≧０ ・・・（式１）
４ ≧ （ｙ－ｘ）／ｚ ≧ ０・・・（式２）

【請求項3】

Ｂと上記添加元素Ｍによる化合物からなるホウ化物相を含有する、請求項１又は２に記載のスパッタリングターゲット材。

【請求項4】

Ｘ線回折測定で得られる回折パターンにおいて、Ｂと上記添加元素Ｍによる化合物からなるホウ化物相に由来するピークが検出される、請求項１又は２に記載の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、スパッタリングターゲット材に関する。詳細には、本発明は、磁性層の製造に用いるＣｏＦｅＢ合金系スパッタリングターゲット材に関する。

【背景技術】

【0002】

磁気ヘッド、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）等の磁気デバイスには、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）素子が採用されている。ＭＴＪ素子は、高いトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）信号、低いスイッチング電流密度（Ｊｃ）等の特徴を示す。

【0003】

磁気トンネル接合（ＭＴＪ）素子は、通常、ＣｏＦｅＢ系合金からなる２枚の磁性層で、ＭｇＯからなる遮蔽層を挟んだ構造を有している。この磁性層は、その材質がＣｏＦｅＢ系合金であるターゲット材を用いたスパッタリングにより得られる薄膜である。ターゲット材をなすＣｏＦｅＢ系合金中のホウ素（Ｂ）含量を増加することにより、得られる磁性層の磁気性能が向上して、ＭＴＪ素子の高いＴＭＲ信号が達成される。

【0004】

一方、ホウ素含量の増加に従って、スパッタリング時にパーティクルの発生頻度が高くなる傾向にある。パーティクルの発生は、得られる磁性膜の品質劣化の原因となる。品質が劣化した磁性膜は、磁気デバイスの性能を不安定化させる。そのため、歩留まりが低下するという問題があり、パーティクルの発生が少ないＣｏＦｅＢ系合金からなるターゲット材が求められている。

【0005】

特開２００４－３４６４２３公報（特許文献１）には、断面ミクロ組織においてホウ化物相を微細分散化させたＣｏ－Ｆｅ－Ｂ系合金ターゲット材が開示されている。国際公開ＷＯ２０１５－０８０００９公報（特許文献２）では、パーティクル発生を抑制したターゲット材として、Ｂの高濃度相とＢの低濃度相とを含み、Ｂの高濃度相を細かく分散している磁性材スパッタリングターゲットが提案されている。

【0006】

特開２０１７－０５７４７７公報（特許文献３）には、（ＣｏＦｅ）_３Ｂ、Ｃｏ_３Ｂ及びＦｅ_３Ｂの形成を抑制することにより、パーティクルの発生を低減したスパッタリングターゲット材が開示されている。国際公開ＷＯ２０１６－１４０１１３公報（特許文献４）には、酸素含有量を１００ｗｔｐｐｍ以下にすることで、パーティクルの発生を抑制した磁性材スパッタリングターゲットが開示されている。特開２０１７－０５７４９０号公報（特許文献５）には、機械的強度改善のために水素含有量が２０ｐｐｍ以下に低減されたスパッタリングターゲット材において、材質であるＣｏＦｅＢ系合金に１又は２種以上の他の元素が添加されている。特開２０２１－１０９９７９号公報（特許文献６）には、Ｂの比率が３３ａｔ．％以上５０ａｔ．％以下のＣｏ－Ｆｅ－Ｂ系合金において、非Ｂ合金相を含むことによりパーティクルの発生を抑制したスパッタリングターゲット材が開示されている。特開２０２１－１０９９８０号公報（特許文献７）には、Ｂの比率が３３ａｔ．％以上５０ａｔ．％以下のＣｏ－Ｆｅ－Ｂ系合金において、（ＣｏＦｅ）_２Ｂ相と（ＣｏＦｅ）Ｂ相との境界長さを制御した金属組織を形成することによりパーティクルの発生を抑制したスパッタリングターゲット材が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００４－３４６４２３公報

【文献】国際公開ＷＯ２０１５－０８０００９公報

【文献】特開２０１７－０５７４７７公報

【文献】国際公開ＷＯ２０１６－１４０１１３公報

【文献】特開２０１７－０５７４９０号公報

【文献】特開２０２１－１０９９７９号公報

【文献】特開２０２１－１０９９８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

近年、ＭＴＪ素子の性能向上のために、ＣｏＦｅＢ系合金中のホウ素含量のさらなる増加が要望されている。特に、ホウ素含有量５０ａｔ％のＣｏＦｅＢ系合金からなるターゲット材により、磁気性能に優れた磁性膜が得られうる。ここで、Ｃｏ－Ｂ及びＦｅ－Ｂの２元平衡状態図によれば、ホウ素含有量が５０ａｔ％の場合、理論上は、（ＣｏＦｅ）：Ｂ＝１：１の化学量論的化合物である（ＣｏＦｅ）Ｂ相が生成する。しかし、例えば、粉末焼結法を用いて、工業的にホウ素含有量５０ａｔ％となるターゲット材を製造する場合、目的とする組成とできあがった組成との差によって、ホウ素含有量が５０ａｔ％より多い場合と、ホウ素含有量が５０ａｔ％より少ない場合とが生じる。具体的には、ホウ素含有量が５０ａｔ％より少ない場合には、（ＣｏＦｅ）：Ｂ＝２：１である（ＣｏＦｅ）_２Ｂ相が生成し、ホウ素含有量が５０ａｔ％より多い場合には、純Ｂ相が生成する。そのため、ホウ素含有量５０ａｔ％を目的として製造されたターゲット材の金属組織はロットによる違いが大きく、スパッタリングの安定性に欠ける傾向にあった。特に、ホウ素含有量が５０ａｔ％を超える場合に生成する純Ｂ相は、スパッタリング時のパーティクル発生の要因となるため、生産性を阻害するという問題があった。

【0009】

特許文献１－７に開示されたターゲット材は、いずれも、ホウ素含有量５０ａｔ％前後の組成において、スパッタリング時のパーティクル発生を十分に低減するものではない。本発明の目的は、優れた磁気性能が得られるホウ素含有量５０ａｔ％近いＣｏＦｅＢ系合金を材質としつつ、スパッタリング時のパーティクル発生が低減されたターゲット材を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者らは鋭意検討の結果、ＣｏＦｅＢ系合金に、ホウ化物形成能を有する特定の元素を添加することにより、その金属組織において純Ｂ相の生成が顕著に抑制されることに着目して本発明を完成したものである。

【0011】

即ち、本発明に係るスパッタリングターゲット材の材質は、Ｃｏ及び／又はＦｅと、Ｂと、添加元素Ｍと、を含み、その残部が不可避的不純物からなる合金である。この合金におけるＢの含有量は、４９．０ａｔ％以上５２．０ａｔ％以下である。この添加元素Ｍは、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ及びＨｆからなる群から選択される１種又は２種以上である。この合金における選択された添加元素Ｍの合計含有量は、０．１ａｔ％以上２．０ａｔ％以下である。

【0012】

好ましくは、この合金におけるＣｏ及びＦｅの合計含有量（ａｔ％）をｘとし、Ｂの含有量（ａｔ％）をｙとし、添加元素Ｍの合計含有量（ａｔ．％）をｚとして、この合金の組成を、組成式：（ＣｏＦｅ）_ｘＢ_ｙＭ_ｚとして表すとき、このスパッタリングターゲット材は、下記式１及び式２を満たす。
６ ≧ (ｙ－ｘ) ≧０ ・・・（式１）
４ ≧ （ｙ－ｘ）／ｚ ≧ ０・・・（式２）

【0013】

好ましくは、このスパッタリングターゲット材は、Ｂと添加元素Ｍによる化合物からなるホウ化物相を含有する。好ましくは、このスパッタリングターゲット材を、Ｘ線回折測定して得られる回折パターンにおいて、Ｂと添加元素Ｍによる化合物からなるホウ化物相に由来するピークが検出される。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係るスパッタリングターゲット材は、その材質である合金におけるホウ素及び添加元素Ｍの含有量が適正である。このターゲット材の金属組織では、添加元素Ｍにより純Ｂ相の生成が抑制される。このターゲット材を用いたスパッタリングでは、パーティクルの発生が顕著に低減される。このターゲット材を用いたスパッタリングによれば、高品質かつ高性能の磁性膜を効率よく得ることができる。このターゲット材は、磁気ヘッド、ＭＲＡＭ等の磁気デバイスに用いる磁性膜の製造に適している。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲット材のＸ線回折により得られた回折パターンである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。なお、本願明細書において、「ＣｏＦｅＢ系合金」とは、その組成において、Ｃｏ又はＦｅが０ａｔ％の場合を含む概念である。また、範囲を示す「Ｘ～Ｙ」は「Ｘ以上Ｙ以下」を意味する。

【0017】

本発明に係るスパッタリングターゲット材の材質は、Ｃｏ及び／又はＦｅと、Ｂと、添加元素Ｍと、を含み、その残部が、不可避的不純物とからなる合金である。換言すれば、この合金は、添加元素Ｍを含むＣｏＦｅＢ系合金である。本発明において、添加元素Ｍは、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ及びＨｆからなる群から選択される１種又は２種以上である。本発明の効果が阻害されない限り、この合金は、任意成分として他の元素を含みうる。不可避的不純物としては、Ｏ、Ｓ、Ｃ、Ｎ等が例示される。

【0018】

この合金におけるＢの含有量は、４９．０ａｔ％以上５２．０ａｔ％以下であり、添加元素Ｍの含有量は、０．１ａｔ％以上２．０ａｔ％以下である。この合金が、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ及びＨｆからなる群から選択される２種以上を含む場合、その合計含有量が０．１ａｔ％以上２．０ａｔ％以下とされる。

【0019】

Ｂの含有量が４９．０ａｔ％以上５２．０ａｔ％以下であることにより、得られる磁性膜の磁気性能が向上する。Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ及びＨｆから選択される添加元素Ｍは、ＣｏＦｅＢ系合金の金属組織においてホウ化物を形成することができる。この合金では、添加元素Ｍが過剰なＢとホウ化物を形成することにより、４９．０ａｔ％以上５２．０ａｔ％以下という高い含有量でＢを含むにも関わらず、パーティクル発生の要因となる純Ｂ相の形成が抑制される。このターゲット材によれば、スパッタリング時のパーティクル発生が顕著に低減される。このターゲット材を用いてスパッタリングすることにより、高い磁気性能を有する磁性膜を効率的に製造することができる。この磁性膜を組み込むことにより、ＭＴＪ素子の高いＴＭＲ信号が達成される。このターゲット材は、磁気ヘッド、ＭＲＡＭ等の磁気デバイスに用いる磁性膜の製造に適している。

【0020】

磁気性能向上の観点から、この合金におけるＢの含有量は４９．０ａｔ％以上であり、４９．０ａｔ％を超えることが好ましく、４９．３ａｔ％以上がより好ましく、４９．５ａｔ％以上がさらに好ましい。純Ｂ相の過剰な形成抑制の観点から、この合金におけるＢの含有量は５２．０ａｔ％以下であり、５２．０ａｔ％未満が好ましく、５１．５ａｔ％以下がより好ましく、５１．０ａｔ％以下がさらに好ましい。

【0021】

純Ｂ相の生成を抑制して、スパッタリング時のパーティクル発生を低減する観点から、この合金における添加元素Ｍの合計含有量は０．１ａｔ％以上であり、０．２ａｔ％以上が好ましく、０．３ａｔ％以上がより好ましく、０．４ａｔ％以上がさらに好ましい。

【0022】

ここで、Ｂの含有量が５０ａｔ％以上のＣｏＦｅＢ系合金の金属組織では、理論上、（ＣｏＦｅ）：Ｂ＝１：１である（ＣｏＦｅ）Ｂ相と、純Ｂ層とが形成されるが、この合金における添加元素Ｍの合計含有量が２．０ａｔ％を超える場合、添加元素Ｍが、純Ｂ層のみならず、（ＣｏＦｅ）Ｂ相中のＢと反応して、過剰なホウ化物相を形成する。添加元素Ｍによる過剰なホウ化物相の形成は、スパッタリング時のパーティクル発生の原因となりうる。添加元素Ｍによる過剰なホウ化物相形成を回避する観点から、ＣｏＦｅＢ合金における添加元素Ｍの合計含有量は２．０ａｔ％以下であり、１．９ａｔ％以下が好ましく、１．８ａｔ％以下がより好ましく、１．７ａｔ％以下がさらに好ましい。なお、本願明細書中、「（ＣｏＦｅ）Ｂ相」は、Ｃｏ又はＦｅが０ａｔ％である場合を含む概念であり、ＣｏＦｅＢ相に加えて、ＣｏＢ相及び／又はＦｅＢ相を含む。

【0023】

Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ及びＨｆからなる群から選択される限り、添加元素Ｍの種類は特に限定されないが、好ましくは、Ｍｏ及びＷである。Ｍｏ及びＷは、いずれも、Ｃｏ及びＦｅと類似のホウ化物形成能を有している。そのため、Ｍｏ及びＷは、Ｂの含有量が略５０ａｔ％のＣｏＦｅＢ系合金の金属組織において、（ＣｏＦｅ）Ｂ相中のＢと反応して過剰なホウ化物相を形成することなく、過剰なＢと反応して純Ｂ相の生成を抑制することができる。

【0024】

好ましくは、このスパッタリングターゲット材をなすＣｏＦｅＢ系合金は、組成式：（ＣｏＦｅ）_ｘＢ_ｙＭ_ｚとして表される。この組成式中、ｘはＣｏ及びＦｅの合計含有量（ａｔ％）であり、ｙはＢの含有量（ａｔ％）であり、ｚは添加元素Ｍの合計含有量（ａｔ．％）である。Ｍは、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ及びＨｆからなる群から選択される添加元素である。

【0025】

前述した通り、この合金におけるＢの含有量ｙは、４９．０ａｔ％以上５２．０ａｔ％以下である。磁気特性向上及びパーティクル発生低減の観点から、ｙは、４９．０ａｔ％を超えてよく、４９．３ａｔ％以上がより好ましく、４９．５ａｔ％以上がさらに好ましく、また、５２．０ａｔ％未満であってよく、５１．５ａｔ％以下がより好ましく、５．０ａｔ％以下がさらに好ましい。

【0026】

この合金における添加元素Ｍの合計含有量ｚは、０．１ａｔ％以上２．０ａｔ％以下である。スパッタリング時のパーティクル発生低減の観点から、ｚは、０．２ａｔ％以上が好ましく、０．３ａｔ％以上がより好ましく、０．４ａｔ％以上がさらに好ましく、また、１．９ａｔ％以下が好ましく、１．８ａｔ％以下がより好ましく、１．７ａｔ％以下がさらに好ましい。

【0027】

Ｂの含有量ｙ及び添加元素Ｍの合計含有量ｚが前述の範囲を満たす限り、Ｃｏ及びＦｅの合計含有量ｘは、特に限定されないが、本発明の効果が得られやすいとの観点から、ｘは、５０．０ａｔ％未満が好ましく、４９．９ａｔ％以下がより好ましい。好ましくは、ｘは４６．０ａｔ％以上である。また、本発明の効果が得られる限り、この合金におけるＣｏ及びＦｅの配合比は、特に限定されず、０：１００～１００：０の範囲で適宜調整されうる。

【0028】

好ましくは、このスパッタリングターゲット材では、Ｃｏ及びＦｅの合計含有量ｘ（ａｔ％）と、Ｂの含有量ｙ（ａｔ％）とが、下記式１を満たす。
６ ≧ (ｙ－ｘ) ≧０ ・・・（式１）

【0029】

Ｂの含有量ｙと、Ｃｏ及びＦｅの合計含有量ｘとの差（ｙ－ｘ）が６以下のターゲット材によれば、ＣｏＦｅＢ系合金の金属組織における純Ｂ相の形成が抑制され、スパッタリング時のパーティクル発生が低減される。この観点から、差（ｙ－ｘ）は４以下がより好ましく、２以下がさらに好ましい。差（ｙ－ｘ）が０未満の場合、Ｂの含有量がＣｏ及びＦｅの合計含有量より少ないため純Ｂ相の形成は生じないが、所望の磁気性能が得られない場合がある。磁気性能向上の観点から、好ましい差（ｙ－ｘ）は０以上である。

【0030】

好ましくは、このスパッタリングターゲット材では、Ｃｏ及びＦｅの合計含有量ｘ（ａｔ％）、Ｂの含有量ｙ（ａｔ％）及び添加元素Ｍの合計含有量ｚ（ａｔ％）が、下記式２を満たす。
４ ≧ （ｙ－ｘ）／ｚ ≧ ０・・・（式２）

【0031】

差（ｙ－ｘ）と、添加元素Ｍの合計含有量ｚとの比（ｙ－ｘ）／ｚが４以下であるターゲット材によれば、添加元素Ｍによる過剰なホウ化物相の形成が抑制され、スパッタリング時のパーティクル発生が低減されるとともに、得られる磁性膜の磁気性能が向上する。この観点から、比（ｙ－ｘ）／ｚは３以下がより好ましく、２以下がさらに好ましい。比（ｙ－ｘ）／ｚが０以上のターゲット材によれば、磁気性能に優れた磁性膜を効率的に製造することができる。この観点から、より好ましい比（ｙ－ｘ）／ｚは０．５以上である。

【0032】

前述した通り、Ｂの含有量が４９．０ａｔ％以上５２．０ａｔ％以下であるＣｏＦｅＢ系合金の金属組織において、添加元素Ｍのホウ化物相が適正な量で形成されることにより、純Ｂ相の形成が抑制されて、スパッタリング時のパーティクル発生が低減される。換言すれば、このＣｏＦｅＢ系合金からなるスパッタリングターゲット材は、Ｂと添加元素Ｍとによる化合物からなるホウ化物相を含む。ここで、Ｂと添加元素Ｍとによる化合物は、Ｂ及び添加元素Ｍによる２元化合物（ＭＢ）であってもよく、Ｂ、添加元素Ｍ、及び、Ｃｏ又はＦｅによる３元化合物（ＣｏＭＢ又はＦｅＭＢ）であってもよい。このホウ化物相が、２元化合物（ＭＢ）とともに３元化合物（ＣｏＭＢ及び／又はＦｅＭＢ）を含んで形成されてもよい。このＣｏＦｅＢ系合金からなるスパッタリングターゲット材を、Ｘ線回折測定して得られる回折パターンにおいて、好ましくは、Ｂと添加元素Ｍによる化合物からなるホウ化物相に由来するピークが検出される。なお、Ｘ線回折測定の詳細については、実施例にて後述する。

【0033】

本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲット材のＸ線回折測定により得られた回折パターンの一例が、図１に示されている。このターゲット材の材質は、添加元素ＭとしてＺｒを含むＣｏＦｅＢ系合金である。図１中、Ｂと添加元素Ｚｒによる化合物からなるホウ化物相ＺｒＢ_２相に由来するピークが、▼及び▽として示されている。

【0034】

本発明に係るスパッタリングターゲット材の製造方法は、原料粉末を焼結する焼結工程を含む。詳細には、この製造方法は、原料である粉末を高圧下で加熱して固化成形する、いわゆる粉末冶金により焼結体を形成する工程を含む。この焼結体を、機械的手段等で適正な形状に加工することにより、ターゲット材が得られる。

【0035】

原料粉末は、多数の粒子からなる。本発明に係る製造方法において、原料粉末をなす各粒子の材質は、Ｃｏ及び／又はＦｅと、Ｂと、添加元素Ｍと、を含み、その残部が不可避的不純物からなる合金である。この合金におけるＢの含有量は４９．０ａｔ％以上５２．０ａｔ％以下である。添加元素Ｍは、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ及びＨｆからなる群から選択される１種又は２種以上である。この合金における、選択された添加元素Ｍの合計含有量は、０．１ａｔ％以上２．０ａｔ％以下である。

【0036】

この製造方法では、ホウ素Ｂ及び添加元素Ｍの含有量が、それぞれ前述の範囲内にある原料粉末が用いられることにより、この原料粉末を焼結して得られるターゲット材の金属組織における純Ｂ相の形成が抑制される。この製造方法により得られるターゲット材によれば、スパッタリング時のパーティクル発生が顕著に低減され、磁気性能に優れた磁性膜を効率よく得ることができる。

【0037】

この原料粉末は、アトマイズ法により製造されうる。アトマイズ法の種類は特に限定されず、ガスアトマイズ法であってもよく、水アトマイズ法であってもよく、遠心力アトマイズ法であってもよい。アトマイズ法の実施に際しては、既知のアトマイズ装置及び製造条件が適宜選択されて用いられる。

【0038】

好ましくは、原料粉末は、焼結工程前に篩分級される。この篩分級の目的は、焼結を阻害する粒子径５００μｍ以上の粒子（粗粉）を除去することにある。

【0039】

ターゲット材の製造に際し、原料粉末を固化成形して焼結体を得る方法及び条件は、特に限定されない。例えば、熱間静水圧法（ＨＩＰ法）、ホットプレス法、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ法）、熱間押出法等が適宜選択される。また、得られた焼結体を加工する方法も、特に限定されず、既知の機械的加工手段が用いられ得る。

【0040】

本発明に係る製造方法により得られるターゲット材は、例えば、ＭＴＪ素子に使用される磁性薄膜を形成するためのスパッタリングに好適に使用される。このターゲット材によれば、高いホウ素含量にもかかわらず、スパッタリング時のパーティクル発生が低減される。このターゲット材によれば、磁気ヘッド、ＭＲＡＭ等の磁気デバイスに適した、高性能かつ高品質の磁性膜を効率良く製造することができる。

【実施例】

【0041】

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

【0042】

［原料粉末の製造］
表１－２に示される組成となるように、各原料を秤量して、耐火物からなる坩堝に投入して、減圧下、Ａｒガス雰囲気又は真空雰囲気で、誘導加熱により溶解した。その後、溶解した溶湯を、坩堝下部に設けられた小孔（直径８ｍｍ）から流出させ、高圧のＡｒガスを用いてガスアトマイズすることにより、ターゲット材製造用の原料粉末を得た。

【0043】

［スパッタリングターゲット材の製造］
得られた原料粉末を、以下の手順により焼結して、実施例１－１３のターゲット材及び比較例１－６のターゲット材を製造した。

【0044】

始めに、ガスアトマイズ法で得た原料粉末を篩分級して、直径５００μｍ以上の粗粉を除去した。次に、篩分級後の原料粉末を、炭素鋼で形成された缶（外径２２０ｍｍ、内径２１０ｍｍ、長さ２００ｍｍ）に充填して真空脱気した後、ＨＩＰ装置を用いて、温度９００～１２００℃、圧力１００～１５０ＭＰａ、保持時間１～５時間の条件で焼結し、焼結体を作製した。得られた焼結体を、ワイヤーカット、旋盤加工及び平面研磨により、直径１８０ｍｍ、厚さ７ｍｍの円盤状に加工して、スパッタリングターゲット材とした。

【0045】

［Ｘ線回折測定］
実施例及び比較例の各ターゲット材から試験片を採取し、この試験片をガラス板に両面テープで貼り付け、Ｘ線回折装置で測定することにより回折パターンを得た。回折条件は、下記の通りである。
Ｘ線源：Ｃｕ－α線
スキャンスピード：４°／ｍｉｎ
回折角２θ：２０～８０°

【0046】

得られた回折パターンにて、添加元素Ｍのホウ化物相に由来するピークの有無を確認した。下表１－２中、ホウ化物相のピークが検出された場合が「有」、検出されなかった場合が「無」として示されている。Ｂと添加元素Ｍからなるホウ化物相の（１０１）面に由来するピーク強度が、このピーク近隣のノイズ強度の平均値に対し１．３倍以上の場合を、「有」と評価した。一例として、実施例２のターゲット材のＸ線回折測定で得られた回折パターンが、図１に示されている。図中、▼及び▽は、ＺｒＢ_２相に由来するピークであり、▽が、ＺｒＢ_２相の（１０１）面に由来するピークである。

【0047】

［パーティクル評価］
実施例及び比較例のターゲット材を用いて、ＤＣマグネトロンスパッタにて、スパッタリングをおこなった。スパッタリング条件は、以下の通りである。
基板：アルミ基板（直径９５ｍｍ、厚み１．７５ｍｍ）
チャンバー内雰囲気：アルゴンガス
チャンバー内圧：圧力０．９Ｐａ
スパッタリング後、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｎａｌｙｚｅｒにて、直径９５ｍｍのアルミ基板上に付着した直径０．１μｍ以上のパーティクルを係数し、下記の基準に基づき、格付けをおこなった。この結果が、パーティクル評価として、下表１－２に示されている。
Ａ：パーティクル数１０個以下
Ｂ：パーティクル数１０個超２００個以下
Ｃ：パーティクル数２００超

【0048】

【表1】

【0049】

【表2】

【0050】

表１に示される通り、添加元素Ｍの合計含有量ｚが０．１ａｔ％以上２．０ａｔ％以下であり、ホウ素含有量ｙが４９．０ａｔ％以上５２．０ａｔ％であるＣｏＦｅＢ系合金からなる実施例１－１３では、パーティクルの発生が顕著に低減された。一方、表２に示される通り、ホウ素含有量ｙが４９．０ａｔ％未満である比較例１及び２では、純Ｂ相の生成がないため、添加元素Ｍによる純Ｂ相の抑制効果がなく、逆に、添加元素Ｍのホウ化物相が過剰に形成されることにより、スパッタリング時に多くのパーティクルが発生した。また、添加元素Ｍの合計含有量ｚが２．０ａｔ％を超える比較例３、添加元素Ｍを含まない比較例４、並びに、ホウ素含有量ｙが５２ａｔ％を超える比較例５及び６では、純Ｂ相の形成又は添加元素Ｍによる過剰なホウ化物相の形成により、スパッタリング時に多くのパーティクルが発生した。また、ホウ素含有量が少ない比較例１及び２では、得られる磁性膜の性能向上効果が見込めない。

【0051】

以上説明された通り、実施例のターゲット材は、比較例のターゲット材に比べて評価が高い。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

【産業上の利用可能性】

【0052】

以上説明されたスパッタリングターゲット材は、種々の用途における磁性層の製造に適用されうる。

【要約】

【課題】スパッタリング時のパーティクル発生が低減されたＣｏＦｅＢ合金系ターゲット材の提供。
【解決手段】このスパッタリングターゲット材の材質は、Ｃｏ及び／又はＦｅと、Ｂと、添加元素Ｍと、を含み、その残部が不可避的不純物からなる合金である。この合金におけるＢの含有量は、４９．０ａｔ％以上５２．０ａｔ％以下である。この添加元素Ｍは、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ及びＨｆからなる群から選択される１種又は２種以上である。この合金における、選択された添加元素Ｍの合計含有量は、０．１ａｔ％以上２．０ａｔ％以下である。
【選択図】図１

【図1】