ホーム > 特許ランキング > 山陽特殊製鋼株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】2025-04-03
(45)【発行日】2025-04-11
(54)【発明の名称】スパッタリングターゲット
(51)【国際特許分類】
C23C 14/34 20060101AFI20250404BHJP
C22C 27/06 20060101ALI20250404BHJP
C22C 1/04 20230101ALI20250404BHJP
C22C 27/04 20060101ALN20250404BHJP
【ＦＩ】
C23C14/34 A
C22C27/06
C22C1/04 E
C22C27/04 102
C22C27/04 101
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2023161574
(22)【出願日】2023-09-25
【審査請求日】2024-12-17
【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】弁理士法人有古特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】井本 未由紀
(72)【発明者】
【氏名】松原 慶明
【審査官】山本 一郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－１９９０５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－３３６６１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２２－５５２４０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１６９４６４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２３Ｃ １４／３４
Ｃ２２Ｃ ２７／０６
Ｃ２２Ｃ １／０４
Ｃ２２Ｃ ２７／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
その材質が、Ｂを含み、かつＭｏ又はＷを含む、Ｃｒ基合金であり、上記Ｃｒ基合金において、Ｂの含有率が５ａｔ％以上３０ａｔ％以下であってかつＭｏ及びＷの合計含有率と同じかこれよりも大きく、Ｍｏ及びＷの上記合計含有率が５ａｔ％以上３０ａｔ％以下であり、Ｂ、Ｍｏ及びＷの合計含有率が４０ａｔ％以下であり、
Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークに対する、Ｍｏ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークの比率が、５％以下であり、
Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークに対する、Ｗ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークの比率が、５０％以下である、スパッタリングターゲット。
【請求項2】
上記Ｃｒ基合金の酸素含有率が３０００ｐｐｍ以下である、請求項１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】
本明細書は、金属薄膜形成のためのスパッタリングに用いられる、ターゲットを開示する。
【背景技術】
【0002】
薄膜の形成方法として、スパッタリングが知られている。スパッタリングでは、ターゲットが用いられる。スパッタリングでは、プラズマ中の陽イオンがターゲットに衝突する。この衝突によってターゲットから原子が飛び出す。この原子が基板に付着して、薄膜が形成される。
【0003】
スパッタリングターゲットの一例が、特開２０１４－１６４７８０公報に開示されている。この公報に開示されたターゲットは、粉末の焼結によって得られる。この粉末の材質は、Ｃｒ基合金である。このターゲットから、均質で、かつ結晶粒が微細である薄膜（密着層）が得られうる。この薄膜は、垂直磁気記録媒体に適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１４－１６４７８０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
薄膜には、結晶組織の微細化とガラス基板との密着性の要請がある。特開２０１４－１６４７８０公報に開示されたターゲットからは、結晶組織が十分に微細な薄膜および密着性は得られない。結晶組織の微細化とガラス基板との密着性からCr合金にＢ、Ｗ及びＭｏ添加が効果的である。しかしながら、これらの添加することで、スパッタリング中のパーティクルやターゲットの割れが問題となる。
【0006】
本出願人の意図するところは、スパッタリング時に割れにくく、スパッタリングに供されることで高品質な薄膜が得られうる、ターゲットの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本明細書が開示するスパッタリングターゲットの材質は、Ｂを含み、かつＭｏ又はＷを含む、Ｃｒ基合金である。このＣｒ基合金において、Ｂの含有率は５ａｔ％以上３０ａｔ％以下であってかつＭｏ及びＷの合計含有率と同じかこれよりも大きく、Ｍｏ及びＷの合計含有率は５ａｔ％以上３０ａｔ％以下であり、Ｂ、Ｍｏ及びＷの合計含有率は４０ａｔ％以下である。Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークに対する、Ｍｏ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークの比率は、１０％以下である。Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークに対する、Ｗ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークの比率は、５０％以下である。
【0008】
好ましくは、このスパッタリングターゲットの、３点曲げ試験による抗折強度は、３００ＭＰａ以上である。
【0009】
好ましくは、Ｃｒ基合金の酸素含有率は、３０００ｐｐｍ以下である。
【0010】
本明細書が開示するスパッタリングターゲットの製造方法は、
（１）その材質がＣｒＢである第一粉末を準備する工程、
（２）その材質がＭｏＢ又はＷＢである第二粉末を準備する工程、
（３）その材質がＣｒである第三粉末を準備する工程、
（４）これら第一粉末、第二粉末及び第三粉末を混合し、混合粉末を得る工程、
及び
（５）この混合粉末を加圧及び加熱する工程
を含む。
（１）その材質がＣｒＢである第一粉末を準備する工程、
（２）その材質がＭｏＢ又はＷＢである第二粉末を準備する工程、
（３）その材質がＣｒである第三粉末を準備する工程、
（４）これら第一粉末、第二粉末及び第三粉末を混合し、混合粉末を得る工程、
及び
（５）この混合粉末を加圧及び加熱する工程
を含む。
【0011】
好ましくは、工程（１）において平均粒子直径Ｄ５０が１μｍ以上１０μｍ以下である第一粉末が準備され、工程（２）において平均粒子直径Ｄ５０が１μｍ以上１０μｍ以下である第二粉末が準備され、工程（３）において平均粒子直径Ｄ５０が２０μｍ以上である第三粉末が準備される。
【発明の効果】
【0012】
このスパッタリングターゲットから、高品質な薄膜が得られうる。このターゲットは、スパッタリングにおいて割れにくい。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態が詳細に説明される。
【0014】
［Ｃｒ基合金］
本実施形態に係るスパッタリングターゲットの材質は、Ｃｒ基合金である。このＣｒ基合金は、Ｂを含む。このＣｒ基合金はさらに、Ｍｏ又はＷを含む。ターゲットの材質が、Ｍｏを含み、かつＷを実質的に含まない、Ｃｒ基合金であってよい。ターゲットの材質が、Ｍｏを実施的に含まず、かつＷを含む、Ｃｒ基合金であってよい。ターゲットの材質が、Ｍｏを含み、かつＷをも含む、Ｃｒ基合金であってよい。好ましくは、このＣｒ基合金において、Ｃｒ、Ｂ、Ｍｏ及びＷの残部は、不可避的不純物である。
本実施形態に係るスパッタリングターゲットの材質は、Ｃｒ基合金である。このＣｒ基合金は、Ｂを含む。このＣｒ基合金はさらに、Ｍｏ又はＷを含む。ターゲットの材質が、Ｍｏを含み、かつＷを実質的に含まない、Ｃｒ基合金であってよい。ターゲットの材質が、Ｍｏを実施的に含まず、かつＷを含む、Ｃｒ基合金であってよい。ターゲットの材質が、Ｍｏを含み、かつＷをも含む、Ｃｒ基合金であってよい。好ましくは、このＣｒ基合金において、Ｃｒ、Ｂ、Ｍｏ及びＷの残部は、不可避的不純物である。
【0015】
［金属組織］
このターゲットの好ましい金属組織は、Ｃｒ相のマトリックスを有する。このマトリックスに、クロムホウ化物相が分散する。クロムホウ化物相として、ＣｒＢ相及びＣｒ２Ｂ相が例示される。このマトリックスにはさらに、モリブデンホウ化物相又はタングステンホウ化物相が分散する。モリブデンホウ化物相として、ＭｏＢ相及びＭｏ２Ｂ相が例示される。タングステンホウ化物相として、ＷＢ相及びＷ２Ｂ相が例示される。ターゲットが、マトリックスにモリブデンホウ化物相が分散し、かつこのマトリックスにタングステンホウ化物相が分散しない、金属組織を有してよい。ターゲットが、マトリックスにモリブデンホウ化物相が分散せず、かつこのマトリックスにタングステンホウ化物相が分散する、金属組織を有してよい。ターゲットが、マトリックスにモリブデンホウ化物相が分散し、かつこのマトリックスにタングステンホウ化物相が分散する、金属組織を有してよい。マトリックスに、Ｍｏ相又はＷ相が分散してもよい。
このターゲットの好ましい金属組織は、Ｃｒ相のマトリックスを有する。このマトリックスに、クロムホウ化物相が分散する。クロムホウ化物相として、ＣｒＢ相及びＣｒ２Ｂ相が例示される。このマトリックスにはさらに、モリブデンホウ化物相又はタングステンホウ化物相が分散する。モリブデンホウ化物相として、ＭｏＢ相及びＭｏ２Ｂ相が例示される。タングステンホウ化物相として、ＷＢ相及びＷ２Ｂ相が例示される。ターゲットが、マトリックスにモリブデンホウ化物相が分散し、かつこのマトリックスにタングステンホウ化物相が分散しない、金属組織を有してよい。ターゲットが、マトリックスにモリブデンホウ化物相が分散せず、かつこのマトリックスにタングステンホウ化物相が分散する、金属組織を有してよい。ターゲットが、マトリックスにモリブデンホウ化物相が分散し、かつこのマトリックスにタングステンホウ化物相が分散する、金属組織を有してよい。マトリックスに、Ｍｏ相又はＷ相が分散してもよい。
【0016】
［用途］
このターゲットが用いられたスパッタリングにより、薄膜が形成されうる。Ｃｒ基合金がＢを含み、かつＭｏ又はＷを含むので、薄膜の結晶粒は微細である。この薄膜は、種々の用途に適している。典型的な薄膜の用途は、垂直磁気記録媒体の密着層である。この密着層は、垂直磁気記録媒体において、配向を抑制しうる。
このターゲットが用いられたスパッタリングにより、薄膜が形成されうる。Ｃｒ基合金がＢを含み、かつＭｏ又はＷを含むので、薄膜の結晶粒は微細である。この薄膜は、種々の用途に適している。典型的な薄膜の用途は、垂直磁気記録媒体の密着層である。この密着層は、垂直磁気記録媒体において、配向を抑制しうる。
【0017】
［クロム（Ｃｒ）］
Ｃｒは、密着層の非磁性、密着性及び耐食性に寄与しうる。Ｃｒは、ＢＣＣ構造を有しており、密着層が積層される（００１）の層（ＭｇＯ層等）とのミスマッチが小さい格子定数を有している。Ｃｒは、密着層が積層される層の配向を抑制しうる。これらの観点から、Ｃｒ基合金におけるＣｒの含有率は６０ａｔ％以上が好ましい。Ｃｒ基合金が十分なＣｒを含みうるとの観点から、Ｂ、Ｍｏ及びＷの合計含有率は、４０ａｔ％以下が好ましい。
Ｃｒは、密着層の非磁性、密着性及び耐食性に寄与しうる。Ｃｒは、ＢＣＣ構造を有しており、密着層が積層される（００１）の層（ＭｇＯ層等）とのミスマッチが小さい格子定数を有している。Ｃｒは、密着層が積層される層の配向を抑制しうる。これらの観点から、Ｃｒ基合金におけるＣｒの含有率は６０ａｔ％以上が好ましい。Ｃｒ基合金が十分なＣｒを含みうるとの観点から、Ｂ、Ｍｏ及びＷの合計含有率は、４０ａｔ％以下が好ましい。
【0018】
前述の通りＣｒ基合金は、Ｃｒ相及びＣｒＢ相を含みうる。Ｃｒ相は、靱性に極めて優れる。ＣｒＢ相の靱性は、Ｃｒ相の靱性よりも劣る。しかし、ＣｒＢ相は、他のクロムホウ化物よりも靱性に優れる。Ｃｒ相及びＣｒＢ相を含む金属組織は、スパッタリングにおけるターゲットの割れを抑制しうる。
【0019】
［ホウ素（Ｂ）］
Ｂは、Ｃｒ、Ｍｏ又はＷと化合する。ターゲットにおいてＢは、ホウ化物として存在する。このホウ化物は、結晶粒の成長をピン止めすると推測される。このターゲットから、結晶粒径が小さい薄膜が形成されうる。さらにＢは、結晶粒界が存在しない組織（アモルファス）を実現しうる。この組織は、均質であってかつ等方性を有する。この組織は、薄膜の平滑に寄与しうる。これらの観点から、Ｃｒ基合金におけるＢの含有率は５ａｔ％以上が好ましく、１０ａｔ％以上がより好ましく、１５ａｔ％以上が特に好ましい。スパッタリングにおけるターゲットの割れ抑制の観点から、この含有率は３０ａｔ％以下が好ましい。さらに、Ｂは、薄膜の硬度を改善させる。密着層には、製膜中に発生する小さな傷・欠陥により密着性が低下する問題がある。そのため、密着層には傷が入りにくい硬い材料が求められる。密着性を確保する硬さの観点からも、Ｃｒ基合金におけるＢの含有率は５ａｔ％以上が好ましく、１０ａｔ％以上がより好ましく、１５ａｔ％以上が特に好ましい。スパッタリングにおけるターゲットの割れ抑制の観点から、この含有率は３０ａｔ％以下が好ましい。
Ｂは、Ｃｒ、Ｍｏ又はＷと化合する。ターゲットにおいてＢは、ホウ化物として存在する。このホウ化物は、結晶粒の成長をピン止めすると推測される。このターゲットから、結晶粒径が小さい薄膜が形成されうる。さらにＢは、結晶粒界が存在しない組織（アモルファス）を実現しうる。この組織は、均質であってかつ等方性を有する。この組織は、薄膜の平滑に寄与しうる。これらの観点から、Ｃｒ基合金におけるＢの含有率は５ａｔ％以上が好ましく、１０ａｔ％以上がより好ましく、１５ａｔ％以上が特に好ましい。スパッタリングにおけるターゲットの割れ抑制の観点から、この含有率は３０ａｔ％以下が好ましい。さらに、Ｂは、薄膜の硬度を改善させる。密着層には、製膜中に発生する小さな傷・欠陥により密着性が低下する問題がある。そのため、密着層には傷が入りにくい硬い材料が求められる。密着性を確保する硬さの観点からも、Ｃｒ基合金におけるＢの含有率は５ａｔ％以上が好ましく、１０ａｔ％以上がより好ましく、１５ａｔ％以上が特に好ましい。スパッタリングにおけるターゲットの割れ抑制の観点から、この含有率は３０ａｔ％以下が好ましい。
【0020】
［モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）］
Ｍｏ及びＷの硬度は、高い。Ｍｏ及びＷの融点は、高い。Ｍｏ又はＷを含むスパッタリングターゲットから、高硬度であって、かつ熱安定性に優れた薄膜が、得られうる。この特性はＢ同様に膜の密着性を改善する。この観点から、Ｃｒ基合金におけるＭｏ及びＷの合計含有率は５ａｔ％以上が好ましく、１０ａｔ％以上がより好ましく、１５ａｔ％以上が特に好ましい。スパッタリングにおけるターゲットの割れ抑制の観点から、この含有率は３０ａｔ％以下が好ましい。
Ｍｏ及びＷの硬度は、高い。Ｍｏ及びＷの融点は、高い。Ｍｏ又はＷを含むスパッタリングターゲットから、高硬度であって、かつ熱安定性に優れた薄膜が、得られうる。この特性はＢ同様に膜の密着性を改善する。この観点から、Ｃｒ基合金におけるＭｏ及びＷの合計含有率は５ａｔ％以上が好ましく、１０ａｔ％以上がより好ましく、１５ａｔ％以上が特に好ましい。スパッタリングにおけるターゲットの割れ抑制の観点から、この含有率は３０ａｔ％以下が好ましい。
【0021】
ターゲットにおいて多くのＭｏは、ＭｏＢ相として存在しうる。単相として存在するＭｏは、少量であるか、ゼロである。ＭｏＢ相は、ターゲットの強靱性に寄与しうる。ＭｏＢ相は、Ｍｏ相に比べ、スパッタリング時の割れの起点になりにくい。十分なＭｏを含有し、かつこのＭｏの多くがＭｏＢ相として存在するターゲットでは、スパッタリング時の割れの抑制と、薄膜の高品質とが、両立されうる。
【0022】
Ｘ線回折で得られるＣｒ相の複数のピークの中で、（１１０）面に関するピークＰ１が、最大である。Ｘ線回折で得られるＭｏ相の複数のピークの中で、（１１０）面に関するピークＰ２が、最大である。Ｍｏ相は脆いので、割れの起点になりやすいく、可能な限りゼロで微細であるべきである。ＭｏはＭｏＢ化合物で存在すれば、硬く強靭性に寄与する。脆い組織が無くなり、割れが無くなる。Ｍｏ源にＭｏ５０Ｂを使用した場合、ＭｏＢ化合物は主にＭｏ２Ｂで存在する。ＭｏＢ４は脆いので、無い方が良い。ＭｏＢはＭｏ２Ｂと同等レベルの靭性なので、あってもなくても良い。ＣｒＢ化合物は、ＣｒＢ相が最も安定で、ＣｒＢ２やＣｒ５Ｂ３は存在しない方が良い。出発原料にＣｒ５０Ｂを用いた場合、ＣｒＢ化合物は、全てＣｒＢ相であり、ＣｒＢ２やＣｒ５Ｂ３は存在しない。純Ｍｏや純Ｗに比べて靭性が高い純Ｃｒを母相とし、ＭｏやＷはホウ化物として存在することで、ターゲットの割れが生じにくい。よって、スパッタリング時にターゲットの割れが生じにくい。この観点から、Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ１に対する、Ｍｏ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ２の比率（Ｐ２／Ｐ１）は、１０％以下が好ましく、７％以下がより好ましく、５％以下が特に好ましい。理想的には、この比率は、０％である。
【0023】
Ｗは析出しやすく、Ｗ源にＷ５０Ｂを使用し、出発原料に純Ｗを使用せずとも、純Ｗが点在する。ただ、このＷは微量であり、なおかつ小さく点在しているので、割れの起因になることは考え難い。なので、Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ１に対する、Ｗ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ３の比率（Ｐ３／Ｐ１）は、５０％以下であれば、純Ｗのピークが観察されても良い。ターゲットにおいて多くのＷは、ＷＢ相として存在しうる。Ｗは、少量ながら、単相としても存在しうる。ＷＢ相は、ターゲットの強靱性に寄与しうる。ＷＢ相は、Ｗ相に比べ、スパッタリング時の割れの起点になりにくい。十分なＷを含有し、かつこのＷの多くがＷＢ相として存在するターゲットでは、スパッタリング時の割れの抑制と、薄膜の高品質とが、両立されうる。ＷＢ化合物は主に相、Ｗ２Ｂで存在する。Ｗ源にＷ５０Ｂを使用した場合、ＷＢ化合物は主にＷ２Ｂで存在する。ＷＢ２は脆いので、無い方が良い。ＷＢはＷ２Ｂと同等レベルの靭性なので、あってもなくても良い。
【0024】
Ｘ線回折で得られるＷ相の複数のピークの中で、（１１０）面に関するピークＰ３が、最大である。スパッタリング時にターゲットの割れが生じにくいとの観点から、Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ１に対する、Ｗ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ３の比率（Ｐ３／Ｐ１）は、５０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましく、１０％以下が特に好ましい。理想的には、この比率は、０％である。
【0025】
小さな比率（Ｐ２／Ｐ１）及び（Ｐ３／Ｐ１）が達成されうるとの観点から、Ｂの含有率（ａｔ％）が、Ｍｏ及びＷの合計含有率（ａｔ％）と同じか、これよりも大きいことが好ましい。Ｂの含有率Ｐａ（ａｔ％）と、Ｍｏ及びＷの合計含有率Ｐｂ（ａｔ％）との比（Ｐａ／Ｐｂ）は、１／１以上６／１以下が好ましい。この比（Ｐａ／Ｐｂ）は、４／１以下がより好ましく、３／１以下が特に好ましい。
【0026】
ピークＰ１、Ｐ２及びＰ３は、Ｘ線回折装置によって測定される。Ｘ線回折のための試験片は、ワイヤーカット法により、ターゲットから切り出される。この試験片の表面は、研磨によって平滑にされる。測定の条件は、以下の通りである。
試験片のサイズ：１０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍｍ
Ｘ線源：ＣｕＫα線
スキャンスピード：４°／ｍｉｎ
２θ：２０－８０°
このＸ線回折で得られたチャートから、ピーク（ピーク強度）が読み取られる。
試験片のサイズ：１０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍｍ
Ｘ線源：ＣｕＫα線
スキャンスピード：４°／ｍｉｎ
２θ：２０－８０°
このＸ線回折で得られたチャートから、ピーク（ピーク強度）が読み取られる。
【0027】
［不純物］
Ｃｒ基合金は、不純物として酸素を含みうる。酸素の含有率（質量基準）は、３０００ｐｐｍ以下が好ましい。このＣｒ基合金が材質であるターゲットは、スパッタリングにおいて割れにくい。さらに、このターゲットから、パーティクルが少ない薄膜が得られうる。これらの観点から、酸素含有率は２０００ｐｐｍ以下がより好ましく、１０００ｐｐｍ以下が特に好ましい。理想的には、酸素含有率は、検出限界値よりも小さい。
Ｃｒ基合金は、不純物として酸素を含みうる。酸素の含有率（質量基準）は、３０００ｐｐｍ以下が好ましい。このＣｒ基合金が材質であるターゲットは、スパッタリングにおいて割れにくい。さらに、このターゲットから、パーティクルが少ない薄膜が得られうる。これらの観点から、酸素含有率は２０００ｐｐｍ以下がより好ましく、１０００ｐｐｍ以下が特に好ましい。理想的には、酸素含有率は、検出限界値よりも小さい。
【0028】
［抗折強度］
ターゲットの抗折強度は、３００ＭＰａ以上が好ましい。このターゲットは、スパッタリングにおいて割れにくい。この観点から、抗折強度は４００ＭＰａ以上がより好ましく、５００ＭＰａ以上が特に好ましい。
ターゲットの抗折強度は、３００ＭＰａ以上が好ましい。このターゲットは、スパッタリングにおいて割れにくい。この観点から、抗折強度は４００ＭＰａ以上がより好ましく、５００ＭＰａ以上が特に好ましい。
【0029】
抗折強度は、「ＪＩＳ Ｚ ２５１１」の規定に準拠した３点曲げ試験によって測定される。３点曲げ試験のための試験片は、ワイヤーカット法により、ターゲットから切り出される。測定の条件は、以下の通りである。
試験片のサイズ：２ｍｍ×２ｍｍ×２０ｍｍ
支点間距離：１０ｍｍ
抗折強度ＢＳ（ＭＰａ）は、下記の数式によって算出される。
ＢＳ ＝ ３ ／ ２ × Ｐ × Ｌ ／ （ｔ２× Ｗ）
Ｐ：破断時の荷重（ｋＮ）
Ｌ：支点間距離（ｍｍ）
ｔ：試験片の厚さ（ｍｍ）
Ｗ：試料の幅（ｍｍ）
試験片のサイズ：２ｍｍ×２ｍｍ×２０ｍｍ
支点間距離：１０ｍｍ
抗折強度ＢＳ（ＭＰａ）は、下記の数式によって算出される。
ＢＳ ＝ ３ ／ ２ × Ｐ × Ｌ ／ （ｔ２× Ｗ）
Ｐ：破断時の荷重（ｋＮ）
Ｌ：支点間距離（ｍｍ）
ｔ：試験片の厚さ（ｍｍ）
Ｗ：試料の幅（ｍｍ）
【0030】
［製造方法］
このスパッタリングターゲットは、粉末冶金法によって得られうる。スパッタリングターゲットの好ましい製造方法は、
（１）その材質がＣｒＢである第一粉末を準備する工程、
（２）その材質がＭｏＢ又はＷＢである第二粉末を準備する工程、
（３）その材質がＣｒである第三粉末を準備する工程、
（４）上記第一粉末、上記第二粉末及び上記第三粉末を混合し、混合粉末を得る工程、
及び
（５）上記混合粉末を加圧及び加熱する工程
を含む。加圧及び加熱により、焼結体であるスパッタリングターゲットが得られる。このターゲットが所定サイズに加工されて、スパッタリングに供される。
このスパッタリングターゲットは、粉末冶金法によって得られうる。スパッタリングターゲットの好ましい製造方法は、
（１）その材質がＣｒＢである第一粉末を準備する工程、
（２）その材質がＭｏＢ又はＷＢである第二粉末を準備する工程、
（３）その材質がＣｒである第三粉末を準備する工程、
（４）上記第一粉末、上記第二粉末及び上記第三粉末を混合し、混合粉末を得る工程、
及び
（５）上記混合粉末を加圧及び加熱する工程
を含む。加圧及び加熱により、焼結体であるスパッタリングターゲットが得られる。このターゲットが所定サイズに加工されて、スパッタリングに供される。
【0031】
第一粉末の材質がＣｒＢなので、この第一粉末は、５０ａｔ％のＣｒと、５０ａｔ％のＢとを含む。第二粉末の材質がＭｏＢ又はＷＢなので、この第二粉末は、５０ａｔ％のＭｏ又はＷと、５０ａｔ％のＢとを含む。ターゲットのＣｒ基合金が含有するＢは、第一粉末及び第二粉末に由来する。このＣｒ基合金は、Ｂ単体が材質である粉末に由来する成分を含まない。このターゲットでは、Ｂが均一に分散しうる。このターゲットから、均質な薄膜が形成されうる。このターゲットから、パーティクルの少ない薄膜が得られうる。
【0032】
ターゲットのＣｒ基合金が含有するＭｏは、第二粉末に由来する。このＣｒ基合金は、Ｍｏ単体が材質である粉末に由来する成分を含まない。このターゲットでは、小さな比率（Ｐ２／Ｐ１）が達成されうる。このターゲットは、スパッタリング時に割れにくい。このターゲットでは、Ｍｏが均一に分散しうる。このターゲットから、均質な薄膜が形成されうる。Ｃｒ基合金がＭｏ単体が材質である粉末に由来する成分を含まないので、ピークＰ２は、ほぼゼロである。
【0033】
ターゲットのＣｒ基合金が含有するＷは、第二粉末に由来する。このＣｒ基合金は、Ｗ単体が材質である粉末に由来する成分を含まない。このターゲットでは、小さな比率（Ｐ３／Ｐ１）が達成されうる。このターゲットは、スパッタリング時に割れにくい。このターゲットでは、Ｗが均一に分散しうる。このターゲットから、均質な薄膜が形成されうる。Ｃｒ基合金はＷ単体が材質である粉末に由来する成分を含まないが、加熱時にＷＢから少量のＷが生じうる。従ってこのターゲットでは、小さいサイズのピークＰ３が見られうる。
【0034】
この製造方法では、Ｍｏ源としてＭｏＢが準備され、Ｗ源としてＷＢが準備される。ＭｏＢ及びＷＢは、Ｂ源でもある。しかし、ＭｏＢ及びＷＢのみでは、Ｂ源として不十分である。この製造方法では、Ｂ源として、ＣｒＢも準備される。十分なＢ源により、Ｂの含有率がＭｏ及びＷの合計含有率と同じかこれよりも大きいターゲットが得られうる。このターゲットでは、小さな比率（Ｐ２／Ｐ１）及び（Ｐ３／Ｐ１）が達成されうる。
【0035】
［平均粒子直径Ｄ５０］
第一粉末の平均粒子直径Ｄ５０は、１０μｍ以下が好ましい。この第一粉末は、Ｂの均一分散に寄与しうる。この観点から、この平均粒子直径Ｄ５０は８μｍ以下がより好ましく、７μｍ以下が特に好ましい。取り扱い性の観点から、この平均粒子直径Ｄ５０は１μｍ以上が好ましい。
第一粉末の平均粒子直径Ｄ５０は、１０μｍ以下が好ましい。この第一粉末は、Ｂの均一分散に寄与しうる。この観点から、この平均粒子直径Ｄ５０は８μｍ以下がより好ましく、７μｍ以下が特に好ましい。取り扱い性の観点から、この平均粒子直径Ｄ５０は１μｍ以上が好ましい。
【0036】
第二粉末の平均粒子直径Ｄ５０は、１０μｍ以下が好ましい。この第二粉末は、Ｍｏ及びＷの均一分散に寄与しうる。この観点から、この平均粒子直径Ｄ５０は８μｍ以下がより好ましく、７μｍ以下が特に好ましい。取り扱い性の観点から、この平均粒子直径Ｄ５０は１μｍ以上が好ましい。
【0037】
第三粉末の平均粒子直径Ｄ５０は、２０μｍ以上が好ましい。この第三粉末の粒子は、概して、第一粉末及び第二粉末の粒子に比べ、大きい。この第三粉末が第一粉末及び第二粉末と混合されるので、第一粉末及び第二粉末の平均粒子直径Ｄ５０が小さいにもかかわらず、酸素含有率が少ないターゲットが得られうる。具体的には、酸素含有率が３０００ｐｐｍ以下であるターゲットが、この製造方法によって得られうる。このターゲットは、スパッタリングにおいて割れにくい。Ｂ、Ｍｏ及びＷは第三粉末に由来しないので、第三粉末の平均粒子直径Ｄ５０が大きくても、Ｂ、Ｍｏ及びＷの均一な分散が達成されうる。ターゲットの割れにくさの観点から、第三粉末の平均粒子直径Ｄ５０は４０μｍ以上がより好ましく、５０μｍ以上が特に好ましい。この平均粒子直径Ｄ５０は、２５０μｍ以下が好ましい。
【0038】
各粉末の平均粒子直径Ｄ５０は、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置によって測定される。粉末の体積の累積カーブにおいて、累積体積が５０％であるときの粒子直径が、求められる。
【0039】
このターゲットから、スパッタリングにより、垂直磁気記録媒体の密着層が得られうる。このターゲットから、スパッタリングにより、他の薄膜が得られうる。
【0040】
本明細書は、薄膜の製造方法にも向けられる。この製造方法は、
（１）その材質がＢを含みかつＭｏ又はＷを含むＣｒ基合金であり、上記Ｃｒ基合金において、Ｂの含有率が５ａｔ％以上３０ａｔ％以下であってかつＭｏ及びＷの合計含有率と同じかこれよりも大きく、Ｍｏ及びＷの上記合計含有率が５ａｔ％以上３０ａｔ％以下であり、Ｂ、Ｍｏ及びＷの合計含有率が４０ａｔ％以下であり、Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークに対する、Ｍｏ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークの比率が、１０％以下であり、Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークに対する、Ｗ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークの比率が、５０％以下である、ターゲットを準備する工程、
並びに
（２）上記ターゲットをスパッタリングに供する工程
を含む。この製造方法により、高品質な薄膜が得られうる。この薄膜の一例として、垂直磁気記録媒体の密着層が挙げられる。
（１）その材質がＢを含みかつＭｏ又はＷを含むＣｒ基合金であり、上記Ｃｒ基合金において、Ｂの含有率が５ａｔ％以上３０ａｔ％以下であってかつＭｏ及びＷの合計含有率と同じかこれよりも大きく、Ｍｏ及びＷの上記合計含有率が５ａｔ％以上３０ａｔ％以下であり、Ｂ、Ｍｏ及びＷの合計含有率が４０ａｔ％以下であり、Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークに対する、Ｍｏ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークの比率が、１０％以下であり、Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークに対する、Ｗ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークの比率が、５０％以下である、ターゲットを準備する工程、
並びに
（２）上記ターゲットをスパッタリングに供する工程
を含む。この製造方法により、高品質な薄膜が得られうる。この薄膜の一例として、垂直磁気記録媒体の密着層が挙げられる。
【実施例】
【0041】
以下、実施例に係るスパッタリングターゲット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明細書で開示された範囲が限定的に解釈されるべきではない。
【0042】
［実施例１］
第三粉末を準備した。この第三粉末の材質は、Ｃｒであった。この第三粉末の平均粒子直径Ｄ５０は、６０μｍであった。さらに、第二粉末を準備した。この第二粉末の材質は、ＭｏＢであった。このＭｏＢは、５０ａｔ％のＭｏと、５０ａｔ％のＢとを含んでいた。この第二粉末の平均粒子直径Ｄ５０は、５μｍであった。この第三粉末及び第二粉末をＶ型混合機に投入し、混合粉末を得た。直径が２００ｍｍであり、長さが１０ｍｍであり、材質が炭素鋼である缶に、混合粉末を充填した。この粉末に真空脱気を施したのち、ＨＩＰにてビレットを作成した。ＨＩＰの条件は、以下の通りである。
焼結温度：１０００℃
圧力：１２０ＭＰａ
保持時間：５時間
このビレットをスライスし、実施例１のスパッタリングターゲットを得た。
第三粉末を準備した。この第三粉末の材質は、Ｃｒであった。この第三粉末の平均粒子直径Ｄ５０は、６０μｍであった。さらに、第二粉末を準備した。この第二粉末の材質は、ＭｏＢであった。このＭｏＢは、５０ａｔ％のＭｏと、５０ａｔ％のＢとを含んでいた。この第二粉末の平均粒子直径Ｄ５０は、５μｍであった。この第三粉末及び第二粉末をＶ型混合機に投入し、混合粉末を得た。直径が２００ｍｍであり、長さが１０ｍｍであり、材質が炭素鋼である缶に、混合粉末を充填した。この粉末に真空脱気を施したのち、ＨＩＰにてビレットを作成した。ＨＩＰの条件は、以下の通りである。
焼結温度：１０００℃
圧力：１２０ＭＰａ
保持時間：５時間
このビレットをスライスし、実施例１のスパッタリングターゲットを得た。
【0043】
［実施例２－２１及び比較例１－１８］
出発原料と焼結温度とを下記の表１及び２に示される通りとした他は実施例１と同様にして、実施例２－２１及び比較例１－１８のスパッタリングターゲットを得た。
出発原料と焼結温度とを下記の表１及び２に示される通りとした他は実施例１と同様にして、実施例２－２１及び比較例１－１８のスパッタリングターゲットを得た。
【0044】
［酸素含有率］
ターゲットから、ワイヤーカット法により試験片を切り出した。この試験片の質量は、約１ｇであった。この試験片の表面を研磨し、酸素・窒素分析装置（堀場製作所製の商品名「ＥＭＧＡ－９２０」）にて酸素含有率を測定した。この結果が、下記の表１及び２に示されている。
ターゲットから、ワイヤーカット法により試験片を切り出した。この試験片の質量は、約１ｇであった。この試験片の表面を研磨し、酸素・窒素分析装置（堀場製作所製の商品名「ＥＭＧＡ－９２０」）にて酸素含有率を測定した。この結果が、下記の表１及び２に示されている。
【0045】
［Ｘ線回折］
前述の方法にて、ターゲットにＸ線回折を施した。Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ１に対する、Ｍｏ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ２の比率（Ｐ２／Ｐ１）を算出した。さらに、このピークＰ１に対する、Ｗ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ３の比率（Ｐ３／Ｐ１）を算出した。この結果が、下記の表３及び４に示されている。ピークＰ２がノイズと区別できず、比率（Ｐ２／Ｐ１）が５％以下である場合、「＜５％」と表示した。ピークＰ３がノイズと区別できず、比率（Ｐ３／Ｐ１）が５％以下である場合、「＜５％」と表示した。
前述の方法にて、ターゲットにＸ線回折を施した。Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ１に対する、Ｍｏ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ２の比率（Ｐ２／Ｐ１）を算出した。さらに、このピークＰ１に対する、Ｗ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ３の比率（Ｐ３／Ｐ１）を算出した。この結果が、下記の表３及び４に示されている。ピークＰ２がノイズと区別できず、比率（Ｐ２／Ｐ１）が５％以下である場合、「＜５％」と表示した。ピークＰ３がノイズと区別できず、比率（Ｐ３／Ｐ１）が５％以下である場合、「＜５％」と表示した。
【0046】
［抗折試験］
前述の方法にて、ターゲットの抗折強度を測定した。この結果が、下記の表３及び４に示されている。
前述の方法にて、ターゲットの抗折強度を測定した。この結果が、下記の表３及び４に示されている。
【0047】
［薄膜のパーティクル数］
ターゲット（直径：９５ｍｍ、厚さ：２ｍｍ）にスパッタリングを施し、薄膜を形成した。スパッタリングの条件は、下記の通りである。
基板の材質：洗浄されたガラス
チャンバー雰囲気：気圧が１×１０－４Ｐａ以下となるように排気し、純度９９．９９％のＡｒガスを０．６Ｐａ投入
薄膜の厚さ：２０ｎｍ
この薄膜をＯｐｔｉｃａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｎａｌｙｚｅｒにて観察し、大きさが０．１μｍ以上であるパーティクルの数をカウントした。この結果が、下記の表３及び４に示されている。
ターゲット（直径：９５ｍｍ、厚さ：２ｍｍ）にスパッタリングを施し、薄膜を形成した。スパッタリングの条件は、下記の通りである。
基板の材質：洗浄されたガラス
チャンバー雰囲気：気圧が１×１０－４Ｐａ以下となるように排気し、純度９９．９９％のＡｒガスを０．６Ｐａ投入
薄膜の厚さ：２０ｎｍ
この薄膜をＯｐｔｉｃａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｎａｌｙｚｅｒにて観察し、大きさが０．１μｍ以上であるパーティクルの数をカウントした。この結果が、下記の表３及び４に示されている。
【0048】
［結晶粒径］
前述の薄膜をＴＥＭで観察し、平均結晶粒径を測定した。この平均結晶粒径の、比較例１のＣｒの結晶粒径に対する比を算出した。この結果が、下記の表３及び４に示されている。
前述の薄膜をＴＥＭで観察し、平均結晶粒径を測定した。この平均結晶粒径の、比較例１のＣｒの結晶粒径に対する比を算出した。この結果が、下記の表３及び４に示されている。
【0049】
［スパッタ膜の硬さ］
前述のスパッタリングで得られた単層膜から試験片を採取して、ナノインデンテーション法により薄膜の硬さを測定した。比較例１のＣｒの硬さに対する比を算出した。この結果が、下記の表３及び４に示されている。
前述のスパッタリングで得られた単層膜から試験片を採取して、ナノインデンテーション法により薄膜の硬さを測定した。比較例１のＣｒの硬さに対する比を算出した。この結果が、下記の表３及び４に示されている。
【0050】
【表1】
【0051】
【表2】
【0052】
【表3】
【0053】
【表4】
【0054】
表３及び４から明らかな通り、各実施例のスパッタリングターゲットは、抗折強度に優れる。さらに、このターゲットから得られた薄膜では、パーティクルが少なく、結晶粒径が小さく、硬さに優れている。この評価結果から、このスパッタリングターゲットの優位性は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【0055】
以上説明されたスパッタリングターゲットから、種々の用途の薄膜が製造されうる。
【要約】
【課題】スパッタリング時に割れにくく、スパッタリングに供されることで高品質な薄膜が得られうる、ターゲットの提供。
【解決手段】スパッタリングターゲットの材質は、Ｃｒ基合金である。このＣｒ基合金は、Ｂを含む。このＣｒ基合金は、Ｍｏ又はＷを含む。Ｂの含有率は、５ａｔ％以上３０ａｔ％以下である。Ｍｏ及びＷの合計含有率は、５ａｔ％以上３０ａｔ％以下である。Ｂの含有率は、この合計含有率と同じか、これよりも大きい。Ｂ、Ｍｏ及びＷの合計含有率は、４０ａｔ％以下である。Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ１に対する、Ｍｏ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ２の比率は、１０％以下である。このピークＰ１に対する、Ｗ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ３の比率は、５０％以下である。
【選択図】なし
【解決手段】スパッタリングターゲットの材質は、Ｃｒ基合金である。このＣｒ基合金は、Ｂを含む。このＣｒ基合金は、Ｍｏ又はＷを含む。Ｂの含有率は、５ａｔ％以上３０ａｔ％以下である。Ｍｏ及びＷの合計含有率は、５ａｔ％以上３０ａｔ％以下である。Ｂの含有率は、この合計含有率と同じか、これよりも大きい。Ｂ、Ｍｏ及びＷの合計含有率は、４０ａｔ％以下である。Ｃｒ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ１に対する、Ｍｏ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ２の比率は、１０％以下である。このピークＰ１に対する、Ｗ相の（１１０）面に関するＸ線回折ピークＰ３の比率は、５０％以下である。
【選択図】なし