JP2019116682A - ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット、ルテニウム／レニウムを含む層およびその製法 - Google Patents

Abstract

【課題】ルテニウム／レニウムを含む中間層の結晶配向組織、結晶磁気異方性、並びに磁気保磁力を改善できるルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの提供。
【解決手段】ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、ルテニウム、レニウムおよび炭素を含み、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、レニウムの含有量を０．１重量百分率〜４５重量百分率、炭素の含有量を０．００３重量百分率〜０．０１重量百分率、残りの成分をルテニウムとする。ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの構成成分を制御することで、同時に上記ターゲットからスパッタリング生成されたルテニウム／レニウムを含む層の構成成分を制御することができ、ルテニウム／レニウムを含む層の結晶性および結晶粒サイズの微細化の向上を実現できる。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット、ルテニウム／レニウムを含む層および上記ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの製法に関する。

人々の磁気記録媒体のデータ保存容量に対する要求がますます高くなるのに伴い、一貫して業者が積極的に開発を行う研究課題となっているのは、磁気記録媒体の記録品質をどのようにして向上させるのかである。従来技術においては、記録ユニットの微細化および垂直式層状構造の重ね合わせにより、磁気記録媒体の磁気記録密度を向上させている。

通常、垂直磁気記録媒体の層状構造は、下から上に向かって、基板、付着層、軟磁性層（ｓｏｆｔ ｕｎｄｅｒｌａｙｅｒ）、シード層（ｓｅｅｄ ｌａｙｅｒ）、中間層（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｌａｙｅｒ）、磁気記録層（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ）、キャップ層および潤滑層を含む。

垂直磁気記録媒体中の中間層の作用は、垂直磁気記録媒体の記録層の磁性結晶粒の結晶配向組織（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｅｘｔｕｒｅ）の補助および磁性結晶粒の結晶粒サイズの制御であり、現行の中間層は主にルテニウムまたはルテニウムの合金により構成され、またその他の材料を添加することで、六方最密充填（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｃｌｏｓｅ ｐａｃｋｅｄ，ＨＣＰ）の構造の安定化を助け、これにより優先する結晶粒の成長方向を維持している。

磁気記録密度を向上させるためには、記録層の結晶粒のサイズを常に縮小しなければならず、これにより上記記録層の磁気保磁力（Ｈｃ）および結晶磁気異方性定数（ｍａｇｎｅｔｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ，Ｋｕ）を向上させることで、上記記録層の磁気交換デカップリングの均一性を向上、およびビット誤り率（ｂｉｔ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｉｏ，ＢＥＲ）を低下させるとともに、上記記録媒体の信号対雑音比（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ，ＳＮＲ）および面記録密度（ａｒｅａｌ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｄｅｎｓｉｔｙ）を向上させる。

しかし、記録層について言うと、上記ルテニウムまたはルテニウム合金を含む材料から形成した中間層が得る結晶配向組織、結晶磁気異方性と磁気保磁力の改善効果は依然として不足しており、現時点における高密度磁気記録媒体に対する要求に適合させることができていない。

上述の問題に鑑み、本発明は、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの提供を目的とし、これをスパッタリングに適用して、より優れたルテニウム（００２）の結晶性および微細化された結晶粒を有するルテニウム／レニウムを含む層を形成することができる。

上記目的を達成するため、本発明のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）および炭素（Ｃ）を含み、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、上記レニウム成分の含有量を０．１重量百分率〜４５重量百分率とし、上記炭素成分の含有量を０．００３重量百分率〜０．０１重量百分率とし、残りの成分はルテニウムとする。

上記技術的手段により、本発明はルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの構成成分を制御することで、さらにルテニウム／レニウムを含む層の構成成分を制御することができ、これによりルテニウム／レニウムを含む層中のルテニウム（００２）の結晶性の向上およびルテニウム／レニウムを含む層の結晶粒サイズの微細化を実現することができる。

好ましくは、上記ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、添加成分（Ｍ１）を含み、上記添加成分はコバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ホウ素（Ｂ）、パラジウム（Ｐｄ）およびその組成物により構成されるグループから選択され、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、上記添加成分の含有量を０重量百分率より大きく、６０重量百分率までとする。さらに好ましくは、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、上記添加成分の含有量を１０重量百分率〜４０重量百分率とする。より一層好ましくは、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、上記添加成分の含有量を２０重量百分率〜３０重量百分率とする。

好ましくは、上記ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは酸化物（Ｍ２）を含み、上記酸化物は二酸化シリコン、二酸化チタン、三酸化二クロム、三酸化二ホウ素、五酸化二タンタル、一酸化コバルト、三酸化二コバルト、三酸化タングステンおよびその組成物により構成されるグループから選択され、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、上記酸化物の含有量を０重量百分率より大きく、４０重量百分率までとする。さらに好ましくは、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、上記酸化物の含有量を５重量百分率〜３５重量百分率とする。

その中の実施形態において、本発明のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットはＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂスパッタリングターゲットとすることができ、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、Ｒｕの含有量（即ち、上記組成式中で言うところのｘ）を５４．９９重量百分率〜９９重量百分率とする。

別の実施形態において、本発明のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットはＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃスパッタリングターゲットとすることができ、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、Ｒｕの含有量を１０重量百分率〜９９重量百分率、Ｍ１の含有量（即ち、上記組成式中で言うところのｃ）を０重量百分率より大きく、６０重量百分率までとする。好ましくは、Ｒｕの含有量を１５重量百分率〜８９重量百分率、Ｍ１の含有量を１０重量百分率〜４０重量百分率とする。さらに好ましくは、Ｒｕの含有量を２５重量百分率〜７９重量百分率、Ｍ１の含有量を２０重量百分率〜３０重量百分率とする。

さらに別の実施形態において、本発明のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットはＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ２_ｄスパッタリングターゲットとすることができ、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ２_ｄスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、Ｒｕの含有量を１５重量百分率から９９重量百分率、Ｍ２の含有量（即ち、上記組成式中で言うところのｄ）を０重量百分率より大きく、４０重量百分率までとする。好ましくは、Ｒｕの含有量を２５重量百分率〜９４重量百分率、Ｍ２の含有量を５重量百分率〜３５重量百分率とする。

また別の実施形態において、本発明のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットはＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃＭ２_ｄスパッタリングターゲットとすることができ、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃＭ２_ｄスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、Ｒｕの含有量を１０重量百分率〜９９重量百分率、Ｍ１の含有量を０重量百分率より大きく、６０重量百分率まで、Ｍ２の含有量を０重量百分率より大きく、４０重量百分率までとする。好ましくは、Ｒｕの含有量を１０重量百分率〜８９重量百分率、Ｍ１の含有量を１０重量百分率〜４０重量百分率、Ｍ２の含有量を０重量百分率より大きく、４０重量百分率までとする。さらに好ましくは、Ｒｕの含有量を１０重量百分率〜７９重量百分率、Ｍ１の含有量を２０重量百分率〜３０重量百分率、Ｍ２の含有量を０重量百分率より大きく、４０重量百分率までとする。より一層好ましくは、Ｒｕの含有量を１０重量百分率〜７４重量百分率、Ｍ１の含有量を２０重量百分率〜３０重量百分率、Ｍ２の含有量を５重量百分率〜３５重量百分率とする。

本発明のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの製法には、以下の手順を含む。
原料粉末をすべて準備する。上記原料粉末中には、ルテニウム、レニウムおよび炭素を含み、原料粉末全体の総重量を基準として、上記レニウムの含有量を０．１重量百分率〜４５重量百分率とし、上記炭素の含有量を０．００３重量百分率〜０．０１重量百分率とし、残りの成分をルテニウムとする。
上記原料粉末を８００℃〜１３００℃の温度で焼結させ、上記ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットを得る。

好ましくは、上記原料粉末は、元素粉末、プレアロイ粉末またはその混合物であり、上記元素粉末は、ルテニウム粉末、レニウム粉末、炭素粉末、またはその他元素の粉末とすることができ、上記プレアロイ粉末は、ルテニウム／レニウムを含むプレアロイ粉末、ルテニウム／炭素を含むプレアロイ粉末、レニウム／炭素を含むプレアロイ粉末、またはルテニウム／レニウム／炭素を含むプレアロイ粉末とすることができるが、上記に限らないものとする。その中の実施形態において、上記原料粉末は、各種元素粉末の組み合わせとすることができ、例えば、上記原料粉末はルテニウム粉末、レニウム粉末および炭素粉末の組み合わせとすることができる。
別の実施形態において、上記原料粉末は、少なくとも２種以上のプレアロイ粉末の組み合わせとすることができ、例えば、上記原料粉末はルテニウム／レニウムを含むプレアロイ粉末およびルテニウム／炭素を含むプレアロイ粉末の組み合わせとすることができ、または上記原料粉末はルテニウム／炭素を含むプレアロイ粉末およびレニウム／炭素を含むプレアロイ粉末の組み合わせとすることができ、または上記原料粉末はルテニウム／レニウムを含むプレアロイ粉末、ルテニウム／炭素を含むプレアロイ粉末およびレニウム／炭素を含むプレアロイ粉末の組み合わせとすることができるが、これらに限らないものとする。或いは、上記原料粉末は、単独の１種類のプレアロイ粉末とすることができ、例えば、上記原料粉末はルテニウム／レニウム／炭素を含むプレアロイ粉末とすることができる。
さらに別の実施形態において、上記原料粉末は、元素粉末とプレアロイ粉末の混合物とすることができ、例えば、上記原料粉末はルテニウム／レニウムを含むプレアロイ粉末と炭素粉末の組み合わせとすることができるが、これに限らないものとする。

好ましくは、原料粉末は添加成分を含み、上記添加成分はコバルト、クロム、タングステン、チタン、タンタル、ホウ素、パラジウムおよびその組成物により構成されるグループから選択され、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、上記添加成分の含有量を０重量百分率より大きく、６０重量百分率までとする。さらに好ましくは、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、上記添加成分の含有量を１０重量百分率〜４０重量百分率とする。より一層好ましくは、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、上記添加成分の含有量を２０重量百分率〜３０重量百分率とする。

好ましくは、上記原料粉末は酸化物を含み、上記酸化物は二酸化シリコン、二酸化チタン、三酸化二クロム、三酸化二ホウ素、五酸化二タンタル、一酸化コバルト、三酸化二コバルト、三酸化タングステンおよびその組成物により構成されるグループから選択され、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、上記酸化物の含有量を０重量百分率より大きく、４０重量百分率までとする。さらに好ましくは、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、上記酸化物の含有量を５重量百分率〜３５重量百分率とする。

具体的に言うと、上記原料粉末をすべて準備する手順に、別途下記内容を含むことができる。上記原料粉末に研磨を行い、研磨後粉末を形成する。次に、上記研磨後粉末を１０バール（ｂａｒ）〜５００ｂａｒの圧力で予備加圧して圧粉体を形成し、さらに上記圧粉体に対し焼結反応を行う。

具体的に言うと、焼結の方法は、ホットプレス法（ｈｏｔ ｐｒｅｓｓｉｎｇ，ＨＰ）、熱間等方圧加圧法（ｈｏｔ ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｉｎｇ，ＨＩＰ）、または放電プラズマ焼結法（ｓｐａｒｋ ｐｌａｓｍａ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，ＳＰＳ）とすることができるが、上記に限らないものとする。ホットプレス法（ＨＰ）で焼結を行う場合、１０００℃〜１３００℃の温度、２００ｂａｒ〜６００ｂａｒの圧力で焼結を行うことができる。熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）で焼結を行う場合、１０００℃〜１３００℃の温度、１０００ｂａｒ〜２０００ｂａｒの圧力で焼結を行うことができる。放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）で焼結を行う場合、８００℃〜１２００℃の温度、３００ｂａｒ〜１０００ｂａｒの圧力で焼結を行うことができる。

また本発明は、ルテニウム／レニウムを含む層を提供する。上記ルテニウム／レニウムを含む層は、ルテニウム、レニウムおよび炭素を含み、ルテニウム／レニウムを含む層の総重量を基準として、上記レニウムの含有量を０．１重量百分率〜４５重量百分率とし、上記炭素の含有量を０．００３重量百分率〜０．０１重量百分率とし、残りの成分はルテニウムであり、上記ルテニウム／レニウムを含む層において平均結晶粒サイズは１０ｎｍより小さい。

好ましくは、上記ルテニウム／レニウムを含む層は、前述のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットから生成されたものとし、上記ルテニウム／レニウムを含む層の構成成分は、上記ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの構成成分と類似したものとする。上記技術的手段により、本発明のルテニウム／レニウムを含む層は、優れた結晶性を得ることができるだけでなく、さらにルテニウム／レニウムを含む層の結晶粒サイズの微細化を行うことができる。これにより、本発明のルテニウム／レニウムを含む層を垂直磁気記録媒体の中間層とした時、中間層の上方の記録層に沈積した結晶配向組織を補助することができるとともに、記録層の結晶粒を微細化することで、この種のルテニウム／レニウムを含む層を含む磁気記録媒体の磁気記録密度を向上させる。

好ましくは、上記ルテニウム／レニウムを含む層は添加成分を含み、上記添加成分はコバルト、クロム、タングステン、チタン、タンタル、ホウ素、パラジウムおよびその組成物により構成されるグループから選択され、ルテニウム／レニウムを含む層全体の総重量を基準として、上記添加成分の含有量を０重量百分率より大きく、６０重量百分率までとする。さらに好ましくは、ルテニウム／レニウムを含む層全体の総重量を基準として、上記添加成分の含有量を１０重量百分率〜４０重量百分率とする。より一層好ましくは、ルテニウム／レニウムを含む層全体の総重量を基準として、上記添加成分の含有量を２０重量百分率〜３０重量百分率とする。

好ましくは、上記ルテニウム／レニウムを含む層は酸化物を含み、上記酸化物は二酸化シリコン、二酸化チタン、三酸化二クロム、三酸化二ホウ素、五酸化二タンタル、一酸化コバルト、三酸化二コバルト、三酸化タングステンおよびその組成物により構成されるグループから選択され、ルテニウム／レニウムを含む層全体の総重量を基準として、上記酸化物の含有量を０重量百分率より大きく、４０重量百分率までとする。さらに好ましくは、ルテニウム／レニウムを含む層全体の総重量を基準として、上記酸化物の含有量を５重量百分率〜３５重量百分率とする。

具体的に言うと、その中の実施形態において、本発明のルテニウム／レニウムを含む層はＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂ層とすることができ、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂ層全体の総重量を基準として、Ｒｕの含有量（即ち、上記組成式中で言うところのｘ）を５４．９９重量百分率〜９９重量百分率とする。

別の実施形態において、本発明のルテニウム／レニウムを含む層はＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃ層とすることができ、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃ層全体の総重量を基準として、Ｒｕの含有量を１０重量百分率〜９９重量百分率、Ｍ１の含有量を０重量百分率より大きく、６０重量百分率までとする。好ましくは、Ｒｕの含有量を１５重量百分率〜８９重量百分率、Ｍ１の含有量を１０重量百分率〜４０重量百分率とする。さらに好ましくは、Ｒｕの含有量を２５重量百分率〜７９重量百分率、Ｍ１の含有量を２０重量百分率〜３０重量百分率とする。

さらに別の実施形態において、本発明のルテニウム／レニウムを含む層はＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ２_ｄ層とすることができ、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ２_ｄ層全体の総重量を基準として、Ｒｕの含有量を１５重量百分率〜９９重量百分率、Ｍ２の含有量を０重量百分率より大きく、４０重量百分率までとする。好ましくは、Ｒｕの含有量を２５重量百分率〜９４重量百分率、Ｍ２の含有量を５重量百分率〜３５重量百分率とする。

また別の実施形態において、本発明のルテニウム／レニウムを含む層はＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃＭ２_ｄ層とすることができ、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃＭ２_ｄ層全体の総重量を基準として、Ｒｕの含有量を１０重量百分率〜９９重量百分率、Ｍ１の含有量を０重量百分率より大きく、６０重量百分率まで、Ｍ２の含有量を０重量百分率より大きく、４０重量百分率までとする。好ましくは、Ｒｕの含有量を１０重量百分率〜８９重量百分率、Ｍ１の含有量を１０重量百分率〜４０重量百分率、Ｍ２の含有量を０重量百分率より大きく、４０重量百分率までとする。さらに好ましくは、Ｒｕの含有量を１０重量百分率〜７９重量百分率、Ｍ１の含有量を２０重量百分率〜３０重量百分率、Ｍ２の含有量を０重量百分率より大きく、４０重量百分率までとする。より一層好ましくは、Ｒｕの含有量を１０重量百分率〜７４重量百分率、Ｍ１の含有量を２０重量百分率〜３０重量百分率、Ｍ２の含有量を５重量百分率〜３５重量百分率とする。

実施例１、２および比較例３、７のルテニウム／レニウムを含む層のＸ線回折パターン。 実施例１、２および比較例３、７のルテニウム／レニウムを含む層のＸ線回折パターンのルテニウム（００２）の結晶体方向特性ピークにおける拡大図。

ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの構成成分が、スパッタリングにより生成したルテニウム／レニウムを含む層の結晶性と結晶粒サイズに対して及ぼす影響を検証するため、異なる構成成分を有する数種類のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットを実施例として以下に列挙して、本発明の実施方法を説明する。
また、純ルテニウムのスパッタリングターゲットおよびその他のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットを比較例として盛り込み、各実施例と比較例の特性の違いを説明する。この技術を熟知している者は、本明細書の内容を通じて、本発明が達成可能な特長と効果、また本発明の趣旨から逸脱することなく、各種の修飾および変更を行うことで、本発明の内容を実施または応用していることを容易に理解することができる。

実施例１〜６：Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂスパッタリングターゲットの調製

実施例１〜６のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、基本的にホットプレス（ＨＰ）法を採用して調製を行い、具体的な方法は下記に述べるとおりである。

まず、表１に示したルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの構成成分に基づいて、適量のルテニウム粉末、レニウム粉末および炭素粉末を秤取し、これらを混合して原料粉末を形成する。

次に、上記原料粉末を高速研磨機で研磨して研磨後粉末を形成し、上記研磨後粉末を黒鉛型の中に均一に充填し、油圧装置で２０ｂａｒの圧力をかけて圧粉体を形成する。

それから、上記圧粉体と上記黒鉛型を一緒にホットプレス炉に入れ、ホットプレス法を用いて、１０００℃〜１３００℃の焼結温度および３６２ｂａｒの焼結圧力で焼結を３時間継続させて焼結体を形成してから、ワイヤーカットとコンピュータ数値制御（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ，ＣＮＣ）で上記焼結体を旋盤加工し、ルテニウム／レニウムを含む円盤形のスパッタリングターゲット（直径２ｉｎｃｈ、厚さ３ｍｍの円盤形ターゲット）を得る。

実施例１〜６におけるルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの構成成分、圧粉体の焼結方式と圧粉体の焼結温度は、表１に記載したとおりである。本実施例１〜６のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂによってこれを示すことができる。

実施例７〜１８：Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃスパッタリングターゲットの調製

実施例７〜１８のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、基本的に熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）法を採用して調製を行い、具体的な方法は下記に述べるとおりである。

実施例７〜１８と実施例１〜６のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの調製方法は類似しているが、その違いは下記のとおりである。実施例７〜１８で使用する原料粉末には、ルテニウム、レニウム、炭素および添加成分（Ｍ１）を含み、上記添加成分はコバルト、クロム、タングステン、チタン、タンタル、ホウ素、パラジウム、またはその組成物とすることができる。上記原料粉末で形成する圧粉体については、ホットプレス法を用いて、１０００℃〜１３００℃の焼結温度および１７５０ｂａｒの焼結圧力で、焼結を３時間継続して焼結体を形成し、さらに加工を行い、各実施例のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットを得る。

実施例７〜１８におけるルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの構成成分、圧粉体の焼結方式と圧粉体の焼結温度は、表１に記載したとおりである。本実施例７〜１８のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃによってこれを示すことができる。

実施例１９〜２１：Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ２_ｄスパッタリングターゲットの調製

実施例１９〜２１のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、基本的に放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）法を採用して調製を行い、具体的な方法は下記に述べるとおりである。

実施例１９〜２１と実施例１〜６のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの調製方法は類似しているが、その違いは下記のとおりである。実施例１９〜２１で使用する原料粉末には、ルテニウム、レニウム、炭素および酸化物を含み、上記酸化物は二酸化シリコン、二酸化チタン、三酸化二クロム、三酸化二ホウ素、五酸化二タンタル、一酸化コバルト、三酸化二コバルト、三酸化タングステン、またはその組成物とすることができる。上記原料粉末で形成する圧粉体については、放電プラズマ焼結法を用いて、８００℃〜１２００℃の焼結温度および５００ｂａｒの焼結圧力で焼結を１０分間継続して焼結体を形成し、さらに加工を行い、各実施例のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットを得る。

実施例１９〜２１におけるルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの構成成分、圧粉体の焼結方式と圧粉体の焼結温度は、表１に記載したとおりである。本実施例１９〜２１のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ２_ｄによってこれを示すことができる。

実施例２２〜２５：Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃＭ２_ｄスパッタリングターゲットの調製

実施例２２〜２５のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、基本的に放電プラズマ焼結法を採用して調製を行い、具体的な方法は下記に述べるとおりである。

実施例２２〜２５と実施例１９〜２１のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの調製方法は類似しているが、その違いは下記のとおりである。実施例２２〜２５で使用する原料粉末には、ルテニウム、レニウム、炭素、添加成分および酸化物を含み、上記添加成分はコバルト、クロム、タングステン、チタン、タンタル、ホウ素、パラジウム、またはその組成物とすることができ、上記酸化物は二酸化シリコン、二酸化チタン、三酸化二クロム、三酸化二ホウ素、五酸化二タンタル、一酸化コバルト、三酸化二コバルト、三酸化タングステン、またはその組成物とすることができる。

実施例２２〜２５におけるルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの構成成分、圧粉体の焼結方式と圧粉体の焼結温度は、表１に記載したとおりである。本実施例２２〜２５のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃＭ２_ｄによってこれを示すことができる。

比較例１〜６：従来の純ルテニウムのスパッタリングターゲットとＲｕ_ｘＲｅ_ａスパッタリングターゲットの調製

比較例１の純ルテニウムのスパッタリングターゲットおよび比較例２〜６のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの調製方法は、下記に述べるとおりである。

表１に示した原料粉末の構成成分に基づいて、適量のルテニウム粉末、またはルテニウム粉末とレニウム粉末を秤取し、これらを混合して原料粉末を形成する。次に、上記原料粉末を高速研磨機で研磨して研磨後粉末を形成し、上記研磨後粉末を黒鉛型の中に均一に充填し、油圧装置で２０ｂａｒの圧力をかけて圧粉体を形成する。それから、上記圧粉体と上記黒鉛型を一緒にホットプレス炉に入れ、ホットプレス法を用いて、１０００℃〜１３００℃の焼結温度および３６２ｂａｒの焼結圧力で焼結を３時間継続させて焼結体を形成し、さらに加工を行い、各比較例の純ルテニウムのスパッタリングターゲット、またはルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットを得る。

比較例１〜６におけるルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの構成成分、圧粉体の焼結方式と圧粉体の焼結温度は、表１に記載したとおりである。本比較例２〜６のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａによってこれを示すことができる。

比較例７：Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂスパッタリングターゲットの調製

比較例７のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、基本的にホットプレス法を採用して調製を行い、具体的な方法は下記に述べるとおりである。

比較例７と実施例１〜６のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの調製方法は類似している。比較例７におけるルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの構成成分、圧粉体の焼結方式と圧粉体の焼結温度は、表１に記載したとおりである。本比較例７のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂによってこれを示すことができる。

比較例８、９：Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃスパッタリングターゲットの調製

比較例８、９のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、基本的に熱間等方圧加圧法を採用して調製を行い、具体的な方法は下記に述べるとおりである。

比較例８、９と実施例７〜１８のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの調製方法は類似している。比較例８、９におけるルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの構成成分、圧粉体の焼結方式と圧粉体の焼結温度は、表１に記載したとおりである。本比較例８〜９のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃによってこれを示すことができる。

比較例１０、１１：Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ２_ｄスパッタリングターゲットの調製

比較例１０、１１のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、基本的に放電プラズマ焼結法を採用して調製を行い、具体的な方法は下記に述べるとおりである。

比較例１０、１１と実施例１９〜２１のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの調製方法は類似している。比較例１０、１１におけるルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの構成成分、圧粉体の焼結方式と圧粉体の焼結温度は、表１に記載したとおりである。本比較例１０、１１のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットは、Ｒｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ２_ｄによってこれを示すことができる。

試験例：ルテニウム／レニウムを含む層、または純ルテニウム層中におけるルテニウムの結晶性分析および結晶粒サイズ分析

実施例１〜２５と比較例２〜１１のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットおよび比較例１の純ルテニウムのスパッタリングターゲットを、それぞれマグネトロンスパッタリング装置（メーカー：高敦）に置き、まずプレスパッタリング処理をしてターゲット表面の汚れを除去し（アルゴンガス流量：３０ｓｃｃｍ、真空圧力：３ｍｔｏｒｒ、出力：２００Ｗ、電気伝導：６００Ｓ）、さらにそれぞれスパッタリングを行い、ルテニウム／レニウムを含む層、または純ルテニウム層を形成する（真空圧力：１０^−２ｔｏｒｒ〜１０^−３ｔｏｒｒ、出力：５０Ｗ〜１００Ｗ、スパッタリング時間：１５ｍｉｎ〜３０ｍｉｎ、薄膜の厚さ：５０ｎｍ）。

具体的に言うと、実施例１〜６および比較例７のＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂスパッタリングターゲットは上記手順に従ってＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂ層を形成することができる。実施例７〜１８および比較例８、９のＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃスパッタリングターゲットは上記手順に従ってＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃ層を形成することができる。実施例１９〜２１および比較例１０、１１のＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ２_ｄスパッタリングターゲットは上記手順に従ってＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ２_ｄ層を形成することができる。
実施例２２〜２５のＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃＭ２_ｄスパッタリングターゲットは上記手順に従ってＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃＭ２_ｄ層を形成することができる。比較例１の純ルテニウムのスパッタリングターゲットは上記手順に従って純ルテニウム層を形成することができる。比較例２〜６のＲｕ_ｘＲｅ_ａスパッタリングターゲットは上記手順に従ってＲｕ_ｘＲｅ_ａ層を形成することができる。

上記スパッタリングプロセスが完成した後、上記ルテニウム／レニウムを含む層または上記純ルテニウム層を、Ｘ線回折装置（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ、ＸＲＤ、メーカー：Ｒｉｇａｋｕ（登録商標）、型番：Ｕｌｔｉｍａ ＩＶ）で分析し、ルテニウム（００２）の結晶体方向の特性ピークおよびその結晶性を確認する。

実施例１〜２および比較例３、７のルテニウム／レニウムを含む層の結果を例にとる。図１Ａおよび図１Ｂを参照されたい。結果が示しているように、実施例１〜２のルテニウム（００２）結晶体方向のピーク値の強度は、比較例３、７のルテニウム（００２）結晶体方向のピーク値の強度よりわずかに上回っている。
さらにルテニウム（００２）結晶体方向の強度比を数値化するために、実施例１〜２５および比較例２〜１１のルテニウム／レニウムを含む層および比較例１の純ルテニウム層中のルテニウム（００２）結晶体方向強度の半値全幅（ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ、ＦＷＨＭ）、即ち前後２つの関数値におけるピーク値の半分の点の間の距離を算出する。計算結果は表１に記載したとおりである。

また走査型電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ＳＥＭ、メーカー：Ｈｉｔａｃｈｉ（登録商標）、型番：３４００Ｎ、加速電圧：１５ｋＶ、作動距離：１５ｃｍ）で各実施例および比較例のルテニウム／レニウムを含む層または純ルテニウム層中の結晶粒サイズを分析し、同様に計算結果は表１に記載したとおりである。

実験結果の考察

上記の表１の結果に基づき、比較例１の純ルテニウム層、比較例２〜６のＲｕ_ｘＲｅ_ａ層、比較例７のＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂ層、比較例８、９のＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ１_ｃ層および比較例１０、１１のＲｕ_ｘＲｅ_ａＣ_ｂＭ２_ｄ層と比較して、実施例１〜２５のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットから形成されたルテニウム／レニウムを含む層は、優れた結晶性（即ち、ルテニウム（００２）結晶格子方向の半値全幅がすべて０．３８°を下回っている）および微細な結晶粒サイズ（即ち、平均結晶粒サイズが１０ｎｍを下回っている）という２種類の特性を同時に得ることができる。
これにより実施例１〜２５のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットから形成されたルテニウム／レニウムを含む層を垂直磁気記録媒体の中間層に応用した時、中間層の上方の記録層の磁性結晶粒の結晶配向組織および結晶粒微細化の効果の向上に役立たせることができ、さらに磁気記録媒体の磁気記録密度を向上させることができる。

さらに実験結果の比較対照を行う。実施例１〜６および比較例１〜６の結果を参照されたい。実施例１〜６のルテニウム／レニウムを含む層中に適量の炭素を添加した場合、確実にルテニウム（００２）の結晶性を向上させるとともに結晶粒が微細化されており、実施例１〜６のルテニウム／レニウムを含む層の半値全幅（０．２４°〜０．３３°）は比較例１〜６のルテニウム／レニウムを含む層の半値全幅（０．４０°〜０．５０°）より明らかに狭く、且つ実施例１〜６のルテニウム／レニウムを含む層の平均結晶粒サイズ（６ｎｍ〜９ｎｍ）についても比較例１〜６のルテニウム／レニウムを含む層の平均結晶粒サイズ（９ｎｍ〜１２ｎｍ）より明らかに小さいことがわかる。
このほか、比較例７のルテニウム／レニウムを含む層は炭素成分を添加しているが、比較例７のルテニウム／レニウムを含む層中の炭素成分の含有量は２００ｐｐｍに達しており、上限値１００ｐｐｍを超えているため、比較例７のルテニウム／レニウムを含む層中のルテニウム（００２）の結晶性と結晶粒微細化の効果はやはり期待に及ばなかった。

さらに実施例７〜１８のルテニウム／レニウムを含む層の構成成分を詳しく研究すると、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット中に適量のコバルト、クロム、タングステン、チタン、タンタル、ホウ素またはパラジウム等の添加成分を混合することにより、スパッタリングの過程において結晶核を形成し、さらに結晶粒微細化の効果を高めることができ、これにより実施例７〜１８のルテニウム／レニウムを含む層の半値全幅を０．２０°〜０．２８°の範囲まで狭くし、また平均結晶粒サイズを４ｎｍ〜６ｎｍのレベルまで微細化していることがわかる。このことから、実施例７〜１８のルテニウム／レニウムを含む層は、実施例１〜６のルテニウム／レニウムを含む層と比較して、より優れたルテニウム（００２）の結晶性およびより微細化された結晶粒サイズを有することができることがわかる。
このほか、比較例８、９の実験結果からは、比較例８、９のルテニウム／レニウムを含む層にも前記添加成分を混合しているが、同時に添加成分の含有量を制御していないため、比較例８、９のルテニウム／レニウムを含む層の半値全幅（０．３８°〜０．３９°）は、実施例７〜１８のルテニウム／レニウムを含む層の半値全幅（０．２０°〜０．２８°）より明らかに広く、且つ比較例８、９のルテニウム／レニウムを含む層の平均結晶粒サイズ（８ｎｍ〜９ｎｍ）についても実施例７〜１８のルテニウム／レニウムを含む層の平均結晶粒サイズ（４ｎｍ〜６ｎｍ）より大きいということがわかる。

類似したものでは、さらに実施例１９〜２１のルテニウム／レニウムを含む層の構成成分を詳しく研究すると、ルテニウム／レニウムを含む層中に適量の二酸化シリコン、二酸化チタン、三酸化二クロム、三酸化二ホウ素または五酸化二タンタル等の酸化物を混合した場合、ルテニウム／レニウムを含む周囲で偏析し、これが結晶粒の微細化に役立つことで、実施例１９〜２１のルテニウム／レニウムを含む層の半値全幅を０．２３°〜０．２６°の範囲まで狭くし、平均結晶粒サイズを４ｎｍ〜５ｎｍのレベルまで微細化することができることがわかる。
このことから、実施例１９〜２１のルテニウム／レニウムを含む層は、実施例１〜６のルテニウム／レニウムを含む層と比較して、より優れたルテニウム（００２）の結晶性およびより微細化された結晶粒サイズを有することができることがわかる。このほか、比較例１０、１１の実験結果からは、比較例１０、１１のルテニウム／レニウムを含む層にも前記酸化物を混合しているが、同時に酸化物の含有量を０重量百分率〜４０重量百分率の間にあるように制御していないため、比較例１０、１１のルテニウム／レニウムを含む層の半値全幅（０．４１°〜０．４２°）は、実施例１９〜２１のルテニウム／レニウムを含む層の半値全幅（０．２３°〜０．２６°）より明らかに広いということがわかる。

さらに実施例２２〜２５の構成成分を詳しく研究すると、ルテニウム／レニウムを含む層中に適量のコバルト、クロム、タングステン、チタン、タンタル、ホウ素またはパラジウムといった添加成分および二酸化シリコン、二酸化チタン、三酸化二クロム、三酸化二ホウ素または五酸化二タンタルといった酸化物を混合しており、スパッタリングの過程において結晶核を形成し、さらに結晶粒微細化の効果を高めることができ、これにより実施例２２〜２５の半値全幅を０．１９°以下の範囲までさらに狭くし、平均結晶粒サイズを４ｎｍ以下のレベルまでさらに微細化していることがわかる。このことから、実施例２２〜２５のルテニウム／レニウムを含む層は、実施例１〜６、実施例７〜１８または実施例１９〜２１のルテニウム／レニウムを含む層と比較して、より優れたルテニウム（００２）の結晶性およびより微細化された結晶粒サイズを有することができることがわかる。

上記をまとめると、本発明はルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットおよびルテニウム／レニウムを含む層の成分比率を制御して、ルテニウム（００２）の結晶性を確実に向上させるとともに結晶粒を微細化し、これにより垂直磁気記録媒体の中間層とした時、記録層の結晶性を補助し、また記録層が微細な結晶粒を有するようにすることで、磁気記録密度を高める効果を達成することができる。

Claims (17)

1. ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットであって、
   ルテニウム、レニウムおよび炭素を含み、
   ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、前記レニウムの含有量を０．１重量百分率〜４５重量百分率、前記炭素の含有量を０．００３重量百分率〜０．０１重量百分率、残りの成分をルテニウムとする、
   ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット。
2. 添加成分を含み、該添加成分はコバルト、クロム、タングステン、チタン、タンタル、ホウ素、パラジウムおよびその組成物により構成されるグループから選択され、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、前記添加成分の含有量を０重量百分率より大きく、６０重量百分率までとする、請求項１に記載のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット。
3. ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、前記添加成分の含有量を１０重量百分率〜４０重量百分率とする、請求項２に記載のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット。
4. ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、前記添加成分の含有量を２０重量百分率〜３０重量百分率とする、請求項３に記載のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット。
5. 酸化物を含み、該酸化物は二酸化シリコン、二酸化チタン、三酸化二クロム、三酸化二ホウ素、五酸化二タンタル、一酸化コバルト、三酸化二コバルト、三酸化タングステンおよびその組成物により構成されるグループから選択され、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、前記酸化物の含有量を０重量百分率より大きく、４０重量百分率までとする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット。
6. 前記酸化物の含有量を５重量百分率〜３５重量百分率とする、請求項５に記載のルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット。
7. ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの製法であって、
   原料粉末をすべて準備し、該原料粉末中には、ルテニウム、レニウムおよび炭素を含み、原料粉末全体の総重量を基準として、前記レニウムの含有量を０．１重量百分率〜４５重量百分率、前記炭素の含有量を０．００３重量百分率〜０．０１重量百分率、残りの成分をルテニウムとする手順と、
   前記原料粉末を８００℃〜１３００℃の温度で焼結させ、前記ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットを得る手順と、を含む、
   ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットの製法。
8. 前記原料粉末が元素粉末、プレアロイ粉末、またはその混合物である、請求項７に記載の製法。
9. 前記原料粉末が添加成分を含み、該添加成分はコバルト、クロム、タングステン、チタン、タンタル、ホウ素、パラジウムおよびその組成物により構成されるグループから選択され、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、前記添加成分の含有量を０重量百分率より大きく、６０重量百分率までとする、請求項７に記載の製法。
10. 前記原料粉末が酸化物を含み、該酸化物は二酸化シリコン、二酸化チタン、三酸化二クロム、三酸化二ホウ素、五酸化二タンタル、一酸化コバルト、三酸化二コバルト、三酸化タングステンおよびその組成物により構成されるグループから選択され、ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲット全体の総重量を基準として、前記酸化物の含有量を０重量百分率より大きく、４０重量百分率までとする、請求項７に記載の製法。
11. 前記原料粉末をすべて準備する手順の中に、前記原料粉末に研磨を行い、研磨後粉末を形成し、該研磨後粉末に焼結反応を行う、という手順を含む、請求項７に記載の製法。
12. 焼結により前記ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットを得る手順の中に、ホットプレス法を用いて、１０００℃〜１３００℃の温度、２００ｂａｒ〜６００ｂａｒの圧力で焼結を行い、前記ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットを形成する、という手順を含む、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の製法。
13. 焼結により前記ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットを得る手順の中に、熱間等方圧加圧法を用いて、１０００℃〜１３００℃の温度、１０００ｂａｒ〜２０００ｂａｒの圧力で焼結を行い、前記ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットを形成する、という手順を含む、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の製法。
14. 焼結により前記ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットを得る手順の中に、放電プラズマ焼結法を用いて、８００℃〜１２００℃の温度、３００ｂａｒ〜１０００ｂａｒの圧力で焼結を行い、前記ルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットを形成する、という手順を含む、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の製法。
15. ルテニウム／レニウムを含む層であって、
    ルテニウム、レニウムおよび炭素を含み、
    ルテニウム／レニウムを含む層の総重量を基準として、前記レニウムの含有量を０．１重量百分率〜４５重量百分率、前記炭素の含有量を０．００３重量百分率〜０．０１重量百分率、残りの成分をルテニウムとし、前記ルテニウム／レニウムを含む層において平均結晶粒サイズが１０ナノメートルより小さいルテニウム／レニウムを含む、
    層。
16. 前記ルテニウム／レニウムを含む層の半値全幅が０．３７°より小さい、請求項１５に記載のルテニウム／レニウムを含む層。
17. 請求項１〜６のいずれか１項に記載したルテニウム／レニウムを含むスパッタリングターゲットから生成された、請求項１５に記載のルテニウム／レニウムを含む層。

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