JP6366095B2 - 磁気記録媒体用スパッタリングターゲット - Google Patents

Description

本発明は、高密度磁気記録媒体における記録層用材に関し、特に垂直磁気記録媒体に適用される磁気記録膜を形成するためのスパッタリングターゲットに関するものである。

近年の急激な情報量増加によって、２０２０年には全世界で保存されるデータ量が８０億Ｔバイトにまで達すると予想されている。これらの大容量データの記録媒体としては、記録ビット単価が安価であるＨＤＤが多く用いられている。コスト及び環境の影響を考慮するとＨＤＤの台数を大幅に増やさず、保存する情報量を増やす必要がある。このためには、ＨＤＤに搭載される一枚のメディアあたりの記録密度増加が重要となってくる。

記録密度向上の技術として、磁気記録媒体に近接場光を照射して、表面を局所的に加熱し記録層の保磁力を低下させて書き込みを行う熱アシスト記録方式が注目されている。この熱アシスト方式を用いた場合、記録層の保磁力が数十ｋＯｅでも、現状ヘッドの記録磁界によって書き込みを行うことができる。このため、熱アシスト磁気記録方式では、記録層に１０^６Ｊ／ｍ^３（１０^７ｅｒｇ／ｃｃ）台の高い磁気異方性（Ｋｕ）を有する材料を使用することが可能となり、熱安定性を維持したまま、記録層結晶粒径を６ｎｍ以下まで微細化することができる。このような高いＫｕが得られる材料としてはＬ１_０型の規則構造を有するＦｅＰｔ又はＣｏＰｔが知られており、バルクでのＫｕ値が高い（約７×１０^７ｅｒｇ／ｃｃ）ＦｅＰｔの研究が盛んに行われている。

ＦｅＰｔはＬ１_０型の規則相のみではなくＡ１型と呼ばれる不規則相も存在する。媒体作製で一般的に用いられているスパッタリング法などの気相急冷法では、高温相である不規則相が形成されやすいことが知られており、規則化を進めるには５００℃以上の加熱プロセスが必要である。規則化温度を低減する施策として、ＦｅＰｔに、第３元素を添加する方式が開示されている（例えば、非特許文献１、２を参照。）。非特許文献１には、第３元素として、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕが記載されている。また、非特許文献２には、第３元素として、Ｃｕが記載されている。一方で、第３元素を添加せずに規則化温度を低減する試みが報告されている（例えば、特許文献１を参照。）。特許文献１では、ＭｇＯ単結晶基板上にＦｅＰｔ膜を形成し、かつＰｔ組成が４８ａｔ．％〜８１ａｔ．％の範囲で形成することによって、３００℃の作製温度で１．８×１０^７ｅｒｇ／ｃｃ、２．７×１０^７ｅｒｇ／ｃｃのように高いＫｕが得られると報告されている。

また、記録密度の向上においては、記録媒体は、磁性結晶粒間が磁気的に分離されたグラニュラー構造をしていることが必要である。このため、グラニュラー構造を得るために、様々な添加物が検討されている。グラニュラー構造を得るための添加物としてＣ又はＳｉＯ_２が検討されている（例えば、非特許文献３を参照。）。ＦｅＰｔ−Ｃ系ターゲットの作製法としては、各種合金粉をアトマイズ法で作製し混合する手法が開示されている（例えば、特許文献２を参照。）。

ＦｅＰｔからなる合金又はＦｅＰｔ合金に添加成分を含有させた合金の焼結体からなるスパッタリングターゲットに関し、Ｐｔ含有量を２０〜７０原子％とし、焼結ターゲット中のガス成分量を低減させることで、ＰｔＦｅ合金膜の規則化に必要なアニール温度を低下させる技術が開示されている（例えば、特許文献３を参照。）。また、スパッタリングターゲット中のガス成分量を低減させる技術としては、Ｐｔを３０〜６０ａｔ．％含有するＰｔＦｅ系合金からなるスパッタリングターゲット用の鋳造インゴットを形成する際、二回溶解する技術が開示されている（例えば、特許文献４を参照。）。

特開２００４−３１１９２５号公報 特開２０１２−１７８２１０号公報 特開２００３−３１３６５９号公報 特開２００６−１６１０８２号公報

Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．９２，ｐ．６１０４‐６１０９（２００２） Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔｅｒｓ １０２，１３２４０６（２０１３） 日本磁気学会、第１７７回研究会資料、ｐ．３１−３７（２０１１）

非特許文献１、２のように、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕなどの第３元素を添加する方式は、規則化温度の低減に関しては有効であるが、非特許文献２に記載されているようにＫｕの低下を招く。また、特許文献１では、第３元素添加を行わないため、低い規則化温度で高いＫｕが維持できるが、高価な単結晶基板を用いるとともに、Ｐｔ含有量が４８ａｔ．％以上必要であるため、Ｐｔ使用量を減らす効果は少なく、コストという観点で問題がある。また、非特許文献３では、Ｃ又はＳｉＯ_２のいずれか一方をそれぞれＦｅＰｔに添加することによってＦｅＰｔの規則度が低下することが報告されている。また、非特許文献３には、ＣはＳｉＯ_２よりもＦｅＰｔのｃ軸配向性を低下させやすいが、ＦｅＰｔの規則度を低下させにくいことが報告されている。さらに、非特許文献３では、ＳｉＯ_２はＣよりもＦｅＰｔの規則度を低下させやすいが、ＦｅＰｔのｃ軸配向性を高める作用があることが報告されている。このように、グラニュラー構造を得るための添加材料に関しては、材料により一長一短である。

ターゲット作製法に関しては、グラニュラー構造を得るための添加剤がカーボンのみであり、かつ、合金成分となる金属種同士の融点差が小さい場合（例えばＰｔ（融点１７６８℃）とＦｅ（融点１５３８℃）との合金のように融点差が１０００℃未満である場合、）、アトマイズ粉を使用するのは有効である。しかし、アトマイズ装置の噴射温度の上限は２０００℃程度であることが一般的であり、合金成分として融点が１８００℃を超える金属元素を添加する場合は、アトマイズ粉の作製が困難となる。また、アトマイズ粉を用いてターゲットを作製すると、ターゲットの酸素含有量の低減効果が期待される。しかし、ターゲットに酸化物を添加する場合、酸化物由来の酸素によって、アトマイズ粉による酸素低減効果が弱まる。同時にアトマイズ粉は球体であるため、拡散しづらく相対密度の高いターゲットの作製が困難となる。また、合金成分となる金属種同士の融点が大きい場合（例えば融点差が１０００℃以上である場合）は、アトマイズ粉の作製時に低融点側の合金が先に蒸発するため組成ずれが起きる場合がある。さらに、アトマイズ粉は球体であるため、拡散しづらく相対密度の高いターゲットの作製が困難となる。

特許文献３は、焼結ターゲットのガス成分量を低下させるために、焼結用の金属粉末としてガス成分量が少ない粉末を使用したり、焼結時に脱ガス処理を行ったりする必要がある。また、特許文献４は、二回溶解する必要がある。このため、いずれの技術も生産性及びコストの観点で問題がある。

本発明の目的は、従来よりもＰｔ含有量が低く、高い密度を有し、高いＫｕ及び高い規則度を有する記録膜を作製することができる磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを提供することである。

発明者らは前述のような問題を解決するために鋭意検討した結果、ＦｅＰｔをベースとする記録層の組成にＰｔと置換してＩｒ又はＩｒとＰｄとの両方を添加することでＰｔ含有量を減らし、グラニュラー材としてＣ、及び、酸化物として金属酸化物若しくは酸化ケイ素のいずれか一方又は両方を含有することで、高い密度を有し、高いＫｕ及び規則度を有する記録膜を作製することができるスパッタリングターゲットを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットは、ＦｅとＰｔとを含有する磁性合金に少なくともＩｒ又はＩｒとＰｄとの両方を該磁性合金に固溶する金属として含有し、更にカーボン、及び、酸化物として金属酸化物若しくは酸化ケイ素のいずれか一方又は両方を含有する焼結体であり、前記磁性合金が、Ｐｔを３５〜４５ａｔ．％、Ｉｒを４〜１０ａｔ．％含有し、残部をＦｅ及び不可避的不純物とするか、又はＰｔを３５〜４５ａｔ．％、ＩｒとＰｄとの両方を合計で４〜１０ａｔ．％含有し、残部をＦｅ及び不可避的不純物とする組成を有し、前記焼結体の相対密度が９０％以上であることを特徴とする。

本発明に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットは、更にＡｇ、Ａｕ及びＣｕのうち少なくともいずれか１種類を前記磁性合金に固溶する金属として含有し、前記磁性合金が、Ｆｅ、Ｐｔ及びＩｒ、又はＦｅ、Ｐｔ、Ｉｒ及びＰｄを合計で８５〜９５ａｔ．％含有し、かつ、Ａｇ、Ａｕ及びＣｕのうち少なくともいずれか１種類を合計で５〜１５ａｔ．％含有する組成を有することが好ましい。高いＫｕ及び高い規則度を両立させることができる。

本発明に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットでは、前記金属酸化物が、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５及びＴｉＯ_２のうち少なくともいずれか一種であることが好ましい。グラニュラー構造をより確実に形成することができる。

本発明に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットでは、前記焼結体が、放電プラズマ焼結法で形成されてなることが好ましい。相対密度をより高めることができる。また、生産性を向上し、コストを低減することができる。

本発明に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットでは、前記焼結体が、１０５０〜１３００℃の焼結終了温度の条件の下で形成されてなることが好ましい。相対密度をより高めることができる。また、成膜時のパーティクル発生を抑制することができる。

本発明は、従来よりもＰｔ含有量が低く、高い密度を有し、高いＫｕ及び高い規則度を有する記録膜を作製することができる磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを提供することができる。

次に本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。

本実施形態に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットは、ＦｅとＰｔとを含有する磁性合金に少なくともＩｒ若しくはＰｄのいずれか一方又は両方を磁性合金に固溶する金属として含有し、更にカーボン、及び、酸化物として金属酸化物若しくは酸化ケイ素のいずれか一方又は両方を含有する焼結体であり、前記磁性合金が、Ｐｔを３５〜４５ａｔ．％（原子％、ａｔｏｍｉｃ％）、Ｉｒ若しくはＰｄのいずれか一方又は両方を合計で４〜１０ａｔ．％含有し、残部をＦｅ及び不可避的不純物とする組成を有し、焼結体の相対密度が９０％以上である。

磁性合金は、Ｆｅと、Ｐｔと、Ｉｒ若しくはＰｄのいずれか一方又は両方とを含有する固溶体である。Ｉｒ及びＰｄは、いずれもＦｅとＰｔとを含有する磁性合金の組成においてＰｔの一部に代えて添加され、Ｐｔの含有量を低減させる役割をもつ。Ｉｒ及びＰｄは、Ｐｔサイトに置換されていると推測される。また、Ｉｒ及びＰｄは、いずれも垂直磁気異方性を維持する役割をもつ。本実施形態では、Ｆｅと、Ｐｔと、Ｉｒ若しくはＰｄのいずれか一方又は両方との含有量を、それぞれ特定の範囲とすることで、スパッタリングターゲットを用いた成膜した薄膜において、Ｌ１_０規則構造を形成することができる。

磁性合金は、Ｐｔを３５〜４５ａｔ．％含有する。より好ましくは、Ｐｔを３６〜４０ａｔ．％含有する。Ｐｔの含有量が３５ａｔ．％未満では、コスト低減の観点では好ましいが、スパッタリングターゲットを用いた成膜した薄膜において、Ｌ１_０規則構造の形成が困難となる。Ｐｔの含有量が４５ａｔ．％を超えると、規則化という観点では望ましいが、高価なＰｔが多く含まれる組成であり、コストという観点で望ましくない。

磁性合金は、Ｉｒ及びＰｄを合計で４〜１０ａｔ．％含有する。より好ましくは、Ｉｒ及びＰｄを合計で４．５〜１０ａｔ．％含有する。Ｉｒ及びＰｄの合計含有量が５ａｔ．％未満では、高Ｋｕ値の維持という観点では望ましいが、Ｐｔの含有量を低減させる量が少なく、コスト低減効果が小さい。Ｉｒ及びＰｄの合計含有量が１０ａｔ．％を超えると、スパッタリングターゲットを用いた成膜した薄膜において、Ｌ１_０規則構造の形成が困難となり、Ｋｕが劣化する。

磁性合金の固溶状態及び組成は、例えば、誘導結合プラズマ発光分析装置（ＩＣＰ‐ＡＥＳ Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）もしくは、蛍光Ｘ線分析法（ＸＲＦ Ｘ‐Ｒａｙ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いた元素分析で確認できる。測定手法は、ターゲットに含有する元素および濃度に応じて最適な手法が選択される。

本実施形態に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットは、更にＡｇ、Ａｕ及びＣｕのうち少なくともいずれか１種類を磁性合金に固溶する金属として含有し、磁性合金が、Ｆｅと、Ｐｔと、Ｉｒ若しくはＰｄのいずれか一方又は両方とを合計で８５〜９５ａｔ．％含有し、かつ、Ａｇ、Ａｕ及びＣｕのうち少なくともいずれか１種類を合計で５〜１５ａｔ．％含有する組成を有することが好ましい。Ａｇ、Ａｕ及びＣｕを添加することによって規則化温度を低減させることができる。Ａｇ、Ａｕ又はＣｕが規則化温度を低減させる理由は定かではないが、Ａｇ、Ａｕ及びＣｕはいずれも融点が１０００℃前後であるため、これらの金属元素を添加することで相転移温度が適度に低下し、その結果、規則化温度が低減すると推測される。また、ＣｕはＦｅに固溶するため、ＣｕがＦｅサイトに置換されて磁性合金の自由エネルギーが大きくなり、その結果、規則度温度が低減することも推測される。Ａｇ、Ａｕ及びＣｕの合計含有量が５ａｔ．％未満では、規則化温度の低減効果が得られない場合がある。Ａｇ、Ａｕ及びＣｕの合計含有量が１５ａｔ．％を超えると、規則化温度の低減効果は大きいが、Ｋｕ値が低減する場合がある。Ａｇ、Ａｕ及びＣｕは、全量が磁性合金に固溶していることが好ましい。Ａｇ、Ａｕ及びＣｕの合含有量が５〜１５ａｔ．％であることで、Ａｇ、Ａｕ又はＣｕが結晶粒界に析出することなく、安定して固溶される。

磁性合金は、Ｐｔと、Ｉｒ若しくはＰｄのいずれか一方又は両方と、必要に応じて配合されるＡｇ、Ａｕ及びＣｕのうち少なくともいずれか１種類とを、前記した所定の含有量で含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成を有する。ここで、不可避的不純物とは、原料に含まれる元素又は製造工程において不可避的に混入する元素であり、例えばＰ、Ｓ、Ｎ、Ｏ、Ｃｄ、Ｚｎである。磁性合金中の不可避的不純物の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲であればよく特に限定されないが、０．０５ａｔ．％以下であることが好ましく、０．０１ａｔ．％以下であることがより好ましい。また、本実施形態では、本発明の効果を損なわない範囲において、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ及びＣｕ以外のその他の元素を磁性合金に添加してもよい。その他の元素は、例えば、Ｂ、Ｓｉ又はＲｕである。

磁性合金の組合せは、例えば、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ａｇ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｐｄ−Ａｇ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ｐｄ−Ａｇ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ａｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｐｄ−Ａｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ｐｄ−Ａｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｐｄ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ｐｄ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ａｇ−Ａｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｐｄ−Ａｇ−Ａｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ｐｄ−Ａｇ−Ａｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｐｄ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ｐｄ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ａｕ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｐｄ−Ａｕ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ｐｄ−Ａｕ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ａｇ−Ａｕ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｐｄ−Ａｇ−Ａｕ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｐｔ−Ｉｒ−Ｐｄ−Ａｇ−Ａｕ−Ｃｕである。なお、これらの組合せはあくまでも一例であって本発明はこれらに限定されない。

カーボン及び酸化物は、スパッタリングターゲットを用いた成膜した薄膜において、磁性合金からなる粒子の周囲に存在し、磁性合金からなる粒子間を磁気的に分離する役割をもつ。カーボン又は酸化物のいずれか一方だけの添加では、規則度及びその他の特性（例えば、ｃ軸配向性、分離性）の両立が困難である。ここで、分離性とは、グラニュラー構造において磁性合金からなる粒子間を磁気的に分離する性質をいう。本実施形態ではカーボン及び酸化物の両方を添加することで、カーボン及び酸化物の相互作用によって、規則度及びその他の特性のバランスを改善することができる。カーボン及び酸化物の両方を添加することで規則度及びその他の特性のバランスを改善できる理由は、定かではないが、相分離の駆動力の最適化による作用とカーボン及び酸化物が共存することでＦｅＰｔ粒子内への酸化物固溶が抑制された作用とであると推測される。

カーボンは、スパッタリングターゲット内でカーボン粒子として存在しているか、又はＦｅと合金を形成していてもよい。本実施形態では、カーボン粒子として存在していることが好ましく、カーボン粒子が磁性合金からなる粒子の周囲に存在していることがより好ましい。カーボンの含有量は、２０〜５０ｍｏｌ％であることが好ましく、２５〜４５ｍｏｌ％であることがより好ましい。

酸化物は、スパッタリングターゲット内で酸化物粒子として存在していることが好ましく、酸化物粒子が磁性合金からなる粒子の周囲に存在していることがより好ましい。酸化物は、金属酸化物又は酸化ケイ素である。本実施形態では、酸化物として酸化ケイ素を含有することがより好ましい。グラニュラー構造をより確実に形成することができる。また、本実施形態では、酸化物として金属酸化物を含有することが好ましい。金属酸化物は酸化クロム、酸化タンタル及び酸化チタンのうち少なくともいずれか一種であることが好ましい。グラニュラー構造をより確実に形成することができる。酸化物は、１種だけを用いるか、又は２種以上を併用してもよい。酸化クロムは、例えばＣｒ_２Ｏ_３である。酸化タンタルは、例えばＴａ_２Ｏ_５である。酸化チタンは、例えばＴｉＯ_２である。また、酸化物では、酸素の一部がＣによって還元されて、酸化物の結晶構造が酸素欠損を有していてもよい。酸化物の酸素の一部がＣによって還元されることで、スパッタリングターゲットの酸素含有量が低減し、その結果、より高密度なスパッタリングターゲットを得ることができる。酸化物の含有量は、１〜１８ｍｏｌ％であることが好ましく、２〜１６ｍｏｌ％であることがより好ましい。

本実施形態に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットは、カーボンを２０〜５０ｍｏｌ％、酸化物を１〜１８ｍｏｌ％含有し、残部を磁性合金とする組成を有することが好ましく、カーボンを２５〜４５ｍｏｌ％、酸化物を２〜１６ｍｏｌ％含有し、残部を磁性合金とする組成を有することがより好ましい。また、Ｃの含有量に対する酸化物の含有量（酸化物の含有量／Ｃの含有量）は、モル比で０．０２〜０．２であることが好ましく、０．０４〜０．１５であることがより好ましい。この範囲とすることで、規則度及びその他の特性のバランスを改善する効果をより高めることができる。

焼結体の相対密度は９０％以上である。より好ましくは９８％以上である。相対密度が９０％未満では、成膜時にパーティクルが多く発生する。相対密度は、焼結体の密度の実測値を理論値で除した後に１００を乗じて、百分率で表した値である。焼結体の密度の実測値は、例えばアルキメデス法により測定した比重とすることができる。

ターゲット作製法は大別して溶解法及び焼結法が挙げられる。溶解法は高純度の材料を作製するのに非常に有効であるが、本実施形態のように融点が異なる金属及び酸化物を含む場合には均一に溶解することが困難になる。このため、多元素合金の作製には焼結法を用いることが望ましい。

本実施形態に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットの製造方法の一例について、説明する。まず、焼結原料となる粉末を混合して混合粉を得る混合工程を行う。次いで、混合粉を加圧して一塊にするペレタイズ工程及び焼結原料の混合粉を焼結する焼結工程を行う。最後に、焼結工程で得られた焼結体を、所望のサイズに加工してスパッタリングターゲットを得る加工工程を行う。

（混合工程）
焼結の原料となる粉末は、特に限定されず、作製する組成によって市販の金属粉、酸化物粉及びカーボン粉を用いることができる。カーボン粉は、例えばグラファイト粉又はカーボンブラック粉である。また、ガスアトマイズ法によって作製した合金粉末を用いてもよい。粉末の粒度は用いる材料又は合金の組合せによって最適化される事項であるが、例えばレーザー回折散乱法で求めた平均粒子径が５〜１００μｍの範囲の粉末を用いることが好ましい。より好ましくは５〜５０μｍの範囲の粉末を用いる。粉末の混合法は、特に限定されず、遊星ボールミル、ボールミル、Ｖ型混合機などの一般的な混合法のいずれかを用いることができる。

（ペレタイズ工程）
ペレタイズ工程では、混合粉に加えてバインダーを添加してもよい。

（焼結工程）
焼結体の作製方法は、例えばホットプレス（ＨＰ）、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）、熱間等方加圧焼結（ＨＩＰ）である。これらの焼結法では、加圧下で焼結されるため、焼結工程に先立って行うペレタイズ工程を省略してもよい。焼結法に関しては、一長一短があるが、生産性及びコストという観点では短時間で焼結を完了させることができる放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）を用いることが好ましい。焼結体が放電プラズマ焼結法で形成されてなることで、相対密度を、例えば９０％以上とすることができる。

放電プラズマ焼結法では、焼結原料の混合粉をカーボンダイスなどの放電プラズマ焼結用ダイスに充填し、上下方向から加圧しながら、混合粉及びダイスにパルス直流電流を印加し、生成する放電プラズマによる発熱を利用して焼結を行う。電流は、所望の昇温スピードに応じて適宜制御される。昇温スピードは、８００〜１０５０℃／ｈｒであることが好ましく、９００〜１０５０℃／ｈｒであることがより好ましい。焼結工程は、真空中で行われることが好ましい。ここで、真空とは圧力が標準大気圧よりも低い状態をいい、例えば１５Ｐａ以下である。

本実施形態では、焼結法が放電プラズマ焼結法である場合、上下方向から圧力を加えながら加熱する１次加圧工程と、１次加圧工程後に、１次加圧工程の加圧力よりも高い加圧力で加圧しながら加熱する２次加圧工程とを行うことが好ましい。１次加圧工程及び２次加圧工程を行うことで、より緻密な焼結体を得ることができる。焼結時の圧力は必要となるターゲットサイズ及び合金組成によって最適化され、特に限定されないが、１次加圧工程での加圧力は１０〜４０ＭＰａであることが好ましく、２０〜３５ＭＰａであることがより好ましい。２次加圧での加圧力は、１次加圧の加圧力を超え８０ＭＰａ以下であることが好ましく、５０〜７５ＭＰａであることがより好ましい。

本実施形態に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットでは、焼結体が、１０５０〜１３００℃の焼結終了温度の条件の下で形成されてなることが好ましい。焼結終了温度は１１００〜１３００℃であることがより好ましい。本明細書において、焼結終了温度とは、電流をＯＦＦした温度をいい、例えば電流をＯＦＦした時のダイス温度の実測値である。焼結終了温度が１０５０℃未満では、相対密度が低くなって（例えば９０％未満）、成膜時のパーティクル発生要因となる場合がある。また、焼結終了温度が１３００℃を超えると、磁性合金がＡｇ、Ａｕ又はＣｕなどの比較的低融点の金属種を含有する場合では、焼結中に溶解してしまう場合がある。

（加工工程）
加工工程において、焼結体の加工法は、特に限定されず、例えば、切削加工、研削加工、放電加工、レーザー加工、ウォータージェット加工、研磨加工などの一般的な機械加工である。

本実施形態に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットは、３００〜５００℃に加熱した基板上に、スパッタリング法によって薄膜を形成することに用いられることが好ましい。基板の温度は、３００〜４８０℃であることがより好ましく、３００〜４００℃であることが特に好ましい。スパッタリング法による成膜時の基板の温度が３００〜５００℃であってもＬ１_０構造を有する規則化された薄膜を形成することができる。本実施形態に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、基板温度が３００〜５００℃で成膜した薄膜は、Ｋｕが１．００×１０^７ｅｒｇ／ｃｃ以上であることが好ましく、１．５０×１０^７ｅｒｇ／ｃｃ以上であることがより好ましい。

本実施形態に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法によって成膜されてなる薄膜は、Ｌ１_０構造を有する磁性合金からなる粒子が、カーボン及び酸化物として金属酸化物若しくは酸化ケイ素のいずれか一方又は両方で囲まれたグラニュラー構造を有する。

本実施形態に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法によって成膜されてなる薄膜は、磁化容易軸が垂直方向である。

本実施形態に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法によって成膜されてなる薄膜は、高い規則度を有する。規則度（規則化の度合い）は、ＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いｏｕｔ ｏｆ ｐｌａｎｅを測定し、Ｌ１_０相の規則線（００１）積分強度と基本線（００２）積分強度との比（以降、（００１）／（００２）強度比ということもある。）を指標とすることができる。本実施形態に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、基板温度が３００〜５００℃で成膜した薄膜は、（００１）／（００２）強度比が１．４００以上であることが好ましく、１．４５０以上であることがより好ましい。

本実施形態に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法によって成膜されてなる薄膜は、高いｃ軸配向性を有する。ｃ軸配向性は、ＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いｏｕｔ ｏｆ ｐｌａｎｅを測定し、ＦｅＰｔ（１１１）積分強度で判断した。本実施形態に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、基板温度が３００〜５００℃で成膜した薄膜は、ＦｅＰｔ（１１１）積分強度が０である（検出されない）ことが好ましい。

本実施形態に係る磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法によって成膜されてなる薄膜は、磁気記録媒体の記録層に好適に用いることができる。

以降、実施例を示しながら本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されない。

（参考例１）
まず、７３ｍｏｌ％（Ｆｅ_５０Ｐｔ_４０Ｐｄ_１０）−２５ｍｏｌ％Ｃ−２ｍｏｌ％ＳｉＯ_２の組成の磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを次の通り作製した。ここで、Ｆｅ_５０Ｐｔ_４０Ｐｄ_１０についてＦｅ、Ｐｔ及びＰｄは磁性合金を構成する元素を示し、各元素の右に付した下付き文字（数字）はａｔ．％を示す。以降、合金は、同様のルールで表記される。また、磁気記録媒体用スパッタリングターゲットの組成において、磁性合金のｍｏｌ％は、１００からＣのｍｏｌ％と酸化物のｍｏｌ％とを減じた値であり、表１に示した。以降、磁性合金の「ｍｏｌ％」の記載を省略する。まず、所望の組成となるように、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃ及びＳｉＯ_２それぞれの粉末の質量を測定した。次に粉末の予備混合を１５ｍｉｎ以上行った。この予備混合粉とφ１０ｍｍのＺｒＯ_２ボールとを遊星ボールミル用ポッドに充填し、Ａｒガス封入を行った。その後２００ｒｐｍで３ｈｒ混合を行った。次に放電プラズマ焼結用カーボンダイスに混合粉を充填し、プレプレスを行った。次に、真空チャンバ内に設置し、真空チャンバ内が１５Ｐａとなるように真空脱気を行った。真空脱気後、初期加圧力を３０ＭＰａ（１次加圧工程）、電流値は９００℃／ｈｒのスピードで昇温するように調整した。その後、６０ＭＰａの加圧力で２次加圧を行い（２次加圧工程）、１１５０℃で焼結終了とした。焼結体を所望のサイズと厚さに加工し、磁気記録媒体用スパッタリングターゲットとした。

次に磁気記録媒体用スパッタリングターゲットをスパッタリング装置に取り付け、磁気特性及び結晶性の評価を行うための試料として、基板温度５００℃に関して以下の層構成による評価試料を作製した。

ガラス基板上に、スパッタリング法によって、Ｎｉ_６０Ｔａ_４０からなる厚さ２０ｎｍの密着層を０．６Ｐａの圧力で形成した。次に、スパッタリング法によって、Ｃｒ_８０Ｍｎ_２０からなる厚さ２０ｎｍの配向制御層を０．６Ｐａの圧力で形成した。次に、スパッタリング法によって、ＭｇＯからなる厚さ５ｎｍの下地層を３Ｐａの圧力で形成した。その後ヒータで加熱を行った。次に基板温度が５００℃になるまで待機した後、磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、スパッタリング法によって、（Ｆｅ_５０Ｐｔ_４０Ｐｄ_１０）−２５ｍｏｌ％Ｃ−２ｍｏｌ％ＳｉＯ_２記録層１０ｎｍを６Ｐａの圧力で形成し、引続きカーボンからなる保護層を、スパッタリング法によって膜厚７ｎｍの膜厚で形成し、基板温度５００℃による評価試料とした（参考例１ａ）。

記録層を形成する前の待機時間を調整して、基板温度を３００℃にした以外は参考例１ａと同様に、評価試料を作製した（参考例１ｂ）。

（実施例２）
磁気記録媒体用スパッタリングターゲットの組成を（Ｆｅ_５５Ｐｔ_４０Ｉｒ_５）−２５ｍｏｌ％Ｃ−２ｍｏｌ％ＳｉＯ_２とし、焼結終了温度を１２５０℃とした以外は、参考例１と同様に磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを作製した。得られた磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、参考例１と同様に、基板温度５００℃による評価試料（実施例２ａ）又は３００℃による評価試料（実施例２ｂ）を作製した。

（実施例３）
磁気記録媒体用スパッタリングターゲットの組成を（Ｆｅ_４９．５Ｐｔ_３６Ｉｒ_４．５Ａｇ_１０）−２５ｍｏｌ％Ｃ−２ｍｏｌ％ＳｉＯ_２とし、焼結終了温度を１２００℃とした以外は、参考例１と同様に磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを作製した。得られた磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、参考例１と同様に、基板温度５００℃による評価試料（実施例３ａ）又は３００℃による評価試料（実施例３ｂ）を作製した。

（実施例４）
磁気記録媒体用スパッタリングターゲットの組成を（Ｆｅ_４９．５Ｐｔ_３６Ｉｒ_４．５Ａｇ_１０）−２３ｍｏｌ％Ｃ−２ｍｏｌ％Ｃｒ_２Ｏ_３とし、焼結終了温度を１２００℃とした以外は、参考例１と同様に磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを作製した。得られた磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、参考例１と同様に、基板温度５００℃による評価試料（実施例４ａ）又は３００℃による評価試料（実施例４ｂ）を作製した。

（実施例５）
磁気記録媒体用スパッタリングターゲットの組成を（Ｆｅ_４９．５Ｐｔ_３６Ｉｒ_４．５Ａｇ_１０）−２３ｍｏｌ％Ｃ−１ｍｏｌ％Ｔａ_２Ｏ_５とし、焼結終了温度を１２００℃とした以外は、参考例１と同様に磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを作製した。得られた磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、参考例１と同様に、基板温度５００℃による評価試料（実施例５ａ）又は３００℃による評価試料（実施例５ｂ）を作製した。

（参考例６）
焼結終了温度を１１００℃とした以外は、参考例１と同様に磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを作製した。得られた磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、参考例１と同様に、基板温度５００℃による評価試料（参考例６ａ）又は３００℃による評価試料（参考例６ｂ）を作製した。

（比較例１）
磁気記録媒体用スパッタリングターゲットの組成を（Ｆｅ_５０Ｐｔ_５０）−２５ｍｏｌ％Ｃ−２ｍｏｌ％ＳｉＯ_２とした以外は、参考例１と同様に磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを作製した。得られた磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、参考例１と同様に、基板温度５００℃による評価試料（比較例１ａ）又は３００℃による評価試料（比較例１ｂ）を作製した。

（比較例２）
磁気記録媒体用スパッタリングターゲットの組成を（Ｆｅ_６０Ｐｔ_４０）−２５ｍｏｌ％Ｃ−２ｍｏｌ％ＳｉＯ_２とした以外は、参考例１と同様に磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを作製した。得られた磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、参考例１と同様に、基板温度５００℃による評価試料（比較例２ａ）又は３００℃による評価試料（比較例２ｂ）を作製した。

（比較例３）
磁気記録媒体用スパッタリングターゲットの記録層ターゲット組成を（Ｆｅ_５５Ｐｔ_３０Ｉｒ_１５）−２５ｍｏｌ％Ｃ−２ｍｏｌ％ＳｉＯ_２とし、焼結終了温度を１２８０℃とした以外は、参考例１と同様に磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを作製した。得られた磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、参考例１と同様に、基板温度５００℃による評価試料（比較例３ａ）又は３００℃による評価試料（比較例３ｂ）を作製した。

（比較例４）
磁気記録媒体用スパッタリングターゲットの組成を（Ｆｅ_{４１．２５}Ｐｔ_３０Ｉｒ_３．７５Ｃｕ_２５）−２５ｍｏｌ％Ｃ−２ｍｏｌ％ＳｉＯ_２とし、焼結終了温度を１０５０℃とした以外は、参考例１と同様に磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを作製した。得られた磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、参考例１と同様に、基板温度５００℃による評価試料（比較例４ａ）又は３００℃による評価試料（比較例４ｂ）を作製した。

（比較例５）
磁気記録媒体用スパッタリングターゲットの組成を（Ｆｅ_５０Ｐｔ_４０Ｐｄ_１０）−４０ｍｏｌ％Ｃとし、焼結終了温度を１１５０℃とした以外は、参考例１と同様に磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを作製した。得られた磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、参考例１と同様に、基板温度５００℃による評価試料（比較例５ａ）又は３００℃による評価試料（比較例５ｂ）を作製した。

（比較例６）
焼結終了温度を９５０℃とした以外は、参考例１と同様に磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを作製した。得られた磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを用いて、参考例１と同様に、基板温度５００℃による評価試料（比較例６ａ）又は３００℃による評価試料（比較例６ｂ）を作製した。

（相対密度）
実施例及び比較例で作製した磁気記録媒体用スパッタリングターゲットに関してアルキメデス法により、比重を測定し理論値を除することで相対密度を求めた。ターゲットの密度の理論値は、次の方法で算出する。まず、ターゲットを構成する成分のａｔ．％をｗｔ．％（質量％）に換算する。ここで、ターゲットを構成する成分のａｔ．％は、成分が磁性合金の各金属成分である場合は、磁性合金中の各金属成分のａｔ．％に、ターゲット中の磁性合金のｍｏｌ％を乗じた値であり、成分が酸化物又はＣである場合は、ターゲット中の酸化物又はＣのｍｏｌ％の値である。次いで、得られたｗｔ．％から体積を次のように求める。得られた各成分のｗｔ．％を各成分の比重で除して各成分の体積を求める。最後に、１００を各成分の体積の合計で除することで、ターゲットの密度の理論値が求められる。この方法で算出した密度の理論値を、ターゲットの密度の理論値とみなす。

（磁気特性及び結晶性）
磁気特性及び結晶性を評価するために作製した評価試料に関して、記録層の磁気特性及び結晶性の評価を行った。記録層は、磁気特性測定装置（ＭＰＭＳ３（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ３）、Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｅｓｉｇｎ社製）を用いて垂直方向及び面内方向のＭＨループを測定し、Ｋｕ（異方性エネルギー）を評価した。規則化の度合いは、ＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いｏｕｔ ｏｆ ｐｌａｎｅを測定し、Ｌ１_０相の規則線（００１）積分強度と基本線（００２）積分強度との比（（００１）／（００２）強度比）を指標とした。また、ｃ軸配向性は、ＸＲＤを用いｏｕｔ ｏｆ ｐｌａｎｅを測定しＦｅＰｔ（１１１）積分強度を指標とした。相対密度、磁気特性、（００１）／（００２）強度比及びＦｅＰｔ（１１１）積分強度の測定結果は、表１にまとめた。

表１に示す通り、Ｐｔ濃度が４０ａｔ．％であり、かつ、第３元素としてＩｒ又はＰｄを最適な範囲で添加した参考例１及び実施例２と、Ｐｔ濃度が５０ａｔ．％であり、かつ、第３元素を添加していない比較例１と比較すると、参考例１及び実施例２は、基板温度５００℃による評価試料では、Ｋｕ値及び（００１）／（００２）強度比が比較例１よりも劣っているが、基板温度３００℃による評価試料では、比較例１と同等又は同等以上の特性が得られていた。

Ｐｔ濃度が３６ａｔ．％であり、かつ、第３元素としてＩｒ、及び第４元素としてＡｇをそれぞれ最適な範囲で添加した実施例３と、比較例１とを比較すると、実施例３は、基板温度５００℃による評価試料では、Ｋｕ値及び（００１）／（００２）強度比が比較例１よりも劣っているが、基板温度３００℃による評価試料では、比較例１と同等以上の特性が得られていた。

実施例４、５は実施例３に対して添加する酸化物の種類を変化させた例である。実施例４、５とも実施例３と同等のＫｕと（００１）／（００２）強度比であった。特に、実施例４に示す（Ｆｅ_４９．５Ｐｔ_３６Ｉｒ_４．５Ａｇ_１０）−２３ｍｏｌ％Ｃ−２ｍｏｌ％Ｃｒ_２Ｏ_３の組成は、Ｐｔ濃度が４０ａｔ．％以下であっても高いＫｕ値及び（００１）／（００２）強度比を示していた。

参考例６は参考例１に対して焼結終了温度を１１５０℃から１１００℃に下げた例である。参考例６は、９０％以上であり、Ｋｕ値及び（００１）／（００２）強度比に関しては参考例１と同等であった。また、参考例１は参考例６よりも相対密度が高く、焼結終了温度を１１５０℃以上とすることで、相対密度をより高くすることができることが確認できた。

比較例１は、Ｐｔ含有量が５０ａｔ．％であり、コストの面で好ましくない。

比較例２は、比較例１に対してＰｔ濃度を４０ａｔ．％にした例である。表１に示すとおり、Ｐｔ濃度が同じ４０ａｔ．％である参考例１又は実施例２と比較すると、参考例１は磁化容易軸が垂直方向であるのに対して、比較例２は、磁化容易軸が面内方向となっていた。この結果から、Ｐｄ又はＩｒは垂直磁気異方性を維持する効果があると考えられる。

比較例３は、実施例２に対してＩｒ濃度を５ａｔ．％から１５ａｔ．％に増加させた例である。比較例３は、Ｋｕ値が大幅に低下していた。これは、Ｐｔと比較してＩｒの方がＦｅの磁気モーメントを弱めるため、Ｍｓ（飽和磁化）が低下しＫｕも低下したと考えられる。

比較例４は実施例２に対して第４元素を過剰に添加した例である。比較例４は、Ｋｕ値が実施例２よりも劣化していた。これは比較例３と同じくＭｓの低下によるものと考えられる。

比較例５は参考例１に対してＳｉＯ_２を添加していない例である。比較例５は、ＦｅＰｔ（１１１）ピークが確認されており、ｃ軸配向が劣化していた。この結果から、ＳｉＯ_２の添加はｃ軸配向性の改善効果があると考えられる。

比較例６は参考例１に対して焼結終了温度を低くした例である。比較例６は、相対密度が参考例１より低く、９０％より低くなっていた。その結果、パーティクルの観点で望ましくないと考えられる。

各実施例のスパッタリングターゲットは、基板温度が３００℃であっても、規則性が高い薄膜を形成できることが確認できた。

本発明は、ＦｅＰｔに、Ｉｒ若しくはＰｄのいずれか一方又は両方、及び必要に応じてＡｇ、Ａｕ及びＣｕのうち少なくともいずれか１種類を最適な組成で添加し、グラニュラー材としてＣ及びＳｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２などの酸化物を添加したスパッタリングターゲットを、例えば放電プラズマ焼結法によって形成することで、Ｋｕ値の劣化を抑え、Ｐｔ量を低減した安価なターゲットを作製することができる。したがって、本発明は、今後益々高記録密度の要請が考えられる垂直磁気記録に適用できる点で有望である。

Claims (5)

1. ＦｅとＰｔとを含有する磁性合金に少なくともＩｒ又はＩｒとＰｄとの両方を該磁性合金に固溶する金属として含有し、更にカーボン、及び、酸化物として金属酸化物若しくは酸化ケイ素のいずれか一方又は両方を含有する焼結体であり、
   前記磁性合金が、
   Ｐｔを３５〜４５ａｔ．％、Ｉｒを４〜１０ａｔ．％含有し、残部をＦｅ及び不可避的不純物とするか、又は
   Ｐｔを３５〜４５ａｔ．％、ＩｒとＰｄとの両方を合計で４〜１０ａｔ．％含有し、残部をＦｅ及び不可避的不純物とする組成を有し、
   前記焼結体の相対密度が９０％以上であることを特徴とする磁気記録媒体用スパッタリングターゲット。
2. 更にＡｇ、Ａｕ及びＣｕのうち少なくともいずれか１種類を前記磁性合金に固溶する金属として含有し、
   前記磁性合金が、Ｆｅ、Ｐｔ及びＩｒ、又はＦｅ、Ｐｔ、Ｉｒ及びＰｄを合計で８５〜９５ａｔ．％含有し、かつ、Ａｇ、Ａｕ及びＣｕのうち少なくともいずれか１種類を合計で５〜１５ａｔ．％含有する組成を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体用スパッタリングターゲット。
3. 前記金属酸化物が、酸化クロム、酸化タンタル及び酸化チタンのうち少なくともいずれか一種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒体用スパッタリングターゲット。
4. 前記焼結体が、放電プラズマ焼結法で形成されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の磁気記録媒体用スパッタリングターゲット。
5. 前記焼結体が、１０５０〜１３００℃の焼結終了温度の条件の下で形成されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の磁気記録媒体用スパッタリングターゲット。