TWI494443B - A Fe-Co alloy sputtering target, a method for producing the same, and a soft magnetic thin film layer and a vertical magnetic recording medium using the same - Google Patents
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Description
本發明關於Fe-Co系合金濺鍍靶材及其製造方法以及軟磁性薄膜層及使用此之垂直磁性記錄媒體。
近年來,磁性記錄技術之進步顯著,為了磁碟機的大容量化,往磁性記錄媒體的高記錄密度化進展,可實現比以往普及之面內磁性記錄媒體更高的記錄密度之垂直磁性記錄方式係實用化。所謂的垂直磁性記錄方式,就是相對於垂直磁性記錄媒體的磁性膜中之媒體面,磁化容易軸在垂直方向中配向而形成者,為適合高記錄密度之方法。而且,於垂直磁性記錄方式中,開發出具有已提高記錄感度的磁性記錄膜層與軟磁性膜層之2層記錄媒體。於此磁性記錄膜層,一般使用CoCrPt-SiO2
系合金。
另一方面,於軟磁性膜層,如特開2006-294090號公報(專利文獻1)中揭示地,提案Fe-Co系合金膜。於此專利文獻1中,於Fe及Co中,為了使膜構造成為非晶質或微結晶,添加20原子%以上之Si、Ni、Ta、Nb、Zr、
Ti、Cr及/或Mo。
又,特開2010-18884號公報(專利文獻2)中提案一種Fe-Co系合金系之濺鍍靶材,其特徵為具有(Fe-20~80Co)-4~25Nb或Ta之組成,具有金屬間化合物相之尺寸以最大內接圓計為10μm以下之共晶組織。
[專利文獻1]特開2006-294090號公報
[專利文獻2]特開2010-18884號公報
為了形成如上述之Fe-Co系合金膜,需要對應於其之Fe-Co系濺鍍靶材。然而,實現如上述的膜組成之濺鍍靶材係有在濺鍍中破裂之問題。特別地,以專利文獻2中揭示的(Fe-20~80Co)-4~25Nb或Ta之組成的濺鍍靶材,若具有共晶組織,則在濺鍍時有靶破裂之問題。
為了消除如上述之問題,本發明者們進行專心致力的開發,結果發現藉由調整濺鍍靶材之微組織,可防止濺鍍中的濺鍍靶材之破裂,而達成本發明。更具體地,得到以下的知識見解:藉由使共晶組織佔微組織全體之面積成為30%以下,可提供於濺鍍中不破裂之Fe-Co系合金濺鍍靶材。
因此,本發明之目的為提供於濺鍍中不破裂之Fe-Co系合金濺鍍靶材。
依照本發明之一態樣,提供一種Fe-Co系合金濺鍍靶材,其係由下述式(1):(FeX
-Co100-X
)100-Y
MY
…(1)(式中,原子比為0≦X≦100、4≦Y≦28,M元素含有Nb、Ta、Mo、W、Cr及V之1種或2種以上)表示的Fe-Co-M系合金所構成之Fe-Co系合金濺鍍靶材,該濺鍍靶材之微組織具有以Fe及Co作為主體之相與由Fe及Co之一種或二種以及M元素所構成之金屬間化合物相,共晶組織佔微組織全體之面積為30%以下。
依照本發明之另一態樣,提供一種本發明之Fe-Co-M系合金濺鍍靶材之製造方法,該方法係包含將該合金的熔液經氣體霧化所製作的合金粉末,藉由熱均壓(HIP)進行固化成形之步驟而成。
依照本發明的更另一態樣,提供一種由本發明的Fe-Co-M系合金濺鍍靶材所成膜之軟磁性薄膜層。
依照本發明的更再一態樣,提供一種具有本發明的軟磁性薄膜層之垂直磁性記錄媒體。
圖1係顯示本發明的共晶組織之模型圖。圖中,s為金屬間化合物的短邊方向之尺寸,d為金屬間化合物彼此最接近的部位之距離。
圖2係顯示表1的No.1之反射電子影像的電子顯微鏡照片。
以下具體地說明本發明的Fe-Co系合金濺鍍靶材。再者,只要沒有特別的明示,則含量(%)意味at.%。
本發明的Fe-Co系合金濺鍍靶材係由下述式(1):(FeX
-Co100-X
)100-Y
MY
…(1)(式中,原子比為0≦X≦100、4≦Y≦28,M元素含有Nb、Ta、Mo、W、Cr及V之1種或2種以上)表示的Fe-Co-M系合金所構成。濺鍍靶材之微組織具有以Fe及Co作為主體之相與由Fe及Co之一種或二種以及M元素所構成之金屬間化合物相。又,共晶組織佔微組織全體之面積為30%以下。
式(1)中X之範圍為0~100,較佳為20~80,更佳為25~75。即,X為0者係意味在濺鍍靶材中可不含有Co及Fe的任一者或兩者。
式(1)中,M元素含有Nb、Ta、Mo、W、Cr及V之1種或2種以上。此等元素係與Fe及Co形成共晶組織之金屬。因此,成為含有此等元素之1種或2種以上的濺鍍靶材。再者,除了上述Nb、Ta、Mo、W、Cr及V元素,還
以未達4%之範圍內添加Al、Si、B、Ni、Mn、Cu、Ti及Zr元素之1種或2種以上者,由於完全不對本發明之效果造成影響,在本發明中被容許。
式(1)中的Y之範圍為4~28,較佳為10~25,更佳為15~23。M元素由於是與Fe及Co形成共晶組織之金屬,使含有此等元素的1種或2種以上而添加。然而,Y未達4時,其效果不充分,且若Y超過28,則於濺鍍中濺鍍靶材破裂。
共晶組織佔微組織全體之面積為30%以下,較佳為15%以下,更佳為8%以下。由於共晶組織之面積超過30%時,於濺鍍中濺鍍靶破裂,故其上限為30%。再者,為了使共晶組織成為30%以下,可以成形溫度為970℃以上,較佳為1000℃以上,成形壓力為130MPa以上,進行成形。
關於上述的共晶組織與其它的面積率,可自濺鍍靶材的端材來採集掃描型電子顯微鏡(SEM)用試驗片,將試驗片截面研磨,用2000倍拍攝10個視野的反射電子影像,藉由影像處理來抽出共晶組織與其它組織,藉由影像解析處理來測定共晶組織的面積(S1)、其它組織的面積及觀察視野的面積(S2),算出共晶組織的面積(S1)與觀察視野的面積(S2)之比的百分率,即藉由S1/S2×100(%)算出。
圖1係顯示本發明的共晶組織之一例的模型圖。圖1(a)顯示上視截面圖,圖1(b)顯示側面圖,圖1(c)及(d)顯示形狀不同的共晶組織之圖。如此圖1中所示,成為由
Fe及Co之一種或二種以及M元素所構成的金屬間化合物相之短邊方向的尺寸(s)為0.8μm以下,且由Fe及Co之一種或二種以及M元素所構成的金屬間化合物相彼此最接近的部位之距離d為0.6μm以下之組織。再者,含有M元素的金屬間化合物相間之相係以Fe及Co作為主體之相。
藉由使用如上述的本發明之Fe-Co-M系合金濺鍍靶材,可一邊防止濺鍍中的濺鍍靶材之破裂,一邊藉由濺鍍而較佳地將軟磁性薄膜層予以成膜。因此,可較佳地提供本發明之具有軟磁性薄膜層的垂直磁性記錄媒體。
以下,藉由實施例來具體地說明本發明。
以表1中所示組成,藉由氣體霧化法來製作軟磁性合金粉末。將所得之粉末分級為500μm以下,使用作為藉由HIP(熱均壓)進行固化成形加工之原料粉末。HIP成形用坯料係在將原料粉末填充於直徑250mm、長度50mm的碳鋼製之罐內後,蓋上蓋子,施予真空脫氣,然後封入脫氣孔而製作。將填充有此粉末的坯料在表1中所示的成形壓力、成形溫度、保持時間之條件下進行HIP成形。然後,自成形體來製作直徑180mm、厚度7mm的濺鍍靶材。濺鍍8片的濺鍍靶材,實施濺鍍直到因濺鍍所造成之厚度最薄的部位之厚度成為1.5mm為止後,評價8片中有幾片的靶破裂,將破裂的片數為0片與1片時當作合
格。
表1及表2中所示的No.1~48為本發明例,表3中所示的No.49~67為比較例。
圖2係顯示表1的No.1之反射電子影像的電子顯微鏡照片。如此圖2中所示,此反射電子影像係顯示依賴於原子序的對比,No.1的濺鍍靶材係呈現由灰色的含有M元素的金屬間化合物相與濃灰色的Co-Fe相所構成的組織。此影像解析之結果為S1(共晶組織的面積)/S2(觀察視野的面積)×100(%)=15%。
表3中所示的比較例No.49由於共晶組織之面積(S1)佔40%,故於濺鍍中濺鍍靶材破裂。比較例No.50由於共晶組織之面積(S1)為35%,故於濺鍍中濺鍍靶材破裂。比
較例No.51~56雖然共晶組織之面積(S1)為16%~28%,但由於M元素為29at%,故於濺鍍中濺鍍靶材破裂。
比較例No.57~62雖然共晶組織之面積(S1)多到34%~50%,但由於M元素少到3at%,故於濺鍍中濺鍍靶材不破裂。比較例No.63~67雖然共晶組織之面積(S1)多到33~50%,但由於M元素合計少到3at%,故於濺鍍中濺鍍靶材不破裂。相對於其,表1及2中所示的本發明例由於皆滿足本發明之條件,故可提供於濺鍍中不破裂的Fe-Co系合金濺鍍靶材。
如上述,為了在FeCo之相中抑制住與靶之破裂有關聯的龜裂之進展,由於其主要原因為共晶組織若存在則龜裂容易在化合物相中進展,故藉由調整該濺鍍靶材的微組織,可提供能防止濺鍍中的濺鍍靶材之破裂的Fe-Co系合金濺鍍靶材。
Claims (8)
- 一種Fc-Co系合金濺鍍靶材,其係由下述式(1):(FeX -Co100-X )100-Y MY …(1)(式中,原子比為0≦X≦100、10≦Y≦25,M元素含有Nb、Ta、Mo、W、Cr及V之1種或2種以上)表示的Fe-Co-M系合金所構成之Fe-Co系合金濺鍍靶材,該濺鍍靶材之微組織具有以Fe及Co作為主體之相與由Fe及Co之一種或二種以及M元素所構成之金屬間化合物相,共晶組織佔微組織全體之面積為30%以下。
- 如請求項1之Fe-Co系合金濺鍍靶材,其中X為20~80,Y為10~25。
- 如請求項1之Fe-Co系合金濺鍍靶材,其中X為25~75,Y為15~23。
- 如請求項1之Fe-Co系合金濺鍍靶材,其中前述共晶組織佔微組織全體之面積為15%以下。
- 如請求項1之Fe-Co系合金濺鍍靶材,其中前述共晶組織佔微組織全體之面積為8%以下。
- 一種如請求項1~5中任一項之Fe-Co-M系合金濺鍍靶材之製造方法,其包含:將該合金的熔液經氣體霧化所製作合金粉末,藉由熱均壓(HIP)進行固化成形之步驟而成。
- 一種軟磁性薄膜層,其係由如請求項1~5中任一 項之Fe-Co-M系合金濺鍍靶材所成膜者。
- 一種垂直磁性記錄媒體,其具有如請求項7之軟磁性薄膜層。
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