TWI797385B

TWI797385B - 濺鍍靶及濺鍍靶之製造方法

Info

Publication number: TWI797385B
Application number: TW108134841A
Authority: TW
Inventors: 古谷祐樹
Original assignee: 日商Ｊｘ金屬股份有限公司
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2023-04-01
Also published as: CN113692457A; US20220189750A1; US12106949B2; CN119530728A; JPWO2020202604A1; WO2020202604A1; JP7176102B2; TW202104136A; MY199273A; SG11202110634VA

Abstract

本發明提供一種能夠減少顆粒之產生、更均質之濺鍍靶及其製造方法。一種濺鍍靶，含有10 mol%以上85 mol%以下之Co、0 mol%以上47 mol%以下之Pt、0 mol%以上47 mol%以下之Cr作為金屬成分，至少含有B₆ O作為氧化物成分。

Description

濺鍍靶及濺鍍靶之製造方法

本發明係關於一種濺鍍靶及濺鍍靶之製造方法。

於以硬碟驅動器為代表之磁記錄領域中，係使用以強磁性金屬Co為基質之材料作為負責記錄之磁性薄膜的材料。於磁記錄用濺鍍靶中，大多使用由強磁性合金與非磁性材料構成之複合材料，已知添加有氧化硼作為非磁性材料之濺鍍靶。

例如，於日本專利第5878242號公報（專利文獻1）中記載一種由燒結體構成之磁記錄膜形成用濺鍍靶的例子，該燒結體至少含有鈷作為金屬，由選自硼及／或鉑族元素之1種以上金屬或合金、以及氧化物構成，於由氧化物構成之相存在Cr(BO₃ )、Co₂ B₂ O₅ 、Co₃ B₂ O₆ 之至少1種以上。藉由使用CrBO₃ 等複合氧化物進行燒結，獲得品質更高且生產效率良好之含硼濺鍍靶。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第5878242號公報

[發明所欲解決之課題]

添加氧化硼作為非磁性材料的濺鍍靶存在如下問題：燒結後氧化硼之粒子變大，若為了抑制晶粒生長而降低燒結溫度，則密度不會提高，會產生很多顆粒。

例如，為非磁性材料之一的B₂ O₃ 之熔點低，因此若直接利用B₂ O₃ 原料，則有時會於熔點以下進行燒結時，密度未充分獲得提高，且產生大量顆粒之風險提高。然而，於熔點以上進行燒結之情形時，於燒結中B₂ O₃ 熔解而成為組成不均之原因，並且形成粗大之粒子而產生大量顆粒，難以穩定地獲得品質高之濺鍍靶。

另一方面，例如於專利文獻1中，藉由利用Cr(BO₃ )、Co₂ B₂ O₅ 、Co₃ B₂ O₆ 等熔點高之複合氧化物，可提高燒結溫度而使密度提高，且抑制於濺鍍中產生顆粒。然而，若於例如Co－Pt－B₂ O₃ －SiO₂ 等之製作中利用Co₂ B₂ O₅ 、Co₃ B₂ O₆ ，則會變成使用金屬B，由於燒結條件而造成金屬B與SiO₂ 反應，產生較大之粒子，若將由此而獲得之燒結體用作靶，則有時會產生大量顆粒。金屬B與氧化物之反應，即使是SiO₂ 以外之氧化物，亦會發生。

鑒於上述課題，本案提供一種能夠減少顆粒之產生的濺鍍靶及其製造方法。 [解決課題之技術手段]

本發明之實施形態的濺鍍靶於一態樣中，其特徵在於：含有10 mol%以上85 mol%以下之Co、0 mol%以上47 mol%以下之Pt、0 mol%以上47 mol%以下之Cr作為金屬成分，至少含有B₆ O作為氧化物成分。 [發明之效果]

若根據本案，可提供能夠減少顆粒之產生的濺鍍靶及其製造方法。

本發明之實施形態的濺鍍靶含有由構成靶基體（基質）部分之金屬成分構成的金屬層、及由氧化物成分構成的氧化物層。

（金屬相）作為構成靶基體（基質）部分之金屬成分，Pt與Co之組成主要由磁記錄層所要求之磁性能決定。靶基體中之Pt的下限值可設為5 mol%，Co之下限值為55 mol%。如果低於該等下限值，則通常無法獲得作為垂直磁記錄方式之磁記錄層所需的磁化特性。關於靶基體中之Pt，較理想之組成範圍為10 mol%以上，更理想為15 mol%以上。而關於Co，較理想之組成範圍為60 mol%以上。

另一方面，靶基體中之Pt的上限值為45 mol%，Co之上限值為95 mol%。即使超過該等上限值，也不能獲得通常作為垂直磁記錄方式之磁記錄層所需的磁化特性。關於Pt，較理想之組成範圍為40 mol%以下，更理想為30 mol%以下。而關於Co，較理想之組成範圍為85 mol%以下，更理想為75 mol%以下。

進而，作為構成基質之金屬成分，可根據磁記錄層之磁性能而任意地含有Cr。關於靶基體中之Cr，較理想之組成範圍為40 mol%以下，更理想之範圍為基質金屬成分之20 mol%以下，進一步較理想為10 mol%以下。

（氧化物相）作為氧化物成分，可根據磁記錄層之磁性能而含有選自由Cr、Ta、Ti、Si、Zr、Al、Nb、B及Co組成之群的一種或兩種以上之氧化物。氧化物成分相對於濺鍍靶整體的氧化物之合計體積比率較佳為1 mol%以上20 mol%以下，更佳為3 mol%以上15 mol%以下，再更佳為5 mol%以上10 mol%以下。

作為添加元素，可添加合計為35 mol%以下（較佳為20 mol%以下，更佳為10 mol%以下）的選自由B、N、Ti、V、Mn、Zr、Nb、Ru、Mo、Ta、W、Si及Al組成之群的添加元素成分。

（濺鍍靶之整體組成）本發明之實施形態的濺鍍靶含有10 mol%以上85 mol%以下之Co、0 mol%以上47 mol%以下之Pt、0 mol%以上47 mol%以下之Cr作為金屬成分，至少含有B₆ O作為氧化物成分。

Co較佳為含有20〜60 mol%，更佳為含有30〜50 mol%。Pt較佳為含有10〜40 mol%，更佳為含有20〜30 mol%。Cr較佳為含有5〜30 mol%，更佳為含有10〜20 mol%。

B₆ O可以於濺鍍靶中含有0.1 mol%以上10 mol%以下。B₆ O更佳為於濺鍍靶中含有0.3 mol%以上4.0 mol%以下。

B₆ O之存在亦可藉由對燒結體之樣品進行XRD繞射而確認。具體而言，於以Cu為放射源之XRD繞射圖案之2θ=30〜35°的範圍具有B₆ O(110)之繞射峰，於2θ=35〜40°的範圍具有B₆ O(104)之繞射峰。

進而，2θ=30〜35°中之B₆ O(110)之繞射峰的半值寬為0.5 deg以上，進而為0.6 deg以上，典型上為0.5〜0.8 deg。2θ=35〜40°中之B₆ O(104)之繞射峰的半值寬為0.5 deg以上，進而為0.6 deg以上，典型上為0.6〜1.0 deg。

本發明之實施形態之靶含有如下特徵：B溶析量為1000 μg／L／cm² 以下。B溶析量意指如下情形時之B濃度，亦即，對於靶，藉由感應耦合電漿裝置（ICP）測定於B₂ O₃ 不飽和之體積的常溫水中浸漬而獲得之瀝取液中的B濃度。B溶析量較佳為700 μg／L／cm² 以下，更佳為500 μg／L／cm² 以下，再更佳為300 μg／L／cm² 以下。另外，若B溶析量少，則具有如下效果：於水或大氣中之濕氣附著於靶表面時，抑制硼氧化物溶入至水分中而造成之靶表面變質。

本發明之實施形態的濺鍍靶可使用燒結粉末法而製作。即，本發明之實施形態的濺鍍靶含有對如下粉末進行燒結之步驟，該粉末係準備10 mol%以上85 mol%以下之Co、0 mol%以上47 mol%以下之Pt、0 mol%以上47 mol%以下之Cr作為金屬粉末，對金屬粉末加入B₆ O作為氧化物粉末進行混合而成者。B₆ O較佳為添加0.1 mol%以上10 mol%以下，更佳為添加0.3 mol%以上4.0 mol%以下。

Co粉末及Pt粉末、Cr粉末、B₆ O粉末，較佳分別使用平均粒徑為3 μm以下之粉末。該等粉末之平均粒徑表示藉由雷射繞射散射法測定之中值粒徑。

金屬粉末與氧化物粉末之混合可使用篩混合或研缽混合等公知之方法，兼進行粉碎地加以混合。藉由熱壓法將以此方式獲得之混合粉末於真空環境下或非活性氣體環境下進行成形及燒結處理。

於燒結處理中，為了提高相對密度，於燒結溫度為700℃〜1200℃以下之溫度條件下進行加熱。若燒結溫度過低，則有時密度會未充分獲得提高。

若根據本發明之實施形態的濺鍍靶及其製造方法，則對於添加有氧化硼作為非磁性材料之濺鍍靶，藉由製作含有B₆ O之濺鍍靶，與使用了於低溫下熔解之B₂ O₃ 等材料的情形相比，可減低顆粒之產生。

本案雖然藉由上述實施形態進行了記載，但不應理解為構成本案之一部分的論述及圖式限定本發明。即，本發明並不限定於各實施形態，可於不脫離其主旨之範圍內對構成要素進行變形而具體化。又，可藉由揭示於各實施形態之多個構成要素的適當組合而形成各種發明。例如，亦可自實施方式所示之全部構成要素中刪除幾個構成要素。並且，亦可適當組合不同實施形態之構成要素。 [實施例]

以下，一起揭示本發明之實施例與比較例，但該等實施例係為了更好地理解本發明及其優點而提供者，並不意圖限定本發明。

（實施例1、比較例1）稱量各材料粉末成為Co－7.7Pt－7.7B－3.8Ti－19.2O at%之組成，將混合而得之混合粉末於表1所示之燒結溫度、20 MPa之壓力、真空環境下進行5小時之熱壓，製作實施例1及比較例1之燒結體。於實施例1中使用平均粒徑為3 μm之B₆ O粉末，於比較例1中使用平均粒徑為3 μm之B₂ O₃ 粉末而進行製作。將所製作之實施例1及比較例1之燒結體加工為靶形狀，評價進行濺鍍時所產生之顆粒數。於評價中使用磁控濺鍍裝置（佳能安內華公司製造之C－3010濺鍍系統）。濺鍍條件為輸入電功率為0.5 kW、Ar氣壓為1.7 Pa、於矽基板上成膜40秒。

藉由粒子計數器（克萊譚克公司製造，裝置名：Candela CS920）測定附著於基板上之顆粒（粒徑為0.09〜3 μm）之個數。將結果示於圖1中。於比較例1中，顆粒數為500個左右，相對於此，於實施例1中，顆粒數則為100個左右，可知相較於比較例1之靶，使用了B₆ O粉末之實施例1之靶具有使顆粒減少之效果，具有良好之濺鍍特性。

（實施例2〜10、比較例2〜9）以成為表1所示之組成的方式稱量表1所示之原料粉，對於加以混合而獲得之混合粉末，以表1之燒結溫度，於20 MPa之壓力、真空環境下進行5小時的熱壓，製作實施例2〜10、比較例2〜9之燒結體。於實施例2〜10中使用平均粒徑為3 μm之B₆ O粉末，於比較例2～9中使用平均粒徑為3 μm之B₂ O₃ 粉末而進行製作。

對於實施例1〜10、比較例1〜9之燒結體，確認有無B₆ O之XRD繞射峰。XRD測定條件如下所示。

分析裝置：X射線繞射裝置（於實施例中使用理學股份有限公司製造之（全自動水平型多用途X射線繞射裝置SmartLab））管球：Cu（藉由CuKα進行測定）管電壓：40 kV 管電流：30 mA 光學系統：集中法型繞射光學系統掃描模式：2θ／θ 掃描範圍（2θ）：30°～55° 測定步進（2θ）：0.02° 掃描速度(2θ)：每分鐘0.5° 附件：標準附件濾光器：CuKβ濾光器計數器單色：無計數器：D／teX Ultra 發散狹縫：2／3 deg. 發散縱狹縫：10.0 mm 散射狹縫：10.0 mm 受光狹縫：10.0 mm 衰減器：打開

確認是否於XRD繞射圖案之2θ=30〜35°的範圍具有B₆ O(110)之繞射峰，且於2θ=35〜40°的範圍具有B₆ O(104)之繞射峰，結果於實施例1～10中，於燒結體中亦顯示出B₆ O(110)、B₆ O(104)之繞射峰。將結果示於表1。再者，表1之組成及使用原料比率顯示將小數點第2位四捨五入之結果。

[表1]

	組成（at%）	原料比率（mol%）	燒結溫度（℃）	B₆ O （XRD波峰判斷）	B溶析量（μg/L/cm² ）
實施例1	Co-7.7Pt-7.7B-3.8Ti-19.2O	Co-10.3Pt-1.7B₆ O-5.2SiO₂ -13.8CoO	900	有	420
比較例1	Co-10Pt-5B₂ O₃ -5SiO₂	450	無	1400
實施例2	Co-34.6Cr-7.7B-3.8Ti-19.2O	Co-46.6Cr-1.7B₆ O-5.2TiO₂ -13.8CoO	900	有	200
比較例2	Co-45Cr-5B₂ O₃ -5TiO₂	450	無	1300
實施例3	Co-34.6Pt-7.7B-3.8Ti-19.2O	Co-46.6Pt-1.7B₆ O-5.2SiO₂ -13.8CoO	900	有	170
比較例3	Co-45Pt-5B₂ O₃ -5SiO₂	450	無	1250
實施例4	Co-10.3Pt-13.8B-24.1O	Co-16.1Pt-3.6B₆ O-33.9CoO	900	有	150
比較例4	Co-15Pt-10B₂ O₃ -5CoO	450	無	1480
實施例5	Co-25B-37.5O	Co-10B₆ O-80CoO	700	有	580
比較例5	Co-25B₂ O₃	450	無	1600
實施例6	Co-6.5Cr-9.7Pt-6.5B-3.2Ti-3.2Si-29.0O	Co-15.5Pt-1.7B₆ O-5.2TiO₂ -5.2SiO₂ -5.2Cr₂ O₃ -13.8CoO	900	有	170
比較例6	Co-15Pt-5B₂ O₃ -5TiO₂ -5SiO₂ -5Cr₂ O₃	450	無	1250
實施例7	Co-16.1Cr-9.7Pt-6.5B-3.2Ti-3.2Si-29.0O	Co-15.5Cr-15.5Pt-1.7B₆ O-5.2TiO₂ -5.2SiO₂ -5.2Cr₂ O₃ -13.8CoO	900	有	270
實施例8	Co-15.5Cr-15.5Pt-1.7B₆ O-5.2TiO₂ -5.2SiO₂ -5.2Cr₂ O₃ -13.8CoO	1200	有	980
比較例7	Co-15Cr-15Pt-5B₂ O₃ -5TiO₂ -5SiO₂ -5Cr₂ O₃	450	無	1280
實施例9	Co-30.8Ru-1.9B-2.9O	Co-32.2Ru-0.3B₆ O-2.7CoO	1000	有	110
比較例8	Co-32Ru-1B₂ O₃	450	無	1050
實施例10	Co-8.3B-12.5O	Co-1.7B₆ O-13.8CoO	900	有	300
比較例9	Co^- 5B₂ O₃	450	無	1180

將實施例4之XRD繞射峰的曲線圖示於圖2中。如圖2所示，若根據實施例4之燒結體，於XRD繞射圖案之2θ=30〜35°的範圍具有B₆ O(110)的繞射峰，且於2θ=35〜40°的範圍具有B₆ O(104)之繞射峰，半值寬分別在0.5〜0.8 deg、0.6〜1.0 deg的範圍內。

對於實施例1〜10、比較例1〜9之燒結體，測定了B溶析量（溶於水中之硼的量）。B溶析量係以如下方式測定。首先，由燒結體製作3 mm×3 mm×20 mm之樣品（表面進行乾式加工）。樣品之表面為經乾式研磨之狀態，且不與水或乙醇等溶劑接觸。其次，將該樣品浸於常溫之水50〜100 cc中。B₂ O₃ 之溶解度為0.028 g／cc，因此若水為50 cc以上，則B₂ O₃ 並不飽和，但若水超過100 cc，則B濃度變小而變得難以進行分析。對於浸漬有樣品之水，藉由使用ICP（日立高新技術科學公司製造之SPS3500DD），測定溶析之硼之量，將測定之溶析液中的B重量除以溶析液之體積及樣品表面積所得之值作為B溶析量。B溶析量於XRD中觀察到B₆ O之繞射峰的實施例1～10中為1000 μg／L／cm² 以下，於XRD中未觀察到B₆ O之繞射峰的比較例1～9中為1000 μg／L／cm² 以上。

無

圖1係表示實施例1及比較例1之顆粒評價結果的曲線圖。圖2係表示實施例4之XRD測定結果的曲線圖。

Claims

一種濺鍍靶，含有10mol%以上85mol%以下之Co、0mol%以上47mol%以下之Pt、0mol%以上47mol%以下之Cr作為金屬成分，至少含有B₆O作為氧化物成分，對於濺鍍靶，藉由感應耦合電漿裝置測定於B₂O₃不飽和之體積的常溫水中浸漬而獲得之瀝取液中的B濃度之情形時的B溶析量為1000μg/L/cm²以下。
如請求項1所述之濺鍍靶，其含有0.1mol%以上10mol%以下之B₆O。
如請求項1或2所述之濺鍍靶，其含有選自由Cr、Ta、Ti、Si、Zr、Al、Nb、B及Co組成之群的氧化物作為該氧化物成分，該氧化物相對於濺鍍靶整體之合計的體積比率為1mol%以上20mol%以下。
如請求項1所述之濺鍍靶，其含有合計35mol%以下之選自由B、N、Ti、V、Mn、Zr、Nb、Ru、Mo、Ta、W、Si及Al組成之群的添加元素成分。
如請求項1所述之濺鍍靶，其於以Cu為放射源之XRD繞射圖案之2θ=30~35°的範圍具有B₆O(110)之繞射峰，於2θ=35~40°的範圍具有B₆O(104)之繞射峰。
一種請求項1之濺鍍靶之製造方法，其含有對如下之粉末進行燒結，製作濺鍍靶之步驟，該粉末係準備10mol%以上85mol%以下之Co、0mol%以上47mol%以下之Pt、0mol%以上47mol%以下之Cr作為金屬粉末，對該金屬粉末至少加入0.1mol%以上10mol%以下之B₆O作為氧化物粉末進行混合而成者，該濺鍍靶藉由感應耦合電漿裝置對濺鍍靶測定於B₂O₃不飽和之體積的常溫水中浸漬而獲得之瀝取液中的B濃度之情形時的B溶析量為1000μg/L/cm²以下。
如請求項6所述之濺鍍靶之製造方法，其中，燒結溫度為700℃~1200℃。