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WO2012086575A1 - 強磁性材スパッタリングターゲット - Google Patents

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WO2012086575A1
WO2012086575A1 PCT/JP2011/079321 JP2011079321W WO2012086575A1 WO 2012086575 A1 WO2012086575 A1 WO 2012086575A1 JP 2011079321 W JP2011079321 W JP 2011079321W WO 2012086575 A1 WO2012086575 A1 WO 2012086575A1
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WO
WIPO (PCT)
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powder
mol
target
phase
sputtering target
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2011/079321
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
荒川　篤俊
祐希 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JX Nippon Mining and Metals Corp
Original Assignee
JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JX Nippon Mining and Metals Corp filed Critical JX Nippon Mining and Metals Corp
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Priority to JP2012525763A priority patent/JP5394577B2/ja
Priority to US13/881,117 priority patent/US20130206592A1/en
Priority to SG2013024187A priority patent/SG189202A1/en
Publication of WO2012086575A1 publication Critical patent/WO2012086575A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • G11B5/851—Coating a support with a magnetic layer by sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/18—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates by cathode sputtering
    • H01F41/183—Sputtering targets therefor

Definitions

  • the present invention relates to a ferromagnetic sputtering target used for forming a magnetic thin film of a magnetic recording medium, particularly a magnetic recording layer of a hard disk adopting a perpendicular magnetic recording method, and has a large leakage flux when sputtering with a magnetron sputtering apparatus.
  • the present invention relates to a non-magnetic material particle-dispersed ferromagnetic sputtering target capable of obtaining a stable discharge.
  • a material based on Co, Fe, or Ni which is a ferromagnetic metal, is used as a magnetic thin film material for recording.
  • a Co—Cr-based or Co—Cr—Pt-based ferromagnetic alloy containing Co as a main component has been used for a recording layer of a hard disk employing an in-plane magnetic recording method.
  • a composite material composed of a Co—Cr—Pt ferromagnetic alloy containing Co as a main component and a non-magnetic inorganic material is often used for a recording layer of a hard disk employing a perpendicular magnetic recording method that has been put into practical use in recent years. ing.
  • a magnetic thin film of a magnetic recording medium such as a hard disk is often produced by sputtering a ferromagnetic material sputtering target containing the above material as a component because of high productivity.
  • a melting method or a powder metallurgy method can be considered as a method for producing such a ferromagnetic material sputtering target. Which method is used depends on the required characteristics, so it cannot be generally stated, but the sputtering target made of a ferromagnetic alloy and non-magnetic inorganic particles used for the recording layer of a perpendicular magnetic recording hard disk is Generally, it is produced by a powder metallurgy method. This is because the inorganic particles need to be uniformly dispersed in the alloy substrate, and thus it is difficult to produce by the melting method.
  • Patent Document 1 An alloy powder having an alloy phase produced by a rapid solidification method and a powder constituting the ceramic phase are mechanically alloyed, and the powder constituting the ceramic phase is uniformly dispersed in the alloy powder, and then molded by hot pressing and magnetically generated.
  • Patent Document 1 A method for obtaining a sputtering target for a recording medium has been proposed (Patent Document 1).
  • the target structure is dispersed in a state in which the substrate is bonded in a white shape (sperm sperm) and surrounding SiO 2 (ceramics) (FIG. 2 of Patent Document 1) or in a thin string shape. (FIG. 3 of patent document 1)
  • a state can be seen.
  • Other figures are unclear, but are assumed to be similar.
  • Such a structure has the problems described later and cannot be said to be a suitable sputtering target for a magnetic recording medium.
  • the spherical substance shown by FIG. 4 of patent document 1 is a mechanical alloying powder, and is not a structure
  • the ferromagnetic material sputtering target can be produced by mixing by the above method and molding and sintering the mixed powder by hot pressing.
  • Patent Document 2 a mixed powder obtained by mixing Co powder, Cr powder, TiO 2 powder and SiO 2 powder and Co spherical powder are mixed with a planetary motion mixer, and this mixed powder is molded by hot pressing and used for a magnetic recording medium.
  • Patent Document 2 A method for obtaining a sputtering target has been proposed (Patent Document 2).
  • the target structure has a spherical metal phase (B) in the phase (A) which is a metal substrate in which inorganic particles are uniformly dispersed (FIG. 1 of Patent Document 2).
  • a spherical metal phase (B) in the phase (A) which is a metal substrate in which inorganic particles are uniformly dispersed (FIG. 1 of Patent Document 2).
  • Such a structure cannot be said to be a suitable sputtering target for a magnetic recording medium because the leakage magnetic flux may not be sufficiently improved depending on the content of constituent elements such as Co and Cr.
  • Patent Document 3 Also proposed is a method of obtaining a sputtering target for forming a magnetic recording medium thin film by mixing Co—Cr binary alloy powder, Pt powder, and SiO 2 powder and hot-pressing the obtained mixed powder.
  • the target structure in this case is not shown in the figure, but a Pt phase, a SiO 2 phase and a Co—Cr binary alloy phase can be seen, and a diffusion layer can be observed around the Co—Cr binary alloy layer. It is described.
  • Such a structure is not a suitable sputtering target for magnetic recording media.
  • a magnetron sputtering apparatus equipped with a DC power source is widely used because of high productivity.
  • a substrate serving as a positive electrode and a target serving as a negative electrode are opposed to each other, and an electric field is generated by applying a high voltage between the substrate and the target in an inert gas atmosphere.
  • the inert gas is ionized and a plasma composed of electrons and cations is formed.
  • a plasma composed of electrons and cations is formed.
  • the cations in the plasma collide with the surface of the target (negative electrode)
  • atoms constituting the target are knocked out.
  • the projected atoms adhere to the opposing substrate surface to form a film.
  • the principle that the material constituting the target is formed on the substrate by such a series of operations is used.
  • an object of the present invention is to provide a non-magnetic material particle-dispersed ferromagnetic sputtering target that can increase the leakage magnetic flux and obtain a stable discharge in a magnetron sputtering apparatus.
  • the present inventors conducted extensive research and found that a target having a large leakage magnetic flux can be obtained by adjusting the composition and structure of the target.
  • the present invention 1) A sputtering target composed of a metal having a composition of Cr of 20 mol% or less, Ru of 0.5 mol% or more and 30 mol% or less, and the balance of Co, which is a metal substrate (A) and the above (A) And a Co—Ru alloy phase (B) containing 30 mol% or more of Ru and a metal or alloy phase (C) mainly containing Co or Co different from the phase (B).
  • a ferromagnetic sputtering target is provided.
  • the present invention also provides: 2) A sputtering target made of a metal having a composition in which Cr is 20 mol% or less, Ru is 0.5 mol% or more and 30 mol% or less, Pt is 0.5 mol% or more, and the balance is Co.
  • a ferromagnetic material sputtering target comprising (C) is provided.
  • the present invention provides 3) The ferromagnetic sputtering target according to any one of 1) to 2) above, wherein the metal or alloy phase (C) is a phase containing 90 mol% or more of Co. 4) It is characterized by containing 0.5 mol% or more and 10 mol% or less of one or more elements selected from B, Ti, V, Mn, Zr, Nb, Ru, Mo, Ta, W, Si, and Al as additive elements.
  • the ferromagnetic sputtering target according to any one of 1) to 3) above is provided.
  • the present invention provides 5) The above 1) to 4), wherein the metal substrate (A) contains one or more inorganic materials selected from carbon, oxide, nitride, carbide and carbonitride in the metal substrate.
  • the ferromagnetic material sputtering target as described in any one of 1) is provided.
  • the inorganic material is one or more oxides selected from Cr, Ta, Si, Ti, Zr, Al, Nb, B, and Co, and the volume ratio of the nonmagnetic material is 20% to The ferromagnetic material sputtering target according to any one of 1) to 5) above, which is 40%.
  • the present invention provides 7) The ferromagnetic sputtering target according to any one of 1) to 6) above, wherein the relative density is 97% or more.
  • the non-magnetic material particle-dispersed ferromagnetic sputtering target of the present invention adjusted as described above becomes a target having a large leakage magnetic flux, and when used in a magnetron sputtering apparatus, the promotion of ionization of the inert gas efficiently proceeds and is stable. Discharge is obtained. Further, since the thickness of the target can be increased, there is an advantage that the replacement frequency of the target is reduced and the magnetic thin film can be manufactured at low cost.
  • the main components constituting the ferromagnetic sputtering target of the present invention are Cr having a composition of 20 mol% or less, Ru of 0.5 mol% or more and 30 mol% or less, and the balance being Co, or Cr of 20 mol% or less and Ru being It is made of a metal having a composition of 0.5 mol% or more and 30 mol% or less, Pt is 0.5 mol% or more, and the balance is Co.
  • the Cr is added as an essential component and excludes 0 mol%. That is, the amount of Cr is equal to or greater than the lower limit that can be analyzed. If the amount of Cr is 20 mol% or less, there is an effect even when a small amount is added. With respect to the Ru, since the effect of the magnetic thin film can be obtained from 0.5 mol% or more, the lower limit is set as described above. On the other hand, too much Ru is not preferable in terms of the characteristics as a magnetic material, so the upper limit was set to 30 mol%.
  • Pt is desirably 45 mol% or less.
  • Pt is added excessively, the characteristics as a magnetic material are lowered, and since Pt is expensive, it can be said that it is desirable from the viewpoint of production cost to reduce the addition amount as much as possible.
  • one or more elements selected from B, Ti, V, Mn, Zr, Nb, Ru, Mo, Ta, W, Si, and Al can be added as an additive element of 0.5 mol% or more and 10 mol% or less. These are elements added as necessary in order to improve the characteristics as a magnetic recording medium.
  • the blending ratio can be variously adjusted within the above range, and any of them can maintain the characteristics as an effective magnetic recording medium.
  • One or more elements selected from B, Ti, V, Mn, Zr, Nb, Ru, Mo, Ta, W, Si, and Al as additive elements of 0.5 mol% to 10 mol% are basically metals. Although they exist in the substrate (A), they may diffuse slightly into the phase (B) through the interface of the phase (B) made of a Co—Ru alloy described later. The present invention includes these.
  • one or more elements selected from B, Ti, V, Mn, Zr, Nb, Ru, Mo, Ta, W, Si, and Al as additive elements of 0.5 mol% to 10 mol% are basically When they are present in the metal substrate (A) but slightly diffuse into the phase (C) through the interface of the metal or alloy phase (C) whose main component is Co or Co described later There is.
  • the present invention includes these.
  • the metal or alloy phase (C) is a phase containing 90 mol% or more of Co, and B, Ti, V, Mn, Zr, Nb, Ru, Mo, Ta, W, Si, Al, which are additive elements.
  • the target structure is mainly composed of a metal substrate (A), a Co—Ru alloy phase (B) containing 30 mol% or more of Ru in the substrate (A), and Co or Co. It has a metal or alloy phase (C) as a component.
  • This phase (B) has a maximum magnetic permeability lower than that of the surrounding tissue, and is separated from each other by the metal substrate (A).
  • the phase (C) has a maximum magnetic permeability higher than that of the surrounding tissue, and has a structure in which the phases (C) are separated by the metal substrate (A).
  • the reason why the leakage flux is improved in the target having such a structure is not necessarily clear, but a dense part and a sparse part are generated in the magnetic flux inside the target, and compared with a structure having a uniform magnetic permeability. This is because the magnetostatic energy increases, and it is considered that it is advantageous in terms of energy to leak the magnetic flux outside the target.
  • the phase (B) preferably has a diameter of 10 to 150 ⁇ m.
  • the phase (B) and fine inorganic particles exist, but when the diameter of the phase (B) is less than 10 ⁇ m, the particle size difference from the inorganic particles is small, so the target material When sintering is carried out, diffusion of the phase (B) and the metal substrate (A) easily proceeds. As this diffusion proceeds, the difference between the constituent elements of the metal substrate (A) and the phase (B) tends to be unclear.
  • the diameter is preferably 10 ⁇ m or more.
  • the diameter is preferably 30 ⁇ m or more.
  • the diameter of the phase (B) is desirably 150 ⁇ m or less.
  • phase (B) Even if the size of the phase (B) is a small amount (for example, about 1%) of the volume or area of the total volume of the target or the erosion surface of the target, it has a certain effect. In order to sufficiently exhibit the effect due to the presence of the phase (B), it is desirable that the total volume of the target or the volume or area of the target in the erosion surface is 10% or more. Leakage magnetic flux can be increased by making many phases (B) exist.
  • the phase (B) may be 50% or more, or even 60% or more, of the volume or area of the total volume of the target or the erosion surface of the target. It can be arbitrarily adjusted according to the composition.
  • the present invention includes these.
  • the shape of the phase (B) in this invention is not ask
  • the outer peripheral portion of the phase (B) may slightly deviate from the composition of the phase (B) due to element diffusion during sintering.
  • a Co—Ru alloy containing 30 mol% or more of Ru within the range of a similar phase in which the diameter of the phase (B) (each of the major axis and the minor axis) is reduced to 2/3 achieves the object. It is possible.
  • the present invention includes these cases, and the object of the present invention can be achieved even under such conditions.
  • the phase (C) preferably has a diameter of 30 to 150 ⁇ m.
  • the diameter of the phase (C) is less than 30 ⁇ m, the difference in grain size between the inorganic particles and the mixed metal becomes small, so when the target material is sintered, the phase (C) and the metal substrate (A) And the difference in constituent elements between the metal substrate (A) and the phase (C) tends to be unclear. Therefore, the diameter is preferably 30 ⁇ m or more. The diameter is preferably 40 ⁇ m or more.
  • the size of phase (C) is preferably 30 to 150 ⁇ m. These are all means for increasing the leakage magnetic flux, but since the leakage magnetic flux can be adjusted by the amount and type of the added metal and inorganic particles, the size of the phase (C) must be set to this condition. It's not something you have to do. However, it goes without saying that this is one of the preferable conditions as described above.
  • the total volume of the target or the volume or area of the target occupied by the erosion surface is 10% or more.
  • Leakage magnetic flux can be increased by making many phases (C) exist.
  • the phase (C) may be 50% or more, or even 60% or more, of the volume or area of the total volume of the target or the erosion surface of the target. It can be arbitrarily adjusted according to the composition.
  • the present invention includes these.
  • the shape of the phase (C) in the present invention is not particularly limited, and the average particle diameter means an average of the shortest diameter and the longest diameter.
  • the outer peripheral portion of the phase (C) may slightly deviate from the composition of the phase (C) due to element diffusion during sintering.
  • the diameter of the phase (C) each of the major axis and the minor axis
  • the present invention includes these cases, and the object of the present invention can be achieved even under such conditions.
  • the ferromagnetic sputtering target of the present invention can contain one or more inorganic materials selected from carbon, oxide, nitride, carbide and carbonitride in a dispersed state in the metal substrate.
  • the magnetic recording film having a granular structure, particularly, a characteristic suitable for a material of a recording film of a hard disk drive adopting a perpendicular magnetic recording system is provided.
  • the inorganic material one or more oxides selected from Cr, Ta, Si, Ti, Zr, Al, Nb, B, and Co are effective, and the volume ratio of the nonmagnetic material is 20% to It can be 40%.
  • the said Cr oxide it is different from the amount of Cr added as a metal, and is a volume ratio as chromium oxide.
  • the nonmagnetic material particles are usually dispersed in the metal substrate (A), but may be fixed around the phase (B) or the phase (C) during the production of the target, or may be contained inside. If the amount is small, even in such a case, the magnetic properties of the phase (B) or the phase (C) are not affected, and the purpose is not impaired.
  • the relative sputtering density of the ferromagnetic material sputtering target of the present invention is desirably 97% or more. In general, it is known that a higher density target can reduce the amount of particles generated during sputtering. Similarly, in the present invention, it is preferable to have a high density. In the present invention, a relative density of 97% or more can be achieved.
  • the relative density is a value obtained by dividing the actually measured density of the target by the calculated density (also called the theoretical density).
  • the calculation density is a density when it is assumed that the constituent components of the target are mixed without diffusing or reacting with each other, and is calculated by the following equation.
  • Calculated density Sigma ⁇ (Molecular weight of constituent component x Molar ratio of constituent component) / ⁇ (Molecular weight of constituent component x Molar ratio of constituent component / Document value density of constituent component)
  • ⁇ means taking the sum for all the constituent components of the target.
  • the target thus adjusted becomes a target having a large leakage magnetic flux, and when used in a magnetron sputtering apparatus, the promotion of ionization of the inert gas proceeds efficiently, and a stable discharge can be obtained. Further, since the thickness of the target can be increased, there is an advantage that the replacement frequency of the target is reduced and the magnetic thin film can be manufactured at low cost. Further, there is an advantage that the amount of particles that cause a decrease in yield can be reduced by increasing the density.
  • the ferromagnetic material sputtering target of the present invention can be produced by powder metallurgy.
  • a powder of a metal element or an alloy (a Co—Ru alloy powder is essential to form the phase (B)) and, if necessary, a powder of an additive metal element are prepared.
  • a powder having a maximum particle size of 20 ⁇ m or less there are no particular restrictions on the method for producing the powder of each metal element, but it is desirable to use a powder having a maximum particle size of 20 ⁇ m or less.
  • alloy powders of these metals may be prepared instead of the powders of the respective metal elements.
  • the production method is not particularly limited, but the maximum particle size is preferably 20 ⁇ m or less. On the other hand, if it is too small, there is a problem that oxidation is accelerated and the component composition does not fall within the range.
  • these metal powder and alloy powder are weighed so as to have a desired composition, and mixed by pulverization using a known technique such as a ball mill.
  • a metal powder and an alloy powder When adding an inorganic powder, it may be mixed with a metal powder and an alloy powder at this stage.
  • the inorganic powder carbon powder, oxide powder, nitride powder, carbide powder or carbonitride is prepared, and it is desirable to use inorganic powder having a maximum particle size of 5 ⁇ m or less. On the other hand, since it will be easy to aggregate when it is too small, it is more desirable to use a 0.1 micrometer or more thing.
  • the Co—Ru powder can be obtained by sintering a mixed powder of Co powder and Ru powder, followed by pulverization and sieving.
  • a high energy ball mill is desirable for grinding.
  • the mixer is preferably a planetary motion type mixer or a planetary motion type stirring mixer.
  • the high energy ball mill used can pulverize and mix the raw material powder in a shorter time than a ball mill or a vibration mill.
  • Co powder having a diameter in the range of 30 to 150 ⁇ m can be obtained by sieving a powder produced by a gas atomization method.
  • the powder thus obtained is molded and sintered using a vacuum hot press apparatus, and cut into a desired shape, whereby the ferromagnetic sputtering target of the present invention is produced.
  • the molding / sintering is not limited to hot pressing, and a plasma discharge sintering method and a hot isostatic pressing method can also be used.
  • the holding temperature at the time of sintering is preferably set to the lowest temperature in a temperature range where the target is sufficiently densified. Depending on the composition of the target, it is often in the temperature range of 800-1300 ° C.
  • the pressure during sintering is preferably 300 to 500 kg / cm 2 .
  • Example 1 Comparative Examples 1 and 2
  • the raw material powder was Co powder having an average particle diameter of 3 ⁇ m, Cr powder having an average particle diameter of 6 ⁇ m, CoO powder having an average particle diameter of 2 ⁇ m, SiO 2 powder having an average particle diameter of 1 ⁇ m, and a diameter in the range of 50 to 150 ⁇ m.
  • a Co-45Ru (mol%) powder and a Co powder having a diameter in the range of 70 to 150 ⁇ m were prepared.
  • These powders as the composition of the target is 88 (80Co-5Cr-15Ru) -5CoO-7SiO 2 (mol%), Co powder 18.70wt%, Cr powder 3.52wt%, CoO powder 5.76Wt% SiO 2 powder 6.46 wt%, Co—Ru powder 45.56 wt%, and Co powder 20.0 wt% in the range of 70 to 150 ⁇ m in diameter were weighed.
  • Co powder, Cr powder, CoO powder, SiO 2 powder, and Co powder having a diameter in the range of 70 to 150 ⁇ m are enclosed in a 10-liter ball mill pot together with zirconia balls as a grinding medium, and rotated for 20 hours.
  • the obtained mixed powder and Co-Ru powder were mixed for 10 minutes by a planetary motion type mixer having a ball capacity of about 7 liters.
  • the mixed powder was filled in a carbon mold and hot-pressed in a vacuum atmosphere at a temperature of 1100 ° C., a holding time of 2 hours, and a pressure of 30 MPa to obtain a sintered body. Furthermore, this was ground using a surface grinder to obtain a disk-shaped target having a diameter of 180 mm and a thickness of 5 mm.
  • Leakage magnetic flux was measured according to ASTM F2086-01 (Standard Test Method for Pass Pass Through Flux of Circular Magnetic Sputtering Targets, Method 2).
  • the leakage flux density (PTF) measured by fixing the center of the target and rotating it at 0, 30, 60, 90, and 120 degrees is divided by the value of the reference field defined by ASTM, 100 Multiplied by and expressed as a percentage. As a result of averaging these 5 points, the average leakage magnetic flux density (PTF (%)) was 52.0%.
  • the raw material powder was Co powder having an average particle diameter of 3 ⁇ m, Cr powder having an average particle diameter of 6 ⁇ m, CoO powder having an average particle diameter of 2 ⁇ m, SiO 2 powder having an average particle diameter of 1 ⁇ m, and a diameter in the range of 50 to 150 ⁇ m.
  • a Co-70Ru (mol%) powder was prepared. These powders were coated with 54.97 wt% Co powder, 3.52 wt% Cr powder, and CoO powder 5 so that the target composition would be 88 (80 Co-5Cr-15Ru) -5 CoO-7SiO 2 (mol%). Weighing was performed at a weight ratio of 76 wt%, SiO 2 powder 6.46 wt%, and Co—Ru powder 29.29 wt%.
  • Co powder, Cr powder, CoO powder and SiO 2 powder were enclosed in a ball mill pot having a capacity of 10 liters together with zirconia balls as a grinding medium, and rotated and mixed for 20 hours. Further, the obtained mixed powder and Co-Ru powder were mixed for 10 minutes by a planetary motion type mixer having a ball capacity of about 7 liters.
  • the mixed powder was filled in a carbon mold and hot-pressed in a vacuum atmosphere at a temperature of 1100 ° C., a holding time of 2 hours, and a pressure of 30 MPa to obtain a sintered body. Furthermore, this was ground using a surface grinder to obtain a disk-shaped target having a diameter of 180 mm and a thickness of 5 mm. As a result of measuring the average leakage magnetic flux density (PTF), it was 44.9%.
  • the raw material powder was Co powder having an average particle size of 3 ⁇ m, Cr powder having an average particle size of 6 ⁇ m, CoO powder having an average particle size of 2 ⁇ m, SiO 2 powder having an average particle size of 1 ⁇ m, and a diameter in the range of 50 to 150 ⁇ m.
  • a Co-36Ru (mol%) powder was prepared. These powders were coated with 27.31 wt% Co powder, 3.52 wt% Cr powder, and 5.O CoP powder so that the target composition would be 88 (80 Co-5Cr-15Ru) -5 CoO-7SiO 2 (mol%). Weighing was performed at a weight ratio of 76 wt%, SiO 2 powder 6.46 wt%, and Co—Ru powder 56.95 wt%.
  • Co powder, Cr powder, CoO powder and SiO 2 powder were enclosed in a ball mill pot having a capacity of 10 liters together with zirconia balls as a grinding medium, and rotated and mixed for 20 hours. Further, the obtained mixed powder and Co-Ru powder were mixed for 10 minutes by a planetary motion type mixer having a ball capacity of about 7 liters.
  • This mixed powder was filled in a carbon mold and hot-pressed in a vacuum atmosphere under conditions of a temperature of 1100 ° C., a holding time of 2 hours, and a pressure of 30 MPa to obtain a sintered body. Furthermore, this was ground using a surface grinder to obtain a disk-shaped target having a diameter of 180 mm and a thickness of 5 mm. The average magnetic flux density (PTF) was measured and found to be 46.2%. The above results are summarized in Table 1.
  • the average leakage magnetic flux density (PTF) of the target of Example 1 is 52.0%, 43.5% of Comparative Example 1, 44.9% of Comparative Example 2, and 46 of Comparative Example 3. It was confirmed that it was improved by more than 2%. Moreover, the relative density of Example 1 was 97.4%, and a high-density target exceeding 97% was obtained.
  • the above example shows an example in which the composition of the target is 88 (80Co-5Cr-15Ru) -5CoO-7SiO 2 (mol%), but the composition ratio is changed within the scope of the present invention.
  • Ru is added alone
  • one element selected from B, Ti, V, Mn, Zr, Nb, Ru, Mo, Ta, W, Si, and Al is added as an additive element.
  • the above can be contained, and any of them can maintain the characteristics as an effective magnetic recording medium. That is, these are elements added as necessary to improve the characteristics as a magnetic recording medium.
  • the same effects as in the examples of the present application have been confirmed.
  • an example in which an oxide of Co or Si is added is shown, but other oxides of Cr, Ta, Ti, Zr, Al, Nb, and B have the same effect. Furthermore, for these, the case where an oxide is added is shown, but when these nitrides, carbides, carbonitrides, and even carbon are added, the same effects as the addition of oxide can be obtained. Have confirmed.
  • the present invention makes it possible to dramatically improve the leakage magnetic flux by adjusting the structure of the ferromagnetic material sputtering target. Therefore, when the target of the present invention is used, a stable discharge can be obtained when sputtering with a magnetron sputtering apparatus. In addition, since the target thickness can be increased, the target life is lengthened, and a magnetic thin film can be manufactured at low cost. It is useful as a ferromagnetic sputtering target used for forming a magnetic thin film of a magnetic recording medium, particularly a hard disk drive recording layer.

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Abstract

Ｃｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｐｔが５ｍｏｌ％以上、残余がＣｏである組成の金属からなるスパッタリングターゲットであって、このターゲットが、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）と前記相（Ｂ）とは異なるＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有することを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲット。漏洩磁束を向上させて、マグネトロンスパッタ装置で安定した放電が可能な強磁性材スパッタリングターゲットを得る。

Description

強磁性材スパッタリングターゲット
　本発明は、磁気記録媒体の磁性体薄膜、特に垂直磁気記録方式を採用したハードディスクの磁気記録層の成膜に使用される強磁性材スパッタリングターゲットに関し、漏洩磁束が大きくマグネトロンスパッタ装置でスパッタする際に安定した放電が得られる非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットに関する。
　ハードディスクドライブに代表される磁気記録の分野では、記録を担う磁性薄膜の材料として、強磁性金属であるＣｏ、Ｆｅ、あるいはＮｉをベースとした材料が用いられている。例えば、面内磁気記録方式を採用するハードディスクの記録層にはＣｏを主成分とするＣｏ－Ｃｒ系やＣｏ－Ｃｒ－Ｐｔ系の強磁性合金が用いられてきた。
　また、近年実用化された垂直磁気記録方式を採用するハードディスクの記録層には、Ｃｏを主成分とするＣｏ－Ｃｒ－Ｐｔ系の強磁性合金と非磁性の無機物からなる複合材料が多く用いられている。
　そしてハードディスクなどの磁気記録媒体の磁性薄膜は、生産性の高さから、上記の材料を成分とする強磁性材スパッタリングターゲットをスパッタリングして作製されることが多い。
　このような強磁性材スパッタリングターゲットの作製方法としては、溶解法や粉末冶金法が考えられる。どちらの手法で作製するかは、要求される特性によるので一概には言えないが、垂直磁気記録方式のハードディスクの記録層に使用される、強磁性合金と非磁性の無機物粒子からなるスパッタリングターゲットは、一般に粉末冶金法によって作製されている。これは無機物粒子を合金素地中に均一に分散させる必要があるため、溶解法では作製することが困難だからである。
　例えば、急冷凝固法で作製した合金相を持つ合金粉末とセラミックス相を構成する粉末とをメカニカルアロイングし、セラミックス相を構成する粉末を合金粉末中に均一に分散させ、ホットプレスにより成形し磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを得る方法が提案されている（特許文献１）。
　この場合のターゲット組織は、素地が白子（鱈の精子）状に結合し、その周りにＳｉＯ２（セラミックス）が取り囲んでいる様子（特許文献１の図２）又は細紐状に分散している（特許文献１の図３）様子が見える。他の図は不鮮明であるが、同様の組織と推測される。
　このような組織は、後述する問題を有し、好適な磁気記録媒体用スパッタリングターゲットとは言えない。なお、特許文献１の図４に示されている球状物質は、メカニカルアロイング粉末であり、ターゲットの組織ではない。
　また、急冷凝固法で作製した合金粉末を用いなくても、ターゲットを構成する各成分について市販の原料粉末を用意し、それらの原料粉を所望の組成になるように秤量し、ボールミル等の公知の手法で混合し、混合粉末をホットプレスにより成型・焼結することによって、強磁性材スパッタリングターゲットは作製できる。
　例えば、Ｃｏ粉末とＣｒ粉末とＴｉＯ２粉末とＳｉＯ２粉末を混合して得られた混合粉末とＣｏ球形粉末を遊星運動型ミキサーで混合し、この混合粉をホットプレスにより成形し磁気記録媒体用スパッタリングターゲットを得る方法が提案されている（特許文献２）。
　この場合のターゲット組織は、無機物粒子が均一に分散した金属素地である相（Ａ）の中に、球形の金属相（Ｂ）を有している様子が見える（特許文献２の図１）。このような組織は、ＣｏとＣｒなど構成元素の含有率によっては漏洩磁束が十分に向上しないケースもあり、好適な磁気記録媒体用スパッタリングターゲットとは言えない。
　また、Ｃｏ－Ｃｒ二元系合金粉末とＰｔ粉末とＳｉＯ２粉末を混合して、得られた混合粉末をホットプレスすることにより、磁気記録媒体薄膜形成用スパッタリングターゲットを得る方法が提案されている（特許文献３）。
　この場合のターゲット組織は、図によって示されていないが、Ｐｔ相、ＳｉＯ２相およびＣｏ-Ｃｒ二元系合金相が見られ、Ｃｏ-Ｃｒ二元系合金層の周囲に拡散層が観察できたことが記載されている。このような組織も、好適な磁気記録媒体用スパッタリングターゲットとは言えない。
　スパッタリング装置には様々な方式のものがあるが、上記の磁気記録膜の成膜では、生産性の高さからＤＣ電源を備えたマグネトロンスパッタリング装置が広く用いられている。スパッタリング法とは、正の電極となる基板と負の電極となるターゲットを対向させ、不活性ガス雰囲気下で、該基板とターゲット間に高電圧を印加して電場を発生させるものである。
　この時、不活性ガスが電離し、電子と陽イオンからなるプラズマが形成されるが、このプラズマ中の陽イオンがターゲット（負の電極）の表面に衝突するとターゲットを構成する原子が叩き出されるが、この飛び出した原子が対向する基板表面に付着して膜が形成される。このような一連の動作により、ターゲットを構成する材料が基板上に成膜されるという原理を用いたものである。
特開平１０－８８３３３号公報 特願２０１０－０１１３２６ 特開２００９－１８６０号公報
　一般に、マグネトロンスパッタ装置で強磁性材スパッタリングターゲットをスパッタしようとすると、磁石からの磁束の多くは強磁性体であるターゲット内部を通過してしまうため、漏洩磁束が少なくなり、スパッタ時に放電が立たない、あるいは放電しても放電が安定しないという大きな問題が生じる。
　この問題を解決するには、強磁性金属であるＣｏの含有割合を減らすことが考えられる。しかし、Ｃｏを減少させると、所望の磁気記録膜を得ることができないため本質的な解決策ではない。また、ターゲットの厚みを薄くすることで漏洩磁束を向上させることは可能だが、この場合ターゲットのライフが短くなり、頻繁にターゲットを交換する必要が生じるのでコストアップの要因になる。
　本発明は上記問題を鑑みて、漏洩磁束を増加させて、マグネトロンスパッタ装置で安定した放電が得られる非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットを提供することを課題とする。
　上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、ターゲットの組成及び組織構造を調整することにより、漏洩磁束の大きいターゲットが得られることを見出した。
　このような知見に基づき、本発明は、
　１）Ｃｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｒｕが０．５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、残余がＣｏである組成の金属からなるスパッタリングターゲットであって、このターゲットが、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）と前記相（Ｂ）とは異なるＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有することを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
　また、本発明は、
　２）Ｃｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｒｕが０．５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、Ｐｔが０．５ｍｏｌ％以上、残余がＣｏである組成の金属からなるスパッタリングターゲットであって、このターゲットの組織が、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）と前記相（Ｂ）とは異なるＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有することを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
　さらに、本発明は、
　３）前記金属又は合金相（Ｃ）は、Ｃｏを９０ｍｏｌ％以上含有する相であることを特徴とする上記１）～２）のいずれか一項に記載の強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
　４）添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上を、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下含有することを特徴とする上記１）～３）のいずれか一項に記載の強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
　さらに、本発明は、
　５）金属素地（Ａ）が、炭素、酸化物、窒化物、炭化物、炭窒化物から選択した１成分以上の無機物材料を、該金属素地中に含有することを特徴とする上記１）～４）のいずれか一項に記載の強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
　さらに、本発明は、
　６）前記無機物材料がＣｒ，Ｔａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｂ，Ｃｏから選択した1種以上の酸化物であることを特徴とし、当該非磁性材料の体積比率が２０％～４０%であることを特徴とする上記１）～５）のいずれか一項に記載の強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
　さらに、本発明は、
７）相対密度が９７％以上であることを特徴とする上記１）～６）のいずれか一項に記載の強磁性材スパッタリングターゲットを提供する。
　このように調整した本発明の非磁性材粒子分散型強磁性材スパッタリングターゲットは、漏洩磁束の大きいターゲットとなり、マグネトロンスパッタ装置で使用したとき、不活性ガスの電離促進が効率的に進み、安定した放電が得られる。またターゲットの厚みを厚くすることができるため、ターゲットの交換頻度が小さくなり、低コストで磁性体薄膜を製造できるというメリットがある。
　本発明の強磁性材スパッタリングターゲットを構成する主要成分は、Ｃｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｒｕが０．５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、残余がＣｏである組成の金属、又はＣｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｒｕが０．５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、Ｐｔが０．５ｍｏｌ％以上、残余がＣｏである組成の金属からなる。
　前記Ｃｒは必須成分として添加するものであり、０ｍｏｌ％を除く。すなわち、分析可能な下限値以上のＣｒ量を含有させるものである。Ｃｒ量が２０ｍｏｌ％以下であれば、微量添加する場合においても効果がある。
　前記Ｒｕについては、０．５ｍｏｌ％以上から磁性体薄膜の効果を得ることができるので、下限値を前記の通りとした。一方、Ｒｕが多すぎると、磁性材としての特性上好ましくないので、上限値を３０ｍｏｌ％とした。
　Ｐｔは４５ｍｏｌ％以下であるのが望ましい。Ｐｔを過剰に添加した場合には、磁性材としての特性が低下すること、また、Ｐｔは高価であることから、添加量をなるべく低減することが生産コストからみて望ましいと言える。
　また、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下の添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上を含有させることができる。これらは磁気記録媒体としての特性を向上させるために、必要に応じて添加される元素である。配合割合は上記範囲内で様々に調整でき、いずれも有効な磁気記録媒体としての特性を維持することができる。
　なお、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下の添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上は、基本的には金属素地（Ａ）中に存在するものであるが、これらが後述するＣｏ－Ｒｕ合金からなる相（Ｂ）の界面を介して、該相（Ｂ）中に若干拡散する場合がある。本願発明は、これらを包含するものである。
　同様に、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下の添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上は、基本的には金属素地（Ａ）中に存在するものであるが、これらが後述するＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）の界面を介して、該相（Ｃ）中に若干拡散する場合がある。本願発明は、これらを包含するものである。
　さらに、前記金属又は合金相（Ｃ）は、Ｃｏを９０ｍｏｌ％以上含有する相であり、添加元素であるＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上との合金を含む。
　本願発明において重要なことは、ターゲットの組織が、金属素地（Ａ）と、前記素地（Ａ）の中に、Ｒｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）とＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有していることである。この相（Ｂ）は周囲の組織より最大透磁率が低く、金属素地（Ａ）によって各々分離された構造になっている。また、相（Ｃ）は周囲の組織より最大透磁率が高く、金属素地（Ａ）によって各々分離された構造になっている。
　金属素地（Ａ）とＲｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）、あるいは、金属素地（Ａ）とＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）であるターゲット組織でも漏洩磁束向上の効果はあるが、金属素地（Ａ）と相（Ｂ）と相（Ｃ）を存在させることにより、より一層の漏洩磁束向上の効果がある。
　このような組織を有するターゲットにおいて、漏洩磁束が向上する理由は現時点では、必ずしも明確ではないが、ターゲット内部の磁束に密な部分と疎な部分が生じ、均一な透磁率を有する組織と比較し静磁エネルギーが高くなるため、磁束がターゲット外部に漏れ出た方がエネルギー的に有利になるためと考えられる。
　また、相（Ｂ）は、直径が１０～１５０μｍとするのが望ましい。金属素地（Ａ）には、相（Ｂ）と細かい無機物粒子が存在しているが、相（Ｂ）の直径が１０μｍ未満の場合は、無機物粒子との粒サイズ差が小さくなるので、ターゲット素材を焼結させる際に、相（Ｂ）と金属素地（Ａ）との拡散が進み易くなる。
　この拡散が進むことにより、金属素地（Ａ）と相（Ｂ）との構成要素の違いが不明確になる傾向がある。したがって、直径１０μｍ以上とするのが良い。好ましくは直径３０μｍ以上である。
　一方、１５０μｍを超える場合には、スパッタリングが進むにつれてターゲット表面の平滑性が低下し、パーティクルの問題が発生しやすくなることがある。したがって、相（Ｂ）の直径は１５０μｍ以下とするのが望ましいと言える。
　なお、これらはいずれも漏洩磁束を増加させるための手段であるが、添加金属、無機物粒子の量と種類等により、漏洩磁束を調整することが可能なので、相（Ｂ）のサイズを必ずこの条件にしなければならないというものではない。しかし、上記の通り、好ましい条件の一つであることは言うまでもない。
　相（Ｂ）の大きさは、ターゲットの全体積又はターゲットのエロージョン面に占める体積又は面積のわずかな量（例えば１％程度）であっても、それなりの効果を有するものである。
　相（Ｂ）の存在による効果を十分に発揮させるためには、ターゲットの全体積又はターゲットのエロージョン面に占める体積又は面積の１０％以上であることが望ましい。相（Ｂ）を多く存在させることにより、漏洩磁束を増加させることが可能である。
　ターゲット組成によっては、相（Ｂ）をターゲットの全体積又はターゲットのエロージョン面に占める体積又は面積の５０％以上、さらには６０％以上とすることもでき、これらの体積率又は面積率は、ターゲットの組成に応じて、任意に調整が可能である。本発明はこれらを包含する。
　なお、本発明における相（Ｂ）の形状は特に問わず、平均粒径とは最短径と最長径との平均を意味する。
　相（Ｂ）は、金属素地（Ａ）と組成が異なるので、焼結時に元素の拡散により、相（Ｂ）の外周部は、前記相（Ｂ）の組成から多少ずれてしまうことがある。
　しかし、相（Ｂ）の径（長径及び短径のそれぞれ）を２／３に縮小した相似形の相の範囲内において、Ｒｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ－Ｒｕ合金であれば目的を達成することが可能である。本願発明は、これらのケースを含むものであり、このような条件でも本願発明の目的を達成できる。
　相（Ｃ）は、直径が３０～１５０μｍとするのが望ましい。相（Ｃ）の直径が３０μｍ未満の場合は、無機物粒子と混在している金属との粒サイズ差が小さくなるので、ターゲット素材を焼結させる際に、相（Ｃ）と金属素地（Ａ）との拡散が進み、金属素地（Ａ）と相（Ｃ）との構成要素の違いが不明確になる傾向がある。したがって、直径３０μｍ以上とするのが良い。好ましくは直径４０μｍ以上である。
　一方、１５０μｍを超える場合には、スパッタリングが進むにつれてターゲット表面の平滑性が失われ、パーティクルの問題が発生しやすくなることがある。従って相（Ｃ）の大きさは３０～１５０μｍとするのが望ましい。
　なお、これらはいずれも漏洩磁束を増加させるための手段であるが、添加金属、無機物粒子の量と種類等により、漏洩磁束を調整することが可能なので、相（Ｃ）のサイズを必ずこの条件にしなければならないというものではない。しかし、上記の通り、好ましい条件の一つであることは言うまでもない。
　相（Ｃ）の存在による効果を十分に発揮させるためには、ターゲットの全体積又はターゲットのエロージョン面に占める体積又は面積の１０％以上であることが望ましい。相（Ｃ）を多く存在させることにより、漏洩磁束を増加させることが可能である。
　ターゲット組成によっては、相（Ｃ）をターゲットの全体積又はターゲットのエロージョン面に占める体積又は面積の５０％以上、さらには６０％以上とすることもでき、これらの体積率又は面積率は、ターゲットの組成に応じて、任意に調整が可能である。本発明はこれらを包含する。
　なお、本発明における相（Ｃ）の形状は特に問わず、平均粒径とは最短径と最長径との平均を意味する。
　相（Ｃ）は、金属素地（Ａ）と組成が異なるので、焼結時に元素の拡散により、相（Ｃ）の外周部は、前記相（Ｃ）の組成から多少ずれてしまうことがある。
　しかし、相（Ｃ）の径（長径及び短径のそれぞれ）を２／３に縮小した相似形の相の範囲内において、Ｃｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）であれば目的を達成することが可能である。本願発明は、これらのケースを含むものであり、このような条件でも本願発明の目的を達成できる。
　さらに、本発明の強磁性材スパッタリングターゲットは、炭素、酸化物、窒化物、炭化物、炭窒化物から選択し一種以上の無機物材料を、金属素地中に分散した状態で含有することができる。この場合、グラニュラー構造をもつ磁気記録膜、特に垂直磁気記録方式を採用したハードディスクドライブの記録膜の材料に好適な特性を備える。
　さらに、前記無機物材料としては、Ｃｒ，Ｔａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｂ，Ｃｏから選択した1種以上の酸化物が有効であり、当該非磁性材料の体積比率が２０％～４０％とすることができる。なお、上記Ｃｒ酸化物の場合は、金属として添加するＣｒ量とは別であり、酸化クロムとしての体積比率である。
　非磁性材料粒子は通常、金属素地（Ａ）に分散しているが、ターゲット作製中に相（Ｂ）又は相（Ｃ）の周囲に固着する場合あるいは内部に含まれる場合もある。少量であれば、このような場合であっても、相（Ｂ）又は相（Ｃ）の磁気特性に影響を及ぼさず、目的を阻害することはない。
　本発明の強磁性材スパッタリングターゲットは、相対密度を９７％以上とすることが望ましい。一般に、高密度のターゲットほどスパッタ時に発生するパーティクルの量を低減させることができることが知られている。本発明においても同様、高密度とするのが好ましい。本願発明では、相対密度９７％以上を達成することができる。
　本発明において相対密度とは、ターゲットの実測密度を計算密度（理論密度ともいう）で割り返して求めた値である。計算密度とはターゲットの構成成分が互いに拡散あるいは反応せずに混在していると仮定したときの密度で、次式で計算される。
　式：計算密度＝シグマΣ（構成成分の分子量×構成成分のモル比）／Σ（構成成分の分子量×構成成分のモル比／構成成分の文献値密度）
　ここでΣは、ターゲットの構成成分の全てについて、和をとることを意味する。
　このように調整したターゲットは、漏洩磁束の大きいターゲットとなり、マグネトロンスパッタ装置で使用したとき、不活性ガスの電離促進が効率的に進み、安定した放電が得られる。またターゲットの厚みを厚くすることができるため、ターゲットの交換頻度が小さくなり、低コストで磁性体薄膜を製造できるというメリットがある。
　さらに、高密度化により、歩留まり低下の原因となるパーティクルの発生量を低減させることができるというメリットもある。
　本発明の強磁性材スパッタリングターゲットは、粉末冶金法によって作製することができる。まず、金属元素又は合金の粉末（相（Ｂ）を形成するためには、Ｃｏ－Ｒｕの合金粉末は必須となる）と、さらに必要に応じて添加金属元素の粉末を用意する。各金属元素の粉末の作製方法は特に制限はないが、これらの粉末は最大粒径が２０μｍ以下のものを用いることが望ましい。
　また、各金属元素の粉末の代わりにこれら金属の合金粉末を用意してもよいが、その場合も作製方法は特に制限はないが、最大粒径が２０μｍ以下とすることが望ましい。一方、小さ過ぎると、酸化が促進されて成分組成が範囲内に入らないなどの問題があるため、０．１μｍ以上とすることがさらに望ましい。
　そして、これらの金属粉末及び合金粉末を所望の組成になるように秤量し、ボールミル等の公知の手法を用いて粉砕を兼ねて混合する。無機物粉末を添加する場合は、この段階で金属粉末及び合金粉末と混合すればよい。
　無機物粉末としては炭素粉末、酸化物粉末、窒化物粉末、炭化物粉末または炭窒化物を用意するが、無機物粉末は最大粒径が５μｍ以下のものを用いることが望ましい。一方、小さ過ぎると凝集しやすくなるため、０．１μｍ以上のものを用いることがさらに望ましい。
　Ｃｏ－Ｒｕ粉末は、Ｃｏ粉とＲｕ粉との混合粉末を焼結した後、粉砕・篩別することで得ることが出来る。粉砕は高エネルギーボールミルが望ましい。このようにして準備した直径が３０～１５０μｍの範囲にあるＣｏ－Ｒｕ粉末を用い、予め準備した金属粉末と、必要に応じて選択した無機物粉末とを、ミキサーで混合する。
　ミキサーとしては、遊星運動型ミキサーあるいは遊星運動型攪拌混合機であることが好ましい。さらに、混合中の酸化の問題を考慮すると、不活性ガス雰囲気中あるいは真空中で混合することが好ましい。
　使用する高エネルギーボールミルは、ボールミルや振動ミルに比べて、短時間で原料粉末の粉砕・混合をすることができる。また、直径が３０～１５０μｍの範囲にあるＣｏ粉末については、ガスアトマイズ法で作製したものを篩別することで得ることが出来る。
　このようにして得られた粉末を、真空ホットプレス装置を用いて成型・焼結し、所望の形状へ切削加工することで、本発明の強磁性材スパッタリングターゲットが作製される。
　また、成型・焼結は、ホットプレスに限らず、プラズマ放電焼結法、熱間静水圧焼結法を使用することもできる。焼結時の保持温度はターゲットが十分緻密化する温度域のうち最も低い温度に設定するのが好ましい。ターゲットの組成にもよるが、多くの場合、８００～１３００°Ｃの温度範囲にある。また、焼結時の圧力は３００～５００ｋｇ／ｃｍ２であることが好ましい。
　以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。
（実施例１、比較例１、２）
　実施例１では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径６μｍのＣｒ粉末、平均粒径２μｍのＣｏＯ粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、直径が５０～１５０μｍの範囲にあるＣｏ－４５Ｒｕ（ｍｏｌ％）粉末、直径が７０～１５０μｍの範囲にあるＣｏ粉末を用意した。
　これらの粉末をターゲットの組成が８８（８０Ｃｏ－５Ｃｒ－１５Ｒｕ）－５ＣｏＯ－７ＳｉＯ２（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末１８．７０ｗｔ％、Ｃｒ粉末３．５２ｗｔ％、ＣｏＯ粉末５．７６ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末６．４６ｗｔ％、Ｃｏ－Ｒｕ粉末４５．５６ｗｔ％、直径が７０～１５０μｍの範囲にあるＣｏ粉末２０．０ｗｔ％の重量比率で秤量した。
　次に、Ｃｏ粉末とＣｒ粉末とＣｏＯ粉末とＳｉＯ２粉末と直径が７０～１５０μｍの範囲にあるＣｏ粉末を、粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、２０時間回転させて混合した。さらに得られた混合粉末とＣｏ－Ｒｕ粉末をボール容量約７リットルの遊星運動型ミキサーで１０分間混合した。
　この混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１１００°Ｃ、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして、焼結体を得た。さらにこれを、平面研削盤を用いて研削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。
　漏洩磁束の測定はＡＳＴＭ　Ｆ２０８６－０１（Standard Test Method for　Pass Through Flux of Circular Magnetic Sputtering Targets, Method 2）に則して実施した。ターゲットの中心を固定し、０度、３０度、６０度、９０度、１２０度と回転させて測定した漏洩磁束密度（ＰＴＦ）を、ＡＳＴＭで定義されているreference fieldの値で割り返し、１００を掛けてパーセントで表した。そしてこれら５点について平均した結果、平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ（％））は５２．０％であった。
　比較例１では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径６μｍのＣｒ粉末、平均粒径１０μｍのＲｕ粉末、平均粒径２μｍのＣｏＯ粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、これらの粉末をターゲットの組成が８８（８０Ｃｏ－５Ｃｒ－１５Ｒｕ）－５ＣｏＯ－７ＳｉＯ２（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末６３．７６ｗｔ％、Ｃｒ粉末３．５２ｗｔ％、Ｒｕ粉末２０．５０ｗｔ％、ＣｏＯ粉末５．７６ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末６．４６ｗｔ％の重量比率で秤量した。
　そしてこれらの粉末を、粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、２０時間回転させて混合した。
　次に、この混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１１００℃、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして、焼結体を得た。さらにこれを平面研削盤で直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットへ加工し、平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ）を測定した結果、４３．５％であった。
　比較例２では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径６μｍのＣｒ粉末、平均粒径２μｍのＣｏＯ粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、直径が５０～１５０μｍの範囲にあるＣｏ－７０Ｒｕ（ｍｏｌ％）粉末を用意した。
　そして、これらの粉末をターゲットの組成が８８（８０Ｃｏ－５Ｃｒ－１５Ｒｕ）－５ＣｏＯ－７ＳｉＯ２（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末５４．９７ｗｔ％、Ｃｒ粉末３．５２ｗｔ％、ＣｏＯ粉末５．７６ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末６．４６ｗｔ％、Ｃｏ－Ｒｕ粉末２９．２９ｗｔ％の重量比率で秤量した。
　次に、Ｃｏ粉末とＣｒ粉末とＣｏＯ粉末とＳｉＯ２粉末を、粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、２０時間回転させて混合した。さらに得られた混合粉末とＣｏ－Ｒｕ粉末をボール容量約７リットルの遊星運動型ミキサーで１０分間混合した。
　この混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１１００°Ｃ、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして、焼結体を得た。さらにこれを、平面研削盤を用いて研削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ）を測定した結果、４４．９％であった。
　比較例３では、原料粉末として、平均粒径３μｍのＣｏ粉末、平均粒径６μｍのＣｒ粉末、平均粒径２μｍのＣｏＯ粉末、平均粒径１μｍのＳｉＯ２粉末、直径が５０～１５０μｍの範囲にあるＣｏ－３６Ｒｕ（ｍｏｌ％）粉末を用意した。
　そして、これらの粉末をターゲットの組成が８８（８０Ｃｏ－５Ｃｒ－１５Ｒｕ）－５ＣｏＯ－７ＳｉＯ２（ｍｏｌ％）となるように、Ｃｏ粉末２７．３１ｗｔ％、Ｃｒ粉末３．５２ｗｔ％、ＣｏＯ粉末５．７６ｗｔ％、ＳｉＯ２粉末６．４６ｗｔ％、Ｃｏ－Ｒｕ粉末５６．９５ｗｔ％の重量比率で秤量した。
　次に、Ｃｏ粉末とＣｒ粉末とＣｏＯ粉末とＳｉＯ２粉末を、粉砕媒体のジルコニアボールと共に容量１０リットルのボールミルポットに封入し、２０時間回転させて混合した。さらに得られた混合粉末とＣｏ－Ｒｕ粉末をボール容量約７リットルの遊星運動型ミキサーで１０分間混合した。
　この混合粉をカーボン製の型に充填し、真空雰囲気中、温度１１００°Ｃ、保持時間２時間、加圧力３０ＭＰａの条件のもとホットプレスして、焼結体を得た。さらにこれを、平面研削盤を用いて研削加工して直径が１８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの円盤状のターゲットを得た。平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ）を測定した結果、４６．２％であった。
　以上の結果をまとめて、表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１に示すとおり、実施例１のターゲットの平均漏洩磁束密度（ＰＴＦ）は５２．０％であり、比較例１の４３．５％、比較例２の４４．９％、比較例３の４６．２％より大きく向上していることが確認された。また、実施例１の相対密度は９７．４％となり、９７％を超える高密度なターゲットが得られた。
　上記実施例は、ターゲットの組成が、８８（８０Ｃｏ－５Ｃｒ－１５Ｒｕ）－５ＣｏＯ－７ＳｉＯ２（ｍｏｌ％）の例を示しているが、これらの組成比を、本願発明の範囲内で変更した場合でも、同様の効果を確認している。
　また、上記実施例では、Ｒｕを単独添加した例を示しているが、添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上を含有させることができ、いずれも有効な磁気記録媒体としての特性を維持することができる。すなわち、これらは磁気記録媒体としての特性を向上させるために、必要に応じて添加される元素であり、特に実施例に示さないが、本願実施例と同等の効果を確認している。
　さらに、上記実施例では、Ｃｏ，Ｓｉの酸化物を添加した例を示しているが、この他Ｃｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｂの酸化物も同等の効果を有する。さらに、これらについては、酸化物を添加した場合を示しているが、これらの窒化物、炭化物、炭窒化物、さらには炭素を添加した場合も、酸化物添加と同等の効果を得ることができることを確認している。
　本発明は、強磁性材スパッタリングターゲットの組織構造を調整し漏洩磁束を飛躍的に向上させることを可能とする。従って本発明のターゲットを使用すれば、マグネトロンスパッタ装置でスパッタリングする際に安定した放電が得られる。またターゲット厚みを厚くすることができるため、ターゲットライフが長くなり、低コストで磁性体薄膜を製造することが可能になる。
　磁気記録媒体の磁性体薄膜、特にハードディスクドライブ記録層の成膜に使用される強磁性材スパッタリングターゲットとして有用である。

Claims (7)

  1. 　Ｃｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｒｕが０．５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、残余がＣｏである組成の金属からなるスパッタリングターゲットであって、このターゲットが、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）と前記相（Ｂ）とは異なるＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有することを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲット。
  2. 　Ｃｒが２０ｍｏｌ％以下、Ｒｕが０．５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、Ｐｔが０．５ｍｏｌ％以上、残余がＣｏである組成の金属からなるスパッタリングターゲットであって、このターゲットの組織が、金属素地（Ａ）と、前記（Ａ）の中に、Ｒｕを３０ｍｏｌ％以上含有するＣｏ－Ｒｕ合金相（Ｂ）と前記相（Ｂ）とは異なるＣｏ又はＣｏを主成分とする金属又は合金相（Ｃ）を有することを特徴とする強磁性材スパッタリングターゲット。
  3. 　前記金属又は合金相（Ｃ）は、Ｃｏを９０ｍｏｌ％以上含有する相であることを特徴とする請求項１又は２に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
  4. 　添加元素としてＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌから選択した１元素以上を、０．５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下含有することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
  5. 　金属素地（Ａ）が、炭素、酸化物、窒化物、炭化物、炭窒化物から選択した１成分以上の無機物材料を、該金属素地中に含有することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
  6. 　前記無機物材料がＣｒ，Ｔａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｂ，Ｃｏから選択した１種以上の酸化物であることを特徴とし、当該非磁性材料の体積比率が２０％～４０％であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。　
  7. 　相対密度が９７％以上であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の強磁性材スパッタリングターゲット。
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