JPH036218B2

JPH036218B2 -

Info

Publication number: JPH036218B2
Application number: JP24183184A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Hijikata; Kazuyuki Sato; Hitoshi Maruyama; Ryoko Furuhashi
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1984-11-16
Filing date: 1984-11-16
Publication date: 1991-01-29
Also published as: JPS61119648A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕この発明は、光磁気記録材料として最近注目さ
れている希土類金属と遷移金属（鉄族金属）とか
らなる薄膜をスパツタリングにより製造する際に
用いられる焼結複合ターゲツト材に関する。〔従来の技術〕光磁気記録用の薄膜をスパツタリングにより製
造するための従来の希土類金属と遷移金属（鉄族
金属）とを構成成分とするターゲツト材として
は、 (1)２種の金属を真空もしくは不活性雰囲気中で
アーク熔解して作つた酸素含有量が0.5〜3.0重量
％である合金ターゲツト材（組成は希土類金属が
30〜50重量％、遷移金属が70〜50重量％）、及び
(2)遷移金属板上に希土類金属のチツプを置いた複
合ターゲツト材あるいは希土類金属板上に遷移金
属チツプを置いた同様ターゲツト材がある。〔発明が解決しようとする問題点〕しかしながら、上記の(1)の合金ターゲツト材に
は、 (a) 靭性がない（抵抗力：２Kg／mm²以下）ため割
れ易く、取り扱いが難しい。 (b) 耐熱衝撃性がないため、スパツタリング中の
熱衝撃により割れることが多い。 (c) ターゲツト材中の酸素含有量が0.5〜3.0重量
％と高いために、この合金ターゲツト材を用い
てスパツタリングにより得られた薄膜は、光磁
気記録のために必要な垂直磁化膜となりにく
い。 (d) ターゲツト材の大きさはアーク熔解炉の大き
さに依存するが、現在の所、せいぜい直径が60
mmのものまでしか得られない。 (e) このターゲツト材を用いた例えばマグネトロ
ンスパツタリング（スパツタリング条件はAr
分圧：１×10^-2torr、出力：0.5A、145V、プ
リスパツタリング時間：30分、基板はスライド
ガラス、基板とターゲツト間の距離：70mm、バ
イアス電圧：0V、基板回転：10rpm）のとき
のスパツタリング速度は1000〜2000Å／min.
と遅い。以上、(a)〜(e)の問題点がある。そして、上記の(2)の複合ターゲツト材には、 (a) 回転や反転することができないし、チツプを
均一な分布状態として使用することが困難であ
る。 (b) 板内に磁力線が入り易く、板表面に出にく
い。又、板表面上のチツプの存在により磁界が均
一でなくなる。 (c) このターゲツト材を用した例えばマグネトロ
ンスパツタリング（スパツタリング条件は(1)の
合金ターゲツト材の(e)の条件と同じ）のときの
スパツタリング速度は1000〜2000Å／min.と
遅い。以上、(a)〜(c)の問題点がある。したがつて、この発明の目的は、靭性、耐熱衝
撃性共に大きく、取り扱い中やスパツタリングの
熱衝撃により割れることもなく、回転や反転する
こともでき、しかも、酸素含有量が少なくて光磁
気記録に好適な垂直磁化膜を早いスパツタリング
速度で形成することができるターゲツト材を提供
することである。〔問題点を解決するための手段〕本発明者らは、先に、次のような複合ターゲツ
ト材の製造方法を出願した（特願昭59−219227
号）。即ち、希土類金属の１種以上であつて、かつその形状
が粉末、小粒及びチツプのうちの１種以上と、遷
移金属の１種以上の粉末との混合物を真空中、あ
るいは不活性雰囲気中で混合物中に存在する金属
成分系の共融点未満の温度で熱間成形することを
特徴とする製造方法である。この製造方法により初めて得られた、希土類金
属粒子と遷移金属粒子との界面に反応拡散相が存
在する組織を有する焼結複合ターゲツト材が前記
目的を達成することを本発明者らは種々検討の結
果見い出した。この発明は、上記知見に基いて発明されたもの
であり、 Tb、Gd、Dy、Ho、Tm及びEr並びにそれら
の合金からなる群より選ばれた希土類金属粒子と
反応拡散相を構成する希土類金属の１種以上：30
〜50％、 Fe、Co及びNi並びにそれらの合金からなる群
より選ばれた遷移金属粒子と反応拡散相を構成す
る遷移金属の１種以上と不可避不純物：残りから
なる組成（以上、重量％）、及び、希土類金属粒子と遷移金属粒子との界面に反応
拡散相が存在する組織を有することを特徴とする
焼結複合ターゲツト材である。以下、この発明の構成を説明する。 (i) 組成成分と不可避不純物この発明の焼結複合ターゲツト材は、希土類
金属の１種以上と遷移金属の１種以上と不可避
不純物からなる組成を有するものである。この発明の焼結複合ターゲツト材の組成成分
である希土類金属は、Tb、Gd、Dy、Ho、
Tm及びEr並びにそれらの合金からなる群より
１種以上が選ばれる。それらの合金とは、Tb、
Gd、Dy、Ho、Tm及びErのうちの２種以上か
らなる合金を意味する。又、この発明の焼結複合ターゲツト材の組成
成分である遷移金属は、Fe、Co及びNi並びに
それらの合金からなる群より１種以上が選ばれ
る。それらの合金とは、Fe、Co及びNiのうち
の２種以上からなる合金を意味する。そして、不可避不純物としては、元素周期律
表の3a族元素、Si、Ca、Al、Ｃ、Ｐ、Ｓ、
Ta、Mn酸素等が挙げられる。 (ii) 組成この発明の焼結複合ターゲツトは、(i)項で述
べた希土類金属、すなわちTb、Gd、Dy、Ho、
Tm、及びEr、並びにそれらの合金からなる群
より選ばれた希土類金属の１種以上と、Fe、
Co及びNi、並びにそれらの合金からなる群よ
り選ばれた遷移金属の１種以上とで構成された
光磁気記録用薄膜をスパツタリングにより形成
するのに用いられるものであり、前記希土類金
属の１種以上：30〜50重量％を含有し、残りが
前記遷移金属の１種以上と不可避不純物からな
る組成を有するが、前記希土類金属が30重量％
未満でも50重量％を超えても、この焼結複合タ
ーゲツト材を用いてスパツタリングにより得ら
れる膜の磁化特性は垂直とはならずにすべて面
内磁化特性を有し、さらに保磁力も小さくな
り、実用上使用できない特性であるから、希土
類金属の含有量を30〜50重量％と定めた。次に、不可避不純物は、原料等の製法上、元
素周期律表の3a族、Si、Ca及びAlがそれぞれ
0.1重量％以下、Ｃ、Ｐ及びＳがそれぞれ0.1重
量％以下、Ta及びMnがそれぞれ0.3重量％以
下含んでいる。 (iii) 酸素含有量この発明の焼結複合ターゲツト材中に不可避
不純物として含まれる酸素の量は、従来の合金
ターゲツト材と比較して、大巾に低減されてお
り、0.3重量％以下である。したがつて、この
発明の焼結複合ターゲツト材を用いてスパツタ
リングにより得られた膜は光磁気記録に必要な
垂直磁化特性を示すのである。 (iv) 組織この発明の焼結複合ターゲツト材は、第３図
の顕微鏡写真にも示されるように、希土類金属
粒子と遷移金属粒子との界面に反応拡散相が存
在する組織を有する。反応拡散相は上記第３図
の顕微鏡写真に示すように層を形成する場合も
あり、又、層を形成しないで例えば分散（点
在）状態で存在する場合もある。接合強度の面
からは、反応拡散相（希土類金属と遷移金属と
の固相拡散及び反応により生じた相）は層状で
存在するのが好ましい。この反応拡散相の含有割合（但し、空隙を除
いた含有割合）は、0.2〜80容量％が望ましい。
その含有割合が0.2容量％未満では、粒子同志
の結合力が弱くなり、取り扱い及び加工中に破
損し易くなるため、取り扱いや加工が困難乃至
不可能となり、一方、80容量％を超えると、靭
性が低下し、取り扱い中に簡単に砕けたり、ス
パツタリング中の熱衝撃などにより表面に微小
クラツクが入つたり割れたりするようになるか
らである。より望ましくは、反応拡散相の含有
割合は１〜50容量％である。〔実施例〕以下、実施例により、この発明の焼結複合ター
ゲツト材を詳しく説明する。実施例１平均粒径が100μｍのTb粉末（純度：99.9％）
とFe粉末（純度99.99％）とを用意し、Tb粉末：
49重量％、Fe粉末：51重量％の配合割合で配合
し、ボールミルを用いて30分間トルエン中で混合
し、その後、取り出し乾燥し、内径が127mmのホ
ツトプレスモールド内に160ｇ充填し、昇温速度
800℃／hr.で昇温し、800℃に達したら、真空度
10^-3torr、加圧圧力400Kg／cm²及び保持時間15分
の条件でホツトプレスを行ない、加熱終了後炉冷
し、取り出した後表面を研摩し、配合組成と実質
的に同じ組成を有し、かつ第１図のａ及びｂに示
す組織、即ち、Tb粒子とFe粒子との界面に平均
層厚1μｍのTb₂Feなどの金属間化合物からなる反
応拡散層が存在し、しかもTb粒子とFe粒子と反
応拡散層とがそれぞれ44容量％、48容量％、及び
８容量％である組織を有し、直径が127mmで厚さ
1.5mmの焼結複合ターゲツト材を得た。この焼結
複合ターゲツト材の酸素含有量は0.1重量％であ
る。反応拡散層が金属間化合物からなつているこ
とは、XMAライン分析で確認した。この焼結複合ターゲツト材の抗折力は13Kg／mm²
であり、耐熱衝撃性も良好であつた。マグネトロンスパツタリング（スパツタリング
条件は(1)の合金ターゲツト材の問題点(e)の条件と
同じ）に、この焼結複合ターゲツト材を用いたと
きのスパツタリング速度は5000Å／min.であつ
た。実施例２平均粒径が20μｍのFe粉末（純度：99.99％）と
Co粉末（純度：99.99％）とTb粉末（純度：99.9
％）とGd粉末（純度：99.9％）とを用意し、Fe
粉末：39.4重量％、Co粉末：36.4重量％、Tb粉
末：12.5重量％、Gd粉末：11.7重量％の配合割合
で配合し、以下、ホツトプレスモールド内径を
203mm、充填量を770ｇ及びホツトプレス温度を
600℃とすることを除いて、実施例１と同様に行
ない、配合組成と実質的に同じ組成を有し、かつ
Tb粒子やGd粒子とFe粒子やCo粒子との界面に
層厚が１〜5μｍの範囲である反応拡散層が存在
し、しかも、Tb粒子、Gd粒子、Fe粒子、Co粒
子及び反応拡散層がそれぞれ23容量％、12容量
％、32容量％、28容量％及び５容量％である組織
を有し、直径が203mmで厚さ３mmの焼結複合ター
ゲツト材を得た。この焼結複合ターゲツト材の酸
素含有量は0.2重量％である。この焼結複合ターゲツト材の抗折力は12Kg／mm²
であり、耐熱衝撃性も良好であつた。実施例１と
同じスパツタリング条件のマグネトロンスパツタ
リングに用いたときのスパツタリング速度は6200
Å／min.であつた。実施例３平均幅0.2mm×平均厚0.05mm×平均長さ２mmの
Tb片（純度：99.9％）とFe−５重量％Co合金片
を用意し、Tb片：49重量％、Fe合金片：51重量
％の配合割合で配合し、以下、充填量を170ｇ及
びホツトプレス温度を600℃とすることを除いて、
実施例１と同様に行ない、配合組成と実質的に同
じ組成を有し、かつ第２図に示す組織、即ち、片
状のTb粒子と片状のFe合金粒子との界面に反応
拡散層が存在し、Tb粒子、Fe合金粒子及び反応
拡散層がそれぞれ21容量％、55容量％及び24容量
％である組織を有し、直径が127mmで厚さ２mmの
焼結複合ターゲツト材を得た。この焼結複合ター
ゲツト材の酸素含有量は0.01重量％である。この焼結複合ターゲツト材の抗折力は17Kg／mm²
であり、耐熱衝撃性も良好であつた。実施例１と
同じスパツタリング条件のマグネトロンスパツタ
リングに用いたときのスパツタリング速度は4700
Å／min.であつた。実施例４平均粒径100μｍのCo粉末（純度：99.99％）に
平均層厚1μｍでFeをメツキする。この結果得ら
れた粉末の組成は、Co：97重量％、Fe：３重量
％からなる。別に、平均粒径100μｍのTb−20重量％Ho合金
粉末をも用意し、FeメツキCo粉末：58.4重量％、
Tb合金粉末：41.6重量％の配合割合で配合し、
以下、充填量を310ｇ及びホツトプレス温度を600
℃とすることを除いて、実施例１と同様に行な
い、配合組成と実質的に同じ組成を有し、反応拡
散層がFeメツキ層とTb合金粒子との界面に存在
し、Tb合金粒子とFe層とCo粒子と反応拡散層が
それぞれ44容量％、2.8容量％、53容量％及び0.2
容量％である組織を有し、直径が127mmで厚さ３
mmの焼結複合ターゲツト材を得た。この焼結複合
ターゲツト材の酸素含有量は0.18重量％である。この焼結複合ターゲツト材の抗折力は９Kg／mm²
であり、耐熱衝撃性も良好であつた。実施例１と
同じスパツタリング条件のマグネトロンスパツタ
リングに用いたときのスパツタリング速度は4500
Å／min.であつた。実施例５平均粉径10μｍのTb−５重量％Tm合金粉末、
平均粒径10μｍのDy−５重量％Ho合金粉末及び
平均粒径200μｍのFeシヨツト（純度：99.99％）
を用意し、Tb合金粉末：20重量％、Dy合金粉
末：23重量％及びFeシヨツト：57重量％の配合
組成で配合し、以下、ホツトプレスモールド内径
を203mm、充填量を750ｇ及びホツトプレス温度を
600℃とすることを除いて、実施例１と同様に行
ない、配合組成と実質的に同じ組成を有し、かつ
第３図に示す組織、即ち、反応拡散層がTb合金
粒子やDy合金粒子とFe粒子との界面に存在し、
Tb合金粒子：Dy合金粒子：Fe粒子：反応拡散層
＝17容量％：17容量％：17容量％：17容量％：49
容量％の組織を有し、直径が203mmで厚さ４mmの
焼結複合ターゲツト材を得た。この焼結複合ター
ゲツト材の酸素含有量は0.24重量％である。この焼結複合ターゲツト材の抗折力は10Kg／mm²
であり、耐熱衝撃性も良好であつた。実施例１と
同じスパツタリング条件のマグネトロンスパツタ
リングに用いたときのスパツタリング速度は5800
Å／min.であつた。実施例６原料粉末として、いずれも100μｍの平均粒径
を有するTb粉末（純度：99.9％）、Fe−Co合金
粉末（Co：25原子％含有）、およびFe粉末（純
度：99.99％）を用意し、これら原料粉末を、
Tb：48.5重量％、Fe−Co合金：27.64重量％、
Fe：23.86重量％の割合に配合し、高純度Arガス
雰囲気中で20分間乾式混合し、この混合粉末：
270ｇを、1.2mm厚のステンレス鋼板で成形され、
真空引きパイプを側面に有し、かつ内径：125mm
×深さ：４mm、すなわち外形：127.4mm×厚さ：
6.4mmの寸法を有する缶体の中に充填し、前記真
空引きパイプを通して、前記缶体内を１×
10^-6torrの真空度まで真空引きし、真空封入を行
なつた後、この缶体に対して、２段圧延機を用
い、加熱温度：600℃、圧下率：７％の条件での
熱間圧延を繰り返し10回施して、その厚さを４mm
とし、ついで昇温速度：700℃／hr、加熱温度：
680℃、保持時間：10時間の条件で加熱し、冷却
した後、外側の缶材を旋盤にて除去することによ
つて、焼結複合ターゲツト材を製造した。この結果得られた焼結複合ターゲツト材の金属
顕微鏡による組織（倍率：200倍）を第４図に示
したが、図示されるように、Tb粒子（黒い部分）
とFeまたはFe−Co合金粒子（白い部分）との界
面に金属間化合物からなる反応拡散層が形成され
ていることが明らかである。また、この焼結複合ターゲツト材は、抗折力：
13Kg／mm²を示し、かつ実施例１におけると同一の
条件でのマグネトロンスパツタリングでは、4800
Å／minのスパツタリング速度を示した。実施例７原料粉末として、いずれも平均粒径が80μｍの
Tb粉末（純度：99.9％）およびFe粉末（純度：
99.99％）を用い、これら原料粉末を、Tb：48.68
重量％、Fe：51.32重量％の割合に配合し、かつ
熱間圧延に代つて、200ton鍛造機を用い、700℃
の温度で熱間鍛造を行ない、さらに加熱条件を、
昇温速度：700℃／hr、加熱温度：780℃、保持時
間：４時間とする以外は実施例７におけると同一
の条件で焼結複合ターゲツト材を製造した。この結果得られた焼結複合ターゲツト材の金属
顕微鏡による組織（倍率：200倍）を第５図に示
したが、同様に、Tb粒子とFe粒子との界面には
反応拡散層が存在することが示されている。また、この焼結複合ターゲツト材は、抗折力：
８Kg／mm²を示し、かつ実施例１におけると同一の
条件で、5200Å／minのスパツタリング速度を示
した。実施例８実施例１において、第１表に示す配合組成の配
合物を用いる他は、ほぼ同様にして、配合組成と
実質的に同じ組成であつて第１表記載の酸素含有
量を有し、かつ、希土類金属粒子と遷移金属粒子
との界面に第１表に示す含有量の反応拡散相が存
在する組織を有する焼結複合ターゲツト材（直径
127mm、厚さ５mm）を得た。これらの焼結複合ターゲツト材の抗折力及び実
施例１と同じ条件でのマグネトロンスパツタリン
グにおけるスパツタリング速度を測定し、その結
果を第１表に示した。〔発明の総括的効果〕実施例１〜７及び第１表からわかるように、こ
の発明の焼結複合ターゲツト材は、抗折力が約７
〜20Kg／mm²と靭性が大きく、耐熱衝撃性も良好な
ので、取り扱い中やスパツタリングの熱衝撃によ
り割れることがない。そして、一体的に形成され
た物であり靭性も大きいので、回転や反転するこ
ともできるものである。又、この発明の焼結複合
ターゲツト材の酸素含有量は、0.3重量％以下で
あるので、この発明の焼結複合ターゲツト材を用
いてスパツタリングすれば、光磁気記録に好適な
垂直磁化膜を簡単に製造することができる。しか
も、その際に、スパツタリング速度が4000〜7000
Å／min.と、従来のターゲツト材に比べて２〜
７倍も大きいので、1/2〜1/7の短時間で所望の膜
厚の薄膜を製造することができるものであり、し
たがつて、この発明の焼結複合ターゲツト材は、
スパツタリング法の欠点であつた小さ

【表】

【表】な薄膜形成速度を大巾に改良することができるも
のである。その原因は明らかではないが、１つに
は、この発明の焼結複合ターゲツト材はもれ磁束
が広く、かつ大きいためとも考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図のａは、この発明の焼結複合ターゲツト
材の金属組織を示す顕微鏡写真、第１図のｂは、
第１図のａの顕微鏡写真を説明するための一部拡
大模式図、第２図は、この発明の別の焼結複合タ
ーゲツト材の金属組織を示す顕微鏡写真、第３
図、第４図、および第５図は、それぞれこの発明
の更に別の焼結複合ターゲツト材の金属組織を示
す顕微鏡写真である。

Claims

【特許請求の範囲】１ Tb、Gd、Dy、Ho、Tm及びEr、並びにそ
れらの合金からなる群より選ばれた希土類金属粒
子と反応拡散相を構成する希土類金属の１種以
上：30〜50％、 Fe、Co及びNi、並びにそれらの合金からなる
群より選ばれた遷移金属粒子と反応拡散相を構成
する遷移金属の１種以上と不可避不純物：残り、からなる組成（以上、重量％）、及び、希土類金属粒子と遷移金属粒子との界面に反応
拡散相が存在する組織、を有することを特徴とする焼結複合ターゲツト
材。