JPS62256962A - 光磁気記録媒体形成用スパツタリングタ−ゲツト材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
希土類元素と鉄族元素とを主成分とする薄膜をス・ぐツ
タリングによシ製造する際に用いられるターゲツト材に
関するものである。

〔従来の技術〕

希土類元素と鉄族元素とを主成分とし、これにＴｉのよ
うな耐食性を向上させるだめの元素が添加された光磁気
記録媒体は、書き換え可能な高濃度２碌媒体として現在
注目を集めており、このような記録媒体をス・ぐツタリ
ングによって製造する際に用いられるターゲツト材また
はターゲットとして、既に （１）所定割合の希土類金属、鉄族金属お↓び添加元素
を真空中または不活性ガス雰囲気中で完全にアーク溶解
して固化した合金インゴットを切断、研削等によって所
定寸法に仕上げた合金ターゲツト材、および （２）鉄族金属板上に希土類金属チップおよび添加元素
チップを置くか、あるいは希土類金属板上に鉄族金属チ
ップおよび添加金属チップを置くことによって、３種の
ターデッド材を組み合わせた複合、ターゲット、 が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記（１）の合金ターゲツト材では、１
）それから得られるターゲットの寸法が溶解炉の大きさ
に依存するために大径のターゲットが得られず、 １１）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から得られた
ス・ぐツタリング膜は、光磁気記録のために必要な垂直
磁化膜となりにくく、 ｌ１１）靭性が低い（抗折カニ２にり／ｍｍ’以下）た
めに割れ易く、 １■）耐熱衝撃性に乏しいため、ス・にツタリング中の
熱衝撃によって割れることが多く、Ｖ）　　一般に、そ
の合金ターゲツト材をスパッタリングして得られた膜の
中の希土類元素の割合がターケ°ット中心直上から周辺
に同って著しく変化して均一とならず、特にこの合金タ
ーゲツト材にＴｉのような比較的少量の添加元素が混入
しているときには、この添加元素が合金中で均一に分布
しないで偏析する結果、スパッタリング膜中で添加元素
の組成むらを生じ、 また、前記（２）の複合ターゲットでは、１）回転や反
転させることができない上に、チップを均一な分布状態
として使用することができず、さらに、希土類金属、鉄
族金属および添加元素が元来大きな塊りとなって分布し
、しかもこれらの希土類金属、鉄族金属および添加元素
のス・ぐツタリング速度が相違しているだめに、スパッ
タリング膜上で各成分の分布が均一とならず、１１）板
とチップとの間で異常放電を起し易く、またチップが存
在するために、磁力線が板肉には入シ易くなるが、板表
面には出にくくなシ、かつ磁界が均一でなくなる結果、
スパッタリングの効率が低下するとともに、ターゲット
が部分的に消耗され易くなる、 という問題があった。

〔研究に基づく知見事項〕

そこで、本発明者等は、光磁気記録媒体形成用のスパッ
タリングターゲツト材またはターゲットにおける上述の
問題を解決するために種々研究を重ねた結果、 （１１Ｔｂ　、　Ｃｄ　、　Ｄｙ　、　Ｈｏ　、　Ｔｒ
ｎおよびＥｒからなる群より選ばれた希土類元素１種ま
たは２種以１：１５〜３５条、 Ｔｉ：０．０１〜５チ、 Ｆｅ　、　ＣｏおよびＮｉからなる群より選ばれた鉄族
元素１種まだは２種以上と不可避不純物：残り、 からなる組成（以上原子％）と、前記希土類元素、鉄族
元素およびチタンのうちのいずれか１種以上からなる単
体金属粒子および合金粒子より選ばれた２種以上の粒子
が焼結により結合して、これらの粒子の界面に、その粒
子間の反応によって生成した反応拡散相が介在している
微細な混合組織とを有するターゲツト材では、その中に
不可避不純物として含まれる酸素の量が、従来の合金タ
ーゲツト材よりも大巾に低減して０．３重量係以下とな
り、その結果このようなターゲツト材から得られたス・
ぐツタリング膜は、光磁気記録に必要な垂直磁化特性を
十分に示すこと、 （２）前記ターゲツト材においては、Ｔｉ単体およびＴ
ｉ合金のうちのいずれか一方または双方が微細な粒子の
形で他の粒子の間に混在し、かつこのようなＴｉ以外の
残シのＴｉを含む反応拡散相が各粒子の界面の間に介在
してＴｉの分布を一層平均化するために、Ｔｉの偏析が
抑えられ、その結果このターゲツト材中のＴｉは、その
添加量が上記のように僅かであっても、ターゲツト材中
に均一に分布でき、これはス・ぞツタリング膜において
Ｔｉの分布を均一にするのに貢献すること、 （３）前記ターケ゛ット材においては、前記反応拡散相
の存在割合、すなわち任意の断面または表面において占
めるこの反応拡散相の面積の割合が、スパッタリング膜
全体にわたる膜の組成の均一性を左右すること、 （４）　　前記任意の断面または表面において占める反
応拡散相の面積の割合を、その断面または表面全体の面
積の１５〜５０チとすると、このよう−なターゲツト材
によって、中心から周辺に至るまで各成分が均一に分布
したスパッタリング膜が生成すること、 （５）　前記ターゲツト材において、反応拡散相の前記
面積割合が上記範囲内に入ると、そのターケ゛ット材は
、靭性と耐熱衝撃性が比較的高くなって、割れにくくな
ること、 を見出した。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記知見に基づいて発明されたもので、耐
食性を高めるために添加されるチタンが希土類元素とと
もに鉄族元素中に均一に分散され、かつ光磁気記録媒体
として利用される希土類元素、鉄族元素およびチタンか
らなる薄膜を製造する場合、広い面積にわたって均一な
組成を有する前記記録媒体を生成できるターケ゛ット材
を提供することを目的とし、 Ｔｂ　、　Ｇｄ　、　Ｄｙ、　Ｈｏ、ＴｍおよびＥｒか
らなる群より選ばれた希土類元素１種まだは２種以上＝
１５〜３５％、 Ｔｉ　：　０．０１〜５チ、 Ｆｅ　、　ＣｏおよびＮｉからなる群より選ばれた鉄族
元素１種または２種以上と不可避不純物：残り、からな
る組成（以上原子％）、および 前記希土類元素、鉄族元素およびチタンのうちのいずれ
か１種以上からなる単体金属粒子および合金粒子よシ選
ばれた２種以上の粒子が焼結により結合して、これらの
粒子界面に、その粒子間の反応によって生成した反応拡
散相が介在している微細な混合組織を有し、さらに、 任意の断面または表面において占める前記反応拡散相の
面積の割合が、その断面または表面全体の面積の１５〜
５０チであることを特徴とする、光磁気記録媒体形成用
ス・母ツタリングターゲット材、 に係るものである。

〔発明の詳細な説明〕

以下、この発明の構成および付帯事項について具体的に
説明する。

１、組成 ターゲツト材を構成する一方の主要成分となるＴｂｒ　
Ｇｄ、Ｄｙ　ｌ　Ｈｏ　、　’Ｉ’ｍおよびＥｒのうち
のいずれか１種以上からなる希土類元素の含有量が１５
　ａｔ、％（原子チ）未満になるか、あるいは３５ａｔ
、％を越すと、そのターゲツト材は、光磁気記録媒体と
して利用するのに適した磁気特性を有する膜を生成しな
くなるので、この発明ではターゲツト材中に含有させる
希土類元素の量を１５〜３５　ａｔ、％　　と定めだ。

ット材中に添加されるＴｉの含有量が０．０１　ａｔ、
％未満になると、所望の耐食性向上効果が得られず、一
方それが５　ａｔ、％　を越えると、スパッタリング膜
において磁気光学効果としてのカー回転角が小さくなシ
、必要な光磁気特性が得られなくなることから、Ｔｉの
含有量を０．０１〜５ａｔ、％と定めた。

この発明のターゲツト材中に上記範囲内の希土類元素と
Ｔｉを含有させ、その残シを鉄族元素と不可避不純物と
で構成させるために使用される、これらの元素からなる
金属または合金中にもともと不可避的に随伴していた不
純物、例えばＳｉ＋　ＡＡ’　＋Ｃａ　ｔ　Ｃ＋　Ｐ　
ｔ　Ｓ　＋　Ｔａ　、　Ｍｎ　、　Ｏ等がターゲツト材
の特性に悪影響を及ぼさない範囲で微量台まれることは
許容される。

２、組織 この発明のターゲツト材は、実質的に、希土類元素、鉄
族元素およびチタンのうちのいずれか１種からなる単体
金属粒子、例えばＴｂ　、　Ｃｏ　、　Ｔｉ　　金属粒
子、およびこれらの金属から構成された合金鯖、７　　
魚１ΔＩＡＩφに一ハＡ　苧ｈ−ρ＾　ｐ＾−ρ＾　口
＾−甲；合金粒子、よシ選ばれた２種以上の粒子が焼結
により結合し、かつこれらの粒子界面に、これらの粒子
間の反応によって生成した反応拡散相が介在して、この
反応拡散相と前記各種粒子とが均一に混ざシ合った微細
な混合組織を形成している。

３、反応拡散相の面積比 希土類元素、鉄族元素およびチタンからなシ、かつ任意
の断面または表面において前記反応拡散相が種々の面積
比で存在しているターゲツト材をそれぞれス・ぐツタリ
ングして、光磁気記録媒体として利用すべき種々の薄膜
を基体上に付着させ、これらの薄膜について、そのター
デッド中心直上からターゲット外周直上に至る間の数個
所において、希土類元素とＴｌの含有量を調べることに
よって、この種ターゲット材の前記断面または表面にお
ける反応拡散相の面積比と、前記薄膜の半径方向におけ
る希土類元素およびＴｉの含有量との関係を実験によっ
て求めたところ、前記面積比が小さければ、薄膜中の希
土類元素含有量は、ターゲット中心直上で最も多くなっ
て、その端部へ至るにしたがって少なくなるとともに、
Ｔｉ含有量は、ターゲット中心直上付近で少なくなって
、その端部で多くなるが、この面積比が１５係に達する
と、希土類元素とＴｉはいずれも薄膜のほぼ全面にわた
って均一に分布するようになって、その状態は面積比５
０チまで保たれ、さらに面積比が５０％を越すと、希土
類元素含有量は、ターゲット面上中心部では少なく、端
部に近づくにつれて多くなるとともに、Ｔｉ含有量は、
ターゲツト中氾・直上部で多くなって、その端部で少な
くなることがわかったので、この発明では、ターゲツト
材の任意の断面または表面において占める前記反応拡散
相の面積の割合を、前記断面または表面全体の面積の１
５〜５０％と定めた。

また、反応拡散相の面積比が上記範囲内にあると、この
発明のターゲツト材では、この反応拡散相を構成する金
属間化合物が適度に含有されるために、靭性と耐熱衝撃
性がともに高くなシ、それによって、取シ扱い中または
加工中の破損やス・ぐツタリング中の熱衝撃によるひび
割れの発生が防止されるという長所も生ずる。

４、ターゲツト材の製造方法 上記のようなターゲツト材は、例えば下記のような一連
の工程を経て製造される。

ａ）まず最初に、微細に分割された、例えば粉末、小粒
または小片状のＴｂ　、　Ｇｄ　、　Ｄｙ　、　Ｈｏ　
、　Ｔｒｎおよびｐｒのうちの１種からなる単体金属並
びに同２種以上からなる合金と、Ｆｅ　、　Ｃｏおよび
Ｎｉのうちの１種からなる単体金属並びに同２種以上か
らなる合金と、Ｔｉと、あるいは上記のような希土類金
属、鉄族金属およびＴｉのうちのいずれか２種以上を組
み合わせてなる合金を用意し、これらを所定割合に配合
したものを不活性雰囲気において、例えばボールミルに
よシ密に混合して、希土類元素＝１５〜３５％、Ｔｉ　
：　０．０１〜５チ、および鉄族元素十不町避不純物：
残υ、からなる組成（以上原子係）を有する混合物を形
成させ、ｂ）ついで、この混合物に、一般に圧カニ　０
．０１〜１０−６Ｔｏｒｒの真空中またはアルゴンガス
のような不活性ガス雰囲気中で、前記混合物中に存在す
る金属成分系の液相発現未満の温度、すなわち前記金属
成分系の共融点よシも例えば３００〜５０’Ｃ低い温度
において熱間パック圧延、ホットプレス、熱間静水圧プ
レス（ＨＩＰ）、熱間鍛造等による熱開成形を施して、
前記混合物中の各粒子の塑性変形、各粒子間の部分的な
固相拡散、およびその結果としての粒子界面における反
応拡散相の形成と粒子の接合を起して、前記混合物から
高密度、すなわち一般に９５〜１００％の相対密度を有
する緻密で強度の高い成形体を形成させ、 Ｃ）その後、同じく真空中または不活性ガス雰囲気中で
、前記成形体中に存在する成分系の液相発現温度以下の
温度、例えば前記成分系の共融点直下ないしこれよシも
２００℃低い温度に、その成形体を長時間（例えば数十
時間）加熱する熱処理を施して、この成形体中の各粒子
界面間で、金属間化合物からなる反応拡散相を生成、生
長させ、そしてこの熱処理の温度と時間を適宜調整する
ことによって、任意の断面または表面における反応拡散
相の面積比が所定の値となったターゲット材が得られる
。

〔実施例および実施例に基づく効果〕

ついで、この発明を実施例により、比較例および従来例
と対比しながら説明する。

実施例 ａ）平均粒径：１００μｍを有する純度：９９．８係の
Ｔｂ粉末と、同１００μｍを有する純度：　９９．９係
のＦｅ７４　ＣＯ２６（重量係）合金粉末と、同８０　
／ｊｍヲ有する純度：　９９．８％のＦｅ９４，５６　
Ｔｉｅ、４４　（重量係）合金粉末とを、Ｔｂ：Ｆｅ７
４−ＣＯ２４”　Ｆｅ９４，５６−Ｔｉ５．４４の配合
割合が４１．５０：１１．８０：４６．６７（重量％）
となるように所定量秤量したものをボールミルを用いて
アルゴンガス中で２時間乾式混合して、総重量２７０ｙ
の混合粉末を調製した。

ｂ）ついで、肉厚：１，２１８を有し、かつ内部に直径
：１２０ｇＸ厚さ：４．０ＩＥＩの円板状の空間を有す
るステンレス缶の中央に、外径：１２，７ｍｘ長さ：５
ＱＱｇｌＸ厚さ：１．Ｏｍのステンレス管を垂直に取シ
付けて、前記円板状の空間内に前記混合粉末を充填して
から、前記ステンレス缶の内部を排気して真空度：　ｌ
　Ｘ　ＩＱ　Ｔｏｒｒまで真空引きした後、前記ステン
レス缶の根もとをガスバーナーで加熱圧着して前記混合
粉末を前記ステンレス缶内に密封した。このようにステ
ンレス缶内に真空・セックされた混合粉末に、通常の圧
延機によシ、温度：６００℃および１回当りの圧下率：
１０％において缶全体の厚みが４．５　Ｍ程度に圧縮さ
れるまで熱間・ぐツク圧延を施して、缶内部に圧延され
た成形体を形成させた。

Ｃ）このように缶内に閉じ込められた７安形体を熱処理
炉中に装入し、圧カニ　Ｉ　Ｘ　１０−５Ｔｏｒｒ以下
の高真空の下に、７００°Ｃ／ｈｒの昇温速度で室温か
ら６５０℃まで加熱して、この温度に５０時間保持する
熱処理を施し、ついで室温まで冷却してから外側のステ
ンレス缶を旋盤によシ取り除いて、その内部からＴｂ１
９，９Ｆｅ７２，０９ＣＯ３，９７Ｔｔ４，０４　（原
子％）の組成を有するターゲツト材を取シ出した。

このようにして得られたターゲツト材を顕微鏡によって
組織観察したところ、このターゲツト材では、第１図の
顕微鏡写真図（４００倍）およびこの図に示された金属
組織をわかシ易くするための模式的な説明図である第１
図のａに示されるように、一部原料粉末の組成のまま残
ったＴｂ　（白色部分）、Ｆｅ−Ｃｏ合金（黒色部分）
およびｌ；’ｅ　−’ｌ’ｉ合金（黒色部分）の間に、
原料粉末どうしの拡散反応によって生じたＴｂ５ｇ　Ｆ
’ｅ３Ｓｃｏ１４Ｔｉｌ　Ｉ　’ｒｂ５□Ｆｅ４１）Ｔ
１７　。

Ｆｅ、ｏＣ０６Ｔｉ４およびＴｂ９８ＣＯ２のような金
属間化合物（灰色部分）が均一に分布した微細な混合組
織が形成され、この拡散反応相の面積比は２０％であっ
た。

つぎに、このターゲツト材の性能を評価するために、こ
れを加工して直径：１２７ｍｘ厚さ：２１ＣＩの円板状
のターゲットとし、これを基にして、アルゴン分圧：　
５　Ｘ　１０−２Ｔｏｒｒ　　でグリスバッタを１時間
施した後、バイアス電圧：０■、スノぐツタ電カニ２０
０Ｗと一定に保ち、第２図に示されるように、ターゲッ
トのスパッタリング面から７０膓の間隔をあけて、その
ターゲット中心直上よシ径方向へ直線状に２０８間隔で
配置した１１個のスライドガラスを基体とし、マグネト
ロンスパッタリングによって、この基体表面に膜を付着
させた。

このようにして生成した各スライドガラス上の膜中のＴ
ｉ量とＴｂ量（ａｔ、％で示す）を分析によって求め、
これらのＴｉ量およびＴｂ量のターゲット中心直上を通
る直径方向に沿った変化を第３図に示した。

ついで、上記の膜の耐食性を評価するために、これらの
膜を温度：４０℃および相対湿度二８０チの雰囲気に保
たれている恒温恒湿槽内に入れて長時間保存し、その間
に膜の変化を観察する耐食試験を実施したところ、その
膜は１０日経過した後でも変化がなく、一方、比較のた
め、Ｔｉを含有させなかったこと以外は上記の方法と同
様な方法によって製造したＴｂ２□Ｆｅ７４Ｃｏ４（、
原子係）の組成を有するターゲツト材から、上記と同じ
方法で形成させたスパッタリング膜について、上記と同
じ耐食試験を実施すると、Ｔｉを含まない比較用の膜で
は２日後に部分的な変色を生じた。

従来例１ 実施例で使用した原料粉末と同じ原料粉末を、実施例と
同じ配合割合で混合して得た混合粉末、すなわち実施例
で調製した混合粉末と同様な混合粉末をアーク溶解炉で
完全に溶解混和して、実施例のターゲツト材と同じ組成
を有する合金ターゲツト材を製造し、これを加工して所
定寸法のターケ゛ットとした後、このターゲツト材基に
して前記実施例と同様なスパッタリング実験を実施し、
それによって得られた膜中のＴｉ含有量の変化を、前記
実施例において得られた膜中のＴｉ含有量の変化と対比
して、第４図に示した。

従来例２ 直径：１２７鵡×厚さ：２１Ｂの寸法を有するＦｅ７５
−ＣＯ２５（原子比）合金板上に、３鶏角×厚さ：２賜
の寸法を有するＴｉチップを直径方向に４０９ずつ離し
て、全体で１２個配置するとともに、５ｇｍ角×厚さ＝
２１ｕ＆の寸法を有するＴｂチップ１００個を一様に配
置することによシ、全体で前記実施例のターケ゛ット材
と同一の組成となる複合ターゲットを用意し、この複合
ターゲットを使用して前記と同様なス・ぐツタリング実
験を実施し、それによって得られた膜中のＴｉ含有量の
変化を第４図に示した。

第４図に示された結果から明らかなように、実施例のタ
ーゲツト材では、前述のように、Ｔｉ　　含有量が広範
囲にわたって極めて均一に分布している膜が得られるの
に対して、従来例１および２のターゲツト材では、Ｔｉ
含有量が著しく変動した膜を生成することがわかる。

比較例１ 熱処理において、６５０°Ｃに３時間保持の条件を採用
して、反応拡散相の面積比を１０．３　％とした以外は
実施例と同様な方法によって、実施例の前記ターゲツト
材と同一組成のターゲツト材を製造し、このターゲツト
材を加工して得たターゲットについて、前記と同様なス
・ぐツタリング実験を実施し、それによって生成した膜
中のＴｉおよびＴｂの濃度変化を第５図に示した。

比較例２ 熱処理において、６５０°Ｃに１１０時間保持の条件を
採用して、反応拡散相の面積比を６１．７％とした以外
は実施例と同様な方法によって、前記実施例のターケ゛
ット材と同一の組成を有するターゲツト材を製造し、こ
のターゲツト材を加工して得たターケ゛ットについても
、前記と同様なスパッタリング実験を実施し、それによ
って生成した膜中のＴｉおよびＴｂの濃度変化を第６図
に示した。

第５図および第６図に示された結果から明らかなように
、ターゲツト材中の反応拡散相の面積比がこの発明の範
囲から外れると、ス・ぐツタリング膜中のＴｉおよびＴ
ｂの分布はいずれも不均一になる傾向を示し、その結果
広い範囲内で組成の安定した膜が得られなくなることが
わかる。

〔発明の総合的効果〕

以上述べた説明から明らかなように、この発明によると
、広い面積にわたって均一な組成を有するとともに、す
ぐれた耐食性もそなえた光磁気記録媒体を形成できる、
強度の高いスノクツタリングターケ゛ット材を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のターゲツト材の金属組織を示す顕微
鏡写真図、第１図のａは第１図に示された金属組織をわ
かシ易くするための模式的な説明図、第２図は、実施例
、従来例および比較例のス・ぐツタリング実験において
採用した、ターゲットに対する１１個の基体の配置状態
を示す図、そして第３図〜第６図は、基体の位置に対す
るス・ぞツタリング膜中のＴｉまたはＴｂｍ度の変化を
示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　Ｔｂ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、ＴｍおよびＥｒからなる群
   より選ばれた希土類元素１種または２種以上：１５〜３
   ５％、 Ｔｉ：０．０１〜５％、 Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群より選ばれた鉄族元素
   １種または２種以上と不可避不純物：残り、からなる組
   成（以上原子％）、および前記希土類元素、鉄族元素お
   よびチタンのうちのいずれか１種以上からなる単体金属
   粒子および合金粒子より選ばれた２種以上の粒子が焼結
   により結合して、これらの粒子界面に、その粒子間の反
   応によつて生成した反応拡散相が介在している微細な混
   合組織を有し、さらに、 任意の断面または表面において占める前記反応拡散相の
   面積の割合が、その断面または表面全体の面積の１５〜
   ５０％であることを特徴とする、光磁気記録媒体形成用
   スパツタリングターゲツト材。