濺射用燒結體氧化鎂靶及其制造方法
【專利摘要】一種濺射用燒結體氧化鎂靶，其特征在于，除C以外的純度為99.99重量%以上，并且具有3.57g/cm3以上的密度，白度為60%以下。為了使氧化鎂均勻地成膜，需要純度更高、密度更高的氧化鎂靶。本發明的課題在于提供可以實現該目標的靶及其制造方法。另外，雖然對原料粉末進行熱壓而制造了氧化鎂燒結體濺射靶，但存在在靶的中央部的約60(直徑60mm的圓內)產生顏色不均的問題。以往未曾特別著眼于這樣的問題，但從近年來提高成膜品質的觀點考慮，需要探明該問題，需要找到解決該問題的手段。
【專利說明】濺射用燒結體氧化鎂靶及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及為了形成磁盤裝置用的磁記錄介質、隧道磁電阻效應(TMR)元件等電子設備用的氧化鎂層而使用的氧化鎂靶及其制造方法，特別是涉及高純度、高密度并且不會在靶的中央部產生顏色不均的濺射用燒結體氧化鎂靶及其制造方法。
【背景技術】
[0002]近年來，伴隨磁盤的小型化、高記錄密度化，進行了磁記錄介質的研究、開發，特別是進行了 Co系磁性層、基底層的各種改良。[0003]另一方面,磁記錄介質的記錄密度逐年急速增大,認為從目前的600Gbit/in2的面密度會達到將來的lTbit/in2。記錄密度達到lTbit/in2時，記錄比特(bit)的大小低于10nm，此時，可以預計由于熱漲落引起的超常磁化會成為問題，并且可以預計現在使用的磁記錄介質的材料、例如在Co-Cr基合金中添加Pt而提高晶體磁各向異性的材料是不充分的。
[0004]這是因為，以IOnm以下的大小穩定地表現出強磁性的磁性粒子需要具有更高的晶體磁各向異性。
[0005]基于上述理由，具有LI。結構的FePt相作為超高密度記錄介質用材料引起關注。具有LI。結構的FePt相具有高的晶體磁各向異性并且耐腐蝕性、耐氧化性優良，因此期待成為適合作為磁記錄介質應用的材料。
[0006]而且，使用FePt層作為超高密度記錄介質用材料時，要求開發使有序的FePt磁性粒子以使其磁隔離的狀態、以盡可能高密度地且取向對齊的方式分散的技術。為了對FePt薄膜賦予磁各向異性，需要控制晶體方向，這通過選擇單晶基板可容易地實現。已報道:為了使易磁化軸垂直取向，作為FePt層的基底層，氧化鎂膜是適合的。
[0007]另外，已知其也用于作為磁頭(硬盤用)、MRAM中使用的TMR元件的絕緣層(隧道勢壘)使用的氧化鎂膜等。另外，上述的氧化鎂膜以前通過真空蒸鍍法來形成，但最近，為了容易地實現制造工序的簡化、大圖像化而進行了使用濺射法的氧化鎂膜的制作。
[0008]作為現有技術，有下述的公知文獻。
[0009]上述專利文獻I中記載了一種氧化鎂靶，其為由氧化鎂純度99.9%以上、相對密度99%以上的氧化鎂燒結體構成的氧化鎂靶，其具有平均粒徑為60μπι以下、且晶粒內存在平均粒徑2 μ m以下的帶圓弧的氣孔的微結構，其能夠應對1000人/分鐘以上的濺射成膜速度。其基礎在于如下的方法:在高純度氧化鎂粉末中添加混合平均粒徑IOOnm以下的氧化鎂微粉末后進行成形，并將成形體進行一次燒結和二次燒結。
[0010]上述專利文獻2中提出了一種氧化鎂靶，其特征在于，由相對密度99%以上的氧化鎂燒結體構成，在Ar氣氛或Ar-O2混合氣氛下的濺射成膜中可得到500A /分鐘以上的成膜速度，并提出了如下方法:將平均粒徑0.1~2 μ m的高純度氧化鎂粉末在3t/cm2以上的壓力下進行CIP成形，并將所得到的成形體進行燒結。
[0011]上述專利文獻3中記載了一種包含氧化鎂的靶，其為由氧化鎂純度99.9%以上、相對密度99.0%以上的氧化鎂燒結體構成的氧化鎂靶，能夠應對600A /分鐘以上的濺射成膜速度，并記載了在高純度氧化鎂粉末中添加混合電熔氧化鎂粉末和平均粒徑IOOnm以下的氧化鎂微粉末后進行成形并將成形體進行一次燒結和二次燒結的方法，該方法能夠利用濺射法以高的成膜速度形成具有良好的取向性、結晶性和膜特性的氧化鎂膜。
[0012]上述專利文獻4中提出了以MgO為主要成分的靶及其制造方法，其以放電電壓低、放電時的耐濺射性、快速的放電的應答性、絕緣性為目標，為了用于Ac型rop的介電體層的保護膜而使La粒子、Y粒子、Sc粒子分散到以MgO為主要成分的靶內。
[0013]上述專利文獻5中提出了如下方案:對于以MgO為主要成分的靶而言，為了提高強度、破壞韌性值、耐熱沖擊性，使LaB6粒子分散到MgO基質中，并且進行燒結前的還原氣體氣氛中的還原處理、規定溫度下的一次燒結、二次燒結。
[0014]上述專利文獻6中記載了:對于以MgO為主要成分的靶而言，規定了相對密度并將平均粒徑規定為0.5~100 μ m，并且使作為稀土元素的Sc、Y、La、Ce、Gd、Yb、Nd分散到MgO基質中。
[0015]上述專利文獻7中提出了如下方案:為了制造高密度燒結體，通過等離子體放電燒結法對MgO壓粉體進行燒結。
[0016]上述專利文獻8和專利文獻9中提出了如下方案:為了使最終到達密度為
3.568g/cm3、機械性質和導熱性良好并降低氣體產生所致的氣氛的污染，通過單軸加壓燒結，得到使(111)面大量取向的MgO燒結體，將粒徑為Ιμπι以下的MgO原料粉末進行單軸加壓燒結，然后在氧氣氣氛中在1273Κ以上的溫度下進行熱處理。這種情況下，原料粉末使用MgO，使密度提高的方法由燒結條件限定。
[0017]上述專利文獻10中提出了大規模并且均勻地形成MgO膜的靶，并提出了如下方案:對平均晶粒直徑、密度、抗折力、靶表面的中心線平均粗糙度進行規定，并且使原料粉末的粒徑為I μ m以下，然后經由造粒工序，在規定的載荷和溫度下進行燒結，并進行表面精加工以使靶的中心線平均粗糙度Ra為Iym以下。另外，雖然與本申請發明無直接關系，但上述專利文獻I~專利文獻6、專利文獻8、專利文獻9中記載了靶的“抗彎強度”的評價，專利文獻10中記載了靶的“抗折力”的評價。
[0018]現有技術文獻
[0019]專利文獻
[0020]專利文獻1:日本特開平10-130827號公報
[0021]專利文獻2:日本特開平10-130828號公報
[0022]專利文獻3:日本特開平10-158826號公報
[0023]專利文獻4:日本特開平10-237636號公報
[0024]專利文獻5:日本特開平11-6058號公報
[0025]專利文獻6:日本特開平11-335824號公報
[0026]專利文獻7:日本特開平11-139862號公報
[0027]專利文獻8:日本特開2009-173502號公報
[0028]專利文獻9:W02009/096384
[0029]專利文獻10:日本特開2000-169956號公報
【發明內容】

[0030]發明所要解決的問題
[0031]近年來，作為磁盤裝置(硬盤)的磁記錄介質、隧道磁電阻效應(TMR)元件等電子設備用途，研究了氧化鎂膜的利用，但為了使該氧化鎂均勻地成膜，需要純度更高、密度更高的氧化鎂靶。但是，由于對高純度化和高密度化的期待極高，以往難以制造出合乎要求的氧化鎂靶。本發明的課題在于提供可以實現該目標的靶及其制造方法。
[0032]另外，雖然對原料粉末進行熱壓而制造了氧化鎂燒結體濺射靶，但存在在靶的中央部的約Φ 60 (直徑60mm的圓內)產生顏色不均的問題。以往未曾特別著眼于這樣的問題，但從近年來提高成膜品質的觀點考慮，需要探明該問題，需要找到解決該問題的手段。
[0033]用于解決問題的手段
[0034]從上述課題出發，得到如下發現:通過將原料粉末的選擇、燒結條件設定為最佳，與以往相比，能夠在低成本的制造條件下實現純度更高、密度更高的氧化鎂靶，另外，關于顏色不均的產生，得到如下發現:可以得到均勻的灰色的氧化鎂靶，可以制造出不產生顏色不均并且具備適度的氧缺損的氧化鎂靶。
[0035]基于該發現，提供以下的發明。
[0036]1) 一種濺射用燒結體氧化鎂靶，其特征在于，
[0037]除C以外的純度為99.99重量％以上，并且具有3.57g/cm3以上的密度，白度為60%以下。
[0038]2)如上述I)所述的濺射用燒結體氧化鎂靶，其特征在于，
[0039]使用在氧化鎂(MgO)中添加有5重量％以上且低于30重量％的MgCO3的原料進行制造而得到。
[0040]3)如上述I)或2)所述的濺射用燒結體氧化鎂靶，其特征在于，
[0041]白度為55%以上且60%以下。
[0042]4)如上述I)~3)中任一項所述的濺射用燒結體氧化鎂靶，其特征在于，白度的偏差為5%以內。
[0043]5) 一種濺射用燒結體氧化鎂靶的制造方法，其使用在氧化鎂(MgO)中添加有5重量％以上且低于30重量％的MgCO3的原料，所述制造方法中，
[0044]將除C以外的純度為99.99重量％以上且平均粒徑為0.5 μ m以下的包含氧化鎂(MgO)和MgCO3的原料粉末混合，將所得物在1500°C以下的溫度、300kgf/cm2以上的壓力下進行熱壓，得到具有99.99%以上的除C以外的純度并且具有3.57g/cm3以上的密度的濺射用燒結體氧化鎂靶。
[0045]6)上述I)~4)中任一項所述的濺射用燒結體氧化鎂靶的制造方法，其使用在氧化鎂(MgO)中添加有5重量％以上且低于30重量％的MgCO3的原料，所述制造方法中，
[0046]將除C以外的純度為99.99重量％以上且平均粒徑為0.5 μ m以下的包含氧化鎂(MgO)和MgCO3的原料粉末混合，將所得物在1500°C以下的溫度、300kgf/cm2以上的壓力下進行熱壓，得到具有99.99%以上的除C以外的純度并且具有3.57g/cm3以上的密度的濺射用燒結體氧化鎂靶。
[0047]發明效果
[0048]本發明可以提供對于使氧化鎂均勻地成膜有效、特別是通過選擇原料粉末而使成本低、并且純度高、密度高且不會產生顏色不均的燒結體氧化鎂靶。另外，可以得到密度高、組成均勻的靶。另外，由此，可以抑制濺射時產生粉粒。另外，可以制作出具有適度的氧缺損的燒結體氧化鎂靶，因此具有在濺射中不產生多余的氧、從而可以抑制相鄰成膜層(金屬層)的氧化的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]圖1是表示燒結體氧化鎂靶的碳酸鎂(MgCO3)的添加量與相對密度的相關性的圖。
[0050]圖2是表示燒結體氧化鎂靶的碳酸鎂(MgCO3)的添加量與白度的相關性的圖。【具體實施方式】
[0051]本發明的濺射用燒結體氧化鎂靶的一大顯著特征在于，其為除C以外的純度為99.99重量％以上并且具有3.57g/cm3以上的密度、白度為60%以下、進一步地白度為55%以上且60%以下的濺射用燒結體氧化鎂靶。
[0052]而且，該祀可以通過使用在氧化鎂(MgO)中添加有5重量％以上且低于30重量％的MgCO3的原料進行制造來實現。需要說明的是，白度的測定使用日本電色工業公司制微小面分光色差計VSS400(JIS Z8722、ASTM E308)來進行。其利用亨特(” > 夕一)式測色色差計，測定L:明度、a.b (色相?彩度)，并通過下式求出。
[0053]ff(白度)=100-[ (100-L) 2+(a2+b2)]1/2
[0054]以往使用氧化鎂(MgO)進行燒結，但若不使燒結溫度增高，則無法得到充分的密度。如下所示，本申請發明可 以在1500°C以下的燒結溫度下實現3.57g/cm3以上的密度。與以往的方法相比，其為低溫，可以降低制造成本。另外，本申請發明可以得到具有99.99%以上的除C以外的純度的濺射用燒結體氧化鎂靶。
[0055]另外，如上所述，通過降低白度的偏差，燒結體的均勻性提高，因此可以得到減少結瘤、粉粒的效果，從而進一步有效。特別是可以將白度的偏差調節至5%以內。
[0056]在制造本申請發明的濺射用燒結體氧化鎂靶時，使用5重量％以上且低于30重量％的MgCO3原料。該原料具有99.99重量％以上的除C以外的純度，將平均粒徑為0.5 μ m以下的MgCO3的原料粉末混合后，在1500°C以下的溫度、300kgf/cm2以上的壓力下進行熱壓，由此得到具有99.99%以上的除C以外的純度并且具有3.57g/cm3以上的密度的靶。需要說明的是，碳酸鎂(MgCO3)在燒結時分解(MgCO3 — Mg(HCO2)。
[0057]實施例
[0058]接著，對實施例進行說明。需要說明的是，該實施例示出優選的代表例，因此可以容易地理解，本申請發明并不限定于該實施例。本申請發明的技術構思由本申請說明書記載的整體、以及、特別是權利要求書進行解釋。
[0059](實施例1)
[0060]濺射用燒結體氧化鎂靶的制作以下述的方法進行。將除C以外的純度為99.99重量％以上且平均粒徑為0.5 μ m以下的、包含6.0重量％的MgCO3和余量的氧化鎂(MgO)的原料粉末混合。需要說明的是，該原料粉末中的C量為0.86重量％。
[0061]接著，將該混合粉末在1500°C的溫度、300kgf/cm2的壓力下熱壓2小時，制造具有99.99重量％以上的除C以外的純度的氧化鎂靶。需要說明的是，碳酸鎂(MgCO3)在燒結時分解(MgC03 —Mg0+C02)，因此，在燒結后的靶中不存在碳酸鎂(MgCO3)。利用阿基米德法對由此得到的MgO燒結體進行密度測定。結果，具有3.576g/cm3的密度(相對密度99.74%)。[0062] 對這樣制造的燒結體實施磨削和研磨處理，得到濺射用燒結體氧化鎂靶。對該靶進行目視觀察可知，顏色為灰色，具有透光性。另外，考察了靶的白度，結果為58.6%。另外，白度的偏差為3.9%。需要說明的是，關于該白度，使用日本電色工業公司制的“微小面分光色差計VSS400”來求出 亨特白度(Lab)。此時的測定范圍直徑為0.2mm φ。隨機測定3個點，采用其平均值和偏差(σ)。在以下的實施例和比較例中，同樣地測定白度，并求出其偏差。
【權利要求】
1.一種濺射用燒結體氧化鎂靶，其特征在于， 除C以外的純度為99.99重量％以上，并且具有3.57g/cm3以上的密度，白度為60%以下。
2.如權利要求1所述的濺射用燒結體氧化鎂靶，其特征在于， 使用在氧化鎂(MgO)中添加有5重量％以上且低于30重量％的MgCO3的原料進行制造而得到。
3.如權利要求1或2所述的濺射用燒結體氧化鎂靶，其特征在于， 白度為55%以上且60%以下。
4.如權利要求1~3中任一項所述的濺射用燒結體氧化鎂靶，其特征在于， 白度的偏差為5%以內。
5.一種濺射用燒結體氧化鎂靶的制造方法，其使用在氧化鎂(MgO)中添加有5重量％以上且低于30重量％的MgCO3的原料，所述制造方法中， 將除C以外的純度為99.99重量％以上且平均粒徑為0.5 μ m以下的包含氧化鎂(MgO)和MgCO3的原料粉末混合，將所得物在1500°C以下的溫度、300kgf/cm2以上的壓力下進行熱壓，得到具有99.99%以上的除C以外的純度并且具有3.57g/cm3以上的密度的濺射用燒結體氧化鎂靶。
6.權利要求1~4中任一項所述的濺射用燒結體氧化鎂靶的制造方法，其使用在氧化鎂(MgO)中添加有5重量％以上且低于30重量％的MgCO3的原料，所述制造方法中， 將除C以外的純度為99.99重量％以上且平均粒徑為0.5 μ m以下的包含氧化鎂(MgO)和MgCO3的原料粉末混合，將所得物在1500°C以下的溫度、300kgf/cm2以上的壓力下進行熱壓，得到具有99.99%以上的除C以外的純度并且具有3.57g/cm3以上的密度的濺射用燒結體氧化鎂靶。
【文檔編號】C23C14/34GK103814152SQ201280045787
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年12月25日 優先權日:2011年12月27日
【發明者】久野晃, 中村祐一郎 申請人:吉坤日礦日石金屬株式會社