溅射靶材的制作方法

本发明涉及用于形成金属的薄膜的溅射中使用的溅射靶材。

背景技术：

作为电脑、数码家电等外部记录装置，使用硬盘。一般的硬盘中，采用面内记录方式和垂直磁记录方式中的任一种。对于近年来的硬盘，有提高记录密度的要求。从该观点出发，垂直磁记录方式成为主流。垂直磁记录方式的硬盘中，高密度化与记录磁化的稳定能够被兼顾。

日本专利第4499044号公报中，公开了一种具有层叠体和在该层叠体上成膜的记录膜的磁记录介质。该层叠体在由玻璃、铝合金等构成的基板上形成。该层叠体具有密合层、软磁性基底层、籽晶层和中间层。该密合层是材质为ni-ta合金的膜。该膜能够通过溅射成膜。

溅射中使用靶材。作为溅射靶材的制造方法，已知真空熔解、电子束熔解等铸造法、使用将多种粉末混合而得到的混合粉末的烧结法、以及使用合金粉末的烧结法。日本特开2000-206314号公报中，公开了一种基于热等静压机的烧结方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4499044号公报

专利文献2：日本特开2000-206314号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

以往的溅射靶材强度差。密合层较厚，因而溅射需要时间。为了缩短密合层的成膜的时间，有时使用大功率。大功率下的溅射中，在溅射靶材中发生热应力应变。由于该应变，有时溅射靶材破裂。此外，由于大功率，有时在溅射靶材中产生颗粒。

本发明的目的在于提供溅射时难以发生破裂的靶材。

用于解决问题的手段

根据本发明的一个方案，提供以下的溅射靶材。

[1]一种溅射靶材，其是包含含有ta和cr且余量为不可避免的杂质的合金的溅射靶材，通过三点弯曲试验测定的抗折强度为400mpa以上。

[2]根据[1]所述的溅射靶材，其相对密度为97％以上。

[3]根据[1]或[2]所述的溅射靶材，其具有cr相、ta相和cr2ta相。

[4]根据[3]所述的溅射靶材，其x射线衍射(xrd)图案中的cr2ta(220)的强度相对于ta(110)的强度的比率px为10％以下。

[5]根据[3]或[4]所述的溅射靶材，其中，在上述cr相的表面存在上述cr2ta相，上述cr2ta相的厚度tave为30μm以下。

[6]根据[1]～[5]中任一项所述的溅射靶材，其中，ta的含量为20at％以上且90at％以下，cr的含量为10at％以上且80at％以下。

根据本发明的另一方案，提供一种本发明涉及的溅射靶材的制造方法，其包括以下的工序：

将材质为cr的粉末与材质为ta的粉末混合，得到混合粉末的工序；和

将上述混合粉末在1000℃以上且1350℃以下的温度下进行加压的工序。

发明效果

本发明涉及的靶材中，在溅射时难以发生破裂。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式涉及的溅射靶材的一部分的放大照片。

具体实施方式

以下，适当参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。

本发明涉及的溅射靶材包含本发明涉及的合金，或由本发明涉及的合金构成。本发明涉及的合金含有ta和cr。本发明涉及的合金的余量为不可避免的杂质。作为不可避免的杂质，可例示o、s、c和n。一个实施方式中，本发明涉及的合金包含1种或2种以上的不可避免的杂质。优选实施方式中，o的含量为5000ppm以下，s的含量为200ppm以下，c的含量为300ppm以下，n的含量为300ppm以下。需要说明的是，o、s、c和n的含量的下限值为零。

本发明涉及的溅射靶材可由所谓的粉末冶金来制造。溅射靶材的制造方法中，将材质为cr的粉末(即，包含cr且余量为不可避免的杂质的cr粒子的集合体)、与材质为ta的粉末(即，包含ta且余量为不可避免的杂质的ta粒子的集合体)混合，得到混合粉末。该混合粉末由多个粒子构成。该混合粉末在高温下被加压。通过该加压，粒子与其它粒子被烧结，得到溅射靶材。

本发明涉及的溅射靶材优选具有cr相、ta相和cr2ta相。cr相来自于材质为cr的粒子。ta相来自于材质为ta的粒子。cr2ta为金属间化合物。该金属间化合物通过cr与ta的反应而生成。

由具有cr相、ta相和cr2ta相的溅射靶材，能够得到具有优异的特性的膜。另外，具有cr相、ta相和cr2ta相的溅射靶材中，溅射时ta相能缓和应力。从这些观点出发，本发明涉及的溅射靶材中的ta的含量优选为20at％以上且90at％以下，进一步优选为30at％以上且80at％以下。另外，本发明涉及的溅射靶材中的cr的含量优选为10at％以上且80at％以下，进一步优选为20at％以上且70at％以下。

图1是示出本发明的一个实施方式涉及的溅射靶材2的一部分的放大照片。图1所示的照片由能量色散型x射线分析(edx)得到。edx中观察到反射电子像。如图1所示，溅射靶材2具有cr相4、ta相6和cr2ta相8。

cr2ta相8在cr相4与ta相6的界面存在。cr2ta相8在cr相的表面存在，附着于cr相4的表面。cr2ta相8脆。溅射靶材2通过cr粉末(即，包含cr且余量为不可避免的杂质的cr粒子的集合体)、与ta粉末(即，包含ta且余量为不可避免的杂质的ta粒子的集合体)的混合粉末的烧结而制造。因此，溅射靶材2与利用铸造法得到的溅射靶材相比，能抑制cr2ta相8的生成。cr2ta相8少的溅射靶材2的抗折强度大。从抗折强度的观点出发，cr2ta相8的厚度tave优选为30μm以下，进一步优选为25μm以下，更进一步优选为20μm以下。理想的厚度tave为零，但现实中，生成具有5μm以上的厚度tave的cr2ta相8。

在由edx得到的5个部位的各个照片中，在随机挑选的1部位测定厚度t(参照图1)。cr2ta相8的厚度tave以这些厚度t的平均值的形式算出。

如前所述，作为溅射靶材2的材料，使用cr粉末。该粉末一般可以通过粉碎法制造。cr粉末的平均粒径d50优选为10μm以上且300μm以下。

如前所述，作为溅射靶材2的材料，使用ta粉末。该粉末一般来说，可以通过化学还原法来制造。ta粉末的平均粒径d50优选为1μm以上且100μm以下。

d50是在将粉末的总体积设为100％而求出的体积基准的累积频率分布曲线上，累积体积为50％的点的粒径。d50可以通过激光衍射散射法来测定。作为适合于该测定的装置，可以举出日机装公司的激光衍射散射式粒径分布测定装置“microtracmt3000”。该装置中，粉末与纯水一起流入测定单元内，基于粉末的光散射信息，来检测粉末的粒径。

将cr粉末与ta粉末混合，得到混合粉末。通过该混合粉末被供于成形，从而得到溅射靶材2。成形中，混合粉末在高温下被加压。典型的加压法是热等静压(hip)。成形时的优选压力为50mpa以上且300mpa以下。

烧结时的温度优选为1000℃以上且1350℃以下。通过在1000℃以上的温度下加压，能够得到具有大的相对密度的溅射靶材2。从该观点出发，温度进一步优选为1050℃以上，进一步优选为1100℃以上。通过在1350℃以下的温度下加压，能够抑制cr2ta相8的生成。从该观点出发，温度进一步优选为1300℃以下，更进一步优选为1250℃以下。

本发明涉及的溅射靶材(例如溅射靶材2)的通过三点弯曲试验测定的抗折强度优选为400mpa以上。抗折强度为400mpa以上的靶材被供于溅射时，难以发生因热应力应变导致的破裂。抗折强度为400mpa以上的靶材适合于大功率下的溅射。从这些观点出发，抗折强度更优选为450mpa以上，特别优选为500mpa以上。

抗折强度依照“jisz2511”的规定来测定。试验片通过线切割从母材切出。试验的条件如下。

试验片的尺寸：2mm(厚度)×2mm(宽度)×20mm(长度)

支点间距离：10mm

测定试验片弯折时的负荷(kn)，通过下述的数学式算出抗折强度bs(mpa)。

bs＝(3×p×l)/(2×t²×w)

t：试验片的厚度(mm)

w：试验片的宽度(mm)

l：支点间距离(mm)

p：断裂时的负荷(kn)

本发明涉及的溅射靶材(例如溅射靶材2)的x射线衍射(xrd)图案中的cr2ta(220)的强度相对于ta(110)的强度的比率px优选为10％以下。比率px为10％以下的溅射靶材的抗折强度大。比率px为10％以下的溅射靶材被供于溅射时，难以发生因热应力应变导致的破裂。比率px为10％以下的溅射靶材适合于大功率下的溅射。从这些观点出发，比率px进一步优选为7％以下，更进一步优选为5％以下。理想的比率px为零，但现实中，溅射靶材具有1％以上的比率px。

供于xrd的试验片的尺寸为10mm×20mm×5mm。该试验片通过线切割从母材切出。该试验片的表面通过研磨而平滑。xrd的条件如下。

射线源：cukα

2θ：20-80°

测定中，例如使用株式会社理学的全自动多功能x射线衍射装置“smartlabse”。由通过xrd得到的衍射图案算出比率px。

ta(110)的强度是指，使用cu-kα射线测定的x射线衍射峰之中，归属于ta的(110)面的峰的强度。cr2ta(220)的强度是指，使用cu-kα射线测定的x射线衍射峰之中，归属于cr2ta的(220)面的峰的强度。

本发明涉及的溅射靶材(例如溅射靶材2)的相对密度优选为97％以上。相对密度为97％以上的溅射靶材在溅射时难以发生破裂。此外，相对密度为97％以上的溅射靶材在溅射时难以产生颗粒。从这些观点出发，相对密度进一步优选为98％以上，更进一步优选为99％以上。理想的相对密度为100％。

相对密度是，溅射靶材的真密度相对于由溅射靶材的各成分的密度算出的理论密度的比率(％)。真密度(g/cm³)通过阿基米德法测定。供于测定的试验片的尺寸为10mm×20mm×5mm。该试验片通过线切割从母材切出。该试验片的表面通过研磨而平滑。真密度是将试验片的空中重量除以试验片的体积(＝试验片的水中重量/测量温度下的水比重)而算出的。理论密度ρ(g/cm³)通过下述的数学式算出。

ρ(g/cm³)＝100/(ccr/ρcr+cta/ρta)

该数学式中，ccr表示cr的含量(质量％)，ρcr表示cr的密度(g/cm³)，cta表示ta的含量(质量％)，ρta表示ta的密度(g/cm³)。

实施例

以下，通过实施例来明确本发明的效果，但本发明不应基于该实施例的记载被有限地解释。

[实施例1]

准备cr粉末和ta粉末。将这些粉末在v型混合机中混合，得到cr粉末的比例为10at％、ta粉末的比例为90at％的混合粉末。在直径为200mm、长度为10mm、材质为碳钢的罐中填充混合粉末。对该粉末实施真空脱气之后，通过hip制作坯体。hip的条件如下。

温度：1350℃

压力：120mpa

保持时间：2小时

由该坯体得到实施例1的溅射靶材。该溅射靶材具有圆盘形状。该溅射靶材的直径为95mm，厚度为2mm。

[实施例2～12和比较例1～2]

除了将组成和hip的温度设为下述的表1所示之外，与实施例1同样地得到实施例2～12和比较例1～2的溅射靶材。

[比较例3]

通过熔解法，得到比较例3的溅射靶材。

[溅射靶材的特性]

通过以下的方法，测定各溅射靶材的抗折强度、相对密度、xrd的强度比率px和cr2ta相的厚度tave。测定用的试验片通过线切割从上述坯体切出。

抗折强度依照“jisz2511”的规定来测定。试验的条件如下。

试验片的尺寸：2mm(厚度)×2mm(宽度)×20mm(长度)

支点间距离：10mm

测定试验片弯折时的负荷(kn)，通过下述的数学式算出抗折强度bs(mpa)。

bs＝(3×p×l)/(2×t²×w)

t：试验片的厚度(mm)

w：试验片的宽度(mm)

l：支点间距离(mm)

p：断裂时的负荷(kn)

供于xrd的试验片的尺寸设为10mm×20mm×5mm。通过研磨使该试验片的表面平滑。xrd的条件如下。

射线源：cukα

2θ：20-80°

测定中，使用株式会社理学的全自动多功能x射线衍射装置“smartlabse”。由通过xrd得到的衍射图案求出ta(110)的强度和cr2ta(220)的强度，算出cr2ta(220)的强度相对于ta(110)的强度的比率px。ta(110)的强度是指，使用cu-kα射线测定的x射线衍射峰之中，归属于ta的(110)面的峰的强度。cr2ta(220)的强度是指，使用cu-kα射线测定的x射线衍射峰之中，归属于cr2ta的(220)面的峰的强度。

相对密度是，溅射靶材的真密度相对于由溅射靶材的各成分的密度算出的理论密度的比率(％)。真密度(g/cm³)通过阿基米德法来测定。供测定的试验片的尺寸设为10mm×20mm×5mm，通过研磨使该试验片的表面平滑。真密度是将试验片的空中重量除以试验片的体积(＝试验片的水中重量/测量温度下的水比重)而算出的。理论密度ρ(g/cm³)通过下述的数学式算出。

ρ(g/cm³)＝100/(ccr/ρcr+cta/ρta)

该数学式中，ccr表示cr的含量(质量％)，ρcr表示cr的密度(g/cm³)，cta表示ta的含量(质量％)，ρta表示ta的密度(g/cm³)。

对各溅射靶材的5个部位进行能量色散型x射线分析(edx)，通过edx得到的5部位的各个照片(反射电子像)中，在随机挑选的1个部位测定cr2ta相的厚度t(参照图1)。算出它们的厚度t的平均值，将该平均值作为各溅射靶材的cr2ta相的厚度tave。

[溅射]

使用各溅射靶材实施溅射，在玻璃基板上将密合层成膜。密合层的厚度为20nm。溅射的条件如下。

腔内气氛：真空排气到1×10^-4pa以下后，投入纯度为99.99％的ar气

腔内压：0.6pa

以目视确认溅射后的靶材的破裂。其结果如下述的表1所示。

【表1】

表1：溅射靶材的评价结果

如表1所示，各实施例的溅射靶材的强度优异。根据该评价结果，本发明的优势性明显。

产业上的可利用性

以上说明的溅射靶材能够用于各种薄膜的形成。

附图标记说明

2···溅射靶材

4···cr相

6···ta相

8···cr2ta相