WO2015146604A1 - Ni-P合金又はNi-Pt-P合金からなるスパッタリングターゲット及びその製造方法 - Google Patents

Ni-P合金又はNi-Pt-P合金からなるスパッタリングターゲット及びその製造方法 Download PDF

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    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10Processes characterised by the sequence of their steps

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering target made of a Ni—P alloy or a Ni—Pt—P alloy used for forming a thin film by a sputtering method and a method for manufacturing the same.
  • a thin film made of a Ni—P alloy or a Ni—Pt—P alloy is used for a magnetic recording medium such as a hard disk.
  • Such a thin film is usually formed by sputtering a target made of a Ni—P alloy or a Ni—Pt—P alloy.
  • sputtering is performed by irradiating a target with Ar ions, knocking out particles from the target by the impact energy, and using a substance composed of the target material on a substrate facing the target as a basic component.
  • This is a film forming method for forming a thin film. Since the target material collides and deposits on the substrate surface in a high energy state, a dense film can be formed.
  • Patent Document 1 discloses an atomized powder having an average particle size of 100 ⁇ m or less by dissolving a Ni—P alloy ingot having an oxygen content of 10 wtppm or less and atomizing it in an inert gas atmosphere. After that, a Ni—P alloy sputtering target consisting of 12 to 24 at% P, oxygen content of 100 wtppm or less, and remaining Ni and unavoidable impurities is characterized by hot pressing or hot isostatic pressing. It is disclosed. Moreover, according to this invention, it is described that abnormal discharge can be suppressed and particle generation can be prevented.
  • Patent Document 2 after obtaining a gas atomized powder containing Ni and P as main components, the obtained gas atomized powder is classified and / or pulverized to a maximum particle size of 100 ⁇ m or less, and then pressure sintered.
  • a method for producing a characteristic Ni—P-based target and a Ni—P-based target characterized by having a maximum particle size of 100 ⁇ m or less and an oxygen content of 300 ppm or less are disclosed. According to this invention, it is described that the surface roughness of the erosion part of the target becomes finer than 10 ⁇ m Rmax, and the generation of foreign matters can be suppressed.
  • Patent Document 3 as a method for producing a sputtering target, a powder obtained by solidifying and molding a hot powder is cooled by cooling from near the molding temperature to 300 ° C. at a cooling rate of 144 ° C./hr to 36000 ° C./hr. It is disclosed that the magnetic permeability is reduced by distorting the target.
  • Example 189 it is described that the Ni—P alloy powder produced by the gas atomization method is subjected to HIP (hot isostatic pressing) molding at 950 ° C., but at such a high temperature, a liquid phase is generated. Therefore, the structure is brittle and cannot be processed into the target shape.
  • HIP hot isostatic pressing
  • Patent Document 4 provides a technique for increasing the purity of a Ni—Pt alloy so that the hardness of a Ni—Pt alloy ingot can be significantly reduced to enable rolling and stably and efficiently manufacture a rolling target.
  • patent document 5 the nickel alloy ingot was forged and rolled, and the nickel alloy target which does not contain a coarse crystal grain was provided.
  • the present invention relates to a Ni—P alloy sputtering target having a uniform composition, a high density, and capable of forming a stable film and generating less particles, and a method for producing a Ni—P alloy sputtering target having a small deviation from the target composition It is an issue to provide.
  • Another object of the present invention is to provide a technique for stably and efficiently producing a high-density Ni—Pt—P sputtering target by powder metallurgy.
  • Ni-P alloy by mixing and sintering Ni-P alloy powder having a high melting point and pure Ni powder as raw material powder.
  • the present inventors have obtained the knowledge that the transpiration of P can be suppressed and the P content can be strictly controlled.
  • the Ni—Pt—P alloy it was found that the density of the sintered compact target can be improved by adding a predetermined amount of P (phosphorus) to the Ni raw material powder. Based on this finding, the present inventors provide the following inventions. 1) A Ni—P alloy sputtering target containing 1 to 10 at% of P, the balance being Ni and inevitable impurities, and a density of 90% or more.
  • Ni—P alloy sputtering target according to 1) above wherein the composition variation in the target is within 5%.
  • a method for producing a Ni—P alloy sputtering target comprising mixing Ni atomized powder into the Ni—P alloy atomized powder and hot pressing the powder.
  • Ni—Pt—P alloy sputtering target comprising 1 to 10 at% P, 1 to 30 at% Pt, the balance being Ni and inevitable impurities, and a density of 95% or more .
  • Ni-Pt—P alloy sputtering target After dissolving Ni-P alloy containing 15 to 21 wt% of P, the balance being Ni and inevitable impurities, and atomizing to produce Ni-P alloy atomized powder with an average particle size of 100 ⁇ m or less A method for producing a Ni—Pt—P alloy sputtering target, comprising mixing Ni atomized powder and Pt powder with the Ni—P alloy atomized powder and then hot pressing the powder. 10) The method for producing a Ni—Pt—P sputtering target as described in 9) above, wherein hot isostatic pressing is performed after hot pressing.
  • the present invention provides a high-density target with respect to a Ni—P alloy sputtering target by controlling the P content strictly to suppress the transpiration of P, which is a safety problem, with small composition variation. be able to. Thereby, it has the outstanding effect that the thin film which has a favorable characteristic can be formed. Further, the present invention can provide a high-density target by a powder metallurgy method without requiring a large facility for melting casting or rolling with respect to the Ni—Pt—P alloy sputtering target. Thereby, it has the outstanding effect that generation
  • Ni-P alloy sputtering target The Ni—P alloy sputtering target of the present invention is manufactured by a powder sintering method. First, a Ni—P alloy ingot having a P (phosphorus) content of 15 to 21 wt% (25 to 33.5 at%) and the balance of Ni (nickel) and inevitable impurities is prepared. Next, this Ni—P alloy ingot is melted, and this molten metal is sprayed, rapidly cooled, and solidified in an inert gas atmosphere such as argon, helium, nitrogen gas, etc., so-called atomization, and the average particle size is 100 ⁇ m or less. Ni-P alloy atomized powder is produced.
  • a Ni—P alloy ingot having a P (phosphorus) content of 15 to 21 wt% (25 to 33.5 at%) and the balance of Ni (nickel) and inevitable impurities is prepared. Next, this Ni—P alloy ingot is melted, and this molten metal is sprayed, rapidly cooled, and solid
  • the P content of 15 to 21 wt% is effective because the melting point becomes 870 ° C. and 880 ° C. when the content is less than 15% or more than 21%, respectively, and the molten metal temperature is too low when atomizing the molten metal by atomization. It becomes difficult to prepare a fine and uniform atomized powder. Therefore, by setting the P content to 15 to 21 wt%, the melting point can be maintained at 1000 to 1100 ° C., and it becomes possible to obtain a more uniform powder when it is strongly cooled from the molten metal to become atomized powder. Further, the atomized powder of the present invention has a spherical shape and can suppress the specific surface area. Thereby, oxygen uptake can be suppressed.
  • Ni atomized powder is mixed with the Ni—P alloy atomized powder.
  • the Ni mixing amount can be appropriately adjusted so as to achieve the target composition in consideration of the P content in the Ni—P alloy atomized powder.
  • the Ni atomized powder of the present invention has a spherical shape like the Ni-P alloy atomized powder and can suppress the specific surface area.
  • Ni—P alloy ingot and Ni ingot or Ni ingot and P powder it is also possible to adjust the Ni—P alloy ingot and Ni ingot or Ni ingot and P powder to the target composition in advance and then melt and atomize to obtain the target composition powder.
  • a high temperature of about 1500 ° C. is required.
  • P having a high vapor pressure easily volatilizes, making it difficult to control the composition.
  • Hot pressing is performed using the mixed powder. Hot pressing is performed under the conditions of 750 ° C. to 850 ° C. (the melting point of the alloy is 870 ° C. or higher and heated to a temperature lower than that) and 100 to 300 kgf / cm 2 . Thereby, a Ni—Pt alloy sputtering target material having a density of 80% or more, containing 1 to 10 at% of P, and the balance being Ni and inevitable impurities can be obtained.
  • the Ni—P alloy sputtering target is obtained by cutting this into a target shape, performing normal processing such as cutting / polishing and bonding to a backing plate.
  • the hot isostatic pressing is performed under conditions of 750 to 850 ° C. and 1200 to 2000 kgf / cm 2 . Thereby, a Ni—P alloy target material having a density of 95% or more can be obtained.
  • the composition variation in the target can be within 5%.
  • Ni—P alloy atomized powder having a uniform composition can be obtained.
  • the composition variation of the present invention is calculated from the maximum value, the minimum value, and the average value by measuring the P content at an arbitrary portion of the target and using the following equation.
  • Variation ⁇ (maximum value of P content) ⁇ (minimum value of P content) ⁇ / (average value of P content)
  • a total of 17 points including the center, 8 points of 1 / 2R (radius), and 8 points of 1 cm inside from the outer periphery can be measured.
  • the average crystal grain size of the target can be 100 ⁇ m or less.
  • Ni—P alloy atomized powder with a P content of 15 to 21 wt% is formed with a brittle Ni 5 P 2 phase, so it can be easily refined.
  • the average crystal grain size of the target can be reduced.
  • Such a fine structure makes it possible to form a stable film, generate less particles, and form a high-quality film.
  • Ni-Pt-P alloy sputtering target The Ni—Pt—P alloy sputtering target of the present invention is manufactured by a powder sintering method. First, a Ni—P alloy ingot having a P (phosphorus) content of 15 to 21 wt% (25 to 33.5 at%) and the balance of Ni (nickel) and inevitable impurities is prepared. This Ni—P alloy ingot is melted by induction heating, and this molten metal is sprayed, rapidly cooled, and solidified in an inert gas atmosphere such as argon, helium, nitrogen gas, etc., so-called atomization, and the average particle size is 100 ⁇ m or less. Ni-P alloy atomized powder is prepared.
  • the P content is set to 15 to 21 wt%. If the P content is less than 15% or more than 21%, the melting points become 870 ° C. and 880 ° C., respectively. Since the temperature is too low, it is difficult to prepare a fine and uniform atomized powder. Therefore, by setting the P content to 15 to 21 wt%, the melting point can be maintained at around 1100 ° C., and it becomes possible to obtain a more uniform powder when it is strongly cooled from the molten metal to become atomized powder.
  • Ni—P alloy powder prepared by atomization in this way causes a change in composition due to the volatilization of P, but since it is a powder, other powders are used in consideration of the P concentration measured by analysis. It is also possible to finely adjust the mixture to the target composition as appropriate, and it is not necessary to be sensitive to the volatilization of P.
  • the atomization processed powder of this invention is exhibiting spherical shape, and can suppress a specific surface area. Thus, oxygen uptake can be suppressed.
  • Ni atomized powder and Pt powder are mixed with the Ni—P alloy atomized powder.
  • the mixing amount of the Ni atomized powder and the Pt powder is appropriately adjusted in consideration of the composition of the sintered body (P: 1 to 10 at%, Pt: 1 to 30 at%, remaining Ni and inevitable impurities).
  • the Ni atomized powder has a role of reducing the P content of the Ni—P alloy atomized powder.
  • the Ni atomized powder and the Pt powder of the present invention have a spherical shape like the Ni—P alloy atomized powder, and can suppress the specific surface area.
  • Ni—Pt—P target may be prepared by a melting method
  • a high temperature of about 1500 ° C. is required to dissolve and alloy the Ni raw material and the Pt raw material, and Ni may be added as a P addition source.
  • the difference in melting point between Ni and Pt is large, P having a high vapor pressure volatilizes, and there is a problem that it is difficult to control the composition.
  • the volatilization of P is accompanied by dangers such as contamination of the furnace body and ignition of evaporated deposits.
  • Ni-15 to 21 wt% P alloy when only the Ni-15 to 21 wt% P alloy is melted, melting at 1200 ° C. or lower is possible, and there is no problem that P evaporates. For this reason, only Ni-15 to 21 wt% P alloy is melted and atomized to obtain Ni-P alloy powder, and Ni powder and Pt powder are mixed and sintered therewith, thereby reducing P transpiration.
  • a Ni—Pt—P sputtering target can be produced.
  • the mixed powder composed of Ni—P powder, Ni powder, and Pt powder is hot pressed.
  • Ni and Ni—P react to reach a region where the P content is 10 wt% or less, the melting point of the alloy becomes 870 ° C. and melts in the press die, and the temperature below that is 750 ° C. to 850 ° C. Heating to ° C is preferred.
  • the pressing pressure is preferably performed under the condition of 100 to 300 kgf / cm 2 depending on the load capacity of the mold. As a result, a Ni—Pt—P sintered body having a density of 90% or more can be obtained.
  • the sintered body thus obtained (P: 1 to 10 at%, Pt: 1 to 30 at%, the balance being Ni and unavoidable impurities) is cut into a target shape and subjected to machining such as cutting and polishing, and Ni— A Pt—P sputtering target is prepared.
  • the sputtering target may be bonded to a backing plate made of copper, a copper alloy, or the like and installed in the sputtering apparatus.
  • HIP hot isostatic pressing
  • the composition variation in the Ni—Pt—P sputtering target can be made within 5%.
  • transpiration of P can be suppressed, so that Ni—P alloy atomized powder having a uniform composition can be obtained.
  • Such atomized powder can be used as a sintering raw material. By doing so, the composition variation of a target can be suppressed.
  • composition variation of the present invention is calculated from the maximum value, the minimum value, and the average value by measuring the P content at an arbitrary portion of the target using the following formula.
  • Variation ⁇ (maximum value of P content) ⁇ (minimum value of P content) ⁇ / (average value of P content)
  • a total of 17 points including the center, 8 equal points of 0.5R (radius), and 8 even points 1 cm inside from the outer periphery can be measured.
  • the Ni—Pt—P sputtering target of the present invention can have an average crystal grain size of 100 ⁇ m or less.
  • a rapidly cooled fine Ni 5 P 2 dendrite phase is formed in the Ni—P alloy atomized powder having a P content of 15 to 21 wt%, and this has a relatively high melting point. It is hard to cause. Therefore, the crystal grain size can be refined by using such processed powder as a sintering raw material.
  • a fine structure enables stable film formation, and can form a high-quality film with few particles.
  • Example 1-1 A Ni—P alloy ingot having a P content of 17 wt% was induction-heated and melted, and Ni-17 wt% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Moreover, the particle size of this raw material powder was 120 ⁇ m. Next, Ni atomized powder having a particle size of 100 ⁇ m was mixed with this Ni—P alloy atomized powder so that the P content was 1 at%. Next, this mixed powder was hot pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 . As a result, a Ni—P alloy sintered body having a P content of 1 at% and the balance of Ni and inevitable impurities was obtained.
  • the density of the sintered body was 80%.
  • this sintered body was sealed in a SUS can and subjected to HIP (hot isostatic pressing) under the conditions of 830 ° C. and 1500 kgf / cm 2 . Thereby, the sintered compact density became 95%.
  • the Ni—P alloy sintered body obtained as described above was subjected to machining such as cutting and polishing to produce a disk-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 5%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 100 ⁇ m. After that, this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy (In bonding is also possible) to produce an assembly of a Ni—P alloy sputtering target and a copper alloy backing plate.
  • Example 1-2 A Ni—P alloy ingot having a P content of 17 wt% was induction-heated and melted, and Ni-17 wt% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Moreover, the particle size of this raw material powder was 120 ⁇ m. Next, Ni atomized powder with a particle size of 100 ⁇ m was mixed with this Ni—P alloy atomized powder so that the P content was 2 at%. Next, this mixed powder was hot pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 . As a result, a Ni—P alloy sintered body having a P content of 1 at% and the balance of Ni and inevitable impurities was obtained.
  • the density of the sintered body was 80%.
  • this sintered body was sealed in a SUS can and subjected to HIP (hot isostatic pressing) under the conditions of 830 ° C. and 1500 kgf / cm 2 . Thereby, the sintered compact density became 95%.
  • the Ni—P alloy sintered body obtained as described above was subjected to machining such as cutting and polishing to produce a disc-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 4%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 100 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy (In bonding is also possible) to produce an assembly of a Ni—P alloy sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—P alloy thin film. The resulting thin film was examined for the amount of particles generated. As a result, it was 5.
  • Example 1-3 A Ni—P alloy ingot having a P content of 17 wt% was induction-heated and melted, and Ni-17 wt% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Moreover, the particle size of this raw material powder was 120 ⁇ m. Next, Ni atomized powder having a particle size of 100 ⁇ m was mixed with the Ni—P alloy atomized powder so that the P content was 5 at%. Next, this mixed powder was hot pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 .
  • the Ni—P alloy sintered body obtained as described above was subjected to machining such as cutting and polishing to produce a disc-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 3%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. (Method for examining crystal grain size) Cross-cut method As a result, the average crystal grain size was 100 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy (In bonding is also possible) to produce an assembly of a Ni—P alloy sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—P alloy thin film. The resulting thin film was examined for the amount of particles generated. As a result, it was 5.
  • Example 1-4 A Ni—P alloy ingot having a P content of 17 wt% was induction-heated and melted, and Ni-17 wt% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Moreover, the particle size of this raw material powder was 120 ⁇ m. Next, Ni atomized powder having a particle diameter of 100 ⁇ m was mixed with this Ni—P alloy atomized powder so that the P content was 10 at%. Next, this mixed powder was hot pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 .
  • the Ni—P alloy sintered body obtained as described above was subjected to machining such as cutting and polishing to produce a disc-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 2%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 100 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy (In bonding is also possible) to produce an assembly of a Ni—P alloy sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—P alloy thin film. About the obtained thin film, the generation amount of particles and the composition variation were examined. As a result, it was 5.
  • Ni-P alloy ingot and Ni ingot were induction-heated and melted so that the P content would be 1 at%, and powder was produced using a gas atomization method. As a result, Ni-0.8 at% P alloy atomized powder was obtained. . P transpired inside the apparatus, and a deviation from the target composition occurred.
  • Ni-P alloy ingot and Ni ingot were induction-heated and dissolved so that the P content was 5 at%, and a powder was prepared using a gas atomization method, whereby a Ni-4.5 at% P alloy atomized powder was obtained. . P transpired inside the apparatus, and a deviation from the target composition occurred.
  • Ni-P alloy ingot and Ni ingot were induction-heated and dissolved so that the P content was 10 at%, and a powder was prepared using a gas atomization method. As a result, Ni-9.7 at% P alloy atomized powder was obtained. . P transpired inside the apparatus, and a deviation from the target composition occurred.
  • Example 2-1 A Ni—P alloy ingot containing 17 at% P was induction-heated and melted, and Ni-17 at% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Next, Ni atomized powder and Pt powder were mixed with this Ni—P alloy atomized powder. This mixed powder was hot-pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 , whereby Pt content was 20 at%, P content was 1 at%, the balance was Ni—Pt— consisting of Ni and inevitable impurities. A P-based sintered body was obtained. At this time, the density of the sintered body was 80%. Next, this sintered body was sealed in a SUS can and subjected to HIP (hot isostatic pressing) under the conditions of 830 ° C. and 1500 kgf / cm 2 . Thereby, the sintered compact density became 95%.
  • HIP hot isostatic pressing
  • the Ni—Pt—P sintered body obtained as described above was subjected to mechanical processing such as cutting and polishing to produce a disk-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 4%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 60 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy (In bonding is also possible) to produce an assembly of a Ni—P alloy sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—P alloy thin film. About the obtained thin film, the generation amount of particles and the composition variation were examined. As a result, the number was 50.
  • Example 2-2 A Ni—P alloy ingot containing 18 at% P was induction-heated and melted, and Ni-18 at% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Next, Ni atomized powder and Pt powder were mixed with this Ni—P alloy atomized powder. This mixed powder was hot-pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 , whereby Pt content was 30 at%, P content was 1 at%, the balance was Ni—Pt— consisting of Ni and inevitable impurities. A P sintered body was obtained. At this time, the density of the sintered body was 80%. Next, this sintered body was sealed in a SUS can and subjected to HIP (hot isostatic pressing) under the conditions of 830 ° C. and 1500 kgf / cm 2 . Thereby, the sintered compact density became 95%.
  • HIP hot isostatic pressing
  • the Ni—Pt—P sintered body obtained as described above was subjected to mechanical processing such as cutting and polishing to produce a disk-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 4%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 70 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy to produce an assembly of a Ni—Pt—P sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—Pt—P thin film. About the obtained thin film, the generation amount of particles and the composition variation were examined. As a result, the number was 100.
  • Example 2-3 A Ni—P alloy ingot containing 19 at% P was induction-heated and melted, and Ni-19 at% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Next, Ni atomized powder and Pt powder were mixed with this Ni—P alloy atomized powder. This mixed powder was hot-pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 , whereby Pt content was 10 at%, P content was 2 at%, the balance was Ni—Pt— consisting of Ni and inevitable impurities. A P alloy sintered body was obtained. At this time, the density of the sintered body was 80%. Next, this sintered body was sealed in a SUS can and subjected to HIP (hot isostatic pressing) under the conditions of 830 ° C. and 1500 kgf / cm 2 . Thereby, the sintered compact density became 95%.
  • HIP hot isostatic pressing
  • the Ni—Pt—P sintered body obtained as described above was subjected to mechanical processing such as cutting and polishing to produce a disk-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 4%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 65 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy to produce an assembly of a Ni—Pt—P sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—Pt—P thin film. About the obtained thin film, the generation amount of particles and the composition variation were examined. As a result, the number was 50.
  • Example 2-4 A Ni—P alloy ingot containing 20 at% P was induction-heated and melted, and Ni-20 at% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Next, Ni atomized powder and Pt powder were mixed with this Ni—P alloy atomized powder. This mixed powder was hot-pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 , whereby Pt content was 20 at%, P content was 2 at%, the balance was Ni—Pt— consisting of Ni and inevitable impurities. A P sintered body was obtained. At this time, the density of the sintered body was 80%. Next, this sintered body was sealed in a SUS can and subjected to HIP (hot isostatic pressing) under the conditions of 830 ° C. and 1500 kgf / cm 2 . Thereby, the sintered compact density became 95%.
  • HIP hot isostatic pressing
  • the Ni—Pt—P sintered body obtained as described above was subjected to mechanical processing such as cutting and polishing to produce a disk-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 4%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 70 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy to produce an assembly of a Ni—Pt—P sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—Pt—P thin film. About the obtained thin film, the generation amount of particles and the composition variation were examined. As a result, the number was 50.
  • Example 2-5 A Ni—P alloy ingot containing 21 at% P was induction-heated and melted, and Ni-21 at% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Next, Ni atomized powder and Pt powder were mixed with this Ni—P alloy atomized powder. This mixed powder was hot-pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 , whereby Pt content was 20 at%, P content was 5 at%, the balance was Ni—Pt— consisting of Ni and inevitable impurities. A P sintered body was obtained. At this time, the density of the sintered body was 80%. Next, this sintered body was sealed in a SUS can and subjected to HIP (hot isostatic pressing) under the conditions of 830 ° C. and 1500 kgf / cm 2 . Thereby, the sintered compact density became 95%.
  • HIP hot isostatic pressing
  • the Ni—Pt—P sintered body obtained as described above was subjected to mechanical processing such as cutting and polishing to produce a disk-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 4%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 80 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy to produce an assembly of a Ni—Pt—P sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—Pt—P thin film. About the obtained thin film, the generation amount of particles and the composition variation were examined. As a result, the number was 50.
  • Example 2-6 A Ni—P alloy ingot containing 22 at% P was induction-heated and melted, and Ni-22 at% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Next, Ni atomized powder and Pt powder were mixed with this Ni—P alloy atomized powder. This mixed powder was hot-pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 , whereby Pt content was 30 at%, P content was 5 at%, and the balance was Ni—Pt— consisting of Ni and inevitable impurities. A P sintered body was obtained. At this time, the density of the sintered body was 80%. Next, this sintered body was sealed in a SUS can and subjected to HIP (hot isostatic pressing) under the conditions of 830 ° C. and 1500 kgf / cm 2 . Thereby, the sintered compact density became 95%.
  • HIP hot isostatic pressing
  • the Ni—Pt—P sintered body obtained as described above was subjected to mechanical processing such as cutting and polishing to produce a disk-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 4%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 75 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy to produce an assembly of a Ni—Pt—P sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—Pt—P thin film. About the obtained thin film, the generation amount of particles and the composition variation were examined. As a result, the number was 100.
  • Example 2--7 A Ni—P alloy ingot containing 23 at% P was induction-heated and melted, and Ni-23 at% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Next, Ni atomized powder and Pt powder were mixed with this Ni—P alloy atomized powder. This mixed powder was hot-pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 , whereby Pt content was 10 at%, P content was 10 at%, and the balance was Ni—Pt— consisting of Ni and inevitable impurities. A P sintered body was obtained. At this time, the density of the sintered body was 80%. Next, this sintered body was sealed in a SUS can and subjected to HIP (hot isostatic pressing) under the conditions of 830 ° C. and 1500 kgf / cm 2 . Thereby, the sintered compact density became 95%.
  • HIP hot isostatic pressing
  • the Ni—Pt—P sintered body obtained as described above was subjected to mechanical processing such as cutting and polishing to produce a disk-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 4%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 70 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy to produce an assembly of a Ni—Pt—P sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—Pt—P thin film. About the obtained thin film, the generation amount of particles and the composition variation were examined. As a result, the number was 50.
  • Example 2-8 A Ni—P alloy ingot containing 24 at% P was induction-heated and melted, and Ni-24 at% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Next, Ni atomized powder and Pt powder were mixed with this Ni—P alloy atomized powder. This mixed powder was hot-pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 , whereby Pt content was 20 at%, P content was 10 at%, the balance was Ni—Pt— consisting of Ni and inevitable impurities. A P sintered body was obtained. At this time, the density of the sintered body was 80%. Next, this sintered body was sealed in a SUS can and subjected to HIP (hot isostatic pressing) under the conditions of 830 ° C. and 1500 kgf / cm 2 . Thereby, the sintered compact density became 95%.
  • HIP hot isostatic pressing
  • the Ni—Pt—P sintered body obtained as described above was subjected to mechanical processing such as cutting and polishing to produce a disk-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 4%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 70 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy to produce an assembly of a Ni—Pt—P sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—Pt—P thin film. About the obtained thin film, the generation amount of particles and the composition variation were examined. As a result, the number was 50.
  • Example 2-9 A Ni—P alloy ingot containing 25 at% P was induction-heated and melted, and Ni-25 at% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Next, Ni atomized powder and Pt powder were mixed with this Ni—P alloy atomized powder. This mixed powder was hot pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 , whereby Ni—Pt— with Pt content of 5 at%, P content of 1 at%, the balance being Ni and inevitable impurities. A P sintered body was obtained. At this time, the density of the sintered body was 80%. Next, this sintered body was sealed in a SUS can and subjected to HIP (hot isostatic pressing) under the conditions of 830 ° C. and 1500 kgf / cm 2 . Thereby, the sintered compact density became 95%.
  • HIP hot isostatic pressing
  • the Ni—Pt—P sintered body obtained as described above was subjected to mechanical processing such as cutting and polishing to produce a disk-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 4%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 70 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy to produce an assembly of a Ni—Pt—P sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—Pt—P thin film. About the obtained thin film, the generation amount of particles and the composition variation were examined. As a result, it was 50 pieces.
  • Example 2-10 A Ni—P alloy ingot containing 26 at% P was induction-heated and melted, and Ni-26 t% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Next, Ni atomized powder and Pt powder were mixed with this Ni—P alloy atomized powder. This mixed powder was hot-pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 , whereby Ni—Pt— with a Pt content of 5 at%, a P content of 2 at%, the balance being Ni and inevitable impurities. A P alloy sintered body was obtained. At this time, the density of the sintered body was 80%. Next, this sintered body was sealed in a SUS can and subjected to HIP (hot isostatic pressing) under the conditions of 830 ° C. and 1500 kgf / cm 2 . Thereby, the sintered compact density became 95%.
  • HIP hot isostatic pressing
  • the Ni—Pt—P alloy sintered body obtained as described above was subjected to machining such as cutting and polishing to produce a disk-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 4%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 70 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy to produce an assembly of a Ni—Pt—P sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—Pt—P thin film. About the obtained thin film, the generation amount of particles and the composition variation were examined. As a result, the number was 50.
  • Example 11 A Ni—P alloy ingot containing 27 at% P was induction-heated and melted, and Ni-27 at% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Next, Ni atomized powder and Pt powder were mixed with this Ni—P alloy atomized powder. This mixed powder was hot-pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 , whereby Ni—Pt— with a Pt content of 5 at%, a P content of 5 at%, the balance being Ni and inevitable impurities. A P sintered body was obtained. At this time, the density of the sintered body was 80%. Next, this sintered body was sealed in a SUS can and subjected to HIP (hot isostatic pressing) under the conditions of 830 ° C. and 1500 kgf / cm 2 . Thereby, the sintered compact density became 95%.
  • HIP hot isostatic pressing
  • the Ni—Pt—P sintered body obtained as described above was subjected to mechanical processing such as cutting and polishing to produce a disk-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 4%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 65 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy to produce an assembly of a Ni—Pt—P sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—Pt—P thin film. About the obtained thin film, the generation amount of particles and the composition variation were examined. As a result, the number was 100.
  • Example 2-12 A Ni—P alloy ingot containing 28 at% P was induction-heated and melted, and Ni-28 at% P alloy atomized powder was obtained using a gas atomization method. The atomized powder was almost spherical. Next, Ni atomized powder and Pt powder were mixed with this Ni—P alloy atomized powder. This mixed powder was hot-pressed under the conditions of 830 ° C. and 300 kgf / cm 2 , whereby Ni—Pt— with a Pt content of 5 at%, a P content of 10 at%, the balance being Ni and inevitable impurities. A P sintered body was obtained. At this time, the density of the sintered body was 80%. Next, this sintered body was sealed in a SUS can and subjected to HIP (hot isostatic pressing) under the conditions of 830 ° C. and 1500 kgf / cm 2 . Thereby, the sintered compact density became 95%.
  • HIP hot isostatic pressing
  • the Ni—Pt—P alloy sintered body obtained as described above was subjected to machining such as cutting and polishing to produce a disk-shaped sputtering target having a diameter of 440 mm ⁇ and a thickness of 3 mmt.
  • the composition variation in this sputtering target was investigated. As a result, the composition variation was within 4%.
  • the average crystal grain size of this sputtering target was examined by a cross-cut method according to JISH0501. As a result, the average crystal grain size was 70 ⁇ m.
  • this sputtering target was diffusion bonded to a backing plate made of a copper alloy (or In bonding is also possible) to produce an assembly of a Ni—Pt—P sputtering target and a copper alloy backing plate. Then, sputtering was performed using this assembly to form a Ni—Pt—P thin film. About the obtained thin film, the generation amount of particles and the composition variation were examined. As a result, the number was 50.
  • the present invention provides a high-density target with respect to a Ni—P alloy sputtering target by controlling the P content strictly to suppress the transpiration of P, which is a safety problem, with small composition variation. be able to. Thereby, it has the outstanding effect that the thin film which has a favorable characteristic can be formed. Further, the present invention can provide a high-density target by a powder metallurgy method without requiring a large facility for melting casting or rolling with respect to the Ni—Pt—P alloy sputtering target. Thereby, it has the outstanding effect that generation
  • the sputtering target of the present invention is useful for forming a thin film for a magnetic recording medium such as a hard disk.

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Abstract

P含有量が15~21wt%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-P合金を溶解し、アトマイズ加工して、平均粒径100μm以下のNi-P合金アトマイズ加工粉を作製した後、このNi-P合金アトマイズ加工粉に純Niアトマイズ粉を混合し、これをホットプレスすることを特徴とするNi-P合金スパッタリングターゲットの製造方法。本発明は、目標組成からのズレが小さい、Ni-P合金スパッタリングターゲットの製造方法を提供することを課題とする。

Description

Ni-P合金又はNi-Pt-P合金からなるスパッタリングターゲット及びその製造方法
 本発明は、スパッタリング法で薄膜を形成するために用いられるNi-P合金又はNi-Pt-P合金からなるスパッタリングターゲット及びその製造方法に関する。
 ハードディスクなどの磁気記録媒体にはNi-P合金やNi-Pt-P合金からなる薄膜が使用されている。このような薄膜は、通常Ni-P合金又はNi-Pt-P合金からなるターゲットをスパッタリングすることによって形成されている。スパッタリングとは、周知の通り、Arイオンをターゲットに向けて照射し、その衝撃エネルギーによりターゲットから粒子を叩き出し、これをターゲットに対向する基板に、ターゲット材料から構成される物質を基本成分とする薄膜を形成する成膜方法である。ターゲット材料が高エネルギー状態で基板表面に衝突、堆積するため、緻密な膜を形成することができる。
 Ni-P合金ターゲットに関して、例えば、特許文献1には、酸素含有量10wtppm以下のNi-P合金地金を溶解し、不活性ガス雰囲気中でアトマイズ加工して、平均粒径100μm以下のアトマイズ粉とした後、ホットプレス又は熱間静水圧プレスすることを特徴とする、Pを12~24at%、酸素含有量が100wtppm以下であり、残部Ni及び不可避的不純物からなるNi-P合金スパッタリングターゲットが開示されている。また、この発明によれば、異常放電を抑制することができ、パーティクル発生を防止できることが記載されている。
 特許文献2には、NiとPとを主要成分とするガスアトマイズ粉末を得た後、得られたガスアトマイズ粉を、分級および/または粉砕により最大粒径100μm以下とし、次いで加圧焼結することを特徴とするNi-P系ターゲットの製造方法、また、最大粒径100μm以下、含有酸素量300ppm以下であることを特徴とするNi-P系ターゲットが開示されている。この発明によれば、ターゲットのエロージョン部の表面粗さが10μmRmaxより細かくなり、異物の発生を抑制できることが記載されている。
 特許文献3には、スパッタリングターゲットの製造方法として、粉末を熱間で固化成形したものを144℃/hr~36000℃/hrの冷却速度で、成形温度近傍から300℃まで冷却することで、スパッタリングターゲットに歪を与えて、透磁率を低減することが開示されている。なお、実施例189には、ガスアトマイズ法によって作製したNi-P合金粉末を950℃でHIP(熱間静水圧プレス)成形することが記載されているが、このような高温では液相が生じてしまい、組織が脆くターゲット形状に加工できない。
 ところで、上記のようにNi-P合金を溶解してアトマイズ加工した場合、Pが大量に蒸散してしまい、目標組成と異なる組成の(組成ズレした)アトマイズ粉が形成されてしまうという問題が生じていた。そして、このような組成ずれが発生したアトマイズ粉を用いてホットプレス又は熱間静水圧プレスした場合、得られたターゲット中の組成が不均一となるという問題が生じた。さらに、密度も上がらず、高密度のターゲットが得られないという問題があった。
 また、本出願人は以前、Ni合金スパッタリングターゲットについて、次の技術を提供した。特許文献4では、Ni-Pt合金の純度を高めることにより、Ni-Pt合金インゴットの硬度を著しく低下させて圧延を可能とし、圧延ターゲットを安定的に効率良く製造する技術を提供した。また、特許文献5では、ニッケル合金インゴットを鍛造、圧延などを行い、粗大結晶粒を含まないニッケル合金ターゲットを提供した。
 これらの技術は、従来の方法で作製されたターゲットに比べて、ターゲットの割れやクラックの発生を防止し、スパッタリングの異常放電に起因するパーティクルの発生を格段に抑制できるという優れた効果を有するものであるが、ニッケル合金自体が、非常に硬く脆いという性質があるため、これを圧延した場合に生じる粒界割れを抑制するには必然的に限界があった。
特開2000-309865号公報 特開2001-295033号公報 特許第5337331号 特開2010-47843号公報 特開2003-213406号公報
 本発明は、組成が均一で、密度が高く、安定的な成膜が可能な、パーティクル発生の少ないNi-P合金スパッタリングターゲット、及び目標組成からのズレが小さいNi-P合金スパッタリングターゲットの製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、粉末冶金法により、高密度のNi-Pt-Pスパッタリングターゲットを安定して効率良く製造する技術を提供することを課題とする。
 本発明者らは、上記の問題を解決するため鋭意研究を行った結果、Ni-P合金については、原料粉末として融点の高いNi-P合金粉末と純Ni粉末とを混合焼結することにより、Pの蒸散を抑制することができるとともに、P含有量を厳密に制御することができるという知見を得た。また、Ni-Pt-P合金については、Ni原料粉末に所定量のP(リン)を添加することで、焼結体ターゲットの密度を向上させることができるという知見を得た。
 本発明者らは、この知見に基づいて、以下の発明を提供する。
 1)Pを1~10at%含有し、残部がNi及び不可避的不純物からなり、密度が90%以上であることを特徴とするNi-P合金スパッタリングターゲット。
 2)ターゲット中の組成ばらつきが5%以内であることを特徴とする上記1)記載のNi-P合金スパッタリングターゲット。
 3)ターゲットの平均結晶粒径が100μm以下であることを特徴とする上記1)又は2)記載のNi-P合金スパッタリングターゲット。
 4)Pを15~21wt%含有し、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-P合金を溶解し、アトマイズ加工して、平均粒径100μm以下のNi-P合金アトマイズ加工粉を作製した後、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉を混合し、これをホットプレスすることを特徴とするNi-P合金スパッタリングターゲットの製造方法。
 5)ホットプレスした後、熱間静水圧プレスすることを特徴とする上記4)記載のNi-P合金スパッタリングターゲットの製造方法。
 6)Pを1~10at%含有し、Ptを1~30at%含有し、残部がNi及び不可避的不純物からなり、密度が95%以上であることを特徴とするNi-Pt-P合金スパッタリングターゲット。
 7)ターゲット中の組成ばらつきが5%以内であることを特徴とする上記6)記載のNi-Pt-Pスパッタリングターゲット。
 8)ターゲットの平均結晶粒径が100μm以下であることを特徴とする上記6)又は7)に記載のNi-Pt-Pスパッタリングターゲット。
 9)Pを15~21wt%含有し、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-P合金を溶解し、アトマイズ加工して、平均粒径100μm以下のNi-P合金アトマイズ加工粉を作製した後、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉末及びPt粉末を混合した後、これをホットプレスすることを特徴とするNi-Pt-P合金スパッタリングターゲットの製造方法。
 10)ホットプレスした後、熱間静水圧プレスすることを特徴とする上記9)記載のNi-Pt-Pスパッタリングターゲットの製造方法。
 本発明は、Ni-P合金スパッタリングターゲットに関して、Pの含有量を厳密に制御することで、安全上問題のあるPの蒸散を抑制することができ、組成ばらつきが小さく、高密度ターゲットを提供することができる。これにより、良好な特性を有する薄膜を形成することができるという優れた効果を有する。また、本発明は、Ni-Pt-P合金スパッタリングターゲットに関して、溶解鋳造や圧延加工のための大型の設備を必要とせず、粉末冶金法により、高密度のターゲットを提供することができる。これにより、スパッタリング時のパーティクルの発生を抑制できるという優れた効果を有する。
[Ni-P合金スパッタリングターゲット]
 本発明のNi-P合金スパッタリングターゲットの製造は、粉末焼結法による。まず、P(リン)含有量が15~21wt%(25~33.5at%)、残部がNi(ニッケル)及び不可避的不純物からなるNi-P合金インゴットを準備する。次に、このNi-P合金インゴットを溶解し、この溶湯をアルゴン、ヘリウム、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で噴霧・急速冷却・凝固させる、いわゆるアトマイズ加工して、平均粒径100μm以下のNi-P合金アトマイズ加工粉を製造する。
 P含有量を15~21wt%とするのは、15%未満あるいは21%超であると融点がそれぞれ870℃、880℃となり、アトマイズにより溶湯の噴霧を行うにあたって溶湯温度が低すぎるため、効果的に微細均一なアトマイズ粉の調製を行うことが困難となる。したがって、P含有量を15~21wt%とすることで融点を1000~1100℃に保つことができ、溶湯から強冷されてアトマイズ粉となる際により均一な粉末を得ることが可能となる。また本発明のアトマイズ加工粉は球状を呈しており、比表面積を抑えることができる。これによって、酸素の取り込みを抑制することができる。
 次に、このNi-P合金アトマイズ粉に、Niアトマイズ粉を混合する。Ni混合量はNi-P合金アトマイズ粉におけるP含有量を考慮して、目標組成になるように適宜調整することができる。また、Niアトマイズ粉として平均粒径が100μm以下のものを使用することが好ましい。また、本発明のNiアトマイズ粉は、Ni-P合金アトマイズ加工粉と同様、球状を呈しており、比表面積を抑えることができる。
 なお、Ni-P合金インゴットとNiインゴット、もしくはNiインゴットとP粉末等をあらかじめ目標組成に調整した後、溶解してアトマイズ処理を行い目標組成の粉末を得ることも考えられるが、合金化するのに1500℃程度の高温を必要とし、このとき蒸気圧が高いPは容易に揮発してしまい、組成の制御が極めて困難となる。また、Pの揮発による炉体の汚染や蒸発付着物の発火などの危険を伴うという問題が生じる。
 次に、この混合粉を用いてホットプレス加工する。ホットプレスは750℃~850℃(合金の融点は870℃以上であり、それ以下の温度に加熱する。)、100~300kgf/cmの条件下で行う。これによって、密度が80%以上であり、Pを1~10at%含有し、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-Pt合金スパッタリングターゲット材料が得られる。これをターゲット形状に切断、切削・研磨、バッキングプレートへのボンディング等通常の加工を行い、Ni-P合金スパッタリングターゲットを得る。
 また、ターゲット密度をさらに高めるために、ホットプレス加工して得られるNi-P合金スパッタリングターゲット材料を、さらに熱間静水圧プレス加工及び/又は熱間矯正を行うことが有効である。熱間静水圧プレスは750~850℃、1200~2000kgf/cmの条件下で行う。これによって、密度を95%以上のNi-P合金ターゲット材を得ることができる。
  本発明のNi-P合金スパッタリングターゲットは、ターゲット中の組成ばらつきを5%以内とすることができる。上述の通り、Pの蒸散を抑制することができるので、均一な組成からなるNi-P合金アトマイズ加工粉を得ることができる。そして、このような加工粉を焼結原料とすることで、ターゲットさらには薄膜の組成ばらつきを抑制することができる。本発明の組成ばらつきは、ターゲットの任意の個所におけるP含有量を測定し、その最大値、最小値、平均値から次式を用いて算出する。
 ばらつき={(P含有量の最大値)―(P含有量の最小値)}/(P含有量の平均値)
 例えば、円盤状のターゲットにおいては、中心、1/2R(半径)の均等8点、及び外周より1cm内側の均等8点の合計17点を測定することができる。
 また、本発明のNi-P合金スパッタリングターゲットは、ターゲットの平均結晶粒径を100μm以下とすることができる。P含有量が15~21wt%のNi-P合金アトマイズ加工粉は脆いNi相が形成されているため、微細化が容易であり、このような加工粉を焼結原料とすることで、ターゲットの平均結晶粒径を微細化することができる。そして、このような微細な組織は安定した成膜を可能とし、パーティクルの発生が少なく、良質な膜を形成することができる。
[Ni-Pt-P合金スパッタリングターゲット]
 本発明のNi-Pt-P合金スパッタリングターゲットの製造は、粉末焼結法による。まず、P(リン)含有量が15~21wt%(25~33.5at%)、残部がNi(ニッケル)及び不可避的不純物からなるNi-P合金インゴットを準備する。このNi-P合金インゴットを誘導加熱により溶解し、この溶湯をアルゴン、ヘリウム、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で噴霧・急速冷却・凝固させる、いわゆるアトマイズ加工して、平均粒径100μm以下のNi-P合金アトマイズ加工粉を作製する。
 Ni-P合金インゴットにおいて、P含有量を15~21wt%とするのは、15%未満あるいは21%超であると、融点がそれぞれ870℃、880℃となり、アトマイズにより溶湯の噴霧を行うにあたり溶湯温度が低すぎるため、微細均一なアトマイズ粉の調製を行うことが困難となる。したがって、P含有量を15~21wt%とすることで、融点を1100℃前後に保つことができ、溶湯から強冷されて、アトマイズ粉となる際により均一な粉末を得ることが可能となる。
 このようにアトマイズによって調製されたNi-P合金粉は、少なからずPの揮発により組成の変動を起こすが、粉末であるがゆえに分析によって測定されたP濃度を考慮して他の粉末を用いて、適宜目標とする組成へと混合微調整することも可能であり、Pの揮発に対して過敏になる必要もない。なお、本発明のアトマイズ加工粉は球状を呈しており、比表面積を抑えることができる。これによって酸素の取り込みを抑制することができる。
 次に、このNi-P合金アトマイズ粉に、Niアトマイズ粉、Pt粉(Ptスポンジ)を混合する。Niアトマイズ粉及びPt粉の混合量は、焼結体の組成(P:1~10at%、Pt:1~30at%、残部Ni及び不可避的不純物)を考慮して、適宜調整する。このときNiアトマイズ粉は、Ni-P合金アトマイズ粉によるP含有量を薄める役割を有する。また、本発明のNiアトマイズ粉及びPt粉は、Ni-P合金アトマイズ加工粉と同様、球状を呈しており、比表面積を抑えることができる。
 なお、Ni-Pt-Pターゲットを溶解法で作製することも考えられるが、Ni原料、Pt原料を溶解して合金化するためには1500℃程度の高温を必要とし、Pの添加源としてNi-P合金を用いた場合、Ni及びPtとの融点の差が大きく、蒸気圧が高いPが揮発してしまい、組成の制御が難しいという問題が生じる。また、Pの揮発により炉体の汚染、蒸発付着物の発火などの危険性を伴うといった問題もある。
 一方、Ni-15~21wt%P合金のみを溶解する場合には、1200℃以下での溶解が可能であり、Pが蒸散するという問題は生じない。このようなことから、Ni-15~21wt%P合金のみを溶解アトマイズしてNi-P合金粉末を得て、これにNi粉、Pt粉を混合、焼結することにより、Pの蒸散が少ないNi-Pt-Pスパッタリングターゲットを作製することができる。
 次に、このNi-P粉、Ni粉、Pt粉からなる混合粉をホットプレスする。Ni及びNi-Pが反応してP含有量が10wt%以下の領域に達すると、合金の融点は870℃となってプレスの型中で溶融するため、それ以下の温度である750℃~850℃に加熱するのが好ましい。また、プレス圧力は、型の耐用荷重に応じて100~300kgf/cmの範囲の条件下で行うのが好ましい。以上によって、密度が90%以上のNi-Pt-P焼結体が得られる。
 このようにして得た焼結体(P:1~10at%、Pt:1~30at%、残部がNi及び不可避的不純物)をターゲット形状に切断、切削・研磨などの機械加工を行い、Ni-Pt-Pスパッタリングターゲットを作製する。スパッタリングを実施する場合は、スパッタリングターゲットを、銅又は銅合金などからなるバッキングプレートへ接合して、スパッタリング装置に設置すればよい。
 また、スパッタリングターゲット(焼結体)の密度をさらに高めるために、ホットプレス加工した焼結体を、さらに熱間静水圧プレス(HIP)加工を行うことが有効である。HIPは温度を700℃~850℃、プレス圧力を1000~2000kgf/cmの条件下で行う。これにより、密度を95%以上のNi-Pt-Pスパッタリングターゲットを得ることができる。
 さらに、本発明は、Ni-Pt-Pスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを5%以内とすることができる。上述の通り、本発明によれば、Pの蒸散を抑制することができるので、均一な組成からなるNi-P合金アトマイズ加工粉を得ることができ、このようなアトマイズ加工粉を焼結原料とすることで、ターゲットの組成ばらつきを抑制することができる。
 本発明の組成ばらつきは、ターゲットの任意の個所におけるP含有量を測定し、その最大値、最小値、平均値から、次式を用いて算出する。
 ばらつき={(P含有量の最大値)-(P含有量の最小値)}/(P含有量の平均値)
 例えば、円盤状のターゲットにおいて、中心、0.5R(半径)の均等8点、及び外周より1cm内側の均等8点の合計17点を測定することができる。
 また、本発明のNi-Pt-Pスパッタリングターゲットは、ターゲットの平均結晶粒径を100μm以下とすることができる。P含有量が15~21wt%のNi-P合金アトマイズ粉中には急冷された微細なNiデンドライト相が形成され、これは比較的融点が高いため、前記のプレス温度では結晶粒成長を起こしにくい。したがって、このような加工粉を焼結原料とすることで、結晶粒径を微細化することができる。そして、微細な組織は安定成膜を可能とし、パーティクルが少なく、良質な膜を形成することができる。
 次に、実施例について説明する。なお、本実施例は発明の一例を示すためのものであり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に含まれる他の態様及び変形を含むものである。
(実施例1-1)
 P含有量が17wt%のNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-17wt%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。また、この原料粉の粒径は120μmであった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉に粒径100μmのNiアトマイズ粉をP含有量が1at%になるように混合した。次に、この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行った。これによって、P含有量が1at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-P合金焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-P合金焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは5%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は100μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して(Inボンディングでも可)、Ni-P合金スパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-P合金薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量について調べた。その結果、5個であった。以上の結果を表1に示す。
 スパッタリング成膜は、下記の条件で行った(以下の実施例、比較例も同様とした)。
<成膜条件>
  電源:直流方式
  電力:15kW
  到達真空度:5×10-8Torr
  雰囲気ガス組成:Ar
  スパッタガス圧:5×10-3Torr
  スパッタ時間:15秒
(実施例1-2)
 P含有量が17wt%のNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-17wt%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。また、この原料粉の粒径は120μmであった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉に粒径100μmのNiアトマイズ粉をP含有量が2at%になるように混合した。次に、この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行った。これによって、P含有量が1at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-P合金焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-P合金焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは4%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は100μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して(Inボンディングでも可)、Ni-P合金スパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-P合金薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量について調べた。その結果、5個であった。
(実施例1-3)
 P含有量が17wt%のNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-17wt%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。また、この原料粉の粒径は120μmであった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉に粒径100μmのNiアトマイズ粉をP含有量が5at%になるように混合した。次に、この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行った。これによって、P含有量が1at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-P合金焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-P合金焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは3%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。(結晶粒径の調べ方)クロスカット法その結果、平均結晶粒径は100μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して(Inボンディングでも可)、Ni-P合金スパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-P合金薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量について調べた。その結果、5個であった。
(実施例1-4)
 P含有量が17wt%のNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-17wt%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。また、この原料粉の粒径は120μmであった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉に粒径100μmのNiアトマイズ粉をP含有量が10at%になるように混合した。次に、この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行った。これによって、P含有量が1at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-P合金焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-P合金焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは2%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は100μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して(Inボンディングでも可)、Ni-P合金スパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-P合金薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量と組成変動について調べた。その結果、5個であった。
(比較例1-1)
 P含有量が1at%となるように、Ni-P合金インゴット及びNiインゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて粉末を作製したところ、Ni-0.8at%P合金アトマイズ加工粉を得た。装置内部でPが蒸散し、目標組成からのずれが発生した。
(比較例1-2)
 P含有量が2at%となるように、Ni-P合金インゴット及びNiインゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて粉末を作製したところ、Ni-1.8at%P合金アトマイズ加工粉を得た。装置内部でPが蒸散し、目標組成からのずれが発生した。
(比較例1-3)
 P含有量が5at%となるように、Ni-P合金インゴット及びNiインゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて粉末を作製したところ、Ni-4.5at%P合金アトマイズ加工粉を得た。装置内部でPが蒸散し、目標組成からのずれが発生した。
(比較例1-4)
 P含有量が10at%となるように、Ni-P合金インゴット及びNiインゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて粉末を作製したところ、Ni-9.7at%P合金アトマイズ加工粉を得た。装置内部でPが蒸散し、目標組成からのずれが発生した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(実施例2-1)
 Pを17at%含有するNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-17at%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉、Pt粉を混合した。この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行い、これによって、Pt含有量が20at%、P含有量が1at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-Pt-P系焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-Pt-P焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは4%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は60μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して(Inボンディングでも可)、Ni-P合金スパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-P合金薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量と組成変動について調べた。その結果、50個であった。
(実施例2-2)
 Pを18at%含有するNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-18at%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉、Pt粉を混合した。この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行い、これによって、Pt含有量が30at%、P含有量が1at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-Pt-P焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-Pt-P焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは4%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は70μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して、Ni-Pt-Pスパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-Pt-P薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量と組成変動について調べた。その結果、100個であった。
(実施例2-3)
 Pを19at%含有するNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-19at%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉、Pt粉を混合した。この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行い、これによって、Pt含有量が10at%、P含有量が2at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-Pt-P合金焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-Pt-P焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは4%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は65μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して、Ni-Pt-Pスパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-Pt-P薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量と組成変動について調べた。その結果、50個であった。
(実施例2-4)
 Pを20at%含有するNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-20at%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉、Pt粉を混合した。この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行い、これによって、Pt含有量が20at%、P含有量が2at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-Pt-P焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-Pt-P焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは4%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は70μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して、Ni-Pt-Pスパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-Pt-P薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量と組成変動について調べた。その結果、50個であった。
(実施例2-5)
 Pを21at%含有するNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-21at%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉、Pt粉を混合した。この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行い、これによって、Pt含有量が20at%、P含有量が5at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-Pt-P焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-Pt-P焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは4%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は80μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して、Ni-Pt-Pスパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-Pt-P薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量と組成変動について調べた。その結果、50個であった。
(実施例2-6)
 Pを22at%含有するNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-22at%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉、Pt粉を混合した。この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行い、これによって、Pt含有量が30at%、P含有量が5at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-Pt-P焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-Pt-P焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは4%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は75μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して、Ni-Pt-Pスパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-Pt-P薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量と組成変動について調べた。その結果、100個であった。
(実施例2-7)
 Pを23at%含有するNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-23at%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉、Pt粉を混合した。この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行い、これによって、Pt含有量が10at%、P含有量が10at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-Pt-P焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-Pt-P焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは4%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は70μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して、Ni-Pt-Pスパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-Pt-P薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量と組成変動について調べた。その結果、50個であった。
(実施例2-8)
 Pを24at%含有するNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-24at%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉、Pt粉を混合した。この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行い、これによって、Pt含有量が20at%、P含有量が10at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-Pt-P焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-Pt-P焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは4%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は70μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して、Ni-Pt-Pスパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-Pt-P薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量と組成変動について調べた。その結果、50個であった。
(実施例2-9)
 Pを25at%含有するNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-25at%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉、Pt粉を混合した。この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行い、これによって、Pt含有量が5at%、P含有量が1at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-Pt-P焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-Pt-P焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは4%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は70μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して、Ni-Pt-Pスパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-Pt-P薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量と組成変動について調べた。その結果50個であった。
(実施例2-10)
 Pを26at%含有するNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-26t%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉、Pt粉を混合した。この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行い、これによって、Pt含有量が5at%、P含有量が2at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-Pt-P合金焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-Pt-P合金焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは4%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は70μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して、Ni-Pt-Pスパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-Pt-P薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量と組成変動について調べた。その結果、50個であった。
(実施例11)
 Pを27at%含有するNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-27at%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉、Pt粉を混合した。この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行い、これによって、Pt含有量が5at%、P含有量が5at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-Pt-P焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-Pt-P焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは4%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は65μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して、Ni-Pt-Pスパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-Pt-P薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量と組成変動について調べた。その結果、100個であった。
(実施例2-12)
 Pを28at%含有するNi-P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて、Ni-28at%P合金アトマイズ加工粉を得た。アトマイズ加工粉はほぼ球状であった。次に、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉、Pt粉を混合した。この混合粉を、830℃、300kgf/cmの条件でホットプレスを行い、これによって、Pt含有量が5at%、P含有量が10at%、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-Pt-P焼結体が得られた。また、このとき焼結体の密度は80%であった。次に、この焼結体をSUS缶に封入して、830℃、1500kgf/cmの条件でHIP(熱間静水圧プレス)を行った。これにより、焼結体密度は95%となった。
 以上により得られたNi-Pt-P合金焼結体を切削、研磨等の機械加工を行い、直径440mmφ、厚さ3mmtの円盤状スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲット中の組成ばらつきを調べた。その結果、組成ばらつきは4%以内であった。次に、このスパッタリングターゲットの平均結晶粒径をJISH0501によるクロスカット法により調べた。その結果、平均結晶粒径は70μmであった。その後、このスパッタリングターゲットを銅合金からなるバッキングプレートに拡散接合して(Inボンディングでも可)、Ni-Pt-Pスパッタリングターゲットと銅合金バッキングプレートの組立体を作製した。そして、この組立体を用いてスパッタリングを行い、Ni-Pt-P薄膜を形成した。得られた薄膜について、パーティクルの発生量と組成変動について調べた。その結果、50個であった。
(比較例2-1)
 Ni-20at%Pt-1at%Pとなるように、Niショット、Pt粉およびP塊を誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて粉末を作製したところ、Ni-20at%Pt-0.8at%Pアトマイズ加工粉を得られた。このように装置内部でPが蒸散し、目標組成からのずれが発生した。また、アトマイズ処理による工程ロスが発生し、Ptのロスが重量で0.2%発生した。
(比較例2-2)
 Ni-20at%Pt-1at%Pとなるように、Niショット、Pt粉およびNi-17wt%P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて粉末を作製したところ、Ni-20at%Pt-0.9at%Pアトマイズ加工粉を得られた。このように装置内部でPが蒸散し、目標組成からのずれが発生した。また、アトマイズ処理による工程ロスが発生し、Ptのロスが重量で0.2%発生した。
(比較例2-3)
 Ni-10at%Pt-2at%Pとなるように、Niショット、Ni-20at%Pt合金インゴットおよびP塊を誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて粉末を作製したところ、Ni-10at%Pt-1.6at%Pアトマイズ加工粉を得られた。このように装置内部でPが蒸散し、目標組成からのずれが発生した。また、アトマイズ処理による工程ロスが発生し、Ptのロスが重量で0.2%発生した。
(比較例2-4)
 Ni-10at%Pt-2at%Pとなるように、Niショット、Ni-20at%Pt合金インゴットおよびNi-17wt%P合金インゴットを誘導加熱溶解し、ガスアトマイズ法を用いて粉末を作製したところ、Ni-10at%Pt-1.7at%Pアトマイズ加工粉を得られた。このように装置内部でPが蒸散し、目標組成からのずれが発生した。また、アトマイズ処理による工程ロスが発生し、Ptのロスが重量で0.2%発生した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 本発明は、Ni-P合金スパッタリングターゲットに関して、Pの含有量を厳密に制御することで、安全上問題のあるPの蒸散を抑制することができ、組成ばらつきが小さく、高密度ターゲットを提供することができる。これにより、良好な特性を有する薄膜を形成することができるという優れた効果を有する。また、本発明は、Ni-Pt-P合金スパッタリングターゲットに関して、溶解鋳造や圧延加工のための大型の設備を必要とせず、粉末冶金法により、高密度のターゲットを提供することができる。これにより、スパッタリング時のパーティクルの発生を抑制できるという優れた効果を有する。本発明のスパッタリングターゲットは、ハードディスク等の磁気記録媒体用の薄膜形成に有用である。

Claims (10)

  1.  Pを1~10at%含有し、残部がNi及び不可避的不純物からなり、密度が90%以上であることを特徴とするNi-P合金スパッタリングターゲット。
  2.  ターゲット中の組成ばらつきが5%以内であることを特徴とする請求項1記載のNi-P合金スパッタリングターゲット。
  3.  ターゲットの平均結晶粒径が100μm以下であることを特徴とする請求項1又は2記載のNi-P合金スパッタリングターゲット。
  4.  Pを15~21wt%含有し、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-P合金を溶解し、アトマイズ加工して、平均粒径100μm以下のNi-P合金アトマイズ加工粉を作製した後、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉を混合し、これをホットプレスすることを特徴とするNi-P合金スパッタリングターゲットの製造方法。
  5.  ホットプレスした後、熱間静水圧プレスすることを特徴とする請求項4記載のNi-P合金スパッタリングターゲットの製造方法。
  6.  Pを1~10at%含有し、Ptを1~30at%含有し、残部がNi及び不可避的不純物からなり、密度が95%以上であることを特徴とするNi-Pt-P合金スパッタリングターゲット。
  7.  ターゲット中の組成ばらつきが5%以内であることを特徴とする請求項6記載のNi-Pt-Pスパッタリングターゲット。
  8.  ターゲットの平均結晶粒径が100μm以下であることを特徴とする請求項6又は7に記載のNi-Pt-Pスパッタリングターゲット。
  9.  Pを15~21wt%含有し、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi-P合金を溶解し、アトマイズ加工して、平均粒径100μm以下のNi-P合金アトマイズ加工粉を作製した後、このNi-P合金アトマイズ加工粉にNiアトマイズ粉末及びPt粉末を混合した後、これをホットプレスすることを特徴とするNi-Pt-P合金スパッタリングターゲットの製造方法。
  10.  ホットプレスした後、熱間静水圧プレスすることを特徴とする請求項9記載のNi-Pt-Pスパッタリングターゲットの製造方法。
     
     
     
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