JP2012102399A - スパッタターゲットおよびスパッタターゲットから形成されるハードディスクの記録材 - Google Patents
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Abstract
【課題】高品位および高記録密度の記録層を形成する多重酸化物を含有するスパッタターゲット、およびハードディスクの記録材を提供する。
【解決手段】コバルト−白金（ＣｏＰｔ）、コバルト−クロム−白金（ＣｏＣｒＰｔ）または、コバルト−クロム−白金−ホウ素（ＣｏＣｒＰｔＢ）の合金を基本とし、スパッタリングプロセスの間に酸素欠損に対して酸素を提供する酸素供給剤として、シリカ酸化物（ＳｉＯ２）およびＣｒ２Ｏ３を付加したスパッタターゲットで、シリカ酸化物（ＳｉＯ２）の量は４からの８原子％の範囲であり、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）の量は０．８原子％から５原子％の範囲である。
【選択図】なし
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【選択図】なし
Description
本発明は、記憶媒体、詳しくはスパッタターゲット、およびハードディスクの記録材へのその適用に関する。
ハードディスクの従来からの磁気記録技法は、磁化の配向によって、水平磁気記録および垂直磁気記録という２つの範疇に分類される。水平磁気記録において、磁束はディスクの面に沿って配列するが、垂直磁気記録では、磁束はディスクの面に垂直に配列する。図１に示されたように、現在の垂直磁気記録媒体は、基板（ガラスまたはアルミニウム）、接着剤層、柔らかい下層、シード層、中間層、記録層、被覆層および潤滑層からなるが、最も重要な技法は記録層の製造にある。
図２に示されたように、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，３８（２００２）１９７６において、非常に薄いＣｏ−Ｐｔ系磁気記録層に酸化物を添加すると、六方最密充填（ＨＣＰ）およびｃ軸配向を含むＣｏ系磁気粒子の粒状組織を破壊せずに、粒界で酸化物を有効に分離させ、それによって、粒度は１０ｎｍ未満に減少し、シグナル対ノイズ比を上げることができることが開示された。
上述のように、良好な磁気特性、高い熱安定性および記録性能を有する顆粒状磁性薄膜を有する微細構造は、酸化物の添加によって得ることができ、高密度垂直記録媒体が達成可能になる。図１に示されたように、ハードディスクの従来の記録層は多重層からなり、中間層の直ぐ上の第１の層はＭａｇ．１と呼ばれ、順に、続いて上の層は第２の層（Ｍａｇ．２）、第３の層（Ｍａｇ．３）などである。Ｍａｇ．１は強磁性粒子が酸化物内で一様に分布する構造を有し、その結果、非磁性酸化物は磁性結晶粒子の磁気的分離を十分に引き起こし、記録媒体のノイズを減少させることができる。
ハードディスクの記録層に使用される現在の材料に関して、特開第２００７−０３１８０８号明細書は、スパッタリングプロセスで使用されるスパッタターゲットに０．０１から０．５％の酸化クロムを添加すると、コバルト−クロム−白金（ＣｏＣｒＰｔ）系合金に対する二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の接着を高め、またスパッタリングプロセスの間に形成される粒子を縮小することを開示している。
台湾特許第２７００６０号明細書（米国特許公開第２００８００６２５７５号明細書に対応する）は、ディスク用の基板として非磁性シリカ（Ｓｉ）を、および、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ）および酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）からなる群から選択される少なくとも１種の酸化物を粒界（Ｇ．Ｂ．）層に使用することを開示している。
米国特許公開第２００２０１８７３６８号明細書は、スパッタターゲットに第２の酸化物を添加すると、スパッタリングプロセスの間にその酸素の枯渇に対して酸化シリコン（ＳｉＯ２）に酸素を供給し、モノシリカの形成を回避することができることを開示している。
上記特許の開示によると、第２の酸化物として使用される酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）の量は１原子％である。
上記特許の開示によると、第２の酸化物として使用される酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）の量は１原子％である。
米国特許公開第２００７００４２２２７号明細書は、金属の酸化物生成の標準自由エネルギー（△Ｇｏ）の差が大きい相異なる酸化物を添加すると、酸化物間のレドックス反応の発生を容易にし、原子の分散を加速することを開示している。表１に示されたように、上記特許は、２モル％の量のＡ、ＢおよびＣ型酸化物、および０または２モル％の量のＤまたはＥ型酸化物を含む酸化物を含有する複合体を開示している。
米国特許公開第２００６０１２１３１９号明細書は、二元系酸化物の密度が２種の金属酸化物の平均密度より大きいことを開示している。それにより、記録層材料が中間層上に堆積する間、多孔質組織の形成が低減される。米国特許公開第２００９０２５７１４４号明細書は、第１の酸化物としてＳｉＯ２および第２の酸化物としてＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５を使用することと組み合わせて、ＣｏＣｒＰｔ系ターゲットのＣｒの濃度を適切に調節すると粒界のＣｏ濃度を低下させ、それによりシグナル対ノイズ比（ＳＮＲ）を改善することを開示している。
ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，３８（２００２）１９７６
引用された参考文献は記録層の前述の材料が記録機能を提供することを開示しているが、それでもなお、下記のようないくつかの欠点がある。
１．酸化物を含有する複合ターゲットは、スパッタリングプロセスの間に成分の酸化物の一部から酸素原子が弾き出される場合がある。酸素原子が真空装置によってスパッタ室から容易に排出される間に、酸素原子の欠如のために、記録媒体に堆積する酸化物が非化学量論になる。したがって、非化学量論的酸化物は、磁気粒子の分離を十分に達成することができない。
２．上記の欠点を解決するためには、スパッタリングプロセスの間に化学量論的酸化物を獲得し、スパッタリングプロセスの間に酸素をガスに補充することが必要である。しかしながら、ガスの流量を正確に制御することは困難であり、またスパッタターゲットの面にとって有害となりやすい。
１．酸化物を含有する複合ターゲットは、スパッタリングプロセスの間に成分の酸化物の一部から酸素原子が弾き出される場合がある。酸素原子が真空装置によってスパッタ室から容易に排出される間に、酸素原子の欠如のために、記録媒体に堆積する酸化物が非化学量論になる。したがって、非化学量論的酸化物は、磁気粒子の分離を十分に達成することができない。
２．上記の欠点を解決するためには、スパッタリングプロセスの間に化学量論的酸化物を獲得し、スパッタリングプロセスの間に酸素をガスに補充することが必要である。しかしながら、ガスの流量を正確に制御することは困難であり、またスパッタターゲットの面にとって有害となりやすい。
ハードディスクの従来の記録材の前述の問題を解決するために、必要とする酸素は、ガスに添加される代わりにスパッタターゲットに直接添加される。酸素を供給する一般的な酸化物はＣｒ２Ｏ３およびＣｏＯである。したがって、本発明は、多重酸化物から本質的になるスパッタターゲットが、高品位および高記録密度を有する記録層を形成するために使用されるスパッタターゲット、およびハードディスクの記録材への適用を提供する。
本発明は、コバルト−白金（ＣｏＰｔ）、コバルト−クロム−白金（ＣｏＣｒＰｔ）またはコバルト−クロム−白金−ホウ素（ＣｏＣｒＰｔＢ）系材料および酸化物の組み合わせから本質的になるスパッタターゲットを提供する。酸化物組成物は、４から８原子％の量のシリカ酸化物（ＳｉＯ２）および０．８から５原子％の量の酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を含む。
酸化物の組み合わせを含むスパッタターゲットは、好ましくは、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）および酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１種の酸化物を含む。
酸化物の組み合わせを含有するスパッタターゲットは、好ましくは、Ｃｕ、ＣｕＯおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される物質を含む。
本発明は、スパッタにより前記スパッタターゲットから形成されるハードディスクの記録材を提供する。
磁気記録媒体（すなわちハードディスク）用の記録材は、イオンビームスパッタリング、電子スパッタリング堆積などを包含するが、これらに限定されない公知のスパッタリング法によって形成することができる。
本発明の好ましい実施形態は、基板（ガラスまたはアルミニウムなどの）に従来の垂直磁気記録媒体におけるような堆積層を与えるステップ、および層の上面に１０ｍＴｏｒｒアルゴン（Ａｒ）ガスの気圧で本発明によるスパッタターゲットをスパッタするステップによって製造され、本発明によるハードディスクの記録材を形成する。
本発明は、コバルト−白金（ＣｏＰｔ）、コバルト−クロム−白金（ＣｏＣｒＰｔ）またはコバルト−クロム−白金−ホウ素（ＣｏＣｒＰｔＢ）系合金および酸化物の組み合わせから本質的になるハードディスクの記録材を提供し、ここで、酸化物の組み合わせは、４から８原子％の量のシリカ酸化物（ＳｉＯ２）および０．８から５原子％の量の酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を含む。
酸化物の組み合わせは、好ましくは、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）および酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１種の酸化物をさらに包含する。
酸化物の組み合わせは、好ましくは、Ｃｕ、ＣｕＯおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される物質をさらに包含する。
酸化物の組み合わせの量は、好ましくは、全材料に対して体積百分率で２５から３１体積％の範囲である。
本発明はスパッタターゲット、およびハードディスクの記録材への適用を提供する。その改善は次を含む。
１．スパッタターゲットの中核原料は複合酸化物を含み、ここで、ＣｏＯまたはＣｒ２Ｏ３はスパッタリングプロセスにおいて酸素の枯渇に対して酸素を提供するための酸素供給剤として働く。さらに、前記スパッタターゲットから形成された磁気記録層は、記録媒体の面積記録密度を改善するために磁気記録媒体ハードディスクに広く使用することができる。
２．酸化物の組み合わせのＣｏＯまたはＣｒ２Ｏ３が、磁気粒子と酸化物粒界層との間のＣｒ−ＯまたはＣｏ−Ｏの結合形態として存在する場合、各磁気粒子を、酸化物によって、より完全に一様に取り囲むことができる。さらに、ＣｒＯの反強磁性の性質は、各磁気粒子内の磁気的減結合を有効に達成し、それによって、薄膜のシグナル対ノイズ比（ＳＮＲ）および保磁度（Ｈｃ）を効率的に改善する。
１．スパッタターゲットの中核原料は複合酸化物を含み、ここで、ＣｏＯまたはＣｒ２Ｏ３はスパッタリングプロセスにおいて酸素の枯渇に対して酸素を提供するための酸素供給剤として働く。さらに、前記スパッタターゲットから形成された磁気記録層は、記録媒体の面積記録密度を改善するために磁気記録媒体ハードディスクに広く使用することができる。
２．酸化物の組み合わせのＣｏＯまたはＣｒ２Ｏ３が、磁気粒子と酸化物粒界層との間のＣｒ−ＯまたはＣｏ−Ｏの結合形態として存在する場合、各磁気粒子を、酸化物によって、より完全に一様に取り囲むことができる。さらに、ＣｒＯの反強磁性の性質は、各磁気粒子内の磁気的減結合を有効に達成し、それによって、薄膜のシグナル対ノイズ比（ＳＮＲ）および保磁度（Ｈｃ）を効率的に改善する。
好ましい実施形態の以下の記載において、その一部分を形成する添付図面が参照されるが、これは本発明が実施することができる特定の実施形態の例証として示されるものである。本発明の範囲から離れずに、他の実施形態が利用され変更され得ることは理解されるはずである。
本発明およびその効果の技術的特徴に関してよりよく理解するために、また本明細書の開示による実施のために、好ましい実施形態、詳細および図を以下にさらに示す。
本発明は、ハードディスクの記録層中の磁気粒子の相互作用を有効に抑制するための多重酸化物を含むスパッタターゲットの中核原料を提供し、ここで、多重酸化物は
（１）第１の酸化物としてのＳｉＯ２、
（２）第２の酸化物としてＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＨｆＯ２およびＣｕＯから選択される物質、および
（３）第３の酸化物としてのＣｒ２Ｏ３またはＣｏＯを含む。
（１）第１の酸化物としてのＳｉＯ２、
（２）第２の酸化物としてＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＨｆＯ２およびＣｕＯから選択される物質、および
（３）第３の酸化物としてのＣｒ２Ｏ３またはＣｏＯを含む。
本発明の主な技術的特徴は第３の酸化物にあり、下記の特徴を有する。
（１）スパッタリングプロセスで追加の酸素をガスに添加する必要がなく、スパッタリングプロセスにおいて第１の酸化物および第２の酸化物を化学量論にし得る酸素供給剤であること、
（２）磁気粒子と酸化物粒界層との間でＣｒ−ＯまたはＣｏ−Ｏの結合形態で存在し、濡れ性を改善し、酸化物粒界層によって磁気粒子をより完全に一様に包囲すること、
（３）磁気粒子と酸化物粒界層との間にＣｒ−ＯまたはＣｏ−Ｏの結合形態が存在するので、Ｃｒ−Ｏの反強磁性の性質により磁気粒子と酸化物粒界層との間の磁気的減結合を達成するのに効果的であること。
（１）スパッタリングプロセスで追加の酸素をガスに添加する必要がなく、スパッタリングプロセスにおいて第１の酸化物および第２の酸化物を化学量論にし得る酸素供給剤であること、
（２）磁気粒子と酸化物粒界層との間でＣｒ−ＯまたはＣｏ−Ｏの結合形態で存在し、濡れ性を改善し、酸化物粒界層によって磁気粒子をより完全に一様に包囲すること、
（３）磁気粒子と酸化物粒界層との間にＣｒ−ＯまたはＣｏ−Ｏの結合形態が存在するので、Ｃｒ−Ｏの反強磁性の性質により磁気粒子と酸化物粒界層との間の磁気的減結合を達成するのに効果的であること。
第１の酸化物に、ＳｉＯ２がガラス形成剤として使用され、これは、平滑な表面を有する緊密な粒界層を形成することができる。第２の酸化物には、高融解温度を有する酸化物が使用され、これは薄膜形成中に最初の核を形成し、スパッタリングプロセスの間に磁気粒子を改良することができる。第３の酸化物には、第１および第２の酸化物のギブス自由エネルギーより高いそれを有する酸化物が使用され、前記第３の酸化物の金属元素はＣｏおよびＰｔより酸化されやすい。
本発明はコバルト−白金（ＣｏＰｔ）、コバルト−クロム−白金（ＣｏＣｒＰｔ）またはコバルト−クロム−白金−ホウ素（ＣｏＣｒＰｔＢ）系合金および酸化物の組み合わせから本質的になるスパッタターゲットを提供する。酸化物の組み合わせはシリカ酸化物（ＳｉＯ２）および酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を包含し、ここで、シリカ酸化物の量は４から８原子％の範囲であり、酸化クロムの量は０．８％から５％の範囲である。
スパッタターゲットの酸化物の組み合わせは、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）および酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１種の酸化物をさらに包含する。
スパッタターゲットの酸化物の組み合わせは、Ｃｕ、ＣｕＯおよびこれらの組み合わせから選択される物質をさらに包含する。
本発明はスパッタターゲットをスパッタリングすることにより形成される高品位および高面積記録密度を有するハードディスク用記録材を提供する。磁気記録媒体（すなわちハードディスク）用の記録材は、イオンビームスパッタリング、電子スパッタリング堆積などを包含するが、これらに限定されない従来のスパッタリング法のいずれかによって形成される。本発明の好ましい実施形態は、基板（ガラスまたはアルミニウムなどの）に従来の垂直磁気記録媒体におけるような堆積層を与えるステップおよび層の上面に１０ｍＴｏｒｒアルゴン（Ａｒ）ガスの気圧で本発明によるスパッタターゲットをスパッタするステップによって得られ、本発明によるハードディスクの記録材を形成する。
本発明は、コバルト−白金（ＣｏＰｔ）、コバルト−クロム−白金（ＣｏＣｒＰｔ）またはコバルト−クロム−白金−ホウ素（ＣｏＣｒＰｔＢ）系合金および酸化物の組み合わせから本質的になるハードディスクの記録材を提供し、ここで酸化物の組み合わせは、４から８原子％の量のシリカ酸化物（ＳｉＯ２）および０．８から５原子％の量の酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を含む。
ハードディスクの記録材の酸化物の組み合わせは、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）および酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１種の酸化物をさらに包含する。
ハードディスクの記録材の酸化物の組み合わせは、Ｃｕ、ＣｕＯおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される物質をさらに包含する。
ハードディスクの記録材の酸化物の組み合わせの量は、全材料に対して体積百分率で２５から３１体積％の範囲である。
ＣｏＣｒＰｔ−ｘ（ＳｉＯ２）−ｙ（第２の酸化物）−ｚ（Ｃｒ２Ｏ３）で構成されるスパッタターゲットＡおよびＣｏＣｒＰｔ−ｘ（ＳｉＯ２）−ｙ（第２の酸化物）−ｚ（ＺｒＯ２）で構成されるスパッタターゲットＢをそれぞれ調製した。ただし、ｘ、ｙおよびｚは対応する酸化物の原子％を表し、「ｚ」は０．８から５原子％（０．８％≦ｚ≦５％）の範囲であり、「ｘ＋ｙ」は６から１１原子％（６％≦ｘ＋ｙ≦１１％）の範囲であった。多重層を有する基板は、垂直磁気記録媒体の製造のための従来法におけるように、基板に順番に層を積層することにより調製した。１０ｍＴｏｒｒのアルゴン（Ａｒ）ガス圧力で本発明によるスパッタターゲットを用いてスパッタすることにより、続けてＣｏＣｒＰｔＢ層をその上にスパッタすることにより記録層を形成した。次いで、その保磁度（Ｈｃ）および核形成磁場（Ｈｎ）を振動試料型磁力計（ＶＳＭ）で測定し、そのシグナル対ノイズ比（ＳＮＲ）はＧｕｚｉｋ試験システムによって測定した。
スパッタターゲットＡおよびＢを比較する表２を参照すると、Ｃｒ２Ｏ３を含むスパッタターゲットは、Ｃｒ２Ｏ３を含まないそれより、優れたＳＮＲおよびＨｃを有していた。特に、２原子％を超える量のＣｒ２Ｏ３を含有するスパッタターゲットについては、そのＳＮＲおよびＨｃは明らかに改善された。要約すると、実験結果は、ハードディスクで使用されるターゲットにＣｒ２Ｏ３を包含させるとＳＮＲおよびＨｃを有効に高めることを示した。さらに、ハードディスクの好ましい実施形態において、そのＣｏＣｒＰｔ層はホウ素（Ｂ）をさらに包含した。
本発明は、Ｃｒ２Ｏ３の量が０．８原子％を超える磁気記録材料へ適用される酸化物の種類および量を明確にかつ簡潔に特徴づけた。本発明の技術的特徴は、第１の酸化物および第２の酸化物に加えてスパッタリングプロセスの間に酸素を供給するための第３の酸化物を使用し、磁気粒子に対して酸化物の接着を高めてＣｒ−Ｏの反強磁性の性質による磁気粒子間のカップリング効果を弱めて磁気粒子の分離を十分に達成することである。磁気記録媒体／ハードディスクの記録層に適用される磁気記録材料を形成する本発明によるスパッタターゲットの使用によって、磁気記録媒体の面積記録密度は大幅に増加させることができる。
たとえ本発明の多数の特徴および利点が、本発明の構成および機能の詳細とともに前述の記載において示されたとしても、本開示は単なる例示であり、添付の特許請求の範囲が表される用語の広範囲の全体的な意味によって示される十分な程度に、詳細に、特に本発明の原理内の部分の形状、寸法および配置に関して、変更することができる。
Claims (4)
- コバルト−白金（ＣｏＰｔ）、コバルト−クロム−白金（ＣｏＣｒＰｔ）またはコバルト−クロム−白金−ホウ素（ＣｏＣｒＰｔＢ）系合金および酸化物の組み合わせから本質的になり、酸化物の組み合わせは、４から８原子％の量の範囲のシリカ酸化物（ＳｉＯ２）および０．８から５原子％以下の量の範囲の酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を含むスパッタターゲット。
- 酸化物の組み合わせが二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）および酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１種の酸化物をさらに含む、請求項１に記載のスパッタターゲット。
- 酸化物の組み合わせがＣｕ、ＣｕＯおよびこれらの組み合わせから選択される物質をさらに含む、請求項１に記載のスパッタターゲット。
- 請求項１から３のいずれかに記載のスパッタターゲットを基板にスパッタすることにより形成されるハードディスクの記録材。
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