JP2016129080A - Ｎｉ−Ｃｕ系磁気記録媒体のシード層用合金およびスパッタリングターゲット材並びに磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、垂直磁気記録媒体におけるシード層として用いるＮｉ−Ｃｕ系磁気記録媒体のシード層用合金およびスパッタリングターゲット材を提供する。
【解決手段】
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍ合金であって、Ｃｕを１〜５０ａｔ％、Ｍ１元素としてＷ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂの１種または２種以上を２〜２０ａｔ％含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなることを特徴とする磁気記録媒体のシード層用合金およびスパッタリングターゲット材並びに磁気記録媒体にある。
【選択図】 なし

Description

本発明は、垂直磁気記録媒体におけるシード層として用いるＮｉ−Ｃｕ系磁気記録媒体
のシード層用合金およびスパッタリングターゲット材並びに磁気記録媒体に関するものである。

近年、垂直磁気記録の進歩は著しく、ドライブの大容量化のために、磁気記録媒体の高
記録密度化が進められており、従来普及していた面内磁気記録媒体により、さらに高記録密度が実現できる、垂直磁気記録方式が実用化されている。ここで、垂直磁気記録方式とは、垂直磁気記録媒体の磁性膜中の媒体面に対して磁化容易軸が垂直方向に配向するように形成したものであり、高記録密度に適した方法である。

そして、垂直磁気記録方式においては、記録密度を高めた磁気記録膜層と軟磁性膜層と
を有する記録媒体が開発されており、このような媒体構造では、軟磁性層と磁気記録層の間にシード層や下地膜層が製膜された記録媒体が開発されている。垂直磁気記録方式用のシード層には、例えば特開２００９−１５５７２２号公報（特許文献１）に開示されているように、Ｎｉ−Ｗ系の合金が提案されている。

ここでシード層に求められる特性の一つは、その名が示すように、シード層の上に形成される層の配向性を制御し、磁気情報を記録する磁性膜の磁化容易軸が媒体面に対して垂直に配向させる為に、シード層自身は単独のｆｃｃ構造を有すると共に、媒体面と平行な面が（１１１）面に配向する事である。また、近年、ハードディスクドライブの磁気記録特性を改善する一つの手法として、シード層に磁性を持たせる方法が検討されるようになってきた。そのため上述のようにシード層用合金として求められる特性を備えると共に、磁性を有するシード層用合金の開発が求められていた。磁性を有するシード層用合金としては、例えば特開２０１２−１２８９３３号公報（特許文献２）に開示されているように、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｍ系の合金が提案されている。

特開２００９−１５５７２２号公報 特開２０１２−１２８９３３号公報

一方、軟磁性層とシード層の大きな違いとして、軟磁性層ではノイズ低減のためにアモルファスであることが求められるが、シード層ではシード層の上に形成される層の配向を制御する作用が要求されており、非晶質であるアモルファスとは反対に高い結晶性を有することが求められる。これに加えてシード層用合金は、新たな特性として耐食性が求められている。

上述のような要求を十分達成するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、Ｃｕを添加することで、シード層の耐食性を向上できることを見出し、発明を完成させるに至った。

その発明の要旨とするところは、
（１）Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍ合金であって、Ｃｕを１〜５０ａｔ％、Ｍ１元素としてＷ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂの１種または２種以上を２〜２０ａｔ％含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなることを特徴とする磁気記録媒体のシード層用合金。
（２）Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍ合金であって、Ｃｕを１０超〜５０ａｔ％、Ｍ１元素としてＷ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂの１種または２種以上を２〜２０ａｔ％およびＭ２元素としてＦｅまたはＣｏを２〜３０ａｔ％含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなることを特徴とする磁気記録媒体のシード層用合金。

（３）前記（１）または（２）に記載されたＮｉ−Ｃｕ−Ｍ合金に、さらにＭ３元素と
してＡｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｂ，Ｐ，Ｃ，Ｒｕの１種または２種以上を１〜１０ａｔ％含有することを特徴とする磁気記録媒体のシード層用合金。
（４）前記（１）〜（３）のいずれか１に記載の磁気記録媒体のシード層用合金を使用してなるスパッタリングターゲット材。
（５）前記（１）〜（３）のいずれか１に記載のシード層用合金を使用してなる磁気記録媒体にある。

以上述べたように、Ｎｉ−Ｍ系合金にＣｕを添加することで、軟磁性下地膜（ＳＵＬ）の上にある中間層に耐食性を持たせることを可能とした磁気記録媒体のシード層用スパッタリングターゲット材を提供することにある。

以下、本発明に係る発明の限定理由を説明する。
Ｃｕ：１〜５０ａｔ％
Ｎｉ−Ｍ系合金の耐食性を向上させるためにＣｕを添加した。しかし、１％未満ではそのの効果が十分でなく、５０％を超えるとシード層としての性能を発揮できない。

シード層用合金としてはｆｃｃ単相である事が求められる。Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍ合金において、Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂを以下Ｍ１元素と称とすると、このＭ１元素は、高融点を持つｂｃｃ系金属であり、本発明で規定する成分範囲でｆｃｃであるＮｉ−Ｃｕ合金を添加することにより、そのメカニズムは明確ではないが、シード層に求められる（１１１）面への配向性を改善させ、かつ結晶粒を微細化させる元素である。このＷ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂの１種または２種以上をａｔ％量で、２〜２０％とする。しかし、２％未満ではその効果が十分でなく、また、２０％を超えると化合物が析出するか、アモルファス化する。シード層用合金としてはｆｃｃ単相である事が求められることから、その範囲を２〜２０％とする。好ましくは５〜１５％とする。

また、（１１１）面の配向に効果が高いのはＷ，Ｍｏで、望ましくはＷ，Ｍｏの１種ま
たは２種を必須とし、Ｃｒ，Ｔａ，Ｖ，Ｎｂはこれに添加してもよい。その理由は、Ｎｉと高融点ｂｃｃ金属の組合せで、Ｍｏ，ＷはＣｒに比べ融点が高く有利である。また、Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ添加はＷ、Ｍｏに比べ、添加する事でアモルファス性を高めることにも作用し、シード層に求められるｆｃｃ相形成に不利である。Ｃｒは望ましくは５％超え添加した場合に配向性の点で有利となる。

また、ＦｅまたはＣｏを以下Ｍ２元素と称すると、このＭ２元素のＦｅまたはＣｏを２〜３０ａｔ％としたのは、２ａｔ％未満では要求される磁性に達することができないためである。また、ＦｅまたはＣｏは腐食されやすいため、３０％を超えると耐食性が得られないためである。したがって、その範囲を２〜３０ａｔ％とした。好ましくは、２５ａｔ％以下、さらに好ましくは２０ａｔ％以下とする。

さらに、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｂ，Ｐ，Ｃ，Ｒｕ
を以下Ｍ３元素と称すると、このＭ３元素は、（１１１）面を配向させる元素であり、また、結晶粒を微細化する元素である。このＡｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｂ，Ｃｕ，Ｐ，Ｃ，Ｒｕの１種または２種以上をａｔ％量で、１〜１０％とする。しかし、１０％を超えると化合物が生じたり、アモルファス化したりすることから、その上限を１０％とする。好ましくは５％とする。また、Ｍ１＋Ｍ３は好ましくは、２５ａｔ％以下、さらに好ましくは２０ａｔ％以下とする。

以下、本発明について、実施例によって具体的に説明する。
通常、垂直磁気記録媒体におけるシード層はその成分と同じ成分のスパッタリングターゲット材をスパッタし、ガラス基板などの上に成膜し得られる。ここでスパッタにより成膜された薄膜は急冷されている。本発明での供試材としては、単ロール式の急冷装置にて作製した急冷薄帯を用いる。これは実際にスパッタにより急冷され成膜された薄膜の、成分による諸特性への影響を、簡易的に液体急冷薄帯により評価したものである。

急冷薄帯の作製条件としては、表１の成分に秤量した原料３０ｇを径１０、長さ４０ｍ
ｍ程度の水冷銅鋳型にて減圧して、Ａｒ中でアーク溶解し、急冷薄帯の溶解母材とした。急冷薄帯の作製条件は、単ロール方式で径１５ｍｍの石英管中にて、この溶解母材をセットし、出湯ノズル径を１ｍｍとし、雰囲気気圧６１ｋＰａ、噴霧差圧６９ｋＰａ、銅ロール（径３００ｍｍ）の回転数３０００ｒｐｍ、銅ロールと出湯ノズルのギャップ０．３ｍｍにて出湯した。出湯温度は各溶解母材の溶け落ち直後とした。このようにして作製した急冷薄帯を供試材とし、以下の項目を評価した。

ガラス板に両面テープで供試材を貼り付け、Ｘ線回折装置にて回折パターンを得た。こ
のとき、測定面は急冷薄帯の銅ロール接触面となるように供試材を貼り付けた。Ｘ線源はＣｕ−α線でスキャンスピード４°／ｍｉｎで測定した。この回折パターンにおいて、ｆｃｃ構造の回折線のピークのみ得られたものを○、それ以外の回折線のピークが得られたもの、アモルファス化したものについては×とした。

急冷薄帯の耐食性の評価として、ガラス板に両面テープで供試材を貼り付け、５％Ｎａ
Ｃｌ−３５℃−１６ｈの塩水噴霧試験を行い、全面発銹：×、一部発銹：△、発銹なし：○として評価した。各評価結果を表１に示す。

表１に示すように、Ｎｏ．１〜２３は本発明の請求項１に係る実施例であり、Ｎｏ．２
４〜３０はその比較例である。

表１に示す比較例Ｎｏ．２４〜２６はいずれもＣｕを含有しないために耐食性が劣る。比較例Ｎｏ．２７、２８はいずれもＭ１＞２０ａｔ％であるため、シード層用合金に求められるｆｃｃ単相を保つことができない。比較例Ｎｏ．２９、３０はＣｕの含有量が高すぎるためシード層用合金に求められるｆｃｃ単相を保つことができない。これに対して本発明であるＮｏ．１〜２３はいずれも本発明の条件を満足していることから、ｆｃｃ構造の回折線のみが見られ、シード層に求められる条件を十分満たしており、かつ耐食性を向上させることがわかる。

表２に示すように、Ｎｏ．３１〜５３は本発明の請求項２に係る実施例であり、Ｎｏ．
５４〜６０はその比較例である。

表２に示す比較例Ｎｏ．５４〜５６はいずれもＣｕを含有しないために耐食性が劣る。比較例Ｎｏ．５７〜６０はいずれもＣｕを含有するが、Ｃｕの含有量が少ないために耐
食性が劣る。これに対して本発明であるＮｏ．３１〜５３はいずれも本発明の条件を満足していることから、ｆｃｃ構造の回折線のみが見られ、シード層に求められる条件を十分満たしており、かつ耐食性を向上させることがわかる。

表３に示すように、Ｎｏ．６１〜６７は本発明の請求項１および請求項３に係る実施例
であり、Ｎｏ．６８〜９０は請求項３に係る実施例であり、Ｎｏ．９１〜９７はその比較例である。

表３に示す比較例Ｎｏ．９１〜９５はいずれもＣｕを含有するが、Ｃｕの含有量が少な
いために耐食性が劣る。比較例Ｎｏ．９６、９７はＣｕ含有量が少なく、かつＭ３＞１０ａｔ％のために、耐食性が劣り、しかもシード層用合金に求められるｆｃｃ単相を保つことができない。これに対して、本発明であるＮｏ．６１〜９０はいずれも本発明の条件を満足していることから、ｆｃｃ構造の回折線のみが見られ、シード層に求められる条件を十分満たしており、かつ耐食性を向上させることがわかる。

次に、実施例にある組成のスパッタリングターゲットを作製し、スパッタ膜で評価した。スパッタリングターゲット材の製造方法の例を示す。実施例Ｎｏ．２、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．２３、Ｎｏ．２７、Ｎｏ．３４、Ｎｏ．４７、Ｎｏ．５６、Ｎｏ．６３、Ｎｏ．８４、Ｎｏ．９５の組成になるように秤量した原料を、耐火物坩堝内で加熱溶解した後、Ａｒガスによりアトマイズした。このガスアトマイズ粉末を原料粉末として、炭素鋼製の容器に充填、真空脱気封入した。

上記粉末充填ビレットを、ＨＩＰ成形した。このＨＩＰ体を、ワイヤーカット、旋盤加工、平面研磨により、直径１８０ｍｍ、厚さ７ｍｍの円盤状に加工し、スパッタリングターゲットとした。これら１０組成についてのスパッタリングターゲット材を用い、ガラス基板上にスパッタ膜を成膜した。急冷薄帯と同様に結晶構造および耐食性を調査したところ、結晶構造および耐食性のいずれも急冷薄帯と同様の結果が得られた。よって急冷薄帯とスパッタ膜の評価は同等であることを確認した。

以上述べたように、Ｎｉ−Ｍ系合金にＣｕを添加することで、中間層に求められるｆｃｃ単相が得られ、かつその（１１１）面への配向性を改善し、かつ結晶粒を微細化させ、中間層の耐食性を向上させることができる極めて優れた効果を示すものである。


出願人 山陽特殊製鋼株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊

Claims (5)

1. Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍ合金であって、Ｃｕを１〜５０ａｔ％、Ｍ１元素としてＷ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂの１種または２種以上を２〜２０ａｔ％含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなることを特徴とする磁気記録媒体のシード層用合金。
2. Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍ合金であって、Ｃｕを１０超〜５０ａｔ％、Ｍ１元素としてＷ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂの１種または２種以上を２〜２０ａｔ％およびＭ２元素としてＦｅまたはＣｏを２〜３０ａｔ％含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなることを特徴とする磁気記録媒体のシード層用合金。
3. 請求項１または請求項２に記載されたＮｉ−Ｃｕ−Ｍ合金に、さらにＭ３元素としてＡｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｂ，Ｐ，Ｃ，Ｒｕの１種または２種以上を１〜１０ａｔ％含有することを特徴とする磁気記録媒体のシード層用合金。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気記録媒体のシード層用合金を使用してなるスパッタリングターゲット材。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のシード層用合金を使用してなる磁気記録媒体。