JP5384849B2

JP5384849B2 - 垂直磁気記録媒体におけるＮｉ−Ｗ−Ｐ，Ｚｒ系中間層膜製造用スパッタリングターゲット材およびこれを用いて製造した薄膜

Info

Publication number: JP5384849B2
Application number: JP2008118113A
Authority: JP
Inventors: 俊之澤田; 敦岸田; 彰彦柳谷
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2028-04-30
Also published as: JP2009263757A

Description

本発明は、垂直磁気記録媒体におけるＮｉ−Ｗ−Ｐ，Ｚｒ系中間層膜用合金および薄膜製造用スパッタリングターゲット材、およびこれを用いて製造した薄膜に関するものである。

近年、磁気記録技術の進歩は著しく、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いる。しかしながら、現在広く世の中で使用されている面内磁気記録方式の磁気記録媒体では、高記録密度化を実現しようとすると、記録ビットが微細化し、記録ビットで記録できないほどの高保磁力が要求される。そこで、これらの問題を解決し、記録密度を向上させる手段として垂直磁気記録方式が検討されている。

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、記録感度を高めた磁気記録膜層と軟磁性膜層および中間層を有する多層記録媒体が開発されている。この磁気記録膜層には一般的にＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂系合金、軟磁性膜層にはＣｏ−Ｚｒ−Ｎｂ系合金などが用いられている。なお、ここで言う中間層とは、一般に磁気記録膜層の結晶粒の微細化や結晶方位に異方性を持たせることを目的に設けられる層のことを言う。

中間層には各種Ｎｉ系合金や、Ｔａ系合金、Ｐｄ系合金、Ｒｕ系合金などが提案されており、近年ではＮｉ−Ｗ系合金も用いられるようになってきている。これらの中間層は、磁気記録膜層の構造を制御することが役割の１つであり、そのためには中間層の結晶粒の微細化が重要とされている。例えば、富士時報（ｖｏｌ．７７，Ｎｏ．２，２００４，Ｐ１２１）「垂直磁気記録膜の構造制御」（非特許文献１）に開示されているように、Ｒｕ中間層の例が提案されている。

また、Ｎｉ−Ｗ系合金においては薄膜の格子定数が３．５３〜３．６１（×10^-10ｍ）程度の範囲において良好であると考えられる。
富士時報（ｖｏｌ．７７，Ｎｏ．２，２００４，Ｐ１２１）「垂直磁気記録膜の構造制御」

しかしながら、Ｎｉ−Ｗ系薄膜を中間層として用い垂直磁気記録媒体を作製すると良好な記録特性が得られるが、更に高い記録密度を実現するためには、Ｎｉ−Ｗ系中間層の結晶粒微細化が必要となる。それにも拘らず、Ｎｉ−Ｗ系薄膜の結晶粒径微細化に寄与する添加元素などの公知の知見は全くない。

上述のような問題を解消するために、発明者らは鋭意検討した結果、Ｎｉ−ＷにＰ，Ｚｒを添加することで、薄膜の結晶粒を劇的に微細化できることを見出した。その発明の要旨とするところは、
（１）ａｔ％で、Ｗを１〜２０％、Ｐおよび／またはＺｒを合計０．１〜１０％を含み、残部Ｎｉからなることを特徴とする垂直磁気記録媒体におけるＮｉ−Ｗ−Ｐ，Ｚｒ系中間層膜製造用スパッタリングターゲット材。

（２）ガスアトマイズ法により作製した原料粉末を固化成形したことを特徴とする前記（１）に記載のスパッタリングターゲット材。
（３）前記（１）または（２）に記載のスパッタリングターゲット材を用いて製造したＮｉ−Ｗ−Ｐ，Ｚｒ系薄膜にある。

以上述べたように、本発明によるＮｉ−ＷにＰ，Ｚｒを添加することで、薄膜の結晶粒を劇的に微細化できることで、垂直磁気記録媒体におけるＮｉ−Ｗ−Ｐ，Ｚｒ系中間層膜用合金および薄膜製造用スパッタリングターゲット材を提供できる極めて優れた効果を奏するものである。

以下、本発明に係る成分組成として、ａｔ％で、Ｗ：１〜２０％に限定した理由は、１％未満ではスパッタ薄膜の格子定数が３．５３（×１０^-10ｍ）未満となり、また、２０％を超えると格子定数が３．６１（×１０^-10ｍ）を超えることから、その範囲を１〜２０％とした。好ましくは５〜１５％とする。

Ｐおよび／またはＺｒを合計で０．１〜１０．０％に限定した理由は、０．１％未満ではスパッタ薄膜の結晶粒微細化の効果がなく、１０．０％を超えると結晶粒微細化の効果が飽和し、磁気記録膜層の構造制御に悪影響を及ぼすと考えられるＮｉとの化合物を多量に生成したり、一部が非晶質化してしまうことから、その範囲を０．１〜１０．０％とした。好ましくは０．３〜５％とする。

原料粉末としてガスアトマイズ粉末が好ましい理由は以下の通りである。Ｐ，Ｚｒは鋳造法のような冷却速度の小さい溶製法ではＮｉに全く固溶せず、粗大な化合物を晶出してしまう。この粗大化合物がスパッタリングターゲット材中に存在すると、スパッタ時に異常放電を起こしパーティクルを多く発生するなど不具合を生じる。これに対し、原料粉末をガスアトマイズ法により作製すると、急冷凝固されているため粗大な化合物が晶出せず、これを用いて固化成形したスパッタリングターゲット材は、パーティクルの発生が少ない。

以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１に示すＮｉ−Ｗ−Ｐ，Ｚｒ系合金粉末をガスアトマイズにより作製し、これを原料粉末とし、ＳＣ缶に脱気封入した粉末充填ビレットを、７５０〜１１００℃でＨＩＰ法にて固化成形し、機械加工によりＮｉ−Ｗ−Ｐ，Ｚｒ系合金のスパッタリングターゲット材を作製した。また、比較として鋳造法によりＮｉ−Ｗ−Ｐ，Ｚｒ系合金スパッタリングターゲット材を作製した。

上記する各工程の詳細は以下の通りであり、先ず、溶解母材２５ｋｇをアルミナ坩堝にてアルゴン中で誘導溶解し、坩堝底部のφ５ｍｍ出湯ノズルより出湯し、噴霧圧０．７ＭＰａのＡｒガスアトマイズにて粉末を製造した。この作製したＮｉ−Ｗ−Ｐ，Ｚｒ合金粉末を、外形φ２０５／内径φ１９０、長さ３００ｍｍのＳＣ缶に脱気封入した。その時の脱気時の真空到達度は約１．３×１０^-2Ｐａ（約１×１０^-4Ｔｏｒｒ）とした。上記の粉末充填ビレットを、７５０〜１１００℃、１４７ＭＰａにてＨＩＰ成形した。

上記の方法で作製した固化成形体を、ワイヤーカット、旋盤加工、平面研磨により、φ７６．２×３ｍｍに加工し、銅製のバッキングプレートをろう付けしスパッタリングターゲット材とした。また、比較としての鋳造法は１００ｋｇの溶解母材を真空溶解し、φ２００の耐火物へ鋳造し、φ２００×１００ｍｍに旋盤にて削り出し、８００℃にて高さ５０ｍｍまで熱間鍛造した。その後のスパッタリングターゲット材作製方法は上記のＨＩＰ材と同様の方法で行った。

上述した方法で製造したスパッタリングターゲット材の評価項目および評価方法は以下の通り。スパッタ膜のパーティクル数は作製したスパッタリングターゲット材を、φ６３．５のＳｉ基板にスパッタした。スパッタ条件は、Ａｒ圧０．５Ｐａ、ＤＣ電力５００Ｗ、成膜厚さは５００ｎｍとした。この時発生したパーティクルの数を測定した。なお、表１中のパーティクル数はＮｏ．１のパーティクル数を１００とした相対値で表した。

また、スパッタ膜の格子定数およびＮｉ系化合物は、上記のスパッタ膜をＸ線回折し、その回折ピークより格子定数を算出した。また、Ｎｉ系化合物の生成についても確認した。Ｎｉ系化合物なし：○、Ｎｉ化合物少量生成もしくは一部非晶質：△、Ｎｉ化合物多量生成もしくは多量に非晶質：×、で評価した。

さらに、スパッタ膜の結晶粒径は、上記のスパッタ膜の断面をＴＥＭ観察し、画像解析により相当面積円の径を結晶粒径とした。なお、表１中の結晶粒径はＮｏ．１の結晶粒径を１００とした相対値で表しており数値の小さい方が結晶粒径が微細である。

比較例Ｎｏ．１０はＷ含有量が低いために、格子定数が低い。比較例Ｎｏ．１１はＮｏ．１０と同様に、Ｗ含有量が低いために、格子定数が低い。比較例Ｎｏ．１２はＷ含有量が高いために、格子定数が大きい。また、Ｎｉ系化合物少量生成もしくは一部非晶質である。比較例Ｎｏ．１３はＰとＺｒのいずれも含有しないために、結晶粒径が大きい。比較例Ｎｏ．１４はＰとＺｒのいずれか、もしくは両方の含有量が低いために、結晶粒径が大きい。

比較例Ｎｏ．１５はＰとＺｒのいずれか、もしくは両方の含有量が低いために、結晶粒径が大きい。比較例Ｎｏ．１６はＰとＺｒの両方の含有量が高いために、パーティクル数が大きく、Ｎｉ系化合物多量生成もしくは多量に非晶質である。比較例Ｎｏ．１７は鋳造方法によるもので、パーティクル数が大きい。これに対し、本発明例であるＮｏ．１〜９はいずれも本発明の条件を満たしていることから、いずれの特性も優れていることが分かる。

以上のように、垂直磁気記録媒体における中間層膜として用いるＮｉ−Ｗ系薄膜にＰ，Ｚｒを添加することで、Ｎｉ−Ｗ系薄膜の結晶粒径微細化を図ることができ、かつ、スパッタ薄膜の格子定数を３．５３（×１０^-10ｍ）〜３．６１（×１０^-10ｍ）とし、しかも、原料粉末をガスアトマイズ法により作製することで、急冷凝固により粗大な化合物が晶出せず、これを用いて固化成形したスパッタリングターゲット材は、パーティクルの発生が少ない等の極めて優れた薄膜製造用スパッタリングターゲット材を提供することができる。

特許出願人山陽特殊製鋼株式会社
代理人弁理士椎名彊

Claims

ａｔ％で、Ｗを１〜２０％、Ｐおよび／またはＺｒを合計０．１〜１０％を含み、残部Ｎｉからなることを特徴とする垂直磁気記録媒体におけるＮｉ−Ｗ−Ｐ，Ｚｒ系中間層膜製造用スパッタリングターゲット材。
ガスアトマイズ法により作製した原料粉末を固化成形したことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット材。
請求項１または２に記載のスパッタリングターゲット材を用いて製造したＮｉ−Ｗ−Ｐ，Ｚｒ系薄膜。