JP5660710B2

JP5660710B2 - ターゲットの製造方法、磁気記録媒体の製造方法

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Publication number: JP5660710B2
Application number: JP2010174208A
Authority: JP
Inventors: 福島　隆之; 隆之福島; 篤志橋本; 剛平黒川; 克哉原
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2030-08-03
Also published as: JP2012033247A

Description

本発明は、磁気記録媒体を構成する磁性層のスパッタリングに使用されるターゲットに関するものである。

磁気記録再生装置の一種であるハードディスク装置（ＨＤＤ）は、現在その記録密度が年率５０％以上増えており、今後も増加傾向が続くと言われている。それに伴って高記録密度化に適した磁気記録媒体の開発が進められている。

現在市販されている磁気記録再生装置には、磁気記録媒体として、磁性膜内の磁化容易軸が主に垂直に配向した、いわゆる垂直磁気記録媒体が搭載されている。垂直磁気記録媒体は、高記録密度化した際にも記録ビット間の境界領域における反磁界の影響が小さく、鮮明なビット境界が形成されるため、ノイズの増加が抑えられる。しかも、垂直磁気記録媒体は、高記録密度化に伴う記録ビット体積の減少が少なくて済むため、熱揺らぎ特性優れている。

また、垂直磁気記録媒体の記録再生特性を向上させるために、配向制御層を用い、多層の磁性層をスパッタリング法で形成して、それぞれの磁性層の結晶粒子を連続した柱状晶とし、これにより磁性層の垂直配向性を高めることが提案されている（特許文献１参照）。

また垂直磁気記録媒体にはグラニュラ構造の磁性層が用いられる場合が多い。グラニュラ構造の磁性層は、磁性粒子の周りを非磁性材料が覆った構造を有し、磁性粒子間の磁気的相互作用が非磁性材料により低減されて磁性粒子が磁気的に分離するため媒体ノイズを低減することが可能となる。

グラニュラ構造を形成する非磁性材料には主に酸化物が使用されている。酸化物としては、より安定した酸化物を形成し、確実に酸化物のまま磁性粒子間に偏析させることが可能な、Ｔｉ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｗ，Ｎｂ等が用いられる。例えば、特許文献２には、グラニュラ磁性層を形成するスパッタリングターゲットとして、Ｃｏ合金と、第１の酸化物を形成するＴｉ酸化物及びＳｉ酸化物と、第２の酸化物を形成するＣｏ酸化物を含むものを用いることが記載されている。

ここでグラニュラ構造の磁性層では、磁性粒子およびその周りを覆う非磁性材料の両方にＣｒを含有させる場合がある。例えば、非磁性材料にはＣｒ_２Ｏ_３として含有させ、磁性粒子には例えばＣｏＣｒＰｔ系磁性合金として含有させる。

このグラニュラ構造の磁性層のＣｒの含有量が５原子％未満であると、Ｃｒ偏析によって磁性粒子間に形成される粒界層の厚さが薄くなるため、磁性粒子間の磁気的な粒子間相互作用が大きくなり、また磁性粒子自体の粒径も肥大化しやすくなる。その結果、記録再生時におけるノイズが増大し、より高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ）が得られなくなる。また、Ｃｒ含有量が２８原子％を超えると、Ｃｒが粒界層へ偏析しきれず磁性粒子内部に残留する割合が増加する。その結果として垂直方向の保磁力、および残留磁化（Ｍｒ）と飽和磁化（Ｍｓ）の比（Ｍｒ／Ｍｓ）が低下しやすくなる。さらに、磁性粒子の結晶配向性が損ねられて、垂直方向の保磁力（Ｈｃ−ｖ）と面内方向の保磁力（Ｈｃ−ｉ）の比（Ｈｃ−ｖ）／（Ｈｃ−ｉ）が小さくなってしまうおそれがある。（特許文献３参照。）

特開２００４−３１０９１０号公報特開２００９−２３８３５７号公報特開２００６−３５１０５５号公報

前述のように、垂直磁気記録媒体にグラニュラ構造の磁性層が用いることで、磁性粒子間の磁気的相互作用を低減して媒体ノイズを低減することが可能となったが、磁気記録媒体に対する高記録密度化の要求はとどまることがなく、今まで以上に高記録密度化が可能な磁気記録媒体が求められている。そのため、今まで以上に磁性粒子を微細化し、また磁性粒子を覆う非磁性材料の幅（磁性粒子の粒界幅）を広げたグラニュラ構造の磁性層が求められている。

本発明は、上記事情に鑑みて提案されたものであり、グラニュラ構造の磁性層をスパッタリング法で形成するに際し、形成する磁性粒子を微細化し、また磁性粒子の粒界幅を広げ、今まで以上に高記録密度化に対応可能な電磁変換特性に優れた磁性層を形成可能とするターゲットを提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために、グラニュラ構造の磁性層の形成方法について、以下に示すように、鋭意検討を行った。

本発明者は、スパッタリング法によりグラニュラ構造のＣｏ系磁性層を形成するに際し、ターゲットとしてＣｏＯを含む材料を用いると、Ｃｏ系磁性粒子を微細化し、また磁性粒子の粒界幅を広げ、その界面を鮮明（シャープ）なものとすることが可能であることを見いだした。すなわち、ターゲットに含まれるＣｏＯがスパッタリングに際して分離し、分離したＣｏはＣｏ系磁性粒子の微細化と孤立化に作用し、他方のＯは磁性粒子の粒界幅を広げる作用を有することを解明した。しかしながら、ターゲット中に含まれるＣｏＯはターゲットの焼成等の製造工程において分離しやすく、特にターゲット中に金属ＣｒまたはＣｒ合金が含まれると、これがＣｏＯから奪った酸素と結合して、前述のＣｏ系磁性粒子を微細化し、孤立化し、また磁性粒子の粒界幅を広げる効果がなくなることを見いだした。

そこで本願発明者は、ＣｏＯとＣｒとの反応を防ぐため、ＣｏＯとＣｒとの反応温度以下、具体的には８００℃以下での焼成を試み、ＣｏＯとＣｒが共存するターゲットを製造し、磁気記録媒体の磁性層の形成を試みた。しかしながら、得られたターゲットでスパッタ成膜を行った場合、スパッタダストが発生してディスクに付着し、平滑性の高い磁気記録媒体を得ることができなかった。その原因として発明者は、低温焼成で得られたターゲットは焼結密度が真密度（理論値）の７５％程度と低く（気孔率は２５％）、このターゲットを用いてスパッタ成膜を行うと、プラズマ放電が不安定になり、ターゲット部において異常放電（スパーク）が発生し、これがダストを発生させるためと考えている。

以上の知見に基づき本願発明者はさらに鋭意検討した結果、Ｃｏ系の粉体の混合物に８００℃以下の融点を持つ酸化物を添加することで、ＣｏＯとＣｒとが反応しない温度で、気孔率が低く、焼結密度が真密度に近いターゲットを製造できることを見いだし本願発明を完成させた。

すなわち本願発明は下記に関する。
（１）磁気記録媒体のＣｏ系磁性層をスパッタリング法で形成するために用いるターゲットであって、前記ターゲットはＣｒまたはＣｒ合金を５モル％以上含み、ＣｏＯを５モル％以上含み、融点が８００℃以下の酸化物を合計で３モル％〜２０モル％の範囲内で含み、気孔率が７％以下であることを特徴とするターゲット。
（２）前記ターゲットが、さらに、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ₂からなる群から選ばれる何れか１種を含むことを特徴とする（１）に記載のターゲット。
（３）前記ターゲットが、Ｃｏを５５モル％〜７５モル％の範囲内で含み、ＣｒまたはＣｒ合金を５モル％〜２８モル％の範囲内で含み、Ｐｔを５モル％〜２５モル％の範囲内で含み、ＣｏＯを５モル％〜１５モル％の範囲内で含み、融点が８００℃以下の酸化物を合計で３モル％〜１５モル％の範囲内で含み、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ₂からなる群から選ばれる酸化物を合計で５モル％〜２５モル％の範囲内で含むことを特徴とする（１）または（２）に記載のターゲット。
（４）融点が８００℃以下の酸化物が、酸化ホウ素、酸化バナジウム、酸化テルル、酸化モリブテン、低融点ガラスから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載のターゲット。
（５）Ｃｏを５５モル％〜７５モル％の範囲内、ＣｒまたはＣｒ合金を５モル％〜２８モル％の範囲内、Ｐｔを５モル％〜２５モル％の範囲内、ＣｏＯを５モル％〜１５モル％の範囲内、融点が８００℃以下の酸化物を合計で３モル％〜１５モル％の範囲内、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ₂からなる群から選ばれる酸化物を合計で５モル％〜２５モル％の範囲内とした粉体を混合後、予備成形し、その後、４３０℃〜８００℃の範囲内で気孔率を７％以下として焼結させることを特徴とする磁気記録媒体の磁性層を成膜するためのターゲットの製造方法。
（６）融点が８００℃以下の酸化物が、酸化ホウ素、酸化バナジウム、酸化テルル、酸化モリブテン、低融点ガラスから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする（５）に記載のターゲットの製造方法。
（７）（１）〜（４）の何れか１項に記載のターゲットを用いてスパッタリング法で基板上に磁性層を形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。

本願発明では、ＣｏＯと、ＣｒまたはＣｒ合金を含む気孔率の低いターゲットを提供できるため、スパッタリングに際してＣｏＯの分離が促進されて、Ｃｏ系磁性粒子の微細化と粒界幅の拡大が得られ、またその界面を鮮明（シャープ）なものとできる。よって書き込み特性に優れ、またノイズも低い磁性層を形成可能となり、この磁性層を含む磁気記録媒体を磁気記録再生装置に用いることで高記録密度化に対応可能な装置を提供できる。

図１は、本発明のターゲットを用いて成膜した磁気記録媒体の一例を示したものである。図２は、磁気記録媒体の配向制御層と垂直磁性層との積層構造を説明するための拡大模式図であり、各層の柱状晶が基板面に対して垂直に成長した状態を示す断面図である。図３は、磁気記録媒体の垂直磁性層を構成する磁性層の積層構造を拡大して示した断面図である。図４は、本発明の磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置の一例を示すものである。図５は、酸化ホウ素を添加して製造したターゲットの気孔率を示すグラフである。

本願発明は、磁気記録媒体のＣｏ系磁性層をスパッタリング法で形成するために用いるターゲットに関し、このターゲットはＣｒまたはＣｒ合金、およびＣｏＯを５モル％以上含み、融点が８００℃以下の酸化物を合計で３モル％〜２０モル％の範囲内で含み、気孔率が７％以下であることを特徴とする。ここで、気孔率とは、焼結体体積に占める焼結体中の全気孔の体積の割合をいう。そして気孔率は次の式で示され、焼結密度はＪＩＳＺ２５０５等を用いた公知の方法で算出できる。また、気孔率を直接的に算出する方法として、得られた焼結体の断面を観察して気孔の面積を測定し、その面積から気孔の体積を算出する方法がある。
気孔率（％）＝（１−（焼結密度／真密度））×１００

スパッタリング法に用いられるターゲットは、金属粉末を所定の組成比に混合後、これを圧縮成形し、これを不活性ガス雰囲気または真空中で高温焼結し製造される。金属粉末は一般的にはガスアトマイズ法により製造される。すなわち、原料を不活性ガス雰囲気中または真空中で溶解し、アルゴンガスまたは窒素ガスの不活性ガスでアトマイズを行う。このとき原料は溶融状態から直接、急速凝固されるため、凝固組織が非常に微細で、組成的にも均一性の高い、平均粒径が数μｍの球状粉末が作製できる。

金属粉末の固化成形法には、古くから行われている焼結法やホットプレス法のほかに、高密度化を狙った熱間等方圧プレス（ＨＩＰ）法、熱間押出法などがある。特に磁気記録媒体用途のターゲットの場合は、組成分布の高い均質性、前述のメカニズムによるパーティクル発生が少ないことが求められるため真空中または不活性雰囲気中での高温焼結が必要となり、これに際して前述のＣｏＯとＣｒとの反応が発生する。すなわち、本願発明者は、ターゲットにＣｏＯを含有させると、これがスパッタリングに際して分離し、分離したＣｏはＣｏ系磁性粒子の微細化に作用し、他方のＯは磁性粒子の粒界幅を広げる作用を有することを見いだしたが、ターゲット中に含まれるＣｏＯはターゲットの高温焼結工程において金属ＣｒまたはＣｒ合金と反応し、具体的には、ＣｏＣｒ_２Ｏ_４、Ｃｒ_２Ｏ_３等を形成し、スパッタリング工程に際してＣｏとＯが分離しにくくなり、前述の効果を失う。

そこで本願発明では、ターゲットを製造するための粉体中に、ＣｒまたはＣｒ合金、およびＣｏＯを５モル％以上含有させ、融点が８００℃以下の酸化物を合計で３モル％〜２０モル％の範囲内で含有させ、これを焼結させてターゲットの気孔率を７％以下とすることで、上記の問題を解決できることを見いだした。これについて詳細に説明する。

本願発明者は、ＣｏＯとＣｒの粉末を混合し、アルゴン雰囲気中で焼結させる実験を７００℃〜９００℃の温度域で行い表１に示す結果を得た。なお、この実験での焼結時間は１時間とした。この結果から、ＣｏＯとＣｒの粉末を含む粉体の焼結に際し、その焼結温度を８００℃以下とすることで、粉体に含まれるＣｏＯの７３モル％以上を焼結後のターゲット中に残存可能とできることを解明した。

また発明者は、ＣｏＯを８モル％、Ｃｒを７モル％、ＳｉＯ_２を７モル％とし、融点が８００℃以下の酸化物としてＢ_２Ｏ_３（融点：４３０℃）を０〜６モル％の範囲内で変化させ、残部を８４Ｃｏ１６Ｐｔとした粉体を混合し、これを８００℃、１時間で焼結させる実験を行った。その結果を図５に示す。この結果から、Ｂ_２Ｏ_３を３モル％以上含有させることにより、得られた焼結体の気孔率を７％以下とできることが明らかになった。これは、融点が８００℃以下の酸化物を混ぜてターゲットの焼結を行うと、この酸化物が焼結時に融液となり、これが毛細管現象により他の粉末の間を埋め、焼結体の気孔率を低下させたものと考えられる。

また本願発明者の検討によると、融点が８００℃以下の酸化物としては、磁気記録媒体の磁性層に混入しても影響の少ない物質が採用可能であり、この中で特に、酸化ホウ素（融点：４３０℃）、酸化バナジウム（融点：６９０℃）、酸化テルル（融点：７３３℃）、酸化モリブテン（融点：７９５℃）、低融点ガラス（融点：８００℃以下）を用いるのが好ましいことが明らかになった。ここで低融点ガラスとしては、ＳｉＯ_２主成分とした、Ｎａ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｂ_２Ｏ_５、Ｐ_２Ｏ_５等との混合物の他、ＰｂＯ−ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３、ＰｂＯ−Ｐ_２Ｏ_５−ＳｎＦ_２等が例示できる。

また本願発明では、Ｃｒほどではないが、同じくＣｏＯと僅かに反応する可能性のある、ＳｉＯ_２（融点：１５５０℃）、ＴｉＯ（融点：１７５０℃）、ＴｉＯ_２（融点：１８１２℃）、ＺｒＯ_２（融点：２７００℃）、Ｃｒ_２Ｏ_３（融点：２４３５℃）、Ｔａ_２Ｏ_５（融点：１４６８℃）、Ｎｂ_２Ｏ_５（融点：１５２０℃）、Ａｌ_２Ｏ_３（融点：２０４６℃）、ＣｅＯ_２（融点：１９５０℃）をターゲット中に含有させることが好ましい。これらの酸化物は、何れも、グラニュラ構造の磁性層の非磁性粒界を形成するために有用であるため、本願発明のターゲットはこれらの酸化物を含有させることにより電磁変換特性の優れた磁性層を形成することができる。

特に本願発明は、Ｃｏを５５モル％〜７５モル％範囲内で含み、ＣｒおよびＣｒ合金を５モル％〜２８モル％範囲内で含み、Ｐｔを５モル％〜２５モル％範囲内で含み、ＣｏＯを５モル％〜１５モル％範囲内で含み、酸化ホウ素を３モル％〜１５モル％範囲内で含み、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２からなる群から選ばれる酸化物を合計で５モル％〜２５モル％範囲内で含有させたターゲットとすることで、電磁変換特性の優れたＣｏＣｒＰｔＢ系のグラニュラ磁性層をスパッタリングで形成可能となり好ましい。

電磁変換特性の優れたＣｏＣｒＰｔＢ系のグラニュラ磁性層の具体例としては、ＣｏＣｒＰｔＢ−ＳｉＯ_２、ＣｏＣｒＰｔＢ−ＴｉＯ、ＣｏＣｒＰｔＢ−ＴｉＯ−ＳｉＯ_２、ＣｏＣｒＰｔＢ−ＴｉＯ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２、ＣｏＣｒＰｔＢ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２、ＣｏＣｒＰｔＢ−ＺｒＯ_２、ＣｏＣｒＰｔＢ−Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｏＣｒＰｔＢ−Ｎｂ_２Ｏ_５、ＣｏＣｒＰｔＢ−Ａｌ_２Ｏ_３などが例示できる。

以下、本発明のターゲットを用いた磁気記録媒体の製造方法及びこれにより製造された磁気記録媒体を内蔵する磁気記録再生装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（磁気記録媒体の製造）
本発明のターゲットを用いた磁気記録媒体の製造は、例えば、非磁性基板の上に、軟磁性下地層と、直上の層の配向性を制御する配向制御層と、磁化容易軸が前記非磁性基板に対して主に垂直に配向した垂直磁性層とをスパッタリング法を用いて行う。

図１は、本発明で製造された磁気記録媒体の一例を示したものである。以下、本発明の磁気記録媒体の一例として、図１に示す磁気記録媒体を例に挙げて説明する。図１に示す磁気記録媒体は、非磁性基板１の上に、軟磁性下地層２と、配向制御層３と、垂直磁性層４と、保護層５と、潤滑層６とが順次積層された構造を有している。このうち、軟磁性下地層２と配向制御層３とが下地層を構成している。

「非磁性基板」
非磁性基板１としては、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属材料からなる金属基板を用いてもよいし、ガラスや、セラミック、シリコン、シリコンカーバイド、カーボンなどの非金属材料からなる非金属基板を用いてもよい。また、非磁性基板１としては、これら金属基板や非金属基板の表面に、例えばメッキ法やスパッタリング法などを用いて、ＮｉＰ層又はＮｉＰ合金層が形成されたものを用いてもよい。

ガラス基板としては、例えば、アモルファスガラスや結晶化ガラスなどを用いることができ、アモルファスガラスとしては、例えば、汎用のソーダライムガラスや、アルミノシリケートガラスなどを用いることができる。また、結晶化ガラスとしては、例えば、リチウム系結晶化ガラスなどを用いることができる。セラミック基板としては、例えば、汎用の酸化アルミニウムや、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体、又はこれらの繊維強化物などを用いることができる。

「軟磁性下地層」
非磁性基板の上には、軟磁性下地層２が形成される。軟磁性下地層２の形成方法は特に限られるものではなく、例えば、スパッタリング法などを用いることができる。

軟磁性下地層２は、磁気ヘッドから発生する磁束の基板面に対する垂直方向成分を大きくするために、また情報が記録される垂直磁性層４の磁化の方向をより強固に非磁性基板１と垂直な方向に固定するために設けられている。この作用は、特に記録再生用の磁気ヘッドとして垂直記録用の単磁極ヘッドを用いる場合に、より顕著なものとなる。

軟磁性下地層２としては、例えば、Ｆｅや、Ｎｉ、Ｃｏなどを含む軟磁性材料を用いることができる。具体的な軟磁性材料としては、例えば、ＣｏＦｅ系合金（ＣｏＦｅＴａＺｒ、ＣｏＦｅＺｒＮｂなど）、ＦｅＣｏ系合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど）、ＦｅＮｉ系合金（ＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど）、ＦｅＡｌ系合金（ＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど）、ＦｅＣｒ系合金（ＦｅＣｒ、ＦｅＣｒＴｉ、ＦｅＣｒＣｕなど）、ＦｅＴａ系合金（ＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど）、ＦｅＭｇ系合金（ＦｅＭｇＯなど）、ＦｅＺｒ系合金（ＦｅＺｒＮなど）、ＦｅＣ系合金、ＦｅＮ系合金、ＦｅＳｉ系合金、ＦｅＰ系合金、ＦｅＮｂ系合金、ＦｅＨｆ系合金、ＦｅＢ系合金などを挙げることができる。

「配向制御層」
軟磁性下地層２の上には、配向制御層３が形成されている。配向制御層３は、垂直磁性層４の結晶粒を微細化し、記録再生特性を改善するものである。図１に示すように、本実施形態の配向制御層３は、軟磁性下地層２側に配置された第１配向制御層３ａと、第１配向制御層３ａの垂直磁性層４側に配置された第２配向制御層３ｂとからなる。

第１配向制御層３ａは、配向制御層３の核発生密度を高めるためのものであり、配向制御層３を構成する柱状晶の核となる結晶を含むものである。本実施形態の第１配向制御層３ａでは、図２に示すように、核となる結晶が成長してなる柱状晶Ｓ１の頂部に、ドーム状の凸部が形成されている。

「垂直磁性層」
本願発明の垂直磁性層は、本願発明のターゲットを用いた、少なくとも１層以上のスパッタリング工程により形成されたグラニュラ磁性層を有し、このグラニュラ磁性層はＣｏ合金を含む複数の磁性粒子及び前記複数の磁性粒子を分離する酸化物から構成される。そしてこのグラニュラ磁性層の形成に際しては酸化コバルトを含むターゲットを用いるため、磁性粒子の微細化、孤立化が図られ、また磁性粒子の粒界の拡大が図られている。

本願発明で形成された垂直磁性層を図１により説明する。本願発明の垂直磁性層４は例えば第２配向制御層３ｂの上に形成されている。図１に示すように、垂直磁性層４は、例えば非磁性基板１側から、第１の磁性層４ａ、第２の磁性層７ａ、第３の磁性層４ｂ、第４の磁性層７ｂ、第５の磁性層４ｃを含むものである。この内、第１の磁性層４ａ、第２の磁性層７ａ、第３の磁性層４ｂ、第４の磁性層７ｂの少なくとも１層は、ＣｒおよびＣｏＯを５モル％以上含み、酸化ホウ素を３モル％〜２０モル％の範囲内で含み、気孔率が７％以下であるターゲットを用いて成膜することが好ましく、例えば、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ_２（第１の磁性層４ａ）、ＣｏＣｒＰｔＢ−ＳｉＯ_２（第２の磁性層７ａ）、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ_２（第３の磁性層４ｂ）、ＣｏＣｒＰｔＢ−ＳｉＯ_２（第４の磁性層７ｂ）とすることができる。この積層構造の場合、第２の磁性層７ａと第４の磁性層７ｂが本願発明のターゲットを用いて成膜した層である。この２つの磁性層では微細化したＣｏ系磁性粒子と、その磁性粒子の粒界幅を広げる非磁性酸化物が形成している。なお、第５の磁性層４ｃの好ましい構成については後述する。

各磁性層４ａ、４ｂ、７ａ、７ｂを構成する結晶粒子は、配向制御層３の第１配向制御層３ａおよび第２配向制御層３ｂの柱状晶と連続した柱状晶として、配向制御層３上にエピタキシャル成長している。

図３は、垂直磁性層を構成する磁性層の積層構造を拡大して示した断面図である。図３に示すように、垂直磁性層４を構成する磁性層は、グラニュラ構造の磁性層であり、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ等を含む磁性粒子（磁性を有した結晶粒子）４２と、酸化物４１とを含むものであることが好ましい。

酸化物４１としては、例えばＳｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｃｅなどの酸化物を用いることが好ましい。その中でも特に、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２などを好適に用いることができる。また、磁性層は、酸化物を２種類以上添加した複合酸化物からなることが好ましい。その中でも特に、ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２などを好適に用いることができる。

磁性粒子４２は、磁性層中に分散していることが好ましい。また、磁性粒子４２は、磁性層４ａ、４ｂ、７ａ、７ｂ更には磁性層４ｃを上下に貫いた柱状構造を形成していることが好ましい。このような構造を有することにより、磁性層の配向及び結晶性が良好なものとなり、結果として高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られる。

柱状構造の磁性粒子４２を有する垂直磁性層４を得るためには、磁性層に含まれる酸化物４１の含有量及び磁性層の成膜条件が重要となる。磁性層に含まれる酸化物４１の含有量は、磁性粒子４２を構成する、例えばＣｏ、Ｐｔ等の合金を１つの化合物として算出したモル総量に対して、３モル％以上１８モル％以下であること
が好ましく、６モル％以上１３モル％以下であることがより好ましい。

磁性層中の酸化物４１の含有量として上記範囲が好ましいのは、磁性層を形成した際に磁性粒子４２の周りに酸化物４１が析出し、磁性粒子４２の孤立化及び微細化が可能となるためである。一方、酸化物４１の含有量が上記範囲を超えた場合には、酸化物４１が磁性粒子４２中に残留し、磁性粒子４２の配向性及び結晶性を損ねたり、磁性粒子４２の上下に酸化物４１が析出して、磁性粒子４２が磁性層４ａ〜４ｃを上下に貫いてなる柱状構造が形成されなくなったりするため好ましくない。また、酸化物４１の含有量が上記範囲未満である場合には、磁性粒子４２の分離及び微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られなくなるため好ましくない。
磁性層中のＰｔの含有量は、５原子％以上２５原子％以下であることが好ましい。

Ｐｔの含有量が５原子％未満であると、高密度記録に適した熱揺らぎ特性を得るために垂直磁性層４に必要な磁気異方性定数Ｋｕが得られないため好ましくない。Ｐｔの含有量が２５原子％を超えると、磁性粒子４２の内部に積層欠陥が生じ、その結果、磁気異方性定数Ｋｕが低くなる。また、Ｐｔの含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子４２中にｆｃｃ構造の層が形成され、結晶性及び配向性が損なわれるおそれがあるため好ましくない。
したがって、高密度記録に適した熱揺らぎ特性及び記録再生特性を得るためには、磁性層中Ｐｔの含有量を上記範囲とすることが好ましい。

磁性層の磁性粒子４２には、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔの他に、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅの中から選ばれる１種類以上の元素が含まれていてもよい。この中でＢは、ターゲットに含まれる酸化ホウ素の分解物からも供給される。上記元素を含むことにより、磁性粒子４２の微細化を促進、又は結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得る
ことができる。

また、磁性粒子４２中に含まれるＣｏ、Ｐｔの他の上記元素の合計の含有量は、１０原子％以下であることが好ましい。上記元素の合計の含有量が１０原子％を超えると、磁性粒子４２中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子４２の結晶性及び配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性及び熱揺らぎ特性が得られないため好ましくない。

垂直磁性層４を構成する磁性層４ｃは、本願発明のターゲットを用いて形成された層ではなく、図３に示すように、Ｃｏを含む磁性粒子（磁性を有した結晶粒子）４２を含み、酸化物４１を含まないものであることが好ましい。磁性層４ｃ中の磁性粒子４２は、磁性層４ａ中の磁性粒子４２から柱状にエピタキシャル成長しているものであることが好ましい。この場合、磁性層４ａ〜４ｃの磁性粒子４２が、各層において１対１に対応して、柱状にエピタキシャル成長することが好ましい。また、磁性層４ｂの磁性粒子４２が磁性層４ａ中の磁性粒子４２からエピタキシャル成長していることで、磁性層４ｂの磁性粒子４２が微細化され、さらに結晶性及び配向性が向上したものとなる。

磁性層４ｃ中のＣｒの含有量は、１０原子％以上２４原子％以下であることが好ましい。Ｃｒの含有量を上記範囲とすることで、データの再生時における出力を十分確保でき、更に良好な熱揺らぎ特性を得ることができる。一方、Ｃｒの含有量が上記範囲を超える場合、磁性層４ｃの磁化が小さくなり過ぎるため好ましくない。また、Ｃｒ含有量が上記範囲未満である場合には、磁性粒子４２の分離及び微細化が十分に生じず、記録再生時のノイズが増大し、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られなくなるため好ましくない。

垂直磁性層４の垂直保磁力（Ｈｃ）は、３０００［Ｏｅ］以上とすることが好ましい。保磁力が３０００［Ｏｅ］未満である場合には、記録再生特性、特に周波数特性が不良となり、また、熱揺らぎ特性も悪くなるため、高密度記録媒体として好ましくない。垂直磁性層４の逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は、１５００［Ｏｅ］以上であることが好ましい。逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）が１５００［Ｏｅ］未満である場合には、熱揺らぎ耐性に劣るため好ましくない。

垂直磁性層４を構成する磁性粒子４２の平均粒径は３〜１２ｎｍの範囲内、粒界幅は０．５〜４ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に本願発明では平均粒径を６ｎｍ以下、Ｃｏ系磁性粒子の粒界幅は１．５ｎｍ以上とし、かつその磁性粒子の界面を鮮明（シャープ）なものとすることができる。前述のように、本願発明ではグラニュラ磁性層を形成するに際し、ＣｏＯを含むターゲットを用いているので、ＣｏＯの分離が促進されて、Ｃｏ系磁性粒子の微細化、孤立化と粒界幅の拡大が得られ、その界面を鮮明（シャープ）なものとできる。磁性粒子４２の平均粒径、粒界幅、磁性粒子の界面の鮮明さは、例えば垂直磁性層４をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察し、観察像を画像処理することにより求めることができる。

「保護層」
垂直磁性層４上には保護層５が形成される。保護層５は、垂直磁性層４の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが磁気記録媒体に接触したときの媒体表面の損傷を防ぐためのものである。保護層５としては、従来公知の材料を使用することができ、例えばＣ、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２を含むものを使用することが可能である。保護層５の厚みは、１〜１０ｎｍとすることが、磁気ヘッドと磁気記録媒体との距離を小さくできるので高記録密度の点から好ましい。保護層５は、例えば、ＣＶＤ（化学気相成長）法などを用いて形成される。

「潤滑層」
保護層５上には潤滑層６が形成される。潤滑層６には、例えば、パーフルオロポリエーテル、フッ素化アルコール、フッ素化カルボン酸などの潤滑剤を用いることが好ましい。潤滑層６は、例えば、ディッピング法などを用いて形成される。

（磁気記録再生装置）
図４は、本発明を適用した磁気記録再生装置の一例を示すものである。
この磁気記録再生装置は、図１に示す構成を有する磁気記録媒体５０と、磁気記録媒体５０を回転駆動させる媒体駆動部５１と、磁気記録媒体５０に情報を記録再生する磁気ヘッド５２と、この磁気ヘッド５２を磁気記録媒体５０に対して相対運動させるヘッド駆動部５３と、記録再生信号処理系５４とを備えている。

記録再生信号処理系５４は、外部から入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド５２に送り、磁気ヘッド５２からの再生信号を処理してデータを外部に送ることが可能となっている。本発明を適用した磁気記録再生装置に用いる磁気ヘッド５２には、再生素子として巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用したＧＭＲ素子などを有した、より高記録密度に適した磁気ヘッドを用いることができる。

図４に示す磁気記録再生装置は、本発明の磁気記録媒体の一例である図１に示す磁気記録媒体５０と、磁気記録媒体５０に対する情報の記録再生を行う磁気ヘッド５２とを備えるものであるので、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）、記録特性（ＯＷ）が得られる磁気記録媒体を備えた優れたものとなる。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

（実施例のターゲットの製造）
次の方法にて、ＣｏＣｒＰｔＢ−ＳｉＯ_２からなる組成のターゲットを製造した。

先ず、ガスアトマイズ法により、Ｃｏ１６Ｐｔ、ＣｏＯ、Ｃｒ、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２粉末を製造した。粉末の平均粒径は約５μｍとした。この粉末を、ＣｏＯを８モル％、Ｃｒを７モル％、ＳｉＯ_２を７モル％とし、Ｂ_２Ｏ_３を０〜６モル％の範囲内で変化させ、残部をＣｏ１６Ｐｔとして混合し、モールドに入れ予備成形した後、８００℃、圧力２００Ｋｇｆ／ｃｍ^２、アルゴン雰囲気中で１時間のホットプレス処理し、その焼結体をターゲット形状に切り出しターゲットを製造した。得られたターゲットの気孔率を図５に示すが、酸化ホウ素を３モル％以上含有させることで、気孔率が７％以下のターゲットを製造できた。なお別途、酸化ホウ素を２０モル％含有させる実験を行ったところ気孔率２％未満が達成された。

（実施例）
以下に示す製造方法により、実施例の磁気記録媒体を作製し、評価した。なお、本実施例のグラニュラ磁性層は、上記のターゲットの製造において、Ｂ_２Ｏ_３を５．５モル％として得られた気孔率２％のターゲットを用いた。

まず、洗浄済みのガラス基板（コニカミノルタ社製、外形２．５インチ）を、ＤＣマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製Ｃ−３０４０）の成膜チャンバ内に収容して、到達真空度１×１０^−５Ｐａとなるまで成膜チャンバ内を排気した後、このガラス基板の上に、Ｃｒターゲットを用いて層厚１０ｎｍの密着層を成膜した。

このようにして得られた密着層の上に、Ｃｏ−２０Ｆｅ−５Ｚｒ−５Ｔａ｛Ｆｅ含有量２０原子％、Ｚｒ含有量５原子％、Ｔａ含有量５原子％、残部Ｃｏ｝のターゲットを用いて１００℃以下の基板温度で、層厚２５ｎｍの軟磁性層を成膜し、この上にＲｕ層を層厚０．７ｎｍで成膜し、さらにＣｏ−２０Ｆｅ−５Ｚｒ−５Ｔａの軟磁性層を層厚２５ｎｍで成膜し、これを軟磁性下地層とした。

次に、軟磁性下地層の上にスパッタリング法により配向制御層を形成した。配向制御層としては、軟磁性下地層側に配置されたＲｕからなる第１配向制御層と、第１配向制御層の垂直磁性層側に配置されたＲｕからなる第２配向制御層をスパッタリング法により形成した。なお、第１配向制御層のスパッタリングガス圧は３Ｐａ、第２配向制御層のスパッタリングガス圧は１０Ｐａとした。

その後、配向制御層上に、上記のターゲットを用いたグラニュラ構造の垂直磁性層を形成した。スパッタリングガス圧を２Ｐａとして層厚４ｎｍで成膜した。なお、成膜されたグラニュラ構造の垂直磁性層の組成は、９２（Ｃｏ１０Ｃｒ１４Ｐｔ５Ｂ）−８（ＳｉＯ_２）であった。

次に、グラニュラ構造の磁性層の上に、Ｒｕからなる非磁性層を層厚０．３ｎｍで成膜した。

次に、非磁性層の上に、Ｃｏ２０Ｃｒ１４Ｐｔ３Ｂ｛Ｃｒ含有量２０原子％、Ｐｔ含有量１４原子％、Ｂ含有量３原子％、残部Ｃｏ｝からなるターゲットを用いて、スパッタリングガス圧を０．６Ｐａとして磁性層を層厚７ｎｍで成膜した。

次に、ＣＶＤ法により層厚３．０ｎｍの保護層を成膜し、次いで、ディッピング法によりパーフルオロポリエーテルからなる潤滑層を成膜し磁気記録媒体を作製した。

このようにして得られた磁気記録媒体について、米国ＧＵＺＩＫ社製のリードライトアナライザＲＷＡ１６３２及びスピンスタンドＳ１７０１ＭＰを用いて、記録再生特性として信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）、記録特性（ＯＷ）の評価を行った。

なお、磁気ヘッドには、書き込み側にシングルポール磁極を用い、読み出し側にＴＭＲ素子を用いたヘッドを使用した。

信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）については、記録密度７５０ｋＦＣＩとして測定した。

記録特性（ＯＷ）については、先ず、７５０ｋＦＣＩの信号を書き込み、次いで１００ｋＦＣＩの信号を上書し、周波数フィルターにより高周波成分を取り出し、その残留割合によりデータの書き込み能力を評価した。その結果、Ｓ／Ｎ比は１４．１０ｄＢ、ＯＷは４２．４ｄＢと電磁変換特性に優れていた。また評価後、グラニュラ磁性層のＴＥＭ観察を行ったところ、磁性粒子の平均粒径は５．５ｎｍ、粒界幅は１．６ｎｍであり、磁性粒子の界面は鮮明であった。

（比較例のターゲットの製造）
次の方法にて、９２（７１Ｃｏ１０Ｃｒ１４Ｐｔ５Ｂ）−８（ＳｉＯ_２）からなる組成のターゲットを製造した。

先ず、ガスアトマイズ法により、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ粉末を製造した。粉末の平均粒径は約５μｍとした。この粉末に平均粒径約５μｍの、Ｂ、ＳｉＯ_２粉末を加え、９２（７１Ｃｏ１０Ｃｒ１４Ｐｔ５Ｂ）−８（ＳｉＯ_２）の組成比とし、この混合粉末をモールドに入れ予備成形した後、１２００℃、圧力２００Ｋｇｆ／ｃｍ^２、真空中で３時間のホットプレス処理し、その焼結体をターゲット形状に切り出しターゲットを製造した。得られたターゲットの気孔率は２％であった。

（比較例）
実施例と同様に磁気記録媒体を製造したが、グラニュラ構造の垂直磁性層の成膜には、９２（７１Ｃｏ１０Ｃｒ１４Ｐｔ５Ｂ）−８（ＳｉＯ_２）からなる組成の前述の比較例のターゲットを用いた。

得られた磁気記録媒体の電磁変換特性は、Ｓ／Ｎ比は１３．６０ｄＢ、ＯＷは４１．５ｄＢであり実施例より劣っていた。また評価後、グラニュラ磁性層のＴＥＭ観察を行ったところ、磁性粒子の平均粒径は６．１ｎｍ、粒界幅は１．９ｎｍであった。

１…非磁性基板、２…軟磁性下地層、３…配向制御層、３ａ…第１配向制御層、３ｂ…第２配向制御層、４…垂直磁性層、７…垂直磁性層、４ａ…第１の磁性層、７ａ…第２の磁性層、４ｂ…第３の磁性層、７ｂ…第４の磁性層、４ｃ…第５の磁性層、５…保護層、６…潤滑層、１５…酸化物、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３…柱状晶、Ｓ１ａ…凹凸面、４１…酸化物、４２…磁性粒子、５０…磁気記録媒体、５１…媒体駆動部、５２…磁気ヘッド、５３…ヘッド駆動部、５４…記録再生信号処理系。

Claims

磁気記録媒体のＣｏ系磁性層を、ターゲットを用いてスパッタリング法で基板上に形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法であって、前記ターゲットはＣｒまたはＣｒ合金を５モル％以上含み、ＣｏＯを５モル％以上含み、融点が８００℃以下の酸化物を合計で３モル％〜２０モル％の範囲内で含み、気孔率が７％以下であり、８００℃以下で焼結させて製造したターゲットであることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
前記ターゲットが、さらに、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２からなる群から選ばれる何れか１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
前記ターゲットが、Ｃｏを５５モル％〜７５モル％の範囲内で含み、ＣｒまたはＣｒ合金を５モル％〜２８モル％の範囲内で含み、Ｐｔを５モル％〜２５モル％の範囲内で含み、ＣｏＯを５モル％〜１５モル％の範囲内で含み、融点が８００℃以下の酸化物を合計で３モル％〜１５モル％の範囲内で含み、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２からなる群から選ばれる酸化物を合計で５モル％〜２５モル％の範囲内で含むことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録媒体の製造方法。
融点が８００℃以下の酸化物が、酸化ホウ素、酸化バナジウム、酸化テルル、酸化モリブテン、低融点ガラスから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
Ｃｏを５５モル％〜７５モル％の範囲内、ＣｒまたはＣｒ合金を５モル％〜２８モル％の範囲内、Ｐｔを５モル％〜２５モル％の範囲内、ＣｏＯを５モル％〜１５モル％の範囲内、融点が８００℃以下の酸化物を合計で３モル％〜１５モル％の範囲内、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２からなる群から選ばれる酸化物を合計で５モル％〜２５モル％の範囲内とした粉体を混合後、予備成形し、その後、４３０℃〜８００℃の範囲内で気孔率を７％以下として焼結させることを特徴とする磁気記録媒体の磁性層を成膜するためのターゲットの製造方法。
融点が８００℃以下の酸化物が、酸化ホウ素、酸化バナジウム、酸化テルル、酸化モリブテン、低融点ガラスから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項５に記載のターゲットの製造方法。