JP5797398B2 - 磁気記録用Ｎｉ系合金及びスパッタリングターゲット材ならびに磁気記録媒体 - Google Patents

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磁気記録用Ｎｉ系合金及びスパッタリングターゲット材なら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方式により、更に高密度が実現できる、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、高密度化に適した方法である。

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、高密度化に適した方法である。そして、磁気記録方式においては、記録密度を高めた磁気記録層と軟磁性層及び中間層（シード層、Ｒｕ層等）を有する多層記録媒体が開発されている。この磁気記録層には一般的にＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂系合金、軟磁性層にＣｏ−Ｚｒ−Ｎｂ系合金などが用いられている。なお、ここでいう中間層とは、一般に磁気記録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Ｎｉ系合金Ｔａ系合金、Ｐｄ系合金、Ｒｕ系合金、Ｎｉ−Ｗ系合金などが提案されている。この中間層は、磁気記録層の構造を制御することが役割の一つであり、そのためには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３．３５〜３．６１（×１０^-10ｍ）程度の範囲において良好であると考えられる。

さらに、特開２０１０−２４５２１号公報（特許文献１）に開示されているＮｉ−Ｗ系合金にＳｉ，Ｂを添加することで膜の結晶粒径を劇的に微細化できることが報告されている。
富士時報ｖｏｌ．７７，Ｎｏ．２，２００４，Ｐ１２１「垂直磁気記録膜の構造制御」 特開２０１０−２４５２１号公報

上述したように、ハードディスクドライブの磁気記録層のノイズを低減するため、Ｎｉ−Ｗ系合金をシード層として用いる垂直磁気記録媒体において、結晶粒微細化、結晶性、配向性の向上により良好な特性が得られる。しかし、更に高い記録密度を実現する為には、Ｎｉ系シード層とＲｕ層との格子整合性が必要である。ところが、上述した文献において格子整合性に寄与する添加元素などの公知の知見は全く無い。

上述した課題を解決するために、発明者らは、ＮｉにＳｎ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｇｅを添加することで、Ｎｉ系中間層（ｆｃｃ）のａ₁ 軸長とＲｕ層（ｈｃｐ）ａ₂ 軸長の√２倍との整合性が向上することを見出した。
その発明の要旨とするところは、
（１）Ｎｉ系合金とその上層のＲｕ層との格子整合を向上させた磁気記録媒体のシード層用Ｎｉ系合金であって、Ｓｎ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｇｅの１種又は２種以上をａｔ．％で０．５〜２０％含有し、残部がＮｉからなる垂直磁気記録媒体におけることを特徴とする磁気記録媒体のシード層用合金。

（２）前記（１）に記載のＮｉ系合金にＴａ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖの１種又は２種以上をａｔ．％で０．５〜２０％含有させた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）に記載のＮｉ系合金に加えて、Ａｌ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｂ，Ｐ，Ｃ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏの１種又は２種以上をａｔ．％で０．５〜２０％含有することを特徴とする磁気記録媒体のシード層合金。

（４）前記（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）前記（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磁気記録媒体にある。

以上述べたように、Ｎｉ系合金とその上層のＲｕ層との格子整合を向上させた磁気記録媒体のシード層用合金およびそれを使用したスパッタリングターゲット材並びに磁気記録媒体を提供することにある。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係る整合性の算出方法については、Ｎｉ系合金の立方晶構造を示す図１によって説明される。この図１（ａ）に示す、Ｎｉ系合金の立方晶の１辺をａ₁ （Ｎｉ）とし、図１（ｂ）に示すＲｕ層（ｈｃｐ）のａ軸をａ₂（Ｒｕ）とする。垂直磁気記録媒体中では、Ｎｉ系合金層の△ＡＢＣとＲｕ層の△Ａ’Ｂ’Ｃ’が接する面となる。
ａ₁ （Ｎｉ）＝２．７０６Å
ａ₂ （Ｒｕ）＝√２×ａ₁ （Ｎｉ）、つまりａ₂ （Ｒｕ）＝√２×２．７０６Å＝３．８２７Åであることが望ましい。
Ｎｉ系合金層のａ₁（Ｎｉ）とＲｕ層のａ₂（Ｒｕ）との長さのずれをミスマッチとし、そのミスマッチを以下の式より算出した。

（√２ａ₂（Ｒｕ）−ａ₁ （Ｎｉ）／√２ａ₂（Ｒｕ）
ａ₂（Ｒｕ）は、Ｒｕのａ₂ 軸長の文献値で、ａ₁（Ｎｉ）はＮｉ系合金を液体急冷リボンにて作製しＸ線回折パターンの検出ピークを用い、Ｖｅｇａｒｄの式より算出した。
純Ｎｉの場合、格子定数は３．５２４とａ₂（Ｒｕ）よりも小さい。ミスマッチは７．９％であり、同様に、代表的なＮｉ１０Ｗの格子定数を算出すると３．５６９でミスマッチは６．７％であった。

以下、本発明に係る発明の限定理由を説明する。
Ｓｎ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｇｅ：０．５〜２０％
Ｓｎ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｇｅはミスマッチの改善効果が高い元素である。したがって、このＳｎ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｇｅを０．５〜２０％とした。しかし、０．５％未満ではミスマッチの改善効果が十分ではなく、２０％を超えると、金属間化合物の析出によりｆｃｃ構造を維持できなくなるためである。したがって、その範囲を０．５〜２０％とした。

Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ：０．５〜２０％
Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖは、ミスマッチの改善効果が高く、かつ高融点ｂｃｃ金属である。一般的にＮｉ層への添加元素として使用されている元素である。しかし、０．５％未満ではミスマッチの改善効果が十分ではなく、また、２０％を超えると、金属間化合物の析出によりｆｃｃ構造を維持できなくなるためである。したがって、その範囲を０．５〜２０％とした。

Ａｌ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｂ，Ｐ，Ｃ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ：０．５〜２０％
Ａｌ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｂ，Ｐ，Ｃ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏは、（１１１）面への配向性や結晶粒径をコントロールする元素である。しかし、０．５％未満では（１１１）面への配向性改善効果および、微細化効果が十分ではなく、また、２０％を超えると、金属間化合物の析出によりｆｃｃ構造を維持できなかったり、アモルファス化する為である。したがって、その範囲を０．５〜２０％とした。好ましくは０．５〜５％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成膜された薄帯の、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及び表２に示す各成分に秤量した原料２０ｇを径４０ｍｍ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。急冷薄帯の作成条件は、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ガラス板に貼り付けた。Ｘ線源はＣｕ−Ｋα線で、スキャンスピード４°／ｍｉｎで測定した。この回折パターンの（１１１）面、（２００）面、（２２０）面のピークを用い格子定数ａ₁ （Ｎｉ）を算出した。ａ₁ （Ｎｉ）とＲｕ層のａ₂（Ｒｕ）とのずれを式｛（√２ｓ₂（Ｒｕ）−ａ₁（Ｎｉ）｝／√2 ａ₂（Ｒｕ）により算出した。この（√2 ａ₂（Ｒｕ）−ａ₁（Ｎｉ））／√2 ａ₂（Ｒｕ）が、６．０％以上を×、５．６％以上６．０％未満のものを○、５．６％未満のものを◎とした。

スパッタにより成膜されるシード層はｆｃｃ構造である。シード層は急冷することで（２００）面が配向する。通常、ランダム配向すれば、（１１１）面と（２００）面のＸ線回折強度である、Ｉ（１１１）面よりＩ（２００）面の方が高くなる。そこで下記の方法にて（１１１）面の配向性を評価した。

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ガラス板に貼り付けた。Ｘ線源はＣｕ−Ｋα線で、スキャンスピード４°／ｍｉｎで測定した。この回折パターンの（１１１）面で回折したＸ線の強度Ｉ（１１１）／Ｉ（２００）が０．７未満のものを×、０．７以上１．５未満のものを△、１．５以上２．０未満のものを○、２．０以上のものを◎とした。また、化合物が生じたもの、アモルファス化したものは×とした。

急冷薄帯の結晶粒径の評価としては、急冷薄帯の断面ミクロ組織像のロール方向にて、ＪＩＳ Ｇ０５５１「鋼・結晶粒度の顕微鏡試験方法」に準じて測定した。Ｐ／Ｌｔが１．０以上を○、０．５以上１．０未満を△、０．５未満を×とした。
以下、表１及び表２に本発明による成分組成及びその効果としてのミスマッチ、配向性、結晶粒径を示す。

まず、表１及び表２に示す成分組成について説明する。表１及び表２に示すＮｏ．１〜２４は本発明例であり、Ｎｏ．２５〜３２は比較例である。

また、各列に記載したＮｉに添加した第１元素であるＳｎ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｓｉ及び第２元素であるＷ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ並びに第３元素に含有する各元素の比率（ａｔ％）である。また、Ｎｉは全て残部と記載しているが、これは１００−（各元素の比率の和）であり、残部は全てＮｉであることを示している。例えば、Ｎｏ．５は、Ｓｎの含有量が０．８ａｔ％、Ｉｎの含有量が５ａｔ％、Ｎｉの含有量が１００−（０．８＋５）＝９４．２ａｔ％となることを意味している。

比較例Ｎｏ．２５は、Ｓｎ含有量が０．１ａｔ％と低いことから、Ｒｕ層とのミスマッチ改善効果が得られない。また、比較例Ｎｏ．２６は、Ｓｎ含有量が６０ａｔ％と多く金属間化合物が析出するためｆｃｃの結晶性が劣る。比較例Ｎｏ．２７は、Ｓｎ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｇｅの合計含有量が８０ａｔ％と多く、金属間化合物が析出するためｆｃｃの結晶性が劣る。比較例Ｎｏ．２８は、Ｗの含有量が４０ａｔ％と多く、金属間化合物が析出するためｆｃｃの結晶性が劣る。

比較例Ｎｏ．２９は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂの合計含有量が６４ａｔ％と多く金属間化合物が析出するためｆｃｃの結晶性が劣る。比較例Ｎｏ．３０は、Ｚｒの含有量が多いため、アモルファス化してしまう。比較例Ｎｏ．３１は、ＳｎとＧａの合計含有量が多く、かつＨｆの含有量が多いために、金属間化合物が析出するためｆｃｃの結晶性が劣ると共にアモルファス化してしまう。比較例Ｎｏ．３２は、ＳｎとＧａの合計含有量およびＺｒとＭｎの合計含有量が多いために、ミスマッチ、配向性および結晶粒径の何れも劣る。

これに対し、本発明例Ｎｏ．１〜２４はいずれも本発明の条件を満足していることから、Ｒｕ層とのミスマッチ、配向性、結晶粒径なる各特性に優れていることが分かる。

以上のように、本発明に係るＮｉ系合金は、一定の含有量に規定することにより、Ｎｉ系シード層の上層のＲｕ層との格子整合を向上させ、その結果Ｒｕ層の格子配列を安定させ、磁気記録層のノイズの低減ができる優れた効果を奏するものである。

次に、スパッタリングターゲット材の製造方法を示す。表１のＮｏ．２及びＮｏ．３に示す成分組成について、溶解原料を秤量し、減圧Ａｒガス雰囲気の耐火物坩堝内で誘導加熱溶解したあと、坩堝下部の直径８ｍｍのノズルより出湯し、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として、外径２０５ｍｍ、内径１９０ｍｍ、長さ１１２ｍｍのＳＣ製の缶に脱気装入した。脱気時の真空到達度は約１．３×１０^-2Ｐａとした。上記の粉末充填ビレットを１１００℃に加熱したあと、径２１５ｍｍの拘束型コンテナ内に装入し、５００ＭＰａの成形した。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、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材とした。

Ｒｕ層及びＮｉ系合金層の立方晶構造を示す模式図である。

Claims (5)

1. Ｎｉ系合金とその上層のＲｕ層との格子整合を向上させた磁気記録媒体のシード層用Ｎｉ系合金であって、Ｓｎ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｇｅの１種又は２種以上をａｔ．％で０．５〜２０％含有し、残部がＮｉからなる垂直磁気記録媒体におけることを特徴とする磁気記録媒体のシード層用合金。
2. 請求項１に記載のＮｉ系合金にＷ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖの１種又は２種以上をａｔ．％で０．５〜２０％含有させた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２に記載のＮｉ系合金に加えて、Ａｌ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｂ，Ｐ，Ｃ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏの１種又は２種以上をａｔ．％で０．５〜２０％含有することを特徴とする磁気記録媒体のシード層合金。
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項に記載の磁気記録媒体のシード層用合金を使用してなる磁気記録媒体。

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