JP6128421B2 - Sputtering target material for heat sink layer formation of thermally assisted magnetic recording media - Google Patents

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Description

本発明は、熱アシスト磁気記録媒体におけるヒートシンク層を形成するためのスパッタリングターゲット材に関するものである。   The present invention relates to a sputtering target material for forming a heat sink layer in a heat-assisted magnetic recording medium.

近年、高度情報化社会の実現による磁気記録装置の高記録密度化の要求に対し、垂直磁気記録方式が実用化されている。そして、生成されるデジタル情報量は、年率約50%以上で増加しており、さらなる高記録密度化が必要になっている。高記録密度化のためには、単位面積当たりの記録容量を増やす必要があり、このためには記録層の結晶粒径を微細にするとよい。
しかし、記録層の結晶粒径を微細にすると、磁気的に記録したデータが周囲の熱の影響で消える熱揺らぎの問題がある。これを防止するために、記録層に磁気異方性エネルギーが高い材料を用いればよいが、ヘッドの書き込み磁界の限界を超えてしまうために、記録が困難になるといった新たな問題が発生する。これらの問題を解決する方式として、熱アシスト磁気記録方式が提案されている。
In recent years, a perpendicular magnetic recording system has been put into practical use in response to a demand for a high recording density of a magnetic recording apparatus by realizing an advanced information society. The amount of generated digital information is increasing at an annual rate of about 50% or more, and further higher recording density is required. In order to increase the recording density, it is necessary to increase the recording capacity per unit area. For this purpose, it is preferable to make the crystal grain size of the recording layer fine.
However, when the crystal grain size of the recording layer is made fine, there is a problem of thermal fluctuation in which magnetically recorded data disappears due to the influence of ambient heat. In order to prevent this, a material having high magnetic anisotropy energy may be used for the recording layer. However, since the limit of the write magnetic field of the head is exceeded, a new problem that recording becomes difficult occurs. As a method for solving these problems, a heat-assisted magnetic recording method has been proposed.

図1に熱アシスト磁気記録媒体の層構成の一例を示す。非磁性基板上1に、下から順にヒートシンク層2、軟磁性裏打ち層3、配向制御層4、記録層5、保護層6が形成される。また、層構成は図1に限定されるものではなく、ヒートシンク層2と軟磁性裏打ち層3の配置が適宜入れ替わることもある。
熱アシスト磁気記録方式では、記録層5にFe−PtやCo−Pt等の磁気異方性エネルギーが高い材料が用いられる。上述したように、磁気異方性エネルギーが高い場合は、ヘッドの書き込み磁界の制約があるため、情報の書き込みの際には記録層5を加熱して保磁力を低下させ、この間にヘッドから記録磁界を印加して情報を書き込み記録する。この方式を実現するためには、書き込んだ情報を失わないようにするため、書き込み後は加熱した記録層5を速やかに冷却し、一旦低下した保磁力を高めなければならない。そのために、熱アシスト磁気記録媒体には記録層5の熱を速やかに吸収させる目的でヒートシンク層2が形成されている。
FIG. 1 shows an example of the layer structure of the heat-assisted magnetic recording medium. On the nonmagnetic substrate 1, a heat sink layer 2, a soft magnetic backing layer 3, an orientation control layer 4, a recording layer 5, and a protective layer 6 are formed in this order from the bottom. Further, the layer structure is not limited to that shown in FIG. 1, and the arrangement of the heat sink layer 2 and the soft magnetic backing layer 3 may be appropriately switched.
In the heat-assisted magnetic recording method, a material having high magnetic anisotropy energy such as Fe—Pt or Co—Pt is used for the recording layer 5. As described above, when the magnetic anisotropy energy is high, there is a restriction on the write magnetic field of the head. Therefore, when writing information, the recording layer 5 is heated to reduce the coercive force, and recording is performed from the head during this time. Information is written and recorded by applying a magnetic field. In order to realize this method, in order not to lose the written information, the heated recording layer 5 must be quickly cooled after writing, and the coercivity once lowered must be increased. Therefore, a heat sink layer 2 is formed on the heat-assisted magnetic recording medium for the purpose of quickly absorbing the heat of the recording layer 5.

このヒートシンク層は、熱伝導率が高い元素が有効であり、このような元素にはCuがある。しかし、Cu膜をヒートシンク層として使用した場合は、Cu膜の結晶化により膜の表面粗さが増大し、ヒートシンク層上に配置される配向制御層(例えばCrやMgO)や記録層がヒートシンク層の凹凸に追従して形成されるため、その結果、信号のノイズが大きくなるという問題が生じる場合がある。この問題を解決するために、Cuに0.1〜1原子%のZrを添加したヒートシンク層が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   For this heat sink layer, an element having high thermal conductivity is effective, and such element includes Cu. However, when a Cu film is used as the heat sink layer, the surface roughness of the film increases due to crystallization of the Cu film, and the orientation control layer (for example, Cr or MgO) or the recording layer disposed on the heat sink layer is the heat sink layer. As a result, there may be a problem that signal noise increases. In order to solve this problem, a heat sink layer in which 0.1 to 1 atomic% of Zr is added to Cu has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

米国公開2007/0026263号公報US Publication No. 2007/0026263

上述した特許文献1に開示されるヒートシンク層は、CuにZrを添加することにより高い熱伝導率と、平滑な表面が得られるという点では、優れたものである。しかし、本発明者の検討によると、CuにZrを単独添加した合金のスパッタリングターゲット材を用いてスパッタリング成膜してヒートシンク層を形成すると、Zrの添加量によっては表面粗さが大きくなり、ヒートシンク層として必要とされる平滑な表面が得られない場合があるという問題を確認した。
本発明の目的は、高い熱伝導率と平滑な表面が要求される、熱アシスト磁気記録媒体のヒートシンク層を成膜するためのスパッタリングターゲット材を提供することにある。
The heat sink layer disclosed in Patent Document 1 described above is excellent in that high thermal conductivity and a smooth surface can be obtained by adding Zr to Cu. However, according to the study of the present inventor, when a heat sink layer is formed by sputtering using an alloy sputtering target material in which Zr alone is added to Cu, the surface roughness increases depending on the amount of Zr added. The problem that the smooth surface required as a layer may not be obtained may be confirmed.
An object of the present invention is to provide a sputtering target material for forming a heat sink layer of a heat-assisted magnetic recording medium, which requires high thermal conductivity and a smooth surface.

本発明者は、熱アシスト磁気記録媒体のヒートシンク層形成用のスパッタリングターゲット材について、熱伝導率が高いCuを主成分とし、尚且つ表面粗さを小さくする添加元素としてZr、Crを選定し、これらの添加範囲について検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、原子比における組成式がCu100−x−y−Zr−Cr、0.10≦x≦5.00、0.10≦y≦1.00で表され、残部が不可避的不純物からなる熱アシスト磁気記録媒体のヒートシンク層形成用のスパッタリングターゲット材の発明である。
The present inventor selects Zr, Cr as an additive element that has Cu having a high thermal conductivity as a main component and further reduces the surface roughness of the sputtering target material for forming the heat sink layer of the heat-assisted magnetic recording medium. As a result of studying these addition ranges, the present invention has been achieved.
That is, the present invention provides a composition formula in the atomic ratio Cu 100-x-y -Zr x -Cr y, is represented by 0.10 ≦ x ≦ 5.00,0.10 ≦ y ≦ 1.00, the balance It is an invention of a sputtering target material for forming a heat sink layer of a heat-assisted magnetic recording medium comprising inevitable impurities.

本発明は、熱伝導率が高く、尚且つ表面粗さが小さい熱アシスト磁気記録媒体のヒートシンク層が成膜できるスパッタリングターゲット材を提供でき、熱アシスト磁気記録媒体を高記録密度化する上で有用な技術となる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a sputtering target material that can form a heat sink layer of a heat-assisted magnetic recording medium having high thermal conductivity and low surface roughness, and is useful for increasing the recording density of the heat-assisted magnetic recording medium. Technology.

熱アシスト磁気記録媒体の層構成の一例を模式的に表した図である。It is the figure which represented typically an example of the layer structure of a heat-assisted magnetic recording medium. 比較例の試料No.2のスパッタリングターゲット材を用いて成膜したヒートシンク層の電界放出型走査電子顕微鏡像である。Sample No. of Comparative Example It is a field emission type scanning electron microscope image of the heat sink layer formed into a film using 2 sputtering target materials. 本発明例の試料No.5のスパッタリングターゲット材を用いて成膜したヒートシンク層の電界放出型走査電子顕微鏡像である。Sample No. of the present invention example. 5 is a field emission scanning electron microscope image of a heat sink layer formed using a sputtering target material of No. 5. 本発明例の試料No.1のスパッタリングターゲット材を用いて成膜したヒートシンク層の電界放出型走査電子顕微鏡像である。Sample No. of the present invention example. It is a field emission type scanning electron microscope image of the heat sink layer formed into a film using one sputtering target material. 比較例の試料No.2のスパッタリングターゲット材を用いて成膜したヒートシンク層の原子間力顕微鏡像である。Sample No. of Comparative Example It is an atomic force microscope image of the heat sink layer formed into a film using 2 sputtering target materials. 本発明例の試料No.1のスパッタリングターゲット材を用いて成膜したヒートシンク層の原子間力顕微鏡像である。Sample No. of the present invention example. It is an atomic force microscope image of the heat sink layer formed into a film using 1 sputtering target material.

上述したように、本発明の重要な特徴は、熱アシスト磁気記録媒体のヒートシンク層として必要とされる高い熱伝導率と、平滑な表面粗さを得るためのスパッタリングターゲット材の主成分としてCuを選択し、添加元素としてZrおよびCrを選択し、これらの適切な添加範囲を見出した点にある。
本発明のスパッタリングターゲット材は、Cuを主成分とする。その理由は、Cuは熱伝導率が高く安価であり、比較的入手しやすいからである。熱伝導率が高い金属元素としてAu、AgやAlがあるが、AuおよびAgは高価である上、入手が困難である。また、Alは融点が660℃と低く、熱アシスト磁気記録媒体の製造プロセスでは、記録層の形成時に基板温度を700℃近くまで加熱する場合があるため、この加熱により溶融したり、結晶粒の成長により表面粗さが大きくなったりする可能性がある。そのため、本発明ではCuを主成分とした。
As described above, an important feature of the present invention is that Cu is a main component of a sputtering target material for obtaining a high thermal conductivity required for a heat-sink layer of a heat-assisted magnetic recording medium and a smooth surface roughness. In addition, Zr and Cr are selected as additive elements, and appropriate addition ranges thereof are found.
The sputtering target material of this invention has Cu as a main component. The reason is that Cu has a high thermal conductivity and is inexpensive and relatively easily available. Au, Ag, and Al are examples of metal elements with high thermal conductivity, but Au and Ag are expensive and difficult to obtain. In addition, Al has a low melting point of 660 ° C., and in the process of manufacturing a heat-assisted magnetic recording medium, the substrate temperature may be heated to close to 700 ° C. during the formation of the recording layer. The surface roughness may increase due to growth. Therefore, Cu is the main component in the present invention.

本発明のスパッタリングターゲット材は、Cuに特定範囲のZrを添加する。スパッタリングターゲット材を用いてスパッタリング成膜した膜の結晶粒径と表面粗さには大凡の相関があり、膜の結晶粒径が小さい方が表面粗さを小さくすることができる。特にZrは、少ない添加量でも結晶粒径が微細になるため表面粗さを低減することができ、Zrの添加による熱伝導率の低下も低く抑えることができる。また、ヒートシンク層は熱伝導率が高いほど好ましいが、Cuへの元素の添加により熱伝導率が低下するため、添加量は少ない方が好ましい。   In the sputtering target material of the present invention, a specific range of Zr is added to Cu. There is a general correlation between the crystal grain size and the surface roughness of a film formed by sputtering using a sputtering target material, and the smaller the crystal grain size of the film, the smaller the surface roughness. In particular, Zr can reduce the surface roughness because the crystal grain size becomes fine even with a small addition amount, and the decrease in thermal conductivity due to the addition of Zr can also be kept low. Moreover, although a heat sink layer is so preferable that a heat conductivity is high, since heat conductivity falls by addition of the element to Cu, the one where addition amount is small is preferable.

本発明では、Zrの添加量の下限値を0.10原子%とした。これは、Zrの添加量が0.10原子%未満であると、形成されるヒートシンク層の結晶粒径が増大し表面粗さが大きくなりやすいからである。
また、本発明では、Zrの添加量の上限値を5.00原子%とした。これは、CuにZrを、5.00原子%を超えて添加させると、形成されるヒートシンク層がアモルファスになり、表面粗さが小さくなるが、一方で熱伝導率は著しく低下する。そのため、本発明ではZrの添加量の上限値を5.00原子%とした。
In the present invention, the lower limit of the amount of Zr added is 0.10 atomic%. This is because if the amount of Zr added is less than 0.10 atomic%, the crystal grain size of the formed heat sink layer increases and the surface roughness tends to increase.
In the present invention, the upper limit of the amount of Zr added is set to 5.00 atomic%. This is because when Zr is added to Cu in an amount exceeding 5.00 atomic%, the heat sink layer to be formed becomes amorphous and the surface roughness is reduced, but the thermal conductivity is remarkably lowered. Therefore, in the present invention, the upper limit of the amount of Zr added is set to 5.00 atomic%.

本発明では、Zrに加えてCrをCuに対して複合添加する。本発明では、得られるヒートシンク層の表面粗さを低減し、尚且つ高い熱伝導率を確保するために、Crの添加範囲を0.10〜1.00原子%とした。
本発明者の検討によると、CuにZrを添加すると、形成されるヒートシンク層はアモルファス相ではなく微結晶となることを確認した。一例として、CuにZrを0.50原子%添加したスパッタリングターゲット材を用いて成膜したヒートシンク層の表面を電界放出型走査電子顕微鏡(以下、FE−SEMという)で観察した結果を図2に示す。図2の矢印部分に示すように、Zrを単独添加したスパッタリングターゲット材で成膜したヒートシンク層は、膜表面に結晶粒界に沿った凹みが確認できる。これが膜表面を粗くする原因と推察される。
In the present invention, Cr is added to Cu in combination with Zr. In the present invention, in order to reduce the surface roughness of the heat sink layer to be obtained and to ensure high thermal conductivity, the addition range of Cr is set to 0.10 to 1.00 atomic%.
According to the study by the present inventor, it was confirmed that when Zr was added to Cu, the formed heat sink layer was not an amorphous phase but a microcrystal. As an example, FIG. 2 shows the result of observing the surface of a heat sink layer formed using a sputtering target material in which 0.50 atomic% of Zr is added to Cu with a field emission scanning electron microscope (hereinafter referred to as FE-SEM). Show. As shown in the arrow part of FIG. 2, the heat sink layer formed with the sputtering target material to which Zr is added alone can confirm a dent along the crystal grain boundary on the film surface. This is presumed to be the cause of roughening the film surface.

本発明のスパッタリングターゲット材は、形成されるヒートシンク層の表面に形成される凹みを低減するために、結晶粒界に粒界析出物を析出させることにより、ヒートシンク層の表面粗さを小さくすることができる。Crは、母相のCuに対して分離するため、結晶粒界に析出しやすく、またCu中での拡散速度が比較的早いため、速やかに結晶粒界に析出し表面粗さを低減できる。そのため、本発明ではCuへのZrと複合添加する元素としてCrを選定した。
本発明において、Crの添加量の下限値は0.10原子%とした。これは、Crの添加量が0.10原子%未満である場合は、Crの粒界析出の効果が少なく、結晶粒界に沿った凹みを十分に埋めることができないため、表面粗さが大きくなりやすいからである。
一方、Cuに複合添加するCrを1.00原子%添加した例として、原子比における組成式がCu−0.25%Zr−1.00%Crで表されるスパッタリングターゲット材を用いて成膜したヒートシンク層のFE−SEM写真を図3に示す。CuにZrと複合添加するCrを1.00原子%添加した場合には、図3の矢印部分に示すように、ヒートシンク層の表面に有害にはならない浅く軽微なボイドが発生することがわかる。
本発明者の検討によると、Crの添加量が1.00原子%を超えると、Crの粒界析出により粒界に沿った凹みを埋める一方で、深いボイドを形成して表面粗さが増大することを確認した。そして、Cr量が1.00原子%以下であれば、ヒートシンク層の表面に生じるボイドの深さを浅くすることができ、ヒートシンク層として必要とされる表面平滑性を維持できることを知見した。これにより、本発明ではCrの添加量の上限値を1.00原子%とした。
The sputtering target material of the present invention reduces the surface roughness of the heat sink layer by precipitating grain boundary precipitates at the crystal grain boundaries in order to reduce dents formed on the surface of the heat sink layer to be formed. Can do. Since Cr is separated from the parent phase Cu, it is likely to precipitate at the crystal grain boundary, and since the diffusion rate in Cu is relatively fast, it can be quickly precipitated at the crystal grain boundary to reduce the surface roughness. Therefore, in the present invention, Cr was selected as an element to be added in combination with Zr to Cu.
In the present invention, the lower limit of the amount of Cr added is 0.10 atomic%. This is because when the amount of Cr added is less than 0.10 atomic%, the effect of Cr grain boundary precipitation is small, and the dents along the crystal grain boundary cannot be sufficiently filled, so that the surface roughness is large. Because it is easy to become.
On the other hand, as an example of adding 1.00 atomic% of Cr added in combination to Cu, film formation is performed using a sputtering target material whose composition formula in atomic ratio is represented by Cu-0.25% Zr-1.00% Cr. An FE-SEM photograph of the heat sink layer is shown in FIG. It can be seen that when 1.00 atomic% of Cr combined with Zr is added to Cu, shallow and light voids that are not harmful are generated on the surface of the heat sink layer, as indicated by the arrows in FIG.
According to the inventor's study, when the amount of Cr added exceeds 1.00 atomic%, the recesses along the grain boundaries are filled by the grain boundary precipitation of Cr, while deep voids are formed to increase the surface roughness. Confirmed to do. And when Cr content was 1.00 atomic% or less, it discovered that the depth of the void produced on the surface of a heat sink layer can be made shallow, and the surface smoothness required as a heat sink layer can be maintained. Thereby, in this invention, the upper limit of the addition amount of Cr was set to 1.00 atomic%.

熱アシスト磁気記録媒体におけるヒートシンク層の熱伝導率は、記録層の冷却効率の点から高い程好ましい。ヒートシンク層として必要とされる室温における熱伝導率は、100W/m・K以上あればよいことが知られており、200W/m・K以上あることが好ましいとされる。本発明のスパッタリングターゲット材は、上述したように、CuにZrおよびCrを特定範囲で複合添加することで、得られるヒートシンク層の熱伝導率を200W/m・K以上にすることができる。   The heat conductivity of the heat sink layer in the heat-assisted magnetic recording medium is preferably as high as possible from the viewpoint of cooling efficiency of the recording layer. It is known that the thermal conductivity at room temperature required for the heat sink layer may be 100 W / m · K or more, and preferably 200 W / m · K or more. As described above, the sputtering target material of the present invention can increase the thermal conductivity of the obtained heat sink layer to 200 W / m · K or more by adding Zr and Cr to Cu in a specific range.

また、熱アシスト磁気記録媒体では、記録層のノイズを低減するために、ヒートシンク層の表面粗さは小さい程好ましいことが知られている。ヒートシンク層の好ましい表面粗さは、熱伝導率が著しく低下しない範囲で調整する必要があり、0.7nm以下が好ましいことが知られており、0.5nm以下であることがより好ましいとされる。
尚、ここでいう表面粗さとは、JIS B 0601−2001で規定される算術平均粗さ(Ra)のことをいい、例えば原子間力顕微鏡(以下、AFMという)を用いて測定することができる。
Further, it is known that in heat-assisted magnetic recording media, the surface roughness of the heat sink layer is preferably as small as possible in order to reduce noise in the recording layer. The preferable surface roughness of the heat sink layer needs to be adjusted within a range in which the thermal conductivity does not significantly decrease, and it is known that 0.7 nm or less is preferable, and 0.5 nm or less is more preferable. .
The surface roughness referred to here refers to the arithmetic average roughness (Ra) defined by JIS B 0601-2001, and can be measured using, for example, an atomic force microscope (hereinafter referred to as AFM). .

本発明の熱アシスト磁気記録媒体のヒートシンク層形成用のスパッタリングターゲット材の製造方法としては、溶解鋳造法や粉末焼結法が適用可能である。溶解鋳造法では、鋳造インゴット、もしくは、鋳造インゴットに塑性加工や加圧加工を加えたバルク体とすることで製造可能となる。また、粉末焼結用では、ガスアトマイズ法で最終組成の合金粉末を製造し原料粉末とすることや、複数の合金粉末や純金属粉末をスパッタリングターゲット材の最終組成となるように混合した混合粉末を原料粉末とすることが可能である。   As a method for producing a sputtering target material for forming a heat sink layer of the heat-assisted magnetic recording medium of the present invention, a melt casting method or a powder sintering method can be applied. In the melt casting method, it is possible to produce a cast ingot or a bulk body obtained by applying plastic processing or pressure processing to the cast ingot. In addition, for powder sintering, an alloy powder having a final composition is manufactured by a gas atomization method and used as a raw material powder, or a mixed powder in which a plurality of alloy powders and pure metal powders are mixed to have a final composition of a sputtering target material. It can be a raw material powder.

原料粉末の焼結方法としては、熱間静水圧プレス、ホットプレス、放電プラズマ焼結、押し出しプレス焼結等の加圧焼結を用いることが可能である。尚、スパッタリングターゲット材として安定して使用可能な相対密度98%以上を得るために、焼結温度を850〜1050℃、加圧圧力を20MPa以上、焼結時間を1〜10時間の条件とすることが望ましい。   As a method for sintering the raw material powder, it is possible to use pressure sintering such as hot isostatic pressing, hot pressing, discharge plasma sintering, and extrusion press sintering. In order to obtain a relative density of 98% or more that can be stably used as a sputtering target material, the sintering temperature is 850 to 1050 ° C., the pressing pressure is 20 MPa or more, and the sintering time is 1 to 10 hours. It is desirable.

先ず、それぞれ純度99.9%以上の原料を配合し真空溶解炉にて溶解した後、鋳造により、原子比における組成式がCu−0.25%Zr−0.25%Crのインゴットを作製した。次に、前記インゴットに機械加工を施し、直径164mm、厚さ4mmの熱アシスト磁気記録媒体のヒートシンク層形成用のスパッタリングターゲット材(試料No.1)を作製した。
比較例として、それぞれ純度99.9%以上の原料を配合し真空溶解炉にて溶解した後、鋳造により、原子比における組成式がCu−0.50原子%Zrのインゴットを作製した。次に、前記インゴットに機械加工を施し、直径164mm、厚さ4mmの熱アシスト磁気記録媒体のヒートシンク層形成用のスパッタリングターゲット材(試料No.2)を作製した。
First, raw materials each having a purity of 99.9% or more were mixed and melted in a vacuum melting furnace, and then an ingot having a composition formula in terms of atomic ratio of Cu-0.25% Zr-0.25% Cr was produced by casting. . Next, the ingot was machined to produce a sputtering target material (sample No. 1) for forming a heat sink layer of a heat-assisted magnetic recording medium having a diameter of 164 mm and a thickness of 4 mm.
As comparative examples, raw materials each having a purity of 99.9% or more were mixed and melted in a vacuum melting furnace, and then an ingot having a composition formula in terms of atomic ratio of Cu-0.50 atomic% Zr was produced by casting. Next, the ingot was machined to produce a sputtering target material (sample No. 2) for forming a heat sink layer of a heat-assisted magnetic recording medium having a diameter of 164 mm and a thickness of 4 mm.

上記で作製した、各スパッタリングターゲット材を用いて以下の評価を行った。
(1)表面粗さ評価
各スパッタリングターゲット材をキヤノンアネルバ株式会社製のDCマグネトロンスパッタ装置(型式番号:C−3010)のチャンバ内に配置し、チャンバ内を真空到達度2×10−5Pa以下となるまで排気を行った後、Arガス圧0.6Pa、投入電力1000Wの条件にてスパッタリングを行った。2.5インチのガラス基板を用い、先ず、室温にて膜厚20nmの下地層(Ni−37.5Ta原子%)を形成し、次いで、本発明例となる試料No.1のスパッタリングターゲット材を用いて、下地層上に100nmのヒートシンク層を成膜した。次に、各試料をスパッタ装置内で、赤外線ランプヒーターにより660℃の真空加熱処理を行い、表面粗さ評価用の試料を作製した。その後、測定面積500nmの範囲で、JIS B 0601−2001で規定される算術平均粗さ(Ra)をセイコーインスツル株式会社製のAFM(型式番号:SPA300)により測定した。尚、算術平均粗さ(Ra)の測定は1試料につき3点測定し、その平均値を採用した。
The following evaluation was performed using each sputtering target material produced above.
(1) Surface Roughness Evaluation Each sputtering target material is placed in a chamber of a DC magnetron sputtering apparatus (model number: C-3010) manufactured by Canon Anelva Co., Ltd., and the vacuum reach is 2 × 10 −5 Pa or less. After evacuating until it became, sputtering was performed under the conditions of Ar gas pressure 0.6 Pa and input power 1000 W. Using a 2.5-inch glass substrate, first, an underlayer (Ni-37.5Ta atom%) having a film thickness of 20 nm was formed at room temperature. A heat sink layer having a thickness of 100 nm was formed on the underlayer using the sputtering target material 1. Next, each sample was vacuum-heated at 660 ° C. with an infrared lamp heater in a sputtering apparatus, and a sample for surface roughness evaluation was produced. Thereafter, the extent of the measurement area 500 nm 2, the arithmetic mean roughness defined by JIS B 0601-2001 (Ra) of Seiko Instruments Co., Ltd. of AFM (model number: SPA300) was measured by. In addition, the measurement of arithmetic average roughness (Ra) measured 3 points | pieces per sample, and employ | adopted the average value.

(2)熱伝導率評価
スパッタ装置およびスパッタ条件を表面粗さ評価で行った条件と同様にして、上述のNi−37.5原子%Ta下地膜形成を行わずに、2.5インチのガラス基板上に100nmのヒートシンク層を室温にて成膜した。次に、各試料を真空炉内で660℃の真空加熱処理を行い、熱伝導率評価用の試料を作製した。
得られた各試料の比抵抗を4探針法により室温にて測定し、Wiedemann−Franz則により熱伝導率を算出した。表面粗さの測定結果および熱伝導率の算出結果を表1、FE−SEM像を図2および図4、AFM像を図5、図6に示す。
(2) Thermal conductivity evaluation The 2.5-inch glass was formed without forming the above-mentioned Ni-37.5 atomic% Ta undercoat film in the same manner as the sputtering apparatus and sputtering conditions used in the surface roughness evaluation. A 100 nm heat sink layer was formed on the substrate at room temperature. Next, each sample was subjected to a vacuum heat treatment at 660 ° C. in a vacuum furnace to prepare a sample for thermal conductivity evaluation.
The specific resistance of each obtained sample was measured at room temperature by the 4-probe method, and the thermal conductivity was calculated according to the Wiedemann-Franz rule. The measurement results of the surface roughness and the calculation results of the thermal conductivity are shown in Table 1, FE-SEM images are shown in FIGS. 2 and 4, and AFM images are shown in FIGS.

本発明例の試料No.1および比較例の試料No.2のスパッタリングターゲット材で成膜したヒートシンク層の熱伝導率は、表1に示すように、ともに200W/m・K以上の値が得られ、熱アシスト磁気記録媒体のヒートシンク層として十分な特性が得られることが確認できた。
比較例の試料No.2のCuにZrのみを添加したスパッタリングターゲット材で形成したヒートシンク層は、図2の矢印部分に示すように結晶粒界に沿った凹みが観察された。また、比較例のCuにZrのみを添加したスパッタリングターゲット材で形成したヒートシンク層は、表1および図5に示すように表面粗さ(Ra)の値が大きく、表面の平滑性が確保できないことが確認された。
これに対し、本発明例の試料No.1のCuにZrおよびCrを特定量複合添加したスパッタリングターゲット材で形成したヒートシンク層は、図4に示すように結晶粒界に沿う凹みが低減されていることが確認できた。また、本発明例の試料No.1のスパッタリングターゲット材で形成したヒートシンク層は、表1および図6に示すように、表面粗さ(Ra)の値が小さく、表面が平滑になっており、熱アシスト磁気記録媒体のヒートシンク層として有効であることが確認できた。
Sample No. of the present invention example. 1 and Comparative Sample No. As shown in Table 1, the heat conductivity of the heat sink layer formed with the sputtering target material No. 2 has a value of 200 W / m · K or more, and has sufficient characteristics as the heat sink layer of the heat-assisted magnetic recording medium. It was confirmed that it was obtained.
Sample No. of Comparative Example In the heat sink layer formed of the sputtering target material in which only Zr was added to Cu of 2, a dent along the crystal grain boundary was observed as indicated by an arrow in FIG. 2. Further, the heat sink layer formed of the sputtering target material in which only Zr is added to Cu of the comparative example has a large surface roughness (Ra) as shown in Table 1 and FIG. 5, and the surface smoothness cannot be ensured. Was confirmed.
On the other hand, sample No. As shown in FIG. 4, it was confirmed that the dent along the crystal grain boundary was reduced in the heat sink layer formed of the sputtering target material in which a specific amount of Zr and Cr was added to 1 Cu. In addition, Sample No. As shown in Table 1 and FIG. 6, the heat sink layer formed of the sputtering target material 1 has a small surface roughness (Ra) and a smooth surface, and is used as a heat sink layer of a heat-assisted magnetic recording medium. It was confirmed that it was effective.

表2に示すヒートシンク層の目標組成と実質的に同一となるように、Cu粉末にZr粉末およびCr粉末を混合し、軟鋼製の加圧容器に充填した。その後、温度950℃、圧力120MPa、1時間の条件で熱間静水圧プレスによる加圧焼結を施して焼結体を作製した後、得られた焼結体を機械加工して、直径164mm、厚さ4mmの本発明例となる熱アシスト磁気記録媒体のヒートシンク層形成用のスパッタリングターゲット材(試料No.3〜No.5)を作製した。
比較例として、Cu粉末にCr粉末のみを混合し、軟鋼製の加圧容器に充填した。その後、温度950℃、圧力120MPa、1時間の条件で熱間静水圧プレスによる加圧焼結を施して焼結体を作製した後、得られた焼結体を機械加工して、直径164mm、厚さ4mmの熱アシスト磁気記録媒体のヒートシンク層形成用のスパッタリングターゲット材(試料No.6)を作製した。
Zr powder and Cr powder were mixed with Cu powder so as to be substantially the same as the target composition of the heat sink layer shown in Table 2, and filled in a pressurized vessel made of mild steel. Then, after performing pressure sintering by hot isostatic pressing under conditions of a temperature of 950 ° C. and a pressure of 120 MPa for 1 hour to produce a sintered body, the obtained sintered body was machined to have a diameter of 164 mm, Sputtering target materials (samples No. 3 to No. 5) for forming a heat sink layer of a heat-assisted magnetic recording medium of the present invention having a thickness of 4 mm were produced.
As a comparative example, only Cr powder was mixed with Cu powder and filled into a pressure vessel made of mild steel. Then, after performing pressure sintering by hot isostatic pressing under conditions of a temperature of 950 ° C. and a pressure of 120 MPa for 1 hour to produce a sintered body, the obtained sintered body was machined to have a diameter of 164 mm, A sputtering target material (sample No. 6) for forming a heat sink layer of a heat-assisted magnetic recording medium having a thickness of 4 mm was produced.

上記で作製した、各スパッタリングターゲット材を用いて以下の評価を行った。
(1)表面粗さ評価
実施例1と同様の方法で表面粗さ測定用試料を作製した後、実施例1に記載のAFMを用いてJIS B 0601−2001で規定される算術平均粗さ(Ra)を測定した。尚、算術平均粗さ(Ra)の測定は10μmの面積で行った。さらに、実施例1に記載の試料1および試料2のスパッタリングターゲットを用いて成膜したヒートシンク層についても、同様に10μmの面積で算術平均粗さ(Ra)を測定した。
(2)熱伝導率評価
実施例1と同法の方法で熱伝導率測定用試料の作製および評価を行った。熱伝導率の算出結果を表2に示す。
The following evaluation was performed using each sputtering target material produced above.
(1) Surface Roughness Evaluation After a surface roughness measurement sample was prepared in the same manner as in Example 1, the arithmetic average roughness defined in JIS B 0601-2001 using the AFM described in Example 1 ( Ra) was measured. The arithmetic average roughness (Ra) was measured with an area of 10 μm 2 . Further, the arithmetic average roughness (Ra) was similarly measured with an area of 10 μm 2 for the heat sink layers formed using the sputtering targets of Sample 1 and Sample 2 described in Example 1.
(2) Evaluation of thermal conductivity A sample for measuring thermal conductivity was prepared and evaluated by the same method as in Example 1. Table 2 shows the calculation results of the thermal conductivity.

本発明例のCuにZrおよびCrを特定量複合添加した試料No.1、No.4、およびNo.5のスパッタリングターゲット材を用いて成膜したヒートシンク層では、比較例のCuにZrのみを添加した試料No.2を用いて成膜した場合よりも高い熱伝導率を得られ、熱伝導率が高い程好ましいとされるヒートシンク層形成用のスパッタリングターゲットとして優れていることがわかる。
また、CuにZrおよびCrを特定量複合添加した本発明例において、Cr量が1.00原子%である試料No.5のスパッタリングターゲット材を用いて成膜したヒートシンク層は、図3の矢印部分のようにボイドの深さを小さくでき、表面粗さ(Ra)を小さくすることが確認できた。また、表2からわかるように複合添加するCr量を1.0原子%以下とした試料No.1および試料No.3〜No.5のスパッタリングターゲットを用いた場合は、比較例のCuにZrのみを添加した試料2のスパッタリングターゲットを用いて成膜した場合よりも表面粗さ(Ra)を小さくすることができ、平滑性に優れるヒートシンク層を形成できることが確認できた。
これに対して、CuにCrのみを添加した試料No.6のスパッタリングターゲットを用いて成膜したヒートシンク層は、表面粗さ(Ra)が大きくなり平滑性を確保できないことを確認した。
Sample No. 1 in which a specific amount of Zr and Cr were added in combination to Cu in the inventive example. 1, no. 4 and no. In the heat sink layer formed using the sputtering target material of No. 5, sample No. 5 in which only Zr was added to Cu of the comparative example. It can be seen that the thermal conductivity higher than that in the case of film formation using 2 is obtained, and that the higher the thermal conductivity, the better the sputtering target for forming the heat sink layer, which is preferable.
Further, in the present invention example in which a specific amount of Zr and Cr was added to Cu, in Sample No. It was confirmed that the heat sink layer formed using the sputtering target material No. 5 can reduce the depth of the void and reduce the surface roughness (Ra) as indicated by the arrow in FIG. In addition, as can be seen from Table 2, the sample No. 1 and sample no. 3-No. When the sputtering target No. 5 is used, the surface roughness (Ra) can be made smaller than when the film is formed using the sputtering target of Sample 2 in which only Zr is added to Cu of the comparative example, and smoothness is improved. It was confirmed that an excellent heat sink layer could be formed.
In contrast, sample No. 1 in which only Cr was added to Cu. It was confirmed that the heat sink layer formed using the sputtering target No. 6 had a large surface roughness (Ra) and could not ensure smoothness.

1 非磁性基板
2 ヒートシンク層
3 軟磁性裏打ち層
4 配向制御層
5 記録層
6 保護層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonmagnetic board | substrate 2 Heat sink layer 3 Soft magnetic backing layer 4 Orientation control layer 5 Recording layer 6 Protective layer

Claims (1)

原子比における組成式がCu100−x−y−Zr−Cr、0.10≦x≦0.50、0.10≦y≦1.00で表され、残部が不可避的不純物からなることを特徴とする熱アシスト磁気記録媒体のヒートシンク層形成用スパッタリングターゲット材。 Composition formula in atomic ratio Cu 100-x-y -Zr x -Cr y, 0.10 ≦ x ≦ 0.50, is represented by 0.10 ≦ y ≦ 1.00, the balance being unavoidable impurities A sputtering target material for forming a heat sink layer of a thermally assisted magnetic recording medium.
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