スパッタリングターゲット及びそれから形成された磁気記録媒体の記録材料
【課題】磁気記録媒体の信号雑音比が向上され及び面記録密度が増強された記録層を得る為のスパッタリングターゲット、及び該スパッタリングターゲットから形成された磁気記録媒体の記録材料を提供する。
【解決手段】ＣｏＰｔ又はＣｏＣｒＰｔ又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金及び酸化物組合せを含み、前記酸化物組合せが、酸化銅（ＣｕＯ）と、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物とを含むスパッタリングターゲット。
【解決手段】ＣｏＰｔ又はＣｏＣｒＰｔ又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金及び酸化物組合せを含み、前記酸化物組合せが、酸化銅（ＣｕＯ）と、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物とを含むスパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリングターゲットに関し、該スパッタリングターゲットから形成された磁気記録媒体の記録材料にも関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハードディスクの磁気記録技術は、磁化配向（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）により、２つの種類：長手磁気記録及び垂直磁気記録に分類される。長手磁気記録では、磁束は、ディスクの表面に対して長手方向に整列するが、垂直磁気記録では、磁束は、ディスクの表面に対して垂直に整列する。図１に示されているように、現行の垂直磁気記録媒体は、基板（ガラス又はアルミニウム）、接着層、軟裏打ち層、シード層、中間層、記録層、被覆層、及び潤滑層で構成されており、最も重要な技術は、記録層の製造にある。
【０００３】
図２に示されているように、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．、３８巻（２００２年）１９７６頁には、非常に薄いＣｏ−Ｐｔに基づく磁気記録層に酸化物を添加することにより、六方最密（ＨＣＰ）及びｃ軸配向を含む、Ｃｏに基づく磁性粒子の粒子構造を破壊せずに、粒界において絶縁された酸化物を効率的に製作することができ、それにより粒子サイズが１０ｎｍ未満に低減され、信号雑音比が上昇することが開示されている。
【０００４】
上記で言及したように、良好な磁気特性、高い熱安定性、及び良好な記録性能を有する粒状磁性薄膜を有する微細構造は、酸化物の添加により得ることができ、それにより高密度の垂直記録媒体が達成可能になる。図１に示されているように、従来のハードディスクの記録層は、複数の層で構成されており、中間層のすぐ上にある第１の層は、Ｍａｇ．ｌと呼ばれ、引き続きその上にある層は順に、第２の層（Ｍａｇ．２）、及び第３の層（Ｍａｇ．３）などと呼ばれる。Ｍａｇ．１は、強磁性粒子が酸化物内に均一に分布する構造を有しており、そのため非磁性酸化物は、磁性結晶粒子の良好な磁気絶縁をもたらし、記録媒体のノイズを低減させることができる。
【０００５】
図３に示されているように、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９５巻：１０２５０７頁（２００９年）には、磁気記録薄膜の単一酸化物層が、効果的な磁気絶縁を達成することできると開示されている。しかしながら、そのような磁性交換結合の効果的な絶縁に到達するには、従来の磁気記録層は、１ｎｍより厚い酸化物粒界（Ｇ．Ｂ．）を必要とする。磁気記録薄膜における磁性交換結合を絶縁する酸化物粒子は、弱磁性Ｃｏ−Ａ−Ｏ化合物を部分的に含有し、ここでＡは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、及びＹからなる群から選択される元素である。このように、従来の記録層の酸化物粒界（Ｇ．Ｂ．）の厚さは、磁性交換結合を消滅させるために１ｎｍを超えている必要があるが、下記に示されているような他の幾つかの問題は、依然として解決されていない：
１．磁性粒子の効果的な絶縁を得てノイズを低減するためには、添加する酸化物の量が増加される。しかしながら、過剰な酸化物は、磁性粒子へと拡散し、ノイズを低減する代りにノイズを増加させる。
２．スパッタリングプロセスでは、過剰な酸化物は、ターゲットの表面部分で容易にアーク放電を引き起こし、スパッタリングプロセスに影響を与えて、薄膜の品質低下を引き起こす場合がある。
【０００６】
更に、米国特許出願第２００６２８６４１４号には、ハードディスクの記録層の生産に使用されるスパッタリングターゲットが、ＣｏＰｔ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ酸化物、又はＣｏＣｒＰｔＢ酸化物、及び実質的にＣｏ不溶性である元素金属添加物を含み、−０．０３ｅＶを超える還元電位を有し、元素金属添加物は、Ｃｕ、Ａｇ、又はＡｕであることが開示されている。しかしながら、前記特許文献では、Ｃｕ原子が参照されているに過ぎないが、ターゲットへの添加物としてＣｕＯを使用することには全く触れられていない。
【０００７】
上記の文献では、適切な量の添加物を添加することにより、磁性交換結合を低減させ、信号雑音比を増加させることができることが開示されているが、文献で開示されたスパッタリングターゲット又は磁気記録媒質の記録材料はいずれも、過剰な酸化物によりスパッタリングプロセス中に引き起こされる問題を回避せず、記録層における酸化物Ｇ．Ｂ．の厚さの低減に効果的ではない。前述の問題を軽減又は解決するために、本発明は、理想的な信号雑音比を実現する、過剰な酸化物を含有しないスパッタリングターゲット、及び該スパッタリングターゲットから形成された磁気記録媒体の記録材料を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願第２００６２８６４１４号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．、３８巻（２００２年）１９７６頁
【非特許文献２】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９５巻：１０２５０７頁（２００９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のような従来のターゲットの問題を考慮し、本発明の目的は、記録媒体のデータ記憶容量を更に拡張するために信号雑音比が向上され及び面記録密度が増強された磁気記録媒体の記録層を得るために、スパッタリングターゲットへの添加剤としてＣｕＯが使用されるスパッタリングターゲット、及び該スパッタリングターゲットから形成された磁気記録媒体の記録材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
したがって、本発明は、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金及び酸化物組合せを含み、該酸化物組合せが、酸化銅（ＣｕＯ）と、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物とを含むスパッタリングターゲットを提供する。該スパッタリングターゲットは、以下のステップにより準備される：
上述のＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金の原料を混合することにより前合金を形成するステップ、
前合金を加工して前合金粉末を生成するステップ、
前合金粉末を酸化物組合せと混合して、その代わりに前合金粉末を追加的な元素と混合して、又はその代わりに前合金粉末を前合金粉末及び酸化物組合せの混合物と混合して、粉末混合物を形成するステップ、及び
粉末混合物を焼結して、スパッタリングターゲットを形成するステップ。
【００１２】
好ましくは、スパッタリングターゲットの酸化物組合せは、酸化ケイ素を更に含む。
【００１３】
別の態様では、本発明は、スパッタリングターゲットを表面にスパッタリングすることで形成される、磁気記録媒体の記録材料も提供する。
【００１４】
好ましくは、磁気記録媒体の記録材料は、ハードディスクの記録層に応用される。
【００１５】
好ましくは、磁気記録媒体の記録材料は、垂直磁気記録媒体に応用される。
【００１６】
本発明は、添加物ＣｕＯを含むスパッタリングターゲットを提供し、以下の利点及び改良点を伴う、磁気記録媒体の記録材料を形成することに応用される。
【００１７】
酸化物粒界の厚さが低減され、それはスパッタリングターゲット中の酸化物量の減少に起因し、それを使用するスパッタリングプロセスの更なる安定化が可能になる。更に、１単位面積当たりの磁性粒子の容積が比較的増大し、より良好な熱安定性及び記録媒体全体の高い記録密度がもたらされる結果となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の垂直磁気記録媒体構造の例示的模式図である。
【図２】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．、３８巻：１９７６頁（２００２年）において透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で示されているＣｏＰｔＣｒ酸化物薄膜の微細構造を例示する図である。
【図３】ＣｕＯを添加しない従来の記録層の構造を例示する図である。
【図４】添加物ＣｕＯを有する本発明の記録層の構造を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
好ましい実施形態の以下の説明では、本発明の一部を形成し、本発明を実施することができる特定の実施形態を例示する目的で示される添付の図面が参照される。他の実施形態を使用してもよく、本発明の範囲から逸脱せずに改変をなすことができることが理解されるべきである。
【００２０】
図４は、ＣｕＯを含有するスパッタリングターゲットから得られた本発明の記録層の構造を例示する。
【００２１】
本発明による磁気記録媒体の記録材料は、ＣｏＰｔ又はＣｏＣｒＰｔ又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金及び酸化物組合せから本質的になり、該酸化物組合せは、酸化銅（ＣｕＯ）と、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物とを含む。磁気記録媒体の記録材料は、スパッタリングプロセスにおいて、本発明によるスパッタリングターゲットを使用することにより準備される。該スパッタリングターゲットは、ＣｏＰｔ又はＣｏＣｒＰｔ又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金及び酸化物組合せから本質的になり、該酸化物組合せは、酸化銅（ＣｕＯ）と、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物とを含む。
【００２２】
該スパッタリングターゲットは、以下のステップにより準備される：
前述のようにＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金の原料を混合することにより前合金を形成するステップ、
前合金を加工して前合金粉末を生成するステップ、
上述のように前合金粉末を酸化物組合せと混合して、その代わりに前合金粉末を追加的な元素と混合して、又はその代わりに前合金粉末を前合金粉末及び酸化物組合せの混合物と混合して、粉末混合物を形成するステップ、及び
粉末混合物を焼結して、スパッタリングターゲットを形成するステップ。
【００２３】
好ましい実施形態では、スパッタリングターゲットの酸化物組合せは、酸化ケイ素を更に含む。
【００２４】
本発明による磁気記録媒体の記録材料は、スパッタリングターゲットを表面にスパッタリングすることにより形成される。
【００２５】
磁気記録媒体の記録材料は、ハードディスクの記録層に応用される。
【００２６】
磁気記録媒体の記録材料は、従来のスパッタリング法により形成され、従来のスパッタリング法には、これらに限定されないが、イオンビームスパッタリング法、及びプラズマスパッタリング蒸着法などが含まれる。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態では、記録材料は以下のステップにより得られる：垂直磁気記録媒体にみられるような接着層、軟裏打ち層、シード層、中間層を含む堆積層を有する基板（ガラス又はアルミニウムなど）を準備するステップ、及びチャンバー内のアルゴン（Ａｒ）ガス下で、スパッタリングターゲットを中間層に直接スパッタリングして、記録層を形成するステップ。
【００２８】
記録材料、つまり薄膜を、基板の表面にＣｕＯ含有ターゲット又は非ＣｕＯ含有ターゲットをスパッタリングすることにより形成し、その後、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）にかけて、スパッターターゲットから形成された薄膜の保磁力（Ｈｃ）及び核生成磁場（Ｈｎ）の値を測定し、交換減結合の正規化値［（Ｈｃ−Ｈｎ）／Ｈｃ］を適宜算出した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表ｌに示されているように、ＣｕＯを含有するスパッタリングターゲットから形成された薄膜では、ＳｉＯ２は、より平滑な表面を有する緊密な粒界層を形成するためのガラス形成剤として機能し、ＴｉＯ２及びＣｒ２Ｏ３などの酸化物は、ＣｕＯに結合する傾向を有する。このように、酸化物粒界層におけるＣｏの濃度は低減されており、したがって、磁性粒子の効果的な絶縁が得られる。表１に示されているように、ＣｕＯの存在下で同じ原子％の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を含有するスパッタリングターゲットから形成された薄膜は、より高い正規化交換減結合値［（Ｈｃ−Ｈｎ）／Ｈｃ］を示し、それは、スパッターターゲットにＣｕＯを添加することにより、磁性交換結合が実際に分断されることを示す。
【００３１】
上記で引用された文献で言及されているように、記録層における酸化物粒界の厚さは、効果的な磁性減結合を達成するためには、１ｎｍを超えていなければならない。本発明は、上記で言及された問題を解決するためのスパッタリングターゲットを提供し、該スパッタリングターゲットは、以下を特徴とする：
（１）元素及びそれらの酸化物が、Ｘ、Ｘ−Ｏ、及びＸ−Ａ−Ｏとして準備され、元素及びそれらの酸化物は、実質的にＣｏ不溶性であるか又はＣｏとの化合物を容易に形成せず、Ｘは元素Ｃｏ又はＰｔに属しておらず、好ましくは、ＸはＣｕであり、Ａは、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｚｒ、及びＨｆからなる群から選択される元素であること、
（２）Ｘ−Ａ−Ｏのギブズ自由エネルギーは、Ｃｏ−Ａ−Ｏのギブズ自由エネルギーより低く、それによりＸ−Ａ−Ｏが容易に成形され、その後の手順に有益であるＣｏ−Ａ−Ｏの安定性より高い安定性が得られること、
（３）Ｘ−Ａ−Ｏは、常磁性又は反磁性のいずれかであり、つまり非強磁性であり、記録層の酸化物Ｇ．Ｂ．での磁性減結合及び絶縁を容易し、したがって信号雑音比の増強が、過剰な酸化物を使用せずに得られること。
【００３２】
表２は、新しい酸化物化合物を形成するための表示酸化物間の反応性を実証する。Ｃｏ中に溶解された元素Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕの量は少なく、Ｃｕ−Ｏのみが、より容易にＡ−Ｏとの化合物を形成する。Ａｇ−Ｏ及びＡｕ−Ｏはいずれも、Ａ−Ｏとの安定化合物を形成することができない。その結果、元々のＣｏＰｔ酸化物に添加してその後の手順を容易にするために、Ｃｕ−Ｏが選択される。Ａ−ＯはＣｕＯに結合する傾向があるため、酸化物Ｇ．Ｂ．のＣｏ濃度が低減され、記録層の磁性粒子の良好な絶縁が得られた。
【００３３】
【表２】
【００３４】
本発明は，以下の態様に基づく。Ｃｕ−Ｔｉ−Ｏ、Ｃｕ−Ｔａ−Ｏ、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｏ、Ｃｕ−Ｎｂ−Ｏ、及びＣｕ−Ｙ−Ｏなどの銅に基づく酸化物のギブズ自由エネルギーは、Ｃｏ−Ｔｉ−Ｏ、Ｃｏ−Ｔａ−Ｏ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｏ、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｏ、及びＣｏ−Ｙ−Ｏなどのコバルトに基づく酸化物のギブズ自由エネルギーより低い。銅に基づく酸化物は、常磁性又は反磁性である。したがって、本発明は、ＣｏＰｔ−ＣｕＯ−ＴｉＯ２、ＣｏＰｔ−ＣｕＯ−Ｔａ２Ｏ５、ＣｏＰｔ−ＣｕＯ−Ｎｂ２Ｏ５、ＣｏＰｔ−ＣｕＯ−Ｃｒ２Ｏ３、又はＣｏＰｔ−ＣｕＯ−Ｙ２Ｏ３の形態でスパッタリングターゲットにＣｕＯを添加し、本発明による磁気記録媒体の記録材料を生産することを特徴とする。
【００３５】
表２に示されているように、Ｃｒ又はＢ原子を更に含むＣｏｐｔに基づく合金を有するスパッタリングターゲットも提供され、それは、Ｃｏｐｔに基づく合金、ＣｏＣｒＰｔに基づく合金、又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金、及び酸化銅（Ｃｕ０）と、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物とを含む酸化物組合せからなるスパッタリングターゲットだった。
【００３６】
図４に示されているように、上記で言及したようにＣｕＯを含有するスパッタリングターゲット中のＣｕ原子は、Ｃｏ原子を磁性粒子へと遠ざけるか、又はＣｏ原子がＡ−Ｏとの化合物を形成するのを防止する。したがって、薄膜の酸化物粒界における酸化物の磁性減結合及び絶縁が非常に容易となり、それにより、磁気記録媒体の記録材料の信号雑音比は、過度な酸化物を用いずに増強される。
【００３７】
したがって、本発明によるスパッタリングターゲットには、本発明による磁気記録媒体の記録材料を形成するために、スパッタリングプロセスにおいてＣｕＯが使用され、以下の利点及び改良点を伴なっている。
【００３８】
酸化物粒界の厚さが低減されており、スパッタリングターゲット中の酸化物の量が低減されていることが示唆され、その結果、それを使用するスパッタリングプロセスは、従来プロセスより安定化する。更に、１単位面積当たりの磁性粒子の容積が比較的増大し、したがって、より良好な熱安定性及び高い記録密度が得られる。
【００３９】
たとえ、本発明の多数の特徴及び利点が、本発明の構造及び機能の詳細と共に前述の説明で示されているとしても、本開示は例示に過ぎず、詳細に関する、特に形状、大きさ、及び部品の配置に関する変更は、添付の特許請求の範囲に表されている、用語の幅広い一般的な意味により示される完全な範囲まで本発明の原理内でなすことができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリングターゲットに関し、該スパッタリングターゲットから形成された磁気記録媒体の記録材料にも関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハードディスクの磁気記録技術は、磁化配向（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）により、２つの種類：長手磁気記録及び垂直磁気記録に分類される。長手磁気記録では、磁束は、ディスクの表面に対して長手方向に整列するが、垂直磁気記録では、磁束は、ディスクの表面に対して垂直に整列する。図１に示されているように、現行の垂直磁気記録媒体は、基板（ガラス又はアルミニウム）、接着層、軟裏打ち層、シード層、中間層、記録層、被覆層、及び潤滑層で構成されており、最も重要な技術は、記録層の製造にある。
【０００３】
図２に示されているように、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．、３８巻（２００２年）１９７６頁には、非常に薄いＣｏ−Ｐｔに基づく磁気記録層に酸化物を添加することにより、六方最密（ＨＣＰ）及びｃ軸配向を含む、Ｃｏに基づく磁性粒子の粒子構造を破壊せずに、粒界において絶縁された酸化物を効率的に製作することができ、それにより粒子サイズが１０ｎｍ未満に低減され、信号雑音比が上昇することが開示されている。
【０００４】
上記で言及したように、良好な磁気特性、高い熱安定性、及び良好な記録性能を有する粒状磁性薄膜を有する微細構造は、酸化物の添加により得ることができ、それにより高密度の垂直記録媒体が達成可能になる。図１に示されているように、従来のハードディスクの記録層は、複数の層で構成されており、中間層のすぐ上にある第１の層は、Ｍａｇ．ｌと呼ばれ、引き続きその上にある層は順に、第２の層（Ｍａｇ．２）、及び第３の層（Ｍａｇ．３）などと呼ばれる。Ｍａｇ．１は、強磁性粒子が酸化物内に均一に分布する構造を有しており、そのため非磁性酸化物は、磁性結晶粒子の良好な磁気絶縁をもたらし、記録媒体のノイズを低減させることができる。
【０００５】
図３に示されているように、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９５巻：１０２５０７頁（２００９年）には、磁気記録薄膜の単一酸化物層が、効果的な磁気絶縁を達成することできると開示されている。しかしながら、そのような磁性交換結合の効果的な絶縁に到達するには、従来の磁気記録層は、１ｎｍより厚い酸化物粒界（Ｇ．Ｂ．）を必要とする。磁気記録薄膜における磁性交換結合を絶縁する酸化物粒子は、弱磁性Ｃｏ−Ａ−Ｏ化合物を部分的に含有し、ここでＡは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、及びＹからなる群から選択される元素である。このように、従来の記録層の酸化物粒界（Ｇ．Ｂ．）の厚さは、磁性交換結合を消滅させるために１ｎｍを超えている必要があるが、下記に示されているような他の幾つかの問題は、依然として解決されていない：
１．磁性粒子の効果的な絶縁を得てノイズを低減するためには、添加する酸化物の量が増加される。しかしながら、過剰な酸化物は、磁性粒子へと拡散し、ノイズを低減する代りにノイズを増加させる。
２．スパッタリングプロセスでは、過剰な酸化物は、ターゲットの表面部分で容易にアーク放電を引き起こし、スパッタリングプロセスに影響を与えて、薄膜の品質低下を引き起こす場合がある。
【０００６】
更に、米国特許出願第２００６２８６４１４号には、ハードディスクの記録層の生産に使用されるスパッタリングターゲットが、ＣｏＰｔ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ酸化物、又はＣｏＣｒＰｔＢ酸化物、及び実質的にＣｏ不溶性である元素金属添加物を含み、−０．０３ｅＶを超える還元電位を有し、元素金属添加物は、Ｃｕ、Ａｇ、又はＡｕであることが開示されている。しかしながら、前記特許文献では、Ｃｕ原子が参照されているに過ぎないが、ターゲットへの添加物としてＣｕＯを使用することには全く触れられていない。
【０００７】
上記の文献では、適切な量の添加物を添加することにより、磁性交換結合を低減させ、信号雑音比を増加させることができることが開示されているが、文献で開示されたスパッタリングターゲット又は磁気記録媒質の記録材料はいずれも、過剰な酸化物によりスパッタリングプロセス中に引き起こされる問題を回避せず、記録層における酸化物Ｇ．Ｂ．の厚さの低減に効果的ではない。前述の問題を軽減又は解決するために、本発明は、理想的な信号雑音比を実現する、過剰な酸化物を含有しないスパッタリングターゲット、及び該スパッタリングターゲットから形成された磁気記録媒体の記録材料を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願第２００６２８６４１４号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．、３８巻（２００２年）１９７６頁
【非特許文献２】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９５巻：１０２５０７頁（２００９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のような従来のターゲットの問題を考慮し、本発明の目的は、記録媒体のデータ記憶容量を更に拡張するために信号雑音比が向上され及び面記録密度が増強された磁気記録媒体の記録層を得るために、スパッタリングターゲットへの添加剤としてＣｕＯが使用されるスパッタリングターゲット、及び該スパッタリングターゲットから形成された磁気記録媒体の記録材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
したがって、本発明は、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金及び酸化物組合せを含み、該酸化物組合せが、酸化銅（ＣｕＯ）と、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物とを含むスパッタリングターゲットを提供する。該スパッタリングターゲットは、以下のステップにより準備される：
上述のＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金の原料を混合することにより前合金を形成するステップ、
前合金を加工して前合金粉末を生成するステップ、
前合金粉末を酸化物組合せと混合して、その代わりに前合金粉末を追加的な元素と混合して、又はその代わりに前合金粉末を前合金粉末及び酸化物組合せの混合物と混合して、粉末混合物を形成するステップ、及び
粉末混合物を焼結して、スパッタリングターゲットを形成するステップ。
【００１２】
好ましくは、スパッタリングターゲットの酸化物組合せは、酸化ケイ素を更に含む。
【００１３】
別の態様では、本発明は、スパッタリングターゲットを表面にスパッタリングすることで形成される、磁気記録媒体の記録材料も提供する。
【００１４】
好ましくは、磁気記録媒体の記録材料は、ハードディスクの記録層に応用される。
【００１５】
好ましくは、磁気記録媒体の記録材料は、垂直磁気記録媒体に応用される。
【００１６】
本発明は、添加物ＣｕＯを含むスパッタリングターゲットを提供し、以下の利点及び改良点を伴う、磁気記録媒体の記録材料を形成することに応用される。
【００１７】
酸化物粒界の厚さが低減され、それはスパッタリングターゲット中の酸化物量の減少に起因し、それを使用するスパッタリングプロセスの更なる安定化が可能になる。更に、１単位面積当たりの磁性粒子の容積が比較的増大し、より良好な熱安定性及び記録媒体全体の高い記録密度がもたらされる結果となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の垂直磁気記録媒体構造の例示的模式図である。
【図２】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．、３８巻：１９７６頁（２００２年）において透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で示されているＣｏＰｔＣｒ酸化物薄膜の微細構造を例示する図である。
【図３】ＣｕＯを添加しない従来の記録層の構造を例示する図である。
【図４】添加物ＣｕＯを有する本発明の記録層の構造を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
好ましい実施形態の以下の説明では、本発明の一部を形成し、本発明を実施することができる特定の実施形態を例示する目的で示される添付の図面が参照される。他の実施形態を使用してもよく、本発明の範囲から逸脱せずに改変をなすことができることが理解されるべきである。
【００２０】
図４は、ＣｕＯを含有するスパッタリングターゲットから得られた本発明の記録層の構造を例示する。
【００２１】
本発明による磁気記録媒体の記録材料は、ＣｏＰｔ又はＣｏＣｒＰｔ又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金及び酸化物組合せから本質的になり、該酸化物組合せは、酸化銅（ＣｕＯ）と、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物とを含む。磁気記録媒体の記録材料は、スパッタリングプロセスにおいて、本発明によるスパッタリングターゲットを使用することにより準備される。該スパッタリングターゲットは、ＣｏＰｔ又はＣｏＣｒＰｔ又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金及び酸化物組合せから本質的になり、該酸化物組合せは、酸化銅（ＣｕＯ）と、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物とを含む。
【００２２】
該スパッタリングターゲットは、以下のステップにより準備される：
前述のようにＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金の原料を混合することにより前合金を形成するステップ、
前合金を加工して前合金粉末を生成するステップ、
上述のように前合金粉末を酸化物組合せと混合して、その代わりに前合金粉末を追加的な元素と混合して、又はその代わりに前合金粉末を前合金粉末及び酸化物組合せの混合物と混合して、粉末混合物を形成するステップ、及び
粉末混合物を焼結して、スパッタリングターゲットを形成するステップ。
【００２３】
好ましい実施形態では、スパッタリングターゲットの酸化物組合せは、酸化ケイ素を更に含む。
【００２４】
本発明による磁気記録媒体の記録材料は、スパッタリングターゲットを表面にスパッタリングすることにより形成される。
【００２５】
磁気記録媒体の記録材料は、ハードディスクの記録層に応用される。
【００２６】
磁気記録媒体の記録材料は、従来のスパッタリング法により形成され、従来のスパッタリング法には、これらに限定されないが、イオンビームスパッタリング法、及びプラズマスパッタリング蒸着法などが含まれる。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態では、記録材料は以下のステップにより得られる：垂直磁気記録媒体にみられるような接着層、軟裏打ち層、シード層、中間層を含む堆積層を有する基板（ガラス又はアルミニウムなど）を準備するステップ、及びチャンバー内のアルゴン（Ａｒ）ガス下で、スパッタリングターゲットを中間層に直接スパッタリングして、記録層を形成するステップ。
【００２８】
記録材料、つまり薄膜を、基板の表面にＣｕＯ含有ターゲット又は非ＣｕＯ含有ターゲットをスパッタリングすることにより形成し、その後、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）にかけて、スパッターターゲットから形成された薄膜の保磁力（Ｈｃ）及び核生成磁場（Ｈｎ）の値を測定し、交換減結合の正規化値［（Ｈｃ−Ｈｎ）／Ｈｃ］を適宜算出した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表ｌに示されているように、ＣｕＯを含有するスパッタリングターゲットから形成された薄膜では、ＳｉＯ２は、より平滑な表面を有する緊密な粒界層を形成するためのガラス形成剤として機能し、ＴｉＯ２及びＣｒ２Ｏ３などの酸化物は、ＣｕＯに結合する傾向を有する。このように、酸化物粒界層におけるＣｏの濃度は低減されており、したがって、磁性粒子の効果的な絶縁が得られる。表１に示されているように、ＣｕＯの存在下で同じ原子％の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を含有するスパッタリングターゲットから形成された薄膜は、より高い正規化交換減結合値［（Ｈｃ−Ｈｎ）／Ｈｃ］を示し、それは、スパッターターゲットにＣｕＯを添加することにより、磁性交換結合が実際に分断されることを示す。
【００３１】
上記で引用された文献で言及されているように、記録層における酸化物粒界の厚さは、効果的な磁性減結合を達成するためには、１ｎｍを超えていなければならない。本発明は、上記で言及された問題を解決するためのスパッタリングターゲットを提供し、該スパッタリングターゲットは、以下を特徴とする：
（１）元素及びそれらの酸化物が、Ｘ、Ｘ−Ｏ、及びＸ−Ａ−Ｏとして準備され、元素及びそれらの酸化物は、実質的にＣｏ不溶性であるか又はＣｏとの化合物を容易に形成せず、Ｘは元素Ｃｏ又はＰｔに属しておらず、好ましくは、ＸはＣｕであり、Ａは、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｚｒ、及びＨｆからなる群から選択される元素であること、
（２）Ｘ−Ａ−Ｏのギブズ自由エネルギーは、Ｃｏ−Ａ−Ｏのギブズ自由エネルギーより低く、それによりＸ−Ａ−Ｏが容易に成形され、その後の手順に有益であるＣｏ−Ａ−Ｏの安定性より高い安定性が得られること、
（３）Ｘ−Ａ−Ｏは、常磁性又は反磁性のいずれかであり、つまり非強磁性であり、記録層の酸化物Ｇ．Ｂ．での磁性減結合及び絶縁を容易し、したがって信号雑音比の増強が、過剰な酸化物を使用せずに得られること。
【００３２】
表２は、新しい酸化物化合物を形成するための表示酸化物間の反応性を実証する。Ｃｏ中に溶解された元素Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕの量は少なく、Ｃｕ−Ｏのみが、より容易にＡ−Ｏとの化合物を形成する。Ａｇ−Ｏ及びＡｕ−Ｏはいずれも、Ａ−Ｏとの安定化合物を形成することができない。その結果、元々のＣｏＰｔ酸化物に添加してその後の手順を容易にするために、Ｃｕ−Ｏが選択される。Ａ−ＯはＣｕＯに結合する傾向があるため、酸化物Ｇ．Ｂ．のＣｏ濃度が低減され、記録層の磁性粒子の良好な絶縁が得られた。
【００３３】
【表２】
【００３４】
本発明は，以下の態様に基づく。Ｃｕ−Ｔｉ−Ｏ、Ｃｕ−Ｔａ−Ｏ、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｏ、Ｃｕ−Ｎｂ−Ｏ、及びＣｕ−Ｙ−Ｏなどの銅に基づく酸化物のギブズ自由エネルギーは、Ｃｏ−Ｔｉ−Ｏ、Ｃｏ−Ｔａ−Ｏ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｏ、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｏ、及びＣｏ−Ｙ−Ｏなどのコバルトに基づく酸化物のギブズ自由エネルギーより低い。銅に基づく酸化物は、常磁性又は反磁性である。したがって、本発明は、ＣｏＰｔ−ＣｕＯ−ＴｉＯ２、ＣｏＰｔ−ＣｕＯ−Ｔａ２Ｏ５、ＣｏＰｔ−ＣｕＯ−Ｎｂ２Ｏ５、ＣｏＰｔ−ＣｕＯ−Ｃｒ２Ｏ３、又はＣｏＰｔ−ＣｕＯ−Ｙ２Ｏ３の形態でスパッタリングターゲットにＣｕＯを添加し、本発明による磁気記録媒体の記録材料を生産することを特徴とする。
【００３５】
表２に示されているように、Ｃｒ又はＢ原子を更に含むＣｏｐｔに基づく合金を有するスパッタリングターゲットも提供され、それは、Ｃｏｐｔに基づく合金、ＣｏＣｒＰｔに基づく合金、又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金、及び酸化銅（Ｃｕ０）と、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物とを含む酸化物組合せからなるスパッタリングターゲットだった。
【００３６】
図４に示されているように、上記で言及したようにＣｕＯを含有するスパッタリングターゲット中のＣｕ原子は、Ｃｏ原子を磁性粒子へと遠ざけるか、又はＣｏ原子がＡ−Ｏとの化合物を形成するのを防止する。したがって、薄膜の酸化物粒界における酸化物の磁性減結合及び絶縁が非常に容易となり、それにより、磁気記録媒体の記録材料の信号雑音比は、過度な酸化物を用いずに増強される。
【００３７】
したがって、本発明によるスパッタリングターゲットには、本発明による磁気記録媒体の記録材料を形成するために、スパッタリングプロセスにおいてＣｕＯが使用され、以下の利点及び改良点を伴なっている。
【００３８】
酸化物粒界の厚さが低減されており、スパッタリングターゲット中の酸化物の量が低減されていることが示唆され、その結果、それを使用するスパッタリングプロセスは、従来プロセスより安定化する。更に、１単位面積当たりの磁性粒子の容積が比較的増大し、したがって、より良好な熱安定性及び高い記録密度が得られる。
【００３９】
たとえ、本発明の多数の特徴及び利点が、本発明の構造及び機能の詳細と共に前述の説明で示されているとしても、本開示は例示に過ぎず、詳細に関する、特に形状、大きさ、及び部品の配置に関する変更は、添付の特許請求の範囲に表されている、用語の幅広い一般的な意味により示される完全な範囲まで本発明の原理内でなすことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣｏＰｔ又はＣｏＣｒＰｔ又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金及び酸化物組合せを含み、前記酸化物組合せが、酸化銅（ＣｕＯ）と、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物とを含むスパッタリングターゲット。
【請求項２】
前記酸化物組合せが、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を更に含む、請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
請求項１に記載の前記スパッタリングターゲットをスパッタリングすることにより形成される、磁気記録媒体の記録材料。
【請求項４】
前記酸化物組合せが、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を更に含む、請求項３に記載の磁気記録媒体の記録材料。
【請求項１】
ＣｏＰｔ又はＣｏＣｒＰｔ又はＣｏＣｒＰｔＢに基づく合金及び酸化物組合せを含み、前記酸化物組合せが、酸化銅（ＣｕＯ）と、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物とを含むスパッタリングターゲット。
【請求項２】
前記酸化物組合せが、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を更に含む、請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
請求項１に記載の前記スパッタリングターゲットをスパッタリングすることにより形成される、磁気記録媒体の記録材料。
【請求項４】
前記酸化物組合せが、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を更に含む、請求項３に記載の磁気記録媒体の記録材料。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１０７３３４（Ｐ２０１２−１０７３３４Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３７８７７（Ｐ２０１１−２３７８７７）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（５０９１７６１７８）光洋応用材料科技股▲ふん▼有限公司 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（５０９１７６１７８）光洋応用材料科技股▲ふん▼有限公司 (9)
【Ｆターム（参考）】
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