(57)【要約】      （修正有）【課題】最適化された粒子サイズと粒子間分離性を持つ粒状媒体を形成するためのスパッタターゲット材を提供する。【解決手段】スパッタターゲットは、卑金属を含む強磁性合金と、０．２６６ｎｍ未満の原子径と前記卑金属の酸化電位より大きい酸化電位を有する金属であるＸとを含んで構成される。卑金属は、Ｆｅ、Ｃｏ又はその他の強磁性材料とすればよく、更に、保磁力を高めるためにＰｔ、Ｔａ及び／又はＣｒのような元素を含んでもよい。Ｘは、Ａｌ，Ｂａ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｒ，Ｃｓ，Ｄｙ，Ｅｒ，Ｅｕ，Ｇａ，Ｇｄ，Ｈｆ，Ｈｏ，Ｋ，Ｌａ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｎａ，Ｎｂ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｐｒ，Ｒｂ，Ｓｃ，Ｓｍ，Ｓｒ，Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｅ，Ｔｈ，Ｔｉ，Ｖ，Ｙ，Ｚｎ及びＺｒからなるグループから選択される金属であればよい。スパッタターゲットは、０原子％より多く１５原子％未満のＸを含有する。【選択図】  図３
2006077323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
卑金属を含む強磁性合金と、
０．２６６ナノメートル（ｎｍ）未満の原子径と前記卑金属の酸化電位より大きい酸化電位を有する金属であるＸ1と、
を含んで構成されることを特徴とするスパッタターゲット。
【請求項２】
前記卑金属が、コバルト（Ｃｏ）であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタターゲット。
【請求項３】
前記強磁性合金が、更に、タンタル（Ｔａ）を含むことを特徴とする請求項２に記載のスパッタターゲット。
【請求項４】
前記強磁性合金が、更に、白金（Ｐｔ）を含むことを特徴とする請求項２に記載のスパッタターゲット。
【請求項５】
前記強磁性合金が、更に、クロム（Ｃｒ）を含むことを特徴とする請求項４に記載のスパッタターゲット。
【請求項６】
前記卑金属が、鉄（Ｆｅ）であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタターゲット。
【請求項７】
前記強磁性合金が、更に、タンタル（Ｔａ）を含むことを特徴とする請求項６に記載のスパッタターゲット。
【請求項８】
前記強磁性合金が、更に、白金（Ｐｔ）を含むことを特徴とする請求項６に記載のスパッタターゲット。
【請求項９】
前記Ｘ1は、アルミニウム（Ａｌ），バリウム（Ｂａ），ベリリウム（Ｂｅ），カルシウム（Ｃａ），カドミウム（Ｃｄ），セリウム（Ｃｅ），クロム（Ｃｒ），セシウム（Ｃｓ），ジスプロシウム（Ｄｙ），エルビウム（Ｅｒ），ユーロピウム（Ｅｕ），ガリウム（Ｇａ），ガドリニウム（Ｇｄ），ハフニウム（Ｈｆ），ホルミウム（Ｈｏ），カリウム（Ｋ），ランタン（Ｌａ），リチウム（Ｌｉ），マグネシウム（Ｍｇ），マンガン（Ｍｎ），ナトリウム（Ｎａ），ニオブ（Ｎｂ），ネオジム(Ｎｄ)，プロメチウム（Ｐｍ），プラセオジム（Ｐｒ），ルビジウム（Ｒｂ），スカンジウム（Ｓｃ），サマリウム（Ｓｍ），ストロンチウム（Ｓｒ），タンタル（Ｔａ），テルビウム（Ｔｂ），テルル（Ｔｅ），トリウム（Ｔｈ），チタン（Ｔｉ），バナジウム（Ｖ），イットリウム（Ｙ），亜鉛（Ｚｎ）及びジルコニウム（Ｚｒ）からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載のスパッタターゲット。
【請求項１０】
前記Ｘ1が、０．１８ナノメートル（ｎｍ）未満の原子半径を有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタターゲット。
【請求項１１】
０原子％より多く１５原子％未満の前記Ｘ1を含有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタターゲット。
【請求項１２】
酸素雰囲気でスパッタターゲットを反応的にスパッタリングするステップを含み、
前記スパッタターゲットが、卑金属を含む強磁性合金と、０．２６６ナノメートル（ｎｍ）未満の原子径と前記卑金属の酸化電位より大きい酸化電位を有する金属であるＸ2と、を含んで構成されることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１３】
基材を覆ってスパッタ形成したデータ記録薄膜層を含み、該データ記録薄膜層が、卑金属を含む強磁性合金と、０．２６６ナノメートル（ｎｍ）未満の原子径と前記卑金属の酸化電位より大きい酸化電位を有する金属であるＸ3と、を含んで構成されることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１４】
前記卑金属が、コバルト（Ｃｏ）であることを特徴とする請求項１３に記載の磁気記録媒体。
【請求項１５】
前記強磁性合金が、更に、タンタル（Ｔａ）を含むことを特徴とする請求項１４に記載の磁気記録媒体。
【請求項１６】
前記強磁性合金が、更に、白金（Ｐｔ）を含むことを特徴とする請求項１４に記載の磁気記録媒体。
【請求項１７】
前記強磁性合金が、更に、クロム（Ｃｒ）を含むことを特徴とする請求項１６に記載の磁気記録媒体。
【請求項１８】
前記卑金属が、鉄（Ｆｅ）であることを特徴とする請求項１３に記載の磁気記録媒体。
【請求項１９】
前記強磁性合金が、更に、白金（Ｐｔ）を含むことを特徴とする請求項１８に記載の磁気記録媒体。
【請求項２０】
前記強磁性合金が、更に、タンタル（Ｔａ）を含むことを特徴とする請求項１８に記載の磁気記録媒体。
【請求項２１】
前記Ｘ3は、バリウム（Ｂａ），ベリリウム（Ｂｅ），カルシウム（Ｃａ），カドミウム（Ｃｄ），セリウム（Ｃｅ），クロム（Ｃｒ），セシウム（Ｃｓ），ジスプロシウム（Ｄｙ），エルビウム（Ｅｒ），ユーロピウム（Ｅｕ），ガリウム（Ｇａ），ガドリニウム（Ｇｄ），ハフニウム（Ｈｆ），ホルミウム（Ｈｏ），カリウム（Ｋ），ランタン（Ｌａ），リチウム（Ｌｉ），マグネシウム（Ｍｇ），マンガン（Ｍｎ），ナトリウム（Ｎａ），ニオブ（Ｎｂ），ネオジム(Ｎｄ)，プロメチウム（Ｐｍ），プラセオジム（Ｐｒ），ルビジウム（Ｒｂ），スカンジウム（Ｓｃ），サマリウム（Ｓｍ），ストロンチウム（Ｓｒ），タンタル（Ｔａ），テルビウム（Ｔｂ），テルル（Ｔｅ），トリウム（Ｔｈ），チタン（Ｔｉ），バナジウム（Ｖ），亜鉛（Ｚｎ）及びジルコニウム（Ｚｒ）からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１３に記載の磁気記録媒体。
【請求項２２】
前記Ｘ3が、０．１８ナノメートル（ｎｍ）未満の原子半径を有することを特徴とする請求項１３に記載の磁気記録媒体。
【請求項２３】
０原子％より多く１５原子％未満の前記Ｘ3を含有することを特徴とする請求項１３に記載の磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタターゲットに関し、特に、有酸素下で反応性スパッタリングをした場合に最適化された粒子サイズと粒子間分離性とを備えた磁気データ記録薄膜を提供する改良スパッタターゲット材に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリングプロセスは、例えば半導体表面を被覆したり、磁気記録媒体の表面に皮膜を形成したりするような、原子的に滑らかな表面を持つ精密に制御された厚さの付着物の薄膜を提供する種々の分野に広く用いられている。反応性スパッタリングプロセスにおいて、陰極のスパッタターゲットは、化学的に低圧の反応ガス雰囲気にある真空チャンバに置かれ、電界に曝されてプラズマを生成する。このプラズマ内のイオンがスパッタターゲット表面に衝突しスパッタターゲットがその表面から原子を放出する。スパッタによりスパッタターゲットから飛び出した物質は、混合ガス内の反応的な試料と反応して基材表面に所望の膜を形成する化合物を形成する。
【０００３】
従来の磁気記録媒体は、一般的に、複数のスパッタターゲットによって基材上に順次スパッタされる複数の薄膜層を含む。図１に示すように、従来の磁気記録媒体用の代表的な薄膜積層構造１００は、非磁性体基材１０１、シード層１０２、少なくとも１つの下地層１０４、少なくとも１つの中間層１０５、少なくとも１つの磁気データ記録層１０６及び潤滑層１０８を含んでいる。データは、データのビットのＯＮ又はＯＦＦ状態を表すよう磁化される個別の領域で磁気データ記録層１０６に記録される。
【０００４】
磁性材料の微粒化と粒子間のミクロ構造的分離性は、クロストーク（cross-talk）が僅かで高い信号対雑音比（ＳＮＲ）を有した個々の磁気領域を構成する上に重要である。粒子サイズの縮小及び粒子間分離性を改善するために、クロム（Ｃｒ）、ボロン（Ｂ）及びタンタル（Ｔａ）を含む種々の材料が、コバルト（Ｃｏ）を主成分とする合金に対して添加剤として用いられている。最近の研究は、誘電材料を含み始めており、この誘電材料は、粒状媒体や、ナノスケールの磁性粒子を絶縁母材内に封入する粒状のミクロ構造を有する材料を形成できる。しかしながら、このような機能向上にも拘わらず、従来の材料は、データ記録容量の増大要求に対応するように十分に小さな粒子サイズ及び十分に大きな粒子分離性を有したデータ記録薄膜を製造できなかった。
【０００５】
磁性薄膜媒体の改良が磁気双極子安定性の限界に近づくにつれて、各粒子が媒体内の隣接する粒子によって磁気的に影響を受けないように小さな粒子サイズと十分な粒子間分離性を有する材料を開発することがますます望まれる。特に、最適化された粒子サイズと粒子間分離性を持つ粒状媒体を形成するように反応性スパッタリングを行うことが可能なスパッタターゲット材を提供することが望まれる。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、最適化された粒子サイズと粒子間分離性特徴とを持つ粒状媒体を反応性スパッタリングするためのスパッタターゲット材を提供することによって上述の問題を解決する。
【０００７】
１つの態様によれば、本発明は、卑金属を有する強磁性合金からなるスパッタターゲットである。前記スパッタターゲットは、更に、０．２６６ｎｍ未満の原子径と前記卑金属の酸化電位より大きい酸化電位を有する金属であるＸ1を含む。
【０００８】
前記スパッタターゲットの強磁性合金の卑金属は、鉄（Ｆｅ）、Ｃｏ（コバルト）、或いはその他の強磁性金属である。１つの構成では、前記卑金属がＣｏで、強磁性合金が更にＴａ（タンタル）、白金（Ｐｔ）、或いは、ＰｔＣｏを含む。第２の構成では、前記卑金属がＦｅで、強磁性合金が更にＴａ或いはＰｔを含む。
【０００９】
粒子間の相互作用に対する絶縁及び抗磁性の隔壁として作用することが、磁気記録媒体内の酸化物の機能であることを考慮すれば、本発明の特徴は、Ｘ1がスパッタリング中により素早く粒界に拡散され、且つ、他の母材材料に対比してより容易に酸化されることが含まれる。これらの特徴は、更に、Ｘ1が０．１８ｎｍ(ナノメートル)未満の原子半径と−１．０ｅＶより大きい酸化電位を有する場合に達成される。
【００１０】
「大きい酸化電位」という場合の「大きい」は、ｅＶ（電子ボルト）で測定した際によりマイナス性（負）である電荷を示す。例えば、−２．７ｅＶ（Ｍｇ）の酸化電位は、−２．３ｅＶ（Ｐｍ）より大きいことを意味する。
【００１１】
Ｘ1は、Ａｌ、Ｂａ、Ｂｅ，Ｃａ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｒ，Ｃｓ，Ｄｙ，Ｅｒ，Ｅｕ，Ｇａ，Ｇｄ，Ｈｆ，Ｈｏ，Ｋ，Ｌａ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｎａ，Ｎｂ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｐｒ，Ｒｂ，Ｓｃ，Ｓｍ，Ｓｒ，Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｅ，Ｔｈ，Ｔｉ，Ｖ，Ｙ，Ｚｎ及びＺｒの中から選択される。更に加えて、スパッタターゲット材は、０原子％より多く１５原子％未満のＸ1からなる。
【００１２】
第２の態様によれば、本発明は磁気記録媒体の製造方法である。前記製造方法は、卑金属を有する強磁性合金と、０，２６６ｎｍ未満の原子径と前記卑金属より大きい酸化電位を有する金属であるＸ2とからなるスパッタターゲットを酸素の存在下で反応性スパッタリングをするステップを含む。
【００１３】
第３の態様によれば、本発明は、基材と、該基材上に形成したデータ記録薄膜層を有する磁気記録媒体である。前記データ記録薄膜層は、卑金属を有する強磁性合金と、０．２６６ｎｍ未満の原子径と前記卑金属より大きい酸化電位を有する金属であるＸ3の酸化物とからなる。
【００１４】
Ｘ3は、Ｂａ、Ｂｅ，Ｃａ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｒ，Ｃｓ，Ｄｙ，Ｅｒ，Ｅｕ，Ｇａ，Ｇｄ，Ｈｆ，Ｈｏ，Ｋ，Ｌａ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｎａ，Ｎｂ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｐｒ，Ｒｂ，Ｓｃ，Ｓｍ，Ｓｒ，Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｅ，Ｔｈ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｎ及びＺｒの中から選択される。
【００１５】
その利点について、本発明は、粒子間の相互作用に対する絶縁及び抗磁性の隔壁を有する粒状媒体を提供する。本発明の別の特徴及び利点によれば、改善された信号対雑音比を有する磁気記録媒体を提供することである。
【００１６】
下記の好ましい実施形態の記載においては、同記載の一部をなす添付図面を参照するが、同図面に図示されるものは、本発明を実施する特定の実施形態である。故に、他の諸実施形態を利用することが可能であり、且つ、本発明を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、最適化された粒子サイズ及び改善された粒子間分離性を持つ粒状媒体を有する磁気データ記録薄膜を形成するように反応性スパッタリングを遂行することができる機能強化されたスパッタターゲット材である。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態によるスパッタターゲットを示す図である。スパッタターゲット２００は、卑金属を有する強磁性合金と、０．２６６ｎｍ未満の原子径と前記卑金属より大きい酸化電位を有する金属であるＸ1からなる。
【００１９】
前記スパッタターゲットの強磁性合金の卑金属は、Ｆｅ、Ｃｏ、或いはその他の強磁性金属である。１つの構成では、卑金属がＣｏで、強磁性合金が更にＴａ、Ｐｔ、或いは、ＰｔＣｏを含む。第２の構成では、卑金属がＦｅで、強磁性合金が更にＴａ或いはＰｔを含む。
【００２０】
粒子間の相互作用に対する絶縁及び抗磁性の隔壁として作用することが、磁気記録媒体内の酸化物の機能である。そのような場合、本発明の特徴は、スパッタリング中にＸ1がより素早く粒界に拡散され、他の母材材料に対比してより容易に酸化されることを包含する。このことに関して、表１の金属は、有効な粒状磁気媒体内の酸化物のための第１候補として考えられる。これらの特徴は、Ｘ1が最も大きい酸化電位（＜−１．０ｅＶ）と最も小さい原子径（＜０．１８ｎｍ）を組合せて表１の金属から選択された場合に、より一層効果的に達成される。
【００２１】
【表１】
2006077323.tif 000003
【００２２】
加えて、スパッタターゲット材は、０原子％より多く１５原子％未満のＸ1を含む。
【００２３】
図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、本発明の一実施形態による磁気記録媒体を形成するためのスパッタターゲットの反応性スパッタリングを示す図である。
【００２４】
より詳細には、図３（Ａ)は、スパッタリングチャンバ３１０の概略図を示す。このスパッタリングプロセスにおいて、スパッタターゲット２００は、不活性ガスと酸素の両者を含む低圧のスパッタリングチャンバ３１０内に配置される。スパッタターゲット２００に電界を印加し、ガス試料を活性化させてプラズマ３１６を生成する。プラズマ３１６内のイオンは、スパッタターゲット２００の表面に衝突してスパッタターゲット２００表面から分子を放出させる。スパッタターゲット２００から放出された物質のいくつかは、プラズマ３１６中の酸素と化学的に反応して酸化物分子を形成する。スパッタターゲット２００と基材３１２との間の電圧差で、放出された分子が基材３１２の表面上に所望の薄膜３１４を形成する。
【００２５】
図３（Ｂ）は、上述したスパッタリングプロセス中のスパッタターゲット２００の微視的な図を示す。分子レベルにおいて、スパッタターゲット２００が、強磁性合金の分子３２３と０．２６６ｎｍ未満の原子径と前記卑金属より大きい酸化電位を有する金属であるＸ2の分子３２４からなることが示されている。スパッタターゲット２００の表面３２２に、プラズマのスパッタリングガス試料の活性イオン３２５が衝突し、スパッタターゲット２００を形成する分子がその表面３２２から放出される。放出されたＸ2分子３２４は、プラズマ中の酸素分子３２６と反応して酸化物群３２８を形成し、これら酸化物群３２８は放出された強磁性合金分子３２７と共に熱力学的平衡状態にはない。従って、これら分子は、スパッタリングチャンバ内の何らかの表面に衝突すると、固相状態に凝縮する傾向にある。
【００２６】
図３（Ｃ）は、基材３１２の微視的な図を示す。基材３１２の表面３３２は、スパッタターゲット２００から放出された分子で被覆されており、前記分子は凝縮して、強磁性材料の粒子群３３４及び酸化物群のマトリクス３３６を個別に形成している。酸化物群のマトリクス３３６は、強磁性材料の粒子群３３４間の相互作用に対する絶縁性及び抗磁性隔壁として作用する。それによって、磁気記録媒体の信号対雑音比を改善する。
【００２７】
尚、図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）が一定の比例に拡大して描かれたものでなく、本発明の特徴を単に簡潔的に説明するためのものであることを理解すべきである。
【００２８】
図４において、フローチャート４００は、スパッタターゲットを反応性スパッタリングして本発明の一実施形態による薄膜粒状媒体を付着させる工程を示す。
【００２９】
ステップ４１０で、プロセスが開始する。ステップ４２０で、スパッタターゲットを提供し、スパッタリングチャンバの内部に配置する。前記スパッタターゲットは卑金属を有する強磁性合金からなる。前記スパッタターゲットは、更に０．２６６ｎｍ未満の原子径と前記卑金属より大きい酸化電位を有する金属であるＸ2を含む。スパッタリングチャンバは、反応的プラズマを封じ込めることが可能で、且つ、スパッタターゲットと基材を配置可能な真空チャンバある。
【００３０】
ステップ４３０で、基材を提供し、スパッタリングチャンバ内に配置する。基材は、スパッタリングプロセス中に薄膜を蓄積するように配置される。ステップ４４０で、反応しない不活性なガス試料と酸素を含む気体雰囲気をスパッタリングチャンバに導入して低圧状態を形成する。
【００３１】
ステップ４５０で、スパッタリングチャンバ内のガス試料を活性させてプラズマを生成する。そのガス試料は、基材とスパッタターゲットとの間に電圧差を与えることによって活性化される。ステップ４６０で、スパッタターゲットの材料が、基材上に粒状媒体として付着する。この付着物は、スパッタターゲットがプラズマ内のスパッタリングガス試料の活性されたイオンによって衝突された結果であり、スパッタターゲットを形成する分子がその表面から放出される。放出されたＸ2の分子は、プラズマ内の酸素分子と反応して酸化物群を形成する。これら酸化物群と強磁性合金の放出された分子は、熱力学的平衡状態にはなく、従って、スパッタリングチャンバ内の何らかの表面に衝突した場合に、固相状態に凝縮しようとする。従って、そのような表面である基材は、スパッタリングプロセス中に所望の材料の薄膜を蓄積する。ステップ４７０で、プロセスは終了する。
【００３２】
図５は、本発明の一実施形態による機能強化された組成からなるスパッタターゲットによって有酸素下で反応性スパッタリングが遂行されて形成された磁気データ記録層の薄膜積層構造を示す図である。
【００３３】
より詳細には、磁気記録媒体５００は、非磁性体基材５０１、シード層５０２、少なくとも１つの下地層５０４、少なくとも１つの中間層５０５、データ記録薄膜層５０６及び潤滑層５０８を含む。磁気記録媒体５００のデータ記録薄膜層５０６は、卑金属を有する強磁性合金と、０．２６６ｎｍ未満の原子径と前記卑金属より大きい酸化電位を有する金属であるＸ3の酸化物からなる。別の構成では、磁気記録媒体５００は、シード層５０２、下地層５０４、中間層５０５及び／又は潤滑層５０８を省略してもよい。
【００３４】
粒子間の相互作用に対する絶縁及び抗磁性の隔壁として作用することが、磁気記録媒体内の酸化物の機能であることを考慮すれば、本発明の特徴は、Ｘ3がスパッタリング中により素早く粒界に拡散され、且つ、他の母材材料に対比して更に容易に酸化されることを包含する。このことに関して、表２の金属は、有効な粒状磁気媒体内の酸化物のための第１候補として考えられる。これらの特徴は、Ｘ3が最も小さい原子径（＜０．１８ｎｍ）と最も大きい酸化電位（＜−１．０ｅＶ）を組合せて表２の金属から選択された場合に、より一層効果的に達成される。
【００３５】
【表２】
2006077323.tif 000004
【００３６】
加えて、磁気記録媒体は、０原子％より多く１５原子％未満のＸ3からなる。
【００３７】
上記実施形態では、特定な具体的実施形態について記述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や変形が本発明の精神及び範囲から逸脱することなく当業者によってなされるであろうことは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来の磁気記録媒体の一般的な薄膜積層構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるスパッタターゲットを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による磁気記録媒体を形成するためのスパッタターゲットの反応性スパッタリングを示す図で、（Ａ）はスパッタリングチャンバの概略図であり、（Ｂ）はスパッタリング中のスパッタターゲットの微視的な図であり、（Ｃ）は基材の微視的な図である。
【図４】本発明の一実施形態によるスパッタターゲットを反応性スパッタリングするプロセスを示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による機能強化された磁気データ記録層を有する薄膜積層構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
２００    スパッタターゲット
５００    磁気記録媒体
５０１    非磁性体基材
５０２    シード層
５０４    下地層
５０５    中間層
５０６    データ記録薄膜層
５０８    潤滑層
【図１】
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【図２】
2006077323.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
2006077323.tif 000026
【図３】
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【図４】
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【図５】
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