(57)【要約】      （修正有）【課題】軟磁気特性を高く維持した上で、耐候性に優れた非晶質膜である垂直磁気記録媒体等に用いられる軟磁性膜用Ｃｏ−Ｆｅ系合金および軟磁性膜形成用Ｃｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材を提供する。【解決手段】原子比でＣｏ：Ｆｅ＝９０：１０〜３５：６５の組成比のＣｏ−Ｆｅ系合金において、添加元素としてＹを４原子％以上および（Ｔａ、Ｎｂ）から選ばれる１種または２種の元素を３原子％以上含有し、かつ該添加元素の含有量の総和が１５原子％以下の軟磁性膜用Ｃｏ−Ｆｅ系合金、該合金による軟磁性膜形成用Ｃｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子比でＣｏ：Ｆｅ＝９０：１０〜３５：６５の組成比のＣｏ−Ｆｅ系合金において、添加元素としてＹを４原子％以上および（Ｔａ、Ｎｂ）から選ばれる１種または２種の元素を３原子％以上含有し、かつ該添加元素の含有量の総和が１５原子％以下であることを特徴とする軟磁性膜用Ｃｏ−Ｆｅ系合金。
【請求項２】
前記添加元素として、さらにＴｉを５原子％以下含有することを特徴とする請求項１に記載の軟磁性膜用Ｃｏ−Ｆｅ系合金。
【請求項３】
原子比でＣｏ：Ｆｅ＝９０：１０〜３５：６５の組成比のＣｏ−Ｆｅ系合金において、添加元素としてＹを４原子％以上および（Ｔａ、Ｎｂ）から選ばれる１種または２種の元素を３原子％以上含有し、かつ該添加元素の含有量の総和が１５原子％以下であることを特徴とする軟磁性膜形成用Ｃｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材。
【請求項４】
前記添加元素として、さらにＴｉを５原子％以下含有することを特徴とする請求項３に記載の軟磁性膜形成用Ｃｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録媒体等の軟磁性膜に用いられるＣｏ−Ｆｅ系合金および軟磁性膜を形成するためのＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気記録技術の進歩は著しく、ドライブの大容量化のために、磁気記録媒体の高記録密度化が進められている。しかしながら、従来から広く世の中で使用されている面内磁気記録方式の磁気記録媒体では、高記録密度化を実現しようとすると、記録ビットが微細化し、記録ヘッドで記録できないほどの高保磁力が要求される。そこで、これらの問題を解決し、記録密度を向上させる手段として垂直磁気記録方式が提案され実用化されている。
垂直磁気記録方式とは、垂直磁気記録媒体の磁性膜を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、記録密度を上げていってもビット内の反磁界が小さく、記録再生特性の低下が少ない高記録密度に適した方法である。そして、垂直磁気記録方式においては、記録感度を高めた磁気記録膜層と軟磁性膜層とを有する記録媒体が開発されている。
【０００３】
このような磁気記録媒体の軟磁性膜としては、高い飽和磁束密度を有することが要求されており、飽和磁束密度が大きいＣｏ−Ｆｅ系合金が利用されている。このようなＣｏ−Ｆｅ系合金としては、Ｃｏ−Ｆｅ合金に希土類元素が添加された軟磁性膜が提案されている（例えば、特許文献１参照）。一方では、垂直磁気記録媒体用の軟磁性膜としては、アモルファス（非晶質）構造とすることで、膜の表面粗さが大きくなることを防ぎ磁気ヘッドの浮上量を低減出来ることが指摘されている。また、Ｆｅを主成分とする軟磁性材料では高温高湿下でＦｅが腐食する問題が指摘されている（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１８９７７号公報
【特許文献２】特開２００７−０７３１３６号公報
【特許文献３】特開２００７−１７２７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に開示される軟磁性膜は、Ｆｅ−Ｃｏ合金に希土類元素を添加することで、比較的大きな飽和磁化と一軸異方性を得ることが可能となり磁気記録媒体の軟磁性膜として有効である。しかしながら、本発明者の検討によれば、希土類元素のみの添加では、高温高湿下での膜の腐食を抑制可能な程度に十分な耐候性を得ることが出来ないことやスパッタリングで非晶質膜が得られない場合があることを確認した。
【０００６】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、飽和磁化を高く維持した上で、耐候性に優れた非晶質膜である垂直磁気記録媒体等に用いられる軟磁性膜用Ｃｏ−Ｆｅ系合金および軟磁性膜形成用Ｃｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、垂直磁気記録媒体等に用いられる軟磁性膜を形成するための希土類元素を含有するＣｏ−Ｆｅ系合金について、耐候性の改善およびスパッタリングによって非晶質膜が効果的に得られる合金組成の検討を行った結果、希土類元素の中で特にＹを選択し、さらに（Ｔａ、Ｎｂ）から選ばれる１種または２種を複合添加すると同時に、その適切な添加量を設定することが有効であることを見出し本発明に到達した。
【０００８】
すなわち、本発明は、原子比でＣｏ：Ｆｅ＝９０：１０〜３５：６５の組成比のＣｏ−Ｆｅ系合金において、添加元素としてＹを４原子％以上および（Ｔａ、Ｎｂ）から選ばれる１種または２種の元素を３原子％以上含有し、かつ該添加元素の含有量の総和が１５原子％以下である軟磁性膜用Ｃｏ−Ｆｅ系合金である。
また、本発明は、原子比でＣｏ：Ｆｅ＝９０：１０〜３５：６５の組成比のＣｏ−Ｆｅ系合金において、添加元素としてＹを４原子％以上および（Ｔａ、Ｎｂ）から選ばれる１種または２種の元素を３原子％以上含有し、かつ該添加元素の含有量の総和が１５原子％以下である軟磁性膜形成用Ｃｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材である。
【０００９】
また、本発明の軟磁性膜用Ｃｏ−Ｆｅ系合金および軟磁性膜形成用Ｃｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材は、さらに５原子％以下の範囲でＴｉを含むことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、軟磁気特性を高く維持した上で、耐候性に優れた非晶質である垂直磁気記録媒体等に用いられる軟磁性膜用Ｃｏ−Ｆｅ系合金を提供でき、垂直磁気記録媒体を製造する上で極めて有効な技術となる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の最も重要な特徴は、希土類元素を含有する軟磁性膜用のＣｏ−Ｆｅ系合金について、軟磁気特性を大きく損なうことなく、耐候性の向上およびスパッタリングで非晶質膜を効果的に実現するための最適な添加元素として、希土類元素の中で特にＹを、さらに（Ｔａ、Ｎｂ）を選択して複合添加すると同時に、上記の効果を実現するための最適な添加元素量を見出した点にある。
【００１２】
まず、本発明のベースとなるＣｏ−Ｆｅ系合金に関して説明する。
本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金のベースとなるＣｏ−Ｆｅ合金は、原子比でＣｏ：Ｆｅ＝９０：１０〜３５：６５の組成比である。それは、この組成範囲にあるＣｏ−Ｆｅ合金は飽和磁化が大きく軟磁性膜として適切であるためである。ＦｅとＣｏの原子比において、Ｃｏが９０を超える場合には飽和磁化が低くなり、Ｃｏが３５に満たない場合には耐候性の劣化が大きくなる。なお、飽和磁化と耐候性のバランスを考慮するとＣｏ：Ｆｅ＝８０：２０〜６０：４０であることが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明の軟磁性膜形成用Ｃｏ−Ｆｅ系合金では、上記のＣｏ−Ｆｅ合金に、Ｙを４原子％以上および（Ｔａ、Ｎｂ）から選ばれる１種または２種の元素を３原子％以上含有させ、かつ、その添加元素であるＹ、Ｔａ、Ｎｂの含有量の総和を１５原子％以下とする。
希土類元素をＣｏ−Ｆｅ系合金に含有させた場合には、スパッタリングに際してアモルファス化を促進することが知られており、中でも軽希土類元素であるＹを選択した場合には少量の含有量でアモルファス化を促進しやすく飽和磁化の低下を抑えながらアモルファス化を促進する元素としてＹを含有させることが有効である。なお、Ｙは、アモルファス化の促進のため４原子％以上含有することが効果的である。また、本発明者の検討によれば、Ｙを単独で含有させてもアモルファス化の促進には十分ではなく耐候性の向上になお課題があるため、さらに、（Ｔａ、Ｎｂ）から選ばれる１種または２種の元素を３原子％以上で複合的に含有させることとする。Ｔａおよび／またはＮｂをＹとともに含有させることで、アモルファス化の促進を顕著にすると同時に、耐候性の向上が可能となる。ＴａとＮｂとは、同族元素であり耐候性の向上については同様の効果を有するものである。
【００１４】
また、Ｙ、Ｔａ、Ｎｂの添加元素は、その含有量を増加させることで、耐候性やアモルファス化の促進効果が増加するが、含有量の増加とともに、Ｃｏ−Ｆｅ系合金の飽和磁化が低下するため、添加元素含有量の総和の上限を１５原子とする。なお、飽和磁化と耐候性のバランスを考慮すると添加元素の含有量の総和は、１０原子％以下であることが望ましい。
【００１５】
また、本発明のＣｏ−Ｆｅ系合金においては、さらに耐候性を向上させるため、Ｔｉを含有させることが望ましい。電位−ｐＨ図から、Ｔｉは広いｐＨ範囲で不動態域が存在することが確認される元素であるため、Ｎｂおよび／またはＴａとともにＣｏ−Ｆｅ系合金に含有させることで、より耐候性を向上させるのに有効な元素であるためである。但し、Ｔｉを多量に含有させると飽和磁化の低下が大きくなるため、Ｙ、Ｔａ、ＮｂとＴｉの含有量の総和は１５原子％であり、Ｔｉの含有量としては５原子％以下とすることが望ましい。
【００１６】
上述した軟磁性膜用Ｃｏ−Ｆｅ系合金は、例えば、基板上に物理蒸着法によって形成することが可能である。物理蒸着法の中でも、特に軟磁性膜用Ｃｏ−Ｆｅ系合金と同一組成のＣｏ−Ｆｅ系合金スパッタリングターゲット材を使用してスパッタリング成膜することが、耐候性に優れた非晶質の軟磁性膜を形成するのに望ましい。
【００１７】
また、軟磁性膜形成用Ｃｏ−Ｆｅ系合金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、粉末焼結法では、ガスアトマイズ法でＣｏ−Ｆｅ系合金の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Ｃｏ−Ｆｅ系合金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。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。
【実施例１】
【００１８】
以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。
まず、表１に示す試料１、２では、Ｃｏ−Ｆｅ系合金組成の鋳造インゴットを作製した。なお、鋳造インゴットは、純度９９．９％以上の原料を用い真空中の高周波加熱炉で加熱・溶解したのち、鉄製の鋳型に鋳造し作製した。作製したインゴットを加工して、直径２００ｍｍ×厚さ２０ｍｍのＣｏ−Ｆｅ系合金バルク体を作製した。Ｃｏ−Ｆｅ系合金バルク体より、直径１８０ｍｍ×厚さ４ｍｍのターゲット材を作製した。
【００１９】
次に、試料３〜６では、純度９９．９％以上の純Ｃｏ、Ｆｅ−８Ｔａ原子％、Ｃｏ−２０Ｎｂ原子％のガスアトマイズ粉末と純Ｆｅ粉末、純Ｔａ粉末、純Ｔｉ粉末、Ｃｏ−２０Ｙ原子％粉末を準備し、２５０μｍの篩で分級した。これら各粉末を表１に示すＣｏ−Ｆｅ系合金組成となるよう秤量、混合して混合粉末を作製した。得られた混合粉末を、軟鋼カプセルに充填し脱気封止した後、温度９５０℃、圧力１００ＭＰａ、保持時間２時間の条件で熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）によって加圧焼結し、焼結体を作製した。Ｃｏ−Ｆｅ系合金焼結体より、直径１８０ｍｍ×厚さ４ｍｍのターゲット材を作製した。
上記で得られた各ターゲット材を用いてマグネトロンスパッタリング法よって、ガラス基板上に膜厚２００ｎｍの薄膜を成膜した。なお、スパッタリング条件はＡｒ圧０．６Ｐａ、投入電力は５００Ｗで行った。
【００２０】
成膜した各試料を純水中に２４時間浸漬した耐候性試験を行った結果を表１に示す。なお、表１では、腐食領域が面積率で２０％以下ものを◎、腐食領域が面積率で２０％を超えて４０％以下のものを○、腐食領域が面積率で４０％を超えるものを×と表示している。
次に、成膜した各試料をＸ線回折した結果を表１に示す。なお、表１では、結晶相から得られるピークが確認されたものを結晶質、確認出来なかったものを非晶質と表示している。
また、成膜した各試料の飽和磁化評価を行った結果を表１に示す。飽和磁化は東英工業（株）製振動試料型磁力計ＶＳＭ−３を用いて測定した。なお、測定試料は、膜厚３００ｎｍの薄膜をマグネトロンスパッタリング法によってＳｉ基板上に成膜後、基板を１０ｍｍ×１０ｍｍに切り出して、外部磁場８００（ｋＡ／ｍ）印加して測定をした。
【００２１】
【表１】
2011068985.tif 000002
【００２２】
表１から、本発明の試料２、３および６のＣｏ−Ｆｅ系合金は、ＹとＴａやＴｉとを複合的に含有させることにより、比較例のＹを単独で含有する試料１のＣｏ−Ｆｅ系合金より高い耐候性を有した、十分な飽和磁化を示す非晶質膜となっていることが分かる。尚、比較例のＹを単独で含有する試料１のＣｏ−Ｆｅ系合金では、結晶質になっていることからＹを単独で含有する場合ではアモルファス化が不十分であることが分かる。比較例のＹの含有量が４原子％に満たない試料４および試料５のＣｏ−Ｆｅ系合金では、ＮｂあるいはＴａを複合的に含有させているがＹの含有量が４原子％未満であるため、アモルファス化の効果が低く、結晶質になっていることが分かる。また、試料２、３および６のＣｏ−Ｆｅ系合金の比較から、ＴａやＴｉの含有量が多くなるほど飽和磁化が低下するが、本発明の範囲であれば、１．３（Ｔ）以上と十分に垂直磁気記録の軟磁性膜用に使用可能なレベルであることが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の軟磁性膜用Ｃｏ−Ｆｅ系合金は、軟磁気特性を維持した上で、耐候性に優れているため、安定して垂直磁気記録媒体等の軟磁性膜として有効である。