JP2004326889A

JP2004326889A - 磁気記録媒体

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Publication number: JP2004326889A
Application number: JP2003118582A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Yamamoto; 朋生山本; Yotsuo Yahisa; 四男屋久; Tatsuya Hinoue; 竜也檜上; Hidekazu Kashiwase; 英一柏瀬; Tetsuya Kanbe; 哲也神邊; Hiroyuki Suzuki; 博之鈴木
Original assignee: HGST Inc
Current assignee: HGST Inc
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-11-18
Also published as: US7163756B2; US20040214049A1

Abstract

【課題】１平方インチあたり７０ギガビット以上の超高密度記録が可能な大容量の面内磁気記録媒体を安価に提供する。
【解決手段】本発明の面内磁気記録媒体は，非磁性基板上に第一シード層，第二シード層，第一下地層，第二下地層，磁性層が順次形成された面内磁気記録媒体において，第二シード層には少なくともＡｌと，ＲｕもしくはＲｅのいずれか一方を含ませた材料を用い，第一下地層には少なくともＣｏあるいはＮｉのいずれか一方と，Ａｌ，Ｔｉのいずれか一方もしくは両方を含ませた材料で構成される。さらに，第二シード層をＣｒ，もしくはＣｒと構成元素群Ａ：Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗから選ばれた少なくとも１種の元素を含むＣｒ合金で構成することも可能である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，磁気ドラム，磁気テープ，磁気ディスク，磁気カード等の面内磁気記録媒体及び磁気記憶装置に係り，特に１平方インチあたり７０ギガビット以上の超高密度記録に適した面内磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のインターネットの普及により，パソコンの出荷台数の伸びと共に，磁気ディスク装置の需要が伸びている。インターネットへの接続はパソコンだけでなく，携帯端末からも可能であるが，携帯端末自体にさらなる利便性を追求するためには，磁気ディスク装置を内蔵させることが不可欠であり，将来的にはこちらの分野での需要も伸びることが予想される。また，テレビ放送のディジタル化を間近に控え，磁気ディスク装置を録画装置として用いる動きが本格化している。このように，磁気ディスク装置の利用分野は益々拡大しているが，ユーザからはさらなる小型・大容量化が求められている。
【０００３】
磁気ディスク装置の高記録密度化には，面内磁気記録媒体の低ノイズ化が有効な手段であり，これを実現するためには磁性結晶粒の微細化が極めて重要である。しかし，磁性結晶粒の微細化によって，結晶粒の体積が極端に小さくなると，常温においても熱エネルギーの影響を相対的に受けやすくなり，記録した磁化が時間と共に次第に減衰する。この現象を一般に磁化の熱揺らぎと呼ぶ。熱揺らぎの耐性を示す指標として，Ｋｕ・ｖ／ｋＴが用いられる。これは磁性体の異方性エネルギーＫｕと磁性結晶粒の体積ｖの積が，室温のエネルギーｋＴの何倍であるかを示すものである。この値が大きなほど熱的に安定となる。Ｋｕ・ｖ／ｋＴの測定には様々な手法があるが，本発明の実施例においてはレマネンス保磁力（Ｈｒ）の時間依存性から求めた。
【０００４】
記録した情報が消えてしまっては，記憶装置としての性能を満足できないため，これに対処するため，（特許文献１）に記載される構造の媒体が考案されている。
【０００５】
この構造の媒体は一般にＡＦＣ媒体と呼ばれており，磁性層をＲｕ等の中間層を介して少なくとも二層としている。外部から磁界が印加されていない状態では，上部磁性層と下部磁性層はＲｕを介して反強磁性的に結合している。すなわち，上層と下層とでは磁化の向きが反平行となっている。このような特異な磁気的結合は，Ｒｕの膜厚を最適化することで実現する。また，媒体ノイズは磁化遷移領域に生ずる反磁界が小さいほど小さくなるため，媒体の残留磁束密度と磁性膜厚の積（Ｂｒキｔ）を小さくすればよい。ＡＦＣ媒体では上層と下層の磁性層が反強磁性的に結合しているため，実効的なＢｒキｔは上下の磁性層の差分となる。したがって，ＡＦＣ媒体では磁性結晶粒の体積を極端に小さくすることなく，Ｂｒキｔを低減できるため，熱揺らぎ耐性を確保して媒体ノイズを小さくすることができる。
【０００６】
最近，磁気ディスク媒体の基板としてガラスが用いられることが多くなってきた。ガラス基板を用いる場合，その上に形成するシード層材料が磁性層の結晶配向性を制御する上で重要な役割をする。一般的な面内磁気記録媒体では，磁性材料の主成分としてｈｃｐ結晶構造を有するＣｏを用いる場合が多く，その磁化容易軸はｃ軸方向である。面内磁気記録媒体で耐熱揺らぎ性能を確保し，かつ，記録密度を向上させるためには，磁化容易軸を膜面内に強く配向させることが特に重要である。ｈｃｐ構造を有する磁性層のｃ軸を強く面内配向させるシード層（基板上に直接形成させる）材料として，（特許文献２）と（特許文献３）ではＴｉＡｌが提案されている。
【０００７】
（特許文献２）に開示されている媒体構成は，基板上にＴｉＡｌを形成し，この上に直接，もしくはＣｒあるいはＣｒ合金からなる下地膜を介して磁性膜を形成するというものである。
【０００８】
（特許文献３）で開示されている媒体もほぼ同様である。但し，（特許文献３）ではＴｉＡｌが基板上に直接形成されない実施例が開示されている。例えば，実施例１（３頁（００１４）〜４頁（００２１））には，Ｃｒ系下地層／ＴｉＡｌ下地層／Ｃｒ−Ｘシ−ド層／ＮｉＰ層／基板という媒体構成が開示されている。さらに，実施例３（５頁（００３６））には磁性膜／ＣｏＣｒ層／Ｃｒ系中間層／ＴｉＡｌ下地層／Ｂ２構造シ−ド層／基板という構成が開示されている。
【０００９】
また，ＴｉＡｌ，ＣｒＴａ，ＡｌＴａシード層の上にＲｕＡｌシード層を形成した二層シード層の例が（特許文献４）に開示されている。（特許文献４）に開示される媒体では，ＲｕＡｌシード層の上に設ける下地層としてＣｒＴｉが開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−５６９２４号公報（４頁（００１３）〜（００１６））
【特許文献２】
再公表特許ＷＯ００／６０５８３（４頁５〜１３行，図３）
【特許文献３】
特開２００１−１４３２５０（５頁（００４１））
【特許文献４】
ＵＳ２００１／００１８１３６（３頁（００２７），Ｔａｂｌｅ１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
記録媒体を上述のごときＡＦＣ構造とし，さらに，磁性膜の磁化容易軸を膜面内に強く配向させることで，耐熱揺らぎ性能と高密度記録特性を兼ね備えた媒体の実現を試みた。我々の検討によると，磁気ディスク装置としての性能を保証，特に，熱揺らぎの影響による記録情報の劣化を防ぐためには，Ｋｕ・ｖ／ｋＴの値を７０以上にする必要がある。（特許文献４）に開示されるようなＲｕＡｌを用いた二層シード層について検討したところ，磁性膜の配向性が向上し，充分な熱揺らぎ性能が得られることが確認された。Ｋｕ・ｖ／ｋＴは第一シード層材料とＲｕＡｌシード層の膜厚に強く依存し，ＲｕＡｌシード層厚を少なくとも１２ｎｍ以上にする必要があることがわかった。しかしながら，Ｒｕ元素は非常に高価な材料であり，Ａｌとの元素比で約１：１も含むことになるため，媒体の原価が著しく上がってしまうといった問題が発生した。また，ＲｕＡｌシード層を厚く形成するためには，スパッタリングでは投入電力を大きくする必要があるが，この場合，発塵が多く，欠陥が多いという問題が発生した。
【００１２】
本発明の目的は，耐熱揺らぎ性能を確保した上で高密度記録を実現し，さらには欠陥数が少ない面内磁気記録媒体を安価に提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は，非磁性基板上に第一シード層，第二シード層，第一下地層，第二下地層，磁性層が順次形成された面内磁気記録媒体において，第二シード層には少なくともＡｌと，ＲｕもしくはＲｅのいずれか一方を含ませた材料を用い，第一下地層には少なくともＣｏあるいはＮｉのいずれか一方と，Ａｌ，Ｔｉのいずれか一方もしくは両方を含ませた材料とすることで実現する。
【００１４】
このとき，磁性層はＡＦＣ構造とすることが好ましく，この場合，中間層はＲｕ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｃｕ，もしくはこれらの合金で構成し，下部磁性層と上部磁性層は反強磁性的に結合させている。また，ＡＦＣ構造以外の磁性層構造でも本発明は実現できる。
【００１５】
第一シード層として用いる最適な材料のひとつはＴｉＡｌである。ＴｉとＡｌの元素比を１：１の近傍とすることが，この上に形成する第二シード層の配向性を制御する上で好ましい。ＴｉＡｌの構造は形成方法によって異なる。ＴｉＡｌ形成後も基板温度を比較的長い時間高温に保つとＬ１０型の結晶質となる。一方，基板温度を比較的短時間で下げると微結晶，あるいは非晶質となる。本発明の実施形態においては，一枚当たりの作製時間が短い量産設備を用いた。この場合は基板温度を比較的急速に冷却させるため，ＴｉＡｌは微結晶，あるいは非晶質となった。バッチ式のスパッタ装置を使った際は結晶質の膜ができた。これらの結果から，ＴｉＡｌの構造によって磁性膜の配向性が変わらないことを確認しており，ＴｉＡｌという材料を用いることが重要である。また，ＴｉＡｌにＢを添加したものも検討したが，その構造的な変化を明確にすることはできなかったが，媒体ノイズが僅かに減少する傾向が認められた。ＴｉＡｌの組成を１：１から外した範囲（３５ａｔ．％以上６５ａｔ．％以下，Ａｌを３５ａｔ．％以上６５ａｔ．％以下）についても検討も行ったが，構造的にもノイズにも差は認められなかった。以上のことから，ＴｉＡｌをシード層として用いる場合には，第三元素の添加も考慮してＴｉを３５ａｔ．％以上６５ａｔ．％以下，Ａｌを３５ａｔ．％以上６５ａｔ．％以下とすることが好ましい。ＴｉやＡｌの組成がこの範囲から外れると，ＴｉあるいはＡｌが単独で形成する粒子が存在する，所謂偏析構造となるため好ましくない。この理由によって，ＴｉとＡｌ組成の上限及び下限が設定される。
【００１６】
また，第一シードには少なくともＣｒと，Ｔｉ，Ｔａのいずれか一方もしくは両方を含む材料を用いても良い。具体的にはＣｒＴｉ，ＣｒＴａ，ＣｒＴｉＴａ，及びこれらに添加元素を加えたものである。全ての材料で共通に含まれる元素はＣｒであるが，その濃度を３５ａｔ．％以上７０ａｔ．％以下とすることが，この上に形成する第二シード層の配向性を制御する上で好ましい。
【００１７】
第二シード層としてＢ２型の結晶構造を有するＲｕＡｌ，もしくはＲｅＡｌを用いることが重要である。ＲｕとＡｌ，ＲｅとＡｌの元素比はいずれも１：１の近傍であることが好ましい。しかし，これらの組成比を１：１の近傍から外すことで結晶粒が微細化することもあり，必ずしも１：１である必要はない。また，結晶粒径微細化を目的とした第三元素の添加も可能である。本発明では主たる組成がＲｕとＡｌ，もしくはＲｅとＡｌであることが重要であり，第三元素の種類や濃度は問わない。但し，第二シード層の結晶性を損ねると磁性層の結晶配向性が劣化するため，Ｂ２構造である必要があり，そのためには他の元素添加は１０ａｔ．％以下とすることが望ましい。以上のことを考慮すると，第二シード層はＲｕもしくはＲｅのいずれか一方を３５ａｔ．％以上６５ａｔ．％以下とし，Ａｌを３５ａｔ．％以上６５ａｔ．％以下とすることが好ましい。この組成範囲を外れると，第二シード層のＢ２構造の結晶性が低下し，結果として磁性層の結晶配向性が劣化する不具合が生じる。
【００１８】
第二シード層のＡｌと並ぶ主成分であるＲｕ，あるいはＲｅはいずれも非常に高価な材料である。コストの問題に限れば，第一下地層をなくして第二シード層を厚くすれば良い。これらの材料を用いたシード層の特徴は，結晶粒が微細であり，かつ，結晶成長初期の段階から（１００）優先配向していることである。また，シード層は，その膜厚を増すに従い次第に結晶粒径が大きくなるが，ＲｕまたはＲｅを用いたシード層は，一般に下地膜等に用いられるＣｒ合金に比べると肥大化の程度が小さく，低ノイズ，かつ，熱揺らぎ耐性に優れた媒体が実現できる。熱揺らぎ耐性が確保できる結晶粒径にするためには，第二シード層厚を少なくとも１２ｎｍ以上にする必要がある。しかし，本発明の目的の一つは安価な媒体を提供することであり，そのためには第二シード層厚を薄くする必要があり，少なくとも１０ｎｍ以下であることが好ましい。さらに，５ｎｍ以下とすることが特に好ましい。膜厚の下限としては，０．３ｎｍ未満では第一シード層の配向制御が困難となることから，０．３ｎｍ以上とする必要がある。
【００１９】
また，ＲｕＡｌやＲｅＡｌの第二シード層を厚くするには，スパッタリングの投入電力を多くするため発塵が増加し，欠陥数が増える。このため，欠陥数を低減するためにもＲｕＡｌやＲｅＡｌを薄くする必要があり，少なくとも１０ｎｍ以下であることが好ましい。ＲｕＡｌやＲｅＡｌで発塵が多い理由として，高融点元素であるＲｕ，Ｒｅと，低融点のＡｌからなる化合物材料であることが原因と推察される。本発明では，ＲｕＡｌやＲｅＡｌの第二シード層の膜厚を５ｎｍ以下（０．３ｎｍ以上）とすることで，発塵による影響を大幅に低減することができ，媒体の製造上の歩留まりを飛躍的に向上させることができる。
【００２０】
第一下地層はＢ２構造を有するＣｏＡｌ，ＣｏＴｉ，ＮｉＡｌ，ＮｉＴｉ，または，Ｌ２１構造を有するＣｏＡｌＴｉ，ＮｉＡｌＴｉとすることが，本発明の最も重要なポイントの一つである。ＲｕＡｌ，あるいはＲｅＡｌからなる第二シード層によって，第一下地層は（１００）が優先配向する。また，第二シード層によって結晶のひな形ができるため，第二シード層がない場合に比べて第一下地層の結晶性は向上する。さらに，第二シード層の結晶粒が微細なため，第一下地層の初期の結晶粒も小さくなる。第一下地層に求める性能としては，第二シード層と同様に，膜厚による粒径制御が容易で，異常な粒成長が起こらないことである。様々な材料の検討を行った結果，第二シード層の有する優先配向面の制御や結晶性の制御の容易さ，第一下地層自体の膜厚による粒径制御の容易さを兼ね備える材料はかなり限定され，上述した材料が好適であることが判明した。第一下地層にも結晶性を損なわない程度に他の元素添加が可能である。それを踏まえた上での組成は次の通りである。Ｂ２結晶構造を有する材料の場合には，ＣｏあるいはＮｉを４０ａｔ．％以上６０ａｔ．％以下，ＡｌあるいはＴｉを４０ａｔ．％以上６０ａｔ．％以下とする必要がある。Ｌ２１型結晶構造を有する材料の場合には，ＣｏあるいはＮｉを３０ａｔ．％以上６０ａｔ．％以下，Ａｌを２０ａｔ．％以上３０ａｔ．％以下，Ｔｉを２０ａｔ．％以上３０ａｔ．％以下とする必要がある。各元素の組成が上記範囲内でないとＢ２構造又はＬ２１構造が崩れ，結晶性の低下を招き，磁性層の磁化容易軸の面内配向性が劣化する。
【００２１】
第二下地層は第一下地層までの良好な結晶配向性をそのまま磁性層に反映させ，第一下地層と磁性層との格子のミスマッチを解消して，磁性層の配向性を高めることを目的に設ける。したがって，第二下地層に求められる性能は，結晶性が良いことと，組成による格子定数の調整が容易なことである。第二下地層と好適な材料はＣｒ合金であり，従来から使用されているものをそのまま使用できる。具体的な材料としては，ＣｒＴｉ，ＣｒＶ，ＣｒＭｏ，ＣｒＷ，あるいはこれらのＣｒ合金にＢ元素を添加したものである。本発明の媒体では，材料の組み合わせを限定し，第一下地層まで微細な結晶粒径を保っているため，第二下地層を形成することで粒径が肥大化しては意味がない。このためには，第二下地層を極力薄くし，２ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることが好ましく，特に，２ｎｍ以上５ｎｍ以下とすることが望ましい。２ｎｍより薄くすると，格子整合による磁性層の配向制御膜として機能せず，１０ｎｍを超えると，粒径が著しく肥大化し，好ましくない。
【００２２】
さらに，上記の目的は，非磁性基板上に第一シード層，第二シード層，第一下地層，第二下地層，磁性層が順次形成された面内磁気記録媒体において，第二シード層をＣｒ，もしくはＣｒと構成元素群Ａ：Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗから選ばれた少なくとも１種の元素を含むＣｒ合金で構成し，第一下地層を少なくともＣｏあるいはＮｉのいずれか一方と，Ａｌ，Ｔｉのいずれか一方もしくは両方を含む構造としても実現できる。
【００２３】
この媒体構造と先に説明した媒体との違いは，第二シード層に用いる材料が異なる点である。この構造の媒体では，第二シード層としてＣｒ，もしくはＣｒ合金を用いる。Ｃｒ合金の構成元素はかなり限定されており，構成元素群Ａ：Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗから選ばれた少なくとも１種の元素を含む組成である。先に述べたように，Ｃｒ系の材料は膜厚を厚くすると結晶粒が著しく肥大化する。しかし，（１００）が優先配向するため，磁性膜の配向性は良好である。そこで，第二シード層を非常に薄くし，粒成長が起こる前に膜形成を止めてしまえば良い。これには，第二シード層の膜厚を７．５ｎｍ以下とすることが好ましい。さらに，２．５ｎｍ以下とすることが，粒成長を抑え媒体ノイズを低減する上で特に好ましい。このような極薄膜でも（１００）配向が強いＣｒ合金はその組成が限定され，上述した材料のみが選ばれた。
【００２４】
以上，本発明の第一シード層，第二シード層，第一下地層，第二下地層の媒体構成，各層の組成に関して詳細に説明した。磁性層の構成はＡＦＣ媒体であることが好ましいが，本発明の第一シード層，第二シード層，第一下地層，第二下地層を用いることで，充分なＫｕ・ｖ／ｋＴを得られるのであれば，磁性層を単層としても構わない。
【００２５】
磁性層をＡＦＣ媒体の構成とする場合の例を次に示す。上部磁性層と下部磁性層に用いる磁性材料は特に限定されないが，下部磁性層は少なくとも７０ａｔ．％以上のＣｏを含むことが望ましい。これは，下部磁性層の役割として，上部磁性膜のＢｒ１・ｔ１の一部を下部磁性層のＢｓ２・ｔ２でキャンセルし，媒体としてのＢｒ・ｔを小さくするためである。この際，下部磁性層のＣｏ濃度を低くすると，Ｂｓ２が小さくなり，下部磁性層の膜厚を厚くしないとキャンセル量が少なくなってしまう。下部磁性層の膜厚を厚くすると，結合磁界（Ｈｘ）が小さくなり，結晶粒の肥大化につながり好ましくない。そのため，下部磁性層のＣｏ濃度は７０ａｔ．％以上とすることが好ましい。下部磁性層への添加元素としては，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｃ，Ｂ，Ｓｉ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｎｂなどが結晶粒を微細化する上で好ましい。また，上部磁性層に関しては，実際に情報の記録を担う層であることから，少なくとも１５ａｔ．％以上２５ａｔ．％以下のＣｒと，４ａｔ．％以上２３ａｔ．％以下のＰｔを含むことが媒体の高保磁力，低ノイズ化する上で好ましい。さらに，Ｃ，Ｂ，Ｓｉ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｎｂから選ばれた元素の少なくとも１種を０．５ａｔ．％以上１２ａｔ．％以下含むことが，低ノイズ，かつ，高保磁力を実現する上で好ましい。特に，Ｃ，Ｂ，Ｓｉ，Ｔａは磁性膜中においてＣｒの結晶粒界への偏析を促進させる効果があり好ましい。磁性膜組成の内，少なくともＣｏは５４ａｔ．％以上である必要がある。Ｃｏ濃度が５４ａｔ．％以下となると残留磁束密度の低下が著しく，媒体から漏洩する磁束が減少し，磁気ヘッドでの信号の読み出しが困難となる。
【００２６】
本発明の媒体は，基本的には従来の技術で述べたＡＦＣ媒体を改良したものである。上部磁性層と下部磁性層を反強磁性的に結合させる中間層としては，Ｒｕ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｃｕ，もしくはこれらの合金からなる材料とすることが良く知られている。したがって，本発明の媒体もＡＦＣ構造とすることから，これらの材料を用いることが望ましい。
【００２７】
また，ＡＦＣ媒体のさらなる低ノイズ化の手段としては，上部磁性層を多層化することが有効である。上部磁性層を複数の磁性層によって構成し，その間に非磁性材料からなる中間層を挿入する。この場合，熱減磁耐性が劣化するため，通常のＡＦＣ媒体の上部磁性層よりも厚くする必要がある。多層化した上部磁性層の間に設ける中間層の材料には，磁性層のエピタキシャル成長が損なわれない非磁性材料であれば，材質は特に問わない。例えば，ＡＦＣ媒体の中間層として用いられるＲｕ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｃｕ，もしくはこれらの合金からなる材料としても良い。あるいは，第二下地層に用いられるＣｒ合金，従来からよく知られている非磁性ＣｏＣｒやＣｏＲｕ合金などを用いても構わない。
【００２８】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
初めに，第一シード層と第二シード層の最適な組み合わせを見つけるための検討を行った。ここで検討した面内磁気記録媒体の断面図を図２に示す。層構成は以下の通りである。なお，各層は全てＤＣマグネトロンスパッタリング手法にて形成し，各層は独立したスパッタリングチャンバにて形成できる，所謂枚葉式のスパッタリング装置を用いた。主たるスパッタガスとしてＡｒを用いた。
【００２９】
外径６５ｍｍφのガラス基板１０上に，Ｔｉ−５２ａｔ．％Ａｌからなる第一シード層１１を３０ｎｍ形成する。次いで，シード層１１の表面を赤外線ランプで３００℃まで加熱した後，各種材料による第二シード層１２を３０ｎｍ形成した。第二シード層１２の上にはＣｒ−２０ａｔ．％Ｍｏからなる第二下地層１４を５ｎｍ形成した。さらにこの上に，Ｃｏ−１９ａｔ．％Ｃｒ−８ａｔ．％Ｐｔからなる下部磁性層１５を形成し，Ｒｕ中間層１６を０．６ｎｍ程度形成し，続いてＣｏ−１８ａｔ．％Ｃｒ−１３ａｔ．％Ｐｔ−８ａｔ．％Ｂからなる上部磁性層１７を１５．５ｎｍ形成し，最後に窒素を含有したＣ保護膜１８を３．５ｎｍ形成した。
【００３０】
第二シード層１２の材料として，Ｃｏ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｔｉ，Ｃｏ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｎｂ，Ｃｏ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｚｒ，Ｃｏ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｔａ，Ｎｉ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｔｉ，Ｎｉ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｎｂ，Ｎｉ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｚｒ，Ｎｉ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｔａ，Ｒｕ−５０ａｔ．％Ａｌを用いた場合の結果を一例に説明する。第二シード層１２の材料の違いによる結晶配向性の変化を図３に示す。この図から明らかなように，第二シード層１２にＲｕ−５０ａｔ．％Ａｌを用いた場合にのみ，ＣｏＣｒＰｔＢ（１１．０）の回折強度が著しく強く，磁性膜の面内配向性が良好であることがわかる。他の材料ではＣｏＣｒＰｔＢ（１１．０）が確認できるものもあるが，Ｒｕ−５０ａｔ．％Ａｌに比べると配向性が極めて弱い。
【００３１】
Ｒｕ−５０ａｔ．％Ａｌはそれ自身の（１００），（２００）回折が明確であり，優れた結晶性を有していると言える。図３では示さなかったが，第二シード層１２としてＲｅ−５０ａｔ．％Ａｌを用いた場合にも，Ｒｕ−５０ａｔ．％Ａｌと同様な結果が得られた（Ｒ／Ｗ特性を後で示す）。一方，他の材料では明確な第二シード層１２の回折ピークが確認できず，結晶性が悪いと考えられる。これと同様な結果は，Ｃｏ−５０ａｔ．％Ｔｉ，Ｃｏ−５０ａｔ．％Ａｌ，Ｎｉ−５０ａｔ．％Ｔｉ，Ｎｉ−５０ａｔ．％Ａｌ，Ｆｅ−５０ａｔ．％Ｔｉ，Ｆｅ−５０ａｔ．％Ａｌ，Ｆｅ−５０ａｔ．％Ｖ，Ｍｎ−５０ａｔ．％Ｖを用いた場合にも得られた。すなわち，Ｒｕ−５０ａｔ．％ＡｌとＲｅ−５０ａｔ．％Ａｌ以外は良好な結果が得られなかった。
【００３２】
第二シード層１２として検討した材料はすべてｂｃｃ構造を基本とした金属間化合物であり，Ｂ２構造，あるいはＬ２１構造を有するものである。様々な文献を調査した結果，Ａｌと混合させることでＢ２構造となる元素は，ＶＩＩＩ族元素（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ）とＲｅである。Ａｌは単体元素ではｆｃｃ構造を有しており，ＲｕとＲｅは単体元素では共にｈｃｐ構造を有する材料である。ＣｏとＮｉも温度によってはｈｃｐ構造を取りうるが，別な温度ではｆｃｃ構造に変態する。これらの元素の中では，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｏｓだけが全温度領域に渡ってｈｃｐ構造だけを取りうる。ｆｃｃ（Ａｌ）とｈｃｐ（Ｒｕ，Ｒｅ，Ｏｓ）の化合物からなるＢ２構造材料を用いた場合に，結晶性に優れた第二下地層として最適な材料になると考えている。但し，Ｏｓは非常に毒性が強い元素であり，工業生産に適さないことから検討対象としなかった。また，ＲｕとＲｅは融点がそれぞれ２３３４℃，３１８６℃と高く，このことも結晶性に影響している可能性がある。高融点材料は結晶粒を微細化することが多く，この面からも最適な材料と考えている。以上の理由から，Ａｌと，ＲｕあるいはＲｅからなる材料だけを第二シード層１２として用いることができる。
【００３３】
次に，図２に示す媒体構造のまま，第二シード層１２に良好な配向性が得られたＲｕ−５０ａｔ．％Ａｌを用い，第一シード層１１の材料を変える検討を行った。第一シード層１１としてＣｒ−３５ａｔ．％Ｔｉ−１０ａｔ．％Ｔａ，Ｃｒ−４０ａｔ．％Ｔｉ−５ａｔ．％Ｔａ，Ｔｉ−５２ａｔ．％Ａｌ，Ｔｉ−５０ａｔ．％Ａｌ−５ａｔ．％Ｂを用いた場合の保磁力（Ｈｃ），Ｋｕ・ｖ／ｋＴ，Ｓ／Ｎを図４に示す。ここで，Ｓ／Ｎは３７７ｋＦＣＩの信号を記録し，そのときの再生出力をノイズ（システム系ノイズと媒体ノイズを合わせたノイズ）で割ったものである。１平方インチあたり７０ギガビット以上の記録密度を実現するためには，再生特性上１９ｄＢ以上のＳ／Ｎが必要とされる。また，磁気ディスク装置として熱減磁を保障するためには，Ｋｕ・ｖ／ｋＴは７０以上である必要がある。
【００３４】
図４に示す結果から，ＣｒＴｉＴａ系，ＴｉＡｌ系での違いはあるが，それぞれの材料系の中では組成の微妙な違いによる差はほとんど認められない。Ｓ／Ｎに関してはすべての媒体が仕様を満たしている。しかし，Ｋｕ・ｖ／ｋＴの仕様を満たすためには，ＣｒＴｉＴａ系の場合にはＲｕＡｌ第二シード層厚を２０ｎｍ以上，ＴｉＡｌ系の場合には１２．５ｎｍ以上とする必要があることがわかった。ここでは，第一シード層１１としてＣｒＴｉＴａ，ＴｉＡｌの結果を一例として示したが，ＣｒＴｉ，ＣｒＴａを用いても同様な結果が得られ，Ｓ／ＮとＫｕ・ｖ／ｋＴの値はＣｒＴｉＴａと良く似た値であった。しかし，Ｃｒ，ＮｉＴａ，Ｔａ，ＣｏＣｒＺｒ，ＮｉＣｒＺｒを第一シード層として用いた場合には，Ｓ／Ｎが著しく悪く，好ましくない材料であることがわかった。これらの材料では第二シード層の結晶粒が著しく肥大化してしまうと考えられる。以上より，第一シード層１１としては，Ｃｒと，Ｔｉ，Ｔａのいずれか一方もしくは両方を含む材料，またはＴｉＡｌ系の材料とする必要がある。
【００３５】
ＲｕＡｌＲｕＡｌの第二シード層１２の膜厚と欠陥数の関係を調べた結果を図５に示す。第一シード層１１に３０ｎｍのＴｉ−５０ａｔ．％Ａｌ−５ａｔ．％Ｂを用い，第二シード層１２にはＲｕ−５０ａｔ．％Ａｌを用いた。それ以外の構造は図２と同様である。グラフの縦軸は記録再生ヘッドを用い，トラック方向の長さ０．１μｍ以上にわたって再生出力が８０％以上減少している領域をひとつの欠陥としてカウントし，面あたりの欠陥数を調べた結果である。ＲｕＡｌの膜厚の増加に伴い，欠陥数が増加することがわかる。十分な再生出力を得るためには，欠陥数は面あたり１００個以下にする必要があり，そのためにはＲｕＡｌの第二シード層１２の膜厚を１０ｎｍ以下にする必要がある。また，第二シード層１２の膜厚を５ｎｍ以下とすると，更に大幅な欠陥数の低減を実現することができるため，ＲｕＡｌの膜厚は５ｎｍ以下（０．３ｎｍ以上）とすることがより好ましい。第二シード層１２としてＲｅ−５０ａｔ．％Ａｌを用いた場合にも同様な結果が得られ，膜厚は１０ｎｍ以下にする必要があることがわかった。
【００３６】
また，ＲｕやＲｅは非常に高価な材料であるため，媒体の原価を下げる上でも，第二シード層１２を薄くすることが好ましい。そこで，第二シード層１２の膜厚を薄くし，その代わりに安価な材料からなる第一下地層１３を設けることを検討した。第一下地層１３としては，Ｃｒ合金等のｂｃｃ構造を有する材料よりも，ｂｃｃ構造を基本とする金属間化合物とした方が，膜厚を厚くしても結晶粒が微細であるため好ましい。本発明の基本的構造を有する媒体の断面図を図１に示す。先に説明した図２の膜構成との違いは，第二シード層１２と第二下地層１４との間に第一下地層１３を設けたことである。
【００３７】
第一下地層としてＣｏ−５０ａｔ．％Ｔｉ，Ｃｏ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｔｉ，Ｎｉ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｔｉ，Ｃｏ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｔａ，Ｎｉ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｔａを用いた場合のＨｃ，Ｋｕ・ｖ／ｋＴ，Ｓ／Ｎを図６に示す。ここでは，第一下地層厚を３０ｎｍに固定し，第一シード層には３０ｎｍのＴｉＡｌを用い，ＲｕＡｌ第二シード層の膜厚を変化させた。また，比較例として，第一下地層を設けずにＲｕＡｌ第二シード層を厚くした場合のデータも示す（図中×印のグラフ）。比較例の媒体構成では，ＲｕＡｌ第二シード層厚を１２．５ｎｍ以上としなければ，Ｋｕ・ｖ／ｋＴ，Ｓ／Ｎを満足できていない。しかし，第一下地層１３をＣｏＴｉ，ＣｏＡｌＴｉ，ＮｉＡｌＴｉとした場合には，ＲｕＡｌ第二シード層１２の膜厚を薄くしてもＫｕ・ｖ／ｋＴ，Ｓ／Ｎの仕様を満たしていることが分かる。一方，ＣｏＡｌＴａ，ＮｉＡｌＴａ第一下地層は，Ｋｕ・ｖ／ｋＴの仕様は満たすが，Ｓ／Ｎの仕様を満たしていない。
【００３８】
第二シード層１２の膜厚に関し，厚さの上限は欠陥数とコストの面から制限され，１０ｎｍ以下とする必要がある。より望ましくは５ｎｍ以下とすることが好ましい。一方，薄さの下限は，第二下地層１３の結晶性，優先配向面を制御できるか否かによって決まる。図６に示す結果では２．５ｎｍでは問題がないことが分かる。スパッタで形成した膜が現実的な膜として機能する極限を調べたところ，０．３ｎｍ以上は必要であった。したがって，第二シード層の膜厚は０．３ｎｍ以上１０ｎｍ以下，より好ましくは０．３ｎｍ以上５ｎｍ以下とする必要がある。
【００３９】
本発明の媒体の結晶配向性を調べた結果を図７に示す。第一下地層１３をＣｏＴｉ，ＣｏＡｌＴｉ，ＮｉＡｌＴｉとした試料では第一下地層の（１００），（２００）回折ピークが明瞭であり，磁性層の（１１．０）が強く配向している。ＣｏＡｌＴａは第一下地の（１００）と（２００），磁性層の（１１．０）を確認できるが，ＣｏＴｉ，ＣｏＡｌＴｉ，ＮｉＡｌＴｉに比べると強度が弱い。ＮｉＡｌＴａは磁性層の磁化容易軸が垂直に配向している。これらの配向性の違いが図７に示すような結果をもたらしたと考えられる。
【００４０】
さらに，上記媒体構成において，ＲｕＡｌ第二シード層１２の厚さを５ｎｍに固定し，各種第一下地層材料を検討した結果を表１に示す。ここに示す試料のＫｕ・ｖ／ｋＴはすべて７０以上であり，仕様を満たしている。一方，Ｓ／Ｎに関しては，Ｃｏ−５０ａｔ．％Ｔｉ，Ｃｏ−５０ａｔ．％Ａｌ，Ｃｏ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｔｉ，Ｎｉ−５０ａｔ．％Ｔｉ，Ｎｉ−５０ａｔ．％Ａｌ，Ｎｉ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｔｉとした場合には仕様を満たすが，これ以外の材料のＳ／Ｎは仕様を満たさない。
【００４１】
【表１】

以上の結果から，第一下地層１３に用いることができる材料は，Ｂ２構造やＬ２１構造を有する金属間化合物であれば何でも良いというわけではなく，ある特定の材料だけであることがわかる。少なくともＣｏあるいはＮｉのいずれか一方と，Ａｌ，Ｔｉのいずれか一方もしくは両方を含ませたものである必要がある。ＣｏとＮｉはｈｃｐ構造を取りうる材料であり，ＡｌとＴｉはｆｃｃ構造を取りうる材料である。第一下地層１３の下に配置された第二シード層１２によって，結晶のひな型が作られ，さらに優先配向面が決められた場合には，このような材料の組合せによる第二下地層１４は結晶性，結晶配向性に優れると考えられる。
【００４２】
表２は第二シード層１２として，ＲｕＡｌの代わりにＲｅ−５０ａｔ．％Ａｌを用いた場合の結果である。ＲｕＡｌで結果が良好な第一下地層は，ＲｅＡｌでも同様な結果が得られることを確認した。
【００４３】
【表２】

最後に，第一下地層１３の膜厚に関する検討結果を図８に示す。第一シード層１１は３０ｎｍのＣｒ−３５ａｔ．％Ｔｉ−１０ａｔ．％Ｔａ，第二シード層１２は５ｎｍのＲｕ−５０ａｔ．％Ａｌ，第一下地層１３にはＣｏ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｔｉを用いて，その膜厚を変化させた結果である。膜厚を５ｎｍ未満とすると，Ｋｕ・ｖ／ｋＴが７０を下回り，好ましくないことが分かる。一方，厚い方は４０ｎｍでもＫｕ・ｖ／ｋＴとＳ／Ｎの仕様を満たしているが，厚くするに従い発塵のおそれや，コストの面から好ましくなく，３０ｎｍ以下とすることが好ましい。
〔実施例２〕
図１に示す媒体断面図を用いて，本実施例の媒体の層構成を説明する。外径６５ｍｍφのガラス基板１０上に，Ｃｒ−３５ａｔ．％Ｔｉ−１０ａｔ．％Ｔａからなる第一シード層１１を膜厚を変えて形成する。次いで，第一シード層の表面を赤外線ランプのパワーを２．１８ｋＷに固定して加熱した後，Ｃｒからなる第二シード層１２を５ｎｍ形成した。第二シード層１２の上にはＣｏ−２５ａｔ．％Ａｌ−２５ａｔ．％Ｔｉからなる第一下地層１３を３０ｎｍ，Ｃｒ−２０ａｔ．％Ｍｏからなる第二下地層１４を５ｎｍの厚さで順次形成した。さらにこの上に，Ｃｏ−１４ａｔ．％Ｃｒ−４ａｔ．％Ｐｔからなる下部磁性層１５を形成し，Ｒｕ中間層１６を０．６ｎｍ程度形成し，続いてＣｏ−１８ａｔ．％Ｃｒ−１４ａｔ．％Ｐｔ−８ａｔ．％Ｂからなる上部磁性層１７を１５．５ｎｍ形成し，最後に窒素を含有したＣ保護膜１８を３．５ｎｍ形成した。
【００４４】
赤外線ランプのパワーを固定して加熱すると，第一シード層の膜厚によって到達温度が異なる。第一シード層が薄いと熱容量が小さくなるため，より低いパワーで温度が高くなる。つまり，暖めやすいということである。このことから分かるように，赤外線ランプによる加熱は，基板全体を加熱しているのではなく，第一シード層，あるいは基板表面の温度を瞬間的に高めているだけである。赤外線ランプのパワーを２．１８ｋＷに固定すると，第一シード層厚が３０ｎｍのときに３００℃，５ｎｍのときには４４０℃となる。
【００４５】
図９はＣｒＴｉＴａ第一シード層の膜厚を変えたときのＨｃ，，Ｋｕ・ｖ／ｋＴ，Ｓ／Ｎの変化を示す。ＣｒＴｉＴａが厚い（温度が低い）ときにはＳ／Ｎが悪いが，薄くしていく（温度を高くしていく）とＳ／Ｎが高まり，５ｎｍで仕様の範囲内となることがわかる。この変化を結晶配向性の観点から調べた結果を図１０に示す。ＣｒＴｉＴａの薄膜化に伴い，結晶性や結晶配向性が高まっていくことがわかる。これは，基板表面温度を高めることで，第二シード層による結晶のひな形の完全性が増す，所謂テンプレート効果を充分に発揮できる構造となることを意味している。このような効果を発揮する材料に関して検討した結果を表３に示す。
【００４６】
【表３】

これは，Ｃｒに代えてｂｃｃ構造を有する各種Ｃｒ合金を用いた結果である。ＣｒＴｉＴａ第一シード層の膜厚は５ｎｍとし，第二シード層厚も５ｎｍとした。Ｃｒ以外の材料では，ＣｒＴｉ，ＣｒＭｏ，ＣｒＷを用いると，テンプレート効果によって，優れたＳ／Ｎを有する媒体が実現できる。一方，同じＣｒ合金でもＣｒＶやＣｒＮｂではテンプレート効果が発揮できないことがわかる。ＣｒＶでは粒径の肥大化，ＣｒＮｂでは結晶性が悪いことが原因と考えている。
【００４７】
このようなテンプレート効果が発揮できる，第二シード層の膜厚に関する検討結果を図１１に示す。ここでは第二シード層としてＣｒを用いた結果を一例として示す。第二シード層がない場合には，第一下地層の結晶性や配向性が劣化するためＳ／Ｎが著しく悪い。０ｎｍを越えて０．３ｎｍ未満では結晶粒が微細すぎて，Ｋｕ・ｖ／ｋＴが小さくなりすぎる。一方，７．５ｎｍを越えると結晶粒が肥大化してＳ／Ｎが劣化する。最適な膜厚の範囲は０．３ｎｍ以上７．５ｎｍ以下である。
【００４８】
本実施例の媒体においても，第一シード層，第二シード層，第一下地層，第二下地層の各層の組成が限定され，その組合せが重要であった。第一下地層以外の組成は実施例１と同様なものに限定される。本実施例の媒体では，ＲｕやＲｅといった高価な材料を使用しないため，さらに安価な媒体を提供できるが，Ｓ／Ｎは実施例１の媒体に比べて若干劣る。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の面内磁気記録媒体は，非磁性基板上に第一シード層，第二シード層，第一下地層，第二下地層，磁性層が順次形成された面内磁気記録媒体において，第二シード層には少なくともＡｌと，ＲｕもしくはＲｅのいずれか一方を含ませた材料を用い，第一下地層には少なくともＣｏあるいはＮｉのいずれか一方と，Ａｌ，Ｔｉのいずれか一方もしくは両方を含ませた材料で構成される。さらに，第二シード層をＣｒ，もしくはＣｒと構成元素群Ａ：Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗから選ばれた少なくとも１種の元素を含むＣｒ合金で構成することも可能である。
【００５０】
上記のような第一シード層，第二シード層，第一下地層，第二下地層の構成とすることで，磁性層の結晶粒径が微細，かつ，強い磁化容易軸の面内配向性を有するため，１平方インチあたり７０ギガビット以上の記録密度を有する面内磁気記録媒体を安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による面内磁気記録媒体の一実施例の断面模式図である。
【図２】従来構造の面内磁気記録媒体の断面模式図である。
【図３】実施例１の第二シード層の材料の違いによる結晶配向性を比較した図である。
【図４】実施例１の第一シード層の材料の違いによるＨｃ，Ｋｕ・ｖ／ｋＴ，Ｓ／Ｎを比較した図である。
【図５】実施例１の第二シード層厚と欠陥数の関係を示す図である。
【図６】実施例１の第一下地層の材料の違いによるＨｃ，Ｋｕ・ｖ／ｋＴ，Ｓ／Ｎを比較した図である。
【図７】実施例１の第一下地層の材料の違いによる結晶配向性を比較した図である。
【図８】実施例１の第一下地層厚の違いによるＨｃ，Ｋｕ・ｖ／ｋＴ，Ｓ／Ｎを比較した図である。
【図９】実施例２の第一シード層厚の違いによるＨｃ，Ｋｕ・ｖ／ｋＴ，Ｓ／Ｎを比較した図である。
【図１０】実施例２の第一シード層厚の違いによる結晶配向性を比較した図である。
【図１１】実施例２の第二シード層厚の違いによるＫｕ・ｖ／ｋＴ，Ｓ／Ｎを比較した図である。
【符号の説明】
１０…基板，１１…第一シード層，１２…第二シード層，１３…第一下地層，１４…第二下地層，１５…下部磁性層，１６…中間層，１７…上部磁性層，１８…保護潤滑層。

Claims

基板上に磁性層を有する磁気記録媒体であって，該基板上に第一シード層，第二シード層，第一下地層，第二下地層，磁性層を有し，該第二シード層は少なくともＡｌと，ＲｕもしくはＲｅのいずれか一方を含み，該第一下地層は少なくともＣｏあるいはＮｉのいずれか一方と，Ａｌ，Ｔｉのいずれか一方もしくは両方を含むことを特徴とする磁気記録媒体。
上記第二シード層の膜厚が０．３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
上記第二シード層の膜厚が０．３ｎｍ以上５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
上記第一下地層の膜厚が５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
上記第一シード層は少なくともＴｉを３５ａｔ．％以上６５ａｔ．％以下，Ａｌを３５ａｔ．％以上６５ａｔ．％以下含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の磁気記録媒体。
上記第一シード層は少なくともＣｒと，Ｔｉ，Ｔａのいずれか一方もしくは両方を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の磁気記録媒体。
基板上に磁性層を有する磁気記録媒体であって，該基板上に第一シード層，第二シード層，第一下地層，第二下地層，磁性層を有し，該第二シード層はＣｒ，もしくはＣｒと構成元素群Ａ：Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗから選ばれた少なくとも１種の元素を含むＣｒ合金で構成され，該第一下地層は少なくともＣｏあるいはＮｉのいずれか一方と，Ａｌ，Ｔｉのいずれか一方もしくは両方を含むことを特徴とする磁気記録媒体。
上記第二シード層の膜厚が０．３ｎｍ以上７．５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７記載の磁気記録媒体。
上記第二シード層の膜厚が０．３ｎｍ以上２．５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７記載の磁気記録媒体。
上記第一シード層は少なくともＴｉを３５ａｔ．％以上６５ａｔ．％以下，Ａｌを３５ａｔ．％以上６５ａｔ．％以下含むことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の磁気記録媒体。
上記第一シード層は少なくともＣｒと，Ｔｉ，Ｔａのいずれか一方もしくは両方を含むことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の磁気記録媒体。
基板上に磁性層を有する磁気記録媒体であって，該基板上に多層シード層，多層下地層を有し，該多層シード層の最上層は少なくともＡｌと，ＲｕもしくはＲｅのいずれか一方を含み，該多層下地層の最下層は少なくともＣｏあるいはＮｉのいずれか一方と，Ａｌ，Ｔｉのいずれか一方もしくは両方を含むことを特徴とする磁気記録媒体。
上記第二シード層の膜厚が０．３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１２記載の磁気記録媒体。
上記第二シード層の膜厚が０．３ｎｍ以上５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１２記載の磁気記録媒体。
上記第一下地層の膜厚が５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１２記載の磁気記録媒体。
上記磁性層は複数の磁性層によって構成され，各磁性層の間にはＲｕ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｃｕ，もしくはこれらを主成分とする合金からなる非磁性中間層が設けられていることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の磁気記録媒体。