JP2005243093A - 垂直磁気記録媒体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 低媒体ノイズで記録再生特性に優れる垂直磁気記録媒体およびその製造方法を提供すること。【解決手段】 Coまたは酸化物を含有するCoの第1の磁性層5aと、Pt,Pd、または酸化物を含有するPt,Pdの第2の磁性層5bとを多数積層して垂直磁性層5を構成し、この垂直磁性層を酸素を含有するRu下地層4を介して非磁性基板1上に設けることとした。また、非磁性基板1と下地層4との間に、NiFe系合金配向制御層3を備えるようにして下地層4の結晶配向状態を制御するようにした。さらに、基板1と配向制御層3との間に、CoZrNb等の軟磁性裏打ち層2を設けるようにした。
【選択図】 図1
Description
本発明は固定磁気記録装置に用いられる垂直磁気記録媒体およびその製造方法に関し、より詳細には、低媒体ノイズで記録再生特性に優れる高記録密度の垂直磁気記録媒体およびその製造方法に関する。
現在実用化されている磁気記録方式は、磁化容易軸を磁気記録媒体面に平行とする面内(長手)磁気記録方式であるが、面記録密度が高くなるにつれ、記録ビットの熱安定性が問題になりつつあり、面記録密度をさらに向上させる手法として垂直磁気記録方式が検討されている。垂直磁気記録媒体は、磁性膜の磁化容易軸が基板面に対し垂直方向に配向しており、磁化遷移領域において互いに隣合った磁化同士が向合っていないため、ビット長が短くなっても磁化が安定で面内磁気記録媒体のような磁束の減少もないことから高密度磁気記録媒体として適している。
このような公知の垂直磁気記録媒体の構成としては、例えば、アルミやガラス等の非磁性基板上に軟磁性の裏打ち層を形成し、その上に磁性層を垂直に配向させるための下地層を形成し、さらに、その上に垂直磁気記録層と保護層を形成するという「2層垂直磁気記録媒体」が知られており(例えば、特許文献1参照)、この垂直磁気記録層として、Co−Cr、Co−Cr−Ta、Co−Cr−PtなどのCo基合金からなる垂直磁化膜、Co層とPt層(あるいはPd層)とを所定の層数だけ交互に積層して人工格子膜からなる積層磁気記録層を形成した、Co/PtやCo/Pdなどの多層積層垂直磁化膜、Tb−CoやTb−Fe−Coなどの非晶質垂直磁化膜、などの多くの多層膜構成が検討されており、なかでも、Co/PtやCo/Pdなどの多層積層垂直磁化膜は垂直磁気異方性(Ku)が大きく、熱安定性が高く、保磁力が大きく、さらに、角型比も容易に1.0近傍の値が得られることなどの理由により、将来の高記録密度媒体として盛んに研究されている。 しかしながら、Co/Ptなどの多層積層垂直磁化膜は、そのままでは媒体ノイズが高く、媒体ノイズを低減するために、各種の研究が行われている。例えば、Bチップをターゲット表面に置きArとO2混合ガス中でスパッタすることにより、磁性層の粒界にBとOを偏析させる方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この方法では、Bの添加量が0から1.0原子%程度まではS/Nが改善される効果はあるものの、これ以上の添加量ではS/Nは飽和している。また、Oを添加する場合においても、Oの添加量が0から0.1原子%程度まではS/Nが改善される効果はあるものの、これ以上の添加量ではS/Nは飽和している。
以上述べたように、従来の多層積層膜構成の垂直磁気記録媒体の媒体ノイズの低減化は未だ充分ではなく、面記録密度をさらに上げるためには、一層の媒体ノイズの低減が必要である。 本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、媒体ノイズの低減を図り、高記録密度で記録再生特性に優れる垂直磁気記録媒体およびその製造方法を提供することにある。
前記下地層に含有される酸素の量は好ましくは2原子%以上、20原子%以下である。
また、前記第1の磁性層に含有される酸化物は、Si、Al、Ga、In、Ge、Sn、Sb、Bi、Zn、Cd、Cr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Y、Mg、Baのうちの少なくとも一つの元素の酸化物であり、かつ酸化物の含有量が5モル%以上、20モル%以下であることが好ましい。
前記非磁性基板と前記下地層の間に、軟磁性裏打ち層、NiFe系合金からなる配向制御層を、この順に、さらに備えてもよい。
また、非磁性基板上に、少なくとも、第1の磁性層と第2の磁性層とを交互に多層積層して構成された垂直磁性層が下地層を介して備えられている垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記下地層の成膜工程が、スパッタリング法であり、RuとRuO2を混合したターゲットを用い、酸素を添加しないスパッタリングガスを用いることを特徴とする。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 図1は、本発明の垂直磁気記録媒体の構成例を説明するための図で、垂直磁気記録媒体は、非磁性基板1上に、軟磁性裏打ち層2、配向制御層3、酸素を含有するRu下地層4、垂直磁性層5、および保護層6が順次積層され、更に、保護層6の上には潤滑剤層7が形成されて構成されている。垂直磁性層5は第1の磁性層5a、第2の磁性層5bが交互に多層積層されて構成される。
本発明の垂直磁気記録媒体において、非磁性基板1としては、通常の磁気記録媒体用に用いられるNiPメッキを施したAl合金や強化ガラス、或いは結晶化ガラス等を用いることができる。 軟磁性裏打ち層2は、磁気記録に用いる磁気ヘッドからの磁束を制御して記録・再生特性を向上するために形成することが好ましい層で、軟磁性裏打ち層を省略することも可能である。軟磁性裏打ち層としては、多結晶性のNiFe合金、センダスト(FeSiAl)合金、CoFe合金、FeTaC,CoFeNi,CoNiP等を用いることができるが、非晶質のCo合金、例えばCoZrNb、CoTaZrなどを用いることでより良好な電磁変換特性を得ることができる。なお、軟磁性裏打ち層2の膜厚の最適値は、磁気記録に用いる磁気ヘッドの構造や特性によって変化するが、他の層と連続成膜で形成する場合などは、生産性との兼ね合いから10nm以上500nm以下であることが望ましい。他の層の成膜前に、めっき法などによって、あらかじめ非磁性基板に成膜する場合、数μmと厚くすることも可能である。
配向制御層3の下層に軟磁性層裏打ち層2を形成する場合は、軟磁性層裏打ち層の一部としての働きを担うことが可能な軟磁性材料がより好ましく用いられる。
軟磁性特性を示す配向制御層3の材料としては、NiFe,NiFeNb,NiFeB,NiFeCrなどのNi基合金や、Co或いは、CoB,CoSi,CoNi,CoFe等のCo基合金が挙げられる。なかでもNiFe系合金が、酸素を含有するRu下地層4の配向を制御するためには好適である。また、結晶格子整合性確保と結晶粒径制御などを機能分離する意味で、上記の材料を積層して複数の層とすることも可能である。
下地層4の成膜は、RuにRuO2を混合した混合ターゲットを用い、スパッタリング法を用いることが好ましい。スパッタガスとしては、Arガス等の希ガスを用い、酸素を添加しないことが好ましい。RuにRuO2を混合した混合ターゲットを用い、かつ酸素を添加しない希ガス中で成膜することにより、下地層へ添加する酸素の量を所望の値に制御することが容易となる。
下地層4の膜厚は3nm以上、50nm以下が好ましい。3nm未満では下地層自体の結晶成長が充分得られず、50nmを超えると軟磁性裏打ち層2と垂直磁性層5の間隔が離れ、軟磁性裏打ち層が、磁気ヘッドからの磁束を制御する機能が低下する。
上述した材料から構成される第1の磁性層と第2の磁性層とを交互に積層することで、界面磁気異方性を利用して大きな結晶磁気異方性(Ku)を得ることを可能とし、かつ熱安定性が向上する。第1の磁性層に酸化物を添加する場合には、Co粒子間に非磁性のSiO2等の酸化物が偏析して、下地層4の効果に加えて、Co粒子の微細化・孤立化がさらに促進される。第2の磁性層に酸化物を添加する場合には、PtまたはPd粒子間に非磁性のSiO2等の酸化物が偏析して、下地層4の効果に加えて、PtまたはPd粒子の微細化・孤立化がさらに促進される。この結果、いずれの磁性層にも酸化物を添加しない場合と比べて、保磁力(Hc)を大きくすることができ、媒体ノイズの低減および高記録密度化が可能となる。
なお、第1の磁性層と第2の磁性層を積層する順番を変えて、例えば、Pt、Co、Ptの順に積層することも可能である。
保護層6は、従来より使用されている保護膜を用いることができ、例えば、カーボンを主体とする保護膜を用いることができる。また、潤滑剤層7も、従来より使用されている材料を用いることができ、例えば、パーフルオロポリエーテル系の液体潤滑剤を用いることができる。なお、保護層6の膜厚等の条件や、潤滑剤層7の膜厚等の条件は、通常の磁気記録媒体で用いられる諸条件をそのまま用いることができる。 以下に本発明の垂直磁気記録媒体の実施例について説明する。なお、これらの実施例は、本発明の垂直磁気記録媒体ならびにその製造方法を好適に説明するための代表例に過ぎず、これらに限定されるものではない。
以下にこの垂直磁気記録媒体の製造プロセスについて説明する。
非磁性基板1として2.5インチ径で厚さ0.64mmのガラス基板を用いた。ガラス基板を充分に洗浄したのちに、軟磁性のCoZrNbをスパッタ成膜して軟磁性裏打ち層2とする。ここで用いたターゲットは87原子%Co‐5原子%Zr‐8原子%Nbの組成である。スパッタガスとしてArガスを用い、1Paのガス圧下で室温にて200nmの厚さに成膜した。なお、CoZrNbは室温成膜した非晶質状態でも充分な軟磁気特性を有する。
このNiFe系合金膜3の上に、連続して、酸素を含有するRu下地層4をスパッタ成膜する。用いたターゲットはRuにRuO2を混合したターゲットであり、RuO2を混合する比率を変えて下地層4中の酸素添加量を制御した。Arガスでスパッタを行い、10nmの厚さに成膜した。成膜温度は室温、ガス圧は約1Paである。比較のために、ターゲットにRuO2を混合せず、下地層4に酸素を添加しない例についても試作を行った。
次に、垂直磁性層5の最表面にカーボン保護層6をスパッタリング法により形成する。ターゲットはカーボンを用い、膜厚7nmで成膜した。なお、成膜温度は室温、Arガス圧は約1Paである。
最後に、カーボン保護層6の表面に、潤滑剤層7を形成する。パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑剤を用い、ディップ塗布法にて膜厚1.5nmにて形成した。 図2は、Ru下地層4に酸素を添加する効果を説明するための図で、上述した方法で作製された本発明の垂直磁気記録媒体を用いて信号対雑音比(SNR)を評価した結果である。SNRの評価はスピンスタンドテスターを用いて、線記録密度400kFCI(kilo flux change per inch)にて行った。
本実施例2の垂直磁気記録媒体は、垂直磁性層5を除いて、実施例1と同様の方法を用いて作製した。
垂直磁性層5は、下地層4の上に、(Co−SiO2/Pt)20多層積層膜からなる垂直配向した垂直磁性層をスパッタリングにより形成する。用いたターゲット組成は第1の磁性層の場合はCoにSiO2を 7モル%混合したターゲットを用い、第2の磁性層の場合は純Ptである。これらのターゲットを同時に放電してスパッタさせながら回転させることで、Co−SiO2層とPt層とを交互に積層する。Arガスでスパッタを行い、膜厚はCo−SiO2層が0.44nm、Pt層が0.12nmである。なお、この成膜は室温で行っており、ガス圧は5Paである。
垂直磁性層が(Co−SiO2/Pt)nの場合も、Ru下地層に酸素が含まれない場合に比較して、酸素を添加することにより媒体ノイズが低減され、SNRが増大することを示している。垂直磁性層が(Co−SiO2/Pt)nの場合は、Ru下地層に酸素を添加する効果に加えて、Co第1磁性層にSiO2を添加することにより、さらに結晶粒の分離が進み、SNRが向上する。
下地層への酸素の添加量が過剰となると、保持力などの磁気特性が劣化するためSNRが劣化する影響も同様である。
本実施例3の垂直磁気記録媒体は、垂直磁性層5を除いて、実施例1と同様の方法を用いて作製した。なお、Ru下地層4に添加する酸素の量は10原子%に固定した。比較のために、ターゲットにRuO2を混合せず、下地層4に酸素を添加しない例についても試作を行った。
垂直磁性層5は、下地層4の上に、(Co−SiO2/Pt−SiO2)20多層積層膜からなる垂直配向した垂直磁性層をスパッタリングにより形成する。用いたターゲット組成は第1の磁性層の場合はCoにSiO2を7モル%混合したターゲットを用い、第2の磁性層の場合はPtにSiO2を7モル%混合したターゲットを用いた。これらのターゲットを同時に放電してスパッタさせながら回転させることで、Co−SiO2層とPt−SiO2層とを交互に積層する。Arガスでスパッタを行い、膜厚はCo−SiO2層が0.44nm、Pt−SiO2層が0.12nmである。なお、この成膜は室温で行っており、ガス圧は5Paである。
垂直磁性層が(Co−SiO2/Pt−SiO2)nの場合も、Ru下地層に酸素が含まれない場合に比較して、酸素を添加することにより媒体ノイズが低減され、SNRが増大することを示している。垂直磁性層が(Co−SiO2/Pt−SiO2)nの場合は、Ru下地層に酸素を添加する効果、第1の磁性層のCoにSiO2を添加する効果に加えて、Pt第2磁性層にSiO2を添加することにより、さらに結晶粒の分離が進み、SNRが向上する。
2 軟磁性裏打ち層
3 配向制御層
4 酸素を含有するRu下地層
5 垂直磁性層
5a 第1の磁性層
5b 第2の磁性層
6 保護層
7 潤滑剤層
Claims (6)
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非磁性基板上に、少なくとも、第1の磁性層と第2の磁性層とを交互に多層積層して構成された垂直磁性層が下地層を介して備えられている垂直磁気記録媒体であって、前記第1の磁性層がCoまたは酸化物を含有するCoであり、
前記第2の磁性層がPt,Pd、酸化物を含有するPtまたは酸化物を含有するPdであり、
前記下地層が酸素を含有するRuからなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 前記下地層に含有される酸素の量が2原子%以上、20原子%以下であることを特徴とする請求項1に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記第1の磁性層に含有される酸化物が、Si、Al、Ga、In、Ge、Sn、Sb、Bi、Zn、Cd、Cr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Y、Mg、Baのうちの少なくとも一つの元素の酸化物であり、酸化物の含有量が5モル%以上、20モル%以下であることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記第2の磁性層に含有される酸化物が、Si、Al、Ga、In、Ge、Sn、Sb、Bi、Zn、Cd、Cr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Y、Mg、Baのうちの少なくとも一つの元素の酸化物であり、酸化物の含有量が5モル%以上、20モル%以下であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記非磁性基板と前記下地層の間に、軟磁性裏打ち層、NiFe系合金からなる配向制御層を、この順に、さらに備えることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
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非磁性基板上に、少なくとも、第1の磁性層と第2の磁性層とを交互に多層積層して構成された垂直磁性層が下地層を介して備えられている垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記下地層の成膜工程が、スパッタリング法であり、RuとRuO2を混合したターゲットを用い、酸素を添加しないスパッタリングガスを用いることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
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