JP2007179598A - 磁気記録媒体、その製造方法および、磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性に優れ、かつ高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記録再生装置を提供する。
【解決手段】非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層、下地膜、中間膜、垂直磁気記録膜を有する構成とし、裏打ち層を構成する軟磁性膜を非晶質構造、下地膜をＮｉＷ合金、中間膜をＲｕ合金とする。また、ＮｉＷ合金のＮｉ含有量を、８０原子％以上、Ｗ含有量が２０原子％以下、Ｗ含有量を、１原子％〜１２原子％の範囲内とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気記録媒体、その製造方法、およびこの磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置に関し、さらに詳しくは、高記録密度の垂直磁気記録媒体に関するものである。

垂直磁気記録方式は、従来、媒体の面内方向に向けられていた磁気記録層の磁化容易軸を媒体の垂直方向に向けることにより、記録ビット間の境界である磁化遷移領域付近での反磁界が小さくなるため、記録密度が高くなるほど静磁気的に安定となって熱揺らぎ耐性が向上することから、面記録密度の向上に適した方式である。

また、基板と垂直磁気記録膜との間に軟磁性材料からなる裏打ち層を設けた場合には、いわゆる垂直２層媒体として機能し、高い記録能力を得ることができる。このとき、軟磁性裏打ち層は磁気ヘッドからの記録磁界を還流させる役割を果たしており、記録再生効率を向上させることができる。

一般的に下地膜としては、各種材料が提案されている。例えば、Ｔｉ合金（例えば、特許文献１参照。）やＮｉＦｅＣｒ合金（例えば、特許文献２参照。）など、ｈｃｐ構造やｆｃｃ構造、またＴａなど非晶質構造などを挙げることができる。

下地膜は、その上に設けられた中間層および磁気記録層の粒径、配向を決める支配的な要素であるので、磁気記録媒体の記録再生特性を決めるためには、その材料の選定が非常に重要である。

裏打ち層と磁性層との間に下地膜を設けると、ヘッドと裏打ち層表面の距離が下地膜の厚さにより遠くなる。そのため、十分な書き込みをおこなうためには、裏打ち層を厚くする必要が生じる。しかしながら、下地膜に軟磁気特性を有する材料を用いることで、裏打ち層の役割と、上に設けられた中間層の結晶配向の両方を制御することが可能となる。
特許第２６６９５２９号公報 特開２００３−１２３２３９号公報

従来提案されてきた媒体構成では、記録再生特性に優れた磁気記録媒体を得るには不十分であり、この問題を解決しかつ安易に製造が可能な磁気記録媒体が要望されていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、下地膜の材料を最適化することで、高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記録再生装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
（１）非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層、下地膜、中間膜、垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体であって、前記裏打ち層を構成する軟磁性膜が非晶質構造であり、下地膜がＮｉＷ合金であり、中間膜がＲｕ合金であることを特徴とする磁気記録媒体。
（２）ＮｉＷ合金のＮｉ含有量が、８０原子％以上、Ｗ含有量が２０原子％以下であることを特徴とする（１）に記載の磁気記録媒体。
（３）ＮｉＷ合金のＷ含有量が、１原子％〜１２原子％の範囲内であることを特徴とする（１）または（２）に記載の磁気記録媒体。
（４）ＮｉＷ合金の飽和磁束密度Ｍｓが、５０（ｅｍｕ／ｃｍ^３）以上であることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（５）下地膜に含まれるＮｉと、中間膜に含まれるＲｕの、Ｎｉ（１１１）とＲｕ（０００２）における結晶格子の比（Ｎｉ（１１１）/Ｒｕ（０００２））が、０．９０〜０．９５の範囲内であることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（６）下地膜がさらにＢ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌからなる群から選ばれる何れか１種以上を含むことを特徴とする（１）〜（５）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（７）下地膜の厚さが、１０ｎｍ以下であることを特徴とする（１）〜（６）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（８）Ｒｕ合金のΔθ５０が、６°以下であることを特徴とする（１）〜（７）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（９）軟磁性膜が、ＣｏＦｅ合金を含むことを特徴とする（１）〜（８）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１０）ＣｏＦｅ合金のＦｅの含有量が、５原子％〜４０原子％の範囲内であることを特徴とする（９）に記載の磁気記録媒体。
（１１）裏打ち層の膜厚が、２０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内であることを特徴とする（１）〜（１０）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１２）中間膜の厚さが、１６ｎｍ以下であることを特徴とする（１）〜（１１）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１３）磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、磁気ヘッドが単磁極ヘッドであり、磁気記録媒体が、（１）〜（１２）の何れか１項に記載の磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。

本発明によれば、非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層と下地膜と中間膜と垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体において、前記裏打ち層を構成する軟磁性膜が非晶質構造、下地膜がＮｉＷ合金、中間膜がＲｕ合金とすることにより、生産性に優れ、かつ高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記録再生装置を提供できる。

図１は、本発明の磁気記録媒体の第１の実施形態の一例を示すものである。

ここに示されている磁気記録媒体Ａは、非磁性基板１上に、裏打ち層ａとして第１軟磁性膜２、Ｒｕ膜３、第２軟磁性膜４、下地膜５、中間層６、垂直磁気記録膜７、保護膜８、潤滑膜９とが順次形成された構成となっている。

非磁性基板としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属材料からなる金属基板を用いてもよいし、ガラス、セラミック、シリコン、シリコンカーバイド、カーボンなどの非金属材料からなる非金属基板を用いてもよい。

ガラス基板としては、非晶質ガラス、結晶化ガラスがあり、非晶質ガラスとしては汎用のソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスを使用できる。また、結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスを用いることができる。

非磁性基板は、平均表面粗さＲａを０．８ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以下とすることが、記録密度を高める点から望ましい。それは、非磁性基板を平坦化することにより、中間膜および垂直磁気記録膜の結晶配向を高め、記録再生特性を向上させ、また、ヘッドを低浮上させることが可能となるからである。

また、非磁性基板表面の微小うねり（Ｗａ）が０．３ｎｍ以下（より好ましくは０．２５ｎｍ以下）であるのがヘッドを低浮上させた高記録密度記録に適している点から好ましい。

裏打ち層は、例えば、２層の軟磁性膜と２層の軟磁性膜の間に形成されたＲｕから構成される。Ｒｕの上下の軟磁性膜はＡＦＣ結合しており、この構成にすることで外部からの磁界に対しての耐性、および垂直磁気記録特有の問題であるＷＡＴＥ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｔａｃｋ Ｅｒａｓｕｒｅ）現象に対しての耐性を高めることができる。

軟磁性膜はＣｏＦｅ合金から構成し、また、飽和磁束密度Ｂｓを１．４（Ｔ）以上とすることが好ましい。軟磁性膜にＣｏＦｅ合金を用いることで高い飽和磁束密度を実現でき、また、下地膜にＮｉＷを用いることにより、さらに優れた記録再生特性を得ることができる。

ＣｏＦｅ合金には、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂいずれかを加えることが好ましい。またこれにより、ＣｏＦｅ合金の非晶質化が促進され、ＮｉＷの配向性を向上させることが可能となる。ＣｏＦｅ合金への、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂの添加量は５原子％〜１５原子％の範囲内であることが好ましい。

軟磁性膜のＦｅの含有量は５原子％〜４０原子％の範囲内であることが好ましい。Ｆｅの含有量が５原子％未満であると、飽和磁束密度Ｂｓが低くなり好ましくない。Ｆｅの含有量が４０原子％を超えると腐食性が悪化するため好ましくない。

裏打ち層の厚さは２０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内であることが好ましい。裏打ち層の厚さが２０ｎｍ未満であると、ヘッドからの磁束を十分に吸収することができず、書き込みが不十分となり記録再生特性が悪化するために好ましくない。裏打ち層の厚さが８０ｎｍを超えると、生産性が著しく低下するために好ましくない。

軟磁性膜は、非晶質構造とする必要がある。非晶質構造とすることで、表面粗さＲａが大きくなることを防ぎ、ヘッドの浮上量を低減することが可能となり、さらに高記録密度化が可能となるためである。

裏打ち層を構成する２層の軟磁性膜のＡＦＣ結合の大きさを示す指標であるＨｂｉａｓは、８０（Ｏｅ）以上であることが好ましい。Ｈｂｉａｓを図２を用いて説明する。裏打ち層の基板面内成分（裏打ち層を形成する軟磁性膜の磁化容易軸方向）のＭＨループを図２に示す。飽和磁束密度をＭｓとして、飽和磁束密度Ｍｓの半分であるＭｓ/２である磁界をＨｂｉａｓと定義する。軟磁性膜として上記材料を用いて、２層の軟磁性膜の間に設けたＲｕの厚さを所定の厚さ（０．６〜０．８ｎｍ）とすることで得ることできる。これによって、外磁場耐性およびＷＡＴＥ耐性を高めることが可能となる。

軟磁性膜の保磁力Ｈｃは１０（Ｏｅ）以下（好ましくは５（Ｏｅ）以下）とするのが好ましい。なお、１（Ｏｅ）は、約７９Ａ／ｍである。

軟磁性膜の形成方法としては、スパッタリング法を用いることができる。

裏打ち層を形成する際に、基板の半径方向に磁界を与えた状態で成膜することが好ましい。

下地膜は、上に設けられた垂直磁気記録膜の配向や結晶サイズを制御するためのものである。下地膜はＮｉＷ合金からなり、Ｎｉが８０原子％以上Ｗが２０原子％以下であることが好ましい。また、Ｗが１原子％以上１２原子％であることが特に好ましい。

ＮｉＷ下地膜を用いることにより、記録再生特性が改善できた要因としては以下である。それぞれの下地膜を用いた媒体について透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の平面観察像から、磁気記録膜の結晶のサイズを算出した。その結果、Ｗを添加量が多くなるに従い、結晶サイズが小さくなっていることがわかった。一方で、ＸＲＤの結果からは、Ｗの増加につれて、Ｒｕ中間膜の垂直配向を表す（０００２）面の分散（Δθ５０）が悪化することがわかった。Ｗの添加量が２０原子％以下の条件においては、結晶サイズ低減による記録再生特性の改善効果が上回り、２０原子％を超える条件では、結晶配向の悪化による記録再生特性の悪化が上回ると推測できる。

下地膜のＮｉＷ合金は結晶サイズ低減および中間膜との結晶格子サイズの整合性を高める目的で元素を添加することができる。結晶サイズ低減の目的では特にＢ、Ｍｎが好ましい。Ｂ、Ｍｎの含有量は６（原子％）以下であることが好ましい。また中間膜との結晶格子サイズの整合性を高める目的で、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｔａなどを添加してもよい。

下地膜であるＮｉＷ合金の飽和磁束密度は５０（ｅｍｕ／ｃｍ^３）以上、好ましくは２００（ｅｍｕ／ｃｍ^３）であることが好ましい。５０（ｅｍｕ／ｃｍ^３）未満であると、書き込みの際に裏打ち層の一部としての働きがよわくなり、記録再生特性の悪化をもたらすため好ましくない。

下地膜の膜厚は１（ｎｍ）以上１０（ｎｍ）以下であることが好ましい。下地膜が１（ｎｍ）未満であると、下地膜としての効果が不十分となり、粒径の微細化の効果を得ることができず、また配向も悪化するので好ましくない。また、下地膜の厚さが１０（ｎｍ）を超えると、結晶サイズが大きくなるために好ましくない。

中間膜はＲｕまたはＲｕ合金であることが好ましい。

中間膜の厚さは１６ｎｍ以下（好ましくは１２ｎｍ以下）であることが好ましい。軟磁性膜にＣｏＦｅＨｆ合金、下地膜に所定の組成のＮｉＦｅ合金を用いることで可能となる。中間膜を薄くすることで、ヘッドと裏打ち層との距離が小さくなり、ヘッドからの磁束を急峻にすることができる。その結果、軟磁性膜の厚さをさらに薄くすることができ、生産性を向上することが可能となる。

垂直磁気記録膜は磁化容易軸が基板面に対し垂直方向に有している。構成元素としては、少なくともＣｏとＰｔを含んでおり、さらにＳＮＲ特性改善などの目的で酸化物やＣｒ、Ｂ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｚｒを添加することもできる。

垂直磁気記録膜を構成する酸化物としては、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｏＯ、Ｔａ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２を挙げることができる。酸化物の体積率は１５体積％〜４０体積％であることが好ましい。酸化物の体積率が１５体積％未満であると、ＳＮＲ特性が不十分となるため好ましくない。酸化物の体積率が４０体積％を超えると、高記録密度に対応するだけの保磁力を得ることができないため好ましくない。

垂直磁気記録膜のニュークリエーション磁界（−Ｈｎ）は２．０（ｋＯｅ）以上であることが好ましい。−Ｈｎが２．０（ｋＯｅ）未満であると、熱揺らぎが発生するので好ましくない。

垂直磁気記録膜の厚さは６〜２０ｎｍであることが好ましい。酸化物グラニュラー層の厚さがこの範囲であると、十分な出力を確保することができ、ＯＷ特性の悪化が生じないために好ましい。

垂直磁気記録膜は、単層構造とすることもできるし、組成の異なる材料からなる２層以上の構造とすることもできる。

保護膜は垂直磁気記録膜の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐためのもので、従来公知の材料を使用でき、例えばＣ、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２を含むものが使用可能である。保護層の厚さは、１ｎｍ〜５ｎｍの範囲内とするのがヘッドと媒体の距離を小さくできるので高記録密度の点から望ましい。

潤滑膜には従来公知の材料、例えばパーフルオロポリエーテル、フッ素化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いるのが好ましい。

本形態の磁気記録媒体にあっては、非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層と下地膜と中間膜と垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体において、前記裏打ち層を構成する軟磁性膜が非晶質構造、下地膜がＮｉＷ合金、中間膜がＲｕ合金からなるので、生産性に優れた高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体となる。

図３は、上記磁気記録媒体Ａを用いた磁気記録再生装置１２の一例を示すものである。

ここに示す磁気記録再生装置１２は、磁気記録媒体１０と、磁気記録媒体１０を回転駆動させる媒体駆動部１３と、磁気記録媒体１０に情報を記録再生する磁気ヘッド１４と、ヘッド駆動部１５と、記録再生信号処理系１６とを備えている。記録再生信号処理系１６は、入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド１４に送ったり、磁気ヘッド１４からの再生信号を処理してデータを出力することができるようになっている。

以下、実施例及び比較例を挙げ本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載により何らの限定を受けるものではない。
（実施例１）
ガラス基板（ＭＹＧ社製非晶質基板ＭＥＬ３、直径２．５インチ）をＤＣマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製Ｃ−３０１０）の成膜チャンバ内に収容して、到達真空度１×１０^−５Ｐａとなるまで成膜チャンバ内を排気した。この基板上に軟磁性膜１として７１Ｃｏ−２０Ｆｅ−５Ｚｒ−４Ｎｂ（Ｃｏ含有量７１原子％、Ｆｅ含有量２０原子％、Ｚｒ含有量５原子％、Ｎｂ含有量４原子％）を３０ｎｍ、Ｒｕを０．８ｎｍ、軟磁性膜２として７１Ｃｏ−２０Ｆｅ−５Ｚｒ−４Ｎｂを３０ｎｍ成膜して裏打ち層を形成した。軟磁性膜の結晶構造が非晶質構造であることをＸＲＤで確認した。

次いで、下地膜として８０Ｎｉ−１０Ｗを５ｎｍ、中間膜としてＲｕを１２ｎｍ、垂直磁気記録膜として６０Ｃｏ−１０Ｃｒ−２０Ｐｔ−１０ＳｉＯ_２を１０ｎｍ、６５Ｃｏ−１８Ｃｒ―１４Ｐｔ−３Ｂを６ｎｍ成膜した。

次いで、ＣＶＤ法により４ｎｍの保護膜を形成した。

次いで、ディッピング法によりパーフルオロポリエーテルからなる潤滑膜を形成し、垂直磁気記録媒体を得た。
（比較例１〜３）
下地膜の材料をＮｉ−２０Ｆｅ、Ｔｉ、Ｔａとしたこと以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。

これら実施例および比較例の磁気記録媒体について、静磁気特性および記録再生特性を評価した。静磁気特性の評価にはネオアーク社製Ｋｅｒｒ効果測定装置を用い、記録再生特性の評価は、米国ＧＵＺＩＫ社製リードライトアナライザＲＷＡ１６３２、およびスピンスタンドＳ１７０１ＭＰを用いて測定した。

記録再生特性の評価には、書き込みをシングルポール磁極、再生部にＧＭＲ素子を用いたヘッドを用いて、記録周波数条件を線記録密度１０００ｋＦＣＩとして測定した。上書き特性（ＯＷ）特性の評価には、５００ｋＦＣＩの信号を書いた上に６７ｋＦＣＩの信号を書いたあとの、最初の信号の残りを測定することで評価した。評価結果を表１に示す。
実施例１は、比較例１〜５に比較してＳＮＲが上回ることが確認できた。Ｒｕが１２ｎｍと薄い条件でも優れた記録再生特性を得ることできることがわかった。
（実施例１４〜２０）
下地膜であるＮｉＷ合金の組成と厚さを変えたこと以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。評価結果を表２に示す。

Ｎｉを８０原子％以上、Ｗが２０原子％以下である実施例は優れた記録再生特性を得ることができた。Ｗが１原子％以上１２原子％以下である実施例は特に優れた記録再生特性を得ることができた。
（実施例２１〜３２）
軟磁性膜および中間膜の材料および厚さを変えた以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。評価結果を表３に示す。表３に示すように、優れた特性を得ることができた。

本願発明の磁気記録媒体の積層構造を示す模式図である。 本願発明のＨｂｉａｓを説明する図である。 本願発明の磁気記録再生装置を示す模式図である。

符号の説明

Ａ 磁気記録媒体
ａ 裏打ち層
１ 非磁性基板
２ 第１軟磁性膜
３ Ｒｕ膜
４ 第２軟磁性膜
５ 下地膜
６ 中間層
７ 垂直磁気記録膜
８ 保護膜
９ 潤滑膜
１０ 磁気記録媒体
１１ 媒体駆動部
１２ 磁気ヘッド
１３ ヘッド駆動部
１４ 記録再生信号処理系

Claims (13)

1. 非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層、下地膜、中間膜、垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体であって、前記裏打ち層を構成する軟磁性膜が非晶質構造であり、下地膜がＮｉＷ合金であり、中間膜がＲｕ合金であることを特徴とする磁気記録媒体。
2. ＮｉＷ合金のＮｉ含有量が、８０原子％以上、Ｗ含有量が２０原子％以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
3. ＮｉＷ合金のＷ含有量が、１原子％〜１２原子％の範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
4. ＮｉＷ合金の飽和磁束密度Ｍｓが、５０（ｅｍｕ／ｃｍ^３）以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
5. 下地膜に含まれるＮｉと、中間膜に含まれるＲｕの、Ｎｉ（１１１）とＲｕ（０００２）における結晶格子の比（Ｎｉ（１１１）/Ｒｕ（０００２））が、０．９０〜０．９５の範囲内であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
6. 下地膜がさらにＢ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌからなる群から選ばれる何れか１種以上を含むことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
7. 下地膜の厚さが、１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
8. Ｒｕ合金のΔθ５０が、６°以下であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
9. 軟磁性膜が、ＣｏＦｅ合金を含むことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
10. ＣｏＦｅ合金のＦｅの含有量が、５原子％〜４０原子％の範囲内であることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録媒体。
11. 裏打ち層の膜厚が、２０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
12. 中間膜の厚さが、１６ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
13. 磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、磁気ヘッドが単磁極ヘッドであり、磁気記録媒体が、請求項１〜１２の何れか１項に記載の磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。

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