JP2007213790A - 拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】軟磁性下地層及び軟磁性下地層上に形成された記録層を備える垂直磁気記録媒体であって、軟磁性下地層は、基板上に形成された下地層と、下地層上に形成された拡散防止層と、拡散防止層上に形成された反強磁性層と、反強磁性層上に形成された軟磁性層とを備えることを特徴とする。これにより、記録媒体の記録特性が低下する現象を防止でき、製造工程の熱処理温度をさらに高めることができ、またさらに高い温度の環境でも安定的に使用できる。
【選択図】図２

Description

本発明は垂直磁気記録媒体に係り、さらに詳しくは、軟磁性下地層内に磁性物質の拡散を防止するための拡散防止層を挿入し、交換結合特性を向上させた拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体に関する。

最近、超小型記録媒体に対する需要が高まるにつれ、さらに大きい面記録密度を有した磁気記録媒体への要求が急増している。従来は、磁気記録装置の記録方式が水平記録方式であったが、面記録密度を向上させるために、垂直磁気記録方式が提示されている。垂直磁気記録方式は、情報が記録される磁気記録層を垂直方向に磁化させて情報を記録する方式である。このような磁気記録層は、高い磁気異方性と保磁力とを有した磁性物質で形成される。以下、図１を参照し、従来技術による垂直磁気記録装置について説明する。

図１は、従来技術による垂直磁気記録装置を概略的に示した断面図である。一般に、垂直磁気記録装置は、垂直磁気記録媒体及び磁気ヘッドを備えている。

図１Ａを参照すれば、従来の垂直磁気記録媒体は、基板１０上に順次に形成された軟磁性下地層１１、記録層１２及び保護層１３を備えた構造を有している。軟磁性下地層１１及び記録層１２の間には、中間層がさらに形成されうる。垂直磁気記録媒体の上方には、磁気ヘッド１５が設けられ、それは、メインポールとリターンポールとで構成される。ここで、軟磁性下地層１１は、記録層１２のＡ領域を効果的に磁化させ、データを記録しやすいようにするために導入されたものである。

具体的には、磁気ヘッドで記録層１２に対して磁束（Ｍ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ）を印加して記録層１２を磁化させることにより、情報を記録する。例えば、記録層１２に情報を記録する場合、メインポールから放出された磁束は、記録層１２をビット領域単位に磁化させ、記録層１２下部の軟磁性下地層１１に沿って流れた後、リターンポールで回収される。軟磁性下地層１１を導入することにより、メインポールから放出された磁束の散乱無しに記録層１２に効果的に伝達されるため、記録層１２はこのような磁束により、さらに効果的に磁化されるのである。

軟磁性下地層１１の構造を図１Ｂを参照してさらに詳細に説明すれば次の通りである。図１Ｂは、従来技術による軟磁性下地層の構造を示した図面である。基板１０１上に、シード層１０２及びバッファ層１０３のような下地層が形成されており、下地層上に、反強磁性層１０４と軟磁性層１０５とが順次に形成されている。そして、選択的に軟磁性層１０５の上部には、記録層１０６が形成されており、選択的に軟磁性層１０５及び記録層１０６の間に、中間層（図示せず）がさらに形成されうる。具体的には、各層の物質を列挙すれば、基板１０１はガラス、シード層１０２はＴａ、バッファ層１０３はＮｉＦｅＣｒ、反強磁性層１０４はＩｒＭｎ、軟磁性層１０５はＣｏＮｂＺｒで形成され、中間層はＲｕで形成されうる。

図１Ｂのような構造の軟磁性下地層は、スパッタリング工程などによって形成され、記録層の構造及び組成により、高温の熱処理工程を伴う。一般的に、磁気抵抗素子に使用される遷移金属、例えばＭｎ、Ｆｅ、ＣｏまたはＮｉなどは、約５００℃以上の高温工程で拡散を行い、これにより、交換結合力などの磁気的特性の劣化をもたらし、結果的に垂直磁気記録媒体の記録特性を低下させる。従って、高温工程で、磁気記録媒体の軟磁性下地層に使用される遷移金属の拡散現象を防止するための新しい構造が要求される。

本発明の技術的課題は、軟磁性下地層を構成する主要構成成分の高温熱処理工程での拡散を防止するために、その内部に拡散防止層を挿入した軟磁性下地層を有した垂直磁気記録媒体を提供するところにある。

前記技術的課題を達成するために本発明では、軟磁性下地層及び前記軟磁性下地層上に形成された記録層を備える垂直磁気記録媒体であって、前記軟磁性下地層は、下地層と、前記下地層上に形成された拡散防止層と、前記拡散防止層上に形成された反強磁性層と、前記反強磁性層上に形成された軟磁性層とを備えることを特徴とする拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体を提供する。

本発明において、前記下地層はシード層を含み、その上部にバッファ層をさらに備えることができる。

本発明において、前記拡散層及び前記強磁性層の間に形成された中間磁性層をさらに備えることを特徴とする。

本発明において、前記拡散防止層は、Ｒｕを含んで形成されたことを特徴とする。

本発明において、前記反強磁性層は、Ｍｎ系化合物で形成されたことを特徴とする。

本発明において、前記軟磁性層は、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＮｂまたはＣｏＴａＺｒを含むＣｏ系合金物質や、Ｃｏ_９０Ｆｅ_１０またはＣｏ_３５Ｆｅ_６５を含むＣｏＦｅ系の合金で形成されたことを特徴とする。

本発明において、前記シード層は、ＴａまたはＴａ合金で形成されたことを特徴とする。

本発明において、前記バッファ層は、Ｔａ／Ｒｕ化合物またはＮｉＦｅＣｒで形成されたことを特徴とする。

本発明において、前記中間磁性層は、ＣｏＦｅＢで形成されたことを特徴とする。

本発明によれば、次の通りの効果がある。

第一に、垂直磁気記録媒体の下地層と反強磁性層との間に拡散防止層を導入することにより、熱処理工程で反強磁性層または下地層を構成する遷移金属の拡散を防止して記録媒体の記録特性が低下される現象を防止できる。

第二に、拡散防止層によって熱的に非常に安定した垂直磁気記録媒体を提供することにより、製造工程の熱処理温度をさらに高めることができ、またさらに高い温度の環境でも安定的に使用できる。

以下、添付した図面に基づき本発明の実施形態による軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体及びその製造方法を詳細に説明する。ここで、図面に示した各層の相対的な厚さは、説明のため多少誇張されているということを銘記しなければならない。

図２は、本発明の実施形態による拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体を示した図面である。

図２を参照すれば、本発明の実施形態による軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体は、基板２０１上に下地層２０２，２０３、拡散防止層２０４、反強磁性層２０５及び軟磁性層２０６が順次に形成されている。軟磁性層２０６上には、記録層２０７が形成されており、軟磁性層２０６と記録層２０７との間に、記録層２０７の結晶配向性及び磁気的な特性を向上させるための中間層（図示せず）がさらに形成されうる。そして、記録層２０７上に、保護層及び／または潤滑層（図示せず）をさらに備えることができる。下地層２０２，２０３は、シード層２０２及びバッファ層２０３で構成されうる。

具体的には、本発明の実施形態による各層の材料について述べれば、次の通りである。基板２０１は、一般的な垂直磁気記録媒体で使用される基板の材料を制限なしに用いることができ、例えば、ガラスなどがある。シード層２０２及びバッファ層２０３は、その上部に形成される磁性層の成長のためのものである。例えば、シード層２０２は、ＴａやＴａ合金などで形成することができ、バッファ層２０３は、Ｔａ／Ｒｕ化合物またはＮｉＦｅＣｒなどで形成することができる。

拡散防止層２０４は、バッファ層２０３または反強磁性層２０５を構成する遷移金属物質（Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏまたはＮｉなど）の拡散を防止するために導入されたものであり、上部に形成される反強磁性層２０５の成長に悪影響を及ぼさない非磁性材料で形成することが好ましい。具体的には、Ｒｕのような物質を数ｎｍ〜数十ｎｍ厚で形成できる。拡散防止層２０４をバッファ層２０３及び反強磁性層２０５の間に導入する場合、５００℃前後の高温熱処理工程でバッファ層２０３または反強磁性層２０５を構成する遷移金属物質、例えば、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏまたはＮｉのような物質が各層間の界面を越えて拡散する現象を防止できる。磁性層を構成する成分が界面を越えて拡散する場合には、磁気履歴曲線の変形を起こし、結果的に垂直磁気記録媒体の記録特性を低下させる。従って、拡散防止層２０４を導入することにより、垂直磁気記録媒体の記録特性を、高温熱処理工程を経る場合にも維持できるという長所がある。これについては、後述過程で詳細に述べる。

反強磁性層２０５は、その上部に形成される軟磁性層２０６の磁化方向を決定し、その厚さによって交換結合力が変化されうる。このような反強磁性層２０５は、ＩｒＭｎのようなＭｎ系化合物を数ｎｍ〜数十ｎｍ厚で形成できる。軟磁性層２０６は、多様な磁性物質で形成でき、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＮｂまたはＣｏＴａＺｒのようなＣｏ系合金物質や、Ｃｏ_９０Ｆｅ_１０またはＣｏ_３５Ｆｅ_６５のようなＣｏＦｅ系列の合金で形成することができる。反強磁性層２０５及び軟磁性層２０６の間には、中間磁性層（図示せず）をさらに形成することができる。中間磁性層は、例えば、ＣｏＦｅＢを数ｎｍ厚で形成することにより、反強磁性層２０５が軟磁性層２０６の磁化方向を固定させる効果を強化させることができる。

図３Ａは、拡散防止層を含まない垂直磁気記録媒体のａｓ−ｄｅｐｏ状態でのＭ−Ｈ特性を示したグラフである。ここで、測定対象として使用された試片は、拡散防止層を含まない垂直磁気記録媒体であり、ガラス基板上に、約５ｎｍ厚のＴａシード層を形成し、シード層の上部に約５ｎｍ厚のＮｉＦｅＣｒバッファ層を形成した。そして、バッファ層上に、１０ｎｍのＩｒＭｎ反強磁性層を形成し、反強磁性層上に中間磁性層としてＣｏＦｅＢを約２ｎｍで形成した。中間磁性層上に、軟磁性層は約４０ｎｍ厚のＣｏＺｒＮｂで形成し、その上部に約２０ｎｍ厚さのＲｕ層を形成した。

図３Ｂは、本発明の実施形態による拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体のａｓ−ｄｅｐｏ状態でのＭ−Ｈ特性を示したグラフである。ここで、測定対象として使用された試片は、拡散防止層を備える垂直磁気記録媒体であって、ガラス基板上に約５ｎｍ厚さのＴａシード層を形成し、シード層上部に約５ｎｍ厚のＮｉＦｅＣｒバッファ層を形成した。そして、バッファ層上に１０ｎｍの拡散防止層を形成し、拡散防止層上部に２ｎｍ厚さのＣｏＦｅＢ中間磁性層及び１０ｎｍ厚さのＩｒＭｎ反強磁性層を形成した。そして、反強磁性層上に、軟磁性層として約４０ｎｍ厚のＣｏＺｒＮｂで形成し、その上部に、約２０ｎｍ厚のＲｕ層を形成した。すなわち、図３Ｂの測定対象試片の場合、図３Ａの測定対象試片と比較し、拡散防止層をバッファ層及び反強磁性層間に挿入したのである。

図３Ａ及び図３Ｂを参照すれば、図３Ａの場合には、交換結合力（Ｈｅｘ）が約３５（Ｏｅ）であり、図３Ｂの場合には、交換結合力が約４５（Ｏｅ）である。熱処理を行わない状態で、交換結合力は、拡散防止層を挿入した構造がより大きいということを確認できる。

図４Ａは、拡散防止層を含まない垂直磁気記録媒体について熱処理を実施した１つの状態でのＭ−Ｈ特性を示したグラフである。ここで、測定対象として使用された試片は、前記図３Ａで使用した試片であり、熱処理は、周辺温度６００℃の雰囲気下で３２．５秒間実施した。

図４Ｂは、本発明の実施形態による拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体に対して熱処理を実施した状態でのＭ−Ｈ特性を示したグラフである。ここで、測定対象として使用された試片は、前述した図４Ｂに関する説明で使用した試片であり、熱処理は、周辺温度６００℃の雰囲気下で３２．５秒間実施したのである。

図４Ａ及び図４Ｂを参照すれば、拡散防止層が形成されない場合には、交換結合力が大幅低下し、ほとんど０（Ｏｅ）を示すことが分かる。これに対し、拡散防止層の挿入された構造に対する熱処理工程後には、交換結合力が２４（Ｏｅ）であり、たとえ熱処理前であるａｓ−ｄｅｐｏ状態であったときよりは減少したにしても、拡散防止層を挿入しない場合に比べ、明確に交換結合力は向上したことを確認できる。

図５Ａは、従来技術による拡散防止層を含まない垂直磁気記録媒体を形成した後、周辺温度６００℃の雰囲気下で熱処理した後、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ−Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で組成分布を測定した結果を示したグラフである。具体的には、図４Ａの測定対象試片についてその組成分布を測定したものである。

図５Ａを参照すれば、全般的に熱処理によって各元素の拡散が活発であり、特に、横軸１５００ｓで一番高いピークを示すＭｎの場合、拡散によって他の層でも高い組成分布を維持していることが分かる。

図５Ｂは、本発明の実施形態による拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体を形成した後、６００℃で熱処理した後、ＳＩＭＳで組成分布を測定した結果を示したグラフである。具体的には、図４Ｂの測定対象試片についてその組成分布を測定したものである。

図５Ｂを参照すれば、全般的に、図５Ａの結果に比べて各元素の拡散が大きく減ったことが分かる。特に、Ｍｎの場合には、図５Ａの結果と比較し、明らかに差が生ずる程度にその分布が減り、その他、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの場合にも、全般的に低い拡散分布を有することを確認できる。図５Ａの結果と比較すれば、特に、Ｍｎ及びＣｒの場合には、拡散防止層の有無によって熱処理を行う場合、ほとんど１／１０ほどに拡散が減ることが分かる。拡散防止層の導入により、磁性層を構成する金属の拡散が防止され、結果的に熱的安定性が確保されうる。

前記の説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは、発明の範囲を限定するものであるとするより、好ましい実施形態の例示として解釈されなければならない。本発明の権利範囲により、本発明の範囲は、説明された実施形態によって決められるのではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想によってのみ決められるものである。

本発明の拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体は、例えば、磁気記録関連の技術分野に効果的に適用可能である。

従来の一般的な構造の垂直磁気記録装置を概略的に示した図面である。 従来の一般的な構造の軟磁性下地層の構造を示した図面である。 本発明の実施形態による拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体を示した図面である。 拡散防止層を含まない垂直磁気記録媒体のａｓ−ｄｅｐｏ状態でのＭ−Ｈ特性を示したグラフである。 本発明の実施形態による拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体のａｓ−ｄｅｐｏ状態でのＭ−Ｈ特性を示したグラフである。 拡散防止層を含まない垂直磁気記録媒体を形成した後、６００℃で３２．５秒間加熱した状態でのＭ−Ｈ特性を示したグラフである。 本発明の実施形態による拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体を形成した後、６００℃で３２．５秒間加熱した状態でのＭ−Ｈ特性を示したグラフである。 従来技術による拡散防止層を含まない垂直磁気記録媒体を形成した後、６００℃で熱処理した後ＳＩＭＳで組成分布を測定した結果を示したグラフである。 本発明の実施形態による拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体を形成し、６００℃で熱処理した後、ＳＩＭＳで組成分布を測定した結果を示したグラフである。

符号の説明

１０，１０１，２０１ 基板
１１ 軟磁性下地層
１２，１０６，２０７ 記録層
１３ 保護層
１０２，２０２ シード層
１０３，２０３ バッファ層
１０４，２０５ 反強磁性層
１０５，２０６ 軟磁性層
２０４ 拡散防止層

Claims (10)

1. 軟磁性下地層及び前記軟磁性下地層上に形成された記録層を備える垂直磁気記録媒体であって、
   前記軟磁性下地層は、
   下地層と、
   前記下地層上に形成された拡散防止層と、
   前記拡散防止層上に形成された反強磁性層と、
   前記反強磁性層上に形成された軟磁性層と、を備えることを特徴とする拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体。
2. 前記下地層は、シード層を備えることを特徴とする請求項１に記載の拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体。
3. 前記下地層は、シード層と、前記シード層上に形成されたバッファ層と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体。
4. 前記拡散層及び前記強磁性層の間に形成された中間磁性層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体。
5. 前記拡散防止層は、Ｒｕを含んで形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうち何れか１項に記載の拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体。
6. 前記反強磁性層は、Ｍｎ系化合物で形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうち何れか１項に記載の拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体。
7. 前記軟磁性層は、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＮｂまたはＣｏＴａＺｒを含むＣｏ系合金物質や、Ｃｏ_９０Ｆｅ_１０またはＣｏ_３５Ｆｅ_６５を含むＣｏＦｅ系の合金で形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうち何れか１項に記載の拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体。
8. 前記シード層は、ＴａまたはＴａ合金で形成されたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体。
9. 前記バッファ層は、Ｔａ／Ｒｕ化合物またはＮｉＦｅＣｒで形成されたことを特徴とする請求項３に記載の拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体。
10. 前記中間磁性層は、ＣｏＦｅＢで形成されたことを特徴とする請求項４に記載の拡散防止層の挿入された軟磁性下地層を備える垂直磁気記録媒体。