JP2022119230A - 磁気記録媒体、磁気記録再生装置及び磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐腐食性の高い磁気記録媒体を提供する。【解決手段】本発明に係る磁気記録媒体は、非磁性基板の上に、下地層、垂直磁性層、拡散防止層及び保護層をこの順に備え、前記垂直磁性層は、多層構造であり、前記垂直磁性層の最上層は、磁性粒子にＣｏ又はＦｅを含み、前記垂直磁性層の最上層以外の層の少なくとも１層は、酸化物を含み、前記拡散防止層は、前記垂直磁性層と前記保護層との間に設けられ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ及びＲｕからなる群から選ばれる１つ以上の成分、又はその炭化物及び酸化物の少なくとも一方を含む。【選択図】図１
Description
本発明は、磁気記録媒体、磁気記録再生装置及び磁気記録媒体の製造方法に関する。
各種データを記録して保管するための記録媒体として、磁気記録媒体が広く使用されている。磁気記録媒体は、一般に、非磁性基板上に、下地層、垂直磁性層、保護層をこの順に積層して構成されている。
磁気記録媒体の記録密度を向上させるためには、垂直磁性層の結晶配向性が重要である。そこで、垂直磁性層に、柱状の磁性粒子の周囲を酸化物等で覆った、いわゆるグラニュラー構造を有する磁性層を用いた磁気記録媒体が開発されている。
このようなグラニュラー構造を有する磁性層を用いた磁気記録媒体として、例えば、非磁性基板上に少なくとも、直上の層の配向性を制御する配向制御層と、磁化容易軸が非磁性基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性層とが設けられ、垂直磁性層が２層以上の磁性層からなり、少なくとも１層がＣｏを主成分とするとともにＰｔを含む、酸化物を含んだ層であり、他の少なくとも１層がＣｏを主成分とするとともにＣｒを含む、酸化物を含まない層からなる磁気記録媒体が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、磁気記録再生装置の適用範囲が広くなるに伴い、磁気記録媒体の記録密度の更なる向上が求められている。磁気記録媒体の記録密度を高める方法として、垂直磁性層の成膜温度を高めて、垂直磁性層の結晶配向性を高める方法がある。
しかしながら、垂直磁性層の形成時の成膜温度を高めると、垂直磁性層を構成する元素が磁気記録媒体を構成する他の層に拡散することで、垂直磁性層の組成が変動し、磁気特性の低下等を生ずるという問題があった。特に、垂直磁性層に含まれる酸化物が製造時の加熱により磁気記録媒体の表面まで熱拡散すると、この拡散経路を通じて大気中の不純物が磁気記録媒体の内部に侵入して、磁気記録媒体が腐食するという問題があった。
本発明の一態様は、耐腐食性の高い磁気記録媒体を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る磁気記録媒体は、非磁性基板の上に、下地層、垂直磁性層、拡散防止層及び保護層をこの順に備え、前記垂直磁性層は、多層構造であり、前記垂直磁性層の最上層は、磁性粒子にＣｏ又はＦｅを含み、前記垂直磁性層の最上層以外の層の少なくとも１層は、酸化物を含み、前記拡散防止層は、前記垂直磁性層と前記保護層との間に設けられ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ及びＲｕからなる群から選ばれる１つ以上の成分、又はその炭化物及び酸化物の少なくとも一方を含む。
本発明の一態様によれば、耐腐食性の高い磁気記録媒体を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。本明細書において数値範囲を示すチルダ「～」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
＜第１の実施形態＞
［磁気記録媒体］
本発明の第１の実施形態に係る磁気記録媒体について説明する。本実施形態に係る磁気記録媒体は、非磁性基板の上に、軟磁性層、シード層、下地層、垂直磁性層、拡散防止層及び保護層を非磁性用基板側からこの順に積層して備え、垂直磁性層がＣｏＣｒ系合金を含むものである。
［磁気記録媒体］
本発明の第１の実施形態に係る磁気記録媒体について説明する。本実施形態に係る磁気記録媒体は、非磁性基板の上に、軟磁性層、シード層、下地層、垂直磁性層、拡散防止層及び保護層を非磁性用基板側からこの順に積層して備え、垂直磁性層がＣｏＣｒ系合金を含むものである。
図１は、本実施形態に係る磁気記録媒体の構成の一例を示す概略断面図である。図１に示すように、磁気記録媒体１０は、非磁性基板１１、軟磁性層１２、シード層１３、下地層１４、垂直磁性層１５、拡散防止層１６及び保護層１７を非磁性基板１１側からこの順に積層して備える。
非磁性基板１１を構成する材料としては、例えば、ＡｌＭｇ合金等のＡｌ合金、ソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、アモルファスガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、サファイア、石英、樹脂等が挙げられる。これらの中でも、Ａｌ合金や、結晶化ガラス、アモルファスガラス等のガラスが好ましい。
軟磁性層１２は、非磁性基板１１の上に設けられ、磁気記録媒体１０に信号を記録する際に、磁気ヘッドからの記録磁界を導き、垂直磁性層１５に対して記録磁界の垂直成分を効率よく印加する機能を有する。
軟磁性層１２を構成する材料としては、例えば、ＦｅＣｏ系合金、ＣｏＺｒＮｂ系合金、ＣｏＴａＺｒ系合金等の軟磁性合金等が挙げられる。
軟磁性層１２は、アモルファス構造を有することが好ましい。これにより、軟磁性層１２の表面平滑性を向上させることができ、その結果、磁気ヘッドの浮上量を低減することができ、磁気記録媒体１０の記録密度をさらに向上させることができる。
なお、Ｒｕ膜等の非磁性層を介して、軟磁性層１２を複数層成膜し、反強磁性交換結合（ＡＦＣ）膜としてもよい。
軟磁性層１２の厚さの合計は、磁気記録媒体１０の記録再生特性とＯＷ（Ｏｖｅｒ Ｗｒｉｔｅ）特性とのバランスにより適宜決定されるが、２０ｎｍ～１２０ｎｍが好ましい。
シード層１３は、軟磁性層１２の上に設けられ、下地層１４の（００２）面配向性を向上させる機能を有する。
シード層１３を構成する材料としては、ｈｃｐ構造、ｆｃｃ構造、アモルファス構造の材料を用いることが好ましく、例えば、Ｒｕ系合金、Ｎｉ系合金、Ｃｏ系合金、Ｐｔ系合金、Ｃｕ系合金等を挙げることができる。
シード層１３の厚さは、０．５ｎｍ～２０ｎｍの範囲内であることが好ましく、３ｎｍ～１０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。シード層１３の厚さを上記の好ましい範囲内とすることで、下地層１４を安定的に（００２）面配向させることができる。
下地層１４は、シード層１３の上に設けられ、下地層１４は、垂直磁性層１５の（００２）面配向性を向上させる機能を有する。
下地層１４を構成する材料としては、ｈｃｐ構造を有するＲｕ又はその合金を用いることができる。
下地層１４の平均結晶粒径は、６ｎｍ～２０ｎｍの範囲内であることが好ましく、６ｎｍ～８ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
下地層１４の厚さは、適宜設計可能であり、例えば、５ｎｍ～３０ｎｍであることが好ましい。
垂直磁性層１５は、下地層１４の上に設けられ、情報が記録される。垂直磁性層１５は、最上層１５１と、最上層以外の層１５２とからなる多層構造であり、本実施形態では、垂直磁性層１５は、ＣｏＣｒ系合金を含むため、最上層１５１が磁性粒子にＣｏを含み、最上層以外の層１５２は酸化物を含む。最上層以外の層１５２が、複数の層を含む場合、最上層以外の層１５２の少なくとも１層が酸化物を含めばよい。
垂直磁性層１５を構成する材料としては、例えば、垂直磁性層１５が酸化物を含まない場合は、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ等が上げられる。垂直磁性層１５を構成する材料としては、垂直磁性層１５が酸化物を含む場合は、ＣｏＣｒＰｔ－Ｂ２Ｏ３、ＣｏＣｒＰｔ－ＳｉＯ２、ＣｏＣｒＰｔ－Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＣｒＰｔ－ＴｉＯ２、ＣｏＣｒＰｔ－ＺｒＯ２、ＣｏＣｒＰｔ－Ｎｂ２Ｏ５、ＣｏＣｒＰｔ－Ｔａ２Ｏ５、ＣｏＣｒＰｔ－ＴｉＯ２等が挙げられる。
垂直磁性層１５が酸化物を含む場合は、ＣｏＣｒ系合金の結晶粒の周りを酸化物が取り囲んでグラニュラー構造を形成することで、ＣｏＣｒ系合金の結晶粒同士の磁気的相互作用が小さくなり、ノイズが減少する。
軟磁性層１２、シード層１３、下地層１４及び垂直磁性層１５の成膜方法としては、ＤＣマグネトロンスパッタリング法又はＲＦスパッタリング法を用いることができる。
軟磁性層１２、シード層１３、下地層１４及び垂直磁性層１５を成膜する際には、必要に応じて、ＲＦ(Radio Frequency)バイアス、ＤＣバイアス、パルスＤＣ、パルスＤＣバイアス等を用いてもよい。
反応性ガスとして、Ｏ２ガス、Ｈ２Ｏガス、Ｎ２ガス等を用いてもよい。
スパッタリングガス圧は、各層の特性が最適になるように適宜調整されるが、通常、０．１Ｐａ～３０Ｐａ程度の範囲内である。
拡散防止層１６は、多層構造の垂直磁性層１５と、保護層１７との間に設けられ、垂直磁性層１５に含まれる酸化物が磁気記録媒体１０の表面に拡散することを防止する機能を有する。拡散防止層１６は、垂直磁性層１５に含まれる酸化物が磁気記録媒体１０の表面に拡散することを防止することで、磁気記録媒体１０の腐食経路をなくし、耐腐食性を高めることができる。
本願発明者の検討によると、磁気記録媒体１０を製造する際の非磁性基板１１の加熱により、垂直磁性層１５に含まれる酸化物が垂直磁性層１５や保護層１７の結晶粒界等を通じて表層部に拡散する。そして、その際の拡散経路を通じて、大気中の不純物が磁気記録媒体１０の内部に侵入して、磁気記録媒体１０を構成する各層を腐食させることに着目した。特に、磁気記録媒体１０の表層部に拡散しやすい物質として、Ｃｏの酸化物やＦｅの酸化物があり、これらの拡散を抑えることが重要であることに着目した。
そこで、垂直磁性層１５と保護層１７との間に特定の組成の拡散防止層１６を設けることを検討した。拡散防止層１６は、基本的には情報記録に関与しない層であるので、垂直磁性層１５と磁気ヘッドとの間に設けると、両者間の距離を遠ざけ、情報の読み書きの障害となる。そのため、拡散防止層１６は、薄膜であっても前記酸化物の拡散を防ぎ、かつ、垂直磁性層１５の最上層１５１と保護層１７との高い密着性及び格子整合性が得られる必要がある。
本願発明者は、これらを満たす物質を検討し、拡散防止層１６として、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ及びＲｕからなる群から選ばれる１つ以上、又はこれらの炭化物若しくは酸化物を用いることができることを見出した。具体的には、単体としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ、Ｒｕ等が、これらの炭化物としては、ＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｃｒ２３Ｃ６、Ｃｒ７Ｃ３、Ｂ４Ｃ、ＲｕＣ等が、これらの酸化物としては、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＲｕＯ２、ＲｕＯ４等が挙げられる。
拡散防止層１６に含まれる、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ及びＲｕの含有量は、酸化物の拡散を抑制する点から、０．５ａｔ％～１０ａｔ％が好ましく、２ａｔ％～４ａｔ％がより好ましい。
拡散防止層１６の層厚は、酸化物の拡散を防ぎ、かつなるべく薄くするという観点から、０．０２ｎｍ～０．４ｎｍが好ましく、０．４ｎｍ～２ｎｍがより好ましい。
拡散防止層１６は、さらに酸化コバルト又は酸化鉄を含有させるのが好ましい。前述のように、磁気記録媒体１０の表層部に拡散しやすい物質にＣｏの酸化物及びＦｅの酸化物があるが、これらの物質を拡散防止層１６に含有させることで、酸化物の拡散防止効果を高めることができる。
酸化コバルト、酸化鉄の具体例としては、ＣｏＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯ等が挙げられる。
酸化コバルト、酸化鉄の含有量は、０．１ｍｏｌ％～４ｍｏｌ％が好ましい。
拡散防止層１６は、さらにＣを含有するのが好ましい。拡散防止層１６がＣを含むと、垂直磁性層１５の最上層１５１と保護層１７との密着性と格子整合性を高めることができる。なお、Ｃとしては、拡散防止層１６の形成時の成膜ガス、ターゲットからの析出物、保護層１７からの拡散物等がある。
Ｃの含有量は、２０ａｔ％以上が好ましい。
拡散防止層１６は、スパッタ法等の公知の方法で形成できる。拡散防止層１６の結晶性を高めることで薄膜化し、拡散防止層１６と接する層との密着性と格子整合性を高めるため、反応性スパッタ、イオン注入、イオンエッチング等を使用できる。
反応性スパッタを用いて、Ｓｉを含む拡散防止層１６を形成する場合は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、Ｓｉ－Ｃｏ、ＳｉＯ２－Ｃｏ、ＳｉＯ２－ＣｏＯ、ＳｉＣ－ＣｏＯ等のターゲットを使用し、スパッタガスに酸素を添加し、ＲＦスパッタ法、ＤＣマグネトロンスパッタ法等を成膜方法として用いることで、Ｓｉを含む拡散防止層１６を形成できる。
イオン注入を用いて、Ｓｉを含む拡散防止層１６を形成する場合は、垂直磁性層１５の成膜表面にＳｉをイオン注入する。Ｓｉ源としては、有機珪素化合物を含むガスを用いるのが好ましい。有機珪素化合物は、Ｓｉ以外にＣを含んでいるため、拡散防止層１６にＣを効率的に含めることができる。また、有機珪素化合物は、Ｈを含んでいるため、成膜空間のプラズマを活性化することができる。そのため、拡散防止層１６は、高い結晶性を有することができる。
また、イオン注入を用いる場合、垂直磁性層１５の表面に、Ｓｉ膜、Ｓｉ－Ｃｏ膜等を形成した後、酸素イオン又は炭素イオン等をＳｉ膜、Ｓｉ－Ｃｏ膜等に注入することで、Ｓｉを含む拡散防止層１６を形成することもできる。
イオンエッチングを用いて、Ｓｉを含む拡散防止層１６を形成する場合は、垂直磁性層１５の表面に、Ｓｉ膜、Ｓｉ－Ｃｏ膜等を形成した後、酸素イオン又は炭素イオン等を用いて膜表面をエッチングすることで、Ｓｉを含む拡散防止層１６を形成することもできる。
また、垂直磁性層１５の表面を、有機珪素化合物を含むガスでエッチングすることも有効である。有機珪素化合物は、Ｃを含んでいるため、拡散防止層１６にＣを効率的に含めることができる。
拡散防止層１６が、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ、Ｒｕ等を含む場合、上記のＳｉを含む場合と同様の製造方法等を用いることができる。
保護層１７は、磁気ヘッドと磁気記録媒体１０との接触による損傷等から磁気記録媒体１０を保護する機能を有する。
保護層１７は、カーボンを含むことができる。
保護層１７の成膜方法としては、例えば、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム法等を用いることができる。
保護層１７の厚さは、１ｎｍ～１０ｎｍが好ましく、２ｎｍ～６ｎｍがより好ましい。
本実施形態に係る磁気記録媒体１０は、非磁性基板１１の上に、下地層１４、垂直磁性層１５、拡散防止層１６及び保護層１７をこの順に備え、垂直磁性層１５を多層構造とし、垂直磁性層１５の最上層１５１は磁性粒子にＣｏ又はＦｅを含み、垂直磁性層１５の最上層以外の層１５２は酸化物を含む。そして、拡散防止層１６は、垂直磁性層１５と保護層１７との間に設けられ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ及びＲｕからなる群から選ばれる１つ以上の成分、又はその炭化物及び酸化物の少なくとも一方を含む。これにより、垂直磁性層１５に含まれる酸化物が磁気記録媒体１０の表面に拡散することを防止することで、磁気記録媒体１０の腐食経路を低減できる。よって、磁気記録媒体１０は、高い耐腐食性を有することができる。
磁気記録媒体１０は、拡散防止層１６に含まれる、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ及びＲｕの含有量を０．５ａｔ％～１０ａｔ％にできる。これにより、Ｃｏの酸化物やＦｅの酸化物が磁気記録媒体１０の表層部に拡散することを抑制できるため、磁気記録媒体１０を構成する各層の腐食の進行をより確実に抑えることができる。よって、磁気記録媒体１０は、より耐腐食性を高めることができる。
磁気記録媒体１０は、拡散防止層１６の層厚を、０．０２ｎｍ～０．４ｎｍにできる。これにより、Ｃｏの酸化物やＦｅの酸化物が磁気記録媒体１０の表層部に拡散することを抑制できるため、磁気記録媒体１０を構成する各層の腐食の進行をより確実に抑えることができると共に、拡散防止層１６の厚さの増大を抑えることができる。よって、磁気記録媒体１０は、より耐腐食性を高めることができると共に、薄膜化を図ることができる。
磁気記録媒体１０は、拡散防止層１６に酸化コバルト又は酸化鉄を含むことができる。酸化コバルト又は酸化鉄は、酸化物の中でも、特に磁気記録媒体１０の表層部に拡散し易い物質であり、これらの酸化物を拡散防止層１６に含めることで、酸化物の拡散防止効果を高めることができる。よって、磁気記録媒体１０は、より確実に耐腐食性を高めることができる。
磁気記録媒体１０は、拡散防止層１６に、Ｃを含むことができる。拡散防止層１６がＣを含むことで、垂直磁性層１５の最上層１５１と保護層１７との密着性と格子整合性を高めることができるため、磁気記録媒体１０は、垂直磁性層１５と保護層１７との密着性を高めることができる。
＜磁気記録再生装置＞
本実施形態に係る磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置について説明する。図３は、本実施形態の磁気記録再生装置の一例を示す斜視図である。図３に示すように、磁気記録再生装置３０は、磁気記録媒体３１と、磁気記録媒体３１を回転させるための磁気記録媒体駆動部３２と、先端部に近接場光発生素子を備えた磁気ヘッド３３と、磁気ヘッド３３を移動させるための磁気ヘッド駆動部３４と、記録再生信号処理部３５を有することができる。磁気記録媒体３１は、上述の本実施形態に係る磁気記録媒体１０及び２０が用いられる。
本実施形態に係る磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置について説明する。図３は、本実施形態の磁気記録再生装置の一例を示す斜視図である。図３に示すように、磁気記録再生装置３０は、磁気記録媒体３１と、磁気記録媒体３１を回転させるための磁気記録媒体駆動部３２と、先端部に近接場光発生素子を備えた磁気ヘッド３３と、磁気ヘッド３３を移動させるための磁気ヘッド駆動部３４と、記録再生信号処理部３５を有することができる。磁気記録媒体３１は、上述の本実施形態に係る磁気記録媒体１０及び２０が用いられる。
磁気記録再生装置３０は、磁気記録媒体３１の中心部をスピンドルモータの回転軸に取り付けて、スピンドルモータにより回転駆動される磁気記録媒体３１の面上を磁気ヘッド３３が浮上走行しながら、磁気記録媒体３１に対して情報の書き込み又は読み出しを行う。
本実施形態に係る磁気記録再生装置３０は、本実施形態に係る磁気記録媒体１０又は２０を用いることで、磁気記録媒体１０又は２０の腐食を抑制できるため、高い耐久性を有することができる。
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態に係る磁気記録媒体について説明する。本実施形態に係る磁気記録媒体は、非磁性基板の上に、シード層、下地層、垂直磁性層、拡散防止層及び保護層を非磁性用基板側からこの順に積層して備え、下地層が複数の層で構成され、垂直磁性層がＦｅＰｔ系合金及びＣｏＰｔ系合金の少なくとも一方を含むものである。
本発明の第２の実施形態に係る磁気記録媒体について説明する。本実施形態に係る磁気記録媒体は、非磁性基板の上に、シード層、下地層、垂直磁性層、拡散防止層及び保護層を非磁性用基板側からこの順に積層して備え、下地層が複数の層で構成され、垂直磁性層がＦｅＰｔ系合金及びＣｏＰｔ系合金の少なくとも一方を含むものである。
図２は、本実施形態に係る磁気記録媒体の構成の一例を示す概略断面図である。図２に示すように、磁気記録媒体２０は、非磁性基板２１、シード層２２、下地層２３、垂直磁性層２４、拡散防止層２５及び保護層２６を非磁性用基板１側からこの順に積層して備える。下地層２３は、第１の下地層２３－１及び第２の下地層２３－２を非磁性用基板１側からこの順に積層して備える。なお、非磁性基板２１、拡散防止層２５及び保護層２６は、上述の図１に示す第１の実施形態に係る磁気記録媒体１０が備える、非磁性基板１１、拡散防止層１６及び保護層１７と同様であるため、これらの説明は省略する。
シード層２２、第１の下地層２３－１及び第２の下地層２３－２は、垂直磁性層２４と格子整合していることが好ましい。これにより、垂直磁性層２４の（００１）配向性がさらに向上する。
シード層２２、第１の下地層２３－１及び第２の下地層２３－２としては、例えば、（１００）配向したＣｒ、Ｗ、ＭｇＯ等を用いることができる。シード層２２、第１の下地層２３－１及び第２の下地層２３－２を、（１００）配向したＣｒ、Ｗ、ＭｇＯ等で形成し、これらの層を多層構造とすることで、シード層２２、第１の下地層２３－１及び第２の下地層２３－２の各層の間の格子ミスフィットは１０％以下とすることができる。
第１の下地層２３－１及び第２の下地層２３－２を確実に（１００）配向とするため、シード層２２、第１の下地層２３－１又は第２の下地層２３－２の下に、ｂｃｃ構造を有するＣｒ層若しくはＣｒを主成分としたＣｒ合金層、又はＢ２構造を有する合金層をさらに形成してもよい。
Ｃｒ合金層を形成するＣｒ合金としては、Ｃｒ－Ｍｎ合金、Ｃｒ－Ｍｏ合金、Ｃｒ－Ｗ合金、Ｃｒ－Ｖ合金、Ｃｒ－Ｔｉ合金、Ｃｒ－Ｒｕ合金等が挙げられる。
Ｂ２構造を有する合金としては、Ｒｕ－Ａｌ合金、Ｎｉ－Ａｌ合金等が挙げられる。
また、シード層２２、第１の下地層２３－１及び第２の下地層２３－２の少なくとも１層は、酸化物を含んでもよい。これにより、シード層２２、第１の下地層２３－１及び第２の下地層２３－２の少なくとも１層は、垂直磁性層２４との格子整合性を向上させることができる。
酸化物としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ及びＷからなる群より選択される１種以上の金属の酸化物等が挙げられる。これらの中でも、好ましい金属の酸化物として、ＮｉＯ、ＣｒＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｒＯ３、ＭｏＯ２、ＭｏＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ３、ＶＯ２、ＷＯ２、ＷＯ３、ＷＯ６等が挙げられる。
シード層２２、第１の下地層２３－１及び第２の下地層２３－２の少なくとも１層中の酸化物の含有量は、２ｍｏｌ％～３０ｍｏｌ％の範囲内であることが好ましく、１０ｍｏｌ％～２５ｍｏｌ％の範囲内であることがより好ましい。シード層２２、第１の下地層２３－１及び第２の下地層２３－２の少なくとも１層中の酸化物の含有量が上記の好ましい範囲内であれば、垂直磁性層２４の（００１）配向性をさらに向上させることができると共に、シード層２２、第１の下地層２３－１及び第２の下地層２３－２の少なくとも１層の（１００）配向性をさらに向上させることができる。
第１の下地層２３－１を形成する材料として、例えば、Ｔｉの含有量が５０ａｔ％、残部がＣｏであるＣｏＴｉ系合金を用いることができる。第１の下地層２３－１の厚さは、例えば、３０ｎｍ～１００ｎｍが好ましく、５０ｎｍ程度がより好ましい。
第２の下地層２３－２を形成する材料として、例えば、ＮｉＯを用いることができる。第２の下地層２３－２の厚さは、例えば、３ｎｍ～１０ｎｍが好ましく、５ｎｍ程度がより好ましい。
シード層２２、第１の下地層２３－１及び第２の下地層２３－２の形成方法としては、スパッタリング法等の公知の方法を用いることができる。
垂直磁性層２４は、第２の下地層２３－２の上に設けられ、ＦｅＰｔ系合金又はＣｏＰｔ系合金を含む。
垂直磁性層２４は、Ｌ１０型結晶構造を有する合金を含み、（００１）配向とするのが好ましい。
Ｌ１０型構造を有する合金は、高い磁気異方性定数Ｋｕを有しているのが好ましく、合金の規則化を促進するために、成膜時に加熱処理することが好ましい。
垂直磁性層２４は、情報を記録する機能を有し、多層構造で構成されている。垂直磁性層２４が、ＦｅＰｔ系合金、ＣｏＰｔ系合金を含む場合は、垂直磁性層２４の最上層２４１は、磁性粒子にＣｏ又はＦｅを含み、最上層以外の層２４２は酸化物を含む構成とする。最上層以外の層２４２が、複数の層を含む場合、最上層以外の層２４２の少なくとも１層が酸化物を含めばよい。
最上層１５１の磁性粒子に含まれるＣｏ又はＦｅは、ＦｅＰｔ系合金、ＣｏＰｔ系合金のＣｏ、Ｆｅでもよいし、それ以外の合金のＣｏ、Ｆｅでもよい。例えば、Ｌ１０型構造を有する、ＦｅＰｔ系合金、ＣｏＰｔ系合金を含む磁性層の上に、Ｃｏ磁性層、Ｆｅ磁性層、ＣｏＣｒ系磁性層、ＣｏＣｒＰｔ系磁性層を設けてもよい。これらの磁性層は、ｈｃｐ構造、ｂｃｃ構造としてもよい。
垂直磁性層２４に含まれる、最上層以外の層１５２は、Ｌ１０型構造を有するＦｅＰｔ系合金、ＣｏＰｔ系合金の磁性粒子と、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＧｅＯ２、ＭｎＯ、ＴｉＯ、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３からなる群より選択される１種以上の酸化物を含む構造とすることが好ましい。これにより、結晶粒子間の交換結合をより確実に分断し、磁気記録媒体２０のシグナルノイズ比（ＳＮＲ）をさらに向上させることができる。
垂直磁性層２４は、具体的には、例えば、（Ｆｅ－４５ａｔ％Ｐｔ）－８ｍｏｌ％ＳｉＯ２－４ｍｏｌ％Ｃｒ２Ｏ３系合金（ＳｉＯ２の含有量が８ｍｏｌ％、Ｃｒ２Ｏ３の含有量が４ｍｏｌ％、残部（Ｐｔの含有量が４５ａｔ％、残部がＦｅ）である合金）を用いることができる。
垂直磁性層２４に含まれる磁性粒子の平均粒径は、記録密度を増大させる観点から、１０ｎｍ以下であることが好ましい。一般に、磁性粒子の平均粒径が小さくなると、磁性層４４に磁気情報を書き込んだ直後の熱ゆらぎの影響を受け易くなる。
なお、磁性粒子の平均粒径は、ＴＥＭ観察画像を用いて決定することができる。例えば、ＴＥＭの観察画像から、２００個の磁性粒子の粒径（円相当径）を測定し、積算値５０％における粒径を平均粒径とすることができる。ここで、磁性粒子の平均粒界幅は、０．３ｎｍ～２．０ｎｍであることが好ましい。
垂直磁性層２４の厚さは、１ｎｍ～２０ｎｍであることが好ましく、３ｎｍ～１５ｎｍであることがより好ましい。垂直磁性層２４の厚さが上記の好ましい範囲内であれば、再生出力を向上させることができると共に、結晶粒子の肥大化を抑制することができる。なお、垂直磁性層２４が多層構造を有する場合、垂直磁性層２４の厚さは、全ての層の合計の厚さを意味する。
シード層２２、第１の下地層２３－１、第２の下地層２３－２及び垂直磁性層２４は、いずれも、スパッタリング法等の公知の方法を用いて成膜することできる。
本実施形態に係る磁気記録媒体２０は、非磁性基板２１の上に、下地層２３、垂直磁性層２４、拡散防止層２５及び保護層２６をこの順に備え、垂直磁性層２４を多層構造とし、垂直磁性層２４の最上層２４１は磁性粒子にＣｏ又はＦｅを含み、垂直磁性層２４の最上層以外の層２４２は酸化物を含む。そして、拡散防止層２５は、第１の実施形態に係る磁気記録媒体１０の拡散防止層１６と同様の構成を有するため、拡散防止層２５に含まれる酸化物が磁気記録媒体２０の表面に拡散することを防止することで、磁気記録媒体２０の腐食経路を低減できる。よって、磁気記録媒体２０は、磁気記録媒体１０と同様、高い耐腐食性を有することができる。
拡散防止層２５は、第１の実施形態に係る磁気記録媒体１０の拡散防止層１６と同様の構成を有するため、磁気記録媒体２０は、磁気記録媒体１０と同様、以下の効果を発揮できる。
即ち、磁気記録媒体２０は、拡散防止層２５に含まれる、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ及びＲｕの含有量を０．５ａｔ％～１０ａｔ％にできる。これにより、Ｃｏの酸化物やＦｅの酸化物が磁気記録媒体１０の表層部に拡散することを抑制できるため、磁気記録媒体２０を構成する各層の腐食の進行をより確実に抑えることができる。よって、磁気記録媒体２０は、より耐腐食性を高めることができる。
磁気記録媒体２０は、拡散防止層２５の層厚を、０．０２ｎｍ～０．４ｎｍにできる。これにより、Ｃｏの酸化物やＦｅの酸化物が磁気記録媒体２０の表層部に拡散することを抑制できるため、磁気記録媒体２０を構成する各層の腐食の進行をより確実に抑えることができると共に、拡散防止層２５の厚さの増大を抑えることができる。よって、磁気記録媒体２０は、より耐腐食性を高めることができると共に、薄膜化を図ることができる。
磁気記録媒体２０は、拡散防止層２５に酸化コバルト又は酸化鉄を含むことができる。酸化コバルト又は酸化鉄は、酸化物の中でも、特に磁気記録媒体２０の表層部に拡散し易い物質であり、これらの酸化物を拡散防止層２５に含めることで、酸化物の拡散防止効果を高めることができる。よって、磁気記録媒体２０は、より確実に耐腐食性を高めることができる。
磁気記録媒体２０は、拡散防止層２５に、Ｃを含むことができる。拡散防止層２５がＣを含むことで、垂直磁性層２４の最上層２４１と保護層２６との密着性と格子整合性を高めることができるため、磁気記録媒体２０は、垂直磁性層２４と保護層２６との密着性を高めることができる。
以下、実施例及び比較例を示して実施形態を具体的に説明するが、実施形態はこれらの実施例及び比較例により限定されるものではない。
＜実施例１＞
［磁気記録媒体の作製］
以下の方法により、磁気記録媒体を作製した。
［磁気記録媒体の作製］
以下の方法により、磁気記録媒体を作製した。
洗浄済みの外径２．５インチのガラス製の非磁性基板（ＨＯＹＡ社製）を、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置（Ｃ－３０４０、アネルバ社製）の成膜チャンバ内に収容して、到達真空度が１×１０－５Ｐａとなるまで成膜チャンバ内を排気した。
次に、Ｃｒ－５０ａｔ％Ｔｉ（Ｔｉの含有量５０ａｔ％、残部Ｃｒ）のターゲットを用いて、厚さ１０ｎｍの密着層を非磁性基板上に形成した。
次に、Ｃｏ－２０ａｔ％Ｆｅ－５ａｔ％Ｚｒ－５ａｔ％Ｔａ（Ｆｅの含有量２０ａｔ％、Ｚｒの含有量５ａｔ％、Ｔａの含有量５ａｔ％、残部Ｃｏ）のターゲットを用いて、非磁性基板の温度を１００℃以下にして、厚さ２５ｎｍの軟磁性層を密着層上に形成した。
次に、Ｒｕのターゲットを用いて、厚さ０．７ｎｍのＲｕ層を非磁性層として軟磁性層上に形成した。
次に、Ｃｏ－２０ａｔ％Ｆｅ－５ａｔ％Ｚｒ－５ａｔ％Ｔａのターゲットを用いて、非磁性基板の温度を１００℃以下にして、厚さ２５ｎｍの軟磁性層をＲｕ層上に形成して、軟磁性下地層とした。
次に、Ｎｉ－６ａｔ％Ｗ（Ｗの含有量６ａｔ％、残部Ｎｉ）のターゲット及びＲｕのターゲットを用いて、それぞれ厚さ５ｎｍのＮｉ－６ａｔ％Ｗ層及び厚さ２０ｎｍのＲｕ層を、この順で軟磁性下地層上に形成し、配向制御下地層とした。
次に、９１ｍｏｌ％（Ｃｏ－１５ａｔ％Ｃｒ－１８ａｔ％Ｐｔ）－６ｍｏｌ％ＳｉＯ２－３ｍｏｌ％ＴｉＯ２（Ｃｒの含有量１５ａｔ％、Ｐｔの含有量１８ａｔ％、残部Ｃｏの合金の含有量９１ｍｏｌ％、ＳｉＯ２の含有量６ｍｏｌ％、ＴｉＯ２の含有量３ｍｏｌ％）のターゲットを用いて、厚さ９ｎｍのグラニュラー構造を有する垂直磁性層を配向制御下地層上に形成した。このとき、スパッタ圧力を２Ｐａとした。
次に、８８ｍｏｌ％（Ｃｏ－３０ａｔ％Ｃｒ）－１２ｍｏｌ％ＴｉＯ２（Ｃｒの含有量３０ａｔ％、残部Ｃｏの合金の含有量８ｍｏｌ％、ＴｉＯ２の含有量１２ｍｏｌ％）のターゲットを用いて、厚さ０．３ｎｍのグラニュラー構造を有する非磁性層を垂直磁性層上に形成した。
次に、９２ｍｏｌ％（Ｃｏ－１１ａｔ％Ｃｒ－１８ａｔ％Ｐｔ）－５ｍｏｌ％ＳｉＯ２－３ｍｏｌ％ＴｉＯ２（Ｃｒの含有量１１ａｔ％、Ｐｔの含有量１８ａｔ％、残部Ｃｏの合金の含有量９２ｍｏｌ％、ＳｉＯ２の含有量５ｍｏｌ％、ＴｉＯ２の含有量３ｍｏｌ％）のターゲットを用いて、厚さ６ｎｍのグラニュラー構造を有する垂直磁性層を非磁性層上に形成した。このとき、スパッタ圧力を２Ｐａとした。
次に、Ｃｏ－１１ａｔ％Ｃｒ－１８ａｔ％Ｐｔ（Ｃｒの含有量１１ａｔ％、Ｐｔの含有量１８ａｔ％、残部Ｃｏの合金）のターゲットを用いて、厚さ１０ｎｍの垂直磁性層を形成した。このとき、スパッタ圧力を０．６Ｐａとした。なお、垂直磁性層を形成する際の基板温度は３１０℃であった。
次に、Ｃｏ－１１ａｔ％Ｃｒ－１８ａｔ％Ｐｔのターゲットを用いて作製した垂直磁性層の表面にイオン注入を行うことで、拡散防止層を形成した。反応ガスには、イオン注入には反応ガスには、テトラメチルシラン（Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ）とアルゴンとの混合ガス（Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ：Ａｒ＝１：１０）を、ＲＦプラズマでイオン化して行った。
次に、イオンビーム法により保護層を形成行い、拡散防止層と保護層との合計の厚さが２．６ｎｍになるようにした。
保護層を形成した後、拡散防止層をＸＰＳで調べたところ、厚さ０．１ｎｍの３ｍｏｌ％Ｃ－ＳｉＯ２－３ｍｏｌ％ＣｏＯ（ＳｉＯ２が３ｍｏｌ％、ＣｏＯが３ｍｏｌ％、残部がＣ）層が形成していた。なお、拡散防止層に含まれるＣｏＯは、垂直磁性層からの拡散物、Ｃはテトラメチルシランからの析出物と保護層からの拡散物と考えられる。
次に、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層を保護層上に形成し、磁気記録媒体を得た。
磁気記録媒体を構成する、垂直磁性層の種類及び成膜温度と、拡散防止層の組成、厚さ、形成方法、ターゲットの種類及び形成に用いたガスと、拡散防止層と保護層の合計の厚さとを表１に示す。
［性能］
（耐腐食性）
９０℃、９０％ＲＨの環境下に、磁気記録媒体を９６時間放置した後、光学式表面検査機を用いて、磁気記録媒体の表面に発生したコロージョンスポット［個／面］をカウントし、耐腐食性を評価した。このとき、検出精度を直径５μｍ以上に設定した。コロージョンスポットの測定結果を表１に示す。
（耐腐食性）
９０℃、９０％ＲＨの環境下に、磁気記録媒体を９６時間放置した後、光学式表面検査機を用いて、磁気記録媒体の表面に発生したコロージョンスポット［個／面］をカウントし、耐腐食性を評価した。このとき、検出精度を直径５μｍ以上に設定した。コロージョンスポットの測定結果を表１に示す。
＜実施例２～１０＞
実施例１において、拡散防止層を表１に示す条件で作製したこと以外は、実施例１と同様に行った。
実施例１において、拡散防止層を表１に示す条件で作製したこと以外は、実施例１と同様に行った。
＜実施例１１＞
実施例１において、［磁気記録媒体の作製］を以下の方法に変更したこと以外は、実施例１と同様に行った。
実施例１において、［磁気記録媒体の作製］を以下の方法に変更したこと以外は、実施例１と同様に行った。
［磁気記録媒体の作製］
耐熱ガラス基板上に、厚さ５０ｎｍの，５０ａｔ％Ｃｒ－５０ａｔ％Ｔｉ（５０ａｔ％Ｃｒ－５０ａｔ％Ｔｉ合金）からなる下地層と、厚さ２５ｎｍの、７５ａｔ％Ｃｏ－２０ａｔ％Ｔａ－５ａｔ％Ｂ合金からなる軟磁性下地層をこの順で成膜した。次に、基板を２５０℃まで加熱した後、厚さ１０ｎｍのＣｒ下地層を成膜した。成膜にはＤＣマグネトロンスパッタ法を用いた。
耐熱ガラス基板上に、厚さ５０ｎｍの，５０ａｔ％Ｃｒ－５０ａｔ％Ｔｉ（５０ａｔ％Ｃｒ－５０ａｔ％Ｔｉ合金）からなる下地層と、厚さ２５ｎｍの、７５ａｔ％Ｃｏ－２０ａｔ％Ｔａ－５ａｔ％Ｂ合金からなる軟磁性下地層をこの順で成膜した。次に、基板を２５０℃まで加熱した後、厚さ１０ｎｍのＣｒ下地層を成膜した。成膜にはＤＣマグネトロンスパッタ法を用いた。
次に、ＲＦスパッタ法を用いて、厚さ２ｎｍのＭｇＯ下地層を成膜した。
次に、基板を５２０℃まで加熱した後、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、厚さ５ｎｍの８２ｍｏｌ％（５２ａｔ％Ｆｅ－４８ａｔ％Ｐｔ）－１８ｍｏｌ％ＳｉＯ２からなる垂直磁性層、厚さ３ｎｍの５２ａｔ％Ｆｅ－４８ａｔ％Ｐｔからなる垂直磁性層を成膜した。
次に、ＦｅＰｔ垂直磁性層の表面にイオン注入を行うことで、拡散防止層を形成した。反応ガスには、イオン注入には反応ガスには、テトラメチルシラン（Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ）とアルゴンとの混合ガス（Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ：Ａｒ＝１：１０）を、ＲＦプラズマでイオン化して行った。
次に、イオンビーム法により保護層を形成行い、拡散防止層と保護層との合成の厚さが２．２ｎｍになるようにした。
保護層を形成した後、拡散防止層をＸＰＳで調べたところ、厚さ０．１５ｎｍの３ＳｉＯ２－２Ｆｅ２Ｏ３－Ｃ（ＳｉＯ２が３ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３が２ｍｏｌ％、残部がＣ）層が形成していた。なお、拡散防止層に含まれるＦｅ２Ｏ３は垂直磁性層からの拡散物、Ｃはテトラメチルシランからの析出物と保護層からの拡散物と考えられる。
次に、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層を保護層上に形成し、磁気記録媒体を得た。
＜実施例１２～１９＞
実施例１１において、拡散防止層を表１に示す条件で作製したこと以外は、実施例１１と同様に行った。
実施例１１において、拡散防止層を表１に示す条件で作製したこと以外は、実施例１１と同様に行った。
＜比較例１、２＞
実施例１において、［磁気記録媒体の作製］の際に拡散防止層を形成せず、保護層の膜厚を２．４ｎｍに変更したこと以外は、実施例１と同様に行った。また、垂直磁性層の形成温度を、比較例１では２９０℃とし、比較例２では３１０℃とした。
実施例１において、［磁気記録媒体の作製］の際に拡散防止層を形成せず、保護層の膜厚を２．４ｎｍに変更したこと以外は、実施例１と同様に行った。また、垂直磁性層の形成温度を、比較例１では２９０℃とし、比較例２では３１０℃とした。
＜比較例３＞
実施例１１において、［磁気記録媒体の作製］の際に拡散防止層を形成せず、保護層の膜厚を２．２ｎｍに変更したこと以外は、実施例１１と同様に行った。
実施例１１において、［磁気記録媒体の作製］の際に拡散防止層を形成せず、保護層の膜厚を２．２ｎｍに変更したこと以外は、実施例１１と同様に行った。
各実施例及び比較例の、磁気記録媒体を構成する、垂直磁性層の種類及び成膜温度と、拡散防止層の組成、厚さ、形成方法、ターゲットの種類及び形成に用いたガスと、拡散防止層と保護層の合計の厚さと、コロージョンスポットの測定結果を表１に示す。
表１より、実施例１～実施例１９では、コロージョンスポットが１０８個／面以下であった。一方、比較例１～３では、コロージョンスポットが１５０個／面以上であった。
実施例１～実施例１９の磁気記録媒体は、比較例１～３の磁気記録媒体と異なり、垂直磁性層と保護層との間に。Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ及びＲｕからなる群から選ばれる１つ以上の成分、又はその炭化物及び酸化物の少なくとも一方を含む拡散防止層を備えることで、コロージョンスポットの数を低減でき、耐腐食性を向上させることができることが確認された。したがって、本実施形態に係る磁気記録媒体は、磁気記録再生装置に有効に用いることができるといえる。
以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更等を行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０、２０、３１ 磁気記録媒体
１１、２１ 非磁性基板
１２ 軟磁性層
１３、２２ シード層
１４ 下地層
１５、２４ 垂直磁性層
１５１、２４１ 最上層
１５２、２４２ 最上層以外の層
１６、２５ 拡散防止層
１７、２６ 保護層
２３－１ 第１の下地層
２３－２ 第２の下地層
３０ 磁気記録再生装置
３２ 磁気記録媒体駆動部
３３ 磁気ヘッド
３４ 磁気ヘッド駆動部
３５ 記録再生信号処理部
１１、２１ 非磁性基板
１２ 軟磁性層
１３、２２ シード層
１４ 下地層
１５、２４ 垂直磁性層
１５１、２４１ 最上層
１５２、２４２ 最上層以外の層
１６、２５ 拡散防止層
１７、２６ 保護層
２３－１ 第１の下地層
２３－２ 第２の下地層
３０ 磁気記録再生装置
３２ 磁気記録媒体駆動部
３３ 磁気ヘッド
３４ 磁気ヘッド駆動部
３５ 記録再生信号処理部
Claims (8)
- 非磁性基板の上に、下地層、垂直磁性層、拡散防止層及び保護層をこの順に備え、
前記垂直磁性層は、多層構造であり、
前記垂直磁性層の最上層は、磁性粒子にＣｏ又はＦｅを含み、
前記垂直磁性層の最上層以外の層の少なくとも１層は、酸化物を含み、
前記拡散防止層は、前記垂直磁性層と前記保護層との間に設けられ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ及びＲｕからなる群から選ばれる１つ以上の成分、又はその炭化物及び酸化物の少なくとも一方を含む磁気記録媒体。 - 前記拡散防止層に含まれる、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ及びＲｕの含有量は、０．５ａｔ％～１０ａｔ％である請求項１に記載の磁気記録媒体。
- 前記拡散防止層の層厚は、０．０２ｎｍ～０．４ｎｍである請求項１又は２に記載の磁気記録媒体。
- 前記拡散防止層は、酸化コバルト又は酸化鉄を含む請求項１～３の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
- 前記拡散防止層は、Ｃを含む請求項１～４の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
- 請求項１～５の何れか１項に記載の磁気記録媒体を備える磁気記録再生装置。
- 請求項１～５の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法であって、
反応性スパッタ、イオン注入又はイオンエッチングを使用して、前記拡散防止層を形成する磁気記録媒体の製造方法。 - イオン注入を使用する場合、
Ｓｉ源として有機珪素化合物を含むガスを用いて、前記拡散防止層を形成する請求項７に記載の磁気記録媒体の製造方法。
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