JP4049042B2

JP4049042B2 - Perpendicular magnetic recording medium and manufacturing method thereof

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Publication number: JP4049042B2
Application number: JP2003208519A
Authority: JP
Inventors: 泰之河田
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2023-08-25
Also published as: JP2005071401A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は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、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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のパーソナル・コンピュータやワークステーションには、記憶装置として、大容量で小型の磁気記録装置が搭載されるようになってきている。このような背景から、磁気ディスクにはさらなる高記録密度化が要求されている。
現在実用化されている磁気記録方式は、磁化容易軸が磁気記録媒体面に平行となる「面内（長手）磁気記録方式」である。この面内磁気記録方式において記録密度を向上させるためには、記録媒体が備える磁性層の残留磁化（Ｂｒ）と磁性層膜厚（ｔ）との積を小さくする必要があることに加え、保磁力（Ｈｃ）も増大させる必要がある。このため、磁性層の膜厚を薄くして結晶粒径を制御するための試みがなされている。
【０００３】
しかしながら、面内磁気記録方式においては、ビット長の短縮化に伴って反磁界が増加し残留磁束密度が減少するために再生出力が低下するという問題があり、さらに、結晶粒の微細化や磁性層の薄膜化に伴って顕在化してくる「熱揺らぎ問題」もある。このような理由から、現在では、面内磁気記録方式によって磁気ディスクをさらに高密度化することは技術的に困難であると予想されている。
一方、これらの問題を解決しつつ面記録密度を向上させるために「垂直磁気記録方式」が検討されている。垂直磁気記録方式では、磁性層の磁化容易軸が基板面に対し垂直方向に配向するように磁気記録媒体を設計するため、磁化遷移領域において隣接する磁化同士が相互に向き合うことがなく、ビット長が短くなっても磁化が安定で、かつ、磁束の減少もなく、高密度磁気記録媒体の磁気記録方法として適している。
【０００４】
このような利点の反面、垂直磁気記録媒体には、磁性層中の磁性粒間の領域への非磁性物質の偏析が充分に行なわれず、その結果、磁性粒間の磁気的相互作用が大きくなり、媒体ノイズが高くなり易いという問題がある。したがって、非磁性物質の粒界偏析を促進可能な材料制御技術を開発することにより、媒体ノイズを低減し、ＳＮ比を向上した上で高密度記録化を達成することが求められている。
このための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、Ｐｔ／ＣｏやＰｄ／Ｃｏ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、などの多くの膜構成が検討されており、なかでも、Ｐｔ／ＣｏやＰｄ／Ｃｏなどの多層積層垂直磁化膜は垂直磁気異方性が大きく、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、これらの多層積層垂直磁化膜はいわゆる媒体ノイズが大きく、媒体ノイズの低減が実用化に向けての課題となっており、媒体ノイズの低減のために下地層へのグラニュラー層の設置、あるいは多層積層垂直磁化膜にＢ等の添加元素の導入等が行われてきた（例えば、特許文献２および３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２０３３０６号公報
【特許文献２】
特開２００２−０２５０３２号公報
【特許文献３】
特開２００１−１５５３２９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような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低減のレベルは未だ不充分であり、また、多層積層垂直磁化膜に添加元素を導入した場合、結晶磁気異方性定数（Ｋｕ）の低下を招き磁気特性が低下する問題が生じる。媒体ノイズをより低いものとしながら更なる記録再生特性の向上を図る必要がある。
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、結晶磁気異方性定数（Ｋｕ）を大きく保ちつつ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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、非磁性基板上に少なくとも下地層と磁性層を備えている垂直磁気記録媒体であって、
前記下地層は、表面に酸素が吸着された六方最密構造（ｈｃｐ）を有するＲｕ膜からなり、前記磁性層は、前記下地層の直上に設けられ、添加元素を含有しないＣｏからなる第１磁性層とＳｉ酸化物を添加したＰｔからなる第２磁性層とを交互に多層積層して構成されることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第２磁性層にＳｉ酸化物が２〜１２モル％添加されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第１磁性層は０．２〜０．５ｎｍの厚みを有し、前記第２磁性層は０．０５〜０．２５ｎｍの厚みを有しており、前記第１磁性層の厚みが前記第２磁性層の厚みより大きいことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の垂直磁気記録媒体において、前記下地層の厚みが５〜２０ｎｍであることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の垂直磁気記録媒体において、前記非磁性基板と前記下地層との間に当該下地層の結晶配向を制御するための配向制御層を備えていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の垂直磁気記録媒体において、前記配向制御層は、第１配向制御層と第２配向制御層とを積層して構成されており、当該第２配向制御層の組成が、前記下地層の六方最密構造のｃ軸を前記非磁性基板面に略垂直に配向するように設定されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第１配向制御層はＴａ層であり、前記第２配向制御層はＮｉＦｅＮｂＢ層、ＮｉＦｅＳｉ層またはＮｉＦｅＣｒ層のうちの何れかであることを特徴とする。
【０００９】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第２配向制御層を構成するＮｉＦｅＮｂＢの組成比はＦｅが１０〜２０原子％、Ｎｂが２〜１０原子％、Ｂが２〜６原子％、残部がＮｉであることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第２配向制御層を構成するＮｉＦｅＳｉの組成比はＦｅが１０〜２０原子％、Ｓｉが２〜１０原子％、残部がＮｉであることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第２配向制御層を構成するＮｉＦｅＣｒの組成比はＦｅが１０〜２０原子％、Ｃｒが２０〜３０原子％、残部がＮｉであることを特徴とする。
【００１０】
請求項１１に記載の発明は、請求項６または７に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第１配向制御層の厚みは１〜５ｎｍ、前記第２配向制御層の厚みは５〜３０ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明は、請求項５乃至１１の何れかに記載の垂直磁気記録媒体において、前記非磁性基板と前記配向制御層との間に、軟磁性の裏打ち層が設けられていることを特徴とする。
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体において、前記裏打ち層は、ＣｏＺｒＮｂまたはＣｏＺｒＴａ合金組成を有し、５０〜３００ｎｍの厚みであることを特徴とする。
請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１３の何れかに記載の垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記下地層の成膜後、前記磁性層の成膜前に、前記下地層の表面を、質量流量比１〜１０％の酸素を混合したガス圧０．１〜１０ＰａのＡｒガス中に１〜１０秒間曝して前記下地層の表面に酸素を吸着させるステップを備えていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、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基本的な構成例を説明するための概念図で、Ａｌやガラスなどの非磁性の基板１上に、裏打ち層２と配向制御層（３および４）と下地層５と垂直配向した磁性層６とが順次積層され、磁性層６の上には保護層７が設けられている。磁性層６は第１磁性層６ａと第２磁性層６ｂとを多層に積層させた多層積層膜で構成される。
本発明の垂直磁気記録媒体の基本的特徴は、第１磁性層６ａを添加元素を含有しないＣｏ層とし、第２磁性層６ｂをＳｉ酸化物を添加したＰｔ層（以下、Ｐｔ−ＳｉＯ_x層と表す）とし、かかる構成の磁性層６を、磁性層６を構成する磁性粒相互間の磁気的相互作用を小さくするために設けられた六方最密構造（ｈｃｐ）を有するＲｕ膜からなる下地層５上に形成するようにした点である。
【００１２】
Ｃｏ層とＰｔ層を多層積層した磁性層への添加元素の導入は媒体ノイズを低減する効果をもたらす反面、結晶磁気異方性定数（Ｋｕ）の低下を生じ磁気的特性が低下する。
発明者等は鋭意検討の結果、下地層５を六方最密構造（ｈｃｐ）を有するＲｕ膜とし、下地層５の直上にＣｏ層とＰｔ−ＳｉＯ_x層を多層積層した磁性層６を設けることにより、保磁力（Ｈｃ）付近での磁化曲線の傾きが緩やかとなり、磁性粒相互間の磁気的相互作用を小さくすることができることを見出した。この結果、結晶磁気異方性定数（Ｋｕ）を高く保ちつつ、媒体ノイズを低減することが可能であることを見出した点に本発明の特徴がある。
図１に示されている裏打ち層２と配向制御層（３および４）は、垂直磁気記録媒体の特性向上のために下地層５と基板１との間に付加することが好ましい層であり、これらの層を備えない構成の垂直磁気記録媒体とすることも可能である。
【００１３】
より具体的に説明すると、下地層５は六方最密構造（ｈｃｐ）を有するＲｕ膜からなり、その厚みは例えば５〜２０ｎｍの範囲とされる。厚みが５ｎｍ未満では保磁力Ｈｃが低くなり磁気特性が十分でなく、厚みが２０ｎｍを超えると軟磁性層と磁性層の磁気スペーシングが大きくなり記録再生特性が悪化するが、下地層５の表面に酸素吸着処理を施した後に磁性層６を形成することとすると、磁性層６の磁気特性を更に高めることが可能となる。すなわち、下地層５の表面に酸素吸着させると、この下地層５の上に形成される磁性層６の磁性粒間の磁気的相互作用が抑制され、保磁力近傍での磁化曲線の傾きが更に緩やかとなり、記録再生が容易化するという利点がある。酸素吸着は、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ等の希ガスに酸素を混合したガス中に下地層５の表面を曝すことにより行われる。混合ガスへの曝露は、成膜装置とは独立した装置により行うことも可能であるが、量産性を考慮すれば、下地層５の成膜後に、成膜装置内で連続して行うことがより好ましい。混合ガスへの曝露条件は、目的とする下地層５の表面改質の度合いにより適宜選択される。酸素吸着が多くなりすぎる場合は磁性層の結晶性が低下し、酸素吸着が少ない場合は酸素吸着の効果が得られにくいことから、質量流量比１〜１０％の酸素を混合し、混合ガス圧０．１〜１０Ｐａのもとで、１〜１０秒間曝露することが好ましい。
【００１４】
磁性層６は、Ｃｏ層とＰｔ合金層の多層積層膜で基本構成されている。磁性層６にＣｏ層とＰｔ合金層の多層積層膜を用いるのは、Ｃｏ−Ｃｒ合金などの磁性層に比較してＨｃが大きく角形比が容易に１近傍となり、界面磁気異方性を利用して大きな結晶磁気異方性が得られるからである。
この多層積層膜を構成する第１磁性層６ａは添加元素を含有しないＣｏ層とされる。添加元素を含有しないＣｏ層とすることにより結晶磁気異方性定数を高く保つことができる。ここで、添加元素を含有しないＣｏ層または添加元素を含有しないＰｔ層とは添加元素を意図的に導入しないＣｏ層またはＰｔ層を意味し、不純物のレベルで他の元素が含まれないことを意味するものではない。
第２磁性層６ｂはＰｔ−ＳｉＯ_x層（Ｓｉ酸化物を添加したＰｔ層）とされる。添加元素を含有しないＰｔ層とすることにより、結晶磁気異方性定数（Ｋｕ）を高く保つことができるが、Ｐｔ層へＳｉ酸化物を添加することにより、結晶磁気異方性定数（Ｋｕ）を高く保ちつつ、粒子間に非磁性のＳｉ酸化物を偏析させて磁性粒子の微細化、孤立化が促進され、保磁力が大きく媒体ノイズが低減され高記録密度が可能となる。
第２磁性層６ｂに添加されるＳｉ酸化物の組成はＳｉＯ_x（０＜ｘ≦２）の組成を有するが，好ましくは化学量論比を満足するものとされ、具体的にはＳｉＯ₂が好ましい。Ｓｉ酸化物は２〜１２モル％の濃度範囲で添加されることが好ましい。Ｓｉ酸化物が１２モル％を超えるとＨｃの低下が大きく特性の低下をもたらす。Ｓｉ酸化物が２モル％未満では添加量が少ないためＳｉ酸化物の添加効果は望めない。
【００１５】
磁性層６を構成する各層の厚みは、目的とする磁気特性に応じて変更可能であるが、例えば、Ｃｏ層の膜厚は０．２〜０．８ｎｍ、Ｐｔ−ＳｉＯ_x層の膜厚は０．０５〜１．２ｎｍであり、好ましくは、Ｃｏ層の膜厚を０．２〜０．５ｎｍ、Ｐｔ−ＳｉＯ_x層の膜厚を０．０５〜０．２５ｎｍの範囲に設定する。Ｃｏ層の膜厚がＰｔ−ＳｉＯ_x層の膜厚より厚いときに高いＨｃやＫｕが達成される。なお、この磁性層６はＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅまたはこれらの混合ガスなどをスパッタガスとして用いてスパッタリング法で成膜される。
配向制御層（３および４）は、下地層５の結晶配向性（ｃ軸配向性）を高めるために設けられるもので、好ましくは、第１配向制御層３であるＴａ層と第２配向制御層４であるＮｉＦｅＮｂＢ層とを積層した２層構造として構成される。なお、第２配向制御層はＮｉＦｅＳｉ層やＮｉＦｅＣｒ層であってもよい。下地層５のｃ軸配向性を高めることで、この下地層５の上に設けられる磁性層６の結晶配向性も向上し磁気特性を更に高めることが可能となる。第２配向制御層４の組成比は下地層５の結晶性および結晶配向性を乱さない範囲で適宜選択されるが、ＮｉＦｅＮｂＢの場合はＮｉが６４〜８６原子％、Ｆｅが１０〜２０原子％、Ｎｂが２〜１０原子％、Ｂが２〜６原子％の範囲が好適である。ＮｉＦｅＳｉの場合はＮｉが７０〜８８原子％、Ｆｅが１０〜２０原子％、Ｓｉが２〜１０原子％、の範囲が好適であり、ＮｉＦｅＣｒの場合はＮｉが５０〜７０原子％、Ｆｅが１０〜２０原子％、Ｃｒが２０〜３０原子％の範囲が好適である。
第１配向制御層３であるＴａ層と第２配向制御層４の厚みは、各々の層の結晶性が確保される厚みを下限とし、成膜にかかる時間が長くなりすぎず量産性を損なわない厚みを上限として設定される。第１配向制御層３であるＴａ層の厚みは１〜５ｎｍが好ましく、第２配向制御層４であるＮｉＦｅＮｂＢ層、ＮｉＦｅＳｉ層，ＮｉＦｅＣｒ層の膜厚は５〜３０ｎｍとすることが好ましい。
【００１６】
裏打ち層２は、記録ヘッドでの書き込み能力を増大させるために設けるもので、例えば、５０〜３００ｎｍの厚みの軟磁性膜であり、その組成は例えばＣｏＺｒＮｂやＣｏＺｒＴａの組成とすることができる。
保護層７は磁気記録ヘッドと磁気記録媒体との摺動性能を確保するために設けることが好ましい層で、硬質のカーボン膜、窒化カーボン膜、炭化シリコン膜等のこの技術分野でよく知られている膜を使用することができる。またカーボン膜等の上に潤滑剤を塗布し、潤滑性を確保する膜を設けることもできる。保護層７を備えない構成の垂直磁気記録媒体とすることも可能である。
以下に、参考例としての実施例１，３を含む実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
（参考例としての実施例１）
本実施例では基板１をガラス基板、裏打ち層２をＣｏＺｒＮｂ層、第１配向制御層３をＴａ層、第２配向制御層４をＮｉＦｅＮｂＢ層、下地層５をＲｕ層、第１磁性層６ａをＣｏ層、第２磁性層６ｂをＰｔ層、保護層７を窒化カーボン層として垂直磁気記録媒体を構成した例について説明する。
【００１７】
本実施例の垂直磁気記録媒体の製造方法は以下のとおりである。基板１は厚みは０.６３５ｍｍ、直径６５ｍｍ（公称２.５インチ）のガラス基板である。基板の径や厚さは本質的ではなく、基板１としてＮｉ−Ｐメッキされ適切なテクスチャが形成されたアルミ基板などでもよい。
基板１を充分に洗浄したのちに、スパッタリング法によりＣｏＺｒＮｂ膜を成膜して裏打ち層２を形成する。本実施例で用いたスパッタターゲットは、８７原子％Ｃｏ−５原子％Ｚｒ−８原子％Ｎｂの組成比である。スパッタガスとしてはＡｒガスを用い、Ａｒガス圧約１Ｐａで室温にて約２００ｎｍの厚さに成膜した。なお、ＣｏＺｒＮｂ膜は、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。
【００１８】
このＣｏＺｒＮｂ膜の上に連続して、Ｔａからなる第１配向制御層３をスパッタ成膜する。用いたターゲットは純Ｔａである。Ａｒガスでスパッタを行い、膜厚約３ｎｍの厚さに成膜した。成膜温度は室温、ガス圧は約１Ｐａである。
このＴａ層の上に連続して、第２配向制御層４であるＮｉＦｅＮｂＢ層をスパッタ成膜する。用いたターゲットは７９原子％Ｎｉ−１２原子％Ｆｅ−３原子％Ｎｂ−６原子％Ｂの組成比である。Ａｒガスでスパッタを行い、膜厚約２５ｎｍの厚さに成膜した。成膜温度は室温、ガス圧は約１Ｐａである。
このＮｉＦｅＮｂＢ層の上に、下地層５であるＲｕ層をスパッタ成膜する。用いたターゲットは純Ｒｕである。Ａｒガスでスパッタを行い、膜厚約１０ｎｍの厚さに成膜した。成膜温度は室温、ガス圧は約４Ｐａである。Ｔａからなる第１配向制御層３、ＮｉＦｅＮｂＢからなる第２配向制御層４の直上にＲｕ層を成膜することにより、Ｒｕ層は六方最密構造（ｈｃｐ）に成膜される。
このようにして成膜したＲｕの下地層５の表面を、１Ｐａの圧力下で、Ａｒガスに質量流量比２％のＯ_２ガスを混合した雰囲気に１０秒程度曝してＲｕ表面に適度な量の酸素を吸着させる。
【００１９】
次に、このＲｕの下地層５の上に、Ｃｏ層とＰｔ層を多層積層した磁性層６（Ｃｏ／Ｐｔ）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、Ｃｏ層については純Ｃｏであり、Ｐｔ層については純Ｐｔである。これら２つ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することで、Ｃｏ層とＰｔ層とを交互に積層する。スパッタはＡｒガスを用いて行った。膜厚はＣｏ層が０．３ｎｍであり、Ｐｔ層は０．０５〜０．８ｎｍの範囲で成膜した。Ｃｏ層とＰｔ層の積層数は各々１０〜３１層の範囲である。その際、Ｃｏ層とＰｔ層の積層数は、磁性層６の膜厚が変わらないようにＰｔ層の膜厚に応じて変更した。すなわち、Ｐｔ層の膜厚が最薄の０．０５ｎｍのときは、最多の３１層積層してＣｏ層とＰｔ層の積層膜からなる磁性層６の膜厚は１０．８５ｎｍであり、Ｐｔ層の膜厚が最厚の０．８ｎｍのときは、最少の１０層積層して磁性層６の膜厚は１１ｎｍというように、磁性層６の膜厚が常に約１１ｎｍになるようにＰｔ層の膜厚に応じて積層数を変更した。この点、他の実施例も同様である。なお、この成膜は室温で行っており、ガス圧は５Ｐａである。
最後に、磁性層６の最表面に保護層７として窒化カーボン膜をスパッタリング法により形成する。すなわち、ターゲットをカーボン、スパッタガスをＡｒに質量流量比４％の窒素を混合したガスとし、膜厚約７ｎｍの窒化カーボン膜からなる保護層７を成膜した。なお、成膜温度は室温、Ａｒガス圧は約１Ｐａである。
【００２０】
（実施例２）
スパッタリング法により、Ｃｏ層とＳｉＯ_２を添加したＰｔ層（以下Ｐｔ−ＳｉＯ_２層と表す）を多層積層した磁性層６（Ｃｏ／Ｐｔ−ＳｉＯ_２）を形成したこと以外は実施例１と同様にして垂直磁気記録媒体を形成した。用いたターゲット組成は、Ｃｏ層については純Ｃｏであり、Ｐｔ−ＳｉＯ_２層については９２モル％Ｃｏ−８モル％ＳｉＯ_２である。成膜されるＰｔ−ＳｉＯ_２層の組成比は、用いたターゲットの組成比を反映して、９２モル％Ｐｔ−８モル％ＳｉＯ_２となる。膜厚はＣｏ層は０．３ｎｍ、Ｐｔ−ＳｉＯ_２層は０．０５〜０．８ｎｍの範囲であり、Ｃｏ層とＰｔ−ＳｉＯ_２層の積層数は各々１０〜３１層の範囲である。なお、この成膜は室温で行っており、ガス圧は５Ｐａである。
【００２１】
（比較例）スパッタリング法により、Ｃｏ−ＳｉＯ_２層とＰｔ層を多層積層した磁性層６（Ｃｏ−ＳｉＯ_２／Ｐｔ）を形成したこと以外は実施例１と同様にして垂直磁気記録媒体を形成した。用いたターゲット組成比は、Ｃｏ−ＳｉＯ_２層については９４モル％Ｃｏ−６モル％ＳｉＯ_２であり、Ｐｔ層については純Ｐｔである。成膜されるＣｏ−ＳｉＯ_２層の組成比は、用いたターゲットの組成比を反映して、９４モル％Ｃｏ−６モル％ＳｉＯ_２となる。膜厚はＣｏ−ＳｉＯ_２層は０．３ｎｍ、Ｐｔ層は０．０５〜０．８ｎｍの範囲であり、Ｃｏ層とＰｔ−ＳｉＯ_２層の積層数は各々１０〜３１層の範囲である。なお、この成膜は室温で行っており、ガス圧は５Ｐａである。
図２に実施例１、２および比較例についてＰｔ−ＳｉＯ_２層またはＰｔ層の膜厚に対する保磁力（Ｈｃ）の依存性を示す。
【００２２】
３種類の媒体ともＰｔ層またはＰｔ−ＳｉＯ_２層が薄い方がＨｃが大きく、厚くなるに従いＨｃは低下する。Ｐｔ層またはＰｔ−ＳｉＯ_２層の膜厚が薄い場合（０.０８〜０.２ｎｍ）はＣｏ/ＰｔのＨｃが一番大きく、次がＣｏ/Ｐｔ−ＳｉＯ_２であり、比較例のＣｏ−ＳｉＯ_２/Ｐｔは最も小さい。このように六方最密構造のＲｕ層を下地層として用い、第１磁性層のＣｏ層にＳｉＯ_２を添加しない方がＨｃは大きくなる。
図３に実施例１、２および比較例についてＰｔ−ＳｉＯ_２層またはＰｔ層の膜厚に対する磁化曲線の傾き(α)の依存性を示す。αは粒子間の磁気的交換相互作用の大小を示す指標で小さい方が相互作用は小さい。αは磁場の強さが保磁力における磁化曲線の傾きで定義した。
【００２３】
３種類の媒体ともＰｔ層またはＰｔ−ＳｉＯ_２層の膜厚が薄い方がαが小さく、厚くなるに従い大きくなる。Ｐｔ層またはＰｔ−ＳｉＯ_２層の膜厚が薄い場合（０.０８〜０.２ｎｍ）ではＣｏ/ＰｔとＣｏ/Ｐｔ−ＳｉＯ_２のαは小さいことに対して、比較例のＣｏ−ＳｉＯ_２/Ｐｔは大きくなる。このように六方最密構造のＲｕ層を下地層として用い、第１磁性層のＣｏ層にＳｉＯ_２を添加しない方がαは小さくできる。αが小さいことは、粒子間の磁気的相互作用が小さくなっていることを示し、媒体ノイズの低減につながる。
表１に実施例１、２および比較例について結晶磁気異方性定数（Ｋｕ）の測定値を示す。膜厚はＣｏ層またはＣｏ−ＳｉＯ_２層は０.３nm、Ｐｔ層またはＰｔ−ＳｉＯ_２層が０.１２nmの場合である。
【００２４】
【表１】

【００２５】
Ｋｕは実施例１（参考例）のＣｏ/Ｐｔが一番大きく、実施例２のＣｏ/Ｐｔ−ＳｉＯ₂でも比較例のＣｏ−ＳｉＯ₂/Ｐｔより大きい。このようにＣｏにＳｉＯ₂を添加しない方がＫｕの大きい垂直磁性層を形成でき、熱安定性も有利となる。
図４に実施例１（参考例）、実施例２および比較例について線記録密度（Ｌｄ）と信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の関係を示す。ＳＮＲが大きい程、記録密度が高くできるため、媒体として優れることを示す。線記録密度の単位はｋＦＣＩ（ｋｉｌｏＦｌｕｘＣｈａｎｇｅｐｅｒＩｎｃｈ）で示している。
ＳＮＲは実施例２のＣｏ/Ｐｔ−ＳｉＯ₂が一番高く、次に比較例のＣｏ−ＳｉＯ ₂ / Ｐｔ、一番低いのが実施例１（参考例）のＣｏ / Ｐｔである。このようにＣｏにＳｉＯ₂を添加しないほうが高いＳＮＲが得られ、記録再生特性が改善される。
【００２６】
（参考例としての実施例３）
本実施例では基板１をガラス基板、裏打ち層２をＣｏＺｒＮｂ層、第１配向制御層３をＴａ層、第２配向制御層４をＮｉＦｅＳｉ層、下地層５をＲｕ層、第１磁性層６ａをＣｏ層、第２磁性層６ｂをＰｔ層、保護層７を窒化カーボン層として垂直磁気記録媒体を構成した例について説明する。
本実施例の垂直磁気記録媒体の製造方法は以下のとおりである。基板１は厚みは０.６３５ｍｍ、直径６５ｍｍ（公称２.５インチ）のガラス基板である。基板の径や厚さは本質的ではなく、基板１としてＮｉ−Ｐメッキされ適切なテクスチャが形成されたアルミ基板などでもよい。
基板１を充分に洗浄したのちに、スパッタリング法によりＣｏＺｒＮｂ膜を成膜して裏打ち層２を形成する。本実施例で用いたスパッタターゲットは、８７原子％Ｃｏ−５原子％Ｚｒ−８原子％Ｎｂの組成比である。スパッタガスとしてはＡｒガスを用い、Ａｒガス圧約１Ｐａで室温にて約２００ｎｍの厚さに成膜した。なお、ＣｏＺｒＮｂ膜は、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。
【００２７】
このＣｏＺｒＮｂ膜の上に連続して、Ｔａからなる第１配向制御層３をスパッタ成膜する。用いたターゲットは純Ｔａである。Ａｒガスでスパッタを行い、膜厚約３ｎｍの厚さに成膜した。成膜温度は室温、ガス圧は約１Ｐａである。
このＴａ層の上に連続して、第２配向制御層４であるＮｉＦｅＳｉ層をスパッタ成膜する。用いたターゲットは８４原子％Ｎｉ−１２原子％Ｆｅ−４原子％Ｓｉの組成比である。Ａｒガスでスパッタを行い、膜厚約８ｎｍの厚さに成膜した。成膜温度は室温、ガス圧は約１Ｐａである。
このＮｉＦｅＳｉ層の上に、下地層５であるＲｕ層をスパッタ成膜する。用いたターゲットは純Ｒｕである。Ａｒガスでスパッタを行い、膜厚約１０ｎｍの厚さに成膜した。成膜温度は室温、ガス圧は約４Ｐａである。Ｔａからなる第１配向制御層３、ＮｉＦｅＳｉからなる第２配向制御層４の直上にＲｕ層を成膜することにより、Ｒｕ層は六方最密構造（ｈｃｐ）に成膜される。
このようにして成膜したＲｕの下地層５の表面を、１Ｐａの圧力下で、Ａｒガスに質量流量比２％のＯ_２ガスを混合した雰囲気に１０秒程度曝してＲｕ表面に適度な量の酸素を吸着させる。
【００２８】
次に、このＲｕの下地層５の上に、Ｃｏ層とＰｔ層を多層積層した磁性層６（Ｃｏ／Ｐｔ）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、Ｃｏ層については純Ｃｏであり、Ｐｔ層については純Ｐｔである。これら２つ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することで、Ｃｏ層とＰｔ層とを交互に積層する。スパッタはＡｒガスを用いて行った。膜厚はＣｏ層が０．３ｎｍであり、Ｐｔ層は０．０５〜０．８ｎｍの範囲で成膜した。Ｃｏ層とＰｔ層の積層数は各々１０〜３１層の範囲である。なお、この成膜は室温で行っており、ガス圧は５Ｐａである。
最後に、磁性層６の最表面に保護層７として窒化カーボン膜をスパッタリング法により形成する。ターゲットをカーボン、スパッタガスをＡｒに質量流量比４％の窒素を混合したガスとし、膜厚約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。
【００２９】
（実施例４）
スパッタリング法により、Ｃｏ層とＰｔ−ＳｉＯ_２層を多層積層した磁性層６（Ｃｏ／Ｐｔ−ＳｉＯ_２）を形成したこと以外は実施例３と同様にして垂直磁気記録媒体を形成した。用いたターゲット組成は、Ｃｏ層については純Ｃｏであり、Ｐｔ−ＳｉＯ_２層については９２モル％Ｐｔ−８モル％ＳｉＯ_２である。成膜されるＰｔ−ＳｉＯ_２層の組成比は、用いたターゲットの組成比を反映して、９２モル％Ｐｔ−８モル％ＳｉＯ_２となる。膜厚はＣｏ層は０．３ｎｍ、Ｐｔ−ＳｉＯ_２層は０．０５〜０．８ｎｍの範囲であり、Ｃｏ層とＰｔ−ＳｉＯ_２層の積層数は各々１０〜３１層の範囲である。なお、この成膜は室温で行っており、ガス圧は５Ｐａである。第２配向制御層４としてＮｉＦｅＳｉを用いた実施例３、４は、第２配向制御層４としてＮｉＦｅＮｂＢを用いた実施例１、２と同等な結果が得られた。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁性層を添加元素を含有しないＣｏ層とＳｉ酸化物を添加したＰｔ合金層とを多層に積層した多層積層膜で基本構成し、かかる構成の磁性層を、表面に酸素が吸着された六方最密構造（ｈｃｐ）を有するＲｕ膜からなる下地層上に形成することにより、磁性層の磁性粒間の磁気的相互作用を抑制し、高記録密度で記録再生特性に優れる垂直磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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ある。
【図２】Ｃｏ合金層とＰｔ合金層とを多層積層した膜において、Ｐｔ合金層膜厚と保磁力の関係を説明するための図である。
【図３】Ｃｏ合金層とＰｔ合金層とを多層積層した膜において、Ｈｃ付近の磁化曲線の傾きαのＰｔ合金層膜厚に対する依存性を説明するための図である。
【図４】Ｃｏ合金層とＰｔ合金層とを多層積層した膜において、ＳＮＲと線記録密度Ｌｄの関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１基板
２裏打ち層
３第１配向制御層
４第２配向制御層
５下地層
６磁性層
６ａ第１磁性層
６ｂ第２磁性層
７保護層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a perpendicular magnetic recording medium and a manufacturing method thereof, and more particularly to a perpendicular magnetic recording medium having a high recording density and excellent recording / reproducing characteristics and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent personal computers and workstations, a large-capacity and small-sized magnetic recording device is mounted as a storage device. Against this background, magnetic disks are required to have higher recording density.
The magnetic recording system currently in practical use is the “in-plane (longitudinal) magnetic recording system” in which the easy axis of magnetization is parallel to the surface of the magnetic recording medium. In order to improve the recording density in this in-plane magnetic recording system, it is necessary to reduce the product of the residual magnetization (Br) and the magnetic layer thickness (t) of the magnetic layer included in the recording medium. It is also necessary to increase the magnetic force (Hc). For this reason, attempts have been made to control the crystal grain size by reducing the thickness of the magnetic layer.
[0003]
However, in the in-plane magnetic recording system, there is a problem that the demagnetizing field increases with the shortening of the bit length and the residual magnetic flux density decreases, so that the reproduction output decreases. There is also a “thermal fluctuation problem” that becomes apparent as the layers become thinner. For these reasons, it is currently expected that it will be technically difficult to increase the density of the magnetic disk by the in-plane magnetic recording method.
On the other hand, a “perpendicular magnetic recording method” has been studied in order to improve the surface recording density while solving these problems. In the perpendicular magnetic recording method, the magnetic recording medium is designed so that the easy axis of magnetization of the magnetic layer is oriented in the direction perpendicular to the substrate surface, so adjacent magnetizations in the magnetization transition region do not face each other, and the bit length Is suitable as a magnetic recording method for a high-density magnetic recording medium because the magnetization is stable even when the magnetic field becomes shorter and the magnetic flux does not decrease.
[0004]
On the other hand, the perpendicular magnetic recording medium does not sufficiently segregate nonmagnetic materials into the region between the magnetic grains in the magnetic layer, resulting in a large magnetic interaction between the magnetic grains. There is a problem that medium noise tends to be high. Therefore, it is required to achieve high-density recording while reducing medium noise and improving the SN ratio by developing a material control technology that can promote grain boundary segregation of nonmagnetic substances.
As a configuration of a known perpendicular magnetic recording medium for this purpose, for example, a soft magnetic backing layer is formed on a nonmagnetic substrate such as aluminum or glass, and an underlayer for orienting the magnetic layer vertically is formed thereon. There is known a “two-layer perpendicular magnetic recording medium” in which a perpendicular magnetic recording layer and a protective layer are formed thereon (see, for example, Patent Document 1). Perpendicular magnetization films made of Co-based alloys such as Cr, Co—Cr—Ta, Co—Cr—Pt, multilayer laminated perpendicular magnetization films such as Pt / Co and Pd / Co, Tb—Co, Tb—Fe—Co, etc. Many film configurations such as an amorphous perpendicular magnetization film have been studied. Among them, a multilayer laminated perpendicular magnetization film such as Pt / Co or Pd / Co has a large perpendicular magnetic anisotropy and a high thermal stability. High coercive force and easy squareness ratio 1.0 reasons such as that the value near to obtain, have been actively studied as a future high density recording medium. However, these multilayer laminated perpendicularly magnetized films have a large amount of so-called medium noise, and reduction of the medium noise has become an issue for practical use.In order to reduce the medium noise, the installation of a granular layer on the underlayer, or An additive element such as B has been introduced into the multilayer laminated perpendicularly magnetized film (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-203306 A
[Patent Document 2]
JP 2002-025032 A
[Patent Document 3]
JP 2001-155329 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the level of medium noise reduction in such a conventional multilayer magnetic film perpendicular magnetic recording medium is still insufficient, and when an additive element is introduced into the multilayer laminated perpendicular magnetic film, the magnetocrystalline anisotropy constant There is a problem that the magnetic properties are lowered due to the decrease in (Ku). It is necessary to further improve the recording / reproducing characteristics while lowering the medium noise.
The present invention has been made in view of such problems. The object of the present invention is to reduce medium noise while maintaining a large magnetocrystalline anisotropy constant (Ku), and to achieve recording / reproduction characteristics at a high recording density. It is an object of the present invention to provide a perpendicular magnetic recording medium excellent in the above and a manufacturing method thereof.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention provides a perpendicular magnetic recording medium comprising at least an underlayer and a magnetic layer on a nonmagnetic substrate,
  The underlayer isOxygen was adsorbed on the surfaceRu with hexagonal close-packed structure (hcp)filmThe magnetic layer is provided directly on the underlayer,Does not contain additive elementsA first magnetic layer made of Co;Added Si oxideThe second magnetic layer made of Pt is formed by alternately laminating multiple layers.
  According to a second aspect of the present invention, in the perpendicular magnetic recording medium according to the first aspect, 2 to 12 mol% of Si oxide is added to the second magnetic layer.
  According to a third aspect of the present invention, in the perpendicular magnetic recording medium according to the first or second aspect, the first magnetic layer has a thickness of 0.2 to 0.5 nm, and the second magnetic layer has a thickness of 0. It has a thickness of 05 to 0.25 nm, and the thickness of the first magnetic layer is larger than the thickness of the second magnetic layer.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, in the perpendicular magnetic recording medium according to any one of the first to third aspects, the underlayer has a thickness of 5 to 20 nm.
According to a fifth aspect of the present invention, in the perpendicular magnetic recording medium according to any one of the first to fourth aspects, an orientation for controlling a crystal orientation of the underlayer between the nonmagnetic substrate and the underlayer. A control layer is provided.
A sixth aspect of the present invention is the perpendicular magnetic recording medium according to the fifth aspect, wherein the orientation control layer is formed by laminating a first orientation control layer and a second orientation control layer. The composition of the two orientation control layer is set so that the c-axis of the hexagonal close-packed structure of the underlayer is oriented substantially perpendicular to the nonmagnetic substrate surface.
According to a seventh aspect of the present invention, in the perpendicular magnetic recording medium according to the sixth aspect, the first orientation control layer is a Ta layer, and the second orientation control layer is a NiFeNbB layer, a NiFeSi layer, or a NiFeCr layer. It is either of these.
[0009]
The invention according to claim 8 is the perpendicular magnetic recording medium according to claim 7, wherein the composition ratio of NiFeNbB constituting the second orientation control layer is 10 to 20 atomic% for Fe and 2 to 10 atomic% for Nb. , B is 2 to 6 atomic%, and the balance is Ni.
The invention according to claim 9 is the perpendicular magnetic recording medium according to claim 7, wherein the composition ratio of NiFeSi constituting the second orientation control layer is 10 to 20 atomic% for Fe and 2 to 10 atomic% for Si. The remainder is Ni.
According to a tenth aspect of the present invention, in the perpendicular magnetic recording medium according to the seventh aspect, the composition ratio of NiFeCr constituting the second orientation control layer is 10-20 atomic% for Fe and 20-30 atomic% for Cr. The remainder is Ni.
[0010]
The invention according to claim 11 is the perpendicular magnetic recording medium according to claim 6 or 7, wherein the first orientation control layer has a thickness of 1 to 5 nm, and the second orientation control layer has a thickness of 5 to 30 nm. It is characterized by being set to.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the perpendicular magnetic recording medium according to any one of the fifth to eleventh aspects, a soft magnetic backing layer is provided between the nonmagnetic substrate and the orientation control layer. It is characterized by that.
The invention according to claim 13 is the perpendicular magnetic recording medium according to claim 12, wherein the backing layer has a CoZrNb or CoZrTa alloy composition and has a thickness of 50 to 300 nm.
The invention according to a fourteenth aspect is the method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the lower layer is formed after the underlayer is formed and before the magnetic layer is formed. A step of exposing the surface of the formation layer to Ar gas having a gas pressure of 0.1 to 10 Pa mixed with oxygen having a mass flow ratio of 1 to 10% for 1 to 10 seconds to adsorb oxygen to the surface of the underlayer. It is characterized by that.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
  FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a basic configuration example of a perpendicular magnetic recording medium of the present invention. A backing layer 2 and an orientation control layer (3 and 4) are formed on a nonmagnetic substrate 1 such as Al or glass. ) And an underlayer 5 and a vertically oriented magnetic layer 6 are sequentially stacked, and a protective layer 7 is provided on the magnetic layer 6. The magnetic layer 6 is composed of a multilayer laminated film in which a first magnetic layer 6a and a second magnetic layer 6b are laminated in multiple layers.
  The basic feature of the perpendicular magnetic recording medium of the present invention is that the first magnetic layer 6a is a Co layer containing no additive element, and the second magnetic layer 6b.SiPt layer to which an oxide is added (hereinafter referred to as Pt-SiO_xThe magnetic layer 6 having such a structure is made of a Ru film having a hexagonal close-packed structure (hcp) provided to reduce the magnetic interaction between the magnetic grains constituting the magnetic layer 6. This is a point formed on the underlayer 5.
[0012]
  The introduction of an additive element into the magnetic layer in which the Co layer and the Pt layer are multilayered brings about the effect of reducing the medium noise, but on the other hand, the magnetocrystalline anisotropy constant (Ku) is lowered and the magnetic characteristics are lowered.
  As a result of intensive studies, the inventors have made the underlying layer 5 a Ru film having a hexagonal close-packed structure (hcp) and directly above the underlying layer 5.CoLayer and Pt-SiO_xIt has been found that by providing the magnetic layer 6 in which the layers are laminated, the inclination of the magnetization curve near the coercive force (Hc) becomes gentle and the magnetic interaction between the magnetic grains can be reduced. As a result, the present invention is characterized in that it has been found that medium noise can be reduced while keeping the magnetocrystalline anisotropy constant (Ku) high.
  The backing layer 2 and the orientation control layers (3 and 4) shown in FIG. 1 are layers that are preferably added between the underlayer 5 and the substrate 1 in order to improve the characteristics of the perpendicular magnetic recording medium. A perpendicular magnetic recording medium having no configuration of these layers may be used.
[0013]
  More specifically, the underlayer 5 is made of a Ru film having a hexagonal close-packed structure (hcp) and has a thickness in the range of 5 to 20 nm, for example. If the thickness is less than 5 nm, the coercive force Hc is low and the magnetic characteristics are not sufficient, and if the thickness exceeds 20 nm, the magnetic spacing between the soft magnetic layer and the magnetic layer increases and the recording / reproduction characteristics deteriorate.But,If the magnetic layer 6 is formed after the surface of the underlayer 5 is subjected to oxygen adsorption treatment, the magnetic properties of the magnetic layer 6 can be further improved. That is, when oxygen is adsorbed on the surface of the underlayer 5, the magnetic interaction between the magnetic grains of the magnetic layer 6 formed on the underlayer 5 is suppressed, and the inclination of the magnetization curve near the coercive force is further increased. There is an advantage that recording / reproduction is facilitated. Oxygen adsorption is performed by exposing the surface of the underlayer 5 to a gas obtained by mixing oxygen with a rare gas such as Ar, Xe, or Kr. The exposure to the mixed gas can be performed by an apparatus independent of the film forming apparatus. However, in consideration of mass productivity, the exposure to the mixed gas can be performed continuously in the film forming apparatus after the formation of the underlayer 5. More preferred. The exposure condition to the mixed gas is appropriately selected depending on the degree of surface modification of the target underlayer 5. When the oxygen adsorption is too much, the crystallinity of the magnetic layer is lowered, and when the oxygen adsorption is small, it is difficult to obtain the effect of oxygen adsorption. It is preferable to expose for 1 to 10 seconds at 0.1 to 10 Pa.
[0014]
  The magnetic layer 6 is basically composed of a multilayer laminated film of a Co layer and a Pt alloy layer. The multilayered film of Co layer and Pt alloy layer is used as the magnetic layer 6 because Hc is large and the squareness ratio is easily close to 1 compared to a magnetic layer such as Co—Cr alloy, and the interface magnetic anisotropy is utilized. This is because a large magnetocrystalline anisotropy can be obtained.
  The first magnetic layer 6a constituting this multilayer laminated film is a Co layer containing no additive element. A magnetocrystalline anisotropy constant can be kept high by using a Co layer containing no additive element. Here, the Co layer containing no additive element or the Pt layer containing no additive element means a Co layer or Pt layer into which the additive element is not intentionally introduced, and other elements are not included at the impurity level. It doesn't mean.
  Second magnetic layer 6bIs Pt-SiO_xLayer (Pt layer to which Si oxide is added). By using a Pt layer containing no additive element, the magnetocrystalline anisotropy constant (Ku) can be kept high.But,Add Si oxide to Pt layerByWhile keeping the magnetocrystalline anisotropy constant (Ku) high, non-magnetic Si oxide is segregated between the grains to promote the miniaturization and isolation of the magnetic grains, the coercive force is large, the medium noise is reduced, and high recording Density is possible.
  The composition of the Si oxide added to the second magnetic layer 6b is SiO._x(0 <x ≦ 2), preferably satisfying the stoichiometric ratio, specifically SiO 2₂Is preferred. The Si oxide is preferably added in a concentration range of 2 to 12 mol%. When Si oxide exceeds 12 mol%, the decrease in Hc is large and the characteristics are deteriorated. If the Si oxide is less than 2 mol%, the addition amount is small, so that the effect of adding the Si oxide cannot be expected.
[0015]
  The thickness of each layer constituting the magnetic layer 6 can be changed according to the intended magnetic characteristics. For example, the thickness of the Co layer is 0.2 to 0.8 nm., Pt-SiO_xThe thickness of the layer is 0.05 to 1.2 nm, preferably the thickness of the Co layer is 0.2 to 0.5 nm., Pt-SiO_xThe film thickness of the layer is set in the range of 0.05 to 0.25 nm. Co layer thicknessIs Pt-SiO_xHigh Hc and Ku are achieved when thicker than the layer thickness. The magnetic layer 6 is formed by sputtering using Ar, Kr, Xe, or a mixed gas thereof as a sputtering gas.
  The orientation control layers (3 and 4) are provided to increase the crystal orientation (c-axis orientation) of the underlayer 5, and preferably the Ta layer as the first orientation control layer 3 and the second orientation control. It is configured as a two-layer structure in which the NiFeNbB layer that is the layer 4 is laminated. The second orientation control layer may be a NiFeSi layer or a NiFeCr layer. By increasing the c-axis orientation of the underlayer 5, the crystal orientation of the magnetic layer 6 provided on the underlayer 5 can be improved and the magnetic properties can be further enhanced. The composition ratio of the second orientation control layer 4 is appropriately selected within a range that does not disturb the crystallinity and crystal orientation of the underlayer 5, but in the case of NiFeNbB, Ni is 64 to 86 atomic% and Fe is 10 to 20 atomic%. Nb is preferably in the range of 2 to 10 atomic% and B is in the range of 2 to 6 atomic%. In the case of NiFeSi, the ranges of 70 to 88 atomic% Ni, 10 to 20 atomic% Fe, and 2 to 10 atomic% Si are preferable. In the case of NiFeCr, Ni is 50 to 70 atomic% and Fe is 10%. A range of ˜20 atomic% and Cr of 20-30 atomic% are suitable.
The thicknesses of the Ta layer and the second orientation control layer 4 that are the first orientation control layer 3 are the lower limit of the thickness at which the crystallinity of each layer is ensured, and the time required for film formation does not become too long and the mass productivity is impaired. Not set as the upper limit. The thickness of the Ta layer that is the first orientation control layer 3 is preferably 1 to 5 nm, and the thickness of the NiFeNbB layer, NiFeSi layer, and NiFeCr layer that are the second orientation control layer 4 is preferably 5 to 30 nm.
[0016]
  The backing layer 2 is provided in order to increase the writing ability of the recording head, and is a soft magnetic film having a thickness of 50 to 300 nm, for example, and the composition thereof can be, for example, a composition of CoZrNb or CoZrTa.
  The protective layer 7 is a layer that is preferably provided to ensure the sliding performance between the magnetic recording head and the magnetic recording medium, and is well known in this technical field such as a hard carbon film, a carbon nitride film, and a silicon carbide film. A membrane can be used. In addition, a lubricant can be applied on a carbon film or the like to provide a film that ensures lubricity. A perpendicular magnetic recording medium having no protective layer 7 may be used.
  less than,Including Examples 1 and 3 as reference examplesThe present invention will be described in more detail with reference to examples.
(As a reference exampleExample 1)
  In this example, the substrate 1 is a glass substrate, and the backing layer 2 is CoZrNb.layer,The first orientation control layer 3 is a Ta layer, the second orientation control layer 4 is a NiFeNbB layer, the underlayer 5 is a Ru layer, the first magnetic layer 6a is a Co layer, the second magnetic layer 6b is a Pt layer, and the protective layer 7 is nitrided An example in which a perpendicular magnetic recording medium is configured as a carbon layer will be described.
[0017]
The manufacturing method of the perpendicular magnetic recording medium of this example is as follows. The substrate 1 is a glass substrate having a thickness of 0.635 mm and a diameter of 65 mm (nominally 2.5 inches). The diameter and thickness of the substrate are not essential, and the substrate 1 may be an Ni substrate plated with Ni-P and having an appropriate texture.
After the substrate 1 is sufficiently cleaned, a backing layer 2 is formed by forming a CoZrNb film by sputtering. The sputter target used in this example has a composition ratio of 87 atomic% Co-5 atomic% Zr-8 atomic% Nb. Ar gas was used as a sputtering gas, and an Ar gas pressure of about 1 Pa was formed to a thickness of about 200 nm at room temperature. The CoZrNb film has sufficient soft magnetic characteristics even in an amorphous state formed at room temperature.
[0018]
A first orientation control layer 3 made of Ta is formed by sputtering on the CoZrNb film continuously. The target used is pure Ta. Sputtering was performed with Ar gas to form a film with a thickness of about 3 nm. The film forming temperature is room temperature and the gas pressure is about 1 Pa.
A NiFeNbB layer that is the second orientation control layer 4 is formed by sputtering on the Ta layer continuously. The target used has a composition ratio of 79 atomic% Ni-12 atomic% Fe-3 atomic% Nb-6 atomic% B. Sputtering was performed with Ar gas to form a film having a thickness of about 25 nm. The film forming temperature is room temperature and the gas pressure is about 1 Pa.
On this NiFeNbB layer, a Ru layer as the underlayer 5 is formed by sputtering. The target used is pure Ru. Sputtering was performed with Ar gas to form a film having a thickness of about 10 nm. The film forming temperature is room temperature and the gas pressure is about 4 Pa. By forming a Ru layer immediately above the first orientation control layer 3 made of Ta and the second orientation control layer 4 made of NiFeNbB, the Ru layer is formed in a hexagonal close-packed structure (hcp).
The surface of the Ru underlayer 5 thus formed is coated with Ar gas at a pressure of 1 Pa and a mass flow ratio of 2%.₂An appropriate amount of oxygen is adsorbed on the surface of Ru by exposing it to an atmosphere mixed with gas for about 10 seconds.
[0019]
  Next, a magnetic layer 6 (Co / Pt) in which a Co layer and a Pt layer are laminated is formed on the Ru underlayer 5 by sputtering. The target composition used is pure Co for the Co layer and pure Pt for the Pt layer. Co layers and Pt layers are alternately stacked by rotating these two targets while simultaneously discharging and sputtering them. Sputtering was performed using Ar gas. The thickness of the Co layer was 0.3 nm, and the Pt layer was formed in the range of 0.05 to 0.8 nm. The number of Co layers and Pt layers is in the range of 10 to 31 layers.At that time, the number of layers of the Co layer and the Pt layer was changed according to the thickness of the Pt layer so that the thickness of the magnetic layer 6 was not changed. That is, when the film thickness of the Pt layer is the thinnest 0.05 nm, the film thickness of the magnetic layer 6 composed of the laminated film of the Co layer and the Pt layer with the most 31 layers is 10.85 nm. When the thickness of the Pt layer is 0.8 nm, the minimum 10 layers are stacked and the magnetic layer 6 has a thickness of 11 nm, so that the magnetic layer 6 always has a thickness of about 11 nm. The number of stacked layers was changed according to the film thickness. This is the same for the other embodiments.This film formation is performed at room temperature, and the gas pressure is 5 Pa.
  Finally, a carbon nitride film is formed as a protective layer 7 on the outermost surface of the magnetic layer 6 by sputtering.That is,The target is carbon, the sputtering gas is Ar mixed with 4% nitrogen by mass flow rate, and the film thickness is about 7 nm.A protective layer 7 made of a carbon nitride film ofA film was formed. The film forming temperature is room temperature and the Ar gas pressure is about 1 Pa.
[0020]
(Example 2)
Co layer and SiO by sputtering₂Added Pt layer (hereinafter referred to as Pt-SiO2)₂Magnetic layer 6 (Co / Pt—SiO) in which multiple layers are stacked₂A perpendicular magnetic recording medium was formed in the same manner as in Example 1 except that (2) was formed. The target composition used was pure Co for the Co layer and Pt—SiO₂For the layer, 92 mol% Co-8 mol% SiO₂It is. Pt-SiO to be deposited₂The composition ratio of the layer reflects the composition ratio of the target used, and is 92 mol% Pt-8 mol% SiO.₂It becomes. The film thickness is 0.3 nm for the Co layer and Pt-SiO.₂The layer ranges from 0.05 to 0.8 nm, Co layer and Pt-SiO₂The number of layers is in the range of 10 to 31 layers. This film formation is performed at room temperature, and the gas pressure is 5 Pa.
[0021]
(Comparative example) Co-SiO by sputtering method₂Magnetic layer 6 (Co—SiO 2) in which a multilayer and a Pt layer are laminated₂A perpendicular magnetic recording medium was formed in the same manner as in Example 1 except that / Pt) was formed. The target composition ratio used was Co-SiO₂For the layer, 94 mol% Co-6 mol% SiO₂And the Pt layer is pure Pt. Co-SiO to be deposited₂The composition ratio of the layer reflects the composition ratio of the target used and is 94 mol% Co-6 mol% SiO.₂It becomes. The film thickness is Co-SiO₂The layer is 0.3 nm, the Pt layer is in the range of 0.05 to 0.8 nm, the Co layer and Pt—SiO₂The number of layers is in the range of 10 to 31 layers. This film formation is performed at room temperature, and the gas pressure is 5 Pa.
FIG. 2 shows Pt—SiO for Examples 1 and 2 and Comparative Example.₂The dependence of the coercive force (Hc) on the film thickness of the layer or Pt layer is shown.
[0022]
Pt layer or Pt-SiO for all three types of media₂The thinner the layer, the greater the Hc, and the lower the thickness, the lower the Hc. Pt layer or Pt-SiO₂When the thickness of the layer is small (0.08 to 0.2 nm), the Hc of Co / Pt is the largest, and the next is Co / Pt-SiO₂Comparative example Co-SiO₂/ Pt is the smallest. In this way, the hexagonal close-packed Ru layer is used as the underlayer, and the Co layer of the first magnetic layer is made of SiO.₂Hc becomes larger when no is added.
FIG. 3 shows Pt—SiO for Examples 1 and 2 and Comparative Example.₂The dependence of the slope (α) of the magnetization curve on the thickness of the layer or the Pt layer is shown. α is an index indicating the magnitude of magnetic exchange interaction between particles, and the smaller the value, the smaller the interaction. α was defined as the slope of the magnetization curve with the coercive force of the magnetic field.
[0023]
Pt layer or Pt-SiO for all three types of media₂The smaller the layer thickness, the smaller α and the larger the thickness. Pt layer or Pt-SiO₂When the thickness of the layer is small (0.08 to 0.2 nm), Co / Pt and Co / Pt-SiO₂Is smaller than Co-SiO in the comparative example.₂/ Pt increases. In this way, the hexagonal close-packed Ru layer is used as the underlayer, and the Co layer of the first magnetic layer is made of SiO.₂Α can be made smaller without adding. A small α indicates that the magnetic interaction between the particles is small, which leads to a reduction in medium noise.
Table 1 shows measured values of the magnetocrystalline anisotropy constant (Ku) for Examples 1 and 2 and Comparative Example. Film thickness is Co layer or Co-SiO₂Layer is 0.3nm, Pt layer or Pt-SiO₂This is the case when the layer is 0.12 nm.
[0024]
[Table 1]

[0025]
  Ku isExample 1 (reference example)Co / Pt is the largest,Example 2Co / Pt-SiO₂But the comparative example Co-SiO₂Greater than / Pt. In this way Co to SiO₂If no is added, a perpendicular magnetic layer having a large Ku can be formed, and thermal stability is also advantageous.
  Example 1 is shown in FIG.(Reference example), Example2 and Comparative Example show the relationship between linear recording density (Ld) and signal-to-noise ratio (SNR). The larger the SNR, the higher the recording density, and the better the medium. The unit of the linear recording density is indicated by kFCI (kilo flux change per inch).
  SNR isExample 2Co / Pt-SiO₂Is the highest, thenComparative Co-SiO ₂ / PtThe lowest isCo of Example 1 (reference example) / PtIt is. In this way Co to SiO₂When S is not added, a higher SNR is obtained and the recording / reproducing characteristics are improved.
[0026]
  (As a reference exampleExample 3)
  In this example, the substrate 1 is a glass substrate, and the backing layer 2 is CoZrNb.layer,The first orientation control layer 3 is a Ta layer, the second orientation control layer 4 is a NiFeSi layer, the underlayer 5 is a Ru layer, the first magnetic layer 6a is a Co layer, the second magnetic layer 6b is a Pt layer, and the protective layer 7 is nitrided An example in which a perpendicular magnetic recording medium is configured as a carbon layer will be described.
  The manufacturing method of the perpendicular magnetic recording medium of this example is as follows. The substrate 1 is a glass substrate having a thickness of 0.635 mm and a diameter of 65 mm (nominally 2.5 inches). The diameter and thickness of the substrate are not essential, and the substrate 1 may be an Ni substrate plated with Ni-P and having an appropriate texture.
  After the substrate 1 is sufficiently cleaned, a backing layer 2 is formed by forming a CoZrNb film by sputtering. The sputter target used in this example has a composition ratio of 87 atomic% Co-5 atomic% Zr-8 atomic% Nb. Ar gas was used as a sputtering gas, and an Ar gas pressure of about 1 Pa was formed to a thickness of about 200 nm at room temperature. The CoZrNb film has sufficient soft magnetic characteristics even in an amorphous state formed at room temperature.
[0027]
A first orientation control layer 3 made of Ta is formed by sputtering on the CoZrNb film continuously. The target used is pure Ta. Sputtering was performed with Ar gas to form a film with a thickness of about 3 nm. The film forming temperature is room temperature and the gas pressure is about 1 Pa.
A NiFeSi layer as the second orientation control layer 4 is continuously formed on the Ta layer by sputtering. The target used has a composition ratio of 84 atomic% Ni-12 atomic% Fe-4 atomic% Si. Sputtering was performed with Ar gas to form a film with a thickness of about 8 nm. The film forming temperature is room temperature and the gas pressure is about 1 Pa.
On this NiFeSi layer, a Ru layer as the underlayer 5 is formed by sputtering. The target used is pure Ru. Sputtering was performed with Ar gas to form a film having a thickness of about 10 nm. The film forming temperature is room temperature and the gas pressure is about 4 Pa. By forming a Ru layer immediately above the first orientation control layer 3 made of Ta and the second orientation control layer 4 made of NiFeSi, the Ru layer is formed in a hexagonal close-packed structure (hcp).
The surface of the Ru underlayer 5 thus formed is coated with Ar gas at a pressure of 1 Pa and a mass flow ratio of 2%.₂An appropriate amount of oxygen is adsorbed on the surface of Ru by exposing it to an atmosphere mixed with gas for about 10 seconds.
[0028]
Next, a magnetic layer 6 (Co / Pt) in which a Co layer and a Pt layer are laminated is formed on the Ru underlayer 5 by sputtering. The target composition used is pure Co for the Co layer and pure Pt for the Pt layer. Co layers and Pt layers are alternately stacked by rotating these two targets while simultaneously discharging and sputtering them. Sputtering was performed using Ar gas. The thickness of the Co layer was 0.3 nm, and the Pt layer was formed in the range of 0.05 to 0.8 nm. The number of Co layers and Pt layers is in the range of 10 to 31 layers. This film formation is performed at room temperature, and the gas pressure is 5 Pa.
Finally, a carbon nitride film is formed as a protective layer 7 on the outermost surface of the magnetic layer 6 by sputtering. The target was carbon, the sputtering gas was Ar mixed with nitrogen having a mass flow rate ratio of 4%, and the film was formed with a film thickness of about 7 nm. The film forming temperature is room temperature and the Ar gas pressure is about 1 Pa.
[0029]
Example 4
Co layer and Pt-SiO by sputtering₂Magnetic layer 6 (Co / Pt-SiO)₂A perpendicular magnetic recording medium was formed in the same manner as in Example 3 except that (2) was formed. The target composition used was pure Co for the Co layer and Pt—SiO₂For the layer, 92 mol% Pt-8 mol% SiO₂It is. Pt-SiO to be deposited₂The composition ratio of the layer reflects the composition ratio of the target used, and is 92 mol% Pt-8 mol% SiO.₂It becomes. The film thickness is 0.3 nm for the Co layer and Pt-SiO.₂The layer ranges from 0.05 to 0.8 nm, Co layer and Pt-SiO₂The number of layers is in the range of 10 to 31 layers. This film formation is performed at room temperature, and the gas pressure is 5 Pa. In Examples 3 and 4 using NiFeSi as the second orientation control layer 4, the same results as in Examples 1 and 2 using NiFeNbB as the second orientation control layer 4 were obtained.
[0030]
【The invention's effect】
  As explained above, the present inventionAccording toMagnetic layerDoes not contain additive elementsCo layer andAdded Si oxideIt is basically composed of a multilayer laminated film in which a Pt alloy layer is laminated in multiple layers, and the magnetic layer having such a structure isOxygen was adsorbed on the surfaceRu with hexagonal close-packed structure (hcp)filmFormed on an underlayer comprisingBySuppresses magnetic interaction between magnetic grains in magnetic layerAndIt is possible to provide a perpendicular magnetic recording medium having a high recording density and excellent recording / reproducing characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration example of a perpendicular magnetic recording medium of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a relationship between a Pt alloy layer thickness and a coercive force in a film in which a Co alloy layer and a Pt alloy layer are multilayered.
FIG. 3 is a diagram for explaining the dependence of the inclination α of the magnetization curve in the vicinity of Hc on the Pt alloy layer thickness in a film in which a Co alloy layer and a Pt alloy layer are multilayered.
FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between SNR and linear recording density Ld in a film in which a Co alloy layer and a Pt alloy layer are stacked in multiple layers.
[Explanation of symbols]
1 Substrate
2 backing layer
3 First orientation control layer
4 Second orientation control layer
5 Underlayer
6 Magnetic layer
6a First magnetic layer
6b Second magnetic layer
7 Protective layer

Claims

A perpendicular magnetic recording medium comprising at least an underlayer and a magnetic layer on a nonmagnetic substrate,
The underlayer comprises a Ru film having a hexagonal close-packed structure with oxygen adsorbed on the surface ,
The magnetic layer is provided immediately above the underlayer, and is configured by alternately laminating a first magnetic layer made of Co not containing an additive element and a second magnetic layer made of Pt to which Si oxide is added. A perpendicular magnetic recording medium.

2. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein 2 to 12 mol% of Si oxide is added to the second magnetic layer.

The first magnetic layer has a thickness of 0.2 to 0.5 nm, the second magnetic layer has a thickness of 0.05 to 0.25 nm, and the thickness of the first magnetic layer is the first thickness. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the perpendicular magnetic recording medium is larger than the thickness of the two magnetic layers.

4. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the underlayer has a thickness of 5 to 20 nm.

5. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, further comprising an orientation control layer for controlling crystal orientation of the underlayer between the nonmagnetic substrate and the underlayer. .

The alignment control layer is configured by laminating a first alignment control layer and a second alignment control layer, and the composition of the second alignment control layer is such that the c-axis of the hexagonal close-packed structure of the underlayer is 6. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 5, wherein the perpendicular magnetic recording medium is set so as to be oriented substantially perpendicularly to the nonmagnetic substrate surface.

The perpendicular magnetic recording medium according to claim 6, wherein the first orientation control layer is a Ta layer, and the second orientation control layer is any one of a NiFeNbB layer, a NiFeSi layer, and a NiFeCr layer.

The composition ratio of NiFeNbB constituting the second orientation control layer is as follows: Fe is 10 to 20 atomic%, Nb is 2 to 10 atomic%, B is 2 to 6 atomic%, and the balance is Ni. 8. The perpendicular magnetic recording medium according to 7.

8. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 7, wherein the composition ratio of NiFeSi constituting the second orientation control layer is such that Fe is 10 to 20 atomic%, Si is 2 to 10 atomic%, and the balance is Ni. .

8. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 7, wherein the composition ratio of NiFeCr constituting the second orientation control layer is such that Fe is 10 to 20 atomic%, Cr is 20 to 30 atomic%, and the balance is Ni. .

8. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 6, wherein the thickness of the first orientation control layer is set in a range of 1 to 5 nm, and the thickness of the second orientation control layer is set in a range of 5 to 30 nm.

12. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 5, wherein a soft magnetic backing layer is provided between the nonmagnetic substrate and the orientation control layer.

The perpendicular magnetic recording medium according to claim 12, wherein the backing layer has a CoZrNb or CoZrTa alloy composition and has a thickness of 50 to 300 nm.

A method of manufacturing a perpendicular magnetic recording medium according to any one of claims 1 to 13,
After the formation of the underlayer and before the formation of the magnetic layer, the surface of the underlayer is placed in Ar gas having a gas pressure of 0.1 to 10 Pa mixed with oxygen having a mass flow rate ratio of 1 to 10%. A method for producing a perpendicular magnetic recording medium, comprising the step of exposing the surface of the base layer to oxygen by exposing for 10 seconds.