JP4123008B2 - 垂直磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録媒体及びその製造方法に関し、より詳細には、各種磁気記録装置に搭載される垂直磁気記録媒体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録の高密度化を実現する技術として、従来の長手磁気記録方式に代えて、記録磁化が媒体面内方向に垂直な垂直磁気記録方式が注目されつつある。垂直磁気記録媒体は主に、硬質磁性材料の磁気記録層と、磁気記録層を目的の方向に配向させるための下地層と、磁気記録層の表面を保護する保護膜と、記録層への記録に用いられる磁気ヘッドが発生する磁束を集中させる役割を担う軟磁性材料の裏打ち層とから構成されている。
軟磁性裏打ち層は、ある方が媒体の性能は高くなるが、無くても記録は可能なため、除いた構成となる場合もある。このような軟磁性裏打ち層が無いものを単層垂直磁気記録媒体といい、軟磁性裏打ち層のあるものを二層垂直磁気記録媒体という。垂直磁気記録媒体においても、長手磁気記録媒体と同様に高記録密度化のためには、高熱安定性と低ノイズ化の両立が必須である。
【０００３】
従来の長手磁気記録媒体では、これまでにさまざまな磁気記録層の組成、構造及び非磁性下地層の材料等が提案されてきた。実用化されている磁気記録層は、ＣｏＣｒからなる合金（以下、ＣｏＣｒという）を用い、結晶粒界にＣｒを偏析させることにより、磁気的に孤立した磁性粒子を得ている。その他の磁気記録層材料としては、グラニュラー磁気記録層と呼ばれる磁性層が提案されており、その粒界相として、例えば、酸化物や窒化物などの非磁性非金属の物質を用いる。ＣｏＣｒの磁気記録層では、成膜時の基板温度を２００℃以上に上昇させることがＣｒの十分な偏析に必要不可欠なのに対して、グラニュラー磁気記録層の場合は、加熱なしでの成膜においても、その非磁性非金属の物質は偏析を生じるという特徴を有している。ＣｏＣｒの磁気記録層あるいはグラニュラー磁気記録層も、例えば、下地層により結晶配向を制御するなどして垂直異方性を出現させることにより、垂直磁気記録媒体にも適用することが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
垂直磁気記録媒体の磁気記録層にＣｏＣｒを用いた場合、長手媒体で見られたようなＣｒの偏析が起こりにくいことと、グラニュラー磁気記録層を用いた場合は、ＣｏＣｒに比べて偏析構造を取り易く、その結果、粒間の磁気的相互作用が小さくなるため、低ノイズであることが判明している。しかしながら、グラニュラー磁気記録層でも、膜厚１０ｎｍ以下の薄い領域では偏析構造が不十分で、つまり、粒の分離が悪くノイズの原因となっていることも明らかとなっている。
また、垂直磁気記録媒体では、垂直方向に急峻なヘッド磁界で記録することが理想的であることから、磁気記録層の膜厚は薄い方が望ましく、前述のような偏析が十分でない初期層が存在する場合には、磁気記録層の薄膜化が困難になる。このことが、磁気記録層の更なる低ノイズ化、すなわち高記録密度化の障害となっていた。
【０００５】
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、グラニュラー磁気記録層を形成する表面に、粒界相となる非磁性非金属を形成し易くする「核」を導入するようにした垂直磁気記録媒体及びその製造方法を提案することにある。
【０００６】
【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、非磁性基体上に、少なくとも下地層と磁気記録層と保護膜と液体潤滑剤層とが順次積層されてなる垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記磁気記録層は、強磁性を有する結晶粒と、該結晶粒を取り巻く酸化物或いは窒化物の非磁性結晶粒界からなり、前記下地層の形成後、基体をＯ_２或いはＮ_２雰囲気中か、若しくは希ガスにＯ_２或いはＮ_２を添加した混合ガス雰囲気中に暴露し、その後に前記磁気記録層を形成することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記下地層が、Ｒｕ，ＲｕＷ，ＲｕＣｕ，ＲｕＣ，ＲｕＢ，ＲｕＣｏＣｒなどの少なくともＲｕを含む合金のいずれかであることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記下地層の直下に、ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＮｂ，ＮｉＦｅＢ，ＮｉＦｅＣｒのいずれかをシード層として設けることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法によって製造されたことを特徴とする垂直磁気記録媒体である。
【０００８】
本発明は、このような構成により、強磁性部分と非磁性非金属からなる非磁性粒界が初期層から同時に形成され、強磁性の結晶粒が磁気的に分離される。具体的には、非磁性非金属としては酸化物或いは窒化物を適用し、グラニュラー磁気記録層成膜前に、基体表面をＯ_２或いはＮ_２を含む雰囲気中に暴露する手法を用いる。暴露により基体表面に付帯したＯ_２或いはＮ_２が非磁性非金属形成の核となり、磁気記録層初期層からの強磁性結晶粒の分離が可能となるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明による垂直磁気記録媒体の一実施例を説明するための断面模式図である。垂直磁気記録媒体は、非磁性基体１上に少なくとも、下地層２と磁気記録層３と保護膜４とが順に形成された構造を有しており、さらにその上に液体潤滑剤層５が形成されている。
非磁性基体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、結晶化ガラス等を用いることができる。また、基板加熱温度を１００℃以内に抑える場合は、ポリカーボネイト、ポリオレフィン等の樹脂からなるプラスチック基板を用いることもできる。
【００１０】
下地層２としては、例えば、六方最密充填構造をとる金属或いはその合金材料であるものか、若しくは、面心立方格子構造をとる金属或いはその合金材料が好ましく用いられる。前述した六方最密充填構造をとる金属としては、例えば、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｒｕ，Ｚｎ，Ｔｃ，Ｒｅ等が挙げられ、また、面心立方格子構造をとる金属としては、Ｃｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｃｏ等が例として挙げられる。例として挙げた材料のうちでは、Ｒｕ或いはＲｕを含む合金は、暴露するＯ_２或いはＮ_２との反応性が小さく、特に優れた効果を示す。膜厚は薄い方が好ましいが、十分に結晶成長が見られる３ｎｍ以上が好ましい。
【００１１】
また、下地層２の配向性を向上させるために、下地層２の直下にシード層１２を設けることができる。非磁性でもかまわないが、二層垂直磁気記録媒体とする場合は、軟磁性層の一部としての働きを担うよう軟磁気特性を示すような材料が好ましい。軟磁気特性を示すシード層１２の例としては、ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＮｂ，ＮｉＦｅＢ，ＮｉＦｅＣｒが挙げられる。
二層垂直磁気記録媒体とするために、下地層２より下層に、シード層１２を設ける場合は、さらにその下層に磁気ヘッドが発生する磁束を集中させる役割を担う軟磁性裏打ち層１１を設けることができる。軟磁性裏打ち層１１としては、例えば、結晶のＮｉＦｅ合金、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金等、微結晶のＦｅＴａＣやＣｏＴａＺｒ、非晶質のＣｏ合金であるＣｏＺｒＮｂなどを用いることができる。
【００１２】
軟磁性裏打ち層１１の膜厚は、記録に使用する磁気ヘッドの構造や特性によって最適値が変化するが、おおむね１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下程度であることが、生産性との兼ね合いから望ましい。
磁気記録層３は、強磁性を有する結晶粒とそれを取り巻く非磁性の粒界を持つ構造を採り、その非磁性粒界が非磁性非金属であるグラニュラー磁気記録層を用いる。強磁性を有する結晶としては、例えば、ＣｏＰｔやＦｅＰｔ合金、及びそれらにＣｒ，Ｎｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｂ等の元素を添加した合金が好ましい。
非磁性粒界の非磁性非金属としては、酸化物若しくは窒化物が好ましく、例えば、Ｃｒ，Ｃｏ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｙ，Ｃｅの酸化物若しくは窒化物が好ましい。なお、垂直磁気記録媒体として用いるためには、強磁性の結晶粒は、膜面に対して垂直に磁気異方性を持つことが必要である。
【００１３】
そして、前記磁気記録層３の形成前の基体表面、すなわち、下地層２の表面を、Ｏ_２或いはＮ_２雰囲気中か、若しくは希ガスにＯ_２或いはＮ_２を添加した混合ガス雰囲気中に暴露し、Ｏ_２或いはＮ_２を非磁性非金属形成のための核として付帯させる。その後、磁気記録層３を形成することにより、初期層から強磁性の結晶粒と非磁性非金属の粒界が形成され、良好な偏析構造をもつ磁気記録層を形成することができる。
保護膜４は、例えば、カーボンを主体とする薄膜が用いられる。液体潤滑剤層５は、例えば、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を用いることができる。
【００１４】
以下に、本発明の垂直磁気記録媒体の具体的な実施例について説明する。
［実施例１］
非磁性基体として表面が平滑な化学強化ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ社製Ｎ−５ガラス基板）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、Ｃｏ５Ｚｒ９Ｎｂターゲットを用いてＡｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下ＣｏＺｒＮｂ軟磁性層を３００ｎｍ形成した後、軟磁性のＮｉ基合金であるＮｉ１２Ｆｅ９Ｎｂターゲットを用い、Ａｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下でＮｉＦｅＮｂシード層を２０ｎｍ成膜した。さらに、Ｒｕターゲットを用い、Ａｒガス圧３０ｍＴｏｒｒ下でＲｕ下地層を２０ｎｍ成膜した。引き続いて、２％のＯ_２を添加したＡｒガス雰囲気中で１０ｓｅｃ暴露した。このときのＡｒ＋Ｏ_２の圧力は５ｍＴｏｒｒで流量は６０ｓｃｃｍとした。
【００１５】
その後、９１（Ｃｏ１０Ｃｒ１７Ｐｔ）−９ＳｉＯ_２ターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２磁気記録層をＡｒガス圧３０ｍＴｏｒｒで成膜した。このとき、磁気記録層の膜厚を、１０〜３０ｎｍまで変化させた。最後に、カーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護膜８ｎｍを成膜後、真空装置から取り出した。
その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑剤層２ｎｍをディップ法により形成して二層垂直磁気記録媒体とした。磁気記録層の成膜にはＲＦマグネトロンスパッタリングを用い、それ以外の各層は全てＤＣマグネトロンスパッタリング法により行った。
【００１６】
［実施例２］
下地層から磁気記録層までの形成の際、Ｒｕ３０Ｗターゲットを用い、Ａｒガス圧２５ｍＴｏｒｒ下でＲｕＷ下地層を１５ｎｍ形成した後、３％のＮ_２を添加したＡｒ雰囲気中で１０ｓｅｃ暴露し、その後、９２（Ｃｏ１０Ｃｒ１５Ｐｔ）−８ＳｉＮターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＮ磁気記録層を形成すること以外は、全て実施例１と同様にして二層垂直磁気記録媒体とした。
［比較例１］
本発明の比較例として、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２磁気記録層の形成前にＡｒ＋Ｏ_２雰囲気中での暴露を行わないこと以外は、全て実施例１と同様にして二層垂直磁気記録媒体とした。
【００１７】
［比較例２］
本発明の比較例として、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＮ磁気記録層の形成前にＡｒ＋Ｎ_２雰囲気中での暴露を行わないこと以外は、全て実施例２と同様にして二層垂直磁気記録媒体とした。
次に、本発明における各実施例及び比較例の磁気特性評価結果について説明する。
磁気特性は、磁気カー効果により測定された。以下の表１に、磁気記録層膜厚１５ｎｍの場合の保磁力Ｈｃを示す。つまり、表１は、実施例１〜２及び比較例１〜２に係る磁気特性評価から求めた磁気記録層膜厚１５ｎｍの場合の保磁力Ｈｃについて示したものである。
【００１８】
【表１】

なお、各実施例及び比較例の角型比Ｓは全て１．０であった。実施例１と比較例１と比べると、Ａｒ＋Ｏ_２雰囲気中での暴露を行った実施例１では、暴露を行わない比較例１に比べＨｃが向上している。実施例２と比較例２を比べた場合も同様で、Ａｒ＋Ｎ_２雰囲気中での暴露を行った方が、Ｈｃが向上している。このように、Ｏ_２或いはＮ_２を含む雰囲気中での暴露により、偏析構造が促進されＨｃの向上に寄与したものである。
【００１９】
図２及び図３は、本発明における各実施例及び比較例の、磁気クラスタサイズの直径と標準偏差の磁気記録層膜厚依存性を示す図で、図２は、直径ｄ［ｎｍ］の場合、図３は、標準偏差σ［ｎｍ］の場合を示した図である。磁気クラスタサイズは、ＡＣ消磁された各媒体のＭＦＭ測定から求めた。全体的に見て、暴露を行った実施例１或いは２の両者とも、暴露を行わない比較例１或いは２に比べ、ｄ，σ共に大幅に低下する。
特に、磁気記録層膜厚１０ｎｍの場合に着目すると、比較例１及び２では、直径ｄ，標準偏差σともに非常に大きく、これは初期層での強磁性結晶粒の分離が十分になされず、磁気クラスタサイズの大きさ及びばらつきが大きくなっていることを示している。
【００２０】
一方、暴露を行った実施例１及び２では、磁気記録層膜厚１０ｎｍでも、直径ｄ，標準偏差σともに小さく、Ｏ_２或いはＮ_２が非磁性非金属の形成核となり、初期層から強磁性結晶粒の分離がなされていることを示している。
図４は、本発明における各実施例及び比較例における磁気記録層膜厚１５ｎｍの場合の電磁変換特性評価から求めた規格化ノイズの線記録密度依存性を示す図である。電磁変換特性は、ＧＭＲヘッドを用いてスピンスタンドテスターでの測定から得た。図４から明らかなように、暴露を行った実施例１或いは２では、暴露を行わない比較例１或いは２に比べ大幅にノイズが低減している。これは、前述の磁気クラスタサイズの評価結果と併せて考えると、暴露により初期層から磁性粒子の分離が十分になされたため、低ノイズ化されたものである。
【００２１】
以下の表２に、線記録密度４００及び６００ｋＦＣＩのＳＮＲを示す。つまり、表２は、実施例１〜２及び比較例１〜２に係る電磁変換特性評価から求めた磁気記録層膜厚１５ｎｍの場合の線記録密度４００及び６００ｋＦＣＩでのＳＮＲについて示したものである。
【００２２】
【表２】

なお、ＳＮＲは前述の規格化ノイズの場合と同様な電磁変換特性評価から求めた。前述の高Ｈｃ化や低ノイズ化を反映し、暴露を行った実施例１或いは２で、暴露を行わない比較例よりも、大幅なＳＮＲ向上がみられた。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、非磁性粒界となる非磁性非金属の酸化物或いは窒化物であるグラニュラー磁気記録層を用い、磁性層形成前に、Ｏ_２或いはＮ_２を含む雰囲気中に暴露し、基体表面に非磁性非金属が形成する核を導入することにより、磁性層初期層から強磁性結晶粒が分離される効果が得られる。その結果、強磁性結晶粒間の磁気的な相互作用が低減され、媒体ノイズが低減することと同時に、磁性層の薄膜化も可能となる。これにより、垂直磁気記録媒体の高記録密度化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による垂直磁気記録媒体の一実施例を説明するための断面模式図である。
【図２】実施例１〜２及び比較例１〜２に係るＭＦＭ評価より求めた磁気クラスタサイズの大きさの磁気記録層膜厚依存性について示した図である。
【図３】実施例１〜２及び比較例１〜２に係るＭＦＭ評価より求めた磁気クラスタサイズの標準偏差の磁気記録層膜厚依存性について示した図である。
【図４】実施例１〜２及び比較例１〜２に係る電磁変換特性評価から求めた磁気記録膜厚１５ｎｍの場合の規格化ノイズの線記録密度依存性について示した図である。
【符号の説明】
１ 非磁性基体
２ 下地層
３ 磁気記録層
４ 保護膜
５ 液体潤滑剤層
１１ 軟磁性裏打ち層
１２ シード層

Claims (4)

1. 非磁性基体上に、少なくとも下地層と磁気記録層と保護膜と液体潤滑剤層とが順次積層されてなる垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記磁気記録層は、強磁性を有する結晶粒と、該結晶粒を取り巻く酸化物或いは窒化物の非磁性結晶粒界からなり、前記下地層の形成後、基体をＯ_２或いはＮ_２雰囲気中か、若しくは希ガスにＯ_２或いはＮ_２を添加した混合ガス雰囲気中に暴露し、その後に前記磁気記録層を形成することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
2. 前記下地層が、Ｒｕ，ＲｕＷ，ＲｕＣｕ，ＲｕＣ，ＲｕＢ，ＲｕＣｏＣｒなどの少なくともＲｕを含む合金のいずれか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の製造方法。
3. 前記下地層の直下に、ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＮｂ，ＮｉＦｅＢ，ＮｉＦｅＣｒのいずれかをシード層として設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
4. 請求項１，２又は３に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法によって製造されたことを特徴とする垂直磁気記録媒体。

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