JP4507153B2 - Magnetic recording medium, manufacturing method thereof, and magnetic recording / reproducing apparatus - Google Patents

Magnetic recording medium, manufacturing method thereof, and magnetic recording / reproducing apparatus Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク装置などに用いられる磁気記録媒体、磁気記録媒体の製造方法および磁気記録再生装置に関するものであり、特に、記録再生特性に優れたものに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
磁気記録再生装置の1種であるハードディスク装置(HDD)は、現在その記録密度が年率60%以上で増えており今後もその傾向は続くと言われている。その為に高記録密度に適した磁気記録用ヘッドの開発、磁気記録媒体の開発が進められている。
【0003】
現在市販されているハードディスク装置用の磁気記録媒体は、磁性層内の磁化容易軸が主に基板に対し水平に配向した面内磁気記録媒体がほとんどである。ここで磁化容易軸とは、磁化の向き易い軸のことであり、Co基合金の場合、Coのhcp構造のc軸のことである。
【0004】
このような面内磁気記録媒体では、高記録密度化した状態では1ビットあたりの磁性層の体積が小さくなりすぎ、熱揺らぎ効果により記録再生特性が悪化する可能性があると言われている。また、高記録密度化した際に、記録ビットの境界で発生する反磁界の影響により媒体ノイズが増加すると言われている。
【0005】
これに対し、磁性層内の磁化容易軸が主に垂直に配向した、いわゆる垂直磁気記録媒体は、高記録密度化した際にもビット境界での反磁界の影響が小さく境界が鮮明な記録磁区が形成されるため、低ノイズ化が可能でありしかも高記録密度化した場合でも、比較的儀ビット体積を大きくすることができることから熱揺らぎ効果にも強い。そこで、近年大きな注目を集めており、垂直磁気記録に適した媒体の構造が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、磁気記録媒体の更なる高記録密度化の要望に対して、垂直磁性層に対する書き込み能力に優れている単磁極ヘッドを用いることが検討されている。そのようなヘッドに対応するために、記録層である垂直磁性層と基板との間に裏打ち層と称される軟磁性材料からなる層を設けることにより、単磁極ヘッドと磁気記録媒体との間の磁束の出入りの効率を向上させた磁気記録媒体が提案されている。
【0007】
しかしながら、上記のように単に裏打ち層を設けた磁気記録媒体を用いた場合では、記録再生時の記録再生特性や、耐熱減磁耐性、記録分解能において満足できるものではなく、これらの特性に優れる磁気記録媒体が要望されていた。
【0008】
特開平2−103715号公報には、Co−Cr系合金の垂直磁性層において第3元素としてNdを始めとする希土類元素を添加することが提案されている。しかしながら、Co−Cr系合金にNdを単に添加しただけでは、保磁力、残留磁化(Mr)と飽和磁化(Ms)の比Mr/Ms、逆磁区核形成磁界(−Hn)、垂直磁気異方性(Hc-v)/(Hc-i)(基板に対して垂直方向の保磁力:(Hc-v)、基板に対して平行な面の保磁力:(Hc-i))といった磁気特性の改善効果は不十分である。ただ単により多くNdを添加してもKu増加による前記磁気特性の改善効果はたいして得られず、逆にノイズの増加による記録再生特性の悪化といった弊害を招くおそれがある。
【0009】
また、磁性層のCo合金の有するKu(磁気異方性定数)を増大させるために、一般にCo合金にPtを多く含有させる(16〜26at%)手法が使われているが、Co合金にPtを多く含有させた材料を用いると磁性層中の磁気的な粒子間相互作用が強くなりすぎることによるノイズが大きくなるために、高密度記録に適さない特性となってしまう。
【0010】
よって、垂直方向のKuを増大させつつ、ノイズの増加を抑えることができる磁性材料およびそのような特性を有する磁気記録媒体が望まれている。
【0011】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、記録再生特性、熱ゆらき耐性を向上させ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。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記課題を解決するために、Coを主成分とし、Cr、Ptを含有した磁性材料にNdを添加する技術に関して、各元素の含有量の組み合わせと媒体の記録再生特性の関係を鋭意検討し、以下の構成に基づく発明を完成した。
1)上記課題を解決するための第1の発明は、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、磁化容易軸が基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性層と、保護層とが設けられ、垂直磁性層が、Coを主成分とし、少なくともCr、Pt、Ndを含んだ材料からなり、基板に対して垂直方向の残留磁化(Mr)と飽和磁化(Ms)との比(Mr/Ms)が0.85以上であり、活性化体積と飽和磁気モーメントの積で表される活性化磁気モーメントが0.3×10-15emu〜0.8×10-15emuであることを特徴とする磁気記録媒体である。
2)上記課題を解決するための第2の発明は、基板に対して垂直方向の保磁力が2500[Oe]以上であり、垂直方向の保磁力(Hc-v)と基板に対して平行な面の保磁力(Hc-i)の比(Hc-v)/(Hc-i)が5以上であることを特徴とする1)記載の磁気記録媒体である。
3)上記課題を解決するための第3の発明は、基板に対して垂直な方向の逆磁区核形成磁界が0〜2000[Oe]であることを特徴とする1)または2)記載の磁気記録媒体である。
4)上記課題を解決するための第4の発明は、垂直磁性層は、Cr含有量が18〜28at%、Pt含有量が10〜20at%、Nd含有量が0.5〜8at%である材料からなることを特徴とする1)乃至3)のいずれか1項に記載の磁気記録媒体である。
5)上記課題を解決するための第5の発明は、垂直磁性層が、B、Ta、Cuから選ばれるいずれか1種類以上を含み、それら元素の合計含有量が8at%以下である材料からなることを特徴とする1)乃至4)のいずれか1項に記載の磁気記録媒体である。
6)上記課題を解決するための第6の発明は、垂直磁性層が複数の磁性層から構成され、そのうち少なくとも1層が1)乃至5)のいずれか1に項記載の垂直磁性層からなることを特徴とする磁気記録媒体である。
7)上記課題を解決するための第7の発明は、複数の磁性層から構成された垂直磁性層の最上の磁性層が1)乃至6)のいずれか1に項記載の垂直磁性層からなることを特徴とする磁気記録媒体である。
8)上記課題を解決するための第8の発明は、非磁性基板と配向制御層との間に軟磁性材料からなる軟磁性下地層が設けられたことを特徴とする1)乃至7)のいずれか1項に記載の磁気記録媒体である。
9)上記課題を解決するための第9の発明は、軟磁性層の表面が酸化もしくは窒化されていることを特徴とする1)乃至8)のいずれか1項に記載の磁気記録媒体である。
10)上記課題を解決するための第10の発明は、非磁性基板と軟磁性下地層との間に、磁気異方性が主に面内方向を向いた硬磁性層を設けることを特徴とする8)または9)に記載の磁気記録媒体である。
11)上記課題を解決するための第11の発明は、硬磁性層が、CoSm合金または、CoCrPtX2合金(X2:Pt、Ta、Zr、Nb、Cu、Re、Ni、Mn、Ge、Si、O、NおよびBのうち1種または2種以上。)を含む材料からなり、500[Oe]以上の保磁力を有し磁化方向が基板半径方向であることを特徴とする10)に記載の磁気記録媒体である。
12)上記課題を解決するための第12の発明は、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性制御層と、磁化容易軸が基板に対して主に垂直に配向した垂直磁性層と、保護層とを順次成膜する工程を含む垂直磁気記録媒体の製造方法において、
垂直磁性層をスパッタ法で成膜する工程において、Coを主成分とし、少なくとも、Cr、Pt、Ndを含んだ材料からなり、Cr含有量が18〜28at%、Pt含有量が10〜20at%、Nd含有量が0.5〜8at%であるスパッタターゲットを使用することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法である。
13)上記課題を解決するための第13の発明は、垂直磁性層の成膜する工程のスパッタガスの圧力を3〜20Paとすることを特徴とする12)に記載の磁気記録媒体の製造方法である。
14)上記課題を解決するための第14の発明は、配向制御層を成膜する工程の前に、軟磁性層を成膜し軟磁性層を成膜後、その表面を酸素ガス、窒素ガス、それらの混合ガスまたはそれらを含有するガスから選ばれるいずれかのガスに曝す工程を含むことを特徴とする12)または13)に記載の磁気記録媒体の製造方法である。
15)上記課題を解決するための第15の発明は、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、磁気記録媒体が1)乃至11)のいずれか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である。
本明細書で、主成分とはその合金においてその含有量が最も多い元素である。好ましくは、主成分とはその合金においてその含有量が50at%を越えるものである。
【0013】
本発明では磁性材料が少なくともCr、Pt、Ndを含んでいる。NdをPtの存在下で添加する効果により、良好な磁気特性を得るのに必要なPtの添加量を抑えることができるので、Pt含有量が増加した際に問題となる磁気記録媒体の記録再生時におけるノイズを増加させることなく、記録再生特性の分解能を向上させたり磁化の熱的な安定性を高めることができる。
【0014】
Ndの添加効果を表1を用いて説明する。
【0015】
【表1】

Figure 0004507153
非磁性基板上に配向制御層としてRu膜を20nmの厚さで形成し、その上に垂直磁気記録層として、表1記載の組成の磁性材料からなる膜を20nmの厚さで形成した場合の磁気特性、記録再生特性を表1に示す。
【0016】
表1に示す保磁力は、垂直方向の保磁力を意味しており、値が大きいほうが記録再生時の分解能特性が良好であり、磁化の熱的な安定性も増す。また、比(Mr/Ms)の値は磁性層の磁化の熱的安定性を表す指標である。さらに−Hnは、磁性層の磁化の熱的な安定性を表す指標であり、(Hc-v)/(Hc-i)は磁性層を構成するCo合金結晶の磁化容易軸が基板垂直方向にどの程度そろっているかを示す指標である。
【0017】
また、vIsbは活性化磁気モーメントを表しており、記録再生時におけるノイズの大きさと密接な関係があり、この値が小さいほうがノイズも小さい。ここで、活性化磁気モーメント(vIsb)は、VSMを用いた垂直磁性層の垂直方向の保磁力(Hc-v)の時間依存特性測定データを基にして次のように算出したものである。なお測定時の温度条件は室温とすることができる。
【0018】
(I)下記のシャーロック(Sharrock)の式(例えば、J.Appl.Phys.62(7)、p2918。)に時間依存特性測定データを代入して(Ku×V)/(k×T)を求める。
【0019】
【数1】
Figure 0004507153
【0020】
A=1×109、n=0.5、 k:ボルツマン定数、Hc0:理論上の最大保磁力
【0021】
具体的には以下のように求めることができる。
(1)磁化曲線を測定す際の1ループあたりの時間tを何点か変化させ(例えば、30秒、60秒、180秒、300秒、600秒)、それぞれの磁化曲線から保磁力(Hc)を求める。磁化曲線の測定器は、一般に用いられるVSMまたはKerr効果による磁気特性測定装置を用いることができる。
【0022】
(2)m通りに変化させたときにm通りの(測定時間、保磁力)のデータの組み合わせが得られる。
【0023】
(3)これらのデータを、{ln(A×t/0.635)}0.5をX軸、HcをY軸としたグラフ上にプロットする。
【0024】
(4)プロットしたデータから近似直線を求める。
【0025】
(5)近似直線の傾きからHc0×(k×T/Ku×V)0.5を、Y軸切片からHc0を読み取る。
【0026】
(6)これから(Ku×V/k×T)を求める。
【0027】
(II)次に、求めた(Ku×V/k×T)を下記の式に代入して活性化磁気モーメント(vIsb)を求める。
【0028】
【数2】
Figure 0004507153
【0029】
表1の試料1〜5は、Crの含有量を固定しPt含有量を増加させている。その結果、保磁力(Hc)、(Mr/Ms)比は増加している。−Hnは増加しているが、磁性層の垂直磁気異方性を表す(Hc-v)/(Hc-i)に変化は見られない。むしろ、記録再生時のノイズと密接な関係をもつvIsbの値が増加している。
【0030】
垂直磁性層の磁気特性改善のためにPt含有量を増加させる方法を用いた場合は、分解能、熱的な安定性を向上させることができるが、反面、磁性層の結晶配向性を改善することはできず、磁性粒子間の相互作用の増加によるノイズの増加といったことが生じることを意味している。
【0031】
一方、表1の試料6〜10に示すように、Ptの代わりにNdを添加し、その添加量を増加した場合、Ptと同様にHc、Mr/Ms比は増加している。また−Hnを増加させることができることがわかる。(Hc-v)/(Hc-i)の値も大きくなっているので磁性層の結晶配向性が改善されていることが推定され、その結果Hc、Mr/Ms、−Hnが向上していると考えられる。ここで注目する点は、これら特性の改善を得た状態でvIsbの値の増加を抑えることができていることである。Ptの存在下においてNdを磁性材料に添加する本発明により、記録再生時のノイズを増加させることなく、(Hc-v)/(Hc-i)を改善し、Hc、Mr/Ms、−Hnのような磁気特性を向上させることがわかる。
【0032】
また、Ndを8at%を超えて添加すると、磁気特性が低下している。一方、CoCrのみからなる磁性材料やPt量が10at%未満の磁性材料にNdを添加しても磁気特性が低下している。基になる磁性材料の磁気異方性定数(Ku)が小さいため、磁気特性の改善効果が少ないからと考えられる。このことから、より効果的にNdの改善効果を得るには、10at%以上のPtの存在下でNdを添加することが好ましいことがわかる。
【0033】
Ndを添加することで何故磁気特性が向上するのかは、完全に明らかではないが、次のように推測することができる。Coを主成分とする磁性材料にNdを添加すると、Coの一部とNdにより、CoとNdの金属化合物(NdCo5やNd2Co17等)が形成されることがあると考える。これらNdとCoの金属化合物は希土類−コバルト磁石の原料と同じ組成であり、その組成の合金は結晶磁気異方性や磁気異方性定数(Ku)の値が大きいことが知られている。この化合物が形成されることにより磁性層全体の磁気異方性定数(Ku)が向上し、また、これらの結晶の磁化容易軸を基板に対して垂直方向に向けることで、垂直磁気異方性(Hc-v/Hc-i)の値が大きくなる。その結果、垂直磁性層全体の保磁力(Hc)、Mr/Ms比、−Hnに代表される磁気特性を向上させると考えられる。さらに、単にPtの添加量を増加させた場合と異なり、Ndの添加はCr偏析を阻害してしまうことが無いため、磁性粒子の肥大化や磁性粒子間相互作用を大きくする作用がなく、記録再生時におけるノイズを増加させないと考えられる。
【0034】
ここで、Ptを存在させていないと磁性粒子内部にある程度の磁気異方性を有しない状態になるので、磁化反転において反磁界の影響が大きく、結果として、高密度記録に必要な保磁力やMr/Ms、−Hnといった磁気特性を得ることが難しくなると考えられる。
【0035】
本実施形態の磁気記録媒体にあっては、垂直磁性層5を、Coを主成分としてすくなくともCr、Ptを含む材料からなるものとし、さらにNdを添加した磁性材料より形成して、基板に対して垂直方向の残留磁化(Mr)と飽和磁化(Ms)との比Mr/Msを0.85以上として、活性化体積と飽和磁気モーメントの積で表される活性化磁気モーメントを0.3×10-15emu〜0.8×10-15emuであるとしている。
【0036】
さらに、配向制御層と磁性層との間にhcp構造を有する中間膜を設けることにより、残留磁化(Mr)と飽和磁化(Ms)の比Mr/Ms、保磁力(Hc-v)、垂直方向の保磁力(Hc-v)と面内方向の保磁力(Hc-i)の比(Hc-v)/(Hc-i)、逆磁区核形成磁界(−Hn)向上させている。
【0037】
その結果、記録再生時の分解能の向上や熱揺らぎ耐性を大きく改善され、また活性化磁気モーメント(vIsb)の増加が抑えられているので記録再生時のノイズを低くし高密度記録に必要な信号/ノイズ比(S/N)が確保できているので、本発明の磁気記録媒体は記録再生特性が改善された磁気記録媒体となる。
【0038】
なお、熱揺らぎとは、記録ビットが不安定となり記録したデータの熱消失が生じる現象をいい、磁気記録媒体装置においては、記録したデータの再生再生出力の経時的な減衰として現れる。
【0039】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の磁気記録媒体の第1の実施形態を示すもので、ここに示す磁気記録媒体は、非磁性基板1上に、軟磁性下地層2と、配向制御層3と、中間層4と、垂直磁性層5と、保護層6と潤滑層7とが順次形成されて構成されている。
【0040】
非磁性基板1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。
【0041】
ガラス基板としては、アモルファスガラス、結晶化ガラスがあり、アモルファスガラスとしては汎用のソーダライムガラス、アルミノケートガラス、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。セラミック基板としては、汎用の酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの繊維強化物などが使用可能である。
【0042】
非磁性基板1としては、上記金属基板、非金属基板の表面にメッキ法やスパッタ法を用いてNiP層が形成されたものを用いることもできる。
【0043】
本発明では、配向制御層の下に軟磁性層2を設けるのが好ましい。軟磁性下地層2は、ヘッドから出てくる磁束の基板に対する垂直方向成分を大きくすること、および情報が記録される垂直磁性層5の磁化の方向をより強固に基板1と垂直な方向に固定することができるからである。この作用は特に、記録再生用の磁気ヘッドとして垂直記録用の単磁極ヘッドを用いる場合に、より顕著なものとなる。
【0044】
上記軟磁性下地層2は、軟磁性材料からなるもので、この材料としては、Fe、Ni、Coを含む材料を用いることができる。この材料としては、FeCo系合金(FeCo、FeCoV)、FeNi系合金(FeNi、FeNiMo、FeNiCr、FeNiSi)、FeAl系合金(FeAl、FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu、FeAlO)、FeCr系合金(FeCr、FeCrTi、FeCrCu)、FeTa系合金(FeTa、FeTaC、FeTaN)、FeMg系合金(FeMgO)、FeZr系合金(FeZrN)、FeC系合金、FeN系合金、FeSi系合金、FeP系合金、FeNb系合金、FeHf系合金、FeB系合金を挙げることができる。
【0045】
またFeを60at%以上含有するFeAlO、FeMgO、FeTaN、FeZrN等の微結晶構造を有する材料、あるいは微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いてもよい。
【0046】
軟磁性下地層2の材料としては、上記のほか、Coを80at%以上含有し、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo等のうち少なくとも1種を含有し、アモルファス構造を有するCo合金を用いることができる。この材料としては、CoZr、CoZrNb、CoZrTa、CoZrCr、CoZrMo系合金などを好適なものとして挙げることができる。
【0047】
軟磁性下地層2の保磁力Hcは200[Oe]以下(好ましくは50[Oe]以下)とするのが好ましい。この保磁力Hcが上記範囲を超えると、軟磁気特性が不十分となり、再生信号波形がいわゆる矩形波から歪みをもった波形になるため好ましくない。
【0048】
軟磁性下地層2の飽和磁束密度Bsは、0.6T以上(好ましくは1T以上)とするのが好ましい。このBsが上記範囲未満であると、再生信号波形がいわゆる矩形波から歪みをもった波形になるため好ましくない。
【0049】
軟磁性層の膜厚は、50〜400nmであるのが好ましい。この範囲であると再生信号波形において歪のない波形が得られるからである。
【0050】
また、軟磁性下地層2の飽和磁束密度Bs(T)と軟磁性下地層2の層厚t(nm)との積Bs・t(T・nm)が20(T・nm)以上(好ましくは40(T・nm)以上)であること好ましい。このBs・tが上記範囲未満であると、再生信号波形が歪みをもつようになったり、OW特性が悪化するため好ましくない。
【0051】
軟磁性下地層2の最表面(配向制御層3側の面)は、軟磁性下地層2を構成する材料が部分的、あるいは完全に酸化されて構成されていることが好ましい。つまり、軟磁性下地層2の表面(配向制御層3側の面)およびその近傍に、軟磁性下地層2を構成する材料が部分的に酸化されるか、もしくは前記材料の酸化物を形成して配されていることが好ましい。これにより、軟磁性下地層2の表面の磁気的な揺らぎを抑えることができるので、この磁気的な揺らぎに起因するノイズの低減して、磁気記録媒体の記録再生特性を改善することができる。また、軟磁性下地層2上に形成される配向制御層3の結晶粒の微細化して、記録再生特性を改善することができる。
【0052】
この軟磁性下地層2の表面の酸化された部分は、例えば軟磁性下地層2を形成した後、酸素を含む雰囲気に曝す方法や、軟磁性下地層2の表面に近い部分を成膜する際のプロセス中に酸素を導入する方法により形成することができる。具体的には、軟磁性下地層2の表面を酸素に曝す場合には、酸素単体、あるいは酸素をアルゴンや窒素などのガスで希釈したガス雰囲気中に0.3〜20秒程度保持しておけばよい。また、大気中に曝すこともできる。特に酸素をアルゴンや窒素などのガスで希釈したガスを用いる場合には、軟磁性下地層2表面の酸化の度合いの調節が容易になるので、安定した製造を行うことができる。また、軟磁性下地層2の成膜用のガスに酸素を導入する場合には、例えば成膜法としてスパッタ法を用いるならば、成膜時間の1部のみに酸素を導入したプロセスガスを用いてスパッタを行えばよい。このプロセスガスとしては、例えばアルゴンに酸素を体積率で0.05%〜50%(好ましくは0.1〜20%)程度混合したガスが好適に用いられる。
【0053】
配向制御層3は、直上に設けられた中間層4および垂直磁性層5の配向性や粒径を制御するものである。
【0054】
この材料としては、特に限定されるものではないが、hcp構造、fcc構造、アモルファス構造を有するものが好ましい。特に、Ru系合金、Ni系合金、Co系合金が特に好ましい。
【0055】
本実施形態の磁気記録媒体では、配向制御層3の厚さを0.5〜40nm(好ましくは1〜20nm)とするのが好ましい。配向制御層3の厚さが0.5〜40nm(好ましくは1〜20nm)の範囲であるとき、垂直磁性層5の垂直配向性が特に高くなり、かつ記録時における磁気ヘッドと軟磁性下地層2との距離を小さくすることができるので、再生信号の分解能を低下させることなく記録再生特性を高めることができる。この厚さが上記範囲未満であると、垂直磁性層5における垂直配向性が低下し、記録再生特性および熱揺らぎ耐性が劣化する。また、この厚さが上記範囲を超えると、垂直磁性層5の磁性粒子径が大きくなり、ノイズ特性が劣化するおそれがあるため好ましくない。また記録時における磁気ヘッドと軟磁性下地層2との距離が大きくなるため、再生信号の分解能や再生出力の低下するため好ましくない。
【0056】
配向制御層3の表面形状は、垂直磁性層5、保護層6の表面形状に影響を与えるため、磁気記録媒体の表面凹凸を小さくして、記録再生時における磁気ヘッド浮上高さを低くするには、配向制御層3の表面平均粗さRaを2nm以下とするのが好ましい。この表面平均粗さRaを2nm以下とすることによって、磁気記録媒体の表面凹凸を小さくし、記録再生時における磁気ヘッド浮上高さを十分に低くし、記録密度を高めることができる。
【0057】
配向制御層3の成膜用のガスに酸素や窒素を導入してもよい。例えば、成膜法としてスパッタ法を用いるならば、プロセスガスとしては、アルゴンにに酸素を体積率で0.05〜50%(好ましくは0.1〜20%)程度混合したガス、アルゴンに窒素を体積率で0.01〜20%(好ましくは0.02〜10%)程度混合したガスが好適に用いられる。
【0058】
配向制御層3と垂直磁性層5との間に、中間層4が設けることができる。中間層4を設けることによって、垂直磁性層5の垂直配向性を高めることができるので、垂直磁性層5の保磁力を高め、記録再生特性および熱揺らぎ耐性をさらに向上させることができる。
【0059】
中間層4にはhcp構造を有する材料を用いるのが好ましい。中間層4には、CoCr合金やCoCrX1合金やCoX1合金(X1:Pt、Ta、Zr、Ru,Nb、Cu、Re、Ni、Mn、Ge、Si、O、NおよびBから選ばれる1種または2種以上)を用いるのが好適である。
【0060】
中間層4のCoの含有量は30〜70at%であることが好ましい。この範囲であれば中間層が非磁性であるからである。
【0061】
中間層4の厚さは、垂直磁性層5における磁性粒子の粗大化による記録再生特性の悪化や、磁気ヘッドと軟磁性下地層2との距離が大きくなることによる記録分解能の低下を起こさないようにするために、20nm以下(好ましくは10nm以下)とするのが好ましい。
【0062】
垂直磁性層5は、その磁化容易軸が基板に対して主に垂直方向に向いたものであり、Coを主成分とし、少なくともCr、Pt、Ndを含んだ材料からなる。各元素の含有量として、Cr含有量が18〜28at%(好ましくは19〜24at%)、Pt含有量が10〜20at%(好ましくは13〜18at%)であり、Nd含有量が0.5〜8at%(好ましくは1〜4at%)であることが好ましい。
【0063】
Crの含有量が18at%未満であると、Cr偏析により磁性粒子間に形成される粒界層の厚さが薄くななるために磁性粒子間の磁気的な粒子間相互作用が大きくなり、また磁性粒子自体の粒径も肥大化しやすくなる。その結果記録再生時におけるノイズが増大し、より高密度記録に適した信号/ノイズ比(S/N)が得られなくなる。
【0064】
また、Cr含有量が28at%を超えると、Crが粒界層へ偏析しきれず磁性粒子内部に残留する割合が増加する。その結果として垂直方向の保磁力、および残留磁化(Mr)と飽和磁化(Ms)の比Mr/Msが低下しやすくなる。さらに、磁性粒子の結晶配向性が損ねられて、垂直方向の保磁力(Hc-v)と面内方向の保磁力(Hc-i)の比(Hc-v)/(Hc-i)が小さくなってしまうおそれがある。
【0065】
Ptの含有量が10at%未満であると、垂直磁性層に必要な磁気異方性定数(Ku)が得られず、磁化が熱的に不安定となる。また、Ptが20at%を超える場合、磁性層中のCr偏析を阻害するばかりでなく、磁性層中にfcc構造の層が形成されるために保磁力の低下をもたらすおそれがあるので、上記範囲が好ましい。
【0066】
Ndの含有量が0.5at%未満であると、Kuの値を大きくするという効果が低下するおそれがある。また、Ndを8at%を超えて含有させると逆に保磁力が低下し、結果として記録再生時におけるノイズを増大させるおそれがある。
【0067】
B、Ta、Cuは、磁性層中のCr偏析を促進し、磁気的な粒子間相互作用や磁性粒子径を小さし、結果として記録再生時のノイズを減少させる効果を有する。これら元素の添加量は各元素の合計で8at%以下であることが好ましい。8at%を超えて添加した場合、これら元素が磁性粒子内に残留し、その結果、垂直保磁力および残留磁化(Mr)と飽和磁化(Ms)の比Mr/Msが低下するため好ましくない。
【0068】
磁性材料の例としては、Co20Cr14Pt2Nd(Cr含有率20at%、Pt含有率14at%、Nd含有率2at%)やCo22Cr12Pt4Nd(Cr含有率22at%、Pt含有率12at%、Nd含有率4at%)、Co19Cr14Pt1B1Ta1Nd(Cr含有率19at%、Pt含有率14at%、B含有率1at%、Ta含有率1at%、Nd含有率1at%)、Co22Cr12Pt2B2Nd(Cr含有率22at%、Pt含有率12at%、B含有率2at%、Nd含有率2at%)の他、CoCrPtNd系合金、CoCrPtBNd系合金、CoCrPtTaNd系合金、CoCrPtCuNd系合金、CoCrPtBCuNd系合金の材料をあげることができる。
【0069】
垂直磁性層5は、上記の本発明の磁性材料からなる1層構造とすることもできるし、各種の磁性材料と組み合わせて積層した多層構造とすることもできる。垂直磁性層が複数の磁性層から構成される場合、そのうち少なくとも1層が上記の垂直磁性層からなることが好ましい。特に垂直磁性層の最上の層がNdを含有したものであることが好ましい。
【0070】
多層構造に用いる各種の磁性材料としては上記以外に、CoCrPt系合金、CoCr系合金、CoCrPtB系合金、CoCrPtCu系合金のほか、Co系合金(CoCr、CoB、Co−SiO2等)とPd系合金(PdB、Pd−SiO2等)の積層材料やTbFeCo等のアモルファス材料とCoCrPtCu系材料とすることもできる。
【0071】
また、多層構造とする場合、磁性層間に非磁性材料からなる中間層を形成した構成とすることもできる。非磁性材料としては、hcp構造を有する非磁性金属材料のほか、bcc構造やfcc構造、アモルファス構造を有する非磁性の金属材料、酸化金属材料、窒化金属材料とすることもできる。
【0072】
垂直磁性層5の厚さは、3〜60nm(好ましくは5〜40nm)とするのが好ましい。垂直磁性層5の厚さが上記範囲未満であると、十分な磁束が得られず、再生出力が低下する。また、垂直磁性層5の厚さが上記範囲を超えると、垂直磁性層5内の磁性粒子の粗大化が起き、記録再生特性が低下するため好ましくない。
【0073】
本発明の垂直磁性層5は基板に対しての残留磁化(Ms)と飽和磁化(Mr)の比Mr/Msが0.85以上(好ましくは0.95以上。)である。Mr/Msが0.85未満の磁気記録媒体は、逆磁区核形成磁界が低下するので熱揺らぎ耐性に劣るため好ましくない。
【0074】
本発明の垂直磁性層5は、活性化体積(v)と飽和磁気モーメント(Is)の積で表される活性化磁気モーメント(vIsb)の値が、0.3×10-15emu〜0.8×10-15emu(好ましくは0.4×10-15emu〜0.7×10-15emu。)の範囲である。vIsbが0.3×10-15emu未満であると、磁気クラスターサイズが小さくなりすぎ、熱的に不安定になるため、容易に熱減磁が生じ、磁気記録媒体としては好ましくない。また、vIsbが0.8×10-15emuを超える場合、記録再生時におけるノイズが大きくなりすぎ、高密度記録に必要な信号/ノイズ比(S/N)が得られなくなるため、好ましくない。
【0075】
磁性層の垂直方向の保磁力(Hc-v)は、2500[Oe]以上とすることが好ましい。保磁力が2500[Oe]未満の磁気記録媒体は、高記録密度には不適であり、また熱揺らぎ耐性が低下する。
【0076】
垂直方向の保磁力(Hc-v)と面内方向の保磁力(Hc-i)の比で表される垂直磁気異方性(Hc-v)/(Hc-i)が5以上であることが好ましい。Hc-v/Hc-iの値が5未満である場合、磁性層の結晶配向性が悪くCoの磁化容易軸であるC軸が基板垂直面に対して分散していることになるので、保磁力(Hc-v)、Mr/Ms比、逆磁区核形成磁界(−Hn)の低下を招きやすい。さらに磁化が熱的に不安定であり熱減磁が生じるばかりでなく、記録再生時のノイズも増加してしまうため好ましくない。
【0077】
垂直磁性層5の逆磁区核形成磁界(−Hn)は、0〜2000[Oe](より好ましくは0〜1500[Oe]。)であることが好ましい。逆磁区核形成磁界(−Hn)が、0未満の磁気記録媒体は、熱揺らぎ耐性に劣るため好ましくない。
【0078】
逆磁区核形成磁界(−Hn)は、図2に示すように、VSMなどにより求めたMH曲線において、磁化が飽和した状態から外部磁界を減少させる過程で外部磁界が0となる点a、MH曲線の磁化が0である点bでのMH曲線の接線を延長した線と飽和磁化との交点を点cとすると、Y軸から点cまでの距離[Oe]で表すことができる。
なお、逆磁区核形成磁界(−Hn)は、点cが外部磁界が負である領域にある場合に正の値をとり(図2を参照)、逆に、点cが外部磁界が正である領域にある場合に負の値をとる(図3を参照)。
【0079】
なお本明細書中で、基板に対して主に垂直方向に向いたものとは、たとえばVSMで測定した、基板方向に対して垂直方向の保磁力の値が基板に対して水平方向のそれより大きいものである。
【0080】
保護層6は垂直磁性層5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、SiO2、ZrO2を含むものが使用可能である。
【0081】
保護層6の厚さは、1〜10nm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。
【0082】
潤滑剤7には、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。
【0083】
本発明の磁気記録媒体は、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、磁化容易軸が基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性層と、保護層とが設けられ、垂直磁性層がCoを主成分とし、少なくとも、Cr、Pt、Ndを含んだ材料からなり、基板に対して垂直方向の残留磁化(Mr)と飽和磁化(Ms)との比Mr/Msが0.85以上であり、活性化体積と飽和磁気モーメントの積で表される活性化磁気モーメントが0.3×10-15emu〜0.8×10-15emuであることを特徴とする磁気記録媒体であるから、磁気記録媒体の記録再生時におけるノイズを増加させることなく、記録再生特性の分解能を向上させたり磁化の熱的な安定性を高めることができる。
【0084】
次に上記構成の磁気記録媒体を製造する方法の一例について説明する。
上記構成の磁気記録媒体を製造するには、非磁性基板1上に、軟磁性下地層2、配向制御層3、中間層4、垂直磁性層5を順次、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などにより形成する。次いで保護層6を、好ましくはプラズマCVD法、イオンビーム法、スパッタ法により形成する。
【0085】
非磁性基板1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。
【0086】
ガラス基板としては、アモルファスガラス、結晶化ガラスがあり、アモルファスガラスとしては汎用のソーダライムガラス、アルミノケートガラス、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。セラミック基板としては、汎用の酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの繊維強化物などが使用可能である。
【0087】
非磁性基板1としては、上記金属基板、非金属基板の表面にメッキ法やスパッタ法を用いてNiP層が形成されたものを用いることもできる。
【0088】
非磁性基板は、平均表面粗さRaが2nm(20Å)以下、好ましくは1nm以下であるとこと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望ましい。
【0089】
また、表面の微小うねり(Wa)が0.3nm以下(より好ましくは0.25[nm]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。端面のチャンファー部の面取り部、側面部の少なくとも一方のいずれの表面平均粗さRaが10nm以下(より好ましくは9.5nm以下。)のものを用いることが磁気ヘッドの飛行安定性にとって好ましい。微少うねり(Wa)は、例えば、表面荒粗さ測定装置P−12(KLM−Tencor社製)を用い、測定範囲80μmでの表面平均粗さとして測定することができる。
【0090】
必要に応じて非磁性基板を洗浄して、非磁性基板を成膜装置のチャンバ内に設置する。必要に応じて基板は、例えばヒータより100〜400℃に加熱される。非磁性基板1上に、軟磁性下地層2と、配向制御層3と、中間層4と、垂直磁性層5を各層の材料と同じ組成の材料を原料とするスパッタターゲットを用いてDC或いはRFマグネトロンスパッタ法により形成する。膜を形成するためのスパッタの条件は例えば次のようにする。形成に用いるチャンバ内は真空度が10-4〜10-7Paとなるまで排気する。チャンバ内に基板を収容して、スパッタガスとして、たとえばArガスを導入して放電させてスパッタ成膜をおこなう。このとき、供給するパワーは0.2〜2.0kWとし、放電時間と供給するパワーを調節することによって、所望の膜厚を得ることができる。
【0091】
軟磁性下地層2を放電時間と供給するパワーを調節することによって50〜400nmの膜厚で形成するのが好ましい。
【0092】
軟磁性下地層2を形成する際には、軟磁性材料からなるスパッタターゲットを用いるのが軟磁性下地層を容易に形成できるので好ましい。軟磁性材料としては、FeCo系合金(FeCo、FeCoVなど)、FeNi系合金(FeNi、FeNiMo、FeNiCr、FeNiSiなど)、FeAl系合金(FeAl、FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu、FeAlOなど)、FeCr系合金(FeCr、FeCrTi、FeCrCuなど)、FeTa系合金(FeTa、FeTaC、FeTaNなど)、FeMg系合金(FeMgOなど)、FeZr系合金(FeZrNなど)、FeC系合金、FeN系合金、FeSi系合金、FeP系合金、FeNb系合金、FeHf系合金、FeB系合金、Feを60at%以上含有するFeAlO、FeMgO、FeTaN、FeZrNを挙げることができる。さらに、Coを80at%以上含有し、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo等のうち少なくとも1種を含有し、アモルファス構造を有している、CoZr、CoZrNb、CoZrTa、CoZrCr、CoZrMo系合金を好適なものとして挙げることができる。
【0093】
上記のターゲットは溶製法による合金ターゲットまたは焼結合金ターゲットである。
【0094】
軟磁性下地層2を形成した後に、その表面を酸化する工程を含ませるのが好ましい。例えば軟磁性下地層2を形成した後、酸素を含む雰囲気に曝す方法や、軟磁性下地層2の表面に近い部分を成膜する際のプロセス中に酸素を導入する方法を挙げることができる。
【0095】
軟磁性下地層2を形成後、配向制御層を、放電時間と供給するパワーを調節することによって配向制御層3を0.5〜40nm(好ましくは1〜20nm)の膜厚で形成する。配向制御層の形成に用いるスパッタ用ターゲットの材料としてはRu系合金、Ni系合金、Co系合金を挙げることができる。
【0096】
配向制御層を形成した後、15〜40nmの膜厚を有した磁性層を磁性層の材料からなるスパッタターゲットを用いて同様にスパッタ法により形成する。スパッタターゲットの材料としては、Co20Cr14Pt2Nd(Cr含有率20at%、Pt含有率14at%、Nd含有率2at%)やCo22Cr12Pt4Nd(Cr含有率22at%、Pt含有率12at%、Nd含有率4at%)、Co19Cr14Pt1B1Ta1Nd(Cr含有率19at%、Pt含有率14at%、B含有率1at%、Ta含有率1at%、Nd含有率1at%)、Co22Cr12Pt2B2Nd(Cr含有率22at%、Pt含有率12at%、B含有率2at%、Nd含有率2at%)の他、CoCrPtNd系合金、CoCrPtBNd系合金、CoCrPtTaNd系合金、CoCrPtCuNd系合金、CoCrPtBCuNd系合金
CoCrPt系合金、CoCr系合金、CoCrPtB系合金、CoCrPtCu系合金のほか、Co系合金(CoCr、CoB、Co−SiO2等)とPd系合金(PdB、Pd−SiO2等)の積層材料やTbFeCo等のアモルファス材料とCoCrPtCu系材料を挙げることができる。
【0097】
また、Cr、Pt、Nd以外の元素として、B、Ta、Cuから選ばれるいずれかの元素の内1種類以上を添加したものを用いることも好ましい。
【0098】
Coを主成分とし、少なくともCr、Pt、Ndを含んだ材料からなり、基板に対して垂直方向の残留磁化(Mr)と飽和磁化(Ms)との比Mr/Msが0.85以上であり、活性化体積と飽和磁気モーメントの積で表される活性化磁気モーメントが0.3×10-15emu〜0.8×10-15emuである垂直磁性層を形成するためのスパッタの条件は例えば次のようにする。
【0099】
Coを主成分とし、少なくともCrおよびPtさらにNdを含んだ材料からなるターゲットを使用し、形成に用いるチャンバ内は真空度が10-4〜10-7Paとなるまで排気した状態で、チャンバ内に基板を収容して、スパッタガスとして例えばArガスを導入して放電させてスパッタ成膜をおこなう。このとき、供給するパワーは0.2〜2.0kWとし、放電時間と供給するパワーを調節することによって、所望の膜厚を得ることができる。
【0100】
スパッタガスの圧力が3〜20Pa(より好ましくは5〜15Pa。)であるのが好ましい。
【0101】
非磁性下地層と磁性層との間に中間層を設ける場合は、CoCr合金(Crの含有量は25〜45at%)を原料としたスパッタターゲットを用いるのが好ましい。CoCr合金としては、CoCr合金やCoCrX1合金やCoX1合金(X1:Pt、Ta、Zr、Ru,Nb、Cu、Re、Ni、Mn、Ge、Si、O、NおよびBから選ばれる1種または2種以上)を挙げることができる。このとき、磁性層にBを含む場合には、非磁性下地層と磁性層との境界付近において、B濃度が1at%以上の領域におけるCr濃度が40at%以下となるようなスパッタ条件で成膜するのが好ましい。
【0102】
磁性層を形成した後、公知の方法、例えばスパッタ法、プラズマCVD法またはそれらの組み合わせを用いて保護膜、たとえばカーボンを主成分とする保護膜を形成する。
【0103】
さらに、保護膜上には必要に応じパーフルオロポリエーテルのフッ素系潤滑剤をディップ法、スピンコート法などを用いて塗布し潤滑層を形成する。
【0104】
本発明に従って製造した磁気記録媒体は、垂直磁性層が、Coを主成分とし、少なくとも、Cr、Pt、Ndを含んだ材料からなり、基板に対して垂直方向の残留磁化(Mr)と飽和磁化(Ms)との比Mr/Msが0.85以上であり、活性化体積と飽和磁気モーメントの積で表される活性化磁気モーメントが0.3×10-15emu〜0.8×10-15emuであることを特徴とする磁気記録媒体であるから、磁気記録媒体の記録再生時におけるノイズを増加させることなく、記録再生特性の分解能を向上させたり磁化の熱的な安定性を高めることができる。
【0105】
また前述したのスパッタターゲットを用いた本発明の製造方法は、垂直磁性層が、Coを主成分とし、少なくともCr、Pt、Ndを含んだ材料からなり、基板に対して垂直方向の残留磁化(Mr)と飽和磁化(Ms)との比Mr/Msが0.85以上であり、活性化体積と飽和磁気モーメントの積で表される活性化磁気モーメントが0.3×10-15emu〜0.8×10-15emuであることを特徴とする磁気記録媒体を容易に製造することができる。
【0106】
図5は、上記磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置の例を示すものである。ここに示す磁気記録再生装置は、図1に示す構成の磁気記録媒体50と、磁気記録媒体50を回転駆動させる媒体駆動部51と、磁気記録媒体50に情報を記録再生する磁気ヘッド52と、この磁気ヘッド52を磁気記録媒体50に対して相対運動させるヘッド駆動部53と、記録再生信号処理系54とを備えている。記録再生信号処理系54は、外部から入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド52に送ったり、磁気ヘッド52からの再生信号を処理してデータを外部に送ることができるようになっている。本発明の磁気記録再生装置に用いる磁気ヘッド52には、再生素子として巨大磁気抵抗効果(GMR)を利用したGMR素子などを有したより高記録密度に適したヘッドを用いることができる。
上記磁気記録再生装置によれば、垂直磁性層が、Coを主成分とし、少なくとも、Cr、Pt、Ndを含んだ材料からなり、基板に対して垂直方向の残留磁化(Mr)と飽和磁化(Ms)との比Mr/Msが0.85以上であり、活性化体積と飽和磁気モーメントの積で表される活性化磁気モーメントが0.3×10-15emu〜0.8×10-15emuであることを特徴とする磁気記録媒体を用いているので、磁気記録媒体の記録再生時におけるノイズを増加させることなく、記録再生特性の分解能を向上させたり磁化の熱的な安定性を高めることができ、高記録密度に適した磁気記録再生装置となる。
【0107】
図4は、本発明の磁気記録媒体の第2の実施形態を示すもので、非磁性基板1と軟磁性下地層2との間に、磁気異方性が主に面内方向を向いた硬磁性層8を設けることができる。
【0108】
硬磁性層8にはCoSm合金や、CoCrPtX2合金(X2:Pt、Ta、Zr、Nb、Cu、Re、Ni、Mn、Ge、Si、O、NおよびBのうち1種または2種以上。)を用いるのが好適である。
【0109】
硬磁性層8は、保磁力Hcが500[Oe]以上(好ましくは1000[Oe]以上)であることが好ましい。
【0110】
硬磁性層8の厚さは、150nm以下(好ましくは70nm以下)であることが好ましい。硬磁性層8の厚さが150nmを超えると、配向制御層3の表面平均粗さRaが大きくなるため好ましくない。
【0111】
硬磁性層8は軟磁性下地層2と交換結合して、硬磁性層の磁化方向が基板半径方向であるものとするのが好ましい。その結果軟磁性層2の磁化が交換結合により半径方向に固着されるのでヘッドによる書き込み磁界と磁化の向きが直交することになり、記録再生時に交換結合状態がより安定する。その結果ノイズの発生を抑えることができるので好ましい。
【0112】
硬磁性層8を設けることにより、より効果的に軟磁性下地層2での巨大な磁区の形成を抑えることができるので、磁壁によるスパイクノイズの発生を防止して、記録再生時のエラーレートを十分に低くすることができる。
【0113】
硬磁性層8の配向を制御するために、非磁性基板1と硬磁性層8との間にCr合金材料やB2構造材料を用いてもよい。
【0114】
以上の構成の磁気記録媒体を製造するには、基板1上に硬磁性層8を形成する工程を含ませ、その後スパッタ法などにより軟磁性下地層2を形成し、その後必要に応じてこの軟磁性下地層2の表面を酸化処理を施し、次いで配向制御層3、中間膜4、垂直磁性層5をスパッタ法などにより形成し、次いで保護層6をCVD法、イオンビーム法、スパッタ法などにより形成する。次いで、ディッピング法、スピンコート法などにより潤滑層7を形成する。
【0115】
例えば、硬磁性層を形成するには、従来の面内等方媒体を作成する方法を用いることができる。例えば、ガラス基板/NiAl合金層/CrMo合金層/CoCr合金層/CoCrPtB合金層の構成を挙げることができる。次に、保護膜まで形成した磁気記録媒体に半径方向の磁場を印加して硬磁性層に半径方向の磁化を与える。印加する磁場の強さは、硬磁性層が充分に磁気的に飽和する磁界、例えば790000A/m(10000[Oe])以上が好ましい。
【0116】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明の作用効果を明確にする。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
洗浄済みのガラス基板(オハラ社製、外直径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後、このガラス基板上に89Co4Zr7Nb(Co含有量89at%、Zr含有量4at%、Nb含有量7at%)のターゲットを用いて100℃以下の基板温度で膜厚100nmの軟磁性下地層2をスパッタにより成膜した。この膜の飽和磁束密度Bs(T)と膜厚t(nm)の積Bs・t(T・nm)が120(T・nm)であることを振動式磁気特性測定装置(VSM)で確認した。
【0117】
次いで、基板を200℃に加熱して、上記軟磁性下地層上に、Ruターゲットを用いて膜厚20nmの配向制御層3を形成し、65Co30Cr5B(Co含有量65at%、Cr含有量30at%、B含有量5at%)ターゲットを用いて膜厚5nmの中間膜4、68Co18Cr10Pt4Nd(Co含有量68at%、Cr含有量18at%、Pt含有量10at%、Nd含有量4at%)ターゲットを用いて膜厚20nmの垂直磁性層5を順次形成した。なお、上記スパッタ工程においては、成膜用のスパッタガスとしてアルゴンを用い、圧力0.6Paにて成膜した。
次いで、CVD法により膜厚5nmの保護層6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層7を形成し、磁気記録媒体を得た。
(実施例2〜11)
垂直磁性層5の組成と厚さを変えた以外は、実施例1と同様にして磁気記録媒体を作製した。
【0118】
(比較例1)
洗浄済みのガラス基板(オハラ社製、外直径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後、このガラス基板上に89Co4Zr7Nbのターゲットを用いて100℃以下の基板温度で膜厚100nmの軟磁性下地層2をスパッタにより成膜した。この膜の飽和磁束密度Bs(T)と膜厚t(nm)の積Bs・t(T・nm)が120(T・nm)であることを振動式磁気特性測定装置(VSM)で確認した。
次いで、基板を200℃に加熱して、上記軟磁性下地層上に、Ruターゲットを用いて膜厚20nmの配向制御層3を形成し、65Co30Cr5Bターゲットを用いて膜厚5nmの中間膜4、72Co18Cr10Ptターゲットを用いて20nmの垂直磁性層5を順次形成した。なお、上記スパッタ工程においては、成膜用のスパッタガスとしてアルゴンを用い、圧力0.6Paにて成膜した。次いで、CVD法により膜厚5nmの保護層6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層7を形成し、磁気記録媒体を得た。
【0119】
(比較例2〜12)
垂直磁性層5の組成と厚さを変えた以外は、比較例1と同様にして磁気記録媒体を作製した。
【0120】
実施例1〜11、比較例1〜12の磁気記録媒体の磁気特性を、振動式磁気特性測定装置(VSM)にて測定した。なお、垂直方向の保磁力(Hc-v)と面内方向の保磁力(Hc-i)の比(Hc-v)/(Hc-i)の評価は以下のように実施した。軟磁性下地層を設けないサンプルを別途作成し、(Hc-v)は、基板面に対して垂直方向に磁場が印加されるように、(Hc-i)は、基板面に平行な方向、かつ円周方向もしくは径方向に対して磁場が印加されるようにして測定してその比を算出した。
【0121】
また、vIsbの評価結果を、振動式磁気特性測定装置を用い、垂直方向の保磁力の時間依存データを測定し、前述した式より算出した。
【0122】
また記録再生特性を、GUZIK社製リードライトアナライザーRWA1632、およびスピンスタンドS1701MPを用いて測定した。電磁変換特性の評価には、再生部に巨大磁気抵抗(GMR)素子を有する複合型薄膜磁気記録ヘッドを用い、記録条件を線記録密度500kFCIとして測定を行った。
【0123】
熱揺らぎ耐性(熱減磁)については、スピンスタンドS1701MPを用い、70℃において線記録密度50kFCIで書きこみを行った後、書きこみ後1秒後の再生出力に対する出力の低下率(%/decade)を、(So−S)×100/(So×3)に基づいて算出した。この式において、Soは磁気記録媒体に信号記録後1秒経過時の再生出力をしめし、Sは1000秒後の再生出力を示す。結果を表2に示す。
【0124】
(実施例12)
洗浄済みのガラス基板(オハラ社製、外直径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後、このガラス基板上に89Co4Zr7Nbのターゲットを用いて100℃以下の基板温度で膜厚100nmの軟磁性下地層2をスパッタにより成膜した。この膜の飽和磁束密度Bs(T)と膜厚t(nm)の積Bs・t(T・nm)が120(T・nm)であることを振動式磁気特性測定装置(VSM)で確認した。
次いで、基板を200℃に加熱して、上記軟磁性下地層上に、Ruターゲットを用いて膜厚20nmの配向制御層3を形成し、65Co30Cr5Bターゲットを用いて膜厚5nmの中間膜4、58Co22Cr14Pt2B4Ndターゲットを用いて膜厚20nmの垂直磁性層5を順次形成した。なお、上記スパッタ工程においては、成膜用のスパッタガスとしてアルゴンを用い、圧力0.6Paにて成膜した。
次いで、CVD法により膜厚5nmの保護層6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層7を形成し、磁気記録媒体を得た。
【0125】
(実施例13〜16)
垂直磁性層5の組成を変えた以外は実施例12と同様にして磁気記録媒体を作成した。
【0126】
(比較例13、14)
垂直磁性層5の組成を変えた以外は比較例1と同様にして磁気記録媒体を作成した。実施例12〜16、比較例13、14の磁気記録媒体の磁気特性、(Hc-v)/(Hc-i)、vIsbを実施例1と同様に測定、評価した。
結果を表3に示す。
【0127】
(実施例17)
洗浄済みのガラス基板(オハラ社製、外直径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後、このガラス基板上に89Co4Zr7Nbのターゲットを用いて100℃以下の基板温度で膜厚100nmの軟磁性下地層2をスパッタにより成膜した。この膜の飽和磁束密度Bs(T)と膜厚t(nm)の積Bs・t(T・nm)が120(T・nm)であることを振動式磁気特性測定装置(VSM)で確認した。
次に、表面を酸素ガスに曝した。暴露は、暴露ガスとして50%酸素−アルゴン混合ガスを用い、圧力1Pa状態に10sec間放置の条件で行った。
次いで、基板200℃に加熱して、上記軟磁性下地層上に、Ruターゲットを用いて膜厚20nmの配向制御層3を形成し、65Co30Cr5Bターゲットを用いて膜厚5nmの中間膜4を形成した。さらに一番目の垂直磁性層51として63Co18Cr14Ptを膜厚15nm、さらに二番目の垂直磁性層52として59Co22Cr14Pt5Ndターゲットを用いて膜厚5nmを順次形成した。なお、上記スパッタ工程においては、成膜用のスパッタガスとしてアルゴンを用い、圧力0.6Paにて成膜した。
次いで、CVD法により膜厚5nmの保護層6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層7を形成し、磁気記録媒体を得た。
【0128】
(実施例18、19)
一番目の垂直磁性層51を表4のように変えた他は、実施例17と同様にして磁気記録媒体を作成した。
実施例17、18、19の磁気記録媒体の磁気特性、(Hc-v)/(Hc-i)、vIsbを実施例1と同様に測定、評価した。
結果を表4に示す。
【0129】
(実施例20)
洗浄済みのガラス基板(オハラ社製、外直径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後、このガラス基板上に硬磁性層8の配向を制御するための94Cr6Moを膜厚20nm成膜し、さらに硬磁性層8としてCo20Cr14Pt4Bを膜厚50nmに形成した。次に89Co4Zr7Nbのターゲットを用いて100℃以下の基板温度で膜厚100nmの軟磁性下地層2をスパッタにより成膜した。この膜の飽和磁束密度Bs(T)と膜厚t(nm)の積Bs・t(T・nm)が120(T・nm)であることを振動式磁気特性測定装置(VSM)で確認した。
次に、表面を酸素ガスに曝した。暴露は、暴露ガスとして50%酸素−アルゴン混合ガスを用い、圧力1Paの雰囲気に10sec間放置の条件で行った。
次いで、基板200℃に加熱して、上記軟磁性下地層上に、Ruターゲットを用いて膜厚20nmの配向制御層3を形成し、65Co30Cr5Bターゲットを用いて膜厚5nmの中間膜4、59Co22Cr14Pt5Ndターゲットを用いて膜厚20nmの垂直磁性層5を順次形成した。なお、上記スパッタ工程においては、成膜用のスパッタガスとしてアルゴンを用い、圧力0.6Paにて成膜した。次いで、CVD法により膜厚5nmの保護層6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層7を形成し、磁気記録媒体を得た。得られた磁気記録媒体を、10msecオーダーの反値幅を有するパルス磁界を発生させる磁気記録媒体専用の着磁ジグに200Vの電圧を印加して、半径方向に948kA/m(11850[Oe])の強度のパルス磁界を印加し、半径方向に磁化固着を行った。
【0130】
(実施例21〜24)
硬磁性層層の組成および膜厚を変えた他は、実施例20と同様にして磁気記録媒体を作成した。実施例20〜24の磁気記録媒体の磁気特性、(Hc-v)/(Hc-i)、vIsbを実施例1と同様に測定、評価した。
結果を表5に示す。
【0131】
(実施例25)
洗浄済みのガラス基板(オハラ社製、外直径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後、このガラス基板上に89Co4Zr7Nbのターゲットを用いて100℃以下の基板温度で膜厚100nmの軟磁性下地層2をスパッタにより成膜した。この膜の飽和磁束密度Bs(T)と膜厚t(nm)の積Bs・t(T・nm)が120(T・nm)であることを振動式磁気特性測定装置(VSM)で確認した。次いで、基板を200℃に加熱して、上記軟磁性下地層上に、Ruターゲットを用いて膜厚20nmの配向制御層3を形成し、65Co30Cr5Bターゲットを用いて膜厚5nmの中間膜4、59Co22Cr14Pt5Ndターゲットを用いて膜厚20nmの垂直磁性層5を順次形成した。なお、垂直磁性層5を成膜するスパッタ工程においては、成膜用のスパッタガスとしてアルゴンを用い圧力3Paにて成膜した。その他の成膜のスパッタ工程においては、0.6Paにて成膜した。次いで、CVD法により膜厚5nmの保護層6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層7を形成し、磁気記録媒体を得た。
【0132】
(実施例26〜28)
垂直磁性層5の成膜圧力を変えた他は、実施例24と同様にして磁気記録媒体を作成した。実施例25〜28の磁気記録媒体の磁気特性、(Hc-v)/(Hc-i)、vIsbを実施例1と同様に測定、評価した。
結果を表6に示す。
【0133】
【表2】
Figure 0004507153
【0134】
表2より、垂直磁性層5にNdを添加した磁性材料を使うことで、vIsbの増加を抑え、Mr/Ms比、(Hc-v)/(Hc-i)、−Hnが向上し、結果として記録再生時の分解能、S/N比そして熱揺らぎ特性が改善していることがわかる。実施例1はNdの添加により、Ndを添加していない比較例1よりも、Mr/Ms比、(Hc-v)/(Hc-i)、−Hnが向上している。また、実施例1と同等な磁気特性を得るのに、Ptを増加させた比較例1〜5では、Ptを20at%まで添加する必要がある上、Pt量の増加によりvIsbが大きくなり、結果として記録再生時におけるS/N比が低下することがわかる。一方、実施例7〜9より、Nd含有量を増加ることで、vIsbをほとんど増加させることなく、Mr/Ms比、(Hc-v)/(Hc-i)、−Hnをさらに向上させることができることがわかる。これより、磁気記録媒体の磁気特性を向上させるのに、Ptを増加させるよりもNdを添加するほうが効果的であることがわかる。比較例6〜8より、Cr含有量が18〜28at%の範囲をはずれた場合、Ndの添加量が8at%を超えた場合、Mr/Ms比や熱揺らぎ耐性が低下したり、vIsbが増加し、記録再生時におけるS/N比が低下することがわかる。比較例9より、Pt量が10at%より少ない場合、Nd添加の効果はほとんど得られない。また、比較例10より、Pt量が20at%を超える場合、急激に磁気特性が低下することがわかる。
【0135】
【表3】
Figure 0004507153
【0136】
垂直磁性層5を形成する磁性材料にNdを添加した上、さらにCu、B、Taを添加することで磁気特性の制御が可能である。ただし、比較例9、10に見られるように、Cu、B、Taの合計含有量が8at%を超えると、磁気特性が低下することがわかる。
【0137】
【表4】
Figure 0004507153
【0138】
垂直磁性層5を複数設け、その内の1層をNdを添加した磁性材料とすることで、磁気特性が向上することがわかる。
【0139】
【表5】
Figure 0004507153
【0140】
硬磁性層8として、各種材料が使用可能であることがわかる。
【0141】
【表6】
Figure 0004507153
【0142】
垂直磁性層5の成膜時のスパッタガス圧力を高くすることで、他の特性を損ねることなく、vIsbがより小さくできることがわかる。実施例28から、成膜圧力が20Paを超えると、磁気特性が低下することがわかる。
【0143】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁気記録媒体にあっては、垂直磁性層がCoを主成分とし、少なくともCr、Pt、Ndを含んだ材料から形成することにより、記録再生特性を損ねることなく、磁気特性を向上させることができる。さらに、Ptの替わりにNd含有量を制御することで磁気特性を向上させることができるので、垂直磁性層中のPt含有量を減らすことができ、磁気記録媒体の製造コストの上昇を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の磁気記録媒体の第一の実施形態を示す断面図である。
【図2】磁化曲線の一例を示す図である。
【図3】磁化曲線の他の例を示す図である。
【図4】本発明の第二の実施形態を示す断面図である。
【図5】本発明の磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1…非磁性基板、2…軟磁性下地層、3…配向制御層、4…中間層、5…垂直磁性層、6…保護層、7…潤滑層、8…硬磁性層
50:磁気記録媒体、51:媒体駆動部、52:磁気ヘッド、53:ヘッド駆動部、54:記録再生信号処理系[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic recording medium used in a hard disk device or the like, a method for manufacturing the magnetic recording medium, and a magnetic recording / reproducing apparatus, and particularly relates to an excellent recording / reproducing characteristic.
[0002]
[Prior art]
A hard disk drive (HDD), which is a type of magnetic recording / reproducing device, is currently said to have a recording density that increases at an annual rate of 60% or more, and this trend is said to continue. For this purpose, development of a magnetic recording head suitable for high recording density and development of a magnetic recording medium have been promoted.
[0003]
Most of magnetic recording media for hard disk devices currently on the market are in-plane magnetic recording media in which the easy magnetization axis in the magnetic layer is oriented mainly horizontally with respect to the substrate. Here, the easy magnetization axis is an axis in which the magnetization is easily oriented, and in the case of a Co-based alloy, it is the c-axis of the hcp structure of Co.
[0004]
In such an in-plane magnetic recording medium, it is said that when the recording density is increased, the volume of the magnetic layer per bit becomes too small, and the recording / reproducing characteristics may be deteriorated due to the thermal fluctuation effect. Further, when the recording density is increased, it is said that the medium noise increases due to the influence of the demagnetizing field generated at the boundary of the recording bits.
[0005]
In contrast, a so-called perpendicular magnetic recording medium in which the easy axis of magnetization in the magnetic layer is oriented mainly perpendicularly has a low demagnetizing field at the bit boundary even when the recording density is increased, and the recording magnetic domain has a sharp boundary. Therefore, even if the recording density is increased, the bit volume can be made relatively large, so that the thermal fluctuation effect is strong. Thus, in recent years, much attention has been paid and a medium structure suitable for perpendicular magnetic recording has been proposed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, in response to the demand for higher recording density of magnetic recording media, it has been studied to use a single pole head having excellent writing ability for the perpendicular magnetic layer. In order to cope with such a head, a layer made of a soft magnetic material called a backing layer is provided between the perpendicular magnetic layer, which is a recording layer, and the substrate, so that the single-pole head and the magnetic recording medium are provided. There has been proposed a magnetic recording medium in which the efficiency of entering and exiting the magnetic flux is improved.
[0007]
However, in the case of using a magnetic recording medium simply provided with a backing layer as described above, the recording / reproducing characteristics at the time of recording / reproducing, the heat-resistant demagnetization resistance, and the recording resolution are not satisfactory, and the magnetic properties excellent in these characteristics are obtained. A recording medium has been desired.
[0008]
Japanese Patent Laid-Open No. 2-103715 proposes to add a rare earth element such as Nd as a third element in a perpendicular magnetic layer of a Co—Cr alloy. However, by simply adding Nd to a Co—Cr alloy, the coercive force, the ratio Mr / Ms of the remanent magnetization (Mr) and the saturation magnetization (Ms), the reverse domain nucleation magnetic field (−Hn), the perpendicular magnetic anisotropy (Hc-v) / (Hc-i) (coercivity in the direction perpendicular to the substrate: (Hc-v), coercivity of the plane parallel to the substrate: (Hc-i)) The improvement effect is insufficient. However, even if more Nd is added, the effect of improving the magnetic characteristics due to an increase in Ku cannot be obtained. On the contrary, there is a possibility that a bad effect such as deterioration in recording and reproducing characteristics due to an increase in noise may be caused.
[0009]
In order to increase the Ku (magnetic anisotropy constant) of the Co alloy of the magnetic layer, generally, a method of containing a large amount of Pt (16 to 26 at%) in the Co alloy is used. When a material containing a large amount of is used, noise due to excessive magnetic interparticle interaction in the magnetic layer becomes large, and the characteristics are not suitable for high-density recording.
[0010]
Therefore, a magnetic material capable of suppressing an increase in noise while increasing Ku in the vertical direction and a magnetic recording medium having such characteristics are desired.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a magnetic recording medium capable of recording / reproducing high-density information with improved recording / reproducing characteristics and thermal fluctuation resistance, a method for manufacturing the same, and a magnetic recording / reproducing apparatus. The purpose is to do.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention relate to a technique for adding Nd to a magnetic material containing Co as a main component and containing Cr and Pt, and the relationship between the combination of the content of each element and the recording / reproduction characteristics of the medium The present invention based on the following constitution was completed.
1) A first invention for solving the above problems is that a nonmagnetic substrate has at least an orientation control layer for controlling the orientation of the layer immediately above and an easy magnetization axis oriented perpendicularly to the substrate. A perpendicular magnetic layer and a protective layer are provided. The perpendicular magnetic layer is made of a material containing Co as a main component and containing at least Cr, Pt, and Nd, and has a residual magnetization (Mr) and saturation perpendicular to the substrate. The ratio (Mr / Ms) to the magnetization (Ms) is 0.85 or more, and the activation magnetic moment represented by the product of the activation volume and the saturation magnetic moment is 0.3 × 10 -15 emu ~ 0.8 × 10 -15 The magnetic recording medium is emu.
2) The second invention for solving the above-mentioned problems is that the coercive force in the vertical direction with respect to the substrate is 2500 [Oe] or more, and the coercive force (Hc-v) in the vertical direction is parallel to the substrate. The magnetic recording medium according to 1), wherein the surface coercivity (Hc-i) ratio (Hc-v) / (Hc-i) is 5 or more.
3) A third invention for solving the above-mentioned problems is that the reverse magnetic domain nucleation magnetic field in the direction perpendicular to the substrate is 0 to 2000 [Oe]. It is a recording medium.
4) According to a fourth invention for solving the above problem, the perpendicular magnetic layer has a Cr content of 18 to 28 at%, a Pt content of 10 to 20 at%, and an Nd content of 0.5 to 8 at%. The magnetic recording medium according to any one of 1) to 3), wherein the magnetic recording medium is made of a material.
5) According to a fifth invention for solving the above-mentioned problem, the perpendicular magnetic layer includes one or more selected from B, Ta, and Cu, and the total content of these elements is 8 at% or less. The magnetic recording medium according to any one of 1) to 4), wherein:
6) In a sixth invention for solving the above-mentioned problem, the perpendicular magnetic layer is composed of a plurality of magnetic layers, and at least one of the layers is composed of the perpendicular magnetic layer according to any one of 1) to 5). This is a magnetic recording medium.
7) In a seventh invention for solving the above-mentioned problem, the uppermost magnetic layer of the perpendicular magnetic layer composed of a plurality of magnetic layers is composed of the perpendicular magnetic layer according to any one of 1) to 6). This is a magnetic recording medium.
8) An eighth invention for solving the above problems is characterized in that a soft magnetic underlayer made of a soft magnetic material is provided between the nonmagnetic substrate and the orientation control layer. The magnetic recording medium according to any one of the above.
9) A ninth invention for solving the above-mentioned problems is the magnetic recording medium according to any one of 1) to 8), wherein the surface of the soft magnetic layer is oxidized or nitrided. .
10) A tenth invention for solving the above-mentioned problem is characterized in that a hard magnetic layer having magnetic anisotropy mainly in an in-plane direction is provided between a nonmagnetic substrate and a soft magnetic underlayer. 8) or 9).
11) An eleventh invention for solving the above-mentioned problems is that the hard magnetic layer is made of a CoSm alloy or a CoCrPtX2 alloy (X2: Pt, Ta, Zr, Nb, Cu, Re, Ni, Mn, Ge, Si, O , N, and B)), and has a coercive force of 500 [Oe] or more and a magnetization direction in a radial direction of the substrate. It is a recording medium.
12) A twelfth aspect of the invention for solving the above-described problem is that an orientation control layer for controlling the orientation of at least a layer immediately above the nonmagnetic substrate and an easy magnetization axis are mainly perpendicular to the substrate. In a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording medium including a step of sequentially forming an oriented perpendicular magnetic layer and a protective layer,
In the step of forming the perpendicular magnetic layer by the sputtering method, it is made of a material containing Co as a main component and containing at least Cr, Pt, and Nd, with a Cr content of 18 to 28 at% and a Pt content of 10 to 20 at%. , Using a sputtering target having an Nd content of 0.5 to 8 at%.
13) A method for manufacturing a magnetic recording medium according to 12), characterized in that the pressure of the sputtering gas in the step of forming the perpendicular magnetic layer is 3 to 20 Pa in the thirteenth invention for solving the above-mentioned problem. It is.
14) A fourteenth invention for solving the above-mentioned problems is that, before the step of forming the orientation control layer, after forming the soft magnetic layer and forming the soft magnetic layer, the surface thereof is oxygen gas, nitrogen gas. The method for producing a magnetic recording medium according to 12) or 13), comprising a step of exposing to any gas selected from a mixed gas thereof or a gas containing them.
15) A fifteenth invention for solving the above-mentioned problems is a magnetic recording / reproducing apparatus comprising a magnetic recording medium and a magnetic head for recording / reproducing information on the magnetic recording medium, wherein the magnetic recording medium is 1) A magnetic recording / reproducing apparatus comprising the magnetic recording medium according to any one of items 1 to 11).
In this specification, a main component is an element with the largest content in the alloy. Preferably, the main component is one whose content exceeds 50 at% in the alloy.
[0013]
In the present invention, the magnetic material contains at least Cr, Pt, and Nd. The effect of adding Nd in the presence of Pt makes it possible to suppress the amount of Pt added to obtain good magnetic properties, so that recording / reproduction of a magnetic recording medium becomes a problem when the Pt content increases. It is possible to improve the resolution of the recording / reproducing characteristics and increase the thermal stability of magnetization without increasing noise at the time.
[0014]
The effect of Nd addition will be described with reference to Table 1.
[0015]
[Table 1]
Figure 0004507153
When a Ru film having a thickness of 20 nm is formed as an orientation control layer on a non-magnetic substrate, and a film made of a magnetic material having the composition shown in Table 1 is formed thereon with a thickness of 20 nm as a perpendicular magnetic recording layer. Table 1 shows the magnetic characteristics and recording / reproducing characteristics.
[0016]
The coercive force shown in Table 1 means the coercive force in the vertical direction. The larger the value, the better the resolution characteristics at the time of recording and reproduction, and the thermal stability of magnetization increases. The value of the ratio (Mr / Ms) is an index representing the thermal stability of magnetization of the magnetic layer. Further, -Hn is an index representing the thermal stability of magnetization of the magnetic layer, and (Hc-v) / (Hc-i) is the easy axis of magnetization of the Co alloy crystal constituting the magnetic layer in the direction perpendicular to the substrate. It is an index that shows how much you have.
[0017]
Further, vIsb represents an activation magnetic moment and is closely related to the magnitude of noise during recording and reproduction, and the smaller this value, the smaller the noise. Here, the activation magnetic moment (vIsb) is calculated as follows based on the time-dependent characteristic measurement data of the coercive force (Hc-v) in the perpendicular direction of the perpendicular magnetic layer using VSM. The temperature condition at the time of measurement can be room temperature.
[0018]
(I) Substituting time-dependent characteristic measurement data into the following Sharlock equation (for example, J. Appl. Phys. 62 (7), p2918), and (Ku × V) / (k × T). Ask.
[0019]
[Expression 1]
Figure 0004507153
[0020]
A = 1 × 10 9 , N = 0.5, k: Boltzmann constant, Hc0: theoretical maximum coercivity
[0021]
Specifically, it can be obtained as follows.
(1) The time t per loop for measuring the magnetization curve is changed at several points (for example, 30 seconds, 60 seconds, 180 seconds, 300 seconds, 600 seconds), and the coercive force (Hc ) As a measuring device for the magnetization curve, a commonly used magnetic property measuring device based on the VSM or Kerr effect can be used.
[0022]
(2) When changing in m ways, m combinations of data (measurement time, coercive force) are obtained.
[0023]
(3) These data are converted into {ln (A × t / 0.635)} 0.5 Is plotted on a graph with the X axis and Hc the Y axis.
[0024]
(4) An approximate straight line is obtained from the plotted data.
[0025]
(5) Hc0 × (k × T / Ku × V) from the slope of the approximate line 0.5 Read Hc0 from the Y-axis intercept.
[0026]
(6) From this, (Ku × V / k × T) is obtained.
[0027]
(II) Next, the obtained magnetic moment (vIsb) is obtained by substituting the obtained (Ku × V / k × T) into the following equation.
[0028]
[Expression 2]
Figure 0004507153
[0029]
Samples 1 to 5 in Table 1 have a fixed Cr content and an increased Pt content. As a result, the coercive force (Hc) and the (Mr / Ms) ratio are increasing. Although −Hn is increased, no change is observed in (Hc−v) / (Hc−i) representing the perpendicular magnetic anisotropy of the magnetic layer. Rather, the value of vIsb, which is closely related to noise during recording / reproduction, is increasing.
[0030]
When the method of increasing the Pt content is used to improve the magnetic properties of the perpendicular magnetic layer, the resolution and thermal stability can be improved, but on the other hand, the crystal orientation of the magnetic layer should be improved. This means that noise increases due to an increase in interaction between magnetic particles.
[0031]
On the other hand, as shown in Samples 6 to 10 in Table 1, when Nd is added instead of Pt and the amount added is increased, the Hc and Mr / Ms ratios are increased as with Pt. It can also be seen that -Hn can be increased. Since the value of (Hc-v) / (Hc-i) is also increased, it is estimated that the crystal orientation of the magnetic layer is improved, and as a result, Hc, Mr / Ms, and -Hn are improved. it is conceivable that. The point to be noted here is that an increase in the value of vIsb can be suppressed while these characteristics are improved. According to the present invention in which Nd is added to a magnetic material in the presence of Pt, (Hc-v) / (Hc-i) is improved without increasing noise during recording and reproduction, and Hc, Mr / Ms, -Hn. It can be seen that the magnetic characteristics are improved.
[0032]
Further, when Nd is added in excess of 8 at%, the magnetic properties are deteriorated. On the other hand, even if Nd is added to a magnetic material composed only of CoCr or a magnetic material having a Pt content of less than 10 at%, the magnetic characteristics are deteriorated. This is presumably because the magnetic anisotropy constant (Ku) of the underlying magnetic material is small, so that the effect of improving magnetic properties is small. From this, it can be seen that it is preferable to add Nd in the presence of 10 at% or more of Pt in order to obtain an Nd improvement effect more effectively.
[0033]
The reason why the magnetic properties are improved by adding Nd is not completely clear, but can be estimated as follows. When Nd is added to a magnetic material containing Co as a main component, a Co and Nd metal compound (NdCo5, Nd2Co17, etc.) may be formed by a part of Co and Nd. These metal compounds of Nd and Co have the same composition as the raw material of the rare earth-cobalt magnet, and it is known that an alloy having that composition has a large value of crystal magnetic anisotropy and magnetic anisotropy constant (Ku). By forming this compound, the magnetic anisotropy constant (Ku) of the entire magnetic layer is improved, and the perpendicular magnetic anisotropy is achieved by orienting the easy magnetization axis of these crystals in the direction perpendicular to the substrate. The value of (Hc−v / Hc−i) increases. As a result, it is considered that the magnetic properties represented by the coercive force (Hc), Mr / Ms ratio, and -Hn of the whole perpendicular magnetic layer are improved. Further, unlike the case where the amount of Pt added is simply increased, the addition of Nd does not hinder Cr segregation, so there is no effect of increasing the size of magnetic particles or increasing the interaction between magnetic particles. It is considered that noise during reproduction is not increased.
[0034]
Here, if Pt is not present, the magnetic particles do not have a certain degree of magnetic anisotropy, and therefore the influence of the demagnetizing field is large in the magnetization reversal. As a result, the coercive force required for high-density recording and It is considered difficult to obtain magnetic characteristics such as Mr / Ms and -Hn.
[0035]
In the magnetic recording medium of the present embodiment, the perpendicular magnetic layer 5 is made of a material containing at least Cr and Pt containing Co as a main component, and further formed from a magnetic material to which Nd is added. Then, the ratio Mr / Ms between the residual magnetization (Mr) and the saturation magnetization (Ms) in the vertical direction is 0.85 or more, and the activation magnetic moment expressed by the product of the activation volume and the saturation magnetic moment is 0.3 ×. 10 -15 emu ~ 0.8 × 10 -15 emu.
[0036]
Further, by providing an intermediate film having an hcp structure between the orientation control layer and the magnetic layer, the ratio Mr / Ms of remanent magnetization (Mr) and saturation magnetization (Ms), coercive force (Hc-v), vertical direction The ratio (Hc-v) / (Hc-i) of the coercive force (Hc-v) and the coercive force (Hc-i) in the in-plane direction, and the reverse domain nucleation magnetic field (-Hn) are improved.
[0037]
As a result, the resolution and the thermal fluctuation resistance during recording / reproduction are greatly improved, and the increase in the activation magnetic moment (vIsb) is suppressed, so that the noise required during recording / reproduction is reduced, and the signal necessary for high-density recording. Since the / noise ratio (S / N) can be secured, the magnetic recording medium of the present invention is a magnetic recording medium with improved recording / reproducing characteristics.
[0038]
The thermal fluctuation is a phenomenon in which the recording bit becomes unstable and the recorded data is thermally lost, and in a magnetic recording medium device, it appears as a decay of the reproduction / reproduction output of the recorded data with time.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a first embodiment of a magnetic recording medium according to the present invention. The magnetic recording medium shown here includes a soft magnetic underlayer 2, an orientation control layer 3, an intermediate layer on a nonmagnetic substrate 1. The layer 4, the perpendicular magnetic layer 5, the protective layer 6, and the lubricating layer 7 are sequentially formed.
[0040]
As the nonmagnetic substrate 1, a metal substrate made of a metal material such as aluminum or an aluminum alloy may be used, or a nonmetal substrate made of a nonmetal material such as glass, ceramic, silicon, silicon carbide, or carbon may be used. Good.
[0041]
As the glass substrate, there are amorphous glass and crystallized glass, and general-purpose soda-lime glass, aluminosilicate glass, and aluminosilicate glass can be used as the amorphous glass. Further, as the crystallized glass, lithium-based crystallized glass can be used. As the ceramic substrate, a sintered body mainly composed of general-purpose aluminum oxide, aluminum nitride, silicon nitride, or the like, or a fiber reinforced material thereof can be used.
[0042]
As the non-magnetic substrate 1, the above-described metal substrate or a non-metal substrate having a NiP layer formed by plating or sputtering may be used.
[0043]
In the present invention, it is preferable to provide the soft magnetic layer 2 under the orientation control layer. The soft magnetic underlayer 2 increases the vertical component of the magnetic flux emitted from the head with respect to the substrate, and more firmly fixes the magnetization direction of the perpendicular magnetic layer 5 on which information is recorded in the direction perpendicular to the substrate 1. Because it can be done. This effect becomes particularly prominent when a single pole head for perpendicular recording is used as a magnetic head for recording and reproduction.
[0044]
The soft magnetic underlayer 2 is made of a soft magnetic material, and as this material, a material containing Fe, Ni, Co can be used. As this material, FeCo alloy (FeCo, FeCoV), FeNi alloy (FeNi, FeNiMo, FeNiCr, FeNiSi), FeAl alloy (FeAl, FeAlSi, FeAlSiCr, FeAlSiTiRu, FeAlO), FeCr alloy (FeCr, FeCrTi, FeCrCu), FeTa alloy (FeTa, FeTaC, FeTaN), FeMg alloy (FeMgO), FeZr alloy (FeZrN), FeC alloy, FeN alloy, FeSi alloy, FeP alloy, FeNb alloy, FeHf alloy An alloy and a FeB type alloy can be mentioned.
[0045]
Alternatively, a material having a fine crystal structure such as FeAlO, FeMgO, FeTaN, FeZrN, or the like containing 60 at% or more of Fe, or a material having a granular structure in which fine crystal particles are dispersed in a matrix may be used.
[0046]
As a material for the soft magnetic underlayer 2, in addition to the above, a Co alloy containing 80 at% or more of Co, containing at least one of Zr, Nb, Ta, Cr, Mo, etc. and having an amorphous structure should be used. Can do. Preferred examples of this material include CoZr, CoZrNb, CoZrTa, CoZrCr, and CoZrMo alloys.
[0047]
The coercive force Hc of the soft magnetic underlayer 2 is preferably 200 [Oe] or less (preferably 50 [Oe] or less). When the coercive force Hc exceeds the above range, the soft magnetic characteristics are insufficient, and the reproduced signal waveform is changed from a so-called rectangular wave to a distorted waveform, which is not preferable.
[0048]
The saturation magnetic flux density Bs of the soft magnetic underlayer 2 is preferably 0.6 T or more (preferably 1 T or more). If this Bs is less than the above range, the reproduced signal waveform is not preferable because it becomes a waveform having distortion from a so-called rectangular wave.
[0049]
The thickness of the soft magnetic layer is preferably 50 to 400 nm. This is because a waveform having no distortion in the reproduced signal waveform can be obtained within this range.
[0050]
The product Bs · t (T · nm) of the saturation magnetic flux density Bs (T) of the soft magnetic underlayer 2 and the layer thickness t (nm) of the soft magnetic underlayer 2 is 20 (T · nm) or more (preferably 40 (T · nm) or more). If this Bs · t is less than the above range, the reproduced signal waveform becomes distorted or the OW characteristics deteriorate, which is not preferable.
[0051]
The outermost surface (surface on the orientation control layer 3 side) of the soft magnetic underlayer 2 is preferably configured by partially or completely oxidizing the material constituting the soft magnetic underlayer 2. That is, the material constituting the soft magnetic underlayer 2 is partially oxidized on the surface of the soft magnetic underlayer 2 (surface on the orientation control layer 3 side) and the vicinity thereof, or an oxide of the material is formed. Are preferably arranged. Thereby, since the magnetic fluctuation of the surface of the soft magnetic underlayer 2 can be suppressed, the noise caused by the magnetic fluctuation can be reduced and the recording / reproducing characteristics of the magnetic recording medium can be improved. Further, the recording / reproducing characteristics can be improved by refining the crystal grains of the orientation control layer 3 formed on the soft magnetic underlayer 2.
[0052]
The oxidized portion of the surface of the soft magnetic underlayer 2 is formed by, for example, forming the soft magnetic underlayer 2 and then exposing it to an atmosphere containing oxygen, or forming a portion close to the surface of the soft magnetic underlayer 2. It can be formed by a method of introducing oxygen during the process. Specifically, when the surface of the soft magnetic underlayer 2 is exposed to oxygen, it should be kept for about 0.3 to 20 seconds in a gas atmosphere in which oxygen alone or oxygen is diluted with a gas such as argon or nitrogen. That's fine. It can also be exposed to the atmosphere. In particular, when a gas obtained by diluting oxygen with a gas such as argon or nitrogen is used, the degree of oxidation on the surface of the soft magnetic underlayer 2 can be easily adjusted, so that stable production can be performed. When oxygen is introduced into the gas for forming the soft magnetic underlayer 2, for example, if a sputtering method is used as the film forming method, a process gas in which oxygen is introduced into only a part of the film forming time is used. Sputtering may be performed. As this process gas, for example, a gas in which oxygen is mixed in an amount of 0.05% to 50% (preferably 0.1 to 20%) by volume with argon is suitably used.
[0053]
The orientation control layer 3 controls the orientation and grain size of the intermediate layer 4 and the perpendicular magnetic layer 5 provided immediately above.
[0054]
The material is not particularly limited, but a material having an hcp structure, an fcc structure, or an amorphous structure is preferable. In particular, Ru alloys, Ni alloys, and Co alloys are particularly preferable.
[0055]
In the magnetic recording medium of this embodiment, the thickness of the orientation control layer 3 is preferably 0.5 to 40 nm (preferably 1 to 20 nm). When the thickness of the orientation control layer 3 is in the range of 0.5 to 40 nm (preferably 1 to 20 nm), the perpendicular orientation of the perpendicular magnetic layer 5 is particularly high, and the magnetic head and soft magnetic underlayer during recording are recorded. Since the distance to 2 can be reduced, the recording / reproduction characteristics can be improved without reducing the resolution of the reproduction signal. When this thickness is less than the above range, the perpendicular orientation in the perpendicular magnetic layer 5 is lowered, and the recording / reproducing characteristics and the resistance to thermal fluctuation are deteriorated. On the other hand, if the thickness exceeds the above range, the magnetic particle diameter of the perpendicular magnetic layer 5 is increased, and noise characteristics may be deteriorated. Further, since the distance between the magnetic head and the soft magnetic underlayer 2 at the time of recording becomes large, the resolution of the reproduction signal and the reproduction output are lowered, which is not preferable.
[0056]
Since the surface shape of the orientation control layer 3 affects the surface shapes of the perpendicular magnetic layer 5 and the protective layer 6, the surface irregularity of the magnetic recording medium is reduced to reduce the flying height of the magnetic head during recording and reproduction. The surface average roughness Ra of the orientation control layer 3 is preferably 2 nm or less. By setting the average surface roughness Ra to 2 nm or less, the surface roughness of the magnetic recording medium can be reduced, the flying height of the magnetic head during recording and reproduction can be sufficiently lowered, and the recording density can be increased.
[0057]
Oxygen or nitrogen may be introduced into the gas for forming the orientation control layer 3. For example, if a sputtering method is used as the film forming method, the process gas may be argon mixed with oxygen in a volume ratio of 0.05 to 50% (preferably 0.1 to 20%), argon and nitrogen. Is preferably used in a volume ratio of 0.01 to 20% (preferably 0.02 to 10%).
[0058]
An intermediate layer 4 can be provided between the orientation control layer 3 and the perpendicular magnetic layer 5. By providing the intermediate layer 4, the perpendicular orientation of the perpendicular magnetic layer 5 can be enhanced, so that the coercive force of the perpendicular magnetic layer 5 can be enhanced, and the recording / reproducing characteristics and the thermal fluctuation resistance can be further improved.
[0059]
It is preferable to use a material having an hcp structure for the intermediate layer 4. The intermediate layer 4 includes a CoCr alloy, a CoCrX1 alloy, a CoX1 alloy (X1: Pt, Ta, Zr, Ru, Nb, Cu, Re, Ni, Mn, Ge, Si, O, N, and B or It is preferable to use two or more).
[0060]
The Co content in the intermediate layer 4 is preferably 30 to 70 at%. This is because the intermediate layer is nonmagnetic within this range.
[0061]
The thickness of the intermediate layer 4 does not cause deterioration in recording / reproducing characteristics due to the coarsening of the magnetic particles in the perpendicular magnetic layer 5 or decrease in recording resolution due to an increase in the distance between the magnetic head and the soft magnetic underlayer 2. Therefore, the thickness is preferably 20 nm or less (preferably 10 nm or less).
[0062]
The perpendicular magnetic layer 5 has an axis of easy magnetization mainly oriented in a direction perpendicular to the substrate, and is made of a material containing Co as a main component and containing at least Cr, Pt, and Nd. As the content of each element, the Cr content is 18 to 28 at% (preferably 19 to 24 at%), the Pt content is 10 to 20 at% (preferably 13 to 18 at%), and the Nd content is 0.5. It is preferable that it is -8at% (preferably 1-4at%).
[0063]
When the content of Cr is less than 18 at%, the thickness of the grain boundary layer formed between the magnetic particles due to Cr segregation is reduced, so that the magnetic interparticle interaction between the magnetic particles is increased. The particle size of the magnetic particles themselves is also likely to be enlarged. As a result, noise during recording / reproduction increases, and a signal / noise ratio (S / N) suitable for higher density recording cannot be obtained.
[0064]
On the other hand, when the Cr content exceeds 28 at%, the ratio of Cr not segregating to the grain boundary layer and remaining inside the magnetic particles increases. As a result, the coercive force in the vertical direction and the ratio Mr / Ms between the remanent magnetization (Mr) and the saturation magnetization (Ms) tend to decrease. Furthermore, the crystal orientation of the magnetic particles is impaired, and the ratio (Hc-v) / (Hc-i) of the coercive force (Hc-v) in the vertical direction and the coercive force (Hc-i) in the in-plane direction is small. There is a risk of becoming.
[0065]
If the Pt content is less than 10 at%, the magnetic anisotropy constant (Ku) necessary for the perpendicular magnetic layer cannot be obtained, and the magnetization becomes thermally unstable. If Pt exceeds 20 at%, not only Cr segregation in the magnetic layer is inhibited, but also the fcc structure layer is formed in the magnetic layer, which may cause a decrease in coercive force. Is preferred.
[0066]
If the Nd content is less than 0.5 at%, the effect of increasing the Ku value may be reduced. On the other hand, if Nd is contained in excess of 8 at%, the coercive force is lowered, and as a result, there is a risk of increasing noise during recording and reproduction.
[0067]
B, Ta, and Cu have the effect of promoting Cr segregation in the magnetic layer, reducing the magnetic particle-to-particle interaction and the magnetic particle diameter, and consequently reducing noise during recording and reproduction. The amount of these elements added is preferably 8 at% or less in total for each element. If added in excess of 8 at%, these elements remain in the magnetic particles, and as a result, the perpendicular coercivity and the ratio Mr / Ms of the residual magnetization (Mr) to the saturation magnetization (Ms) are unfavorable.
[0068]
Examples of magnetic materials include Co20Cr14Pt2Nd (Cr content 20at%, Pt content 14at%, Nd content 2at%), Co22Cr12Pt4Nd (Cr content 22at%, Pt content 12at%, Nd content 4at%), Co19Cr14Pt1B1Ta1Nd (Cr content 19at%, Pt content 14at%, B content 1at%, Ta content 1at%, Nd content 1at%), Co22Cr12Pt2B2Nd (Cr content 22at%, Pt content 12at%, B content 2at %, Nd content 2 at%), and CoCrPtNd alloys, CoCrPtBNd alloys, CoCrPtTaNd alloys, CoCrPtCuNd alloys, and CoCrPtBCuNd alloys.
[0069]
The perpendicular magnetic layer 5 may have a single-layer structure made of the above-described magnetic material of the present invention, or may have a multilayer structure laminated in combination with various magnetic materials. When the perpendicular magnetic layer is composed of a plurality of magnetic layers, at least one of them is preferably composed of the perpendicular magnetic layer. In particular, it is preferable that the uppermost layer of the perpendicular magnetic layer contains Nd.
[0070]
In addition to the above, various magnetic materials used for the multilayer structure include CoCrPt alloys, CoCr alloys, CoCrPtB alloys, CoCrPtCu alloys, Co alloys (CoCr, CoB, Co-SiO2 etc.) and Pd alloys ( PdB, Pd—SiO2, etc.), amorphous materials such as TbFeCo, and CoCrPtCu-based materials can also be used.
[0071]
Moreover, when it is set as a multilayer structure, it can also be set as the structure which formed the intermediate | middle layer which consists of nonmagnetic materials between magnetic layers. The nonmagnetic material may be a nonmagnetic metal material having an hcp structure, a nonmagnetic metal material having a bcc structure, an fcc structure, or an amorphous structure, a metal oxide material, or a metal nitride material.
[0072]
The thickness of the perpendicular magnetic layer 5 is preferably 3 to 60 nm (preferably 5 to 40 nm). If the thickness of the perpendicular magnetic layer 5 is less than the above range, sufficient magnetic flux cannot be obtained, and the reproduction output is lowered. On the other hand, if the thickness of the perpendicular magnetic layer 5 exceeds the above range, the magnetic particles in the perpendicular magnetic layer 5 become coarse and the recording / reproducing characteristics are deteriorated.
[0073]
In the perpendicular magnetic layer 5 of the present invention, the ratio Mr / Ms of residual magnetization (Ms) to saturation magnetization (Mr) with respect to the substrate is 0.85 or more (preferably 0.95 or more). A magnetic recording medium having an Mr / Ms of less than 0.85 is not preferable because the reverse domain nucleation magnetic field is lowered and the thermal fluctuation resistance is poor.
[0074]
The perpendicular magnetic layer 5 of the present invention has an activation magnetic moment (vIsb) represented by the product of the activation volume (v) and the saturation magnetic moment (Is) of 0.3 × 10. -15 emu ~ 0.8 × 10 -15 emu (preferably 0.4 × 10 -15 emu ~ 0.7 × 10 -15 emu. ). vIsb is 0.3 × 10 -15 If it is less than emu, the magnetic cluster size becomes too small and becomes thermally unstable, so that thermal demagnetization easily occurs, which is not preferable as a magnetic recording medium. Also, vIsb is 0.8 × 10 -15 Exceeding emu is not preferable because noise during recording and reproduction becomes too large, and a signal / noise ratio (S / N) necessary for high-density recording cannot be obtained.
[0075]
The coercive force (Hc-v) in the perpendicular direction of the magnetic layer is preferably 2500 [Oe] or more. A magnetic recording medium having a coercive force of less than 2500 [Oe] is not suitable for high recording density, and the thermal fluctuation resistance is reduced.
[0076]
The perpendicular magnetic anisotropy (Hc-v) / (Hc-i) represented by the ratio of the coercive force (Hc-v) in the vertical direction to the coercive force (Hc-i) in the in-plane direction is 5 or more. Is preferred. When the value of Hc-v / Hc-i is less than 5, the crystal orientation of the magnetic layer is poor and the C axis, which is the easy axis of Co, is dispersed with respect to the substrate vertical plane. The magnetic force (Hc-v), Mr / Ms ratio, and reverse domain nucleation magnetic field (-Hn) are likely to be lowered. Furthermore, the magnetization is thermally unstable, and not only thermal demagnetization occurs but also noise during recording / reproduction increases, which is not preferable.
[0077]
The reverse magnetic domain nucleation magnetic field (-Hn) of the perpendicular magnetic layer 5 is preferably 0 to 2000 [Oe] (more preferably 0 to 1500 [Oe]). A magnetic recording medium having a reverse domain nucleation magnetic field (-Hn) of less than 0 is not preferable because it is inferior in thermal fluctuation resistance.
[0078]
As shown in FIG. 2, the reverse magnetic domain nucleation magnetic field (-Hn) is a point a, MH where the external magnetic field becomes 0 in the process of decreasing the external magnetic field from the saturation state in the MH curve obtained by VSM or the like. If the intersection point between the saturation magnetization and the line obtained by extending the tangent line of the MH curve at the point b where the magnetization of the curve is 0 is the point c, it can be expressed by the distance [Oe] from the Y axis to the point c.
Note that the reverse domain nucleation magnetic field (-Hn) takes a positive value when the point c is in a region where the external magnetic field is negative (see FIG. 2). Conversely, the point c is positive when the external magnetic field is positive. It takes a negative value when it is in a certain area (see FIG. 3).
[0079]
In this specification, the term “mainly oriented perpendicularly to the substrate” means that the value of the coercive force in the direction perpendicular to the substrate direction measured by, for example, VSM is higher than that in the direction parallel to the substrate. It ’s a big one.
[0080]
The protective layer 6 prevents corrosion of the perpendicular magnetic layer 5 and prevents damage to the surface of the medium when the magnetic head comes into contact with the medium. Conventionally known materials can be used, and include, for example, C, SiO2, and ZrO2. Things can be used.
[0081]
The thickness of the protective layer 6 is preferably 1 to 10 nm from the viewpoint of high recording density because the distance between the head and the medium can be reduced.
[0082]
As the lubricant 7, it is preferable to use perfluoropolyether, fluorinated alcohol, fluorinated carboxylic acid or the like.
[0083]
The magnetic recording medium of the present invention comprises, on a nonmagnetic substrate, at least an orientation control layer for controlling the orientation of the layer immediately above, a perpendicular magnetic layer having an easy axis oriented perpendicularly to the substrate, and a protective layer The perpendicular magnetic layer is made of a material containing Co as a main component and containing at least Cr, Pt, and Nd, and the ratio of residual magnetization (Mr) and saturation magnetization (Ms) in the direction perpendicular to the substrate Mr / Ms is 0.85 or more, and the activation magnetic moment represented by the product of the activation volume and the saturation magnetic moment is 0.3 × 10 -15 emu ~ 0.8 × 10 -15 Since the magnetic recording medium is characterized by being emu, it is possible to improve the resolution of recording / reproducing characteristics and increase the thermal stability of magnetization without increasing noise during recording / reproducing of the magnetic recording medium. it can.
[0084]
Next, an example of a method for manufacturing the magnetic recording medium having the above configuration will be described.
In order to manufacture the magnetic recording medium having the above-described configuration, the soft magnetic underlayer 2, the orientation control layer 3, the intermediate layer 4, and the perpendicular magnetic layer 5 are sequentially formed on the nonmagnetic substrate 1 by sputtering, vacuum deposition, ion plating. It is formed by a ting method or the like. Next, the protective layer 6 is preferably formed by a plasma CVD method, an ion beam method, or a sputtering method.
[0085]
As the nonmagnetic substrate 1, a metal substrate made of a metal material such as aluminum or an aluminum alloy may be used, or a nonmetal substrate made of a nonmetal material such as glass, ceramic, silicon, silicon carbide, or carbon may be used. Good.
[0086]
As the glass substrate, there are amorphous glass and crystallized glass, and general-purpose soda-lime glass, aluminosilicate glass, and aluminosilicate glass can be used as the amorphous glass. Further, as the crystallized glass, lithium-based crystallized glass can be used. As the ceramic substrate, a sintered body mainly composed of general-purpose aluminum oxide, aluminum nitride, silicon nitride, or the like, or a fiber reinforced material thereof can be used.
[0087]
As the non-magnetic substrate 1, the above-described metal substrate or a non-metal substrate having a NiP layer formed by plating or sputtering may be used.
[0088]
The nonmagnetic substrate preferably has an average surface roughness Ra of 2 nm (20 mm) or less, preferably 1 nm or less, from the viewpoint of suitable for high recording density recording with a low flying head.
[0089]
Further, it is preferable that the micro waviness (Wa) of the surface is 0.3 nm or less (more preferably 0.25 [nm] or less) from the viewpoint of being suitable for high recording density recording with the head flying low. It is preferable for the flight stability of the magnetic head to use one having a chamfered portion of the end face chamfered portion and a surface average roughness Ra of at least one of the side surface portions of 10 nm or less (more preferably 9.5 nm or less). The slight waviness (Wa) can be measured as the surface average roughness in a measuring range of 80 μm using, for example, a surface roughness measuring device P-12 (manufactured by KLM-Tencor).
[0090]
If necessary, the nonmagnetic substrate is cleaned, and the nonmagnetic substrate is placed in the chamber of the film forming apparatus. If necessary, the substrate is heated to 100 to 400 ° C. by a heater, for example. On the nonmagnetic substrate 1, a soft magnetic underlayer 2, an orientation control layer 3, an intermediate layer 4, and a perpendicular magnetic layer 5 are made of DC or RF using a sputtering target made of a material having the same composition as the material of each layer. It is formed by magnetron sputtering. The sputtering conditions for forming the film are as follows, for example. The degree of vacuum is 10 in the chamber used for formation. -Four -10 -7 Exhaust until Pa is reached. A substrate is housed in a chamber, and sputtering film formation is performed by introducing, for example, Ar gas as a sputtering gas and discharging it. At this time, the supplied power is 0.2 to 2.0 kW, and a desired film thickness can be obtained by adjusting the discharge time and the supplied power.
[0091]
The soft magnetic underlayer 2 is preferably formed to a thickness of 50 to 400 nm by adjusting the discharge time and the power supplied.
[0092]
When forming the soft magnetic underlayer 2, it is preferable to use a sputter target made of a soft magnetic material because the soft magnetic underlayer can be easily formed. As soft magnetic materials, FeCo alloys (FeCo, FeCoV, etc.), FeNi alloys (FeNi, FeNiMo, FeNiCr, FeNiSi, etc.), FeAl alloys (FeAl, FeAlSi, FeAlSiCr, FeAlSiTiRu, FeAlO, etc.), FeCr alloys ( FeCr, FeCrTi, FeCrCu, etc.), FeTa alloys (FeTa, FeTaC, FeTaN, etc.), FeMg alloys (FeMgO, etc.), FeZr alloys (FeZrN, etc.), FeC alloys, FeN alloys, FeSi alloys, FeP alloys Examples include alloys, FeNb alloys, FeHf alloys, FeB alloys, and FeAlO, FeMgO, FeTaN, and FeZrN containing 60 at% or more of Fe. Furthermore, CoZr, CoZrNb, CoZrTa, CoZrCr, CoZrMo-based alloys containing Co at 80 at% or more, containing at least one of Zr, Nb, Ta, Cr, Mo, etc. and having an amorphous structure are suitable. Can be cited as
[0093]
The target is an alloy target or a sintered alloy target obtained by a melting method.
[0094]
It is preferable to include a step of oxidizing the surface after the soft magnetic underlayer 2 is formed. For example, after forming the soft magnetic underlayer 2, a method of exposing to an atmosphere containing oxygen, or a method of introducing oxygen during a process when forming a portion close to the surface of the soft magnetic underlayer 2 can be given.
[0095]
After forming the soft magnetic underlayer 2, the orientation control layer 3 is formed to a thickness of 0.5 to 40 nm (preferably 1 to 20 nm) by adjusting the discharge time and the power supplied. Examples of the sputtering target material used to form the orientation control layer include Ru-based alloys, Ni-based alloys, and Co-based alloys.
[0096]
After forming the orientation control layer, a magnetic layer having a film thickness of 15 to 40 nm is similarly formed by sputtering using a sputtering target made of the material of the magnetic layer. As materials for the sputtering target, Co20Cr14Pt2Nd (Cr content 20 at%, Pt content 14 at%, Nd content 2 at%), Co22Cr12Pt4Nd (Cr content 22 at%, Pt content 12 at%, Nd content 4 at%), Co19Cr14Pt1B1Ta1Nd (Cr content 19at%, Pt content 14at%, B content 1at%, Ta content 1at%, Nd content 1at%), Co22Cr12Pt2B2Nd (Cr content 22at%, Pt content 12at%, B content 2at %, Nd content 2at%), CoCrPtNd alloy, CoCrPtBNd alloy, CoCrPtTaNd alloy, CoCrPtCuNd alloy, CoCrPtBCuNd alloy
CoCrPt alloy, CoCr alloy, CoCrPtB alloy, CoCrPtCu alloy, Co alloy (CoCr, CoB, Co—SiO 2 etc.) and Pd alloy (PdB, Pd—SiO 2 etc.) laminated material or TbFeCo etc. An amorphous material and a CoCrPtCu-based material can be mentioned.
[0097]
It is also preferable to use an element other than Cr, Pt, and Nd to which one or more elements selected from B, Ta, and Cu are added.
[0098]
The ratio Mr / Ms between the residual magnetization (Mr) and the saturation magnetization (Ms) in the direction perpendicular to the substrate is 0.85 or more, made of a material containing Co as a main component and containing at least Cr, Pt, and Nd. The activation magnetic moment represented by the product of the activation volume and the saturation magnetic moment is 0.3 × 10 -15 emu ~ 0.8 × 10 -15 The sputtering conditions for forming the perpendicular magnetic layer, which is emu, are as follows, for example.
[0099]
A target made of a material containing Co as a main component and containing at least Cr, Pt, and Nd is used. -Four -10 -7 In a state where the air is exhausted to Pa, the substrate is accommodated in the chamber, and, for example, Ar gas is introduced as a sputtering gas and discharged to perform sputtering film formation. At this time, the supplied power is 0.2 to 2.0 kW, and a desired film thickness can be obtained by adjusting the discharge time and the supplied power.
[0100]
The pressure of the sputtering gas is preferably 3 to 20 Pa (more preferably 5 to 15 Pa).
[0101]
When an intermediate layer is provided between the nonmagnetic underlayer and the magnetic layer, it is preferable to use a sputtering target made of a CoCr alloy (Cr content is 25 to 45 at%). The CoCr alloy includes a CoCr alloy, a CoCrX1 alloy, a CoX1 alloy (X1: Pt, Ta, Zr, Ru, Nb, Cu, Re, Ni, Mn, Ge, Si, O, N, and B or one or two selected Species or more). At this time, when the magnetic layer contains B, the film is formed under sputtering conditions such that the Cr concentration in the region where the B concentration is 1 at% or more is 40 at% or less near the boundary between the nonmagnetic underlayer and the magnetic layer. It is preferable to do this.
[0102]
After forming the magnetic layer, a protective film such as a protective film mainly composed of carbon is formed using a known method such as sputtering, plasma CVD or a combination thereof.
[0103]
Further, a lubricating layer is formed on the protective film by applying a perfluoropolyether fluorine-based lubricant by dipping or spin coating as necessary.
[0104]
In the magnetic recording medium manufactured according to the present invention, the perpendicular magnetic layer is made of a material containing Co as a main component and containing at least Cr, Pt, and Nd, and the remanent magnetization (Mr) and the saturation magnetization in the direction perpendicular to the substrate. The ratio Mr / Ms to (Ms) is 0.85 or more, and the activation magnetic moment represented by the product of the activation volume and the saturation magnetic moment is 0.3 × 10 -15 emu ~ 0.8 × 10 -15 Since the magnetic recording medium is characterized by being emu, it is possible to improve the resolution of recording / reproducing characteristics and increase the thermal stability of magnetization without increasing noise during recording / reproducing of the magnetic recording medium. it can.
[0105]
Further, in the manufacturing method of the present invention using the above-described sputter target, the perpendicular magnetic layer is made of a material containing Co as a main component and containing at least Cr, Pt, and Nd. The ratio Mr / Ms between Mr) and the saturation magnetization (Ms) is 0.85 or more, and the activation magnetic moment represented by the product of the activation volume and the saturation magnetic moment is 0.3 × 10 -15 emu ~ 0.8 × 10 -15 A magnetic recording medium characterized by being emu can be easily manufactured.
[0106]
FIG. 5 shows an example of a magnetic recording / reproducing apparatus using the magnetic recording medium. The magnetic recording / reproducing apparatus shown here includes a magnetic recording medium 50 having the structure shown in FIG. 1, a medium driving unit 51 that rotationally drives the magnetic recording medium 50, a magnetic head 52 that records and reproduces information on the magnetic recording medium 50, and A head driving unit 53 that moves the magnetic head 52 relative to the magnetic recording medium 50 and a recording / reproducing signal processing system 54 are provided. The recording / reproducing signal processing system 54 can process data input from the outside and send the recording signal to the magnetic head 52, or can process the reproducing signal from the magnetic head 52 and send the data to the outside. ing. As the magnetic head 52 used in the magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention, a head suitable for higher recording density having a GMR element utilizing a giant magnetoresistive effect (GMR) as a reproducing element can be used.
According to the magnetic recording / reproducing apparatus, the perpendicular magnetic layer is made of a material containing Co as a main component and containing at least Cr, Pt, and Nd, and has a remanent magnetization (Mr) and a saturation magnetization (Mr) perpendicular to the substrate. Ms) is 0.85 or more, and the activation magnetic moment represented by the product of the activation volume and the saturation magnetic moment is 0.3 × 10 -15 emu ~ 0.8 × 10 -15 Since a magnetic recording medium characterized by emu is used, the resolution of recording / reproducing characteristics is improved and the thermal stability of magnetization is increased without increasing noise during recording / reproducing of the magnetic recording medium. Therefore, a magnetic recording / reproducing apparatus suitable for high recording density is obtained.
[0107]
FIG. 4 shows a second embodiment of the magnetic recording medium of the present invention, in which the hard magnetic anisotropy mainly faces the in-plane direction between the nonmagnetic substrate 1 and the soft magnetic underlayer 2. A magnetic layer 8 can be provided.
[0108]
The hard magnetic layer 8 includes a CoSm alloy or a CoCrPtX2 alloy (X2: one or more of Pt, Ta, Zr, Nb, Cu, Re, Ni, Mn, Ge, Si, O, N, and B). Is preferably used.
[0109]
The hard magnetic layer 8 preferably has a coercive force Hc of 500 [Oe] or more (preferably 1000 [Oe] or more).
[0110]
The thickness of the hard magnetic layer 8 is preferably 150 nm or less (preferably 70 nm or less). If the thickness of the hard magnetic layer 8 exceeds 150 nm, the surface average roughness Ra of the orientation control layer 3 is increased, which is not preferable.
[0111]
The hard magnetic layer 8 is preferably exchange-coupled with the soft magnetic underlayer 2 so that the magnetization direction of the hard magnetic layer is the substrate radial direction. As a result, since the magnetization of the soft magnetic layer 2 is fixed in the radial direction by exchange coupling, the write magnetic field by the head and the direction of magnetization are orthogonal, and the exchange coupling state becomes more stable during recording and reproduction. As a result, generation of noise can be suppressed, which is preferable.
[0112]
By providing the hard magnetic layer 8, it is possible to more effectively suppress the formation of huge magnetic domains in the soft magnetic underlayer 2, thereby preventing the occurrence of spike noise due to the domain wall and reducing the error rate during recording and reproduction. It can be made low enough.
[0113]
In order to control the orientation of the hard magnetic layer 8, a Cr alloy material or a B2 structural material may be used between the nonmagnetic substrate 1 and the hard magnetic layer 8.
[0114]
In order to manufacture the magnetic recording medium having the above configuration, the process of forming the hard magnetic layer 8 on the substrate 1 is included, and then the soft magnetic underlayer 2 is formed by sputtering or the like, and then the soft magnetic underlayer 2 is formed as necessary. The surface of the magnetic underlayer 2 is oxidized, then the orientation control layer 3, the intermediate film 4, and the perpendicular magnetic layer 5 are formed by sputtering or the like, and then the protective layer 6 is formed by CVD, ion beam, sputtering, or the like. Form. Next, the lubricating layer 7 is formed by a dipping method, a spin coating method, or the like.
[0115]
For example, in order to form the hard magnetic layer, a conventional method of creating an in-plane isotropic medium can be used. For example, the structure of glass substrate / NiAl alloy layer / CrMo alloy layer / CoCr alloy layer / CoCrPtB alloy layer can be mentioned. Next, a magnetic field in the radial direction is applied to the magnetic recording medium formed up to the protective film to impart radial magnetization to the hard magnetic layer. The strength of the applied magnetic field is preferably a magnetic field at which the hard magnetic layer is sufficiently magnetically saturated, for example, 790000 A / m (10000 [Oe]) or more.
[0116]
【Example】
Hereinafter, an example is shown and the operation effect of the present invention is clarified. However, the present invention is not limited to the following examples.
Example 1
A cleaned glass substrate (made by OHARA, outer diameter 2.5 inches) is housed in a film forming chamber of a DC magnetron sputtering apparatus (C-3010 made by Anelva), and the ultimate vacuum is 1 × 10. -Five After evacuating the film forming chamber until reaching Pa, a target of 89Co4Zr7Nb (Co content 89 at%, Zr content 4 at%, Nb content 7 at%) is used on the glass substrate at a substrate temperature of 100 ° C. or lower. A soft magnetic underlayer 2 having a thickness of 100 nm was formed by sputtering. It was confirmed by a vibration type magnetic property measuring apparatus (VSM) that the product Bs · t (T · nm) of the saturation magnetic flux density Bs (T) and the film thickness t (nm) of this film was 120 (T · nm). .
[0117]
Next, the substrate is heated to 200 ° C., and an orientation control layer 3 having a thickness of 20 nm is formed on the soft magnetic underlayer using a Ru target. 65Co30Cr5B (Co content 65 at%, Cr content 30 at%, (B content 5 at%) Target film 5 nm thick intermediate film 4, 68Co18Cr10Pt4Nd (Co content 68 at%, Cr content 18 at%, Pt content 10 at%, Nd content 4 at%) Target film thickness A 20 nm perpendicular magnetic layer 5 was sequentially formed. Note that in the sputtering step, argon was used as a sputtering gas for film formation, and the film was formed at a pressure of 0.6 Pa.
Next, a protective layer 6 having a thickness of 5 nm was formed by a CVD method. Next, a lubricating layer 7 made of perfluoropolyether was formed by a dipping method to obtain a magnetic recording medium.
(Examples 2 to 11)
A magnetic recording medium was produced in the same manner as in Example 1 except that the composition and thickness of the perpendicular magnetic layer 5 were changed.
[0118]
(Comparative Example 1)
A cleaned glass substrate (made by OHARA, outer diameter 2.5 inches) is housed in a film forming chamber of a DC magnetron sputtering apparatus (C-3010 made by Anelva), and the ultimate vacuum is 1 × 10. -Five After evacuating the deposition chamber until reaching Pa, a soft magnetic underlayer 2 having a thickness of 100 nm was formed on the glass substrate by sputtering using a 89Co4Zr7Nb target at a substrate temperature of 100 ° C. or lower. It was confirmed by a vibration type magnetic property measuring apparatus (VSM) that the product Bs · t (T · nm) of the saturation magnetic flux density Bs (T) and the film thickness t (nm) of this film was 120 (T · nm). .
Next, the substrate is heated to 200 ° C., an orientation control layer 3 having a thickness of 20 nm is formed on the soft magnetic underlayer using a Ru target, and an intermediate film 4 and 72Co18Cr10Pt having a thickness of 5 nm using a 65Co30Cr5B target. A 20 nm perpendicular magnetic layer 5 was sequentially formed using a target. Note that in the sputtering step, argon was used as a sputtering gas for film formation, and the film was formed at a pressure of 0.6 Pa. Next, a protective layer 6 having a thickness of 5 nm was formed by a CVD method. Next, a lubricating layer 7 made of perfluoropolyether was formed by a dipping method to obtain a magnetic recording medium.
[0119]
(Comparative Examples 2 to 12)
A magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 except that the composition and thickness of the perpendicular magnetic layer 5 were changed.
[0120]
The magnetic characteristics of the magnetic recording media of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 12 were measured with a vibration type magnetic characteristic measuring device (VSM). The ratio (Hc-v) / (Hc-i) of the coercive force (Hc-v) in the vertical direction and the coercive force (Hc-i) in the in-plane direction was evaluated as follows. A sample without a soft magnetic underlayer is separately prepared, and (Hc-v) is a direction parallel to the substrate surface, so that a magnetic field is applied in a direction perpendicular to the substrate surface. The ratio was calculated by measuring the magnetic field applied in the circumferential direction or radial direction.
[0121]
Further, the evaluation result of vIsb was calculated from the above-described equation by measuring time-dependent data of the coercive force in the vertical direction using a vibration type magnetic property measuring apparatus.
[0122]
The recording / reproducing characteristics were measured using a read / write analyzer RWA1632 manufactured by GUZIK and a spin stand S1701MP. For the evaluation of the electromagnetic conversion characteristics, a composite thin film magnetic recording head having a giant magnetoresistive (GMR) element in the reproducing section was used, and the recording conditions were measured at a linear recording density of 500 kFCI.
[0123]
Regarding thermal fluctuation resistance (thermal demagnetization), after writing at 70 ° C. with a linear recording density of 50 kFCI using a spin stand S1701MP, the rate of decrease in output relative to the playback output 1 second after writing (% / decade) ) Was calculated based on (So-S) × 100 / (So × 3). In this equation, So represents the reproduction output when 1 second has elapsed after signal recording on the magnetic recording medium, and S represents the reproduction output after 1000 seconds. The results are shown in Table 2.
[0124]
(Example 12)
A cleaned glass substrate (made by OHARA, outer diameter 2.5 inches) is housed in a film forming chamber of a DC magnetron sputtering apparatus (C-3010 made by Anelva), and the ultimate vacuum is 1 × 10. -Five After evacuating the deposition chamber until reaching Pa, a soft magnetic underlayer 2 having a thickness of 100 nm was formed on the glass substrate by sputtering using a 89Co4Zr7Nb target at a substrate temperature of 100 ° C. or lower. It was confirmed by a vibration type magnetic property measuring apparatus (VSM) that the product Bs · t (T · nm) of the saturation magnetic flux density Bs (T) and the film thickness t (nm) of this film was 120 (T · nm). .
Next, the substrate is heated to 200 ° C., the orientation control layer 3 having a thickness of 20 nm is formed on the soft magnetic underlayer using a Ru target, and the intermediate film 4 and 58Co22Cr14Pt2B4Nd having a thickness of 5 nm using a 65Co30Cr5B target. A perpendicular magnetic layer 5 having a thickness of 20 nm was sequentially formed using a target. In the sputtering step, argon was used as a sputtering gas for film formation, and the film was formed at a pressure of 0.6 Pa.
Next, a protective layer 6 having a thickness of 5 nm was formed by a CVD method. Next, a lubricating layer 7 made of perfluoropolyether was formed by a dipping method to obtain a magnetic recording medium.
[0125]
(Examples 13 to 16)
A magnetic recording medium was prepared in the same manner as in Example 12 except that the composition of the perpendicular magnetic layer 5 was changed.
[0126]
(Comparative Examples 13 and 14)
A magnetic recording medium was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the composition of the perpendicular magnetic layer 5 was changed. The magnetic properties (Hc-v) / (Hc-i) and vIsb of the magnetic recording media of Examples 12 to 16 and Comparative Examples 13 and 14 were measured and evaluated in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 3.
[0127]
(Example 17)
A cleaned glass substrate (made by OHARA, outer diameter 2.5 inches) is housed in a film forming chamber of a DC magnetron sputtering apparatus (C-3010 made by Anelva), and the ultimate vacuum is 1 × 10. -Five After evacuating the deposition chamber until reaching Pa, a soft magnetic underlayer 2 having a thickness of 100 nm was formed on the glass substrate by sputtering using a 89Co4Zr7Nb target at a substrate temperature of 100 ° C. or lower. It was confirmed by a vibration type magnetic property measuring apparatus (VSM) that the product Bs · t (T · nm) of the saturation magnetic flux density Bs (T) and the film thickness t (nm) of this film was 120 (T · nm). .
Next, the surface was exposed to oxygen gas. The exposure was carried out using a 50% oxygen-argon mixed gas as the exposure gas and leaving it at a pressure of 1 Pa for 10 seconds.
Next, the substrate was heated to 200 ° C., the orientation control layer 3 having a thickness of 20 nm was formed on the soft magnetic underlayer using a Ru target, and the intermediate film 4 having a thickness of 5 nm was formed using a 65Co30Cr5B target. . Further, 63Co18Cr14Pt having a film thickness of 15 nm was formed as the first perpendicular magnetic layer 51, and a film thickness of 5 nm was sequentially formed as the second perpendicular magnetic layer 52 using a 59Co22Cr14Pt5Nd target. In the sputtering step, argon was used as a sputtering gas for film formation, and the film was formed at a pressure of 0.6 Pa.
Next, a protective layer 6 having a thickness of 5 nm was formed by a CVD method. Next, a lubricating layer 7 made of perfluoropolyether was formed by a dipping method to obtain a magnetic recording medium.
[0128]
(Examples 18 and 19)
A magnetic recording medium was produced in the same manner as in Example 17 except that the first perpendicular magnetic layer 51 was changed as shown in Table 4.
The magnetic properties (Hc-v) / (Hc-i) and vIsb of the magnetic recording media of Examples 17, 18, and 19 were measured and evaluated in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 4.
[0129]
(Example 20)
A cleaned glass substrate (made by OHARA, outer diameter 2.5 inches) is housed in a film forming chamber of a DC magnetron sputtering apparatus (C-3010 made by Anelva), and the ultimate vacuum is 1 × 10. -Five After evacuating the film forming chamber until Pa is reached, a film of 94Cr6Mo for controlling the orientation of the hard magnetic layer 8 is formed on the glass substrate to a thickness of 20 nm, and Co20Cr14Pt4B is formed as the hard magnetic layer 8 to a thickness of 50 nm. Formed. Next, a soft magnetic underlayer 2 having a thickness of 100 nm was formed by sputtering using a 89Co4Zr7Nb target at a substrate temperature of 100 ° C. or lower. It was confirmed by a vibration type magnetic property measuring apparatus (VSM) that the product Bs · t (T · nm) of the saturation magnetic flux density Bs (T) and the film thickness t (nm) of this film was 120 (T · nm). .
Next, the surface was exposed to oxygen gas. The exposure was carried out using a 50% oxygen-argon mixed gas as the exposure gas and left in an atmosphere of 1 Pa for 10 seconds.
Next, the substrate is heated to 200 ° C., the orientation control layer 3 having a thickness of 20 nm is formed on the soft magnetic underlayer using a Ru target, the intermediate film 4 having a thickness of 5 nm using a 65Co30Cr5B target, and a 59Co22Cr14Pt5Nd target. The perpendicular magnetic layer 5 having a thickness of 20 nm was sequentially formed using Note that in the sputtering step, argon was used as a sputtering gas for film formation, and the film was formed at a pressure of 0.6 Pa. Next, a protective layer 6 having a thickness of 5 nm was formed by a CVD method. Next, a lubricating layer 7 made of perfluoropolyether was formed by a dipping method to obtain a magnetic recording medium. The obtained magnetic recording medium was applied with a voltage of 200 V to a magnetizing jig dedicated to a magnetic recording medium for generating a pulse magnetic field having a reciprocal width on the order of 10 msec, and 948 kA / m (11850 [Oe]) in the radial direction. A strong pulse magnetic field was applied to fix the magnetization in the radial direction.
[0130]
(Examples 21 to 24)
A magnetic recording medium was prepared in the same manner as in Example 20 except that the composition and thickness of the hard magnetic layer were changed. The magnetic properties (Hc-v) / (Hc-i) and vIsb of the magnetic recording media of Examples 20 to 24 were measured and evaluated in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 5.
[0131]
(Example 25)
A cleaned glass substrate (made by OHARA, outer diameter 2.5 inches) is housed in a film forming chamber of a DC magnetron sputtering apparatus (C-3010 made by Anelva), and the ultimate vacuum is 1 × 10. -Five After evacuating the deposition chamber until reaching Pa, a soft magnetic underlayer 2 having a thickness of 100 nm was formed on the glass substrate by sputtering using a 89Co4Zr7Nb target at a substrate temperature of 100 ° C. or lower. It was confirmed by a vibration type magnetic property measuring apparatus (VSM) that the product Bs · t (T · nm) of the saturation magnetic flux density Bs (T) and the film thickness t (nm) of this film was 120 (T · nm). . Next, the substrate is heated to 200 ° C., and an orientation control layer 3 having a thickness of 20 nm is formed on the soft magnetic underlayer using a Ru target. A perpendicular magnetic layer 5 having a thickness of 20 nm was sequentially formed using a target. In the sputtering process for forming the perpendicular magnetic layer 5, the film was formed at a pressure of 3 Pa using argon as a sputtering gas for film formation. In other sputtering processes for film formation, the film was formed at 0.6 Pa. Next, a protective layer 6 having a thickness of 5 nm was formed by a CVD method. Next, a lubricating layer 7 made of perfluoropolyether was formed by a dipping method to obtain a magnetic recording medium.
[0132]
(Examples 26 to 28)
A magnetic recording medium was produced in the same manner as in Example 24 except that the deposition pressure of the perpendicular magnetic layer 5 was changed. The magnetic properties (Hc-v) / (Hc-i) and vIsb of the magnetic recording media of Examples 25 to 28 were measured and evaluated in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 6.
[0133]
[Table 2]
Figure 0004507153
[0134]
From Table 2, by using a magnetic material in which Nd is added to the perpendicular magnetic layer 5, the increase in vIsb is suppressed, and the Mr / Ms ratio, (Hc-v) / (Hc-i), and -Hn are improved. It can be seen that the resolution, S / N ratio, and thermal fluctuation characteristics during recording and reproduction are improved. In Example 1, the Mr / Ms ratio, (Hc-v) / (Hc-i), and -Hn are improved by adding Nd as compared with Comparative Example 1 in which Nd is not added. Further, in Comparative Examples 1 to 5 in which Pt was increased in order to obtain a magnetic characteristic equivalent to that of Example 1, it was necessary to add Pt to 20 at%, and vIsb increased due to an increase in the amount of Pt. It can be seen that the S / N ratio at the time of recording and reproduction decreases. On the other hand, from Examples 7 to 9, by increasing the Nd content, the Mr / Ms ratio, (Hc-v) / (Hc-i), and -Hn are further improved without substantially increasing vIsb. You can see that From this, it can be seen that it is more effective to add Nd than to increase Pt in improving the magnetic characteristics of the magnetic recording medium. From Comparative Examples 6 to 8, when the Cr content is out of the range of 18 to 28 at%, when the amount of Nd added exceeds 8 at%, the Mr / Ms ratio and the thermal fluctuation resistance are reduced, or vIsb is increased. In addition, it can be seen that the S / N ratio at the time of recording and reproduction decreases. From Comparative Example 9, when the amount of Pt is less than 10 at%, the effect of adding Nd is hardly obtained. Further, it can be seen from Comparative Example 10 that when the Pt amount exceeds 20 at%, the magnetic characteristics are rapidly deteriorated.
[0135]
[Table 3]
Figure 0004507153
[0136]
The magnetic characteristics can be controlled by adding Nd to the magnetic material forming the perpendicular magnetic layer 5 and further adding Cu, B, and Ta. However, as seen in Comparative Examples 9 and 10, it can be seen that when the total content of Cu, B, and Ta exceeds 8 at%, the magnetic properties deteriorate.
[0137]
[Table 4]
Figure 0004507153
[0138]
It can be seen that the magnetic characteristics are improved by providing a plurality of perpendicular magnetic layers 5 and using one of them as a magnetic material to which Nd is added.
[0139]
[Table 5]
Figure 0004507153
[0140]
It can be seen that various materials can be used as the hard magnetic layer 8.
[0141]
[Table 6]
Figure 0004507153
[0142]
It can be seen that by increasing the sputtering gas pressure during the formation of the perpendicular magnetic layer 5, vIsb can be further reduced without impairing other characteristics. From Example 28, it can be seen that when the film forming pressure exceeds 20 Pa, the magnetic properties deteriorate.
[0143]
【The invention's effect】
As described above, in the magnetic recording medium of the present invention, the perpendicular magnetic layer is formed of a material containing Co as a main component and containing at least Cr, Pt, and Nd, without impairing recording / reproducing characteristics. , Magnetic properties can be improved. Furthermore, since the magnetic characteristics can be improved by controlling the Nd content instead of Pt, the Pt content in the perpendicular magnetic layer can be reduced, and an increase in the manufacturing cost of the magnetic recording medium can be prevented. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a magnetic recording medium of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a magnetization curve.
FIG. 3 is a diagram showing another example of a magnetization curve.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of a magnetic recording / reproducing apparatus using the magnetic recording medium of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nonmagnetic board | substrate, 2 ... Soft magnetic underlayer, 3 ... Orientation control layer, 4 ... Intermediate | middle layer, 5 ... Perpendicular magnetic layer, 6 ... Protective layer, 7 ... Lubrication layer, 8 ... Hard magnetic layer
50: magnetic recording medium, 51: medium driving unit, 52: magnetic head, 53: head driving unit, 54: recording / reproducing signal processing system

Claims (13)

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、磁化容易軸が基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性層と、保護層とが設けられ、垂直磁性層が、Coを主成分とし、少なくともCr、Pt、Ndを含んだ材料からなり、垂直磁性層は、Cr含有量が18〜28at%、Pt含有量が10〜20at%、Nd含有量が0.5〜8at%であり、基板に対して垂直方向の残留磁化(Mr)と飽和磁化(Ms)との比(Mr/Ms)が0.85以上であり、活性化体積と飽和磁気モーメントの積で表される活性化磁気モーメントが0.3×10-15emu〜0.8×10-15emuであることを特徴とする磁気記録媒体。On the non-magnetic substrate, at least an orientation control layer for controlling the orientation of the layer immediately above, a perpendicular magnetic layer having an easy axis oriented perpendicularly to the substrate, and a protective layer are provided. Is made of a material containing Co as a main component and containing at least Cr, Pt, and Nd. The perpendicular magnetic layer has a Cr content of 18 to 28 at%, a Pt content of 10 to 20 at%, and an Nd content of 0.1. 5 to 8 at%, the ratio (Mr / Ms) of remanent magnetization (Mr) and saturation magnetization (Ms) in the direction perpendicular to the substrate is 0.85 or more, and the product of the activation volume and the saturation magnetic moment the magnetic recording medium, characterized in that in represented by activation magnetic moment is 0.3 × 10 -15 emu~0.8 × 10 -15 emu. 基板に対して垂直方向の保磁力が2500[Oe]以上であり、垂直方向の保磁力(Hc-v)と基板に対して平行な面の保磁力(Hc-i)の比(Hc-v)/(Hc-i)が5以上であることを特徴とする請求項1記載の磁気記録媒体。The coercive force in the vertical direction with respect to the substrate is 2500 [Oe] or more, and the ratio (Hc-v) of the coercive force (Hc-v) in the vertical direction to the coercive force (Hc-i) in the plane parallel to the substrate. 2. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein: / (Hc-i) is 5 or more. 基板に対して垂直な方向の逆磁区核形成磁界が0〜2000[Oe]であることを特徴とする請求項1または2記載の磁気記録媒体。3. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein a reverse domain nucleation magnetic field in a direction perpendicular to the substrate is 0 to 2000 [Oe]. 垂直磁性層が、B、Ta、Cuから選ばれるいずれか1種類以上を含み、それら元素の合計含有量が8at%以下である材料からなることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の磁気記録媒体。Perpendicular magnetic layer, B, Ta, include any one or more selected from Cu, any one of claims 1 to 3 the total content of these elements, characterized in that it consists of the material is less than 8at% 1 The magnetic recording medium according to Item. 垂直磁性層が複数の磁性層から構成され、そのうち少なくとも1層が請求項1乃至4のいずれか1項に記載の垂直磁性層からなることを特徴とする磁気記録媒体。5. A magnetic recording medium, wherein the perpendicular magnetic layer comprises a plurality of magnetic layers, at least one of which comprises the perpendicular magnetic layer according to any one of claims 1 to 4 . 複数の磁性層から構成された垂直磁性層の最上の磁性層が請求項1乃至5のいずれか1項に記載の垂直磁性層からなることを特徴とする磁気記録媒体。6. A magnetic recording medium, wherein the uppermost magnetic layer of the perpendicular magnetic layers composed of a plurality of magnetic layers comprises the perpendicular magnetic layer according to any one of claims 1 to 5 . 非磁性基板と配向制御層との間に軟磁性材料からなる軟磁性下地層が設けられたことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の磁気記録媒体。The magnetic recording medium according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the soft magnetic underlayer of a soft magnetic material is provided between the nonmagnetic substrate and the alignment control layer. 軟磁性層の表面が酸化もしくは窒化されていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の磁気記録媒体。The magnetic recording medium according to any one of claims 1 to 7 the surface of the soft magnetic layer is characterized in that it is oxidized or nitrided. 非磁性基板と軟磁性下地層との間に、磁気異方性が主に面内方向を向いた硬磁性層を設けることを特徴とする請求項7または8に記載の磁気記録媒体。9. The magnetic recording medium according to claim 7, wherein a hard magnetic layer having a magnetic anisotropy mainly in an in-plane direction is provided between the nonmagnetic substrate and the soft magnetic underlayer. 硬磁性層が、CoSm合金または、CoCrPtX2合金(X2:Pt、Ta、Zr、Nb、Cu、Re、Ni、Mn、Ge、Si、O、NおよびBのうち1種または2種以上。)を含む材料からなり、500[Oe]以上の保磁力を有し磁化方向が基板半径方向であることを特徴とする請求項に記載の磁気記録媒体。The hard magnetic layer is a CoSm alloy or a CoCrPtX2 alloy (X2: one or more of Pt, Ta, Zr, Nb, Cu, Re, Ni, Mn, Ge, Si, O, N, and B). The magnetic recording medium according to claim 9 , wherein the magnetic recording medium is made of a material including, has a coercive force of 500 [Oe] or more, and a magnetization direction is a substrate radial direction. 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性制御層と、磁化容易軸が基板に対して主に垂直に配向した垂直磁性層と、保護層とを順次成膜する工程を含む垂直磁気記録媒体の製造方法において、垂直磁性層をスパッタ法で成膜する工程において、Coを主成分とし、少なくとも、Cr、Pt、Ndを含んだ材料からなり、Cr含有量が18〜28at%、Pt含有量が10〜20at%、Nd含有量が0.5〜8at%であるスパッタターゲットを使用することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。On the nonmagnetic substrate, at least an orientation control layer for controlling the orientation of the layer immediately above, a perpendicular magnetic layer with an easy axis oriented perpendicularly to the substrate, and a protective layer are sequentially formed. In the method of manufacturing a perpendicular magnetic recording medium including the steps, in the step of forming the perpendicular magnetic layer by a sputtering method, it is made of a material containing Co as a main component and containing at least Cr, Pt, and Nd, and a Cr content of 18 A method for producing a magnetic recording medium, comprising using a sputtering target having a content of ˜28 at%, a Pt content of 10 to 20 at%, and an Nd content of 0.5 to 8 at%. 垂直磁性層の成膜する工程のスパッタガスの圧力を3〜20Paとすることを特徴とする請求項11に記載の磁気記録媒体の製造方法。12. The method of manufacturing a magnetic recording medium according to claim 11 , wherein the pressure of the sputtering gas in the step of forming the perpendicular magnetic layer is 3 to 20 Pa. 配向制御層を成膜する工程の前に、軟磁性層を成膜し軟磁性層を成膜後、その表面を酸素ガス、窒素ガス、それらの混合ガスまたはそれらを含有するガスから選ばれるいずれかのガスに曝す工程を含むことを特徴とする請求項11または12に記載の磁気記録媒体の製造方法。Before the step of forming the orientation control layer, after the soft magnetic layer is formed and the soft magnetic layer is formed, the surface is selected from oxygen gas, nitrogen gas, a mixed gas thereof, or a gas containing them. The method of manufacturing a magnetic recording medium according to claim 11 , further comprising a step of exposing to any of the gases.
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