JP4540288B2

JP4540288B2 - Perpendicular magnetic recording medium and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4540288B2
Application number: JP2002176327A
Authority: JP
Inventors: 俊司竹野入; 泰志酒井
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2022-06-17
Also published as: JP2004022082A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種磁気記録装置に搭載される垂直磁気記録媒体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録の高密度化を実現する技術として、従来の長手磁気記録方式に代えて、垂直磁気記録方式が注目されつつある。
【０００３】
垂直磁気記録媒体は主に、硬質磁性材料の磁気記録層、磁気記録層を目的の方向に配向させるための下地層、磁気記録層の表面を保護する保護膜、そしてこの記録層への記録に用いられる磁気ヘッドが発生する磁束を集中させる役割を担う軟磁性材料の裏打ち層から構成される。
【０００４】
垂直媒体の磁気記録層材料としては、これまで主にＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ等の合金材料が用いられてきた。これらの合金材料では、結晶粒界に非磁性材料であるＣｒが偏析することにより、個々の結晶粒が磁気的に分離され、高い保磁力（Ｈｃ）など磁気記録媒体として必要な特性を発現する。このような結晶粒界へのＣｒの偏析は、面内媒体では、加熱や基体バイアス印加など成膜プロセスの工夫により促進されてきた。しかし、垂直媒体では、面内媒体と同様に加熱や基体バイアス印加を施してもＣｒの偏析量が少なく、それが原因で媒体ノイズが高くなってしまうことが問題となっていた。
【０００５】
この問題を解決する方法として、ＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔ等の合金材料にＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３等の酸化物やＳｉＮ、ＡｌＮ等の窒化物など非磁性体を添加したグラニュラー磁性膜が提案されている。例えばＣｏＰｔ−ＳｉＯ_２グラニュラー膜では、ＣｏＰｔ結晶粒の周囲をＳｉＯ_２が取り囲むように偏析し、それにより個々のＣｏＰｔ結晶粒は磁気的に分離される。このように、グラニュラー膜では合金材料の相分離（磁気相分離）を利用するのではなく、酸化物や窒化物など合金材料と固溶しにくい非晶質材料を加えることが特徴である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、酸化物や窒化物をマトリクスとしたグラニュラー材料は、ＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔなどの磁性材料とＳｉＯ_２やＡｌＮなどの非磁性マトリクス材料を完全に相分離させることが困難であり、一部マトリクス材料が磁性材料中に混合することが知られている。マトリクス材料の磁性材料への混合は、磁気記録層の結晶性や配向性の劣化を招くだけでなく、一軸異方性の低下に起因して熱安定性の悪化を引き起こす。熱処理により磁気特性や一軸異方性を改善する試みもあるが、長時間を要する熱処理は量産には向かないことから、実用化を考えた場合には適用することは困難である。
【０００７】
また、酸化物や窒化物などの材料は導電率が低く、ＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔなどの合金材料と混合しても高い導電率は得られない。そのため、グラニュラー膜をスパッタリングにより成膜する場合にはＲＦスパッタリングを用いる必要がある。しかし、ＲＦスパッタリング法はＤＣスパッタリング法に比べて装置コスト、ランニングコストともに高く、大量生産を考慮するとＤＣスパッタリングにより成膜することが望ましい。
【０００８】
非酸化物あるいは非窒化物かつＤＣスパッタリングにより成膜可能なグラニュラー磁性膜としては、ＣｏＣ（第２１回応用磁気学会学術講演概要集，２３（１９９７）やＣｏＰｔＣ（IEEE Trans.Mag.,34,4,1627(1998) ）が提案されているが、保磁力［Ｈｃ］がＣｏＣでは８０［ｋＡ／ｍ］以下、ＣｏＰｔＣでも１６０［ｋＡ／ｍ］程度であり、十分な磁気特性は得られていない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決することのできる垂直磁気記録媒体及びその製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
グラニュラー磁性膜において、非磁性マトリクス材料と磁性材料が適切に相分離し、十分な磁気特性および熱安定性を得るためには、非磁性マトリクス材料が磁性材料と固溶したり化合物を形成したりせず、非晶質の状態で結晶粒界に析出することが必要である。また大量生産を考えた場合、装置の安定性やコストの観点から、ＤＣスパッタリング法により成膜可能であることが望ましいが、このようなグラニュラー磁性層材料を得るためには、非磁性添加物の導電率が高いことが必要である。
【００１１】
上記条件を満たし、従来の問題を解決する手段として、本発明者らは、検討を繰り返し、Ｂ_４Ｃを非磁性材料とするグラニュラー膜を磁気記録層に用いることで、ＤＣスパッタリングによる成膜が可能で、高い磁気特性および熱安定性が得られることを見出した。また、これらのグラニュラー膜を用いた場合には、従来のＣｏＣｒＰｔやＣｏＣｒＴａ等の合金系の磁気記録層と比較して低ノイズであることも見出した。
【００１２】
上記の考察および知見に基づいて上述の目的を達成するために本発明者らは、非磁性基体上に軟磁性裏打ち層、下地層、中間層、磁気記録層、保護膜、液体潤滑層を順次積層されてなる垂直記録媒体であって、前記下地層がパーマロイ系材料からなり、前記中間層がＲｕまたはＲｕ基合金からなり、前記磁気記録層がＣｏＣｒＰｔを主成分としてＢ_４Ｃを加えたグラニュラー構造からなり且つＤＣスパッタリング法により成膜されている形態の垂直磁気記録媒体を実施した。
【００１３】
ここで、前記磁気記録層の前記グラニュラー構造は、Ｂ_４Ｃが結晶粒界に偏析して形成されたものであってよい。
【００１４】
また上述の目的を達成するために本発明者らは、非磁性基体上に軟磁性裏打ち層、下地層、中間層、ＣｏＣｒＰｔからなる磁気記録層を順次形成する垂直記録媒体の製造方法であって、パーマロイ系材料を用いて前記下地層を成膜し、ＲｕまたはＲｕ基合金材料を用いて前記中間層を成膜し、磁性材料にＢ_４Ｃを加えたグラニュラー材料を原材料に用いて前記磁気記録層をＤＣスパッタリング法により成膜し且つ該成膜時の前記非磁性基体の温度をほぼ室温程度の常温とする垂直磁気記録媒体の製造方法を実施した。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る垂直媒体の断面模式図である。
本発明に係る垂直磁気記録媒体は、非磁性基体１上と、非磁性基体１の上に順次設けられる軟磁性裏打ち層２、下地層３、非磁性中間層４、磁気記録層５、及び保護膜６、液体潤滑材層７とを有する。
【００１７】
非磁性基体１としては表面が平滑である様々な基体であってよく、例えば、磁気記録媒体用に用いられる、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金や強化ガラス、結晶化ガラス等を用いることができる。軟磁性裏打ち層２としては、結晶のＦｅＴａＣ、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金等、また非晶質のＣｏ合金であるＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒなどを用いることができる。軟磁性裏打ち層２の膜厚は、記録に使用する磁気ヘッドの構造や特性によって最適値が変化するが、おおむね１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下程度であることが、生産性との兼ね合いから望ましい。
【００１８】
下地層３には磁気記録層５のｃ軸を膜面に垂直に配向させる効果を持つ材料が用いられ、軟磁性を有するパーマロイ系材料である、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＦｅＭｏ、ＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅＮｂＭｏ、非磁性ＮｉＦｅＣｒ、Ｔｉ、ＴｉＣｒ、Ｐｄなどを用いることができる。
【００１９】
非磁性中間層４は非磁性かつ磁気記録層のｃ軸を膜面に垂直に配向させる効果を持ち、また磁気記録層の初期層を低減する効果を同時に有する材料が用いられ、例えばＲｕ、あるいはＲｕＣ、ＲｕＷ等のＲｕ基合金、ＣｏＣｒ、Ｐｔなどを用いることができる。なお、下地層３が非磁性であり、かつ非磁性中間層４の機能を兼ねる場合は、非磁性中間層４を形成する必要は無い。
【００２０】
磁気記録層５には、磁性材料中にＢ_４Ｃを添加したグラニュラー材料が用いられる。このとき、磁性材料としては、Ｃｏ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＦｅＰｔ、ＳｍＣｏ等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。ただし、磁気記録層５を成膜するときの非磁性基体１の温度は、ほぼ室温程度の常温としたままで磁気記録層５を成膜すればよく、熱処理なしで相分離を実現することができる。
【００２１】
軟磁性裏打ち層２と非磁性基体１の間には、軟磁性裏打ち層２の磁化を半径方向外向きにピンしてノイズを減らすことを目的として、下地層および反強磁性ピン層（ともに図示せず）を用いることができる。
【００２２】
図２に、本発明に係る反強磁性ピン層を有する垂直媒体断面模式図である。
反強磁性ピン層のための下地層８には、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＦｅＢ等のパーマロイ系材料を用いることができ、反強磁性ピン層９としては、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ等の規則合金材料、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ等の不規則合金材料、またＮｉＯ等の酸化物材料などを用いることができる。反強磁性ピン層９の膜厚は、使用する材料や軟磁性層との組合せにより変化するが、おおむね１ｎｍ以上３０ｎｍ以下程度であることが、生産性との兼ね合いから望ましい。
【００２３】
保護膜５は、例えばカーボンを主体とする薄膜が用いられる。その他、磁気記録媒体の保護膜として一般的に用いられる様々な薄膜材料を使用しても良い。
【００２４】
液体潤滑材層６は、例えばパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を用いることができる。その他、磁気記録媒体の液体潤滑層材料として一般的に用いられる様々な潤滑材料を使用しても良い。
【００２５】
非磁性基体１の上に積層される各層は、磁気記録媒体の分野で通常用いられる様々な成膜技術によって形成することが可能である。液体潤滑層を除く各層の形成には、例えばＤＣマグネトロンスパッタリング法、ＲＦマグネトロンスパッタリング法、真空蒸着法を用いることが出来る。また、液体潤滑層の形成には、例えばディップ法、スピンコート法を用いることができる。しかし、これらに限定されるものではない。
【００２６】
【実施例】
以下に本発明の垂直磁気記録媒体について、以下の実施例により詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００２７】
［実施例１］
本実施例は、非磁性基体と、その上に順次設けられる軟磁性ＣｏＺｒＮｂ裏打ち層、軟磁性ＮｉＦｅＮｂＢ下地層、Ｒｕ中間層、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ_４Ｃグラニュラー磁気記録層、保護膜、液体潤滑層とを有する二層垂直磁気記録媒体に関する。
【００２８】
非磁性基体として表面が平滑な化学強化ガラス基体（例えばＨＯＹＡ社製Ｎ−１０ガラス基体）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、Ｃｏ８Ｚｒ５Ｎｂターゲットを用いてＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層を２００ｎｍ成膜した。次に下地層として、パーマロイ系の軟磁性材料であるＮｉ１２Ｆｅ３Ｎｂ３Ｂターゲットを用いてＮｉＦｅＮｂＢ下地層を５ｎｍ成膜した。
【００２９】
引き続いてＲｕターゲットを用いて、Ａｒガス圧４．０Ｐａ下でＲｕ中間層を２０ｎｍ成膜した。次に、Ｃｏ１０Ｃｒ１５Ｐｔ合金中にＢ_４Ｃを８ａｔ％混合した、９２（Ｃｏ８Ｃｒ１５Ｐｔ）−８Ｂ_４Ｃターゲットを用いて、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ_４Ｃ磁気記録層を２０ｎｍ成膜した。
【００３０】
最後にカーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護膜１０ｎｍを成膜後、真空装置から取り出した。Ｒｕ中間層の成膜を除くこれらの成膜はすべてＡｒガス圧０．６７Ｐａ下で行い、全ての成膜はＤＣマグネトロンスパッタリング法により行なった。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑材層２ｎｍをディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体とした。
【００３１】
［比較例１］
磁気記録層にＣｏ２０Ｃｒ１０Ｐｔを用い、磁気記録層成膜前にランプヒータを用いて基体表面温度が２８０℃になるように加熱を行なったこと以外は実施例１と全く同様の方法により垂直磁気記録媒体を作製した。
【００３２】
完成した垂直磁気記録媒体の保磁力Ｈｃおよび角型比Ｓを磁気カー効果磁力計で、配向分散（Δθ_５０）をＸ線回折装置を用いてロッキングカーブ法で、結晶粒径および粒界幅を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で評価した。測定結果を表１に示す。
【００３３】
磁気特性を比較すると、実施例１では比較例１（従来の条件で製作した媒体）よりも高いＨｃが得られているが、これはＴＥＭにより評価した粒界幅の差からもわかるように、結晶粒の分離が進み、粒子間相互作用が低下したためであると考えられる。また、角型比Ｓは比較例１では０．９程度であるのに対し、実施例１ではほぼ１となっている。角型比が高いということは、信号の劣化が小さい、即ち熱安定性が高いということに繋がることから、ＣｏＣｒＰｔ媒体と比較してＣｏＣｒＰｔ−Ｂ_４Ｃグラニュラー媒体が熱安定性に優れることがわかった。
【００３４】
配向分散Δ_５０はグラニュラー磁性膜（実施例１）とＣｏＣｒＰｔ磁性膜（比較例１）に差は無く、非磁性マトリクス材料を混合しているにもかかわらず配向の劣化が起こっていないことが確認された。グラニュラー媒体とＣｏＣｒＰｔ媒体で特に差が大きく出ているのが、結晶粒径と粒界幅である。実施例１と比較例１では、全く同じ下地層および中間層を使用しているにもかかわらず、磁気記録層の結晶粒径が大幅に微細化されている。結晶粒径が小さいということは、ヘッドにより記録した際にビットの遷移のギザギザが低減されることを意味し、媒体の低ノイズ化のために重要な指標である。
【００３５】
また、比較例１のＣｏＣｒＰｔの粒界幅は１ｎｍであるのに対し、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ_４Ｃ（実施例１）では２．２ｎｍと約２倍に粒界幅が広がっている。粒界幅の広がりは結晶粒同士の磁気的相互作用の低減に有効であり、磁気的相互作用が低減することが低ノイズ化につながる。
【００３６】
図３にスピンスタンドテスタを用いて実施例１、比較例１の媒体のノイズを測定した結果を示す。結晶粒径が微細化されたことや、粒界幅が広がったことから予想されるように、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ_４Ｃ（実施例１）はＣｏＣｒＰｔ（比較例１）と比較して大幅にノイズ化を低くすることができた。
【００３７】
以上のように、磁気記録層をＣｏＣｒＰｔ−Ｂ_４Ｃとすることで、高い熱安定性および磁気特性を持つ媒体を得ることが出来た。また、結晶粒の微細化、粒界幅の増大に伴い、従来のＣｏＣｒＰｔ媒体と比較して大幅な低ノイズ化が実現された。
【００３８】
【表１】

【００３９】
［実施例２］
本実施例は、非磁性基体と、その上に順次設けられるＴａシード層、非磁性ＮｉＦｅＣｒ下地層、Ｒｕ中間層、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ_４Ｃグラニュラー磁気記録層、保護膜、液体潤滑層とを有する単層垂直磁気記録媒体に関する。
【００４０】
非磁性基体として表面が平滑な化学強化ガラス基体（例えばＨＯＹＡ社製Ｎ−１０ガラス基体）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、Ｔａターゲットを用いてＴａシード層を５ｎｍ成膜した。次に下地層として、パーマロイ系の非磁性材料であるＮｉ１２Ｆｅ２７Ｃｒターゲットを用いてＮｉＦｅＣｒ下地層を１０ｎｍ成膜した。
【００４１】
引き続いてＲｕターゲットを用いて、Ａｒガス圧４．０Ｐａ下でＲｕ中間層を２０ｎｍ成膜した。次に、Ｃｏ８Ｃｒ１２Ｐｔ合金中にＢ_４Ｃを８ａｔ％混合した、９２（Ｃｏ８Ｃｒ１２Ｐｔ）−８Ｂ_４Ｃターゲットを用いて、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ_４Ｃ磁気記録層を２０ｎｍ成膜した。
【００４２】
最後にカーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護膜１０ｎｍを成膜後、真空装置から取り出した。Ｒｕ中間層の成膜を除くこれらの成膜はすべてＡｒガス圧０．６７Ｐａ下で行い、全ての成膜はＤＣマグネトロンスパッタリング法により行なった。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑材層２ｎｍをディップ法により形成し、単層垂直磁気記録媒体とした。
【００４３】
［実施例３］
磁気記録層中のＢ_４Ｃ濃度を１２ａｔ％として磁気記録層組成を８８（Ｃｏ８Ｃｒ１２Ｐｔ）−１２Ｂ_４Ｃとしたこと以外は実施例２と全く同様の方法により単層垂直磁気記録媒体を作製した。
【００４４】
［実施例４］
磁気記録層中のＢ_４Ｃ濃度を１６ａｔ％として磁気記録層組成を８４（Ｃｏ８Ｃｒ１２Ｐｔ）−１６Ｂ_４Ｃとしたこと以外は実施例２と全く同様の方法により単層垂直磁気記録媒体を作製した。
【００４５】
［実施例５］
磁気記録組成を、Ｃｏ８Ｃｒ１６Ｐｔ中にＢ_４Ｃ濃度を１６ａｔ％混合した８４（Ｃｏ８Ｃｒ１６Ｐｔ）−１６Ｂ_４Ｃとしたこと以外は実施例２と全く同様の方法により単層垂直磁気記録媒体を作製した。
【００４６】
［比較例２］
磁気記録層にＲＦスパッタリング法による９２（Ｃｏ８Ｃｒ１２Ｐｔ）−８ＳｉＯ_２を用いたこと以外は実施例２と全く同様の方法により単層垂直磁気記録媒体を作製した。
【００４７】
完成した垂直磁気記録媒体の保磁力Ｈｃおよび角型比Ｓを試料振動磁力計（ＶＳＭ）により、一軸異方性定数Ｋｕを磁気トルクメータにより評価した。測定結果を表２に示す。Ｈｃに関しては、実施例２〜４で比較例２よりも低くなっているものの、実施例５では比較例２よりも高い値となっており、組成の工夫により従来のＳｉＯ_２グラニュラー媒体よりも高いＨｃを得ることが可能であることがわかる。
【００４８】
特に差が大きく出ているのは一軸異方性定数Ｋｕである。Ｋｕは表２に示した全ての実施例において比較例を大きく上回っており、特に実施例５では比較例２のほぼ２倍という大きなＫｕが得られている。Ｋｕが大きいということは熱安定性に優れるということを示しており、実施例２〜５のＣｏＣｒＰｔ−Ｂ_４Ｃ媒体が従来のＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２媒体と比較して優れた熱安定性を有することがわかる。
【００４９】
また、角型比に関しては、比較例２では０．９程度であるのに対し、実施例２〜５では誤差の範囲でほぼ１となっている（測定上のノイズの関係で１よりも低くなっているが、磁化曲線上は明らかに１となっている）。ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ_４Ｃ媒体において角型比が高くなっているのは、上述のＫｕの向上が寄与しているものと考えられる。
【００５０】
【表２】

【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る垂直磁気記録媒体およびその製造方法によれば、Ｂ_４Ｃを非磁性添加物として磁性材料に加えた材料を用いてグラニュラー磁気記録層を形成することで、従来のＣｏＣｒＰｔ媒体やＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２グラニュラー媒体と比較して高い熱安定性を得ることができる。また、従来のＣｏＣｒＰｔなどの合金材料に比べてノイズを低減することが可能になり、媒体の特性向上に繋がる。更に、本発明に係る垂直磁気記録媒体におけるグラニュラー磁気記録層はＤＣスパッタリングにより成膜可能なことから、ＲＦスパッタリングでなければ成膜できなかったＣｏＰｔ−ＳｉＯ_２など従来のグラニュラー材料を使用する場合と比べて安価に製造でき、媒体のコストダウンにも繋がるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る垂直二層媒体の一実施形態を示す断面模式図である。
【図２】本発明に係る垂直二層媒体の別の実施形態を示す断面模式図である。
【図３】本発明に係る垂直二層媒体の実施例１および比較例１に係る規格化ノイズの線記録密度依存を示す特性図である。
【符号の説明】
１非磁性基体
２軟磁性裏打ち層
３軟磁性下地層
４非磁性中間層
５磁気記録層
６保護膜
７液体潤滑材層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a perpendicular magnetic recording medium mounted on various magnetic recording apparatuses and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
As a technique for realizing a high density magnetic recording, a perpendicular magnetic recording system is drawing attention in place of the conventional longitudinal magnetic recording system.
[0003]
Perpendicular magnetic recording media are mainly used for magnetic recording layers of hard magnetic materials, an underlayer for orienting the magnetic recording layer in a desired direction, a protective film for protecting the surface of the magnetic recording layer, and recording on this recording layer. It is composed of a backing layer of a soft magnetic material that plays a role of concentrating the magnetic flux generated by the magnetic head used.
[0004]
As magnetic recording layer materials for perpendicular media, alloy materials such as CoCrPt and CoCrTa have been mainly used so far. In these alloy materials, Cr, which is a nonmagnetic material, segregates at the crystal grain boundaries, so that individual crystal grains are magnetically separated, and the characteristics necessary for a magnetic recording medium such as high coercivity (Hc) are exhibited. . Such segregation of Cr to the crystal grain boundary has been promoted in the in-plane medium by devising a film forming process such as heating or applying a substrate bias. However, in the case of a vertical medium, the amount of Cr segregation is small even when heating or applying a substrate bias is applied as in the case of the in-plane medium, and this causes a problem that the medium noise becomes high.
[0005]
As a method for solving this problem, a granular magnetic film in which a nonmagnetic material such as an oxide such as SiO ₂ , Al ₂ O ₃ or Cr ₂ O ₃ or a nitride such as SiN or AlN is added to an alloy material such as CoPt or CoCrPt. Has been proposed. For example, in a CoPt—SiO ₂ granular film, the CoPt crystal grains are segregated so as to surround the SiO ₂ , whereby the individual CoPt crystal grains are magnetically separated. As described above, the granular film is characterized in that it does not use phase separation (magnetic phase separation) of the alloy material but adds an amorphous material that is not easily dissolved in the alloy material, such as oxide or nitride.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is difficult to completely separate the magnetic material such as CoPt or CoCrPt and the non-magnetic matrix material such as SiO ₂ or AlN from the granular material using oxide or nitride as a matrix. It is known to mix in magnetic materials. Mixing the matrix material with the magnetic material not only causes deterioration in crystallinity and orientation of the magnetic recording layer, but also causes deterioration in thermal stability due to a decrease in uniaxial anisotropy. Although there are attempts to improve magnetic properties and uniaxial anisotropy by heat treatment, heat treatment that requires a long time is not suitable for mass production, so it is difficult to apply when considering practical application.
[0007]
In addition, materials such as oxides and nitrides have low conductivity, and even when mixed with alloy materials such as CoPt and CoCrPt, high conductivity cannot be obtained. For this reason, when the granular film is formed by sputtering, it is necessary to use RF sputtering. However, the RF sputtering method is higher in apparatus cost and running cost than the DC sputtering method, and it is desirable to form a film by DC sputtering in consideration of mass production.
[0008]
Non-oxide or non-nitride granular magnetic films that can be formed by DC sputtering include CoC (Summary of the 21st Annual Conference of the Magnetic Society of Japan, 23 (1997) and CoPtC (IEEE Trans.Mag., 34 , 4). , 1627 (1998)), but the coercive force [Hc] is 80 [kA / m] or less for CoC and about 160 [kA / m] for CoPtC, and sufficient magnetic properties are not obtained. .
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a perpendicular magnetic recording medium and a method for manufacturing the same that can solve the above-described problems.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In a granular magnetic film, in order for the nonmagnetic matrix material and the magnetic material to properly phase-separate and obtain sufficient magnetic properties and thermal stability, the nonmagnetic matrix material can form a solid solution or form a compound with the magnetic material. However, it is necessary to precipitate in the grain boundary in an amorphous state. When mass production is considered, it is desirable that the film can be formed by a DC sputtering method from the viewpoint of the stability and cost of the apparatus. However, in order to obtain such a granular magnetic layer material, a nonmagnetic additive can be used. High conductivity is required.
[0011]
As means for satisfying the above-described conditions and solving the conventional problems, the present inventors have repeatedly studied and formed a film by DC sputtering by using a granular film containing B ₄ C as a nonmagnetic material for the magnetic recording layer. It was found that high magnetic properties and thermal stability can be obtained. It has also been found that when these granular films are used, the noise is lower than that of conventional magnetic recording layers such as CoCrPt and CoCrTa.
[0012]
In order to achieve the above object based on the above considerations and knowledge, the present inventors sequentially formed a soft magnetic backing layer, an underlayer, an intermediate layer, a magnetic recording layer, a protective film, and a liquid lubricating layer on a nonmagnetic substrate. A perpendicular recording medium, wherein the underlayer is made of a permalloy material, the intermediate layer is made of Ru or a Ru-based alloy, and the magnetic recording layer is a granular material containing CoCrPt as a main component and adding B ₄ C. A perpendicular magnetic recording medium having a structure and formed by a DC sputtering method was implemented.
[0013]
Here, the granular structure of the magnetic recording layer may be formed by segregating B ₄ C at a grain boundary.
[0014]
In order to achieve the above object, the inventors of the present invention provide a method for manufacturing a perpendicular recording medium in which a soft magnetic underlayer, an underlayer, an intermediate layer, and a magnetic recording layer made of CoCrPt are sequentially formed on a nonmagnetic substrate. The underlayer is formed using a permalloy material, the intermediate layer is formed using a Ru or Ru-based alloy material, and the magnetic material is made of a granular material obtained by adding B ₄ C to the magnetic material. The recording layer was formed by a DC sputtering method, and a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording medium was performed in which the temperature of the nonmagnetic substrate at the time of film formation was about room temperature.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view of a vertical medium according to the present invention.
The perpendicular magnetic recording medium according to the present invention includes a nonmagnetic substrate 1, a soft magnetic backing layer 2, an underlayer 3, a nonmagnetic intermediate layer 4, a magnetic recording layer 5, and a protective layer that are sequentially provided on the nonmagnetic substrate 1. A film 6 and a liquid lubricant layer 7 are included.
[0017]
The nonmagnetic substrate 1 may be various substrates having a smooth surface. For example, an Al alloy plated with NiP, tempered glass, crystallized glass or the like used for a magnetic recording medium can be used. As the soft magnetic backing layer 2, crystalline FeTaC, Sendust (FeSiAl) alloy, etc., or amorphous Co alloy such as CoZrNb, CoTaZr, or the like can be used. The optimum value of the film thickness of the soft magnetic underlayer 2 varies depending on the structure and characteristics of the magnetic head used for recording, but is preferably about 10 nm to 500 nm in view of productivity.
[0018]
The underlayer 3 is made of a material having an effect of orienting the c-axis of the magnetic recording layer 5 perpendicularly to the film surface. NiFe, NiFeCr, NiFeMo, NiFeNb, NiFeNbMo, nonmagnetic, which are soft magnetic permalloy materials. NiFeCr, Ti, TiCr, Pd, or the like can be used.
[0019]
The nonmagnetic intermediate layer 4 is made of a material that is nonmagnetic and has an effect of orienting the c-axis of the magnetic recording layer perpendicularly to the film surface, and also has an effect of reducing the initial layer of the magnetic recording layer. Ru-based alloys such as RuC and RuW, CoCr, Pt, and the like can be used. When the underlayer 3 is nonmagnetic and also functions as the nonmagnetic intermediate layer 4, it is not necessary to form the nonmagnetic intermediate layer 4.
[0020]
For the magnetic recording layer 5, a granular material in which B ₄ C is added to a magnetic material is used. At this time, Co, CoPt, CoCrPt, FePt, SmCo, or the like can be used as the magnetic material, but is not limited thereto. However, the magnetic recording layer 5 may be formed while the temperature of the nonmagnetic substrate 1 when forming the magnetic recording layer 5 is kept at about room temperature, and phase separation can be realized without heat treatment. it can.
[0021]
Between the soft magnetic backing layer 2 and the nonmagnetic substrate 1, the underlayer and the antiferromagnetic pin layer (both shown in the figure) are used to reduce noise by pinning the magnetization of the soft magnetic backing layer 2 radially outward. (Not shown) can be used.
[0022]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a vertical medium having an antiferromagnetic pinned layer according to the present invention.
For the underlayer 8 for the antiferromagnetic pin layer, a permalloy material such as NiFe, NiFeCr, NiFeB or the like can be used. As the antiferromagnetic pin layer 9, an ordered alloy material such as PtMn or NiMn, FeMn, An irregular alloy material such as IrMn or an oxide material such as NiO can be used. The film thickness of the antiferromagnetic pinned layer 9 varies depending on the combination of the material used and the soft magnetic layer, but is preferably about 1 nm to 30 nm in view of productivity.
[0023]
For example, a thin film mainly composed of carbon is used as the protective film 5. In addition, various thin film materials generally used as a protective film of a magnetic recording medium may be used.
[0024]
For the liquid lubricant layer 6, for example, a perfluoropolyether lubricant can be used. In addition, various lubricating materials that are generally used as liquid lubricating layer materials for magnetic recording media may be used.
[0025]
Each layer laminated on the nonmagnetic substrate 1 can be formed by various film forming techniques normally used in the field of magnetic recording media. For example, a DC magnetron sputtering method, an RF magnetron sputtering method, or a vacuum deposition method can be used to form each layer except the liquid lubricant layer. In addition, for example, a dipping method or a spin coating method can be used for forming the liquid lubricating layer. However, it is not limited to these.
[0026]
【Example】
Hereinafter, the perpendicular magnetic recording medium of the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Needless to say.
[0027]
[Example 1]
In this example, a nonmagnetic substrate and a soft magnetic CoZrNb backing layer, a soft magnetic NiFeNbB underlayer, a Ru intermediate layer, a CoCrPt-B ₄ C granular magnetic recording layer, a protective film, and a liquid lubricating layer sequentially provided thereon are formed. The present invention relates to a dual-layer perpendicular magnetic recording medium having the same.
[0028]
A chemically tempered glass substrate (for example, N-10 glass substrate manufactured by HOYA) having a smooth surface is used as the nonmagnetic substrate, and this is introduced into a sputtering apparatus after cleaning, and a CoZrNb amorphous soft magnetic backing layer using a Co8Zr5Nb target. Was deposited to 200 nm. Next, as a base layer, a NiFeNbB base layer having a thickness of 5 nm was formed using a Ni12Fe3Nb3B target, which is a permalloy-based soft magnetic material.
[0029]
Subsequently, using a Ru target, a 20 nm thick Ru intermediate layer was formed under an Ar gas pressure of 4.0 Pa. Next, a CoCrPt—B ₄ C magnetic recording layer was formed to a thickness of 20 nm using a 92 (Co8Cr15Pt) -8B ₄ C target in which 8 at% of B ₄ C was mixed in a Co10Cr15Pt alloy.
[0030]
Finally, a protective film 10 nm made of carbon was formed using a carbon target, and then taken out from the vacuum apparatus. All of these film formations except for the Ru intermediate layer film formation were performed under an Ar gas pressure of 0.67 Pa, and all film formations were performed by the DC magnetron sputtering method. Thereafter, a liquid lubricant layer 2 nm made of perfluoropolyether was formed by a dip method to obtain a perpendicular magnetic recording medium.
[0031]
[Comparative Example 1]
Perpendicular magnetic recording medium using the same method as in Example 1 except that Co20Cr10Pt was used for the magnetic recording layer and that the substrate surface temperature was 280 ° C. using a lamp heater before the magnetic recording layer was formed. Was made.
[0032]
The coercive force Hc and squareness ratio S of the completed perpendicular magnetic recording medium are determined with a magnetic Kerr effect magnetometer, orientation dispersion (Δθ ₅₀ ) is determined with a rocking curve method using an X-ray diffractometer, and the crystal grain size and grain boundary width are determined. Evaluation was performed with a transmission electron microscope (TEM). The measurement results are shown in Table 1.
[0033]
When the magnetic properties are compared, in Example 1, Hc higher than that in Comparative Example 1 (medium manufactured under conventional conditions) is obtained. As can be seen from the difference in grain boundary width evaluated by TEM, This is thought to be because the separation of crystal grains progressed and the interparticle interaction decreased. Further, the squareness ratio S is about 0.9 in Comparative Example 1, whereas it is almost 1 in Example 1. A high squareness ratio means that the signal degradation is small, that is, the thermal stability is high. Therefore, it is understood that the CoCrPt-B ₄ C granular medium is superior in thermal stability compared to the CoCrPt medium. It was.
[0034]
There is no difference in the orientation dispersion Δ ₅₀ between the granular magnetic film (Example 1) and the CoCrPt magnetic film (Comparative Example 1), and it was confirmed that no deterioration of the orientation occurred even though the nonmagnetic matrix material was mixed. It was done. The difference between the granular medium and the CoCrPt medium is particularly large in the crystal grain size and the grain boundary width. In Example 1 and Comparative Example 1, although the same underlayer and intermediate layer are used, the crystal grain size of the magnetic recording layer is greatly miniaturized. The fact that the crystal grain size is small means that the jaggedness of bit transition is reduced when recording by the head, and is an important index for reducing the noise of the medium.
[0035]
In addition, the grain boundary width of CoCrPt in Comparative Example 1 is 1 nm, whereas in CoCrPt-B ₄ C (Example 1), the grain boundary width is about twice as large as 2.2 nm. The broadening of the grain boundary width is effective for reducing the magnetic interaction between crystal grains, and the reduction of the magnetic interaction leads to a reduction in noise.
[0036]
FIG. 3 shows the results of measuring the noise of the media of Example 1 and Comparative Example 1 using a spin stand tester. CoCrPt-B ₄ C (Example 1) is greatly reduced in noise compared to CoCrPt (Comparative Example 1), as expected because the crystal grain size has been refined and the grain boundary width has increased. Was able to be lowered.
[0037]
As described above, a medium having high thermal stability and magnetic properties could be obtained by using CoCrPt—B ₄ C as the magnetic recording layer. In addition, with the refinement of crystal grains and the increase in grain boundary width, a significant reduction in noise was achieved compared to conventional CoCrPt media.
[0038]
[Table 1]

[0039]
[Example 2]
In this example, a single unit having a nonmagnetic substrate, a Ta seed layer, a nonmagnetic NiFeCr underlayer, a Ru intermediate layer, a CoCrPt-B ₄ C granular magnetic recording layer, a protective film, and a liquid lubricating layer sequentially provided thereon. The present invention relates to a layer perpendicular magnetic recording medium.
[0040]
A chemically strengthened glass substrate having a smooth surface (for example, N-10 glass substrate manufactured by HOYA) was used as the nonmagnetic substrate, and this was introduced into the sputtering apparatus after cleaning, and a Ta seed layer was formed to a thickness of 5 nm using a Ta target. . Next, a NiFeCr underlayer was formed to a thickness of 10 nm using a Ni12Fe27Cr target, which is a permalloy-based nonmagnetic material.
[0041]
Subsequently, using a Ru target, a 20 nm thick Ru intermediate layer was formed under an Ar gas pressure of 4.0 Pa. Next, a CoCrPt-B ₄ C magnetic recording layer was formed to a thickness of 20 nm using a 92 (Co8Cr12Pt) -8B ₄ C target in which 8 at% of B ₄ C was mixed in a Co 8 Cr 12 Pt alloy.
[0042]
Finally, a protective film 10 nm made of carbon was formed using a carbon target, and then taken out from the vacuum apparatus. All of these film formations except for the Ru intermediate layer film formation were performed under an Ar gas pressure of 0.67 Pa, and all film formations were performed by the DC magnetron sputtering method. Thereafter, a liquid lubricant layer 2 nm made of perfluoropolyether was formed by a dip method to obtain a single layer perpendicular magnetic recording medium.
[0043]
[Example 3]
A single-layer perpendicular magnetic recording medium was produced in the same manner as in Example 2 except that the B ₄ C concentration in the magnetic recording layer was 12 at% and the magnetic recording layer composition was 88 (Co8Cr12Pt) -12B ₄ C.
[0044]
[Example 4]
A single-layer perpendicular magnetic recording medium was produced in the same manner as in Example 2 except that the B ₄ C concentration in the magnetic recording layer was 16 at% and the magnetic recording layer composition was 84 (Co8Cr12Pt) -16B ₄ C.
[0045]
[Example 5]
A single-layer perpendicular magnetic recording medium was produced in the same manner as in Example 2 except that the magnetic recording composition was 84 (Co8Cr16Pt) -16B ₄ C in which B ₄ C concentration was mixed at 16 at% in Co 8 Cr 16 Pt.
[0046]
[Comparative Example 2]
To prepare a single-layer perpendicular magnetic recording medium by exactly the same method as in Example 2 except for using 92 (Co8Cr12Pt) -8SiO ₂ by RF sputtering magnetic recording layer.
[0047]
The coercive force Hc and squareness ratio S of the completed perpendicular magnetic recording medium were evaluated by a sample vibration magnetometer (VSM), and the uniaxial anisotropy constant Ku was evaluated by a magnetic torque meter. The measurement results are shown in Table 2. As for Hc, although it is lower than Comparative Example 2 in Examples 2 to 4, it is higher than that of Comparative Example 2 in Example 5, and is higher than that of the conventional SiO ₂ granular medium due to the composition. It can be seen that Hc can be obtained.
[0048]
A particularly large difference is the uniaxial anisotropy constant Ku. Ku greatly exceeds the comparative example in all the examples shown in Table 2, and in particular, in Example 5, a large Ku of approximately twice that of Comparative Example 2 is obtained. A large Ku indicates that the thermal stability is excellent, and the CoCrPt—B ₄ C media of Examples 2 to 5 have superior thermal stability compared to the conventional CoCrPt—SiO ₂ media. I understand.
[0049]
Further, the squareness ratio is about 0.9 in Comparative Example 2, whereas it is almost 1 in the error range in Examples 2 to 5 (lower than 1 due to measurement noise). Although it is clearly 1 on the magnetization curve). The reason why the squareness ratio is high in the CoCrPt—B ₄ C medium is thought to be due to the above-described improvement in Ku.
[0050]
[Table 2]

[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the perpendicular magnetic recording medium and the method of manufacturing the same according to the present invention, a granular magnetic recording layer is formed by using a material in which B ₄ C is added as a nonmagnetic additive to a magnetic material. Compared with CoCrPt medium and CoCrPt-SiO ₂ granular medium, high thermal stability can be obtained. In addition, noise can be reduced as compared with conventional alloy materials such as CoCrPt, which leads to improvement of the characteristics of the medium. Further, since the granular magnetic recording layer in the perpendicular magnetic recording medium according to the present invention can be formed by DC sputtering, a conventional granular material such as CoPt-SiO ₂ that could not be formed only by RF sputtering is used. Compared with this, it can be manufactured at a low cost, and the cost of the medium can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a vertical double-layer medium according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a vertical double-layer medium according to the present invention.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the linear recording density dependence of standardized noise according to Example 1 and Comparative Example 1 of a vertical double-layer medium according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonmagnetic base | substrate 2 Soft magnetic backing layer 3 Soft magnetic underlayer 4 Nonmagnetic intermediate layer 5 Magnetic recording layer 6 Protective film 7 Liquid lubricant layer

Claims

A perpendicular recording medium in which a soft magnetic backing layer, an underlayer, an intermediate layer, a magnetic recording layer, a protective film, and a liquid lubricating layer are sequentially laminated on a nonmagnetic substrate,
The underlayer is made of a permalloy material,
The intermediate layer is made of Ru or a Ru-based alloy;
A perpendicular magnetic recording medium, wherein the magnetic recording layer has a granular structure in which CoCrPt is a main component and B ₄ C is added, and is formed by a DC sputtering method.

In claim 1,
The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the granular structure of the magnetic recording layer is formed by segregating B ₄ C at a grain boundary.

A method of manufacturing a perpendicular recording medium in which a soft magnetic backing layer, an underlayer, an intermediate layer, and a magnetic recording layer made of CoCrPt are sequentially formed on a nonmagnetic substrate,
The underlayer is formed using a permalloy material,
Depositing the intermediate layer using Ru or a Ru-based alloy material;
Forming the magnetic recording layer by a DC sputtering method using a granular material obtained by adding B ₄ C to a magnetic material as a raw material, and setting the temperature of the nonmagnetic substrate at the time of film formation to a room temperature of about room temperature. A manufacturing method of a perpendicular magnetic recording medium characterized by the above.