JP4578737B2

JP4578737B2 - 磁気記録媒体および磁気記録再生装置

Info

Publication number: JP4578737B2
Application number: JP2001275603A
Authority: JP
Inventors: 哲彌逢坂; 浩志酒井
Original assignee: Showa Denko KK; Waseda University
Current assignee: Showa Denko KK; Waseda University
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: JP2002157730A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁化容易軸が基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性膜を有する磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在市販されている磁気記録媒体は、磁性膜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。
面内磁気記録媒体において、高記録密度化を実現するには、磁性粒子を小粒径化し、ノイズ低減を図ることが有効であるが、磁性粒子の粒径を小さくすると、この粒子の体積が小さくなるため、熱揺らぎに起因する再生特性の悪化が生じやすくなる。また記録密度を高めた際に、記録ビット境界での反磁界の影響により媒体ノイズが増加することがある。
これに対し、磁性膜内の磁化容易軸が主に基板に対し垂直に配向した、いわゆる垂直磁気記録媒体は、高記録密度化した場合で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る。
さらに、垂直磁気記録媒体は、比較的磁性粒子の体積が大きくても高記録密度化が可能であるため熱揺らぎ耐性を高めることができることから、近年大きな注目を集めている。
例えば、特開昭６０−２１４４１７号公報には、Ｃｏ合金からなる垂直磁性膜の下地膜の材料としてＧｅ、Ｓｉを用いた垂直磁気記録媒体が開示されている。
また特開昭６３−２１１１１７号公報には、Ｃｏ合金からなる垂直磁性膜の下地膜として１〜１００Åの厚さの炭素含有材料膜を形成した垂直磁気記録媒体が開示されている。
しかしながら、これら従来の磁気記録媒体では、角型比を高めるのが難しく、逆磁区核形成磁界Ｈｎが低くなる問題があった。このため、低記録密度における熱揺らぎ耐性に劣る問題があった。
これに対し、Ｈｎを向上させ得る磁気記録媒体として、遷移金属（Ｃｏなど）と貴金属（Ｐｔなど）とを多層に積層した多層膜を設けた磁気記録媒体が提案されている。（特開平６−１１１４０３号公報、特開平８−３０９５１号公報、ＵＳ５６６０９３０）
【０００３】
【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が要望されており、これに伴いノイズ特性の向上が要求されている。
しかしながら上記従来の磁気記録媒体（遷移金属／貴金属多層膜を設けたもの）は、ノイズ特性の点で満足できるものでなく、よりノイズ特性に優れた磁気記録媒体が要望されていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、角型比および逆磁区核形成磁界Ｈｎを高めることができ、かつノイズ特性に優れた磁気記録媒体、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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気記録媒体は、基板上に、カーボンからなる厚さ３０〜１００ｎｍのカーボン下地膜が設けられ、その上に磁化容易軸が基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性膜が設けられ、基板とカーボン下地膜との間に、軟磁性膜が設けられ、垂直磁性膜が、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種とＣｏ含有材料とを、それぞれ複数回にわたってスパッタすることによって形成されたものであり、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種からなる貴金属層と、Ｃｏを含むコバルト層とを複数積層した多層構造を有し、貴金属層は、厚さが０．４〜１．４ｎｍとなるように形成され、コバルト層は、厚さが０．１〜０．６ｎｍとなるように形成されていることを特徴とする。
本発明の磁気記録媒体は、Ｈｎを１５００〜４５００（Ｏｅ）とするのが好ましい。垂直磁性膜は、少なくとも一部が、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種とＣｏとを含む合金からなるものとすることができる。
本発明の磁気記録再生装置は、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、磁気記録媒体が、本発明の磁気記録媒体であることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の磁気記録媒体の一実施形態を示すもので、ここに示す磁気記録媒体は、基板１上にカーボン下地膜２が設けられ、その上に磁化容易軸が基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性膜３が設けられ、その上に保護膜４、潤滑膜５が設けられたものである。
基板１としては、磁気記録媒体用基板として一般に用いられるＮｉＰメッキ膜が形成されたアルミニウム合金基板（以下、「ＮｉＰメッキＡｌ基板」という）、ガラス基板、セラミック基板、カーボン基板、可撓性樹脂基板、またはこれらの基板にＮｉＰ膜をメッキあるいはスパッタ法により形成した基板などを用いることができる。
【０００６】
カーボン下地膜２は、カーボンを含む材料からなるものである。
カーボン下地膜２の厚さは、１ｎｍを越え、１００ｎｍ以下となる範囲（すなわち１０Åを越え、１０００Å以下となる範囲）とするのが好ましい。
この厚さは、ノイズ特性、保磁力、逆磁区核形成磁界Ｈｎなどの点から３０〜１００ｎｍ（３００〜１０００Å）、好ましくは４０〜９０ｎｍ（４００〜９００Å）とするのが望ましい。
この厚さが上記範囲未満であると、保磁力、ノイズ特性が低下しやすくなる。
また上記範囲を越えると、カーボン下地膜２の表面性が悪化しやすくなる。
【０００７】
垂直磁性膜３は、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種とＣｏ含有材料とを複数回にわたってスパッタすることによって形成されたものである。
図１（ｂ）に示すように、本実施形態では、垂直磁性膜３は、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種からなる複数の貴金属層３ａと、Ｃｏを含む材料からなる複数のコバルト層３ｂとを交互に積層した多層構造を有する。
貴金属層３ａの材料としては、Ｐｔ、Ｐｄのほか、ＰｔとＰｄの合金が使用可能である。
貴金属層３ａの厚さは、０．４〜１．４ｎｍ（４〜１４Å）（好ましくは０．６〜１．０ｎｍ）とするのが好ましい。この厚さが上記範囲を外れると、保磁力および逆磁区核形成磁界Ｈｎが低下する。またノイズ特性が劣化しやすくなる。
【０００８】
コバルト層３ｂの材料としては、Ｃｏを用いてもよいし、Ｃｏを主成分とし、他の元素（Ｃｒ、Ｔａ、Ｃなど）を含むＣｏ合金を用いてもよい。
コバルト層３ｂの厚さは０．１〜０．６ｎｍ（１〜６Å）（好ましくは０．１〜０．４ｎｍ）とするのが好ましい。この厚さが上記範囲を外れると、保磁力および逆磁区核形成磁界Ｈｎが低下する。またノイズ特性が劣化しやすくなる。
貴金属層３ａおよびコバルト層３ｂの形成数は、合計で１０〜６０とするのが好ましい。
垂直磁性膜３は、最下層側に貴金属層３ａを形成してもよいし、コバルト層３ｂを形成してもよいが、特に、貴金属層３ａを最下層側に形成するのが好ましい。
垂直磁性膜３の厚さは、５〜４０ｎｍとするのが好ましい。
【０００９】
保護膜４は、垂直磁性膜３の腐食を防ぐとともに、ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぎ、かつヘッドと媒体の間の潤滑特性を確保するためのもので、従来公知の材料を使用でき、例えばＣ、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂の単一組成、またはこれらを主成分とし他元素を含むものが使用可能である。
保護膜４の厚さは、１〜１０ｎｍ（１０〜１００Å）が望ましい。
【００１０】
潤滑膜５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の潤滑剤を使用できる。
【００１１】
この磁気記録媒体は、逆磁区核形成磁界Ｈｎを１５００〜４５００（Ｏｅ）とすることが好ましい。Ｈｎが上記範囲未満であると、低記録密度における熱揺らぎ耐性が低下し、上記範囲を越えると、記録特性が低下する。
ここで、逆磁区核形成磁界Ｈｎとは、一方向に外部磁界を加えて磁気記録媒体を十分に磁化した後、外部磁界を反転させ、逆方向の磁界強度を高めていったときに、磁化反転を起こすときの外部磁界を指す。
逆磁区核形成磁界Ｈｎは、図２に示すヒステリシスループ（ＭＨループ）において、上記逆方向の磁界強度を高めていったときに、外部磁界が０となる点ａから磁化反転を起こす点ｂまでの距離で表すことができる。
【００１２】
図３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７と、磁気記録媒体７を回転駆動させる媒体駆動部８と、磁気記録媒体７に情報を記録再生する磁気ヘッド９と、ヘッド駆動部１０と、記録再生信号処理系１１とを備えている。記録再生信号処理系１１は、入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド９に送ったり、磁気ヘッド９からの再生信号を処理してデータを出力することができるようになっている。
【００１３】
上記構成の磁気記録媒体を製造するには、基板１上に、スパッタ法などによりカーボン下地膜２を形成し、次いで垂直磁性膜３をスパッタ法により形成する。
垂直磁性膜３を形成するには、貴金属層３ａを構成する材料（ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種）からなる第１ターゲットと、コバルト層３ｂを構成する材料（Ｃｏ含有材料）からなる第２ターゲットとを交互に用いて、貴金属層３ａの構成材料と、コバルト層３ｂの構成材料とを積層させて、垂直磁性膜３を形成する。
なおカーボン下地膜２の形成には、真空蒸着、イオンプレーティングなどを用いることもできる。
次いで保護膜４を、好ましくはプラズマＣＶＤ法、イオンビーム法、スパッタリング法により形成する。
次いで、ディッピング法、スピンコート法などによって潤滑膜５を形成する。
【００１４】
上記構成の磁気記録媒体にあっては、垂直磁性膜３が、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種と、Ｃｏ含有材料とを複数回にわたってスパッタすることによって形成されたものであるので、角型比およびＨｎを高めることができる。
また媒体ノイズを低減させ、ノイズ特性を向上させることができる。
また角型比およびＨｎに優れていることから、熱揺らぎ耐性を向上させ、熱揺らぎに起因するデータ消失などのトラブルを未然に防ぐことができる。
【００１５】
また上記製造方法にあっては、貴金属層３ａを構成する材料からなる第１ターゲットと、コバルト層３ｂを構成する材料からなる第２ターゲットとを交互に用いて、貴金属層３ａの構成材料（ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種）と、コバルト層３ｂの構成材料（Ｃｏ含有材料）とを積層させることによって、垂直磁性膜３を形成するので、角型比、Ｈｎ、ノイズ特性に優れた磁気記録媒体を容易に製造することができる。
【００１６】
また上記磁気記録再生装置では、磁気記録媒体の角型比およびＨｎを高め、かつノイズ特性を向上させることができるため、高記録密度化が可能となる。
また角型比およびＨｎに優れていることから、熱揺らぎ耐性を向上させ、熱揺らぎに起因するデータ消失などのトラブルを未然に防ぐことができる。
【００１７】
また本発明の磁気記録媒体において、垂直磁性膜は、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種と、Ｃｏ含有材料とを複数回にわたってスパッタすることによって形成されたものであればよく、図１（ｂ）に示すような多層構造を有するものに限定されない。
すなわちＰｔとＰｄのうち少なくとも１種と、Ｃｏ含有材料とが、明確な境界を形成することなく垂直磁性膜を構成するものも本発明の範囲に含まれる。
例えば、図４に示すように、符号１３で示す垂直磁性膜が、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種とＣｏ含有材料とを複数回にわたってスパッタすることによって形成されたものであり、かつ多層構造でなく単層構造をなすものも本発明の磁気記録媒体の一例として挙げることができる。
ここに示す磁気記録媒体では、成膜時において、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種とＣｏ含有材料とが、少なくとも一部において互いに混合するために、これら２種の材料が明確な境界を形成することなく垂直磁性膜１３が形成されている。
このため、この垂直磁性膜１３では、少なくとも一部が、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種とＣｏとを含む合金となっている。
ここに示す例の磁気記録媒体においても、角型比、Ｈｎ、およびノイズ特性を向上させることができるという効果を得ることができる。
【００１８】
また本発明では、基板１とカーボン下地膜２との間に、軟磁性膜を設けることもできる。
図５は、基板１とカーボン下地膜２との間に軟磁性膜６を設けた例を示すものである。
この軟磁性膜６は、特に限定されるものでないが、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏの単一組成膜、またはＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏに他の元素を含有させた合金からなるものとするのが好ましい。
軟磁性膜の材料の具体例としては、ＮｉＦｅ、ＦｅＣ、ＦｅＡｌＳｉ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒ、ＦｅＴａＣ等の各種合金を挙げることができる。
なお本明細書において主成分とは当該成分を５０ａｔ％を越えて含むことを指す。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
以下、具体例を示して本発明の作用効果を明確にする。
洗浄済みのガラス製基板１（オハラ社製。外径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３０１０）のチャンバ内に収容し、チャンバ内を真空到達度２×１０^-7Ｔｏｒｒとなるまで排気した後、この基板１上に、カーボンからなるカーボン下地膜２を形成した。
次いで、カーボン下地膜２上に、Ｐｄからなる第１ターゲット、およびＣｏからなる第２ターゲットを交互に用いて、ＰｄとＣｏとを１０回ずつ交互にスパッタすることにより垂直磁性膜３を形成した。
第１ターゲットを用いたＰｄのスパッタ量は、１回あたり厚さ０．８ｎｍ（８Å）に相当する量とした。第２ターゲットを用いたＣｏのスパッタ量は、１回あたり厚さ０．２ｎｍ（２Å）に相当する量とした。垂直磁性膜３の厚さは２０ｎｍ（２００Å）となった。
垂直磁性膜３上には、カーボンからなる保護膜４（厚さ７ｎｍ（７０Å））を形成し、保護膜４上にはパーフルオロポリエーテルからなる潤滑膜５をディッピング法により形成した。
【００２０】
（実施例２〜４）
カーボン下地膜２の厚さを変えたこと以外は試験例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。
【００２１】
（実施例５）
Ｐｄからなる第１ターゲットに代えて、Ｐｔからなる第１ターゲットを用いること以外は実施例２と同様にして磁気記録媒体を作製した。
【００２２】
（実施例６）
基板１とカーボン下地膜２との間に、ＣｏＺｒＮｂ合金からなる軟磁性膜６（厚さ２５０ｎｍ）を設けたこと以外は実施例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。
【００２３】
（比較例１）
カーボン下地膜２に代えて、Ｐｄからなる下地膜を設けること以外は試験例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。
【００２４】
（比較例２）
垂直磁性膜３に代えて、ＣｏＣｒＰｔＴａ合金からなる垂直磁性膜（厚さ２０ｎｍ（２００Å））を設けること以外は試験例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。
この垂直磁性膜は、ＣｏＣｒＰｔＴａ合金からなるターゲットを用いたスパッタ法により形成した。
【００２５】
上記実施例１〜６および比較例１、２の磁気記録媒体の静磁気特性を振動式磁気特性測定装置（ＶＳＭ）を用いて測定した。
また、これら磁気記録媒体の電磁変換特性を、ＧＵＺＩＫ社製リードライトアナライザ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、磁気ヘッドとして、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２５０ｋＦＣＩとして測定を行った。
熱揺らぎ特性は、媒体を７０℃に加熱しておき、線記録密度５０ｋＦＣＩにて書き込みを行った後、経時的な出力の低下を測定する方法によって評価した。
結果を表１に示す。なお表中、積層数とは、垂直磁性膜３を形成する際の、第１ターゲットを用いてスパッタする工程の数と、第２ターゲットを用いてスパッタする工程の数との合計を示すものである。
【００２６】
【表１】

【００２７】
表１より、カーボン下地膜２を設け、垂直磁性膜３を多層構造（または単層構造）とした実施例１〜６の磁気記録媒体は、下地膜にＰｄを用いた比較例１に比べ、ＨｃおよびＨｎが高く、しかもノイズ特性および熱揺らぎ耐性の点でも優れた結果が得られたことがわかる。
また実施例１〜６の磁気記録媒体は、垂直磁性膜をＣｏＣｒＰｔＴａ合金からなるものとした比較例２に比べ、ＨｃおよびＨｎが高く、熱揺らぎ耐性にも優れていることがわかる。
【００２８】
（比較例３）
カーボン下地膜２を設けないこと以外は実施例２と同様にして磁気記録媒体を作製した。
実施例２および比較例３の磁気記録媒体のヒステリシスループを図６に示す（符号Ｂは実施例２、符号Ａは比較例３）。
この図より、カーボン下地膜２を設けることによって、逆磁区核形成磁界Ｈｎの値が高くなることがわかる。
【００２９】
（実施例７）
カーボン下地膜２の厚さを０〜１００ｎｍの範囲で変化させること以外は実施例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。
カーボン下地膜２の厚さδｃと、保磁力Ｈｃ（垂直方向）および逆磁区核形成磁界Ｈｎとの関係を図７に示す。
この図より、カーボン下地膜２の厚さを３０〜１００ｎｍ、特に４０〜９０ｎｍとすることによって保磁力Ｈｃおよび逆磁区核形成磁界Ｈｎを向上させることができることがわかる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁気記録媒体は、垂直磁性膜が、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種とＣｏ含有材料とを複数回にわたってスパッタすることによって形成されたものであるので、角型比およびＨｎを高めることができる。
またノイズ特性、熱揺らぎ耐性を向上させることができる。
【００３１】
また本発明の磁気記録媒体の製造方法にあっては、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種と、Ｃｏ含有材料とをそれぞれ複数回にわたってスパッタすることにより垂直磁性膜を形成するので、角型比、Ｈｎ、ノイズ特性、熱揺らぎ耐性に優れた磁気記録媒体を容易に製造することができる。
【００３２】
また本発明の磁気記録再生装置では、磁気記録媒体の角型比およびＨｎを高め、かつノイズ特性を向上させることができるため、高記録密度化が可能となる。
また角型比およびＨｎに優れていることから、熱揺らぎ耐性を向上させ、熱揺らぎに起因するデータ消失などのトラブルを未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の磁気記録媒体の一実施形態を示す一部断面図である。（ｂ）（ａ）に示す磁気記録媒体の要部拡大図である。
【図２】逆磁区核形成磁界Ｈｎについての説明図である。
【図３】図１に示す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。
【図４】（ａ）本発明の磁気記録媒体の他の実施形態を示す一部断面図である。（ｂ）（ａ）に示す磁気記録媒体の要部拡大図である。
【図５】本発明の磁気記録媒体の他の実施形態を示す一部断面図である。
【図６】試験結果を示すグラフである。
【図７】試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・基板、２・・・カーボン下地膜、３・・・垂直磁性膜、３ａ・・・貴金属層、３ｂ・・・コバルト層

Claims

基板（１）上に、カーボンからなる厚さ３０〜１００ｎｍのカーボン下地膜（２）が設けられ、その上に磁化容易軸が基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性膜（３）が設けられ、
基板とカーボン下地膜との間に、軟磁性膜が設けられ、
垂直磁性膜が、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種とＣｏ含有材料とを、それぞれ複数回にわたってスパッタすることによって形成されたものであり、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種からなる貴金属層（３ａ）と、Ｃｏを含むコバルト層（３ｂ）とを複数積層した多層構造を有し、
貴金属層は、厚さが０．４〜１．４ｎｍとなるように形成され、
コバルト層は、厚さが０．１〜０．６ｎｍとなるように形成されている
ことを特徴とする磁気記録媒体。
Ｈｎが１５００〜４５００（Ｏｅ）であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
垂直磁性膜は、少なくとも一部が、ＰｔとＰｄのうち少なくとも１種とＣｏとを含む合金からなるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気記録媒体。
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、磁気記録媒体が、請求項１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。