JP5182631B2 - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents
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Description
本発明は、垂直磁気記録媒体に関する。より詳しくは、本発明の垂直磁気記録媒体は、高密度磁気記録が実現可能な垂直磁気記録媒体に関する。
近年、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）として用いられる磁気記録媒体は、さらなる高記録密度化を達成するため、従来の面内記録方式から垂直磁気記録方式へと急激に移行しつつある。
垂直磁気記録方式では、垂直磁気記録媒体に記録された記録ビットは、隣接する記録ビットの反磁界の影響により、高記録密度である程、残留磁化の大きさが安定するという利点がある。その結果、垂直磁気記録媒体は、優れた熱揺らぎ耐性を実現することもできる。
また、垂直記録媒体には、基板と記録層との間に軟磁性材料からなる軟磁性裏打層が配設される。これにより、軟磁性裏打層は、磁気ヘッドから発生される磁界を急峻に引き込むため、磁界勾配が小さくなり、信号の書き広がりの影響も低減される。
このように、従来の面内磁気記録媒体と比較して、様々な優位性がある垂直磁気記録媒体のさらなる高記録密度を実現するためには、磁性結晶粒の微細化、およびその分離性向上、ならびに磁性層の磁化容易軸であるｃ軸の配向分散Δθ５０の低下などが必要である。これらの諸条件を満たすために有効な手段としては、以下の技術が開示されている。
非特許文献1には、Ｒｕ中間層上にグラニュラー磁性層を形成する方法が開示されている。
特許文献１には、Ｒｕ中間層下に配向制御層としてＮｉＣｒまたはＮｉＣｕを主成分とする非磁性材料を用いることで、配向分散Δθ５０の低下が実現できることが開示されている。
特許文献２には、磁性層の下層の中間層としてＮｉＦｅＣｒを用いることで、磁気記録層の配向が改善できることが開示されている。
特許文献３には、その他の材料を用いた例として、シード層にＦｅＣｏＢを用いた例が開示されている。
特許文献４には、基板と、該基板の上方に形成された記録積層体とよりなり、上記記録積層体は、複数の磁性層及び非磁性層を有し、上記磁性層と非磁性層が交互に繰り返して積層されると共に、互いにエピタキシャル成長してなり、上記磁性層と非磁性層は、該エピタキシャル成長方向に対して垂直な面内において、対応する結晶軸の格子定数が互いに異なる垂直磁気記録媒体が開示されている。特許文献４には、このような媒体において、さらに、上記基板と記録積層体との間に、軟磁性裏打ち層と、該軟磁性裏打ち層上に形成されたシード層と、該シード層上に非磁性中間層を更に有し、上記記録積層体は、上記シード層上に非磁性中間層を介してエピタキシャル成長し、上記シード層は、非磁性シード層と、該非磁性シード層上に形成された結晶質軟磁性シード層よりなり、上記結晶質軟磁性シード層はｆｃｃ構造を有し、かつエピタキシャル成長方向が［１１１］方位である媒体が開示されている。
特許文献５には、非磁性基体上に少なくとも下地層、磁気記録層、被覆層が順次積層されてなり、上記磁気記録層は、異なる材料からなる磁性層を積層した構造からなり、上記下地層側の磁性層（グラニュラー磁性層）は、強磁性結晶粒と、酸化物或いは窒化物を成分とする非磁性結晶粒界とからなり、上記被覆層側の磁性層（非グラニュラー磁性層）は、強磁性結晶粒と、非強磁性成分の濃度が該強磁性結晶粒内の同一の非強磁性成分の濃度に比べて高く設定された非磁性結晶粒界とからなり、上記被覆層側の磁性層は、上記下地層側の磁性層が形成された上記非磁性基体を加熱処理した後に形成された垂直磁気記録媒体が開示されている。特許文献５には、このような媒体にいて、下地層の直下に、シード層をさらに設けた媒体が開示されている。
このように、垂直磁気記録媒体の記録密度を向上させるための技術として多くの提案がなされている。しかしながら、垂直磁気記録媒体の特性は、積層される各層の成分、組成、および積層順序などの諸事項に依存し、従来提案されている技術においては、これら諸事項の全てを好適化しているとはいえず、故に媒体特性は一長一短である。このため、近年においては、垂直磁気記録媒体の特性のさらなる改善が要請されている。
従って、本発明の目的は、上記事情に鑑み、媒体の特性のうち、特に、高記録密度特性を発揮することのできる、磁気記録媒体を提供することにある。
本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性基板上に、軟磁性裏打ち層、シード層、中間層、グラニュラー磁気記録層、非グラニュラー磁気記録層、保護膜、および潤滑層を備え、上記シード層が第１シード層と第２シード層とからなり、上記第１シード層が、必須成分としてＣｏおよびＮｉを含むとともに、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｕ、およびＭｏからなる群から選択される少なくとも１種を含み、上記第２シード層が、必須成分としてＮｉおよびＣｒを含むとともに、Ｓｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｕ、およびＭｏからなる群から選択される少なくとも１種を含む、垂直磁気記録媒体に関する。本発明の垂直磁気記録媒体は、各種垂直磁気記録再生装置に用いられる。
本発明の垂直磁気記録媒体においては、上記グラニュラー磁気記録層が、Ｃｏ基合金からなる強磁性結晶粒と、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、およびＺｒからなる群から選択される少なくとも１種の酸化物の非磁性結晶粒とを含むことが望ましい。また、上記非グラニュラー磁気記録層が、Ｃｏ基合金からなる強磁性結晶粒と、Ｔａ、Ｐｔ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｃｕ、およびＴｉからなる群から選択される少なくとも１種の金属の非磁性結晶粒とを含むことが望ましい。
また、このような垂直磁気記録媒体においては、上記第１シード層の膜厚が、２〜８ｎｍであること、および／または上記第２シード層の膜厚が、２〜１２ｎｍであることが望ましい。
さらに、上記第１シード層と上記第２シード層との間における、ｆｃｃ（２２０）面格子のミスフィットが、−４．５％〜＋４．５％であること、および／または上記第２シード層と上記中間層との間における、基板に垂直な方向の結晶面格子のミスフィットが、＋５．３％〜＋６．８％であることが望ましい。
加えて、上記非磁性基板は、ガラス、アルミニウム、またはシリコンを含む材料から構成することができる。
本発明の垂直磁気記録媒体は、シード層を２層とするとともに、これらの各層に所定の材料を用いることで、磁気記録層の配向性を高め、高記録密度特性を実現することができる。
以下に、本発明の垂直磁気記録媒体を、図面に従い詳細に説明する。
図１は、本発明の垂直磁気記録媒体を示す断面図である。同図によれば、垂直磁気記録媒体１０は、非磁性基板１２上に、軟磁性裏打ち層１４、第１シード層１６、第２シード層１８、中間層２０、グラニュラー磁気記録層２２、非グラニュラー磁気記録層２４、保護層２６、および潤滑層２８をこの順に備えている。図１に示す垂直磁気記録媒体１０は、２層のシード層１６，１８を構成要素とするとともに、これら層１６，１８の材料を好適に選択することで、磁気記録層２２，２４の優れた配向性を実現し、これにより良好な電磁変換特性を得て、高記録密度を達成することができる。
図１は、本発明の垂直磁気記録媒体を示す断面図である。同図によれば、垂直磁気記録媒体１０は、非磁性基板１２上に、軟磁性裏打ち層１４、第１シード層１６、第２シード層１８、中間層２０、グラニュラー磁気記録層２２、非グラニュラー磁気記録層２４、保護層２６、および潤滑層２８をこの順に備えている。図１に示す垂直磁気記録媒体１０は、２層のシード層１６，１８を構成要素とするとともに、これら層１６，１８の材料を好適に選択することで、磁気記録層２２，２４の優れた配向性を実現し、これにより良好な電磁変換特性を得て、高記録密度を達成することができる。
（非磁性基板１２）
非磁性基板１２は、垂直磁気記録媒体１０の後述する他の構成要素１４〜２８を順次形成し、当該他の構成要素１４〜２８を支持するために媒体１０の最下部に配設する構成要素である。非磁性基板１２としては、通常の磁気記録媒体に用いられる、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金、強化ガラス、および結晶化ガラス等を用いることができるのみならず、シリコン基板を用いることもできる。
非磁性基板１２は、垂直磁気記録媒体１０の後述する他の構成要素１４〜２８を順次形成し、当該他の構成要素１４〜２８を支持するために媒体１０の最下部に配設する構成要素である。非磁性基板１２としては、通常の磁気記録媒体に用いられる、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金、強化ガラス、および結晶化ガラス等を用いることができるのみならず、シリコン基板を用いることもできる。
非磁性基板１２は、他の構成要素１４〜２８を形成する前に洗浄しておくことが好ましい。洗浄は、ブラシを用いたスクラブ方式、高圧水噴射方式、アルカリ洗剤への浸漬方式などにより行うことができることはもちろん、これらの方式による洗浄を行った後にさらに紫外線照射を行うことができる。
（軟磁性裏打ち層１４）
軟磁性裏打ち層１４は、非磁性基板１２上に設けられ、情報の記録時にヘッドから発生する磁束の広がりを防止すべく、垂直方向の磁界を十分に確保する役割を担う構成要素である。軟磁性裏打ち層１４の材料としては、Ｎｉ合金、Ｆｅ合金、Ｃｏ合金を用いることができる。特に、非晶質のＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＦｅＮｂ、ＣｏＦｅＺｒＮｂ、ＣｏＮｉＦｅＺｒＮｂ、ＣｏＦｅＴａＺｒＮｂなどを用いることにより、良好な電磁変換特性を得ることができる。
軟磁性裏打ち層１４は、非磁性基板１２上に設けられ、情報の記録時にヘッドから発生する磁束の広がりを防止すべく、垂直方向の磁界を十分に確保する役割を担う構成要素である。軟磁性裏打ち層１４の材料としては、Ｎｉ合金、Ｆｅ合金、Ｃｏ合金を用いることができる。特に、非晶質のＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＦｅＮｂ、ＣｏＦｅＺｒＮｂ、ＣｏＮｉＦｅＺｒＮｂ、ＣｏＦｅＴａＺｒＮｂなどを用いることにより、良好な電磁変換特性を得ることができる。
軟磁性裏打ち層１４は、例えば、スパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法などを含む）、真空蒸着法など当該技術において知られている任意の方法および条件を用いて形成することができる。
軟磁性裏打ち層１４の膜厚は、情報の記録に使用する磁気ヘッドの構造および／または特性に応じて適宜設計変更することができるが、生産性を考慮した場合には、１０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で用いることが好ましい。１０ｎｍ以上とすることで、十分な垂直方向の磁界を確保できる一方、１００ｎｍ以下とすることで、生産性を改善できる。
（第１シード層１６）
第１シード層１６は、当該層１６の上層として形成する第２シード層１８の配向性および粒径を好適に制御することで、さらに中間層２０の配向性を好適に制御し、ひいてはグラニュラー磁気記録層２２の良好な垂直配向性を実現するために配設する構成要素である。第１シード層１６にこのような役割を十分に発揮させるためには、その結晶構造がｆｃｃ構造であることが好ましい。これは、中間層２０および磁気記録層２２，２４の結晶構造が原子の最密充填構造（充填率７４％）の１種であるｈｃｐ構造であるため、これら層２２，２４の下層に位置するシード層１６，１８の結晶構造も原子の最密充填構造の１種であるｆｃｃ構造とすることが、中間層２０および磁気記録層２２，２４の良好な配向性が得られるからである。なお、原子の最密充填構造にはｈｃｐ構造とｆｃｃ構造とがあるところ、シード層１６，１８の結晶構造をｆｃｃ構造とする理由については、明確な要因は不明であるが、薄膜領域でも結晶性の良い膜が形成されるからである。
第１シード層１６は、当該層１６の上層として形成する第２シード層１８の配向性および粒径を好適に制御することで、さらに中間層２０の配向性を好適に制御し、ひいてはグラニュラー磁気記録層２２の良好な垂直配向性を実現するために配設する構成要素である。第１シード層１６にこのような役割を十分に発揮させるためには、その結晶構造がｆｃｃ構造であることが好ましい。これは、中間層２０および磁気記録層２２，２４の結晶構造が原子の最密充填構造（充填率７４％）の１種であるｈｃｐ構造であるため、これら層２２，２４の下層に位置するシード層１６，１８の結晶構造も原子の最密充填構造の１種であるｆｃｃ構造とすることが、中間層２０および磁気記録層２２，２４の良好な配向性が得られるからである。なお、原子の最密充填構造にはｈｃｐ構造とｆｃｃ構造とがあるところ、シード層１６，１８の結晶構造をｆｃｃ構造とする理由については、明確な要因は不明であるが、薄膜領域でも結晶性の良い膜が形成されるからである。
第１シード層１６の材料として用いるｆｃｃ構造の材料としては、ＣｏおよびＮｉを必須成分とし、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｕ、およびＭｏからなる群から選択される少なくとも１種を含む材料が挙げられる。例えば、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＮｉＣｒＳｉ、ＣｏＮｉＮｂ、ＣｏＮｉＮｂＳｉ、ＣｏＮｉＴａ、ＣｏＮｉＭｏ、ＣｏＮｉＴｉ、ＣｏＮｉＶＣｕ等を用いることができる。
第１シード層１２の膜厚は、磁気記録層２２，２４の磁気特性および／または電磁変換特性が所望の値になるように適宜設計変更することができるが、特に、２ｎｍ〜８ｎｍとすることが好ましい。２ｎｍ以上とすることで、第１シード層１２の結晶性を十分に確保することができ、第１シード層１６上に配設する層１８〜２４の優れた配向性を実現し、ひいては垂直磁気記録媒体１０の良好なＳ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を得ることができる。一方、８ｎｍ以下とすることで、第１シード層１６の粒径が過大となることを抑制し、第１シード層１６上に配設する層１８〜２４の粒径の肥大化も順次抑制することができ、良好なＳ／Ｎ比を得ることができる。
第１シード層１６は、例えば、スパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法などを含む）、真空蒸着法など当該技術において知られている任意の方法および条件を用いて形成することができる。
（第２シード層１８）
第２シード層１８は、第１シード層１６の良好な配向性を連続的に反映し、さらには第２シード層１８の上層である中間層２０の配向性、粒径および表面性状をも良好に実現するために配設する構成要素である。第１シード層１８にこのような役割を十分に発揮させるためには、第１シード層１６と同じく、その構造がｆｃｃ構造であることが好ましい。
第２シード層１８は、第１シード層１６の良好な配向性を連続的に反映し、さらには第２シード層１８の上層である中間層２０の配向性、粒径および表面性状をも良好に実現するために配設する構成要素である。第１シード層１８にこのような役割を十分に発揮させるためには、第１シード層１６と同じく、その構造がｆｃｃ構造であることが好ましい。
第２シード層１８に用いるｆｃｃ構造の材料としては、ＮｉおよびＣｒを必須成分として、Ｓｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、およびＣｕからなる群から選択される少なくとも１種を含む材料が挙げられる。例えば、ＮｉＣｒＳｉ、 ＮｉＣｒＶ、 ＮｉＣｒＴａ、ＮｉＣｒＭｏ、ＮｉＣｒＴａＺｒ、ＮｉＣｒＺｒ、ＮｉＣｒＮｂ、ＮｉＣｒＴｉ、ＮｉＣｒＴｉＣｕ等を用いることができる。
第２シード層１８の膜厚は、磁気記録層２２，２４の磁気特性および／または電磁変換特性が所望の値になるように適宜設計変更することができるが、特に、２ｎｍ〜１２ｎｍとすることが好ましい。２ｎｍ以上とすることで、第２シード層１８の結晶性を十分に確保することができ、第２シード層１８上に配設する層２０〜２４の優れた配向性を実現し、ひいては垂直磁気記録媒体１０の良好なＳ／Ｎ比を得ることができる。一方、１２ｎｍ以下とすることで、第２シード層１８の粒径が過大となることを抑制し、第２シード層１８上に配設する層２０〜２４の粒径の肥大化も順次抑制して、良好なＳ／Ｎ比を得ることができる。
次に、第１シード層１６と第２シード層１８との間における、ｆｃｃ（２２０）面格子のミスフィットが、−４．５％〜＋４．５％であることが好ましい。ここでのｆｃｃ（２２０）面格子のミスフィットとは、[（第２シード層１８の（２２０）格子面の間隔）−（第１シード層１６の（２２０）格子面の間隔）]／[第２シード層１８の（２２０）格子面の間隔]で定義され、積層する上下の層の各結晶における単位格子の大きさの違いを意味する指標である。当該ミスフィットを−４．５％〜＋４．５％の範囲とすることで、第１シード層１６と第２シード層１８の格子不整合に起因した初期成長不良を抑えるという作用により、第１シード層１６から第２シード層１８へ好適な配向が受け継がれ、第２シード層１８の良好な配向が得られる。なお、各層１６，１８の（２２０）格子面の間隔は、Ｘ線回折装置:ＸＲＤ(ＸＲａｙ−Ｄｉｆｆｒａｃｔｍｅｔｅｒ)により測定することができる。
また、第２シード層１８と中間層２０との間における、基板１２に垂直な方向の結晶面格子のミスフィットが、＋５．３％〜＋６．８％であることが好ましい。ここでの基板１２に垂直な方向の結晶面格子のミスフィットとは、[（中間層２０のｈｃｐ（１１−２０）格子面の間隔）−（第２シード層１８のｆｃｃ（２２０）格子面の間隔）]／[中間層２０のｈｃｐ（１１−２０）格子面の間隔]で定義され、積層する上下の層の各結晶における単位格子の大きさの違いを意味する指標である。当該ミスフィットを＋５．３％以上とすることで、中間層２０の表面に適度な凹凸を形成することができ、磁気記録層２２と中間層２０との優れた界面分離性が得られ、ひいては磁気記録媒体１０の優れたＳ／Ｎ比を実現することができる。なお、中間層２０の表面に凹凸が形成されるのは、第２シード層１８の格子に対して中間層２０の格子が適度に大きいため、中間層２０に面内圧縮応力がかかるからである。一方、当該ミスフィットを＋６．８％以下とすることで、第２シード層１８と中間層２０との間における優れた格子整合が図れ、これにより中間層２０の配向性が高いレベルで実現される。
第２シード層１８は、例えば、スパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法などを含む）、真空蒸着法など当該技術において知られている任意の方法および条件を用いて形成することができる。
（中間層２０）
中間層２０は、磁気記録層２２，２４の配向性を向上させるとともに、これらの層２２，２４の粒径を制御し、さらにこれらの層２２，２４における初期成長層の発生を抑制するために配設する非磁性の構成要素である。中間層２０にこのような役割を十分に発揮させるには、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｄ、Ｔｍ、Ｈｆ等のｈｃｐ構造の材料を用いることが好ましい。
中間層２０は、磁気記録層２２，２４の配向性を向上させるとともに、これらの層２２，２４の粒径を制御し、さらにこれらの層２２，２４における初期成長層の発生を抑制するために配設する非磁性の構成要素である。中間層２０にこのような役割を十分に発揮させるには、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｄ、Ｔｍ、Ｈｆ等のｈｃｐ構造の材料を用いることが好ましい。
中間層２０の膜厚は、３ｎｍ〜２０ｎｍとすることが好ましい。３ｎｍ以上とすることにより、中間層２０の良好な結晶性が得られることで優れた配向性を実現することができ、中間層２０上に配設される磁気記録層２２，２４の優れた配向性および優れた結晶粒の分離性が得られる。また、中間層２０の膜厚を３ｎｍ以上とすることで、磁気記録層２２，２４における初期成長層の形成を抑制することができる。一方、中間層２０の膜厚を２０ｎｍ以下とすることにより、中間層２０の粒径の肥大化を抑制することで、磁気記録層２２の粒径の肥大化も抑制され、ひいては磁気記録媒体１０のノイズ低減に起因した優れたＳ／Ｎ比を得ることができる。
中間層２０は、例えば、スパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法などを含む）、真空蒸着法など当該技術において知られている任意の方法および条件を用いて形成することができる。
（グラニュラー磁気記録層２２）
グラニュラー磁気記録層２２は、情報を記録するために配設する構成要素である。グラニュラー磁気記録層２２は、垂直磁気記録媒体の構成要素として用いる場合、磁化容易軸が基板面に対して垂直方向に配向している必要がある。具体的には、ｈｃｐ（０００２）面が基板面に平行に配向していることが好ましい。磁気記録層２２は、Ｃｏ基合金からなる強磁性結晶粒を、酸化物を主成分とする非磁性結晶粒が囲むいわゆるグラニュラー構造を呈することが好ましい。グラニュラー構造とすることにより、磁気記録層２２の電磁変換特性を十分に担保し、磁気記録媒体１０のノイズ低減に起因した優れたＳ／Ｎ比を得ることができる。ここで、「酸化物を主成分とする」とは、他の成分を微量に含有することを妨げない意であり、酸化物が非磁性結晶粒の概ね９０モル％以上の比率で存在することを意味する。
グラニュラー磁気記録層２２は、情報を記録するために配設する構成要素である。グラニュラー磁気記録層２２は、垂直磁気記録媒体の構成要素として用いる場合、磁化容易軸が基板面に対して垂直方向に配向している必要がある。具体的には、ｈｃｐ（０００２）面が基板面に平行に配向していることが好ましい。磁気記録層２２は、Ｃｏ基合金からなる強磁性結晶粒を、酸化物を主成分とする非磁性結晶粒が囲むいわゆるグラニュラー構造を呈することが好ましい。グラニュラー構造とすることにより、磁気記録層２２の電磁変換特性を十分に担保し、磁気記録媒体１０のノイズ低減に起因した優れたＳ／Ｎ比を得ることができる。ここで、「酸化物を主成分とする」とは、他の成分を微量に含有することを妨げない意であり、酸化物が非磁性結晶粒の概ね９０モル％以上の比率で存在することを意味する。
強磁性結晶粒を構成するＣｏ基合金としては、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＳｉ、ＣｏＰｔＣｒＢなどのＣｏＰｔ基合金、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔなどのＣｏＣｒ基合金等が挙げられる。中でも、ＣｏＰｔ基合金は、磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）を高く設定することができる点で好ましい。
非磁性結晶粒を構成する酸化物としては、上記のＣｏ基合金の強磁性結晶粒を磁気的に分離する性能が高いＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３などが挙げられる。中でも、ＳｉＯ２は、上記Ｃｏ基合金からなる強磁性結晶粒を磁気的に分離する性能が優れている点で好ましい。
グラニュラー磁気記録層２２は、例えば、スパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法などを含む）、真空蒸着法など当該技術において知られている任意の方法および条件を用いて形成することができる。
（非グラニュラー磁気記録層２４）
非グラニュラー磁気記録層２４は、磁気記録媒体１０の優れた耐久性を担保するのみならず、磁気記録層２２，２４全体の磁気特性を好適に制御するためにグラニュラー磁気記録層２２上に配設する構成要素である。磁気記録層２４は、Ｃｏ基合金からなる強磁性結晶粒と、金属の酸化物および窒化物を含有しない金属の非磁性結晶粒とを含む構造とすることが好ましい。非グラニュラー構造とすることにより、グラニュラー磁気記録層２２の非磁性結晶粒から溶出するＣｏ原子をブロックすることがき、磁気記録媒体１０の優れた耐久性を担保することができるとともに、磁気記録層２２，２４全体の磁気特性を好適に制御することができる。
非グラニュラー磁気記録層２４は、磁気記録媒体１０の優れた耐久性を担保するのみならず、磁気記録層２２，２４全体の磁気特性を好適に制御するためにグラニュラー磁気記録層２２上に配設する構成要素である。磁気記録層２４は、Ｃｏ基合金からなる強磁性結晶粒と、金属の酸化物および窒化物を含有しない金属の非磁性結晶粒とを含む構造とすることが好ましい。非グラニュラー構造とすることにより、グラニュラー磁気記録層２２の非磁性結晶粒から溶出するＣｏ原子をブロックすることがき、磁気記録媒体１０の優れた耐久性を担保することができるとともに、磁気記録層２２，２４全体の磁気特性を好適に制御することができる。
強磁性結晶粒を構成するＣｏ基合金としては、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＳｉ、ＣｏＰｔＣｒＢなどのＣｏＰｔ基合金、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔなどのＣｏＣｒ基合金等が挙げられる。中でも、ＣｏＰｔ基合金は、磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）を高く設定することができる点で好ましい。
非磁性結晶粒を構成する金属材料としては、Ｔａ、Ｐｔ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｃｕ、およびＴｉのうちの少なくとも１種が挙げられる。中でも、Ｂは、上記Ｃｏ基合金からなる強磁性結晶粒を磁気的に分離する性能が特に優れている点で好ましい。
非グラニュラー磁気記録層２４は、グラニュラー磁気記録層２２と同様に、例えば、スパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法などを含む）、真空蒸着法など当該技術において知られている任意の方法および条件を用いて形成することができる。
（保護層２６）
保護層２６は、図１の磁気記録媒体１０の断面視において、当該層２６の下方に位置する各層１２〜２４を保護するとともに、特に、グラニュラー磁気記録層２２からのＣｏの溶出を防止するために配設する構成要素である。保護層２６には、垂直磁気記録媒体に通常使用される材料を用いることができる。例えば、ダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ）、もしくはアモルファスカーボン（好ましくはダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ））などのカーボンを主体とする保護層、または磁気記録媒体の保護層として用いることが知られている種々の薄層材料が挙げられる。保護層２６の厚さは、垂直磁気記録媒体の構成要素として通常用いられる厚さを適用することができる。
保護層２６は、図１の磁気記録媒体１０の断面視において、当該層２６の下方に位置する各層１２〜２４を保護するとともに、特に、グラニュラー磁気記録層２２からのＣｏの溶出を防止するために配設する構成要素である。保護層２６には、垂直磁気記録媒体に通常使用される材料を用いることができる。例えば、ダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ）、もしくはアモルファスカーボン（好ましくはダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ））などのカーボンを主体とする保護層、または磁気記録媒体の保護層として用いることが知られている種々の薄層材料が挙げられる。保護層２６の厚さは、垂直磁気記録媒体の構成要素として通常用いられる厚さを適用することができる。
保護層２６は、一般に、スパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法などを含む）、真空蒸着法、ＣＶＤ法などを用いて形成することができる。
（潤滑層２８）
潤滑層２８は、任意の構成要素であるが、保護層２６と図１には示さないヘッドとの間に生ずる摩擦力を低減し、磁気記録媒体１０の優れた耐久性および信頼性を得る目的で配設する液状の構成要素である。潤滑層２８の材料としては、磁気記録媒体に通常用いられる材料を使用することができる。例えば、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤などが挙げられる。潤滑層２８の膜厚は、垂直磁気記録媒体の構成要素として通常用いられる膜厚を適用することができる。潤滑層２８は、ディップコート法、スピンコート法などの当該技術において知られている任意の塗布方法を用いて形成することができる。
潤滑層２８は、任意の構成要素であるが、保護層２６と図１には示さないヘッドとの間に生ずる摩擦力を低減し、磁気記録媒体１０の優れた耐久性および信頼性を得る目的で配設する液状の構成要素である。潤滑層２８の材料としては、磁気記録媒体に通常用いられる材料を使用することができる。例えば、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤などが挙げられる。潤滑層２８の膜厚は、垂直磁気記録媒体の構成要素として通常用いられる膜厚を適用することができる。潤滑層２８は、ディップコート法、スピンコート法などの当該技術において知られている任意の塗布方法を用いて形成することができる。
以下に本発明の効果を実施例により実証する。なお、以下の実施例は、本発明を説明するための代表例に過ぎず、本発明をなんら限定するものではない。
＜垂直磁気記録媒体の作製＞
（実施例１）
図１に示すような構成の磁気記録媒体を作製した。非磁性基板１２として、直径６５mm、板厚０．６３５mmの化学強化ガラス基板（ＨＯＹＡ社製N−5ガラス基板）を用意した。これをスパッタリング装置内に導入後、Ｃｏ５Ｚｒ８Ｎｂ（当該式中の数字は、この数字の後に続く元素のモル％を示し、本例ではＺｒが５モル％、Ｎｂが８モル％、残部がＣｏであることを示す。以下、同様である。）ターゲットを用いて、ＣｏＺｒＮｂからなる軟磁性裏打ち層１４を６０ｎｍの膜厚で形成した。
（実施例１）
図１に示すような構成の磁気記録媒体を作製した。非磁性基板１２として、直径６５mm、板厚０．６３５mmの化学強化ガラス基板（ＨＯＹＡ社製N−5ガラス基板）を用意した。これをスパッタリング装置内に導入後、Ｃｏ５Ｚｒ８Ｎｂ（当該式中の数字は、この数字の後に続く元素のモル％を示し、本例ではＺｒが５モル％、Ｎｂが８モル％、残部がＣｏであることを示す。以下、同様である。）ターゲットを用いて、ＣｏＺｒＮｂからなる軟磁性裏打ち層１４を６０ｎｍの膜厚で形成した。
次いで、Ｃｏ３５Ｎｉ２５Ｃｒ２Ｓｉターゲットを用いて、第１シード層１６をＡｒガス圧２０Ｐａ下において３ｎｍの膜厚で形成した。また、Ｎｉ２０Ｃｒ２Ｓｉを用いて第２シード層１８をＡｒガス圧２０Ｐａ下において８ｎｍの膜厚で形成した。
続いて、非磁性の中間層２０を、Ｒｕターゲットを用いてＡｒガス圧４．０Ｐａ下において１２ｎｍの膜厚で形成した。
さらに、グラニュラー磁気記録層２２を、９０モル％（Ｃｏ８Ｃｒ１６Ｐｔ）−８モル％ＳｉＯ２ターゲットを用いて、Ａｒガス圧４．０Ｐａ下において膜厚８ｎｍの膜厚で形成した。また、非グラニュラー磁気記録層２４を、Ｃｏ２０Ｃｒ１２Ｐｔ３Ｃｕターゲットを用いて、Ａｒガス圧２．０Ｐａ下において膜厚７ｎｍの膜厚で形成した。以上に示す各層１４〜２４の形成は、全てＤＣマグネトロンスパッタリング法により行った。
引続き、カーボンからなる保護層２６を、ＣＶＤ法により膜厚２．５ｎｍの膜厚で形成した後、積層体を真空装置から取り出した。
その後、得られた積層体上に、パーフルオロポリエーテルからなる液状の潤滑層２８を、ディップ法により膜厚１．５ｎｍの膜厚で形成し、実施例１の垂直磁気記録媒体を得た。
（実施例２）
第１シード層１６を、Ｃｏ３５Ｎｉ４Ｎｂ２Ｓｉから構成したこと以外は、実施例１と同様にして実施例２の垂直磁気記録媒体を作製した。
第１シード層１６を、Ｃｏ３５Ｎｉ４Ｎｂ２Ｓｉから構成したこと以外は、実施例１と同様にして実施例２の垂直磁気記録媒体を作製した。
（実施例３）
第２シード層１８を、Ｎｉ２０Ｃｒ５Ｍｏから構成したこと以外は、実施例１と同様にして実施例３の垂直磁気記録媒体を作製した。
第２シード層１８を、Ｎｉ２０Ｃｒ５Ｍｏから構成したこと以外は、実施例１と同様にして実施例３の垂直磁気記録媒体を作製した。
（実施例４）
第１シード層１６を、Ｃｏ３５Ｎｉ４Ｎｂ２Ｓｉから構成したこと、および第２シード層１８を、Ｎｉ２０Ｃｒ５Ｍｏから構成したこと以外は、実施例１と同様にして実施例４の垂直磁気記録媒体を作製した。
第１シード層１６を、Ｃｏ３５Ｎｉ４Ｎｂ２Ｓｉから構成したこと、および第２シード層１８を、Ｎｉ２０Ｃｒ５Ｍｏから構成したこと以外は、実施例１と同様にして実施例４の垂直磁気記録媒体を作製した。
（比較例１）
第２シード層１８を形成しないこと以外は、実施例１と同様にして比較例１の垂直磁気記録媒体を作製した。
第２シード層１８を形成しないこと以外は、実施例１と同様にして比較例１の垂直磁気記録媒体を作製した。
（比較例２）
第１シード層１６をＰｔのみから構成したこと以外は、実施例１と同様にして比較例2の垂直磁気記録媒体を作製した。
第１シード層１６をＰｔのみから構成したこと以外は、実施例１と同様にして比較例2の垂直磁気記録媒体を作製した。
（比較例３）
第１シード層１６をＣｕのみから構成したこと、および第２シード層１８をＮｉのみから構成したこと以外は、実施例１と同様にして比較例3の垂直磁気記録媒体を作製した。
第１シード層１６をＣｕのみから構成したこと、および第２シード層１８をＮｉのみから構成したこと以外は、実施例１と同様にして比較例3の垂直磁気記録媒体を作製した。
＜評価項目＞
実施例１〜４および比較例１〜３の各垂直磁気記録媒体について、垂直磁気記録媒体のＳ／Ｎ比に関連する特性と、磁気記録層２２の配向分散Δθ５０と、第１シード層１６と第２シード層１８との間における、ｆｃｃ（２２０）面格子のミスフィット（以下、単に「ミスフィット１」と称する場合がある）と、第２シード層１８と中間層２０との間における、基板１２に垂直な方向の結晶面格子のミスフィット（以下、単に「ミスフィット２」と称する場合がある）とについて評価した。
実施例１〜４および比較例１〜３の各垂直磁気記録媒体について、垂直磁気記録媒体のＳ／Ｎ比に関連する特性と、磁気記録層２２の配向分散Δθ５０と、第１シード層１６と第２シード層１８との間における、ｆｃｃ（２２０）面格子のミスフィット（以下、単に「ミスフィット１」と称する場合がある）と、第２シード層１８と中間層２０との間における、基板１２に垂直な方向の結晶面格子のミスフィット（以下、単に「ミスフィット２」と称する場合がある）とについて評価した。
ここで、Ｓ／Ｎ比に関連する特性は、媒体のＳＮＲｍ（再生信号出力Ｓ：線記録密度７１６ｋＦＣＩでの孤立波形の磁化反転における出力のピーク値、Ｎｍ：６０ｋＦＣＩでのｒｍｓ値（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ−Ｉｎｃｈ））を評価した。このＳＮＲｍは、単軸極ヘッドを用いて信号を書き込み、ＭＲヘッドを用いて信号を読みとる方法により評価を行った。なお、再生信号出力Ｓは、出力の最大値と最小値との差を１／２にした値であり、この値は小さいほど好ましい。ＳＮＲｍに関する評価結果を表１に示す。
また、磁気記録層２２の配向分散Δθ５０は、Ｘ線回折装置でθ−２θの測定を行ない、基板１２に対して平行な磁気記録層２２のｈｃｐ（０００２）面のピークトップから２θ値を測定し、２θを固定してθスキャンを行なった場合のピークの半値幅として算出した。この配向分散Δθ５０は、磁化容易軸の分散を示す指標であり、この値は小さいほど好ましい。磁気記録層２２の配向分散Δθ５０に関する評価結果を表１に併記する。
さらに、ミスフィット１は、４軸Ｘ線回折装置でω−２θχスキャンを行ない、第１シード層１６のｆｃｃ（２２０）面格子と第２シード層１８のｆｃｃ（２２０）面格子とにおける各面間隔を、２θχピーク位置から測定した後、[（第２シード層１８の（２２０）格子面の間隔）−（第１シード層１６の（２２０）格子面の間隔）]／[第２シード層１８の（２２０）格子面の間隔]を算出することにより評価した。ミスフィット１に関する評価値は小さいほど好ましい。ミスフィット１に関する評価結果を表１に併記する。
加えて、ミスフィット２は、４軸Ｘ線回折装置でω−２θχスキャンを行ない、第２シード層１８のｆｃｃ（２２０）面格子と基板１２に対して垂直方向の結晶面である中間層２０のｈｃｐ（１１−２０）面格子との各面間隔を、２θχピーク位置から測定した後、[（中間層２０のｈｃｐ（１１−２０）格子面の間隔）−（第２シード層１８のｆｃｃ（２２０）格子面の間隔）]／[中間層２０のｈｃｐ（１１−２０）格子面の間隔] を算出することにより評価した。ミスフィット２に関する評価値は＋５．３％〜＋６．８％の範囲であることが好ましい。ミスフィット２に関する評価結果を表１に併記する。
表１に示すとおり、本発明の範囲内である各実施例１〜４は、いずれも、ＳＮＲｍが大きく、磁気記録層の配向分散Δθ５０が小さく、ミスフィット１の値が−４．５％〜４．５％の範囲でありかつ数値が小さい条件となっており、しかもミスフィット２の値が＋５．３％〜＋６．８％の範囲となっており、全ての項目について好適な結果が得られている。特に、実施例２〜４は、実施例１に対して第１シード層１６または第２シード層１８の材料を設計変更した例であるところ、実施例２〜４は実施例１と比較して、ＳＮＲｍが高く、磁気記録層のΔθ５０が若干低くて良好であることが判る。これは、実施例２〜４においては、ミスフィット２の値が実施例１と比較して大きくなっているため中間層２０の表面凹凸が異なっているためであると考えられる。
これに対し、本発明の範囲外である各比較例１〜３は、いずれも、ＳＮＲｍ、磁気記録層の配向分散Δθ５０、ミスフィット１、およびミスフィット２の、少なくともいずれかの項目について好適な結果が得られていない。
具体的には、比較例1は第２シード層１８を含まないことから、非磁性の中間層２０の表面に適度な凹凸を形成するという効果が得られず、故にミスフィット２について好適な結果が得られていない。また、比較例１を実施例１と比較すると、ＳＮＲｍが０．５ｄＢ小さく、しかも、磁気記録層のΔθ５０が若干高い。ここで、磁気記録層のΔθ５０の劣化は、第２シード層１８を含まないことによるΔθ５０の劣化と、他の要因とによって生じたものと考えられる。
次に、比較例２は、第１シード層１６の材料が本願発明の範囲外であることから、第１シード層１６と第２シード層１８との格子不整合に起因した初期成長不良を抑えるという効果が得られず、故にミスフィット１について好適な結果が得られていない。また、比較例３は、ミスフィット1に関しては、良好であるが、ミスフィット２について好適な結果が得られていない。このため、第２シード層１８と非磁性の中間層２０との格子不整合に起因した配向劣化が生じたと考えられる。
さらに、比較例２，３を実施例１と比較すると、比較例２，３はいずれも本発明の範囲内である第１シード層１６を含まないことから、中間層２０の配向性、粒径および表面性状を良好に実現できなかったものと考えられる。このため、格子不整合を起こさない範囲のミスフィットに関する値が得られず、ひいては磁気記録層のΔθ５０が実施例１と比較して大きく劣化し、ＳＮＲｍも０．７ｄＢ〜１ｄＢ劣化したものと考えられる。
本発明の垂直磁気記録媒体は、シード層を２層とするとともに、各シード層を所定材料から形成することで、第１シード層と第２シード層との間におけるミスフィット、および第２シード層と中間層との間におけるミスフィットを好適に制御し、優れたＳＮＲｍおよび磁気記録層の配向分散Δθ５０を得ることで、垂直磁気記録媒体の高記録密度を達成することができる。従って、本発明は、今後益々高記録密度の要請が予想される、垂直磁気記録媒体の分野に適用できる点で有望である。
１０ 垂直磁気記録媒体
１２ 非磁性基板
１４ 軟磁性裏打ち層
１６ 第１シード層
１８ 第２シード層
２０ 中間層
２２ グラニュラー磁気記録層
２４ 非グラニュラー磁気記録層
２６ 保護層
２８ 潤滑層
１２ 非磁性基板
１４ 軟磁性裏打ち層
１６ 第１シード層
１８ 第２シード層
２０ 中間層
２２ グラニュラー磁気記録層
２４ 非グラニュラー磁気記録層
２６ 保護層
２８ 潤滑層
Claims (7)
- 非磁性基板上に、軟磁性裏打ち層、シード層、中間層、グラニュラー磁気記録層、非グラニュラー磁気記録層、保護膜、および潤滑層を備える垂直磁気記録媒体において、
前記シード層が第１シード層と第２シード層とからなり、前記第１シード層が、必須成分としてＣｏおよびＮｉを含むとともに、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｕ、およびＭｏからなる群から選択される少なくとも１種を含み、前記第２シード層が、必須成分としてＮｉおよびＣｒを含むとともに、Ｓｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｕ、およびＭｏからなる群から選択される少なくとも１種を含み、
前記第２シード層と前記中間層との間における、基板に垂直な方向の結晶面格子のミスフィットが、＋５．３％〜＋６．８％である
ことを特徴とする、垂直磁気記録媒体。 - 前記グラニュラー磁気記録層が、Ｃｏ基合金からなる強磁性結晶粒と、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、およびＺｒからなる群から選択される少なくとも１種の酸化物の非磁性結晶粒とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記非グラニュラー磁気記録層が、Ｃｏ基合金からなる強磁性結晶粒と、Ｔａ、Ｐｔ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｃｕ、およびＴｉからなる群から選択される少なくとも１種の金属の非磁性結晶粒とを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記第１シード層の膜厚が、２〜８ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記第２シード層の膜厚が、２〜１２ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記第１シード層と前記第２シード層との間における、ｆｃｃ（２２０）面格子のミスフィットが、−４．５％〜＋４．５％であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記非磁性基板が、ガラス、アルミニウム、またはシリコンを含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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