JP6124245B2 - Perpendicular magnetic recording medium and magnetic recording / reproducing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、垂直磁気記録媒体及び磁気記録再生装置に関する。 The present invention relates to a perpendicular magnetic recording medium and a magnetic recording / reproducing apparatus.
磁気記録再生装置の一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５０％以上増えており、今後も増加傾向が続くと言われている。ハードディスク装置の記録密度の増加に伴って、高記録密度化に適した磁気記録媒体の開発が進められている。 A hard disk drive (HDD), which is a kind of magnetic recording / reproducing apparatus, has an increasing recording density of 50% or more per year and is said to continue to increase in the future. With the increase in the recording density of hard disk devices, development of magnetic recording media suitable for increasing the recording density is in progress.
現在市販されている磁気記録再生装置には、磁気記録媒体として、磁性膜内の磁化容易軸が垂直に配向した、いわゆる垂直磁気記録媒体が搭載されているものがある。垂直磁気記録媒体は、高記録密度化した際にも記録ビット間の境界領域における反磁界の影響が小さく、鮮明なビット境界が形成されるため、ノイズの増加が抑えられる。しかも、垂直磁気記録媒体は、高記録密度化に伴う記録ビット体積の減少が少なくて済むため、熱揺らぎ特性に優れている。 Some commercially available magnetic recording / reproducing apparatuses are equipped with a so-called perpendicular magnetic recording medium in which an easy axis of magnetization in a magnetic film is vertically oriented. Even when the recording density of the perpendicular magnetic recording medium is increased, the influence of the demagnetizing field in the boundary region between the recording bits is small and a clear bit boundary is formed, so that an increase in noise can be suppressed. In addition, the perpendicular magnetic recording medium is excellent in thermal fluctuation characteristics because it requires only a small decrease in recording bit volume as the recording density increases.
また、垂直磁気記録媒体の記録再生特性および熱揺らぎ特性を向上させるために、配向制御層を用い、その上部に多層の磁性層を形成して、それぞれの磁性層の結晶粒子を連続した柱状晶とし、これにより磁性層の垂直配向性を高めることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、本発明に関連する特許文献２には、コバルト、白金、ルテニウムよりなる３元系合金であって、その組成がＣｏａ Ｐｔｂ Ｒｕｃ 、２０≦ａ≦７０、１０≦ｂ≦７０、１０≦ｃ≦６０、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００ （ただしａ、ｂ、ｃは原子％による組成比）であり、かつ膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有する磁気記録膜が開示されている。
In addition, in order to improve the recording / reproducing characteristics and thermal fluctuation characteristics of the perpendicular magnetic recording medium, an orientation control layer is used, and a multilayer magnetic layer is formed thereon, and crystal grains of each magnetic layer are continuously formed into columnar crystals. Thus, it has been proposed to improve the vertical orientation of the magnetic layer (see, for example, Patent Document 1).
Patent Document 2 relating to the present invention includes a ternary alloy composed of cobalt, platinum, and ruthenium, the composition of which is Co a Pt b Ru c , 20 ≦ a ≦ 70, 10 ≦ b ≦ 70, A magnetic recording film having 10 ≦ c ≦ 60 and a + b + c = 100 (where a, b, and c are composition ratios by atomic%) and having an easy axis of magnetization in a direction perpendicular to the film surface is disclosed.
現在、磁気記録媒体に用いられる磁気記録膜（以下、垂直磁性層とも称する。）としてはＣｏＣｒＰｔ系の磁性合金が用いられている。
ＣｏＣｒＰｔ系の磁性合金は、ＣｏＰｔ系の磁性合金をベースとして、書き込み特性の最適化、具体的には飽和磁化（Ｍｓ）を低減する目的でＣｒを添加している。
一方で、ＣｏＰｔ系合金にＣｒを添加すると合金の磁気異方性定数（Ｋｕ）が低下し、これによって熱揺らぎ特性が悪化する問題があった。すなわち、熱揺らぎ特性は、（Ｋｕ・Ｖ）／（ｋ・Ｔ）、（Ｖは磁性合金の体積、Ｔは温度、ｋは定数）で示され、Ｋｕの低下により熱揺らぎ特性も低下する。
このような問題は、ＣｏＰｔ系合金にＣｒを添加する場合に限らず、特許文献２に記載のように、ＣｏＰｔ系合金にＲｕを添加する場合にも同様の問題が生じていた。
Currently, a CoCrPt-based magnetic alloy is used as a magnetic recording film (hereinafter also referred to as a perpendicular magnetic layer) used in a magnetic recording medium.
The CoCrPt-based magnetic alloy is based on the CoPt-based magnetic alloy, and Cr is added for the purpose of optimizing write characteristics, specifically, reducing saturation magnetization (Ms).
On the other hand, when Cr is added to a CoPt-based alloy, the magnetic anisotropy constant (Ku) of the alloy is lowered, thereby causing a problem that the thermal fluctuation characteristics are deteriorated. That is, the thermal fluctuation characteristic is represented by (Ku · V) / (k · T), where V is the volume of the magnetic alloy, T is the temperature, and k is a constant, and the thermal fluctuation characteristic is also lowered by the decrease in Ku.
Such a problem is not limited to the case where Cr is added to the CoPt-based alloy, and the same problem occurs when Ru is added to the CoPt-based alloy as described in Patent Document 2.
本発明は、上記事情に鑑みて提案されたものであり、ＭｓとＫｕを適度にバランスさせた磁性合金、具体的には、ＣｏＰｔ系合金において、Ｋｕが高く、一方でＭｓを適度に調整した磁性合金を提供し、もって熱揺らぎ耐性が高く、また書き込み特性に優れた磁気録媒体及び磁気記録再生装置を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above circumstances. In a magnetic alloy in which Ms and Ku are appropriately balanced, specifically, in a CoPt-based alloy, Ku is high, while Ms is appropriately adjusted. An object of the present invention is to provide a magnetic recording medium and a magnetic recording / reproducing apparatus which provide a magnetic alloy and has high thermal fluctuation resistance and excellent writing characteristics.
本発明者は、上記課題を解決すべく検討した結果、垂直磁性層を構成する磁性層としてＣｏＰｔＲｈ系磁性合金を用いることで上記課題を解決できることを見出し、本願発明を完成させた。すなわち本発明は、以下の手段を提供する。 As a result of studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by using a CoPtRh magnetic alloy as the magnetic layer constituting the perpendicular magnetic layer, and have completed the present invention. That is, the present invention provides the following means.
（１）非磁性基板の上に、少なくとも、軟磁性下地層と、直上の層の配向性を制御する配向制御層と、磁化容易軸が前記非磁性基板に対して垂直に配向した、１層又は２層以上の磁性層からなる垂直磁性層とを、この順で具備する磁気記録媒体であって、前記垂直磁性層を構成する少なくとも１層の前記磁性層が、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｒｈを含有する磁性合金を含み、前記Ｒｈの含有量が、１０〜４０原子％の範囲内であることを特徴とする磁気記録媒体。
（２）前記Ｐｔの含有量が、１０〜４０原子％の範囲内であることを特徴とする上記（１）に記載の磁気記録媒体。
（３）前記磁性合金が、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｃｒの中から選ばれる１種類以上の元素を合計で１〜１０原子％の範囲内で含むことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の磁気記録媒体。
（４）前記磁性合金の磁気異方性定数は８×１０６ｅｒｇ／ｃｍ３以上であり、飽和磁化は７００〜１２００ｅｍｕ／ｃｍ３の範囲内であることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか一項に記載の磁気記録媒体。
(1) On a nonmagnetic substrate, at least a soft magnetic underlayer, an orientation control layer for controlling the orientation of the layer immediately above, and a single layer in which an easy axis of magnetization is oriented perpendicular to the nonmagnetic substrate Or a perpendicular magnetic layer composed of two or more magnetic layers in this order, wherein at least one of the magnetic layers constituting the perpendicular magnetic layer contains Co, Pt, and Rh A magnetic recording medium characterized in that the Rh content is in the range of 10 to 40 atomic%.
(2) The magnetic recording medium as described in (1) above, wherein the Pt content is in the range of 10 to 40 atomic%.
(3) The magnetic alloy is composed of 1 to 10 atomic% in total of one or more elements selected from B, Ta, Mo, Cu, Nd, W, Nb, Sm, Tb, Ru, Re, and Cr. The magnetic recording medium according to (1) or (2), wherein the magnetic recording medium is contained within a range.
(4) The magnetic anisotropy constant of the magnetic alloy is 8 × 10 6 erg / cm 3 or more, and the saturation magnetization is in the range of 700 to 1200 emu / cm 3. The magnetic recording medium according to any one of 3).
（５）上記（１）〜（４）の何れか一項に記載の磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に対する情報の記録再生を行う磁気ヘッドとを備えることを特徴とする磁気記録再生装置。 (5) A magnetic recording / reproducing apparatus comprising: the magnetic recording medium according to any one of (1) to (4) above; and a magnetic head that performs recording / reproduction of information with respect to the magnetic recording medium.
本発明の磁性合金を有する垂直磁性層を用いた磁気記録媒体は、書き込み特性、熱揺らぎ耐性に優れるため、記録再生特性（信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ））に優れ高記録密度に適した磁気記録媒体および磁気記録再生装置を提供可能となる。 Since the magnetic recording medium using the perpendicular magnetic layer having the magnetic alloy of the present invention is excellent in writing characteristics and thermal fluctuation resistance, it has excellent recording / reproducing characteristics (signal / noise ratio (S / N)) and is suitable for high recording density. A magnetic recording medium and a magnetic recording / reproducing apparatus can be provided.
本願発明の磁気記録媒体は、非磁性基板の上に、少なくとも、軟磁性下地層と、直上の層の配向性を制御する配向制御層と、磁化容易軸が前記非磁性基板に対して垂直に配向した、１層又は２層以上の磁性層からなる垂直磁性層とを、この順で具備する磁気記録媒体であって、垂直磁性層を構成する少なくとも１層の磁性層が、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｒｈを含有する磁性合金を含み、当該Ｒｈの含有量が、１０〜４０原子％の範囲内であることを特徴とする。
なお、本発明における垂直磁性層の構造は、磁性層単層であってもよく、複数の磁性層からなる積層構造としてもよい。垂直磁性層が複数の磁性層からなる場合、そのうちの１層以上がＣｏ、Ｐｔ、Ｒｈを含有する磁性合金を含めばよい。
以下、本発明における磁性合金について、本発明者らの検討を併せて説明する。
The magnetic recording medium of the present invention comprises a nonmagnetic substrate, at least a soft magnetic underlayer, an orientation control layer for controlling the orientation of the layer immediately above, and an easy magnetization axis perpendicular to the nonmagnetic substrate. An oriented perpendicular magnetic layer comprising one or more magnetic layers in this order, wherein at least one magnetic layer constituting the perpendicular magnetic layer comprises Co, Pt, Including a magnetic alloy containing Rh, the Rh content is in the range of 10 to 40 atomic%.
Note that the structure of the perpendicular magnetic layer in the present invention may be a single magnetic layer or a laminated structure composed of a plurality of magnetic layers. When the perpendicular magnetic layer includes a plurality of magnetic layers, one or more of them may include a magnetic alloy containing Co, Pt, and Rh.
Hereinafter, the study of the present inventors will be described together with the magnetic alloy in the present invention.
図４は、本願発明者が見出したＣｏＰｔＲｈ系合金、ＣｏＰｔＣｒ系合金、ＣｏＰｔＲｕ系合金におけるＫｕの組成比依存性である。
本結果は、ガラス基板の上に、５ｎｍのＴａ薄膜、６ｎｍのＰｔ薄膜、２０ｎｍのＲｕ薄膜を形成後、ＣｏＰｔＲｈ系合金、ＣｏＰｔＣｒ系合金、ＣｏＰｔＲｕ系合金それぞれの磁性合金薄膜をスパッタリング法を用いて、アルゴンガス圧０．６Ｐａ、成膜速度１ｎｍ／秒、膜厚２０ｎｍで形成し、その後、炭素膜を７ｎｍ成膜し、そのＫｕを測定して得た。図４（ａ）は本願発明の磁性合金であるＣｏＰｔＲｈ系合金の結果、図４（ｂ）はＣｏＰｔＣｒ系合金の結果、図４（ｃ）はＣｏＰｔＲｕ系合金の結果である。
図４（ａ）と、図４（ｂ）（ｃ）との対比から明らかなように、ＣｏＰｔ系合金にＣｒまたはＲｕを加えるとＫｕが著しく減少するのに対し、本願発明のＣｏＰｔＲｈ系合金はＲｈ添加によってもＫｕの減少が極めて少ない。
FIG. 4 shows the composition ratio dependency of Ku in the CoPtRh alloy, CoPtCr alloy, and CoPtRu alloy found by the present inventors.
This result shows that a 5 nm Ta thin film, a 6 nm Pt thin film, and a 20 nm Ru thin film are formed on a glass substrate, and then a magnetic alloy thin film of each of a CoPtRh alloy, a CoPtCr alloy, and a CoPtRu alloy is formed by sputtering. The film was formed at an argon gas pressure of 0.6 Pa, a film formation rate of 1 nm / second, and a film thickness of 20 nm, and then a carbon film of 7 nm was formed and its Ku was measured. 4A shows the result of the CoPtRh alloy, which is the magnetic alloy of the present invention, FIG. 4B shows the result of the CoPtCr alloy, and FIG. 4C shows the result of the CoPtRu alloy.
As is clear from the comparison between FIG. 4A and FIGS. 4B and 4C, when Cr or Ru is added to the CoPt alloy, Ku is significantly reduced, whereas the CoPtRh alloy of the present invention is Even when Rh is added, the decrease in Ku is extremely small.
また図５は、本願発明者が見出したＣｏＰｔＲｈ系合金、ＣｏＰｔＣｒ系合金、ＣｏＰｔＲｕ系合金におけるＭｓの組成比依存性である。
本結果は、ガラス基板の上に、５ｎｍのＴａ薄膜、６ｎｍのＰｔ薄膜、２０ｎｍのＲｕ薄膜を形成後、上記ＣｏＰｔＲｈ系合金等の磁性合金薄膜をスパッタリング法を用いて、アルゴンガス圧０．６Ｐａ、成膜速度１ｎｍ／秒、膜厚２０ｎｍで形成し、その後、炭素膜を７ｎｍ成膜し、そのＭｓを測定して得た。図５（ａ）は本願発明の磁性合金であるＣｏＰｔＲｈ系合金の結果、図５（ｂ）はＣｏＰｔＣｒ系合金の結果、図５（ｃ）はＣｏＰｔＲｕ系合金の結果である。
図５（ａ）と、図５（ｂ）（ｃ）との対比から明らかなように、ＣｏＰｔ系合金にＣｒまたはＲｕを加えるとＭｓが著しく減少するのに対し、本願発明のＣｏＰｔＲｈ系合金はＲｈ添加によってもＭｓの減少が少ない。この結果は、本願発明者の検討によると、Ｃｒ、Ｒｕ原子はＣｏ原子と隣接した場合において分極が生じないのに対し、Ｒｈ原子はＣｏ原子と隣接した場合に分極を生じ、これによってＭｓの減少が緩やかになるものと考えられる。
FIG. 5 shows the composition ratio dependency of Ms in the CoPtRh alloy, CoPtCr alloy, and CoPtRu alloy found by the present inventors.
This result shows that after forming a 5 nm Ta thin film, a 6 nm Pt thin film, and a 20 nm Ru thin film on a glass substrate, a magnetic alloy thin film such as the above CoPtRh alloy is sputtered using an argon gas pressure of 0.6 Pa. The film was formed at a film formation rate of 1 nm / second and a film thickness of 20 nm, and then a carbon film was formed to a thickness of 7 nm, and the Ms thereof was measured. FIG. 5A shows the result of the CoPtRh alloy that is the magnetic alloy of the present invention, FIG. 5B shows the result of the CoPtCr alloy, and FIG. 5C shows the result of the CoPtRu alloy.
As is clear from the comparison between FIG. 5A and FIG. 5B and FIG. 5C, when Cr or Ru is added to the CoPt alloy, Ms is significantly reduced, whereas the CoPtRh alloy of the present invention is Even when Rh is added, there is little decrease in Ms. According to the examination by the inventors of the present application, the Cr and Ru atoms are not polarized when they are adjacent to the Co atoms, whereas the Rh atoms are polarized when they are adjacent to the Co atoms. The decline is thought to be moderate.
以上の図４（ａ）、図５（ａ）の結果から明らかなように、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｒｈを含む磁性合金において、磁性合金のＰｔの含有量を１０〜４０原子％（１０原子％以上４０原子％以下）の範囲内とし、Ｒｈの含有量は１０〜４０原子％（１０原子％以上４０原子％以下）の範囲内とし、残部をＣｏとすることにより、Ｋｕを８×１０６ｅｒｇ／ｃｍ３以上とし、Ｍｓを７００〜１２００ｅｍｕ／ｃｍ３の範囲内とした磁性合金を得ることができる。そしてこの合金は、従来のＣｏＰｔＣｒ系合金、または、ＣｏＰｔＲｕ系合金に比べ、Ｋｕが高く、一方で適度にＭｓを低下させることができるため、ＭｓとＫｕが適度にバランスし、このような磁性合金を用いた磁気記録媒体は、熱揺らぎ耐性が高く、また書き込み特性に優れたものとなる。 4A and 5A, in the magnetic alloy containing Co, Pt, and Rh, the Pt content of the magnetic alloy is 10 to 40 atomic% (10 atomic% or more). 40 atom% or less), the Rh content is in the range of 10 to 40 atom% (10 atom% or more and 40 atom% or less), and the balance is Co, whereby Ku is 8 × 10 6 erg. / Cm 3 or more, and a magnetic alloy with Ms in the range of 700 to 1200 emu / cm 3 can be obtained. This alloy has a higher Ku than the conventional CoPtCr alloy or CoPtRu alloy, and can moderately reduce Ms. Therefore, Ms and Ku are appropriately balanced, and such a magnetic alloy. The magnetic recording medium using the above has high thermal fluctuation resistance and excellent write characteristics.
また本願発明の磁性合金は、結晶組織の微細化のため、微量の添加物として、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｃｒの中から選ばれる１種類以上の元素を合計で１原子％〜１０原子％（１原子％以上１０原子％以下）の範囲内で含有させることができる。 In addition, the magnetic alloy of the present invention is selected from among B, Ta, Mo, Cu, Nd, W, Nb, Sm, Tb, Ru, Re, Cr as a trace amount additive for refining the crystal structure. One or more kinds of elements can be contained within a total range of 1 atomic% to 10 atomic% (1 atomic% to 10 atomic%).
また図６は、本願発明者が見出したＣｏＰｔＲｈ系合金のキュリー温度（Ｔｃ）と一軸結晶磁気異方性（Ｋｕ）との相関を示す図である。
本結果は、ガラス基板の上に、５ｎｍのＴａ薄膜、６ｎｍのＰｔ薄膜、２０ｎｍのＲｕ薄膜を形成後、ＣｏＰｔＲｈ系合金の磁性合金薄膜をスパッタリング法を用いて、アルゴンガス圧０．６Ｐａ、成膜速度１ｎｍ／秒、膜厚２０ｎｍで形成し、その後、炭素膜を７ｎｍ成膜し、その飽和磁化（Ｍｓ）、Ｋｕを測定して得た。なお、キュリー温度は得られたＭｓから算出した。
図６中の太線は、それぞれ、ＣｏＲｈ合金、ＣｏＰｔ合金のＫｕおよびＴｃを示し、ＣｏＲｈ合金に示されたプロットは、左からＲｈ＝５０、４０、３５、３０、２５、２０原子％、ＣｏＰｔ合金に示されたプロットは、左からＰｔ＝５０、４０、３５、３０、２５原子％の場合のＫｕおよびＴｃを示す。また、×は純ＣｏのＫｕおよびＴｃを示す。
ＣｏＲｈ合金、ＣｏＰｔ合金の太線それぞれの各プロット同士を結ぶ細い線は、ＣｏＰｔＲｈ合金のＫｕおよびＴｃを示し、プロットに付された数字は、ＰｔとＲｈの合計におけるＲｈの比率（ｙ原子％：Ｐｔ１００−ｙＲｈｙ）を示す。例えば、２点破線（プロット“○”：ｘ＝５０（ａｔ．％））は、Ｃｏ５０（Ｐｔ１００−ｙＲｈｙ）５０合金のＫｕおよびＴｃの変化を示し、各プロットは、左からｙ＝８０，６０，４０，２０，１０の値を示す。
従来のＣｏＰｔ系の材料の場合、７０Ｃｏ３０Ｐｔの組成領域にてＫｕの最大値を発現するが、一方でこの時のキュリー温度は９００℃付近と高温である。そして、Ｐｔの添加量を増すと、Ｔｃは低下するが、Ｋｕも大きく変化する。
ここで、ＣｏＲｈ系合金の場合、Ｒｈ添加によりＴｃが低下するが、Ｋｕはそれほど変化せず、磁気特性の変動が少ない。そして、Ｔｃは５００℃以下まで下げることが可能である。このような磁性合金の組成変化におけるＴｃやＫｕの挙動は、将来有望な熱アシスト媒体用途の合金の磁気特性に適している。
FIG. 6 is a diagram showing the correlation between the Curie temperature (Tc) and the uniaxial magnetocrystalline anisotropy (Ku) of the CoPtRh alloy found by the present inventors.
This result shows that a 5 nm Ta thin film, 6 nm Pt thin film, and 20 nm Ru thin film are formed on a glass substrate, and then a CoPtRh alloy magnetic alloy thin film is formed by sputtering using an argon gas pressure of 0.6 Pa. The film was formed at a film speed of 1 nm / second and a film thickness of 20 nm, and then a carbon film was formed to 7 nm, and its saturation magnetization (Ms) and Ku were measured. The Curie temperature was calculated from the obtained Ms.
The thick lines in FIG. 6 indicate Ku and Tc of the CoRh alloy and CoPt alloy, respectively. The plots shown for the CoRh alloy are Rh = 50, 40, 35, 30, 25, 20 atomic%, CoPt alloy from the left. The plots shown in FIG. 4 show Ku and Tc when Pt = 50, 40, 35, 30, 25 atomic% from the left. Further, x indicates Ku and Tc of pure Co.
The thin lines connecting the respective plots of the thick lines of the CoRh alloy and CoPt alloy indicate Ku and Tc of the CoPtRh alloy, and the numbers attached to the plots indicate the ratio of Rh in the total of Pt and Rh (y atom%: Pt 100-y Rh y ). For example, a two-dot broken line (plot “◯”: x = 50 (at.%)) Shows the change in Ku and Tc of Co 50 (Pt 100-y Rh y ) 50 alloy, and each plot shows y from the left. = Shows values of 80, 60, 40, 20, and 10.
In the case of a conventional CoPt-based material, the maximum value of Ku is expressed in the composition region of 70Co30Pt. On the other hand, the Curie temperature at this time is as high as 900 ° C. When the amount of Pt added is increased, Tc decreases, but Ku also changes greatly.
Here, in the case of a CoRh-based alloy, Tc decreases with the addition of Rh, but Ku does not change so much and there is little fluctuation in magnetic properties. Tc can be lowered to 500 ° C. or lower. The behavior of Tc and Ku in the composition change of such a magnetic alloy is suitable for the magnetic characteristics of an alloy for a future promising heat assist medium.
次に、本発明の磁性合金を用いた磁気記録媒体及び磁気記録再生装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。 Next, a magnetic recording medium and a magnetic recording / reproducing apparatus using the magnetic alloy of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features of the present invention easier to understand, the portions that become the features may be shown in an enlarged manner for convenience, and the dimensional ratios of the respective components are the same as the actual ones. Not necessarily.
（磁気記録媒体）
本発明の磁気記録媒体は、例えば、非磁性基板の上に、少なくとも、軟磁性下地層と、直上の層の配向性を制御する配向制御層と、磁化容易軸が前記非磁性基板に対して垂直に配向した垂直磁性層とを、この順で有する。
そして、本発明における垂直磁性層は、１層又は２層以上の磁性層からなり、垂直磁性層を構成する少なくとも１層の磁性層が、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｒｈを含有する磁性合金を含むことを特徴とする。
(Magnetic recording medium)
The magnetic recording medium of the present invention includes, for example, at least a soft magnetic underlayer, an orientation control layer for controlling the orientation of the immediately above layer, and an easy magnetization axis with respect to the nonmagnetic substrate. It has perpendicularly oriented perpendicular magnetic layers in this order.
The perpendicular magnetic layer in the present invention is composed of one or more magnetic layers, and at least one magnetic layer constituting the perpendicular magnetic layer includes a magnetic alloy containing Co, Pt, and Rh. Features.
以下、本発明の磁気記録媒体の一例として、図１および図２に示す磁気記録媒体を詳細に説明する。
図１は、本発明の磁気記録媒体の一例を示した断面模式図である。また、図２は、図１に示す磁気記録媒体における配向制御層と垂直磁性層の積層構造を説明するための拡大模式図であり、各層の柱状晶が基板面に対して垂直に成長した状態を示した断面図である。なお、図２においては、配向制御層３を構成する第１配向制御層３ａおよび第２配向制御層３ｂと垂直磁性層４以外の部材の記載を省略して示している。図１では、第２配向制御層３ｂと垂直磁性層４との間に非磁性下地層８を設けているが、この非磁性下地層８も基板面に対して垂直に成長した柱状晶によって構成され、この柱状晶は第２配向制御層３ｂ、垂直磁性層４の柱状晶と連続して形成される。
Hereinafter, the magnetic recording medium shown in FIGS. 1 and 2 will be described in detail as an example of the magnetic recording medium of the present invention.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the magnetic recording medium of the present invention. FIG. 2 is an enlarged schematic view for explaining the laminated structure of the orientation control layer and the perpendicular magnetic layer in the magnetic recording medium shown in FIG. 1, in which the columnar crystals of each layer are grown perpendicular to the substrate surface. It is sectional drawing which showed. 2, illustration of members other than the first orientation control layer 3a, the second orientation control layer 3b, and the perpendicular magnetic layer 4 constituting the orientation control layer 3 is omitted. In FIG. 1, a nonmagnetic underlayer 8 is provided between the second orientation control layer 3b and the perpendicular magnetic layer 4. This nonmagnetic underlayer 8 is also composed of columnar crystals grown perpendicular to the substrate surface. The columnar crystals are formed continuously with the columnar crystals of the second orientation control layer 3b and the perpendicular magnetic layer 4.
図１に示す磁気記録媒体は、非磁性基板１の上に、軟磁性下地層２と、配向制御層３と、非磁性下地層８と、垂直磁性層４と、非磁性層７と、保護層５と、潤滑層６とが積層された構造を有している。 The magnetic recording medium shown in FIG. 1 includes a soft magnetic underlayer 2, an orientation control layer 3, a nonmagnetic underlayer 8, a perpendicular magnetic layer 4, a nonmagnetic layer 7, and a protection on a nonmagnetic substrate 1. The layer 5 and the lubricating layer 6 are laminated.
「非磁性基板」
非磁性基板１としては、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属材料からなる金属基板を用いてもよいし、ガラスや、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。また、非磁性基板１としては、これら金属基板や非金属基板の表面に、例えばメッキ法やスパッタ法などを用いて、ＮｉＰ層又はＮｉＰ合金層が形成されたものを用いてもよい。
"Non-magnetic substrate"
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 is used. Also good. Further, as the nonmagnetic substrate 1, a substrate in which a NiP layer or a NiP alloy layer is formed on the surface of the metal substrate or the nonmetal substrate by using, for example, a plating method or a sputtering method may be used.
ガラス基板としては、例えば、アモルファスガラスや結晶化ガラスなどを用いることができる。アモルファスガラスとしては、例えば、汎用のソーダライムガラスや、アルミノシリケートガラスなどを用いることができる。また、結晶化ガラスとしては、例えば、リチウム系結晶化ガラスなどを用いることができる。 As the glass substrate, for example, amorphous glass or crystallized glass can be used. As the amorphous glass, for example, general-purpose soda lime glass or aluminosilicate glass can be used. In addition, as the crystallized glass, for example, lithium-based crystallized glass can be used.
また、非磁性基板１は、Ｃｏ又はＦｅが主成分となる軟磁性下地層２と接することで、表面の吸着ガスや、水分の影響、基板成分の拡散などにより、腐食が進行する可能性がある。このため、非磁性基板１と軟磁性下地層２の間に密着層（不図示）を設けることが好ましい。密着層を設けることにより、腐食を抑制できる。密着層の材料としては、例えば、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金など適宜選択することが可能である。また、密着層の厚みは２ｎｍ（３０Å）以上であることが好ましい。 Further, when the nonmagnetic substrate 1 is in contact with the soft magnetic underlayer 2 mainly composed of Co or Fe, there is a possibility that the corrosion progresses due to the adsorption gas on the surface, the influence of moisture, the diffusion of the substrate components, and the like. is there. For this reason, it is preferable to provide an adhesion layer (not shown) between the nonmagnetic substrate 1 and the soft magnetic underlayer 2. By providing the adhesion layer, corrosion can be suppressed. As a material for the adhesion layer, for example, Cr, Cr alloy, Ti, Ti alloy and the like can be selected as appropriate. The thickness of the adhesion layer is preferably 2 nm (30 mm) or more.
「軟磁性下地層」
図１に示す磁気記録媒体を製造するには、上記の非磁性基板１の上に、軟磁性下地層２を形成する。軟磁性下地層２の形成方法は特に限られるものではなく、例えば、スパッタリング法などを用いることができる。なお、非磁性基板１と軟磁性下地層２の間に密着層を設ける場合には、軟磁性下地層２を形成する前に、例えば、スパッタリング法などを用いて密着層を形成する。
"Soft magnetic underlayer"
In order to manufacture the magnetic recording medium shown in FIG. 1, a soft magnetic underlayer 2 is formed on the nonmagnetic substrate 1 described above. The method for forming the soft magnetic underlayer 2 is not particularly limited, and for example, a sputtering method can be used. When an adhesion layer is provided between the nonmagnetic substrate 1 and the soft magnetic underlayer 2, the adhesion layer is formed using, for example, a sputtering method before the soft magnetic underlayer 2 is formed.
軟磁性下地層２は、磁気ヘッドから発生する磁束の基板面に対する垂直方向成分を大きくするとともに、垂直磁性層４の磁化の方向を非磁性基板１に垂直な方向により強固に固定するために設けられている。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。 The soft magnetic underlayer 2 is provided in order to increase the perpendicular component of the magnetic flux generated from the magnetic head with respect to the substrate surface and to firmly fix the magnetization direction of the perpendicular magnetic layer 4 in the direction perpendicular to the nonmagnetic substrate 1. It has been. This effect becomes more conspicuous particularly when a single pole head for perpendicular recording is used as a magnetic head for recording and reproduction.
軟磁性下地層２としては、例えば、Ｆｅや、Ｎｉ、Ｃｏなどを含む軟磁性材料を用いることができる。具体的な軟磁性材料としては、例えば、ＣｏＦｅ系合金（ＣｏＦｅＴａＺｒ、ＣｏＦｅＺｒＮｂなど）、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系合金などを挙げることができる。 As the soft magnetic underlayer 2, for example, a soft magnetic material containing Fe, Ni, Co, or the like can be used. Specific examples of soft magnetic materials include CoFe alloys (CoFeTaZr, CoFeZrNb, etc.), FeCo alloys (FeCo, FeCoV, etc.), FeNi alloys (FeNi, FeNiMo, FeNiCr, FeNiSi, etc.), FeAl alloys (FeAl, etc.). 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, FeNb alloys, FeHf alloys, FeB alloys and the like.
軟磁性下地層２は、２層の軟磁性膜から構成されていることが好ましく、２層の軟磁性膜の間にはＲｕ膜が設けられていることがさらに好ましい。Ｒｕ膜の膜厚を０．４〜１．０ｎｍ、又は１．６〜２．６ｎｍの範囲で調整することで、２層の軟磁性膜をＡＦＣ（反強磁性交換結合）構造とすることができる。軟磁性下地層２が、このようなＡＦＣ構造を採用したものである場合、いわゆるスパイクノイズを抑制できる。 The soft magnetic underlayer 2 is preferably composed of two soft magnetic films, and more preferably a Ru film is provided between the two soft magnetic films. By adjusting the film thickness of the Ru film in the range of 0.4 to 1.0 nm or 1.6 to 2.6 nm, the two-layer soft magnetic film can have an AFC (antiferromagnetic exchange coupling) structure. it can. When the soft magnetic underlayer 2 adopts such an AFC structure, so-called spike noise can be suppressed.
「配向制御層」
次に、図２に示すように、軟磁性下地層２の上に配向制御層３を形成する。配向制御層３は、直上の層である垂直磁性層４の配向性を制御するものであり、垂直磁性層４の結晶粒を微細化し、記録再生特性を改善するものである。配向制御層３は、以下に示すように、第１配向制御層３ａと、第２配向制御層３ｂによって形成することができる。
`` Orientation control layer ''
Next, as shown in FIG. 2, the orientation control layer 3 is formed on the soft magnetic underlayer 2. The orientation control layer 3 controls the orientation of the perpendicular magnetic layer 4 which is a layer immediately above, and refines the crystal grains of the perpendicular magnetic layer 4 to improve the recording / reproducing characteristics. As shown below, the orientation control layer 3 can be formed of a first orientation control layer 3a and a second orientation control layer 3b.
本願発明の第１配向制御層３ａとしては、ＮｉＷ合金を用いることができる。第１配向制御層３ａにＮｉＷ合金を用いることで、その上にｃ軸配向性の高いｈｃｐ構造の磁性粒子を成長させて垂直磁性層を形成できる。その他、第１配向制御層３ａとしては、ｆｃｃ構造を有する層等を用いることができるが、具体的には、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌを含む層が例示できる。
なお、第１配向制御層３ａは、図２に示すように、成長面Ｓ１ａを有する柱状晶Ｓ１を有し、軟磁性下地層２（図２には不図示）上に形成されている。
As the first orientation control layer 3a of the present invention, a NiW alloy can be used. By using a NiW alloy for the first orientation control layer 3a, magnetic particles having an hcp structure with high c-axis orientation can be grown thereon to form a perpendicular magnetic layer. In addition, as the first orientation control layer 3a, a layer having an fcc structure or the like can be used. Specifically, a layer containing Ni, Cu, Rh, Pd, Ag, Ir, Pt, Au, Al is used. It can be illustrated.
As shown in FIG. 2, the first orientation control layer 3a has a columnar crystal S1 having a growth surface S1a, and is formed on the soft magnetic underlayer 2 (not shown in FIG. 2).
本願発明の第１配向制御層３ａの膜厚は、１〜５ｎｍの範囲であることが好ましい。第１配向制御層３ａの膜厚が１ｎｍ未満であると、本発明の効果が不十分となる。一方、第１配向制御層３ａの膜厚が５ｎｍを超えると、第２配向制御層３ｂの結晶サイズが大きくなるために好ましくない。 The film thickness of the first orientation control layer 3a of the present invention is preferably in the range of 1 to 5 nm. When the film thickness of the first orientation control layer 3a is less than 1 nm, the effect of the present invention is insufficient. On the other hand, if the film thickness of the first orientation control layer 3a exceeds 5 nm, the crystal size of the second orientation control layer 3b increases, which is not preferable.
第２配向制御層３ｂは、垂直磁性層をｃ軸配向した柱状晶とするための層であり、その成長面Ｓ２ａはドーム状の形状を有している。このような第２配向制御層３ｂは、Ｒｕ又はＲｕ合金によって形成できる。Ｒｕ合金としては、例えば、ＲｕＣｏ、ＲｕＡｌ、ＲｕＭｎ、ＲｕＭｏ、ＲｕＦｅ合金を例示できる。Ｒｕ合金中のＲｕ量は５０原子％以上９０原子％以下がよい。
なお、図２に示すように、第２配向制御層３ｂは、成長面Ｓ２ａを有する、第２配向制御層３ａの柱状晶Ｓ１と連続した柱状晶Ｓ２として形成されている。
The second orientation control layer 3b is a layer for making the perpendicular magnetic layer a columnar crystal with c-axis orientation, and its growth surface S2a has a dome shape. Such a second orientation control layer 3b can be formed of Ru or a Ru alloy. Examples of the Ru alloy include RuCo, RuAl, RuMn, RuMo, and RuFe alloys. The amount of Ru in the Ru alloy is preferably 50 atom% or more and 90 atom% or less.
As shown in FIG. 2, the second orientation control layer 3b is formed as a columnar crystal S2 having a growth surface S2a and continuous with the columnar crystal S1 of the second orientation control layer 3a.
また、第２配向制御層３ｂの膜厚は、３０ｎｍ以下、好ましくは１６ｎｍ以下であることが好ましい。第２配向制御層３ｂを薄くすることで、磁気ヘッドと軟磁性下地層２との間の距離が小さくなり、磁気ヘッドからの磁束を急峻にすることができる。その結果、軟磁性下地層の膜厚を更に薄くすることができ、生産性を向上させることが可能となる。 The film thickness of the second orientation control layer 3b is 30 nm or less, preferably 16 nm or less. By thinning the second orientation control layer 3b, the distance between the magnetic head and the soft magnetic underlayer 2 is reduced, and the magnetic flux from the magnetic head can be made steep. As a result, the thickness of the soft magnetic underlayer can be further reduced, and productivity can be improved.
「非磁性下地層」
次に、図１に示すように、配向制御層３の上に非磁性下地層８を形成する。非磁性下地層８の形成方法は特に限られるものではなく、例えば、スパッタリング法などを用いることができる。
非磁性下地層８は、配向制御層３の第１配向制御層３ａおよび第２配向制御層３ｂの柱状晶Ｓ１，Ｓ２と連続した柱状晶として、配向制御層３の第２配向制御層３ｂ上にエピタキシャル成長されている。
"Nonmagnetic underlayer"
Next, as shown in FIG. 1, a nonmagnetic underlayer 8 is formed on the orientation control layer 3. The method for forming the nonmagnetic underlayer 8 is not particularly limited, and for example, a sputtering method can be used.
The nonmagnetic underlayer 8 is formed on the second orientation control layer 3b of the orientation control layer 3 as columnar crystals continuous with the columnar crystals S1 and S2 of the first orientation control layer 3a and the second orientation control layer 3b. Epitaxially grown.
非磁性下地層８は、配向制御層３と垂直磁性層４の間に設けられていることが好ましいが、設けられていなくてもよい。配向制御層３の直上の垂直磁性層４の初期部には、ノイズの原因となる結晶成長の乱れが生じやすい。非磁性下地層８を設けることで、ノイズの発生を抑制できる。
非磁性下地層８の厚みは、０．２ｎｍ以上３ｎｍ以下であることが好ましい。非磁性下地層８の厚さが３ｎｍを超えると、保磁力Ｈｃ及び核形成磁界Ｈｎの低下が生じるために好ましくない。
The nonmagnetic underlayer 8 is preferably provided between the orientation control layer 3 and the perpendicular magnetic layer 4, but may not be provided. In the initial part of the perpendicular magnetic layer 4 immediately above the orientation control layer 3, disorder of crystal growth that causes noise is likely to occur. By providing the nonmagnetic underlayer 8, noise can be suppressed.
The thickness of the nonmagnetic underlayer 8 is preferably 0.2 nm or more and 3 nm or less. If the thickness of the nonmagnetic underlayer 8 exceeds 3 nm, the coercive force Hc and the nucleation magnetic field Hn are lowered, which is not preferable.
非磁性下地層８は、Ｃｒと酸化物とを含んだ材料からなるものであることが好ましい。Ｃｒの含有量は、２５ａｔ％（原子％）以上５０ａｔ％以下とすることが好ましい。酸化物としては、例えばＣｒ、Ｓｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃｏなどの酸化物を用いることが好ましく、その中でも特に、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２などを好適に用いることができる。酸化物の含有量としては、磁性粒子を構成する、例えばＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔ等の合金を１つの化合物として算出したｍｏｌ総量に対して、３ｍｏｌ％以上１８ｍｏｌ％以下であることが好ましい。 The nonmagnetic underlayer 8 is preferably made of a material containing Cr and an oxide. The Cr content is preferably 25 at% (atomic%) or more and 50 at% or less. As the oxide, for example, oxides such as Cr, Si, Ta, Al, Ti, Mg, and Co are preferably used, and among them, TiO 2 , Cr 2 O 3 , SiO 2, and the like are preferably used. it can. The content of the oxide is preferably 3 mol% or more and 18 mol% or less with respect to the total amount of mol calculated as one compound, for example, an alloy such as Co, Cr, and Pt constituting the magnetic particles.
また、非磁性下地層８は、酸化物を２種類以上添加した複合酸化物からなることが好ましい。その中でも特に、Ｃｒ２Ｏ３−ＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３−ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＴｉＯ２などを好適に用いることができる。さらに、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ２、ＣｏＣｒ−Ｃｒ２Ｏ３−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＣｒ−Ｃｒ２Ｏ３−ＴｉＯ２−ＳｉＯ２などを好適に用いることができる。また、結晶成長の観点からＰｔを添加してもよい。 The nonmagnetic underlayer 8 is preferably made of a complex oxide to which two or more kinds of oxides are added. Among these, Cr 2 O 3 —SiO 2 , Cr 2 O 3 —TiO 2 , Cr 2 O 3 —SiO 2 —TiO 2 and the like can be preferably used. Furthermore, it is possible to use CoCr-SiO 2, CoCr-TiO 2, CoCr-Cr 2 O 3 -SiO 2, CoCr-TiO 2 -Cr2O 3, CoCr-Cr 2 O 3 -TiO 2 -SiO 2 and suitably . Further, Pt may be added from the viewpoint of crystal growth.
「垂直磁性層」
次に、図１に示すように、非磁性下地層８の上に本願発明のＣｏＰｔＲｈ系合金を含む垂直磁性層４を形成する。垂直磁性層４の形成方法は特に限られるものではなく、例えば、スパッタリング法などを用いることができる。
なお、上述したように、本発明における垂直磁性層の構造は、磁性層単層であってもよく、複数の磁性層からなる積層構造としてもよいが、本実施形態では、図１に示すように、３層の磁性層４ａ〜４ｃから構成される垂直磁性層４について説明する。
"Perpendicular magnetic layer"
Next, as shown in FIG. 1, the perpendicular magnetic layer 4 containing the CoPtRh alloy of the present invention is formed on the nonmagnetic underlayer 8. The method for forming the perpendicular magnetic layer 4 is not particularly limited, and for example, a sputtering method can be used.
As described above, the structure of the perpendicular magnetic layer in the present invention may be a single magnetic layer or a laminated structure including a plurality of magnetic layers. In this embodiment, as shown in FIG. Next, the perpendicular magnetic layer 4 composed of the three magnetic layers 4a to 4c will be described.
垂直磁性層４は、磁化容易軸が非磁性基板１に対して垂直に配向したものである。図１に示す垂直磁性層４は、非磁性基板１側から、下層の磁性層４ａと、中層の磁性層４ｂと、上層の磁性層４ｃとの３層を含むものである。 The perpendicular magnetic layer 4 has an easy axis of magnetization oriented perpendicular to the nonmagnetic substrate 1. The perpendicular magnetic layer 4 shown in FIG. 1 includes three layers from the non-magnetic substrate 1 side: a lower magnetic layer 4a, an intermediate magnetic layer 4b, and an upper magnetic layer 4c.
なお、図１に示す磁気記録媒体では、下層の磁性層４ａと中層の磁性層４ｂとの間に下層の非磁性層７ａを含み、中層の磁性層４ｂと上層の磁性層４ｃとの間に上層の非磁性層７ｂを含むことで、これら磁性層４ａ〜４ｃと非磁性層７ａ，７ｂとが交互に積層された構造を有している。
各磁性層４ａ〜４ｃ及び各非磁性層７ａ，７ｂを構成する結晶粒子は、図２に示すように、配向制御層３の第１配向制御層３ａおよび第２配向制御層３ｂそれぞれの柱状晶Ｓ１、Ｓ２と連続した柱状晶Ｓ３として、非磁性下地層８（図２には不図示）上にエピタキシャル成長されている。
In the magnetic recording medium shown in FIG. 1, a lower nonmagnetic layer 7a is included between the lower magnetic layer 4a and the intermediate magnetic layer 4b, and between the intermediate magnetic layer 4b and the upper magnetic layer 4c. By including the upper nonmagnetic layer 7b, the magnetic layers 4a to 4c and the nonmagnetic layers 7a and 7b are alternately stacked.
As shown in FIG. 2, the crystal grains constituting the magnetic layers 4a to 4c and the nonmagnetic layers 7a and 7b are columnar crystals of the first orientation control layer 3a and the second orientation control layer 3b of the orientation control layer 3, respectively. The columnar crystals S3 that are continuous with S1 and S2 are epitaxially grown on the nonmagnetic underlayer 8 (not shown in FIG. 2).
本実施形態の磁性層４ａ〜４ｃにおいて、磁性層４ａ、４ｂはグラニュラー構造の磁性層、磁性層４ｃは非グラニュラー構造の磁性層とすることができる。
ここで、本願発明のＣｏＰｔＲｈ系磁性合金は、グラニュラー構造の磁性層、非グラニュラー構造の磁性層の何れにも用いてもバランスの取れたＫｕおよびＭｓ値を得ることができるが、図４（ａ）、図５（ａ）に示したＫｕおよびＭｓは非グラニュラー構造の磁性合金の結果である。そして、グラニュラー構造のＣｏＰｔＲｈ系磁性合金の場合は、含有される酸化物等およびその含有量の影響により、図４（ａ）、図５（ａ）とは若干異なる特性となるが、本発明の効果は十分に享受できる。
In the magnetic layers 4a to 4c of this embodiment, the magnetic layers 4a and 4b can be granular magnetic layers, and the magnetic layer 4c can be a non-granular magnetic layer.
Here, the CoPtRh-based magnetic alloy of the present invention can obtain a balanced Ku and Ms value even when used for either a granular magnetic layer or a non-granular magnetic layer. Ku and Ms shown in FIG. 5A are the results of the magnetic alloy having a non-granular structure. In the case of a CoPtRh-based magnetic alloy having a granular structure, the characteristics are slightly different from those shown in FIGS. 4 (a) and 5 (a) due to the influence of oxides contained therein and the content thereof. The effect can be fully enjoyed.
本願発明におけるＣｏ、Ｐｔ、Ｒｈを含む磁性合金において、Ｒｈの含有量は、１０〜４０原子％の範囲内である。
Ｃｏ、Ｐｔ、Ｒｈを含む磁性合金において、Ｒｈの含有量を１０〜４０原子％の範囲内とすることにより、Ｋｕを８×１０６ｅｒｇ／ｃｍ３以上とし、Ｍｓを７００〜１２００ｅｍｕ／ｃｍ３の範囲内とした磁性合金を得ることができる。より好ましくは、Ｒｈの含有量を２０〜３０原子％の範囲内とする。
なお、上記のように、Ｒｈの含有量を１０〜４０原子％とすれば、所望のＭｓとＫｕとをバランス良く得ることができるが、さらに、磁性合金のＰｔの含有量を１０〜４０原子％の範囲内とし、残部をＣｏとすることにより、磁気特性をより優れたものとすることができる。
Ｒｈの含有量を４０原子％以下とすると、Ｋｕが向上し、より良好な熱揺らぎ特性を確保することが可能となる。また、Ｐｔについても同様に、Ｋｕを向上させることができるため上記範囲内とすることが好ましい。
In the magnetic alloy containing Co, Pt, and Rh in the present invention, the Rh content is in the range of 10 to 40 atomic%.
In a magnetic alloy containing Co, Pt, and Rh, by setting the Rh content in the range of 10 to 40 atomic%, Ku is set to 8 × 10 6 erg / cm 3 or more, and Ms is set to 700 to 1200 emu / cm 3. Thus, it is possible to obtain a magnetic alloy within the above range. More preferably, the Rh content is in the range of 20 to 30 atomic%.
As described above, if the Rh content is 10 to 40 atom%, the desired Ms and Ku can be obtained in a well-balanced manner. Furthermore, the Pt content of the magnetic alloy is 10 to 40 atom%. % In the range and the balance being Co, the magnetic properties can be further improved.
When the Rh content is 40 atomic% or less, Ku is improved, and better thermal fluctuation characteristics can be secured. Similarly, Pt is preferably within the above range because Ku can be improved.
本願発明において、垂直磁性層が複数の磁性層からなる場合、そのうちの１層以上がＣｏ、Ｐｔ、Ｒｈを含有する磁性合金を含めばよいが、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｒｈを含有する磁性合金は、本実施形態の磁性層４ａ〜４ｃにおける最上層、すなわち、非グラニュラー構造の磁性層４ｃに用いるのが好ましい。この層は、磁気記録媒体に対するリードライトするに際し、磁気ヘッドに最も近い層であるため、その層の電磁変換特性は磁気記録媒体の電磁変換特性に最も影響を及ぼすからである。 In the present invention, when the perpendicular magnetic layer is composed of a plurality of magnetic layers, one or more of them may include a magnetic alloy containing Co, Pt, Rh, but a magnetic alloy containing Co, Pt, Rh The magnetic layer 4a to 4c of the present embodiment is preferably used for the uppermost layer, that is, the non-granular magnetic layer 4c. This is because this layer is the layer closest to the magnetic head when the magnetic recording medium is read / written, and the electromagnetic conversion characteristics of the layer have the greatest influence on the electromagnetic conversion characteristics of the magnetic recording medium.
なお、本願発明において、垂直磁性層が複数の磁性層からなる場合、そのうちの１層以上がＣｏ、Ｐｔ、Ｒｈを含有する磁性合金を含めばよいため、それ以外の磁性層は、本願発明の磁性合金以外を含ませてもよい。磁性層４ａ〜４ｃにおいて本願発明の磁性合金以外を含ませる場合は、例えば下記の磁性合金を用いることができる。
すなわち、ＣｏＰｔＲｈ系以外のグラニュラー構造の磁性層としては、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含む磁性粒子（磁性を有した結晶粒子）と、酸化物とを含むものであることが好ましい。そして、磁性層中のＣｒの含有量は、４ａｔ％以上１９ａｔ％以下（さらに好ましくは６ａｔ％以上１７ａｔ％以下）であることが好ましい。また、磁性層中のＰｔの含有量は、８ａｔ％以上２０ａｔ％以下であることが好ましい。具体的な合金組成としては、例えば、９０（Ｃｏ１４Ｃｒ１８Ｐｔ）−１０（ＳｉＯ２）｛Ｃｒ含有量１４ａｔ％、Ｐｔ含有量１８ａｔ％、残部Ｃｏからなる磁性粒子を１つの化合物として算出したモル濃度が９０ｍｏｌ％、ＳｉＯ２からなる酸化物組成が１０ｍｏｌ％｝、９２（Ｃｏ１０Ｃｒ１６Ｐｔ）−８（ＳｉＯ２）、９４（Ｃｏ８Ｃｒ１４Ｐｔ４Ｎｂ）−６（Ｃｒ２Ｏ３）の他、（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｔａ２Ｏ５）、（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｃｒ２Ｏ３）−（ＴｉＯ２）、（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｃｒ２Ｏ３）−（ＳｉＯ２）、（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｃｒ２Ｏ３）−（ＳｉＯ２）−（ＴｉＯ２）、（ＣｏＣｒＰｔＭｏ）−（ＴｉＯ）、（ＣｏＣｒＰｔＷ）−（ＴｉＯ２）、（ＣｏＣｒＰｔＢ）−（Ａｌ２Ｏ３）、（ＣｏＣｒＰｔＴａＮｄ）−（ＭｇＯ）、（ＣｏＣｒＰｔＢＣｕ）−（Ｙ２Ｏ３）、（ＣｏＣｒＰｔＲｕ）−（ＳｉＯ２）などの組成物を挙げることができる。
In the present invention, when the perpendicular magnetic layer is composed of a plurality of magnetic layers, one or more of these layers may include a magnetic alloy containing Co, Pt, and Rh. You may include things other than a magnetic alloy. When the magnetic layers 4a to 4c include other than the magnetic alloy of the present invention, for example, the following magnetic alloys can be used.
That is, the magnetic layer having a granular structure other than the CoPtRh system preferably contains magnetic particles containing Co, Cr, and Pt (crystal particles having magnetism) and an oxide. The content of Cr in the magnetic layer is preferably 4 at% or more and 19 at% or less (more preferably 6 at% or more and 17 at% or less). Further, the content of Pt in the magnetic layer is preferably 8 at% or more and 20 at% or less. As a specific alloy composition, for example, 90 (Co 14 Cr 18 Pt) -10 (SiO 2 ) {Cr content 14 at%, Pt content 18 at%, and the molar concentration calculated as one compound of magnetic particles consisting of the remaining Co is 90 mol. %, The oxide composition of SiO 2 is 10 mol%}, 92 (Co10Cr16Pt) -8 (SiO 2 ), 94 (Co8Cr14Pt4Nb) -6 (Cr 2 O 3 ), and (CoCrPt) — (Ta 2 O 5 ) , (CoCrPt) - (Cr 2 O 3) - (TiO 2), (CoCrPt) - (Cr 2 O 3) - (SiO 2), (CoCrPt) - (Cr 2 O 3) - (SiO 2) - ( TiO 2), (CoCrPtMo) - (TiO), (CoCrPtW) - (TiO 2), (CoCrPtB) - (Al 2 O 3 , (CoCrPtTaNd) - (MgO) , (CoCrPtBCu) - (Y 2 O 3), (CoCrPtRu) - can be exemplified compositions such as (SiO 2).
ＣｏＰｔＲｈ系以外の非グラニュラー構造の磁性層としては、例えば、ＣｏＣｒＰｔ系では、Ｃｏ１４〜２４Ｃｒ８〜２２Ｐｔ｛Ｃｒ含有量１４〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、残部Ｃｏ｝、ＣｏＣｒＰｔＢ系では、Ｃｏ１０〜２４Ｃｒ８〜２２Ｐｔ０〜１６Ｂ｛Ｃｒ含有量１０〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、Ｂ含有量０〜１６ａｔ％、残部Ｃｏ｝が好ましい。その他の系としては、ＣｏＣｒＰｔＴａ系では、Ｃｏ１０〜２４Ｃｒ８〜２２Ｐｔ１〜５Ｔａ｛Ｃｒ含有量１０〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、Ｔａ含有量１〜５ａｔ％、残部Ｃｏ｝、ＣｏＣｒＰｔＴａＢ系では、Ｃｏ１０〜２４Ｃｒ８〜２２Ｐｔ１〜５Ｔａ１〜１０Ｂ｛Ｃｒ含有量１０〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、Ｔａ含有量１〜５ａｔ％、Ｂ含有量１〜１０ａｔ％、残部Ｃｏ｝の他にも、ＣｏＣｒＰｔＢＮｄ系、ＣｏＣｒＰｔＴａＮｄ系、ＣｏＣｒＰｔＮｂ系、ＣｏＣｒＰｔＢＷ系、ＣｏＣｒＰｔＭｏ系、ＣｏＣｒＰｔＣｕＲｕ系、ＣｏＣｒＰｔＲｅ系などの材料を挙げることができる。 As a magnetic layer having a non-granular structure other than CoPtRh, for example, Co14-24Cr8-22Pt {Cr content 14-24 at%, Pt content 8-22 at%, balance Co} in CoCrPt system, Co10 in CoCrPtB system -24Cr8-22Pt0-16B {Cr content 10-24at%, Pt content 8-22at%, B content 0-16at%, balance Co} is preferred. As other systems, in CoCrPtTa system, Co10-24Cr8-22Pt1-5Ta {Cr content 10-24at%, Pt content 8-22at%, Ta content 1-5at%, balance Co}, CoCrPtTaB system, In addition to Co10-24Cr8-22Pt1-5Ta1-10B {Cr content 10-24 at%, Pt content 8-22 at%, Ta content 1-5 at%, B content 1-10 at%, balance Co}, Examples of the material include CoCrPtBNd, CoCrPtTaNd, CoCrPtNb, CoCrPtBW, CoCrPtMo, CoCrPtCuRu, and CoCrPtRe.
また、本実施形態では、垂直磁性層４として３層の磁性層４ａ〜４ｃで構成されたものを例示して説明してきたが、本発明では、上記垂直磁性層４を４層以上の磁性層で構成することも可能である。例えば、上記磁性層４ａ，４ｂに加えて、さらにグラニュラー構造の磁性層を形成し、これら３層のグラニュラー構造の磁性層の上に、酸化物を含まない非グラニュラー構造の磁性層４ｃを設けた構成としてもよいし、酸化物を含まない非グラニュラー構造の磁性層４ｃを２層構造として、磁性層４ａ，４ｂの上に設けた構成としてもよい。 Further, in the present embodiment, the perpendicular magnetic layer 4 has been described by exemplifying a structure composed of three magnetic layers 4a to 4c. However, in the present invention, the perpendicular magnetic layer 4 is composed of four or more magnetic layers. It is also possible to configure. For example, in addition to the magnetic layers 4a and 4b, a magnetic layer having a granular structure is formed, and a non-granular structure magnetic layer 4c containing no oxide is provided on the three magnetic layers having the granular structure. A configuration may be employed, or a non-granular magnetic layer 4c containing no oxide may be formed as a two-layer structure on the magnetic layers 4a and 4b.
なお、本発明において、垂直磁性層を構成する磁性層の厚みは、１層当たり３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。磁性層の厚さが２０ｎｍを超えると、磁性粒子が粗大化するために好ましくない。 In the present invention, the thickness of the magnetic layer constituting the perpendicular magnetic layer is preferably 3 nm or more and 20 nm or less per layer. If the thickness of the magnetic layer exceeds 20 nm, the magnetic particles are coarsened, which is not preferable.
また、本発明では、図１に示すように、垂直磁性層４を構成する複数の磁性層間に非磁性層７（図１では符号７ａ，７ｂで示す）を設けることが好ましい。非磁性層７の形成方法は特に限られるものではなく、例えば、スパッタリング法などを用いることができる。非磁性層７を適度な厚みで設けることで、個々の膜の磁化反転が容易になり、磁性粒子全体の磁化反転の分散を小さくすることができる。その結果、Ｓ／Ｎ比をより向上させることが可能である。
非磁性層７の厚みは、垂直磁性層４を構成する各磁性層の静磁結合を完全に切断しない範囲とされ、具体的には０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下（より好ましくは０．１以上０．８ｎｍ以下）とすることが好ましい。
Further, in the present invention, as shown in FIG. 1, it is preferable to provide a nonmagnetic layer 7 (indicated by reference numerals 7a and 7b in FIG. 1) between a plurality of magnetic layers constituting the perpendicular magnetic layer 4. The method for forming the nonmagnetic layer 7 is not particularly limited, and for example, a sputtering method can be used. By providing the nonmagnetic layer 7 with an appropriate thickness, magnetization reversal of individual films can be facilitated, and dispersion of magnetization reversal of the entire magnetic particles can be reduced. As a result, the S / N ratio can be further improved.
The thickness of the nonmagnetic layer 7 is set in a range in which the magnetostatic coupling of each magnetic layer constituting the perpendicular magnetic layer 4 is not completely cut, and specifically, 0.1 nm to 2 nm (more preferably 0.1 to 0). .8 nm or less).
「保護層」
次に、垂直磁性層４上に、例えば、ＣＶＤ（化学気相成長）法などを用いて保護層５を形成する。
保護層５は、垂直磁性層４の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが磁気記録媒体に偶発的に接触したときの媒体表面の損傷を防ぐためのものである。保護層５としては、従来公知の材料を使用することができ、例えばＣ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２を含むものを使用することが可能である。保護層５の厚みは、１〜１０ｎｍとすることが、磁気ヘッドと磁気記録媒体との距離を小さくできるので高記録密度の点から好ましい。
"Protective layer"
Next, the protective layer 5 is formed on the perpendicular magnetic layer 4 by using, for example, a CVD (chemical vapor deposition) method.
The protective layer 5 prevents corrosion of the perpendicular magnetic layer 4 and prevents damage to the medium surface when the magnetic head accidentally contacts the magnetic recording medium. As the protective layer 5, a conventionally known material can be used. For example, a material containing C, SiO 2 , or ZrO 2 can be used. The thickness of the protective layer 5 is preferably 1 to 10 nm from the viewpoint of high recording density because the distance between the magnetic head and the magnetic recording medium can be reduced.
「潤滑層」
次に、保護層５上に、例えば、ディッピング法などを用いて潤滑層６を形成する。
潤滑層６としては、例えば、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用いることが好ましい。
以上の工程により、図１に示す磁気記録媒体が得られる。
"Lubrication layer"
Next, the lubricating layer 6 is formed on the protective layer 5 by using, for example, a dipping method.
As the lubricating layer 6, it is preferable to use a lubricant such as perfluoropolyether, fluorinated alcohol, or fluorinated carboxylic acid.
Through the above steps, the magnetic recording medium shown in FIG. 1 is obtained.
（磁気記録再生装置）
図３は、本発明の磁気記録再生装置の一例を示した斜視図である。
この磁気記録再生装置は、上述した図１に示す磁気記録媒体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に対する情報の記録再生を行う磁気ヘッド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。
(Magnetic recording / reproducing device)
FIG. 3 is a perspective view showing an example of the magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention.
This magnetic recording / reproducing apparatus includes the above-described magnetic recording medium 50 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.
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可能なものである。
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素子などを有する高記録密度に適した磁気ヘッドを用いることができる。
The recording / reproducing signal processing system 54 is capable of processing data input from the outside and sending a recording signal to the magnetic head 52, processing a reproducing signal from the magnetic head 52 and sending the data to the outside. .
As the magnetic head 52, a magnetic head suitable for high recording density having a GMR element utilizing a giant magnetoresistance effect (GMR) as a reproducing element can be used.
図３に示す磁気記録再生装置は、図１に示す磁気記録媒体５０と、磁気記録媒体５０に対する情報の記録再生を行う磁気ヘッド５２とを備えるものであるので、書き込み特性（ＯＷ）、及び熱揺らぎ特性が得られる磁気記録媒体を備えた優れたものとなる。 The magnetic recording / reproducing apparatus shown in FIG. 3 includes the magnetic recording medium 50 shown in FIG. 1 and a magnetic head 52 for recording / reproducing information with respect to the magnetic recording medium 50. It will be excellent with a magnetic recording medium capable of obtaining fluctuation characteristics.
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
（実施例１）
以下に示す製造方法により、実施例１の磁気記録媒体を作製し、評価した。
Hereinafter, the effects of the present invention will be made clearer by examples. In addition, this invention is not limited to a following example, In the range which does not change the summary, it can change suitably and can implement.
Example 1
The magnetic recording medium of Example 1 was manufactured and evaluated by the manufacturing method described below.
まず、洗浄済みのガラス基板（コニカミノルタ社製、外形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−３０４０）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、このガラス基板の上に、Ｃｒターゲットを用いて層厚１０ｎｍの密着層を成膜した。
このようにして得られた密着層の上に、Ｃｏ−２０Ｆｅ−５Ｚｒ−５Ｔａ｛Ｆｅ含有量２０ａｔ％、Ｚｒ含有量５ａｔ％、Ｔａ含有量５ａｔ％、残部Ｃｏ｝のターゲットを用いて１００℃以下の基板温度で、層厚２５ｎｍの軟磁性層を成膜し、この上にＲｕ層を層厚０．７ｎｍで成膜し、さらにＣｏ−２０Ｆｅ−５Ｚｒ−５Ｔａの軟磁性層を層厚２５ｎｍで成膜し、これを軟磁性下地層とした。
First, a cleaned glass substrate (manufactured by Konica Minolta, 2.5 inch outer diameter) is housed in a film forming chamber of a DC magnetron sputtering apparatus (C-3040, manufactured by Anelva), and the ultimate vacuum is 1 × 10 −3. The inside of the deposition chamber was evacuated to 5 Pa, and an adhesion layer having a layer thickness of 10 nm was formed on the glass substrate using a Cr target.
On the adhesion layer thus obtained, a target of Co-20Fe-5Zr-5Ta {Fe content 20at%, Zr content 5at%, Ta content 5at%, balance Co} is used at 100 ° C or lower. A soft magnetic layer with a layer thickness of 25 nm is formed at a substrate temperature of 0.1 nm, a Ru layer is formed thereon with a thickness of 0.7 nm, and a soft magnetic layer of Co-20Fe-5Zr-5Ta is formed with a layer thickness of 25 nm. This was formed into a soft magnetic underlayer.
次に、軟磁性下地層の上に、第１の配向制御層として、スパッタリング法を用いて０．８Ｐａで膜厚６０ｎｍの９０Ｎｉ１０Ｗ膜を成膜した。 Next, a 90Ni10W film having a thickness of 60 nm and a thickness of 0.8 Pa was formed as a first orientation control layer on the soft magnetic underlayer using a sputtering method.
次に、第１配向制御層上に、Ｒｕからなるターゲット、Ａｒガスからなるスパッタリングガスを用い、スパッタリングガス圧０．８Ｐａでスパッタリング法により、Ｒｕからなる層を膜厚１０ｎｍで形成し、その上に、スパッタリングガス圧１０ＰａでＲｕからなる層を膜厚１３ｎｍで形成し第２配向制御層とした。 Next, a Ru layer is formed to a thickness of 10 nm on the first alignment control layer by sputtering using a target made of Ru and a sputtering gas made of Ar gas at a sputtering gas pressure of 0.8 Pa. In addition, a layer made of Ru with a sputtering gas pressure of 10 Pa was formed to a thickness of 13 nm to form a second orientation control layer.
その後、第１配向制御層及び第２配向制御層からなる配向制御層上に、垂直磁性層を形成した。
まず、配向制御層上に、９１（Ｃｏ１５Ｃｒ１６Ｐｔ）−６（ＳｉＯ２）−３（ＴｉＯ２）｛Ｃｒ含有量１５ａｔ％、Ｐｔ含有量１６ａｔ％、残部Ｃｏの合金を９１ｍｏｌ％、ＳｉＯ２からなる酸化物を６ｍｏｌ％、ＴｉＯ２からなる酸化物を３ｍｏｌ％｝の組成の磁性層を、スパッタリングガス圧を２Ｐａとして層厚９ｎｍで成膜した。
Thereafter, a perpendicular magnetic layer was formed on the orientation control layer composed of the first orientation control layer and the second orientation control layer.
First, 91 (Co15Cr16Pt) -6 (SiO 2 ) -3 (TiO 2 ) {Cr content of 15 at%, Pt content of 16 at%, and the remaining Co is an alloy composed of 91 mol% and SiO 2 on the orientation control layer. A magnetic layer having a composition of 6 mol% of the product and 3 mol% of the oxide composed of TiO 2 was formed with a sputtering gas pressure of 2 Pa and a layer thickness of 9 nm.
次に、磁性層の上に、８８（Ｃｏ３０Ｃｒ）−１２（ＴｉＯ２）からなる非磁性層を層厚０．３ｎｍで成膜した。
次に、非磁性層の上に、９２（Ｃｏ１１Ｃｒ１８Ｐｔ）−５（ＳｉＯ２）−３（ＴｉＯ２）からなる磁性層を、スパッタリングガス圧を２Ｐａとして層厚６ｎｍで成膜した。
次に、磁性層の上に、Ｒｕからなる非磁性層を層厚０．３ｎｍで成膜した。
次に、非磁性層の上に、５０Ｃｏ３０Ｐｔ２０Ｒｈ｛Ｃｏ含有量５０ａｔ％、Ｐｔ含有量３０ａｔ％、Ｒｈ含有量２０ａｔ％｝からなるターゲットを用いて、スパッタリングガス圧を０．６Ｐａとして磁性層を層厚７ｎｍで成膜した。なお、このＲｈを含む磁性層のＫｕは１．２×１０７ｅｒｇ／ｃｍ３、Ｍｓは１０００ｅｍｕ／ｃｍ３であった。
Next, a nonmagnetic layer made of 88 (Co30Cr) -12 (TiO 2 ) was formed on the magnetic layer with a layer thickness of 0.3 nm.
Next, a magnetic layer made of 92 (Co11Cr18Pt) -5 (SiO 2 ) -3 (TiO 2 ) was formed on the nonmagnetic layer with a sputtering gas pressure of 2 Pa and a layer thickness of 6 nm.
Next, a nonmagnetic layer made of Ru was formed with a layer thickness of 0.3 nm on the magnetic layer.
Next, on the nonmagnetic layer, a magnetic layer having a thickness of 50 Co30Pt20Rh {Co content 50 at%, Pt content 30 at%, Rh content 20 at%} and a sputtering gas pressure of 0.6 Pa is formed. A film was formed at 7 nm. The magnetic layer containing Rh had Ku of 1.2 × 10 7 erg / cm 3 and Ms of 1000 emu / cm 3 .
次に、ＣＶＤ法により層厚３．０ｎｍの保護層を成膜し、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を成膜し、実施例１の磁気記録媒体を得た。 Next, a protective layer having a thickness of 3.0 nm was formed by a CVD method, and then a lubricating layer made of perfluoropolyether was formed by a dipping method to obtain a magnetic recording medium of Example 1.
（電磁変換特性の評価）
このようにして得られた実施例１の磁気記録媒体について、米国ＧＵＺＩＫ社製のリードライトアナライザＲＷＡ１６３２及びスピンスタンドＳ１７０１ＭＰを用いて、記録再生特性として信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ）、記録特性（ＯＷ）の各評価を行った。その結果、本実施例１の磁気記録媒体のＳ／Ｎは１４．１２ｄＢ、ＯＷは４４．４３ｄＢで電磁変換特性に優れていた。
(Evaluation of electromagnetic conversion characteristics)
For the magnetic recording medium of Example 1 obtained in this way, using a read / write analyzer RWA1632 and spin stand S1701MP manufactured by GUZIK, USA, the signal / noise ratio (S / N), recording characteristics (recording characteristics) Each evaluation of (OW) was performed. As a result, the S / N of the magnetic recording medium of Example 1 was 14.12 dB, and OW was 44.43 dB, which was excellent in electromagnetic conversion characteristics.
なお、磁気ヘッドには、書き込み側にシングルポール磁極を用い、読み出し側にＴＭＲ素子を用いたヘッドを使用した。
また、信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ）については、記録密度７５０ｋＦＣＩとして測定した。
記録特性（ＯＷ）については、先ず、７５０ｋＦＣＩの信号を書き込み、次いで１００ｋＦＣＩの信号を上書し、周波数フィルターにより高周波成分を取り出し、その残留割合によりデータの書き込み能力を評価した。
As the magnetic head, a head using a single pole magnetic pole on the writing side and a TMR element on the reading side was used.
The signal / noise ratio (S / N) was measured at a recording density of 750 kFCI.
Regarding the recording characteristics (OW), first, a 750 kFCI signal was written, then a 100 kFCI signal was overwritten, a high frequency component was taken out by a frequency filter, and the data writing ability was evaluated by the residual ratio.
（比較例）
上記実施例１の５０Ｃｏ３０Ｐｔ２０Ｒｈ磁性層を、６５Ｃｏ１８Ｃｒ１５Ｐｔ２Ｂ磁性層に変えたこと以外は同様にして磁気記録媒体を製造し電磁変換特性を評価した。その結果、本比較例の磁気記録媒体のＳ／Ｎは１３．９８ｄＢ、ＯＷは４３．８８ｄＢであった。
(Comparative example)
A magnetic recording medium was produced in the same manner except that the 50Co30Pt20Rh magnetic layer of Example 1 was changed to a 65Co18Cr15Pt2B magnetic layer, and the electromagnetic conversion characteristics were evaluated. As a result, the S / N of the magnetic recording medium of this comparative example was 13.98 dB and OW was 43.88 dB.
（実施例２）
実施例２では、本願発明の磁性合金を用いてビットパターンドメディアを製造した。
先ず、ＨＤ用ガラス基板をセットした真空チャンバを予め１．０×１０−５Ｐａ以下に真空排気した。ここで使用したガラス基板は、Ｌｉ２Ｓｉ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３−Ｋ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３−Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ−Ｐ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ３−ＺｎＯを構成成分とする結晶化ガラスを材質とし、外径が６５ｍｍ、内径が２０ｍｍ、平均表面粗さ（Ｒａ）が２オングストローム（単位：Å、０．２ｎｍ）である。
(Example 2)
In Example 2, a bit patterned media was manufactured using the magnetic alloy of the present invention.
First, the vacuum chamber in which the HD glass substrate was set was evacuated to 1.0 × 10 −5 Pa or less in advance. The glass substrate used here is composed of Li 2 Si 2 O 5 , Al 2 O 3 —K 2 O, Al 2 O 3 —K 2 O, MgO—P 2 O 5 , and Sb 2 O 3 —ZnO. The material is crystallized glass, and the outer diameter is 65 mm, the inner diameter is 20 mm, and the average surface roughness (Ra) is 2 angstroms (unit: Å, 0.2 nm).
次に、このガラス基板にＤＣスパッタリング法を用いて、軟磁性下地層として層厚６０ｎｍのＦｅＣｏＢ膜、配向制御層として層厚１０ｎｍのＲｕ膜と、垂直磁性層として、層厚１５ｎｍの５０Ｃｏ２７Ｐｔ１８Ｒｈ５Ｂ合金膜、層厚１４ｎｍの５０Ｃｏ３０Ｐｔ２０Ｒｈ合金膜とをこの順で積層した。なお、この垂直磁性層のＫｕは１．２×１０７ｅｒｇ／ｃｍ３、Ｍｓは９８０ｅｍｕ／ｃｍ３であった。 Next, a DC sputtering method is used on this glass substrate to form an FeCoB film with a thickness of 60 nm as a soft magnetic underlayer, an Ru film with a thickness of 10 nm as an orientation control layer, and a 50Co27Pt18Rh5B alloy film with a thickness of 15 nm as a perpendicular magnetic layer. Then, a 50Co30Pt20Rh alloy film having a layer thickness of 14 nm was laminated in this order. The perpendicular magnetic layer had a Ku of 1.2 × 10 7 erg / cm 3 and an Ms of 980 emu / cm 3 .
次に、この上に、レジストをスピンコート法により塗布し、層厚１００ｎｍのレジスト層を形成した。なお、レジストには、紫外線硬化樹脂であるノボラック系樹脂を用いた。そして、磁気記録ビットパターンのポジパターンを有するガラス製のスタンプを用いて、このスタンプを１ＭＰａ（約８．８ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力でレジスト層に押し付けた状態で、波長２５０ｎｍの紫外線を、紫外線の透過率が９５％以上であるガラス製のスタンプの上部から１０秒間照射し、レジスト層を硬化させた。その後、スタンプをレジスト層から分離し、レジスト層に磁気記録パターンに対応した凹凸パターンを転写した。 Next, a resist was applied thereon by a spin coating method to form a resist layer having a layer thickness of 100 nm. Note that a novolac resin, which is an ultraviolet curable resin, was used as the resist. Then, using a glass stamp having a positive pattern of a magnetic recording bit pattern, UV light having a wavelength of 250 nm is applied to the resist layer in a state where the stamp is pressed against the resist layer at a pressure of 1 MPa (about 8.8 kgf / cm 2 ). The resist layer was cured by irradiating from the top of a glass stamp having a transmittance of 95% or more for 10 seconds. Thereafter, the stamp was separated from the resist layer, and an uneven pattern corresponding to the magnetic recording pattern was transferred to the resist layer.
なお、レジスト層に転写したビットパターンは、凸部が直径６０ｎｍの円周状であり、この凸部を３０ｎｍ間隔で千鳥状に配置した。レジスト層の凸部の層厚は６５ｎｍ、凹部の深さは約５ｎｍであった。また、凹部の基板面に対する角度は、ほぼ９０度であった。 The bit pattern transferred to the resist layer had a convex portion with a circumference of 60 nm in diameter, and the convex portions were arranged in a staggered manner at intervals of 30 nm. The layer thickness of the convex portion of the resist layer was 65 nm, and the depth of the concave portion was about 5 nm. The angle of the recess with respect to the substrate surface was approximately 90 degrees.
次に、レジスト層の凹部の箇所をドライエッチングで除去した。ドライエッチングの条件は、Ｏ２ガスを４０ｓｃｃｍ、圧力を０．３Ｐａ、高周波プラズマ電力を３００Ｗ、ＤＣバイアスを３０Ｗ、エッチング時間を１０秒とした。 Next, the concave portions of the resist layer were removed by dry etching. The dry etching conditions were O 2 gas of 40 sccm, pressure of 0.3 Pa, high frequency plasma power of 300 W, DC bias of 30 W, and etching time of 10 seconds.
次に、垂直磁性層でマスク層に覆われていない箇所をイオンビームで加工した。イオンビームは、窒素ガス４０ｓｃｃｍ、水素ガス２０ｓｃｃｍ、ネオン２０ｓｃｃｍの混合ガスを用いて発生させた。イオンの量は５×１０１６原子／ｃｍ２、加速電圧は２０ｋｅＶ、エッチング速度は０．１ｎｍ／秒とし、エッチング時間を９０秒とした。なお、垂直磁性層の加工深さは１５ｎｍで、その加工位置の下の約１４ｎｍの厚さの垂直磁性層はイオンビームの注入により非晶質化し保磁力が約８０％低下していた。 Next, a portion of the perpendicular magnetic layer not covered with the mask layer was processed with an ion beam. The ion beam was generated using a mixed gas of nitrogen gas 40 sccm, hydrogen gas 20 sccm, and neon 20 sccm. The amount of ions was 5 × 10 16 atoms / cm 2 , the acceleration voltage was 20 keV, the etching rate was 0.1 nm / second, and the etching time was 90 seconds. Note that the processing depth of the perpendicular magnetic layer was 15 nm, and the perpendicular magnetic layer having a thickness of about 14 nm below the processing position became amorphous by ion beam implantation, and the coercive force was reduced by about 80%.
次に、この表面に、ＳＯＧ膜をスピンコート法で形成した。スピンコートは、組成物０．５ｍｌをスピンコーター内にセットした基板上に滴下し、基板を５００ｒｐｍで５秒間回転、次いで３０００ｒｐｍで２秒間、さらに５０００ｒｐｍで２０秒間回転させることにより行った。そして、このＳＯＧ膜を加熱により硬化させた。 Next, an SOG film was formed on this surface by spin coating. Spin coating was performed by dropping 0.5 ml of the composition onto a substrate set in a spin coater and rotating the substrate at 500 rpm for 5 seconds, then at 3000 rpm for 2 seconds, and further at 5000 rpm for 20 seconds. The SOG film was cured by heating.
次に、イオンビームによりＳＯＧ膜表面をエッチングし、垂直磁性層のビットパターンを表出させると共に、表面の平滑化を行った。イオンビームは、窒素ガス４０ｓｃｃｍ、水素ガス２０ｓｃｃｍ、ネオン２０ｓｃｃｍの混合ガスを用いて発生させた。イオンの量は５×１０１６原子／ｃｍ２、加速電圧は２０ｋｅＶとした。 Next, the surface of the SOG film was etched with an ion beam to expose the bit pattern of the perpendicular magnetic layer, and the surface was smoothed. The ion beam was generated using a mixed gas of nitrogen gas 40 sccm, hydrogen gas 20 sccm, and neon 20 sccm. The amount of ions was 5 × 10 16 atoms / cm 2 and the acceleration voltage was 20 keV.
次に、ＣＶＤ法にてＤＬＣ膜を厚さ４ｎｍ形成し、潤滑剤を２ｎｍ塗布してビットパターンドメディア（磁気記録媒体）を作製した。 Next, a DLC film having a thickness of 4 nm was formed by a CVD method, and a lubricant was applied by 2 nm to produce a bit patterned medium (magnetic recording medium).
以上の方法により作製された磁気記録媒体について、電磁変換特性（ＳＮＲ）を測定した。なお、電磁変換特性の評価はスピンスタンドを用いて実施した。また、評価用のヘッドには、記録には垂直記録ヘッド、読み込みにはＴｕＭＲヘッドを用いた。 Electromagnetic conversion characteristics (SNR) of the magnetic recording medium produced by the above method were measured. The electromagnetic conversion characteristics were evaluated using a spin stand. As the evaluation head, a perpendicular recording head was used for recording and a TuMR head was used for reading.
その結果、本発明を適用して製造された磁気記録媒体は、ＳＮＲが１２．８ｄＢであり、電磁変換特性に優れていることが確認できた。 As a result, it was confirmed that the magnetic recording medium produced by applying the present invention had an SNR of 12.8 dB and excellent electromagnetic conversion characteristics.
１…非磁性基板、２…軟磁性下地層、３…配向制御層、３ａ…第１配向制御層、３ｂ…第２配向制御層、４…垂直磁性層、４ａ、４ｂ、４ｃ…磁性層、５…保護層、６…潤滑層、７、７ａ、７ｂ…非磁性層、８…非磁性下地層、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３…柱状晶、Ｓ１ａ…凹凸面、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。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nonmagnetic board | substrate, 2 ... Soft magnetic underlayer, 3 ... Orientation control layer, 3a ... 1st orientation control layer, 3b ... 2nd orientation control layer, 4 ... Perpendicular magnetic layer, 4a, 4b, 4c ... Magnetic layer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Protective layer, 6 ... Lubricating layer, 7, 7a, 7b ... Non-magnetic layer, 8 ... Non-magnetic underlayer, S1, S2, S3 ... Columnar crystal, S1a ... Uneven surface, 50 ... Magnetic recording medium, 51 ... Medium Drive unit, 52... Magnetic head, 53... Head drive unit, 54.
Claims (5)
前記垂直磁性層を構成する少なくとも１層の前記磁性層が、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｒｈを含有する磁性合金を含み、前記Ｒｈの含有量が、２０〜３０原子％の範囲内であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 On the nonmagnetic substrate, at least a soft magnetic underlayer, an orientation control layer for controlling the orientation of the layer immediately above, and a single layer or two layers in which the easy axis is oriented perpendicularly to the nonmagnetic substrate A perpendicular magnetic recording medium comprising a perpendicular magnetic layer composed of the above magnetic layers in this order,
The at least one magnetic layer constituting the perpendicular magnetic layer includes a magnetic alloy containing Co, Pt, and Rh, and the content of Rh is in the range of 20 to 30 atomic%. Perpendicular magnetic recording medium.
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