JP2004342205A

JP2004342205A - 垂直磁気記録媒体

Info

Publication number: JP2004342205A
Application number: JP2003136465A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Shimoda; 一正下田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-14
Also published as: JP4762485B2

Abstract

【課題】垂直磁気記録媒体に関し、保持力を劣化させることなく磁気的なクラスタサイズを低減するとともに、記録層の配向性を高めて低ノイズ化する。
【解決手段】Ｃｏ及びＰｔを含有する合金磁性材料からなる記録層５を備えた垂直磁気記録媒体の記録層５の下に突起の平均間隔が３〜１０ｎｍで、且つ、表面粗さＲ_ａが０．５ｎｍ以下である微細な凹凸を有する凹凸制御層３を設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は垂直磁気記録媒体に関するものであり、特に、高記録密度のハードディスク装置に用いられる垂直磁気記録媒体の低ノイズ化及び高保磁力化を実現するための積層構造に特徴のある垂直磁気記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録再生装置の大容量化は急速に進んでおり、大容量化に伴って磁気記録媒体の記録密度を高めるために、垂直記録が注目を集めている。
【０００３】
この様な垂直磁気記録媒体においては、記録層としてＣｏ−Ｐｔ合金を用いることが研究されており、プロセスにもよるが１０〜４０ａｔ％程度のＰｔ組成においてＣｏ−Ｐｔ合金は２×１０^６ｅｒｇ／ｃｃ以上の結晶磁気異方性（Ｋｕ）を有する目的に適した材料である。
【０００４】
さらに、これを低ノイズな媒体とするには連続膜ではなくなんらかの方法で磁性粒同士を磁気的に孤立化させる必要がある。
【０００５】
そのため、
▲１▼Ｃｏ−ＰｔにＣｒを添加してＣｒの粒界偏析を利用する方法（例えば、特許文献１参照）、
▲２▼Ｃｏ−Ｐｔを微量のＯ_２を含んだＡｒ雰囲気中で形成し、粒界の酸素析出を利用する方法（例えば、特許文献２或いは特許文献３参照）、
などが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２６９７１８号公報
【特許文献２】
特開２０００−２６８３４０号公報
【特許文献３】
特開２０００−０５７５６９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の▲２▼の方法は特に加熱を必要としないため、量産などを考えるとコストを含め有利な点が多いが、本発明者等の検討結果によると以下の課題がある。
即ち、
ａ．Ｏ_２混合比を上げるとクラスタサイズを低減できるが、過度に混合するとＨ_Ｃ（保磁力）を劣化させる。
ｂ．Ｃｒ偏析に比べ粒同士を分離する効果が小さい。
【０００８】
したがって、上記の▲２▼の方法で十分に低ノイズかつＨ_Ｃが高い媒体を作製するには、酸素析出を利用しつつもそれと並行して別の方法で粒同士の磁気的孤立を補うことが必要と考える。
【０００９】
そこで、本発明者は、酸化物或いは窒化物を用いた凹凸制御層を中間層、或いは、下地層として設けることが低ノイズ化に有効であることを発見した（別途、出願準備中）。
【００１０】
即ち、酸化物或いは窒化物からなる凹凸制御層をＣｏ／Ｐｄ多層膜或いはＣｏ／Ｐｔ多層膜からなる記録層の下に挿入して凹凸を形成し、その凹凸により記録層にも凹凸が導入され、その凹凸が磁壁のピニングサイトとなって、磁気的なクラスタサイズを減少させるためと考えられる。
【００１１】
なお、凹凸制御層だけでは、記録層の配向性が必ずしも十分ではなく、媒体ノイズの低減が必ずしも充分ではないという問題がある。
【００１２】
したがって、本発明は、保磁力を劣化させることなく磁気的なクラスタサイズを低減するとともに、記録層の配向性を高めて低ノイズ化することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成の説明図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図における符号１は、ガラス基板等の非磁性基板である。
図１参照
上記目的を達成するため、本発明は、Ｃｏ及びＰｔを含有する合金磁性材料からなる記録層５を備えた垂直磁気記録媒体において、記録層５の下に突起の平均間隔が３〜１０ｎｍで、且つ、表面粗さＲ_ａが０．５ｎｍ以下である微細な凹凸を有する凹凸制御層３を設けたことを特徴とする。
【００１４】
このように、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｏ等のＣｏ及びＰｔを含有するｈｃｐ（六方晶最密）構造を有する合金磁性材料からなる記録層５を用いた場合にも、凹凸制御層３を挿入することで、磁性粒間の磁気相互作用が一層低減でき、高保磁力化が可能になる。
【００１５】
なお、凹凸制御層３の凹凸が磁壁のピニングサイトとなって、磁気的なクラスタサイズを減少させているので、突起の平均間隔が１０ｎｍを超えるとクラスタサイズが大きくなりすぎ、一方、３ｎｍ未満の場合には非磁性基板１１の表面粗さとあまり差がなくなり、凹凸制御層３を設ける意味がなくなる。
【００１６】
この場合の凹凸制御層３としては、ＳｉＯ_ｘ等の酸化物或いはＳｉＮ_ｘ等の窒化物のいずれかが好適である。
【００１７】
また、凹凸制御層３と記録層５との間に配向制御層４を設けることが望ましく、配向制御層４を設けることによって、垂直配向を維持することができ、媒体ノイズを低減することができる。
【００１８】
この場合の配向制御層４は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｏ等のＣｏ及びＰｔを含有するｈｃｐ構造を有する合金磁性材料と同じｈｃｐ構造を有する必要があり、Ｒｕ、Ｒｕ−Ｃｒ合金膜、Ｃｏ−Ｃｒ合金膜、或いは、Ｒｕ−Ｃｏ合金膜が望ましい。
【００１９】
また、垂直磁気記録媒体としては軟磁気特性を有する裏打層２を少なくとも１層以上有することが望ましく、特に、多層化することによってさらなる低ノイズ化が可能になる。
【００２０】
上述の構成の垂直磁気記録媒体を製造する場合には、凹凸制御層３を形成する際には、酸素或いは窒素を含むＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのいずれか１つのプロセスガス雰囲気中で反応性スパッタ法によって凹凸制御層３を形成すれば良い。
【００２１】
特に、反応性スパッタ工程におけるプロセスガス圧を１Ｐａ以上とすることにより、突起の平均間隔が３〜１０ｎｍで、且つ、表面粗さＲ_ａが０．５ｎｍ以下である微細な凹凸を有する凹凸制御層３を再現性良く形成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
ここで、図２及び図３を参照して、本発明の第１の実施の形態の垂直磁気記録媒体を説明するが、まず、図２を参照して、本発明の第１の実施の形態の垂直磁気記録媒体の製造工程を説明する。
図２（ａ）参照
まず、直径が２．５インチ（≒６ｃｍ）のガラス基板１１上にＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、厚さが、例えば、２００ｎｍのＣｏＺｒＮｂ裏打層１２を形成する。
【００２３】
図２（ｂ）参照
引き続いて、多結晶Ｓｉをターゲットとし、プロセスガスとしてＯ_２とＡｒの２系統のガスを用いて、Ｏ_２ガスとＡｒガスの分圧比が１：１００のプロセスガス圧を４．０Ｐａとし、室温において反応性スパッタによりＣｏＺｒＮｂ裏打層１２上に厚さが、例えば、２ｎｍのＳｉＯ_ｘ凹凸制御層１３を設ける。
【００２４】
図２（ｃ）参照
引き続いて、厚さが、例えば、３ｎｍのＲｕ配向制御層１４をスパッタ法により成膜したのち、ターゲットとしてＣｏＣｒＰｔを用いてＯ_２雰囲気中で厚さが、例えば、２０ｎｍのＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｏ記録層１５を成膜する。
【００２５】
図２（ｄ）参照
次いで、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｏ記録層１５上にスパッタ法により厚さが、例えば、４ｎｍのＤＬＣからなる保護膜１６を順次堆積させたのち、保護膜１６上にパーフルオロカーボンからなる潤滑材１７を設けることによって、垂直磁気記録媒体の基本構造が完成する。
【００２６】
図３参照
図３は、得られた垂直磁気記録媒体における媒体ノイズＮ_ｍの線記録密度依存性の説明図であり、比較のために、ＳｉＯ_ｘ凹凸制御層を設けずに５ｎｍのＲｕ配向制御層のみを設けた例を併せて示している。
ここでは、磁気ヘッドとして、リードコア幅０．３μｍでライトコア幅０．５μｍのＳＰＴ（単磁極型）ヘッドを用い、ディスク回転数６５００ｒｐｍ，半径位置２０ｍｍ，Ｙａｗａｎｇｌｅ０°の条件で測定した。
【００２７】
図から明らかなように、ＳｉＯ_ｘ凹凸制御層を設けた場合に、Ｒｕ配向制御層のみの場合に比べて媒体ノイズＮ_ｍ〔μＶｒｍｓ〕を、１０〜３０％低くすることができ、また、線記録密度〔ｋＦＣＩ〕の増大とともに低減率が大きくなることが分かる。
【００２８】
また、この垂直磁気記録媒体のＳｉＯ_ｘ凹凸制御層１３の表面粗さＲ_ａを測定したところ、Ｒ_ａ≒０．４ｎｍであり、ガラス基板１１の表面粗さＲ_ａ≒０．２ｎｍに対して適度に粗くなっており、この粗さがＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｏ記録層１５の磁性粒間の磁気相互作用に影響し、媒体ノイズＮ_ｍが低減できたと考えられる。
【００２９】
次に、図４及び図５を参照して、配向制御層の膜厚依存性に関する本発明の第２の実施の形態を説明するが、配向制御層の構成以外は上記の第１の実施の形態と同様であるので製造工程の説明は省略する。
【００３０】
図４参照
図４は、本発明の第２の実施の形態の垂直磁気記録媒体の概念的断面図であり、この第２の実施の形態においては、配向制御層として、厚さが１ｎｍのＴａ配向制御層２１と、厚さが０〜３ｎｍのＲｕ_８０Ｃｏ_２０配向制御層２２とを設けたものである。
【００３１】
即ち、直径が２．５インチ（≒６ｃｍ）のガラス基板１１上に厚さが２００ｎｍのＣｏＺｒＮｂ裏打層１２、厚さが２ｎｍのＳｉＯ_ｘ凹凸制御層１３、厚さが１ｎｍのＴａ配向制御層２１、厚さが０〜３ｎｍのＲｕ_８０Ｃｏ_２０配向制御層２２、厚さが２０ｎｍのＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｏ記録層１５、厚さが４ｎｍのＤＬＣからなる保護膜１６、及び、パーフルオロカーボンからなる潤滑材１７を順次設けたものである。
但し、Ｒｕ_８０Ｃｏ_２０配向制御層２２の膜厚が０ｎｍの場合には、Ｔａ配向制御層２１の膜厚も０ｎｍである。
この場合、ＲｕにＣｏを加えた配向制御層を用いることによって、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｏ記録層１５との格子定数の整合を図っている。
【００３２】
図５参照
図５は、Ｋｅｒｒループより求めた保磁力Ｈ_ｃのＲｕ_８０Ｃｏ_２０配向制御層の膜厚依存性の説明図であり、Ｒｕ_８０Ｃｏ_２０配向制御層の膜厚増大に伴い、保磁力Ｈ_Ｃが増大し、配向制御膜を設けない場合に比べてＴａ配向制御層２１上に設けるＲｕ_８０Ｃｏ_２０配向制御層２２の膜厚を３ｎｍとすることで保磁力Ｈ_Ｃを大幅に向上することができた。
【００３３】
次に、図６及び図７を参照して、凹凸制御層の製造条件依存性に関する本発明の第３の実施の形態を説明するが、凹凸制御層の製造条件を振った以外は上記の第１の実施の形態と同様であるので構造の説明は省略する。
【００３４】
この本発明の第３の実施の形態の説明においては、ＳｉＯ_ｘ凹凸制御層１３の形成工程において、多結晶Ｓｉをターゲットとし、プロセスガスとしてＯ_２とＡｒの２系統のガスを用いて、Ｏ_２ガスとＡｒガスの分圧比が１：１００のプロセスガス圧を０．５〜６Ｐａで振って、室温において反応性スパッタによりＣｏＺｒＮｂ裏打層１２上に厚さが、例えば、２ｎｍのＳｉＯ_ｘ凹凸制御層１３を形成した。
【００３５】
図６参照
図６は、本発明の第３の実施の形態の垂直磁気記録媒体の保磁力Ｈ_ｃのプロセスガス圧依存性の説明図であり、プロセスガス圧の増大とともに、保磁力Ｈ_ｃが向上し、プロセスガス圧を０．５Ｐａ→２Ｐａとすることで、保磁力Ｈ_ｃは２．１〔ｋＯｅ〕向上した。
【００３６】
図７参照
図７は、本発明の第３の実施の形態の垂直磁気記録媒体の媒体ＳＮ比（Ｓ／Ｎ_ｍ）のプロセスガス圧依存性の説明図であり、ここでは、２００ｋＦＣＩの線記録密度におけるＳ／Ｎ_ｍの変化を示している。
図から明らかなように、プロセスガス圧を０．５Ｐａ→２Ｐａとすることで、Ｓ／Ｎ_ｍは６．９ｄＢもの向上が可能となった。
【００３７】
これは、凹凸制御層の表面粗さＲ_ａが、プロセスガス圧に依存することを意味しており、プロセスガス圧を１Ｐａ以上とすることによって、凹凸制御層の表面粗さＲ_ａを０．５ｎｍ以下にすることができる。
また、この時の凹凸の突起の平均間隔は１０ｎｍ以下となる。
【００３８】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態においては、基板としてガラス基板を用いているが、ガラス基板としては例えば、結晶化ガラス基板或いは強化ガラス基板を用いれば良い。
【００３９】
さらに、本発明はガラス基板に限られるものではなく、非磁性基板であれば良く、例えば、Ａｌ−Ｍｇ合金基板等の金属基板を用いても良いものである。
【００４０】
また、上記の各実施の形態においては、凹凸制御層としてＳｉＯ_ｘを用いているが、ＳｉＯ_ｘに限られるものではなく、ＳｉＮ_ｘ等の窒化膜を用いても良いものであり、この場合には、多結晶Ｓｉをターゲットとし、プロセスガスとしてＮ_２とＡｒの２系統のガスを用いた反応性スパッタ法により成膜すれば良い。
【００４１】
また、上記の各実施の形態においては、配向制御層としてＲｕ或いはＲｕ_８０Ｃｏ_２０を用いているが、これらの材料に限られるものではなく、記録層の結晶構造と同じｈｃｐ構造の金属であれば良く、Ｒｕ−Ｃｒ或いはＣｏ−Ｃｒを用いても良いものであり、その場合の組成比はＲｕ−Ｃｏの場合を含めて、配向制御層の上に設ける記録層の格子定数に応じて格子不整合を少なくするように適宜決定すれば良い。
【００４２】
また、上記の各実施の形態においては、記録層としてＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｏを用いているが、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｏに限られるものではなく、少なくともＣｏ及びＰｔを含む合金磁性材料であれば良く、Ｃｏ−Ｐｔ、或いは、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｏ等を用いても良いものである。
【００４３】
また、上記の各実施の形態においては、プロセスガスを構成する不活性ガスとしてＡｒを用いているが、Ａｒに限られるものではなく、Ｎｅ、Ｋｒ、或いは、Ｘｅ等の他の希ガスを用いても良いものである。
【００４４】
ここで、再び図１を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１）Ｃｏ及びＰｔを含有する合金磁性材料からなる記録層５を備えた垂直磁気記録媒体において、前記記録層５の下に突起の平均間隔が３〜１０ｎｍで、且つ、表面粗さＲ_ａが０．５ｎｍ以下である微細な凹凸を有する凹凸制御層３を設けたことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
（付記２）上記凹凸制御層３が、酸化物或いは窒化物のいずれかからなることを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録媒体。
（付記３）上記凹凸制御層３と上記記録層５との間に配向制御層４を設けたことを特徴とする付記１または２に記載の垂直磁気記録媒体。
（付記４）上記配向制御層４の膜厚を、１ｎｍ以上としたことを特徴とする付記３記載の垂直磁気記録媒体。
（付記５）上記配向制御層４が、Ｒｕ、Ｒｕ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ、或いは、Ｒｕ−Ｃｏのうちのいずれか１つからなることを特徴とする付記３または４に記載の垂直磁気記録媒体。
（付記６）上記垂直磁気記録媒体が、軟磁気特性を有する裏打層２を少なくとも１層以上有することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載の垂直磁気記録媒体。
（付記７）Ｃｏ及びＰｔを含有する合金磁性材料からなる記録層５を備えた垂直磁気記録媒体の製造方法において、少なくとも前記記録層５を成長する前に、酸素或いは窒素を含むＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのいずれか１つのプロセスガス雰囲気中で反応性スパッタ法によって、突起の平均間隔が３〜１０ｎｍで、且つ、表面粗さＲ_ａが０．５ｎｍ以下である微細な凹凸を有する酸化物或いは窒化物からなる凹凸制御層３を形成することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
（付記８）上記反応性スパッタ工程における上記プロセスガス圧を、１Ｐａ以上とすることを特徴とする付記７記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｃｏ−Ｐｔ系合金磁性材料からなる記録層の下に凹凸制御層を設けているのでＣｏ−Ｐｔ系合金磁性材料からなる記録層の場合にも保磁力Ｈ_ｃを劣化することなく磁気的なクラスタサイズを小さくすることができ、また、記録層と凹凸制御層との間に配向制御層を設けることにより垂直配向を維持して媒体ノイズＮ_ｍを低減することができ、ひいては、高密度記録磁気記録再生装置の実現に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の垂直磁気記録媒体の製造工程の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の垂直磁気記録媒体における媒体ノイズＮ_ｍの線記録密度依存性の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の垂直磁気記録媒体の概念的断面図である。
【図５】垂直磁気記録媒体の保磁力Ｈ_ｃのＲｕ_８０Ｃｏ_２０配向制御層の膜厚依存性の説明図である。
【図６】垂直磁気記録媒体の保磁力Ｈ_ｃのプロセスガス圧依存性の説明図である。
【図７】垂直磁気記録媒体のＳ／Ｎ_ｍのプロセスガス圧依存性の説明図である。
【符号の説明】
１非磁性基板
２裏打層
３凹凸制御層
４配向制御層
５記録層
１１ガラス基板
１２ＣｏＺｒＮｂ裏打層
１３ＳｉＯ_ｘ凹凸制御層
１４Ｒｕ配向制御層
１５Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｏ記録層
１６保護層
１７潤滑材
２１Ｔａ配向制御層
２２Ｒｕ_８０Ｃｏ_２０配向制御層

Claims

Ｃｏ及びＰｔを含有する合金磁性材料からなる記録層を備えた垂直磁気記録媒体において、前記記録層の下に突起の平均間隔が３〜１０ｎｍで、且つ、表面粗さＲ_ａが０．５ｎｍ以下である微細な凹凸を有する凹凸制御層を設けたことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
上記凹凸制御層が、酸化物或いは窒化物のいずれかからなることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
上記凹凸制御層と上記記録層との間に配向制御層を設けた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。
上記配向制御層が、Ｒｕ、Ｒｕ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ、或いは、Ｒｕ−Ｃｏのうちのいずれか１つからなることを特徴とする請求項３記載の垂直磁気記録媒体。
上記垂直磁気記録媒体が、軟磁気特性を有する裏打層を少なくとも１層以上有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。