JP2006202451A - 磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 磁気ヘッドのみでも十分に記録可能となり、且つ、熱安定性と垂直磁気特性とに優れたFePt規則合金膜を記録層として備える磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】 Fe及びOを主成分とする下地層と、上記下地層上に形成されたFePt合金を主体とする記録層と、上記記録層上に形成されたSiO2を主成分とする保磁力制御層とを備え、上記記録層の結晶が膜面に対して垂直配向していることを特徴とする磁気記録媒体を提供する。
【選択図】 図1
【解決手段】 Fe及びOを主成分とする下地層と、上記下地層上に形成されたFePt合金を主体とする記録層と、上記記録層上に形成されたSiO2を主成分とする保磁力制御層とを備え、上記記録層の結晶が膜面に対して垂直配向していることを特徴とする磁気記録媒体を提供する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、磁気記録媒体及びその製造方法に関し、特に、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体及びその製造方法に関する。
近年の高度情報化社会の進展に伴い、情報記録装置の大容量化・高密度化に対するニーズは高まる一方である。現在、情報記録装置の主力を担う磁気記録装置においても、その大容量化のニーズに応えるために面記録密度の向上が図られている。また、磁気記録装置だけでなく磁気記録媒体においても同様に面記録密度の向上が図られている。磁気記録媒体で面記録密度を向上させるためにはより微細な記録ビットを磁気記録膜(記録層)に形成しなければならない。記録ビットを微細に記録するための方法として、記録磁化方向を膜面に垂直に記録させる方式、いわゆる垂直磁気記録方式が知られている。垂直磁気記録方式に用いられる記録層の材料としては従来、CoCr系合金膜が用いられてきた。
磁気記録媒体においては、今後更なる面記録密度の向上が期待されており、それを実現するためには、媒体ノイズをさらに低減させる必要がある。媒体ノイズを低減させるためには、磁化反転単位を微細化することが必須である。しかしながら、磁化反転単位を微細化しすぎると、熱的に磁化状態が不安定になる現象、いわゆる熱減磁が発生することが知られている。それゆえ、より低ノイズで高密度記録可能な磁気記録媒体を得るためには、記録磁化の熱安定性をさらに高める必要がある。その方法としては、記録層にCoCr系合金よりもさらに高い磁気異方性を有する材料を用いる方法が挙げられる。
CoCr系合金よりもさらに高い磁気異方性を有する材料としては、例えば、FePt合金が検討されている(例えば、非特許文献1参照)。FePt合金が規則相(L10相)を有する場合、そのFePt合金はCoCr系合金に比べて1桁以上高い磁気異方性エネルギーを有する。そのような規則相のFePt合金は、FePt合金を蒸着法又はスパッタ法などによって薄膜状に作製した後、600℃程度の温度で熱処理することにより形成される。
M.Watanabe and M.Homma:Jpn.J.Appl.phys.Vol.66,p.1692(1995)
FePt合金膜を垂直磁気記録媒体の記録層として適用するためには、上述した方法でFePt合金膜を規則化すると同時に、FePt合金膜の規則相合金結晶の磁化容易軸であるc軸を膜面に対して垂直方向に優先配向させなければならない。また、FePt合金膜の磁化容易軸であるc軸を膜面に対して垂直方向に優先配向できたとしても、FePt合金は上述したようにCoCr系合金に比べて1桁以上高い磁気異方性エネルギーを有するので、規則化したFePt合金膜(以下では、FePt規則合金膜ともいう)の保磁力は10kOe以上の非常に大きな値になる。それゆえ、このような非常に高い保磁力を有するFePt規則合金膜に、熱アシスト記録方式等を用いないで磁気ヘッドのみで磁化情報を記録する際には、磁気ヘッドの磁界強度にも限界があるので、情報記録が不十分になるおそれがある。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、FePt規則合金膜を記録層として備える垂直磁気記録媒体に対して磁気ヘッドのみで情報記録を行っても、十分に記録が可能であり、且つ、より優れた熱安定性及び垂直磁気特性を有する高密度磁気記録媒体及び磁気気記録媒体の製造方法を提供することである。
本発明者らは、本願出願以前に、FeとOを主成分とする層と、Feを主成分とする層と、Ptを主成分とする層とをこの順で積層し、その後に前記積層膜を所定温度に加熱して、Feを主成分とする層及びPtを主成分とする層の間で相互拡散を生じさせ、FeおよびPtを合金化させることにより、FePt規則合金結晶のc軸が膜面に対して垂直方向に優先配向したFePt規則合金膜を形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法を提供した(特願2004−176420参照)。以下に、この製造方法の概要を簡単に説明する。
この製造方法では、Fe及びOを主成分とするFe酸化物層によって、その上に形成されるFeを主成分とする層及びPtを主成分とする層の結晶配向が制御される。また、積層膜を加熱することにより、Feを主成分とする層とPtを主成分とする層との間でFeとPtとが相互に拡散して規則合金化するとともに、FePt規則合金結晶のc軸が膜面に対して垂直方向に優先配向する。
なお、上記製造方法では、Fe及びOを主成分とする第1の層の厚さは10nmより薄いことが望ましいことが分かっている。Fe及びOを主成分とする第1の層の厚さが10nm以上になると、積層膜を加熱することにより形成されたFePt規則合金膜のc軸の垂直配向性が低下する。これは、Fe及びOを主成分とする第1の層が厚くなりすぎると、第1の層を形成する個々の粒子の成長方向に乱れが生じ、その乱れが、第1の層上に形成されるFe層(第2の層)やPt層(第3の層)にも受け継がれるためであると考えられる。
また、上記製造方法では、Feを主成分とする第2の層の厚さとPtを主成分とする第3の層の厚さは、各々、1nmより厚く、4nmより薄いことが望ましいことが分かっている。この膜厚範囲以外では、加熱により合金化された後のFePt規則合金膜のc軸の垂直配向性が悪化する。これは、Feを主成分とする第2の層およびPtを主成分とする第3の層の厚さを上記膜厚範囲以外にすると、それぞれの層自身の結晶方位に乱れが生じ、その乱れが合金化後のFePt規則合金膜の配向性にも悪影響を及ぼすためであると考えられる。
上述のように、本発明者らが本願出願以前に提供した上記製造方法を用いると、容易にFePt合金膜を規則化するとともに、FePt規則合金膜の磁化容易軸であるc軸を容易に膜面に対して垂直方向に優先配向させることができる。しかしながら、上述したように、FePt規則合金膜の保磁力は非常に大きいので、従来用いられる磁気ヘッドのみでFePt規則合金膜に情報を記録する場合には記録が不十分になるおそれもある。
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の第1の態様に従えば、磁気記録媒体であって、Fe及びOを主成分とする下地層と、上記下地層上に形成されたFePt合金を主体とする記録層と、上記記録層上に形成されたSiO2を主成分とする保磁力制御層とを備え、上記記録層の結晶が膜面に対して垂直配向していることを特徴とする磁気記録媒体が提供される。
本発明の磁気記録媒体は、記録層としてFePt規則合金膜を用いた垂直磁気記録媒体であり、FePt規則合金膜のc軸の垂直配向を維持するとともに、FePt規則合金膜の保磁力を磁気ヘッドのみで十分記録することができるような値に調整されている磁気記録媒体である。本発明の磁気記録媒体では、FePt規則合金膜の保磁力はFePt規則合金膜上に形成された保磁力制御層により調整される。
本発明の磁気記録媒体では、上記保磁力制御層の膜厚が1nmより厚く且つ9nmより薄いことが好ましい。FePt規則合金膜(記録層)上に形成されるSiO2を主成分とする保磁力制御層の厚さが9nm以上となると、保磁力制御層からFePt規則合金膜中に拡散するSiO2成分が多くなりすぎて、FePt規則合金膜の規則化度やc軸配向性が低下する。また、逆に、SiO2を主成分とする第4の層の厚さが1nm以下になると、FePt規則合金膜中に拡散するSiO2成分が少なくなりすぎて、FePt規則合金膜の保磁力調整効果がなくなる。
本発明の第2の態様に従えば、磁気記録媒体の製造方法であって、Fe及びOを主成分とする第1の層を形成することと、第1の層上に、Feを主成分とする第2の層を形成することと、第2の層上に、Ptを主成分とする第3の層を形成することと、第3の層上に、SiO2を主成分とする第4の層を形成することと、上記積層膜を所定温度で加熱することとを含み、上記所定温度が第2の層と第3の層との間でFe及びPtの相互拡散が生じ、FeとPtとが合金化する温度であり、上記加熱することにより形成されたFeとPtとの合金膜の結晶が膜面に対して垂直配向していることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法が提供される。
本発明の磁気記録媒体の製造方法では、第4の層を1nmより厚く且つ9nmより薄い膜厚で形成することが好ましい。
また、本発明の磁気記録媒体では、上記所定温度が300〜700℃であることが好ましい。
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、記録層としてFePt規則合金膜を用いた垂直磁気記録媒体の製造方法であって、FePt規則合金膜のc軸の垂直配向を維持するととも、FePt規則合金膜の保磁力を磁気ヘッドのみで十分記録することができるような値に調整することが可能な製造方法である。具体的には、本発明の製造方法では、次のような手順及び原理により垂直磁気記録媒体を作製する。
まず、Fe及びOを主成分とする第1の層、Feを主成分とする第2の層、Ptを主成分とする第3の層及びSiO2を主成分とする第4の層を、この順で積層する。次いで、これらの積層膜を所定温度に加熱して、Feを主成分とする第2の層とPtを主成分とする第3の層との間でFeとPtとの相互拡散を生じさせ、Fe及びPtを合金化させる。そして、この加熱によりFePt合金膜を規則化させるとともに、FePt規則合金膜のc軸を膜面に対して垂直方向に優先配向させる。この際、加熱温度は300〜700℃にすることが好ましく、300℃より低い温度では、FeとPtとが十分に合金化せず、700℃より高い温度では、SiO2成分がFePt規則合金膜の結晶格子中にまで侵入してFePt規則合金膜の規則化度やc軸配向性が低下する。
また、本発明の製造方法では、上述のように積層膜を所定温度で加熱した際に、FePt規則合金膜上に形成されたSiO2を主成分とする第4の層中のSiO2もFePt規則合金膜中に拡散浸入する。第4の層中のSiO2がFePt合金層に拡散すると、FePt規則合金膜の膜面に垂直な方向の保磁力が低下する。そして、この際のFePt規則合金膜の膜面に垂直な方向の保磁力の低下量がSiO2を主成分とする第4の層の厚さにより変化し、第4の層が厚いほどFePt規則合金膜の膜面に垂直な方向の保磁力が低くなることを、本発明者らは、検証実験から見出した。すなわち、本発明の磁気記録媒体の製造方法では、FePt規則合金膜の膜面に垂直な方向の保磁力をSiO2を主成分とする第4の層の厚さによって制御することができる。具体的には、第4の層を1nmより厚く且つ9nmより薄い膜厚で形成することにより、FePt規則合金膜の垂直な方向の保磁力を適度な大きさに調整することができることが分かった。
上述のように、本発明の磁気記録媒体の製造方法では、SiO2を主成分とする第4の層の膜厚を適宜調整することにより、情報記録に用いる磁気ヘッドの起磁力に合わせてFePt規則合金膜の膜面に垂直な方向の保磁力を調整(低減)することができる。それゆえ、本発明の製造方法を用いて作製された磁気記録媒体では、磁気ヘッドのみでも十分記録可能となり、より安定した情報記録が可能になる。
また、本発明の磁気記録媒体によれば、製造段階でFePt規則合金膜上に形成されるSiO2を主成分とする層(保磁力制御層)の膜厚により、情報記録時に用いる磁気ヘッドの性能に合わせて適宜FePt規則合金膜(記録層)の膜面に垂直な保磁力が調整されているので、情報記録時に記録磁界が不十分となるおそれが無くなり、安定した情報記録が可能になる。
本発明の磁気記録媒体の製造方法によれば、記録層として用いるFePt規則合金膜のc軸を膜面に対して垂直方向に優先配向させたまま、保磁力を所望の値に制御することができる。それゆえ、優れた熱安定性及び垂直磁気特性を有する垂直磁気記録媒体を製造することができるとともに、情報記録時に用いる磁気ヘッドの性能に合わせて、適宜FePt規則合金膜の膜面に垂直な方向の保磁力を調整することができるので、より安定した情報記録が可能な垂直磁気記録媒体を製造することができる。
以下に、本発明の磁気記録媒体及びその製造方法の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例1では、図1に示すように、基板1上に、Fe−O層2(下地層)、FePt層3(記録層)及びSiO2層4(保磁力制御層)が順次接して設けられた磁気記録ディスク10を作製した。以下に、この例の磁気記録ディスク1の作製方法を図2を用いて説明する。
まず、基板1として、ディスク状の結晶化ガラス基板を用意した。次いで、用意した基板1を洗浄した後、スパッタ装置に装着した。次いで、図2(a)に示すように、基板1上に、膜厚0.5nmのFe−O層2を形成した。Fe−O層2は、ArとO2の混合ガス中でFeターゲットをDCスパッタすることにより形成した。なお、スパッタ時のガス圧は1.0Paとした。次いで、図2(b)に示すように、Fe−O層2上に、膜厚3nmのFe層3aを形成した。Fe層3aはArガス中でFeターゲットをDCスパッタすることにより形成した。なお、スパッタ時のガス圧は0.9Paとした。次いで、図2(c)に示すように、Fe層3a上に、膜厚3nmのPt層3bを形成した。Pt層3bはArガス中でPtターゲットをDCスパッタすることにより形成した。そして、図2(d)に示すように、Pt層3b上に、膜厚3nmのSiO2層4を形成した。SiO2層4はArガス中でSiO2ターゲットをRFスパッタすることにより形成した。なお、スパッタ時のガス圧は0.9Paとした。
次に、上述のようにして形成した積層膜を、真空中で加熱処理し、Fe層3aとPt層3bとの間で相互熱拡散を起こさせて、FePt規則合金薄膜(FePt層3)を形成した(図2(e)の状態)。この加熱処理には基板対向型の赤外線ランプヒーターを用い、投入電力は1800W(加熱温度約600℃)、加熱時間は30秒とした。以上のようにして、この例の磁気記録ディスク10を作製した。
実施例2で作製した磁気記録ディスクでは、SiO2層の厚さを5nmとした。SiO2層の膜厚を変えたこと以外は実施例1と同様の方法で磁気記録ディスクを作製した。
実施例3で作製した磁気記録ディスクでは、SiO2層の厚さを7nmとした。SiO2層の膜厚を変えたこと以外は実施例1と同様の方法で磁気記録ディスクを作製した。
[比較例1]
比較例1では、SiO2層を備えない磁気記録ディスクを作製した。SiO2層を備えないこと以外は実施例1と同様の方法で磁気記録ディスクを作製した。
比較例1では、SiO2層を備えない磁気記録ディスクを作製した。SiO2層を備えないこと以外は実施例1と同様の方法で磁気記録ディスクを作製した。
[比較例2]
比較例2では、Fe−O層を備えない磁気記録ディスクを作製した。Fe−O層を備えないこと以外は実施例1と同様の方法で磁気記録ディスクを作製した。
比較例2では、Fe−O層を備えない磁気記録ディスクを作製した。Fe−O層を備えないこと以外は実施例1と同様の方法で磁気記録ディスクを作製した。
[比較例3]
比較例3で作製した磁気記録ディスクでは、SiO2層の厚さを9nmとした。SiO2層の膜厚を変えたこと以外は実施例1と同様の方法で磁気記録ディスクを作製した。
比較例3で作製した磁気記録ディスクでは、SiO2層の厚さを9nmとした。SiO2層の膜厚を変えたこと以外は実施例1と同様の方法で磁気記録ディスクを作製した。
この例では、実施例1〜3及び比較例1〜3で作製した磁気記録ディスクにおけるFePt層(FePt規則合金膜)の磁気特性を試料共振型磁力計を用いて測定した。具体的には、FePt層の膜面に垂直な方向(以下では単に垂直方向ともいう)及び膜面に平行な方向(以下では面内方向ともいう)の磁気ヒステリシス曲線を測定し、それぞれの磁気ヒステリシス曲線からFePt層の垂直方向及び面内方向の保磁力(Hc)を算出した。なお、FePt層の垂直方向の保磁力Hcが大きく且つ面内方向の保磁力Hcが小さいほど、優良な垂直磁化膜である。
また、実施例1〜3及び比較例1〜3で作製したFePt層の結晶構造を、X線回折装置を用いて解析した。X線源にはCu−kα線を用い、θ―2θ曲線を測定した。FePt規則合金膜のc軸が垂直方向に優先配向している場合には、FePt(001)面とFePt(002)面からの回折ピークが観測される。
上述の測定結果を下記の表1に示した。なお、表1には、実施例1〜3及び比較例1〜3で作製したFePt層の垂直方向の保磁力Hc及び面内方向の保磁力Hc、並びに、X線回折で観測された回折ピークだけでなく、それらの測定結果とFe−O層の膜厚及びSiO2層の膜厚との関係が明確になるように、実施例1〜3及び比較例1〜3で作製した磁気ディスクのFe−O層の膜厚及びSiO2層の膜厚も一緒に記載した。
表1から明らかなように、実施例1〜3のいずれのFePt層においても、垂直方向の保磁力Hcが面内方向の保磁力Hcよりも大きくなるとともに、X線回折ではFePt(001)とFePt(002)の回折ピークが観測された。この結果から、実施例1〜3で形成されたFePt層が、FePt規則合金結晶のc軸が垂直方向に優先配向した優良な垂直磁化膜であると判断できる。
また、表1から明らかなように、SiO2層の厚さが増すにつれてFePt層の垂直方向の保磁力Hcが低下することが分かった。これは、製造段階で積層膜を所定温度で加熱した際(図2(d)〜図2(e)の工程)に、SiO2層からFePt層中にSiO2が拡散浸入するためであると考えられる。この結果から、FePt層上に形成されるSiO2層の膜厚を調整することにより、FePt層のc軸の垂直配向を維持したまま、垂直方向の保磁力Hcを所望の値に制御する(低下させる)ことができることが分かった。
なお、比較例1で形成されたFePt層は、表1から明らかなように、垂直方向の保磁力Hcが面内方向の保磁力Hcよりも大きく、X線回折ではFePt(001)とFePt(002)の回折ピークが観測されることから、優良な垂直磁化膜であると判断できる。しかしながら、FePt層の垂直方向の保磁力Hcが14.6kOeと非常に高いので、通常の磁気ヘッドのみで記録することは困難である。
比較例2で形成されたFePt層は、表1から明らかなように、垂直方向の保磁力Hcと面内方向の保磁力Hcの差が小さく、X線回折ではFePt(001)及びFePt(002)の回折ピークだけでなく、FePt(111)の回折ピークも観測された。すなわち、比較例2ではFePt層のc軸の垂直配向性が低下していることを示している。これは、比較例2ではFePt層の結晶配向性を制御するためのFe−O層を設けなかったためである。
また、比較例3で形成されたFePt層は、表1から明らかなように、垂直方向の保磁力Hcが非常に小さく、X線回折ではFePt(111)の回折ピークのみが観測された。すなわち、比較例3で形成されたFePt層では、FePt層のc軸が垂直配向していないことが分かった。これは、SiO2層からFePt層中に拡散するSiO2成分が多くなりすぎたために、FePt層のc軸配向性が低下したものと考えられる。
上記表1の結果から、FePt層上に形成されるSiO2層の膜厚を1nmより厚くし且つ9nmより薄くすることにより(SiO2層の膜厚をFePt層の膜厚の約20%より厚くし且つ約150%より薄くすることにより)、より好ましくはSiO2層の膜厚を3nm〜7nm(SiO2層の膜厚をFePt層の膜厚の約50%〜約120%)にすることにより、FePt層のc軸の垂直配向を維持したまま、FePt層の垂直方向の保磁力Hcを情報記録時に用いる磁気ヘッドで十分に記録可能となるような所望の値に調整することができることが分かった。
なお、実施例1〜3で形成したFePt層の垂直方向の保磁力Hcは、表1から明らかなように、比較例1で形成したFePt層の垂直方向の保磁力より小さくなる。しかしながら、実施例1〜3で形成したFePt層の垂直方向の保磁力Hcは、従来の垂直磁気記録媒体に用いられるCoCr系合金膜の保磁力と比べると十分大きな値であり、実施例1〜3で作製した磁気ディスクは、従来と比べても一層優れた熱安定性及び垂直磁気特性を有する高密度記録可能な磁気記録媒体であることが分かる。
また、上記実施例1〜3では、基板上にFe−O層、FePt層及びSiO2層を積層した磁気ディスクについて説明したが、本発明はこれに限定されない。Fe−O層自体にFePt層及びSiO2層を支持する機能を有する場合には、基板を備えなくても良い。
上述のように、本発明の磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録媒体では、記録層として用いるFePt規則合金膜のc軸を膜面に対して垂直方向に優先配向させたまま、FePt規則合金膜の膜面に垂直な方向の保磁力を所望の値に制御することができる。それゆえ、本発明の磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録媒体によれば、熱安定性と垂直磁気特性とに優れた高密度磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録媒体を提供することができ、テラバイトクラスの磁気記録媒体及びその製造方法として好適である。
1 基板
2 Fe−O層
3 FePt層
3a Fe層
3b Pt層
4 SiO2層
2 Fe−O層
3 FePt層
3a Fe層
3b Pt層
4 SiO2層
Claims (5)
- 磁気記録媒体であって、
Fe及びOを主成分とする下地層と、
上記下地層上に形成されたFePt合金を主体とする記録層と、
上記記録層上に形成されたSiO2を主成分とする保磁力制御層とを備え、
上記記録層の結晶が膜面に対して垂直配向していることを特徴とする磁気記録媒体。 - 上記保磁力制御層の膜厚が1nmより厚く且つ9nmより薄いことを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体。
- 磁気記録媒体の製造方法であって、
Fe及びOを主成分とする第1の層を形成することと、
第1の層上に、Feを主成分とする第2の層を形成することと、
第2の層上に、Ptを主成分とする第3の層を形成することと、
第3の層上に、SiO2を主成分とする第4の層を形成することと、
上記積層膜を所定温度で加熱することとを含み、
上記所定温度が第2の層と第3の層との間でFe及びPtの相互拡散が生じ、FeとPtとが合金化する温度であり、上記加熱することにより形成されたFeとPtとの合金膜の結晶が膜面に対して垂直配向していることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 第4の層を1nmより厚く且つ9nmより薄い膜厚で形成することを特徴とする請求項3に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 上記所定温度が300〜700℃であることを特徴とする請求項3または4に記載の磁気記録媒体の製造方法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8399051B1 (en) | 2011-09-29 | 2013-03-19 | HGST Netherlands B.V. | Method for making a patterned perpendicular magnetic recording disk having a FePt or CoPt chemically ordered recording layer |
-
2005
- 2005-01-24 JP JP2005015857A patent/JP2006202451A/ja not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8399051B1 (en) | 2011-09-29 | 2013-03-19 | HGST Netherlands B.V. | Method for making a patterned perpendicular magnetic recording disk having a FePt or CoPt chemically ordered recording layer |
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Legal Events
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