JP2007257762A - Perpendicular magnetic recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コバルトを主成分とする柱状の磁性結晶粒から構成される記録層を有する垂直磁気記録媒体に関する。 The present invention relates to a perpendicular magnetic recording medium having a recording layer composed of columnar magnetic crystal grains mainly composed of cobalt.
コンピュータ等の情報処理装置の外部記録装置として使用されるハードディスク装置は、大容量化・小型化が進み、それに対応するため記録密度の向上が図られている従来の面内磁気記録方式を用いて高密度化を行うと、媒体上の磁化の転移領域で反磁界が大きいため記録層の膜厚を薄くする必要があり、その結果、熱的な錯乱によって記録されたデータが消えてしまうという問題がある。一方、記録磁化の方向が媒体の膜厚方向である垂直磁気記録方式は、磁化転移領域で反磁界が小さいため媒体の膜厚を薄くする必要が比較的少なく、高記録密度化を達成しやすい。しかしながら、垂直磁気記録方式においても、さらなる高記録密度化のためには、高い保磁力を有し、高い熱安定性を有する媒体が必要である。 Hard disk devices used as external recording devices for information processing devices such as computers use a conventional in-plane magnetic recording method in which the recording density has been improved in response to the increase in capacity and miniaturization. When the density is increased, the demagnetizing field is large in the magnetization transition region on the medium, so it is necessary to reduce the thickness of the recording layer. As a result, the recorded data is lost due to thermal confusion. There is. On the other hand, in the perpendicular magnetic recording method in which the recording magnetization direction is the film thickness direction of the medium, the demagnetizing field is small in the magnetization transition region, so there is relatively little need to reduce the film thickness of the medium and it is easy to achieve high recording density. . However, even in the perpendicular magnetic recording system, a medium having a high coercive force and a high thermal stability is required for further increasing the recording density.
特許文献1には、磁性層の積層欠陥密度と粒径分散の積を0.02以下とすることにより、高い保磁力を有し、熱ゆらぎに対して十分に安定である垂直磁気記録媒体が開示されている。
特許文献2には、垂直磁気記録層が、強磁性の結晶粒と非磁性の結晶粒界相とからなり、結晶粒界相が2種類以上の酸化物からなることにより、記録層の磁性粒子を微細化することができ、低ノイズ化を実現し、高密度記録が可能になることが記載されている。 In Patent Document 2, the perpendicular magnetic recording layer is composed of ferromagnetic crystal grains and nonmagnetic grain boundary phases, and the grain boundary phase is composed of two or more kinds of oxides. It is described that the image quality can be reduced, low noise is realized, and high density recording is possible.
特許文献1に記載されているように、磁性層の材料積層欠陥が多いと磁性膜の磁気異方性は低下し、保磁力の低下、および記録磁化の熱安定性の低下を招く。したがって、高い熱安定性を実現するためには、磁性層の積層欠陥密度を低減すればよい。積層欠陥密度を低減するためには、磁性層成膜時の温度を低減することが効果的であるが、この場合には、磁性層を構成する結晶粒径分布の分散が広がるため、やはり保磁力の低下および記録磁化の熱安定性の低下を招き、高い熱安定性を実現することはできない。したがって、低い積層欠陥密度を保ったまま同時に粒径分散を小さくすることは困難である。また、特許文献2には、記録層の結晶粒界相を2種類以上の酸化物とすることにより、記録層の磁性粒子を微細化することの記載はあるが、しかしながら、記録層製膜時の温度を低減し、同時に粒径分散を小さくするために最適な酸化物の組成についての記載はない。
As described in
本発明の目的は、低い積層欠陥密度を保ったまま、結晶粒の粒径分散を小さくした垂直磁気記録媒体を提供することである。 An object of the present invention is to provide a perpendicular magnetic recording medium in which the grain size dispersion of crystal grains is reduced while maintaining a low stacking fault density.
本発明の垂直磁気記録媒体は、基板上に、少なくとも非磁性下地層と記録層と保護層とを有し、記録層が強磁性のコバルトを主成分とする結晶粒と、前記結晶粒内に比べコバルトの濃度が低い結晶粒界とを有し、結晶粒界が共晶組成の酸化物を含むものである。
また、本発明の垂直磁気記録媒体は、基板上に、少なくとも非磁性下地層と記録層と保護層とを有し、記録層が強磁性のコバルトを主成分とする結晶粒と、前記結晶粒内に比べコバルトの濃度が低い結晶粒界とを有し、結晶粒界がアルミニウムと珪素とマグネシウムの酸化物を含み、その酸化物の融点は1500°C以下である。
The perpendicular magnetic recording medium of the present invention has at least a nonmagnetic underlayer, a recording layer, and a protective layer on a substrate, and the recording layer contains ferromagnetic cobalt as a main component, and the crystal grains Compared with a crystal grain boundary having a low cobalt concentration, the crystal grain boundary contains an oxide having a eutectic composition.
The perpendicular magnetic recording medium of the present invention includes a crystal grain having at least a nonmagnetic underlayer, a recording layer, and a protective layer on a substrate, the recording layer comprising ferromagnetic cobalt as a main component, and the crystal grain A crystal grain boundary having a lower cobalt concentration than the inside, and the crystal grain boundary contains an oxide of aluminum, silicon, and magnesium, and the melting point of the oxide is 1500 ° C. or less.
本発明によれば、低い積層欠陥密度を保ったまま、結晶粒の粒径分散を小さくした垂直磁気記録媒体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a perpendicular magnetic recording medium in which the grain size dispersion of crystal grains is reduced while maintaining a low stacking fault density.
以下、図面を参照して、実施例について説明する。図1は実施例による垂直磁気記録ディスク媒体(以下、垂直記録媒体と略す)の構成を示す断面図である。垂直記録媒体100は、基板101上に非磁性下地層102、軟磁性下地層103、非磁性層104、軟磁性下地層105、非磁性中間層106,107,108、記録層109、保護層110および潤滑層111を有する。図2に記録層109のイメージを断面で示すが、記録層109が強磁性のコバルトを主成分とする柱状の結晶粒Aと、結晶粒内に比べコバルトの濃度が低い結晶粒界Bとからなり、結晶粒界Bを共晶組成の酸化物を含む組成とするか、またはアルミニウムと珪素とマグネシウムの酸化物を含み、その融点が1500°C以下の組成とすれば、結晶粒径の分散の小さな記録層が得られる。これは、結晶粒界を構成する酸化物の融点が、各酸化物の固有の融点、あるいは擬2元系の酸化物の融点に比べ大幅に低くなることにより、薄膜形成時の原子の移動度が高まり、明瞭な粒界が形成されやすくなるためである。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a perpendicular magnetic recording disk medium (hereinafter abbreviated as a perpendicular recording medium) according to an embodiment. The
次に垂直記録媒体100の製造方法について説明する。基板101には厚さ0.508mm、直径48mmのガラス基板を用いた。DCマグネトロンスパッタリング装置を用い、基板101の加熱は行なわず、全てのチャンバを2×10−5Pa以下の真空まで排気後、基板101を載せたキャリアを各プロセスチャンバに移動させて、非磁性中間層108を除き、Arガス圧0.7Paの条件で以下の薄膜形成を行なった。
Next, a method for manufacturing the
非磁性下地層102として厚さ5nmの50at.%Al−50at.%Ti合金膜を形成した。軟磁性層103として厚さ30nmの51at.%Fe−34at.%Co−10at.%Ta−5at.%Zr合金膜を形成し、非磁性層104として厚さ0.7nmのRu膜を形成後、再び軟磁性下地層105として厚さ30nmの51at.%Fe−34at.%Co−10at.%Ta−5at.%Zr合金膜を形成した。非磁性中間層106としてNi−8at.%W合金膜を8nm、非磁性中間層107としてRuを8nm形成した。非磁性中間層108としてRuを8nm形成する際にはArガス圧2Paとした。
As the nonmagnetic underlayer 102, a 50 at. % Al-50 at. % Ti alloy film was formed. As the soft
その後、図3に示す酸化物Ox1からOx11のいずれかと白金(Pt)を含有したコバルト(Co)基合金を記録層109として厚さ12nmとなるように、図4に示す組成のターゲットA01からA15を用いて作製した。非特許文献(窯業協会、窯業工学ハンドブック(新版)、昭和46年2月15日、技報堂、2046ページ、付図-32.12)に示されるように、図3で、Ox3とOx6は共晶(eutectic)組成であり、Ox9は3元共晶の組成である。図3に示すこれら以外の組成は共晶組成ではないが、Ox7とOx8ならびにOx10の融点はいずれも1500°C以下である。ここでOx10は2MgO・2Al2O3・5SiO2からなる斜方晶(cordierite)を構成する組成をとる。Ox4はMgO・SiO2からなる単斜晶(clinoenstatite)を構成する組成であり、この組成も共晶組成ではない。また、Ox1とOx2、Ox4とOx5は融点が1600°C以上のMgO-SiO2系の酸化物である。さらにOx11はほぼAl2O3・SiO2の組成をとり、その融点は1840°C以上である。
続いて、化学蒸着法で炭素を主成分とする保護層110を厚さ4nm形成後、大気中に取り出し、パーフルオロポリエーテルを含む潤滑層111を形成した。
Thereafter, targets A01 to A15 having the composition shown in FIG. 4 are formed so that the
Subsequently, a
以下の説明において、平均結晶粒径<D>と粒径分散σ/<D>は透過電子顕微鏡(TEM)像から算出した。まず、基板面に平行な方向の記録層の結晶粒像を透過電子顕微鏡により撮影する。次に得られた写真をスキャナで取り込み、画像のコントラストが観察されるコア部分を結晶粒と定義し、各結晶粒に存在するピクセル数を計算した。ピクセル数とスケールとの換算から、各結晶の面積を求め、得られた各結晶粒の面積と同じ面積の真円の直径として結晶粒径を定義し、個々の結晶粒の粒径Diを求めた。この計算を300個程度の結晶粒について行ない、得られた粒子径の算術平均値を平均結晶粒径<D>とした。また、個々の結晶粒の粒径Diと平均結晶粒径<D>の差分の二乗和を測定した結晶の個数Nで割り、その平方根から標準偏差σを求めた。この標準偏差σを平均結晶粒径<D>で除した量σ/<D>を粒径分散と定義した。 In the following description, the average crystal grain size <D> and the particle size dispersion σ / <D> were calculated from a transmission electron microscope (TEM) image. First, a crystal grain image of the recording layer in a direction parallel to the substrate surface is taken with a transmission electron microscope. Next, the obtained photograph was captured by a scanner, the core portion where the contrast of the image was observed was defined as a crystal grain, and the number of pixels present in each crystal grain was calculated. From the conversion of the number of pixels and the scale, the area of each crystal is obtained, the crystal grain size is defined as the diameter of a perfect circle having the same area as the obtained crystal grain area, and the grain diameter Di of each crystal grain is obtained. It was. This calculation was performed for about 300 crystal grains, and the arithmetic average value of the obtained particle diameters was defined as the average crystal grain diameter <D>. Also, the standard deviation σ was determined from the square root by dividing the square sum of the difference between the grain size Di of each crystal grain and the average crystal grain size <D> by the number N of the measured crystals. An amount σ / <D> obtained by dividing the standard deviation σ by the average crystal grain size <D> was defined as particle size dispersion.
上記の垂直記録媒体100について、エネルギ分散型蛍光X線分析装置(EDX)の付いた透過電子顕微鏡(TEM)により記録層面内の元素濃度分布をマッピングし、平均結晶粒径<D>と粒径分散σ/<D>を評価した。その結果、Co−Pt合金に酸化物の濃度を変えて添加した図4のターゲットを用いた場合、図4に示すような値が得られた。図4に示すいずれの組成のターゲットを用いた場合にも、記録層109の結晶粒界でコバルト濃度が低く、かつ図3に示す酸化物を構成する元素の濃度が高く検出された。記録層109を単層で形成した試料についてICPS分析をした結果から図4に示すいずれの組成のターゲットを用いた試料でも、記録層109の組成はターゲットの組成と概ね一致していた。
For the above-described
Co−Pt合金に、図3に示す酸化物を8mol%添加して形成した記録層の平均結晶粒径<D>は、図5に示すように概ね8.2nm程度であった。これらの添加した酸化物の融点に対して粒径分散σ/<D>を整理すると、図6に示すように融点の低下と共に粒径分散σ/<D>が小さくなることが明らかになった。特にターゲットA03、A06からA10、並びにA12からA15を用いた場合、σ/<D>を18.2%以下に小さくすることが可能であった。 The average crystal grain size <D> of the recording layer formed by adding 8 mol% of the oxide shown in FIG. 3 to the Co—Pt alloy was about 8.2 nm as shown in FIG. By arranging the particle size dispersion σ / <D> with respect to the melting point of these added oxides, it became clear that the particle size dispersion σ / <D> became smaller as the melting point decreased as shown in FIG. . In particular, when targets A03, A06 to A10, and A12 to A15 were used, σ / <D> could be reduced to 18.2% or less.
図3に示す酸化物の中で最もσ/<D>を小さくすることができたOx9について、82at.%Co−18at.%Pt合金に添加する割合を6mol%から10mol%まで変化させ、ターゲットA12とA09とA13を用いて作製した試料について、平均結晶粒径<D>と粒径分散σ/<D>を比較した。添加する酸化物Ox9の濃度を増加すると、平均結晶粒径<D>は9.3nmから7.4nmまで減少した。一方、添加する酸化物Ox9の濃度を増加しても粒径分散σ/<D>はほぼ16.2%前後で殆ど変化せず、小さな値をとっていた。 As for Ox9 in which σ / <D> could be minimized among the oxides shown in FIG. % Co-18 at. The ratio of addition to the% Pt alloy was changed from 6 mol% to 10 mol%, and the average crystal grain size <D> and the grain size dispersion σ / <D> were compared for samples prepared using the targets A12, A09, and A13. . When the concentration of the added oxide Ox9 was increased, the average crystal grain size <D> decreased from 9.3 nm to 7.4 nm. On the other hand, even when the concentration of the added oxide Ox9 was increased, the particle size dispersion σ / <D> was almost unchanged at around 16.2%, and had a small value.
さらにOx9の添加濃度を8mol%に固定して、コバルトと白金の割合について図4に示すA14とA15のターゲットを用いて比較した。その結果、16at.%から20at.%まで白金濃度を変化させてコバルトに対して置換しても平均結晶粒径<D>は8.3nm程度、粒径分散σ/<D>は16.2%程度の小さな粒径分散を示した。図4に示すターゲットA01を用いた場合を、ターゲットA03とA06のターゲットを用いた場合と比較すると、平均結晶粒径<D>は概ね8.2nm前後であり、酸化物の融点に依らず略一定であった。一方、粒径分散σ/<D>は20.4%から18.2%以下に低減することができた。前記記録層を作製するのに用いたターゲットA03とA06に含有させた酸化物Ox3とOx6は共晶組成の酸化物を添加した合金ターゲットである。 Furthermore, the addition concentration of Ox9 was fixed at 8 mol%, and the ratio of cobalt and platinum was compared using the targets A14 and A15 shown in FIG. As a result, 16 at. % To 20 at. Even if the platinum concentration is changed up to%, the average crystal grain size <D> is about 8.3 nm and the particle size dispersion σ / <D> is about 16.2%. It was. When the target A01 shown in FIG. 4 is used and the target A03 and the target A06 are used, the average crystal grain size <D> is approximately 8.2 nm, which is almost independent of the melting point of the oxide. It was constant. On the other hand, the particle size dispersion σ / <D> could be reduced from 20.4% to 18.2% or less. The oxides Ox3 and Ox6 contained in the targets A03 and A06 used for producing the recording layer are alloy targets to which an oxide having a eutectic composition is added.
以上の結果を纏めると、(1)共晶組成の酸化物をCo−Pt合金に添加した場合、平均結晶粒径<D>を大きく変化させずに粒径分散σ/<D>を18.2%以下に小さくすることができ、(2)融点の低い酸化物をCo−Pt合金に添加し、その添加濃度を変えた場合、粒径分散σ/<D>を変えずに平均結晶粒径<D>を制御でき、(3)白金の濃度を16at.%から20at.%まで変化させても粒径分散σ/<D>を小さく保てることが明らかになった。 Summarizing the above results, (1) when an oxide having a eutectic composition is added to the Co—Pt alloy, the grain size dispersion σ / <D> is 18. (2) When an oxide having a low melting point is added to the Co—Pt alloy and the concentration of the addition is changed, the average grain size is not changed without changing the grain size dispersion σ / <D>. The diameter <D> can be controlled, and (3) the concentration of platinum is 16 at. % To 20 at. It was revealed that the particle size dispersion σ / <D> can be kept small even when the content is changed to%.
これらの垂直記録媒体をハードディスクドライブに搭載し、60°Cに加熱後、相対湿度85%の環境下に1週間暴露し、ランダムシークを継続した。その後、相対湿度を50%まで低減してから室温に戻し、ハードディスクドライブを分解した。取り出したヘッド並びに垂直記録媒体の表面を、エネルギ分散型蛍光X線分析装置付きの走査型電子顕微鏡で表面観察並びに元素のマッピング観察を行なった。その結果、ディスク表面で変色などの顕著な変化は認められなかった。また、ランダムシークしたヘッドのスライダ表面で、媒体に起因すると考えられるアルミニウム、マグネシウム、珪素による汚れは元素分析結果から認められなかった。 These perpendicular recording media were mounted on a hard disk drive, heated to 60 ° C., exposed to an environment with a relative humidity of 85% for one week, and random seeking was continued. Thereafter, the relative humidity was reduced to 50%, the temperature was returned to room temperature, and the hard disk drive was disassembled. The head and the surface of the perpendicular recording medium taken out were subjected to surface observation and element mapping observation with a scanning electron microscope equipped with an energy dispersive X-ray fluorescence analyzer. As a result, no significant change such as discoloration was observed on the disk surface. In addition, no contamination due to aluminum, magnesium, or silicon, which is considered to be caused by the medium, was found on the slider surface of the head subjected to random seek from the result of elemental analysis.
なお、上記実施例において、基板101には厚さ0.508mm、直径48mmのガラス基板を用いたが、厚さ0.635mm、直径65mmのガラス基板でもよく、基板の直径と厚さは限定されない。基板にはクランプするための穴が設けられていても良い。また、軟磁性下地層105を形成後にヘリウム等の熱交換用の気体を用いて基板を冷却することは、その後に形成する記録層109の粒径分散を低減する上で好ましい。
In the above embodiment, a glass substrate having a thickness of 0.508 mm and a diameter of 48 mm is used as the
非磁性中間層108を除き、Arガス圧0.7Paの条件で薄膜形成を行なったが、放電ガス圧力は0.7Paに限定されないが、安定して繰り返し放電する圧力を設定する必要がある。非磁性中間層107の放電ガス圧力を非磁性中間層108よりも低く設定するのは、hcp構造をとる非磁性中間層107の結晶を膜面の法線方向にc軸配向させ、かつ非磁性中間層108としてRuを8nm形成する際にArガス圧を2Paとしたのは、薄膜形成時の自己陰影効果(Self Shadowing effect)により、空間的に結晶粒の分離を促進することによりその上に形成する記録層109を構成する結晶粒の空間的な分離を促進するためである。非磁性中間層108を形成する際に圧力を高くしすぎると、排気能の低下を起こす場合もあるため、非磁性中間層107を形成する際の放電圧力に比べ、相対的に高い圧力を設定することが望ましい。
Although the thin film was formed under the condition of Ar gas pressure 0.7 Pa except for the nonmagnetic
非磁性下地層102として厚さ5nmの50at.%Al−50at.%Ti合金膜を形成したが、高濃度のTiを含有していれば金属間化合物を潜在的に作りやすいため、結晶粒が微細化しかつ接着力が高くなるため、アルミニウム(Al)に換わる元素としてCr、Co、Ni等を置換或いはAlと同時に含有させても良い。非磁性下地層102の厚さは10nmよりも厚くすることができるが、厚くしすぎると耐摺動信頼性が劣化する。一方、非磁性下地層102を設けない場合には、基板101との接着力が低下する。非磁性下地層102の厚さを3nmから10nm形成すれば、接着力が向上しかつ耐摺動信頼性が向上するので好ましい。
As the
軟磁性層103として厚さ30nmの51at.%Fe−34at.%Co−10at.%Ta−5at.%Zr合金膜を形成し、非磁性層104として厚さ0.7nmのRu膜を形成後、再び軟磁性下地層105として厚さ30nmの51at.%Fe−34at.%Co−10at.%Ta−5at.%Zr合金膜を形成したのは、軟磁性下地層を反強磁性結合させ、かつ上部記録層の磁化状態が決まった後で軟磁性下地層の残留磁化に起因したノイズを抑制するためである。非磁性層104として厚さ0.7nmのRu膜に代わり、Ru−50%Fe合金等、Ruを含んだ合金或いはRuを主成分とする合金を用いることも可能である。非磁性層104の厚さを0.7nmとしたのは、反強磁性の結合磁界が大きくなるようにするための膜厚設定であり、Ruを含んだ合金或いはRuを主成分とする合金を用いる場合、概ねその膜厚として0.5nmから0.8nmを設定することが好ましい。
As the soft
さらに軟磁性層103と105の組成は前記の組成に限らず、耐食信頼性が得られる軟磁性合金であれば組成は限定されない。軟磁性層103と105の各層の残留磁束密度と膜厚の積は略等しく、非磁性層104を介して反強磁性結合が可能な大きさであることが好ましいが、軟磁性層103と105を設けなくても記録層109の結晶配向性を向上させることによりσ/<D>を小さくすることは可能である。
Further, the composition of the soft
非磁性中間層106としてNi−8at.%W合金膜を8nm形成したのは、軟磁性下地層上に形成する非磁性中間層107としてhcp構造をとるRuのc軸を高配向させるためである。非磁性中間層108としてRuを8nm形成する際にはArガス圧を2Paとしたのは前述した理由による。
As the nonmagnetic
図3に示す酸化物の中でOx3とOx6からOx10で示す組成の融点は、図3の右側に記すように1543゜C以下である。酸化物の組成は図3に示す組成に限定されないが、非特許文献(窯業協会、窯業工学ハンドブック(新版)、昭和46年2月15日、技報堂、2046ページ、付図-32.53)のAl2O3-MgO-SiO2系状態図で融点が1500゜C以下の組成領域を有する酸化物を添加することが望ましい。具体的には、下記6組成により囲まれる酸化物の濃度範囲である。
(1)5wt.%Al2O3−30wt.%MgO−65wt.%SiO2,(Ox7の組成)
(2)12wt.%Al2O3−20wt.%MgO−68wt.%SiO2
(3)17wt.%Al2O3−10wt.%MgO−83wt.%SiO2
(4)15wt.%Al2O3−5wt.%MgO−80wt.%SiO2
(5)39wt.%Al2O3−14wt.%MgO−47wt.%SiO2
(6)23wt.%Al2O3−30wt.%MgO−47wt.%SiO2
酸化物としてNa2OやWO3を選択して添加した場合には、酸化物を含有した記録層から吸着水に起因して生じたイオンがヘッドと磁気記録媒体の界面に溶出しやすくなるため、耐食信頼性を向上する上で酸化物としてAl2O3-MgO-SiO2系を選択することが好ましい。白金の添加量として16〜20at.%となるようにしたのは、20at.%よりも白金の濃度を高くすると異方性磁界が大きくなりすぎ、高密度記録する際にオーバーライト性能が劣化するためであり、16at.%よりも白金濃度を低くすると所望の媒体の保磁力が得にくくなるためである。
In the oxide shown in FIG. 3, the melting point of the composition represented by Ox3 and Ox6 to Ox10 is 1543 ° C. or less as shown on the right side of FIG. The composition of the oxide is not limited to the composition shown in FIG. 3, but it is Al 2 O in non-patent literature (Ceramic Association, Ceramic Engineering Handbook (new edition), February 15, 1971, Gihodo, page 2046, Attached Figure -32.53). It is desirable to add an oxide having a composition region having a melting point of 1500 ° C. or lower in the 3- MgO—SiO 2 phase diagram. Specifically, it is an oxide concentration range surrounded by the following six compositions.
(1) 5 wt. % Al 2 O 3 -30wt. % MgO-65 wt. % SiO 2 (Composition of Ox7)
(2) 12 wt. % Al 2 O 3 -20wt. % MgO-68 wt. % SiO 2
(3) 17 wt. % Al 2 O 3 -10wt. % MgO-83 wt. % SiO 2
(4) 15 wt. % Al 2 O 3 -5wt. % MgO-80 wt. % SiO 2
(5) 39 wt. % Al 2 O 3 -14wt. % MgO-47 wt. % SiO 2
(6) 23 wt. % Al 2 O 3 -30wt. % MgO-47 wt. % SiO 2
When Na 2 O or WO 3 is selected and added as an oxide, ions generated due to adsorbed water from the recording layer containing the oxide easily elute at the interface between the head and the magnetic recording medium. In order to improve the corrosion resistance reliability, it is preferable to select an Al 2 O 3 —MgO—SiO 2 system as the oxide. As an addition amount of platinum, 16 to 20 at. % Is 20 at. If the platinum concentration is higher than%, the anisotropic magnetic field becomes too large, and the overwrite performance deteriorates when recording at high density. This is because if the platinum concentration is lower than%, it is difficult to obtain the coercive force of the desired medium.
保護層110の厚さは薄い方が電磁変換特性上好ましいが、保護層を設けずに潤滑層を形成すると耐摺動性が劣化するので好ましくは3nmから4nm程度の厚さで形成することが望ましい。
The thickness of the
記録層の形成にはDCマグネトロンスパッタリング法だけでなく、DCパルススパッタ法、対向ターゲットスパッタ法、高周波(RF)マグネトロンスパッタ法等の物理蒸着法を用いることも可能である。高周波を用いたスパッタ法による製膜は発熱量が大きいため、粒径分散が大きくなりやすいことから、DCマグネトロンスパッタ法は特に好ましい。 The recording layer can be formed not only by DC magnetron sputtering but also by physical vapor deposition such as DC pulse sputtering, counter target sputtering, and radio frequency (RF) magnetron sputtering. The DC magnetron sputtering method is particularly preferable because film formation by sputtering using a high frequency generates a large amount of heat and tends to increase particle size dispersion.
上記実施例の変形例1として、記録層109の合金を、更にCrを12at.%から20at.%添加した(70〜62at.%)Co−18at.%Pt−(12〜20at.%)Cr合金とし、添加する酸化物を図3のOx1とOx9を選択して図7に示すターゲットB01を用いて垂直記録媒体を形成した。平均結晶粒径<D>は8.6nmであり、図4のターゲットA01を用いた場合に比べ、平均結晶粒径<D>が若干大きくなった。酸化物として図3に示すOx9を選択した場合、ターゲットB09とB12とB13を用いて形成した垂直記録媒体の記録層(90〜94mol%)CoPtCr−(10〜6mol%)Ox9を比較すると、酸化物Ox9の添加濃度が減少するに従い、平均結晶粒径<D>が大きくなった。一方、これらの媒体の記録層について測定した粒径分散σ/<D>は概ね16%台でターゲットB01を用いた場合に比べ小さな分散を示した。
As a first modification of the above-described embodiment, the alloy of the
さらに酸化物Ox9の添加濃度を8mol%に固定し、白金の濃度を18at.%に固定して、コバルトとクロムの割合についてB15とB14のターゲットを用いて形成した垂直記録媒体の記録層109について比較した。その結果、12at.%から20at.%まで白金濃度を変化させると平均結晶粒径<D>は7.8nmから8.9nmに増加するものの、粒径分散σ/<D>は16.2%程度の小さな粒径分散を示すことが明らかになった。
Furthermore, the addition concentration of the oxide Ox9 was fixed at 8 mol%, and the platinum concentration was 18 at. The
これらの媒体の記録層109について、エネルギ分散型蛍光X線分析装置(EDX)の付いた透過電子顕微鏡(TEM)により記録層面内の元素濃度分布をマッピングし粒界の組成揺らぎを調べた。その結果、図7に示すいずれの組成のターゲットを用いた場合にも、記録層109の結晶粒界でコバルト濃度が低く、図3に示す酸化物を構成する元素の濃度が高く検出された。
Regarding the
以上の結果を上記実施例と比較する。ターゲットA09とB09、A12とB12、A13とB13をそれぞれ比較する。いずれもCoにCrを16at.%添加して置換すると平均結晶粒径<D>は約0.5nm増加するものの、粒径分散σ/<D>は16%台の小さな値をとる。一方、ターゲットA01とB01の比較から明らかなように、SiO2だけを単独で添加した場合に平均結晶粒径<D>は酸化物としてOx9を選択した場合と同程度にできるが、粒径分散σ/<D>は20%台と大きくなった。すなわち、酸化物の組成を適切に選択することにより、Crが添加された合金でもCrが添加されていない合金と同様に粒径分散σ/<D>は小さく制御できる。 The above result is compared with the said Example. The targets A09 and B09, A12 and B12, and A13 and B13 are compared. In either case, Cr is added to Co at 16 at. %, The average grain size <D> increases by about 0.5 nm, but the grain size dispersion σ / <D> takes a small value on the order of 16%. On the other hand, as apparent from the comparison between the targets A01 and B01, when only SiO 2 is added alone, the average crystal grain size <D> can be made the same as when Ox9 is selected as the oxide, but the grain size dispersion σ / <D> was as high as 20%. That is, by appropriately selecting the composition of the oxide, the particle size dispersion σ / <D> can be controlled to be small as in the alloy to which Cr is added even in the alloy to which Cr is not added.
これらの垂直記録媒体について、上記実施例と同様にハードディスクドライブに搭載して同様の評価を行った結果、ディスク表面で変色などの顕著な変化は認められず、ランダムシークした磁気ヘッドのスライダ表面で、媒体に起因すると考えられるアルミニウム、マグネシウム、珪素による汚れは元素分析結果から認められなかった。 These perpendicular recording media were mounted on a hard disk drive in the same manner as in the above-described embodiment, and as a result of the same evaluation, no noticeable change such as discoloration was observed on the disk surface, and the slider surface of the magnetic head subjected to random seek was observed. As a result of elemental analysis, no contamination due to aluminum, magnesium, or silicon, which was considered to be caused by the medium, was observed.
次に上記実施例の変形例2の垂直記録媒体300の断面を図8に示す。基板101上に非磁性下地層102、非磁性中間層106,107,108、記録層109、保護層110、潤滑層111を有する。変形例1の垂直記録媒体において、軟磁性下地層103、非磁性層104、軟磁性下地層105を形成しなかった構成例である。
Next, FIG. 8 shows a cross section of the
基板101には厚さ0.508mm、直径48mmのガラス基板を用いた。基板の加熱は行なわず、非磁性中間層108を除き、Arガス圧0.7Paの条件でDCマグネトロンスパッタリング法により、以下の薄膜形成を行なった。
As the
非磁性下地層102として厚さ5nmの50at.%Al−50at.%Ti合金膜を形成した。さらに、非磁性中間層106としてNi−8at.%W合金膜を8nm、非磁性中間層107としてRuを8nm形成した。非磁性中間層108としてRuを8nm形成する際にはArガス圧2Paとした。
As the
さらに、図3に示す酸化物Ox1あるいはOx9と白金並びにクロムを含有したコバルト基合金を記録層109として厚さ12nmとなるように、図9に示す組成のターゲットを用いて作製した。その後、化学蒸着法にて炭素を主成分とする保護層110を厚さ4nm形成し、大気中に取り出し、パーフルオロポリエーテルを含む潤滑層111を形成した。
Further, a cobalt-based alloy containing oxide Ox1 or Ox9 and platinum and chromium shown in FIG. 3 was prepared as a
これらの媒体について、TEMにより平均結晶粒径<D>と粒径分散σ/<D>を評価した結果、図9に示すような値が得られた。ターゲットB14,B09,B15を用いて(62〜70at.%)Co−18at.%Pt−(20〜12)at.%Cr合金に酸化物Ox9の濃度を8mol%添加した記録層109についてTEM観察した結果、平均結晶粒径<D>は8〜9nmでほぼ一定値をとり、粒径分散σ/<D>は16%台であった。一方、ターゲットB12,B13,B09を用いて66at.%Co−18at.%Pt−16at.%Cr合金に酸化物Ox9の濃度を6〜10mol%の範囲で添加した記録層109についてTEM観察した結果、平均結晶粒径<D>は7.8〜9.4nmであり、酸化物添加濃度の増加に伴い、平均結晶粒径<D>が減少した。一方、粒径分散σ/<D>は16%台であり、SiO2だけを添加した場合に比べ粒径分散σ/<D>は小さく制御することができた。
For these media, the average crystal grain size <D> and the particle size dispersion σ / <D> were evaluated by TEM. As a result, values as shown in FIG. 9 were obtained. Using targets B14, B09, B15 (62-70 at.%) Co-18 at. % Pt- (20-12) at. As a result of TEM observation of the
さらにこれらの媒体の記録層109について、EDXの付いたTEMを用いて記録層面内の元素濃度分布をマッピングし記録層の粒界について面内方向の組成揺らぎを調べた。その結果、図9に示すいずれの組成のターゲットを用いた記録層109でも、記録層109の結晶粒界でコバルト濃度が低く、図3に示す酸化物を構成する元素の濃度が高く検出された。
Further, for the
これらの垂直記録媒体について、上記実施例と同様にハードディスクドライブに搭載して同様の評価を行った結果、ディスク表面で変色などの顕著な変化は認められなかった。また、ランダムシークした磁気ヘッドのスライダ表面で、媒体に起因すると考えられるアルミニウム、マグネシウム、珪素による汚れは元素分析結果から認められなかった。 These perpendicular recording media were mounted on a hard disk drive in the same manner as in the above example and evaluated in the same manner. As a result, no significant change such as discoloration was observed on the disk surface. Also, no contamination due to aluminum, magnesium, or silicon, which is considered to be caused by the medium, was found on the slider surface of the magnetic head subjected to random seek from the result of elemental analysis.
100…垂直記録媒体、
101…基板、
102…非磁性下地層、
103…軟磁性下地層、
104…非磁性層、
105…軟磁性下地層、
106,107,108…非磁性中間層、
109…記録層、
110…保護層、
111…潤滑層、
300…垂直記録媒体、
A…強磁性のコバルトを主成分とする柱状の結晶粒、
B…結晶粒内に比べコバルト濃度が低い結晶粒界。
100 ... perpendicular recording medium,
101 ... substrate,
102 ... nonmagnetic underlayer,
103 ... soft magnetic underlayer,
104 ... nonmagnetic layer,
105: Soft magnetic underlayer,
106, 107, 108 ... nonmagnetic intermediate layer,
109 ... recording layer,
110 ... Protective layer,
111 ... Lubrication layer,
300 ... perpendicular recording medium,
A: Columnar crystal grains mainly composed of ferromagnetic cobalt,
B: A grain boundary having a cobalt concentration lower than that in the crystal grains.
Claims (10)
5wt.%Al2O3−30wt.%MgO−65wt.%SiO2と、
12wt.%Al2O3−20wt.%MgO−68wt.%SiO2と、
17wt.%Al2O3−10wt.%MgO−83wt.%SiO2と、
15wt.%Al2O3−5wt.%MgO−80wt.%SiO2と、
39wt.%Al2O3−14wt.%MgO−47wt.%SiO2と、
23wt.%Al2O3−30wt.%MgO−47wt.%SiO2と、
により囲まれる範囲であることを特徴とする請求項8記載の垂直磁気記録媒体。 The concentration range of the oxide is
5 wt. % Al 2 O 3 -30wt. % MgO-65 wt. And% SiO 2,
12 wt. % Al 2 O 3 -20wt. % MgO-68 wt. And% SiO 2,
17 wt. % Al 2 O 3 -10wt. % MgO-83 wt. And% SiO 2,
15 wt. % Al 2 O 3 -5wt. % MgO-80 wt. And% SiO 2,
39 wt. % Al 2 O 3 -14wt. % MgO-47 wt. And% SiO 2,
23 wt. % Al 2 O 3 -30wt. % MgO-47 wt. And% SiO 2,
The perpendicular magnetic recording medium according to claim 8, wherein the perpendicular magnetic recording medium is surrounded by a magnetic field.
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