(57)【要約】【課題】強磁性を有する結晶粒とそれを取り巻く酸化物を主体とする非磁性粒界からなるグラニュラー磁性層において、低ノイズ特性を確保するために結晶粒やその偏析構造を制御するために、磁性層中に含まれる酸化物の量を適切に制御すること。【解決手段】グラニュラー磁性層と六方最密充填結晶構造を有する金属または合金である非磁性下地層とを有する垂直磁気記録媒体において、強磁性を有する結晶粒が少なくともＣｏとＰｔを含む合金であることとし、酸化物を主体とする非磁性粒界の体積が、磁性層全体の体積の１５％以上４０％以下とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基体上に少なくとも非磁性下地層、磁性層、保護膜が順次積層されてなる垂直磁気記録媒体であって、
前記非磁性下地層が六方最密充填（ｈｃｐ）の結晶構造を有する金属または合金であり、
前記磁性層が強磁性を有する結晶粒とそれを取り巻く酸化物を主体とする非磁性粒界からなり、
該強磁性を有する結晶粒が少なくともＣｏとＰｔを含む合金であり、
該酸化物を主体とする非磁性粒界の体積が、磁性層全体の体積の１５％以上４０％以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記磁性層の膜厚が５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
前記非磁性基体が、プラスチック樹脂である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。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体であって、前記磁性層の成膜を、強磁性を有する合金と酸化物とを含有する複合型ターゲットを用いて行うことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
前記磁性層の成膜を、ＲＦマグネトロンスパッタ法により行うことを特徴とする請求項４に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
前記非磁性基体を事前に加熱せずに成膜プロセスを行うことを特徴とする請求項４または５に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
前記複合型ターゲットに含まれる酸化物の体積が、ターゲット全体の体積の２０％以上３５％以下であることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録媒体に関し、より詳細には、コンピュータの外部記憶装置をはじめとする各種磁気記録装置に搭載される垂直磁気記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録の高密度化を実現する技術として、従来の長手磁気記録方式に代えて、垂直磁気記録方式が注目されつつある。
【０００３】
垂直磁気記録媒体用の磁気記録層用材料としては、現在主にＣｏＣｒ系合金結晶質膜が検討されており、垂直磁気記録に用いるために、ｈｃｐ構造をもつＣｏＣｒ系合金のｃ軸が膜面に垂直（ｃ面が膜面に平行）になるように結晶配向を制御している。今後の更なる高密度化に対し、このＣｏＣｒ系結晶粒の微細化、粒径のばらつきの低減、結晶粒間の磁気的相互作用の低減等の試みが行われている。
【０００４】
一方、長手記録媒体の高密度化のための磁性層構造制御の一方式として、一般にグラニュラー磁性層と呼ばれる、磁性結晶粒の周囲を酸化物や窒化物のような非磁性非金属物質で囲んだ構造をもつ磁性層が、例えばＵＳＰ５，６７９，４７３などで提案されている。このようなグラニュラー磁性膜では、非磁性非金属の粒界相が磁性粒子を分離するため、磁性粒子間の磁気的な相互作用が低下し、記録ビットの遷移領域に生じるジグザグ磁壁の形成を抑制するので、低ノイズ特性が得られるものと考えられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの背景の下、垂直磁気記録媒体の記録層として、グラニュラー磁性層を用いることが提案されている。例えば、IEEE Trans.,Magn.,Vol.36, 2393(2000)には、Ｒｕを下地層とし、グラニュラー構造をもつＣｏＰｔＣｒＯ合金を磁性層とした垂直記録媒体が記載されている。しかし、ここではグラニュラー磁性層の下地層であるＲｕ層の膜厚を増加させることによって、Ｒｕ層の結晶性、及びそのｃ軸配向性が向上し、それに伴い優れた磁気特性と電磁変換特性が得られている。なお、ここに挙げた例では、ＣｏＰｔＣｒターゲットを用い、酸素含有雰囲気中での反応性スパッタにより、グラニュラー構造の磁性膜を形成している。しかしながら、反応性スパッタを用いた成膜では、酸化物の生成量はスパッタ雰囲気の酸素量に非常に敏感であるため、磁性結晶粒を取り巻く酸化物の量の制御が困難であるとともに、磁性結晶粒も容易に酸化され易く、磁性結晶粒と酸化物粒界のそれぞれの構成材料の分離が非常に困難であるため、改善が必要である。
【０００６】
すなわち、酸化物と金属を含有するグラニュラー磁性層において、低ノイズ特性を確保するために結晶粒やその偏析構造を制御するためには、磁性層中に含まれる酸化物の量を適切に制御することが重要である。また、磁性結晶粒中には酸化物が含まれないようにすることも、優れた磁気特性を得るために必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
グラニュラー磁性層を用いた垂直磁気記録媒体において、磁性層中に含まれる酸化物量、及び酸化物を適切に粒界に分離させる方法について鋭意検討した結果、グラニュラー磁性層、すなわち磁性層が強磁性を有する結晶粒とそれを取り巻く酸化物を主体とする非磁性粒界からなる磁性層を垂直磁気記録媒体として用いるために以下のような構成および製造方法をとることが好適であることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明の第１の態様は、非磁性基体上に少なくとも非磁性下地層、磁性層、保護膜が順次積層されてなる垂直磁気記録媒体であって、前記非磁性下地層が六方最密充填（ｈｃｐ）の結晶構造を有する金属または合金であり、前記磁性層が強磁性を有する結晶粒とそれを取り巻く酸化物を主体とする非磁性粒界からなり、該強磁性を有する結晶粒が少なくともＣｏとＰｔを含む合金であり、該酸化物を主体とする非磁性粒界の体積が、磁性層全体の体積の１５％以上４０％以下であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の態様は、前記垂直磁気記録媒体おいて、前記磁性層の膜厚が５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の態様は、前記垂直磁気記録媒体おいて、前記非磁性基体が、プラスチック樹脂であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の態様は、前記第１から第３の態様の垂直磁気記録媒体であって、前記磁性層の成膜を、強磁性を有する合金と酸化物とを含有する複合型ターゲットを用いて行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第５の態様は、前記磁性層の成膜を、ＲＦマグネトロンスパッタ法により行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第６の態様は、前記垂直磁気記録媒体において、前記非磁性基体を事前に加熱せずに成膜プロセスを行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第７の態様は、前記垂直磁気記録媒体において、前記複合型ターゲットに含まれる酸化物の体積が、ターゲット全体の体積の２０％以上３５％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように本発明によれば、グラニュラー磁性層、すなわち磁性層が強磁性を有する結晶粒とそれを取り巻く酸化物を主体とする非磁性粒界からなる磁性層と六方最密充填（ｈｃｐ）の結晶構造を有する金属または合金である非磁性下地層とを有する垂直磁気記録媒体において、強磁性を有する結晶粒が少なくともＣｏとＰｔを含む合金であることとし、酸化物を主体とする非磁性粒界の体積が、磁性層全体の体積の１５％以上４０％以下とすることにより、結晶粒と粒界偏析を好ましく制御し、優れた磁気特性と低ノイズ特性を実現できる。
【００１６】
さらに、磁性層の膜厚を５ｎｍ以上２０ｎｍ以下にすることで、記録再生時に必要十分な再生出力を得ると共に、結晶配向性の劣化や結晶粒径の粗大化を防ぐことができる。
【００１７】
さらにそのような垂直磁気記録媒体の製造方法として、磁性層の成膜を、強磁性を有する合金と酸化物とを含有する複合型ターゲットを用い、ＲＦマグネトロンスパッタ法により行うこととし、かつターゲットに含まれる酸化物の体積が、ターゲット全体の体積の２０％以上３５％以下とすることで、強磁性を有する結晶粒内に取りこまれる酸化物を低下させることができる上、磁性層中に含まれる、主に粒界を形成する酸化物の量を好ましい範囲に制御することができる。
【００１８】
このような媒体構成及び製造方法とすることで、容易に優れた垂直磁気記録媒体が得られることから、本発明の媒体を成膜するにあたっては基板加熱を行う必要がなくなり、製造プロセスの簡易化と低コスト化が図れると同時に、従来のＡｌやガラス基板以外にも、安価なプラスチックを基板として使用することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の垂直磁気記録媒体の１の実施例の構造を説明するための断面模式図であり、垂直磁気記録媒体は非磁性基体１上に少なくとも非磁性下地層２、磁性層３及び保護膜４が順に形成された構造を有しており、さらにその上に液体潤滑剤層５が形成されている。なお、非磁性下地層２と非磁性基体１との間に、非磁性下地層２の結晶配向性や結晶粒径の制御の目的でシード層１１を付与しても、本発明の効果は変わらず発揮される。さらには、非磁性下地層２と非磁性基体１との間に、一般に裏打層と呼ばれる、記録再生感度を向上させるための比較的厚い（数１００ｎｍの）軟磁性層を付与した場合でも、同様である。
【００２１】
非磁性基体１としては、通常の磁気記録媒体用に用いられる、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金や強化ガラス、結晶化ガラス等を用いることができるほか、基板加熱を必要としないことから、ポリカーボネート、ポリオレフィンやその他のプラスチック樹脂を射出成形することで作製した基板をも用いることができる。
【００２２】
非磁性下地層２は六方最密充填（ｈｃｐ）の結晶構造を有する金属または合金であることが必要である。材料は特に限定されないが、その中でも、Ｔｉ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓのいずれかの金属、またはＴｉ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓのうちの少なくとも一種を含む合金を用いることが、グラニュラー磁性層の結晶配向を好ましく制御するためには望ましい。膜厚も特に限定されるものではないが、５ｎｍ以上３０ｎｍ程度以下であることが望ましい。
【００２３】
また、この非磁性下地層２の結晶配向や粒径の制御の目的でシード層１１を付与する場合には、シード層としては、面心立方（ｆｃｃ）の結晶構造を有する金属または合金であることが望ましく、その中でも、Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｉｒのいずれかの金属、またはＣｕ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｉｒのうちの少なくとも一種を含む合金、または、少なくともＮｉとＦｅを含む合金であることが望ましい。
【００２４】
さらに保護膜４は、例えばカーボンを主体とする薄膜が用いられる。また液体潤滑剤層５は、例えばパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を用いることができる。
【００２５】
磁性層３は、強磁性を有する結晶粒とそれを取り巻く非磁性粒界からなり、かつその非磁性粒界が、金属の酸化物からなる、いわゆるグラニュラー磁性層である。強磁性を有する結晶粒は、少なくともＣｏとＰｔを含む合金が望ましい。また、ＣｏＰｔ合金にＣｒやＴａ，Ｂ，Ｃｕなどを添加することも、磁気特性を制御し低ノイズ特性を得るために好適である。
【００２６】
強磁性を有する結晶粒は、結晶格子のうちのｃ軸が優先的に膜面に垂直に配向するような構造をとる必要がある。
【００２７】
ここで、酸化物を主体とする非磁性粒界の体積は、磁性層全体の体積の１５％以上４０％以下であることが必要である。１５％以下の場合には、結晶粒と結晶粒との間に十分な粒界が存在できず、粒間の磁気的な相互作用を有効に低下することができないため、媒体ノイズの増加を招く。一方４０％以上になると結晶粒の結晶配向性が劣化してしまう。
【００２８】
なお、粒界を形成する酸化物は、物理化学的に安定であれば特に材料に制限はなく、Ｍｇ，Ｃｒ，Ｔｉ，ＺｒやＳｉ等の酸化物を用いることができる。
【００２９】
さらに、磁性層３の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好適である。５ｎｍ以下では記録再生時に十分な信号が得られず、不適である。一方２０ｎｍ以上では、結晶粒径が増大しやすいこと及び結晶配向が乱れやすいことから、望ましくない。
【００３０】
以上説明したとおりの層構成からなる、図１に示した磁気記録媒体の製造に関し、磁性層３の形成にあたっては、以下のような製造方法をとることが望ましい。
【００３１】
まず、磁性層の成膜にあたっては、強磁性を有する合金と酸化物とを含有する複合型ターゲットを用い、ＲＦマグネトロンスパッタ法により行うことが好適である。このような作製方法をとることにより、酸化物を含まないターゲットを酸素含有雰囲気中で反応性スパッタした場合に比べ、結晶粒と非磁性粒界の分離が進み、好ましいグラニュラー構造をとることができる。
【００３２】
さらに、使用する複合型ターゲットに含まれる酸化物の体積が、ターゲット全体の体積の２０％以上３５％以下とすることが、磁性層中に形成される非磁性粒界の体積を前述した適切な領域に制御するために必要である。
【００３３】
一方、本発明における垂直磁気記録媒体の製造にあたっては、従来の磁気記録媒体のような基板加熱工程を省略しても、優れた垂直磁気記録媒体を得る事が可能となり、製造工程の簡略化に伴う製造コストの低下をも図る事ができる。また、基板加熱が必要ないため、ポリカーボネートやポリオレフィン等のプラスチック樹脂を材料とした非磁性基体を用いることも可能である。
【実施例】
【００３４】
以下に本発明の具体的な実施例について説明するが、これらの実施例は本発明を好適に説明するものであり、これらに限定することを意図するものでない。
【００３５】
［実施例１］
非磁性基体として射出成形されたポリカーボネート基板（３．５”ディスク形状）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、Ａｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下で、Ｐｔからなるシード層５ｎｍを形成後、膜厚を０〜２０ｎｍまで変更したＲｕからなる非磁性下地層をＡｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下で形成した。さらに引き続いて、ＳｉＯ２を含むＣｏＣｒ１０Ｐｒ１５ターゲットを用い、ＲＦマグネトロンスパッタ法によりＡｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下でグラニュラー磁性層２０ｎｍを形成、ついでカーボン保護層１０ｎｍを積層した後真空中から取り出し、その後液体潤滑剤１．５ｎｍを塗布して、図１に示すような構成の磁気記録媒体を作製した。成膜に先立つ基板加熱は行っていない。
【００３６】
図２に、磁性層中の非磁性粒界の占める体積比に対する、膜面に垂直方向に磁場を印加しながら振動試料型磁力計により測定した保磁力ＨＣの値の変化を示す。ＨＣ値は磁性層中の非磁性粒界の占める体積比が１５％以上４０％以下の場合に３０００Ｏｅ以上の高い値を示すことがわかる。
【００３７】
図３に、ターゲットに含まれるＳｉＯ２の体積比と、磁性層中の非磁性粒界が占める体積比との関係を示す。ここで磁性層中の非磁性粒界が占める体積比は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による平面像から、結晶粒と粒界の占める面積をそれぞれ求めて算出した。図より、ターゲットに含まれるＳｉＯ２量が体積比で２０％以上３５％以下の領域において、磁性層中の非磁性粒界が占める体積比が１５％以上４０％以下になることがわかる。
【００３８】
［実施例２］
ターゲットに含まれるＳｉＯ２量を２５％に固定し、成膜された磁性層の膜厚を３〜５０ｎｍまで変化させた以外は実施例１と同様にして、図１に示すような構成の磁気記録媒体を作製した。
【００３９】
図４に、図２に示したのと同様にして測定したＨＣ値の磁性層膜厚依存性を示す。ＨＣ値は膜厚５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の領域で３０００Ｏｅ以上の高い値を示している。理論に拘束されることを意図とするものでないが、５ｎｍより薄い領域では熱擾乱の影響によりＨｃが低下したものと考えられ、一方２０ｎｍより厚い領域では、主に、磁性層中の結晶粒の結晶配向性が乱れることによってＨＣが低下したものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による垂直磁気記録媒体の１の実施例の構成を示す断面模式図である。
【図２】磁性層中の非磁性粒界の占める体積比に対する、膜面に垂直方向に磁場を印加しながら振動試料型磁力計により測定した保磁力Ｈｃの値の変化を示す図である。
【図３】ターゲットに含まれるＳｉＯ２の体積比と、磁性層中の非磁性粒界が占める体積比との関係を示した図である。
【図４】図２に示したのと同様にして測定したＨｃ値の磁性層膜厚依存性を示した図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  非磁性基体
１１  シード層
２  非磁性下地層
３  磁性層
４  保護層
５  液体潤滑層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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