(57)【要約】【課題】垂直磁気記録媒体およびその製造方法に関し、高い熱安定性とノイズ低減とコストダウンを実現する。【解決手段】非磁性基体１上に、軟磁性裏打ち層２、下地層３、非磁性中間層４、磁気記録層５、保護膜６、液体潤滑層７を順次形成する。下地層３はパーマロイ系材料を用いて成膜し、非磁性中間層４はＲｕまたはＲｕ基合金材料を用いて成膜する。磁気記録層５は磁性材料にＢ4Ｃを加えたグラニュラー材料を原材料に用いて成膜するが、このとき、非磁性基体１の温度をほぼ室温程度の常温として成膜を行なう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基体上に、軟磁性裏打ち層、下地層、ＲｕまたはＲｕ基合金からなる中間層、磁性材料として、Ｃｏ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＦｅＰｔ、ＳｍＣｏのいずれかを用いた磁気記録層、保護膜、液体潤滑層を順次積層されてなる垂直磁気記録媒体であって、前記磁気記録層は、Ｂ4Ｃに基づくグラニュラー構造からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１において、前記磁気記録層の前記グラニュラー構造は、Ｂ4Ｃが結晶粒界に偏析して形成されたものであることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記下地層はパーマロイ系材料からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
非磁性基体上に、軟磁性裏打ち層、下地層、ＲｕまたはＲｕ基合金からなる中間層、磁性材料として、Ｃｏ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＦｅＰｔ、ＳｍＣｏのいずれかを用いた磁気記録層を順次形成する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、磁性材料にＢ4Ｃを加えたグラニュラー材料を原材料に用いて前記磁気記録層を成膜することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、前記磁気記録層成膜時の前記非磁性基体の温度をほぼ室温程度の常温として前記磁気記録層を成膜することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５において、前記磁気記録層をＤＣスパッタリング法により成膜することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種磁気記録装置に搭載される垂直磁気記録媒体およびその製造方法に関する。
【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。
垂直磁気記録媒体は主に、硬質磁性材料の磁気記録層、磁気記録層を目的の方向に配向させるための下地層、磁気記録層の表面を保護する保護膜、そしてこの記録層への記録に用いられる磁気ヘッドが発生する磁束を集中させる役割を担う軟磁性材料の裏打ち層から構成される。
垂直媒体の磁気記録層材料としては、これまで主にＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ等の合金材料が用いられてきた。これらの合金材料では、結晶粒界に非磁性材料であるＣｒが偏析することにより、個々の結晶粒が磁気的に分離され、高い保磁力（Ｈｃ）など磁気記録媒体として必要な特性を発現する。このような結晶粒界へのＣｒの偏析は、面内媒体では、加熱や基体バイアス印加など成膜プロセスの工夫により促進されてきた。しかし、垂直媒体では、面内媒体と同様に加熱や基体バイアス印加を施してもＣｒの偏析量が少なく、それが原因で媒体ノイズが高くなってしまうことが問題となっていた。
この問題を解決する方法として、ＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔ等の合金材料にＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3等の酸化物やＳｉＮ、ＡｌＮ等の窒化物など非磁性体を添加したグラニュラー磁性膜が提案されている（特許文献１〜３等）。例えばＣｏＰｔ−ＳｉＯ2グラニュラー膜では、ＣｏＰｔ結晶粒の周囲をＳｉＯ2が取り囲むように偏析し、それにより個々のＣｏＰｔ結晶粒は磁気的に分離される。このように、グラニュラー膜では合金材料の相分離（磁気相分離）を利用するのではなく、酸化物や窒化物など合金材料と固溶しにくい非晶質材料を加えることが特徴である。
【特許文献１】特開２００１−２９１２３０号公報
【特許文献２】特開平０８−０８３４１８号公報
【特許文献３】国際公開第２００２／０３９４３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、酸化物や窒化物をマトリクスとしたグラニュラー材料は、ＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔなどの磁性材料とＳｉＯ2やＡｌＮなどの非磁性マトリクス材料を完全に相分離させることが困難であり、一部マトリクス材料が磁性材料中に混合することが知られている。マトリクス材料の磁性材料への混合は、磁気記録層の結晶性や配向性の劣化を招くだけでなく、一軸異方性の低下に起因して熱安定性の悪化を引き起こす。熱処理により磁気特性や一軸異方性を改善する試みもあるが、長時間を要する熱処理は量産には向かないことから、実用化を考えた場合には適用することは困難である。
また、酸化物や窒化物などの材料は導電率が低く、ＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔなどの合金材料と混合しても高い導電率は得られない。そのため、グラニュラー膜をスパッタリングにより成膜する場合にはＲＦスパッタリングを用いる必要がある。しかし、ＲＦスパッタリング法はＤＣスパッタリング法に比べて装置コスト、ランニングコストともに高く、大量生産を考慮するとＤＣスパッタリングにより成膜することが望ましい。
非酸化物あるいは非窒化物かつＤＣスパッタリングにより成膜可能なグラニュラー磁性膜としては、ＣｏＣ（第２１回応用磁気学会学術講演概要集，２３（１９９７）やＣｏＰｔＣ（IEEE Trans.Mag.,34,4,1627(1998) ）が提案されているが、保磁力［Ｈｃ］がＣｏＣでは８０［ｋＡ／ｍ］以下、ＣｏＰｔＣでも１６０［ｋＡ／ｍ］程度であり、十分な磁気特性は得られていない。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決することのできる垂直磁気記録媒体及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
グラニュラー磁性膜において、非磁性マトリクス材料と磁性材料が適切に相分離し、十分な磁気特性および熱安定性を得るためには、非磁性マトリクス材料が磁性材料と固溶したり化合物を形成したりせず、非晶質の状態で結晶粒界に析出することが必要である。また大量生産を考えた場合、装置の安定性やコストの観点から、ＤＣスパッタリング法により成膜可能であることが望ましいが、このようなグラニュラー磁性層材料を得るためには、非磁性添加物の導電率が高いことが必要である。
上記条件を満たし、従来の問題を解決する手段として、本発明者らは、検討を繰り返し、Ｂ4Ｃを非磁性材料とするグラニュラー膜を磁気記録層に用いることで、ＤＣスパッタリングによる成膜が可能で、高い磁気特性および熱安定性が得られることを見出した。また、これらのグラニュラー膜を用いた場合には、従来のＣｏＣｒＰｔやＣｏＣｒＴａ等の合金系の磁気記録層と比較して低ノイズであることも見出した。
上記の考察および知見に基づいて上述の目的を達成するために本発明者らは、非磁性基体上に、軟磁性裏打ち層、下地層、中間層、磁気記録層、保護膜、液体潤滑層を順次積層されてなる垂直磁気記録媒体であって、前記磁気記録層は、Ｂ4Ｃに基づくグラニュラー構造からなる形態の垂直磁気記録媒体を実施した。
【０００６】
ここで、前記磁気記録層の前記グラニュラー構造は、Ｂ4Ｃが結晶粒界に偏析して形成されたものとすることができる。
そして、前記下地層はパーマロイ系材料からなり、前記中間層はＲｕまたはＲｕ基合金からなるものとすることができる。
また、上述の目的を達成するために本発明者らは、非磁性基体上に、軟磁性裏打ち層、下地層、中間層、磁気記録層を順次形成する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、磁性材料にＢ4Ｃを加えたグラニュラー材料を原材料に用いて前記磁気記録層を成膜することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法を実施した。
ここで、パーマロイ系材料を用いて前記下地層を成膜し、ＲｕまたはＲｕ基合金材料を用いて前記中間層を成膜し、前記磁気記録層成膜時の前記非磁性基体の温度を室温程度の常温として前記磁気記録層を成膜することができる。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように本発明に係る垂直磁気記録媒体およびその製造方法によれば、Ｂ4Ｃを非磁性添加物として磁性材料に加えた材料を用いてグラニュラー磁気記録層を形成することで、従来のＣｏＣｒＰｔ媒体やＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2グラニュラー媒体と比較して高い熱安定性を得ることができる。また、従来のＣｏＣｒＰｔなどの合金材料に比べてノイズを低減することが可能になり、媒体の特性向上に繋がる。更に、本発明に係る垂直磁気記録媒体におけるグラニュラー磁気記録層はＤＣスパッタリングにより成膜可能なことから、ＲＦスパッタリングでなければ成膜できなかったＣｏＰｔ−ＳｉＯ2など従来のグラニュラー材料を使用する場合と比べて安価に製造でき、媒体のコストダウンにも繋がるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る垂直磁気記録媒体の断面模式図である。
本発明に係る垂直磁気記録媒体は、非磁性基体１上と、非磁性基体１の上に順次設けられる軟磁性裏打ち層２、下地層３、非磁性中間層４、磁気記録層５、及び保護膜６、液体潤滑層７とを有する。
非磁性基体１としては表面が平滑である様々な基体であってよく、例えば、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。軟磁性裏打ち層２としては、結晶のＦｅＴａＣ、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金等、また非晶質のＣｏ合金であるＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒなどを用いることができる。軟磁性裏打ち層２の膜厚は、記録に使用する磁気ヘッドの構造や特性によって最適値が変化するが、おおむね１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下程度であることが、生産性との兼ね合いから望ましい。
下地層３には磁気記録層５のｃ軸を膜面に垂直に配向させる効果を持つ材料が用いられ、軟磁性を有するパーマロイ系材料である、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＦｅＭｏ、ＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅＮｂＭｏ、非磁性ＮｉＦｅＣｒ、Ｔｉ、ＴｉＣｒ、Ｐｄなどを用いることができる。
【０００９】
非磁性中間層４は非磁性かつ磁気記録層のｃ軸を膜面に垂直に配向させる効果を持ち、また磁気記録層の初期層を低減する効果を同時に有する材料が用いられ、例えばＲｕ、あるいはＲｕＣ、ＲｕＷ等のＲｕ基合金を用いることができる。
磁気記録層５には、磁性材料中にＢ4Ｃを添加したグラニュラー材料が用いられる。このとき、磁性材料としては、Ｃｏ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＦｅＰｔ、ＳｍＣｏを用いることができる。ただし、磁気記録層５を成膜するときの非磁性基体１の温度は、ほぼ室温程度の常温としたままで磁気記録層５を成膜すればよく、熱処理なしで相分離を実現することができる。
軟磁性裏打ち層２と非磁性基体１の間には、軟磁性裏打ち層２の磁化を半径方向外向きにピンしてノイズを減らすことを目的として、下地層および反強磁性ピン層（ともに図示せず）を用いることができる。
図２に、本発明に係る反強磁性ピン層を有する垂直媒体断面模式図である。
反強磁性ピン層のための下地層８には、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＦｅＢ等のパーマロイ系材料を用いることができ、反強磁性ピン層９としては、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ等の規則合金材料、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ等の不規則合金材料、またＮｉＯ等の酸化物材料などを用いることができる。反強磁性ピン層９の膜厚は、使用する材料や軟磁性層との組合せにより変化するが、おおむね１ｎｍ以上３０ｎｍ以下程度であることが、生産性との兼ね合いから望ましい。
【００１０】
保護膜６は、例えばカーボンを主体とする薄膜が用いられる。その他、磁気記録媒体の保護膜として一般的に用いられる様々な薄膜材料を使用しても良い。
液体潤滑層７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。その他、磁気記録媒体の液体潤滑層材料として一般的に用いられる様々な潤滑材料を使用しても良い。
非磁性基体１の上に積層される各層は、磁気記録媒体の分野で通常用いられる様々な成膜技術によって形成することが可能である。液体潤滑層を除く各層の形成には、例えばＤＣマグネトロンスパッタリング法、ＲＦマグネトロンスパッタリング法、真空蒸着法を用いることが出来る。また、液体潤滑層の形成には、例えばディップ法、スピンコート法を用いることができる。しかし、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【００１１】
以下に本発明の垂直磁気記録媒体について、以下の実施例により詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
［実施例１］
本実施例は、非磁性基体と、その上に順次設けられる軟磁性ＣｏＺｒＮｂ裏打ち層、軟磁性ＮｉＦｅＮｂＢ下地層、Ｒｕ中間層、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ4Ｃグラニュラー磁気記録層、保護膜、液体潤滑層とを有する二層垂直磁気記録媒体に関する。
非磁性基体として表面が平滑な化学強化ガラス基体（例えばＨＯＹＡ社製Ｎ−１０ガラス基体）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、Ｃｏ８Ｚｒ５Ｎｂターゲットを用いてＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層を２００ｎｍ成膜した。次に下地層として、パーマロイ系の軟磁性材料であるＮｉ１２Ｆｅ３Ｎｂ３Ｂターゲットを用いてＮｉＦｅＮｂＢ下地層を５ｎｍ成膜した。
引き続いてＲｕターゲットを用いて、Ａｒガス圧４．０Ｐａ下でＲｕ中間層を２０ｎｍ成膜した。次に、Ｃｏ１０Ｃｒ１５Ｐｔ合金中にＢ4Ｃを８ａｔ％混合した、９２（Ｃｏ８Ｃｒ１５Ｐｔ）−８Ｂ4Ｃターゲットを用いて、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ4Ｃ磁気記録層を２０ｎｍ成膜した。
【００１２】
最後にカーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護膜１０ｎｍを成膜後、真空装置から取り出した。Ｒｕ中間層の成膜を除くこれらの成膜はすべてＡｒガス圧０．６７Ｐａ下で行い、全ての成膜はＤＣマグネトロンスパッタリング法により行なった。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑層２ｎｍをディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体とした。
［比較例１］
磁気記録層にＣｏ２０Ｃｒ１０Ｐｔを用い、磁気記録層成膜前にランプヒータを用いて基体表面温度が２８０℃になるように加熱を行なったこと以外は実施例１と全く同様の方法により垂直磁気記録媒体を作製した。
完成した垂直磁気記録媒体の保磁力Ｈｃおよび角型比Ｓを磁気カー効果磁力計で、配向分散（Δθ50）をＸ線回折装置を用いてロッキングカーブ法で、結晶粒径および粒界幅を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で評価した。測定結果を表１に示す。
磁気特性を比較すると、実施例１では比較例１（従来の条件で製作した媒体）よりも高いＨｃが得られているが、これはＴＥＭにより評価した粒界幅の差からもわかるように、結晶粒の分離が進み、粒子間相互作用が低下したためであると考えられる。また、角型比Ｓは比較例１では０．９程度であるのに対し、実施例１ではほぼ１となっている。角型比が高いということは、信号の劣化が小さい、即ち熱安定性が高いということに繋がることから、ＣｏＣｒＰｔ媒体と比較してＣｏＣｒＰｔ−Ｂ4Ｃグラニュラー媒体が熱安定性に優れることがわかった。
【００１３】
配向分散Δ50はグラニュラー磁性膜（実施例１）とＣｏＣｒＰｔ磁性膜（比較例１）に差は無く、非磁性マトリクス材料を混合しているにもかかわらず配向の劣化が起こっていないことが確認された。グラニュラー媒体とＣｏＣｒＰｔ媒体で特に差が大きく出ているのが、結晶粒径と粒界幅である。実施例１と比較例１では、全く同じ下地層および中間層を使用しているにもかかわらず、磁気記録層の結晶粒径が大幅に微細化されている。結晶粒径が小さいということは、ヘッドにより記録した際にビットの遷移のギザギザが低減されることを意味し、媒体の低ノイズ化のために重要な指標である。
また、比較例１のＣｏＣｒＰｔの粒界幅は１ｎｍであるのに対し、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ4Ｃ（実施例１）では２．２ｎｍと約２倍に粒界幅が広がっている。粒界幅の広がりは結晶粒同士の磁気的相互作用の低減に有効であり、磁気的相互作用が低減することが低ノイズ化につながる。
図３にスピンスタンドテスタを用いて実施例１、比較例１の媒体のノイズを測定した結果を示す。結晶粒径が微細化されたことや、粒界幅が広がったことから予想されるように、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ4Ｃ（実施例１）はＣｏＣｒＰｔ（比較例１）と比較して大幅にノイズ化を低くすることができた。
【００１４】
以上のように、磁気記録層をＣｏＣｒＰｔ−Ｂ4Ｃとすることで、高い熱安定性および磁気特性を持つ媒体を得ることが出来た。また、結晶粒の微細化、粒界幅の増大に伴い、従来のＣｏＣｒＰｔ媒体と比較して大幅な低ノイズ化が実現された。
【００１５】
【表１】
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［実施例２］
本実施例は、非磁性基体と、その上に順次設けられるＴａシード層、非磁性ＮｉＦｅＣｒ下地層、Ｒｕ中間層、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ4Ｃグラニュラー磁気記録層、保護膜、液体潤滑層とを有する単層垂直磁気記録媒体に関する。
非磁性基体として表面が平滑な化学強化ガラス基体（例えばＨＯＹＡ社製Ｎ−１０ガラス基体）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、Ｔａターゲットを用いてＴａシード層を５ｎｍ成膜した。次に下地層として、パーマロイ系の非磁性材料であるＮｉ１２Ｆｅ２７Ｃｒターゲットを用いてＮｉＦｅＣｒ下地層を１０ｎｍ成膜した。
引き続いてＲｕターゲットを用いて、Ａｒガス圧４．０Ｐａ下でＲｕ中間層を２０ｎｍ成膜した。次に、Ｃｏ８Ｃｒ１２Ｐｔ合金中にＢ4Ｃを８ａｔ％混合した、９２（Ｃｏ８Ｃｒ１２Ｐｔ）−８Ｂ4Ｃターゲットを用いて、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ4Ｃ磁気記録層を２０ｎｍ成膜した。
最後にカーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護膜１０ｎｍを成膜後、真空装置から取り出した。Ｒｕ中間層の成膜を除くこれらの成膜はすべてＡｒガス圧０．６７Ｐａ下で行い、全ての成膜はＤＣマグネトロンスパッタリング法により行なった。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑層２ｎｍをディップ法により形成し、単層垂直磁気記録媒体とした。
【００１６】
［実施例３］
磁気記録層中のＢ4Ｃ濃度を１２ａｔ％として磁気記録層組成を８８（Ｃｏ８Ｃｒ１２Ｐｔ）−１２Ｂ4Ｃとしたこと以外は実施例２と全く同様の方法により単層垂直磁気記録媒体を作製した。
［実施例４］
磁気記録層中のＢ4Ｃ濃度を１６ａｔ％として磁気記録層組成を８４（Ｃｏ８Ｃｒ１２Ｐｔ）−１６Ｂ4Ｃとしたこと以外は実施例２と全く同様の方法により単層垂直磁気記録媒体を作製した。
［実施例５］
磁気記録組成を、Ｃｏ８Ｃｒ１６Ｐｔ中にＢ4Ｃ濃度を１６ａｔ％混合した８４（Ｃｏ８Ｃｒ１６Ｐｔ）−１６Ｂ4Ｃとしたこと以外は実施例２と全く同様の方法により単層垂直磁気記録媒体を作製した。
［比較例２］
磁気記録層にＲＦスパッタリング法による９２（Ｃｏ８Ｃｒ１２Ｐｔ）−８ＳｉＯ2を用いたこと以外は実施例２と全く同様の方法により単層垂直磁気記録媒体を作製した。
【００１７】
完成した垂直磁気記録媒体の保磁力Ｈｃおよび角型比Ｓを試料振動磁力計（ＶＳＭ）により、一軸異方性定数Ｋｕを磁気トルクメータにより評価した。測定結果を表２に示す。Ｈｃに関しては、実施例２〜４で比較例２よりも低くなっているものの、実施例５では比較例２よりも高い値となっており、組成の工夫により従来のＳｉＯ2グラニュラー媒体よりも高いＨｃを得ることが可能であることがわかる。
特に差が大きく出ているのは一軸異方性定数Ｋｕである。Ｋｕは表２に示した全ての実施例において比較例を大きく上回っており、特に実施例５では比較例２のほぼ２倍という大きなＫｕが得られている。Ｋｕが大きいということは熱安定性に優れるということを示しており、実施例２〜５のＣｏＣｒＰｔ−Ｂ4Ｃ媒体が従来のＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2媒体と比較して優れた熱安定性を有することがわかる。
また、角型比に関しては、比較例２では０．９程度であるのに対し、実施例２〜５では誤差の範囲でほぼ１となっている（測定上のノイズの関係で１よりも低くなっているが、磁化曲線上は明らかに１となっている）。ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ4Ｃ媒体において角型比が高くなっているのは、上述のＫｕの向上が寄与しているものと考えられる。
【００１８】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る垂直二層媒体の一実施形態を示す断面模式図である。
【図２】本発明に係る垂直二層媒体の別の実施形態を示す断面模式図である。
【図３】本発明に係る垂直二層媒体の実施例１および比較例１に係る規格化ノイズの線記録密度依存を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  非磁性基体
２  軟磁性裏打ち層
３  軟磁性下地層
４  非磁性中間層
５  磁気記録層
６  保護膜
７  液体潤滑層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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