(57)【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と第一の磁性層と第二の磁性層と保護膜及び潤滑剤層が順次積層されてなる垂直磁気記録媒体であって、
前記第一の磁性層は、強磁性のＣｏＣｒ系合金結晶粒と、酸化物または窒化物を主成分とする非磁性の結晶粒界層とからなり、かつ、膜厚ａが１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、
前記第二の磁性層は、希土類元素と遷移金属元素との非晶質合金からなり、かつ、膜厚ｂが２ｎｍ以上１５ｎｍ以下であり、
前記第一の磁性層と第二の磁性層の膜厚比ａ／ｂが２以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記非磁性下地層は、六方最密充填結晶構造の金属または合金で構成されており、
該金属は、Ｔｉ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓのいずれかであり、該合金は、Ｔｉ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種の元素を含むもの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】
前記第二の磁性層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏのうち少なくとも１種の金属元素を含み、かつ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏのうち少なくとも１種の元素を１０ａｔ％以上３５ａｔ％以下の濃度で含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
前記非磁性基体は、プラスチック樹脂により成形されたものであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の垂直磁気記録媒体の非磁性基体をプレヒートせずに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】
前記第二の磁性層を、１０ｍＴｏｒｒ以上２００ｍＴｏｒｒ以下のＡｒガス圧下でスパッタ成膜することを特徴とする請求項５に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録媒体及びその製造方法に関し、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及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。垂直磁気記録媒体の磁気記録を担う磁気記録層としては、主に、六方最密充填（ｈｃｐ）構造をもつＣｏＣｒ系合金結晶質膜が検討されており、垂直磁気記録を可能とするために、各結晶粒のｃ軸が膜面に垂直（ｃ面が膜面に平行）となるように結晶配向が制御される。また、垂直磁気記録媒体の更なる高記録密度化に対応するために、磁気記録層を構成するＣｏＣｒ系合金結晶粒の微細化、結晶粒径のばらつきの低減、結晶粒間の磁気相互作用の低減等の試みがなされている。
【０００３】
一方、長手磁気記録媒体の高記録密度化を達成するための一手法として、磁気記録層である磁性層を構成する結晶の結晶粒界に、酸化物や窒化物のような非磁性非金属物質の層を形成して、結晶粒間の磁気的相互作用を低減させる技術が提唱されている。このような磁性層は、グラニュラー磁性層と呼ばれ、例えば、特開平８−２５５３４２号公報や米国特許第５，６７９，４７３号明細書等による報告がある。グラニュラー磁性膜では、非磁性非金属の粒界層により磁性粒同士が空間的に分離され、その結果、磁性粒間の磁気的相互作用が低下し、記録ビットの遷移領域に生じる「ジクザグ磁壁」の形成が抑制され、ノイズが低減されるものと考えられている。
【０００４】
これらの背景のもとで、垂直磁気記録媒体の磁気記録層として、グラニュラー磁性層を採用することが提案されている。例えば、IEEE Trans.,Mag.,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合金で磁性層を構成した垂直磁気記録媒体が記載されており、下地層であるＲｕ層の膜厚が厚くなるのに伴い、磁性層を構成する結晶粒のｃ軸配向性が向上し、その結果、磁気記録層の磁気特性と電磁変換特性が向上するとされている。
【０００５】
また、垂直磁気記録媒体の磁気記録層を、ＴｂＦｅＣｏ合金等の希土類−３ｄ遷移金属合金からなる非晶質で形成することも検討されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したグラニュラー磁性層を採用した垂直磁気記録媒体では、比較的良好な磁気特性と電磁変換特性とが得られるものの、更なる高磁気記録密度化のためには、磁性層中の結晶粒径を更に微細化し、かつ、結晶粒界に析出する酸化物や窒化物の量を増大させて磁性結晶粒間の磁気的相互作用を更に低減していく必要があると考えられる。
【０００７】
しかし、磁性層中の結晶粒径を微細化し、かつ、結晶粒界に析出する酸化物や窒化物の量を増大させることで結晶粒間に働く磁気的相互作用の低減化を進めてゆくと、磁気記録層に記録された信号の熱的安定性が急激に低下し、極端な場合には、一旦記録された信号が熱擾乱により消滅してしまうという、いわゆる「熱揺らぎ」の問題が顕現化してくる。
【０００８】
これに対して、希土類−遷移金属合金非晶質膜は、高い垂直磁気異方性ＫＵ値を有し、かつ、非晶質であることから結晶粒界が存在せず、磁気記録層としての熱的安定性が高い。しかしながら、結晶粒界が存在しないために、一旦書き込まれた信号をその書き込み場所に留めておくための核が存在せず、信号がシフトしたり、消滅してしまうという現象が起こり得る。これらの現象は、特に、高い周波数で磁気記録させた場合に発生し易く、高磁気記録密度化を目指す垂直磁気記録用材料としては好ましくない。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、高磁気記録密度で、良好な電磁変換特性を有し、かつ、熱的安定性に優れた垂直磁気記録媒体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、非磁性基体上に、少なくとも非磁性下地層と第一の磁性層と第二の磁性層と保護膜及び潤滑剤層が順次積層されてなる垂直磁気記録媒体であって、前記第一の磁性層は、強磁性のＣｏＣｒ系合金結晶粒と、酸化物または窒化物を主成分とする非磁性の結晶粒界層とからなり、かつ、膜厚ａが１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、前記第二の磁性層は、希土類元素と遷移金属元素との非晶質合金からなり、かつ、膜厚ｂが２ｎｍ以上１５ｎｍ以下であり、前記第一と第二の磁性層の膜厚比ａ／ｂが２以上であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の記載の発明において、前記非磁性下地層は、六方最密充填結晶構造の金属または合金で構成されており、該金属は、Ｔｉ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓのいずれかであり、該合金は、Ｔｉ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種の元素を含むものであることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第二の磁性層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏのうち少なくとも１種の金属元素を含み、かつ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏのうち少なくとも１種の元素を１０ａｔ％以上３５ａｔ％以下の濃度で含むことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３に記載の発明において、前記非磁性基体は、プラスチック樹脂により成形されたものであることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載の発明において、前記非磁性基体のプレヒートを行わずに成膜することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記第二の磁性層を、１０ｍＴｏｒｒ以上２００ｍＴｏｒｒ以下のＡｒガス圧下でスパッタ成膜することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の垂直磁気記録媒体の断面模式図で、非磁性基体１の上に非磁性下地層２、第一の磁性層３、第二の磁性層４、及び保護膜５がこの順に積層され、更に保護膜５の上には液体潤滑剤層６が形成されている。なお、必要に応じて、非磁性基体１と非磁性下地層２の間に軟磁性裏打ち層を設けて、いわゆる２層垂直磁気記録媒体としてもよく、また、非磁性基体１と非磁性下地層２の間にシード層を設けて、非磁性下地層２を構成する結晶粒の配向制御を行なうようにしてもよい。
【００１７】
非磁性基体１としては、通常の磁気記録媒体の基体として用いられる、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金や、強化ガラス、結晶化ガラスといったガラス等を用いることができるほか、基体の加熱を必要としない場合には、ポリカーボネート、ポリオレフィン、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体を用いることとしてもよい。
【００１８】
保護膜５には、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６には、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。
【００１９】
第一の磁性層３は、いわゆるグラニュラー磁性層であって、強磁性を有するＣｏＣｒ系合金の結晶粒で構成され、これらの結晶粒の間には、非磁性の金属酸化物または金属窒化物からなる非磁性結晶粒界層が形成されている。
【００２０】
このような構造の磁性層は、例えば、非磁性結晶粒界を構成する酸化物または窒化物を予め含有させた強磁性金属ターゲットを用いてスパッタリング法により成膜したり、酸素または窒素を含有するＡｒガス雰囲気中で強磁性金属ターゲットを用いて反応性スパッタリング法により成膜して作製することができる。
【００２１】
強磁性結晶を成膜するための材料としては、ＣｏＣｒ系合金が好ましい。特に、優れた磁気特性と記録再生特性を得るためには、ＣｏＣｒ系合金にＰｔ、Ｎｉ、Ｔａのうちの少なくとも１種の元素を添加することが望ましい。
【００２２】
一方、安定なグラニュラー構造を形成するためには、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒのうちの少なくとも１種の元素からなる酸化物を用いて非磁性結晶粒界を形成することが望ましい。
【００２３】
また、第一の磁性層３の膜厚は、第二の磁性層４の磁化ビットを安定化させるために、１０ｎｍ以上であることが望ましく、さらに、第一の磁性層３と第二の磁性層４で構成される磁気記録層全体の膜厚を低下させて記録再生分解能を高めるためには、３０ｎｍ以下であることが望ましい。
【００２４】
一方、第二の磁性層４は、希土類−遷移金属合金非晶質膜からなる。特に、高いＫＵ値を実現するためには、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏのうちの少なくとも１種の３ｄ遷移金属を含み、かつ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏのうちの少なくとも１種の希土類元素を少なくとも１０ａｔ％以上３５ａｔ％以下の濃度で含むことが望ましい。
【００２５】
また、第二の磁性層４の膜厚は、高いＫＵ値を維持するために、２ｎｍ以上であることが望ましく、高密度記録を実現するために、１５ｎｍ以下であることが望ましい。
【００２６】
更に、第二の磁性層４の成膜は、好適には、スパッタリング成膜法によるが、高密度記録時の記録再生特性を向上させるためには、成膜時のＡｒガス圧を、１０ｍＴｏｒｒ以上２００ｍＴｏｒｒ以下、好ましくは２０ｍＴｏｒｒ以上１００ｍＴｏｒｒ以下とすることが望ましい。
【００２７】
これらの条件の他、第二の磁性層４の磁化ビットを安定させるためには、第一の磁性層３の膜厚をａとし第二の磁性層４の膜厚をｂとした場合の膜厚比ａ／ｂが２以上であることが望ましい。これは、相対的に第一の磁性層３が薄すぎるか、第二の磁性層４が厚すぎるかした場合には、第二の磁性層４の磁気的エネルギーが相対的に高くなり、第一の磁性層３と第二の磁性層４とからなる磁性層全体の磁化挙動に対する第一の磁性層３からの寄与が相対的に低下し、磁性層を２層化することで得られる効果が減少してしまうためである。
【００２８】
次に、非磁性下地層２について説明する。非磁性下地層２としては、第一の磁性層３の結晶配向性、結晶粒径、及び不純物の粒界偏析を好適に制御するための材料を適宜用いることができる。特に、第一の磁性層３を構成する結晶配向を好適に制御するためには、ｈｃｐの結晶構造を有する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１種類の金属を含む合金であることが望ましい。
【００２９】
なお、非磁性下地層２の膜厚は特に限定されるものではないが、２層垂直磁気記録媒体とした場合の記録再生分解能を向上させるためや、垂直磁気記録媒体の生産性を向上させるためには、第一の磁性層３の結晶構造の制御に必要な最小限の膜厚とすることが望ましい。
【００３０】
上述した構成の垂直磁気記録媒体は、従来型の磁気記録媒体の製造に不可欠な工程とされていた基板（基体）加熱工程を省略して作成した場合であっても、優れた磁気特性を得ることが可能となり、製造工程が簡略化されてコストの低減を図ることも可能となる。また、基板加熱を要しないことから、ポリカーボネートやポリオレフィン、その他のプラスチック樹脂からなる非磁性基体を使用することも可能となる。
【００３１】
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ための例に過ぎず、本発明の要旨はこれらに限定されるものではない。
【００３２】
［実施例１］
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）を非磁性基体とし、これを洗浄した後、スパッタ装置内に設けた基体ホルダにセットし、成膜前の基板加熱（プレヒート）を行わずに、Ａｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下で、膜厚５０ｎｍのＲｕからなる非磁性下地層をスパッタ法により成膜した。
【００３３】
これに続いて、ＳｉＯ２を１０ｍｏｌ％添加したＣｏ７６Ｃｒ１２Ｐｔ１２ターゲットを用いて、Ａｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下で、ＲＦスパッタ法により膜厚５〜４０ｎｍの第一の磁性層を成膜した後、Ｔｂ２０Ｃｏ８０ターゲットを用い、Ａｒガス圧５０ｍＴｏｒｒ下で、ＲＦスパッタ法により膜厚１〜２０ｎｍの第二の磁性層を成膜した。
【００３４】
更に、カーボン保護層１０ｎｍをＲＦスパッタ法で成膜した後に、スパッタ装置から取り出し、カーボン保護層上に液体潤滑剤１．５ｎｍを塗布して、図１に示した構成の垂直磁気記録媒体を作製した。
【００３５】
表１は、このようにして成膜された垂直磁気記録媒体の、第一の磁性層の膜厚ａ、第二の磁性層の膜厚ｂ、第一の磁性層の膜厚ａと第二の磁性層の膜厚ｂの比ａ／ｂ、最高磁気記録密度の指標となる量Ｄ５０（孤立再生波形の出力に対し、その出力の半分の出力が得られる記録密度の値）、及び、熱安定性の評価値としての再生出力比（書きこみ直後の再生出力に対する、１０００秒後の再生出力の比）を纏めたものである。
【００３６】
なお、Ｄ５０及び再生出力比は、スピンスタンドテスターを用い、書き込みトラック幅１μｍ、ギャップ長０．２５μｍ、再生トラック幅０．７μｍ、シールドギャップ長０．１２μｍのＧＭＲヘッドを使用して測定した。この場合のヘッド浮上量は約２０ｎｍである。
【００３７】
この表１に示した結果から、第一の磁性層の膜厚が１０〜３０ｎｍ、第二の磁性層の膜厚が２〜１５ｎｍで、かつ、第一の磁性層膜厚ａと第二の磁性層膜厚ｂの比ａ／ｂが２以上の垂直磁気記録媒体において、高密度磁気記録と優れた熱安定性の双方が実現されていることがわかる。
【００３８】
【表１】
0004332833.tif 000002
【００３９】
［実施例２］
第一の磁性層の膜厚を２０ｎｍ、第二の磁性層の膜厚を５ｎｍとし、第二の磁性層の成膜材料を種々変更して、図１に示した構成の垂直磁気記録媒体を作製した。第二の磁性層の成膜材料以外の成膜条件は、実施例１において説明した成膜条件と同様である。
【００４０】
表２は、このようにして成膜された垂直磁気記録媒体の、第二の磁性層の成膜材料と保磁力Ｈｃの値を纏めたものである。なお、保持力Ｈｃの値は、振動試料型磁力計ＶＳＭを用い、膜面に垂直方向に磁場を印加した状態で測定した。
【００４１】
この表に示した結果から、第二の磁性層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏのうち少なくとも１種類以上の３ｄ遷移金属を含み、かつ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏのうち少なくとも１種類以上の希土類元素を、少なくとも１０ａｔ％以上３５ａｔ％以下の濃度で含む材料を用いて成膜することが望ましいことがわかる。
【００４２】
【表２】
0004332833.tif 000003
【００４３】
［実施例３］
第一の磁性層の膜厚を２０ｎｍ、第二の磁性層の膜厚を１０ｎｍとし、第二の磁性層の成膜時のＡｒガス圧を種々変更して、図１に示した構成の垂直磁気記録媒体を作製した。第二の磁性層の成膜時のＡｒガス圧以外の成膜条件は、実施例１において説明した成膜条件と同様である。
【００４４】
図２は、このようにして作製した垂直磁気記録媒体のＤ５０と、成膜時のＡｒガス圧との関係を説明する図である。この図に示した結果から、高密度記録時の記録再生特性を向上させるためには、Ａｒガス圧を１０ｍＴｏｒｒ以上２００ｍＴｏｒｒ以下、好ましくは２０ｍＴｏｒｒ以上１００ｍＴｏｒｒ以下とすることが望ましいことがわかる。
【００４５】
［実施例４］
各種の材料を用いて膜厚５０ｎｍの非磁性下地層を成膜し、その上に、膜厚２０ｎｍの第一の磁性層、及び膜厚１０ｎｍの第二の磁性層を積層させて、図１に示した構成の垂直磁気記録媒体を作製した。非磁性下地層の成膜材料を種々変更した以外は、実施例１において説明した成膜条件と同様である。
【００４６】
表３は、このようにして作製した種々の垂直磁気記録媒体の第一の磁性層の結晶性を、Ｘ線回折法により評価した結果である。ここで、Δθ５０値は、第一の磁性層のｈｃｐ（００２）回折線のロッキングカーブの半値幅である。なお、比較のため、非磁性下地層としてｂｃｃ構造をもつＴａ、及びＣｒを使用した場合についても示した。
【００４７】
この表３に示した結果から、ｈｃｐ構造をもつ各種材料を非磁性下地層として用いた場合のΔθ５０値は、ｂｃｃ構造をもつＴａやＣｒを非磁性下地層として用いた場合のΔθ５０値に比べて小さく押さえられており、第一の磁性層を構成する結晶粒のｃ軸配向性が向上した結果、Ｘ線回折ピークがシャープになっていることがわかる。
【００４８】
【表３】
0004332833.tif 000004
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の垂直磁気記録媒体では、磁気記録層を２層とした。そして、下層である第一の磁性層は、強磁性を有するＣｏＣｒ系合金結晶粒と、酸化物または窒化物を主成分とする非磁性粒界からなり、かつ、上層である第二の磁性層は、希土類−遷移金属合金非晶質膜からなる。そして、第一の磁性層の膜厚を１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下と、第二の磁性層の膜厚を２ｎｍ以上１５ｎｍ以下とし、かつ、第一の磁性層の膜厚ａと第二の磁性層の膜厚ｂの比ａ／ｂが２以上となるようにしたので、高記録密度条件下においても良好な電磁変換特性を示し、かつ熱安定性に優れることが明らかとなった。
【００５０】
ここで、非磁性下地層を、ｈｃｐの結晶構造を有する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とすることにより、第一の磁性層の配向を好適に制御することが可能となる。
【００５１】
また、第二の磁性層を、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏのうち少なくとも１種の３ｄ遷移金属を含み、かつ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏのうち少なくとも１種の希土類元素を１０ａｔ％以上３５ａｔ％以下の濃度で含むものとすることにより、高いＫＵ値が実現され、かつ、熱安定性も向上する。
【００５２】
更に、第二の磁性層の成膜時のＡｒガス圧を、１０ｍＴｏｒｒ以上２００ｍＴｏｒｒ以下、好ましくは２０ｍＴｏｒｒ以上１００ｍＴｏｒｒ以下とすることにより、高密度記録時の記録再生特性を向上させることが可能となる。
【００５３】
上述した構成の垂直磁気記録媒体を上述の成膜条件で作製することにより、充分な磁気特性が得られるから、プレヒート工程が不要となり、製造プロセスの簡易化と低コスト化が図れると同時に、安価なプラスチック基板を使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の垂直磁気記録媒体の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の垂直磁気記録媒体のＤ５０値とＡｒガス圧との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１  非磁性基体
２  非磁性下地層
３  第一の磁性層
４  第二の磁性層
５  保護膜
６  液体潤滑剤層
【図１】
0004332833.tif 000005
【図２】
0004332833.tif 000006