(57)【要約】【課題】より良い特性を与える配向制御層を提供し、長手磁気記録媒体の信号雑音比を向上させる。【解決手段】基板上に、非晶質合金からなる下地層と、体心立方構造を有するＣｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金からなる配向制御層と、体心立方構造を有する合金層と、六方最密構造を有する合金層と、磁性層とをこの順に有し、前記Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金配向制御層の（１１０）面が基板に垂直方向に配向しており、かつ、前記Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金配向制御層のＭｎ濃度が５ａｔ％以上１０ａｔ％以下であることを特徴とする長手磁気記録媒体。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、非晶質合金からなる下地層と、体心立方構造を有するＣｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金からなる配向制御層と、体心立方構造を有する合金層と、六方最密構造を有する合金層と、磁性層とをこの順に有し、前記Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金配向制御層の（１１０）面が基板表面と直交するよう配向しており、かつ、前記Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金配向制御層のＭｎ濃度が５ａｔ％以上１０ａｔ％以下であることを特徴とする長手磁気記録媒体。
【請求項２】
前記配向制御層のＣｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金のＦｅ含有量が１ａｔ％以上、かつ、１５ａｔ％以下であることを特徴とする請求項１記載の長手磁気記録媒体。
【請求項３】
前記体心立方構造を有する合金層がＭｏ含有合金であることを特徴とする請求項１または２記載の長手磁気記録媒体。
【請求項４】
前記Ｍｏ含有合金がＣｒ−Ｍｏ合金であることを特徴とする請求項３記載の長手磁気記録媒体。
【請求項５】
前記六方最密構造を有する合金層がＣｏ−Ｃｒ合金もしくはＲｕ合金であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の長手磁気記録媒体。
【請求項６】
前記下地層を構成する非晶質合金がＮｉ−Ｐ合金であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の長手磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長手磁気記録媒体に関する。この長手磁気記録媒体はハードディスクに有用である。
【背景技術】
【０００２】
長手磁気記録媒体においては、データを記録する磁性合金層として六方最密構造（ｈｃｐ）を有するＣｏ合金が用いられている。この合金はそのｈｃｐ−ｃ軸方向に一軸磁気異方性を示す。この合金を磁気記録層に用いて長手磁気記録を行うためにはこの合金のｈｃｐ-ｃ軸をディスクの面内に配向させる必要があり、かつ、媒体信号雑音比向上のためにはこのｈｃｐ-ｃ軸を円周方向に配向させることが好ましい。
【０００３】
結晶配向に影響する因子としては下地となる層の結晶構造、結晶面間隔、表面エネルギー、表面残留ガス等があげられる。
【０００４】
Ｃｏ合金記録層の配向制御には通常、体心立方構造を有するＣｒ合金が用いられる。これはＣｏ合金のｈｃｐ（００２）面間隔とＣｒ基合金のｂｃｃ（１１０）面間隔が比較的近く、Ｃｒ合金のｂｃｃ（１１０）面がディスク面にと直交して配向している場合、その上に形成されるＣｏ合金のｈｃｐ（００２）面もディスク面に直交するように配向しやすいためである。
【０００５】
ディスク面と直交する方向へのＣｒ合金のｂｃｃ（１１０）面配向は、例えば、非晶質となる合金層をＣｒ合金成膜前に形成し、さらにその表面を分圧０．１Ｐａ程度の酸素に暴露、その後真空中で１００℃〜２５０℃程度の範囲で加熱することで得られる。
【０００６】
さらにディスク円周方向へのｈｃｐ（００２）面配向を達成するためにはＣｒ合金層形成前にディスク円周方向へ２０ｎｍ程度の間隔で数Å程度の深さの溝加工を施すことが好ましい。この溝加工は通常テクスチャ加工と呼称され、元々はヘッド浮上性を向上させるための加工である。詳細な機構は不明であるがテクスチャ加工の影響によって互いに直交するｂｃｃ（１１０）面の面間隔に異方性が生じる。円周方向では圧縮、半径方向では伸張され、圧縮された円周方向の（１１０）面間隔がＣｏ合金記録層のｈｃｐ（００２）面間隔に近づくためと考えられる。これによりｈｃｐ−ｃ軸はディスク面内、円周方向に配向し易くなる。
【０００７】
さらに近年はＣｏ合金記録層にＢを添加する例が知られている。Ｂ添加は結晶粒径肥大化の抑制、粒子間の交換相互作用低減に有効である一方、Ｃｏ合金の結晶配向性を劣化させるという問題がある。これを防ぐためにはＢを添加したＣｏ合金記録層形成前に、適当な中間層を形成することが有効である。通常は配向制御層の上に体心立方構造を有するＭｏ合金層を１層ないしは２層成膜し、その後、六方最密構造を有する、Ｃｏ−Ｃｒ合金、あるいはＲｕ合金、もしくはその積層膜を形成することによって、配向制御層から記録層へ格子面間隔を段階的に整合させることができ、これによって配向制御層から記録層へのエピタキシャル成長が促進される。
【０００８】
長手磁気記録媒体の信号雑音比向上のために前記のような複雑な結晶配向制御が行われている。その中でも配向制御層の役割は特に大きい。即ち、前記のように各層は下層の結晶、組織構造を上層に反映する、いわゆるエピタキシャル成長によって形成されるため、結晶層の最下層となる配向制御層で良好な結晶・組織構造が得られなければ良好な記録層結晶・組織、つまり結晶欠陥が少なく、ｈｃｐ−ｃ軸がディスク面内かつ円周方向に配向しており、かつ小さな結晶粒径を有し、粒同士の分離性が良い記録層組織を得ることができない。
【０００９】
これまで配向制御層として用いるべく数多くの合金が研究されてきており、例えば、特許文献１では、非磁性下地層として、Ｃｒ−Ｍｎ系合金を用いると、磁気記録層に周方向を容易軸とする強い磁気異方性が発現し、磁気記録媒体の特性を向上させることができるとしている。Ｃｒ−Ｍｎ系合金のＭｎ含有範囲は、ｂｃｃ構造を持つ範囲として、５〜４０ａｔ％が好ましいとしている。
【００１０】
また、特許文献２には、非磁性下地層が少なくとも２層以上により構成され、１層にＣｒ−Ｆｅ系合金、その他の層にＣｒ層またはＴｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｂ、ＳｉおよびＶから選ばれる１種以上を含有するＣｒ合金層を含む磁気記録媒体の提案があり、Ｃｒ合金層に含まれる金属としては、Ｃｒの格子定数を広げる観点から、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔｉが好ましく、結晶微細化の観点からはＢの添加が好ましいとしている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−８５８８８号公報
【特許文献２】特開２００６−９９９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、わずか数ｎｍの分解能が要求される微細組織であるが故に結晶配向機構、微細組織の詳細については未だに不明な点も多く、上記特許文献１、２に記載の磁気記録媒体もその特性が充分高いとは言いがたい。
上記のような状況を顧みて、本発明はより良い特性を与える配向制御層を提供し、長手磁気記録媒体の信号雑音比を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
即ち、本発明の磁気記録媒体は、基板上に、非晶質合金からなる下地層と、体心立方構造を有するＣｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金からなる配向制御層と、体心立方構造を有する合金層と、六方最密構造を有する合金層と、磁性層とをこの順に有し、前記Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金配向制御層の（１１０）面が基板に垂直方向に配向しており、かつ、前記Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金配向制御層のＭｎ濃度が５ａｔ％以上１０ａｔ％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、良好な信号雑音比を有する長手磁気記録媒体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明が提供する信号雑音比向上の手段は、従来用いられているＣｒやＣｒ−Ｍｎに代わり、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅを配向制御層として用いることである。
【００１６】
これまでの研究から、ＣｒあるいはＣｒ−Ｍｎを配向制御層として用いる場合、その膜厚は２〜４ｎｍ程度が適当であることが分かっている。これ以下の膜厚では結晶質とならないこと、またこれ以上の膜厚では粒径が肥大化してしまい、またテクスチャ加工によるディスク面内円周方向と半径方向の結晶面間隔異方性が緩和されてしまうためであると考えられる。
【００１７】
すなわち配向制御層に必要な特性としてはできるだけ薄い膜厚で結晶質となり、かつ粒子径を微細化できることと考えられる。結晶質になりやすいという観点から構成元素については融点が低いほうが望ましい。体心立方構造を有し、かつ適当な格子定数を有する、比較的融点の低い元素としてはＣｒ以外に見当たらない。このことが従来からＣｒが配向制御層としても用いられてきた要因と考えられる。
【００１８】
そこで以下の検討においては、Ｃｒをベースにすることとし、Ｃｒに添加する添加元素を検討した。結晶質になりやすい要因としては融点以外に溶質への固溶度も重要である。固溶度が小さい元素の存在はスムーズな結晶構造構築の妨げとなると考えられる。そこでＣｒへの固溶度が大きく、融点の低い元素を検討した結果、ＭｎおよびＦｅを添加元素として用いるのが好ましいことを見出した。そこで、ＣｒをベースとしてＭｎ，Ｆｅの添加量を変化させて実験を繰り返した結果、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金において、Ｍｎ濃度が５ａｔ％以上１０ａｔ％以下であると、この非磁性下地層を用いてなる磁気記録媒体が良好な特性を示すことを見出し、本発明に到達したのである。
【００１９】
本発明の磁気記録媒体において用いる基板としては、アルミ基板も、ガラス基板も使用可能である。この基板は、その上に下地層を形成する前に、その表面にテクスチャ加工を施したのち、適当な洗浄プロセスによって加工残渣を除去したものであることが好ましい。
【００２０】
下地層は非晶質合金からなる。テクスチャ加工を施した基板上に下地層を形成する場合は、下地層によりテクスチャ加工で形成された凹凸による効果を消さないようにするため、下地層の厚みは、１〜３ｎｍ程度であることが好ましい。また、この下地層はその表面が酸素曝露されていることが好ましい。下地層として非晶質合金層を形成することで基板表面特性が合金薄膜層に影響を与えるのを防ぎ、かつ酸素暴露を併用することでこの後形成する層の結晶配向に影響を与える表面エネルギーを好ましい値に調整することができる。非晶質合金の種類としては経験的にＣｏ−Ｗ、Ｎｉ−Ｗ、Ｃｒ−Ｗ等が好ましく使用される。
【００２１】
下地層の上には配向制御層が形成される。この配向制御層は体心立方構造を有するＣｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金からなる。Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金配向制御層はこの後形成する層の結晶成長様式を決定する役割を担えばよく、５ｎｍ程度で十分その機能を発揮する。逆にそれ以上の膜厚増加は粒径肥大化を招き、電磁変換特性向上の観点からは好ましくない。このＣｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金配向制御層の（１１０）面が基板に垂直方向に配向している（すなわち、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金の（１１０）軸が基板面内にある）。このＣｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金配向制御層の（１１０）面の基板に垂直方向への配向は、下地層と配向制御層間の界面エネルギー、および基板表面のテクスチャ加工の影響による。
【００２２】
Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金配向制御層の上には１〜３ｎｍ程度の厚みのｂｃｃ−Ｍｏ合金からなる中間層（ｂｃｃ−Ｍｏ合金中間層）、更にその上に２〜３ｎｍ程度の厚みのｈｃｐ−合金からなる中間層（ｈｃｐ−合金中間層）が設けられる。
【００２３】
ｂｃｃ−Ｍｏ合金中間層とｈｃｐ−合金中間層からなる中間層はｂｃｃからｈｃｐへ結晶構造を変化させ、かつｈｃｐ−ｃ軸が面内、円周方向へ向くよう結晶配向を制御する役割を担う。Ｍｏ合金の体心立方構造（１１０）面間隔とＣｏ−Ｃｒ合金、もしくはＲｕ合金の六方最密構造の（００２）面間隔は比較的近い値を有し、前記したテクスチャ加工によるｂｃｃ−（１１０）の面間隔異方性が付与されることで、円周方向のｂｃｃ−（１１０）とｈｃｐ−（００２）が格子整合する。
【００２４】
ｈｃｐ−合金中間層はその上に形成される記録層との格子整合を考えると、Ｔａ等を添加し、格子面間隔を広げたＣｏ−Ｃｒ合金、もしくはＣｒ，Ｃｏ等を添加して格子面間隔を縮めたＲｕ合金を用いることが望ましい。
ｈｃｐ−合金中間層はｂｃｃからｈｃｐへ結晶構造が変化する領域に位置するため結晶構造が乱れやすいため、Ｃｏ−Ｃｒ合金を用いる場合はその飽和磁化が大きいとノイズ源となる。そのため２０ａｔ％程度のＣｒを添加することが望ましい。
【００２５】
ｂｃｃ−Ｍｏ合金中間層はｈｃｐ−中間層の格子面間隔に合わせてＣｒ，Ｖ等を添加して格子面間隔を調整すればよい。Ｍｏ合金中間層、ｈｃｐ−合金中間層は格子面間隔を段階的に変化させながら複数層積層すること結晶構造変化、結晶配向を促進することができる。粒径肥大化を抑え、信号雑音比を向上させるためには、Ｍｏ合金中間層の膜厚を合計３ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００２６】
粒径肥大化を抑え、信号雑音比を向上させるためには、ｈｃｐ−合金中間層の総膜厚を１〜４ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００２７】
ｈｃｐ−合金中間層の上には記録層が形成される。記録層は通常Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金を２ないし３層積層する。特にＢを４〜１５ａｔ％添加すると、粒間相互作用が低減され、さらにＣｕを１〜４ａｔ％添加すると、結晶磁気異方性が向上し、信号雑音比が向上するので好ましい。添加磁気ヘッドの記録磁界を考えると記録層の膜厚は合計２０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００２８】
記録層の上には、記録層の酸化防止、ヘッド接触からの保護のため保護膜を形成することが好ましい。保護膜としては、カーボンを用いることが好ましい。カーボン保護膜はヘッドの記録・再生感度を損なわないために薄い方が良く、保護膜としての機能とのバランスから３〜５ｎｍ程度が選択される。
【００２９】
本発明の磁気記録媒体は以下のようにして作製することができる。基板のテクスチャ加工は通常磁気記録媒体用基板のテクスチャ加工に用いられる加工法であればいずれも採用することができ、例えば固定砥粒を用いたラッピングテープや遊離砥粒を用いたメカニカルテクスチャ加工を挙げることができる。
【００３０】
テクスチャ加工された基板の上に非晶質合金からなる下地層を形成するが、下地層はスパッタ法により形成することができる。下地層を形成後、酸素曝露を行う。酸素暴露量は非晶質合金種によって若干異なるが０．５ｃｃ程度あればよい。
【００３１】
なお、基板としてアルミ基板を用いる場合、通常、その表面にはＮｉ−Ｐメッキによる非晶質合金層が形成されており、これが下地層に該当し、また、次の層を形成する前にすでに大気暴露されているため、非晶質合金下地層形成プロセス、およびその後の酸素暴露プロセスは省略することができる。この場合、Ｎｉ−Ｐメッキによる非晶質合金下地層が形成された基板にテクスチャ加工を施すことになるが、これでもよい。この場合のＮｉ−Ｐメッキの厚さは、テクスチャ加工によりメッキ層の下の基板が露出するような薄さでない限り、特に限定されるものではない。
【００３２】
酸素暴露後、真空中で加熱を行う。加熱は最終到達温度が１００〜２５０℃となる範囲で行えば良いが、特にアルミ基板を用いる場合、２５０℃を超える加熱を行うと表面のＮｉ−Ｐメッキにうねりが生じることがあるため注意する必要がある。
【００３３】
加熱後、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金配向制御層をスパッタ法で２〜５ｎｍ程度形成する。この時、基板バイアスを２００〜−４００Ｖ程度印加すると基板上での原子拡散が促進され、良好な配向制御層結晶・組織が形成され易くなり、信号雑音比向上に好ましい。
【００３４】
Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金配向制御層の上にｂｃｃ−Ｍｏ合金中間層とｈｃｐ−合金中間層をこの順に成膜し、その上に記録層を成膜する。これらの層の成膜もスパッタ法で行うことができる。
【００３５】
記録層形成後、保護膜を形成する。保護膜としてはカーボン膜が好ましく、カーボン膜は通常ＣＶＤ、あるいはスパッタによって成膜することができる。
【実施例】
【００３６】
＜実施例１＞
図１に記載の層構成の媒体を作製した。基板として直径９５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚み１．７５ｍｍのＡｌディスク上に１２μｍのＮｉ−Ｐメッキを施したものを用いた。即ち、Ｎｉ−Ｐメッキで下地層が形成され、大気中に露出されているので酸素曝露されていることになる。この基板にＣｏ合金の円周/半径方向への配向制御、およびヘッド浮上性を制御するための表面形状加工（テクスチャ加工）を施し、精密洗浄を施して加工残渣を除去した。
【００３７】
この基板を真空中、ランプヒーターで２２０℃に加熱、その後、配向制御層として表１記載の組成からなるＣｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金を表１に示すような膜厚条件にて成膜した。配向制御層形成時には基板に−３００Ｖのバイアス電位を印加した。その後、中間層としてＣｒ７０Ｍｏ３０を（２ｎｍ）、Ｃｏ７６Ｃｒ２０Ｔａ４（２．０ｎｍ）、およびＲｕ（０．８ｎｍ）を順に成膜した。
【００３８】
その後、記録層としてＣｏ５３Ｃｒ２５Ｐｔ１６Ｂ４Ｃｕ２（厚み１１．０ｎｍ）、Ｃｏ６３Ｃｒ１１Ｐｔ１１Ｂ１３Ｃｕ２（厚み７．５ｎｍ）を順に成膜した。さらに保護膜としてカーボン（３ｎｍ）を形成した。層構成模式図を図１に示す。前記の加熱、成膜は枚葉式ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて行った。温度測定は前記スパッタ装置に設置した放射温度計によって行った。
【００３９】
こうして得られた磁気記録媒体について磁気特性および信号雑音比（ＳＮＲ）を評価した。磁気特性評価はレマネンスカーブ式磁気特性評価装置を用いた。電磁変換特性評価は、記録用の電磁誘導型ヘッドと再生用のＧＭＲ型ヘッドを有する複合型ヘッドを用い、スピンスタンド型テスターにて行った。信号雑音比（ＳＮＲ）は８７５ｋＦＣＩのパターン信号を書き込んだときの１ＭＨｚから４３０ｋＦＣＩ相当周波数までの積分ノイズを測定し、再生出力を４３０ｋＦＣＩで測定して、ＳＮＲ＝２０×ｌｏｇ（再生出力／１ＭＨｚから３７５ｋＦＣＩ相当周波数までの積分ノイズ）として算出した。その結果を表１に示す。
【００４０】
また、図２に配向制御層の信号雑音比の膜厚依存性を示し、図３にＭｎ添加量を１０ａｔ％としＦｅ添加量を０〜１５ａｔ％としたときの信号雑音比変化を示す。また、図４にＭｎ添加量を１０ａｔ％とし、Ｆｅ添加量を０〜１５ａｔ％としたときの信号雑音比変化を示す。
【００４１】
＜比較例１＞
Ｃｒのみからなる配向制御層を表１に記載の膜厚で構成した以外は実施例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。得られた磁気記録媒体について実施例１と同様にして磁気特性および信号雑音比（ＳＮＲ）を評価した。その結果を実施例１の結果と共に表１に示す。また、配向制御層の信号雑音比の膜厚依存性を調べた。その結果を実施例１の結果と共に図２に示す。
【００４２】
＜比較例２＞
Ｃｒ９０Ｍｎ１０を用いた配向制御層を表１に記載の膜厚で構成した以外は実施例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。得られた磁気記録媒体について実施例１と同様にして磁気特性および信号雑音比（ＳＮＲ）を評価した。その結果を実施例１の結果と共に表１に示す。また、配向制御層の信号雑音比の膜厚依存性を調べた。その結果を実施例１の結果と共に図２に示す。
【００４３】
＜比較例３＞
Ｃｒ９０Ｆｅ１０を用いた配向制御層を表１に記載の膜厚で構成した以外は実施例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。得られた磁気記録媒体について実施例１と同様にして磁気特性および信号雑音比（ＳＮＲ）を評価した。その結果を実施例１の結果と共に表１に示す。また、配向制御層の信号雑音比の膜厚依存性を調べた。その結果を実施例１の結果と共に図２に示す。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
表１、図２から、比較例１〜３に対し、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｆｅ合金を配向制御層とした実施例は同配向制御層膜厚において良好な信号雑音比が得られることがわかる。
【００４６】
また、図３から、Ｍｎ添加量が１０ａｔ％以下で特に良好な信号雑音比が得られることがわかる。また、図４から、Ｆｅ添加量が１０ａｔ％以下で特に良好な信号雑音比が得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例および比較例で作製した長手磁気記録媒体の層の構成を示す図である。
【図２】配向制御層膜厚による信号雑音比の変化を示す図である。
【図３】配向制御層のＭｎの添加量を変化させたとき（Ｆｅ添加量１０ａｔ％）の信号雑音比変化を示す図である。
【図４】配向制御層のＦｅの添加量を変化させたとき（Ｍｎ添加量１０ａｔ％）の信号雑音比変化を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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