JP4066845B2 - 磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種磁気記録装置に搭載される磁気記録媒体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高記録密度が要求される磁気記録媒体に対し、これまでにさまざまな磁性層の組成、構造及び非磁性下地層の材料等が提案されている。実用化されている磁性層は、ＣｏＣｒからなる合金を用い、結晶粒界にＣｒを偏析させることにより、孤立した磁性粒子を得ている。その他の磁性層材料としては、グラニュラー磁性層と呼ばれる、粒界相として非磁性非金属の物質を用いた磁性層が提案されている。従来のＣｒでは成膜時の基板温度を２００℃以上に上昇させることがＣｒの十分な偏析に必要不可欠なのに対し、グラニュラー磁性層の場合は加熱なしでの成膜においても、その非磁性非金属の物質は偏析を生じるという特徴を持つ。また、さらなる高密度化の技術として、実用化されている面内磁気記録方式に代わって、記録磁化が垂直に向いている垂直磁気記録方式の研究開発も盛んになってきている。磁性層材料としては、前述のＣｏＣｒあるいはグラニュラー磁性層も、下地層により結晶配向を制御するなどして、垂直磁気記録に適用できる。
【０００３】
面内・垂直どちらの場合においても、磁気記録層（即ち、磁性層）に要求される性能は、熱安定性と低ノイズ化の両立である。具体的には、熱安定性を高めるためには結晶磁気異方性Ｋｕを増加させること、低ノイズ化のためには、磁気記録層結晶粒径の微細化とともに磁気的な粒間相互作用を小さくすることが必要である。従来のＣｏＣｒ合金においては、適度にＰｔを添加してＫｕの向上を図り、また、磁性層成膜前に適度に基板加熱をすることや、磁性層材料にＴａやＢ等を添加することにより、磁性層の結晶粒界へのＣｒの偏析を促進し、粒間の相互作用を低下させることができた。その他の偏析促進の技術として、Journal of Applied Physics,Volume 87,Number 9, 6869〜6871(1 May 2000)では、ＣｏＣｒＰｔ上にＭｎを２０ｎｍ積層した後、３５０℃で数分間アニール処理し、Ｍｎを粒界に拡散させることにより強磁性の結晶粒を分離する効果が得られることが報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、磁気記録媒体を低ノイズ化し高記録密度化を実現するためには、熱安定性を維持しつつ、磁気記録層粒子の微細化と磁気的孤立化を促進させなければならない。
しかしながら、磁性層粒子の偏析構造促進に有効な技術として前述した、ＭｎをＣｏＣｒＰｔに堆積した後アニールする手法では、十分な効果を得るためにはアニール時間に数分間を要し、生産性に優れない。また、Ｍｎが２０ｎｍという膜厚では、Ｍｎなしに比べ磁気ヘッド〜磁気記録層間の間隔が大きくなるために信号出力を大きく得ることが難しく、ＳＮＲが低下する。それに加え、表面凹凸が増大することによりヘッドの安定浮上が妨げられる。
【０００５】
以上のことから、磁気記録媒体には、生産性を考慮した場合の高記録密度化の障害が残っているという解決すべき課題が従来技術にはあった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、生産性に優れ高記録密度化を図ることができる磁気記録媒体及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の磁気記録媒体は、非磁性基体上に、少なくとも、下地層、磁気記録層及びオーバーコート層を順次積層された磁気記録媒体であって、前記磁気記録層は、Ｃｏ合金からなる強磁性を有する結晶粒と、該結晶粒を取り巻くＳｉＯ₂からなる非磁性結晶粒界とを有する、グラニュラー磁性層であり、前記オーバーコート層は、Ｍｎ、Ｃｕ及びＴａからなる群から選択されるいずれか１つの元素を主成分として含み、前記非磁性結晶粒界に拡散する非磁性金属若しくは非磁性合金であることを特徴とする。
以上の構成により、磁気記録層に、従来のＣｏＣｒＰｔではなく、Ｃｏ合金からなる強磁性を有する結晶粒とそれを取り巻く非磁性結晶粒界を持つ構造物を取り、その非磁性結晶粒界がＳｉＯ₂からなるグラニュラー磁性層を成膜後、非磁性金属若しくは非磁性合金をオーバーコートする。従来のＣｏＣｒＰｔの場合とは異なり、グラニュラー磁性層では、未処理（アニール処理が不要）でオーバーコートした原子がグラニュラー磁性層の非磁性結晶粒界に拡散し、偏析構造を促進する。この場合オーバーコート層は１０ｎｍ以下で十分な効果が得られる。
【０００７】
また、上記目的を達成するために、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基体上に、少なくとも、下地層を形成する第１のステップと、該第１のステップにおいて形成された前記下地層上に磁気記録層を形成する第２のステップと、該第２のステップにおいて形成された前記磁気記録層上にオーバーコート層を形成する第３のステップとを備え、前記第２のステップにおいて形成される磁気記録層は、Ｃｏ合金からなる強磁性を有する結晶粒と、該結晶粒を取り巻くＳｉＯ₂からなる非磁性結晶粒界とを有する、グラニュラー磁性層であり、前記第３のステップにおいて形成されるオーバーコート層は、Ｍｎ、Ｃｕ及びＴａからなる群から選択されるいずれか１つの元素を主成分として含み、前記非磁性結晶粒界に拡散する非磁性金属若しくは非磁性合金であることを特徴とする。
【０００８】
また、磁気記録媒体の製造方法は、前記非磁性金属若しくは非磁性合金が前記非磁性結晶粒界に拡散後に、前記第３のステップにおいて形成された前記オーバーコート層を除去する第４のステップをさらに備えたことを特徴とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図面において同様の機能を有する箇所には同一の符号を付している。
図１は本実施形態の垂直媒体の断面模式図である。垂直媒体は非磁性基体１上に少なくとも、下地層２、磁気記録層３が順に形成された構造を有している。磁気記録層３形成後にオーバーコート層４を形成するが、オーバーコート層成膜後にエッチングを行い、オーバーコート層のみを排除することができる。また、オーバーコート層４より上には保護層５や液体潤滑剤層６を形成することができる。また、二層垂直媒体とする場合には下地層２より下層に軟磁性裏打ち層１１を用いることができる。以下、各層の例について述べる。
【００１１】
非磁性基体１としては、通常の磁気記録媒体に用いられる、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。本実施形態では加熱プロセスを必要としないため、ポリカーボネイト、ポリオレフィン等の樹脂からなるプラスチック基板を用いることができる。
下地層２としては、例えば、六方最密充填構造をとる金属或いはその合金材料であるものか、若しくは、面心立方格子構造をとる金属或いはその合金材料が好適である。前述の六方最密充填構造をとる金属としては、例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｚｎ、Ｔｃ、Ｒｅ等、面心立方格子構造をとる金属としては、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｏ等が例として挙げられる。膜厚は薄い方が好ましいが、十分に結晶成長が見られる３ｎｍ以上が好ましい。また、下地層２の配向性を向上させるために、下地層の下にシード層１２を設けることもできる。
【００１２】
二層垂直媒体とする場合には、下地層２より下層に、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裏打ち層１１を設けることができる。軟磁性裏打ち層１１としては、結晶のＮｉＦｅ合金、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金等、微結晶のＦｅＴａＣやＣｏＴａＺｒ、非晶質のＣｏ合金であるＣｏＺｒＮｂなどを用いることができる。軟磁性裏打ち層１１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。
磁気記録層３は、Ｃｏ合金からなる強磁性を有する結晶粒とそれを取り巻く非磁性結晶粒界を持つ構造を取り、その非磁性結晶粒界がＳｉＯ₂からなるグラニュラー磁性層を用いる。Ｃｏ合金からなる強磁性を有する結晶粒としては、例えばＣｏＰｔ合金、又はそれにＣｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂ等の元素を添加した合金が好適である。上記強磁性結晶粒と非磁性結晶粒界を用いれば、オーバーコートした非磁性金属若しくは非磁性合金の原子が、アニール処理不要で粒界に拡散しやすく、強磁性粒子の孤立化が促進され、低ノイズ化する。なお、垂直磁気記録媒体として用いるためには、Ｃｏの六方最密充填構造のｃ軸が膜面に垂直方向に配向していることが必要である。
【００１３】
オーバーコート層４としては、非磁性金属Ｍｎ、Ｃｕ、Ｔａ、若しくはそれら非磁性金属のいずれか１つの元素を主成分として含む非磁性合金を用いる。オーバーコート層４の原子が磁気記録層３の結晶粒界に拡散し、磁気的な相互作用を小さくすることができる。膜厚としては、ヘッド〜磁気記録層間の磁気スペーシングを考慮すると、薄い方が好ましく、１０ｎｍ以下が好ましい。
さらなるＳＮＲ（signal to noise ratio）特性向上の方策として、磁気記録層３の非磁性結晶粒界に拡散せずに残ったオーバーコート層をエッチングで一部或いは全て排除することができる。磁気的スペーシングの低減と共に、媒体表面の平滑化が可能になる。エッチングの方法としては、例えばＡｒプラズマエッチング、ＥＣＲプラズマエッチング、イオンビームエッチング等が挙げられる。
【００１４】
保護層５は、例えばカーボンを主体とする薄膜が用いられる。
液体潤滑剤層６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。
【００１５】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
（実施例１）
非磁性基体として表面が平滑な化学強化ガラス基板（例えばＨＯＹＡ社製Ｎ−５ガラス基板）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、Ｃｏ５Ｚｒ９Ｎｂターゲットを用いてＣｏＺｒＮｂ軟磁性裏打ち層を３００ｎｍ形成した後、軟磁性のＮｉ基合金であるＮｉ１５Ｆｅ５Ｃｒターゲットを用い、Ａｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下でＮｉＦｅＣｒシード層を１０ｎｍ成膜した。さらにＲｕターゲットを用い、Ａｒガス圧３０ｍＴｏｒｒ下でＲｕ下地層を２０ｎｍ成膜した。
【００１６】
引き続いて、９２（Ｃｏ１０Ｃｒ１６Ｐｔ）−８ＳｉＯ_２ターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２磁気記録層を２０ｎｍ成膜した。そして、オーバーコート層として、ＭｎをＡｒガス圧３０ｍＴｏｒｒ下で成膜するが、この時の膜厚を１〜２０ｎｍまで変化させた。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層８ｎｍを成膜後、真空装置から取り出した。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑剤層２ｎｍをディップ法により形成し、二層垂直媒体とした。磁気記録層の成膜にはＲＦマグネトロンスパッタリングを用い、それ以外の各層は全てＤＣマグネトロンスパッタリング法により成膜を行った。
【００１７】
（実施例２）
オーバーコート層として、Ｔａを用いること以外は全て実施例１と同様にして二層垂直媒体とした。
（実施例３）
オーバーコート層として、Ｃｕを用いること以外は全て実施例と１と同様にして二層垂直媒体とした。
（実施例４）
Ｍｎオーバーコート層を３ｎｍ成膜後、保護層成膜前に、Ａｒプラズマエッチングによりオーバーコート層を除去したこと以外は全て実施例１と同様にして二層垂直媒体とした。
【００１８】
（比較例）
本発明の比較例として、オーバーコート層を全く成膜しないこと以外は実施例１と同様にして二層垂直媒体を作製した。
（実施例の評価結果）
本発明における実施例１〜３及び比較例の磁気特性評価結果について述べる。磁気特性は磁気カー効果により測定された。
図２は、実施例１〜３及び比較例に係る、保磁力Ｈｃのオーバーコート層膜厚依存性を示す図である。なお、各実施例及び比較例の角型比Ｓは全て１．０であった。オーバーコート層なしの比較例に比べ、オーバーコート層を付与した実施例１〜３いずれの場合もＨｃが向上する。オーバーコート層の膜厚増加と共にＨｃは増加し、３〜５ｎｍで極大値を取る。オーバーコート層付与によりＨｃの向上に効果がみられた。
【００１９】
図４は、実施例１〜３及び比較例の、オーバーコート層膜厚を３ｎｍとした場合の磁気クラスタサイズの直径ｄ［ｎｍ］と分散σ［ｎｍ］を示す。磁気クラスタサイズは、ＡＣ消磁された各媒体のＭＦＭ測定から求めた。オーバーコート層を成膜した実施例１〜３では、ｄ、σ共に大幅に低下している。これはオーバーコート層の原子がＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２磁性層の粒界に拡散し、磁性粒子の磁気的な分離が促進されたことを示している。
次に、本発明における実施例１〜４及び比較例の電磁変換特性評価結果について述べる。
【００２０】
図３は、実施例１〜４及び比較例に係る、オーバーコート層膜厚を３ｎｍとした場合の電磁変換特性評価から求めた規格化ノイズの線記録密度依存性を示す図である。電磁変換特性は、ＧＭＲヘッドを用いてスピンスタンドテスターでの測定から得た。図３で明らかなように、オーバーコート層を付与した実施例１〜４では、付与しない比較例に比べ大幅に規格化ノイズが低減している。実施例１〜３を比べると、前述の磁気クラスタサイズｄと分散σと相関が見られ、ｄおよびσが小さい実施例１、２、３の順に規格化ノイズが低い。即ち、磁性粒子の分離が促進され、媒体ノイズが低減されたものである。実施例１と４を比較すると、オーバーコート層成膜後にエッチングを行った実施例４でさらに規格化ノイズが低減されている。これは、エッチングによりオーバーコート層を除去し、磁気スペーシングを低減させたことによる信号出力の増分が大きいためである。
【００２１】
図５は、実施例１〜４及び比較例の、オーバーコート層膜厚を３ｎｍとした場合の線記録密度４００及び６００ｋＦＣＩのＳＮＲを示す。なお、ＳＮＲは前述の規格化ノイズの場合と同様な電磁変換特性評価から求めた。前述の高Ｈｃ化や低ノイズ化を反映し、オーバーコート層を付与した実施例１〜３で、オーバーコート層なしの比較例よりも、大幅なＳＮＲ向上がみられた。また、実施例１と実施例４を比べると、エッチングによりオーバーコート層を除去した実施例４の方が高ＳＮＲであり、オーバーコート層除去の効果が確認された。
以上述べたように、磁気記録層にグラニュラー磁性層を用いオーバーコート層を積層すれば、オーバーコート層の原子がグラニュラー磁性層結晶粒界に拡散し、磁気記録層の強磁性結晶粒子の分離を促進させることができる。これはアニール処理が不要なため、非常に生産性に優れる。そして、磁気的相互作用を低下させ低ノイズ化し高記録密度化を実現することができる。さらに、オーバーコート層は１０ｎｍ以下という非常に薄い膜厚で済むため、磁気スペーシング増大が抑制される。また、オーバーコート層成膜後にエッチングプロセスを用いることにより、磁気スペーシングをさらに減少させ、さらなるＳＮＲ向上、即ち高記録密度化が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、非磁性基体上に、下地層、磁気記録層及びオーバーコート層を順次積層された磁気記録媒体は、磁気記録層を、Ｃｏ合金からなる強磁性を有する結晶粒とそれを取り巻くＳｉＯ₂からなる非磁性結晶粒界とを有する、グラニュラー磁性層とし、オーバーコート層を、Ｍｎ、Ｃｕ及びＴａからなる群から選択されるいずれか１つの元素を主成分として含み、上記非磁性結晶粒界に拡散する非磁性金属若しくは非磁性合金としたことで、オーバーコートした原子がアニール処理不要でグラニュラー磁性層の非磁性結晶粒界に拡散し、偏析構造を促進する。
【００２３】
このため、磁気記録媒体を生産性に優れたものとし、低ノイズ化を図り高記録密度化を実現する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の垂直媒体の断面模式図である。
【図２】本発明の実施例１〜３及び比較例に係る、磁気特性評価から求めたＨｃのオーバーコート層膜厚依存性について示した図である。
【図３】本発明の実施例１〜４及び比較例に係る、電磁変換特性評価から求めた規格化ノイズの線記録密度依存性について示した図である。
【図４】本発明の実施例１〜３及び比較例に係る、ＭＦＭ評価より求めた磁気クラスタサイズと分散に関する表を示す図である。
【図５】本発明の実施例１〜４及び比較例に係る、電磁変換特性評価より求めた、線記録密度４００及び６００ｋＦＣＩでのＳＮＲに関する表を示す図である。
【符号の説明】
１ 非磁性基体
２ 下地層
３ 磁気記録層
４ オーバーコート層
５ 保護層
６ 液体潤滑剤層
１１ 軟磁性裏打ち層
１２ シード層

Claims (3)

1. 非磁性基体上に、少なくとも、下地層、磁気記録層及びオーバーコート層を順次積層された磁気記録媒体であって、
   前記磁気記録層は、Ｃｏ合金からなる強磁性を有する結晶粒と、該結晶粒を取り巻くＳｉＯ₂からなる非磁性結晶粒界とを有する、グラニュラー磁性層であり、
   前記オーバーコート層は、Ｍｎ、Ｃｕ及びＴａからなる群から選択されるいずれか１つの元素を主成分として含み、前記非磁性結晶粒界に拡散する非磁性金属若しくは非磁性合金である
   ことを特徴とする磁気記録媒体。
2. 非磁性基体上に、少なくとも、下地層を形成する第１のステップと、
   該第１のステップにおいて形成された前記下地層上に磁気記録層を形成する第２のステップと、
   該第２のステップにおいて形成された前記磁気記録層上にオーバーコート層を形成する第３のステップとを備え、
   前記第２のステップにおいて形成される磁気記録層は、Ｃｏ合金からなる強磁性を有する結晶粒と、該結晶粒を取り巻くＳｉＯ₂からなる非磁性結晶粒界とを有する、グラニュラー磁性層であり、
   前記第３のステップにおいて形成されるオーバーコート層は、Ｍｎ、Ｃｕ及びＴａからなる群から選択されるいずれか１つの元素を主成分として含み、前記非磁性結晶粒界に拡散する非磁性金属若しくは非磁性合金である
   ことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
3. 請求項２記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記非磁性金属若しくは非磁性合金が前記非磁性結晶粒界に拡散後に、前記第３のステップにおいて形成された前記オーバーコート層を除去する第４のステップをさらに備えたことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。

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