WO2002054390A1 - Support d'enregistrement magnetique et son procede de fabrication, dispositif de stockage magnetique - Google Patents

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WO2002054390A1
WO2002054390A1 PCT/JP2001/011533 JP0111533W WO02054390A1 WO 2002054390 A1 WO2002054390 A1 WO 2002054390A1 JP 0111533 W JP0111533 W JP 0111533W WO 02054390 A1 WO02054390 A1 WO 02054390A1
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magnetic
recording medium
magnetic recording
seed layer
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PCT/JP2001/011533
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Satoshi Matsunuma
Akira Yano
Tsuyoshi Onuma
Takanobu Takayama
Harumi Hieida
Kouichirou Wakabayashi
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Hitachi Maxell, Ltd.
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Definitions

  • Magnetic recording medium Description Magnetic recording medium, method of manufacturing the same, and magnetic storage device
  • the present invention relates to a magnetic recording medium, a method for manufacturing the same, and a magnetic storage device, and more particularly, to a magnetic recording medium of a type in which a head is temporarily or constantly contacted, such as a hard disk or a floppy disk, and a method for manufacturing the same. And a magnetic storage device.
  • Magnetic storage devices include, for example, large servers, parallel computers, personal computers, network servers, movies
  • the magnetic storage device includes a magnetic recording medium on which information is recorded, and a magnetic head for recording and reproducing information on the magnetic recording medium.
  • the magnetic recording medium has a ferromagnetic thin film such as a conoll alloy formed as a recording layer on a disk-shaped substrate by sputtering or the like.
  • the recording layer has a sliding resistance and corrosion resistance to improve it.
  • a protective film and a lubricating film are formed.
  • the perpendicular magnetic recording method magnetic recording is performed by using a magnetic recording medium having a recording layer exhibiting perpendicular magnetization and forming magnetic domains having perpendicular magnetization in the recording layer.
  • fine magnetic domains can be formed in the recording layer, so that the recording density of the magnetic recording medium can be increased.
  • Co-Cr system polycrystalline films have been used.
  • This polycrystalline film has a structure in which a ferromagnetic Co-rich region and a non-magnetic Cr-rich region are separated from each other, and the non-magnetic region acts between adjacent ferromagnetic regions. In this way, high density and low noise are realized.
  • a soft magnetic layer made of a soft magnetic material and a hard magnetic material are used to record information.
  • a magnetic recording medium having two magnetic films in combination with a recording layer. In order to further improve the areal recording density of a magnetic recording medium, it is necessary to reduce medium noise.
  • JP-A-8-30951 discloses that a soft magnetic layer, a first intermediate layer made of carbon, a second intermediate layer, and an artificial lattice structure are provided on a non-magnetic substrate.
  • a magnetic recording medium in which recording films are sequentially stacked is disclosed.
  • a magnetic layer having higher magnetic anisotropy than the above-mentioned Co—Cr system polycrystalline film and having excellent resistance to thermal disturbance has been studied.
  • the magnetic layer for example, an artificial lattice multilayer film (Alternatively laminated multilayer film) in which Co and Pd or Co and Pt are alternately laminated, or an alloy such as Fe and Pt or Co and Pt An ordered lattice alloy film obtained by heat-treating a film at a high temperature is known. Since these artificial lattice multilayer films and ordered lattice alloy films have high magnetic anisotropy, high resistance to thermal disturbance is expected.
  • these films differ from Co-Cr-based polycrystalline films in that strong magnetic interaction in the in-plane direction (parallel to the substrate surface) makes it impossible to form small magnetic domains, and thus the transition property There is a disadvantage that medium noise is large.
  • a second intermediate layer made of Pt or Pd is formed on a first intermediate layer made of carbon formed on a soft magnetic layer.
  • Patent Publication No. 272727582 discloses Fe, Co, as a perpendicular magnetic recording film having excellent practical properties such as corrosion resistance and durability, as well as excellent perpendicular magnetic properties and magneto-optical properties.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art.
  • the purpose of the present invention is to reduce the in-plane magnetic exchange coupling force of the recording layer, reduce the transition noise, and increase the S / N.
  • An object of the present invention is to provide a magnetic storage device capable of reproducing with high S / N.
  • a substrate A soft magnetic layer;
  • a first shield layer comprising Fe oxide
  • a second shield layer including one of Pd and Pt and S and N;
  • the magnetic recording medium according to the first aspect of the present invention is characterized in that: A second seed layer including one of Si, Si and N; and a first seed layer including Fe oxide as a base of the second shield layer.
  • a second seed layer including one of Si, Si and N when the recording layer is composed of a platinum-group element and a Co artificial lattice film, the first and second shield layers have the crystal orientation of the artificial lattice film and the magnetic properties of the crystal grains.
  • the optimal exchange coupling force can be controlled optimally.
  • the second seed layer is formed only of, for example, a Pd crystal, the size of the recording magnetic domain formed in the recording layer becomes large, and a fine recording magnetic domain may be formed. could not.
  • the second seed layer is formed only of Pd crystals
  • a recording layer having an artificial lattice structure with unclear grain boundaries is formed on the second seed layer, and the recording layer acts between crystal grains of the recording layer. This is probably because the magnetic exchange coupling force in the direction has increased.
  • the present inventors have found that when the second shield layer is composed of one of Pd and Pt, and Si and N, it is possible to form fine magnetic domains in the recording layer and reduce noise. I found it. This is considered for the following reasons. If the second seed layer is composed of one of Pd and Pt and S i and N, P d or P t becomes S i N (or S i N network structure).
  • the dispersion of Pd or Pt in the SiN of the second seed layer is further promoted by the principle described later by using the first seed layer containing Fe oxide as a base. ing. Since the recording layer having an artificial lattice structure formed on the second seed layer grows with dispersed Pd or Pt as a nucleus, the artificial lattice film with clear grain boundaries is formed on the second seed layer. Thought to be formed Can be Therefore, the in-plane magnetic exchange coupling force acting between the crystal grains of the recording layer having the artificial lattice structure is reduced, and the transition noise is reduced.
  • a small amount of N in the second seed layer can further promote the dispersion of Pd or Pt by bonding with Si, and thus further increase the magnetic exchange coupling force in the in-plane direction of the recording layer. Can be weakened. Thereby, the transition noise can be further reduced.
  • the reason why the use of the first seed layer containing the Fe oxide as the base of the second seed layer further promotes the dispersion of Pd or Pt in SiN of the second seed layer is explained. explain.
  • the second seed layer containing one of Pd and Pt, Si and N is formed on the first seed layer containing the Fe oxide nitride, and the second seed layer is recorded on the second seed layer.
  • the layer By forming the layer, an aggregate of extremely fine crystal grains is formed in the recording layer according to the above-described principle.
  • minute recording magnetic domains can be formed and the magnetization transition region becomes extremely clear, so that noise can be reduced as compared with the conventional case.
  • the content of Si and N in the second seed layer is such that S i is in the range of 10 at% to 35 at%, more preferably 20 at% to 30 & 1:%.
  • N is preferably in the range of 0.1 at% to 5 at%, more preferably in the range of 0.5 at% to 5 at%.
  • the second shield layer has a microcrystalline structure or a structure in which amorphous is partially present in the microcrystalline structure.
  • the first seed layer preferably contains Fe present as a metal (hereinafter, referred to as Fe metal) in addition to the Fe oxide.
  • Fe metal a metal
  • the provided magnetic recording medium can further reduce the medium noise. The reason for this will be described below.
  • the first seed layer containing Fe metal in addition to the Fe oxide sulfide has a state in which extremely small Fe metal particles are dispersed in the Fe oxide.
  • the Fe oxide has low wettability with respect to, for example, Pd or Pt constituting the second shield layer.
  • Fe metal has high wettability to Pd or Pt. Therefore, when Pd or Pt is deposited on the first shield layer in which the Fe metal particles are dispersed in the Fe oxide, Pd or Pt is selectively adsorbed to the metal. At this time, since the Fe metal in the first seed layer is extremely small, Pd or Pt adsorbed on the Fe metal is formed on the above-mentioned shield layer made of Fe oxide. It is much smaller than that.
  • Pd or Pt deposited on the first seed layer cannot be removed because the Fe metal oxide around the Fe metal has low wettability with respect to Pd or Pt. It is thought that the dimension is limited to spread in the in-plane direction, and the particles are individually dispersed at predetermined intervals while maintaining a small state. Therefore, it is considered that Pd or Pt in the SiN (or SiN network structure) of the second seed layer is dispersed in an extremely small state.
  • the magnetic particles of the recording layer grow in units of finely dispersed Pd or Pt, so that a recording layer formed of fine magnetic particles is obtained. As a result, the magnetic domains formed in the recording layer also It is possible to further reduce the size and noise.
  • the number of atoms of Fe existing as a metal in the first side layer is Fe Met
  • the number of atoms of Fe existing as an oxide is Fe.
  • their atomic ratio (Fe Met / Fe. xi) is preferably satisfies the 0-02 ° (F e Met / F e 0xi ) Ku 0.2.
  • the above atomic ratio is larger than 0.02, information can be recorded on the recording layer at a high density and the information can be reproduced with a high S / N.
  • the first seed layer containing the Fe oxide preferably contains 80 vol% or more of the Fe oxide as a whole.
  • both the first and second seed layers When the thickness of both the first and second seed layers is more than 30 nm, the distance between the magnetic pole of the recording magnetic head and the soft magnetic layer increases, and the recording magnetic field from the recording magnetic head increases. May not be sufficiently applied to the recording layer. In addition, the magnetic field from the recording magnetic head is applied to the recording layer in a spread state, resulting in a decrease in resolution. May cause noise.
  • a magnetic recording medium According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetic recording medium,
  • a seed layer including one of 01 and 1: and S i and N is provided. Since such a seed layer has the same function as the second seed layer of the first embodiment of the present invention, it reduces the crystal orientation of the artificial lattice structure formed thereon and the magnetic exchange coupling force between crystal grains. It can be controlled optimally. That is, by forming the seed layer from one of Pd and Pt, and Si and N, Pd or Pt becomes microcrystals or partial crystals in SiN (or SiN network structure). It is considered that a non-crystalline structure exists in a dispersed manner.
  • the recording layer having an artificial lattice structure grown on the seed layer is considered to be formed with dispersed Pd or Pt as a nucleus, so that an artificial lattice film with clear grain boundaries is formed. Therefore, the in-plane magnetic exchange coupling force acting between the crystal grains of the recording layer having the artificial lattice structure is reduced.
  • a small amount of N in the seed layer can further promote the 01 or 1: dispersion by bonding with Si, so that the magnetic exchange coupling force in the in-plane direction of the recording layer should be further reduced. Can be. This makes it possible to further reduce the transition noise.
  • the content of Si and N in the seed layer is such that S i is 10 at% to 35 at%, more preferably in the range of 20 at% to 30 at%, and N is in the range of 0.1 at% to 5 at%, more preferably in the range of 0.5 at% to 5 at%. It is desirable.
  • the crystal orientation of the recording layer and the magnetic exchange coupling force in the in-plane direction can be optimized.
  • fine recording magnetic domains can be reliably formed in the recording layer, and the magnetization transition region becomes clear, so that noise can be reduced. That is, it is possible to reduce noise and improve resolution.
  • the shade layer may contain trace amounts of Co.
  • the content of S "i and N in the seed layer satisfies the above range, and the content of Co is preferably in the range of 1 at% to 10 at%. It is preferable to have a microcrystalline structure or a structure in which an amorphous substance partially exists in the microcrystalline structure.
  • the thickness of the seed layer is desirably in the range of 1 nm to 30 nm. If the thickness of the seed layer is less than 1 nm, the crystal orientation of the recording layer having the artificial lattice structure thereon may not be controlled.
  • the recording layer may be a recording layer having an artificial lattice structure.
  • the recording layer having such an artificial lattice structure is preferably mainly composed of a platinum group element and Co, and is an alternating layer in which a platinum group element and Co are alternately stacked with a thickness of about several atoms or about a single atom. It is preferably a multilayered film.
  • the platinum group element for example, at least one of Pt and Pd can be used.
  • Such an alternating multilayer film can be formed at room temperature or a relatively low substrate temperature, and has a large magnetic anisotropy, and thus is optimal as a recording layer for high-density recording.
  • the term “artificial lattice structure” means a structure obtained by periodically stacking a plurality of different substances with one another or several atoms in thickness in one direction.
  • a film having such an artificial lattice structure is also called an artificial lattice film or an alternately laminated multilayer film.
  • the recording layer having an artificial lattice structure includes a Co layer having a thickness selected from the range of 0.05 to 0.5 nm, and a thickness selected from the range of 0.5 to 2 nm.
  • the above-described Co is used in which Pt layers having a film thickness selected from the range of nm are alternately laminated.
  • the Pd layer or the Pt layer may contain an additional element.
  • the composition fluctuation occurs due to the inclusion of the additional element in the layer, and the magnetic exchange coupling force in the in-plane direction of the recording layer can be reduced.
  • the added element is desirably Si, A1, Zr, or i or B, and B is particularly desirable. Addition to the Pd layer or Pt layer causes less deterioration in magnetic properties than addition to the Co layer.
  • Co in the Co / Pd artificial lattice film or the Co / Pt artificial lattice film is discontinuously distributed in the in-plane direction.
  • the phrase "Co in the artificial lattice J3 dian is discontinuously distributed in the in-plane direction" means that the cross-section of the Co layer is substantially layered when the cross-sectional structure of the artificial lattice film is observed. Observed in a plan view, it means that the region composed of Co has a structure that is dispersed in a land shape on the plane. That is, the Co layer in the artificial lattice film is not formed as a continuous film, and a plurality of Co regions are dispersed in a land shape.
  • the recording layer having the artificial lattice structure can be formed from, for example, an aggregate of columnar (column-like) crystal grains.
  • the diameter of a columnar crystal particle in a cross section perpendicular to the rotation axis can be 2 nm to 15 nm, and the difference between the uppermost part of the crystal particle surface and the lowermost part (the height position of the boundary part of the crystal particle). Can be between 1 nm and 1 Onm.
  • the magnetic recording medium according to the first and second aspects of the present invention has an artificial lattice structure
  • the recording layer can be formed, for example, by using a sputtering apparatus capable of forming films alternately. For example, it can also be formed by arranging two or more targets composed of different materials in parallel, and by moving the substrate carrier relative to each target alternately.
  • a film is formed by arranging at least two types of ring-shaped targets having different diameters on the same plane and coaxially, arranging a substrate so as to face the targets, and alternately discharging the ring-shaped targets. It is also possible.
  • the thickness of the recording film having the artificial lattice structure is preferably 5 nm to 60 nm from the viewpoint of magnetic properties.
  • the recording layer desirably has a coercive force of 1.5 CkOe (kilo-ersted)] to 10 kOe when measured in a direction perpendicular to the substrate surface. (M r ⁇ t) is preferably in the range of 0.3 to 1.0 [m em uZcm 2 ].
  • the output when reproducing information recorded at a high recording density may be small. Also, the magnetic anisotropy energy becomes small, and there is a possibility that thermal demagnetization may occur. Further, since the value of Mr ⁇ t is 1.0 [memu / cm 2) than the size ⁇ becomes the resolution is lowered, 0.3 [memu / cm 2] is smaller than the output is too small, 1 50 Gbit / There is a possibility that it is difficult to obtain sufficient recording / reproducing characteristics when a high recording density of 2 square inches or more is performed. According to a third aspect of the present invention, there is provided a magnetic recording medium,
  • a recording layer formed of a hard magnetic material and exhibiting perpendicular magnetization
  • a magnetic recording medium is formed of a hard magnetic material exhibiting perpendicular magnetization, and includes a recording layer for recording information, and a soft magnetic layer formed of a soft magnetic material.
  • the recording layer preferably contains a platinum group element, and is particularly preferably an alternately laminated multilayer film in which a platinum group element and a Co element are alternately laminated.
  • a seed layer containing Fe oxide As a base of such a recording layer, a recording layer composed of an aggregate of fine magnetic particles can be formed.
  • the reason will be described below.
  • the Fe oxide contained in the seed layer has low wettability with respect to platinum group elements constituting the recording layer, for example, Pt and Pd. Therefore, when Pt or Pd is deposited on such a seed layer using, for example, a sputter method, 1: or 01 is formed by being finely dispersed in the in-plane direction on the seed layer due to the surface tension. You.
  • the shield layer preferably contains Fe (Fe metal) existing as a metal in addition to the Fe oxide, and the magnetic recording medium including such a seed layer Can further reduce the medium noise. The reason is explained below.
  • the shield layer containing the Fe metal in addition to the Fe oxidized product is a state in which extremely small Fe metal particles are dispersed in the Fe oxidized product.
  • the Fe oxide has low wettability with, for example, a platinum group element such as Pd or Pt which is an element constituting the recording layer.
  • Fe metal has high wettability with Pd and Pt. Therefore, F e gold When Pd or Pt is deposited on a seed layer in which metal particles are dispersed in Fe oxide, Pd or Pt is selectively adsorbed on Fe metal.
  • the Fe metal in the seed layer is extremely small, the Pd or Pt adsorbed on the Fe metal is much smaller than that formed on the seed layer made of the Fe oxide described above.
  • Pd or Pt deposited on the seed layer is two-dimensionally Spreading in the in-plane direction is restricted, and it is considered that the particles are individually dispersed at predetermined intervals while maintaining a minute state. Since Pd or Pt that is extremely finely dispersed becomes a nucleus on which the magnetic particles of the recording layer grow, Co and Pd or Pt are alternately deposited thereon. From these fine nuclei, the magnetic particles of the recording layer grow.
  • the Fe metal in the seed layer becomes It serves as a nucleus for growing extremely fine magnetic particles on the recording layer. Then, since the magnetic particles grow in units of such fine nuclei, a recording layer formed from the fine magnetic particles is obtained. As a result, the magnetic domains formed in the recording layer are also miniaturized, and noise can be further reduced.
  • the number of atoms of F e exist as metal in the seed layer and F e Met, the number of atoms of F e present as oxides and Fe 0Xi when their atomic ratio (Fe Met / Fe 0xi) is 0.02 ° (FeM et / Fe 0xi) ⁇ 0. 2 is preferably satisfied.
  • the above atomic ratio is greater than 0.02
  • information can be recorded on the recording layer with high density and the information can be reproduced with high S / N.
  • the fine magnetic particles in connexion recording layer eliminates the selectivity for the adsorption of Fe metal multi no longer only platinum group elements in the seed layer can It may not be possible.
  • the seed layer containing the Fe oxide preferably contains 80 vol% or more of the Fe oxide as a whole, as described later.
  • impurities other than Fe oxide or Fe metal are added at 1 Oat. /. The degree may be included.
  • the thickness of the seed layer is preferably 30 nm or less in order to prevent a decrease in recording efficiency due to magnetic spacing.
  • the recording layer formed using a hard magnetic material may be a perpendicular magnetization film having magnetization in a direction perpendicular to the film surface.
  • a superlattice lattice alloy film can be used in addition to the artificial lattice multilayer film (alternate multilayer film) used in the first and second embodiments.
  • the hard magnetic material is preferably a material mainly composed of a platinum group element and Co.
  • the platinum group element is preferably at least one of Pt and Pd
  • the recording layer is preferably formed using an alternately laminated multilayer film in which such a platinum group element and Co are alternately stacked.
  • Alternating multilayers and superlattice alloys can be formed at room temperature or at a relatively low substrate temperature, so that they have excellent productivity, and because of their high magnetic anisotropy, they have excellent heat dissipation characteristics. . Therefore, it is extremely suitable as a recording layer for high-density recording.
  • the soft magnetic layer may be formed from the viewpoint of efficiently applying a magnetic field from a magnetic head to the recording layer.
  • a soft magnetic film having a microcrystalline structure in which nitride or carbide of at least one element selected from Zr is uniformly dispersed is preferable.
  • an amorphous alloy mainly composed of Co_Zr and containing at least one element selected from Ta, Nb, and Ti may be used.
  • These soft magnetic films have a high saturation magnetic flux density of 1.5 T or more and are suitable for high-density recording.
  • NiFe, CoTaZr, CoNbZr, FeTaC, etc. having high magnetic permeability can be used. And the like.
  • the surface of the soft magnetic layer is preferably flat, and the surface roughness Ra of the surface of the soft magnetic layer is 0.20 nm to 0.40 nm. It is preferred that As described above, when a soft magnetic layer having a flat surface is used, the boundary of the magnetic crystal grains of the recording layer, that is, the crystal grain boundary becomes extremely clear, and the magnetic crystal grains of the recording layer become isolated, as will be described later in the examples. Is further promoted. Since the magnetic crystal grains of such a recording layer are magnetically separated by crystal grain boundaries, the magnetic exchange coupling force in the in-plane direction is reduced. This makes it possible to form minute magnetic domains in the recording layer and to increase the linearity of the magnetization transition region.
  • the crystal grain boundary of the recording layer becomes clear by flattening the surface of the soft magnetic layer according to the following principle.
  • the seed layer is formed on the soft magnetic layer, If the surface of the layer has irregularities, it is considered that the particles are trapped in the irregularities, so that the particles constituting the shield layer are sufficiently spaced on the soft magnetic layer.
  • the surface of the soft magnetic layer is flat, the sputtered particles that have reached the surface of the soft magnetic layer are sufficiently diffused in the direction of the surface, so that the seed layer is formed.
  • the seed layer formed on the basis of the initial growth layer which is sufficiently spaced apart from each other is formed as a film having an initial growth layer in which the particles forming the crystal are sufficiently separated from each other.
  • the substrate may be, for example, an aluminum magnesium alloy substrate, a glass substrate, a graphite substrate, or the like.
  • Non-magnetic substrate may be used Aluminum-magnesium alloy substrate may be plated with nickel-phosphorus surface Diamond abrasive grains on the substrate surface while rotating the substrate Alternatively, the surface of the substrate may be flattened by pressing a polishing tape. This makes it possible to improve the running characteristics of the magnetic head when the magnetic head is levitated above the magnetic recording medium.
  • the center line roughness Ra of the substrate surface is desirable so that the center line roughness of the protective film formed on the substrate is 1 nm or less.
  • the surface of a glass substrate may be planarized by chemically etching the surface with a chemical such as a strong acid.
  • the magnetic recording media according to the first to third aspects of the present invention may include a protective layer on the recording layer.
  • the protective film include amorphous carbon, silicon-containing amorphous carbon, nitrogen-containing amorphous carbon, boron-containing amorphous carbon, silicon oxide, zirconium oxide, and cubic boron nitride. Any one of these can be suitably used.
  • a method for forming these amorphous carbon protective films for example, a method in which the amorphous carbon protective film is formed by sputtering in an inert gas in which the graphite is obtained or a mixed gas of an inert gas and a hydrocarbon gas such as methane. Or a method in which an organic compound such as hydrocarbon gas, alcohol, acetone, or adamantan is used alone or a mixture of hydrogen gas and an inert gas is formed by plasma CVD, or a voltage is applied by ionizing an organic compound. There is a method of forming by accelerating and colliding with a substrate.
  • a protective film may be formed by an ablation method in which high-power laser light is condensed by a lens and irradiated on a target such as graphite.
  • a lubricant can be applied on the protective film to improve the sliding resistance.
  • a perfluoropolyether polymer lubricant having a main chain structure composed of three elements of carbon, fluorine and oxygen is used.
  • a fluorine-substituted alkyl compound can be used as a lubricant.
  • Other organic and inorganic lubricants may be used as long as they have stable sliding and durability. As a method for forming these lubricants, a solution coating method is generally used.
  • a lubricating film may be formed by a photo-CVD method without using a solvent. Photo-CVD is performed by irradiating a gaseous source of fluorinated refine and oxygen with ultraviolet light.
  • the average thickness of the lubricant is preferably 0.5 nm to 3 nm. If the thickness is less than 0.5 nm, the lubricating properties decrease. If the thickness is more than 3 nm, the meniscus increases, and the static friction force (stiction) between the magnetic head and the magnetic disk increases. After forming these lubricating films, heat of about 100 ° C. may be applied in nitrogen or air for 1 to 2 hours.
  • a method for manufacturing a magnetic recording medium comprising:
  • a method for manufacturing a magnetic recording medium including forming a recording layer on a second shield layer is provided.
  • the first shield layer is formed by reactively sputtering a target mainly composed of Fe using a sputter gas containing oxygen. be able to.
  • the first shield layer formed by such a method contains Fe oxide.
  • the magnetic recording medium of the first embodiment of the present invention can be manufactured.
  • Pd Sputtering may be performed using two types of targets, a target and a SON target.
  • a method for manufacturing a magnetic recording medium comprising:
  • a method for manufacturing a magnetic recording medium including forming a recording layer on the seed layer is provided. According to such a manufacturing method, the magnetic recording medium according to the second aspect of the present invention can be manufactured. Further, in the manufacturing method according to the fifth aspect of the present invention, after forming the soft magnetic layer on the substrate, the surface of the soft magnetic layer is subjected to an etching treatment by, for example, plasma etching. Is preferred. Thereby, a soft magnetic layer having a flat surface can be obtained. A seed layer containing one of Pd and Pt, Si and N is formed on a soft magnetic layer having a flat surface, and a recording layer is formed on the seed layer. Becomes very clear, and the isolation of crystal grains is promoted.
  • a method of manufacturing a magnetic recording medium comprising:
  • a method for manufacturing a magnetic recording medium including forming a recording layer on the seed layer is provided.
  • the shield layer is formed by subjecting a target mainly composed of Fe to reactive sputtering using a sputtering gas containing oxygen. be able to.
  • the seed layer formed by such a method contains Fe oxide.
  • the magnetic recording medium of the third aspect of the present invention can be manufactured.
  • the shield layer containing Fe metal in addition to Fe oxide is formed by controlling the flow rate of oxygen gas in the sputtering gas. Can be.
  • the seed layer containing the Fe oxide and the Fe metal can form an aggregate of fine magnetic particles in the recording layer when used as a base of the recording layer.
  • a magnetic recording medium having one layer can further reduce the medium noise.
  • the Fe metal is formed in the seed layer by controlling the flow rate of the oxygen gas, the time from the formation of the shield layer to the formation of the recording layer on the seed layer is reduced. In the meantime, it is desirable to sputter-etch the surface of the seed layer. The reason for this is described below. After forming the shield layer by reactive sputtering using a sputtering gas containing oxygen gas, oxygen gas remains in the film forming chamber.
  • Such an oxidizing film prevents the platinum group element in the recording layer from adsorbing to Fe metal, for example, when forming a recording layer containing the platinum group element on the seed layer. There is a possibility that the adsorption selectivity of the element may decrease. Therefore, as described above, after the seed layer is formed, the surface of the shield layer is sputter-etched to remove the oxide film formed on the surface of the Fe metal, so that the Pd or the like constituting the recording layer is removed.
  • the gas used for sputter etching is preferably an inert gas such as Ar, Kr, or Xe, or a mixed gas of these inert gases and hydrogen gas.
  • an inert gas such as Ar, Kr, or Xe
  • a mixed gas of these inert gases and hydrogen gas preferably an inert gas such as Ar, Kr, or Xe, or a mixed gas of these inert gases and hydrogen gas.
  • the method for forming the soft magnetic layer, the first seed layer, the second seed layer, and the recording layer includes, for example, a vacuum evaporation method, an MBE method, a sputtering method, An ion beam method, a molecular layer epitaxy method, a plasma CVD, or the like can be used.
  • a known sputtering method such as an ECR sputtering method, a DC sputtering method, and an RF sputtering method can be used.
  • a magnetic recording medium according to any one of the first to third aspects;
  • a magnetic head for recording or reproducing information A driving device for driving the magnetic recording medium with respect to the magnetic head. Since the magnetic storage device of the present invention includes the magnetic recording medium of any one of the first to third aspects of the present invention, even if information is recorded at a high areal recording density, the information is reproduced with a high S / N. As well as having excellent thermal disturbance characteristics.
  • the magnetic head includes a recording magnetic head for recording information on a magnetic recording medium and a reproducing magnetic head for reproducing information recorded on the magnetic recording medium. And can be composed of The gap length of the recording magnetic head is preferably from 0.2 ⁇ m to 0.02 m.
  • the reproducing magnetic head can be configured using a magnetoresistive element.
  • the reproducing shield interval of the reproducing magnetic head is preferably from 0.2 m to 0.02 ⁇ 171.
  • the playback shield interval is directly related to the playback resolution, and the short resolution is higher. It is desirable that the lower limit value of the reproducing shield interval is appropriately selected from the above range in accordance with the stability and reliability of the element, reliability, electric resistance, output, and the like.
  • the drive device can be configured using a spindle that drives the magnetic recording medium to rotate, and the rotation speed of the spindle is desirably 3000 to 20000 revolutions per minute. If the rotation speed of the spindle is lower than 3000 rotations per minute, the data transfer speed becomes low, which is not preferable. Also, exceeding 20000 revolutions per minute is not desirable because noise and heat generation of the spindle increase. Taking these rotational speeds into account, the optimal relative speed between the magnetic recording medium and the magnetic head is 2m / sec to 3 Om / sec. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the magnetic recording medium manufactured in Example 1 according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a recording layer of a magnetic recording medium.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a magnetic storage device according to the present invention.
  • FIG. 4 shows the measurement results of the electromagnetic conversion characteristics of the magnetic recording medium manufactured in Example 1.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the magnetic recording medium manufactured in Example 7.
  • FIG. 6 is a Kerr rotation angle curve with respect to an external magnetic field of a magnetic recording medium manufactured by plasma etching the surface of the soft magnetic layer.
  • FIG. 7 shows an image observed by TEM of the recording layer of the magnetic recording medium.
  • FIG. 7 (a) shows the TEM of the recording layer of the magnetic recording medium manufactured by plasma etching the surface of the soft magnetic layer.
  • FIG. 7 (b) is an observation image by TEM of a recording layer of a magnetic recording medium manufactured without performing plasma etching of the surface of the soft magnetic layer.
  • FIG. 8 is a histogram of the diameter and the number of crystal grains in the recording layer of the magnetic recording medium, and FIG. 8 (a) shows the case of the magnetic recording medium produced by plasma etching the surface of the soft magnetic layer.
  • FIG. 8 (b) shows the case of a magnetic recording medium manufactured without performing plasma etching on the surface of the soft magnetic layer.
  • Fig. 9 shows an image observed by AFM.
  • Fig. 9 (a) is an image observed by AFM of the surface of the soft magnetic layer before plasma etching.
  • Fig. 9 (b) is an image observed by soft magnetic layer after plasma etching. AFM image of the layer surface.
  • FIG. 10 is an image observed by MFM of a repetitive pattern recorded on a recording layer of a magnetic recording medium manufactured by plasma etching a soft magnetic layer.
  • FIG. 11 is an image observed by MFM when a pattern is repeatedly overwritten at different linear recording densities on a recording layer of a magnetic recording medium manufactured by plasma etching a soft magnetic layer.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a magnetic disk according to the present invention manufactured in Example 10;
  • FIG. 13 is a table showing the results of the recording and reproducing characteristics of the magnetic disks of Examples 10 to 14 and Comparative Examples 4 to 7.
  • FIG. 14 is a table showing the results of the recording and reproducing characteristics of the magnetic disks of Examples 15 to 23. is there.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of a magnetic recording medium according to the present invention manufactured in Example 24.Best Mode for Carrying Out the Invention
  • a magnetic recording medium according to the present invention and a magnetic storage device using the same Examples will be specifically described with reference to the drawings.
  • a magnetic disk hard disk
  • the present invention provides a magnetic head and a magnetic recording medium during recording or reproduction, such as a floppy disk, a magnetic tape, and a magnetic card.
  • the present invention can also be applied to a recording medium of a type in which the medium contacts.
  • Example 1 Example 1
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of the magnetic recording medium of the present invention.
  • the magnetic recording medium 100 includes a soft magnetic layer 3, a seed layer 4, a recording layer 5, a protective layer 6, and a lubricating layer 7 on a substrate 1 having an adhesive layer 2.
  • a method for manufacturing the magnetic recording medium 100 having such a laminated structure will be described below. First, a glass substrate 1 having a diameter of 65 mm was prepared, and a 5 nm-thick T film was formed as an adhesion layer 2 on the glass substrate 1 by a continuous sputtering apparatus. Next, Fe 79 Ta 9 C 12 was formed on the adhesion layer 2 as the soft magnetic layer 3 to a thickness of 400 nm.
  • the deposited Fe 79 Ta 9 C 12 was heated in a vacuum at a temperature of 450 ° C. for 30 seconds by a carbon heater, and then gradually cooled.
  • the soft magnetic layer 3 containing the fine crystals of Fe was formed.
  • the substrate 1 was transferred to the chamber 1 of the alternating sputtering apparatus, and the seed layer 4 was formed on the soft magnetic layer 3.
  • the Pd target was subjected to DC sputtering while the argon gas was introduced into the chamber, and the SIN target was subjected to RF sputtering.
  • a seed layer 4 consisting of 7331:% € 1, 26at% Si, and 1 & 1:% [ ⁇ 1 was formed on the soft magnetic layer 3 to a thickness of 5 nm. .
  • a recording layer 5 having an artificial lattice structure was formed on the seed layer 4.
  • a DC sputter is performed in Ar gas while alternately opening and closing the shutters of the Co target and the Pd target, thereby forming an artificial lattice structure in which the Co layer and the Pd layer are alternately stacked.
  • a recording layer 5 was formed.
  • the thickness of the Co layer per layer is 0.12 nm
  • the thickness per layer is 0.85 nm, and the number of stacked Pd and Co layers is 2
  • a protective layer 6 made of amorphous carbon was formed on the recording layer 5 to a thickness of 3 nm by a plasma CVD method. After the formation of the protective layer 6, the substrate was taken out of the film forming apparatus. Finally, a lubricating layer 7 was formed on the protective layer 6 by applying a perfluent polyether lubricant to a thickness of 1 nm. Thus, a magnetic recording medium 100 having a laminated structure shown in FIG. 1 was produced.
  • a magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 1 except that Co was further contained in the seed layer.
  • the Co gas and the Pd gas were subjected to DC sputtering while the Ar gas was introduced into the chamber, and the RF gas was transmitted to the SiN gate.
  • a seed layer composed of 6 at% Co, 703 "1% 01, 23 at% Si, and 1 &1;% 1 ⁇
  • the recording layer having the artificial lattice structure is formed by alternating sputtering method (here, a film thickness of 0.15 (00 layer of 1 and a Pt layer of 0.85 nm in thickness is repeated 15 times repeatedly).
  • a seed layer consisting of a seed layer consisting of 73% and 3% of 26% and 7% of 1 "and 1 at ° / 0 of N was used as a seed layer. Layer thickness Formed at 5 nm. Except for this, a magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 1.
  • FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of a magnetic storage device 200 according to the present invention.
  • Reference numeral 200 denotes a magnetic recording medium 100, a rotation driving unit 18 for rotationally driving the magnetic recording medium 100, a magnetic head 10 and a magnetic recording of the magnetic head 10
  • the apparatus includes a head driving device 11 for moving a medium to a desired position on a medium, and a recording / reproducing signal processing device 12.
  • the magnetic recording medium manufactured in Example 1 was used as the magnetic recording medium 100.
  • Numeral 10 includes a single-pole type write element and a GMR (Giant Magneto-Resistive) read element, and is provided at the tip of the arm of the head drive device 11.
  • GMR Gate Magneto-Resistive
  • the single pole type write element of 10 can record information on a magnetic recording medium by applying a magnetic field corresponding to data to be recorded on the magnetic recording medium at the time of recording information.
  • the GMR read element of No. 10 can reproduce the information recorded on the magnetic recording medium by detecting a change in the leakage magnetic field from the magnetic recording medium.
  • the recording / reproducing signal processing device 12 can encode data to be recorded on the magnetic recording medium 100 and transmit the recording signal to the single-pole type write element of the magnetic head 10. Further, the recording / reproducing signal processing device 12 can decode the reproduction signal from the magnetic recording medium 100 detected by the GMR reading element of the magnetic head 10.
  • the magnetic spacing (the distance between the main pole surface of the magnetic head 10 and the recording layer surface of the magnetic recording medium 100) is maintained at 13 nm.
  • the information was recorded under the conditions of a linear recording density of 100 kBPI and a track density of 150 OkTPI, and the recorded information was reproduced to evaluate the recording and reproduction characteristics. 4.5 dB was obtained. Further, recording and reproduction could be performed at an areal recording density of 150 gigabit / square inch. Further, as a head seek test, the magnetic head was sought 100,000 times from the inner circumference to the outer circumference on the magnetic recording medium. After the head seek test, the bit error of the magnetic recording medium was measured. It is less than 10 bits / plane and can achieve an average failure time of 300,000 hours. Came. The above S / N was determined using the following equation.
  • a magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a layer made of Pd was formed as a seed layer with a thickness of 5 nm. Comparative Example 2
  • a magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 3, except that a layer made of Pt was formed as a seed layer with a thickness of 5 nm. Comparative Example 3
  • the magnetic recording medium of Comparative Example 1 was mounted on the magnetic storage device 200 shown in Example 4, and the recording and reproducing characteristics were evaluated.
  • the recording / reproducing characteristics were evaluated under the conditions of magnetic spacing 13 nm, linear recording density 1000 kB PI, and track density 150 kT PI, the total S / N was 18.5 dB.
  • the magnetic head was sought 100,000 times from the inner circumference to the outer circumference on the magnetic recording medium, and the head seek test was performed.
  • the bit error of the magnetic recording medium was measured later, the number of bit errors was less than 150 bits / plane, and the average failure interval was 190,000 hours.
  • the electromagnetic conversion characteristics of the magnetic recording media of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were measured using a spin stand recording / reproducing tester.
  • a spin stand recording / reproducing tester As the magnetic head of the recording / reproducing test machine, a combined head of a single-pole type write element and a GMR read element was used.c
  • the effective write track width of the main pole (main pole) of the single pole type write element was 110 nm, and Bs was 2.1 T.
  • the effective track width of the GMR element was 97 nm, and the shield spacing was 45 nm.
  • the distance between the main pole surface of the single-pole magnetic write element and the recording layer surface of the magnetic recording medium was set to 13 nm.
  • Figure 4 shows the measurement results of the electromagnetic conversion characteristics. In FIG.
  • S / N d is the S / N at 500 kFCI
  • Re is the output resolution divided by the solitary wave output.c
  • the thermal demagnetization rate is calculated under an environment of 24 ° C. The rate of change in the amplitude of the reproduced signal with respect to time when the signal recorded at a linear recording density of 100 k FCI was reproduced.
  • the magnetic recording media manufactured in Examples 1 to 3 had good S / N and a high resolution of 18% or more, whereas the magnetic recording media of Comparative Example Was less than 10%. From this, it can be seen that the magnetic recording media of Examples 1 to 3 have reduced transition noise even in the high frequency range, and are compatible with both high resolution and high S / N.
  • FIG. 2 schematically shows the observation results of the cross-sectional structure of the recording layer 5 having the artificial lattice structure.
  • the recording layer 5 was composed of an aggregate of columnar crystal particles 31, and the upper surface of each crystal particle 31 was hemispherical.
  • the diameter d of the cross section perpendicular to the rotation axis of the columnar crystal grains was about 8 nm, and the difference h between the top A and the bottom B of the hemisphere on the surface of the crystal grains was 2 nm.
  • the recording layer 5 is composed of such columnar crystal grains, the magnetic coupling force in the in-plane direction is reduced, the fine recording bit is stabilized, and the linearity of the magnetization transition region is improved. It is considered to be. Furthermore, as can be seen from the results of the thermal demagnetization rate at 24 ° C. in FIG. 4, no thermal demagnetization was observed in the magnetic recording media of Examples 1 to 3, whereas the magnetic recording media of Comparative Examples 1 and 2 did not. In the recording medium, demagnetization due to thermal fluctuation was remarkably observed. This result indicates that in the magnetic recording media of Examples 1 to 3, the magnetization transition region of the recording layer was clear and the linearity was low.
  • Example 1 nine types of magnetic recording media (samples 1 to 9) were produced in the same manner as in Example 1 except that the composition of the shield layer was changed to the values shown in the following table.
  • SZNcU Re and thermal demagnetization rate of the obtained nine types of magnetic recording media were measured using a recording / reproducing tester of a spin stand in the same manner as the measurement of the electromagnetic conversion characteristics described above.
  • the following table shows the measurement results.
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of the magnetic recording medium of this example.
  • the magnetic recording medium 500 includes a soft magnetic layer 53, a seed layer 54, a recording layer 55, a protective layer 56, and a lubricating layer 57 on a substrate 1.
  • Such a magnetic recording medium was manufactured as follows. First, a glass substrate 1 having a diameter of 65 mm, on a glass substrate 1, as the soft magnetic layer 3, the 6 79 chome 3 9 ⁇ 12 thickness 400
  • the surface of the soft magnetic layer 53 was subjected to plasma etching.
  • the plasma etching was performed for 120 seconds at a gas pressure of 0.9 Pa and a power of 500 W for 120 seconds.
  • the substrate 1 was transferred to the sputtering chamber 1 of the alternating sputtering apparatus, and the seed layer 54 was formed on the soft magnetic layer 53.
  • the Pd target was subjected to DC sputtering while the argon gas was introduced into the chamber, and the SIN target was subjected to RF sputtering to form the soft magnetic layer.
  • a seed layer 54 of & 1% 3 i and 10 & 7% 1 ⁇ 1 was formed to a thickness of 3 nm.
  • a recording layer 55 having an artificial lattice structure was formed on the seed layer 54.
  • DC sputtering was performed while alternately opening and closing the shutters of the Co target and the Pd target in Ar gas, thereby forming an artificial lattice in which Co layers and Pd layers were alternately stacked.
  • a recording layer 55 having a structure was formed.
  • the thickness of the Co layer was 0.2 nm per layer
  • the thickness of the Pd layer was 0.8 nm
  • the number of layers of the Pd layer and the Co layer was 26 each.
  • a protective layer 56 made of amorphous carbon was formed on the recording layer 55 to a thickness of 3 nm by a plasma CVD method.
  • the substrate is Removed from the device.
  • a lubricating layer 57 was formed on the protective layer 56 by applying a solution of a perfluoropolyether lubricant in a thickness of 1 nm.
  • a magnetic recording medium 500 having a laminated structure shown in FIG. 5 was produced.
  • a magnetic recording medium was manufactured in the same manner as described above except that the surface of the soft magnetic layer was not subjected to plasma etching.
  • FIG. 6 shows a force-rotation angle curve of the etched magnetic recording medium with respect to an external magnetic field. Since the Kerr rotation angle of the recording layer is proportional to the magnitude of the magnetization of the recording layer, the Kerr rotation angle curve representing the relationship between the Kerr rotation angle and the external magnetic field is substantially the same as the magnetization curve obtained by ordinary magnetization measurement. The shape is equivalent to that of, showing hysteresis.
  • the nucleation magnetic field is defined as an external magnetic field applied in a predetermined direction to once saturate the magnetization and then apply an external magnetic field in the opposite direction to the reverse magnetic domain (reverse to the magnetization of the saturated magnetic domain). Magnetic field). In the graph of Fig. 6, it corresponds to the shoulder (descent start point) in the second quadrant of the Kerr rotation angle curve.
  • the coercive force Hc is 3.9 kOe
  • the negative nucleation field is 2.1 kOe
  • Hc 1.8.
  • FIG. 7 (a) and 7 (b) show TEM observation images of the surface of the recording layer of the etched magnetic recording medium and the magnetic recording medium without the etching processing, respectively.
  • the recording layer of the etched magnetic recording medium is formed with aggregates of isolated columnar crystal grains, and the boundaries between crystal grains, that is, crystal grain boundaries are extremely clear. You can see that there is.
  • FIG. 7 (a) shows TEM observation images of the surface of the recording layer of the etched magnetic recording medium and the magnetic recording medium without the etching processing, respectively.
  • the recording layer of the etched magnetic recording medium is formed with aggregates of isolated columnar crystal grains, and the boundaries between crystal grains, that is, crystal grain boundaries are extremely clear. You can see that there is.
  • FIG. 8 is a histogram showing the relationship between the diameter of the 610 crystal grains in the recording layer and the number of crystal grains.
  • FIG. 8 (a) is a histogram of the magnetic recording medium after the etching treatment
  • FIG. 8 (b) is a histogram of the magnetic recording medium without the etching treatment.
  • the etched magnetic recording medium had an average particle size of 13.7 nm and a dispersity of 21.7%.
  • the magnetic recording medium without etching treatment had an average particle diameter of 11.3 nm and a dispersity of 21.0%.
  • the seed layer had a disordered structure.
  • the seed layer having such a disordered structure can be formed by dispersing a CoZPd initialization layer on the surface, and columnar crystal grains are isolated in units of the Co / Pd initialization layer. It is thought that it grows in a state.
  • FIGS. 9 (a) and 9 (b) show AFM observation images of the surface immediately after the soft magnetic layer is formed and the surface after plasma etching, respectively. From the observation image, the surface roughness of the soft magnetic layer was estimated.
  • the surface roughness immediately after the formation of the soft magnetic layer was 0.46 nm, whereas the surface roughness of the soft magnetic layer subjected to plasma etching was 0.46 nm.
  • the roughness is 0.39 nm, and it can be seen that the surface of the soft magnetic layer is flattened by plasma etching. It is considered that such flattening of the surface of the soft magnetic layer by plasma etching contributes to an improvement in S / N in recording / reproducing characteristics.
  • patterns were repeatedly recorded on the etched magnetic recording medium at linear recording densities of 100 kFCI, 200 kFCI, 300 kFCI and 400 kFCI, and the recording marks recorded on the recording layer were observed using a magnetic force microscope (MFM). .
  • MFM magnetic force microscope
  • Figure 10 shows an image observed by MFM.
  • the magnetization transition region is extremely clear even when the linear recording density is 400 kFCI.
  • the recording head is off-tracked by the head width so as to be adjacent to the repetitive pattern, and the same line recording is performed. Repeated patterns were recorded at the density. Then, the repetition pattern was overwritten at a linear recording density of 1 OOkFCI at the center of the obtained two rows of repetition patterns in the track width direction.
  • a repetitive pattern is recorded on the recording layer at a linear recording density of 100 kFCI
  • the recording head is off-tracked by the amount of the head width so as to be in contact with the repetitive pattern.
  • a repetitive pattern was recorded at the same linear recording density using the same linear recording density, and the repetitive pattern was overwritten at a linear recording density of 250 kFCI almost at the center of the obtained two-row repetitive pattern in the track width direction.
  • Fig. 11 shows an image observed by MFM of the recording layer in which the pattern was repeatedly overwritten with different linear recording densities on the repeated pattern. As can be seen from Fig. 11, the overlaid repetitive pattern (overwrite pattern) is clear.
  • the magnetic recording medium of the present invention can perform recording with a reduced track pitch, and is a recording medium compatible with a high track density. From the above results, by flattening the surface of the soft magnetic layer by plasma etching and forming a Pd-SiN seed layer on the flattened soft magnetic layer, the crystal grains were formed on the seed layer. The boundary, that is, the crystal grain boundary can form a very clear recording layer.
  • Such clear crystal grain boundaries further reduce the magnetic coupling force of the crystal grains in the in-plane direction, so that it is possible to form minute recording bits, and the linearity of the magnetization transition region is improved. Will be higher. As a result, high-density recording can be performed, and information recorded at high density can be reproduced with low noise.
  • the plasma etching of the surface of the soft magnetic layer was performed in the same manner as in Example 5 except that the plasma etching was performed at a gas pressure of 0.9 Pa, a power of 400 W, and an etching time of 10 seconds.
  • the surface roughness of the soft magnetic layer after plasma etching was measured by AFM in the same manner as in Example 5. As a result, it was 0.40 nm.
  • the S / N ratio was increased by 0.5 dB as compared with a magnetic recording medium manufactured without etching treatment.
  • the plasma etching of the surface of the soft magnetic layer was performed in the same manner as in Example 5 except that plasma etching was performed at A gas pressure of 0.9 Pa, power of 600 W, and etching time of 300 seconds.
  • the surface roughness of the soft magnetic layer after plasma etching was measured by AFM in the same manner as in Example 5. As a result, it was 0.20 nm. Recording / playback test with spinstand as well As a result, S / N was 2. Od B higher than that of a magnetic recording medium manufactured without etching treatment. Considering the results of Examples 7 and 8 described above, it can be seen that as the surface of the soft magnetic layer is flattened, the S / N is improved.
  • FIG. 12 is a schematic sectional view of a magnetic disk according to the present invention.
  • the magnetic disk 600 has a substrate 1 on which a soft magnetic layer 63 made of a soft magnetic material, a shield layer 64 made of an Fe oxide, a recording layer 65 made of a hard magnetic material, and a protective layer 66 are formed.
  • the magnetic recording medium 600 having the, FeTa C film with using a Co / Pd alternate laminated film obtained by laminating Co and Pd alternately as serial Rokuso 65 (superlattice) as the soft magnetic layer 63, This is a case where the seed layer 64 made of Fe oxide is formed by a reactive sputtering method.
  • the magnetic disk 600 was manufactured by the following method.
  • a 2.5-inch (about 6.25 cm) diameter glass substrate was used as the substrate 1 for the magnetic disk.
  • a FeTaC film was formed as a soft magnetic layer 63 by a DC magnetron sputtering method.
  • the target used was Fe 79 Ta 9 C, a two- composition alloy.
  • the film thickness was 400 nm.
  • the film after the film formation was subjected to a lamp heating treatment in a vacuum. The heating temperature was 450 ° C. By this heat treatment, Fe microcrystals precipitate in the FeTaC film, and soft magnetic properties appear.
  • a c-side layer 64 was formed on the soft magnetic layer 63 by a reactive sputtering method.
  • the Fe gate was subjected to DC sputtering to deposit a 5 nm-thick Fe oxide.
  • Co / Pd alternate multilayer film was formed as the recording layer 65 by DC sputtering. did.
  • Pd was deposited to a thickness of 5 nm on the seed layer, and Co and Pd were deposited alternately on it.
  • 0.1 nm thick Co and 0.76 nm Pd are alternately laminated by opening and closing the shutters of the Pd target and Co getter.
  • the number of layers of the o layer and the Pd layer was 26 each. Substrate heating was not performed during the formation of the Co / Pd alternate multilayer film.
  • a C (carbon) film was formed to a thickness of 8 nm by an RF sputtering method to obtain a magnetic disk.
  • a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 10, except that the shield layer was formed by a high-temperature oxidation method.
  • the shield layer was formed by a high-temperature oxidation method.
  • a method for forming the seed layer by the high-temperature oxidation method will be described.
  • the method for forming the layers other than the shield layer is the same as that in the tenth embodiment, and a description thereof will not be repeated.
  • a soft magnetic layer made of FeTaC was formed on a glass substrate and subjected to lamp heating treatment. After the heating was completed, it was kept in vacuum for 1 minute, and then oxygen gas was introduced at a flow rate of 200 sccm for 3 minutes.
  • Example 1 2 By exposing the FeTaC film to oxygen gas while the FeTaC film was still at a high temperature due to the residual heat of the heat treatment, a Fe oxide film, that is, a seed layer was formed on the FeTaC film surface. The thickness of the seed layer was 5 nm. A magnetic disk was produced by forming a recording layer and a protective layer on the shield layer in the same manner as in Example 10.
  • Example 1 2
  • a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 10, except that the soft magnetic layer was formed using a CoZrTa film.
  • the soft magnetic layer DC magnet Using Ronsupa data method, the target Bok using Co 80 Z r 12 T a 8 composition alloy.
  • the layer thickness was 400 nm.
  • the method of forming layers other than the soft magnetic layer is the same as in Example 10.o Example 13
  • a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 10, except that a Co / Pt alternating multilayer film in which Co and Pt were alternately laminated as a recording layer was used.
  • DC / sputtering is used to form the Co / Pt alternating multilayer film.
  • Pt is deposited to a thickness of 5 nm on the seed layer, and 0.1-nm thick Co and 0.80 Pt of nm thickness was alternately laminated.
  • the number of layers of the Pt layer and the Co layer was 23 each.
  • the substrate temperature during the formation of the Co / Pt alternate multilayer film was 250 ° C.
  • the method for forming layers other than the recording layer is the same as in Example 10.
  • a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 10, except that the thickness of the shield layer was changed to 30 nm.
  • Reference example 1
  • a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 10 except that the thickness of the seed layer was changed to 40 nm.
  • Reference example 2
  • a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 10 except that the thickness of the seed layer was set to 50 nm. Comparative Example 4
  • a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 10 except that the seed layer was not provided. Comparative Example 5
  • a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 12 except that no seed layer was provided. Comparative Example 6
  • a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 13 except that the seed layer was not provided. Comparative Example 7
  • a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 10 except that the soft magnetic layer was not provided.
  • LF op / N d is the ratio of the reproduced output LF op when a signal with a linear recording density of 10 k FCI is recorded to Nd, which is the noise when 400 k FCI is recorded.
  • D50 is the linear recording density at which the reproduction output decreases to half of LF op, and was used as an index of the recording resolution. It can be seen that the magnetic disks of Examples 10, 12, and 13 in which the seed layer was formed with a thickness of 5 nm by the reactive sputtering method had high LF op / N d and good D50.
  • the magnetic disk of Example 11 in which the seed layer was formed by a high-temperature oxidation method also obtained excellent LF op / d and D50.
  • the magnetic disk of Example 14 in which the thickness of the shield layer was 3 Onm although a high LFop / Nd was obtained, a decrease in D50 was observed.
  • the magnetic disks of Comparative Examples 4 to 7 where no seed layer was provided D50 was slightly higher, but LFop / Nd was clearly lower.
  • the magnetic disk of Comparative Example 7 having no soft magnetic layer had extremely low F op / Nd.
  • LFOp / Nd was good at 20 dB or more, but D50 was slightly lowered.
  • the structure and composition of the fabricated magnetic disk were analyzed using a high-resolution transmission electron microscope (TEM) and an Auger electron spectroscopy (AES). As a result, the magnetic disks of Examples 10 to 13 and Comparative Example 7 were analyzed. In addition, it was confirmed that a layer composed of Fe oxide mainly composed of Fe and oxygen was formed with a thickness of about 5 nm on the soft magnetic layer or the glass substrate. Further, in the magnetic disk of Example 14, it was confirmed that the layer made of Fe oxide was formed with a thickness of about 30 nm. Next, the magnetic disk of Example 11 was assembled in the magnetic disk device shown in FIG.
  • TEM transmission electron microscope
  • AES Auger electron spectroscopy
  • a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 10, except that a shield layer was formed so as to include Fe oxide and Fe metal.
  • a reactive sputtering method was used to form the seed layer, and an oxygen gas with a flow ratio of 6% to the Ar gas was introduced. Meanwhile, the Fe target was DC-sputtered. By this sputtering, a seed layer containing Fe oxide and Fe metal was formed to a thickness of 5 nm.
  • Example 17 a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 15 except that the flow rate ratio of oxygen gas to gas was set to 2.5% when the seed layer was formed by the reactive sputtering method.
  • a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 15 except that a Co / Pt multilayer film in which Co and Pt were alternately stacked as a recording layer was used.
  • a DC sputter method was used to form the Co / Pt alternating multilayer film.
  • Pt was deposited to a thickness of 5 nm on the seed layer, and 0.12 ⁇ 171 thick ⁇ 0 And Pt having a thickness of 0.8 nm were alternately laminated.
  • the number of layers of the Co layer and the Pt layer was both 23.
  • the substrate temperature during the formation of the CoZPt alternating multilayer film was set at 200 ° C.
  • a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 15, except that after the seed layer was formed, the surface of the seed layer was sputter-etched.
  • Ar gas was introduced at a flow rate at which the degree of vacuum became 0.9 Pa, and the surface of the seed layer was subjected to RF sputtering. Etched. The sputter etching time was 30 seconds.
  • a recording layer and a protective layer were formed in the same manner as in Example 15 to produce a magnetic disk.
  • Example 20 a magnetic disk was fabricated in the same manner as in Example 15 except that the flow rate ratio of the oxygen gas to the gas A was 8% when the seed layer was formed by the reactive sputtering method.
  • Example 20
  • Example 21 a magnetic disk was formed in the same manner as in Example 15 except that the flow rate ratio of oxygen gas to Ar gas was 1.5 ° / 0 when the seed layer was formed by the reactive sputtering method. Produced.
  • Example 21
  • Example 22 a magnetic disk was fabricated in the same manner as in Example 15, except that the seed layer was formed to a thickness of 30 nm.
  • Example 22
  • Example 23 a magnetic disk was manufactured in the same manner as in Example 17, except that the flow rate ratio of the oxygen gas to the Ar gas was 8% when the seed layer was formed by the reactive sputtering method.
  • FIG. 14 shows the recording / reproducing characteristics of each of the magnetic disks of Examples 15 to 23.
  • Figure 14 shows the number of Fe atoms present as oxides in the seed layer.
  • xi shows specific (Fe Met / Fe oxi) the number of atoms of atomic number Fe Met of F e which exist as metallic.
  • the atomic ratio (Fe Met / F e 0x1 ) is obtained by analyzing the chemical state of the seed layer of the fabricated magnetic disk in the depth direction using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The analysis was performed to determine the Fe spectrum of the seed layer composed of Fe oxide and Fe metal by separating it into two types of peaks, one derived from an oxide and the other derived from a metal.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the platinum layer element that forms the recording layer when the recording layer was formed on the seed layer because the seed layer contained a relatively large amount of Fe metal It is considered that the adsorption of Fe to Fe metal increased, and it was difficult for fine magnetic particles to be formed.
  • D50 was increased. This is because the distance between the magnetic head and the soft magnetic layer is increased because the thickness of the seed layer is smaller, and the magnetic field from the magnetic head is sufficient for the recording layer.
  • the magnetic disk of Example 15 was assembled in the magnetic disk device shown in Fig.
  • Example 24 In the same manner as in Example 4, and the recording and reproducing characteristics were evaluated. signal corresponding to the magnetic disk surface density 40 Gb / i nch 2 a (700 kFCI) Evaluation of the magnetic disk Me S / N was recorded to obtain a value of 36dB. Also were measured Erare Bok was 1x10 one 5 or less in the value of the case without signal processing.
  • Example 24
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the magnetic recording medium of this example.
  • the magnetic recording medium 700 includes a substrate 1, a soft magnetic layer 73 formed of a soft magnetic material, a first seed layer 74 of Fe oxide, a second seed layer 75 of Pd-SiN, a hard magnetic material.
  • a recording layer 76 and a protective layer 77 are formed. A method for manufacturing the magnetic recording medium 700 will be described below.
  • a glass substrate 1 having a diameter of 65 mm was prepared, and a 5 nm-thick Ti film was formed as an adhesion layer 72 on the glass substrate 1 by a continuous spatter device.
  • an FeTaC film was formed as a soft magnetic layer 73 on the adhesion layer 72 by a DC magnetron sputtering method. Evening on one target had use a 6-79 chome 3 9 ⁇ 12 alloy composition. The film thickness was 400 nm. Further, the formed Fe 79 Ta 9 C, 2 was heated in a vacuum at 450 ° C. for 30 seconds by a pressure heater, and then gradually cooled. Thus, a soft magnetic layer 73 containing Fe microcrystals was formed.
  • a first seed layer 74 was formed on the soft magnetic layer 73 by a reactive sputtering method.
  • a 5 nm thick Fe oxide was deposited.
  • the substrate 1 was transferred to the chamber 1 of the alternate sputtering apparatus, and the second seed layer 75 was formed on the first seed layer 74.
  • the Pd target was subjected to DC sputtering while the argon gas was introduced into the chamber, and the SIN target was subjected to RF sputtering.
  • a second seed layer 75 consisting of d, 26 at% Si and 1 & 1% 1 ⁇ 1 was formed to a thickness of 5 nm.
  • a Co / Pd alternating multilayer film was formed as the recording layer 76 by the DC sputter method.
  • 0.12 nm thick Co and 0.85 nm thick Pd were alternately laminated by opening and closing the Pd target and the Co target shutter. . ⁇ ⁇
  • the number of layers of the 0 layer and the 0! Layer was 26 each.
  • a protective layer 77 made of amorphous carbon was formed on the recording layer 76 with a thickness of 3 nm by a plasma CVD method. After the formation of the protective layer 77, the substrate was taken out of the film forming apparatus. Finally, a lubricating layer 78 was formed on the protective layer 77 by applying a perfluoropolyether lubricant to a thickness of 1 nm.
  • a magnetic recording medium 700 having a laminated structure shown in FIG. 15 was produced. This magnetic recording medium 700 was mounted on the magnetic storage device shown in FIG. Then, when the magnetic storage device was driven and the recording / reproduction characteristics were evaluated under the same conditions as in Example 4, 24.5 dB was obtained as the total S / N.
  • the thermal demagnetization rate was defined as the rate of change of the reproduced signal amplitude with respect to time when a signal recorded at a linear recording density of 100 kFCI was reproduced in an environment of 24 ° C.
  • Table 3 As can be seen from Table 3, good S / N was obtained in this example. The resolution is also extremely high at 18% or more. From this, it can be seen that the magnetic disk of this example has reduced transition noise even in the high frequency range, and has both high resolution and high SZN. Further, when the cross-sectional structure of the recording layer of the magnetic disk was observed using a high-resolution transmission electron microscope, it had a structure as shown in FIG. 2, similar to the magnetic recording media of Examples 1 to 3 described above. Was.
  • the diameter d of the cross section of the columnar crystal grain perpendicular to the rotation axis in Fig. 2 was about 8 nm, and the difference h between the top A and the bottom B of the hemisphere on the surface of the crystal grain was 2 nm. . Since the recording layer of the magnetic recording medium according to the present embodiment is composed of such columnar crystal grains, the magnetic coupling force in the in-plane direction is reduced, the fine recording pitch becomes stable, and the magnetization transition occurs. It is considered that the linearity of the region is improved. Further, as can be seen from the results of the thermal demagnetization rate in Table 3 above, no thermal demagnetization was observed in the magnetic recording medium of this example.
  • the absence of thermal demagnetization in the magnetic recording medium of the present example is considered to be due to the fact that the magnetization transition region of the recording layer is clear and has high linearity.
  • the measured Erare one Bok on-Bok rack at 1 0 0 0 k BPI, magnetic recording medium of this example was 1 x 1 0- 5 below both.
  • a magnetic recording medium having the same laminated structure as the magnetic recording medium shown in FIG. 15 was manufactured.
  • the shield layer containing the Fe oxide and Fe metal used in Example 18 was used, and as the second shield layer 75, Pd used in Example 1 was used.
  • a seed layer composed of SN was used.
  • the soft magnetic layer 73 and the first seed layer 74 on the substrate 1 were formed using the same method as in Example 18.
  • the second seed layer 75, the recording layer 76, the protective layer 77, and the lubricating layer 78 were formed using the same method as in Example 1.c
  • the second seed layer was formed into various compositions. With modifications, seven types of magnetic recording media (samples 15 to 21) were produced.
  • composition of the second seed layer of each magnetic recording medium is shown in Table 4 below.
  • the S / N d, Re, and thermal demagnetization rate of each magnetic recording medium thus prepared were measured using a recording / reproducing tester of a spin stand in the same manner as in the measurement of the electromagnetic conversion characteristics described above.
  • Table 4 below shows the measurement results.
  • the magnetic recording medium of the present invention has been specifically described. It is not limited and may include various modifications and improvements. ⁇ ⁇ Business availability
  • the first seed layer containing the Fe oxide is used as a base of the second seed layer containing one of Pd and Pt and S and N. Therefore, dispersion of Pd or Pt in the second seed layer in SiN is promoted. Furthermore, since the recording layer is provided on the second seed layer in which the dispersion of Pd or Pt is promoted, fine crystal grains with clear grain boundaries are formed in the recording layer. As a result, the magnetic coupling force in the in-plane direction of the recording layer is reduced, so that information can be reproduced with low noise even when the linear recording density is increased. In the magnetic recording medium according to the second aspect of the present invention, 01 and?
  • the seed layer including one of 1: and Si and N is used, the magnetic coupling force in the in-plane direction of the recording layer can be reduced. As a result, since the disturbance of the magnetization transition region of the recording layer is reduced, information can be reproduced with low noise even when the linear recording density is increased. Also. Since the artificial lattice film with high magnetic anisotropy is used as the recording layer, it has high thermal stability.
  • the magnetic recording medium according to the third aspect of the present invention includes the shield layer containing Fe oxide as a main component between the soft magnetic layer made of the soft magnetic material and the recording layer made of the hard magnetic material, For example, even when a Co / Pt artificial lattice film having high magnetic anisotropy is used as the recording layer, the magnetic particles of the recording layer can be miniaturized ' It is possible to form magnetic domains. For this reason, medium noise is reduced, and information can be reproduced with high S / N.
  • the recording layer can be formed using an artificial lattice film having high magnetic anisotropy, it has high resistance to thermal disturbance and can record ft information at high density.
  • the manufacturing method of the present invention it is possible to manufacture a magnetic recording medium including a recording layer having a reduced magnetic exchange coupling force in the in-plane direction.
  • a noise-reproducible magnetic recording medium can be provided. Since the magnetic storage device of the present invention includes any one of the first to third magnetic recording media of the present invention, it can store information at a high areal recording density of 150 Gbnch 2 (about 23, 25 Gb / cm 2 ). It can reproduce information with high SZN even when recording, and has high heat-resistant demagnetization characteristics.

Description

明細書 磁気記録媒体及びその製造方法並びに磁気記憶装置
技術分野
本発明は、 磁気記録媒体及びその製造方法並びに磁気記憶装置に関し、 更に詳 細には、 ハードディスク、 フロッピーディスクのようにヘッドが一時的または定 常的に接触するタィプの磁気記録媒体及びその製造方法並びに磁気記憶装置に関 する。 背景技術
近年の高度情報化社会の進展に対応して、 情報記録装置の大容量化 ·高密度化 に対するニーズほ高まる一方である。 かかるニーズに応える情報記録装置の一つ として磁気記憶装置が知られている。磁気記憶装置は、 例えば、 大型サーバ一、 並列型コンピュータ、 パ一ソナルコンピュータ、 ネッ卜ヮ一クサ一バ一、 ム一ビ
—サーバー、 モパイル P C等の大容量記憶装置として使用されている。磁気記憶 装置は、 情報が記録される磁気記録媒体と、 磁気記録媒体の情報を記録再生する ための磁気へヅ ドを備える。磁気記録媒体は、 円板状の基板の上に記録層として コノ ル卜合金などの強磁性薄膜がスパッタ法などにより形成されており、 記録層 上には、 耐摺動性、 耐食性を高めるために、 保護膜と潤滑膜が形成されている。 磁気記憶装置の大容量化に伴つて、 磁気記録媒体の記録層に微細な記録磁区を 記録することによる磁気記録媒体の記録密度の向上が進められており、記録磁区 を微細に記録するための方法として垂直磁気記録方式が注目されている。 垂直磁 気記録方式では、 垂直磁化を示す記録層を有する磁気記録媒体を用いて、 記録層 に垂直磁化を有する磁区を形成することによって磁気記録を行なう。 かかる垂直 磁気記録方式では記録層に微細な磁区を形成できるため磁気記録媒体の記録密度 を高めることができる。 かかる垂直磁気記録方式に従う磁気記録媒体の記録層の材料としては、 従来、
C o— C r系の多結晶膜が用いられてきた。 この多結晶膜は、 強磁性を有する C oリツチな領域と非磁性の C rリツチな領域とが互いに分離された構造を有し、 非磁性領域が、 隣り合う強磁性領域の間で働く磁気的相互作用を断ち切つている これにより高密度化と低ノイズを実現している。 また、 垂直磁気記録方式においては、 磁気へ、ソドからの磁界を効率よく記録層 に印加させるために、 軟磁性材料からなる軟磁性層と、硬磁性材料からなり、 情 報を記録するための記録層とを組み合わせた 2層の磁性膜を備える磁気記録媒体 が提案されている。 磁気記録媒体の面記録密度を更に向上させるためには、 媒体ノイズを低減させ る必要がある。 そのためには、磁ィ匕反転単位の微細化や読み取りへヅドの高感度 化が有効なことがわかっている。 このうち、 磁化反転単位を微細化するには、 磁 性結晶粒を微細化すればよいことがわかっている。 しかし、 磁性結晶粒をあまり 微細化してしまうと、 磁性結晶粒の磁化状態が熱的に不安定になる、 いわゆる熱 減磁を起こしてしまう。 これを防ぐために、 例えば、 特開平 8— 3 0 9 5 1号公 報には、 非磁性基板上に、 軟磁性層、 炭素からなる第 1中間層、 第 2中間層及び 人工格子構造を持つ記録膜を順に積層した磁気記録媒体が開示されている。 ところで、 磁気記録媒体の記録層として、 上述の C o— C r系の多結晶膜より も高い磁気異方性を有し、 熱擾乱に対する耐性に優れる磁性層の研究が進められ ており、 かかる磁性層として、 例えば、 C oと P dもしくは C oと P tを交互に 積層した人工格子多層膜 (交互積層多層膜ともいう) や、 F eとP tもしくはC oと P tなどの合金膜を高温で熱処理することによって得られる規則格子合金膜 などが知られている。 これら人工格子多層膜や規則格子合金膜は、 高い磁気異方 性を有するため、 熱擾乱に対しては高い耐性が期待される。 しかしながら、 これらの膜は C o— C r系多結晶膜と異なり、 面内方向 (基板 表面に対して平行な方向) の磁気的相互作用が強いために小さな磁区が形成でき ず、 転移性の媒体ノイズが大きいという欠点があった。前述の特開平 8— 3 0 9 5 1号公報に開示されている磁気記録媒体では、 軟磁性層上に形成した炭素から なる第 1中間層の上に P tまたは P dからなる第 2中間層を設け、 その上に C o / P tあるいは C o/ P d人工格子膜を形成することにより、 人工格子膜の結晶 配向を向上させ、 垂直磁気異方性を高くして保磁力を向上させている。 しかしな がら、 かかる磁気記録媒体では、 記録層の面内方向の磁気的交換結合力が強くな り、 線記録密度が高くなつたときにジッターとして現れる遷移ノイズが高くなつ てしまい、 高記録密度の記録再生は困難であった。 また、 第 1中間層と第 2中間 層の 2つの中間層を用いているため、 磁気へッドからの書き込み磁界カ軟磁性層 まで有効に到達せず、飽和記録特性が劣るという問題があつた。 特許公報第 2 7 2 7 5 8 2号には、 耐蝕性、 耐久性等の実用特性に優れるとと もに、 垂直磁気特性、 磁気光学特性に優れる垂直磁気記録膜として、 F e、 C o、 N iのいずれかの酸ィ匕物あるいは任意の組み合わせによる複合酸ィ匕物からなる下 地膜の上に C o - P t人工格子膜が積層されてなる垂直磁化膜が開示されている c 本発明は、 上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、 その目 的は、 記録層の面内方向の磁気的交換結合力が低く、 遷移ノイズが低減され、 高 S/Nで情報を再生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 c 本発明の別の目的は、 優れた耐熱擾乱特性を備え、 高い面記録密度で情報を記 録してもその情報を高 S/ Nで再生できる磁気記憶装置を提供することにある。 発明の開示 本発明の第 1の態様に従えば、 磁気記録媒体であって、
基板と; 軟磁性層と;
F e酸化物を含む第 1シ一ド層と;
P d及び P tの一方と S と Nとを含む第 2シ一ド層と;
記録層と;を備える磁気記録媒体が提供される。 本発明の第 1の態様の磁気記録媒体は、 記録層の下地として、 及び?セの 一方と S i と Nとを含む第 2シード層を備え、 更に、 第 2シ一ド層の下地として F e酸化物を含む第 1シ一ド層を備えている。 かかる第 1シ一ド層及び第 2シ一 ド層は、 例えば記録層を白金族元素と C oの人工格子膜から構成した場合に、 そ の人工格子膜の結晶配向性及び結晶粒子の磁気的交換結合力を最適に制御するこ とができる。 本発明者らの研究によると、 第 2シード層を例えば P d結晶のみから形成した 場合、 記録層に形成される記録磁区のサイズが大き〈なってしまい、 微細な記録 磁区を形成することができなかった。 これは、 第 2シード層を P d結晶のみから 形成した場合、 第 2シード層上には粒界が不明瞭な人工格子構造の記録層が形成 され、 記録層の結晶粒子間で働く面内方向における磁気的交換結合力が強くなつ ているためであると考えられる。本発明者らは、 第 2シ一ド層を、 P d及び P t の一方と S iと Nとから構成したところ、 記録層に微細な磁区を形成することが できるとともにノイズも低減できることを見出した。 これは以下の理由によると 考 れ 第 2シード層を、 P d及び P tの一方と S i と Nとから構成すると、 P dまた は P tが S i N (或いは S i N網構造) 中に微結晶或いは部分的非晶質構造とし て分散して存在すると考えられる。 しかも、 このような第 2シード層の S i N中 の P dまたは P tの分散は、 F e酸化物を含む第 1シード層を下地として用いて いることにより、 後述する原理により一層促進されている。第 2シード層上に形 成される人工格子構造を有する記録層は、 分散した P dまたは P tを核として成 長するため、 第 2シード層上には、 粒界が明瞭な人工格子膜が形成されると考え られる。 したがって、 人工格子構造の記録層の結晶粒子間で働く面内方向の磁気 的交換結合力が低減され、 遷移性ノイズが低減する。特に第 2シード層中の微量 の Nは、 S iと結合することにより、 Pdまたは P tの分散を更に促進させるこ とができるため、 記録層の面内方向の磁気的交換結合力を更に弱めることができ る。 これにより遷移性ノイズをより一層低減することができる。 ここで、 F e酸化物を含む第 1シ一ド層を第 2シード層の下地として用いるこ とにより、 第 2シード層の Si N中の Pdまたは Ptの分散が一層促進される理 由について説明する。 本発明者らの知見によると、 第 2シ一ド層を構成する元素のうち金属元素であ る Pdまたは P tは、 第 1シード層を構成する Fe酸化物に対して濡れ性が低い c このため、 F e酸化物を含む第 1シ一ド層上に P dまたは P tを含む第 2シード 層を形成したときに、 Fe酸化物に対して濡れ性の低い Pdまたは Ptは、 表面 張力により Fe酸化物の層上で一層分散して形成されると考えられる。 このため、 Si N (或いは S i N網構造) 中に微結晶或いは部分的非晶質構造として存在す る Pdまたは P tの分散が一層促進されていると考えられる。 このように、 Fe 酸ィ匕物を含む第 1シード層上に、 Pd及び P tの一方と S iと Nとを含む第 2シ —ド層を形成し、 かかる第 2シード層上に記録層を形成することにより、 上述の 原理に従って、 記録層には極めて微細な結晶粒子の集合体が形成される。微細な 結晶粒子の集合体から構成された記録層には、 微小な記録磁区を形成することが できるとともに磁化遷移領域も極めて明瞭になるため、 従来よりもノィズを低減 することができる。 本発明の第 1の態様の磁気記録媒体において、 第 2シード層中の S i及び Nの 含有量は、 S iが 10at%〜35at%、 より望ましくは 20at%〜30&1:%の範 囲内であり、 Nが 0. 1 at%〜5at%、 より望ましくは 0. 5at%〜5at%の範 囲内にあることが望ましい。 第 2シード層中の S iと Nの含有量をかかる範囲に 制御することにより、 記録層の結晶配向と面内方向の磁気的交換結合力とを最適 化することができる。 これにより、 記録層に微細な記録磁区を確実に形成するこ とができるとともに、 磁化遷移領域も明瞭となるためノィズを低減することがで きる。 すなわち、 ノイズの低減と分解能の向上を実現することができる。 また、 更に、 第 2シード層は微量の C oを含み得る。 この場合、 第 2シード層中の S i 及び Nの含有量が上記範囲を満たしつつ、 C oの含有量が 1 at%〜1 03セ%の範 囲内にあることが好ましい。 また、 第 2シ一ド層は、微結晶構造あるいは微結晶 の構造内に部分的に非晶質が存在するような構造を有することが好ましい。 本発明の第 1の態様の磁気記録媒体において、 第 1シード層は F e酸化物に加 え、 金属として存在する F e (以下、 F e金属という) を含むことが好ましく、 かかるシード層を備える磁気記録媒体は一層媒体ノイズを低減することができる その理由について以下に説明する。
F e酸ィ匕物に加えて F e金属を含んでいる第 1シード層は、 F e酸化物中に極 めて微小な F e金属粒子が分散した状態であると考えられる。上述したように、 F e酸化物は、 例えば第 2シ一ド層を構成する P dまたは P tに対して濡れ性が 低い。一方、 F e金属は P dまたは P tに対して濡れ性が高い。 そのため、 F e 金属粒子が F e酸ィ匕物中で分散した第 1シ一ド層上に P dまたは P tを堆積する と、 P dまたは P tは 金属に選択的に吸着する。 このとき、 第 1シード層中 の F e金属は極めて微小であるため、 F e金属に吸着した P dまたは P tは、 前 述の F e酸化物からなるシ一ド層上に形成した場合よりも一層微小となる。 しか も、 F e金属の周囲には、 P dまたは P tに対して濡れ生の低い F e酸化物が存 在するため、 第 1シード層上に堆積された P dまたは P tは、 二次元的に、 すな わち面内方向に広がることが制限され、 微小な状態を維持したまま所定の間隔で 個別に分散すると考えられる。 したがって、 第 2シード層の S i N (或いは S i N網構造) 中における P dまたは P tは極めて微小な状態で分散して存在してい ると考えられる。 かかる第 2シード層上に記録層を形成すると、 微小に分散した P dまたは P tを単位として記録層の磁性粒子が成長するため、 微小な磁性粒子 から形成された記録層が得られる。 これにより、 記録層に形成される磁区もまた 微細化し、 ノィズを一層低減することが可能となる。 また、 本発明においては、第 1シ一ド層中に金属として存在する F eの原子数 を F eMetとし、 酸化物として存在する F eの原子数を F e。xiとしたときに、 それらの原子数比 (FeMet/Fe。xi) が 0· 02く ( F eMet/F e0xi ) く 0. 2を満足することが好ましい。 上記原子数比が 0. 02よりも大きいときに、 記録層に高密度に情報を記録することができるとともに高 S/Nでその情報を再 生することができる。 しかし、 上記原子数比が 0. 2よりも大き〈なると、 シー ド層中の F e金属が多くなりすぎて白金族元素の吸着に選択性がなくなって記録 層に微小な磁性粒子を形成できなくなるおそれがある。 本発明の第 1の態様の磁気記録媒体において、 F e酸化物を含む第 1シード層 は、 全体として 80 vol %以上の F e酸化物を含むことが好ましい。 本発明の第 1の態様の磁気記録媒体において、 第 1及び第 2シード層の膜厚は、 ともに 1 nm~30 nmの範囲内にあることが望ましい。第 1及び第 2シード層 の膜厚がともに 1 nm未満であると、 その上の人工格子構造の記録層の結晶配向 を制御できな〈なるおそれがある。 また、第 1及び第 2シード層の膜厚がともに 30 nmよりも厚くなると記録用磁気へッドの磁極と軟磁性層との距離が増加し て、 記録用磁気へヅドからの記録磁界が記録層に十分に印加されなくなるおそれ がある。 また、 記録層に、 記録用磁気へッドからの磁界が広がった状態で印加さ れてしまい分解能が低下したり、 磁ィ匕遷移領域の乱れ力《増加してジヅ夕一性のノ ィズの原因となるおそれがある。 本発明の第 2の態様に従えば、磁気記録媒体であって、
基板と;
軟磁性層と;
? 0)及び?1;のー方と3 と Nとを含むシード層と;
記録層と;を備える磁気記録媒体が提供される。 本発明の磁気記録媒体は、記録層の下地として、 ?01及び 1:の一方と、 S i と Nとを含むシード層を備えている。 かかるシード層は、 本発明の第 1の態様の 第 2シード層と同様の機能を有するため、 その上に形成される人工格子構造の結 晶配向と結晶粒子間の磁気的交換結合力とを最適に制御することができる。 すなわち、 シード層を、 P d及び P tの一方と S iと Nとから構成することに より、 P dまたは P tは、 S i N (或いは S i N網構造) 中に微結晶或いは部分 的非晶質構造として分散して存在すると考えられる。そして、 シード層上に成長 する人工格子構造を有する記録層は、 分散した P dまたは P tを核として成長す るため粒界の明瞭な人工格子膜が形成されると考えられる。 このため人工格子構 造の記録層の結晶粒子間で働く面内方向の磁気的交換結合力が低減される。特に シード層中の微量の Nは、 S iと結合することにより、 01または 1:の分散を 更に促進させることができるため、記彔層の面内方向の磁気的交換結合力を更に 弱めることができる。 これにより遷移性ノイズをより一層低減することができる c 本発明の第 2の態様の磁気記録媒体において、 シード層中の S i及び Nの含有 量は、 S iが 1 0 at%〜 3 5 at%、 より望ましくは 2 0 at%〜 3 0 at%の範囲内 であり、 Nが 0 . 1 at%〜5 at%、 より望ましくは 0 . 5 at%〜5 at%の範囲内 にあることが望ましい。 シード層中の S と Nの含有量をかかる範囲に制御する ことにより、記録層の結晶配向と面内方向の磁気的交換結合力とを最適化するこ とができる。 これにより、記録層に微細な記録磁区を確実に形成することができ るとともに、磁化遷移領域も明瞭となるためノイズを低減することができる。す なわち、 ノイズの低減と分解能の向上を実現することができる。 また、 更に、 シ 一ド層は微量の C oを含み得る。 この場合、 シード層中の S "i及び Nの含有量が 上記範囲を満たしつつ、 C oの含有量が 1 at%〜1 0 at%の範囲内にあることが 好ましい。 また、 シード層は、微結晶構造あるいは微結晶の構造内に部分的に非 晶質が存在するような構造を有することが好ましい。 本発明の第 2の態様の磁気記録媒体において、 シード層の膜厚は 1 nm〜30 nmの範囲内にあることが望ましい。 シード層の膜厚が 1 nm未満では、 その上 の人工格子構造の記録層の結晶配向を制御できなくなるおそれがある。 また、 シ 一ド層の膜厚が 30 nmよりも厚くなると記録用磁気へッ ドの磁極と軟磁性層と の距離が増加して、 記録用磁気へッドからの記録磁界が記録層に十分に印加され なくなるおそれがある。 また、 記録層に、 記録用磁気へッ ドからの磁界が広がつ た状態で印加されてしまい分解能が低下したり、 磁化遷移領域の乱れが増加して ジッ夕一性のノィズの原因となるおそれがある。 本発明の第 1及び第 2の態様の磁気記録媒体において、 記録層は、 人工格子構 造を有する記録層にし得る。 かかる人工格子構造を有する記録層は、 主として白 金族元素と C oとから構成されることが好ましく、 白金族元素と C oとを数原子 程度または単原子程度の厚みで交互に積層した交互積層多層膜であることが好ま しい。 白金族元素は例えば P t及び P dの少なくとも一方を用い得る。 かかる交 互積層多層膜は室温または比較的低い基板温度で成膜することができ、 しかも大 きな磁気異方性を有するため、 高密度記録用の記録層として最適である。 本明細書において、 用語 「人工格子構造」 とは、 複数の異なる物質を単原子或 いは数原子の厚さで一方向に互いに周期的に積層して得られる構造を意味する。 かかる人工格子構造を有する膜のことを人工格子膜或いは交互積層多層膜とも呼 ぶ。 人工格子構造を有する記録層としては、 0. 05 nm〜0. 5 nmの範囲から 選択された膜厚を有する C o層と、 0. 5 nm〜2 nmの範囲内から選択された 膜厚を有する Pd層とを交互に積層した Co/Pd人工格子膜、 あるいは、 0. 05 nm~0. 5 n mの範囲内から選択された膜厚を有する C o層と、 0. 1 n m〜 2 nmの範囲内から選択された膜厚を有する P t層とを交互に積層した Co /P t人工格子膜であることが望ましい。 かかる構造の人工格子膜は最も垂直磁 気異方性が発現しやすい。 本発明の第 1及び第 2の態様の磁気記録媒体において、 上述の C o.
格子膜、 または Co/Pt人工格子膜を用いて記録層を形成した場合、 Pd層あ るいは P t層に添加元素を含んでもよい。 このように、 €1層ぁるぃは 1:層中 に添加元素を含ませることによって組成の揺らぎが発生し、記録層の面内方向の 磁気的交換結合力を低減することができる。添加元素は、 S i、 A 1、 Z r、 丁 iまたは Bが望ましく、特に Bが好ましい。 Pd層あるいは Pt層への添加であ れば C o層への添加に比べて磁気特性の劣化が少ない。 また、 Co/Pd人工格子膜、 あるいは Co/Pt人工格子膜中の Coは面内 方向において不連続に分布していることが好ましい。 ここで、 「人工格子 J3奠中の Coは面内方向において不連続に分布している」 とは、 人工格子膜の断面構造を 観察したときに、 Co層の断面は実質的に層状であるように観察されるが、 平面 観察をすると C oからなる領域が平面上でァイランド状に分散したような構造を 有していることを意味する。すなわち、 人工格子膜中の Co層が連続膜として形 成されておらず、 Coからなる複数の領域がァイランド状に分散している状態で ある。 このように人工格子膜中で不連続に分布している C oは磁気的交換結合力 を部分的に切断するので、 記録層の面内方向の磁気的交換結合力を低減すること ができる。 また、 人工格子構造の記録層は、例えば、 円柱形状(カラム状) の結晶粒子の 集合体から形成され得る。 カラム状の結晶粒子の回転軸に対して垂直な断面にお ける直径は 2nm~15nmにし得、 結晶粒子の表面の最上部と、 最下部 (結晶 粒子の境界部の高さ位置) との差は 1 nm~1 Onmにし得る。 かかる構造を有 する記録層は面内方向の磁気的交換結合力が低減しており、記録層に微細な記録 磁区を形成しても、 その磁区は安定に存在し、 また、磁化遷移領域の直線性も高 い。 それゆえ、再生時にノイズを一層低減することができる。 本発明の第 1及び第 2の態様の磁気記録媒体において、 人工格子構造を有する 記録層は、 例えば、 交互に膜を形成することが可能なスパッタ装置を用いて形成 することができる。例えば、 異なる材料から構成された 2つ以上のターゲッ卜を 並設し、 それぞれのタ一ゲヅ卜に対して基板キャリアを交互に相対移動させるこ とによっても形成することができる。 或いは、 直径の異なる少なくとも 2種類の リング型ターゲヅ卜を同一平面で且つ同軸上に配置し、 それらターゲヅ卜に対向 するように基板を配置させ、 リング型ターゲッ 卜を交互に放電させることにより 成膜することも可能である。 人工格子構造の記録膜の膜厚としては、 磁気特性の点から 5 n m〜60 n mが 好適である。記録層は、 基板表面に対して垂直な方向で測定したときの保磁力が 1. 5 CkOe (キロエルステヅド) 〕 〜1 0 〔kOe〕 であることが望ましく、 記録層の膜厚 tと残留磁化 Mrの積である (M r · t) が、 0. 3〜1. 0 〔m em uZcm2〕 の範囲にあることが望ましい。保磁力が 1. 5 〔kOe〕 より も小さくなると、 高記録密度 (600 k FC I以上) で記録した情報を再生した ときの出力が小さ〈なるおそれがある。 また、 磁気異方性エネルギーが小さくな り、 熱減磁しゃすくなるおそれがある。 また、 Mr ■ tの値が 1. 0 〔memu /cm2) より大き〈なると分解能が低下し、 0. 3 〔memu/cm2〕 より も小さくなると出力が小さくなりすぎるため、 1 50ギガビット/平方インチ以 上の高記録密度を行つたときに十分な記録再生特性を得ることが困難となるおそ れがある。 本発明の第 3の態様に従えば、磁気記録媒体であって、
軟磁性層と;
硬磁性材料から形成され、 垂直磁化を示す記録層と;
上記軟磁性層と記録層との間に位置し、 F e酸化物を含むシ一ド層と; を備える磁気記録媒体が提供される。 本発明の第 3の態様の磁気記録媒体は、 垂直磁化を示す硬磁性材料から形成さ れ、 情報を記録するための記録層と、 軟磁性材料から形成された軟磁性層との間 に、 F e酸化物を含むシード層を備える。 シード層は、 その表面に記録層を構成 する磁性粒子の核を所定の間隔で成長させることができる。記録層は、 白金族元 素を含むことが好ましく、 特に、 白金族元素と C o元素とを交互に積層した交互 積層多層膜であることが好ましい。 かかる記録層の下地として、 F e酸化物を含 むシード層を形成することにより、 微小な磁性粒子の集合体からなる記録層を形 成することができる。 その理由を以下に説明する。 シード層に含まれる F e酸化物は、 記録層を構成する白金族元素、 例えば、 P tや P dに対して濡れ性が低い。 それゆえ、 かかるシード層上に、 P tまたは P dを例えばスパヅタ法を用いて堆積すると、 1:または 01は、 その表面張力に よりシード層上で面内方向に微細に分散して形成される。 このように、 シード層 上で微細に分散して存在する P tまたは P dは、 記録層の磁性粒子が成長する核 となるため、 その上に C oと P tまたは P dとを交互に堆積させることにより、 それらの核から磁性粒子は個別に且つ孤立した状態で成長する。 こうして成長し た磁性粒子は、 かかる微細に分散した核を単位としているので比較的微小な磁性 粒子がシード層上に得られることになる。記録層は、 このような微小な磁性粒子 の集合体から構成されるので、 微小な記録磁区を形成することができるとともに、 記録層の磁性粒子の磁気的相互作用も低減され、 しかも記録磁区同士の境界部分 が明瞭になるため、 ノイズを低減することができる。 本発明の第 3の態様の磁気記録媒体において、 シ一ド層は F e酸化物に加え、 金属として存在する F e ( F e金属) を含むことが好ましく、 かかるシード層を 備える磁気記録媒体は媒体ノイズを一層低減することができる。 その理由につい て以下に説明する。
F e酸ィ匕物に加えて F e金属を含んでいるシ一ド層は、 F e酸ィ匕物中に極めて 微小な F e金属粒子が分散した状態であると考えられる。 上述したように、 F e 酸化物は、例えば記録層を構成する元素である白金族元素例えば P dや P tとの 濡れ性が低い。 一方、 F e金属は P dや P tと濡れ性が高い。 そのため、 F e金 属粒子が F e酸化物中で分散して存在するシード層上に P dまたは P tを堆積す ると、 Pdまたは Ptは Fe金属に選択的に吸着する。 このとき、 シード層中の F e金属は極めて微小であるため、 Fe金属に吸着した Pdまたは Ptは、 前述 の F e酸化物からなるシード層上に形成した場合よりも一層微小となる。 しかも、 F e金属の周囲には、 P dまたは P tに対して濡れ性の悪い F e酸化物が存在す るため、 シード層上に堆積された Pdまたは Ptは、 二次元的に、 すなわち面内 方向に広がることが制限され、 微小な状態を維持したまま所定の間隔で個別に分 散すると考えられる。 このように、 極めて微小に分散した Pdまたは P tは、記 録層の磁性粒子が成長する核となるため、 その上に C oと P dまたは P tとを交 互に堆積させることにより、 それら微小な核から、 記録層の磁性粒子が成長する すなわち、 F e酸化物と F e金属とを含むシ一ド層を記録層の下地として用いた 場合は、 シード層中の Fe金属が、 記録層に極めて微細な磁性粒子を成長させる ための核としての役割を果たしている。 そして、 かかる微小な核を単位に磁性粒 子が成長するため、微小な磁性粒子から形成された記録層が得られる。 これによ り、 記録層に形成される磁区もまた微細化し、 ノイズを一層低減することが可能 となる。 また、 本発明の第 3の態様の磁気記録媒体においては、 シード層中に金属とし て存在する F eの原子数を F eMetとし、 酸化物として存在する F eの原子数を Fe0xiとしたときに、 それらの原子数比 (FeMet/Fe0xi) が 0. 02く (FeMet/Fe0xi) <0. 2を満足することが好ましい。後述する実施例に 示すように、 上記原子数比が 0. 02よりも大きいときに、 記録層に高密度に情 報を記録することができるとともに高 S / Nでその情報を再生することができる c しかし、 上記原子数比が 0. 2よりも大きくなると、 シード層中の Fe金属が多 くなりすぎて白金族元素の吸着に選択性がなくなつて記録層に微小な磁性粒子を 形成できなくなるおそれがある。 本発明の第 3の態様の磁気記録媒体において、 F e酸化物を含むシード層は、 全体として 80 vol %以上の F e酸化物を含むことが好ましく、 後述するように 軟磁性層を高温で酸化させることによりシード層を形成した場合には、 F e酸化 物或いは F e金属以外に不純物を 1 Oat。/。程度含んでいてもよい。 本発明の第 3の態様の磁気記録媒体において、 シ―ド層の膜厚は、 磁気スぺ一 シングとなつて記録効率が低下しないようにするために 30nm以下であること が好ましい。 本発明の第 3の態様の磁気記録媒体において、 硬磁性材料を用いて形成される 記録層は膜面に対して垂直方向に磁化を有する垂直磁化膜にし得る。 かかる記録 層には、 第 1及び第 2の態様で用いた人工格子多層膜 (交互積層多層膜) に加え て、 規則格子合金膜を用いることができる。 硬磁性材料としては、 主として白金 族元素と Coとから構成される材料であることが好ましい。 白金族元素は P t及 び P dの少なくとも一方の元素が好適であり、 かかる白金族元素と Coとを交互 に積層した交互積層多層膜を用いて記録層を形成することが好ましい。交互積層 多層膜や規則格子合金膜は、 室温または比較的低い基板温度で成膜することがで きるため生産性に優れ、 しかも、 高い磁気異方性を有するため耐熱擾乱特性に優 れている。 それゆえ、 高密度記録用の記録層として極めて最適である。 本発明の第 1〜第 3の態様の磁気記録媒体において、 軟磁性層は、 磁気へヅド からの磁界を記録層に効率的に印加するという観点から、 「 6中に丁3、 Nb、
Z rのうちより選ばれる少なくとも 1種類の元素の窒化物あるいは炭化物を均一 に分散させた微結晶構造を有する軟磁性膜が好適である。 また、 かかる材料以外 に、 例えば、 Co_Z rを主体とし、 これに Ta、 Nb、 Tiのうちより選ばれ る少な〈とも 1種類の元素を含んだ非晶質合金であってもよい。 これらの軟磁性 膜は 1. 5 T以上の大きな飽和磁束密度を有するため高密度記録に適している。 具体的な材料としては、 高透磁率を有する Ni Fe、 CoTaZ r CoNbZ r、 FeTaC等を用いることができ、 これらの材料からなるな磁性層は、 膜厚 1000 nm以下でスパヅ夕法や蒸着法等によって形成することができる。 本発明の第 2の態様の磁気記録媒体においては、 軟磁性層の表面が平坦である ことが好ましく、 軟磁性層の表面の表面粗さ R aは 0 . 2 0 n m〜0 . 4 0 n m であることが好ましい。 このように、 表面が平坦な軟磁性層を用いると、 後述す る実施例に示すように、 記録層の磁性結晶粒子の境界すなわち結晶粒界は極めて 明瞭となり、 記録層の磁性結晶粒子の孤立化が一層促進される。 かかる記録層の 磁性結晶粒子は結晶粒界によって磁気的に分断されているため、 面内方向の磁気 的交換結合力が低減している。 これにより記録層には微小な磁区を形成すること が可能となるとともに磁化遷移領域の直線性が高くなる。 軟磁性層の表面を平坦 にすることにより、 記録層の結晶粒界が明瞭となるのは以下の原理によるものと ¾ "えられる。 軟磁性層上にシード層を成膜するとき、 軟磁性層表面に凹凸が存在すると、 ス パッ夕粒子が凹凸部に捕獲されてしまうと考えられる。 このため、 軟磁性層上に は、 シ一ド層を構成する粒子が十分な間隔で隔てられることなく成長した初期成 長層が形成されると考えられる。 一方、 軟磁性層の表面が平坦であると、 軟磁性 層表面に到達したスパッ夕粒子はその面方向に十分拡散するため、 シード層を形 成する粒子が互いに十分に隔てられた状態で成長した初期成長層が成膜される。 このように十分な間隔で隔てられた初期成長層に基づいて形成されたシ一ド層は、 S i N (或いは S i N網構造) 中において微結晶或いは部分的非晶質構造として 存在する P dまたは P tも十分な間隔で隔てられ、 分散が一層促進されているも のと考えられる。 このように P dまたは P tの分散が一層促進されたシード層上 に記録層を成膜することにより、 記録層に極めて明瞭な結晶粒界が得られている と考えられる。 軟磁性層の表面を平坦にするには、 例えば、 軟磁性層の成膜後、 表面をドライエッチングすればよい。 本発明の第 1〜第 3の態様の磁気記録媒体において、 基板には、 例えば、 アル ミニゥ厶■マグネシウム合金基板、 ガラス基板、 グラフアイ 卜基板などの非磁性 基板を用い得る。 アルミニウム■マグネシウム合金基板には、 表面をニッケル - リンでメツキしてもよい。 基板を回転させながら、 基板表面にダイヤモンド砥粒 や研磨用テープを押し当てることにより基板表面を平坦に処理してもよい。 これ により、 磁気記録媒体上を磁気へッドを浮上させたときに、 磁気へッ ドの走行特 性を向上させることができる。基板表面の中心線粗さ R aは、 基板上に形成され る保護膜の中心線粗さが 1 n m以下となるように望ましい。 ガラス基板において は、 強酸などの薬品により表面を化学的にエッチングして平坦化してもよい。 ま た、 化学的に表面に微細な高さ、 例えば、 1 n m以下の突起を形成することによ り、 負圧スライダーを用いた場合に安定な低浮上量を実現することができる。 磁気記録媒体の基板上には、 上記軟磁性層を成膜する前に密着性を向上させる ために T iなどの接着層を形成しても良い。 本発明の第 1〜第 3の態様の磁気記録媒体は記録層上に保護層を備え得る。保 護膜としては、 例えば、 非晶質炭素、 ケィ素含有非晶質炭素、 窒素含有非晶質炭 素、 ホウ素含有非晶質炭素、 酸化ケィ素、 酸化ジルコニウム及び立方晶窒化ホウ 素のうちのいずれか一種を好適に用いることができる。 これら非晶質炭素保護膜 の形成方法としては、 例えば、 グラフアイ 卜を夕一ゲットとした不活性ガス中、 あるいは不活性ガスとメタンなどの炭化水素ガスの混合ガス中のスパッタリング によって形成する方法や、 炭化水素ガス、 アルコール、 ァセトン、 ァダマンタン などの有機化合物を単独あるいは水素ガス、 不活性ガスなどを混合してプラズマ C V Dにより形成する方法、 あるいは有機ィ匕合物をイオン化して電圧をかけて加 速し、 基板に衝突させて形成する方法などがある。更には、 高出力のレーザ—光 をレンズで集光し、 グラフアイ ト等のターゲットに照射するアブレーション法に よつて保護膜を形成してもよい。 保護膜の上には、 耐摺動特性を良好なものにするために、 潤滑剤を塗布するこ とができる。 潤滑剤としては、 主鎖構造が炭素、 フッ素、 酸素の 3つの元素から なるパ一フル才ロポリエ一テル系高分子潤滑剤が用いられる。 或いは、 フッ素置 換アルキル化合物を潤滑剤として用いることもできる。安定な摺動と耐久性を有 する材料であれば、他の有機系潤滑剤や無機系潤滑剤を用いてもよい。 これらの潤滑剤の形成方法としては溶液塗布法が一般的である。 また、 地球温 暖化を防ぐため、 あるいは工程を簡略化するために、 溶剤を使わない光 C V D法 によって潤滑膜を形成してもよい。 光 C V D法は、 フッ化才レフインと酸素の気 体原料に紫外光を照射することによつて行われる。 潤滑剤の膜厚としては、 平均値として 0 . 5 n m〜3 n mが適当である。 0 . 5 n mより薄いと潤滑特性が低下し、 3 n mよりも厚くなるとメニスカスカが大 きくなり、 磁気へッドと磁気ディスクの静摩擦力 (スティクシヨン) が大きくな るため好ましくない。 これら潤滑膜を形成した後に 1 0 0 °C前後の熱を 1〜2時 間窒素中あるいは空気中で与えてもよい。 これにより、 余分な溶剤や低分子量成 分を飛ばして潤滑膜と保護膜の密着性を向上させることができる。 かかる後処理 以外に、 例えば、 潤滑膜形成後に紫外線ランプにより紫外線を短時間照射させる 方法を用いてもよく、 かかる方法によっても同様の効果が得られる。 本発明の第 4の態様に従えば、 磁気記録媒体の製造方法であって、
基板を用意し、
上記基板上に軟磁性層を形成し;
上記軟磁性層上に、 F e酸ィ匕物を含む第 1シ一ド層を形成し;
第 1シ一ド層上に、 P d及び P tの一方と S i と Nとを含む第 2シード層を形 成し;
第 2シ一ド層上に記録層を形成することを含む磁気記録媒体の製造方法が提供 される。 本発明の第 4の態様の製造方法においては、 例えば、 F eを主体とするタ一ゲ ヅ卜を、 酸素を含むスパウタガスを用いて反応性スパッタすることによって第 1 シ一ド層を形成することができる。 かかる方法により形成された第 1シ一ド層は F e酸化物を含んでいる。 かかる製造方法によれば本発明の第 1の態様の磁気記 録媒体を製造することができる。 本発明の第 4の態様の製造方法において、 第 1シード層上に、 P d及び P tの 一方と S iと Nとを含む第 2シ一ド層を形成するには、 例えば、 P dタ一ゲッ卜 と S i Nターゲッ卜の 2種類のタ一ゲッ卜を用いてスパウタを行なえばよい。 本発明の第 4の製造方法において、 人工格子構造を有する記録層として、 例え ば、 白金族元素と C o元素の人工格子膜を第 2シ一ド層上に形成するには、 白金 族元素を用いて形成された夕一ゲッ卜と C oを用いて形成されたターゲッ卜とを 用い、 それらタ一ゲッ卜のシャッターを交互に開閉しながらスパッタすることに より形成することができる。 また、 本発明の第 4の態様の製造方法では、 スパツタガス中の酸素ガスの流量 を制御することによって、 F e酸化物に加えて F e金属を含んだシ一ド層を形成 することができる。 F e酸化物と F e金属とを含むシード層は、 前述したように、 記録層の下地として用いた場合に、 記録層に微小な磁性粒子の集合体を形成する ことができるので、 かかるシ一ド層を備える磁気記録媒体は媒体ノイズを一層低 減することができる。 本発明の第 5の態様に従えば、 磁気記録媒体の製造方法であって、
基板を用意し、
上記基板上に軟磁性層を形成し;
上記軟磁性層上に、 01及び 1;の一方と3 と Nとを含むシード層を形成 し;
上記シード層上に記録層を形成することを含む磁気記録媒体の製造方法が提供 される。 かかる製造方法によれば、 本発明の第 2の態様に従う磁気記録媒体を製 造することができる。 また、 本発明の第 5の態様の製造方法では、 基板上に軟磁性層を成膜した後、 軟磁性層の表面を例えばブラズマエツチングなどによりエツチング処理すること が好ましい。 これにより、 平坦な表面を有する軟磁性層を得ることができる。表 面が平坦な軟磁性層上に、 P d及び P tの一方と S iと Nとを含むシード層を形 成し、 かかるシード層上に記録層を形成すると、 記録層の結晶粒界が極めて明瞭 になり、 結晶粒子の孤立化が促進される。本発明の製造方法により製造された磁 気記録媒体は、 記録層の面内方向の磁気的交換結合力が一層低減されるため、 磁 化遷移領域の直線性が高まりノィズを低減することが可能である。 本発明の第 6の態様に従えば、 磁気記録媒体の製造方法であって、
基板を用意し、
上記基板上に軟磁性層を形成し;
上記軟磁性層上に、 F e酸化物を含むシード層を形成し;
上記シード層上に記録層を形成することを含む磁気記録媒体の製造方法が提供 される。 本発明の第 6の態様の製造方法においては、 例えば、 F eを主体とするタ一ゲ ッ 卜を、 酸素を含むスパッタガスを用いて反応性スパッ夕することによってシ一 ド層を形成することができる。 かかる方法により形成されたシード層は F e酸ィ匕 物を含んでいる。 かかる製造方法によれば、 本発明の第 3の態様の磁気記録媒体 を製造することができる。 また、 本発明の第 6の態様の製造方法では、 スパッ夕ガス中の酸素ガスの流量 を制御することによって、 F e酸化物に加えて F e金属を含んだシ一ド層を形成 することができる。 F e酸化物と F e金属とを含むシード層は、 前述したように、 記録層の下地として用いた場合に、 記録層に微小な磁性粒子の集合体を形成する ことができるので、 かかるシ一ド層を備える磁気記録媒体は媒体ノイズを一層低 減することができる。 また、 上述のように、 酸素ガスの流量を制御してシード層 中に F e金属を形成する場合は、 シ一ド層を形成してからシ一ド層上に記録層を 形成するまでの間に、 シード層の表面をスパッタエッチングすることが望ましい c その理由について以下に説明する。 酸素ガスを含有するスパッタガスを用いて反応性スパッ夕によりシ一ド層を形 成した後は、 成膜チャンバ一内には酸素ガスが残留している。 この酸素ガスを完 全に排気するには一定の時間を要するため、 その間、 チャンバ一内に残留する酸 素ガスによってシ一ド層中の F e金属の表面に酸化皮膜が薄く形成されてしまう c かかる酸ィ匕被膜は、 例えばシ—ド層上に白金族元素を含む記録層を形成するとき に、 記録層中の白金族元素が F e金属に吸着することを阻害するため、 白金族元 素の吸着選択性が低下するおそれがある。 そこで、 上述のように、 シード層の成 膜後に、 シ一ド層の表面をスパッタエッチングして F e金属の表面に形成された 酸化皮膜を除去することにより、 記録層を構成する P dや P tなどの白金族元素 をシード層表面の F e金属に確実に吸着させることができるため、 記録層に微小 な磁性粒子を形成することができる。 スパウタエッチングに用いるガスは A r , K r , X eなどの不活性ガス、 もしくはこれらの不活性ガスと水素ガスとの混合 ガスが好適である。 また、 本発明の第 6の態様の製造方法において、 例えば、 軟磁性層として F e を含む軟磁性層を用いた場合には、 F eを含む軟磁性層を形成した後に、 軟磁性 層の表面を高温で酸ィ匕させることによつても F e酸化物を含むシ一ド層を形成す ることができる。 本発明の第 4〜第 6の態様の製造方法において、 軟磁性層、 第 1シード層、 第 2シード層及び記録層の形成方法としては、 例えば、 真空蒸着法、 M B E法、 ス パヅタ法、 イオンビーム法、 分子層エピタキシー法、 プラズマ C V D等を用いる ことができる。 スパッタ法としては、 例えば、 E C Rスパヅタ法、 D Cスパッタ 法、 R Fスパウタ法など既に知られたスパヅタ法を用いることができる。 本発明の第 7の態様に従えば、 第 1〜第 3のいずれかの態様の磁気記録媒体 と;
情報を記録または再生するための磁気へッ ドと; 上記磁気記録媒体を上記磁気へッドに対して駆動するための駆動装置と;を備 える磁気記憶装置が提供される。 本発明の磁気記憶装置は、 本発明の第 1〜第 3のいずれかの態様の磁気記録媒 体を備えるので、 高い面記録密度で情報を記録してもその情報を高 S/Nで再生 できるとともに、 優れた耐熱擾乱特性を備えている。 本発明の磁気記憶装置において、 磁気へッ ドは、 磁気記録媒体に情報を記録す るための記録用磁気へッドと、磁気記録媒体に記録された情報を再生するための 再生用磁気へッ ドとから構成され得る。記録用磁気へッドのギャップ長は、 0. 2μΐΎΐ~0. 0 2^mが望ましい。 ギャップ長が 0. 2 μΓτιを越えると、 400 kFC I以上の高い線記録密度で記録することが困難になる。 また、 ギャップ長 が 0. 02μπιより小さい記録へッドは製造が困難であり、 静電気誘起による素 子破壊が起こりやす〈なる。 再生用磁気へッドは、磁気抵抗効果素子を用いて構成することができる。再生 用磁気ヘッドの再生シールド間隔は、 0. 2 m〜0. 02^ 171が望ましい。 再 生シールド間隔は、 再生分解能に直接関係し、 短いぼど分解能が高くなる。再生 シールド間隔の下限値は、 素子の安定†生、 信頼性、 耐電気特性、 出力等に応じて 上記範囲内で適宜選択することが望ましい。 本発明の磁気記憶装置において、 駆動装置は、 磁気記録媒体を回転駆動させる スピンドルを用いて構成することができ、 スピンドルの回転速度は毎分 3000 回転〜 20000回転が望ましい。 スピンドルの回転速度が毎分 3000回転よ り遅いとデータ転送速度が低くなるため好ましくない。 また、 毎分 20000回 転を越えると、 スピンドルの騒音や発熱が大きくなるため望まし〈ない。 これら の回転速度を勘案すると、 磁気記録媒体と磁気へッドの最適な相対速度は 2m/ 秒〜 3 Om/秒となる。 図面の簡単な説明
図 1は、 実施例 1で製造した本発明に従う磁気記録媒体の概略断面図である。 図 2は、 磁気記録媒体の記録層の断面構造を模式的に示した図である。
図 3は、本発明に従う磁気記憶装置の平面模式図である。
図 4は、 実施例 1で製造した磁気記録媒体の電磁変換特性の測定結果である。 図 5は、 実施例 7で製造した磁気記録媒体の概略断面図である。
図 6は、 軟磁性層の表面をプラズマエッチングして作製した磁気記録媒体の外 部磁界に対するカー回転角曲線である。
図 7は、 磁気記録媒体の記録層の T E Mによる観察像を示し、 図 7 ( a ) は、 軟磁性層の表面をブラズマエツチングして作製した磁気記録媒体の記録層の T E
Mによる観察像であり、 図 7 ( b ) は、 軟磁性層の表面のプラズマエッチングを 行なわずに作製した磁気記録媒体の記録層の T E Mによる観察像である。
図 8は、磁気記録媒体の記録層の結晶粒子の直径と粒子数のヒス卜グラムであ り、 図 8 ( a ) は、 軟磁性層の表面をプラズマエッチングして作製した磁気記録 媒体の場合であり、 図 8 ( b ) は軟磁性層の表面のプラズマエッチングを行なわ ずに作製した磁気記録媒体の場合である。
図 9は、 A F Mによる観察像を示し、 図 9 ( a ) は、 プラズマエッチングする 前の軟磁性層表面の A F Mによる観察像であり、 図 9 ( b ) は、 プラズマエッチ ングした後の軟磁性層表面の A F Mによる観察像である。
図 1 0は、軟磁性層をプラズマエッチングして作製した磁気記録媒体の記録層 に記録した繰り返しパターンの M F Mによる観察像である。
図 1 1は、 軟磁性層をプラズマエッチングして作製した磁気記録媒体の記録層 に互いに異なる線記録密度で繰り返しパターンを重ね書きしたときの M F Mによ る観察像である。
図 1 2は、 実施例 1 0で作製した本発明に従う磁気ディスクの断面構造を模式 的に示す図である。
図 1 3は、 実施例 1 0 - 1 4及び比較例 4〜 7の磁気デイスクの記録再生特性 の結果を示す表である。
図 1 4は、 実施例 1 5〜 2 3の磁気ディスクの記録再生特性の結果を示す表で ある。
図 1 5は、 実施例 24で製造した本発明に従う磁気記録媒体の概略断面図であ o 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明に従う磁気記録媒体及びそれを用いた磁気記憶装置の実施例につ いて図面を用いて具体的に説明する。 以下の実施例では、 磁気記録媒体として、 磁気ディスク (ハードディスク) を作製したが、 本発明は、 フロッピーディスク、 磁気テープ、 磁気カードなどのように、 記録または再生時に磁気へッ ドと磁気記 録媒体が接触するタイプの記録媒体にも適用できる。 実施例 1
図 1に、 本発明の磁気記録媒体の概略断面図を示す。磁気記録媒体 1 00は、 密着層 2を有する基板 1上に、 軟磁性層 3、 シード層 4、 記録層 5、 保護層 6及 び潤滑層 7を備える。 かかる積層構造を有する磁気記録媒体 1 00の製造方法を 以下に説明する。 まず、 直径 65mmのガラス基板 1を用意し、 ガラス基板 1上に連続スパッ夕 装置により、 密着層 2として厚さ 5 nmの T を成膜した。 次いで、 密着層 2上に、 軟磁性層 3として、 Fe79Ta9C12を膜厚 400 n mにて成膜した。更に、 成膜された F e79Ta9C12を真空中でカーボンヒータ —により 450°Cの温度で 30秒間加熱した後、徐冷した。 こうして F eの微結 晶を含有する軟磁性層 3を形成した。 次いで、 基板 1を交互スパッ夕装置のチャンバ一に移送し、 軟磁性層 3上にシ ード層 4を成膜した。 シード層 4の成膜では、 チャンバ一内にアルゴンガスを導 入しながら、 P dターゲットを DCスパヅ夕し、 S i Nターゲッ トを R Fスパッ 夕することにより、 軟磁性層 3上に、 7331:%の €1と、 26at%の S i と、 1 &1:%の[\1からなるシード層 4を月奠厚 5 nmで成膜した。 つぎに、 シード層 4上に人工格子構造の記録層 5を成膜した。 記録層 5の成膜 では、 A rガス中で、 Coターゲットと Pdターゲットのシャッターを交互に開 閉しながら D Cスパウタして、 C o層と P d層とが交互に積層された人工格子構 造の記録層 5を形成した。 Co層の 1層あたりの膜厚は 0. 1 2 nm、 P d層の
1層あたりの膜厚は 0. 85 nmであり、 P d層と C o層の積層数はそれぞれ 2
6層であった。 次いで、 記録層 5上に、 アモルファス力一ボンからなる保護層 6をプラズマ C VD法により膜厚 3 nmにて形成した。保護層 6の形成後、 基板を成膜装置から 取り出した。 最後に、 保護層 6上にパーフル才口ポリエーテル系潤滑剤を 1 nm の厚さで塗布して潤滑層 7を形成した。 こうして図 1に示す積層構造を有する磁気記録媒体 1 00を作製した。 実施例 2
シード層に更に Coを含有させた以外は、 実施例 1 と同様にして磁気記録媒体 を作製した。 シード層の成膜では、 A rガスをチャンバ一内に導入しながら Co 夕一ゲヅ 卜と P d夕ーゲヅ 卜を DCスパヅ夕し、 S i N夕一ゲヅ 卜を R Fスパヅ 夕した。 これにより、 軟磁性層上に、 6at%の Coと、 703"1%の 01と、 23 at%の S iと、 1&1;%の1\|からなるシード層を成膜した。 実施例 3
本実施例では、 人工格子構造の記録層を、 交互スパヅタ法 (こより、 膜厚 0. 1 5 (1 の00層と膜厚0. 85 nmの P t層とを 1 5周期繰り返して成膜した。 また、 かかる人工格子構造の記録層の結晶成長を良好に制御するために、 シード 層として 73&セ%の? t、 26&七%の3 "1、 1 at°/0の Nからなるシード層を膜厚 5 n mにて形成した。 これ以外は、 実施例 1 と同様にして磁気記録媒体を作製し o 実施例 4
図 3に、 本発明に従う磁気記憶装置 2 0 0の概略構成図を示す。磁気記憶装置
2 0 0は、 磁気記録媒体 1 0 0と、 磁気記録媒体 1 0 0を回転駆動するための回 転駆動部 1 8と、 磁気へヅド 1 0と、 磁気へッド 1 0を磁気記録媒体上で所望の 位置に移動させるへッド駆動装置 1 1 と、 記録再生信号処理装置 1 2を備える。 磁気記録媒体 1 0 0には実施例 1で作製した磁気記録媒体を用いた。 磁気へッド
1 0は、 単磁極型書き込み素子と G M R ( Giant Magneto-Resistive ) 読み込み 素子を備え、 へッド駆動装置 1 1のアームの先端に設けられている。 磁気へヅド
1 0の単磁極型書き込み素子は、 情報記録時に磁気記録媒体に記録するデータに 応じた磁界を印加して磁気記録媒体に情報を記録することができる。 磁気へッド
1 0の G M R読み込み素子は、 磁気記録媒体からの漏洩磁界の変化を検出して磁 気記録媒体に記録されている情報を再生することができる。 記録再生信号処理装 置 1 2は、磁気記録媒体 1 0 0に記録するデータを符号化して磁気へッド 1 0の 単磁極型書き込み素子に記録信号を送信することができる。 また、 記録再生信号 処理装置 1 2は、磁気へッ ド 1 0の G M R読み込み素子により検出された磁気記 録媒体 1 0 0からの再生信号を復号することができる。 かかる磁気記憶装置 2 0 0を駆動し、 磁気的スペーシング (磁気へヅド 1 0の 主磁極表面と磁気記録媒体 1 0 0の記録層表面との距離) を 1 3 n mに維持しな がら、 線記録密度 1 0 0 0 k B P I、 卜ラヅク密度 1 5 O k T P Iの条件にて情 報を記録し、 記録した情報を再生して記録再生特性を評価したところ、 トータル S /Nとして 2 4 . 5 d Bを得た。 更に、 面記録密度 1 5 0ギガビッ 卜/平方ィ ンチの記録密度にて記録再生することができた。 また、 ヘッドシーク試験として、 磁気へッドを磁気記録媒体上の内周から外周まで 1 0万回シークさせ、 かかるへ ヅドシーク試験後に磁気記録媒体のビヅ卜エラーを測定したところビヅトエラ一 数は 1 0ビット/面以下であり、 3 0万時間の平均故障間隔を達成することがで きた。 なお、 上記 S/Nは下記式を用いて求めた。
S/N-201 og (S0-P/Nrms)
式中、 S。- pは、 ゼロ点からピークまで (zei'otopeak)の再生信号振幅の半分 の値であり、 Nrmsはスぺク トルアナライザ一により測定したノイズの振幅の平 方自乗平均値である。 比較例 1
シード層として Pdからなる層を膜厚 5 nmで形成した以外は、 実施例 1と同 様にして磁気記録媒体を作製した。 比較例 2
シード層として P tからなる層を膜厚 5 n mで形成した以外は、 実施例 3と同 様にして磁気記録媒体を作製した。 比較例 3
比較例 1の磁気記録媒体を実施例 4に示した磁気記憶装置 200に搭載して記 録再生特性を評価した。磁気的スペーシング 13 nm、 線記録密度 1000 k B PI、 トラック密度 1 50 kT PIの条件で記録再生特性を評価したところ、 ト 一タル S/Nは 18. 5dBであり、 十分な S録再生を行なうことができなかつ た。 更に、 面記録密度 50ギガビッ卜/平方インチの記録密度で記録した後、 へ ッドシーク試験として、 磁気へヅドを磁気記録媒体上の内周から外周まで 10万 回シークさせ、 かかるへヅ ドシーク試験後に磁気記録媒体のビヅ卜エラ一を測定 したところビットエラ一数は 1 50ビット/面以下であり、 19万時間の平均故 障間隔であった。
〔電磁変換特性の測定〕
つぎに、 実施例 1〜3及び比較例 1、 2の磁気記録媒体の電磁変換特性を、 ス ピンスタンドの記録再生試験機を用いて測定した。記録再生試験機の磁気へヅド としては単磁極型書き込み素子と G M R読み取り素子の複合型へッ ドを使用した c 単磁極型書き込み素子のメインポール (主磁極) の実効書き込みトラック幅は 1 1 0 n m、 B sは 2 . 1 Tであった。 また、 G M R素子の実効トラック幅は 9 7 n m、 シールド間隔は 4 5 n mであった。記録再生試験の際、磁気へヅドの単磁 極型書き込み素子の主磁極表面と磁気記録媒体の記録層表面との間隔を 1 3 n m とした。電磁変換特性の測定結果を図 4に示す。 図 4において、 S / N dは 5 0 0 k F C Iにおける S / Nであり、 R eは孤立波出力で割った出力分解能である c また、熱減磁率は、 2 4°Cの環境下において、 線記録密度 1 0 0 k F C Iにて記 録した信号を再生したときの再生信号振幅の時間に対する変化の割合とした。 図 4から明らかなように、 実施例 1 ~ 3で作製した磁気記録媒体は、 良好な S/ N が得られており、分解能も 1 8 %以上と高いのに対し、 比較例の磁気記録媒体で は 1 0 %に満たなかった。 このことから、 実施例 1〜3の磁気記録媒体は、 高域 でも遷移性ノィズが低減しており、 高分解能と高 S / Nが両立されていることが わかる。
〔記録層の断面構造の観察〕
つぎに、 実施例 1〜3の磁気記録媒体の記録層の断面構造を、 高分解能透過型 電子顕微鏡を用いて観察した。図 2に、 人工格子構造の記録層 5の断面構造の観 察結果を模式的に示した。 図 2に示すように、 記録層 5は、 円柱形状の結晶粒子 3 1の集合体から構成されており、 それぞれの結晶粒子 3 1の上面は半球状であ つた。 円柱形状の結晶粒子の回転軸に対して垂直な断面の直径 dは約 8 n mであ り、 結晶粒子の表面の半球の最上部 Aと最下部 Bの差 hは 2 n mであった。記録 層 5は、 かかる円柱形状の結晶粒子から構成されているために面内方向の磁気的 結合力が低減され、微細な記録ビヅ卜が安定になり、磁化遷移領域の直線性がよ <なると考えられる。 更に、 図 4の 2 4°Cにおける熱減磁率の結果からわかるように、 実施例 1〜3 の磁気記録媒体においては熱減磁が認められなかったのに対し、比較例 1及び 2 の磁気記録媒体においては熱揺らぎによる減磁が顕著に見られた。 この結果は、 実施例 1〜 3の磁気記録媒体においては記録層の磁化遷移領域が明瞭で直線性が 高いのに対し、 比較例 1及び 2の磁気記録媒体においては磁化遷移領域が乱れて 熱的に外乱を受けやすいことを示していると考えられる。 また、 オントラックで 1 O OO k B P Iにてエラ一レ一卜を測定したところ、 実施例 1〜3の磁気記録 媒体はいずれも 1 x1 0— 5以下であつたのに対し、 比較例 1及び 2の磁気記録媒 体は 1x1 0_4以上であった。 実施例 5
この実施例では、 シ一ド層の組成を下記表に示す値に変更した以外は、 実施例 1と同様にして 9種類の磁気記録媒体 (試料 1〜9) を作製した。得られた 9種 類の磁気記録媒体について、 前述の電磁変換特性の測定と同様にスピンスタンド の記録再生試験機を用いて、 SZNcU Re及び熱減磁率を測定した。下記表に 測定結果を示した。 表 1
Figure imgf000030_0001
上記表 1からわかるように、 試料 1〜7の磁気記録媒体において 14. 6%以 上の極めて良好な S/N dが得られており、 分解能も 1 9%以上と極めて高かつ た。 すなわち、 高 S/Nと高分解能が実現されていた。 また、 試料 1〜7のいず れの磁気記録媒体も熱減磁は認められておらず、 熱的安定性が高いことがわかる 一方、 試料 8及び 9の磁気記録媒体は、 S/Ndと分解能のどちらも低かった。 また熱減磁が認められていた。 以上の結果からすると、 磁気記録媒体の Pd S i Nのシ一ド層の組成が、 P dが 50at%〜80at%、 S iが 10at%〜35at%、 Nが 0. 1at〜10at°/oのときに、 比較的高い S/Nと分解能が得られ、 熱的安 定性に優れると考えられる。 ' 実施例 6
この実施例では、 シード層の組成を下記表 2に示す値に変更した以外は、 実施 例 3と同様にして 9種類の磁気記録媒体 (試料 10〜18) を作製した。得られ た 9種類の磁気記録媒体について、 前述の電磁変換特性の測定と同様にスピンス タンドの記録再生試験機を用いて、 S/Nd、 Re及び熱減磁率を測定した。下 記表 2に測定結果を示した。 表 2
Figure imgf000031_0001
表 2からわかるように、 試料 10〜16の磁気記録媒体では 14. 6%以上の 極めて良好な S/Ndが得られており、 分解能も 19%以上と極めて高かった。 すなわち、 高 S/Nと高分解能が実現されていた。 また、 試料 10〜16の磁気 記録媒体では熱減磁は認められておらず、 熱的安定性が高いことがわかる。一方、 試料 17及び 18の磁気記録媒体は、 S/Ndと分解能のどちらも低かった。 ま た熱減磁が認められていた。 以上の結果からすると、 磁気記録媒体の P t S i N のシ一ド層の組成が、 P tが 50at%〜8 Oat%、 S iが 1 Oat%〜35at%、 Nが 0. 1at〜103七%のときに、 比較的高い S/Nと分解能が得られ、 熱的安 定性に優れることがわかる。 実施例 7
図 5に、 本実施例の磁気記録媒体の概略断面図を示す。磁気記録媒体 500は、 基板上 1に、 軟磁性層 53、 シード層 54、 記録層 55、 保護層 56及び潤滑層 57を備える。 かかる磁気記録媒体を以下のようにして製造した。 まず、 直径 65mmのガラス基板 1を用意し、 ガラス基板 1上に、 軟磁性層 5 3として、 679丁3912を膜厚400 |^ 171で成膜した。 更に、 成膜された F e 79T a9C12の飽和磁化を高めるために、 真空中でカーボンヒーターにより 4 00°Cの温度で 30秒間加熱した後、 徐冷した。 かかる加熱処理後、 軟磁性層 5 3の表面をプラズマエッチング処理した。 プラズマエッチング処理は、 A「ガス 圧 0. 9 Pa、 パワー 500Wで 1 20秒間行なった。 次いで、 基板 1を交互スパッ夕装置のスパッ夕チャンバ一に移送し、 軟磁性層 53上にシード層 54を成膜した。 シード層 54の成膜では、 チャンバ一内にァ ルゴンガスを導入しながら、 Pdターゲットを DCスパッ夕し、 S i Nタ一ゲッ 卜を R Fスパヅ夕することにより、 軟磁性層 53上に、 70&1%の €1と、 20
&1%の3 iと、 1 0&七%の1\1からなるシード層 54を膜厚 3 nmで成膜した。 つぎに、 シード層 54上に人工格子構造の記録層 55を成膜した。記録層 55 の成膜では、 A rガス中で、 Coターゲットと P dターゲットのシャッターを交 互に開閉しながら DCスパッ夕して、 Co層と P d層とが交互に積層された人工 格子構造の記録層 55を形成した。 Co層の 1層あたりの膜厚は 0. 2nm、 P d層の 1層あたりの膜厚は 0. 8 nmであり、 P d層と C o層の積層数はそれぞ れ 26層であった。 次いで、 記録層 55上に、 アモルファスカーボンからなる保護層 56をプラズ マ CVD法により膜厚 3 nmにて形成した。 保護層 56の形成後、 基板を成膜装 置から取り出した。 最後に、 保護層 56上にパーフルォ口ポリエーテル系潤滑剤 を 1 n mの厚さで溶液塗布して潤滑層 57を形成した。 こうして図 5に示す積層構造を有する磁気記録媒体 500を作製した。 また、 軟磁性層の表面をプラズマエッチングすることによる効果を調べるために、 軟磁 性層の表面をブラズマエツチングしなかつた以外は、 上記と同様に磁気記録媒体 を作製した。 軟磁性層の表面をェヅチング処理した磁気記録媒体とエツチング処理しない磁 気記録媒体について、 膜面に対して垂直方向に外部磁界を印加しながら記録層の カー回転角の変化を測定した。 図 6に、 エッチング処理した磁気記録媒体の外部 磁界に対する力一回転角曲線を示す。記録層のカー回転角は、 記録層の磁化の大 きさに比例するので、 カー回転角と外部磁界との関係を表すカー回転角曲線は、 通常の磁化測定で求めた磁化曲線と実質的に同等の形状であり、 ヒステリシスを 示す。本実施例では、 力一回転角曲線から記録層の保磁力、 ニュークリエーショ ン磁界、 外部磁界 H = H cにおける曲線の傾き 4ττ (dM/d H) H=Hcを見積 もった。 ここで、 ニュークリエーション磁界とは、 所定の方向に外部磁界を印加 して磁化を一旦飽和させた後に、 逆方向の外部磁界を印加させ、 逆磁区 (飽和さ れた磁区の磁化に対して逆方向に向いた磁区) が発生するときの磁界である。 図 6のグラフにおいては、 カー回転角曲線の第 2象限の肩の部分 (降下開始点) に 相当する。 エッチング処理した磁気記録媒体では、保磁力 H cは 3. 9 kOe、 負のニュ 一クリエーション磁界は一2. 1 kOe、 外部磁界 H=H cにおける曲線の傾き 4ΤΓ (dM/d H) H=Hcは 1. 4であった。一方、 エッチング処理しない磁気 記録媒体は、 保磁力 H cは 2. 6 kOe、 ニュークリエーション磁界は— 1. 6 kOe、 外部磁界 H = H cにおける曲線の傾き 4ττ (dM/d H) H=Hcは 1. 8であった。 つぎに、 軟磁性層にエツチング処理した磁気記録媒体とエツチング処理しない 磁気記録媒体の記録層の表面を透過型電子顕微鏡 (TEM) により観察した。 図 7 (a) 及び (b) に、 それぞれ、 エッチング処理した磁気記録媒体とエツチン グ処理しない磁気記録媒体の記録層の表面の T EMによる観察像を示す。 図 7 (a) に示すように、 エッチング処理した磁気記録媒体の記録層は、 孤立した円 柱状の結晶粒子の集合体が形成され、 結晶粒子同士の境界すなわち結晶粒界は極 めて明瞭であることがわかる。 一方、 図 7 (b) に示すように、 エッチング処理 しない磁気記録媒体の記録層は、 エツチング処理した磁気記録媒体の記録層に比 ベて、 結晶粒界は不明瞭であった。 また、 記録層の表面の T EM像から結晶粒子の平均粒径と分散度 (標準偏差を 平均値で割った値) を求めた。 図 8に、 記録層の 61 0個の結晶粒子の直径と結 晶粒子の個数との関係をヒストグラムにして示した。 図 8 (a) は、 エッチング 処理した磁気記録媒体のヒストグラムであり、 図 8 (b) はエッチング処理しな い磁気記録媒体のヒス卜グラムである。 エッチング処理した磁気記録媒体では、 平均粒子径は 1 3. 7 nmであり、 分散度は 21. 7%であった。一方、 エッチ ング処理しない磁気記録媒体では、 平均粒子径は 1 1. 3 nmであり、 分散度は 21 . 0%であった。 ここで、 エッチング処理した磁気記録媒体のシード層の断面を T EMにより観 察したところ、 シード層は無秩序構造を有していた。 このような無秩序構造を有 するシード層は、 その表面上に、 CoZPd初期化層を分散して形成することが でき、 かかる C o/P d初期化層を単位に柱状の結晶粒子が孤立した状態で成長 するものと考えられる。 つぎに、 エツチング処理した磁気記録媒体とエツチング処理しない磁気記録媒 体について、 実施例 1で用いたスピンスタンドの記録再生試験機を用いて記録再 生試験を行なつたところ、 エツチング処理した磁気記録媒体のほうがェッチング 処理しない磁気記録媒体よりも S/Nが 1. 6 d Bだけ高かった。 原子間力顕微鏡 (AFM) を用いて、 軟磁性層の成膜直後の表面粗さと、 ブラ ズマエッチング後の表面粗さを測定した。 図 9 (a)及び (b) に、軟磁性層の 成膜直後の表面と、 プラズマェヅチング後の表面の A F Mによる観察像をそれぞ れ示す。 かかる観察像から、 軟磁性層の表面粗さを見積もったところ、 軟磁性層 の成膜直後の表面粗さは 0. 46 nmであったのに対し、 プラズマエッチングを 行なった軟磁性層の表面粗さは 0. 39nmであり、 プラズマエッチングを行な うことによって軟磁性層の表面が平坦になっていることがわかる。 このような軟 磁性層の表面のプラズマエッチングによる平坦化が、 記録再生特性における S/ Nの向上に寄与しているものと考えられる。 つぎに、 エッチング処理した磁気記録媒体に 100kFCI、 200kFCI、 300kFCI及び 400kFCIの線記録密度で繰り返しバタ一ンを記録し、 記録層に記録された記録マークを磁気力顕微鏡 (MFM) を用いて観察した。 図 10に、 MFMによる観察像を示す。 図 10からわかるように、 線記録密度が 4 00 k FC Iであっても磁化遷移領域は極めて明瞭である。 次いで、 記録層に 250 k FC Iの線記録密度で繰り返しパターンを記録した 後、 かかる繰り返しパターンに隣接するように、 記録へッ ドをへッド幅の分だけ オフ卜ラックして同じ線記録密度で繰り返しパターンを記録した。 そして、 得ら れた 2列の繰り返しパターンのトラック幅方向のぼぼ中央に、 1 OOkFCIの 線記録密度で繰り返しパターンを重ね書きした。 また、 同様に、 記録層に 100 k F C Iの線記録密度で繰り返しパターンを記録しすこ後、 かかる繰り返しパター ンに瞵接するように、 記録へヅドをへヅ ド幅の分だけオフ卜ラヅクして同じ線記 録密度で繰り返しパターンを記録し、 得られた 2列の繰り返しパターンのトラッ ク幅方向のほぼ中央に、 250 k FC Iの線記録密度で繰り返しパターンを重ね 書きした。 このように、 繰り返しパターン上に異なる線記録密度で繰り返しパ夕 ーンを重ね書きした記録層の MFMによる観察像を図 1 1に示す。 図 1 1からわ かるように、 重ね書きした繰り返しパターン (オーバ一ライ 卜パターン) は明瞭 であり、 この才一バーライ 卜パターンのすぐ両側に存在する重ね書き前の繰り返 しパターンは消去されずに残っており、 いわゆる、 ィレースバンドは殆ど認めら れていない。 このことから、 本発明の磁気記録媒体は、 トラックピッチを狭めて 記録することが可能であり、 高卜ラック密度に対応した記録媒体であることがわ かる。 以上の結果から、 軟磁性層の表面をプラズマエッチングして平坦化し、 平坦化 された軟磁性層上に P d— S i Nのシード層を形成することにより、 シード層上 に、 結晶粒子の境界すなわち結晶粒界は極めて明瞭な記録層を形成することがで きる。 かかる明瞭な結晶粒界により、 結晶粒子は、 面内方向の磁気的結合力がよ り一層低減されるため、 微小な記録ビヅ卜を形成することが可能となるとともに 磁化遷移領域の直線性が高くなる。 これにより高密度記録が可能になるとともに、 高密度記録された情報を低ノイズで再生することが可能となる。 実施例 8
この実施例では、 軟磁性層の表面のプラズマエッチング処理として、 A「ガス 圧 0 . 9 P a、 パワー 4 0 0 W、 エッチング時間 1 0秒間でプラズマエッチング した以外は、 実施例 5と同様にして磁気記録媒体を作製した。 プラズマエツチン グ後の軟磁性層の表面粗さを実施例 5と同様に A F Mにより測定したところ、 0 . 4 0 n mであった。 また、 実施例 1 と同様にスピンスタンドで記録再生試験を行 なったところ、 エツチング処理しないで作製した磁気記録媒体に比べて S / Nが 0 . 5 d B高くなつていた。 実施例 9
この実施例では、 軟磁性層の表面のプラズマエッチング処理として、 A「ガス 圧 0 . 9 P a、 パワー 6 0 0 W、 エッチング時間 3 0 0秒間でプラズマエツチン グした以外は、 実施例 5と同様にして磁気記録媒体を作製した。 プラズマエッチ ング後の軟磁性層の表面粗さを実施例 5と同様に A F Mにより測定したところ、 0 . 2 0 n mであった。 また、 実施例 1と同様にスピンスタンドで記録再生試験 を行なったところ、 エツチング処理しないで作製した磁気記録媒体に比べて S / Nが 2. Od B高くなつていた。 上述の実施例 7及び 8の結果とあわせて考える と、 軟磁性層の表面が平坦化されるほど S/Nが向上することがわかる。 実施例 1 0
図 1 2に、 本発明に従う磁気ディスクの概略断面図を示す。磁気ディスク 60 0は、 基板 1上に、 軟磁性材料から形成された軟磁性層 63、 Fe酸化物からな るシ一ド層 64、 硬磁性材料から形成された記録層 65及び保護層 66を備える c 本実施例の磁気記録媒体 600は、 軟磁性層 63として FeTa C膜を用い、 記 録層 65として Coと Pdを交互に積層した Co/Pd交互積層膜 (人工格子 膜) を用い、 F e酸化物からなるシード層 64を反応性スパッタ法により形成し た場合である。磁気ディスク 600を以下のような方法により製造した。
[軟磁性層の成膜]
磁気ディスク用の基板 1として 2. 5インチ (約 6. 25 cm) 直径のガラス 基板を用いた。 このガラス基板 1上に、 軟磁性層 63として FeTa C膜を D C マグネ卜ロンスパヅ夕法により形成した。 ターゲットには F e 79 T a 9 C, 2組成 の合金を用いた。膜厚は 400 nmとした。 成膜後の膜に真空中でランプ加熱処 理を施した。加熱温度は 450°Cとした。 この加熱処理によって、 FeTaC膜 中に F e微結晶が析出し、 軟磁気特性が出現する。
[シ一ド層の成膜]
次いで、 軟磁性層 63の上にシ一ド層 64を反応性スパッタ法により形成した c シ一ド層 64の成膜では、 A rと酸素の混合ガス ( A rに対する酸素の流量比 = 20%) を導入しながら F e夕一ゲヅ卜を DCスパヅ夕することによって、 膜厚 5 nmで Fe酸化物を堆積させた。
[記録層の成膜]
つぎに、 記録層 65として Co/Pd交互多層膜を D Cスパッタ法により作製 した。 まず、 シード層上に Pdを 5 nmの厚さで堆積させ、 その上に Coと Pd を交互に堆積した。 Co/Pd交互多層膜の成膜では、 Pdターゲットと Co夕 一ゲットのシャッターを開閉することによって、 0. 1 1 nm厚の Coと 0. 7 6 nm厚のPdを交互に積層し、 C o層と P d層の積層数は各 26層とした。 C o/Pd交互多層膜の成膜時には基板加熱は行わなかった。
[保護層の成膜]
最後に保護層 66として C (力一ボン)膜を R Fスパッ夕法により膜厚 8 nm にて形成して磁気ディスクとした。 実施例 1 1
この実施例では、 シ一ド層を高温酸化法により形成した以外は、 実施例 1 0と 同様にして磁気ディスクを作製した。 以下に、 高温酸化法によるシード層の形成 方法を説明する。 なお、 シ一ド層以外の層の成膜方法は、 実施例 1 0と同様であ るので、 その説明については省略する。 実施例 1 0と同様に、 ガラス基板上に、 F eTaCからなる軟磁性層を形成し、 ランプ加熱処理を施した。 加熱終了後、 そのまま真空中で 1分間保持し、 その後、 酸素ガスを流量 200 s c cmで 3分間導入した。 このように F e T a C膜が加 熱処理の余熱でまだ高温状態にあるうちに酸素ガスに曝すことによって FeTa C膜表面に F e酸化物の膜、 すなわちシード層を形成した。 シード層の膜厚は 5 n mとした。 かかるシ一ド層上に記録層及び保護層を実施例 1 0と同様に形成することによ り磁気ディスクを作製した。 実施例 1 2
この実施例では、 軟磁性層を C o Z r T a膜を用いて形成した以外は、 実施例 1 0と同様にして磁気ディスクを作製した。 軟磁性層の成膜では、 DCマグネ卜 ロンスパ タ法を用い、 ターゲッ 卜には Co 80 Z r 12T a8組成の合金を用いた。 層厚は 400 n mとした。 軟磁性層以外の層の形成方法は実施例 1 0と同様であ る o 実施例 1 3
この実施例では、 記録層として C oと P tを交互に積層した C o/P t交互多 層膜を用いた以外は、 実施例 1 0と同様にして磁気ディスクを作製した。 Co/ Pt交互多層膜の成膜には DCスパッタ法を用い、 シード層上に、 まず P tを 5 nmの厚さで堆積させ、 その上に 0. 1 2 nm厚の Coと 0. 80 nm厚の Pt を交互に積層した。 P t層と Co層の積層数はともに 23層とした。 Co/Pt 交互多層膜の成膜時の基板温度は 250°Cとした。記録層以外の層の形成方法は 実施例 1 0と同様である。 実施例 14
この実施例では、 シ一ド層の膜厚を 30 n mとした以外は、 実施例 10と同様 にして磁気デイスクを作製した。 参考例 1
ここでは、 シード層の膜厚を 40 nmとした以外は、 実施例 1 0と同様にして 磁気ディスクを作製した。 参考例 2
ここでは、 シード層の膜厚を 50 nmとした以外は、 実施例 1 0と同様にして 磁気ディスクを作製した。 比較例 4
シード層を設けなかった以外は、 実施例 1 0と同様にして磁気ディスクを作製 した。 比較例 5
シード層を設けなかった以外は、 実施例 1 2と同様にして磁気ディスクを作製 した。 比較例 6
シード層を設けなかった以外は、 実施例 1 3と同様にして磁気ディスクを作製 した。 比較例 7
軟磁性層を設けなかった以外は、 実施例 1 0と同様にして磁気ディスクを作製 した。
[媒体の評価]
上記実施例 1 0〜1 4、 比較例 4〜7及び参考例 1、 2の磁気ディスクの保護 層上に潤滑剤を塗布した後、 各磁気ディスクの記録再生特性を評価した。 記録再 生特性の評価にはスピンスタンド式の記録再生装置を用いた。記録には 1 . 6 T の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を用いた薄膜磁気へッドを用い、 再生にはスピ ンバルブ型 GMR磁気へヅドを用いた。磁気へッドのギャップ長は 0. 1 Zyam である。 へヅド面とディスク面との距離は 20 nmに保った。 実施例、 参考例及び比較例の磁気ディスクの評価結果を図 1 3の表に示す。 こ こで L F o p/N dは、 線記録密度 1 0 k F C Iの信号を記録したとき再生出力 L F o pと、 400 k FC Iを記録した時のノイズである Ndとの比であり、 媒 体の SZNの指標とした。 また、 D 50は再生出力が L F o pの 1/2に低下す る線記録密度であり、 記録分解能の指標とした。 シード層を膜厚 5 nmで反応性スパヅ夕で形成した実施例 1 0、 1 2及び 1 3 の磁気ディスクでは、 高い L F o p/N dと良好な D 50が得られていることが わかる。 またシード層を高温酸化法によって形成した実施例 1 1の磁気ディスク においても優れた L F o p/ dと D 50が得られている。 シ一ド層の膜厚を 3 Onmとした実施例 14の磁気ディスクにおいては、 高い LFop/Ndが得ら れているものの D 50の低下が見られた。 これに対し、 シード層を設けなかった 比較例 4〜7の磁気ディスクでは、 D50は若干高いものの、 LFop/Ndが 明らかに低い。特に軟磁性層を設けていない比較例 7の磁気ディスクではし F o p/Ndが極端に低かった。 参考例 1及び 2の磁気ディスクにおいては、 LFo p/N dが 20 dB以上で良好であつたが、 D 50が若干低下していた。 これは、 シード層を厚くしたことにより、 磁気へッドと軟磁性層との距離が増したためで あると考えられる。 作製した磁気ディスクの構造と組成を、 高分解能透過型電子顕微鏡 (TEM) およびォ一ジェ電子分光法 (AES) によって分析したところ、 実施例 10〜1 3および比較例 7のそれぞれの磁気デイスクにおいて、 軟磁性層上またはガラス 基板の上に、 F eと酸素を主成分とする F e酸化物からなる層が約 5 n mの厚さ で形成されていることを確認した。 また、 実施例 14の磁気ディスクにおいて、 F e酸化物からなる層が約 30 nmの膜厚で形成されていることを確認した。 つぎに、 実施例 1 1の磁気ディスクを、 実施例 4と同様に図 3に示す磁気ディ スク装置に組み込んで記録再生特性を評価した。 実施例 1 1で作製した磁気ディスクに面密度 40Gb/i nch2に相当する 信号 (700 kFCI) を記録してディスクの S/Nを評価したところ、 34d Bの値を得た。 またエラ一レ一卜を測定したところ、 信号処理を行わない場合の 値で 1x1 0 5以下であった。 実施例 1 5
この実施例では、 F e酸化物及び F e金属が含まれるようにシ一ド層を形成し た以外は、 実施例 10と同様にして磁気ディスクを作製した。 シード層の成膜に は、 反応性スパッタ法を用い、 A rガスに対して 6%の流量比の酸素ガスを導入 しながら F eターゲッ卜を D Cスパヅタした。 かかるスパッ夕により F e酸化物 と F e金属とを含むシード層を膜厚 5 n mにて形成した。 実施例 1 6
この実施例では、 シード層を反応性スパッタ法により形成する際に、 A「ガス に対する酸素ガスの流量比を 2 . 5 %とした以外は、 実施例 1 5と同様にして磁 気ディスクを作製した。 実施例 1 7
記録層として C oと P tを交互に積層した C o/P t多層膜を用いた以外は、 実施例 1 5と同様にして磁気ディスクを作製した。 C o/ P t交互多層膜の成膜 には D Cスパヅタ法を用い、 シード層上に、 まず P tを 5 n mの厚さで堆積させ、 その上に 0 . 1 2门171厚の〇0と0 . 8 0 n m厚の P tを交互に積層した。 C o 層と P t層の積層数はともに 2 3層とした。 C oZP t交互多層膜の成膜時の基 板温度は 2 0 0°Cとした。 実施例 1 8
この実施例では、 シード層を形成した後、 シード層の表面をスパッタエヅチン グした以外は、 実施例 1 5と同様にして磁気ディスクを作製した。 シード層表面 のエッチング処理として、 実施例 1 0と同じ方法でシード層を形成した後、 真空 度が 0 . 9 P aになる流量の A rガスを導入してシード層の表面を R Fスパヅ夕 エッチングした。 スパッタエッチング時間は 3 0秒とした。 かかるスパヅタエツ チング後、 実施例 1 5と同じ方法で記録層と保護層を形成して磁気ディスクを作 製した。 実施例 1 9
この実施例では、 シード層を反応性スパッタ法により形成する際に、 A「ガス に対する酸素ガスの流量比を 8 %とした以外は、 実施例 1 5と同様にして磁気デ イスクを作製した。 実施例 20
この実施例では、 シード層を反応性スパヅタ法により形成する際に、 Arガス に対する酸素ガスの流量比を 1. 5°/0とした以外は、 実施例 1 5と同様にして磁 気ディスクを作製した。 実施例 21
この実施例では、 シード層を膜厚 30 nmで形成した以外は、 実施例 1 5と同 様にして磁気デイスクを作製した。 実施例 22
この実施例では、 シード層を反応性スパッタ法により形成する際に、 A rガス に対する酸素ガスの流量比を 8%とした以外は、 実施例 1 7と同様にして磁気デ イスクを作製した。 実施例 23
この実施例では、 シード層を反応性スパッタ法により形成する際に、 A「ガス に対する酸素ガスの流量比を 1. 5%とした以外は、 実施例 1 7と同様にして磁 気ディスクを作製した。 以上のようにして作製した磁気ディスクの保護層上に潤滑剤を塗布した後、 各 磁気ディスクの記録再生特性を上述の 「媒体の評価」 と同様の方法により評価し た。 図 1 4に、 実施例 1 5〜23のそれぞれの磁気ディスクの記録再生特性を示 す。 また、 図 1 4には、 シード層中に酸化物として存在する Feの原子数 Fe。xi と、 金属として存在する F eの原子数 FeMetの原子数との比 (FeMet/Fe oxi ) を示した。 原子数比 (FeMet/F e0x1) は、 作製した磁気ディスクの シード層の化学状態を X線光電子分光法 (X P S ) を用いた深さ方向分析により 分析し、 Fe酸化物と Fe金属からなるシード層の Feスぺクトルを、酸化物由 来のピークと金属由来のピークの 2種類のピークに分離することにより求めた。 実施例 15〜"! 9、 22及び 23の磁気ディスクでは、 21. 5-27. 1 d Bの高い L F o p/N dが得られている。特に、 実施例 1 5〜19の磁気ディス クは、 LFo p/N d及び D 50ともに良好であることがわかる。 これら実施例 1 5—19の磁気ディスクの F eMet/F e。xiの値は、 0. 02<F eMet/ F eOxi<0. 2の範囲内にあった。 シード層の表面をスパッタエッチングした 実施例 18の磁気ディスクにおいては、 L F o p/N dの値が 27. 1と極めて 高かった。 また、 シード層成膜時の酸素ガスを 1. 5%とした実施例 20と実施 例 24の磁気ディスクは、 L F o pZN dはそれぞれ 1 5. 7dB、 14. 8 d Bと低くなつていた。実施例 20及び 24の磁気ディスクのシード層の FeMet e0xi値はそれぞれ 0. 22、 0. 21であった。 すなわち、 実施例 20及 び 24の磁気ディスクは、 他の実施例の磁気ディスクに比べてシ一ド層中に F e 金属が多く含まれていた。 このことから、 シード層中に F e金属を比較的多く含 ねために、 シード層上に記録層を形成したときに、記録層を構成する白金族元素 の F e金属への吸着が増大し、 微小な磁性粒子が形成されにくくなつていたもの と考えられる。 また、 シード層の厚さを 30 nmとした実施例 22の磁気ディス クでは D 50が 144kFCIと低くなつていた。 これは、 シード層の奠厚を厚 <したために磁気へッドと軟磁性層との間隔が厚くなり、 磁気へッドからの磁界 が記録層に十分な磁界強度で印加されなかったものと考えられる。 つぎに、 実施例 15の磁気ディスクを、 実施例 4と同様に、 図 3に示す磁気デ イスク装置に組み込んで記録再生特性を評価した。 実施例 1 5の磁気ディスクに 面密度 40Gb/i nch2に相当する信号 (700 kFCI) を記録して磁気 ディスクめ S/Nを評価したところ、 36dBの値を得た。 またエラーレー卜を 測定したところ、信号処理を行わない場合の値で 1x10一5以下であった。 実施例 24
図 1 5に、 本実施例の磁気記録媒体の概略断面図を示す。磁気記録媒体 700 は、 基板 1上に、 軟磁性材料から形成された軟磁性層 73、 Fe酸化物からなる 第 1シード層 74、 Pd-S i Nからなる第 2シード層 75、 硬磁性材料から形 成された記録層 76及び保護層 77を備える。磁気記録媒体 700の製造方法を 以下に説明する。
[基板の準備]
まず、 直径 65 mmのガラス基板 1を用意し、 ガラス基板 1上に連続スパヅタ 装置により、 密着層 72として厚さ 5 n mの T iを成膜した。
[軟磁性層の成膜]
次いで、 密着層 72上に、軟磁性層 73として FeTa C膜を D Cマグネト口 ンスパッタ法により形成した。 夕一ゲットには 679丁3912組成の合金を用 いた。膜厚は 400 nmとした。 更に、成膜された F e 79 T a 9 C, 2を真空中で 力一ボンヒータ一により 450°Cの温度で 30秒間加熱した後、 徐冷した。 こう して F eの微結晶を含有する軟磁性層 73を形成した。
[第 1シード層の成膜]
次いで、 軟磁性層 73の上に第 1シード層 74を反応性スパッ夕法により形成 した。第 1シ一ド層 74の成膜では、 A rと酸素の混合ガス (A rに対する酸素 の流量比 = 20%) を導入しながら F eターゲッ卜を DCスパッ夕することによ つて、 膜厚 5 nmで Fe酸化物を堆積させた。
[第 2シ一ド層の成膜]
次いで、 基板 1を交互スパッ夕装置のチャンバ一に移送し、 第 1シード層 74 上に第 2シ一ド層 75を成膜した。第 2シード層 75の成膜では、 チャンバ一内 にアルゴンガスを導入しながら、 P dターゲットを DCスパッ夕し、 S i Nタ一 ゲヅ 卜を R Fスパヅ夕した。 これにより、 第 1シード層 74上に、 73&セ%の dと、 26at%の Siと、 1 &1%の1\1からなる第 2シード層 75を膜厚 5 n mで 成膜した。
[記録層の成膜]
つぎに、 記録層 76として C o/Pd交互多層膜を D Cスパウタ法により作製 した。 Co/Pd交互多層膜の成膜では、 Pdターゲットと Coタ一ゲヅ卜のシ ャッターを開閉することによって、 0. 1 2 nm厚の Coと 0. 85nm厚の P dを交互に積層した。 〇0層と 0!層の積層数は各26層とした。
[保護層及び潤滑層の成膜]
次いで、 記録層 76上に、 アモルファスカーボンからなる保護層 77をプラズ マ CVD法により膜厚 3 nmにて形成した。 保護層 77の形成後、 基板を成膜装 置から取り出した。 最後に、 保護層 77上にパーフル才ロポリエ一テル系潤滑剤 を 1 nmの厚さで塗布して潤滑層 78を形成した。 こうして図 1 5に示す積層構造を有する磁気記録媒体 700を作製した。 かかる磁気記録媒体 700を実施例 4と同様に図 3に示す磁気記憶装置に装着 した。 そして、 磁気記憶装置を駆動して、 実施例 4と同様の条件で記録再生特性 を評価したところ、 トータル S/Nとして 24. 5 d Bを得た。 更に、 面記録密 度 150Gb/i nch2の記録密度にて記録再生することができた。 また、 へ ッドシーク試験として、 磁気へヅドを磁気記録媒体上の内周から外周まで 10万 回シークさせ、 かかるへヅ ドシーク試験後に磁気記録媒体のビヅトエラ一を測定 したところビッ 卜エラー数は 10ビヅ 卜/面以下であり、 30万時間の平均故障 間隔を達成することができた。 つぎに、 磁気記録媒体 700について、 前述の電磁変換特性の測定と同様の条 件にてスピンスタンドの記録再生試験機を用いて電磁変換特性を測定した。測定 結果を下記表 3に示す。表 3において、 S/N dは 500 k FC Iにおける SZ Nであり、 R eは孤立波出力で割った出力分解能である。 また、 熱減磁率は、 2 4°Cの環境下において、 線記録密度 1 0 0 k F C Iにて記録した信号を再生した ときの再生信号振幅の時間に対する変化の割合とした。 表 3
Figure imgf000047_0001
表 3からわかるように、 本実施例においては良好な S/ Nが得られている。 ま た、 分解能も 1 8 %以上と極めて高い。 このことから、 本実施例の磁気ディスク は、 高域でも遷移性ノイズが低減しており、 高分解能と高 SZNが両立されてい ることがわかる。 また、 磁気ディスクの記録層の断面構造を、 高分解能透過型電子顕微鏡を用い て観察したところ、 前述の実施例 1〜3の磁気記録媒体と同様に図 2に示すよう な構造を有していた。 図 2における円柱形状の結晶粒子の回転軸に対して垂直な 断面の直径 dは約 8 n mであり、 結晶粒子の表面の半球の最上部 Aと最下部 Bの 差 hは 2 n mであった。 本実施例の磁気記録媒体の記録層は、 かかる円柱形状の 結晶粒子から構成されているために面内方向の磁気的結合力が低減され、 微細な 記録ピヅ卜が安定になり、 磁化遷移領域の直線性がよくなると考えられる。 また、 上記表 3の熱減磁率の結果からわかるように、 本実施例の磁気記録媒体 においては熱減磁が認められなかった。 このように、 本実施例の磁気記録媒体に おいて熱減磁が認められなかったのは、 記録層の磁化遷移領域が明瞭で直線性が 高くなつていることに起因すると考えられる。 また、 オン卜ラックで 1 0 0 0 k B P Iにてエラーレ一卜を測定したところ、 本実施例の磁気記録媒体はいずれも 1 x 1 0— 5以下であった。 実施例 2 5
この実施例では、 図 1 5に示す磁気記録媒体と同様の積層構造を有する磁気記 録媒体を作製した。 第 1シード層 7 4として、 実施例 1 8で用いた F e酸化物と F e金属を含むシ一ド層を用い、 第 2シ一ド層 7 5として、 実施例 1で用いた P d S Nから構成されたシード層を用いた。基板 1上の軟磁性層 7 3と第 1シー ド層 7 4は実施例 1 8と同様の方法を用いて形成した。第 2シード層 7 5、 記録 層 7 6、 保護層 7 7及び潤滑層 7 8は、 実施例 1と同様の方法を用いて形成した c 本実施例では、 第 2シード層を種々の組成に変更して 7種類の磁気記録媒体 (試 料 1 5〜2 1 ) を作製した。 それぞれの磁気記録媒体の第 2シード層の組成を下 記表 4に示した。作製したそれぞれの磁気記録媒体について、 前述の電磁変換特 性の測定と同様にスピンスタンドの記録再生試験機を用いて、 S/N d、 R e及 び熱減磁率を測定した。下記表 4に測定結果を示した。 表 4
Figure imgf000048_0001
上記表からわかるように、 全てに試料において 1 4 . 7 d B以上の良好な S/ N dが得られた。 また R eも 1 9 %以上と極めて高かった。 すなわち、 本実施例 の磁気記録媒体は高分解能と高 S/Nが実現されていることがわかる。 また熱減 磁も認められなかったことから、 熱的安定性に優れていることがわかる。
以上、 本発明の磁気記録媒体について具体的に説明したが、 本発明はこれらに 限定されるものではなく、 種々の変形例及び改良例を含み得る。 產業上の利用可能性
本発明の第 1の態様の磁気記録媒体は、 F e酸化物を含む第 1シード層を、 P d及び P tの一方と、 S と Nとを含む第 2シード層の下地として用いているの で、 第 2シード層の P dまたは P tの S i N中の分散が促進されている。 更に、 P dまたは P tの分散が促進された第 2シード層上に記録層を備えるので、 記録 層には粒界の明瞭な微細な結晶粒子が形成される。 このため記録層の面内方向の 磁気的結合力が低減されるので、 線記録密度を高めても低ノイズで情報を再生す ることができる。 本発明の第 2の態様の磁気記録媒体は、 人工格子構造を有する記録層の下地と して、 01及び? 1:の一方と、 S iと Nとを含むシード層を用いているので、 記 録層の面内方向の磁気的結合力を低減することができる。 これにより、 記録層の 磁化遷移領域の乱れが低減するため、 線記録密度を高めても低ノイズで情報を再 生することができる。 また。磁気異方性の高い人工格子膜を記録層として用いて いるため、 高い熱安定性を有している。 本発明の第 3の態様の磁気記録媒体は、 F e酸化物を主成分とするシ一ド層を、 軟磁性材料からなる軟磁性層と硬磁性材料からなる記録層との間に備えるので、 例えば、 記録層として高い磁気異方性を有する C o/P t人工格子膜を用いた場 合であっても、 記録層の磁性粒子を微小化する'ことができ、 記録層に微小な磁区 を形成することが可能である。 このため、 媒体ノイズが低減され、 高 S/Nで情 報を再生することができる。 また、 高い磁気異方性を有する人工格子膜を用いて 記録層を形成することができるので、 熱擾乱に対して高い耐性を有し、 高密度に ft報を記録することができる。 本発明の製造方法によれば、 面内方向の磁気的交換結合力が低減された記録層 を備える磁気記録媒体を製造することができるので、 高密度記録された情報を低 ノィズで再生可能な磁気記録媒体を提供することができる。 本発明の磁気記憶装置は、 本発明の第 1〜第 3のいずれかの磁気記録媒体を備 えるため、 150G b n c h2 (約 23, 25 G b/cm2) の高い面記録 密度で情報を記録しても高 SZNで情報を再生することができるとともに、 高い 耐熱減磁特性を有している。

Claims

請求の範囲
1. 磁気記録媒体であって、
基板と;
軟磁性層と;
F e酸化物を含む第 1シ一ド層と;
? 及び のー方と iと Nとを含む第 2シード層と;
記録層と;を備える磁気記録媒体。
2. 上記記録層は、 Pt及び Pdの少なくとも一方から構成された白金族層と、 Coから構成された Co層とを交互に積層して形成された人工格子膜である請求 項 1に記載の磁気記録媒体。
3. 第 1シ一ド層は金属として存在する F eを含む請求項 1に記載の磁気記録媒 体。
4. 第 2シード層における S iの含有量が 1 0at%〜35at%の範囲内にあり、 且つ、 Nの含有量が 0. 1 at%〜1 0at%の範囲内にある請求項 1に記載の磁気 記録媒体。
5. 第 2シード層は更に C oを含む請求項 4に記載の磁気記録媒体。
6. 第 1シード層及び第 2シード層が、 いずれも 1 nm〜30 nmの範囲内の膜 厚を有する請求項 1に記載の磁気記録媒体。
7. 上記軟磁性層は、 F e中に、 Ta、 N b及び Z rからなる群から選ばれる少 なくとも一種の元素の窒化物または炭化物を分散させてなる構造を有する請求項 1に記載の磁気記録媒体。
8. 上記軟磁性層は、 00— 2「を主体とし、 これに Ta、 !^ 及び!^からな る群から選ばれる少なくとも一種の元素を含む非晶質合金から形成される請求項 1に記載の磁気記録媒体。
9. 上記記録層が結晶粒子の集合体から構成され、各結晶粒子は上記基板の表面 に対して垂直な方向に円柱状に延び且つその先端が記録層表面において隆起して おり、該円柱状の結晶粒子の回転軸に対して垂直な断面における直径が 2 n m〜 1 5 nmの範囲内にあり、 該結晶粒子の隆起の高さが 1 nm~1 O nmの範囲内 にある請求項 1に記載の磁気記録媒体。
1 0. 磁気記録媒体であって、
基板と;
軟磁性層と;
P d及び P tの一方と S iと Nとを含むシ一ド層と;
記録層と;を備える磁気記録媒体。
1 1. 上記記録層が結晶粒子の集合体から構成され、各結晶粒子は上記基板の表 面に対して垂直な方向に円柱状に延び且つその先端が記録層表面において隆起し ており、該円柱状の結晶粒子の回転軸に対して垂直な断面における直径が 2 nm 〜1 5 nmの範囲内にあり、該結晶粒子の隆起の高さが 1 nm〜1 O nmの範囲 内にあることを特徴とする請求項 1 0に記載の磁気記録媒体。
1 2. 上記記録層は、 0. 05 nm〜0. 5 n mの範囲内の膜厚を有する C o層 と、 0. 5 nm〜2 nmの範囲内の膜厚を有する Pd層とを交互に積層して形成 された Co/P d人工格子膜である請求項 1 0に記載の磁気記録媒体。
1 3. 上記記録層が、 0. 05 nm〜0. 5 n mの範囲内の膜厚を有する C o層 と、 0. 1 nm〜 2 nmの範囲内の膜厚を有する P t層とを交互に積層して形成 された C o / P t人工格子膜である請求項 1 0に記載の磁気記録媒体。
1 4. 上記シード層における S iの含有量が 1 0at%〜35at%の範囲内にあり、 Nの含有量が 0. 1at%~1 0at%の範囲内にある請求項 1 0に記載の磁気記録 媒体。
1 5. 上記シード層は更に Coを含む請求項 1 4に記載の磁気記録媒体。
1 6. 上記人工格子膜を構成する Co層は、 Coが基板面に平行な方向に不連続 に分布して構成されている請求項 1 2または 1 3に記載の磁気記録媒体。
1 7. 上記シード層の膜厚が 1 nm〜30 nmの範囲内にある請求項 1 0に記載 の磁気記録媒体。
1 8. 上記軟磁性層の表面粗さが 0. 20n rr!〜 0. 40 n mの範囲内にある請 求項 1 0に記載の磁気記録媒体。
1 9. 磁気記録媒体であって、
軟磁性層と;
硬磁性材料から形成され、 垂直磁化を示す記録層と;
上記軟磁性層と記録層との間に位置し、 F e酸化物を含むシード層と; を備える磁気記録媒体。
20. 上記記録層は、 Pt及び Pdの少なくとも一方の白金族元素と Coとを交 互に積層して形成された人工格子膜である請求項 1 9に記載の磁気記録媒体。
21 . 上記シード層は、 金属として存在する Feを含む請求項 1 9に記載の磁気 目己録媒体。
22. 上記シ一ド層中に金属として存在する F eの原子数を F eMetとし、 酸化 物として存在する Feの原子数を Fe。xiとするとき、 それらの原子数比 FeMe t/Fe0xiが、 0. 02く (FeMet/Fe0xi) <0. 2の関係を満たすこと を特徴とする請求項 21に記載の磁気記録媒体。
23. 上記シード層の厚さが 30 nm以下である請求項 19に記載の磁気記録媒 体。
24. 上記軟磁性層は、 Fe中に、 Ta、 N b及び Z rからなる群から選ばれる 少なくとも一種の元素の窒化物または炭化物を分散させてなる構造を有する請求 項 1 9に記載の磁気記録媒体。
25. 上記軟磁性層は、 Co— Zrを主体とし、 これに Ta、 N b及び T iから なる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含む非晶質合金から形成されている 請求項 19に記載の磁気記録媒体。
26. 上記シ一ド層は、 上記軟磁性層の表面を酸化させることによって形成され ることを特徴とする請求項 24に記載の磁気記録媒体。
27. 磁気記録媒体の製造方法であって、
¾板を用思し、
上記基板上に軟磁性層を形成し;
上記軟磁性層上に、 F e酸化物を含む第 1シード層を形成し;
第 1シード層上に、 Pd及び Ptの一方と S と Nとを含む第 2シード層を形 成し ;
第 2シード層上に人工格子構造を有する記録層を形成することを含む磁気記録 媒体の製造方法。
28. 酸素を含むスパッタガスを用い、 F eを含むターゲットを反応性スパッタ することにより第 1シ一ド層を形成することを含む請求項 2 7に記載の磁気記録 媒体の製造方法。
2 9 . 上記スパヅ夕ガス中の酸素の量を制御して、 第 1シード層中に金属として 存在する F eを含有させることを含む請求項 2 8に記載の磁気記録媒体の製造方
3 0 . 更に、 第 1シード層の表面をスパッ夕エッチングすることを含む請求項 2 9に記載の磁気記録媒体の製造方法。
3 1 . 磁気記録媒体の製造方法であって、
を用思し、
上記基板上に軟磁性層を形成し;
上記軟磁性層上に、 卩€1及び? 1;の一方と3 と Nとを含むシード層を形成 し;
上記シード層上に人工格子構造を有する記録層を形成することを含む磁気記録 媒体の製造方法。
3 2 . 更に、 上記軟磁性層を形成した後、 軟磁性層の表面をエッチング処理す ることを含む請求項 3 1に記載の磁気記録媒体の製造方法。
3 3 . 磁気記録媒体の製造方法であって、
板を用思し、
上記基板上に軟磁性層を形成し;
上記軟磁性層上に、 F e酸化物を含むシード層を形成し;
上記シード層上に記録層を形成することを含む磁気記録媒体の製造方法。
3 4 . 上記シード層を、酸素を含むスパッタガスを用いて F eを含むタ一ゲヅ卜 を反応性スパッ夕することにより形成することを含む請求項 3 3に記載の磁気記 録媒体の製造方法。
3 5 . 上記スパヅ夕ガス中の酸素の量を制御して、 上記シード層中に金属として 存在する F eを含有させることを含む請求項 3 4に記載の磁気記録媒体の製造方
3 6 · 更に、 上記シード層の表面をスパウタエッチングすることを含む請求項 3 5に記載の磁気記録媒体の製造方法。 .
3 7 . 上記軟磁性層は F eを含み、
F eを含む軟磁性層を形成した後、 該軟磁性層の表面を高温で酸化させること によって上記シ一ド層を形成することを含む請求項 3 3に記載の磁気記録媒体の 製造方法。
3 8 . 請求項 1、 1 0または 1 9の磁気記録媒体と;
情報を記録または再生するための磁気へッ ドと;
上記磁気記録媒体を上記磁気へッドに対して駆動するための駆動装置と;を備 X.る磁気 §己'慮装 Λ。
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