WO2004084194A1

WO2004084194A1 - 磁気記録媒体及びその製造方法

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Publication number: WO2004084194A1
Application number: PCT/JP2003/003177
Authority: WO
Inventors: Reiko Murao; Takashi Gouke; Isatake Kaitsu; Akira Kikuchi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2005-09-17
Also published as: EP1605442A4; CN1639774A; JPWO2004084194A1; US20050042480A1; EP1605442A1; KR20040105210A

Abstract

　磁気記録媒体であって、Ｃｏ基合金材料からなる強磁性層と、強磁性層上に配置されたＲｕ又はＲｕ基合金材料からなる非磁性結合層と、非磁性結合層上に配置されたＣｏ基合金材料からなる磁気記録層とを含んでいる。非磁性結合層はＡｒ−Ｎ２混合ガス雰囲気中でスパッタリングにより形成されるため、窒素を含有している。スパッタリング中の窒素ガス分圧は６．７×１０−３～３．７×１０−２Ｐａの範囲内である。

Description

明細書磁気記録媒体及びその製造方法技術野

本発明は、高密度記録に適した磁気記録媒体及ぴその製造方法に関する。背 ¾ 技術

情報処理技術の発達に伴い、コンピュータの外部記憶装置に用いられる磁気デイスク装置に対し高密度化の要求が高まっている。この要求を満たすための磁気記録媒体に求められる特性として、例えば、磁気記録媒体の高 S / N m (出力対媒体ノイズ比）化、熱安定性の向上があげられる。媒体ノイズの低減のためには、例えば、磁性層を形成する磁性粒子の微細化及ぴ磁性粒子間の磁気的相互作用を弱めることが必要である。

磁性粒子を微細化する方法として、磁気記録層の C o C r合金に T a， N b , B， P等を添加する方法がこれまでに報告されている。また、高い保磁力（H c ) を得るために磁気記録層の C o C r合金に P t を添加することが一般的となつている。 C uを添加することでも低 t M r ( M r は残留磁化）、高保磁力（H c ) の磁気記録層を形成できる。磁性粒子の磁気的な相互作用を弱めるには、磁気記録層を構成する C o C r合金の C 1-含有量を増加し、更にボロン ( B ) 添加量を増加して結晶粒界を形成させ、磁性粒子を孤立化することが有効であることが分かっている。

磁気記録層の磁化容易軸である C軸の面内配向性の向上も、媒体ノィズの低減につながる。更に、磁気記録層の C o C r合金の結晶格子サイズに近い適切な C r合金下地層を用いる技術、磁気記録層に比較して高い面内配向性の得られる C o基合金よりなる中間層を磁気記録層と下地層の間に形成する技術などがこれまで報告されている（S .Ohkijima et al, Digest of IEEE - Inter - Mag. , AB - 03, 1997) o

面内磁気記録媒体では、再生波形のパルス幅 P w 5 0 と、媒体の静磁気特性である保磁力 H e、残留磁化 M r、磁性層膜厚 t との間に、

a c ( t XM r /H c ) ^{1 2}

P w 5 0 = ( 2 ( a +d ) ²+ ( a / 2 ) ² ) ^{1 / 2}

の関係があることが知られている。ここで、 dは磁気スペーシングを表す。基本的にパルス幅が狭い程記録再生信号の分解能が向上する。よって、高密度記録媒体としては、できるだけ薄い磁性膜厚でできるだけ高い保磁力を発生するような媒体が望ましい。

ところが、磁性粒子の微細化及ぴ孤立化が進むと、記録された信号の線密度に応じて増加する反磁界と熱活性化により、信号の劣化が起こるという問題がある。これまで、熱安定性を向上するための一般的な手法として、異方性磁界（H k ) を高くする方法が取られてきた。しかし、異方性磁界（H k ) を高くしすぎると、磁性粒子の磁化反転に必要な磁気へッドの書き込み磁界の強度が大きくなるため、磁気へッドのライト性能が不足してしまうことが考えられる。

また、熱安定性を向上させる方法の一つとして、キーパ磁気記録媒体が提案されている。キ一パ層は、磁性層（磁気記録層）と磁化方向が平行な軟磁性層からなる。この軟磁性層は、磁性層の上又は下に配置される。多くの場合、 C r磁気絶縁層が軟磁性層と磁性層との間に設けられる。軟磁性層は、磁性層に書き込まれたビットの反磁界を減少させる。しかし、磁気記録層と連続的に交換結合する軟磁性層の結合により、磁性層の粒子の反結合という目的が達成されなくなってしまう。その結果、媒体ノイズが増大する。

一方、特開 2 0 0 1 — 5 6 9 2 4号では、少なくとも一つの交換層構造と該交換層構造上に設けられた磁気記録層を備え、交換層構造は強磁性層とこの強磁性層上に設けられた非磁性結合層を含み、強磁性層及び磁気記録層は互いに磁化方向が反平行となる磁気記録媒体が提案されている。この磁気記録媒体では、記録磁界が外部から印加されると磁気記録層と強磁性層の磁化方向が互いに平行状態となり、その後記録磁界を印加していない残留磁化状態では強磁性層の磁化方向が反転して、磁気記録層の磁化方向と反平行状態となる。強磁性層の磁化方向が反転することで、全体として見かけ上の膜厚を増加できるため、磁気記録媒体の性能に悪影響を及ぼすことなく、書き込まれたビットの熱安定性を向上し、媒体ノィズを低減でき、信頼性の高い高密度記録を行える磁気記録媒体を実現できる < 熱安定性を向上し、媒体ノイズを低減させる方法として、上述したような交換層構造が有効である。この交換層構造を有する磁気記録媒体において、熱安定性を向上させるためには、磁気記録層と強磁性層の磁化方向を反平行状態とする交換結合磁界が十分な強度で生じていることが望ましい。

特許文献 1

特開 2 0 0 1 — 5 6 9 2 2号公報

特許文献 2

特開 2 0 0 1 — 5 6 9 2 4号公報 _JS明の B示

よって、本発明の目的は、磁気記録層と強磁性層の交換結合力を増大し、ビットの熱安定性を更に向上して信頼性の高い高密度記録が行える磁気記録媒体を提供することである。

本発明の一つの側面によると、 C o基合金材料からなる強磁性層と、該強磁性層上に配置された R u又は R u基合金材料からなる非磁性結合層と、該非磁性結合層上に配 gされた C o基合金材料からなる磁気記録層とを具備し、前記非磁性結合層は窒素を含有していることを特徴とする磁気記録媒体が提供される。

非磁性結合層は A r _ N ₂混合ガス雰囲気中でスパックリングにより形成され. スパッタリング中の窒素ガス分圧は 6. 7 X 1 0— ³〜 3. 7 X 1 0 - ² P a の範囲内である。好ましくは、磁気記録層は、 C o を主成分とし、 C r , P t , Ρ , C uからなる群から選択される少なくとも 1種類の元素を含む 1層以上の C 。基合金層から構成される。好ましくは、強磁性層は、 C oを主成分とし、 C r , P t , Βからなる群から選択される少なくとも 1種類の元素を含んでいる。

本発明の他の側面によると、非磁性基板と、該非磁性基板上に配置された下地層と、該下地層上に配置された非磁性中間層と、該非磁性中間層上に配置された C ο基合金材料からなる強磁性層と、該強磁性層上に配置された R u又は R u基合金材料からなる非磁性結合層と、該非磁性結合層上に配置された C ο基合金材料からなる磁気記録層とを具備し、前記非磁性結合層は窒素を含有していることを特徴とする磁気記録媒体が提供される。

非磁性結合層は A r — N ₂混合ガス雰囲気中でスパッタリングにより形成され、スパッタリング中の窒素ガス分圧は 6. 7 X 1 0— ³〜 3. 7 X 1 0— ² P a の範 _s囲内である。好ましくは、下地層は C rからなる第 1 下地層と、この第 1下地層上に配置された C r を主成分とし、 M o , T a， T i , W, V aからなる群から選択される元素を少なくとも 1種類以上含む第 2下地層を含んでいる。

本発明の更に他の側面によると、磁気記録媒体の製造方法であって、基板上にスパッタリングにより下地層を成膜し、該下地層上にスパッタリングにより非磁性中間層を成膜し、該非磁性中間層上にスパッタリングにより C o基合金材料からなる強磁性層を成膜し、該強磁性層上に A r 一 N ₂混合ガス雰囲気中でスパッタリングにより R u又は R u基合金材料からなる非磁性結合層を成膜し、該非磁性結合層上にスパッタリングにより C o基合金材料からなる磁気記録層を成膜する、各ステップからなることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法が提供される: 好ましくは、非磁性結合層の成膜は、スパッタリング中の窒素ガス分圧が 6. 7 X 1 0一³〜 3. 7 X 1 0一 ² P a の範囲内で行われる。図面の簡単な説明

図 1は本発明実施形態の磁気記録媒体の構成図；

図 2は本発明による磁気記録媒体の製造方法を示すフローチヤ一卜；

図 3は交換結合磁界の交換結合層成膜時の窒素ガス分圧依存性を示す図；図 4は磁気記録層の保磁力の交換結合層成膜時の窒素ガス分圧依存性を示す図；

図 5は記録密度 3 0 7 k F C I での SZNmの交換結合層成膜時の窒素ガス分圧依存性を示す図である。発明を実施するための最良の形態

図 1 を参照すると、本発明実施形態の磁気記録媒体の断面構成図が示されている。磁気記録媒体は、非磁性基板 2、 C r密着層 4、 N i Pシード層 6、第 1下地層 8、第 2下地層 1 0、非磁性中間層 1 2、強磁性層 1 4、 Nを含有した R u 非磁性結合層 1 6、磁気記録層 1 8、保護層 2 0及び潤滑層 2 2がこの順で積層された構造を有する。

非磁性基板 2は、例えば A 1 , A 1 合金又はガラスから構成される。この非磁性基板 2は、テクスチャー処理を施されていても、施されていなくてもよい。非磁性基板 2上には 2 5 n mの C r密着層 4が形成されている。 C r密着層 4上には 2 5 n mの N i Pシード層 6が形成されている。 N i Pシード層 6上には 4 n mの C rからなる第 1下地層 8が形成されている。第 1下地層 8上には 3 n mの C r M oからなる第 2下地層 1 0が形成されている。第 2下地層 1 0は C r M o に限定されるものではなく、 C r を主成分とし、 M o， T a , T i , W, V a力らなる群から選択される元素を少なくとも 1種類以上含んでいてもよい。

第 2下地層 1 0上には 1 n mの C o C r T aからなる非磁性中間層 1 2が形成されている。非磁性中間層 1 2は、磁気記録層 1 8 のェピタキシャル成長、粒子分布幅の減少、及び磁気記録媒体の記録面と平行な面に沿った磁気記録層 1 8 の磁化容易軸の配向を促進するために設けられている。非磁性中間層 1 2上には 3 n mの C o C r P t Bからなる強磁性層 1 4が形成されている。強磁性層 1 4は上述した組成に限定されるものではなく、 C o を主成分とし、 C r , P t , Bからなる群から選択される少なくとも 1種類の元素を含んでいればよい。

強磁性層 1 4上には 0. 8 n mの R uからなる非磁性交換結合層 1 6が形成されている。 R u非磁性交換結合層 1 6は A r 一 N ₂混合ガス雰囲気中でスパッタリングにより成膜する。よって、 R uは微量の窒素（N) を含んでいることになる。 R u (N) 非磁性交換結合層 1 6上には 1 7 n mの C o C r P t B C uからなる磁気記録層 1 8が形成されている。磁気記録層 1 8は上述した組成に限定されるものではなく、 C oを主成分とし、 C r， P t , B , C uからなる群から選択される少なくとも 1種類の元素を含んでいてもよい。磁気記録層 1 8は、単一層構造のものに限定されず、多層構造からなる構成であってもよいことは言うまでもない。磁気記録層 1 8上には 5 n mの C保護層 2 0が形成されている。保護層 2 0上には潤滑層 2 2が形成されており、この潤滑層 2 2は磁気記録媒体の表面を潤滑するための層であり、有機物潤滑剤から構成されている。

図 2に上述した磁気記録媒体の製造工程を示す。まず、ステップ 1 0でスパッタ室内を 4 X 1 0— ⁵ P a以下に排気する。ステップ 1 1 で基板 2を 2 2 0 °Cまで加熱した後に、 A rガスを導入してスパック室内を 0. 6 7 P a に保持し、 C r密着層 4を成膜し（ステップ 1 2 ) 、 N i Pシード層 6 を成膜する（ステップ 1 3 ) 。

ステップ 1 4で基板 2を 2 6 0 °Cまで加熱した後に、第 1及ぴ第 2下地層 8 , 1 0を成膜する（ステップ 1 5 ) 。第 2下地層 1 0上に C o C r T a非磁性中間層 1 2を成膜し (ステップ 1 6 ) 、更に C o C r P t B強磁性層 1 4を成膜する (ステップ 1 7 ) 。次いで、スパッタ室内に A r — N ₂混合ガスを導入して、 0. 8 n mの R u (N) 非磁性交換結合層 1 6を成膜する（ステップ 1 8 ) 。この非磁性交換結合層 1 8の成膜時に、窒素ガス分圧を変化させて交換結合磁界（H e X ) 、保磁力 (H e ) 及ぴ S /N mの窒素ガス分圧依存性を測定した。

次いで、スパック室内に A 1- ガスを導入して、 1 7 n mの C o C r P t B C u 磁気記録層 1 8を成膜し（ステップ 1 9 ) 、ステップ 2 0で 5 n mの C保護層 2 0を成膜した。次いで、スパッタ室内から基板 2を取り出し、保護層 2 0上に有機物潤滑剤を塗布して潤滑層 2 2を形成した（ステップ 2 1 ) 。

図 3に交換結合磁界（H e x ) の交換結合層 1 6成膜時の窒素ガス分圧依存性を示す。交換結合層に窒素添加をしていない媒体と比較して、交換結合層に窒素添加を行った媒体では窒素ガス分圧の上昇に伴い、交換結合磁界（H e x ) が増大しているのが分かる。

図 4に磁気記録層 1 8の保磁力（H e ) の交換結合層 1 6成膜時の窒素ガス分圧依存性を示す。窒素ガス分圧の増加により保磁力が低下する傾向が見られ、所望の保磁力 (H e ) 3 0 0 0エルステッド (O e ) 以上または 3 0 0 0 Χ π / 4

( k A/m) 以上が得られる範囲は、窒素ガス分圧 3. 7 X 1 0 _ ² P a 以下である。但し、保磁力は磁気記録層 1 8の材料の最適化により、窒素添加による口スを補うことが可能である。

図 5に 3 0 7 k F C I の記録密度における出力対媒体ノィズ比（ S / N m) の交換結合層 1 6成膜時の窒素ガス分圧依存性を示す。窒素添加を行わない場合に比較して窒素ガス分圧の上昇と共に SZNmが向上し、窒素ガス分圧 6. 7 X 1 0 - ³ P a以上の場合に所望とする 1 4. 5 d B以上の S ZNmが得られることが分かる。図 4及び図 5に示した実験結果から、非磁性交換結合層 1 6成膜時の窒素ガス分圧は、 6 . 7 X 1 0— ³〜 3 . 7 X 1 0 ² P _a の範囲内であるのが好ましい。産業上の利用可能性

本発明によれば、磁気記録層と強磁性層の間の交換結合力を増大し、ビットの熱安定性を向上して、高 S /Nmの磁気記録媒体を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1. C o基合金材料からなる強磁性層と、

該強磁性層上に配置された R u又は R u基合金材料からなる非磁性結合層と、該非磁性結合層上に配置された C o基合金材料からなる磁気記録層とを具備し、前記非磁性結合層は窒素を含有していることを特徴とする磁気記録媒体。

2. 前記非磁性結合層は A r — N ₂混合ガス雰囲気中でスパッタリングにより形成され、スパッタリング中の窒素ガス分圧が 6 · 7 X 1 0— ³〜 3. 7 X 1 0一 ² P aの範囲内である請求項 1記載の磁気記録媒体。

3. 前記磁気記録層は、 C o を主成分とし、 C r , P t , B , C uからなる群から選択される少なくとも 1種類の元素を含む 1種以上の C o基合金層から構成される請求項 1記載の磁気記録媒体。

4. 前記強磁性層は、 C o を主成分とし、 C r , P t , Bからなる群から選択される少なくとも 1種類の元素を含む請求項 1記載の磁気記録媒体。

5. 非磁性基板と、

該非磁性基板上に配置された下地層と、

該下地層上に配置された非磁性中間層と、

該非磁性中間層上に配置された C 0基合金材料からなる強磁性層と、

6. 前記非磁性結合層は A r - N ₂混合ガス雰囲気中でスパッタリングにより形成され、スパッタリング中の窒素ガス分圧が 6. 7 X 1 0— ³〜 3. 7 X 1 0— ² P a の範囲內である請求項 5記載の磁気記録媒体。

7. 前記下地層は C rからなる第 1下地層と、該第 1下地層上に配置された C r を主成分とし、 M o , T a , T i , W, V aからなる群から選択される元素を少なくとも 1種類以上含む第 2下地層を含んでいる請求項 5記載の磁気記録媒体 _t

8. 磁気記録媒体の製造方法であって、

基板上にスパッタリングにより下地層を成膜し、該下地層上にスパッタリングにより非磁性中間層を成膜し、

該非磁性中間層上にスパッタリングにより C o基合金材料からなる強磁性層を成膜し、

該強磁性層上に A r 一 N ₂混合ガス雰囲気中でスパッタリングにより R u又は R u基合金材料からなる非磁性結合層を成膜し、

該非磁性結合層上にスパッタリングにより C o基合金材料からなる磁気記録層を成膜する、

各ステツプからなることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。

9 . 前記非磁性結合層の成膜は、スパッタリング中の窒素ガス分圧が 6 . 7 X 1 0— ³〜 3 . 7 X 1 0 - ² P a の範囲内で行われる請求項 8記載の磁気記録媒体の製造方法。