CN1825439A

CN1825439A - 磁记录介质及磁记录再现装置

Info

Publication number: CN1825439A
Application number: CNA2006100054882A
Authority: CN
Inventors: 大川秀一; 高井充; 岛川和也
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2026-01-16
Also published as: US7541106B2; CN100385507C; US20060188751A1; JP2006236474A

Abstract

本发明提供一种可靠性高的磁记录介质，其具有以凸部形成记录要素的记录层以及被填充在记录要素之间的凹部中的填充物，即使与磁头接触表面也很难受到损伤，从而可以确实的获得良好的记录、再现特性。磁记录介质(12)包括：在基板(22)上以规定的凹凸图案形成并且以该凹凸图案的凸部形成记录要素(24A)的记录层(24)；和被填充在记录要素(24A)之间的凹部(26)中的填充物(28)，填充物(28)实质上是由Si以及O构成的，且O原子数相对于Si原子数的比率大于等于1.5且小于2。

Description

磁记录介质及磁记录再现装置

技术领域

本发明涉及一种记录要素作为凸部而形成并用填充物填充记录要素之间的凹部的磁记录介质以及具有该磁记录介质的磁记录再现装置。

背景技术

到目前为止，硬盘等磁记录介质，通过构成记录层的磁性粒子的微细化、材料的变更、磁头加工的微细化等的改良，实现了面记录密度的显著提高，而期待着今后更进一步提高面记录密度，但由于磁头的加工极限、磁场的扩散的原因，向与记录对象的轨道相邻的其他的轨道错误地进行信息的记录和发生串扰等问题变得明显，从而根据以往的改良方法提高面记录密度已经到了极限。

对此，作为可以实现面记录密度的更进一步提高的磁记录介质的候补，被提出了一种以规定的凹凸图案形成记录层、并以凹凸图案的凸部形成了记录要素的离散轨道介质或晶格介质(パタ一ンドメデイア)。

另一方面，硬盘等的磁记录介质，若表面的凹凸大，则磁头滑动触点的悬浮高度不稳定，而不能得到良好的记录·再现特性，所以提出了将记录要素间的凹部用填充物填充而使记录层的表面平坦化的磁记录介质(例如参照专利文献1)。

还有，为在与磁头的接触方面保护记录层，通常在记录层上形成保护层。作为保护层的材料优选硬度高而不易磨损的材料，而使用硬质碳膜等。还有，为使磁头和记录层之间的磁性空间变小而得到良好的磁力特性，优选保护层尽可能的薄。另一方面，这样硬度高且薄的保护层在变形时易受到损伤，但作为支承保护层部分的材料，通过使用刚性以及硬度高而不易变形的材料，抑制保护层的变形，由此可以抑制保护层的损伤。在使用离散轨道介质或晶格介质的情况下，填充物与记录要素一起支承保护层，因此，作为填充物的材料，优选使用刚性以及硬度高的材料。还有，在万一保护层的一部分被剥离的情况下，为了抑制与磁头接触而发生的磁记录介质表面的磨损，优选填充物的材料为硬度高、耐磨损的材料。另外，省略保护层，而使记录要素和填充物露出到表面的结构的磁记录介质也被考虑到，在这样的结构的磁记录介质的情况下，特别要求填充物的材料要使用刚性以及硬度高的材料。

还有，优选填充物的材料是化学特性稳定且难腐蚀的材料。

作为可以满足这样的要求的填充物的候补，可以考虑到各种氧化物、氮化物、碳化物等，但作为可以满足上述的要求的低成本的填充物，公知有SiO₂(二氧化硅)(例如参照专利文献1、专利文献2)。

专利文献1：JP特开2000-195042号公报；

专利文献2：JP特开平9-97419号公报。

但是，使用SiO₂作为填充物的情况下，有时也无法得到良好的记录、再现特性。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的是提供一种可靠性高的磁记录介质以及具有该磁记录介质的磁记录再现装置，该磁记录介质包含有记录要素作为凸部而形成的记录层以及被填充在记录要素之间的凹部中的填充物，即使磁头接触，其表面也很难受到损伤，从而可以确实的得到良好的记录、再现特性。

本发明通过使用实质上由Si以及O构成、且O原子数相对于Si原子数的比率大于等于1.5而小于2的材料作为填充物，从而实现上述目的。

众发明人在研究本发明的过程中，对于使用了SiO₂作为填充物的磁记录介质，专心研究其记录、再现特性恶化的原因，而发现了记录要素侧面的腐蚀为其原因之一。这可能是因为，记录要素的侧面由于直接受到将记录层加工成凹凸图案的干式蚀刻等加工的影响，而比其他部分更易腐蚀。

对此，众发明人尝试了各种的材料作为填充物，发现通过使用实质上由Si(硅)以及O(氧)构成、且O原子数相对于Si原子数的比率小于2的填充物，记录要素的侧面的腐蚀变得很难发生。即，发现通过使O原子数相对于Si原子数的比率比一般被认为是稳定的化合物的SiO₂小，可以提高抑制记录要素的侧面的腐蚀的效果。可以得到这样的效果的原因并不很明白，但通过使O原子数相对于Si原子数的比率小于SiO₂，填充物的组织变得细致，由此通过填充物而到达记录要素的侧面的氧和水分减少，从而记录要素的侧面的腐蚀受到抑制。

还有，通过使O原子数相对于Si原子数的比率小于1.9，可以进一步提高抑制记录要素的侧面的腐蚀的效果。

另一方面，众发明人发现，若将O原子数相对于Si原子数的比率减小到小于1.5，则磁记录介质的表面变得容易发生损伤。该原因也并非明确，但可以推测到，由于O原子数相对于Si原子数的比率过度变小，而填充物的刚性、硬度降低，通过与磁头的接触而支承填充物的保护层过度发生变形，从而受到损伤。相对于此，通过使O原子数相对于Si原子数的比率大于等于1.5，可以抑制由于与磁头接触而引起的磁记录介质的表面的损伤。

即，根据下面这样的本发明，可以实现上述目的。

(1)、一种磁记录介质，其特征在于，包含有记录层与填充物，该记录层以规定的凹凸图案形成在基板上，并以该凹凸图案的凸部形成记录要素，该填充物被填充在上述记录要素之间的凹部中，该填充物实质上是由Si以及O构成的，O原子数相对于Si原子数的比率大于等于1.5且小于2。

(2)、在(1)中，其特征在于：其特征在于，上述填充物的O原子数相对于Si原子数的比率小于1.9。

(3)、在(1)或者(2)中，其特征在于，上述填充物也形成在上述记录要素的上表面上，而覆盖着上述记录层。

(4)、一种磁记录再现装置，其特征在于，具有：(1)～(3)中任一项所述的磁记录介质；磁头，其是为了对该磁记录介质进行数据的记录、再现，而以接近该磁记录介质的表面且可以悬浮的方式设置的。

还有，在本申请中，所谓“记录层以规定的凹凸图案形成在基板上，并以该凹凸图案的凸部形成记录要素”，从使用的意义上看，除了被分割成多个记录要素的记录层以外，还包括：部分被分割，而记录要素为螺旋形状，或一部分连续的规定图案的记录层；形成作为凸部的记录要素以及凹部双方的连续的记录层。

在本发明中，所谓“填充物实质上是由Si以及O构成的”，其意思是，相对于构成填充物的总的元素的原子数的、填充物中的Si以及O的总的原子数的比率在90％以上，而并非限于填充物仅由Si以及O构成的情况。

根据本发明，可以实现一种可靠性高的磁记录介质以及具有该磁记录介质的磁记录再现装置，该磁记录介质具有以凸部形成记录要素的记录层以及被填充在记录要素之间凹部的填充物，即使接触磁头，其表面也很难受到损伤，而能够确实地得到良好的记录、再现特性。

附图说明

图1是示意性表示本发明第一实施方式的磁记录再现装置的主要部分的大致结构的立体图。

图2是示意性表示该磁记录再现装置的磁记录介质结构的侧面剖视图。

图3是示意性表示本发明第二实施方式的磁记录介质结构的侧面剖视图。

图4是表示实验例1中的样品的制造方法的概要的流程图。

具体实施方式

下面，关于本发明的优选实施方式，参照附图进行详细说明。

如图1所示，本发明第一实施方式的磁记录再现装置10具有：磁记录介质12；为了对磁记录介质12进行数据的记录/再现而被设置成接近磁记录介质12的表面并可以悬浮的磁头14。

还有，磁记录介质12固定在卡盘16上，能够与该卡盘16一同自由旋转。还有，磁头14安装在臂部18的前端附近，而臂部18可以自由旋转地安装在底座20上。由此，磁头14在沿着磁记录介质12的径向的圆弧轨道上而在磁记录介质12的表面悬浮而能够移动。

磁记录介质12，是圆板状的垂直记录型的离散轨道介质(discrete trackmedia)，如图2所示，其包含有记录层24、非磁性的填充物28，前述记录层24是以规定的凹凸图案而在基板22上形成，并由该凹凸图案的凸部形成记录要素24A，上述填充物28被填充在记录要素24A之间的凹部26中，且填充材28具有特征。对于其他的结构，认为是对本实施方式的理解并不特别需要的，因而适当的省略其说明。

填充物28，实质上由Si(硅)以及O(氧)构成，且O原子数相对于Si原子数的比率大于等于1.5并小于2。填充物28填充凹部26直到记录要素24A的上表面的高度。

基板22，其记录层24侧的面被进行了镜面研磨。作为基板22的材料，可以使用由玻璃、NiP覆盖了的Al合金、Si、Al₂O₃等的非磁性材料。

记录层24的厚度为5～30nm。作为记录层24的材料，可以使用CoCrPt合金等的CoCr类合金、FePt类合金、它们的层叠体、在SiO₂等的氧化物类材料中呈矩阵状包含有上述的各材料或CoPt等的强磁性粒子的材料等。记录要素24A，在数据区域内，在径向上以微细间隔的同心圆状的轨道形状形成，如图2所示。还有，记录要素24A，在伺服区域内以规定的伺服信息的图案形状形成(省略图示)。

在记录要素24A以及填充物28之上，依次形成有保护层36、润滑层38。

保护层36的厚度为1～5nm。作为保护层36的材料，可以使用例如被称为类金刚石碳的硬质碳膜等。还有，在本发明中，所谓“类金刚石碳(以下称为“DLC”)”的术语，是将碳作为主要成分的非晶结构，而从以维式硬度测定而表示出2×10⁹～8×10¹⁰Pa程度的硬度的材料这样的意义上使用。还有，润滑层38的厚度为1～2nm。作为润滑层38的材料，可以使用PFPE(全氟聚醚)或冯布林(フオンブリン)类润滑剂等。

还有，在基板22以及记录层24之间，形成有基底层40、反铁磁性层42、软磁性层44、对记录层24赋予厚度方向(垂直于表面的方向)的磁各向异性用的取向层46。基底层40的厚度为2～40nm。作为基底层40的材料可以使用Ta等。反铁磁性层42的厚度为5～50nm。作为反铁磁性层42的材料可以使用PtMn合金、RuMn合金等。软磁性层44的厚度为50～300nm。作为软磁性层44的材料，可以使用Fe(铁)合金、Co(钴)非晶合金、铁氧体等。还有，软磁性层44也可以是具有软磁性的层和非磁性层的层叠结构。取向层46的厚度为2～40nm。作为取向层46的具体的材料，可以使用非磁性的CoCr合金、Ti、Ru、Ru和Ta的层叠体、MgO等。

下面，对磁记录再现装置10的作用进行说明。

磁记录再现装置10，其填充记录要素24A之间的凹部26的填充物28，实质上由Si以及O构成，O原子数相对于Si原子数的比率大于等于1.5且小于2，因此记录要素24A的侧面难以腐蚀。这是因为填充物28的组织细密，而填充物28从穿过润滑层38、保护层36的空气或水分等隔离记录要素24A的侧面。

还有，填充物28，实质上是由Si以及O构成的，而化学性质上稳定，因此填充物自身也很难被腐蚀。

另外，磁记录介质12，即使保护层36的厚度只有1～5nm，但保护层36也很难受到损伤。这是因为，由于填充物28中的O原子数相对于Si原子数的比率大于等于1.5且小于2，所以支承保护层36的填充物28的硬度以及刚性很高，从而接触磁头14时，填充物28的变形受到抑制，由此保护层36的变形也受到抑制。

还有，由于填充物28的硬度高，所以万一保护层36的一部分被剥落，也能够抑制由于与磁头14接触而发生的磁记录介质12表面的磨损。

这样，磁记录再现装置10，由于保护层36很薄，所以记录层24和磁头14的磁性空间很小，还有，由于磁记录介质12的表面很难受到损伤而使磁头14的悬浮稳定，所以可以获得良好的记录/再现特性。

另外，磁记录介质12的记录要素24A，在数据区域中以轨道形状而形成，因此即使面记录密度很高，也难以发生向与记录对象的轨道相邻的其他的轨道错误地进行信息的记录和再现时的串扰等的问题，从而在这点上也可以获得良好的记录/再现特性。

进而，磁记录介质12，由于记录要素24A之间被分割，而在记录要素24A之间的凹部26中不存在记录层24，所以从凹部26不发生噪音，在这一点上也可以得到良好的记录/再现特性。

另外，在本第一实施方式中，磁记录介质12将填充物28仅设置在凹部26内，但如同在图3中所示的本发明的第二实施方式，也可以是填充物28也形成在记录要素24A的上面而覆盖记录层24的结构。

由此，不仅是记录要素24A的侧面，连记录要素24A的上表面也被填充物28从氧气和水分等隔离，从而可以获得抑制记录要素24A的整个面的腐蚀的效果。

还有，在上述第一以及第二实施方式中，磁记录介质12，在记录层24上形成有保护层36、润滑层38，但也可以采用省略了它们中的一方或者两方的结构。这种情况下，也可以得到下述效果：通过作为填充物28的材料而使用实质上由Si以及O构成、且O原子数相对于Si原子数的比率大于等于1.5并小于2的材料，从而抑制记录要素24A的腐蚀，且抑制由于接触磁头14而产生的对磁记录介质12表面的损伤。

还有，在上述第一以及第二实施方式中，在基板22、记录层24之间形成有基底层40、反铁磁性层42、软磁性层44、取向层46，但基板22和记录层24之间的层的结构，根据磁记录介质的种类或需要，也可以适当地进行变更。还有，也可以省略基底层40、反铁磁性层42、软磁性层44、取向层46，而在基板22上直接形成记录层24。

另外，在上述第一以及第二实施方式中，磁记录介质12是垂直记录型，但针对面内记录型的磁记录介质，本发明也可以适用。

还有，在上述第一以及第二实施方式中，磁记录介质12是在基板22的单侧面上形成有记录层24等，但对于在基板的两面形成有记录层等的两面记录式的磁记录介质，本发明也可以适用。

另外，在上述第一以及第二实施方式中，磁记录介质12是在数据区域中，记录要素24A在轨道的径向上以微细间隔并列设置的离散轨道介质，但是，对于记录要素在轨道的径向以及圆周方向两个方向上以微细间隔并列设置的晶格介质、轨道形成螺旋形状且记录要素以这种形状形成的磁记录介质，本发明当然可以适用。还有，对于MO等的光磁盘、磁与热并用的热促进型的磁盘、甚至如磁带等非圆板形状的具有凹凸图案的记录层的其他的磁记录介质，也可以适用本发明。

实验例1

分别制作20张具有与上述第一实施方式的磁记录介质12相同结构的7种样品以及在填充物28中的O原子数相对于Si原子数的比率大于等于2.0的1种样品。这些8种样品，具有在填充物28中的O原子数相对于Si原子数的比率不同的结构(参照表1)，而其他结构相同。另外，在表1中，各种样品中的填充物28中的O原子数相对于Si原子数的比率，以0.1精度范围表示，这是考虑到测量精度的缘故。

基板22的直径约为65mm，材料为玻璃。记录层24的厚度约为20nm，材料为CoCrPt合金。保护层36的厚度约为4nm，材料为DLC。润滑层38的厚度约为2nm，材料为PFPE。

将这些样品的具体的制作方法按照图4的流程图进行简单的说明。首先，在基板22上，通过溅射法等将基底层40、反铁磁性层42、软磁性层44、取向层46、连续记录层(未加工的记录层24)、第一掩模层、第二掩模层依次形成，进一步用旋涂法涂敷抗蚀层(S102)。还有，第一掩模层的材料为C，第二掩模层的材料为Ni。

在该抗蚀层使用转印装置(省略图示)，利用纳米压印法转印与伺服区域的伺服图案以及数据区域的轨道图案相当的凹凸图案，并通过使用了O₂气体的反应性离子束蚀刻，除去凹部底部的抗蚀层(S104)。接着，通过使用了Ar气体的离子束蚀刻，除去凹部底部的第二掩模层(S106)，进一步，通过将O₂气体作为反应气体的反应性离子蚀刻，除去凹部底部的第一掩模层之后(S108)，再通过使用了Ar气体的离子束蚀刻，除去凹部底部的连续记录层，而将连续记录分割为多个记录要素24A，从而形成凹凸图案的记录层24(S110)。还有，将其加工成在数据区域中的轨道间距(记录要素24A之间的轨道宽度方向的间距)约为200nm，记录要素24A上表面的宽度(轨道宽度)约为100nm。还有，通过将O₂气体作为反应气体的反应性离子蚀刻，完全去除残存在记录要素24A上的第一掩模层。

接着，通过RF溅射法，在记录层24的表面上，将填充物28成膜成约为80nm的厚度(记录要素24A上的厚度)(S112)。这时，成膜功率(施加到溅射靶的功率)设定为约500W，真空室内压力设置为约0.3Pa，施加到样品上的偏置功率设定为约150W。还有，溅射靶使用SiO(一氧化硅)，而向真空室内导入了Ar以及O₂的混合气体。通过调整Ar以及O₂的混合比，从而调节填充物28中的O原子数相对于Si原子数的比率。具体的说，将填充物28中的O原子数相对于Si原子数的比率设为X，将X在8种类的范围内进行调节(参照表1)，而将各种填充物28分别成膜成20张的的样品。

填充物28，顺着记录层24的凹凸图案而成膜在样品上，从而以在一定程度上抑制了表面的凹凸的形状覆盖记录要素24A上，从而在凹部26中填充填充物28。

还有，作为溅射靶也可以使用SiO₂。这时，通过调整溅射气体的种类和压力、成膜功率等的条件，可以调节填充物28中的O原子数相对于Si原子数的比率。

接着，一边使样品旋转，一边通过使用了Ar气体的离子束蚀刻除去样品表面剩余的填充物28(存在于记录要素24A上表面的上侧的填充物28)，而进行了平坦化(S114)。还有，将Ar气体的入射角相对于被加工体的表面设定成约2°。填充物28，由于实质上是由Si以及O构成的，所以相对于离子束蚀刻，凸部比凹部选择性地快速除去的趋势强，故进行平坦化的效率高。

接着，通过CVD法，在记录要素24A以及填充物28的上表面形成约4nm厚度的DLC的保护层36(S116)，更进一步，通过旋涂法，在保护层36上涂敷厚度约为2nm的PFPE的润滑层38(S118)。

对于这样获得的8种样品，在从中心向半径方向17～21mm的宽度为4mm的区域中，以搜索速度15m/sec，进行了2000万次的磁头14的搜索试验。这时，磁头14，调节悬挂负荷，使其悬浮高度为10nm。搜索试验后，通过光学式表面检查装置观察样品的表面，检查有无出现擦痕。将这些测定结果表示在表1中。还有，擦痕的测定结果是以确定产生擦痕的样品的个数来表示。

还有，搜索试验后，将这些样品的填充物28中的O原子数相对于Si原子数的比率，通过XPF(X-Ray Fluorescene Analysis)法测定，并确认所有结果均在表1中所示的各个种类的范围内。

表1

O原子数相对于Si原子数的比率	实施例1擦痕发生个数	实施例2腐蚀发生个数
O原子数相对于Si原子数的比率	实施例1擦痕发生个数	实施例2腐蚀发生个数	2.0≤X＜2.1	0	3
1.9≤X＜2.0	0	1	2.0≤X＜2.1	0	3
1.9≤X＜2.0	0	1	1.8≤X＜1.9	0	0
1.7≤X＜1.8	0	0	1.8≤X＜1.9	0	0
1.7≤X＜1.8	0	0	1.6≤X＜1.7	0	0
1.5≤X＜1.6	0	0	1.6≤X＜1.7	0	0
1.5≤X＜1.6	0	0	1.4≤X＜1.5	1	0
1.3≤X＜1.4	3	0	1.4≤X＜1.5	1	0

实验例2

相对于上述实验例1，分别制作20张在未加工的20nm的均匀厚度的连续记录层上将填充物28以约20nm的厚度进行成膜的8种样品。这些8种样品，与上述实验例1相同，为填充物28中的O原子数相对于Si原子数的比率不同的结构(参照表1)。还有，为确认由填充物抑制腐蚀的效果，在填充物28上没有形成保护层36、润滑层38。其他的结构与上述实施例1的样品相同。

将这些8种样品，在温度80、湿度85％的高温高湿环境下放置约48小时后，通过光学式表面检查装置观察其表面，检查连续记录层有无发生腐蚀。将这些测定结果同时记在表1中。另外，腐蚀的测定结果是以确认发生腐蚀的样品个数来表示。

如表1所示，2.0≤X＜2.1的20张样品，确认其中的3张发生了腐蚀。相对于此，1.9≤X＜2.0的20张样品，确认仅其中1张发生了腐蚀，而1.3≤X＜1.9的120张样品中，确认完全没有发生腐蚀。即，已经确认到，通过使X＜2.0而可以抑制记录层的腐蚀，并通过使X＜1.9，而可以显著的提高抑制记录层腐蚀的效果。还有，在实验例2中为了方便，在连续记录层上同样形成填充物28，并确认了通过填充物28抑制连续记录层上表面被腐蚀的效果，但只要利用X＜2.0的填充物填充记录要素之间的凹部，则能够获得抑制记录要素侧面腐蚀的效果，这一点自不必说。

还有，如表1所示，在实验例1中，1.3≤X＜1.4的20张样品，确认其中的3张发生了擦痕，1.4≤X＜1.5的20张样品，确认其中一张发生了擦痕，而与上述相比，1.5≤X的120张样品中，完全没有确认到擦痕的发生。即，确认到通过使1.5≤X，则可以抑制表面擦痕的发生。

本发明可以利用于例如离散轨道介质、晶格介质等的具有以凹凸图案形成记录层的磁记录介质。

Claims

1.一种磁记录介质，其特征在于，包含有记录层与填充物，该记录层以规定的凹凸图案形成在基板上，并以该凹凸图案的凸部形成记录要素，该填充物被填充在上述记录要素之间的凹部中，该填充物实质上是由Si以及O构成的，O原子数相对于Si原子数的比率大于等于1.5且小于2。

2.如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，上述填充物的O原子数相对于Si原子数的比率小于1.9。

3.如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，上述填充物也形成在上述记录要素的上表面上，而覆盖着上述记录层。

4.如权利要求2所述的磁记录介质，其特征在于，上述填充物也形成在上述记录要素的上表面上，而覆盖着上述记录层。

5.一种磁记录再现装置，其特征在于，具有：权利要求1～4中任一项所述的磁记录介质；磁头，其是为了对该磁记录介质进行数据的记录、再现，而以接近该磁记录介质的表面且可以悬浮的方式设置的。