JP2005293706A

JP2005293706A - 垂直磁気記録媒体

Info

Publication number: JP2005293706A
Application number: JP2004106582A
Authority: JP
Inventors: Kongu Kim; コングキム; Junichi Horikawa; 順一堀川
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】高Ｓ／Ｎ比で高記録密度を実現する。
【解決手段】垂直磁気記録ディスク１０は、基体１１上に、密着層１２、軟磁性層１３、第１下地層１４、第２下地層１５、垂直磁気記録層１６、媒体保護層１７、潤滑層１８をこの順に備える。第１下地層１４はＣｏ含有の非晶質の非磁性層であり、垂直磁気記録層１６はＣｏ含有の強磁性層である。下地層１４は、更にＴａ、Ｎｉ、Ｃｒのいずれかを含有する。第２下地層１５は、ｈｃｐ結晶構造を有する金属非磁性層であり、軟磁性層１３はＣｏを含有する層である。
【選択図】図１

Description

本発明は、垂直磁気記録方式のＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等の磁気ディスクとして利用される垂直磁気記録媒体に関するものである。

磁気ディスクを垂直磁気記録方式に対応させるためには、現在普及している面内磁気記録方式用磁気ディスクとは大幅に異なる設計思想が要求される。垂直磁気記録方式で用いられる記録媒体として、基体上に軟磁性体からなる下地層（軟磁性下地層）を形成し、その上に直接もしくは非磁性の中間層（非磁性下地層）を介して垂直磁気記録層を形成した二層膜構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

二層膜構造の垂直磁気記録媒体は、磁気記録時に、磁気ヘッド−垂直磁気記録層−軟磁性下地層の間に好適な磁気回路を形成することができる。その際、軟磁性下地層が、垂直磁気記録層への記録を助ける働きをする。

特開２００３−７７１２２号公報

ところで、垂直磁気記録媒体のＳ／Ｎ比を向上させ、記録密度を向上させるためには、記録層の磁化遷移領域ノイズを低減することが肝要である。この磁化遷移領域ノイズは、通常、記録層を構成する磁性グレインの配向性や粒径及び磁気的相互作用の大きさなどに起因して発生することが知られている。磁性グレイン間に介在する磁気的相互作用の影響が大きい場合、記録ビット間の磁化反転が阻害される場合があり、特に情報記録密度が高くなるほど、好ましい記録再生が阻害されてしまう。

このような磁気的相互作用を抑制するために、通常の面内磁気記録媒体では、磁性グレイン間に粒界部分を形成して、磁気的相互作用を遮断するようにしている。例えば、磁気記録層を高記録密度化に好適なＣｏ系合金の硬磁性層とする場合では、Ｃｏ系合金のｈｃｐ結晶構造に粒界を形成することが望ましい。しかしながら、垂直磁気記録媒体において、Ｃｏ系合金を垂直磁気記録層として用いようとした場合には、好ましい粒界が形成され難いという問題があった。

本発明者らの考察によれば、この原因は次のように考えられる。即ち面内磁気記録ディスクにおいては、Ｃｏ系合金のｈｃｐ結晶構造がディスク面内に配向しているため、粒界部を形成する材料が磁気記録層の外へ流出しないよう抑制されていて、粒界が形成されやすく、グレインも小さくなりやすいが、一方、垂直磁気記録媒体においては、ｈｃｐ結晶構造がディスク面に垂直に配向しているため、粒界部を形成する材料が磁気記録層の垂直方向つまり磁気記録層の下側の層（例えば、軟磁性下地層や非磁性下地層）や上側の層（例えば保護層）内に拡散流出しやすく、好適な粒界が形成され難いからであると考えられる。

このため、現状では、垂直磁気記録媒体を更に高Ｓ／Ｎ比化することには限界があり、高記録密度化対応が不十分であった。また、そのため、高Ｓ／Ｎ比が得られる垂直磁気記録ディスクを安定的に量産することは困難であって、出荷製品に高度の品質保証を付与することができなかった。

本発明は、上記事情を考慮し、高Ｓ／Ｎ比で高記録密度を実現し得る垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。

本発明は以下の構成を有するものである。
構成１の発明は、基体上に下地層と垂直磁気記録層をこの順に備える垂直磁気記録媒体であって、前記下地層は、Ｃｏを含有する非晶質の非磁性層であり、前記垂直磁気記録層は、Ｃｏを含有する強磁性層であることを特徴とする。

構成２の発明は、構成１に記載の垂直磁気記録媒体であって、前記下地層は、Ｔａを含有することを特徴とする。

構成３の発明は、構成１又は２に記載の垂直磁気記録媒体であって、前記下地層は、ＮｉとＣｒの少なくとも一方を含有することを特徴とする。

構成４の発明は、構成１〜３のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体であって、前記下地層と前記垂直磁気記録層との間に、六方細密充填（ｈｃｐ）結晶構造を有する金属非磁性層が介挿されていることを特徴とする。

構成５の発明は、構成１〜４のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体であって、前記基体と下地層との間に、Ｃｏを含有する軟磁性層が介挿されていることを特徴とする。

本発明によれば、下地層をＣｏ含有の非晶質の非磁性層で構成し、垂直磁気記録層をＣｏ含有の強磁性層で構成したので、高Ｓ／Ｎ比と高記録密度を実現し得る垂直磁気記録ディスクを安定品質で提供することができる。

図１は実施形態の垂直磁気記録ディスク（垂直磁気記録媒体）１０の縦断面の膜構成を示す模式図である。
この垂直磁気記録ディスク１０は、化学強化されたアモルファスのアルミノシリケートガラスよりなるディスク基体１１の上に、密着層１２を介して軟磁性層１３を積層し、その上に第１下地層１４及び必要に応じて第２下地層１５を積層し、その上に垂直磁気記録層１６を設け、更にその上に媒体保護層１７と潤滑層１８を積層したものである。

密着層１２は、軟磁性層１３のディスク基体１１に対する付着力を補強する役目を果たす層である。軟磁性層１３は、軟磁性特性を備える軟磁性体からなるＣｏ含有の層である。第１下地層１４は、垂直磁気記録層１６の垂直配向を促進する作用と垂直磁気記録層１６の結晶粒の微細化を促進する作用を果たす層であり、Ｃｏを含有する非晶質の非磁性層よりなる。Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｒを含有するものでもよい。必要に応じて設けられる第２下地層１５は、ｈｃｐ結晶構造を有する金属非磁性層よりなる。

また、垂直磁気記録層１６は、Ｃｏを含有する強磁性層であり、ｈｃｐ結晶構造の合金硬磁性磁気記録層である。磁化容易軸（ｃ軸）はディスク面に対して垂直に配向されている。媒体保護層１７は、磁気ヘッドの衝撃から垂直磁気記録ディスク１０を防護するための層である。潤滑層１８は、磁気ヘッドの衝撃を緩和するための層である。

実施例１では、まず、アモルファスのアルミノシリケートガラスをダイレクトプレスで円盤状に成型してガラスディスクを作成した。このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施し、化学強化ガラスディスクからなる平滑な非磁性ディスク基体１１を得た。

このディスク基体１１の主表面の表面粗さをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で測定したところ、最大高さＲｍａｘが４．８ｎｍ、算術平均粗さＲａが０．４２ｎｍという平滑な表面形状であった。なお、Ｒｍａｘ及びＲａは、日本工業規格（ＪＩＳ）に従う。

得られたガラスディスク基体１１上に、真空引きを行なった枚葉・静止対向型成膜装置を用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて、Ａｒ雰囲気中で、密着層１２、軟磁性層１３を順次成膜し、その後、同
成膜装置内で加熱し、第１下地層１４、垂直磁気記録層１６、媒体保護層１７を順次成膜した。

上記の加熱は、真空中で２７５℃、９秒間、ディスク基体を保持することにより行った。
まず、密着層１２は、膜厚２０ｎｍのＴｉ層となるように、Ｔｉターゲットを用いて成膜した。
また、軟磁性層１３は、膜厚２００ｎｍの非晶質のＣｏＴａＺｒ（Ｃｏ：８８ａｔ％、Ｔａ：７ａｔ％、Ｃ：５ａｔ％）層となるように、ＣｏＴａＺｒターゲットを用いて成膜した。

軟磁性層１３までの成膜を終えて得られた膜の表面粗さを、上記と同様にＡＦＭで測定したところ、Ｒｍａｘが５．１ｎｍ、Ｒａが０．４８ｎｍという平滑な表面形状であった。
また、ＶＳＭ（振動試料型磁化測定装置）を用いて磁気特性を測定したところ、保磁力（Ｈｃ）は２エルステッド（Ｏｅ）、飽和磁束密度は９００ｅｍｕ／ｃｃであり、好適な軟磁性特性を示していた。

続いて、軟磁性層１３の上に、ディスク基体１１の加熱後に、膜厚５ｎｍの非晶質のＣｏＣｒＴａ（Ｃｏ：５５ａｔ％、Ｃｒ：３３ａｔ％、Ｔａ：１２ａｔ％）からなる第１下地層１４が形成されるように、ＣｏＣｒＴａターゲットを用いて成膜した。
第１の下地層１４の微細構造を調べるために、ＸＲＤ（Ｘ線回折測定）法で分析した。なお、ＣｕのＫα線によりゴニオメーター法でＸ線回折測定を行った。分析の結果、結晶質に由来する鋭利なピークは観察されず、第１下地層１４のＣｏＣｒＴａ膜は非晶質であることが確認された。

次に、ＣｏＣｒＰｔ合金からなる硬磁性体のターゲットを用いて、膜厚１５ｎｍのｈｃｐ結晶構造からなる垂直磁気記録層１６が形成されるように成膜した。該垂直磁気記録層の組成は、Ｃｏ：６２．５ａｔ％、Ｃｒ：２０ａｔ％、Ｐｔ：１７．５ａｔ％である。

次に、Ａｒに水素を２０％含有させた混合ガスを用いて、カーボンターゲットをスパッタリングすることにより、膜厚５ｎｍの水素化炭素からなる媒体保護層１７を形成した。水素化炭素とすることで、膜硬度が向上するので、磁気ヘッドからの衝撃に対して垂直磁気記録層１６を防護することができる。

この後、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）からなる潤滑層１８をディップコート法により形成した。潤滑層１８の膜厚は１．２ｎｍである。

以上の製造工程により、垂直磁気記録ディスク１０が得られた。
得られた垂直磁気記録ディスク１０の垂直磁気記録層１６の配向性をＸ線回折法にて分析したところ、ｈｃｐ結晶構造のｃ軸がディスク面に対して垂直方向に配向していた。
また、得られた垂直磁気ディスク１０を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で分析したところ、軟磁性層１３は、長距離秩序が観察されない非晶質であることが確認された。また、軟磁性層１３には加熱に伴う変質などは観測されなかった。

また、垂直磁気記録ディスク１０の磁気特性をＶＳＭで評価したところ、保磁力（Ｈｃ）は４２００エルステッド（Ｏｅ）、角型比〔残留磁束密度（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ）〕は１．０、磁化反転核生成磁界（Ｈｎ）は０エルステッドという、好適な磁気特性を示した。

なお、垂直磁気記録ディスク１０の保磁力、角型比は数値が高ければ高いほど好ましく、磁化反転核生成磁界は０未満のなるべく小さい値であるほど好ましい。
垂直磁気記録ディスク１０の電磁変換特性を測定したところ、Ｓ／Ｎ比は２１．１ｄＢ、分解能５０％であり、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ^２以上の垂直磁気記録ディスクにとって好適な結果が得られた。

また、電磁変換特性は以下のようにして測定した。
Ｒ／Ｗアナライザー（ＧＵＺＩＫ）と、記録側がＳＰＴ素子、再生側がＧＭＲ素子を備える垂直磁気記録方式用磁気ヘッドとを用いて、Ｓ／Ｎ比の信号Ｓは６５ｋｆｃｉの記録密度で測定し、ノイズＮは０から７８０ｋｆｃｉ間の記録密度で測定した波形面積を積分したものである。
また、分解能は３９０ｋｆｃｉで測定した信号と６５ｋｆｃｉで測定した信号との強度比である。このとき、磁気ヘッドの浮上量は１２ｎｍであった。
また、熱揺らぎ測定についても行ったが、障害は確認されなかった。なお、上記磁気特性等の結果については、後記表１にも示した。

実施例２では、膜厚５ｎｍの非晶質ＣｏＮｉＴａ（Ｃｏ：５５ａｔ％、Ｎｉ：１５ａｔ％、Ｔａ：３０ａｔ％）からなる第１下地層１４を、ＣｏＮｉＴａターゲットを用いて成膜した以外は、実施例１と同様に垂直磁気記録ディスク１０の作製を行った。
なお、実施例１と同様に第１下地層１４をＸ線回折測定により分析したところ、上記第１下地層１４のＣｏＮｉＴａ膜は非晶質であることが確認された。

得られた垂直磁気記録ディスク１０を実施例と同様に測定したところ、保磁力（Ｈｃ）は４０００エルステッド、角型比〔残留磁束密度（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ）〕は０．９７、磁化反転核生成磁界（Ｈｎ）は２００エルステッドであった。また、電磁変換特性を実施例１と同様に測定したところ、Ｓ／Ｎ比は２０．５ｄＢ、分解能５０％であった。

実施例３では、基体加熱を行わず、軟磁性層１３の上に、膜厚５ｎｍの非晶質ＣｏＣｒＴａ（Ｃｏ：５５ａｔ％、Ｃｒ：３３ａｔ％、Ｔａ：１２ａｔ％）からなる第１下地層１４をＣｏＣｒＴａターゲットを用いて成膜し、次に、膜厚２０ｎｍのｈｃｐ結晶構造を有するＲｕからなる金属非磁性層である第２下地層１５をＲｕターゲットを用いて、成膜ガス圧６Ｐａ、成膜速度：４ｎｍ／秒の成膜条件で形成し、さらに、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２の焼結体からなる強磁性体である硬磁性体ターゲットを用いて、成膜ガス６Ｐａ、膜厚１５ｎｍのｈｃｐ結晶構造を含む垂直磁気記録層１６が形成されるように成膜した。それ以外は、実施例１と同様に垂直磁気記録ディスク１０の作製を行った。

また、実施例１と同様に第１下地層１４をＸ線回折測定により分析したところ、上記第１下地層１４のＣｏＣｒＴａ膜は非晶質であることが確認された。
また、第２下地層１５の微細構造を調べるために、ＸＲＤ（Ｘ線回折測定）法で分析した。なお、ＣｕのＫα線によりゴニオメータ法でＸ線回折測定を行った。分析の結果、六方細密充填（ｈｃｐ）結晶構造に由来する鋭利なピークが観察され、第２下地層１５のＲｕ膜は六方細密充填（ｈｃｐ）結晶構造であることが確認された。
さらに、この垂直磁気記録層１６を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で分析したところ、グラニュラー構造を備えていた。具体的にはＣｏを含有する六方細密充填（ｈｃｐ）結晶構造の結晶粒子の間に、非磁性の酸化物体からなる粒界部分が形成されていることを確認した。

この場合の垂直磁気記録層１６の組成は、［Ｃｏ：７３．５ａｔ％、Ｃｒ：９．５ａｔ％、Ｐｔ：１７ａｔ％］−ＳｉＯ_２：８ｍｏｌ％である。
得られた垂直磁気記録ディスク１０を、実施例１と同様に測定したところ、保磁力（Ｈｃ）は４４００エルステッド、角型比（残留磁束密度（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ））は１．０、磁化反転核生成磁界（Ｈｎ）は−９００エルステッドであった。また、電磁変換特性を実施例１と同様に測定したところ、Ｓ／Ｎ比は２２．５ｄＢ、分解能５３％であった。

実施例４は、膜厚５ｎｍの非晶質のＣｏＮｉＴａ（Ｃｏ：５５ａｔ％、Ｎｉ：１５ａｔ％、Ｔａ：３０ａｔ％）からなる第１下地層１４を、ＣｏＮｉＴａターゲットを用いて成膜した。それ以外は、実施例３と同様に垂直磁気記録ディスク１０の作製を行った。
なお、実施例１と同様に第１下地層１４をＸ線回折測定により分析したところ、第１下地層１４のＣｏＮｉＴａ膜は非晶質であることが確認された。

得られた垂直磁気記録ディスク１０を、実施例１と同様に測定したところ、保磁力（Ｈｃ）は４２００エルステッド、角型比〔残留磁束密度（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ）〕は１．０、磁化反転核生成磁界（Ｈｎ）は−７００エルステッドであった。また、電磁変換特性を実施例１と同様に測定したところ、Ｓ／Ｎ比は２２．１ｄＢ、分解能５２％であった。

〔比較例１〕
比較例１では、膜厚５ｎｍの非晶質のＣｏＣｒＴａ（Ｃｏ：５６ａｔ％、Ｃｒ：４０ａｔ％、Ｔａ：４ａｔ％）からなる第１下地層１４を、ＣｏＣｒＴａターゲットを用いて成膜した。それ以外は、実施例１と同様に垂直磁気記録ディスクの作製を行った。
なお、実施例１と同様に第１下地層１４をＸ線回折測定により分析したところ、六方細密充填（ｈｃｐ）結晶構造に由来する鋭利なピークが観察され、上記第１下地層１４のＣｏＣｒＴａ膜は結晶質であることが確認された。

得られた垂直磁気記録ディスクを実施例１と同様に測定したところ、保磁力（Ｈｃ）は３４００エルステッド、角型比（残留磁束密度（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ））は０．９４、磁化反転核生成磁界（Ｈｎ）は２００エルステッドであった。また、電磁変換特性を実施例１と同様に測定したところ、Ｓ／Ｎ比は１８．０ｄＢ、分解能４３％であった。
この結果は、実施例と比較して、第１下地層１４を結晶質にすることにより、Ｓ／Ｎ比と分解能が低下することを示している。

〔比較例２〕
比較例２では、軟磁性層１３の上に、第１下地層を形成せず、直接垂直磁気記録層１７を軟磁性層１３の直上に形成した以外は、実施例１と同様に垂直磁気記録ディスクの作製を行った。

得られた垂直磁気記録ディスクを実施例１と同様に測定したところ、保磁力（Ｈｃ）は３７００エルステッド、角型比（残留磁束密度（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ））は０．９０、磁化反転核生成磁界（Ｈｎ）は７００エルステッドであった。また、電磁変換特性を実施例１と同様に測定したところ、Ｓ／Ｎ比は１９．１ｄＢ、分解能４５％であった。
この結果は実施例と比較して、第１地下層１４を垂直磁気記録層１７の直下に形成しないことによりＳ／Ｎ比と分解能が低下することを示している。

以上の結果を表１に示す。

本発明の実施形態の垂直磁気記録ディスクの膜構成を示す模式図である。

符号の説明

１０垂直磁気記録ディスク（垂直磁気記録媒体）
１１ディスク基体
１３軟磁性層
１４第１下地層
１５第２下地層
１６垂直磁気記録層
１７媒体保護層
１８潤滑層

Claims

基体上に下地層と垂直磁気記録層をこの順に備える垂直磁気記録媒体であって、
前記下地層は、Ｃｏを含有する非晶質の非磁性層であり、
前記垂直磁気記録層は、Ｃｏを含有する強磁性層であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
請求項１に記載の垂直磁気記録媒体であって、
前記下地層は、Ｔａを含有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
請求項１又は２に記載の垂直磁気記録媒体であって、
前記下地層は、ＮｉとＣｒの少なくとも一方を含有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
請求項１〜３のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体であって、
前記下地層と前記垂直磁気記録層との間に、六方細密充填（ｈｃｐ）結晶構造を有する金属非磁性層が介挿されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
請求項１〜４のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体であって、
前記基体と下地層との間に、Ｃｏを含有する軟磁性層が介挿されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。