JP2006209903A - 情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 近接場光をハイブリッド記録方式に適用した情報記録媒体において、熱揺らぎにより強い超高記録密度の情報記録媒体を提供する。
【解決手段】 近接場光を照射するとともに外部磁界を印加することにより記録磁区を形成して情報記録を行い、記録磁区からの漏洩磁界を検出することにより情報再生を行う情報記録媒体であって、３ｄ強磁性遷移金属元素及び非磁性元素を含む材料で形成され、３ｄ強磁性遷移金属元素を含む磁性粒子と該非磁性元素を含む偏析相とが存在する第１記録層と、非磁性層と磁性層とを交互に積層して形成された第２記録層とを備え、第１記録層と第２記録層が接して設けられていることを特徴とする情報記録媒体を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、情報を磁区として記録する情報記録媒体に関し、より詳細には、近接場光を照射するとともに外部磁界を印加することにより記録磁区を形成して情報記録を行い、該記録磁区からの漏洩磁界を検出することにより情報再生を行う情報記録媒体に関する。

近年、数百Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２を超える超高記録密度の情報記録媒体の研究分野では、近接場光を用いた情報記録技術が注目されている。近接場光は通常のレーザ光などの伝搬光に比べて極めて微小な領域（波長以下の領域）にエネルギーを集中させることができるので、通常の伝搬光照射では困難な高密度記録が可能になる。近接場光を用いた情報記録に関する技術として、例えば、特開２００２−２７７３７６号公報に近接場光プローブを用いた近接場光記録再生装置が開示されている。

近接場光を用いた情報記録媒体の例としては、基板上に形成された記録層に近接場光を照射して情報の記録、再生及び消去、または、情報の記録及び再生を行う光情報記録媒体が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、基板と記録層との間に膜厚が３０ｎｍ以下の金属層を設けるか、もしくは金属層を設けない構成とすることにより、耐摩耗性、耐衝撃性等の光情報記録媒体の強度を向上させることが開示されている。

また、通常の伝搬光を用いて情報記録媒体の高密度記録化を図るための方法としては、光を照射しながら外部磁界を印加して情報を磁区として記録し、情報再生時には記録磁区からの漏洩磁界を検出する記録再生方式、いわゆる、ハイブリッド記録方式（熱アシスト記録方式ともいう）がある。この記録方式では、光を所定部分に照射して保磁力を低下させ、照射部分に外部磁界を印加することにより情報を記録するので、高保磁力を有する磁気記録層に対しても比較的小さな磁界で容易に情報を記録することができ、熱安定性に優れた微細な記録磁区を形成することができる。

特開２００２−２５１７８７号公報（第４−７頁、第１図）

ところで、近接場光をハイブリッド記録方式に適用した場合には、近接場光の微小スポットに対応した非常に小さな記録磁区を形成することができるので、さらなる高密度記録化が期待される。しかしながら、本発明者の知る限りではハイブリッド記録方式に近接場光を適用した情報記録媒体に関する技術は開示されていない。また、近接場光をハイブリッド記録方式に適用した場合には、近接場光の微小スポットに対応した非常に小さな記録磁区を形成することができるが、そのような微小な記録磁区は熱揺らぎに非常に弱く、室温程度の環境下でも安定して記録磁区が存在できなくなるおそれがある。そこで、ハイブリッド記録方式に近接場光を用いて情報の記録再生を行う際には、その記録方式に最適な情報記録媒体が必要とされる。

本発明の目的は、近接場光をハイブリッド記録方式に適用した場合にも、熱揺らぎに強い超高記録密度の情報記録媒体を提供することである。

本発明の態様に従えば、近接場光を照射するとともに外部磁界を印加することにより記録磁区を形成して情報記録を行い、該記録磁区からの漏洩磁界を検出することにより情報再生を行う情報記録媒体であって、３ｄ強磁性遷移金属元素を含む磁性粒子と非磁性元素を含み該磁性粒子を被覆する偏析相とを有する第１記録層と、非磁性膜と磁性膜とを交互に積層して形成された第２記録層とを備え、第１記録層及び第２記録層が接して設けられていることを特徴とする情報記録媒体が提供される。

本発明の情報記録媒体は、ハイブリッド記録方式に近接場光を適用して情報を記録する情報記録媒体であり、本発明の情報記録媒体では近接場光の微小スポットに対応した非常に小さな記録マーク（例えば、３０ｎｍ程度の記録マーク）を形成することができ、超高密度記録化（数百Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２以上）を図ることができる。しかしながら、上述のように、そのような微小な記録磁区は熱揺らぎに非常に弱く、室温程度の環境下でも安定して記録磁区が存在できなくなるおそれがある。本発明の情報記録媒体ではこの課題を解決するために、記録層を、３ｄ強磁性遷移金属元素及び非磁性元素を含む材料で形成された第１記録層と、非磁性膜と磁性膜とを交互に積層して形成された第２記録層とで構成し、第１記録層及び第２記録層を接して設けた。

本発明の情報記録媒体の第１記録層は、３ｄ強磁性遷移金属元素を含む磁性結晶粒子が非磁性元素を含む偏析相により被覆された構造となっており、非磁性元素の含有量等を調整することにより、３ｄ強磁性遷移金属元素を含む磁性結晶粒子のサイズを小さくすることができる。それゆえ、第１記録層では極めて微小な記録磁区を形成することができ、近接場光の微小スポットに対応した非常に小さな記録磁区を形成することができる。さらに、本発明の情報記録媒体では、第１記録層内の記録磁区を熱的により安定化させるために、非磁性膜と磁性膜とを交互に積層して形成された第２記録層、すなわち、磁気異方性エネルギーが高く熱的に安定な層を第１記録層に接して設けた。

本発明の情報記録媒体のように、第１記録層に接して磁気異方性エネルギーの大きい第２記録層を設けると、第１記録層と第２記録層との交換結合力により、第１記録層の記録磁区が第２記録層に転写されるとともに、第１記録層の磁気異方性エネルギーが磁気異方性エネルギーの高い第２記録層により補填され、第１記録層の磁気異方性エネルギーを増大させることができる。第１記録層の磁気異方性エネルギーが増大すると、第１記録層の熱的安定性も向上する。それゆえ、本発明の情報記録媒体に近接場光の微小スポットに対応した非常に小さな記録磁区を第１記録層に形成しても、第１記録層と第２記録層との交換結合力により第１記録層内の磁気異方性エネルギーは高く保たれるので、記録磁区は熱的に安定になる。

また、本発明の情報記録媒体では、第１記録層と第２記録層とが交換結合により磁気的に結合しているので、情報を記録する際には、この磁気的な結合を上回る大きなエネルギーを情報記録媒体に局所的に与えなくては所望の記録ができない。この大きなエネルギーを与えるために、本発明では近接場光を照射し、第１記録層と第２記録層との磁気的な結合を記録時に極めて大きく減少させる。それゆえ、本発明の情報記録媒体では、第１記録層と第２記録層とが交換結合により磁気的に結合していても容易に情報記録を行うことができる。

なお、本発明の情報記録媒体では、互いに接して設けられた第１及び第２記録層の組が複数存在していても良い。また、本発明の情報記録媒体では、第１及び第２記録層のいずれか一方の記録層を他方の記録層で挟み込んだ膜構成にしても良い。いずれの構成にしても、第１記録層と第２記録層とが交換結合力により結合するので、第１記録層内の磁気異方性エネルギーは高く保たれて記録磁区は熱的に安定になる。

本発明の情報記録媒体では、上記３ｄ強磁性遷移金属元素が、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であることが好ましい。特に、上記３ｄ強磁性遷移金属元素がＣｏであることが好ましい。

本発明の情報記録媒体では、上記非磁性元素がＣｒであり、上記偏析相中のＣｒの含有量が２３〜４０ａｔ％であることが好ましい。第１記録層中の非磁性元素としてＣｒを用い、Ｃｒを含む偏析相内のＣｒの含有量を２３ａｔ％以上とすると、第１記録層内の磁性結晶粒子の磁気的分離がより進み、磁性結晶粒子のサイズをより小さくすることができる。しかしながら、第１記録層内の偏析相内のＣｒの含有量が４０ａｔ％を超えると、磁性を担う３ｄ強磁性遷移金属元素が第１記録層内に占める割合が小さくなるので、飽和磁化Ｍｓが低下し、残留磁化Ｍｒも低下する。それゆえ、第１記録層の膜厚ｔとした場合の再生特性に関する設計指標であるＭｒ・ｔを所望の値に制御することが困難となるという不都合が生じ、好ましくない。なお、第１記録層に含まれる非磁性元素としては、Ｃｒ以外にＢ、Ｔａ、ＳｉＯ_２等の酸化物、ＳｉＮ等の窒化物等を用いても良く、第１記録層には、これらの非磁性元素のうち少なくとも一種の元素が含まれることが好ましい。

本発明の情報記録媒体では、第２記録層の上記磁性膜が上記３ｄ強磁性遷移金属元素で形成され、上記非磁性膜が主に貴金属から形成されていることが好ましい。特に、上記貴金属がＰｔ及びＰｄのうち少なくとも一方であることが好ましい。第２記録層の非磁性膜をＰｔ及びＰｄのうち少なくとも一方の貴金属で形成することにより、第２記録層の磁気異方性エネルギーをより高くすることができ特に好ましい。なお、貴金属としてＡｕを用いても良い。

本発明の情報記録媒体では、近接場光の微小スポットに対応した非常に小さな記録磁区を第１記録層に形成しても、第１記録層と第２記録層との交換結合力により第１記録層内の磁気異方性エネルギーを高く保たれているので、記録磁区は熱的に安定になる。それゆえ、熱揺らぎにより強い超高記録密度の情報記録媒体を提供することができる。

以下に、本発明の情報記録媒体の実施例について図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

本実施例では、近接場光を用いてハイブリッド記録方式で情報記録を行うための情報記録媒体を作製した。また、この例では基板と反対側（膜面側）から光を入射させる膜面入射タイプの情報記録媒体を作製した。この例で作製した情報記録媒体の概略構成断面図を図１に示した。この例で作製した情報記録媒体１０は、図１に示すように、基板１上に、誘電体層２、ヒートシンク層３、下地層４、第１記録層５、第２記録層６、保護層７及び潤滑層８を順次積層した構造を有する。また、この例で作製した情報記録媒体は、膜面入射タイプの情報記録媒体であるので、図１に示すように、近接場光を射出する近接場光プローブ２０は、潤滑層８側に設けられる。

この例の情報記録媒体の具体的な製造方法は次の通りである。まず、基板１にはガラス基板を用いた。なお、この例のように膜面入射タイプの情報記録媒体では、Ｓｉ基板等の基板材料も用いることができる。

次に、用意した基板１を、複数のスパッタチャンバを有する連続スパッタリング装置（不図示）の第１スパッタチャンバ内の基板キャリアに装着した。基板キャリアはスパッタチャンバ内でスパッタリングターゲットに対して回転可能に支持されている。それゆえ、基板キャリアに装着された基板１もまたスパッタチャンバ内でスパッタリングターゲットに対して回転可能に支持されている。

次いで、スパッタチャンバ内を５×１０^−５Ｐａ以下の真空度まで排気した後、Ａｒガスと窒素ガスを導入して反応性スパッタリングを行い、基板１上に、誘電体層２としてＳｉＮを５０ｎｍの膜厚で形成した。スパッタターゲットにはＳｉターゲットを用いた。

次いで、基板キャリアを、第２スパッタチャンバに搬送し、Ａｒガスを導入してスパッタリングを行い、誘電体層２上に、ヒートシンク層３としてＡｌ合金を３０ｎｍの膜厚で形成した。スパッタターゲットにはＡｌ合金ターゲットを用い、基板キャリアを回転させながら、スパッタリングを行った。

次いで、基板キャリアを第３スパッタチャンバに搬送し、Ａｒガスと窒素ガスを導入して反応性スパッタリングを行い、ヒートシンク層３上に、下地層４としてＣｒ膜を１０ｎｍの膜厚で形成した。スパッタターゲットにはＣｒターゲットを用いた。なお、下地層４の形成材料としては、Ｃｒ以外にＢ、Ｔａ、ＳｉＯ_２等の酸化物、ＳｉＮ等の窒化物等を用いても良い。

次いで、基板キャリアを第４スパッタチャンバに搬送し、Ａｒガスを導入してスパッタリングを行い、下地層４上に、第１記録層５としてＣｏ−Ｃｒ膜を５ｎｍの膜厚で形成した。スパッタターゲットにはＣｏターゲットとＣｒターゲットと用い、基板キャリアを回転しながら、これらの２つのターゲットによる２元同時スパッタリングを行い第１記録層５を形成した。ここで、Ｃｏターゲット及びＣｒターゲットへの投入電力をそれぞれ調整することにより、第１記録層５の組成比を調整した。本実施例では、第１記録層内に形成される偏析相中の非磁性元素Ｃｒの含有量が２３ａｔ％〜４０ａｔ％となるように、第１記録層５の形成プロセスにおけるパラメータ（投入電力等）を調整した。このようにして形成した第１記録層５の膜構造を高分解能電子顕微鏡で観察すると、Ｃｒの含有量が２３ａｔ％〜４０ａｔ％となる偏析相では、磁性結晶粒子の磁気的な分離が良好であった。

次に、基板キャリアを第５スパッタチャンバに搬送し、Ａｒガスを導入してスパッタリングを行い、第１記録層５上に、第２記録層６としてＣｏ／Ｐｄ多層膜を７ｎｍの膜厚で形成した。第２記録層６は次のようにして形成した。スパッタターゲットにはＣｏターゲットとＰｄターゲットを用いた。第５スパッタチャンバ内には、動作制御が可能なシャッターが設けられており、そのシャッター上にはＣｏターゲットとＰｄターゲットが装着されている。ＣｏターゲットとＰｄターゲットとを交互にシャッターでマスクするようにシャッターの動作を制御することにより、膜厚０．３ｎｍのＣｏ膜（磁性膜）と膜厚０．７ｎｍのＰｄ膜（非磁性膜）をそれぞれ１０層交互に積層してＣｏ／Ｐｄ多層膜を形成した。

なお、この例では、第１記録層５と接する第２記録層６の膜がＣｏ膜となるように第２記録層６を形成した。すなわち、第２記録層６の形成時には、Ｃｏ膜から積層した。上述したように、本発明の情報記録媒体では、第１記録層５と第２記録層６との交換結合を利用して第１記録層５の磁気異方性エネルギーを増大させる。それゆえ、第１記録層５と第２記録層６との交換結合をより強くするためには、第２記録層６の第１記録層５側の界面には磁性膜であるＣｏ膜を形成することが好ましい。

次に、基板キャリアを第６スパッタチャンバに搬送し、Ａｒガスを導入してスパッタリングを行い、第２記録層６上に、保護層７としてＣ膜を５ｎｍの膜厚で形成した。スパッタターゲットにはカーボンターゲットを用いた。

上述のスパッタリング工程が終了した後、フッ素系潤滑剤を保護層７上にディッピングにより被覆して潤滑層８を形成した。こうして、本実施例の情報記録媒体を作製した。

この例で作製した情報記録媒体１０に対して、近接場光を適用したハイブリッド記録方式で情報の記録再生を行うために用い得る情報記録装置の一例を図２に示した。図２の情報記録装置２００は、近接場光を情報記録媒体の一部に照射して、近接場光で加熱されている部分に外部磁界を印加することにより情報が記録される方式、いわゆる、ハイブリッド記録方式（熱アシスト型記録方式）により情報記録媒体に情報を記録するための情報記録装置である。

この例で用いた情報記録装置２００は、図２に示すように、この例で作製した情報記録媒体１０上の情報が記録される所定の位置に近接場光２１を照射するための近接場光プローブ２０と、近接場光２１により加熱された領域に磁界を印加して情報を記録するための磁気コイル２２と、情報記録媒体１０に記録された磁化情報の漏洩磁界を検出して情報再生を行うための再生用磁気ヘッド２３と、近接場光プローブ２０、磁気コイル２２及び再生用磁気ヘッド２３が設置されているスライダ２４とで構成される。再生用磁気ヘッド２３としては、ＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッド等を用い得る。

この例で作製した情報記録媒体１０に対して、図２に示すような情報記録装置２００で情報記録を行うと、近接場光のスポットサイズとほぼ同じサイズの極めて微小な記録磁区を形成することができた。また、この例の情報記録媒体では、第１記録層と第２記録層との交換結合力により第１記録層内の磁気異方性エネルギーを高く保たれているので、熱的安定性が一層向上した微小な記録磁区を形成することができた。

上記実施例では、スパッタ法により各層を形成した例を説明したが、本発明はこれに限定されず、基板表面に薄膜を形成する別の製造方法、例えば、蒸着法等の他の気相法を用いても良い。

上記実施例では、第１記録層上に第２記録層を形成した例を説明したが、本発明はこれに限定されない。第２記録層を先に形成し、次いで、第２記録層上に第１記録層を形成しても良い。ただし、そのような場合は、下地層を実施例と変える必要があり、例えば、上記実施例のように第２記録層にＣｏ／Ｐｄ多層膜を用いた場合には、その下地層としては、Ｐｄ、Ｒｕ等の膜を用いることが好ましい。なお、下地層の形成材料は、下地層上に形成される記録層の結晶構造等により適宜変更し得る。

本発明の情報記録媒体によれば、３ｄ強磁性遷移金属元素と非磁性元素を含む材料で形成された第１記録層と、非磁性膜と磁性膜を交互に積層した第２記録層とを接して設けることにより、第１記録層で微小な記録磁区を形成し、第２記録層により第１記録層の磁気異方性エネルギーを増大させることができるので、極めて微小な記録磁区が形成可能となるとともに、熱的により安定な記録磁区を形成することができる。それゆえ、本発明の情報記録媒体は、熱揺らぎにより強い超高記録密度の情報記録媒体として好適であり、特に、近接場光をハイブリッド記録方式に適用した情報記録媒体に最適である。

図１は、実施例で作製した情報記録媒体の概略断面図である。 図２は、実施例で作製した情報記録媒体に対して情報記録を行う際に用い得る情報記録装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 基板
２ 誘電体層
３ ヒートシンク層
４ 下地層
５ 第１記録層
６ 第２記録層
７ 保護層
８ 潤滑層
１０ 情報記録媒体
２０ 近接場光プローブ
２１ 近接場光

Claims (6)

1. 近接場光を照射するとともに外部磁界を印加することにより記録磁区を形成して情報記録を行い、該記録磁区からの漏洩磁界を検出することにより情報再生を行う情報記録媒体であって、
   ３ｄ強磁性遷移金属元素を含む磁性粒子と非磁性元素を含み該磁性粒子を被覆する偏析相とを有する第１記録層と、
   非磁性膜と磁性膜とを交互に積層して形成された第２記録層とを備え、
   第１記録層及び第２記録層が接して設けられていることを特徴とする情報記録媒体。
2. 上記３ｄ強磁性遷移金属元素が、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
3. 上記３ｄ強磁性遷移金属元素が、Ｃｏであることを特徴とする請求項１または２に記載の情報記録媒体。
4. 上記非磁性元素がＣｒであり、上記偏析相中のＣｒの含有量が２３〜４０ａｔ％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の情報記録媒体。
5. 第２記録層の上記磁性膜が上記３ｄ強磁性遷移金属元素で形成され、上記非磁性膜が主に貴金属から形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の情報記録媒体。
6. 上記貴金属がＰｔ及びＰｄのうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項５に記載の情報記録媒体。