JP2007102833A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】非磁性基板10の主表面上に、少なくとも軟磁性層30と垂直磁気記録層とが順次形成された垂直磁気記録媒体であって、前記基板を上下に挟む軟磁性層30,30のそれぞれの磁化容易軸の方向が、膜面に平行で、且つ、前記基板を挟んで互いに略180°異なり、相互に磁気的に結合している。これにより、媒体基板が小径、薄板になっても、媒体ノイズを低減し、高記録密度化に適した垂直磁気記録媒体が安定した品質で得られる。
【選択図】図1
Description
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の磁気ディスクから大幅に異なる設計思想が要求される。
垂直磁気記録方式は、高い記録分解能が得られることから、次世代の高密度記録方式として早期の開発が望まれており、特に、10GB以上の高容量化が望まれている小径(1インチ、0.85インチなど)媒体への応用が強く要望されている。
そこで、本発明は、上記従来の種々の問題点を解決し、媒体基板が小径、薄板になっても、媒体ノイズを低減し、高記録密度化に適した、熱揺らぎ障害耐性を備え、しかも安定した品質で得られるような垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。
(構成1)非磁性基板の主表面上に、少なくとも軟磁性層と垂直磁気記録層とが順次形成された垂直磁気記録媒体であって、前記非磁性基板を上下に挟む前記軟磁性層のそれぞれの磁化容易軸の方向が、膜面に平行で、且つ、前記非磁性基板を挟んで互いに略180°異なり、相互に磁気的に結合していることを特徴とする垂直磁気記録媒体である。
(構成2)前記軟磁性層が、非磁性層を挟む複数の層からなることを特徴とする構成1に記載の垂直磁気記録媒体である。
(構成3)前記軟磁性層における前記非磁性層を上下に挟む各軟磁性層のそれぞれの磁化容易軸の方向が、前記非磁性層を挟んで互いに略180°異なり、相互に磁気的に結合していることを特徴とする構成2に記載の垂直磁気記録媒体である。
(構成4)前記非磁性基板はディスク状であって、前記軟磁性層の磁化容易軸の方向が前記基板の略半径方向であることを特徴とする構成1乃至3の何れか一に記載の垂直磁気記録媒体である。
(構成5)前記非磁性基板はディスク状であって、前記軟磁性層の磁化容易軸の方向がランダムであることを特徴とする構成1乃至3の何れか一に記載の垂直磁気記録媒体である。
(構成6)前記軟磁性層は、コバルト(Co)と鉄(Fe)の少なくとも一方の元素を含む非晶質合金材料からなることを特徴とする構成1乃至5の何れか一に記載の垂直磁気記録媒体である。
(構成7)前記非磁性基板の厚みが、0.4mm以下であることを特徴とする構成1乃至6の何れか一に記載の垂直磁気記録媒体である。
(構成8)前記垂直磁気記録層は、グラニュラー構造を含有するコバルト(Co)系強磁性材料からなることを特徴とする構成1乃至7の何れか一に記載の垂直磁気記録媒体である。
図1は、本発明の一実施の形態に係る媒体基板の表裏の軟磁性層の構成を示す断面図である。図2は、本発明の一実施の形態に係る垂直磁気記録ディスクの層構成を示す断面図である。
図1に示すように、基板10を挟んでその表裏にそれぞれ付着層20,20及び軟磁性層30,30を備え、各軟磁性層は、上下の軟磁性層33,31の間にRu,Irなどの非磁性金属層32を挟む積層構造となっている。
このように、基板10を挟む表裏の軟磁性層の磁化容易軸の方向を略180°異なるようにするためには、例えば軟磁性層のスパッタ成膜中の磁界の向きを表裏で反平行にして成膜することにより実現できる。軟磁性層はスパッタリング法で成膜することが好ましい。特にDCマグネトロンスパッタリング法で成膜すると均一な成膜が可能となるので好ましい。
上記基板10はディスク状の場合、軟磁性層の磁化容易軸の方向が基板の略半径方向であることが、本発明の作用を好適に得られるので好ましい。但し、本発明の作用が得られる限りにおいては、軟磁性層の磁化容易軸の方向がランダム、たとえば不規則な方向、半径方向以外の任意の方向でもよい。
上記軟磁性層は単層でもよいが、本実施の形態のように、非磁性層を挟む複数の層からなり、反強磁性結合構造とすることが特に好ましい。この場合の非磁性層としては、例えばRu,Ir,Rhなどの非磁性金属材料が好適な反強磁性結合構造が得られるので好ましい。非磁性層の膜厚は、5〜10Å程度が好ましい。
基板の厚みは、0.4mm以下であることが特に好ましい。小径で薄板の基板を用いる垂直磁気記録媒体において特に本発明の効果が好適に発揮されるからである。
本発明において、基板10は特に限定されないが、ガラス基板やアルミ合金等の金属基板を用いることができる。平滑性の高いガラス基板を用いると、磁気記録ヘッドの浮上量を低下させることができ、特に好適である。
また、本実施の形態のように、基板10に対する軟磁性層30の付着力を補強する作用を備えた付着層20を設けることが好ましい。軟磁性層30が例えばCo系合金からなる場合、付着層20の材料としては例えばCrTi系が好適である。付着層20を設ける場合の膜厚は、20nm以下とするのが好ましい。
軟磁性層30については前述したとおりであり、ここでは重複説明を省略する。
また、第1の下地層上に形成される第2の下地層としては、六方細密充填(hcp)結晶構造を有する非磁性金属材料からなり、該第2の下地層の上に形成される垂直磁気記録層の垂直配向と微細化を促進する作用を備える。この第2の下地層の具体的な材料としては、例えばルテニウム(Ru)又はルテニウム(Ru)合金材料等が好ましく挙げられる。このようなRu又はRu合金の場合、hcp結晶構造を備える例えばCoPt系垂直磁気記録層の結晶軸(c軸)を垂直方向に配向するよう制御する作用が高く、hcp結晶構造が微細かつ均一に成長できるため好適である。
なお、本発明の垂直磁気記録層において、Ptの含有量は10at%〜25at%であることが好ましく、特に12at%〜20at%であることが望ましい。Ptの含有量が10at%未満では異方性磁界Hkが低くなり、熱揺らぎ耐性が低下するので好ましくなく、また、25at%を超えると非磁性下地層の結晶構造との積層欠陥が発生する場合があるので好ましくない。
垂直磁気記録層にCrを含有させる場合においては、その含有量は、10at%〜25at%とするのが好適であり、更には13at%〜22at%とするのが望ましい。Crの含有量が上記の範囲内であると、磁性結晶粒子間に好適な粒界を形成し易くなる。なお、Crの含有量が25at%を越えると、異方性磁界Hkの低下による熱揺らぎ耐性の低下が見られる場合があり、好ましくない。
上記保護層60上に、更に潤滑層70を設けることが好ましい。潤滑層を設けることにより、磁気記録ヘッドと磁気ディスク間の磨耗を抑止でき、磁気ディスクの耐久性を向上させることができる。潤滑層の材料としては、たとえばパーフロロポリエーテル系が好ましい。また、潤滑層の膜厚は0.5nm〜1.5nm程度が好適である。
(実施例1)
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、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のガラス基板を得た。このガラス基板の大きさは27.4mm(1インチディスク用)、板厚は0.381mmである。
このガラス基板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、Rmaxが4.8nm、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)に従った。
得られたガラス基板上に、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、アルゴン(Ar)雰囲気中で、付着層、軟磁性層を順次成膜した。
また、軟磁性層は全厚50nmの非晶質のCoZrTa(Co:88at%、Zr:5at%、Ta:7at%)合金層となるように、CoZrTaターゲットを用いて成膜した。このCoZrTa合金は軟磁気特性を示す軟磁性体である。なお、軟磁性層成膜時の基板、ターゲット、磁石の位置関係は前述の図5に示すとおりとし、基板を挟む表裏の軟磁性層の磁化容易軸の方向を略180°異なるようにするため、軟磁性層のスパッタ成膜中の磁界の向きを表裏で反平行にして成膜した。
また、VSM(振動試料型磁化測定装置)で得られたディスクの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810emu/ccであり、好適な軟磁性特性を示していた。
上で得られたディスクを、引き続き真空引きを行なった成膜装置内で、DCマグネトロンスパッタリング法にて、Ar雰囲気中で、非磁性下地層、垂直磁気記録層、保護層を順次成膜した。
次いで、Arに水素を30%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、水素化炭素からなる保護層6(膜厚5nm)を形成した。水素化炭素とすることにより、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を好適に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)からなる潤滑層をディップコート法により形成した。潤滑層の膜厚は1nmである。
以上の製造工程により、本実施例の垂直磁気記録ディスクが得られた。
また、得られた垂直磁気記録ディスクの垂直磁気記録層を透過型電子顕微鏡(TEM)で分析したところ、Coを含有するhcp結晶構造の結晶粒子の間にSiの酸化物からなる粒界部分が形成されたグラニュラー構造を備えていることがわかった。
なお、磁気特性としては、保磁力、角型比は数値が高ければ高い程好ましく、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。また、MH曲線の傾きは、1.0/4πに近ければ近いほど好ましい。理論上、1.0/4πであれば、磁気的相互作用が抑制され実質的に作用していないと考えられるからである。
なお、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、780kfciの記録密度で測定した。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なったが、障害は確認されなかった。
実施例1における軟磁性層成膜を、成膜中の磁界の向きが表裏で同じ向き且つ平行にして成膜した。その結果、基板を挟む表裏の軟磁性層の磁化容易軸の方向は同方向であった。
このように軟磁性層の成膜方法が異なる点以外は実施例1と同様の製造方法により垂直磁気記録ディスクを得た。
得られた垂直磁気記録ディスクについて実施例1と同様に分析評価した。
また、得られた垂直磁気記録ディスクの垂直磁気記録層を透過型電子顕微鏡(TEM)で分析したところ、Coを含有するhcp結晶構造の結晶粒子の間にSiの酸化物からなる粒界部分が形成されたグラニュラー構造を備えていることがわかった。
さらに、垂直磁気記録ディスクの電磁変換特性を測定したところ、S/N比は21.5dBであり、小径、薄板ディスクにおいて、記録密度が100Gbit/inch2以上の高記録密度化を実現するにはS/N比が低かった。
20 付着層
30 軟磁性層
40 下地層
50 垂直磁気記録層
60 保護層
70 潤滑層
80 ステージ
90 磁石
100 ターゲット
110 基板ホルダー
Claims (8)
- 非磁性基板の主表面上に、少なくとも軟磁性層と垂直磁気記録層とが順次形成された垂直磁気記録媒体であって、
前記非磁性基板を上下に挟む前記軟磁性層のそれぞれの磁化容易軸の方向が、膜面に平行で、且つ、前記非磁性基板を挟んで互いに略180°異なり、相互に磁気的に結合していることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 前記軟磁性層が、非磁性層を挟む複数の層からなることを特徴とする請求項1に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記軟磁性層における前記非磁性層を上下に挟む各軟磁性層のそれぞれの磁化容易軸の方向が、前記非磁性層を挟んで互いに略180°異なり、相互に磁気的に結合していることを特徴とする請求項2に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記非磁性基板はディスク状であって、前記軟磁性層の磁化容易軸の方向が前記基板の略半径方向であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記非磁性基板はディスク状であって、前記軟磁性層の磁化容易軸の方向がランダムであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記軟磁性層は、コバルト(Co)と鉄(Fe)の少なくとも一方の元素を含む非晶質合金材料からなることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記非磁性基板の厚みが、0.4mm以下であることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記垂直磁気記録層は、グラニュラー構造を含有するコバルト(Co)系強磁性材料からなることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一に記載の垂直磁気記録媒体。
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