JP2008084481A

JP2008084481A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JP2008084481A
Application number: JP2006265517A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ishibashi; 信一石橋; Kentaro Nakajima; 健太郎中島; Takenori Kajiwara; 猛伯梶原
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】隣接するトラックとのクロストークを回避しつつ、自トラックのオーバーライト特性を向上させることができ、面内磁気記録方式および垂直磁気記録方式に適用可能な磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】本発明における磁気記録媒体１００は、基体上に磁気記録層１１８を備え、磁気記録層１１８は、その保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕが基体１１０から離れるに従って増大するように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等に搭載される磁気記録媒体に関する。

近年の情報処理の大容量化に伴い、各種の情報記録技術が開発されている。特に磁気記録技術を用いたＨＤＤ（ハードディスクドライブ）は、高記録密度化の一途を辿っている。ＨＤＤ等に用いられる磁気ディスクにおいて高記録密度を達成するためには、情報信号の記録を担う磁気記録層を形成する磁性結晶粒子を微細化すると共に、その層厚を低減していく必要があった。ところが、従来から商業化されている面内磁気記録方式（長手磁気記録方式、水平磁気記録方式とも呼称される）の磁気ディスクの場合、磁性結晶粒子の微細化が進展した結果、超常磁性現象により記録信号の熱的安定性が損なわれ、記録信号が消失してしまう、いわゆる熱揺らぎ現象が発生するようになり、磁気ディスクの高記録密度化への阻害要因となっていた。

この阻害要因を解決するために、近年、垂直磁気記録方式の磁気ディスクが提案されている。垂直磁気記録方式の場合では、面内磁気記録方式の場合とは異なり、磁気記録層の磁化容易軸は基板面に対して垂直方向に配向し、隣接する磁化が互いに向き合わないように調整されている。垂直磁気記録方式は面内記録方式に比べて、熱揺らぎ現象を抑制することができるので、高記録密度化に対して好適である。

このような垂直磁気記録方式の磁気ディスクにおいて、複数の磁気記録層を設け、基体に近い磁気記録層の磁気異方性エネルギーＫｕを基体から遠い磁気記録層より高くしてノイズ特性を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献１または２）。また、飽和磁化Ｍｓや磁気異方性エネルギーＫｕに着目し、基体から遠い磁気記録層の磁気異方性エネルギーＫｕを基体に近い磁気記録層より高くして信号対ノイズ比を増大させ、オーバーライト特性を向上させる技術も公開されている（例えば、特許文献３または４）。
特開２００１−１０１６４３号公報特許３１３６１３３号公報特開２００３−３４６３１５号公報特許３０１１９１８号公報

垂直磁気記録媒体においても面内磁気記録媒体と同様に、磁気ディスクの高記録密度化は、主に、磁気記録層の磁化遷移領域ノイズを低減できるかどうかに基づいている。このような磁化遷移領域ノイズを低減するためには、磁気記録層の結晶配向性を向上させたり、結晶粒子を磁気的に孤立化させたり、結晶粒径および磁気的相互作用量を小さくする必要がある。即ち、媒体の高記録密度化のためには、磁気記録層の結晶粒径を均一化、微細化し、しかも個々の磁性結晶粒子が磁気的に分断された偏折伏態とすることが望ましい。

しかし、結晶粒径の微細化には限界があり、結晶粒径の微細化によって保磁力Ｈｃが低下すると、磁化遷移幅の揺らぎが起こり、キューリー温度との関係から周囲温度の上昇程度で消磁してしまう等の障害が生じ得る。逆に、保磁力Ｈｃを無制限に高くすると、磁気ヘッドの磁力では磁性層を磁化反転できなくなってしまい、磁気記録媒体としての機能を損なってしまう。このように、保磁力Ｈｃには上限および下限が存在するが、円周方向の線記録密度（ＢＰＩ：ＢｉｔＰｅｒＩｎｃｈ）および半径方向のトラック記録密度（ＴＰＩ：ＴｒａｃｋＰｅｒＩｎｃｈ）は上述の如く高密度化の一途を辿っている。

特に、磁気ディスク半径方向のトラック記録密度の増大は、トラックピッチの短縮化による記録にじみを招き、隣接するトラックの記録信号によるクロストークが自己のトラックの記録信号に影響を及ぼすことになる。かかるクロストークを回避するため、保磁力Ｈｃを高くすることも考えられるが、磁気記録層厚み方向に均一に保磁力Ｈｃを高めると、記録信号の磁場が弱くなる記録ヘッドから遠い部位で磁化反転されなくなり、オーバーライト特性が低下してしまう。

上述した特許文献３では、磁気記録層の上層の保磁力を下層の保磁力より小さくとり、上層を先に磁化反転させて下層の磁化反転をアシストさせる技術が記載されているが、磁気ヘッドの記録信号が弱い場合、下層において磁化反転が起きないので、やはりオーバーライト特性を確保することができない。

本発明は、従来の磁気記録媒体が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、磁気記録層の構成を工夫することにより、クロストークを回避しつつオーバーライト特性を向上させることが可能な、新規かつ改良された磁気記録媒体を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、基体上に磁気記録層を備える磁気記録媒体であって、磁気記録層は、その保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕが基体から離れるに従って増大するように形成されていることを特徴とする、磁気記録媒体が提供される。かかる磁気記録層の保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕは、複数の層によって段階的に変化させてもよいし、一つの層で連続的に変化させてもよい。

基体から離れる方向、即ち、記録／再生ヘッドに近づく方向に従って保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕを増大する構成により、磁気記録層の上層で保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕが高くなり、下層で保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕが低くなる。従って、上層では、隣接するトラックからの記録にじみを低減させクロストークを回避することができ、下層では、磁化反転を容易にさせオーバーライト特性を向上させることができる。

磁気記録層は、ＣｏとＣｒとＰｔとを含んで構成され、基体から離れるに従って、Ｃｏを含んでなる磁性粒子中のＣｒの量（濃度）を減少させるとしてもよい。また、磁気記録層は、ＣｏとＣｒとＰｔとを含んで構成され、基体から離れるに従って、Ｃｏを含んでなる磁性粒子中のＰｔの量（濃度）を増加させるとしてもよい。

基体から離れるに従って、保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕを増大させるため、ここでは、Ｃｒの量を減少、及び／又はＰｔの量を増加させている。本発明では、具体的な組成物の包含量を変化させることによって、保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕを増大させ、クロストークを回避しつつオーバーライト特性を向上させることを可能とした。

本発明によれば、製造工程に大きな変更を加えることなく、磁気記録媒体上で生じるクロストークを回避し、かつ、オーバーライト特性を向上させることが可能となる。従って、線記録密度やトラック記録密度を向上させることができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（磁気記録媒体１００）
図１は、本実施形態による磁気記録媒体１００の構造を示した断面図である。かかる磁気記録媒体１００は、ディスク基体１１０、付着層１１２、軟磁性層１１４、下地層１１６、磁気記録層１１８、カップリング制御層１２０、交換エネルギー制御層（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ層）１２２、媒体保護層１２４、潤滑層１２６で構成され、垂直磁気記録方式にも適用することができる。

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、ガラスディスクを作成する。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基体（以下、「ディスク基体」という。）を得る。このときディスク直径は例えば６５ｍｍである。このディスク基体１１０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およびＲａは、日本工業規格（ＪＩＳ）に従う。

得られたディスク基体１１０上に、真空引きを行った成膜装置を用い、Ａｒ雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタリング法にて、付着層１１２から交換エネルギー制御層１２２まで順次成膜を行い、媒体保護層１２４はＣＶＤ法により成膜する。この後、潤滑層１２６をディップコート法により形成する。なお、均一な成膜が可能であるという点で、インライン型成膜方法を用いることも好ましい。以下、各層の構成および製造方法について説明する。

上記付着層１１２は、１０ｎｍのＴｉ合金層となるように、Ｔｉ合金ターゲットを用いて成膜する。付着層１１２を形成することにより、ディスク基体１１０と軟磁性層１１４との間の付着性を向上させることができるので、軟磁性層１１４の剥離を防止することができる。付着層１１２の材料としては、例えばＴｉ含有材料を用いてもよい。実用上の観点からは付着層の膜厚は、１ｎｍ〜５０ｎｍとすることが好ましい。

上記軟磁性層１１４は５０ｎｍのアモルファスＣｏＴａＺｒ層となるように、ＣｏＴａＺｒターゲットを用いて成膜する。

上記下地層１１６として、膜厚２０ｎｍのＲｕ層を形成した。なお、下地層１１６をＲｕからなる２層としてもよい。上層側のＲｕを形成する際に、下層側のＲｕを形成するときよりもＡｒのガス圧を高くすることにより、結晶配向性を改善することができる。

上記磁気記録層１１８は、非磁性物質の例としての酸化珪素（ＳｉＯ_２）を含有するＣｏＣｒＰｔからなる硬磁性体のターゲットを用いて、１１ｎｍのｈｃｐ結晶構造を形成する。なお磁気記録層は１３ｎｍ〜１５ｎｍの範囲で適宜設定しうる。磁気記録層１１８を形成するためのターゲットの組成は、ＣｏＣｒＰｔとＳｉＯ_２とを約９：１（ｍｏｌ％）で構成する。

また、本実施形態によると、磁気記録層１１８内において、下地層１１６に近い側の保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕを小さく、カップリング制御層１２０に近い側の保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕを大きく形成する。かかる磁気記録層の保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕは、複数の層によって段階的に変化するとしてもよいし、一つの層で連続的に変化させてもよい。

例えば、磁気記録層１１８を保磁力Ｈｃの異なる２つの層で形成する場合、下地層１１６に近い側の層（下層）の保磁力Ｈｃを４０００〜５０００［Ｏｅ］の範囲で、カップリング制御層１２０に近い側の層（上層）の保磁力Ｈｃを４５００〜５５００［Ｏｅ］の範囲で、かつ、下層の保磁力Ｈｃより上層の保磁力Ｈｃを高く設定する。かかる保磁力の比は、（上層の保磁力Ｈｃ）／（下層の保磁力Ｈｃ）＝１．３となるのが好ましく、このような比率に設定することで将来におけるより高い記録密度用のヘッドに対しても対応可能となる。

このように記録／再生ヘッドに近づく方向に従って保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕを増大する構成により、カップリング制御層１２０に近い側では、隣接するトラックからの記録にじみを低減させクロストークを回避すると共に円周方向磁化遷移幅も低減でき、下地層１１６に近い側では、磁化反転を容易にさせオーバーライト特性を向上させることができる。

具体的な組成としては、ディスク基体１１０から離れるに従って、ＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒子中における、非磁性物質であるＣｒの量を減少させることで、保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕを増大させる。また、ディスク基体１１０から離れるに従って、ＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒子中における、Ｐｔの量を増加させることによっても同作用を達成することができる。ここで、Ｐｔは、ＣｏＰｔの合金において磁性物質として作用する。

このような組成の調整は、異なる組成のスパッタターゲットを複数使用して積層したり、反応性スパッタガス（ＳｉＯ_２やＴｉＯ_２）の量を変更してＯ_２のリアクティブスパッタを行ったり、磁性膜成膜中の基板バイアスの印加量を変更して基板へのＡｒイオンの運動エネルギーを変更し、膜深さ方向の構造を変えて表面の磁気異方性エネルギーＫｕを大きくしたり、あるいは磁性膜形成後に基板表面のランプ加熱およびイオン照射により、表面の結晶粒子内部からのＣｒの粒子間拡散を促進し、結晶粒子内のＣｒ濃度を減少させ磁気異方性エネルギーＫｕを上げたりして実現可能である。

上記カップリング制御層１２０は、Ｐｄ（パラジウム）層で構成する。かかるカップリング制御層１２０はＰｄ層の他にＰｔ層で形成することもできる。カップリング制御層１２０の膜厚は２ｎｍ以下が好ましく、さらに望ましくは０．５〜１．５ｎｍとするのがよい。

上記交換エネルギー制御層１２２は、ＣｏＢとＰｄとの交互積層膜からなり、低Ａｒガスで形成する。交換エネルギー制御層１２２の膜厚は１〜８ｎｍが好ましく、望ましくは３〜６ｎｍである。

上記媒体保護層１２４は、真空を保ったままカーボンをＣＶＤ法により成膜して形成する。媒体保護層１２４は、磁気ヘッドの衝撃から磁気記録層１１８を防護するための保護層である。一般にＣＶＤ法によって成膜されたカーボンはスパッタ法によって成膜したものと比べて膜硬度が向上するので、磁気ヘッドからの衝撃に対してより有効に磁気記録層１１８を防護することができる。

上記潤滑層１２６は、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）をディップコート法により成膜する。潤滑層１２６の膜厚は約１ｎｍである。

以上の製造工程により、磁気記録媒体１００が得られる。得られた磁気記録媒体１００における磁気記録層１１８を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を利用して詳細に分析したところ、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ｈｃｐ結晶構造の結晶粒子の間に、酸化珪素からなる粒界部分が形成されていることを確認できた。以下に、本発明に至った経緯と、本実施形態による磁気記録媒体１００の作用効果を説明する。

磁気記録媒体１００の記録密度をより一層向上させるために、円周方向の線記録密度（ＢＰＩ：ＢｉｔＰｅｒＩｎｃｈ）同様、半径方向のトラック記録密度（ＴＰＩ：ＴｒａｃｋＰｅｒＩｎｃｈ）も改善する必要がある。その一方で、トラック記録密度が高くなると、隣接するトラックからのノイズ（漏れ磁場）が記録にじみとなって、再生信号の劣化を招くこととなる。

図２は、磁気記録媒体１００半径方向の信号の再生出力を模式的に示した説明図である。記録ヘッド１５０で記録した記録信号１５２を、再生ヘッドで再生した場合の再生トラックにおける再生信号１５４は、記録信号１５２の中心位置から半径方向に離れるにつれ漸減的に減衰する。従来の磁気記録媒体（図２（ａ））では、トラックピッチが広かった（例えば、４００ｎｍ）ため、隣接するトラックの再生信号１５６の影響を受けることはなかった。これに対して、近日の磁気記録媒体（図２（ｂ））では、トラックピッチが狭まり（例えば、１００ｎｍ）、隣接するトラックの記録信号１５８を超えて漏出する再生信号１５６が、ノイズとして再生トラックの再生信号１５４に重畳される。その領域は、記録にじみ１６０となり、その領域の信号対ノイズ比（ＳＮＲ：ＳｉｇｎａｌＮｏｉｓｅＲａｔｉｏＳＮＲ）を著しく減衰させる。

従って、トラック記録密度を向上させつつ半径方向の記録品質を確保しようとすると、隣接するトラックからのノイズによる影響を軽減しなければならない。かかるノイズの影響は、保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕを増大することで対応可能である。

（クロストーク回避）
図３は、隣接するトラックからのクロストーク回避を説明するための磁気記録媒体断面図である。かかる磁気記録媒体１００の磁気記録層１１８は、記録ヘッドに近い側で保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕが高く、層下側に向かって、保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕが低くなっている。再生トラックに再生信号を記録した後、記録ヘッド１５０が隣接するトラックに信号を記録すると、その記録磁場が再生トラックに記録された信号にも影響してくる。

しかし、本実施形態による磁気記録層１１８では、隣接トラックの記録ヘッド１５０の磁気の影響を受けやすい（距離が近い）磁気記録層上層２００が、保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕが高くなるように形成されているので、隣接トラックの記録磁場に影響されて記録された信号が反転もしくは消去されることはない。これは、保磁力Ｈｃが高いとヒステリシスループにおける残留磁化付近での傾きが小さくなるからである。また、保磁力Ｈｃが高いと熱消失等の熱揺らぎも抑制できる。

一方、磁気記録層下層２１０は、保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕが低く形成されているものの、隣接トラックの記録ヘッド１５０との距離が十分に離れているので、隣接トラックの信号記録に影響されない。従って、磁気記録層上層２００および磁気記録層下層２１０のいずれにおいても、隣接するトラックからの記録にじみに影響されることなく、クロストークを回避することができる。

（オーバーライト特性向上）
図４は、再生トラックにおけるオーバーライト特性を示した磁気記録媒体断面図である。図３でも述べたように、磁気記録媒体１００の磁気記録層１１８は、記録ヘッドに近い側で保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕが高く、層下側に向かって、保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕが低くなっている。再生トラックにおいて信号を記録するとき、記録ヘッド１５０からの垂直方向の磁場により磁気記録層が磁化される。

本実施形態による磁気記録層１１８では、磁気記録層上層２００が、保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕが高くなるように形成されているが、記録ヘッド１５０と近接しているので、十分な磁力で磁化反転がなされる。また、磁気記録層下層２１０は、磁気ヘッド１５０との距離は離れており、到達する磁力は小さいものの、もともと保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕが低く、磁化反転を容易にさせ、オーバーライト特性を向上させることができる。従って、磁気記録層１１８全体において、磁化反転が容易になされ、オーバーライト特性を向上させることができ、良好なＳＮＲも確保することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態において非磁性物質は酸化珪素（ＳｉＯ_２）として説明したが、磁性粒（磁性グレイン）間の交換相互作用が抑制、または、遮断されるように、磁性粒の周囲に粒界部を形成しうる物質であって、コバルト（Ｃｏ）と固溶しない非磁性物質であればよい。例えば酸化珪素（ＳｉＯｘ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_２）を例示できる。

また、磁気記録媒体の保磁力Ｈｃを上げるため、磁気記録層の結晶配向性を向上したり、結晶粒子を磁気的に孤立化したり、結晶粒径および磁気的相互作用量を小さくするといった対策を講じることもできる。また、上述した実施形態においては保磁力Ｈｃを中心に述べているが、保磁力Ｈｃに相関する磁気異方性磁界Ｈｋについても同様の作用が見込まれる。

本発明は、面内磁気記録方式および垂直磁気記録方式のＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などに搭載される磁気記録媒体に適用可能である。

本実施形態による磁気記録媒体の構造を示した断面図である。磁気記録媒体半径方向の信号の再生出力を模式的に示した説明図である。隣接するトラックからのクロストーク回避を説明するための磁気記録媒体断面図である。再生トラックにおけるオーバーライト特性を示した磁気記録媒体断面図である。

符号の説明

１００磁気記録媒体
１１０ディスク基体
１１２付着層
１１４軟磁性層
１１６下地層
１１８磁気記録層
１２０カップリング制御層
１２２交換エネルギー制御層
１２４媒体保護層
１２６潤滑層

Claims

基体上に磁気記録層を備える磁気記録媒体であって、
前記磁気記録層は、その保磁力Ｈｃおよび磁気異方性エネルギーＫｕが前記基体から離れるに従って増大するように形成されていることを特徴とする、磁気記録媒体。
前記磁気記録層は、ＣｏとＣｒとＰｔとを含んで構成され、前記基体から離れるに従って、Ｃｏを含んでなる磁性粒子中のＣｒの量を減少させることを特徴とする、請求項１に記載の磁気記録媒体。
前記磁気記録層は、ＣｏとＣｒとＰｔとを含んで構成され、前記基体から離れるに従って、Ｃｏを含んでなる磁性粒子中のＰｔの量を増加させることを特徴とする、請求項１に記載の磁気記録媒体。