JP2008293559A - 磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、磁気記録媒体及び磁気記憶装置に関し、リード/ライト特性を向上することを目的とする。
【解決手段】基板と、基板の上方に設けられた非磁性グラニュラ層と、非磁性グラニュラ層上に設けられた記録層とを備え、非磁性グラニュラ層は、略柱状の磁性粒子の周りに非磁性材料が偏析した状態のhcp結晶構造或いはfcc結晶構造のCoCr系合金であるように構成する。
【選択図】図1

Description

本発明は、磁気記録媒体及び磁気記憶装置に係り、特に高密度記録に適した磁気記録媒体及び磁気記憶装置に関する。
情報処理技術の発展に伴い、コンピュータの外部記録装置等として用いられている磁気ディスク装置に対しては、大容量化や高速転送化等の高性能化の要求がある。このような要求に鑑み磁気記録の高記録密度化を達成するために、近年、垂直磁気記録媒体の開発が活発になってきている。
垂直磁気記録媒体においても、水平磁気記録媒体の場合と同様に、高記録密度化に対して磁気記録媒体の記録層(又は、磁性層)の低ノイズ化を図ることが効果的であり、従来は、記録層の保磁力を高くしたり、記録層を構成する磁性粒子を微細化することでノイズを低減している。
記録層の保磁力を高くしたり、記録層を構成する磁性粒子を微細化するには、記録層を2層構造にしたり、記録層をグラニュラ層で構成したり、記録層の下側にRu中間層を設けた構造とすることが比較的有効である。記録層を2層構造にしたり、グラニュラ層で構成することは、例えば特許文献1に記載されている。記録層をグラニュラ層で構成すると、磁性粒子の周りに酸化物が偏析した状態となり、磁性粒子同士の磁気的な分離が向上する。Ru中間層は、記録層を構成する磁性粒子同士の磁気的な分離をし易くするために設けられる。
特開2006−309919号公報
しかし、記録層を2層構造にしたり、記録層をグラニュラ層で構成したり、記録層の下側にRu中間層を設けた構造としても、信号対雑音比(SNR)、エラーレートの指標となるVMM2L、実効トラック幅WCw等で表される磁気記録媒体のリード/ライト特性を更に向上することは難しいという問題があった。これは、記録層を構成する磁性粒子同士の磁気的な分離が不十分であることに起因すると考えられる。
尚、実効トラック幅WCwは、磁気記録媒体上のトラックに対して磁気ヘッドをオフセットしながらデータをライトしてリードした結果のプロファイルから磁気ヘッドのライト幅を測定することで得られるトラックの実効幅である。
そこで、本発明は、リード/ライト特性が向上された磁気記録媒体及び磁気記憶装置を提供することを目的とする。
上記の課題は、基板と、該基板の上方に設けられた非磁性グラニュラ層と、該非磁性グラニュラ層上に設けられた記録層とを備え、該非磁性グラニュラ層は、略柱状の磁性粒子の周りに非磁性材料が偏析した状態のhcp結晶構造或いはfcc結晶構造のCoCr系合金であることを特徴とする磁気記録媒体により達成できる。
例えば、CoCr系合金はCoCrX1合金からなり、X1はPt,Ta,Ruからなるグループから選択された1つの元素であり、非磁性材料はSiO,TiO,Cr−O,Ta,ZrO,SiN,TiN,CrN,TaN,ZrNからなるグループから選択された材料を少なくとも1種類以上含む。
上記の課題は、ヘッドと、上記の磁気記録媒体を少なくとも1つ備えたことを特徴とする磁気記憶装置によって達成できる。
本発明によれば、リード/ライト特性が向上された磁気記録媒体及び磁気記憶装置を実現することができる。
本発明では、磁気記録媒体の非磁性グラニュラ層上に記録層を設ける。非磁性グラニュラ層は、中間層上に設けても良い。
非磁性グラニュラを設けることにより磁気記録媒体のリード/ライト特性が向上する。これは、非磁性グラニュラ層により記録層を構成する磁性粒子同士の磁気的な分離が向上されることによると考えられ、中間層上に非磁性グラニュラ層を設けた場合には記録層を構成する磁性粒子同士の磁気的な分離が更に向上されることによると考えられる。
図1は、本発明の磁気記録媒体の第1実施例の要部を示す断面図である。本実施例では、本発明が垂直磁気記録媒体に適用されている。
図1に示す磁気記録媒体1−1は、ガラス基板11上に、Co合金からなるAPS−SUL(Anti-Parallel Structure-Soft magnetic Underlayer)12、Ni合金からなる下地層13、非磁性グラニュラ層15、記録層16及び保護層17が積層された構造を有する。保護層17は例えばDLC(Diamond-Like Carbon)からなり、この保護層17の上には、潤滑層(図示せず)が設けられていても良い。APS−SUL12の膜厚は例えば約50nmであり、下地層13の膜厚は例えば約5nmである。保護層17の膜厚は、例えば約6nm〜約10nmである。基板11、APS−SUL12、下地層13等の下層の材質及び構造は、後述する実施例からも明らかなように特に限定されない。例えば、下地層13はfcc結晶構造を有し、配向制御層として機能するものであればNi合金に限定されず、Ta合金、Ti合金、Co合金等からなるものであっても良い。
非磁性グラニュラ層15は、略柱状の磁性粒子の周りに非磁性材料が偏析した状態のhcp結晶構造或いはfcc結晶構造のCoCr系合金からなり、膜厚は例えば約1nm〜約8nmである。このCoCr系合金はCoCrX1合金からなり、X1はPt,Ta,Ru等から選択された1種類以上の元素を含む。非磁性材料は、SiO,TiO,Cr−O,Ta,ZrO等の酸化物及びSiN,TiN,CrN,TaN,ZrN等の窒化物からなるグループから選択された材料を少なくとも1種類以上含む。非磁性グラニュラ層15は、その膜面(即ち、基板表面)に対して垂直方向に、非磁性グラニュラ層16の上に形成される記録層16の磁性粒子の配向を揃えるように機能する。
記録層16は、略柱状の磁性粒子の周りに非磁性材料が偏析した状態のhcp結晶構造のCo合金からなり、膜厚は例えば約8nm〜約12nmである。Co合金は、CoFe,CoCr,CoCrPt,CoCrPtB等からなる。非磁性材料は、SiO,TiO,Cr−O,Ta,ZrO等の酸化物及びSiN,TiN,CrN,TaN,ZrN等の窒化物からなるグループから選択された材料を少なくとも1種類以上含む。記録層16は、単層構造を有しても、多層構造を有しても良い。
図2は、本発明の磁気記録媒体の第2実施例の要部を示す断面図である。本実施例では、本発明が垂直磁気記録媒体に適用されている。図2中、図1と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
図2に示す磁気記録媒体1−2は、ガラス基板11上に、Co合金からなるAPS−SUL12、Ni合金からなる下地層13、中間層14、非磁性グラニュラ層15、記録層16及び保護層17が積層された構造を有する。保護層17の上には、潤滑層(図示せず)が設けられていても良い。中間層14は、hcp結晶構造を有するRu又はRuX2合金からなり、膜厚は例えば約15nm〜約21nmである。ここで、X2はCo,Cr,W,Re等から選択された1種類以上の元素を含む。
図3は、磁気記録媒体1−1,1−2のリード/ライト特性を説明する図である。図3中、縦軸はエラーレートの指標となるVMM2Lを示し、横軸は実効トラック幅WCwを示す。図3は、サンプルSMP1,SMP2,SMP3について、200Gbpsクラスのヘッドを用いてリード/ライトテスタで測定することにより得られた実測値を示す。サンプルSMP1は図1において非磁性グラニュラ層15がRu中間層に置き換えられた従来の磁気記録媒体、サンプルSMP2は図1に示す磁気記録媒体1−1、サンプルSMP3は図2に示す磁気記録媒体1−2であり、基板がガラス、APS−SULがCo合金、下地層がNi合金、中間層がRu、非磁性グラニュラ層がCoCr−SiO、記録層がCoCrPt−TiO、保護層がDLCの場合について、各サンプルSMP1,SMP2,SMP3の層の組成、膜厚等の条件を上記の範囲内で同じに設定して測定を行った。CoCr−SiOからなる非磁性グラニュラ層は、Crの含有量が40at.%以下、SiOの含有率は8mol%以下とし、膜厚は4nmに設定した。図3において、白い×印(■内に白い×を有する印)はサンプルSMP1のデータ、白い+印(■内に白い+印を有する印)はサンプルSMP2のデータ、○印はサンプルSMP3のデータを示す。
サンプルSMP2の場合、サンプルSMP1に比べて実効トラック幅WCwが約8nm改善されることが確認された。又、サンプルSMP3の場合、サンプルSMP1に比べて同じ実効トラック幅WCwであればVMM2Lが約0.2改善され、同じVMM2Lであれば実効トラック幅WCwが約13nm改善されることが確認された。又、本発明者らがCoCrX1−SiOからなる非磁性グラニュラ層を有するサンプルSMP2',SMP3'とサンプルSMP1とを比べたところ、X1がPt,Ta,Ru等から選択された1種類以上の元素を含む場合についても、サンプルSMP2,SMP3と同様の改善効果があることが確認された。このように、非磁性グラニュラ15を設けることによりリード/ライト特性が向上するのは、非磁性グラニュラ層15により記録層16を構成する磁性粒子同士の磁気的な分離が向上されることによると考えられ、中間層14の上に非磁性グラニュラ層15を設けた場合には記録層16を構成する磁性粒子同士の磁気的な分離が更に向上されることによると考えられる。
図4は、本発明の磁気記録媒体の第3実施例の要部を示す断面図である。本実施例では、本発明が垂直磁気記録媒体に適用されている。
図4に示す磁気記録媒体1−3は、ガラス基板21上に、シード層22、軟磁性裏打ち層23、配向制御層(又は、下地層)24、中間層25、非磁性グラニュラ層26、記録層27及び保護層28が積層された構造を有する。保護層17の上には、潤滑層(図示せず)が設けられていても良い。本実施例では、記録層27が多層構造を有する。
シード層22は、例えば膜厚が約2nm〜約10nmのCrTiからなる。軟磁性裏打ち層23は、例えば膜厚が約5nm〜約30nmのCoFeZrTaからなる下側裏打ち層23−1と、例えば膜厚が約0.4nm〜約3nmのRuからなる磁区制御層23−2と、例えばCoFeZrTaからなる上側裏打ち層23−3とを有する。CoFeZrTa上側裏打ち層23−3は、例えば膜厚が約5nm〜約30nmであり、Feの含有量が40at.%〜50at.%、Zrの含有量が4at.%〜9at.%、Taの含有量が2at.%〜10at.%である。配向制御層24は、例えば膜厚が約2nm〜約15nmのNiCrからなる。中間層25は、例えば膜厚が約3nm〜約15nmのRuからなる下側非磁性層25−1と、例えば膜厚が約3nm〜約10nmのRuからなる上側非磁性層25−2とを有する。非磁性グラニュラ層26は、例えば膜厚が約0.5nm〜約5nmのCoCr−SiOからなり、Crの含有量は30at.%〜50at.%、SiOの含有率が4mol.%〜12mol.%である。記録層27は、例えばCoCrPt−TiOからなり主記録層として機能する下側グラニュラ磁性層27−1と、例えばCoCrPtBからなり記録補助層として機能する上側磁性層27−2とを有する。CoCrPtB上側磁性層27−2は、例えば膜厚が約3nm〜約12nmであり、Coの含有量が5at.%〜25at.%、Ptの含有量が5at.%〜25at.%、Bの含有量が1at.%〜15at.%である。保護層17は、例えば膜厚が約4nmのDLCからなる。
次に、図4に示す磁気記録媒体1−3の製造方法について説明する。
先ず、ガラス等の非磁性材料からなる基板21の基板表面の剛性を化学処理により高め、成膜圧力を0.3Pa〜0.8Paとするスパッタ法によりCrTi合金を約3nmの膜厚まで形成してシード層22を形成する。シード層22の成長レートは特に限定されないが、本実施例は、例えば2nm/秒である。このシード層22は、後工程で積層される膜に基板21の表面状態を伝えないようにすると共に、密着層としての機能も有する。尚、シード層22を形成しなくても後の工程で積層される膜の結晶性に問題が生じないのであれば、シード層22は省略可能である。
基板21はガラス基板に限定されず、磁気記録媒体1−3がハードディスクのようなソリッドな媒体の場合には、基板21はプラスチック基板、NiPめっきが施されたAl合金基板、シリコン基板等を使用できる。又、磁気記録媒体1−3が可性のテープ状媒体の場合には、基板21はPET(Poly Ethylene Terephthalate)基板、PEN(Poly Ethylene Naphthalate)基板、ポリイミド(Polyimide)基板等を使用できる。更に、カーボン基板を基板21として用いても良い。
次に、成膜圧力を0.3Pa〜0.8Pa、成長レートを5nm/秒とするスパッタ法により、シード層22上に軟磁性のアモルファスFeCoZrTaを約20nmの膜厚まで形成して下側裏打ち層23−1を形成する。尚、下側裏打ち層23−1を構成する軟磁性のアモルファス材料はFeCoZrTaに限定されず、Fe又はCoのいずれかを含む合金に1種類以上の元素を添加したアモルファス材料を用いても良い。
上記と同様のスパッタ法により、下側裏打ち層23−1の上にRuを約0.4nm〜約3nmのRuを形成して磁区制御層23−2を形成する。尚、磁区制御層23−2を構成する材料はRuに限定されず、Rh,Ir,Cu等を用いても良い。
更に、下側裏打ち層23−1の形成時と同様の成膜条件を採用するスパッタ法により、磁区制御層23−2上に軟磁性のアモルファスFeCoZrTaを約20nmの膜厚まで形成して上側裏打ち層23−3を形成する。尚、上側裏打ち層23−3を構成する軟磁性のアモルファス材料はFeCoZrTaに限定されず、Fe又はCoのいずれかを含む合金に1種類以上の元素を添加したアモルファス材料を用いても良い。
これにより、シード層22上には、下側裏打ち層23−1、磁区制御層23−2及び上側裏打ち層23−3が積層された構成の軟磁性裏打ち層23が形成される。このような構成の軟磁性裏打ち層23では、磁区制御層23−2を介して下側裏打ち層23−1と上側裏打ち層23−3とが反強磁性結合をするため、各裏打ち層23−1,23−3の磁化は互いに反平行の状態で安定する。たとえ、上側裏打ち層23−3或いは下側裏打ち層23−1の膜面内に隣り合う磁化が反対方向を向く場合に見られる「突き合わせ」が存在したとしても、そこから漏れる磁束は裏打ち層23−3,23−1の磁化が反平行状態にあるため軟磁性裏打ち層23内で還流する。この結果、磁壁を発生源とする磁束が軟磁性裏打ち層23の上方に延びにくくなるため、磁気ヘッドがその磁束を拾わなくなり、磁束に起因してリード時に発生するスパイクノイズを減少させることができる。
尚、スパイクノイズを減少させる構造としては、反強磁性層の上に単層の軟磁性裏打ち層を形成した構造もある。この場合の反強磁性層は、例えばIrMnやFeMnで構成される。
次に、成膜圧力を0.3Pa〜0.8Pa、成長レートを2nm/秒とするスパッタ法により、軟磁性裏打ち層23上に軟磁性の例えばNi90Cr10を約5nmの膜厚まで形成して配向制御層24を形成する。配向制御層24を構成するNiCr層は、FeCo合金基のアモルファス材料を上側裏打ち層23−3に用いることで、良好なfcc結晶構造となる。このような良好なfcc結晶構造を有する配向制御層24は、NiCrに限らず、NiFeCr,Pt,Pd,NiFe,NiFeSi,Al,Cu,Inのいずれか、若しくは、これらの合金を用いることによっても実現することができる。
配向制御層24をNiFe等の軟磁性材料で構成すると、配向制御層24が上側裏打ち層23−3の機能をも兼ね備えることになるため、磁気ヘッドから上側裏打ち層23−3までの見かけ上の距離が短くなり、磁気ヘッドにより磁気記録媒体1−3上にライトされている情報を感度良くリードすることができる。
次に、成膜圧力を4Pa〜10Pa、成長レートを2nm/秒〜5nm/秒とするスパッタ法により、配向制御層24上にRuを約10nmの膜厚まで形成して下側非磁性層25−1を形成する。又、成膜圧力を4Pa〜10Pa、成長レートを下側非磁性層25−1の場合より低い0.5nm/秒とするスパッタ法により、下側非磁性層25−1上にRuを約5nmの膜厚まで形成して上側非磁性層25−2を形成する。これにより、中間層25が形成される。
中間層25において、非磁性層25−1,25−2を構成するRu層はhcp結晶構造を有するが、このhcp結晶構造は配向制御層24を構成する軟磁性層のfcc結晶構造と格子整合性が良い。このような配向制御層24の作用により、配向が一方向に揃えられて良好な結晶性を有する非磁性層25−1,25−2が配向制御層24上に成長する。
尚、中間層25を構成する各非磁性層25−1,25−2は、hcp結晶構造を有するRuに限定されず、hcp結晶構造を有するRuX2合金で構成されていても良い。この場合、X2はCo,Cr,W,Re等から選択された1つの元素である。
次に、成膜圧力を0.5Pa〜7Pa、成長レートを比較的低い0.5nm/秒とするスパッタ法により、中間層25上に(Co60Cr4094−(SiOを約2nmの膜厚まで形成して非磁性グラニュラ層26を形成する。非磁性グラニュラ層26は、CoCrからなる略柱状の磁性粒子の周りに非磁性材料が偏析した状態にある。非磁性材料は、SiO,TiO,CrO,Ta,ZrO等の酸化物及びSiN,TiN,CrN,TaN,ZrN等の窒化物からなるグループから選択された材料を少なくとも1種類以上含む。
次に、微量のO、例えば流量比で0.2%〜2%のOをArガスに添加した混合ガスをスパッタガスとしてスパッタチャンバ内に導入して圧力を比較的高圧の約3Pa〜約7Paに安定させると共に、基板温度を比較的低温の約10℃〜約80℃に保持する。この状態で、ターゲットと既に非磁性グラニュラ層26までが形成された基板21との間にパワーが400W〜1000Wの高周波電力を印加することにより、Co66Cr14Pt20とTiOとのスパッタを開始する。尚、高周波電力の周波数は例えば13.56MHzであるが、特に限定されない。更に、このような高周波電力に代えて、パワーが400W〜1000W程度のDC電力を用い、スパッタチャンバ内で放電を行っても良い。
上記の如く、スパッタ法において比較的高圧(約3Pa〜約7Pa)、且つ、比較的低温(約10℃〜約80℃)の成膜条件を採用すると、比較的低圧、且つ、比較的高温で成膜する場合と比較すると疎な膜を形成することができる。このため、非磁性グラニュラ層26上では、ターゲット材料のCo66Cr14Pt20とTiOとが互いに混ざり合わず、TiOよりなる非磁性材料中にCo66Cr14Pt20よりなる磁性粒子が分散されたグラニュラ構造の主記録層、即ち、下側グラニュラ磁性層27−1が形成される。このような下側グラニュラ磁性層27−1では、非磁性材料の含有率が約5mol%〜約12mol%であることが好ましく、本実施例では、非磁性材料の含有率が約8mol%の(Co66Cr14Pt2092(TiOが下側グラニュラ磁性層27−1として形成される。下側グラニュラ磁性層27−1の膜厚は特に限定されないが、本実施例では成長レートを3nm/秒として、下側グラニュラ磁性層27−1を例えば約12nmの膜厚に形成した。
下側グラニュラ磁性層27−1の下方に設けられた中間層25のうち、hcp結晶構造を有する上側非磁性層25−2はその膜面に対して垂直方向に下側グラニュラ磁性層27−1の磁性粒子の配向を揃えるように機能する。このため、下側グラニュラ磁性層27−1の磁性粒子は、上側非磁性層25−2と同様に垂直方向に延びたhcp結晶構造になると共に、hcp結晶構造中六角柱の高さ方向が磁化容易軸の方向と平行になるため、下側グラニュラ磁性層27−1が垂直磁気異方性を呈するようになる。
このようなグラニュラ構造の下側グラニュラ磁性層27−1で構成された主記録層の場合、夫々の磁性粒子が磁化容易軸を揃えて孤立化しているため、主記録層でのノイズを低減することが可能となる。
又、下側グラニュラ磁性層27−1の磁性粒子において、Pt含有量を25at.%以上とすると、磁気異方性定数Kuが低下するので、磁性粒子でのPt含有率は25at.%未満とすることが好ましい。
更に、上記の如くスパッタガス中に流量比で0.2%〜2%程度の微量のOをArガスに添加した混合ガスをスパッタガスとして用いることにより、下側グラニュラ磁性層27−1の磁性粒子の孤立化が促進され、電磁変換特性を向上させることが可能となる。
下側グラニュラ磁性層27−1の磁性粒子の孤立化、即ち、各磁性粒子同士の間隔の拡大は、下側グラニュラ磁性層27−1の下方に設けられた上側非磁性層25−2の表面の凹凸を比較的大きくすることによっても促進することができる。このように上側非磁性層25−2の表面の凹凸を比較的大きくするには、上側非磁性層25−2を構成するRuを0.5nm/秒程度の低成長レートで形成すれば良い。
尚、下側グラニュラ磁性層27−1に用いる非磁性材料はTiOに限定されず、他の酸化物又は窒化物を用いても良い。他の酸化物は、例えばSiO,Cr−O,Ta,ZrO等であり、他の窒化物は、例えばSiN,TiN,CrN,TaN,ZrN等である。又、下側グラニュラ磁性層27−1に用いる磁性粒子は、CoFe又はCoFe合金であっても良い。CoFe合金で磁性粒子を構成する場合、下側グラニュラ磁性層27−1に対して熱処理を施し、磁性粒子の構造をHCT(Honeycomb Chained Triangle)構造にすることが好ましい。更に、CoFe合金にCuやAgを添加しても良い。
次に、Arガスをスパッタガスとするスパッタ法により、下側グラニュラ磁性層27−1上に、CoとCrを含む合金(CoCr合金)、例えばCo67Cr19Pt10を、約6nmの膜厚に形成して記録補助層として機能するCoCrPtB上側磁性層27−2を形成する。CoCrPtB上側磁性層27−2の成膜条件は特に限定されないが、本実施例では、成膜圧力は0.3Pa〜0.8Pa、成長レートは2nm/秒とした。
記録補助層として機能するCoCrPtB上側磁性層27−2は、その下方に設けられ主記録層として機能する下側グラニュラ磁性層27−1と同じhcp結晶構造を有する。このため、CoCrPtB上側磁性層27−2の磁性粒子と下側グラニュラ磁性層27−1との格子整合性は良好であり、結晶性の良いCoCrPtB上側磁性層27−2が下側グラニュラ磁性層27−1上に成長する。
その後に、Cガスを反応ガスとするRF−CVD(Radio Frequency-Chemical Vapor Deposition)法により、下側グラニュラ磁性層27−1及びCoCrPtB上側磁性層27−2で構成された記録層27上にDLCからなる保護層28を約4nmの膜厚まで形成する。この保護層28の成膜条件は、例えば成膜圧力が約4Pa、高周波電力のパワーが1000W、CoCrPtB上側磁性層27−2までが形成された基板21とチャンバ内のシャワーヘッドとの間のバイアス電圧が200Vである。
以上の如き工程により、図4に示す構成の磁気記録媒体1−3が作成された。
図5〜図8は、図4に示す磁気記録媒体1−3の特性を示す図である。
図5は、Ru中間層25とCoCr−SiO非磁性グラニュラ層26の合計膜厚が8nmと一定になるようにCoCr−SiO非磁性グラニュラ層26の膜厚を変化させた場合の記録層27の保磁力Hcを示す図である。図5は、極カーを用いた磁化測定装置に測定された実測値を示す。図5中、縦軸は保磁力Hcの実測値を示し、横軸はCoCr−SiO非磁性グラニュラ層26の膜厚を示す。
図6は、図5の場合と同じ条件で、Ru中間層25とCoCr−SiO非磁性グラニュラ層26の合計膜厚が8nmとなるようにCoCr−SiO非磁性グラニュラ層26の膜厚を変化させた場合の記録層27の下側グラニュラ磁性層27−1における磁性粒子の分離の度合α'を示す図である。図6は、極カーを用いた磁化測定装置に測定された実測値を示す。図6中、縦軸は磁性粒子の分離の度合α'の実測値を示し、横軸はCoCr−SiO非磁性グラニュラ層26の膜厚を示す。磁性粒子の分離の度合は、α'の値が小さい程大きい。一般的に、αは磁場をOe、磁化をGaussとしたときの記録層の磁化ループのHc近傍の傾きを表しており、上記α'は記録層の飽和磁化を500emu/ccと仮定した場合の傾きを表す。
図5及び図6から、CoCr−SiO非磁性グラニュラ層26の膜厚が2nm程度の場合に保磁力Hcが極大となり、3nm程度の場合にα'が極小となることが確認された。
図7及び図8は、磁気記録媒体1−3のリード/ライト特性を説明する図である。図7及び図8中、縦軸はエラーレートの指標となるVMM2Lを示し、横軸は実効トラック幅WCwを示す。
図7は、サンプルSMP4,SMP5について、200Gbpsクラスのヘッドを用いてリード/ライトテスタで測定することにより得られた実測値を示す。サンプルSMP4は図4において非磁性グラニュラ層26が設けられていない従来の磁気記録媒体、サンプルSMP5は図4に示す磁気記録媒体1−3であり、各サンプルSMP4,SMP5の層の組成、膜厚等の条件を同じに設定して測定を行った。CoCr−SiOからなる非磁性グラニュラ層は、Crの含有量が40at.%以下、SiOの含有率は6mol%又は8mol%以下とし、膜厚は2〜4nmに設定した。図7において、白い×印(■内に白い×を有する印)はサンプルSMP4のデータ、白い○印はSiOの含有率が6mol%のサンプルSMP4のデータ、白い△印はSiOの含有率が8mol%のサンプルSMP4のデータを示す。又、図7において、x=2,3,4は夫々CoCr−SiOからなる非磁性グラニュラ層の膜厚が2nm,3nm,4nmの場合を示す。
サンプルSMP5の場合、サンプルSMP4に比べて実効トラック幅WCwが約10nm改善されることが確認された。又、サンプルSMP5の場合、サンプルSMP4に比べてVMM2Lが約0.15改善されることが確認された。このように、非磁性グラニュラ26を設けることによりリード/ライト特性が向上するのは、非磁性グラニュラ層26により記録層27を構成する磁性粒子同士の磁気的な分離が向上されることによると考えられ、中間層25の上に非磁性グラニュラ層26を設けた場合には記録層27を構成する磁性粒子同士の磁気的な分離が更に向上されることによると考えられる。
図8は、サンプルSMP6,SMP7,SMP8,SMP9について、200Gbpsクラスのヘッドを用いてリード/ライトテスタで測定することにより得られた実測値を示す。サンプルSMP6は図4において非磁性グラニュラ層26が設けられていない従来の磁気記録媒体、サンプルSMP7,SMP8,SMP9は図4に示す磁気記録媒体1−3であり、各サンプルSMP6〜SMP9の層の組成、膜厚等の条件を同じに設定して測定を行った。CoCr−SiOからなる非磁性グラニュラ層は、Crの含有量が40at.%以下、TiO又はSiOの含有率は6mol%以下とし、膜厚は2nmに設定した。サンプルSMP7は非磁性グラニュラ層がCoCrRu−TiOからなり、サンプルSMP8では非磁性グラニュラ層がCoCrRu−SiOからなり、サンプルSMP9では非磁性グラニュラ層がCoCr−SiOからなる。図8において、白い×印(■内に白い×を有する印)はサンプルSMP6のデータ、白い△印はサンプルSMP7のデータ、黒い×印(□印内に黒い×を有する印)サンプルSMP8のデータ、●印はサンプルSMP9のデータを示す。
サンプルSMP7〜SMP9の場合、サンプルSMP6に比べて実効トラック幅WCwが改善されることが確認された。又、サンプルSMP7〜SMP9の場合、サンプルSMP6に比べてVMM2Lも改善されることが確認された。従って、非磁性材料としてCoCrRuを用いても、CoCrを用いた場合と同様の改善効果が得られることが確認された。又、非磁性材料に添加する添加物としてTiNのような窒化物を用いても、SiOのような酸化物を用いた場合と同様の改善効果が得られることが確認された。このように、非磁性グラニュラ26を設けることによりリード/ライト特性が向上するのは、非磁性グラニュラ層26により記録層27を構成する磁性粒子同士の磁気的な分離が向上されることによると考えられ、中間層25の上に非磁性グラニュラ層26を設けた場合には記録層27を構成する磁性粒子同士の磁気的な分離が更に向上されることによると考えられる。
図9は、Ruからなる中間層25(上側非磁性層25−2)の上に直接CoCrPt合金かなる下側グラニュラ磁性層27−1を形成した比較例を説明する図である。CoはRuに対してヌレ性が非常に良いため、Ru上に略柱状の磁性粒子(CoCrPt合金)の周りに非磁性材料(酸化物や窒化物)が偏析した状態のグラニュラ磁性層を成長させると、グラニュラ磁性層の初期成長で図9中CLで示す如き横方向に連続した層が成長し、破線で囲んだ箇所MAでグラニュラ磁性層の磁性粒子間に磁気的な相互作用が働くために、グラニュラ磁性層の磁性粒子同士の磁気的な分離が不十分となって媒体ノイズの原因になると考えられる。
図10は、Ruからなる中間層25の上に、略柱状の磁性粒子の周りに非磁性材料が偏析した状態のCoCr系合金からなる非磁性グラニュラ層26を介してCoCrPt合金からなる下側グラニュラ磁性層27−1を形成した第3実施例を説明する図である。この場合、初期成長の部分を非磁性材料(Ru,CoCrPtの結晶成長を考慮してここではCoCr系合金)としているので、非磁性グラニュラ層の初期成長で図10に示す如き横方向に連続した層が成長するが、破線で囲んだ箇所NMAでグラニュラ磁性層の磁性粒子間で磁気的な相互作用が働くことはないために、非磁性グラニュラ層によりグラニュラ磁性層の磁性粒子同士の磁気的な分離が良好となり、媒体ノイズが低減されると考えられる。
次に、本発明の磁気記憶装置の一実施例を、図11及び図12と共に説明する。図11は、磁気記憶装置の一実施例の要部を示す断面図であり、図12は、磁気記憶装置の一実施例の要部を示す平面図である。
図11及び図12に示すように、磁気記憶装置は、ハウジング113内に設けられたモータ114、ハブ115、複数の磁気記録媒体116、複数の記録再生ヘッド117、複数のサスペンション118、複数のアーム119及びアクチュエータ装置210からなる。磁気記録媒体116は、モータ114により回転されるハブ115に取り付けられている。記録再生ヘッド117は、再生ヘッドと記録ヘッドから構成されている。各記録再生ヘッド117は、対応するアーム119の先端にサスペンション118を介して取り付けられている。アーム119は、アクチュエータ装置210により移動される。このような磁気記憶装置の基本構成自体は周知であり、本明細書ではその詳細な説明は省略する。
本実施例では、磁気記憶装置は、磁気記録媒体116に特徴がある。各磁気記録媒体116は、図1、図2及び図4のいずれかと共に説明した実施例の構造を有する。尚、磁気記録媒体116の数は3つに限定されるものではなく、2つであっても、4以上であっても良い。
磁気記憶装置の基本構成は、図11及び図12に示すものに限定されない。又、本発明で用いられる磁気記録媒体は、磁気ディスクに限定されるものではなく、磁気テープや磁気カード等の他の形状の磁気記録媒体であっても良い。更に、磁気記録媒体は、磁気記憶装置のハウジング113内に固定されている必要はなく、磁気記録媒体はハウジング113に対してロードされアンロードされる可搬型の媒体であっても良い。
上記各実施例では、本発明が垂直磁気記録媒体に適用された場合について説明したが、本発明は水平磁気記録媒体にも同様に適用可能であることは、言うまでもない。これは、水平磁気記録媒体においても、本発明の如き非磁性グラニュラ層を記録層の下に設けることで、記録層を構成する磁性粒子同士の磁気的な分離が向上されてリード/ライト特性を向上されるからである。
尚、本発明は、以下に付記する発明をも包含するものである。
(付記1)
基板と、
該基板の上方に設けられた非磁性グラニュラ層と、
該非磁性グラニュラ層上に設けられた記録層とを備え、
該非磁性グラニュラ層は、略柱状の磁性粒子の周りに非磁性材料が偏析した状態のhcp結晶構造或いはfcc結晶構造のCoCr系合金であることを特徴とする、磁気記録媒体。
(付記2)
前記CoCr系合金はCoCrX1合金からなり、X1はPt,Ta,Ruからなるグループから選択された1つの元素であり、前記非磁性材料はSiO,TiO,Cr−O,Ta,ZrO,SiN,TiN,CrN,TaN,ZrNからなるグループから選択された材料を少なくとも1種類以上含むことを特徴とする、磁気記録媒体。
(付記3)
該記録層は、略柱状の磁性粒子の周りに非磁性材料が偏析した状態のhcp結晶構造のCo合金からなることを特徴とする、付記1又は2記載の磁気記録媒体。
(付記4)
該記録層を構成するCo合金は、CoFe,CrCr,CoCrPt,CoCrPtBからなるグループから選択された1つの材料からなり、該記録層を構成する非磁性材料はSiO,TiO,Cr−O,Ta,ZrO,SiN,TiN,CrN,TaN,ZrNからなるグループから選択された材料を少なくとも1種類以上含むことを特徴とする、付記3記載の磁気記録媒体。
(付記5)
該記録層は、単層構造を有することを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項記載の磁気記録媒体。
(付記6)
該記録層は、多層構造を有し、略柱状の磁性粒子の周りに非磁性材料が偏析した状態のhcp結晶構造のCo合金からなり主記録層として機能する下側グラニュラ磁性層と、該下側グラニュラ磁性層上に設けられCo合金からなり記録補助層として機能する上側磁性層とを有することを特徴とする、付記1又は2記載の磁気記録媒体。
(付記7)
該下側グラニュラ磁性層を構成するCo合金は、CoFe,CrCr,CoCrPt,CoCrPtBからなるグループから選択された1つの材料からなり、該下側グラニュラ磁性層を構成する非磁性材料はSiO,TiO,Cr−O,Ta,ZrO,SiN,TiN,CrN,TaN,ZrNからなるグループから選択された材料を少なくとも1種類以上含むことを特徴とする、付記6記載の磁気記録媒体。
(付記8)
非磁性中間層を更に備え、
該非磁性グラニュラ層は該非磁性中間層上に設けられていることを特徴とする、付記1〜7のいずれか1項記載の磁気記録媒体。
(付記9)
該中間層は、hcp結晶構造を有するRu又はRuX2合金からなり、X2はCo,Cr,W,Reからなるグループから選択された1種類以上の元素を含むことを特徴とする、付記8記載の磁気記録媒体。
(付記10)
該基板の上方に設けられた軟磁性裏打ち層と、
該軟磁性裏打ち層上に設けられた配向制御層とを更に備え、
該非磁性中間層は該配向制御層上に設けられていることを特徴とする、付記8又は9記載の磁気記録媒体。
(付記11)
該配向制御層は、NiCrからなることを特徴とする、付記10記載の磁気記録媒体。
(付記12)
該軟磁性裏打ち層は、Co合金からなる下側裏打ち層と、該下側裏打ち層上に設けられRuからなる磁区制御層、該磁区制御層上に設けられCo合金からなる上側裏打ち層とを有することを特徴とする、付記10又は11記載の磁気記録媒体。
(付記13)
該軟磁性裏打ち層は、Co合金からなるAPS−SUL(Anti-Parallel Structure-Soft magnetic Underlayer)からなることを特徴とする、付記10記載の磁気記録媒体。
(付記14)
該基板上に設けられたシード層を更に備え、
該シード層上には該軟磁性裏打ち層が設けられていることを特徴とする、付記10又は11記載の磁気記録媒体。
(付記15)
該シード層は、CrTi合金からなることを特徴とする、付記14記載の磁気記録媒体。
(付記16)
該基板は、ガラス基板、カーボン基板、プラスチック基板、NiPめっきが施されたAl合金基板、シリコン基板、PET(Poly Ethylene Terephthalate)基板、PEN(Poly Ethylene Naphthalate)基板、ポリイミド(Polyimide)基板からなるグループから選択された1つの基板であることを特徴とする、付記1〜15のいずれか1項記載の磁気記録媒体。
(付記17)
ヘッドと、
付記1〜16のいずれか1項記載の磁気記録媒体を少なくとも1つ備えたことを特徴とする、磁気記憶装置。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
本発明の磁気記録媒体の第1実施例の要部を示す断面図である。 本発明の磁気記録媒体の第2実施例の要部を示す断面図である。 磁気記録媒体の第1及び第2実施例のリード/ライト特性を説明する図である。 本発明の磁気記録媒体の第3実施例の要部を示す断面図である。 中間層と非磁性グラニュラ層の合計膜厚が一定となるように非磁性グラニュラ層の膜厚を変化させた場合の記録層の保磁力を示す図である。 中間層と非磁性グラニュラ層の合計膜厚が一定となるように非磁性グラニュラ層の膜厚を変化させた場合の記録層の下側グラニュラ磁性層における磁性粒子の分離の度合を示す図である。 磁気記録媒体の第3実施例のリード/ライト特性を説明する図である。 磁気記録媒体の第3実施例のリード/ライト特性を説明する図である。 中間層の上に下側グラニュラ磁性層を形成した比較例を説明する図である。 中間層の上に非磁性グラニュラ層を介して下側グラニュラ磁性層を形成した第3実施例を説明する図である。 本発明の磁気記憶装置の一実施例の要部を示す断面図である。 磁気記憶装置の要部を示す平面図である。
符号の説明
1−1,1−2,1−3 磁気記録媒体
11,21 基板
12 APS−SUL
13,24 下地層
14,25 中間層
15,26 非磁性グラニュラ層
16,27 記録層
17,28 保護層
22 シード層
23 軟磁性裏打ち層
113 ハウジング
116 磁気記録媒体
117 記録再生ヘッド

Claims (11)

  1. 基板と、
    該基板の上方に設けられた非磁性グラニュラ層と、
    該非磁性グラニュラ層上に設けられた記録層とを備え、
    該非磁性グラニュラ層は、略柱状の磁性粒子の周りに非磁性材料が偏析した状態のhcp結晶構造或いはfcc結晶構造のCoCr系合金であることを特徴とする、磁気記録媒体。
  2. 前記CoCr系合金はCoCrX1合金からなり、X1はPt,Ta,Ruからなるグループから選択された1つの元素であり、前記非磁性材料はSiO,TiO,Cr−O,Ta,ZrO,SiN,TiN,CrN,TaN,ZrNからなるグループから選択された材料を少なくとも1種類以上含むことを特徴とする、請求項1記載の磁気記録媒体。
  3. 該記録層は、略柱状の磁性粒子の周りに非磁性材料が偏析した状態のhcp結晶構造のCo合金からなることを特徴とする、請求項1又は2記載の磁気記録媒体。
  4. 該記録層を構成するCo合金は、CoFe,CrCr,CoCrPt,CoCrPtBからなるグループから選択された1つの材料からなり、該記録層を構成する非磁性材料はSiO,TiO,Cr−O,Ta,ZrO,SiN,TiN,CrN,TaN,ZrNからなるグループから選択された材料を少なくとも1種類以上含むことを特徴とする、請求項3記載の磁気記録媒体。
  5. 該記録層は、多層構造を有し、略柱状の磁性粒子の周りに非磁性材料が偏析した状態のhcp結晶構造のCo合金からなり主記録層として機能する下側グラニュラ磁性層と、該下側グラニュラ磁性層上に設けられCo合金からなり記録補助層として機能する上側磁性層とを有することを特徴とする、請求項1又は2記載の磁気記録媒体。
  6. 該下側グラニュラ磁性層を構成するCo合金は、CoFe,CrCr,CoCrPt,CoCrPtBからなるグループから選択された1つの材料からなり、該下側グラニュラ磁性層を構成する非磁性材料はSiO,TiO,Cr−O,Ta,ZrO,SiN,TiN,CrN,TaN,ZrNからなるグループから選択された材料を少なくとも1種類以上含むことを特徴とする、請求項5記載の磁気記録媒体。
  7. 非磁性中間層を更に備え、
    該非磁性グラニュラ層は該非磁性中間層上に設けられていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項記載の磁気記録媒体。
  8. 該中間層は、hcp結晶構造を有するRu又はRuX2合金からなり、X2はCo,Cr,W,Reからなるグループから選択された1種類以上の元素を含むことを特徴とする、請求項7記載の磁気記録媒体。
  9. 該基板の上方に設けられた軟磁性裏打ち層と、
    該軟磁性裏打ち層上に設けられた配向制御層とを更に備え、
    該非磁性中間層は該配向制御層上に設けられていることを特徴とする、請求項7又は8記載の磁気記録媒体。
  10. 該基板は、ガラス基板、カーボン基板、プラスチック基板、NiPめっきが施されたAl合金基板、シリコン基板、PET(Poly Ethylene Terephthalate)基板、PEN(Poly Ethylene Naphthalate)基板、ポリイミド(Polyimide)基板からなるグループから選択された1つの基板であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項記載の磁気記録媒体。
  11. ヘッドと、
    請求項1〜10のいずれか1項記載の磁気記録媒体を少なくとも1つ備えたことを特徴とする、磁気記憶装置。
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