JP2009080897A - Manufacturing method of perpendicular magnetic recording disk and perpendicular magnetic recording disk - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、HDD(ハードディスクドライブ)などに搭載される垂直磁気記録ディスクの製造方法および垂直磁気記録ディスクに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a perpendicular magnetic recording disk mounted on an HDD (hard disk drive) or the like, and a perpendicular magnetic recording disk.
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の面記録密度は年率100%程度の割合で増加し続けている。最近では、HDD等に用いられる2.5インチ径垂直磁気記録ディスクにして、1枚あたり160GBを超える情報記録容量が求められるようになってきており、このような要請にこたえるためには1平方インチあたり250Gビットを超える情報記録密度を実現することが必要となる。 Various information recording techniques have been developed with the recent increase in information processing capacity. In particular, the surface recording density of HDDs using magnetic recording technology continues to increase at an annual rate of about 100%. Recently, an information recording capacity exceeding 160 GB has been required for a 2.5-inch diameter perpendicular magnetic recording disk used for HDDs and the like, and in order to meet such a demand, one square is required. It is necessary to realize an information recording density exceeding 250 Gbits per inch.
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、近年、垂直磁気記録方式の磁気ディスク(垂直磁気記録ディスク)が提案されている。垂直磁気記録方式は磁化容易軸がディスク基体面に対して垂直方向に配向するよう調整されている。垂直磁気記録方式は従来の面内記録方式に比べ、磁性粒の微細化による保磁力Hcの向上によっ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。 In recent years, a perpendicular magnetic recording type magnetic disk (perpendicular magnetic recording disk) has been proposed in order to achieve a high recording density in a magnetic disk used for an HDD or the like. The perpendicular magnetic recording system is adjusted so that the easy axis of magnetization is oriented in the direction perpendicular to the disk substrate surface. Compared to the conventional in-plane recording system, the perpendicular magnetic recording system can suppress the thermal fluctuation phenomenon by improving the coercive force Hc due to the refinement of the magnetic grains, and thus is suitable for increasing the recording density.
上述した垂直磁気記録方式においては、単磁極型垂直ヘッドが用いられ、磁気記録層に対して垂直方向の磁界を生じさせていた。しかし、単に単磁極型垂直ヘッドを用いるのみでは、単磁極端部を出た磁束が直ぐに反対側のリターン磁極に戻ろうとするため十分な強度の磁界を磁気記録層に印加することができない。そこで、垂直磁気記録ディスクの磁気記録層の下に軟磁性層を設け、軟磁性層に磁路を形成することで磁気記録層に垂直方向の強い磁界を印加している。すなわち軟磁性層では、書き込むときの磁場によって磁化方向が整列し、動的に磁路が形成されている。このような軟磁性層、特に単層の軟磁性層を短時間に成膜する方法が開示されている(例えば、特許文献1)。 In the above-described perpendicular magnetic recording system, a single pole type perpendicular head is used to generate a magnetic field perpendicular to the magnetic recording layer. However, simply using a single magnetic pole type vertical head makes it impossible to apply a sufficiently strong magnetic field to the magnetic recording layer because the magnetic flux exiting the single magnetic pole end immediately returns to the return magnetic pole on the opposite side. Therefore, a strong magnetic field in the perpendicular direction is applied to the magnetic recording layer by providing a soft magnetic layer under the magnetic recording layer of the perpendicular magnetic recording disk and forming a magnetic path in the soft magnetic layer. That is, in the soft magnetic layer, the magnetization direction is aligned by the magnetic field when writing, and a magnetic path is dynamically formed. A method of forming such a soft magnetic layer, particularly a single-layer soft magnetic layer, in a short time is disclosed (for example, Patent Document 1).
このように、軟磁性層は、情報を書き込む際に利用される層であり、書き込むときの磁場に沿って磁化方向が整列する。しかし読み出す際には軟磁性層に磁化方向を整列させる磁場はかからないので、磁化方向は基本的に不規則となる。この不規則となる磁化方向は3次元に渡るので、磁化方向に垂直成分が含まれていると、磁気ヘッドで読み出す際に磁気記録層の信号と共にノイズとして拾ってしまうおそれがある。 Thus, the soft magnetic layer is a layer used when writing information, and the magnetization direction is aligned along the magnetic field at the time of writing. However, when reading, a magnetic field that aligns the magnetization direction is not applied to the soft magnetic layer, so the magnetization direction is basically irregular. Since this irregular magnetization direction is three-dimensional, if a perpendicular component is included in the magnetization direction, it may be picked up as noise together with the signal of the magnetic recording layer when reading with the magnetic head.
そこで軟磁性層については、軟磁性層を2つの層に分割し、間に非磁性のスペーサ層を介在させたAFC(Antiferro-magnetic exchange coupling:反強磁性交換結合)構造が提案され、実施されている。AFC構造においては、下層と上層で磁化方向が逆転し、相互に引き合うことで結合して固定される(交換結合)。従って、磁場がかかっていないときの各軟磁性層の磁化方向は互いに反平行(平行かつ互いに逆向き)となり、基板主表面と平行になる。これにより、磁化の垂直成分が極めて少なくなることで軟磁性層から生じるノイズを低減することができる。 Therefore, for the soft magnetic layer, an AFC (Antiferro-magnetic exchange coupling) structure was proposed and implemented in which the soft magnetic layer was divided into two layers and a nonmagnetic spacer layer was interposed between them. ing. In the AFC structure, the magnetization direction is reversed between the lower layer and the upper layer, and they are coupled and fixed by attracting each other (exchange coupling). Therefore, the magnetization directions of the soft magnetic layers when no magnetic field is applied are antiparallel to each other (parallel and opposite to each other), and parallel to the main surface of the substrate. As a result, the noise generated from the soft magnetic layer can be reduced because the perpendicular component of magnetization is extremely reduced.
AFC構造における交換結合の強さは、交換結合磁界(Hex)で表される。交換結合磁界が強いほど軟磁性層の磁化方向は外部磁場の影響を受けにくくなり、漏れ磁場による磁路形成を防止できるため、SNR(Signal-Noise Ratio:シグナルノイズ比)を向上させることができる。 The strength of exchange coupling in the AFC structure is represented by an exchange coupling magnetic field (Hex). As the exchange coupling magnetic field is stronger, the magnetization direction of the soft magnetic layer is less affected by an external magnetic field, and magnetic path formation due to a leakage magnetic field can be prevented, so that SNR (Signal-Noise Ratio) can be improved. .
また、AFC構造を有していない単層の軟磁性層には磁区が形成されており、AFC構造を有する軟磁性層においては磁区が形成されない。ここで、磁区(ドメイン)とは磁化方向が同じ方向を向いている領域であって、磁区が形成されると磁区間の境界には磁壁(ドメインウォール)が形成される。磁壁は磁化方向が反転しているため、磁気ヘッドが磁壁を通過する際には突発的に信号レベルが押し上げられ、スパイクノイズとして検出される。 In addition, magnetic domains are formed in a single soft magnetic layer not having an AFC structure, and no magnetic domains are formed in a soft magnetic layer having an AFC structure. Here, the magnetic domain (domain) is a region in which the magnetization direction is the same direction, and when the magnetic domain is formed, a domain wall (domain wall) is formed at the boundary of the magnetic domain. Since the magnetization direction of the domain wall is reversed, when the magnetic head passes through the domain wall, the signal level is suddenly increased and detected as spike noise.
AFC構造を有する軟磁性層では、上下2層の軟磁性層がそれぞれ単磁区化し、磁壁の発生が妨げられるので、スパイクノイズを低減することができる。すなわちAFC構造を有する垂直磁気記録ディスクは、磁化方向の垂直成分(ノイズ)に加えて、スパイクノイズも低減されることとなる。
上述の如く、AFC構造を有する垂直磁気記録ディスクにおいては、交換結合磁界が大きいほど軟磁性層の磁化安定性が増し、軟磁性層を起因としたノイズを抑制できる。従って、高記録密度化、再生信号品質向上のためには軟磁性層の交換結合磁界の増大が不可欠であるが、現在主流となっている軟磁性層のAFC構造において、交換結合磁界の大きさは必ずしも十分ではない。 As described above, in the perpendicular magnetic recording disk having the AFC structure, the magnetization stability of the soft magnetic layer increases as the exchange coupling magnetic field increases, and noise caused by the soft magnetic layer can be suppressed. Therefore, an increase in the exchange coupling magnetic field of the soft magnetic layer is indispensable for increasing the recording density and the quality of the reproduced signal. However, the magnitude of the exchange coupling magnetic field in the AFC structure of the soft magnetic layer which is currently mainstream. Is not necessarily enough.
本発明は、このような交換結合磁界が十分な強さに至っていない点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、軟磁性層の総合的な交換結合磁界を増大させることによりSNRを高め、再生信号品質を向上させることが可能な垂直磁気記録ディスクの製造方法および垂直磁気記録ディスクを提供することである。 The present invention has been made in view of the fact that such an exchange coupling magnetic field does not reach a sufficient strength, and an object of the present invention is to increase the SNR by increasing the total exchange coupling magnetic field of the soft magnetic layer. And a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording disk and a perpendicular magnetic recording disk capable of improving the reproduction signal quality.
発明者が交換結合磁界の増大を阻害する要因を鋭意検討したところ、DCマグネトロンスパッタリング(以下、単にスパッタリングと略称する)にて、2層の軟磁性層に介在するスペーサ層を交換結合磁界がピークとなる膜厚になるように成膜する際、現行のスパッタリングでは膜厚が均一にならず、所望する厚さより膜厚が厚いまたは薄いいずれの場合であっても交換結合磁界の劣化を招き、総合的な交換結合磁界が低下していることに想到し、かかる膜厚を均一化することで総合的な交換結合磁界の強さを向上することが可能なことを見出して本発明を完成するに到った。 The inventor has intensively studied the factors that hinder the increase in the exchange coupling magnetic field. As a result, the exchange coupling magnetic field peaks in the spacer layer interposed between the two soft magnetic layers in DC magnetron sputtering (hereinafter simply referred to as sputtering). The film thickness is not uniform in the current sputtering, even if the film thickness is thicker or thinner than the desired thickness, resulting in deterioration of the exchange coupling magnetic field, The present inventors have conceived that the total exchange coupling magnetic field has been reduced and found that it is possible to improve the strength of the total exchange coupling magnetic field by making the film thickness uniform, thereby completing the present invention. It reached.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、スパッタリング装置を用いて、ディスク基体上に少なくとも第1軟磁性層と、非磁性のスペーサ層と、第1軟磁性層と反強磁性交換結合(AFC)構造を形成する第2軟磁性層と、磁気記録層と、をこの順に成膜する垂直磁気記録ディスクの製造方法において、スペーサ層は、アルゴンより原子半径の大きい希ガスを含む雰囲気中で成膜されることを特徴とする、垂直磁気記録ディスクの製造方法が提供される。 In order to solve the above-described problems, according to an aspect of the present invention, a sputtering apparatus is used to form at least a first soft magnetic layer, a nonmagnetic spacer layer, a first soft magnetic layer, and an anti-strength on a disk substrate. In the method for manufacturing a perpendicular magnetic recording disk in which the second soft magnetic layer forming the magnetic exchange coupling (AFC) structure and the magnetic recording layer are formed in this order, the spacer layer is formed of a rare gas having an atomic radius larger than that of argon. A method of manufacturing a perpendicular magnetic recording disk is provided, wherein the film is formed in an atmosphere containing the perpendicular magnetic recording disk.
スパッタリングにおいて、ターゲットとしてのルテニウムに、アルゴンより原子半径の大きい希ガスをイオン化して衝突させることで、希ガスにアルゴンを用いたときよりターゲット表面から飛散した原子の運動エネルギーが高くなり、マイグレーションが促進され、膜厚の均一化および表面粗さの低減が図られる。こうして均一化された軟磁性層には磁壁が形成されず、磁化方向の垂直成分やスパイクノイズも低減され、高品質な再生信号を作出することができる。 In sputtering, ruthenium as a target is ionized and collided with a rare gas having a larger atomic radius than argon, so that the kinetic energy of atoms scattered from the target surface becomes higher than when argon is used as the rare gas, and migration occurs. This promotes uniform film thickness and reduced surface roughness. In this way, the homogenized soft magnetic layer does not have a domain wall, reduces the perpendicular component of the magnetization direction and spike noise, and can produce a high-quality reproduction signal.
希ガスは、クリプトン、キセノン、ラドンのいずれかであってもよい。クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)、ラドンは(Rn)は、いずれもアルゴンより原子半径の大きい希ガスであり、本発明のスパッタリング装置に適用することができる。 The rare gas may be krypton, xenon, or radon. Krypton (Kr), xenon (Xe), and radon (Rn) are all rare gases having an atomic radius larger than that of argon, and can be applied to the sputtering apparatus of the present invention.
スペーサ層は、反強磁性交換結合の強さを示す交換結合磁界がピークとなる膜厚になるように成膜されてもよい。 The spacer layer may be formed such that the exchange coupling magnetic field indicating the strength of antiferromagnetic exchange coupling has a peak thickness.
スペーサ層の膜厚と交換結合磁界との間には相関があり、交換結合磁界は所定の膜厚に対して突出したピークを有する。従って、交換結合磁界がピークとなる膜厚を一意に選択できる。本発明による垂直磁気記録ディスクの製造方法では、スペーサ層の膜厚を均一に形成できるので、垂直磁気記録ディスク全面において交換結合磁界をピークにもってくることができる。従って、SNRを高め、再生信号品質を向上させることが可能となる。 There is a correlation between the thickness of the spacer layer and the exchange coupling magnetic field, and the exchange coupling magnetic field has a peak protruding with respect to a predetermined film thickness. Therefore, the film thickness at which the exchange coupling magnetic field reaches a peak can be uniquely selected. In the method for manufacturing a perpendicular magnetic recording disk according to the present invention, the spacer layer can be formed to have a uniform thickness, so that the exchange coupling magnetic field can be peaked over the entire surface of the perpendicular magnetic recording disk. Accordingly, it is possible to increase the SNR and improve the reproduction signal quality.
上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、上述した垂直磁気記録ディスクの製造方法を用いて製造されたことを特徴とする垂直磁気記録ディスクが提供される。 In order to solve the above-described problems, according to another aspect of the present invention, there is provided a perpendicular magnetic recording disk manufactured using the above-described method for manufacturing a perpendicular magnetic recording disk.
上述した垂直磁気記録ディスクの製造方法の技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該垂直磁気記録ディスクにも適用可能である。 The components based on the technical idea of the method for manufacturing a perpendicular magnetic recording disk and the description thereof can be applied to the perpendicular magnetic recording disk.
以上、説明したように、本発明の垂直磁気記録ディスクの製造方法によれば、軟磁性層の交換結合磁界を増大させることによりSNRを高め、再生信号品質を向上させることが可能となる。 As described above, according to the method of manufacturing a perpendicular magnetic recording disk of the present invention, it is possible to increase the SNR by increasing the exchange coupling magnetic field of the soft magnetic layer and improve the reproduction signal quality.
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。なお、以下の実施例に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Note that dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the following examples are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified.
(垂直磁気記録ディスク100)
図1は、本実施形態による垂直磁気記録ディスク100の構造を示した断面図である。かかる垂直磁気記録ディスク100は、ディスク基体110、付着層112、第1軟磁性層114a、スペーサ層114b、第2軟磁性層114c、配向制御層116、第1下地層118a、第2下地層118b、微細化促進層120、第1磁気記録層122a、第2磁気記録層122b、連続層124、媒体保護層126、潤滑層128で構成されている。なお第1軟磁性層114a、スペーサ層114b、第2軟磁性層114cは、あわせて軟磁性層114として機能し、第1下地層118aと第2下地層118bはあわせて下地層118として機能し、第1磁気記録層122aと第2磁気記録層122bとはあわせて磁気記録層122として機能する。
(Perpendicular magnetic recording disk 100)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the perpendicular
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ディスク基体110を得た。
First, an amorphous aluminosilicate glass was formed into a disk shape by direct pressing to produce a glass disk. The glass disk was subjected to grinding, polishing, and chemical strengthening in order to obtain a smooth
上記ディスク基体110は、非磁性のガラスであることが好ましい。具体的には、アルミノシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、ソーダライムガラス等が挙げられるが、中でもアルミノシリケートガラスが好適である。アルミノシリケートガラスは、平滑かつ高剛性が得られるので、磁気的スペーシング、特に、磁気ヘッドの浮上量をより安定して低減できる。また、アルミノシリケートガラスは化学強化により、高い剛性強度を得ることができる。軟磁性層114がアモルファスである場合には、ディスク基体110もアモルファスガラスとするのが好ましい。
The
続いて、得られたディスク基体110上に、真空成膜装置としてのスパッタリング装置200としてDCマグネトロンスパッタリング装置を用いて、付着層112から連続層124まで順次成膜を行い、媒体保護層126は真空成膜装置としてのCVD(Chemical Vapour Deposition)装置により成膜した。この後、潤滑層128をディップコート法により形成した。なお、量産性が高いという点で、インライン型成膜方法を用いることも好ましい。以下、スパッタリング装置の構成と、各層の構成および製造方法について説明する。
Subsequently, on the obtained
図2は、本実施形態にかかるスパッタリング装置200の構成を説明する説明図である。図2に示すスパッタリング装置200は、真空室を形成するチャンバ202と、チャンバ202に設けられ外部から希ガスを導入する導入口204と、チャンバ202から真空排気を行うための排気口206と、ディスク基体110を保持するキャリア208と、ディスク基体110を成膜する成膜材料であるターゲット210と、ターゲット210から放出される成膜材料をディスク基体110にフォーカスし、ディスク基体110以外への飛散を防止するシールド212と、成膜速度を上げ、低温成膜を行うためのマグネット214と、を含んで構成される。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the
スパッタリング装置200を用いた付着層112から連続層124までの成膜では、まず、チャンバ202内で、ターゲット210とシールド212の間にプラズマを発生させる。そして、プラズマにより発生した希ガスのイオンを電界で加速し、成膜材料からなるターゲット210に照射する。希ガスのイオンはターゲット210表面の原子または分子を表面から弾きだす。弾き出された成膜材料の原子および/または分子は、ディスク基体110に堆積し、薄膜(層)を形成する。
In film formation from the
以下に、各層の構成および製造方法について詳述する。 Below, the structure and manufacturing method of each layer are explained in full detail.
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した。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CrTi合金を用いることができる。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。
The
上記軟磁性層114は、第1軟磁性層114aと第2軟磁性層114cの間に非磁性のスペーサ層114bを介在させることによって、AFC(Antiferro-magnetic exchange coupling:反強磁性交換結合)を備えるように構成した。これにより軟磁性層114の磁化方向を高い精度で磁路(磁気回路)に沿って整列させることができる。こうして、磁化方向の垂直成分が極めて少なくなるため、軟磁性層114から生じるノイズを低減することが可能となる。
The soft magnetic layer 114 has an AFC (Antiferro-magnetic exchange coupling) by interposing a
図3は、AFC構造による磁化特性を説明するための説明図である。かかる磁化特性を参照すると、AFC構造をとらない軟磁性層が外部磁界Hを印加していないとき正負いずれかの磁化状態を維持するのに対して、AFC構造を有する軟磁性層は、磁界Hを印加していないときには、第1軟磁性層114aと第2軟磁性層114cの間で磁束が(b)に示すように閉路を構成し、磁化Mが0になる。そして、いずれかの方向に磁界Hを印加すると、両軟磁性層114a、114cの磁束が矢印(a)、矢印(c)のように同一方向に配向する。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the magnetization characteristics of the AFC structure. Referring to such magnetization characteristics, a soft magnetic layer having no AFC structure maintains a positive or negative magnetization state when an external magnetic field H is not applied, whereas a soft magnetic layer having an AFC structure has a magnetic field H Is not applied, a magnetic flux is formed between the first soft
上記AFC構造の結合の強さは、図3に示した交換結合磁界(Hex)に基づいて決まり、交換結合磁界が大きいほどAFCのカップリング(交換結合)が強いこととなる。かかる交換結合磁界は、対応する磁気記録層122の書き込みに対する磁界に対しては磁化され、隣接する磁気記録層122の書き込みに対する磁界に対しては反応しないように設定される。 The coupling strength of the AFC structure is determined based on the exchange coupling magnetic field (Hex) shown in FIG. 3, and the larger the exchange coupling magnetic field, the stronger the coupling (exchange coupling) of AFC. The exchange coupling magnetic field is set so as to be magnetized with respect to the magnetic field for writing of the corresponding magnetic recording layer 122 and not to react with the magnetic field for writing of the adjacent magnetic recording layer 122.
本実施形態においては、第1軟磁性層114aおよび第2軟磁性層114cの組成としてFeCoTaZrを、スペーサ層14bの組成としてはルテニウム(Ru)を用いたが、第1軟磁性層114aおよび第2軟磁性層114cの組成は特に限定されず、例えば、CoFe系合金(FeCoB、FeCoSiB、FeCoZr、FeCoCrB、FeCoZrBなど)、Fe系合金(FeTaN、FeTaCなど)、Co系合金(CoTaZr、CoZrNb、CoBなど)等を用いることができる。軟磁性層114の総膜厚は20nm以上120nm以下、好ましくは30nm以上100nm以下であることが望ましい。
In the present embodiment, FeCoTaZr is used as the composition of the first soft
また、上述したように、軟磁性層114はスパッタリングにて成膜される。かかるスパッタリングでは、希ガスとしてアルゴン(Ar)を用いるのが一般的であるが、少なくともスペーサ層114bの成膜時においては、アルゴンより原子半径の大きいクリプトン(Kr)、キセノン(Xe)、ラドン(Rn)を用いる。従って、軟磁性層114を構成する第1軟磁性層114a、スペーサ層114b、第2軟磁性層114c全ての成膜においてアルゴンより原子半径の大きい希ガスを用いてもよいし、第1軟磁性層114a、第2軟磁性層114cにはアルゴン、スペーサ層114bのみにアルゴンより原子半径の大きい希ガスを用いるとしてもよい。
Further, as described above, the soft magnetic layer 114 is formed by sputtering. In such sputtering, argon (Ar) is generally used as a rare gas, but at least when the
本実施形態の目的は、少なくともスペーサ層114bにアルゴンより原子半径の大きい希ガスを用いれば達成できるので、スペーサ層114bのみ希ガスを変更することで、無駄に高価な希ガスを放出することなく、コスト削減を図ることができる。
The object of the present embodiment can be achieved by using a rare gas having an atomic radius larger than that of argon for at least the
また、スペーサ層114bの膜厚と交換結合磁界との間には相関があり、交換結合磁界は所定の膜厚に対して突出したピークを有する。従って、スペーサ層114bは、交換結合磁界がピークとなる膜厚となるように成膜される。
Further, there is a correlation between the film thickness of the
図4は、スペーサ層114bの膜厚と交換結合磁界との関係を示した説明図である。交換結合磁界Hexは、RKKY(Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida)相互作用により、ルテニウム(Ru)の膜厚に対して図4のような軌跡を描く。ここでは、交換結合磁界がピークHexmaxとなる膜厚t0となるようにスペーサ層114bを成膜する。スペーサ層114bの膜厚は、成膜処理時間と膜厚とが比例関係にあることを利用して、例えば、60nmの膜厚を形成するのに100秒を要した場合、0.6nmの膜厚を形成するために成膜処理時間を1秒に調整する。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the film thickness of the
しかし、膜厚t0となるようにスペーサ層114bを成膜したとしても、希ガスとしてアルゴンArを用いると面方向の膜厚が不均一になり、例えば、図4の偏差td分だけムラが生じる。
However, even if deposited
特に、図4のようにピーク周辺の軌跡が突出している場合、その偏差tdに対する交換結合磁界のピークからの減衰は、所望する厚さより膜厚が厚いまたは薄いいずれの場合であっても大きく、総合的な交換結合磁界が著しく低下することとなる。 In particular, when the locus around the peak protrudes as shown in FIG. 4, the attenuation from the peak of the exchange coupling magnetic field with respect to the deviation t d is large regardless of whether the film thickness is thicker or thinner than the desired thickness. As a result, the total exchange coupling magnetic field is significantly reduced.
本実施形態では、スパッタリングにおいて、ターゲットとしてのルテニウムに、アルゴンより原子半径の大きい希ガス、例えば、クリプトンをイオン化して衝突させることで、希ガスにアルゴンを用いたときよりターゲット表面から原子が飛び出しやすく、原子の運動エネルギー(移動速度)が高くなり、ディスク基体110に堆積した原子がディスク基体110上を不規則に移動するマイグレーションが大きくなる。かかるマイグレーションによって原子が安定的な位置に移動し、膜厚の均一化および表面粗さの低減が図られる。
In this embodiment, in sputtering, a rare gas having a larger atomic radius than argon, for example, krypton is ionized and collided with ruthenium as a target, so that atoms jump out from the target surface more than when argon is used as the rare gas. The kinetic energy (movement speed) of the atoms is easily increased, and the migration of the atoms deposited on the
膜厚が均一化されると、図4の偏差tdが縮小し、ディスク基体の全面において交換結合磁界がピークHexmaxに近くなる。従って、軟磁性層114は、総合的に交換結合磁界の強さが向上して磁壁が形成されず、磁化方向の垂直成分やスパイクノイズも低減され、高品質な再生信号を作出することができる。 When the film thickness is uniform, reduced deviation t d of FIG. 4, the exchange coupling magnetic field in the entire surface of the disk base is close to the peak Hex max. Therefore, the soft magnetic layer 114 generally improves the strength of the exchange coupling magnetic field, does not form a domain wall, reduces the perpendicular component of the magnetization direction and spike noise, and can produce a high-quality reproduction signal. .
上記配向制御層116は、軟磁性層114を防護する作用と、下地層118の結晶粒の配向の整列を促進する作用を備える。配向制御層116の材質としては、Ni、Cu、Pt、Pd、Zr、Hf、Nbから選択することができる。さらにこれらの金属を主成分とし、Ti、V、Ta、Cr、Mo、Wのいずれか1つ以上の添加元素を含む合金としてもよい。例えばNiW、CuW、CuCrを好適に選択することができる。
The
上記下地層118はhcp構造であって、磁気記録層122のhcp構造の結晶をグラニュラー構造として成長させることができる。従って、下地層118の結晶配向性が高いほど、磁気記録層122の配向性を向上させることができる。下地層の材質としては、Ruの他に、RuCr、RuCoから選択することができる。Ruはhcp構造をとり、Coを主成分とする磁気記録層を良好に配向させることができる。 The underlayer 118 has an hcp structure, and the crystal of the hcp structure of the magnetic recording layer 122 can be grown as a granular structure. Therefore, the higher the crystal orientation of the underlayer 118, the more the orientation of the magnetic recording layer 122 can be improved. The material of the underlayer can be selected from RuCr and RuCo in addition to Ru. Ru has an hcp structure and can satisfactorily orient a magnetic recording layer containing Co as a main component.
本実施形態において下地層118は、Ruからなる2層構造となっている。上層側の第2下地層118bを形成する際に、下層側の第1下地層118aを形成するときよりもArのガス圧を高くしている。ガス圧を高くするとスパッタリングされるプラズマイオンの自由移動距離が短くなるため、成膜速度が遅くなり、結晶配向性を改善することができる。また高圧にすることにより、結晶格子の大きさが小さくなる。Ruの結晶格子の大きさはCoの結晶格子よりも大きいため、Ruの結晶格子を小さくすればCoのそれに近づき、Coのグラニュラー層の結晶配向性をさらに向上させることができる。
In the present embodiment, the base layer 118 has a two-layer structure made of Ru. When forming the
上記微細化促進層120は非磁性のグラニュラー層である。下地層118のhcp結晶構造の上に非磁性のグラニュラー層を形成し、この上に第1磁気記録層122aのグラニュラー層を成長させることにより、磁性のグラニュラー層を初期成長の段階(立ち上がり)から分離させる作用を有している。微細化促進層120の組成は非磁性のCoCr−SiO2とした。
The
上記磁気記録層122は、膜厚の薄い第1磁気記録層122aと、膜厚の厚い第2磁気記録層122bとから構成されている。
The magnetic recording layer 122 includes a thin first
第1磁気記録層122aは、非磁性物質の例としての酸化クロム(Cr2O3)を含有するCoCrPtからなる硬磁性体のターゲットを用いて、2nmのCoCrPt−Cr2O3のhcp結晶構造を形成した。非磁性物質は磁性物質の周囲に偏析して粒界を形成し、磁性粒(磁性グレイン)は柱状のグラニュラー構造を形成した。この磁性粒は、微細化促進層のグラニュラー構造から継続してエピタキシャル成長した。
The first
上記第2磁気記録層122bは、非磁性物質の例としての酸化チタン(TiO2)を含有するCoCrPtからなる硬磁性体のターゲットを用いて、10nmのCoCrPt−TiO2のhcp結晶構造を形成した。第2磁気記録層122bにおいても磁性粒はグラニュラー構造を形成した。 The second magnetic recording layer 122b has a 10 nm CoCrPt—TiO 2 hcp crystal structure using a hard magnetic target made of CoCrPt containing titanium oxide (TiO 2 ) as an example of a nonmagnetic material. . Also in the second magnetic recording layer 122b, the magnetic grains formed a granular structure.
ここで、第1磁気記録層122aの雰囲気ガス圧は、3Pa〜10Paの高圧とした。このように高圧の雰囲気ガスを用いて成膜することにより、高いHcおよびHnを得ることができた。第2磁気記録層122bの雰囲気ガス圧は、0.6Pa〜3Paの低圧とした。このように低圧の雰囲気ガスを用いて成膜することにより、高い耐衝撃性を得ることができた。
Here, the atmospheric gas pressure of the first
本実施形態では、第1磁気記録層122aと第2磁気記録層122bで異なる材料(ターゲット)を用いているが、材料を相異させる必要性はなく、組成や種類が同じ材料であってもよい。なお非磁性領域を形成するための非磁性物質としては、例えば酸化珪素(SiOx)、クロム(Cr)、酸化クロム(CrOX)、酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコン(ZrO2)、酸化タンタル(Ta2O5)を例示できる。
In the present embodiment, different materials (targets) are used for the first
上記連続層124は、グラニュラー磁性層の上に高い垂直磁気異方性を示す薄膜(補助記録層)を形成し、CGC構造(Coupled Granular Continuous)を構成するものである。これによりグラニュラー層の高密度記録性と低ノイズ性に加えて、連続膜の高耐熱性を付け加えることができる。連続層124の組成は、CoCrPtBとした。
The
上記媒体保護層126は、真空を保ったままカーボンをCVD法により成膜し、ダイアモンドライクカーボンを含んで構成される。媒体保護層126は、磁気ヘッドの衝撃から垂直磁気記録層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垂直磁気記録層を防護することができる。媒体保護層126には、例えば、C、SiO2、ZrO2等の材料を用いることができる。また、高記録密度化の観点から、媒体保護層の膜厚は1nm以上5nm以下であることが好ましい。
The medium
上記潤滑層128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した。潤滑層128には、例えば、フッ素化アルコール、フッ素化カルボン酸等の材料も用いることができる。潤滑層128の膜厚は約1nmである。
The
(実施例)
以上の製造工程により、垂直磁気記録ディスク100が得られた。以下、このような製造工程により生成された垂直磁気記録ディスク100の実施例を用いて、本実施形態の有効性について説明する。ここでは、アルゴンArおよびクリプトンKrそれぞれを希ガスとしてスパッタリングを行い、生成された垂直磁気記録ディスク100の特性を比較した。
(Example)
Through the above manufacturing process, the perpendicular
かかる垂直磁気記録ディスク100の磁気記録層122の配向性をX線回折法にて分析したところ、垂直磁気記録ディスク面に対して垂直方向に配向していた。また、スペーサ層114bの表面粗さをAFM(原子間力顕微鏡)にて、垂直磁気記録ディスク100の磁気特性、および軟磁性層114の交換結合磁界Hexを横Kerr効果による磁力計を用いてそれぞれ評価した。かかる評価結果を図5および図6に示す。図5には、交換結合磁界のスペーサ層の膜厚依存性を、図6には、垂直磁気記録ディスクの磁気特性および軟磁性層の交換結合磁界を示す。図6におけるアルゴンArとクリプトンKrとを比較すると、クリプトンKrの方が軟磁性層114におけるスペーサ層114bの表面粗さおよび交換結合磁界Hexが改善されているのが理解できる。
When the orientation of the magnetic recording layer 122 of the perpendicular
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例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。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、HDDなどに搭載される垂直磁気記録ディスクの製造方法および垂直磁気記録ディスクとして利用することができる。 The present invention can be used as a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording disk mounted on an HDD or the like and as a perpendicular magnetic recording disk.
100 …垂直磁気記録ディスク
110 …ディスク基体
114 …軟磁性層
114a …第1軟磁性層
114b …スペーサ層
114c …第2軟磁性層
122 …磁気記録層
122a …第1磁気記録層
122b …第2磁気記録層
200 …スパッタリング装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記スペーサ層は、アルゴンより原子半径の大きい希ガスを含む雰囲気中で成膜されることを特徴とする、垂直磁気記録ディスクの製造方法。 Using a sputtering apparatus, at least a first soft magnetic layer, a nonmagnetic spacer layer, and a second soft magnetic layer that forms an antiferromagnetic exchange coupling (AFC) structure with the first soft magnetic layer on the disk substrate; In the method of manufacturing a perpendicular magnetic recording disk in which the magnetic recording layers are formed in this order,
The method of manufacturing a perpendicular magnetic recording disk, wherein the spacer layer is formed in an atmosphere containing a rare gas having an atomic radius larger than argon.
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