JP2009099241A - Perpendicular magnetic recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、垂直磁気記録方式のHDD(ハードディスクドライブ)などに搭載される垂直磁気記録媒体に関する。 The present invention relates to a perpendicular magnetic recording medium mounted on a perpendicular magnetic recording type HDD (hard disk drive) or the like.
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媒体にして、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求められる。 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 medium used for HDDs and the like. In order to meet such a demand, one square is required. It is required to realize an information recording density exceeding 250 Gbits per inch.
HDD等に用いられる磁気記録媒体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垂直磁気記録媒体が提案されている。垂直磁気記録方式は、磁気記録層の磁化容易軸が基板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 order to achieve a high recording density in a magnetic recording medium used for an HDD or the like, a perpendicular magnetic recording medium of a perpendicular magnetic recording system has recently been proposed. The perpendicular magnetic recording system is adjusted so that the easy axis of magnetization of the magnetic recording layer is oriented in a direction perpendicular to the substrate surface. The perpendicular magnetic recording method can suppress the thermal fluctuation phenomenon as compared with the conventional in-plane recording method, and is suitable for increasing the recording density.
垂直磁気記録方式に用いる磁気記録媒体としては、高い熱安定性と良好な記録特性を示すことから、CoCrPt−SiO2垂直磁気記録媒体(非特許文献1参照)が提案されている。これは磁気記録層において柱状に連続して成長した磁性粒子の間に非磁性の粒界部を形成したグラニュラー構造を構成し、磁性粒子の微細化と保磁力Hcの向上をあわせて図るものである。非磁性の粒界(磁性粒子間の非磁性部分)には酸化物を用いることが知られており、例えばSiO2,Cr2O3,TiO,TiO2,Ta2O5のいずれか1つを用いることが提案されている(特許文献1)。
上記の如く高記録密度化している磁気記録媒体であるが、今後さらなる記録密度の向上が要請されている。高記録密度化のために重要な要素としては、保磁力Hcの向上とオーバーライト特性、SNR(Signal-Noise Ratio)の向上とトラック幅の狭小化など様々なものがある。その中でも重要なSNRの向上は、主に磁気記録層の磁化遷移領域ノイズの低減により行われる。ノイズ低減のためには、磁気記録層の結晶配向性の向上、磁性粒子の粒径の微細化、および磁性粒子の孤立化を図る必要がある。すなわち、媒体の高記録密度化のためには、磁性粒子の粒径を均一化、微細化し、しかも個々の磁性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。 Although the magnetic recording medium has a higher recording density as described above, further improvement in the recording density is required in the future. As important factors for increasing the recording density, there are various factors such as improvement in coercive force Hc and overwrite characteristics, improvement in SNR (Signal-Noise Ratio) and reduction in track width. Among them, an important improvement in SNR is performed mainly by reducing magnetization transition region noise of the magnetic recording layer. In order to reduce noise, it is necessary to improve the crystal orientation of the magnetic recording layer, reduce the particle size of the magnetic particles, and isolate the magnetic particles. In other words, in order to increase the recording density of the medium, it is desirable to make the particle diameter of the magnetic particles uniform and fine, and to make a bent state in which the individual magnetic particles are magnetically separated.
ところで、Co系垂直磁気記録層、中でもCoPt系垂直磁気記録層は、保磁力(Hc)が高く、逆磁区核形成磁界(Hn)をゼロ未満の小さな値とすることができるので熱揺らぎに対する耐性を向上させることができ、また高いSNRが得られるので好適である。この垂直磁気記録層にCr等の元素を含有させることにより、磁性粒子の粒界部分にCrを偏析させることができるので、磁性粒子を孤立化させてその交換相互作用を遮断し、高記録密度化に資することができる。 By the way, the Co-based perpendicular magnetic recording layer, particularly the CoPt-based perpendicular magnetic recording layer, has a high coercive force (Hc) and can have a reverse magnetic domain nucleation magnetic field (Hn) as small as less than zero, so it is resistant to thermal fluctuations. Is preferable, and a high SNR can be obtained. By including an element such as Cr in the perpendicular magnetic recording layer, it is possible to segregate Cr in the grain boundary portion of the magnetic particles, so that the magnetic particles are isolated and the exchange interaction is cut off, and the high recording density Can contribute.
さらに上述のCoCrPt−SiO2型垂直磁気記録媒体では、SiO2等の酸化物を添加することにより、CoPtのエピタキシャル成長を阻害することなく粒界に酸化物を偏析させることができる。これにより磁性粒子を微細化し、かつ磁性粒子間の孤立化を促進することで、SNR(Signal-Noise Ratio)を向上させることができる。 Further, in the above-described CoCrPt—SiO 2 type perpendicular magnetic recording medium, by adding an oxide such as SiO 2 , the oxide can be segregated at the grain boundary without hindering the epitaxial growth of CoPt. Thereby, the SNR (Signal-Noise Ratio) can be improved by miniaturizing the magnetic particles and promoting isolation between the magnetic particles.
磁性粒子の微細化や孤立化は、粒界に偏析した酸化物の水平方向(面内方向)の厚みに影響される。酸化物の量を増加させると、高記録密度時のSNRは向上する。一方、酸化物の量を過度に増加させると垂直磁気異方性が劣化し、熱安定性の劣化やノイズの増大が問題となる。すなわち、粒界に酸化物を含有させることは有効であるが、含有させられる酸化物の量には自ずと上限があり、微細化や孤立化の向上にも限界が見え始めている。 The refinement and isolation of magnetic particles are affected by the thickness in the horizontal direction (in-plane direction) of the oxide segregated at the grain boundaries. Increasing the amount of oxide improves the SNR at high recording density. On the other hand, when the amount of oxide is excessively increased, the perpendicular magnetic anisotropy is deteriorated, and deterioration of thermal stability and increase of noise become problems. That is, it is effective to contain an oxide at the grain boundary, but the amount of the oxide to be contained naturally has an upper limit, and a limit is beginning to appear in refinement and improvement of isolation.
本発明は、磁気記録層の磁性粒子のさらなる微細化と孤立化を図ることによりノイズを低減し、かつSNRを向上させて高記録密度化を図ることのできる垂直磁気記録媒体を提供することを目的としている。 The present invention provides a perpendicular magnetic recording medium capable of reducing noise by further miniaturizing and isolating magnetic particles of a magnetic recording layer and improving the SNR to increase the recording density. It is aimed.
発明者らが磁性粒子の微細化と孤立化を目的として粒界を形成する酸化物について検討したところ、酸化物が及ぼす影響はその量だけではなく、酸化物の種類によっても影響が異なることに着目した。そして酸化物の種類に依存する影響について鋭意検討したところ、SiO2は磁性粒子の微細化を促進する傾向にあり、TiO2は電磁変換特性(特にSNR)を向上させる傾向にあることがわかった。 The inventors have examined oxides that form grain boundaries for the purpose of miniaturization and isolation of magnetic particles. The effect of oxides is not only on the amount but also on the type of oxide. Pay attention. As a result of intensive studies on the influence depending on the type of oxide, it was found that SiO 2 tends to promote miniaturization of magnetic particles, and TiO 2 tends to improve electromagnetic conversion characteristics (especially SNR). .
このように酸化物は種類によって特性を有し、所望の性能に応じて選択が可能である。しかしこの特性は一長一短があって、いずれの酸化物も今後の高記録密度化に対して必ずしも応えられるものではない。 Thus, the oxide has characteristics depending on the type and can be selected according to the desired performance. However, this characteristic has advantages and disadvantages, and any oxide does not always meet future high recording density.
そこで発明者らが複数の酸化物の特性をあわせもつことができないかを検討したところ、複数の酸化物を適切に用いることによってその特性を相殺することなく得られることを見出し、本発明を完成するに到った。 Therefore, the inventors examined whether it is possible to have the characteristics of a plurality of oxides together, and found that the characteristics can be obtained without offsetting the characteristics by appropriately using a plurality of oxides, thereby completing the present invention. I arrived.
すなわち本発明にかかる垂直磁気記録媒体の代表的な構成は、柱状に連続して成長した磁性粒子の間に非磁性の粒界部を形成したグラニュラー構造を有する磁気記録層を備える垂直磁気記録媒体であって、粒界部は、複数の種類の酸化物を含有することを特徴とする。 That is, a typical configuration of the perpendicular magnetic recording medium according to the present invention is a perpendicular magnetic recording medium having a magnetic recording layer having a granular structure in which nonmagnetic grain boundary portions are formed between magnetic grains continuously grown in a columnar shape. And the grain boundary part is characterized by containing a plurality of types of oxides.
上記構成によれば、複数の酸化物の特性を得ることができ、磁気記録層の磁性粒子のさらなる微細化と孤立化を図ることによりノイズを低減し、かつSNRを向上させて高記録密度化を図ることのできる垂直磁気記録媒体を得ることができる。 According to the above configuration, characteristics of a plurality of oxides can be obtained, noise is reduced by further miniaturization and isolation of the magnetic particles of the magnetic recording layer, and SNR is improved to increase the recording density. Thus, a perpendicular magnetic recording medium capable of achieving the above can be obtained.
複数の種類の酸化物は、SiO2およびTiO2のいずれをも含んでいてもよい。SiO2は磁性粒子の微細化および孤立化を促進し、TiO2は電磁変換特性(特にSNR)を向上させる特性がある。そしてこれらの酸化物を複合させて磁気記録層の粒界に偏析させることにより、双方の利益を享受することができる。 The plurality of types of oxides may contain both SiO 2 and TiO 2 . SiO 2 promotes miniaturization and isolation of magnetic particles, and TiO 2 has a characteristic of improving electromagnetic conversion characteristics (especially SNR). By combining these oxides and segregating at the grain boundaries of the magnetic recording layer, both benefits can be obtained.
複数の種類の酸化物の含有量が、酸化物全体として6mol%〜12mol%であることが好ましい。上記範囲にあるとき、含有する1つの酸化物の単体の作用を上回ることができ、高い保磁力とSNRを得ることができる。 It is preferable that content of several types of oxides is 6 mol%-12 mol% as the whole oxide. When it is in the above range, the action of a single oxide contained can be exceeded, and a high coercive force and SNR can be obtained.
グラニュラー構造を有する磁気記録層を複数備える場合には、少なくとも一つの磁気記録層において、粒界部に複数の種類の酸化物を含有していればよい。さらには、複数の磁気記録層のうちの2以上または全ての層が複数の種類の酸化物を含有していてもよい。 When a plurality of magnetic recording layers having a granular structure are provided, at least one magnetic recording layer may contain a plurality of types of oxides at the grain boundary portion. Furthermore, two or more or all of the plurality of magnetic recording layers may contain a plurality of types of oxides.
本発明にかかる垂直磁気記録媒体によれば、磁気記録層の磁性粒子のさらなる微細化と孤立化を図ることによりノイズを低減し、かつSNRを向上させて高記録密度化を図ることができる。 According to the perpendicular magnetic recording medium of the present invention, it is possible to reduce the noise by further miniaturizing and isolating the magnetic particles in the magnetic recording layer, and to improve the SNR and increase the recording density.
[第1実施形態]
本発明にかかる垂直磁気記録媒体の製造方法の第1実施形態について説明する。図1は本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体の構成を説明する図である。なお、以下の実施形態に示す寸法、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。
[First Embodiment]
A first embodiment of a method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium according to the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a perpendicular magnetic recording medium according to this embodiment. Note that dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the following embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified.
図1は、本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体100の構成を説明する図である。図1に示す垂直磁気記録媒体100は、ディスク基体10、付着層12、第1軟磁性層14a、スペーサ層14b、第2軟磁性層14c、配向制御層16、第1下地層18a、第2下地層18b、微細化促進層20、第1磁気記録層22a、第2磁気記録層22b、補助記録層24、媒体保護層26、潤滑層28で構成されている。なお第1軟磁性層14a、スペーサ層14b、第2軟磁性層14cは、あわせて軟磁性層14を構成する。第1下地層18aと第2下地層18bはあわせて下地層18を構成する。第1磁気記録層22aと第2磁気記録層22bとはあわせて磁気記録層22を構成する。
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a perpendicular
以下に説明するように、本実施形態に示す垂直磁気記録媒体100は、磁気記録層22の第2磁気記録層22bに複数の種類の酸化物(以下、「複合酸化物」という。)を含有させることにより、非磁性の粒界に複合酸化物を偏析させている。
As will be described below, 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10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
得られたディスク基体10上に、真空引きを行った成膜装置を用いて、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12から補助記録層24まで順次成膜を行い、媒体保護層26はCVD法により成膜した。この後、潤滑層28をディップコート法により形成した。なお、生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、各層の構成および製造方法について説明する。
On the
付着層12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12を形成することにより、ディスク基体10と軟磁性層14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14の剥離を防止することができる。付着層12の材料としては、例えばCrTi合金を用いることができる。
The
軟磁性層14は、第1軟磁性層14aと第2軟磁性層14cの間に非磁性のスペーサ層14b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14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、磁化方向の垂直成分が極めて少なくなるため、軟磁性層14から生じるノイズを低減することができる。具体的には、第1軟磁性層14a、第2軟磁性層14cの組成はCoFeTaZrとし、スペーサ層14bの組成はRu(ルテニウム)とした。
The soft
配向制御層16は、軟磁性層14を防護する作用と、下地層18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
下地層18はhcp構造であって、磁気記録層22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。したがって、下地層18の結晶配向性が高いほど、磁気記録層22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 18 has an hcp structure, and the crystal of the hcp structure of the magnetic recording layer 22 can be grown as a granular structure. Therefore, the higher the crystal orientation of the underlayer 18 is, the more the orientation of the magnetic recording layer 22 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18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18bを形成する際に、下層側の第1下地層18a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 underlayer 18 has a two-layer structure made of Ru. When forming the
微細化促進層20は非磁性のグラニュラー層である。下地層18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22a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20の組成は非磁性のCoCr−SiO2とした。
The
磁気記録層22は、膜厚の薄い第1磁気記録層22aと、膜厚の厚い第2磁気記録層22bとから構成されている。
The magnetic recording layer 22 is composed of a thin first
第1磁気記録層22a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辺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20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
第2磁気記録層22bは、複合酸化物(複数の種類の酸化物)の例としてSiO2とTiO2を含有し、CoCrPt−SiO2−TiO2のhcp結晶構造を形成した。本実施形態では、SiO2とTiO2をそれぞれ3mol%ずつ含有したものと、SiO2とTiO2をそれぞれ5mol%ずつ含有したものを採用した。第2磁気記録層22bにおいても、磁性粒はグラニュラー構造を形成した。
The second
補助記録層24はグラニュラー磁性層の上に高い垂直磁気異方性かつ高い飽和磁化MSを示す薄膜(補助記録層)である。補助記録層24は、逆磁区核形成磁界Hn、耐熱揺らぎ特性の改善、オーバーライト特性の改善を目的とする。補助記録層24の組成は、CoCrPtBとした。
The
媒体保護層26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した。媒体保護層26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。
The medium
潤滑層28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28の膜厚は約1nmである。
The
以上の製造工程により、垂直磁気記録媒体100が得られた。以下に、実施例と比較例を用いて本発明の有効性について説明する。
[評価]
Through the above manufacturing process, the perpendicular
[Evaluation]
[実施例と評価]
図2は、実施例及び比較例における酸化物または複合酸化物の混合比とSNRの関係を示す図である。実施例1は上記実施形態において説明したように、第1磁気記録層22aは酸化物としてCr2O3を含有させ、第2磁気記録層22bには複合酸化物としてSiO2とTiO2をそれぞれ3mol%ずつまたは5mol%ずつ含有させたものである。比較例1は第2磁気記録層22bに酸化物としてSiO2を含有させたもの、比較例2は第2磁気記録層22bに酸化物としてTiO2を含有させたものである。なお実施例1のデータはプロットが少ないため、比較例1および比較例2と同様の傾向を示すものとして、これらの線図の傾きに基づいて外挿している(図においてそれぞれを破線で示す)。
[Examples and evaluation]
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the SNR and the mixing ratio of oxides or composite oxides in Examples and Comparative Examples. In Example 1, as described in the above embodiment, the first
図2からわかるように、比較例1(SiO2)よりも比較例2(TiO2)の方がSNRは良い結果を示している。SiO2とTiO2の差異としては、TiO2の方が磁性粒が大きくなることがわかっている。一般に磁性粒が大きいとSNRは悪くなる。しかしTiO2の場合は、それを上回って磁性粒が均一になる傾向にあるために、SiO2よりもSNRが良好な値を示すと考えられる。 As can be seen from FIG. 2, the SNR is better in Comparative Example 2 (TiO 2 ) than in Comparative Example 1 (SiO 2 ). As a difference between SiO 2 and TiO 2 , it is known that TiO 2 has larger magnetic grains. In general, when the magnetic grains are large, the SNR deteriorates. However, in the case of TiO 2 , the magnetic grains tend to be uniform above that, so it is considered that the SNR shows a better value than that of SiO 2 .
そして複合酸化物を用いた実施例1は、比較例1および比較例2よりもSNRがさらに良い結果を示している。これは、SiO2の作用として孤立化が得られ、TiO2の効果として磁性粒子が大きくなったために、あわせてSNRの向上に寄与したものと考えられる。 In Example 1 using the composite oxide, the SNR was better than that of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. This is considered to have contributed to the improvement of SNR because isolation was obtained as a function of SiO 2 and magnetic particles became large as a result of TiO 2 .
ここで図2を参照すれば、複合酸化物の含有量が、酸化物全体として6mol%〜12mol%であるとき、比較例2を上回る電磁変換特性を示している。すなわち上記の範囲にあるとき、複合酸化物を構成する一方の酸化物の特性を上回ることができることがわかり、複合酸化物の含有量として好ましい。 If FIG. 2 is referred here, when content of complex oxide is 6 mol%-12 mol% as the whole oxide, the electromagnetic conversion characteristic which exceeds the comparative example 2 is shown. That is, when it exists in said range, it turns out that it can exceed the characteristic of one oxide which comprises composite oxide, and is preferable as content of composite oxide.
図3は複合酸化物の含有量を酸化物全体として変化させたときのSNRおよび保磁力Hcを示す図である。このときSiO2とTiO2の含有量は同じであるとする(例えば合計量が10mol%のとき、SiO2とTiO2はそれぞれ5mol%ずつ)。ここで各実施例および比較例における複合酸化物の含有量は、比較例10が3mol%、実施例10〜実施例14は6mol%〜12mol%、比較例11〜比較例13は13mol%〜15mol%である。 FIG. 3 is a diagram showing the SNR and coercive force Hc when the content of the complex oxide is changed as a whole oxide. The content of SiO2 and TiO2 that time is assumed to be the same (for example, when the total amount is 10 mol%, SiO 2 and TiO 2 are each 5 mol%, respectively). Here, the content of the composite oxide in each Example and Comparative Example is 3 mol% in Comparative Example 10, 6 mol% to 12 mol% in Examples 10 to 14, and 13 mol% to 15 mol in Comparative Examples 11 to 13 %.
図3からわかるように、複合酸化物の合計含有量が増加する事により、SNRが良化し、10mol%にて極大値を持つ。更に複合酸化物の合計含有量が増加する事によりSNRは徐々に低下する。保持力Hcも同様の傾向にあり、複合酸化物の合計含有量が増加する事により良化し、10mol%にて極大値を持ち、さらに合計含有量が増加すると徐々に低下する。 As can be seen from FIG. 3, the SNR is improved by increasing the total content of the composite oxide, and has a maximum value at 10 mol%. Furthermore, the SNR gradually decreases as the total content of the composite oxide increases. The holding force Hc also has the same tendency, is improved by increasing the total content of the composite oxide, has a maximum value at 10 mol%, and gradually decreases as the total content increases.
一方、各パラメータの所要量として、保磁力Hcは、高記録密度化(トラック幅の狭化)および熱揺らぎ耐性の観点から、4000[Oe]以上は必要である。このため比較例10〜13は所要量を満たさず、含有量は6mol%(実施例10)以上、12mol%以下(実施例14)が必要であることがわかる。SNRは、保磁力Hc、OW特性制限範囲内で高い方が、高記録密度のHDDを作成する事が可能である。したがって、これらの条件を満たすことのできる酸化物の合計含有量は、6mol%〜12mol%であることがわかる。 On the other hand, as a required amount of each parameter, the coercive force Hc is required to be 4000 [Oe] or more from the viewpoint of high recording density (narrow track width) and resistance to thermal fluctuation. Therefore, it can be seen that Comparative Examples 10 to 13 do not satisfy the required amount, and the content is required to be 6 mol% (Example 10) or more and 12 mol% or less (Example 14). When the SNR is higher within the coercive force Hc and OW characteristics limit ranges, an HDD with a higher recording density can be produced. Therefore, it can be seen that the total content of oxides that can satisfy these conditions is 6 mol% to 12 mol%.
[第2実施形態]
本発明にかかる垂直磁気記録媒体の製造方法の第2実施形態について説明する。なお、以下の実施形態に示す寸法、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。上記第1実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium according to the present invention will be described. Note that dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the following embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
図4は第2実施形態にかかる垂直磁気記録媒体102の構成を説明する図である。図4に示す垂直磁気記録媒体102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、補助記録層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を構成する。第1下地層118aと第2下地層118bはあわせて下地層118を構成する。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を構成する。
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the perpendicular
以下に説明するように、本実施形態に示す垂直磁気記録媒体102は、磁気記録層122の第1磁気記録層122aおよび第2磁気記録層122bのいずれかまたは両方に複数の種類の酸化物(以下、「複合酸化物」という。)を含有させることにより、非磁性の粒界に複合酸化物を偏析させている。
As will be described below, the perpendicular
ディスク基体110は、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たガラスディスクを用いることができる。なおガラス基板の種類、サイズ、厚さ等は特に制限されない。ガラス基板の材質としては、例えば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノケイ酸ガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラス、石英ガラス、チェーンシリケートガラス、又は、結晶化ガラス等のガラスセラミックなどが挙げられる。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ディスク基体10を得ることができる。
As the
ディスク基体110上に、DCマグネトロンスパッタリング法にて付着層112から補助記録層124まで順次成膜を行い、媒体保護層126はCVD法により成膜することができる。この後、潤滑層128をディップコート法により形成することができる。なお、生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、各層の構成および製造方法について説明する。
On the
付着層112は非晶質の下地層であって、ディスク基体110に接して形成され、この上に成膜される軟磁性層114とディスク基体110との剥離強度を高める機能と、この上に成膜される各層の結晶グレインを微細化及び均一化させる機能を備えている。付着層112は、ディスク基体110がアモルファスガラスからなる場合、そのアモルファスガラス表面に対応させる為にアモルファスの合金膜とすることが好ましい。
The
付着層112としては、例えばCrTi系非晶質層、CoW系非晶質層、CrW系非晶質層、CrTa系非晶質層、CrNb系非晶質層から選択することができる。中でもCoW系合金膜は、微結晶を含むアモルファス金属膜を形成するので特に好ましい。付着層112は単一材料からなる単層でも良いが、複数層を積層して形成してもよい。例えばCrTi層の上にCoW層またはCrW層を形成してもよい。またこれらの付着層112は、二酸化炭素、一酸化炭素、窒素、又は酸素を含む材料によってスパッタを行うか、もしくは表面層をこれらのガスで暴露したものであることが好ましい。
The
軟磁性層114は、垂直磁気記録方式において記録層に垂直方向に磁束を通過させるために、記録時に一時的に磁路を形成する層である。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することができる。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、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できる。第1軟磁性層114a、第2軟磁性層114cの組成としては、CoTaZrなどのコバルト系合金、CoCrFeBなどのCo−Fe系合金、[Ni−Fe/Sn]n多層構造のようなNi−Fe系合金などを用いることができる。
The soft magnetic layer 114 is a layer that temporarily forms a magnetic path during recording in order to pass magnetic flux in a direction perpendicular to the recording layer in the perpendicular magnetic recording method. The soft magnetic layer 114 is provided with AFC (Antiferro-magnetic exchange coupling) by interposing a
配向制御層116は非磁性の合金層であり、軟磁性層114を防護する作用と、この上に成膜される下地層118に含まれる六方細密充填構造(hcp構造)の磁化容易軸をディスク垂直方向に配向させる機能を備える。配向制御層116は面心立方構造(fcc構造)の(111)面、または体心立方構造(bcc構造)の(110)面がディスク基体110の主表面と平行となっていることが好ましい。また配向制御層116は、これらの結晶構造とアモルファスとが混在した構成としてもよい。配向制御層の材質としては、Ni、Cu、Pt、Pd、Zr、Hf、Nb、Ta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fcc構造としてはNiW、CuW、CuCr、bcc構造としてはTaを好適に選択することができる。
The
下地層118はhcp構造であって、磁気記録層22のCoのhcp構造の結晶をグラニュラー構造として成長させる作用を有している。したがって、下地層18の結晶配向性が高いほど、すなわち下地層118の結晶の(0001)面がディスク基体110の主表面と平行になっているほど、磁気記録層22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が代表的であるが、その他に、RuCr、RuCoから選択することができる。Ruはhcp構造をとり、また結晶の格子間隔がCoと近いため、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 has a function of growing a Co hcp crystal of the magnetic recording layer 22 as a granular structure. Therefore, the higher the crystal orientation of the underlayer 18, that is, the more the (0001) plane of the crystal of the underlayer 118 is parallel to the main surface of the
下地層118をRuとした場合において、スパッタ時のガス圧を変更することによりRuからなる2層構造とすることができる。具体的には、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のガス圧を高くする。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。
When the underlayer 118 is made of Ru, a two-layer structure made of Ru can be obtained by changing the gas pressure during sputtering. Specifically, when forming the
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、Co系合金からなる非磁性の結晶粒子の間に、非磁性物質を偏析させて粒界を形成することにより、グラニュラー構造とすることができる。特にCoCr−SiO2、CoCrRu−SiO2を好適に用いることができ、さらにRuに代えてRh(ロジウム)、Pd(パラジウム)、Ag(銀)、Os(オスミウム)、Ir(イリジウム)、Au(金)も利用することができる。また非磁性物質とは、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(CrO2)、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。
The
磁気記録層122は、Co系合金、Fe系合金、Ni系合金から選択される硬磁性体の磁性粒の周囲に非磁性物質を偏析させて粒界を形成した柱状のグラニュラー構造を有している。この磁性粒は、微細化促進層20を設けることにより、そのグラニュラー構造から継続してエピタキシャル成長することができる。磁気記録層は単層でもよいが、本実施形態では組成および膜厚の異なる第1磁気記録層122aと、第2磁気記録層122bとから構成されている。第1磁気記録層122aと第2磁気記録層122bは、いずれも非磁性物質としてはSiO2、Cr2O3、TiO2、B2O3、Fe2O3等の酸化物や、BN等の窒化物、B4C3等の炭化物を好適に用いることができる。
The magnetic recording layer 122 has a columnar granular structure in which a nonmagnetic substance is segregated around a magnetic particle of a hard magnetic material selected from a Co-based alloy, an Fe-based alloy, and a Ni-based alloy to form a grain boundary. Yes. By providing the
さらに本実施形態では、第1磁気記録層122aまたは第2磁気記録層122bのいずれかまたは両方において2以上の非磁性物質を複合して用いる。このとき含有する非磁性物質の種類には限定がないが、特にSiO2およびTiO2を含むことが好ましく、次にいずれかに代えて/加えてCr2O3を好適に用いることができる。例えば第1磁気記録層22aは、粒界部に複合酸化物(複数の種類の酸化物)の例としてCr2O3とSiO2を含有し、CoCrPt−Cr2O3−SiO2のhcp結晶構造を形成することができる。また例えば第2磁気記録層22bは、粒界部に複合酸化物の例としてSiO2とTiO2を含有し、CoCrPt−SiO2−TiO2のhcp結晶構造を形成することができる。
Furthermore, in this embodiment, two or more nonmagnetic substances are used in combination in either or both of the first
補助記録層124はグラニュラー構造を有する磁気記録層122の上に、面内方向に磁気的に連続した層(連続層とも呼ばれる)である。補助記録層124は必ずしも必要ではないが、これを設けることにより磁気記録層122の高密度記録性と低ノイズ性に加えて、逆磁区核形成磁界Hnの向上、耐熱揺らぎ特性の改善、オーバーライト特性の改善を図ることができる。
The
なお補助記録層124として、単一の層ではなく、高い垂直磁気異方性かつ高い飽和磁化MSを示す薄膜(連続層)を形成するCGC構造(Coupled Granular Continuous)としてもよい。なおCGC構造は、グラニュラー構造を有する磁気記録層と、PdやPtなどの非磁性物質からなる薄膜のカップリング制御層と、CoBとPdとの薄膜を積層した交互積層膜からなる交換エネルギー制御層とから構成することができる。
The
媒体保護層126は、真空を保ったままカーボンをCVD法により成膜して形成することができる。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。
The medium
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することができる。PFPEは長い鎖状の分子構造を有し、媒体保護層126表面のN原子と高い親和性をもって結合する。この潤滑層128の作用により、垂直磁気記録媒体102の表面に磁気ヘッドが接触しても、媒体保護層126の損傷や欠損を防止することができる。
The
以上の製造工程により、垂直磁気記録媒体102を得ることができる。以下に、実施例と比較例を用いて本発明の有効性について説明する。
Through the above manufacturing process, the perpendicular
[実施例と評価]
ディスク基体110上に、真空引きを行った成膜装置を用いて、DCマグネトロンスパッタリング法にてAr雰囲気中で、付着層112から補助記録層124まで順次成膜を行った。付着層112は、CrTiとした。軟磁性層114は、第1軟磁性層114a、第2軟磁性層114cの組成はCoCrFeBとし、スペーサ層114bの組成はRuとした。配向制御層116の組成はfcc構造のNiW合金とした。下地層118は、第1下地層118aは高圧Ar下でRuを成膜し、第2下地層118bは低圧Ar下でRuを成膜した。微細化促進層120の組成は非磁性のCoCr−SiO2とした。磁気記録層122は下記の実施例および比較例の構成で形成した。補助記録層124の組成はCoCrPtBとした。媒体保護層126はCVD法によりC2H4およびCNを用いて成膜し、潤滑層128はディップコート法によりPFPEを用いて形成した。
[Examples and evaluation]
On the
図5は非磁性物質の組成を変化させた場合を説明する図であって、図5(a)はSNRおよび保磁力Hcを示す図、図5(b)は熱揺らぎ特性を説明する図である。ここで、非磁性物質の含有量の合計量は等しく10mol%である。なお図5(a)では理解を容易とするために、酸化物のみを記載している。 5A and 5B are diagrams for explaining the case where the composition of the nonmagnetic substance is changed. FIG. 5A is a diagram showing the SNR and the coercive force Hc, and FIG. 5B is a diagram explaining the thermal fluctuation characteristics. is there. Here, the total amount of the nonmagnetic substance content is equally 10 mol%. In FIG. 5A, only the oxide is shown for easy understanding.
実施例20では、第1磁気記録層122aは酸化物としてCr2O3を含有させ、第2磁気記録層122bは複合酸化物(複数の種類の酸化物)の例としてSiO2とTiO2を含有させてCoCrPt−SiO2−TiO2のhcp結晶構造を形成した。実施例21では、第1磁気記録層122aは複合酸化物の例としてCr2O3とSiO2を含有させてCoCrPt―Cr2O3―SiO2のhcp結晶構造を形成し、第2磁気記録層122bは複合酸化物の例としてSiO2とTiO2を含有させた。実施例22では、第1磁気記録層122aは複合酸化物の例としてSiO2とTiO2を含有させ、第2磁気記録層122bは複合酸化物の例としてSiO2とTiO2を含有させた。実施例23では、第1磁気記録層122aは複合酸化物の例としてCr2O3とTiO2を含有させ、第2磁気記録層122bは複合酸化物の例としてSiO2とTiO2を含有させた。
In Example 20, the first
また実施例24と比較例20は、磁気記録層を単層にした例である。図6は磁気記録層を単層にした構成を示す図である。図6に示す垂直磁気記録媒体104において、微細化促進層120の上には単層の磁気記録層123が設けられている。磁気記録層123は、上述した第2磁気記録層122bと同様に、非磁性物質が磁性物質の周辺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ている。そして実施例24は磁気記録層123の酸化物をSiO2とTiO2の複合酸化物としたものである。比較例20は磁気記録層123の酸化物をYiO3(酸化イットリウム)とTiO2の複合酸化物としたものである。
Example 24 and Comparative Example 20 are examples in which the magnetic recording layer is a single layer. FIG. 6 is a diagram showing a configuration in which the magnetic recording layer is a single layer. In the perpendicular
図5(a)からわかるように、主記録層である第2磁気記録層122b、または単層である磁気記録層123がSiO2とTiO2の複合酸化物であるものは、高いSNRと保磁力Hcを示している。これに対し比較例20は、Hcが所要量を満たしていない。このことから、単に複数の酸化物を複合させればよいわけではなく、SiO2とTiO2の複合酸化物とすることが磁気記録層の非磁性物質として好適であることがわかる。
As can be seen from FIG. 5A, the second
また、単層の磁気記録層23を備えた実施例24よりも、磁気記録層を多層構造にして複数備えた実施例20〜23の方がSNRと保磁力Hcが向上している。保磁力Hcが向上することにより、トラック幅の狭化を図ることができる。またSNRが向上することにより、記録ビット長を短縮することができる。これらのことから、磁気記録層を多層構造にした方が、さらなる高記録密度化を図ることができることがわかる。なおSiO2とTiO2を混合させると保持力HcとSNRが共に向上する理由については定かではないが、SiO2による微細化とTiO2による磁性粒の均一化が良好に協働したためと考えられる。 In addition, the SNR and the coercive force Hc are improved in Examples 20 to 23 in which a plurality of magnetic recording layers are provided in a multilayer structure compared to Example 24 in which a single magnetic recording layer 23 is provided. By improving the coercive force Hc, the track width can be reduced. Further, the recording bit length can be shortened by improving the SNR. From these facts, it can be seen that the recording density can be further increased if the magnetic recording layer has a multilayer structure. The reason why both the holding power Hc and the SNR are improved when SiO 2 and TiO 2 are mixed is not clear, but it is considered that the refinement by SiO 2 and the homogenization of magnetic grains by TiO 2 cooperated well. .
さらに、複数の磁気記録層を備えた構成の中でも、第1磁気記録層122aをも非磁性物質に複合酸化物を含有させた実施例21〜23の方がSNRが向上しているため、好ましいことがわかる。この理由については定かではないが、以下のように考えることができる。
Furthermore, among the configurations provided with a plurality of magnetic recording layers, Examples 21 to 23 in which the first
図5(b)にCoCrPt−TiO2(単一酸化物)とCoCrPt−SiO2−TiO2(複合酸化物)の熱揺らぎ特性の評価結果を示す。通常、SNRの改善には熱揺らぎ特性が重要な要素となる。熱揺らぎ特性はKuV/KTという指標で示すことができる。ここでKuは材料固有の磁気異方性エネルギー、Vは磁性粒の体積、Kはボルツマン定数、Tは温度である。図5(b)の実験において、CoCrPt−TiO2とCoCrPt−SiO2−TiO2では組成が殆ど同じであるため、磁性粒のKuの値は理論的には変わりがない。Kuは定数であり、2つの磁性層では差が生じない。また測定時の温度は室温であり、Tも同じ値である。そのため、このKuV/KTの違いは、磁性粒の磁気的な孤立化(微細化)による磁性粒の体積減少(Vの低下)が考えられる。すなわち、第1磁気記録層122aをも非磁性物質に複合酸化物を含有させたことにより、第1磁気記録層122aの熱揺らぎ特性が向上して、SNRが改善したものと考えられる。
FIG. 5B shows the evaluation results of the thermal fluctuation characteristics of CoCrPt—TiO 2 (single oxide) and CoCrPt—SiO 2 —TiO 2 (composite oxide). Usually, the thermal fluctuation characteristic is an important factor for improving the SNR. The thermal fluctuation characteristic can be indicated by an index called KuV / KT. Here, Ku is the magnetic anisotropy energy specific to the material, V is the volume of the magnetic grains, K is the Boltzmann constant, and T is the temperature. In the experiment of FIG. 5B, the composition of CoCrPt—TiO 2 and CoCrPt—SiO 2 —TiO 2 are almost the same, so the value of Ku of the magnetic grains is theoretically unchanged. Ku is a constant, and there is no difference between the two magnetic layers. Moreover, the temperature at the time of a measurement is room temperature, and T is also the same value. For this reason, the difference in KuV / KT can be considered to be a decrease in volume (decrease in V) of the magnetic grains due to magnetic isolation (miniaturization) of the magnetic grains. That is, it is considered that the first
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.
例えば、上記実施形態および実施例においては、磁気記録層を第1磁気記録層と第2磁気記録層の2層からなる、または1層からなると説明した。しかし磁気記録層がさらに3以上の層からなる場合であっても、少なくとも一つの磁気記録層に複数の種類の酸化物を含有させることにより、上記と同様に本発明の利益を得ることができる。 For example, in the above-described embodiments and examples, it has been described that the magnetic recording layer is composed of two layers of the first magnetic recording layer and the second magnetic recording layer, or one layer. However, even when the magnetic recording layer further comprises three or more layers, the benefits of the present invention can be obtained in the same manner as described above by incorporating a plurality of types of oxides into at least one magnetic recording layer. .
本発明は、垂直磁気記録方式のHDDなどに搭載される垂直磁気記録媒体の製造方法として利用可能である。 The present invention can be used as a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording medium mounted on a perpendicular magnetic recording type HDD or the like.
10…ディスク基体、12…付着層、14…軟磁性層、14a…第1軟磁性層、14b…スペーサ層、14c…第2軟磁性層、16…配向制御層、18…下地層、18a…第1下地層、18b…第2下地層、20…微細化促進層、22…磁気記録層、22a…第1磁気記録層、22b…第2磁気記録層、23…磁気記録層(単層)、24…補助記録層、26…媒体保護層、28…潤滑層、100、102、104…垂直磁気記録媒体、110…ディスク基体、112…付着層、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、116…配向制御層、118…下地層、118a…第1下地層、118b…第2下地層、120…微細化促進層、122…磁気記録層、122a…第1磁気記録層、122b…第2磁気記録層、123…磁気記録層、124…補助記録層、126…媒体保護層、128…潤滑層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記粒界部は、複数の種類の酸化物を含有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。 A perpendicular magnetic recording medium comprising a magnetic recording layer having a granular structure in which a nonmagnetic grain boundary is formed between magnetic grains continuously grown in a columnar shape,
The perpendicular magnetic recording medium, wherein the grain boundary portion contains a plurality of types of oxides.
少なくとも一つの磁気記録層において、前記粒界部に複数の種類の酸化物を含有す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。 A plurality of the magnetic recording layers having a granular structure;
2. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein at least one magnetic recording layer contains a plurality of types of oxides in the grain boundary portion.
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