JP2010097680A - Vertical 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ものである。 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インチ径の磁気記録媒体にして、1枚あたり200GByte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400GBit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, a 2.5-inch diameter magnetic recording medium used for HDDs or the like has been required to have an information recording capacity exceeding 200 GBytes per sheet. In order to meet such a demand, one square is required. It is required to realize an information recording density exceeding 400 GB 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、垂直磁気記録方式が提案されている。垂直磁気記録方式に用いられる垂直磁気記録媒体は、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、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 system has been proposed in order to achieve a high recording density in a magnetic recording medium used for an HDD or the like. The perpendicular magnetic recording medium used for the perpendicular magnetic recording system is adjusted so that the easy axis of magnetization of the magnetic recording layer is oriented in the direction perpendicular to the substrate surface. Compared to the conventional in-plane recording method, the perpendicular magnetic recording method can suppress the so-called thermal fluctuation phenomenon in which the thermal stability of the recording signal is lost due to the superparamagnetic phenomenon, and the recording signal disappears. Suitable for higher 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、Coのhcp構造(六方最密結晶格子)の結晶が柱状に連続して成長した磁性粒子の間に、SiO2が偏析した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)。 As a magnetic recording medium used in the perpendicular magnetic recording system, a CoCrPt—SiO 2 perpendicular magnetic recording medium (see Non-Patent Document 1) has been proposed because it exhibits high thermal stability and good recording characteristics. This is a granular structure in which a nonmagnetic grain boundary portion in which SiO 2 is segregated is formed between magnetic grains in which Co hcp structure (hexagonal close-packed crystal lattice) crystals are continuously grown in a columnar shape in a magnetic recording layer. The magnetic particles are made finer and the coercive force Hc is improved. It is known that an oxide is used for a nonmagnetic grain boundary (a nonmagnetic portion between magnetic grains). For example, any one of SiO 2 , Cr 2 O 3 , TiO, TiO 2 , and Ta 2 O 5 is used. Has been proposed (Patent Document 1).
しかし磁気記録層に強い磁界を印加すると、隣接トラックへの漏れ磁場も大きくなることから、WATE(Wide Area Track Erasure)、すなわち、書込みの対象となるトラックを中心に数μmにわたって記録情報が消失する現象が問題となる。WATEを低減させる手法として、磁気記録層の逆磁区核形成磁界Hnを負とし、さらにその絶対値を大きくすることが重要である。高い(絶対値の大きい)Hnを得るために、グラニュラー構造を有する磁気記録層の上方又は下方に高い垂直磁気異方性を示す薄膜が形成されたCGC(Coupled Granular Continuous)媒体が考案されている(特許文献2)。 However, when a strong magnetic field is applied to the magnetic recording layer, the leakage magnetic field to the adjacent track also increases, so that recorded information disappears over several μm centering on the WAIT (Wide Area Track Erasure), that is, the track to be written. The phenomenon becomes a problem. As a technique for reducing WATE, it is important to make the reverse domain nucleation magnetic field Hn of the magnetic recording layer negative and further increase its absolute value. In order to obtain high (large absolute value) Hn, a CGC (Coupled Granular Continuous) medium in which a thin film exhibiting high perpendicular magnetic anisotropy is formed above or below a magnetic recording layer having a granular structure has been devised. (Patent Document 2).
一般に、磁気記録層の保磁力Hcを向上させていくと、高記録密度化が達成できる反面、磁気ヘッドによる書き込みが困難になる傾向にある。そこで補助記録層は、飽和磁化Msを向上させることにより、書き込みやすさ、すなわちオーバーライト特性を向上させる役割も有している。言い換えれば、磁気記録層の上に補助記録層を設ける目的は、逆磁区核形成磁界Hnを向上させてノイズを低減し、飽和磁化Msを向上させてオーバーライト特性も向上させることである。なお補助記録層は連続層またはキャップ層とも呼ばれる場合もある。 In general, if the coercive force Hc of the magnetic recording layer is improved, a higher recording density can be achieved, but writing with a magnetic head tends to be difficult. Therefore, the auxiliary recording layer also has a role of improving the ease of writing, that is, the overwrite characteristic by improving the saturation magnetization Ms. In other words, the purpose of providing the auxiliary recording layer on the magnetic recording layer is to improve the reverse domain nucleation magnetic field Hn to reduce noise, to improve the saturation magnetization Ms, and to improve the overwrite characteristics. The auxiliary recording layer may be called a continuous layer or a cap layer.
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や逆磁区核形成磁界Hnなどの静磁気特性の向上と、オーバーライト特性(OW特性)やSNR(Signal to Noise Ratio:シグナルノイズ比)、トラック幅の狭小化などの電磁変換特性の向上がある。その中でも保磁力Hcの向上とSNRの向上は、面積の小さな記録ビットにおいても正確に且つ高速に読み書きするために重要である。 Although the magnetic recording medium has a higher recording density as described above, further improvement in the recording density is required in the future. Important factors for achieving high recording density include improved magnetostatic characteristics such as coercivity Hc and reverse domain nucleation magnetic field Hn, overwrite characteristics (OW characteristics), and SNR (Signal to Noise Ratio). ) And improved electromagnetic conversion characteristics such as narrowing of the track width. Among them, the improvement of the coercive force Hc and the improvement of the SNR are important for reading and writing accurately and at high speed even in a recording bit having a small area.
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有効な要素としては、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が挙げられる。中でも、磁性粒子の孤立化が促進されると隣接する磁性粒子との磁気的相互作用を遮断されるため、ノイズを大幅に低減することができ、SNRを著しく向上させることが可能となる。上述のグラニュラー構造の垂直磁気記録媒体では、酸化物によって粒界を形成することによって磁性粒子を孤立化および微細化し、SNRを向上させている。 The SNR is improved mainly by reducing the magnetization transition region noise of the magnetic recording layer. Factors effective for noise reduction include improvement of the crystal orientation of the magnetic recording layer, refinement of the particle size of the magnetic particles, and isolation of the magnetic particles. Above all, when the isolation of the magnetic particles is promoted, the magnetic interaction with the adjacent magnetic particles is blocked, so that the noise can be greatly reduced and the SNR can be remarkably improved. In the above-mentioned granular structure perpendicular magnetic recording medium, the grain boundary is formed by an oxide, thereby isolating and miniaturizing the magnetic particles to improve the SNR.
しかし、上記の補助記録層はグラニュラー構造を有しておらず、面内方向に磁気的にほぼ連続した構造となっている。このため、補助記録層によりオーバーライト特性を改善できる反面、ノイズの増加を招くこととなる。特に補助記録層は、媒体の上方に位置することになるため、ノイズ増加に対する影響は大きい。かといって、補助記録層なしではOW特性が極端に低くなり、昨今の保磁力の高い磁気記録層は、もはや書き込むことができなくなってしまう。このため、やはりある程度のノイズは容認する必要があった。 However, the auxiliary recording layer does not have a granular structure, and has a structure that is magnetically continuous in the in-plane direction. For this reason, although the overwrite characteristics can be improved by the auxiliary recording layer, noise is increased. In particular, since the auxiliary recording layer is positioned above the medium, the influence on the increase in noise is large. However, without the auxiliary recording layer, the OW characteristics become extremely low, and the current magnetic recording layer having a high coercive force can no longer be written. For this reason, it was necessary to tolerate a certain amount of noise.
したがって、上記の技術を用いてSNRを更に向上させることは困難であるため、磁気記録媒体の更なる高記録密度化の達成には、磁気記録層のSNRを更に向上することが可能な新たな手法の確立が課題となっていた。 Therefore, since it is difficult to further improve the SNR using the above-described technique, a new recording medium that can further improve the SNR of the magnetic recording layer can be achieved to achieve a higher recording density of the magnetic recording medium. Establishing a method has been an issue.
本発明は、このような課題に鑑み、補助記録層に起因すると考えられるノイズを低減させてSNRを向上し、更なる高記録密度化を達成することが可能な垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。 In view of such problems, the present invention provides a perpendicular magnetic recording medium that can reduce noise considered to be caused by an auxiliary recording layer to improve SNR and achieve higher recording density. With the goal.
上記課題を解決するために発明者らが鋭意検討したところ、磁気記録層と補助記録層が極端に異なる構造を有している点に着目した。すなわち、磁気記録層はグラニュラー構造を有しているのに対し、補助記録層は膜面内方向に一様な膜構造を有している。そのため、補助記録層を磁気記録層の上に成膜すると、補助記録層の微細構造に影響を及ぼしている可能性があると考えた。そして、さらに研究を重ねることにより、磁気記録層と補助記録層との間にRuと酸素を含む非磁性の分断層を介在させることにより補助記録層の低ノイズ化を図り、上記課題の解決できることを見出し、本発明を完成するに到った。 As a result of extensive studies by the inventors in order to solve the above problems, the inventors have focused on the fact that the magnetic recording layer and the auxiliary recording layer have extremely different structures. That is, the magnetic recording layer has a granular structure, whereas the auxiliary recording layer has a uniform film structure in the in-plane direction. Therefore, it was considered that forming the auxiliary recording layer on the magnetic recording layer may affect the fine structure of the auxiliary recording layer. Further, through further research, the auxiliary recording layer can be reduced in noise by interposing a nonmagnetic dividing layer containing Ru and oxygen between the magnetic recording layer and the auxiliary recording layer, and the above problems can be solved. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、上記課題を解決するために本発明にかかる垂直磁気記録媒体の代表的な構成は、基体上に少なくとも、柱状に成長した結晶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の磁気記録層と、磁気記録層の上に設けられたRuと酸素を含む非磁性の分断層と、分断層の上に設けられ基体主表面の面内方向に磁気的にほぼ連続した補助記録層とを備えることを特徴とする。 That is, in order to solve the above problems, a typical configuration of the perpendicular magnetic recording medium according to the present invention has a granular structure in which a nonmagnetic grain boundary is formed at least between crystal grains grown in a columnar shape on a substrate. A magnetic recording layer; a nonmagnetic dividing layer containing Ru and oxygen provided on the magnetic recording layer; and an auxiliary recording layer provided on the dividing layer and substantially magnetically continuous in the in-plane direction of the main surface of the substrate. It is characterized by providing.
上記構成によれば、補助記録層に起因すると考えられるノイズを低減させてSNRを向上させることができる。これは、磁気記録層と補助記録層との間にRuと酸素を含む分断層を設けることにより、補助記録層と磁気記録層の交換結合が適度に調整されるためと推察される。また、分断層に酸素を含ませると、磁気記録層の粒界を構成する酸化物と親和性が高いことから、分断層中の酸素原子が粒界の上に選択的に析出して偏在する。これにより補助記録層の分離が促進され、補助記録層に起因するノイズが抑制される。またRuの効果により全体として補助記録層のCoの結晶配向性が向上する。 According to the above configuration, it is possible to improve the SNR by reducing noise considered to be caused by the auxiliary recording layer. This is presumably because the exchange coupling between the auxiliary recording layer and the magnetic recording layer is appropriately adjusted by providing a dividing layer containing Ru and oxygen between the magnetic recording layer and the auxiliary recording layer. In addition, when oxygen is included in the dividing layer, it has a high affinity with the oxide that constitutes the grain boundary of the magnetic recording layer, so that oxygen atoms in the dividing layer are selectively deposited and unevenly distributed on the grain boundary. . Thereby, separation of the auxiliary recording layer is promoted, and noise caused by the auxiliary recording layer is suppressed. Also, the Co crystal orientation of the auxiliary recording layer as a whole is improved by the effect of Ru.
分断層は、Ruと酸素とを含ませるための具体的な手段の一つとして、Ruと酸化物とから構成することができる。Ruと酸化物とを含むターゲットを用いてスパッタリングを行うと、酸化物から解離した酸素が膜中に含まれるため、酸素添加と同様の効果を奏するためである。 The dividing layer can be made of Ru and oxide as one of specific means for containing Ru and oxygen. This is because, when sputtering is performed using a target including Ru and an oxide, oxygen dissociated from the oxide is contained in the film, and thus the same effect as that of addition of oxygen is achieved.
酸化物は、WO3、TiO2、またはRuOであってもよい。酸化物としては様々なものが考えられるが、特にW(タングステン)、Ti(チタン)、Ru(ルテニウム)の酸化物を用いることにより、電磁変換特性(SNR)を向上させることができる。中でも、WO3は高い効果を得ることができる。これは、WO3が不安定な酸化物であるので、スパッタ中により多くの酸素が解離され、より効果的に酸素添加の効果を示すためである。 The oxide may be WO 3 , TiO 2 , or RuO. Various oxides can be considered, and in particular, by using oxides of W (tungsten), Ti (titanium), and Ru (ruthenium), electromagnetic conversion characteristics (SNR) can be improved. Among them, WO 3 can obtain a high effect. This is because WO 3 is an unstable oxide, so that more oxygen is dissociated during sputtering and the effect of oxygen addition is more effectively exhibited.
分断層は、膜厚が2Å以上〜10Å以下(0.2nm以上〜1nm以下)であってもよい。分断層の膜厚を10Å以上とすると、磁気記録層と補助記録層とが磁気的に完全に分離されてしまうために、所望のSNRが得られない。一方、膜厚が2Å以下では皮膜を形成できなくなってしまうためである。尚、ここで皮膜とは必ずしも連続なもので無くともよく、例えば島状に膜が析出した状態でも、機能が発揮できれば問題とはならない。 The thickness of the dividing layer may be 2 to 10 mm (0.2 to 1 nm). If the thickness of the dividing layer is 10 mm or more, the magnetic recording layer and the auxiliary recording layer are completely separated from each other, so that a desired SNR cannot be obtained. On the other hand, if the film thickness is 2 mm or less, the film cannot be formed. Here, the film does not necessarily have to be a continuous film. For example, even if the film is deposited in an island shape, there is no problem if the function can be exhibited.
磁気記録層は2種以上の酸化物を含んでいてもよい。これにより、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。 The magnetic recording layer may contain two or more kinds of oxides. As a result, the characteristics of a plurality of oxides can be obtained, noise can be reduced by further miniaturization and isolation of the magnetic particles in the magnetic recording layer, and SNR can be improved to increase the recording density. Can be obtained.
磁気記録層は酸化物としてSiO2とTiO2を含んでいてもよい。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 magnetic recording layer may contain SiO 2 and TiO 2 as oxides. 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.
磁気記録層は、粒界部を構成する酸化物を5mol%以上含んでいてもよい。5mol%以上であるとき高い静磁気特性と電磁変換特性とを得ることができると共に、そのような範囲では補助記録層の特性が無視できないほどに低下するところ、上記の分断層を設けることによって特性の改善を得ることができるためである。 The magnetic recording layer may contain 5 mol% or more of an oxide constituting the grain boundary part. When the content is 5 mol% or more, high magnetostatic characteristics and electromagnetic conversion characteristics can be obtained, and in such a range, the characteristics of the auxiliary recording layer are deteriorated to a degree that cannot be ignored. This is because improvement of the above can be obtained.
磁気記録層は、Co酸化物を含まない第1主記録層と、第1主記録層の上に設けられ少なくともCo酸化物を含む第2主記録層とを有するとよい。 The magnetic recording layer may include a first main recording layer that does not include a Co oxide and a second main recording layer that is provided on the first main recording layer and includes at least a Co oxide.
上述したように、磁気記録層では、磁性粒子間に粒界部を有するグラニュラ構造が形成されており、粒界部は、磁気記録層に含有させた酸化物を析出させることで形成されている。このように酸化物を含有させた磁気記録層では、かかる酸化物の酸素が脱離することにより単体となった元素が磁性粒子に取り込まれる(酸素欠損が生じる)傾向がある。これのような現象が起きると、磁性粒子の結晶性および結晶配向性が低下し、保磁力Hcの低下を招いてしまう。 As described above, in the magnetic recording layer, a granular structure having a grain boundary portion between magnetic grains is formed, and the grain boundary portion is formed by precipitating an oxide contained in the magnetic recording layer. . In such a magnetic recording layer containing an oxide, the element as a simple substance tends to be taken into the magnetic particles (oxygen vacancies are generated) by desorption of oxygen from the oxide. When such a phenomenon occurs, the crystallinity and crystal orientation of the magnetic particles are lowered, and the coercive force Hc is lowered.
そこで、粒界部を構成する酸化物として少なくともCoの酸化物(Co酸化物)を用いる。Co酸化物はギブスの自由化エネルギーΔGが大きく、Coイオンと酸素イオンが分離しやすい。このため、Co酸化物から優先的に酸素が脱離し、磁気記録層に含まれる酸化物において生じた酸素欠損を補うことができる。したがって、その酸化物を構成する元素の磁性粒子への混入を防ぎ、磁性粒子の結晶性および結晶配向性を向上させることが可能となる。 Therefore, at least a Co oxide (Co oxide) is used as the oxide constituting the grain boundary portion. Co oxide has a large Gibbs liberalization energy ΔG, and Co ions and oxygen ions are easily separated. For this reason, oxygen is desorbed preferentially from the Co oxide, and oxygen vacancies generated in the oxide included in the magnetic recording layer can be compensated. Therefore, it is possible to prevent the elements constituting the oxide from being mixed into the magnetic particles and improve the crystallinity and crystal orientation of the magnetic particles.
しかし、磁気記録層全体にCo酸化物を含有させると、SNRの低下が生じてしまう。したがって、上記構成では、磁気記録層を第1主記録層と第2主記録層の2層で構成し、第2主記録層のみにCo酸化物を含有させる。これにより、第1主記録層により高SNRを確保しつつ、第2主記録層により高い保磁力Hcを得ることが可能となる。なお、上述したようにCo酸化物から酸素が脱離するとCoイオンが発生するが、磁性粒子がCo合金であるため、かかるCoイオンが磁性粒子に混入しても磁気特性の低下を招くことはない。 However, when Co oxide is contained in the entire magnetic recording layer, the SNR is lowered. Therefore, in the above configuration, the magnetic recording layer is composed of the first main recording layer and the second main recording layer, and only the second main recording layer contains Co oxide. This makes it possible to obtain a high coercivity Hc with the second main recording layer while securing a high SNR with the first main recording layer. As described above, when oxygen is desorbed from the Co oxide, Co ions are generated. However, since the magnetic particles are a Co alloy, even if such Co ions are mixed into the magnetic particles, the magnetic properties are not deteriorated. Absent.
当該垂直磁気記録媒体は、磁気記録層より下に設けられRuまたはRu化合物からなる下地層を更に備え、分断層は、下地層成膜時のガス圧よりも低いガス圧で成膜されたRuからなる層であるとよい。 The perpendicular magnetic recording medium further includes an underlayer made of Ru or a Ru compound provided below the magnetic recording layer, and the dividing layer is formed by a Ru having a gas pressure lower than the gas pressure at the time of forming the underlayer. A layer consisting of
スパッタリングにより成膜される皮膜は、成膜時のガス圧を高くするにつれて低密度(粗な状態)となり、低くするにつれて高密度(密な状態)となる。故に、上記構成によれば、分断層は下地層よりも高密度な皮膜となる。皮膜の密度が低いと、当該垂直磁気記録媒体に成膜された層の下方から析出した金属が、かかる皮膜を通過して媒体表面に到達しコロージョンが生じてしまう。換言すれば、皮膜の密度が高ければ、かかる皮膜により、析出した金属の媒体表面への到達を防ぐことができる。また、磁気記録層は粒界(粒界部)に酸化物を析出させたグラニュラ構造を有しているため、膜密度としては粗になっており、コロージョン耐性は期待できない。これに対し、上記構成のように酸化物を含まないメタル層を介在させることにより、コロージョン耐性を向上させることができる。しかも、このメタル層を低いガス圧で成膜することによって密度を高くすれば、極めて効果的に析出した金属の媒体表面への到達を防止し、コロージョンの発生を防ぐことが可能となる。 A film formed by sputtering has a low density (coarse state) as the gas pressure during film formation is increased, and becomes a high density (dense state) as the gas pressure is decreased. Therefore, according to the above configuration, the dividing layer is a coating with a higher density than the underlayer. When the density of the film is low, the metal deposited from below the layer formed on the perpendicular magnetic recording medium passes through the film and reaches the surface of the medium, causing corrosion. In other words, if the density of the film is high, the film can prevent the deposited metal from reaching the medium surface. In addition, since the magnetic recording layer has a granular structure in which an oxide is precipitated at the grain boundary (grain boundary part), the film density is rough and corrosion resistance cannot be expected. On the other hand, corrosion resistance can be improved by interposing the metal layer which does not contain an oxide like the said structure. In addition, if the density is increased by forming the metal layer at a low gas pressure, it is possible to prevent the deposited metal from reaching the surface of the medium very effectively and to prevent the occurrence of corrosion.
上記課題を解決するために本発明にかかる垂直磁気記録媒体の他の構成は、基体上に少なくとも、柱状に成長した結晶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の磁気記録層と、磁気記録層の上に設けられたRuと酸素を含む非磁性の分断層と、分断層の上に設けられ基体主表面の面内方向に磁気的にほぼ連続した補助記録層とを備え、磁気記録層は、基体より上に設けられ粒界部を形成する酸化物を含む第1磁気記録層と、第1磁気記録層の上に設けられ酸化物を第1磁気記録層よりも多く含む第2磁気記録層とを有し、第2磁気記録層は、第1磁気記録層の上に設けられCo酸化物を含まない第1主記録層と、第1主記録層の上に設けられ少なくともCo酸化物を含む第2主記録層とを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, another configuration of the perpendicular magnetic recording medium according to the present invention includes a granular magnetic recording layer in which a nonmagnetic grain boundary portion is formed between crystal grains grown at least on a substrate. A nonmagnetic dividing layer containing Ru and oxygen provided on the magnetic recording layer, and an auxiliary recording layer provided on the dividing layer and substantially magnetically continuous in the in-plane direction of the main surface of the substrate. The magnetic recording layer includes a first magnetic recording layer that is provided above the substrate and includes an oxide that forms a grain boundary portion, and a larger amount of oxide provided on the first magnetic recording layer than the first magnetic recording layer. A second magnetic recording layer including the first main recording layer provided on the first magnetic recording layer and not including the Co oxide; and the second magnetic recording layer provided on the first main recording layer. And a second main recording layer containing at least a Co oxide.
かかる構成の垂直磁気記録媒体においても、上述した利点を得ることができ、更なる高記録密度化の達成が可能となる。 Also in the perpendicular magnetic recording medium having such a configuration, the above-described advantages can be obtained, and further higher recording density can be achieved.
本発明によれば、補助記録層に起因すると考えられるノイズを低減させてSNRを向上し、更なる高記録密度化を達成することが可能な垂直磁気記録媒体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a perpendicular magnetic recording medium that can reduce noise considered to be caused by the auxiliary recording layer, improve the SNR, and achieve a higher recording density.
以下に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詳細に説明する。かかる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。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
(実施形態)
第1実施形態では、まず本発明にかかる垂直磁気記録媒体の第1実施形態について説明した後に、磁気記録層と補助記録層の間に設けた分断層について詳細に説明する。
(Embodiment)
In the first embodiment, the first embodiment of the perpendicular magnetic recording medium according to the present invention will be described first, and then the dividing layer provided between the magnetic recording layer and the auxiliary recording layer will be described in detail.
[垂直磁気記録媒体]
図1は、第1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、前下地層116、第1下地層118a、第2下地層118b、非磁性グラニュラー層120、第1磁気記録層122a、第2磁気記録層122b、分断層124、補助記録層126、媒体保護層128、潤滑層130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。
[Perpendicular magnetic recording medium]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a perpendicular magnetic recording medium 100 according to the first embodiment. The perpendicular magnetic recording medium 100 shown in FIG. 1 includes a disk substrate 110, an adhesion layer 112, a first soft magnetic layer 114a, a spacer layer 114b, a second soft magnetic layer 114c, a pre-underlayer 116, a first underlayer 118a, and a second layer. The underlayer 118b, the nonmagnetic granular layer 120, the first magnetic recording layer 122a, the second magnetic recording layer 122b, the dividing layer 124, the auxiliary recording layer 126, the medium protective layer 128, and the lubricating layer 130 are formed. The first soft magnetic layer 114a, the spacer layer 114b, and the second soft magnetic layer 114c together constitute the soft magnetic layer 114. The first base layer 118a and the second base layer 118b together constitute the base layer 118. The first magnetic recording layer 122a and the second magnetic recording layer 122b together constitute the magnetic recording layer 122.
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板状に成型したガラスディスクを用いることができる。なおガラスディスクの種類、サイズ、厚さ等は特に制限されない。ガラスディスクの材質としては、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110を得ることができる。 As the disk substrate 110, a glass disk obtained by forming amorphous aluminosilicate glass into a disk shape by direct pressing can be used. The type, size, thickness, etc. of the glass disk are not particularly limited. Examples of the material of the glass disk include aluminosilicate glass, soda lime glass, soda aluminosilicate glass, aluminoborosilicate glass, borosilicate glass, quartz glass, chain silicate glass, or glass ceramic such as crystallized glass. It is done. The glass disk is subjected to grinding, polishing, and chemical strengthening sequentially to obtain a smooth non-magnetic disk base 110 made of a chemically strengthened glass disk.
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126まで順次成膜を行い、媒体保護層128はCVD法により成膜することができる。この後、潤滑層130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、各層の構成について説明する。 On the disk substrate 110, a film is sequentially formed from the adhesion layer 112 to the auxiliary recording layer 126 by a DC magnetron sputtering method, and the medium protective layer 128 can be formed by a CVD method. Thereafter, the lubricating layer 130 can be formed by a dip coating method. Note that it is also preferable to use an in-line film forming method in terms of high productivity. Hereinafter, the configuration of each layer will be described.
付着層112はディスク基体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(非晶質)の合金膜とすることが好ましい。 The adhesion layer 112 is formed in contact with the disk substrate 110, and has a function of increasing the peel strength between the soft magnetic layer 114 formed on the disk substrate 110 and the disk substrate 110, and the crystal grains of each layer formed thereon are finely divided. It has a function to make it uniform and uniform. When the disk substrate 110 is made of amorphous glass, the adhesion layer 112 is preferably an amorphous (amorphous) alloy film so as to correspond to the amorphous glass surface.
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 adhesion layer 112 can be selected from, for example, a CrTi amorphous layer, a CoW amorphous layer, a CrW amorphous layer, a CrTa amorphous layer, and a CrNb amorphous layer. Among these, a CoW alloy film is particularly preferable because it forms an amorphous metal film containing microcrystals. The adhesion layer 112 may be a single layer made of a single material, or may be formed by laminating a plurality of layers. For example, a CoW layer or a CrW layer may be formed on the CrTi layer. These adhesion layers 112 are preferably formed by sputtering with a material containing carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen, or oxygen, or the surface layer is exposed with these gases.
軟磁性層114は、垂直磁気記録方式において磁気記録層122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 allow magnetic flux to pass through the magnetic recording layer 122 in the perpendicular direction in the perpendicular magnetic recording method. The soft magnetic layer 114 is provided with AFC (Antiferro-magnetic exchange coupling) by interposing a nonmagnetic spacer layer 114b between the first soft magnetic layer 114a and the second soft magnetic layer 114c. Can be configured. As a result, the magnetization direction of the soft magnetic layer 114 can be aligned along the magnetic path (magnetic circuit) with high accuracy, and the vertical component of the magnetization direction is extremely reduced, so that noise generated from the soft magnetic layer 114 is reduced. Can do. The composition of the first soft magnetic layer 114a and the second soft magnetic layer 114c is as follows. Co-based alloys such as CoTaZr, Co-Fe based alloys such as CoCrFeB, and Ni-Fe such as [Ni-Fe / Sn] n multilayer structure. A system alloy or the like can be used.
前下地層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に含まれる六方最密充填構造(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。前下地層116は面心立方構造(fcc構造)の(111)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。また前下地層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。前下地層116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、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構造を取る合金としてはNiW、CuW、CuCrを好適に選択することができる。 The pre-underlayer 116 is a nonmagnetic alloy layer that protects the soft magnetic layer 114 and the easy axis of magnetization of the hexagonal close-packed structure (hcp structure) included in the underlayer 118 formed thereon. Has a function of orienting the disk in the vertical direction of the disk. The pre-underlayer 116 preferably has a (111) plane of a face-centered cubic structure (fcc structure) parallel to the main surface of the disk substrate 110. Further, the pre-underlayer 116 may have a configuration in which these crystal structures and amorphous are mixed. The material of the pre-underlayer 116 can be selected from Ni, Cu, Pt, Pd, Zr, Hf, Nb, and Ta. Furthermore, it is good also as an alloy which has these metals as a main component and contains any one or more additional elements of Ti, V, Cr, Mo, and W. For example, NiW, CuW, or CuCr can be suitably selected as an alloy having an fcc structure.
下地層118はhcp構造であって、磁気記録層122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118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122の配向性を向上させることができる。下地層118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122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 122 as a granular structure. Therefore, the higher the crystal orientation of the underlayer 118, that is, the more the (0001) plane of the crystal of the underlayer 118 is parallel to the main surface of the disk substrate 110, the more the orientation of the magnetic recording layer 122 is improved. Can do. Ru is a typical material for the underlayer 118, but in addition, it can be selected from RuCr and RuCo. Since Ru has an hcp structure and the lattice spacing of crystals is close to Co, the magnetic recording layer 122 containing Co as a main component can be well oriented.
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、下層側の第1下地層118aを形成する際にはArのガス圧を所定圧力、すなわち低圧にし、上層側の第2下地層118bを形成する際には、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、すなわち高圧にする。これにより、第1下地層118aによる磁気記録層122の結晶配向性の向上、および第2下地層118bによる磁気記録層122の磁性粒子の粒径の微細化が可能となる。 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 first underlayer 118a on the lower layer side, the Ar gas pressure is set to a predetermined pressure, that is, a low pressure, and when forming the second underlayer 118b on the upper layer side, the first lower layer 118b on the lower layer side is formed. The gas pressure of Ar is set higher than when forming the first underlayer 118a, that is, the pressure is increased. Thereby, the crystal orientation of the magnetic recording layer 122 can be improved by the first underlayer 118a, and the grain size of the magnetic particles of the magnetic recording layer 122 can be reduced by the second underlayer 118b.
また、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平均自由行程が短くなるため、成膜速度が遅くなり、皮膜が粗になるため、Ruの結晶粒子の分離微細化を促進することができ、Coの結晶粒子の微細化も可能となる。 Further, when the gas pressure is increased, the mean free path of the plasma ions to be sputtered is shortened, so that the film formation rate is slow and the film becomes rough, so that separation and refinement of Ru crystal particles can be promoted, Co crystal grains can also be made finer.
さらに、下地層118のRuに酸素を微少量含有させてもよい。これによりさらにRuの結晶粒子の分離微細化を促進することができ、磁気記録層122のさらなる孤立化と微細化を図ることができる。なお酸素はリアクティブスパッタによって含有させてもよいが、スパッタリング成膜する際に酸素を含有するターゲットを用いることが好ましい。 Further, a small amount of oxygen may be contained in Ru of the base layer 118. As a result, the separation and refinement of the Ru crystal grains can be further promoted, and the magnetic recording layer 122 can be further isolated and refined. Note that oxygen may be contained by reactive sputtering, but it is preferable to use a target containing oxygen at the time of sputtering film formation.
非磁性グラニュラー層120はグラニュラー構造を有する非磁性の層である。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(または磁気記録層122)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。これにより、磁気記録層122の磁性粒子の孤立化を促進することができる。非磁性グラニュラー層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。 The nonmagnetic granular layer 120 is a nonmagnetic layer having a granular structure. A non-magnetic granular layer is formed on the hcp crystal structure of the underlayer 118, and a granular layer of the first magnetic recording layer 122a (or magnetic recording layer 122) is grown thereon, whereby the magnetic granular layer is initially formed. It has the effect of separating from the growth stage (rise). Thereby, isolation of the magnetic particles of the magnetic recording layer 122 can be promoted. The composition of the nonmagnetic granular layer 120 can be a granular structure by forming a grain boundary by segregating a nonmagnetic substance between nonmagnetic crystal grains made of a Co-based alloy.
本実施形態においては、かかる非磁性グラニュラー層120にCoCr−SiO2を用いる。これにより、Co系合金(非磁性の結晶粒子)の間にSiO2(非磁性物質)が偏析して粒界を形成し、非磁性グラニュラー層120がグラニュラー構造となる。なお、CoCr−SiO2は一例であり、これに限定されるものではない。他には、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。 In the present embodiment, CoCr—SiO 2 is used for the nonmagnetic granular layer 120. As a result, SiO 2 (nonmagnetic substance) segregates between Co-based alloys (nonmagnetic crystal grains) to form grain boundaries, and the nonmagnetic granular layer 120 has a granular structure. Note that CoCr—SiO 2 is an example, and the present invention is not limited to this. In addition, CoCrRu—SiO 2 can be preferably used, and Rh (rhodium), Pd (palladium), Ag (silver), Os (osmium), Ir (iridium), Au (gold) can be used instead of Ru. Can also be used. A nonmagnetic substance is a substance that can form a grain boundary around magnetic grains so that exchange interaction between magnetic grains (magnetic grains) is suppressed or blocked, and is cobalt (Co). Any non-magnetic substance that does not dissolve in solution can be used. Examples thereof include silicon oxide (SiOx), chromium (Cr), chromium oxide (CrO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), zircon oxide (ZrO 2 ), and tantalum oxide (Ta 2 O 5 ).
なお本実施形態では、下地層188(第2下地層188b)の上に非磁性グラニュラー層120を設けているが、これに限定されるものではなく、非磁性グラニュラー層120を設けずに垂直磁気記録媒体100を構成することも可能である。 In this embodiment, the nonmagnetic granular layer 120 is provided on the underlayer 188 (second underlayer 188b). However, the present invention is not limited to this, and the nonmagnetic granular layer 120 is not provided. The recording medium 100 can also be configured.
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、非磁性グラニュラー層120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122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。これにより、第1磁気記録層122aの結晶粒子から継続して第2磁気記録層122bの小さな結晶粒子が成長し、主記録層たる第2磁気記録層122bの微細化を図ることができ、SNRの向上が可能となる。 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 nonmagnetic granular layer 120, the magnetic grains can be continuously epitaxially grown from the granular structure. Although the magnetic recording layer 122 may be a single layer, in this embodiment, the magnetic recording layer 122 includes a first magnetic recording layer 122a and a second magnetic recording layer 122b having different compositions and film thicknesses. As a result, small crystal grains of the second magnetic recording layer 122b continue to grow from the crystal grains of the first magnetic recording layer 122a, and the second magnetic recording layer 122b, which is the main recording layer, can be miniaturized. Can be improved.
本実施形態では、第1磁気記録層122aにCoCrPt−Cr2O3を用いる。CoCrPt−Cr2O3は、CoCrPtからなる磁性粒(グレイン)の周囲に、非磁性物質であるCrおよびCr2O3(酸化物)が偏析して粒界を形成し、磁性粒が柱状に成長したグラニュラー構造を形成した。この磁性粒は、非磁性グラニュラー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。 In this embodiment, CoCrPt—Cr 2 O 3 is used for the first magnetic recording layer 122a. In CoCrPt—Cr 2 O 3 , Cr and Cr 2 O 3 (oxide), which are nonmagnetic substances, segregate around magnetic grains (grains) made of CoCrPt to form grain boundaries, and the magnetic grains are columnar. A grown granular structure was formed. The magnetic grains were epitaxially grown continuously from the granular structure of the nonmagnetic granular layer.
また第2磁気記録層122bには、CoCrPt−SiO2−TiO2を用いる。第2磁気記録層122bにおいても、CoCrPtからなる磁性粒(グレイン)の周囲に非磁性物質であるCrおよびSiO2、TiO2(複合酸化物)が偏析して粒界を形成し、磁性粒が柱状に成長したグラニュラー構造を形成した。 Also, CoCrPt—SiO 2 —TiO 2 is used for the second magnetic recording layer 122b. Also in the second magnetic recording layer 122b, Cr, SiO 2 and TiO 2 (composite oxide), which are nonmagnetic substances, segregate around the magnetic grains (grains) made of CoCrPt to form grain boundaries. A granular structure grown in a columnar shape was formed.
なお、上記に示した第1磁気記録層122aおよび第2磁気記録層122bに用いた物質は一例であり、これに限定されるものではない。また、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)であるが、これに限定されず組成や種類が同じ材料であってもよい。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(CrXOY)、酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコン(ZrO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化鉄(Fe2O3)、酸化ボロン(B2O3)等の酸化物を例示できる。また、BN等の窒化物、B4C3等の炭化物も好適に用いることができる。 The materials used for the first magnetic recording layer 122a and the second magnetic recording layer 122b described above are merely examples, and the present invention is not limited thereto. In the present embodiment, the first magnetic recording layer 122a and the second magnetic recording layer 122b are made of different materials (targets). However, the present invention is not limited to this, and materials having the same composition and type may be used. Examples of the nonmagnetic substance for forming the nonmagnetic region include silicon oxide (SiO x ), chromium (Cr), chromium oxide (Cr X O Y ), titanium oxide (TiO 2 ), zircon oxide (ZrO 2 ), Examples thereof include oxides such as tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), and boron oxide (B 2 O 3 ). Further, nitrides such as BN, a carbide such as B 4 C 3 can also be suitably used.
さらに本実施形態では、第1磁気記録層122aにおいて1種類の、第2磁気記録層122bにおいて2種類の非磁性物質(酸化物)を用いているが、これに限定されるものではなく、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種類以上の非磁性物質を複合して用いることも可能である。このとき含有する非磁性物質の種類には限定がないが、本実施形態の如く特にSiO2およびTiO2を含むことが好ましい。したがって、本実施形態とは異なり、磁気記録層122が1層のみで構成される場合、かかる磁気記録層122はCoCrPt−SiO2−TiO2からなることが好ましい。 Furthermore, in this embodiment, one type of nonmagnetic material (oxide) is used in the first magnetic recording layer 122a and two types of nonmagnetic substances (oxides) in the second magnetic recording layer 122b. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to use a composite of two or more kinds of nonmagnetic substances in either or both of the first magnetic recording layer 122a and the second magnetic recording layer 122b. Although there is no limitation on the kind of nonmagnetic substance contained at this time, it is particularly preferable to contain SiO 2 and TiO 2 as in this embodiment. Therefore, unlike the present embodiment, when the magnetic recording layer 122 is composed of only one layer, the magnetic recording layer 122 is preferably made of CoCrPt—SiO 2 —TiO 2 .
分断層124は、磁気記録層122(第2磁気記録層122b)と補助記録層126との間に設けられた非磁性の層である。本実施形態において分断層124は、Ruと酸素を含む薄膜である。分断層124が酸素を含むことにより、多量の酸化物を含む磁気記録層122の上に分断層124を成膜し、さらにその上に酸素を含まない補助記録層126を成膜した場合の磁気的、構造的な橋渡しとなる。 The dividing layer 124 is a nonmagnetic layer provided between the magnetic recording layer 122 (second magnetic recording layer 122 b) and the auxiliary recording layer 126. In the present embodiment, the dividing layer 124 is a thin film containing Ru and oxygen. When the dividing layer 124 contains oxygen, the dividing layer 124 is formed on the magnetic recording layer 122 containing a large amount of oxide, and the auxiliary recording layer 126 containing no oxygen is formed thereon. And a structural bridge.
補助記録層126は基体主表面の面内方向に磁気的にほぼ連続した磁性層である。補助記録層126は磁気記録層122に対して磁気的相互作用を有するように、隣接または近接している必要がある。補助記録層126の材質としては、例えばCoCrPt、CoCrPtB、またはこれらに微少量の酸化物を含有させて構成することができる。補助記録層126は逆磁区核形成磁界Hnの調整、保磁力Hcの調整を行い、これにより耐熱揺らぎ特性、OW特性、およびSNRの改善を図ることを目的としている。この目的を達成するために、補助記録層は垂直磁気異方性Kuおよび飽和磁化Msが高いことが望ましい。なお本実施形態において補助記録層126は磁気記録層122の上方に設けているが、下方に設けてもよい。 The auxiliary recording layer 126 is a magnetic layer that is substantially magnetically continuous in the in-plane direction of the main surface of the substrate. The auxiliary recording layer 126 needs to be adjacent or close to the magnetic recording layer 122 so as to have a magnetic interaction. As the material of the auxiliary recording layer 126, for example, CoCrPt, CoCrPtB, or a small amount of oxides can be contained in these. The purpose of the auxiliary recording layer 126 is to adjust the reverse domain nucleation magnetic field Hn and the coercive force Hc, thereby improving the heat-resistant fluctuation characteristics, the OW characteristics, and the SNR. In order to achieve this object, it is desirable that the auxiliary recording layer has high perpendicular magnetic anisotropy Ku and saturation magnetization Ms. In this embodiment, the auxiliary recording layer 126 is provided above the magnetic recording layer 122, but may be provided below.
なお、「磁気的に連続している」とは磁性が連続していることを意味している。「ほぼ連続している」とは、補助記録層126全体で観察すれば一つの磁石ではなく、結晶粒子の粒界などによって磁性が不連続となっていてもよいことを意味している。粒界は結晶の不連続のみではなく、Crが偏析していてもよく、さらに微少量の酸化物を含有させて偏析させても良い。ただし補助記録層126に酸化物を含有する粒界を形成した場合であっても、磁気記録層122の粒界よりも面積が小さい(酸化物の含有量が少ない)ことが好ましい。補助記録層126の機能と作用については必ずしも明確ではないが、磁気記録層122のグラニュラ磁性粒と磁気的相互作用を有する(交換結合を行う)ことによってHnおよびHcを調整することができ、耐熱揺らぎ特性およびSNRを向上させていると考えられる。またグラニュラ磁性粒と接続する結晶粒子(磁気的相互作用を有する結晶粒子)がグラニュラ磁性粒の断面よりも広面積となるため磁気ヘッドから多くの磁束を受けて磁化反転しやすくなり、全体のOW特性を向上させるものと考えられる。 Note that “magnetically continuous” means that magnetism is continuous. “Substantially continuous” means that the magnetism may be discontinuous due to grain boundaries of crystal grains, etc., instead of a single magnet when observed in the entire auxiliary recording layer 126. The grain boundaries are not limited to crystal discontinuities, and Cr may be segregated, and further, a minute amount of oxide may be contained and segregated. However, even when a grain boundary containing an oxide is formed in the auxiliary recording layer 126, it is preferable that the area is smaller than the grain boundary of the magnetic recording layer 122 (the content of the oxide is small). Although the function and operation of the auxiliary recording layer 126 are not necessarily clear, it has a magnetic interaction with the granular magnetic grains of the magnetic recording layer 122 (performs exchange coupling), so that Hn and Hc can be adjusted, and heat resistance It is thought that fluctuation characteristics and SNR are improved. In addition, since the crystal grains connected to the granular magnetic grains (crystal grains having magnetic interaction) have a larger area than the cross section of the granular magnetic grains, the magnetization is easily reversed by receiving a large amount of magnetic flux from the magnetic head. It is thought to improve the characteristics.
媒体保護層128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128は、磁気ヘッドの衝撃から垂直磁気記録媒体100を防護するための層である。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媒体100を防護することができる。 The medium protective layer 128 can be formed by depositing carbon by a CVD method while maintaining a vacuum. The medium protective layer 128 is a layer for protecting the perpendicular magnetic recording medium 100 from the impact of the magnetic head. In general, carbon deposited by the CVD method has improved film hardness compared to that deposited by the sputtering method, so that the perpendicular magnetic recording medium 100 can be more effectively protected against the impact from the magnetic head.
潤滑層130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128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130の作用により、垂直磁気記録媒体100の表面に磁気ヘッドが接触しても、媒体保護層128の損傷や欠損を防止することができる。 The lubricating layer 130 can be formed of PFPE (perfluoropolyether) by dip coating. PFPE has a long chain molecular structure and binds with high affinity to N atoms on the surface of the medium protective layer 128. Due to the action of the lubricating layer 130, even if the magnetic head comes into contact with the surface of the perpendicular magnetic recording medium 100, the medium protective layer 128 can be prevented from being damaged or lost.
以上の製造工程により、垂直磁気記録媒体100を得ることができた。次に、本発明の特徴である分断層124についてさらに詳述する。 Through the above manufacturing process, the perpendicular magnetic recording medium 100 was obtained. Next, the dividing fault 124 that is a feature of the present invention will be described in more detail.
上述したように、分断層124は磁気記録層122と補助記録層126の間に設けた、Ruと酸素を含む非磁性の層である。このような分断層124を設けることにより、補助記録層126に起因すると考えられるノイズを低減させてSNRを向上させることができる。これは、補助記録層126が結晶成長する際に磁気記録層122から継承する微細構造を調整できるためと推察される。分断層124のうち磁気記録層122の磁性粒子の上に位置する部分は、Ruが磁気記録層122のCoの結晶構造を補助記録層126のCoまで継承させる。分断層124のうち磁気記録層122の粒界の上に位置する部分は、粒界を形成する酸化物とRuの格子定数が大きく異なることから結晶配向性の継承は存在せず、Ruと酸素原子は自由にマイグレーションを生じながら皮膜(結晶)を形成する。そしてこのRuの結晶の上に補助記録層126が成膜されることにより、補助記録層126のCo粒子は、より分離が促進され、低ノイズ化が達成される。したがって、全体として補助記録層126の結晶配向性が向上する。 As described above, the dividing layer 124 is a nonmagnetic layer containing Ru and oxygen provided between the magnetic recording layer 122 and the auxiliary recording layer 126. By providing such a dividing layer 124, it is possible to reduce the noise considered to be caused by the auxiliary recording layer 126 and improve the SNR. This is presumably because the fine structure inherited from the magnetic recording layer 122 can be adjusted when the auxiliary recording layer 126 is crystal-grown. The portion of the dividing layer 124 positioned on the magnetic particle of the magnetic recording layer 122 causes Ru to inherit the Co crystal structure of the magnetic recording layer 122 up to Co of the auxiliary recording layer 126. The portion of the dividing layer 124 positioned above the grain boundary of the magnetic recording layer 122 has no significant inheritance of crystal orientation because the lattice constants of the oxide forming the grain boundary and Ru are greatly different. Atoms form a film (crystal) while freely migrating. By forming the auxiliary recording layer 126 on the Ru crystal, the Co particles of the auxiliary recording layer 126 are further separated and the noise is reduced. Therefore, the crystal orientation of the auxiliary recording layer 126 is improved as a whole.
ここで、分断層124をRuのみから構成してもOW特性等の向上はみられるが、Ruと酸素を含有させることによりSNRの飛躍的な向上がみられる。これは、多量の酸素を含む粒界の上に、Ruのみからなる皮膜を形成しても、高い保磁力が得られないためである。一方、本発明のように分断層124にRuと酸素とを含ませることによって、含有させた酸素原子は粒界に含まれている酸素原子と親和性が高く、選択的に析出する。すなわち分断層124に磁気記録層122に含まれる酸化物よりも少ない割合で酸素を含ませることにより、多量の酸素を含む磁気記録層122の粒界と、酸素を含まない補助記録層126との橋渡しをすることが可能になったものと推察される。 Here, even if the dividing layer 124 is made of only Ru, the OW characteristics and the like are improved. However, by including Ru and oxygen, the SNR is drastically improved. This is because a high coercive force cannot be obtained even if a film made of only Ru is formed on a grain boundary containing a large amount of oxygen. On the other hand, by including Ru and oxygen in the dividing layer 124 as in the present invention, the contained oxygen atoms have a high affinity with the oxygen atoms contained in the grain boundaries and are selectively deposited. That is, by allowing oxygen to be contained in the dividing layer 124 in a proportion smaller than that of the oxide contained in the magnetic recording layer 122, the grain boundary of the magnetic recording layer 122 containing a large amount of oxygen and the auxiliary recording layer 126 containing no oxygen It is assumed that it was possible to bridge.
分断層124においてRuに含有させる酸素には、単体としての酸素原子、もしくは酸化物としての酸素原子のいずれか一方または両方が含まれる。Ruに微少量の酸素を含有させるにあたり、ターゲットにあらかじめ酸素を含有させる方法と、スパッタリングの際に雰囲気ガスに酸素を添加するリアクティブスパッタ法がある。リアクティブスパッタ法は、スパッタリングを行うチャンバ内に供給する雰囲気ガスに活性ガスを添加し、ターゲットの原子と活性ガスの原子との化合物膜または混合膜を成膜する方法である。したがって、分断層124のスパッタリングの際に活性ガスとして酸素ガスを添加することで、分断層124に酸素を含有させることができる。 The oxygen contained in Ru in the dividing layer 124 includes one or both of an oxygen atom as a simple substance and an oxygen atom as an oxide. In order to contain a very small amount of oxygen in Ru, there are a method of previously containing oxygen in the target and a reactive sputtering method of adding oxygen to the atmospheric gas during sputtering. The reactive sputtering method is a method in which an active gas is added to an atmospheric gas supplied into a sputtering chamber to form a compound film or mixed film of target atoms and active gas atoms. Therefore, oxygen can be contained in the dividing layer 124 by adding oxygen gas as an active gas during sputtering of the dividing layer 124.
ただし、リアクティブスパッタ法は、雰囲気ガスに添加する酸素ガスの量が少量であるため、分断層124に含有される酸素の量が所望する量になるよう調整することが非常に困難である。また雰囲気ガス中において活性ガスが均一に分布するよう調節することが難しいため、分断層124における酸素の分布が不均一になってしまう。更には、分断層124の成膜の際に層内に混入した酸素ガスを完全に脱気することが困難であるため、チャンバ内に残留した酸素ガスが、分断層124より後の層を成膜するチャンバに入り込んでしまう。そこで分断層124をRuと酸化物からなるターゲットを用いてスパッタリングを行う方が、膜全体に均一に酸素を含有させられるために好ましい。 However, in the reactive sputtering method, since the amount of oxygen gas added to the atmospheric gas is small, it is very difficult to adjust the amount of oxygen contained in the dividing layer 124 to a desired amount. In addition, since it is difficult to adjust the active gas to be uniformly distributed in the atmospheric gas, the oxygen distribution in the dividing layer 124 becomes non-uniform. Further, since it is difficult to completely degas oxygen gas mixed in the layer when the dividing layer 124 is formed, the oxygen gas remaining in the chamber forms a layer after the dividing layer 124. It will enter the filming chamber. Therefore, it is preferable to perform sputtering on the dividing layer 124 using a target made of Ru and an oxide because oxygen can be uniformly contained in the entire film.
分断層124に含有させる酸化物は、WO3、TiO2、またはRuOであってもよい。上記のように、スパッタリングのターゲットに酸化物を含有させることにより、分断層124に酸素を含有させることが好ましい。酸化物としては様々なものが考えられるが、特にW、Ti、Ruの酸化物を用いることにより、電磁変換特性(SNR)を向上させることができる。中でも、WO3は高い効果を得ることができる。これは、WO3が、不安定な酸化物であるので、スパッタ中に酸素が解離され、解離された酸素が、酸素添加の効果も示す。このほかに、酸化物の他の例としては、酸化珪素(SiOx)、クロム(Cr)、酸化クロム(CrXOY)、酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコン(ZrO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化鉄(Fe2O3)、酸化ボロン(B2O3)等の酸化物を例示できる。また、BN等の窒化物、B4C3等の炭化物も好適に用いることができる。 The oxide contained in the dividing layer 124 may be WO 3 , TiO 2 , or RuO. As described above, it is preferable to include oxygen in the dividing layer 124 by including an oxide in the sputtering target. Various oxides are conceivable. In particular, by using oxides of W, Ti, and Ru, electromagnetic conversion characteristics (SNR) can be improved. Among them, WO 3 can obtain a high effect. This is because WO 3 is an unstable oxide, so that oxygen is dissociated during sputtering, and the dissociated oxygen also exhibits the effect of oxygen addition. In addition, other examples of the oxide include silicon oxide (SiO x ), chromium (Cr), chromium oxide (Cr X O Y ), titanium oxide (TiO 2 ), zircon oxide (ZrO 2 ), and tantalum oxide. Examples thereof include oxides such as (Ta 2 O 5 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), and boron oxide (B 2 O 3 ). Further, nitrides such as BN, a carbide such as B 4 C 3 can also be suitably used.
分断層124は、膜厚が2Å以上〜10Å以下(0.2nm以上〜1nm以下)であってもよい。このような薄膜とすることにより分断層124は完全な膜を形成せず、磁気記録層122の結晶粒子から補助記録層126へと続く結晶配向性の継承は阻害されない。分断層124の膜厚を10Å以上とすると、磁気記録層122と補助記録層126とが磁気的に完全に分断されて、所望のSNRが得られない。一方、膜厚が2Å以下では皮膜を形成できなくなってしまう。 The dividing layer 124 may have a film thickness of 2 mm to 10 mm (0.2 nm to 1 nm). By making such a thin film, the dividing layer 124 does not form a complete film, and the inheritance of crystal orientation from the crystal grains of the magnetic recording layer 122 to the auxiliary recording layer 126 is not hindered. If the thickness of the dividing layer 124 is 10 mm or more, the magnetic recording layer 122 and the auxiliary recording layer 126 are completely separated magnetically, and a desired SNR cannot be obtained. On the other hand, if the film thickness is 2 mm or less, a film cannot be formed.
磁気記録層122は2種以上の酸化物を含んでいてもよい。これにより、複数の酸化物の特性を得ることができ、磁気記録層122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。 The magnetic recording layer 122 may contain two or more kinds of oxides. As a result, 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 122, and SNR is improved to increase the recording density. Can be obtained.
磁気記録層122は酸化物としてSiO2とTiO2を含んでいてもよい。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122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 magnetic recording layer 122 may contain SiO 2 and TiO 2 as oxides. 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 122, both benefits can be enjoyed.
磁気記録層122は、粒界部を構成する酸化物を5mol%以上含んでいてもよい。5mol%以上であるとき高い静磁気特性と電磁変換特性とを得ることができると共に、そのような範囲では補助記録層126の特性が無視できないほどに低下するところ、上記の分断層124を設けることによって特性の改善を得ることができるためである。 The magnetic recording layer 122 may contain 5 mol% or more of an oxide constituting the grain boundary part. When the content is 5 mol% or more, high magnetostatic characteristics and electromagnetic conversion characteristics can be obtained. In such a range, the characteristics of the auxiliary recording layer 126 are deteriorated so as not to be ignored. This is because an improvement in characteristics can be obtained.
(実施例)
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126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CoFeTaZrとし、スペーサ層114bの組成はRuとした。前下地層116の組成はfcc構造のNiW合金とした。第1下地層118aは所定圧力(低圧:例えば0.6〜0.7Pa)のAr雰囲気下でRu膜を成膜した。第2下地層118bは、酸素が含まれているターゲットを用いて所定圧力より高い圧力(高圧:例えば4.5〜7Pa)のAr雰囲気下で、酸素を含有するRu膜を成膜した。非磁性グラニュラー層120の組成は非磁性のCoCr−SiO2とした。第1磁気記録層122aは粒界部に酸化物の例としてCr2O3を含有し、CoCrPt−Cr2O3のhcp結晶構造を形成した。第2磁気記録層122bは、粒界部に複合酸化物(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。分断層124は膜厚を3Åとし、その組成は、下記のような実施例と比較例を作成して比較した。補助記録層126の組成はCoCrPtBとした。媒体保護層128はCVD法によりC2H4およびCNを用いて成膜し、潤滑層130はディップコート法によりPFPEを用いて形成した。
(Example)
On the disk substrate 110, a film was formed in order from the adhesion layer 112 to the auxiliary recording layer 126 in an Ar atmosphere by a DC magnetron sputtering method using a film forming apparatus that was evacuated. The adhesion layer 112 was made of CrTi. In the soft magnetic layer 114, the composition of the first soft magnetic layer 114a and the second soft magnetic layer 114c was CoFeTaZr, and the composition of the spacer layer 114b was Ru. The composition of the pre-underlayer 116 was a NiW alloy having an fcc structure. As the first underlayer 118a, a Ru film was formed in an Ar atmosphere at a predetermined pressure (low pressure: for example, 0.6 to 0.7 Pa). As the second underlayer 118b, a Ru film containing oxygen was formed in an Ar atmosphere at a pressure higher than a predetermined pressure (high pressure: for example, 4.5 to 7 Pa) using a target containing oxygen. The composition of the nonmagnetic granular layer 120 was nonmagnetic CoCr—SiO 2 . The first magnetic recording layer 122a contained Cr 2 O 3 as an example of an oxide at the grain boundary part, and formed a hcp crystal structure of CoCrPt—Cr 2 O 3 . The second magnetic recording layer 122b contains SiO 2 and TiO 2 as examples of complex oxides (plural types of oxides) at the grain boundary part, and has a CoCrPt—SiO 2 —TiO 2 hcp crystal structure. The dividing layer 124 had a thickness of 3 mm, and the composition thereof was compared by creating the following examples and comparative examples. The composition of the auxiliary recording layer 126 was CoCrPtB. The medium protective layer 128 was formed using C 2 H 4 and CN by the CVD method, and the lubricating layer 130 was formed using PFPE by the dip coating method.
図2は分断層124の組成による実施例と比較例を示す図である。分断層124の組成は、実施例1はRuWO3、実施例2はRuSiO2、実施例3はRu+O2曝露(リアクティブスパッタ)である。比較例1は分断層124を設けないもの、比較例2はRuのみ、比較例3はO2曝露のみである。分断層124の膜厚は、比較例1および比較例3以外、全て3Åとする。そして各実施例および比較例について、静磁気特性として保磁力Hcおよび逆磁区核形成磁界Hn、電磁変換特性としてSNRを測定した。保磁力Hcおよび逆磁区核形成磁界Hnは絶対値が大きいほどよいため、同軸上に絶対値としてグラフに示している。 FIG. 2 is a diagram showing an example and a comparative example according to the composition of the dividing layer 124. The composition of the dividing layer 124 is RuWO 3 in Example 1, RuSiO 2 in Example 2 , and Ru + O 2 exposure (reactive sputtering) in Example 3. Comparative Example 1 is not provided with the dividing layer 124, Comparative Example 2 is only Ru, and Comparative Example 3 is only O 2 exposure. The thickness of the dividing layer 124 is 3 mm except for Comparative Example 1 and Comparative Example 3. And about each Example and the comparative example, SNR was measured as a coercive force Hc and a reverse domain nucleation magnetic field Hn as a magnetostatic characteristic, and an electromagnetic conversion characteristic. Since the coercive force Hc and the reverse domain nucleation magnetic field Hn are better as the absolute values are larger, they are shown on the graph as absolute values on the same axis.
図2から、実施例1〜実施例3は、比較例よりも大幅にSNRが向上していることがわかる。中でも、RuWO3にて分断層124を形成した実施例1が最もSNRが向上していた。比較例の中ではRuからなる分断層124を形成した比較例2がSNRが良いが、さらに酸素を含む実施例1〜3には及ばない。ただし磁気記録層122に酸素曝露を行った比較例3ではSNRの向上は見られないことから、磁気記録層122に酸素が含まれることによって効果が奏されるのではなく、分断層124に酸素を含むことによって効果が奏されることがわかる。 From FIG. 2, it can be seen that the SNR is significantly improved in Examples 1 to 3 as compared with the comparative example. Among them, the SNR was most improved in Example 1 in which the dividing layer 124 was formed with RuWO 3 . Among the comparative examples, the comparative example 2 in which the dividing layer 124 made of Ru is formed has a good SNR, but does not reach the examples 1 to 3 that further contain oxygen. However, in Comparative Example 3 in which the magnetic recording layer 122 was exposed to oxygen, no improvement in SNR was observed, so that the effect was not achieved when oxygen was included in the magnetic recording layer 122, but oxygen was not present in the dividing layer 124. It turns out that an effect is show | played by including.
保磁力Hcは分断層124を設けない比較例1が一番大きく、他の場合はこれよりも低かった。しかし低いとはいえ現状において保磁力Hcは4500[Oe]以上あれば足りるため、支障はない。またSNRが高ければ信号を読み取りやすくなるため、保磁力Hcは低めであってもよい。逆磁区核形成磁界Hnも同様に、比較例より実施例の方がわずかに低下しているが、まったく支障のない範囲である。さらに保磁力Hcおよび逆磁区核形成磁界Hnは、磁気記録層122の膜厚を厚くする、Crを減らす、Ptを増やす、酸化物を減らすなど、他の手段によって向上させることができる。すなわち本発明によれば、保磁力Hcおよび逆磁区核形成磁界Hnをさほど低下させずに、大幅にSNRを向上させることができることがわかる。 The coercive force Hc was the largest in Comparative Example 1 in which the dividing layer 124 was not provided, and was lower in other cases. However, although it is low, the coercive force Hc is 4500 [Oe] or more at present, so there is no problem. Further, since the signal can be easily read if the SNR is high, the coercive force Hc may be low. Similarly, the reverse domain nucleation magnetic field Hn is slightly lower in the example than in the comparative example, but is in a range where there is no problem at all. Furthermore, the coercive force Hc and the reverse domain nucleation magnetic field Hn can be improved by other means such as increasing the thickness of the magnetic recording layer 122, reducing Cr, increasing Pt, or reducing oxide. That is, according to the present invention, it is understood that the SNR can be significantly improved without significantly reducing the coercive force Hc and the reverse domain nucleation magnetic field Hn.
さらに、実施例の中では、RuWO3にて分断層124を形成した実施例1が最も保磁力Hcが高いことがわかる。すなわちRuWO3は、実施例1〜3の中で最もSNRも保磁力Hcも高く、最適な組成であることがわかる。 Furthermore, it can be seen that, among the examples, the coercive force Hc is highest in Example 1 in which the dividing layer 124 is formed of RuWO 3 . That is, RuWO 3 has the highest SNR and coercive force Hc among Examples 1 to 3, indicating that it is an optimal composition.
図3は磁性層の酸化物の組み合わせによる実施例と比較例を示す図である。分断層124の組成は全てRuWO3とし、膜厚は3Åとした。実施例4は磁気記録層122に複数の酸化物としてSiO2とTiO2を複合して含有させた。比較例4はSiO2、比較例5はTiO2のみを酸化物として含有させた。実施例4、比較例4、比較例5において、酸化物の総量は等しく10mol%とした。 FIG. 3 is a diagram showing an example and a comparative example using a combination of oxides in the magnetic layer. The composition of the dividing layer 124 was all RuWO 3 and the film thickness was 3 mm. In Example 4, the magnetic recording layer 122 contained a composite of SiO 2 and TiO 2 as a plurality of oxides. Comparative Example 4 contained SiO 2 and Comparative Example 5 contained only TiO 2 as an oxide. In Example 4, Comparative Example 4, and Comparative Example 5, the total amount of oxide was equally 10 mol%.
比較例4と比較例5とを比べれば、SiO2は保磁力Hcが高く、TiO2はSNRが高いことがわかる。そして実施例4を参照すれば、保磁力HcおよびSNRの両方が大幅に向上していることがわかる。特に分断層124を設けないときのSNRと設けたときのSNRを比較すると、比較例4、比較例5では0.4程度の向上であるのに対し、実施例4では0.6程度向上していることがわかる。このことから、磁気記録層122に複数の酸化物を複合して含有させることにより、さらに本発明の利益を効果的に得ることができることがわかる。 Comparing Comparative Example 4 and Comparative Example 5, it can be seen that SiO 2 has a high coercive force Hc and TiO 2 has a high SNR. Then, referring to Example 4, it can be seen that both the coercive force Hc and the SNR are greatly improved. In particular, when comparing the SNR when the dividing layer 124 is not provided with the SNR when the dividing line 124 is provided, the improvement is about 0.4 in the comparative example 4 and the comparative example 5, whereas the improvement is about 0.6 in the example 4. You can see that From this, it can be seen that the benefits of the present invention can be further effectively obtained by incorporating a plurality of oxides in the magnetic recording layer 122.
図4は、実施例1(RuWO3からなる分断層124を設けた場合)と比較例1(分断層124を設けない場合)の補助記録層126のTEM写真である。図4を参照すれば、比較例1では補助記録層126の微細構造がぼやけているが、実施例1では明確に粒子間の分離が促進されていることがわかる。これにより、分断層124によって補助記録層126の低ノイズ化を図ることができたことを裏付けることができる。 FIG. 4 is a TEM photograph of the auxiliary recording layer 126 of Example 1 (when the dividing layer 124 made of RuWO 3 is provided) and Comparative Example 1 (when the dividing layer 124 is not provided). Referring to FIG. 4, it can be seen that in Comparative Example 1, the fine structure of the auxiliary recording layer 126 is blurred, but in Example 1, separation between particles is clearly promoted. Thereby, it can be confirmed that the noise of the auxiliary recording layer 126 can be reduced by the dividing layer 124.
上記説明した如く、第1実施形態にかかる垂直磁気記録媒体100によれば、補助記録層に起因すると考えられるノイズを低減させてSNRの向上を図ることができる。これにより、垂直磁気記録媒体100の更なる高記録密度化を達成することが可能である。 As described above, according to the perpendicular magnetic recording medium 100 according to the first embodiment, it is possible to reduce the noise considered to be caused by the auxiliary recording layer and improve the SNR. As a result, the recording density of the perpendicular magnetic recording medium 100 can be further increased.
(第2実施形態)
以下に、本発明にかかる垂直磁気記録媒体の第2実施形態について説明する。上述した第1実施形態にかかる垂直磁気記録媒体100では、第2磁気記録層122bが1層で構成されていたのに対し、第2実施形態にかかる垂直磁気記録媒体は、第2磁気記録層が2層で構成される。なお、第1実施形態と同一の機能、構成を有する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。
(Second Embodiment)
The second embodiment of the perpendicular magnetic recording medium according to the present invention will be described below. In the perpendicular magnetic recording medium 100 according to the first embodiment described above, the second magnetic recording layer 122b is composed of one layer. On the other hand, the perpendicular magnetic recording medium according to the second embodiment includes the second magnetic recording layer. Is composed of two layers. In addition, about the element which has the same function and structure as 1st Embodiment, the duplicate description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
[垂直磁気記録媒体]
図5は、第2実施形態にかかる垂直磁気記録媒体200の構成を説明する図である。図5に示す垂直磁気記録媒体200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、前下地層116、第1下地層118a、第2下地層118b、非磁性グラニュラー層120、第1磁気記録層122a、第1主記録層222c、第2主記録層222d、分断層124、補助記録層126、媒体保護層128、潤滑層130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主記録層222cと第2主記録層222dはあわせて第2磁気記録層222aを構成し、第1磁気記録層122aと第2磁気記録層222aとはあわせて磁気記録層222を構成する。
[Perpendicular magnetic recording medium]
FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the perpendicular magnetic recording medium 200 according to the second embodiment. The perpendicular magnetic recording medium 200 shown in FIG. 5 includes a disk substrate 110, an adhesion layer 112, a first soft magnetic layer 114a, a spacer layer 114b, a second soft magnetic layer 114c, a pre-underlayer 116, a first underlayer 118a, and a second layer. Consists of an underlayer 118b, a non-magnetic granular layer 120, a first magnetic recording layer 122a, a first main recording layer 222c, a second main recording layer 222d, a dividing layer 124, an auxiliary recording layer 126, a medium protective layer 128, and a lubricating layer 130. Has been. The first soft magnetic layer 114a, the spacer layer 114b, and the second soft magnetic layer 114c together constitute the soft magnetic layer 114. The first base layer 118a and the second base layer 118b together constitute the base layer 118. The first main recording layer 222c and the second main recording layer 222d together constitute a second magnetic recording layer 222a, and the first magnetic recording layer 122a and the second magnetic recording layer 222a together constitute a magnetic recording layer 222. .
本実施形態において、第2磁気記録層222aは、第1磁気記録層122a上(ディスク基体110側)に設けられる第1主記録層222cと、第1主記録層222c上(当該垂直磁気記録媒体200の主表面側)に設けられる第2主記録層222dとから構成される。 In the present embodiment, the second magnetic recording layer 222a includes a first main recording layer 222c provided on the first magnetic recording layer 122a (on the disk substrate 110 side), and a first main recording layer 222c (on the perpendicular magnetic recording medium). And a second main recording layer 222d provided on the main surface side 200).
第1主記録層222cはCoCrPt−SiO2−TiO2を用いる。これにより、第1主記録層222cにおいて、CoCrPtからなる磁性粒子(グレイン)の周囲に非磁性物質であるSiO2、TiO2(複合酸化物)が偏析して粒界を形成し、磁性粒子が柱状に成長したグラニュラ構造を形成した。 The first main recording layer 222c is made of CoCrPt—SiO 2 —TiO 2 . Thereby, in the first main recording layer 222c, SiO 2 and TiO 2 (composite oxide), which are nonmagnetic substances, segregate around the magnetic particles (grains) made of CoCrPt to form grain boundaries, and the magnetic particles A granular structure grown in a columnar shape was formed.
第2主記録層222dは第1主記録層222cと連続しているが、組成および膜厚が異なっている。第2主記録層222dはCoCrPt−SiO2−TiO2−CoOを用いる。これにより、第2主記録層222dにおいても、CoCrPtからなる磁性粒子(グレイン)の周囲に非磁性物質であるSiO2、TiO2、CoO(複合酸化物)が偏析して粒界を形成し、磁性粒子が柱状に成長したグラニュラ構造を形成した。 The second main recording layer 222d is continuous with the first main recording layer 222c, but has a different composition and film thickness. The second main recording layer 222d is made of CoCrPt—SiO 2 —TiO 2 —CoO. Thereby, also in the second main recording layer 222d, nonmagnetic substances such as SiO 2 , TiO 2 , and CoO (composite oxide) are segregated around the magnetic particles (grains) made of CoCrPt to form grain boundaries, A granular structure in which magnetic particles were grown in a columnar shape was formed.
上記のように本実施形態では、第2主記録層222dにCoO(Coの酸化物)を含有させ、第2主記録層222dが第1主記録層222cよりも多くの酸化物を含む構成としている。これにより、第1主記録層222cから第2主記録層222dにかけて、結晶粒子の分離を段階的に促進することができる。 As described above, in the present embodiment, the second main recording layer 222d contains CoO (Co oxide), and the second main recording layer 222d includes more oxide than the first main recording layer 222c. Yes. Thereby, separation of crystal grains can be promoted stepwise from the first main recording layer 222c to the second main recording layer 222d.
また上記のように第2主記録層222dにCo酸化物を含有させることにより、酸素欠損による磁性粒子の結晶性および結晶配向性の低下を防ぐことができる。詳細には、SiO2やTiO2等の酸化物を磁気記録層222に混入すると、酸素欠損が生じる事実があり、SiイオンやTiイオンが磁性粒子に混入して結晶配向性が乱れ、保磁力Hcが低下してしまう。そこでCo酸化物を含有させることにより、この酸素欠損を補うための酸素担持体として機能させることができる。Co酸化物としてはCoOを例示するが、Co3O4でもよい。 Further, by containing Co oxide in the second main recording layer 222d as described above, it is possible to prevent the crystallinity and crystal orientation of the magnetic particles from being deteriorated due to oxygen deficiency. Specifically, there is a fact that when an oxide such as SiO 2 or TiO 2 is mixed into the magnetic recording layer 222, oxygen deficiency occurs, and Si ions or Ti ions are mixed into the magnetic particles, thereby disturbing the crystal orientation and coercive force. Hc will fall. Therefore, by containing Co oxide, it can function as an oxygen carrier for compensating for this oxygen deficiency. As the Co oxide, CoO is exemplified, but Co 3 O 4 may be used.
Co酸化物はSiO2やTiO2よりもギブスの自由化エネルギーΔGが大きく、Coイオンと酸素イオンが分離しやすい。したがって、Co酸化物から優先的に酸素が分離し、SiO2やTiO2において生じた酸素欠損を補って、SiやTiのイオンを酸化物として完成させ、粒界に析出させることができる。これにより、SiやTiなどの異物が磁性粒子に混入することを防止し、その混入によって磁性粒子の結晶性を乱すことを防止することができる。このとき余剰となったCoイオンは磁性粒子に混入すると考えられるが、そもそも磁性粒子がCo合金であるために、磁気特性を損なうことはない。したがって磁性粒子の結晶性および結晶配向性が向上し、保磁力Hcを増大させることが可能となる。また、飽和磁化Msが向上することから、オーバーライト特性も向上するという利点を有している。 Co oxide has Gibbs liberalization energy ΔG larger than that of SiO 2 or TiO 2 , and Co ions and oxygen ions are easily separated. Therefore, oxygen is preferentially separated from the Co oxide, and oxygen vacancies generated in SiO 2 and TiO 2 can be compensated to complete Si and Ti ions as oxides, which can be precipitated at the grain boundaries. Thereby, it can prevent that foreign materials, such as Si and Ti, mix in a magnetic particle, and can prevent disordering the crystallinity of a magnetic particle by the mixing. At this time, surplus Co ions are considered to be mixed in the magnetic particles, but since the magnetic particles are a Co alloy in the first place, the magnetic properties are not impaired. Accordingly, the crystallinity and crystal orientation of the magnetic particles are improved, and the coercive force Hc can be increased. Further, since the saturation magnetization Ms is improved, there is an advantage that the overwrite characteristic is also improved.
ただし、磁気記録層222全体にCo酸化物を混入すると、SNRが低下するという問題がある。そこで、上記のようにCo酸化物を混入しない第1主記録層222cを設けることにより、第1主記録層222cで高いSNRを確保しつつ、第2主記録層222dで高い保磁力Hcおよびオーバーライト特性を得ることが可能となる。なお第1主記録層222cの膜厚よりも第2主記録層222dの膜厚が厚いことが好ましく、好適な一例として第1主記録層222cを2nm、第2主記録層222dを8nmとすることができる。 However, when Co oxide is mixed in the entire magnetic recording layer 222, there is a problem that the SNR is lowered. Therefore, by providing the first main recording layer 222c not mixed with Co oxide as described above, a high SNR is secured in the first main recording layer 222c, while a high coercive force Hc and an overshoot are obtained in the second main recording layer 222d. Light characteristics can be obtained. Note that the second main recording layer 222d is preferably thicker than the first main recording layer 222c. As a suitable example, the first main recording layer 222c is 2 nm and the second main recording layer 222d is 8 nm. be able to.
なお、上記に示した第1主記録層222cおよび第2主記録層222dに用いた物質は一例であり、これに限定するものではない。粒界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(CrXOY)、酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化鉄(Fe2O3)、酸化ボロン(B2O3)等の酸化物を例示できる。また、BN等の窒化物、B4C3等の炭化物も好適に用いることができる。 The materials used for the first main recording layer 222c and the second main recording layer 222d described above are merely examples, and the present invention is not limited thereto. Examples of nonmagnetic substances for forming grain boundaries include silicon oxide (SiO x ), chromium (Cr), chromium oxide (Cr X O Y ), titanium oxide (TiO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), and oxidation. Examples of the oxide include tantalum (Ta 2 O 5 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), and boron oxide (B 2 O 3 ). Further, nitrides such as BN, a carbide such as B 4 C 3 can also be suitably used.
また本実施形態においては、第2磁気記録層222aを第1主記録層222cおよび第2主記録層222dの2層、すなわち磁気記録層222を第1磁気記録層122a、第1主記録層222cおよび第2主記録層222d(第2磁気記録層222a)の3層で構成し、第2主記録層222cにCo酸化物を含有させたがこれに限定するものではない。例えば、第1実施形態にかかる垂直磁気記録媒体100のように磁気記録層を第1磁気記録層および第2磁気記録層の2層で構成し、いずれか1層にCo酸化物を含有させることも可能である。 In the present embodiment, the second magnetic recording layer 222a is composed of the first main recording layer 222c and the second main recording layer 222d, that is, the magnetic recording layer 222 is composed of the first magnetic recording layer 122a and the first main recording layer 222c. The second main recording layer 222d (second magnetic recording layer 222a) is composed of three layers, and the second main recording layer 222c contains Co oxide. However, the present invention is not limited to this. For example, as in the perpendicular magnetic recording medium 100 according to the first embodiment, the magnetic recording layer is composed of two layers of the first magnetic recording layer and the second magnetic recording layer, and any one layer contains Co oxide. Is also possible.
(実施例)
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126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CoFeTaZrとし、スペーサ層114bの組成はRuとした。前下地層116の組成はfcc構造のNiW合金とした。第1下地層118aは所定圧力(低圧:例えば0.6〜0.7Pa)のAr雰囲気下でRu膜を成膜した。第2下地層118bは、酸素が含まれているターゲットを用いて所定圧力より高い圧力(高圧:例えば4.5〜7Pa)のAr雰囲気下で、酸素を含有するRu膜を成膜した。非磁性グラニュラー層120の組成は非磁性のCoCr−SiO2とした。第1磁気記録層122aは粒界部に酸化物の例としてCr2O3を含有し、CoCrPt−Cr2O3のhcp結晶構造を形成した。第1主記録層222cは、粒界部に複合酸化物(複数の種類の酸化物)の例としてSiO2およびTiO2を含有し、CoCrPt−SiO2−TiO2のhcp結晶構造を形成した。第2主記録層222dは、粒界部に複合酸化物(複数の種類の酸化物)の例としてSiO2、TiO2およびCoOを含有し、CoCrPt−SiO2−TiO2−CoOのhcp結晶構造を形成した。分断層124は、RuWO3により形成した。補助記録層126の組成はCoCrPtBとした。媒体保護層128はCVD法によりC2H4およびCNを用いて成膜し、潤滑層130はディップコート法によりPFPEを用いて形成した。
(Example)
On the disk substrate 110, a film was formed in order from the adhesion layer 112 to the auxiliary recording layer 126 in an Ar atmosphere by a DC magnetron sputtering method using a film forming apparatus that was evacuated. The adhesion layer 112 was made of CrTi. In the soft magnetic layer 114, the composition of the first soft magnetic layer 114a and the second soft magnetic layer 114c was CoFeTaZr, and the composition of the spacer layer 114b was Ru. The composition of the pre-underlayer 116 was a NiW alloy having an fcc structure. As the first underlayer 118a, a Ru film was formed in an Ar atmosphere at a predetermined pressure (low pressure: for example, 0.6 to 0.7 Pa). As the second underlayer 118b, a Ru film containing oxygen was formed in an Ar atmosphere at a pressure higher than a predetermined pressure (high pressure: for example, 4.5 to 7 Pa) using a target containing oxygen. The composition of the nonmagnetic granular layer 120 was nonmagnetic CoCr—SiO 2 . The first magnetic recording layer 122a contained Cr 2 O 3 as an example of an oxide at the grain boundary part, and formed a hcp crystal structure of CoCrPt—Cr 2 O 3 . The first main recording layer 222c contained SiO 2 and TiO 2 as examples of complex oxides (plural types of oxides) at the grain boundary part, and formed an hcp crystal structure of CoCrPt—SiO 2 —TiO 2 . The second main recording layer 222d contains SiO 2 , TiO 2, and CoO as examples of complex oxides (plural types of oxides) at the grain boundary, and has an hcp crystal structure of CoCrPt—SiO 2 —TiO 2 —CoO. Formed. Dividing layers 124 were formed by RuWO 3. The composition of the auxiliary recording layer 126 was CoCrPtB. The medium protective layer 128 was formed using C 2 H 4 and CN by the CVD method, and the lubricating layer 130 was formed using PFPE by the dip coating method.
図6は、第2磁気記録層が複数の層から構成される垂直磁気記録媒体200におけるSNRを説明する図である。図6中、実施例5は上述のように第2磁気記録層を2層で構成した垂直磁気記録媒体200である。実施例6は、第2磁気記録層以外は実施例5と同様の構成とし、第2磁気記録層は第1実施形態と同様に1層で構成した垂直磁気記録媒体100であり、実施例5の比較対象である。 FIG. 6 is a diagram for explaining the SNR in the perpendicular magnetic recording medium 200 in which the second magnetic recording layer is composed of a plurality of layers. In FIG. 6, Example 5 is a perpendicular magnetic recording medium 200 in which the second magnetic recording layer is composed of two layers as described above. Example 6 is the perpendicular magnetic recording medium 100 having the same configuration as that of Example 5 except for the second magnetic recording layer, and the second magnetic recording layer is a single layer as in the first embodiment. It is a comparison object.
図6を参照すると、実施例5では実施例6よりも高いSNRを確保できていることがわかる。このことから、第2磁気記録層222aを第1主記録層222cおよび第2主記録層222dの2層で構成し、第2主記録層222dにCoO(Co酸化物)を含有させることにより、垂直磁気記録媒体のSNRを高め、更なる高記録密度化の達成に寄与することが可能であることが理解できる。 Referring to FIG. 6, it can be seen that higher SNR can be secured in the fifth embodiment than in the sixth embodiment. From this, the second magnetic recording layer 222a is composed of two layers, a first main recording layer 222c and a second main recording layer 222d, and the second main recording layer 222d contains CoO (Co oxide). It can be understood that it is possible to increase the SNR of the perpendicular magnetic recording medium and contribute to achieving higher recording density.
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、本発明はかかる実施形態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。 As mentioned above, although the suitable Example of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. 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、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として利用することができる。 The present invention can be used as a perpendicular magnetic recording medium mounted on a perpendicular magnetic recording type HDD or the like.
100…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…前下地層、118…下地層、118a…第1下地層、118b…第2下地層、120…非磁性グラニュラー層、122…磁気記録層、122a…第1磁気記録層、122b…第2磁気記録層、124…分断層、126…補助記録層、128…媒体保護層、130…潤滑層、200…垂直磁気記録媒体、222…磁気記録層、222a…第2磁気記録層、222c…第1主記録層、222d…第2主記録層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Perpendicular magnetic recording medium, 110 ... Disk base | substrate, 112 ... Adhesion layer, 114 ... Soft magnetic layer, 114a ... 1st soft magnetic layer, 114b ... Spacer layer, 114c ... 2nd soft magnetic layer, 116 ... Pre-underlayer, 118 ... Underlayer, 118a ... First underlayer, 118b ... Second underlayer, 120 ... Non-magnetic granular layer, 122 ... Magnetic recording layer, 122a ... First magnetic recording layer, 122b ... Second magnetic recording layer, 124 ... Split layer, 126 ... auxiliary recording layer, 128 ... medium protective layer, 130 ... lubricating layer, 200 ... perpendicular magnetic recording medium, 222 ... magnetic recording layer, 222a ... second magnetic recording layer, 222c ... first main recording layer, 222d ... Second main recording layer
Claims (9)
柱状に成長した結晶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の磁気記録層と、
前記磁気記録層の上に設けられたRuと酸素を含む非磁性の分断層と、
前記分断層の上に設けられ基体主表面の面内方向に磁気的にほぼ連続した補助記録層とを備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 At least on the substrate,
A magnetic recording layer having a granular structure in which a nonmagnetic grain boundary portion is formed between columnar crystal grains;
A nonmagnetic dividing layer containing Ru and oxygen provided on the magnetic recording layer;
A perpendicular magnetic recording medium comprising an auxiliary recording layer provided on the dividing layer and magnetically substantially continuous in an in-plane direction of the main surface of the substrate.
前記分断層は、前記下地層成膜時のガス圧よりも低いガス圧で成膜されたRuからなる層であ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。 The perpendicular magnetic recording medium further includes an underlayer provided below the magnetic recording layer and made of Ru or a Ru compound,
The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the dividing layer is a layer made of Ru formed at a gas pressure lower than a gas pressure at the time of forming the underlayer.
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