JP2010176727A - 磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録媒体、並びに磁気記録再生装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】垂直磁性層4の少なくとも一部を、Coが主成分であるとともに、Cr、Si、Ta、Al、Ti、W、Mgの群の中から選ばれる少なくとも1種類以上の非磁性金属の酸化物を含むグラニュラー構造の磁性層として形成し、垂直磁性層4をスパッタリング法で形成するためのターゲットを、Coの酸化物と、Cr、Si、Ta、Al、Ti、W、Mgの群の中から選ばれる少なくとも1種類以上の非磁性金属とCoとの化合物を含むとともに、ターゲット中に含有される酸素の比率を、垂直磁性層4に含有させる酸素の比率よりも高い比率とし、垂直磁性層4を形成する際のスパッタリングガス圧を1Pa以下とする。
【選択図】図1
Description
また、上述のような配向制御層として、例えば、Ruを用いることが提案されている(例えば、特許文献2を参照)。特許文献2に記載のRuからなる配向制御層は、その成長表面にドーム形状のような凸部を有するため、この凸部上に磁性層等の結晶粒子を成長させ、成長した結晶粒子の分離構造を促進して結晶粒子を孤立化させることにより、磁性粒子を柱状に成長させる効果を有する。
また、磁性結晶粒子を磁気的に分離、孤立化させることによって磁性結晶粒子間の磁気的相互作用を低減する方法として、磁性層にSiO2等を添加し、磁性結晶粒子がSiO2等を多く含む粒界領域に取り囲まれた、所謂、グラニュラー構造を有する垂直磁気記録層を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献3を参照)。
また、本発明は、上記本発明の製造方法によって得られ、優れた記録再生特性及び熱揺らぎ特性の両方を備え、高記録密度に対応可能な磁気記録媒体を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記本発明の磁気記録媒体を備え、高記録密度特性に優れた磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
上述したように、スパッタリング法を用いてグラニュラー構造の磁性層を形成する場合、ガス圧を高める必要があることから、磁性層の密度が低下して膜の硬度が低くなるという問題がある。一方、低いガス圧でグラニュラー構造の磁性層を形成する場合、マグネトロンスパッタ装置を使用して成膜条件を厳密に制御し、膜中に含まれる酸素濃度を安定化させる必要があるが、磁性合金を含むターゲットを貫く磁束の量が低くなるため、成膜条件の厳密な制御が困難となる。
即ち、本発明は以下に示す構成を採用する。
[2] 前記垂直磁性層を形成する工程は、前記ターゲット中に含まれる酸素の比率を、前記垂直磁性層に含有させる酸素の比率の1.2〜4倍の範囲とすることを特徴とする上記[1]に記載の磁気記録媒体の製造方法。
[3] 前記垂直磁性層を形成する工程は、前記垂直磁性層に含まれる酸化物の含有量を、前記垂直磁性層の磁性粒子を構成する元素のモル総量に対して、3〜18モル%の範囲内として形成することを特徴とする上記[1]又は[2]に記載の磁気記録媒体の製造方法。
[4] 前記垂直磁性層を形成する工程は、前記垂直磁性層の磁性粒子を、前記配向制御層を構成する粒子から連続した柱状晶として形成することを特徴とする上記[1]〜[3]の何れか1項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
[6] 上記[5]に記載の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、前記磁気ヘッドへの信号入力及び前記磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段とを組み合わせて具備してなることを特徴とする磁気記録再生装置。
また、本発明の磁気記録再生装置は、上記本発明の磁気記録媒体を備えたものなので、高記録密度特性に優れた磁気記録再生装置が実現できる。
図1及び図2は本実施形態の磁気記録媒体を模式的に説明する断面図であり、図3は本実施形態の磁気記録媒体が備えられてなる磁気記録再生装置の一例を模式的に説明する概略図である。また、図4及び図5は本発明に係る磁気記録媒体の一実施例を模式的に説明する写真図である。なお、以下の説明において参照する図面は、磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録媒体、並びに磁気記録再生装置を説明するための図面であって、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の磁気記録媒体等の寸法関係とは異なっている。
本実施形態の製造方法で得られる磁気記録媒体10について、図1及び図2に示す模式断面図、及び、図3に示す磁気記録再生装置50の例を用いて詳細に説明する。図1及び図2の各図は、非磁性基板1上に各層を形成することによって得られる磁気記録媒体10の層構造を示す縦断面図である。
また、本実施形態の磁気記録媒体10は、非磁性基板1上に、磁気的に分離した図示略の磁気記録パターンを有するものであり、平面視略ドーナツ型の板状とされている(図3中の磁気記録再生装置50における符号10を参照)。
また、非磁性基板1としては、上述のような金属基板又は非金属基板の表面に、メッキ法やスパッタ法を用いて、NiP層又はNiP合金層が形成されたものを用いることも可能である。
また、非磁性基板1は、表面の微小うねり(Wa)が0.3nm以下、より好ましくは0.25nm以下であることが、上記同様、磁気ヘッドを低浮上させた高記録密度記録において好適である。
また、非磁性基板1は、端面のチャンファー部の面取り部、及び、側面部の内、少なくとも一方の表面平均粗さRaが10nm以下、より好ましくは9.5nm以下のものを用いることが、磁気ヘッドの飛行安定性の点から好適である。
ここで、本実施形態において説明する微少うねり(Wa)は、例えば、表面荒粗さ測定装置(型番:P−1;KLM−Tencor社製)を用い、測定範囲80μmでの表面平均粗さとして測定することができる。
密着層を構成する材料としては、例えば、Cr、Cr合金、Ti、Ti合金など適宜選択することが可能であり、その厚さを30Å以上とすることが好ましい。
また、軟磁性下地層2を構成する材料としては、上記各材料の他、例えば、Coを80at%以上含有し、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo等の内の少なくとも1種以上を含有し、アモルファス構造を有するCo合金を用いることが可能である。このような材料としては、CoZr、CoZrNb、CoZrTa、CoZrCr及びCoZrMo系合金等を、好適な材料として挙げることができる。
配向制御層3を構成する材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、hcp構造、fcc構造、アモルファス構造を有するものが好ましい。特に、Ru系合金、Ni系合金、Co系合金、Pt系合金、Cu系合金が特に好ましく、また、これらの合金を多層化して用いても良い。例えば、非磁性基板1側から、Ni系合金とRu系合金との多層構造、Co系合金とRu系合金との多層構造、Pt系合金とRu系合金との多層構造等の構成を適宜採用することが好ましい。
また、下部磁性層4a中の上記元素の合計の含有量は、8at%以下であることが好ましい。上記元素の合計の含有量が8at%を超えると、磁性粒子中にhcp相以外の相が形成されるため、磁性粒子の結晶性や配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性及び熱揺らぎ特性が得られないので好ましくない。
また、上部磁性層4c中における上記元素の合計の含有量は、16at%以下であることが好ましい。上記元素の合計の含有量が16at%を超えると、磁性粒子中にhcp相以外の相が形成されるため、磁性粒子の結晶性や配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性及び熱揺らぎ特性が得られないので好ましくない。
本発明に係る磁気記録媒体においては、非磁性基板1側の磁性層(本例では下部磁性層4a及び中間磁性層4b)をグラニュラー構造の磁性層とし、後述の保護層5側の磁性層(本例では上部磁性層4c)を、酸化物を含まない非グラニュラー構造の磁性層とすることが好ましい。このような構成とすることにより、磁気記録媒体の熱揺らぎ特性、記録特性(OW)、S/N比等の各特性の制御・調整をより容易に行うことが可能となる。
また、非磁性層7として、hcp構造を有する合金を用いる場合、Ru以外では、例えば、Ru、Re、Ti、Y、Hf、Zn等の合金を用いることもできる。
以下、図1〜図3を適宜参照しながら、本実施形態の磁気記録媒体の製造方法について、以下に詳しく説明する。
上述したように、本実施形態の磁気記録媒体10の製造方法は、非磁性基板1上に、少なくとも、直上の層の配向性を制御する配向制御層3を形成する工程と、磁化容易軸が非磁性基板1に対して主として垂直に配向した垂直磁性層4をスパッタリング法によって形成する工程とを具備してなる方法であり、垂直磁性層4を形成する工程は、垂直磁性層4の少なくとも一部を、Coが主成分であるとともに、Cr、Si、Ta、Al、Ti、W、Mgの群の中から選ばれる少なくとも1種類以上の非磁性金属の酸化物を含むグラニュラー構造の磁性層として形成し、垂直磁性層4をスパッタリング法で形成するためのターゲットを、Coの酸化物と、Cr、Si、Ta、Al、Ti、W、Mgの群の中から選ばれる少なくとも1種類以上の非磁性金属とCoとの化合物を含むとともに、前記ターゲット中に含有される酸素の比率を、垂直磁性層4に含有させる酸素の比率よりも高い比率とし、垂直磁性層4を形成する際のスパッタリングガス圧を1Pa以下とする方法である。
まず、垂直磁性層4を構成する磁性結晶粒子の磁気的な分離性及び孤立化を高めるため、垂直磁性層4の少なくとも一部を、Coが主成分であるとともに、Cr、Si、Ta、Al、Ti、W、Mgの群の中から選ばれる少なくとも1種類以上の非磁性金属の酸化物を含むグラニュラー構造の磁性層として形成する。
またさらに、本実施形態の製造方法では、ターゲット中に含有される酸素の比率を、垂直磁性層4に含有させる酸素の比率よりも高い比率とする。これにより、成膜中の垂直磁性膜4から酸素が脱離した場合でも、上記ターゲット中に過剰に含有させた酸素、具体的には、酸化コバルト中の酸素で離脱分を補うことが可能となる。従って、磁気的分離性に優れ、孤立化した磁性結晶粒子を有する、膜密度及び硬度の高い垂直磁性層4を形成することができる。
さらに、本発明に係る製造方法では、スパッタリングガス圧力を1Pa以下に下げて垂直磁性層4を成膜することにより、ターゲットからの酸素供給量を増加できるため、ターゲット中の酸化コバルトをさらに増やすことが可能となる。これにより、垂直磁性膜4のスパッタリング成膜に用いるターゲットの磁性をさらに下げることが可能となる。即ち、本発明に係る製造方法では、スパッタ時のガス圧を下げることで密度の高い緻密な膜を形成できる効果が得られ、これに伴い、ターゲットからの酸素の供給を高める必要性から、ターゲット中の酸化コバルトの含有量が増加する。これにより、ターゲットの磁性が低下し、スパッタ時におけるマグネトロンの制御性が増すという相乗効果が得られる。
次に、本発明に係る磁気記録再生装置(ハードディスクドライブ)の構成を図3に示す。本発明に係る磁気記録再生装置50は、図3に示すように、上述の本発明に係る磁気記録媒体1と、これを記録方向に駆動する媒体駆動部51と、記録部と再生部からなる磁気ヘッド57と、磁気ヘッド57を磁気記録媒体10に対して相対運動させるヘッド駆動部58と、磁気ヘッド57への信号入力と磁気ヘッド57からの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を組み合わせた記録再生信号系59とを具備したものである。これらを組み合わせることにより、記録密度の高い磁気記録再生装置50を構成することが可能となる。本実施形態の磁気記録再生装置50は、上記構成の磁気記録媒体1が用いられてなるものなので、充分な再生出力と高いSNRを備え、また、磁気ヘッド57の浮上特性に優れ、正確な磁気記録再生動作を行なうことが可能となり、優れた高密度記録特性を有するものとなる。
まず、洗浄済みのHD用ガラス基板(コニカミノルタ社製、外形2.5インチ)をDCマグネトロンスパッタ装置(アネルバ社製C−3040)の成膜チャンバ内に収容して、予め、到達真空度1×10−5Paとなるまで成膜チャンバ内を真空排気した。
磁性層の成膜時に用いるターゲットとして、成膜する磁性層と同一量の元素を含む、75モル%Co−8モル%CoSi−17モル%CoOのターゲットを使用し、また、スパッタガス圧を4Paとした点を除き、実施例1と同様の手順により、HD用ガラス基板上にグラニュラー構造を有する磁性層を形成した。
磁性層の成膜時に用いるターゲットとして、成膜する磁性層と同一組成である、92.3モル%Co−7.7モル%SiO2のターゲットを使用し、また、スパッタガス圧を4Paとした点を除き、実施例1と同様の手順により、HD用ガラス基板上に、グラニュラー構造を有する磁性層を形成した。
上記実施例1、比較例1、2で成膜したグラニュラー構造の磁性層の組織を、TEM(透過型電子顕微鏡)を用いて観察した。図4(a)〜(c)の顕微鏡写真図に示すように、実施例1で成膜した磁性層(図4(a))は、比較例1(図4(b))及び比較例2(図4(c))に比べ、磁性粒子の粒界部分が明確に識別されていることから、磁性粒子と酸化物粒界とが良好に分離していることが推測される。
まず、洗浄済みのHD用ガラス基板(コニカミノルタ社製、外形2.5インチ)をDCマグネトロンスパッタ装置(アネルバ社製C−3040)の成膜チャンバ内に収容して、予め、到達真空度1×10−5Paとなるまで成膜チャンバ内を真空排気した。
次いで、非磁性層7aの上に、(Co11Cr18Pt)91−(SiO2)6−(TiO2)3からなる中間磁性層4bを、上述の下部磁性層4aと同様の方法で成膜した。なお、中間磁性層4bの膜厚は6nmとした。
次いで、中間磁性層4bの上に、Ruからなる非磁性層7bを、0.3nmの厚さで形成した。
そして、非磁性層7bの上に、Co20Cr14Pt3B{Cr含有量20at%、Pt含有量14at%、B含有量3at%、残部Co}からなるターゲットを用い、スパッタ圧力を0.6Paとして、上部磁性層4cを7nmの厚さで形成した。
次いで、保護層5の上に、ディッピング法により、パーフルオロポリエーテルからなる潤滑層6を形成することにより、磁気記録媒体を得た。
また、記録特性(OW)については、まず、750kFCIの信号を書き込み、次いで100kFCIの信号を上書し、周波数フィルターによって高周波成分を取り出し、その残留割合によってデータの書き込み能力を評価した。
また、熱揺らぎ特性の評価については、70℃の条件下で記録密度50kFCIにて書き込みを行った後、書き込み後1秒後の再生出力に対する出力の減衰率を、次式{(So−S)×100/(So)}に基づいて算出した。この式において、Soは書き込み後、1秒経過時の再生出力を示し、Sは10000秒後の再生出力を示す。
下部磁性層及び中間磁性層をスパッタリング法で成膜する際に用いるターゲットとして、磁性層と同一の(Co15Cr16Pt)91−(SiO2)6−(TiO2)3の組成を有するものを用い、また、スパッタガス圧を2Paとした点を除き、実施例2と同様の手順で磁気記録媒体を製造した。
比較例3で得られた磁気記録媒体は、S/Nが17.5dB、OWが36.2dB、熱揺らぎが0.6%であり、上記実施例2で作製した本発明に係る磁気記録媒体に比べ、電磁変換特性に劣るものとなった。
上記実施例2及び比較例3で製造した磁気記録媒体の傷付き耐性の評価を、クボタコンプス社製SAFテスター及びCandela社製光学式表面検査装置(OSA)を用いて行なった。この際の測定条件は、ディスクの回転数を5000rpm、気圧を100Torrとし、室温下の条件とした。また、測定方法としては、SAFテスターでヘッドをロードさせたままで2000秒保持し、その後、OSAにてスクラッチの本数を行なう方法とした。
図5のグラフに示すように、実施例2で製造した磁気記録媒体は、比較例3の磁気記録媒体に比べ、OSAのスクラッチカウント数が大幅に少ないことから、密度が高く、また、硬度が高い磁性膜が形成されているものと推測される。
下部磁性層及び中間磁性層をスパッタリングで成膜する際に用いるターゲットとして、磁性層と同一の(Co15Cr16Pt)91−(SiO2)6−(TiO2)3の組成を有するものを用い、また、スパッタガス圧を1.2Paとした点を除き、実施例2と同様の手順で磁気記録媒体を製造した。
比較例4で得られた磁気記録媒体は、S/Nが16.8dB、OWが35.4dB、熱揺らぎが0.9%であり、上記実施例2で作製した本発明に係る磁気記録媒体に比べ、電磁変換特性に劣るものとなった。
Claims (6)
- 非磁性基板上に、少なくとも、直上の層の配向性を制御する配向制御層を形成する工程と、磁化容易軸が前記非磁性基板に対して主として垂直に配向した垂直磁性層をスパッタリング法によって形成する工程とを具備してなる磁気記録媒体の製造方法であって、
前記垂直磁性層を形成する工程は、前記垂直磁性層の少なくとも一部を、Coが主成分であるとともに、Cr、Si、Ta、Al、Ti、W、Mgの群の中から選ばれる少なくとも1種類以上の非磁性金属の酸化物を含むグラニュラー構造の磁性層として形成し、
前記垂直磁性層をスパッタリング法で形成するためのターゲットを、Coの酸化物と、Cr、Si、Ta、Al、Ti、W、Mgの群の中から選ばれる少なくとも1種類以上の非磁性金属とCoとの化合物を含むとともに、前記ターゲット中に含有される酸素の比率を、前記垂直磁性層に含有させる酸素の比率よりも高い比率とし、
前記垂直磁性層を形成する際のスパッタリングガス圧を1Pa以下とすることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 前記垂直磁性層を形成する工程は、前記ターゲット中に含まれる酸素の比率を、前記垂直磁性層に含有させる酸素の比率の1.2〜4倍の範囲とすることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 前記垂直磁性層を形成する工程は、前記垂直磁性層に含まれる酸化物の含有量を、前記垂直磁性層の磁性粒子を構成する元素のモル総量に対して、3〜18モル%の範囲内として形成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 前記垂直磁性層を形成する工程は、前記垂直磁性層の磁性粒子を、前記配向制御層を構成する粒子から連続した柱状晶として形成することを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の磁気記録媒体の製造方法によって製造される磁気記録媒体。
- 請求項5に記載の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、前記磁気ヘッドへの信号入力及び前記磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段とを組み合わせて具備してなることを特徴とする磁気記録再生装置。
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