JP4687639B2

JP4687639B2 - パターンドメディア，磁気記録媒体および磁気記憶装置

Info

Publication number: JP4687639B2
Application number: JP2006336476A
Authority: JP
Inventors: 富生岩崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2026-12-14
Also published as: US7771853B2; SG144090A1; CN101206872B; US20080144218A1; JP2008152814A; CN101206872A

Description

本発明は、パターンドメディア，磁気記録媒体および磁気記憶装置に関する。

従来、計算機等の記録媒体としてハードディスク等の磁気記録媒体が多用されている。最近、家庭電化製品や携帯電話等のための記録媒体としても、記録容量の大きい磁気記録媒体が注目されている。このような磁気記録媒体の多用化に伴い、小さな消費電力で記録できる磁気記録媒体に対するニーズが高まっている。また、磁気記録媒体は、もともと面記録密度の向上が図られてきたが、ダウンサイジングやこれまで以上の飛躍的な記録容量増大等のため、一層の面記録密度の向上が求められている。こうした面記録密度の飛躍的な向上を実現させ得る磁気記録媒体の候補として、パターンドメディア等の記録層を凹凸パターンで形成した磁気記録媒体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１２２８７６号公報

しかし、磁気記録媒体とスライダの距離が年々狭くなる傾向にあるため、磁気記録媒体とスライダとが衝突し、スライダの破損や磁気記録媒体の表面の剥離などの不具合が発生する恐れがある。そこで、磁気記録媒体がスライダと衝突しても問題とならないようにしておく必要がある。特に記録層の磁性材料が基板表面に平行な方向（以下基板表面方向とよぶ）に変形しにくいようにしておく必要がある。

発明者らは、上記の課題を解決するために、基板と、前記基板の一主面側に形成された軟磁性下地膜と、非磁性膜と、中間膜と、記録層と、前記記録層に接触して形成された第一保護膜と、前記第一保護膜に接触して形成された第二保護膜とを備え、前記記録層が非磁性材料の凹凸パターンに磁性膜が接触して形成されたパターン構造を持つパターンドメディアにおいて、前記記録層を変形しにくくさせる手段を得るために鋭意研究を行った結果、前記第一保護膜および前記第三保護膜の主構成材料をカーボンとし、前記第二保護膜を塗布膜とした場合に前記磁性材料が変形しにくいことを見出した。さらに、前記第二保護膜に接触して形成されたカーボンを主構成材料とする第三保護膜を設けるとよい。さらに、発明者らは、前記磁性膜の構成元素をＣｏとＣｒとＰｔとし、前記Ｃｒの濃度を１５
at.％以上２５at.％以下の濃度とし、前記Ｐｔの濃度を１０at.％以上２０at.％以下とし、前記塗布膜を、Ｈ含有ポリシロキサン（ＨＳＱ），メチル含有ポリシロキサン(ＭＳＱ)，ポリイミド，ポリアミドイミド，ポリアミド，ＤＶＳ−ＢＣＢ（di-vinyl-siloxane
bis benzo-cyclo-butene：ジビニルシロキサン・ビス・ベンゾシクロブテン），パリレンＣ（poly-monochloro-paraxylylene），パリレンＮ（poly-paraxylylene ）の群から選ばれるひとつとすることが有効であることを見出した。

なお、本明細書では、主構成元素とは、一番多くの原子パーセント濃度を含む元素のことを意味する。

本発明によれば、磁気記録媒体がスライダと衝突しても、磁気記録媒体及びスライダに不具合が発生しづらい信頼性及び機能の高い磁気記録媒体を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図に示した実施例により詳細に説明する。

まず、本発明における第一の実施例であるパターンドメディアの断面構造を図１に示す。本実施例のパターンドメディアは、図１に示すように、基板１の上にプリコート層２，軟磁性層３，非磁性層４，軟磁性層５，中間層６，非磁性材料１０７が例えばＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成され、非磁性材料１０７がパターニングされた上に磁性膜２０７（記録層）が形成され、この上に第一保護膜１０８，第二保護膜２０８，208a，第三保護膜３０８が形成され、さらにこの上に潤滑層９が形成された構成となっている。例えば、図１の非磁性材料１０７のパターン構造は、次のようにして形成される。例えば非磁性材料１０７をＤＣマグネトロンスパッタリング法などにより形成し（図２）、例えばナノインプリントによりパターニングされたマスクを用いてパターンを形成する（図３）。ナノインプリントとは、形成した凹凸パターン構造の金型を高温で押し付けてその後冷却するといった方法で、パターンを形成する方法である。図３のようなパターンを形成する際には、ナノインプリントのほか、パターンを持ったマスクをつけてドライエッチングやウェットエッチングするといった方法でもよい。また、自己組織化によるパターン形成を用いてもよい。次に、磁性材料２０７を例えばＤＣマグネトロンスパッタリング法などにより形成し（図４）、その後例えば化学気相蒸着法やＤＣマグネトロンスパッタリング法などによりカーボンを主構成元素とする第一保護膜１０８を形成する（図５）。この場合、化学気相蒸着法を用いるとパターンの溝底と溝端部を埋め込みやすいという特徴がある。一方、スパッタリング法を用いた場合には、パターンの側面に硬い良質な膜を形成しやすいという特徴がある。さらにこの後、例えばＨ含有ポリシロキサン（ＨＳＱ），メチル含有ポリシロキサン（ＭＳＱ），ポリイミド，ポリアミドイミド，ポリアミド，
ＤＶＳ−ＢＣＢ（di-vinyl-siloxane bis benzo-cyclo-butene：ジビニルシロキサン・ビス・ベンゾシクロブテン），パリレンＣ，パリレンＮのような塗布膜を用いて、第二保護膜２０８，２０８ａを形成する(図６)。中でもポリイミドを用いた場合には、高温高湿の環境に強いという特徴がある。塗布する量によっては、２０８ａは無い場合もある。このような塗布膜を用いた第二保護膜は、化学的機械研磨（Chemical Mechanical Polishing，ＣＭＰ）等により平坦化しなくても表面が平坦になるという利点があるので、生産上も好ましく、コストも低減できるという効果がある。さらに、第二塗布膜上にカーボンを主構成元素とする第三保護膜３０８を形成し、その上に潤滑層９を構成する。

ここで、磁性膜２０７より上に第一保護膜１０８,第二保護膜２０８,第三保護膜３０８を構成する効果について説明する。

パターンメディアにおいては、記録層である磁性膜は凹凸状に形成することがあり、前述のように塗布膜で保護膜を形成するとその表面は自然に平坦化するため、研磨などの平坦化の工程が省けて生産を簡略化することができる。従って、第二保護膜２０８の塗布膜は、その上面が、パターンによる磁性膜２０７の凹凸の凸部より上まで形成することが好ましい。ただし、第一保護膜１０８を形成せずに直接磁性膜２０７の上に塗布膜を用いた第二保護膜を形成すると、密着性が高くないため、好ましくない。カーボンを主構成材料とする第一保護膜１０８は、密着性を向上させるための効果を持ち、例えば、第二保護膜２０８と磁性膜２０７の密着性を１とすると、第一保護膜１０８と磁性膜２０７の密着性は約７であり、第一保護膜１０８と第二保護膜２０８の密着性は約３である。これらの密着性の比は、互いに接する第一保護膜１０８，第二保護膜２０８及び磁性膜２０７が剥離するのに必要な活性化エネルギーを分子動力学シミュレーションにより解析したものである。分子動力学シミュレーションとは、例えばジャーナルオブアプライドフィジックス
（Journal of Applied Physics）の第５４巻（１９８３年発行）の４８７７ページに記述されているように、原子間ポテンシャルを通して各原子に働く力を計算し、この力を基にニュートンの運動方程式を解くことによって各時刻における各原子の位置を算出する方法である。計算手法としては、２つの膜が接合している状態のポテンシャルエネルギーと分離している状態のポテンシャルエネルギーの差を、剥離エネルギーと定義して計算した。剥離エネルギーが大きいことは、密着性が高いことを示す。

また、第一保護膜１０８は、凹凸パターンの凸部上のみならず、溝底や凹凸パターンの側面にも形成することが、密着性が向上するので好ましい。

第二保護膜２０８のさらに上には、機械強度を保つために、カーボンを主構成元素とする第三保護膜３０８があることがより好ましい。この場合、硬度の高いカーボンで構成される第三保護膜は強度向上の効果を持ち、第二保護膜は塗布膜であり、ヤング率が小さく軟らかいので、スライダが衝突するなど外力が働いた場合に力を逃がす緩衝材の役割を果たすので、好ましい構造といえる。また、カーボンと塗布膜の組み合わせであるので、密着性は前述の通り良好である。

また、磁性膜の構成元素をＣｏとＣｒとＰｔとし、前記Ｃｒの濃度を１５at.％以上
２５at.％以下の濃度とし、前記Ｐｔの濃度を１０at.％以上２０at.％以下とすることが好ましい。このようにすることで、磁性膜の結晶粒の大きさが１０ナノメートル付近になるように均一に形成することができ、内部応力が局所的に集中してしまうことを防止できるので、磁性膜と第一保護膜のカーボンとの密着性が向上する。

次に、本発明における第二の実施例であるパターンドメディアの断面図を図７に示す。実施例１（図１）との違いは、実施例１では非磁性材料１０７がパターン構造を持つのに対して、実施例２では、基板１がパターン構造を持っている点である。実施例２では、基板１に、例えばナノインプリントを用いてパターンを付けた後は、成膜プロセスを次々に実施するだけであるので、成膜と成膜の間にパターニング工程が含まれる実施例１に比べて、製造工程が簡易であることが特徴である。

実施例２でも、磁性膜２０７の上に第一保護膜１０８，第二保護膜２０８，第三保護膜３０８とを備えることで、実施例１と同様の効果を奏する。

次に、本発明における第三の実施例であるパターンドメディアの断面図を図８に示す。実施例１（図１）との違いは、実施例１では非磁性材料１０７がパターニングされた構造を持つのに対して、実施例３では、非磁性材料１０７が存在せず、磁性膜２０７がパターニングされた構造を持っている。非磁性材料１０７の成膜工程が無い分だけ、実施例１よりも製造工程が簡易であることが特徴である。

実施例３でも、磁性膜２０７の上に第一保護膜１０８，第二保護膜２０８，第三保護膜３０８とを備えることで、実施例１と同様の効果を奏する。

次に、本発明における第四の実施例である磁気記録媒体の断面図を図９に示す。実施例１（図１）との違いは、実施例１では非磁性材料１０７がパターニングされた構造を持つのに対して、実施例４では、非磁性材料１０７は、磁性膜２０７を形成する際に結晶粒界に析出した材料からできている。このように磁性膜２０７の結晶粒の境界に非磁性材料
１０７を析出させた構造はグラニュラー構造と呼ばれる。実施例４では、第一保護膜が平らな面に形成されている点も実施例１と異なる。パターニング工程が無い分だけ実施例１よりも製造工程が簡易であることが特徴である。

実施例４でも、磁性膜２０７の上に第一保護膜１０８，第二保護膜２０８，第三保護膜３０８とを備えることで、密着性を向上させ、また、第二保護膜２０８を緩衝材として信頼性を高めるなどの効果を奏する。

次に、本発明における第五の実施例である磁気記憶装置の概要図を図１０，図１１に示す。

図１１は、磁気記憶装置を上から見た図であり、図１０は、図１１のＡ−Ａ断面図である。本実施例の磁気記憶装置は、パターンドメディア２０１と、これを回転駆動する駆動部２０２と、記録部と再生部を備えた磁気ヘッド２０３と、磁気ヘッド２０３をパターンドメディア２０１に対して相対運動させる駆動手段２０４と、磁気ヘッド２０３の信号入力と磁気ヘッド２０３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２０５を備えた構成となっている。ここで、パターンドメディア２０１は実施例１で説明したような媒体である。すなわち、パターンドメディア２０１は、ヘッドと接触した際に媒体基板表面に平行方向の引張ひずみが抑制される材料・構造し、ヘッド接触に対して耐性を高めている。このため、磁気記憶装置動作時のヘッド浮上量（ヘッド−保護膜間距離）を１０
ｎｍ以下に設定した場合でも、スライダ及びパターンドメディア２０１の接触による不具合を抑制し、磁気記憶装置として信頼性が高いという利点がある。なお、パターンドメディア２０１として、実施例２，３で説明したものや実施例４の磁気記録媒体を用いても、同様の効果を奏する。

本発明における第一の実施例であるパターンドメディアの断面図である。本発明における第一の実施例であるパターンドメディアの記録層の製造工程を説明する図である。本発明における第一の実施例であるパターンドメディアの記録層の製造工程を説明する図である。本発明における第一の実施例であるパターンドメディアの記録層の製造工程を説明する図である。本発明における第一の実施例であるパターンドメディアの記録層の製造工程を説明する図である。本発明における第一の実施例であるパターンドメディアの記録層の製造工程を説明する図である。本発明における第二の実施例であるパターンドメディアの断面図である。本発明における第三の実施例であるパターンドメディアの断面図である。本発明における第四の実施例であるグラニュラー構造を有する磁気記録媒体の断面図である。本発明における第五の実施例である磁気記憶装置の断面図である。本発明における第五の実施例である磁気記憶装置を上からみた概略図である。

符号の説明

１基板
２プリコート層
３，５軟磁性層
４非磁性層
６中間層
９潤滑層
１０７非磁性材料
１０８第一保護膜
２０１パターンドメディア
２０２駆動部
２０３磁気ヘッド
２０４駆動手段
２０５記録再生信号処理手段
２０７磁性膜
２０８第二保護膜
３０８第三保護膜

Claims

基板上の一主面側に形成された軟磁性膜，非磁性膜，中間膜と、
凹凸パターンのパターン構造を有し、ＣｏとＣｒとＰｔを構成元素とし，前記Ｃｒの濃度が１５at.％以上２５at.％以下の濃度であり、前記Ｐｔの濃度が１０at.％以上２０at.％以下とする記録層と、
前記記録層上にそのパターン構造に沿って形成され、カーボンからなる第一保護膜と、
前記第一保護膜上に形成され、Ｈ含有ポリシロキサン，メチル含有ポリシロキサン，ポリイミド，ポリアミドイミド，ポリアミド，ジビニルシロキサン・ビス・ベンゾシクロブテン，パリレンＣ，パリレンＮの群から選ばれる塗布膜である第二保護膜と、
前記第二保護膜上に形成され、カーボンからなる第三保護膜と、
前記第三保護膜上に形成される潤滑層とを備え、
前記第二保護膜の下面は、前記凹凸パターンの凹部にあり、前記第二保護膜の上面は、前記記録膜及び第一保護膜の凹凸パターンよりも上にあることを特徴とするパターンドメディア。
請求項１において、
前記基板は凹凸パターンを有し、
前記記録層の凹凸パターンは、前記基板の凹凸パターンに由来することを特徴とするパターンドメディア。
請求項１において、
前記中間膜上に凹凸パターンを有する非磁性体を有し、
前記非磁性体の上に前記記録層を形成したことを特徴とするパターンドメディア。
請求項１において、
前記記録層をパターニングして前記記録層の凹凸パターンを形成したことを特徴とするパターンドメディア。
請求項１に記載のパターンドメディアを記録方向に駆動する駆動部と、
記録部と再生部を備えた磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記パターンドメディアに対して相対運動させる手段と、
前記磁気ヘッドの信号入力と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処理手段を備えた磁気記憶装置。