JP5001768B2 - Method for manufacturing perpendicular magnetic recording disk - Google Patents

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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ディスクの製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording disk mounted on a perpendicular magnetic recording type HDD (hard disk drive) or the like.

近年の情報処理の大容量化に伴い、各種の情報記録技術が開発されている。特に磁気記録技術を用いたHDDの面記録密度は年率100%程度の割合で増加し続けている。最近では、HDD等に用いられる2.5インチ径垂直磁気記録ディスクにして、1枚あたり160GBを超える情報記録容量が求められるようになってきており、このような要請にこたえるためには1平方インチあたり250Gビットを超える情報記録密度を実現することが求められる。   Various information recording techniques have been developed with the recent increase in information processing capacity. In particular, the surface recording density of HDDs using magnetic recording technology continues to increase at an annual rate of about 100%. Recently, an information recording capacity exceeding 160 GB has been required for a 2.5-inch diameter perpendicular magnetic recording disk used for HDDs and the like, and in order to meet such a demand, one square is required. It is required to realize an information recording density exceeding 250 Gbits per inch.

HDD等に用いられる磁気記録ディスクにおいて高記録密度を達成するために、近年、垂直磁気記録方式の垂直磁気記録ディスクが提案されている。垂直磁気記録方式は、磁気記録層の磁化容易軸が基板面に対して垂直方向に配向するよう調整されている。垂直磁気記録方式は従来の面内記録方式に比べて熱揺らぎ現象を抑制することができるので、高記録密度化に対して好適である。   In order to achieve a high recording density in a magnetic recording disk used for an HDD or the like, a perpendicular magnetic recording disk of a perpendicular magnetic recording system has recently been proposed. The perpendicular magnetic recording system is adjusted so that the easy axis of magnetization of the magnetic recording layer is oriented in the direction perpendicular to the substrate surface. The perpendicular magnetic recording method can suppress the thermal fluctuation phenomenon as compared with the conventional in-plane recording method, and is suitable for increasing the recording density.

上記垂直磁気記録方式においては、単磁極型垂直ヘッドが用いられ磁気記録層に対して垂直方向の磁界を生じさせている。しかし、単に単磁極型垂直ヘッドを用いるのみでは、単磁極端部を出た磁束が直ぐに反対側のリターン磁極に戻ろうとするため十分な強度の磁界を磁気記録層に印加することができない。そこで、垂直磁気記録ディスクの磁気記録層の下に軟磁性層を設け、軟磁性層に磁路を形成することで磁気記録層に垂直方向の強い磁界を印加している。すなわち軟磁性層は、書き込むときの磁場によって磁化方向が整列し、動的に磁路を形成する層である。   In the perpendicular magnetic recording system, a single pole type perpendicular head is used to generate a magnetic field perpendicular to the magnetic recording layer. However, simply using a single magnetic pole type vertical head makes it impossible to apply a sufficiently strong magnetic field to the magnetic recording layer because the magnetic flux exiting the single magnetic pole end immediately returns to the return magnetic pole on the opposite side. Therefore, a strong magnetic field in the perpendicular direction is applied to the magnetic recording layer by providing a soft magnetic layer under the magnetic recording layer of the perpendicular magnetic recording disk and forming a magnetic path in the soft magnetic layer. That is, the soft magnetic layer is a layer in which the magnetization direction is aligned by a magnetic field when writing and dynamically forms a magnetic path.

軟磁性層は書き込む時に利用される層であり、書き込むときの磁場に沿って磁化方向が整列する。しかし読み出す際には軟磁性層に磁化方向を整列させる磁場はかからないので、原則として磁化方向は不規則な方向に散乱している。この不規則な方向は3次元方向であり、軟磁性層の磁化方向に垂直成分が含まれていると、磁気ヘッドで読み出す際に磁気記録層の信号と共にノイズとして拾ってしまうおそれがある。   The soft magnetic layer is a layer used at the time of writing, and the magnetization direction is aligned along the magnetic field at the time of writing. However, since a magnetic field that aligns the magnetization direction is not applied to the soft magnetic layer when reading, the magnetization direction is scattered in an irregular direction in principle. This irregular direction is a three-dimensional direction, and if a perpendicular component is included in the magnetization direction of the soft magnetic layer, it may be picked up as noise together with the signal of the magnetic recording layer when reading by the magnetic head.

そこで軟磁性層については、2層に分割し、間に非磁性のスペーサ層を介在させたAFC(Antiferro-magnetic exchange coupling:反強磁性交換結合)構造が提案され、実施されている。AFC構造においては、下層と上層で磁化方向が逆転し、相互に引き合うことで結合して固定される(交換結合)。したがって磁場がかかっていないときの各軟磁性層の磁化方向は互いに反平行(平行かつ互いに逆向き)となり、すなわち基板主表面と平行になる。これにより、磁化の垂直成分が極めて少なくなることで軟磁性層からから生じるノイズを低減することができる。   Therefore, an AFC (Antiferro-magnetic exchange coupling) structure in which the soft magnetic layer is divided into two layers and a nonmagnetic spacer layer is interposed between the two layers has been proposed and implemented. In the AFC structure, the magnetization direction is reversed between the lower layer and the upper layer, and they are coupled and fixed by attracting each other (exchange coupling). Therefore, the magnetization directions of the soft magnetic layers when no magnetic field is applied are antiparallel to each other (parallel and opposite to each other), that is, parallel to the main surface of the substrate. As a result, the noise generated from the soft magnetic layer can be reduced because the perpendicular component of magnetization is extremely reduced.

AFC構造における交換結合の強さは、交換結合磁界Hexで表される。Hexが強いほど軟磁性層の磁化方向は外部磁場の影響を受けにくくなり、漏れ磁場による磁路形成を防止できるため、SNR(Signal-Noise Ratio:シグナルノイズ比)を向上させることができる。   The strength of exchange coupling in the AFC structure is represented by an exchange coupling magnetic field Hex. As the Hex is stronger, the magnetization direction of the soft magnetic layer is less affected by the external magnetic field, and the magnetic path formation due to the leakage magnetic field can be prevented, so that the SNR (Signal-Noise Ratio) can be improved.

また、本来軟磁性層は、保磁力(Hc)が弱いこと、アモルファスであることなどから、磁区が形成されることについては議論されていなかった。しかしその後の研究によって、AFC媒体以前の単層の軟磁性層には磁区が形成されており、AFC媒体においては磁区が形成されなくなっていることが判明した。   Further, since the soft magnetic layer originally has a weak coercive force (Hc) and is amorphous, it has not been discussed that a magnetic domain is formed. However, subsequent research has revealed that magnetic domains are formed in the single soft magnetic layer before the AFC medium, and no magnetic domains are formed in the AFC medium.

磁区とは磁化方向が同じ方向を向いている領域であって、磁区(ドメイン)が形成されると磁区間の境界には磁壁(ドメインウォール)が形成される。磁壁は磁化方向が反転しているため、磁気ヘッドが磁壁を通過する際には突発的に信号レベルが押し上げられ、スパイクノイズとして検出される。   A magnetic domain is a region in which the magnetization direction is the same direction. When a magnetic domain (domain) is formed, a domain wall (domain wall) is formed at the boundary of the magnetic domain. Since the magnetization direction of the domain wall is reversed, when the magnetic head passes through the domain wall, the signal level is suddenly increased and detected as spike noise.

しかし、AFC構造を形成することにより2層の軟磁性層がそれぞれ単磁区化し、磁壁の発生を防ぐことが可能となっていることから、スパイクノイズを低減することができる。すなわちAFC媒体は、磁化方向の垂直成分をなくすだけでなく、スパイクノイズの防止にも寄与していたことがわかった。
特開2003−45015
However, since the two soft magnetic layers are each made into a single magnetic domain by forming the AFC structure and it is possible to prevent the occurrence of domain walls, spike noise can be reduced. That is, it was found that the AFC medium not only eliminated the perpendicular component of the magnetization direction but also contributed to the prevention of spike noise.
JP200345015

上述の如く、AFC媒体においては、交換結合磁界(Hex)が大きいほど軟磁性層の磁化安定性が増し、軟磁性層起因のノイズを抑制できる。したがって、再生信号品質向上のためには軟磁性層のHexの増大が不可欠であるが、現在主流となっている軟磁性層のAFC構造において、Hexの大きさは必ずしも十分ではない。   As described above, in the AFC medium, as the exchange coupling magnetic field (Hex) increases, the magnetization stability of the soft magnetic layer increases, and noise caused by the soft magnetic layer can be suppressed. Therefore, in order to improve the reproduction signal quality, it is indispensable to increase the Hex of the soft magnetic layer, but the size of Hex is not necessarily sufficient in the AFC structure of the soft magnetic layer which is currently mainstream.

そこで本発明は、軟磁性層のHexを増大させることによりSNRを高め、再生信号品質を向上させることが可能な垂直磁気記録ディスクの製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording disk capable of increasing the SNR by increasing the Hex of the soft magnetic layer and improving the reproduction signal quality.

発明者らがHexの増大を阻害する一因として鋭意検討したところ、軟磁性層をDCマグネトロンスパッタリング(以下、スパッタリングと略称する)にて成膜する際、プラズマに磁場を印加するために使用する回転マグネットの漏れ磁場が基体表面付近に影響を与えていることに想到した。すなわちスパッタリングによって成膜される層は、回転マグネットの漏れ磁場の中で成膜されることにより、マイグレーションを起こしている間に磁場方向に磁化容易軸が配向し、その状態で固定される。その結果、磁化方向が一方向(半径方向)に異方性を持つ構造となる。   As a cause of hindering the increase in Hex, the inventors have intensively studied. When a soft magnetic layer is formed by DC magnetron sputtering (hereinafter abbreviated as sputtering), it is used to apply a magnetic field to plasma. It was conceived that the leakage magnetic field of the rotating magnet affected the vicinity of the substrate surface. That is, the layer formed by sputtering is formed in the leakage magnetic field of the rotating magnet, so that the easy axis of magnetization is oriented in the direction of the magnetic field while migration occurs, and is fixed in that state. As a result, the magnetization direction has anisotropy in one direction (radial direction).

ここで、スペーサ層の上下に形成される2層の軟磁性層は同様の装置および手順によって成膜されるため、磁化方向が同方向に異方性を持つ構造となる。そしてその後、2つの軟磁性層のうち、一方の軟磁性層の磁化容易軸が反平行方向に反転し、他方の軟磁性層の磁化容易軸と交換結合を成すと考えられる。そして発明者らは、一方の軟磁性層の磁化容易軸が、自身の本来の(成膜時の)磁化方向に対して反転して交換結合を行うために大きなエネルギーが必要となり、結合が弱く、もしくは不安定となっていることを見出した。そして、その結果としてHexが減少し、再生信号品質、特にシグナルノイズ比(SNR)の向上を妨げていることに想到し、本発明を完成するに到った。   Here, since the two soft magnetic layers formed above and below the spacer layer are formed by the same apparatus and procedure, the magnetization direction has anisotropy in the same direction. After that, it is considered that the easy magnetization axis of one soft magnetic layer of the two soft magnetic layers is reversed in the antiparallel direction and exchange-coupled with the easy magnetization axis of the other soft magnetic layer. Further, the inventors require a large amount of energy to perform exchange coupling by reversing the magnetization easy axis of one soft magnetic layer with respect to the original magnetization direction (during film formation), and the coupling is weak. Or found that it is unstable. As a result, Hex is reduced, and it is conceived that the improvement of the reproduction signal quality, particularly the signal-to-noise ratio (SNR) is hindered, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の代表的な構成によれば、基体上に少なくとも第一軟磁性層と、非磁性のスペーサ層と、第二軟磁性層と、磁気記録層とをこの順に備え、第一軟磁性層及び第二軟磁性層が反強磁性交換結合(AFC)構造を備える垂直磁気記録ディスクの製造方法において、第一軟磁性層は半径方向内向きまたは外向きの磁場を印加しながら成膜し、第二軟磁性層は第一軟磁性層を成膜する際とは逆方向の磁場を印加しながら成膜することを特徴とする。   That is, according to the typical configuration of the present invention, at least the first soft magnetic layer, the nonmagnetic spacer layer, the second soft magnetic layer, and the magnetic recording layer are provided on the substrate in this order. In the method of manufacturing a perpendicular magnetic recording disk in which the magnetic layer and the second soft magnetic layer have an antiferromagnetic exchange coupling (AFC) structure, the first soft magnetic layer is formed while applying a magnetic field inward or outward in the radial direction. The second soft magnetic layer is formed while applying a magnetic field in a direction opposite to that when forming the first soft magnetic layer.

上記方法によれば、2つの軟磁性層を成膜する際の磁場を変えることにより、第一軟磁性層及び第二軟磁性層は成膜した段階で各々互いに反対の磁化方向を有することとなる。その結果、いずれの軟磁性層の磁化容易軸も反転しないため、交換結合をする際のエネルギーが減少し、安定して結合することができる。よって、Hexを増大させることが可能となる。   According to the above method, by changing the magnetic field when forming the two soft magnetic layers, the first soft magnetic layer and the second soft magnetic layer have respective opposite magnetization directions at the stage of film formation. Become. As a result, since the easy magnetization axis of any soft magnetic layer is not reversed, the energy required for exchange coupling is reduced, and stable coupling can be achieved. Therefore, Hex can be increased.

また第一軟磁性層または第二軟磁性層を成膜する際に、基体の両主表面に、半径方向内向きまたは外向きのいずれか同一方向の磁場を印加して成膜してもよい。   When forming the first soft magnetic layer or the second soft magnetic layer, the main surface of the substrate may be formed by applying a magnetic field in the same direction, either inward or outward in the radial direction. .

本来、スパッタリングによる成膜時に磁場をかける目的は、プラズマ化したターゲット粒子を基体に誘引することである。しかし、漏れ磁場が基体を通過した結果、漏れ磁場の影響を受けて、軟磁性層が磁化していた。そして上記のように基体の主表面の両側に各々回転マグネットを設置し、半径方向内向きまたは外向きのいずれか同一方向の磁場を印加することにより、回転マグネット間を行き交う磁束が増加し、積極的に基体にかかる磁場が増大する。このことから、軟磁性層の磁化方向をより確実に配向させることができる。   Originally, the purpose of applying a magnetic field at the time of film formation by sputtering is to attract the plasma-targeted particles to the substrate. However, as a result of the leakage magnetic field passing through the substrate, the soft magnetic layer was magnetized due to the influence of the leakage magnetic field. Then, as described above, rotating magnets are installed on both sides of the main surface of the substrate, and by applying a magnetic field in the same direction, either inward or outward in the radial direction, the magnetic flux passing between the rotating magnets increases, and positively In particular, the magnetic field applied to the substrate increases. From this, the magnetization direction of the soft magnetic layer can be more reliably oriented.

また、第一軟磁性層または第二軟磁性層を成膜する際は、同一チャンバー内に単一の基体のみを投入して成膜するとよい。   Further, when forming the first soft magnetic layer or the second soft magnetic layer, it is preferable to deposit only a single substrate in the same chamber.

同一チャンバー内に単一の基体のみを投入して成膜することにより、基体主表面に他の磁場の影響を受けずに円形かつ半径方向の磁場を形成することができ、軟磁性層の磁化方向を全方向において一定にすることが可能となる。   By depositing only a single substrate in the same chamber and forming a film, a circular and radial magnetic field can be formed on the main surface of the substrate without being affected by other magnetic fields, and the magnetization of the soft magnetic layer It becomes possible to make the direction constant in all directions.

以上、説明したように、本発明にかかる垂直磁気記録ディスクの製造方法によれば、軟磁性層のHexを増大させることによりSNRを高め、再生信号品質を向上させることが可能な垂直磁気記録ディスクを製造することができる。   As described above, according to the method for manufacturing a perpendicular magnetic recording disk according to the present invention, the perpendicular magnetic recording disk capable of increasing the SNR and increasing the reproduction signal quality by increasing the Hex of the soft magnetic layer. Can be manufactured.

[実施例]
本発明にかかる垂直磁気記録ディスクの製造方法の実施例について説明する。図1は本実施形態にかかる垂直磁気記録ディスクの構成を説明する図である。なお、以下の実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。
[Example]
An embodiment of a method for manufacturing a perpendicular magnetic recording disk according to the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a perpendicular magnetic recording disk according to this embodiment. Note that dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the following embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified.

図1は、本実施例にかかる垂直磁気記録ディスク100の構成を説明する図である。図1に示す垂直磁気記録ディスク100は、基体10、付着層12、第一軟磁性層14a、スペーサ層14b、第二軟磁性層14c、配向制御層16、第一下地層18a、第二下地層18b、微細化促進層20、第一磁気記録層22a、第二磁気記録層22b、補助記録層24、媒体保護層26、潤滑層28で構成されている。なお第一軟磁性層14a、スペーサ層14b、第二軟磁性層14cは、あわせて軟磁性層14を構成する。第一下地層18aと第二下地層18bはあわせて下地層18を構成する。第一磁気記録層22aと第二磁気記録層22bとはあわせて磁気記録層22を構成する。   FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a perpendicular magnetic recording disk 100 according to the present embodiment. A perpendicular magnetic recording disk 100 shown in FIG. 1 includes a substrate 10, an adhesion layer 12, a first soft magnetic layer 14a, a spacer layer 14b, a second soft magnetic layer 14c, an orientation control layer 16, a first underlayer 18a, and a second lower layer. The base layer 18b, the miniaturization promoting layer 20, the first magnetic recording layer 22a, the second magnetic recording layer 22b, the auxiliary recording layer 24, the medium protective layer 26, and the lubricating layer 28 are formed. The first soft magnetic layer 14a, the spacer layer 14b, and the second soft magnetic layer 14c together constitute the soft magnetic layer 14. The first base layer 18a and the second base layer 18b together constitute the base layer 18. The first magnetic recording layer 22a and the second magnetic recording layer 22b constitute the magnetic recording layer 22 together.

まず、アモルファスのアルミノシリケートガラスをダイレクトプレスで円盤状に成型し、ガラスディスクを作成した。このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施し、化学強化ガラスディスクからなる平滑な非磁性の基体10を得た。   First, an amorphous aluminosilicate glass was formed into a disk shape by direct pressing to produce a glass disk. This glass disk was subjected to grinding, polishing, and chemical strengthening in order to obtain a smooth nonmagnetic substrate 10 made of a chemically strengthened glass disk.

基体10は、非磁性のガラスであることが好ましい。具体的には、アルミノシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、ソーダライムガラス等が挙げられるが、中でもアルミノシリケートガラスが好適である。アルミノシリケートガラスは、平滑かつ高剛性が得られるので、磁気的スペーシング、特に、磁気ヘッドの浮上量をより安定して低減できる。また、アルミノシリケートガラスは化学強化により、高い剛性強度を得ることができる。軟磁性層がアモルファスである場合には、基体もアモルファスガラスとするのが好ましい。   The substrate 10 is preferably nonmagnetic glass. Specific examples include aluminosilicate glass, aluminoborosilicate glass, soda lime glass, and aluminosilicate glass is particularly preferable. Since the aluminosilicate glass is smooth and has high rigidity, the magnetic spacing, particularly the flying height of the magnetic head, can be more stably reduced. Aluminosilicate glass can obtain high rigidity and strength by chemical strengthening. When the soft magnetic layer is amorphous, the substrate is preferably made of amorphous glass.

得られた基体10上に、真空引きを行った成膜装置を用いて、Ar雰囲気中でスパッタリングにて、付着層12から補助記録層24まで順次成膜を行い、媒体保護層26はCVD法により成膜した。この後、潤滑層28をディップコート法により形成した。なお、量産性が高いという点で、インライン型成膜方法を用いることも好ましい。以下、各層の構成および製造方法について詳述する。   On the obtained substrate 10, a film forming apparatus that performs evacuation is used to sequentially form a film from the adhesion layer 12 to the auxiliary recording layer 24 by sputtering in an Ar atmosphere, and the medium protective layer 26 is formed by a CVD method. Was formed. Thereafter, the lubricating layer 28 was formed by dip coating. Note that it is also preferable to use an in-line film forming method in terms of high mass productivity. Hereinafter, the configuration and manufacturing method of each layer will be described in detail.

付着層12は、10nmのTi合金層となるように、Ti合金ターゲットを用いて成膜した。付着層12を形成することにより、基体10と軟磁性層14との間の付着性を向上させることができるので、軟磁性層14の剥離を防止することができる。付着層12の材料としては、例えばCrTi合金を用いることができる。実用上の観点からは付着層の膜厚は、1nm〜50nmとすることが好ましい。   The adhesion layer 12 was formed using a Ti alloy target so as to be a 10 nm Ti alloy layer. By forming the adhesion layer 12, the adhesion between the base 10 and the soft magnetic layer 14 can be improved, so that the soft magnetic layer 14 can be prevented from peeling off. As a material of the adhesion layer 12, for example, a CrTi alloy can be used. From the practical viewpoint, the thickness of the adhesion layer is preferably 1 nm to 50 nm.

軟磁性層14は、第一軟磁性層14aと第二軟磁性層14cの間に非磁性のスペーサ層14bを介在させることによって、AFC(Antiferro-magnetic exchange coupling:反強磁性交換結合)構造を備えるように構成した。これにより軟磁性層14の磁化方向を磁路(磁気回路)に沿って整列させることができ、磁化の垂直成分が減少することで軟磁性層14から生じるノイズを低減することができる。   The soft magnetic layer 14 has an AFC (Antiferro-magnetic exchange coupling) structure by interposing a nonmagnetic spacer layer 14b between the first soft magnetic layer 14a and the second soft magnetic layer 14c. It was configured to provide. Thereby, the magnetization direction of the soft magnetic layer 14 can be aligned along the magnetic path (magnetic circuit), and the noise generated from the soft magnetic layer 14 can be reduced by reducing the perpendicular component of the magnetization.

図2は、AFC構造による磁化特性を説明するための説明図である。かかる磁化特性を参照すると、AFC構造をとらない軟磁性層が外部磁界Hを印加していないとき正負いずれかの磁化状態を維持するのに対して、AFC構造を有する軟磁性層は、磁界Hを印加していないときには、第一軟磁性層14aと第二軟磁性層14cの間で磁束が(b)に示すように閉路を構成し、磁化Mが0になる。そして、いずれかの方向に磁界Hを印加すると、両軟磁性層14a、14cの磁束が矢印(a)、矢印(c)のように同一方向に配向する。   FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the magnetization characteristics of the AFC structure. Referring to such magnetization characteristics, a soft magnetic layer having no AFC structure maintains a positive or negative magnetization state when an external magnetic field H is not applied, whereas a soft magnetic layer having an AFC structure has a magnetic field H Is not applied, a magnetic flux is formed between the first soft magnetic layer 14a and the second soft magnetic layer 14c as shown in (b), and the magnetization M becomes zero. When a magnetic field H is applied in either direction, the magnetic fluxes of both soft magnetic layers 14a and 14c are oriented in the same direction as indicated by arrows (a) and (c).

上記AFC構造の結合の強さは、図2に示した交換結合磁界(Hex)に基づいて決まり、Hexが大きいほどAFCのカップリング(交換結合)が強いこととなる。かかるHexは、対応する磁気記録層22の書き込みに対する磁界に対しては磁化され、隣接する磁気記録層22の書き込みに対する磁界に対しては反応しないように設定される。   The coupling strength of the AFC structure is determined based on the exchange coupling magnetic field (Hex) shown in FIG. 2, and the larger the Hex, the stronger the coupling (exchange coupling) of AFC. The Hex is set so as to be magnetized with respect to the magnetic field for writing of the corresponding magnetic recording layer 22 and not to react with the magnetic field for writing of the adjacent magnetic recording layer 22.

軟磁性層14の組成はCoCrFeBとしたが、特に限定されず、公知の軟磁性材料を用いることができる。例えば、FeCo系合金(FeCoB、FeCoSiB、FeCoZr、FeCoTaZr、FeCoZrBなど)、Fe系合金(FeTaN、FeTaCなど)、Co系合金(CoTaZr、CoZrNb、CoBなど)等を挙げることができる。スペーサ層14bの組成はRu(ルテニウム)が好ましい。   The composition of the soft magnetic layer 14 is CoCrFeB, but is not particularly limited, and a known soft magnetic material can be used. For example, FeCo alloys (FeCoB, FeCoSiB, FeCoZr, FeCoTaZr, FeCoZrB, etc.), Fe alloys (FeTaN, FeTaC, etc.), Co alloys (CoTaZr, CoZrNb, CoB, etc.) and the like can be mentioned. The composition of the spacer layer 14b is preferably Ru (ruthenium).

軟磁性層14の総膜厚は20nm以上120nm以下、好ましくは30nm以上100nm以下であることが望ましい。軟磁性層14の総膜厚が20nm未満であるとオーバーライト(OW)特性に影響を及ぼすことがある。   The total thickness of the soft magnetic layer 14 is 20 nm to 120 nm, preferably 30 nm to 100 nm. If the total thickness of the soft magnetic layer 14 is less than 20 nm, the overwrite (OW) characteristics may be affected.

軟磁性層14はスパッタリングにて成膜する。図3はDCマグネトロンスパッタリングのイメージを説明するための説明図である。スパッタリングを行う際、ターゲット30とシールド32の間に高電圧をかけてArをプラズマ化し、ターゲット30粒子をイオン化する。このイオン化した蒸着粒子を基体10に誘引するため、回転マグネット36により磁場38を印加する。図3のように、ホルダー34に設置した基体10の主表面に対向するように、ターゲットの後方に回転マグネットを設置する。   The soft magnetic layer 14 is formed by sputtering. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an image of DC magnetron sputtering. When performing sputtering, a high voltage is applied between the target 30 and the shield 32 to turn Ar into plasma and ionize the target 30 particles. In order to attract the ionized vapor deposition particles to the substrate 10, a magnetic field 38 is applied by the rotating magnet 36. As shown in FIG. 3, a rotating magnet is installed behind the target so as to face the main surface of the substrate 10 installed on the holder 34.

第一軟磁性層14aを成膜する際は、図3(a)に示すように、半径方向外向きの磁場38を発生する回転マグネット36を使用し、磁場38を印加しながら成膜する。第二軟磁性層14cを成膜する際には、図3(b)に示すように、第一軟磁性層14a成膜時とは逆方向、すなわち、半径方向内向きの磁場38を発生する回転マグネットを使用し、磁場を印加しながら成膜する。   When forming the first soft magnetic layer 14 a, as shown in FIG. 3A, a rotating magnet 36 that generates a radially outward magnetic field 38 is used, and the first soft magnetic layer 14 a is formed while applying the magnetic field 38. When the second soft magnetic layer 14c is formed, as shown in FIG. 3B, a magnetic field 38 is generated in a direction opposite to that at the time of forming the first soft magnetic layer 14a, that is, inward in the radial direction. Using a rotating magnet, the film is formed while applying a magnetic field.

上記工程のように、各軟磁性層成膜時に印加する磁場38を逆方向にすることにより、軟磁性層14の磁化方向は、第一軟磁性層14aと第二軟磁性層14cで逆方向になる。このことにより、第一軟磁性層14aと第二軟磁性層14cがAFC構造を形成する際、一方の軟磁性層の磁化軸が逆方向に反転する必要がなくなり、結合が安定し、Hexを増大させることが可能となる。なお、上記工程において、第一軟磁性層14a成膜時と第二軟磁性層14c成膜時の回転マグネットの磁場の方向が逆転しても同様の効果が得られる。   By making the magnetic field 38 applied at the time of forming each soft magnetic layer in the reverse direction as in the above process, the magnetization direction of the soft magnetic layer 14 is reversed between the first soft magnetic layer 14a and the second soft magnetic layer 14c. become. As a result, when the first soft magnetic layer 14a and the second soft magnetic layer 14c form an AFC structure, the magnetization axis of one soft magnetic layer does not need to be reversed in the reverse direction, the coupling is stabilized, and Hex is reduced. It can be increased. In the above process, the same effect can be obtained even if the direction of the magnetic field of the rotating magnet is reversed when the first soft magnetic layer 14a is formed and when the second soft magnetic layer 14c is formed.

また、軟磁性層14を上記工程にて成膜する際、基体10の主表面の両側に回転マグネット36を設置して磁場38を印加して成膜することにより、一方の回転マグネット36から出て他方の回転マグネット36に到る磁場38が発生する。これにより、基体の両主表面に、半径方向内向きまたは外向きのいずれか同一方向の磁場が印加される。この磁場38は基体10を通過することから、積極的に基体10に磁場38をかけることができ、軟磁性層の磁化方向をより確実に配向させることができる。   Further, when the soft magnetic layer 14 is formed in the above process, the rotating magnet 36 is installed on both sides of the main surface of the substrate 10 and the magnetic field 38 is applied to form the soft magnetic layer 14 so that the soft magnetic layer 14 can be removed from one rotating magnet 36. Thus, a magnetic field 38 reaching the other rotating magnet 36 is generated. As a result, a magnetic field in the same direction, either inward or outward in the radial direction, is applied to both main surfaces of the substrate. Since the magnetic field 38 passes through the substrate 10, the magnetic field 38 can be positively applied to the substrate 10, and the magnetization direction of the soft magnetic layer can be more reliably oriented.

更に、仮に1つのチャンバー内に2枚の基体10を投入するとすれば、回転マグネット36も基体10と同じ数だけ配置する必要がある。しかし複数の回転マグネット36を配置(配列)すればその磁場は相互に影響し合うため、基体10にかかる磁場が必ずしも円形とならない。そこで、軟磁性層14の成膜時、一つのチャンバー内に単一の基体10のみを投入して成膜することにより、基体10主表面に他の磁場の影響を受けずに円形かつ半径方向の磁場を形成することができ、軟磁性層14の磁化方向を全方向において一定にすることが可能となる。   Furthermore, if two substrates 10 are put into one chamber, the same number of rotating magnets 36 as the substrates 10 need to be arranged. However, if a plurality of rotating magnets 36 are arranged (arranged), the magnetic fields influence each other, and the magnetic field applied to the substrate 10 is not necessarily circular. Therefore, when the soft magnetic layer 14 is formed, only the single substrate 10 is placed in one chamber and formed, so that the main surface of the substrate 10 is circular and radial without being affected by other magnetic fields. Thus, the magnetization direction of the soft magnetic layer 14 can be made constant in all directions.

配向制御層16は、軟磁性層14を防護する作用と、下地層18の結晶粒の配向の整列を促進する作用を備える。配向制御層16としては、fcc構造またはhcp構造を有することが好ましい。配向制御層16の材質としては、Ni、Cu、Pt、Pd、Zr、Hf、Nbから選択することができる。さらにこれらの金属を主成分とし、Ti、V、Ta、Cr、Mo、Wのいずれか1つ以上の添加元素を含む合金としてもよい。例えば、NiW、CuW、CuCrを好適に選択することができる。膜厚は50nm以下が好ましい。50nmを超えると、オーバーライト(OW)特性に影響を及ぼすことがある。   The orientation control layer 16 has an action of protecting the soft magnetic layer 14 and an action of promoting alignment of crystal grains of the underlayer 18. The orientation control layer 16 preferably has an fcc structure or an hcp structure. The material of the orientation control layer 16 can be selected from Ni, Cu, Pt, Pd, Zr, Hf, and Nb. Furthermore, it is good also as an alloy which contains these metals as a main component and contains any one or more additional elements of Ti, V, Ta, Cr, Mo, and W. For example, NiW, CuW, or CuCr can be suitably selected. The film thickness is preferably 50 nm or less. If it exceeds 50 nm, the overwrite (OW) characteristics may be affected.

下地層18は、hcp構造であって、磁気記録層22のhcp構造の結晶をグラニュラー構造として成長させることができる。したがって、下地層18の結晶配向性が高いほど、磁気記録層22の配向性を向上させることができる。下地層18の材料としては、Ruの他に、RuCr、RuCoから選択することができる。Ruはhcp構造をとり、Coを主成分とする磁気記録層を良好に配向することができる。   The underlayer 18 has an hcp structure, and the crystal of the hcp structure of the magnetic recording layer 22 can be grown as a granular structure. Therefore, the higher the crystal orientation of the underlayer 18 is, the more the orientation of the magnetic recording layer 22 can be improved. The material of the underlayer 18 can be selected from RuCr and RuCo in addition to Ru. Ru has an hcp structure and can satisfactorily orient the magnetic recording layer containing Co as a main component.

本実施例において下地層18は、Ruからなる2層構造となっている。上層側の第二下地層18bを形成する際に、下層側の第一下地層18aを形成するときよりもArのガス圧を高くしている。ガス圧を高くするとスパッタリングされるプラズマイオンの自由移動距離が短くなるため、成膜速度が遅くなり、結晶配向性を改善することができる。また、高圧にすることにより、結晶格子の大きさが小さくなる。Ruの結晶格子の大きさはCoの結晶格子よりも大きいため、Ruの結晶格子を小さくすればCoのそれに近づき、Coのグラニュラー層の結晶配向性を更に向上させることができる。   In this embodiment, the underlayer 18 has a two-layer structure made of Ru. When forming the second base layer 18b on the upper layer side, the Ar gas pressure is set higher than when forming the first base layer 18a on the lower layer side. When the gas pressure is increased, the free movement distance of the plasma ions to be sputtered is shortened, so that the film formation rate is reduced and the crystal orientation can be improved. Moreover, the size of the crystal lattice is reduced by increasing the pressure. Since the size of the Ru crystal lattice is larger than that of the Co crystal lattice, if the Ru crystal lattice is made smaller, it approaches that of Co, and the crystal orientation of the Co granular layer can be further improved.

微細化促進層20は、非磁性のグラニュラー層である。下地層18のhcp結晶構造の上に非磁性のグラニュラー層を形成し、この上に第一磁気記録層22aのグラニュラー層を成長させることにより、磁性のグラニュラー層を初期成長の段階(立ち上がり)から分離させる作用を有している。微細化促進層20の組成は非磁性のCoCr−SiOとした。 The miniaturization promoting layer 20 is a nonmagnetic granular layer. A nonmagnetic granular layer is formed on the hcp crystal structure of the underlayer 18, and the granular layer of the first magnetic recording layer 22 a is grown thereon, whereby the magnetic granular layer is grown from the initial growth stage (rise). Has the effect of separating. The composition of the miniaturization promoting layer 20 was nonmagnetic CoCr—SiO 2 .

磁気記録層22は、膜厚の薄い第一磁気記録層22aと、膜厚の厚い第二磁気記録層22bとから構成されている。   The magnetic recording layer 22 includes a thin first magnetic recording layer 22a and a thick second magnetic recording layer 22b.

第一磁気記録層22aは、非磁性物質の例としての酸化クロム(Cr)を含有するCoCrPtからなる硬磁性体のターゲットを用いて、2nmのCoCrPt−Crのhcp結晶構造を形成した。非磁性物質は磁性物質の周囲に偏析して粒界を形成し、磁性粒(磁性グレイン)は柱状のグラニュラー構造を形成した。この磁性粒は、微細化促進層のグラニュラー構造から継続してエピタキシャル成長した。 The first magnetic recording layer 22a is a 2 nm CoCrPt—Cr 2 O 3 hcp crystal structure using a hard magnetic target made of CoCrPt containing chromium oxide (Cr 2 O 3 ) as an example of a nonmagnetic substance. Formed. The nonmagnetic material segregated around the magnetic material to form grain boundaries, and the magnetic particles (magnetic grains) formed a columnar granular structure. The magnetic grains were epitaxially grown continuously from the granular structure of the miniaturization promoting layer.

第二磁気記録層22bは、非磁性物質の例としての酸化チタン(TiO)を含有するCoCrPtからなる硬磁性体のターゲットを用いて、10nmのCoCrPt−TiOのhcp結晶構造を形成した。第二磁気記録層22bにおいても磁性粒はグラニュラー構造を形成した。 The second magnetic recording layer 22b was formed using a CoCrPt—TiO 2 hcp crystal structure of 10 nm using a hard magnetic target made of CoCrPt containing titanium oxide (TiO 2 ) as an example of a nonmagnetic substance. Also in the second magnetic recording layer 22b, the magnetic grains formed a granular structure.

磁気記録層22は、上記に記載した以外にも、公知の硬磁性材料を用いることができる。具体的には、CoCrPt系材料、CoCrPt−O系材料、CoCrPt−酸化物(SiO、Taなど)系材料等が挙げられる。また、SNR特性改善などを目的として、希土類金属などを添加することもできる。 The magnetic recording layer 22 may be made of a known hard magnetic material other than those described above. Specifically, a CoCrPt-based material, a CoCrPt-O-based material, a CoCrPt-oxide (SiO 2 , Ta 2 O 5, etc.)-Based material, or the like can be given. Also, rare earth metals can be added for the purpose of improving SNR characteristics.

磁気記録層22の膜厚は、例えば10nm〜30nmの範囲であることが好ましい。また、本実施例において磁気記録層22は2層構造となっているが、単層構造としてもよいし、組成の異なる材料からなる2層以上の構造とすることも可能である。   The film thickness of the magnetic recording layer 22 is preferably in the range of 10 nm to 30 nm, for example. In this embodiment, the magnetic recording layer 22 has a two-layer structure, but it may have a single-layer structure or a structure of two or more layers made of materials having different compositions.

補助記録層24は、グラニュラー磁性層の上に高い垂直磁気異方性を示す薄膜(連続層)を形成し、CGC構造(Coupled Granular Continuous)を構成するものである。これによりグラニュラー層の高密度記録性と低ノイズ性に加えて、連続膜の高熱ゆらぎ耐性を付け加えることができる。補助記録層24の組成は、CoCrPtBとした。   The auxiliary recording layer 24 forms a CGC structure (Coupled Granular Continuous) by forming a thin film (continuous layer) showing high perpendicular magnetic anisotropy on the granular magnetic layer. Thereby, in addition to the high density recording property and low noise property of the granular layer, the high thermal fluctuation resistance of the continuous film can be added. The composition of the auxiliary recording layer 24 was CoCrPtB.

媒体保護層26は、真空を保ったままカーボンをCVD法により成膜した。媒体保護層26は、磁気ヘッドの衝撃から磁気記録層22を防護するための保護層である。一般にCVD法によって成膜されたカーボンはスパッタリング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磁気記録層22を防護することができる。媒体保護層26には従来公知の材料を用いることができる。例えば、C、SiO、ZrO等である。また、高記録密度化の観点から、媒体保護層の膜厚は1nm以上5nm以下であることが好ましい。 The medium protective layer 26 was formed by depositing carbon by a CVD method while maintaining a vacuum. The medium protective layer 26 is a protective layer for protecting the magnetic recording layer 22 from the impact of the magnetic head. In general, carbon deposited by the CVD method has improved film hardness as compared with that deposited by sputtering, so that the magnetic recording layer 22 can be more effectively protected against the impact from the magnetic head. A conventionally known material can be used for the medium protective layer 26. For example, C, SiO 2 , ZrO 2 or the like. From the viewpoint of increasing the recording density, the thickness of the medium protective layer is preferably 1 nm or more and 5 nm or less.

潤滑層28は、PFPE(パーフロロポリエーテル)をディップコート法により成膜した。その他の公知材料も用いることができる。具体的には、フッ素化アルコール、フッ素化カルボン酸等である。潤滑層28の膜厚は約1nmである。   The lubricating layer 28 was formed by dip coating using PFPE (perfluoropolyether). Other known materials can also be used. Specific examples include fluorinated alcohols and fluorinated carboxylic acids. The film thickness of the lubricating layer 28 is about 1 nm.

以上の製造工程により、垂直磁気記録ディスク100が得られた。以下に、実施例と比較例を用いて本発明の有効性について説明する。   Through the above manufacturing process, the perpendicular magnetic recording disk 100 was obtained. The effectiveness of the present invention will be described below using examples and comparative examples.

[評価]
図4は、実施例及び比較例におけるスペーサ層の膜厚と交換結合磁界(Hex)の強度との関係を示すグラフである。実施例は上記説明した如く逆方向の磁場を印加しながら第一軟磁性層と第二軟磁性層を成膜した垂直磁気記録ディスクであり、比較例は同一方向の漏れ磁場がかかった状態で第一、第二軟磁性層を成膜した垂直磁気記録ディスクである。
[Evaluation]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the thickness of the spacer layer and the strength of the exchange coupling magnetic field (Hex) in Examples and Comparative Examples. The embodiment is a perpendicular magnetic recording disk in which a first soft magnetic layer and a second soft magnetic layer are formed while applying a magnetic field in the opposite direction as described above, and the comparative example is in a state where a leakage magnetic field in the same direction is applied. A perpendicular magnetic recording disk having first and second soft magnetic layers formed thereon.

図4に示すように、実施例と比較例は共に、スペーサ層の膜厚を次第に厚くしていくとHexは一旦増加してピークを迎え、更に膜厚を厚くするとHexは低下する傾向にある。ここで、ピークに到達した際、Hexの値が比較例より実施例のほうが大きいことから、実施例のほうが交換結合が強く、結合が安定していることがわかる。   As shown in FIG. 4, in both the example and the comparative example, when the spacer layer is gradually thickened, Hex increases once and reaches a peak, and when the thickness is further increased, Hex tends to decrease. . Here, when the peak is reached, since the value of Hex is larger in the example than in the comparative example, it is understood that the exchange bond is stronger and the bond is more stable in the example.

図5は、実施例及び比較例における、シグナルノイズ比(SNR:Signal Noise Ratio)(dB)とトラック幅(nm)との関係を示すグラフである。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the signal noise ratio (SNR) (dB) and the track width (nm) in the example and the comparative example.

図5に示すように、トラック幅が狭くなるほどにSNRが低下する傾向にある。ここで、いかなるトラック幅においても、比較例より実施例のほうが高いSNRを示していることがわかる。このことから、本発明によって、従来と同じトラック幅であれば、従来よりSNRが増大し再生信号品質が向上した垂直磁気記録ディスクを提供することができる。また、従来と同じ再生信号品質であれば、従来よりトラック幅を狭め記録密度が向上した垂直磁気記録ディスクを提供することができる。   As shown in FIG. 5, the SNR tends to decrease as the track width becomes narrower. Here, it can be seen that the example shows a higher SNR than the comparative example at any track width. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a perpendicular magnetic recording disk in which the SNR is increased and the reproduction signal quality is improved as long as the track width is the same as the conventional one. In addition, if the reproduction signal quality is the same as that of the prior art, a perpendicular magnetic recording disk with a narrower track width and an improved recording density can be provided.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

本発明は、垂直磁気記録方式のHDDなどに搭載される垂直磁気記録ディスクの製造方法として利用可能である。   The present invention can be used as a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording disk mounted on a perpendicular magnetic recording type HDD or the like.

本実施形態にかかる垂直磁気記録ディスクの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the perpendicular magnetic recording disk concerning this embodiment. AFC構造による磁化特性を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the magnetization characteristic by an AFC structure. DCマグネトロンスパッタリングのイメージを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the image of DC magnetron sputtering. 実施例及び比較例における、スペーサ層の膜厚と交換結合磁界(Hex)の強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of a spacer layer and the intensity | strength of an exchange coupling magnetic field (Hex) in an Example and a comparative example. 実施例及び比較例における、シグナルノイズ比(SNR)とトラック幅(MWW)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a signal noise ratio (SNR) and a track width (MWW) in an Example and a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

10 …基体
12 …付着層
14 …軟磁性層
14a …第一軟磁性層
14b …スペーサ層
14c …第二軟磁性層
16 …配向制御層
18 …下地層
18a …第一下地層
18b …第二下地層
20 …微細化促進層
22 …磁気記録層
22a …第一磁気記録層
22b …第二磁気記録層
24 …補助記録層
26 …媒体保護層
28 …潤滑層
30 …ターゲット
32 …シールド
34 …ホルダー
36 …回転マグネット
38 …磁場
100 …垂直磁気記録ディスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Base | substrate 12 ... Adhesion layer 14 ... Soft magnetic layer 14a ... First soft magnetic layer 14b ... Spacer layer 14c ... Second soft magnetic layer 16 ... Orientation control layer 18 ... Underlayer 18a ... First underlayer 18b ... Second lower Base layer 20 ... miniaturization promoting layer 22 ... magnetic recording layer 22a ... first magnetic recording layer 22b ... second magnetic recording layer 24 ... auxiliary recording layer 26 ... medium protective layer 28 ... lubricating layer 30 ... target 32 ... shield 34 ... holder 36 ... Rotating magnet 38 ... magnetic field 100 ... perpendicular magnetic recording disk

Claims (3)

基体上に少なくとも第一軟磁性層と、非磁性のスペーサ層と、第二軟磁性層と、磁気記録層とをこの順に備え、前記第一軟磁性層及び第二軟磁性層が反強磁性交換結合(AFC)構造を備える垂直磁気記録ディスクの製造方法において、
前記第一軟磁性層は半径方向内向きまたは外向きの磁場を印加しながら成膜し、前記第二軟磁性層は前記第一軟磁性層を成膜する際とは逆方向の磁場を印加しながら成膜することを特徴とする垂直磁気記録ディスクの製造方法。
On the substrate, at least a first soft magnetic layer, a nonmagnetic spacer layer, a second soft magnetic layer, and a magnetic recording layer are provided in this order, and the first soft magnetic layer and the second soft magnetic layer are antiferromagnetic. In a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording disk having an exchange coupling (AFC) structure,
The first soft magnetic layer is formed while applying a magnetic field inward or outward in the radial direction, and the second soft magnetic layer is applied with a magnetic field in a direction opposite to that when forming the first soft magnetic layer. A method of manufacturing a perpendicular magnetic recording disk, wherein film formation is performed while the film is formed.
前記第一軟磁性層または第二軟磁性層を成膜する際に、基体の両主表面に、半径方向内向きまたは外向きのいずれか同一方向の磁場を印加して成膜することを特徴とする、請求項1に記載の磁気記録ディスクの製造方法。   When forming the first soft magnetic layer or the second soft magnetic layer, a film is formed by applying a magnetic field in the same direction, either radially inward or outward, to both main surfaces of the substrate. The method of manufacturing a magnetic recording disk according to claim 1. 前記第一軟磁性層または第二軟磁性層を成膜する際に、同一チャンバー内に単一の基体のみを投入して成膜することを特徴とする、請求項1に記載の磁気記録ディスクの製造方法。   2. The magnetic recording disk according to claim 1, wherein when forming the first soft magnetic layer or the second soft magnetic layer, the film is formed by introducing only a single substrate into the same chamber. Manufacturing method.
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