JP5242109B2 - 垂直磁気記録媒体及びその製造方法、並びに磁気記録装置 - Google Patents
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Description
線記録密度を高める技術として、従来の面内磁気記録方式にかわり、垂直磁気記録方式が広く用いられるようになった。垂直磁気記録方式は、記録媒体の磁化を媒体面に垂直に、かつ隣り合う記録ビット内の磁化が互いに反平行になるように記録ビットを形成する方式である。垂直磁気記録方式では、磁化遷移領域での反磁界が小さいため面内磁気記録方式に比べて急峻な磁化遷移領域が形成され、高密度で磁化が安定する。したがって、面内磁気記録方式と比較して、同じ記録分解能を得るために膜厚を大きくして磁性粒子体積を大きくすることができ、記録された磁化の経時的な減衰、すなわち熱減磁を抑制できる。さらに単磁極ヘッドと、垂直記録層と軟磁性下地層を備えた垂直磁気記録媒体との組み合わせにおいて高い記録磁界が得られ、垂直記録層に磁気異方性エネルギーの高い材料を選択することが可能となり、熱減磁をさらに抑制することができる。
本発明の他の目的は、ガードバンド部に非磁性材を充填する必要がなく、かつ媒体表面の平滑化処理を必要としない垂直磁気記録媒体及びその製造方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、安価な垂直磁気記録媒体を用いて、面記録密度を向上する磁気記録装置を提供することである。
非磁性基板上に軟磁性下地層を形成する工程と、
前記軟磁性下地層の上部に、磁性を有する結晶粒子とそれを取り巻く酸化物を主成分とする非磁性結晶粒界から構成される第1の記録層を形成する工程と、
前記第1の記録層の上に、記録トラック部に対応する部分と、記録トラック部間のガードバンド部に対応し、記録トラック部に対応する部分よりも層厚が大きい部分を有する非磁性層を形成する工程と、
前記非磁性層の上に強磁性金属を主成分とし酸化物を含まない第2の記録層を形成する工程と、
前記第2の記録層の上に保護層を形成する工程と、
前記保護層の上に潤滑層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
図1は実施例1による垂直磁気記録媒体の断面構造の模式図である。垂直磁気記録媒体1は非磁性基板10上に軟磁性下地層11と、非磁性の中間層12と、酸化物を含む第1の記録層13と、酸化物を含まない第2の記録層14と、媒体保護層16と、媒体保護層16に塗布された潤滑層17とを有する。第1の記録層13と、第2の記録層14との間に非磁性層15が積層されている。垂直磁気記録媒体1にはガードバンド部18が設けられており、隣接するガードバンド部18の間が記録トラック部19を構成している。ガードバンド部18における非磁性層15の厚さt1は、第1の記録層13と、第2の記録層14との間に生じる磁気的相互作用を小さくして、ガードバンド部18の下部において記録ヘッドからの磁界による磁化反転が困難になる程度に十分大きく設定されている。記録トラック部19における非磁性層15の厚さt2は、第1の記録層13と、第2の記録層14との間に生じる磁気的相互作用によって、記録ヘッドからの磁界による磁化反転が容易になる範囲で設定すればよく、t1>t2の関係が成り立つ。ここでt2=0、すなわちガードバンド部18にのみ非磁性層15を設ける構造でもよい。
まず、図2(A)に示すように、非磁性基板10上に軟磁性下地層11、非磁性の中間層12、酸化物を含むグラニュラ記録層(第1の記録層)13、非磁性層15をスパッタ法等により順次形成する。
続いて、図2(B)に示すように、非磁性層15上に、レジスト2を塗布する。
続いて、図2(C)に示すように、所望の間隔の記録トラック部、ガードバンド部を形成するために凹凸加工された金型(スタンパ)3をレジスト2に密着し、高圧でプレスして、記録トラック部19を形成する部分のレジストの厚さを、ガードバンド部18を形成する部分のレジストの厚さよりも小さくする(以降インプリント工程と呼ぶ)。
続いて、図2(D)に示すように、反応性イオンエッチング等を用いて記録トラック部19を形成する部分のレジスト2の凹部を除去する。
続いて、図2(E)に示すように、レジスト2をマスクとして、イオンミリングや反応性イオンエッチング等を用いて、記録トラック部19を形成する部分の非磁性層15を除去する。なお、この工程では、記録トラック部19を形成する部分の非磁性層15を完全に除去してt2=0としたが、図1に示すように、t1>t2の関係を満たす条件で薄く残しても良い。
続いて、図2(F)に示すように、反応性イオンエッチング等を用いてガードバンド部のレジスト2を除去する。
続いて、図2(G)に示すようにスパッタ法、CVD法等により第2の記録層14、および媒体保護層16を形成し、媒体保護層16の上に液体潤滑層17を塗布する。
まず、図3(A)に示すように、非磁性基板10上に軟磁性下地層11、非磁性の中間層12、酸化物を含むグラニュラ記録層(第1の記録層)13を、スパッタ法等により順次形成する。
続いて、図3(B)に示すように、第1の記録層13上に、レジスト2を塗布する。
続いて、図3(C)に示すように、インプリント工程により、ガードバンド部18を形成する部分のレジストの厚さを、記録トラック部19を形成する部分のレジストの厚さよりも小さくする。
続いて、図3(D)に示すように、反応性イオンエッチング等を用いてガードバンド部18を形成する部分のレジスト2の凹部を除去する。
続いて、図3(E)に示すように、スパッタ法、CVD法等を用いて非磁性層15を形成する。
続いて、図3(F)に示すように、記録トラック部19上のレジスト2と、非磁性層15とを剥離する(以下、リフトオフ工程と呼ぶ)。
続いて、図3(G)に示すようにスパッタ法、CVD法等により第2の記録層14、および媒体保護層16を形成し、媒体保護層16の上に液体潤滑層17を塗布する。
非磁性基板10にはAl-Mg合金などの非磁性金属や、結晶化ガラス、アモルファスガラス、Si、樹脂などの材料を用いることができる。実施例1においては、直径63.5 mmのガラス基板を用いた。
上記中間層構成においてNiW層の役割はRu層の結晶粒径の制御と、膜面垂直方向のc軸配向性を高めることである。これが満足される範囲で膜厚を設定すればよく、3 nm から10 nm程度の値が望ましい。NiWの代わりに、NiCr、NiCrW、NiVなどを用いることができる。また、面心立方格子(fcc)構造を有するPd、Pt、Cuやこれらを含有する合金、NiFeなどの強磁性fcc材料を用いても良く、NiTaなどのアモルファス構造を有する材料を用いてもよい。
Ru層の役割は第1の記録層13の結晶粒径、結晶配向性の制御と結晶粒間の交換結合の低減である。これが満足される範囲で膜厚を設定すればよく、3 nm から30 nm程度の値が望ましい。また、Ruの代わりにRuを含む合金や、RuにSiO2などの酸化物を含有させたものを用いても良い。
実施例2による垂直磁気記録媒体1′の断面構造の模式図を図5に示す。第1の記録層13と、非磁性層15との間に、強磁性金属を含み、酸化物を含まない第3の記録層20が積層されている。その他は実施例1と同様の構成である。図5のように、酸化物を含まない第3の記録層20と、第2の記録層14との間に非磁性層15を挿入し、ガードバンド部18の保磁力を高くし、ディスクリートトラックを形成することも可能である。第3の記録層20として、第2の記録層14と同様に、CoCr合金、CoCrPt合金、CoCrB合金、CoCrMo合金、CoCrNb合金、CoCrTa合金、CoCrPtB合金、CoCrPtMo合金、CoCrPtNb合金、CoCrPtTa合金等を用いることができる。第3の記録層20の膜厚は、第1の記録層13と第3の記録層20との交換結合と、第3の記録層20と第2の記録層14との交換結合とを考慮して設定される。すなわち、第3の記録層20の膜厚は、第1の記録層13と第3の記録層20からなる磁性層の保磁力が磁気ヘッドによる記録が困難になる程度に高く、第1の記録層13と第3の記録層20と第2の記録層14からなる磁性層の保磁力が、磁気ヘッドによる記録が可能になる程度に低くなる範囲で設定されればよい。実施例2において、実施例1の第1の製造方法と同様の方法で第1の記録層13を形成後、連続的に72at.%Co-28at.%Cr合金ターゲットを用いてスパッタ法により膜厚2 nmの第3の記録層20を形成した。非磁性層15の形成工程の後、60at.%Co-12at%Cr-16at.%Pt-12at.%B合金ターゲットを用いてスパッタ法により膜厚3 nmの第2の記録層14を形成した。他の工程は実施例1の第1の製造方法と同一とした。
使用した磁気ヘッドは図6に示すように、トレーリングシールド型記録ヘッド61と、TMR再生ヘッド68からなる複合型ヘッド60を用いた。記録ヘッド61において、主磁極62の先端部の幾何学的なトラック幅は90nmとした。主磁極62とトレーリングシールド63間の距離64は50nmとした。トレーリングギャップ64を介し、主磁極62に対向するトレーリングシールド63の媒体対向面(ABS)からの高さは100nmとした。主磁極62はヨーク65に接続され、ヨーク65と副磁極66との間にコイル67が配置されている。TMR再生ヘッド68は、上下の磁気シールド69の間にTMR膜70が設けられたもので、TMR膜70の幾何学的なトラック幅は70nmとした。
Claims (16)
- 非磁性基板上に、少なくとも軟磁性下地層と、磁性を有する結晶粒子とそれを取り巻く酸化物を主成分とする非磁性結晶粒界から構成された第1の副記録層、及び強磁性金属を主成分とし酸化物を含まない第2の副記録層を含む記録層とを備え、情報を磁気的に記録する記録トラック部と、隣接する記録トラック部の間に設けられたガードバンド部を有する垂直磁気記録媒体において、前記第1の副記録層と前記第2の副記録層との間に少なくとも1層以上の非磁性層を有し、前記第1の副記録層と前記第2の副記録層との間の磁気的相互作用を弱めて記録磁界による磁化反転を困難にする、前記ガードバンド部の非磁性層の総厚t1と、前記磁気的相互作用を強めて前記記録磁界による磁化反転を容易にする、前記記録トラック部の非磁性層の総厚t2との間に、t1>t2の関係が成り立つことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
- 前記記録トラック部の非磁性層の総厚t2が0であることを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記ガードバンド部の第2の副記録層の最上面と、前記記録トラック部の第2の副記録層の最上面との間に生じる段差が2nm以下であることを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記第1の副記録層は、CoCr合金にSi酸化物,Ta酸化物,Nb酸化物,Ti酸化物,Cr酸化物の中のいずれか一種を含有するグラニュラ層であり、前記第2の副記録層はCoCr合金層であり、前記非磁性層はCr,Cu,Ru,Al,Ti,Ta,CoRu,CoCr,CrTi,CrTa,SiO2,AlO3,TiO,Si,Cの中の少なくとも一種の材料からなることを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記第1の副記録層と前記非磁性層との間に、強磁性金属を主成分とし酸化物を含まない第3の副記録層を有することを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記記録トラック部の非磁性層の総厚t2が0であることを特徴とする請求項5記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記ガードバンド部の第2の副記録層の最上面と、前記記録トラック部の第2の副記録層の最上面との間に生じる段差が2nm以下であることを特徴とする請求項5記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記第1の副記録層は、CoCr合金にSi酸化物,Ta酸化物,Nb酸化物,Ti酸化物,Cr酸化物の中のいずれか一種を含有するグラニュラ層であり、前記第2の副記録層及び第3の副記録層はCoCr合金層であり、前記非磁性層はCr,Cu,Ru,Al,Ti,Ta,CoRu,CoCr,CrTi,CrTa,SiO2,AlO3,TiO,Si,Cの中の少なくとも一種の材料からなることを特徴とする請求項5記載の垂直磁気記録媒体。
- 非磁性基板上に軟磁性下地層を形成する工程と、
前記軟磁性下地層の上部に、磁性を有する結晶粒子とそれを取り巻く酸化物を主成分とする非磁性結晶粒界から構成される第1の副記録層を形成する工程と、
前記第1の副記録層の上に、記録トラック部に対応する部分と、記録トラック部間のガードバンド部に対応し、前記記録トラック部に対応する部分よりも層厚が大きい部分を有する非磁性層を形成する工程と、
前記第1の副記録層とともに記録層を形成するように、前記非磁性層の上に強磁性金属を主成分とし酸化物を含まない第2の副記録層を形成する工程と、
前記第2の副記録層の上に保護層を形成する工程と、
前記保護層の上に潤滑層を形成する工程と、
を有し、
前記第1の副記録層と前記第2の副記録層との間の磁気的相互作用を弱めて記録磁界による磁化反転を困難にする、前記ガードバンド部の非磁性層の総厚t1と、前記磁気的相互作用を強めて前記記録磁界による磁化反転を容易にする、前記記録トラック部の非磁性層の総厚t2との間に、t1>t2の関係が成り立つようにすることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。 - 前記記録トラック部に対応する部分と、ガードバンド部に対応する部分を有する非磁性層を形成する工程は、
前記第1の副記録層の上に非磁性層を形成する工程と、
前記非磁性層の上にレジストを塗布する工程と、
前記塗布されたレジストに、記録トラック部とガードバンド部に対応する凹凸を有するスタンパをプレスする工程と、
前記プレス工程により凹凸が形成されたレジストの、凹部(記録トラック部を形成する部分)を除去する工程と、
前記レジストをマスクとして、エッチングにより前記記録トラック部を形成する部分の非磁性層を除去する工程と、
前記工程において残存する非磁性層の上のレジストを除去する工程と、
を含むことを特徴とする請求項9記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。 - 前記記録トラック部に対応する部分と、ガードバンド部に対応する部分を有する非磁性層を形成する工程は、
前記第1の副記録層の上にレジストを塗布する工程と、
前記塗布されたレジストに、ガードバンド部と記録トラック部に対応する凹凸を有するスタンパをプレスする工程と、
前記プレス工程により凹凸が形成されたレジストの、凹部(ガードバンド部を形成する部分)を除去する工程と、
前記レジストをマスクとして、非磁性層を形成する工程と、
前記レジストのマスクと、その上に形成された非磁性層を除去する工程と、
を含むことを特徴とする請求項9記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。 - 非磁性基板上に、少なくとも軟磁性下地層と、磁性を有する結晶粒子とそれを取り巻く酸化物を主成分とする非磁性結晶粒界から構成された第1の副記録層、及び強磁性金属を主成分とし酸化物を含まない第2の副記録層を含む記録層とを備え、情報を磁気的に記録する記録トラック部と、隣接する記録トラック部の間に設けられたガードバンド部を有し、前記第1の副記録層と前記第2の副記録層との間に少なくとも1層以上の非磁性層を有し、前記第1の副記録層と前記第2の副記録層との間の磁気的相互作用を弱めて記録磁界による磁化反転を困難にする、前記ガードバンド部の非磁性層の総厚t1と、前記磁気的相互作用を強めて前記記録磁界による磁化反転を容易にする、前記記録トラック部の非磁性層の総厚t2との間に、t1>t2の関係が成り立つ垂直磁気記録媒体と、
主磁極と、前記主磁極を励磁するためのコイルと、前記主磁極のトレーリング側に配置されたトレーリングシールドと、前記主磁極のリーディング側に配置された再生素子とを備える磁気ヘッドと、
を有することを特徴とする磁気記録装置。 - 前記垂直磁気記録媒体の記録トラック部の非磁性層の総厚t2が0であることを特徴とする請求項12記載の磁気記録装置。
- 前記垂直磁気記録媒体のガードバンド部の第2の副記録層の最上面と、前記記録トラック部の第2の副記録層の最上面との間に生じる段差が2nm以下であることを特徴とする請求項12記載の磁気記録装置。
- 前記垂直磁気記録媒体の第1の副記録層は、CoCr合金にSi酸化物,Ta酸化物,Nb酸化物,Ti酸化物,Cr酸化物の中のいずれか一種を含有するグラニュラ層であり、
前記第2の副記録層はCoCr合金層であり、前記非磁性層はCr,Cu,Ru,Al,Ti,Ta,CoRu,CoCr,CrTi,CrTa,SiO2,AlO3,TiO,Si,Cの中の少なくとも一種の材料からなることを特徴とする請求項12記載の磁気記録装置。 - 前記垂直磁気記録媒体の第1の副記録層と非磁性層との間に、強磁性金属を主成分とし酸化物を含まない第3の副記録層を有することを特徴とする請求項12記載の磁気記録装置。
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