JP5786347B2 - 熱アシスト記録装置用の磁気記録媒体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、熱アシスト記録装置用の磁気記録媒体およびその製造方法に関する。
磁気記録媒体の高密度化を実現する技術として、垂直磁気記録方式が採用されている。この方式で磁気記録される媒体（垂直磁気記録媒体）は、非磁性材料から形成される非磁性基体および磁性材料から形成される磁気記録層を含み、軟磁性材料から形成されていて磁気ヘッドが発生する磁束を磁気記録層に集中させる役割を担う裏打ち層、磁気記録層を目的の方向に配向させる下地層、磁気記録層の表面を保護する保護層などをさらに含んでもよい。
垂直磁気記録媒体の磁気記録層として、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ等の合金材料にＳｉＯ2、ＴｉＯ2などの非磁性体を添加したグラニュラー構造を有する磁気記録層（グラニュラー磁性層）が提案されている（特許文献１を参照）。たとえば、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2グラニュラー磁性層では、ＣｏＣｒＰｔの磁性結晶粒の周囲を取り囲むようにＳｉＯ2非磁性体が偏析し、このＳｉＯ2非磁性体によって個々のＣｏＣｒＰｔ磁性結晶粒が磁気的に分離されている。
近年、グラニュラー磁性層中の磁性結晶粒の粒径を縮小することで、磁化反転単位を小さくし、磁気ヘッドにより記録される信号の単位となる記録ビットをより微細にすることで、垂直磁気記録媒体の記録密度をより一層向上させることが必要とされている。しかしながら、磁性結晶粒の粒径の縮小は、記録された磁化の熱安定性を低下させる。そこで、磁性結晶粒の粒径の縮小による熱安定性の低下を補償するために、グラニュラー磁性層中の磁性結晶粒を結晶磁気異方性のより高い材料で形成することが提案されている。
求められる高い結晶磁気異方性を有する材料として、Ｌ１0系規則合金がある。Ｌ１0系規則合金の薄膜を製造するために、種々の方法が提案されている（特許文献２を参照）。一般に、磁気記録媒体には、強度、耐衝撃性などの点からアルミニウムまたはガラス製の非磁性基体が用いられており、このような非磁性基体の表面にＬ１0系規則合金層を形成する場合、下地層が重要となる。なぜなら、磁性結晶粒に高い結晶磁気異方性を持たせるために、Ｌ１0系規則合金の結晶を（００１）配向にする（結晶の［００１］軸を基板面に対して垂直にする）必要があるためである。そのため、一般に、Ｌ１0系規則合金に対して適当な格子ミスフィットを有する（格子整合性の高い）ＭｇＯまたはＳｒＴｉＯ3が下地層として用いられている。
一方、磁気記録層の厚さは媒体面内方向に一様であるため、磁化反転単位を小さくしていくことは、磁化反転単位の高さを一定にして横断面積を小さくしていくことを意味する。その結果、磁化反転単位自身に作用する反磁界が小さくなり、反転磁界は大きくなる。このように、磁化反転単位の形状で考えた場合、記録密度を高めることは、より大きな書込み磁界を必要とする。
書込み能力の課題に対して、磁気記録媒体およびヘッドの組み合わせで考える熱アシスト記録という記録方式が提案されている。これは、磁性材料における磁気異方性定数Ｋｕの温度依存性、すなわち高温ほどＫｕが小さいという特性を利用したものである。この方式では、磁気記録媒体を加熱して磁気記録層のＫｕを一時的に低下させることにより反転磁界を低減させ、その間に書込みを行う。温度が戻った（下がった）後はＫｕが元の高い値に戻るため、安定して記録信号を保持できるというものである。熱アシスト記録に適した磁気記録媒体を製造する場合、磁気記録層の設計としては、従来の指針に加え、温度特性を考慮する必要が出てくる。
記録ビットの遷移幅は、磁気記録媒体の磁化反転単位のサイズと、ヘッドの磁界勾配および温度勾配により決定される。記録密度向上のためには、記録ビットの遷移幅を小さくすることが必須であり、特にレーザーにより発生させる加熱スポットの温度勾配を急峻にすることが重要である。この点に関して、例えば、磁気記録媒体中に放熱層を付与する方法が提案されている（特許文献３を参照）。放熱層は、加熱スポットに応じた厚さを必要とするが、前述のように、厚さが厚ければ厚いほど大きな放熱効果を有する。しかしながら、放熱層の厚さを増加させると、磁気記録媒体表面の凹凸が大きくなる。磁気記録層より下層の凹凸が大きくなると、その上層の磁気記録層の微細構造、特に結晶配向性および磁性結晶粒子のサイズ制御に影響を及ぼし、これは結晶配向性を悪化させ、粒子サイズのばらつきを大きくする。そのため、放熱層の厚さの過度の増大は、磁気記録媒体の高密度化の障害になる。この課題に対して、上記提案の磁気記録媒体は、二層の放熱層が軟磁性裏打ち層を挟んだ層構成を有することを特徴とする。放熱層および軟磁性裏打ち層が共に複数の層からなり、各放熱層と各軟磁性裏打ち層とが交互に積層される層構成を有することが好ましいとされている。このようにして放熱効果を高めた上で、磁気記録媒体表面の凹凸を減らし、高密度化を達成する方法が開示されている。更に、熱アシスト記録方式に対応する媒体として、高密度の書き込みと、温度特性の制御を両立させる磁気記録媒体が提案されている（特許文献４を参照）。
上記のように、放熱効果を増大させるために放熱層の厚さを厚くすることは、磁気記録媒体の高密度化の障害になる。特に、磁気記録媒体表面の凹凸が大き過ぎると、磁気ヘッドの浮上が不安定になり、信号書込みおよび読み取り時のギャップ長が変動してしまい、ＳＮＲ（シグナル・ノイズ比）の低下などを引き起こす。また、二層の放熱層が軟磁性裏打ち層を挟んだ層構成を採用する場合、下層から上層まで真空一括成膜ラインで生産する際には、放熱層を複数層形成するために、層数に応じたチャンバー数が必要になり、それだけ設備投資費用が大きくなり、好ましくない。
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであって、本発明の課題は、高密度でＳＮＲを高めた熱アシスト記録装置用の磁気記録媒体を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明者らは、第１の態様として、熱アシスト記録装置用の磁気記録媒体であって、該磁気記録媒体が、非磁性基体、磁気記録層、保護層、および液体潤滑層をこの順に含み、該磁気記録層が、磁性部および該磁性部を取り囲む非磁性部からなるグラニュラー構造を有し、該グラニュラー構造における該非磁性部の割合が１５体積％以上３０体積％以下であり、該非磁性部が炭素系材料を含み、該磁気記録媒体の表面が、算術平均粗さＲａおよび粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍを有し、Ｒａ／ＲＳｍが０．０５以上０．１５以下であることを特徴とする磁気記録媒体を提供する。あるいは、本発明者らは、熱アシスト記録装置用の磁気記録媒体であって、該磁気記録媒体が、非磁性基体、磁気記録層、保護層、および液体潤滑層をこの順に含み、該磁気記録層が、下磁気記録層、交換結合制御層、および上磁気記録層をこの順に含み、該下磁気記録層および該上磁気記録層が、磁性部および該磁性部を取り囲む非磁性部からなるグラニュラー構造を有し、該グラニュラー構造における該非磁性部の割合が１５体積％以上３０体積％以下であり、該下磁気記録層および該上磁気記録層の少なくとも一方の該グラニュラー構造の該非磁性部は、炭素系材料を含み、該磁気記録媒体の表面が、算術平均粗さＲａおよび粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍを有し、Ｒａ／ＲＳｍが０．０５以上０．１５以下であることを特徴とする磁気記録媒体を提供する。
あるいは、本発明者らは、第２の態様として、非磁性基体上に、磁性部および該磁性部を取り囲む非磁性部からなるグラニュラー構造を有する磁気記録層を形成する工程と、該磁気記録層上に保護層を形成する工程と、該保護層上に液体潤滑層を形成する工程とを含み、該グラニュラー構造における該非磁性部の割合が１５体積％以上３０体積％以下であり、該非磁性部が炭素系材料を含むことを特徴とする熱アシスト記録装置用の磁気記録媒体の製造方法を提供する。あるいは、本発明者らは、非磁性基体上に下磁気記録層を形成する工程と、該下磁気記録層上に交換結合制御層を形成する工程と、該交換結合制御層上に上磁気記録層を形成する工程と、該上磁気記録層上に保護層を形成する工程と、該保護層上に液体潤滑層を形成する工程とを含み、該下磁気記録層および該上磁気記録層が、磁性部および該磁性部を取り囲む非磁性部からなるグラニュラー構造を有し、該グラニュラー構造における該非磁性部の割合が１５体積％以上３０体積％以下であり、該下磁気記録層および該上磁気記録層の少なくとも一方の該グラニュラー構造の該非磁性部は、炭素系材料を含むことを特徴とする熱アシスト記録装置用の磁気記録媒体の製造方法を提供する。
このような第１の態様および第２の態様の場合、該炭素系材料がＣであることが好ましく、該グラニュラー構造における該非磁性部の割合が２０体積％以上３０体積％以下であることが好ましい。あるいは、該炭素系材料がＢ４Ｃであることが好ましい。さらに、該非磁性基体と該磁気記録層との間に、軟磁性裏打ち層、中間層およびヒートシンク層からなる群から選択される１つまたは複数の層をさらに含むことが好ましい。あるいは、該非磁性基体と該磁気記録層との間に、軟磁性裏打ち層、中間層、およびヒートシンク層からなる群から選択される１つまたは複数の層をさらに形成することが好ましい。
本発明によれば、高密度でＳＮＲを高めた熱アシスト記録装置用の磁気記録媒体を提供でき、リードライト特性に優れた熱アシスト記録装置用の磁気記録媒体を提供できる。以下に詳細に説明するように、本発明者らは、磁性部および磁性部を取り囲む非磁性部からなるグラニュラー構造において、非磁性部が磁性部に対して凹みになる材料を磁気記録層に用いることで、放熱性に優れていて高記録密度に対応し得る磁気記録媒体を提供できることを見出した。本発明者らは、磁気記録層にあえて適度な凹凸を形成することで、高密度でＳＮＲを高めた熱アシスト記録装置用の磁気記録媒体を提供できることを見出したのである。
以下、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の磁気記録媒体の一実施形態を説明するための模式断面図であり、図６は、従来の磁気記録媒体の構成例を説明するための模式断面図である。図１および図６共に、非磁性基体１と、非磁性基体１の上に順次設けられる軟磁性裏打ち層２、中間層３、磁気記録層４（４０）、保護層５および液体潤滑層６とを有する。
非磁性基体１としては、表面が平滑である様々な基体を用いることができ、例えば、磁気記録媒体に用いられる、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金、強化ガラス、結晶化ガラス等を用いることができる。
軟磁性裏打ち層２は、磁気ヘッドからの磁束を制御して記録・再生特性を向上するために形成することが好ましい層である。この層は省略することも可能である。軟磁性裏打ち層２としては、例えば、結晶質のＮｉＦｅ合金、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金、ＣｏＦｅ合金等、微結晶質のＦｅＴａＣ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＮｉＰ等を用いることができる。なお、軟磁性裏打ち層２の厚さの最適値は、磁気記録に用いる磁気ヘッドの構造および特性によって変化するが、軟磁性裏打ち層２を他の層と連続的に形成する場合などは、生産性との兼ね合いから１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが望ましい。軟磁性裏打ち層２の形成方法としては、通常、スパッタ法が採用される。
中間層３は、軟磁性裏打ち層２および磁気記録層４の密着性を確保し、磁気記録層４の結晶粒子径および結晶配向を制御することを目的として用いられる層である。この層は省略することも可能である。従って、中間層３の結晶構造は、上層の磁気記録層材料に合わせて適宜選択することが必要であるが、非晶質材料を中間層３の層中に用いたものも可能である。例えば、中間層３の直上の磁気記録層４に、六方最密充填（ｈｃｐ）構造を取るＣｏを主体とした材料を用いる場合は、中間層３にも同じｈｃｐ構造もしくは面心立方（ｆｃｃ）構造をとる材料を用いるのが好ましい。具体的には、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｏあるいはこれらを含む合金材料を中間層３に用いるのが好ましい。磁気記録層４にＬ１0系規則構造をとるＣｏＰｔ、ＦｅＰｔを主体とした材料を用いる場合は、中間層３としてＮｉＷ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｒｕ、ＭｇＯまたはそれらを含む合金を用いることができ、さらに、それらを複数枚積層したものを用いることができる。中間層３の厚さは、磁気記録層４の結晶性向上、耐久性、リードライト特性、および生産性との兼ね合いから選択される。中間層３の厚さは、薄いほどヘッド磁界が強まり書込み容易性は向上するが、５〜１００ｎｍが好ましい。
磁気記録層４は、グラニュラー構造を有する層から構成される。図３に磁気記録層４のグラニュラー構造の平面図の例を示す。グラニュラー構造は、磁性元素を主体とした柱状の磁性部（磁性粒子ともいう）４Ａが非磁性部４Ｂで隔てられた（取り囲まれた）構造をとる。記録密度の増加に対応するため、磁性部４Ａのピッチは短い方が好ましいが、熱揺らぎの問題および信号の読み取りの点を考慮して、磁性部４Ａ自体は大きい方が好ましい。そのため、非磁性部４Ｂは、各磁性部４Ａ間の磁気的結合を小さくする範囲でなるべく狭いことが望ましい。磁性部４Ａの直径は、３〜１０ｎｍ程度が好ましく、非磁性部４Ｂの幅は、０．１〜４ｎｍ程度が好ましい。なお、磁気記録層４における非磁性部４Ｂの割合が１５体積％以上３０体積％以下であるため、高記録密度で良好な信号特性の磁気記録媒体が得られる。
磁気記録層の磁性部４Ａとしては、ＣｏＰｔ合金に、Ｃｒ、Ｂ、Ｔａ、Ｗなどの金属を添加した磁性粒子が好ましく用いられる。磁気記録層４は、磁性部４Ａを構成する材料と非磁性部４Ｂを構成する材料との混合物からなるターゲットを用いるスパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタ法）などによって形成することができる。また、磁性部４Ａとして、Ｋｕの高い磁性材料であるＬ１0系規則合金を用いることができる。Ｌ１0系規則合金としては、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｔまたはこれらにＮｉまたはＣｕなどを添加した合金を用いることができる。非磁性部４Ｂは、各磁性部４Ａ間の磁気的結合を小さくする範囲でなるべく薄いことが望ましい。そのため、非磁性部４Ｂとしては、磁性部４Ａを磁気的に分離して磁性部４Ａ中への固溶が少ない材料が好適である。非磁性部４Ｂとして、例えば酸化物、炭素系材料、または酸化物および炭素系材料の混合体を使用することができる。酸化物は、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＭｇＯ等とすることができ、炭素系材料は、カーボン（Ｃ）；Ｂ４Ｃ、ＢＣ、ＳｉＣ等の各種炭化物とすることができる。なお、後述する実施例１、３では、非磁性部４ＢにそれぞれＢ４Ｃ、Ｃを用いたが、非磁性部４Ｂの材料はこれらに限定されない。
保護層５は、従来使用されている硬質保護層とすることができ、例えば、カーボンを主体とする硬質保護層とすることができる。保護層５は、単層とすることができ、あるいは、異なる性質の二層カーボンの積層体、金属層およびカーボン層の積層体、または酸化物層およびカーボンの積層体とすることもできる。
液体潤滑層６として、例えばパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を用いることができる。液体潤滑層６は、磁気記録媒体の液体潤滑層材料として一般的に用いられる様々な潤滑材料を用いて形成することもできる。
なお、以下で説明されるように、本発明における磁気記録層は、複数の磁性材料の積層体として構成されていてもよい。この場合、複数の磁性材料の積層体は、交換結合制御層を隔てて、ＥＣＣ（Ｅｘｃｈａｎｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）構造を有する。この場合、複数の磁性材料の積層体のうちの少なくとも１層は、磁性部が非磁性部（炭素系材料からなる）で囲まれたグラニュラー構造を有することになる。なお、以下に示すように、複数の磁性材料の積層体のうち、上磁気記録層のみが炭素系材料を含むことが好ましいが、別の実施態様においては、下磁気記録層のみが炭素系材料を含んでいてよく、あるいは上磁気記録層および下磁気記録層がいずれも炭素系材料を含んでいてよい。
図２は、本発明の磁気記録媒体の別の実施形態を説明するための断面模式図であり、上述の複数の磁性材料の積層体が、下磁気記録層４−１および上磁気記録層４−３、ならびにこれらの間の交換結合制御層４−２の三層からなる構成の例を示す。図２に示すように、２つに分かれた磁性部４Ａは上下に並んで同じところに位置し、非磁性部４Ｂは磁性部４Ａの周囲に位置にするため、下側の磁性部４Ａから上側の磁性部４Ａまでの部分は、下磁気記録層４−１から交換結合制御層４−２を貫いて上磁気記録層４−３まで柱状に成長した構造となる。このような構造とすると、下側の磁性部４Ａから上側の磁性部４Ａまでの部分が各々結合し、その周囲が非磁性部４Ｂで隔てられることで独立した磁化反転単位となる。磁気記録層の記録信号の書込みおよび読み取りとの兼ね合いから、上記積層体の厚さは、おおむね５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが望ましい。
ここで、熱アシスト記録装置では、磁気記録媒体の磁気記録層のうち、高温域に信号を書込み、低温域には記録しないという、温度領域の差によって記録ビットを制御している。熱アシスト用ヘッドのレーザーにより磁気記録媒体の記録ビット領域のみを信号記録温度に加熱し、記録後は記録ビット領域を速やかに信号記録温度よりも低温に冷却することが望ましい。そのため、磁気記録層の放熱性を高くすることが必要である。図１および図２の磁気記録媒体においては、図６に示す従来の磁気記録媒体と比較して、磁気記録媒体の磁気記録層に適度な凹凸を形成しているため磁気記録媒体の表面積が大きくなっている。これにより、磁気記録媒体の表面の放熱性が顕著に向上している。さらに、ハードディスクドライブにおける記録再生時には、磁気記録媒体が高速で回転し、磁気記録媒体とスライダーとの間に高速な空気の流れが生じており、この空気の流れにより磁気ヘッドが浮上している。本発明の磁気記録媒体では、磁気記録媒体の表面積が大きくなっていることで、表面での空気の流れが乱れる。そのことで、磁気記録媒体の表面からの熱拡散が大きくなり、放熱性が顕著に高められている。
特に、交換結合制御層を採用した場合に磁気記録媒体表面の凹凸が冷却効果を増大させることに関しては、例えば次のように説明することができる。一般に、ある層の成膜が進んで厚膜になると、磁性粒子（磁性部）が面内方向に結晶成長して肥大化し、磁性粒子のサイズが大きくなる。ここで、成膜の途上で成膜を中断し再度成膜を行なうと、結果として形成される磁性粒子のサイズは大きくならない。即ち、膜厚が小さいうちに結晶成長を一旦中断して再度結晶成長させると、結果として形成される磁性粒子はそのまま結晶成長させた場合に比べて小さくなるのである。例えば、１０ｎｍの層を連続して成膜する場合と、５ｎｍ成膜して中断して更に５ｎｍ成膜する場合とでは、得られる磁性粒子のサイズが異なり、後者の２回に分けて成膜する場合の方が、得られる磁性粒子のサイズが小さくなる。これは、磁性粒子の結晶成長が一旦リセットされて、再度結晶成長が始まるためである。本願の図２に示された例においては、磁気記録層を分断して（すなわち下磁気記録層４−１および上磁気記録層４−３の間に）交換結合制御層４−２を形成したため、上記の理由で磁性粒子を小さくすることができ、磁気記録媒体の記録密度を一層向上できるようになっている。また、磁気記録層を構成する材料が同じ場合を検討するならば、磁性部および非磁性部の表面エネルギー差は同じであるため、磁気記録層の磁性部および非磁性部の粗さまたは凹凸を形成する力も同じとなる。従って、磁性粒子が小さく粗さまたは凹凸が同じならばＲａ／ＲＳｍは大きくなり、結果として磁気記録媒体表面の表面積を増大させて冷却効果を一層向上できるようになっている。更に、保持力Ｈｃ、キュリー温度Ｔｃの異なる材料を用いてＥＣＣさせることで、保持力Ｈｃとキュリー温度Ｔｃを適正な値で層設計することが可能である。
このように、本発明者は、非磁性部４ＢがＣまたはＢ４Ｃなどの炭素系材料を含むことで、磁性部４Ａに対して非磁性部４Ｂが凹となり、磁気記録媒体の磁気記録層に凹凸を形成できることを見出した。本発明者は、グラニュラー構造を有する磁気記録媒体の表面にあえて適度な高さまたは深さ（算術平均粗さＲａ）およびピッチ（曲線要素の平均長さＲＳｍ）の凹凸を付与することで、ＳＮＲ特性が良好となり、熱アシスト記録時の書込みトラック幅が狭められることを見出した。本発明者は、ＳＮＲ特性および書込みトラック幅が、磁気記録媒体表面の凹凸の高さまたは深さおよびピッチに関連していることを見出し、具体的には、以下の実施例に示されるように、ＪＩＳＢ０６０１における算術平均粗さＲａおよび曲線要素の平均長さＲＳｍにおいて、Ｒａ／ＲＳｍが０．０５以上０．１５以下の範囲であると良好なＳＮＲ特性および書込みトラック幅が得られることを見出したのである。
磁気記録媒体を生産する際にチャンバー数の大幅な増加とならない範囲において、非磁性基体と軟磁性裏打ち層との間に、熱伝導率の高い材料でヒートシンク層を形成しても良い。この場合のヒートシンク層としては、熱伝導率の高いＣｕ、Ａｌ、Ａｇおよびそれらを主成分とする合金が好ましい。
非磁性基体１の上に積層される各層は、磁気記録媒体の分野で通常用いられる様々な成膜技術によって形成することが可能である。液体潤滑層を除く各層の形成には、例えばＤＣマグネトロンスパッタリング法、真空蒸着法を用いることができる。液体潤滑層を形成するためには、例えばディップ法、スピンコート法を用いることができる。しかし、液体潤滑層の形成方法は、これらに限定されない。
以下に本発明の磁気記録媒体およびその製造方法を、実施例および比較例を参照して詳細に説明する。
[実施例１]
実施例１においては、非磁性基体、その上に順次設けられるＣｏＺｒＮｂ軟磁性裏打ち層、ＮｉＣｒＭｏ/Ｒｕ中間層、三層構造のＣｏＣｒＰｔ系グラニュラー磁気記録層（Ｒｕ交換結合制御層を含む）、Ｃ保護層、および液体潤滑層を有する垂直磁気記録媒体を作製した。
[実施例１]
実施例１においては、非磁性基体、その上に順次設けられるＣｏＺｒＮｂ軟磁性裏打ち層、ＮｉＣｒＭｏ/Ｒｕ中間層、三層構造のＣｏＣｒＰｔ系グラニュラー磁気記録層（Ｒｕ交換結合制御層を含む）、Ｃ保護層、および液体潤滑層を有する垂直磁気記録媒体を作製した。
まず、非磁性基体として表面が平滑な化学強化ガラス基体（ＨＯＹＡ社製Ｎ−１０ガラス基体）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、ＣｏＺｒＮｂターゲットを用いて膜厚５０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層を形成した。次にＮｉＣｒＭｏ層およびＲｕ層からなる二層構造の中間層を形成した。具体的には、ＮｉＣｒＭｏターゲットを用いて膜厚５ｎｍのＮｉＣｒＭｏ層を形成し、その上に、Ｒｕターゲットを用いて膜厚２０ｎｍのＲｕ層を形成した。
次に、下磁気記録層として、第１表に記載のＢ４Ｃ割合ｘと同じ割合のＴｉＯ2でＴｉＯ2およびＣｏ70Ｃｒ10Ｐｔ20を混合した（１００−ｘ）体積％（Ｃｏ70Ｃｒ10Ｐｔ20）−ｘ体積％（ＴｉＯ2）ターゲット（ｘ＝１０〜４５）を用いて、膜厚６ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ2層を形成した。その上に、交換結合制御層として膜厚０．１ｎｍのＲｕ層を形成した。さらに、上磁気記録層として、第１表に記載のＢ４Ｃ割合ｘでＣｏ80Ｃｒ15Ｐｔ5およびＢ４Ｃを混合した（１００−ｘ）体積％（Ｃｏ80Ｃｒ15Ｐｔ5）−ｘ体積％Ｂ４Ｃターゲット（ｘ＝１０〜４５）を用いて、膜厚１０ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−Ｂ４Ｃ層を形成し、三層構造の磁気記録層を得た。
第１表 実施例１の結果
最後にカーボンターゲットを用いてＣからなる膜厚２ｎｍの保護層を形成後、真空装置から取り出した。
全ての層の形成は、Ａｒガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタリング法により行った。
その後、パーフルオロポリエーテルからなる膜厚２ｎｍの液体潤滑層をディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体とした。
［比較例２］
比較例２においては、磁気記録層の構成を以下の手順で行ったことを除いて、実施例１と同一の手順により磁気記録媒体を作製した。
具体的には、下磁気記録層として、第２表に記載のＳｉＯ2割合ｙと同じ割合のＴｉＯ2でＣｏ70Ｃｒ10Ｐｔ20およびＴｉＯ2を混合した（１００−ｙ）体積％（Ｃｏ70Ｃｒ10Ｐｔ20）−ｙ体積％（ＴｉＯ2）ターゲット（ｙ＝１０〜５０）を用いて、膜厚６ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ2層を形成した。その上に、交換結合制御層として膜厚０．１ｎｍのＲｕ層を形成した。さらに、上磁気記録層として、第２表に記載のＳｉＯ2割合ｙでＣｏ80Ｃｒ15Ｐｔ5およびＳｉＯ2を混合した（１００−ｙ）体積％（Ｃｏ80Ｃｒ15Ｐｔ5）−ｙ体積％ＳｉＯ2ターゲット（ｙ＝１０〜５０）を用いて、膜厚１０ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2層を形成した。
比較例２においては、磁気記録層の構成を以下の手順で行ったことを除いて、実施例１と同一の手順により磁気記録媒体を作製した。
具体的には、下磁気記録層として、第２表に記載のＳｉＯ2割合ｙと同じ割合のＴｉＯ2でＣｏ70Ｃｒ10Ｐｔ20およびＴｉＯ2を混合した（１００−ｙ）体積％（Ｃｏ70Ｃｒ10Ｐｔ20）−ｙ体積％（ＴｉＯ2）ターゲット（ｙ＝１０〜５０）を用いて、膜厚６ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ2層を形成した。その上に、交換結合制御層として膜厚０．１ｎｍのＲｕ層を形成した。さらに、上磁気記録層として、第２表に記載のＳｉＯ2割合ｙでＣｏ80Ｃｒ15Ｐｔ5およびＳｉＯ2を混合した（１００−ｙ）体積％（Ｃｏ80Ｃｒ15Ｐｔ5）−ｙ体積％ＳｉＯ2ターゲット（ｙ＝１０〜５０）を用いて、膜厚１０ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2層を形成した。
第２表 比較例２の結果
［実施例３］
実施例３においては、非磁性基体、その上に順次設けられるＣｏＺｒＮｂ軟磁性裏打ち層、ＮｉＣｒＭｏ／ＭｇＯ中間層、規則化合金系ＦｅＰｔグラニュラー磁気記録層、Ｃ保護層、および液体潤滑層を有する垂直磁気記録媒体を作製した。
実施例３においては、非磁性基体、その上に順次設けられるＣｏＺｒＮｂ軟磁性裏打ち層、ＮｉＣｒＭｏ／ＭｇＯ中間層、規則化合金系ＦｅＰｔグラニュラー磁気記録層、Ｃ保護層、および液体潤滑層を有する垂直磁気記録媒体を作製した。
まず、非磁性基体として表面が平滑な化学強化ガラス基体（ＨＯＹＡ社製Ｎ−１０ガラス基体）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、ＣｏＺｒＮｂターゲットを用いて膜厚５０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層を形成した。次にＮｉＣｒＭｏ層およびＭｇＯ層からなる二層構造の中間層を形成した。具体的には、ＮｉＣｒＭｏターゲットを用いて膜厚５ｎｍのＮｉＣｒＭｏ層を形成し、その上に、ＭｇＯターゲットを用いて膜厚２０ｎｍのＭｇＯ層を形成した。
次に、磁気記録層として、第３表に記載のＣ割合ｚでＦｅ50Ｐｔ50およびＣを混合した（１００−ｚ）体積％（Ｆｅ50Ｐｔ50）−ｚ体積％Ｃターゲット（ｚ＝１０〜４０）を用いて、膜厚１０ｎｍのＦｅ50Ｐｔ50−Ｃ層を得た。
第３表 実施例３の結果
最後にカーボンターゲットを用いてＣからなる膜厚２ｎｍの保護層を形成後、真空装置から取り出した。
ＭｇＯ層を除く層の形成は、Ａｒガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタリング法により行った。ＭｇＯ層の形成は、Ａｒガス雰囲気中でＲＦスパッタリング法により行った。
その後、パーフルオロポリエーテルからなる膜厚２ｎｍの液体潤滑層をディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体とした。
以下、実施例１、３および比較例２の評価結果について説明する。断面ＴＥＭ観察により、表面粗さの状態を観察した。各サンプルの適当な位置の１００ｎｍ幅の領域を断面ＴＥＭにより観察し、磁気記録媒体表面の凹凸（粗さ）を確認しながら、ＪＩＳＢ０６０１に従って、算術平均粗さＲａおよび粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍを測定した。また、半導体レーザーが発生する波長７８５ｎｍの光を導くための光導波路、および近接場光を発生させるための散乱体を備えた磁気記録ヘッドを用いて、電磁変換特性を測定した。記録時には半導体レーザーを１００ｍＷで発生させ、近接場光でのエネルギーがクロストラック方向に８０ｎｍ程度の幅で入射できるようにした。ヘッドライトポールのクロストラック方向の幅は、２００ｎｍであり、最大ヘッド磁場は５ｋＯｅ（３９８Ａ／ｍｍ）出力とした。また、記録再生時には２．５インチ磁気記録媒体を５４００ｒｐｍで回転させ、磁気記録媒体の基板の中周部分での記録再生を行った。ＳＮＲ特性および書込みトラック幅を測定した。書込みトラック幅は、トラックプロファイルの半値幅とした。
図４は、実施例１において、上磁気記録層を８０体積％（Ｃｏ80Ｃｒ15Ｐｔ5）−２０体積％Ｂ４Ｃターゲット（第１表のｘ＝２０）で形成したサンプルのＴＥＭ観察結果を示す。Ｒｕ中間層表面ではほとんど凹凸が見られず、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ４Ｃ層表面で凹凸が大きくなっていることがわかる。なお、実施例１の各サンプルを観察した結果、実施例１のｘが１５以上の断面構造で、磁気記録層より下層では表面の凹凸はほとんど見られないものの、磁気記録層以上の層で表面の凹凸が見られた。
図５は、比較例２において、上磁気記録層を８０体積％（Ｃｏ80Ｃｒ15Ｐｔ5）−２０体積％ＳｉＯ2ターゲット（第２表のｙ＝２０）で形成したサンプルのＴＥＭ観察結果を示す。ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2層表面の凹凸はほとんどないことがわかる。
実施例１、比較例２、および実施例３で作製したサンプルにおける算術平均粗さＲａ、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ、Ｒａ／ＲＳｍ、ＳＮＲ特性、および書込みトラック幅の結果を、それぞれ第１表、第２表および第３表にまとめて示す。なお、高記録密度で良好な信号特性を得る目的から、ＳＮＲ１０ｄＢ以上、かつ、書込みトラック幅９０ｎｍ以下を良品として判定した。
この結果、グラニュラー構造中の非磁性部（ＳｉＯ2、Ｃ、Ｂ４Ｃ）を増加させると、Ｒａが大きくなることがわかる。さらに、その傾向は、グラニュラー構造中の非磁性部の材質で異なり、ＳｉＯ2に比べて、ＣおよびＢ４Ｃの方が顕著であることがわかる。すなわち、グラニュラー構造中のＣ、Ｂ４Ｃなどの炭素系材料の割合を増加させると、Ｒａが顕著に大きくなることがわかる。これはＳｉＯ2、ＴｉＯ2などの酸化物に比べ、Ｃ、Ｂ４Ｃなどの炭素系材料のほうが、粒内成分であるＣｏＣｒＰｔまたはＦｅＰｔとの表面エネルギー差が大きいことに寄与していると考えられる。
Ｒａ／ＲＳｍが０．０５より小さいときには、書込みトラック幅が広がってしまうことがわかる。これは、表面からの熱拡散が小さいために、うまく放熱できなくなるためと想定される。
比較例２においては、非磁性部の増加とともにＳＮＲは低下し、非磁性部が５０体積％以上では、ＳＮＲが１０ｄＢより小さくなる。これは、信号強度に寄与する磁性材の体積比率が低下したことによると考えられる。
さらに、実施例１、３のように、Ｒａ／ＲＳｍが０．１５より大きくなると、ＳＮＲ評価においてヘッド表面へのヒットノイズが多く観察された。これは、表面粗さのためにヘッド浮上性が不安定になり、ＳＮＲが劣化したためと考えられる。
以上より、グラニュラー構造を有する磁気記録層における非磁性部の割合が１５体積％以上３０体積％以下の範囲において、表面のＲａ／ＲＳｍが０．０５以上０．１５以下であると、熱アシスト記録装置に適した磁気記録媒体とすることができることがわかる。
また、グラニュラー磁気記録層表面のＲａ／ＲＳｍを０．０５以上０．１５以下とするためには、非磁性部を炭素系材料とすればよいことがわかる。
１ 非磁性基体
２ 軟磁性裏打ち層
３ 中間層
４、４０ 磁気記録層
４Ａ、４０Ａ 磁性部
４Ｂ、４０Ｂ 非磁性部
４−１ 下磁気記録層
４−２ 交換結合制御層
４−３ 上磁気記録層
５ 保護層
６ 液体潤滑層
２ 軟磁性裏打ち層
３ 中間層
４、４０ 磁気記録層
４Ａ、４０Ａ 磁性部
４Ｂ、４０Ｂ 非磁性部
４−１ 下磁気記録層
４−２ 交換結合制御層
４−３ 上磁気記録層
５ 保護層
６ 液体潤滑層
Claims (8)
- 熱アシスト記録装置用の磁気記録媒体であって、
該磁気記録媒体が、非磁性基体、磁気記録層、保護層、および液体潤滑層をこの順に含み、
該磁気記録層が、磁性部および該磁性部を取り囲む非磁性部からなるグラニュラー構造を有し、
該グラニュラー構造における該非磁性部が炭素系材料を含み、
該磁気記録媒体の表面が、算術平均粗さＲａおよび粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍを有し、Ｒａ／ＲＳｍが０．０５以上０．１５以下であり、
Ｒａが０．４５ｎｍ以上１．０８ｎｍ以下、または、ＲＳｍが６．５ｎｍ以上８．８ｎｍ以下であることを特徴とする磁気記録媒体。 - 熱アシスト記録装置用の磁気記録媒体であって、
該磁気記録媒体が、非磁性基体、磁気記録層、保護層、および液体潤滑層をこの順に含み、
該磁気記録層が、下磁気記録層、交換結合制御層、および上磁気記録層をこの順に含み、
該下磁気記録層および該上磁気記録層が、磁性部および該磁性部を取り囲む非磁性部からなるグラニュラー構造を有し、
該下磁気記録層および該上磁気記録層の少なくとも一方の該グラニュラー構造の該非磁性部は、炭素系材料を含み、
該磁気記録媒体の表面が、算術平均粗さＲａおよび粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍを有し、Ｒａ／ＲＳｍが０．０５以上０．１５以下であり、
Ｒａが０．４５ｎｍ以上１．０８ｎｍ以下、または、ＲＳｍが６．５ｎｍ以上８．８ｎｍ以下であることを特徴とする磁気記録媒体。 - 該磁気記録媒体の表面において、該磁性部に対して該非磁性部が凹であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
- 該グラニュラー構造における該非磁性部の割合が１５体積％以上３０体積％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気記録媒体。
- 該炭素系材料がＣであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気記録媒体。
- 該グラニュラー構造における該非磁性部の割合が２０体積％以上３０体積％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の磁気記録媒体。
- 該炭素系材料がＢ4Ｃであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気記録媒体。
- 該非磁性基体と該磁気記録層との間に、軟磁性裏打ち層、中間層およびヒートシンク層からなる群から選択される１つまたは複数の層をさらに含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の磁気記録媒体。
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