JP6085088B2

JP6085088B2 - 垂直磁気記録媒体の製造方法

Info

Publication number: JP6085088B2
Application number: JP2012001897A
Authority: JP
Inventors: アマレンドラ・クマール・シング; シュン・マツモト; シャオ・ドン・チェン; ヒロシ・カナザワ
Original assignee: ショウワ・デンコー・エイチディー・シンガポール・ピーティーイー・リミテッド
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2032-01-10
Also published as: SG182861A1; US20120231298A1; JP2012146385A; US9053732B2

Description

本発明は、概して、垂直磁気記録媒体の製造方法に関するものであり、特に、垂直磁気記録層を利用するハードディスクに有用である。

家庭用電化製品及び特にハードディスクにおける様々な用途に、垂直磁気記録媒体がますます使用されている。通常、個々の磁区の帯磁方向が媒体の表面に平行である従来の長手磁気記録媒体とは対照的に、垂直磁気記録媒体が、媒体の表面に垂直な個々の磁区の帯磁方向を有する。これが、長手磁気記録媒体において達成されるよりも極めて高い記録密度を可能にする。

所定量のハードディスク領域における増え続けるデータ記録量に対する産業界の要求を満たすために（‘面密度’としても知られている）、垂直磁気記録媒体の配置の絶え間ない改善が必要とされる。高い面密度を達成するための一つの技術が、磁気記録媒体のグレインサイズを下げることである。しかしながら、垂直記録媒体に対しこの技術を適用することは、結果として、悪いスイッチング磁場分布ｄＨ_ｃ／Ｈ_ｃ及び悪い結晶方位Δθ_５０を生じる。これが、結果として、小さなグレインを使用することにより得られる信号雑音比（ＳＮＲ）の任意の改善を取り消す高い媒体ノイズを生じる。

垂直記録媒体及び垂直記録媒体の製造方法が提供され、垂直記録媒体内の下層を形成する間、基板に対し負バイアス電圧を適用することが、結果として、通常小さなグレイン、良好な結晶Δθ_５０方位及び改善されたスイッチング磁場分布ｄＨ_ｃ／Ｈ_ｃを有する垂直記録媒体を生じる。

第一の例示的な態様によると、垂直磁気記録媒体の製造方法が提供され、この垂直磁気記録媒体が、基板、該基板上の下層、該下層上の中間層及び該中間層上の記録層を備え、この下層が、第一軟質下層、該第一軟質下層上の反強磁性的に結合されたＲｕ層、該反強磁性的に結合されたＲｕ層上の第二軟質下層、及び該第二軟質下層上の方位制御層を備え、この方法が、下層を形成する間、基板に負バイアス電圧を印加するステップを含む。

第一軟質下層、第二軟質下層及び方位制御層の少なくとも一つを形成する間、負バイアス電圧が、基板に印加されてよい。

第一軟質下層を形成する間、負バイアス電圧が、基板に印加されてよく、この方法が、反強磁性的に結合されたＲｕ層と隣接する第一軟質下層の一部を形成する間、負バイアス電圧を除去するステップをさらに含んでよい。

反強磁性的に結合されたＲｕ層と隣接する第一軟質下層の一部が、第一軟質下層の厚さの最大１０％の厚さを有してよい。

第二軟質下層を形成する間、負バイアス電圧が、基板に印加されてよく、この方法が、反強磁性的に結合されたＲｕ層と隣接する第二軟質下層の一部を形成する間、負バイアス電圧を除去するステップをさらに含んでよい。

反強磁性的に結合されたＲｕ層と隣接する第二軟質下層の一部が、第二軟質下層の厚さの最大１０％の厚さを有してよい。

方位制御層が、第一副層及び第二副層を備えてよく、第一副層及び第二副層の少なくとも１つを形成する間、負バイアス電圧が、基板に印加されてよい。

印加される負バイアス電圧が、最大５００Ｖであってよい。

第二の例示的な態様により、上記のような方法によって製造された垂直磁気記録媒体が提供される。

方位制御層が、面心立方構造を有してよい。

方位制御層が、第一副層及び第二副層を備えてよい。

第一副層が、非晶構造を有してよく、第二副層が、面心立方構造を有してよい。

垂直記録媒体の上の垂直記録ヘッドの概略断面図である。垂直記録媒体の好ましい形態の概略断面図である。第一実施形態の下層の概略断面図である。第二実施形態の下層の概略断面図である。第三実施形態の第一下層の概略断面図である。第四実施形態の第一下層の概略断面図である。垂直記録媒体の好ましい製造方法のフローチャートである。

好ましい実施形態が、添付の図面を参照してここで説明される。

垂直記録媒体１０３の例示的な実施形態及び該例示的な実施形態の製造方法７００が、図１〜７を参照して以下において説明される。

図１に示されるように、例示的な垂直記録システム１００が、磁気記録ヘッド（読み込み−書き込みデバイス）１０２及び垂直記録媒体１０３を備える。磁気記録ヘッド１０２が、側部にシールド１０５ａ及び１０５ｂが配置されている磁気抵抗センサー１０４から構成されたリーダーユニットを備える。また、磁気記録ヘッド１０２が、ライトポール１０７及びリターンポール１０６から構成されたライターユニットを備える。書き込み操作の間、垂直記録媒体１０３内において、ライトフラックスが、経路１０８を介して、ライトポール１０７から進み、リターンポール１０６に戻る。

垂直記録媒体１０３が、基板１０９、下層１１０、中間層１１１及び記録層１１２を備える。好ましい形態の垂直記録媒体１０３の構造の例示的な概略断面図（正確な縮尺ではない）が、図２に示される。図に示すように、基板１０９上の下層１１０が、第一軟質下層１１３及び第二軟質下層１１４を備え、第一及び第二軟質下層１１３、１１４の間に反強磁性的に結合されたルテニウム層（（ＡＦＣ）Ｒｕ）１１５を有する。また、下層１１０が、方位制御層１１６を備える。方位制御層１１６が、第二軟質下層１１４上に配置され、中間層１１１が、方位制御層１１６上に配置される。記憶層１１２、保護層１１９及び潤滑剤層１２０が、中間層１１１上に続いて形成される。

好ましい実施形態において、垂直記録媒体１０３の基板１０９が、アルミニウム（Ａｌ）またはＡｌ合金から形成される。必要または要求される場合、基板１０９が、代わりに、ガラス、ケイ素または炭化ケイ素等の材料から形成されてよい。好ましい実施形態において、基板１０９の平均表面粗さが、０．３ｎｍよりも大きくなく、少なくとも０．１ｎｍである。記録ヘッド１０２のフライアビリティを考慮し、例えば、０．２ｎｍ〜０．１ｎｍの間の表面粗さが、許容される。

第一及び第二軟質下層１１３、１１４が、軟磁性材料（すなわち、容易に磁化され及び消磁される材料）から形成される。好ましい実施形態において、軟磁性材料が、ベース合金として鉄（Ｆｅ）またはコバルト（Ｃｏ）のいずれかを含むコバルト合金であり、タンタル（Ｔａ）、ニオビウム（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）から構成される群から選択された一つ以上の添加物を含む。添加物が、０〜２０ａｔ％の範囲内である。第一及び第二軟質下層１１３、１１４、並びに（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５が、あわせて、好ましくは、２０ｎｍ〜８０ｎｍの間の総厚さを有する。第一及び第二軟質下層１１３、１１４が、非晶構造を有する。非晶構造を有する利点は、これが、垂直媒体構造におけるグレインの良好な結晶方位の獲得を助けることである。

方位制御層１１６が、記録層１１２内におけるグレイン、結晶成長及び結晶方位を制御するように機能する。方位制御層が、好ましくは、ニッケル（Ｎｉ）合金、白金（Ｐｔ）タンタル（Ｔａ）、またはパラジウム（Ｐｄ）合金からなる。好ましい実施形態において、方位制御層１１６の厚さが、１ｎｍ〜１５ｎｍの間である。薄い方位制御層１１６が、記録層１１２内において所望の改善されたグレインの方位及び結晶成長を提供せず、一方、厚い方位制御層１１６が、結果として、ヘッドから軟質−下層の空間を増大させ、従って、好ましくない書き込み能力の低下を生じうる。方位制御層１１６が、好ましくは、面心立方（ｆｃｃ）構造を有する。

図３〜６に示されるような下層１１０の好ましい実施形態において、方位制御層１１６並びに第一及び第二軟質下層１１３、１１４の一方または両方を形成する間、負バイアス電圧が、基板１０９に印加されてよい。しかしながら、（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５に隣接する第一及び第二軟質下層のいずれかの一部１１３ｎ、１１４ｎを形成する間、バイアス電圧が印加されない。

図３が、第一軟質下層１１３を形成する間、負バイアス電圧が基板１０９に印加された下層１１０の第一実施形態を示す。（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５に隣接する第一軟質下層の一部１１３ｎを形成するとき、負バイアス電圧が除去された。（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５に隣接する一部１１３ｎが、第一軟質下層１１３の厚さの最大１０％である。第二軟質下層１１４を形成する間、負バイアス電圧が基板に印加されなかった。

図４が、第二軟質下層１１４を形成する間、負バイアス電圧が基板１０９に印加された下層１１０の第二実施形態を示す。（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５に隣接する第二軟質下層の一部１１４ｎを形成するとき、負バイアス電圧が除去された。（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５に隣接する一部１１４ｎが、第一軟質下層１１４の厚さの最大１０％である。第一軟質下層１１３を形成する間、負バイアス電圧が基板に印加されなかった。

図５が、第一軟質下層１１３を形成する間、負バイアス電圧が基板１０９に印加された下層１１０の第三実施形態を示す。（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５に隣接する第一軟質下層の一部１１３ｎを形成するとき、負バイアス電圧が除去された。また、第二軟質下層１１４を形成する間、負バイアス電圧が基板１０９に印加された。（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５に隣接する第二軟質下層の一部１１４ｎを形成するとき、負バイアス電圧が除去された。（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５に隣接する一部１１３ｎ、１１４ｎが、各々、第一及び第二軟質下層１１３、１１４の厚さの最大１０％である。

図３〜５に示される第一、第二及び第三実施形態において、基板１０９に負バイアス電圧を同時に印加しまたは印加せずに、方位制御層１１６が形成されてよい。

図６が、図５に示される第三実施形態と同じ方法で第一及び第二軟質下層１１３、１１４が形成される、下層１１０の第四実施形態を示す。しかしながら、図６の第四実施形態において、方位制御層１１６が、第一副層１１６−１及び第二副層１１６−２を備える。第一副層１１６−１が、第二軟質下層１１４上に配置される。基板１０９に負バイアス電圧を同時に印加しまたは印加せずに、第一及び第二副層１１６−１、１１６−２の各々の形成が実施されてよい。好ましくは、第一副層１１６−１が、非晶構造を有するが、第二副層１１６−２が、ｆｃｃ構造を有する。

下層１１０の形成の間、すなわち、第一軟質下層１１３、第二軟質下層１１４及び方位制御層１１６の一つ以上の形成の間、基板１０９に最大５００Ｖの負バイアス電圧を印加することにより、良好なＣｏｃ−軸方位を有する小さなグレインが、記録層１１２内に得られる。

垂直記録媒体１０３の中間層１１１が、記録層１１２のグレインの方位を制御し、記録層１１２内のグレインの良好な分離を提供するように機能する。中間層１１１が、ＲｕまたはＲｕ−合金を含む。記録層１１２のグレインサイズを減少させるために、他の合金が使用されてよい。中間層１１１の厚さが、１０ｎｍ〜３０ｎｍの間である。

記録層１１２が、酸化物を含むＣｏ、Ｃｒ及びＰｔ（好ましくは、Ｃｏ−合金）の一つ以上を含み、通常、膜に垂直な容易軸方位を有する。ＳＮＲのさらなる改善のため、記録層１１２が、Ｂ、Ｚｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｒｕの添加物も含む。好ましくは、記録層が、多数の粒状記録層、及び上部連続記録層を備える。十分な信号出力、ＳＮＲ及び上書き特性を維持するために、記録層１１２の厚さが、好ましくは、２０ｎｍ〜７０ｎｍの間である。

保護層１１９が、垂直記録媒体１０３の表面に対する損傷を防ぎ、さらには、腐食を防ぐように機能する。保護層１１９が、以下の材料：Ｃ、Ｒｕ、またはＳｉＯ_２のうちの一つを含む。好ましい形態の保護層１１９の厚さが、１ｎｍ〜５ｎｍの間である。

潤滑剤層１２０が、以下の材料：ペルフルオロポリエーテル、フッ素化アルコール、テトラオール、Ｚ−ｄｏｌ、Ａ２０Ｈのうちの一つを含む。

図７のフローチャートを参照し、垂直記録媒体の好ましい製造方法７００がここで説明される。本発明に関連するステップが、実線の四角形内に示され、本発明に関連しないステップが、破線の四角形内に示される。

方法７００が、基板１０９上に第一軟質下層１１３を形成するステップ（７０１）、第一軟質下層１１３上に（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５を形成するステップ（７０２）、及び（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５上に第二軟質下層１１４を形成するステップ（７０３）から始まる。第一軟質下層１１３及び第二軟質下層１１４の少なくとも一方を形成する間、負バイアス電圧が、基板１０９に印加される。

（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５に隣接する第一軟質下層１１３の一部１１３ｎを形成するとき、または（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５に隣接する第二軟質下層１１４の一部１１４ｎを形成するとき、バイアス電圧が基板１０９に印加されない。例えば、第一軟質下層１１３を形成する間、負バイアス電圧が基板１０９に印加される場合、（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５に隣接する第一軟質下層の一部１１３ｎを形成する間、負バイアス電圧が除去される。同様に、第二軟質下層１１４を形成する間、負バイアス電圧が基板１０９に印加される場合、（ＡＦＣ）Ｒｕ層１１５に隣接する第二軟質下層の一部１１４ｎを形成する間、負バイアス電圧が除去される。

次に、方位制御層１１６が、第二軟質下層１１４上に形成される（７０４）。方位制御層１１６の少なくとも一部を形成する間、負バイアス電圧が、基板１０９に印加されてもよい。例えば、方位制御層１１６が、第一副層１１６−１及び第二副層１１６−２を備える場合、第一副層１１６−１及び第二副層１１６−２の少なくとも一方を形成する間、負バイアス電圧が、基板１０９に印加されてよい。

方位制御層１１６の形成（７０４）の後、中間層１１１が、方位制御層１１６上に形成される（７０５）。次に、記録層１１２が、中間層１１１上に形成され（７０６）、記録層１１２上の保護層１１９の形成（７０７）、及び保護層１１９上の潤滑剤層１２０の形成（７０８）が続く。

（実施例）
以下に説明される非制限的な実施例において、化学気相成長法によって形成された保護層１１９を除き、垂直記録媒体１０３の全ての層が、ＤＣマグネトロンスパッタリング（ＩＮＴＥＲＶＡＣ、２５０Ｂ）によって製造された。この製造が、１０^−５またはそれ未満の内部真空レベルで維持された真空チャンバ内で実施された。

４つの実施例の異なる下層１１０が形成された。実施例１、２、３及び４が、各々、８ｎｍ、６ｎｍ、４ｎｍ及び２ｎｍの厚さを有する方位制御層１１６を含んでいた。下層１１０を形成する間、基板１０９にいずれのバイアス電圧を印加することなく、４つの実施例が形成された。

また、８ｎｍ、６ｎｍ、４ｎｍ及び２ｎｍの同じ厚さを有する方位制御層１１６を含む、４つの対照群の実施例が形成された。４つの各比較実施例において、上記のように、下層１１０を形成する間、負バイアス電圧が、基板１０９に印加された。

Ｐ−ＫＥＲＲＢＨ−８１０−ＣＰＣＳＤ２（Ｎｅｏｒｋ）によって、磁気特性及びスイッチング磁場分布（ｄＨ_ｃ／Ｈ_ｃ）が測定された。ＲｉｇａｋｕＸ−線回折計を用いて、シータ２シータ及びＣｏｃ−軸方位が測定された。面内のシータ２シータ測定に基づくＳｈｅｒｏｒ式を用いて、グレインサイズが推測された。

以下の表１が、形成された４つの実施例及び比較実施例に対して得られた、もたらされた飽和保磁力Ｈ_ｃ、核生成磁界Ｈ_ｎ、グレインサイズ及びＣｏｃ−軸方位を示す。

結果から、下層１１０を形成する間、基板１０９に負バイアス電圧を印加することは、結果として、高い飽和保磁力Ｈ_ｃ、核生成磁界Ｈ_ｎを生じたことが分かる。

ｄＨ_ｃ／Ｈ_ｃ及びΔθ_５０値の低下により示されるように、スイッチング磁場分布（ｄＨ_ｃ／Ｈ_ｃ）及びＣｏｃ−軸方位も、負バイアス電圧の印加とともに改善された。概して、負バイアス電圧またはバイアスプロセスの適用が、結果として、良好なスイッチング磁場分布（ｄＨ_ｃ／Ｈ_ｃ）及びΔθ_５０値を有する比較的小さなグレインを生じる。通常、小さなグレイン媒体が、悪いスイッチング磁場分布（ｄＨ_ｃ／Ｈ_ｃ）及び高いΔθ_５０を有する。しかしながら、バイアスプロセスの適用が、結果として、グレインサイズのわずかな増加はあるものの全体的には小さなグレインを保持しつつ、良好なスイッチング及びＣｏｃ−軸方位を生じることが可能である。

請求項の範囲から逸脱することなく、当業者によって理解されるような上記の好ましい実施形態が、設計、構造または操作において、変化または修正されうる。

１０３垂直記録媒体
１１０下層
１１１中間層
１１２記録層
１１３第一軟質下層
１１３ｎ第一軟質下層の一部
１１４第二軟質下層
１１４ｎ第二軟質下層の一部
１１５（ＡＦＣ）Ｒｕ層
１１６方位制御層
１１６−１第一副層
１１６−２第二副層
１１９保護層
１２０潤滑剤層

Claims

垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記垂直磁気記録媒体が、基板、該基板上の下層、該下層上の中間層及び該中間層上の記録層を備え、
前記下層が、第一軟質下層、該第一軟質下層上の反強磁性的に結合されたＲｕ層、該反強磁性的に結合されたＲｕ層上の第二軟質下層、及び該第二軟質下層上の方位制御層を備え、
前記下層を形成する間、前記基板に負バイアス電圧を印加するステップを含み、
前記第一軟質下層及び前記第二軟質下層を形成する間、負バイアス電圧が、前記基板に印加され、
前記反強磁性的に結合されたＲｕ層と隣接する前記第一軟質下層及び前記第二軟質下層の一部を形成する間、負バイアス電圧を除去するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
前記方位制御層を形成する間、負バイアス電圧が、前記基板に印加されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記反強磁性的に結合されたＲｕ層と隣接する前記第一軟質下層及び前記第二軟質下層の前記一部が、前記第一軟質下層の厚さの最大１０％の厚さを有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記方位制御層が、第一副層及び第二副層を備え、
前記第一副層及び前記第二副層の少なくとも１つを形成する間、負バイアス電圧が、前記基板に印加されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
印加される負バイアス電圧が、最大５００Ｖであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
基板、該基板上の下層、該下層上の中間層及び該中間層上の記録層を備えた垂直磁気記録媒体であって、
前記下層が、第一軟質下層、該第一軟質下層上の反強磁性的に結合されたＲｕ層、該反強磁性的に結合されたＲｕ層上の第二軟質下層、及び該第二軟質下層上の方位制御層を備えており、
前記反強磁性的に結合されたＲｕ層と隣接する前記第一軟質下層及び前記第二軟質下層の一部が、前記第一軟質下層の厚さの最大１０％の厚さを有している、垂直磁気記録媒体。
前記方位制御層が、面心立方構造を有することを特徴とする請求項６に記載の垂直磁気記録媒体。
前記方位制御層が、第一副層及び第二副層を備えることを特徴とする請求項６または７に記載の垂直磁気記録媒体。
前記第一副層が、非晶構造を有し、
前記第二副層が、面心立方構造を有することを特徴とする請求項８に記載の垂直磁気記録媒体。