JPWO2003100773A1 - 情報記録媒体及び情報記憶装置 - Google Patents
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Abstract
垂直磁気記録媒体であって、基板と、基板上に設けられた表面に粒径5〜20nm、平均粗さ(Ra)0.2〜2.0nmの凹凸を有する凹凸制御層と、凹凸制御層上に設けられた単体でfcc構造を有する金属を30at%以上含む配向制御層とを含んでいる。垂直磁気記録媒体は更に、配向制御層に接触して設けられた、強磁性薄膜と非磁性薄膜を交互に積層した多層膜から成る垂直磁気異方性を有する磁性記録層を含んでいる。
Description
技術分野
本発明は、一般的に情報記録媒体に関し、特に、垂直磁化膜を有する垂直磁気記録媒体に関する。
背景技術
近年、磁気ディスク装置の小型大容量化に伴い、媒体内の磁性粒子の微細化が求められているが、面内(長手)記録方式と呼ばれる従来の記録方式では、熱的不安定性の要因となるため磁性粒子の著しい微細化は困難である。このため、熱磁気緩和等に於いて優位性を持つ垂直磁気記録方式が検討されている。一般的な垂直磁気記録方式では、基板上に軟磁性裏打ち層(下地層)を積層し、この軟磁性裏打ち層上に非磁性層を介して垂直磁化膜を積層した二層膜媒体が用いられる。
ハードディスク用垂直磁気記録媒体に於いて、Co/Pd或いはCo/Pt多層膜を垂直磁化膜に用いる方法が研究されている。これらの多層膜は0.05nm〜2nmの極薄磁性膜と0.1nm〜5nmの極薄非磁性膜を交互に積層したものであり、従来のCo−Cr系合金を用いた記録媒体に比べ非常に強い垂直磁気異方性を示し、有力な垂直磁性膜候補となっている。しかし、上述した多層膜は連続膜のため媒体ノイズが大きいという問題がある。この媒体ノイズの要因は、主に磁化反転に伴う遷移ノイズ或いは逆磁区ノイズである。
ここで、遷移ノイズは磁性結晶粒による粒界ノイズや記録磁区境界付近の磁化反転の不均一性に由来する。逆磁区ノイズは、磁性粒の不均一性、記録膜の反磁界や記録磁区周辺磁化の漏洩磁界などに起因する。一般的な対策として用いられるのは、隣り合う磁性粒同士が磁気的に孤立化するような膜組織を形成することである。磁気的な孤立化を図ることで、媒体由来のノイズ(媒体ノイズ)は低減し、S/Nが改善され、ひいては線記録密度の向上が可能と成る。
隣り合う磁性粒同士の孤立化によって磁気特性は大きく変化する。即ち、保磁力は増加し、M−Hループの保磁力付近の傾きα(=4πdM/dH)は低下する(理想条件ではα=1)。Co/Pd或いはCo/Pt多層磁性膜に於いて、隣り合う磁性粒同士の磁気的な孤立化を図る手段としては高ガス圧下でのスパッタリングで成膜する方法、或いはグラニュラ下地層を用いる方法などが知られている。しかしながら、これらの方法を用いても、短磁区を形成するのは容易ではない。また、記録層一層のみによる磁気特性制御は難しい。
発明の開示
よって本発明の目的は、磁性記録層の保磁力を増加し、媒体ノイズを低減してS/Nを改善可能な垂直磁気記録媒体を提供することである。
本発明によると、基板と、該基板上に設けられた表面に粒径5〜20nm、平均粗さ(Ra)0.2〜2.0nmの凹凸を有する凹凸制御層と、該凹凸制御層上に設けられた単体でfcc構造を有する金属を30at%以上含む配向制御層と、該配向制御層に接触して設けられた、強磁性薄膜と非磁性薄膜を交互に積層した多層膜から成る垂直磁気異方性を有する磁性記録層と、を具備したことを特徴とする情報記録媒体が提供される。
好ましくは、配向制御層の主成分である単体でfcc構造を有する金属はPd,Pt,Au,Agからなる群から選択される。好ましくは、凹凸制御層はシリコンの酸化物又は窒化物の何れかから構成される。
凹凸制御層を構成するシリコンの酸化物は、酸素と不活性ガスを含むプロセスガス雰囲気中でスパッタリングにより形成される。シリコンの窒化物は、窒素と不活性ガスを含むプロセスガス雰囲気中でスパッタリングにより形成される。
好ましくは、磁性記録層は、Co/Pd,Co/Pt,CoB/PdBから成る群から選択される多層膜から構成され、強磁性薄膜は0.05nm〜2nmの厚さを有し、非磁性薄膜は0.1nm〜5nmの厚さを有している。
発明を実施するための最良の形態
図1は本発明第1実施形態の媒体構成を示している。垂直磁気記録媒体2はDCマグネトロンスパッタ法で成膜した。ガラス基板4上にSiOx凹凸制御層6、Pd配向制御層8、Co/Pd多層膜記録層10、C保護層12を順次成膜した。更に、記録ヘッドによる記録・再生特性評価のため、保護層12上に潤滑層14を塗布した。
SiOx凹凸制御層6は、プロセスガスとしてArとO2の2系統のガスを用い、反応性スパッタ法により10nmの厚さに成膜した。プロセスガスとして、Arに代わりKr,Xe等の不活性ガスも採用可能である。
凹凸制御層6は、表面に粒径5〜20nm、平均粗さ(Ra)0.2〜2.0nmの凹凸を有している。Pd配向制御層8は、カソード回転式チャンバ中でDCマグネトロンスパッタ法により厚さ2nm,5nm,10nmの3種類の試料を形成した。
Co/Pd多層膜記録層10は、基板回転式のスパッタチャンバ中で、CoとPdを交互に放電してDCマグネトロンスパッタ法により形成した。0.2nmの厚さのCoと1nmの厚さのPdを全体で16層交互に積層し、19.2nmの厚さのCo/Pd多層膜記録層10を得た。SiOx凹凸制御層6上に直接Co/Pd多層膜記録層10を形成した試料も作成し、比較試料とした。
上述した実施形態では、磁性記録層10をCo/Pdの多層膜から構成しているが、磁性記録層10をCo/Pt、或いはCoB/PdBの多層膜から構成するようにしても良い。また、多層膜記録層10のCo、或いはCoBから成る強磁性薄層は0.05nm〜2nmの範囲内の厚さが好ましく、Pd,Pt、或いはPdBから成る非磁性薄層は0.1nm〜5nmの範囲内の厚さを有しておいることが好ましい。
また、配向制御層8としては、単体でfcc構造を有するPd,Pt,Au,Ag等の金属、或いはこれらの金属を30at%以上含む合金を採用可能である。合金元素としてはTi,Cr,Ru等を採用可能である。また、上述した実施形態では凹凸制御層6をSiOxから形成しているが、SiNxから形成するようにしても良い。この場合には、プロセスガスとしてArとN2の2系統ガスを用い、反応性スパッタにより成膜するようにする。
図2にPd配向制御層8の厚さを2nm,5nm,10nmと変化させた試料のカーループを示す。比較例として、Pd配向制御層8を省略し、SiOx凹凸制御層6上に直接Co/Pd多層膜記録層10を形成した試料のカーループも示してある。図3はカーループより求めた保磁力(Hc)のPd配向制御層8の厚さ依存性を示している。Hcは図2でカー回転角0度の所の外部磁界に相当する。図3から明らかなように、Pd配向制御層8の膜厚増大に伴い、保磁力(Hc)が増大している。Pd配向制御層8を省略した比較試料に比べて、Pd配向制御層8の膜厚を10nmとすることで2倍以上の保磁力(Hc)を得ることができた。
SiOx凹凸制御層6をガラス基板4上に形成すると、媒体の低ノイズ化に有効である。しかし、凹凸制御層6を挿入することで結晶の格子整合が分散されてしまい、Co/Pd、或いはCo/Pt多層膜の配向性を劣化させる恐れがある。Co/Pd、或いはCo/Pt多層膜の垂直磁気異方性は(111)配向の場合最大となり、他の配向の結晶粒が混ざっていると異方性分散が生じ、媒体ノイズの原因となってしまう。
本発明はこの問題を解決するため、多層膜記録層10の直下に配向制御層8を挿入したものである。配向制御層8を多層膜記録層10の直下に挿入することで、Co/Pd或いはCo/Pt多層膜の(111)配向性が向上し、他の配向性の強度が低下する。これにより、垂直磁気異方性が向上し、保磁力(Hc)が増加する。
図4は本発明第2実施形態の媒体構成図を示している。第1実施形態の垂直磁気記録媒体2と同一構成部分については同一符号を符し、重複を避けるためその説明を省略する。本実施形態の垂直磁気記録媒体2′は、ガラス基板4上に形成された400nmの厚さのFe−C裏打ち層16を有している。Fe−C裏打ち層16は基板回転式チャンバにて、Feとカーボンのコスパッタにより形成した。C保護層12′は2nmの厚さを有している。
本実施形態の他の構成は図1に示した第1実施形態と同様である。Pd配向制御層8を省略して、SiOx凹凸制御層6上に直接Co/Pd多層膜記録層10を形成した試料も作成し、比較試料とした。
図5にPd配向制御層8の厚さを0,2nm,5nm,10nmと変化させた場合の線記録密度200kFCLに於けるS/Nm(媒体S/N)を示す。図5から明らかなように、Pd配向制御層8を省略した比較試料に比べて、Pd配向制御層8の膜厚を10nmとすることでS/Nmが3dB向上している。
産業上の利用可能性
以上詳述したように、本発明によれば、凹凸制御層に加えて多層膜記録層の直下に配向制御層を挿入することにより、多層膜記録層の(111)配向性が向上し、他の配向性の強度が低下する。その結果、垂直磁気異方性が向上し、保磁力を増加させることができる。また、基板上に軟磁性裏打ち層を形成した媒体では、多層膜記録層の直下に配向制御層を挿入することでS/Nmの向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明第1実施形態の媒体構成を示す図;
図2はカーループのPd配向制御層の厚さ依存性を示す図;
図3はHcのPd配向制御層の厚さ依存性を示す図;
図4は本発明第2実施形態の媒体構成を示す図;
図5はS/NmのPd配向制御層の厚さ依存性を示す図である。
本発明は、一般的に情報記録媒体に関し、特に、垂直磁化膜を有する垂直磁気記録媒体に関する。
背景技術
近年、磁気ディスク装置の小型大容量化に伴い、媒体内の磁性粒子の微細化が求められているが、面内(長手)記録方式と呼ばれる従来の記録方式では、熱的不安定性の要因となるため磁性粒子の著しい微細化は困難である。このため、熱磁気緩和等に於いて優位性を持つ垂直磁気記録方式が検討されている。一般的な垂直磁気記録方式では、基板上に軟磁性裏打ち層(下地層)を積層し、この軟磁性裏打ち層上に非磁性層を介して垂直磁化膜を積層した二層膜媒体が用いられる。
ハードディスク用垂直磁気記録媒体に於いて、Co/Pd或いはCo/Pt多層膜を垂直磁化膜に用いる方法が研究されている。これらの多層膜は0.05nm〜2nmの極薄磁性膜と0.1nm〜5nmの極薄非磁性膜を交互に積層したものであり、従来のCo−Cr系合金を用いた記録媒体に比べ非常に強い垂直磁気異方性を示し、有力な垂直磁性膜候補となっている。しかし、上述した多層膜は連続膜のため媒体ノイズが大きいという問題がある。この媒体ノイズの要因は、主に磁化反転に伴う遷移ノイズ或いは逆磁区ノイズである。
ここで、遷移ノイズは磁性結晶粒による粒界ノイズや記録磁区境界付近の磁化反転の不均一性に由来する。逆磁区ノイズは、磁性粒の不均一性、記録膜の反磁界や記録磁区周辺磁化の漏洩磁界などに起因する。一般的な対策として用いられるのは、隣り合う磁性粒同士が磁気的に孤立化するような膜組織を形成することである。磁気的な孤立化を図ることで、媒体由来のノイズ(媒体ノイズ)は低減し、S/Nが改善され、ひいては線記録密度の向上が可能と成る。
隣り合う磁性粒同士の孤立化によって磁気特性は大きく変化する。即ち、保磁力は増加し、M−Hループの保磁力付近の傾きα(=4πdM/dH)は低下する(理想条件ではα=1)。Co/Pd或いはCo/Pt多層磁性膜に於いて、隣り合う磁性粒同士の磁気的な孤立化を図る手段としては高ガス圧下でのスパッタリングで成膜する方法、或いはグラニュラ下地層を用いる方法などが知られている。しかしながら、これらの方法を用いても、短磁区を形成するのは容易ではない。また、記録層一層のみによる磁気特性制御は難しい。
発明の開示
よって本発明の目的は、磁性記録層の保磁力を増加し、媒体ノイズを低減してS/Nを改善可能な垂直磁気記録媒体を提供することである。
本発明によると、基板と、該基板上に設けられた表面に粒径5〜20nm、平均粗さ(Ra)0.2〜2.0nmの凹凸を有する凹凸制御層と、該凹凸制御層上に設けられた単体でfcc構造を有する金属を30at%以上含む配向制御層と、該配向制御層に接触して設けられた、強磁性薄膜と非磁性薄膜を交互に積層した多層膜から成る垂直磁気異方性を有する磁性記録層と、を具備したことを特徴とする情報記録媒体が提供される。
好ましくは、配向制御層の主成分である単体でfcc構造を有する金属はPd,Pt,Au,Agからなる群から選択される。好ましくは、凹凸制御層はシリコンの酸化物又は窒化物の何れかから構成される。
凹凸制御層を構成するシリコンの酸化物は、酸素と不活性ガスを含むプロセスガス雰囲気中でスパッタリングにより形成される。シリコンの窒化物は、窒素と不活性ガスを含むプロセスガス雰囲気中でスパッタリングにより形成される。
好ましくは、磁性記録層は、Co/Pd,Co/Pt,CoB/PdBから成る群から選択される多層膜から構成され、強磁性薄膜は0.05nm〜2nmの厚さを有し、非磁性薄膜は0.1nm〜5nmの厚さを有している。
発明を実施するための最良の形態
図1は本発明第1実施形態の媒体構成を示している。垂直磁気記録媒体2はDCマグネトロンスパッタ法で成膜した。ガラス基板4上にSiOx凹凸制御層6、Pd配向制御層8、Co/Pd多層膜記録層10、C保護層12を順次成膜した。更に、記録ヘッドによる記録・再生特性評価のため、保護層12上に潤滑層14を塗布した。
SiOx凹凸制御層6は、プロセスガスとしてArとO2の2系統のガスを用い、反応性スパッタ法により10nmの厚さに成膜した。プロセスガスとして、Arに代わりKr,Xe等の不活性ガスも採用可能である。
凹凸制御層6は、表面に粒径5〜20nm、平均粗さ(Ra)0.2〜2.0nmの凹凸を有している。Pd配向制御層8は、カソード回転式チャンバ中でDCマグネトロンスパッタ法により厚さ2nm,5nm,10nmの3種類の試料を形成した。
Co/Pd多層膜記録層10は、基板回転式のスパッタチャンバ中で、CoとPdを交互に放電してDCマグネトロンスパッタ法により形成した。0.2nmの厚さのCoと1nmの厚さのPdを全体で16層交互に積層し、19.2nmの厚さのCo/Pd多層膜記録層10を得た。SiOx凹凸制御層6上に直接Co/Pd多層膜記録層10を形成した試料も作成し、比較試料とした。
上述した実施形態では、磁性記録層10をCo/Pdの多層膜から構成しているが、磁性記録層10をCo/Pt、或いはCoB/PdBの多層膜から構成するようにしても良い。また、多層膜記録層10のCo、或いはCoBから成る強磁性薄層は0.05nm〜2nmの範囲内の厚さが好ましく、Pd,Pt、或いはPdBから成る非磁性薄層は0.1nm〜5nmの範囲内の厚さを有しておいることが好ましい。
また、配向制御層8としては、単体でfcc構造を有するPd,Pt,Au,Ag等の金属、或いはこれらの金属を30at%以上含む合金を採用可能である。合金元素としてはTi,Cr,Ru等を採用可能である。また、上述した実施形態では凹凸制御層6をSiOxから形成しているが、SiNxから形成するようにしても良い。この場合には、プロセスガスとしてArとN2の2系統ガスを用い、反応性スパッタにより成膜するようにする。
図2にPd配向制御層8の厚さを2nm,5nm,10nmと変化させた試料のカーループを示す。比較例として、Pd配向制御層8を省略し、SiOx凹凸制御層6上に直接Co/Pd多層膜記録層10を形成した試料のカーループも示してある。図3はカーループより求めた保磁力(Hc)のPd配向制御層8の厚さ依存性を示している。Hcは図2でカー回転角0度の所の外部磁界に相当する。図3から明らかなように、Pd配向制御層8の膜厚増大に伴い、保磁力(Hc)が増大している。Pd配向制御層8を省略した比較試料に比べて、Pd配向制御層8の膜厚を10nmとすることで2倍以上の保磁力(Hc)を得ることができた。
SiOx凹凸制御層6をガラス基板4上に形成すると、媒体の低ノイズ化に有効である。しかし、凹凸制御層6を挿入することで結晶の格子整合が分散されてしまい、Co/Pd、或いはCo/Pt多層膜の配向性を劣化させる恐れがある。Co/Pd、或いはCo/Pt多層膜の垂直磁気異方性は(111)配向の場合最大となり、他の配向の結晶粒が混ざっていると異方性分散が生じ、媒体ノイズの原因となってしまう。
本発明はこの問題を解決するため、多層膜記録層10の直下に配向制御層8を挿入したものである。配向制御層8を多層膜記録層10の直下に挿入することで、Co/Pd或いはCo/Pt多層膜の(111)配向性が向上し、他の配向性の強度が低下する。これにより、垂直磁気異方性が向上し、保磁力(Hc)が増加する。
図4は本発明第2実施形態の媒体構成図を示している。第1実施形態の垂直磁気記録媒体2と同一構成部分については同一符号を符し、重複を避けるためその説明を省略する。本実施形態の垂直磁気記録媒体2′は、ガラス基板4上に形成された400nmの厚さのFe−C裏打ち層16を有している。Fe−C裏打ち層16は基板回転式チャンバにて、Feとカーボンのコスパッタにより形成した。C保護層12′は2nmの厚さを有している。
本実施形態の他の構成は図1に示した第1実施形態と同様である。Pd配向制御層8を省略して、SiOx凹凸制御層6上に直接Co/Pd多層膜記録層10を形成した試料も作成し、比較試料とした。
図5にPd配向制御層8の厚さを0,2nm,5nm,10nmと変化させた場合の線記録密度200kFCLに於けるS/Nm(媒体S/N)を示す。図5から明らかなように、Pd配向制御層8を省略した比較試料に比べて、Pd配向制御層8の膜厚を10nmとすることでS/Nmが3dB向上している。
産業上の利用可能性
以上詳述したように、本発明によれば、凹凸制御層に加えて多層膜記録層の直下に配向制御層を挿入することにより、多層膜記録層の(111)配向性が向上し、他の配向性の強度が低下する。その結果、垂直磁気異方性が向上し、保磁力を増加させることができる。また、基板上に軟磁性裏打ち層を形成した媒体では、多層膜記録層の直下に配向制御層を挿入することでS/Nmの向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明第1実施形態の媒体構成を示す図;
図2はカーループのPd配向制御層の厚さ依存性を示す図;
図3はHcのPd配向制御層の厚さ依存性を示す図;
図4は本発明第2実施形態の媒体構成を示す図;
図5はS/NmのPd配向制御層の厚さ依存性を示す図である。
Claims (9)
- 基板と、
該基板上に設けられた表面に粒径5〜20nm、平均粗さ(Ra)0.2〜2.0nmの凹凸を有する凹凸制御層と、
該凹凸制御層上に設けられた単体でfcc構造を有する金属を30at%以上含む配向制御層と、
該配向制御層は接触して設けられた、強磁性薄膜と非磁性薄膜を交互に積層した多層膜から成る垂直磁気異方性を有する磁性記録層と、
を具備したことを特徴とする情報記録媒体。 - 前記配向制御層の主成分である単体でfcc構造を有する金属はPd,Pt,Au,Agから成る群から選択される請求項1記載の情報記録媒体。
- 前記凹凸制御層はシリコンの酸化物又は窒化物の何れかから構成される請求項1記載の情報記録媒体。
- 前記基板と前記凹凸制御層の間に介装された軟磁性裏打ち層を更に具備した請求項1記載の情報記録媒体。
- 前記凹凸制御層を構成するシリコンの酸化物は、酸素と不活性ガスを含むプロセスガス雰囲気中でスパッタリングにより形成される請求項3記載の情報記録媒体。
- 前記凹凸制御層を構成するシリコンの窒化物は、窒素と不活性ガスを含むプロセスガス雰囲気中でスパッタリングにより形成される請求項3記載の情報記録媒体。
- 前記磁性記録層は、Co/Pd,Co/Pt,CoB/PdBから成る群から選択される多層膜から構成される請求項1記載の情報記録媒体。
- 前記強磁性薄膜は0.05nm〜2nmの厚さを有し、前記非磁性薄膜は0.1nm〜5nmの厚さを有している請求項1記載の情報記録媒体。
- 請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の情報記録媒体を有する情報記憶装置。
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