WO2003100773A1 - Support d'enregistrement d'informations et dispositif de stockage d'informations - Google Patents

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WO2003100773A1
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Kazumasa Shimoda
Takuya Uzumaki
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    • Y10T428/264—Up to 3 mils
    • Y10T428/265—1 mil or less

Definitions

  • the present invention generally relates to information recording media, and more particularly to a perpendicular magnetic recording medium having a perpendicular magnetization film.
  • the conventional recording method called the in-plane (longitudinal) recording method has a problem of thermal instability. Therefore, it is difficult to remarkably reduce the size of the magnetic particles. For this reason, a perpendicular magnetic recording system having an advantage in thermal magnetic relaxation and the like is being studied.
  • a soft magnetic underlayer underlayer
  • a perpendicular magnetic film is laminated on this soft magnetic underlayer with a nonmagnetic layer interposed. Medium is used.
  • a method of using a CoZPd or Co / Pt multilayer film as a perpendicular magnetization film has been studied.
  • These multilayer films are made by alternately laminating an ultra-thin magnetic film of 0.05 ⁇ m to 2 nm and an ultra-thin non-magnetic film of 0.1 nm to 5 nm. It shows extremely strong perpendicular magnetic anisotropy as compared with recording media using alloys, and is a promising perpendicular magnetic film candidate.
  • the above-mentioned multilayer film has a problem that the medium noise is large because it is a continuous film.
  • the cause of the medium noise is mainly transition noise or reverse domain noise due to magnetization reversal.
  • the transition noise is derived from the grain boundary noise due to the magnetic crystal grains and the non-uniformity of the magnetization reversal near the boundary of the recording magnetic domain.
  • the reverse magnetic domain noise is caused by the non-uniformity of the magnetic grains, the leakage magnetic field from the demagnetizing field of the recording film to the magnetization around the recording magnetic domain, and the like.
  • a commonly used measure is to form a film structure in which adjacent magnetic grains are magnetically isolated from each other. By achieving magnetic isolation, noise from the medium (medium noise) is reduced, S / N is improved, and linear recording density can be improved.
  • Magnetic properties change significantly due to isolation between adjacent magnetic grains. That is, coercivity The force increases and the slope ⁇ ( 47 ⁇ dM / d ⁇ ) near the coercive force of the M-H loop decreases (under ideal conditions.
  • Co / Pd or Co / Pt multilayer magnetic films As a means for magnetically isolating adjacent magnetic grains, a method of forming a film by sputtering under a high gas pressure, a method of using a granular underlayer, and the like are known. Even if the method is used, it is not easy to form a short magnetic domain, and it is difficult to control magnetic properties by only one recording layer.
  • an object of the present invention is to provide a perpendicular magnetic recording medium capable of increasing the coercive force of a magnetic recording layer, reducing medium noise and improving S / N.
  • a substrate an unevenness control layer having unevenness with a particle size of 5 to 20 nm and an average roughness (R a) of 0.2 to 2.0 nm on a surface provided on the substrate,
  • An orientation control layer provided on the irregularity control layer and containing at least 30 at% of a metal having a fee structure by itself; and a ferromagnetic thin film provided in contact with the orientation control layer.
  • An information recording medium characterized by comprising: a magnetic recording layer having perpendicular magnetic anisotropy composed of a multilayer film in which thin films are alternately stacked.
  • the metal having the fcc structure by itself which is the main component of the orientation control layer, is selected from the group consisting of Pd, Pt, Au, and Ag.
  • the unevenness control layer is made of either silicon oxide or nitride.
  • the silicon oxide constituting the unevenness control layer is formed by sputtering in a process gas atmosphere containing oxygen and an inert gas.
  • Silicon nitride is formed by sputtering in a process gas atmosphere containing nitrogen and an inert gas.
  • the magnetic recording layer is composed of a multilayer film selected from the group consisting of CoZPd, Co / Pt, and CoB / PdB, and the ferromagnetic thin film is 0.05 nm to 2 nm. with a thickness of 0.1 nm and a nonmagnetic thin film of 0.1 ⁇ ! It has a thickness of ⁇ 5 nm.
  • FIG. 1 is a diagram showing a medium configuration of a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 shows the dependence of the force loop on the thickness of the Pd orientation control layer
  • Figure 3 shows the dependence of Hc on the thickness of the Pd orientation control layer
  • FIG. 4 is a diagram showing a medium configuration of a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the thickness dependence of the Pd orientation control layer of SZNm. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 shows a medium configuration of the first embodiment of the present invention.
  • Perpendicular magnetic recording medium 2 was formed by a DC magnet.
  • P d orientation control layer 8 was applied on the protective layer 12.
  • the SiO 2 x concavo-convex control layer 6 was formed to a thickness of 10 nm by a reactive sputtering method using two types of gases, Ar and O 2 , as process gases.
  • a process gas an inert gas such as Kr, Xe can be used instead of Ar. ..
  • the unevenness control layer 6 has a concave / convex surface having a particle size of 0.5 ⁇ ⁇ 2 O n ⁇ and an average roughness (R a) of 0.22., O n. .
  • As the Pd orientation control layer 8 three types of samples having a thickness of 2 nm, 5 nm, and 10 nm were formed by a D, _C.
  • the Co / Pd multilayer recording layer 1.0 was formed by a DC magnetron sputtering method by alternately discharging Co and Pd in a rotating chamber of a substrate rotating type. A total of 16 layers of 0.2 nm thick Co and 1 nm thick Pd are alternately laminated, and a 19.2 nm thick Co / Pd multilayer recording layer 10 I got Also create S i 0 x directly on unevenness control layer 6 C o / P d multilayer recording layer 1 0 was formed sample was a comparative sample.
  • the magnetic recording layer 10 is composed of a CoZPd multilayer film.
  • the magnetic recording layer 10 is composed of a Co / Pt or CoB / PdB multilayer film. You may do so.
  • the thickness of the ferromagnetic thin layer composed of ⁇ ⁇ 0 or CoB of the multilayer recording layer 10 is preferably in the range of 0.05 nm to 2 nm, and Pd, Pt, or Pd.
  • the nonmagnetic thin layer of dB preferably has a thickness in the range of 0.1 nm to 5 nm.
  • the orientation control layer 8 metals such as Pd, Pt, Au, and Ag having a fee structure by themselves, or alloys containing 30 at% or more of these metals can be used. Ti, Cr, Ru, etc. can be adopted as alloying elements.
  • the unevenness control layer 6 is formed from SiO x, but may be formed from SiO x . In this case, a two-system gas of Ar and N 2 is used as a process gas, and a film is formed by reactive sputtering.
  • Figure 2 shows the force loop of a sample in which the thickness of the Pd orientation control layer 8 was changed to 2 nm, 5 nm, and 10 nm '.
  • a Kerr loop of a sample in which the Pd orientation control layer 8 is omitted and the Cp / Pd multilayer film recording layer 10 is directly formed on the SiO x unevenness control layer 6 is also shown.
  • Fig. 3 shows the dependence of the coercive force (, Hc), obtained from the Kerr loop, on the thickness of the P: d
  • Hc corresponds to the external magnetic field at a force of one rotation angle in FIG. As is clear from FIG.
  • the coercive force (H e) increases as the thickness of the Pd orientation control layer 8 increases.
  • a coercive force (H e) twice or more can be obtained as compared with the comparative sample in which the Pd orientation control layer 8 is omitted.
  • Forming S i 0 x unevenness Forming a shroud 6 on the glass substrate 4 is effective for lowering the noise of the medium.
  • Inserting the unevenness control layer 6 disperses the lattice of the crystal and disperses the alignment, deteriorating the orientation of the Co / Pd or Co / Pt multilayer film.
  • there is a risk c C OZP d, or perpendicular magnetic anisotropy of the C o / Pt multilayer film is maximized when (1 1 1) orientation, the anisotropy dispersion occurs when are mixed grain other orientations However, this may cause medium noise.
  • the orientation control layer 8 is inserted immediately below the multilayer recording layer 10.
  • the orientation control layer 8 By inserting the orientation control layer 8 immediately below the multilayer recording layer 10, the (111) orientation of the Co / Pd or Co / Pt multilayer film is improved, and other orientation properties are improved. Strength decreases. This improves the perpendicular magnetic anisotropy and increases the coercive force (H e).
  • FIG. 4 shows a medium configuration diagram of the second embodiment of the present invention.
  • the same components as those of the perpendicular magnetic recording medium 2 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted to avoid duplication.
  • the perpendicular magnetic recording medium 2 ′ of the present embodiment has a 400 nm-thick Fe-C backing layer 16 formed on a glass substrate 4.
  • the Fe—C backing layer 16 was formed by a cospar of Fe and carbon with a substrate rotating chamber.
  • the C protective layer 1 2 ′ has a thickness of 2 nm.
  • Figure 5 shows the S / Nm (media S / N) at a linear recording density of 200 kFCL when the thickness of the Pd orientation control layer 8 was changed to 0, 2 nm, 5 nm, and ⁇ ⁇ . Is shown.
  • the S / Nm is 3 dB for the Pd orientation control layer 8 of 1 O nm compared to the comparative sample in which the Pd orientation control layer 8 is omitted. It is soiled.
  • the S ′ N.m can be improved by inserting an orientation control layer immediately below the multilayer recording layer.

Landscapes

  • Magnetic Record Carriers (AREA)

Description

明 細 書 情報記録媒体及び情報記憶装置 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、 C o Z P d或いは C o / P t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 . 0 5 η m ~ 2 n mの極薄磁性膜と 0 . 1 n m ~ 5 n mの極薄非磁性膜を交互に積層した ものであり、 従来の C o— C r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ィズが大きいという問題がある。 この媒体ノィズの要因は、 主に磁化反転に伴う遷移ノィズ或いは逆磁区ノィズである。
ここで、 遷移ノィズは磁性結晶粒による粒界ノィズゃ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 界ゃ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 (= 47Γ dM/d Η) は低下す る （理想条件では 。 C o/P d或いは C o/P t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 夕 リ ングで成膜する方法、 或いはグラニユ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〜 2 0 n m、 平 均粗さ （R a) 0. 2 ~ 2. 0 nm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 f e e構造を有する金属を 3 0 a t %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 f c c構造を有する金属は P d , P t , A u , A g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夕リングにより形成される。 好ましくは、 磁性記録層は、 C oZP d, C o/P t , C o B/P d B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. 0 5 nm~ 2 nmの 厚さを有し、 非磁性薄膜は 0. 1 ηπ！〜 5 nmの厚さを有している。 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は力一ループの P d配向制御層の厚さ依存性を示す図 ； 図 3は H cの P d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 SZNmの P d配向制御層の厚さ依存性を示す図である。 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 D Cマグネ.ト口ンスパヅ夕法で成膜した。 ガラス墓板 4上に S i Ox凹 ΰ制御層 6、 P d配向制御層 8、 C o/P d多層膜記録層 1 0、 C保護層 1 2:を順次成膜した., 更に、 記録へッ ドによる記録 · 再生特性評価のため、 保護層 1 2.上に-潤滑層 1 4 を塗布した。
S i Ox凹凸制御層 6は、 プロセスガスと して A rと 02の 2系統のガスを用 い、 反応性スパヅ夕法によ り 1 0 nmの厚さに成膜した。 プロセスガスと して、 Arに代わり K r ,. X e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 ·^ 2 O n ιρ、 平均粗さ （R a) 0. 2 2 ., O n. m:の'凹.凸 έ有して ： る。 P d配向制御層 8は、 力ソード回転式チヤンノ 5中で D,_C.マタ.ネ ドロンスパ ヅ夕法により厚さ 2 nm， 5 nm, 1 0 n mの 3種類の試料を形成した。
C o/P d多層膜記録層 1.0は.、 基板回転式のスパヅ夕チャンバ中で、 C o と P dを交互に放電して D Cマグネ トロンスパヅ夕法により形成した。 0 . 2 nm の厚さの C o と 1 nmの厚さの P dを全体で 1 6層交互に積層し、 1 9. 2 n m の厚さの C o/P d多層膜記録層 1 0を得た。 S i 0 x凹凸制御層 6上に直接 C o/P d多層膜記録層 1 0 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 1 0を C oZP dの多層膜から構成してい るが、 磁性記録層 1 0を C o/P t、 或いは C o B/P d B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 1 0の〇 0、 或いは C o Bから成る強 磁性薄層は 0 . 0 5 n m〜 2 n mの範囲内の厚さが好ましく、 P d , P t、 或い は P d Bから成る非磁性薄層は 0 . l nm〜 5 nm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 f e e構造を有する P d , P t , A u , A g等の金属、 或いはこれらの金属を 3 0 a t %以上含む合金を採用可能である。 合金元素と しては T i , C r, R u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 S i Oxから形成しているが、 S i Nx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、 反応性スパッ夕により成膜するようにする。
図 2に P d配向制御層 8の厚さを 2 nm, 5 nm， 1 0 n m'と変化させた試料 の力一ループを示す。 比較例として、 P d配向制御層 8を省略し、 S i Ox凹凸 制御層 6上に直接 C.p/P d多層膜記録層 1 0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 （,H c ) ,の P:d|H向制御層 8の.厚 さ依存性を示している。 H cは図 2で力一回転角 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、 P d配向制御層 8の膜厚増大に伴い、 保磁力.（H e ) が増大している。 P d配向制御層 8を省略した比較試料に比べて、 P d配向制御 層 8の膜厚を 1 0 nraとすることで 2倍以上の保磁力 （H e) を得ることができ 。
... S i 0 x凹凸制御.脣 .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、 C o/P d、 或いは C o/P t多層膜の配向性を.劣化させる恐れがある c C oZP d、 或いは C o/P.t多層膜の垂直磁気異方性は （ 1 1 1 ) 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 1 0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 1 0の直下に揷入することで、 C o/P d或いは C o/P t多層膜の （ 1 1 1 ) 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 （H e) 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 4 0 0 nmの厚さの F e— C裏打ち層 1 6を有している。 F e— C裏打ち 層 1 6は基板回転式チヤンバにて、 F eとカーボンのコスパヅ夕により形成した。 C保護層 1 2 'は 2 nm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。 P d配向制 御層 8を省略して、 S i Ox凹凸制御層 6上に直接 C o/P d多層膜記録層 1 0 を形成した試料も作成し、 比較試料とした。
図 5に P d配向制御層 8の厚さを 0 , 2 nm, 5 nm， Ι Ο ηπ と変化させた 場合の線記録密度 2 0 0 k F C Lに於ける S/Nm (媒体 S/N) を示す。 図 5 から明らかなように、 P d配向制御層 8を省略した比較試料に比べて、 P d配向 制御層.8の聘厚,を 1 O nmとすることで S/Nmが 3 d B向土している。■ 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.（ 1 1 1 ) 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揷入す.ることで S' N.mの向上が可能である。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 基板と、
該基板上に設けられた表面に粒径 5 ~ 2 0 nm、 平均粗さ （R a) 0. 2〜2 0 n m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： c c構造を有する金属を 3 0 a t %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。
2.. 前記配向制御層の主成分である単体で : c c構造を有する金属は P d， P t , ..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。
3. .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:されふ請 求項 1記載の情報記録媒体。
4. 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。
5. 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ヅ夕 リ ングにより形成される請求項 3記載の情報記 録媒体。
6. 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。
7. 前記磁性記録層は、 C o/P d， C o/P t， C o B/P d B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。
8. 前記強磁性薄膜は 0. 0 5 ηπ！〜 2 n mの厚さを有し、 前記非磁性薄膜は
0. l nm~ 5 nmの厚さを有している請求項 1記載の情報記録媒体。
9. 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
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