WO2010106911A1 - 磁気記録媒体及び記憶装置 - Google Patents

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granular
recording medium
nonmagnetic
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亮 栗田
聡志 五十嵐
功剛 貝津
暁 菊池
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昭和電工株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/64—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent
    • G11B5/66—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent the record carriers consisting of several layers
    • G11B5/676—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent the record carriers consisting of several layers having magnetic layers separated by a nonmagnetic layer, e.g. antiferromagnetic layer, Cu layer or coupling layer
    • G11B5/678—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent the record carriers consisting of several layers having magnetic layers separated by a nonmagnetic layer, e.g. antiferromagnetic layer, Cu layer or coupling layer having three or more magnetic layers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/64—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent
    • G11B5/66—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent the record carriers consisting of several layers
    • G11B5/672—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent the record carriers consisting of several layers having different compositions in a plurality of magnetic layers, e.g. layer compositions having differing elemental components or differing proportions of elements

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic recording medium and a storage device, and more particularly to a magnetic recording medium having a multi-layered recording layer and a storage device including such a magnetic recording medium.
  • HDD Hard Disk Drive
  • HDDs are used not only in computers but also in video recording devices, portable music players, and the like. As described above, since the HDD is used in various devices, there is a demand for further increase in capacity and size of the HDD.
  • a general perpendicular magnetic disk has a soft magnetic backing layer of about 30 nm to 100 nm, a seed layer, an intermediate layer, a granular recording layer formed of a Co-based alloy and an oxide, and an oxide on a nonmagnetic substrate such as glass. It has a structure in which a Co-based alloy layer, a carbon protective layer, a lubricant, and the like that are not included are laminated.
  • data is recorded on the perpendicular magnetic disk using a magnetic head. The magnetic flux generated from the magnetic head passes perpendicularly through the recording layer toward the backing layer and magnetizes the recording layer in the vertical direction.
  • a nonmagnetic material that is an oxide is formed at the grain interface of the magnetic crystal grains, and the magnetic crystal grains are magnetically separated or isolated to reduce medium noise.
  • the granular recording layer is also called a recording layer having a granular structure.
  • the magnetic crystal grains forming the recording layer are made finer, uniform, and dispersed in crystal orientation. Reduction is necessary.
  • the intermediate layer is formed of a Ru layer having a physical segregation structure
  • the recording layer is formed of a granular recording layer containing an oxide
  • the intermediate layer or the recording layer is further multilayered or a nonmagnetic granular layer is provided.
  • the magnetic crystal grains are made finer and uniform, and the crystal orientation dispersion is reduced.
  • the conventional magnetic recording medium has a problem that it is difficult to further improve the recording density because it is difficult to further reduce the crystal orientation dispersion by further miniaturizing and homogenizing the magnetic crystal grains in the recording layer. .
  • an object of the present invention is to provide a magnetic recording medium and a storage device that can further improve the recording density.
  • a non-magnetic granular layer and a recording layer provided on the non-magnetic granular layer are provided, and the recording layer is a first granular magnetic layer provided on the non-magnetic granular layer.
  • a non-magnetic material having a second granular magnetic layer provided on the first granular magnetic layer and magnetically separating the metal particles of the non-magnetic granular layer, the magnetic particles of the first granular magnetic layer A magnetic recording medium different from the nonmagnetic material that magnetically separates the recording medium is provided.
  • At least one magnetic recording medium and a magnetic head for writing information to and / or reading information from the magnetic recording medium
  • the magnetic recording medium comprising a non-magnetic granular material.
  • a recording layer provided on the nonmagnetic granular layer, wherein the recording layer is provided on the first granular magnetic layer provided on the nonmagnetic granular layer, and on the first granular magnetic layer.
  • the non-magnetic material having the second granular magnetic layer and magnetically separating the metal particles of the non-magnetic granular layer is different from the non-magnetic material magnetically separating the magnetic particles of the first granular magnetic layer.
  • a storage device is provided.
  • the recording density can be further improved.
  • the disclosed magnetic recording medium and storage device include a nonmagnetic granular layer and a recording layer provided on the nonmagnetic granular layer, and the recording layer includes a first granular magnetic layer provided on the nonmagnetic granular layer, and A second granular magnetic layer is provided on the first granular magnetic layer.
  • the nonmagnetic material that magnetically separates the metal particles of the nonmagnetic granular layer is different from the nonmagnetic material that magnetically separates the magnetic particles of the first granular magnetic layer.
  • the nonmagnetic material that magnetically separates the magnetic particles of the first granular magnetic layer is different from the nonmagnetic material that magnetically separates the magnetic particles of the second granular magnetic layer.
  • the magnetic crystal grains forming the second granular magnetic layer can be further miniaturized and made uniform. Further, the crystal orientation dispersion can be further reduced. For this reason, it is possible to further improve the recording density.
  • FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a magnetic recording medium in the first embodiment of the present invention.
  • the present invention is applied to a perpendicular magnetic recording medium.
  • a perpendicular magnetic recording medium 10 includes a soft magnetic backing layer 12, an intermediate layer 13, a nonmagnetic granular layer 14, a first granular magnetic layer 15, a second granular magnetic layer 16, and a cap on a substrate 11.
  • the layer 17, the protective layer 18, and the lubricating layer 19 are stacked.
  • the granular magnetic layers 15 and 16 form the recording layer 101.
  • the substrate 11 is made of a nonmagnetic material such as glass or aluminum alloy.
  • the substrate 11 is required to have a flat surface and a relatively high mechanical strength.
  • the soft magnetic backing layer 12 is formed of a soft magnetic material such as CoZrNb, CoZrTa, FeCoB, FeTaC, FeTaN, FeAlSi, FeCoAlO, CoNiFeB, CoFe 2 O 4 , ZnFe 2 O 4, or CoFe.
  • a soft magnetic material such as CoZrNb, CoZrTa, FeCoB, FeTaC, FeTaN, FeAlSi, FeCoAlO, CoNiFeB, CoFe 2 O 4 , ZnFe 2 O 4, or CoFe.
  • the intermediate layer 13 is provided for controlling the crystal orientation and crystal grain size of the nonmagnetic granular layer 14 and the granular recording layers 15 and 16 formed on the intermediate layer 13.
  • the intermediate layer 13 is, for example, a laminated film (Ta / NiW / Ru film) in which Ta, NiW and Ru are laminated in this order from the bottom, or a laminated film (Ta / Ru film) in which Ta and Ru are laminated in this order from the bottom.
  • it is formed of a laminated film (Ta / NiWCr / Ru film) in which Ta, NiWCr, and Ru are laminated in this order from the bottom.
  • a Ru alloy may be used instead of Ru.
  • the nonmagnetic granular layer 14 is provided to promote magnetic separation or isolation of the magnetic crystal grains of the recording layer 101.
  • the nonmagnetic granular layer 14 is a granular structure, that is, a metal crystal particle having an easy axis of magnetization oriented perpendicular to the substrate surface is made of a nonmagnetic material such as SiO 2 , TiO 2 , Ta 2 O 3 , Cr 2 O 3 or the like. It has a magnetically separated structure.
  • the nonmagnetic oxide used for the nonmagnetic material is SiO 2 , but is not limited to this.
  • Both the first granular magnetic layer 15 and the second granular recording layer 16 have a granular structure. At least one of the granular magnetic layers 15 and 16 has a hard magnetic characteristic of 2 ⁇ 10 6 erg / cc or more, and is magnetized in the vertical direction by a magnetic field generated by a magnetic head (not shown) to obtain data. Hold.
  • the granular magnetic layers 15 and 16 are made of CoCrPt—SiO 2 , CoPt—SiO 2 or the like.
  • Each of the granular magnetic layers 15 and 16 has a granular structure, that is, a structure in which magnetic crystal grains are magnetically separated by a nonmagnetic material such as SiO 2 , TiO 2 , or Cr 2 O 3 .
  • the nonmagnetic oxide used for the nonmagnetic material is SiO 2 , but the present invention is not limited to this, and a composite oxide such as SiO 2 , TiO 2 , Cr 2 O 3 may be used. .
  • the cap layer 17 is made of a magnetic material that does not contain an oxide and has a non-granular structure.
  • the protective layer 18 is formed of a material having a relatively high hardness, such as CN (carbon nitride), DLC (Diamond Like Carbon), or SiN (silicon nitride).
  • the lubricating layer 19 is formed of, for example, a fluorine-based lubricant.
  • a disk-shaped substrate 11 made of glass or aluminum alloy having a diameter of 2.5 inches is prepared.
  • the substrate 11 is placed in a chamber of a DC magnetron sputtering apparatus, and the inside of the chamber is evacuated.
  • a soft magnetic material such as CoZrNb is formed by sputtering to form a soft magnetic backing layer 12 on the substrate 11 to a thickness of 30 to 100 nm.
  • the soft magnetic backing layer 12 may be formed by a plating method.
  • the soft magnetic backing layer 12 for example, Ta is sputtered to a thickness of 1 nm, NiWCr is 3 nm to 8 nm, and Ru is 10 nm to 20 nm, and the intermediate layer 13 is formed by a laminated film (Ta / NiWCr / Ru film).
  • the intermediate layer 13 is a laminated film (Ta / Ru film) of Ta having a thickness of about 1 nm and Ru having a thickness of 10 nm to 20 nm, or Ta having a thickness of about 3 nm and a thickness of about 3 nm to about 3 nm.
  • a laminated film (Ta / NiW / Ru film) of 8 nm NiW and 10 nm to 20 nm thick Ru may be used.
  • a layer having a CoCr—SiO 2 granular structure is formed on the intermediate layer 13 by sputtering, so that the nonmagnetic granular layer 14 is formed to a thickness of 1 nm to 5 nm, for example.
  • a layer having a granular structure of, for example, CoCrPt—SiO 2 is formed on the nonmagnetic granular layer 14 by a two-layer sputtering method, thereby forming the granular magnetic layers 15 and 16 to have a total film thickness of, for example, 10 nm to 15 nm. To do.
  • a cap layer 17 is formed on the second granular magnetic layer 16 by forming a magnetic material having a non-granular structure. Further, the protective layer 18 is formed on the cap layer 17 to a thickness of 3 nm to 5 nm, for example.
  • the protective layer 18 is formed of CN, it can be formed by sputtering using carbon in an atmosphere containing Ar gas and N gas. Further, when the protective layer 18 is formed by DLC, it can be formed by using the CVD method, and when it is formed by SiN, it can be formed by using the sputtering method.
  • the lubricating layer 19 is formed on the protective layer 18.
  • the lubricating layer 19 is formed, for example, by applying perfluoropolyether, fluorinated alcohol or fluorinated carboxylic acid to a film thickness of 0.5 nm to 5 nm, for example.
  • the inventors prepared samples S1 to S7 of the perpendicular magnetic recording medium 10 in which the cap layer 17 was not formed in this example by the above manufacturing method, and measured the magnetostatic characteristics of the samples S1 to S7.
  • FIG. 2 is a diagram showing materials used for the nonmagnetic granular layer 14, the first granular magnetic layer 15, and the second granular magnetic layer 16 when the samples S1 to S7 are formed.
  • CoCrPt—TiO 2 shown in FIG. 2 is Co 74 Cr 13 Pt 13 ⁇ 8TiO 2 with a thickness of 10 nm
  • CoCrPt—SiO 2 is Co 66 Cr 13 Pt 21 ⁇ 8SiO 2 with a thickness of 2.5 nm
  • CoCr—Cr 2 O 3 is Co 60 Cr 40 -6Cr 2 O 3 having a film thickness of 8 nm.
  • the nonmagnetic granular layer 14 and the first granular magnetic layer 15 are not provided in the sample S7, and the recording layer 101 has a single-layer structure including only the second granular magnetic layer 16 of CoCrPt—TiO 2 .
  • FIG. 3 is a diagram showing the magnetostatic characteristics measured for the samples S1 to S7.
  • Hc (Oe) is the coercivity of each of the samples S1 to S7
  • ⁇ Hs (Oe) is a parameter indicating crystal orientation dispersion in the recording layer 101
  • ⁇ ′ is magnetic separation or isolation of the magnetic crystal grains in the recording layer 101. This is a parameter indicating conversion.
  • the value of the coercive force Hc is desirably large, and the values of the parameters ⁇ Hs and ⁇ ′ are desirably small.
  • the adjacent nonmagnetic granular layer 14 and the first and second granular magnetic layers 15 and 16 are all different in oxide species (or the oxides of the maximum contents of the respective layers 14 to 16 are all different).
  • the coercive force Hc is increased and the parameters ⁇ Hs and ⁇ ′ are decreased.
  • desirable characteristics can be obtained from the viewpoint of the magnetic characteristics of the magnetic recording medium 10.
  • samples S3 and S4 it was confirmed that particularly desirable characteristics were obtained from the viewpoint of the magnetic characteristics of the perpendicular magnetic recording medium 10.
  • sample S7 having a granular recording layer having a single layer structure it was confirmed that the coercive force Hc was small and the parameters ⁇ Hs and ⁇ ′ were large.
  • the magnetic separation state (or isolation state) between the oxide phase and the metal phase of the granular material is set. Need to be good.
  • the magnetic separation state of Co—SiO 2 or Co—Cr 2 O 3 is good, and the oxide of the nonmagnetic granular layer 14 is SiO 2 or Cr 2 O 3 is desirable.
  • the oxide species of the nonmagnetic granular layer 14 and the first granular magnetic layer 15, more preferably the oxide species of the nonmagnetic granular layer 14, the first granular magnetic layer 15 and the second granular magnetic layer 16 are mutually connected.
  • the magnetic crystal grains forming the second granular magnetic layer 16 can be further miniaturized and made uniform, and the crystal orientation dispersion can be further reduced.
  • FIG. 4 is a sectional view showing the structure of the magnetic recording medium in the second embodiment of the present invention.
  • the present invention is applied to a perpendicular magnetic recording medium having an ECC (Exchange-Coupled Composite) structure.
  • ECC Exchange-Coupled Composite
  • the recording layer 102 of the perpendicular magnetic recording medium 20 is a laminated structure formed by a first granular magnetic layer 15, a second granular magnetic layer 16, a coupling control layer 27, and a third granular magnetic layer 28.
  • the nonmagnetic granular magnetic layer 14, the first granular magnetic layer 15, and the second granular magnetic layer 16 are made of different oxide species, thereby forming the second granular magnetic layer 16.
  • the crystal grains can be further refined and homogenized, and the crystal orientation dispersion can be further reduced.
  • the coupling control layer 27 the magnetization reversal field can be lowered, so that good recording can be performed even if a granular material having a large magnetic anisotropy is used for the recording layer 102.
  • the nonmagnetic granular layer 14 is formed of Co 60 Cr 40 -6Cr 2 O 3 having a thickness of 3.5 nm
  • the first granular magnetic layer 15 is Co 66 Cr 13 Pt having a thickness of 2.5 nm.
  • 21 is formed by -8SiO 2
  • the second granular magnetic layer 16 thickness is formed by Co 73 Cr 9 Pt 18 -8TiO 2 of 8.0 nm
  • the film thickness coupling control layer 27 is 0.30 nm Ru 65 Co is formed by 35
  • third granular magnetic layer 28 has a thickness of formed by Co 70 Cr 19 Pt 11 -8TiO 2 of 5.0 nm
  • the capping layer 17 thickness is 7.0nm Co 70 Cr 19 Pt 8 B 3 is formed.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the magnetic recording medium in the third embodiment of the present invention.
  • the present invention is applied to a perpendicular magnetic recording medium having an ESM (Element Specific Specific) structure.
  • ESM Expossion Specific Specific
  • the recording layer 103 of the perpendicular magnetic recording medium 30 includes the first granular magnetic layer 15, the second granular magnetic layer 16, the third granular magnetic layer 37, the fourth granular magnetic layer 38, and the fifth granular magnetic layer. It has a laminated structure formed by the magnetic layer 39. Also in the case of this example, the magnetic crystal forming the second granular magnetic layer 16 is obtained by making the oxide species of the non-magnetic granular layer 14, the first granular magnetic layer 15, and the second granular magnetic layer 16 different from each other. This makes it possible to make the particles finer and uniform, and to further reduce the crystal orientation dispersion.
  • FIG. 6 is a plan view showing a part of the storage device according to the embodiment of the present invention with the upper cover removed.
  • the storage device 500 includes a disk-shaped perpendicular magnetic recording medium 600, a spindle motor (not shown) that rotates the perpendicular magnetic recording medium 600 fixed to the hub 502, and a magnetic head 503 that writes and / or reads information. And a suspension 504 for holding the magnetic head 503, an actuator 507 for driving and controlling the suspension 504 in the radial direction of the perpendicular magnetic recording medium 600, and the like.
  • the perpendicular magnetic recording medium 600 has the structure of any of the perpendicular magnetic recording media 10, 20, and 30 described in the first, second, and third embodiments.
  • the magnetic head 503 is levitated from the surface of the perpendicular magnetic recording medium 600 by a certain flying height by the air flow generated by the rotation of the perpendicular magnetic recording medium 600.
  • the actuator 507 moves the magnetic head 503 in the radial direction P of the perpendicular magnetic recording medium 200, and information is written to and / or read from the perpendicular magnetic recording medium 600.
  • the perpendicular magnetic recording medium 600 provided in the storage device 500 has one of the structures of the perpendicular magnetic recording media 10, 20, and 30, high-density recording of data can be realized.
  • the number of perpendicular magnetic recording media 600 provided in the storage device 500 may be one or plural.
  • the perpendicular magnetic recording medium in each of the above embodiments is not limited to a so-called magnetic disk, and the present invention can be applied to various magnetic recording media including a magnetic recording card.

Abstract

　磁気記録媒体は、非磁性グラニュラ層と、前記非磁性グラニュラ層上に設けられた記録層を備え、前記記録層は、前記非磁性グラニュラ層上に設けられた第一グラニュラ磁性層と、前記第一グラニュラ磁性層上に設けられた第二グラニュラ磁性層を有し、前記非磁性グラニュラ層の金属粒子を磁気的に分離する非磁性材料が、前記第一グラニュラ磁性層の磁性粒子を磁気的に分離する非磁性材料とは異なるようにする。

Description

磁気記録媒体及び記憶装置
　本発明は、磁気記録媒体及び記憶装置に係り、特に多層構造の記録層を有する磁気記録媒体及びそのような磁気記録媒体を備えた記憶装置に関する。
　近年、磁気記録媒体を備えた記憶装置の代表的なものに、磁気ディスクを備えた磁気ディスク装置（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）がある。ＨＤＤは、コンピュータに限らず、映像記録機器や携帯型音楽再生装置等でも使用されるようになった。このように、ＨＤＤは多種様々な装置で使用されるため、ＨＤＤの更なる大容量化及び小型化の要求がある。
　ＨＤＤの大容量化及び小型化を達成するためには、磁気ディスクの記録密度を向上する必要がある。従来は、記録層の磁化容易軸が基板面に対して平行に配向した水平磁気記録方式の磁気ディスクが一般的であった。これに対し、近年、記録層の磁化容易軸が基板面に対して垂直に配向した垂直磁気記録方式の磁気ディスクが実用化された。垂直磁気ディスクでは、記録層において記録ビット境界での反磁界の影響が小さく、データを鮮明に記録できるため、データの高密度記録が可能である。又、記録密度を更に向上するために、記録層の下方に軟磁性体で形成された裏打層を設けた垂直磁気ディスクも提案されている（特許文献１、特許文献２）。
　一般的な垂直磁気ディスクは、ガラス等の非磁性基板上に、３０ｎｍ～１００ｎｍ程度の軟磁性裏打ち層、シード層、中間層、Ｃｏ基合金と酸化物で形成されたグラニュラ記録層、酸化物を含まないＣｏ基合金層、カーボン保護層、潤滑材等が積層された構造を有する。垂直磁気ディスクを備えたＨＤＤでは、磁気ヘッドを使用して垂直磁気ディスクにデータを記録する。磁気ヘッドから発生される磁束は、裏打層に向って記録層を垂直に通過し、記録層を垂直方向に磁化する。
　尚、グラニュラ記録層では、磁性結晶粒子の粒子界面に酸化物である非磁性材料が形成され、磁性結晶粒子を磁気的に分離又は孤立化して媒体ノイズを低減する。グラニュラ記録層は、グラニュラ構造を有する記録層とも呼ばれる。
　垂直磁気ディスクの記録密度を更に向上するためには、エラーレートや信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal-to-Noise Ratio）等の、垂直磁気ディスクに記録するデータの信号品質の向上が必要である。垂直磁気ディスクに記録するデータの信号品質を向上するためには、記録層の性能向上が重要であり、具体的には、記録層を形成する磁性結晶粒子の微細化、均一化及び結晶配向分散の低減が必要である。このため、中間層を物理偏析構造を有するＲｕ層で形成し、記録層を酸化物を含むグラニュラ記録層で形成し、更には中間層又は記録層を多層化したり非磁性グラニュラ層を設けたりして磁性結晶粒子の微細化、均一化及び結晶配向分散の低減を図っている。しかし、更なる記録密度向上のためには、記録層の磁性結晶粒子の更なる微細化、均一化を図り、結晶配向分散を更に低減することが望ましい。
特開２００２－２０３３０６号公報 特開昭６２－２３９３１４号公報 特開２００４－３１０９１０号公報 特開２００６－８５７４２号公報 特開２００８－２８７７７１号公報
　従来の磁気記録媒体では、記録層の磁性結晶粒子の更なる微細化、均一化を図り、結晶配向分散を更に低減することが難しいので、記録密度を更に向上することは難しいという問題があった。
　そこで、本発明は、記録密度を更に向上可能な磁気記録媒体及び記憶装置を提供することを目的とする。
　本発明の一観点によれば、非磁性グラニュラ層と、前記非磁性グラニュラ層上に設けられた記録層を備え、前記記録層は、前記非磁性グラニュラ層上に設けられた第一グラニュラ磁性層と、前記第一グラニュラ磁性層上に設けられた第二グラニュラ磁性層を有し、前記非磁性グラニュラ層の金属粒子を磁気的に分離する非磁性材料が、前記第一グラニュラ磁性層の磁性粒子を磁気的に分離する非磁性材料とは異なる磁気記録媒体が提供される。
　本発明の一観点によれば、少なくとも１つの磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に情報を書き込み及び／又は前記磁気記録媒体から情報を読み出す磁気ヘッドを備え、前記磁気記録媒体は、非磁性グラニュラ層と、前記非磁性グラニュラ層上に設けられた記録層を備え、前記記録層は、前記非磁性グラニュラ層上に設けられた第一グラニュラ磁性層と、前記第一グラニュラ磁性層上に設けられた第二グラニュラ磁性層を有し、前記非磁性グラニュラ層の金属粒子を磁気的に分離する非磁性材料が、前記第一グラニュラ磁性層の磁性粒子を磁気的に分離する非磁性材料とは異なる記憶装置が提供される。
　開示の磁気記録媒体及び記憶装置によれば、記録密度を更に向上することが可能となる。
本発明の第１実施例における磁気記録媒体の構造を示す断面図である。 サンプルを作成する際に非磁性グラニュラ層、第一及び第二グラニュラ磁性層に用いた材料を示す図である。 サンプルについて測定された静磁気特性を示す図である。 本発明の第２実施例における磁気記録媒体の構造を示す断面図である。 本発明の第３実施例における磁気記録媒体の構造を示す断面図である。 本発明の一実施例における記憶装置の一部を示す平面図である。
　開示の磁気記録媒体及び記憶装置は、非磁性グラニュラ層と、非磁性グラニュラ層上に設けられた記録層を備え、記録層は、非磁性グラニュラ層上に設けられた第一グラニュラ磁性層と、第一グラニュラ磁性層上に設けられた第二グラニュラ磁性層を有する。非磁性グラニュラ層の金属粒子を磁気的に分離する非磁性材料は、第一グラニュラ磁性層の磁性粒子を磁気的に分離する非磁性材料とは異なる。
　第一グラニュラ磁性層の磁性粒子を磁気的に分離する非磁性材料は、第二グラニュラ磁性層の磁性粒子を磁気的に分離する非磁性材料とは異なることが更に好ましい。
　少なくとも非磁性グラニュラ層と第一グラニュラ磁性層１５が用いる非磁性材料を互いに異なるものとすることで、第二グラニュラ磁性層を形成する磁性結晶粒子の更なる微細化、均一化が可能になると共に、結晶配向分散の更なる低減が可能となる。このため、記録密度を更に向上することが可能となる。
　以下に、本発明の磁気記録媒体及び記憶装置の各実施例を、図面と共に説明する。
　図１は、本発明の第１実施例における磁気記録媒体の構造を示す断面図である。本実施例では、本発明が垂直磁気記録媒体に適用されている。
　図１に示すように、垂直磁気記録媒体１０は、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、中間層１３、非磁性グラニュラ層１４、第一グラニュラ磁性層１５、第二グラニュラ磁性層１６、キャップ層１７、保護層１８、潤滑層１９が積層された構造を有する。グラニュラ磁性層１５，１６は、記録層１０１を形成する。
　基板１１は、ガラス、アルミニウム合金等の非磁性材料で形成されている。基板１１としては、表面が平坦であり、機械的強度が比較的高いことが要求される。
　軟磁性裏打ち層１２は、例えばＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＴａ，ＦｅＣｏＢ，ＦｅＴａＣ，ＦｅＴａＮ，ＦｅＡｌＳｉ，ＦｅＣｏＡｌＯ，ＣｏＮｉＦｅＢ，ＣｏＦｅ２Ｏ４，ＺｎＦｅ２Ｏ４又はＣｏＦｅ等の軟磁性材料で形成されている。
　中間層１３は、中間層１３の上に形成される非磁性グラニュラ層１４やグラニュラ記録層１５，１６の結晶配向性や結晶粒径を制御するために設けられている。中間層１３は、例えばＴａ、ＮｉＷ及びＲｕを下からこの順番で積層した積層膜（Ｔａ／ＮｉＷ／Ｒｕ膜）や、Ｔａ及びＲｕを下からこの順番で積層した積層膜（Ｔａ／Ｒｕ膜）、又は、Ｔａ、ＮｉＷＣｒ及びＲｕを下からこの順番で積層した積層膜（Ｔａ／ＮｉＷＣｒ／Ｒｕ膜）等で形成されている。中間層１３を形成する積層膜には、Ｒｕの代わりにＲｕ合金を用いても良い。
　非磁性グラニュラ層１４は、記録層１０１の磁性結晶粒子の磁気的分離又は孤立化を促進するために設けられている。非磁性グラニュラ層１４は、グラニュラ構造、即ち、磁化容易軸が基板面に対して垂直に配向した金属結晶粒子をＳｉＯ２，ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ３等の非磁性材料で磁気的に分離した構造を有する。本実施例では、非磁性材料に用いる非磁性酸化物がＳｉＯ２であるが、これに限定されるものではない。
　第一グラニュラ磁性層１５及び第二グラニュラ記録層１６は、いずれもグラニュラ構造を有する。グラニュラ磁性層１５，１６のうち少なくとも一方は、２×１０６ｅｒｇ／ｃｃ以上の硬磁性な磁気特性を有し、磁気ヘッド（図示せず）により発生する磁界により垂直方向に磁化されてデータを保持する。グラニュラ磁性層１５，１６は、ＣｏＣｒＰｔ－ＳｉＯ２，ＣｏＰｔ－ＳｉＯ２等で形成されている。グラニュラ磁性層１５，１６は、いずれもグラニュラ構造、即ち、磁性結晶粒子をＳｉＯ２，ＴｉＯ２，Ｃｒ２Ｏ３等の非磁性材料で磁気的に分離した構造を有する。本実施例では、非磁性材料に用いる非磁性酸化物がＳｉＯ２であるが、これに限定されるものではなく、ＳｉＯ２，ＴｉＯ２，Ｃｒ２Ｏ３等の複合酸化物を用いても良い。
　キャップ層１７は、酸化物を含まず非グラニュラ構造を有する磁性材料で形成されている。保護層１８は、例えばＣＮ（窒化カーボン）、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）又はＳｉＮ（窒化シリコン）等の硬度が比較的高い材料で形成される。潤滑層１９は、例えばフッ素系潤滑剤で形成される。
　次に、図１に示す垂直磁気記録媒体１０の製造方法について説明する。
　先ず、例えば直径が２．５インチのガラス又はアルミニウム合金等で形成された円盤状の基板１１を用意する。この基板１１をＤＣマグネトロンスパッタ装置のチャンバ内に配置して、チャンバ内を真空排気する。その後、例えばＣｏＺｒＮｂ等の軟磁性材料をスパッタ法で形成することで、基板１１上に軟磁性裏打ち層１２を３０～１００ｎｍの膜厚に形成する。尚、軟磁性裏打ち層１２は、めっき法により形成しても良い。
　次に、軟磁性裏打ち層１２上に、例えばＴａを１ｎｍ、ＮｉＷＣｒを３ｎｍ～８ｎｍ、Ｒｕを１０ｎｍ～２０ｎｍの膜厚に順次スパッタリングして積層膜（Ｔａ／ＮｉＷＣｒ／Ｒｕ膜）で中間層１３を形成する。尚、中間層１３は、厚さが約１ｎｍのＴａと厚さが１０ｎｍ～２０ｎｍのＲｕとの積層膜（Ｔａ／Ｒｕ膜）、又は、厚さが約３ｎｍのＴａと厚さが約３ｎｍ～８ｎｍのＮｉＷと厚さが１０ｎｍ～２０ｎｍのＲｕとの積層膜（Ｔａ／ＮｉＷ／Ｒｕ膜）で形成しても良い。
　次に、中間層１３上にＣｏＣｒ－ＳｉＯ２のグラニュラ構造を有する層をスパッタ法で形成することで、非磁性グラニュラ層１４を例えば１ｎｍ～５ｎｍの膜厚に形成する。
　次に、非磁性グラニュラ層１４上に、例えばＣｏＣｒＰｔ－ＳｉＯ２のグラニュラ構造を有する層を２層スパッタ法で形成することで、グラニュラ磁性層１５，１６を例えば１０ｎｍ～１５ｎｍの合計膜厚に形成する。
　第二グラニュラ磁性層１６上に、非グラニュラ構造を有する磁性材料を形成することでキャップ層１７を形成する。又、キャップ層１７上に、保護層１８を例えば３ｎｍ～５ｎｍの膜厚に形成する。保護層１８をＣＮで形成する場合はスパッタ法を用い、Ａｒガス及びＮガスを含む雰囲気中でカーボンをスパッタリングして形成可能である。又、保護層１８をＤＬＣで形成する場合はＣＶＤ法を用いることで形成可能であり、ＳｉＮで形成する場合はスパッタ法を用いることで形成可能である。
　次に、保護層１８上に潤滑層１９を形成する。潤滑層１９は、例えばパーフルオロポリエーテル、フッ素化アルコール又はフッ素化カルボン酸を例えば０．５ｎｍ～５ｎｍの膜厚に塗布することで形成される。
　このようにして、垂直磁気記録媒体１０が完成する。
　本発明者らは、本実施例においてキャップ層１７を形成していない垂直磁気記録媒体１０のサンプルＳ１～Ｓ７を上記製造方法により作成し、各サンプルＳ１～Ｓ７の静磁気特性を測定した。
　図２は、サンプルＳ１～Ｓ７を作成する際に非磁性グラニュラ層１４、第一グラニュラ磁性層１５及び第二グラニュラ磁性層１６に用いた材料を示す図である。図２に示すＣｏＣｒＰｔ－ＴｉＯ２は膜厚が１０ｎｍのＣｏ７４Ｃｒ１３Ｐｔ１３－８ＴｉＯ２であり、ＣｏＣｒＰｔ－ＳｉＯ２は膜厚が２．５ｎｍのＣｏ６６Ｃｒ１３Ｐｔ２１－８ＳｉＯ２であり、ＣｏＣｒ－Ｃｒ２Ｏ３は膜厚が８ｎｍのＣｏ６０Ｃｒ４０－６Ｃｒ２Ｏ３である。尚、サンプルＳ７には非磁性グラニュラ層１４及び第一グラニュラ磁性層１５が設けられておらず、記録層１０１がＣｏＣｒＰｔ－ＴｉＯ２の第二グラニュラ磁性層１６のみからなる単層構造を有する。
　図３は、サンプルＳ１～Ｓ７について測定された静磁気特性を示す図である。図３中、Ｈｃ（Ｏｅ）は各サンプルＳ１～Ｓ７の保磁力、ΔＨｓ（Ｏｅ）は記録層１０１における結晶配向分散を示すパラメータ、α'は記録層１０１における磁性結晶粒子の磁気的分離又は孤立化を示すパラメータである。保磁力Ｈｃの値は大きいことが望ましく、パラメータΔＨｓ，α'の値はいずれも小さいことが望ましい。
　図２及び図３からもわかるように、隣接する非磁性グラニュラ層１４と第一グラニュラ磁性層１５の酸化物種が同じＣｒ２Ｏ３若しくはＳｉＯ２であるサンプルＳ１，Ｓ２の場合、保磁力Ｈｃが小さくなり、パラメータΔＨｓ，α'が大きくなることが確認された。
　一方、隣接する非磁性グラニュラ層１４と第一及び第二グラニュラ磁性層１５，１６の酸化物種が全て異なる（又は、各層１４～１６の最大含有量の酸化物が全て異なる）サンプルＳ３，Ｓ４の場合、及び隣接する非磁性グラニュラ層１４と第一グラニュラ磁性層１５の酸化物種が異なるサンプルＳ５，Ｓ６の場合、保磁力Ｈｃが大きくなり、パラメータΔＨｓ，α'が小さくなることが確認され、垂直磁気記録媒体１０の磁気特性の観点から望ましい特性が得られることが確認された。特にサンプルＳ３，Ｓ４の場合は、垂直磁気記録媒体１０の磁気特性の観点から特に望ましい特性が得られることが確認された。単層構造のグラニュラ記録層を有するサンプルＳ７の場合、保磁力Ｈｃが小さく、パラメータΔＨｓ，α'が大きくなることが確認された。
　このように、グラニュラ磁性層１５，１６における磁性結晶粒子の磁気的分離（又は孤立化）を向上するには、グラニュラ材料の酸化物相と金属相との磁気的分離状態（又は孤立状態）を良好にする必要がある。Ｃｏ合金相と各種酸化物相との磁気的分離状態では、Ｃｏ－ＳｉＯ２若しくはＣｏ－Ｃｒ２Ｏ３の磁気的分離状態が良好であり、非磁性グラニュラ層１４の酸化物としてはＳｉＯ２若しくはＣｒ２Ｏ３が望ましい。
　又、非磁性グラニュラ層１４にＣｒ２Ｏ３若しくはＳｉＯ２を用い、第一グラニュラ磁性層１５の酸化物として非磁性グラニュラ層１４と同種の酸化物を用いた場合、パラメータΔＨｓ，α'が大きくなることが確認された。
　一方、ＴｉＯ２はＣｏ合金と良好な磁気的分離状態を形成することができないため、第二グラニュラ磁性層１６のみ、即ち、単層構造のグラニュラ記録層の酸化物種としては不適切である。更に、単層構造のグラニュラ記録層の酸化物種としてＴｉＯ２を用いた場合、大きな保磁力Ｈｃを得ることは難しい。
　そこで、本実施例では、非磁性グラニュラ層１４及び第一グラニュラ磁性層１５の酸化物、より好ましくは非磁性グラニュラ層１４、第一グラニュラ磁性層１５及び第二グラニュラ磁性層１６の酸化物種を互いに異なるものとすることで、第二グラニュラ磁性層１６を形成する磁性結晶粒子の更なる微細化、均一化を可能にすると共に、結晶配向分散の更なる低減を可能とする。
　図４は、本発明の第２実施例における磁気記録媒体の構造を示す断面図である。本実施例では、本発明がＥＣＣ（Exchange-Coupled Composite）構造を有する垂直磁気記録媒体に適用されている。図４中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
　図４に示すように、垂直磁気記録媒体２０の記録層１０２は、第一グラニュラ磁性層１５、第二グラニュラ磁性層１６、結合制御層２７、及び第三グラニュラ磁性層２８で形成された積層構造を有する。本実施例の場合も、非磁性グラニュラ磁性層１４、第一グラニュラ磁性層１５、及び第二グラニュラ磁性層１６の酸化物種を互いに異なるものとすることで、第二グラニュラ磁性層１６を形成する磁性結晶粒子の更なる微細化、均一化を可能にすると共に、結晶配向分散の更なる低減を可能とする。又、結合制御層２７を設けることで、磁化反転磁界を下げられるため磁気異方性の大きいグラニュラ材料を記録層１０２に用いても良好な記録が可能となる。
　図４において、例えば非磁性グラニュラ層１４は膜厚が３．５ｎｍのＣｏ６０Ｃｒ４０－６Ｃｒ２Ｏ３で形成され、第一グラニュラ磁性層１５は膜厚が２．５ｎｍのＣｏ６６Ｃｒ１３Ｐｔ２１－８ＳｉＯ２で形成され、第二グラニュラ磁性層１６は膜厚が８．０ｎｍのＣｏ７３Ｃｒ９Ｐｔ１８－８ＴｉＯ２で形成され、結合制御層２７は膜厚が０．３０ｎｍのＲｕ６５Ｃｏ３５で形成され、第三グラニュラ磁性層２８は膜厚が５．０ｎｍのＣｏ７０Ｃｒ１９Ｐｔ１１－８ＴｉＯ２で形成され、キャップ層１７は膜厚が７．０ｎｍのＣｏ７０Ｃｒ１９Ｐｔ８Ｂ３で形成されている。
　図５は、本発明の第３実施例における磁気記録媒体の構造を示す断面図である。本実施例では、本発明がＥＳＭ（Element Specific Magnetization）構造を有する垂直磁気記録媒体に適用されている。図５中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
　図５に示すように、垂直磁気記録媒体３０の記録層１０３は、第一グラニュラ磁性層１５、第二グラニュラ磁性層１６、第三グラニュラ磁性層３７、第四グラニュラ磁性層３８、及び第五グラニュラ磁性層３９で形成された積層構造を有する。本実施例の場合も、非磁性グラニュラ層１４、第一グラニュラ磁性層１５、及び第二グラニュラ磁性層１６の酸化物種を互いに異なるものとすることで、第二グラニュラ磁性層１６を形成する磁性結晶粒子の更なる微細化、均一化を可能にすると共に、結晶配向分散の更なる低減を可能とする。
　次に、本発明の一実施例における記憶装置を、図６と共に説明する。図６は、本発明の一実施例における記憶装置の一部を上部カバーを取り外して示す平面図である。
　記憶装置５００は、円盤状の垂直磁気記録媒体６００と、ハブ５０２に固定された垂直磁気記録媒体６００を回転させるスピンドルモータ（図示せず）と、情報の書き込み及び／又は読み出しを行う磁気ヘッド５０３と、磁気ヘッド５０３を保持するサスペンション５０４と、サスペンション５０４を垂直磁気記録媒体６００の半径方向に駆動制御するアクチュエータ５０７等が筐体５０１内に設けられた構造を有する。
　垂直磁気記録媒体６００は、上記第１、第２及び第３実施形態で説明した垂直磁気記録媒体１０、２０及び３０のいずれかの構造を有する。スピンドルモータにより垂直磁気記録媒体６００を矢印Ｒの方向に回転すると、垂直磁気記録媒体６００の回転によって生じる空気流により磁気ヘッド５０３は垂直磁気記録媒体６００の表面から一定の浮上量だけ浮上する。アクチュエータ５０７により磁気ヘッド５０３が垂直磁気記録媒体２００の半径方向Ｐに移動し、垂直磁気記録媒体６００に対して情報の書き込み及び／又は読み出しが行われる。
　記憶装置５００内に設けられている垂直磁気記録媒体６００は、垂直磁気記録媒体１０、２０及び３０のいずれかの構造を有するので、データの高密度記録を実現することができる。
　勿論、記憶装置５００内に設けられる垂直磁気記録媒体６００の数は１つであっても複数であっても良い。
　又、上記各実施例における垂直磁気記録媒体は、円盤状の所謂磁気ディスクに限定されるものではなく、本発明は磁気記録カードを含む各種磁気記録媒体に適用可能である。
　本出願は、２００９年３月１９日に日本国特許庁に出願された特願２００９－０６９０６２に基づくものであり、その出願を優先権主張するものであり、その出願の全ての内容を参照することにより包含するものである。
　以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
１０，２０，３０，６００　　　垂直磁気記録媒体
１１　　　基板
１２　　　軟磁性裏打ち層
１３　　　中間層
１４　　　非磁性グラニュラ層
１５　　　第一グラニュラ磁性層
１６　　　第二グラニュラ磁性層
１７　　　キャップ層
１８　　　保護層
１９　　　潤滑層
１０１，１０２，１０３　　　記録層
５００　　　記憶装置
５０３　　　磁気ヘッド

Claims (12)

  1. 　非磁性グラニュラ層と、
    　前記非磁性グラニュラ層上に設けられた記録層を備え、
    　前記記録層は、前記非磁性グラニュラ層上に設けられた第一グラニュラ磁性層と、前記第一グラニュラ磁性層上に設けられた第二グラニュラ磁性層を有し、
    　前記非磁性グラニュラ層の金属粒子を磁気的に分離する非磁性材料が、前記第一グラニュラ磁性層の磁性粒子を磁気的に分離する非磁性材料とは異なる、磁気記録媒体。
  2. 　前記第一グラニュラ磁性層の磁性粒子を磁気的に分離する非磁性材料が、前記第二グラニュラ磁性層の磁性粒子を磁気的に分離する非磁性材料とは異なる、請求項１記載の磁気記録媒体。
  3. 　前記非磁性グラニュラ層、前記第一グラニュラ磁性層及び前記第二グラニュラ磁性層の各層が前記磁気的に分離に用いる非磁性材料は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２及びＣｒ２Ｏ３からなるグループから選択された酸化物である、請求項１記載の磁気記録媒体。
  4. 　前記第一グラニュラ磁性層及び前記第二グラニュラ磁性層のうち少なくとも一方は、２×１０６ｅｒｇ／ｃｃ以上の硬磁性な磁気特性を有する、請求項１記載の磁気記録媒体。
  5. 　軟磁性材料で形成された軟磁性裏打ち層と、
    　Ｒｕ又はＲｕ合金で形成され、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた中間層を更に備え、
    　前記非磁性グラニュラ層は前記中間層上に設けられている、請求項１乃至４のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
  6. 　前記第二グラニュラ磁性層の上方に設けられた一又は複数の第三グラニュラ磁性層を更に備えた、請求項５記載の磁気記録媒体。
  7. 　前記第二グラニュラ磁性層と前記第三グラニュラ磁性層の間に設けられた結合制御層を更に備えた、請求項６記載の磁気記録媒体。
  8. 　少なくとも１つの磁気記録媒体と、
    　前記磁気記録媒体に情報を書き込み及び／又は前記磁気記録媒体から情報を読み出す磁気ヘッドを備え、
    　前記磁気記録媒体は、
    　　非磁性グラニュラ層と、
    　　前記非磁性グラニュラ層上に設けられた記録層を備え、
    　前記記録層は、前記非磁性グラニュラ層上に設けられた第一グラニュラ磁性層と、前記第一グラニュラ磁性層上に設けられた第二グラニュラ磁性層を有し、
    　前記非磁性グラニュラ層の金属粒子を磁気的に分離する非磁性材料が、前記第一グラニュラ磁性層の磁性粒子を磁気的に分離する非磁性材料とは異なる、記憶装置。
  9. 　前記磁気記録媒体の前記第一グラニュラ磁性層の磁性粒子を磁気的に分離する非磁性材料が、前記第二グラニュラ磁性層の磁性粒子を磁気的に分離する非磁性材料とは異なる、請求項８記載の記憶装置。
  10. 　前記磁気記録媒体の前記非磁性グラニュラ層、前記第一グラニュラ磁性層及び前記第二グラニュラ磁性層の各層が前記磁気的に分離に用いる非磁性材料は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２及びＣｒ２Ｏ３からなるグループから選択された酸化物である、請求項８記載の記憶装置。
  11. 　前記磁気記録媒体の前記第一グラニュラ磁性層及び前記第二グラニュラ磁性層のうち少なくとも一方は、２×１０６ｅｒｇ／ｃｃ以上の硬磁性な磁気特性を有する、請求項８記載の記憶装置。
  12. 　前記磁気記録媒体は、軟磁性材料で形成された軟磁性裏打ち層と、Ｒｕ又はＲｕ合金で形成され前記軟磁性裏打ち層上に設けられた中間層を更に備え、
    　前記非磁性グラニュラ層は前記中間層上に設けられている、請求項８乃至１１のいずれか１項記載の記憶装置。
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