(57)【要約】【課題】ディスク基板上に軟磁性下地層を介して垂直磁気記録層が形成された垂直磁気記録媒体において、エラーレートを低減し、高密度記録を可能にする。【解決手段】ディスク基板に中心線平均粗さ（Ra）が0.05 nm以上0.2 nm以下のテクスチャ加工を施し、軟磁性下地層を、非晶質で、かつ膜厚が2.5 nm以上10 nm以下とし、垂直磁気記録層の飽和磁界(Hs)を7 kOe以下とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク基板上に軟磁性下地層を介して垂直磁気記録層が形成された垂直磁気記録媒体において、
前記ディスク基板は、周方向に沿ったテクスチャ加工が施され、かつ中心線平均粗さ(Ra)が0.05 nm以上、0.2 nm以下であり、前記軟磁性下地層は、非晶質で膜厚が2.5 nm以上、10 nm以下であり、前記垂直磁気記録層の飽和磁界(Hs)が7 kOe以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大容量の情報記録が可能な垂直磁気記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク装置は、パーソナルコンピュータやサーバーの他、情報家電にも組み込まれるようになり、小型化・大容量化の要求は益々高まっている。ところが、磁気ディスク装置の面記録密度が高まり、記録ビットサイズが微小化するにつれ、周囲の熱の影響により磁気的に記録したデータが何年か後には消えてしまうという、いわゆる熱減磁問題が顕在化し始めた。このため従来の面内磁気記録方式では、１平方インチあたり100ギガビットを超える面記録密度を実現することは難しいと考えられている。
【０００３】
一方、垂直磁気記録方式は面内磁気記録方式と異なり、線記録密度を上げるほど記録ビットに働く反磁界が減少し、記録磁化が安定に保たれる特性を有する。さらに垂直磁気記録層の下に高い透磁率を有する軟磁性下地層（Soft magnetic underlayer, 以下ＳＵＬと略記する）を設けることにより強いヘッド磁界が得られるため、垂直磁気記録層の保磁力を大きくすることが可能である。こうした理由により、垂直磁気記録方式は面内磁気記録方式の熱減磁限界を克服する有力手段と考えられている。
【０００４】
垂直磁気記録方式で用いられる媒体は主として、記録ヘッドを補助するＳＵＬと、磁気情報を記録・保持する垂直磁気記録層から構成される。垂直磁気記録層としては、記録磁化が膜面に対して垂直方向に配列するように強い垂直磁気異方性を有し、かつ高い媒体SNRが得られるよう各磁性粒子を磁気的に孤立させた材料が望ましい。具体的にはCo-Cr-Pt系合金にSiO2やTiO2等の酸化物を添加したグラニュラ型の材料が幅広く検討されている。こうしたグラニュラ型の垂直磁気記録層では、磁性粒子を取り囲むように非磁性の酸化物が粒界を形成するため、隣接する磁性粒子間の磁気的な相互作用が低減される。また、酸化物の粒界が磁性粒子の合体を抑制するため、従来のCr偏析型の面内磁気記録媒体に比べ粒子サイズの分散を小さくできる特徴がある。このような微細構造を有する垂直磁気記録媒体は、高い媒体SNRと優れた熱安定性を併せ持ち、面記録密度の向上に大きく寄与できる可能性がある。
【０００５】
しかしながら、隣接する磁性粒子間の磁気的な相互作用を大幅に低減すると、各々の磁性粒子が独立に反転する傾向が強まり、反転磁界の分散が大きくなる。その結果、十分なデータ書き込みが困難になる。一方、記録ヘッドは、ヘッド走行方向の磁界勾配を向上し記録分解能を上げるために、トレーリング・シールド付ヘッドの検討が進められている。このタイプの記録ヘッドは、従来の単磁極型ヘッドに比べ記録磁界強度は低下する傾向がある。このような状況において、垂直磁気記録媒体には、高い媒体SNRと優れた熱安定性を有しつつ、いかにデータを記録しやすいかが重要になってきている。
【０００６】
垂直磁気記録媒体に対するこうした要求に対し、例えば、特開2004-310910号公報では、垂直磁気記録層を二層以上の磁性層とし、少なくとも一層がCoを主成分とするとともにPtを含み、酸化物を含んだ層であり、他の少なくとも一層がCoを主成分とするとともにCrを含み、酸化物を含まない層とする媒体が提案されている。垂直磁気記録層をこのような層構成とすることにより、高い媒体SNRと高い熱安定性を有しつつ、書き込み特性を改善することができる。
【０００７】
一方、垂直磁気記録媒体のＳＵＬは、例えば、特開2001-331920号公報に開示されているように、軟磁性層を薄い非磁性層を介して積層し、上下の軟磁性層の磁化をお互いに反平行に結合させた、いわゆる反平行結合型（APC: Anti-parallel coupled）ＳＵＬが幅広く検討されている。このAPC-ＳＵＬを用いることで、軟磁性層の磁壁に起因するスパイク状のノイズを抑制することができる。また、ＳＵＬの材料として、CoTaZr, CoNbZr, CoFeTaZr等の非晶質材料を用いることで、ＳＵＬ形成による表面粗さの増加を抑制できる。ＳＵＬ表面の平坦性は、その上に非磁性中間層を介して形成される垂直磁気記録層のｃ軸垂直配向分散に影響を与える。一般的にＳＵＬ表面の平坦性が高いほどｃ軸垂直配向分散を低減でき、その結果、高い媒体SNRが得られる。
【０００８】
垂直磁気記録媒体で用いる基板は、面内磁気記録媒体の場合と異なり、テクスチャ加工を施さないのが一般的である。ここでテクスチャ加工とは、砥粒を用いて機械的に基板表面に凹凸をつける加工を意味する。面内磁気記録媒体では、基板周方向に沿ったテクスチャ加工を施すことで、同方向を磁化容易軸とする一軸磁気異方性を付与され、その結果、媒体SNRが向上する利点がある。それに対し、垂直磁気記録媒体では、通常膜厚が100 nm以上の厚いＳＵＬを介して垂直磁気記録層を形成するため、テクスチャ加工が垂直磁気記録層の垂直磁気異方性に及ぼす影響は小さい。また、基板周方向のテクスチャ加工によりＳＵＬに付与される周方向を磁化容易軸とする一軸磁気異方性は、ＳＵＬ形成時のスパッタカソードからの漏洩磁界（基板径方向）によりＳＵＬに付与される径方向を磁化容易軸とする一軸異方性と競合し、その結果、面内磁気異方性の分散を招く。こうした理由により、垂直磁気記録媒体では一般的にテクスチャ加工を施さない基板が用いられる。例外としては、特開2005-174393号公報に開示されているように、情報を記録するトラック方向（基板周方向）と45度以上の角度で斜交する筋状の凹凸をテクスチャ加工で形成し、トラック方向と略直交する方向（基板径方向）に平行な磁界を印加しながらＳＵＬを形成する方法が提案されている。このように、従来の周方向とは異なる特殊なテクスチャ加工と磁界印加により、所望の面内磁気異方性を付与できるとしている。
【０００９】
【特許文献１】特開2004-310910号公報
【特許文献２】特開2001-331920号公報
【特許文献３】特開2005-174393号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
面記録密度を向上するためには、線記録密度とトラック密度を共に高める必要がある。トラック密度の増加とともに記録ヘッドのサイズは小さくなり、記録時に記録ヘッドから発生する磁束は減少する。このためＳＵＬの膜厚は、原理的には所望の記録磁界が得られる範囲で薄くすることが可能となる。従来の厚い(100 nm以上)非晶質ＳＵＬでは、基板テクスチャ加工の有無が垂直磁気記録層の記録再生特性に及ぼす影響は小さかったが、非晶質ＳＵＬの膜厚が薄い場合には基板テクスチャ加工の影響が大きくなると予想される。
【００１１】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、エラーレートが低く、高密度記録が可能で、かつ量産性に優れた垂直磁気記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る垂直磁気記録媒体は、ディスク基板上に、ＳＵＬを介して垂直磁気記録層が形成されている。ディスク基板は、表面に周方向に沿ったテクスチャ加工が施され、かつ中心線平均粗さ(Ra)が0.05 nm以上、0.2 nm以下であり、ＳＵＬは、非晶質で膜厚が2.5 nm以上、10 nm以下であり、垂直磁気記録層の粒子の一部がテクスチャに沿って配列している。垂直磁気記録層の飽和磁界(Hs)は7 kOe以下である。
【００１３】
前記ディスク基板のRaを0.05 nmより小さくすることは、量産レベルでのテクスチャ加工技術では困難であり、現実的ではない。また、Raを0.3 nm 以上とすると、非晶質のＳＵＬの膜厚が2.5 nm以上、10 nm以下と薄い場合には、垂直磁気記録層のｃ軸配向性分散が増加するので望ましくない。垂直磁気記録層の飽和磁界(Hs)を7 kOe以下とすることにより、ＳＵＬの膜厚が2.5 nm以上、10 nm以下と薄い場合でも、トレーリング・シールド付ヘッドで記録することが可能となり、書き込み不良による記録再生特性の劣化を抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、垂直磁気記録層の高いｃ軸配向性とともに、磁性粒子の配列および粒径微細化が実現でき、その結果、エラーレートが低く、高密度記録が可能で、かつ量産性に優れた垂直磁気記録媒体を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した垂直磁気記録媒体について、図面を参照し詳細に説明する。
図１は、本発明による垂直磁気記録媒体の一例の層構成を示す図である。この垂直磁気記録媒体は、基板１０上に、密着層１１、ＳＵＬ１２、シード層１３、中間層１４、垂直磁気記録層１５、保護層１６、潤滑層１７が順次形成されている。垂直磁気記録層１５は第一磁性層１５ａと第二磁性層１５ｂからなる。この垂直磁気記録媒体は、キャノン・アネルバ株式会社製のスパッタリング装置(C-3040)を用いて作製した。基板１０には、表１に示すようにテクスチャ加工の有無、表面粗さを調整した10種類のガラス基板を用いた。テクスチャ加工は基板の周方向に沿って行った。なお、表面粗さの調整は、テクスチャ加工で用いる砥粒のサイズを変えることにより行った。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
密着層１１として厚さ5 nmのAl-Ti合金膜を用い、ＳＵＬ１２として厚さ1.25 nm〜30 nmの非晶質Fe-Co-Ta-Zr合金膜を、厚さ0.4 nmのRu膜を介して二層積層した膜を、シード層として厚さ2 nmのCr-Ti合金膜と厚さ9 nmのNi-W合金膜の積層膜を、中間層１４として厚さ17 nmのRu膜を、第一磁性層１５aとして厚さ13 nmのCo-Cr-Pt-SiO2合金膜を、第二磁性層１５bとして厚さ8 nmのCo-Cr-Pt-B合金膜を、保護層１６として4 nmのカーボン膜を形成した。ここで、第一磁性層１５aはアルゴンと酸素の混合ガス中での反応性スパッタリング法により形成し、保護層１６はRF-CVD法により形成した。潤滑層１７はパーフルオロアルキルポリエーテル系の材料を塗布した。表２に各層のターゲットに用いたスパッタリングターゲットの組成を示す。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
図２は、作製した垂直磁気記録媒体のエラーレートを示す図である。本評価で用いた磁気ヘッドは、一般的なトレーリング・シールド付ヘッドであり、記録ヘッドのトラック幅は 90 nm、再生ヘッドのトラック幅は70 nmであった。エラーレートは、日立DECO製の記録再生評価装置（RH4160）を用い、擬似ランダムパターンを線記録密度1.1 MBPIで記録及び再生することで評価した。図２(a)にはテクスチャ加工無しの基板（プレーン基板）を用いた場合の結果を、図２(b)にはテクスチャ基板を用いた場合の結果を纏めた。
【００２０】
基板種による比較では、テクスチャ基板を用いた場合に良好なエラーレートが得られ、基板種によらずRaが小さくなるほどエラーレートが向上した。ＳＵＬ膜厚依存性に関しては、プレーン基板の場合には、5 nmから30 nmの範囲でほぼ一定のエラーレートが得られたのに対し、テクスチャ基板の場合には、Raの大きさによりＳＵＬの膜厚に対して異なる依存性を示した。具体的には、Raが0.05 nmから0.2 nmの範囲にある場合、ＳＵＬ膜厚が2.5 nmから10 nmの範囲で特に優れたエラーレートが得られた。なお、作製した垂直磁気記録媒体の保磁力(Hc)は4.15 - 4.37 kOe、飽和磁界(Hs)は6.85-6.97 kOeの範囲であった。
【００２１】
図３は、作製した垂直磁気記録媒体のc軸配向分散を示す図である。本評価では、垂直磁気記録層とエピタキシャル関係にある中間層のRu(0002)回折ピークのロッキングカーブを測定し、それより求めたΔθ50を、垂直磁気記録層のｃ軸垂直配向分散の指標として用いた。図３(a)にはプレーン基板を用いた場合の結果を、図３(b)にはテクスチャ基板を用いた場合の結果を纏めた。
【００２２】
基板種によらずRaが小さくなるほどΔθ50は小さくなり、すなわちｃ軸垂直配向分散は小さくなった、基板種による比較では、Raが0.4 nmと大きな場合にテクスチャ基板の方が僅かに小さなΔθ50が得られたが、その差はRaによるΔθ50の変化と比較すると無視できるほど小さかった。ＳＵＬ膜厚依存性に関しては、基板種によらず同様の傾向を示し、Raが0.3 nm以上と比較的大きな場合には、ＳＵＬ膜厚が10 nmより薄くなるとΔθ50が増加する傾向が見られた。しかし、Raが0.2 nm以下と小さな場合には、ＳＵＬ膜厚が2.5 nmと薄い場合でも十分小さなΔθ50が得られた。すなわち、基板種にかかわらずRaを0.2 nm以下と小さくすれば、非晶質のＳＵＬを薄くすることによるｃ軸垂直配向分散の劣化は抑制できることが示された。
【００２３】
図４は、作製した垂直磁気記録媒体の垂直磁気記録層の平面TEM像である。ここでは、プレーン基板、テクスチャ基板ともにRaが0.1 nmと小さな基板を用い、ＳＵＬ膜厚は5 nmとした。図４(a)に示すプレーン基板の場合には、磁性粒子の配列に規則性が見られないのに対し、図４(b)に示すテクスチャ基板の場合には、磁性粒子が矢印で示したテクスチャに沿うように成長している箇所が認められ、テクスチャが磁性粒子の成長に影響を及ぼしていることがわかる。平均結晶粒径を比較すると、プレーン基板の場合には9.5 nmであったのに対し、テクスチャ基板の場合には8.0 nmと微細化していた。なお、テクスチャ基板でＲａが0.05 nmと最も小さな場合でも、ＳＵＬ膜厚が10 nm以下の範囲では、テクスチャに沿った磁性粒子の配列が認められ、プレーン基板の場合に比べ10-15%の粒径微細化が確認できた。
【００２４】
図３および図４で示した結果を元に、図２で示したエラーレートの基板種による差異、Raによる差異、およびＳＵＬ膜厚による差異について考察する。まず、良好なエラーレートを得るためにはc軸垂直配向分散をできるだけ小さくする必要がある。この点に関しては、図３で示したように基板のRa低減が有効であり、エラーレートのRa依存性はｃ軸垂直配向分散の変化で説明できる。しかし、基板種による差異、つまり同じRaのレベルでもテクスチャ基板を用いた方が良好なエラーレートが得られた結果については、c軸垂直配向分散だけでは説明がつかない。そこで、図４で示したように、テクスチャ基板で見られる“磁性粒子の配列および粒径微細化の効果”が別の因子としてエラーレート向上に寄与すると仮定すると、基板種による差異のみならず、ＳＵＬ膜厚による差異についてもうまく説明ができる。すなわち、テクスチャ基板でRaが0.2 nm以下の場合には、ＳＵＬ膜厚が2.5 nmから10 nmの範囲において、低いc軸垂直配向分散を維持しつつ、磁性粒子配列および粒径微細化の効果が高まり、特異なエラーレート向上が得られたと考えられる。一方、テクスチャ基板でRaが0.3 nm以上の場合には、ＳＵＬ膜厚が10 nm以下においてｃ軸垂直配向分散が増大し、磁性粒子配列および粒径微細化の効果が相殺されるため、結果として特異なエラーレート向上が得られなかったと考えられる。また、プレーン基板でRaが0.2 nm以下の場合には、ＳＵＬ膜厚が10 nm以下において、特異なエラーレート向上が得られなかったのは、磁性粒子配列および粒径微細化の効果が無いためと考えることができる。
【００２５】
以上述べたように、Raを0.05 nm以上、0.2 nm以下のテクスチャ基板を用い、非晶質のＳＵＬ膜厚を2.5 nm以上、10 nm以下とすることは、エラーレート向上に対し有用であることが示された。
【００２６】
上記と同様の手順で垂直磁気記録媒体を作製した。基板１０には、周方向に沿ってテクスチャ加工を施し、表面粗さRaを0.2 nm、0.1 nmおよび0.05 nmになるよう調整した３種類を用いた。密着層１１として厚さ5 nmのAl-Ti合金膜を、ＳＵＬ１２として厚さ1.25 nmから5 nmのFe-Co-Ta-Zr合金膜を、厚さ0.4 nmのRu膜を介して二層積層した膜を、シード層として厚さ2 nmのCr-Ti合金膜と厚さ9 nmのNi-W-Cr合金膜の積層膜を、中間層１４として厚さ17 nmのRu膜を、第一磁性層１５aとして厚さ11 nmもしくは13 nmのCo-Cr-Pt-SiO2合金膜を、第二磁性層１５ｂとして厚さ6 nmから8 nmのCo-Cr-Pt-B合金膜を、保護層１６として4 nmのカーボン膜を形成した。ここで、第一磁性層１５aはアルゴンと酸素の混合ガス中での反応性スパッタリング法により形成し、保護層１６はRF-CVD法により形成した。潤滑層１７はパーフルオロアルキルポリエーテル系の材料を塗布した。表３に各層のターゲットに用いたスパッタリングターゲットの組成を示す。
【００２７】
【表３】
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【００２８】
表４に、作製した垂直磁気記録媒体の保磁力、飽和磁界、重ね書き特性およびエラーレートを示す。本評価で用いた磁気ヘッドは、一般的なトレーリング・シールド付ヘッドであり、記録ヘッドのトラック幅は 90 nm、再生ヘッドのトラック幅は70 nmであった。重ね書き特性は、689 kFCIの信号の上に114 kFCIの信号を重ね書きし、689 kFCIの消え残り成分と114 kFCIの信号との強度比で評価した。エラーレートは、日立DECO製の記録再生評価装置（RH4160）を用い、擬似ランダムパターンを線記録密度1.1 MBPIで記録及び再生することで評価した。
【００２９】
【表４】
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【００３０】
図５は、作製した垂直磁気記録媒体の重ね書き特性と飽和磁界との関係を示す図である。飽和磁界が７kOe以下の場合には、-30 dB以下の良好な重ね書き特性が得られた。すなわち、ＳＵＬ膜厚が2.5 nm以上、10 nm以下と薄い場合でも、垂直磁気記録層の飽和磁界を7 kOe以下とすることにより、十分な書き込みができることを示している。
【００３１】
図６は、作製した垂直磁気記録媒体のエラーレートと飽和磁界との関係を示す図である。飽和磁界が7 kOe以下では、十分な書き込みができることにより、良好なエラーレートが得られた。飽和磁界が 7 kOeより大きくなると、書き込み不良に起因するエラーレートの劣化が認められた。
【００３２】
以上述べたように、ＳＵＬ膜厚が2.5 nm以上、10 nm以下の垂直磁気記録媒体において垂直磁気記録層の飽和磁界を7 kOe以下とすることは、一般的なトレーリング・シールド付記録ヘッドによる十分な書き込みを可能にし、結果としてエラーレート向上に対し有用であることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の垂直磁気記録媒体の層構成例を示す図。
【図２】垂直磁気記録媒体のエラーレートを示す図。
【図３】垂直磁気記録媒体のｃ軸配向分散を示す図。
【図４】垂直磁気記録媒体の垂直磁気記録層の平面TEM像。
【図５】垂直磁気記録媒体の重ね書き特性と飽和磁界との関係を示す図。
【図６】垂直磁気記録媒体のエラーレートと飽和磁界との関係を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１０…基板、１１…密着層、１２…ＳＵＬ、１３…シード層、１４…中間層、１５ａ…第一磁性層、１５ｂ…第二磁性層、１６…保護層、１７…潤滑層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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