JP2004227740A

JP2004227740A - Perpendicular magnetic recording medium and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2004227740A
Application number: JP2003017995A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Sakai; 泰志酒井; Sadayuki Watanabe; 貞幸渡辺
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-27
Also published as: JP4348952B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a perpendicular magnetic recording medium which sufficiently functions as the medium even when the conventional film deposition system is used, and whose productivity is high, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: A structure is adopted in which at least a soft magnetic lining layer 2, an intermediate layer 5, a magnetic recording layer 6, and a first protective layer 7 are sequentially deposited on a nonmagnetic substrate 1, and a liquid lubricant layer 8 is deposited on the first protective layer 7. The nonmagnetic substrate is once taken out from the film deposition system after the formation up to the soft magnetic backing layer, and the nonmagnetic substrate is washed, and then introduced again into the film deposition system to deposit films from the intermediate layer. Thus, by using the current film deposition system, the perpendicular magnetic recording medium having high reliability and good electromagnetic conversion characteristics is manufactured. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録媒体及びその製造方法に関し、より詳細には、コンピュータの外部記憶装置を初めとする各種磁気記録装置に搭載される垂直磁気記録媒体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録の高密度化を実現する技術として、従来の長手磁気記録方式に代えて、垂直磁気記録方式が注目されつつある。
【０００３】
垂直磁気記録媒体は、硬質磁性材料の磁気記録層と、この磁気記録層への記録に用いられる、磁気ヘッドが発生する磁束を集中させる役割を担う軟磁性材料で形成される裏打ち層を構成要素に含んでいる。このような構造の垂直磁気記録媒体において問題となるノイズのひとつであるスパイクノイズは、裏打ち層である軟磁性膜に形成された磁壁によるものであることが知られている。そのため垂直磁気記録方式を実現化させるためには、軟磁性裏打ち層の磁壁形成を阻止する必要がある。
【０００４】
この軟磁性裏打ち層の磁壁の制御については、軟磁性裏打ち層の上層や下層に、Ｃｏ合金等の強磁性層を形成してこれを所望の方向に磁化させるように着磁する方法や、反強磁性薄膜を形成し、交換結合を利用して磁化をピン止めする方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。さらに、軟磁性裏打ち層と非磁性層を多数回積層することにより磁壁の形成を抑制する方法等も提案されている（例えば、非特許文献１参照）。これらの方法を用いることにより、軟磁性裏打ち層に起因のスパイクノイズを抑制することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１８０８３４号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１０−２１４７１９号公報
【０００７】
【非特許文献１】
ＩＥＥＥＴｒａｍｓ．Ｍａｇｎ．，３７，１５８６（２００１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような方法を用いることにより、軟磁性裏打ち層に起因のスパイクノイズを抑制することはできるが、その層構成はかなり複雑なものとなる。例えば、反強磁性層を用いて磁壁形成の阻止を行なう場合、反強磁性層を所望の結晶配向ならびに粒径に形成するために反強磁性層の下層に下地層を数層形成し、反強磁性層を成膜後に、さらに反強磁性結合磁界Ｈｅｘを強めるためのエンハンス層等を用いる必要がある。
【０００９】
更に、高いＨｅｘの導出を望む場合は、同一装置内にて基板加熱を行なう必要がある。このように形成した層構成の上に、さらに軟磁性裏打ち層と中間層と磁気記録層と保護層とを連続で形成しようとした場合、従来の量産用に用いられてきた成膜装置では層数が多すぎて、全てを連続成膜することは非常に困難である。
【００１０】
軟磁性裏打ち層の上層や下層にＣｏ合金等の強磁性層を形成し、これを所望の方向に磁化させるように着磁することにより磁壁の形成を抑制する方法や、軟磁性裏打ち層と非磁性層を多数回積層することにより磁壁の形成を抑制する方法等においても、反強磁性層を用いる場合と同様に層構成が複雑となり、従来の量産装置を用いて連続成膜を行なうことは非常に難しい。
【００１１】
これに対し、従来の成膜装置２台を用いて成膜する方法や１台の成膜装置で、垂直磁気記録媒体を途中まで成膜後、一旦装置から取り出し、ターゲットを全部交換後、続きの成膜を行なう方法も考えられる。しかしながら、いずれの方法においても、連続成膜の途中で成膜装置から取り出すことにより、パーティクルが付着したり、また、全てを連続成膜できないことにより、所望の特性が得られないという問題が発生する。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従来の成膜装置を用いても、垂直磁気記録媒体として十分に機能し、なおかつ生産性を有する垂直磁気記録媒体及びその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、非磁性基体上に、少なくとも軟磁性裏打ち層と中間層と磁気記録層と第一保護層及び液体潤滑剤層とが順次積層されてなる垂直磁気記録媒体において、前記軟磁性裏打ち層までを成膜後に一旦成膜装置から前記非磁性基板を取り出し、該非磁性基板の洗浄を行なった後に再び前記成膜装置内に導入して前記中間層からの成膜を行なうことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記軟磁性裏打ち層を成膜後、前記成膜装置から取り出す前に、前記軟磁性裏打ち層の劣化を防ぐために連続して第二保護層を成膜することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記洗浄後に成膜装置に導入後、前記中間層を成膜する前にシード層を成膜することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の製造方法により作製したことを特徴とする垂直磁気記録媒体である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の態様について説明する。
図１は、本発明に係る垂直磁気記録媒体の一実施形態を説明するための断面模式図で、図中符号１は非磁性基体、２は軟磁性裏打ち層、５は中間層、６は磁気記録層、７は第一保護層、８は液体潤滑剤層を示している。この垂直磁気記録媒体は、非磁性基体１上に少なくとも、軟磁性裏打ち層２と中間層５と磁気記録層６と第一保護層７とが順に形成された構造を有しており、さらに第一保護層７の上に液体潤滑剤層８が形成されている。
【００１８】
図２は、本発明に係る垂直磁気記録媒体の他の実施形態を説明するための断面模式図で、図中符号３は第二保護層を示している。なお、図１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。この垂直磁気記録媒体は、非磁性基体１上に少なくとも、軟磁性裏打ち層２と第二保護層３と中間層５と磁気記録層６と第一保護層７とが順に形成された構造を有しており、さらに第一保護層７の上に液体潤滑剤層８が形成されている。
【００１９】
図３は、本発明に係る垂直磁気記録媒体のさらに他の実施形態を説明するための断面模式図で、図中符号４はシード層を示している。なお、図１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。この垂直磁気記録媒体は、非磁性基体１上に少なくとも、軟磁性裏打ち層２とシード層４と中間層５と磁気記録層６と第一保護層７とが順に形成された構造を有しており、さらに第一保護層７の上に液体潤滑剤層８が形成されている。
【００２０】
図４は、本発明に係る垂直磁気記録媒体のさらに他の実施形態を説明するための断面模式図である。なお、図１〜図３と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。この垂直磁気記録媒体は、非磁性基体１上に少なくとも、軟磁性裏打ち層２と第二保護層３とシード層４と中間層５と磁気記録層６と第一保護層７とが順に形成された構造を有しており、さらに第一保護層７の上に液体潤滑剤層８が形成されている。
【００２１】
本発明において、非磁性基体１としては、通常の磁気記録媒体用に用いられる、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金や強化ガラス、結晶化ガラス等を用いることができる。
【００２２】
また、軟磁性裏打ち層２としては、ＮｉＦｅ系合金、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金、飽和磁束密度の大きなＦｅＣｏ合金等を用いることができるが、非晶質のＣｏ合金、例えば、ＣｏＮｂＺｒ，ＣｏＴａＺｒなどを用いることにより良好な電磁変換特性を得ることができる。軟磁性裏打ち層２の膜厚は、記録に使用する磁気ヘッドの構造や特性によって最適値が変化するが、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが、生産性との兼ね合いから望ましい。
【００２３】
軟磁性裏打ち層２の磁壁の形成を抑制するためには、軟磁性裏打ち層２の下層にＣｏ合金等の強磁性層を形成し、これを所望の方向に磁化させるように着磁する方法や、反強磁性薄膜を形成し、交換結合を利用して磁化をピン止めする方法、軟磁性裏打ち層と非磁性層を多数回積層することにより磁壁の形成を抑制する方法等が挙げられる。
【００２４】
磁壁制御層として、非磁性基体１の半径方向に磁化を配向させたＣｏ合金等の硬質磁性膜を用いる場合には、その下地層としてＣｒ合金等を用いることが望ましい。さらにその下地層の微細構造を制御するために複数層の下地層を設けてもよい。
【００２５】
磁壁制御層として、Ｍｎを含む合金系からなる反強磁性膜を用いることもできる。下地層としては、面心立方構造を有する単金属あるいは合金等を用いることが望ましい。さらにその下地層の微細構造を制御するためにさらに複数の下地層を設けることも大きなＨｅｘを導出するために有効である。磁壁制御の目的で軟磁性裏打ち層と非磁性層を多数回積層する場合には、例えば、非磁性層としてＣ，Ｓｉなどを用いることができる。
【００２６】
また、第二保護層３は、軟磁性裏打ち層２の成膜後、成膜装置から非磁性基体１を取り出す際、軟磁性裏打ち層２の表面が酸化してしまうことを防ぐために用いられる。第二保護層３として用いることができる材料としては、Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｗ等の単金属や、ＴｉＣｒ，ＴａＷ等の合金が挙げられるが、これに限定されない。第二保護層３の膜厚としては、軟磁性裏打ち層２の酸化を防ぐのに必要最小限の膜厚とすることが望ましい。厚すぎる場合には、信号の書込み能力を低下させてしまう原因となる。
【００２７】
また、シード層４は、中間層５の配向ならびに結晶性を制御するために用いられる。全層を連続成膜する場合には、特に必要とされないが、軟磁性裏打ち層２あるいは第二保護層３を成膜後に、一旦非磁性基体１を成膜装置から出してしまうと最表面に酸素等が付着するため、中間層５の結晶成長性が悪くなることがある。そのためシード層４を用いることにより、この中間層５の劣化を防ぐことができる。シード層４として用いることができる材料としては、第二保護層３として用いることができる材料と同じ種類のものである。第二保護層３とシード層４を同時に用いる場合には、同じ材料を用いることが望ましい。シード層４の膜厚は、中間層５の結晶成長を制御するのに必要最小限の膜厚とすることが望ましい。厚すぎる場合には、第二保護層３の場合と同様に、信号の書込み能力を低下させてしまう原因となる。
【００２８】
また、中間層５は、磁気記録層６の結晶配向性、結晶粒径及び粒界偏析を好適に制御するために用いられる。材料としては、面心立方（ｆｃｃ）構造あるいは六方最密充填（ｈｃｐ）構造を有する単金属膜あるいは合金膜が好ましく、Ｔｉ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔやそれらを含む合金膜が挙げられるが、それらに限定されない。中間層５の膜厚としては、磁気記録層６の構造制御を行なうのに必要最小限の膜厚とすることが、記録の面からは必要である。
【００２９】
また、磁気記録層６としては、ＣｏＣｒＰｔ系合金膜、結晶粒界にＳｉＯ_２等の非磁性酸化物や窒化物を有するグラニュラー膜、さらにはＣｏ／Ｐｄ等の積層膜、希土類−遷移金属合金非晶質膜、ＦｅＰｔ規則合金膜等を用いることができる。
【００３０】
また、第一保護層７は、従来から使用されている保護膜を用いることができる。例えば、カーボンを主体とする保護膜を用いることができる。第一保護層７の膜厚等の条件は、通常の磁気記録媒体で用いられる諸条件をそのまま用いることができる。
【００３１】
また、液体潤滑剤層８も従来から使用されている材料を用いることができる。例えば、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を用いることができる。液体潤滑剤層８の膜厚等の条件は、通常の磁気記録媒体で用いられる諸条件をそのまま用いることができる。
【００３２】
本発明では、軟磁性裏打ち層２を成膜後あるいは第二保護層３を成膜後、非磁性基体１は一旦成膜装置から取り出される。この時、装置から取り出すことにより、軟磁性裏打ち層２あるいは第二保護層３の表面にパーティクル等が付着することがある。このパーティクルが付着したままその後の成膜を行なった場合、完成した垂直磁気記録媒体の信頼性に大きな影響を及ぼす可能性がある。そこで、表面に付着したパーティクル等を除去するために、非磁性基体の洗浄を行なうことが非常に重要な工程となる。
【００３３】
この洗浄方法は、通常、磁気記録媒体の成膜前に行われているものをそのまま用いることができる。ただし、通常の成膜前の洗浄工程では、酸やアルカリ等の洗剤や溶剤が使われる場合があるが、本工程では既に一部薄膜の成膜が行なわれているため、これらの洗剤や溶剤を使うことは好ましくない。本工程では、純水や有機溶剤等を用いることが好ましい。更に、ウレタン等のパットを用いて表面を物理的に擦り洗いすることは表面付着物を除去するためには有効である。ただし、この場合にも、洗剤等は用いずに純水のみとする必要がある。
【００３４】
以下に本発明の実施例について説明するが、以下の実施例は、本発明の好適に説明する代表例に過ぎず、本発明をなんら限定するものではない。
【００３５】
［実施例１］
非磁性基体１として表面にテクスチャー加工を施したＮｉＰ付Ａｌ合金基板を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、Ｔａターゲットを用いて下地Ｔａ層を５ｎｍ、ＮｉＦｅＣｒターゲットを用いて下地ＮｉＦｅＣｒ層を５ｎｍ、ＩｒＭｎターゲットを用いて磁壁制御層としてＩｒＭｎ反強磁性層を５ｎｍ成膜後、連続してＣｏＺｒＮｂターゲットを用いてＣｏＺｒＮｂ軟磁性裏打ち層を２００ｎｍ成膜し、一旦成膜装置から取り出した。取り出した非磁性基体を、成膜前の洗浄と同様にして中間洗浄を行なった。
【００３６】
ただし、この洗浄で用いたのは純水と有機溶剤のみである。その後、所望のターゲットに全て交換を済ませた成膜装置に、中間洗浄済み非磁性基体を導入し、Ｒｕターゲットを用いてＲｕ中間層を２０ｎｍ成膜、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２ターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２磁気記録層を、２０ｎｍ成膜を行なった。最後にカーボンからなる第一保護層７を５ｎｍ成膜後、真空装置から取り出した。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑剤層２ｎｍをディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体とした。
【００３７】
［実施例２］
実施例１において、軟磁性裏打ち層を成膜後、装置から取り出す前に、連続してＴｉ第二保護層３を５ｎｍ成膜した以外は、実施例１に示した方法と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
【００３８】
［実施例３］
実施例１において、中間洗浄済み非磁性基体を成膜装置内に導入し、まず、Ｔｉターゲットを用いてＴｉシード層を成膜した以外は、実施例１に示した方法と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
【００３９】
［実施例４］
実施例１において、軟磁性裏打ち層を成膜後、装置から取り出す前に、連続してＴｉ第二保護層３を５ｎｍ成膜し、中間洗浄後を行ない、再び成膜装置内に導入し、まずＴｉターゲットを用いてＴｉシード層を成膜した以外は、実施例１に示した方法と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
【００４０】
［比較例１］
非磁性基体１として表面にテクスチャー加工を施したＮｉＰ付Ａｌ合金基板を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、磁壁制御層を成膜すること無く、非磁性基体１上に直接、ＣｏＺｒＮｂターゲットを用いてＣｏＺｒＮｂ軟磁性裏打ち層を２００ｎｍ成膜後、成膜装置から取り出すことなく連続して、Ｒｕターゲットを用いてＲｕ中間層を２０ｎｍ成膜、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２ターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２磁気記録層を、２０ｎｍ成膜を行なった。最後にカーボンからなる第一保護層７を５ｎｍ成膜後、真空装置から取り出した。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑剤層２ｎｍをディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体とした。
【００４１】
［比較例２］
実施例１において、軟磁性裏打ち層を２００ｎｍ成膜後に成膜装置から取り出した後、洗浄をせずに成膜装置に導入した以外は、実施例１に示した方法と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
【００４２】
［比較例３］
実施例１において、軟磁性裏打ち層を１００ｎｍ成膜、一旦成膜装置から取り出した後に中間洗浄を行ない再び成膜装置内に導入し、まず初めに、軟磁性裏打ち層を１００ｎｍ成膜し、連続してＲｕ中間層を成膜した以外は、実施例１に示した方法と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
【００４３】
［比較例４］
実施例１において、反強磁性膜を成膜後、一旦成膜装置から取り出した後に中間洗浄を行ない再び成膜装置内に導入し、まず初めに、軟磁性裏打ち層を２００ｎｍ成膜し、連続してＲｕ中間層を成膜した以外は、実施例１に示した方法と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
【００４４】
［比較例５］
実施例１において、軟磁性裏打ち層を２００ｎｍ成膜し、連続してＲｕ中間層を成膜し、一旦成膜装置から取り出した後に中間洗浄を行ない再び成膜装置内に導入し、まず初めに、磁気記録層を成膜した以外は、実施例１に示した方法と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
【００４５】
磁気特性は、Ｋｅｒｒ効果測定装置を用いて測定した。完成した垂直磁気記録媒体の表面に付着しているパーティクルは、光学式の表面観察装置にてパーティクルの個数を測定した。垂直磁気記録媒体の電磁変換特性は、スピンスタンドテスターを用いＳＰＴ／ＧＭＲヘッドにより測定を行なった。スパイクノイズの測定は、イレイズ状態での１周分の出力の平均値に対して、１５０％を超える出力を有するものの個数にて判断した。
【００４６】
本発明の実施例を説明するために、実施例ならびに比較例において作製した垂直磁気記録媒体の保磁力Ｈｃ、パーティクル数、線記録密度４０００ｋＦＣＩでのＳＮＲ（電磁変換特性の信号とノイズの強度比）、ならびにスパイクノイズの個数を以下の表１にまとめた。
【００４７】
【表１】

【００４８】
Ｈｃは、比較例５以外は何れも５２００Ｏｅ前後の良好な値が得られている。しかしながら、比較例５に示すように、中間層と磁気記録層を分けて成膜を行なった場合、磁気記録層の結晶成長が悪くなるために特性が悪化してしまう。したがって、中間層と磁気記録層は連続して成膜を行なう必要があることがわかる。
【００４９】
パーティクル数は、実施例に示した何れの方法を用いた場合にも、３個以内の、非常に少ない結果となった。しかしながら、比較例２に示したように中間洗浄を行なわない場合、パーティクル数は５３個となり実用上問題となるレベルである。実施例３〜５の方法に示したように、成膜を一旦中断する場所を変更した場合においても、中間洗浄を導入することによりパーティクル数を低減できることがわかる。このように、成膜の途中で一旦装置から取り出した場合、パーティクルを低減するためには中間洗浄を行なうことが非常に有用であることがわかる。
【００５０】
実施例１に示す方法においても、ＳＮＲは比較例１に示した連続成膜品と同等の値が得られている。実施例２に示すように、軟磁性裏打ち層を成膜後に第二保護層３を成膜することにより、ＳＮＲはわずかながら向上する。実施例３に示すように、中間層成膜前にシード層を成膜することもＳＮＲを増加させる効果がある。さらに、実施例４に示したように、第二保護層３とシード層を両方用いることにより、ＳＮＲは実施例１の場合に比較して０．５ｄＢ向上する。しかしながら、比較例５に示したように、成膜を一旦中断する場所を中間層と磁気記録層の間とした場合、ＳＮＲは極端に劣化する。これは上述した通り、磁気特性が劣化したためである。
【００５１】
最後にスパイクノイズに関してみてみる。磁壁制御層が無い比較例１では、スパイクノイズが多発している。これに対し、実施例１〜４においてはスパイクノイズは完全に抑制されていることがわかる。実施例３では、軟磁性裏打ち層の成膜途中で成膜装置から取り出しているが、その場合、下層と上層の軟磁性裏打ち層が磁気的に結合しなくなってしまうため、完全にはスパイクノイズを抑制することができない。更に、実施例４では、反強磁性膜と軟磁性裏打ち層が反強磁性結合しないため、スパイクノイズの抑制効果がなくなってしまう。
【００５２】
以上のことより、成膜を一旦中断して成膜装置から非磁性基体を取り出す場合、軟磁性裏打ち層と中間層の間で取り出すことが重要であり、再び装置内に導入する前には途中洗浄を行なうことが必要である。更に、装置から取り出す前に第二保護層３、再び装置内に導入した場合にはまずシード層を成膜することが、より良好な特性を得るためには有効であることがわかる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、非磁性基体上に、少なくとも軟磁性裏打ち層と中間層と磁気記録層と第一保護層及び液体潤滑剤層とが順次積層されてなる垂直磁気記録媒体において、軟磁性裏打ち層までを成膜後に一旦成膜装置から非磁性基板を取り出し、この非磁性基板の洗浄を行なった後に再び成膜装置内に導入して中間層からの成膜を行なうようにしたので、現状の成膜装置を用いて、高信頼を有し、かつ電磁変換特性に優れた垂直磁気記録媒体を作製することができる。
【００５４】
また、軟磁性裏打ち層を成膜後、成膜装置から取り出す前に、軟磁性裏打ち層の劣化を防ぐために連続して第二保護層を成膜する、あるいは中間洗浄後に成膜装置に導入後、中間層を成膜する前にシード層を成膜するようにし、さらにはその両方を組み合わせることにより、さらに優れた電磁変換特性を実現することができる。上述した何れの方法を用いて垂直磁気記録媒体を作製する場合においても、既存の成膜装置をそのまま使用することができるため、新たな設備投資を行なう必要がなく、さらに今後の垂直磁気記録媒体の大量生産に非常に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る垂直磁気記録媒体の一実施形態を説明するための断面模式図である。
【図２】本発明に係る垂直磁気記録媒体の他の実施形態を説明するための断面模式図である。
【図３】本発明に係る垂直磁気記録媒体のさらに他の実施形態を説明するための断面模式図である。
【図４】本発明に係る垂直磁気記録媒体のさらに他の実施形態を説明するための断面模式図である。
【符号の説明】
１非磁性基体
２軟磁性裏打ち層
３第二保護層
４シード層
５中間層
６磁気記録層
７第一保護層
８液体潤滑剤層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a perpendicular magnetic recording medium and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a perpendicular magnetic recording medium mounted on various magnetic recording devices such as an external storage device of a computer, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a perpendicular magnetic recording method has been attracting attention as a technique for realizing high density magnetic recording, in place of the conventional longitudinal magnetic recording method.
[0003]
A perpendicular magnetic recording medium comprises a magnetic recording layer of a hard magnetic material and a backing layer formed of a soft magnetic material used for recording on the magnetic recording layer and concentrating a magnetic flux generated by a magnetic head. Included in It is known that spike noise, which is one of the problematic noises in a perpendicular magnetic recording medium having such a structure, is caused by a domain wall formed in a soft magnetic film serving as a backing layer. Therefore, in order to realize the perpendicular magnetic recording method, it is necessary to prevent the formation of the domain wall of the soft magnetic underlayer.
[0004]
Regarding the control of the domain wall of the soft magnetic backing layer, a method of forming a ferromagnetic layer such as a Co alloy on the upper and lower layers of the soft magnetic backing layer and magnetizing the ferromagnetic layer so as to magnetize the same in a desired direction, and a method of controlling the reverse direction. There has been proposed a method of forming a ferromagnetic thin film and pinning magnetization by using exchange coupling (for example, see Patent Documents 1 and 2). Further, a method of laminating a soft magnetic backing layer and a nonmagnetic layer many times to suppress the formation of domain walls has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1). By using these methods, spike noise caused by the soft magnetic underlayer can be suppressed.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-6-180834
[Patent Document 2]
JP 10-214719 A
[Non-patent document 1]
IEEE Trams. Magn. , 37, 1586 (2001).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By using the above-described method, spike noise due to the soft magnetic backing layer can be suppressed, but the layer structure becomes considerably complicated. For example, when using an antiferromagnetic layer to prevent domain wall formation, several underlayers are formed below the antiferromagnetic layer in order to form the antiferromagnetic layer to have a desired crystal orientation and grain size. After forming the ferromagnetic layer, it is necessary to use an enhancement layer or the like for further increasing the antiferromagnetic coupling magnetic field Hex.
[0009]
Furthermore, when it is desired to derive a high Hex, it is necessary to heat the substrate in the same apparatus. In the case where a soft magnetic underlayer, an intermediate layer, a magnetic recording layer, and a protective layer are to be successively formed on the layer structure formed in this manner, a conventional film forming apparatus used for mass production uses a layer. Since the number is too large, it is very difficult to continuously form all of them.
[0010]
A method of forming a ferromagnetic layer such as a Co alloy above or below the soft magnetic backing layer and magnetizing it to a desired direction to suppress the formation of domain walls, Even in the method of suppressing the formation of the domain wall by laminating the magnetic layer many times, the layer configuration becomes complicated similarly to the case of using the antiferromagnetic layer, and it is not possible to perform the continuous film formation using the conventional mass production apparatus. extremely difficult.
[0011]
On the other hand, with a conventional method of forming a film using two film forming apparatuses or a single film forming apparatus, a perpendicular magnetic recording medium is formed halfway, then taken out of the apparatus, and all targets are replaced. A method of forming a film is also conceivable. However, in any of the methods, there is a problem that particles are adhered by taking out of the film forming apparatus during the continuous film formation, or that desired characteristics cannot be obtained because all the films cannot be continuously formed. I do.
[0012]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a perpendicular magnetic recording medium that functions sufficiently as a perpendicular magnetic recording medium even with the use of a conventional film forming apparatus and has high productivity. It is to provide a recording medium and a manufacturing method thereof.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention is directed to a method for producing a magnetic recording medium, comprising: a non-magnetic substrate having at least a soft magnetic underlayer, an intermediate layer, a magnetic recording layer, a first protective layer, and a liquid lubricant; Layers are sequentially laminated, and after forming up to the soft magnetic underlayer, the non-magnetic substrate is once taken out of the film forming apparatus, the non-magnetic substrate is washed, and then the film forming apparatus is again formed. And forming a film from the intermediate layer.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, after forming the soft magnetic underlayer, before removing the soft magnetic underlayer from the film forming apparatus, the soft magnetic underlayer is continuously formed to prevent deterioration of the soft magnetic underlayer. Then, the second protective layer is formed.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a seed layer is formed after introducing the film into the film forming apparatus after the cleaning and before forming the intermediate layer. And
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a perpendicular magnetic recording medium manufactured by the manufacturing method according to the first, second, or third aspect.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining an embodiment of a perpendicular magnetic recording medium according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a nonmagnetic substrate, 2 denotes a soft magnetic underlayer, 5 denotes an intermediate layer, and 6 denotes a magnetic layer. The recording layer, 7 is a first protective layer, and 8 is a liquid lubricant layer. This perpendicular magnetic recording medium has a structure in which at least a soft magnetic backing layer 2, an intermediate layer 5, a magnetic recording layer 6, and a first protective layer 7 are sequentially formed on a nonmagnetic substrate 1. A liquid lubricant layer 8 is formed on one protective layer 7.
[0018]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining another embodiment of the perpendicular magnetic recording medium according to the present invention, in which reference numeral 3 indicates a second protective layer. Note that components having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. This perpendicular magnetic recording medium has a structure in which at least a soft magnetic backing layer 2, a second protective layer 3, an intermediate layer 5, a magnetic recording layer 6, and a first protective layer 7 are sequentially formed on a nonmagnetic substrate 1. Further, a liquid lubricant layer 8 is formed on the first protective layer 7.
[0019]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining still another embodiment of the perpendicular magnetic recording medium according to the present invention. In the figure, reference numeral 4 denotes a seed layer. Note that components having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. This perpendicular magnetic recording medium has a structure in which at least a soft magnetic backing layer 2, a seed layer 4, an intermediate layer 5, a magnetic recording layer 6, and a first protective layer 7 are sequentially formed on a nonmagnetic substrate 1. In addition, a liquid lubricant layer 8 is formed on the first protective layer 7.
[0020]
FIG. 4 is a schematic sectional view for explaining still another embodiment of the perpendicular magnetic recording medium according to the present invention. Note that components having the same functions as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals. In this perpendicular magnetic recording medium, at least a soft magnetic backing layer 2, a second protective layer 3, a seed layer 4, an intermediate layer 5, a magnetic recording layer 6, and a first protective layer 7 are sequentially formed on a non-magnetic substrate 1. In addition, a liquid lubricant layer 8 is formed on the first protective layer 7.
[0021]
In the present invention, as the non-magnetic substrate 1, a NiP-plated Al alloy, tempered glass, crystallized glass, or the like, which is used for a normal magnetic recording medium, can be used.
[0022]
As the soft magnetic underlayer 2, a NiFe-based alloy, a sendust (FeSiAl) alloy, an FeCo alloy having a large saturation magnetic flux density, or the like can be used. An amorphous Co alloy, for example, CoNbZr, CoTaZr, or the like is used. Thereby, good electromagnetic conversion characteristics can be obtained. The optimum thickness of the soft magnetic underlayer 2 varies depending on the structure and characteristics of the magnetic head used for recording, but is preferably 10 nm or more and 300 nm or less from the viewpoint of productivity.
[0023]
In order to suppress the formation of the magnetic domain wall of the soft magnetic backing layer 2, a method of forming a ferromagnetic layer such as a Co alloy under the soft magnetic backing layer 2 and magnetizing the ferromagnetic layer to magnetize it in a desired direction, A method of forming an antiferromagnetic thin film and pinning the magnetization using exchange coupling, and a method of laminating a soft magnetic underlayer and a nonmagnetic layer many times to suppress the formation of domain walls.
[0024]
When a hard magnetic film such as a Co alloy whose magnetization is oriented in the radial direction of the non-magnetic substrate 1 is used as the domain wall control layer, it is preferable to use a Cr alloy or the like as the underlayer. Further, a plurality of underlayers may be provided in order to control the fine structure of the underlayer.
[0025]
An antiferromagnetic film made of an alloy containing Mn can be used as the domain wall control layer. It is desirable to use a single metal or an alloy having a face-centered cubic structure as the underlayer. Further, providing a plurality of underlayers for controlling the microstructure of the underlayer is also effective for deriving a large Hex. When the soft magnetic underlayer and the nonmagnetic layer are laminated many times for the purpose of domain wall control, for example, C, Si, or the like can be used as the nonmagnetic layer.
[0026]
The second protective layer 3 is used to prevent the surface of the soft magnetic backing layer 2 from being oxidized when the nonmagnetic substrate 1 is taken out of the film forming apparatus after the soft magnetic backing layer 2 is formed. Examples of a material that can be used as the second protective layer 3 include a single metal such as Ta, Ti, Zr, and W, and an alloy such as TiCr and TaW, but are not limited thereto. It is desirable that the film thickness of the second protective layer 3 be the minimum necessary for preventing the soft magnetic underlayer 2 from being oxidized. If it is too thick, it may cause a decrease in the signal writing ability.
[0027]
The seed layer 4 is used for controlling the orientation and crystallinity of the intermediate layer 5. When all the layers are continuously formed, it is not particularly necessary. However, once the nonmagnetic substrate 1 is removed from the film forming apparatus after forming the soft magnetic backing layer 2 or the second protective layer 3, the outermost surface is formed. Since oxygen or the like adheres, the crystal growth of the intermediate layer 5 may be deteriorated. Therefore, by using the seed layer 4, the deterioration of the intermediate layer 5 can be prevented. The material that can be used for the seed layer 4 is the same as the material that can be used for the second protective layer 3. When the second protective layer 3 and the seed layer 4 are used simultaneously, it is desirable to use the same material. It is desirable that the thickness of the seed layer 4 be the minimum necessary for controlling the crystal growth of the intermediate layer 5. If it is too thick, it may cause a decrease in signal writing capability, as in the case of the second protective layer 3.
[0028]
The intermediate layer 5 is used for suitably controlling the crystal orientation, crystal grain size, and grain boundary segregation of the magnetic recording layer 6. As the material, a single metal film or an alloy film having a face-centered cubic (fcc) structure or a hexagonal close-packed (hcp) structure is preferable, and examples thereof include Ti, Ru, Pd, Pt and alloy films containing them. It is not limited to. From the viewpoint of recording, it is necessary to set the thickness of the intermediate layer 5 to the minimum necessary for controlling the structure of the magnetic recording layer 6.
[0029]
As the magnetic recording layer 6, a CoCrPt-based alloy film, a granular film having a nonmagnetic oxide or nitride such as SiO _{2 at the} crystal grain boundary, a laminated film of Co / Pd or the like, a rare earth-transition metal alloy A crystalline film, a FePt ordered alloy film, or the like can be used.
[0030]
Further, as the first protective layer 7, a conventional protective film can be used. For example, a protective film mainly composed of carbon can be used. The conditions such as the film thickness of the first protective layer 7 can be the same as those used for ordinary magnetic recording media.
[0031]
Also, the liquid lubricant layer 8 can be made of a conventionally used material. For example, a perfluoropolyether-based lubricant can be used. The conditions such as the film thickness of the liquid lubricant layer 8 can be the same as those used for a normal magnetic recording medium.
[0032]
In the present invention, after the soft magnetic underlayer 2 is formed or the second protective layer 3 is formed, the non-magnetic substrate 1 is once taken out of the film forming apparatus. At this time, particles may be attached to the surface of the soft magnetic underlayer 2 or the second protective layer 3 by removing the particles from the apparatus. If subsequent film formation is performed with the particles attached, there is a possibility that the reliability of the completed perpendicular magnetic recording medium will be greatly affected. Therefore, cleaning the non-magnetic substrate is a very important step to remove particles and the like attached to the surface.
[0033]
As this cleaning method, the method which is usually performed before the film formation of the magnetic recording medium can be used as it is. However, in the usual cleaning process before film formation, a detergent or solvent such as an acid or an alkali may be used. However, in this process, since a thin film has already been partially formed, these detergents and solvent are used. Is not preferred. In this step, it is preferable to use pure water, an organic solvent, or the like. Furthermore, physically scrubbing the surface with a pad such as urethane is effective for removing surface deposits. However, also in this case, it is necessary to use only pure water without using a detergent or the like.
[0034]
Hereinafter, examples of the present invention will be described. However, the following examples are merely representative examples for suitably describing the present invention, and do not limit the present invention.
[0035]
[Example 1]
An Al alloy substrate with NiP having a textured surface is used as the nonmagnetic substrate 1. After washing, the substrate is introduced into a sputtering apparatus, and a base Ta layer is formed to a thickness of 5 nm using a Ta target, and a base NiFeCr layer is formed using a NiFeCr target. After forming a 5 nm thick IrMn antiferromagnetic layer as a domain wall control layer using an IrMn target, a 200 nm thick CoZrNb soft magnetic backing layer was continuously formed using a CoZrNb target, and once taken out of the film forming apparatus. The non-magnetic substrate taken out was subjected to intermediate cleaning in the same manner as cleaning before film formation.
[0036]
However, only pure water and an organic solvent were used in this cleaning. Thereafter, the intermediate-cleaned non-magnetic substrate is introduced into a film forming apparatus in which all the targets have been exchanged, a Ru intermediate layer is formed to a thickness of 20 nm using a Ru target, and CoCrPt-SiO ₂ is formed using a CoCrPt—SiO ₂ target. _Two magnetic recording layers were formed to a thickness of 20 nm. Finally, after forming a first protective layer 7 made of carbon to a thickness of 5 nm, it was taken out of the vacuum apparatus. Thereafter, a liquid lubricant layer of 2 nm made of perfluoropolyether was formed by dipping to obtain a perpendicular magnetic recording medium.
[0037]
[Example 2]
In Example 1, a perpendicular magnetic layer was formed in the same manner as in Example 1 except that a Ti second protective layer 3 was continuously formed to a thickness of 5 nm after forming a soft magnetic underlayer and before taking out from the apparatus. A recording medium was manufactured.
[0038]
[Example 3]
In Example 1, the intermediate magnetically cleaned non-magnetic substrate was introduced into the film forming apparatus, and first, a Ti seed layer was formed using a Ti target. A recording medium was manufactured.
[0039]
[Example 4]
In Example 1, after forming the soft magnetic backing layer, before taking out from the apparatus, a Ti second protective layer 3 was continuously formed to a thickness of 5 nm, and after intermediate cleaning, the Ti second protective layer 3 was again introduced into the film forming apparatus. A perpendicular magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a Ti seed layer was formed using a Ti target.
[0040]
[Comparative Example 1]
An Al alloy substrate with NiP having a textured surface is used as the non-magnetic substrate 1. After washing, the substrate is introduced into a sputtering apparatus, and CoZrNb is directly formed on the non-magnetic substrate 1 without forming a domain wall control layer. After forming a CoZrNb soft magnetic underlayer with a thickness of 200 nm using a target, continuously forming a Ru intermediate layer with a thickness of 20 nm using a Ru target without removing it from the film forming apparatus, and forming a CoCrPt-SiO using a CoCrPt—SiO ₂ target. _Two magnetic recording layers were formed to a thickness of 20 nm. Finally, after forming a first protective layer 7 made of carbon to a thickness of 5 nm, it was taken out of the vacuum apparatus. Thereafter, a liquid lubricant layer of 2 nm made of perfluoropolyether was formed by dipping to obtain a perpendicular magnetic recording medium.
[0041]
[Comparative Example 2]
In Example 1, perpendicular magnetic recording was performed in the same manner as in Example 1 except that the soft magnetic underlayer was removed from the film forming apparatus after being formed to a thickness of 200 nm, and then introduced into the film forming apparatus without cleaning. A medium was prepared.
[0042]
[Comparative Example 3]
In Example 1, a soft magnetic backing layer was formed to a thickness of 100 nm, once taken out of the film forming apparatus, subjected to intermediate cleaning, and introduced again into the film forming apparatus. First, a soft magnetic backing layer was formed to a thickness of 100 nm. A perpendicular magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the Ru intermediate layer was formed.
[0043]
[Comparative Example 4]
In Example 1, after the antiferromagnetic film was formed, it was once taken out of the film forming apparatus, subjected to intermediate cleaning, and introduced again into the film forming apparatus. A perpendicular magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the Ru intermediate layer was formed.
[0044]
[Comparative Example 5]
In Example 1, a soft magnetic backing layer was formed to a thickness of 200 nm, a Ru intermediate layer was formed continuously, and once removed from the film forming apparatus, intermediate cleaning was performed and the film was again introduced into the film forming apparatus. A perpendicular magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the magnetic recording layer was formed.
[0045]
The magnetic properties were measured using a Kerr effect measuring device. The number of particles attached to the surface of the completed perpendicular magnetic recording medium was measured by an optical surface observation device. The electromagnetic conversion characteristics of the perpendicular magnetic recording medium were measured with a SPT / GMR head using a spin stand tester. The spike noise was measured based on the number of outputs having an output exceeding 150% with respect to the average value of outputs for one round in the erased state.
[0046]
In order to explain an embodiment of the present invention, the coercive force Hc, the number of particles, and the SNR at a linear recording density of 4000 kFCI (intensity ratio between electromagnetic conversion signal and noise) of the perpendicular magnetic recording media manufactured in the example and the comparative example. , And the number of spike noises are summarized in Table 1 below.
[0047]
[Table 1]

[0048]
As for Hc, good values of around 5200 Oe were obtained in all cases except Comparative Example 5. However, when the intermediate layer and the magnetic recording layer are formed separately as shown in Comparative Example 5, the characteristics deteriorate because crystal growth of the magnetic recording layer deteriorates. Therefore, it is understood that the intermediate layer and the magnetic recording layer need to be continuously formed.
[0049]
When using any of the methods described in the examples, the number of particles was very small, less than three. However, when the intermediate cleaning is not performed as shown in Comparative Example 2, the number of particles is 53, which is a level that poses a practical problem. As shown in the methods of Examples 3 to 5, it can be seen that the number of particles can be reduced by introducing the intermediate cleaning even when the place where the film formation is temporarily interrupted is changed. As described above, when the film is once taken out of the apparatus during the film formation, it is understood that the intermediate cleaning is very useful for reducing particles.
[0050]
Also in the method shown in Example 1, the SNR was equivalent to that of the continuous film-formed product shown in Comparative Example 1. As shown in Example 2, the SNR is slightly improved by forming the second protective layer 3 after forming the soft magnetic backing layer. As shown in Embodiment 3, forming the seed layer before forming the intermediate layer also has the effect of increasing the SNR. Further, as shown in the fourth embodiment, by using both the second protective layer 3 and the seed layer, the SNR is improved by 0.5 dB as compared with the first embodiment. However, as shown in Comparative Example 5, when the place where the film formation is temporarily stopped is between the intermediate layer and the magnetic recording layer, the SNR is extremely deteriorated. This is because the magnetic characteristics have deteriorated as described above.
[0051]
Finally, let's look at spike noise. In Comparative Example 1 having no domain wall control layer, spike noise occurs frequently. On the other hand, in Examples 1 to 4, the spike noise is completely suppressed. In the third embodiment, the soft magnetic underlayer is taken out of the film forming apparatus during the film formation. In this case, the lower and upper soft magnetic underlayers are not magnetically coupled to each other. Cannot be suppressed. Further, in the fourth embodiment, since the antiferromagnetic film and the soft magnetic underlayer do not have antiferromagnetic coupling, the effect of suppressing spike noise is lost.
[0052]
From the above, when the non-magnetic substrate is taken out of the film forming apparatus after the film formation is temporarily stopped, it is important to take out the non-magnetic substrate between the soft magnetic underlayer and the intermediate layer. It is necessary to perform washing. Further, it can be understood that it is effective to form a seed layer first when the second protective layer 3 is introduced into the apparatus again before taking it out of the apparatus in order to obtain better characteristics.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a perpendicular magnetic recording medium in which at least a soft magnetic backing layer, an intermediate layer, a magnetic recording layer, a first protective layer, and a liquid lubricant layer are sequentially laminated on a nonmagnetic substrate In the above, the non-magnetic substrate is once taken out of the film forming apparatus after forming the soft magnetic backing layer, the non-magnetic substrate is washed, and then introduced again into the film forming apparatus to form the film from the intermediate layer. Therefore, a perpendicular magnetic recording medium having high reliability and excellent electromagnetic conversion characteristics can be manufactured using the current film forming apparatus.
[0054]
Also, after forming the soft magnetic backing layer, before removing the soft magnetic backing layer from the film forming apparatus, the second protective layer is continuously formed to prevent the deterioration of the soft magnetic backing layer, or after being introduced into the film forming apparatus after intermediate cleaning. By forming the seed layer before forming the intermediate layer, and further combining them, it is possible to realize more excellent electromagnetic conversion characteristics. In the case where the perpendicular magnetic recording medium is manufactured using any of the above-described methods, the existing film forming apparatus can be used as it is, so that it is not necessary to make a new capital investment, and furthermore, the perpendicular magnetic recording medium Very suitable for mass production of.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating an embodiment of a perpendicular magnetic recording medium according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view for explaining another embodiment of the perpendicular magnetic recording medium according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view for explaining still another embodiment of a perpendicular magnetic recording medium according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic sectional view for explaining still another embodiment of the perpendicular magnetic recording medium according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Non-magnetic base material 2 Soft magnetic backing layer 3 Second protective layer 4 Seed layer 5 Intermediate layer 6 Magnetic recording layer 7 First protective layer 8 Liquid lubricant layer

Claims

In a perpendicular magnetic recording medium in which at least a soft magnetic backing layer, an intermediate layer, a magnetic recording layer, a first protective layer, and a liquid lubricant layer are sequentially laminated on a non-magnetic substrate, a film up to the soft magnetic backing layer is formed. The perpendicular magnetic recording medium is characterized in that the non-magnetic substrate is once taken out of the film forming apparatus, the non-magnetic substrate is washed, and then introduced again into the film forming apparatus to form a film from the intermediate layer. Production method.

2. The method according to claim 1, wherein after forming the soft magnetic backing layer, before removing the soft magnetic backing layer from the film forming apparatus, a second protective layer is continuously formed to prevent deterioration of the soft magnetic backing layer. 3. Method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium.

3. The method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein a seed layer is formed after introducing the film into the film forming apparatus after the cleaning and before forming the intermediate layer.

A perpendicular magnetic recording medium manufactured by the manufacturing method according to claim 1, 2 or 3.