JP2006277843A - 垂直磁気記録パターンドメディア及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルマイトポア内にカーボン膜を形成するときにＳＵＬ膜表面荒れが生じるのを抑えた垂直磁気記録パターンドメディアを提供する。
【解決手段】基板１１の上にソフトフェライトＳＵＬ膜１２が形成される。ソフトフェライトＳＵＬ膜１２は、アルマイトポア内にカーボン膜を形成するときにＳＵＬ膜表面荒れが生じることを抑えることができる材料で構成される。ソフトフェライトＳＵＬ膜１２の上に、カーボン膜２０が被覆されたアルマイトポア内に強磁性材料、例えばＣｏ３０が充填されてＣｏナノピラー(pillar)３６から成る垂直磁気記録層を有するアルマイト層１３が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、カーボン膜で被覆されたナノホールにＣｏ等の強磁性が充填された磁気記録層を有する垂直磁気記録パターンドメディアに関するものである。

ハードディスク用磁気記録媒体として従来は水平磁気記録方式が用いられていたが、近年、この水平磁気記録方式に代わって磁気記録層の膜厚が大きくとれる垂直磁気記録方式が実用化されるようになってきた。垂直磁気記録用の媒体としては、単層の磁気記録層を用いるものや磁気記録層の下に軟磁性層などを持つ多層の磁気記録層を用いるものが知られている。

また最近では、アルミニウムの陽極酸化により形成されるアルマイトポア(pore)にＣｏを含む六方最密格子構造を有する強磁性が充填された垂直磁気記録媒体が提案されている（特許文献１参照）。この種の垂直磁気記録媒体は、通常、アルミナポアがハニカム型の六方最密格子状に自己組織化的に発生するため、紫外線又は電子ビームなどのリソグラフィ的手法で１ドットずつドット形成する方法に較べて安価に製造できるメリットがある。さらに、製法においても二段陽極酸化法やインプリント法を用いることにより、ナノホールアルミナポアの規則配列も可能となり、研究・開発が盛んに行われている。

図５は特許文献１等に提案されている従来の垂直磁気記録媒体の構成を示す図である。図５に示すように従来の垂直磁気記録媒体は、ガラス、アルミニウム、Ｓｉ基板などで構成された基板５１の上にＭｇＯ膜などから成る下地層５２を備え、さらにその下地層５２の上にアルマイトナノホール(ポアともいう)に強磁性金属６０が充填されたアルマイト層５３を備えて構成される。陽極酸化の場合、図６に示すようにアルマイトポア５４が膜面に垂直方向に細長く（高アスペクト比で）成長し、その中に磁性材料、すなわち強磁性金属６０を充填すると、形状異方性効果により垂直方向に磁化するため垂直磁気記録膜として使用できる。

アルマイトポア５４に強磁性金属６０を充填するためには、主にめっき法が用いられる。これは、ポアのアスペクト比が高いため、蒸着法やスパッタ法などのＰＶＤ法(物理気相成長法)ではポアの奥まで充填することが困難な為である。しかし、アルマイトポア５４中にめっき法等で金属層６０を成膜する場合、各ポアでの金属膜６０の成膜レートが一定でないため、金属層厚にばらつきが生じ、垂直磁気記録媒体として均質な特性が得られないという課題がある。

このアルマイトポアを使った垂直磁気記録パターンドメディアを、実際のＨＤＤ用記録媒体に適用した場合、図６に示すように、アルマイトポア５４に強磁性金属６０を充填しただけでは、露出したアルマイト（Al₂O₃）５５が湿気などの耐環境性に弱いため、実際のＨＤＤ用記録媒体に適用することはできない。そこで耐環境性を改善するため、図７に示すようにアルマイトポア５４にカーボン７０を被覆してから強磁性金属６０を充填することが考えられた。

しかし、カーボン７０を成膜するには、高温中（500℃）で行う必要があり、垂直磁気記録パターンドメディアの下地磁性膜（Soft Under Layer：ＳＵＬ膜）の表面が図７に示すように波打って（荒れて）しまい、それにつれてアルマイト層５３も波打ってしまうという問題が生じる。この状態で垂直磁気記録ヘッドを駆動させた場合には磁気ヘッドが媒体表面と接触して磨耗が発生するので実使用に耐えない。ＳＵＬ膜５２及びアルマイト層５３が波打つ原因は、金属ＳＵＬ膜５２に、NiFe等の金属磁性膜又はアモルファス膜が使用され、熱処理温度250℃以上で、膜の再結晶化が始まり、さらに熱処理温度が高く（例えば500℃）なると金属ＳＵＬ膜５２が粒成長して界面及び表面が大きく荒れてしまうことによるものである。例えば、NiFeを用いたＳＵＬ膜は成膜後の表面粗さＲａは約0.5nmに対して、350℃で熱処理後はＲａは2.0nmに増加していた。垂直磁気ヘッドの浮上を考慮した場合、表面粗さＲａは1.0nm以下にする必要があり、実使用する上で問題である。
特開２００２−１７５６２１号公報

上記のような問題を解決するために本発明は、アルマイトポア内にカーボン膜を形成するときにＳＵＬ膜表面荒れが生じるのを抑えた垂直磁気記録パターンドメディアを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、垂直磁気記録パターンドメディアにおいて、基板と、垂直ナノホールに磁気記録材料が充填された磁気記録層の間に、ソフトフェライト膜を有することを特徴とする。

本発明によれば、高温でも表面荒れが生じないソフトフェライト膜をＳＵＬ膜用材料として使用するので、アルマイトポア内にカーボン膜を形成するときにＳＵＬ膜表面荒れが生じることを抑えることができ、その結果、実使用に耐えるＨＤＤ用記録媒体として使用可能なパターンドメディアを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る垂直磁気記録パターンドメディアの基本的構成を示す図である。図１において基板１１は、例えばＳｉ基板から成り、基板１１の上にソフトフェライトＳＵＬ膜１２が形成される。ソフトフェライトＳＵＬ膜１２は、アルマイトポア内にカーボン膜を形成するときにＳＵＬ膜表面荒れが生じることを抑えることができる材料で構成される。これについては後述する。ソフトフェライトＳＵＬ膜１２の上に、カーボン膜２０が被覆されたアルマイトポア内に強磁性、例えばＣｏ３０が充填されてＣｏナノピラー(pillar)３６から成る垂直磁気記録層を有するアルマイト（Al₂O₃）層１３が形成される。

図２は、本発明の実施形態に係る垂直磁気記録パターンドメディアの製造工程を説明するための図である。図３は、図２の各工程についてメディアを上から見た上面図である。
図２（ａ）は、上述した基板１１の上にソフトフェライトＳＵＬ膜１２を成膜する工程を示している。ＳＵＬ(Soft Under Layer)層は、ソフトフェライト（Ni-Znフェライト又はMn-Znフェライト）をＰＬＤ（Pulsed Laser Deposition）法又はスパッタ法により成膜する。なおソフトとは、軟磁性であることを意味している。成膜方法として、スパッタ法を用いることもできるが、ここではＰＬＤ法を用いた。さらにターゲットには0.5NiO-0.5Zn-Fe₂O₃セラミックターゲットを用い、基板温度を500℃、真空中に酸素ガスを１×１０^−５Torr流入して、ＹＡＧレーザを用いて成膜を行った。成膜では、ＳＵＬ膜厚さを50nmとした。このとき、ＳＵＬ膜の表面粗さＲａは１nm未満で、表面粗さ最大高さＲｚは１０nm未満になっていることをＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）像により確認できた。なお表面粗さＲａ等の定義については、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１（ＩＳＯ４２８７−１９９７準拠）を参考にされたい。

Mn-Znフェライトについても同様の方法で成膜することができる。
図２（ｂ）及び図３（ｂ）は、上記ソフトフェライトＳＵＬ膜１２上にアルミニウム(Al)をスパッタ法で200nm成膜したあと、陽極酸化法で記録密度所要なピッチでアルマイトポアの形成を行う工程を示している。アルミニウム(Al)は陽極酸化でアルマイト(Al_２O_３)１５に変わり、さらにパターン化されたアルマイトポア１４が形成される。パターン化は、自己組織化を利用するか、または、インプリント（ポア位置を型押しで設定）を利用することができる。

ここで、アルマイトポア１４のピッチは、自己組織化を利用する場合には、
アルマイトポアピッチ(nm)＝陽極酸化時の直流電圧（V）×2.5 （式１）
で求めることができるので、磁気記録密度を勘案して所要のピッチになるよう陽極酸化時の直流電圧を設定する。また、陽極酸化後に、薄いリン酸等を用いてポア径の拡大を行う。ここでは薄いリン酸でポア直径を50nmに拡大させた。図４は本発明の実施形態に係る陽極酸化電圧40Vで作成したアルマイトポアのＳＥＭ像を示す。式１で求めたとおり、約100nmピッチになっていることを確かめることができた。

図２（ｃ）及び図３（ｃ）は、上記アルマイトポア及びアルマイト層表面にカーボンを被覆する工程を示している。すなわち、アルマイト層１３の表面並びにアルマイトポア１４の内壁及び底部に対し、ＣＶＤ法によりカーボン２０でコーティングを行った。成膜時の基板温度は650℃であったが、表面粗さＲａの増大は見られなかった。また、成膜後のカーボン厚は約5.0nmであった。

図２（ｄ）及び図３（ｄ）は、アルマイト層表面部分のカーボンを除去する工程を示している。アルマイト層１３の表面部分のカーボン２０を反応性エッチングＲＩＥ(Reactive Ion Etching)法により除去する。これにより内径周り及び底部がカーボン膜２０により被覆されたナノホールすなわちアルマイトポア１４が露出する。

図２（ｅ）及び図３（ｅ）は、カーボン膜が被覆されたアルマイトポアに記録層用磁性材料を充填する工程を示している。カーボン膜２０が被覆されたアルマイトポア１４に記録層用磁性材料（例えば、Ｃｏ）３０を充填する場合、ＡＣめっき法を用いた。なお、記録層用磁性材料３０としてＣｏを用いたが、他の強磁性材料を使用することができる。その後、アルマイト層１３の表面に溢れたＣｏ層３２からアルマイトポア表面層までＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)法で研磨し表面を平坦化した。平坦化されたアルマイトポア層にはＣｏナノピラー(pillar)３６が形成されることになる。

図２（ｆ）及び図３（ｆ）は、保護膜を成膜し、当該保護膜に潤滑剤を塗布する工程を示している。保護膜４０としては、ＤＬＣ(Diamond-Like Carbon)やアモルファスカーボンを使用できる。ここではＤＬＣを5nm成膜した。そして当該保護膜４０に潤滑剤５０を4nm塗布した。以上の工程を経て、カーボン膜２０で内径周り及び底部が被覆されたＣｏナノピラー(pillar)３６を有する垂直磁気記録パターンドメディアを製作することができた。

（付記１）
垂直磁気記録パターンドメディアにおいて、基板と、垂直ナノホールに磁気記録材料が充填された磁気記録層の間に、ソフトフェライト膜を有することを特徴とする垂直磁気記録パターンドメディア。

（付記２）
前記ソフトフェライト膜用に、Ni-Znフェライト又はMn-Znフェライトのいずれかを使用することを特徴とする付記１に記載の垂直磁気記録パターンドメディア。

（付記３）
前記ソフトフェライト膜は、表面粗さＲａが１nm未満で、表面粗さ最大高さＲｚが１０nm未満にされることを特徴とする付記１に記載の垂直磁気記録パターンドメディア。

（付記４）
前記磁気記録層は、陽極酸化法で生成したアルマイトナノホールを備えることを特徴とする付記１に記載の垂直磁気記録パターンドメディア。

（付記５）
前記ナノホール内径周り及び底部がカーボンによってコートされることを特徴とする付記４に記載の垂直磁気記録パターンドメディア。

（付記６）
前記磁気記録層の上に保護膜を生成し、さらに前記保護膜の上に潤滑膜を塗布したことを特徴とする付記１に記載の垂直磁気記録パターンドメディア。

（付記７）
付記１ないし６記載の垂直磁気記録パターンドメディアにおいて、垂直磁気記録ヘッドを浮上させて記録するよう構成した垂直磁気記録装置。

（付記８）
付記６記載の垂直磁気記録パターンドメディアにおいて、垂直磁気記録ヘッドをコンタクトさせて記録するよう構成した垂直磁気記録装置。

（付記９）
基板上にソフトフェライト膜を生成する工程と、アルミニウム層を生成する工程と、生成したアルミニウム層を陽極酸化法によりアルマイトナノホールを含むアルマイト層を生成する工程と、前記アルマイト層表面並びに前記アルマイトナノホール内壁及び底部にカーボンをコーティングする工程と、前記アルマイト表面部分のカーボンを除去する工程と、前記カーボンが被覆された前記アルマイトナノホールに磁気記録層用磁性材を充填する工程と、前記アルマイト層表面から溢れた磁気記録層用磁性材及び前記アルマイトナノホール表面層を平坦化する工程と、平坦化した表面に保護膜を生成する工程と、前記保護膜に潤滑剤を塗布する工程、を含んで成る垂直磁気記録パターンドメディアの製造方法。
（付記１０）
ＰＬＤ（Pulsed Laser Deposition）法により基板上にソフトフェライト膜を成膜することを特徴とする付記９に記載の垂直磁気記録パターンドメディアの製造方法。
（付記１１）
陽極酸化法を用い且つ自己組織化を利用してアルマイトナノホールを形成する場合、陽極酸化時の直流電圧（V）に所定の係数を乗じることで記録密度所要なピッチ（nm）を得るようにしたことを特徴とする付記９に記載の垂直磁気記録パターンドメディアの製造方法。

本発明の垂直磁気記録パターンドメディア製作に用いたプロセスは、今後、より小型化、精密化が要望される、光学素子、量子効果デバイス、ガスセンサー、電解放出型ディスプレー、分子センサー、など多方面への応用が期待される。

本発明の実施形態に係る垂直磁気記録パターンドメディアの基本的構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る垂直磁気記録パターンドメディアの製造工程を説明するための図である。 図２の各工程についてメディアを上から見た上面図である。 本発明の実施形態に係るアルマイトポアのＳＥＭ像を示す図である。 従来の垂直磁気記録媒体の構成を示す図である。 従来のアルマイトポアを使った垂直磁気記録パターンドメディアの構成を説明するための図である。 アルマイトポア及びアルマイト表面にカーボンを被覆した場合の従来のアルマイトポアを使った垂直磁気記録パターンドメディアの構成を説明するための図である。

符号の説明

１１ 基板
１２ ソフトフェライトＳＵＬ膜
１３ アルマイト層
１４ アルマイトポア
１５ アルマイト
２０ カーボン
３０ 記録層用磁性材料(Ｃｏ)
３２ 溢れた記録層用磁性材料(Ｃｏ)
３６ Ｃｏナノピラー
４０ 保護層
５０ 潤滑剤

Claims (5)

1. 垂直磁気記録パターンドメディアにおいて、基板と、垂直ナノホールに磁気記録材料が充填された磁気記録層の間に、ソフトフェライト膜を有することを特徴とする垂直磁気記録パターンドメディア。
2. 前記ソフトフェライト膜用に、Ni-Znフェライト又はMn-Znフェライトのいずれかを使用することを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録パターンドメディア。
3. 前記ソフトフェライト膜は、表面粗さＲａが１nm未満で、表面粗さ最大高さＲｚが１０nm未満にされることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録パターンドメディア。
4. 請求項１ないし３記載の垂直磁気記録パターンドメディアにおいて、垂直磁気記録ヘッドを浮上させて記録するよう構成した垂直磁気記録装置。
5. 基板上にソフトフェライト膜を生成する工程と、アルミニウム層を生成する工程と、生成したアルミニウム層を陽極酸化法によりアルマイトナノホールを含むアルマイト層を生成する工程と、前記アルマイト層表面並びに前記アルマイトナノホール内壁及び底部にカーボンをコーティングする工程と、前記アルマイト表面部分のカーボンを除去する工程と、前記カーボンが被覆された前記アルマイトナノホールに磁気記録層用磁性材を充填する工程と、前記アルマイト層表面から溢れた磁気記録層用磁性材及び前記アルマイトナノホール表面層を平坦化する工程と、平坦化した表面に保護膜を生成する工程と、前記保護膜に潤滑剤を塗布する工程、を含んで成る垂直磁気記録パターンドメディアの製造方法。