JP2008090900A

JP2008090900A - 磁気記録媒体およびその製造方法

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Publication number: JP2008090900A
Application number: JP2006269344A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Sakamoto; 和昭坂本
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-17

Abstract

【課題】グラニュラー構造の磁気記録層を備えた磁気記録媒体の表面粗さを低くして、低浮上量化および高記録密度化を達成すること。
【解決手段】磁気記録媒体１の非磁性ガラス基板として表面粗さＲａが０．３ｎｍ以下のものを用い、その上に形成されるグラニュラー構造の磁気記録層５を、ＣｏＣｒＰｔ合金に、酸化物材料としてギブス自由エネルギーの値が−８００ｋＪ／ｍｏｌより大きなＴａ₂Ｏ₅を用いた。ギブス自由エネルギーの値に基づき酸化物材料を選択することにより、磁気記録媒体１の表面粗さを非磁性ガラス基板の表面粗さ以下に低減でき、表面粗さＲａが０．３ｎｍ以下の磁気記録媒体を得ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、垂直磁気記録方式のＨＤＤ等に搭載するのに適した磁気記録媒体および、その製造方法に関するものである。

磁気記録媒体の高記録密度化を達成するために垂直磁気記録方式が提案されている。垂直磁気記録方式の磁気記録媒体は、その磁気記録層の磁化容易化軸が主として基板に垂直に配向されたものである。垂直磁気記録方式の磁気記録媒体において、さらなる高記録密度化のためには、低ノイズ化と高熱安定性を両立させることが必要である。このためには、強磁性結晶粒子の微細化および均一化を図ることと、強磁性結晶粒子間を確実に磁気的に分離できることが要求される。

近年、強磁性結晶粒子を確実に分離して粒子間相互作用を低減するために、グラニュラー構造と呼ばれる磁気記録層が注目されている。グラニュラー構造の磁気記録層では、強磁性結晶粒子間の粒界を酸化物若しくは窒化物で構成して、強磁性結晶粒子の磁気的な分離性能を確保している。特許文献１には、磁気的分離性能を確保するために、磁性結晶粒子がＳｉＯ₂添加物によって取り囲まれたグラニュラー構造の磁気記録層を形成する方法が提案されている。特許文献２には、磁性結晶粒子がＴｉＯ₂添加剤によって取り囲まれたグラニュラー構造の磁気記録層を形成する方法が提案されている。
特開２００２−８３４１１号公報特開２００１−４３５２６号公報

ここで、磁気記録媒体の高記録密度化および信頼性の向上のためには、磁気記録媒体と磁気ヘッドの距離を狭めるために低浮上量化も必要になる。低浮上量化のためには、磁気記録媒体の表面の平滑度を高めること、換言すると、その表面粗さを小さくすることが要求される。また、磁気記録媒体の表面粗さは、磁気特性分布に対する影響が大きいので、磁気特性分布の均一化を図る上からも表面粗さを小さくすることが要求される。

磁気記録媒体の表面粗さを小さくするためには、成膜前の基板表面の表面粗さが小さくなるように当該基板表面を研磨する必要がある。しかしながら、高記録密度化および低浮上量化のために成膜前の基板の表面粗さを小さくしても、その表面に形成されるグラニュラー構造の磁気記録層を適切に成膜しないと、成膜後の磁気記録媒体の表面粗さが、成膜前の基板の表面粗さよりも大きくなってしまう。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、グラニュラー構造の磁気記録層を適切な材料を用いて成膜することにより、成膜前の基板の表面粗さと同程度の表面粗さを備えた磁気記録媒体を製造できるようにすることにある。

上記の課題を解決するために、本発明の磁気記録媒体は、非磁性基板と、この非磁性基板の上に形成された、グラニュラー構造の磁気記録層とを有し、前記磁気記録層は、Ｃｏを主体とする結晶粒子と、酸化物からなる粒界部とを備え、前記酸化物として、ギブス自由エネルギーの値が−８００ｋＪ／ｍｏｌ以上のものを用いることを特徴としている。

本発明では、グラニュラー構造の磁気記録層におけるＣｏ磁性材料からなる結晶粒子を取り囲んでいる粒界部が、ギブス自由エネルギーの値が−８００ｋＪ／ｍｏｌ以上の酸化物を用いて形成されている。本発明者等の実験によれば、−８００ｋＪ／ｍｏｌ以上のギブス自由エネルギーを備えた酸化物を用いることにより、グラニュラー構造の磁気記録層の膜厚を均一にすることができると考えられる。本発明によれば、成膜後の磁気記録媒体の表面粗さを、成膜前の基板の表面粗さと同程度にできることが確認された。

ここで、前記結晶粒子として、ＣｏＰｔを含む合金を用いることができる。とりわけ、ＣｏＰｔ合金またはＣｏＣｒＰｔ合金を用いることができ、前記酸化物として、Ｔａ₂Ｏ₅またはＣｒ₂Ｏ₃を用いることができる。特に、Ｔａ₂Ｏ₅を用いることが望ましい。

本発明によれば、前記非磁性基板の表面粗さがＲａで０．３ｎｍ以下の非磁性基板の上に、グラニュラー構造の磁気記録層を成膜した場合においても、成膜後の媒体表面の表面粗さをＲａで０．３ｎｍ以下にできることが確認された。したがって、磁気ヘッドの低浮上量化を達成できるので、高記録密度化に極めて有利である。

なお、前記磁気記録層は、磁化容易化軸が前記非磁性基板に対して平行に配向している面内磁性層とすることもできるが、高記録密度化のためには、磁化容易化軸が垂直に配向している垂直磁性層とすることが望ましい。

次に、本発明は、非磁性基板の上に、グラニュラー構造の磁気記録層を形成する磁気記録媒体の製造方法において、ギブス自由エネルギーの値が−８００ｋＪ／ｍｏｌ以上の金属酸化物材料と、強磁性材料とを含むスパッタリングターゲットを用いて前記磁気記録層を成膜することを特徴としている。

ここで、前記磁気記録層のスパッタリング成膜を２．７ｎｍ／ｓｅｃ以下のレートで行うことがのぞましい。また、前記金属酸化物としてＴａ₂Ｏ₅またはＣｒ₂Ｏ₃を用いると共に、前記強磁性材料としてＣｏＰｔを含む合金、とりわけ、ＣｏＰｔ合金またはＣｏＣｒＰｔ合金を用いることが望ましい。さらに、前記非磁性基板として、表面粗さがＲａで０．３ｎｍ以下のものを用いることがのぞましい。さらには、前記磁気記録層を、磁化容易化軸が前記非磁性基板に対して主に垂直に配向している垂直磁性層とすることが望ましい。

本発明の磁気記録媒体では、非磁性基板表面に形成した磁気記録層のグラニュラー構造における結晶粒子を取り囲む粒界部を形成している酸化物を、ギブス自由エネルギーの値が−８００ｋＪ／ｍｏｌ以上の金属酸化物材料から選択するようにしている。このような酸化物を選択することにより、磁気記録層における磁性結晶粒子の結晶性や配向性を改善することができ、均一で平坦な膜厚のグラニュラー構造の磁気記録層を成膜でき、成膜後の媒体表面の表面粗さを非磁性基板の表面粗さ以下にすることができる。特に、高記録密度化に必要な低浮上量化のために、媒体表面の表面粗さを０．３ｎｍ以下にする場合に有効である。

(実施例１)
図１に示すように、磁気記録媒体１として、非磁性ガラス基板２の表面に、下側から順に、軟磁性層３、下地層４、非磁性下地層５、グラニュラー構造の磁気記録層６、炭素系保護層７、および潤滑層８からなる多層薄膜を成膜したものを製造した。非磁性ガラス基板２として表面粗さがＲａで０．３ｎｍ以下のものを用いた。磁気記録層６の強磁性材料としてはＣｏＰｔ合金あるいはＣｏＣｒＰｔ合金を用いた。その酸化物材料としてギブス自由エネルギーの値が−７６４ｋＪ／ｍｏｌのＴａ₂Ｏ₅を用いた。

成膜前における非磁性ガラス基板２の表面粗さ、および、磁気記録媒体１の表面粗さをＡＦＭ(原子間力顕微鏡)で測定した。それぞれにおける測定位置を、磁気記録媒体１の中心から１４．５mm、２２mmおよび３０．６mmの３箇所の半径位置とした。

この結果、磁気記録媒体１の表面粗さは、いずれの測定位置においても非磁性ガラス基板２の表面粗さ以下であることが確認され、Ｒａも０．３ｎｍ以下であることが確認された。

本実施例１における具体的な製造条件を以下に示す。

まず、アモルファスのアルミノシリケートガラスをダイレクトプレスで円盤状に成型してガラスディスクを作成した。このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施し、化学強化ガラスディスクからなる直径が６５ｍｍで、表面粗さがＲａで０．３ｎｍ以下の平滑な非磁性ガラス基板２を得た。

得られた非磁性ガラス基板２における中心から１４．５mm、２２mmおよび３０．６mmの３箇所の半径位置での表面粗さをＡＦＭで測定したところ、それぞれ、Ｒａが０．２７ｎｍ、０．２６ｎｍおよび０．２６ｎｍであった。

次に、非磁性ガラス基板２の上に、真空引きを行った成膜装置を用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、Ａｒ雰囲気中で軟磁性層３を成膜した。この軟磁性層３は、膜厚２００ｎｍのアモルファスＣｏＴａＺｒ(Ｃｏ：８８ａｔ％、Ｔａ：７．０ａｔ％、Ｚｒ：４．９ａｔ％)層となるように、ＣｏＴａＺｒターゲットを用いた。

次に、軟磁性層３の上に、真空引きを行った枚葉・静止対向型成膜装置を用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、Ａｒ雰囲気中で、下地層４、非磁性下地層５、磁気記録層６を順次成膜した。すなわち、アモルファスのＮｉＴａ(Ｎｉ：４５ａｔ％、Ｔａ：５５ａｔ％)からなる１０ｎｍ厚の下地層４と、Ｒｕからなる３０ｎｍ厚の非磁性下地層５を形成した。

これに引き続き、Ｔａ₂Ｏ₅を含有するＣｏＣｒＰｔからなる強磁性体のターゲットを用いて、１５ｎｍのｈｃｐ結晶構造からなる磁気記録層６を形成した。この磁気記録層６を形成するためのターゲットの組成は、Ｃｏ：６２ａｔ％、Ｃｒ：１０ａｔ％、Ｐｔ：１６ａｔ％、Ｔａ₂Ｏ₅：１２ａｔ％とし、ガス圧４Ｐａとし、成膜レートは２．７ｎｍ／ｓｅｃとした。

磁気記録媒体１における保護層７は特に制限されない。保護層としては、例えば、Ｃｒ膜、Ｃｒ合金膜、カーボン膜、ジルコニア膜、シリカ膜等が挙げられる。これらの保護膜は、下地層、磁気記録層等とともにインライン型スパッタ装置で連続して形成できる。また、これらの保護膜は、単層としても良く、あるいは、同一又は異種の膜からなる多層構成としても良い。

上記の保護層上に、あるいは上記の保護層に代えて、他の保護層を形成しても良い。例えば、上記の保護層に代えて、Ｃｒ膜の上にテトラアルコキシランをアルコール系の溶媒で希釈した中に、コロイダルシリカ微粒子を分散して塗布し、さらに焼成して酸化ケイ素(ＳｉＯ₂)膜を形成しても良い。

磁気記録媒体１における潤滑層８は特に制限されない。潤滑層は、例えば、液体潤滑剤であるパーフロロポリエーテルをフレオン系などの溶媒で希釈し、媒体表面にディップ法、スピンコート法、スプレイ法によって塗布し、必要に応じ加熱処理を行って形成する。

形成された磁気記録媒体１６における非磁性ガラス基板２の中心から１４．５mm、２２mmおよび３０．６mmの３箇所の半径位置での表面粗さをＡＦＭで測定したところ、それぞれ、Ｒａが０．２６ｎｍ、０．２６ｎｍおよび０．２４ｎｍであり、いずれも、対応位置での非磁性ガラス基板２の表面粗さ以下であることが確認された。

(実施例２)
実施例１と基本的に同一の条件で図１に示す構造の磁気記録媒体を製造した。異なる点は、磁気記録層６の酸化物材料として、ギブス自由エネルギーの値が−７０５．３ｋＪ／ｍｏｌのＣｒ₂Ｏ₃を用いたことである。すなわち、Ｃｒ₂Ｏ₃を含有するＣｏＣｒＰｔからなる強磁性体のターゲットを用いて、１４ｎｍのｈｃｐ結晶構造からなる磁気記録層６を形成した。この磁気記録層６を形成するためのターゲットの組成は、Ｃｏ：６２ａｔ％、Ｃｒ：１０ａｔ％、Ｐｔ：１６ａｔ％、Ｃｒ₂Ｏ₃：１２ａｔ％であり、ガス圧は４Ｐａであり、成膜レートは２．５５ｎｍ／ｓｅｃとした。

形成された磁気記録媒体１における非磁性ガラス基板２の中心から１４．５mm、２２mmおよび３０．６mmの３箇所の半径位置での表面粗さをＡＦＭで測定したところ、それぞれ、Ｒａが０．２９ｎｍ、０．２８ｎｍおよび０．２８ｎｍであり、ほぼ０．３ｎｍに近い値となることが確認された。

(比較例１)
実施例１と基本的に同一の条件で図１に示す構造の磁気記録媒体を製造した。異なる点は、磁気記録層６の酸化物材料として、ギブス自由エネルギーの値が−８００ｋＪ／ｍｏｌを下回る−８９０ｋＪ／ｍｏｌのＴｉＯ₂を用いたことである。すなわち、ＴｉＯ₂を含有するＣｏＣｒＰｔからなる強磁性体のターゲットを用いて、１４ｎｍのｈｃｐ結晶構造からなる磁気記録層６を形成した。この磁気記録層６を形成するためのターゲットの組成は、Ｃｏ：６２ａｔ％、Ｃｒ：１０ａｔ％、Ｐｔ：１６ａｔ％、ＴｉＯ₂：１２ａｔ％であり、ガス圧は４Ｐａであり、成膜レートを２．８０ｎｍ／ｓｅｃとした。

形成された磁気記録媒体１における非磁性ガラス基板２の中心から１４．５mm、２２mmおよび３０．６mmの３箇所の半径位置での表面粗さをＡＦＭで測定したところ、それぞれ、Ｒａが０．３６ｎｍ、０．３６ｎｍおよび０．３４ｎｍであり、０．３ｎｍを０．０５ｎｍ近く上回る値となることが確認された。

(比較例２)
実施例１と基本的に同一の条件で図１に示す構造の磁気記録媒体を製造した。異なる点は、磁気記録層６の酸化物材料として、ギブス自由エネルギーの値が−８００ｋＪ／ｍｏｌを下回る−８５６．７ｋＪ／ｍｏｌのＳｉＯ₂を用いたことである。すなわち、ＳｉＯ₂を含有するＣｏＣｒＰｔからなる強磁性体のターゲットを用いて、１６ｎｍのｈｃｐ結晶構造からなる磁気記録層６を形成した。この磁気記録層６を形成するためのターゲットの組成は、Ｃｏ：６２ａｔ％、Ｃｒ：１０ａｔ％、Ｐｔ：１６ａｔ％、ＳｉＯ₂：１２ａｔ％であり、ガス圧は４Ｐａであり、成膜レートを３．２ｎｍ／ｓｅｃとした。

形成された磁気記録媒体１における非磁性ガラス基板２の中心から１４．５mm、２２mmおよび３０．６mmの３箇所の半径位置での表面粗さをＡＦＭで測定したところ、それぞれ、Ｒａが０．３６ｎｍ、０．３５ｎｍおよび０．３３ｎｍであり、０．３ｎｍを０．０５ｎｍ近く上回る値となることが確認された。

(評価結果)
図２は上記の実施例１、２および比較例１、２において使用した金属酸化物材料のギブス自由エネルギーの値を示す図表である。ギブス自由エネルギーは絶対値が大きいほど酸素と金属が強く引き付けあうことを表すパラメータである。

図３は上記の実施例１、２および比較例１、２における表面粗さの測定結果を、非磁性ガラス基板の表面粗さの測定結果と共に示すグラフである。グラフから分かるように、Ｔａを含む酸化物の場合(実施例１)には、非磁性ガラス基板の表面粗さ以下の表面粗さの磁気記録媒体１が得られることが分かる。また、Ｃｒを含む酸化物の場合(実施例２)には、非磁性ガラス基板の表面粗さよりも僅かに表面粗さが増加するものの、ほぼ０．３ｎｍ程度の表面粗さが得られることが分かる。これに対して、Ｔｉ、Ｓｉを含む酸化物を用いた場合(比較例１、２)には、表面粗さが０．３５ｎｍ程度、あるいはそれを超える値となり、非磁性ガラス基板の表面粗さに比べて０．１ｎｍ増加していることが分かる。

以上要するに、グラニュラー構造の磁気記録層の酸化物を変えることにより、磁気記録媒体の表面粗さを制御することが可能であり、酸化物としてギブス自由エネルギーの値が−８００ｋＪ／ｍｏｌ以上、好ましくは−７６０ｋＪ／ｍｏｌ以上とすることにより、従来よりも表面粗さの低い磁気記録媒体を製造可能である。この結果、磁気ヘッドの低浮上量化を実現できるので、高記録密度化に極めて有効である。特に、Ｔａを含む酸化物を用いることが有効である。

実施例および比較例で用いた磁気記録媒体の構造を示す説明図である。金属酸化物のギブス自由エネルギーを示す図表である。実施例および比較例における表面粗さの測定結果を非磁性ガラス基板の表面粗さの測定結果と共に示すグラフである。

符号の説明

１磁気記録媒体
２ガラス基板
３軟磁性層
４下地層
５非磁性下地層
６磁気記録層
７保護層
８潤滑層

Claims

非磁性基板と、
この非磁性基板の上に形成された、グラニュラー構造の磁気記録層とを有し、
前記磁気記録層は、Ｃｏを主体とする結晶粒子と、酸化物からなる粒界部とを備え、
前記酸化物として、ギブス自由エネルギーの値が−８００ｋＪ／ｍｏｌ以上のものを用いることを特徴とする磁気記録媒体。
前記結晶粒子は、ＣｏＰｔを含む合金であり、
前記酸化物は、Ｔａ₂Ｏ₅またはＣｒ₂Ｏ₃であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
前記非磁性基板の表面粗さはＲａで０．３ｎｍ以下であり、
前記磁気記録媒体の表面粗さはＲａで０．３ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
前記磁気記録層は、磁化容易化軸が前記非磁性基板に対して主に垂直に配向している垂直磁性層であることを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載の磁気記録媒体。
非磁性基板の上に、グラニュラー構造の磁気記録層を形成する磁気記録媒体の製造方法において、
ギブス自由エネルギーの値が−８００ｋＪ／ｍｏｌ以上の金属酸化物材料と、強磁性材料とを含むスパッタリングターゲットを用いて前記磁気記録層を成膜することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
前記磁気記録層のスパッタリング成膜を２．７ｎｍ／ｓｅｃ以下のレートで行うことを特徴とする請求項５に記載の磁気記録媒体の製造方法。
前記金属酸化物としてＴａ₂Ｏ₅またはＣｒ₂Ｏ₃を用いると共に、
前記強磁性材料としてＣｏＰｔを含む合金を用いることを特徴とする請求項６に記載の磁気記録媒体の製造方法。
前記非磁性基板として、表面粗さがＲａで０．３ｎｍ以下のものを用いることを特徴とする請求項５ないし７のうちのいずれかの項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
前記磁気記録層を、磁化容易化軸が前記非磁性基板に対して主に垂直に配向している垂直磁性層とすることを特徴とする請求項５ないし８のうちのいずれかの項に記載の磁気記録媒体の製造方法。