JP2008130157A - 垂直磁気記録媒体、その製造方法および磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に積層された軟磁性裏打層と、均一に配列された陽極酸化アルミナのナノホールに磁性体が充填された磁気記録層を有する垂直磁気記録媒体であって、基板と軟磁性裏打層との密着性が高い垂直磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】本発明の垂直磁気記録媒体１０は、ディスク基板１１と、このディスク基板１１上の軟磁性裏打層１２上に形成され、ナノホール１４２に磁性体を充填した磁気記録層１４とを有し、ディスク基板１１と軟磁性裏打層１２との間に、チタン又はチタン合金からなる下地層１６を備える。チタン又はチタン合金からなる下地層１６を設けたことにより、膜相互間の密着性が向上し、膜剥離を防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、陽極酸化アルミナからなるナノホール構造体のナノホールに磁性体を充填させた記録層を有する垂直磁気記録媒体、その製造方法およびこの垂直磁気記録媒体を備えた磁気記録装置に関する。

超高密度で記録容量の大きい次世代の磁気記録媒体として、個々の信号（磁気ビット）を担う磁性体を分離配置することによって互いの磁気的相互作用を減少させ、これによって、ビット密度を向上させた陽極酸化アルミナのナノホールを一定のパターンで配置した垂直磁気記録媒体が注目されている。
陽極酸化アルミナを適用した垂直磁気記録媒体においては、磁気記録媒体上に磁性体を充填する陽極酸化アルミナのナノホールを所望の配置および大きさに形成することが重要となり、超高密度、かつ記録容量の大きいナノ構造磁性体およびその製造方法の開発が望まれている。ナノサイズ構造体の製造方法としては、例えば、フォトリソグラフィー方法、電子線露光方法等の微細パターン形成技術を適用した直接的な製造方法が挙げられるが、このような方法には加工精度の限界およびスループットの問題がある。

一方、自己組織化構造を有するナノ構造体形成方法についても多くの研究がなされており、このナノ構造体形成方法は、従来技術に比べて、極めて微細な構造体を、より広範囲に、より早く、そして安価に製造できる可能性があると考えられている。このような自己組織化構造を有するナノ構造体形成方法の一つとして、例えばナノホールを有する構造体を制御性よく、しかも安価に製造することができる陽極酸化処理方法が挙げられる。
陽極酸化処理とは、処理対象の金属を陽極とする酸化処理をいい、例えば、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金を酸溶液中で陽極酸化させると、直径が約１０ｎｍ〜数百ｎｍで、極めて高いアスペクト比を有し、かつ一様に配列された複数のナノホールであって、ナノホール相互間の間隔が約２０ｎｍ〜数百ｎｍのナノホール列を有する多孔質酸化皮膜構造体が得られる。ナノホールの口径及び高さ、ナノホール相互間の間隔は、陽極酸化処理時の印加電圧、陽極酸化時間等によって制御することができ、また、いわゆるインプリント法によってナノホールを規則配列することも可能である。更には、各ナノホール中に磁性体を充填させることで、ナノホールの高アスペクト比に起因して形状磁気異方性が発現されることが知られており、ナノホールを有する多孔質酸化皮膜構造体は、垂直磁気記録媒体に適用することができる。

このような多孔質酸化皮膜構造体または垂直磁気記録媒体に関連する従来技術として、例えば、引用文献１には、金属ナノピラーの材料で形成され、かつその長さが略一定である複数の金属ナノピラーによって貫通された絶縁材料で形成された絶縁層を複数積層した積層構造体を基板上に配置し、前記基板面に対して略直交する方向に、磁性材料で形成された金属ナノピラーが設けられている磁気記録体が開示されている。
また、引用文献２には、ナノホールの形状、構造を変えて磁性体に形状異方性を付与し、高密度かつ保存安定性に優れた磁気記録媒体等が開示されている。さらに引用文献２には、ナノホールに磁性体を埋め込む方法として、真空蒸着法又はスパッタリング法が利用可能であるが、アスペクト比の大きな細孔に磁性体を埋め込むという観点から電着法が好ましいこと、電着の電極となる下地電極層はアルミニウム（Ａｌ）層の下に設けられること、下地電極層には、電着制御性のよい銅（Ｃｕ）もしくはＣｕを主成分とする合金、又は貴金属を適用することが望ましいこと、ナノホールに埋め込まれた磁性体の磁化が、記録面に交差する方向である場合には、下地電極層の下にＮｉ−Ｆｅによる軟磁性層を設けて前記磁性体からなる記録層の裏打層とすること等が記載されている。
さらに、引用文献３には、基板の上に、Ａｌ−Ｈｆ合金層に対する密着性が良いＰｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、ＣｕもしくはＮｉからなる単体または合金からなる下地導電層と、Ａｌ−Ｈｆ合金層（又は、Ａｌ−Ｈｆ合金層とＡｌ層との積層体）とを積層し、前記Ａｌ−Ｈｆ合金層を酸水溶液中で陽極酸化してナノホール構造体を形成し、必要に応じてエッチングによってナノホールを拡幅加工し、ナノホール中に、強誘電体材料、強磁性体材料、抵抗変化材料、相変化材料、蛍光体材料等の機能性材料を充填して種々の機能を有するナノホール構造体及び磁気記録媒体を作成することが開示されている。

特開２００６−７５９４２号公報 特開２００３−２８８７１２号公報 特開２００５−１２０４２１号公報

ナノホールを有する多孔質酸化皮膜構造体（以下、ナノホール構造体という）または磁気記録媒体を垂直磁気記録媒体に適用する際、垂直記録ヘッドを有効に機能させるためには、記録層の下側に、いわゆる軟磁性裏打層（soft underlayer:ＳＵＬ層）を形成する必要がある。磁気記録媒体の記録層において垂直方向の磁界を効果的に生じさせるためには、垂直記録ヘッドの主磁極から生じる磁界を、磁気記録媒体の軟磁性裏打層を経て補助磁極（以下、リターンヨークともいう）へと戻す磁界経路を形成する必要があるからである。軟磁性裏打層の構造としては、例えばコバルト（Ｃｏ）を主成分とする合金による２層の磁性層と、これら２層の磁性層の間に挿入されたルテニウム（Ｒｕ）層とから形成されるいわゆる交換相互作用を利用したものが知られている。

ところで、金属膜にナノホールを形成するための陽極酸化処理は、ディスク基板上に必要な金属膜を形成した後に施される。また、陽極酸化処理は酸性溶液中で行われるため、処理中の金属膜は酸に曝され、酸化される。このため、通常、陽極酸化処理によって金属膜内に体積変化が生じ、これに起因して応力が発生し、金属膜とディスク基板とが剥離するという問題がある。このような応力に起因した金属膜の剥離を防止するためには、ディスク基板と金属膜とが強固に密着されている必要があるが、ディスク基板と金属膜との間に軟磁性裏打層を備えた膜構成の磁気記録媒体では、上述したように、ディスク基板上に金属膜を形成した後、陽極酸化処理が行われるために、陽極酸化処理中に構成金属が酸化され、金属膜剥離が発生し易いという問題がある。このような金属膜剥離は、均一なディスクメディアを作製する上で、極めて大きい本質的な問題である。
しかしながら、上記特許文献１ないし３のいずれに開示された技術においても、上述した膜剥離の問題は解消されておらず、未だ、未解決のままである。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その課題は、基板上に軟磁性裏打層と、この軟磁性裏打層上に形成され、ナノホールに磁性体を充填させた記録層とを有する垂直磁気記録媒体における前記基板と軟磁性裏打層との剥離（解離）を防止した密着性の高い垂直磁気記録媒体を提供することにある。
また、本発明の別の課題は、前記基板と軟磁性裏打層との剥離を回避して密着性の高い垂直磁気記録媒体を製造する垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することにある。
更に、本発明のもう一つの課題は、前記密着性の高い垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録装置を提供することにある。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の垂直磁気記録媒体は、基板と陽極酸化アルミナのナノホールに磁性体を充填した記録層との間に軟磁性裏打層を備え、かつ前記基板と前記軟磁性裏打層との間にチタン又はチタン合金からなる下地層を有するものである。
チタン又はチタン合金からなる下地層は、基板と強固に密着し、且つその上に製膜される軟磁性裏打層とも優れた密着性を保ち、しかも平坦性や磁気特性等を損なうことがない。
下地層は、垂直磁気記録媒体の製造過程における金属膜の陽極酸化処理工程において、前記金属膜の結晶粒界や欠陥部分または膜端部を介して酸溶液に晒される可能性がある。従って、下地層には、酸溶液に対する耐性が要求されるが、チタン又はチタン合金からなる下地層は、耐酸性を有し、かつ陽極酸化処理液に対しては酸化バリアを形成して変質の進行を防止し、剥離の原因となる体積変化を生じる可能性も少ない。従って、基板と軟磁性裏打層との間にチタン又はチタン合金からなる下地層を設けることにより、陽極酸化処理時の膜剥離を回避して膜相互の密着性を向上することができるので、軟磁性裏打層を備えた垂直磁気記録媒体の実用化が可能になる。

本発明の垂直磁気記録媒体によれば、基板と軟磁性裏打層との間にチタン又はチタン合金からなる下地層を設けたことにより、基板と軟磁性裏打層との密着性を高め、膜剥離を防止することができる。
本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法によれば、金属基体の陽極酸化処理工程における酸溶液の下地層への影響を低減し、膜剥離の問題を回避して基板と軟磁性裏打層等との密着性が高い垂直磁気記録媒体を製造することができる。
本発明の磁気記録装置によれば、磁気記録媒体として、基板と軟磁性裏打層との密着性が高い垂直磁気記録媒体を用いたことにより、軟磁性裏打層、磁気記録層等の膜剥離を防止し、長期にわたって安定した磁気記録を行うことができる。

以下に、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、単磁極ヘッド型の垂直磁気記録方法の原理を示す説明図である。垂直磁気記録媒体への磁気情報の書き込みにあたっては、例えば単磁極ヘッドがいられる。
図１において、磁極ヘッド３０は、主磁極３１と、補助磁極３２と、これらを接続する接続部３３とから主として構成されている。主磁極３１は、主磁極補助層３６で支持されている。接続部３３には、被覆絶縁層３５で被覆された複数のライトコイル３４が設けられている。垂直磁気記録媒体１０は、例えば、ガラス製のディスク基板１１と、ディスク基板１１上に順次積層された軟磁性裏打層１２、非磁性中間層１３、磁気記録層１４とから主として構成されている。
このような構成において、単磁極ヘッド３０の主磁極３１と補助磁極３２とが、垂直磁気記録媒体（磁気ディスク）１０の表面に対向配置される。磁極ヘッド３０の主磁極３１の先端部から絞り込まれた磁束１８（図１中破線で示す）は、磁気記録層１４内を垂直に通過する磁気的回路、即ち磁束循環経路を形成する。すなわち、主磁極３１の先端部から絞り込まれた磁束１８は、垂直磁気記録媒体１０の表面に直交する図中垂直下方向に進み、磁気記録層１４及び非磁性中間層１３を通過して軟磁性裏打層１２に到達し、軟磁性裏打層１２内を基板１０の面内方向に流通した後、図中垂直上方向に向かって磁極ヘッド３０の補助磁極３２に戻る。このような磁束循環経路によって、垂直磁気記録媒体１０の磁気記録層１４における垂直方向の磁化が確立され、これによって、磁気記録層１４に各種の磁気情報がビット１９として書込まれる。

図２は、本発明の実施形態に係る垂直磁気記録媒体の構成を示す概略断面図である。
図２において、この垂直磁気記録媒体（ナノホール垂直パターンドメディア）１０は、ディスク基板１１と軟磁性裏打層１２との間にチタンまたはチタン合金からなる下地層１６を有する。すなわち、垂直磁気記録媒体１０は、ディスク基板１１と、ディスク基板１１上に順次積層された軟磁性裏打層（ＳＵＬ層）１２、非磁性中間層１３、磁気記録層１４および保護・潤滑層１５とを有し、ディスク基板１１と軟磁性裏打層１２との間にチタンまたはチタン合金からなる下地層１６を有する。

下地層１６は、ディスク基板１１と軟磁性裏打層１２との密着性を高め、膜剥離を防止するために設けられる。
磁気記録層１４におけるナノホールを形成するための陽極酸化処理は、ディスク基板１１上に軟磁性裏打層１２を形成し、この軟磁性裏打層１２上に、例えば、非磁性中間層１３を介して磁気記録層１４の基体１４１であるアルミニウムまたはアルミニウム合金層（以下、アルミニウム含有層という）を積層した後に施される。
そして、陽極酸化処理は、酸溶液中で行われるため、下地層１６は、酸溶液が、例えばＯリング等の封止部材の界面または磁気記録層１４のＡｌ基体１４１と軟磁性裏打層１２の金属の結晶粒界を伝わってくる酸溶液に晒されることになり、しかも、陽極酸化処理によって、Ａｌ基体１４１は酸化され、酸化物としての酸化アルミナ１４３になることから、体積が増大し、磁気記録層１４に内部応力が生じ、この内部応力の影響がディスク基板１１および軟磁性裏打層１２までも及び、これに起因して、軟磁性裏打層１２がディスク基板１１から剥離し易くなるが、本実施形態においては、ディスク基板１１と軟磁性裏打層１２との間にチタンまたはチタン合金からなる下地層１６を設けたので、膜剥離の発生が防止される。
以下に、ディスク基板１１と軟磁性裏打層１２との間にチタンまたはチタン合金からなる下地層１６を設けたことによって膜剥離が回避される理由について説明する。
ディスク基板１１と軟磁性裏打層１２との剥離を防止するためには、その界面に強固な密着層を介在させることが有効である。密着層としての下地層１６には、酸溶液による耐性、即ち耐酸性と、酸溶液に対する変質防止効果および剥離の原因となり得る体積変化低減効果が要求される。従って、下地層材料としては、例えば不働態化しやすいバルブ材が好適に使用される。バルブ材としては、例えばＮｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ等を挙げることができる。また、下地層材料には、上述したように、酸化物になったときの体積変化が小さいことが要求され、未酸化状態（金属状態）の体積に対する酸化状態（金属酸化物）の体積比が０．８０〜１．６０の範囲であることが好ましい。上記体積比が、この範囲内であれば、酸化され、体積変化が生じても隣接膜との密着性が維持され、膜剥離を生じることはない。
表１に、主なバルブ材における金属状態の体積に対する金属酸化物の体積比を比較して示した。

表１において、チタンは、金属状態の体積に対する金属酸化物の体積比が１．２０であり、０．８０〜１．６０の範囲内である。従って、下地層材料として、チタンを適用することができる。このように、下地層材料として、チタン又はチタンを主成分とするチタン合金を適用することによって、下地層が酸化された際の体積変化が小さく抑えられ、膜剥離を回避できることが分かる。なお、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｒも上記体積比が０．８０〜１．６０の範囲内であるが、これらの金属は、耐酸性に劣るので、下地層材料には適さない。
また、表２に、下地層材料として同じ膜厚のＴｉ、Ｃｒ、Ｔａを用いた場合の陽極酸化処理における膜剥離防止効果を比較して示す。

表２において、剥離防止効果が「○」は、陽極酸化処理後、膜剥離が発見されなかったことを示し、剥離防止効果「×」は、陽極酸化処理後、膜剥離が確認されたことを示す。
表２において、下地層材料としてチタン（Ｔｉ）を適用した場合は、膜剥離が生じず、下地層材料としてＣｒまたはＴａを適用した場合には、膜剥離が生じたことが分かる。下地層材料としてＣｒまたはＴａを適用した場合でも、膜形成後の密着強度はチタンを適用した場合と同程度であるが、ＣｒおよびＴａはＴｉに比べて耐酸性に劣り、かつ酸化時の体積変化が大きいことから、例えば結晶粒界や欠陥部分において酸溶液に接触すると膜剥離が進行するものと考えられる。
本実施形態は、下地層１６としてチタン又はチタンを主成分とするチタン合金を用いたものであり、陽極酸化処理時の膜剥離を有効に防止することができる。
本実施形態において、下地層１６の厚さは、５〜２０ｎｍの範囲であることが好ましい。下地層１６の厚さが５ｎｍ未満では、ディスク基板１１と軟磁性裏打層１２との界面における剥離防止効果が十分でなく、２０ｎｍを越えると、層形成に時間がかかり生産性が低下する。

本実施形態において、ディスク基板１１は、例えば、結晶化ガラス基板、強化ガラス基板、Ｓｉ基板、アルミニウム合金基板などで構成され、垂直磁気記録媒体１０がテープ状である場合は、例えばポリエステル（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、耐熱性に優れたポリイミド（ＰＩ）などのフィルムが用いられる。

軟磁性裏打層１２には、軟磁性であり、かつスパイクノイズの原因となる磁壁を生じないことが要求される。軟磁性裏打層１２は、例えば、軟磁性膜と、非磁性膜とを交互に積層した積層体であって、最上層と最下層とに軟磁性膜を有し、その間に非磁性膜を有するものであることが好ましい。図２において、軟磁性裏打層１２は、最上層の軟磁性膜１２２と最下層の軟磁性膜１２１との間に非磁性膜１２３が挟持された構造となっている。軟磁性膜は２層以上であってもよいが、通常２層であり、２層であることが好ましい。
軟磁性裏打層１２の軟磁性膜１２１、１２２は軟磁性体によって構成される。軟磁性体としては、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、ＣおよびＢから選択された少なくとも１種類の元素を含む非晶質もしくは微結晶の合金、またはこれらの合金が挙げられる。記録磁界を集中させるためには、磁化の強さが大きい軟磁性材料であることが好ましく、例えば、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＣｒＮｂ、ＮｉＦｅＮｂなどが好適に用いられ、特に、Ｃｏを主成分とする合金、具体的には、ＣｏＺｒＮｂまたはＣｏＮｂＴａが好適に用いられる。軟磁性膜１２１、１２２の厚さは、例えば５０ｎｍ〜２μｍである。
非磁性膜としては、非磁性体が用いられ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ等を用いることもできるが、Ｒｕが好適に適用される。Ｒｕは、軟磁性膜１２１、１２２間に配置される非磁性膜材料として好適である。

非磁性中間層１３は、例えばＴａ、Ｃ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｈｆ、Ｍｇ及びこれらの合金から選択される材料で構成され、その厚さは、例えば１．０ｎｍ〜１０ｎｍである。
軟磁性裏打層１２の上面に直接磁気記録層１４を積層すると、両者の磁気的相互作用が強く、軟磁性裏打層１２表面に、表面凹凸に起因して磁化のリップルが生じ、磁気的ノイズが増大する場合がある。従って、このような不都合を回避するために、軟磁性裏打層１２と磁気記録層１４との間に非磁性中間層１３を設ける。非磁性中間層１３は、この非磁性中間層１３の上面に形成される磁気記録層１４の結晶性を高めると共に、磁気記録層１４と、非磁性中間層１３の下面に形成された軟磁性裏打層１２との結晶配向又は結晶成長の関係を断ち切り、かつ磁気的な相互作用を断ち切る役割を果たす。非磁性中間層１３は、上述した役割を果たすのに必要な厚さがあればよく、できるだけ薄くすることが好ましい。なお、上述した磁気的相互作用がほとんど発現されない場合においては、非磁性中間層１３を省略することもできる。

磁気記録層１４は、Ａｌ又はＡｌを主成分とする合金を基体１４１として、陽極酸化処理して得られる陽極酸化アルミナナノホール１４２を利用したものである。Ａｌ又はＡｌを主成分とする合金からなる基体（以下、単にＡｌ基体ともいう）の陽極酸化処理には、硫酸浴、リン酸浴、シュウ酸浴等が適用され、前記各種の酸が利用される。ナノホール１４２の直径、高さ、配列および間隔は、陽極酸化時の印加電圧や陽極酸化処理時間等によって制御することができる。また、いわゆるインプリント法によってナノホール１４２を規則配列化することができる。例えば、複数の突起を表面に備えた基板をスタンパーとして用い、このスタンパーをＡｌ基体１４１の表面に押し付けて細孔の形成開始点としての窪みを形成した後、陽極酸化処理を行うことによって、酸化アルミナ１４３によるナノホール１４２の間隔、パターン等を制御することができる。
自己組織的に形成される陽極酸化アルミナ１４３のナノホール１４２の直径は、例えば数ｎｍ〜数百ｎｍの範囲、ナノホール１４２相互間の間隔は、例えばナノホール１４２の直径よりも若干大きな値から約５００ｎｍまでの範囲とされる。磁気記録層１４を構成する金属基体としては、上述したようにＡｌ又はＡｌ合金が好適に用いられるが、Ａｌの外に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｔａ等のバルブ材を用いることもできる。
基体１４１に形成されたナノホール１４２に磁性体が充填され、磁気記録層１４が形成される。磁性体材料は、特に制限されるものではなく、強磁性体または軟磁性体であってもよい。軟磁性体であっても、ナノホール１４２に充填させることで、形状磁気異方性を有するようになり、保磁力が大きくなるので、磁気記録材として用いることができる。強磁性体としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＮｉ、ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＰ、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＮｉＰｔ等が挙げられる。軟磁性体としては、例えば、ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、ＦｅＳｉＡｌ、ＦｅＣ、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＮｉＢ、ＣｏＺｒＮｂ等が挙げられる。なお、磁性体材料は、上述した各種元素または少なくともこれを含むものの中から目的に応じて適宜選択される。

保護・潤滑層１５は、磁気記録層１４の磁性体の酸化を防止すると共に、磁極ヘッドの主磁極が誤って磁気記録層１４に接触した場合の前記主磁極の磨耗、損傷を防止する役割を果たす。磁気記録層１４が開放されていると磁性体が酸化し易いので、これを防止する必要があり、また、磁極ヘッドの主磁極が磁気記録層１４に接触することはあり得ないが、万一接触した場合でも、磁気記録媒体１０の表面摩擦係数を小さくしておくことによって主磁極の摩耗、損傷等を防止できるからである。
保護・潤滑層１５としては、磁性体保護と表面潤滑性の両機能を兼ね備えたものを適用することもできるが、保護膜と、潤滑膜を別個に設けることもできる。保護膜としては、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法、ＦＣＡ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｃａｔｈｏｄｉｃ Ａｒｃ）法などによって形成され、厚さが、例えば０．５ｎｍ〜１５ｎｍのアモルファスカーボン膜、水素化カーボン膜、窒化カーボン膜、酸化アルミニウム膜などが適用される。一方、潤滑膜としては、例えば引き上げ法、スピンコート法などによって塗布されたパーフルオロポリエーテルを主鎖とする潤滑剤膜が適用される。潤滑剤膜の厚さは、例えば０．５ｎｍ〜５ｎｍである。潤滑剤の具体例としては、例えば、ＺＤｏｌ、Ｚ２５（以上Ｍｏｎｔｅ Ｆｌｕｏｓ社製）、Ｚテトラオール、ＡＭ３００１（以上アウジモント社製）等が挙げられる。
保護膜と、潤滑膜を別個に設ける場合は、磁気記録層１４上に保護膜を設け、この保護膜上に潤滑膜を設ける。

本実施形態の垂直磁気記録媒体は、ディスク基板１１と軟磁性裏打層１２との間にチタン又はチタン合金からなる下地層１６を設けたことにより、ディスク基板１１と軟磁性裏打層１２及びその上面に積層される膜との密着性を高めることができ、軟磁性裏打層１２および磁気記録層１４等の剥離を防止することができる。

以下に、本発明に係る垂直磁気記録媒体の製造方法について説明する。
垂直磁気記録媒体１０は、図２に示したように、ディスク基板１１上に各種膜を順次積層することによって製造される。
即ち、先ず、表面を平滑に研摩し、洗浄したディスク基板１１上に、例えばスパッタリング法によって膜厚２０ｎｍの下地層１６を形成する（下地層形成工程）。
ディスク基板１１としては、例えばガラス基板、金属基板、シリコン基板、石英基板等が適用される。下地層材料としては、チタン（Ｔｉ）またはチタンを主成分とするチタン合金が適用される。チタンまたはチタンを主成分とするチタン合金は、耐酸性及び耐陽極酸化性に優れ、ディスク基板１１と下地層１６上に形成される軟磁性裏打層１２との双方との密着性も良好である。下地層１６の膜厚は、５ｎｍ〜２０ｎｍである。下地層の厚さが上記範囲内であれば、ディスク基板１１と軟磁性裏打層１２とを強固に密着するのに十分であり、また、平坦性を確保しやすく、生産性にも優れている。一方、下地層の層厚が５ｎｍよりも薄いと隣接する層との密着性が不充分となり、２０ｎｍよりも厚いと生産性が低下する。

次に、下地層１６上に軟磁性裏打層１２を形成する。即ち、チタンまたはチタン合金からなる下地層１６上に、真空中で、スパッタリング法によって、順次２５ｎｍ厚のＣｏＺｒＮｂ膜（軟磁性膜）、０．６ｎｍ厚のルテニウム（Ｒｕ）膜（非磁性膜）および２５ｎｍ厚のＣｏＺｒＮｂ膜（軟磁性膜）を連続して形成して軟磁性裏打層１２とする。図２において、軟磁性裏打層１２は、ルテニウム（Ｒｕ）からなる非磁性層１２３を、ＣｏＺｒＮｂからなる二つの軟磁性膜１２１、１２２で挟持した三層構造を呈している。軟磁性膜としては、ＣｏＺｒＮｂの外、ＣｏＦｅＢを適用することもできる。また、軟磁性裏打層１２における各膜の製膜方法としては、スパッタリング法の外、メッキ法、蒸着法、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）などを適用することもできる。
垂直磁気記録媒体１０の軟磁性裏打層１２は、記録ヘッドからのほぼ総ての磁束を吸収するためのものであり、飽和記録するためには、飽和磁束密度Ｂｓと膜厚との積の値が大きいことが好ましい。

次に、軟磁性裏打層１２の上に磁気記録層１４を形成する。磁気記録層１４の基体１４１としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金が好適に適用される。Ａｌ基体を陽極酸化処理することによって、多数のナノホールがほぼ等間隔で均等に配列、形成されたナノホール構造体が得られるからである。
即ち、軟磁性裏打層１２の上に、必要に応じて、平坦性向上を目的として厚さ２０ｎｍのＴａからなる非磁性中間層１３を形成した後、この非磁性中間層１３上に、スパッタリング法によってＡｌ基体１４１を形成する。
次に、Ａｌ基体１４１を、例えば１５℃、０．３Ｍ硫酸溶液に浸漬し、例えば８Ｖで陽極酸化処理し、内径およそ１０ｎｍで、平均間隔３０ｎｍのナノホール１４２が全面に均一に形成されたナノホール構造体を形成する。ナノホール１４２の高さは陽極酸化処理時間にほぼ比例する。例えば、陽極酸化処理時間を６分とすると、高さが約１００ｎｍのナノホール１４２が形成され、軟磁性裏打層１２および磁気記録層１４の剥離を生じることもない。ナノホール１４２の高さは充填される磁性体の高さとほぼ等しくなるので、所望の磁気記録層１４の厚さと一致させることが好ましい。
陽極酸化処理によって形成されるナノホールは、通常ランダムに配置されるが、前処理としてＡｌ基体１４１表面に細孔の形成開始点となる所望の窪みを形成しておくことによって、適切な陽極酸化条件によって前記窪み位置からナノホール１４２が成長し、これによって、規則的に配列したナノホール１４２を有するナノホール構造体を形成することができる。

次に、ナノホール構造体のナノホール１４２内に、磁性体を充填して磁気記録層１４とする。磁性体を充填させる工程の条件等については、特に制限はなく、例えば、電気めっき方法が好適に適用される。即ち、Ａｌ基体１４１にナノホール１４２を形成した後、例えば３５℃のコバルト用電気めっき液中に浸漬させ、ディスク基板１１と相対するＣｏ板電極を設け、ディスク基板１１と前記Ｃｏ板電極との間に、例えば交流電圧１０Ｖを、例えば３０秒間印加して電気めっきを行い、これによって、ナノホール１４２内に磁性体としてＣｏを析出又は堆積させ、磁性体充填を行う。

次に、磁気記録層１４に対し、表面研摩による平坦化処理を行う。垂直磁気記録媒体１０を磁極ヘッドに近接させて記録・再生を行うためには、表面平滑性が要求されるからである。磁気記録層１４の表面研摩処理としては、例えばＣＭＰ処理（化学的機械研摩）が適用される。ＣＭＰ処理とは、半導体の配線形成手法の一つであり、これによって、表面の平坦化することができる。
次に、平坦化処理を施した磁気記録層１４の表面に、例えばスパッタリング法等によって保護膜としてのカーボン層を形成し、カーボン層表面に潤滑剤を塗布する。これによって、磁性体保護性および表面潤滑性を兼ね備えた保護・潤滑層が形成され、磁極ヘッド浮上が可能な平坦表面を有するディスク状のナノホール垂直パターンドメディアとしての垂直磁気記録媒体となる。

本実施形態の垂直磁気記録媒体の製造方法によれば、超高密度磁気記録に必要な軟磁性裏打層１２を有する垂直磁気記録媒体１０を、電子線描画等の半導体加工技術を用いた場合と比較して、はるかに安価かつ短時間に作製することができ、これによって、超高密度に磁気記録可能な垂直磁気記録媒体の実用化が可能となる。

次に、本発明の磁気記録装置について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る磁気記録装置の構成を示す概略断面図および平面図である。図３において、この磁気記録装置１００は、ハウジング１０１を有しており、ハウジング１０１内には、モータ１０３、ハブ１０２、複数の垂直磁気記録媒体１０、磁極ヘッド１１２、サスペンション１１１、アーム１１０及びアクチュエータユニット１１３が設けられている。垂直磁気記録媒体１０は、モータ１０３により回転されるハブ１０２に取り付けられている。信号記録再生手段としての磁極ヘッド１１２は、例えばインダクティブヘッド等のライトヘッドと、ＧＭＲヘッドやＴＭＲヘッド等のリードヘッドとからなる。各磁極ヘッド１１２は、対応するアーム１１０の先端にサスペンション１１１を介して取り付けられている。アーム１１０は、アクチュエータユニット１１３によって駆動される。図３において、信号記録再生手段を１つ示しているが、２つまたはそれ以上設けても良い。また、１つの信号記録再生手段が複数の磁界を印加できるものであっても良いし、１つのアームに複数の磁極ヘッドを設けることもできる。また、垂直磁気記録媒体１０の数は特に限定されない。

本実施形態の磁気記録装置によれば、直磁気記録媒体として、基板と軟磁性裏打層との密着性の高い垂直磁気記録媒体１０を用いたことにより、長期にわたって安定した磁気記録を行うことができる。

単磁極ヘッド型を用いた垂直磁気記録方法の原理を示す説明である。 本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の構成を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る磁気記録装置の構成を示す説明図である。

符号の説明

１０ 垂直磁気記録媒体
１１ ディスク基板
１２ 軟磁性裏付層
１２１、１２２ 軟磁性膜
１２３ 非磁性膜
１３ 非磁性中間層
１４ 磁気記録層
１４１ 基体
１４２ ナノホール
１５ 保護・潤滑層
１６ 下地層
１８ 磁束
１９ ビット
３０ 磁極ヘッド
３１ 主磁極
３２ 補助磁極（リターンヨーク）
３３ 接続部
３４ ライトコイル
３５ 被覆絶縁膜
３６ 主磁極補助層
１００ 磁気記録装置
１０１ ハウジング
１０２ ハブ
１０３ モータ
１１０ アーム
１１１ サスペンション
１１２ 磁極ヘッド
１１３ アクチュエータユニット

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板上に積層された軟磁性裏打層と、
   前記軟磁性裏打層上に形成され、ナノホールに磁性体が充填された記録層と、を有し、
   前記基板と前記軟磁性裏打層との間にチタン又はチタン合金からなる下地層が形成されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、
   前記下地層の層厚は、５〜２０ｎｍである
   ことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
3. 請求項１又は２に記載の垂直磁気記録媒体において、
   前記軟磁性裏打層は、コバルト（Ｃｏ）を主成分とする合金からなる２層と、前記２層の間に挿入されたルテニウム（Ｒｕ）層とを有する
   ことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
4. 基板と、
   前記基板上に積層された軟磁性裏打層と、
   前記軟磁性裏打層上に形成され、ナノホールに磁性体が充填された記録層と、を有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
   前記基板上に、チタン又はチタン合金からなる下地層を形成する工程と、
   前記下地層上に、前記軟磁性裏打層を形成する工程と、
   前記軟磁性裏打層上に、アルミニウム含有層を形成した後、前記アルミニウム含有層にナノホールを形成する工程と、
   前記ナノホール内に磁性体を充填して記録層を形成する工程と、を有する
   ことを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
5. 磁気記録媒体、磁気記録媒体回転機構、磁気ヘッド、磁気ヘッドを搭載したアーム部材、前記アーム部材を介して前記磁気ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、を有する磁気記録装置において、
   前記磁気記録媒体は、請求項１ないし３のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体である
   ことを特徴とする磁気記録装置。