JP2009093711A - 磁気記録媒体の製造方法および磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガス噴出口を工夫することで、面方向の膜厚の均一性を向上させることを目的とする。
【解決手段】 本発明による磁気記録媒体の製造方法は、真空成膜装置１００を用いて、円板状基体１の上に少なくとも磁気記録層２２および媒体保護層２６を成膜する磁気記録媒体の製造方法であって、チャンバ１０２内に円板状基体１を搬入する工程と、チャンバ１０２内の空気を排出して略真空に引く工程と、チャンバ１０２内にガスを導入する工程と、を含み、ガスを導入する工程においては、複数のガス噴出口１１４を円板状基体１の外周に沿って配置し、当該円板状基体１の半径方向に対して所定角度傾斜した方向にガスを噴出することを特徴としている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などに搭載される磁気記録媒体の製造方法および磁気記録媒体に関する。

近年の情報処理の大容量化に伴い、各種の情報記録技術が開発されている。特に磁気記録技術を用いたＨＤＤの面記録密度は年率１００％程度の割合で増加し続けている。最近では、ＨＤＤ等に用いられる２．５インチ径磁気記録媒体にして、１枚あたり１６０ＧＢを超える情報記録容量が求められるようになってきており、このような要請にこたえるためには１平方インチあたり２５０ＧＢｉｔを超える情報記録密度を実現することが求められる。

ＨＤＤ等に用いられる磁気記録媒体において高記録密度を達成するために、近年、垂直磁気記録方式の磁気記録媒体（垂直磁気記録ディスク）が提案されている。従来の面内磁気記録方式は磁気記録層の磁化容易軸が基板面の平面方向に配向されていたが、垂直磁気記録方式は磁化容易軸が基体面に対して垂直方向に配向するよう調整されている。垂直磁気記録方式は面内記録方式に比べて磁性粒が微細化するほど反磁界（Ｈｄ）が大きくなって保磁力Ｈｃが向上し、熱揺らぎ現象を抑制することができるので、高記録密度化に対して好適である。

また、このような情報記録密度の増加に伴い、円周方向の線記録密度（ＢＰＩ:Bit Per Inch）、半径方向のトラック記録密度（ＴＰＩ:Track Per Inch）のいずれも増加の一途を辿っている。さらに、磁気記録媒体の磁性層と、磁気ヘッドの記録再生素子との間隙（磁気的スペーシング）を狭くしてＳ／Ｎ比を向上させる技術も検討されている。近年望まれる磁気ヘッドの浮上量は１０ｎｍ以下である。

上記のように磁気的スペーシングの縮小化と磁気ヘッドの低浮上量化のためには、基体に成膜される各層の厚さ（膜厚）を小さくすることが必要となる。

一方、上述した垂直磁気記録方式の磁気記録媒体は、スパッタリング装置やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置等の真空成膜装置を用いて、所定の性質を有する複数の層を基体上に順次成膜して製作される。上述した真空成膜装置では、ガス導入口から所定のガスを装置内に導入し、導入されたガスは、基体近傍に設置されたガス噴出口から噴出され、成膜が行われる。

しかし、従来の真空成膜装置で成膜した磁気記録媒体では、面方向の膜厚分布にばらつきが生じていた。膜厚分布にばらつきが生じると、面方向での特性の均一性が保てなくなり、さらなる膜厚の低減は困難であった。

そこで、ガス導入口の前段に、導入するガスを予め混合しておくミキシングボックスを設け、混合されたガスを真空成膜装置内に導入し、成膜することによって膜厚を均一にするという装置が提案されている（例えば特許文献１）。
特開２００６−２１９７０２号公報

しかし、特許文献１に記載されたものは複数の種類のガスを用いるＣＶＤ装置に関するものであり、主に１種類のガスを用いるスパッタリング装置や１種類のガスを用いるＣＶＤ装置には適応できない。

また特許文献１に記載のＣＶＤ装置で成膜しても、面方向の膜厚の均一性は、磁気的スペーシングの縮小化と磁気ヘッドの低浮上量化のためのさらなる膜厚の低減には不十分である。

本発明は、従来の真空成膜装置が有する問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ガス噴出口を工夫することで、面方向の膜厚の均一性を向上させることのできる磁気記録媒体の製造方法および磁気記録媒体を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の発明者らが鋭意検討したところ、ガス噴出口を基体の外周に沿って複数設ければ、膜厚が均一になることを見出し、さらに研究を重ねることにより、本発明を完成するに到った。

すなわち、上記課題を解決するために、本発明の磁気記録媒体の製造方法の代表的な構成は、真空成膜装置を用いて、円板状基体の上に少なくとも磁気記録層および媒体保護層を成膜する磁気記録媒体の製造方法であって、チャンバ内に円板状基体を搬入する工程と、チャンバ内の空気を排出して略真空に引く工程と、チャンバ内にガスを導入する工程と、を含み、ガスを導入する工程においては、複数のガス噴出口を円板状基体の外周に沿って配置し、当該円板状基体の半径方向に対して所定角度傾斜した方向にガスを噴出することを特徴とする。

上記構成により、ガス導入口から真空成膜装置内に導入されたガスは、円板状基体の外周方向に旋回運動しながら、円板状基体の中心方向に到達する。したがって、ガスは円板状基体の面方向において満遍なく拡散する。円板状基体の面方向に満遍なくガスが行き亘った状態で成膜することにより、膜厚を均一にして成膜することが可能となる。

また真空成膜装置は、スパッタリングまたはＣＶＤによって円板状基体の上に成膜してもよい。スパッタリング装置またはＣＶＤ装置を用いた成膜において、特に膜厚の均一性に起因する低減化が求められるため、本発明を好適に用いることができる。

また本発明に係る磁気記録媒体の代表的な構成は、上記磁気記録媒体の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。

上述した磁気記録媒体の製造方法の技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該磁気記録媒体にも適用可能である。

以上、説明したように、本発明の磁気記録媒体の製造方法によれば、ガス噴出口を工夫することにより、膜厚の均一性を向上させることが可能となる。

(実施例)
本発明にかかる磁気記録媒体としての垂直磁気記録媒体の実施例について説明する。図１は本実施例に係る垂直磁気記録媒体の構成を説明する図、図２は本実施例に係る垂直磁気記録媒体の製造方法で用いられる真空成膜装置であるスパッタリング装置の構成を説明する図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は本実施例にかかるガス噴出口を説明する説明図である。なお、以下の実施例に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。

図１に示す垂直磁気記録媒体は、円板状基体１、付着層１２、第１軟磁性層１４ａ、スペーサ層１４ｂ、第２軟磁性層１４ｃ、配向制御層１６、第１下地層１８ａ、第２下地層１８ｂ、微細化促進層２０、第１磁気記録層２２ａ、第２磁気記録層２２ｂ、連続層２４、媒体保護層２６、潤滑層２８で構成されている。なお第１軟磁性層１４ａ、スペーサ層１４ｂ、第２軟磁性層１４ｃは、あわせて軟磁性層１４を構成する。第１下地層１８ａと第２下地層１８ｂはあわせて下地層１８を構成する。第１磁気記録層２２ａと第２磁気記録層２２ｂとはあわせて磁気記録層２２を構成する。

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板状に成型し、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平滑な非磁性の円板状基体１を得た。

得られた円板状基体１上に、真空成膜装置としてのスパッタリング装置であるＤＣマグネトロンスパッタリング装置１００を用いて、Ａｒ雰囲気中で付着層１２から連続層２４まで順次成膜を行い、媒体保護層２６は真空成膜装置としてのＣＶＤ装置により成膜した。この後、潤滑層２８をディップコート法により形成した。なお、生産性が高いという点で、インライン型成膜方法を用いることも好ましい。以下、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置１００の構成と、各層の構成および製造方法について説明する。

図２に示すＤＣマグネトロンスパッタリング装置１００は、真空室を形成するチャンバ１０２と、チャンバ１０２に設けられ外部からガスとしてのＡｒを導入するガス導入口１０４と、チャンバ１０２から真空排気を行うための排気口１０６と、円板状基体１を保持するキャリア１０８と、円板状基体１を成膜する成膜材料であるターゲット１１０と、ターゲット１１０から放出される成膜材料を円板状基体１にフォーカスし円板状基体１以外への飛散を防止するシールド１１２と、シールド１１２に形成されガス導入口１０４から導入されたガスを噴出するガス噴出口１１４と、成膜速度を上げ、低温成膜を行うためのマグネット１１６と、を含んで構成される。

ＤＣマグネトロンスパッタリング装置１００を用いた付着層１２から連続層２４までの成膜では、まず、ガス導入口１０４からガスが導入され、流路１１８を通ってシールド１１２に設けられた複数のガス噴出口１１４からガスが噴出し、チャンバ１０２内を所定の圧力に保つ。次に、チャンバ１０２内で、ターゲット１１０とシールド１１２の間にプラズマを発生させる。そして、プラズマにより発生したＡｒイオンを電界で加速し、成膜材料からなるターゲット１１０に照射する。Ａｒイオンはターゲット１１０表面の原子または分子を表面から弾きだす。弾き出された成膜材料の原子および／または分子は、円板状基体１に堆積し、薄膜（層）を形成する。各層におけるターゲット１１０は、以下に詳述する。

図３に示すように、本実施柄例においてシールド１１２に設けられたガス噴出口１１４は２４個あり、円板状基体１の外周に沿って等間隔に配置されている。ガス噴出口１１４は円板状基体１の半径方向に対して所定角度傾斜した方向にガスを噴出する。

これにより、ガス導入口１０４からＤＣマグネトロンスパッタリング装置１００内に流路１１８を通って導入されたガスは、円板状基体１の外周方向に旋回運動しながら（図４中矢印方向）、円板状基体１の中心方向に到達する。したがって、ガスは円板状基体１の面方向において満遍なく充填される。

本実施例において、ガス噴出口１１４は２４個あるが、これに限定されず、３個以上あれば足りる。

付着層１２は１０ｎｍのＴｉ合金層となるように、Ｔｉ合金ターゲットを用いて成膜した。付着層１２を形成することにより、円板状基体１と軟磁性層１４との間の付着性を向上させることができるので、軟磁性層１４の剥離を防止することができる。付着層１２の材料としては、例えばＣｒＴｉ合金を用いることができる。

軟磁性層１４は、第１軟磁性層１４ａと第２軟磁性層１４ｃの間に非磁性のスペーサ層１４ｂを介在させることによって、ＡＦＣ（Antiferro-magnetic exchange coupling：反強磁性交換結合）を備えるように構成した。これにより軟磁性層１４の磁化方向を高い精度で磁路（磁気回路）に沿って整列させることができ、磁化方向の垂直成分が極めて少なくなるため、軟磁性層１４から生じるノイズを低減することができる。具体的には、第１軟磁性層１４ａ、第２軟磁性層１４ｃの組成はＣｏＦｅＴａＺｒとし、スペーサ層１４ｂの組成はＲｕ（ルテニウム）とした。

配向制御層１６は、軟磁性層１４を防護する作用と、下地層１８の結晶粒の配向の整列を促進する作用を備える。配向制御層の材質としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂから選択することができる。さらにこれらの金属を主成分とし、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのいずれか１つ以上の添加元素を含む合金としてもよい。例えばＮｉＷ、ＣｕＷ、ＣｕＣｒを好適に選択することができる。

下地層１８はｈｃｐ構造であって、磁気記録層２２のｈｃｐ構造の結晶をグラニュラー構造として成長させることができる。したがって、下地層１８の結晶配向性が高いほど、磁気記録層２２の配向性を向上させることができる。下地層の材質としては、Ｒｕの他に、ＲｕＣｒ、ＲｕＣｏから選択することができる。Ｒｕはｈｃｐ構造をとり、Ｃｏを主成分とする磁気記録層を良好に配向させることができる。

本実施例において下地層１８は、Ｒｕからなる２層構造となっている。上層側の第２下地層１８ｂを形成する際に、下層側の第１下地層１８ａを形成するときよりもＡｒのガス圧を高くしている。ガス圧を高くするとスパッタリングされるプラズマイオンの自由移動距離が短くなるため、成膜速度が遅くなり、結晶配向性を改善することができる。また高圧にすることにより、結晶格子の大きさが小さくなる。Ｒｕの結晶格子の大きさはＣｏの結晶格子よりも大きいため、Ｒｕの結晶格子を小さくすればＣｏのそれに近づき、Ｃｏのグラニュラー層の結晶配向性をさらに向上させることができる。

微細化促進層２０は非磁性のグラニュラー層である。下地層１８のｈｃｐ結晶構造の上に非磁性のグラニュラー層を形成し、この上に第１磁気記録層２２ａのグラニュラー層を成長させることにより、磁性のグラニュラー層を初期成長の段階（立ち上がり）から分離させる作用を有している。微細化促進層２０の組成は非磁性のＣｏＣｒ−ＳｉＯ_２とした。

磁気記録層２２は、膜厚の薄い第１磁気記録層２２ａと、膜厚の厚い第２磁気記録層２２ｂとから構成されている。

第１磁気記録層２２ａは、非磁性物質の例としての酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）を含有するＣｏＣｒＰｔからなる硬磁性体のターゲットを用いて、２ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ_２Ｏ_３のｈｃｐ結晶構造を形成した。非磁性物質は磁性物質の周囲に偏析して粒界を形成し、磁性粒（磁性グレイン）は柱状のグラニュラー構造を形成した。この磁性粒は、微細化促進層のグラニュラー構造から継続してエピタキシャル成長した。

第２磁気記録層２２ｂは、非磁性物質の例としての酸化チタン（ＴｉＯ_２）を含有するＣｏＣｒＰｔからなる硬磁性体のターゲットを用いて、１０ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ_２のｈｃｐ結晶構造を形成した。第２磁気記録層２２ｂにおいても磁性粒はグラニュラー構造を形成した。

ここで、第１磁気記録層２２ａの雰囲気ガス圧は、３Ｐａ〜１０Ｐａの高圧とした。このように高圧の雰囲気ガスによって成膜することにより、高いＨｃおよびＨｎを得ることができた。第２磁気記録層２２ｂの雰囲気ガス圧は、０．６Ｐａ〜３Ｐａの低圧とした。このように低圧の雰囲気ガスによって成膜することにより、高い耐衝撃性を得ることができた。

本実施例では、第１磁気記録層２２ａと第２磁気記録層２２ｂで異なる材料（ターゲット）であるが、これに限定されず組成や種類が同じ材料であってもよい。なお非磁性領域を形成するための非磁性物質としては、例えば酸化珪素（ＳｉＯ_ｘ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯ_Ｘ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）を例示できる。

連続層２４はグラニュラー磁性層の上に高い垂直磁気異方性を示す薄膜（補助記録層）を形成し、ＣＧＣ構造（Coupled Granular Continuous）を構成するものである。これによりグラニュラー層の高密度記録性と低ノイズ性に加えて、連続膜の高熱耐性を付け加えることができる。連続層２４の組成は、ＣｏＣｒＰｔＢとした。

媒体保護層２６は、真空を保ったままカーボンをＣＶＤ法により成膜し、ダイアモンドライクカーボンを含んで構成される。媒体保護層２６は、磁気ヘッドの衝撃から垂直磁気記録層を防護するための保護層である。一般にＣＶＤ法によって成膜されたカーボンはスパッタ法によって成膜したものと比べて膜硬度が向上するので、磁気ヘッドからの衝撃に対してより有効に垂直磁気記録層を防護することができる。

本実施例において、ＣＶＤ装置のガス噴出口は、上述したＤＣマグネトロンスパッタリング装置１００と同様に、円板状基体１の外周に沿って等間隔に配置されている。ガス噴出口は円板状基体１の半径方向に対して所定角度傾斜した方向にガスを噴出する構成を採っている。

これにより、ガス導入口からＣＶＤ装置内に導入されたガスは、円板状基体１の外周方向に旋回運動しながら、円板状基体１の中心方向に到達する。したがって、ガスは円板状基体１の面方向において満遍なく充填される。

潤滑層２８は、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）をディップコート法により成膜した。潤滑層２８の膜厚は約１ｎｍである。

以下に実施例と比較例を用いて、本実施形態の有効性について説明する。

図５は、実施例のＤＣマグネトロンスパッタリング装置１００のガス噴出口１１４と、比較例の従来のＤＣマグネトロンスパッタリング装置のガス噴出口の違いを説明するための説明図であり、図６は、実施例と比較例の有効性を示した説明図であり、特に図６中（ａ）が実施例の膜厚分布を示し、図６中（ｂ）が比較例の膜厚分布を示している。

図５（ａ）に示すように、実施例のガス噴出口１１４は上述したように円板状基体１の外周に沿って等間隔に２４個配置されている。また、ガス噴出口１１４は円板状基体１の中心に対して所定角度傾斜した方向にガスを噴出する構成を採っている。

一方比較例のガス噴出口２１４は、図５（ｂ）に示すように、一つのみ設置されている。図５に示すように、従来のガス噴出口１１４では、円板状基体１の外周方向に旋回運動しながら（図５中矢印方向）、円板状基体１の中心方向に到達するが、比較例のガス導入口２１４では、ガスは一方向のみに噴出される。

図６において、膜厚を測定するための磁気記録媒体は、上述したＤＣマグネトロンスパッタリング装置１００を用いて成膜したものを実施例とし、ガス噴出口が１つのＤＣスパッタリング装置を用いて成膜したものを比較例とした。膜厚測定のための磁気記録媒体は、ガス噴出口以外の条件はすべて等しくして、成膜された。

ここでは、膜厚を測定するために透過率計を用いた。かかる透過率測定の装置条件は以下の通りである。
装置： ＨＩＴＡＣＨＩ製 Ｕ−２００１
波長： ４００ｎｍ

スポット径（基体上において）：１ｍｍ
測定方法を詳述すると、まず、基体がない状態での光の検出値(ブランク値)を１００％とする。次に測定対象物である実施例の円板状基体１および比較例の基体を、光路に垂直に設置する。光路に設置された基体の透過率を測定した。この際、基体を設置する測定室には、室内灯等の光が外部から進入しないように遮蔽を行った。

測定点は、基体の半径Ｒ方向に、１３ｍｍ、１７ｍｍ、２１ｍｍ、２５ｍｍ、２９ｍｍの５点をとり、円周方向において０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°の８点をとり、実施例および比較例の各々の基体につき各４０点測定した。

膜厚の均一性の判定は、４０点測定の平均値を１とし、各点が１からどの程度ずれているかによって行った。具体的には１からのずれが大きいほど、膜厚のばらつきが大きいということになる。

図６に示すように、実施例では、基体の半径Ｒ方向においても、円周方向においても、平均値である１からのずれは、殆どみられなかった。

一方、比較例では、基体の半径Ｒが大きくなるにしたがって、膜厚が上昇していることが分かる。さらに半径２５ｍｍまでは、各半径Ｒにおける円周方向の膜厚の均一性は保たれてはいるが、半径２９ｍｍになると円周方向において、膜厚の分布に大きなばらつきが生じている。

図６に示す、実施例と比較例との膜厚分布を参照して分かるように、本実施例における磁気記録媒体は、比較例と比して膜厚分布の均一性が著しく向上したことがわかる。

さらに、複数種類のガスを導入し、スパッタリングを行うリアクティブスパッタリングにおいては、膜質（例えば保磁力Ｈｃ等の磁気特性等）分布の均一性も著しく向上する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本実施形態において、磁気記録媒体として、垂直磁気記録媒体について説明したが、面内磁気記録媒体においても好適に用いることができる。

本発明は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などに搭載される磁気記録媒体として利用することができる。

実施例に係る垂直磁気記録媒体の構成を説明する図である。 実施例に係る垂直磁気記録媒体の製造方法で用いられる真空成膜装置であるスパッタリング装置の構成を説明する図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 実施例にかかるガス噴出口を説明する説明図である。 実施例のＤＣマグネトロンスパッタリング装置のガス噴出口と、比較例の従来のＤＣマグネトロンスパッタリング装置のガス噴出口の違いを説明するための説明図である。 実施例と比較例の有効性を示した説明図である。

符号の説明

１ …円板状基体、１００ …ＤＣマグネトロンスパッタリング装置、１０２ …チャンバ、１０４ …ガス導入口、１０６ …排気口、１０８ …キャリア、１１０ …ターゲット、１１２ …シールド、１１４、２１４ …ガス噴出口、１１６ …マグネット、１１８ …流路、１２ …付着層、１４ …軟磁性層、１４ａ …第１軟磁性層、１４ｂ …スペーサ層、１４ｃ …第２軟磁性層、１６ …配向制御層、１８ …下地層、１８ａ …第１下地層、１８ｂ …第２下地層、２０ …微細化促進層、２２ …磁気記録層、２２ａ …第１磁気記録層、２２ｂ …第２磁気記録層、２４ …連続層、２６ …媒体保護層、２８ …潤滑層

Claims (3)

1. 真空成膜装置を用いて、円板状基体の上に少なくとも磁気記録層および媒体保護層を成膜する磁気記録媒体の製造方法であって、
   チャンバ内に前記円板状基体を搬入する工程と、
   前記チャンバ内の空気を排出して略真空に引く工程と、
   前記チャンバ内にガスを導入する工程と、
   を含み、
   前記ガスを導入する工程においては、複数のガス噴出口を前記円板状基体の外周に沿って配置し、該円板状基体の半径方向に対して所定角度傾斜した方向にガスを噴出することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
2. 前記真空成膜装置は、スパッタリングまたはＣＶＤによって前記円板状基体の上に成膜することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の磁気記録媒体の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする磁気記録媒体。

Images