JP2009245545A

JP2009245545A - 垂直磁気記録媒体の製造方法

Info

Publication number: JP2009245545A
Application number: JP2008092341A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Sedo; 佑介瀬藤
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-22

Abstract

【課題】均等に成長したグラニュラ磁性粒子を有する磁気記録層を備え、低ノイズ、高ＳＮＲである垂直磁気記録媒体を製造する方法を提供すること。
【解決手段】本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基板上に、柱状の磁性粒子間に非磁性の粒界部を有するグラニュラ構造の磁気記録層を具備する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記磁気記録層の成膜時に、１３．５６ＭＨｚ以下の特定の周波数の高周波を印加することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、垂直磁気記録方式の磁気記録媒体の製造方法に関する。

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などに用いられる２．５インチ径の磁気記録媒体にして、１枚あたり２５０ＧＢ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、このような要請に応えるためには、１平方インチあたり４００Ｇビットを超える情報記録密度を実現することが求められる。

ＨＤＤなどに用いられる磁気ディスク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（垂直磁気記録媒体）が提案されている。従来の面内磁気記録方式では、磁気記録層の磁化容易軸が基体面の平面方向に配向されていたが、垂直磁気記録方式では、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、高密度記録時に、より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。

垂直磁気記録方式に適した磁気記録層の材料としては、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂やＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ₂が広く用いられている。これらの材料は、Ｃｏのようなｈｃｐ構造（六方最密結晶格子）の結晶が柱状に成長し、Ｃｒ及びＳｉＯ₂（又はＴｉＯ₂）が偏析して非磁性の粒界を形成してなるグラニュラ構造を採る。この構造は、物理的に独立した微細な磁性粒子を形成し易く、高記録密度を達成し易い。
特開２００７−３３５０３４号公報

しかしながら、酸化物には安定な酸化物と不安定な酸化物が存在し、不安定な酸化物の場合、磁気記録層の成膜の際に酸化物としてスパッタリングされない可能性がある。それを決めるパラメータとして、ギブスの自由エネルギーがある。一般的に使用されているグラニュラ磁性膜に用いられる酸化物は、ギブスの自由エネルギーから見ると安定な酸化物である。これらの安定な酸化物は、電気伝導度が小さく、スパッタリングの際の放電時に直流電源からターゲットへ流れる電流チャージアップし易い。このように酸化物がチャージアップされると、正常な放電ではなくアーク放電となり、異常な放電状態でスパッタリングされた粒子を形成する可能性がある。このような粒子が形成されると、不均一な粒界の生成に至り、不均等なグラニュラ磁性粒子を生成することになる。また、不安定な酸化物を用いると、酸化物としてスパッタリングされないので、磁性材料と金属間化合物を形成してしまうことがある。このような不均等なグラニュラ磁性粒子や金属間化合物を含む磁気記録層を持つ垂直磁気記録媒体は、磁気特性及びハードディスクドライブの性能を劣化させる原因にもなる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、均等に成長したグラニュラ磁性粒子を有する磁気記録層を備え、低ノイズ、高ＳＮＲである垂直磁気記録媒体を製造する方法を提供することを目的とする。

本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基板上に、柱状の磁性粒子間に非磁性の粒界部を有するグラニュラ構造の磁気記録層を具備する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記磁気記録層の成膜時に、１３．５６ＭＨｚ以下の特定の周波数の高周波を印加することを特徴とする。

この方法によれば、磁気記録層のスパッタリング成膜時には、１３．５６ＭＨｚ以下の特定の周波数の高周波を印加する。このようにスパッタリングの際に所定の周波数の高周波を印加することにより、基板表面に+電位を印加することが可能となるために、酸化物へのチャージアップを防止することができ、正常な放電状態を生成することができる。このため、均等に成長したグラニュラ磁性粒子を有する磁気記録層を成膜することができる。その結果、低ノイズ、高ＳＮＲである垂直磁気記録媒体を得ることが可能となる。

本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、前記特定の周波数が８０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであることが好ましい。

本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、前記高周波を２０μ秒〜３０μ秒印加することが好ましい。

本発明によれば、磁気記録層を成膜する際に、１３．５６ＭＨｚ以下の特定の周波数の高周波を印加するので、均等に成長したグラニュラ磁性粒子を有する磁気記録層を備え、低ノイズ、高ＳＮＲである垂直磁気記録媒体を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の製造方法により得られた垂直磁気記録媒体の概略構成を示す断面図である。

図１に示す垂直磁気記録媒体は、ディスク基体１、軟磁性層２、配向制御層３、下地層４、磁気記録層５がその順で積層されて構成されている。なお、軟磁性層２は、第１軟磁性層、スペーサ層、及び第２軟磁性層で構成されている。また、磁気記録層５上には、高い垂直磁気異方性かつ高い飽和磁化Ｍsを示す薄膜である補助記録層、保護層、潤滑層などが積層される。

ディスク基体１としては、例えば、ガラス基板、アルミニウム基板、シリコン基板、プラスチック基板などを用いることができる。ディスク基体１にガラス基板を用いる場合には、例えば、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製し、このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施すことにより作製することができる。

軟磁性層２の第１軟磁性層及び第２軟磁性層としては、例えば、ＦｅＣｏＴａＺｒ膜などを用いることができる。スペーサ層としては、Ｒｕ膜などを挙げることができる。第１軟磁性層と第２軟磁性層とは、反強磁性交換結合（ＡＦＣ（Antiferro-magnetic exchange coupling）しており、これにより、軟磁性層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を極めて少なくして、軟磁性層から生じるノイズを低減することができる。

配向制御層３は、軟磁性層２を保護すると共に、下地層４の結晶粒の配向を促進する。配向制御層３の材料としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂから選択したものを用いることができる。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を用いても良い。例えば、ＮｉＷ、ＣｕＷ、ＣｕＣｒが好適である。

下地層４を構成する材料は、ｈｃｐ構造を有し、磁気記録層５を構成する材料のｈｃｐ構造の結晶をグラニュラ構造として成長させることができるものが好ましい。したがって、下地層４の結晶配向性が高いほど、磁気記録層５の配向性を向上させることができる。下地層４の材質としては、Ｒｕの他に、ＲｕＣｒ、ＲｕＣｏなどのＲｕ化合物を挙げることができる。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。

また、下地層４は、第１下地層及び第２下地層の２層構造としても良い。この場合、上層側の第２下地層を形成する際に、下層側の第１下地層を形成するときよりもＡｒガスの圧力を高くしている。これは、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からである。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のグラニュラ層の結晶配向性をさらに向上させることができるからである。

磁気記録層５は、２層のグラニュラ構造の磁性層である。例えば、磁気記録層５は、極薄（０．５ｎｍ〜２ｎｍ）の第１磁気記録層と、その上に形成された第２磁気記録層とで構成されている。これらの磁気記録層５は、Ｃｏのようなｈｃｐ構造（六方最密結晶格子）の結晶が柱状に成長し、Ｃｒ及びＳｉＯ₂（又はＴｉＯ₂）のような酸化物が偏析して非磁性の粒界を形成してなるグラニュラ構造を採る。磁気記録層５を構成する材料としては、ＣｏＣｒＰｔ-Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２、ＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ_２などのＣｏＣｒＰｔ系材料などを挙げることができる。これらの材料においては、複数の酸化物が含まれていても良い。

磁気記録層５のスパッタリング成膜時には、１３．５６ＭＨｚ以下の特定の周波数の高周波を印加する。高周波の周波数については、逆スパッタのエッチング効果などを考慮すると、１３．５６ＭＨｚ以下である必要がある。このようにスパッタリングの際に所定の周波数の高周波を印加することにより、基板表面に+電位を印加することが可能となるために、酸化物へのチャージアップを防止することができ、正常な放電状態（アーク放電がない状態）を生成することができる。このため、均等に成長したグラニュラ磁性粒子を有する磁気記録層を成膜することができる。その結果、低ノイズ、高ＳＮＲである垂直磁気記録媒体を得ることが可能となる。

ここで、スパッタリングにおいて特定の周波数の高周波を印加したときのノイズやＳＮＲへの影響について説明する。まず、垂直磁気記録媒体を以下のようにして作製した。

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製し、このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施すことによりディスク基材１を作製した。このディスク基材上に、厚さ５０ｎｍの軟磁性層（ＣｏＴａＺｒＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＴａＺｒＦｅ）、厚さ５ｎｍの配向制御層（ＮｉＷ）をスパッタリングにより成膜し、その上に、ガス圧力１Ｐａでのスパッタリングにより厚さ８ｎｍの第１下地層（Ｒｕ）を成膜し、その上に、ガス圧力６Ｐａでのスパッタリングにより厚さ１０ｎｍの第２下地層（Ｒｕ）を成膜した。

次いで、第２下地層上に、直流ＤＣ放電に対して特定の周波数の高周波を印加したスパッタリングにより厚さ０．８ｎｍの磁気記録層（ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂）を成膜した。このとき、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を含有するＣｏＣｒＰｔからなる硬磁性体のターゲットを用いた。このとき、印加高周波の周波数を１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚまで変化させ、印加時間も１０μ秒〜５０μ秒まで変化させた。また、このとき、ディスク基体の温度を３０℃〜３００℃に調整し、ガス圧力を０．５Ｐａ〜８Ｐａに変化させた。なお、チャンバ内の到達真空度は、シールドやチャンバ外壁からの脱ガスなどを考慮すると、１０^-5（Ｐａ）以下にすることが好ましい。

次いで、磁気記録層上に、スパッタリングにより厚さ８ｎｍの補助記録層（ＣｏＣｒＰｔ）を成膜した。次いで、補助記録層上にＣＶＤ法により厚さ５ｎｍの保護層（カーボン）を形成し、その上にディップ法により厚さ１．４ｎｍの潤滑層（パーフロロポリエーテル）を形成した。このようにして種々の条件の垂直磁気記録媒体（実施例）を作製した。また、比較例として、高周波を印加せずに磁気記録層をスパッタリング成膜して得られた垂直磁気記録媒体も作製した。

得られた垂直磁気記録媒体について、透過型電子顕微鏡により、磁気記録層を観察したところ、図１に示すように均等に磁性粒子が成長していた。一方、高周波を印加せずに磁気記録層をスパッタリング成膜して得られた垂直磁気記録媒体について、同様に磁気記録層を観察したところ、図２に示すように不均等に磁性粒子が成長していた。

また、これらの垂直磁気記録媒体について電磁変換特性評価（線記録密度１２００ＫＢＰＩ）を行った。その結果を図３、図４に示す。なお、電磁変換特性評価は、大気圧下において、ＲＨ４１６０Ｅ（日立ハイテクノロジーズ社製、商品名）を用いた。図３は、縦軸に出力比をとり、横軸に書き込み幅をとったときのグラフを示し、図４は、縦軸に出力比をとり、横軸に書き込み特性をとったときのグラフを示す。

図３から分かるように、実施例の垂直磁気記録媒体は、比較例の垂直磁気記録媒体よりも、出力比が大きく、書き込み幅が小さいものであり、低ノイズ、高ＳＮＲである良好な結果が得られていた。これは、磁性粒子が正確に基板に対し垂直に成長したことであったためであると考えられる。また、図４から分かるように、実施例の垂直磁気記録媒体は、比較例の垂直磁気記録媒体よりも、出力比が大きく、書き込み特性が大きいものであり、低ノイズ、高ＳＮＲである良好な結果が得られていた。これは、磁性粒子が正確に基板に対し垂直に成長したことであったためであると考えられる。これらの電磁変換特性評価より、印加する高周波の周波数は、１３．５６ＭＨｚ以下などを考慮すると、８０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであることが好ましく、高周波の印加時間は、２０μ秒〜３０μ秒であることが好ましい。また、チャンバ内のガス圧力は、５Ｐａ〜８Ｐａであることが好ましい。

このように、磁気記録層のスパッタリング成膜時には、１３．５６ＭＨｚ以下の特定の周波数の高周波を印加するので、基板表面に+電位を印加することが可能となるために、酸化物へのチャージアップを防止することができ、正常な放電状態を生成することができる。このため、スパッタリングされた粒子が正確にＣ軸方向へ成長し、均等に成長したグラニュラ磁性粒子を有する磁気記録層を成膜することができる。その結果、低ノイズ、高ＳＮＲである垂直磁気記録媒体を得ることが可能となる。

本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。上記実施の形態においては、磁気記録層のスパッタリング成膜の際に高周波を印加した場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず、下地層のスパッタリング成膜の際にも高周波を印加しても良い。また、上記実施の形態における層構成、部材の材質、個数、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の構成を示す図である。本発明の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の構成を示す図である。出力比と書き込み幅との間の関係を示す図である。出力比と書き込み特性との間の関係を示す図である。

符号の説明

１ディスク基体
２軟磁性層
３配向制御層
４下地層
５磁気記録層

Claims

非磁性基板上に、柱状の磁性粒子間に非磁性の粒界部を有するグラニュラ構造の磁気記録層を具備する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記磁気記録層の成膜時に、１３．５６ＭＨｚ以下の特定の周波数の高周波を印加することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
前記特定の周波数が８０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
前記高周波を２０μ秒〜３０μ秒印加することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。