JP2010086611A

JP2010086611A - 垂直磁気記録媒体の製造方法

Info

Publication number: JP2010086611A
Application number: JP2008255464A
Authority: JP
Inventors: Takenori Kajiwara; 猛伯梶原; Hi Shin; 飛秦; Kazuaki Sakamoto; 和昭坂本; Tsuyoshi Watanabe; 強渡邊
Original assignee: Hoya Corp; Hoya Magnetics Singapore Pte Ltd
Current assignee: Hoya Corp; Hoya Magnetics Singapore Pte Ltd
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-15

Abstract

【課題】大きな保磁力を持ち、トラック幅の狭化を実現でき、しかもＳＮＲが良い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と、前記磁気記録層の下に配設され、前記磁気記録層の磁性粒子の配向を制御する下地層と、を具備する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、キャリアガスに反応性ガスを混合して行う反応性スパッタリングにより、前記下地層を成膜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。

上記磁気記録層においては、結晶粒子が微細な磁気ビットを安定かつ明瞭に保持するために、十分に細かく、その結晶粒径の分散も小さいことが必要とされる。また、ＣｏのＣ軸、すなわち磁化容易軸が基板面に対して狭い分散をもって垂直配向していることが求められる。

上記理想的なグラニュラ構造を得るためには、一般的に下地層を用いた微細構造制御を行う。具体的には、磁気記録層の下部に、下地層を単層もしくは複数層、さらには下地層の構造を制御する配向制御層を積層させて、微細かつ高配向の粒子構造を達成する。

例えば，配向制御層としてＮｉＷ膜を用い、その上に下地層であるＲｕ膜を積層することにより、高いＣ軸の配向性と、結晶粒子の微細化、粒径の低分散化を達成することが報告されている（特許文献１）。

ここで、下地層の材料であるＲｕは、Ｃｏと同様にｈｃｐ構造（六方最密結晶格子）を有し、かつ両者の格子間隔も近いことから、Ｃｏ粒子のエピタキシャル成長を誘引し、Ｃｏのｈｃｐ結晶の生成、Ｃ軸の高配向性を達成するために用いられている。
特開２００７−１７９５９８号公報

一方、垂直磁気記録方式で高記録密度化を実現するには、微小磁化転移の熱的安定性を確保する必要があり、そのために、大きな保磁力（Ｈc）持つ磁気記録媒体が必要となる。また、高記録密度化については、この磁化転移を狭くする線記録密度の向上に加えて、トラック幅を狭化する必要がある。さらに、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）を向上するという要望もあり、これらの要求をすべて満たす垂直磁気記録媒体が望まれている。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、大きな保磁力を持ち、トラック幅の狭化を実現でき、しかもＳＮＲが良い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と、前記磁気記録層の下に配設され、前記磁気記録層の磁性粒子の配向を制御する下地層と、を具備する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、キャリアガスに反応性ガスを混合して行う反応性スパッタリングにより、前記下地層を成膜することを特徴とする。

この方法によれば、下地層を成膜する際に、キャリアガスに反応性ガスを混合して行う反応性スパッタリングを用いるので、大きな保磁力を持ち、トラック幅の狭化を実現でき、しかもＳＮＲが良い垂直磁気記録媒体を得ることができる。これは、反応性ガスがターゲット表面を覆うことで、ターゲット材そのものが反応すること、並びにスパッタリングされて飛来する粒子が反応性ガスと結びつき、成膜された下地層の結晶が分離され、さらには微細なグレインを有する構造となること、によるものである。

本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、前記キャリアガスに対する反応性ガスの濃度が０．５％〜０．７％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、前記下地層を構成する材料がＲｕ又はＲｕ化合物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、前記磁気記録層がＣｏＣｒＰｔ系磁性グラニュラ膜であることが好ましい。

本発明によれば、下地層を成膜する際に、キャリアガスに反応性ガスを混合して行う反応性スパッタリングを用いるので、大きな保磁力を持ち、トラック幅の狭化を実現でき、しかもＳＮＲが良い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、第１下地層４、第２下地層５、磁気記録層６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６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。

第１下地層４及び第２下地層５を構成する材料は、ｈｃｐ構造を有し、磁気記録層６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、第１下地層４及び第２下地層５の結晶配向性が高いほど、磁気記録層６の配向性を向上させることができる。第１下地層４及び第２下地層５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。

第１下地層４及び第２下地層５を成膜する際に、上層側の第２下地層５を形成する際に、下層側の第１下地層４を形成するときよりもＡｒのガス圧を高くしている。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。

本発明においては、第２下地層５を第１下地層４上に成膜する際に、反応性スパッタリングを用いる。このように、通常のスパッタリングで用いられるキャリアガス、例えばＡｒガスに酸素ガスや窒素ガスが所定量混合されることにより、得られた垂直磁気記録媒体の保磁力（Ｈｃ）が向上する。また、第２下地層５を成膜する際に、キャリアガスに酸素ガスや窒素ガスが所定量混合されることにより、トラック幅を狭くすることができると共に、ＳＮＲが向上する。スパッタリング粒子が反応性ガスを結びつき、成膜後の結晶配向性が良く、さらには微細な構造となる。そして結晶の微細化が進むと、磁性粒子間の相互作用が弱まり、保磁力は向上する。また、過度の反応性ガスにて成膜すると、微細化はさらに進行し、サイズ効果が働くことで保磁力は低下する。もしくは結晶配向の悪化が起き、保磁力は低下すると考えられる。

磁気記録層６は、１層のグラニュラ構造の磁性層である。すなわち、この磁性層は、Ｃｏのようなｈｃｐ構造（六方最密結晶格子）の結晶６ａが柱状に成長し、Ｃｒ及びＳｉＯ₂（又はＴｉＯ₂）のような酸化物６ｂ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６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。

ここで、スパッタリングにおけるキャリアガス中の反応ガス濃度の割合と保磁力、第２下地層幅、及びＳＮＲとの関係について説明する。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体１を作製した。このディスク基体１上に、厚さ２０ｎｍ〜ｎｍの軟磁性層（ＣｏＴａＺｒＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＴａＺｒＦｅ）２、厚さ５ｎｍ〜１０ｎｍの配向制御層（ＮｉＷ）３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１０ｎｍの第１下地層（Ｒｕ）４を成膜した。

次いで、キャリアガスであるＡｒガスに、反応性ガスとして酸素ガスを混合した混合ガスを用いたガス圧力６Ｐａでのスパッタリングにより、第１下地層４上に、厚さ１０ｎｍの第２下地層（Ｒｕ）５を成膜した。このとき、Ａｒガスに混合する酸素ガスの濃度を０．３％、０．６％、１．０％と変えた。

次いで、第２下地層５上に、スパッタリングにより厚さ１０ｎｍの磁気記録層（ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂）６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。次いで、磁気記録層６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１．３ｎｍの潤滑層（パーフロロポリエーテル）を形成した。このようにして垂直磁気記録媒体を作製した。また、比較例として、Ａｒガスのみで第２下地層５を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、スペクトル解析により、ＭＷＷとＳＮＲを測定したところ、ＭＷＷ（磁気的実効幅）は１２２．５ｎｍであり、図１に示すように第２下地層５の幅Ｗ１が相対的に狭いことに起因してトラック幅が狭いものであった。一方、Ａｒガスのみで第２下地層を成膜して得られた垂直磁気記録媒体について、同様にＭＷＷを測定したところ、１２５．５ｎｍであり、図２に示すように第２下地層５の幅Ｗ２が相対的に広いことに起因してトラック幅が広いものであった。

また、これらの垂直磁気記録媒体について保磁力を調べた。その結果を図３に示す。また、得られた垂直磁気記録媒体についてＭＷＷ及びＳＮＲを調べた。その結果を、縦軸にＳＮＲをとり、横軸に第２下地層幅をとった図４に示すグラフにプロットした。なお、保磁力は、極Ｋｅｒｒ効果により測定し、ＳＮＲは、スペクトル解析をすることにより求めた。

図３から分かるように、Ａｒガスに混合する酸素ガスの濃度が０．６％の場合に最も保磁力が高かった。これは、磁性粒子の微細化及び分離が進み、粒子間の相互作用が減少したためであると考えられる。また、図４から分かるように、Ａｒガスに混合する酸素ガスの濃度が０．６％の場合に最もＭＷＷが狭く（比較例に対して約３ｎｍ狭い）、しかもＳＮＲが最も高かった（比較例に対して０．２ｄＢ向上）。これは、磁性粒子の微細化が進んだことで、記録密度の向上があったためであると考えられる。

このように、第２下地層５を第１下地層４上に成膜する際に、反応性スパッタリングを用いるので、第２下地層のグレインが微細化され、そのことで磁性記録層を構成するグラニュラ磁性粒子が微細化され、保磁力やＳＮＲが向上する。このため、垂直磁気記録媒体の高密度化を実現す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磁気記録媒体の構成を示す図である。比較例の磁気記録媒体の構成図を示す図である。Ａｒガス濃度と保磁力との関係を示す図である。ＳＮＲと第２下地層と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第１下地層
５第２下地層
６磁気記録層
６ａ結晶
６ｂ酸化物

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と、前記磁気記録層の下に配設され、前記磁気記録層の磁性粒子の配向を制御する下地層と、を具備する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、キャリアガスに反応性ガスを混合して行う反応性スパッタリングにより、前記下地層を成膜することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
前記キャリアガスに対する反応性ガスの濃度が０．５％〜０．７％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。
前記下地層を構成する材料がＲｕ又はＲｕ化合物であ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。
前記磁気記録層がＣｏＣｒＰｔ系磁性グラニュラ膜であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。