JP3617400B2 - 垂直磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体の製造方法に関し、特に軟磁性下地層の磁区を固定する硬磁性ピンニング層を有する積層構造の垂直磁気記録媒体に好適な製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録方式としては、面内記録方式が広く普及しているが、最近記録密度の向上を図ることができる垂直記録方式が注目されている。この垂直磁気記録媒体としては、垂直記録層単層による単層膜媒体とともに、軟磁性下地層と垂直記録層とによる２層膜媒体が多く検討されている。特に２層膜媒体は、単磁極型ヘッドと組合わせることによって効率のよい記録再生を行なうことができる。
【０００３】
この２層膜の垂直磁気記録媒体の製造方法としては、例えば特開平６−３４２５１２号（特願平３−２７８５９５号）に開示されたものがある。これによれば、Ｃｏ−Ｚｒ系のアモルファス軟磁性膜を下地層とする垂直配向性の鋭い垂直記録層が得られ、記録効率の向上に特に有効である。しかし、この方法で製作された垂直記録媒体は、信号記録後、浮遊磁界によって信号強度が減衰しやすいという性質がある。これは、軟磁性下地層の磁壁が浮遊磁界によって動きやすく、その下地層から発生する磁界が垂直記録層の記録信号を消去してしまうためである。この軟磁性下地層の磁壁から発生する磁界は、媒体ノイズを大きくする原因ともなる。
【０００４】
一方、磁気記録媒体には、媒体面上にディフェクトが少ないことが要求される。ディフェクトは、記録信号のドロップアウト，ノイズ発生，エラーレートの増大を招くだけでなく、ヘッドクラッシュを引き起こす要因にもなる。ディフェクトができる要因の一つに、成膜チャンバ内に浮遊する磁性粒子の基板への付着がある。
【０００５】
このような信号劣化を防止するとともに、媒体ノイズを低減する従来技術としては、特開平７−１２９９４６号（特願平５−２７７６８７号）に開示された垂直磁気記録媒体の製造方法がある。この方法によれば、ディスク状の基板と軟磁性下地層との間に、半径方向に残留磁化を有する面内配向硬磁性ピンニング層を設けることによって、記録再生特性を損ねることなく、信号劣化が防止され、更に媒体ノイズが低減される。この方法は、面内配向硬磁性ピンニング層がＣｏＳｍのようなディスク状媒体の半径方向に１軸磁気異方性を有する場合に、特に大きな効果が得られる。
【０００６】
更に、該公報に開示されているように、軟磁性下地層の透磁率μを高くして再生出力を高める手法として、軟磁性下地層を成膜した後に、１０^−３Ｐａ以下の真空中であって、軟磁性下地層の磁化が飽和する程度に十分強い２４ｋＡ／ｍの回転磁界中で、熱処理を施す方法が有効である。これは、Ｃｏ−Ｚｒ系アモルファス膜中の原子が熱と磁界の作用によって拡散し、異方性磁界が弱められることで透磁率μが高くなることを利用したものである。
【０００７】
特公平４−７３２１２号公報には、軟磁性層の磁化容易軸を半径方向にそろえる手段として、ディスク基板の中心部に磁石を設け、放射状の磁界中で成膜する方法が開示されている。更に、軟磁性層の磁化容易軸を半径方向にそろえるもう一つの手段として、特開平６−１８０８３４号公報に示すように、非磁性基板上に軟磁性裏打ち層として、軟磁性膜と非磁性基板の半径方向又は円周方向に残留磁化を付与した硬磁性膜とを交互に少なくとも２層膜以上積層した構成とし、その軟磁性裏打ち層上に垂直記録層を設ける方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような従来技術には次のような不都合がある。
（１）上記特開平７−１２９９４６号の手法の場合、１ＭＨｚ前後では軟磁性下地層の透磁率μを高くすることができるものの、１０ＭＨｚ以上の高周波領域では逆に特性が劣化する傾向にあり、高周波記録を実現しようとするとむしろ弊害となる。また、成膜後に熱処理を行わなければならず、工程が複雑になってコスト増となるという不都合がある。
（２）前記特公平４−７３２１２号公報の方法では、ディスクの中心近傍では放射状の強い磁界が得られるものの、外周にいくほど磁界は弱くなってしまい、軟磁性層の磁化容易軸を半径方向にそろえる効果が小さい。特に媒体が面内方向に１軸磁気異方性をもつ硬磁性ピンニング層を有する３層構造の場合、硬磁性層の磁化容易軸も半径方向にそろえる必要があるが、この方法では不充分である。
（３）特開平７−１２９９４６号公報及び特開平６−１８０８３４号公報の方法では、マグネトロンの磁界を利用して硬磁性層の残留磁化を半径方向にそろえることは可能であるが、硬磁性層の磁化容易軸をそろえる、つまり磁気異方性を制御するには磁界が不充分である。このため、この方法で作製された磁気記録媒体においては、軟磁性下地層のわずかな磁壁の影響により、スパイクノイズを完全には除去できない。
【０００９】
本発明は、以上の点に着目したもので、ノイズやディフェクトを低減した良好な特性を得ることができる垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することを、その目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、この発明は、真空チャンバ内にディスク状のターゲットの半径方向に第１磁界を印加するマグネトロン部を備えたマグネトロンスパッタ装置を用いて、前記ターゲットをスパッタすることにより、前記ターゲットに対向配置されたディスク状の非磁性基板上に、硬磁性ピンニング層、軟磁性下地層、垂直記録層を順次積層する垂直磁気記録媒体の製造方法において、中心軸を前記ターゲットと同じくした前記非磁性基板の半径方向に第２磁界を印加する磁界印加部を前記マグネトロン部に対向配置するとともに、前記各層の形成を、前記非磁性基板全面に亘って前記硬磁性ピンニング層の保磁力よりも大きく、かつ、前記非磁性基板の内周側と外周側では前記硬磁性ピンニング層の異方性磁界よりも大きい磁界を印加しながら行うこと，を特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
＜実施形態とその実施例＞……以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態によれば、非磁性基板上に硬磁性ピンニング層，軟磁性下地層，垂直記録層を少なくとも成膜して垂直磁気記録媒体を製造する。ここで、硬磁性ピンニング層は、軟磁性下地層の磁区を固定する面内方向に１軸磁気異方性をもつものである。そして、硬磁性ピンニング層や軟磁性下地層を成膜する際に磁界を印加する。この磁界の媒体面内方向の成分は、磁気ヘッドの走行方向と直角する方向，すなわちディスクの場合は半径方向である。また、磁界の大きさは、媒体全面にわたって硬磁性ピンニング層の保磁力Ｈｃよりも大きく、かつ媒体面の一部で、異方性磁界Ｈｋよりも大きくなるように設定する。磁界印加の効果は、硬磁性ピンニング層と軟磁性下地層との磁気的交換結合が強いほど有効である。
【００１２】
このような磁界の印加方法として、複数の磁石が基板近傍に設けられる。ディスクの場合は、その中心と外周部に磁石を設けると効果的であり、テープの場合は、テープの両サイドに磁石を設けると効果的である。特にマグネトロンスパッタ装置で成膜を行なう場合、該スパッタ装置のマグネトロンによって形成される磁界も加えると、更に効率的である。
【００１３】
このような磁界の印加によって、成膜後に着磁を行わなくても軟磁性下地層の残留磁化を所定の方向にそろえられるだけでなく、熱処理なしで磁化容易軸をも確実に所定の方向にそろえることができる。また、軟磁性下地層成膜後であって、垂直記録層を成膜する前に、磁界を印加しながら加熱を行なうことで、軟磁性下地層の磁気異方性がより強まるとともに、垂直記録層の保磁力Ｈｃが向上する効果もある。更に、磁性粒子が浮遊していたとしても、基板近傍の強い磁界に沿って吸い寄せられるようになる。このため、媒体面に対する浮遊磁性粒子の付着が防げられるようになり、ディフェクトを低減することができる。
【００１４】
次に、図を参照して具体的に説明する。図１には、本実施形態の垂直磁気記録媒体を製造するためのマグネトロンスパッタ装置の概略断面が示されている。同図において、マグネトロンスパッタ装置の真空チャンバ（図示せず）内で、ディスク状の非磁性基板１０及びターゲット１２は、磁界印加装置１４とマグネトロン１６の間に対向して配置されている。図示の例では、磁界印加装置１４側に基板１０が配置されており、マグネトロン１６側にターゲット１２が配置されている。磁界印加装置１４は、ディスク状の純鉄によるヨーク２０に、円柱状の希土類磁石２２とリング状の希土類磁石２４とが基板１０の中心部と外周側とに分かれて同心円状に設けられた構成となっている。すなわち、ヨーク２０の中央に磁石２２が設けられており、これを囲むように磁石２４が設けられている。マグネトロン１６は、ディスク状の純鉄によるヨーク３０に、円柱状の希土類磁石３２とリング状の希土類磁石３４が同心円状に設けられた構成となっている。すなわち、ヨーク３０の中央に磁石３２が設けられており、これを囲むように磁石３４が設けられている。
【００１５】
各磁石は、例えば図示のような極性（あるいはそれらの逆）となるように配置される。磁界印加装置１４側では、内側の磁石２２から出た磁束がヨーク２０内を通って外側の磁石２４に入り、外側の磁石２４から出た磁束が基板１０側を通って内側の磁石２２に入る。マグネトロン１６側では、内側の磁石３２から出た磁束がヨーク３０内を通って外側の磁石３４に入り、外側の磁石３４から出た磁束がターゲット１２側を通って内側の磁石２２に入る。このように、基板１０近傍の半径方向に磁束が通っており、更に磁界印加装置１４とマグネトロン１６の磁束は、基板半径方向で一致する方向となっている。
【００１６】
図２には、本実施形態の垂直磁気記録媒体の積層構造が示されている。本形態によれば、非磁性基板１０上にまず硬磁性ピンニング層５０が形成され、この硬磁性ピンニング層５０上に軟磁性下地層５２が形成される。そして、この軟磁性下地層５２上に垂直記録層５４が形成される。垂直記録層５４上には保護膜５６が形成され、その表面には潤滑剤５８が塗布される。
【００１７】
次に、本形態の垂直磁気記録媒体の製造手順について説明する。まず、図１に示したように、マグネトロンスパッタ装置の真空チャンバ内に、例えば直径９５ｍｍΦの大きさのディスク状のガラス基板１０と、ターゲット１２として例えば硬磁性ピンニング層用はＣｏＳｍを、軟磁性下地層用はＣｏＺｒＮｂを、垂直記録層用はＣｏＣｒＴａを、それぞれセットする。なお、基板１０と、各ターゲット１２とがそれぞれの成膜時に対向できる構成となっている。そして、上述したように基板近傍に半径方向に磁界を印加しつつ室温でマグネトロンスパッタを行なって、基板１０上に１軸磁気異方性をもつ硬磁性ピンニング層５０を形成する。例えば、原子量割合（ａｔ％）がＣｏ：Ｓｍ＝８３：１７の硬磁性膜を１５０ｎｍ成膜する。その保磁力はＨｃ＝１０〜３０ｋＡ／ｍ，異方性磁界はＨｋ＝５０〜１００ｋＡ／ｍである。また、マグネトロン１６の磁石３２，３４による磁界の寄与分は、基板１０の位置で約４ｋＡ／ｍである。
【００１８】
次に、同一の真空チャンバ内で、以上のようにして形成した硬磁性ピンニング層５０上に、同様に基板半径方向に磁界が形成された状態で、軟磁性下地層５２をマグネトロンスパッタで形成する。例えば、原子量割合（ａｔ％）がＣｏ：Ｚｒ：Ｎｂ＝９１：５：４の軟磁性膜を６００ｎｍ成膜する。なお、保磁力はＨｃ＝１０ｋＡ／ｍ，異方性磁界はＨｋ＝１．５〜２．５ｋＡ／ｍである。
【００１９】
このときの基板付近の磁力線の様子及び基板半径方向の磁界Ｈｒの分布を示すと、それぞれ図３及び図４に示すようになる。図３に示すように、磁力線は、基板１０付近で半径方向となっている。この半径方向の磁界Ｈｒの分布を求めると、図４に示すようになる。同図において、縦軸は磁界Ｈｒの強度であり、横軸は基板半径の大きさである。磁界分布は、基板１０の膜形成面１０ＡのＺ方向（図１参照）の高さをパラメータとして測定した。膜形成面１０Ａの位置をＺ＝５ｍｍとすると、全ての膜形成面１０Ａ上で、磁界Ｈｒが硬磁性ピンニング層５０の保磁力Ｈｃ（＝１０〜３０ｋＡ／ｍ）よりも大きく、４０ｋＡ／ｍ以上となっている。
【００２０】
また、基板１０の内周側と外周側では、磁界Ｈｒが、硬磁性ピンニング層５０の異方性磁界Ｈｋ（＝５０〜１００ｋＡ／ｍ）よりも大きく１００ｋＡ／ｍ以上となっている。更に磁石２２，２４のエッジに相当する半径Ｒ＝１０ｍｍと５０ｍｍの位置では、磁界Ｈｒが特に強く、浮遊磁性粒子を引き寄せる効果が大きい。
【００２１】
次に、同一の真空チャンバ内で、前記軟磁性下地層５２が形成された基板１０を、同一真空チャンバ内で約２５０℃に加熱した後、垂直記録層５４をマグネトロンスパッタにより形成する。例えば、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｔａを原子割合（ａｔ％）で、７４：２２：４とした垂直記録層５４が５０ｎｍの膜厚に形成される。
【００２２】
次に、この垂直記録層５４上に、保護膜５６として例えばＣを５ｎｍ成膜し、更に潤滑剤５８を塗布して記録媒体を得る。なお、ここでは、改めて硬磁性ピンニング層５０及び軟磁性下地層５２を着磁する操作は行っていない。
【００２３】
＜比較例＞……次に、上述した実施例と特性を対比するための比較例について説明する。この比較例でも、成膜はマグネトロンスパッタ法で行う。そして、成膜時は、上側の磁石２２とマグネトロン１６側の磁石３２，３４を利用して、つまり磁石２４を除いて、基板半径方向に磁界を印加した。まず、径が９５ｍｍφのディスク状のガラス基板１０上に、室温で硬磁性ピンニング層５０として、原子量割合（ａｔ％）がＣｏ：Ｓｍ＝８３：１７の硬磁性膜を１５０ｎｍ成膜する。なお、保磁力はＨｃ＝１０〜３０ｋＡ／ｍである。
【００２４】
次に、以上のようにして形成した硬磁性ピンニング層５０上に、同様に基板半径方向に磁界が形成された状態で、軟磁性下地層５２をマグネトロンスパッタで形成する。例えば、原子量割合（ａｔ％）がＣｏ：Ｚｒ：Ｎｂ＝９１：５：４の軟磁性膜を６００ｎｍ成膜する。なお、保磁力はＨｃ＝１０ｋＡ／ｍ，異方性磁界はＨｋ＝１．５〜２．５ｋＡ／ｍである。これらの点は、前記実施例と同様である。
【００２５】
このときの基板付近の磁力線の様子及び基板半径方向の磁界Ｈｒの分布を示すと、それぞれ図５及び図６に示すようになる。図５に示すように、磁力線は、基板１０の中心近傍で強くなっているものの、基板外周にいくほど弱くなってしまう。この半径方向の磁界Ｈｒの分布を求めると、図６に示すようになる。同図において、縦軸は磁界Ｈｒの強度であり、横軸は基板半径の大きさである。磁界分布は、基板１０の膜形成面１０ＡのＺ方向（図１参照）の高さをパラメータとして測定した。膜形成面１０Ａの位置をＺ＝５ｍｍとすると、磁界Ｈｒは、基板面の大部分で硬磁性ピンニング層５０の保磁力Ｈｃ（＝１０〜３０ｋＡ／ｍ）よりも小さくなってしまう。
【００２６】
また、基板１０の内周側の半径１０ｍｍの部位では、磁界Ｈｒが、硬磁性ピンニング層５０の異方性磁界Ｈｋ（＝５０〜１００ｋＡ／ｍ）よりも大きくなっているものの、他の部位では磁界Ｈｒが弱い。このため、浮遊磁性粒子を引き寄せる効果は小さい。
【００２７】
次に、前記実施例と同じ手順で、垂直記録層５４，保護膜５６，潤滑層５８をそれぞれ形成する。そして最後に、別の永久磁石（図示せず）によって軟磁性下地層５２を半径方向の１方向に着磁させて、比較例の記録媒体を得る。
【００２８】
＜実施形態と比較例の対比＞
【００２９】
次に、以上のようにして得た実施例及び比較例を対比する。まず、各サンプルのスパイクノイズを対比する。スパイクノイズは、トラック幅２．３μｍのＭＲヘッドを用い、媒体の信号未記録の部分に対して０．２ｍｍ間隔で６０トラック，６ｍｍのトラック幅にわたって調べた。その結果、実施例は図７に示すようになり、比較例は図８に示すようになった。これらの図中、縦軸はノイズ電圧（ｍＶ）であり、横軸は円周方向の角度であって、複数のトラックに対応して縦軸方向にグラフをシフトしている。
【００３０】
まず図７を参照すると、実施例の記録媒体では、軟磁性下地層５２の磁化容易軸が半径方向にしっかり配向しているため、磁壁に起因するノイズ（特定の角度位置に集中的に発生しているノイズ）はなく、突発的に発生しているディフェクトに起因するノイズも少ない。一方、図８に示すように、比較例の記録媒体では、軟磁性下地層５２の磁化容易軸が半径方向にしっかりと配向していない。このため、半径方向への着磁操作を行なっても半径方向からずれた磁化容易軸方向に磁化してしまい、磁壁に起因するノイズが多発している。更に、ディフェクトに起因する突発的なノイズも多い。
【００３１】
次に、硬磁性ピンニング層５０の円周方向の角型比を対比する。角型比Ｒｓは、記録媒体の半径３５ｍｍの位置で、円周方向にわたって調べた。その結果は、図９に示すとおりである。図中、縦軸は角型比Ｒｓであり、横軸は円周方向の角度である。なお、角型比Ｒｓは、（残留磁化Ｍｒ／飽和磁化Ｍｓ）で定義される。同図から明らかなように、実施例は比較例に比べて、全周にわたって角型比Ｒｓの値が低く、磁化容易軸が半径方向にしっかり揃っていることを示している。比較例において、角型比Ｒｓが大きくなっているのは、磁化容易軸が半径方向に対して傾いているためである。
【００３２】
本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
▲１▼成膜後に着磁を行わなくても軟磁性下地層の残留磁化方向を所定の方向にそろえることができ、ノイズが低減される。
▲２▼熱処理なしで軟磁性下地層の磁化容易軸を確実に所定の方向にそろえることができ、これによってもノイズが低減される。
▲３▼軟磁性下地層の成膜後、垂直記録層を成膜する前に、磁界を印加しながら加熱を行なうことで、軟磁性下地層の磁気異方性がより強まるとともに、垂直記録層の保磁力Ｈｃが向上する。
▲４▼基板近傍の強い磁界によって、磁性粒子が浮遊していても磁界に沿って吸い寄せられるため、基板面上への付着が防止され、ディフェクトが低減される。
【００３３】
なお、上述した実施形態は、主としてディスク状の磁気記録媒体の例であるが、他の磁気記録媒体，例えばテープ状の磁気記録媒体にも同様に適用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板に所定方向の磁界が形成されるように複数の磁石を配置することとしたので、ノイズやディフェクトを低減した良好な特性の垂直磁気記録媒体を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における垂直磁気記録媒体の製造装置を示す主要断面図である。
【図２】垂直磁気記録媒体の積層構造を示す図である。
【図３】実施例における基板付近の磁力線の様子を示す図である。
【図４】実施例における基板半径方向の磁界Ｈｒの分布を示すグラフである。
【図５】比較例における基板付近の磁力線の様子を示す図である。
【図６】比較例における基板半径方向の磁界Ｈｒの分布を示すグラフである。
【図７】実施例におけるスパイクノイズの測定例を示すグラフである。
【図８】比較例におけるスパイクノイズの測定例を示すグラフである。
【図９】実施例及び比較例の硬磁性ピンニング層における円周方向の角型比Ｒｓを示すグラフである。
【符号の説明】
１０…基板
１０Ａ…膜形成面
１２…ターゲット
１４…磁界印加装置
１６…マグネトロン
２０…ヨーク
２２，２４…希土類磁石
３０…ヨーク
３２，３４…希土類磁石
５０…硬磁性ピンニング層
５２…軟磁性下地層
５４…垂直記録層
５６…保護膜
５８…潤滑剤

Claims (1)

1. 真空チャンバ内にディスク状のターゲットの半径方向に第１磁界を印加するマグネトロン部を備えたマグネトロンスパッタ装置を用いて、前記ターゲットをスパッタすることにより、前記ターゲットに対向配置したディスク状の非磁性基板上に、硬磁性ピンニング層、軟磁性下地層、垂直記録層を順次積層する垂直磁気記録媒体の製造方法において、
   中心軸を前記ターゲットと同じくした前記非磁性基板の半径方向に第２磁界を印加する磁界印加部を前記マグネトロン部に対向配置するとともに、
   前記各層の形成を、前記非磁性基板全面に亘って前記硬磁性ピンニング層の保磁力よりも大きく、かつ、前記非磁性基板の内周側と外周側では前記硬磁性ピンニング層の異方性磁界よりも大きい磁界を印加しながら行うこと，
   を特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。

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