JP4320909B2

JP4320909B2 - 磁気記録媒体の製造方法

Info

Publication number: JP4320909B2
Application number: JP2000112353A
Authority: JP
Inventors: 啓輔山城
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2020-04-13
Also published as: JP2001297432A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体およびその製造法に関する。より詳細には、磁気記録媒体形成前の加熱の工程において、その加熱熱量に傾斜を付けて順次的に加熱したことを特徴とする磁気記録媒体およびその製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの外部記憶装置として一般的な固定磁気記録装置（ハードディスク等）に用いられる磁気記録媒体の層構成を表わす模式的断面図を、図１に示す。中心部にスピンドル取付用の孔を有する円環状のガラスまたはＡｌ等の基板支持体１上に、Ｎｉ−ＰまたはＡｌ等のようなメッキ層２が形成された非磁性基板１１の上に、Ｃｒを含む非磁性下地層３、Ｃｏを含む磁性記録層４（例えばＣｏＣｒＰｔＢまたはＣｏＣｒＰｔＴａ等）および保護層５が形成されいる。必要に応じてさらにその上に、潤滑剤からなる潤滑層６を形成してもよい。そして、複数枚の前記磁気記録媒体を１つの装置内に設けて、パーソナルコンピュータ用の大容量記憶装置などとして用いられている。
【０００３】
近年、マルチメディア時代の到来に向けて、ＨＤＤの高密度、大容量化が急速に進んでいる。そのスピードは市場の要求からも後押しされ、年率６０％で記録容量が増加している。一方、ＨＤＤの容積の市場スタンダードはより小型化の方向へ進んでいる。
【０００４】
したがってＨＤＤ用の磁気記録媒体は、記録容量の増加と並行して、高密度化が進んでいる。すなわち、高密度化に比例して、媒体の１ビット当たりの長さも小さくなっている。磁気記録媒体側の微細化に対応するために、磁気へッドの構造の微細化およびその感度の上昇も、著しい進歩を遂げてきている。
【０００５】
このような磁気記録媒体の高密度化およびへッドの感度上昇に伴い、１ビット当たりの磁界強度が減少し、したがってバックグラウンド磁場（ノイズ）の影響をますます受けやすくなってきている。すなわち磁気記録媒体の記録密度に対するマージンは減少してきている。このマージンを拡大するためには、ノイズ量を低下させて磁気記録媒体のＳ／Ｎ比を大きくすることが最重要項目として必要とされる。さらなる高密度記録のためには、Ｓ／Ｎ比の大きな磁気記録媒体の開発が不可欠である。
【０００６】
従来、磁気記録媒体の各構成層をスパッタリングにより成膜する際には、スパッタ前の非磁性基板を脱ガスし、および非磁性基板表面の不純物を消散させるために、予備加熱されている。その加熱手段として、ランプヒータが一般的に用いられており、さらに複数のランプヒータを用いることが一般的に行われている。このランプヒータの熱量は、従来一定とされていた。これは、結晶粒径を不均一化させることなく、かつ温度むらによるＳ／Ｎ比の低下を防止すると同時に、脱ガス効果および不純物消散効果を得るために設定されたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の複数のランプヒータ熱量を一定とした方法では、各層において粒径を不均一化することなく、結晶を積層させることが可能であった。しかし、この従来技術ではＳ／Ｎ比が向上せず、磁気記録媒体自身の特性は頭打ちとなっていた。これは、熱量一定にすることにより、非磁性下地層を成膜する際の結晶成長の助長作用が、少ないためと考えられた。すなわち、Ｎｉ−Ｐ等をメッキされた非磁性基板の上に非磁性下地層を成膜する際に、基板に与える熱量が非磁性下地層の結晶成長に大きく左右すると考えられている。また、この際に、非磁性下地層の結晶粒径を、従来同様に均一に保つことが必要である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記に示したように、プロセス条件を変更することによって高Ｓ／Ｎ比化すなわち低ノイズ化を実現した。
【００１２】
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、複数個の加熱手段により、非磁性基板を順次的に加熱する工程と、前記非磁性基板上に、Ｃｒを含む非磁性下地層、Ｃｏを含む磁性記録層、および前記磁性記録層を保護するための保護層を順次設ける工程とを含み、前記順次的な加熱において熱量傾斜が付けられており、前記非磁性下地層の形成直前の加熱手段の熱量を、他の加熱手段の熱量より５０％高く設定することを特徴とする。
【００１３】
前記加熱手段は、ランプヒータであっても良い。
【００１５】
好ましくは、前記複数個の加熱手段は、３個以上である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の磁気記録媒体は、基板支持体１１とメッキ層とからなる非磁性基板１１、非磁性下地層３、磁性記録層４、保護層５とからなる。必要に応じて、保護層５の上に潤滑層を設けてもよい。また、必要に応じて非磁性下地層３と磁性記録層４との間に中間層を設けてもよい。
【００１７】
基板支持体１の材料として、Ａｌ合金およびガラスのような当該技術において知られているいかなる材料をも用いることができる。特にＡｌ合金が好ましい。
【００１８】
基板上のメッキ層２は、当該技術において知られているいかなる材料をも用いて施すことができる。特にＮｉ−Ｐが好ましい材料である。メッキ層２は、無電界メッキのような湿式成膜工程、または真空中におけるスパッタ法、蒸着法等のようなドライ工程により形成することができる。
【００１９】
基板上に設けられる非磁性下地層３および磁性記録層４は、当該技術において知られている材料を用いて、慣用の方法により作成することができる。非磁性下地層３の材料として好ましいものは、Ｃｒなどを含む非磁性材料を含む。一方、磁性記録層４の材料として好ましいものは、Ｃｏおよびその合金などを含む磁性材料を含み、好ましくはＣｏＣｒＰｔＢまたはＣｏＣｒＰｔＴａ等を含む。
【００２０】
保護層５を形成する材料として、ＤＬＣ、酸化珪素（ＳｉＯ₂）および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）を用いることができる。特にＤＬＣが好ましい。
【００２１】
非磁性下地層３、磁性記録層４、および保護層５は、好ましくは、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、化学蒸着法（プラズマＣＶＤ法、レーザＣＶＤ法、有機金属ＣＶＤ法を含む）を用いて形成することができる。特に好ましい方法は、スパッタリング法である。
【００２２】
必要に応じて設けてもよい潤滑層６は、当該技術において知られている材料を用いて、慣用の方法により作成することができる。特に、パーフルオロポリエーテルが好ましい材料であり、好ましくはスピンコート法により形成される。
【００２３】
非磁性基板１１（基板支持体１およびメッキ層２）、非磁性下地層３、磁性記録層４および保護層５、ならびに必要に応じて設けられる潤滑層６は、当該技術において汎用されている厚さで形成される。
【００２４】
また、本発明の磁気記録媒体の大きさは、当該技術において用いられるいかなる大きさであってもよい。例えば、本発明の磁気記録媒体の大きさは、３．５インチ（公称値、実際の外径は９５ｍｍ）、２．５インチ（公称値、実際の外径は６５ｍｍ）、３インチ（公称値、実際の外径は８４ｍｍ）、および５インチ（公称値、実際の外径は１３０ｍｍ）であることが好ましい。なお、ここで示した大きさの公称値は、当該技術において汎用されているものであり、実際の大きさは前記の括弧内の数値であると理解されるべきである。
【００２５】
本発明で用いられる非磁性基板１１は、Ａｌ合金からなる所要の平行度、平面度および表面粗さに機械加工された基板支持体１の表面に、無電界メッキによりＮｉ−Ｐからなるメッキ層２を形成することにより得ることができる。この後、機械加工、レーザ加工により、所定の平面度および表面粗さに再度加工してもよい。さらに、洗浄等により、基体１１の表面を清浄な状態とすることが好ましい。
【００２６】
本発明の磁気記録媒体において高いＳ／Ｎ比を実現するためには、非磁性下地層を成膜する際に基板に与える熱量を最適化することにより、該層内の結晶成長を助長することが必要であり、特に、結晶をエピタキシャル成長させることが好ましい。さらに、非磁性下地層の結晶粒径を、従来同様に均一に保つことが必要である。そのような基板に与える熱量の最適化の手段として、熱量傾斜をつけた順次的な加熱が好ましい。
【００２７】
熱量傾斜をつけた順次的な加熱を行うために、複数個の加熱手段を有する装置を用いることができる。前記複数個の加熱手段は、好ましくはそれぞれ個別に加熱量を設定できるものである。加熱手段の個数は、必要とされる磁気記録媒体の特性、ならびに実際的な費用および装置の観点から決定され、好ましくは３個以上である。そのような加熱手段として、ランプヒータを用いることが好ましい。
【００２８】
図２に、本発明で用いられるスパッタ成膜装置を示す。図２のスパッタ成膜装置は、成膜室として下地層成膜室３１、必要に応じて設けてもよい中間層成膜室３２、磁性層成膜室３３、および保護層成膜室３４を有し、およびその下地層成膜室３１に隣接する加熱手段として、３つのランプヒータ加熱室２１、２２および２３を有する。
【００２９】
非磁性基板１１は、非磁性基板搬入口４０から搬入され、気圧調整室５０を通り、そしてランプヒータ加熱室２１、２２および２３から成る加熱手段を通ることによって加熱される。加熱された非磁性基板は、希ガスプラズマスパッタリング装置を用いた下地層成膜室３１、磁性層成膜室３３、保護層成膜室３４を通過することによって、各層が順に成膜され、そして磁気記録媒体搬出口６０から取り出される。
【００３０】
次に、ランプヒータ加熱室２１、２２および２３における非磁性基板１１の加熱を説明する。非磁性基板１１を搬送しながら加熱および成膜を行うと、その搬送速度によって基板１１の加熱および各層の成膜状態にばらつきが生じるため、非磁性基板１１が各室に完全に搬送されてから、静止状態で加熱および成膜を行う。各加熱室での非磁性基板１１の滞在時間（搬送に要する時間を除く）は、ランプヒータの安定した加熱が得られること、および生産効率（単位時間あたりの製造数）を踏まえて決定されるべきである。非磁性基板の滞在時間（すなわち、加熱時間）は、好ましくは３〜６秒の間、より好ましくは３．５〜５．５秒の間である。
【００３１】
それぞれのランプヒータ加熱室におけるランプヒータと非磁性基板との距離は、作製する磁気記録媒体の非磁性基板のサイズおよび用いるヒータの種類等に依存して変化する。たとえば、以下に示す実施例のように直径９５ｍｍの非磁性基板およびランプヒータを使用して磁気記録媒体を作製する場合には、好ましくは１９〜２１ｍｍであり、より好ましくは１９．５〜２０．５ｍｍである。
【００３２】
前述のように、各ランプヒータ加熱室におけるランプヒータの熱量を均一に保つのが従来の方法であった。具体的には、たとえば、３つともランプヒータの設定電力を１．２ｋＷに設定することが行われてきている。これに対して、本発明の製造方法では、非磁性下地層形成を行う直前の加熱室の加熱手段が発生する熱量を、他の加熱手段の発生する熱量よりも５０％以上高くすることが好ましい。すなわち、たとえばランプヒータ加熱室２１および２２のランプヒータは従来と同じ設定電力１．２ｋＷとした場合に、一番成膜室に近いランプヒータ加熱室２３のランプヒータのみ１．８ｋＷとすることが好ましい。
【００３３】
これらの数値を規格化するために、それぞれのランプヒータ加熱室における非磁性基板の滞在時間中に、ランプヒータの発生する熱量に換算する。この実施例において用いたランプヒータにおいては、電力を１．２ｋＷに設定し、非磁性基板の滞在時間を４．５秒としたときに、５．４ｋＪの熱量を発生する。また、電力を１．８ｋＷに設定した場合には、同様に４．５秒の滞在時間において８．１ｋＪの熱量を発生する事になる。したがって装置独自の設定電力ではなく、規格化した熱量を用いて議論を行う。
【００３４】
本発明において、各加熱室における非磁性基板の滞在時間中に、加熱手段（たとえばランプヒータ）が発生する熱量を、５．４ｋＪ以上８．１ｋＪ以下とすることが好ましい。熱量を５．４ｋＪ未満とした場合には、所望されるＳ／Ｎ比の改善効果が見られず、一方熱量が８．１ｋＪを越える場合には、非磁性基板上の凹凸の発生または非磁性基板の変形等の望ましくない現象が発生するおそれがある。また、特に好ましくは、非磁性下地層形成を行う直前の加熱室の加熱手段が発生する熱量を、５．４ｋＪ以上８．１ｋＪ以下とすることである。
【００３５】
（実施例）
以下に具体的な実施例を示して、本発明をさらに説明する。
【００３６】
（実施例１〜６）
図２に示したスパッタ装置を用いて、磁気記録媒体を製造した。すなわち、下地層成膜室３１において、非磁性基板１１に約−２００Ｖの直流バイアス電圧を印加するＤＣスパッタ法を用い、非磁性基板１１表面（すなわちメッキ層２の表面）にＣｒからなる膜厚約５０ｎｍの非磁性下地層３を形成した。次に、磁性層成膜室３３において、非磁性基板に約−２００Ｖの直流バイアス電圧を印加するＤＣスパッタ法を用い、Ｃｏを主とするＣｏＣｒＰｔＴａ等のような膜厚約３０ｎｍの磁性記録層４を非磁性下地層３上に積層した。そして次に、保護層成膜室３４において、非磁性基板に約−２００Ｖの直流バイアス電圧を印加するＤＣスパッタ法を用い、Ｃを主とする膜厚約１０ｎｍの保護層５を磁性記録層４上に形成した。
【００３７】
この際に、ランプヒータ加熱室２１および２２の熱量を従来通り５．４ｋＪとし、最も成膜室に近いランプヒータ加熱室２３の熱量を変化させ、それぞれの場合に関して、磁気記録媒体のＳ／Ｎ比を測定した。ランプヒータ加熱室２３の熱量を、４．５ｋＪ〜９．０ｋＪの範囲で変化させた。なお、各加熱室における非磁性基板の滞在時間は、前述の条件等を考慮して、経験的に４．５秒間で一定とした。また、各加熱室において、ランプヒータと非磁性基板との距離は、全て２０ｍｍとした。加熱条件および結果を表１に示し、およびそのグラフを図３に示す。
【００３８】
Ｓ／Ｎ比は、シグナルＳ（ＴＡＡ（出力）／２）とノイズＮｍとの比をｄＢ単位で示したもの、すなわち（Ｓ／Ｎ比（ｄＢ））＝２０ｌｏｇ₁₀（Ｓ／Ｎｍ）で表わされる量である。具体的には、電磁変換特性測定用Ｒ／Ｗテスターにより測定した。
【００３９】
【表１】

【００４０】
図３を見ると、磁気記録媒体中間部（ＭＤ）、同外周部（ＯＤ）、および同内周部（ＩＤ）のいずれの部位においても、Ｓ／Ｎ比は、ランプヒータの熱量に関して、上に凸の曲線を描いている。その曲線は、いずれの部位に関してもランプヒータの熱量が８．１ｋＪであるとき（実施例５）に、最大値を示していることがわかる。具体的には、５．４ｋＪのときに比べて８．１ｋＪでは、表１に示すように、ＭＤ、ＯＤ、およびＩＤ全てにおいて、Ｓ／Ｎ比を１．０ｄＢ以上大きくすることができた。また、熱量が９．０ｋＪの場合（実施例６）のＳ／Ｎ比は、８．１ｋＪの場合よりも小さく、これ以上の加熱が有効でないことを示唆している。
【００４１】
このＳ／Ｎ比は磁気記録媒体に情報を書き込む際のエラー発生率に対して、指数関数的に寄与するため、１．０ｄＢの上昇でもエラーの生じる確率は約３００分の１程度にまで減少させることができる。したがってこのような、本発明によるＳ／Ｎ比の改善は、磁気記録媒体にとって非常に大きな改善である。
【００４２】
（実施例７および比較例１）
ランプヒータ加熱の総熱量を一定として、熱量傾斜をつけた場合とつけない場合について比較した。各ランプヒータ加熱室の熱量の設定以外は、実施例１と同様に磁気記録媒体を製造し、そのＳ／Ｎ比を測定した。具体的な加熱条件および結果を表２に示す。
【００４３】
【表２】

【００４４】
実施例７および比較例１において、加熱の総熱量は双方ともに１８．９ｋＪである。この結果からも明らかなように、加熱の総熱量を等しくした場合においても、熱量傾斜を有する実施例７の磁気記録媒体が、熱量傾斜を有さない比較例１の媒体に比較して、約０．６ｄＢ高いＳ／Ｎ比を有しており、本発明の方法がＳ／Ｎ比の向上に有効であることを示している。
【００４５】
【発明の効果】
磁気記録媒体の高密度記録を実現するために不可欠な、Ｓ／Ｎ比を改善するための製造方法を確立した。具体的には、従来の複数のランプヒータの熱量を一定とした方法では、非磁性下地層を成膜する際の結晶成長が乏しいため、ランプヒータの熱量に傾斜を付けることにより、これを助長し、Ｓ／Ｎ比を改善した。
【００４６】
具体的には、従来のランプヒータ熱量が一定の場合に比べ、Ｓ／Ｎ比が１．０ｄＢほど改善した。これによって、磁気記録媒体に情報を書き込む際のエラー発生率を約３００分の１にまで減少させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気記録媒体の層構成の一例を示す断面図である。
【図２】この発明の実施例にかかる、磁気記録媒体の成膜装置の構成図である。
【図３】磁気記録媒体の作製時のランプヒータ加熱室２３の熱量と得られる磁気記録媒体のＳ／Ｎ比との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１基板支持体
２メッキ層
３非磁性下地層
４磁性記録層
５保護層
６潤滑層
１１非磁性基板
２１、２２、２３ランプヒータ加熱室
３１下地層成膜室
３２中間層成膜室
３３磁性層成膜室
３４保護層成膜室
４０非磁性基板搬入口
５０気圧調整室
６０磁気記録媒体搬出口

Claims

磁気記録媒体の製造方法であって、
複数個の加熱手段により、非磁性基板を順次的に加熱する工程と、
前記非磁性基板上に、Ｃｒを含む非磁性下地層、Ｃｏを含む磁性記録層、および前記磁性記録層を保護するための保護層を順次設ける工程と
を含み、前記順次的な加熱において熱量傾斜が付けられており、前記非磁性下地層の形成直前の加熱手段の熱量を、他の加熱手段の熱量より５０％高く設定することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
前記加熱手段は、ランプヒータであ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。
前記複数個の加熱手段は、３個以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録媒体の製造方法。