JP4352324B2 - 垂直磁気記録媒体用ディスク基板並びにその基板の製造方法及びその基板を用いた垂直磁気記録媒体 - Google Patents
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Description
特に、情報を記録する役割を担う磁気記録層の下側に、磁気ヘッドから発生する磁束を通しやすい軟磁性裏打ち層(又は軟磁性下地層)と呼ばれる軟磁性膜を付与した二層垂直磁気記録媒体は、磁気ヘッドの発生磁界強度とその磁界勾配を増加させ、記録分解能を向上させるとともに媒体からの漏洩磁束も増加させることから、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体として好適であることが知られている(例えば特許文献1参照)。
従来、軟磁性裏打ち層としては、NiFe合金やCoを主体とするアモルファス合金等が一般的に用いられている。これらの材料を用いる場合、記録再生特性の観点から0.1μm〜数μmの膜厚が必要とされている。このような比較的厚い膜厚の軟磁性層は、従来の磁気記録媒体の製造に用いられているスパッタ法では、安価に大量生産することが非常に困難であり、無電解めっき法による低コストでの大量生産が課題となっている。
また、本件出願人は、より安定して無電解めっきにより大量生産できるめっき膜として、P濃度を低くした軟磁性Ni−P(以下「Ni−低P」ともいう。)膜について検討を行い、P濃度を1wt%以上6wt%以下にすることで、軟磁性裏打ち層として十分に機能する軟磁気特性を有し得ることを示した(特許文献3参照)。
このような二層垂直磁気記録媒体の軟磁性裏打ち層は、磁気記録層を構成する磁性膜を垂直に磁化するための磁界の通過経路の役割を担っているから、記録・再生効率を向上し、低ノイズの優れた記録・再生特性を得るためには、その軟磁性膜の特性として、垂直磁気ディスク媒体では特にディスクの円周方向の透磁率を高くすることが要望されている。従って、軟磁性膜の磁化容易軸がディスクの半径方向を向くように磁気異方性を付与する方法が必要とされている。
また、長手方向を媒体径方向とする狭小幅で浅底の直線溝を基板の表面に多数設けることにより、基板上に設けられる軟磁性裏打ち層の磁化容易軸が溝方向の媒体径方向に強制設定され、軟磁性裏打ち層の透磁率が媒体円周方向で均一かつ高い値となるようにするもの(特許文献6参照)も知られている。
さらに、磁気ヘッドの吸着を防止するために、垂直磁気記録媒体のディスク基板の表面を平滑面にして軟磁性層の表面に微小凹凸を設けるもの(特許文献7参照)も知られている。
さらに、特許文献6のものは、基板表面に半径方向の溝を形成して軟磁性裏打ち層にその磁化容易軸が半径方向を向くように磁気異方性を付与するものであるが、その軟磁性裏打ち層を無電解めっき法で成膜するだけでは、基板表面の半径方向の溝や軟磁性裏打ち層のめっき時にその表面に生じる異常突起などの凹凸形状が媒体の最表面に反映されることは避けられない。その場合、記録・再生用の電磁変換素子を搭載したスライダからなる磁気ヘッドは、その媒体の最表面上を円周方向を主体として浮上走行するので、その最表面の凹凸形状により、浮上量変動を引き起こしたり、実効的なスペーシングが減少し、その結果、ヘッドとディスクの接触確率が増加して信頼性が低下してしまうといった問題を有している。
本発明は、上述の点に鑑み、低コストで大量生産を可能とするために軟磁性下地層を無電解めっき法により成膜する場合であっても、軟磁性下地層にその磁化容易軸が半径方向を向くように磁気異方性を付与して低ノイズ化を図ると共に、磁気ヘッドの安定浮上を確保して信頼性を高めることが可能な垂直磁気記録媒体用ディスク基板並びにその基板の製造方法及びその基板を用いた垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。
そして、非磁性ディスク基板は、ディスク状の非磁性基体上に非磁性下地層が形成されてなるものとすることができ、非磁性ディスク基板又はディスク状の非磁性基体としては、アルミニウム合金基板又はガラス基板等が、非磁性下地層としては、非磁性Ni−Pめっき膜等が、軟磁性下地層としては、軟磁性Ni−Pめっき膜又は軟磁性Ni−Co−Pめっき膜等が好適に用いられる。
ここで、半径方向筋状凹凸形成工程及び円周方向筋状凹凸形成工程には、周知のテクスチャ加工装置が好適に用いられ、研磨工程には、研磨方向がランダムである通常の平面研磨装置を用い、研磨工程の後に円周方向筋状凹凸形成工程を設けることが好ましいが、研磨方向を円周方向とすることにより、研磨工程が円周方向筋状凹凸形成工程を兼ねるものとすることもできる。
本発明においては、非磁性ディスク基板が、半径方向の微細な筋状の凹凸が主体として形成されてなる表面形状を有するので、その表面上に形成される軟磁性下地層には、磁化容易軸がその微細な筋状の凹凸に沿って半径方向に向けられてなる磁気異方性が付与される。
その軟磁性下地層は、円周方向の微細な筋状の凹凸が主体として形成されてなる表面形状を有するので、その表面上に磁気記録層等の薄膜が形成されてなる媒体の最表面には、その円周方向の微細な筋状の凹凸が主体として形成されてなる表面形状が反映される。
その軟磁性下地層の円周方向の微細な筋状の凹凸は、軟磁性下地層の磁気容易軸方向に影響を与えないようにできる限り小さくし、好ましくはその表面粗さRaを0.3nm以下とすることが、ノイズ特性を向上し、かつ磁気ヘッドの浮上性を向上させるうえで好ましい。
(基板の実施形態)
まず、本発明の垂直磁気記録媒体用ディスク基板について説明する。垂直磁気記録媒体用ディスク基板として好ましい構造の断面模式図を図1及び図2に示す。但し、これはディスク基板の例示として示すものであり、本発明の垂直磁気記録媒体用ディスク基板をこれに限定するものではない。
図1に示す実施形態の垂直磁気記録媒体用ディスク基板10は、非磁性ディスク基板1上に軟磁性下地層2を積層してなる構造を有する。図示はしていないが、軟磁性下地層2は、非磁性ディスク基板1の他面側にも同様に設けることができる。
非磁性ディスク基板1としては、一般的な磁気記録媒体用ディスク基板の基体に用いられる材質、例えばアルミニウム合金や強化ガラス、結晶化ガラスなどを用いることができる。また、ポリカーボネート、ポリオレフィン及びその他のプラスチック樹脂を射出成形することで作製した基板を用いることもできる。
半径方向の微細な筋状の凹凸13が半径方向のテクスチャからなるものとする場合には、図6に示すようなテクスチャ加工装置を用いて基板回転方向の送り速度を遅くし、半径方向への遥動を早くすることで形成することができる。
また、軟磁性下地層2の磁化容易軸の方向を半径方向に制御するためには、半径方向の微細な筋状の凹凸13は、それを構成する個々の筋状の凹凸の基板半径方向と成す角度が主体として0°から30°の範囲内にあるものとすることが望ましく、その半径方向の微細な筋状の凹凸13が形成された非磁性ディスク基板1の表面粗さRaは、0.8nm以上であることが望ましい。
そして、この半径方向の微細な筋状の凹凸13からなる表面形状を有する非磁性ディスク基板1上に、Ni−低P、Ni−B、Ni−Co−P、Ni−Fe−Co−Pなどからなる軟磁性下地層2を、無電解めっき法又は電解めっき法により積層する。無電解めっき法としては、従来から知られているような、次亜リン酸ナトリウムを還元剤とする通称カニゼンめっき法を用いことができる。
なお、軟磁性下地層2の膜厚は、その構成により違いはあるが、無電解めっき法又は電解めっき法により積層し、垂直磁気記録媒体の軟磁性裏打ち層として機能させるためには、0.5μm以上であることが望ましい。また、その膜厚の上限は、特に規定されないが製造コストの観点から7μm以下とすることが望ましい。
さらに、この軟磁性下地層2の表面に、図5に示すように、円周方向の微細な筋状の凹凸14を主体として形成する。この微細な筋状の凹凸14は、その凹凸形状を媒体の最表面に反映させて磁気ヘッドの浮上性を安定化するためのものであって、例えば、同心円状の多数の円周半径方向の微細な筋状の研磨痕、いわゆる円周方向のテクスチャからなるものとすることができる。円周方向のテクスチャからなるものとする場合には、図6に示すようなテクスチャ加工装置の基板回転方向の送り速度を早くし、半径方向への遥動を遅くすることで形成することができる。
(基板の別の実施形態)
また別の実施形態として、図2に示すように、ディスク状の非磁性基体11上に、軟磁性下地層2との密着性を高めるための非磁性下地層12を形成して非磁性ディスク基板1とし、その非磁性ディスク基板1上に軟磁性下地層2を形成して垂直磁気記録媒体用ディスク基板10とすることができる。図示はしてないが、非磁性下地層12及び軟磁性下地層2は、非磁性基体1の他面側にも同様に設けることができる。
また、ディスク状の非磁性基体11としては、図1の実施形態の非磁性ディスク基板1と同様のものを用いることができ、非磁性下地層12としては、Ni−高Pからなるものとすることが、従来の基板に採用されている材料であることから好ましい。
なお、さらに別の実施形態として、半径方向の微細な筋状の凹凸13による作用効果を損なうものでないならば、非磁性ディスク基板1と軟磁性下地層2の間に他の層が介在してもよいことはいうまでもない。
(媒体の実施形態)
次に、本発明の垂直磁気記録媒体用ディスク基板を用いた垂直磁気記録媒体の好ましい実施形態の構造の断面模式図を図3に示す。但し、図3に示した垂直磁気記録媒体は例示として示すものであり、本発明の垂直磁気記録媒体をこれに限定するものではない。
非磁性シード層20には、磁気記録層30の結晶配向や結晶粒径等を好ましく制御するための材料を、特に制限なく用いることができる。例えば、磁気記録層30がCoCrPt系合金からなる垂直磁化膜であれば、非磁性シード層20としてはCoCr系合金やTi、あるいはTi系合金、Ruやその合金等を使用することができ、磁気記録層30がCo系合金等とPtあるいはPd等を積層した、いわゆる積層垂直磁化膜である場合には、非磁性シード層20としてPtやPd等を用いることができる。また、非磁性シード層20の上や下に更にプレシード層や中間層等を設けることも、本発明の効果を妨げるものではない。
保護層40としては、例えばカーボンを主体とする薄膜が用いられる。また、そのカーボンを主体とする薄膜と、その上に例えばパーフルオロポリエーテル等の液体潤滑剤を塗布してなる液体潤滑剤層とからなるものとすることもできる。
なお、これらの非磁性シード層20、磁気記録層30及び保護層40はスパッタリング法、CVD法、真空蒸着法、めっき法などのいずれの薄膜形成方式でも形成することが可能である。
〔実施例1〕
(基板の参考例)
図2に示す非磁性基体11として、公称直径3.5インチのAl−5Mg(wt%)合金板を用い、P濃度12.5%のNi−高Pめっき液を用いてP濃度12.5wt%、膜厚9μmの非磁性下地層12としてのNi−高P層を無電解めっき法により形成した後に、P濃度3.7%のNi−低Pめっき液を用いてP濃度4.5wt%、膜厚3μmの軟磁性下地層2としてのNi−低P層を無電解めっき法により形成し、遊離砥粒を用いたポリッシングにより1μm研磨して表面粗さRaを0.3nm、膜厚を2μmとし、Ni−P層の総膜厚を11μmとした基板構成とした。
(媒体の参考例)
そして、それらの基板上に、図3に示すように、非磁性シード層20、磁気記録層30及び保護層40を順次積層することにより、参考例及び比較例(基準)の媒体を作製した。
すなわち、上述の基板をスパッタリング装置内に導入し、ランプヒータを用いて基板表面温度が200℃になるように10秒間加熱を行った後、Tiターゲットを用いてTiからなる非磁性シード層20を10nm、引き続きCo70Cr20Pt10ターゲットを用いてCoCrPt合金からなる磁気記録層30を30nm成膜し、最後に、保護層40として、カーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護膜を8nm成膜後、真空装置から取り出した。これらのスパッタリング成膜はすべてArガス圧5mTorr下でDCマグネトロンスパッタリング法により行った。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑剤層2nmをディップ法により形成することにより、参考例及び比較例(基準)の媒体を作製した。
(参考例の評価)
これら媒体に関して、370KFCI(Flux Change per inch)の記録密度における対信号雑音比SNRを測定し、基準(比較例)に対し、±0.3dBを同等、>+0.3dBを良い、<−0.3dBを悪いとして判定することにより、ノイズ評価を行った。
ノイズ特性は、テクスチャ無しの基準媒体(比較例)と比較して、Raを0.8nm以上、また、テクスチャ角を30°以内とすることで、基準媒体よりも良い特性を得ることができた。
次に、上述の参考例において、ノイズ特性が基準媒体よりも優れている下地テクスチャ条件の参考例の基板のNi−低Pめっき軟磁性層の表面に、図6に示すテクスチャ加工装置を用いて円周方向のテクスチャ加工を施すことにより、図2に示す垂直磁気記録媒体用ディスク基板10の実施例の基板を作製した。また、比較例として、それぞれのテクスチャ加工を施さない基板を作製した。
(媒体の実施例)
そして、上述の参考例と同様にして、それらの基板上に、図3に示すように、非磁性シード層20、磁気記録層30及び保護層40を順次積層することにより、実施例と比較例(基準)の媒体を作製した。
(実施例の評価)
これらの媒体に関して、ノイズ評価は、上述の参考例と同様に行い、ヘッドの浮上性評価は、タッチダウンポイント(周速を遅くして行き、ヘッドが墜落するポイントの高さ)を測定し、テクスチャ無しの基準媒体(比較例)に対し、良い(低い)場合を○、悪い(高い)場合を×とした。
ノイズ特性は、テクスチャ無しの基準媒体(比較例)と比較して、Raを0.3nm以下とすることで、基準媒体よりも良い特性を得ることができた。また、円周方向のテクスチャを施したため、ヘッドの浮上性は、基準媒体よりも良好な結果を得た。
ここで、テクスチャ加工においてRa<0.2nmの加工を施すことは、現在では技術的に困難であり、現実的ではない。そのため、Raの下限については正確には規定できないが、少なくともRa=0.2nmにおいては、テクスチャ無しの媒体より浮上性は良い。
(基板の参考例)
図2に示す非磁性基体11として、公称直径3.5インチのAl−5Mg(wt%)合金板を用い、P濃度12.5%のNi−高Pめっき液を用いてP濃度12.5wt%、膜厚9μmの非磁性下地層12としてのNi−高P層を無電解めっき法により形成した後に、P濃度12%、Co濃度60%のNiCoPめっき液を用いてP濃度12wt%、Co濃度60wt%、膜厚3μmの軟磁性下地層2としてのNiCoP層を無電解めっき法により形成し、遊離砥粒を用いたポリッシングにより1μm研磨して表面粗さRaを0.3nm、膜厚を2μmとし、Ni−高P層とNiCoP層の総膜厚を11μmとした基板構成とした。
(媒体の参考例)
そして、それらの基板上に、実施例1と同様にして、図3に示すように、非磁性シード層20、磁気記録層30及び保護層40を順次積層することにより、参考例と比較例(基準)の媒体を作製した。
(参考例の評価)
これらの媒体に関して、ノイズ評価を実施例1と同様に行った。その測定・評価結果として、半径方向テクスチャ(下地テクスチャ)条件とノイズとの関係を表3に示す。
次に、上述の参考例において、ノイズ特性が基準媒体よりも優れている下地テクスチャ条件の参考例の基板のNiCoPめっき軟磁性層の表面に、図6に示すテクスチャ加工装置を用いて円周方向のテクスチャ加工を施すことにより、図2に示す垂直磁気記録媒体用ディスク基板10の実施例の基板を作製した。また、比較例として、テクスチャ加工を施さない基板を作製した。
(媒体の実施例)
そして、実施例1と同様にして、それらの基板上に、図3に示すように、非磁性シード層20、磁気記録層30及び保護層40を順次積層することにより、垂直磁気記録媒体の実施例と比較例(基準)の媒体を作製した。
(実施例の評価)
これら媒体に関して、ノイズ及びヘッドの浮上性の評価を実施例1と同様に行った。
ノイズ特性は、テクスチャ無しの基準媒体(比較例)と比較して、Raを0.3nm以下とすることで、基準媒体よりも良い特性を得ることができた。また、円周方向のテクスチャを施したため、ヘッドの浮上性は、基準媒体よりも良好な結果を得た。
2 軟磁性下地層
10 垂直磁気記録媒体用ディスク基板
11 非磁性基体
12 非磁性下地層
13 半径方向の微小なスジ状の凹凸
14 円周方向の微小なスジ状の凹凸
20 非磁性シード層
30 磁気記録層
40 保護層
Claims (3)
- 非磁性ディスク基板上に軟磁性下地層が形成されてなる垂直磁気記録媒体用ディスク基板において、
前記非磁性ディスク基板は、表面粗さRaが0.8nm以上であって、半径方向の微細な筋状の凹凸が主体として形成されてなる表面形状を有し、
前記軟磁性下地層は、表面粗さRaが0.3nm以下であって、円周方向の微細な筋状の凹凸が主体として形成されてなる表面形状を有することを特徴とする垂直磁気記録媒体用ディスク基板。 - 非磁性ディスク基板上に軟磁性下地層を形成してなる垂直磁気記録媒体用ディスク基板の製造方法において、
前記非磁性ディスク基板の表面に半径方向の微細な筋状の凹凸を形成してその表面粗さRaを0.8nm以上とする半径方向筋状凹凸形成工程と、
該半径方向の微細な筋状の凹凸が形成された非磁性ディスク基板上に、無電解めっき法又は電解めっき法により軟磁性下地層をめっきするめっき工程と、
該めっきされた軟磁性下地層の表面を研磨する研磨工程と、
該研磨される軟磁性下地層の表面に円周方向の微細な筋状の凹凸を形成してその表面粗さRaを0.3nm以下とする円周方向筋状凹凸形成工程とを備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体用ディスク基板の製造方法。 - 請求項1に記載の垂直磁気記録媒体用ディスク基板上に、少なくとも磁気記録層を備え、前記軟磁性下地層の円周方向の微細な筋状の凹凸が主体として形成されてなる表面形状が最表面に反映されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
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