JP5345543B2 - 垂直磁気記録媒体の製造方法および磁気記録再生装置 - Google Patents
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Description
本発明は、垂直磁気記録媒体の製造方法、およびこの磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置に関するものである。
近年、磁気ディスク装置、可撓性ディスク装置、磁気テープ装置等の磁気記録装置の適用範囲は著しく増大され、その重要性が増すと共に、これらの装置に用いられる磁気記録媒体について、その記録密度の著しい向上が図られつつある。特にＭＲヘッド、およびＰＲＭＬ技術の導入以来、面記録密度の上昇はさらに激しさを増し、近年ではさらにＧＭＲヘッド、ＴｕＭＲヘッドなども導入され１年に３０〜４０％ものペースで増加を続けている。
このように、磁気記録媒体については今後更に高記録密度化を達成することが要求されており、そのために磁気記録層の高保磁力化と高信号対雑音比（ＳＮＲ）、高分解能を達成することが要求されている。これまで広く用いられてきた長手磁気記録方式においては、線記録密度が高まるにつれて、磁化の遷移領域の隣接する記録磁区同士がお互いの磁化を弱めあおうとする自己減磁作用が支配的になるため、それを避けるために磁気記録層をどんどん薄くして形状磁気異方性を高めてやる必要がある。
その一方で、磁気記録層の膜厚を薄くしていくと、磁区を保つためのエネルギー障壁の大きさと熱エネルギーの大きさが同レベルに近づいてきて、記録された磁化量が温度の影響によって低減される現象（熱揺らぎ現象）が無視できなくなり、これが線記録密度の限界を決めてしまうといわれている。
このような中、長手磁気記録方式の線記録密度改良に答える技術として最近ではＡＦＣ（ＡｎＴｉ ＦｅｒｒｏｍａｇｎｅＴｉｃ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ）媒体が提案され、長手磁気記録で問題となる熱磁気低減の問題を回避しようという努力がなされている。
また、今後一層の面記録密度を実現するための有力な技術として注目されているのが垂直磁気記録技術である。従来の長手磁気記録方式が、媒体を面内方向へ磁化させるのに対し、垂直磁気記録方式では媒体面に垂直な方向に磁化させることを特徴とする。このことにより、長手磁気記録方式で高線記録密度を達成する妨げとなる自己減磁作用の影響を回避することができ、より高密度記録に適していると考えられている。また一定の磁性層膜厚を保つことができるため、長手磁気記録で問題となっている熱磁気低減の影響も比較的少ないと考えられている。
垂直磁気記録媒体は、非磁性基板上にシード層、中間層、磁気記録層、保護層の順に成膜されるのが一般的である。また、保護層まで成膜した上で、表面に潤滑層を塗布する場合が多い。また、多くの場合、軟磁性裏打ち層とよばれる磁性膜がシード層の下に設けられる。中間層は磁気記録層の特性をより高める目的で形成される。またシード層は中間層、磁気記録層の結晶配向を整えると同時に磁性結晶の形状を制御する働きをすると言われている。
優れた特性を有する垂直磁気記録媒体を製造するためには、磁気記録層の磁性結晶粒間の磁気的な交換相互作用を制御することが重要である。交換相互作用が強すぎるとノイズ成分が増加するため記録再生特性が劣化する。一方、交換相互作用が弱すぎると、熱揺らぎ特性の劣化を招く。従来一般的に用いられているグラニュラ構造では、強磁性であるＣｏ合金結晶の周りを非磁性の酸化物や窒化物の結晶粒界が囲んでおり、この粒界により磁性結晶粒間の交換相互作用が制御されている。
ただし、グラニュラ構造においては、粒界幅が不均一になることで交換相互作用も不均一になってしまうため制御が困難である。そこでグラニュラ構造をとる磁気記録層の上に酸化物や窒化物による粒界をもたない磁気記録層を成膜することで、膜面内方向の交換相互作用を一様にし、記録再生特性を向上させている（特許文献１）。しかしながら、酸化物や窒化物による粒界を持たない磁気記録層も、シード層、中間層、グラニュラ磁気記録層と積層されることでできる表面凹凸により、完全に一様な連続膜ではなく、１つ１つの結晶粒が分離しているものも存在するため、交換相互作用にもばらつきができている。
ただし、グラニュラ構造においては、粒界幅が不均一になることで交換相互作用も不均一になってしまうため制御が困難である。そこでグラニュラ構造をとる磁気記録層の上に酸化物や窒化物による粒界をもたない磁気記録層を成膜することで、膜面内方向の交換相互作用を一様にし、記録再生特性を向上させている（特許文献１）。しかしながら、酸化物や窒化物による粒界を持たない磁気記録層も、シード層、中間層、グラニュラ磁気記録層と積層されることでできる表面凹凸により、完全に一様な連続膜ではなく、１つ１つの結晶粒が分離しているものも存在するため、交換相互作用にもばらつきができている。
今後の記録再生特性の向上のため、磁気記録層の膜面内方向の交換相互作用を一様にする、記録再生特性に優れた垂直磁気記録媒体を得る必要がある。この問題を解決しかつ安易に製造が可能な垂直磁気記録媒体が要望されていた。
特開２００４−３１０９１０号公報
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、グラニュラ磁気記録層上の酸化物や窒化物による粒界をもたない磁気記録層の表面を平坦化し、交換相互作用を一様にすることで、高密度の情報の記録再生が可能な垂直磁気記録媒体の製造方法、および磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用する。
（１）非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層、配向制御層、２層以上の磁気記録層、及び保護層を有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記非磁性基板側に強磁性の結晶粒と非磁性である酸化物または窒化物の結晶粒界とから構成されるグラニュラ構造を有する第一磁気記録層を成膜する工程、
強磁性の結晶粒のみから構成される第二磁気記録層を成膜する工程、第一磁気記録層と第二磁気記録層との間に位置する、第一磁気記録層の表面凹凸を低減する表面凹凸制御層を設ける工程、前記第二磁気記録層の表面粗さＲａを２ｎｍ未満とするために、前記表面凹凸制御層成膜後に前記非磁性基板を加熱する工程を含み、前記表面凹凸制御層の最上面の材料は、（ｉ）六方最密構造の（００２）最密面と等価な（１１１）結晶面を持つ面心立方構造をとるもの、（ii）面心立方構造をとるものと六方最密構造をとるものとの組み合わせ、（iii）面心立方構造を有する元素群のうち少なくとも１種を主成分とし、面心立方構造と六方最密構造または体心立方構造の混合による層状不整格子を併せもつ材料、（iv）Ｃｏ合金であり、Ｃｏが４０原子％以上含まれて、Ｃｒが１０原子％以下の材料、のいずれかからなり、前記非磁性基板を加熱する工程における加熱温度は１８０〜２３０℃であり、加熱時間は３秒〜１０秒の範囲内であることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
（２）前記表面凹凸制御層の膜厚が０．５ｎｍ〜３ｎｍの範囲内であることを特徴とする（１）に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（３）前記表面凹凸制御層の少なくとも１層が、面心立方構造をとることを特徴とする（１）に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（４）前記表面凹凸制御層の少なくとも１層が、さらに六方最密構造をとることを特徴とする（３）に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（５）前記表面凹凸制御層の少なくとも１層が、面心立方構造を有する元素群のうち少なくとも１種を主成分とし、体心立方構造を有する元素群から選ばれる元素との合金材料からなり、（１１１）結晶面配向する結晶構造と、面心立方構造と体心立方構造の混合による層状不整格子を併せもつことを特徴とする（１）に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（６）前記表面凹凸制御層の少なくとも１層が、面心立方構造を有する元素群のうち少なくとも１種を主成分とし、六方最密構造を有する元素群から選ばれる元素との合金材料からなり、（１１１）結晶面配向する結晶構造と、面心立方構造と六方最密構造の混合による層状不整格子を併せもつことを特徴とする（１）に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（７）前記表面凹凸制御層の少なくとも１層がＣｏ合金であり、Ｃｏが４０原子％以上含まれ、Ｃｒが１０原子％以下であることを特徴とする（１）に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（８）前記表面凹凸制御層成膜前に、前記非磁性基板を９０〜１７０℃の範囲内で加熱することを特徴とする（１）に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（９）磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、磁気記録媒体が（１）に記載の方法で製造された磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。
（１）非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層、配向制御層、２層以上の磁気記録層、及び保護層を有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記非磁性基板側に強磁性の結晶粒と非磁性である酸化物または窒化物の結晶粒界とから構成されるグラニュラ構造を有する第一磁気記録層を成膜する工程、
強磁性の結晶粒のみから構成される第二磁気記録層を成膜する工程、第一磁気記録層と第二磁気記録層との間に位置する、第一磁気記録層の表面凹凸を低減する表面凹凸制御層を設ける工程、前記第二磁気記録層の表面粗さＲａを２ｎｍ未満とするために、前記表面凹凸制御層成膜後に前記非磁性基板を加熱する工程を含み、前記表面凹凸制御層の最上面の材料は、（ｉ）六方最密構造の（００２）最密面と等価な（１１１）結晶面を持つ面心立方構造をとるもの、（ii）面心立方構造をとるものと六方最密構造をとるものとの組み合わせ、（iii）面心立方構造を有する元素群のうち少なくとも１種を主成分とし、面心立方構造と六方最密構造または体心立方構造の混合による層状不整格子を併せもつ材料、（iv）Ｃｏ合金であり、Ｃｏが４０原子％以上含まれて、Ｃｒが１０原子％以下の材料、のいずれかからなり、前記非磁性基板を加熱する工程における加熱温度は１８０〜２３０℃であり、加熱時間は３秒〜１０秒の範囲内であることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
（２）前記表面凹凸制御層の膜厚が０．５ｎｍ〜３ｎｍの範囲内であることを特徴とする（１）に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（３）前記表面凹凸制御層の少なくとも１層が、面心立方構造をとることを特徴とする（１）に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（４）前記表面凹凸制御層の少なくとも１層が、さらに六方最密構造をとることを特徴とする（３）に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（５）前記表面凹凸制御層の少なくとも１層が、面心立方構造を有する元素群のうち少なくとも１種を主成分とし、体心立方構造を有する元素群から選ばれる元素との合金材料からなり、（１１１）結晶面配向する結晶構造と、面心立方構造と体心立方構造の混合による層状不整格子を併せもつことを特徴とする（１）に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（６）前記表面凹凸制御層の少なくとも１層が、面心立方構造を有する元素群のうち少なくとも１種を主成分とし、六方最密構造を有する元素群から選ばれる元素との合金材料からなり、（１１１）結晶面配向する結晶構造と、面心立方構造と六方最密構造の混合による層状不整格子を併せもつことを特徴とする（１）に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（７）前記表面凹凸制御層の少なくとも１層がＣｏ合金であり、Ｃｏが４０原子％以上含まれ、Ｃｒが１０原子％以下であることを特徴とする（１）に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（８）前記表面凹凸制御層成膜前に、前記非磁性基板を９０〜１７０℃の範囲内で加熱することを特徴とする（１）に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（９）磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、磁気記録媒体が（１）に記載の方法で製造された磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。
（６）前記表面凹凸制御層の少なくとも１層が、面心立方構造を有する元素群のうち少なくとも１種を主成分とし、六方最密構造を有する元素群から選ばれる元素との合金材料からなり、（１１１）結晶面配向する結晶構造と、面心立方構造と六方最密構造の混合による層状不整格子を併せもつことを特徴とする（１）乃至(５）のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（７）前記表面凹凸制御層の少なくとも１層がＣｏ合金であり、Ｃｏが４０原子％以上含まれ、Ｃｒが１０原子％以下であることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（８）前記表面凹凸制御層成膜前に、前記非磁性基板を９０〜１７０℃の範囲内で加熱することを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（９）前記表面凹凸制御層成膜後に、前記非磁性基板を１５０〜２５０℃の範囲内で加熱することを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（１０）３秒〜１０秒の範囲内で前記非磁性基板を加熱することを特徴とする（１）乃至（９）のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（７）前記表面凹凸制御層の少なくとも１層がＣｏ合金であり、Ｃｏが４０原子％以上含まれ、Ｃｒが１０原子％以下であることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（８）前記表面凹凸制御層成膜前に、前記非磁性基板を９０〜１７０℃の範囲内で加熱することを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（９）前記表面凹凸制御層成膜後に、前記非磁性基板を１５０〜２５０℃の範囲内で加熱することを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（１０）３秒〜１０秒の範囲内で前記非磁性基板を加熱することを特徴とする（１）乃至（９）のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
（１１）磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、磁気記録媒体が（１）乃至（１０）のいずれかに記載の方法で製造された磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。
本発明によれば、グラニュラ磁気記録層上の酸化物や窒化物による粒界をもたない磁気記録層の表面を平坦化し、交換相互作用を一様にすることで、高記録密度特性に優れた垂直磁気記録媒体を提供することができる。
１ 非磁性基板
２ 軟磁性裏打ち層
３ シード層
４ 中間層
５ 第一磁気記録層
６ 表面凹凸制御層
７ 第二磁気記録層
８ 保護層
１００ 磁気記録媒体
１０１ 媒体駆動部
１０２ 磁気ヘッド
１０３ ヘッド駆動部
１０４ 記録再生信号系
２ 軟磁性裏打ち層
３ シード層
４ 中間層
５ 第一磁気記録層
６ 表面凹凸制御層
７ 第二磁気記録層
８ 保護層
１００ 磁気記録媒体
１０１ 媒体駆動部
１０２ 磁気ヘッド
１０３ ヘッド駆動部
１０４ 記録再生信号系
本発明の内容を具体的に説明する。
本発明の製造方法により製造される垂直磁気記録媒体１００は、図１に示すように、非磁性基板１上に少なくとも軟磁性裏打ち層２、直上の膜の配向性を制御する配向制御層を構成するシード層３及び中間層４、磁化容易軸（結晶ｃ軸）が非磁性基板に対し主に垂直に配向した第一磁気記録層５、表面凹凸制御層６、第二磁気記録層７、保護層８を有する垂直磁気記録媒体である。またこれらの配向制御層は、今後のさらなる記録密度の向上が期待される、ＥＣＣ媒体や、ディスクリートトラックメデイア、パターンメディアのような新しい垂直記録媒体においても適用可能である。
本発明の磁気記録媒体に使用される非磁性基板としては、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、アモルファスガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、サファイア、石英、各種樹脂からなる基板など、非磁性基板であれば任意のものを用いることができる。中でもＡｌ合金基板や結晶化ガラス、アモルファスガラス等のガラス製基板を用いられることが多い。ガラス基板の場合、ミラーポリッシュ基板やＲａ＜１（Å）のような低Ｒａ基板などが好ましい。軽度であれば、テクスチャが入っていても構わない。
磁気ディスクの製造工程においては、まず非磁性基板の洗浄・乾燥が行われるのが通常であり、本発明においても各層の密着性を確保する見地からもその形成前に洗浄、乾燥を行うことが望ましい。洗浄については、水洗浄だけでなく、エッチング（逆スパッタ）による洗浄も含まれる。また、基板サイズも特に限定しない。
次に、垂直磁気記録媒体の各層について説明する。
軟磁性裏打ち層は多くの垂直磁気記録媒体に設けられている。媒体に信号を記録する際、ヘッドからの記録磁界を導き、磁気記録層に対して記録磁界の垂直成分を効率よく印加する働きをする。材料としてはＦｅＣｏ系合金、ＣｏＺｒＮｂ系合金、ＣｏＴａＺｒ系合金などいわゆる軟磁気特性を有する材料ならば使用することができる。軟磁性裏打ち層は、アモルファス構造であることが特に好ましい。アモルファス構造とすることで、表面粗さ：Ｒａが大きくなることを防ぎ、ヘッドの浮上量を低減することが可能となり、さらなる高記録密度化が可能となるためである。また、これら材料を用いた軟磁性層単層を軟磁性裏打ち層とする場合だけでなく、軟磁性層２層の間にＲｕなどの極薄い非磁性薄膜をはさみ、軟磁性層間にＡＦＣを持たせたものも多く用いられるようになっている。軟磁性裏打ち層の総膜厚は２０（ｎｍ）〜１２０（ｎｍ）程度であるが、記録再生特性とＯＷ特性とのバランスにより適宜決定される。
配向制御層は複数層から構成し、非磁性基板側からシード層、中間層と呼ぶ。シード層の働きとしては、中間層や磁気記録層の粒径と結晶配向性の制御にある。シード層の材料としては、Ｔａや面心立方構造の（１１１）結晶面配向するＮｉ、Ｎｉ−Ｎｂ、Ｎｉ−Ｔａ、Ｎｉ−Ｖ、Ｎｉ−ＷなどＮｉ合金が好ましい。
また、軟磁性裏打ち層がアモルファス構造をとる場合でも、材料や成膜条件によって表面粗さ：Ｒａが大きくなることがあるため、軟磁性裏打ち層とシード層の間に非磁性のアモルファス層を成膜することでＲａを下げ、磁気記録層の配向を向上させることができる。
また、軟磁性裏打ち層がアモルファス構造をとる場合でも、材料や成膜条件によって表面粗さ：Ｒａが大きくなることがあるため、軟磁性裏打ち層とシード層の間に非磁性のアモルファス層を成膜することでＲａを下げ、磁気記録層の配向を向上させることができる。
中間層の材料は、磁気記録層と同様に六方最密構造をとる、ＲｕやＲｅ、またはそれらの合金が好ましい。中間層の働きは、磁気記録層の配向を制御することにあるので、六方最密構造をとらなくても磁気記録層の配向を制御できる材料であれば、何らの制限もなく用いることができる。配向制御層の総厚は記録再生特性と書き込み特性とのバランスから５（ｎｍ）以上２０（ｎｍ）以下であることが好ましい。 また、本発明の磁気記録層では、グラニュラ構造を有する磁気記録層を用いるが、中間層の表面凹凸が大きいと非磁性の酸化物や窒化物の結晶粒界への偏析が促進される。そのため、中間層の成膜時のガス圧が３（Ｐａ）以上であることが好ましく、より好ましくは１０（Ｐａ）以上である。
本発明の磁気記録層としては、酸化物や窒化物の粒界を持つ第一磁気記録層、その上に表面凹凸制御層、さらにその上に酸化物や窒化物の粒界を持たない第二磁気記録層の順に積層されている。第一磁気記録層の材料としてはＣｏＣｒＰｔ−Ｏ、ＣｏＣｒＰｔＲｕ−Ｏ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ２、ＣｏＣｒＰｔ−ＺｒＯ２、ＣｏＣｒＰｔ−Ｎｂ２Ｏ５、ＣｏＣｒＰｔ−Ｔａ２Ｏ５、 ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ２Ｏ３、ＣｏＣｒＰｔ−ＷＯ２、ＣｏＣｒＰｔ−ＷＯ３、ＣｏＣｒＰｔ−ＲｕＯ２などを挙げることができる。酸化物を２種以上添加することも可能である。また、酸化物の代わりに窒化物を用いることも可能である。
第一磁気記録層を形成する磁性結晶粒子の平均粒径は３ｎｍ以上１２ｎｍ以下が好ましい。平均粒界幅は０．３ｎｍ以上２．０ｎｍ以下であることが好ましい。平均結晶粒径および平均粒界幅は平面ＴＥＭ観察像を用いて算出することができる。また、第一磁気記録層中に存在する酸化物の総量は３〜１５（モル％が）好ましい。酸化物の添加量の総量がこの範囲であると、良好なグラニュラ構造を形成することができる。
本発明の表面凹凸制御層は、第一磁気記録層の表面の凹凸をできるだけ小さくし、その上に成膜される第二磁気記録層がより一様な連続膜になることで、第二磁気記録層の面内方向の交換相互作用が一様になるために用いられる。本発明の表面凹凸制御層は、表面の平坦化の効果を上げるため低ガス圧で成膜されることが好ましい。また、表面凹凸を小さくするには、できるだけ表面凹凸制御層の膜厚を厚くすることが効果的である。ただし、表面凹凸制御層の膜厚がある膜厚を超えると、第一磁気記録層と第二磁気記録層間の（垂直方向の）交換相互作用が強磁性的結合から反強磁性的結合に変化してしまい、第二磁気記録層の交換相互作用を一様化する効果が消失してしまう。そこで本発明では、熱エネルギーによる表面凹凸制御層の平坦化の向上のため、非磁性基板加熱のプロセスを導入することが好ましい。
本発明の非磁性基板を加熱する工程は、表面凹凸制御層の平坦化を可能とする限り、特にその工程順序は限定されるものではない。例えば、表面凹凸制御層を成膜する前に非磁性基板を加熱してもよいし、あるいは表面凹凸制御層を成膜した後に非磁性基板を加熱してもよい。また、表面凹凸制御層を成膜する前後において非磁性基板を継続的に加熱することもできる。しかし、加熱温度の制御を容易にして表面凹凸制御層の平坦化を効率的に行うことができる点では、表面凹凸制御層を成膜した後に加熱工程を設けることが好ましい。
非磁性基板の加熱温度に関しては、表面凹凸制御層の成膜後の加熱の場合、加熱直後の基板温度は１５０〜２５０℃の範囲に制御することが好ましく、より好ましくは１８０〜２３０℃の範囲に制御する。この範囲よりも低い温度領域では平坦化の効果が期待できず、この範囲よりも高い温度領域では表面凹凸制御層の下の第一磁気記録層にまで熱エネルギーが伝わり、磁性結晶粒と酸化物や窒化物による粒界から形成されるグラニュラ構造が維持できなくなる。また、表面凹凸制御層成膜前の加熱の場合には、第１磁気記録層のグラニュラ構造が壊れる恐れがあることから比較的低い温度範囲に設定することが必要であり、具体的には加熱直後の基板温度を９０〜１７０℃の範囲に制御することが好ましい。
また、本発明の非磁性基板を加熱する工程は、アルゴンガスに酸素や窒素ガスを添加した混合ガスを導入して行うことが好ましい。このような混合ガスの導入下で非磁性基板を加熱すると、第１磁気記録層のグラニュラ構造が壊れにくくなる。
本発明の非磁性基板の加熱時間は、３秒〜１０秒の範囲内とすることが、前述の効果を発現させるために好ましい。
本発明の表面凹凸制御層の材料としては六方最密構造の（００２）最密面と等価な（１１１）結晶面を持つ面心立方構造をとるものが好ましい。また、面心立方構造と六方最密構造の表面凹凸制御層を組み合わせることも好ましい。さらに、面心立方構造を有する元素群のうち少なくとも１種を主成分とし、面心立方構造と六方最密構造または体心立方構造の混合による層状不整格子（積層欠陥）を併せもつ材料も好ましい。その他では、Ｃｏ合金であり、Ｃｏが４０（原子％）以上含まれて、Ｃｒが１０（原子％）以下のものを用いることが可能である。Ｃｒが１０（原子％）以上含まれるものの場合、加熱によって長手磁気記録媒体のようにＣｒの粒界への偏析が促進され、平坦化の効果が小さくなる。またこの場合のＣｏ合金は、上記の効果を発現させるために、より好ましくは、Ｃｏを４０原子％〜７５原子％の範囲内、Ｃｒを０〜１０原子％の範囲内とする。
本発明の第二磁気記録層は、平坦化された表面凹凸制御層の上に成膜されることで、下の膜の結晶粒の分離度合いによらず連続膜になるため、面内方向の交換相互作用が一様になる。第二磁気記録層の材料としては、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＢ−Ｘなどが用いられる。また、ＥＣＣ媒体で用いられるような軟磁性材料も用いることが可能である。
交換相互作用の一様性を評価する方法として、磁化反転の分布を表す保磁力分散：ΔＨｃ／Ｈｃがある。保磁力分散は、ＶＳＭもしくはＫｅｒｒ測定器により求めることができる。図２Ａに示すように、通常の手法により媒体のＭ−Ｈ曲線またはθｋ−Ｈ曲線を求める。これをＡループとし、図２Ａ及び図２Ｃにおいて符号（ａ）で示す。図２Ｂに示すように、磁化が飽和した状態から外部磁界を減少させ、Ｍまたはθｋが０となる点ａで外部磁界の掃引方向を逆転させ、再び磁化が飽和するまで外部磁界を増加させる。これにより得られた曲線をＢループとし、図面２Ｂ及び図２Ｃにおいて符号（ｂ）で示す。磁化が飽和した状態から外部磁界を減少させる過程で外部磁界が０となる点をｂとする。図２Ｃに示すように、点ｂと原点との中間点を点ｃとし、ここからＨ軸に平行な線を引き、この平行線とＡループ（図中（ａ））との交点をｄとし、平行線とＢループ（図中（ｂ））との交点をｅとし、点ｄと点ｅの差をΔＨｃとする。これを媒体のＨｃで割ることで保磁力分散：ΔＨｃ／Ｈｃを得る。一様な交換相互作用を得るためにはΔＨｃ／Ｈｃの値として０．２５以下になることが好ましい。
以上の各層の成膜には通常ＤＣマグネトロンスパッタリング法またはＲＦスパッタリング法が用いられる。ＲＦバイアス、ＤＣバイアス、パルスＤＣ、パルスＤＣバイアス、Ｏ２ガス、Ｈ２Ｏガス、Ｈ２ガス、Ｎ２ガスを用いることも可能。そのときのスパッタリングガス圧力は各層ごとに特性が最適になるように適宜決定されるが、一般に０．１〜３０（Ｐａ）程度の範囲にコントロールされる。媒体の性能を見ながら調整される。
保護層はヘッドと媒体との接触によるダメージから媒体を保護するためのものであり、カーボン膜、ＳｉＯ２膜などが用いられるが、多くの場合はカーボン膜が用いられる。膜の形成にはスパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などが用いられるが、近年ではプラズマＣＶＤ法が用いられることが多い。マグネトロンプラズマＣＶＤ法も可能である。膜厚は１（ｎｍ）〜１０（ｎｍ）程度であり、好ましくは２（ｎｍ）〜６（ｎｍ）程度、さらに好ましくは２（ｎｍ）〜４（ｎｍ）である。
図３は、上記垂直磁気記録媒体を用いた垂直磁気記録再生装置の一例を示すものである。図３に示す磁気記録再生装置は、図１に示す構成の磁気記録媒体１００と、磁気記録媒体１００を回転駆動させる媒体駆動部１０１と、磁気記録媒体１００に情報を記録再生する磁気ヘッド１０２と、この磁気ヘッド１０２を磁気記録媒体１００に対して相対運動させるヘッド駆動部１０３と、記録再生信号処理系１０４とを備えて構成されている。
記録再生信号処理系１０４は、外部から入力されたデ−タを処理して記録信号を磁気ヘッド１０２に送り、磁気ヘッド１０２からの再生信号を処理してデ−タを外部に送ることができるようになっている。
本発明の磁気記録再生装置に用いる磁気ヘッド１２には、再生素子として異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）を利用したＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ ＲｅｓｉｓＴａｎｃｅ）素子だけでなく、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用したＧＭＲ素子、トンネル効果を利用したＴｕＭＲ素子などを有した、より高記録密度に適した磁気ヘッドを用いることができる。
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
（実施例１、比較例１）
ＨＤ用ガラス基板をセットした真空チャンバをあらかじめ１．０×１０−５（Ｐａ）以下に真空排気した。
（実施例１、比較例１）
ＨＤ用ガラス基板をセットした真空チャンバをあらかじめ１．０×１０−５（Ｐａ）以下に真空排気した。
次に、この基板上にスパッタリング法を用いて軟磁性裏打ち層としてＣｏ１０Ｔａ５Ｚｒを２０（ｎｍ）、Ｒｕを０．６（ｎｍ）、Ｃｏ１０Ｔａ５Ｚｒを２０（ｎｍ）をガス圧０．６（Ｐａ）のＡｒ雰囲気中で成膜した。次にシード層として、Ｎｉ１０Ｗを０．６（Ｐａ）で８（ｎｍ）、中間層としてＲｕをガス圧０．６（Ｐａ）で１０（ｎｍ）、さらに１０（Ｐａ） で１０（ｎｍ）、Ａｒ雰囲気中でそれぞれ成膜した。
第一磁気記録層として、９１（Ｃｏ１５Ｃｒ２０Ｐｔ）−９（ＳｉＯ２） （ｍｏｌ％）を５（Ｐａ） で１０（ｎｍ）、Ａｒ雰囲気中で成膜した。表面凹凸制御層としては、Ｐｔ、ＰｄとＲｕの積層構造、Ｐｔ５０Ｃｒ、Ｐｔ５０Ｔｉ、Ｃｏ３０Ｔａをガス圧０．６（Ｐａ）で、０．６、０．６／０．４、１．２、１．２、１．８（ｎｍ）成膜した（実施例１−１〜５）。その後、基板を２００℃、８秒間の条件下で加熱し、第二磁気記録層としてＣｏ２０Ｃｒ１５Ｐｔ５Ｂを７（ｎｍ）、ガス圧０．６（Ｐａ）のＡｒ雰囲気中で成膜した。比較例としては、表面凹凸制御層なし（基板加熱ありなし）、Ｐｔ、ＰｄとＲｕの積層構造、Ｐｔ５０Ｃｒ、Ｐｔ５０Ｔｉ、Ｃｏ３０Ｔａをガス圧０．６（Ｐａ）で、０．６、０．６／０．４、１．２、１．２、１．８（ｎｍ）成膜後、基板加熱せずに第二磁気記録層を成膜した（比較例１−１〜７）。さらに保護層としてＣ膜を成膜して垂直磁気記録媒体とした。
得られた垂直磁気記録媒体（実施例１−１〜５と比較例１−１〜７）について、潤滑剤を塗布し、米国ＧＵＺＩＫ社製リードライトアナライザ１６３２及びスピンスタンドＳ１７０１ＭＰを用いて、記録再生特性の評価を行った。その後、Ｋｅｒｒ測定装置により静磁気特性の評価をおこなった。また、断面ＴＥＭ画像から、第二磁気記録層の表面凹凸を観察した。
それぞれの測定から実施例と比較例について、高信号雑音比：ＳＮＲ、保磁力：Ｈｃ、逆磁区核形成磁界：−Ｈｎ、ΔＨｃ／Ｈｃ、第二磁気記録層表面のＲａの結果を表１に一覧表にして示した。なお、表１中では表面凹凸制御層の結晶構造について、面心立方構造をｆｃｃ、六方最密構造をｈｃｐ、体心立方構造をｂｃｃと略記した。
表１より、実施例ではΔＨｃ／Ｈｃ、Ｒａともに比較例よりも小さな値が得られており、平坦化により交換相互作用の分散が抑えられたことでＳＮＲが向上していると思われる。凹凸制御層がない場合の加熱ありの条件が加熱なしの条件よりもＲａが小さいにも拘らずΔＨｃ／Ｈｃが改善しないのは、第二磁気記録層であるＣｏＣｒＰｔＢのＣｒが加熱により偏析することで、交換相互作用の分散が大きくなったためと考えられる。
本発明による垂直磁気記録媒体の製造方法および該磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置は、情報技術の分野において利用可能であり、高い産業上の利用可能性を有する。
Claims (9)
- 非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層、配向制御層、２層以上の磁気記録層、及び保護層を有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記非磁性基板側に強磁性の結晶粒と非磁性である酸化物または窒化物の結晶粒界とから構成されるグラニュラ構造を有する第一磁気記録層を成膜する工程、
強磁性の結晶粒のみから構成される第二磁気記録層を成膜する工程、
第一磁気記録層と第二磁気記録層との間に位置する、第一磁気記録層の表面凹凸を低減する表面凹凸制御層を設ける工程、
前記第二磁気記録層の表面粗さＲａを２ｎｍ未満とするために、前記表面凹凸制御層成膜後に前記非磁性基板を加熱する工程を含み、
前記表面凹凸制御層の最上面の材料は、（ｉ）六方最密構造の（００２）最密面と等価な（１１１）結晶面を持つ面心立方構造をとるもの、（ii）面心立方構造をとるものと六方最密構造をとるものとの組み合わせ、（iii）面心立方構造を有する元素群のうち少なくとも１種を主成分とし、面心立方構造と六方最密構造または体心立方構造の混合による層状不整格子を併せもつ材料、（iv）Ｃｏ合金であり、Ｃｏが４０原子％以上含まれて、Ｃｒが１０原子％以下の材料、のいずれかからなり、
前記非磁性基板を加熱する工程における加熱温度は１８０〜２３０℃であり、加熱時間は３秒〜１０秒の範囲内であることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。 - 前記表面凹凸制御層の膜厚が０．５ｎｍ〜３ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記表面凹凸制御層の少なくとも１層が、面心立方構造をとることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記表面凹凸制御層の少なくとも１層が、さらに六方最密構造をとることを特徴とする請求項３に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記表面凹凸制御層の少なくとも１層が、面心立方構造を有する元素群のうち少なくとも１種を主成分とし、体心立方構造を有する元素群から選ばれる元素との合金材料からなり、（１１１）結晶面配向する結晶構造と、面心立方構造と体心立方構造の混合による層状不整格子を併せもつことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記表面凹凸制御層の少なくとも１層が、面心立方構造を有する元素群のうち少なくとも１種を主成分とし、六方最密構造を有する元素群から選ばれる元素との合金材料からなり、（１１１）結晶面配向する結晶構造と、面心立方構造と六方最密構造の混合による層状不整格子を併せもつことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記表面凹凸制御層の少なくとも１層がＣｏ合金であり、Ｃｏが４０原子％以上含まれ、Ｃｒが１０原子％以下であることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記表面凹凸制御層成膜前に、前記非磁性基板を９０〜１７０℃の範囲内で加熱することを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、磁気記録媒体が請求項１に記載の方法で製造された磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。
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