JP4966396B2 - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気記録媒体、この磁気記録媒体の製造方法、およびこの磁気記録媒体を搭載した磁気記録装置に関する。

ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に搭載される磁気記録媒体は、非磁性体基板上に、下地層、２層以上の磁気記録層およびカーボン系保護層を順次成膜し、保護層上に潤滑剤（たとえばパーフルオロポリエーテル系）を塗布した構造を有する。

磁気記録媒体の高記録密度化に伴い、カーボン系保護層の薄膜化が要求されるが、カーボン系保護層の薄膜化しても耐食性を維持する必要がある。しかし、今後はカーボン系保護層の厚さを３ｎｍ以下にすることが要求されるため、カーボン系保護層のみで耐食性を改善するのは厳しくなってきている。磁気記録媒体の耐食性が低下すると、磁気記録層からコバルトが溶出するという不具合を生じる。

従来、たとえば、磁気記録媒体を構成する２層以上の磁気記録層のうち最上層の磁気記録層の表面における柱状結晶の平均粒径を小さくして、最上層の磁気記録層の密度を高めることにより、耐食性を向上させることが試みられている（特許文献１）。しかし、このような磁気記録媒体の耐食性は十分ではなく、さらに耐食性を向上させる余地がある。

特開平５−７３８８１号公報

本発明の目的は、２層以上の磁気記録層を有する磁気記録媒体の耐食性を向上させてコバルト溶出を抑制することにある。

本発明の実施形態によれば、非磁性体基板上に２層以上の磁気記録層とカーボン系保護層とを順次成膜する磁気記録媒体の製造方法において、前記２層以上の磁気記録層のうち最上層の磁気記録層を、陰極アーク放電法（フィルタードカソーディックアーク法、ＦＣＡ法）により成膜することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法が提供される。

本発明の実施形態によれば、２層以上の磁気記録層のうち最上層の磁気記録層の硬度を上げることにより、耐食性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の断面図。

本発明において用いる陰極アーク放電法（フィルタードカソーディックアーク法、ＦＣＡ法）とは、アーク放電によりターゲット材料を融解・イオン化させ、マグネットフィルターを通して中性原子を除去し、イオンのみを基板まで到達させ堆積させる方法である。この方法は、スパッタリング法よりも粒子の持つエネルギーが大きいため高密度・高硬度膜を得ることができる。ターゲットにはＣｏ系合金を用いている。

図１に本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の断面図を示す。非磁性基板１上に、軟磁性下地層２、中間層３、第１の磁気記録層４、第２の磁気記録層、厚さ５ｎｍのカーボン系保護層６が順次積層されている。カーボン系保護層６上に潤滑剤７が塗布されている。

以下、本発明において好適に用いられる材料について説明する。

＜軟磁性下地層＞
図１の磁気記録媒体は、軟磁性下地層（ＳＵＬ）上に垂直磁気記録層を有するいわゆる垂直二層媒体である。垂直二層媒体の軟磁性下地層は、記録磁極からの記録磁界を通過させ、記録磁極の近傍に配置されたリターンヨークへ記録磁界を還流させるために設けられている。すなわち、軟磁性下地層は記録ヘッドの機能の一部を担っており、記録層に急峻な垂直磁界を印加して、記録効率を向上させる役目を果たす。

軟磁性下地層には、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏのうち少なくとも１種を含む高透磁率材料が用いられる。このような材料として、ＦｅＣｏ系合金たとえばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど、ＦｅＮｉ系合金たとえばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど、ＦｅＡｌ系およびＦｅＳｉ系合金たとえばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど、ＦｅＴａ系合金たとえばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど、ＦｅＺｒ系合金たとえばＦｅＺｒＮなどが挙げられる。

軟磁性下地層に、Ｆｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮなどの微結晶構造、または微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いることもできる。

軟磁性下地層の他の材料として、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、ＴｉおよびＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を用いることもできる。Ｃｏは、好ましくは８０ａｔ％以上含まれる。このようなＣｏ合金をスパッタリングにより成膜した場合にはアモルファス層が形成されやすい。アモルファス軟磁性材料は、結晶磁気異方性、結晶欠陥および粒界がないため、非常に優れた軟磁性を示す。また、アモルファス軟磁性材料を用いることにより、媒体の低ノイズ化を図ることができる。好適なアモルファス軟磁性材料としては、たとえばＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、及びＣｏＺｒＴａ系合金などを挙げることができる。

軟磁性下地層の下に、軟磁性下地層の結晶性の向上あるいは基板との密着性の向上のためにさらに下地層を設けてもよい。下地層材料としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔ、もしくはこれらを含む合金、またはこれらの酸化物、窒化物を用いることができる。

軟磁性下地層と垂直磁気記録層との間に、非磁性体からなる中間層（結晶配向制御層）を設けてもよい。中間層の役割は、軟磁性下地層と記録層との交換結合相互作用を遮断すること、および記録層の結晶性を制御することである。中間層材料としては、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｉ、もしくはこれらを含む合金、またはこれらの酸化物、窒化物を用いることができる。

スパイクノイズ防止のために軟磁性下地層を複数の層に分け、厚さ０．５〜１．５ｎｍのＲｕを挟んで反強磁性結合させてもよい。また、軟磁性層と、ＣｏＣｒＰｔ、ＳｍＣｏ、ＦｅＰｔなどの面内異方性を持った硬磁性膜またはＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどの反強磁性体からなるピニング層とを交換結合させてもよい。この場合、交換結合力を制御するために、Ｒｕ層の上下に、磁性層たとえばＣｏ、または非磁性層たとえばＰｔを積層してもよい。

＜垂直磁気記録層＞
垂直磁気記録層には、たとえば、Ｃｏを主成分とし、少なくともＰｔを含み、必要に応じてＣｒを含み、さらに酸化物（たとえば酸化シリコン、酸化チタン）を含む材料が用いられる。垂直磁気記録層中では、磁性結晶粒子が柱状構造をなしていることが好ましい。このような構造を有する垂直磁気記録層では、磁性結晶粒子の配向性および結晶性が良好であり、結果として高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を得ることができる。上記のような構造を得るためには、酸化物の量が重要になる。酸化物の含有量は、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｒの総量に対して、３ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下が好ましく、５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下がより好ましい。垂直磁気記録層中の酸化物の含有量が上記の範囲であれば、磁性粒子の周りに酸化物が析出し、磁性粒子を孤立化および微細化させることができる。酸化物の含有量が上記範囲を超える場合、酸化物が磁性粒子中に残留し、磁性粒子の配向性、結晶性を損ね、さらには磁性粒子の上下に酸化物が析出し、結果として磁性粒子が垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造が形成されなくなる。一方、酸化物の含有量が上記範囲未満である場合、磁性粒子の孤立化および微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られなくなる。

垂直磁気記録層のＰｔの含有量は、１０ａｔ％以上２５ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔ含有量が上記範囲であると、垂直磁気記録層に必要な一軸磁気異方性定数Ｋｕが得られ、さらに磁性粒子の結晶性、配向性が良好になり、結果として高密度記録に適した熱揺らぎ特性、記録再生特性が得られる。Ｐｔ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子中にｆｃｃ構造の層が形成され、結晶性、配向性が損なわれるおそれがある。一方、Ｐｔ含有量が上記範囲未満である場合、高密度記録に適したＫｕしたがって熱揺らぎ特性が得られなくなる。

垂直磁気記録層のＣｒの含有量は、０ａｔ％以上１６ａｔ％以下が好ましく、１０ａｔ％以上１４ａｔ％以下がより好ましい。Ｃｒ含有量が上記範囲であると、磁性粒子の一軸磁気異方性定数Ｋｕを下げることなく高い磁化を維持でき、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られる。Ｃｒ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子のＫｕが小さくなるため熱揺らぎ特性が悪化し、かつ磁性粒子の結晶性、配向性が悪化し、結果として記録再生特性が悪くなる。

垂直磁気記録層は、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｒ、酸化物に加えて、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅから選ばれる１種類以上の添加元素を含んでいてもよい。これらの添加元素を含むことにより、磁性粒子の微細化を促進するか、または結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。これらの添加元素の合計含有量は、８ａｔ％以下であることが好ましい。８ａｔ％を超えた場合、磁性粒子中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子の結晶性、配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性が得られなくなる。

垂直磁気記録層の他の材料としては、ＣｏＰｔ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＣｏＰｔＣｒ系合金、ＣｏＰｔＯ、ＣｏＰｔＣｒＯ、ＣｏＰｔＳｉ、ＣｏＰｔＣｒＳｉが挙げられる。垂直磁気記録層に、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｈおよびＲｕからなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする合金と、Ｃｏとの多層膜を用いることもできる。また、これらの多層膜の各層に、Ｃｒ、ＢまたはＯを添加した、ＣｏＣｒ／ＰｔＣｒ、ＣｏＢ／ＰｄＢ、ＣｏＯ／ＲｈＯなどの多層膜を用いることもできる。

垂直磁気記録層の厚さは、５〜６０ｎｍが好ましく、１０〜４０ｎｍがより好ましい。この範囲の厚さを有する垂直磁気記録層は高記録密度に適している。垂直磁気記録層の厚さが５ｎｍ未満であると、再生出力が低過ぎてノイズ成分の方が高くなる傾向がある。一方、垂直磁気記録層の厚さが４０ｎｍを超えると、再生出力が高過ぎて波形を歪ませる傾向がある。垂直磁気記録層の保磁力は、２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）以上であることが好ましい。保磁力が２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）未満であると、熱揺らぎ耐性が劣る傾向がある。垂直磁気記録層の垂直角型比は、０．８以上であることが好ましい。垂直角型比が０．８未満であると、熱揺らぎ耐性に劣る傾向がある。

＜潤滑剤＞
潤滑剤としては、たとえばパーフルオロポリエーテル、フッ化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いることができる。

ＦＣＡ法により成膜された第２の磁気記録層５は、スパッタリング法により成膜されたものと比べて、硬度（ナノインデンターで測定した薄膜硬度）が約１．５倍になるので、耐食性を向上することができる。このため、第２の磁気記録層５より下層の第１の磁気記録層４からコバルトが溶出するのを抑えることができる。また、ＦＣＡ法により成膜された第２の磁気記録層５は表面平滑性に優れるので、磁気ヘッドの浮上量低減の観点からも有利である。

上記実施形態では、カーボン系保護層６もＦＣＡ法により成膜されているので、カーボン系保護層６も硬度が高く耐食性を向上できるとともに表面平滑性に優れる。ただし、本発明においてはカーボン系保護層６を、スパッタリング法またはプラズマＣＶＤ法により成膜してもよい。

一方、第２の磁気記録層５をスパッタリング法により成膜し、その上にＦＣＡ法によりカーボン系保護層６を成膜することが行われている（たとえば、特開２００４−５４９９１号公報）。しかし、この方法では、カーボン系保護層６をＦＣＡ法により成膜する際に入射エネルギーが大きいため、スパッタリング法により成膜された硬度が劣る第２の磁気記録層５とカーボン系保護層６との界面でミキシング層が形成され、磁気特性および保護層特性がともに劣化する問題があった。これに対して、上記実施形態のように、第２の磁気記録層５をＦＣＡ法により成膜してその硬度を上げれば、その上にＦＣＡ法によりカーボン系保護層６を成膜する際にミキシング層が形成されるのを抑制できる。このため、磁気特性および保護層特性を維持できる。

１…非磁性基板、２…軟磁性下地層、３…中間層、４…第１の磁気記録層、５…第２の磁気記録層、６…カーボン系保護層、７…潤滑剤。

Claims (2)

1. 非磁性体基板上に２層以上の磁気記録層とカーボン系保護層とを順次成膜する磁気記録媒体の製造方法において、
   前記２層以上の磁気記録層のうち最上層の磁気記録層を、陰極アーク放電法により成膜することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
2. さらに、前記カーボン系保護層を、陰極アーク放電法により成膜す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。

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