JP5455188B2 - 垂直磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は垂直磁気記録方式のＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等の磁気ディスク装置に搭載される垂直磁気記録媒体の製造方法に関する。

近年の情報処理の大容量化に伴い、各種の情報記録技術が開発されている。特に磁気記録技術を用いたＨＤＤ（ハードディスクドライブ）の面記録密度は年率１００％程度の割合で増加し続けている。最近では、ＨＤＤ等に用いられる２．５インチ径磁気ディスクにして、１枚当り２５０Ｇバイトを超える情報記録容量が求められるようになってきており、このような所要に応えるためには１平方インチ当り４００Ｇビットを超える情報記録密度を実現することが求められる。ＨＤＤ等に用いられる磁気ディスクにおいて高記録密度を達成するためには、情報信号の記録を担う磁気記録層を構成する磁性結晶粒子を微細化すると共に、その層厚を低減していく必要があった。ところが、従来より商業化されている面内磁気記録方式（長手磁気記録方式、水平磁気記録方式とも呼称される）の磁気ディスクの場合、磁性結晶粒子の微細化が進展した結果、超常磁性現象により記録信号の熱的安定性が損なわれ、記録信号が消失してしまう、熱揺らぎ現象が発生するようになり、磁気ディスクの高記録密度化への阻害要因となっていた。

この阻害要因を解決するために、近年、垂直磁気記録方式用の磁気ディスクが提案されている。垂直磁気記録方式の場合では、面内磁気記録方式の場合とは異なり、磁気記録層の磁化容易軸は基板面に対して垂直方向に配向するよう調整されている。垂直磁気記録方式は面内記録方式に比べて、熱揺らぎ現象を抑制することができるので、高記録密度化に対して好適である。例えば、特開２００２−９２８６５号公報（特許文献１）では、基板上に軟磁性層、下地層、Ｃｏ系垂直磁気記録層、保護層等をこの順で形成してなる垂直磁気記録媒体に関する技術が開示されている。また、米国特許第6468670号明細書（特許文献２）には、粒子性の記録層に交換結合した人口格子膜連続層（交換結合層）を付着させた構造からなる垂直磁気記録媒体が開示されている。

特開２００２−９２８６５号公報 米国特許第６４６８６７０号明細書

従来の垂直磁気記録媒体では、磁気記録層の配向を好適に制御するための下地層が磁性層下に導入されている。そして、この下地層としては例えばＲｕ層が用いられる。したがって、このＲｕ下地層についても好適に配向制御される必要がある。つまり、最密充填六方晶（ｈｃｐ）構造であるＲｕ層のｃ軸は膜面の面直方向に配向しなければならない。そのために、従来は、基板上の軟磁性層とＲｕ下地層との間に他の下地層を設けてＲｕ層の配向制御が行われていた。この他の下地層は一般にシード層とも呼ばれている。従来のシード層には、主にＮｉＷ合金や、ＣｏＣｒ合金などが使用されている。これまで、このようなシード層を設けずに、Ｒｕ下地層を直接、軟磁性層上に成膜した場合は、Ｒｕ下地層のｃ軸の面直配向が大幅に劣化することが知られている。したがって、シード層を用いなければＲｕ下地層の好適な配向制御は困難とされてきた。

本発明はこのような従来の事情に鑑み、従来は必須とされてきたシード層を設けなくてもＲｕ下地層の好適な配向制御を可能とし、シード層を省けることで製造工程の短縮、コスト低減を実現できる垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記従来の課題を解決するべく鋭意検討した結果、Ｒｕ下地層の成膜条件に着目し、Ｒｕ下地層の成膜時に所定のバイアスを印加することによりシード層がなくても軟磁性層上に直接、好適に配向制御されたＲｕ下地層を得ることができることを見い出し、本発明を完成するに至ったものである。すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の構成を有するものである。

（構成１）
垂直磁気記録に用いる磁気記録媒体であって、基板上に、少なくとも軟磁性層と下地層と磁気記録層とを備える垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記軟磁性層を成膜した後、該軟磁性層の上に他の層を介さずに直接、バイアスを印加しながらルテニウム（Ｒｕ）又はその化合物からなる下地層を成膜することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。

（構成２）
前記下地層を複数層で構成し、このうちの少なくとも前記軟磁性層側のルテニウム（Ｒｕ）又はその化合物からなる下地層をバイアスを印加しながら成膜することを特徴とする構成１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。

（構成３）
前記ルテニウム（Ｒｕ）又はその化合物からなる下地層の成膜時に、基板に−５０Ｖ以上のバイアスを印加することを特徴とする構成１又は２に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。

（構成４）
前記磁気記録層は、コバルト（Ｃｏ）を主体とする結晶粒子と、酸化物を主体とする粒界部を有するグラニュラー構造の強磁性層を含むことを特徴とする構成１乃至３のいずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。

（構成５）
前記磁気記録層上に炭素系保護層を形成することを特徴とする構成１乃至４のいずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。

本発明によれば、従来は必須とされてきたシード層を設けなくてもＲｕ下地層の好適な配向制御を可能とする垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することができる。また、シード層を省けることで製造工程の短縮、コスト低減を実現できる垂直磁気記録媒体を提供することができる。

本発明に係る垂直磁気記録媒体の実施例の層構成を示す図である。 バイアス印加電圧に対するＲｕ下地層の結晶配向度の測定結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を詳述する。
本発明は、構成１にあるように、垂直磁気記録に用いる磁気記録媒体であって、基板上に、少なくとも軟磁性層と下地層と磁気記録層とを備える垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記軟磁性層を成膜した後、該軟磁性層の上に他の層を介さずに直接、バイアスを印加しながらルテニウム（Ｒｕ）又はその化合物からなる下地層を成膜すること特徴とするものである。

上記基板としては、詳しくは後述するが、ガラス基板が好ましく用いられる。
上記垂直磁気記録媒体の層構成の一実施の形態としては、具体的には、基板に近い側から、例えば付着層、軟磁性層、下地層、磁気記録層（垂直磁気記録層）、保護層、潤滑層などを積層したものである。

基板上には、垂直磁気記録層の磁気回路を好適に調整するための軟磁性層を設けることが好適である。軟磁性層は、軟磁気特性を示す飽和磁束密度の大きな磁性体により形成されていれば特に制限はないが、例えば、保磁力（Hc）で0.01〜80エルステッド、好ましくは0.01〜50エルステッドの磁気特性であることが好ましい。また、飽和磁束密度（Bs）は500emu/cc〜1920emu/ccの磁気特性であることが好ましい。軟磁性層と材料としては、Fe系、Co系合金などが挙げられる。例えば、FeTaC系合金、FeTaN系合金、FeNi系合金、FeCoB系合金、FeCo系合金などのFe系軟磁性材料、CoTaZr系合金、CoNbZr系合金などのCo系軟磁性材料、或いはFeCo系合金軟磁性材料等を用いることができる。

軟磁性層の構造については、磁壁の形成を抑制するために、多層構造をとる場合もある。例えば、２つの軟磁性層の間にＲｕなどの非磁性材料による薄膜層（スペーサー）を設けて反強磁性結合を用いて磁化をピン止めする構造が挙げられる。

また、下地層は、垂直磁気記録層の結晶配向性（結晶配向を基板面に対して垂直方向に配向させる）、結晶粒径、及び粒界偏析を好適に制御するために用いられる。下地層の材料としては、例えばＲｕまたはその化合物が好ましく用いられる。Ｒｕの場合、hcp結晶構造を備えるＣｏＰｔ系垂直磁気記録層の結晶軸（c軸）を垂直方向に配向するよう制御する作用が高く好適である。

本発明においては、このＲｕ又はその化合物からなる下地層を、軟磁性層の上に従来のシード層のような他の層を介さずに直接、バイアスを印加しながら例えばスパッタリング成膜する。バイアス印加しながらＲｕ等の成膜を施すことにより、軟磁性層の表面粗さが改善され、Ｒｕ（0002）の面直方向への好適な成長が可能となる。すなわち、Ｒｕ等の下地層の成膜時に所定のバイアスを印加することによりシード層がなくても軟磁性層上に直接、好適に配向制御されたＲｕ等の下地層を得ることができる。なお、下地層を形成するＲｕの化合物としては、Ｒｕの合金が好ましく、例えばＲｕ−ＣｏやＲｕ−Ｃｒなどが挙げられる。

本発明において、このＲｕ等の下地層の成膜時の、基板に印加するバイアス電圧は、−５０Ｖ以上とすることが好ましく、さらに好ましくは−３００Ｖ〜−５００Ｖの範囲とすることが好ましい。バイアス電圧が、−５０Ｖより低いと、Ｒｕ下地層の配向制御が十分に達成されないことがある。一方、バイアス電圧が、−５００Ｖより高くてもＲｕ下地層の配向制御性にあまり大きな変化は見られず、また膜劣化を引き起こす恐れがある。

また、下地層は複数層構成とすることもできる。この場合、同じ材料の組み合わせはもちろん、異種材料を組合わせることもできるが、本発明においては、同じＲｕ材料の組合わせとすることが好適である。

下地層を複数層で構成する場合、このうちの少なくとも一番下の軟磁性層側のＲｕ等からなる下地層についてはバイアスを印加しながら成膜することが好ましい。好適なバイアス電圧の範囲については、上述の単一層のＲｕ等からなる下地層の場合と同様な範囲である。なお、軟磁性層の直上に成膜される一番下の下地層以外の下地層については、成膜時のバイアス印加は必須ではない。

本発明において、Ｒｕ又はその化合物からなる下地層の膜厚は、磁気記録層の結晶配向性等を制御するのに必要最小限の膜厚とすることが望ましいが、例えば下地層全体で２０ｎｍ〜４０ｎｍ程度とすることが好適である。下地層を複数層で構成する場合は、各層で多少差をつけてもよいが、概ね同じ膜厚とするのがよい。

また、基板と軟磁性層との間には、付着層（密着層）を形成することも好ましい。付着層を形成することにより、基板と軟磁性層との間の付着性を向上させることができるので、軟磁性層の剥離を防止することができる。付着層の材料としては、例えばＴｉ含有材料を用いることができる。

なお、上記基板用ガラスとしては、アルミノシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、ソーダタイムガラス等が挙げられるが、中でもアルミノシリケートガラスが好適である。また、アモルファスガラス、結晶化ガラスを用いることができる。なお、化学強化したガラスを用いると、剛性が高く好ましい。本発明において、基板主表面の表面粗さはRmaxで１０nm以下、Raで０．３nm以下であることが好ましい。

また、上記磁気記録層は、コバルト（Ｃｏ）を主体とする結晶粒子と、酸化物を主体とする粒界部を有するグラニュラー構造の強磁性層を含むことが好適である。
上記強磁性層を構成するＣｏ系磁性材料としては、特にCoPt系又はCoPtCr系磁性材料が好ましい。CoPt系又はCoPtCr系磁性材料は、保磁力Hcが高く、磁化反転生成磁界Hnをゼロ未満の小さな値とすることができるので熱揺らぎに対する耐性を向上させることができ、高いS/N比が得られるので好適である。CoPt系又はCoPtCr系磁性材料に珪素（Ｓｉ）、Ｔｉ等の元素やその酸化物を含有させることにより、磁性結晶粒子の粒界部分にＳｉ、Ｔｉ等やその酸化物を偏析させることができるので、磁性結晶粒子間の交換相互作用を低減して媒体ノイズを低減させると共に高記録密度時のS/N比を向上させることができる。この強磁性層の膜厚は、例えば２０ｎｍ以下であることが好ましい。

また、上記垂直磁気記録層と隣接し、或いは交換結合制御層を介して、記録再生特性を最適化する機能を有する補助記録層を設けることが好ましい。該補助記録層は、Ｃｏ系磁性材料からなる強磁性層に対しては、具体的には、コバルト（Ｃｏ）含有合金が用いられ、複数の層から構成される場合もある。例えば、ＣｏＣｒＰｔ系合金等からなることが好適である。

また、前記垂直磁気記録層と前記補助記録層との間に、交換結合制御層を有することが好適である。交換結合制御層を設けることにより、前記垂直磁気記録層と前記補助記録層との間の交換結合の強さを好適に制御して記録再生特性を最適化することができる。交換結合制御層としては、例えば、Ｒｕなどが好適に用いられる。

上記強磁性層を含む垂直磁気記録層の形成方法としては、スパッタリング法で成膜することが好ましい。特にDCマグネトロンスパッタリング法で形成すると均一な成膜が可能となるので好ましい。

また、前記垂直磁気記録層の上に、保護層を設けることが好適である。保護層を設けることにより、磁気記録媒体上を浮上飛行する磁気ヘッドから磁気ディスク表面を保護することができる。保護層の材料としては、たとえば炭素系保護層が好適である。また、保護層の膜厚は３〜７ｎｍ程度が好適である。

また、前記保護層上に、更に潤滑層を設けることも好ましい。潤滑層を設けることにより、磁気ヘッドと磁気ディスク間の磨耗を抑止でき、磁気ディスクの耐久性を向上させることができる。潤滑層の材料としては、たとえばＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）系化合物が好ましい。潤滑層は、例えばディップコート法で形成することができる。

以下実施例、比較例を挙げて、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
アモルファスのアルミノシリケートガラスをダイレクトプレスで円盤状に成型し、ガラスディスクを作成した。このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施し、化学強化ガラスディスクからなる平滑な非磁性ガラス基板を得た。ディスク直径は65mmである。このガラス基板の主表面の表面粗さをAFM（原子間力顕微鏡）で測定したところ、Rmaxが4.8nm、Raが0.42nmという平滑な表面形状であった。なお、Rmax及びRaは、日本工業規格（JIS）に従う。

次に、得られたガラス基板上に、真空引きを行なった成膜装置（到達真空度１０^−５Ｐａ以下）を用いて、DCマグネトロンスパッタリング法にて、順に、付着層、第一軟磁性層、非磁性スペーサー層、第二軟磁性層、第一下地層、第二下地層、オンセット層、第一磁性層、第二磁性層、交換結合層、連続層、の各成膜を行った。

まず、付着層として、１０ｎｍのCrTi層を成膜した。
次に、第一軟磁性層として、FeCoTaZrを２５ｎｍ、非磁性スペーサー層として、Ru層を０．７ｎｍ、さらに第二軟磁性層として、FeCoTaZrを２５ｎｍ成膜した。

次に，下地層として２層のRu層（各１２ｎｍ）を成膜した。第二軟磁性層の直上に成膜する第一下地層の成膜時には、基板に−５００Ｖのバイアスを印加しながら成膜した。その上の第二下地層については、成膜時のバイアス印加は行わなかった。
第二下地層の上に、オンセット層として、CoCrを２ｎｍ以下で成膜した。

さらに、その上に垂直磁気記録層として、CoCrPtCr2O3を２ｎｍ（第１磁性層）、CoCrPt-SiO2-TiO2を８ｎｍ（第２磁性層）、交換結合（制御）層として、Ruを０．３ｎｍ、連続層（補助記録層）として、CoCrPtBを７ｎｍをそれぞれ成膜した。

次に、上記垂直磁気記録層の上に、エチレンガスを使用して、プラズマＣＶＤ法により、水素化ダイヤモンドライクカーボンからなる炭素系保護層を形成した。炭素系保護層の膜厚は５ｎｍとした。この後、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）からなる潤滑層をディップコート法により形成した。潤滑層の膜厚は１ｎｍとした。

以上の製造工程により、図１に示す層構成よりなる実施例１の垂直磁気記録媒体が得られた。

（実施例２）
実施例１における第一下地層の成膜時の印加バイアスを、−３００Ｖとしたこと以外は、実施例１とまったく同様にして、実施例２の垂直磁気記録媒体を作製した。

（実施例３）
実施例１における第一下地層の成膜時の印加バイアスを、−１００Ｖとしたこと以外は、実施例１とまったく同様にして、実施例３の垂直磁気記録媒体を作製した。

（比較例）
実施例１における第一下地層の成膜時にバイアスを印加せずに成膜したこと以外は、実施例１とまったく同様にして、本比較例の垂直磁気記録媒体を作製した。

上記実施例、比較例の垂直磁気記録媒体を用いて、以下の評価を行った。
［結晶配向度評価］
各垂直磁気記録媒体における第一下地層のＲｕ結晶配向度をＸ線回折装置により測定し、その結果を図２に示した。

図２の結果から、第一Ｒｕ下地層をバイアスを印加せずに軟磁性層上に直接成膜した比較例の垂直磁気記録媒体では、Ｒｕ結晶粒の面直方向への配向分散の指標となるΔθ５０値（単位は「度」）が大きく、結晶配向が不十分で、好適に配向制御されていないことがわかる。これに対して、第一Ｒｕ下地層を−５００Ｖのバイアスを印加しながら軟磁性層上に直接成膜した実施例１の垂直磁気記録媒体、および、第一Ｒｕ下地層を−３００Ｖのバイアスを印加しながら軟磁性層上に直接成膜した実施例２の垂直磁気記録媒体では、いずれもΔθ５０値が比較例に比べて大幅に低減しており、好適に配向制御されたＲｕ下地層が得られていることがわかる。また、第一Ｒｕ下地層を−１００Ｖのバイアスを印加しながら軟磁性層上に直接成膜した実施例３の垂直磁気記録媒体では、実施例１，２と比べてΔθ５０値の低減は小さかった。

本発明によれば、軟磁性層上に直接、バイアス印加しながらＲｕ又はその合金からなる下地層を成膜することにより、従来はＲｕ下地層の結晶配向には必須とされてきたシード層を設けなくても、Ｒｕ下地層が好適に配向制御された垂直磁気記録媒体を得ることができる。また、シード層を省けることで製造工程の短縮、コスト低減を実現できるという生産上のメリットも有する。

Claims (4)

1. 垂直磁気記録に用いる磁気記録媒体であって、
   基板上に、少なくとも軟磁性層と下地層と磁気記録層とを備える垂直磁気記録媒体の製造方法において、
   前記軟磁性層を成膜した後、該軟磁性層の上に他の層を介さずに直接、成膜する下地層を複数層で構成し、このうちの少なくとも前記軟磁性層側のルテニウム（Ｒｕ）又はその化合物からなる下地層をバイアスを印加しながら成膜することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
2. 前記ルテニウム（Ｒｕ）又はその化合物からなる下地層の成膜時に、基板に−５０Ｖ以上のバイアスを印加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。
3. 前記磁気記録層は、コバルト（Ｃｏ）を主体とする結晶粒子と、酸化物を主体とする粒界部を有するグラニュラー構造の強磁性層を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
4. 前記磁気記録層上に炭素系保護層を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。

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