JPWO2007114400A1 - 垂直磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基体上に軟磁性層、グラニュラー構造を有する磁気記録層及び高い垂直磁気異方性を有する連続層を備える垂直磁気記録媒体について、磁気記録層の逆磁区核形成磁界を容易に高めることができる製造方法を提供することを目的としている。【解決手段】本発明に係る垂直磁気記録媒体の製造方法は、基体上に軟磁性層を形成する軟磁性層形成工程と、軟磁性層の上層としてグラニュラー構造を有する磁気記録層を形成する磁気記録層形成工程と、磁気記録層の上層又は下層として垂直磁気異方性を有する連続層を形成する連続層形成工程と、連続層形成工程において連続層を形成することにより得られた媒体を、逆磁区核形成磁界の値を向上させるために加熱する加熱工程とを備えることを特徴とする。

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枚あたり100GB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、このような要請にこたえるためには1平方インチあたり200Gbit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、従来から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、いわゆる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2005−285275号公報(特許文献1)では、基体上に密着層、軟磁性層、シード層、下地層、垂直磁気記録層、媒体保護層及び潤滑層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2005−285275号公報 米国特許第6468670号明細書
特許文献1に記載されているように、垂直磁気記録媒体においては磁気記録層の下方に軟磁性層が設けられ、記録ヘッドから軟磁性層を経て記録ヘッドへと戻る閉磁路が形成されることにより、磁気記録層に高い記録磁界を印加する手法が一般的に採られている。これにより、記録トラックに強い磁界を加えることが可能となるが、同時に隣接トラックへの漏れ磁界も大きくなることから、WATE(Wide Area Track Erasure)、すなわち、書込みの対象となるトラックを中心に数μmにわたって記録情報が消失する現象が問題となる。この問題は、隣接トラックが接近する(つまり、高記録密度の)フォーマットにおいて特に顕在化する。
WATEを低減させる手法として、磁気記録層の逆磁区核形成磁界(Hn)を負とし、さらにその絶対値を大きくすることが重要といわれている。高い(絶対値の大きい)Hnを得るために、グラニュラー構造を有する磁気記録層の上方又は下方に高い垂直磁気異方性を示す薄膜(連続層)が形成されたCGC(Coupled Granular Continuous)媒体が考案されていることは、特許文献2に記載されているとおりである。
しかしながら、垂直磁気記録媒体についてCGC媒体の構成を単に採用したとしても、Hn<−2000エルステッド(Oe)を満たすような十分な逆磁区核形成磁界Hnを得ることは難しい。
本発明はこのような課題を解決するものであり、基体上に軟磁性層、グラニュラー構造を有する磁気記録層及び高い垂直磁気異方性を有する連続層を備える垂直磁気記録媒体について、磁気記録層の逆磁区核形成磁界Hnを容易に高めることが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している。
上記課題を解決するために、本発明に係る垂直磁気記録媒体の製造方法は、基体上に軟磁性層を形成する軟磁性層形成工程と、前記軟磁性層の上層としてグラニュラー構造を有する磁気記録層を形成する磁気記録層形成工程と、前記磁気記録層の上層又は下層として垂直磁気異方性を有する連続層を形成する連続層形成工程と、前記連続層形成工程において前記連続層を形成することにより得られた媒体を、逆磁区核形成磁界Hnの値を向上させるために加熱する加熱工程とを備えることを特徴とする。
前記基体は、耐熱性に優れるガラスであることが好ましい。基体用ガラスとしては、アモルファスガラス、結晶化ガラスを用いることができ、例えば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、ソーダラ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、軟磁性層をアモルファスとする場合にあっては、基体をアモルファスガラスとすると好ましい。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。
基体主表面の表面粗さは、JISに規定されたRmaxで6nm以下、Raで0.6nm以下であると好ましい。このような平滑表面とすることにより、垂直磁気記録層〜軟磁性層間の間隙を一定にすることができるので、磁気ヘッド〜垂直磁気記録層〜軟磁性層間に好適な磁気回路を形成することができる。
基体上の各層は、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が、量産性の観点から、インライン型成膜方法を用いることも好ましい。
前記軟磁性層は、軟磁気特性を示す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FcTaC系合金、FeTaN系合金、FeNi系合金、FeCoB系合金、FeCo系合金等のFe系軟磁性材料、CoTaZr系合金、CoNbZr系合金等のCo系軟磁性材料、あるいはFeCo系合金軟磁性材料等を用いることができる。
また軟磁性層は、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。軟磁性層の膜厚は5nm〜1000nm、望ましくは20nm〜150nmであることが好ましい。5nm未満では、磁気ヘッド〜垂直磁気記録層〜軟磁性層間に好適な磁気回路を形成することが困難になる場合があり、1000nmを超えると表面粗さが増加する場合がある。また、1000nmを超えるとスパッタリング成膜が困難となる場合がある。
前記磁気記録層は、非磁性物質を含有するCoCrPtにより形成することが好ましい。非磁性物質とは、磁性粒(磁性グレイン)間の交換相互作用が抑制、または、遮断されるように、磁性粒の周囲に粒界部を形成しうる物質であって、コバルト(Co)と固溶しない非磁性物質であればよい。例えば酸化珪素(SiOx)、クロム(Cr)、酸化クロム(CrO)、酸化チタン(TiO)、酸化ジルコン(ZrO)、酸化タンタル(Ta)を例示できる。SiOの含有率は3mol%〜20mol%が好ましく、望ましくは5mol%〜12mol%である。磁気記録層の膜厚は3nm以上が好ましく、望ましくは7nm〜15nmである。
前記連続層は、CoBとPd又はPtとを交互に積層してなる交換エネルギー制御層、及び、Pd又はPtからなり前記交換エネルギー制御層を前記磁気記録層に結合するカップリング制御層を積層して形成することが好ましい。ただし、交換エネルギー制御層は逆磁区核形成磁界Hnの改善を図るものであり、Hnを改善することができれば交換エネルギー制御層は多層膜でなくてもかまわない。また、磁気的な効果は変わらないので、交換エネルギー制御層は磁気記録層の上方にも下方にも配置することができる。交換エネルギー制御層を磁気記録層の上方に形成する場合には、磁気記録層、カップリング制御層及び交換エネルギー制御層をこの順に下方から積層し、交換エネルギー制御層を磁気記録層の下方に形成する場合には、交換エネルギー制御層、カップリング制御層及び磁気記録層をこの順に下方から積層すればよい。
前記加熱工程は、連続層を形成して得られた媒体を、恒温槽(加温装置)により加熱して行うことが好ましい。このような媒体の加熱は、媒体表面を汚染することがなければ、真空中、空気中のいずれで行ってもかまわない。加熱温度は150℃から240℃程度が好ましく、特に200℃程度で温度管理の容易性と一定品質の確保とのバランスを取ることができる。
本発明によれば、垂直磁気記録媒体について、既存の製造プロセスを大幅に変更することなく(量産性を損なうことなく)容易に逆磁区核形成磁界Hnを高めることができ、WATE特性を改善することが可能になる。
実施例に係る垂直磁気記録ディスクの構成を説明する図である。 図1の垂直磁気記録ディスクの製造方法を説明する図である。 図2の加熱工程における加熱による磁気特性の変化を示す図である。 加熱温度と逆磁区核形成磁界との関係を示す図である。 第2実施例に係る垂直磁気記録ディスク(垂直磁気記録媒体)の構成を説明する図である。 加熱工程における加熱による静磁気特性の変化を示す図である。
符号の説明
1 …ディスク基体
2 …付着層
3 …軟磁性層
4 …配向制御層
5 …下地層
6 …グラニュラー層(磁気記録層)
7 …連続層
8 …媒体保護層
9 …潤滑層
10 …カップリング制御層
11 …交換エネルギー制御層
23 …軟磁性層
23a …第一軟磁性層
23b …スペーサ層
23c …第二軟磁性層
25 …下地層
25a …第一下地層
25b …第二下地層
27 …オンセット層
29 …補助記録層
S1 …ディスク基体形成工程
S3 …軟磁性層形成工程
S6 …グラニュラー層形成工程(磁気記録層形成工程)
S7 …カップリング制御層形成工程(連続層形成工程)
S8 …交換エネルギー制御層形成工程(連続層形成工程)
S9 …加熱工程
[第1実施例]
本発明に係る垂直磁気記録媒体の第1実施例について、図を参照して説明する。図1は第1実施例に係る垂直磁気記録ディスク(垂直磁気記録媒体)の構成を説明する図、図2はその垂直磁気記録ディスクの製造方法を説明するフローチャート、図3は加熱工程における加熱による磁気特性の変化を示す図、図4は加熱温度と逆磁区核形成磁界Hnとの関係を示す図である。なお、以下の実施例に示す数値は発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。
図1に示す垂直磁気記録ディスクは、ディスク基体1、付着層2、軟磁性層3、配向制御層4、下地層5、グラニュラー層(磁気記録層)6、連続層7、媒体保護層8、潤滑層9を備える。連続層7は、カップリング制御層10及び交換エネルギー制御層11により構成されている。
この垂直磁気記録ディスクを製造するに際し、まずディスク基体形成工程(S1)において、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、直径65mm(2.5インチ)の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のディスク基体1を得た(ステップS1:図2において「S1」と記載。以下同様)。このディスク基体1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3.0nm、Raが0.25nmという平滑な表面形状であった。なお、RmaxおよびRaは、日本工業規格(JIS)に従う。
得られたディスク基体1上に、真空引きを行った成膜装置を用いて、Ar雰囲気中でDCマグネトロンスパッタリング法にて、付着層2から連続層7まで順次成膜を行った(ステップS2〜ステップS8)。つぎに、ステップS8で得られた中間品(媒体)を恒温層により加熱し(ステップS9)、媒体保護層8をCVD法により成膜した(ステップS10)。この後、潤滑層9をディップコート法により形成した(ステップS11)。以下、各層の構成及び具体的製造方法について説明する。
付着層形成工程(S2)では、付着層2は10nmのTi合金層となるように、Ti合金ターゲットを用いて成膜した。付着層2を形成することにより、ディスク基体1と軟磁性層3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3の剥離を防止することができる。付着層2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。実用上の観点からは付着層の膜厚は、1nm〜50nmとすることが好ましい。
軟磁性層形成工程(S3)では、軟磁性層3を、50nmのアモルファスCoTaZr層となるように、CoTaZrターゲットを用いて成膜した。
配向制御層形成工程(S4)では、配向制御層4を、アモルファスのTaからなる層が膜厚3nm形成されるように、Taターゲットを用いて成膜した。下地層形成工程(S5)では、下地層5として、膜厚20nmのRu層を形成した。なお、下地層5をRuからなる2層としてもよい。上層側のRuを形成する際に、下層側のRuを形成するときよりもArのガス圧を高くすることにより、結晶配向性を改善することができる。
グラニュラー層形成工程(S6)では、グラニュラー層6は、非磁性物質の例としてのSiOを含有するCoCrPtからなる硬磁性体のターゲットを用いて、10nmのhcp結晶構造を形成した。なお、非磁性物質は磁性粒(磁性グレイン)間の交換相互作用が抑制、または、遮断されるように、磁性粒の周囲に粒界部を形成しうる物質であって、コバルト(Co)と固溶しない非磁性物質であればよい。例えば酸化珪素(SiOx)、クロム(Cr)、酸化クロム(CrO)、酸化チタン(TiO)、酸化ジルコン(ZrO)、酸化タンタル(Ta)を例示できる。
カップリング制御層形成工程(S7)では、カップリング制御層10は、Pd層により形成した。カップリング制御層10はPd層の他にPt層で形成することもできる。カップリング制御層10の膜厚は2nm以下が好ましく、さらに望ましくは0.5〜1.5nmである。
交換エネルギー制御層形成工程(S8)では、交換エネルギー制御層11はCoBとPdとの交互積層膜からなり、低Arガス圧で形成した。交換エネルギー制御層11の膜厚は1〜8nmが好ましく、望ましくは3〜6nmである。交換エネルギー制御層11は、Pdに代えてPtを用い、CoBとPtとを交互に積層することによって形成してもよい。
加熱工程(S9)では、交換エネルギー制御層11の成膜後に得られた中間品は、恒温槽により所定温度で所定時間加熱した。このときの加熱温度は100℃より高く250℃より低い程度と一般的なアニール処理の場合よりも低温とし、望ましくは150℃〜240℃程度とする。
続いて媒体保護層形成工程(S10)では、真空を保ったままカーボンをCVD法により成膜して媒体保護層8を形成した。媒体保護層8は、磁気ヘッドの衝撃から垂直磁気記録層を防護するための保護層である。一般にCVD法によって成膜されたカーボンはスパッタ法によって成膜したものと比べて膜硬度が向上するので、磁気ヘッドからの衝撃に対してより有効に垂直磁気記録層を防護することができる。
潤滑層形成工程(S11)では、潤滑層9は、PFPE(パーフロロポリエーテル)をディップコート法により成膜した。潤滑層9の膜厚は約1nmである。
以上の工程により製造される垂直磁気記録ディスクについて、Kerr効果測定装置の測定結果を図3に示す。図3は、加熱工程を経た場合の磁気特性と同工程を経ていない場合の磁気特性とを例示する(加熱工程における加熱温度200℃)。同図から明らかなように、加熱処理を施すことによりヒステリシスループの傾きが急峻となり、逆磁区核形成磁界Hnの絶対値が大きくなっている。
また、図4は恒温槽により50℃から250℃まで変化させ、加熱温度と逆磁区核形成磁界Hnの関係をグラフに示したものである。図に示されるようにHnの値は加熱温度依存性を示し、加熱温度が150℃から240℃程度、特に230℃前後の場合に大幅に向上することがわかる。なお、Hnの値は加熱温度が230℃を超えると急激に低下するので、温度管理の容易性と一定品質の確保とのバランスを取るという観点からは、加熱温度を200℃以下と設定して垂直磁気記録媒体の製造を行うことも非常に有効である。
なお、上記第1実施例においては、交換エネルギー制御層11を成膜した直後に加熱工程を行った。しかし、上記工程に限らず、交換エネルギー制御層11を成膜した後であれば、媒体保護層8や潤滑層9、その他の膜を形成した後に加熱処理を施しても、同様の効果を得ることができる。
[第2実施例]
本発明にかかる垂直磁気記録媒体の第2実施例について、図を参照して説明する。図5は第2実施例に係る垂直磁気記録ディスク(垂直磁気記録媒体)の構成を説明する図、図6は加熱工程における加熱による静磁気特性の変化を示す図である。上記第1実施例と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
図5に示す垂直磁気記録ディスクは、ディスク基体1、軟磁性層23、配向制御層4、下地層25、オンセット層27、グラニュラー層6(磁気記録層)、補助記録層29、媒体保護層8、潤滑層9を備える。
軟磁性層23は、第一軟磁性層23aと第二軟磁性層23cの間に非磁性のスペーサ層23bを介在させることによって、AFC(Antiferro-magnetic exchange coupling:反強磁***換結合)を備えるように構成した。これにより第一軟磁性層と第二軟磁性層の磁化方向を高い精度で反並行に整列させることができ、軟磁性層23から生じるノイズを低減することができる。具体的には、第一軟磁性層23a、第二軟磁性層23cの組成はCoTaZr(コバルト−タンタル−ジルコニウム)またはCoFeTaZr(コバルト−鉄−タンタル−ジルコニウム)とすることができる。スペーサ層23bの組成はRu(ルテニウム)とした。
配向制御層4は、軟磁性層23を防護する作用と、下地層25の結晶粒の配向の整列を促進する作用を備える。配向制御層4としては、fcc構造を有するPt(白金)、NiW(ニッケル−タングステン)もしくはNiCr(ニッケル−クロム)の層とすることができる。
下地層25はRuからなる2層構造となっている。上層側の第二下地層25bを形成する際に、下層側の第一下地層25aを形成するときよりもArのガス圧を高くすることにより、結晶配向性とグラニュラー層6の磁性粒子の分離を同時に改善することができる。
オンセット層27は非磁性のグラニュラー層である。下地層25のhcp結晶構造の上に非磁性のグラニュラー層を形成し、この上にグラニュラー層6を成長させることにより、磁性のグラニュラー層6を初期段階(立ち上がり)から分離させる作用を有している。オンセット層27の組成は非磁性のCoCrRu−SiO(SiO:酸化珪素)とした。
グラニュラー層6は、非磁性物質である酸化チタン(TiO)を含有するCoCrPt(コバルト−クロム−白金)からなる硬磁性体のターゲットを用いて、hcp結晶構造を形成した。
補助記録層29(連続層)はグラニュラー層6の上に高い垂直磁気異方性を示す薄膜を形成し、交換エネルギー制御層を構成するものである。これによりグラニュラー層6の高密度記録性と低ノイズ性に加えて、補助記録層29の高熱ゆらぎ耐性を付け加えることができる。補助記録層29の組成は、CoCrPtBとした。
補助記録層29の成膜後に得られた中間品は、恒温槽により所定温度で所定時間加熱した。このときの加熱温度は100℃より高く250℃より低い程度と一般的なアニール処理の場合よりも低温とし、望ましくは150℃〜240℃程度とする。
補助記録層29の上には、上記第1実施例と同様に媒体保護層8と潤滑層9を成膜した。以上の製造工程により、垂直磁気記録媒体が得られた。
得られた垂直磁気記録ディスクの静磁気特性をPolar Kerr効果測定装置を用いて評価を行った。その結果を図6および表1に示す。図6および表1において、実施例として加熱処理1は210℃の加熱工程を経た場合、加熱処理2は240℃の加熱工程を経た場合、比較例として非加熱処理は加熱工程を経ていない場合である。なお図表においてOeはエルステッド(磁界の強さを表す)である。
Figure 2007114400
図6および表1から明らかなように、加熱処理を施すことによりヒステリシスループの傾きが急峻となり、逆磁区核形成磁界Hnの絶対値が大きくなっている。またに示されるようにHnの値は加熱温度依存性を示し、加熱温度を非加熱処理から加熱処理1ではわずかに向上するが、さらに加熱処理2と上げることにより大幅に向上することがわかる。
上記説明した如く、本発明によれば、既存の製造プロセスを大幅に変更することなく(量産性を損なうことなく)容易に逆磁区核形成磁界Hnを高めることができ、WATE特性を改善することが可能になる。
本発明は、垂直磁気記録方式のHDD等に搭載される垂直磁気記録媒体の製造方法として利用することができる。

Claims (7)

  1. 基体上に軟磁性層を形成する軟磁性層形成工程と、
    前記軟磁性層の上層としてグラニュラー構造を有する磁気記録層を形成する磁気記録層形成工程と、
    前記磁気記録層の上層又は下層として垂直磁気異方性を有する連続層を形成する連続層形成工程と、
    前記連続層形成工程において前記連続層を形成することにより得られた媒体を、逆磁区核形成磁界の値を向上させるために加熱する加熱工程とを備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
  2. 前記加熱工程は、温度を150℃〜240℃の範囲で施すことを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
  3. 前記基体がガラス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。
  4. 前記軟磁性層をFe系軟磁性材料、Co系軟磁性材料又はFeCo系合金軟磁性材料により形成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。
  5. 前記磁気記録層はCoCrPt及び非磁性物質を含むグラニュラー構造の強磁性層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。
  6. 前記連続層を、Co系合金とPd又はPtとを交互に積層してなる交換エネルギー制御層、及び、Pd又はPtからなり前記交換エネルギー制御層を前記磁気記録層に結合するカップリング制御層を積層して形成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。
  7. 前記連続層は、CoCrPt系合金を主体とした磁性材料からなる単層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。
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