垂直磁気記録媒体の製造方法及び垂直磁気記録媒体、磁気ディスク装置
【課題】高記録密度を有する垂直磁気記録媒体の量産を安定して行うためには、軟磁性下地層の特性を劣化させることなく成膜を行う技術が必要である。
【解決手段】基板１上に密着層２を形成し、次に第一軟磁性層３１及び第二軟磁性層３２をそれぞれ２５ｎｍ形成し、非磁性層３３であるＲｕを形成し、第三軟磁性層３４及び第四軟磁性層３５をそれぞれ２５ｎｍ形成して軟磁性下地層３を作製した。第一軟磁性層３1と第二軟磁性層３２及び第三軟磁性層３４と第四軟磁性層３５はそれぞれ強磁性的に結合しており、第二軟磁性層３２と第三軟磁性層３４はＲｕ非磁性層３３を介して反強磁性的に結合している。その後、基板半径方向に磁界を印加しながら冷却を行い、次に、中間層４であるＲｕを形成し、記録層５を形成し、保護膜６を形成した。
【解決手段】基板１上に密着層２を形成し、次に第一軟磁性層３１及び第二軟磁性層３２をそれぞれ２５ｎｍ形成し、非磁性層３３であるＲｕを形成し、第三軟磁性層３４及び第四軟磁性層３５をそれぞれ２５ｎｍ形成して軟磁性下地層３を作製した。第一軟磁性層３1と第二軟磁性層３２及び第三軟磁性層３４と第四軟磁性層３５はそれぞれ強磁性的に結合しており、第二軟磁性層３２と第三軟磁性層３４はＲｕ非磁性層３３を介して反強磁性的に結合している。その後、基板半径方向に磁界を印加しながら冷却を行い、次に、中間層４であるＲｕを形成し、記録層５を形成し、保護膜６を形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録媒体の製造方法及び垂直磁気記録媒体に係わり、特に垂直磁気記録ディスクを量産するための製造方法に関する。また、垂直磁気記録ディスクを搭載した磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報化社会の進行により日常的に扱う情報量が増加し、これに伴って磁気記憶装置に対する大容量化の要求が強くなっている。これに対応すべく、高感度の磁気ヘッドや低ノイズの磁気記録媒体などの開発が精力的に行われている。現在実用化されている面内磁気記録方式の場合は媒体に記録された磁化が互いに逆向きに向き合って隣接するので、線記録密度を高めるためには記録層の保磁力を増大させるとともに膜厚を減少させることが必要である。
【０００３】
ところが、記録層の保磁力が大きくなると記録ヘッドの書き込み能力が不足する問題が生じ、記録層の膜厚が小さくなると熱減磁により記録情報が失われる問題が生じる。このような問題のために現在の面内磁気記録方式を用いて記録密度を向上させることが困難となってきている。
【０００４】
これらの問題を克服する手段として垂直磁気記録方式が検討されている。垂直磁気記録方式の場合は隣接する磁化が向き合わないために高密度記録状態が安定であり、本質的に高密度記録に適した方式であると考えられる。また、単磁極型の記録ヘッドと軟磁性裏打層（軟磁性下地層）を有する２層垂直磁気記録媒体とを組合せることにより、記録効率を上げることができ、記録膜の保磁力増加に対応することも可能であると考えられる。
【０００５】
軟磁性下地層(SUL)に求められる特性は、記録層の書き込み補助を行うために十分な飽和磁束密度と膜厚の積、スパイクノイズの原因になる磁壁の除去、浮遊磁界耐性と隣接消去に対する耐性である。これらを兼ね備えたSULとして、軟磁性層と軟磁性層の間にRuを挟み込み、それぞれの軟磁性層を反強磁性結合(APC)させて、磁壁の発生を防ぎ、浮遊磁界耐性を向上させるものが知られている（以下、この構成のSULのことをAPC-SULと呼ぶ）。安定して量産を行うことを考慮すると、面内媒体の量産に用いられているように、基板を加熱するのが好ましい。または、特許文献１や特許文献２に記載されているように、一度加熱を行い、冷却を行うことにより、常に基板温度をある温度で一定にしておくことが好ましい。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５-９３０４０号公報
【特許文献２】特開２００２-３６７１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、APC-SULは熱に弱いため、基板を加熱してAPC-SULを形成すると、後に冷却を行っても反強磁性結合が失われてしまうという問題がある。また、軟磁性層の膜厚が厚いため、スパッタプラズマによる基板温度上昇がAPC−SULの特性を下げるという問題がある。さらに、成膜枚数が増えるにつれて、軟磁性層のターゲットが熱を帯び、それが成膜中に基板に伝わり、基板温度上昇を招き、APC−SULの特性を下げるという問題がある。これまでは、このような問題のあるなか、APC-SULの量産についての検討が十分に行われていなかった。垂直磁気記録媒体が製品化され、量産を行うためには、性能を満たした垂直磁気記録媒体を、一枚のみではなく、大量に安定して製造を行わなくてはならない。
【０００８】
本発明の目的は、反強磁性結合を失わせることなく、軟磁性下地層の成膜が可能な垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、磁気特性を劣化させることなく量産に適した垂直磁気記録媒体を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、信頼性の高い垂直磁気記録ディスクを搭載した磁気ディスク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成ための本発明の代表的な発明は、
基板の上に密着層と、第一の軟磁性層と、第二の軟磁性層と、非磁性層と、第三の軟磁性層と、第四の軟磁性層と、中間層と、記録層と、保護膜とをスパッタリングにより順次積層してなる垂直記録媒体の製造方法において、
前記非磁性層を積層する前か後に、磁界中冷却を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、軟磁性下地層あるいは記録層を形成する際の温度上昇を抑制でき、従来技術では困難とされていた垂直磁気記録媒体の量産を、軟磁性下地層の特性や、記録層の記録再生特性をいずれも劣化させることなく安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施例の垂直磁気記録媒体は、高速スパッタ装置(ANELVA株式会社製、C3040-Ｐ22)を用いて作製した。本装置は２２個のプロセスチャンバ（P1〜P22）、基板ロードチャンバ（以下LCと記す）、基板アンロードチャンバ（以下ULCと記す）、ホルダ・アッシング・チャンバ（P０）、４個のコーナーチャンバ（C1〜C4）、VTC(Vacuum Tunnel Chamber)から構成されている。それぞれのチャンバは独立に排気されており、到達真空度は５×10−５Ｐａ以下である。各成膜チャンバにはロータリー・マグネトロン・カソードが片面に２個ずつ付いており、各チャンバに合計４個付いている。そして、各キャリアには、ホルダが２つ付いており、同時に２枚の基板を搭載できる。各チャンバ毎にキャリアは停止し、スパッタリングにより各層が形成される。この工程を、キャリアがP1〜P22まで順に搬送しながら行うことで、基板上に膜が積層される。
【００１４】
チャンバには図３のようにターゲットを取り付けた。まず、各チャンバの真空度が１×10-4Ｐａ以下の状態まで真空排気を行ったあと、ターゲット表面の付着物や、酸化物等を取り除き、清浄表面を現す目的で、図３に示す条件で１０００枚の成膜を２回に分けて行った。その後、各チャンバの真空度が５×10-５Ｐａ以下の状態まで再度真空排気を行ったあと、目的とする媒体を作製した。
【００１５】
軟磁性下地層の磁気特性は振動試料型磁力計VSM（VSM1600, DMS社製）を用いて測定した。作製した垂直磁気記録媒体を６ｍｍ角に切り出し、ホルダにセットし、基板半径方向および周方向に磁界を±２０ｋＡ／ｍ印加して測定を行った。
【００１６】
記録再生特性はスピンスタンドによって評価した。評価に用いたヘッドはシールドギャップ長５５ｎｍ、トラック幅１２０ｎｍの巨大磁気抵抗効果を利用した再生素子と、トラック幅１７０ｎｍの単磁極書き込み素子からなる複合磁気ヘッドである。周速１０ｍ／sec、スキュー角０度、磁気スペーシング約１５ｎｍの条件で再生出力とノイズを測定し、媒体Ｓ／Ｎは線記録密度１９７０ｆｒ／ｍｍの信号を記録したときの孤立波再生出力と線記録密度２３６２０ｆｒ／ｍｍの信号を記録したときの積分ノイズとの比として求めた。
【００１７】
以下、本発明の具体的な実施例について、図面を参照して説明する。
＜実施例１＞
図１に実施例１の垂直磁気記録媒体（垂直磁気記録ディスク）１００の構成を示す。基板１には外形６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍのガラスディスクを用い、スパッタリング法により順次積層した、密着層２、軟磁性下地層３、中間層４、記録層５、保護膜６を有する。図４に各層の作製に用いたターゲットとＡｒガス圧、成膜レート及び膜厚を示す。
【００１８】
本実施例の媒体の製造プロセスを図２に示す。まず、ガラス基板１上に密着層２であるＡｌ−Ｔｉを１０ｎｍ形成し、次に第一軟磁性層３１及び第二軟磁性層３２であるＣｏ−Ｔａ−Ｚｒ合金（Ｃｏ系合金）をそれぞれ２５ｎｍ形成し、非磁性層３３であるＲｕを０．７ｎｍ、第三軟磁性層３４及び第四軟磁性層３５であるＣｏ−Ｔａ−Ｚｒをそれぞれ２５ｎｍ形成して軟磁性下地層３を作製した。ここで第一軟磁性層３1と第二軟磁性層３２及び第三軟磁性層３４と第四軟磁性層３５はそれぞれ強磁性的に結合しており、第二軟磁性層３２と第三軟磁性層３４はＲｕ非磁性層３３を介して反強磁性的に結合している。その後、後述する方法で、基板半径方向に磁界を印加しながら冷却を行った。次に、中間層４であるＲｕを２０ｎｍ形成した。そして、記録層５であるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ-ＳｉＯ２合金（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系合金）を１４ｎｍ形成し、保護膜６であるカーボンをＣＶＤ法を用いて４ｎｍ形成した。その後、パーフルオロアルキルポリエーテル系の材料をフルオルカーボン材で希釈した潤滑剤を塗布し、表面にバニッシュをかけて本実施例である垂直磁気記録ディスク１００を作製した。スパッタガスとしてはＡｒを使用し、記録層５を形成する際には酸素を２０ｍＰａの分圧で添加した。保護膜６を形成する時は、Ｃ２Ｈ４ガスを使用した。
【００１９】
ここで、冷却機構について説明する。図５に示すように、冷却チャンバにはガス導入管１３及び排気口１６が設けられ、内部に断面がコの字型の冷却器１４がキャリア１５に保持された基板を所定の距離をあけて囲むように設けられている。ガス導入管１３は、バルブを介して容器１２に繋がっている。容器１２はバルブを介してガス供給源１１から水素ガスを充填できるようになっている。冷却器１４は冷凍機（図示せず）と連結され、循環する冷媒により、−１４０℃に保たれている。排気口１６が開いたときに真空ポンプ１７により水素ガスの排気を行う。
【００２０】
次に冷却プロセスについて説明する。図６（a）のように、キャリア１５を冷却チャンバに搬入し、冷却器１４の間に挿入する。この状態で図６（ｂ）のように排気口１６を閉めて冷却チャンバを密閉する。次にガス導入管１３側のバルブを開き、容器１２に溜め込んだ水素ガスをガス導入管１３を介して冷却チャンバ内に一気に導入し、冷却チャンバの内部圧力を８０Ｐａ以上にする（図６（c））。この状態で３sec間保持し、水素ガスにより、冷却器１４と基板との間の熱交換を行う。その後、バルブを閉じ、排気口１６を開け、溜め込んでいた水素ガスを排気する。同時にガス供給源１１側のバルブを開き、ガス供給源１１から容器１２に水素ガスを充填する。水素ガスの溜め込みから排気までを１サイクルとして、軟磁性下地層３の膜厚によってサイクル数を変更し、基板１を所定の温度に冷却している。基板１の温度は、キャリア１５が冷却チャンバから次のチャンバに移動する際に測定している。基板温度は少なくとも１２０°Ｃまで下げることが望ましい。
【００２１】
冷却中は基板半径方向に磁界を印加することが望ましい。ここで軟磁性下地層３の半径方向の磁化が飽和する必要があり、磁界の大きさは少なくとも基板上で２ｋＡ／ｍ以上の磁界が印加されていれば良い。また、キャリア１５の移動中に基板１に磁界が印加されないようにすることが望ましく、キャリア１５が冷却チャンバに入り停止した後、チャンバに設置された電磁石により基板半径方向に磁界を印加して、キャリア１５が搬送を開始する０．５秒前に磁界をゼロにしている。このような磁界中冷却工程を行うことにより、軟磁性下地層３に、より確実に一軸異方性を付与することができる。
【００２２】
本実施例の媒体Ａを図４の成膜プロセス条件で作製し、２０００枚の連続成膜を行った。比較例として、図７に示すように、冷却を行わない媒体Ｂと、第一軟磁性層３１と第三軟磁性層３４をそれぞれ５０ｎｍ形成した媒体Ｃを用意した。比較例の媒体Ｂ、Ｃの他の層構成や成膜条件は本実施例の媒体Ａと同じである。１００枚目に作製した本実施例の媒体Ａの磁化曲線を図８に示す。基板半径方向に磁界を印加して測定した磁化曲線は、ゼロ磁界を含む磁界範囲で安定な磁化状態を有するステップ状の形状をしている。この安定な領域では第一及び第二軟磁性層と第三及び第四軟磁性層の磁化は互いに反平行を向いており、Ｒｕ非磁性層を介して反強磁性的に結合している。安定な領域から、正磁界側の飽和磁化状態へ遷移する磁界の絶対値は上記軟磁性層間に働く反強磁性的な結合の大きさを示しており、以下Ｈｅｘと記す。Ｈｅｘが大きいということは、その磁界範囲で外部磁界に対する磁化状態の変化を抑制することが出来るため、軟磁性下地層の課題の一つである外部浮遊磁界耐力を改善することに有効である。
【００２３】
図９の（ａ）に本実施例の媒体Ａの成膜枚数に対するＨｅｘの変化を、(ｂ)及び（ｃ）に比較例の媒体Ｂ及びＣのＨｅｘの変化を示す。（ａ）では、２０００枚目までＨｅｘの値は殆ど変わらず、安定した特性が得られている。しかし(b)では、成膜開始は（ａ）と同等のＨｅｘを示しているが、成膜枚数と共にその値が減少していることがわかる。さらに（ｃ）では、成膜開始よりＨｅｘの値が小さく、成膜枚数と共にさらに減少していくことがわかる。
【００２４】
次に上記媒体の記録再生特性を評価し、Ｈｅｘとの関係を調べた。図１０の（ａ）は本実施例の媒体Ａの媒体Ｓ／Ｎを、（ｂ）及び（ｃ）は比較例の媒体Ｂ及びＣの媒体Ｓ／Ｎを示す。本実施例の媒体Ａは、作成枚数によらず高くて安定したＳ／Ｎが得られた。一方、比較例の媒体Ｂ及びＣは、Ｈｅｘの変化と同様に成膜枚数とともに低下している。（ｂ）では１５００枚目以上で、媒体Ａに比較して約-１ｄＢ劣化し、（ｃ）では成膜開始ですでに-２ｄＢ程度劣化していることがわかる。図９のＨｅｘとの関係を調べると、Ｈｅｘが２．２ｋＡ/ｍ以上で高い媒体Ｓ／Ｎを示すことがわかる。
【００２５】
これらのことから、本実施例のように、軟磁性下地層３を少なくとも４工程に分けて成膜し、冷却を行うことで、ＨｅｘやＳ／Ｎを低下させることなく、安定に連続成膜を行うことができることが分かった。
【００２６】
本実施例の媒体Ａと同じ層構成及び成膜プロセスで形成された媒体を用いて、冷却中の磁界の大きさとＨｅｘの関係を調べた。その結果を図１１に示す。磁界の大きさが２ｋＡ／ｍ以上の場合に２．２ｋＡ／ｍ以上の大きなＨｅｘが得られることが分かった。より安定した高Ｈｅｘを得るためには磁界の大きさが４ｋＡ／ｍ以上であることが望ましい。
【００２７】
次に、冷却時間を変えて冷却後の基板温度とＨｅｘの関係を調べた。その結果を図１２に示す。印加磁界の大きさは４ｋＡ／ｍとし、熱交換時間と排気時間は同じにしている。基板温度が１２０°Ｃ以上の場合に、Ｈｅｘは急激に低下することが分かった。また、より高いＨｅｘを得るためには基板温度は８０°Ｃまで下げることが望ましいことが分かった。図１２に示す結果から、基板の冷却温度は５０°Ｃ〜１２０°Ｃの範囲にするのが好適である。
【００２８】
冷却時の熱交換時間と排気時間がＨｅｘに及ぼす影響を調べた。媒体の層構成及び成膜条件は本実施例の媒体Ａと同じである。ここで熱交換時間と排気時間の和は５．９secと一定にしている。図１３に熱交換時間と排気時間、連続で成膜した１００枚目と２０００枚目のＨｅｘを示す。熱交換時間が２secの媒体Ｄは、１００枚目でもＨｅｘは他と比べて小さく、成膜枚数が増えるとＨｅｘは低下する。熱交換時間を２．５secにすると２０００枚目まで安定して高いＨｅｘが得られる。さらに熱交換時間を４secまで長くすると、１００枚目のＨｅｘも逆に小さくなることが分かった。熱交換時間が２．５secまでは時間が長いほど基板温度は低下するが、２．５sec以上長くしても基板温度は殆ど変わらないと考えられる。熱交換時間が４sec以上でＨｅｘが低下したのは、排気時間が短くなって、注入している水素ガスが十分に排気されないためと考えられる。このことから、安定して高いＨｅｘを得るためには熱交換時間は２．５sec以上で、かつ排気時間が２．０sec以上であることが望ましいことが分かった。
【００２９】
実施例１と同じ層構成の媒体を用いて冷却のタイミングとＨｅｘの大きさと安定性の関係を調べた。冷却の工程箇所以外は実施例１の成膜プロセスと同じである。図１４に、成膜工程の概略図を示す。図１５に作製した媒体Ｋ〜ＮのＨｅｘと媒体Ｓ／Ｎについてまとめた。
媒体Ｋを作製するための成膜工程（１）は、冷却工程が非磁性層を形成する工程と第三軟磁性層を形成する工程の間に設けられている。
媒体Ｌを作製するための成膜工程（２）は、冷却工程が第二軟磁性層を形成する工程と非磁性層を形成する工程の間に設けられている。
比較例の媒体Ｍを作製するための成膜工程（３）は、冷却工程が密着層を形成する工程と第一軟磁性層を形成する工程の間に設けられている。
比較例の媒体Ｎを作製するための成膜工程（４）は、冷却工程が中間層を形成する工程と記録層を形成する工程の間に設けられている。
【００３０】
媒体ＫおよびＬは、実施例１で作成した媒体Ａよりも大きいＨｅｘと高い媒体Ｓ／Ｎが得られ、２０００枚目も同等の特性を持つ媒体を作製できる。また、比較例の媒体Ｍ及びＮは、１００枚目のＨｅｘ、媒体Ｓ／Ｎともに実施例１の媒体Ａより小さく、２０００枚目の値は減少している。このことから、冷却を行う個所は非磁性層を形成する前か後が良く、第二軟磁性層を形成する工程と非磁性層を形成する工程の間か、非磁性層を形成する工程と第三軟磁性層を形成する工程の間か、或いは実施例１で示したように第四軟磁性層を形成する工程と中間層を形成する工程の間に行うことが望ましいことがわかる。特に第二軟磁性層を形成する工程と、非磁性層を形成する工程との間に冷却工程を行うことが、高いＨｅｘと媒体Ｓ／Ｎを得る上で最も効果があることがわかる。
【００３１】
＜実施例２＞
図１６に実施例２の垂直磁気記録媒体（垂直磁気記録ディスク）２００の構成を示す。基板２１には外形６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍのガラスディスクを用い、スパッタリング法により、密着層２２、軟磁性下地層２３、中間層２４、記録層２５、保護膜２６を順次形成した。図１７に本実施例の媒体の製造プロセスを示す。まず、ガラス基板２１上に密着層２２であるＡｌ−Ｔｉを１０ｎｍ形成し、次に第一軟磁性層２３１であるＣｏ−Ｔａ−Ｚｒを５０ｎｍ形成し、その上に非磁性層２３２であるＲｕを０．７ｎｍ、第二軟磁性層２３３であるＣｏ−Ｔａ−Ｚｒ合金をそれぞれ５０ｎｍ形成して軟磁性下地層２３を作製した。ここで第一軟磁性層２３1と第二軟磁性層２３３はＲｕ非磁性層２３２を介して反強磁性的に結合している。その後、基板半径方向に磁界を印加しながら基板を所定の温度まで冷却した。次に、第一中間層２４１であるＴａを２ｎｍ、第二中間層２４２であるＲｕを２０ｎｍ形成した。その後、２回目の冷却を行い、記録層２５であるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ-ＳｉＯ２合金を１４ｎｍ形成し、保護膜２６であるカーボンをＣＶＤ法を用いて４ｎｍ形成した。その後、パーフルオロアルキルポリエーテル系の材料をフルオルカーボン材で希釈した潤滑剤を塗布し、表面にバニッシュをかけて垂直磁気記録ディスク２００を作製した。スパッタガスとしてはＡｒを使用し、記録層２５を形成する際には酸素を２０ｍＰａの分圧で添加した。保護膜２６を形成する時は、Ｃ２Ｈ４ガスを使用した。本実施例２の冷却条件は実施例１と同じである。
【００３２】
実施例１の媒体と同様に、２０００枚の連続成膜を行い、１００枚目と２０００枚目のＨｅｘと媒体Ｓ／Ｎを評価した。比較のために実施例１の媒体Ａの結果をあわせて図１８に示す。本実施例２の媒体Ｏは上記実施例１で作成した媒体Ａと同程度の特性が得られた。このことから、冷却工程を２回行うことにより、軟磁性下地層の４分割成膜と同様の効果が得られることがわかった。
【００３３】
図１９に上記実施例１及び２の垂直記録媒体（垂直磁気記録ディスク）１００，２００を搭載した磁気ディスク装置の一例を示す。磁気ディスク装置１０００は、垂直磁気記録ディスク１００、垂直磁気記録ディスク１００を装着し回転させるスピンドルモータ３００、垂直磁気記録ディスク１００に対して磁気記録あるいは再生を行う磁気ヘッド４００、磁気ヘッド４００を支持するサスペンション５００、サスペンション５００が取り付けられボイスコイル７００を保持するキャリッジ６００、ボイスコイル７００の上下に配置された磁気回路８００、磁気ヘッド４００のアンロード時に磁気ヘッド４００が退避するランプ機構９００とを備えている。ボイスコイル７００に通電することにより、キャリッジ６００が回転し、サスペンション５００に支持されている磁気ヘッド４００が、垂直磁気記録ディスク１００，２００の半径方向に移動されて位置決めされ、磁気記録あるいは再生を行う。この磁気ディスク装置は、上記実施例の垂直磁気記録ディスクを搭載しているので、磁気特性に優れた高信頼性の磁気ディスク装置である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１による垂直磁気記録媒体の断面図である。
【図２】実施例１による垂直磁気記録媒体の製造プロセスを示す図である。
【図３】ターゲット表面の清浄表面を現す目的で行う成膜の条件を示す図である。
【図４】実施例１による垂直磁気記録媒体の成膜条件を示す図である。
【図５】冷却機構の構成を示す図である。
【図６】冷却機構の動作を示す図である。
【図７】実施例１の媒体と比較例の媒体の層構成を示す図である。
【図８】実施例１の垂直磁気記録媒体の磁化曲線を示す図である。
【図９】連続成膜時の成膜枚数と反強磁性結合磁界Ｈｅｘの関係を示す図である。
【図１０】連続成膜時の成膜枚数と媒体Ｓ／Ｎの関係を示す図である。
【図１１】冷却時の磁界の大きさと反強磁性結合磁界Ｈｅｘの関係を示す図である。
【図１２】冷却後の基板温度と反強磁性結合磁界Ｈｅｘの関係を示す図である。
【図１３】熱交換時間と排気時間、連続成膜した１００枚目と２０００枚目のＨｅｘを示す図である。
【図１４】実施例１と比較例の垂直磁気記録媒体の製造プロセスを示す図である。
【図１５】図１４に示したプロセスで作成した媒体のＨｅｘと媒体Ｓ／Ｎを示す図である。
【図１６】本発明の実施例２による垂直磁気記録媒体の断面図である。
【図１７】実施例２による垂直磁気記録媒体の製造プロセスを示す図である。
【図１８】図１７のプロセスで作成した実施例２による垂直磁気記録媒体のＨｅｘと媒体Ｓ／Ｎを示す図である。
【図１９】実施例１及び２による垂直磁気記録ディスクを搭載した磁気ディスク装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１，２１…基板、
２，２２…密着層、
３，２３…軟磁性下地層、
３１，２３１…第一の軟磁性層、
３２，２３３…第二の軟磁性層、
３３，２３２…非磁性層、
３４…第三の軟磁性層、
３５…第四の軟磁性層、
４，２４…中間層、
５，２５…記録層、
６，２６…保護膜、
１１…ガス供給源、
１２…容器、
１３…ガス導入管、
１４…冷却器、
１５…キャリア、
１６…排気口、
１７…真空ポンプ、
１００，２００…垂直磁気記録媒体（垂直磁気記録ディスク）、
３００…スピンドルモータ、
４００…磁気ヘッド、
５００…サスペンション、
６００…キャリッジ、
７００…ボイスコイル、
８００…磁気回路、
９００…ランプ機構、
１０００…磁気ディスク装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録媒体の製造方法及び垂直磁気記録媒体に係わり、特に垂直磁気記録ディスクを量産するための製造方法に関する。また、垂直磁気記録ディスクを搭載した磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報化社会の進行により日常的に扱う情報量が増加し、これに伴って磁気記憶装置に対する大容量化の要求が強くなっている。これに対応すべく、高感度の磁気ヘッドや低ノイズの磁気記録媒体などの開発が精力的に行われている。現在実用化されている面内磁気記録方式の場合は媒体に記録された磁化が互いに逆向きに向き合って隣接するので、線記録密度を高めるためには記録層の保磁力を増大させるとともに膜厚を減少させることが必要である。
【０００３】
ところが、記録層の保磁力が大きくなると記録ヘッドの書き込み能力が不足する問題が生じ、記録層の膜厚が小さくなると熱減磁により記録情報が失われる問題が生じる。このような問題のために現在の面内磁気記録方式を用いて記録密度を向上させることが困難となってきている。
【０００４】
これらの問題を克服する手段として垂直磁気記録方式が検討されている。垂直磁気記録方式の場合は隣接する磁化が向き合わないために高密度記録状態が安定であり、本質的に高密度記録に適した方式であると考えられる。また、単磁極型の記録ヘッドと軟磁性裏打層（軟磁性下地層）を有する２層垂直磁気記録媒体とを組合せることにより、記録効率を上げることができ、記録膜の保磁力増加に対応することも可能であると考えられる。
【０００５】
軟磁性下地層(SUL)に求められる特性は、記録層の書き込み補助を行うために十分な飽和磁束密度と膜厚の積、スパイクノイズの原因になる磁壁の除去、浮遊磁界耐性と隣接消去に対する耐性である。これらを兼ね備えたSULとして、軟磁性層と軟磁性層の間にRuを挟み込み、それぞれの軟磁性層を反強磁性結合(APC)させて、磁壁の発生を防ぎ、浮遊磁界耐性を向上させるものが知られている（以下、この構成のSULのことをAPC-SULと呼ぶ）。安定して量産を行うことを考慮すると、面内媒体の量産に用いられているように、基板を加熱するのが好ましい。または、特許文献１や特許文献２に記載されているように、一度加熱を行い、冷却を行うことにより、常に基板温度をある温度で一定にしておくことが好ましい。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５-９３０４０号公報
【特許文献２】特開２００２-３６７１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、APC-SULは熱に弱いため、基板を加熱してAPC-SULを形成すると、後に冷却を行っても反強磁性結合が失われてしまうという問題がある。また、軟磁性層の膜厚が厚いため、スパッタプラズマによる基板温度上昇がAPC−SULの特性を下げるという問題がある。さらに、成膜枚数が増えるにつれて、軟磁性層のターゲットが熱を帯び、それが成膜中に基板に伝わり、基板温度上昇を招き、APC−SULの特性を下げるという問題がある。これまでは、このような問題のあるなか、APC-SULの量産についての検討が十分に行われていなかった。垂直磁気記録媒体が製品化され、量産を行うためには、性能を満たした垂直磁気記録媒体を、一枚のみではなく、大量に安定して製造を行わなくてはならない。
【０００８】
本発明の目的は、反強磁性結合を失わせることなく、軟磁性下地層の成膜が可能な垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、磁気特性を劣化させることなく量産に適した垂直磁気記録媒体を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、信頼性の高い垂直磁気記録ディスクを搭載した磁気ディスク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成ための本発明の代表的な発明は、
基板の上に密着層と、第一の軟磁性層と、第二の軟磁性層と、非磁性層と、第三の軟磁性層と、第四の軟磁性層と、中間層と、記録層と、保護膜とをスパッタリングにより順次積層してなる垂直記録媒体の製造方法において、
前記非磁性層を積層する前か後に、磁界中冷却を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、軟磁性下地層あるいは記録層を形成する際の温度上昇を抑制でき、従来技術では困難とされていた垂直磁気記録媒体の量産を、軟磁性下地層の特性や、記録層の記録再生特性をいずれも劣化させることなく安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施例の垂直磁気記録媒体は、高速スパッタ装置(ANELVA株式会社製、C3040-Ｐ22)を用いて作製した。本装置は２２個のプロセスチャンバ（P1〜P22）、基板ロードチャンバ（以下LCと記す）、基板アンロードチャンバ（以下ULCと記す）、ホルダ・アッシング・チャンバ（P０）、４個のコーナーチャンバ（C1〜C4）、VTC(Vacuum Tunnel Chamber)から構成されている。それぞれのチャンバは独立に排気されており、到達真空度は５×10−５Ｐａ以下である。各成膜チャンバにはロータリー・マグネトロン・カソードが片面に２個ずつ付いており、各チャンバに合計４個付いている。そして、各キャリアには、ホルダが２つ付いており、同時に２枚の基板を搭載できる。各チャンバ毎にキャリアは停止し、スパッタリングにより各層が形成される。この工程を、キャリアがP1〜P22まで順に搬送しながら行うことで、基板上に膜が積層される。
【００１４】
チャンバには図３のようにターゲットを取り付けた。まず、各チャンバの真空度が１×10-4Ｐａ以下の状態まで真空排気を行ったあと、ターゲット表面の付着物や、酸化物等を取り除き、清浄表面を現す目的で、図３に示す条件で１０００枚の成膜を２回に分けて行った。その後、各チャンバの真空度が５×10-５Ｐａ以下の状態まで再度真空排気を行ったあと、目的とする媒体を作製した。
【００１５】
軟磁性下地層の磁気特性は振動試料型磁力計VSM（VSM1600, DMS社製）を用いて測定した。作製した垂直磁気記録媒体を６ｍｍ角に切り出し、ホルダにセットし、基板半径方向および周方向に磁界を±２０ｋＡ／ｍ印加して測定を行った。
【００１６】
記録再生特性はスピンスタンドによって評価した。評価に用いたヘッドはシールドギャップ長５５ｎｍ、トラック幅１２０ｎｍの巨大磁気抵抗効果を利用した再生素子と、トラック幅１７０ｎｍの単磁極書き込み素子からなる複合磁気ヘッドである。周速１０ｍ／sec、スキュー角０度、磁気スペーシング約１５ｎｍの条件で再生出力とノイズを測定し、媒体Ｓ／Ｎは線記録密度１９７０ｆｒ／ｍｍの信号を記録したときの孤立波再生出力と線記録密度２３６２０ｆｒ／ｍｍの信号を記録したときの積分ノイズとの比として求めた。
【００１７】
以下、本発明の具体的な実施例について、図面を参照して説明する。
＜実施例１＞
図１に実施例１の垂直磁気記録媒体（垂直磁気記録ディスク）１００の構成を示す。基板１には外形６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍのガラスディスクを用い、スパッタリング法により順次積層した、密着層２、軟磁性下地層３、中間層４、記録層５、保護膜６を有する。図４に各層の作製に用いたターゲットとＡｒガス圧、成膜レート及び膜厚を示す。
【００１８】
本実施例の媒体の製造プロセスを図２に示す。まず、ガラス基板１上に密着層２であるＡｌ−Ｔｉを１０ｎｍ形成し、次に第一軟磁性層３１及び第二軟磁性層３２であるＣｏ−Ｔａ−Ｚｒ合金（Ｃｏ系合金）をそれぞれ２５ｎｍ形成し、非磁性層３３であるＲｕを０．７ｎｍ、第三軟磁性層３４及び第四軟磁性層３５であるＣｏ−Ｔａ−Ｚｒをそれぞれ２５ｎｍ形成して軟磁性下地層３を作製した。ここで第一軟磁性層３1と第二軟磁性層３２及び第三軟磁性層３４と第四軟磁性層３５はそれぞれ強磁性的に結合しており、第二軟磁性層３２と第三軟磁性層３４はＲｕ非磁性層３３を介して反強磁性的に結合している。その後、後述する方法で、基板半径方向に磁界を印加しながら冷却を行った。次に、中間層４であるＲｕを２０ｎｍ形成した。そして、記録層５であるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ-ＳｉＯ２合金（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系合金）を１４ｎｍ形成し、保護膜６であるカーボンをＣＶＤ法を用いて４ｎｍ形成した。その後、パーフルオロアルキルポリエーテル系の材料をフルオルカーボン材で希釈した潤滑剤を塗布し、表面にバニッシュをかけて本実施例である垂直磁気記録ディスク１００を作製した。スパッタガスとしてはＡｒを使用し、記録層５を形成する際には酸素を２０ｍＰａの分圧で添加した。保護膜６を形成する時は、Ｃ２Ｈ４ガスを使用した。
【００１９】
ここで、冷却機構について説明する。図５に示すように、冷却チャンバにはガス導入管１３及び排気口１６が設けられ、内部に断面がコの字型の冷却器１４がキャリア１５に保持された基板を所定の距離をあけて囲むように設けられている。ガス導入管１３は、バルブを介して容器１２に繋がっている。容器１２はバルブを介してガス供給源１１から水素ガスを充填できるようになっている。冷却器１４は冷凍機（図示せず）と連結され、循環する冷媒により、−１４０℃に保たれている。排気口１６が開いたときに真空ポンプ１７により水素ガスの排気を行う。
【００２０】
次に冷却プロセスについて説明する。図６（a）のように、キャリア１５を冷却チャンバに搬入し、冷却器１４の間に挿入する。この状態で図６（ｂ）のように排気口１６を閉めて冷却チャンバを密閉する。次にガス導入管１３側のバルブを開き、容器１２に溜め込んだ水素ガスをガス導入管１３を介して冷却チャンバ内に一気に導入し、冷却チャンバの内部圧力を８０Ｐａ以上にする（図６（c））。この状態で３sec間保持し、水素ガスにより、冷却器１４と基板との間の熱交換を行う。その後、バルブを閉じ、排気口１６を開け、溜め込んでいた水素ガスを排気する。同時にガス供給源１１側のバルブを開き、ガス供給源１１から容器１２に水素ガスを充填する。水素ガスの溜め込みから排気までを１サイクルとして、軟磁性下地層３の膜厚によってサイクル数を変更し、基板１を所定の温度に冷却している。基板１の温度は、キャリア１５が冷却チャンバから次のチャンバに移動する際に測定している。基板温度は少なくとも１２０°Ｃまで下げることが望ましい。
【００２１】
冷却中は基板半径方向に磁界を印加することが望ましい。ここで軟磁性下地層３の半径方向の磁化が飽和する必要があり、磁界の大きさは少なくとも基板上で２ｋＡ／ｍ以上の磁界が印加されていれば良い。また、キャリア１５の移動中に基板１に磁界が印加されないようにすることが望ましく、キャリア１５が冷却チャンバに入り停止した後、チャンバに設置された電磁石により基板半径方向に磁界を印加して、キャリア１５が搬送を開始する０．５秒前に磁界をゼロにしている。このような磁界中冷却工程を行うことにより、軟磁性下地層３に、より確実に一軸異方性を付与することができる。
【００２２】
本実施例の媒体Ａを図４の成膜プロセス条件で作製し、２０００枚の連続成膜を行った。比較例として、図７に示すように、冷却を行わない媒体Ｂと、第一軟磁性層３１と第三軟磁性層３４をそれぞれ５０ｎｍ形成した媒体Ｃを用意した。比較例の媒体Ｂ、Ｃの他の層構成や成膜条件は本実施例の媒体Ａと同じである。１００枚目に作製した本実施例の媒体Ａの磁化曲線を図８に示す。基板半径方向に磁界を印加して測定した磁化曲線は、ゼロ磁界を含む磁界範囲で安定な磁化状態を有するステップ状の形状をしている。この安定な領域では第一及び第二軟磁性層と第三及び第四軟磁性層の磁化は互いに反平行を向いており、Ｒｕ非磁性層を介して反強磁性的に結合している。安定な領域から、正磁界側の飽和磁化状態へ遷移する磁界の絶対値は上記軟磁性層間に働く反強磁性的な結合の大きさを示しており、以下Ｈｅｘと記す。Ｈｅｘが大きいということは、その磁界範囲で外部磁界に対する磁化状態の変化を抑制することが出来るため、軟磁性下地層の課題の一つである外部浮遊磁界耐力を改善することに有効である。
【００２３】
図９の（ａ）に本実施例の媒体Ａの成膜枚数に対するＨｅｘの変化を、(ｂ)及び（ｃ）に比較例の媒体Ｂ及びＣのＨｅｘの変化を示す。（ａ）では、２０００枚目までＨｅｘの値は殆ど変わらず、安定した特性が得られている。しかし(b)では、成膜開始は（ａ）と同等のＨｅｘを示しているが、成膜枚数と共にその値が減少していることがわかる。さらに（ｃ）では、成膜開始よりＨｅｘの値が小さく、成膜枚数と共にさらに減少していくことがわかる。
【００２４】
次に上記媒体の記録再生特性を評価し、Ｈｅｘとの関係を調べた。図１０の（ａ）は本実施例の媒体Ａの媒体Ｓ／Ｎを、（ｂ）及び（ｃ）は比較例の媒体Ｂ及びＣの媒体Ｓ／Ｎを示す。本実施例の媒体Ａは、作成枚数によらず高くて安定したＳ／Ｎが得られた。一方、比較例の媒体Ｂ及びＣは、Ｈｅｘの変化と同様に成膜枚数とともに低下している。（ｂ）では１５００枚目以上で、媒体Ａに比較して約-１ｄＢ劣化し、（ｃ）では成膜開始ですでに-２ｄＢ程度劣化していることがわかる。図９のＨｅｘとの関係を調べると、Ｈｅｘが２．２ｋＡ/ｍ以上で高い媒体Ｓ／Ｎを示すことがわかる。
【００２５】
これらのことから、本実施例のように、軟磁性下地層３を少なくとも４工程に分けて成膜し、冷却を行うことで、ＨｅｘやＳ／Ｎを低下させることなく、安定に連続成膜を行うことができることが分かった。
【００２６】
本実施例の媒体Ａと同じ層構成及び成膜プロセスで形成された媒体を用いて、冷却中の磁界の大きさとＨｅｘの関係を調べた。その結果を図１１に示す。磁界の大きさが２ｋＡ／ｍ以上の場合に２．２ｋＡ／ｍ以上の大きなＨｅｘが得られることが分かった。より安定した高Ｈｅｘを得るためには磁界の大きさが４ｋＡ／ｍ以上であることが望ましい。
【００２７】
次に、冷却時間を変えて冷却後の基板温度とＨｅｘの関係を調べた。その結果を図１２に示す。印加磁界の大きさは４ｋＡ／ｍとし、熱交換時間と排気時間は同じにしている。基板温度が１２０°Ｃ以上の場合に、Ｈｅｘは急激に低下することが分かった。また、より高いＨｅｘを得るためには基板温度は８０°Ｃまで下げることが望ましいことが分かった。図１２に示す結果から、基板の冷却温度は５０°Ｃ〜１２０°Ｃの範囲にするのが好適である。
【００２８】
冷却時の熱交換時間と排気時間がＨｅｘに及ぼす影響を調べた。媒体の層構成及び成膜条件は本実施例の媒体Ａと同じである。ここで熱交換時間と排気時間の和は５．９secと一定にしている。図１３に熱交換時間と排気時間、連続で成膜した１００枚目と２０００枚目のＨｅｘを示す。熱交換時間が２secの媒体Ｄは、１００枚目でもＨｅｘは他と比べて小さく、成膜枚数が増えるとＨｅｘは低下する。熱交換時間を２．５secにすると２０００枚目まで安定して高いＨｅｘが得られる。さらに熱交換時間を４secまで長くすると、１００枚目のＨｅｘも逆に小さくなることが分かった。熱交換時間が２．５secまでは時間が長いほど基板温度は低下するが、２．５sec以上長くしても基板温度は殆ど変わらないと考えられる。熱交換時間が４sec以上でＨｅｘが低下したのは、排気時間が短くなって、注入している水素ガスが十分に排気されないためと考えられる。このことから、安定して高いＨｅｘを得るためには熱交換時間は２．５sec以上で、かつ排気時間が２．０sec以上であることが望ましいことが分かった。
【００２９】
実施例１と同じ層構成の媒体を用いて冷却のタイミングとＨｅｘの大きさと安定性の関係を調べた。冷却の工程箇所以外は実施例１の成膜プロセスと同じである。図１４に、成膜工程の概略図を示す。図１５に作製した媒体Ｋ〜ＮのＨｅｘと媒体Ｓ／Ｎについてまとめた。
媒体Ｋを作製するための成膜工程（１）は、冷却工程が非磁性層を形成する工程と第三軟磁性層を形成する工程の間に設けられている。
媒体Ｌを作製するための成膜工程（２）は、冷却工程が第二軟磁性層を形成する工程と非磁性層を形成する工程の間に設けられている。
比較例の媒体Ｍを作製するための成膜工程（３）は、冷却工程が密着層を形成する工程と第一軟磁性層を形成する工程の間に設けられている。
比較例の媒体Ｎを作製するための成膜工程（４）は、冷却工程が中間層を形成する工程と記録層を形成する工程の間に設けられている。
【００３０】
媒体ＫおよびＬは、実施例１で作成した媒体Ａよりも大きいＨｅｘと高い媒体Ｓ／Ｎが得られ、２０００枚目も同等の特性を持つ媒体を作製できる。また、比較例の媒体Ｍ及びＮは、１００枚目のＨｅｘ、媒体Ｓ／Ｎともに実施例１の媒体Ａより小さく、２０００枚目の値は減少している。このことから、冷却を行う個所は非磁性層を形成する前か後が良く、第二軟磁性層を形成する工程と非磁性層を形成する工程の間か、非磁性層を形成する工程と第三軟磁性層を形成する工程の間か、或いは実施例１で示したように第四軟磁性層を形成する工程と中間層を形成する工程の間に行うことが望ましいことがわかる。特に第二軟磁性層を形成する工程と、非磁性層を形成する工程との間に冷却工程を行うことが、高いＨｅｘと媒体Ｓ／Ｎを得る上で最も効果があることがわかる。
【００３１】
＜実施例２＞
図１６に実施例２の垂直磁気記録媒体（垂直磁気記録ディスク）２００の構成を示す。基板２１には外形６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍのガラスディスクを用い、スパッタリング法により、密着層２２、軟磁性下地層２３、中間層２４、記録層２５、保護膜２６を順次形成した。図１７に本実施例の媒体の製造プロセスを示す。まず、ガラス基板２１上に密着層２２であるＡｌ−Ｔｉを１０ｎｍ形成し、次に第一軟磁性層２３１であるＣｏ−Ｔａ−Ｚｒを５０ｎｍ形成し、その上に非磁性層２３２であるＲｕを０．７ｎｍ、第二軟磁性層２３３であるＣｏ−Ｔａ−Ｚｒ合金をそれぞれ５０ｎｍ形成して軟磁性下地層２３を作製した。ここで第一軟磁性層２３1と第二軟磁性層２３３はＲｕ非磁性層２３２を介して反強磁性的に結合している。その後、基板半径方向に磁界を印加しながら基板を所定の温度まで冷却した。次に、第一中間層２４１であるＴａを２ｎｍ、第二中間層２４２であるＲｕを２０ｎｍ形成した。その後、２回目の冷却を行い、記録層２５であるＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ-ＳｉＯ２合金を１４ｎｍ形成し、保護膜２６であるカーボンをＣＶＤ法を用いて４ｎｍ形成した。その後、パーフルオロアルキルポリエーテル系の材料をフルオルカーボン材で希釈した潤滑剤を塗布し、表面にバニッシュをかけて垂直磁気記録ディスク２００を作製した。スパッタガスとしてはＡｒを使用し、記録層２５を形成する際には酸素を２０ｍＰａの分圧で添加した。保護膜２６を形成する時は、Ｃ２Ｈ４ガスを使用した。本実施例２の冷却条件は実施例１と同じである。
【００３２】
実施例１の媒体と同様に、２０００枚の連続成膜を行い、１００枚目と２０００枚目のＨｅｘと媒体Ｓ／Ｎを評価した。比較のために実施例１の媒体Ａの結果をあわせて図１８に示す。本実施例２の媒体Ｏは上記実施例１で作成した媒体Ａと同程度の特性が得られた。このことから、冷却工程を２回行うことにより、軟磁性下地層の４分割成膜と同様の効果が得られることがわかった。
【００３３】
図１９に上記実施例１及び２の垂直記録媒体（垂直磁気記録ディスク）１００，２００を搭載した磁気ディスク装置の一例を示す。磁気ディスク装置１０００は、垂直磁気記録ディスク１００、垂直磁気記録ディスク１００を装着し回転させるスピンドルモータ３００、垂直磁気記録ディスク１００に対して磁気記録あるいは再生を行う磁気ヘッド４００、磁気ヘッド４００を支持するサスペンション５００、サスペンション５００が取り付けられボイスコイル７００を保持するキャリッジ６００、ボイスコイル７００の上下に配置された磁気回路８００、磁気ヘッド４００のアンロード時に磁気ヘッド４００が退避するランプ機構９００とを備えている。ボイスコイル７００に通電することにより、キャリッジ６００が回転し、サスペンション５００に支持されている磁気ヘッド４００が、垂直磁気記録ディスク１００，２００の半径方向に移動されて位置決めされ、磁気記録あるいは再生を行う。この磁気ディスク装置は、上記実施例の垂直磁気記録ディスクを搭載しているので、磁気特性に優れた高信頼性の磁気ディスク装置である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１による垂直磁気記録媒体の断面図である。
【図２】実施例１による垂直磁気記録媒体の製造プロセスを示す図である。
【図３】ターゲット表面の清浄表面を現す目的で行う成膜の条件を示す図である。
【図４】実施例１による垂直磁気記録媒体の成膜条件を示す図である。
【図５】冷却機構の構成を示す図である。
【図６】冷却機構の動作を示す図である。
【図７】実施例１の媒体と比較例の媒体の層構成を示す図である。
【図８】実施例１の垂直磁気記録媒体の磁化曲線を示す図である。
【図９】連続成膜時の成膜枚数と反強磁性結合磁界Ｈｅｘの関係を示す図である。
【図１０】連続成膜時の成膜枚数と媒体Ｓ／Ｎの関係を示す図である。
【図１１】冷却時の磁界の大きさと反強磁性結合磁界Ｈｅｘの関係を示す図である。
【図１２】冷却後の基板温度と反強磁性結合磁界Ｈｅｘの関係を示す図である。
【図１３】熱交換時間と排気時間、連続成膜した１００枚目と２０００枚目のＨｅｘを示す図である。
【図１４】実施例１と比較例の垂直磁気記録媒体の製造プロセスを示す図である。
【図１５】図１４に示したプロセスで作成した媒体のＨｅｘと媒体Ｓ／Ｎを示す図である。
【図１６】本発明の実施例２による垂直磁気記録媒体の断面図である。
【図１７】実施例２による垂直磁気記録媒体の製造プロセスを示す図である。
【図１８】図１７のプロセスで作成した実施例２による垂直磁気記録媒体のＨｅｘと媒体Ｓ／Ｎを示す図である。
【図１９】実施例１及び２による垂直磁気記録ディスクを搭載した磁気ディスク装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１，２１…基板、
２，２２…密着層、
３，２３…軟磁性下地層、
３１，２３１…第一の軟磁性層、
３２，２３３…第二の軟磁性層、
３３，２３２…非磁性層、
３４…第三の軟磁性層、
３５…第四の軟磁性層、
４，２４…中間層、
５，２５…記録層、
６，２６…保護膜、
１１…ガス供給源、
１２…容器、
１３…ガス導入管、
１４…冷却器、
１５…キャリア、
１６…排気口、
１７…真空ポンプ、
１００，２００…垂直磁気記録媒体（垂直磁気記録ディスク）、
３００…スピンドルモータ、
４００…磁気ヘッド、
５００…サスペンション、
６００…キャリッジ、
７００…ボイスコイル、
８００…磁気回路、
９００…ランプ機構、
１０００…磁気ディスク装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に密着層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記密着層の上に第一の軟磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記第一の軟磁性層の上に第二の軟磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記第二の軟磁性層の上に非磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記非磁性層の上に第三の軟磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記第三の軟磁性層の上に第四の軟磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記第四の軟磁性層の上に中間層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記中間層の上に記録層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記記録層の上に保護膜をスパッタリングにより形成するステップと、を含み、
前記非磁性層を形成するステップの前か後に、磁界中冷却を行うステップをさらに含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２】
前記磁界中冷却を行うステップが、前記第四の軟磁性層を形成するステップと前記中間層を形成するステップの間にある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。
【請求項３】
前記磁界中冷却を行うステップが、前記非磁性層を形成するステップと前記第三の軟磁性層を形成するステップの間にある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。
【請求項４】
前記磁界中冷却を行うステップが、前記第二の軟磁性層を形成するステップと前記非磁性層を形成するステップの間にある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。
【請求項５】
前記磁界中冷却を行うステップにおける磁界は、前記基板の半径方向に印加される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。
【請求項６】
前記磁界中冷却を行うステップにおける磁界の大きさは、２ｋＡ／ｍ以上である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。
【請求項７】
前記磁界中冷却を行うステップにおいて、前記基板の温度を５０°Ｃ〜１２０°Ｃに冷却する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。
【請求項８】
前記磁界中冷却を行うステップは、ガス導入管と排気口と熱冷機に連結している冷却器が設けられた冷却チャンバ内で行われ、前記ガス導入管より導入された水素ガスを用いて前記冷却器と前記基板との熱交換を行うステップと、前記水素ガスを排気するステップと、を含む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。
【請求項９】
前記磁界中冷却を行うステップにおいて、前記熱交換を行うステップと前記水素ガスを排気するステップとを１サイクルとし、該１サイクル内での熱交換時間が２．５秒以上であり、排気時間が２秒以上であることを特徴とする請求項８記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
前記非磁性層と前記中間層がＲｕである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。
【請求項１１】
さらに前記保護膜の上に潤滑剤を塗布するステップを含む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。
【請求項１２】
基板の上に密着層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記密着層の上に第一の軟磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記第一の軟磁性層の上に非磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記非磁性層の上に第二の軟磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記第二の軟磁性層を形成した後の前記基板を磁界中冷却を行うステップと、
前記第二の軟磁性層の上に中間層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記中間層を形成した後の前記基板を冷却するステップと、
前記中間層の上に記録層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記記録層の上に保護膜をスパッタリングにより形成するステップと、
を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１３】
前記磁界中冷却を行うステップにおける磁界は、前記基板の半径方向に印加されることを特徴とする請求項１２記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１４】
さらに前記保護膜の上に潤滑剤を塗布するステップを含むことを特徴とする請求項１２記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１５】
基板と、
前記基板の上に設けられた密着層と、
前記密着層の上に設けられた第一の軟磁性層と、
前記第一の軟磁性層の上に設けられた第二の軟磁性層と、
前記第二の軟磁性層の上に設けられた非磁性層と、
前記非磁性層の上に設けられた第三の軟磁性層と、
前記第三の軟磁性層の上に設けられた第四の軟磁性層と、
前記第四の軟磁性層の上に設けられた中間層と、
前記中間層の上に設けられた記録層と、
前記記録層の上に設けられた保護膜と、を有し、
前記第一の軟磁性層と前記第二の軟磁性層は強磁性的に結合しており、
前記第三の軟磁性層と前記第四の軟磁性層は強磁性的に結合しており、
前記第二の軟磁性層と前記第三の軟磁性層は反強磁性的に結合しており、
前記反強磁性的な結合の大きさが２．２ｋＡ／ｍ以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１６】
前記非磁性層と前記中間層がＲｕであることを特徴とする請求項１５記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１７】
前記第一乃至第四の軟磁性層は、Ｃｏ系合金であり、前記記録層はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系合金であることを特徴とする請求項１６記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１８】
前記第一乃至第四の軟磁性層は、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ合金であり、前記記録層はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−ＳｉＯ２合金であることを特徴とする請求項１６記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１９】
基板と、
前記基板の上に設けられた密着層と、
前記密着層の上に設けられた第一の軟磁性層と、
前記第一の軟磁性層の上に設けられた非磁性層と、
前記非磁性層の上に設けられた第二の軟磁性層と、
前記第二の軟磁性層の上に設けられた中間層と、
前記中間層の上に設けられた記録層と、
前記記録層の上に設けられた保護膜と、を有し、
前記第一の軟磁性層と前記第二の軟磁性層は反強磁性的に結合しており、
前記反強磁性的な結合の大きさが２．２ｋＡ／ｍ以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２０】
基板と、
前記基板の上に設けられた密着層と、
前記密着層の上に設けられた第一の軟磁性層と、
前記第一の軟磁性層の上に設けられた第二の軟磁性層と、
前記第二の軟磁性層の上に設けられた非磁性層と、
前記非磁性層の上に設けられた第三の軟磁性層と、
前記第三の軟磁性層の上に設けられた第四の軟磁性層と、
前記第四の軟磁性層の上に設けられた中間層と、
前記中間層の上に設けられた記録層と、
前記記録層の上に設けられた保護膜と、を有し、
前記第一の軟磁性層と前記第二の軟磁性層は強磁性的に結合しており、
前記第三の軟磁性層と前記第四の軟磁性層は強磁性的に結合しており、
前記第二の軟磁性層と前記第三の軟磁性層は反強磁性的に結合しており、
前記反強磁性的な結合の大きさが２．２ｋＡ／ｍ以上である垂直磁気記録ディスクと、
前記垂直磁気記ディスクを装着し回転させるスピンドルモータと、
前記垂直磁気記録ディスクに対して磁気記録あるいは再生を行う磁気ヘッドと、
を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１】
基板の上に密着層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記密着層の上に第一の軟磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記第一の軟磁性層の上に第二の軟磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記第二の軟磁性層の上に非磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記非磁性層の上に第三の軟磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記第三の軟磁性層の上に第四の軟磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記第四の軟磁性層の上に中間層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記中間層の上に記録層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記記録層の上に保護膜をスパッタリングにより形成するステップと、を含み、
前記非磁性層を形成するステップの前か後に、磁界中冷却を行うステップをさらに含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２】
前記磁界中冷却を行うステップが、前記第四の軟磁性層を形成するステップと前記中間層を形成するステップの間にある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。
【請求項３】
前記磁界中冷却を行うステップが、前記非磁性層を形成するステップと前記第三の軟磁性層を形成するステップの間にある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。
【請求項４】
前記磁界中冷却を行うステップが、前記第二の軟磁性層を形成するステップと前記非磁性層を形成するステップの間にある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。
【請求項５】
前記磁界中冷却を行うステップにおける磁界は、前記基板の半径方向に印加される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。
【請求項６】
前記磁界中冷却を行うステップにおける磁界の大きさは、２ｋＡ／ｍ以上である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。
【請求項７】
前記磁界中冷却を行うステップにおいて、前記基板の温度を５０°Ｃ〜１２０°Ｃに冷却する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。
【請求項８】
前記磁界中冷却を行うステップは、ガス導入管と排気口と熱冷機に連結している冷却器が設けられた冷却チャンバ内で行われ、前記ガス導入管より導入された水素ガスを用いて前記冷却器と前記基板との熱交換を行うステップと、前記水素ガスを排気するステップと、を含む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。
【請求項９】
前記磁界中冷却を行うステップにおいて、前記熱交換を行うステップと前記水素ガスを排気するステップとを１サイクルとし、該１サイクル内での熱交換時間が２．５秒以上であり、排気時間が２秒以上であることを特徴とする請求項８記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
前記非磁性層と前記中間層がＲｕである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。
【請求項１１】
さらに前記保護膜の上に潤滑剤を塗布するステップを含む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。
【請求項１２】
基板の上に密着層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記密着層の上に第一の軟磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記第一の軟磁性層の上に非磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記非磁性層の上に第二の軟磁性層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記第二の軟磁性層を形成した後の前記基板を磁界中冷却を行うステップと、
前記第二の軟磁性層の上に中間層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記中間層を形成した後の前記基板を冷却するステップと、
前記中間層の上に記録層をスパッタリングにより形成するステップと、
前記記録層の上に保護膜をスパッタリングにより形成するステップと、
を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１３】
前記磁界中冷却を行うステップにおける磁界は、前記基板の半径方向に印加されることを特徴とする請求項１２記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１４】
さらに前記保護膜の上に潤滑剤を塗布するステップを含むことを特徴とする請求項１２記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１５】
基板と、
前記基板の上に設けられた密着層と、
前記密着層の上に設けられた第一の軟磁性層と、
前記第一の軟磁性層の上に設けられた第二の軟磁性層と、
前記第二の軟磁性層の上に設けられた非磁性層と、
前記非磁性層の上に設けられた第三の軟磁性層と、
前記第三の軟磁性層の上に設けられた第四の軟磁性層と、
前記第四の軟磁性層の上に設けられた中間層と、
前記中間層の上に設けられた記録層と、
前記記録層の上に設けられた保護膜と、を有し、
前記第一の軟磁性層と前記第二の軟磁性層は強磁性的に結合しており、
前記第三の軟磁性層と前記第四の軟磁性層は強磁性的に結合しており、
前記第二の軟磁性層と前記第三の軟磁性層は反強磁性的に結合しており、
前記反強磁性的な結合の大きさが２．２ｋＡ／ｍ以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１６】
前記非磁性層と前記中間層がＲｕであることを特徴とする請求項１５記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１７】
前記第一乃至第四の軟磁性層は、Ｃｏ系合金であり、前記記録層はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系合金であることを特徴とする請求項１６記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１８】
前記第一乃至第四の軟磁性層は、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ合金であり、前記記録層はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−ＳｉＯ２合金であることを特徴とする請求項１６記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１９】
基板と、
前記基板の上に設けられた密着層と、
前記密着層の上に設けられた第一の軟磁性層と、
前記第一の軟磁性層の上に設けられた非磁性層と、
前記非磁性層の上に設けられた第二の軟磁性層と、
前記第二の軟磁性層の上に設けられた中間層と、
前記中間層の上に設けられた記録層と、
前記記録層の上に設けられた保護膜と、を有し、
前記第一の軟磁性層と前記第二の軟磁性層は反強磁性的に結合しており、
前記反強磁性的な結合の大きさが２．２ｋＡ／ｍ以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２０】
基板と、
前記基板の上に設けられた密着層と、
前記密着層の上に設けられた第一の軟磁性層と、
前記第一の軟磁性層の上に設けられた第二の軟磁性層と、
前記第二の軟磁性層の上に設けられた非磁性層と、
前記非磁性層の上に設けられた第三の軟磁性層と、
前記第三の軟磁性層の上に設けられた第四の軟磁性層と、
前記第四の軟磁性層の上に設けられた中間層と、
前記中間層の上に設けられた記録層と、
前記記録層の上に設けられた保護膜と、を有し、
前記第一の軟磁性層と前記第二の軟磁性層は強磁性的に結合しており、
前記第三の軟磁性層と前記第四の軟磁性層は強磁性的に結合しており、
前記第二の軟磁性層と前記第三の軟磁性層は反強磁性的に結合しており、
前記反強磁性的な結合の大きさが２．２ｋＡ／ｍ以上である垂直磁気記録ディスクと、
前記垂直磁気記ディスクを装着し回転させるスピンドルモータと、
前記垂直磁気記録ディスクに対して磁気記録あるいは再生を行う磁気ヘッドと、
を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００７−６６４１６（Ｐ２００７−６６４１６Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５０７３２（Ｐ２００５−２５０７３２）
【出願日】平成１７年８月３１日（２００５．８．３１）
【出願人】（５０３１１６２８０）ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月３１日（２００５．８．３１）
【出願人】（５０３１１６２８０）ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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