磁気記録媒体の製造方法
【課題】 Siと酸素を含むグラニュラー記録層の成膜時に生じる、巨大な珪素酸化物の堆積による媒体表面の突起を抑制し、浮上性及び信頼性に優れた磁気記録媒体を高い歩留で製造する。
【解決手段】 少なくともCoを含む合金と、結晶質SiO2粉末を混合したターゲットを用いてスパッタリング法を用いて記録層を成膜する。
【解決手段】 少なくともCoを含む合金と、結晶質SiO2粉末を混合したターゲットを用いてスパッタリング法を用いて記録層を成膜する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁気記録媒体の製造方法に係り、特に、垂直磁気記録技術に適用される磁気記録媒体の製造方法に関わる。
【背景技術】
【0002】
磁気記録装置の大容量化のため、面記録密度を高める技術として、垂直磁気記録方式が注目されている。垂直磁気記録方式は、記録媒体の磁化を媒体面に垂直に、かつ隣り合う記録ビット内の磁化が互いに反平行になるように記録ビットを形成する方式である。垂直磁気記録方式では、磁化遷移領域での反磁界が小さいため面内磁気記録方式に比べて急峻な磁化遷移領域が形成され、高密度で磁化が安定する。従って、面内磁気記録方式と比較して、同じ記録分解能を得るために膜厚を大きくして磁性粒子体積を大きくすることができ、記録された磁化の経時的な減衰、すなわち熱減磁を抑制できる。さらに単磁極ヘッドと、垂直記録層及び軟磁性下地層を備えた垂直磁気記録媒体との組み合わせにおいて、高い記録磁界が得られ、垂直記録層に磁気異方性の高い材料を選択することが可能となり、熱減磁をさらに抑制することができる。
【0003】
垂直磁気記録媒体の記録層材料として、現在CoCr基合金結晶質膜が主流となっている。hcp構造を有するCoCr結晶のc軸を媒体面に垂直になるように結晶配向を制御することにより、記録層の磁化容易軸を媒体面に垂直に保つことができる。ここでCoCr基合金結晶粒子のサイズを小さく、かつばらつきを低減し、各粒子間の磁気的相互作用を低減することによって媒体ノイズを低減し、記録密度を向上することが可能となる。このような記録層構造を制御する一方式として、強磁性粒子の周囲を酸化物などの非磁性物質で取り囲んだ、一般にグラニュラー膜と呼ばれる記録層が提案されている。グラニュラー記録層において、非磁性の粒界相が磁性粒子を分離し、磁性粒子間の相互作用を低減し、磁化遷移領域でのノイズが低減することができる。特開2003−178413号公報には、CoとPtを含む強磁性合金と体積密度が15%から40%の酸化物からなる記録層を有する垂直磁気記録媒体が開示されている。また、IEEE Transactions on Magnetics, Vol.40, No.4, July 2004, pp. 2498-2500, “Role of Oxygen Incorporation in Co-Cr-Pt-Si-O Perpendicular Magentic Recording Media”には、CoCrPt合金とSiO2を含有する複合型ターゲットを用い、アルゴン酸素混合ガス雰囲気中でDCマグネトロンスパッタによりグラニュラー構造を有する記録層を形成する方法が開示されている。酸素含有雰囲気中で反応性スパッタを行うことにより、保磁力が増加するとともに記録再生特性が向上することが報告されている。
【0004】
また、従来から用いられている面内磁気記録方式に用いる磁気記録媒体においても、グラニュラー構造を有する記録層を有した磁気記録媒体が、特開2003−178423号公報に開示されている。
【0005】
【特許文献1】特開2003−178413号公報
【特許文献2】特開2003−178423号公報
【非特許文献1】IEEE Transactions on Magnetics, Vol.40, No.4, July 2004, pp. 2498-2500
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
前記の磁気記録媒体の製造方法において、記録層を成膜するためのターゲットとしては、CoCrPt合金と粉末状の非晶質SiO2を混合して焼結法などにより形成したターゲットを用いるのが一般的である。この製造方法において、スパッタリング工程中、ターゲットから比較的大きなサイズの珪素酸化物が飛散し、媒体上に堆積され、突起欠陥が発生するという問題があった。磁気ヘッドの浮上量が20nmよりも低い場合、磁気ヘッドと突起との衝突により磁気ヘッド、及び磁気記録媒体が損傷し、装置が故障する恐れがある。また、突起が磁気記録媒体の表面研磨行程において除去された場合においても、除去された部位の記録層、保護層の欠落や、剥離した粒子による媒体表面の損傷により、浮上性、耐食性を著しく劣化させる問題がある。
【0007】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、浮上性や耐食性に優れ、磁気記録装置の故障発生率を低減する磁気記録媒体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明は、非磁性基板上に、磁性を有する結晶粒子とそれを取り巻くSi酸化物を主成分とする非磁性結晶粒界から構成される記録層をスパッタリング法で形成する際、少なくともCoを含む合金と、結晶質SiO2粉末を混合したターゲットを用いて、スパッタリング法によって記録層を成膜する。スパッタリング法としては、DCスパッタリングやDCパルス電源を用いたスパッタリング法(DCパルススパッタリング法)、RFスパッタリング法が利用できる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、結晶質SiO2粉末を混合したターゲットを用いて記録層をスパッタリング法によって形成することにより、ターゲットからの巨大な珪素酸化物粒子の飛来が抑制され、媒体表面の突起が減少する。このことにより、浮上性及び信頼性に優れ、歩留まりの高い磁気記録媒体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、図面を参照して、本発明の製造方法を垂直磁気記録媒体、及び長手磁気記録媒体に適用した実施例について説明する。
【実施例1】
【0011】
本実施例の垂直磁気記録媒体は、図2に示すインライン式のスパッタリング装置を用いて形成した。各チャンバは独立に排気されている。すべてのプロセスチャンバーは1×10-5Pa以下の真空度まで事前に排気し、基板を支持するキャリアを各プロセスチャンバーに移動させることにより順にプロセスを実施した。カーボン保護層は化学気相成長法(CVD)により形成し、それ以外の層はDCマグネトロンスパッタにより形成した。
【0012】
図3は、実施例1の製造方法により作製した垂直磁気記録媒体の断面構造の模式図である。この垂直磁気記録媒体は、基板11上にシード層12、軟磁性下地層13、粒径制御層14、グラニュラー記録層15、保護層16、及び液体潤滑層17を順次積層した構造を右有する。ただし、図3に示す構造はその一例を示したものであり、本発明の製造方法で作製する垂直磁気記録媒体は、図3に示される構造に限定されるものではない。
【0013】
図4は、この媒体の作製手順の概略図であり、以下に作製条件を示す。基板11には直径63.5mmのガラス基板を用いた。基板搬入チャンバ201から基板11を搬入し、真空排気後、シード層形成チャンバ202に基板を搬送し、基板11の上に基板との密着性を高めるためにNiTa合金からなる膜厚30nmのシード層12を形成した。ここでシード層12の成膜には、Ni−37.5at.%Taターゲットを用いた。シード層12は基板とシード層の上の層の両方に対する密着力を確保できれば良く、Ni系合金、Co系合金、Al系合金等いずれも使用可能である。例えば、NiTaZr合金、NiAl合金、CoTi合金、AlTa合金などを用いることができる。
【0014】
次に、軟磁性層形成チャンバ203〜205において、CoTaZr合金を50nm、Ruを0.8nm、CoTaZr合金を50nmに順次形成し、軟磁性層13を3層からなる構成とした。ここでCoTaZr層の成膜には、Co−3at.%Ta−5at.%Zrターゲットを用いた。このような3層構造とすることで、上下のCoTaZr合金層がRu層を介して反強磁性的に結合し、軟磁性層に起因するノイズを低減することができる。
【0015】
軟磁性材料、膜厚は、記録を行う際に十分なオーバーライト特性が得られる範囲内で選択すればよく、材料としては、例えばCoTaZr合金の代わりに、CoNbZr合金、CoTaNb合金、FeCoB合金などを用いることができ、軟磁性層材料全体の膜厚は50nmから300nmであれば問題ない。軟磁性層の構成としては、一層のCoTaZr合金などの軟磁性材料からなる軟磁性層の下に軟磁性層の磁区を固定するための磁区制御層を設けた構造や、前記のような3層構造の下に磁区制御層を設けた構造を用いても良い。
【0016】
次に、中間層形成チャンバ206,207において、膜厚1nmのTaと膜厚20nmのRuを順次形成した。中間層14は、記録層の結晶配向性や結晶粒径を制御し、記録層の結晶粒間の交換結合の低減に重要な役割を果たす。中間層14の膜厚、構成、材料は、上記効果が得られる範囲で設定すればよく、特に上記の膜厚、構成、材料に限定するものではない。上記中間層構成においてTa層の役割はRuの膜面垂直方向のc軸配向性を高めることである。これが満足される範囲で膜厚を設定すればよく、通常1nmから5nm程度の値が用いられる。Taの代わりに、面心立方格子(fcc)構造を有するPd,Pt,Cuやこれらを含有する合金、NiFeなどの強磁性FCC材料を用いても良く、NiTaなどのアモルファス構造を有する材料を用いてもよい。Ru層の役割は記録層の結晶粒径、結晶配向性の制御と結晶粒間の交換結合の低減である。これが満足される範囲で膜厚を設定すればよく、通常3nmから30nm程度の値が用いられる。また、Ruの代わりにRuを主成分とする合金やRuにSiO2などの酸化物を含有させたものを用いても良い。
【0017】
次に、記録層形成チャンバ208に搬送後、アルゴン酸素混合ガスを導入し、膜厚14nmの記録層15を形成後、0.5Pa以下まで排気を行い、チャンバ内に残留する酸素を低減した。記録層15の形成には、Co−13at.%Cr−20at.%Pt合金と粒子径1μmの結晶質SiO2を88:12mol%の比率で混合し、焼結法で形成した合金-酸化物複合型のターゲットを用いた。記録層15を形成する際の製膜レートを2.6nm/sとした。
【0018】
続いて、カーボン保護層形成チャンバ209に搬送後、保護層16として化学的気相成膜法(CVD法)により厚さ4nmのDLC(ダイアモンドライクカーボン)膜を形成した。続いて、基板搬出チャンバ210に基板を搬出後、大気開放してスパッタ装置から取り出し、その表面に有機系の潤滑剤を塗布して潤滑層17を形成した。
【0019】
中間層14のRu層の形成時には、スパッタガスとしてアルゴンガスを用いた。そのガス圧は2Paから6Pa程度であれば問題ないが、ここでは5Paとした。記録層15の形成時には、スパッタガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを用い、その総ガス圧は3Paから6Pa程度であれば問題ないが、ここでは4Paとした。アルゴン酸素混合ガス中の酸素濃度は、十分なSNRが得られる範囲で設定すればよく、ここでは2.5%とした。カーボン保護層の形成時にはエチレンに対して水素と窒素をそれぞれ20%、2%混合したガスを用い、トータルのガス圧は2Paとした。それ以外の層の形成の際には1Paとし、スパッタガスとしてアルゴンガスを用いた。
【0020】
実施例1と従来の製造方法との比較のため、非晶質SiO2を含むターゲットを用いて記録層15をスパッタ成膜する工程を含む製造方法を比較例1とした。比較例1の製造方法において、Co−13at.%Cr−20at.%Pt合金と粒子径1μmの非晶質SiO2を88:12mol%の比率で混合し、焼結法で形成したターゲットを用いて記録層15を成膜した。記録層のターゲット以外の膜構成及び作製条件は実施例1と同様とした。
【0021】
ターゲットに添加したSiO2粉末の結晶構造の評価は、CuKα線を用いたX線回折装置を用いて行った。磁気記録媒体の表面突起数の評価は、光学的表面検査装置を用いて媒体面あたりの0.2μm以上の突起の個数を計測した。作製した磁気記録媒体の信号-媒体ノイズ比SNRdについて、記録ヘッド幅170nm、再生ヘッド幅125nmの複合型単磁極ヘッドを用いて、一般的な記録再生特性評価テスタを用いて評価した。SNRdは15.7kfr/mmの線記録密度における再生出力と媒体ノイズの比によって評価した。
【0022】
図5に、実施例1で用いた記録層のターゲットに添加した結晶質SiO2粉末のX線回折ダイアグラムを示す。また、図6に、比較例1で用いた記録層のターゲットに添加した非晶質SiO2粉末のX線回折ダイアグラムを示す。図5に示すように、本発明の製造方法に用いた記録層のターゲットに添加したSiO2粉末において、ブラッグ角度2θ=26.6±0.1°に最大強度のピークを有している。
【0023】
図7に、実施例1の製造方法で用いた記録層のターゲットのX線回折ダイアグラムを示す。また、図8に、比較例1の製造方法で用いた記録層のターゲットのX線回折ダイアグラムを示す。図7に示すように、本発明の製造方法に用いた記録層のターゲットにおいても、ブラッグ角度2θ=26.6±0.1°にピークを有している。
【0024】
図1に、実施例1及び比較例1の製造方法によって垂直磁気記録媒体を3000枚作製したときの、媒体表面における0.2μm以上の突起個数の成膜枚数による推移を示す。成膜開始直後において、ターゲット表面の不純物などの影響により、いずれの製造方法においても突起個数が多いが、実施例1の製造方法において、約300枚の成膜によって面あたりの突起個数が200個以下となり、その後の成膜においても、常に突起個数が面あたり200個以下の良好な状態であった。一方、比較例1において、突起個数が200個以下となる枚数が約500枚と、実施例1に比較して多く、その後の成膜において、突起個数が200個以上となる媒体があった。
【0025】
実施例1及び比較例1で用いた記録層のターゲットの、3000枚成膜後の表面顕微鏡写真を、それぞれ図9、図10に示す。比較例1で用いたターゲットにおいて、表面が粗くなっているのに対し、実施例1で用いたターゲットの表面凹凸の周期が小さく、比較的なめらかであった。これは比較例1で用いたターゲットにおいて、大きなSiO2粒子がスパッタリングによって発生したためと考えられる。
【0026】
上記の結果について以下に考察する。結晶質SiO2粉末において、Si原子とO原子が共有結合によってSiO4四面体構造を形成し、さらに四面体のすべてのO原子が別の四面体に共有されて連結するため、各原子間の結合力が非常に強い。一方、非晶質SiO2粉末において、SiO4四面体構造は有しているがおのおのの四面体は無秩序に結合しており、その結合力は結晶質SiO2に比べ弱い。従って、非晶質SiO2を含むターゲットを用いた場合、低い衝突エネルギーにおいて、弱い結合の部分から比較的大きなサイズの珪素酸化物粒子が粉末から離脱し、これが媒体表面に到達して突起欠陥の原因となると考えられる。一方、結晶質SiO2を含むターゲットを用いた場合、SiO2粉末から粒子が離脱するエネルギーは高く均一であり、大きなサイズの粒子が離脱する確率が減少し、突起欠陥が減少すると考えられる。
【0027】
表1に実施例1及び比較例1の製造方法で作製した垂直磁気記録媒体の媒体信号/ノイズ比SNRd及び媒体欠陥に起因する出力変動で評価した歩留まり率を示す。SNRdは実施例1と比較例1で同等の値を示し、実施例1の製造方法で作製した磁気記録媒体の電磁変換特性については比較例1と遜色のないレベルであった。一方、実施例1の製造方法で作製した磁気記録媒体において突起欠陥が減少し、歩留まり率が改善した。
【0028】
【表1】
【0029】
なお、ターゲットに添加するSiO2粉末において、結晶質SiO2粉末と非晶質SiO2粉末を混合した場合、非晶質SiO2粉末から大きな粒子が飛来して突起欠陥を生ずるため、十分な歩留まり改善効果が得られない。従って、本発明の磁気記録媒体の製造方法において、グラニュラー記録層を形成するターゲットに添加するSiO2粉末の全量を結晶質SiO2粉末にすることによって最大の効果が得られることは自明である。
【実施例2】
【0030】
図11は、実施例2の製造方法により作製した長手磁気記録媒体の断面構造の模式図である。この長手磁気記録媒体は、基板101上に、第1シード層102、第2シード層103、下地層104、第1記録層105、Ru中間層106、第2記録層107、保護層108、液体潤滑層109を順次積層して形成したものである。ただし、図11に示す構造はその一例を示したものであり、本発明の製造方法で作製する長手磁気記録媒体は、図11に示される構造に限定されるものではない。
【0031】
以下に、媒体の作製条件を示す。基板101には直径63.5mmのガラス基板を用いた。基板101の上にTi−Al合金からなる膜厚30nmの第1シード層102をスパッタ法により形成した。ここで第1シード層102の成膜には、Ti−52at.%Alターゲットを用いた。次に、Ru−Al合金からなる30nmの第2シード層103をスパッタ法により形成した。ここで第2シード層103の成膜には、Ru−50at.%Alターゲットを用いた。さらにこの上に、膜厚5nmのCr−Mo合金からなる下地層104をスパッタ法により形成した。ここで下地層104の成膜には、Cr−20at.%Moターゲットを用いた。
【0032】
下地層104の上に、5nmの第1の記録層105、0.6nmのRu中間層106、15nmの第2の記録層107を順次形成した。記録層をこのような3層構造とし、Ru中間層106を介して第1の記録層105、第2の記録層107が反強磁性的に結合することによって、熱揺らぎ耐性に優れ、媒体ノイズを小さくすることができることが一般に知られている。
【0033】
ここで、第1の記録層105及び第2の記録層107は、第1の実施例の製造方法と同様、CoCrPt合金と結晶質SiO2粉末を混合したターゲットを用いて、アルゴンと酸素の混合雰囲気中でDCスパッタ法により形成した。第1の記録層105の形成には、Co−12at.%Cr−12at.%Pt合金と粒子径1μmの結晶質SiO2を94:6mol%の比率で混合したターゲットを用いた。また、第2の記録層107の形成には、Co−11at.%Cr−13at.%Pt合金と粒子径1μmの結晶質SiO2を93:7mol%の比率で混合したターゲットを用いた。
【0034】
続いて、第1の実施例の製造方法と同様に、4nmのDLC保護膜108をCVD法により形成し、成膜装置から搬出後、潤滑層109を形成した。
【0035】
本発明の製造方法の効果を評価するため、上記ターゲットに添加するSiO2を結晶質SiO2に代えて非晶質SiO2として、第1の記録層105及び第2の記録層107を形成する工程を含む製造方法を比較例2とした。
【0036】
表2に媒体欠陥に起因する出力変動で評価した歩留まり率を示す。長手記録媒体において、一般に垂直記録媒体に比較して膜厚が小さく、スクラッチ耐性が良好なため、歩留まり率は良好であるが、結晶質SiO2を添加したターゲットを用いた実施例2の製造方法は、比較例2の製造方法に比べ歩留まりが改善することが明らかとなった。
【0037】
【表2】
【0038】
以上より、本発明の磁気記録媒体の製造方法により、浮上性や耐食性に優れ、磁気記録装置の故障発生率を低減する磁気記録媒体を提供することが可能となった。特に、長手記録媒体に比べ膜厚の大きい垂直磁気記録媒体において、生産性が著しく改善することができた。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】実施例1と比較例1の製造方法による、垂直磁気記録媒体の表面突起欠陥数の成膜枚数による推移を示したグラフである
【図2】実施例1の製造方法における垂直磁気記録媒体の成膜装置を模式的に示した図である
【図3】実施例1の製造方法で作製した垂直磁気記録媒体の断面構成を模式的に示した図である。
【図4】実施例1の製造方法における垂直磁気記録媒体の成膜工程を示した図である。
【図5】実施例1の製造方法で使用した記録層のターゲットに添加した結晶質SiO2粉末のX線回折ダイアグラムを示したグラフである。
【図6】比較例1の製造方法で使用した記録層のターゲットに添加した非晶質SiO2粉末のX線回折ダイアグラムを示したグラフである。
【図7】実施例1の製造方法で使用した記録層のターゲットのX線回折ダイアグラムを示したグラフである。
【図8】比較例1の製造方法で使用した記録層のターゲットのX線回折ダイアグラムを示したグラフである。
【図9】実施例1の製造方法で使用した記録層のターゲットの、3000枚成膜後の表面顕微鏡写真である
【図10】比較例1の製造方法で使用した記録層のターゲットの、3000枚成膜後の表面顕微鏡写真である
【図11】実施例2の製造方法で作製した長手磁気記録媒体の断面構成を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【0040】
1…垂直磁気記録媒体、11…非磁性基板、12…シード層、13…軟磁性下地層、14…粒径制御層、15…グラニュラー記録層、16…保護層、17…液体潤滑層、101…非磁性基板、102…第1シード層、103…第2シード層、104…下地層、105…第1記録層、106…Ru中間層、107…第2記録層、108…保護層、109…液体潤滑層、201…基板導入チャンバ、202…シード層形成チャンバ、203〜205…軟磁性層形成チャンバ、206,207…中間層形成チャンバ、208…記録層形成チャンバ、209…保護層形成チャンバ、210…基板搬出チャンバ
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁気記録媒体の製造方法に係り、特に、垂直磁気記録技術に適用される磁気記録媒体の製造方法に関わる。
【背景技術】
【0002】
磁気記録装置の大容量化のため、面記録密度を高める技術として、垂直磁気記録方式が注目されている。垂直磁気記録方式は、記録媒体の磁化を媒体面に垂直に、かつ隣り合う記録ビット内の磁化が互いに反平行になるように記録ビットを形成する方式である。垂直磁気記録方式では、磁化遷移領域での反磁界が小さいため面内磁気記録方式に比べて急峻な磁化遷移領域が形成され、高密度で磁化が安定する。従って、面内磁気記録方式と比較して、同じ記録分解能を得るために膜厚を大きくして磁性粒子体積を大きくすることができ、記録された磁化の経時的な減衰、すなわち熱減磁を抑制できる。さらに単磁極ヘッドと、垂直記録層及び軟磁性下地層を備えた垂直磁気記録媒体との組み合わせにおいて、高い記録磁界が得られ、垂直記録層に磁気異方性の高い材料を選択することが可能となり、熱減磁をさらに抑制することができる。
【0003】
垂直磁気記録媒体の記録層材料として、現在CoCr基合金結晶質膜が主流となっている。hcp構造を有するCoCr結晶のc軸を媒体面に垂直になるように結晶配向を制御することにより、記録層の磁化容易軸を媒体面に垂直に保つことができる。ここでCoCr基合金結晶粒子のサイズを小さく、かつばらつきを低減し、各粒子間の磁気的相互作用を低減することによって媒体ノイズを低減し、記録密度を向上することが可能となる。このような記録層構造を制御する一方式として、強磁性粒子の周囲を酸化物などの非磁性物質で取り囲んだ、一般にグラニュラー膜と呼ばれる記録層が提案されている。グラニュラー記録層において、非磁性の粒界相が磁性粒子を分離し、磁性粒子間の相互作用を低減し、磁化遷移領域でのノイズが低減することができる。特開2003−178413号公報には、CoとPtを含む強磁性合金と体積密度が15%から40%の酸化物からなる記録層を有する垂直磁気記録媒体が開示されている。また、IEEE Transactions on Magnetics, Vol.40, No.4, July 2004, pp. 2498-2500, “Role of Oxygen Incorporation in Co-Cr-Pt-Si-O Perpendicular Magentic Recording Media”には、CoCrPt合金とSiO2を含有する複合型ターゲットを用い、アルゴン酸素混合ガス雰囲気中でDCマグネトロンスパッタによりグラニュラー構造を有する記録層を形成する方法が開示されている。酸素含有雰囲気中で反応性スパッタを行うことにより、保磁力が増加するとともに記録再生特性が向上することが報告されている。
【0004】
また、従来から用いられている面内磁気記録方式に用いる磁気記録媒体においても、グラニュラー構造を有する記録層を有した磁気記録媒体が、特開2003−178423号公報に開示されている。
【0005】
【特許文献1】特開2003−178413号公報
【特許文献2】特開2003−178423号公報
【非特許文献1】IEEE Transactions on Magnetics, Vol.40, No.4, July 2004, pp. 2498-2500
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
前記の磁気記録媒体の製造方法において、記録層を成膜するためのターゲットとしては、CoCrPt合金と粉末状の非晶質SiO2を混合して焼結法などにより形成したターゲットを用いるのが一般的である。この製造方法において、スパッタリング工程中、ターゲットから比較的大きなサイズの珪素酸化物が飛散し、媒体上に堆積され、突起欠陥が発生するという問題があった。磁気ヘッドの浮上量が20nmよりも低い場合、磁気ヘッドと突起との衝突により磁気ヘッド、及び磁気記録媒体が損傷し、装置が故障する恐れがある。また、突起が磁気記録媒体の表面研磨行程において除去された場合においても、除去された部位の記録層、保護層の欠落や、剥離した粒子による媒体表面の損傷により、浮上性、耐食性を著しく劣化させる問題がある。
【0007】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、浮上性や耐食性に優れ、磁気記録装置の故障発生率を低減する磁気記録媒体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明は、非磁性基板上に、磁性を有する結晶粒子とそれを取り巻くSi酸化物を主成分とする非磁性結晶粒界から構成される記録層をスパッタリング法で形成する際、少なくともCoを含む合金と、結晶質SiO2粉末を混合したターゲットを用いて、スパッタリング法によって記録層を成膜する。スパッタリング法としては、DCスパッタリングやDCパルス電源を用いたスパッタリング法(DCパルススパッタリング法)、RFスパッタリング法が利用できる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、結晶質SiO2粉末を混合したターゲットを用いて記録層をスパッタリング法によって形成することにより、ターゲットからの巨大な珪素酸化物粒子の飛来が抑制され、媒体表面の突起が減少する。このことにより、浮上性及び信頼性に優れ、歩留まりの高い磁気記録媒体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、図面を参照して、本発明の製造方法を垂直磁気記録媒体、及び長手磁気記録媒体に適用した実施例について説明する。
【実施例1】
【0011】
本実施例の垂直磁気記録媒体は、図2に示すインライン式のスパッタリング装置を用いて形成した。各チャンバは独立に排気されている。すべてのプロセスチャンバーは1×10-5Pa以下の真空度まで事前に排気し、基板を支持するキャリアを各プロセスチャンバーに移動させることにより順にプロセスを実施した。カーボン保護層は化学気相成長法(CVD)により形成し、それ以外の層はDCマグネトロンスパッタにより形成した。
【0012】
図3は、実施例1の製造方法により作製した垂直磁気記録媒体の断面構造の模式図である。この垂直磁気記録媒体は、基板11上にシード層12、軟磁性下地層13、粒径制御層14、グラニュラー記録層15、保護層16、及び液体潤滑層17を順次積層した構造を右有する。ただし、図3に示す構造はその一例を示したものであり、本発明の製造方法で作製する垂直磁気記録媒体は、図3に示される構造に限定されるものではない。
【0013】
図4は、この媒体の作製手順の概略図であり、以下に作製条件を示す。基板11には直径63.5mmのガラス基板を用いた。基板搬入チャンバ201から基板11を搬入し、真空排気後、シード層形成チャンバ202に基板を搬送し、基板11の上に基板との密着性を高めるためにNiTa合金からなる膜厚30nmのシード層12を形成した。ここでシード層12の成膜には、Ni−37.5at.%Taターゲットを用いた。シード層12は基板とシード層の上の層の両方に対する密着力を確保できれば良く、Ni系合金、Co系合金、Al系合金等いずれも使用可能である。例えば、NiTaZr合金、NiAl合金、CoTi合金、AlTa合金などを用いることができる。
【0014】
次に、軟磁性層形成チャンバ203〜205において、CoTaZr合金を50nm、Ruを0.8nm、CoTaZr合金を50nmに順次形成し、軟磁性層13を3層からなる構成とした。ここでCoTaZr層の成膜には、Co−3at.%Ta−5at.%Zrターゲットを用いた。このような3層構造とすることで、上下のCoTaZr合金層がRu層を介して反強磁性的に結合し、軟磁性層に起因するノイズを低減することができる。
【0015】
軟磁性材料、膜厚は、記録を行う際に十分なオーバーライト特性が得られる範囲内で選択すればよく、材料としては、例えばCoTaZr合金の代わりに、CoNbZr合金、CoTaNb合金、FeCoB合金などを用いることができ、軟磁性層材料全体の膜厚は50nmから300nmであれば問題ない。軟磁性層の構成としては、一層のCoTaZr合金などの軟磁性材料からなる軟磁性層の下に軟磁性層の磁区を固定するための磁区制御層を設けた構造や、前記のような3層構造の下に磁区制御層を設けた構造を用いても良い。
【0016】
次に、中間層形成チャンバ206,207において、膜厚1nmのTaと膜厚20nmのRuを順次形成した。中間層14は、記録層の結晶配向性や結晶粒径を制御し、記録層の結晶粒間の交換結合の低減に重要な役割を果たす。中間層14の膜厚、構成、材料は、上記効果が得られる範囲で設定すればよく、特に上記の膜厚、構成、材料に限定するものではない。上記中間層構成においてTa層の役割はRuの膜面垂直方向のc軸配向性を高めることである。これが満足される範囲で膜厚を設定すればよく、通常1nmから5nm程度の値が用いられる。Taの代わりに、面心立方格子(fcc)構造を有するPd,Pt,Cuやこれらを含有する合金、NiFeなどの強磁性FCC材料を用いても良く、NiTaなどのアモルファス構造を有する材料を用いてもよい。Ru層の役割は記録層の結晶粒径、結晶配向性の制御と結晶粒間の交換結合の低減である。これが満足される範囲で膜厚を設定すればよく、通常3nmから30nm程度の値が用いられる。また、Ruの代わりにRuを主成分とする合金やRuにSiO2などの酸化物を含有させたものを用いても良い。
【0017】
次に、記録層形成チャンバ208に搬送後、アルゴン酸素混合ガスを導入し、膜厚14nmの記録層15を形成後、0.5Pa以下まで排気を行い、チャンバ内に残留する酸素を低減した。記録層15の形成には、Co−13at.%Cr−20at.%Pt合金と粒子径1μmの結晶質SiO2を88:12mol%の比率で混合し、焼結法で形成した合金-酸化物複合型のターゲットを用いた。記録層15を形成する際の製膜レートを2.6nm/sとした。
【0018】
続いて、カーボン保護層形成チャンバ209に搬送後、保護層16として化学的気相成膜法(CVD法)により厚さ4nmのDLC(ダイアモンドライクカーボン)膜を形成した。続いて、基板搬出チャンバ210に基板を搬出後、大気開放してスパッタ装置から取り出し、その表面に有機系の潤滑剤を塗布して潤滑層17を形成した。
【0019】
中間層14のRu層の形成時には、スパッタガスとしてアルゴンガスを用いた。そのガス圧は2Paから6Pa程度であれば問題ないが、ここでは5Paとした。記録層15の形成時には、スパッタガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを用い、その総ガス圧は3Paから6Pa程度であれば問題ないが、ここでは4Paとした。アルゴン酸素混合ガス中の酸素濃度は、十分なSNRが得られる範囲で設定すればよく、ここでは2.5%とした。カーボン保護層の形成時にはエチレンに対して水素と窒素をそれぞれ20%、2%混合したガスを用い、トータルのガス圧は2Paとした。それ以外の層の形成の際には1Paとし、スパッタガスとしてアルゴンガスを用いた。
【0020】
実施例1と従来の製造方法との比較のため、非晶質SiO2を含むターゲットを用いて記録層15をスパッタ成膜する工程を含む製造方法を比較例1とした。比較例1の製造方法において、Co−13at.%Cr−20at.%Pt合金と粒子径1μmの非晶質SiO2を88:12mol%の比率で混合し、焼結法で形成したターゲットを用いて記録層15を成膜した。記録層のターゲット以外の膜構成及び作製条件は実施例1と同様とした。
【0021】
ターゲットに添加したSiO2粉末の結晶構造の評価は、CuKα線を用いたX線回折装置を用いて行った。磁気記録媒体の表面突起数の評価は、光学的表面検査装置を用いて媒体面あたりの0.2μm以上の突起の個数を計測した。作製した磁気記録媒体の信号-媒体ノイズ比SNRdについて、記録ヘッド幅170nm、再生ヘッド幅125nmの複合型単磁極ヘッドを用いて、一般的な記録再生特性評価テスタを用いて評価した。SNRdは15.7kfr/mmの線記録密度における再生出力と媒体ノイズの比によって評価した。
【0022】
図5に、実施例1で用いた記録層のターゲットに添加した結晶質SiO2粉末のX線回折ダイアグラムを示す。また、図6に、比較例1で用いた記録層のターゲットに添加した非晶質SiO2粉末のX線回折ダイアグラムを示す。図5に示すように、本発明の製造方法に用いた記録層のターゲットに添加したSiO2粉末において、ブラッグ角度2θ=26.6±0.1°に最大強度のピークを有している。
【0023】
図7に、実施例1の製造方法で用いた記録層のターゲットのX線回折ダイアグラムを示す。また、図8に、比較例1の製造方法で用いた記録層のターゲットのX線回折ダイアグラムを示す。図7に示すように、本発明の製造方法に用いた記録層のターゲットにおいても、ブラッグ角度2θ=26.6±0.1°にピークを有している。
【0024】
図1に、実施例1及び比較例1の製造方法によって垂直磁気記録媒体を3000枚作製したときの、媒体表面における0.2μm以上の突起個数の成膜枚数による推移を示す。成膜開始直後において、ターゲット表面の不純物などの影響により、いずれの製造方法においても突起個数が多いが、実施例1の製造方法において、約300枚の成膜によって面あたりの突起個数が200個以下となり、その後の成膜においても、常に突起個数が面あたり200個以下の良好な状態であった。一方、比較例1において、突起個数が200個以下となる枚数が約500枚と、実施例1に比較して多く、その後の成膜において、突起個数が200個以上となる媒体があった。
【0025】
実施例1及び比較例1で用いた記録層のターゲットの、3000枚成膜後の表面顕微鏡写真を、それぞれ図9、図10に示す。比較例1で用いたターゲットにおいて、表面が粗くなっているのに対し、実施例1で用いたターゲットの表面凹凸の周期が小さく、比較的なめらかであった。これは比較例1で用いたターゲットにおいて、大きなSiO2粒子がスパッタリングによって発生したためと考えられる。
【0026】
上記の結果について以下に考察する。結晶質SiO2粉末において、Si原子とO原子が共有結合によってSiO4四面体構造を形成し、さらに四面体のすべてのO原子が別の四面体に共有されて連結するため、各原子間の結合力が非常に強い。一方、非晶質SiO2粉末において、SiO4四面体構造は有しているがおのおのの四面体は無秩序に結合しており、その結合力は結晶質SiO2に比べ弱い。従って、非晶質SiO2を含むターゲットを用いた場合、低い衝突エネルギーにおいて、弱い結合の部分から比較的大きなサイズの珪素酸化物粒子が粉末から離脱し、これが媒体表面に到達して突起欠陥の原因となると考えられる。一方、結晶質SiO2を含むターゲットを用いた場合、SiO2粉末から粒子が離脱するエネルギーは高く均一であり、大きなサイズの粒子が離脱する確率が減少し、突起欠陥が減少すると考えられる。
【0027】
表1に実施例1及び比較例1の製造方法で作製した垂直磁気記録媒体の媒体信号/ノイズ比SNRd及び媒体欠陥に起因する出力変動で評価した歩留まり率を示す。SNRdは実施例1と比較例1で同等の値を示し、実施例1の製造方法で作製した磁気記録媒体の電磁変換特性については比較例1と遜色のないレベルであった。一方、実施例1の製造方法で作製した磁気記録媒体において突起欠陥が減少し、歩留まり率が改善した。
【0028】
【表1】
【0029】
なお、ターゲットに添加するSiO2粉末において、結晶質SiO2粉末と非晶質SiO2粉末を混合した場合、非晶質SiO2粉末から大きな粒子が飛来して突起欠陥を生ずるため、十分な歩留まり改善効果が得られない。従って、本発明の磁気記録媒体の製造方法において、グラニュラー記録層を形成するターゲットに添加するSiO2粉末の全量を結晶質SiO2粉末にすることによって最大の効果が得られることは自明である。
【実施例2】
【0030】
図11は、実施例2の製造方法により作製した長手磁気記録媒体の断面構造の模式図である。この長手磁気記録媒体は、基板101上に、第1シード層102、第2シード層103、下地層104、第1記録層105、Ru中間層106、第2記録層107、保護層108、液体潤滑層109を順次積層して形成したものである。ただし、図11に示す構造はその一例を示したものであり、本発明の製造方法で作製する長手磁気記録媒体は、図11に示される構造に限定されるものではない。
【0031】
以下に、媒体の作製条件を示す。基板101には直径63.5mmのガラス基板を用いた。基板101の上にTi−Al合金からなる膜厚30nmの第1シード層102をスパッタ法により形成した。ここで第1シード層102の成膜には、Ti−52at.%Alターゲットを用いた。次に、Ru−Al合金からなる30nmの第2シード層103をスパッタ法により形成した。ここで第2シード層103の成膜には、Ru−50at.%Alターゲットを用いた。さらにこの上に、膜厚5nmのCr−Mo合金からなる下地層104をスパッタ法により形成した。ここで下地層104の成膜には、Cr−20at.%Moターゲットを用いた。
【0032】
下地層104の上に、5nmの第1の記録層105、0.6nmのRu中間層106、15nmの第2の記録層107を順次形成した。記録層をこのような3層構造とし、Ru中間層106を介して第1の記録層105、第2の記録層107が反強磁性的に結合することによって、熱揺らぎ耐性に優れ、媒体ノイズを小さくすることができることが一般に知られている。
【0033】
ここで、第1の記録層105及び第2の記録層107は、第1の実施例の製造方法と同様、CoCrPt合金と結晶質SiO2粉末を混合したターゲットを用いて、アルゴンと酸素の混合雰囲気中でDCスパッタ法により形成した。第1の記録層105の形成には、Co−12at.%Cr−12at.%Pt合金と粒子径1μmの結晶質SiO2を94:6mol%の比率で混合したターゲットを用いた。また、第2の記録層107の形成には、Co−11at.%Cr−13at.%Pt合金と粒子径1μmの結晶質SiO2を93:7mol%の比率で混合したターゲットを用いた。
【0034】
続いて、第1の実施例の製造方法と同様に、4nmのDLC保護膜108をCVD法により形成し、成膜装置から搬出後、潤滑層109を形成した。
【0035】
本発明の製造方法の効果を評価するため、上記ターゲットに添加するSiO2を結晶質SiO2に代えて非晶質SiO2として、第1の記録層105及び第2の記録層107を形成する工程を含む製造方法を比較例2とした。
【0036】
表2に媒体欠陥に起因する出力変動で評価した歩留まり率を示す。長手記録媒体において、一般に垂直記録媒体に比較して膜厚が小さく、スクラッチ耐性が良好なため、歩留まり率は良好であるが、結晶質SiO2を添加したターゲットを用いた実施例2の製造方法は、比較例2の製造方法に比べ歩留まりが改善することが明らかとなった。
【0037】
【表2】
【0038】
以上より、本発明の磁気記録媒体の製造方法により、浮上性や耐食性に優れ、磁気記録装置の故障発生率を低減する磁気記録媒体を提供することが可能となった。特に、長手記録媒体に比べ膜厚の大きい垂直磁気記録媒体において、生産性が著しく改善することができた。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】実施例1と比較例1の製造方法による、垂直磁気記録媒体の表面突起欠陥数の成膜枚数による推移を示したグラフである
【図2】実施例1の製造方法における垂直磁気記録媒体の成膜装置を模式的に示した図である
【図3】実施例1の製造方法で作製した垂直磁気記録媒体の断面構成を模式的に示した図である。
【図4】実施例1の製造方法における垂直磁気記録媒体の成膜工程を示した図である。
【図5】実施例1の製造方法で使用した記録層のターゲットに添加した結晶質SiO2粉末のX線回折ダイアグラムを示したグラフである。
【図6】比較例1の製造方法で使用した記録層のターゲットに添加した非晶質SiO2粉末のX線回折ダイアグラムを示したグラフである。
【図7】実施例1の製造方法で使用した記録層のターゲットのX線回折ダイアグラムを示したグラフである。
【図8】比較例1の製造方法で使用した記録層のターゲットのX線回折ダイアグラムを示したグラフである。
【図9】実施例1の製造方法で使用した記録層のターゲットの、3000枚成膜後の表面顕微鏡写真である
【図10】比較例1の製造方法で使用した記録層のターゲットの、3000枚成膜後の表面顕微鏡写真である
【図11】実施例2の製造方法で作製した長手磁気記録媒体の断面構成を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【0040】
1…垂直磁気記録媒体、11…非磁性基板、12…シード層、13…軟磁性下地層、14…粒径制御層、15…グラニュラー記録層、16…保護層、17…液体潤滑層、101…非磁性基板、102…第1シード層、103…第2シード層、104…下地層、105…第1記録層、106…Ru中間層、107…第2記録層、108…保護層、109…液体潤滑層、201…基板導入チャンバ、202…シード層形成チャンバ、203〜205…軟磁性層形成チャンバ、206,207…中間層形成チャンバ、208…記録層形成チャンバ、209…保護層形成チャンバ、210…基板搬出チャンバ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
非磁性基板上に、非磁性の下地層を形成する工程と、前記非磁性の下地層の上に少なくともCoと珪素と酸素とを含む記録層をスパッタリング法で形成する工程とを有する磁気記録媒体の製造方法において、
前記記録層を形成する工程で用いるスパッタリングターゲットは、少なくともCo又はCoを含む合金と二酸化珪素粉末とを含み、前記二酸化珪素粉末は結晶質であることを特徴とする、磁気記録媒体の製造方法。
【請求項2】
前記スパッタリングターゲットに含まれる二酸化珪素粉末は、CuKα線による粉末X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角度(2θ)26.6±0.1°に最大の回折ピークを有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。
【請求項3】
前記スパッタリングターゲットは、CuKα線によるX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角度(2θ)26.6±0.1°に回折ピークを有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。
【請求項4】
前記非磁性基板上に、軟磁性下地層を形成する工程と、中間層を形成する工程とを有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。
【請求項1】
非磁性基板上に、非磁性の下地層を形成する工程と、前記非磁性の下地層の上に少なくともCoと珪素と酸素とを含む記録層をスパッタリング法で形成する工程とを有する磁気記録媒体の製造方法において、
前記記録層を形成する工程で用いるスパッタリングターゲットは、少なくともCo又はCoを含む合金と二酸化珪素粉末とを含み、前記二酸化珪素粉末は結晶質であることを特徴とする、磁気記録媒体の製造方法。
【請求項2】
前記スパッタリングターゲットに含まれる二酸化珪素粉末は、CuKα線による粉末X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角度(2θ)26.6±0.1°に最大の回折ピークを有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。
【請求項3】
前記スパッタリングターゲットは、CuKα線によるX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角度(2θ)26.6±0.1°に回折ピークを有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。
【請求項4】
前記非磁性基板上に、軟磁性下地層を形成する工程と、中間層を形成する工程とを有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。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2006−313584(P2006−313584A)
【公開日】平成18年11月16日(2006.11.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−135219(P2005−135219)
【出願日】平成17年5月6日(2005.5.6)
【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18年11月16日(2006.11.16)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年5月6日(2005.5.6)
【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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