(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な非磁性表面を有し、中心部分に貫通孔が形成された円板状の基板と、
前記非磁性表面上に直接磁性材料により形成され、散点状に分布する複数の島状領域と
を有する磁気記録媒体。
【請求項２】
非磁性表面を有し、中心部分に貫通孔が形成された円板状の基板と、
前記非磁性表面上に凝集した磁性材料により形成され、散点状に分布する複数の島状領域と
を有する磁気記録媒体。
【請求項３】
前記非磁性材料の表面に凹凸が形成されている請求項２に記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
非磁性表面を有し、中心部分に貫通孔が形成された円板状の基板と、
前記非磁性表面上に直接磁性材料により形成され、散点状に分布する複数の島状領域と
を有し、
前記非磁性材料の表面に凹凸が形成されており、前記凹凸の側面の傾斜角が３０〜９０°である磁気記録媒体。
【請求項５】
前記島状領域の各々の大きさが、それを形成する磁性材料の単磁区臨界サイズ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【請求項６】
前記島状領域は、単結晶からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【請求項７】
前記島状領域が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、希土類金属及びこれらの金属を主成分とする合金からなる群より選ばれた１つの磁性材料で形成されている請求項１〜６のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【請求項８】
さらに、少なくとも前記島状領域の表面を被覆する非磁性材料からなる分離層と、前記分離層の表面上に散点状に分布した磁性材料からなる他の島状領域とを含む層構造を、少なくとも１層以上有する請求項１〜７のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【請求項９】
前記基板が、単結晶シリコンガラス、石英、カーボン、及びジルコニアからなる群より選ばれた１つの非磁性材料で形成されている請求項１〜８のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【請求項１０】
前記基板が、上面を有する下地基板と、前記下地基板の上に形成され、酸化シリコン、カーボン、及び金属酸化膜からなる群より選ばれた１つの非磁性材料により形成された非磁性層とを有する請求項１〜８のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【請求項１１】
非磁性表面を有する基板を準備する工程と、
前記基板の表面上に供給される磁性材料原子を凝集して、前記基板の表面上に散点状に分布した前記磁性材料の単結晶からなる島状領域を形成する工程と
を含む磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１２】
非磁性表面を有する基板を準備する工程と、
前記基板の非磁性表面上に磁性材料からなる磁性膜を形成する工程と、
前記非磁性表面上に前記磁性膜を形成後、前記基板を熱処理し、前記磁性膜の原子を凝集させて、前記基板の表面上に散点状に分布した前記磁性材料からなる島状領域を形成する工程と
を含む磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１３】
前記磁性膜を形成する工程で形成する前記磁性膜の厚さが８ｎｍ以下である請求項１２に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１４】
前記磁性膜がＣｏにより形成され、前記凝集させる工程が、前記基板を３００〜４５０℃で熱処理する請求項１２に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１５】
前記磁性膜がＦｅ又はＮｉにより形成され、前記凝集させる工程が、前記基板を３００〜５００℃で熱処理する請求項１２に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１６】
前記島状領域を形成する工程が、基板温度を前記磁性材料原子がマイグレーションする温度以上としたスパッタリングにより、前記基板の表面上に磁性材料を被着させる工程を含む請求項１１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１７】
前記島状領域がＣｏにより形成され、前記被着させる工程が、基板温度を３００〜４５０℃としてＣｏを被着させる請求項１６に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１８】
前記島状領域がＦｅまたはＮｉにより形成され、前記被着させる工程が、基板温度を３００〜５００℃としてＣｏを被着させる請求項１６に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１９】
前記島状領域が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、希土類金属、及びこれらの金属を主成分とする合金からなる群より選ばれた１つの磁性材料で形成されている請求項１１、１２または１６に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２０】
前記島状領域を形成する磁性材料が、結晶磁気異方性を有し、その成長面に垂直な方向の磁化率が成長面内方向の磁化率よりも大きく、前記基板を準備する工程の後、島状領域を形成する工程の前に、さらに、前記基板の表面に凹凸を付する工程を含む請求項１１、１２または１６に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２１】
前記凹凸を付する工程で形成される凹凸の側面の傾斜角が３０〜９０°である請求項２０に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２２】
前記島状領域を形成する工程の前に、さらに、非磁性材料からなる下地基板を準備する工程と、前記下地基板の表面上に、シリコン酸化膜、カーボン、及び金属酸化膜からなる群より選ばれた１つの非磁性材料で形成された非磁性層を形成する工程とを含む請求項１１〜２１のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２３】
非磁性表面を有する基板を準備する工程と、
前記基板の表面上に散点状に分布した磁性材料からなる島状領域を形成する工程と、
少なくとも前記島状領域の表面を被覆し、非磁性材料からなる分離層を形成する工程と、
前記分離層形成後、前記基板の最表面上に、散点状に配置され、磁性材料からなる他の島状領域を形成する工程と
を含む磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２４】
さらに、前記分離層を形成する工程と、前記他の島状領域を形成する工程とを、繰り返し実施する工程を含む請求項２３に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２５】
非磁性表面を有する基板を準備する工程と、前記基板の表面上に磁性材料からなる磁性膜を形成する工程と、前記磁性膜が形成された前記基板を熱処理する工程とを含む磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２６】
前記磁性膜を形成する工程が、厚さ８ｎｍ以下の厚さの前記磁性膜を形成する請求項２５に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２７】
前記熱処理する工程が、温度３００℃以上で前記基板の熱処理を行う請求項２５または２６に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２８】
前記基板の表面上に、スパッタリングにより磁性材料原子を供給することを特徴とする請求項１１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスクドライブ装置等に用いる磁化の状態によって情報を記録しておく磁気記録媒体及びその製造方法に関し、特に、記録の読み出し時に、該媒体からのノイズが抑えられた、いわゆる低ノイズ化に適した磁気記録媒体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスクドライブ装置の磁気記録媒体において、磁気記録の低ノイズ化を図るためには、磁性膜の磁性粒子を単磁区臨界サイズ以下に微細化し、かつ各磁性粒子間の磁気的相互作用が実質的に無視できるようにすることが望ましい。ここで、単磁区臨界サイズは、当該磁性材料において１つの磁気モーメントしか発生しないサイズの最大のものと定義する。
【０００３】
従来、多結晶構造の磁性膜を形成する際に磁性材料中に非磁性物質を添加し、磁性膜形成後に非磁性物質を結晶粒界に析出させて結晶粒を孤立化させていた。また、結晶粒の微細化を行うために、下地層を薄膜化して微結晶化し、その上に磁性膜をヘテロエピタキシャル成長させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、結晶粒界に非磁性物質を析出させる必要があるが、析出が阻害されやすく結晶粒中に固溶限界以上の非磁性材料が添加される場合があった。なお、結晶粒中に固溶限界以上の非磁性材料が含まれていると、結晶粒の保磁力が低下する。また、下地層を薄膜化すると、優れた磁気特性を示す結晶配向を得るのが困難になる。
【０００５】
本発明の目的は、より高記録密度でより低ノイズの磁気記録媒体を得るために、基板上に磁性材料の微結晶粒を形成した磁気記録媒体及びその製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、平坦な非磁性表面を有し、中心部分に貫通孔が形成された円板状の基板と、前記非磁性表面上に直接磁性材料により形成され、散点状に分布する複数の島状領域とを有する磁気記録媒体が提供される。
【０００７】
本発明の他の観点によると、前記島状領域の各々の大きさが、それを形成する磁性材料の単磁区臨界サイズ以下である磁気記録媒体が提供される。
各島状領域の大きさが、単磁区臨界サイズ以下であれば、１つの島状領域には１つの磁気モーメントしか発生しない。複数の磁気モーメントが相互に打ち消しあうことがないため、低ノイズ、高密度の磁気記録が可能になる。
【０００８】
本発明の他の観点によると、前記非磁性材料の表面に凹凸が形成されている記載の磁気記録媒体が提供される。
六方晶系の結晶は、そのｃ軸が下地表面に垂直な方向を向くように成長する傾向が強い。従って、凹凸の側面上に成長する結晶のｃ軸は、基板面に対して直交しなくなる。ｃ軸が磁化容易軸である場合には、磁化容易軸が基板面に対して直交しないため、基板面内方向の磁化を行う場合に好都合である。
【０００９】
本発明の他の観点によると、さらに、少なくとも前記島状領域の表面を被覆する非磁性材料からなる分離層と、前記分離層の表面上に散点状に分布した磁性材料からなる他の島状領域とを含む層構造を、少なくとも１層以上有する磁気記録媒体が提供される。
【００１０】
島状領域が形成された層を複数層形成することにより、島状領域の分布密度を高めることができる。
本発明の他の観点によると、非磁性表面を有する基板を準備する工程と、前記基板の表面上に供給される磁性材料原子を凝集して、前記基板の表面上に散点状に分布した前記磁性材料の単結晶からなる島状領域を形成する工程とを含む磁気記録媒体の製造方法が提供される。
【００１１】
本発明の他の観点によると、前記島状領域を形成する工程が、前記基板の非磁性表面上に磁性材料からなる磁性膜を形成する工程と、前記非磁性表面上に前記磁性膜を形成後、前記基板を熱処理し、前記磁性膜の原子を凝集させる工程とを含む磁気記録媒体の製造方法の製造方法が提供される。
【００１２】
本発明の他の観点によると、前記島状領域を形成する工程の後、さらに、少なくとも前記島状領域の表面を被覆し、非磁性材料からなる分離層を形成する工程と、前記分離層形成後、前記基板の最表面上に、散点状に配置され、磁性材料からなる他の島状領域を形成する工程とを含む磁気記録媒体の製造方法が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１Ａ〜１Ｃを参照して、本発明の第１の実施例による磁気記録媒体の製造方法を説明する。
【００１４】
図１Ａに示すように、例えば、ガラス、石英、ジルコニア（ＺｒＯ2 ）、カーボン等の基板１の表面上に、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、希土類金属またはこれらの金属を主成分とする合金等の磁性膜２を形成する。磁性膜２の形成は、例えば、スパッタガスとしてＡｒ、ターゲットとして目的の金属板を用い、成長温度を室温、圧力を３ｍｔｏｒｒ、入力電力を５００ＷとしたＤＣマグネトロンスパッタにより行う。磁性膜２の膜厚は、後述するように８ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００１５】
磁性膜２の形成後、Ａｒガスの導入を停止し、スパッタ室内の真空を維持した状態で基板１の熱処理を行う。なお、必ずしも真空としておく必要はなく、非酸化性雰囲気としておいてもよい。
【００１６】
図１Ｂは、熱処理後の基板の断面図を示す。熱処理を行うことにより、磁性膜２の原子が基板１の表面上を移動して凝集し、磁性材料からなる島状領域２ａが形成される。島状領域２ａは、基板１の表面上に散点状に分布し、各島状領域２ａは孤立している。
【００１７】
図１Ａに示す工程で、磁性膜２の厚さを８ｎｍよりも厚くすると、熱処理によって島状領域が形成されにくくなるため、磁性膜２の厚さを８ｎｍ以下としておくことが好ましい。
【００１８】
熱処理温度は、磁性膜２の原子が凝集するのに必要な温度とする。磁性膜２をＦｅまたはＮｉで形成した場合の好適な熱処理温度は３００〜５００℃、より好適な温度は４００〜５００℃である。
【００１９】
磁性膜２をＣｏで形成した場合の好適な熱処理温度は、３００〜４５０℃、より好適な温度は４００〜４５０℃である。熱処理温度を４５０℃よりも高くすると、Ｃｏが六方晶から立方晶に結晶変態を起こす。磁気記録を行う場合は、結晶磁気異方性を有する六方晶のＣｏを用いることが好ましい。従って、熱処理温度を上述のように４５０℃以下とすることが好ましい。このように、熱処理によって結晶変態を起こし、磁化特性を変化させる材料を使用する場合には、望ましい磁化特性を示す結晶構造が得られる温度範囲で熱処理を行う。
【００２０】
また、熱処理時に磁性膜２の表面が酸化されると、磁性膜２の原子のスムーズな移動が阻害される。従って、島状領域２ａを形成しやすくするために、真空または非酸化性雰囲気中で熱処理を行うことが好ましい。
【００２１】
図１Ｃに示すように、島状領域２ａ及び基板１の露出した表面を覆うように、例えばカーボンからなる厚さ１０〜２０ｎｍの保護膜３を形成する。カーボン保護膜３の形成は、例えば、圧力３ｍＴｏｒｒ、入力電力３００Ｗの条件で、ＲＦマグネトロンスパッタリングにより行う。
【００２２】
上記実施例の方法により、例えば磁性膜２の材料をＣｏ、膜厚を４ｎｍとし、４５０℃で熱処理を行ったところ、島状領域２ａを形成することができた。このとき、島状領域２ａの基板面内サイズは約１０ｎｍ、最近接の島状領域２ａ同士の間隔も約１０ｎｍ程度であった。このサイズは、単磁区臨界サイズ程度であるため、各島状領域２ａには１つの磁気モーメントしか発生しない。隣接する島状領域２ａ同士の間隔が１０ｎｍ程度であるため、実質的に島状領域同士の磁気的相互作用はないと考えられる。各島状領域２ａ内には、非磁性物質が添加されていないため、良好な磁気特性を得ることができる。
【００２３】
また、保護膜３の表面に下地表面の凹凸に応じてわずかな凹凸が形成されるため、磁気ヘッドと磁性媒体間の原子間力による吸着力を弱めることができる。磁気記録媒体をハードディスク装置に使用する場合、磁性媒体の回転が停止しているときは磁気ヘッドが保護膜３の表面に接触し、磁性媒体が回転を開始すると、磁気ヘッドが保護膜３の表面からわずかに浮上する。磁気ヘッドと磁性媒体間の吸着力を弱めることにより、磁気ヘッドを浮上しやすくすることができる。
【００２４】
上記第１の実施例では、室温で磁性膜２を形成し、その後熱処理を行って磁性膜２の原子を凝集させる場合を説明したが、磁性材料のスパッタリング時に基板を加熱してもよい。スパッタリング時に基板加熱を行うと、基板表面に到達した原子がマイグレーションし易くなるため、磁性材料の基板表面への堆積と原子の凝集をほぼ同時に行うことができる。
【００２５】
このため、スパッタリング後の熱処理を行うことなく、島状領域を形成することができる。なお、スパッタリング時の基板温度は、上記実施例における熱処理温度と同程度とすればよいであろう。
【００２６】
上記実施例では、島状領域の粒径が単磁区臨界サイズ程度である場合を説明したが、単磁区臨界サイズよりも大きくてもよい。なお、１つの島状領域に２ビット分の記録をすると、２つの磁化領域が相互作用して雑音の原因になるため、島状領域の大きさを１ビットの記録面積よりも小さくすることが好ましい。例えば、１０Ｇビット／ｉｎｃｈ2 の記録密度を確保するためには、島状領域の粒径を０．２μｍ以下とすることが好ましい。
【００２７】
次に、図２Ａ、２Ｂを参照して、第２の実施例による磁気記録媒体の製造方法を説明する。第１の実施例では、基板１の表面がほぼ平坦であったが、第２の実施例では、基板の表面に凹凸が付されている。
【００２８】
図２Ａに示すような表面に凹凸が付された非磁性材料からなる基板１０を準備する。凹凸は、例えば適当な研磨剤で研磨することにより形成する。表面の凹凸の高さは、後の工程で形成する磁性材料からなる島状領域の底面の径とほぼ同じ１０ｎｍ程度以上とし、磁気ヘッドの浮上ギャップである約３０ｎｍ程度以下とすることが好ましい。
【００２９】
また、各凹凸の側面は、基板表面（凹凸がある場合は、それを平坦化した仮想平面）に対して傾斜角θが３０〜９０°となるような斜面とすることが好ましい。凹凸の高さ及び斜面の傾斜角θは、研磨剤の粒径、材質、研磨時の圧力、回転数、及び乳剤等を変えることにより変化する。また、凹凸の高さ、傾斜角θは基板の材質にも影響される。従って、種々の条件で研磨を行い、好適な研磨条件を見いだすことが好ましい。
【００３０】
図２Ｂに示すように、基板１０の表面上にＣｏからなる島状領域１２を形成する。島状領域１２の形成は、第１の実施例と同様の方法で行う。すなわち、室温でスパッタリングによりＣｏ膜を堆積し、その後熱処理を行ってもよいし、基板を加熱してＣｏのスパッタリングを行ってもよい。
【００３１】
島状領域１２の形成後、カーボン等からなる保護膜１３で島状領域１２を覆う。
Ｃｏ膜を非晶質の基板上に堆積すると、（００１）面が成長しやすい。すなわち、Ｃｏの磁化容易軸であるｃ軸が基板表面に対して垂直になる傾向が強い。基板の面内方向に磁化して磁気記録を行う場合には、ｃ軸が基板面に平行に並ぶようにＣｏ膜を成長させることが好ましい。平坦な面上にＣｏ膜を成長させると、ｃ軸が基板面に対して垂直になるので、磁化させたい方向と磁化容易軸とが直交してしまい好ましくない。
【００３２】
図２Ｂに示すように、基板１０の表面上に凹凸を付し、その側面に島状領域１２を成長させると、各島状領域のＣｏのｃ軸が、対応する側面に対して垂直になる。このため、ｃ軸が基板面に対して９０°よりも小さい角度で交わる。ｃ軸方向が基板面内の成分を有するため、基板面内方向に磁化する場合に好都合である。
【００３３】
なお、経験的にＣｏのｃ軸と基板面との角度を約３０°にすることが好ましいと考えられる。従って、凹凸の側面の傾斜角θを約６０°とすることが好ましい。なお、傾斜角θを３０〜９０°としても良好な結果が得られるであろう。
【００３４】
図２Ａ、２Ｂでは、磁性材料としてＣｏを使用する場合を説明したが、その他結晶磁気異方性を有し、磁化容易軸が下地表面に対して垂直になるように成長する性質を有する材料であれば、同様の効果が期待できるであろう。
【００３５】
次に、図３Ａ、３Ｂを参照して、第３の実施例による磁気記録媒体について説明する。
図３Ａに示すように、非磁性材料からなる基板１の表面上に磁性材料からなる島状領域２ａａを形成する。島状領域２ａａの形成は、例えば第１の実施例で説明した方法と同様の方法で行う。
【００３６】
次に、島状領域２ａａの表面及び基板１の露出した表面を覆うように、ＳｉＯ2 からなる厚さ１０ｎｍの分離層４ａを形成する。分離層４ａの形成は、例えば、スパッタガスとして分圧比１：１のＡｒとＯ2 の混合ガス、ターゲットとしてＳｉＯ2 の板を用い、圧力を０．１Ｐａ〜５Ｐａ、入力電力を１００〜２００ＷとしたＲＦマグネトロンスパッタリングにより行う。
【００３７】
分離層４ａの表面上に、第１の実施例と同様の方法で磁性材料からなる島状領域２ａｂを形成する。島状領域２ａｂ及び分離層４ａの表面をカーボン等からなる保護膜３で被覆する。
【００３８】
分離層４ａの厚さは、その上下の島状領域同士が磁気的相互作用を及ぼさない程度の厚さとする。例えば、分離層４ａの厚さを１０ｎｍ以上とすることが好ましい。
【００３９】
図３Ａに示すように、磁性材料からなる島状領域が分布する層を分離層４ａを挟んで２層形成することにより、島状領域の基板面内密度を高くすることができる。このため、記録密度を高めることが可能になる。
【００４０】
図３Ａでは、島状領域が分布する層を２層形成する場合を説明したが、３層以上としてもよい。また、分離層としてＳｉＯ2 を用いる場合を説明したが、その他の非磁性材料を用いてもよい。例えば、ＣｒＯ2 、ＺｒＯ2 等を用いてもよい。
【００４１】
図３Ｂは、第３の実施例の変形例による磁気記録媒体の断面図を示す。基板１の表面上に非磁性材料からなる非磁性層５が形成され、その表面上に島状領域２ａａが形成されている。その他の構成は、図３Ａに示す磁気記録媒体と同様である。
【００４２】
非磁性層５は、例えばＳｉＯ2 、カーボンまたはＴｉＯ2 等の金属酸化物で形成される。基板１と島状領域２ａａとの間に、非磁性層５を介在させることにより、基板１と島状領域２ａａとの間の構成原子の相互拡散を抑制することができる。
【００４３】
図３Ａ、３Ｂでは、基板１の表面がほぼ平坦な場合を示したが、結晶磁気異方性を有する磁性材料を用いる場合には、基板１の表面または非磁性層５の表面に図２Ａで示したような凹凸を付してもよい。
【００４４】
図４は、磁気記録媒体の一例を示す斜視図である。中心に貫通孔５１を有する円板５０の両面の縁端部５３、５４を除く領域５２に磁性材料層が形成されている。なお、円板５０の３点曲げ強度は５０ＭＰａ以上であることが好ましい。内周側の縁端部５３で円板５０を挟持し、回転軸に取り付ける。磁性材料をスパッタリング等により被着させるときに、外周側の縁端部５４で円板５０を挟持してスパッタリング装置内に保持する。
【００４５】
円板５０の両面の領域５２は、例えば図１Ｃ、図２Ｂ、図３Ａまたは３Ｂで示したような断面構造を有する。磁性材料が単磁区臨界サイズ以下の大きさの結晶粒を構成し、各結晶粒が相互に磁気的作用を及ぼさない程度に孤立しているため、磁気記録の低ノイズ化を図ることができる。
【００４６】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板表面上に磁性材料の結晶粒を離散的に配置して形成することができる。微結晶粒が単磁区臨界サイズ以下であり、近接する微結晶粒同士の磁気的相互作用がほとんど無視できる大きさであれば、磁気記録の低ノイズ化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による磁気記録媒体の製造方法を説明するための、基板の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例による磁気記録媒体の製造方法を説明するための、基板の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例による磁気記録媒体の構成を示す基板の断面図である。
【図４】磁気記録媒体の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１、１０  基板
２  磁性膜
２ａ、２ａａ、２ａｂ、１２  島状領域
３、１３  保護膜
４ａ  分離層
５  非磁性層
１０  基板
５０  円板
５１  貫通孔
５２  磁性領域
５３、５４  縁端部
【図１】
0003669457.tif 000002
【図２】
0003669457.tif 000003
【図３】
0003669457.tif 000004
【図４】
0003669457.tif 000005