(57)【要約】【課題】高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体の製造方法、およびその磁気記録媒体を備えた磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】非磁性基板上に少なくとも裏打ち層と下地膜と垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記垂直磁気記録膜を少なくともＣｏとＰｔと酸化物を含むグラニュラー構造からなる膜で形成し、該垂直磁気記録膜を基板温度１００℃以上１７０℃以下の所定の温度範囲に設定した条件でスパッタリング法を用いて形成する。【選択図】図２
2006155862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板上に少なくとも裏打ち層と下地膜と垂直磁気記録膜を形成する垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記垂直磁気記録膜を少なくともＣｏとＰｔと酸化物を含むグラニュラー構造からなる膜で形成し、該垂直磁気記録膜を基板温度１００℃以上１７０℃以下の条件でスパッタリング法を用いて形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２】
前記酸化物としてＳｉＯ２ 、Ｃｒ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２ 、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯからなる群から選ばれたいずれか１種を含む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】
前記酸化物の含有量を１５体積％以上４０体積％以下とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４】
前記非磁性基板の平均表面粗さＲａを０．４ｎｍ以下にすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項５】
前記裏打ち層を非結晶質構造の層で形成することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項６】
前記下地膜をＲｕ膜で形成することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項７】
少なくとも磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、磁気ヘッドが単磁極ヘッドであり、磁気記録媒体が、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法で製造した磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。
【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、およびその製造方法により得られた磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
垂直磁気記録方式は、従来、媒体の面内方向に向けられていた磁気記録層の磁化容易軸を媒体の垂直方向に向けることにより、記録ビット間の境界である磁化遷移領域付近での反磁界が小さくなるため、記録密度が高くなるほど静磁気的に安定となって熱揺らぎ耐性が向上することから、面記録密度の向上に適した方式である。
【０００３】
また、基板と垂直磁気記録膜との間に軟磁性材料からなる裏打ち層を設けた場合には、いわゆる垂直２層媒体として機能し、高い記録能力を得ることができる。このとき、軟磁性裏打ち層は磁気ヘッドからの記録磁界を還流させる役割を果たしており、記録再生効率を向上させることができる。
【０００４】
近年垂直磁気記録膜として、酸化物を添加したグラニュラー磁気記録膜が盛んに研究されている。この膜はＣｏＣｒ合金では、基板温度を２００℃以上の高温に加熱することで結晶粒界にＣｒを偏析させていたのに対して、グラニュラー膜は加熱なしで、ＣｏＣｒ以上に偏析構造をとることが可能であるという特徴を持っている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００３―１７８４１２号公報
【特許文献２】特開２００４―２２１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように裏打ち層を用いた垂直磁気記録媒体が提案されているが、更なる高記録密度の磁気記録媒体を得るには不十分であり、この問題を解決しかつ安易に製造が可能な磁気記録媒体が要望されていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、垂直磁気記録膜の成膜時の基板温度を所定の範囲にすることで、高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体の製造方法、およびその磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち本発明は
（１）  非磁性基板上に少なくとも裏打ち層と下地膜と垂直磁気記録膜を形成する垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記垂直磁気記録膜を少なくともＣｏとＰｔと酸化物を含むグラニュラー構造からなる膜で形成し、該垂直磁気記録膜を基板温度１００℃以上１７０℃以下の条件でスパッタリング法を用いて形成する磁気記録媒体の製造方法、
（２）  前記酸化物としてＳｉＯ２ 、Ｃｒ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２ 、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯからなる群から選ばれたいずれか１種を含む（１）に記載の磁気記録媒体の製造方法、
（３）  前記酸化物の含有量を１５体積％以上４０体積％以下とする（１）か（３）の何れか１つに記載の磁気記録媒体の製造方法、
（４）  前記非磁性基板の平均表面粗さ（Ｒａ）を０．４ｎｍ以下にする（１）から（３）のいずれか１つに記載の磁気記録媒体の製造方法、
（５）  前記裏打ち層を非結晶質構造の層で形成する（１）から（４）の何れか１つに記載の磁気記録媒体の製造方法、
（６）  前記下地膜をＲｕ膜で形成する（１）から（５）の何れか１つに記載の磁気記録媒体の製造方法、
（７）  少なくとも磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、磁気ヘッドが単磁極ヘッドであり、磁気記録媒体が、（１）から（６）の何れか１つに記載の磁気記録媒体の製造方法で製造した磁気記録媒体である磁気記録再生装置、の各発明を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、非磁性基板上に少なくとも裏打ち層と下地膜と垂直磁気記録膜を形成する垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記垂直磁気記録膜が少なくともＣｏとＰｔと酸化物を含むグラニュラー構造で形成し、垂直磁気記録膜を基板温度１００℃以上１７０℃以下の条件でスパッタリング法を用いて形成するので、熱揺らぎが発生することはなく、高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体を提供できる。また、その高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体を使用した磁気記録再生装置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】
【０００８】
図１は、本発明の磁気記録媒体の一例を示すものである。ここに示されている磁気記録媒体１０は、非磁性基板１上に、裏打ち層として第１軟磁性膜２と、Ｒｕ膜３と、第２軟磁性膜４、さらに配向制御膜５と、下地膜６と、垂直磁気記録膜７と、保護膜８と潤滑膜９とが順次形成された構成となっている。
非磁性基板としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属材料からなる金属基板を用いてもよいし、ガラス、セラミック、シリコン、シリコンカーバイド、カーボンなどの非金属材料からなる非金属基板を用いてもよい。
ガラス基板としては、アモルファスガラス、結晶化ガラスがあり、アモルファスガラスとしては汎用のソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスを使用できる。また、結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスを用いることができる。
【０００９】
非磁性基板は、平均表面粗さＲａが０．４ｎｍ以下、好ましくは０．３ｎｍ以下であることが好ましい。平均表面粗さが上記範囲である場合、垂直磁気記録膜の成膜を、本発明の基板温度でおこなったとき、より特性の改善を得ることができるためである。また、平均表面粗さＲａは０．４ｎｍ以下であることが、ヘッドを低浮上させた高記録密度記録に適している点から望ましい。
また、表面の微小うねりＷａが０．３ｎｍ以下、より好ましくは０．２５ｎｍ以下であるのがヘッドを低浮上させた高記録密度記録に適している点から好ましい。
【００１０】
第１及び第２の軟磁性膜は軟磁性材料からなるもので、この材料としてはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉを含む材料を挙げることができる。この材料としては、ＦｅＣｏ合金（ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＳｉＢ、ＦｅＣｏＺｒ、ＦｅＣｏＺｒＢ、ＦｅＣｏＺｒＢＣｕなど）、ＦｅＴａ合金（ＦｅＴａＮ、ＦｅＴａＣなど）、Ｃｏ合金（ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＢなど）を挙げることができる。
軟磁性膜は、アモルファス構造であることが特に好ましい。アモルファス構造とすることで、その上に設けられた下地膜の粒径の肥大化、配向の悪化などの悪影響を及ぼすことが無いためである。さらに、アモルファス構造とすることで、表面粗さＲａが大きくなることを防ぎ、ヘッドの浮上量を低減することが可能となり、さらに高記録密度化が可能となるためである。
軟磁性膜の保磁力Ｈｃは３０（Ｏｅ）以下、好ましくは１０（Ｏｅ）以下とするのが好ましい。なお、１（Ｏｅ）は、約７９Ａ／ｍである。
軟磁性膜の飽和磁束密度Ｂｓは、１．０Ｔ以上、好ましくは１．３Ｔ以上とするのが好ましい。
【００１１】
裏打ち層は少なくとも２層の軟磁性膜と２層の軟磁性膜の間にＲｕまたはＲｅが設けられた構成からなることが好ましい。軟磁性膜の間にＲｕ、Ｒｅを設け、所定の厚さに設定することで、上下に設けられた軟磁性膜を反強磁性結合させることができるためである。
このような構成とすることで、垂直媒体特有の問題であるＷＡＴＥ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｔｒａｃｋ  Ｅｒａｓｕｒｅ）の現象をより改善することが可能となる。
裏打ち層を構成する軟磁性膜の総膜厚は２０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下、好ましくは３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。軟磁性膜の総膜厚が２０ｎｍ未満であるとＯＷ特性が低下するために好ましくない。１２０ｎｍを超えると生産性を大きく悪化させるために好ましくない。
軟磁性膜の形成方法としては、スパッタリング法を用いることができる。
裏打ち層を形成する際に、半径方向に磁界を与えた状態で成膜することもできる。
【００１２】
配向制御膜は下地膜と共に、その上に設けられる垂直磁気記録膜の配向や結晶サイズを制御するためのものである。配向制御膜に用いられる材料は、六方細密構造（ｈｃｐ構造）または面心立方構造（ｆｃｃ構造）を有する結晶構造であることが好ましい。ｆｃｃ構造以外の構造（例えば、体心立方構造（ｂｃｃ構造）やアモルファス構造）であると、垂直磁気記録膜の配向が不十分となり、その結果、ＳＮＲの低下や保磁力の低下を生じるので好ましくない。配向制御膜としては、Ｐｔ、Ｐｄ、ＮｉＣｒ、ＮｉＦｅＣｒ、Ｍｇなどを挙げることができる。
配向制御膜の膜厚は１ｎｍ以上１２ｎｍ以下であることが好ましい。配向制御膜が１ｎｍ未満であると、配向制御膜としての効果が不十分となり、粒径の微細化の効果を得ることができず、また配向も悪化するので好ましくない。また、配向制御膜の厚さが１２ｎｍを超えると、記録再生時における磁気ヘッドと軟磁性裏打ち層の距離が大きくなるため、ＯＷ特性や再生信号の分解能が低下するため好ましくない。
【００１３】
下地膜としてはＲｕを用いることが好ましい。
下地膜として、粒径微細化、配向性向上の目的で添加元素を加えてもよい。
下地膜の膜厚は３ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることが好ましい。下地膜が３ｎｍ未満であると、結晶成長が不十分になり下地膜としての効果が不十分となるため好ましくない。
また、下地膜の厚さが２５ｎｍを超えると、記録再生時における磁気ヘッドと軟磁性裏打ち層の距離が大きくなるため、ＯＷ特性や再生信号の分解能が低下するため好ましくない。
【００１４】
垂直磁気記録膜は磁化容易軸が基板面に対し垂直方向に有している。構成元素としては、少なくともＣｏとＰｔと酸化物を含んでおり、さらにＳＮＲ特性改善などの目的でＣｒ、Ｂ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｍｎなどの元素を添加することもできる。
垂直磁気記録膜を構成する酸化物としては、ＳｉＯ２ 、Ｃｒ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯを挙げることができる。酸化物の体積率は１５〜４０体積％であることが好ましい。酸化物の体積率が１５体積％未満であると、ＳＮＲ特性が不十分となるため好ましくない。酸化物の体積率が４０体積％を超えると、高記録密度に対応するだけの保磁力を得ることができないため好ましくない。
【００１５】
本発明で使用する垂直磁気記録膜は磁性結晶粒の周囲を非磁性非金属物質である酸化物で囲んだ構造をもつ、いわゆるグラニュラー構造をなしている。グラニュラー磁性膜は、非磁性非金属の粒界相が磁性粒子を物理的に分離するため、磁性粒子間の磁気的な相互作用が低下し、記録ビットの遷移領域に生じるジグザグ磁壁の形成を抑制するので、低ノイズ特性が得られる。また、このようなグラニュラー磁気記録層においては、粒界相として用いられる非磁性非金属の物質は、磁性粒子間の相互作用を低減することが可能である。
【００１６】
垂直磁気記録膜の成膜時の基板温度は、１００℃以上１７０℃以下であることが好ましい。基板温度と保磁力およびＳＮＲの関係を図２に示す。図２より、１００℃未満の基板温度でも、相応の保磁力とＳＮＲが得られていることがわかる。しかしながら、温度を上記範囲にすることで、保磁力の増大が生じている。一般的に、偏析構造が進むと磁性粒子の孤立化が促進され保磁力が増大する。成膜温度を上記範囲とすることで、偏析が促進され、その結果、ＳＮＲが改善したと考えられる。また１７０℃を超えると、急激に保磁力およびＳＮＲの低下が生じるので好ましくない。
【００１７】
垂直磁気記録膜のニュークリエーション磁界（−Ｈｎ）は１．５ｋＯｅ以上であることが好ましい。−Ｈｎが１．５ｋＯｅ未満であると、熱揺らぎが発生するので好ましくない。
垂直磁気記録膜の厚さは６〜１８ｎｍであることが好ましい。垂直磁気記録膜の厚さがこの範囲であると、十分な出力を確保することができ、ＯＷ特性の悪化が生じないために好ましい。
垂直磁気記録膜は、単層構造とすることもできるし、組成の異なる材料からなる２層以上の構造とすることもできる。
【００１８】
保護膜は垂直磁気記録膜の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐためのもので、従来公知の材料を使用でき、例えばＣ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２を含むものが使用可能である。保護層の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下とするのがヘッドと媒体の距離を小さくできるので高記録密度の点から望ましい。
【００１９】
潤滑膜には従来公知の材料、例えばパーフルオロポリエーテル、フッ素化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いるのが好ましい。
基板加熱の方法に関しては、特に方法は問わない。垂直磁気記録膜成膜時の基板温度が所定の範囲になるようであれば、いかなる方法でも構わない。例えば、裏打ち膜成膜や垂直磁気記録膜の成膜前にヒーターで加熱をおこなうこともできるし、チャンバ内にヒーターを配置することで徐々に加熱することもできる。
【００２０】
本発明の製造方法によって得られる磁気記録媒体は、非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層と下地膜と垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体であって、前記垂直磁気記録膜が少なくともＣｏとＰｔと酸化物を含むグラニュラー構造からなり、該垂直磁気記録膜が基板温度１００℃以上１７０℃以下の条件でスパッタリング法を用いて形成されているので、高密度の情報の記録再生が可能となる。
【００２１】
図３は、上記本発明の製造方法により得られた磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置の例を示すものである。ここに示す磁気記録再生装置は、本発明の製造方法により得られた磁気記録媒体１０と、磁気記録媒体１０を回転駆動させる媒体駆動部１１と、磁気記録媒体１０に情報を記録再生する磁気ヘッド１２と、ヘッド駆動部１３と、記録再生信号処理系１４とを備えている。記録再生信号処理系１４は、入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド１２に送ったり、磁気ヘッド１２からの再生信号を処理してデータを出力することができるようになっている。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例を示して本発明の作用効果を明確にする。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
ガラス基板（ＭＹＧ社製アモルファス基板ＭＥＬ、直径２．５インチ）をＤＣマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製Ｃ−３０１０）の成膜チャンバ内に収容して、到達真空度１×１０−５Ｐａとなるまで成膜チャンバ内を排気した。基板加熱をおこなった後、この基板上に第１の軟磁性膜として８９Ｃｏ−４Ｚｒ−７Ｎｂ（Ｃｏ含有量８９ａｔ％、Ｚｒ含有量４ａｔ％、Ｎｂ含有量７ａｔ％）を５０ｎｍ、Ｒｕ膜を０．８ｎｍ、第２の軟磁性膜として８９Ｃｏ４Ｚｒ−７Ｎｂを５０ｎｍ成膜して３層構造からなる裏打ち層を形成した。これら裏打ち層の結晶構造がアモルファス構造であることをＸＲＤで確認した。
次いで、配向制御膜として６０Ｎｉ−３５Ｃｒ−５Ｂを５ｎｍ、下地膜としてＲｕを１５ｎｍ、垂直磁気記録膜として６５Ｃｏ−１０Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ２を１２ｎｍ成膜した。垂直磁気記録膜成膜時の基板温度は１２０℃であることを、放射温度計を用いて計測した。
次いで、ＣＶＤ法により厚さ４ｎｍのＣ保護膜を形成した。
次いで、ディッピング法によりパーフルオロポリエーテルからなる潤滑膜を形成し、垂直磁気記録媒体を得た。
【００２３】
（比較例１）
基板加熱をおこなわなかったこと以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。
【００２４】
（実施例２〜４、比較例２、３）
垂直磁気記録膜成膜時の基板温度を変えたこと以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。
これら実施例および比較例の磁気記録媒体について、膜構造および記録再生特性を評価した。膜構造の評価には平面ＴＥＭ観察を用い、垂直磁気記録膜の粒径を調べた。記録再生特性の評価は、米国ＧＵＺＩＫ社製リードライトアナライザＲＷＡ１６３２、およびスピンスタンドＳ１７０１ＭＰを用いて測定した。
記録再生特性の評価には、書き込みをシングルポール磁極、再生部にＧＭＲ素子を用いたヘッドを用いて、記録周波数条件を線記録密度９００ｋＦＣＩとして測定した。静磁気特性はＫｅｒｒ効果測定装置（ネオアーク社製）を用いて測定した。評価結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
2006155862.tif 000003
【００２６】
実施例１〜４は、比較例１および２に比較して配向、粒径は若干大きくなるが、保磁力およびＳＮＲが上回ることが確認できた。この結果より、酸化物の偏析促進がＳＮＲの改善をもたらしていると推測できる。比較例３は保磁力が大幅に低下した。酸化物の偏析が阻害されたことが原因と推測できる。
【００２７】
（実施例５〜９）
垂直磁気記録膜の酸化物の材料を変えたこと以外は実施例１に録媒体を作製した。評価結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
2006155862.tif 000004
【００２９】
酸化物の材料がＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯのいずれかである実施例は優れた特性を得ることができた。
【００３０】
（実施例１０，１１）
垂直磁気記録膜の組成を変えたこと以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。
評価結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
2006155862.tif 000005
【００３２】
垂直磁気記録膜に含まれる酸化物が１５体積％以上４０体積％以下である実施例は、優れた特性を得ることができた。
【００３３】
（実施例１２〜１７）
裏打ち層を構成する軟磁性膜の材料を変えた以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。評価結果を表４に示す。
【００３４】
【表４】
2006155862.tif 000006
【００３５】
裏打ち層がアモルファス構造であることが確認した実施例１２〜１６は、優れた特性を得ることができた。結晶構造である実施例１７は実施例１２〜１６と比較すると特性が劣ることがわかる。
【００３６】
上記のようにして得られた磁気記録媒体を使用して、図３に示す構造の磁気記録再生装置を組み立てた。
本発明の磁気記録再生装置は、ＳＮＲ特性やＯＷ特性に優れていて、高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録再生装置となった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の垂直磁気記録媒体の断面構造を示す図である。
【図２】基板温度と保持力との関係を示す図である。
【図３】本発明の垂直磁気記録再生装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・・・非磁性基板、２・・・・・第１軟磁性膜、３・・・・・Ｒｕ膜、４・・・・・第２軟磁性膜、５・・・・・配向制御膜、６・・・・・下地層、７・・・・・垂直磁気記録膜、８・・・・・保護層、９・・・・・潤滑膜、１０・・・・・磁気記録媒体、１１・・・・・媒体駆動部、１２・・・・・磁気ヘッド、１３・・・・・ヘッド駆動部、１４・・・・・記録再生信号系
【図１】
2006155862.tif 000007
【図２】
2006155862.tif 000008
【図３】
2006155862.tif 000009