(57)【要約】【課題】ガラス基板より成る下地基板上に成膜された磁気記録層を有する磁気記録媒体において、高密度の磁気記録層を簡易に形成することの可能な磁気記録媒体および製造方法を提供すること。【解決手段】本発明による磁気記録媒体における前記磁気記録層は、金属元素を含む酸化物（Ｚｒ０．５Ｓｉ０．５Ｏ２）および磁性を示す磁性元素（Ｃｏ）を含む混合層を加熱することにより結晶成長させた前記金属元素を含む結晶性酸化物（ＺｒＯ２）を有し、該結晶成長に起因して局在化した前記磁性元素（Ｃｏ）および非晶質性酸化物（ＳｉＯ２）を有する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板より成る下地基板上に成膜された磁気記録層を有する磁気記録媒体において、
前記磁気記録層は、金属元素を含む酸化物と磁性を示す磁性元素とを含む混合層を加熱することにより結晶成長させた前記金属元素を含む結晶性酸化物を有し、該結晶成長に起因して局在化した前記磁性元素および非晶質性酸化物を有することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１記載の磁気記録媒体において、前記混合層中の前記酸化物が、前記金属元素とシリコン元素又はアルミニウム元素とを所定の比率で包含していることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１記載の磁気記録媒体において、前記混合層の加熱が、急速熱アニールにより行われることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項１記載の磁気記録媒体において、前記金属元素がジルコニウム又はハフニウムより成り、前記磁性元素がコバルト、ニッケル又は鉄より成ることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項５】
金属元素を含む初期酸化物と磁性を示す磁性元素とを含む混合層を、ガラス基板より成る下地基板上に形成するステップと、
前記混合層に熱処理を施すことによって、前記金属元素を含む金属酸化物の結晶化を促進させ、前記磁性元素および非晶質性の酸化物の領域を局在化させるステップ
より成ることを特徴とする磁性層の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にハードディスクによる磁気記録の技術分野に関し、特に磁気記録媒体および磁性層の成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の技術分野で利用されているハードディスク・システムは、概して、アルミニウムのような基板に蒸着により磁性層が形成された磁気記録媒体と、磁性層に記録された情報にアクセスするための磁気ヘッドにより形成される。磁性層は一般に多数の層より成るが、その主要なものの中では、磁性を示す元素（コバルト（Ｃｏ）、ニッケル、鉄等）に起因して磁区が形成され、その磁区内の磁気モーメントの状態によって情報の記憶が行われる。磁性層の記録密度は、磁性層に形成される磁区の状態に依存するが、現在のところ１０ないし２０ギガビット／平方インチ程度のものが市販されている。更には、１００ギガビット／平方インチに至るような高密度のものも報告されており、高性能化や大容量化等に起因して、ハードディスクの高密度化の要請はますます強くなる傾向にある。
【０００３】
高密度の磁性層を作成するには、最小の情報単位（例えば１ビット）を記憶するのに要する磁区の領域（単位記憶領域）が、互いに離間された状態で高密度に密集するよう磁性層を形成する必要がある。離間せずに密集した磁区の密度を向上させたとしても、それでは不十分である。隣接する単位記憶領域どうしが互いに干渉して磁気記録を良好に行うことが困難になるからである。また、互いに充分に離間させておかないと、熱的な揺らぎにより、一度記録した情報が消失してしまう不都合を招いてしまうことも懸念される。
【０００４】
高密度の磁性膜を作成する従来の手法に、有機合成法と呼ばれるものがある。これは、コバルトのような磁性を示す金属を含む特殊な有機金属化合物を合成し、これを有機溶媒のような溶液に溶かしてアルミニウム基板の全面に塗布し、温度，圧力，時間等を適切に調整しつつ加熱することによって溶媒を蒸発させ、残留する分子が互いに適切に離間した高密度の配列構造を有する磁性層を形成する、というものである。この手法によれば、約５ｎｍ間隔で磁区を形成することが可能になり、この磁区のいくつかを単位記憶領域として使用することが可能になる。これにより、１００Ｇビット／平方インチ以上の密度を達成することが可能になる。
【０００５】
しかしながら、そのような特殊な有機金属化合物を合成することは必ずしも容易でないことに加えて、所望の配列を形成するための温度や圧力等の条件を適切に制御することも容易ではない。したがって、このような手法により磁性層を形成することができたとしても、製品単価は非常に上昇してしまうことが懸念される。更に、このような複雑な手順を実行することは、スループットを悪化させ、コストアップの要因となり得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本願課題は、ガラス基板より成る下地基板上に成膜された磁気記録層を有する磁気記録媒体において、高密度の磁気記録層を簡易に形成することの可能な磁気記録媒体および製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による解決手段によれば、
ガラス基板より成る下地基板上に成膜された磁気記録層を有する磁気記録媒体において、
前記磁気記録層は、金属元素および磁性を示す磁性元素を含む混合層を加熱することにより結晶成長させた前記金属元素を含む結晶性酸化物を有し、該結晶成長に起因して局在化した前記磁性元素および非晶質性酸化物を有することを特徴とする磁気記録媒体が提供される。
【０００８】
【作用】
本発明による磁気記録媒体における磁気記録層は、下地基板に形成された混合層に熱処理を施すことによって形成される。混合層内では金属元素を含む初期酸化物および磁性を示す磁性元素が混在しており、このような混合層は、例えばスパッタリング法によりガラス基板より成る下地基板上に形成される。この混合層に熱処理を施すと、前記金属元素の金属酸化物の結晶化が促進され、結晶領域と非結晶領域とに相分離され、前記磁性元素は非結晶領域に局在化するようになる。点在する結晶領域どうしの間は非結晶性領域により充填され、この非結晶性領域の中に磁性元素が含まれる。これにより、非常に微小な領域（結晶領域どうしの間）に磁性元素を局在化させることが可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施例による磁気記録媒体の主要な製造工程を示す。図１（Ａ）に示されるように、ガラス基板１０が用意される。アルミニウム基板を採用することも理論上可能ではあるが、一般にアルミニウムは融点が低いので、熱処理における制限が厳しくなり得る。ガラス基板にはそのような制限がないことに加えて、アルミニウム基板よりも平滑性に優れていること、硬く傷つきにくいこと等の様々な利点を有する。これらの利点は、例えば、磁気ヘッドの低浮上化、携帯機器での使用に備えた高い耐衝撃性等に有利である。
【００１０】
図１（Ｂ）に示す工程では、スパッタリング法により、ガラス基板１０に磁性を示す磁性元素と所定の酸化物（初期酸化物）を含む混合層１２を設ける。本実施例では、磁性元素にコバルト（Ｃｏ）を使用しているが、ニッケル（Ｎｉ）や鉄（Ｆｅ）その他の磁性元素を使用することが可能である。所定の酸化物としては、ジルコニウムおよびシリコンを含む酸化物（Ｚｒ０．５Ｓｉ０．５Ｏ２）を使用している。ジルコニウム（Ｚｒ）は、後述する熱処理において結晶性の酸化物を形成しやすい物質として選択されている。これに対して、シリコン（Ｓｉ）は、後述する熱処理において結晶化しにくい（非晶質の）酸化物を形成する物質として選択されている。
【００１１】
このような酸化物（Ｚｒ０．５Ｓｉ０．５Ｏ２）に対してコバルト（Ｃｏ）が５パーセントの割合になるように混合されたスパッタリング・ターゲットを用意する。このスパッタリング・ターゲットにアルゴン（Ａｒ）のようなイオン・ビームを照射することによってスパッタリング反応が起こり、ガラス基板１０に所望の混合層１２が成膜される。本実施例では混合層１２を１０ｎｍの膜厚に成膜しているが他の寸法を採用することも可能である。混合層１２の中では、酸化物（Ｚｒ０．５Ｓｉ０．５Ｏ２）とコバルト（Ｃｏ）は一様に混合した状態にある。本実施例では、混合層１２がスパッタリング法により成膜されているが、例えばゾルゲル法のような他の手法を利用して成膜することも可能である。また、５パーセントの割合で磁性元素が混合層に含まれているが、以後作成される磁性層が適切な磁性を発揮するように選択されるならば、他の割合で混合することも可能である。
【００１２】
図１（Ｃ）に示す工程では、混合層１２に９００℃で３０秒間の急速熱アニール（ＲＴＡ：Ｒａｐｉｄ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ａｎｅａｌ）を行うことによって、磁性層１４を形成する。この加熱により、ジルコニウム（Ｚｒ）は、結晶性酸化物の酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）として再結晶化を行いながら徐々に成長する。一方、シリコン（Ｓｉ）も加熱により酸化物になるが、この酸化物は結晶性を示すものではなく非晶質性の二酸化シリコンで（ＳｉＯ２）ある。磁性元素のコバルト（Ｃｏ）も、加熱によって酸化される。熱処理後の磁性層１４の中では、微結晶の占める結晶領域とそれ以外の領域とに相分離されている。結晶領域には酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）のみが含まれ、それ以外の領域には二酸化シリコン（ＳｉＯ２）とコバルト（Ｃｏ）が含まれる。言い換えれば、酸化ジルコニウムの結晶化（再結晶化）の際に、シリコンおよびコバルトは、結晶領域から追い出されて濃縮されてゆくのである。
【００１３】
図１（Ｄ）に示す工程では、磁性層１４上に例えばダイヤモンド・ライク・カーボンより成る保護層１６が形成される。これにより、磁気記録媒体が完成して処理が終了する。なお、図１では、簡単のため、ガラス基板上に直接的に単一の磁性層が成膜され、その上に保護層が成膜されるように描かれているが、実際には必要に応じて複数の成膜処理が行われ得る点に留意を要する。
【００１４】
図２は、図１（Ｃ）の熱処理後の磁性層１４に対する平面透過電子顕微鏡写真を示す。図３は、写真に写っている状態を模式的に表現した説明図を示す。図示されるように、磁性層は微結晶の占める領域とそれ以外の領域とに分離されている。図２の顕微鏡写真において、酸化ジルコニウムに見受けられる多数の平行斜線は、結晶格子に起因して生じたものである。なお、コバルトは、目視可能に表現されてはいないが、二酸化シリコンの中で均等に分散していると推察される。約３ｎｍの大きさの酸化ジルコニウムが５ｎｍ程度の間隔で散在し、それらの間は非晶質の二酸化シリコン（およびコバルト）で充填されている。すなわち、５ｎｍ以下の微小領域に磁性元素（Ｃｏ）を局在させており、極めて高密度の磁性層が形成されていることが分かる。記憶領域が互いに適切に離間しているので、熱的揺らぎによる不都合も回避することが可能になる。
【００１５】
本実施例では、熱処理により結晶化する材料として酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）が使用されているが、そのような視点に立てば酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）を使用することも可能である。また、イットリウム酸化物（Ｙ２Ｏ３）やランタノイド系酸化物を使用することも可能である。一方、結晶化しにくい酸化物としてシリコン（ＳｉＯ２）が使用されているが、そのような視点に立てば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を使用することも可能である。
【００１６】
一般に、ジルコニウム（Ｚｒ）やハフニウム（Ｈｆ）は、６００℃程度で結晶性酸化物を形成し得るが、シリコンやアルミニウムのような結晶化しにくい物質が混在すると、より高温の状態で結晶性酸化物を形成する。本実施例では、混合層１２の初期酸化物中に包含されるジルコニウム（Ｚｒ）とシリコン（Ｓｉ）の比率は１：１であったが、他の比率を採用することも可能である。本願の発明者による研究によれば、ジルコニウムの比率が１０パーセントないし９０パーセントの広範な範囲にわたって、熱処理による磁性層の相分離の起こることが確認されている。本実施例で１：１としたのは、結晶領域と非結晶領域とを面積的に同程度にすることによって発明の効果を確認しやすくする観点から選択されたものであり、他の比率を採用することも可能である。ジルコニウムが少なすぎると、コバルトを充分に局在化させることが困難になり、感度の低い磁性層が形成されてしまうので、ジルコニウムをある程度多く含有させる必要がある。このようなジルコニウムおよびシリコンの比率に依存して、結晶化を起こす温度も異なり得るが、９００℃以上の温度であれば確実に結晶化が起こることが確認されている。
【００１７】
加熱する時間は、一般に高温であれば短時間で済み低温であれば長時間を要するのであるが、加熱時間は必要なスループットおよび使用する設備に依存して適宜選択することが可能である。例えば、９００℃の熱処理を行うにはウェファを１枚ずつ２分間処理する必要があり、８００℃の熱処理なら１００枚のウェファを一度に処理できるが１時間かかるとする。この場合、いずれを採用しても所望の構造を形成し得るが、スループットを高くする観点からは、後者の８００℃の熱処理を採用することが好ましい（前者は１時間当たり３０枚しか処理できない。）。
【００１８】
本実施例では、急速熱アニール（ＲＴＡ）を行っているが、必ずしもこれに限定されず、例えば電気炉を利用したファーネス・アニールを利用することも可能である。
【００１９】
以上本願実施例によれば、磁気記録層である磁性層１４が、金属元素（Ｚｒ）を含む酸化物（ＺｒｘＳｉ１−ｘＯ２（ｘ＝０．１〜０．９））および磁性を示す磁性元素（Ｃｏ）を含む混合層を加熱することにより結晶成長させた前記金属元素を含む結晶性酸化物（ＺｒＯ２）を有し、該結晶成長に起因して局在化した前記磁性元素（Ｃｏ）および非晶質性酸化物（ＳｉＯ２）を有する。結晶性酸化物は再結晶化を行いながら結晶成長するので、結晶成長が進むにつれて、自己組織化を通じて、磁性元素（Ｃｏ）（および非晶質性酸化物）の局在化した層が形成される。その結果、高密度の磁気記録層を簡易に安価に形成することが可能になる。
【００２０】
本願実施例によれば、混合層中の初期酸化物における前記金属元素とシリコン元素（又はアルミニウム元素）とを包含する比率を調整することによって、磁気記録層における磁性元素の分布を調整することが可能になる。
【００２１】
本願実施例によれば、混合層の加熱が、急速熱アニールにより行われるので、磁気記録層における結晶化または相分離を速やかに進行させることが可能になる。
【００２２】
本願実施例によれば、ジルコニウム又はハフニウムのような熱処理により結晶化を起こしやすい金属元素を採用するので、磁気記録層を良好に形成することが可能になる。
【００２３】
以下、本発明が教示する手段を列挙する。
（付記１）　ガラス基板より成る下地基板上に成膜された磁気記録層を有する磁気記録媒体において、
前記磁気記録層は、金属元素を含む酸化物と磁性を示す磁性元素とを含む混合層を加熱することにより結晶成長させた前記金属元素を含む結晶性酸化物を有し、該結晶成長に起因して局在化した前記磁性元素および非晶質性酸化物を有することを特徴とする磁気記録媒体。
（付記２）　付記１記載の磁気記録媒体において、前記混合層中の酸化物が、前記金属元素とシリコン元素又はアルミニウム元素とを所定の比率で包含していることを特徴とする磁気記録媒体。
（付記３）　付記２記載の磁気記録媒体において、前記金属元素が、１０ないし９０パーセントの比率で前記酸化物に包含されていることを特徴とする磁気記録媒体。
（付記４）　付記１記載の磁気記録媒体において、前記混合層の加熱が、急速熱アニールにより行われることを特徴とする磁気記録媒体。
（付記５）　付記１記載の磁気記録媒体において、前記金属元素が、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム又はランタノイド系元素より成り、前記磁性元素がコバルト、ニッケル又は鉄より成ることを特徴とする磁気記録媒体。
（付記６）　金属元素を含む初期酸化物と磁性を示す磁性元素とを含む混合層を、ガラス基板より成る下地基板上に形成するステップと、
前記混合層に熱処理を施すことによって、前記金属元素を含む酸化物の結晶化を促進させ、前記磁性元素を含む非晶質性の酸化物の領域を局在させるステップより成ることを特徴とする磁性膜の成膜方法。
（付記７）　付記６記載の成膜方法において、前記混合層がスパッタリング法により形成されることを特徴とする成膜方法。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ガラス基板より成る下地基板上に成膜された磁気記録層を有する磁気記録媒体において、高密度の磁気記録層を簡易に形成することが可能になる。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例による磁気記録媒体の主要な製造工程を示す図である。
【図２】図２は、熱処理後の磁性層に対する平面透過電子顕微鏡写真を示す図である。
【図３】図３は、写真に写っている状態を模式的に表現した説明図を示す。
【符号の説明】
１０　ガラス基板
１２　混合層
１４　磁性層
１６　保護層
【図１】
2004079066.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004079066.tif 000005