(57)【要約】【課題】粒状のコバルト合金に酸化物が添加されて成る記録層(RL)を備えた垂直磁気記録ディスクにおいて、記録性能を劣化させることなく良好な耐食性を付与する。【解決手段】六方最密(hcp)結晶構造を有するRu或いはRu合金から成る中間層(IL)を従来よりも実質的に低いスパッタ圧にて蒸着し、その結果、中間層の柱状構造が従来よりも減少し、中間層の表面が従来よりも平滑になる。そのようにして得られた比較的平滑な中間層(IL)の表面をアルゴン雰囲気中でのスパッタエッチング等のイオン照射により変性し、ナノスケールの粗さとし、その上に記録層(RL)を成長させる。そのように中間層(IL)の表面を粗面化すると記録層(RL)が成長する際に記録層中の粒子の分離が促進されるが、本発明の中間層(IL)は柱状構造が少ないので水や腐食剤の通り道が従来よりも少なくなる。【選択図】図５
2007220280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を準備する工程と、
前記基板上に中間層を第一のスパッタ圧にてスパッタ蒸着により設ける工程と、
前記中間層の表面にイオン照射を行う工程と、
前記中間層の表面に磁気記録層を前記中間層の蒸着時のスパッタ圧よりも実質的に高いスパッタ圧にてスパッタ蒸着により設ける工程と、
を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体の作製方法。
【請求項２】
前記中間層の表面にイオン照射を行う工程が、希ガス雰囲気中で前記中間層の表面をスパッタエッチングする工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記希ガス雰囲気が酸素、水素、塩素の中から選択される反応種を含んでいることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記スパッタエッチング工程が、アルゴン雰囲気中でのスパッタエッチングを含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記中間層の表面にイオン照射を行う工程が、誘導結合プラズマ源を用いて行われることを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項６】
前記中間層の表面にイオン照射を行う工程が、電子サイクロトロン共鳴源を用いて行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記中間層をスパッタ蒸着により設ける工程が、Ruを含有する中間層をスパッタ蒸着により設ける工程を含み、
前記記録層をスパッタ蒸着により設ける工程が、グラニュラ強磁性コバルト合金及びSi, Ta, Ti, Nbから選ばれる一種以上の酸化物を一種以上含有する記録層をスパッタ蒸着により設ける工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記中間層をスパッタ蒸着により設ける工程が、Ruを含有する中間層を約12 mTorrよりも低いスパッタ圧にてスパッタ蒸着により設ける工程を含み、
前記記録層を前記中間層の表面にスパッタ蒸着により設ける工程が、酸化物を含有するコバルト合金から成る記録層を約30 mTorrよりも高いスパッタ圧にてスパッタ蒸着により設ける工程を含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
基板と、前記基板上に設けられた磁気透過性材料の下地層と、前記下地層上に設けられたRuを含有する非磁性の中間層と、グラニュラ強磁性コバルト合金及びSi, Ta, Ti, Nbから選ばれる一種以上の酸化物を一種以上含有する垂直磁気記録層を備えた垂直磁気記録ディスクの作製方法であって、
前記中間層を約12 mTorrよりも低いスパッタ圧にてスパッタ蒸着により設ける工程と、
前記中間層の表面にイオン照射を行い表面を粗面化する工程と、
前記記録層を前記中間層の前記粗面化された表面上に約30 mTorrよりも高いスパッタ圧にてスパッタ蒸着により設ける工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記中間層の表面にイオン照射を行う工程が、希ガス雰囲気中で前記中間層の表面をスパッタエッチングする工程を含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記希ガス雰囲気が酸素、水素、塩素の中から選択される反応種を含んでいることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記スパッタエッチング工程が、アルゴン雰囲気中でのスパッタエッチングを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記中間層がRu及びCrを含んだ合金を含有することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１４】
前記中間層が第一、第二のRu含有層を含み、前記中間層をスパッタ蒸着により設ける工程が、前記第二のRu含有層を前記第一のRu含有層上に約12 mTorrよりも低いスパッタ圧にてスパッタ蒸着により設ける工程を含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は広く垂直磁気記録媒体に関し、特に、磁気記録ハードディスクドライブにて用いられる垂直磁気記録ディスクの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録ビットが記録層の垂直即ち面外方向に蓄えられた垂直磁気記録は、磁気記録ハードディスクドライブにおける高記録密度を達成するために有望な手段だと考えられている。垂直磁気記録装置の一般的な例としては二層媒体を用いたものがあげられ、そのような垂直磁気記録装置としては図１に示されるように単磁極書き込み型の記録ヘッドを有しているものが知られている。二層媒体は軟磁性の即ち保磁力の比較的小さな磁気透過性下地層(SUL)上に設けられた垂直磁気データ記録層(RL)を有し、軟磁性下地層(SUL)は磁界において記録ヘッドの書き込み磁極からリターン磁極への磁束帰還路として機能する。図１では、記録層(RL)が、矢印にて示されるように、垂直方向に記録即ち磁化された領域と、それに隣接した磁化方向が反対である領域とから成る例が示されている。磁化方向が反対である隣り合う領域間での磁化転移は再生素子或いはヘッドにより記録ビットとして検知される。
【０００３】
図２は従来の垂直磁気記録ディスクの断面の概略図であり、記録層(RL)に作用する書き込み磁界(Hw)を示している。図２に示された従来の垂直磁気記録ディスクはハードディスク基板、軟磁性下地層(SUL)を設けるためのシード層即ちオンセット層(OL)、軟磁性下地層(SUL)と記録層(RL)との間に設けられた中間層(IL)、及び保護被膜(OC)を含む。中間層(IL)は非磁性の単層或いは多層構造であり、交換ブレーク層(EBL)とも呼ばれ、磁気透過性層である軟磁性下地層(SUL)と記録層(RL)との間の磁気交換結合を妨げ記録層(RL)のエピタキシャル成長を引き起こすものである。図２には示されていないものの、シード層(SL)は通常は軟磁性下地層(SUL)の上に直接設けられ、中間層(IL)の成長を引き起こすものである。図２に示されているように、記録層(RL)は長手記録や面内記録と比較して著しく大きな書き込み磁界を生むことが可能な、見掛け上の記録ヘッド(ARH)の隙間の中に設けられている。前記見掛け上の記録ヘッド(ARH)は、垂直磁気記録ディスクの上方に設けられた実際の書き込みヘッド(RWH)である図１に示された書き込み磁極、及び記録層(RL)の下方に設けられた効力のある第二の書き込み磁極(SWP)から構成されている。中間層(IL)により記録層(RL)から切り離されており、磁気透過性が高いことにより書き込み時に前記実際の書き込みヘッド(RWH)の磁気鏡像を作り出す軟磁性下地層(SUL)によって前記第二の書き込み磁極(SWP)は存在している。この第二の書き込み磁極の存在より、記録層(RL)は見掛け上の記録ヘッド(ARH)の隙間の中に設けられているということとなり、その結果、記録層(RL)内部には大きな書き込み磁界(Hw)が生じることとなる。
【０００４】
記録層(RL)に用いることのできる材料としては、c軸が記録層に対して実質的に面外即ち垂直方向に配向された六方最密(hcp)結晶構造を有する、CoPtCr合金等のグラニュラ強磁性コバルト合金があげられる。グラニュラコバルト合金から成る記録層(RL)は、保磁力(Hc)の高い媒体を得るため、および高固有媒体ノイズの原因となる粒間交換結合を減らすために、十分に単離された微粒子構造を有することが好ましい。例えばSi, Ta, Ti, Nbの酸化物といった酸化物を記録層(RL)に含有させることにより、コバルト合金から成る記録層における粒子分離を促進させることができる。これらの酸化物は粒界に堆積して、コバルト合金の成分と共に非磁性粒間材料を形成しやすいものである。例えば、非特許文献１にはSiO2をCoPtCrグラニュラ合金に加えた記録層(RL)を有する垂直磁気記録媒体が開示されている。又、非特許文献２にはTa2O5をCoPtグラニュラ合金に加えた記録層(RL)を有する垂直磁気記録媒体が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 39, No.4, July 2003, pp. 1914-1918, “CoPtCr-SiO2 Granular Media for High-Density Perpendicular Recording”（H. Uwazumi, et al.）
【特許文献２】Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 287, February 2005, pp. 161-171, “Structure and magnetic properties of Co-Pt-Ta2O5 film for perpendicular magnetic recording medium” (T. Chiba et al.)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コバルト合金から成る記録層(RL)は、その六方最密(hcp)結晶構造のc軸が層平面に実質的に垂直になるように蒸着された結果、実質的に面外即ち垂直な磁気異方性を有する。六方最密(hcp)結晶構造を有する記録層(RL)をそのように成長させるために、記録層(RL)が上に設けられる中間層(IL)も六方最密(hcp)結晶構造を有したものとする。中間層(IL)の形成に用いられる非磁性の六方最密(hcp)結晶構造を有した材料としては、ルテニウム(Ru)やRuCr等の特定のルテニウム合金があげられる。
【０００７】
酸化物を添加することにより記録層(RL)における磁性粒子の分離を促進させることは、面密度や記録性能を高めるために重要なことである。粒間材料は粒間交換結合を効果的に切り離すだけではなく、記録層(RL)における磁性粒子の大きさや分布の調整にも影響を与えるものである。従来のディスク作製方法では、粒子を柱状成長させて成る中間層(IL)の上に記録層(RL)を成長させることにより、そのような分離が成された記録層を得ている。中間層(IL)における柱状成長は、粒子を比較的高いスパッタ圧にてスパッタ蒸着することにより達成される。しかしながら、そのような中間層(IL)の上に記録層(RL)を成長させると、記録層(RL)において粗さが大きくなり、不連続な箇所が生じ、その結果として、保護被膜(OC)の機械的完全性が損なわれることとなる。保護被膜(OC)の被覆率が低いことや、記録層(RL)における粗さが大きいことや、中間層(IL)における柱状成長は、水や腐食剤がこれらの層の間を移動したり、軟磁性下地層(SUL)に接触したりすることが比較的容易な通り道を提供してしまうこととなる。中間層(IL)を減圧したスパッタ圧力にて形成することにより、記録層(RL)の粗さを小さくすることができ、ディスクの耐食性を高めることが可能であるが、スパッタ圧を低くして形成した中間層(IL)を備えたディスクは保磁力が大幅に低下してしまい、その結果、記録性能が劣ったものとなってしまう。
【０００８】
そこで、粒状のコバルト合金に酸化物が添加されて成る記録層(RL)を備え、記録性能を劣化させることなく良好な耐食性を有する垂直磁気記録ディスクが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、六方最密(hcp)結晶構造を有するグラニュラコバルト合金に一種以上の酸化物を添加して成る記録層(RL)を六方最密(hcp)結晶構造を有する中間層(IL)の上に成長させた垂直磁気記録ディスクを作製する方法を提供する。通常は六方最密(hcp)結晶構造を有するRu或いはRu合金から成る中間層(IL)を、従来よりも実質的に低いスパッタ圧にて蒸着し、その結果、中間層(IL)の柱状構造が従来よりも減少し、中間層(IL)の表面が従来よりも平滑になる。そのようにして得られた比較的平滑な中間層(IL)の表面をイオン照射により変性し、ナノスケールの粗さとし、その上に記録層(RL)を成長させる。そのように中間層(IL)の表面をナノスケールに粗面化すると記録層(RL)が成長する際に記録層中の粒子の分離が促進されるが、本発明の中間層(IL)は柱状構造が少ないので水や腐食剤の通り道が従来よりも少なくなる。イオン照射は希ガス雰囲気中、或いは、希ガスと反応種との混合ガス（例えば、アルゴン/酸素、アルゴン/水素、アルゴン/塩素）中でスパッタエッチングを行うことにより実行することができる。中間層の表面をそのように粗面化するための装置としては、パルス、中周波或いは高周波のカソード、イオンビーム源、反応性イオンエッチング(RIE)、電子サイクロトロン共鳴(ECR)、誘導結合プラズマ(ICP)源などがあり、中間層(IL)を成長させるために用いられるスパッタリングステーションに隣接して配置される。従って、工程所要時間やプロセスチャンバーの真空の完全性に与える影響はない。
【００１０】
本発明の本質や効果を理解するために、以下に図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、粒状のコバルト合金に酸化物が添加されて成る記録層(RL)を備える垂直磁気記録ディスクに、記録性能を劣化させることなく良好な耐食性を付与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図３は従来の垂直磁気記録ディスクの断面の概略図であり、反強磁性結合された軟磁性下地層(SUL)を図解した図である。図３に示されているように、ディスクを構成する各層がハードディスク基板上に設けられている。基板としては公知のガラス基板を用いることができるが、公知のアルミニウム合金の表面にNiP等の公知の表面被覆を施した基板を用いてもよく、或いは、シリコン、カナサイト、炭化ケイ素からなる基板を用いてもよい。基板上には直接、或いは接着層又はオンセット層(OL)を介して軟磁性下地層(SUL)が設けられる。オンセット層(OL)を設けることにより軟磁性下地層(SUL)を容易に成長させることができる。オンセット層(OL)はAlTi合金やそれに類した材料により約2〜5nmの厚さで形成することができる。図３に描かれたディスクにおいて、軟磁性下地層(SUL)は軟磁性層SULaとSULbの間の反強磁性交換結合を仲立ちする反強磁性カップリング層(AF)として機能する中間層(Ru,Ir,Cr等)により隔てられた複数の軟磁性層(SULa，SULb)が積層化或いは重層化されて形成されている。このような軟磁性下地層(SUL)は米国特許6,686,070や米国特許6,835,475に示されている。しかしながら、反強磁性結合された軟磁性下地層(SUL)の代わりに、軟磁性下地層(SUL)は単層構造であってもよく、或いは、炭素やSiNから成る非磁性フィルムやAlやCoCrから成る導電性フィルムにより隔てられた複数の軟磁性層が積層化或いは重層化されて形成された反強磁性結合していない軟磁性下地層であってもよい。単層或いは重層構造の軟磁性下地層(SUL)はCoNiFe, FeCoB, CoCuFe, NiFe, FeAlSi, FeTaN, FeN, FeTaC, CoTaZr, CoFeB, CoZrNbといった合金等の非晶質の磁気透過性材料により形成される。軟磁性下地層(SUL)の厚さは通常は約50nm以上400nm以下である。記録層(RL)上に形成される保護被膜(OC)は非晶質のダイヤモンド状炭素或いは窒化ケイ素(SiN)）等の公知の保護被膜材料により形成することができる。
【００１３】
軟磁性下地層(SUL)上に設けられた非磁性の中間層(IL)は、グラニュラ記録層(RL)の六方最密結晶方位を制御するために、六方最密(hcp)結晶構造を有する非磁性金属或いは合金から形成されるのが好ましい。そのような中間層(IL)は六方最密(hcp)グラニュラ記録層(RL)の成長を引き起こし、c軸が層平面に実質的に垂直な方向に配向され、その結果、垂直磁気異方性を有することとなる。中間層(IL)の材料としてはルテニウム(Ru)を好適に用いることができるが、Ti, Re, Osから選ばれる金属やTi, Re, Ru, Osから選ばれる少なくとも一種の元素を含む合金（例えば、RuCr合金等のRu合金）等の他の材料も用いることができる。中間層(IL)は、軟磁性下地層(SUL)の上に例えばシード層(SL)を形成し、その上に設けることができる。
【００１４】
記録層(RL)は、一種以上の酸化物を含んだ粒間材料を有するグラニュラ強磁性コバルト合金により形成されている。酸化物としては、Si, Ta, Ti, Nbから選ばれる一種以上の酸化物が好適に用いられる。記録層(RL)は更にCrを含有してもよく、Crの一種以上の酸化物を粒間材料として含有してもよい。
【００１５】
図４Ａは、二層構造のRuから成る中間層(IL)の上に形成されるCoPtCr-SiO2から成る記録層(RL)の表面の一部の透過電子顕微鏡法(TEM)による画像である。図４Ｂは、図４Ａに示すディスクの一部の断面のTEM画像である。図４Ａ及び図４Ｂは、記録層(RL)の分離した状態、即ち、磁性粒子が主としてSiO2である粒間材料により分離された状態を示している。記録層(RL)における分離を達成するために、適切な格子定数、成長方位、及び界面粗さを有する中間層(IL)の上に、酸素含有記録層(RL)を蒸着させる。RuおよびRuCr等のRu合金を比較的高いスパッタ圧にて成長させると、そのような中間層(IL)が得られる。中間層(IL)を高圧で成長させることにより、記録層(RL)の成長の際に記録層粒子の分離を容易にする、比較的粗いテンプレートが形成される。図４Ａと４Ｂに示されるディスクにおいて、中間層(IL)は、第一のRu層（5 nm）を比較的低い圧力（6 mTorr）でスパッタ蒸着させて、次に第二のRu層（12 nm）を比較的高い圧力（36 mTorr）でスパッタ蒸着させたものである。図４Ｂは、第二のRu層と記録層(RL)との間の比較的粗い界面を示している。図４Ｂは、柱状成長が部分的に二層構造のRu層の厚み全体に達しているものもある十分に分離した粒子から成る柱状構造も示している。中間層(IL)中の上側のRu層の柱状成長により、記録層(RL)の磁性粒子の分離が促進される。柱状成長は、スパッタされた粒子が高圧スパッタ環境において衝突回数の増加により運動エネルギーを失うため、スパッタされた粒子の表面移動度が低下することによるものと考えられる。しかしながら、中間層(IL)を高圧にてスパッタ蒸着することは、記録層(RL)中の隣接する粒状柱において、保護被膜(OC)の厚さに匹敵する高さのバラつきが発生する原因になり、それにより保護被膜(OC)中に欠陥が生じる場合がある。記録層(RL)中の粒間領域は、湿気や腐食性ガスを下に設けられた軟磁性下地層(SUL)と相互作用させてしまう通り道を生じさせる恐れのある、空洞や結晶学的欠陥の密度が高い。
【００１６】
中間層(IL)を蒸着させる際のスパッタ圧を下げると、ディスクの耐食性が向上することが知られている。例えば、前述のように二層構造のRuから成る中間層(IL)を有するディスクの場合、上側のRu層の蒸着の際にスパッタ圧力を46 mTorrから36 mTorrにまで下げると、ディスクの耐食性が改善される。しかしながら、スパッタ圧をさらに下げると、記録層(RL)の保磁力および核生成磁界が許容できない値になる。例えば200 Gbits/in2を超える超高記録密度の高性能垂直磁気記録ディスクを実現するためには、記録層(RL)は、低い固有媒体ノイズ（高い信号対ノイズ比:SNR）、約5000 Oeを超える保磁力Hc及び約-1500 Oeを超える（より負の）核生成磁界Hnを備えている必要がある。核生成磁界Hnにはいくつかの意味があるが、ここでは、好適にはＭ−Ｈヒステリシスループの第２象限において、磁化がその飽和値Msの90%まで低下する反転磁界のことをいう。より負の核生成磁界の場合には、磁化を変化させるにはより大きな反転磁界が必要になるので、残留磁気状態がより安定する。表１は、CoPtCr-SiO2から成る記録層及び厚さ16 nmのRu75Cr25から成る中間層を備えたディスクについて、HcとHnの値を示している。ここで、添え字は、それぞれのスパッタ圧において蒸着した原子パーセント（at%）を示している。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
表１によれば、中間層(IL)を形成する際のスパッタ圧が低下すると、HcとHn が大幅に減少することが観察される。これは、中間層(IL)と記録層(RL)の界面における粗さの減少などの界面形態が変化すること、および中間層(IL)の柱状成長が弱まることによるためと考えられる。これにより、記録層粒子の好適な分離ひいては高いHcとHnの発生が妨げられることとなる。
【００１９】
図５に、本発明の方法により作製された垂直磁気記録ディスクを示す。その構造は、図３の従来技術の構造と似ているが、中間層(IL)上に記録層(RL)をその上に成長させるエッチングされた表面(ES)が設けられている。中間層(IL)は、比較的低いスパッタ圧（約12 mTorr未満）にて蒸着される。このため、中間層(IL)の柱状構造があまり目立たないものになる。中間層全体、或いは、中間層が二層構造の場合にはその最上層は、図４Ｂの下側のRu層により示される構造を有するので、腐食性ガスの通り道が少ない。中間層(IL)の柱状成長が減少すると、記録層(RL)および保護被膜(OC)での粗さが減少し、腐食の影響を受けにくくなる。前記のエッチングされた表面(ES)は、記録層(RL)のｃ軸を面外に向けるのに必要な記録層のエピタキシャル成長に悪影響を与えることなく、記録層(RL)の磁性粒子の分離を制御することができる。
【００２０】
本発明の方法により形成された前記のエッチングされた表面(ES)は、高い空間分解能で、必要な界面粗さを生じさせている。また、エッチングされた表面(ES)は、粒成長の動力学におけるランダムなゆらぎによりスパッタ蒸着中に起きる、中間層(IL)中の大規模な凹凸を抑えている。これらの凹凸は、ディスクのスパッタ後処理の一部としての研磨工程において通常は取り除かれる。しかしながら、凹凸を機械的に除去すると、ディスクの薄膜に空洞や破損が生じ、それによってディスク中に腐食性ガスを拡散させる通り道が形成されてしまう。そこで、本発明の方法では、凹凸の数を減らして、記録層(RL)の全体的な平坦度を向上させている。
【００２１】
本発明の方法では、まず以下の各層を順々に成長させる。すなわち、硬質基板（ガラスやAl-Mg合金など）上に密着層あるいはオンセット層(OC)（AlTiなど）、次に軟磁性下地層(SUL)、好適には反強磁性的に結合した軟磁性下地層(SUL)を成長させ、次にシード層(SL)あるいは多層のシード層(SLs)ＡＬ、最後に六方最密(hcp)結晶構造を有する中間層(IL)（Ru或いはRuCr等のRuX合金）を成長させる。中間層(IL)は、図４Ｂに示すような二層構造であってもよい。中間層(IL)、或いは中間層(IL)が二層構造の場合には中間層(IL)の上部は、緻密で比較的滑らかな表面を形成するために比較的低いスパッタ圧（約12 mTorr未満）と成長速度を用いて、高移動度の条件化で成長させる。
【００２２】
中間層(IL)を比較的低い圧力でスパッタ蒸着させて比較的滑らかな表面を形成した後、中間層(IL)上にエッチングされた表面(ES)を形成して、記録層(RL)を成長させるための「ナノスケールの粗さの」界面を生じさせる。六方最密(hcp)結晶構造を有する中間層(IL)の最上層をイオン及び／又は中性化学種により照射するin-situ中間層表面改質工程を導入する。そのような表面改質の例としては、純希ガス雰囲気中でのスパッタエッチングや、希ガスと反応性化学種（アルゴン／酸素、アルゴン／水素、アルゴン／塩素など）の混合物中でのスパッタエッチングがある。エッチングされた表面(ES)を形成する装置としては、パルス、中周波或いは高周波のカソード、イオンビーム源、反応性イオンエッチング(RIE)、電子サイクロトロン共鳴(ECR)、誘導結合プラズマ(ICP)源などがある。中間層(IL)の表面改質を行なうための装置は、中間層(IL)を成長させるために用いられるスパッタリングステーションに隣接して配置される。従って、工程所要時間やプロセスチャンバーの真空の完全性に与える影響はない。エッチングされた表面(ES)を形成した後、記録層(RL)を中間層(IL)上に蒸着させ、その後、記録層(RL)上に保護被膜(OC)を蒸着させる。
【００２３】
イオンとの相互作用による表面改質は、詳しく研究された現象であり、電子産業および光学産業において広範に用いられている。表面に付与されるエネルギー量は、照射されるイオンの運動エネルギーを変化させることにより容易に制御することができる。イオン衝撃により表面に生じる化学的かつ物理的なプロセスも、この運動エネルギーにより制御される。エネルギーおよび表面の照射量を制御することにより、独自の表面トポロジーを生じさせることが可能である。
【００２４】
IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 37, No.4, July 2001, pp. 1271-1273, “Grain Size Control in FePt Thin Films by Ar-Ion Etched Pt Seed Layers”（Thiele et al.）によれば、ex-situ ＤＣイオンビーム装置内で、Ptから成るシード層をスパッタエッチングした。イオンビームを10-2 mbarのアルゴンガス圧および600 Wの電力で操作して、約200 eVのアルゴンイオンエネルギーを得た。アルゴンイオンエッチングにより、ＲＭＳ粗さがスパッタエッチング前の約0.7 nmからスパッタエッチング後の約4.5 nmに増加したように、Ptから成るシード層において顕著な微小粗さが得られた。
【００２５】
IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 38, No.4, July 2002, pp. 1622-1626, “Perpendicular magnetic recording media based on Co-Pd multilayer with granular seed layer”（Matsunuma et al.）において、その上にCo/Pd多層構造を成長させるPd-SiNから成るシード層を蒸着する前に非晶質のFeTaCから成る下地層の表面をスパッタエッチングする効果について研究がなされている。FeTaCから成る下地層を、アルゴン雰囲気中で、in-situプラズマエッチングした。エッチングされた表面上に成長させたCo/Pd多層構造の微細構造は、明確な粒界を有する十分に分離した柱を呈するが、エッチングされていない下地層上に成長させたCo/Pd多層構造については明確な粒界が観測されなかった。
【００２６】
中間層(IL)の表面に好適な粗さの量は、ディスクの保護被膜(OC)の公知の特性に基づき評価することが可能である。所定の保護被膜(OC)の厚さおよび材料の場合、それを超えると保護被膜(OC)の機械的特性が損なわれる最大粗さ値が存在する。粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）測定により求めることができる。4 nmの厚さの炭素から成る保護被膜(OC)の場合、ピーク-ピーク表面粗さは、約3.0 nmを超えてはならない。4 nmの厚さのSiNから成る保護被膜(OC)の場合、ピーク-ピーク表面粗さは、約3.5 nmを超えてはならない。
【００２７】
本発明の方法は、ディスク製造装置に容易に組み込み可能で中間層(IL)の表面に所望のナノスケールの粗さを生じさせる解像度を有する装置を用いる任意のイオン表面改質工程に適用可能である。本発明の方法にとって重要な条件は、製造プロセスの流れの制限時間内で目的とする表面改質を行えるようにイオンエネルギーを制御することである。望ましいイオンエネルギーは、約50〜500 eVの範囲である。RF及びDCマグネトロン源は、ディスク製造の際のスパッタ圧のパターンに適合可能である。
【００２８】
アルゴンなどの希ガスを用いるスパッタエッチングやアルゴンプラズマエッチングに加えて、誘導結合プラズマ(ICP)および電子サイクロトロン共鳴(ECR)は高いエッチング速度を有する方法である。例えば、Korean J. Chem. Eng., 21(6), 1235-1239 (2004), “Inductively Coupled Plasma Etching of Ta, Co, Fe, NiFe, NiFeCo, and MnNi with Cl2/Ar Discharges”（Park et al.）では、Cl2/Arプラズマ混合ガスによるICPエッチングを用いて、スパッタ蒸着させたNiFeCo薄膜の表面を改質した。これらの実験において、エッチング工程でのイオンエネルギーを、RF電力を変化させることにより制御した。200 WまでのRF電力ではエッチングされたサンプルの表面粗さは比較的一定であるが、それよりもRF電力を高くすると、表面粗さの増加がみられた。
【００２９】
上記参考文献での実験は、イオン照射がどのように薄膜表面を改質して表面粗さを変えることができるかを示している。このように、本発明においては、約12 mTorr未満の比較的低いスパッタ圧で中間層(IL)を蒸着することができ、更に、イオン照射により表面を改質するものである。次に、ナノスケールの粗さを有した中間層表面上に酸素含有記録層(RL)を蒸着させ、それにより記録層が成長する際に記録層の粒子分離を促進させるものである。記録層(RL)は、高いスパッタ圧力、即ち、16 mTorrよりも高い圧力にて通常は蒸着させる。中間層(IL)に対するスパッタ圧よりも大幅に高いスパッタ圧、かつ比較的遅い蒸着或いは成長速度にて、記録層(RL)を蒸着させると、記録特性を改善することができる。記録層(RL)における保磁力の最適値は、スパッタ圧が約30〜60 mTorrの範囲である場合に得ることができる。
【００３０】
以上のように、本発明を好ましい態様に即して部分的に記載したが、当業者であればこの発明の精神と範囲から逸脱しない範囲内で発明の形態や詳細を変更することが可能である。従って、本明細書に開示された発明は単なる実施例として理解し、本発明は特許請求の範囲に記載された範囲にのみ限定されると理解すべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の垂直磁気記録装置の概略図である。
【図２】書き込み磁界を描いた、従来の垂直磁気記録ディスクの断面の概略図である。
【図３】従来の垂直磁気記録ディスクの断面の概略図であり、反強磁性結合された軟磁性下地層(SUL)を図解した図である。
【図４Ａ】Ruから成る二層により構成される中間層(IL)の上に形成されたCoPtCr-SiO2から成る記録層(RL)の表面の一部分の透過電子顕微鏡法(TEM)による画像を示す図である。
【図４Ｂ】Ruから成る二層により構成される中間層(IL)の上に形成されたCoPtCr-SiO2から成る記録層(RL)を備えたディスクの一部分の断面の透過電子顕微鏡法(TEM)による画像を示す図である。
【図５】記録層(RL)を成長させるための中間層(IL)の上部のエッチングされた表面が示された、本発明に従い形成された垂直磁気記録ディスクの断面の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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