磁記錄媒體及其制造方法、用于磁記錄媒體的磁媒體基板以及磁存儲裝置的制作方法

專利名稱：磁記錄媒體及其制造方法、用于磁記錄媒體的磁媒體基板以及磁存儲裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及磁記錄媒體及其制造方法、用于磁記錄媒體的磁媒體基板、以及磁存儲裝置，特別涉及在非磁性基板上陽極氧化鋁膜的細孔的表面上形成碳層的磁媒體基板以及采用該磁媒體基板的磁記錄媒體，是能夠實現大容量、高速、低成本、及確保可靠性的磁記錄媒體。
對于用于計算機的外部磁存儲裝置、民用視頻存儲裝置的磁記錄媒體，隨著所存儲的信息量的迅速增加，大容量、高速、低成本的需要日益提高。為了滿足這樣的需要的關鍵點是磁記錄媒體的高記錄密度化，但至今作為主流的采用連續磁性膜的面內記錄方式，高密度記錄的程度越高因過渡噪聲(transitionnoise/トランヅツシヨンノイズ)的增加信噪比下降越多，并且因所記錄的磁化的穩定性下降的問題等，以100Gbit/in2為邊界，面臨著技術性的臨界。
背景技術：
為了降低過渡噪聲，作為新的磁記錄媒體的方式，正在深入研究用非磁性膜等包住微小的磁性粒子并有規則地排列的模式化(patterned；晶格)媒體。模式化媒體，由于磁性粒子彼此的交換相互作用及靜磁性的相互作用因磁性粒子間的非磁性膜等而被分斷，所以可降低過渡噪聲。此外，垂直記錄方式作為可達到記錄密度超過1Tbit/in2的方式而再次引人注目。
作為模式化媒體，已發表的有采用將磁性粒子自身組織化排列的構圖化媒體(參照Sun et al，Science第287卷第17號(2000)pp.1989、特開2000-48340號公報、以及特開2000-54012號公報)、或采用了形成于陽極氧化鋁膜中的規則的細孔的媒體等。圖1是現有的采用了陽極氧化鋁膜的磁記錄媒體的剖視圖。如圖1所示，磁記錄媒體100具有在基板101上的下部電極層102上形成的陽極氧化鋁膜103中形成的細孔105中填充磁性材料104的結構(參照特開2002-175621號公報)。陽極氧化鋁膜103通過將鋁膜在草酸水溶液中進行陽極氧化而獲得。此時，鋁膜變換為氧化鋁膜，在六邊形的單元中央形成細孔。由于六邊形的單元有規則地形成，所以如果在細孔中填充磁性材料，則磁性粒子有規則地排列，磁性粒子間通過非磁性的氧化鋁膜，使交換相互作用和靜磁性的相互作用分斷，期待可大幅度地降低過渡噪聲。
可是，為了實現可靠性高的磁記錄媒體，從磁頭和磁記錄媒體表面的摩擦或化學穩定性的觀點來看，需要高度的性能。例如，磁記錄媒體表面相對于磁頭滑動的耐久性、或各種沾污引起的對酸和堿的耐接觸性等。
例如，采用上述陽極氧化鋁膜103的磁記錄媒體100從抗蝕性的觀點來說存在問題。即，陽極氧化鋁膜是非晶氧化鋁膜，通過850℃或其以上的溫度下的熱處理變換為多晶氧化鋁膜。多晶氧化鋁膜對于酸和堿是穩定的，但有報告指出非晶氧化鋁膜會因pH4.2或其以下的酸、或pH9.9或其以上的堿而緩慢或急速地被溶解(參照P.P.Mardilovich et al、J.Membrane Science、98、(1995)143)。在容納磁記錄媒體的磁存儲裝置內，存在如下情況，即空氣中或磁存儲裝置中的各種化學物質作為雜質氣體或液滴而混入，附著在磁記錄媒體上而使其腐蝕的可能性。在發生腐蝕的情況下，磁記錄媒體表面上產生凹凸，且距磁記錄媒體表面以幾十nm的低浮上量上浮的磁頭造成磁頭碰撞。
此外，從磁頭滑動的觀點來看，涂敷具有普通全氟聚醚的主鏈的潤滑劑來力求降低摩擦系數，在磁頭與磁記錄媒體接觸時作為緩沖材料起作用。特別是潤滑劑因磁頭和磁記錄媒體的滑動而飛散或分解·蒸發，所以為了確保經過長期的耐久性，在磁記錄媒體表面上充分地貯存潤滑劑是重要的。但是，在采用上述陽極氧化鋁膜的磁記錄媒體中，由于表面為氧化鋁或金屬，所以不能充分貯存潤滑劑。作為其對策，一般是在表面上形成非晶碳膜或DLC膜的保護層，但在只通過設有保護層，滑動耐久性還不足。
專利文獻1日本專利特開2000-48340號公報專利文獻2日本專利特開2000-54012號公報非專利文獻1 Sun et al，Science第287卷第17號(2000)pp.1989發明內容因此，本發明的概括課題在于，提供解決上述課題的新穎且有用的磁記錄媒體及其制造方法、用于該磁記錄媒體的磁媒體基板、以及磁存儲裝置。
本發明的更具體的課題在于，提供同時滿足耐蝕性和耐久性的可高密度記錄的磁記錄媒體及其制造方法、用于該磁記錄媒體的磁媒體基板、以及磁存儲裝置。
根據本發明的一個觀點，提供一種磁記錄媒體，其包括基板；形成于前述基板上的陽極氧化鋁膜；形成于前述陽極氧化鋁膜的細孔；覆蓋前述陽極氧化鋁膜的表面以及細孔的內壁的碳層；在前述細孔的隔有碳層的內部形成的磁性粒子；覆蓋前述碳層和磁性粒子的潤滑層。
根據本發明，在陽極氧化鋁膜的表面、以及形成于陽極氧化鋁膜的細孔的內壁表面形成有碳層。陽極氧化鋁膜是非晶氧化鋁膜，化學上不穩定，但由于陽極氧化鋁膜被碳層覆蓋保護，所以耐蝕性良好。此外，由于推測碳層具有貯存用于形成潤滑層的潤滑劑的功能，可以補充由與磁頭的滑動等而損失的潤滑劑，所以耐久性優良。而且，填充于細孔中的由磁性材料構成的磁性粒子，細孔有規則地隔開而形成，所以降低磁性粒子間的交換相互作用以及靜磁性的相互作用的大小偏差，或切斷相互作用。因此，可以降低由高密度記錄造成的媒體噪音的增加，可進行高密度記錄。
根據本發明的另一個觀點，提供一種磁記錄媒體的制造方法，其包括在基板上形成鋁膜的工序；將前述鋁膜通過陽極氧化處理而變換為陽極氧化鋁膜，同時形成細孔的工序；在前述陽極氧化鋁膜的表面和細孔的內壁形成碳層的工序；在前述細孔中填充磁性材料的工序；形成潤滑層的工序。
根據本發明，在陽極氧化鋁膜的表面以及細孔的內壁表面形成碳層，陽極氧化鋁膜受到保護，因此可以實現耐蝕性良好的磁記錄媒體。此外，由于通過陽極氧化處理來形成有細孔，所以可以獲得有規則地排列的細孔，形成于細孔中的磁性粒子，交換相互作用以及靜磁性相互作用的大小的偏差被降低或它們的相互作用被切斷，因此可以實現可進行高密度記錄的磁記錄媒體。
根據本發明的另一觀點，提供一種磁媒體基板，其由下述部分構成
基板；形成于前述基板上的陽極氧化鋁膜；在前述陽極氧化鋁膜中沿層方向形成的細孔；覆蓋前述陽極氧化鋁膜的表面和細孔的內壁的碳層。
根據本發明，在包含陽極氧化鋁膜中有規則地形成的細孔的內壁的表面形成有碳層。由碳層保護陽極氧化鋁膜的所有表面，所以耐蝕性優良。此外，由于細孔有規則地形成，所以通過在細孔中形成磁性材料，降低細孔中形成的磁性粒子間的相互作用的大小偏差，或切斷相互作用。因此，本發明的磁媒體基板適合于高密度記錄用磁記錄媒體。
根據本發明的另一觀點，提供一種磁存儲裝置，該磁存儲裝置包括具有磁阻效應型再現磁頭的磁頭、以及權利要求1的磁記錄媒體。
根據本發明，如上述那樣，磁記錄媒體除了耐蝕性、耐久性以外還可進行高密度記錄，所以通過與磁阻效應型再現磁頭組合，可以實現高密度記錄。


圖1是現有的采用陽極氧化鋁膜的磁記錄媒體的剖視圖。
圖2A是與本發明第1實施方式相關的磁記錄媒體的上表面圖。
圖2B是圖2A中所示的X-X剖視圖。
圖3是表示與第1實施方式相關的磁記錄媒體的制造工序的流程圖。
圖4是表示采用電爐的熱分解CVD裝置的概念的圖。
圖5是表示采用熱絲的熱分解CVD裝置的概念的圖。
圖6是表示微波等離子體CVD裝置的概念的圖。
圖7是與第1實施方式的第1變形例相關的磁記錄媒體的剖視圖。
圖8是與第1實施方式的第2變形例相關的磁記錄媒體的剖視圖。
圖9是表示耐蝕性評價結果的圖。
圖10是表示磁頭減壓滑動試驗結果的圖。
圖11是表示與本發明第2實施方式相關的磁存儲裝置的主要部分的剖視圖。
圖12是表示圖11所示的磁存儲裝置的主要部分的俯視圖。
具體實施例方式
以下，列舉實施方式來詳細地說明本發明。
圖2A是本實施方式的磁記錄媒體的上表面圖，圖2B是圖2A中所示的X-X剖視圖。參照圖2A和圖2B，本實施方式的磁記錄媒體10由基板11、基板11上形成的下部電極層12、下部電極層12上形成的陽極氧化鋁膜13、在陽極氧化鋁膜13的表面以及細孔14的內壁形成的碳層15、細孔14的隔有碳層15的內部形成的磁性粒子16、以覆蓋碳層15以及磁性粒子16的方式形成的潤滑層18等構成。再有，在圖2A中潤滑層18在碳層15及磁性粒子16上的整體上形成。
以下，參照圖3的表示磁記錄媒體10的制造工序的流程圖來詳細說明本實施方式的磁記錄媒體10和其制造方法。
本實施方式的磁記錄媒體10的基板11，例如可以使用盤狀的塑料基板、玻璃基板、NiP鍍鋁合金基板、硅基板等，特別是在基板11為帶狀的情況下，可以使用PET、PEN、聚酰亞胺等的塑料薄膜。從耐熱性的觀點來看，基板11優選為玻璃基板、硅基板、聚酰亞胺，在后述的采用電爐的熱分解CVD裝置來形成碳層的工序中，如果考慮到基板11被加熱至600℃～800℃程度，則優選為硅基板。
首先，在基板11上，通過蒸鍍法、濺射法、CVD法等來形成厚度20nm的下部電極層12、以及厚度50nm的鋁膜(S80)。下部電極層12由導電性的金屬或合金構成，具有在進行陽極氧化處理時作為使陽極和磁性粒子生長的基底層的作用。例如在基板11為NiP鍍鋁合金基板的情況下，由于基板本身具有導電性，所以也可以省略下部電極層12。
形成于下部電極層12上的鋁膜的厚度為20nm～500nm，可以通過蒸鍍法、濺射法、CVD法等來形成。鋁膜的厚度考慮后述的細孔的深度、即細孔中填充的磁性粒子等厚度而決定。
接著，通過陽極氧化法將鋁膜變換為陽極氧化鋁膜，同時形成細孔(S82)。在對于鋁膜的陽極氧化法中，例如在硫酸浴、磷酸浴、或草酸浴中，以下部電極層作為陽極、碳或鉑電極作為陰極來施加電壓。如果采用陽極氧化法，則鋁膜被變換為非晶氧化鋁構成的陽極氧化鋁膜13，同時形成從陽極氧化鋁膜13的表面至下部電極層12的細孔14。因此，細孔14的深度、即在后面填充形成的磁性粒子16的厚度可由鋁膜的厚度來設定。即使高寬比大也可以形成該細孔14，此外，由于細孔14彼此之間不結合，所以可以可靠地隔離形成磁性粒子16。
在陽極氧化處理前，通過光刻法和腐蝕法或沖壓成形法等在氧化鋁層的表面上設置成為形成細孔的開始點的凹部，由此可控制細孔14的間隔。此外，通過二級陽極氧化法，即，在第一級陽極氧化處理中施加用于決定細孔的間隔的電壓并形成成為開始點的凹部，在第二級陽極氧化處理中施加與第一級同樣的電壓并在凹部形成細孔的方法也可控制。
細孔14的間隔決定磁性粒子16的間隔，磁性粒子16的間隔直接關系到磁性粒子間的交換相互作用以及靜磁性相互作用的大小及大小的分布。從這樣的觀點來看，細孔14的間隔即相鄰的細孔14的中心之間距離優選為大于等于細孔14的直徑+2nm，設為細孔14的直徑小于等于+50nm。如果細孔14的直徑大于+50nm，則因保持一個單位信息的磁性粒子16的密度下降，記錄密度會顯著下降。
此外，作為擴大細孔14的直徑的方法，可以在陽極氧化處理后在磷酸等的溶液中進行濕式蝕刻，也可以采用各向同性的干式蝕刻法。在干式蝕刻中，例如，可以將CCl4氣體作為處理氣體來使用。根據需要擴大細孔14的直徑，在形成后面的碳層15時的細孔14的直徑例如設定為10～100nm。
接著，在形成細孔14的陽極氧化鋁膜13的表面以及細孔14的內壁形成碳層15(S84)。碳層的厚度設定為幾層至幾十層(一層的厚度為0.335nm)，由五元環以及六元環構成。例如，在細孔14的內壁，由六元環構成的片狀的碳層形成為筒狀。在陽極氧化鋁膜13的表面也形成由六元環構成的片狀的碳層。而且，這些片狀的碳層在細孔和上部表面的邊界即肩的部分中，由包含五元環的碳層來連接。這樣，陽極氧化鋁膜13的所有表面由碳層15覆蓋。因此，避免有可能附著在磁記錄媒體10的表面的各種化學物質、例如酸或堿直接接觸于陽極氧化鋁膜13的情況，碳層15本身也不被酸和堿腐蝕，所以耐蝕性優良。
此外，陽極氧化鋁膜13上形成的由六元環構成的片狀的碳層，其六元環構造的結晶性并不是完全的，而存在所謂的結晶缺陷。結晶缺陷成為活性點，因而可推測容易與潤滑劑的末端的活性點產生結合。而且，由于五元環也具有活性點，所以與形成潤滑層的潤滑劑的末端的活性點、例如極性基等與這些碳層的活性點產生結合，潤滑劑更牢固地結合，因而可推測難以發生衍生(spinoff)，此外，由于這些碳層的活性點的存在，因而可推測為潤滑劑容易貯存的一個原因。
作為具體的碳層15的形成方法，根據氣相化學生長法(CVD法)，將碳氫化合物氣體和氮或氫氣用作生產氣體，通過熱分解或等離子體進行分離并在陽極氧化鋁膜13表面上使碳發生反應。
CVD法中所使用的碳氫化合物氣體，從容易熱分解的觀點來說，優選的是碳原子為1～4個的飽和碳氫化合物或不飽和碳氫化合物構成的氣體，這些氣體中，特別優選的是甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等的飽和碳氫化合物，或者乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、丁烯(C4H8)、乙炔(C2H2)等的不飽和碳氫化合物。
此外，作為適合于形成碳層的CVD法的裝置的例子，可列舉采用電爐的熱分解CVD裝置、采用熱絲的熱分解CVD裝置、微波等離子體裝置等。
圖4是表示采用電爐的熱分解CVD裝置的概念的圖。參照圖4，采用電爐的熱分解CVD裝置40由流通生產氣體41的石英管42、用于加熱疊層體43(圖2B中的基板11上堆積下部電極層12、陽極氧化鋁膜13的物體)的電爐44等構成。將具有細孔的陽極氧化鋁膜形成的疊層體43，用電爐44加熱到600℃至1000℃，優選加熱到800℃，例如使碳氫化合物氣體的丙烯和氮氣流通。通過使丙烯與氮氣的流量比為1～5％，優選的是達到2.5％，在熱分解CVD裝置40中，在疊層體43的陽極氧化鋁膜的細孔以及上部表面形成碳層。此時，從耐熱性的觀點來看，疊層體43的基板優選為硅基板。
圖5是表示熱絲CVD裝置的概念的圖。參照圖5，熱絲CVD裝置50由實現減壓狀態的處理室51、導入原料氣體的氣體導入頭52、在疊層體43和氣體導入頭52之間固定于保持器具54上進行發熱的細絲55等構成。通過對細絲55通電而使細絲55達到1500℃～2300℃的高溫，并從氣體導入頭52導入碳氫化合物氣體和載運氣體的氫氣且與細絲55接觸并在疊層體43表面上堆積碳氫化合物氣體熱分解而產生的生成物。細絲55由高溫熔點金屬，例如鎢、錸等構成。從加熱到更高溫度的觀點來看，細絲55優選地由錸構成。碳層的形成條件優選的是通過細絲55達到1900℃，碳氫化合物氣體例如使用乙炔，氣體壓力為2～5Pa、優選地設定為3Pa，包含氫的總氣體壓力為20～50Pa、優選地設定為30Pa，由此在疊層體43的陽極氧化鋁膜的細孔以及上部表面形成碳層。
這樣，通過使用熱絲CVD裝置，與使用上述熱分解CVD裝置40的情況相比，可以降低疊層體43的溫度，因此可以降低熱對疊層體43的基板或下部電極層、陽極氧化鋁膜造成的影響，擴寬基板材料的選擇范圍，所以是優選的。
圖6是表示微波等離子體CVD裝置的概念的圖。參照圖6，等離子體CVD裝置60包括配置疊層體43而實現減壓狀態的處理室62；連接到微波發生源(未圖示)而導入微波的導波管63；微波天線64；將微波導入到處理室的石英玻璃板65；氣體導入頭66等。從氣體導入頭66導入碳氫化合物氣體以及載運氣體的氮氣，通過微波放電而在石英玻璃板65的下方形成等離子體，將分離生成的原子狀碳堆積在疊層體43上，而在陽極氧化鋁膜的細孔以及上部表面形成碳層。
例如，RF頻率為2.45GHz，RF功率為0.5kW～6kW，原料氣體的甲烷和載運氣體的氫氣的混合氣體以流量比為40/60sccm～20/80sccm來供給，氣體壓力為133Pa～532Pa(1Torr～4Torr)、優選地設定為266Pa～399Pa(2Torr～3Torr)，并且疊層體43的溫度為300℃～500℃、優選地設定為400℃，并進行5分～30分處理。
本申請發明人發現上述碳層和陽極氧化鋁膜的粘結性及覆蓋性非常高。在后述的實施例中變得很明顯，由于粘結性和覆蓋性非常高，所以通過碳層來保護由非晶氧化鋁構成的陽極氧化鋁膜，來可以顯著地提高對于酸或堿的耐蝕性。此外，由于在陽極氧化鋁膜的上部表面也形成有碳層，所以從碳層和陽極氧化鋁膜的粘結性以及可貯存潤滑劑的觀點來看，對于磁頭的滑動具有非常高的耐久性。
返回到圖2A、圖2B和圖3，接著在形成碳層15的內壁的細孔14中填充磁性材料，形成磁性粒子16(S86)。具體地說，可以采用濺射法、蒸鍍法、電鍍法。特別是在高寬比大的情況下，從填充性的觀點來說，電鍍法是適合的。通過電鍍法，例如電解電鍍法、無電解電鍍法，可以使磁性粒子16從細孔14之底的下部電極層12表面起生長。
例如，通過電解電鍍法在磁性粒子16中采用Co層或Co合金層而形成垂直記錄媒體的情況下，與基板11面垂直地形成磁性粒子16的容易磁化軸。例如，為了使Co層的c軸取向于基板的垂直方向，在下部電極層12中，采用在基板面的垂直方向上取向(111)的fcc構造的材料，例如鉑族元素Pt、Ru、Rh、Pd、Os、Ir及它們的合金。這些元素或合金在基板面上沿垂直方向具有(111)取向的自身取向性，所以容易形成(111)取向。再有，在下部電極層12上形成由同樣的材料構成的基底層，也可以通過基底層使Co層的c軸在基板上沿垂直方向取向。基底層，在形成了下部電極層后，可通過與下部電極層相同的方法來形成，厚度例如設定為10nm～100nm。
在磁性粒子16中，除了Co以外，也可以在Co中添加Ni、W、Re、Mn、P等來降低Co的飽和磁化。可以在垂直于基板面上保持c軸取向的同時，降低記錄再現中的媒體噪音。用于形成磁性粒子16的電鍍液，例如可以使用由硫酸鈷(II)7水和物0.2M和硼酸0.3M構成的水溶液(形成由Co構成的磁性粒子的情況下)、添加硫酸鎳(II)7水和物的水溶液(形成由CoNi構成的磁性粒子的情況下)等公知的電鍍液。
此外，從提高記錄密度的觀點來看，降低磁性粒子16的厚度。即，是為了對磁性粒子16進行薄膜化來降低PW50(再現孤立波的半值寬度)，同時確保重寫特性。例如，磁性粒子16的厚度在面內記錄媒體中例如優選地為5nm至20nm，在垂直記錄媒體中優選地為5nm至50nm。
這樣的情況下，由于細孔的高寬比小，所以可以采用濺射法、蒸鍍法，并通過細孔14的隔有碳層的內部堆積磁性材料而形成磁性粒子。為形成面內記錄媒體，在基底電極層中采用Cr或CrMo等，在磁性粒子16中采用具有強磁性的CoCr類合金，從而使CoCr合金的c軸平行于基板面。再有，也可以在形成磁性粒子16之前，作為基底層，在細孔14的隔有碳層的內部形成Cr或CrMo，對其上形成的磁性粒子16的取向進行控制。這種情況下的基底層的厚度例如設定為10nm～100nm。
在具有強磁性的CoCr類合金中，作為面內記錄媒體合適的磁性粒子16的材料例如是CoCrPt合金，特別是添加B的CoCrPtB。由于結晶磁性各向異性能量大，所以可以使各向異性能量增加。可以提高用KV/kT表示的熱穩定性的指標，抑制熱起伏造成的減磁。這里，K是各向異性常數，V是磁性粒子的體積，k是玻耳茲曼常數，T是絕對溫度。特別是與本發明相關的磁記錄媒體，磁性粒子16與分別相鄰的磁性粒子16分離，從磁性粒子16間相互作用的觀點來看，孤立性提高，所以各向異性能量越大，越提高熱穩定性。
而且，為了提高熱穩定性，也可以如下構成磁性粒子在多個強磁性膜間形成Ru等的非磁性膜，并通過在強磁性膜間產生反強磁性結合的疊層體來構成磁性粒子16。磁性粒子16例如從上(表面)形成CoCrPtB強磁性膜(厚度10nm)/Ru膜(厚度0.8nm)/CoCrPtB強磁性膜(厚度5nm)/CrMo基底層(厚度20nm)的結構。由于上下的CoCrPtB強磁性膜進行反強磁性結合，可以不增加磁性粒子的實質性的殘留磁化而使上述指標KV/kT的V增加，所以可以提高熱穩定性。
此外，為使用濺射法來形成垂直記錄媒體，作為基底電極層或磁性粒子16的基底層，可以使用Ti、TiCr、C、Pt等。可以使磁性粒子16的CoCr合金的c軸取向性高地取向在垂直于基板面，同時提高CoCr合金的初始生長層的結晶性。作為磁性粒子16，可以使用CoCrPt、CoCrTa、CoCrPtTa、或在它們中添加B(硼)的材料。
接著，在通過電鍍法來形成磁性粒子16的情況下，將磁性粒子16表面通過化學機械研磨法(CMP法)等進行平坦化(S88)。優選地，對通過電鍍法形成的磁性粒子16的表面的中央的凸部，例如使用雙面研磨機并使用可研磨作為磁性粒子16的Co或CoCr合金等的研磨劑。可以使碳層表面與磁性粒子16表面大致為同一面，可以避免碳層被研磨而薄膜化或被除去的情況。這樣的研磨劑，例如可列舉金剛石粒子、氧化鋁粒子、氧化鈰粒子。
接著，在磁性粒子16以及碳層15的表面涂敷潤滑劑而形成潤滑層(S92)。就潤滑劑來說，例如，可以使用公知的以全氟聚醚作為主鏈而具有各種末端基的ZDol(Monte Fluos公司制造末端基-OH)、AM3001(アウジモント(公司名)公司制造、末端基苯環)、或不具有末端基的Z25(Monte Fluos公司制造)等。從潤滑層和碳層的結合的觀點來看，潤滑劑優選的是其結構的末端具有苯環的潤滑劑，例如AM3001。
通過以上，形成圖2A和圖2B所示的磁記錄媒體10。
根據本實施方式，陽極氧化鋁膜13被碳層15覆蓋。由于陽極氧化鋁膜13表面和碳層15的粘結性高，所以耐蝕性和耐久性優良。此外，由于磁性粒子孤立形成，所以即使是高記錄密度也不增加媒體噪音，可進行高密度記錄。
下面說明本實施方式的第1變形例。圖7是本實施方式的第1變形例的磁記錄媒體的剖視圖。本變形例，除了在磁性粒子以及碳層的表面形成有保護層以外，與上述實施方式相同。圖中，對與前面說明的部分對應的部分賦予相同的參照標號，并省略說明。
參照圖7，本變形例的磁記錄媒體20包括基板11；基板11上形成的下部電極層12；下部電極層12上形成的陽極氧化鋁膜13；在陽極氧化鋁膜13的表面和細孔14的內壁形成的碳層15；細孔14的隔有碳層15的內部形成的磁性粒子16；在碳層15和磁性粒子16的表面形成的保護層21；保護層21上形成的潤滑層18等。
保護層21在圖3所示的磁性粒子表面的平坦化處理(S88)和涂敷潤滑劑的處理(S92)之間形成(S90)。保護層21采用濺射法、CVD法等來形成，由非晶碳、氫化碳、氮化碳等構成。具體地說，例如可通過在包含H2氣體的Ar氣體氣氛中進行碳濺射而形成氫化碳，而且還可以添加氮氣。此外，保護層21的厚度設為0.5nm～5nm。保護層21從其硬度和與潤滑劑的結合性的觀點來看，優選地為氫化碳。此外，由于形成有保護層21，所以潤滑層18可以適宜采用與保護層21的材料配合的上述ZDol、AM3001、Z25等的潤滑劑。
根據本變形例，由于磁性粒子16表面被保護層21覆蓋，所以可以提高磁性粒子16的耐蝕性，同時進一步提高耐久性。
下面，說明本實施方式的第2變形例。圖8是本實施方式的第2變形例的磁記錄媒體的剖視圖。本變形例，除了在基板上形成軟磁性內襯層以外，與上述實施方式相同。此外，磁性粒子形成例如Co的c軸在相對于基板的垂直方向上取向的垂直磁記錄媒體。圖中，對與前面說明的部分相同的部分賦予相同的參照標號，并省略說明。
參照圖8，本變形例的磁記錄媒體30包括基板11；基板11上形成的軟磁性內襯層31；軟磁性內襯層上形成的下部電極層12；下部電極層12上形成的陽極氧化鋁膜13；在陽極氧化鋁膜13的表面及細孔14的內壁形成的碳層15；細孔14的隔有碳層15的內部形成的磁性粒子16；在碳層15和磁性粒子16的表面形成的保護層21；保護層21上形成的潤滑層18等。
軟磁性內襯層3 1通過濺射法、CVD法、電鍍法等形成，由軟磁性的非晶質層或多晶層構成。具體地說，可以使用厚度為50nm～2μm的NiFe(坡莫合金)、CoFeB、CoCrNb、NiFeNb等。通過設置軟磁性內襯層31，在通過單磁極磁頭進行記錄的情況下，軟磁性內襯層31可以吸收來自單磁極磁頭的全部磁通，特別是，軟磁性內襯層3 1的飽和磁通密度Bs和膜厚之積的值大的一方優選。可進行飽和記錄，將磁性粒子16單磁區化。此外，軟磁性內襯層31的高頻特性，例如，高頻透磁率高的一方優選。可進行更高頻率的記錄、即傳輸速率高的記錄。
以下，說明與本實施方式相關的實施例。
在2.5英寸的盤狀的硅基板上，通過蒸鍍法形成厚度20nm的鎢膜作為下部電極層。接著，在鎢膜上通過蒸鍍法形成厚度50nm的鋁膜。接著，使用濃度為0.6mol/L的草酸溶液，設定30分鐘的20V的附加電壓并進行陽極氧化，變換為陽極氧化鋁膜，形成細孔。再有，細孔的平均間隔為60nm，平均孔徑(直徑)為40nm。
接著，通過圖4所示的采用電爐的熱分解CVD裝置，使氮氣和丙烯氣流入，將由電爐產生的基板加熱溫度設定為800℃，通過10分鐘的處理，形成厚度5nm的碳層。再有，相對于丙烯氣體量的氮氣體量的比例設為2.5％，石英反應管中的總流量設為每分鐘200cm3。
接著，通過電解電鍍法，使用硫酸鈷溶液，形成厚度50nm的Co膜的磁性粒子。
接著，通過CMP法，將碳層以及Co膜的表面研磨至平均表面粗糙度小于等于Ra0.7nm，制作了分別涂敷厚度4nm的三種潤滑劑的磁記錄媒體。三種潤滑劑是主鏈為全氟聚醚，末端基不是極性基的Z25、末端基為氫氧基的ZDol、末端基為苯環的AM3001。
本實施例的磁記錄媒體，與第1實施例的磁記錄媒體同樣，形成陽極氧化鋁膜。
接著，通過圖5所示的熱絲CVD裝置，使乙炔氣和氫氣流入，乙炔氣壓力設為3Pa，氫氣壓力設為27Pa，總壓力設為30Pa。此外，將錸制的熱絲的溫度設定為約1900℃，通過15分鐘的處理，形成厚度5nm的碳層。磁性粒子以及潤滑層與第1實施例同樣地制作。
本實施例的磁記錄媒體與第1實施例的磁記錄媒體同樣，形成陽極氧化鋁膜。
接著，通過圖6所示的微波等離子體CVD裝置，使甲烷氣和氫氣流入，甲烷氣的流量設為40sccm，氫氣的流量設為60sccm，總壓力設為400Pa(3Torr)，RF頻率設定為2.45GHz，RF功率設定為2kW，基板加熱溫度設定為400℃，通過10分鐘的處理，形成厚度5nm的碳層。接著，磁性粒子和潤滑層與第1實施例同樣地制作。
比較例的磁記錄媒體，不形成碳層，作為保護層，在磁性粒子上通過濺射法形成厚度10nm的氫化碳層，除此之外，與第1實施例的磁記錄媒體同樣地形成。
(耐蝕性評價)對于上述第1～第3實施例以及比較例的磁記錄媒體的直至形成磁性粒子的試料，進行耐蝕性試驗，評價耐蝕性。即，對于與第1～第3實施例相關的試料，形成有碳層以覆蓋陽極氧化鋁膜，對于與比較例相關的試料沒有形成碳層。
耐蝕性評價方法是，在20℃的酸以及堿溶液中投入試料并浸漬規定的時間，測量在各自的溶液中溶解的鋁量。具體地說，酸使用0.1mol/L的HCl溶液，堿使用0.1mol/L的NaOH溶液。通過原子吸光分析，對溶液中的鋁量進行定量，將陽極氧化鋁膜的溶解量換算為陽極氧化鋁膜的1克當量的量。
圖9是表示耐蝕性評價結果的圖。參照圖9，可知對于與第1～第3實施例相關的試料，由陽極氧化鋁膜溶解的鋁為檢測邊界以下(檢測邊界為0.01mmol/L Al/g以下，圖9中用0表示)，在HCl溶液和NaOH溶液中不溶解。另一方面，可知與比較例相關的試料，由陽極氧化鋁膜產生鋁的溶解，缺乏耐蝕性。因此，根據本評價結果，可知與第1～第3實施例相關的試料，通過由碳層覆蓋陽極氧化鋁膜，從而顯著地提高耐蝕性，適合作為磁記錄媒體、以及磁記錄媒體用的磁媒體基板。
(磁頭減壓滑動試驗)為了評價與上述第1～第3實施例以及比較例相關的磁記錄媒體的對于磁頭的耐久性，進行了作為加速試驗的減壓滑動試驗。
減壓滑動試驗是在減壓下將磁頭加載在旋轉的磁記錄媒體上并使磁頭滑動，對在磁記錄媒體表面上產生的損傷進行評價。磁頭使用磁頭載荷為5g的連續滑動器(ピコスライダ)，在6700Pa(50Torr)的減壓氣氛下，以半徑20mm、轉數4000RPM進行。
圖10是表示磁頭減壓滑動試驗結果的圖。參照圖10，比較例的磁記錄媒體無論哪種潤滑劑在2萬～5萬次通過中都發生損傷，相對與此，在第1～第3實施例的磁記錄媒體中最低也在10萬次通過中發生損傷。由此可知，相對于比較例的磁記錄媒體，第1～第3實施例的磁記錄媒體的耐久性優良。
此外，在第1～第3實施例的磁記錄媒體中，可知相對于潤滑劑為Z25以及ZDol來說，AM3001的磁記錄媒體具有更優良的耐久性。ZDol的末端基由苯環構成，苯環和磁記錄媒體的碳層的結合更牢固，因此與使用其他潤滑劑的情況相比，耐久性提高。
此外，在上述試驗中使用的磁記錄媒體中，形成厚度4nm的潤滑層，但進一步增加潤滑層的厚度并評價與磁頭的吸附。盡管在比較例的磁記錄媒體中，10nm時產生與磁頭的吸附，但在第1～第3實施例的磁記錄媒體中，即使是以形成20nm的厚度的涂敷條件進行涂敷的磁記錄媒體也不發生吸附。因此，可推測第1～第3實施例的記錄媒體的碳層在貯存潤滑劑的能力上優良。潤滑劑的貯存量多的磁記錄媒體，即使因與磁頭的接觸等而損失磁記錄媒體表面的潤滑層，但由于立即補充了貯存的潤滑劑，所以磁頭的滑動耐久性優良。因此，通過形成不發生吸附的最大厚度的潤滑層，可以期待比圖10所示的磁頭減壓滑動試驗結果更良好的結果。
下面，參照圖11和圖12來說明本發明的磁存儲裝置的一個實施方式。圖9是表示磁存儲裝置的主要部分的剖視圖。圖12是表示圖11所示的磁存儲裝置的主要部分的俯視圖。
參照圖11以及圖12，磁存儲裝置120大致由殼體123構成。在殼體123內，設置有電機124、樞轂125、多個磁記錄媒體126、多個記錄再現磁頭127、多個懸架128、多個臂129和致動器單元121。磁記錄媒體126被安裝在通過電機124而旋轉的樞轂125上。記錄再現磁頭127由MR元件(磁阻效應型元件)、GMR(巨大磁阻效應型元件)、或TMR元件(隧道磁效應型)的再現磁頭和薄膜磁頭的記錄磁頭的復合型磁頭構成。記錄磁頭為環形磁頭，或在磁記錄媒體126為垂直記錄媒體的情況下，也可以是單磁極磁頭。各記錄再現磁頭127通過懸架128被安裝在對應的臂129的前端。臂129由致動器單元121驅動。這種磁存儲裝置的基本結構本身是公知的，其詳細的說明在本說明書中省略。
本實施方式的磁存儲裝置120，在磁記錄媒體126上具有特征。磁記錄媒體126例如是圖2B所示的具有疊層結構的第1實施方式或第1、第2變形例、或第1～第3實施例的磁記錄媒體。不用說，磁記錄媒體126的片數不限定于3片，也可以是1片、2片或4片或其以上。
磁存儲裝置120的基本結構不限于圖11和圖12所示的結構。本發明中使用的磁記錄媒體126不限定于磁盤。
根據本實施方式，由于磁記錄媒體126具有優良的耐蝕性和耐久性，所以磁存儲裝置120具有長期穩定的工作可靠性。此外，由于磁記錄媒體126的磁性粒子孤立形成，所以媒體噪音低、信噪比高，因此可應對高密度記錄。
以上論述了本發明的優選實施例，但本發明不限定于這樣的特定的實施方式，在權利要求的范圍中記載的本發明的范圍內，可進行各種變形、變更。例如，本發明可以應用于用作大型計算機等的輔助存儲裝置的磁帶。此外，上述實施方式和第1及第2變形例可以相互組合。
根據本發明，可以提供通過由6元環和5元環為主要成份的碳層來覆蓋陽極氧化鋁膜的上部表面和細孔的內壁，來滿足耐蝕性和耐久性的可進行高密度記錄的磁記錄媒體及其制造方法、用于該磁記錄媒體的磁媒體基板、以及磁存儲裝置。
權利要求
1.一種磁記錄媒體，其特征在于由下述部分構成基板；形成于前述基板上的陽極氧化鋁膜；形成于前述陽極氧化鋁膜中的細孔；覆蓋前述陽極氧化鋁膜的表面以及細孔的內壁的碳層；在前述細孔的內部隔有碳層而形成的磁性粒子；覆蓋前述碳層以及磁性粒子的潤滑層。
2.如權利要求1所述的磁記錄媒體，其特征在于，在前述基板和陽極氧化鋁膜之間還設置有基底電極層。
3.如權利要求1所述的磁記錄媒體，其特征在于，前述碳層以六元環和五元環作為主成分。
4.如權利要求1所述的磁記錄媒體，其特征在于，前述細孔的內部的碳層是形成筒狀結構而成。
5.如權利要求1所述的磁記錄媒體，其特征在于，前述潤滑層由以全氟聚醚作為主鏈的材料構成。
6.如權利要求5所述的磁記錄媒體，其特征在于，前述潤滑層由末端基為苯環的材料構成。
7.如權利要求1所述的磁記錄媒體，其特征在于，在前述磁性粒子以及碳層上還形成有由氫化碳構成的保護層。
8.如權利要求1所述的磁記錄媒體，其特征在于，前述磁性粒子具有垂直異向性。
9.如權利要求8所述的磁記錄媒體，其特征在于，在前述基板和陽極氧化鋁膜之間還設置有軟磁性層。
10.如權利要求1所述的磁記錄媒體，其特征在于，前述磁性粒子以FePt、CoPt、以及CoPd的組中的任意一種合金為主。
11.一種磁記錄媒體的制造方法，其特征在于包括在基板上形成鋁膜的工序；將前述鋁膜通過陽極氧化處理而變換為陽極氧化鋁膜，同時形成細孔的工序；在前述陽極氧化鋁膜的表面以及細孔的內壁形成碳層的工序；在前述細孔中填充磁性材料的工序；形成潤滑層的工序。
12.如權利要求11所述的磁記錄媒體的制造方法，其特征在于，在前述細孔中填充磁性材料的工序和形成前述潤滑層的工序之間，還設置進行用于表面平坦化的研磨處理的工序。
13.如權利要求12所述的磁記錄媒體的制造方法，其特征在于，前述進行研磨處理的工序，通過化學機械研磨法，選擇性地對磁性粒子表面進行研磨。
14.如權利要求11所述的磁記錄媒體的制造方法，其特征在于，前述形成碳層的工序，由采用碳氫化合物氣體和、氮或氫氣的化學氣相生長法進行。
15.如權利要求14所述的磁記錄媒體的制造方法，其特征在于，前述碳氫化合物氣體具有碳原子為1～4個中的任意一個的碳原子數。
16.如權利要求15所述的磁記錄媒體的制造方法，其特征在于，前述碳氫化合物氣體至少包含CH4、C2H5、C3H8、C4H10、C2H4、C3H6、C4H8、以及C2H2的組中的一種。
17.如權利要求16所述的磁記錄媒體的制造方法，其特征在于，前述化學氣相生長法使用電爐熱分解CVD裝置。
18.如權利要求16所述的磁記錄媒體的制造方法，其特征在于，前述化學氣相生長法使用熱絲CVD裝置。
19.如權利要求16所述的磁記錄媒體的制造方法，其特征在于，前述化學氣相生長法使用微波等離子體CVD裝置。
20.一種磁媒體基板，其特征在于由下述部分構成基板；形成于前述基板上的陽極氧化鋁膜；在前述陽極氧化鋁膜中沿層方向形成的細孔；覆蓋前述陽極氧化鋁膜的表面以及細孔的內壁的碳層。
21.一種磁存儲裝置，其特征在于包括具有磁阻效應型再現磁頭的磁頭；權利要求1的磁記錄媒體。
全文摘要
本發明提供的磁記錄媒體，由基板、形成于基板上的下部電極層、形成于下部電極層上的陽極氧化鋁膜(13)、形成于陽極氧化鋁膜(13)的上部表面以及細孔(14)的內壁的碳層(15)、細孔(14)的隔有碳層(15)的內部形成的磁性粒子(16)、形成于碳層(15)以及磁性粒子(16)的表面的潤滑層等構成。通過由碳層(15)覆蓋陽極氧化鋁膜(13)的表面以及細孔(14)的內壁，從而保護陽極氧化鋁膜(13)，實現耐蝕性以及耐久性優良的磁記錄媒體。
文檔編號G11B5/82GK1675687SQ03819620
公開日2005年9月28日 申請日期2003年2月6日 優先權日2003年2月6日
發明者伊藤健一, 熊井次男, 佐藤信太郎 申請人:富士通株式會社