专利名称：磁记录媒体及其制造方法、用于磁记录媒体的磁媒体基板以及磁存储装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁记录媒体及其制造方法、用于磁记录媒体的磁媒体基板、以及磁存储装置，特别涉及在非磁性基板上阳极氧化铝膜的细孔的表面上形成碳层的磁媒体基板以及采用该磁媒体基板的磁记录媒体，是能够实现大容量、高速、低成本、及确保可靠性的磁记录媒体。
对于用于计算机的外部磁存储装置、民用视频存储装置的磁记录媒体，随着所存储的信息量的迅速增加，大容量、高速、低成本的需要日益提高。为了满足这样的需要的关键点是磁记录媒体的高记录密度化，但至今作为主流的采用连续磁性膜的面内记录方式，高密度记录的程度越高因过渡噪声(transitionnoise/トランヅツシヨンノイズ)的增加信噪比下降越多，并且因所记录的磁化的稳定性下降的问题等，以100Gbit/in2为边界，面临着技术性的临界。
背景技术：
为了降低过渡噪声，作为新的磁记录媒体的方式，正在深入研究用非磁性膜等包住微小的磁性粒子并有规则地排列的模式化(patterned；晶格)媒体。模式化媒体，由于磁性粒子彼此的交换相互作用及静磁性的相互作用因磁性粒子间的非磁性膜等而被分断，所以可降低过渡噪声。此外，垂直记录方式作为可达到记录密度超过1Tbit/in2的方式而再次引人注目。
作为模式化媒体，已发表的有采用将磁性粒子自身组织化排列的构图化媒体(参照Sun et al，Science第287卷第17号(2000)pp.1989、特开2000-48340号公报、以及特开2000-54012号公报)、或采用了形成于阳极氧化铝膜中的规则的细孔的媒体等。图1是现有的采用了阳极氧化铝膜的磁记录媒体的剖视图。如图1所示，磁记录媒体100具有在基板101上的下部电极层102上形成的阳极氧化铝膜103中形成的细孔105中填充磁性材料104的结构(参照特开2002-175621号公报)。阳极氧化铝膜103通过将铝膜在草酸水溶液中进行阳极氧化而获得。此时，铝膜变换为氧化铝膜，在六边形的单元中央形成细孔。由于六边形的单元有规则地形成，所以如果在细孔中填充磁性材料，则磁性粒子有规则地排列，磁性粒子间通过非磁性的氧化铝膜，使交换相互作用和静磁性的相互作用分断，期待可大幅度地降低过渡噪声。
可是，为了实现可靠性高的磁记录媒体，从磁头和磁记录媒体表面的摩擦或化学稳定性的观点来看，需要高度的性能。例如，磁记录媒体表面相对于磁头滑动的耐久性、或各种沾污引起的对酸和碱的耐接触性等。
例如，采用上述阳极氧化铝膜103的磁记录媒体100从抗蚀性的观点来说存在问题。即，阳极氧化铝膜是非晶氧化铝膜，通过850℃或其以上的温度下的热处理变换为多晶氧化铝膜。多晶氧化铝膜对于酸和碱是稳定的，但有报告指出非晶氧化铝膜会因pH4.2或其以下的酸、或pH9.9或其以上的碱而缓慢或急速地被溶解(参照P.P.Mardilovich et al、J.Membrane Science、98、(1995)143)。在容纳磁记录媒体的磁存储装置内，存在如下情况，即空气中或磁存储装置中的各种化学物质作为杂质气体或液滴而混入，附着在磁记录媒体上而使其腐蚀的可能性。在发生腐蚀的情况下，磁记录媒体表面上产生凹凸，且距磁记录媒体表面以几十nm的低浮上量上浮的磁头造成磁头碰撞。
此外，从磁头滑动的观点来看，涂敷具有普通全氟聚醚的主链的润滑剂来力求降低摩擦系数，在磁头与磁记录媒体接触时作为缓冲材料起作用。特别是润滑剂因磁头和磁记录媒体的滑动而飞散或分解·蒸发，所以为了确保经过长期的耐久性，在磁记录媒体表面上充分地贮存润滑剂是重要的。但是，在采用上述阳极氧化铝膜的磁记录媒体中，由于表面为氧化铝或金属，所以不能充分贮存润滑剂。作为其对策，一般是在表面上形成非晶碳膜或DLC膜的保护层，但在只通过设有保护层，滑动耐久性还不足。
专利文献1日本专利特开2000-48340号公报专利文献2日本专利特开2000-54012号公报非专利文献1 Sun et al，Science第287卷第17号(2000)pp.1989发明内容因此，本发明的概括课题在于，提供解决上述课题的新颖且有用的磁记录媒体及其制造方法、用于该磁记录媒体的磁媒体基板、以及磁存储装置。
本发明的更具体的课题在于，提供同时满足耐蚀性和耐久性的可高密度记录的磁记录媒体及其制造方法、用于该磁记录媒体的磁媒体基板、以及磁存储装置。
根据本发明的一个观点，提供一种磁记录媒体，其包括基板；形成于前述基板上的阳极氧化铝膜；形成于前述阳极氧化铝膜的细孔；覆盖前述阳极氧化铝膜的表面以及细孔的内壁的碳层；在前述细孔的隔有碳层的内部形成的磁性粒子；覆盖前述碳层和磁性粒子的润滑层。
根据本发明，在阳极氧化铝膜的表面、以及形成于阳极氧化铝膜的细孔的内壁表面形成有碳层。阳极氧化铝膜是非晶氧化铝膜，化学上不稳定，但由于阳极氧化铝膜被碳层覆盖保护，所以耐蚀性良好。此外，由于推测碳层具有贮存用于形成润滑层的润滑剂的功能，可以补充由与磁头的滑动等而损失的润滑剂，所以耐久性优良。而且，填充于细孔中的由磁性材料构成的磁性粒子，细孔有规则地隔开而形成，所以降低磁性粒子间的交换相互作用以及静磁性的相互作用的大小偏差，或切断相互作用。因此，可以降低由高密度记录造成的媒体噪音的增加，可进行高密度记录。
根据本发明的另一个观点，提供一种磁记录媒体的制造方法，其包括在基板上形成铝膜的工序；将前述铝膜通过阳极氧化处理而变换为阳极氧化铝膜，同时形成细孔的工序；在前述阳极氧化铝膜的表面和细孔的内壁形成碳层的工序；在前述细孔中填充磁性材料的工序；形成润滑层的工序。
根据本发明，在阳极氧化铝膜的表面以及细孔的内壁表面形成碳层，阳极氧化铝膜受到保护，因此可以实现耐蚀性良好的磁记录媒体。此外，由于通过阳极氧化处理来形成有细孔，所以可以获得有规则地排列的细孔，形成于细孔中的磁性粒子，交换相互作用以及静磁性相互作用的大小的偏差被降低或它们的相互作用被切断，因此可以实现可进行高密度记录的磁记录媒体。
根据本发明的另一观点，提供一种磁媒体基板，其由下述部分构成
基板；形成于前述基板上的阳极氧化铝膜；在前述阳极氧化铝膜中沿层方向形成的细孔；覆盖前述阳极氧化铝膜的表面和细孔的内壁的碳层。
根据本发明，在包含阳极氧化铝膜中有规则地形成的细孔的内壁的表面形成有碳层。由碳层保护阳极氧化铝膜的所有表面，所以耐蚀性优良。此外，由于细孔有规则地形成，所以通过在细孔中形成磁性材料，降低细孔中形成的磁性粒子间的相互作用的大小偏差，或切断相互作用。因此，本发明的磁媒体基板适合于高密度记录用磁记录媒体。
根据本发明的另一观点，提供一种磁存储装置，该磁存储装置包括具有磁阻效应型再现磁头的磁头、以及权利要求1的磁记录媒体。
根据本发明，如上述那样，磁记录媒体除了耐蚀性、耐久性以外还可进行高密度记录，所以通过与磁阻效应型再现磁头组合，可以实现高密度记录。
图1是现有的采用阳极氧化铝膜的磁记录媒体的剖视图。
图2A是与本发明第1实施方式相关的磁记录媒体的上表面图。
图2B是图2A中所示的X-X剖视图。
图3是表示与第1实施方式相关的磁记录媒体的制造工序的流程图。
图4是表示采用电炉的热分解CVD装置的概念的图。
图5是表示采用热丝的热分解CVD装置的概念的图。
图6是表示微波等离子体CVD装置的概念的图。
图7是与第1实施方式的第1变形例相关的磁记录媒体的剖视图。
图8是与第1实施方式的第2变形例相关的磁记录媒体的剖视图。
图9是表示耐蚀性评价结果的图。
图10是表示磁头减压滑动试验结果的图。
图11是表示与本发明第2实施方式相关的磁存储装置的主要部分的剖视图。
图12是表示图11所示的磁存储装置的主要部分的俯视图。
具体实施例方式
以下，列举实施方式来详细地说明本发明。
图2A是本实施方式的磁记录媒体的上表面图，图2B是图2A中所示的X-X剖视图。参照图2A和图2B，本实施方式的磁记录媒体10由基板11、基板11上形成的下部电极层12、下部电极层12上形成的阳极氧化铝膜13、在阳极氧化铝膜13的表面以及细孔14的内壁形成的碳层15、细孔14的隔有碳层15的内部形成的磁性粒子16、以覆盖碳层15以及磁性粒子16的方式形成的润滑层18等构成。再有，在图2A中润滑层18在碳层15及磁性粒子16上的整体上形成。
以下，参照图3的表示磁记录媒体10的制造工序的流程图来详细说明本实施方式的磁记录媒体10和其制造方法。
本实施方式的磁记录媒体10的基板11，例如可以使用盘状的塑料基板、玻璃基板、NiP镀铝合金基板、硅基板等，特别是在基板11为带状的情况下，可以使用PET、PEN、聚酰亚胺等的塑料薄膜。从耐热性的观点来看，基板11优选为玻璃基板、硅基板、聚酰亚胺，在后述的采用电炉的热分解CVD装置来形成碳层的工序中，如果考虑到基板11被加热至600℃～800℃程度，则优选为硅基板。
首先，在基板11上，通过蒸镀法、溅射法、CVD法等来形成厚度20nm的下部电极层12、以及厚度50nm的铝膜(S80)。下部电极层12由导电性的金属或合金构成，具有在进行阳极氧化处理时作为使阳极和磁性粒子生长的基底层的作用。例如在基板11为NiP镀铝合金基板的情况下，由于基板本身具有导电性，所以也可以省略下部电极层12。
形成于下部电极层12上的铝膜的厚度为20nm～500nm，可以通过蒸镀法、溅射法、CVD法等来形成。铝膜的厚度考虑后述的细孔的深度、即细孔中填充的磁性粒子等厚度而决定。
接着，通过阳极氧化法将铝膜变换为阳极氧化铝膜，同时形成细孔(S82)。在对于铝膜的阳极氧化法中，例如在硫酸浴、磷酸浴、或草酸浴中，以下部电极层作为阳极、碳或铂电极作为阴极来施加电压。如果采用阳极氧化法，则铝膜被变换为非晶氧化铝构成的阳极氧化铝膜13，同时形成从阳极氧化铝膜13的表面至下部电极层12的细孔14。因此，细孔14的深度、即在后面填充形成的磁性粒子16的厚度可由铝膜的厚度来设定。即使高宽比大也可以形成该细孔14，此外，由于细孔14彼此之间不结合，所以可以可靠地隔离形成磁性粒子16。
在阳极氧化处理前，通过光刻法和腐蚀法或冲压成形法等在氧化铝层的表面上设置成为形成细孔的开始点的凹部，由此可控制细孔14的间隔。此外，通过二级阳极氧化法，即，在第一级阳极氧化处理中施加用于决定细孔的间隔的电压并形成成为开始点的凹部，在第二级阳极氧化处理中施加与第一级同样的电压并在凹部形成细孔的方法也可控制。
细孔14的间隔决定磁性粒子16的间隔，磁性粒子16的间隔直接关系到磁性粒子间的交换相互作用以及静磁性相互作用的大小及大小的分布。从这样的观点来看，细孔14的间隔即相邻的细孔14的中心之间距离优选为大于等于细孔14的直径+2nm，设为细孔14的直径小于等于+50nm。如果细孔14的直径大于+50nm，则因保持一个单位信息的磁性粒子16的密度下降，记录密度会显著下降。
此外，作为扩大细孔14的直径的方法，可以在阳极氧化处理后在磷酸等的溶液中进行湿式蚀刻，也可以采用各向同性的干式蚀刻法。在干式蚀刻中，例如，可以将CCl4气体作为处理气体来使用。根据需要扩大细孔14的直径，在形成后面的碳层15时的细孔14的直径例如设定为10～100nm。
接着，在形成细孔14的阳极氧化铝膜13的表面以及细孔14的内壁形成碳层15(S84)。碳层的厚度设定为几层至几十层(一层的厚度为0.335nm)，由五元环以及六元环构成。例如，在细孔14的内壁，由六元环构成的片状的碳层形成为筒状。在阳极氧化铝膜13的表面也形成由六元环构成的片状的碳层。而且，这些片状的碳层在细孔和上部表面的边界即肩的部分中，由包含五元环的碳层来连接。这样，阳极氧化铝膜13的所有表面由碳层15覆盖。因此，避免有可能附着在磁记录媒体10的表面的各种化学物质、例如酸或碱直接接触于阳极氧化铝膜13的情况，碳层15本身也不被酸和碱腐蚀，所以耐蚀性优良。
此外，阳极氧化铝膜13上形成的由六元环构成的片状的碳层，其六元环构造的结晶性并不是完全的，而存在所谓的结晶缺陷。结晶缺陷成为活性点，因而可推测容易与润滑剂的末端的活性点产生结合。而且，由于五元环也具有活性点，所以与形成润滑层的润滑剂的末端的活性点、例如极性基等与这些碳层的活性点产生结合，润滑剂更牢固地结合，因而可推测难以发生衍生(spinoff)，此外，由于这些碳层的活性点的存在，因而可推测为润滑剂容易贮存的一个原因。
作为具体的碳层15的形成方法，根据气相化学生长法(CVD法)，将碳氢化合物气体和氮或氢气用作生产气体，通过热分解或等离子体进行分离并在阳极氧化铝膜13表面上使碳发生反应。
CVD法中所使用的碳氢化合物气体，从容易热分解的观点来说，优选的是碳原子为1～4个的饱和碳氢化合物或不饱和碳氢化合物构成的气体，这些气体中，特别优选的是甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等的饱和碳氢化合物，或者乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、丁烯(C4H8)、乙炔(C2H2)等的不饱和碳氢化合物。
此外，作为适合于形成碳层的CVD法的装置的例子，可列举采用电炉的热分解CVD装置、采用热丝的热分解CVD装置、微波等离子体装置等。
图4是表示采用电炉的热分解CVD装置的概念的图。参照图4，采用电炉的热分解CVD装置40由流通生产气体41的石英管42、用于加热叠层体43(图2B中的基板11上堆积下部电极层12、阳极氧化铝膜13的物体)的电炉44等构成。将具有细孔的阳极氧化铝膜形成的叠层体43，用电炉44加热到600℃至1000℃，优选加热到800℃，例如使碳氢化合物气体的丙烯和氮气流通。通过使丙烯与氮气的流量比为1～5％，优选的是达到2.5％，在热分解CVD装置40中，在叠层体43的阳极氧化铝膜的细孔以及上部表面形成碳层。此时，从耐热性的观点来看，叠层体43的基板优选为硅基板。
图5是表示热丝CVD装置的概念的图。参照图5，热丝CVD装置50由实现减压状态的处理室51、导入原料气体的气体导入头52、在叠层体43和气体导入头52之间固定于保持器具54上进行发热的细丝55等构成。通过对细丝55通电而使细丝55达到1500℃～2300℃的高温，并从气体导入头52导入碳氢化合物气体和载运气体的氢气且与细丝55接触并在叠层体43表面上堆积碳氢化合物气体热分解而产生的生成物。细丝55由高温熔点金属，例如钨、铼等构成。从加热到更高温度的观点来看，细丝55优选地由铼构成。碳层的形成条件优选的是通过细丝55达到1900℃，碳氢化合物气体例如使用乙炔，气体压力为2～5Pa、优选地设定为3Pa，包含氢的总气体压力为20～50Pa、优选地设定为30Pa，由此在叠层体43的阳极氧化铝膜的细孔以及上部表面形成碳层。
这样，通过使用热丝CVD装置，与使用上述热分解CVD装置40的情况相比，可以降低叠层体43的温度，因此可以降低热对叠层体43的基板或下部电极层、阳极氧化铝膜造成的影响，扩宽基板材料的选择范围，所以是优选的。
图6是表示微波等离子体CVD装置的概念的图。参照图6，等离子体CVD装置60包括配置叠层体43而实现减压状态的处理室62；连接到微波发生源(未图示)而导入微波的导波管63；微波天线64；将微波导入到处理室的石英玻璃板65；气体导入头66等。从气体导入头66导入碳氢化合物气体以及载运气体的氮气，通过微波放电而在石英玻璃板65的下方形成等离子体，将分离生成的原子状碳堆积在叠层体43上，而在阳极氧化铝膜的细孔以及上部表面形成碳层。
例如，RF频率为2.45GHz，RF功率为0.5kW～6kW，原料气体的甲烷和载运气体的氢气的混合气体以流量比为40/60sccm～20/80sccm来供给，气体压力为133Pa～532Pa(1Torr～4Torr)、优选地设定为266Pa～399Pa(2Torr～3Torr)，并且叠层体43的温度为300℃～500℃、优选地设定为400℃，并进行5分～30分处理。
本申请发明人发现上述碳层和阳极氧化铝膜的粘结性及覆盖性非常高。在后述的实施例中变得很明显，由于粘结性和覆盖性非常高，所以通过碳层来保护由非晶氧化铝构成的阳极氧化铝膜，来可以显著地提高对于酸或碱的耐蚀性。此外，由于在阳极氧化铝膜的上部表面也形成有碳层，所以从碳层和阳极氧化铝膜的粘结性以及可贮存润滑剂的观点来看，对于磁头的滑动具有非常高的耐久性。
返回到图2A、图2B和图3，接着在形成碳层15的内壁的细孔14中填充磁性材料，形成磁性粒子16(S86)。具体地说，可以采用溅射法、蒸镀法、电镀法。特别是在高宽比大的情况下，从填充性的观点来说，电镀法是适合的。通过电镀法，例如电解电镀法、无电解电镀法，可以使磁性粒子16从细孔14之底的下部电极层12表面起生长。
例如，通过电解电镀法在磁性粒子16中采用Co层或Co合金层而形成垂直记录媒体的情况下，与基板11面垂直地形成磁性粒子16的容易磁化轴。例如，为了使Co层的c轴取向于基板的垂直方向，在下部电极层12中，采用在基板面的垂直方向上取向(111)的fcc构造的材料，例如铂族元素Pt、Ru、Rh、Pd、Os、Ir及它们的合金。这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，在下部电极层12上形成由同样的材料构成的基底层，也可以通过基底层使Co层的c轴在基板上沿垂直方向取向。基底层，在形成了下部电极层后，可通过与下部电极层相同的方法来形成，厚度例如设定为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等来降低Co的饱和磁化。可以在垂直于基板面上保持c轴取向的同时，降低记录再现中的媒体噪音。用于形成磁性粒子16的电镀液，例如可以使用由硫酸钴(II)7水和物0.2M和硼酸0.3M构成的水溶液(形成由Co构成的磁性粒子的情况下)、添加硫酸镍(II)7水和物的水溶液(形成由CoNi构成的磁性粒子的情况下)等公知的电镀液。
此外，从提高记录密度的观点来看，降低磁性粒子16的厚度。即，是为了对磁性粒子16进行薄膜化来降低PW50(再现孤立波的半值宽度)，同时确保重写特性。例如，磁性粒子16的厚度在面内记录媒体中例如优选地为5nm至20nm，在垂直记录媒体中优选地为5nm至50nm。
这样的情况下，由于细孔的高宽比小，所以可以采用溅射法、蒸镀法，并通过细孔14的隔有碳层的内部堆积磁性材料而形成磁性粒子。为形成面内记录媒体，在基底电极层中采用Cr或CrMo等，在磁性粒子16中采用具有强磁性的CoCr类合金，从而使CoCr合金的c轴平行于基板面。再有，也可以在形成磁性粒子16之前，作为基底层，在细孔14的隔有碳层的内部形成Cr或CrMo，对其上形成的磁性粒子16的取向进行控制。这种情况下的基底层的厚度例如设定为10nm～100nm。
在具有强磁性的CoCr类合金中，作为面内记录媒体合适的磁性粒子16的材料例如是CoCrPt合金，特别是添加B的CoCrPtB。由于结晶磁性各向异性能量大，所以可以使各向异性能量增加。可以提高用KV/kT表示的热稳定性的指标，抑制热起伏造成的减磁。这里，K是各向异性常数，V是磁性粒子的体积，k是玻耳兹曼常数，T是绝对温度。特别是与本发明相关的磁记录媒体，磁性粒子16与分别相邻的磁性粒子16分离，从磁性粒子16间相互作用的观点来看，孤立性提高，所以各向异性能量越大，越提高热稳定性。
而且，为了提高热稳定性，也可以如下构成磁性粒子在多个强磁性膜间形成Ru等的非磁性膜，并通过在强磁性膜间产生反强磁性结合的叠层体来构成磁性粒子16。磁性粒子16例如从上(表面)形成CoCrPtB强磁性膜(厚度10nm)/Ru膜(厚度0.8nm)/CoCrPtB强磁性膜(厚度5nm)/CrMo基底层(厚度20nm)的结构。由于上下的CoCrPtB强磁性膜进行反强磁性结合，可以不增加磁性粒子的实质性的残留磁化而使上述指标KV/kT的V增加，所以可以提高热稳定性。
此外，为使用溅射法来形成垂直记录媒体，作为基底电极层或磁性粒子16的基底层，可以使用Ti、TiCr、C、Pt等。可以使磁性粒子16的CoCr合金的c轴取向性高地取向在垂直于基板面，同时提高CoCr合金的初始生长层的结晶性。作为磁性粒子16，可以使用CoCrPt、CoCrTa、CoCrPtTa、或在它们中添加B(硼)的材料。
接着，在通过电镀法来形成磁性粒子16的情况下，将磁性粒子16表面通过化学机械研磨法(CMP法)等进行平坦化(S88)。优选地，对通过电镀法形成的磁性粒子16的表面的中央的凸部，例如使用双面研磨机并使用可研磨作为磁性粒子16的Co或CoCr合金等的研磨剂。可以使碳层表面与磁性粒子16表面大致为同一面，可以避免碳层被研磨而薄膜化或被除去的情况。这样的研磨剂，例如可列举金刚石粒子、氧化铝粒子、氧化铈粒子。
接着，在磁性粒子16以及碳层15的表面涂敷润滑剂而形成润滑层(S92)。就润滑剂来说，例如，可以使用公知的以全氟聚醚作为主链而具有各种末端基的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、末端基苯环)、或不具有末端基的Z25(Monte Fluos公司制造)等。从润滑层和碳层的结合的观点来看，润滑剂优选的是其结构的末端具有苯环的润滑剂，例如AM3001。
通过以上，形成图2A和图2B所示的磁记录媒体10。
根据本实施方式，阳极氧化铝膜13被碳层15覆盖。由于阳极氧化铝膜13表面和碳层15的粘结性高，所以耐蚀性和耐久性优良。此外，由于磁性粒子孤立形成，所以即使是高记录密度也不增加媒体噪音，可进行高密度记录。
下面说明本实施方式的第1变形例。图7是本实施方式的第1变形例的磁记录媒体的剖视图。本变形例，除了在磁性粒子以及碳层的表面形成有保护层以外，与上述实施方式相同。图中，对与前面说明的部分对应的部分赋予相同的参照标号，并省略说明。
参照图7，本变形例的磁记录媒体20包括基板11；基板11上形成的下部电极层12；下部电极层12上形成的阳极氧化铝膜13；在阳极氧化铝膜13的表面和细孔14的内壁形成的碳层15；细孔14的隔有碳层15的内部形成的磁性粒子16；在碳层15和磁性粒子16的表面形成的保护层21；保护层21上形成的润滑层18等。
保护层21在图3所示的磁性粒子表面的平坦化处理(S88)和涂敷润滑剂的处理(S92)之间形成(S90)。保护层21采用溅射法、CVD法等来形成，由非晶碳、氢化碳、氮化碳等构成。具体地说，例如可通过在包含H2气体的Ar气体气氛中进行碳溅射而形成氢化碳，而且还可以添加氮气。此外，保护层21的厚度设为0.5nm～5nm。保护层21从其硬度和与润滑剂的结合性的观点来看，优选地为氢化碳。此外，由于形成有保护层21，所以润滑层18可以适宜采用与保护层21的材料配合的上述ZDol、AM3001、Z25等的润滑剂。
根据本变形例，由于磁性粒子16表面被保护层21覆盖，所以可以提高磁性粒子16的耐蚀性，同时进一步提高耐久性。
下面，说明本实施方式的第2变形例。图8是本实施方式的第2变形例的磁记录媒体的剖视图。本变形例，除了在基板上形成软磁性内衬层以外，与上述实施方式相同。此外，磁性粒子形成例如Co的c轴在相对于基板的垂直方向上取向的垂直磁记录媒体。图中，对与前面说明的部分相同的部分赋予相同的参照标号，并省略说明。
参照图8，本变形例的磁记录媒体30包括基板11；基板11上形成的软磁性内衬层31；软磁性内衬层上形成的下部电极层12；下部电极层12上形成的阳极氧化铝膜13；在阳极氧化铝膜13的表面及细孔14的内壁形成的碳层15；细孔14的隔有碳层15的内部形成的磁性粒子16；在碳层15和磁性粒子16的表面形成的保护层21；保护层21上形成的润滑层18等。
软磁性内衬层3 1通过溅射法、CVD法、电镀法等形成，由软磁性的非晶质层或多晶层构成。具体地说，可以使用厚度为50nm～2μm的NiFe(坡莫合金)、CoFeB、CoCrNb、NiFeNb等。通过设置软磁性内衬层31，在通过单磁极磁头进行记录的情况下，软磁性内衬层31可以吸收来自单磁极磁头的全部磁通，特别是，软磁性内衬层3 1的饱和磁通密度Bs和膜厚之积的值大的一方优选。可进行饱和记录，将磁性粒子16单磁区化。此外，软磁性内衬层31的高频特性，例如，高频透磁率高的一方优选。可进行更高频率的记录、即传输速率高的记录。
以下，说明与本实施方式相关的实施例。
在2.5英寸的盘状的硅基板上，通过蒸镀法形成厚度20nm的钨膜作为下部电极层。接着，在钨膜上通过蒸镀法形成厚度50nm的铝膜。接着，使用浓度为0.6mol/L的草酸溶液，设定30分钟的20V的附加电压并进行阳极氧化，变换为阳极氧化铝膜，形成细孔。再有，细孔的平均间隔为60nm，平均孔径(直径)为40nm。
接着，通过图4所示的采用电炉的热分解CVD装置，使氮气和丙烯气流入，将由电炉产生的基板加热温度设定为800℃，通过10分钟的处理，形成厚度5nm的碳层。再有，相对于丙烯气体量的氮气体量的比例设为2.5％，石英反应管中的总流量设为每分钟200cm3。
接着，通过电解电镀法，使用硫酸钴溶液，形成厚度50nm的Co膜的磁性粒子。
接着，通过CMP法，将碳层以及Co膜的表面研磨至平均表面粗糙度小于等于Ra0.7nm，制作了分别涂敷厚度4nm的三种润滑剂的磁记录媒体。三种润滑剂是主链为全氟聚醚，末端基不是极性基的Z25、末端基为氢氧基的ZDol、末端基为苯环的AM3001。
本实施例的磁记录媒体，与第1实施例的磁记录媒体同样，形成阳极氧化铝膜。
接着，通过图5所示的热丝CVD装置，使乙炔气和氢气流入，乙炔气压力设为3Pa，氢气压力设为27Pa，总压力设为30Pa。此外，将铼制的热丝的温度设定为约1900℃，通过15分钟的处理，形成厚度5nm的碳层。磁性粒子以及润滑层与第1实施例同样地制作。
本实施例的磁记录媒体与第1实施例的磁记录媒体同样，形成阳极氧化铝膜。
接着，通过图6所示的微波等离子体CVD装置，使甲烷气和氢气流入，甲烷气的流量设为40sccm，氢气的流量设为60sccm，总压力设为400Pa(3Torr)，RF频率设定为2.45GHz，RF功率设定为2kW，基板加热温度设定为400℃，通过10分钟的处理，形成厚度5nm的碳层。接着，磁性粒子和润滑层与第1实施例同样地制作。
比较例的磁记录媒体，不形成碳层，作为保护层，在磁性粒子上通过溅射法形成厚度10nm的氢化碳层，除此之外，与第1实施例的磁记录媒体同样地形成。
(耐蚀性评价)对于上述第1～第3实施例以及比较例的磁记录媒体的直至形成磁性粒子的试料，进行耐蚀性试验，评价耐蚀性。即，对于与第1～第3实施例相关的试料，形成有碳层以覆盖阳极氧化铝膜，对于与比较例相关的试料没有形成碳层。
耐蚀性评价方法是，在20℃的酸以及碱溶液中投入试料并浸渍规定的时间，测量在各自的溶液中溶解的铝量。具体地说，酸使用0.1mol/L的HCl溶液，碱使用0.1mol/L的NaOH溶液。通过原子吸光分析，对溶液中的铝量进行定量，将阳极氧化铝膜的溶解量换算为阳极氧化铝膜的1克当量的量。
图9是表示耐蚀性评价结果的图。参照图9，可知对于与第1～第3实施例相关的试料，由阳极氧化铝膜溶解的铝为检测边界以下(检测边界为0.01mmol/L Al/g以下，图9中用0表示)，在HCl溶液和NaOH溶液中不溶解。另一方面，可知与比较例相关的试料，由阳极氧化铝膜产生铝的溶解，缺乏耐蚀性。因此，根据本评价结果，可知与第1～第3实施例相关的试料，通过由碳层覆盖阳极氧化铝膜，从而显著地提高耐蚀性，适合作为磁记录媒体、以及磁记录媒体用的磁媒体基板。
(磁头减压滑动试验)为了评价与上述第1～第3实施例以及比较例相关的磁记录媒体的对于磁头的耐久性，进行了作为加速试验的减压滑动试验。
减压滑动试验是在减压下将磁头加载在旋转的磁记录媒体上并使磁头滑动，对在磁记录媒体表面上产生的损伤进行评价。磁头使用磁头载荷为5g的连续滑动器(ピコスライダ)，在6700Pa(50Torr)的减压气氛下，以半径20mm、转数4000RPM进行。
图10是表示磁头减压滑动试验结果的图。参照图10，比较例的磁记录媒体无论哪种润滑剂在2万～5万次通过中都发生损伤，相对与此，在第1～第3实施例的磁记录媒体中最低也在10万次通过中发生损伤。由此可知，相对于比较例的磁记录媒体，第1～第3实施例的磁记录媒体的耐久性优良。
此外，在第1～第3实施例的磁记录媒体中，可知相对于润滑剂为Z25以及ZDol来说，AM3001的磁记录媒体具有更优良的耐久性。ZDol的末端基由苯环构成，苯环和磁记录媒体的碳层的结合更牢固，因此与使用其他润滑剂的情况相比，耐久性提高。
此外，在上述试验中使用的磁记录媒体中，形成厚度4nm的润滑层，但进一步增加润滑层的厚度并评价与磁头的吸附。尽管在比较例的磁记录媒体中，10nm时产生与磁头的吸附，但在第1～第3实施例的磁记录媒体中，即使是以形成20nm的厚度的涂敷条件进行涂敷的磁记录媒体也不发生吸附。因此，可推测第1～第3实施例的记录媒体的碳层在贮存润滑剂的能力上优良。润滑剂的贮存量多的磁记录媒体，即使因与磁头的接触等而损失磁记录媒体表面的润滑层，但由于立即补充了贮存的润滑剂，所以磁头的滑动耐久性优良。因此，通过形成不发生吸附的最大厚度的润滑层，可以期待比图10所示的磁头减压滑动试验结果更良好的结果。
下面，参照图11和图12来说明本发明的磁存储装置的一个实施方式。图9是表示磁存储装置的主要部分的剖视图。图12是表示图11所示的磁存储装置的主要部分的俯视图。
参照图11以及图12，磁存储装置120大致由壳体123构成。在壳体123内，设置有电机124、枢毂125、多个磁记录媒体126、多个记录再现磁头127、多个悬架128、多个臂129和致动器单元121。磁记录媒体126被安装在通过电机124而旋转的枢毂125上。记录再现磁头127由MR元件(磁阻效应型元件)、GMR(巨大磁阻效应型元件)、或TMR元件(隧道磁效应型)的再现磁头和薄膜磁头的记录磁头的复合型磁头构成。记录磁头为环形磁头，或在磁记录媒体126为垂直记录媒体的情况下，也可以是单磁极磁头。各记录再现磁头127通过悬架128被安装在对应的臂129的前端。臂129由致动器单元121驱动。这种磁存储装置的基本结构本身是公知的，其详细的说明在本说明书中省略。
本实施方式的磁存储装置120，在磁记录媒体126上具有特征。磁记录媒体126例如是图2B所示的具有叠层结构的第1实施方式或第1、第2变形例、或第1～第3实施例的磁记录媒体。不用说，磁记录媒体126的片数不限定于3片，也可以是1片、2片或4片或其以上。
磁存储装置120的基本结构不限于图11和图12所示的结构。本发明中使用的磁记录媒体126不限定于磁盘。
根据本实施方式，由于磁记录媒体126具有优良的耐蚀性和耐久性，所以磁存储装置120具有长期稳定的工作可靠性。此外，由于磁记录媒体126的磁性粒子孤立形成，所以媒体噪音低、信噪比高，因此可应对高密度记录。
以上论述了本发明的优选实施例，但本发明不限定于这样的特定的实施方式，在权利要求的范围中记载的本发明的范围内，可进行各种变形、变更。例如，本发明可以应用于用作大型计算机等的辅助存储装置的磁带。此外，上述实施方式和第1及第2变形例可以相互组合。
根据本发明，可以提供通过由6元环和5元环为主要成份的碳层来覆盖阳极氧化铝膜的上部表面和细孔的内壁，来满足耐蚀性和耐久性的可进行高密度记录的磁记录媒体及其制造方法、用于该磁记录媒体的磁媒体基板、以及磁存储装置。
权利要求
1.一种磁记录媒体，其特征在于由下述部分构成基板；形成于前述基板上的阳极氧化铝膜；形成于前述阳极氧化铝膜中的细孔；覆盖前述阳极氧化铝膜的表面以及细孔的内壁的碳层；在前述细孔的内部隔有碳层而形成的磁性粒子；覆盖前述碳层以及磁性粒子的润滑层。
2.如权利要求1所述的磁记录媒体，其特征在于，在前述基板和阳极氧化铝膜之间还设置有基底电极层。
3.如权利要求1所述的磁记录媒体，其特征在于，前述碳层以六元环和五元环作为主成分。
4.如权利要求1所述的磁记录媒体，其特征在于，前述细孔的内部的碳层是形成筒状结构而成。
5.如权利要求1所述的磁记录媒体，其特征在于，前述润滑层由以全氟聚醚作为主链的材料构成。
6.如权利要求5所述的磁记录媒体，其特征在于，前述润滑层由末端基为苯环的材料构成。
7.如权利要求1所述的磁记录媒体，其特征在于，在前述磁性粒子以及碳层上还形成有由氢化碳构成的保护层。
8.如权利要求1所述的磁记录媒体，其特征在于，前述磁性粒子具有垂直异向性。
9.如权利要求8所述的磁记录媒体，其特征在于，在前述基板和阳极氧化铝膜之间还设置有软磁性层。
10.如权利要求1所述的磁记录媒体，其特征在于，前述磁性粒子以FePt、CoPt、以及CoPd的组中的任意一种合金为主。
11.一种磁记录媒体的制造方法，其特征在于包括在基板上形成铝膜的工序；将前述铝膜通过阳极氧化处理而变换为阳极氧化铝膜，同时形成细孔的工序；在前述阳极氧化铝膜的表面以及细孔的内壁形成碳层的工序；在前述细孔中填充磁性材料的工序；形成润滑层的工序。
12.如权利要求11所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，在前述细孔中填充磁性材料的工序和形成前述润滑层的工序之间，还设置进行用于表面平坦化的研磨处理的工序。
13.如权利要求12所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，前述进行研磨处理的工序，通过化学机械研磨法，选择性地对磁性粒子表面进行研磨。
14.如权利要求11所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，前述形成碳层的工序，由采用碳氢化合物气体和、氮或氢气的化学气相生长法进行。
15.如权利要求14所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，前述碳氢化合物气体具有碳原子为1～4个中的任意一个的碳原子数。
16.如权利要求15所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，前述碳氢化合物气体至少包含CH4、C2H5、C3H8、C4H10、C2H4、C3H6、C4H8、以及C2H2的组中的一种。
17.如权利要求16所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，前述化学气相生长法使用电炉热分解CVD装置。
18.如权利要求16所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，前述化学气相生长法使用热丝CVD装置。
19.如权利要求16所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，前述化学气相生长法使用微波等离子体CVD装置。
20.一种磁媒体基板，其特征在于由下述部分构成基板；形成于前述基板上的阳极氧化铝膜；在前述阳极氧化铝膜中沿层方向形成的细孔；覆盖前述阳极氧化铝膜的表面以及细孔的内壁的碳层。
21.一种磁存储装置，其特征在于包括具有磁阻效应型再现磁头的磁头；权利要求1的磁记录媒体。
全文摘要
本发明提供的磁记录媒体，由基板、形成于基板上的下部电极层、形成于下部电极层上的阳极氧化铝膜(13)、形成于阳极氧化铝膜(13)的上部表面以及细孔(14)的内壁的碳层(15)、细孔(14)的隔有碳层(15)的内部形成的磁性粒子(16)、形成于碳层(15)以及磁性粒子(16)的表面的润滑层等构成。通过由碳层(15)覆盖阳极氧化铝膜(13)的表面以及细孔(14)的内壁，从而保护阳极氧化铝膜(13)，实现耐蚀性以及耐久性优良的磁记录媒体。
文档编号G11B5/82GK1675687SQ03819620
公开日2005年9月28日 申请日期2003年2月6日 优先权日2003年2月6日
发明者伊藤健一, 熊井次男, 佐藤信太郎 申请人:富士通株式会社