JP2006147130A - 垂直磁気記録媒体の製造方法及び垂直磁気記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、従来と同等以上の記録再生特性を確保しつつ、トラック密度を大幅に増加させ、ひいては面記録密度を増加させようとすることを目的とする。
【解決手段】本発明は、成膜装置１０内に、非磁性基板１１、ターゲット材１２、マグネット板２１を平行に配置し、ターゲット材には高周波電圧を印加し、マグネット板の表面には交互に異なる極性を等間隔で生じさせ、ターゲット材の周囲にプラズマを発生させ、非磁性基板にスパッタリング法により薄膜を形成することを特徴とする。
【選択図】図２
【解決手段】本発明は、成膜装置１０内に、非磁性基板１１、ターゲット材１２、マグネット板２１を平行に配置し、ターゲット材には高周波電圧を印加し、マグネット板の表面には交互に異なる極性を等間隔で生じさせ、ターゲット材の周囲にプラズマを発生させ、非磁性基板にスパッタリング法により薄膜を形成することを特徴とする。
【選択図】図２
Description
本発明は、ハードディスク装置等に用いられる磁気記録媒体、特に垂直磁気記録媒体とその製造方法、および磁気記録装置に関するものである。
近年、磁気ディスク装置、フロッピー（登録商標）ディスク装置、磁気テープ装置等の磁気記録装置の適用範囲は著しく増大され、その重要性が増すと共に、これらの装置に用いられる磁気記録媒体について、その記録密度の著しい向上が図られつつある。
特にＭＲヘッド（磁気抵抗効果ヘッド）、およびＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）技術の導入以来、面記録密度の上昇はさらに激しさを増し、近年ではさらにＧＭＲヘッド（巨大磁気抵抗効果型ヘッド）、ＴＭＲヘッド（トンネル磁気抵抗効果型ヘッド）なども導入され、１年に約１００％ものペースで増加を続けている。
このように、磁気記録媒体については今後更に高記録密度化を達成することが要求されており、そのために磁気記録層の高保磁力化と高信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）、高分解能を達成することが要求されている。これまで広く用いられてきた長手磁気記録方式においては、線記録密度が高まるにつれて、隣接する記録磁区同士がお互いの磁化を弱め合おうとする自己減磁作用が支配的になるので、それを避けるために磁気記録層を更に薄くして形状磁気異方性を高めてやる必要がある。
特にＭＲヘッド（磁気抵抗効果ヘッド）、およびＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）技術の導入以来、面記録密度の上昇はさらに激しさを増し、近年ではさらにＧＭＲヘッド（巨大磁気抵抗効果型ヘッド）、ＴＭＲヘッド（トンネル磁気抵抗効果型ヘッド）なども導入され、１年に約１００％ものペースで増加を続けている。
このように、磁気記録媒体については今後更に高記録密度化を達成することが要求されており、そのために磁気記録層の高保磁力化と高信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）、高分解能を達成することが要求されている。これまで広く用いられてきた長手磁気記録方式においては、線記録密度が高まるにつれて、隣接する記録磁区同士がお互いの磁化を弱め合おうとする自己減磁作用が支配的になるので、それを避けるために磁気記録層を更に薄くして形状磁気異方性を高めてやる必要がある。
その一方で、磁気記録層の膜厚を薄くしていくと、磁区を保つためのエネルギー障壁の大きさと熱エネルギーの大きさが同レベルに近付いてきて、記録された磁化量が温度の影響によって緩和される現象（熱揺らぎ現象）の影響が無視できなくなり、これが線記録密度の限界を決めてしまうと言われている。
このような中、長手磁気記録方式の線記録密度改良に答える技術として最近ではＡＦＣ（Ａｎｔｉ Ｆｅｒｒｏ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）媒体が提案され、長手磁気記録で問題となる熱磁気緩和の問題を回避しようという努力がなされている。
このような中、長手磁気記録方式の線記録密度改良に答える技術として最近ではＡＦＣ（Ａｎｔｉ Ｆｅｒｒｏ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）媒体が提案され、長手磁気記録で問題となる熱磁気緩和の問題を回避しようという努力がなされている。
そのような中、今後一層の面記録密度を実現するための有力な技術として注目されているのが垂直磁気記録技術である。従来の長手磁気記録方式が、媒体を面内方向へ磁化させるのに対し、垂直磁気記録方式では媒体面に垂直な方向に磁化させることを特徴とする。
このことにより、長手磁気記録方式で高線記録密度を達成する妨げとなる自己減磁作用の影響を回避することができ、より高密度記録に適していると考えられている。また一定の磁性層膜厚を保つことができるため、長手磁気記録で問題となっている熱磁気緩和の影響も比較的少ないと考えられている。
このことにより、長手磁気記録方式で高線記録密度を達成する妨げとなる自己減磁作用の影響を回避することができ、より高密度記録に適していると考えられている。また一定の磁性層膜厚を保つことができるため、長手磁気記録で問題となっている熱磁気緩和の影響も比較的少ないと考えられている。
垂直磁気記録媒体は、図１に示すように非磁性基板１上にシード層２、中間層３、磁気記録層４、保護層５の順に成膜された構成が一般的である。また、多くの場合、軟磁性裏打ち層とよばれる磁性膜がそれらの下に設けられる。前記中間層３は磁気記録層４の特性をより高める目的で形成される。また、シード層２は中間層３、磁気記録層４の結晶配向を整えると同時に磁性結晶の形状を制御する働きをするといわれている（例えば、特許文献１参照。）。
ところで、優れた特性を有する垂直磁気記録媒体を製造するためには、磁気記録層の結晶構造が重要である。すなわち、垂直磁気記録媒体においては多くの場合、その磁気記録層の結晶構造は六方晶稠密構造をとるが、その（００２）結晶面が基板面に対して平行であること、換言するならば結晶Ｃ軸［００２］軸が基板面に垂直な方向にできるだけ乱れなく配列していることが重要である。しかしながら、垂直磁気記録媒体は、比較的厚い磁気記録層を使用できるという利点がある反面、媒体全体の積層薄膜の総膜厚が現行の長手磁気記録媒体に比べて厚くなりがちであり、そのために媒体積層の過程において結晶構造を乱す要因を内包しやすいという欠点があった。
ところで、優れた特性を有する垂直磁気記録媒体を製造するためには、磁気記録層の結晶構造が重要である。すなわち、垂直磁気記録媒体においては多くの場合、その磁気記録層の結晶構造は六方晶稠密構造をとるが、その（００２）結晶面が基板面に対して平行であること、換言するならば結晶Ｃ軸［００２］軸が基板面に垂直な方向にできるだけ乱れなく配列していることが重要である。しかしながら、垂直磁気記録媒体は、比較的厚い磁気記録層を使用できるという利点がある反面、媒体全体の積層薄膜の総膜厚が現行の長手磁気記録媒体に比べて厚くなりがちであり、そのために媒体積層の過程において結晶構造を乱す要因を内包しやすいという欠点があった。
従来、優れた結晶構造をもつ垂直磁気記録媒体を得るために、成膜プロセスに様々な工夫がなされてきたが、より優れた記録再生特性を得るためには、さらに一層の技術的改良が待たれる。例えば、ウエハー表面全体に渡ってプラズマの均一な分布を作ることが可能なプラズマ処理装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−１６２８０７号公報
特開２００３−３１８１６５号公報
本発明は、次世代の高記録密度媒体技術として注目されている垂直磁気記録媒体において、その結晶構造を飛躍的に改善し、ひいては面記録密度を大幅に増加させようとするものである。
本発明は以下に示したように、特に垂直磁気記録媒体の製造方法において、その薄膜形成方法に工夫を加えることによって結晶構造の乱れが少ない垂直磁気記録媒体を供するものである。
（１）本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基板上に、下地層、磁気記録層を積層してなる垂直磁気記録媒体の製造方法であって、該垂直磁気記録媒体を構成する少なくとも一層の成膜工程が、成膜装置内に、非磁性基板、非磁性基板の両面にターゲット材、ターゲット材の反基板側にマグネット板をそれぞれ平行に配置し、ターゲット材には高周波電圧を印加し、マグネット板の表面には交互に異なる極性を等間隔で生じさせ、成膜装置内にスパッタリングガスを導入してターゲット材の周囲にプラズマを発生させ、非磁性基板にスパッタリング法により薄膜を形成する工程であることを特徴とする。
（２）本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法は、前記成膜装置内に配置した非磁性基板の近傍におけるプラズマ密度が１×１０１１／ｃｍ３以上であることを特徴とする。
（３）本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法において、非磁性基板に高周波電圧バイアスを印加しても良い。
（１）本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基板上に、下地層、磁気記録層を積層してなる垂直磁気記録媒体の製造方法であって、該垂直磁気記録媒体を構成する少なくとも一層の成膜工程が、成膜装置内に、非磁性基板、非磁性基板の両面にターゲット材、ターゲット材の反基板側にマグネット板をそれぞれ平行に配置し、ターゲット材には高周波電圧を印加し、マグネット板の表面には交互に異なる極性を等間隔で生じさせ、成膜装置内にスパッタリングガスを導入してターゲット材の周囲にプラズマを発生させ、非磁性基板にスパッタリング法により薄膜を形成する工程であることを特徴とする。
（２）本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法は、前記成膜装置内に配置した非磁性基板の近傍におけるプラズマ密度が１×１０１１／ｃｍ３以上であることを特徴とする。
（３）本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法において、非磁性基板に高周波電圧バイアスを印加しても良い。
（４）本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、前記ターゲット材に高周波電圧に加え、さらに、直流電圧を印加しても良い。
（５）本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、前記ターゲット材に加える高周波の周波数を、基板に加える高周波の周波数より高くしても良い。
（６）本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、前記マグネット板を回転させても良い。
（７）本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、成膜時のスパッタリングガス分圧を１Ｐａ以上、８Ｐａ未満としても良い。
（８）本発明の垂直磁気記録媒体は、先の（１）〜（７）の何れかに記載の垂直磁気記録媒体の製造方法を用いて製造した垂直磁気記録媒体であって、垂直磁気記録媒体の表面平均粗さＲａが４Å以下であることを特徴とする。
（９）本発明の垂直磁気記録媒体は、垂直磁気記録媒体を構成する全薄膜の合計膜厚の面内膜厚分布が±１０％以下であることを特徴とする。
（１０）本発明の垂直磁気記録媒体は、磁気記録層または下地層の結晶構造が六方晶稠密構造であり、（００２）面に対応するロッキングカーブの半値幅角度（Δθ５０）が５°以下であることを特徴とするものでも良い。
（５）本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、前記ターゲット材に加える高周波の周波数を、基板に加える高周波の周波数より高くしても良い。
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（７）本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、成膜時のスパッタリングガス分圧を１Ｐａ以上、８Ｐａ未満としても良い。
（８）本発明の垂直磁気記録媒体は、先の（１）〜（７）の何れかに記載の垂直磁気記録媒体の製造方法を用いて製造した垂直磁気記録媒体であって、垂直磁気記録媒体の表面平均粗さＲａが４Å以下であることを特徴とする。
（９）本発明の垂直磁気記録媒体は、垂直磁気記録媒体を構成する全薄膜の合計膜厚の面内膜厚分布が±１０％以下であることを特徴とする。
（１０）本発明の垂直磁気記録媒体は、磁気記録層または下地層の結晶構造が六方晶稠密構造であり、（００２）面に対応するロッキングカーブの半値幅角度（Δθ５０）が５°以下であることを特徴とするものでも良い。
（１１）本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性基板上に、下地層、磁気記録層を積層してなる垂直磁気記録媒体であって、垂直磁気記録媒体の表面平均粗さＲａが４Å以下であることを特徴とするものでも良い。
（１２）本発明の垂直磁気記録媒体は、垂直磁気記録媒体を構成する全薄膜の合計膜厚の面内膜厚分布が±１０％以下であることを特徴とするものでも良い。
（１３）本発明の垂直磁気記録媒体は、磁気記録層または下地層の結晶構造が六方晶稠密構造であり、（００２）面に対応するロッキングカーブの半値幅角度（Δθ５０）が５°以下であることを特徴とするものでも良い。
（１４）本発明の磁気記録装置は、先の（８）〜（１３）の何れかに記載の垂直磁気記録媒体と、これを記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、磁気ヘッドへの信号入力と磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を組み合わせたことを特徴とする。
（１２）本発明の垂直磁気記録媒体は、垂直磁気記録媒体を構成する全薄膜の合計膜厚の面内膜厚分布が±１０％以下であることを特徴とするものでも良い。
（１３）本発明の垂直磁気記録媒体は、磁気記録層または下地層の結晶構造が六方晶稠密構造であり、（００２）面に対応するロッキングカーブの半値幅角度（Δθ５０）が５°以下であることを特徴とするものでも良い。
（１４）本発明の磁気記録装置は、先の（８）〜（１３）の何れかに記載の垂直磁気記録媒体と、これを記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、磁気ヘッドへの信号入力と磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を組み合わせたことを特徴とする。
本発明によれば、結晶構造、特に六方稠密結晶構造のＣ軸が基板面に対して極めて角度分散の小さい状態で配向し、ひいては高記録密度特性に優れた垂直磁気記録媒体を供することができる。
本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法を具体的に説明する。
垂直磁気記録媒体の一般的な積層構造を図１に示す。
本発明において使用される磁気記録媒体の垂直磁性膜の構成は現在広く用いられているもののすべてに適用することができる。図１に示すように本実施形態の磁気記録媒体６は、非磁性基板１上にシード層２、中間層３、磁気記録層４、保護層５の順に各膜が積層されて構成されている。
また、本発明の磁気記録媒体６に使用される非磁性基板１としては、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、非結晶ガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、各種樹脂からなる基板など、非磁性基板であれば任意のものを用いることができる。中でもＡｌ合金基板や結晶化ガラス等のガラス製基板を用いることが好ましい。
垂直磁気記録媒体の一般的な積層構造を図１に示す。
本発明において使用される磁気記録媒体の垂直磁性膜の構成は現在広く用いられているもののすべてに適用することができる。図１に示すように本実施形態の磁気記録媒体６は、非磁性基板１上にシード層２、中間層３、磁気記録層４、保護層５の順に各膜が積層されて構成されている。
また、本発明の磁気記録媒体６に使用される非磁性基板１としては、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、非結晶ガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、各種樹脂からなる基板など、非磁性基板であれば任意のものを用いることができる。中でもＡｌ合金基板や結晶化ガラス等のガラス製基板を用いることが好ましい。
磁気ディスクの製造工程においては、まず基板の洗浄・乾燥が行われるのが通常であり、本発明においても各層の密着性を確保する見地からもその形成前に洗浄、乾燥を行うことが望ましい。また、基板サイズも特に限定しない。
次に、垂直磁気記録媒体６を構成する各層について説明する。
非磁性基板１の上であってシード層２の下地層として設けられる軟磁性裏打ち層は、一般的な多くの垂直磁気記録媒体に設けられている。媒体に信号を記録する際、ヘッドからの記録磁界を導き、磁気記録層４に対して記録磁界の垂直成分を効率よく印加する働きをする。材料としてはＦｅＣｏ系合金、ＣｏＺｒＮｂ系合金、ＣｏＴａＺｒ系合金などいわゆる軟磁気特性を有する材料ならば使用することができる。また、これら軟磁性層単層の場合だけでなく、途中にＲｕなどの極薄い非磁性薄膜をはさみ、軟磁性層間に反強磁性結合をもたせたものも多く用いられるようになっている。膜厚は２ｎｍ〜２０ｎｍ程度であるが、記録再生特性とＯＷ特性（オーバーライト特性）とのバランスにより適宜決定される。一般的に裏打ち層の層厚は５ｎｍ〜１５ｎｍ程度である。
シード層２は磁気記録層の磁気特性、記録再生特性を左右する極めて重要な層であり、中間層３、磁気記録層４を同様に六方稠密構造にエピタキシャル成長させる働きをする。
材料としてはＰｄなどの材料が用いられる。
次に、垂直磁気記録媒体６を構成する各層について説明する。
非磁性基板１の上であってシード層２の下地層として設けられる軟磁性裏打ち層は、一般的な多くの垂直磁気記録媒体に設けられている。媒体に信号を記録する際、ヘッドからの記録磁界を導き、磁気記録層４に対して記録磁界の垂直成分を効率よく印加する働きをする。材料としてはＦｅＣｏ系合金、ＣｏＺｒＮｂ系合金、ＣｏＴａＺｒ系合金などいわゆる軟磁気特性を有する材料ならば使用することができる。また、これら軟磁性層単層の場合だけでなく、途中にＲｕなどの極薄い非磁性薄膜をはさみ、軟磁性層間に反強磁性結合をもたせたものも多く用いられるようになっている。膜厚は２ｎｍ〜２０ｎｍ程度であるが、記録再生特性とＯＷ特性（オーバーライト特性）とのバランスにより適宜決定される。一般的に裏打ち層の層厚は５ｎｍ〜１５ｎｍ程度である。
シード層２は磁気記録層の磁気特性、記録再生特性を左右する極めて重要な層であり、中間層３、磁気記録層４を同様に六方稠密構造にエピタキシャル成長させる働きをする。
材料としてはＰｄなどの材料が用いられる。
中間層３は磁気記録層４を効率よく垂直配向させるために用いる。中間層３自身も六方稠密構造をとり、磁気記録層４をエピタキシャル成長させるためのものである。この中間層３の結晶配向が磁気記録層の結晶配向をほぼ決定するため、この中間層３の配向制御は垂直磁気記録媒体の製造上極めて重要である。
磁気記録層４は文字通り、実際に信号の記録がなされる層である。材料としてはＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｏ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ２Ｏ３などが使用される。最終的にはこの層の結晶構造、磁気的性質が記録再生を決定する。
磁気記録層４は文字通り、実際に信号の記録がなされる層である。材料としてはＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｏ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ２Ｏ３などが使用される。最終的にはこの層の結晶構造、磁気的性質が記録再生を決定する。
以上の各層の成膜には通常ＤＣスパッタリング法またはＲＦスパッタリング法が用いられる。そのときのガス圧力は各層により適宜決定されるが、０．１Ｐａ〜２．０Ｐａ程度の範囲にコントロールされる。媒体の性能を見ながら調整される。
保護層５はヘッドと媒体との接触によるダメージから媒体を保護するためのものであり、カーボン膜、ＳｉＯ２膜などが用いられるが、多くの場合はカーボン膜が用いられる。
膜の形成にはスパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などが用いられるが、近年ではプラズマＣＶＤ法が用いられることが多い。膜厚は１ｎｍ〜１０ｎｍ程度であり、好ましくは２〜６ｎｍ程度、さらに好ましくは２〜４ｎｍである。
保護層５はヘッドと媒体との接触によるダメージから媒体を保護するためのものであり、カーボン膜、ＳｉＯ２膜などが用いられるが、多くの場合はカーボン膜が用いられる。
膜の形成にはスパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などが用いられるが、近年ではプラズマＣＶＤ法が用いられることが多い。膜厚は１ｎｍ〜１０ｎｍ程度であり、好ましくは２〜６ｎｍ程度、さらに好ましくは２〜４ｎｍである。
本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法では、垂直磁気記録媒体の形成プロセスを改良することにより、その性能、特に磁気記録層の結晶配向性を向上させることが可能となり方法について鋭意検討を行った結果、特に上記膜のうちシード層または中間層あるいはその両方の成膜プロセスにおいて、スパッタリング法に工夫を加えることによって大幅な性能向上を達成することが可能となるできることを見出し、本発明に至った。
本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法を、図２を用いて説明する。本発明では、スパッタリングプロセスに以下の工夫を加える。
図２は本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法に用いる製造装置の一例である。この例の成膜装置Ａは、図２に示すように、成膜装置１０内に、非磁性基板１１、非磁性基板１１の両面にターゲット材１２、ターゲット材１２の反基板側にマグネット板２１をそれぞれ平行に配置し、ターゲット材１２には高周波電源２２から高周波電圧を印加できるように構成されている。
図２は本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法に用いる製造装置の一例である。この例の成膜装置Ａは、図２に示すように、成膜装置１０内に、非磁性基板１１、非磁性基板１１の両面にターゲット材１２、ターゲット材１２の反基板側にマグネット板２１をそれぞれ平行に配置し、ターゲット材１２には高周波電源２２から高周波電圧を印加できるように構成されている。
また、非磁性基板１１には高周波電圧バイアスを印加できるように高周波電源２３を接続し、ターゲット材１２には、高周波電源２２からの高周波電圧に加えて、直流電圧を別途印加できるように構成しても良い。そして、成膜装置１０内にスパッタリングガス１３を導入してターゲット材１２の周囲にプラズマを発生させ、非磁性基板１１にスパッタリング法により薄膜を形成する。
非磁性基板１１には５ＭＨｚ〜４００ＭＨｚの範囲内の高周波電圧バイアスを高周波電源２３から加えることが好ましく、ターゲット材１２に印加する高周波電圧は基板バイアスより高い周波数を加えることが好ましい。例えば、非磁性基板１１に１３．５６ＭＨｚの高周波を加えた場合は、ターゲット材１２には６０ＭＨｚの高周波を用いるのが好ましい。
非磁性基板１１には５ＭＨｚ〜４００ＭＨｚの範囲内の高周波電圧バイアスを高周波電源２３から加えることが好ましく、ターゲット材１２に印加する高周波電圧は基板バイアスより高い周波数を加えることが好ましい。例えば、非磁性基板１１に１３．５６ＭＨｚの高周波を加えた場合は、ターゲット材１２には６０ＭＨｚの高周波を用いるのが好ましい。
マグネット板２１はターゲット材１２の背面に配置されており、その働きは通常のマグネトロンスパッタリングの場合と基本的に同等である。
ただし、マグネット板２１の表面には、図３に示すように、小さいマグネットＭが碁盤目状に、交互に異なる極性を等間隔で配置されており、磁束の分布が細かく複雑になっている。これらの複数のマグネットＭは、ターゲット材１２の部分に細かな磁界を生じさせるため、ターゲット材の近傍において高い磁界強度を生成し、高いプラズマ密度をもたらす。例えば、１×１０１１／ｃｍ３以上のプラズマ密度を発生できる。よって、高いイオン密度で、均一なスパッタ粒子を放出されることができる。また、このようにして配置したマグネット板２１をその周回りに回転させることで、より均一な膜堆積を得ることができる。
ただし、マグネット板２１の表面には、図３に示すように、小さいマグネットＭが碁盤目状に、交互に異なる極性を等間隔で配置されており、磁束の分布が細かく複雑になっている。これらの複数のマグネットＭは、ターゲット材１２の部分に細かな磁界を生じさせるため、ターゲット材の近傍において高い磁界強度を生成し、高いプラズマ密度をもたらす。例えば、１×１０１１／ｃｍ３以上のプラズマ密度を発生できる。よって、高いイオン密度で、均一なスパッタ粒子を放出されることができる。また、このようにして配置したマグネット板２１をその周回りに回転させることで、より均一な膜堆積を得ることができる。
本発明では、このようなきめの細かいマグネット磁界と、ターゲット材１２に印加された高周波電圧により、より多くの粒子をイオン化させることができ、通常のスパッタリング法では達成できない１×１０１１／ｃｍ３以上のプラズマ密度を発生でき、よって優れた膜被覆率、結晶配向性、指向性を得ることができる。
この発明のスパッタ法による製造方法を用いることにより、また、本発明者の検討によると、これらの特徴の他に、この方法を用いることにより表面平滑性に優れた膜を形成することが可能となることが判明した。特に結晶成長が基体の平滑性に影響を受けやすい垂直磁気記録媒体においては、磁気記録層４の下の下地層を上記の成膜法を用いて成膜することにより、Ｃｏの稠密六方晶構造のＣ軸配向をさらに改良することができることがわかった。
この発明のスパッタ法による製造方法を用いることにより、また、本発明者の検討によると、これらの特徴の他に、この方法を用いることにより表面平滑性に優れた膜を形成することが可能となることが判明した。特に結晶成長が基体の平滑性に影響を受けやすい垂直磁気記録媒体においては、磁気記録層４の下の下地層を上記の成膜法を用いて成膜することにより、Ｃｏの稠密六方晶構造のＣ軸配向をさらに改良することができることがわかった。
また、この方法によれば、通常より高いスパッタガス圧力下で安定した放電を得ることができ、膜厚の均一性、均質性にすぐれた薄膜を形成することが可能である。成膜時のガス圧は０．１Ｐａ〜２０．０Ｐａ程度が一般的である。好ましくは０．５Ｐａ〜１０．０Ｐａ、さらに好ましくは１．０Ｐａ〜８．０Ｐａである。
本発明のマグネット板で用いる小さいマグネットＭは、５ｍｍ〜３０ｍｍ程度の大きさのものが好ましく、その断面形状は四角でも円でもかまわない。これらの小さいマグネットを、０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の間隔（中心間距離）で、交互に異なる極性を碁盤目状に、等間隔で配置する。
膜厚の面内分布δは一般的に面内の３箇所以上で測定された膜厚の最大値ｄｍａｘ、最小値ｄｍｉｎを用いて、δ＝（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）／（ｄｍａｘ＋ｄｍｉｎ）で定義される。先に説明したスパッタ法を用いることにより、磁気記録媒体６を構成する各層の膜厚分布は通常のスパッタリング法に比べて改善され、±１０％以下とすることができる。
本発明のマグネット板で用いる小さいマグネットＭは、５ｍｍ〜３０ｍｍ程度の大きさのものが好ましく、その断面形状は四角でも円でもかまわない。これらの小さいマグネットを、０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の間隔（中心間距離）で、交互に異なる極性を碁盤目状に、等間隔で配置する。
膜厚の面内分布δは一般的に面内の３箇所以上で測定された膜厚の最大値ｄｍａｘ、最小値ｄｍｉｎを用いて、δ＝（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）／（ｄｍａｘ＋ｄｍｉｎ）で定義される。先に説明したスパッタ法を用いることにより、磁気記録媒体６を構成する各層の膜厚分布は通常のスパッタリング法に比べて改善され、±１０％以下とすることができる。
以上説明したような工夫を施したスパッタリング法を以下説明の簡略化のために改良スパッタリング法と呼ぶこととする。
このように改良スパッタリング法を用いて各層を成膜することにより、各層成膜時にその結晶構造が乱される要素が最小限に抑えられ、ひいては磁気記録層４のＣ軸配向は飛躍的に改善される。この手法はシード層２、中間層３の両方に対して適用されるのが好ましいが、例えば、シード層２のみ、あるいは中間層３のみ、またはそれらの下側に形成される軟磁性裏打ち層のみなど、一部の層だけに適用しても一定の効果が得られるので、本発明はこれらを排除するものではない。
このように改良スパッタリング法を用いて各層を成膜することにより、各層成膜時にその結晶構造が乱される要素が最小限に抑えられ、ひいては磁気記録層４のＣ軸配向は飛躍的に改善される。この手法はシード層２、中間層３の両方に対して適用されるのが好ましいが、例えば、シード層２のみ、あるいは中間層３のみ、またはそれらの下側に形成される軟磁性裏打ち層のみなど、一部の層だけに適用しても一定の効果が得られるので、本発明はこれらを排除するものではない。
図４は、上記積層構造の磁気記録媒体６を備え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Ｂは、先に説明した積層構造の磁気記録媒体６と、磁気記録媒体６を回転駆動させる媒体駆動部３１と、磁気記録媒体６に情報を記録再生する磁気ヘッド３２と、ヘッド駆動部３３と、記録再生信号処理系３４とを備えている。記録再生信号処理系３４は、入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド３２に送ったり、磁気ヘッド３２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構成されている。
上記構造の磁気記録媒体６は、先に説明の特性の優れた各層を有するので、磁気記録媒体６が有する優れた記録密度特性を有効に利用して記憶容量の大きな磁気記録再生装置を提供できる。
上記構造の磁気記録媒体６は、先に説明の特性の優れた各層を有するので、磁気記録媒体６が有する優れた記録密度特性を有効に利用して記憶容量の大きな磁気記録再生装置を提供できる。
ハードディスク用ガラス基板をセットした真空チャンバをあらかじめ１．０×１０−５Ｐａ以下に真空排気した。ここで使用したガラス基板は、Ｌｉ２Ｓｉ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３＋Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ＋Ｐ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ３＋ＺｎＯを成分とする結晶化ガラスを材質とし、Ｒａ〜５Å、外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍである。
次に、このガラス基板上に、スパッタリング法を用いて軟磁性裏打ち層（ＣｏＮｂＺｒ）を厚さ１００ｎｍ成膜した。ここまでの処理を終えた基板１０枚を一旦回収して保管した。
保管した基板から５枚を再び１．０×１０−５Ｐａ以下に真空排気した真空チャンバ内にセットした。さらに改良スパッタリング法を使用してシード層（Ｐｄ）を６ｎｍ、中間層（Ｒｕ）を２００ｎｍ順次成膜した。
この改良スパッタリング法の条件として、スパッタリングプロセスの電極の大きさは直径４２０ｍｍの円形であり、電極全体に大きさ１０×１０×１２ｍｍ３、磁極近傍での磁束密度１２.１ｋＧのＮｄ-Ｆｅ-Ｂ磁石をお互いの距離４０ｍｍ間隔で格子状に配置した。このとき、磁極の向きは隣接する磁石どうしが逆向きになるようにした。また、電極に対して６０ＭＨｚのＲＦ電源を接続し、１０００Ｗの電力を印加した。Ａｒ分圧は１.３Ｐａに調整した。
引き続き磁気記録層（ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２）を通常のスパッタリング法を用いて１０ｎｍ、プラズマＣＶＤ法を用いてＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）を５ｎｍ成膜した。これらを実施例１〜５とする。
次に、このガラス基板上に、スパッタリング法を用いて軟磁性裏打ち層（ＣｏＮｂＺｒ）を厚さ１００ｎｍ成膜した。ここまでの処理を終えた基板１０枚を一旦回収して保管した。
保管した基板から５枚を再び１．０×１０−５Ｐａ以下に真空排気した真空チャンバ内にセットした。さらに改良スパッタリング法を使用してシード層（Ｐｄ）を６ｎｍ、中間層（Ｒｕ）を２００ｎｍ順次成膜した。
この改良スパッタリング法の条件として、スパッタリングプロセスの電極の大きさは直径４２０ｍｍの円形であり、電極全体に大きさ１０×１０×１２ｍｍ３、磁極近傍での磁束密度１２.１ｋＧのＮｄ-Ｆｅ-Ｂ磁石をお互いの距離４０ｍｍ間隔で格子状に配置した。このとき、磁極の向きは隣接する磁石どうしが逆向きになるようにした。また、電極に対して６０ＭＨｚのＲＦ電源を接続し、１０００Ｗの電力を印加した。Ａｒ分圧は１.３Ｐａに調整した。
引き続き磁気記録層（ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２）を通常のスパッタリング法を用いて１０ｎｍ、プラズマＣＶＤ法を用いてＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）を５ｎｍ成膜した。これらを実施例１〜５とする。
同様に残りのＣｏＮｂＺｒ膜付き基板５枚を別途１．０×１０−５Ｐａ以下に真空排気した真空チャンバ内にセットした。今度はシード層（Ｐｄ）、中間層（Ｒｕ）、磁気記録層（ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２）を実施例と同じ膜厚になるように、すべてＤＣスパッタリング法にて成膜した。これらを比較例１〜５とする。
実施例１〜５、比較例１〜５ともに基板加熱は行わず、また、スパッタリングガスにはＡｒを用いた。Ａｒガス分圧は実施例１〜５のシード層、中間層の成膜時のＡｒ分圧は５．０Ｐａに、他の層を成膜する際は０．５Ｐａにセットした。また、比較例の成膜ではＡｒ分圧をすべて０．５Ｐａとした。
実施例１〜５、比較例１〜５ともに基板加熱は行わず、また、スパッタリングガスにはＡｒを用いた。Ａｒガス分圧は実施例１〜５のシード層、中間層の成膜時のＡｒ分圧は５．０Ｐａに、他の層を成膜する際は０．５Ｐａにセットした。また、比較例の成膜ではＡｒ分圧をすべて０．５Ｐａとした。
実施例１〜５、比較例１〜５のそれぞれについて、単深針法を用いて非磁性基板の近傍におけるプラズマ密度を測定した。
実施例１〜５、比較例１〜５のそれぞれについて、Ｘ線回折を用いてＣｏ（００２）に対応するピークについてロッキングカーブを測定し、その半値幅（Δθ５０）を求めた。
同様に実施例１〜５、比較例１〜５のそれぞれについて、垂直磁気記録媒体用Ｋｅｒｒループ測定装置を用いて、垂直保磁力Ｈｃ⊥を測定した。
同様に実施例１〜５、比較例１〜５のそれぞれについて、触針式表面粗さ計を用いて平均表面粗さＲａを測定した。
また同様に磁気ディスク評価用スピンスタンドにセットして、垂直磁気記録用ヘッドを用いて記録再生特性を測定した。特に記録信号のパルス半値幅であるＰＷ５０、ビットエラーレートと強い相関があるＳｐ−ＳＮＲの二つを調べた。
下記表１にそれぞれの試料についての測定結果をまとめた。
実施例１〜５、比較例１〜５のそれぞれについて、Ｘ線回折を用いてＣｏ（００２）に対応するピークについてロッキングカーブを測定し、その半値幅（Δθ５０）を求めた。
同様に実施例１〜５、比較例１〜５のそれぞれについて、垂直磁気記録媒体用Ｋｅｒｒループ測定装置を用いて、垂直保磁力Ｈｃ⊥を測定した。
同様に実施例１〜５、比較例１〜５のそれぞれについて、触針式表面粗さ計を用いて平均表面粗さＲａを測定した。
また同様に磁気ディスク評価用スピンスタンドにセットして、垂直磁気記録用ヘッドを用いて記録再生特性を測定した。特に記録信号のパルス半値幅であるＰＷ５０、ビットエラーレートと強い相関があるＳｐ−ＳＮＲの二つを調べた。
下記表１にそれぞれの試料についての測定結果をまとめた。
表１の結果からわかるように、垂直磁気記録媒体の結晶配向の指針となるロッキングカーブの半値幅角度（Δθ５０）の値は、実施例において大幅に狭くなっており、改良スパッタリング法によりＣｏの結晶成長が改善されていることがわかる。さらに保磁力もわずかながら実施例サンプルの方が高い。記録再生特性も記録信号の半値幅（ＰＷ５０）が小さく、ビットエラーレートに相関関係の高いＳｐ−ＳＮＲが高くなっており、理想的な垂直磁気記録媒体になっていることがわかる。
表１に示す実施例においては、（Δθ５０）＝３°以下（２.４９〜２.８１゜）、Ｒａ＝４Å以下（３.０〜３.４Å）の優れた値を得ることができた。
表１に示す実施例においては、（Δθ５０）＝３°以下（２.４９〜２.８１゜）、Ｒａ＝４Å以下（３.０〜３.４Å）の優れた値を得ることができた。
１…非磁性基板、２…シード層、３…中間層、４…磁気記録層、５…保護層、１０…成膜装置、１１…非磁性基板、１２…ターゲット材、２１…マグネット板、２２、２３…高周波電源、Ｍ…マグネット
Claims (14)
- 非磁性基板上に、下地層、磁気記録層を積層してなる垂直磁気記録媒体の製造方法であって、該垂直磁気記録媒体を構成する少なくとも一層の成膜工程が、成膜装置内に、非磁性基板、非磁性基板の両面にターゲット材、ターゲット材の反基板側にマグネット板をそれぞれ平行に配置し、ターゲット材には高周波電圧を印加し、マグネット板の表面には交互に異なる極性を等間隔で生じさせ、成膜装置内にスパッタリングガスを導入してターゲット材の周囲にプラズマを発生させ、非磁性基板にスパッタリング法により薄膜を形成する工程であることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記成膜装置内に配置した非磁性基板の近傍におけるプラズマ密度が１×１０１１／ｃｍ３以上であることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記非磁性基板に高周波電圧バイアスを印加することを特徴とする請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記ターゲット材に高周波電圧に加え、さらに、直流電圧を印加することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記ターゲット材に加える高周波の周波数が、基板に加える高周波の周波数より高いことを特徴とする請求項３または４に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記マグネット板を回転させることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 成膜時のスパッタリングガス分圧が１Ｐａ以上、８Ｐａ未満であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 請求項１〜７の何れか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法を用いて製造した垂直磁気記録媒体であって、垂直磁気記録媒体の表面平均粗さＲａが４Å以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
- 垂直磁気記録媒体を構成する全薄膜の合計膜厚の面内膜厚分布が±１０％以下であることを特徴とする請求項８に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記磁気記録層または下地層の結晶構造が六方晶稠密構造であり、（００２）面に対応するロッキングカーブの半値幅角度（Δθ５０）が５°以下であることを特徴とする請求項８または９に記載の垂直磁気記録媒体。
- 非磁性基板上に、下地層、磁気記録層を積層してなる垂直磁気記録媒体であって、垂直磁気記録媒体の表面平均粗さＲａが４Å以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
- 垂直磁気記録媒体を構成する全薄膜の合計膜厚の面内膜厚分布が±１０％以下であることを特徴とする請求項１１に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記磁気記録層または下地層の結晶構造が六方晶稠密構造であり、（００２）面に対応するロッキングカーブの半値幅角度（Δθ５０）が５°以下であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の垂直磁気記録媒体。
- 請求項８〜１３の何れか１項に記載の垂直磁気記録媒体と、これを記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、磁気ヘッドへの信号入力と磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を組み合わせたことを特徴とする磁気記録装置。
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