JPS6379968A - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、スパッタ法により形成した強磁性金属薄膜を
記録層とする磁気記録媒体の製造方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

近年、磁気記録装置に用いられる磁気ディスクなどの磁
気記録媒体はまずます高密度記録化が要請されてきてお
り、それに対応するために、磁性層の薄膜化、磁力の強
化が必要であり、従来の非磁性基板上にγ−Ｆｅ２０３
粒子をバインダ中に分散させたものを塗布して焼成して
磁性層とする塗布型媒体にかわって、非磁性基板上にめ
っき法、真空蒸着法またはスパッタ法などで強磁性金属
からなる薄膜磁性層を形成する金属薄膜型磁気記録媒体
の開発がさかんに進められている。

塗布型媒体では、現在０．７μｍ程度の膜厚が実用化さ
れている最も薄い膜厚であるのに対し、めっき、蒸着や
スパッタなどでは０．０３〜０．０５μｍという塗布の
場合の１／１０以下の薄膜が容易に実現できる。しかも
、塗布型媒体は磁性層が非磁性バインダを多量に含んだ
層であるのに対し、薄膜型媒体は磁性層が強磁性薄膜で
形成されるから非常に優れた磁気特性を有し、飽和磁化
が大きく保磁力も十分大きいので、このような薄膜化に
も特性上対応できるので、高密度記録化には金属薄膜型
媒体の方が好適である。

現在、高密度磁気記録装置として主流となってきている
固定磁気ディスク装置の記録媒体として用いられる金属
薄膜型の磁気ディスクは一般に第３図に模式的に示した
ような層構成である。第３図において、３１は例えばア
ルミニウム合金からなるディスク状基板であり、その表
面はＮ１−Ｐ合金からなる非磁性基体層３２で被覆され
ている。基体層３２は記録・再生に際して媒体表面に磁
気ヘッドが接触し摺動するときの薄膜磁性層の機械的変
形損傷を防ぎ、かつ、媒体表面に十分な平滑性を付与す
るために設けられるもので、その表面は鏡面仕上げされ
ている。基体層３２の上にＣｒからなる非磁性金属下地
層３３が、蒸着、スパッタ、イオンブレーティングなど
で形成される。この下地層３３は、その上に設けられる
磁性層の磁気特性を向上させるために設けられるもので
ある。下地層３３の上に、蒸着、スパッタ、イオンブレ
ーティングなどでＣ。

合金からなる薄膜磁性層３４が形成される。最後に、こ
の磁性層の上に１例えばカーボンからなる保護潤滑層３
５が形成される。この層は腐食、＠耗し易い金属薄膜磁
性層を被覆保護し、耐食性、耐久性を向上させるために
設けるものである。

以上のような各薄膜の形成技術としては、真空蒸着法、
スパッタ法、イオンブレーティング法。

めっき法、スピンコード法などがあるが、スパッタ法が
媒体作製法として注目されている。均質な組成の薄膜が
得られ易い、膜厚管理が比較的容易。

非磁性金属下地層以降をすべてスパッタ法で連続して行
うことができ量産に適しているなど利点が多いからであ
る。

ＣＯ合金薄膜磁性層は、従来、磁気テープによく使われ
てきたが、その際、斜め蒸着法が採られていた。斜め蒸
着法により００合金薄膜の磁化容易軸が面内に倒れ、磁
気異方性が現れて保磁力が大幅に向上することを利用し
ていたのである。一方、前述の金属薄膜型磁気ディスク
をスパッタ法で作製する場合には、非磁性基体層上に非
磁性金属下地層としてスパッタリングされたＣｒ薄膜上
に、連続してスパッタリングされたＣＯ合金はＣｒ薄膜
上にエビクキシャル的に成長して薄膜磁性層を形成する
。このとき、下地層のＣｒ薄膜の結晶配向性により、そ
の上に成長した００合金薄膜は磁化容易軸が膜面内に揃
うようになり、水平方向の磁気異方性が大きく現れて十
分高い保磁力が得られることになる。

スパッタ法により磁気ディスクを製造する場合、第１図
に要部を模式的に示すようなスパッタ装置が多く用いら
れる。図示されてはいない真空チャンバー内にＣｒター
ゲット１３と００合金ターゲツト１４が並置されており
、非磁性基体層で被覆されたディスク基板１１がＣｒタ
ーゲット側から００合金ターゲツト側へ矢印Ａのように
基板搬送レール１２により搬送されなから［ｒ下地層と
ＣＯ合金磁磁性層が順次スパッタにより積層形成される
。その後、基板は基板搬送レールにより図示はされてい
ない保護潤滑層用材料のターゲットのところまで搬送さ
れ、保護潤滑層をスパッタリングにより形成されて媒体
となる。

このようにして作製された磁気ディスクは、十分な保磁
力を有するものの、実際に記録装置に搭載し、磁気ヘッ
ドと組み合わせて書き込み、読み出しを行った場合、第
２図に示すように、再生出力のエンベロープ曲線Ｂが変
動し電磁変換特性が変動するという問題がしばしば発生
した。特に、保磁力を高くしたときにこのエンベロープ
曲線の変動率（Ｅｍａｘ　−Ｅｍｉｎ）　／　Ｅｏ　Ｘ
１００（％）が太き（なる。この原因について調査を行
ったところ、エンベロープ曲線の変動は磁性層内の場所
による磁気異方性の強さの差異によることが判った。

この問題の解決方法の一つとして、磁性層をスパッタで
形成する際に、雰囲気の后ガスの圧力を高くしてスパッ
タ粒子とＡｒ原子との衝突回数を増やし、スパッタ粒子
の基板への入射方向をランダムにすることが有効であっ
た。具体的にはＡｒガス圧を３．５　Ｘｌ０−２Ｔｏｒ
ｒ　まで高めたときに、はぼ実用上問題のない程度の再
生出力のエンベロープ曲線が得られた。

しかしながら、Ａｒガス圧を３．５　Ｘｌ０−２Ｔｑｒ
ｒ　まで高めると、スパッタリングによる成膜速度が非
常に低下し、かつ、下地層のＣｒ膜への密着性の弱い膜
となる。さらに磁気特性の劣化も生じるようになる。

〔発明の目的〕

本発明は、前述の点に鑑みてなされたものであって、保
磁力が大きく、かつ、磁気特性の経時変化が少なく、ま
た、再生出力のエンベロープ曲線の均一化にみられるご
とく、優れた電磁変換特性をもつ磁気記録媒体の製造方
法を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明は、真空チャンバー内に並設されたＣｒターゲッ
トとＣｏ合金ターゲットとに対向して、所定の間隔をお
いて、ＣｒターゲットからＣｏ合金ターゲットの方向へ
搬送される非磁性基板上に設けられた非磁性基体層表面
に、非磁性金属下地層としてＣｒをスパッタリングし、
続いてその上に磁性層としてＣＯ合金をスパッタリング
する磁気記録媒体の製造方法において、前記磁性層をス
パッタリングする際に基板表面からＣｏ合金ターゲット
のエロージョン領域を見込む角度が、基板の法線に対し
て４０°以内であるようにすることによって前記目的を
達成する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

本発明の実施に際しては、第１図に装置の要部を模式的
に示したような従来から使用されているスパッタリング
装置を用いることができる。基板１１としてはディスク
状Ａ１合金基板の表面に非磁性基体層としてＮ１−Ｐ合
金を無電解めっきで形成し鏡面研磨を施したものを用い
る。基板１１は図示されていない真空槽内に並置された
Ｃｒターゲット１３゜Ｃｏ−３０ａｔ％Ｎｉ−７，５ａ
ｔ％ＣｒのＣｏ合金ターゲット１４の上を基板搬送レー
ル１２により矢印Δの方向に９０ｍｍＺ分の速さで搬送
されながら、その表面にまず下地層としてＣｒを膜厚１
５００人に成膜され、続いてこの下地層の上にＣＯ合金
を膜厚５００人に成膜されて磁性層とされる。基板１１
は、さらに搬送されていって図示されていないカーボン
ターゲットからカーボンを５００人の厚みに成膜されて
保護潤滑層とされ、磁気記録媒体とされる。これらの成
膜は、すべて后ガス雰囲気中でＤＣマグネトロン方式の
スパッタで行われる。

ターゲットにはマスク１５が設けられているが、このマ
スク１５の形状およびマスク１５と基板１１との間隔に
より、基板上からターゲットのエロージョン領域１６を
見込む基板の法線に対する最大角度θｍａＸが決まる。

この角度は、スパッタ粒子が基板に入射する最大角度で
あり、スパッタ粒子がこの角度以上に傾いて斜めに基板
に入射することはない。

Ｃｒ下地層を形成された基板が００合金ターゲツトの方
へ搬送されてくると、はぼ角度θｍａＸ　の位置からＣ
Ｏ合金のスパッタ粒子が基板上に付着しはじめ、磁性層
の成膜がはじまる。その後、基板が搬送されるにつれて
、スパッタ粒子の入射角は小さくなり、基板がＣｏ合金
ターゲットの上にきたとき垂直となり、その後基板が０
０合金ターゲツト上を通過して、離れていくにつれてス
パッタ粒子の入射角は増大していき、最大角度θｍａＸ
　となった位置でスパッタ粒子の基板への伺着は止まり
、磁性層の成膜は終了する。

このように、基板がターゲットに対して移動しながらス
パッタが行われるために、基板へのスパッタ粒子の入射
角が変化し、基板内の場所により形成された膜の結晶の
成長方向が変わり、その結果、磁性層の磁気特性が場所
により変わることになる。このことが、媒体の再生出力
のエンベロープ曲線が変動し、電磁変換特性が変動する
原因と考えられる。基板へのスパッタ粒子の入射角の変
化が少ない程、磁性層内の磁気特性の変動幅は小さくな
る。スパッタ粒子の入射角の変化はθｍａＸが小さい程
少なくなる。従って、θｍａＸを小さくすると、再生出
力のエンベロープ曲線の変動率を小さく抑えることがで
きる。

そこで、磁性層を形成するときのスパッタ雰囲気のＡｒ
ガス圧が、５　Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒの場合と、１×１
０−２Ｔｏｒｒの場合とについて、θｍａＸを２０°、
４０６゜５０°、６０°と変化させて磁気記録媒体を作
製し、これらの媒体について、再生出力のエンベロープ
曲線の変動率を調べた。その結果、どちらのＡｒガス圧
の場合にも、θｍａＸが２０°、４０°のときにはエン
ベロープ曲線の変動率が±１０％以内であって、十分に
実用に供せられるものであった。これ以外の媒体につい
ては、エンベロープ曲線の変動率が±１５％から±２５
％の間にあり実用上問題であった。

また、Ａｒガス圧Ｉ　Ｘｌ０−２ＴｏｒｒでθｍａＸを
４０°。

６０°として作製した前記媒体について、温度６０℃。

相対湿度９０％の雰囲気中に２週間放置する環境試験を
行った。その結果、電磁変換特性において、θｍａ×４
０°で作製した媒体はエラー数の増加はみられなかった
が、θｍａ×６０°で作製した媒体においては５個／面
のエラー数の増加が観測された。

以上の結果により、θｍａＸを４０°以内にすると、圧
力１Ｏ−２Ｔｏｒｒ以下のＡｒガス雰囲気において、成
膜速度をおとすことなく、ＣＯ合金をスパッタして磁性
層を形成し、再生出力のエンベロープ曲線の変動率が十
分小さくて実用上問題とならない媒体を作製できること
が判る。

この実施例においては、磁性層材料としてＣ０−３Ｑａ
ｔ％Ｎｉ−７，５ａｔ％Ｃｒを用いたが、この組成に限
られることはなく、Ｎ１の含有量２０ａｔ％〜３５ａｔ
％、　Ｃｒの含有量５ａｔ％〜１Ｑａｔ％で残部がＣＯ
であるような組成比の合金は好適に用いることができ、
さらに他の組成のＣＯ合金を用いてもよい。

また、Ｃｒ下地層の上に形成されたＣｏ−３０ａｔ％Ｎ
ｉ−７、５ａｔ％Ｃｒからなる磁性層の磁気特性は、第
４図に示すとおり、下地層としてのＣｒ膜の膜厚に依存
する。実施例においては、このＣｒ膜厚を１５００人と
したが、１０００八以上あれば実用上問題ない。

〔発明の効果〕

本発明においては、並設されたＣｒターゲットと００合
金ターゲツトとの上を搬送される基板表面に、Ｃｒ下地
層、　Ｃｏ合金磁性層を順次スパッタにより形成して媒
体を作製するときに、基板から００合金ターゲツトのエ
ロージョン領域を見込む角度が基板の法線に対して４０
°以内であるようにする。このようにして、Ｃｏ合金ス
パッタ粒子の基板への入射角の変動幅を小さくすること
により、基板内の磁気特性の変動を抑えて均一にするこ
とができ、再生出力のエンベロープ曲線の変動率が小さ
く均一で、電磁変換特性が優れ、かつ、保磁力の大きい
磁気記録媒体を製造することが可能となる。

また、本発明の方法によれば、スパッタを行う雰囲気の
Ａｒガス圧を高くする必要がないので、Ｃ。

合金膜の成膜速度が低下することなく、密着性良好でし
かも磁気特性の劣化の少ない磁性層が形成でき、この点
でも優れた磁気記録媒体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施できるスパッタ装置の要部の模式
図、第２図は磁気記録媒体の再生出力のエンベロープ曲
線を示す図、第３図は磁気記録媒体の一例の層構成を示
す模式的断面図、第４図はＣｒ下地層のＣｒ膜厚と、Ｃ
ｏ−３Ｑａｔ％Ｎｉ−７，５ａｔ％Ｃｒの磁性層の磁気
特性との関係を示す線図である。 １１　　基板、１２　　基板搬送レール、１３−　Ｃｒ
クーゲット、］、ｔ−Ｃｏ合金ターゲット、１５　　マ
スク、１６エロージヨン領域。 第　１　図 第３図 ｃｒ膜厚＜Ａ＞ 當゛　　ｌ　　Ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）真空チャンバー内に並設されたクロム（Ｃｒ）ター
   ゲットとコバルト（Ｃｏ）合金ターゲットとに対向して
   、所定の間隔をおいてクロム（Ｃｒ）ターゲットからコ
   バルト（Ｃｏ）合金ターゲットの方向へ搬送される非磁
   性基板を被覆している非磁性基体層表面上に、非磁性金
   属下地層としてクロム（Ｃｒ）をスパッタし、続いてそ
   の上に磁性層としてコバルト（Ｃｏ）合金をスパッタす
   る磁気記録媒体の製造方法において、前記磁性層をスパ
   ッタで形成する際、前記基板表面から前記コバルト（Ｃ
   ｏ）合金ターゲットのエロージョン領域を見込む角度が
   、前記基板の法線に対して４０°以内であることを特徴
   とする磁気記録媒体の製造方法。