JP2002260218A

JP2002260218A - 磁気記録ディスク、磁気記録ディスク製造方法及び磁気記録ディスク製造装置

Info

Publication number: JP2002260218A
Application number: JP2001060979A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Shibamoto; 雅弘芝本; Shinji Furukawa; 真司古川; Tetsuya Endo; 徹哉遠藤; Miho Sakai; 美保坂井; Naoki Watanabe; 直樹渡辺
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2001-03-05
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2002-09-13
Also published as: US7115191B2; US20050214589A1; US7517438B2; US20020127436A1

Abstract

(57)【要約】テクスチャを設けることなしに磁気記録層に磁気異方
性を付与することができる新規な構成を提供する。【課題】【解決手段】基板９上に形成された磁気記録層９１よ
り成る磁気記録ディスクは、基板９と磁気記録層９１の
間に磁気記録層９１に磁気異方性を付与する異方性付与
層９２を有する。異方性付与層９２は、タンタル、ニオ
ブ合金又はタンタル合金であって窒化されたもの又は窒
素を含む薄膜であり、表面が大気ガス、窒素ガス又は酸
素ガスに晒されて変性されている。異方性付与層９２
は、例えばクロムニオブ合金製ターゲットを窒素を含む
プロセスガスによってスパッタして作成した薄膜であ
り、成膜後に０．５〜１０Ｐａ程度の圧力の酸素ガスに
晒す。ターゲットからのスパッタ粒子のうち、付与すべ
き異方性の方向に方向成分を持って飛行するスパッタ粒
子を相対的多く基板９に入射させる方向制御が行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、ハードディス
クのようなコンピュータの外部記憶装置として多用され
ている磁気記録ディスク、及び、そのような磁気記録デ
ィスクの製造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスクやフロッピー（登録商
標）ディスクのような磁気記録ディスクは、コンピュー
タの外部記憶装置として広く用いられている。このよう
な磁気記録ディスクは、基本的には、ディスク状の基板
と、基板に設けた磁気記録層とからかる構造である。磁
気記録ディスクの製造について、ハードディスクの場合
を例にして説明する。ハードディスクを製造する場合、
アルミニウム等で形成された基板の表面に、メッキ法に
よりＮｉＰ膜を作成する。そして、その上に下地層とし
てＣｏＣｒ膜等を作成し、その上に磁気記録層用の磁性
膜としてＣｏＣｒＴａ膜等を作成する。さらにその磁性
膜の上に保護層としてダイヤモンドに近い構造を持つカ
ーボン膜（Diamond-like-carbon膜，ＤＬＣ膜）を作成
する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したハードディス
ク等の磁気記録ディスクに製造においては、記録密度を
向上させる観点から、限界が指摘されている。この点に
ついて、以下に説明する。

【０００４】近年のハードディスクの面記録密度は、驚
異的な勢いで伸びている。現在の面記録密度は３５ギガ
ビット／平方インチ程度になっており、将来的には１０
０ギガビット／平方インチに達すると言われている。面
記録密度の向上には、現在一般的な長手方向記録の場
合、一つの磁区（ビット）の長さを小さくしたりトラッ
ク幅を狭くしたりすることが必要である。ビット長を小
さくしたりトラック幅を狭くしたりするには、情報の記
録や読み出しを行う磁気ヘッドと磁気記録層との間の間
隔（以下、スペーシングと呼ぶ）を小さくすることが必
要である。スペーシングが大きいと、ビット長が小さく
なったりトラック幅が狭くなったりした場合、磁区から
の磁束を充分捉えきれなくなり、記録や読み出しのエラ
ーにつながる恐れがある。

【０００５】また、面記録密度の向上には、磁化遷移領
域の問題も重要である。長手方向記録では、各磁区は長
手方向に互いに逆向きに磁化されるが、各磁区の境界部
分は、明確な直線状にはならない。これは、磁性膜が小
さな結晶粒の集まりで形成されているため、結晶粒の形
状に沿って各磁区の境界が形成されるからである。つま
り、結晶粒のため境界部分はジグザグ状となる。各磁区
の境界部分は、磁化の方向が変わる部分であるため磁化
遷移領域と呼ばれるが、境界部分がジグザグ状となるた
め、ビットの幅方向で平均化すると、磁化の向きは急峻
には変化せず、緩やかに変化する状態となる。つまり、
磁化遷移領域が大きくなる。磁化遷移領域が大きいと、
限られた長さの中に形成できる磁区の数がその分だけ減
ってしまう。従って、磁化遷移領域の存在は、記録密度
向上のネックの一つとなっている。

【０００６】磁化遷移密度を小さくするには、なるべく
小さな結晶粒で磁性膜を作成することが必要になってく
る。結晶粒を小さくするには、磁性膜の厚さを薄くする
ことが一つの方法である。しかしながら、結晶粒を小さ
くすると、磁化の熱ゆらぎの問題が深刻になってくる。
以下、この点について説明する。

【０００７】磁化された磁区は、通常は、逆方向の磁界
の印加によらない限り磁化が維持される。しかしなが
ら、実際は、熱ゆらぎによって磁化が経時的に僅かずつ
解消してしまう。従って、磁区が絶対零度に冷却されい
ない限り、永久的な磁化状態の保持というのは不可能で
ある。磁気記録ディスクにおいて、この熱ゆらぎの問題
が極端に現れると、記憶した情報が数年後に部分的に消
滅するという事態になり得る。磁気記録ディスクが半永
久的なデータ保存用として用いられている場合、この事
態は深刻である。

【０００８】熱ゆらぎは、磁化された粒子が熱振動によ
って逆向きに反転して磁化されてしまう熱磁気緩和現象
である。特に、磁化遷移領域に近い場所の磁化粒子は、
隣接する磁区からの反転磁界の影響を受け、逆向きに反
転磁化される熱磁気緩和が生じやすい。このような熱ゆ
らぎは、磁気記録用の磁性膜では、結晶粒が小さくなる
と、各結晶粒が熱的に不安定になり易いため生じ易い。
従って、熱ゆらぎの問題を解決しなければ、結晶粒を小
さくすることによる磁化遷移の急峻化も困難となってし
まう。

【０００９】熱ゆらぎの問題を解決する方法として、磁
性膜に磁気異方性を付与することが有効であることが最
近になって判ってきた。磁気異方性とは、磁化する際の
磁界の方向によって、同じ磁界強度でも磁化の強さが異
なってくることである。もしくは、保磁力の強さが磁化
の方向によって異なると表現することも可能である。磁
気異方性を付与する手段としては、磁性膜を構成する各
結晶の配向をそろえていくことが現在考えられている。
つまり、各結晶粒における結晶の配向がばらばらな方向
なのではなく、ある程度同じ方向にそろえるようにす
る。このようにすると、そのようにそろえた結晶の配向
方向に一致した方向で磁化すると、それとは異なる方向
で磁化された場合に比べ、保磁力が強くなる。即ち、磁
気異方性が達成される。

【００１０】結晶の配向をそろえる方法としては、薄膜
を作成する際の下地に、機械的に微細な溝を形成する方
法がある。微細な溝が形成された表面に薄膜を堆積させ
ると、各結晶の配向が溝の方向に向き易く、溝の方向に
磁気異方性を得ることができる。尚、このような磁気異
方性を与えるための機械的な形状を、本明細書では「テ
クスチャ」と呼ぶ。例えば、前述したハードディスクの
製造プロセスでは、ニッケル燐膜の表面に微細な溝を多
数形成してテクスチャとする。ハードディスクドライブ
では、磁気ヘッドに対して、ディスクをその中心軸の周
りに回転させながら情報の記録及び読み出しを行うの
で、磁化の方向も周方向（正確にはディスクの中心軸を
中心とする円の接線方向）となることが多い。従って、
磁気異方性も周方向とされる。このため、テクスチャ
は、基板の中心軸と同軸の円周状の微細な溝とされる。
基板の径方向の断面で見ると、この微細な溝は、鋸波状
である。

【００１１】このようなテクスチャが形成されたＮｉＰ
膜の上に作成される下地膜は、結晶の配向が前述した通
り周方向に向き易く、これに伴い、その上に作成される
磁性膜の結晶の配向も周方向に向き易い。この結果、磁
性膜には、周方向の保磁力が強くなる磁気異方性が与え
られる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たテクスチャによる磁気異方性の付与は、スペーシング
の低減という課題から問題が指摘されている。以下、こ
の点について図９を使用して説明する。図９は、従来の
技術の課題について説明する図である。

【００１３】上述した通り、面記録密度の向上のために
は、スペーシングの低減が必要である。しかしながら、
テクスチャの存在は、スペーシングの低減を阻害する要
因となる。つまり、テクスチャがあると、図９に示すよ
うに、記録層用の磁性膜の表面９０１も、テクスチャの
形状を反映した凹凸になる。この場合、凸の部分では、
磁気ヘッド９０２との距離（スペーシングＳ）をある程
度小さくできても、凹の部分では、テクスチャの高さ
（又は深さ）の分があるため、スペーシングＳが大きく
なってしまう。従って、この部分では、記録や読み出し
が不安定になる恐れがある。

【００１４】凹の部分でもスペーシングＳが小さくなる
よう磁気ヘッド９０２を磁性膜の表面９０１にさらに近
づけると、磁性膜の上側の保護層等（不図示）接触する
ことになってしまう。この結果、磁気ヘッド９０２が磁
気記録ディスク表面に吸着されてしまうエラーや、磁気
記録ディスクの表面を傷つけたりする問題が生じる恐れ
がある。このような問題は、磁気記録ディスクの表面に
潤滑膜を設けることである程度解消することができる
が、いずれにしても、テクスチャがある限り、テクスチ
ャの高さ（又は深さ）よりもスペーシングを小さくする
ことは不可能である。従って、テクスチャを設けること
なく磁気異方性を確保することができる新しい技術の開
発が強く望まれている。

【００１５】本願の発明は、かかる課題を解決するため
になされたものであり、テクスチャを設けることなしに
磁気記録層に磁気異方性を付与することができる新規な
構成を提供する技術的意義がある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、基板と、この基板上
に形成された磁気記録層とより成る磁気記録ディスクで
あって、基板と磁気記録層との間には、磁気記録層に対
して磁気異方性を付与する異方性付与層が設けられてお
り、この異方性付与層は、ニオブ、タンタル、ニオブ合
金又はタンタル合金であって窒化されたもの又は窒素を
含むものからなるという構成を有する。また、上記課題
を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１
の構成において、前記異方性付与層の磁気記録層側の表
面は、大気ガス、窒素ガス又は酸素ガスに晒されること
により変性されているという構成を有する。また、上記
課題を解決するため、請求項３記載の発明は、基板上に
磁気記録層を形成する磁気記録層形成工程を含む磁気記
録ディスク製造方法であって、前記磁気記録層形成工程
に先立ち、磁気記録層に対して磁気異方性を付与する異
方性付与層を形成する異方性付与層形成工程を有してお
り、この異方性付与層形成工程では、ニオブ、タンタ
ル、ニオブ合金又はタンタル合金であって窒化されたも
の又は窒素を含むものからなる薄膜を作成するものであ
るという構成を有する。また、上記課題を解決するた
め、請求項４記載の発明は、前記請求項３の構成におい
て、前記ニオブ、タンタル、ニオブ合金又はタンタル合
金であって窒化されたもの又は窒素を含むものからなる
薄膜を作成した後、その薄膜の表面を、大気ガス、窒素
ガス又は酸素ガスに暴露するという構成を有する。ま
た、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、
前記請求項３又は４の構成において、前記異方性付与層
形成工程は、前記ニオブ、タンタル、ニオブ合金又はタ
ンタル合金であって窒化されたもの又は窒素を含むもの
からなる薄膜をスパッタリングにより作成するものであ
って、付与すべき異方性の方向に方向成分を持って飛行
するスパッタ粒子を相対的多く基板に入射させるという
構成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項
６記載の発明は、基板上に磁気記録層を形成して磁気記
録ディスクを製造する磁気記録ディスク製造装置であっ
て、前記磁気記録層を形成する磁気記録層形成チャンバ
ーと、前記磁気記録層に対して磁気異方性を付与する異
方性付与層を形成する異方性付与層形成チャンバーと、
異方性付与層形成チャンバーから磁気記録層形成チャン
バーに基板を搬送する搬送系とを有しており、前記異方
性付与層形成チャンバーは、ニオブ、タンタル、ニオブ
合金又はタンタル合金であって窒化されたもの又は窒素
を含むものからなる薄膜を基板上に作成するものである
という構成を有する。また、上記課題を解決するため、
請求項７記載の発明は、前記請求項６の構成において、
前記異方性付与層形成チャンバーにおける処理の後であ
って前記磁気記録層形成チャンバーでの処理の前に、基
板を大気ガス、窒素ガス又は酸素ガスに晒す暴露チャン
バーが設けられているという構成を有する。また、上記
課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求
項６又は７の構成において、前記異方性付与層形成チャ
ンバーは、前記ニオブ、タンタル、ニオブ合金又はタン
タル合金であって窒化されたもの又は窒素を含むものか
らなる薄膜をスパッタリングにより作成するものであっ
て、付与すべき異方性の方向に方向成分を持って飛行す
るスパッタ粒子を相対的多く基板に入射させることによ
り成膜を行うものであるという構成を有する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態（以
下、実施形態）について説明する。まず、磁気記録ディ
スクの発明の実施形態について説明する。図１は、実施
形態に係る磁気記録ディスクの断面概略図である。図１
に示す磁気記録ディスクは、ディスク状の基板９と、基
板９上に形成された磁性記録層９１とより成り、基板９
と磁気記録層９１との間に、磁気記録層９１に対して磁
気異方性を付与する異方性付与層９２が設けられた構成
である。

【００１８】より詳しく説明すると、基板９はガラス製
であり、例えばＨＯＹＡ（株）製のＮ５等が使用でき
る。基板９上には、まず、本実施形態の磁気記録ディス
クを大きく特徴づける異方性付与層９２が形成されてい
る。異方性付与層９２の上には、下地層９３が形成さ
れ、その上に中間層９４が作成されている。この中間層
９４の上に磁気記録層９１が形成され、その上に保護層
９５が作成されている。

【００１９】異方性付与層９２は、磁気記録層９１の結
晶の配向をそろえて異方性を付与するものである。従来
の磁気記録ディスクでは、基板９上にはまずＮｉＰ膜や
ＮｉＡｌ膜が作成されることが多いが、本実施形態の異
方性付与層９１は、これに代わるものであるということ
ができる。

【００２０】従来の磁気記録ディスクにおけるＮｉＰ膜
やＮｉＡｌ膜は、基板９を硬くして機械的強度を補強す
るのが主な目的であった。しかしながら、本願の発明者
の研究によると、この基板９上に最初に作成する薄膜
が、磁気記録層９１の磁気異方性に影響を与えることが
判ってきた。本願の発明者の研究によると、ニオブ、タ
ンタル、ニオブ合金又はタンタル合金であって窒化され
たもの又は窒素を含むものからなる薄膜を下地層９３の
下側に作成しておくと、後述するように、磁気記録層９
１に効果的に磁気異方性を付与することができることが
判明した。従って、異方性付与層９２は、これらいずれ
か材料の薄膜で形成される。例えば、ＣｒＮｂ膜が異方
性付与層９２として作成される。膜厚は、１ｎｍ〜２０
０ｎｍ程度で良い。

【００２１】また、下地層９３としては、Ｃｒ膜やＣｒ
Ｗ膜が作成される。これらを積層したものが下地層９３
として採用されることもある。下地層９３の厚さは、１
ｎｍ〜５０ｎｍ程度で良い。中間層９４としては、例え
ばＣｏ-40ａｔ%Ｃｒ膜が作成される。厚さは、０．５ｎ
ｍ〜１０ｎｍ程度で良い。尚、ａｔ％とは、原子量で換
算した質量比であり原子数比に相当する。例えば、Ｃｏ
-40ａｔ%Ｃｒ膜とは、Ｃｏ１００に対して４０の原子数
比のＣｒを含んだ膜ということである。

【００２２】磁気記録層９１としては、例えばＣｏＣｒ
ＰｔＢ膜又はＣｏＣｒＰｔＴａ膜が作成される。厚さ
は、１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度で良い。ＣｏＣｒＰｔＴａ
膜の場合の組成比は、例えばＣｏ-20Ｃｒ-10Ｐｔ-2Ｔａ
(at%)であり、ＣｏＣｒＰｔＢ膜の場合の組成比は、例
えばＣｏ-20Ｃｒ-10Ｐｔ-6Ｂ(at%)である。保護層９５
としては、前述したＤＬＣ膜が作成される。厚さは、１
ｎｍ〜１０ｎｍ程度で良い。

【００２３】次に、このような磁気記録ディスクを製造
する方法及び装置の発明の実施形態について説明する。
図２は、実施形態に係る磁性膜作成作成装置の概略構成
を示す平面図である。本実施形態の装置は、インライン
式の装置になっている。インライン式とは、複数のチャ
ンバーが一列に縦設され、それらのチャンバーを経由し
て基板９の搬送路が設定されている装置の総称である。
本実施形態の装置では、複数のチャンバー１，８０，８
１，８２，８３，８４，８５，８７，８８，８９，８０
０が方形の輪郭に沿って縦設されており、これに沿って
方形の搬送路が設定されている。

【００２４】各チャンバー１，８０，８１，８２，８
３，８４，８５，８７，８８，８９，８００は、専用又
は兼用の排気系によって排気される真空容器である。各
チャンバー１，８０，８１，８２，８３，８４，８５，
８７，８８，８９，８００の境界部分には、ゲートバル
ブ１０が設けられている。基板９は、キャリア２に搭載
されて図２中不図示の搬送機構によって搬送路に沿って
搬送されるようになっている。複数のチャンバー１，８
０，８１，８２，８３，８４，８５，８７，８８，８
９，８００のうち、方形の一辺に隣接して配置された二
つのチャンバー８１，８２が、キャリア２への基板９の
搭載を行うロードロックチャンバー８１及びキャリア２
からの基板９の回収を行うアンロードロックチャンバー
８２になっている。

【００２５】また、方形の他の三辺に配置されたチャン
バー１，８０，８３，８４，８５，８８，８９，８００
は、各種処理を行う処理チャンバーになっている。具体
的には、薄膜の作成の前に基板９を予め加熱するプリヒ
ートチャンバー８３と、異方性付与層の上に下地層を作
成する下地層形成チャンバー８４と、下地層上に中間層
を形成する中間層形成チャンバー８８と、中間層の上に
磁気記録層を形成する磁気記録層形成チャンバー８０
と、磁気記録層の上に保護層を作成する保護層形成チャ
ンバー８５とが設けられている。尚、処理チャンバー８
００は予備のものである。また、方形の角の部分のチャ
ンバー８７は、基板９の搬送方向を９０度転換する方向
転換機構を備えた方向転換チャンバー８７になってい
る。

【００２６】キャリア２は、基板９の周縁を数カ所で接
触保持して基板９を保持するものである。搬送機構は、
磁気結合方式により動力を真空側に導入してキャリア２
を移動させる。キャリア２は、搬送ラインに沿って並べ
られた多数の従動ローラに支持されながら移動する。こ
のようなキャリア２及び搬送機構の構成としては、特開
平８−２７４１４２号公報に開示された構成を採用する
ことができる。

【００２７】本実施形態の装置は、前述したような磁気
記録ディスクを製造するため、プリヒートチャンバー８
３と下地層作成チャンバー８４との間に、プリヒートさ
れた基板９上に異方性付与層を形成する異方性付与層形
成チャンバー１と、基板９を所定のガスに晒す暴露チャ
ンバー８９が設けられている。以下、この点を詳しく説
明する。

【００２８】図３は、図１に示す異方性付与層形成チャ
ンバー１の側面断面概略図である。異方性付与層形成チ
ャンバー１は、磁気記録層を異方性を付与する薄膜（以
下、異方性付与膜）をスパッタリングにより作成するも
のとなっている。具体的に説明すると、異方性付与層形
成チャンバー１は、内部を排気する排気系１１と、内部
にプロセスガスを導入するガス導入系１２と、内部の空
間に被スパッタ面を露出させて設けたターゲット３０を
有するカソードユニット３と、ターゲット３０にスパッ
タ放電用の電圧を印加するスパッタ電源（図２中不図
示）と、ターゲット３０の背後に設けられた磁石ユニッ
ト５とを備えている。

【００２９】この異方性付与層形成チャンバー１の特徴
点は、異方性付与膜として、窒化させたＣｒＮｂ膜を作
成するものとなっているとともに、付与すべき異方性の
方向に方向成分を持って飛行するスパッタ粒子を相対的
多く基板９に入射させることにより成膜を行うものとな
っている点である。具体的には、ターゲット３０は、Ｃ
ｒＮｂ合金から成っている。また、ガス導入系１２は、
窒素とアルゴンの混合ガスをプロセスガスとして導入す
るようになっている。さらに、図３に示すように、ター
ゲットは、基板９に対して偏心した位置に配置されてお
り、放出されるスパッタ粒子が斜めに多く基板９に入射
するようになっている。

【００３０】排気系１１は、クライオポンプ等の真空ポ
ンプを備えており、異方性付与層形成チャンバー１内を
１０^−６Ｐａ程度まで排気可能に構成されている。本実
施形態では、基板９の両面に同時に成膜するため、キャ
リア２に保持された基板９の両側にカソードユニット３
が配置されている。カソードユニット３は、前述したタ
ーゲット３０や磁石ユニット５を含んでいる。磁石ユニ
ット５は、マグネトロンスパッタリングを可能にするた
めのものである。

【００３１】ガス導入系１２によってアルゴンと窒素の
混合ガスを導入しながら排気系１１によって異方性付与
層形成チャンバー１内を所定の圧力に保ち、この状態で
図３中不図示のスパッタ電源を動作させる。この結果、
スパッタ放電が生じてターゲット３０がスパッタされ、
スパッタされたターゲット３０の材料が基板９に達して
基板９上にＣｒＮｂ合金から成る異方性付与膜が作成さ
れる。この際、導入された窒素ガスとの反応が生じ、異
方性付与膜は、窒化されたＣｒＮｂ合金又は窒素含有の
ＣｒＮｂ合金から成る膜（以下、単に窒化ＣｒＮｂ膜）
となる。

【００３２】次に、図４を使用して、前述した異方性を
付与するための手段の一つであるスパッタ粒子の斜め入
射の構成について説明する。図４は、異方性を付与する
ためのスパッタ粒子の斜め入射の構成について説明する
平面概略図である。

【００３３】図３及び図４から解るように、本実施形態
では、三つのターゲット３０が配置されている。三つの
ターゲット３０は、基板９と同軸の円周上に等間隔即ち
１２０度毎に配置されている。三つのターゲット３０
は、成膜の際、後述する回転機構により、基板９と同軸
の回転軸の周りに回転するようになっている。また、タ
ーゲット３０と基板９との間には、方向規制板３９が設
けられている。方向規制板３９は、不図示の固定具によ
りターゲット３０に対して固定されており、ターゲット
３０と一体に回転するようになっている。

【００３４】ターゲット３０が基板９に対して偏心した
位置に配置されると、ターゲット３０から放出されるス
パッタ粒子は、基板９に対して斜めに多く入射する。こ
の際、図４に示すように、平面視において、ターゲット
３０の中心軸と基板９の中心軸とを結ぶ方向（以下、軸
−軸方向）に飛行して基板９に入射するスパッタ粒子Ｓ
１もあるが、軸−軸方向から逸れて飛行して入射するス
パッタ粒子Ｓ２も多くある。この軸−軸方向から逸れた
方向に飛行して斜めに基板９に入射するスパッタ粒子
（以下、逸軸斜めスパッタ粒子と呼ぶ）Ｓ２が、磁気記
録層への異方性の付与に貢献する。

【００３５】本実施形態における異方性付与層形成チャ
ンバー１は、基板９上に均一に異方性付与膜を作成する
ため、ターゲット３０の中心軸から偏心した回転軸であ
って基板９と同軸の回転軸の周りに回転させる回転機構
を設けている。以下、この点について説明する。図５
は、図３に示すカソードユニット３の詳細を示す断面図
である。図３に示す左右のカソードユニット３は同様の
構造（基板９を挟んで対称の構造）であり、図５にはそ
のうち左側のカソードユニット３の詳細が示されてい
る。

【００３６】まず、スパッタチャンバー１の側壁部に
は、カソードユニット３の断面積よりも少し大きな開口
が設けられている。カソードユニット３は、この開口に
挿通されている。スパッタチャンバー１の側壁部の外面
には、ユニット取付枠６が固定されている。ユニット取
付枠６は、図５に示すような段差のある断面形状の円筒
である。ユニット取付枠６の端面は、Ｏリングのような
封止部材６０を介してスパッタチャンバー１の側壁部の
外面に固定されている。

【００３７】ユニット取付枠６の内側には、主ホルダー
３１が設けられている。主ホルダー３１もほぼ円筒であ
り、ユニット取付枠６と同軸上に設けられている。以
下、この主ホルダー３１の中心軸を「基準軸」と呼び、
図５にＡで示す。前述したキャリア２は、基板９の中心
軸がこの基準軸Ａに一致した状態で停止するようになっ
ている。主ホルダー３１の右側の端部には、右ホルダー
フランジ３１１が設けられている。右ホルダーフランジ
３１１には、カソード取付枠３２が固定されている。カ
ソード取付枠３２は、図５に示すような断面形状のほぼ
円筒状であり、基準軸Ａと同軸上に設けられている。

【００３８】カソード取付枠３２の右側の端面はスパッ
タチャンバー１内に位置し、この端面に空洞形成板３３
が固定されている。空洞形成板３３には、バッキングプ
レート３４が固定されている。バッキングプレート３４
には、ターゲット３０押さえ３１０によりターゲット３
０が着脱可能に取り付けられている。即ち、左から順
に、空洞形成板３３、バッキングプレート３４、ターゲ
ット３０が重ね合わされ、カソード取付枠３２の右端面
に固定されている。尚、空洞形成板３３及びバッキング
プレート３４は、ターゲット３０より少し大きいほぼ円
盤状である。

【００３９】図４に示すように、本実施形態では、一つ
のカソードユニット３に三つのターゲット３０が設けら
れている。各ターゲット３０は同じ大きさの円盤状であ
る。各ターゲット３０は、基準軸Ａ上の点を中心とする
円周上に均等間隔で（即ち、１２０度毎に）設けられて
いる。空洞形成板３３は、バッキングプレート３４とと
もに、空洞３３０を形成する形状となっている。この空
洞３３０内には、後述するように、冷媒が供給される。

【００４０】そして、回転機構は、各ターゲット３０を
基板９の中心と同軸の回転軸の周り（即ち、基準軸Ａの
周り）に回転させるものとなっている。回転機構は、上
述した主ホルダー３１と、主ホルダー３１を回転させる
モータのような回転駆動源３５１等によって構成されて
いる。具体的に説明すると、主ホルダー３１の左側の端
部には、左ホルダーフランジ３１２が設けられている。
左ホルダーフランジ３１２の周面は、ギヤ歯（以下、フ
ランジ側ギヤ歯）になっている。そして、回転駆動源３
５１の出力軸には、フランジ側ギヤ歯に噛み合うギヤ歯
を持つ駆動ギヤ３５２が連結されている。回転駆動源３
５１が駆動されると、駆動ギヤ３５２を介して主ホルダ
ー３１が基準軸Ａの周りに回転する。この結果、各ター
ゲット３０も、それらの中心軸から偏心した基準軸Ａの
周りに一体に回転する。尚、主ホルダー３１は、ユニッ
ト取付枠６によって保持されている。ユニット取付枠６
と主ホルダー３１の間には、ベアリング７が設けられて
おり、上記主ホルダー３１の回転を許容するようになっ
ている。上記のような偏心回転によって、前述した磁気
異方性の付与に貢献しつつ、均一な厚さで成膜が行え
る。

【００４１】次に、再び図３及び図５を使用して、本実
施形態におけるカソードユニット３の他の構成について
説明する。図３及び図５に示すように、カソード取付枠
３２内には、磁石ユニット５が設けられている。磁石ユ
ニット５は、各ターゲット３０の背後にそれぞれ設けら
れている。磁石ユニット５は、中央磁石５１と、中央磁
石５１を取り囲む円筒状の周辺磁石５２と、中央磁石５
１と周辺磁石５２とをつなぐヨーク５３とから主に構成
されている。中央磁石５１と周辺磁石５２による磁力線
５０は、図５に示すように、ターゲット３０を貫き、タ
ーゲット３０の前方の放電空間に弧状に形成される。タ
ーゲット３０と磁力線５０とによって形成される閉空間
内に電子がマグネトロン運動しながら閉じこめられ、高
効率のマグネトロン放電が達成される。

【００４２】ヨーク５３は、ターゲット３０より少し小
さい円盤状であり、垂直に立てて設けられている。中央
磁石５１は例えば円柱状で、周辺磁石５２は例えば円環
状である。ターゲット３０の中心軸とヨーク５３の中心
軸は同軸であるが、中央磁石５１や周辺磁石５２の配置
や形状は、ターゲット３０の中心軸に対して非対称の形
状になっている。即ち、磁石ユニット５によって形成さ
れる磁界は、ターゲット３０の中心軸に対して非対称と
なっている。これは、後述するように磁石ユニット５が
回転した際、ターゲット３０の表面における時間平均し
た磁界強度が均一になるようにするためである。

【００４３】また、各磁石ユニット５をターゲット３０
の中心軸と同軸の回転軸の周りに回転させる補助回転機
構が設けられている。補助回転機構は、前述した回転機
構の回転動力により各磁石ユニット５を回転させるもの
となっている。具体的に説明すると、補助回転機構は、
各磁石ユニット５に設けられた従動ギヤ３６１と、回転
機構の回転動力を各磁石ユニット５の回転動力に変換す
る静止ギヤ３６２とから主に構成されている。

【００４４】従動ギヤ３６１は、ヨーク５３の下面に固
定されている。従動ギヤ３６１は、ターゲット３０の中
心軸と同軸である。従動ギヤ３６１の中心から水平に延
びるようにして軸棒３６３が固定されている。この軸棒
３６３は、ベアリング７を介してカソード取付枠３２に
保持されている。一方、前述した回転機構の回転駆動源
３５１は、ベース板３００に取り付けられている。ベー
ス板３００は、垂直な姿勢で設けられている。ベース板
３００には、スピンドルが挿通されているスピンドル用
開口が設けられている。そして、スピンドル用開口の縁
から水平に延びるようにして、ギヤホルダー３６０が設
けられている。ギヤホルダー３６０は、基準軸Ａと同軸
のほぼ円筒状である。

【００４５】静止ギヤ３６２は、ギヤホルダー３６０の
先端に固定されている。静止ギヤ３６２のギア歯は、基
準軸Ａと同軸であり、基準軸Ａに対して外側の向いてい
る。そして、図５に示すように、静止ギヤ３６２は各従
動ギヤ３６１に噛み合っている。静止ギヤ３６２と各従
動ギヤ３６１の位置関係及び噛み合いが、図５に併せて
示されている。

【００４６】図５から解るように、各磁石ユニット５
は、軸棒３６３を介してカソード取付枠３２に連結され
ているので、回転駆動源３５１によって主ホルダー３１
が回転し、各ターゲット３０が基準軸Ａの周りに回転す
る際、各磁石ユニット５や各従動ギヤ３６１も一体に基
準軸Ａの周りに回転する（以下、この基準軸Ａ周りの回
転を公転と呼ぶ）。従動ギヤ３６１は基準軸Ａよりの箇
所で静止ギヤ３６２に噛み合っているので、上記公転の
際、従動ギヤ３６１は、ターゲット３０と同軸の中心軸
の周りに回転する（以下、この回転を自転と呼ぶ）。従
動ギヤ３６１の自転に伴い、磁石ユニット５も一体に自
転する。結局、磁石ユニット５は、基準軸Ａの周りの公
転と、ターゲット３０の中心軸の周りの自転とを同時に
行うことになる。尚、ギヤホルダー３６０とユニット取
付枠６の間には、ベアリング７が設けられている。

【００４７】一方、主ホルダー３１の中央を貫くように
してスピンドル３７が設けられている。スピンドル３７
は、先端部分で空洞形成板３３やバッキングプレート３
４等を保持している。スピンドル３７は、右側の部分が
円柱状であり、左側の部分がほぼ同径の円筒状となって
いる。スピンドル３７の右側の円柱状の部分（以下、円
柱部）には、空洞３３０内に冷媒を導入する冷媒導入路
３７１が設けられている。冷媒導入路３７１は、途中か
ら三つに分岐しており、この分岐した先が、各ターゲッ
ト３０の背後の空洞３３０につながっている。また、円
柱部には、各空洞３３０から冷媒を排出する冷媒排出路
３７２が設けられている。冷媒排出路３７２は、図５か
らは明らかでないが、各空洞３３０のそれぞれに三つ設
けられている。スピンドル３７の左側の円筒状の部分
（以下、円筒部）内には、冷媒導入路３７１につながる
冷媒導入管３７３と、冷媒排出路３７２につながる冷媒
排出管３７４が設けられている。図５では一つしか描か
れていないが、冷媒排出管３７４は、各冷媒排出路３７
２のそれぞれに設けられている。

【００４８】また、スピンドル３７の円柱部及び円筒部
を貫くようにして給電ロッド３８１が設けられている。
給電ロッド３８１は、各ターゲット３０にスパッタ放電
用の電力を供給するものである。図５では一つの給電ロ
ッド３８１しか描かれていないが、実際には三つの給電
ロッド３８１が設けられている。図５に示すように、給
電ロッド３８１の先端は、空洞形成板３３に接触してい
る。空洞形成板３３やバッキングプレート３４は、ステ
ンレスや銅のような金属であり、空洞形成板３３及びバ
ッキングプレート３４を介してターゲット３０に給電さ
れるようになっている。尚、給電ロッド３８１とスピン
ドル３７との間、及び、空洞形成板３３やバッキングプ
レート３４とスピンドル３７との間には、不図示の絶縁
材が設けられている。このため、給電ロッド３８１が供
給する電力がスピンドル３７側に漏れないようになって
いる。

【００４９】前述した公転に伴い、スピンドル３７も基
準軸Ａの周りに公転する。スピンドル３７の公転に拘わ
らず、電力供給や冷媒の流通ができるよう、スリップリ
ング３８２及びロータリージョイント３７５が設けられ
ている。図５に示すように、スリップリング３８２は、
スピンドル３７の左側の端部を取り囲むよう設けられて
いる。スリップリング３８２には、ケーブルによって各
給電ロッド３８１が結線されている。そして、スリップ
リング３８２には、各ターゲット３０に対応してそれぞ
れ設けられた三つのスパッタ電源４が接続されている。
スリップリング３８２は、回転する円筒体の外側面に板
バネ状の部材を接触させて導通を確保するものである。
ここに使用するスリップリング３８２としては、例えば
グローブテック社製の「φ１５０−６０３ｃｈＳ
Ｒ」等が挙げられる。

【００５０】また、ロータリージョイント３７５は、ス
ピンドル３７の左側の端部に接続されている。ロータリ
ージョイント３７５には、冷媒導入管３７３につながる
冷媒導入口３７６と、冷媒排出管３７４にそれぞれつな
がる三つの冷媒排出口３７７が設けられている。ロータ
リジョイントは、スピンドル３７の回転に拘わらず、冷
媒導入管３７３と冷媒導入口３７６との連通、及び、各
冷媒排出管３７４と各冷媒排出口３７７との連通を確保
するようになっている。このようなロータリージョイン
ト３７５としては、例えば光洋油圧社製のロータリージ
ョイント３７５ＫＴ−４−０２−１Ｗが使用できる。

【００５１】上記ロータリージョイント３７５の冷媒導
入口３７６と各冷媒排出口３７７は、図５に示すよう
に、配管３７８及びサーキュレータ３７９を介してつな
がっている。サーキュレータ３７９により所定の温度に
維持された冷媒は、冷媒導入口３７６、冷媒導入管３７
３及び各冷媒導入路３７１を経由して各空洞３３０に導
入される。そして、冷媒は、各空洞３３０から、各冷媒
排出路３７２、各冷媒排出管３７４及び各冷媒排出口３
７７を経てサーキュレータ３７９に戻る。

【００５２】尚、上述した三つの給電ロッド３８１、ス
リップリング３８２及び三つのスパッタ電源４は、ター
ゲット３０にスパッタ放電用の電力を供給する電力供給
系を構成している。そして、各スパッタ電源４は、独立
して出力電圧を調整できるようになっており、ターゲッ
ト３０に供給される電力が独立して制御されるようにな
っている。

【００５３】上記カソードユニット３の構造において、
スパッタチャンバー１内で維持される真空のリークがな
いよう、Ｏリングのような封止部材が必要な箇所に設け
られている。特に、本実施形態では、ユニット取付枠６
と主ホルダー３１との間に、磁性流体シール６１を用い
ている。磁性流体シール６１は、磁性流体を使用した封
止部材であり、主ホルダー３１の回転を許容しつつ、主
ホルダー３１とユニット取付枠６との間の空間からのリ
ークを防止している。

【００５４】次に、暴露チャンバー８９の構成について
説明する。暴露チャンバー８９は、内部を排気する排気
系と、内部にガスを導入するガス導入系を備えた気密な
真空容器である。ガス導入系は、本実施形態では酸素ガ
スを導入するようになっており、基板９を酸素ガスに晒
すものとなっている。暴露チャンバー８９内の圧力は
０．５〜１０Ｐａに維持されるようになっており、この
程度の圧力下で基板９を酸素ガスに晒すようになってい
る。尚、酸素ガスに代え、大気ガス又は窒素ガスに晒す
場合もある。この場合の「大気ガス」とは、大気と同様
の成分のガスという意味であり、圧力が大気圧であるこ
とを必ずしも意味するものではない。従って、大気ガス
を内部に導入することで、異方性付与層形成チャンバー
１に比べて圧力を高くした（大気圧に近い真空圧力にし
た）だけの場合もあり得る。

【００５５】次に、上記異方性付与層形成チャンバー１
及び暴露チャンバー８９以外の装置の構成について説明
する。図１に示すプリヒートチャンバー８３は、成膜に
先だって基板９を所定温度まで加熱するチャンバーであ
る。成膜の際の維持すべき基板９の温度は室温以上であ
ることが多く、下地層作成チャンバー８４等に到達した
際に基板９が所定の高温になっているよう、プリヒート
チャンバー８３で基板９が加熱される。また、加熱の別
の目的は、脱ガス即ち吸蔵ガスの放出である。

【００５６】下地層作成チャンバー８４は、上述した異
方性付与層形成チャンバー１と同様に、スパッタリング
により成膜を行うチャンバーである。下地層には、Ｃｒ
膜又はＣｒ合金膜等が用いられるので、ターゲットはこ
のような材料からなる。プロセスガスは、アルゴンで良
い。下地層作成チャンバー８４内の構成としては、基板
９とターゲットが静止して向き合う通常の静止対向型の
構成でも良いし、前述したように、ターゲット３０が回
転する構成でも良い。また、同様にスパッタ粒子の斜め
入射の構成を採用し、磁気記録層への異方性の付与に貢
献させる場合もある。

【００５７】中間層形成チャンバー８８及び磁気記録層
形成チャンバー８０も、同様にスパッタリングにより所
定の薄膜を作成するチャンバーである。中間層としては
ＣｏＣｒ膜が作成され、磁気記録層としてはＣｏＣｒＰ
ｔＢ合金又はＣｏＣｒＰｔＴａ合金から成る膜が作成さ
れる。従って、中間層形成チャンバー８８内のターゲッ
トはＣｏＣｒ合金から成り、磁気記録層形成チャンバー
８０内のターゲットはＣｏＣｒＰｔＢ合金又はＣｏＣｒ
ＰｔＴａ合金から成る。プロセスガスは、ともにアルゴ
ンで良い。中間層形成チャンバー８８及び磁気記録層形
成チャンバー８０についても、同様にスパッタ粒子の斜
め入射の構成を採用すると、異方性付与の効果をさらに
高めることができる。

【００５８】尚、最終的には、磁気記録層に磁気異方性
を付与することが目標であるが、その下側の層（異方性
付与層、下地層又は中間層）の形成においてスパッタ粒
子の斜め入射の構成が採用されていれば、磁気記録層の
形成の際には、通常の構成（即ち、基板とターゲットが
同軸に対向したスパッタ粒子垂直入射の構成）でも充分
に磁気異方性が付与されることがある。従って、磁気記
録層の形成では、通常のスパッタ粒子の入射の構成が採
用される場合が多い。また、各層の形成において斜め入
射のようにスパッタ粒子の方向制御を行う場合、当然の
ことであるが、すべて同じ方向の磁気異方性（例えば周
方向の保磁力が強くなる異方性）を付与するよう方向制
御すると良いことは言うまでもない。

【００５９】保護層形成チャンバー８５は、前述したＤ
ＬＣ膜を保護層として作成するものである。保護層形成
チャンバー８５は、プラズマＣＶＤ又はスパッタリング
によりＤＬＣ膜を作成するよう構成される。プラズマＣ
ＶＤによる場合、ＣＨ_４等の有機系のガスを導入し、
高周波放電によりプラズマを形成するよう構成される。
プラズマ中でガスの分解が生じて炭素が生成され、基板
９の表面にカーボン膜が堆積する。この際、基板９の温
度をある程度の高温にすると、膜がＤＬＣ膜として成長
する。また、スパッタリングによりＤＬＣ膜を作成する
場合、カーボン製のターゲットを使用する。

【００６０】次に、方法の発明の説明を兼ねて本実施形
態の装置の動作について説明する。まず、ロードロック
チャンバー１内で未処理の基板９が最初のキャリア２に
搭載される。このキャリア２はプリヒートチャンバー８
３に移動して、基板９がプリヒートされる。この際、次
のキャリア２への未処理の基板９の搭載動作が行われ
る。１タクトタイムが経過すると、キャリア２は異方性
付与層形成チャンバー１に移動し、前述したように異方
性付与層が形成される。この際、次のキャリア２はプリ
ヒートチャンバー８３に移動し、基板９がプリヒートさ
れ、ロードロックチャンバー１内でさらに次のキャリア
２への基板９の搭載動作が行われる。

【００６１】さらに１タクトタイムが経過すると、異方
性付与層形成チャンバー１にあったキャリア２は暴露チ
ャンバー８９に移動し、異方性付与層の表面の酸素ガス
暴露が行われる。プリヒートチャンバー１にあった次の
キャリア２は異方性付与層形成チャンバー１に移動し、
異方性付与層の形成が行われる。このようにして、１タ
クトタイム毎にキャリア２が移動し、プリヒート、異方
性付与層の形成、酸素ガス暴露、下地層の形成、中間層
の形成、磁気記録層の形成、保護層の形成の順で処理が
行われる。そして、保護層の作成の後、キャリア２はア
ンロードロックチャンバー２に達し、このキャリア２か
ら処理済みの基板９の回収動作が行われる。尚、一つの
層が複数の薄膜を積層したものである場合、複数のチャ
ンバーにまたがってその層の形成工程が行われる場合も
ある。

【００６２】本実施形態の方法及び装置によれば、前述
したように、磁気記録層に効果的に磁気異方性を付与す
ることが可能となる。以下、この点についてさらに詳し
く説明する。図６は、逸軸斜めスパッタ粒子による異方
性付与について説明する斜視概略図である。前述した逸
軸斜めスパッタ粒子が異方性付与に何故貢献するかは完
全には明らかではないが、次のような推測が可能であ
る。

【００６３】図６に示すように、逸軸斜めスパッタ粒子
は、基板９上の同心円の接線方向（以下、単に接線方
向）に方向成分を持って基板９に入射する。このよう
に、基板９の法線の方向以外に方向成分を持つスパッタ
粒子が多く入射すると、この方向に結晶の軸が傾いた
り、この方向に結晶が成長し易くなったりすることがあ
ると考えられる。例えば、模式的に描けば、図６中に拡
大して示すように、接線方向の側に斜めに傾いた微細な
凹凸９２０が多数形成されることがあり得る。

【００６４】このような基板９の法線以外の一定の方向
に成分を持つスパッタ粒子が入射すると、この方向に薄
膜の構造又は特性が異方化する。そして、このような薄
膜の上に、下地層、中間層、磁気記録層を積層していく
と、磁気記録層も異方性を帯びたものとなる。詳細な構
造は不明であるが、推測されるモデルの一例を以下に説
明する。

【００６５】例えば、下地層としてＣｒ又はＣｒ合金膜
が高温で作成される場合、その膜は体心立方構造とな
り、その（１００）方向が基板９と平行になる。そし
て、ＣｏＣｒＰｔＴａやＣｏＣｒＰｔＢのようなＣｏ基
強磁性合金膜は六方最密（ｈｃｐ）構造であり、Ｃｒ又
はＣｒ合金膜より成る下地層上にＣｏ基強磁性合金膜が
が作成されると、この下地層の結晶の（１１０）方向に
Ｃｏ基強磁性合金膜のｃ軸が一致したものとなる。即
ち、ｃ軸が基板９と平行になる。この際、下地層の（１
１０）方向が接線方向に向くようにしておくと、Ｃｏ基
強磁性合金膜のｃ軸も接線方向に向くようになる。この
結果、接線方向の保磁力が強くなる磁気異方性が得られ
る。上記説明から解るように、上のモデルにおいては、
（１１０）方向が接線方向に向くように下地層が形成さ
れることが前提である。異方性付与層は、このような方
向に下地層の結晶の配向が向くようする作用があるもの
と考えられる。

【００６６】ターゲットが基板９と同軸の回転軸の周り
に回転することから解るように、この実施形態の構成
は、周方向に異方性を付与するものである。つまり、図
６に示すように、ターゲットから放出されて斜めに入射
するスパッタ粒子Ｓ２は、接線方向に成分を持つ。この
際、基板９に対して相対的にターゲットは回転している
から、結局、図６に示す結晶の傾きも周方向に沿ったも
のとなる。従って、周方向で磁化した場合の保磁力が、
径方向で磁化した場合の保持力より強くなる。

【００６７】図４に示す方向規制板３９は、このような
斜め入射スパッタ粒子Ｓ２による異方性付与を促進する
効果がある。即ち、方向規制板３９は、軸−軸に飛行す
るスパッタ粒子を遮蔽するものとなっている。このた
め、逸軸斜めスパッタ粒子が相対的に多く基板９に入射
し、この結果、周方向への磁気異方性付与が促進される
ようになっている。但し、方向規制板３９が無くとも、
前述した斜め入射の構成のみでも充分に磁気異方性付与
は可能である。尚、方向規制板３９として、逸軸斜めス
パッタ粒子を遮蔽して、軸−軸方向に飛行するスパッタ
粒子を多く入射させるようにすると、径方向への磁気異
方性付与を促進することが可能になる。

【００６８】このように、逸軸斜めスパッタ粒子により
作成された膜を下地層の下側に設けておくと、磁気記録
層に異方性を付与できるのであるが、発明者の実験によ
ると、膜の材料は何でも良いという訳ではなく、ニオ
ブ、タンタル、ニオブ合金又はタンタル合金に限定され
ることが解った。また、成膜時に窒素ガスを導入する等
して膜が窒素を含んでいなければならないことが解っ
た。以下、これらを確認した実験の結果について説明す
る。

【００６９】まず、表１は、材料依存性及び斜め入射依
存性について確認した実験の結果が示されている。

【表１】まず、異方性付与膜を作成しないで下地層をしてＣｒ膜
２０ｎｍの厚さで作成し、その上に磁気記録層としてＣ
ｏＣｒＰｔＢ膜を２０ｎｍの厚さで作成してその磁気異
方性を測定した。尚、表１において、ＯＲは磁気異方性
を意味し、ＯＲ＝（周方向の保磁力）／（径方向の保磁
力）である。次に、異方性付与膜として窒化ＣｒＮｂ膜
を作成し、同様にＣｒ膜とＣｏＣｒＰｔＢ膜を作成し
た。尚、Ｃｒ膜は、基板９とターゲットを同軸に対向さ
せたスパッタ粒子垂直入射と、前述した斜め入射との二
通りを行った。各膜の作成において、基板９の温度は２
００℃、スパッタ電力は５００Ｗとした。

【００７０】また、窒化ＣｒＮｂ膜の作成時のプロセス
ガスは、アルゴンに対して窒素を１５〜３０％添加した
ガスである。窒化ＣｒＮｂ膜の作成時の圧力は２Ｐａで
あり、その後、大気ガスを導入して１０^−３Ｐａの圧力
に晒した。ＣｒＮｂ合金製ターゲットは、Ｃｒが７０ａ
ｔ％でＮｂが３０ａｔ％である。

【００７１】表１に示すように、異方性付与膜が無い場
合、Ｃｒ膜が垂直入射の場合でも斜め入射の場合でもＯ
Ｒは１であり、磁気異方性は確認されたかった。これに
対し、窒化ＣｒＮｂ膜がある場合、ＣＲ膜垂直入射の場
合でＯＲは１．１、ＣＲ膜斜め入射の場合には１．２に
なり、磁気異方性が付与されることが確認された。尚、
異方性付与膜が無い例では、Ｃｒ膜の下側は基板９その
ものの材質である。但し、従来のようにＮｉＰ膜やＮｉ
Ａｌ膜を作成した場合にも結果は同様にＯＲ＝１であっ
た。

【００７２】次に、異方性付与膜中の窒素の有無に対す
る依存性について確認した実験の結果について説明す
る。図７及び図８は、異方性付与膜中の窒素の有無に対
する依存性について確認した実験の結果について示した
図であり、異方性付与膜の作成時に添加した窒素の量に
対する磁気記録層の磁気異方性の依存性を示している。
図７は、ＣｒＮｂ膜中の窒素有無に対する依存性、図８
は、ＣｒＴａ膜中の窒素有無に対する依存性について示
す。

【００７３】まず、図７では、アルゴン１００ｓｃｃｍ
（ｓｃｃｍは０℃１気圧で換算した気体の流量（ｃｃ／
分））に対して窒素の添加量を変えてＣｒＮｂ膜を作成
した結果が示されている。図７に示すように、ＣｒＮｂ
膜で、窒素の添加がゼロの場合、ＯＲ＝１であり磁気異
方性は見られない。窒素の添加量を増やしていくと、徐
々に磁気異方性が高くなり、２０ｓｃｃｍ程度でピーク
となる。従って、成膜時の窒素添加量は、アルゴンに対
して２０％程度の流量比が最適であることが解る。

【００７４】次に、図８では、アルゴン８０ｓｃｃｍに
対して窒素の添加量を変えてＣｒＴａ膜を作成した結果
が示されている。図８に示すように、窒素の添加が無い
場合には、ＯＲは１以下であり、付与しようとしたのと
は逆の径方向の磁気異方性が出てしまっている。窒素添
加量を増やすと、周方向の磁気異方性が現れ、１０ｓｃ
ｃｍ程度でピークとなる。従って、ＣｒＴａ膜の場合、
アルゴンに対して１２．５％程度の窒素添加が最適であ
ることが解る。

【００７５】次に、異方性付与膜作成後の大気ガス暴露
の効果について説明する。図７に示す実験において、異
方性付与膜作成後そのまま下地層と磁気記録層の形成を
行った場合と、異方性付与膜の表面を大気ガスに晒した
場合とを比較した。そのまま下地層と磁気記録層を形成
した場合には磁気異方性は１．１弱であったが、２Ｐａ
程度の圧力の大気ガスに１分程度晒した後に下地層と磁
気記録層を作成した場合には、磁気異方性は１．２程度
まで向上した。このような結果は、大気ガスに代えて酸
素ガス又は窒素ガスでも同様であった。このような結果
は、異方性付与層の表面を薄く酸化させたり、窒化の度
合いの高い層を表面に薄く設けたりするような表面の変
性処理を行うと、磁気異方性がさらに向上することを示
していると思われる。尚、異方性付与膜としてＣｒＮｂ
膜を作成する場合、そのＣｒＮｂ膜のＮｂ含有量は、全
体に対して２０ａｔ％以上８０ａｔ％、より好ましくは
３０ａｔ％以上５０ａｔ％とされる。ＣｒＴａ膜のＴａ
含有量も、これと同様である。

【００７６】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、磁気記録層の磁気異方性が高くなるので、熱ゆらぎ
の問題を抑制でき、高記録密度化に大きく貢献できる。
また、上述した本実施形態の構成では、基板９はテクス
チャの無い平坦なままの状態で使用される。テクスチャ
の無い場合でも、上述したような効果が得られる。この
ため、スペーシングの低減の傾向を阻害することがな
く、この点でも高記録密度化に大きく貢献できる。但
し、本願の発明は、テクスチャの形成を排除するもので
はない。テクスチャを形成すれば、さらに磁気異方性は
高くなる。

【００７７】尚、本願発明では、異方性付与膜をスパッ
タリングで作成するに際してのスパッタ粒子の方向制御
は必須のものではない。例えば基板の表面にテクスチャ
を形成した場合、通常のスパッタリングによっても異方
性付与の作用を得ることが可能である。また、前述した
方向規制板３９を使用せずに単にターゲット３０を偏心
配置してスパッタ粒子を斜めに入射させるだけでも良
い。また、上述した実施形態の装置及び方法では、固定
された基板９に対してターゲット３０を回転させたが、
固定されたターゲット３０に対して基板９が回転する場
合でも同様の効果が得られる。

【００７８】また、上記実施形態では、磁気記録ディス
クとして専らハードディスクを採り上げたが、フレキシ
ブルディスクやＺＩＰディスクのような他の磁気記録デ
ィスクでもよい。また、光磁気ディスク（ＭＯディス
ク）のような磁気の作用とともに磁気以外の作用を利用
する記録ディスクについても、本願発明を利用すること
ができる。さらに、本願発明の考え方は、磁気記録ディ
スクの用途の他、ＭＲＡＭ（Magnetic Random Access M
emory)のような磁気の作用を使用した半導体メモリ等の
製造に応用することができる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明した通り、本願の請求項１、３
又は６記載の発明によれば、基板と磁気記録層との間の
異方性付与層よりに磁気記録層に磁気異方性を付与する
こことできる。このため、熱ゆらぎの問題が解決され、
さらなる高記録密度化に貢献できる。また、請求項２、
４又は７記載の発明によれば、異方性付与層の磁気記録
層側の表面は、大気ガス、窒素ガス又は酸素ガスに晒さ
れることにより変性されているので、さらに磁気異方性
が高くなる。また、請求項５又は８記載の発明によれ
ば、テクスチャ無しの場合でも磁気記録層に磁気異方性
を付与することができる。従って、スペーシングの低減
に寄与でき、この点でさらなる高記録密度化に貢献でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る磁気記録ディスクの断面概略図
である。

【図２】実施形態に係る磁性膜作成作成装置の概略構成
を示す平面図である。

【図３】図１に示す異方性付与層形成チャンバー１の側
面断面概略図である。

【図４】異方性を付与するためのスパッタ粒子の斜め入
射の構成について説明する平面概略図である。

【図５】図３に示すカソードユニット３の詳細を示す断
面図である。

【図６】逸軸斜めスパッタ粒子による異方性付与につい
て説明する斜視概略図である。

【図７】異方性付与膜中の窒素の有無に対する依存性に
ついて確認した実験の結果について示した図である。

【図８】異方性付与膜中の窒素の有無に対する依存性に
ついて確認した実験の結果について示した図である。

【図９】従来の技術の課題について説明する図である。

【符号の説明】

１異方性付与層形成チャンバー１１排気系１２ガス導入系２キャリア３カソードユニット３０ターゲット３５１回転駆動源３９方向規制板８９暴露チャンバー９基板９１磁気記録層９２異方性付与層９３下地層９４中間層９５保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ１１Ｂ 5/851 Ｇ１１Ｂ 5/851 // Ｃ２２Ｃ 27/02 Ｃ２２Ｃ 27/02 (72)発明者遠藤徹哉東京都府中市四谷５丁目８番１号アネルバ株式会社内 (72)発明者坂井美保東京都府中市四谷５丁目８番１号アネルバ株式会社内 (72)発明者渡辺直樹東京都府中市四谷５丁目８番１号アネルバ株式会社内Ｆターム(参考） 4K029 BA02 BA16 BA21 BA31 BA58 BB02 BC06 BD11 CA05 CA06 CA15 EA05 GA00 5D006 BB07 CA05 DA02 DA03 DA09 EA03 5D112 AA03 AA24 BD01 FA04 FB14 FB20 FB24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、この基板上に形成された磁気記
録層とより成る磁気記録ディスクであって、基板と磁気
記録層との間には、磁気記録層に対して磁気異方性を付
与する異方性付与層が設けられており、この異方性付与
層は、ニオブ、タンタル、ニオブ合金又はタンタル合金
であって窒化されたもの又は窒素を含むものからなるこ
とを特徴とする磁気記録ディスク。
【請求項２】前記異方性付与層の磁気記録層側の表面
は、大気ガス、窒素ガス又は酸素ガスに晒されることに
より変性されていることを特徴とする請求項１記載の磁
気記録ディスク。
【請求項３】基板上に磁気記録層を形成する磁気記録
層形成工程を含む磁気記録ディスク製造方法であって、前記磁気記録層形成工程に先立ち、磁気記録層に対して
磁気異方性を付与する異方性付与層を形成する異方性付
与層形成工程を有しており、この異方性付与層形成工程
では、ニオブ、タンタル、ニオブ合金又はタンタル合金
であって窒化されたもの又は窒素を含むものからなる薄
膜を作成するものであることを特徴とする磁気記録ディ
スク製造方法。
【請求項４】前記ニオブ、タンタル、ニオブ合金又は
タンタル合金であって窒化されたもの又は窒素を含むも
のからなる薄膜を作成した後、その薄膜の表面を、大気
ガス、窒素ガス又は酸素ガスに暴露することを特徴とす
る請求項３記載の磁気記録ディスク製造方法。
【請求項５】前記異方性付与層形成工程は、前記ニオ
ブ、タンタル、ニオブ合金又はタンタル合金であって窒
化されたもの又は窒素を含むものからなる薄膜をスパッ
タリングにより作成するものであって、付与すべき異方
性の方向に方向成分を持って飛行するスパッタ粒子を相
対的多く基板に入射させることを特徴とする請求項３又
は４記載の磁気記録ディスク製造方法。
【請求項６】基板上に磁気記録層を形成して磁気記録
ディスクを製造する磁気記録ディスク製造装置であっ
て、前記磁気記録層を形成する磁気記録層形成チャンバー
と、前記磁気記録層に対して磁気異方性を付与する異方性付
与層を形成する異方性付与層形成チャンバーと、異方性付与層形成チャンバーから磁気記録層形成チャン
バーに基板を搬送する搬送系とを有しており、前記異方性付与層形成チャンバーは、ニオブ、タンタ
ル、ニオブ合金又はタンタル合金であって窒化されたも
の又は窒素を含むものからなる薄膜を基板上に作成する
ものであることを特徴とする磁気記録ディスク製造装
置。
【請求項７】前記異方性付与層形成チャンバーにおけ
る処理の後であって前記磁気記録層形成チャンバーでの
処理の前に、基板を大気ガス、窒素ガス又は酸素ガスに
晒す暴露チャンバーが設けられていることを特徴とする
請求項６記載の磁気記録ディスク製造装置。
【請求項８】前記異方性付与層形成チャンバーは、前
記ニオブ、タンタル、ニオブ合金又はタンタル合金であ
って窒化されたもの又は窒素を含むものからなる薄膜を
スパッタリングにより作成するものであって、付与すべ
き異方性の方向に方向成分を持って飛行するスパッタ粒
子を相対的多く基板に入射させることにより成膜を行う
ものであることを特徴とする請求項６又は７記載の磁気
記録ディスク製造装置。