JP3794995B2 - Recording medium and method for forming base layer of recording medium - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、記録媒体に関し、特に、希土類−遷移金属アモルファス磁性合金を用いた情報記録層を備えた記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、記録媒体として、ハードディスクのような磁気記録媒体と、ＭＯのような光磁気記録媒体が製品化されているが、両者ともさらに高密度な記録をするために種々の角度から研究開発が進められている。
たとえば、従来の磁気記録媒体では、情報記録層を構成する磁性粒子（ＣｏＣｒ系粒子）の個々の粒径を小さくすることにより高密度化が図られている。これは、従来の磁気記録媒体が「磁気孤立粒子媒体」とも呼ばれるように、個々の磁性粒子どうしの粒界が非磁性物質で満たされ、磁性粒子１つ１つが、磁気情報記録の最小単位となり得ることに起因する。
【０００３】
一方、従来の光磁気記録媒体では、主として、高圧ガス環境下で情報記録層（希土類−遷移金属アモルファス磁性合金）を製膜することにより、高密度化が図られている。
これは、希土類−遷移金属アモルファス磁性合金は、磁気孤立媒体とはならず、いわゆる磁気連続媒体としての性質を持つことに起因する。すなわち、高圧ガス環境下で製膜を行うことにより、情報記録層の膜構造をカラム状（柱状）に成長させて磁気交換結合力を抑制し、かつ磁壁移動に対するピンニング（ピン止め）を行うことにより、できるだけ小さな磁気情報記録の最小単位を形成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の磁気記録媒体では、高密度化のために、さらに磁性粒子を微細化しようとすると、個々の磁性粒子の熱ゆらぎにより磁化が不安定となり、熱的安定性を保証することができない。
そこで、熱ゆらぎに強い希土類−遷移金属アモルファス磁性合金を情報記録層として用いた垂直磁気記録媒体の研究が行われているが、記録の最小単位が磁気孤立粒子ではないので、従来から行われている粒子の微細化による高密度化は困難である。
一方、従来の光磁気記録媒体では、従来から行われている高圧ガス環境下の情報記録層の製膜では、飛躍的な高密度化は達成し得ないことがわかってきた。
【０００５】
また、磁気記録媒体において、情報記録層に、磁気連続媒体である希土類−遷移金属アモルファス磁性合金を用いた場合、記録の最小単位を小さくするためには、前記した磁壁移動に対するピンニングの単位を小さくする必要がある。このピンニングの単位を小さくするためには、情報記録層の下の下地層の表面に微細な凹凸をできるだけ均一に形成することが必要となる。
これは、下地層の微細な凹凸周期に応じて情報記録層の磁気エネルギーが変調するため、この変調によって形成されるエネルギー障壁が磁壁の移動を妨げるピンニングサイトとなり得るからである。
【０００６】
下地層の表面に微細な凹凸構造を形成する方法として、プラズマエッチングや核形成原理を利用したものが知られている。しかし、従来のプラズマエッチングでは、プラズマ粒子個々のエネルギー状態やプラズマ粒子個々の飛来方向が十分に制御されていないので、微細構造の形成の再現性と均一化に問題がある。
【０００７】
一方、核形成原理による微細構造の形成では、下地層を多層構造にする必要があり、下地層全体の膜厚は十数ｎｍ程度以上の厚さとなる。しかし、垂直磁気記録媒体や情報記録層の表面照射方式光磁気記録媒体では、所望の記録再生特性を実現するためには、下地層は、高々数ｎｍ程度に薄膜化することが要求される。
【０００８】
代表的な垂直磁気記録媒体では、基板上に、軟磁性裏打ち層，下地層，情報記録層，保護層がこの順に形成されるが、保護層側にある磁気ヘッドから生じる記録磁界を有効に作用させるためには、磁気ヘッドと軟磁性裏打ち層とはできるだけ接近させることが好ましい。したがって下地層および情報記録層の薄膜化が要求されるので、核形成原理の採用は難しい。
【０００９】
また、代表的な情報記録層の表面照射方式光磁気記録媒体では、基板上に、放熱反射層，誘電体層，下地層，情報記録層，保護層がこの順に形成されるが、保護層側から照射されたレーザ光により発生される熱を制御するために、情報記録層と放熱反射層とはできるだけ近接していることが好ましい。したがって、これらの間の誘電体層および下地層の薄膜化が要求されるので、核形成原理の採用は難しい。
【００１０】
ところで、半導体などのデバイス製作工程において、デバイス表面の炭素系材料の残渣を除去するために、酸素プラズマエッチングが用いられている。これは、プラズマ状態の活性酸素と炭素とが極めて反応しやすく、また、反応生成物も一酸化炭素や二酸化炭素というガス化合物であるので、デバイス表面への再付着という問題も生じないからである。
【００１１】
この発明は、以上のような事情を考慮したものであり、記録媒体の情報記録層の下地に形成される下地層の表面状態を所定の凹凸形状に調整することにより、記録媒体の高密度化を図ることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、基板上に少なくとも下地層および情報記録層をこの順序で形成し、前記情報記録層が、希土類−遷移金属アモルファス磁性合金により形成され、前記下地層の表面の凹凸周期Ｔが、１ｎｍ≦Ｔ≦１５ｎｍであり、表面の凹凸高低差Ｗが、０．５ｎｍ≦Ｗ≦３ｎｍであり、前記下地層が、その表面に微細な凹凸形状を持ち炭素クラスタが均一に分散されたマトリックス材料層として形成され、前記マトリックス材料が、炭素クラスタよりも酸素プラズマによりエッチングがされにくい物質である記録媒体の下地層の形成方法であって、炭素およびマトリックス材料を用いたスパッタリングによってマトリックス材料中およびその表面に炭素クラスタを含む混合層を形成する第１工程と、前記混合層の表面に存在する炭素クラスタを、酸素プラズマにより選択的にエッチングする第２工程により、下地層が形成されることを特徴とする記録媒体の下地層の形成方法を提供するものである。
これによれば、下地層の単位面積当りのピンニングサイトの数が従来よりも増加するので、情報記録層の高密度化に適した下地層を形成することができる。
【００１３】
また、この発明は、基板上に少なくとも下地層および情報記録層をこの順序で形成し、前記情報記録層が、希土類−遷移金属アモルファス磁性合金により形成され、前記下地層の表面の凹凸周期Ｔが、１ｎｍ≦Ｔ≦１５ｎｍであり、表面の凹凸高低差Ｗが、０．５ｎｍ≦Ｗ≦３ｎｍであり、前記下地層が、その表面に微細な凹凸形状を持ち炭素クラスタが均一に分散されたマトリックス材料層として形成され、前記マトリックス材料が、炭素クラスタよりも酸素プラズマによりエッチングがされにくい物質である記録媒体の下地層の形成方法であって、前記下地層が、炭素およびマトリックス材料に対して、少なくとも酸素を含むプラズマを用いたバイアススパッタリングを行うことにより形成されることを特徴とする記録媒体の下地層の形成方法を提供するものである。
さらに、基板上に少なくとも下地層および希土類−遷移金属アモルファス磁性合金により情報記録層をこの順序で形成した記録媒体の下地層の形成方法であって、前記下地層が、炭素およびマトリックス材料を用いたスパッタリングによってマトリックス材料中およびその表面に炭素クラスタを含む混合層を形成する第１工程と、前記混合層の表面に存在する炭素クラスタを、酸素プラズマにより選択的にエッチングする第２工程により、形成されることを特徴とする記録媒体の下地層の形成方法を提供するものである。
【００１４】
これによれば、下地層の表面に形成された微細な凹凸構造の凹凸周期を小さくし、かつ凹凸の高低差を大きくすることができ、情報記録層の高密度化に適した下地層を形成することができる。
【００１５】
ここで、前記混合層を形成する第１工程は、（ａ）炭素ターゲットとマトリックス材料のターゲットを用いたコスパッタリング、（ｂ）炭素およびマトリックス材料の混合圧粉体からなる単一のターゲットを用いたスパッタリング、（ｃ）炭素ターゲットの上にマトリックス材料の小片固体物を密接配置した単一のターゲットを用いたスパッタリング、（ｄ）マトリックス材料のターゲットの上に炭素の小片固体物を密接配置した単一のターゲットを用いたスパッタリング、（ｅ）同心円状に区切られた領域または扇形状に区切られた領域に炭素とマトリックス材料とが交互に配置された単一ターゲットを用いたスパッタリングのうち、いずれかの方法により実施すればよい。
【００１６】
また、炭素クラスタを除去するために、前記混合層を形成する第１工程は、少なくとも酸素を含むプラズマを用いたバイアススパッタ製膜により実施されることが好ましい。
【００１７】
さらに、上記第１および第２工程により形成するのではなく、炭素およびマトリックス材料に対して、少なくとも酸素を含むプラズマを用いたバイアススパッタリングのみを行うことにより、下地層を形成してもよい。
【００１８】
また、前記第２工程の後、下地層の表面上に、下地層の表面よりも表面張力が大きく、かつ表面拡散温度が２００℃以下の凝集材料を堆積する第３工程、その後凝集材料の上にさらに炭素層を堆積する第４工程を実施することにより、下地層の表面にできた凸部の高さを針状に高くするようにしてもよい。
これによれば、下地層の表面の凸部が高くなるので、凹凸高低差をより大きくし、かつ凹凸周期を小さくすることでき、情報記録層の高密度化により適した下地層を形成できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定されるものではない。
この発明の記録媒体は、基板の上に、少なくとも下地層と情報記録媒体とがこの順に接触して形成される。情報記録層の材料としては、希土類−遷移金属アモルファス磁性合金、たとえば、ＴｂＦｅＣｏ膜を用いる。
【００２０】
また、この発明の記録媒体の下地層の材料、特徴的な構造および製膜方法は、磁気記録媒体と光磁気記録媒体のどちらにも利用できる。両媒体それぞれに特有な磁気的特性の調整は、下地層の表面の微細な凹凸形状に合わせて情報記録層のみを調整することにより行われ、下地層は、記録密度に影響を与える。
【００２１】
図１に、この発明の磁気記録媒体の一実施例の構成図を示す。
磁気記録媒体１は、基板１１上に、裏打ち軟磁性層１２，下地層１３，情報記録層１４，保護層１５および潤滑層１６を、この順に形成したものである。基板１１等の代表的な材料，膜厚を以下に示すが、これに限定されるものではない。
【００２２】
基板１１：板厚０.６３５ｍｍ、直径２.５インチ；ガラスディスク基板，シリコン基板またはアルミ合金基板
裏打ち軟磁性層１２：３００ｎｍ厚；ＦｅＣ，ＦｅＴａＣ，ＦｅＡｌＳｉ，ＣｏＺｒＴａまたはＣｏＺｒＮｂ
情報記録層１４：２０ｎｍ厚；ＴｂＦｅＣｏ
保護層１５：１０ｎｍ厚；ＳｉＮ，ＳｉＯ2またはＹ添加ＳｉＯ2膜
潤滑層１６：５ｎｍ厚；Ｃ膜
【００２３】
下地層１３：３ｎｍ厚，以下に示すような炭素クラスタを含む混合膜
Ｓｉ−Ｃ膜、ＳｉＯ−Ｃ膜、ＳｉＮ−Ｃ膜、ＳｉＣ−Ｃ膜、
Ｍｇ−Ｃ膜、ＭｇＯ−Ｃ膜、ＭｇＮ−Ｃ膜、ＭｇＣ−Ｃ膜、
Ａｌ−Ｃ膜、ＡｌＯ−Ｃ膜、ＡｌＮ−Ｃ膜、ＡｌＣ−Ｃ膜、
Ｔｉ−Ｃ膜、ＴｉＯ−Ｃ膜、ＴｉＮ−Ｃ膜、ＴｉＣ−Ｃ膜、
Ｖ−Ｃ膜、 ＶＯ−Ｃ膜、 ＶＮ−Ｃ膜、 ＶＣ−Ｃ膜、
Ｃｒ−Ｃ膜、ＣｒＯ−Ｃ膜、ＣｒＮ−Ｃ膜、ＣｒＣ−Ｃ膜
Ｍｎ−Ｃ膜、ＭｎＯ−Ｃ膜、ＭｎＮ−Ｃ膜、ＭｎＣ−Ｃ膜
Ｚｒ−Ｃ膜、ＺｒＯ−Ｃ膜、ＺｒＮ−Ｃ膜、ＺｒＣ−Ｃ膜
Ｎｂ−Ｃ膜、ＮｂＯ−Ｃ膜、ＮｂＮ−Ｃ膜、ＮｂＣ−Ｃ膜
Ｒｕ−Ｃ膜、ＲｕＯ−Ｃ膜、ＲｕＮ−Ｃ膜、ＲｕＣ−Ｃ膜
Ｔａ−Ｃ膜、ＴａＯ−Ｃ膜、ＴａＮ−Ｃ膜、ＴａＣ−Ｃ膜
Ｗ−Ｃ膜、 ＷＯ−Ｃ膜、 ＷＮ−Ｃ膜、 ＷＣ−Ｃ膜
Ａｕ−Ｃ膜、 Ｐｔ−Ｃ膜、Ｐｄ−Ｃ膜
【００２４】
図２に、この発明の光磁気記録媒体の一実施例の構成図を示す。
光磁気記録媒体２は、基板２１上に、放熱反射層２２，誘電体層２３，下地層２４，情報記録層２５および保護層２６を、この順に形成したものである。基板２１等の代表的な材料，膜厚を以下に示すが、これに限定されるものではない。基板２１：板厚１.２ｍｍ、直径１２０ｍｍ；２Ｐ基板または樹脂基板（Ｌａｎｄ／Ｇｒｏｏｖｅ付き）
放熱反射層２２：５０ｎｍ；Ａｇ合金またはＡｌ合金膜
誘電体層２３：１５ｎｍ；ＳｉＮ，ＳｉＯ2またはＹ添加ＳｉＯ2
情報記録層２５：２５ｎｍ；ＴｂＦｅＣｏ
保護層２６：５０ｎｍ；ＳｉＮ，ＳｉＯ2，Ｙ添加ＳｉＯ2膜または光硬化性樹脂膜
【００２５】
下地層：３ｎｍ；以下に示すような炭素クラスタを含む混合膜
Ｓｉ−Ｃ膜、ＳｉＯ−Ｃ膜、ＳｉＮ−Ｃ膜、ＳｉＣ−Ｃ膜
Ｍｇ−Ｃ膜、ＭｇＯ−Ｃ膜、ＭｇＮ−Ｃ膜、ＭｇＣ−Ｃ膜
Ａｌ−Ｃ膜、ＡｌＯ−Ｃ膜、ＡｌＮ−Ｃ膜、ＡｌＣ−Ｃ膜
Ｔｉ−Ｃ膜、ＴｉＯ−Ｃ膜、ＴｉＮ−Ｃ膜、ＴｉＣ−Ｃ膜
Ｖ−Ｃ膜、 ＶＯ−Ｃ膜、 ＶＮ−Ｃ膜、 ＶＣ−Ｃ膜
Ｃｒ−Ｃ膜、ＣｒＯ−Ｃ膜、ＣｒＮ−Ｃ膜、ＣｒＣ−Ｃ膜
Ｍｎ−Ｃ膜、ＭｎＯ−Ｃ膜、ＭｎＮ−Ｃ膜、ＭｎＣ−Ｃ膜
Ｚｒ−Ｃ膜、ＺｒＯ−Ｃ膜、ＺｒＮ−Ｃ膜、ＺｒＣ−Ｃ膜
Ｎｂ−Ｃ膜、ＮｂＯ−Ｃ膜、ＮｂＮ−Ｃ膜、ＮｂＣ−Ｃ膜
【００２６】
ここで、図３（ａ）に示すように、下地層（１３，２４）は、炭素クラスタ１３ａがマトリックス材料１３ｂの中に均一に分散した状態の混合膜として形成されることが好ましく、炭素とマトリックス材料を原料として形成される。
マトリックス材料としては、酸素プラズマエッチングではほとんどエッチングされない金属やセラミックスを用いることが好ましく、たとえば非酸化性金属（Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ）、不働態皮膜を形成しやすい金属（Ｍｇ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｔａ，Ｗ）、これらの金属を含むセラミックス（酸化物、窒化物または炭化物）を用いることができる。
【００２７】
一方、表面酸化が深層部に進みやすいＦｅ，Ｃｕ，ＺｎまたはＳｎなどは、脆弱な酸化皮膜を形成しやすく、表面形状が崩れ易く再現性に乏しいので、マトリックス材料には適さない。
また、下地層の形成後、その上に情報記録層を形成する前に、下地層の表面上に露出した炭素クラスタを除去し、下地層の表面に微細な凹凸形状を形成する。この微細な凹凸形状は情報記録層に記録の最小単位を形成するために必要なものであるので、できるだけ凹凸の周期が均一となることが好ましい。
すなわち、図３（ｂ）に示すように炭素クラスタを除去したあとの凹部１３ｃが均一に分散して形成されるために、炭素クラスタがマトリックス材料の中に均一に分散された状態で下地層が形成されることが好ましい。
【００２８】
また、表面上の炭素クラスタを選択的に除去するために、炭素クラスタとマトリックス物質とは強固な化学結合で結合していない状態で分散配置されていることが好ましい。強固な化学結合とは、共有性結合やイオン性結合等を意味する。
たとえば、炭素とマトリックス材料とが共有性結合していると、酸素プラズマによってもこの強固な化学結合を断ち切り、炭素クラスタを選択的に除去することは困難だからである。
そこで、下地層の形成において、炭素クラスタとマトリックス材料とが強固な化学結合を作らず、炭素クラスタをマトリックス材料の中にできるだけ均一に分散されるように形成させるために、この発明では後述するいずれかの方法で下地層を形成する。
図６に、以下に説明するこの発明の各実施例について、下地層の製造工程と各種測定値の説明図を示す。
【００２９】
＜実施例１＞
この発明の実施例１における下地層の形成方法について説明する。
下地層（１３，２４）は、工程１−１：下地層製膜工程、工程１−２：炭素クラスタ除去工程の２つの工程から、形成される。
【００３０】
まず、磁気記録媒体の場合なら、基板１１上に、裏打ち軟磁性層１２（ＦｅＣ膜）を形成し、光磁気記録媒体なら基板２１上に、放熱反射層２２（Ａｇ合金膜）、誘電体層２３（ＳｉＮ膜）を形成した後、工程１−１を実施する。
ここでは、工程１−１の製膜方法として、製膜条件が異なる５つの形成方法を示す。以下の実施例では、下地層としてＳｉ−Ｃ膜を形成する場合について説明するが、上記した他の下地層の場合もほぼ同様な条件を用いることができる。
【００３１】
工程１−１：（方法ａ）
炭素ターゲットとマトリックス材料（Ｓｉ）ターゲットのコスパッタリング
炭素ターゲット：ＤＣ１．０ｋＷ／φ６インチ
マトリックス材料ターゲット：Ｓｉ，ＤＣ１．０ｋＷ／φ６インチ
基板回転数：１００ｒｐｍ
製膜ガス種と圧力：Ａｒ， ０．５Ｐａ
堆積膜厚：３ｎｍ
なお、マトリックス材料ターゲットとして、Ｍｇのような金属を用いる場合は、投入電力はＤＣ０．６ｋＷ／φ６インチとする。
【００３２】
工程１−１：（方法ｂ）
炭素とマトリックス材料（Ｓｉ）の混合圧粉体から成る単一ターゲットを用いたスパッタリング
混合圧粉体の場合：ＤＣ１．０ｋＷ／φ６インチ
基板回転数：１００ｒｐｍ
製膜ガス種と圧力：Ａｒ， ０．５Ｐａ
堆積膜厚：３ｎｍ
なお、マトリックス材料として、金属を用いる場合は、投入電力はＤＣ０．７ｋＷ／φ６インチとする。
【００３３】
工程１−１：（方法ｃ）
炭素ターゲット上にマトリックス材料（Ｓｉ）から成るチップ（小片固体物）を密接配置した単一ターゲットを用いたスパッタリング
マトリックス材料がＳｉの場合：ＤＣ１．０ｋＷ／φ６インチ
基板回転数：１００ｒｐｍ
製膜ガス種と圧力：Ａｒ， ０．５Ｐａ
堆積膜厚：３ｎｍ
なお、マトリックス材料として金属を用いる場合は、投入電力はＤＣ０．７ｋＷ／φ６インチとする。この場合は、炭素ターゲットよりも小さな固体物（Ｓｉ）を炭素ターゲットに密着配置したものを１つのターゲットとして用いる。
【００３４】
工程１−１：（方法ｄ）
マトリックス材料から成るターゲット（Ｓｉ）上に炭素チップ（小片固体物）を密接配置した単一ターゲットを用いたスパッタリング
マトリックス材料がＳｉの場合：ＤＣ１．０ｋＷ／φ６インチ
基板回転数：１００ｒｐｍ
製膜ガス種と圧力：Ａｒ， ０．５Ｐａ
堆積膜厚：３ｎｍ
なお、マトリックス材料として金属を用いる場合は、投入電力はＤＣ０．７ｋＷ／φ６インチとする。この場合は、炭素とマトリックス材料Ｓｉについて方法ｃと逆の位置関係のターゲットを用いる。
【００３５】
工程１−１：（方法ｅ）
同心円状あるいは扇形状に炭素とマトリックス材料（Ｓｉ）とが分割配置された単一ターゲットを用いたスパッタリング
マトリックス材料がＳｉの場合：ＤＣ１．０ｋＷ／φ６インチ
基板回転数：１００ｒｐｍ
製膜ガス種と圧力：Ａｒ， ０．５Ｐａ
堆積膜厚：３ｎｍ
なお、マトリックス材料として金属を用いる場合は、投入電力はＤＣ０．７ｋＷ／φ６インチとする。同心円状の場合は、中心から外周にかけて炭素とＳｉとを交互に配置する。扇形状の場合は、円板をある角度ごと（たとえば３０°）に分割して、隣接した分割領域に炭素とＳｉとを配置する。
【００３６】
以上のような工程１−１を実施すると、図３（ａ）に示すようなマトリックス材料（Ｓｉ）１３ｂの中に炭素クラスタ１３ａが分散した下地層１３が形成される。
【００３７】
次に、上記のような工程１−１を実施した後、工程１−２：炭素クラスタ除去を行う。すなわち下地層１３の表面に露出した炭素クラスタを除去するために、次のような条件のもと、酸素プラズマエッチングを行う。
ＲＦ０．３〜０．５ｋＷ／φ６インチ
基板回転数：１００ｒｐｍ
製膜ガス種と圧力：Ｏ2， １．０Ｐａ
基板温度：室温
エッチング時間：１〜２ｍｉｎ
【００３８】
この酸素プラズマエッチングを行うと、図３（ｂ）に示すような凹凸を有する下地層１３の表面が得られる。得られた下地層１３の表面形状を原子間力顕微鏡により表面観察を行うと平均的な凹凸周期（Ｔ）は１０ｎｍであり、平均的な凹凸高低差（Ｗ）は１．５ｎｍであった。
なお、下地層１３の表面に露出した炭素クラスタがなくなると、下地層表面はエッチングされ難いマトリックス材料のみとなるため、酸素プラズマによるエッチングの進攻はほぼ自己停止する。
【００３９】
図４に、各種マトリックス材料を用いて形成した下地層の凹凸形状のパラメータの分布図を示す。図４の横軸は下地層表面の凹凸周期（Ｔ）、縦軸は下地層表面の凹凸高低差（Ｗ）を示している。
図４によれば、マトリックス材料として、Ｚｎ，Ｓｎ，ＣｕおよびＦｅを用いた場合、凹凸周期が２０〜４０ｎｍとかなり大きく、分解能を向上させることは難しい。
【００４０】
一方、前記した下地層の材料で形成した場合は、凹凸周期が１ｎｍ以上１５ｎｍ以下の範囲で凹凸高低差が０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲内におさまっており、これらについては前記したＳｉ−Ｃ膜と同様に高い分解能（Ｄ５０）を示すことが確認できた。したがって、上記した下地層の材料の他、２つのパラメータが図４の領域内に入るような材料を下地層に用いれば、良好な分解能を持つ記録媒体を形成できる。
【００４１】
また、下地層のマトリックス材料としては、上記物質の他、酸素プラズマによりエッチングされ難い物質が好ましい。特に、炭素クラスタよりも酸素プラズマによるエッチングがされ難い物質が好ましい。
【００４２】
次に、情報記録層等を積層して磁気記録媒体を形成した場合において、記録コア幅＝０．４５μｍ、記録ギャップ幅＝０．１７μｍ、再生コア幅＝０．２７μｍ、再生ギャップ幅＝０．０８μｍの磁気ヘッドを用いて、分解能を示すＤ５０を測定したところ、Ｄ５０の値は、４００ｋＦＣＩ（０．０６μｍマーク長相当）であった。
一方、酸素プラズマエッチングを行わない場合は、Ｄ５０値＝２８０ｋＦＣＩ（０．０９μｍマーク長相当）であった。したがって、酸素プラズマエッチングを行うことにより、分解能が向上したことがわかる。
【００４３】
また、図２のような光磁気記録媒体を形成した場合において、ＮＡ＝０．８５、光ビームの波長＝４０５ｎｍの光学系を用いて、レーザパルス磁界変調記録方式による最短マーク長を測定した。
酸素プラズマエッチングをしない場合の最短マーク長は０．１μｍであったが、酸素プラズマエッチングをした場合、最短マーク長は０．０７５μｍとなり、２５％程度記録密度を向上させることができる。
【００４４】
以上のように、マトリックス材料の中に炭素クラスタを含む下地層を形成し、表面に露出した炭素クラスタを除去しているので、下地層表面上に微細な凹凸を均一に形成することができる。これは下地層表面の単位面積当りのピンニングサイトの数を増加させることを意味し、ピンニングサイトの数の増加は記録分解能の向上をもたらす。すなわち、情報記録層の高密度化に適した下地層を形成することができる。
したがって、この発明の実施例１のようにして形成した下地層を用いれば、磁気記録媒体および光磁気記録媒体の高密度化を図ることができる。
【００４５】
＜実施例２＞
ここでは、下地層の堆積と酸素プラズマエッチングを同時に実施して、図３（ｂ）のような下地層を形成する場合（バイアススパッタ製膜）について説明する。
実施例１と同様の層構成及び下地層形成材料を用いるが、ここでは、基板に負のバイアス電圧を印加し、製膜ガスに酸素（Ｏ2）を含ませる点が異なる。
【００４６】
以下に実施例２の製膜条件を示す。
ＲＦ１．０ｋＷ／φ６インチ
バイアス電圧：−２００Ｖ
基板回転数：１００ｒｐｍ
製膜ガス種と圧力：Ａｒ＝１０ｓｃｃｍ，Ｏ2＝５ｓｃｃｍ， ０．５Ｐａ
堆積膜厚：３ｎｍ
【００４７】
実施例１と同様にして下地層の表面形状を原子間力顕微鏡により表面観察を行うと、平均的な凹凸周期は１０ｎｍであり、平均的な凹凸高低差は１．０ｎｍであった。
【００４８】
また、この実施例２の下地層を用いて磁気記録媒体を形成した場合、分解能Ｄ５０は、３５０ｋＦＣＩ（０．０７μｍマーク長相当）となり、バイアススパッタを行わない場合（２８０ｋＦＣＩ＝０．０９μｍマーク長相当）よりも、分解能を向上できる。
さらに、光磁気記録媒体を形成した場合、レーザパルス磁界変調記録方式による最短マーク長は０．０８５μｍとなり、バイアススパッタを行わない場合（最短マーク長＝０．１μｍ）よりも、分解能を向上できる。
【００４９】
＜実施例３＞
ここでは、実施例２の「バイアススパッタ製膜」を実施した後（工程３−１）、さらに実施例１の工程１−２と同じ酸素プラズマエッチング（工程３−２）を行う。これによれば、実施例２よりも、下地層表面の凹凸の平均的な高低差が改善され、分解能がより改善できる。
【００５０】
実施例３の製膜条件を以下に示す。層構成および材料は実施例１，２と同様である。
工程３−１：（バイアススパッタ製膜）
ＲＦ１．０ｋＷ／φ６インチ
バイアス電圧：−２００Ｖ
基板回転数：１００ｒｐｍ
製膜ガス種と圧力：Ａｒ＝１０ｓｃｃｍ，Ｏ2＝５ｓｃｃｍ， ０．５Ｐａ
堆積膜厚：３ｎｍ
【００５１】
工程３−２：（酸素プラズマエッチング）
ＲＦ０．３〜０．５ｋＷ／φ６インチ
基板回転数：１００ｒｐｍ
製膜ガス種と圧力：Ｏ2， １．０Ｐａ
基板温度：室温
エッチング時間：０．５〜１ｍｉｎ
【００５２】
実施例３において、得られた下地層の表面形状を原子間力顕微鏡により表面観察を行うと、平均的な凹凸周期は１０ｎｍであり、平均的な凹凸高低差は２．０ｎｍであった。
【００５３】
また、この実施例３の下地層を用いて磁気記録媒体を形成した場合、分解能Ｄ５０の値は、４２０ｋＦＣＩ（０．０６μｍマーク長相当）となり、実施例２よりも分解能が改善された。
さらに、この実施例３の下地層を用いて光磁気記録媒体を形成した場合、レーザパルス磁界変調記録方式の最短マーク長は０．０７μｍとなり、実施例２よりも分解能が改善された。
【００５４】
＜実施例４＞
ここでは、実施例１，２および３のいずれかの方法で形成した下地層の表面上に、さらに微細な凹凸形状を形成する。すなわち下地層表面の表面張力（または表面エネルギーともいう）よりも表面張力が大きく、かつ、表面拡散温度が２００℃程度以下の凝集材料からなる層を、下地層の凸部分の上に積層し（工程４−１）、さらに、その上に炭素層を積層する（工程４−２）。
これによれば、表面の凹凸高低差がより強調され、凹凸周期が小さくなり、分解能を向上できる。
【００５５】
ここで、工程４−１で下地層表面の表面張力よりも大きい表面張力を持つ材料を用いるのは、表面張力が大きい方が小さくまとまりやすく、下地層の凸部上にのみ凝集させるためである。また、表面拡散温度が２００℃程度以下の材料を用いるのは、裏打ち軟磁性層や放熱反射層など既に形成されている層を変質させることなく、加熱により凝集を促進させるためである。
【００５６】
ここで、工程４−１で用いる凝集材料、すなわち下地層表面よりも表面張力が大きくかつ表面拡散温度が２００℃以下の材料としては、Ａｇ原子、またはＡｇ基合金（たとえばＡｇＰｄＣｕ）等を用いることができる。
Ａｇ原子を下地層表面に堆積させると、図５（ａ）に示すように、下地層の凸部を形成核としてＡｇ原子が凝集成長する。
【００５７】
凝集材料の形成（工程４−１）は、次のような条件で行う。
スパッタ条件：ＤＣ０.５ｋｗ／φ６インチ、１００ｒｐｍ、Ａｒ、０.５Ｐａ
堆積膜厚：１ｎｍ
また、凝集を促進させるために、この形成の前に下地層を２００℃程度まで加熱してもよい。
【００５８】
次に、工程４−２として、図５（ａ）の表面上に炭素層を１ｎｍ程度形成させる。工程４−２の条件を以下に示す。
スパッタ条件：ＤＣ１.０ｋｗ／φ６インチ、１００ｒｐｍ、Ａｒ、０.５Ｐａ
堆積膜厚：１ｎｍ
【００５９】
炭素は、下地層の凸部上に堆積されたＡｇ原子の上に、図５（ｂ）に示すように堆積される。すなわち、炭素は針状組織を構成し、凹凸高低差をより一層強調すると共に、凹凸周期を小さくする。原子間力顕微鏡の観察によれば、実施例１〜３に比べて凹凸高低差は０．５〜１ｎｍ程度増加し、凹凸周期は２〜５ｎｍ程度小さくなっていた。
また、磁気記録媒体の場合、分解能Ｄ５０は＋（３０〜５０）ｋＦＣＩ増加し、光磁気記録媒体の場合、最短マーク長を０．００５〜０．０１５μｍ小さくすることができた。このように、Ａｇ等の凝集材料と炭素を下地層の表面上に堆積すれば分解能をより向上させることができる。
図６は、以上の各実施例の製造工程とそのパラメータの測定結果をまとめたものであるが、いずれの実施例においても、下地層の凹凸周期を小さくし、凹凸高低差を大きくして、磁気記憶媒体の分解能Ｄ５０および光磁気記録媒体の最短マーク長を改善できたことがわかる。
【００６０】
【発明の効果】
この発明によれば、情報記録層の下に形成される下地層の表面の凹凸周期および凹凸高低差を従来よりも改善でき、単位面積当たりのピンニングサイトの増加により記録分解能を向上できる。
また、この発明によれば、磁気記録媒体および光磁気記録媒体のいずれにおいても、情報記録層の高密度化に適した下地層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の磁気記録媒体の構成図である。
【図２】この発明の光磁気記録媒体の構成図である。
【図３】この発明の磁気記録媒体の下地層の表面構造の説明図である。
【図４】この発明の実施例１における下地層の凹凸構造のパラメータの分布図である。
【図５】この発明の実施例４の下地層の表面構造の説明図である。
【図６】この発明の各実施例の下地層の構造工程と各種測定値の説明図である。
【符号の説明】
１１ 基板
１２ 裏打ち軟磁性層
１３ 下地層
１３ａ 炭素クラスタ
１３ｂ マトリックス材料
１３ｃ 凹部
１４ 情報記録層
１５ 保護層
１６ 潤滑層
２１ 基板
２２ 放熱反射層
２３ 誘電体層
２４ 下地層
２５ 情報記録層
２６ 保護層
３１ Ａｇ原子
３２ 炭素層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a recording medium, and more particularly to a recording medium having an information recording layer using a rare earth-transition metal amorphous magnetic alloy.
[0002]
[Prior art]
Today, magnetic recording media such as hard disks and magneto-optical recording media such as MO have been commercialized as recording media, but both have been researched and developed from various angles to achieve higher density recording. It has been.
For example, in a conventional magnetic recording medium, the density is increased by reducing the individual particle size of magnetic particles (CoCr-based particles) constituting the information recording layer. This is because, as conventional magnetic recording media are also called “magnetic isolated particle media”, the grain boundaries between individual magnetic particles are filled with non-magnetic substances, and each magnetic particle is the smallest unit of magnetic information recording. Due to gaining.
[0003]
On the other hand, in the conventional magneto-optical recording medium, the density is increased mainly by forming an information recording layer (rare earth-transition metal amorphous magnetic alloy) in a high-pressure gas environment.
This is because the rare earth-transition metal amorphous magnetic alloy does not become a magnetic isolated medium but has a property as a so-called magnetic continuous medium. That is, by performing film formation in a high-pressure gas environment, the film structure of the information recording layer is grown in a column shape (columnar shape) to suppress the magnetic exchange coupling force and to perform pinning (pinning) against the domain wall movement. As a result, the smallest unit of magnetic information recording was formed as small as possible.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional magnetic recording medium, if the magnetic particles are further miniaturized in order to increase the density, the magnetization becomes unstable due to the thermal fluctuation of the individual magnetic particles, and the thermal stability cannot be guaranteed. .
Therefore, research on perpendicular magnetic recording media using rare earth-transition metal amorphous magnetic alloys that are resistant to thermal fluctuations as information recording layers has been conducted, but since the smallest unit of recording is not magnetically isolated particles, it has been performed conventionally. It is difficult to increase the density by refining the particles.
On the other hand, it has been found that the conventional magneto-optical recording medium cannot achieve a dramatic increase in density by forming the information recording layer under a high-pressure gas environment that has been conventionally performed.
[0005]
Further, in the magnetic recording medium, when the rare earth-transition metal amorphous magnetic alloy, which is a magnetic continuous medium, is used for the information recording layer, in order to reduce the minimum recording unit, the pinning unit for the domain wall motion described above is reduced. There is a need to. In order to reduce the pinning unit, it is necessary to form the fine irregularities as uniformly as possible on the surface of the underlayer below the information recording layer.
This is because the magnetic energy of the information recording layer is modulated according to the fine uneven period of the underlayer, and the energy barrier formed by this modulation can be a pinning site that prevents the domain wall from moving.
[0006]
As a method for forming a fine concavo-convex structure on the surface of the underlayer, a method using plasma etching or a nucleation principle is known. However, in the conventional plasma etching, since the energy state of each plasma particle and the flying direction of each plasma particle are not sufficiently controlled, there is a problem in the reproducibility and uniformity of the formation of the fine structure.
[0007]
On the other hand, in the formation of a fine structure based on the nucleation principle, the underlayer needs to have a multilayer structure, and the thickness of the entire underlayer is about 10 or more nm. However, in a perpendicular magnetic recording medium or a surface irradiation type magneto-optical recording medium of an information recording layer, it is required to make the underlayer thin to about several nm at most in order to realize desired recording / reproducing characteristics.
[0008]
In a typical perpendicular magnetic recording medium, a soft magnetic backing layer, an underlayer, an information recording layer, and a protective layer are formed in this order on a substrate, but the recording magnetic field generated from the magnetic head on the protective layer side effectively acts. In order to achieve this, it is preferable that the magnetic head and the soft magnetic underlayer be as close as possible. Therefore, it is difficult to adopt the nucleation principle because the underlayer and the information recording layer are required to be thin.
[0009]
Also, in a typical information recording layer surface irradiation type magneto-optical recording medium, a heat radiation reflecting layer, a dielectric layer, an underlayer, an information recording layer, and a protective layer are formed in this order on the substrate. In order to control the heat generated by the laser beam emitted from the information recording layer, it is preferable that the information recording layer and the heat radiation reflection layer are as close as possible. Therefore, it is difficult to adopt the nucleation principle because the dielectric layer and the underlayer between them are required to be thin.
[0010]
By the way, oxygen plasma etching is used in a device manufacturing process of a semiconductor or the like in order to remove a residue of a carbon-based material on a device surface. This is because the active oxygen in plasma and carbon react very easily, and the reaction product is a gas compound such as carbon monoxide or carbon dioxide, so there is no problem of redeposition on the device surface. .
[0011]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and by increasing the density of the recording medium by adjusting the surface state of the base layer formed on the base of the information recording layer of the recording medium to a predetermined uneven shape. The problem is to plan.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, at least an underlayer and an information recording layer are formed in this order on a substrate, the information recording layer is formed of a rare earth-transition metal amorphous magnetic alloy, and the irregularity period T of the surface of the underlayer is 1 nm. ≦ T ≦ 15 nm, and unevenness height difference W on the surface is 0.5 nm ≦ W ≦ 3 nmIn other words, the underlayer is formed as a matrix material layer having a fine uneven shape on its surface and in which carbon clusters are uniformly dispersed, and the matrix material is a substance that is less easily etched by oxygen plasma than the carbon clusters. A method for forming an underlayer of a recording medium, the first step of forming a mixed layer containing carbon clusters in and on the surface of a matrix material by sputtering using carbon and a matrix material, and present on the surface of the mixed layer A method for forming an underlayer of a recording medium, wherein the underlayer is formed by a second step of selectively etching carbon clusters with oxygen plasma.Is to provide.
According to this, since the number of pinning sites per unit area of the underlayer is increased as compared with the prior art, it is possible to form an underlayer suitable for increasing the density of the information recording layer.
[0013]
According to the present invention, at least an underlayer and an information recording layer are formed in this order on a substrate, the information recording layer is formed of a rare earth-transition metal amorphous magnetic alloy, and the uneven period T of the surface of the underlayer is 1 nm ≦ T ≦ 15 nm, surface unevenness height difference W is 0.5 nm ≦ W ≦ 3 nm, and the underlayer has a fine uneven shape on its surface and a carbon cluster is uniformly dispersed in the matrix A method for forming an underlayer of a recording medium, formed as a material layer, wherein the matrix material is a substance that is less easily etched by oxygen plasma than a carbon cluster, wherein the underlayer is formed of carbon and a matrix material, Form of an underlayer of a recording medium formed by performing bias sputtering using plasma containing at least oxygen It is to provide a method.
Furthermore, there is provided a method for forming an underlayer of a recording medium in which an information recording layer is formed in this order from at least an underlayer and a rare earth-transition metal amorphous magnetic alloy on a substrate, wherein the underlayer uses carbon and a matrix material. Formed by a first step of forming a mixed layer containing carbon clusters in and on the surface of the matrix material by sputtering, and a second step of selectively etching carbon clusters present on the surface of the mixed layer with oxygen plasma. The present invention provides a method for forming a base layer of a recording medium.
[0014]
ThisAccording to this, it is possible to reduce the uneven period of the fine uneven structure formed on the surface of the underlayer and increase the uneven height, and form an underlayer suitable for increasing the density of the information recording layer. can do.
[0015]
Here, the first step of forming the mixed layer uses (a) co-sputtering using a carbon target and a matrix material target, and (b) a single target made of a mixed green compact of carbon and matrix material. (C) Sputtering using a single target in which a solid material of a matrix material is closely arranged on a carbon target, (d) A single material in which a solid material of a small piece of carbon is closely arranged on a target of a matrix material. Sputtering using one target, (e) Sputtering using a single target in which carbon and a matrix material are alternately arranged in concentric or fan-shaped regions. It may be carried out by the method.
[0016]
In order to remove carbon clusters, the first step of forming the mixed layer is preferably performed by bias sputtering film formation using plasma containing at least oxygen.
[0017]
Further, the underlayer may be formed by performing only bias sputtering using plasma containing at least oxygen on the carbon and the matrix material instead of forming by the first and second steps.
[0018]
In addition, after the second step, a third step of depositing an agglomerated material having a surface tension larger than the surface of the underlayer and a surface diffusion temperature of 200 ° C. or less on the surface of the underlayer, and then on the agglomerated material. Further, by performing a fourth step of depositing a carbon layer, the height of the convex portion formed on the surface of the base layer may be increased like a needle.
According to this, since the convex portion on the surface of the underlayer becomes high, the uneven height difference can be further increased and the uneven period can be reduced, so that an underlayer suitable for increasing the density of the information recording layer can be formed.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in detail below based on the embodiments shown in the drawings. However, this does not limit the present invention.
The recording medium of the present invention is formed on a substrate by contacting at least the underlayer and the information recording medium in this order. As a material for the information recording layer, a rare earth-transition metal amorphous magnetic alloy, for example, a TbFeCo film is used.
[0020]
Further, the material, characteristic structure and film forming method of the underlayer of the recording medium of the present invention can be used for both magnetic recording media and magneto-optical recording media. Adjustment of the magnetic characteristics peculiar to each of the two media is performed by adjusting only the information recording layer according to the fine uneven shape of the surface of the underlayer, and the underlayer affects the recording density.
[0021]
FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the magnetic recording medium of the present invention.
In the
[0022]
Substrate 11: Plate thickness 0.635 mm, diameter 2.5 inches; glass disk substrate, silicon substrate or aluminum alloy substrate
Backing soft magnetic layer 12: 300 nm thick; FeC, FeTaC, FeAlSi, CoZrTa or CoZrNb
Information recording layer 14: 20 nm thick; TbFeCo
Protective layer 15: 10 nm thick; SiN, SiO2Or Y-added SiO2film
Lubricating layer 16: 5 nm thick; C film
[0023]
Underlayer 13: 3 nm thick, mixed film containing carbon clusters as shown below
Si-C film, SiO-C film, SiN-C film, SiC-C film,
Mg-C film, MgO-C film, MgN-C film, MgC-C film,
Al-C film, AlO-C film, AlN-C film, AlC-C film,
Ti-C film, TiO-C film, TiN-C film, TiC-C film,
V-C film, VO-C film, VN-C film, VC-C film,
Cr-C film, CrO-C film, CrN-C film, CrC-C film
Mn-C film, MnO-C film, MnN-C film, MnC-C film
Zr-C film, ZrO-C film, ZrN-C film, ZrC-C film
Nb-C film, NbO-C film, NbN-C film, NbC-C film
Ru-C film, RuO-C film, RuN-C film, RuC-C film
Ta-C film, TaO-C film, TaN-C film, TaC-C film
WC film, WO-C film, WN-C film, WC-C film
Au-C film, Pt-C film, Pd-C film
[0024]
FIG. 2 shows a block diagram of an embodiment of the magneto-optical recording medium of the present invention.
The magneto-
Heat dissipation reflective layer 22: 50 nm; Ag alloy or Al alloy film
Dielectric layer 23: 15 nm; SiN, SiO2Or Y-added SiO2
Information recording layer 25: 25 nm; TbFeCo
Protective layer 26: 50 nm; SiN, SiO2, Y-added SiO2Film or photocurable resin film
[0025]
Underlayer: 3 nm; mixed film containing carbon clusters as shown below
Si-C film, SiO-C film, SiN-C film, SiC-C film
Mg-C film, MgO-C film, MgN-C film, MgC-C film
Al-C film, AlO-C film, AlN-C film, AlC-C film
Ti-C film, TiO-C film, TiN-C film, TiC-C film
V-C film, VO-C film, VN-C film, VC-C film
Cr-C film, CrO-C film, CrN-C film, CrC-C film
Mn-C film, MnO-C film, MnN-C film, MnC-C film
Zr-C film, ZrO-C film, ZrN-C film, ZrC-C film
Nb-C film, NbO-C film, NbN-C film, NbC-C film
[0026]
Here, as shown in FIG. 3A, the underlayer (13, 24) is preferably formed as a mixed film in which the carbon clusters 13a are uniformly dispersed in the matrix material 13b. A matrix material is used as a raw material.
As the matrix material, it is preferable to use metals or ceramics that are hardly etched by oxygen plasma etching, for example, non-oxidizing metals (Au, Pt, Pd), metals that easily form a passive film (Mg, Si, Al, Ti). , V, Cr, Mn, Zr, Nb, Ru, Ta, W), and ceramics (oxide, nitride, or carbide) containing these metals can be used.
[0027]
On the other hand, Fe, Cu, Zn, Sn, etc., whose surface oxidation is likely to proceed to the deep layer part, are not suitable for matrix materials because they tend to form a brittle oxide film and the surface shape is liable to be degraded.
Further, after forming the underlayer, before forming the information recording layer thereon, the carbon clusters exposed on the surface of the underlayer are removed, and a fine uneven shape is formed on the surface of the underlayer. Since this fine concavo-convex shape is necessary for forming the minimum recording unit in the information recording layer, it is preferable that the concavo-convex period be as uniform as possible.
That is, as shown in FIG. 3B, since the recesses 13c after the carbon clusters are removed are uniformly dispersed, the underlayer is formed in a state where the carbon clusters are uniformly dispersed in the matrix material. Preferably it is formed.
[0028]
Further, in order to selectively remove the carbon clusters on the surface, it is preferable that the carbon clusters and the matrix substance are dispersedly arranged in a state where they are not bonded by a strong chemical bond. A strong chemical bond means a covalent bond, an ionic bond, or the like.
For example, if carbon and a matrix material are covalently bonded, it is difficult to selectively remove carbon clusters by breaking this strong chemical bond even with oxygen plasma.
Therefore, in forming the underlayer, the carbon cluster and the matrix material do not form a strong chemical bond, and the carbon cluster is formed so as to be dispersed as uniformly as possible in the matrix material. An underlayer is formed by such a method.
FIG. 6 is an explanatory view of the manufacturing process of the underlayer and various measured values for each embodiment of the present invention described below.
[0029]
<Example 1>
A method for forming the underlayer in Example 1 of the present invention will be described.
The underlayers (13, 24) are formed from two steps: step 1-1: underlayer film forming step and step 1-2: carbon cluster removing step.
[0030]
First, in the case of a magnetic recording medium, a backing soft magnetic layer 12 (FeC film) is formed on a substrate 11, and in the case of a magneto-optical recording medium, a heat radiation reflecting layer 22 (Ag alloy film), a dielectric layer is formed on a substrate 21. After forming 23 (SiN film), step 1-1 is performed.
Here, five forming methods with different film forming conditions are shown as the film forming method in step 1-1. In the following examples, the case where an Si—C film is formed as a base layer will be described, but substantially the same conditions can be used for the other base layers described above.
[0031]
Step 1-1: (Method a)
Co-sputtering of carbon target and matrix material (Si) target
Carbon target: DC1.0kW / φ6inch
Matrix material target: Si, DC 1.0 kW / φ6 inch
Substrate rotation speed: 100 rpm
Film forming gas type and pressure: Ar, 0.5 Pa
Deposited film thickness: 3nm
When a metal such as Mg is used as the matrix material target, the input power is set to DC 0.6 kW / φ6 inches.
[0032]
Step 1-1: (Method b)
Sputtering using a single target consisting of a green compact of carbon and matrix material (Si)
In the case of mixed green compact: DC1.0kW / φ6inch
Substrate rotation speed: 100 rpm
Film forming gas type and pressure: Ar, 0.5 Pa
Deposited film thickness: 3nm
When metal is used as the matrix material, the input power is DC 0.7 kW / φ6 inches.
[0033]
Step 1-1: (Method c)
Sputtering using a single target in which chips (small solid objects) made of matrix material (Si) are closely arranged on a carbon target
When the matrix material is Si: DC 1.0 kW / φ6 inch
Substrate rotation speed: 100 rpm
Film forming gas type and pressure: Ar, 0.5 Pa
Deposited film thickness: 3nm
When metal is used as the matrix material, the input power is DC 0.7 kW / φ6 inches. In this case, a solid object (Si) smaller than the carbon target is closely attached to the carbon target and used as one target.
[0034]
Step 1-1: (Method d)
Sputtering using a single target in which carbon chips (small solid objects) are closely arranged on a target (Si) made of a matrix material
When the matrix material is Si: DC 1.0 kW / φ6 inch
Substrate rotation speed: 100 rpm
Film forming gas type and pressure: Ar, 0.5 Pa
Deposited film thickness: 3nm
When metal is used as the matrix material, the input power is DC 0.7 kW / φ6 inches. In this case, a target having a positional relationship opposite to that of the method c is used for the carbon and the matrix material Si.
[0035]
Step 1-1: (Method e)
Sputtering using a single target with carbon and matrix material (Si) divided and arranged in a concentric or fan shape
When the matrix material is Si: DC 1.0 kW / φ6 inch
Substrate rotation speed: 100 rpm
Film forming gas type and pressure: Ar, 0.5 Pa
Deposited film thickness: 3nm
When metal is used as the matrix material, the input power is DC 0.7 kW / φ6 inches. In the case of concentric circles, carbon and Si are alternately arranged from the center to the outer periphery. In the case of a fan shape, the disk is divided at certain angles (for example, 30 °), and carbon and Si are arranged in adjacent divided regions.
[0036]
When step 1-1 as described above is performed, the base layer 13 in which the carbon clusters 13a are dispersed in the matrix material (Si) 13b as shown in FIG. 3A is formed.
[0037]
Next, after performing step 1-1 as described above, step 1-2: carbon cluster removal is performed. That is, in order to remove the carbon clusters exposed on the surface of the underlayer 13, oxygen plasma etching is performed under the following conditions.
RF 0.3-0.5kW / φ6 inch
Substrate rotation speed: 100 rpm
Film forming gas type and pressure: O2, 1.0Pa
Substrate temperature: room temperature
Etching time: 1-2 min
[0038]
When this oxygen plasma etching is performed, the surface of the underlayer 13 having irregularities as shown in FIG. 3B is obtained. When the surface shape of the obtained underlayer 13 was observed with an atomic force microscope, the average unevenness period (T) was 10 nm and the average unevenness height difference (W) was 1.5 nm.
When the carbon clusters exposed on the surface of the underlayer 13 disappear, the surface of the underlayer becomes only a matrix material that is difficult to be etched, so that the attack of etching by oxygen plasma almost stops.
[0039]
FIG. 4 is a distribution diagram of the parameters of the uneven shape of the underlayer formed using various matrix materials. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the uneven period (T) on the surface of the underlayer, and the vertical axis indicates the uneven height difference (W) on the surface of the underlayer.
According to FIG. 4, when Zn, Sn, Cu, and Fe are used as the matrix material, the uneven period is as large as 20 to 40 nm, and it is difficult to improve the resolution.
[0040]
On the other hand, when formed with the material of the above-described underlayer, the unevenness period is in the range of 1 nm to 15 nm and the unevenness height difference is in the range of 0.5 nm to 3 nm. It was confirmed that the same high resolution (D50) as that of the film was exhibited. Therefore, in addition to the above-described material for the underlayer, if a material for which two parameters fall within the region of FIG. 4 is used for the underlayer, a recording medium having good resolution can be formed.
[0041]
Further, as the matrix material for the underlayer, in addition to the above substances, substances that are difficult to be etched by oxygen plasma are preferable. In particular, a substance that is less easily etched by oxygen plasma than a carbon cluster is preferable.
[0042]
Next, when a magnetic recording medium is formed by laminating information recording layers and the like, the recording core width = 0.45 μm, the recording gap width = 0.17 μm, the reproducing core width = 0.27 μm, and the reproducing gap width = 0. When the D50 indicating the resolution was measured using a magnetic head of 08 μm, the value of D50 was 400 kFCI (corresponding to a 0.06 μm mark length).
On the other hand, when oxygen plasma etching was not performed, D50 value = 280 kFCI (equivalent to 0.09 μm mark length). Therefore, it can be seen that the resolution is improved by performing oxygen plasma etching.
[0043]
When the magneto-optical recording medium as shown in FIG. 2 was formed, the shortest mark length by the laser pulse magnetic field modulation recording method was measured using an optical system with NA = 0.85 and the light beam wavelength = 405 nm.
The shortest mark length without oxygen plasma etching was 0.1 μm. However, with oxygen plasma etching, the shortest mark length was 0.075 μm, and the recording density can be improved by about 25%.
[0044]
As described above, since the base layer containing carbon clusters is formed in the matrix material and the carbon clusters exposed on the surface are removed, fine irregularities can be uniformly formed on the surface of the base layer. This means that the number of pinning sites per unit area on the surface of the underlayer is increased, and an increase in the number of pinning sites results in an improvement in recording resolution. That is, an underlayer suitable for increasing the density of the information recording layer can be formed.
Therefore, by using the underlayer formed as in
[0045]
<Example 2>
Here, the case where the underlayer is deposited and the oxygen plasma etching are simultaneously performed to form the underlayer as shown in FIG. 3B (bias sputtering film formation) will be described.
The same layer structure and underlying layer forming material as in Example 1 are used, but here, a negative bias voltage is applied to the substrate, and oxygen (O2) Is included.
[0046]
The film forming conditions of Example 2 are shown below.
RF1.0kW / φ6inch
Bias voltage: -200V
Substrate rotation speed: 100 rpm
Film forming gas type and pressure: Ar = 10 sccm, O2= 5sccm, 0.5Pa
Deposited film thickness: 3nm
[0047]
When the surface shape of the underlayer was observed with an atomic force microscope in the same manner as in Example 1, the average unevenness period was 10 nm, and the average unevenness height difference was 1.0 nm.
[0048]
Further, when the magnetic recording medium is formed using the underlayer of Example 2, the resolution D50 is 350 kFCI (corresponding to a 0.07 μm mark length), and the biasSpatterThe resolution can be improved as compared with the case where the correction is not performed (equivalent to the mark length of 280 kFCI = 0.09 μm).
Further, when the magneto-optical recording medium is formed, the shortest mark length by the laser pulse magnetic field modulation recording method is 0.085 μm, and the biasSpatterThe resolution can be improved as compared with the case where the correction is not performed (shortest mark length = 0.1 μm).
[0049]
<Example 3>
Here, after performing “bias sputtering film formation” of Example 2 (Step 3-1), oxygen plasma etching (Step 3-2) same as Step 1-2 of Example 1 is further performed. According to this, compared with Example 2, the average height difference of the unevenness | corrugation of the surface of a base layer is improved, and resolution | decomposability can be improved more.
[0050]
The film forming conditions of Example 3 are shown below. The layer configuration and materials are the same as in Examples 1 and 2.
Step 3-1: (Bias sputtering film formation)
RF1.0kW / φ6inch
Bias voltage: -200V
Substrate rotation speed: 100 rpm
Film forming gas type and pressure: Ar = 10 sccm, O2= 5sccm, 0.5Pa
Deposited film thickness: 3nm
[0051]
Step 3-2: (Oxygen plasma etching)
RF 0.3-0.5kW / φ6 inch
Substrate rotation speed: 100 rpm
Film forming gas type and pressure: O2, 1.0Pa
Substrate temperature: room temperature
Etching time: 0.5-1 min
[0052]
In Example 3, when the surface shape of the obtained underlayer was observed with an atomic force microscope, the average irregularity period was 10 nm, and the average irregularity height difference was 2.0 nm.
[0053]
Further, when the magnetic recording medium was formed using the underlayer of Example 3, the value of resolution D50 was 420 kFCI (corresponding to a 0.06 μm mark length), and the resolution was improved compared to Example 2.
Further, when the magneto-optical recording medium was formed using the underlayer of Example 3, the shortest mark length of the laser pulse magnetic field modulation recording method was 0.07 μm, and the resolution was improved compared to Example 2.
[0054]
<Example 4>
Here, a finer uneven shape is formed on the surface of the underlayer formed by any of the methods of Examples 1, 2, and 3. That is, a layer made of an agglomerated material having a surface tension greater than the surface tension (also referred to as surface energy) of the underlayer surface and a surface diffusion temperature of about 200 ° C. or less is laminated on the convex portion of the underlayer ( Step 4-1), and further, a carbon layer is laminated thereon (Step 4-2).
According to this, the unevenness height difference on the surface is further emphasized, the unevenness period is reduced, and the resolution can be improved.
[0055]
Here, the reason why the material having a surface tension larger than the surface tension of the surface of the underlayer is used in Step 4-1 is that the surface tension is larger and the material tends to be gathered smaller and aggregates only on the convex portion of the underlayer. . The reason why the material having a surface diffusion temperature of about 200 ° C. or less is used to promote aggregation by heating without altering the already formed layers such as the backing soft magnetic layer and the heat-radiating / reflecting layer.
[0056]
Here, Ag atoms or an Ag-based alloy (for example, AgPdCu) or the like is used as the agglomerated material used in Step 4-1, that is, a material having a surface tension larger than the surface of the underlayer and a surface diffusion temperature of 200 ° C. or lower. Can do.
When Ag atoms are deposited on the surface of the underlayer, as shown in FIG. 5A, Ag atoms aggregate and grow with the convex portions of the underlayer serving as nuclei.
[0057]
The formation of the aggregate material (step 4-1) is performed under the following conditions.
Sputtering conditions: DC 0.5 kw / φ6 inch, 100 rpm, Ar, 0.5 Pa
Deposition thickness: 1nm
Further, in order to promote aggregation, the base layer may be heated to about 200 ° C. before this formation.
[0058]
Next, as step 4-2, a carbon layer of about 1 nm is formed on the surface of FIG. The conditions of the process 4-2 are shown below.
Sputtering conditions: DC 1.0 kw / φ6 inch, 100 rpm, Ar, 0.5 Pa
Deposition thickness: 1nm
[0059]
Carbon is deposited on the Ag atoms deposited on the convex portions of the underlayer as shown in FIG. That is, carbon constitutes a needle-like structure, further enhancing the uneven height difference and reducing the uneven period. According to the observation with an atomic force microscope, the unevenness height difference was increased by about 0.5 to 1 nm and the unevenness period was reduced by about 2 to 5 nm as compared with Examples 1 to 3.
In the case of a magnetic recording medium, the resolution D50 increased by + (30 to 50) kFCI, and in the case of a magneto-optical recording medium, the shortest mark length could be reduced by 0.005 to 0.015 μm. Thus, the resolution can be further improved by depositing an agglomerated material such as Ag and carbon on the surface of the underlayer.
FIG. 6 summarizes the manufacturing process of each of the above examples and the measurement results of the parameters. In any of the examples, the uneven period of the underlayer is reduced, and the uneven height difference is increased. It can be seen that the resolution D50 of the magnetic storage medium and the shortest mark length of the magneto-optical recording medium can be improved.
[0060]
【The invention's effect】
According to the present invention, the uneven period and uneven height difference of the surface of the underlayer formed under the information recording layer can be improved as compared with the conventional technique, and the recording resolution can be improved by increasing the pinning sites per unit area.
In addition, according to the present invention, it is possible to form a base layer suitable for increasing the density of the information recording layer in both the magnetic recording medium and the magneto-optical recording medium.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a magnetic recording medium of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a magneto-optical recording medium of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of the surface structure of the underlayer of the magnetic recording medium of the present invention.
FIG. 4 is a distribution diagram of parameters of a concavo-convex structure of an underlayer in Example 1 of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a surface structure of an underlayer according to Example 4 of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the underlayer structure process and various measured values in each example of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Substrate
12 Backing soft magnetic layer
13 Underlayer
13a carbon cluster
13b Matrix material
13c recess
14 Information recording layer
15 Protective layer
16 Lubrication layer
21 Substrate
22 Heat dissipation reflective layer
23 Dielectric layer
24 Underlayer
25 Information recording layer
26 Protective layer
31 Ag atom
32 carbon layer
Claims (8)
前記下地層が、その表面に微細な凹凸形状を持ち炭素クラスタが均一に分散されたマトリックス材料層として形成され、
前記マトリックス材料が、炭素クラスタよりも酸素プラズマによりエッチングがされにくい物質である記録媒体の下地層の形成方法であって、
炭素およびマトリックス材料を用いたスパッタリングによってマトリックス材料中およびその表面に炭素クラスタを含む混合層を形成する第１工程と、前記混合層の表面に存在する炭素クラスタを、酸素プラズマにより選択的にエッチングする第２工程により、下地層が形成されることを特徴とする記録媒体の下地層の形成方法。 At least an underlayer and an information recording layer are formed in this order on a substrate, the information recording layer is formed of a rare earth-transition metal amorphous magnetic alloy, and the irregularity period T of the surface of the underlayer is 1 nm ≦ T ≦ 15 nm. , and the concave-convex height difference W of the surface, Ri 0.5nm ≦ W ≦ 3nm der,
The underlayer is formed as a matrix material layer having fine irregularities on its surface and carbon clusters uniformly dispersed;
The matrix material is a method for forming an underlayer of a recording medium, which is a substance that is less easily etched by oxygen plasma than carbon clusters,
A first step of forming a mixed layer containing carbon clusters in and on the surface of the matrix material by sputtering using carbon and a matrix material, and selectively etching the carbon clusters present on the surface of the mixed layer with oxygen plasma A method for forming an underlayer of a recording medium, wherein the underlayer is formed in a second step.
前記下地層が、その表面に微細な凹凸形状を持ち炭素クラスタが均一に分散されたマトリックス材料層として形成され、
前記マトリックス材料が、炭素クラスタよりも酸素プラズマによりエッチングがされにくい物質である記録媒体の下地層の形成方法であって、
前記下地層が、炭素およびマトリックス材料に対して、少なくとも酸素を含むプラズマを用いたバイアススパッタリングを行うことにより形成されることを特徴とする記録媒体の下地層の形成方法。 At least an underlayer and an information recording layer are formed in this order on a substrate, the information recording layer is formed of a rare earth-transition metal amorphous magnetic alloy, and the irregularity period T of the surface of the underlayer is 1 nm ≦ T ≦ 15 nm. , and the concave-convex height difference W of the surface, Ri 0.5nm ≦ W ≦ 3nm der,
The underlayer is formed as a matrix material layer having fine irregularities on its surface and carbon clusters uniformly dispersed;
The matrix material is a method for forming an underlayer of a recording medium, which is a substance that is less easily etched by oxygen plasma than carbon clusters,
A method for forming a base layer of a recording medium, wherein the base layer is formed by performing bias sputtering using a plasma containing at least oxygen on carbon and a matrix material.
前記下地層が、炭素およびマトリックス材料を用いたスパッタリングによってマトリックス材料中およびその表面に炭素クラスタを含む混合層を形成する第１工程と、前記混合層の表面に存在する炭素クラスタを、酸素プラズマにより選択的にエッチングする第２工程により形成されることを特徴とする記録媒体の下地層の形成方法。 A method for forming an underlayer of a recording medium in which at least an underlayer and an information recording layer made of a rare earth-transition metal amorphous magnetic alloy are formed in this order on a substrate,
A first step in which the base layer forms a mixed layer containing carbon clusters in and on the surface of the matrix material by sputtering using carbon and a matrix material, and the carbon clusters existing on the surface of the mixed layer are formed by oxygen plasma. A method for forming an underlayer of a recording medium, characterized by being formed by a second step of selectively etching.
（ａ）炭素ターゲットとマトリックス材料のターゲットを用いたコスパッタリング、
（ｂ）炭素およびマトリックス材料の混合圧粉体からなる単一のターゲットを用いたスパッタリング、
（ｃ）炭素ターゲットの上にマトリックス材料の小片固体物を密接配置した単一のターゲットを用いたスパッタリング、
（ｄ）マトリックス材料のターゲットの上に炭素の小片固体物を密接配置した単一のターゲットを用いたスパッタリング、
（ｅ）同心円状に区切られた領域または扇形状に区切られた領域に、炭素とマトリックス材料とが交互に配置された単一ターゲットを用いたスパッタリング、
のうち、いずれかの方法により実施されることを特徴とする請求項１の記録媒体の下地層の形成方法。The first step of forming the mixed layer includes
(A) co-sputtering using a carbon target and a matrix material target;
(B) Sputtering using a single target composed of a mixed green compact of carbon and matrix material,
(C) Sputtering using a single target in which small solid pieces of matrix material are closely arranged on a carbon target,
(D) Sputtering using a single target in which a solid piece of carbon is closely placed on a matrix material target;
(E) Sputtering using a single target in which carbon and a matrix material are alternately arranged in a concentrically separated region or a sector-like region,
Of, the method of forming the underlying layer of the recording medium according to claim 1, characterized in that it is carried out by any method.
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