JPH0278018A

JPH0278018A - 垂直磁気記録媒体の作製方法

Info

Publication number: JPH0278018A
Application number: JP20592388A
Authority: JP
Inventors: Akio Tago; 田子　章男; Tsutomu Nishimura; 力西村; Keiichi Yanagisawa; 佳一柳沢; Takanori Miyamoto; 宮本　孝典
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1988-06-24
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1990-03-19

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】［産業上の利用分野］本発明は、磁気記録の分野でこれまで以上に高記録密度
化が期待できるＣｏＣｒ垂直磁気記録媒体の作製に関す
るものである。

［従来の技術］従来、ＣｏＣｒ垂直記録用媒体の作製は、磁気テープで
はポリエチレンテレフタレートシートを媒体基板とし、
また、磁気ディスクではアルミ合金素板にＮｉＰをめっ
きし、これを研磨したものを媒体基板とし、この媒体基
板上にＣｏＣｒ膜を堆積することにより行われていた。

最近では媒体基板上にＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｇｅ等の
下地膜、すなわち核形成層を設け、その下地膜上にＣｏ
Ｃｒ１ｉを堆積する技術が開示されている（例えば、特
開昭６２−１０２４１９号、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、　ｏ
ｎ　Ｍａｇ、、Ｍａｇ　２１−５．　ｐ、１４２６．１
９８５　）　。この下地膜を設けることにより、ＣｏＣ
ｒ膜の垂直配向性が向上し、ＣｏＣｒ膜の磁気特性及び
記録再生特性が改善される。したがって、媒体基板とＣ
ｏＣｒ膜との間に下地膜を設けることはＣｏＣｒ膜媒体
の作製上不可欠になっている。

従来、磁気ディスク基板にＣｏＣｒ膜を形成する方法と
しては、ＲＦスパッタ法、マグネトロンスパッタ法等の
薄膜形成方法が用いられてきた。

この際、膜の磁気特性、特に膜の垂直方向の保磁力を適
当な値にするために基板温度を上げる方法がとられる。

さらに、ＣｏＣｒ膜の垂直配向性は膜厚を大きくするこ
とにより高められるが、ＣｏＣｒ膜の厚さは一つには得
られた膜の磁気特性をいかなるものとするかという目的
に応じて決定されることが多く、さらには使用するヘッ
ドの形態、即ちリング形かｓ磁極形かによって決定され
ることもある。いずれにしても、ＣｏＣｒ膜は垂直配向
性が増す０．１μｍ以上の厚さに形成されている。

ところが、上記の各薄膜形成法では、車に膜を堆積する
だけであるため、基板の傷、基板へのガス分子の吸着、
チャンバー内の塵の付着等がＣｏＣｒの異常析出の核と
なり、形成されたＣｏＣｒ膜の表面に突起が生じる。こ
れに膜厚の増加と基板温度の付加が加わり、異常析出が
さらに促進されるため、磁気ヘッドが安定に浮上するな
めらかな媒体表面を得ることができないという欠点があ
った。この現象に関しては、電子情報通信学会技術研究
報告ＭＲ８７−５などにおいて報告されており、その中
で異常析出粒子の高さが膜厚と同等以上になることが示
されている。従って、０．２μｍ以下の浮上量で磁気ヘ
ッドが浮上する磁気ディスク装置においては磁気ヘッド
の安定な浮上が保証されず、ヘッドクラッシュを生ずる
危険性がある。そのため、磁気ディスク装置に使用する
ＣｏＣｒ垂直磁気記録媒体は、このような異常析出粒子
による異常突起の生じない、または生じても磁気ヘッド
が安定に浮上できる程度に小さなものにする必要がある
。

また、ＲＦスパッタ法、マグネトロンスパッタ法等にお
いては基板がプラズマからの輻射熱を受けるため、作製
中の基板温度の管理が困難であり、温度の影響が顕著で
ある磁気特性の制御が難しいという欠点があった。

これに対し、イオンビームスパッタ法は、ＣｏＣｒ媒体
の磁気特性の制御因子である基板温度、析出速度、動作
ガス圧、加えるスパッタパワー等を比較的独立に制御で
き、かつ基板がプラズマからの輻射熱を受けにくいとい
う特徴をもつ。しかし、このイオンビームスパッタ法で
作製されたＣｏＣｒ膜の磁気特性、媒体の記録再生特性
がＲＦスパッタ法による媒体に比較して著しく優れてい
るとはいえなかった。

また、ＣｏＣｒ膜の堆積初期において、基板下地膜の近
傍では整った六方晶系を得ることが困難であり、ＣｏＣ
ｒ媒体の特性を下げる一因となっていた。

さらに、垂直磁気記録媒体では磁気特性のうち特に膜面
に垂直方向の保磁力を高めることが重要であり、ＣｏＣ
ｒ膜のこの膜面に垂直方向の保磁力を適当な値にするこ
とを従来は成膜時の基板温度を高温にする方法で実現し
ていた。しかし、このような高温プロセスをとった場合
には、基板ホルダーや真空槽内壁からの脱ガスによる真
空度の低下、ＣｏＣｒ結晶の異常成長による表面の凹凸
の発生、基板の反り、基板と膜との剥離等の問題を生じ
ることがあり、製品の信顆性、生産効率等を高める上で
の障害となっていた。

［発明が解決しようとする課題］本発明の目的は、ＣｏＣｒ垂直磁気記録媒体の作製にお
ける従来技術の欠点を改善し、ＣｏＣｒ膜の垂直配向性
の向上や異常析出粒子出現の防止を図ることにより、磁
気ディスク装置の媒体として６ｆｌ気特性や記録再生特
性に優れ、かつ、低浮上すきまでも安定にヘッドが浮上
するＣｏＣｒ垂直磁気記録媒体の作製方法を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］本発明の要旨は、基板上に核形成用の下地膜を形成後、
該下地膜の表面にＣｏＣｒ膜を堆積して形成してなる垂
直磁気記録媒体の作製方法において、ＣｏＣｒ膜の形成
時にアシストイオンビームを媒体基板に照射することを
特徴とする垂直磁気記録媒体の作製方法に存在する。

［作用］本発明は、基板上に核形成用のＴｉＴ地膜を設けた後、
該下地膜の表面にＣｏＣｒ膜をアシストイオンビームを
照射しながら堆積させ、媒体の垂直配向性の向上、及び
、ＣｏＣｒ膜表面の異常析出による突起の発生の除去を
図ったことを最大の特徴とする。

アシストイオンビームとは、成膜を良好に行う目的で補
助的に基板に照射されるイオンビームである。すなわち
、基板上にＣｏＣｒ膜を堆積する際に、例えばアルゴン
、ネオン、クリプトン、キセノン等の不活性ガスをイオ
ン化したもののビームをアシストイオンビームとして基
板に照射することにより、基板上に形成途中のＣｏＣｒ
［のうち結晶の整っていない部分が再スパツタされ、結
果として良好な結晶の部分だけが成長し、堆積されてい
くのである。

また、ＣｏＣｒ膜を形成する際に、ＣｏＣｒ膜の堆積と
アシストイオンビームの照射による軽いエツチングを同
時に行うことになるため、結晶の異常な析出を抑えた表
面がなめらかな垂直磁気記録媒体を得ることができるこ
とである。

さらに本発明では、低温プロセスでＣｏＣｒ膜の成膜を
行うので、製品に熱による好ましくない影グを与えるこ
とも防止できる。

以上の本発明の作用は、どのような種類の下地膜で、ど
のようなＣｏＣｒ膜の堆積方法を用いても得ることがで
きるが、特に下地膜がＴｉの場合には最も高品質のＣｏ
Ｃｒ垂直磁気記録媒体を得ることができる。

また、本発明でイオンビームスパッタ法によりＣｏＣｒ
膜を形成する場合、特に作製中の基板温度の管理が行い
やすく、ＣｏＣｒ膜の磁気特性の温度依存性を容易に制
御できる。

［実施例コ以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

第１図は本実施例で用いたデュアルイオンビームスパッ
タ装置を説明する図である。真空チャンバー９内は排気
系８により排気されている。イオンガン１からグリッド
２を通ったアルゴンイオンのイオンビーム３は、回転軸
５°を中心に回転させることのできるターゲットホルダ
ー５に保持されたＴｉターゲット４あるいはＣｏＣｒタ
ーゲット６に約４５°の角度で当り、ＴｉまたはＣｏＣ
ｒの粒子をスパッタする。水装置ではターゲットホルダ
ー５を回転させることによりＴｉターゲット４とＣｏＣ
ｒターゲット６との切り換えができるので、全工程を連
続的に行うことができる。スパッタされた粒子は基板ホ
ルダー７に装着された磁気ディスク基板１ｏに膜として
堆積するようになっている。また、１１はアシストイオ
ンビーム用のイオンガンであり、ここで生成されたアル
ゴンイオンはグリッド１２を通過しアシストイオンビー
ム１３となって基板１ｏにアシスト照射される。

第２図は、第１図の装置でＴｉ下地膜を設けた基板上に
形成したＣｏＣｒ膜の磁気特性のアシストイオンビーム
加速電圧依存性を示す。基板は、外径９０ｍｍ、厚さ１
．９ｍｍのＡ１合金素板にＮｉＰめ）きしたものを研磨
したディスク基板を用いた。この基板上に、まず、イオ
ンビームスパッタ法により、加速電圧１ｋＶ、ターゲッ
ト電流密度０　、３５　ｍＡ／　Ｃｍ’　、基板温度１
６０ｔの条件で、Ｔｉ下地膜を３０ｎｍ形成する。その
後、イオンビームスパッタ法により、加速電圧１ｋＶ、
ターゲット電流密度０．３ｍＡ／ｃｍ２、基板温度１６
０℃の条件で、ＣｏＣｒ膜を形成した。アシストイオン
ビームを加えるのはＣｏＣｒ膜の形成時で、アシストイ
オンビームの基板での電流密度０．０８ｍＡ／ｃｍ”、
基板へのアシストイオンビーム入射角２３°　とし、ア
シストイオンビーム加速電圧を０■〜１ｋＶの範囲で変
化させて、７つの試料を作製した。アシストイオンビー
ム加速電圧がＯｖの場合はアシストイオンビームを加え
なかった試料である。得られた試料の、膜面に垂直方向
の保磁力Ｈｃ上を白丸実線、面内方向の保持力ＨＣ／／
を黒丸実線、面内方向のＢＨカーブの角形比Ｓｑ／／を
破線でグラフに示した。この第２図のグラフから以下の
ことを読み取ることができる。

まず、アシストイオンビームを照射しながらＣｏＣｒ膜
を作製した試料では、アシストイオンビームを加えない
試料よりも高い垂直方向の保磁力Ｈｃ上を得ることがで
きる。ＣｏＣｒ膜の磁気特性においてＨｃ上はある程度
高くする必要があり、これは従来、基板温度を上げるこ
とにより達成されていた。しかし、本発明の方法を用い
れば、基板温度を必要以上に上げることなく、高いＨｅ
工値の媒体を得ることができる。

また、アシストイオンビームを加えることにより膜面内
方向の保磁力Ｈｅ／／は低下する。これは本発明の方法
により作製された媒体が優れた垂直配向性を示している
ことの現れである。Ｈｃ／／値の低い垂直媒体をリング
形ヘッドで記録再生する場合にはヘッド磁界の水平成分
が強調されないから、本発明の方法により作製された媒
体は垂直磁気記録媒体として優れた磁気特性を示すとい
うことができる。

さらに、ＣｏＣｒ膜の初期堆積層、すなわち整った六方
晶系が得られていない層の厚さを反映する値である５９
７７は、アシストイオンビームを加えなかった試料では
０．０８であるが、アシストイオンビームを加えた試料
ではいずれも０．０５以下の低い値をとることが分かる
。このことは本発明のＣｏＣｒ膜が堆積初期から良好な
結晶状態で形成されており、垂直配向性が優れているこ
とを示している。

なお、以上に述べたアシストイオンビームを加えること
によるＣｏＣｒｌｌｙ％の磁気特性の改善において、ア
シストイオンビーム加速電圧を大きくすることは特に必
要ではない。第２図のグラフからも分るように、磁気特
性の改善はアシストイオンビームなしの試料とアシスト
イオンビーム加速電圧が（ＯＶ以外で）最も小さい試料
との間で顕著に表れており、また、アシストイオンビー
ム加速電圧を大きくすることによっては特に目覚ましい
磁気特性の改善は見られない。これはアシストイオンビ
ームを加えること自体が最も重要であることを示してい
る。

第３図は、上と同じ条件で作製された試料の、ＣｏＣｒ
膜の析出速度とアシストイオンビーム加速電圧との関係
を示すグラフである。アシストイオンビーム電流は基板
上で０．０８ｍＡ／ｃｍ’で一定として、アシストイオ
ンビーム加速電圧をＯｖ〜１ｋＶの範囲で変化させた。

アシストイオンビーム加速電圧がＯ■の場合はアシスト
イオンビームを加えなかった試料である。その結果、ア
シストイオンビーム加速電圧が大きくなるほど析出速度
は減少し、１ｋＶではアシストイオンビームを加えない
時に比べて析出速度は６０％程度にまで遅くなってしま
う。しかし、先にも述べたように、アシストイオンビー
ムを加えることによるＣｏＣｒ膜の磁気特性の改善はア
シストイオンビーム加速電圧が大きくなくても充分に得
られるので、媒体の生産効率を著しく低下させない程度
のアシストイオンビーム加速電圧（例えば４００Ｖ以下
）とすればアシストイオンビームを加えない時とほぼ同
一の析出速度を得ることができる。

第４図（ａ）、（ｂ）は、外径９０ｍｍ、厚さ１．２５
ｍｍのＮｉＰメツキＡ１合金素板を表面研磨したディス
ク基板に、イオンビームスパッタ法によりＴｉ下地膜を
加速電圧１ｋＶ、ターゲット電流密度０．３ｍＡ／ｃｍ
’の条件で３０ｎｍ設けた後、同じスパッタ条件で基板
温度を１６０℃とし、Ｔｉ下地膜面上にＣｏＣｒ膜を０
．３μｍ形成した試料について、表面粗さをタリステッ
プで測定したものである。第４図（ａ）はアシストイオ
ンビームな加えない試料の結果であり、第４図（ｂ）は
加速電圧１ｋＶ、基板電流密度０．１３ｍＡ／ｃｍ２の
条件でアシストイオンビームを加えなからＣｏＣｒ膜を
形成した試料の結果である。第４図（ａ）、（ｂ）にお
いて、グラフの縦１目盛は２０ｎｍ、横１目盛は５μｍ
である。この図から、ＪＩＳのＢＯ６０１で規定される
最大高さは、アシストを行、わない場合には２０ｎｍで
あるのに対し、アシストを行った場合には１０ｎｍに減
少することが分る。従って、アシストを行うことはＣｏ
Ｃｒ媒体のディスク表面の凹凸を緩和し滑らかにする効
果のあることが明らかである。

第５図は、サファイヤ製スライダにＡＥ素子センサーを
装着したヘッドを用いて、一定回転数で回転するディス
ク媒体上の決められたトラック最外径７０ｍｍから最内
径４０ｍｍにわたり走査させ、ディスクとヘッドが接触
あるいは衝突する回数を測定した結果を示したものであ
る。第５図の曲線Ａは、第４図（ａ）、（ｂ）で用いた
試料と同条件でディスク基板面にＴｉ下地膜を形成後、
アシストイオンビーム照射無しの状態で基板温度１６０
℃、加速電圧１ｋＶ、ターゲット電流密度０．３ｍＡ／
ｃｍ’の条件でＣｏＣｒ膜を９．５μｍ形成し、さらに
５ｉｎ２保護膜を２０ｎｍ形成した磁気ディスクについ
ての結果である。

また、曲線Ｂは、他の作製条件は曲線Ａのものと同じで
あるが、ＣｏＣｒ膜の形成時に加速電圧１ｋＶ、ターゲ
ット電流密度０．１３ｍＡ／ｃｍ２の条件でアシストイ
オンビームを基板に照射した磁気ディスクについての測
定結果である。第５図から明らかなように、ＣｏＣｒ膜
形成時にアシストイオンビームを照射したディスクでは
、基板の表面粗さとほぼ同じ０．０５μｍのヘッド浮上
量（最内径４０ｍｍにおいて）でヘッドと接触を始める
のに対し、アシストイオンビームを照射しない磁気ディ
スクではこれよりも高い浮上量でもヘッドと接触する。

従って、ＣｏＣｒ膜形成時にアシストイオンビームを照
射した磁気ディスクは、磁気ヘッドが低浮上量でも安定
に動作させることができる。

以上のように、本実施例では、イオンビームスパッタ法
によりＴｉ下地膜を形成した基板上にＣｏＣｒ膜を形成
する際に媒体基板にアシストイオンビームを照射するこ
とで、磁気特性に優れた垂直磁気記録媒体を得ることが
できた。すなわち、従来のアシストイオンビームを用い
ない方法により作成したＣｏＣｒ垂直磁気記録媒体に比
較して磁気特性に優れ、かつディスク表面の凹凸が少な
く滑らかで、磁気ヘッドが低浮上量でも安定に動作させ
ることのできる垂直配向媒体を、生産効率を低下させる
こともなく得ることができた。

なお、本実施例ではアシストイオンビームのイオンとし
てアルゴンを用いた場合を示したが、前記イオンとして
ネオン、クリプトン、キセノンを使用することもできる
。

また、本実施例では下地膜の材質として最も好ましい材
質であるＴｉを使用したが、材質はこれに限らず、例え
ばＺｒ、Ｔａ等でもよい。

さらに、本実施例では下地膜をイオンビームスパッタ法
により連続工程で成膜したが、下地膜は別途に生産して
おき、その後にＣ・、ｏ　Ｃｒ膜を形成してもよい。下
地膜の成膜もイオンビームスパッタ法以外のいかなる方
法で行なってもよい。下地膜の膜厚も所望の値とすれば
よい。

ＣｏＣｒ膜を形成する条件も、本実施例で示したものは
一例であり、基板にアシストイオンビームを照射するこ
と以外は、目的に応じて所望の条件に設定すればよい。

さらに、本実施例ではＣｏＣｒ膜の形成にイオンビーム
スパッタ法を用いているが、ＲＦスパッタ法、マグネト
ロンスパッタ法、電子ビーム蒸着法等を用いた場合にも
、基板にアシストイオンビームを照射しなからＣｏＣｒ
膜を堆積すれば、本実施例と同様に本発明の効果が得ら
れる。

［発明の効果］以上に詳しく説明したように、本発明によれば、下地膜
の設けられた媒体基板上へのＣｏＣｒ膜堆積時に基板に
アシストイオンビームを照射することにより、磁気特性
、垂直配向性の良いＣｏＣｒ垂直磁気記録媒体を得るこ
とができた。

さらに、アシストイオンビームを照射しながらＣｏＣｒ
膜を堆積することにより、保磁力を高めるために基板温
度を上げた場合でも、また、ＣｏＣｒ膜厚の比較的厚い
（例えば０．５μｍ）媒体とした場合でも、異常析出粒
子による異常突起の少ない媒体を得ることができた。そ
のため、浮動ヘッドを用いた磁気ディスク装置において
、低いヘッド浮上量でも安定な動作を可能にすることが
できた。

また、本発明は低温プロセスで良好なＣｏＣｒ膜を形成
でき、熱による製品の品質低下も完全に防止でき、信頼
性及び生産効率を高めることが可能となった。

なお、本発明の実施態様として、下地膜の材質にＴｉを
用いることにより、ＣｏＣｒ膜の堆積時の核形成を最も
良好に行うことができ、上記の本発明の効果を最も好適
に実現することが可能となった。

また、本発明でイオンビームスパッタ法によりＣｏＣｒ
膜を形成する場合、ＣｏＣｒ媒体の磁気特性の制御因子
である基板温度、析出速度、動作ガス圧、スパッタパワ
ー等を独立に制御でき、特に作製中の基板温度の管理が
行いやすく、ＣｏＣｒ膜の磁気特性の温度依存性を容易
に制御でき、上記の本発明の効果をより好適に効率良く
実現することが可能となった。この点で本発明は、Ｃｏ
Ｃｒ膜形成の分野におけるイオンビームスパッタ法の利
用性・実用性を高める効果も有している。

以上のように本発明では、従来のアシストイオンビーム
を用いないＲＦスパッタ法、マグネトロンスパッタ法、
イオンビームスパッタ法等により形成されたＣｏＣｒ垂
直媒体に比較して優れた磁気特性を有するＣｏＣｒ垂直
媒体を得ることができ、磁気テープ、磁気ディスク等の
ＣｏＣｒ垂直磁気記録媒体の性能及び信頼性、さらには
磁気ディスク装置の動作の安定性を飛躍的に高めること
が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の作製方法により下地膜及びＣｏＣｒ膜
を形成するためのデュアルイオンビームスパッタ装置を
示す図、第２図は本発明によるＣｏＣｒ垂直磁気記録媒
体の磁気特性のアシストイオンビーム加速電圧依存性と
従来のアシストイオンビームなしで作製したＣｏＣｒ垂
直磁気記録媒体の磁気特性とを比較したグラフ、第３図
は本発明によるＣｏＣｒ垂直磁気記録媒体のＣｏＣｒ膜
析出速度とアシストイオンビーム加速電圧との関係を示
すグラフ、第４図（ａ）、（ｂ）はアシストイオンビー
ムを用いた場合と用いない場合のＣｏＣｒ膜の表面粗さ
を示すグラフ、第５図はアシストイオンビームを用いた
場合と用いない場合の磁気ディスクにおける磁気ヘッド
浮上量とヘッドがディスクに接触・衝突する回数とを示
すグラフである。１・・・イオンガン、２・・・グリッド、３・・・イオ
ンビーム、４・・・Ｔｉターゲット、５・・・ターゲッ
トホルダー、５°・・・ターゲットホルダー回転軸、６
・・・ＣｏＣｒターゲット、７・・・基板ホルダー、８
・・・排気系、９・・・真空チャンバー、１０・・・基
板、１１・・・イオンガン、１２・・・グリッド、１３
・・・アシストイオンビーム。第１図１・・・イオンガン　　　　　２・・・グリッド３・・
・イオンビーム　　　　４・・・Ｔｉターゲット５・・
・ターゲットホルダー　５°・・・ターゲットホルダー
回転軸６・・・ＣｏＣｒターゲット　７・・・基板ホル
ダー８・・・排気系　　　　　　　９・・・真空チャン
バーＩＯ・・・基板　　　　　　　　　１１・・・イオ
ンガン１２・・・グリッド　　　　　　１３・・・アシ
ストイオンビーム。第２図アシストイオンビーム加速電圧（Ｖ）（基板電流密度０．０８ｍＡ／Ｃｍ”　）第３図（ａ）（ｂ）７Ｌｌｌｌ第５図

Claims

【特許請求の範囲】

基板上に核形成用の下地膜を形成後、該下地膜の表面に
ＣｏＣｒ膜を堆積して形成してなる垂直磁気記録媒体の
作製方法において、ＣｏＣｒ膜の形成時にアシストイオ
ンビームを媒体基板に照射することを特徴とする垂直磁
気記録媒体の作製方法。