JPH03183022A - Magnetron sputtering method and production of magnetic recording medium - Google Patents

Magnetron sputtering method and production of magnetic recording medium

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JPH03183022A
JPH03183022A JP32241689A JP32241689A JPH03183022A JP H03183022 A JPH03183022 A JP H03183022A JP 32241689 A JP32241689 A JP 32241689A JP 32241689 A JP32241689 A JP 32241689A JP H03183022 A JPH03183022 A JP H03183022A
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magnetic
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治幸 森田
Kiyosumi Kanazawa
金沢 潔澄
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佐々木 秋典
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Abstract

PURPOSE:To increase the leak components parallel with a target surface to expand a discharge region and to decrease the defects of film formation by specifying the leak magnetic flux density from the target to 200 to 400G in a magnetron sputtering method. CONSTITUTION:The inside of a vacuum chamber of an atmosphere contg. O2 is maintained under 4X10<-4> to 2X10<-3> Torr. A magnet 11 is disposed on the rear of the target 10 essentially consisting of Fe and a magnetic layer of a continuous thin film type essentially consisting of gamma-Fe2O3 is formed on a rigid substrate by reactive sputtering. The max. value of the magnetic flux density component parallel with the target surface is set at 200 to 400G to expand the region where magnetron discharge arises and to increase the efficiency of utilizing the target. Further, the durability of the magnetic layer and the less defects are compatibly obtd. when the relation between the electric power density PD per 1 piece of the target and the flow rate OGF is selected at OGF =(3.7+ or -0.8)PD-(3.90+ or -0.7); OGF>0.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、マグネトロンスパッタ法および磁気記録媒体
の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a magnetron sputtering method and a method for manufacturing a magnetic recording medium.

〈従来の技術〉 計算機等に用いられる磁気ディスク駆動装置には、剛性
基板上に磁性層を設層したハードタイプの磁気ディスク
と浮上型磁気ヘッドとが用いられている。
<Prior Art> A hard type magnetic disk in which a magnetic layer is formed on a rigid substrate and a floating magnetic head are used in magnetic disk drives used in computers and the like.

このような磁気ディスク駆動装置においては従来、塗布
型の磁気ディスクが用いられていたが、磁気ディスクの
大容量化に伴い、磁気特性、記録密度等の点で有利なこ
とから、スパッタ法等の気相成膜法等により設層される
連続薄膜型の磁性層を有する薄膜型磁気ディスクが用い
られるようになっている。
Conventionally, coated magnetic disks have been used in such magnetic disk drive devices, but as the capacity of magnetic disks has increased, sputtering methods have been used because they are advantageous in terms of magnetic properties, recording density, etc. 2. Description of the Related Art Thin-film magnetic disks having a continuous thin-film magnetic layer formed by a vapor deposition method or the like have come into use.

薄膜型磁気ディスクとしては、AI2系のディスク状金
属板にN1−P下地層をめっきにより設層するか、ある
いはこの金属板表面を酸化してアルマイトを形成したも
のを基板とし、この基板上にCr層、Co−Ni等の金
属磁性層、さらにC等の保護潤滑膜をスパッタ法により
順次設層して構成されるものが一般的である。
Thin-film magnetic disks are made by plating an N1-P underlayer on an AI2-based disk-shaped metal plate, or by oxidizing the surface of this metal plate to form alumite. It is generally constructed by sequentially depositing a Cr layer, a metal magnetic layer such as Co--Ni, and a protective lubricant film such as C by sputtering.

しかし、Co−Ni等の金属磁性層は耐食性が低く、さ
らに硬度が低く、信頼性に問題が生じる。 これに対し
、特開昭62−43819号公報、同63−17521
9号公報に記載されているような酸化鉄を主成分とする
磁性薄膜は化学的に安定なため腐食の心配がなく、また
、充分な硬度を有している。
However, a metal magnetic layer such as Co--Ni has low corrosion resistance and low hardness, causing problems in reliability. On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 62-43819 and 63-17521
The magnetic thin film mainly composed of iron oxide as described in Japanese Patent No. 9 is chemically stable, so there is no fear of corrosion, and it also has sufficient hardness.

〈発明が解決しようとする課題〉 酸化鉄を主成分とする磁性層は、通常、y−FezOs
あるいはCoを含有するγ−Fetusから構成される
<Problem to be solved by the invention> A magnetic layer containing iron oxide as a main component is usually made of y-FezOs.
Alternatively, it is composed of γ-Fetus containing Co.

γ−FezO□磁性層は、通常、直接法または間接法に
より形成される。
The γ-FezO□ magnetic layer is usually formed by a direct method or an indirect method.

直接法としては、通常、直接中性法、直接還元法、直接
酸化法が用いられている。
As direct methods, direct neutralization methods, direct reduction methods, and direct oxidation methods are usually used.

直接中性法は、Arガス雰囲気中において、Fe50<
ターゲットを用いてFeJ4膜を形成し、これを酸化し
てγ−Fe、rs膜を得る方法である。
In the direct neutralization method, Fe50<
This is a method of forming a FeJ4 film using a target and oxidizing it to obtain a γ-Fe, rs film.

直接還元法は、Haガスを含有するArガス雰囲気中に
おいて、α−Fetrsターゲットを用いてFem04
膜を形成し、これを酸化してγ−Fezes膜を得る方
法である。
The direct reduction method uses an α-Fetrs target to reduce Fem04 in an Ar gas atmosphere containing Ha gas.
This method forms a film and oxidizes it to obtain a γ-Fezes film.

直接酸化法は、02ガスを含有するArガス雰囲気中に
おいて、Feターゲットを用いて反応性スパッタを行な
ってFe50+膜とし、これを酸化してγ−Fe2O3
膜を得る方法である。
In the direct oxidation method, reactive sputtering is performed using an Fe target in an Ar gas atmosphere containing 02 gas to form a Fe50+ film, which is then oxidized to form γ-Fe2O3.
This is a method for obtaining membranes.

また、間接法は、02ガスを含有するArガス雰囲気中
において、Feターゲットを用いて反応性スパッタを行
なってα−Fears膜を形成し、これを還元してFe
1g4膜とし、さらに酸化を行なってγ−Fears膜
を得る方法である。
In addition, in the indirect method, reactive sputtering is performed using an Fe target in an Ar gas atmosphere containing 02 gas to form an α-Fears film, and this is reduced to form an Fe
In this method, a 1g4 film is formed and further oxidized to obtain a γ-Fears film.

これらのいずれの方法においても、高いスパッタ速度が
得られることから、通常、マグネトロンスパッタ法が用
いられている。
In any of these methods, magnetron sputtering is usually used because a high sputtering rate can be obtained.

マグネトロンスパッタ法では、不活性ガスを導入した真
空槽中にターゲットを設け、このターゲット裏面側に磁
石を設けて、ターゲット表面の近傍で電界と磁界とが直
交するマグネトロン放電を生じさせる。 このような構
成では、電子がターゲット表面近傍で連続的な軌跡を描
くように運動するため、イオン密度が高まってターゲッ
トに衝突するイオンが増大し、ターゲット表面と対向し
て設けられている基板への付着速度も増大する。
In the magnetron sputtering method, a target is provided in a vacuum chamber into which an inert gas is introduced, and a magnet is provided on the back side of the target to generate a magnetron discharge in which an electric field and a magnetic field are perpendicular to each other near the target surface. In such a configuration, the electrons move in a continuous trajectory near the target surface, increasing the ion density and increasing the number of ions that collide with the target. The rate of deposition of is also increased.

一般に、スパッタ法ではスパッタが進むにつれてターゲ
ットが侵食されるが、マグネトロンスパッタではターゲ
ットが局部的に侵食される。
Generally, in sputtering, the target is eroded as sputtering progresses, but in magnetron sputtering, the target is locally eroded.

第1図はマグネトロンスパッタ装置の主要部を示す断面
図であり、ターゲット10は図示されるように侵食され
る。
FIG. 1 is a sectional view showing the main part of the magnetron sputtering apparatus, and the target 10 is eroded as shown.

このときの侵食領域は、漏洩磁界の方向がターゲット表
面とほぼ平行である領域に対応するが、従来のマグネト
ロンスパッタではこの領域が狭く、高価なターゲツト材
の利用効率が低いものであった。
The eroded region at this time corresponds to the region where the direction of the leakage magnetic field is approximately parallel to the target surface, but in conventional magnetron sputtering, this region is narrow and the efficiency of using expensive target material is low.

また、スパッタ時の雰囲気によっては、ターゲット表面
の侵食部分以外の領域が酸化等により変化を受けたり、
スパッタ粒子が再付着したりして、表面変質層を生じる
ことがある。 そして、スパッタが進行するにつれて侵
食部の深さが増加すると共にその面積が増加するため、
表面変質層が弾は出し、弾は出た異物がスパッタ膜へ混
入あるいは付着することがある。
Also, depending on the atmosphere during sputtering, areas other than the eroded parts of the target surface may undergo changes due to oxidation, etc.
Sputtered particles may re-deposit, resulting in a surface-altered layer. As sputtering progresses, the depth of the eroded portion increases and its area increases.
The surface-altered layer emits bullets, and the foreign matter ejected from the bullets may mix into or adhere to the sputtered film.

ところが、上記した薄膜型磁気ディスクの磁性薄膜では
主としてデジタル記録を行なうために、極めて低い膜欠
陥が要求される。 このため、磁性薄膜中への異物の混
入や付着を極めて低く抑える必要がある。
However, since the magnetic thin film of the above-mentioned thin film type magnetic disk is mainly used for digital recording, extremely low film defects are required. For this reason, it is necessary to suppress the mixing and adhesion of foreign matter into the magnetic thin film to an extremely low level.

例えば、γ−FeaOsMi性層を形成する際に上記し
た直接酸化法を用いる場合、O,ガスを含有するArガ
ス雰囲気中においてFeターゲットを用いて反応性スパ
ッタを行なうため、ターゲット表面の侵食領域以外の表
面が酸化されたリスバック粒子が再付着したりして、黒
変部が現われる。
For example, when using the above-mentioned direct oxidation method to form a γ-FeaOsMi layer, reactive sputtering is performed using an Fe target in an Ar gas atmosphere containing O and gas, so the γ-FeaOsMi layer is formed in areas other than the eroded areas of the target surface. Lisback particles whose surfaces have been oxidized re-deposit, resulting in blackened areas.

そして、スパッタが繰り返されるに従って、侵食領域の
深さが増加すると共に侵食領域の面積も増加し、この黒
変部もスパッタされることになり、黒変部が塊状で弾は
出たりするため、基板に堆積するFe3On膜へ弾は出
た異物の混入や付着が生じ、あるいはスパッタ後にこれ
らの付着物がFe504膜表面から剥離したりし、これ
らの部分が膜欠陥となる。
As the sputtering is repeated, the depth of the eroded area increases and the area of the eroded area also increases, and this blackened area is also sputtered, and the blackened area becomes lumpy and the bullets come out. Foreign matter ejected from the bullets may enter or adhere to the Fe3On film deposited on the substrate, or these deposits may peel off from the surface of the Fe504 film after sputtering, resulting in film defects in these areas.

本発明は、このような事情からなされたものであり、欠
陥の少ないスパッタ膜が得られ、しかもターゲットの利
用効率の高いマグネトロンスパッタ法と、膜欠陥の少な
い連続薄膜型の磁性層を有する磁気記録媒体の製造方法
とを提供することを目的とする。
The present invention has been made under these circumstances, and utilizes a magnetron sputtering method that allows sputtered films with few defects and high target utilization efficiency, and a magnetic recording method having a continuous thin film type magnetic layer with few film defects. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a medium.

く課題を解決するための手段〉 このような目的は、下記(1)〜(4)の本発明により
達成される。
Means for Solving the Problems> Such objects are achieved by the following inventions (1) to (4).

(1)真空槽内にターゲットを設け、前記ターゲット裏
面側に磁石を配置し、前記ターゲット表面と対向して基
板を配置したマグネトロンスパッタ装置を用い、マグネ
トロンスパッタにより前記基板表面にスパッタ膜を堆積
させる方法において、 前記ターゲット表面における磁束密度の前記ターゲット
表面と平行方向成分の最大値を、200〜400Gに設
定することを特徴とするマグネトロンスパッタ法。
(1) A sputtered film is deposited on the substrate surface by magnetron sputtering using a magnetron sputtering device in which a target is provided in a vacuum chamber, a magnet is placed on the back side of the target, and a substrate is placed facing the target surface. A magnetron sputtering method, characterized in that a maximum value of a component of magnetic flux density on the target surface in a direction parallel to the target surface is set to 200 to 400G.

(2)前記真空槽内を4 、 OX 10−’Torr
〜2 、 OX 10−3Torrの圧力に保持して行
なう上記(1)に記載のマグネトロンスパッタ法。
(2) The inside of the vacuum chamber was heated to 4, OX 10-'Torr.
~2. The magnetron sputtering method according to the above (1), which is carried out while maintaining the pressure at OX 10-3 Torr.

(3)γ−Fearsを主成分とする連続薄膜型の磁性
層を剛性基板上に形成する工程を有し、この工程におい
てFeを主成分とするターゲットを用いて02ガスを含
有する雰囲気中で反応性スパッタを行なうに際し、この
反応性スパッタを上記(1)または(2)に記載のマグ
ネトロンスパッタ法により行なうことを特徴とする磁気
記録媒体の製造方法。
(3) It has a step of forming a continuous thin film type magnetic layer mainly composed of γ-Fears on a rigid substrate, and in this step, a target mainly composed of Fe is used in an atmosphere containing 02 gas. A method for manufacturing a magnetic recording medium, characterized in that when performing reactive sputtering, this reactive sputtering is performed by the magnetron sputtering method described in (1) or (2) above.

(4)前記ターゲット1個あたりにおける電力密度P 
D (Watt/am”)とO2ガス流量OGF(SC
CM)との関係を、 OGF= (3,7±0.8)PD (3,9±0.7) かつ OGF>0 として、前記反応性スパッタによりFe50<膜を形成
する上記(3)に記載の磁気記録媒体の製造方法。
(4) Power density P per target
D (Watt/am”) and O2 gas flow rate OGF (SC
CM) as OGF = (3,7 ± 0.8) PD (3,9 ± 0.7) and OGF > 0. A method of manufacturing the magnetic recording medium described above.

く作用〉 本発明では、マグネトロンスパッタ法においてターゲッ
トからの漏洩磁束密度を200〜400Gとするので、
ターゲット表面から漏洩する磁界のうち、ターゲット表
面にほぼ平行な成分が増加し、マグネトロン放電の生じ
る領域が拡大する。 このため、ターゲットの侵食領域
が拡大し、ターゲットの利用効率が増大する。
Effect> In the present invention, since the leakage magnetic flux density from the target is set to 200 to 400G in the magnetron sputtering method,
Of the magnetic field leaking from the target surface, the component substantially parallel to the target surface increases, and the area where magnetron discharge occurs expands. Therefore, the eroded area of the target is expanded, and the target utilization efficiency is increased.

そして、このように侵食領域が拡大するため、得られる
スパッタ膜の欠陥が減少する。
Since the eroded region is expanded in this way, defects in the resulting sputtered film are reduced.

このような本発明のマグネトロンスパッタ法は、反応性
スパッタ、特に反応ガスとしてO3を用いる反応性スパ
ッタに適用した場合に効果が高い。
The magnetron sputtering method of the present invention is highly effective when applied to reactive sputtering, particularly reactive sputtering using O3 as a reactive gas.

例えば、直接酸化法によりγ−Fetrs磁性膜を形成
する場合、Feターゲットを用いて02ガスを含有する
Arガス雰囲気中でFe504膜を形成するが、従来は
侵食領域が狭かったために侵食領域以外のターゲット表
面に黒変異物層が生じ、スパッタの進行に伴ってこの黒
変異物層が弾は出て基板のスパッタ膜に混入ないし付着
し、膜欠陥を生じていた。
For example, when forming a γ-Fetrs magnetic film by the direct oxidation method, a Fe504 film is formed using an Fe target in an Ar gas atmosphere containing 02 gas. A black mutant layer was formed on the target surface, and as sputtering progressed, this black mutant layer was ejected and mixed into or adhered to the sputtered film on the substrate, causing film defects.

しかし、本発明によれば、侵食領域がスパッタ開始時か
ら広いため、Feターゲット表面の黒変異物層形成が防
止され、異物がFezO4膜へ混入することが減少し、
最終的に膜欠陥の極めて少ないγ−FerOs磁性層が
得られる。
However, according to the present invention, since the erosion region is wide from the start of sputtering, the formation of a black substance layer on the surface of the Fe target is prevented, and the incorporation of foreign substances into the FezO4 film is reduced.
Finally, a γ-FerOs magnetic layer with extremely few film defects is obtained.

このため本発明により得られる磁気記録媒体では膜欠陥
に起因するエラーが著しく減少する。
Therefore, errors caused by film defects are significantly reduced in the magnetic recording medium obtained according to the present invention.

〈具体的構成〉 以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。<Specific configuration> Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be explained in detail.

本発明はマグネトロンスパッタ法に適用される。The present invention is applied to magnetron sputtering.

第1図にマグネトロンスパッタ装置の主要部分の構成の
1例を示す。
FIG. 1 shows an example of the configuration of the main parts of a magnetron sputtering apparatus.

本発明に用いるマグネトロンスパッタ装置に特に制限は
なく、例えば第1図に示すような構成を有する通常のマ
グネトロンスパッタ装置を用いればよい。
The magnetron sputtering device used in the present invention is not particularly limited, and for example, a normal magnetron sputtering device having a configuration as shown in FIG. 1 may be used.

第1図に示される構成では、不活性ガス、反応ガス等の
雰囲気ガスを導入した真空槽(図示せず)中にターゲッ
ト10が設けられ、このターゲツト10裏面側に磁石1
1が配置され、ターゲット10表面と対向して基板(図
示せず)が配置される。 そして、ターゲットlOが陰
極とされ、図示のように陽極12が設けられるか、ある
いは基板や真空槽が陽極とされる。
In the configuration shown in FIG. 1, a target 10 is provided in a vacuum chamber (not shown) into which an atmospheric gas such as an inert gas or a reactive gas is introduced, and a magnet 1 is placed on the back side of the target 10.
1 is placed, and a substrate (not shown) is placed facing the surface of the target 10. Then, the target IO is used as a cathode, and an anode 12 is provided as shown in the figure, or a substrate or a vacuum chamber is used as an anode.

このようなマグネトロンスパッタ装置では、陰極と陽極
間に電界を印加すると、ターゲット表面の近傍で電界と
磁界とが直交するマグネトロン放電が生じ、電子がター
ゲット表面近傍で連続的な軌跡を描くように運動する。
In such magnetron sputtering equipment, when an electric field is applied between the cathode and anode, a magnetron discharge is generated near the target surface where the electric field and magnetic field are orthogonal, and electrons move in a continuous trajectory near the target surface. do.

 この電子により不活性ガスがプラズマ化され、生じた
イオンがターゲット表面に衝突してスパッタが行なわれ
、ターゲットから飛び出した原子が基板表面に堆積して
スパッタ膜を形成する。
The inert gas is turned into plasma by the electrons, and the generated ions collide with the target surface to perform sputtering, and atoms ejected from the target are deposited on the substrate surface to form a sputtered film.

本発明では、このようなマグネトロンスパッタ法におい
て、ターゲット表面からの漏洩磁束密度を200〜40
0G、好ましくは200〜300Gとなるように設定す
る。
In the present invention, in such a magnetron sputtering method, the leakage magnetic flux density from the target surface is set to 200 to 40.
It is set to 0G, preferably 200 to 300G.

ここで漏洩磁束密度とは、漏洩磁束密度のターゲット表
面と平行方向成分の最大値であり、ターゲット表面にお
いて測定された値である。
Here, the leakage magnetic flux density is the maximum value of the component of the leakage magnetic flux density in a direction parallel to the target surface, and is a value measured on the target surface.

なお、スパッタを繰り返すことによりターゲットは侵食
されて表面に凹部が生じるが、このような場合、凹部の
表面において磁束密度を測定する。
Note that repeated sputtering erodes the target and creates recesses on the surface, but in such a case, the magnetic flux density is measured on the surface of the recesses.

また、磁束密度の測定は、ホール素子等を用いたガウス
メータにより行なうことができる。
Further, the magnetic flux density can be measured using a Gaussmeter using a Hall element or the like.

漏洩磁束密度をこの範囲とすることにより、ターゲット
表面にほぼ平行方向の磁束の割合が増加し、マグネトロ
ン放電の生じる領域が拡大する。
By setting the leakage magnetic flux density within this range, the proportion of magnetic flux in a direction substantially parallel to the target surface increases, and the region where magnetron discharge occurs is expanded.

漏洩磁束密度がこの範囲未満であるとマグネトロン放電
が生じにくくなり、この範囲を超えるとターゲットの侵
食面積が臨界的に減少する。
When the leakage magnetic flux density is below this range, magnetron discharge is difficult to occur, and when it exceeds this range, the eroded area of the target is critically reduced.

なお、スパッタ時の漏洩磁界の強度は一定であることが
好ましいが、上記範囲内で変化してもよい。
The intensity of the leakage magnetic field during sputtering is preferably constant, but may vary within the above range.

また、スパッタの繰り返しによりターゲットが侵食され
ると共に漏洩磁束密度は変化するが、この場合、漏洩磁
束密度を上記範囲内に保つために、ターゲットに印加す
る電力、使用時間等をモニターしながらターゲット裏面
での磁界強度を変更できる構成とすることが好ましい。
In addition, the leakage magnetic flux density changes as the target is eroded by repeated sputtering, but in this case, in order to keep the leakage magnetic flux density within the above range, the power applied to the target, the usage time, etc. are monitored and the back surface of the target is It is preferable to adopt a configuration in which the magnetic field strength at the position can be changed.

 ターゲット裏面での磁界強度を変更するためには、制
御が容易であることから磁石として電磁石を用いること
が好ましいが、この他、磁石として永久磁石を用い、磁
石とターゲットとの距離を制御する構成としてもよい。
In order to change the magnetic field strength on the back surface of the target, it is preferable to use an electromagnet as the magnet because it is easy to control, but there is also a configuration in which a permanent magnet is used as the magnet and the distance between the magnet and the target is controlled. You can also use it as

本発明では、漏洩磁界の強度を上記範囲とし、さらに、
真空槽内のガスの圧力、すなわちスパッタ圧力を4.0
XIO−’Torr〜2.Qx10−’Torrとする
ことが好ましい。
In the present invention, the strength of the leakage magnetic field is set to the above range, and further,
The gas pressure in the vacuum chamber, that is, the sputtering pressure, was set to 4.0.
XIO-'Torr~2. It is preferable to set it as Qx10-'Torr.

スパッタ圧力がこのように低くなると、上記した低漏洩
磁界強度による効果に加え、ターゲット表面での侵食領
域がさらに拡がり、Fe504膜への異物の混入が格段
と減少する。
When the sputtering pressure is reduced in this manner, in addition to the effect of the low leakage magnetic field strength described above, the erosion area on the target surface is further expanded, and the contamination of foreign matter into the Fe504 film is significantly reduced.

スパッタ圧力がこの範囲未満となるとマグネトロン放電
が生じにくくなり、この範囲を超えると侵食領域のさら
なる拡がりが期待できなくなる。
When the sputtering pressure is less than this range, magnetron discharge is difficult to occur, and when it exceeds this range, further expansion of the eroded region cannot be expected.

以下、本発明のマグネトロンスパッタ法の好ましい適用
例として、本発明の磁気記録媒体の製造方法について説
明する。
The method for manufacturing a magnetic recording medium of the present invention will be described below as a preferred application example of the magnetron sputtering method of the present invention.

本発明では、γ−Fearsを主成分とする連続薄膜型
の磁性層を剛性基板上に形成する際に、上記したマグネ
トロンスパッタ方法を用いる。
In the present invention, the above-described magnetron sputtering method is used when forming a continuous thin film type magnetic layer containing γ-Fears as a main component on a rigid substrate.

γ−Felonを主成分とする連続薄膜型の磁性層は、
上記したように直接法または間接法により形成される。
The continuous thin film type magnetic layer whose main component is γ-Felon is
As described above, it is formed by a direct method or an indirect method.

直接法は、まずFe3Oa膜を形成し、これを酸化して
γ−Fetus膜を得る方法である。
The direct method is a method in which a Fe3Oa film is first formed and then oxidized to obtain a γ-Fetus film.

直接法においてFe504膜を形成する方法としては、
前記したようにFeを主成分とするターゲットを用いて
02ガスを含有するArガス雰囲気中にて行なう直接酸
化法、ターゲットに(1−Fezesを用いて還元性雰
囲気にて行なう直接還元法、ターゲットにFexO4を
用いる直接中性法が挙げられる。
As a method for forming a Fe504 film using the direct method,
As mentioned above, the direct oxidation method is carried out in an Ar gas atmosphere containing 02 gas using a target mainly composed of Fe, the direct reduction method is carried out in a reducing atmosphere using (1-Fezes), and the target Another example is the direct neutralization method using FexO4.

これらの方法において、スパッタ膜への異物の混入ない
し付着が最も生じ易いのは直接酸化法であるので、本発
明は直接酸化法に適用されることが好ましい。
Among these methods, it is the direct oxidation method that is most likely to cause foreign matter to be mixed into or attached to the sputtered film, and therefore the present invention is preferably applied to the direct oxidation method.

また、直接酸化法は、スパッタ制御が容易で、成膜速度
が高いことなどからも好ましい。
Further, the direct oxidation method is preferable because sputtering can be easily controlled and the film formation rate is high.

本発明では、直接酸化法におけるFe504膜形成時に
、ターゲット表面での漏洩磁束密度の範囲およびスパッ
タ圧力(Arガスと02ガスとの合計圧力)範囲を、前
記した範囲とする。 このような条件で反応性マグネト
ロンスパッタを行なうことにより、ターゲット表面に黒
変異物層が形成されることを抑制でき、欠陥の極めて少
ない磁性層が得られる。
In the present invention, when forming the Fe504 film using the direct oxidation method, the leakage magnetic flux density range and sputtering pressure (total pressure of Ar gas and 02 gas) range at the target surface are set to the above ranges. By performing reactive magnetron sputtering under such conditions, the formation of a black variant layer on the target surface can be suppressed, and a magnetic layer with extremely few defects can be obtained.

なお、磁性層の耐久性を向上させるためには、ターゲッ
ト1個あたりにおける電力密度P D (Watt/c
m”)と02ガス流量OGF(SCCM)との関係を、 OGF=  (3,7±0. 8)  PD−(3,9
±0.7) かつ OGF>0 とすることが好ましい。
Note that in order to improve the durability of the magnetic layer, the power density per target P D (Watt/c
m”) and the 02 gas flow rate OGF (SCCM), OGF= (3,7±0.8) PD-(3,9
±0.7) and OGF>0.

このような条件にて反応性スパッタを行なうことにより
、磁性層の耐久性、特にC8S耐久性は極めて高いもの
となる。
By performing reactive sputtering under such conditions, the durability of the magnetic layer, especially the C8S durability, becomes extremely high.

02ガス流量と電力密度とをこのような関係とした場合
、ターゲット表面に黒色変質層が生じ易く、結果として
磁性層の欠陥が発生し易いが、本発明を適用することに
より高い耐久性と少ない欠陥とを両立することが可能と
なる。
02 When the gas flow rate and power density are in such a relationship, a black denatured layer is likely to occur on the target surface, and as a result, defects in the magnetic layer are likely to occur, but by applying the present invention, high durability and fewer It becomes possible to achieve both defects and defects.

なお、本発明において、02ガスは基板近傍に導入する
ことが好ましい。
Note that in the present invention, it is preferable that the 02 gas be introduced near the substrate.

直接法によるFe1O+薄膜形成の詳細は、電子通信学
会論文誌’80/9 Vol、J63(: NQ、9 
p、609−616に記載されており、本発明ではこれ
に準じて磁性層の形成を行なうことが好ましい。
Details of Fe1O+ thin film formation by the direct method can be found in the Journal of the Institute of Electronics and Communication Engineers '80/9 Vol. J63 (: NQ, 9
p, 609-616, and in the present invention, it is preferable to form the magnetic layer according to this.

なお、本発明では、高周波マグネトロンスバッタ法を用
いることが好ましい。
Note that in the present invention, it is preferable to use a high frequency magnetron batter method.

スパッタ法により成膜されたFe3Onは、γ−Fea
rsにまで酸化される。
Fe3On deposited by sputtering is γ-Fea
oxidized to rs.

この酸化は、02ガス分圧0.05〜0.8気圧程度、
全圧0.5〜2気圧程度の雰囲気中での熱処理によって
行なわれればよく、通常、大気中熱処理によって行なわ
れることが好ましい。
This oxidation occurs at a partial pressure of 02 gas of about 0.05 to 0.8 atm.
The heat treatment may be carried out in an atmosphere with a total pressure of about 0.5 to 2 atmospheres, and it is usually preferable to carry out the heat treatment in the atmosphere.

熱処理における保持温度は200〜400℃、特に25
0〜350℃であることが好ましく、温度保持時間は、
10分〜lO時間、特に1時間〜5時間であることが好
ましい。
The holding temperature during heat treatment is 200 to 400°C, especially 25°C.
The temperature is preferably 0 to 350°C, and the temperature holding time is
Preferably the time is 10 minutes to 10 hours, especially 1 hour to 5 hours.

なお、γ−Fezesを主成分とする磁性層中には、耐
久性を向上させるためにα−Fe2rsが含有されるこ
とが好ましい。 α−Fe2rsの含有量を耐久性向上
に有効な程度とするためには、上記熱処理に際し、昇温
速度を3.5〜20’C/min、特に5.0〜12℃
/ m i nとすることが好ましい。
Note that it is preferable that α-Fe2rs is contained in the magnetic layer containing γ-Fezes as a main component in order to improve durability. In order to keep the content of α-Fe2rs at an effective level for improving durability, the temperature increase rate should be set at 3.5 to 20'C/min, especially 5.0 to 12'C/min during the above heat treatment.
/ min is preferable.

なお、昇温速度は一定であってもよく、漸増あるいは漸
減させてもよく、また、複数の昇温速度を組み合わせて
保持温度まで昇温させてもよい。
Note that the temperature increase rate may be constant, gradually increased or decreased, or a plurality of temperature increase rates may be combined to increase the temperature to the holding temperature.

磁性層中には必要に応じてC01TL、Cu等を添加さ
せてもよく、また、成膜雰囲気中に含まれるAr等が含
有されていてもよい。
If necessary, C01TL, Cu, etc. may be added to the magnetic layer, and Ar, etc. contained in the film forming atmosphere may be contained.

Coは保磁力を調整するために有効な元素である。 磁
性層中のCoの含有量は、Feを10wt%以下置換す
る程度とすることが好ましい。 また、磁性層にCoを
含有させるためには、Coを含有するFeターゲットを
用いればよい。
Co is an effective element for adjusting coercive force. The content of Co in the magnetic layer is preferably such that it replaces Fe by 10 wt% or less. Further, in order to make the magnetic layer contain Co, a Fe target containing Co may be used.

磁性層の層厚は、生産性、磁気特性等を考慮して、50
0〜3000人程度とすることが好ましい。
The thickness of the magnetic layer is set at 50 mm in consideration of productivity, magnetic properties, etc.
It is preferable to set the number to about 0 to 3000 people.

なお、間接法は、02ガスを含有するArガス雰囲気中
において、Feターゲットを用いて反応性スパッタを行
なってα−Fe2rs膜を形成し、これを還元してFe
504膜とし、さらに酸化を行なってγ−FaヨO1膜
を得る方法である。 この間接法では、上記した直接酸
化法と同様にFeを主成分とするターゲットを酸化性雰
囲気にてスパッタする工程を有し、しかも雰囲気中の0
2ガス量が多いため、本発明は極めて有効である。
In the indirect method, reactive sputtering is performed using an Fe target in an Ar gas atmosphere containing 02 gas to form an α-Fe2rs film, which is reduced to form Fe2rs.
504 film, and further oxidation is performed to obtain a γ-FaYO1 film. This indirect method, like the above-mentioned direct oxidation method, includes a step of sputtering a target containing Fe as a main component in an oxidizing atmosphere, and also
Since the amount of two gases is large, the present invention is extremely effective.

このような磁性層が表面に形成される剛性基板としては
、下地層などを設層する必要がなく製造工程が簡素にな
ること、また、研磨が容易で表面粗さの制御が簡単であ
ること、磁性層の形成時およびその表面粗さ制御のため
の熱処理に耐えることなどから、ガラスを用いることが
好ましい。
For a rigid substrate on which a magnetic layer is formed on the surface, the manufacturing process is simplified as there is no need to provide an underlayer, and it is also easy to polish and control the surface roughness. It is preferable to use glass because it can withstand heat treatment during the formation of the magnetic layer and to control its surface roughness.

ガラスとしては、強化ガラス、特に、化学強化法による
表面強化ガラスを用いることが好ましい。
As the glass, it is preferable to use tempered glass, particularly surface-strengthened glass obtained by chemical strengthening.

また、磁性層上には、有機化合物を含有する潤滑膜や無
機保護膜などを設けてもよい。
Furthermore, a lubricating film containing an organic compound, an inorganic protective film, or the like may be provided on the magnetic layer.

本発明のマグネトロンスパッタ法は、このような磁気記
録媒体の磁性層形成に限らず、例えば、半導体製造プロ
セスにおけるS i Oa、S i s N 4 、T
 i N膜の形成等、反応性スパッタを用いる種々の用
途に好適である。 また、ターゲットを有効に利用でき
るという効果は、反応性スパッタ以外の通常のマグネト
ロンスパッタ法に適用した場合でも実現する。
The magnetron sputtering method of the present invention is not limited to forming a magnetic layer of such a magnetic recording medium, but is also applicable to, for example, S i Oa, S i S N 4 , T
It is suitable for various uses using reactive sputtering, such as the formation of iN films. Furthermore, the effect of effectively utilizing the target can be achieved even when ordinary magnetron sputtering methods other than reactive sputtering are applied.

〈実施例〉 以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をさらに詳
細に説明する。
<Example> Hereinafter, the present invention will be explained in further detail by giving specific examples of the present invention.

[Fe3O4膜の形成] 外径130mm、内径40mm、厚さ1.9mmのアル
ミノケイ酸ガラス基板を研磨し、さらに化学強化処理を
施した。 化学強化処理は、450℃の溶融硝酸カリウ
ムに10時間浸漬することにより行なった。
[Formation of Fe3O4 Film] An aluminosilicate glass substrate with an outer diameter of 130 mm, an inner diameter of 40 mm, and a thickness of 1.9 mm was polished and further subjected to chemical strengthening treatment. The chemical strengthening treatment was performed by immersing it in molten potassium nitrate at 450°C for 10 hours.

次いで、このガラス基板表面をメカノケミカルポリッシ
ングにより平滑化した。 メカノケミカルポリッシング
には、コロイダルシリカを含む研磨液を用いた。
Next, the surface of this glass substrate was smoothed by mechanochemical polishing. A polishing liquid containing colloidal silica was used for mechanochemical polishing.

研磨後のガラス基板の表面粗さRa+axは50人であ
った。
The surface roughness Ra+ax of the glass substrate after polishing was 50 people.

洗浄後のガラス基板表面に、γ−Fetusを主成分と
する磁性層を直接酸化法により形成した。
A magnetic layer containing γ-Fetus as a main component was formed on the surface of the cleaned glass substrate by a direct oxidation method.

まず、Arガス雰囲気中にて予備スパッタを行ない、F
eターゲット表面の酸化膜を除去した。 次いで、O2
ガスを導入して反応性スパッタを行ない、Fe50<膜
を成膜した。 なお、08ガスは基板近傍に導入した。
First, preliminary sputtering is performed in an Ar gas atmosphere, and F
e The oxide film on the target surface was removed. Then O2
A gas was introduced and reactive sputtering was performed to form a Fe50< film. Note that 08 gas was introduced near the substrate.

この反応性スパッタには、第1図に示す構成を有するマ
グネトロンスパッタ装置を用い、スパッタ条件を変えて
種々のFe3O−膜を形成した。 これらのFe3O4
膜の厚さは2000人とした。
For this reactive sputtering, a magnetron sputtering apparatus having the configuration shown in FIG. 1 was used, and various Fe3O films were formed by changing the sputtering conditions. These Fe3O4
The thickness of the film was 2000 people.

なお、ターゲットの厚さは3mmとした。Note that the thickness of the target was 3 mm.

スパッタ時のターゲット表面の漏洩磁界強度(ターゲッ
ト表面において測定された磁束密度のターゲット表面と
平行方向成分の最大値)、印加電力密度PDおよびター
ゲット1個あたりのO,ガス流量OGFを、表1に示す
Table 1 shows the leakage magnetic field strength of the target surface during sputtering (the maximum value of the component of the magnetic flux density measured on the target surface in the direction parallel to the target surface), the applied power density PD, O per target, and gas flow rate OGF. show.

なお、スパッタの進行に伴なってターゲット表面が侵食
されることにより漏洩磁束密度が変化するが、この実施
例では磁界発生源として電磁石を用い、発生磁界強度を
変化させることにより漏洩磁束密度を一定に保った。
Note that as sputtering progresses, the leakage magnetic flux density changes due to erosion of the target surface, but in this example, an electromagnet is used as the magnetic field generation source, and the leakage magnetic flux density is kept constant by changing the generated magnetic field strength. I kept it.

このようにして形成された各FemO4膜表面を倍率5
0倍の光学顕微鏡により観察し、1cmX1cmの範囲
内に存在する異物の個数を膜表面の任意の4箇所につい
て測定し、その合計を求めた。 結果を表1に示す。
The surface of each FemO4 film formed in this way was examined at a magnification of 5
Observation was made using a 0x optical microscope, and the number of foreign particles present within a 1 cm x 1 cm area was measured at four arbitrary locations on the film surface, and the total was determined. The results are shown in Table 1.

[γ−Fears磁性層の形成J 下記表1に示される各Fe504膜を、空気中で310
℃にて1時間酸化してy−FexOxMi性層とし、磁
気ディスクを得た。
[Formation of γ-Fears magnetic layer J Each Fe504 film shown in Table 1 below was heated in air for 310 min.
It was oxidized for 1 hour at .degree. C. to form a y-FexOxMi layer, and a magnetic disk was obtained.

これらの磁気ディスクに対し、下記磁気ヘッドを用い、
下記の基準でC8S耐久性を評価した。
For these magnetic disks, use the following magnetic head,
C8S durability was evaluated based on the following criteria.

使1目4気こ=L上 ビッカース硬度2200 kgf/■”のAl250x
−Tic基体上に薄膜磁気ヘッド素子を形成した後、磁
気ヘッド形状に加工し、支持バネ(ジンバル)に取りつ
け、空気ベアリング型の浮上型磁気ヘッドを作製した。
1 eye 4 kiko = L top Vickers hardness 2200 kgf/■” Al250x
- After forming a thin film magnetic head element on a Tic substrate, it was processed into a magnetic head shape and attached to a support spring (gimbal) to produce an air bearing type floating magnetic head.

 磁気ヘッド浮揚面のR+*axは130人とした。R+*ax of the magnetic head flying surface was set to 130 people.

浮上量は、スライダ幅、ジンバル荷重を調整し、0.I
JJになるようにした。
The flying height can be adjusted to 0 by adjusting the slider width and gimbal load. I
I tried to make it look like J.J.

CS主蚕玉上 上記磁気ヘッドを使用し、25℃、相対湿度50%にて
C8S試験を行なった。
A C8S test was conducted at 25° C. and 50% relative humidity using the above magnetic head on a CS main silkworm ball.

C8Sは第2図に示すサイクルの繰り返しで行ない、記
録再生出力が初期の半分以下になるまでの回数を測定し
て、下記の5段階評価を行なった。
C8S was performed by repeating the cycle shown in FIG. 2, and the number of times until the recording/reproducing output decreased to less than half of the initial level was measured, and the following 5-level evaluation was performed.

07 to万回以上 ○:5万回以上10万回未満 Δ:2万回以上5万回未満 ×:1万回以上2万回未満 ×X:1万回未満 なお、上記各磁気ディスクについて記録再生試験を行な
ったところ、上記の膜欠陥に対応して再生出力の欠落が
確認された。
07 to 10,000 times or more ○: 50,000 times or more and less than 100,000 times Δ: 20,000 times or more and less than 50,000 times ×: 10,000 times or more and less than 20,000 times × When a reproduction test was carried out, it was confirmed that there was a lack of reproduction output corresponding to the above-mentioned film defect.

以上の実施例の結果から、本発明の効果が明らかである
From the results of the above examples, the effects of the present invention are clear.

〈発明の効果〉 本発明によれば、欠陥の少ないスパッタ膜が得られ、し
かもターゲットの利用効率の高いマグネトロンスパッタ
法と、膜欠陥が少なく、しかも耐久性の高い連続薄膜型
の磁性層を有する磁気記録媒体が実現する。
<Effects of the Invention> According to the present invention, a sputtered film with few defects can be obtained, and a magnetron sputtering method with high target utilization efficiency is used, and a continuous thin film type magnetic layer with few film defects and high durability is provided. A magnetic recording medium is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、マグネトロンスパッタ装置の主要部分の構成
を示す断面図である。 第2図は、C8Sの1サイクルを示すグラフである。 符号の説明 10・・・ターゲラ 11・・・磁石 12・・・陽極 ト 出 代 願 理 同 人 ティーデイ−ケイ株式会社 人 弁理士  石 井 陽
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of the main parts of a magnetron sputtering device. FIG. 2 is a graph showing one cycle of C8S. Explanation of symbols 10...Tagela 11...Magnet 12...Anode agent agent TDC Corporation Patent attorney Yo Ishii

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)真空槽内にターゲットを設け、前記ターゲット裏
面側に磁石を配置し、前記ターゲット表面と対向して基
板を配置したマグネトロンスパッタ装置を用い、マグネ
トロンスパッタにより前記基板表面にスパッタ膜を堆積
させる方法において、 前記ターゲット表面における磁束密度の前記ターゲット
表面と平行方向成分の最大値を、200〜400Gに設
定することを特徴とするマグネトロンスパッタ法。
(1) A sputtered film is deposited on the substrate surface by magnetron sputtering using a magnetron sputtering device in which a target is provided in a vacuum chamber, a magnet is placed on the back side of the target, and a substrate is placed facing the target surface. A magnetron sputtering method, characterized in that a maximum value of a component of magnetic flux density on the target surface in a direction parallel to the target surface is set to 200 to 400G.
(2)前記真空槽内を4.0×10^−^4Torr〜
2.0×10^−^3Torrの圧力に保持して行なう
請求項1に記載のマグネトロンスパッタ法。
(2) The inside of the vacuum chamber is 4.0 x 10^-^4 Torr~
The magnetron sputtering method according to claim 1, wherein the magnetron sputtering method is carried out while maintaining the pressure at 2.0×10^-^3 Torr.
(3)γ−Fe_2O_3を主成分とする連続薄膜型の
磁性層を剛性基板上に形成する工程を有し、この工程に
おいてFeを主成分とするターゲットを用いてO_2ガ
スを含有する雰囲気中で反応性スパッタを行なうに際し
、この反応性スパッタを請求項1または2に記載のマグ
ネトロンスパッタ法により行なうことを特徴とする磁気
記録媒体の製造方法。
(3) It has a step of forming a continuous thin film type magnetic layer mainly composed of γ-Fe_2O_3 on a rigid substrate, and in this step, a target mainly composed of Fe is used in an atmosphere containing O_2 gas. A method for manufacturing a magnetic recording medium, characterized in that when performing reactive sputtering, the reactive sputtering is performed by the magnetron sputtering method according to claim 1 or 2.
(4)前記ターゲット1個あたりにおける電力密度PD
(Watt/cm^2)とO_2ガス流量OGF(SC
CM)との関係を、 OGF=(3.7±0.8)PD −(3.9±0.7) かつ OGF>0 として、前記反応性スパッタによりFe_3O_4膜を
形成する請求項3に記載の磁気記録媒体の製造方法。
(4) Power density PD per target
(Watt/cm^2) and O_2 gas flow rate OGF (SC
CM), the Fe_3O_4 film is formed by the reactive sputtering, with the relationship between OGF=(3.7±0.8) PD −(3.9±0.7) and OGF>0. A method of manufacturing a magnetic recording medium.
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