JPH05266474A

JPH05266474A - 成膜方法および装置、薄膜磁気記録媒体およびその製造方法および装置ならびに磁気記憶装置

Info

Publication number: JPH05266474A
Application number: JP6207192A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Chiba; 克義千葉; Yoshihiro Shiroishi; 芳博城石
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-03-18
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 1993-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】例えば４００Ｍｂ／ｉｎ²程度以上の高密度
記録が可能な薄膜磁気記録媒体を提供する。【構成】真空中で基板Ｓ上に直接または下地層を介し
て磁性薄膜を形成する場合に、下地層および磁性薄膜の
少なくとも一方を形成する際に、超音波振動子１４によ
り超音波振動を与える。その超音波振動により表面波振
動子１６を駆動し、基材または下地層に同心円型、ラン
ダム型、干渉型等の各モードの表面波を生じさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、成膜方法および装
置、薄膜磁気記録媒体およびその製造方法および装置な
らびに磁気記憶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、商業化されている磁気記録媒体
は、主として磁性粉を有機バインダーを用いて基材上に
膜状に塗布したものである。この塗布型媒体では、基材
上に磁性粉が不連続に分布するため磁化の値を大きくす
ることができず、大出力を得ようとすると膜厚を厚くせ
ざるを得ない。したがって高密度記録には適さない。

【０００３】近年、高密度記録の要請が著しく強まり、
保磁力の大きい媒体が必要となっており、それに応える
ため、基材上にいわゆるＰＶＤ（Physical Vapour Depo
sition）法により形成された磁性薄膜を用いることが提
案されている。この磁性薄膜は、基材上に連続的に分布
するため、塗布型媒体の磁性膜に比べて大きな保磁力を
持つ。この磁性薄膜は通常、金属、酸化物、窒化物など
からなり、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーテ
ィング、イオンビーム蒸着、イオン・アシステッド・デ
ポジションなどの方法で形成される。

【０００４】このような磁性薄膜では、合金の磁性薄膜
が特に優れた磁気特性を発揮し、種々の組成のものが提
案されている。例えば、ＣｏＰｔＣｒ（Ｃｒ：１〜１７
％）の一層膜（特開昭５９−８８８０６公報参照）、Ｃ
ｏＰｔＣｒ（Ｃｒ：１３〜２０％）の一層膜（米国特許
第４７８９５９８号明細書参照）、ＣｏＰｔＣｒ（Ｃ
ｒ：１７％）とＣｒの多層膜（特開平２−２８１４１４
号公報参照）などである。それら合金磁性薄膜は通常、
ＲＦ−ＤＣマグネトロン・スパッタリング、ＲＦスパッ
タリングなどの方法により形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記米国特許第４７８
９５９８号明細書や特開平２−２８１４１４号公報に開
示された磁性薄膜を用いれば、高密度記録時における媒
体ノイズが低くなり、ビット誤り率を少なくすることが
可能である。しかし、このような磁気記録媒体を上述し
たＲＦ−ＤＣマグネトロン・スパッタリング等の方法に
より製造すると、次のような問題が生じる。

【０００６】すなわち、基板上に合金磁性薄膜を形成し
てなるディスク状磁気記録媒体において、例えば４００
Ｍｂ／ｉｎ²程度以上の高密度で記録・再生を行なうた
めには、通常、磁気ヘッドと磁気記録媒体との距離（ス
ペーシング）を０．１μｍ程度以下に設定することが必
要であり、このためには基板の表面を極力、平滑（例え
ば中心線平均粗さＲａ＝３ｎｍ以下）にする必要があ
る。しかし、基板表面をこのように平滑にすると、成膜
条件によっては、磁気ヘッド移動方向（ディスク状媒体
では円周方向）に沿って均一な磁気異方性が得られない
という問題が生じる。

【０００７】この問題は、アイイーイーイー、トラン
ス、オン、マグネティクス第２２巻（１９８６年）、５
７９頁〜５８１頁（ＩＥＥＥ，Trans, on, Magn. ＭＡ
Ｇ−２２，５７９〜５８１（１９８６））や、米国特許
第４７３５８４０号明細書において既に指摘されている
ところである。

【０００８】また、上記の従来の方法では、低ノイズで
高密度記録・再生を行なえる磁気記録媒体を安定して製
造することも困難であるという問題もある。

【０００９】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、構成微粒子が均一であり、且
つその構成微粒子の配向性も良好な薄膜が安定して得ら
れる成膜方法および装置を提供することにある。

【００１０】この発明の他の目的は、例えば４００Ｍｂ
／ｉｎ²程度以上の高密度記録に好適な極めて平滑な面
を持つ基材上に、磁気異方性が均一で且つ低ノイズの磁
性薄膜が安定して得られる薄膜磁気記録媒体の製造方法
および装置を提供することにある。

【００１１】この発明の他の目的は、例えば４００Ｍｂ
／ｉｎ²程度以上の高密度記録が可能な薄膜磁気記録媒
体を提供することにある。

【００１２】この発明のさらに他の目的は、例えば４０
０Ｍｂ／ｉｎ²程度以上の高密度記録が可能な磁気記憶
装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

（１）この発明の成膜方法は、真空中で基材上に薄膜
を形成する成膜方法において、前記基材に超音波振動を
与えながらその上に薄膜を形成することを特徴とする。

【００１４】この成膜方法では、超音波振動により前記
基材に表面波を生じさせるのが好ましく、その表面波の
モードは、同心円型、ランダム型および干渉型の中から
選ばれたいずれか１種であるのが好ましい。また、前記
基材の成膜面を薄膜構成部粒子の飛来方向に対して傾斜
させてもよい。

【００１５】また、薄膜を形成する前に前記基材に超音
波振動を与えてその成膜面を清浄化する工程を含むのが
好ましい。この場合においても、超音波振動により表面
波を生じさせるのが好ましく、そのモードは同心円型、
ランダム型および干渉型の中から選ばれたいずれか１種
であるのが好ましい。

【００１６】（２）この発明の成膜装置は、真空中で
基材上に薄膜を形成する成膜装置において、前記基材に
超音波振動を与える手段を有することを特徴とする。

【００１７】この成膜装置では、前記基材の成膜面を薄
膜構成微粒子の飛来方向に対して傾斜させる手段を有す
るのが好ましい。

【００１８】（３）この発明の薄膜磁気記録媒体は、
基材上に直接または下地層を介して形成された磁性薄膜
を有する薄膜磁気記録媒体において、前記基材の成膜面
の中心線平均粗さが３ｎｍ以下であり、前記磁性薄膜の
磁気ヘッドの移動方向に沿った磁気特性のばらつきが１
０％以下であることを特徴とする。

【００１９】前記基材の成膜面の中心線平均粗さを３ｎ
ｍ以下とするのは、成膜時の結晶成長が均一になるこ
と、および４００Ｍｂ／ｉｎ²程度以上の高密度記録を
行なうにはこの程度が必要であることによる。前記磁性
薄膜の磁気ヘッドの移動方向に沿った磁気特性のばらつ
きを１０％以下とするのは、４００Ｍｂ／ｉｎ²程度以
上の高密度記録を行なうにはこの程度が必要であること
による。

【００２０】この薄膜磁気記録媒体では、前記磁性薄膜
上にその表面の粗さが前記基材の成膜面のそれよりも大
きい保護層を設けるのが好ましい。

【００２１】（４）この発明の薄膜磁気記録媒体の製
造方法は、真空中で基材上に直接または下地層を介して
磁性薄膜を形成する薄膜磁気記録媒体の製造方法におい
て、前記下地層および磁性薄膜の少なくとも一方を形成
する際に前記基材に超音波振動を与えることを特徴とす
る。

【００２２】この薄膜磁気記録媒体の製造方法では、超
音波振動により前記基材または下地層に表面波を生じさ
せるのが好ましい。その表面波のモードは、同心円型、
ランダム型および干渉型の中から選ばれたいずれか１種
であるのが好ましい。

【００２３】また、前記基材の成膜面を前記下地層およ
び磁性薄膜の構成微粒子の飛来方向に対して傾斜させる
のが好ましく、さらに、前記基材に超音波振動を与える
際にその基材の周囲に磁場を印加するのが好ましい。

【００２４】さらに、前記磁性薄膜を覆う保護膜を形成
する際に前記基材に超音波振動を与える工程や、前記基
材に超音波振動を与えてその成膜面を清浄化する工程を
含むのが好ましい。この場合においても、超音波振動に
より表面波を生じさせるのが好ましく、そのモードは同
心円型、ランダム型および干渉型の中から選ばれたいず
れか１種であるのが好ましい。

【００２５】（５）この発明の薄膜磁気記録媒体の製
造装置は、真空中で基材上に直接または下地層を介して
磁性薄膜を形成する薄膜磁気記録媒体の製造装置におい
て、前記基材に超音波振動を与える手段を有することを
特徴とする。

【００２６】この薄膜磁気記録媒体の製造装置では、前
記基材の成膜面を前記下地層および磁性薄膜の構成微粒
子の飛来方向に対して傾斜させる手段を有するのが好ま
しく、さらに、前記基材の周囲に磁場を印加する手段を
有するのが好ましい。

【００２７】（６）上記（１）（２）において、使用
する基材および薄膜の種類は特に限定されない。真空中
で成膜できるものであれば、目的に応じて所望のものを
任意に使用できる。

【００２８】また、上記（３）〜（５）において、前記
基材としては、非磁性の基板、例えばＮｉＰ等をメッキ
したＡｌ合金基板、Ｔｉ基板、ガラス基板、セラミック
基板、カーボン基板のように、表面波振動が直接かつ有
効に伝播する材質からなる剛性のものが好ましい。しか
し、ポリイミド、ＰＥＴ等の有機フィルム等、可撓性の
基材も使用可能である。

【００２９】前記下地層としては、ＮｉＰ、Ｃｒ、Ｍ
Ｏ、ＣｒＴｉ等が好ましく、磁性膜としては、ＣｏＣｒ
Ｐｒ，ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＮｉＰｔ等が
好ましい。保護層としては、Ｂ、Ｃ、ＢｕＣ、Ｚｒ
Ｏ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等の薄膜が好ましい。（７）この発明
の磁気記憶装置は、上記（３）の薄膜磁気記録媒体と、
磁気抵抗効果を用いた磁気ヘッドとを備えてなることを
特徴とする。

【００３０】

【作用】この発明の成膜方法および装置では、成膜時に
与えられる超音波振動により基材の表面に波動が励起さ
れる。その波動は、基材の表面付近に飛来してきた薄膜
の構成微粒子に影響を及ぼし、その結果、薄膜の構成微
粒子（結晶粒）は微細化・均一化すると共にその配向性
と分散性も良好となり、低ノイズ化および高密度化に適
した膜構造が得られる。

【００３１】超音波振動を与えずに通常の蒸着法やスパ
ッタ法により成膜する場合には、基材表面の粗さの分布
や斜め入射する薄膜の構成微粒子の成長等に起因して、
特に基材表面の粗さが小さい（平滑な）場合には、形成
される薄膜の結晶粒は均一にならず、その配向性も良好
ではない。しかし、基材に超音波振動を与えることによ
り、それらによる影響を抑制することが可能となる。

【００３２】この発明の薄膜磁気記録媒体の製造方法お
よび装置では、基材に与えられる超音波振動により、磁
性薄膜の構成微粒子（結晶粒）は微細化・均一化すると
共にその配向性と分散性も良好となる。したがって、均
一な磁気異方性が得られ、且つ低ノイズ化に適した膜構
造となる。

【００３３】この発明の薄膜磁気記録媒体では、前記基
材の成膜面の中心線平均粗さが３ｎｍ以下であり、前記
磁性薄膜の磁気ヘッドの移動方向に沿った磁気特性のば
らつきが１０％以下であるため、例えば４００Ｍｂ／ｉ
ｎ²程度以上の高密度記録が可能である。

【００３４】この薄膜磁気記録媒体を磁気抵抗効果を用
いた磁気ヘッドと組み合わせれば、例えば４００Ｍｂ／
ｉｎ²程度以上の高密度記録が可能な磁気記憶装置が提
供される。

【００３５】

【実施例】以下、実施例に基づきこの発明をさらに詳細
に説明する。

【００３６】［薄膜磁気記録媒体の製造装置］（第１実施例）図１は、この発明の薄膜磁気記録媒体の
製造装置の第１実施例を示す概略断面図である。この製
造装置１０は、スパッタリングにより基板上に磁性薄膜
を形成するように構成してある。

【００３７】真空槽１１の内部には、その上面より回転
可能な支持軸１２が垂直に取り付けてあり、その支持軸
１２の下端に保持体１３が取り付けてある。保持体１３
の下端には、基板Ｓが図のようにして保持される。支持
軸１２は、図示しない駆動装置によって垂直軸の周りに
回転可能である。

【００３８】保持体１３は、下面を開口した円筒体から
構成され、その上面で支持軸１２に接合してある。保持
体１３の内部には、位相可変型の超音波振動子１４が設
けてあり、この超音波振動子１４の下位には金属製の表
面波振動子１６が装着してある。表面波振動子１６の下
端には、固定部材１７が取り外し可能に取り付けてあ
る。振動効率を上げるため、保持体１３の内部は樹脂に
より充填されている。固定部材１７は、表面波振動子１
６により与えられる超音波振動を緩和する材料、例えば
テフロンにより形成してある。

【００３９】超音波振動子１４の駆動は、真空槽１１の
外部に設けた発振器２１により行なう。発振器２１によ
り発生した高周波電流は、通電用摺動ピン２０およびス
リップリング１９を介して、支持棒１２の内部を通って
コイル１５に接続された導線（図示省略）の端部に供給
され、その導線を介してコイル１５に供給される。こう
して、超音波振動子１４はその下面より超音波振動を発
生する。コイル１５への電流の供給は、摺動ピン２０お
よびスリップリング１９を介して行なうので、通電中に
支持軸１２が回転してもコイル１５への通電に支障が生
じない。

【００４０】表面波振動子１６は、超音波振動子１４が
発生する超音波振動により駆動され、その下端より表面
波を発生する。この表面波は、保持している基板Ｓに伝
達され、基板Ｓの表面（ここでは下面）に表面波が発生
する。

【００４１】基板Ｓは、その中央の透孔を表面波振動子
１６の下端に係合させ、下方から固定部材１７を表面波
振動子１６に固定することにより水平に保持される。

【００４２】表面波振動子１６の下端の基板Ｓと接触す
る部分には、図３に示すように、３個の突起１６ａが設
けてある。これらの突起１６ａは、表面波振動子１６の
外形の円周に沿って等間隔で配置してある。表面波振動
子１６が発生した表面波は、これらの突起１６ａを介し
て基板Ｓに伝達される。

【００４３】保持体１３の外側には、リング状の電磁石
１８が配置してある。この電磁石１８の位置は可変であ
り、必要に応じて好適な位置に固定される。電磁石１８
により基板Ｓの近傍に磁界を与えることにより、基板Ｓ
上に堆積した磁性薄膜の構成微粒子の磁気異方性を所望
の向きに整列させることができる。

【００４４】真空槽１１の内部には、保持体１３の直下
にターゲット電極２２が設けてある。このターゲット電
極２２は、真空槽１１のベースに取り付けた支持部材２
３によって支持してあり、ターゲット電極２２と支持部
材２３の周囲はシールド２４によって覆ってある。ター
ゲットＴは、図示しているように、ターゲット電極２２
上に水平に載置される。

【００４５】真空槽１１内の気体を排気する排気系は、
真空槽１１の下位に設けてあり、真空槽１１のベースに
接続された管路に取り付けた弁２５、クライオポンプ２
６、弁２７およびロータリーポンプ２８から構成され
る。

【００４６】真空槽１１内に導入されるＡｒガス等の気
体は、真空槽１１の側面上部に設けた導入口１１ａから
導入される。

【００４７】表面波振動子１６は、それに接続された導
線３１および導線３２を介して、また、ターゲット電極
２２は、それに接続された導線３３を介して、直流電源
３４（または交流電源３５）にそれぞれ接続される。表
面波振動子１６とターゲット電極２２の間に、直流電圧
または交流電圧が印加され、その電圧は表面波振動子１
６と接触している基板Ｓにも印加される。

【００４８】表面波振動子１６により発生する表面波の
モードは、大きく分けて同心円型、ランダム型および干
渉型の３つがある。これらモードの違いを図４〜図６に
示す。

【００４９】図４は、基板Ｓ上に同心円型モードの表面
波が表われた状態を示す概念図である。この同心円型モ
ードの表面波は、表面波振動子１６により３個の突起１
６ａに印加される超音波振動の周波数、位相および振幅
が等しく、かつ周波数が基板Ｓ（厳密には薄膜Ｆを含め
たもの）の固有の共振周波数に等しい場合に得られる。
例えば、直径５．２５インチ、厚さ２ｍｍのＡｌ基板の
表面にＮｉＰの下地層を設けたものを基板とする場合
は、約４２ｋＨｚまたはその整数倍の周波数で振動させ
るのが好ましい。直径３．５インチ、厚さ１．２ｍｍの
同じＮｉＰ／Ａｌ基板の場合は、約５５ｋＨｚが好まし
い。図４において、１０１は３個の突起１６ａから発生
する表面波（定在波）を示す。

【００５０】図５は、基板Ｓ上にランダム型モードの表
面波が表われた状態を示す概念図である。ランダム型モ
ードの表面波は、３個の突起１６ａのうち少なくとも１
個に印加される超音波振動の位相が他の２つのそれと異
なった場合に得られる。図５において、１０２は３個の
突起１６ａから発生する表面波を示す。

【００５１】図６は、基板Ｓ上に干渉型モードの表面波
が表われた状態を示す概念図である。干渉型モードの表
面波は、３個の突起１６ａからの表面波伝達のバランス
をくずした場合に得られる。例えば、３個の突起１６ａ
が基板Ｓに与える圧力が異なる場合である。図６（ａ）
において、１０４は３個の突起１６ａから発生する表面
波、１０５はそれら表面波が干渉し合って得られた干渉
型モードの表面波を示す。なお、図６（ｂ）の表面波振
動子１６の構成は、図３のそれとは異なり、表面波振動
子１６の端面に形成した凹部に固定部材１７を係合させ
て基板Ｓを保持するようにしている。

【００５２】図７は、図６と同様の干渉型モードの表面
波が表われた状態を示す概念図である。図７では、突起
１６ａが８個設けてある点が図６と異なる。８個の突起
１６ａは、表面波振動子１６の外形の円周に沿って等間
隔で配置してある。この場合は、８点干渉型モードの表
面波が得られる。

【００５３】突起１６ａの数を変えることにより、種々
の干渉型モードの表面波が得られる。図６の３点干渉型
モード、図７の８点干渉型モード以外の他の多点干渉型
モードも有効である。

【００５４】表面波振動子１６により発生する表面波の
モードは、これら以外のものでもこの発明の効果は得ら
れるが、上記３つのモードが好ましい。また、要求され
る記録・再生特性の仕様に応じてこれら３つのモードを
使い分けることが望ましい。例えば、高い再生出力が特
に要求される場合には、円周方向の配向性に優れた同心
円型モードが望ましく、特に著しい低ノイズ性が要求さ
れる場合にはランダム型モードが、高い再生出力と低ノ
イズ性が平均的に要求される場合には干渉型モードとす
ることが望ましい。

【００５５】なお、ここでは、表面波振動子１６に突起
１６ａを設けているが、必ずしも突起１６ａを設ける必
要はない。突起が設けられていなくても、表面波振動子
１６のある箇所が結果として突起１６ａと同じ作用をし
ている場合でもよい。

【００５６】以上の構成を持つ薄膜磁気記録媒体の製造
装置１０は、次のように使用する。まず、真空槽１１内
において、表面波振動子１６の下端部に基板Ｓの中心孔
を係合させ、その下方より固定部材１７を押し当てて表
面波振動子１６の下端部に係止する。こうして、基板Ｓ
は図１に示すようにして保持される。他方、電極２２上
に所定のターゲットＴを載置する。

【００５７】次に、排気系を作動させて真空槽１１内の
空気を排気し、所定の真空度に設定する。そして、導入
口１１ａより真空槽１１内にＡｒガスを導入した後、基
板Ｓと電極２２の間に直流または高周波電圧を印加す
る。ターゲットＴは、放電により生成するＡｒ⁺イオン
によりスパッタされ、基板Ｓの下面にターゲットＴと同
じ物質からなる薄膜Ｆが形成される。

【００５８】ターゲットＴを材質の異なるものに適宜交
換して同様にスパッタリングを行なえば、基板Ｓ上に磁
性層、下地層、保護層などの各層を任意に形成すること
ができる。

【００５９】薄膜Ｆを形成する際には、支持軸１２を介
して基板Ｓを低速で回転させるのが好ましい。こうする
ことにより、薄膜Ｆの膜厚が均一となり、また構成微粒
子の配向性および分散性がいっそう良好となる。また、
その際に電磁石１８により磁界を作用させるのが好まし
い。基板Ｓ上の磁性微粒子の磁気異方性の向きを望まし
い方向に整列させることが可能となる。

【００６０】なお、生産性を上げるため、真空槽１１の
内部の適当な位置に磁石を配置していわゆるマグネトロ
ン型としてもよい。

【００６１】（第２実施例）図２は、この発明の薄膜磁
気記録媒体の製造装置の第２実施例を示す。図２の製造
装置１０ａでは、真空槽１１の内部において保持体１３
が傾斜して設けてある点が図１の製造装置１０と異なっ
ており、その他の構成はほぼ同じである。両製造装置１
０、１０ａの対応する要素には、それぞれ対応する符号
が付してある。

【００６２】支持軸１２ａは、真空槽１１の側面に水平
に取り付けてあり、その内端に保持体１３が傾斜して取
り付けてある。支持軸１２ａは、真空槽１１の外部に設
けた駆動装置により回転可能である。支持軸１２ａを回
転させると、保持体１３は図２に示す傾斜角度を保った
ままで、その中心軸の周りに回転する。したがって、保
持体１３に保持された基板Ｓも同様に、傾斜したままで
回転する。

【００６３】真空槽１１の上面には、導線３６を介して
発振器２１に接続された端子３０が設けてあり、保持体
１３の内部の超音波振動子１４は、導線２９を介してこ
の端子３０に接続してある。コイル１５は導線２９に接
続してあるので、コイル１５には、導線３６、端子３０
および導線２９を介して発振器２１により高周波駆動電
流が供給され、これによって超音波振動子１４は超音波
を発生する。

【００６４】以上の構成を持つ薄膜磁気記録媒体の製造
装置１０ａの使用方法は、図１の製造装置１０と同じで
ある。

【００６５】この装置１０ａによれば、ターゲットＴか
らスパッタされた微粒子は基板Ｓに斜めに入射する。そ
のため、図１の装置１０に比べて、超音波振動による効
果がいっそう向上する利点が得られる。

【００６６】ＦｅＣｏＮｉＣｒや上述したコバルト基合
金等の強磁性金属薄膜を記録層とする磁気記録媒体にお
いて、配向性が高く磁気特性の優れたものを得るには、
スパッタされた強磁性金属原子の入射方向を基板Ｓに対
して斜めにするとよい。この装置１０ａは、このことを
考慮したものである。すなわち、基板Ｓの傾斜と表面波
との相乗効果により、連続薄膜媒体がより高配向化、高
密度化（微粒子の緻密化）、高Ｓ／Ｎ化（微粒子の均一
な配向性）、さらには高信頼化が期待できるものであ
る。

【００６７】図２に破線で示すように、スパッタされた
微粒子が基板Ｓに到達するのを抑制するため、マスクＰ
を設けてもよいし、生産性を上げるため、磁石Ｍを真空
槽１１の内側面に沿って配置していわゆるマグネトロン
型としてもよい。

【００６８】［磁気記録媒体およびその製造方法］次
に、この発明の磁気記録媒体およびその製造方法の実施
例について説明する。

【００６９】（第１実施例）この発明の磁気記録媒体の
第１実施例を図８に示す。この発明の磁気記録媒体５０
は、基板Ｓの上に非磁性の下地層５１と、磁性層５２
と、非磁性の保護層５３と、潤滑剤層５４とを順に積層
して構成されている。ここでは、基板Ｓは、表面にＮｉ
Ｐをメッキした直径３．５インチのＡｌ基板（表面粗さ
Ｒａ：３ｎｍ）、下地層５１はＣｒ膜（厚さ５０ｎ
ｍ）、磁性層５２はＣｏＣｒＰｔ膜（厚さ４０ｎｍ）、
保護層５３はＣ膜（厚さ２５ｎｍ）、潤滑剤層５４は吸
着性の極性基を有するパーフルオロアルキルポリエーテ
ル膜（厚さ５ｎｍ）である。

【００７０】この磁気記録媒体５０は、表面粗さＲａが
３ｎｍのきわめて平滑な基板Ｓ上に形成しているのにか
かわらず、下地層５１、磁性層５２および保護層５３の
構成微粒子がいずれも非常に均一であり、配向性も優れ
ている。また、円周方向すなわち磁気ヘッドの移動方向
に沿った磁気特性のバラツキも１０％以下である。この
磁気記録媒体５０は、上述した製造装置１０を用いて、
基板Ｓに超音波振動を与えながら各層５１、５２、５３
のターゲットＴを順にスパッタリングすることにより容
易に製造することができる。

【００７１】上記構成の磁気記録媒体５０の具体的製造
方法を以下に示す。まず、固定部材１７にＡｌ基板Ｓを
係合させた後、固定部材１７を表面波振動子１６の下端
に係止して、基板Ｓを保持体１３によって保持した。他
方、真空槽１１内に下地層５１用のＣｒターゲット、磁
性層５２用のＣｏＣｒＰｔターゲット、保護層５３用の
Ｃターゲットを設置した。

【００７２】次に、排気系を作動させて真空層１１内の
気体を排気し、所定の真空度（１０^-6〜１０^-7 Ｔｏｒ
ｒ）に設定した後、導入口１１ａからＡｒガスをガス圧
３ｍＴｏｒｒとなるように導入した。その後、基板Ｓと
ターゲットＴの間に直流電圧を印加し、発振器２１によ
り超音波振動子１４を作動させて基板Ｓの下面に表面波
を発生させながら、ＤＣマグネトロン・スパッタリング
法によりＣｒ下地層、ＣｏＣｒＰｔ磁性層、Ｃ保護層を
順に基板Ｓの下面に形成した。入射電力密度は１５Ｗ／
ｃｍ²、成膜時の基板Ｓの温度は１５０゜Ｃとした。な
お、成膜する前に、基板Ｓに超音波振動を与えてその成
膜面を清浄化した。

【００７３】次に、成膜された基板Ｓを真空槽１１から
取り出し、吸着性の極性基を有するパーフルオロアルキ
ルポリエーテルを付着させて、保護層５３の表面に潤滑
剤層５４を形成した。

【００７４】基板Ｓに発生させた表面波のモードは、上
述した３つのモード、すなわち同心円型、ランダム型お
よび３点干渉型とし、これら各モードによって３種の磁
気記録媒体（試料Ａ、Ｂ、Ｃ）を製造した。比較例とし
て、超音波振動を印加しないで同様にして磁気記録媒体
（試料Ｘ）を製造した。

【００７５】次に、こうして製造した磁気記録媒体（試
料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｘ）を磁気ヘッドと組み合わせ、記録・
再生特性を測定した。磁気ヘッドとしては、記録部にギ
ャップ長０．３μｍ、トラック幅３μｍの薄膜ヘッド
を、再生部にパーマロイ磁気抵抗効果素子を用いた録再
分離型磁気ヘッドを用いた。磁気ヘッドの浮上量は０．
０８μｍ、記録密度は４００Ｍｂ／ｉｎ²の条件で行な
った。その結果を次に示す。

【００７６】表面波モードＳ／Ｎ出力変動実施例試料Ａ同心円型３．５２％実施例試料Ｂランダム型３．５４％実施例試料Ｃ干渉型３．０１０％比較例試料Ｘ − ２．０１５％この結果から、表面波を励起しないこと以外は同じ条件
とした比較例（試料Ｘ）に比べて、この発明の実施例
（試料Ａ、Ｂ、Ｃ）はいずれもＳ／Ｎが高く、出力変動
も１０％以下と小さいことが分かる。しかも、Ｓ／Ｎは
３以上であり、記録密度４００Ｍｂ／ｉｎ²で、エラー
レートは１０^-9であった。

【００７７】通常の蒸着法、スパッタリング法により薄
膜を形成すると、基板の面粗さの分布、基板温度の分布
や斜め入射成分の粒子の成長等により、特に基板の面粗
さが小さい場合にはディスク周方向の磁気特性は大きく
変動してしまうが、本方法により表面波を励起せしめる
ことで、上記外乱による分布を抑制でき、特性が均一化
されていることが分かる。

【００７８】この発明の磁気記録媒体は低ノイズで特性
の均一性に優れるため、特に再生感度の高い磁気抵抗効
果型ヘッドと組合わせることで、高密度で高いＳ／Ｎが
実現でき４００Ｍｂ／ｉｎ²以上の高密度磁気ディスク
装置が提供できる。

【００７９】ここで、保護層５３の平均面粗さＲａが基
板Ｓの値よりも大きくなるようにするのが好ましい。こ
うすると、ＣＳＳ時の粘着力、接線力の増大が抑制さ
れ、信頼性が格段に改善される利点がある。保護層５３
の面粗さを大きくすると、空気中の水分等が磁気ヘッド
と磁気記録媒体間で凝集し難くなるためである。

【００８０】保護層５３の表面粗さとしては、最大突起
高さＲpの値で２５ｎｍ以下、より望ましくは２０ｎｍ
以下とするのが好ましい。この範囲であれば、見かけの
磁気ヘッド−媒体間のスペーシングを低減でき、４００
Ｍｂ／ｉｎ²以上の高記録密度化を達成できる。

【００８１】（第２実施例）保護層５３を、（ＷＮｂ）
_0.5Ｎ_0.5（平均膜厚２５ｎｍ）により形成した以外は、
第１実施例と同じ条件でディスク状磁気記録媒体（試料
Ｄ）を製造した。（ＷＮｂ）_0.5Ｎ_0.5の保護層５３を形
成する際に、基板Ｓに−４００Ｖのバイアス電圧を印加
した。保護層５３を成膜する際にも表面波（同心円型モ
ード）を励起させたので、主成分ＮｂＮの凸起（高さ１
０ｎｍ）が成長し、保護層５３の表面の粗さＲｐは１５
ｎｍであった。

【００８２】試料Ｄの磁気記録媒体と実施例１の試料Ａ
〜Ｃの磁気記録媒体についてＣＳＳ試験を行ない、１０
⁴回動作後の接線力を比較したところ、試料Ａ〜Ｃで
は、接線力が３ｇ増加したのに対し、試料Ｄでは接線力
の増大は全く認められず、極めて良好な耐摺動性を示し
た。

【００８３】試料Ｄの磁気特性、記録再生特性について
も実施例１と同様の試験を行なったところ、第１実施例
と同様の良好な特性を示した。

【００８４】なお、保護層５３成膜時の表面波モードを
ランダム型および干渉型とした場合も同様の結果が得ら
れた。したがって、保護層５３の表面粗さを基板Ｓの表
面粗さより大きくすると、極めて良好な耐摺動性が得ら
れることが分かる。

【００８５】（第３実施例）基板Ｓをポリイミド、ＰＥ
Ｔ等の可撓性有機フィルムとした以外は第１実施例同じ
条件でディスク状およびテープ状磁気記録媒体を製造し
た。ディスク状媒体では、同心円型、ランダム型、干渉
型のいずれも表面波モードで成膜した場合でも、第１実
施例と同様の優れた特性が得られた。テープ状媒体で
は、ランダム型の表面波モードで成膜した時に出力変動
が２％と最も少なく、干渉型で５％、同心円型で１０％
であった。Ｓ／Ｎについてはいずれも３以上であった。

【００８６】したがって、この発明はハードディスクだ
けでなく、フロッピィディスクや磁気テープにも適用可
能であることが分かる。

【００８７】（第４実施例）図１の製造装置１０におい
て、電磁石１８の代わりに第２のリング状ターゲットＴ
を配置し、下位のターゲットＴと共に基板Ｓの両側に２
個のターゲットＴを配置してＤＣマグネトロン・スパッ
タリングにより成膜を行なった。基板Ｓとしては、直径
２．５インチのガラス基板で、その表面粗さＲａがそれ
ぞれ０．５、１、２、３、５、７および１０ｎｍのもの
を用いた。

【００８８】下地層５１としてはＣｒ_0.9Ｔｉ_0.1（膜厚
１００ｎｍ）膜を、磁性層５２としてはＣｏ_0.82Ｃｒ
_0.14Ｐｔ_0.04（膜厚３０ｎｍ）膜を、保護層５３として
は（Ｗ0_.8−Ｍｏ_0.2）_0.3Ｃ_0.7（膜厚２５ｎｍ）膜をそ
れぞれ用いた。潤滑剤層５４としては、極性基を有する
パーフルオロアルキルポリエーテル（厚さ８ｎｍ）膜を
用いた。

【００８９】下地層５１、磁性層５２および保護層５３
の成膜時に励起する表面波モードは、いずれも同心円型
とした。成膜時の基板温度は３００゜Ｃ、Ａｒのガス圧
は１ｍＴｏｒｒ、投入電力密度は１０Ｗ／ｃｍ²とし
た。

【００９０】こうして製造したディスク状磁気記録媒体
を第１実施例と同条件で評価し、出力変動と基板Ｓの表
面粗さＲａとの関係を求めた。また、超音波励起しない
以外は同じ条件で製造したディスク状磁気記録媒体につ
いても、同様にしてその関係を求めた。その結果を図９
に示す。

【００９１】図９より、この発明の媒体では、超音波励
起をしない媒体に比べて、いずれの表面粗さでも１０％
以下の出力変動が得られており、特に表面粗さが３ｎｍ
以下においてその差が顕著であることが分かる。

【００９２】（第５実施例）図２の製造装置１０ａを用
いてディスク状磁気記録媒体を製造した。基板Ｓとして
は、ＮｉＰ（厚さ１０μｍ）をメッキした直径５．２５
インチのＡｌ合金基板（表面粗さ２ｎｍ）を、下地層５
１としては、第４実施例と同じＣｒ_0.9Ｔｉ_0.1（膜厚１
００ｎｍ）膜を、磁性層５２としては、ＣｏＮｉＰｔ磁
性膜（膜厚３５ｎｍ）を、保護層５３としては、ＷＣ保
護膜（膜厚２５ｎｍ）を用いた。潤滑剤層５４として
は、アミン系有機物膜（厚さ１０ｎｍ）を用いた。

【００９３】保持体１３に保持した基板Ｓを５０ｒｐｍ
で回転させ（水平に設置された回転用端子線を兼ねた駆
動部（図示省略）により行なう）、スパッタされたター
ゲットＴの構成原子が平均入射角５０゜で基板Ｓの下面
に入射するように、保持体１３の傾斜角度を設定した。
そして、表面波（同心円型モード）を励起しながら、同
じ条件でＣｒ_0.9Ｔｉ_0.1膜、ＣｏＮｉＰｔ膜、ＷＣ保護
膜を順に形成した。最後に、ＷＣ保護膜の上にアミン系
有機物層を形成した。成膜条件は第４実施例と同じとし
た。

【００９４】こうして得たディスク状磁気記録媒体を第
１実施例と同じ条件で評価したところ、Ｓ／Ｎは３．
５、出力変動は５％であった。

【００９５】［磁気記憶装置］図１０および図１１は、
この発明の磁気記憶装置の実施例を示す。両図におい
て、磁気記憶装置８０は、上述したディスク状磁気記録
媒体８１を複数枚備えており、これら磁気記録媒体８１
は回転軸に並列に固定されていて、駆動部８２によって
同時に回転駆動される。各磁気記録媒体８１に近接し
て、記録用としての薄膜ヘッド部と再生用としてのＭＲ
ヘッド部からなる磁気ヘッド８３が配設されている。各
磁気ヘッド８３は駆動部８４によって駆動される。な
お、８５は記録・再生信号処理系である。

【００９６】磁気記録媒体８１として、上述した第１実
施例〜第５実施例のディスク状磁気記録媒体を用い、磁
気ヘッド８３と共に組み込んで磁気記憶装置８０を構成
し、その動作を確認した。その結果、磁気記録媒体と磁
気ヘッド間のスペーシングを０．０８μｍとすると、４
００Ｍｂ／ｉｎ²の高密度で情報の記録再生ができた。
また、スペーシングを０．０５μｍとすると、６００Ｍ
ｂ／ｉｎ²の高密度で情報の記録再生ができた。磁気ヘ
ッドの浮上も安定していた。

【００９７】したがって、この発明により、特性が均一
でノイズ特性に優れさらに磁気記録媒体と磁気ヘッド間
のスペーシングを０．１ｎｍ程度に小さくした場合に
も、磁気ヘッドが安定して浮上し、優れた耐摺動特性を
有する薄膜磁気記録媒体を製造提供できるので、４００
Ｍｂ／ｉｎ2の高い記録密度でも動作する磁気記憶装置
が提供できる。

【００９８】なお、上記実施例では、ディスク状の薄膜
磁気記録媒体を製造する装置として構成したが、基材上
に非磁性薄膜を形成する成膜装置としても実施可能であ
る。また、ターゲットＴの替わりにＥＢ（電子ビーム加
熱）法などによる蒸着源を用い、蒸着法で成膜すること
も可能である。

【００９９】

【発明の効果】この発明の成膜方法および装置によれ
ば、構成微粒子が均一で、且つその構成微粒子の配向性
も良好な薄膜が安定して得られる。

【０１００】この発明の薄膜磁気記録媒体の製造方法お
よび装置によれば、例えば４００Ｍｂ／ｉｎ²程度以上
の高密度記録に好適な極めて平滑な表面を持つ基材上
に、磁気異方性が均一で低ノイズの磁性薄膜が安定して
得られる。

【０１０１】この発明の薄膜磁気記録媒体および磁気記
憶装置によれば、例えば４００Ｍｂ／ｉｎ²程度以上の
高密度記録が可能となる。

【０１０２】

【課題を解決するための手段】【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の磁気記録媒体の製造装置の第１実施
例を示す概略断面図である。

【図２】この発明の磁気記録媒体の製造装置の第２実施
例を示す概略断面図である。

【図３】超音波振動子の端部構造を示す要部拡大断面図
である。

【図４】磁気記録媒体の表面に生じた同心円型モードの
表面波を示す概略平面図である。

【図５】磁気記録媒体の表面に生じたランダム型モード
の表面波を示す概略平面図である。

【図６】（ａ）は磁気記録媒体の表面に生じた干渉型モ
ードの表面波を示す概略平面図、（ｂ）は超音波振動子
の構造を示す要部拡大断面図である。

【図７】（ａ）は磁気記録媒体の表面に生じた干渉型モ
ードの表面波を示す概略平面図、（ｂ）は超音波振動子
の構造を示す要部拡大断面図である。

【図８】この発明のディスク状磁気記録媒体の１実施例
の部分断面図である。

【図９】磁気記録媒体の特性を示すグラフである。

【図１０】この発明の磁気記憶装置の概略平面図であ
る。

【図１１】図１０のＡ−Ａ線に沿った概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１０、１０ａ磁気記録媒体の製造装置１１真空槽１１ａ導入口１２、１２ａ支持軸１３保持体１４超音波振動子１５コイル１６表面波振動子１７固定部材１８電磁石１９スリップリング２０摺動ピン２１発振器２２ターゲット電極２３支持部材２４シールド２５、２７弁２６クライオポンプ２８ロータリーポンプ２９、３１、３２、３３、３６導線３０端子３４直流電源３５交流電源５０磁気記録媒体Ｓ基板５１下地層５２磁性層５３保護層５４潤滑剤層１０１、１０２、１０４、１０５表面波８０磁気記憶装置８１磁気記録媒体８２磁気記録媒体の駆動部８３磁気ヘッド８４磁気記録媒体ヘッドの駆動部８５記録・再生信号処理系Ｆ薄膜ＴターゲットＰマスクＭ磁石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空中で基材上に薄膜を形成する成膜方
法において、前記基材に超音波振動を与えながらその上
に薄膜を形成することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】請求項１に記載の成膜方法において、超
音波振動により前記基材に表面波を生じさせる成膜方
法。
【請求項３】請求項２に記載の成膜方法において、前
記表面波のモードが同心円型、ランダム型および干渉型
の中から選ばれたいずれか１種である成膜方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の成膜方
法において、前記基材の成膜面を薄膜構成微粒子の飛来
方向に対して傾斜させる成膜方法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の成膜方
法において、薄膜を形成する前に前記基材に超音波振動
を与えてその成膜面を清浄化する工程を含む成膜方法。
【請求項６】真空中で基材上に薄膜を形成する成膜装
置において、前記基材に超音波振動を与える手段を有す
ることを特徴とする成膜装置。
【請求項７】請求項６に記載の成膜装置において、前
記基材の成膜面を薄膜構成微粒子の飛来方向に対して傾
斜させる手段を有する成膜装置。
【請求項８】基材上に直接または下地層を介して形成
された磁性薄膜を有する薄膜磁気記録媒体において、前
記基材の成膜面の中心線平均粗さが３ｎｍ以下であり、
前記磁性薄膜の磁気ヘッドの移動方向に沿った磁気特性
のばらつきが１０％以下であることを特徴とする薄膜磁
気記録媒体。
【請求項９】請求項８に記載の薄膜磁気記録媒体にお
いて、前記磁性薄膜上にその表面の粗さが前記基板の成
膜面のそれよりも大きい保護層が設けてある薄膜磁気記
録媒体。
【請求項１０】真空中で基材上に直接または下地層を
介して磁性薄膜を形成する薄膜磁気記録媒体の製造方法
において、前記下地層および磁性薄膜の少なくとも一方
を形成する際に前記基材に超音波振動を与えることを特
徴とする薄膜磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１１】請求項１０に記載の薄膜磁気記録媒体
の製造方法において、超音波振動により前記基材または
下地層に表面波を生じさせる製造方法。
【請求項１２】請求項１１に記載の薄膜磁気記録媒体
の製造方法において、前記表面波のモードが同心円型、
ランダム型および干渉型の中から選ばれたいずれか１種
である製造方法。
【請求項１３】請求項１０〜１２のいずれかに記載の
薄膜磁気記録媒体の製造方法において、前記基材の成膜
面を前記下地層および磁性薄膜の構成微粒子の飛来方向
に対して傾斜させる製造方法。
【請求項１４】請求項１０〜１３のいずれかに記載の
薄膜磁気記録媒体の製造方法において、前記基材に超音
波振動を与える際にその基材の周囲に磁場を印加する製
造方法。
【請求項１５】請求項１０〜１４のいずれかに記載の
薄膜磁気記録媒体の製造方法において、前記磁性薄膜を
覆う保護膜を形成する際に前記基材に超音波振動を与え
る工程を含む製造方法。
【請求項１６】請求項１０〜１５のいずれかに記載の
薄膜磁気記録媒体の製造方法において、前記基材に超音
波振動を与えてその成膜面を清浄化する工程を含む製造
方法。
【請求項１７】真空中で基材上に直接または下地層を
介して磁性薄膜を形成する薄膜磁気記録媒体の製造装置
において、前記基材に超音波振動を与える手段を有する
ことを特徴とする薄膜磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１８】請求項１７に記載の薄膜磁気記録媒体
の製造装置において、前記基材の成膜面を前記下地層お
よび磁性薄膜の構成微粒子の飛来方向に対して傾斜させ
る手段を有する製造装置。
【請求項１９】請求項１７または１８に記載の薄膜磁
気記録媒体の製造装置において、前記基材の周囲に磁場
を印加する手段を有する製造装置。
【請求項２０】請求項８または９に記載の薄膜磁気記
録媒体と、磁気抵抗効果を用いた磁気ヘッドとを備えて
なる磁気記憶装置。