JPH09161270A

JPH09161270A - 磁気ディスクとその製造方法及び磁気ディスク装置

Info

Publication number: JPH09161270A
Application number: JP32135895A
Authority: JP
Inventors: Iwao Okamoto; 巌岡本; Kenji Sato; 賢治佐藤; Masaki Shinohara; 正喜篠原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-12-11
Filing date: 1995-12-11
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気ディスクの製造方法及に関し、シリコン基
板上に形成された磁気記録媒体層が１５００ Oe 以上の
高い保磁力を付与すること。【解決手段】抵抗率が０．１Ωcm以下となる不純物含有
量の単結晶シリコン基板１０をターゲットに対向させる
工程と、前記単結晶シリコン基板１０上にバイアススパ
ッタにより磁気記録媒体層１２を形成する工程とを含
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスクとそ
の製造方法及び磁気ディスク装置に関し、より詳しく
は、単結晶シリコン基板の上に磁気記録媒体層が形成さ
れた磁気ディスクとその製造方法、およびその磁気ディ
スクを有する磁気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置に用いられる磁気記録
媒体においては、高記録密度化を図るために高い保磁力
の確保が必要になる。磁気情報が書き込まれる磁気記録
媒体層は、基板上に中間層を介して形成されるのが一般
的である。中間層としてクロム膜を使用し、磁気記録媒
体層としてコバルトクロム系の磁性膜を使用したものが
特開平１−２５６０１７号、特開平４−２２８１０５
号、特公平５−７２０１６号、特開平７−５０００８号
公報及び米国特許５００４６５２号公報に記載されてい
る。

【０００３】そのうち、特開平４−２２８１０５号、特
公平５−７２０１６号では、少なくとも磁気記録媒体層
をバイアススパッタにより形成している。磁気記録媒体
層が形成される基板としては、ニッケルリン（NiP ）が
塗布されたアルミニウム（Al）基板が一般に使用されて
いるが、このAl基板は次のような問題が生じている。

【０００４】クロム（Cr）を下地にしてコバルトクロム
（CoCr）系磁性膜を成長する場合には、その磁性材料を
２８０℃で加熱することにより高い保磁力が発現する。
磁気ディスクのような両面成膜装置においては、スパッ
タによる成膜中に基板を加熱することが困難なために、
予め基板を加熱しておいて余熱の状態においてスパッタ
を行うので、CoCr系磁性膜を成長するためには基板を予
め３００℃以上に加熱する必要がある。

【０００５】しかし、Al基板を３００℃以上に加熱する
と、その表面のNiP 層が熱により結晶化して大きな磁化
が発生し、しかもNiP の結晶化によって表面に凹凸が発
生するといった問題があった。一方、高記録密度の磁気
ディスク装置では、磁気ヘッドを２０〜３０nm程度の高
さで浮上させて磁気記録媒体の磁気記録情報を読み出す
ようにしている。この場合、磁気記録媒体表面の最大突
起の高さ（以下、グライドハイトという）を１０nm程度
にする必要がある。

【０００６】磁気ディスク装置では、記録密度が高くな
るにつれて磁気ヘッド上の磁気抵抗効果素子と磁気ディ
スクとの距離を小さくする必要があるので、グライドハ
イトを確保するためには磁気記録媒体層の表面の凹凸を
小さくする必要がある。しかし、Al基板の表面を研磨し
てもその平均表面粗さを０．７nmよりも小さくすること
は難しく、しかも研磨されたAl基板上の磁気媒体層に生
じる突起の最大高さは約７nmになるので、Al基板を有す
る磁気ディスクではグライドハイトを１０nm確保するこ
とは困難になるといった問題があった。

【０００７】また、磁気ディスク装置の小型化に伴っ
て、磁気記録媒体層が成膜される基板を薄く形成する必
要がある。しかし、Al基板を０．３mm以下に薄くすると
湾曲し易くなるので、磁気ディスク装置の小型化に対応
させることができないという問題があった。このような
問題を解決するために、単結晶シリコン基板を用いた磁
気記録媒体が特開昭５９−９６５３９号、特開平６−６
８４６３号公報に記載されている。シリコン基板は、耐
熱性が良く、加熱による磁化の発生もなく、しかも研磨
による平坦性も良いという利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に用いら
れている単結晶シリコン基板の表面にバイアススパッタ
により磁性膜を成長したところその保磁力は１５００エ
ルステッド（Oe）以下となり、高い保磁力を得ることは
困難であった。その単結晶シリコン基板の抵抗率は１Ω
cm以上であった。

【０００９】本発明は、シリコン基板上に形成された磁
気記録媒体層が１５００ Oe 以上の高い保磁力が得られ
る磁気ディスクとその製造方法およびその磁気ディスク
を有する磁気ディスク装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（手段）上記した課題は、図１に例示するように、抵
抗率が０．１Ωcm以下となる不純物含有量の単結晶シリ
コン基板１０を磁性材ターゲットＴ₁、Ｔ₂に対向させ
る工程と、バイアススパッタにより前記磁性材ターゲッ
トＴ₁、Ｔ₂から磁性材を飛散させて前記単結晶シリコ
ン基板１０上に磁気記録媒体層１２を形成する工程とを
有することを特徴とする磁気ディスクの製造方法により
解決する。

【００１１】上記磁気ディスクの製造方法において、前
記単結晶シリコン基板１０の一部を導電性支持体５に接
触させることにより前記単結晶シリコン基板１０を前記
磁性材ターゲットＴ₁、Ｔ₂から間隔をおいて支持して
前記磁性材ターゲットＴ₁、Ｔ₂に対向させていること
を特徴とする。上記磁気ディスクの製造方法において、
前記単結晶シリコン基板１０に直流の又は交流のバイア
ス電圧Ｖ_bを印加しながら前記磁気記録媒体層１２を形
成することを特徴とする。

【００１２】上記磁気ディスクの製造方法において、前
記磁気記録媒体層１２を形成する際の前記単結晶シリコ
ン基板１０の温度を２８０℃以上とすることを特徴とす
る。上記磁気ディスクの製造方法において、前記単結晶
シリコン基板１０を前記磁性材ターゲットＴ₁、Ｔ₂に
対向させる前に、表面平均粗さが０．５nm以下となるよ
うに前記単結晶シリコン基板１０の表面を研磨すること
を特徴とする。

【００１３】上記磁気ディスクの製造方法において、前
記単結晶シリコン基板１０を前記磁性材ターゲット
Ｔ₁、Ｔ₂に対向させる前に、厚さが０．３mm以下且つ
０．１mm以上となるように前記単結晶シリコン基板１０
を薄層化することを特徴とする。上記磁気ディスクの製
造方法において、前記磁気記録媒体層１２を形成する前
に、前記単結晶シリコン基板１０を非磁性材ターゲット
に対向させて、前記単結晶シリコン基板１０上にスパッ
タにより予め下地層１１を形成する工程を有することを
特徴とする。

【００１４】上記磁気ディスクの製造方法において、ク
ロムを主成分とする材料から前記下地層１１を形成し、
クロムを含み且つコバルトを主成分とする材料から前記
磁気記録媒体層１２を形成することを特徴とする。この
場合、例えば、Cr組成比を１４〜２５ atoms％、Ta組成
比を１〜７．５ atoms％、Pt組成比を２〜２０ atoms
％、残量をCoとした合金によってCoCrTaPt磁気記録媒体
層１２を形成し、そのＢ_rｔ値を１２０Ｇμｍ以下、膜
厚を３０nm以下にするとともに、前記単結晶シリコン基
板１０に印加する負の基板バイアス電圧Ｖ_bを−２００
Ｖより大きくすることを特徴とする。

【００１５】または、例えばCr組成比を１４〜２５ ato
ms％、Ta組成比を１〜７．５ atoms％、Pt組成比を４〜
１５ atoms％、残量をCoとした合金によってCoCrTaPt磁
気記録媒体層１２を形成し、そのＢ_rｔ値を１２０Ｇμ
ｍ以下、膜厚を３０nm以下にするとともに、前記単結晶
シリコン基板１０に印加する負の基板バイアス電圧Ｖ _b
を−２００Ｖより大きくすることを特徴とする。

【００１６】または、Cr組成比を１５．５〜２３．５ a
toms％、Ta組成比を１〜７．５ atoms％、Pt組成比を４
〜１７ atoms％、残量をCoとした合金によってCoCrTaPt
磁気記録媒体層１２を形成し、そのＢ_rｔ値を１２０Ｇ
μｍ以下、膜厚を３０nm以下にするとともに、前記単結
晶シリコン基板１０に印加する負の基板バイアス電圧Ｖ
_bを−２００Ｖより大きくすることを特徴とする。

【００１７】または、Cr組成比を１６．５〜２２ atoms
％、Ta組成比を１〜３ atoms％、Pt組成比を２〜２０ a
toms％、残量をCoとした合金によってCoCrTaPt磁気記録
媒体層１２を形成し、そのＢ_rｔ値を１２０Ｇμｍ以
下、膜厚を３０nm以下にするとともに、前記単結晶シリ
コン基板１０に印加する負の基板バイアス電圧Ｖ_bを−
２００Ｖより大きくすることを特徴とする。

【００１８】上記磁気ディスクの製造方法において、前
記Crを主成分とする材料よりなる前記下地層１１を２５
nm以下の厚さに形成することを特徴とする。上記磁気デ
ィスクの製造方法において、表面に二酸化シリコン膜が
形成されている前記単結晶シリコン基板１０を使用する
ことを特徴とする。上記した課題は、図１４に例示する
ように、上記した磁気ディスクの製造方法によって形成
された磁気ディスク２１と、前記磁気ディスク２１に対
向させて配置される磁気抵抗効果ヘッド２２とを有する
ことを特徴とする磁気ディスク装置によって解決する。

【００１９】上記した課題は、図３(c) に示すように、
抵抗率が０．１Ωcm以下となる不純物含有量の単結晶シ
リコン基板１０と、前記単結晶シリコン基板１０の上に
形成された下地層１１と、前記下地層の上に形成された
磁気記録媒体層１２と、前記磁気記録媒体層１２の上に
形成された保護膜１３とを有することを特徴とする磁気
ディスクによって解決する。（作用）次に、本発明の作用について説明する。

【００２０】本発明によれば、バイアススパッタによっ
て単結晶シリコン基板の上に磁気記録媒体層を形成する
場合に、単結晶シリコン基板の抵抗率が０．１Ωcm以下
になる量の不純物を単結晶シリコン基板にドープしてい
る。したがって、単結晶シリコン基板に流れるバイアス
電流が大きくなって、磁気記録媒体層内の磁性体の密度
が高くなり、その保磁力が高くなる。バイアス電流を高
くする方法として、単結晶シリコン基板の抵抗を０．１
Ωcmより大きくしてバイアス電流を大きくすることも考
えられるが、単結晶シリコン基板表面に異常放電が生じ
ることが確かめられ、この方法は好ましくないことがわ
かった。

【００２１】その単結晶シリコン基板に印加するバイア
ス電圧としては交流又は直流のいずれを用いても、磁気
記録媒体層の保磁力は容易に１５００ Oe 以上になる。
しかも、単結晶シリコン基板は、２８０℃以上の熱によ
って変形せず、研磨によって表面粗さを０．５nm以下に
することができ、１０nm以下のグライドハイトの確保が
容易になる。また、研磨などによって０．３mm以下の厚
さの単結晶シリコン基板を容易に得ることができるの
で、磁気ディスク装置の小型化に寄与する。

【００２２】なお、バイアススパッタにより形成される
磁気記録媒体層は、単結晶シリコン基板の表面の下地層
を介して形成されることが多く、この場合にも上記した
作用が得られる。その下地層の厚さは、２５nm以下にす
ることにより磁気記録媒体層の媒体Ｓ／Ｎ比が大きくな
ることが実験により確かめられた。その下地層を構成す
る材料としては、例えばクロムを主成分とする材料を用
い、また、前記磁気記録媒体層を構成する材料として
は、クロムを含み且つコバルトを主成分とする材料を用
いる。

【００２３】以上のような製造方法により形成された磁
気ディスクはＭＲヘッドとともに用いることによって磁
気ディスク装置の小型化をさらに促進する要因となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】そこで、以下に本発明の実施例を
図面に基づいて説明する。まず、単結晶シリコン基板上
に磁気記録媒体層を形成するための成膜装置の概要を図
１を参照して説明する。この成膜装置はＤＣバイアスマ
グネトロンスパッタ装置であるが、高周波バイアススパ
ッタ装置を使用してもよい。

【００２５】ＤＣバイアスマグネトロンスパッタ装置に
おいて、成膜室１内には磁性材よりなる２つのターゲッ
トＴ₁、Ｔ₂が間隔をおいて配置され、それらのターゲ
ットＴ₁、Ｔ₂には負の直流電圧Ｖ₁が印加されてい
る。以下の実施形態では、ターゲットＴ₁、Ｔ₂への印
加電圧Ｖ₁を−３００Ｖに設定している。２つのターゲ
ットＴ₁、Ｔ₂の背面側にはそれぞれマグネット２が配
置されていてターゲットの表面において磁界が外側から
内側に向いた磁界が発生している。

【００２６】また、成膜室１の一方には単結晶のシリコ
ン基板１０を加熱するための加熱用ランプ３が配置され
ている。なお、加熱は別室で行われてもよい。シリコン
基板１０は円盤状に形成されたものを使用する。シリコ
ン基板１０は導電性のパレット４内で導電性の板バネ
（支持体）５によって３か所支持されていて、ターゲッ
トＴ₁、Ｔ₂間に置かれたシリコン基板１０は、板バネ
５及びパレット４を介して接地され又は負の直流バイア
ス電圧Ｖb が印加されている。図２はシリコン基板１０
を取り付けたパレット４を示す平面図である。

【００２７】なお、シリコン基板１０の中央に形成され
た支持孔１０ａの内周縁に導電性の支持部材を接触さ
せ、その支持部材によってリコン基板１０を成長室１内
で支持してもよい。（第１実施形態）図１のようなＤＣバイアスマグネトロ
ンスパッタ装置を用いて、抵抗率の異なる複数の単結晶
シリコン基板１０を用意し、それらの表面にクロム（C
r）よりなる下地（ベース）層１１を６０nmの厚さに形
成した。そして、図３(a) 〜(c) に示すように、以下に
述べる工程に従って各Cr下地層１１上にCoCrTaよりなる
磁気記録媒体層１２を１８nmの厚さに成長し、さらに磁
気記録媒体層１２上に炭素よりなる保護膜１３を形成し
た。

【００２８】なお、それぞれのシリコン基板１０には燐
がドープされ、それらのドーピング量の相違によってシ
リコン基板１０の抵抗率を異ならせている。CoCrTa磁気
記録媒体層１２を成膜する際には、パレット４に装着さ
れたシリコン基板１０を加熱用ランプ３によって約３０
０℃に加熱した後に、そのパレット４を上昇させてシリ
コン基板１０を２つのターゲットＴ₁、Ｔ₂の間に位置
させる。ターゲットＴ₁、Ｔ₂としてCoCrTa板を使用す
る。

【００２９】そして、シリコン基板１０に−３００Ｖの
バイアス電圧Ｖb を印加するとともに、ターゲット
Ｔ₁、Ｔ₂にも−３００Ｖの電圧を印加した。さらに、
ターゲットＴ₁、Ｔ₂間にアルゴン（Ar）ガスを導入す
るとともに、その間の圧力を１mTorr に減圧した。この
条件下で、それぞれのシリコン基板１０の上にCr下地層
１１を介してCoCrTa磁気記録媒体層１２を成長した。Co
CrTa成長時における、シリコン基板１０に流れるバイア
ス電流Ｉ_bとシリコン基板１０の抵抗率との関係を調べ
たところ図４の実線のような関係が得られた。さらに、
CoCrTa記録媒体層１２の成長後に、CoCrTa磁気記録媒体
層１２の保磁力とシリコン基板１０の抵抗率との関係を
調べたところ、図４の一点鎖線に示すような関係が得ら
れた。

【００３０】シリコン基板１０の抵抗率が小さくなるほ
どシリコン基板１０に流れるバイアス電流Ｉ_bが大きく
なるので、シリコン基板１０に大きなバイアス電流Ｉ_b
を流すことによって保磁力Ｈc の大きなCoCrTa磁気記録
媒体層１２が形成されることがわかった。また、シリコ
ン基板１０の抵抗率が小さくなるほど保磁力は大きくな
ることがわかった。

【００３１】これらの結果から、シリコン基板１０に大
きなバイアス電流Ｉ_bが流れるということは、Arプラズ
マがシリコン基板１０に引き寄せられることによる。こ
のArプラズマにより、Cr下地層１１、CoCrTa記録媒体層
１２を構成する原子の再配置がうながされ、高い保磁力
が発現する。また、抵抗率が１０Ωcmと大きなシリコン
基板１０にバイアス電流を流そうとすると、板バネ５か
らシリコン基板１０に異常放電が発生し、欠陥のある磁
気記録媒体層が形成されてしまう。したがって、抵抗率
の大きなシリコン基板１０に大きな基板バイアス電圧を
印加してバイアス電流を大きくすることは問題があるこ
とがわかった。

【００３２】CoCrTa磁気記録媒体層１２は磁気ディスク
の磁気記録媒体層となり、その保磁力は１５００ Oe 以
上となるのが望ましい。したがって、図４から、シリコ
ン基板１０の抵抗率を０．１Ωcm以下になるように設定
するのが良い。抵抗率０．１Ωcm、基板バイアス電圧−
３００Ｖの時にはバイアス電力は約２Ｗとなる。比較の
ために、上記したと同じスパッタ条件下で、NiP がコー
ティングされたAl基板の上にCoCrTa層を形成したとこ
ろ、バイアス電力が３Ｗとなり、しかも１５００ Oe 以
上の保磁力が得られた。

【００３３】次に、磁気記録媒体層成長時の基板温度、
基板バイアス電圧、成長雰囲気圧力、磁気記録媒体層１
２の膜厚の相違によってＢ_rｔ値、保磁力（Ｈ_c）、角
型比（Ｓ）、保磁力角型比（Ｓ^*）がそれぞれどのよう
に変化するかを実験して調べたところ、表１のような結
果が得られた。この実験は、０．０１Ωcmの抵抗率を有
する単結晶のシリコン基板１０の上にCr下地膜１１を６
０nmの厚さに形成し、その上に成長条件を変えてCo₇₇Cr
₁₅Pt₈磁気記録媒体層１２を１５．０μｍ〜２０．０μ
ｍの厚さに形成して行った。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１によれば、基板温度を高く且つ基板バ
イアス電圧を印加することによって高い保磁力が得ら
れ、また、高い基板温度によって大きなほぼ一定の角型
比及び保磁力角型比が得られることがわかった。例え
ば、ＤＣバイアスマグネトロンスパッタ装置の成膜室１
内のアルゴンガス雰囲気の圧力を５ mTorr、基板バイア
ス電圧Ｖ_bを−３００Ｖ、成膜開始温度を２８０℃に設
定して、Co₇₇Cr₁₅Pt₈よりなる磁気記録媒体層１２をシ
リコン基板１０の両面に同時に形成したところ、両面の
Co₇₇Cr₁₅Pt₈磁気記録媒体層１２の保磁力は１９００ O
e と高くなった。なお、Co₇₇Cr₁₅Pt₈の添字は、組成比
（atoms ％）を示している。以下の実施でも同様とす
る。

【００３６】上記したＢ_rｔ値は、図５のＢ−Ｈヒステ
リシスループに示す磁気記録媒体層の残留磁化（Ｂ_r）
と膜厚（ｔ）の積である。角型比Ｓは、残留磁化
（Ｂ_r）を飽和磁化（Ｂ_s）で割った値（Ｂ_r／Ｂ_s）
であり、大きいほど磁気記録媒体層の磁気出力が大きく
なる。保磁力角型比Ｓ^*は、図３に示すヒステリシスル
ープの矩形比を示すパラメータであって、（Ｈ_c−Δ
Ｈ）／Ｈ_cの式で表わされる。Ｓ^*が“１”に近づくほ
ど高記録密度特性に優れた磁気記録媒体が得られる。

【００３７】表１によれば、低抵抗のシリコン基板１０
にバイアス電圧を印加することにより磁気記録媒体層１
２のＳとＳ^*を向上できることができることがわかった
ので、次にバイアス電圧と媒体ノイズとの関係を詳細に
説明する。（第２実施形態）バイアス電圧と媒体ノイズとの関係を
調べるために、図１に示したＤＣバイアスマグネトロン
スパッタ装置を用いて、図３に示すように抵抗率０．０
１Ωcmの単結晶シリコン基板１０の上に、Crよりなる下
地膜１１とCo₇₇Cr₁₅Ta₄Pt₄よりなる磁気記録媒体層１２
と炭素（Ｃ）よりなる保護膜１３とを順に形成して磁気
ディスクを作製した。それらの層は次のようにして形成
された。

【００３８】まず、Cr下地層１１の成長前にスパッタ雰
囲気を３×１０^-7Torr以下の圧力に排気した後に、シリ
コン基板１０を２００〜３２０℃で加熱し、ついでCrよ
りなるターゲットＴ₁、Ｔ₂間にシリコン基板１０を配
置してからアルゴンガスが導入されたスパッタ雰囲気を
５ mTorrに保持する。これにより、Crよりなる下地層１
１を１０〜４０nmの厚さに形成した。

【００３９】続いて、別の成膜室１で、ターゲット
Ｔ₁、Ｔ₂の間にシリコン基板１０を置いてCo₇₇Cr₁₅Ta
₄Pt₄よりなる磁気記録媒体層１２を下地層１１の上に形
成した。また、磁気記録媒体層１２の成膜時には０〜−
４００ＶのＤＣバイアス電圧をシリコン基板１０に印加
した。また、磁気記録媒体層１２のＢ_rｔ値を１２０Ｇ
μｍになるようにした。

【００４０】さらに別の成膜室１で、炭素ターゲットＴ
₁、Ｔ₂の間にシリコン基板１０を置いて磁気記録媒体
層１２の上に保護膜１３を形成した。このような条件で
形成された磁気ディスクの基板バイアス電圧依存性を調
べたところ図６のような結果が得られた。これにより、
負の基板バイアス電圧Ｖ_bを高くするほど媒体Ｓ／Ｎ比
が高くなることがわかる。これは、基板バイアス電圧Ｖ
_bが高くなるほど磁性粒界に偏析するCrが多くなり、磁
性粒子同士が磁気的に良好に分断され、媒体ノイズが減
ったためであると考えられる。

【００４１】次に、媒体Ｓ／Ｎ比とCr下地層１１の膜厚
との関係を調べたところ、図７に示すような関係が得ら
れ、Cr下地層１１の厚さは２５nm以下になると１２０kF
ci、１６０kFciともに媒体Ｓ／Ｎ比の値が大きくなるこ
とがわかった。なお、磁気抵抗効果型（ＭＲ）ヘッドを
使用して磁気記録媒体層１２の磁気情報を読み出す構造
を採用する場合には、磁気記録媒体層１２のＢ_rｔの最
適値は１２０Ｇμｍであった。

【００４２】そして、そのような磁気記録媒体層１２が
形成された直径９５mmのシリコン基板１１からなる磁気
ディスクを４枚間隔をおいて重ね、さらにＭＲヘッドを
用いて面記録密度４００Ｍｂ／ｉｎ²（装置容量で１．
５ＧＢ以上）の記録容量を有する磁気ディスク装置を作
製した。その磁気ディスクは０．２５ｍｍと薄いシリコ
ン基板を用いている。この基板径で標準的な基板厚さは
０．８ｍｍであるから、基板を４枚用いる場合には約
２．２ｍ程度装置の高さを低減でき、小型、大容量のデ
ィスクが構成される。（第３実施形態）上記した実施形態では、抵抗率０．１
Ωcm以下のシリコン基板を使用してその上にバイアスス
パッタにより磁気記録媒体層を形成することについて説
明した。本実施ではそのような成長方法を用いてCoCrTa
Ptよりなる磁気記録媒体層を形成する場合に、CoCrTaPt
の各構成元素の組成比（atoms ％）が保磁力にどのよう
な影響を及ぼすかを実験により調べた。

【００４３】実験は、図１に示したＤＣバイアスマグネ
トロンスパッタ装置を用いておこなった。まず、図３
(a) 〜(c) と同様に、シリコン基板１０表面にCrよりな
る下地層１１を成長する。Crの成長前にスパッタ雰囲気
を３×１０^-7Torr以下の圧力に排気し、その後にシリコ
ン基板１０を４００℃で加熱し、ついでCrよりなるター
ゲットＴ₁、Ｔ₂間にシリコン基板１０を配置してから
スパッタ雰囲気を５ mTorrに保持する。そして、−４０
０Ｖの基板バイアス電圧Ｖ_bをシリコン基板１０に印加
しながらその表面にCrよりなる下地層１１を１０nmの厚
さに形成した。

【００４４】続いて、別の成膜室１内にシリコン基板１
０を移動して加熱ランプ３によって４００℃に加熱した
後に、ターゲットＴ₁、Ｔ₂の間にシリコン基板１０を
配置し、アルゴンガスが導入されたスパッタ雰囲気を５
mTorrに保持した。そして、−４００Ｖの基板バイアス
電圧Ｖ_bをシリコン基板１０に印加しながら下地層１１
の上にＢ_rｔ値が１００ＧμｍのCoCrTaPtよりなる磁気
記録媒体層１２を形成した。

【００４５】この場合、ターゲットＴ₁、Ｔ₂として、
CoCr板の表面の一部領域にTaチップ及びPtチップを取付
けて構成された複合ターゲットＴ₁、Ｔ₂を用いた。ま
た、CoCr板として、組成の異なる複数のCo₈₄Cr₁₆、Co₈₂
Cr₁₈、Co₇₈Cr₂₂又はCo₇₆Cr₂₄を交換して使用するととも
に、TaチップとPtチップの大きさを変えて、組成の異な
るCoCrTaPt磁気記録媒体層１２を形成した。この結果、
図８〜図１０に示すような特性が得られた。

【００４６】図８は、磁気記録媒体層１２のPtの組成比
と磁気記録媒体層１２の保磁力の関係を示し、Pt組成比
が５〜１５ atoms％で保磁力のピークが存在した。しか
も、特に図示しないが、Ta組成比が１〜７．５ atoms％
で且つPt組成比が２〜２０ atoms％の範囲で保磁力が１
５００ Oe を越えることがわかった。図９は、磁気記録
媒体層１２のTaの組成比と磁気記録媒体層１２の保磁力
の関係を示し、２〜５ atoms％付近でその保磁力がピー
クを有し、Taの組成比をそれ以上増やすと保磁力は大幅
に減少した。また、Pt組成比が４〜１５ atoms％で且つ
Ta組成比が１〜７．５ atoms％の範囲で保磁力が１５０
０ Oe を越えることがわかった。

【００４７】図８、図９によれば、Pt組成比を変えるよ
りもTa組成比を変える方が保磁力の変化が大きいので、
Taの添加量を精度良く調整する必要があることがわか
る。なお、図８及び図９の調査の際には、Co₇₈Cr₂₂板を
有するターゲットＴ₁、Ｔ₂を使用して磁気記録媒体層
１２を形成した。図１０は、磁気記録媒体層１２のCrの
組成比と磁気記録媒体層１２の保磁力の関係を示し、Cr
組成比が１５〜２０ atoms％でピークを持つが、２１ a
toms％以上でも、Pt組成比が４ atoms％、Ta組成比が２
atoms％の場合に磁気記録媒体層１２の保磁力が２００
０ Oe 以上と高くなった。

【００４８】磁気記録媒体層１２は１５００ Oe 以上の
保磁力を持つ方が好ましいので、Taを５ atoms％以下に
する必要があるが、その他の構成元素の組成比の選択範
囲はTaの組成比の選択範囲よりも広い。ところで、第２
実施形態では磁気記録媒体層１２を形成する際の負の基
板バイアス電圧Ｖ_bを高くするほど媒体Ｓ／Ｎ比が改善
されることを示した。Ｓ／Ｎ比を改善するためには、飽
和磁化（図３におけるＭ_s）を大きくして角形比を大き
くする必要があるので、ターゲットＴ₁、Ｔ₂を構成す
るCoCr板のCr組成比と飽和磁化の関係を調べたところ図
１１の実線に示すような関係が得られた。

【００４９】これによれば、Cr組成比が小さくなるほど
飽和磁化が大きくなるが、図１０に示すCr組成比と保磁
力の関係から、Cr組成比を単に小さくすれば良いもので
はなく保磁力の大きさによってその組成比を決定する必
要がある。また、図１１の破線はターゲットＴ₁、Ｔ₂
を構成するCoCr板（バルク）の飽和磁化とCr組成比の関
係を示しており、バルクのCoCrの飽和磁化よりもスパッ
タにより形成された薄膜のCoCrの飽和磁化が大きいこと
がわかる。これは、基板バイアス電圧Ｖ_bを印加するこ
とによってCrが結晶粒界に偏析し易くなって磁性粒相互
間の分断が良好になるからである。

【００５０】次に、抵抗率０．１Ωcm以下のシリコン基
板１０の上にCr下地層１１を介して形成したCoCrTaPt磁
気記録媒体層１２の好ましい組成、Ｂ_rｔ値及び膜厚の
一例を挙げる。第１の好ましい例は、Cr組成比を１４〜
２５ atoms％、Ta組成比を１〜７．５atoms％、Pt組成
比を２〜２０ atoms％、残量をCoとした合金によってCo
CrTaPt磁気記録媒体層１２を形成し、そのＢ_rｔ値を１
２０Ｇμｍ以下、膜厚を３０nm以下にすることである。
この場合、負の基板バイアス電圧Ｖ_bを−２００Ｖより
大きくする。

【００５１】第２の好ましい例は、Cr組成比を１４〜２
５ atoms％、Ta組成比を１〜７．５atoms％、Pt組成比
を４〜１５ atoms％、残量をCoとした合金によってCoCr
TaPt磁気記録媒体層１２を形成し、そのＢ_rｔ値を１２
０Ｇμｍ以下、膜厚を３０nm以下にすることである。こ
の場合、負の基板バイアス電圧Ｖ_bを−２００Ｖより大
きくする。

【００５２】第３の好ましい例は、Cr組成比を１５．５
〜２３．５ atoms％、Ta組成比を１〜７．５ atoms％、
Pt組成比を４〜１７ atoms％、残量をCoとした合金によ
ってCoCrTaPt磁気記録媒体層１２を形成し、そのＢ_rｔ
値を１２０Ｇμｍ以下、膜厚を３０nm以下にすることで
ある。この場合、負の基板バイアス電圧Ｖ_bを−２００
Ｖより大きくする。

【００５３】第４の好ましい例は、Cr組成比を１６．５
〜２２ atoms％、Ta組成比を１〜３atoms％、Pt組成比
を２〜２０ atoms％、残量をCoとした合金によってCoCr
TaPt磁気記録媒体層１２を形成し、そのＢ_rｔ値を１２
０Ｇμｍ以下、膜厚を３０nm以下にすることである。こ
の場合、負の基板バイアス電圧Ｖ_bを−２００Ｖより大
きくする。（第４実施形態）次に、シリコン基板の平坦性について
説明する。

【００５４】まず、図１２に示すように、２．５インチ
直径のシリコン基板１０の平均表面粗さ（Ｒａ）が０．
５nmとなるようにその表面をラップ研磨した後に、その
上にチタン膜を形成し、さらにチタン膜をパターニング
して高さ１０nm、直径約２．５４mm（１００mil ）の突
起１４を形成した。その突起１４はシリコン基板１０の
直径方向に複数個形成した。

【００５５】そして、シリコン基板１０上にヘッドを置
いてその状態でシリコン基板１０を回転させ、そしてア
コースティックエミッション（ＡＥ）法によりシリコン
基板１０の表面状態を調べた。このＡＥ法によれば、図
１３のような波形が得られ、突起１４に対応した時点で
高さＨの明瞭な凸状の波形が検出されるとともに、それ
以外には高さ０．５nm以上の波は存在しないことがわか
る。

【００５６】従って、研磨によればシリコン基板１０の
最大表面粗さを平均表面粗さに近づけることができるの
で、シリコン基板１０を用いた磁気ディスクにより１０
nm以下の極めて低いグライドハイトが保証されることに
なり、かつ高記録密度に適した磁気ディスクの形成が可
能になる。（第５実施形態）上記した実施形態により、磁気ディス
クを構成するシリコン基板の抵抗率を０．１Ωcm以下に
することが磁気記録媒体層の高保磁力化に有効であるこ
とがわかった。

【００５７】そのような単結晶のシリコン基板は、ラッ
プ研磨によって薄層化しても全体に湾曲が生じないの
で、図１４に示すようなＩＣメモリカードサイズの高記
録密度の磁気ディスク装置の実用化に有用である。例え
ばラップ研磨によってシリコン基板を０．３mmの厚さに
薄層化すると、その平均表面粗さは０．５nmとなった。
この薄層化されたシリコン基板に下地層、磁気記録媒体
層、保護膜を形成して磁気ディスク２１を形成した。そ
して、磁気ディスク２１の両面に、取付け高さ０．６１
mmの磁気抵抗効果型ヘッド２２を取付けることにより、
磁気ディスク２１及び磁気ヘッド２２の全体の高さを
１．５２mm程度に抑制できた。さらに、磁気ディスク２
１を回転させるためのスピンドルモータ２３と磁気ヘッ
ド駆動用のボイスコイルモータ２４を合わせたところ、
それら全体の高さを２mm程度に抑えることができた。

【００５８】従って、肉厚１．４８mmのハウジング２５
を使用するとすれば、厚さ３mmのＩＣメモリカードサイ
ズの高記録密度の磁気ディスク装置が形成できることに
なる。なお、磁気ディスク２１を構成する単結晶のシリ
コン基板については、０．０５mm程度の厚さで０．５nm
の平均表面粗さとなるまで研磨することが可能である
が、その機械的強度を考慮すると、０．１mm以上の厚さ
が望ましい。

【００５９】なお、図１４中符号２６は半導体集積回路
デバイス（ＩＣ）、２７はコネクタであり、２７は磁気
抵抗効果型ヘッドを支持する弾性体よりなるアームであ
る。（その他の実施形態）上記した実施形態で示した以外の
硬磁性体よりなる磁気記録媒体層を形成する場合に、磁
性材の種類によって加熱温度が異なる場合があるが、シ
リコン基板によれば１２００℃まで加熱しても変形はほ
とんどない。

【００６０】また、二酸化シリコン膜が形成されたシリ
コン基板を用いて、その二酸化シリコン膜の上に下地
層、磁気記録媒体層を形成するようにしてもよい。さら
に、上記した下地層としては、Cr層の他にCrTiのような
Crを主成分としたものを使用してもよい。

【００６１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、バイ
アススパッタによって単結晶シリコン基板の上に磁気記
録媒体層を形成する場合に、単結晶シリコン基板の抵抗
率が０．１Ωcm以下になる量の不純物を単結晶シリコン
基板にドープしているので、単結晶シリコン基板に流れ
るバイアス電流が大きくなって、磁気記録媒体層内の磁
性体の密度を高くし、その保磁力を高くすることができ
る。

【００６２】その単結晶シリコン基板に印加するバイア
ス電圧としては交流又は直流のいずれを用いても、磁気
記録媒体層の保磁力を容易に１５００ Oe 以上にするこ
とができる。しかも、単結晶シリコン基板は、２８０℃
以上の熱によって変形せず、研磨によって表面粗さを
０．５nm以下にすることができ、１０nm以下のグライド
ハイトの確保が容易になる。また、研磨などによって
０．３mm以下の厚さの単結晶シリコン基板を容易に得る
ことができるので、磁気ディスク装置の小型化を促進す
ることができる。

【００６３】バイアススパッタにより形成される磁気記
録媒体層は、単結晶シリコン基板の表面の下地層を介し
て形成されることが多く、その下地層の厚さを２５nm以
下にすることにより磁気記録媒体層の媒体Ｓ／Ｎ比を大
きくなることができる。以上のような製造方法により形
成された磁気ディスクはＭＲヘッドとともに用いること
によって磁気ディスク装置の小型化をさらに促進するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の使用するＤＣマグネトロンバ
イアススパッタ装置の成膜室の概要を示す構成図であ
る。

【図２】図２は、単結晶シリコン基板を保持した状態の
パレットの例を示す平面図である。

【図３】図３(a) 〜図３(c) は、図１で示したＤＣマグ
ネトロンバイアススパッタ装置を使用して磁気ディスク
を形成する工程を示す断面図である。

【図４】図４は、図１で示したＤＣマグネトロンバイア
ススパッタ装置における基板抵抗率とバイアス電流の関
係と、基板抵抗率と磁気記録媒体層の保磁力の関係を示
す図である。

【図５】図５は、本発明の実施形態により形成された磁
気記録媒体層のＢ−Ｈ曲線である。

【図６】図６は、本発明に実施形態で使用される単結晶
シリコン基板の上に形成された磁気記録媒体層のバイア
ス電圧と媒体Ｓ／Ｎ比の関係を示す図である。

【図７】図７は、本発明の実施形態により単結晶シリコ
ン基板上に形成されたクロム下地層とCoCrTaPt磁気記録
媒体層において、下地層の膜厚と磁気記録媒体層の媒体
Ｓ／Ｎ比の関係を示す図である。

【図８】図８は、本発明の実施形態により単結晶シリコ
ン基板上に形成されたCoCrTaPt磁気記録媒体層におい
て、プラチナの組成比と保磁力の関係を示す図である。

【図９】図９は、本発明の実施形態により単結晶シリコ
ン基板上に形成されたCoCrTaPt磁気記録媒体層におい
て、タンタルの組成比と保磁力の関係を示す図である。

【図１０】図１０は、本発明の実施形態により単結晶シ
リコン基板上に形成されたCoCrTaPt磁気記録媒体層にお
いて、クロムの組成比と保磁力の関係を示す図である。

【図１１】図１１は、本発明の実施形態により単結晶シ
リコン基板上に形成されたCoCr層とCoCrターゲット（バ
ルク）のそれぞれについて、クロム組成比と飽和磁化の
関係を示す図である。

【図１２】図１２は、本発明に使用される単結晶シリコ
ン基板の表面に突起を形成した状態を示す平面図であ
る。

【図１３】図１３は、図１２に示した結晶シリコン基板
の表面状態をアコースティックエミッション法により測
定して得られた波形図である。

【図１４】図１４は、本発明の実施形態により形成され
た磁気ディスクを装着したカード型の磁気ディスクドラ
イブを示す斜視図である。

【符号の説明】

１成膜室２マグネット３加熱用ランプ４パレット５板バネ（支持体）Ｔ₁、Ｔ₂ ターゲット１０単結晶シリコン基板１０ａ支持孔１１下地層１２磁気記録媒体層１３保護膜１４突起２１磁気ディスク２２磁気抵抗効果型ヘッド

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｃ２３Ｃ 14/56 Ｃ２３Ｃ 14/56 ＨＫ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】抵抗率が０．１Ωcm以下となる不純物含有
量の単結晶シリコン基板を磁性材ターゲットに対向させ
る工程と、バイアススパッタにより前記磁性材ターゲットから磁性
材を飛散させて前記単結晶シリコン基板上に磁気記録媒
体層を形成する工程とを有することを特徴とする磁気デ
ィスクの製造方法。
【請求項２】前記単結晶シリコン基板の一部を導電性支
持体に接触させることにより、前記単結晶シリコン基板
を前記磁性材ターゲットから間隔をおいて支持して前記
磁性材ターゲットに対向させていることを特徴とする請
求項１記載の磁気ディスクの製造方法。
【請求項３】前記単結晶シリコン基板に直流又は交流の
バイアス電圧を印加しながら前記磁気記録媒体層を形成
することを特徴とする請求項１記載の磁気ディスクの製
造方法。
【請求項４】前記磁気記録媒体層を形成する際の前記単
結晶シリコン基板の温度を２８０℃以上とすることを特
徴とする請求項１記載の磁気ディスクの製造方法。
【請求項５】前記単結晶シリコン基板は表面平均粗さが
０．５nm以下となるように研磨されていることを特徴と
する請求項１記載の磁気ディスクの製造方法。
【請求項６】前記単結晶シリコン基板の厚さは０．３mm
以下且つ０．１mm以上であることを特徴とする請求項１
記載の磁気ディスクの製造方法。
【請求項７】前記磁気記録媒体層を形成する前に、前記
単結晶シリコン基板を非磁性材ターゲットに対向させ
て、前記単結晶シリコン基板上にスパッタにより予め下
地層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１
記載の磁気ディスクの製造方法。
【請求項８】クロムを主成分とする材料から前記下地層
を形成し、クロムを含み且つコバルトを主成分とする材
料から前記磁気記録媒体層を形成することを特徴とする
請求項７記載の磁気ディスクの製造方法。
【請求項９】前記Crを主成分とする前記下地層を２５nm
以下の厚さに形成することを特徴とする請求項７又は８
記載の磁気ディスクの製造方法。
【請求項１０】表面に二酸化シリコン膜が形成されてい
る前記単結晶シリコン基板を使用することを特徴とする
請求項１〜７いずれか記載の磁気ディスクの製造方法。
【請求項１１】抵抗率が０．１Ωcm以下となる不純物含
有量の単結晶シリコン基板と、前記単結晶シリコン基板の上に形成された下地層と、前記下地層の上に形成された磁気記録媒体層と、前記磁気記録媒体層の上に形成された保護膜とを有する
ことを特徴とする磁気ディスク。
【請求項１２】請求項１〜１０記載の磁気ディスクの製
造方法によって形成された磁気ディスクと、前記磁気ディスクに対向させて配置される磁気抵抗効果
ヘッドとを有することを特徴とする磁気ディスク装置。