JPH11310873A - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コストの低いＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ系合金で高保磁
力、低ノイズの磁気記録媒体を作製する。 【解決手段】直流マグネトロンスパッタ法において、回
転磁石方式のスパッタリング電極を用い、かつＣｒ濃度
は１６原子％以上２４原子％以下、Ｔａの濃度は２原子
％以上６原子％以下としたＣｒ濃度の高いＣｏ−Ｃｒ−
Ｔａターゲットを用ることにより、２．４ｋＯｅを超え
る高いＨｃを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
用の磁気記録媒体に関し、特に１平方インチ当たり２ギ
ガビット以上の面記録密度を有する、高密度の情報記録
に適した磁気記録媒体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁化を面内方向に反転して記録す
る面内磁気記録用の媒体では、強磁性金属元素であるＣ
ｏを主成分としたＣｏ基合金系磁性薄膜を記録媒体とし
ている。より高密度の情報記録を可能とするためには、
この記録層に対して媒体ノイズを小さくし、保磁力を高
めることが要求されている。比較的高い保磁力が得られ
るＣｏ基合金系磁性薄膜として、従来からのＣｏ−Ｃｒ
−Ｔａ系よりもＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系あるいはＣｏ−Ｎｉ
−Ｐｔ系等のＰｔを含んだＣｏ基合金磁性膜を用いたも
のが、例えば、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ｍａｇ
ｎ．，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．６（１９９０）ｐ．２２７
１あるいは、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ｍａｇ
ｎ．，Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．６（１９９２）ｐ．５２８
０に示されている。

【０００３】今後さらに高密度を実現するためには、Ｉ
ＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．２
８，Ｎｏ．６（１９９２）ｐ．３０７８ー３０８３等に
示されているように、ビット境界の磁化からの反磁界に
打ち勝って磁化を記録方向に保持しておくために保磁力
Ｈｃを高くすると同時に、上記記録層の残留磁束密度Ｂ
ｒと、上記磁性膜の厚さの合計ｔの積Ｂｒ×ｔを小さく
して反磁界を小さくする必要がある。例えば、１平方イ
ンチ当たり２ギガビット以上の記録密度を達成するに
は、２．４ｋＯｅを超えるＨｃが必要になることが分か
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、記録媒体のコス
ト面から考えると、Ｐｔ等の貴金属を含む媒体よりもＣ
ｏ−Ｃｒ−Ｔａ系媒体の法が有利である。しかし、従来
のＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ系媒体に関して種々の改良がなされ
てきたが、特開平５−３３４６４８号公報の第２頁右欄
第３２行目から第３４行目に「スパッタリング中に基板
にバイアス電圧を印加する試みは、保磁力Ｈｃを１８０
０Ｏｅ程度に向上できる（ＣｏＣｒＴａ膜の場合）に止
まり、」とあり、また第４頁左欄第１２行目から第１４
行目に「ＣｏＣｒＴａ層４を複数層とすることで、保磁
力Ｈｃを２０００Ｏｅ以上、最大２２５７Ｏｅとするこ
とができた。」とあり、また別に特開平８−８５８６８
号公報の第８頁の図８に基板加熱時に中心部をマスクし
て加熱したＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ媒体の保磁力（Ｈｃ）と基
板加熱温度の関係を示す図があるが、この図からも高々
２２００Ｏｅ止まりであることがわかる。即ち、２ギガ
ビット／平方インチ以上を達成するために必要な２４０
０Ｏｅを越えるＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ媒体は得られていなか
ったことが分かる。

【０００５】本発明は以上の点に鑑みなされたものであ
って、本発明の目的は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ合金の媒体
で、２ギガビット／平方インチ以上の高密度な情報の記
録再生が可能な、高保磁力、低ノイズ磁気記録媒体を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の直流
マグネトロンスパッタ法において、回転磁石方式（以
下、ＲＭ方式と記載する。）のスパッタリング電極を用
い、かつＣｒ濃度の高いＣｏ−Ｃｒ−Ｔａターゲットを
用いることにより、２．４ｋＯｅを超える高いＨｃを示
すことを見出した。

【０００７】Ｃｒ濃度は１６原子％以上２４原子％以下
が好適である。Ｃｒ濃度の上限はこれ以上の濃度ではＣ
ｏ−Ｃｒ−Ｔａ合金が磁性を失うためである。またＴａ
の濃度は通常使用される２原子％以上６原子％以下でよ
い。

【０００８】ここで、ＲＭ方式スパッタリング電極と
は、例えば特開平６−１３６５３１号公報や特開平９−
４１１３５号公報記載のようにスパッタリングターゲッ
トの裏側で、ターゲットの表面にグロー放電を閉じこめ
るためのマグネトロン磁場を印加するためのある形状を
した磁石を回転させることによりグロー放電の領域がタ
ーゲットの表面を移動するようにしたものをいう。スパ
ッタリングはこのグロー放電の領域でのみ発生するた
め、移動させることによりターゲットの表面を効率よく
スパッタリングできる。一方、従来の磁気記録媒体のス
パッタリングにおいては、特公平５−８５６３２号公報
にあるように、円板状のスパッタリングターゲットの表
面にリング状のマグネトロン磁場を印加することにより
リング状のグロー放電領域を発生させ、円板上の磁気デ
ィスク基板に対面させることにより形成するものが主流
であった。

【０００９】本発明者は、このＲＭ方式のスパッタリン
グ電極を用い、Ｃｒ濃度の高いＣｏ−Ｃｒ−Ｔａターゲ
ットを用いてスパッタリングすると、高保磁力の磁気記
録媒体を形成できることを見出したのであるが、これは
ＲＭ方式スパッタリング電極を用いた場合、基板上に飛
着するスパッタリング粒子が間欠的になるため、例えば
特開昭６３−１４８４１１号公報等に指摘されたような
Ｃｒ元素等が結晶粒界への偏析が生じる時間が十分に出
来ることにより、偏析が促進されるためと推定してい
る。このような場合、同公報に指摘されているように磁
気記録媒体のノイズを低減できる可能性があるが、実施
例に示すように従来に較べ媒体ノイズが低下する効果も
見出されている。

【００１０】尚、前述した特開平５−３３４６４８号公
報の第４頁右欄第３９行目から第４０行目に「回転磁石
などが収容されたカソード本体３６から構成され、」と
あるように本公知例においてもＲＭ方式スパッタリング
電極を用いて検討したことも記載されているが、本公知
例の第３頁右欄第５０行目から第４頁左欄第２行目に
「ＣｏＣｒＴａ膜４を成膜する為のターゲットは、Ｃｒ
を１２ａｔｍ％、Ｔａを２ａｔｍ％含んだＣｏ合金を用
いた。」とあるように、Ｃｒ濃度が１２原子％と低かっ
たために高保磁力が得られなかったものである。

【００１１】一方、Ｃｒ濃度が高いと飽和磁束密度が減
少するため、磁気ディスクからの再生出力が低下してし
まうが、近年の磁気抵抗効果を用いた高感度の再生用磁
気ヘッドの発達により問題は発生しない。更に、ＲＭ方
式のスパッタリング電極を使用した場合、従来方式より
残留磁束密度が１５％程度増加することが分かった。こ
れは、上述したＣｒの結晶粒界への偏析が進んだため、
残ったＣｏの多い結晶粒の飽和磁束密度が急激に大きく
なった効果と考えられるが、高感度の再生用磁気ヘッド
に対しても再生出力の向上に寄与するため有利な効果で
ある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的実施例で説
明する。

【００１３】図１は本発明の製造方法により作製した磁
気ディスクの断面構造を示す。２１はＡｌ−Ｍｇ合金の
非磁性基板、２２及び２２’はＮｉ−Ｐ合金の非磁性メ
ッキ層、２３及び２３’はＣｒの下地層、２４及び２
４’はＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ合金の磁性膜層、２５及び２
５’はカーボン保護膜層である。Ｎｉ−Ｐ合金の非磁性
メッキ層の表面は、多結晶ダイヤモンド砥粒（粒径０.
４μｍφ、０.２μｍφ）でテクスチャー加工が施され
ている。その粗さはＪＩＳ規格の中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）で１.５ｎｍ程度である。Ｃｒ下地層、Ｃｏ−Ｃｒ
−Ｔａ磁性層、カーボン保護膜層は米国intevac社製ｍ
ｄｐ−２５０型スパッタリング装置で真空中一貫形成を
行った。各層の中心的形成条件は次の通り。

【００１４】１．装置到達真空度： ２×１０−７ Ｔ
ｏｒｒ ２．基板加熱温度 ： ２４０ ℃（特開平８−８５８
６８号公報の加熱マスクを使用。） ３．Ｃｒ下地層 ターゲット組成 ： Ｃｒ ≧９９．９％ 電極（カソード） ： ＲＭ方式 スパッタリングガス圧： ８（５〜１０）ｍＴｏｒｒ 膜厚 ： ３０ｎｍ ４．Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ磁性層 ターゲット組成 ： Ｃｏ−１８％Ｃｒ−４％Ｔ
ａ（原子％） 電極（カソード） ： ＲＭ方式 スパッタリングガス圧： ８（５〜１０）ｍＴｏｒｒ 膜厚 ： １８〜２８ ｎｍ ５．カーボン保護膜 ターゲット組成 ： Ｃ ≧９９．９９％ 電極（カソード） ： 従来方式 スパッタリングガス圧： ８（５〜１０）ｍＴｏｒｒ 膜厚 ： ３０ｎｍ この後、特開平６−１５０３１１号公報記載のドライエ
ッチング技術によりカーボン保護膜の表面に微細な突起
を形成し、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を塗布
して、磁気ディスクを作製した。

【００１５】図２（ａ）は、本発明の製法によるＲＭ方
式のカソードを用い磁性層の膜厚を変えて作製した場合
と、従来方式のカソードを用い他は同じ条件で磁性層の
膜厚を変えて作製した場合の残留磁束密度と磁性膜の厚
さの積と記録方向（円周方向）の保磁力の関係を示す。
磁気記録の再生出力は残留磁束密度と磁性膜の厚さの積
にほぼ比例するため、この積がよく磁気記録媒体の指標
として用いられる。この図から分かるように、この組成
のＣｏ合金ターゲットを用い、ＲＭ方式のカソードで成
膜すると、保磁力が２００Ｏｅ以上増加し、２．６ｋＯ
ｅ近くまで上昇することがわかる。

【００１６】図２（ｂ）は、上記の膜の残留磁束密度と
磁性膜の厚さの積と記録方向（円周方向）の残留磁束密
度の関係を示す。このように、ＲＭ方式のカソードと組
み合わせた場合、残留磁束密度も増加することが分か
る。これは、前述したようにＣｒ元素等が結晶粒界に偏
析が促進されたため、Ｃｏ成分が多い結晶粒のＣｏ成分
が多くなり、Ｃｏ成分の多い結晶粒の飽和磁束密度が高
くなったためと推定している。

【００１７】図３は、上記の膜の残留磁束密度と磁性膜
の厚さの積と活性化磁気モーメントの関係を示す。活性
化磁気モーメントとは、ジャーナルオブフィジックスＦ
メタルフィジックス１４巻Ｌ１５５頁からＬ１５９頁
（１９８４年発行）に記載の方法で測定される磁気粘性
の揺らぎ場から計算される磁化反転クラスターの磁気モ
ーメントの大きさであり、磁気記録媒体固有のノイズに
ほぼ比例する量である。従って、活性化磁気モーメント
の小さい媒体は媒体ノイズが小さいと言える。この図か
ら、ＲＭ方式のカソードと組み合わせた場合、活性化磁
気モーメントが低下し、媒体ノイズが低下することが分
かる。これは、前述したようにＣｒ元素等が結晶粒界に
偏析が促進されたための効果と推定している。

【００１８】図４（ａ）は、本発明の製法によるＲＭ方
式のカソードを用いた場合と、従来方式のカソードを用
いた場合の記録方向（円周方向）の保磁力の磁気ディス
ク半径方向の分布を示す。横軸は磁気ディスクの半径位
置である。また、パラメータはスパッタリングターゲッ
トの使用量であり、電極に投入した総電力量（ｋＷｈ）
で示してある。まず、初期の保磁力の分布をＲＭ方式と
従来方式で比較すると（▲と●）、従来方式は半径位置
により急激に変化するのに対して、ＲＭ方式の方が均一
な分布になっていることが分かる。そして、その均一な
分布はターゲット使用の終期に至ってもほとんど変化し
ない（▲→△）。

【００１９】図４（ｂ）は、ＲＭ方式のカソードを用い
た場合と、従来方式のカソードを用いた場合の残留磁束
密度と磁性膜の厚さの積の磁気ディスク半径方向の分布
を示す。また、パラメータは図４（ａ）と同様にスパッ
タリングターゲットの使用量である。まず、初期の残留
磁束密度と磁性膜の厚さの積の分布をＲＭ方式と従来方
式で比較すると（▲と●）、従来方式は半径位置により
急激に変化するのに対して、ＲＭ方式の方が均一な分布
になっていることが分かる。そして、その均一な分布は
ターゲット使用の終期に至ってもほとんど変化しない
（▲→△）。一方、従来方式の場合は、分布が大きく変
化する（●→○）。

【００２０】図５（ａ）は、本発明の製法によるＲＭ方
式のカソードを用いた場合と、従来方式のカソードを用
いた場合の記録方向（円周方向）の保磁力のターゲット
使用量との関係を示す。測定した磁気ディスクの半径位
置は、図４から分かるように最も変化の大きい半径２０
ｍｍである。このように、ＲＭカソードを用いた方が保
磁力の変化が少ない。

【００２１】図５（ｂ）は、ＲＭ方式のカソードを用い
た場合と、従来方式のカソードを用いた場合の残留磁束
密度と磁性膜の厚さの積のターゲット使用量との関係を
示す。測定した磁気ディスクの半径位置は、図４から分
かるように最も変化の大きい半径２０ｍｍである。この
ように、ＲＭカソードを用いた方が残留磁束密度と磁性
膜の厚さの積の変化が少ない。

【００２２】以上、図４及び図５で示したように、ＲＭ
方式のカソードを用いると磁性膜の磁気特性の分布が均
一化され、スパッタリングターゲットの使用可能な寿命
が伸びるこという利点もある。

【００２３】尚、本実施例では典型的な例を開示した
が、本効果はＣｒ濃度１６原子％から現れることを確認
してある。

【００２４】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、Ｃｏ−Ｃｒ
−Ｔａ合金の媒体で、２ギガビット／平方インチ以上の
高密度な情報の記録再生が可能な、２．４ｋＯｅ以上の
高保磁力、低ノイズ磁気記録媒体を製造することが出来
る。

【００２５】また、ＲＭ方式スパッタリング電極を用い
た場合、基板上に飛着するスパッタリング粒子が間欠的
になるため、Ｃｒ元素等が結晶粒界への偏析が生じる時
間が十分に出来ることにより、偏析が促進されるため、
低ノイズの磁気記録媒体を得ることが出来る。

【００２６】さらに、ＲＭ方式のスパッタリング電極を
使用した場合、上記のＣｒ元素等の偏析効果のために、
従来方式より残留磁束密度が１５％程度増加することが
分かった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の面内磁気記録媒体の断面
図。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の磁
気記録媒体の磁気特性を示す図。

【図３】本発明の磁気記録媒体の磁気特性を示す図。

【図４】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の磁
気記録媒体の磁気特性を示す図。

【図５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の磁
気記録媒体の磁気特性を示す図。

【符号の説明】

２１・・・非磁性基板 ２２´・・・非磁性メッキ層 ２３、２３´・・・非磁性下地層 ２４、２４´・・・
合金磁性層 ２５、２５´・・・非磁性保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダビッド Ｄ ジャヤプラウィラ 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者 ▲高▼砂 英一 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者 前田 富士男 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面にテクスチャー加工を施した円板状非
   磁性基板上にＣｒ合金等の下地膜を形成し、その上に磁
   性膜を形成する磁気記録媒体の製造方法において、磁性
   膜を回転磁石方式マグネトロンスパッタリング電極と、
   Ｃｒの濃度が１６原子％以上２４原子％以下、Ｔａの濃
   度が２原子％以上、６原子％以下であるＣｏ−Ｃｒ−Ｔ
   ａ合金のターゲットを用いて形成することを特徴とする
   磁気記録媒体の製造方法。