(57)【要約】【課題】テクスチャを設けることなしに磁気記録層に磁気異方性を付与することができる新規な構成を提供する。【解決手段】  基板９上に形成された磁気記録層９１より成る磁気記録ディスクは、基板９と磁気記録層９１の間に磁気記録層９１に磁気異方性を付与する異方性付与層９２を有する。異方性付与層９２は、タンタル、ニオブ合金又はタンタル合金であって窒化されたもの又は窒素を含む薄膜であり、表面が大気ガス、窒素ガス又は酸素ガスに晒されて変性されている。異方性付与層９２は、例えばクロムニオブ合金製ターゲットを窒素を含むプロセスガスによってスパッタして作成した薄膜であり、成膜後に０．５〜１０Ｐａ程度の圧力の酸素ガスに晒す。ターゲットからのスパッタ粒子のうち、付与すべき異方性の方向に方向成分を持って飛行するスパッタ粒子を相対的多く基板９に入射させる方向制御が行われる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に磁気記録層を形成して磁気記録ディスクを製造する磁気記録ディスク製造装置であって、
前記磁気記録層を形成する磁気記録層形成チャンバーと、
前記磁気記録層に対して磁気異方性を付与する異方性付与層を形成する異方性付与層形成チャンバーと、
前記異方性付与層上に下地層を形成するための下地層形成チャンバーと、を備え、
前記異方性付与層形成チャンバー内と前記下地層形成チャンバー内のターゲットと基板とを、ターゲットから放出されたスパッタ粒子が基板に対して斜めに入射するように、前記ターゲットを基板に対して偏心した位置に配置したことを特徴とする磁気記録ディスク製造装置。
【請求項２】
基板上に磁気記録層を形成して磁気記録ディスクを製造する磁気記録ディスク製造装置であって、
前記磁気記録層に対して磁気異方性を付与する異方性付与層を形成するための異方性付与層形成チャンバーと、
前記異方性付与層上に下地層を形成するための下地層形成チャンバーと、
前記下地層上に中間層を形成するための中間層形成チャンバーと、
前記中間層上に磁気記録層を形成するするための磁気記録層形成チャンバーと、を備え、
前記異方性付与層形成チャンバー内に、基板に対して偏心しかつ基板と同軸の円周上に等間隔に複数のターゲットを配置し、前記ターゲットの中心軸と基板の中心軸とを結ぶ方向に、飛行して基板に入射するスパッタ粒子を阻止する板を設けたことを特徴とする磁気記録ディスク製造装置。
【請求項３】
前記異方性付与層形成チャンバーにおける処理の後であって前記磁気記録層形成チャンバーでの処理の前に、基板を大気ガス、窒素ガス又は酸素ガスに晒す暴露チャンバーが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気記録ディスク製造装置。
【請求項４】
前記異方性付与層形成チャンバーは、前記ニオブ、タンタル、ニオブ合金又はタンタル合金であって窒化されたもの又は窒素を含むものからなる薄膜をスパッタリングにより作成するものであって、付与すべき異方性の方向に方向成分を持って飛行するスパッタ粒子を相対的多く基板に入射させることにより成膜を行うものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク製造装置。
【請求項５】
前記異方性付与層形成チャンバーに、前記複数のターゲットを基板の中心と同軸の回転軸の回りに回転させる回転機構を設け、前記板をターゲットに固定し、該板と前記ターゲットとを一体で回転することを特徴とする請求項４記載の磁気記録ディスクの製造装置。
【請求項６】
前記下地層は、Ｃｒを含むものからなる薄膜であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の磁気記録ディスク製造装置。
【請求項７】
前記異方性付与層形成チャンバーは、窒化ＣｒＮｂ膜又は窒化ＣｒＴa膜からなる薄膜をスパッタリングにより作成するものであって、前記基板上の同心円の接線方向に方向成分を持ち、かつ、前記基板の法線方向より前記基板の法線方向以外に方向成分を持つスパッタ粒子を多く基板に入射させることにより成膜を行うものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク製造装置。
【請求項８】
前記窒化ＣｒＮｂ膜のＮｂ含有量は、全体に対して２０ａｔ％以上８０ａｔ％以下、より好ましくは３０ａｔ％以上５０ａｔ％以下である請求項７記載の磁気記録ディスク製造装置。
【請求項９】
前記窒化ＣｒＮｂ膜のＮｂ含有量は３０ａｔ％、該ＣｒＴａ膜のＣｒ含有量は７０ａｔ％である請求項７記載の磁気記録ディスク製造装置。
【請求項１０】
前記窒化ＣｒＴａ膜のＴａ含有量は、全体に対して２０ａｔ％以上８０ａｔ％以下、より好ましくは３０ａｔ％以上５０ａｔ％以下である請求項７記載の磁気記録ディスク製造装置。
【請求項１１】
前記窒化ＣｒＴａ膜のＴａ含有量は３０ａｔ％、該窒化ＣｒＴａ膜のＣｒ含有量は７０ａｔ％である請求項７記載の磁気記録ディスク製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、ハードディスクのようなコンピュータの外部記憶装置として多用されている磁気記録ディスク、及び、そのような磁気記録ディスクの製造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクやフレキシブルディスクのような磁気記録ディスクは、コンピュータの外部記憶装置として広く用いられている。このような磁気記録ディスクは、基本的には、ディスク状の基板と、基板に設けた磁気記録層とからかる構造である。磁気記録ディスクの製造について、ハードディスクの場合を例にして説明する。ハードディスクを製造する場合、アルミニウム等で形成された基板の表面に、メッキ法によりＮｉＰ膜を作成する。そして、その上に下地層としてＣｏＣｒ膜等を作成し、その上に磁気記録層用の磁性膜としてＣｏＣｒＴａ膜等を作成する。さらにその磁性膜の上に保護層としてダイヤモンドに近い構造を持つカーボン膜（Diamond-like-carbon膜，ＤＬＣ膜）を作成する。
【０００３】
上述したハードディスク等の磁気記録ディスクに製造においては、記録密度を向上させる観点から、限界が指摘されている。この点について、以下に説明する。  
【０００４】
近年のハードディスクの面記録密度は、驚異的な勢いで伸びている。現在の面記録密度は３５ギガビット／平方インチ程度になっており、将来的には１００ギガビット／平方インチに達すると言われている。面記録密度の向上には、現在一般的な長手方向記録の場合、一つの磁区（ビット）の長さを小さくしたりトラック幅を狭くしたりすることが必要である。ビット長を小さくしたりトラック幅を狭くしたりするには、情報の記録や読み出しを行う磁気ヘッドと磁気記録層との間の間隔（以下、スペーシングと呼ぶ）を小さくすることが必要である。スペーシングが大きいと、ビット長が小さくなったりトラック幅が狭くなったりした場合、磁区からの磁束を充分捉えきれなくなり、記録や読み出しのエラーにつながる恐れがある。
【０００５】
また、面記録密度の向上には、磁化遷移領域の問題も重要である。長手方向記録では、各磁区は長手方向に互いに逆向きに磁化されるが、各磁区の境界部分は、明確な直線状にはならない。これは、磁性膜が小さな結晶粒の集まりで形成されているため、結晶粒の形状に沿って各磁区の境界が形成されるからである。つまり、結晶粒のため境界部分はジグザグ状となる。各磁区の境界部分は、磁化の方向が変わる部分であるため磁化遷移領域と呼ばれるが、境界部分がジグザグ状となるため、ビットの幅方向で平均化すると、磁化の向きは急峻には変化せず、緩やかに変化する状態となる。つまり、磁化遷移領域が大きくなる。磁化遷移領域が大きいと、限られた長さの中に形成できる磁区の数がその分だけ減ってしまう。従って、磁化遷移領域の存在は、記録密度向上のネックの一つとなっている。
【０００６】
磁化遷移密度を小さくするには、なるべく小さな結晶粒で磁性膜を作成することが必要になってくる。結晶粒を小さくするには、磁性膜の厚さを薄くすることが一つの方法である。しかしながら、結晶粒を小さくすると、磁化の熱ゆらぎの問題が深刻になってくる。以下、この点について説明する。
【０００７】
磁化された磁区は、通常は、逆方向の磁界の印加によらない限り磁化が維持される。しかしながら、実際は、熱ゆらぎによって磁化が経時的に僅かずつ解消してしまう。従って、磁区が絶対零度に冷却されない限り、永久的な磁化状態の保持というのは不可能である。磁気記録ディスクにおいて、この熱ゆらぎの問題が極端に現れると、記憶した情報が数年後に部分的に消滅するという事態になり得る。磁気記録ディスクが半永久的なデータ保存用として用いられている場合、この事態は深刻である。
【０００８】
熱ゆらぎは、磁化された粒子が熱振動によって逆向きに反転して磁化されてしまう熱磁気緩和現象である。特に、磁化遷移領域に近い場所の磁化粒子は、隣接する磁区からの反転磁界の影響を受け、逆向きに反転磁化される熱磁気緩和が生じやすい。このような熱ゆらぎは、磁気記録用の磁性膜では、結晶粒が小さくなると、各結晶粒が熱的に不安定になり易いため生じ易い。従って、熱ゆらぎの問題を解決しなければ、結晶粒を小さくすることによる磁化遷移の急峻化も困難となってしまう。
【０００９】
熱ゆらぎの問題を解決する方法として、磁性膜に磁気異方性を付与することが有効であることが最近になって判ってきた。磁気異方性とは、磁化する際の磁界の方向によって、同じ磁界強度でも磁化の強さが異なってくることである。もしくは、保磁力の強さが磁化の方向によって異なると表現することも可能である。磁気異方性を付与する手段としては、磁性膜を構成する各結晶の配向をそろえていくことが現在考えられている。つまり、各結晶粒における結晶の配向がばらばらな方向なのではなく、ある程度同じ方向にそろえるようにする。このようにすると、そのようにそろえた結晶の配向方向に一致した方向で磁化すると、それとは異なる方向で磁化された場合に比べ、保磁力が強くなる。即ち、磁気異方性が達成される。
【００１０】
結晶の配向をそろえる方法としては、薄膜を作成する際の下地に、機械的に微細な溝を形成する方法がある。微細な溝が形成された表面に薄膜を堆積させると、各結晶の配向が溝の方向に向き易く、溝の方向に磁気異方性を得ることができる。（例えば、特許文献１参照。）。尚、このような磁気異方性を与えるための機械的な形状を、本明細書では「テクスチャ」と呼ぶ。例えば、前述したハードディスクの製造プロセスでは、ニッケル燐膜の表面に微細な溝を多数形成してテクスチャとする。ハードディスクドライブでは、磁気ヘッドに対して、ディスクをその中心軸の周りに回転させながら情報の記録及び読み出しを行うので、磁化の方向も周方向（正確にはディスクの中心軸を中心とする円の接線方向）となることが多い。従って、磁気異方性も周方向とされる。このため、テクスチャは、基板の中心軸と同軸の円周状の微細な溝とされる。基板の径方向の断面で見ると、この微細な溝は、鋸波状である。
【００１１】
このようなテクスチャが形成されたＮｉＰ膜の上に作成される下地膜は、結晶の配向が前述した通り周方向に向き易く、これに伴い、その上に作成される磁性膜の結晶の配向も周方向に向き易い。この結果、磁性膜には、周方向の保磁力が強くなる磁気異方性が与えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平０７−７３４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述したテクスチャによる磁気異方性の付与は、スペーシングの低減という課題から問題が指摘されている。以下、この点について図９を使用して説明する。図９は、従来の技術の課題について説明する図である。
【００１４】
上述した通り、面記録密度の向上のためには、スペーシングの低減が必要である。しかしながら、テクスチャの存在は、スペーシングの低減を阻害する要因となる。つまり、テクスチャがあると、図９に示すように、記録層用の磁性膜の表面９０１も、テクスチャの形状を反映した凹凸になる。この場合、凸の部分では、磁気ヘッド９０２との距離（スペーシングＳ）をある程度小さくできても、凹の部分では、テクスチャの高さ（又は深さ）の分があるため、スペーシングＳが大きくなってしまう。従って、この部分では、記録や読み出しが不安定になる恐れがある。
【００１５】
凹の部分でもスペーシングＳが小さくなるよう磁気ヘッド９０２を磁性膜の表面９０１にさらに近づけると、磁性膜の上側の保護層等（不図示）接触することになってしまう。この結果、磁気ヘッド９０２が磁気記録ディスク表面に吸着されてしまうエラーや、磁気記録ディスクの表面を傷つけたりする問題が生じる恐れがある。このような問題は、磁気記録ディスクの表面に潤滑膜を設けることである程度解消することができるが、いずれにしても、テクスチャがある限り、テクスチャの高さ（又は深さ）よりもスペーシングを小さくすることは不可能である。従って、テクスチャを設けることなく磁気異方性を確保することができる新しい技術の開発が強く望まれている。
【００１６】
本願の発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、テクスチャを設けることなしに磁気記録層に磁気異方性を付与することができる新規な構成を提供する技術的意義がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、基板上に磁気記録層を形成して磁気記録ディスクを製造する磁気記録ディスク製造装置であって、前記磁気記録層を形成する磁気記録層形成チャンバーと、前記磁気記録層に対して磁気異方性を付与する異方性付与層を形成する異方性付与層形成チャンバーと、前記異方性付与層上に下地層を形成するための下地層形成チャンバーと、を備え、前記異方性付与層形成チャンバー内と前記下地層形成チャンバー内のターゲットと基板とを、ターゲットから放出されたスパッタ粒子が基板に対して斜めに入射するように、前記ターゲットを基板に対して偏心した位置に配置したという構成を有する。上記課題を解決するため、本願の請求項２記載の発明は、基板上に磁気記録層を形成して磁気記録ディスクを製造する磁気記録ディスク製造装置であって、前記磁気記録層に対して磁気異方性を付与する異方性付与層を形成するための異方性付与層形成チャンバーと、前記異方性付与層上に下地層を形成するための下地層形成チャンバーと、前記下地層上に中間層を形成するための中間層形成チャンバーと、前記中間層上に磁気記録層を形成するするための磁気記録層形成チャンバーと、を備え、前記異方性付与層形成チャンバー内に、基板に対して偏心しかつ基板と同軸の円周上に等間隔に複数のターゲットを配置し、前記ターゲットの中心軸と基板の中心軸とを結ぶ方向に、飛行して基板に入射するスパッタ粒子を阻止する板を設けたという構成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記異方性付与層形成チャンバーにおける処理の後であって前記磁気記録層形成チャンバーでの処理の前に、基板を大気ガス、窒素ガス又は酸素ガスに晒す暴露チャンバーが設けられていることという構成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１から３のいずれかの構成において、前記異方性付与層形成チャンバーは、前記ニオブ、タンタル、ニオブ合金又はタンタル合金であって窒化されたもの又は窒素を含むものからなる薄膜をスパッタリングにより作成するものであって、付与すべき異方性の方向に方向成分を持って飛行するスパッタ粒子を相対的多く基板に入射させることにより成膜を行うものであるという構成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項４の構成において、前記異方性付与層形成チャンバーに、前記複数のターゲットを基板の中心と同軸の回転軸の回りに回転させる回転機構を設け、前記板をターゲットに固定し、該板と前記ターゲットとを一体で回転するという構成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項１から５のいずれかの構成において、前記下地層は、Ｃｒを含むものからなる薄膜であるという構成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項１から６のいずれかの構成において、前記異方性付与層形成チャンバーは、窒化ＣｒＮｂ膜又は窒化ＣｒＴa膜からなる薄膜をスパッタリングにより作成するものであって、前記基板上の同心円の接線方向に方向成分を持ち、かつ、前記基板の法線方向より前記基板の法線方向以外に方向成分を��つスパッタ粒子を多く基板に入射させることにより成膜を行うものであるという構成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項７の構成において、前記窒化ＣｒＮｂ膜のＮｂ含有量は、全体に対して２０ａｔ％以上８０ａｔ％以下、より好ましくは３０ａｔ％以上５０ａｔ％以下であるという構成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、前記請求項７の構成において、前記窒化ＣｒＮｂ膜のＮｂ含有量は３０ａｔ％、該ＣｒＴａ膜のＣｒ含有量は７０ａｔ％であるという構成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項１０記載の発明は、前記請求項７の構成において、前記窒化ＣｒＴａ膜のＴａ含有量は、全体に対して２０ａｔ％以上８０ａｔ％以下、より好ましくは３０ａｔ％以上５０ａｔ％以下であるという構成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項１０記載の発明は、前記請求項７の構成において、前記窒化ＣｒＴａ膜のＴａ含有量は３０ａｔ％、該窒化ＣｒＴａ膜のＣｒ含有量は７０ａｔ％であるという構成を有する。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明した通り、本願の請求項１又は２記載の発明によれば、基板と磁気記録層との間の異方性付与層よりに磁気記録層に磁気異方性を付与するこことできる。このため、熱ゆらぎの問題が解決され、さらなる高記録密度化に貢献できる。テクスチャ無しの場合でも磁気記録層に磁気異方性を付与することができる。従って、スペーシングの低減に寄与でき、この点でさらなる高記録密度化に貢献できる。また、請求項３記載の発明によれば、異方性付与層の磁気記録層側の表面は、大気ガス、窒素ガス又は酸素ガスに晒されることにより変性されているので、さらに磁気異方性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係る磁気記録ディスクの断面概略図である。
【図２】実施形態に係る磁性膜作成作成装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】図１に示す異方性付与層形成チャンバー１の側面断面概略図である。
【図４】異方性を付与するためのスパッタ粒子の斜め入射の構成について説明する平面概略図である。
【図５】図３に示すカソードユニット３の詳細を示す断面図である。
【図６】逸軸斜めスパッタ粒子による異方性付与について説明する斜視概略図である。
【図７】異方性付与膜中の窒素の有無に対する依存性について確認した実験の結果について示した図である。
【図８】異方性付与膜中の窒素の有無に対する依存性について確認した実験の結果について示した図である。
【図９】従来の技術の課題について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本願発明の実施の形態（以下、実施形態）について説明する。まず、磁気記録ディスクの発明の実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る磁気記録ディスクの断面概略図である。図１に示す磁気記録ディスクは、ディスク状の基板９と、基板９上に形成された磁性記録層９１とより成り、基板９と磁気記録層９１との間に、磁気記録層９１に対して磁気異方性を付与する異方性付与層９２が設けられた構成である。
【００２１】
より詳しく説明すると、基板９はガラス製であり、例えばＨＯＹＡ（株）製のＮ５等が使用できる。基板９上には、まず、本実施形態の磁気記録ディスクを大きく特徴づける異方性付与層９２が形成されている。異方性付与層９２の上には、下地層９３が形成され、その上に中間層９４が作成されている。この中間層９４の上に磁気記録層９１が形成され、その上に保護層９５が作成されている。
【００２２】
異方性付与層９２は、磁気記録層９１の結晶の配向をそろえて異方性を付与するものである。従来の磁気記録ディスクでは、基板９上にはまずＮｉＰ膜やＮｉＡｌ膜が作成されることが多いが、本実施形態の異方性付与層９１は、これに代わるものであるということができる。
【００２３】
従来の磁気記録ディスクにおけるＮｉＰ膜やＮｉＡｌ膜は、基板９を硬くして機械的強度を補強するのが主な目的であった。しかしながら、本願の発明者の研究によると、この基板９上に最初に作成する薄膜が、磁気記録層９１の磁気異方性に影響を与えることが判ってきた。本願の発明者の研究によると、ニオブ、タンタル、ニオブ合金又はタンタル合金であって窒化されたもの又は窒素を含むものからなる薄膜を下地層９３の下側に作成しておくと、後述するように、磁気記録層９１に効果的に磁気異方性を付与することができることが判明した。従って、異方性付与層９２は、これらいずれか材料の薄膜で形成される。例えば、ＣｒＮｂ膜が異方性付与層９２として作成される。膜厚は、１ｎｍ〜２００ｎｍ程度で良い。
【００２４】
また、下地層９３としては、Ｃｒ膜やＣｒＷ膜が作成される。これらを積層したものが下地層９３として採用されることもある。下地層９３の厚さは、１ｎｍ〜５０ｎｍ程度で良い。中間層９４としては、例えばＣｏ-40ａｔ%Ｃｒ膜が作成される。厚さは、０．５ｎｍ〜１０ｎｍ程度で良い。尚、ａｔ％とは、原子量で換算した質量比であり原子数比に相当する。例えば、Ｃｏ-40ａｔ%Ｃｒ膜とは、Ｃｏ１００に対して４０の原子数比のＣｒを含んだ膜ということである。
【００２５】
磁気記録層９１としては、例えばＣｏＣｒＰｔＢ膜又はＣｏＣｒＰｔＴａ膜が作成される。厚さは、１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度で良い。ＣｏＣｒＰｔＴａ膜の場合の組成比は、例えばＣｏ-20Ｃｒ-10Ｐｔ-2Ｔａ(at%)であり、ＣｏＣｒＰｔＢ膜の場合の組成比は、例えばＣｏ-20Ｃｒ-10Ｐｔ-6Ｂ(at%)である。保護層９５としては、前述したＤＬＣ膜が作成される。厚さは、１ｎｍ〜１０ｎｍ程度で良い。
【００２６】
次に、このような磁気記録ディスクを製造する方法及び装置の発明の実施形態について説明する。図２は、実施形態に係る磁性膜作成作成装置の概略構成を示す平面図である。
本実施形態の装置は、インライン式の装置になっている。インライン式とは、複数のチャンバーが一列に縦設され、それらのチャンバーを経由して基板９の搬送路が設定されている装置の総称である。本実施形態の装置では、複数のチャンバー１，８０，８１，８２，８３，８４，８５，８７，８８，８９，８００が方形の輪郭に沿って縦設されており、これに沿って方形の搬送路が設定されている。
【００２７】
各チャンバー１，８０，８１，８２，８３，８４，８５，８７，８８，８９，８００は、専用又は兼用の排気系によって排気される真空容器である。各チャンバー１，８０，８１，８２，８３，８４，８５，８７，８８，８９，８００の境界部分には、ゲートバルブ１０が設けられている。基板９は、キャリア２に搭載されて図２中不図示の搬送機構によって搬送路に沿って搬送されるようになっている。複数のチャンバー１，８０，８１，８２，８３，８４，８５，８７，８８，８９，８００のうち、方形の一辺に隣接して配置された二つのチャンバー８１，８２が、キャリア２への基板９の搭載を行うロードロックチャンバー８１及びキャリア２からの基板９の回収を行うアンロードロックチャンバー８２になっている。
【００２８】
また、方形の他の三辺に配置されたチャンバー１，８０，８３，８４，８５，８８，８９，８００は、各種処理を行う処理チャンバーになっている。具体的には、薄膜の作成の前に基板９を予め加熱するプリヒートチャンバー８３と、異方性付与層の上に下地層を作成する下地層形成チャンバー８４と、下地層上に中間層を形成する中間層形成チャンバー８８と、中間層の上に磁気記録層を形成する磁気記録層形成チャンバー８０と、磁気記録層の上に保護層を作成する保護層形成チャンバー８５とが設けられている。尚、処理チャンバー８００は予備のものである。また、方形の角の部分のチャンバー８７は、基板９の搬送方向を９０度転換する方向転換機構を備えた方向転換チャンバー８７になっている。
【００２９】
キャリア２は、基板９の周縁を数カ所で接触保持して基板９を保持するものである。搬送機構は、磁気結合方式により動力を真空側に導入してキャリア２を移動させる。キャリア２は、搬送ラインに沿って並べられた多数の従動ローラに支持されながら移動する。このようなキャリア２及び搬送機構の構成としては、特開平８−２７４１４２号公報に開示された構成を採用することができる。
【００３０】
本実施形態の装置は、前述したような磁気記録ディスクを製造するため、プリヒートチャンバー８３と下地層作成チャンバー８４との間に、プリヒートされた基板９上に異方性付与層を形成する異方性付与層形成チャンバー１と、基板９を所定のガスに晒す暴露チャンバー８９が設けられている。以下、この点を詳しく説明する。
【００３１】
図３は、図１に示す異方性付与層形成チャンバー１の側面断面概略図である。異方性付与層形成チャンバー１は、磁気記録層を異方性を付与する薄膜（以下、異方性付与膜）をスパッタリングにより作成するものとなっている。具体的に説明すると、異方性付与層形成チャンバー１は、内部を排気する排気系１１と、内部にプロセスガスを導入するガス導入系１２と、内部の空間に被スパッタ面を露出させて設けたターゲット３０を有するカソードユニット３と、ターゲット３０にスパッタ放電用の電圧を印加するスパッタ電源（図２中不図示）と、ターゲット３０の背後に設けられた磁石ユニット５とを備えている。
【００３２】
この異方性付与層形成チャンバー１の特徴点は、異方性付与膜として、窒化させたＣｒＮｂ膜を作成するものとなっているとともに、付与すべき異方性の方向に方向成分を持って飛行するスパッタ粒子を相対的多く基板９に入射させることにより成膜を行うものとなっている点である。具体的には、ターゲット３０は、ＣｒＮｂ合金から成っている。また、ガス導入系１２は、窒素とアルゴンの混合ガスをプロセスガスとして導入するようになっている。さらに、図３に示すように、ターゲットは、基板９に対して偏心した位置に配置されており、放出されるスパッタ粒子が斜めに多く基板９に入射するようになっている。
【００３３】
排気系１１は、クライオポンプ等の真空ポンプを備えており、異方性付与層形成チャンバー１内を１０−６Ｐａ程度まで排気可能に構成されている。本実施形態では、基板９の両面に同時に成膜するため、キャリア２に保持された基板９の両側にカソードユニット３が配置されている。カソードユニット３は、前述したターゲット３０や磁石ユニット５を含んでいる。磁石ユニット５は、マグネトロンスパッタリングを可能にするためのものである。
【００３４】
ガス導入系１２によってアルゴンと窒素の混合ガスを導入しながら排気系１１によって異方性付与層形成チャンバー１内を所定の圧力に保ち、この状態で図３中不図示のスパッタ電源を動作させる。この結果、スパッタ放電が生じてターゲット３０がスパッタされ、スパッタされたターゲット３０の材料が基板９に達して基板９上にＣｒＮｂ合金から成る異方性付与膜が作成される。この際、導入された窒素ガスとの反応が生じ、異方性付与膜は、窒化されたＣｒＮｂ合金又は窒素含有のＣｒＮｂ合金から成る膜（以下、単に窒化ＣｒＮｂ膜）となる。
【００３５】
次に、図４を使用して、前述した異方性を付与するための手段の一つであるスパッタ粒子の斜め入射の構成について説明する。図４は、異方性を付与するためのスパッタ粒子の斜め入射の構成について説明する平面概略図である。
【００３６】
図３及び図４から解るように、本実施形態では、三つのターゲット３０が配置されている。三つのターゲット３０は、基板９と同軸の円周上に等間隔即ち１２０度毎に配置されている。三つのターゲット３０は、成膜の際、後述する回転機構により、基板９と同軸の回転軸の周りに回転するようになっている。また、ターゲット３０と基板９との間には、方向規制板３９が設けられている。方向規制板３９は、不図示の固定具によりターゲット３０に対して固定されており、ターゲット３０と一体に回転するようになっている。
【００３７】
ターゲット３０が基板９に対して偏心した位置に配置されると、ターゲット３０から放出されるスパッタ粒子は、基板９に対して斜めに多く入射する。この際、図４に示すように、平面視において、ターゲット３０の中心軸と基板９の中心軸とを結ぶ方向（以下、軸−軸方向）に飛行して基板９に入射するスパッタ粒子Ｓ１もあるが、軸−軸方向から逸れて飛行して入射するスパッタ粒子Ｓ２も多くある。この軸−軸方向から逸れた方向に飛行して斜めに基板９に入射するスパッタ粒子（以下、逸軸斜めスパッタ粒子と呼ぶ）Ｓ２が、磁気記録層への異方性の付与に貢献する。
【００３８】
本実施形態における異方性付与層形成チャンバー１は、基板９上に均一に異方性付与膜を作成するため、ターゲット３０の中心軸から偏心した回転軸であって基板９と同軸の回転軸の周りに回転させる回転機構を設けている。以下、この点について説明する。図５は、図３に示すカソードユニット３の詳細を示す断面図である。図３に示す左右のカソードユニット３は同様の構造（基板９を挟んで対称の構造）であり、図５にはそのうち左側のカソードユニット３の詳細が示されている。
【００３９】
まず、スパッタチャンバー１の側壁部には、カソードユニット３の断面積よりも少し大きな開口が設けられている。カソードユニット３は、この開口に挿通されている。スパッタチャンバー１の側壁部の外面には、ユニット取付枠６が固定されている。ユニット取付枠６は、図５に示すような段差のある断面形状の円筒である。ユニット取付枠６の端面は、Ｏリングのような封止部材６０を介してスパッタチャンバー１の側壁部の外面に固定されている。
【００４０】
ユニット取付枠６の内側には、主ホルダー３１が設けられている。主ホルダー３１もほぼ円筒であり、ユニット取付枠６と同軸上に設けられている。以下、この主ホルダー３１の中心軸を「基準軸」と呼び、図５にＡで示す。前述したキャリア２は、基板９の中心軸がこの基準軸Ａに一致した状態で停止するようになっている。主ホルダー３１の右側の端部には、右ホルダーフランジ３１１が設けられている。右ホルダーフランジ３１１には、カソード取付枠３２が固定されている。カソード取付枠３２は、図５に示すような断面形状のほぼ円筒状であり、基準軸Ａと同軸上に設けられている。
【００４１】
カソード取付枠３２の右側の端面はスパッタチャンバー１内に位置し、この端面に空洞形成板３３が固定されている。空洞形成板３３には、バッキングプレート３４が固定されている。バッキングプレート３４には、ターゲット３０押さえ３１０によりターゲット３０が着脱可能に取り付けられている。即ち、左から順に、空洞形成板３３、バッキングプレート３４、ターゲット３０が重ね合わされ、カソード取付枠３２の右端面に固定されている。尚、空洞形成板３３及びバッキングプレート３４は、ターゲット３０より少し大きいほぼ円盤状である。
【００４２】
図４に示すように、本実施形態では、一つのカソードユニット３に三つのターゲット３０が設けられている。各ターゲット３０は同じ大きさの円盤状である。各ターゲット３０は、基準軸Ａ上の点を中心とする円周上に均等間隔で（即ち、１２０度毎に）設けられている。空洞形成板３３は、バッキングプレート３４とともに、空洞３３０を形成する形状となっている。この空洞３３０内には、後述するように、冷媒が供給される。
【００４３】
そして、回転機構は、各ターゲット３０を基板９の中心と同軸の回転軸の周り（即ち、基準軸Ａの周り）に回転させるものとなっている。回転機構は、上述した主ホルダー３１と、主ホルダー３１を回転させるモータのような回転駆動源３５１等によって構成されている。具体的に説明すると、主ホルダー３１の左側の端部には、左ホルダーフランジ３１２が設けられている。左ホルダーフランジ３１２の周面は、ギヤ歯（以下、フランジ側ギヤ歯）になっている。そして、回転駆動源３５１の出力軸には、フランジ側ギヤ歯に噛み合うギヤ歯を持つ駆動ギヤ３５２が連結されている。回転駆動源３５１が駆動されると、駆動ギヤ３５２を介して主ホルダー３１が基準軸Ａの周りに回転する。この結果、各ターゲット３０も、それらの中心軸から偏心した基準軸Ａの周りに一体に回転する。尚、主ホルダー３１は、ユニット取付枠６によって保持されている。ユニット取付枠６と主ホルダー３１の間には、ベアリング７が設けられており、上記主ホルダー３１の回転を許容するようになっている。上記のような偏心回転によって、前述した磁気異方性の付与に貢献しつつ、均一な厚さで成膜が行える。
【００４４】
次に、再び図３及び図５を使用して、本実施形態におけるカソードユニット３の他の構成について説明する。図３及び図５に示すように、カソード取付枠３２内には、磁石ユニット５が設けられている。磁石ユニット５は、各ターゲット３０の背後にそれぞれ設けられている。磁石ユニット５は、中央磁石５１と、中央磁石５１を取り囲む円筒状の周辺磁石５２と、中央磁石５１と周辺磁石５２とをつなぐヨーク５３とから主に構成されている。中央磁石５１と周辺磁石５２による磁力線５０は、図５に示すように、ターゲット３０を貫き、ターゲット３０の前方の放電空間に弧状に形成される。ターゲット３０と磁力線５０とによって形成される閉空間内に電子がマグネトロン運動しながら閉じこめられ、高効率のマグネトロン放電が達成される。
【００４５】
ヨーク５３は、ターゲット３０より少し小さい円盤状であり、垂直に立てて設けられている。中央磁石５１は例えば円柱状で、周辺磁石５２は例えば円環状である。ターゲット３０の中心軸とヨーク５３の中心軸は同軸であるが、中央磁石５１や周辺磁石５２の配置や形状は、ターゲット３０の中心軸に対して非対称の形状になっている。即ち、磁石ユニット５によって形成される磁界は、ターゲット３０の中心軸に対して非対称となっている。これは、後述するように磁石ユニット５が回転した際、ターゲット３０の表面における時間平均した磁界強度が均一になるようにするためである。
【００４６】
また、各磁石ユニット５をターゲット３０の中心軸と同軸の回転軸の周りに回転させる補助回転機構が設けられている。補助回転機構は、前述した回転機構の回転動力により各磁石ユニット５を回転させるものとなっている。具体的に説明すると、補助回転機構は、各磁石ユニット５に設けられた従動ギヤ３６１と、回転機構の回転動力を各磁石ユニット５の回転動力に変換する静止ギヤ３６２とから主に構成されている。
【００４７】
従動ギヤ３６１は、ヨーク５３の下面に固定されている。従動ギヤ３６１は、ターゲット３０の中心軸と同軸である。従動ギヤ３６１の中心から水平に延びるようにして軸棒３６３が固定されている。この軸棒３６３は、ベアリング７を介してカソード取付枠３２に保持されている。一方、前述した回転機構の回転駆動源３５１は、ベース板３００に取り付けられている。ベース板３００は、垂直な姿勢で設けられている。ベース板３００には、スピンドルが挿通されているスピンドル用開口が設けられている。そして、スピンドル用開口の縁から水平に延びるようにして、ギヤホルダー３６０が設けられている。ギヤホルダー３６０は、基準軸Ａと同軸のほぼ円筒状である。
【００４８】
静止ギヤ３６２は、ギヤホルダー３６０の先端に固定されている。静止ギヤ３６２のギア歯は、基準軸Ａと同軸であり、基準軸Ａに対して外側の向いている。そして、図５に示すように、静止ギヤ３６２は各従動ギヤ３６１に噛み合っている。静止ギヤ３６２と各従動ギヤ３６１の位置関係及び噛み合いが、図５に併せて示されている。
【００４９】
図５から解るように、各磁石ユニット５は、軸棒３６３を介してカソード取付枠３２に連結されているので、回転駆動源３５１によって主ホルダー３１が回転し、各ターゲット３０が基準軸Ａの周りに回転する際、各磁石ユニット５や各従動ギヤ３６１も一体に基準軸Ａの周りに回転する（以下、この基準軸Ａ周りの回転を公転と呼ぶ）。従動ギヤ３６１は基準軸Ａよりの箇所で静止ギヤ３６２に噛み合っているので、上記公転の際、従動ギヤ３６１は、ターゲット３０と同軸の中心軸の周りに回転する（以下、この回転を自転と呼ぶ）。従動ギヤ３６１の自転に伴い、磁石ユニット５も一体に自転する。結局、磁石ユニット５は、基準軸Ａの周りの公転と、ターゲット３０の中心軸の周りの自転とを同時に行うことになる。尚、ギヤホルダー３６０とユニット取付枠６の間には、ベアリング７が設けられている。
【００５０】
一方、主ホルダー３１の中央を貫くようにしてスピンドル３７が設けられている。スピンドル３７は、先端部分で空洞形成板３３やバッキングプレート３４等を保持している。スピンドル３７は、右側の部分が円柱状であり、左側の部分がほぼ同径の円筒状となっている。スピンドル３７の右側の円柱状の部分（以下、円柱部）には、空洞３３０内に冷媒を導入する冷媒導入路３７１が設けられている。冷媒導入路３７１は、途中から三つに分岐しており、この分岐した先が、各ターゲット３０の背後の空洞３３０につながっている。また、円柱部には、各空洞３３０から冷媒を排出する冷媒排出路３７２が設けられている。冷媒排出路３７２は、図５からは明らかでないが、各空洞３３０のそれぞれに三つ設けられている。スピンドル３７の左側の円筒状の部分（以下、円筒部）内には、冷媒導入路３７１につながる冷媒導入管３７３と、冷媒排出路３７２につながる冷媒排出管３７４が設けられている。図５では一つしか描かれていないが、冷媒排出管３７４は、各冷媒排出路３７２のそれぞれに設けられている。
【００５１】
また、スピンドル３７の円柱部及び円筒部を貫くようにして給電ロッド３８１が設けられている。給電ロッド３８１は、各ターゲット３０にスパッタ放電用の電力を供給するものである。図５では一つの給電ロッド３８１しか描かれていないが、実際には三つの給電ロッド３８１が設けられている。図５に示すように、給電ロッド３８１の先端は、空洞形成板３３に接触している。空洞形成板３３やバッキングプレート３４は、ステンレスや銅のような金属であり、空洞形成板３３及びバッキングプレート３４を介してターゲット３０に給電されるようになっている。尚、給電ロッド３８１とスピンドル３７との間、及び、空洞形成板３３やバッキングプレート３４とスピンドル３７との間には、不図示の絶縁材が設けられている。このため、給電ロッド３８１が供給する電力がスピンドル３７側に漏れないようになっている。
【００５２】
前述した公転に伴い、スピンドル３７も基準軸Ａの周りに公転する。スピンドル３７の公転に拘わらず、電力供給や冷媒の流通ができるよう、スリップリング３８２及びロータリージョイント３７５が設けられている。図５に示すように、スリップリング３８２は、スピンドル３７の左側の端部を取り囲むよう設けられている。スリップリング３８２には、ケーブルによって各給電ロッド３８１が結線されている。そして、スリップリング３８２には、各ターゲット３０に対応してそれぞれ設けられた三つのスパッタ電源４が接続されている。スリップリング３８２は、回転する円筒体の外側面に板バネ状の部材を接触させて導通を確保するものである。ここに使用するスリップリング３８２としては、例えばグローブテック社製の「φ１５０−６０  ３ｃｈ  ＳＲ」等が挙げられる。
【００５３】
また、ロータリージョイント３７５は、スピンドル３７の左側の端部に接続されている。ロータリージョイント３７５には、冷媒導入管３７３につながる冷媒導入口３７６と、冷媒排出管３７４にそれぞれつながる三つの冷媒排出口３７７が設けられている。ロータリージョイントは、スピンドル３７の回転に拘わらず、冷媒導入管３７３と冷媒導入口３７６との連通、及び、各冷媒排出管３７４と各冷媒排出口３７７との連通を確保するようになっている。このようなロータリージョイント３７５としては、例えば光洋油圧社製のロータリージョイント３７５ＫＴ−４−０２−１Ｗが使用できる。
【００５４】
上記ロータリージョイント３７５の冷媒導入口３７６と各冷媒排出口３７７は、図５に示すように、配管３７８及びサーキュレータ３７９を介してつながっている。サーキュレータ３７９により所定の温度に維持された冷媒は、冷媒導入口３７６、冷媒導入管３７３及び各冷媒導入路３７１を経由して各空洞３３０に導入される。そして、冷媒は、各空洞３３０から、各冷媒排出路３７２、各冷媒排出管３７４及び各冷媒排出口３７７を経てサーキュレータ３７９に戻る。
【００５５】
尚、上述した三つの給電ロッド３８１、スリップリング３８２及び三つのスパッタ電源４は、ターゲット３０にスパッタ放電用の電力を供給する電力供給系を構成している。そして、各スパッタ電源４は、独立して出力電圧を調整できるようになっており、ターゲット３０に供給される電力が独立して制御されるようになっている。
【００５６】
上記カソードユニット３の構造において、スパッタチャンバー１内で維持される真空のリークがないよう、Ｏリングのような封止部材が必要な箇所に設けられている。特に、本実施形態では、ユニット取付枠６と主ホルダー３１との間に、磁性流体シール６１を用いている。磁性流体シール６１は、磁性流体を使用した封止部材であり、主ホルダー３１の回転を許容しつつ、主ホルダー３１とユニット取付枠６との間の空間からのリークを防止している。
【００５７】
次に、暴露チャンバー８９の構成について説明する。暴露チャンバー８９は、内部を排気する排気系と、内部にガスを導入するガス導入系を備えた気密な真空容器である。ガス導入系は、本実施形態では酸素ガスを導入するようになっており、基板９を酸素ガスに晒すものとなっている。暴露チャンバー８９内の圧力は０．５〜１０Ｐａに維持されるようになっており、この程度の圧力下で基板９を酸素ガスに晒すようになっている。尚、酸素ガスに代え、大気ガス又は窒素ガスに晒す場合もある。この場合の「大気ガス」とは、大気と同様の成分のガスという意味であり、圧力が大気圧であることを必ずしも意味するものではない。従って、大気ガスを内部に導入することで、異方性付与層形成チャンバー１に比べて圧力を高くした（大気圧に近い真空圧力にした）だけの場合もあり得る。
【００５８】
次に、上記異方性付与層形成チャンバー１及び暴露チャンバー８９以外の装置の構成について説明する。図１に示すプリヒートチャンバー８３は、成膜に先だって基板９を所定温度まで加熱するチャンバーである。成膜の際の維持すべき基板９の温度は室温以上であることが多く、下地層作成チャンバー８４等に到達した際に基板９が所定の高温になっているよう、プリヒートチャンバー８３で基板９が加熱される。また、加熱の別の目的は、脱ガス即ち吸蔵ガスの放出である。
【００５９】
下地層作成チャンバー８４は、上述した異方性付与層形成チャンバー１と同様に、スパッタリングにより成膜を行うチャンバーである。下地層には、Ｃｒ膜又はＣｒ合金膜等が用いられるので、ターゲットはこのような材料からなる。プロセスガスは、アルゴンで良い。下地層作成チャンバー８４内の構成としては、基板９とターゲットが静止して向き合う通常の静止対向型の構成でも良いし、前述したように、ターゲット３０が回転する構成でも良い。また、同様にスパッタ粒子の斜め入射の構成を採用し、磁気記録層への異方性の付与に貢献させる場合もある。
【００６０】
中間層形成チャンバー８８及び磁気記録層形成チャンバー８０も、同様にスパッタリングにより所定の薄膜を作成するチャンバーである。中間層としてはＣｏＣｒ膜が作成され、磁気記録層としてはＣｏＣｒＰｔＢ合金又はＣｏＣｒＰｔＴａ合金から成る膜が作成される。従って、中間層形成チャンバー８８内のターゲットはＣｏＣｒ合金から成り、磁気記録層形成チャンバー８０内のターゲットはＣｏＣｒＰｔＢ合金又はＣｏＣｒＰｔＴａ合金から成る。プロセスガスは、ともにアルゴンで良い。中間層形成チャンバー８８及び磁気記録層形成チャンバー８０についても、同様にスパッタ粒子の斜め入射の構成を採用すると、異方性付与の効果をさらに高めることができる。
【００６１】
尚、最終的には、磁気記録層に磁気異方性を付与することが目標であるが、その下側の層（異方性付与層、下地層又は中間層）の形成においてスパッタ粒子の斜め入射の構成が採用されていれば、磁気記録層の形成の際には、通常の構成（即ち、基板とターゲットが同軸に対向したスパッタ粒子垂直入射の構成）でも充分に磁気異方性が付与されることがある。従って、磁気記録層の形成では、通常のスパッタ粒子の入射の構成が採用される場合が多い。また、各層の形成において斜め入射のようにスパッタ粒子の方向制御を行う場合、当然のことであるが、すべて同じ方向の磁気異方性（例えば周方向の保磁力が強くなる異方性）を付与するよう方向制御すると良いことは言うまでもない。
【００６２】
保護層形成チャンバー８５は、前述したＤＬＣ膜を保護層として作成するものである。保護層形成チャンバー８５は、プラズマＣＶＤ又はスパッタリングによりＤＬＣ膜を作成するよう構成される。プラズマＣＶＤによる場合、ＣＨ４
等の有機系のガスを導入し、高周波放電によりプラズマを形成するよう構成される。プラズマ中でガスの分解が生じて炭素が生成され、基板９の表面にカーボン膜が堆積する。この際、基板９の温度をある程度の高温にすると、膜がＤＬＣ膜として成長する。また、スパッタリングによりＤＬＣ膜を作成する場合、カーボン製のターゲットを使用する。
【００６３】
次に、方法の発明の説明を兼ねて本実施形態の装置の動作について説明する。まず、ロードロックチャンバー１内で未処理の基板９が最初のキャリア２に搭載される。このキャリア２はプリヒートチャンバー８３に移動して、基板９がプリヒートされる。この際、次のキャリア２への未処理の基板９の搭載動作が行われる。１タクトタイムが経過すると、キャリア２は異方性付与層形成チャンバー１に移動し、前述したように異方性付与層が形成される。この際、次のキャリア２はプリヒートチャンバー８３に移動し、基板９がプリヒートされ、ロードロックチャンバー１内でさらに次のキャリア２への基板９の搭載動作が行われる。
【００６４】
さらに１タクトタイムが経過すると、異方性付与層形成チャンバー１にあったキャリア２は暴露チャンバー８９に移動し、異方性付与層の表面の酸素ガス暴露が行われる。プリヒートチャンバー１にあった次のキャリア２は異方性付与層形成チャンバー１に移動し、異方性付与層の形成が行われる。このようにして、１タクトタイム毎にキャリア２が移動し、プリヒート、異方性付与層の形成、酸素ガス暴露、下地層の形成、中間層の形成、磁気記録層の形成、保護層の形成の順で処理が行われる。そして、保護層の作成の後、キャリア２はアンロードロックチャンバー２に達し、このキャリア２から処理済みの基板９の回収動作が行われる。尚、一つの層が複数の薄膜を積層したものである場合、複数のチャンバーにまたがってその層の形成工程が行われる場合もある。
【００６５】
本実施形態の方法及び装置によれば、前述したように、磁気記録層に効果的に磁気異方性を付与することが可能となる。以下、この点についてさらに詳しく説明する。図６は、逸軸斜めスパッタ粒子による異方性付与について説明する斜視概略図である。前述した逸軸斜めスパッタ粒子が異方性付与に何故貢献するかは完全には明らかではないが、次のような推測が可能である。
【００６６】
図６に示すように、逸軸斜めスパッタ粒子は、基板９上の同心円の接線方向（以下、単に接線方向）に方向成分を持って基板９に入射する。このように、基板９の法線の方向以外に方向成分を持つスパッタ粒子が多く入射すると、この方向に結晶の軸が傾いたり、この方向に結晶が成長し易くなったりすることがあると考えられる。例えば、模式的に描けば、図６中に拡大して示すように、接線方向の側に斜めに傾いた微細な凹凸９２０が多数形成されることがあり得る。
【００６７】
このような基板９の法線以外の一定の方向に成分を持つスパッタ粒子が入射すると、この方向に薄膜の構造又は特性が異方化する。そして、このような薄膜の上に、下地層、中間層、磁気記録層を積層していくと、磁気記録層も異方性を帯びたものとなる。詳細な構造は不明であるが、推測されるモデルの一例を以下に説明する。
【００６８】
例えば、下地層としてＣｒ又はＣｒ合金膜が高温で作成される場合、その膜は体心立方構造となり、その（１００）方向が基板９と平行になる。そして、ＣｏＣｒＰｔＴａやＣｏＣｒＰｔＢのようなＣｏ基強磁性合金膜は六方最密（ｈｃｐ）構造であり、Ｃｒ又はＣｒ合金膜より成る下地層上にＣｏ基強磁性合金膜がが作成されると、この下地層の結晶の（１１０）方向にＣｏ基強磁性合金膜のｃ軸が一致したものとなる。即ち、ｃ軸が基板９と平行になる。この際、下地層の（１１０）方向が接線方向に向くようにしておくと、Ｃｏ基強磁性合金膜のｃ軸も接線方向に向くようになる。この結果、接線方向の保磁力が強くなる磁気異方性が得られる。上記説明から解るように、上のモデルにおいては、（１１０）方向が接線方向に向くように下地層が形成されることが前提である。異方性付与層は、このような方向に下地層の結晶の配向が向くようする作用があるものと考えられる。
【００６９】
ターゲットが基板９と同軸の回転軸の周りに回転することから解るように、この実施形態の構成は、周方向に異方性を付与するものである。つまり、図６に示すように、ターゲットから放出されて斜めに入射するスパッタ粒子Ｓ２は、接線方向に成分を持つ。この際、基板９に対して相対的にターゲットは回転しているから、結局、図６に示す結晶の傾きも周方向に沿ったものとなる。従って、周方向で磁化した場合の保磁力が、径方向で磁化した場合の保持力より強くなる。
【００７０】
図４に示す方向規制板３９は、このような斜め入射スパッタ粒子Ｓ２による異方性付与を促進する効果がある。即ち、方向規制板３９は、軸−軸に飛行するスパッタ粒子を遮蔽するものとなっている。このため、逸軸斜めスパッタ粒子が相対的に多く基板９に入射し、この結果、周方向への磁気異方性付与が促進されるようになっている。但し、方向規制板３９が無くとも、前述した斜め入射の構成のみでも充分に磁気異方性付与は可能である。尚、方向規制板３９として、逸軸斜めスパッタ粒子を遮蔽して、軸−軸方向に飛行するスパッタ粒子を多く入射させるようにすると、径方向への磁気異方性付与を促進することが可能になる。
【００７１】
このように、逸軸斜めスパッタ粒子により作成された膜を下地層の下側に設けておくと、磁気記録層に異方性を付与できるのであるが、発明者の実験によると、膜の材料は何でも良いという訳ではなく、ニオブ、タンタル、ニオブ合金又はタンタル合金に限定されることが解った。また、成膜時に窒素ガスを導入する等して膜が窒素を含んでいなければならないことが解った。以下、これらを確認した実験の結果について説明する。
【００７２】
まず、表１は、材料依存性及び斜め入射依存性について確認した実験の結果が示されている。
【表１】
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まず、異方性付与膜を作成しないで下地層をしてＣｒ膜２０ｎｍの厚さで作成し、その上に磁気記録層としてＣｏＣｒＰｔＢ膜を２０ｎｍの厚さで作成してその磁気異方性を測定した。尚、表１において、ＯＲは磁気異方性を意味し、ＯＲ＝（周方向の保磁力）／（径方向の保磁力）である。次に、異方性付与膜として窒化ＣｒＮｂ膜を作成し、同様にＣｒ膜とＣｏＣｒＰｔＢ膜を作成した。尚、Ｃｒ膜は、基板９とターゲットを同軸に対向させたスパッタ粒子垂直入射と、前述した斜め入射との二通りを行った。各膜の作成において、基板９の温度は２００℃、スパッタ電力は５００Ｗとした。
【００７３】
また、窒化ＣｒＮｂ膜の作成時のプロセスガスは、アルゴンに対して窒素を１５〜３０％添加したガスである。窒化ＣｒＮｂ膜の作成時の圧力は２Ｐａであり、その後、大気ガスを導入して１０−３Ｐａの圧力に晒した。ＣｒＮｂ合金製ターゲットは、Ｃｒが７０ａｔ％でＮｂが３０ａｔ％である。
【００７４】
表１に示すように、異方性付与膜が無い場合、Ｃｒ膜が垂直入射の場合でも斜め入射の場合でもＯＲは１であり、磁気異方性は確認されたかった。これに対し、窒化ＣｒＮｂ膜がある場合、ＣＲ膜垂直入射の場合でＯＲは１．１、ＣＲ膜斜め入射の場合には１．２になり、磁気異方性が付与されることが確認された。尚、異方性付与膜が無い例では、Ｃｒ膜の下側は基板９そのものの材質である。但し、従来のようにＮｉＰ膜やＮｉＡｌ膜を作成した場合にも結果は同様にＯＲ＝１であった。
【００７５】
次に、異方性付与膜中の窒素の有無に対する依存性について確認した実験の結果について説明する。図７及び図８は、異方性付与膜中の窒素の有無に対する依存性について確認した実験の結果について示した図であり、異方性付与膜の作成時に添加した窒素の量に対する磁気記録層の磁気異方性の依存性を示している。図７は、ＣｒＮｂ膜中の窒素有無に対する依存性、図８は、ＣｒＴａ膜中の窒素有無に対する依存性について示す。
【００７６】
まず、図７では、アルゴン１００ｓｃｃｍ（ｓｃｃｍは０℃１気圧で換算した気体の流量（ｃｃ／分））に対して窒素の添加量を変えてＣｒＮｂ膜を作成した結果が示されている。図７に示すように、ＣｒＮｂ膜で、窒素の添加がゼロの場合、ＯＲ＝１であり磁気異方性は見られない。窒素の添加量を増やしていくと、徐々に磁気異方性が高くなり、２０ｓｃｃｍ程度でピークとなる。従って、成膜時の窒素添加量は、アルゴンに対して２０％程度の流量比が最適であることが解る。
【００７７】
次に、図８では、アルゴン８０ｓｃｃｍに対して窒素の添加量を変えてＣｒＴａ膜を作成した結果が示されている。図８に示すように、窒素の添加が無い場合には、ＯＲは１以下であり、付与しようとしたのとは逆の径方向の磁気異方性が出てしまっている。窒素添加量を増やすと、周方向の磁気異方性が現れ、１０ｓｃｃｍ程度でピークとなる。従って、ＣｒＴａ膜の場合、アルゴンに対して１２．５％程度の窒素添加が最適であることが解る。
【００７８】
次に、異方性付与膜作成後の大気ガス暴露の効果について説明する。図７に示す実験において、異方性付与膜作成後そのまま下地層と磁気記録層の形成を行った場合と、異方性付与膜の表面を大気ガスに晒した場合とを比較した。そのまま下地層と磁気記録層を形成した場合には磁気異方性は１．１弱であったが、２Ｐａ程度の圧力の大気ガスに１分程度晒した後に下地層と磁気記録層を作成した場合には、磁気異方性は１．２程度まで向上した。このような結果は、大気ガスに代えて酸素ガス又は窒素ガスでも同様であった。このような結果は、異方性付与層の表面を薄く酸化させたり、窒化の度合いの高い層を表面に薄く設けたりするような表面の変性処理を行うと、磁気異方性がさらに向上することを示していると思われる。尚、異方性付与膜としてＣｒＮｂ膜を作成する場合、そのＣｒＮｂ膜のＮｂ含有量は、全体に対して２０ａｔ％以上８０ａｔ％、より好ましくは３０ａｔ％以上５０ａｔ％とされる。ＣｒＴａ膜のＴａ含有量も、これと同様である。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態によれば、磁気記録層の磁気異方性が高くなるので、熱ゆらぎの問題を抑制でき、高記録密度化に大きく貢献できる。また、上述した本実施形態の構成では、基板９はテクスチャの無い平坦なままの状態で使用される。テクスチャの無い場合でも、上述したような効果が得られる。このため、スペーシングの低減の傾向を阻害することがなく、この点でも高記録密度化に大きく貢献できる。但し、本願の発明は、テクスチャの形成を排除するものではない。テクスチャを形成すれば、さらに磁気異方性は高くなる。
【００８０】
尚、本願発明では、異方性付与膜をスパッタリングで作成するに際してのスパッタ粒子の方向制御は必須のものではない。例えば基板の表面にテクスチャを形成した場合、通常のスパッタリングによっても異方性付与の作用を得ることが可能である。また、前述した方向規制板３９を使用せずに単にターゲット３０を偏心配置してスパッタ粒子を斜めに入射させるだけでも良い。また、上述した実施形態の装置及び方法では、固定された基板９に対してターゲット３０を回転させたが、固定されたターゲット３０に対して基板９が回転する場合でも同様の効果が得られる。
【００８１】
また、上記実施形態では、磁気記録ディスクとして専らハードディスクを採り上げたが、フレキシブルディスクやＺＩＰディスクのような他の磁気記録ディスクでもよい。また、光磁気ディスク（ＭＯディスク）のような磁気の作用とともに磁気以外の作用を利用する記録ディスクについても、本願発明を利用することができる。さらに、本願発明の考え方は、磁気記録ディスクの用途の他、ＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）のような磁気の作用を使用した半導体メモリ等の製造に応用することができる。      
【符号の説明】
【００８２】
１  異方性付与層形成チャンバー
１１  排気系
１２  ガス導入系
２  キャリア
３  カソードユニット
３０  ターゲット
３５１  回転駆動源
３９  方向規制板
８９  暴露チャンバー
９  基板
９１  磁気記録層
９２  異方性付与層
９３  下地層
９４  中間層
９５  保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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