(57)【要約】【課題】酸素添加系反応性スパッタリングを用いた磁性膜の形成において、酸素添加を行なっても安定した再現性のある反応性スパッタリングを可能とし,より、高保磁力な磁気記録媒体及びその製造方法を提供する。【解決手段】  SiCとSiOx(x=1〜2)とを有することを特徴とする垂直磁気記録媒体を提供する。また、軟磁性層上に反応性スパッタリングにより磁性層を成膜するステップにおいて、SiCを含有するターゲットに、Arガスと酸素ガスとを添加することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法を提供する。【選択図】  図7
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に形成された密着層と、前記密着層上に形成された軟磁性層と、前記軟磁性層上に形成された下地層と、前記下地層上に形成された磁性層と、前記磁性層上に形成された保護層とを有する磁気記録媒体において、
前記磁性層が、SiCとSiOx(x=1〜2)とを含有することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
前記基板は、中心線平均粗さが、0.3nm以下、最大突起高さが、5nm以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
前記軟磁性層は、飽和磁束密度が0.8T以上3.0T以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
前記軟磁性層は、膜厚が、50nm以上300nm以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
前記下地層は、膜厚が、5nm以上20nm以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項６】
前記磁性層は、CoCrPtを少なくとも含有することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項７】
前記磁性層は、グラニュラー層であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項８】
前記SiCは導電性であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項９】
基板上にスパッタリングにより密着層を成膜する第１のステップと、
前記密着層上にスパッタリングにより軟磁性層を成膜する第２のステップと、
前記軟磁性層上に反応性スパッタリングにより磁性層を成膜する第３のステップと、
前記磁性層上にRF-CVD法により保護層を成膜する第４のステップと、
を有する磁気記録媒体の製造方法において、
前記第３のステップにおいて、SiCを含有するターゲットに、Arガスと酸素ガスとを添加することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
前記基板は、中心線平均粗さが、0.3ｎｍ以下、最大突起高さが、5nm以下であることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１１】
前記軟磁性層は、飽和磁束密度が、0.8T以上3.0T以下であることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１２】
前記軟磁性層は、膜厚が、50nm以上300nm以下であることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１３】
前記下地層は、膜厚が、5nm以上20nm以下であることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１４】
前記磁性層は、グラニュラー層であることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１５】
前記SiCの前記ターゲットに占める濃度が5mol％以上40mol％以下であることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１６】
前記SiCの前記ターゲットに占める濃度が10mol％であることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１７】
前記SiCは導電性であることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録媒体。
【請求項１８】
前記ターゲットは、CoCrPtを有することを特徴とする請求項９に記載の磁気記録媒体。
【請求項１９】
前記Arガスに対する前記酸素ガスの濃度を0.75％以上2％以下とすることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録媒体。
【請求項２０】
前記Arガスに対する前記酸素ガスの濃度を1.5％とすることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は情報の記録・読み出しに関し、特に磁気記録における磁気記録媒体に関する、その製造方法について垂直磁気記録媒体の特にグラニュラー媒体の製造方法に関しその構成と製造方法について提案するものである.
【背景技術】
【０００２】
従来の面内記録方式の磁気記録媒体には、熱揺らぎと言う問題があり、熱揺らぎ特性の向上も要求されてきている。熱揺らぎは、磁気記録媒体に記録した信号が、一定時間経過後に減衰し、最終的には、記録信号が媒体ノイズレベルまで低下し、記録信号が読み出せなくなる現象である。これは、近年の高記録密度化に対応して高S/N化を図った為、磁性粒子の微細化が進行した結果である。
【０００３】
そこで最近、これらの問題を解決すべく面内記録に変わり、垂直磁気記録方式が検討されてきている。垂直磁気記録方式は、高記録密度領域に於いて、良好な熱的安定性を維持しつつ、且つ充分なS/N比を達成できる方式として注目されている。一般的な垂直磁気記録媒体は、情報信号の記録を担う垂直磁化膜からなる垂直磁気記録層、信号の記録再生効率を高める為の軟磁性層、及び垂直磁気記録層の結晶性改善、結晶粒径の制御といった様々な機能を有する複数の非磁性層から構成されている。
【０００４】
垂直磁気記録媒体の特に磁性膜の成膜技術に於いては従来より、種種の検討が成されてきている。近年、記録密度向上の要請により、磁気記録媒体、特にＨＤＤ用磁気ディスクにおいては、急激な保磁力（Hc）の向上が続いている。
垂直磁気異方性を発現させるべく磁性膜のスパッタリングにおいて使用されてきている磁性膜組成としてはCoCrPt系媒体に第4添加元素としてB、Si、Ta、Ti、Zr、Al、Ｗ及びこれらの酸化物を添加することが進められてきている。これらの中で酸化物を添加する方法はグラニュラー磁性膜を成膜する上で最も多く取り入れられている方法である。例えば、特許文献１では、樹脂製の基板上にCoCrPtを主体として、Si酸化物を含有する磁性膜と共にCr2O3、TiO2、ZrO2またはY2O3を併用混合したターゲットを使用することを開示している。また、SiO2を添加し、スパッタリングの際にArに加えO2を添加することで、より磁気特性の向上を図ることはよく知られた方法である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４２９０８号公報
【特許文献２】特開平５−１１４１０３号公報
【特許文献３】特開２００１−１４３５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術に於いて、上記スパッタリングは、いずれも反応性スパッタリングである為、その反応の安定性、再現性が問題となる。例えば、CoCrPt磁性膜中にSiO2を添加し、Arガスと酸素ガスを用いてスパッタする際には生じる反応は以下に示す内容となる。CoCrPtSiO2＋Ar+O2の系では、SiO2＋Ar→SiO+O、SiO+O2→SiO2+Oとなり、酸素が必ず過多となる非平衡反応となる。この過多となる酸素はCo若しくはCrを酸化し、CoOｘ若しくはCrOｘを生じ、特性の劣化を招く。
この現象はいずれの酸化物若しくは単元素を用いた場合にも生じる為、安定で再現性のあるプロセスの構築は非常に難しい。さらに、垂直磁気記録媒体の製造方法においては、スパッタリングは室温で行なわれる必要があるため、基板を冷却することができず、磁性膜の特性を向上させることが難しい。室温での成膜が必要な理由はSiO2のような酸化物を用いてCoのコアの粒界に偏析を生じせしめる為であり、また、高温となった場合Coのコアの中にSiO2、Si等が入り込んでしまい垂直磁気異方性が発現されないからである。上述のようにSiO2のような酸化物をスパッタすることでおのずと反応性スパッタリングと成り、更に反応を促進する為にＯ2が加えられていることから、安定で且つ再現性のあるプロセスを構築することは非常に難しい。
また、SiO2添加の場合、ターゲット内のSiO2がスパッタ時にターゲットに印加されるマイナス電位によってSiO2表面はAr＋が荷電しプラス電位となる。この状態を持続すると、SiO2表面はターゲットに印加されている電位を超えた状態と成り、いわゆるアーキングと言われる異常放電が頻繁に発生し基板へ異常放電により飛散したパーティクルが付着する。
【０００７】
そこで，本発明では、上記反応性スパッタリングを、より安定で且つ再現性のあるプロセスとすることを目的として、DC、RF、DC-Pulse等のスパッタリング方式を問わず、量産性を考慮した安定性、再現性を重視したプロセス、磁性膜添加元素の提供を行なう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明において、SiCとSiOx(x=1〜2)とを有することを特徴とする垂直磁気記録媒体を提供する。また、軟磁性層上に反応性スパッタリングにより磁性層を成膜するステップにおいて、SiCを含有するターゲットに、Arガスと酸素ガスとを添加することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法を提供する。このように、本発明においては、従来になかった、カーバイド系添加物の採用を行なうことで、以下のような安定性を確保することが出来る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、酸素過多による特性の劣化を生じることなく、安定且つ、再現性のある成膜が可能である。更に、導電性SiCを採用したことでAC、DC、RF、DC-Pulse等いずれのスパッタリング方式をも採用することが可能であることから設備の選択肢が大幅に広がり、これに伴いプロセスの裕度も広がり、生産性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明にかかる磁気記録媒体、及びその製造方法に関する実施に形態について図面を引用しながら詳細に説明する。
【００１１】
本発明に係る磁気記録媒体は、基体上に強磁性体であるCoCrPtを主成分とする磁性薄膜が形成されている金属薄膜型の磁気記録媒体である。図１に本発明に用いられる磁気記録媒体の断面図を示す。図１に示すように、記録媒体は、基板１と、基板１上に形成された密着層２と密着層上に形成された軟磁性層３と、軟磁性層３上に形成された下地層４と、下地層４上に形成された磁性層５と、磁性層５上に形成された保護層６とを有している。
【００１２】
磁性層５はCoCrPｔを主体とし、Siの炭化物である導電性SiCを含有するターゲットをArガスにO2ガスを添加して反応性スパッタリングして得られたCoCrPtを主成分としたSiC、Si酸化物（SiOｘ：X=１〜２）を含有する。
【００１３】
このように、導電性SiCを採用する事でスパッタリングの容易さとターゲット表面の元素差による電位差をなくし、異常放電を生じることなく高品質の媒体を得ることが可能となる。つまり、磁性膜の主たる構成元素であるCo、Cr、Ptに加え、導電性SiCを添加することでターゲット自身は導電性を確保し、スパッタリング時にArガスに酸素ガスを添加した混合ガスを用いた場合でも磁性膜形成の工程に於いてCo、Cr、Ptに加え、SiC、SiO、SiO2が偏析を促進することで任意に磁気特性を発現させることが可能となる。本発明におけるスパッタ時の反応は以下の通りである。
【００１４】
導電性SiCを採用することでDCスパッタリングが可能と成り、その際、
SiC＋O2  →  SiO+CO  or  SiO2+C
SiC＋2O2  →  SiO2＋CO2
の反応が生じるため、酸素過多の反応は抑制され、生成されるCO、CO2はガスとして真空ポンプにて排気される為、Co、Cr等の磁性膜を構成する主要元素を酸化することなく垂直磁気異方性を発現させることが可能となる。
【００１５】
更に、導電性SiCを用いた場合にはSiO2とは異なり、導電性であるが故に電荷のチャージは発生せず、金属と同じようにスパッタリングが行なわれる為、アーキングなどによるパーティクル発生については従来に比べ大幅に低減でき、媒体の品質を維持しやすいメリットがある。
【００１６】
ここで、導電性SiCを含有するCoCrPtターゲットの組成比率は、CoCrPtに対して導電性SiCが5mol%以上、30mol%以下となる量であり、磁性層5の厚さは、5nm以上20nm以下としている。また、形成された磁性層５の保磁力は4ｋOe以上8kOe未満である。
【００１７】
更に、記録層の保磁力を、望ましくは5.5kOe以上、7.0kOe以下にし、磁気ヘッドの能力を生かす為には、SiCのターゲット含有量を5mol%以上、20mol%以下にし、磁性層の膜厚を7nm以上17nmの範疇にすることが望ましい。また、磁性膜を形成する際のArに添加する酸素量は0.25％以上3％以下として成膜することが望ましい。
【００１８】
図１に示した基板１として、いずれの材質のものとすることも可能であるが、ガラス基板、セラミック基板、Al/Ni-Pめっき基板等が積層膜応力、耐熱性、平坦・平滑性の点で良好である。また、基板１の表面粗さは、磁気ヘッドの浮上量に依存し、中心線平均粗さRaは、0.3nm以下、最大突起高さは、5nm以下とすることが望ましく、この粗さは、ダイアモンド砥粒を用いた両面同時研磨によって得られる。このとき、基板加工痕として周方向にいわゆるテクスチャー加工痕があっても差し支えない。後述の実施例では、ガラス基板を用いて行なった結果を以下に示しているが、必ずしもガラスに限らなくてもよい。
【００１９】
図１に示した密着層２の材質として、上層に積層される多数の層の応力と、上層との密着力を確保できれば良く、Ni系合金、Co系合金、Al系合金等のいずれ使用が可能である。例えば、Ni40Ta、Ni30Ta10Zr、Ni30Al、Ni30Cr、Co20Ti、Co50Ti、Co20Ta、Al50Ta等が上げられる。成膜に於いては通常のDCスパッタリングが可能で、アモルファス、クリスタルの是非は問わず、目的に応じた層の選択が可能である。
【００２０】
図1に示した密着層２上の軟磁性層３については、短軸磁気ヘッドからの磁束を磁気的な抵抗無く、ヘッドのリターン磁極へ戻す為の飽和磁束密度（以下Bsと言う）を持ち合わせておれば良く、Bsの値として0.8T以上3.0T以下としたものを選択可能である。膜厚について、単層以外で軟磁性層３の全体の厚みは50nm以上300nm以下にあり、構造として、単層の他に、磁区固定層を有するいわゆる磁区制御Pinned-APC（ピンド-アンチ・パラレル・カップリング）、磁区固定層を持たないAPC、アンバランスAPC等の構成が使用可能である。軟磁性層３の材質は、高Bsであれば良く、例えばCoTaZr、CoNbZr、CoTaNbCoFeB、NiFe、FeTaC、FeTaB、FeTaCuC、FeTaCu等があげられる。また、APC構造を構成するため、これらの積層間にRu、Cu、C、RuCo等の非磁性層を入れることが可能である。
【００２１】
図１に示した下地層４の材質として、磁性層５の結晶粒径及び結晶配向性を制御するために、NiFe、Ta、W、WCｒ、Ru、RuCo、Cu、Ti、CoTi、AlTi等から選択でき、これらの組合せ又は積層による多層で構成することが可能である。膜厚は目的に応じて異なるが、結晶配向と磁気記録特性の向上を目的としたときに、磁気ヘッドと軟磁性層３との距離が離れすぎるとRW特性に影響が生じるため、5nm以上20nm以下とすることが望ましいと考えられる。
【００２２】
図１に示した保護層６として、一般的にカーボン膜が適用可能であるが、CVD法、IBD法等によるいわゆるDLC（ダイアモンドライクカーボン）が適用可能である。DLC及びカーボン膜については、潤滑材を塗布する際の潤滑材の結合力を維持するために、窒素或いは水素等を添加する事が好ましく、潤滑材としてはフッ素系液体潤滑材を使用できる。
【００２３】
以下に、図１に示す磁気記録媒体の製造方法について説明する。
【００２４】
予め上記表面粗さの加工、洗浄、乾燥が成された基板を用いて、図２に示すいわゆる連続多層スパッタリング装置によって順次スパッタリングによって成膜を行う。
【００２５】
図２の多層スパッタリング装置は、各層をスパッタリングするためのカソード７、真空排気ポンプ８、スパッタ電源９、スパッタに使用するガス流量制御機構１０を備え、全体を任意の真空に保つプロセスチャンバー１１、基板１を保持搬送するためのホルダー１２とから成る。この装置において、基板ロード室１３から基板が投入され、順次成膜が行われる。各プロセスチャンバー１１a〜１１eの真空度は予め各々の真空排気ポンプ８にて3×10-5Pa以下となるように排気されており、各プロセスにおいて、ガス流量制御機構１０によって所望の圧力に維持されスパッタリングが行なわれる。ここで、下記実施例においては、保護層６成膜に際しては、スパッタリング法ではなくRF-CVD法を採用したので、RF電極１４のほか、基板バイアス機構１５を有する構造となっている。
【００２６】
また、スパッタリング形式としてはスパッタリングでは特に効率の高いDCマグネトロン方式を採用しており、通常の金属や合金のスパッタだけでなく、反応性スパッタ、RF-スパッタ等も採用が可能である。
【００２７】
まず、加工及び洗浄された基板１はロード室１３において基板ホルダー１２に保持及び搭載され、高真空排気されたチャンバー１１aに搬送される。次に、ガス流量制御機構１０によってArガスを流し、所定の圧力に保持した後、カソード７に接触した状態で保持されたターゲット(密着層材料)にスパッタ電源９から電力が供給され、スパッタ用ガス（Ar）が電離することでプラズマが発生しターゲットがスパッタリングされ、基板１上に密着層２が形成される。この時保持される圧力は0.1Pa以上2Pa以下である。
【００２８】
以上の成膜方法は、保護層６のCVD法による成膜を除いて、他の成膜プロセスにおいても、順次同様にプロセスチャンバー11a〜11eにおいて行なわれるものである。但し、磁性層５の成膜は反応性スパッタにより行うので、Arガスのほかに酸素ガスが添加され、保持される圧力も1.5Pa以上5Pa以下で行なわれ、より高性能化のためにバイアス電圧印加も行なわれる場合がある。
【００２９】
保護層６の成膜には、RF-CVD法を適用する。CVDを行なう原材料ガスとして、エチレンガスに水素、窒素を一定量添加した状態で、RF電極１４にRF電力を印加して、また、基板バイアス機構１５によって基板１にバイアス電圧を印加することで基板最表面にDLCと呼ばれる保護層６を形成する。この際の保持圧力は2Pa以上3Pa以下で、エチレンガスに5％以上30％以下の水素と1％以上3％以下の窒素ガスとを添加し、保護層６の膜厚が3nm以上5nm以下となるように成膜時間とRF印加電力、基板バイアス電圧を調整した。
【００３０】
こうして、成膜された磁気記録媒体を真空装置から取り出し、フッ素系潤滑材をディップ法により塗布した後、表面の異常突起、ゴミを取り除く事を目的にバーニッシュヘッドにて媒体表面を擦り、一定の磁気ヘッドの浮上性を確保する処理をすることで磁気記録媒体が完成する。
【００３１】
以下に本発明の実施例について詳細を説明する。
【実施例１】
【００３２】
本発明の実施例として、以下の手順により、密着層２から下地層４までを成膜して、磁性層５の成膜条件をパラメーターとしてその磁気特性を評価した。
【００３３】
まず、基板１として、φ65mm×0.635mmt、表面粗さRa：0.320nmの洗浄済みガラス基板を用い、これを上記連続多層スパッタリング装置に投入し、密着層２としてNi40Taのターゲットを用い、DCマグネトロンカソードで、Ar圧力1.25Paの条件の下、DC-Power：500ｗを投入し、膜厚30nmのものを形成した。
【００３４】
次に軟磁性層３としてCo10Ta5Zrを100nm成膜後、Ruを1nm、更にCo10Ta5Zrを100nm成膜し、APC構造のものを形成した。形成時のAr圧力はいずれも0.6Paで一定とした。投入パワーは、DCマグネトロンカソードで、CoTaZrの場合は2kw、Ruの場合は100wとした。
【００３５】
下地層４としてはTa、Ruの２層構造とし、Taの膜厚を3nm、Ruの膜厚を15nmと一定にして、成膜時のAr圧力はTaについては1Pa、Ruについては4Paに設定した。
【００３６】
磁性層５の成膜に当ってはDCマグネトロンカソードを使用し、成膜圧力は4.2Pa、膜厚は15nm一定となるように、DC投入パワーを500w一定で成膜時間を変更し調整した。使用したターゲットは50〜95mol%(67at%Co15at%Cr18at%Pt)+5〜50mol%SiCターゲットである。それぞれ投入パワーを500ｗ一定となるようにし、膜厚が15nmとなるように、成膜速度を元に成膜時間の調整を行った。ここで、スパッタに使用したガスはArのみである。
【００３７】
次に、RF-CVDによって保護層６を形成した。形成時圧力は2.2Paとし、エチレンに対して水素量、窒素量をそれぞれ20％、2％一定で添加し、DLC膜を形成した。膜厚は5nm一定とした。以上の方法で作成した磁気記録媒体の層構成を図7に示す。図7中の最表面には潤滑層１６が形成されている。
【００３８】
また、磁気特性を保磁力で評価した結果を図３に示す。横軸はSiCのターゲット内濃度である。この結果からSiCの濃度が5〜40mol％において磁気記録媒体の保磁力（Hc（Oe））が4kOe以上を確保することが可能であることが解った。また、SiC濃度が10mol%で最大値を取ることが解った。
【００３９】
従って、SiC濃度が5〜40mol%の範囲で、特にSiC濃度が10mol%のときに良好な磁気特性を示すことがいえる。一方で、図３のように、SiO2を添加した場合、その添加量が10mol%を超えると大幅に磁気特性の劣化が見られる。これは先に述べたSiO2のスパッタ時に解離した酸素が非平衡反応を起こし、酸素過多になるため、SiO2をある一定量以上の添加するとCo、Crなどの磁性膜の主たる構成元素が酸化するために特性の劣化を招いているのものと考えられる。
【実施例２】
【００４０】
実施例１からわかるように、最大保磁力を示すSiC濃度が10mol%であることから、本実施例ではSiC濃度を10mol%に固定し、スパッタ時のArに対する酸素濃度の適正化を行なった。
【００４１】
まず、基板１には、φ65mm×0.635mmtの表面粗さRa:0.320nmの洗浄済みガラス基板を用いる。これを上記連続多層スパッタリング装置に投入し、密着層２として、Ni40Taのターゲットを用いて、DCマグネトロンカソードで、Ar圧力1.25Paの条件の下、DC-Power：500wを投入し、膜厚30nmのものを形成した。
【００４２】
次に軟磁性層３として、Co10Ta5Zrを100nm成膜後、Ruを1nm、更にCo10Ta5Zrを100nm成膜し、APC構造の軟磁性層３を形成した。形成時のAr圧力はいずれも0.6Paで一定とした。投入パワーは、DCマグネトロンカソードで、CoTaZrの場合2ｋｗ、Ruの場合100ｗとした。
【００４３】
下地層４は、Ta、Ruの２層構造とし、Taの膜厚を3nm、Ruの膜厚を15nmとして、成膜時のAr圧力はそれぞれ1Pa、4Paに設定した。
【００４４】
磁性層５の成膜に当ってはDCマグネトロンカソードを使用し、成膜圧力は4.2Pa、膜厚は15nm一定となるように、DC投入パワーを500ｗ一定とし、成膜時間を変更し調整した。使用したターゲットは90mol%(67at%Co15at%Cr18at%Pt)+10mol%SiCターゲットである。投入パワーを500ｗ一定となるようにし、膜厚が15nmとなるように、成膜速度から成膜時間の調整を行った。スパッタに使用したガスはArのほか、酸素ガスをArに対して0から5％の範囲で変化させた。
【００４５】
次に、RF-CVDにて保護層６を形成した。形成時圧力は2.2Paとし、エチレンに対して水素量、窒素量をそれぞれ20％、2％一定で添加し、DLC膜を形成した。膜厚は5nm一定とした。以上の方法で作成した磁気記録媒体の磁気特性を保磁力で評価した結果を図４に示す。
【００４６】
図４に示すように、酸素添加量に対して磁気記録媒体の保磁力（Hc(Oe)）は0.25％から4％の酸素濃度で5kOe以上を示し良好な磁気特性が得られることがわかった。また、最大保磁力は酸素濃度0.75から2％の範囲にあることがわかった。
【００４７】
ここで図４に示すように、SiO2の場合には、SiCの場合と同様、酸素添加量が増えるに従いHcが上がる傾向にあるが、最大値を越えた後に急激に特性が劣化する。これは、実施例１でも示したように、ある一定量の酸素量を超すと酸素過多の非平衡反応が促進され磁気特性の劣化が顕著に表れるためである。
【実施例３】
【００４８】
本実施例では、実施例２で作成した磁気記録媒体の中から特に保磁力が大きな、酸素濃度1.5％でHcが約7.0kOeの媒体について、密着層２から磁性層５までを同一条件で成膜してサンプルを作成した。保護層６は成膜しなかった。このサンプルの磁性層５中のSiに関わる結合状態を、ラマン分光を用いて分析したところ、図５に示すように、SiC、SiOx(x=１〜２)結合と判断されるピークを示しており、SiCとSiOxとの結合を持ったものが含まれていることが解った。つまり、図５に示したSiO2(バルク)の波形では、O-Si-Oの対象伸縮に起因して800cm-1付近のブロードなピークが見られ、Si-O伸縮に起因して１１５０ｃｍ−1付近のピークが見られる。これに対し、SiC(バルク)のラマンスペクトルでは800cm-1に典型的なSiCの鋭いピークが見られ、1510cm-1から1700cm-1の間にa-SiCに起因する2倍波を含むブロードなピークが観察される。これらをベースとして、SiCをAr+O2で成膜した本実施例のサンプル（Film）のスペクトルでは850cm-1付近にSi-OH伸縮に起因するピークがあり、928cm-1付近にSiH2変角、1580cm-1付近にa-SiCに起因する小さなピークが見られ、かつ2340cm-1付近にSi-H伸縮に起因すると考えられるピークが見られる。
上述のラマン分光分析に対応してESCA(Ｘ線光電電子分光分析)分析を同一サンプルについて行った結果を図８に示す。図８(a)に、本実施例の磁性層中のESCA分析によるSiO２プロファイルを、図８（ｂ）に、本実施例の磁性層中のESCA分析によるSiCプロファイルをそれぞれ示す。ラマンスペクトルで得られたSiO、SiCに起因するESCAスペクトルとして、図８aではSiO2結合に起因するスペクトルが103.5ev付近に単一ピークとして観察され、また、８bに示すように、CH、SiCに起因する284〜285ev複合されたピークが観察された。この結果からもSiO、SiCの結合がいずれも存在することが明らかである。
尚、ラマン分光法、ESCA分析のいずれにおいても、CHに起因するピークが存在するのは保護層無しでサンプリングしたことで大気中のH2OとCのラジカルが反応したためと考えられる。
以上から、本実施例のサンプルにおいて、SiO、SiCに起因するピークが膜中に存在する事が明白になった。この結果から、本発明で実施された磁気記録媒体の磁気特性向上の要因の一つとしてこれらの化合物が存在することが重要となる。
【００４９】
これらの分析においては、ラマン分光はレイニーショウ社製顕微ラマン分析装置を用いて波数500から3000cm-1の範囲でレーザーには6328オングストロームのHe-Neを用い、積算時間200secで測定した。
【実施例４】
【００５０】
本発明の大きな目的である安定性、再現性を確認する方法として、同一条件によってより多くの磁気記録媒体を連続して成膜し、その磁気特性を確認することが必要であることから、実施例２で行なった磁性膜５の成膜条件の中から磁気特性が良好な酸素添加濃度1.5％の条件にて５００００枚相当の連続成膜を行い、安定性、再現性を磁気特性によって評価することとした。
【００５１】
成膜に際しては、基板１として、φ65mm×0.635mmtの表面粗さRa:0.320nmの洗浄済みガラス基板を用いた。これを上記連続多層スパッタリング装置に投入し、密着層２としてNi40Taのターゲットを用いて、DCマグネトロンカソードで、Ar圧力1.25Paの条件の下、DC-Power：500ｗを投入し、膜厚30nmのものを形成した。
【００５２】
次に軟磁性層３として、Co10Ta5Zrを100nm成膜後、Ruを1nm、更にCo10Ta5Zrを100nm成膜し、APC構造の軟磁性層３を形成した。形成時のAr圧力はいずれも0.6Paで一定とした。投入パワーは、DCマグネトロンカソードで、CoTaZrの場合2kw、Ruの場合100wとした。
【００５３】
下地層４としてはTa、Ruの２層構造としてTaの膜厚を3nm、Ruの膜厚を15nmと一定として、成膜時のAr圧力はそれぞれ1Pa、4Paに設定した。
【００５４】
磁性層５の成膜にあっては、DCマグネトロンカソードを使用し、成膜圧力は4.2Pa、膜厚は15nmで一定となるように、DC投入パワーを500ｗの一定として、成膜時間を変更し調整した。使用したターゲットは90mol%(67at%Co15at%Cr18at%Pt)+10mol%SiCターゲットである。投入パワーを500ｗ一定として、膜厚が15nmとなるように、成膜速度から成膜時間の調整を行った。スパッタに使用したガスはArのほか、酸素ガスをArに対して1.5％の割合で添加した。
【００５５】
次に、RF-CVDによって保護層６を形成した。形成時圧力は2.2Paとし、エチレンに対して水素量、窒素量をそれぞれ20％、2％一定で行い、DLC膜を形成した。膜厚は5nmで一定とした。
【００５６】
評価は、成膜基板枚数と保磁力Hcとの関係で行なった。その結果を図６に示す。図６に示すように、本実施例のSiCを添加したCoCrPt系磁性膜の成膜において、SiC濃度10mol%でArに対する酸素濃度が1.5％のときに磁気特性の保磁力Hc(Oe)がほぼ7kOeで、従来のSiO2添加系に比べ、50000枚の連続成膜においても保磁力の低下、大幅な変動は見られず、非常に安定した再現性の良い磁気記録媒体の形成が可能であることがわかった。この結果から、従来のSiO2添加系反応性スパッタリングにおいて生じていた非平衡状態を、本方式の採用により解消し、平衡状態で反応性スパッタリングを可能にしたことを確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に用いられる磁気記録媒体の断面図を示す。
【図２】本発明の磁気記録媒体を製造する際に使用する連続多層スパッタリング装置の概略図
【図３】実施例１における磁気記録媒体の磁気特性を保磁力で評価した結果を示す。
【図４】実施例２における磁気記録媒体の磁気特性を保磁力で評価した結果を示す。
【図５】実施例３において作成したサンプルの磁性膜のラマン分光分析結果を示す。
【図６】実施例４における磁気記録媒体の連続50000枚成膜時の磁気特性の経時変化を示す。
【図７】本発明成膜した磁気記録媒体の層構成の例を示す。
【図８（ａ）】実施例３において作成したサンプルの磁性膜のＥＳＣＡ分析によるSiO２のプロファイルを示す。
【図８（ｂ）】実施例３において作成したサンプルの磁性膜のＥＳＣＡ分析によるSiCのプロファイルを示す。
【符号の説明】
【００５８】
１…基板、２…密着層、３…軟磁性層、４…下地層、５…磁性層、６…保護層、７…カソード、８…真空ポンプ、９…スパッタ電源、１０…ガス流量制御機構、１１a〜f…プロセスチャンバー、１２…基板ホルダー、１３…ロード室、１４…RF電極、１５…基板バイアス機構、１６…潤滑層
【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（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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