(57)【要約】反応性スパッタリング法を用いる磁性膜の再現性、安定性を考慮したスパッタリング方法を提供する【課題】  磁気記憶媒体の磁性膜を形成する工程における特性の悪化を抑制する。【解決手段】  反応性スパッタリングをする際に、酸化炭素を添加する。【選択図】  図1
2006107652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に軟磁性膜と磁性膜とを少なくとも形成する工程を有し、
前記磁性膜を形成する工程は、アルゴンガスと酸化炭素を導入してスパッタリングをすることにより前記磁性膜を形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２】
請求項1の磁気記録媒体の製造方法において、
前記酸化炭素の前記アルゴンガスに対する比率が0．5〜6％にあることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３】
請求項１の磁気記録媒体の製造方法において、
前記磁性膜はコバルトと、クロムと、白金と、炭素を含有し、グラニュラー構造をとることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４】
請求項３の磁気記録媒体の製造方法において、
前記軟磁性膜は、アンチパラレルカップリング構造を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項５】
請求項３の磁気記録媒体の製造方法において、さらに、
前記軟磁性膜と前記基板との間に設けられた密着層を形成する工程と、
前記軟磁性膜と前記磁性膜との間に設けられた下地層を形成する工程と、
前記磁性膜の上に設けられた保護層を形成する工程と、
前記保護層の上に設けられた潤滑層を形成する工程とを具備することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項６】
請求項１の磁気記録媒体の製造方法において、
前記酸化炭素は二酸化炭素であることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項７】
請求項１の磁気記録媒体の製造方法において、
前記酸化炭素は一酸化炭素であることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項８】
請求項３に記載の磁気記憶媒体の製造方法において、
前記酸化炭素は、前記磁性膜を形成する工程における過多の酸素を還元する働きを行うことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項９】
基体上に密着層を形成する第1工程と、
前記第1工程後軟磁性層を形成する第2工程と、
前記第2工程後磁性層をスパッタリングにより形成する第3工程と、
前記第3工程後保護層を形成する第4工程と、
前記第4工程後潤滑層を形成する第5工程とを有し、
前記第3工程において酸化炭素が混入されることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の磁気記憶媒体の製造方法において、
前記磁性層はコバルトと、クロムと、白金とを含有する結晶粒界にシリコン酸化物が配置されたグラニュラー構造となっていることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の磁気記憶媒体の製造方法において、さらに
前記磁性層と前記軟磁性層との間に設けられ、ルテニウムを含有する層を形成する工程を具備することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の磁気記憶媒体の製造方法において、
前記保護層は、ダイアモンドライクカーボンを含有し、
前記軟磁性層は、第1と第2層と、前記第1と第2層との間に配置された非磁性層とを具備し、
前記第1と第2層は、コバルト、タンタル、ジリコニウムを含有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の磁気記憶媒体の製造方法において、さらに
前記非磁性層はルテニウムを含有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の磁気記憶媒体の製造方法において、さらに
前記酸化炭素は一酸化炭素であることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の磁気記憶媒体の製造方法において、さらに
前記酸化炭素はニ酸化炭素であることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１６】
請求項９の磁気記録媒体の製造方法において、
前記第3工程において、さらにアルゴンガスが混入され、
前記酸化炭素の前記アルゴンガスに対する比率が0．5〜6％にあることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気記録媒体及びその製造方法に係り、特にHDD(ハードディスクドライブ)に供する磁気記録媒体に関する。また、本媒体を利用した磁気記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。従来、磁気ディスクの磁性層として使用されてきたCoCrPt系強磁性合金では、高保磁力化が限界に達しており、近年の高保磁力化の要請に応えることが困難となってきた。また、従来の面内記録方式では熱揺らぎと言う問題もあり、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。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、結晶粒径の制御と云った様様な機能を有する複数の非磁性層から構成されている。
【０００３】
特許文献１には、磁気ディスクの磁性層としてCoCrPt系合金では、高保持力化が限界に達していることが開示されている。特許文献2には、CoPt系合金による垂直記憶媒体が開示されている。特許文献３には、チャンバ内にM2（CO）8（Mは磁性金属又は合金）ガスを導入し、ガスにGa陽イオンビームをスキャンしながら照射することによりMからなるパーティクルを作製することが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開2003-151117  号公報
【特許文献２】特開平5-114103号公報
【特許文献３】特開2002-343667  号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明者らは、垂直磁気記憶方式において磁気特性の優れた磁性膜を安定に形成するに際して、以下の検討を行った。一般的に垂直磁化膜の中でもグラニュラー磁性膜と呼ばれるCoCrPt系磁性合金にSiO2等の絶縁物を添加した系ではSiO2の転移温度が200℃未満と低い。一方、従来の面内媒体のような基板加熱はなく、ほぼ室温にて成膜される。垂直磁化膜の形成には主にスパッタリングが採用されており、スパッタ方式としてはＲＦ（高周波）、パルスDCがあり、SiO2がターゲット内にある為、おのずと反応性スパッタリングとなる。反応性スパッタリングにおいてはスパッタ時に発生する酸素の挙動が垂直磁化膜の磁気特性に大きく影響する。しかし、ターゲットから発生する酸素を補う意味でスパッタガスとしてArに加えて酸素が添加されている場合がほとんどである。スパッタ方式によらず、酸素の介在する反応性スパッタリングに於いては、特に垂直磁化膜のように同時に金属をスパッタする場合、金属と酸素の反応が進行することで垂直磁化膜の磁気特性は大きく低下する可能性が大きい。そこで、安定な垂直磁化膜の形成方法が求められる。従来から行なわれているCoCrPt系磁性体にSiO2粒子を混合したコンポジットターゲットをAr＋O2の混合ガスでスパッタした場合、スパッタリング時には以下の反応が生じるものと考えられる。
SiO2＋Ar→SiO+O
SiO+O2→SiO2+O
M＋O  →  MO
そこで、Oがチャンバー内で過多となり、CoまたはCrの酸化物が生成される可能性があることに発明者らは検討の結果着目した。Coの酸化物は磁気特性に大きく影響し、またCrの酸化物は融点が低い為、真空中ではガスとして排気され、基板に成膜される磁性膜の組成も大きく変動するためである。そこで、本発明では磁性膜を形成する工程における酸素の挙動による磁性特性の劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【０００７】
基体上に少なくとも軟磁性膜と磁性膜が形成された磁気記録媒体の製造方法において、磁性膜のスパッタリング工程においてArガスに酸化炭素を添加する。  
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、磁性膜の製造において酸素過多による特性の劣化を抑制することにより、磁気記憶媒体の磁気特性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。なお、以下の説明において引用する図面は各部の特徴を解りやすく図示する為特徴的な個所等を拡大している場合があり、各部材の寸法などは実際のものと同じではない。また、磁気記録媒体を構成する各層の材料なども提示するが、本発明はこれに限定されるものではなく所望とする目的や性能に応じて各層の構成や材料を選択することが出来る。
本発明に係る磁気記録媒体は基体上に強磁性体であるCo-Cr-Pt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。
【００１０】
図1に本発明の磁気記録媒体の層構成に関する一例を示す。
図1に示すように磁気記録媒体は基板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6の磁区固定層として結晶配向制御層3と、結晶配向制御層3上に形成された反強磁性層4と、反強磁性層4上に形成された磁区固定エンハンス層5と、磁区固定エンハンス層5上に形成されたAPC(アンチパラレルカップリング)-SUL（ソフトアンダーレイヤー）構造の軟磁性膜6と磁気結合を誘発する非磁性層7と、中間層（磁性層10の結晶配向制御を目的としたいわゆる下地層であるプリコート層8と結晶配向・粒径制御を行う配向制御層9）を有し、更にこの上部に記録を司る磁性層10と磁気記録媒体の保護を目的とした保護層11、この上に磁気ヘッドとの接触時の衝撃緩和の為の潤滑層12を有している。
【００１１】
磁性層10はコバルトCo、クロムCr、白金Pt主体とし、シリコンSiの酸化物である二酸化シリコンSiO2を含有するターゲットをアルゴンArガスに一酸化炭素CO、二酸化炭素CO2ガス等の酸化炭素を添加して反応性スパッタリングして得られる。すなわち、Co-Cr-Ptを主成分とし、SiO,SiO2と若干の炭素Cを含有する強磁性体である。グラニュラー構造の磁性層においてはCoCrPtからなる主たる磁性結晶のコアの周り、つまり、粒界にSiO2が偏析することにより、磁性のコア間の磁気的な結合を切って垂直磁気異方性を発現させている。そのため、粒界にはCoCrPtからなる磁性結晶のコアを侵食若しくはコア中に溶解浸透しにくい材料の選択が必須であると考えた。本発明では酸素の代わりにSiO2の酸素の解離による、脱酸素を補填し、且つ、過多となる酸素を還元でき、更に粒界偏析を促進でき、コア中への浸透の影響の無いものとして炭素Cが有効であると考え、CO,CO2ガスの添加系によるスパッタリングを採用することにした。これにより、スパッタリング時の反応は以下のようになると推測できる。
【００１２】
SiO2＋Ar  →  SiO＋O  or  Si+2O
SiO＋O+CO  →  SiO2+CO
SiO＋CO2  →  SiO2+CO
Si+CO2  →  SiO＋CO  SiO2+C
Si+CO  →  SiO＋C
2O＋C  →  CO2
2O＋2C  →  2CO
上記反応により、過多酸素はCによって捕らえられ、Si,SiOはCO,CO2の酸素によって酸化される。この反応形態を利用すればほぼ平衡状態の反応が促進され、磁性膜を構成する主たるCo、Cr、Pt等の金属を酸化することなく、取り込まれたCも粒界偏析を助長し、効率の良い、且つ安定で再現性の良いスパッタリングが可能となる。本発明に於いてはスパッタリング法としてRF(高周波)、DC、AC、パルスDCなどいずれの方式も採用が可能であり、限定されるものではない。尚、炭素Cは高融点であるため、偏析しやすく、磁性層を形成する際にシリコン酸化物による解離を促進する働きを行う。
【００１３】
SiO2を含有するCo-Cr-Ptターゲットの組成比率はCo-Cr-Ptに対してSiO2が5mol%以上、15mol%以下となる量であり、磁性層10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10の保磁力は4ｋOe以上8kOe未満である。
更に、記録層の保磁力を望ましくは5.5kOe以上、7.0kOe以下で磁気ヘッドの能力を生かす為にはSiO2のターゲット含有量を5mol%以上、15mol%以下にし、磁性層の膜厚を7以上17nmの範疇にすることが望ましい。
【００１４】
また、磁性層10を形成する際のアルゴンArに添加するCOまたはCO2は0.5〜6％の範疇で成膜することが望ましい。スパッタリング中に過多の酸素を十分に還元するためである。
【００１５】
図1に示した基板としてはいずれの材質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り、基板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如何望ましく、これ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。
【００１６】
図1に示した密着層2のとしては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、材質としてはニッケルNi系合金、コバルトCo系合金、アルミニウムAl系合金等いずれも使用が可能である。例えばニッケルタンタルNi40Ta、ニッケルタンタルジルコニウムNi30Ta10Zr、ニッケルアルミニウムNi30Al、ニッケルクロムNi30Cr、コバルトチタンCo20Ti,コバルトチタンCo50Ti,コバルトタンタルCo20Ta,アルミタンタル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。
【００１７】
図1に示した磁区固定層の結晶配向制御層3と、反強磁性層4と磁区固定エンハンス層5においては軟磁性層の磁区固定が目的であり、場合によってはAPC-SULのみで磁区固定層が無くても問題はない。結晶配項制御層としてはFCC構造を持ち、場合によってはBCC構造を取る材料でも可能で、例えばニッケル鉄NiFe(パーマロイ)、コバルト鉄CoFe,コバルトクロムCoCr等が上げられる。反強磁性材料としては一般的にマンガンMn系合金が用いられ、マンガンイリジウムMnIr,マンガン鉄FeMnなどが使用できる。磁区固定エンハス層は場合によっては割愛できる層であるが反強磁性層の結合力を強める働きをし、材料としてはコバルト鉄CoFe,ニッケル鉄NiFe,コバルトクロムCoCrなどを採用できる。
【００１８】
図1に示した磁区固定エンハンス層5上の軟磁性層6にお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Bsを持ち合わせておれば良く、Bsの値としては0.8T〜3.0Tの範疇で選択が可能である。膜厚及び構成としては単層以外で軟磁性層6の全体の厚みは50nm〜300nmにあり、構造としては磁区固定層を有するいわゆるPinned-APC（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。軟磁性層の材質としては高Bsであれば良く、例えばコバルトタンタルジリコニウムCoTaZr,コバルトニオブジルコニウムCoNbZr,コバルトタンタルニオブCoTaNb，コバルト鉄ボロンCoFeB,ニッケル鉄NiFe,鉄タンタル炭素FeTaC,鉄タンタルボロンFeTaB,鉄タンタル銅炭素FeTaCuC,鉄タンタル銅FeTaCu,等が上げられる。また、APC構造を構成するためこれらの積層間にルテニウムRu,銅Cu,炭素C,ルテニウムコバルトRuCo等の非磁性層を入れることが可能である。
【００１９】
図1に示した上層の軟磁性層6上の下地層としてのプリコート層8、結晶配向制御層9は該磁性層10の結晶粒径・結晶配向性を制御する目的でニッケル鉄NiFe,タンタルTa、タングステンW,ルテニウムRu,ルテニウムコバルトRuCo,銅Cu,チタンTi、コバルトチタンCoTi、アルミニウムチタンAlTiなどから選択でき、これらの組合わせ、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する以上、磁気ヘッドと軟磁性層6との距離が離れすぎてはRW特性に影響する為、下地層の全厚さは5nm〜20nmの範疇が望ましいと考えられる。
【００２０】
図1に示した磁性層としてはCoCrPt系に酸化物を添加したグラニュラー磁性膜、Co/Ptの超格子膜に酸化物を添加した超格子構造磁性膜等が採用でき、膜厚としては10nm〜20nm程度が好ましい。グラニュラー構造とは、酸化物等のマトリックスの中に磁性粒子が埋め込まれた構造をいう。ここではCo、Cr、Ptを含有する結晶粒間に二酸化シリコンの非磁性物を配置する。また、磁気特性であるHcは5ｋOe以上で磁気ヘッドとの組合わせにより、ノミナル値は変更されるが本発明では7ｋOeを目標として設定した。
【００２１】
図1に示した保護層11としてはカーボン膜を用いる。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及びカーボン膜には潤滑材を塗布する際の潤滑材の結合力を維持する為、窒素、水素等を添加する事が有用であり，潤滑層12としてはフッ素系液体潤滑材を使用できる。
【００２２】
以下に図1に示すような磁気記録媒体の製造方法について説明する。
上述した表面粗さの加工、洗浄、乾燥が成された基板を用い，図2に示すいわゆる連続多層スパッタリング装置にて順次スパッタリングによって成膜を行う。
【００２３】
図2の多層スパッタリング装置の構成は基板1を保持搬送する為のホルダー13と基板1を移載する機構をもつ、ロード/アンロードチャンバー15とホルダー13を移動する反転機構をもつコーナーチャンバー17a〜17dと成膜の為のターゲットを搭載し、磁気回路・スパッタ電源を付随したスパッタ電極18a〜18oとこれらをゲートバルブで仕切り、搬送、真空排気ポンプを持つプロセスチャンバー16からなり、基板1を保持したホルダー13はプロセスチャンバー16を順次移動しながら各層を形成して行く。ここでスパッタ電極18は各チャンバーに両面対向で2個ずつ配置され、基板1を搭載したホルダー13は対向したスパッタ電極18間に搬送され静止した状態で、プロセスチャンバー16付随するプロセスガスラインからArなどのガスが流され一定圧力に達した状態でスパッタリングによって各層が形成される。成膜にあたっては各チャンバーは全て高真空状態に保たれ、到達真空度は2×10-5Pa以下とした。また、成膜時のプロセスチャンバー16の圧力は0.5〜6Paの範囲で設定した。ちなみに磁性膜の成膜時には3Pa〜5Paの範疇で行うことが望ましい。 より、高性能化の為に基板へのバイアス電圧印加も行なわれる場合がある。
【００２４】
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・合金のスパッタは言うに及ばず、反応性スパッタ、RF-スパッタ、パルスDCスパッタなども採用が可能である。
【００２５】
保護層11の成膜においてはRF-CVD法にて形成するが、CVDを行なう原材料ガスとしてはエチレンガスに水素、窒素を一定量添加した状態でスパッタ電極18oにRF電力を印加するとともに基板バイアス機構にて基板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11を形成する。この特の保持圧力は2〜3Paでエチレンガスに5〜30％の水素と1〜3％の窒素ガスを添加し，保護層11の膜厚が3〜5nmとなるよう成膜時間とRF印加電力、基板バイアス電圧を調整した。
【００２６】
こうして、成膜された磁気記録媒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不定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。
【００２７】
本発明ではグラニュラー系垂直磁化膜の成膜方法に着目し、特に反応を律則する酸素の反応を抑制する効果のある物質の添加することを特徴とする。酸素を還元すると言う意味ではH2の存在が挙げられるが水素を加えた場合、反応によってOH、H2Oなど、磁性膜を成膜する上であってはならない物質の生成が懸念される。本発明では、このような事の無い物質の採用を行い、平衡反応を作り出し、安定性、再現性のある成膜プロセスを提供する事を可能とした。
（酸化炭素濃度に対する保磁力特性）
上記構成の媒体を以下の手順により、密着層2から下地層の結晶配向制御層9までを成膜し、磁性層10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。
【００２８】
まず、基板1としてはφ65mm×0.635mmｔの表面粗さRa:0.320nmの洗浄済みガラス基板を用い、これを上述の図2に示した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にてAr圧力1.25PaにてDC-Power：500ｗを投入し、膜厚30nmを形成した。以下、ガラス基板を用いて行なった結果を示しているが基板種としてガラスに限られることはない。
【００２９】
次に磁区固定層としてNiFe20、MnIr20、CoFe30を其々10nm,20nm,5nmと順次積層し、作成した。形成時のAr圧力はいずれも1Pa一定で行い、投入パワーは其々DCマグネトロンカソードに500ｗ、1ｋｗ、300ｗで行った。
【００３０】
次に軟磁性層6としてCo10Ta5Zrを100nm成膜後、Ruを1nm、更にCo10Ta5Zrを100nm成膜し,APC-SUL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にCoTaZrの場合2ｋｗ、Ruの場合100ｗとした。
【００３１】
下地層としてはTa、Ruの2層構造としTa:3nm、Ru:15nm一定で、成膜時のAr圧力は其々1Pa,4Paとし、順次積層した。
【００３２】
磁性層10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3.8Pa、膜厚は16nm一定となるようDC投入パワー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CoCrPt（18-17）+10mol%SiO2ターゲットである。其々に投入パワー500ｗ一定で行い,成膜速度から膜厚が16nmとなるよう成膜時間の調整を行った。スパッタに使用したガスはAr+CO,Ar＋CO2の他比較としてAr+O2で行い、其々Arに対するCO,CO2,O2の添加量を変化させ、磁気特性に及ぼす影響と最適添加量を確認した。
【００３３】
この後、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,窒素量を其々20％、2％一定で行い、DLC膜を形成した。膜厚は5nm一定とした。
このときの磁気特性を保磁力Hcで評価した結果を図4に示す。
【００３４】
横軸は其々のアルゴンガスに対する酸化炭素C0及びCO2の濃度で縦軸は磁気特性としてKerrHc（Oe）を示してある。この結果からO2添加では0.25％〜1％の間の狭い領域にピークを持ち添加量が増すに従い磁気特性は劣化することがわかる。これに対してCO,CO2を添加した場合には0.5％〜約6％の広い範囲で磁気特性が安定しており、プロセス裕度が大きいことが解る。
【００３５】
従って、本発明によれば、酸素ガスを混入したのスパッタリングによる磁性層の形成に比べ安定したプロセス構築が可能となる。
（磁気ヘッドの浮上特性）
上記酸化炭素の保磁力特性評価結果から最大保磁力を示すCO,CO2濃度が0.5〜6%であることがわかった。しかし、O2添加系の検討の中で酸素量が増すに従い、磁気記録媒体の磁気ヘッド浮上性は悪化し、磁気ヘッドが記録媒体の異常突起に当る確立が増すと考えられる。そこでここではCO2濃度を上記評価結果と同様に変化させた媒体についてその磁気ヘッドの浮上性を評価した。浮上性評価に用いた磁気ヘッドは浮上量8nmのグライドチェック用ヘッドで媒体との接触を感知する為ピエゾ素子を搭載し接触による信号からカウント数を割り出すことが出来る。この評価によって添加ガスの添加量の最適化が可能となる。サンプルの成膜にあたっては実施例1と同様に以下の手順で行った。
【００３６】
まず、基板1としてはφ65mm×0.635mmｔの表面粗さRa:0.320nmの洗浄済みガラス基板を用い、これを上述の図2に示した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にてAr圧力1.25PaにてDC-Power：500ｗを投入し、膜厚30nmを形成した。
【００３７】
次に磁区固定層としてNiFe20、MnIr20、CoFe30を其々10nm,20nm,5nmと順次積層し、作成した。形成時のAr圧力はいずれも1Pa一定で行い、投入パワーは其々直流DCマグネトロンカソードに500ｗ、1ｋｗ、300ｗで行った。
【００３８】
次に軟磁性層6としてCo10Ta5Zrを100nm成膜後、Ruを1nm、更にCo10Ta5Zrを100nm成膜し,APC-SUL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にCoTaZrの場合2ｋｗ、Ruの場合100ｗとした。
【００３９】
下地層としてはTa、Ruの2層構造としTa:3nm、Ru:15nm一定で、成膜時のAr圧力は其々1Pa,4Paとし、順次積層した。
【００４０】
磁性層10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3.8Pa、膜厚は16nm一定となるようDC投入パワー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CoCrPt（15-18）+8mol%SiO2ターゲットである。其々に投入パワー500ｗ一定で行い,成膜速度から膜厚が16nmとなるよう成膜時間の調整を行った。スパッタに使用したガスはAr＋CO2の他比較としてAr+O2で行い、其々Arに対するCO2,O2の添加量を変化させた。
【００４１】
この後、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,窒素量を其々20％、2％一定で行い、DLC膜を形成した。膜厚は3nm一定とした。
【００４２】
成膜された磁気記録媒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膜厚14オングストロームに塗布した後、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行っている。
【００４３】
これを浮上性評価用グライドテスターにて添加するガス濃度GASCONCENTRATION(％)に対する媒体の一面におけるヒットカウントGRIDPIEZONUMを測定して比較検討した。
この結果を図5に示す。
【００４４】
図5に見られるように酸素のみ添加の場合には1％を超すと大幅に浮上性が悪化していることがわかる。また、本発明のCO2添加では磁気特性の安定性と同期し大凡6％程度までの添加では良好な浮上性を示しており、図4の磁気特性と同様、従来に比べ大幅なプロセス安定性と品質安定性が確保できることがわかる。
（生産の安定性）
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1から最大保磁力を示すCO,CO2濃度が0.5〜6%であることからここではCO,CO2濃度を3%に固定し、30000枚相当の連続成膜を行い、安定性・再現性を磁気特性にて評価することとした。
【００４５】
サンプル作成に当っては以下の手順により、行った。
【００４６】
基板1としてはφ65mm×0.635mmｔの表面粗さRa:0.320nmの洗浄済みガラス基板を用い、これを上述の図2に示した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にてAr圧力1.25PaにてDC-Power：500ｗを投入し、膜厚30nmを形成した。
【００４７】
次に磁区固定層としてNiFe20、MnIr20、CoFe30を其々10nm,20nm,5nmと順次積層し、作成した。形成時のAr圧力はいずれも1Pa一定で行い、投入パワーは其々DCマグネトロンカソードに500ｗ、1ｋｗ、300ｗで行った。
【００４８】
次に軟磁性層6としてCo10Ta5Zrを100nm成膜後、Ruを1nm、更にCo10Ta5Zrを100nm成膜し,APC-SUL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にCoTaZrの場合2ｋｗ、Ruの場合100ｗとした。
【００４９】
下地層としてはTa、Ruの2層構造としTa:3nm、Ru:15nm一定で、成膜時のAr圧力は其々1Pa,4Paとし、順次積層した。
【００５０】
磁性層10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3.8Pa、膜厚は16nm一定となるようDC投入パワー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CoCrPt（18-17）+10mol%SiO2ターゲットである。其々に投入パワー500ｗ一定で行い,成膜速度から膜厚が16nmとなるよう成膜時間の調整を行った。スパッタに使用したガスはAr+3%CO、Ar＋3％CO2で行った。
【００５１】
この後、RF-CVDにて保護層11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,窒素量を其々20％、2％一定で行い、DLC膜を形成した。膜厚は5nm一定とした。
【００５２】
上記条件で連続成膜したときの枚数（NUMLAY）に対する磁気特性の保磁力Kerr  Hc（Oe）特性の変化を評価した。この結果を図6にしめす。図3に比較例としてO2添加で連続成膜した場合の保磁力特性を示した。
【００５３】
図6からも解るように本実施例で行った媒体の磁気特性：Hc(Oe)はほぼ7ｋOeを維持し、30000枚の連続成膜に於いても安定した再現性を示している。一方、SiO2の存在下でAr+O2を用いてスパッタリングした場合は、過酸素状態を作り出し、非平衡反応状態の中で成膜が行われ、初期から磁気特性Hcの変動が生じ、安定性、再現性の点で問題がある。
【００５４】
本発明によればCO,CO2添加系プロセスにより、平衡状態の反応性スパッタリングプロセスが確立でき、安定した、且つ再現性の良い磁気記録媒体を提供できる。本発明では、スパッタリング工程における注入ガスにより、保磁力特性の優れた磁性層を形成することが可能になるため、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でき、設備の選択肢に制限が課されない。これに伴いプロセスの裕度も広がり、生産性が向上する。また、CO,CO2の採用により、磁性膜形成プロセスが安定することは云うまでも無く、O2に比べ、真空排気ポンプ(この場合には一般的にターボ分子ポンプが採用される)の排気能力から、分子状態である為排気しやすく、排気速度も増し、且つ、真空チャンバー内構造物表面への吸着も緩和される為、チャンバー内部へのガス堆積による真空の質の確保が容易となると考えられ、より再現性の高い成膜を行うことが可能となる。
【００５５】
本発明は本実施例に限定されるものではなくいずれの酸化プロセスを伴う薄膜の形成にも適用が可能であり、従来にはない、安定した平衡状態の反応性薄膜形成方法として採用が可能である。また、磁気ヘッドと、本発明にかかる媒体を組み合わせ、磁気ヘッドにより、媒体面に対し垂直に磁気を記録することにより、磁気特性の優れた磁気記憶装置を実現させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の垂直磁気記録媒体の層構成概略図
【図２】本発明の実施例で用いた連続多層膜形成装置の概略図
【図３】酸素添加の場合の連続成膜時の磁気特性の変化特性
【図４】本発明のCO,CO2添加濃度と磁気特性の関係図
【図５】本発明のCO2添加濃度と酸素添加系の浮上性比較図
【図６】本発明のCO,CO2添加系の連続成膜安定性、再現性特性
【符号の説明】
【００５７】
1-基板、2-密着層、3-結晶配向制御層、4-反強磁性層，5-磁区固定エンハンス層、6-軟磁性膜、7-非磁性層、8-プリコート層、9-配向制御層、10-磁性層、11-保護層、12-潤滑層、13-基板ホルダー、14-ロードアンロードバッファチャンバー、15-ロードアンロードチャンバー、16-プロセスチャンバー、17a-d−コーナーチャンバー、18a-o−スパッタ電極
【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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