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JP2001195736A - Manufacturing method of magnetic recording medium - Google Patents

Manufacturing method of magnetic recording medium

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Publication number
JP2001195736A
JP2001195736A JP2000004741A JP2000004741A JP2001195736A JP 2001195736 A JP2001195736 A JP 2001195736A JP 2000004741 A JP2000004741 A JP 2000004741A JP 2000004741 A JP2000004741 A JP 2000004741A JP 2001195736 A JP2001195736 A JP 2001195736A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
layer
recording medium
magnetic recording
underlayer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000004741A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumiyoshi Kirino
文良 桐野
Nobuyuki Inaba
信幸 稲葉
Teruaki Takeuchi
輝明 竹内
Tomoko Sotani
朋子 曽谷
Tetsuo Mizumura
哲夫 水村
Koichiro Wakabayashi
康一郎 若林
Harumi Sakamoto
晴美 坂本
Takeshi Konuma
剛 小沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Maxell Ltd filed Critical Hitachi Maxell Ltd
Priority to JP2000004741A priority Critical patent/JP2001195736A/en
Publication of JP2001195736A publication Critical patent/JP2001195736A/en
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  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高密度記録可能な磁気記録媒体の製造方法を
提供する。 【解決手段】 本発明の磁気記録媒体の製造方法では、
共鳴吸収によりプラズマを発生させ、バイアス電圧を印
加してプラズマをターゲット方向に引き込み、かつター
ゲット粒子を基板方向に引き込む。その際、ターゲット
粒子の運動エネルギーを揃え、そのエネルギーを精密に
制御することができる。この方法を磁気記録媒体の製造
に用いることにより、磁性層の結晶配向性、結晶成長の
方位、結晶構造、粒子径などを制御することができ、他
の層からの物質拡散を抑制できるため、磁性層の磁気的
特性を向上できる。また、保護層は磁性層を均一に被覆
する緻密な膜形成ができるため、膜厚を薄くすることが
できる。したがって、40Gbits/inchを超
える磁気記録媒体を製造することが可能になる。
(57) [Problem] To provide a method of manufacturing a magnetic recording medium capable of high density recording. SOLUTION: In the method for manufacturing a magnetic recording medium of the present invention,
Plasma is generated by resonance absorption, and a bias voltage is applied to draw the plasma toward the target and draw the target particles toward the substrate. At that time, the kinetic energy of the target particles can be made uniform, and the energy can be precisely controlled. By using this method in the manufacture of a magnetic recording medium, the crystal orientation of the magnetic layer, the orientation of crystal growth, the crystal structure, the particle size, and the like can be controlled, and material diffusion from other layers can be suppressed. The magnetic characteristics of the magnetic layer can be improved. In addition, since the protective layer can form a dense film that uniformly covers the magnetic layer, the thickness can be reduced. Therefore, a magnetic recording medium exceeding 40 Gbits / inch 2 can be manufactured.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度記録に適し
た磁気記録媒体の製造方法、特に磁性層の極めて微小な
領域にビット情報を記録することができる磁気記録媒体
の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a magnetic recording medium suitable for high-density recording, and more particularly to a method of manufacturing a magnetic recording medium capable of recording bit information in a very small area of a magnetic layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の高度情報化社会の進展にはめざま
しいものがあり、各種形態の情報を取り扱うことができ
るマルチメディアが急速に普及してきている。マルチメ
ディアの一つとしてコンピュータ等に装着される磁気記
録装置が知られている。現在、磁気記録装置は、記録密
度を向上させつつ小型化する方向に開発が進められてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a remarkable progress in the advanced information society, and multimedia capable of handling various forms of information has been rapidly spreading. A magnetic recording device mounted on a computer or the like is known as one of multimedia. At present, magnetic recording devices are being developed in the direction of miniaturization while improving recording density.

【0003】磁気記録装置の高密度記録化を実現するた
めに、(1)磁気ディスクと磁気ヘッドとの距離を狭め
ること、(2)磁気記録媒体の保磁力を増大させるこ
と、(3)信号処理方法を高速化すること、(4)熱揺
らぎの小さい媒体を開発すること等が要望されている。
In order to realize high-density recording of a magnetic recording apparatus, (1) reducing the distance between a magnetic disk and a magnetic head, (2) increasing the coercive force of a magnetic recording medium, (3) signal There is a demand for speeding up the processing method and (4) developing a medium with small thermal fluctuation.

【0004】ところで、磁気記録媒体は基板上に磁性粒
子が集合してなる磁性層を有しており、磁気ヘッドによ
りいくつかの磁性粒子がまとまって同方向に磁化される
ことによって情報が記録される。それゆえ、高密度記録
を実現するには磁性層の保磁力の増大に加え、この磁性
層中で一度に同方向に磁化され得る最小面積、即ち磁化
反転が生じ得る単位面積を小さくする必要がある。磁化
反転単位面積を小さくするには、個々の磁性粒子を微細
化するか、あるいは磁化反転単位を構成する磁性粒子数
を減らすことが必要である。例えば、40Gbits/
inch(6.20Gbits/cm)を超える記
録密度を達成するためには、磁性粒子径を10nm以下
に制御することが必要とされている。また、磁性粒子を
微細化する際に粒子径のばらつきを低減するとともに、
熱揺らぎを小さくする対策も必要となってきている。こ
れらを実現する試みとして、例えば、米国特許第4、6
52、499号に開示されているように、基板と磁性層
との間にシード膜を設けることが提案されている。
[0004] A magnetic recording medium has a magnetic layer formed by aggregating magnetic particles on a substrate, and information is recorded by several magnetic particles being collectively magnetized in the same direction by a magnetic head. You. Therefore, in order to realize high-density recording, in addition to increasing the coercive force of the magnetic layer, it is necessary to reduce the minimum area that can be magnetized in the same direction at a time in the magnetic layer, that is, the unit area where magnetization reversal can occur. is there. In order to reduce the magnetization reversal unit area, it is necessary to reduce the size of each magnetic particle or to reduce the number of magnetic particles constituting the magnetization reversal unit. For example, 40 Gbits /
In order to achieve a recording density exceeding inch 2 (6.20 Gbits / cm 2 ), it is necessary to control the magnetic particle diameter to 10 nm or less. In addition, when minimizing the magnetic particles, while reducing the variation of the particle size,
Measures to reduce thermal fluctuations are also needed. Attempts to achieve these are described, for example, in U.S. Pat.
As disclosed in JP-A-52-499, it has been proposed to provide a seed film between a substrate and a magnetic layer.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
基板上にシード膜を介して磁性層を設ける方法では、磁
性層における磁性粒子径及びその分布を制御するには限
界があった。例えば、粒子径10nm前後の磁性層の磁
性粒子を得るために、シード膜材料、成膜条件、シード
膜の構造等を調整しても、粒子径分布はブロードであ
り、10nmの2倍程度に粗大化した粒子や、逆に、1
0nmの1/2程度に微細化した粒子がかなり混在して
いた。磁性粒子中、平均より大きな粒子径の磁性粒子
は、記録/再生の際にノイズの増大を引き起こし、平均
より小さな粒子径の磁性粒子は、記録/再生の際に熱揺
らぎを増大させることになる。また、様々な大きさの磁
性粒子が混在する結果、磁化反転の起きた領域と起きて
いない領域との境界線は全体として粗いジグザグのパタ
ーンを呈し、このこともまたノイズ増大の一因となって
いた。さらに、従来の磁気記録媒体の磁性層における磁
化反転単位を構成する磁性粒子数は、5〜10個分と比
較的多かった。
However, in the above-described method of providing a magnetic layer on a substrate via a seed film, there is a limit in controlling the magnetic particle diameter and its distribution in the magnetic layer. For example, in order to obtain magnetic particles of a magnetic layer having a particle diameter of about 10 nm, even if the seed film material, film formation conditions, structure of the seed film, and the like are adjusted, the particle diameter distribution is broad, and is about twice as large as 10 nm. Coarse particles or conversely, 1
Particles fined to about 1/2 of 0 nm were considerably mixed. Among the magnetic particles, a magnetic particle having a particle diameter larger than the average causes an increase in noise during recording / reproducing, and a magnetic particle having a particle diameter smaller than the average causes an increase in thermal fluctuation during recording / reproducing. . In addition, as a result of a mixture of magnetic particles of various sizes, the boundary line between the region where the magnetization reversal has occurred and the region where the magnetization reversal has not occurred exhibits a coarse zigzag pattern as a whole, which also contributes to an increase in noise. I was Further, the number of magnetic particles constituting the magnetization reversal unit in the magnetic layer of the conventional magnetic recording medium was relatively large, from 5 to 10.

【0006】また、高密度記録のため磁気ヘッドと磁気
記録媒体の磁性層の間隔については、15nm以下に狭
めることが検討されている。一般に基板表面には傷や粗
い凹凸が存在し、そのために基板上に膜を積層して作製
した磁気記録媒体表面には、基板に由来する粗い凹凸が
生じていた。磁気記録媒体と磁気ヘッドとの距離を狭め
ると、このような粗い凹凸のために磁気ヘッドが安定し
て浮上できず、記録再生特性が低下したり、磁気ヘッド
が磁気記録媒体に衝突してその双方が損傷したりすると
いう問題が生じていた。そのため、基板表面の粗さに影
響されずに平坦な膜を形成する技術が要望されている。
[0006] Further, it has been studied to reduce the distance between the magnetic layer of the magnetic head and the magnetic recording medium to 15 nm or less for high-density recording. Generally, scratches and rough irregularities exist on the surface of the substrate, and therefore, rough irregularities derived from the substrate are generated on the surface of the magnetic recording medium manufactured by laminating films on the substrate. If the distance between the magnetic recording medium and the magnetic head is reduced, the magnetic head cannot stably fly due to such rough irregularities, deteriorating the recording / reproducing characteristics, or causing the magnetic head to collide with the magnetic recording medium. The problem that both were damaged occurred. Therefore, there is a demand for a technique for forming a flat film without being affected by the roughness of the substrate surface.

【0007】一方、磁気ヘッドと磁性層の間隔が狭めら
れるに従って、磁性層を磁気ヘッドからの衝撃や使用環
境から保護する必要性がますます高くなる。それゆえ、
磁性膜を保護するための保護膜を一層均一で欠損が生じ
ないように形成することが必要とされている。しかしな
がら、磁気ヘッドと磁性層との15nm以下の間隔を実
現するためには、磁性層上に形成される保護膜は5nm
以下の膜厚にする必要がある。従来のDCスパッタ法や
マグネトロンスパッタ法を用いて炭素保護膜を5nm以
下に成膜しようとしても、炭素保護膜がアイランド状に
しか形成されないか、保護膜に空孔やクラックなどの欠
陥が生じるために、磁気記録媒体の表面を保護膜により
完全に覆うことができなかった。それゆえ、磁性層に腐
食が発生したり、ヘッドクラッシュなどにより磁性層が
物理的損傷を受けたりする場合があった。
On the other hand, as the distance between the magnetic head and the magnetic layer is reduced, the necessity of protecting the magnetic layer from the impact from the magnetic head and the environment in which the magnetic layer is used increases. therefore,
It is necessary to form a protective film for protecting the magnetic film so as to be more uniform and not to cause defects. However, in order to realize a distance of 15 nm or less between the magnetic head and the magnetic layer, the protective film formed on the magnetic layer must have a thickness of 5 nm.
It is necessary to have the following film thickness. Even if the carbon protective film is formed to a thickness of 5 nm or less by using the conventional DC sputtering method or magnetron sputtering method, the carbon protective film is formed only in an island shape, or defects such as holes and cracks occur in the protective film. In addition, the surface of the magnetic recording medium could not be completely covered with the protective film. Therefore, the magnetic layer may be corroded, or the magnetic layer may be physically damaged due to a head crash or the like.

【0008】そこで、本発明の第1の目的は、磁性層に
おける磁性粒子径を微細化し、磁性粒子径の分散を抑制
することにより、低ノイズ、低熱揺らぎ、ならびに低熱
減磁の磁気記録媒体の製造方法を提供することにある。
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a magnetic recording medium having low noise, low thermal fluctuation and low thermal demagnetization by reducing the magnetic particle diameter in the magnetic layer and suppressing the dispersion of the magnetic particle diameter. It is to provide a manufacturing method.

【0009】本発明の第2の目的は、磁性層の結晶配向
性を制御することにより、高密度磁気記録に適した磁気
記録媒体の製造方法を提供することにある。
A second object of the present invention is to provide a method for manufacturing a magnetic recording medium suitable for high-density magnetic recording by controlling the crystal orientation of the magnetic layer.

【0010】本発明の第3の目的は、磁性粒子間の磁気
的相互作用を低減することにより、記録や消去時の磁化
反転単位を低減し、高密度記録に好適な磁気記録媒体の
製造方法を提供することにある。
A third object of the present invention is to provide a method for manufacturing a magnetic recording medium suitable for high-density recording by reducing the magnetic interaction between magnetic particles to reduce the unit of magnetization reversal during recording or erasing. Is to provide.

【0011】本発明の第5の目的は、平坦な膜を積層し
て構成される磁気記録媒体、さらには、磁気記録媒体の
磁性層表面を均一な膜厚で覆う超薄膜の保護層を備える
磁気記録媒体の製造方法を提供することにある。
A fifth object of the present invention is to provide a magnetic recording medium constituted by laminating flat films, and an ultra-thin protective layer for covering the magnetic layer surface of the magnetic recording medium with a uniform thickness. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a magnetic recording medium.

【0012】さらに、本発明の第6の目的は、40Gb
its/inchを超える超高密度磁気記録媒体の製
造方法を提供することにある。
Further, a sixth object of the present invention is to provide a 40 Gb
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an ultra-high density magnetic recording medium exceeding it / inch 2 .

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様に従
えば、剛性を有する基板上に、情報を記録するための磁
性層と、保護層とを備える磁気記録媒体の製造方法であ
って、共鳴吸収によりプラズマを発生させ、発生したプ
ラズマをターゲットに衝突させてターゲット粒子をスパ
ッタさせ、上記基板と上記ターゲットの間にバイアス電
圧を印加することにより、スパッタしたターゲット粒子
を上記基板上に誘導しつつ堆積させて上記磁性層及び上
記保護層の少なくとも一層を形成することを特徴とする
磁気記録媒体の製造方法が提供される。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a magnetic recording medium comprising a magnetic layer for recording information and a protective layer on a rigid substrate. Then, a plasma is generated by resonance absorption, the generated plasma collides with a target to sputter target particles, and a bias voltage is applied between the substrate and the target, whereby the sputtered target particles are deposited on the substrate. A method for manufacturing a magnetic recording medium is provided, wherein at least one of the magnetic layer and the protective layer is formed by depositing while guiding.

【0014】本発明の磁気記録媒体の製造方法を、図8
を用いて以下に説明する。図8は、ECR(Electron
Cyclotron Resonance)スパッタ装置80の概略断面図
である。
FIG. 8 shows a method of manufacturing a magnetic recording medium according to the present invention.
This will be described below with reference to FIG. FIG. 8 shows an ECR (Electron
1 is a schematic sectional view of a (cyclotron resonance) sputtering apparatus 80.

【0015】ECRスパッタ装置80は、プラズマが発
生する第1チャンバ81と、第1チャンバ81の上方に
連結された環状のターゲット70と、ターゲット70の
上方に連結された第2チャンバ83とを主に有する。第
1チャンバ81は、石英製の円筒管であり、軸方向の上
方及び下方に一対のコイル64、66がそれぞれ周回し
て設けられている。第1チャンバ81には、マイクロ波
発生器74が導入管を介して連結されており、導入管は
第1チャンバ81のコイル64と66との間に連結され
ている。第2チャンバ83は金属製の真空チャンバであ
り、その頂部には、ターゲット70から叩き出された粒
子を堆積させる基板68が設置されている。さらに、第
2チャンバ83の上方には、印加されたバイアスにより
引き出されたプラズマを収束させる(発散を抑制させ
る)ためのコイル62が設けられている。ターゲット7
0と第2チャンバ83内に設置された基板68は、バイ
アス電圧が印加できるように、電源90に接続されてい
る。
The ECR sputtering apparatus 80 mainly includes a first chamber 81 in which plasma is generated, an annular target 70 connected above the first chamber 81, and a second chamber 83 connected above the target 70. To have. The first chamber 81 is a cylindrical tube made of quartz, and is provided with a pair of coils 64 and 66 circling upward and downward in the axial direction, respectively. A microwave generator 74 is connected to the first chamber 81 via an introduction tube, and the introduction tube is connected between the coils 64 and 66 of the first chamber 81. The second chamber 83 is a vacuum chamber made of metal, on the top of which a substrate 68 for depositing particles hit from the target 70 is installed. Further, a coil 62 for converging (suppressing divergence) the plasma extracted by the applied bias is provided above the second chamber 83. Target 7
0 and the substrate 68 installed in the second chamber 83 are connected to a power supply 90 so that a bias voltage can be applied.

【0016】第1チャンバ81内部、ターゲット70の
内側及び第2チャンバ内部は連通され、外部から閉塞さ
れている。装置動作時に不図示の真空ポンプにより、第
1チャンバ81内部、ターゲット70内側及び第2チャ
ンバ83内部の共有する空間を減圧すると共に、第1チ
ャンバ81内に不図示のガス供給口を介して気体(例え
ばAr)を導入する。次いで、装置内部にコイル64及
び66を用いて一定の磁界を印加する。この磁界によっ
て、装置内部に存在する自由電子は、磁界軸を右回りに
サイクロトロン運動する。この電子サイクロトロン運動
の角振動数は、例えば、電子密度が1010cm−3
度である場合には、約10Hz程度であり、マイクロ
波領域の角振動数となる。この磁場内にマイクロ波発生
器74から、発生したマイクロ波を導入すると、マイク
ロ波は電子のサイクロトロン運動と共鳴し、そのマイク
ロ波のエネルギーが電子に吸収される(便宜上、ここで
は、この現象を共鳴吸収という)。この共鳴吸収によっ
て電子は高エネルギーを得て加速され、気体に衝突して
その気体の電離を引き起こし、高エネルギーを有するE
CRプラズマ76を第1チャンバ81内に発生させる。
ここで、電子には共鳴吸収により一定レベルのエネルギ
ーが与えられるので、電子のエネルギー状態も又、一定
の高エネルギーレベルにある。このような電子を気体に
衝突させてプラズマを発生させるため、このプラズマを
構成する粒子は高エネルギーであると共に、放電などに
より発生する通常のプラズマに比べて各粒子のエネルギ
ーが揃い、エネルギー分布の狭いプラズマが得られる。
プラズマの発生位置の上方にある環状のターゲット70
と基板68の間には、バイアス電圧が印加されているた
め、発生したプラズマはターゲット70に向かって引き
出され、ターゲット70に衝突してターゲット粒子を叩
き出す。この際に、バイアス電圧を変化させることによ
って、ターゲット70に衝突するプラズマの運動エネル
ギー、ひいてはプラズマによって叩き出されたターゲッ
ト粒子の運動エネルギーを精密に制御することが可能と
なる。このようにしてエネルギーが制御されたターゲッ
ト粒子は、図示したようにターゲット粒子の流れ72と
して基板68に向かい、基板68上に均質にかつ等しい
膜厚で堆積する。
The inside of the first chamber 81, the inside of the target 70 and the inside of the second chamber are communicated with each other and are closed from the outside. During operation of the apparatus, a shared space inside the first chamber 81, inside the target 70 and inside the second chamber 83 is decompressed by a vacuum pump (not shown), and gas is supplied into the first chamber 81 through a gas supply port (not shown). (For example, Ar) is introduced. Next, a constant magnetic field is applied to the inside of the device using the coils 64 and 66. Due to this magnetic field, free electrons existing inside the device perform cyclotron motion clockwise around the magnetic field axis. For example, when the electron density is about 10 10 cm −3 , the angular frequency of the electron cyclotron motion is about 10 9 Hz, which is an angular frequency in a microwave region. When the generated microwave is introduced from the microwave generator 74 into this magnetic field, the microwave resonates with the cyclotron motion of the electrons, and the energy of the microwave is absorbed by the electrons (for convenience, here, this phenomenon is referred to as a phenomenon). Called resonance absorption). Due to this resonance absorption, the electrons gain high energy and are accelerated, collide with the gas and cause ionization of the gas, and the high energy E
A CR plasma 76 is generated in the first chamber 81.
Here, since a certain level of energy is given to the electrons by resonance absorption, the energy state of the electrons is also at a certain high energy level. Since such electrons collide with the gas to generate plasma, the particles that make up the plasma have high energy, and the energy of each particle is more uniform than that of normal plasma generated by discharge, etc. A narrow plasma is obtained.
An annular target 70 above the plasma generation position
Since a bias voltage is applied between the substrate and the substrate 68, the generated plasma is drawn out toward the target 70 and collides with the target 70 to strike out target particles. At this time, by changing the bias voltage, it becomes possible to precisely control the kinetic energy of the plasma colliding with the target 70 and, moreover, the kinetic energy of the target particles struck out by the plasma. The target particles whose energy is controlled in this manner are directed to the substrate 68 as a flow 72 of the target particles as shown in the figure, and are deposited on the substrate 68 with a uniform thickness.

【0017】上記のようなECRスパッタ法を磁気記録
媒体の製造に用いると、材料や成膜条件を適切に選択す
ることで、形成する薄膜の密度、表面の平坦性、結晶配
向性、結晶成長の方位、結晶構造、結晶粒子径のいずれ
も所望の値に制御することができる。また、このECR
スパッタ法を用いると、2層以上の薄膜を形成する場合
には薄膜相互の物質拡散を抑制することができる。例え
ば、磁性層上にこの方法で保護層を形成すれば、磁性層
の磁気的特性が磁性粒子の成分の保護層への拡散によっ
て損なわれるのを防ぐことができる。加えて、この手法
を用いると、形成された薄膜中の結晶欠陥を低減するこ
とができる。そのため、緻密な膜形成ができ、かつ一定
の方位へ強く配向した結晶が得られる。
When the above-mentioned ECR sputtering method is used for manufacturing a magnetic recording medium, the density, surface flatness, crystal orientation, and crystal growth of a thin film to be formed can be properly selected by selecting a material and film forming conditions. , Crystal structure, and crystal particle diameter can be controlled to desired values. Also, this ECR
When a sputtering method is used, when two or more thin films are formed, material diffusion between the thin films can be suppressed. For example, if a protective layer is formed on a magnetic layer by this method, the magnetic properties of the magnetic layer can be prevented from being impaired by the diffusion of the components of the magnetic particles into the protective layer. In addition, the use of this technique can reduce crystal defects in the formed thin film. For this reason, a dense film can be formed and a crystal which is strongly oriented in a certain direction can be obtained.

【0018】電子を共鳴吸収により励起するには、マイ
クロ波以外の領域の電磁波を用いることも可能である
が、マイクロ波を用いることが好ましい。さらに、プラ
ズマ及びターゲット粒子の運動エネルギーを一定の値に
制御するためのバイアス電源として、無線周波数(R
F)の交流電源又は直流電源(DC)を用いることが好
ましい。例えば、カーボンなど導電性の材料をECRス
パッタする場合にはDC電源、酸化ケイ素など不導体の
材料をECRスパッタする場合にはRF電源をそれぞれ
用いることができる。
In order to excite electrons by resonance absorption, it is possible to use electromagnetic waves in a region other than microwaves, but it is preferable to use microwaves. Further, as a bias power source for controlling the kinetic energy of the plasma and the target particles to a constant value, a radio frequency (R
It is preferable to use the AC power supply or the DC power supply (DC) of F). For example, a DC power supply can be used for conducting ECR sputtering of a conductive material such as carbon, and an RF power supply can be used for carrying out ECR sputtering of a nonconductive material such as silicon oxide.

【0019】本明細書において、共鳴吸収とは、外力の
作用を受け特定の角振動数で周期運動をしている粒子の
角振動数と、外部から入射する電磁波の振動数とがほぼ
一致している場合に、周期運動をしている粒子がその電
磁波のエネルギーを吸収し、その粒子の周期運動におけ
る振幅、すなわち、その粒子の有するエネルギーが著し
く増大する現象をいう。
In the present specification, the resonance absorption means that the angular frequency of a particle that periodically moves at a specific angular frequency under the action of an external force substantially coincides with the frequency of an electromagnetic wave incident from the outside. In this case, a particle that moves in a periodic motion absorbs the energy of the electromagnetic wave, and the amplitude in the periodic motion of the particle, that is, a phenomenon in which the energy of the particle significantly increases.

【0020】本発明の第2の態様に従えば、剛性を有す
る基板上に、下地層と、情報を記録するための磁性層と
を備える磁気記録媒体の製造方法であって、共鳴吸収に
よりプラズマを発生させ、発生したプラズマをターゲッ
トに衝突させてターゲット粒子をスパッタさせ、上記基
板と上記ターゲットの間にバイアス電圧を印加すること
により、スパッタしたターゲット粒子を上記基板上に誘
導しつつ堆積させて上記下地層を形成することを特徴と
する磁気記録媒体の製造方法が提供される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a magnetic recording medium comprising an underlayer and a magnetic layer for recording information on a rigid substrate, comprising the steps of: Is generated, and the generated plasma collides with the target to sputter the target particles, and a bias voltage is applied between the substrate and the target, so that the sputtered target particles are deposited while being guided on the substrate. There is provided a method for manufacturing a magnetic recording medium, comprising forming the underlayer.

【0021】本発明の第2の態様に従う製造方法では、
磁性層の形成に先立ち、上記のECRスパッタ法を用い
て下地層を形成する。下地層上に磁性層を形成すること
により、磁性層の結晶構造、結晶配向性、結晶粒子径、
粒子径分布、形成した膜の密度及び表面の平坦性の内の
少なくとも1つのパラメータをより精密に制御すること
ができる。それにより、超高密度記録が可能な磁気記録
媒体を製造することができる。
In the manufacturing method according to the second aspect of the present invention,
Prior to the formation of the magnetic layer, a base layer is formed by using the above-described ECR sputtering method. By forming the magnetic layer on the underlayer, the crystal structure, crystal orientation, crystal grain size,
At least one parameter among the particle size distribution, the density of the formed film and the flatness of the surface can be controlled more precisely. Thereby, a magnetic recording medium capable of ultra-high density recording can be manufactured.

【0022】下地層は、上記のECRスパッタ法を用い
て成膜することにより、粒子径の揃った結晶粒子からな
る結晶質部分と非晶質部分とから構成され、結晶粒子が
均一な幅の非晶質部分(結晶粒界部)で隔てられている
構造にすることが可能である。後述するように、磁性層
における磁性粒子間の磁気的相互作用を十分抑制するた
めには、この結晶粒界部の幅は0.5〜2nmが好まし
い。さらに、上記のECRスパッタ法を用いることによ
り、下地層の結晶粒子は一定の結晶方位に配向させるこ
とができる。下地層の構造は、上記のECRスパッタ法
を用いると、材料や成膜条件を変化させることによっ
て、結晶粒子径や粒界部の幅、結晶配向性などを制御で
き、所望の構造に形成できる。例えば、後述する実施例
では、六角形状の結晶粒子が結晶粒界部を介してハニカ
ム状に規則的に配列した下地層を形成することができ
た。1つの結晶粒子の周囲に析出している結晶粒子の数
は5.9〜6.1個で、極めて規則的なハニカム構造の
下地層を形成することができた。このような下地層は、
結晶粒子を酸化コバルト、酸化クロム、酸化マグネシウ
ム、酸化鉄若しくは酸化ニッケル、又は、それらの酸化
物の組み合わせで形成し、結晶粒界部を酸化ケイ素、酸
化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル若しくは酸
化亜鉛、又は、それらの酸化物の組み合わせで形成する
ことができる。このような下地層の膜厚は、2〜50n
mが好ましい。
The underlayer is formed by the above-mentioned ECR sputtering method, and is composed of a crystalline portion composed of crystal particles having a uniform particle diameter and an amorphous portion, and the crystal particles have a uniform width. It is possible to have a structure separated by an amorphous portion (a grain boundary portion). As described later, in order to sufficiently suppress the magnetic interaction between magnetic particles in the magnetic layer, the width of the crystal grain boundary is preferably 0.5 to 2 nm. Further, by using the above-mentioned ECR sputtering method, the crystal grains of the underlayer can be oriented in a certain crystal orientation. When the above-described ECR sputtering method is used, the structure of the underlayer can be controlled to a desired structure by changing the material and the film formation conditions to control the crystal grain diameter, the width of the grain boundary, the crystal orientation, and the like. . For example, in an example described later, a base layer in which hexagonal crystal grains were regularly arranged in a honeycomb shape via a crystal grain boundary portion could be formed. The number of crystal particles precipitated around one crystal particle was 5.9 to 6.1, and an underlayer having a very regular honeycomb structure could be formed. Such an underlayer is
Crystal grains are formed of cobalt oxide, chromium oxide, magnesium oxide, iron oxide or nickel oxide, or a combination of these oxides, and the crystal grain boundary portion is silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, tantalum oxide or zinc oxide, Alternatively, they can be formed using a combination of these oxides. The thickness of such an underlayer is 2 to 50 n.
m is preferred.

【0023】下地層として、上記の化合物で構成される
層以外にbcc構造あるいはB2構造を有する薄膜を用
いてもよい。特に、これらの構造の下地層には酸化マグ
ネシウム等の無機化合物や、クロム、ニッケル、クロム
合金又はニッケル合金を用いることができる。それらの
合金には、母元素のクロム又はニッケル以外に、クロ
ム、チタン、タンタル、バナジウム、ルテニウム、タン
グステン、モリブデン、バナジウム、ニオブ、ニッケ
ル、ジルコニウム若しくはアルミニウム、又は、それら
の元素を組み合わせたものが固溶しており、しかもこの
下地層は一定の方位に配向していることが好ましい。こ
のような下地層の膜厚は、2〜10nmが好ましい。
As the underlayer, a thin film having a bcc structure or a B2 structure may be used in addition to the layer composed of the above compound. In particular, an inorganic compound such as magnesium oxide, chromium, nickel, a chromium alloy, or a nickel alloy can be used for the underlayer having these structures. These alloys include chromium, titanium, tantalum, vanadium, ruthenium, tungsten, molybdenum, vanadium, niobium, nickel, zirconium or aluminum, or a combination of these elements, in addition to the base element chromium or nickel. It is preferable that the underlayer is oriented in a certain direction. The thickness of such an underlayer is preferably 2 to 10 nm.

【0024】磁性層形成の際は、上記のように構造を制
御した下地層上に、磁性層をエピタキシャル成長させる
ことが好ましい。その結果、得られた磁性層は下地層の
構造を反映しており、下地層の結晶粒子上に成長した磁
性粒子が、下地層の結晶粒界部上に成長した非磁性部分
に均一に隔てられた構造となる。そのため、磁性粒子間
の磁気的相互作用を低減でき、磁化反転単位を小さくす
ることが可能となる。また、磁性粒子の粒子径は下地層
の結晶粒子径と等しくなり、磁性粒子径の微細化及び粒
子径のばらつきの低減が可能になる。したがって、熱揺
らぎや熱減磁の小さい磁気記録媒体が得られる。後述す
る実施例では、磁性粒子径の分布における標準偏差
(σ)は、平均粒子径の8%以下となり、粒子径のばら
つきを小さくすることができた。さらに、磁性粒子を下
地層の結晶粒子上にエピタキシャル成長させることによ
って、一定の方位に結晶配向させることができる。後述
する実施例では、磁性層中のCoについて、高密度記録
に好適な(11.0)の結晶配向が得られた。さらに、
磁性層を上記の共鳴吸収を用いたスパッタ法で成膜する
と、磁性層の構造や配向性がより精密に制御でき、磁性
層の下地層からのエピタキシャル成長が促進されるの
で、従来のDCスパッタ法やマグネトロンスパッタ法で
形成した膜より高密度記録に好適である。
In forming the magnetic layer, it is preferable to epitaxially grow the magnetic layer on the underlayer whose structure is controlled as described above. As a result, the obtained magnetic layer reflects the structure of the underlayer, and the magnetic particles grown on the crystal grains of the underlayer are evenly separated by the non-magnetic portions grown on the crystal grain boundaries of the underlayer. Structure. Therefore, the magnetic interaction between the magnetic particles can be reduced, and the unit of magnetization reversal can be reduced. In addition, the particle size of the magnetic particles becomes equal to the crystal particle size of the underlayer, which makes it possible to reduce the size of the magnetic particles and reduce the variation in the particle size. Therefore, a magnetic recording medium with small thermal fluctuation and thermal demagnetization can be obtained. In the examples described later, the standard deviation (σ) in the distribution of the magnetic particle diameter was 8% or less of the average particle diameter, and the dispersion of the particle diameter could be reduced. Furthermore, the crystal grains can be oriented in a certain direction by epitaxially growing the magnetic grains on the crystal grains of the underlayer. In Examples described later, Co (11.0) crystal orientation suitable for high-density recording was obtained for Co in the magnetic layer. further,
When the magnetic layer is formed by the sputtering method using resonance absorption described above, the structure and orientation of the magnetic layer can be more precisely controlled, and the epitaxial growth of the magnetic layer from the underlayer is promoted. It is more suitable for high-density recording than a film formed by a magnetron sputtering method.

【0025】磁性層の材料は、コバルトを主体とした合
金であり、コバルトにクロム、白金、タンタル、ニオ
ブ、チタン、ケイ素、ホウ素、リン、パラジウム、バナ
ジウム、テルビウム、ガドリニウム、サマリウム、ネオ
ジウム、ジスプロシウム、ホロミウム若しくはユーロピ
ウム、又は、それらの元素の組み合わせを含んでいるこ
とが好ましい。磁性層にクロム、タンタル、ニオブ、チ
タン、ケイ素、ホウ素若しくはリン、又は、それらの組
み合わせを含むと、それらの元素はコバルト結晶粒子の
結晶粒界近傍あるいは粒界に析出(偏析)する。この偏
析によっても磁性粒子間の磁気的相互作用を減少させ得
る。
The material of the magnetic layer is an alloy mainly composed of cobalt. It preferably contains holmium or europium, or a combination of these elements. If the magnetic layer contains chromium, tantalum, niobium, titanium, silicon, boron or phosphorus, or a combination thereof, those elements precipitate (segregate) near or at the crystal grain boundaries of the cobalt crystal grains. This segregation can also reduce the magnetic interaction between the magnetic particles.

【0026】磁性層は、この他に、金属の結晶粒子が非
晶質相に取り囲まれて存在するグラニュラ構造の磁性膜
を用いてもよい。結晶粒子は、コバルト又はコバルトを
主体とする合金であり、ネオジウム、プラセオジウム、
イットリウム、ランタン、サマリウム、ガドリニウム、
テルビウム、ジスプロシウム、ホロミウム、白金若しく
はパラジウム、又は、それらの元素の組み合わせを含む
ことが好ましい。さらに、金属の結晶粒子を取囲むよう
に存在する非晶質部分は、酸化ケイ素、酸化アルミニウ
ム、酸化チタン、酸化亜鉛若しくは窒化ケイ素、又はそ
れらの化合物の組み合わせが好ましい。グラニュラ構造
の磁性膜では、この非晶質部分の存在によって上記の偏
析と同様に磁性粒子間の磁気的相互作用を低減できる。
As the magnetic layer, a magnetic film having a granular structure in which metal crystal grains are surrounded by an amorphous phase may be used. The crystal particles are cobalt or an alloy mainly containing cobalt, neodymium, praseodymium,
Yttrium, lanthanum, samarium, gadolinium,
It preferably contains terbium, dysprosium, holmium, platinum or palladium, or a combination of these elements. Further, the amorphous portion existing so as to surround the metal crystal particles is preferably silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, zinc oxide, silicon nitride, or a combination of these compounds. In the magnetic film having the granular structure, the presence of the amorphous portion can reduce the magnetic interaction between the magnetic particles as in the above-described segregation.

【0027】下地層は必要に応じて複数設けることがで
きる。例えば、下地層と磁性層の格子定数の差が大きい
場合には、その2層の中間の格子定数を有する層を間に
挿入すると、磁性層の良好なエピタキシャル成長を促進
することができる。この場合には、上記の下地層に加え
て、酸化マグネシウム層やクロム、ニッケルを主体とす
る合金層を介して磁性層を形成すればよい。(後述する
実施例では、複数の下地層を区別するために、下地層及
び制御層と記載した。)
A plurality of underlayers can be provided as necessary. For example, when the difference in lattice constant between the underlayer and the magnetic layer is large, inserting a layer having an intermediate lattice constant between the two layers can promote favorable epitaxial growth of the magnetic layer. In this case, the magnetic layer may be formed via a magnesium oxide layer or an alloy layer mainly composed of chromium or nickel in addition to the underlayer. (In the examples described later, the underlayer and the control layer are described to distinguish a plurality of underlayers.)

【0028】さらに、磁性層を外気から遮断したり、磁
気ヘッドから受ける衝撃から保護したりするために、上
記のECRスパッタ法を用いて、磁性層上(磁気ヘッド
と接触する側)に保護層を形成することができる。保護
層の膜厚は、前述のように高密度記録のために上限が存
在し、5nm以下である必要がある。上記のECRスパ
ッタ法を用いると、ターゲット粒子の運動エネルギーを
制御できるため、膜厚を薄くしても緻密で磁性層を均一
な厚さで被覆する保護層が形成できる。この方法で安定
した保護層形成を行うには1nm以上の膜厚があればよ
く、これは従来の10nmに比較して大変に薄くなって
いる。また、保護層が炭素膜の場合に上記のスパッタ法
を用いると、その炭素膜の密度は理論密度(空隙がなく
炭素原子が堆積した状態の密度)の60%以上となり、
従来の40〜50%に比較してより緻密な膜を形成する
ことが可能となる。また、その膜の硬度も従来のスパッ
タ法(RFマグネトロン法等)により形成した膜の2倍
以上である。
Further, in order to shield the magnetic layer from the outside air and protect the magnetic layer from an impact received from the magnetic head, a protective layer is formed on the magnetic layer (the side in contact with the magnetic head) by using the above-mentioned ECR sputtering method. Can be formed. As described above, the thickness of the protective layer has an upper limit for high-density recording, and needs to be 5 nm or less. When the above-described ECR sputtering method is used, the kinetic energy of the target particles can be controlled. Therefore, even if the film thickness is reduced, a dense protective layer that covers the magnetic layer with a uniform thickness can be formed. In order to form a stable protective layer by this method, a film thickness of 1 nm or more is required, which is extremely thin as compared with the conventional 10 nm. When the above-described sputtering method is used when the protective layer is a carbon film, the density of the carbon film is 60% or more of the theoretical density (the density in a state where carbon atoms are deposited without voids),
It becomes possible to form a denser film as compared with the conventional 40 to 50%. The hardness of the film is more than twice that of a film formed by a conventional sputtering method (such as an RF magnetron method).

【0029】保護層は、炭素薄膜であることが好まし
い。保護層の形成は、アルゴンを主体とする放電ガス雰
囲気中で行うことができる。アルゴンに窒素及び水素の
内より選ばれる少なくとも1種類のガスを含有させた混
合ガス雰囲気で保護層を形成することが好ましい。上記
混合ガスを用いて成膜すると、得られた薄膜中に窒素や
水素が含有され、これによって保護層である炭素薄膜の
緻密化を促進することができる。
The protective layer is preferably a carbon thin film. The formation of the protective layer can be performed in a discharge gas atmosphere mainly composed of argon. The protective layer is preferably formed in a mixed gas atmosphere in which argon contains at least one gas selected from nitrogen and hydrogen. When a film is formed using the above mixed gas, nitrogen and hydrogen are contained in the obtained thin film, whereby the densification of the carbon thin film serving as the protective layer can be promoted.

【0030】また、後述する実施例で原子間力電子顕微
鏡(AFM)による測定結果を示すように、ECRスパ
ッタ法で下地層を形成すると、基板表面の傷や粗い凹凸
に影響されずに、膜表面を平坦化することができる。一
方で、磁性層表面には、下地層上に磁性層をエピタキシ
ャル成長させることにより、下地層の結晶粒子上と結晶
粒界部上ではわずかに成長速度が異なることに由来す
る、微小で規則的な凹凸パターンが現れる。さらに、こ
の磁性層上にECRスパッタ法で保護層を形成すると、
保護層が磁性層表面を均一な膜厚で覆うため、保護層表
面は磁性層の規則的な凹凸パターンを反映した形状とな
る。この微小な凹凸パターンは、磁気ヘッドを磁気記録
媒体上で安定に浮上させるためのテクスチャとして有用
である。
Further, as shown in the measurement results by an atomic force electron microscope (AFM) in an example to be described later, when an underlayer is formed by ECR sputtering, the film can be formed without being affected by scratches or rough irregularities on the substrate surface. The surface can be flattened. On the other hand, on the surface of the magnetic layer, by growing the magnetic layer epitaxially on the underlayer, the growth rate is slightly different between the crystal grains of the underlayer and the crystal grain boundaries. An uneven pattern appears. Further, when a protective layer is formed on this magnetic layer by ECR sputtering,
Since the protective layer covers the surface of the magnetic layer with a uniform thickness, the surface of the protective layer has a shape reflecting a regular uneven pattern of the magnetic layer. This minute concavo-convex pattern is useful as a texture for causing the magnetic head to stably fly above the magnetic recording medium.

【0031】以上で述べた方法により、面記録密度が4
0Gbits/inchを超える高密度記録可能な磁
気記録媒体を製造できる。
According to the method described above, the areal recording density is 4
A magnetic recording medium capable of high-density recording exceeding 0 Gbits / inch 2 can be manufactured.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】本発明の磁気記録媒体の製造方法
を、以下の実施例を用いて具体的に説明する。ただし、
本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a magnetic recording medium according to the present invention will be specifically described with reference to the following examples. However,
The present invention is not limited to these examples.

【0033】[0033]

【実施例1】本実施例では、図1に示すように、基板1
上に、下地層2、格子定数を整合させるための制御層
3、磁性層4、及び保護層5をこの順で備えた磁気ディ
スク10を製造する方法、並びに得られた各層及び磁気
ディスクの特性測定結果について説明する。下地層2、
制御層3、及び保護層5の形成には前述のECRスパッ
タ法を用い、それぞれの層材料に対応したターゲット7
0を設置した前述のECRスパッタ装置80を用いた。
Embodiment 1 In this embodiment, as shown in FIG.
A method for manufacturing a magnetic disk 10 having a base layer 2, a control layer 3 for matching lattice constant, a magnetic layer 4, and a protective layer 5 in this order, and characteristics of each obtained layer and magnetic disk The measurement result will be described. Underlayer 2,
The control layer 3 and the protective layer 5 are formed using the above-described ECR sputtering method, and the target 7 corresponding to each layer material is used.
The above-described ECR sputtering apparatus 80 provided with a zero was used.

【0034】(1)下地層の形成 直径2.5inch(6.35cm)のガラス基板1
(68)上に、図8に示したECRスパッタ装置80を
用いて反応性ECRスパッタ法により、下地層2として
CoO−SiO膜を形成した。ターゲット70にはC
o−Si合金を、放電ガスにAr−O混合ガスをそれ
ぞれ用いた反応性ECRスパッタ法を実行した。スパッ
タ時のガス圧は3mTorr(約399Pa)、投入マ
イクロ波電力(2.98GHz)は1kWであった。ま
た、マイクロ波により励起されたプラズマ76により叩
き出されたターゲット粒子を基板1(68)方向に引き
込むために、RFバイアス電源90により、500Wの
RFバイアス電圧をターゲット70と基板1(68)の
間に印加した。このようなECRスパッタ法により下地
層であるCoO−SiO膜を膜厚20nmに形成し
た。
(1) Formation of Underlayer Glass substrate 1 having a diameter of 2.5 inch (6.35 cm)
(68) A CoO—SiO 2 film was formed as the base layer 2 on the ECR sputtering apparatus 80 shown in FIG. 8 by a reactive ECR sputtering method. C on the target 70
The o-Si alloy was subjected to a reactive ECR sputtering method using an Ar-O 2 mixed gas as a discharge gas. The gas pressure at the time of sputtering was 3 mTorr (about 399 Pa), and the input microwave power (2.98 GHz) was 1 kW. Further, in order to draw the target particles struck out by the plasma 76 excited by the microwave toward the substrate 1 (68), the RF bias power supply 90 applies an RF bias voltage of 500 W to the target 70 and the substrate 1 (68). Applied in between. By such an ECR sputtering method, a CoO—SiO 2 film as a base layer was formed to a thickness of 20 nm.

【0035】(2)下地層の組成分析、TEMによる観
察、μ−EDX分析及びX線回折法による解析 上述のように形成した下地層の組成は、蛍光X線を用い
たCoとSiの定量分析により、CoOとSiO
2:1の割合であることが分かった。
(2) Composition Analysis of Underlayer, Observation by TEM, μ-EDX Analysis and Analysis by X-ray Diffraction The composition of the underlayer formed as described above is determined by quantitative determination of Co and Si using fluorescent X-rays. Analysis showed a 2: 1 ratio of CoO to SiO 2 .

【0036】また、このCoO−SiO膜2の平面構
造を高分解能透過型電子顕微鏡(TEM)により明視野
で観察した。観察した像の概略を図2に示す。図に示す
ように、このCoO−SiO薄膜は正六角形の結晶粒
子12の集合体であり、結晶粒子12は互いに結晶粒界
部14を介して二次元に規則的に配列していた。次い
で、この薄膜の断面を観察したところ、この正六角形の
結晶粒子12は基板面に対して垂直方向に柱状の構造が
成長していることが観察された。即ち、CoO−SiO
膜全体がハニカム構造を有していることが分かった。
また、この柱状構造は、その成長方向において均一な粒
子径でエピタキシャル成長していることが分かった。
The planar structure of the CoO—SiO 2 film 2 was observed in a bright field using a high-resolution transmission electron microscope (TEM). FIG. 2 shows an outline of the observed image. As shown in the figure, the CoO—SiO 2 thin film was an aggregate of regular hexagonal crystal grains 12, and the crystal grains 12 were regularly arranged two-dimensionally via the crystal grain boundary portions 14. Next, when the cross section of the thin film was observed, it was observed that the regular hexagonal crystal grains 12 had a columnar structure growing in a direction perpendicular to the substrate surface. That is, CoO-SiO
It was found that the entire two films had a honeycomb structure.
Further, it was found that this columnar structure was epitaxially grown with a uniform particle diameter in the growth direction.

【0037】この膜の極微小領域のエネルギー分散型X
線分析(μ−EDX分析)を行った。その結果、結晶粒
子はCoOで、結晶粒界に存在しているのがSiO
あった。結晶粒子間の距離(粒界部の幅)は、0.5〜
1.0nmであった。
The energy dispersive X in the very small area of this film
Line analysis (μ-EDX analysis) was performed. As a result, the crystal grains were CoO, and SiO 2 was present at the crystal grain boundaries. The distance between crystal grains (the width of the grain boundary) is 0.5 to
1.0 nm.

【0038】下地層の構造をさらに詳しく調べるため
に、格子像観察を行った。それによると、CoOは結晶
質であり、SiOは非晶質であることが分かった。ま
た、格子定数を求めたところ、Coの値にほぼ等しかっ
た。
In order to examine the structure of the underlayer in more detail, a lattice image was observed. According to this, it was found that CoO was crystalline and SiO 2 was amorphous. When the lattice constant was determined, it was almost equal to the value of Co.

【0039】次に、先の下地層における薄膜表面のTE
M観察結果を用いて、結晶粒子径の分布及びある1つの
結晶粒子の周囲に存在している結晶粒子の数(以下、配
位粒子数と呼ぶ)を解析した。まず、結晶粒子径につい
ては、ランダムに選択した一辺が200nmの正方形中
に存在している粒子について調べたところ、平均粒子径
は10nmであった。粒子径の分布は正規分布をしてお
り、標準偏差を求めると0.5nmであった。次に、配
位粒子数については、ランダムに選択した500個の結
晶粒子について調べたところ、平均で6.01個であっ
た。このことは、結晶粒子の粒径のばらつきが少なく、
基板面に平行な面内で結晶粒子の正六角形がハニカム状
に極めて規則的に配列していることを示している。
Next, the TE of the surface of the thin film in the underlayer was determined.
Using the M observation results, the distribution of crystal particle diameters and the number of crystal particles existing around one crystal particle (hereinafter referred to as the number of coordinating particles) were analyzed. First, as for the crystal particle diameter, an average particle diameter was 10 nm when a particle randomly selected in a square having a side of 200 nm was examined. The distribution of the particle diameter was a normal distribution, and the standard deviation was 0.5 nm. Next, the number of coordinating particles was examined on 500 randomly selected crystal particles, and found to be 6.01 on average. This means that there is little variation in the crystal particle size,
This indicates that the regular hexagons of the crystal grains are very regularly arranged in a honeycomb shape in a plane parallel to the substrate surface.

【0040】この配位粒子数は、結晶粒子間の間隔に依
存して変化する。ここで、SiOは構造に規則性を持
たせる重要な役割を有しており、SiO濃度は形成す
る結晶粒子の間隔を決定していることが分かった。この
結晶粒子間の距離は、ターゲットの組成(CoとSiの
比、あるいはCoOとSiOの比等)を変化させるこ
とにより所望の値を容易かつ任意に選択することができ
る。例えば、CoO−SiO膜中のSiO濃度を多
くすると、この結晶粒子間距離は長くなる。しかし、S
iOが多量に存在するとCoOの析出成長が抑制され
るため、最大で2nm以上とすることは困難である。た
だし、基板温度を上げる等成膜プロセスを最適化するこ
とにより変化させることができる。一方、SiO濃度
を低くすると粒子間隔は狭くなる(結晶粒子どうしが接
近する)。それと同時に、粒子形状に乱れが観測され
た。配位粒子数は、7個程度と多い粒子があったり、逆
に4〜5個と少ない粒子が存在しており、ばらつきが大
きくなった。また、二次元の配列に乱れが生じ、ハニカ
ム構造が崩れているのが観察された。適当な結晶粒子間
隔範囲は0.5〜2nmであり、本実施例ではこれを実
現するようSiO濃度の制御を行った。
The number of coordinating particles changes depending on the distance between crystal grains. Here, SiO 2 has an important role to have regularity in the structure, SiO 2 concentration was found to determine the spacing of the crystal particles forming. A desired value of the distance between the crystal grains can be easily and arbitrarily selected by changing the composition of the target (the ratio of Co to Si or the ratio of CoO to SiO 2 ). For example, if the SiO 2 concentration in the CoO—SiO 2 film is increased, the distance between the crystal grains becomes longer. However, S
If iO 2 is present in a large amount, the precipitation growth of CoO is suppressed, so that it is difficult to make the thickness more than 2 nm. However, it can be changed by optimizing the film forming process such as raising the substrate temperature. On the other hand, when the SiO 2 concentration is lowered, the particle spacing becomes narrower (the crystal particles come closer to each other). At the same time, disturbances in the particle shape were observed. The number of coordinating particles was as large as about 7 or as small as 4 to 5 and the dispersion was large. Further, it was observed that the two-dimensional arrangement was disturbed and the honeycomb structure was broken. An appropriate range of the crystal grain interval is 0.5 to 2 nm, and in this embodiment, the SiO 2 concentration is controlled to realize this.

【0041】また、このCoO−SiO膜を通常のマ
グネトロンスパッタ法により形成し、ECRスパッタ法
により形成した場合と比較した。マグネトロンスパッタ
法により形成したCoO−SiO膜の構造を、TEM
による観察像を用いて前述のECRスパッタ法による膜
の場合と同様に解析した。その結果、平均粒子径は10
nmであり、粒子径分布は正規分布をしているものの、
標準偏差(σ)は1.2nmであり、ECRスパッタ法
により形成した膜の0.7nmに比較して粒子径のばら
つきが大きかった。また、配位粒子数を500個の結晶
粒子について調べたところ、平均6.30個であり、E
CRスパッタ法によるCoO−SiO膜の6.01個
に比べ規則性が低下していることが分かった。このよう
に、ECRスパッタ法を用いると、形成した下地層の構
造の規則性を大きく改善できることが分かった。
Further, this CoO—SiO 2 film was formed by a usual magnetron sputtering method, and compared with a case where the CoO—SiO 2 film was formed by an ECR sputtering method. The structure of the CoO—SiO 2 film formed by magnetron sputtering was
Was analyzed in the same manner as in the case of the above-mentioned film formed by the ECR sputtering method using the observation image obtained by the above-mentioned method. As a result, the average particle size was 10
nm and the particle size distribution is normally distributed,
The standard deviation (σ) was 1.2 nm, and the variation in particle diameter was larger than that of 0.7 nm of the film formed by the ECR sputtering method. When the number of coordinating particles was examined for 500 crystal particles, the average was 6.30.
It was found that the regularity was lower than that of 6.01 CoO—SiO 2 films formed by CR sputtering. As described above, it has been found that the regularity of the structure of the formed underlayer can be greatly improved by using the ECR sputtering method.

【0042】次に、この下地層であるCoO−SiO
膜の構造をX線回折法により解析した。得られた回折プ
ロファイルを図3に示す。これによると、2θ=62.
5°付近に下地層中のCoOの(220)の回折ピーク
が観測された。この他のピークは観測されなかった。こ
のことは、CoOが薄膜中で一方向にのみ結晶配向して
いることを示している。この結晶構造は、成膜条件や組
成の制御によって変化させることが可能である。すなわ
ち、配向性の制御が可能である。
Next, the underlayer CoO—SiO 2
The structure of the film was analyzed by X-ray diffraction. FIG. 3 shows the obtained diffraction profile. According to this, 2θ = 62.
A diffraction peak of (220) of CoO in the underlayer was observed around 5 °. No other peak was observed. This indicates that CoO is crystal-oriented only in one direction in the thin film. This crystal structure can be changed by controlling film forming conditions and composition. That is, the orientation can be controlled.

【0043】また、下地層の膜厚を100nm程度と厚
くした場合も、薄膜の場合と同様に結晶粒子径は一定で
あった。しかし、形成した30nmの下地層のうち基板
表面から20nmは、規則的なハニカム構造を持たない
初期成長層が観察され、安定した柱状構造を得るために
は、30nm程度の膜厚が必要であることがわかった。
3nm以下の膜厚では、成膜装置の都合上、安定して成
膜することが困難であり、また、100nm以上では成
膜に時間がかかるので製造上の制限がある。
Also, when the thickness of the underlayer was increased to about 100 nm, the crystal grain diameter was constant as in the case of the thin film. However, of the formed 30 nm underlayer, an initial growth layer having no regular honeycomb structure is observed at 20 nm from the substrate surface, and a film thickness of about 30 nm is required to obtain a stable columnar structure. I understand.
When the film thickness is 3 nm or less, it is difficult to form a stable film due to the convenience of a film forming apparatus.

【0044】(3)制御層の形成、TEMによる観察及
びX線回折法による解析 次に、下地層2であるCoO−SiO膜上に、下地層
2と磁性層4間の格子整合を調整するための制御層3と
して、ECRスパッタ法によりMgO膜を形成した。タ
ーゲット70にはMgOを、放電ガスとしてArをそれ
ぞれ用いた。スパッタ時のガス圧は3mTorr、投入
マイクロ波電力は1kWであった。また、マイクロ波に
より励起されたプラズマ76をターゲット70方向に引
き込むとともにターゲット粒子を基板1(68)方向に
引き寄せるために、500VのRFバイアス電圧をター
ゲット70と基板1(68)の間に印加した。このよう
なECRスパッタ法によりMgO膜を3nmの膜厚に形
成した。
(3) Formation of Control Layer, Observation by TEM and Analysis by X-ray Diffraction Next, the lattice matching between the underlayer 2 and the magnetic layer 4 is adjusted on the CoO—SiO 2 film as the underlayer 2. An MgO film was formed by an ECR sputtering method as a control layer 3 for performing the control. MgO was used for the target 70, and Ar was used as the discharge gas. The gas pressure at the time of sputtering was 3 mTorr, and the input microwave power was 1 kW. Further, an RF bias voltage of 500 V was applied between the target 70 and the substrate 1 (68) in order to draw the plasma 76 excited by the microwave toward the target 70 and to attract the target particles toward the substrate 1 (68). . An MgO film was formed to a thickness of 3 nm by such an ECR sputtering method.

【0045】上述のような手法により形成したMgO膜
は、化学量論組成からのずれが見られなかった。しか
も、TEMによる表面観察では、制御層3が下地層2で
あるCoO−SiO膜を反映したハニカム構造を有し
ていた。この観察像を用いて、500個の結晶粒子につ
いて配位粒子数を求めたところ、平均6.01個であっ
た。一方TEMによる断面観察では、下地層2の結晶粒
子からMgO膜がエピタキシャル成長していることが分
かった。また、X線回折法による解析ではMgOの(1
10)のみが観測され、制御層3中のMgOが強く結晶
配向していることがわかった。
In the MgO film formed by the above-described method, no deviation from the stoichiometric composition was observed. In addition, in the surface observation by TEM, the control layer 3 had a honeycomb structure reflecting the CoO—SiO 2 film as the underlayer 2. Using this observation image, the number of coordinating particles was determined for 500 crystal particles, and the average was 6.01. On the other hand, cross-sectional observation by TEM showed that the MgO film was epitaxially grown from the crystal grains of the underlayer 2. The analysis by X-ray diffraction method shows that MgO (1
Only 10) was observed, indicating that MgO in the control layer 3 was strongly crystallized.

【0046】(4)磁性層の形成 上記の制御層3であるMgO膜上に、磁性層4としてC
69Cr18Pt Ta膜をDCスパッタ法によ
り形成した。磁性層4の成膜中は、基板を300℃に加
熱した。ターゲットにはCo−Cr−Pt−Ta合金
を、スパッタガスにはArをそれぞれ使用した。スパッ
タ時のガス圧は3mTorr、投入DC電力は1kW/
150mmφであった。このようにしてCo69Cr
18Pt10Ta膜4を15nmの膜厚に形成した。
(4) Formation of Magnetic Layer On the MgO film as the control layer 3,
The o 69 Cr 18 Pt 1 0 Ta 3 film was formed by DC sputtering. The substrate was heated to 300 ° C. during the formation of the magnetic layer 4. A Co—Cr—Pt—Ta alloy was used for the target, and Ar was used for the sputtering gas. The gas pressure during sputtering is 3 mTorr, and the input DC power is 1 kW /
It was 150 mmφ. Thus, Co 69 Cr
An 18 Pt 10 Ta 3 film 4 was formed to a thickness of 15 nm.

【0047】(5)磁性層のTEMによる観察、格子像
観察、X線回折法による解析及び磁気特性測定 上述のように形成した磁性層4であるCo69Cr18
Pt10Ta膜の表面を、TEMにより観察した。そ
れによると、このCo69Cr18Pt10Ta
は、制御層3を介して下地層2であるCoO−SiO
膜のハニカム構造を反映し、同様のハニカム構造を有し
ていることがわかった。この表面観察像を用いて求めた
磁性粒子の平均粒子径は10nmであり、粒子径分布に
おけるσは0.6nmであった。このように、磁性層4
の磁性粒子は微細化して、かつ、粒子径のばらつきが小
さく、下地層2と同一の形態であることが分かった。次
に、500個の磁性粒子について配位粒子数を求めたと
ころ、平均6.01個で、先の制御層3であるMgO膜
における値とよく一致していた。このことは、磁性粒子
が、下地層2から制御層3を介して上方に正六角柱状に
連続して成長し、基板面と平行な面において、図2に示
したように正六角形が規則的に配列した構造(ハニカム
構造)を有していることを示している。
(5) Observation of the magnetic layer by TEM, lattice image observation, analysis by X-ray diffraction method and measurement of magnetic properties Co 69 Cr 18 which is the magnetic layer 4 formed as described above
The surface of the Pt 10 Ta 3 film was observed with a TEM. According to this, the Co 69 Cr 18 Pt 10 Ta 3 film is formed on the CoO—SiO 2
It was found that the film had a similar honeycomb structure, reflecting the honeycomb structure of the film. The average particle diameter of the magnetic particles determined using this surface observation image was 10 nm, and σ in the particle diameter distribution was 0.6 nm. Thus, the magnetic layer 4
It was found that the magnetic particles of (1) became finer and had a small variation in particle diameter, and had the same form as the underlayer 2. Next, when the number of coordinating particles was determined for 500 magnetic particles, the average was 6.01 and was in good agreement with the value in the MgO film as the control layer 3. This means that the magnetic particles continuously grow upward from the underlayer 2 via the control layer 3 in the form of a regular hexagonal prism, and the regular hexagonal shape is regular on the plane parallel to the substrate surface as shown in FIG. (Honeycomb structure).

【0048】次に、磁性層4であるCo69Cr18
10Ta膜形成後にこの積層体の断面構造をTEM
により観察した。その結果、下地層2、制御層3、及び
磁性層4の間にはそれぞれ格子のつながりが見られ、磁
性層4は制御層3からエピタキシャル成長していること
がわかった。特に、下地層2の結晶粒子からは制御層3
を介して磁性層中の磁性粒子まで良好な柱状組織が成長
していた。
Next, Co 69 Cr 18 P which is the magnetic layer 4
After the formation of the t 10 Ta 3 film, the cross-sectional structure of this laminated body was observed by TEM.
Was observed. As a result, a lattice connection was observed among the underlayer 2, the control layer 3, and the magnetic layer 4, and it was found that the magnetic layer 4 was epitaxially grown from the control layer 3. In particular, the control layer 3
And a good columnar structure had grown up to the magnetic particles in the magnetic layer.

【0049】また、格子像観察及び後述するX線回折の
結果によりCo69Cr18Pt Ta膜中の磁性
粒子は結晶質であり、一方、磁性粒子(結晶粒子)間の
境界部は、多結晶体であることが分かった。ここで、結
晶質の磁性粒子は下地層2であるCoO−SiO膜の
正六角形の結晶粒子であるCoO部分から制御層3を介
して成長しており、多結晶体の磁性粒子間の境界部は、
CoO−SiO膜の結晶粒界部に対応していることが
分かった。
[0049] The magnetic particles of Co 69 Cr 18 Pt 1 0 Ta 3 film as a result of the lattice image observed and described later X-ray diffraction is crystalline, while the interface between the magnetic particles (crystal particles) It was found to be polycrystalline. Here, the crystalline magnetic particles grow from the CoO-SiO 2 film, which is the base layer 2, from the CoO portions, which are regular hexagonal crystal particles, via the control layer 3. The department is
It was found that it corresponded to the crystal grain boundary part of the CoO—SiO 2 film.

【0050】Co69Cr18Pt10Ta膜中の磁
性粒子の境界部(多結晶体)は、磁性粒子部分と異な
り、非磁性体としての挙動を示す。この境界部は、磁性
粒子間に、0.5〜1.0nmの幅で存在しているた
め、隣り合う磁性粒子間の磁気的相互作用は弱められ
る。したがって、個々の磁性粒子(結晶粒子)が記録・
消去時の磁化反転に際し独立して挙動しやすくなり、磁
化反転単位をなす磁性粒子数即ち磁性膜面積を小さくす
ることが可能となった。
The boundary (polycrystalline) of the magnetic particles in the Co 69 Cr 18 Pt 10 Ta 3 film behaves as a non-magnetic material, unlike the magnetic particles. Since this boundary exists between magnetic particles with a width of 0.5 to 1.0 nm, the magnetic interaction between adjacent magnetic particles is weakened. Therefore, individual magnetic particles (crystal particles) are recorded and
It is easy to behave independently at the time of magnetization reversal at the time of erasing, and the number of magnetic particles constituting the unit of magnetization reversal, that is, the magnetic film area can be reduced.

【0051】また、X線回折法により、下地層2、制御
層3及び磁性層4の積層体の構造を解析した。得られた
X線回折プロファイルを図4に示す。図に示すように2
θ=62.5°付近の下地層2であるCoO−SiO
膜中のCoO及び制御層3中のMgOのピークに加え
て、2θ=72.5°付近に弱いピークが観測された。
TEMによる観察結果と合わせて考えると、この2θ=
72.5°付近のピークは磁性層4中のCoの(11.
0)であり、Coが強く配向していることがわかる。こ
のCoの(11.0)はよく知られているように高密度
磁気記録に好適な配向である。即ち、磁性層中の結晶粒
子においてはCoがこの方向に強く配向しており、所望
の結晶配向が磁性層において実現できたことを示してい
る。
The structure of the laminated body of the underlayer 2, the control layer 3, and the magnetic layer 4 was analyzed by the X-ray diffraction method. FIG. 4 shows the obtained X-ray diffraction profile. 2 as shown
CoO—SiO 2 that is the underlayer 2 near θ = 62.5 °
In addition to the peaks of CoO in the film and MgO in the control layer 3, a weak peak was observed around 2θ = 72.5 °.
Considering the observation result by TEM, this 2θ =
The peak around 72.5 ° corresponds to Co (11.
0), indicating that Co is strongly oriented. This Co (11.0) is an orientation suitable for high-density magnetic recording, as is well known. That is, in the crystal grains in the magnetic layer, Co is strongly oriented in this direction, indicating that the desired crystal orientation was realized in the magnetic layer.

【0052】この磁性層4であるCo69Cr18Pt
10Ta膜の磁気特性を測定した。得られた磁気特性
は、保磁力が4.0kOe、Isvが2.5×10
−16emu、M−Hループにおけるヒステリシスの角
型性の指標であるSが0.83、Sが0.89であ
り、良好な磁気特性を有していた。このように角型性を
示す指標が大きい(角型に近い)のは、磁性層4が制御
層3を介して、下地層2であるCoO−SiO薄膜の
結晶粒子及び結晶粒界部をそれぞれ反映した構造に成長
し、この結果、磁性粒子間の相互作用が低減された構造
が得られたためである。
The magnetic layer 4 of Co 69 Cr 18 Pt
The magnetic properties of the 10 Ta 3 film were measured. The obtained magnetic properties are as follows: coercive force is 4.0 kOe, Isv is 2.5 × 10
-16 emu, S, which is an index of the squareness of the hysteresis in the MH loop, was 0.83, and S was 0.89, indicating good magnetic properties. The reason why the index indicating the squareness is large (close to the square shape) is that the magnetic layer 4 passes through the control layer 3 to form the crystal grains and the crystal grain boundaries of the CoO—SiO 2 thin film as the underlayer 2. This is because a structure in which the interaction between the magnetic particles is reduced is obtained as a result of the growth of the respective structures.

【0053】ここで、磁性層であるCo69Cr18
10Ta膜をECRスパッタ法により形成し、本実
施例のDCスパッタ法による磁性層と同様にX線回折法
による解析を行った。すると、2θ=72.5°付近の
Coの(11.0)のピークがDCスパッタ法により形
成した場合よりも強くなり、かつ、ピークの半値幅も狭
くなった。したがって、磁性層の結晶性が向上し、所望
の配向がより強く得られたことが分かった。このよう
に、ECRスパッタ法と制御層とを組み合わせることに
より、磁性層の結晶性を大きく向上させることができ
た。その結果、さらに磁気異方性を増大させることがで
きた。
Here, the magnetic layer of Co 69 Cr 18 P
A t 10 Ta 3 film was formed by ECR sputtering, and analyzed by X-ray diffraction as in the case of the magnetic layer formed by DC sputtering in this example. As a result, the peak of (11.0) of Co near 2θ = 72.5 ° became stronger than when formed by the DC sputtering method, and the half-width of the peak became narrower. Therefore, it was found that the crystallinity of the magnetic layer was improved, and the desired orientation was more strongly obtained. As described above, by combining the ECR sputtering method and the control layer, the crystallinity of the magnetic layer could be greatly improved. As a result, the magnetic anisotropy could be further increased.

【0054】ここで、結晶格子定数の差をより小さくす
るため、制御層3であるMgO膜と磁性層4の間にCr
90Ru10合金層をさらに設けると、Cr90Ru
10合金層のない場合に比べて磁性層の結晶性がさらに
向上することが分かった。上記のCr90Ru10合金
層のない場合と同様のX線回折法による解析では、2θ
=72.5°付近のCoの(11.0)を示すピークの
強度が増し、ピーク形状もよりシャープになった。加え
て、保磁力が4.0kOeに増大し、角型性もSが0.
86、Sが0.93になった。このことから、制御層
をもう一層設けることにより、磁性層の配向性がさらに
精密に制御でき、保磁力も増大できることが分かった。
このように、用いる磁性層の材料、構造、組成により制
御層を二層以上にすることもできる。
Here, in order to further reduce the difference in crystal lattice constant, a Cr layer is formed between the MgO film as the control layer 3 and the magnetic layer 4.
When a 90 Ru 10 alloy layer is further provided, Cr 90 Ru
It was found that the crystallinity of the magnetic layer was further improved as compared with the case without the 10 alloy layer. In the same analysis by the X-ray diffraction method as in the case where the Cr 90 Ru 10 alloy layer is not provided, 2θ
= The intensity of the peak indicating (11.0) of Co near 72.5 ° increased, and the peak shape became sharper. In addition, the coercive force increases to 4.0 kOe, and the squareness of S is also increased to 0.4 kOe.
86, S was 0.93. From this, it was found that by providing another control layer, the orientation of the magnetic layer could be more precisely controlled and the coercive force could be increased.
As described above, two or more control layers can be provided depending on the material, structure, and composition of the magnetic layer to be used.

【0055】(5)保護層の形成 最後に保護層5として、ECRスパッタ法により炭素膜
を形成した。ターゲット70にはリング状カーボンター
ゲットを、放電ガスにはArをそれぞれ用いた。スパッ
タ時のガス圧は3mTorr、投入マイクロ波電力は1
kWであった。また、マイクロ波により励起されたプラ
ズマ76をターゲット70方向に引き込むとともにター
ゲット粒子を基板1(68)方向に引き寄せるために、
500VのDCバイアス電圧を印加した。このようなE
CRスパッタ法により保護層5である炭素膜を5nmの
膜厚に形成した。こうして、図1に示す構造の磁気ディ
スク10を得た。
(5) Formation of Protective Layer Finally, as the protective layer 5, a carbon film was formed by ECR sputtering. A ring-shaped carbon target was used for the target 70, and Ar was used for the discharge gas. The gas pressure during sputtering was 3 mTorr, and the input microwave power was 1
kW. Further, in order to draw the plasma 76 excited by the microwave toward the target 70 and draw the target particles toward the substrate 1 (68),
A DC bias voltage of 500 V was applied. Such an E
A carbon film as the protective layer 5 was formed to a thickness of 5 nm by CR sputtering. Thus, a magnetic disk 10 having the structure shown in FIG. 1 was obtained.

【0056】ここで、炭素膜の形成にECRスパッタ法
を用いたのは、RFスパッタ法やDCスパッタ法とは異
なり、2〜3nmの極薄膜でもピンホールがなく、しか
も、磁性層を均一な膜厚で覆う緻密な膜が得られるから
である。これに加えて、保護層の成膜時に磁性層の受け
るダメージが著しく小さいという利点もある。特に、4
0Gbits/inchを越える高密度記録を行う場
合、磁性層の膜厚は10nm以下とする必要がある。こ
の場合、成膜時に磁性層が受ける影響はますます顕著に
なるので、ECRスパッタ法は超高密度磁気記録用の保
護層の成膜に大変有効である。
Here, the ECR sputtering method is used to form the carbon film, unlike the RF sputtering method or the DC sputtering method, in which an extremely thin film having a thickness of 2 to 3 nm has no pinholes and the magnetic layer is formed uniformly. This is because a dense film covered with the film thickness can be obtained. In addition to this, there is an advantage that damage to the magnetic layer when forming the protective layer is extremely small. In particular, 4
When performing high-density recording exceeding 0 Gbits / inch 2 , the thickness of the magnetic layer needs to be 10 nm or less. In this case, the influence of the magnetic layer upon film formation becomes more and more remarkable, and the ECR sputtering method is very effective for forming a protective layer for ultra-high density magnetic recording.

【0057】(6)磁気ディスクの評価 さらに、上述のように形成した保護層5の上に潤滑剤を
塗布して磁気ディスク10を完成させた。同様のプロセ
スにより複数枚の磁気ディスク10を作製し、それらを
磁気記録装置に組み込んだ。本実施例で用いた磁気記録
装置の概略構成を図5及び図6に示す。図5は磁気記録
装置60の上面の図であり、図6は、図5の破線A―
A’における磁気記録装置60の断面図である。記録用
磁気ヘッドとして、2.1Tの高飽和磁束密度を有する
軟磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッドを用いた。磁気ギャッ
プは0.12μmであった。再生のためにデュアルスピ
ンバルブ型の巨大磁気抵抗効果を有する磁気ヘッドを用
いた。記録用磁気ヘッド及び再生用磁気ヘッドは一体化
されており、図5及び図6では磁気ヘッド53として示
した。この一体型の磁気ヘッド53は磁気ヘッド用駆動
系54により制御される。複数の磁気ディスク10は、
回転駆動系51のスピンドル52により、同軸回転され
る。磁気ヘッド面と磁気ディスク10との距離は15n
mに保った。このディスクに40Gbits/inch
に相当する信号を記録して、ディスクのS/Nを評価
したところ、32dBの再生出力が得られた。
(6) Evaluation of Magnetic Disk Further, a lubricant was applied on the protective layer 5 formed as described above to complete the magnetic disk 10. A plurality of magnetic disks 10 were manufactured by the same process, and these were assembled in a magnetic recording device. FIGS. 5 and 6 show a schematic configuration of the magnetic recording apparatus used in the present embodiment. FIG. 5 is a top view of the magnetic recording device 60, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view of the magnetic recording device 60 at A ′. As a recording magnetic head, a thin film magnetic head using a soft magnetic film having a high saturation magnetic flux density of 2.1 T was used. The magnetic gap was 0.12 μm. For reproduction, a magnetic head having a giant magnetoresistance effect of a dual spin valve type was used. The magnetic head for recording and the magnetic head for reproduction are integrated, and are shown as a magnetic head 53 in FIGS. The integrated magnetic head 53 is controlled by a magnetic head drive system 54. The plurality of magnetic disks 10
It is coaxially rotated by the spindle 52 of the rotation drive system 51. The distance between the magnetic head surface and the magnetic disk 10 is 15n
m. 40Gbits / inch on this disc
When a signal corresponding to 2 was recorded and the S / N of the disk was evaluated, a reproduction output of 32 dB was obtained.

【0058】ここで、磁気力顕微鏡(MFM)により磁
化反転単位を測定したところ、粒子2〜3個であり、従
来の5〜10個に比較して十分に小さいことがわかっ
た。これと共に、磁化反転領域の境界部分に相当するジ
グザグパターンも従来の磁気ディスクより著しく小さか
った。また、熱揺らぎや熱による減磁も発生しなかっ
た。これは、磁性層の磁性粒子径のばらつきが小さくな
ったことに起因している。また、このディスクの欠陥レ
ートを測定したところ、信号処理を行わない場合の値
で、1×10−5以下であった。
Here, when the magnetization reversal unit was measured by a magnetic force microscope (MFM), it was found that the number of particles was 2 to 3, which was sufficiently smaller than the conventional 5 to 10 particles. At the same time, the zigzag pattern corresponding to the boundary of the magnetization reversal region was significantly smaller than that of the conventional magnetic disk. In addition, thermal fluctuation and demagnetization due to heat did not occur. This is because the variation of the magnetic particle diameter of the magnetic layer is reduced. When the defect rate of this disk was measured, it was 1 × 10 −5 or less as a value when no signal processing was performed.

【0059】[0059]

【実施例2】本実施例は、格子定数を整合させるための
制御層に実施例1とは異なる材料を使用するが、形成す
る磁気ディスクの構造は、図1に示した構造であり、実
施例1と同様である。ここでは、制御層にCr−W合金
膜を用いた。ECRスパッタ装置80は、ターゲット7
0を、成膜しようとする材料に応じて適宜選択し、バイ
アス電源90を、成膜材料に応じてRF又はDC電源に
代えた以外は実施例1で用いた装置と同様の構造の装置
を用いた。
Embodiment 2 In this embodiment, a material different from that of Embodiment 1 is used for the control layer for matching the lattice constant. However, the structure of the magnetic disk to be formed is the structure shown in FIG. Same as Example 1. Here, a Cr-W alloy film was used for the control layer. The ECR sputter device 80
0 is appropriately selected according to the material to be formed, and an apparatus having the same structure as the apparatus used in Example 1 except that the bias power supply 90 is replaced with an RF or DC power supply according to the film formation material. Using.

【0060】(1)下地層、制御層、磁性層及び保護層
の形成 直径2.5inchのガラス基板上に、実施例1と同様
の反応性ECRスパッタ法により、下地層として実施例
1と同様のCoO−SiO膜を形成した。このCoO
−SiO膜上に、ECRスパッタ法により、制御層と
してCr−W合金層を形成した。ターゲットにはCr−
W合金を、放電ガスにはArを用いた。スパッタ時のガ
ス圧は3mTorr、投入マイクロ波電力は1kWであ
った。マイクロ波により励起されたプラズマをターゲッ
ト方向に、同時にプラズマによって叩き出されたターゲ
ット粒子を基板方向に引き込むため、基板とターゲット
の間に500VのDCバイアス電圧を印加した。このよ
うにしてCr−W合金膜を3nm膜厚に形成した。この
制御層上に、DCスパッタ法により、磁性層としてCo
69Cr18Pt10Ta膜を形成した。ターゲット
にはCo−Cr−Pt−Ta合金を、放電ガスにはAr
をそれぞれ使用した。スパッタ時のガス圧は3mTor
r、投入DC電力は1kW/150mmφであった。こ
のようにして磁性層を10nm膜厚に形成した。最後
に、実施例1と同様のECRスパッタ法により、保護層
として炭素膜を5nmの膜厚に形成した。
(1) Formation of Underlayer, Control Layer, Magnetic Layer and Protective Layer On a glass substrate having a diameter of 2.5 inches, the same underlayer as in Example 1 was formed by a reactive ECR sputtering method similar to that in Example 1. CoO-SiO 2 film was formed. This CoO
On -SiO 2 film, by ECR sputtering method to form a Cr-W alloy layer as a control layer. Cr-
W alloy was used, and Ar was used as a discharge gas. The gas pressure at the time of sputtering was 3 mTorr, and the input microwave power was 1 kW. A DC bias voltage of 500 V was applied between the substrate and the target in order to draw the plasma excited by the microwaves toward the target and simultaneously draw the target particles struck out by the plasma toward the substrate. Thus, a 3 nm-thick Cr-W alloy film was formed. On this control layer, DC sputtering was used to form Co as a magnetic layer.
A 69 Cr 18 Pt 10 Ta 3 film was formed. The target is a Co-Cr-Pt-Ta alloy, and the discharge gas is Ar
Was used. Gas pressure during sputtering is 3 mTorr
r, the input DC power was 1 kW / 150 mmφ. Thus, a magnetic layer was formed to a thickness of 10 nm. Finally, a carbon film having a thickness of 5 nm was formed as a protective layer by the same ECR sputtering method as in Example 1.

【0061】(2)磁性層のX線回折法による解析、T
EMによる観察及び磁気特性測定 下地層形成後、及び磁性層形成後の表面のTEMによる
観察結果から、磁性層であるCo69Cr18Pt10
Ta膜中の磁性粒子の平均粒子径が10nmであり、
磁性層に先立って形成した下地層であるCoO−SiO
膜の平均結晶粒子径とほぼ同じであることが分かっ
た。この磁性層中の磁性粒子の粒子径分布におけるσは
0.7nmであった。このように、磁性層の磁性粒子は
微細化しており、かつ、粒子径のばらつきが小さいこと
が分かった。また、TEMによる断面観察結果による
と、磁性層中の磁性粒子は、下地層中の結晶粒子上から
制御層を介してエピタキシャル成長していることがわか
った。さらに、断面の組織は、基板から上方に垂直に成
長している良好な柱状構造をしており、基板表面から磁
性層表面まで粒子径が変化していないことが分かった。
(2) Analysis of magnetic layer by X-ray diffraction method, T
Observation by EM and Measurement of Magnetic Properties From the results of TEM observation of the surface after the formation of the underlayer and the formation of the magnetic layer, Co 69 Cr 18 Pt 10
The average particle diameter of the magnetic particles in the Ta 3 film is 10 nm,
CoO—SiO as an underlayer formed prior to the magnetic layer
It was found that the average crystal grain size of the two films was almost the same. Σ in the particle size distribution of the magnetic particles in the magnetic layer was 0.7 nm. As described above, it was found that the magnetic particles of the magnetic layer were finer, and that the dispersion of the particle diameter was small. According to the cross-sectional observation result by TEM, it was found that the magnetic particles in the magnetic layer were epitaxially grown on the crystal grains in the underlayer via the control layer. Further, it was found that the structure of the cross section had a good columnar structure growing vertically upward from the substrate, and that the particle diameter did not change from the substrate surface to the magnetic layer surface.

【0062】次いで、磁性層であるCo69Cr18
10Ta膜を形成後に、この積層体の構造をX線回
折法により調べた結果、磁性層中のCoの(11.0)
が強く配向していることが分かった。また、制御層であ
るCr−W膜中のCrのピークが2θ=62.1°付近
に観察された。Coの(11.0)は高密度記録のため
に必要な配向であり、磁性層のCoについて、所望の結
晶配向が得られたことが分かった。
Next, the magnetic layer of Co 69 Cr 18 P
After the formation of the t 10 Ta 3 film, the structure of this laminate was examined by X-ray diffraction. As a result, the (11.0)
Was strongly oriented. Further, the peak of Cr in the Cr—W film as the control layer was observed at around 2θ = 62.1 °. Co (11.0) is an orientation required for high-density recording, and it was found that a desired crystal orientation was obtained for Co in the magnetic layer.

【0063】また、この磁性層であるCo69Cr18
Pt10Ta膜の磁気特性を測定した。得られた磁気
特性は、保磁力が3.5kOe、Isvが2.5×10
−1 emu、M−Hループにおけるヒステリシスの角
型性の指標であるSが0.85、Sが0.90であ
り、良好な磁気特性を有していた。
The magnetic layer of Co 69 Cr 18
The magnetic properties of the Pt 10 Ta 3 film were measured. The obtained magnetic properties are as follows: coercive force is 3.5 kOe, Isv is 2.5 × 10
-1 6 emu, M-H S is indicative of squareness of the hysteresis in the loop 0.85, S is 0.90, had good magnetic properties.

【0064】(3)磁気ディスクの評価 上記のように形成した保護層上に潤滑剤を塗布して磁気
ディスクを完成させた。上述したプロセスを繰り返して
複数枚の磁気ディスクを作製し、これらを磁気記録装置
のスピンドルに取り付けた。磁気記録装置の構成は実施
例1と同様で図5及び図6に示す構造とした。磁気ヘッ
ド面と磁性層表面との距離は15nmに保った。この磁
気ディスクに50Gbits/inchに相当する信
号を記録して磁気ディスクのS/Nを評価したところ、
32dBの再生出力が得られた。
(3) Evaluation of Magnetic Disk A lubricant was applied on the protective layer formed as described above to complete a magnetic disk. The above process was repeated to produce a plurality of magnetic disks, which were mounted on a spindle of a magnetic recording device. The configuration of the magnetic recording apparatus was the same as that of the first embodiment, and had the structure shown in FIGS. The distance between the magnetic head surface and the magnetic layer surface was kept at 15 nm. When a signal corresponding to 50 Gbits / inch 2 was recorded on this magnetic disk and the S / N of the magnetic disk was evaluated,
A reproduction output of 32 dB was obtained.

【0065】ここで、MFMにより磁化反転単位を測定
したところ、1ビットのデータを記録する際に印加した
記録磁界に対して、磁性粒子2から3個分が一度に磁化
反転した。これは、従来の磁化反転単位5〜10個に比
べて十分に小さいことが分かった。これに伴い、隣接す
る磁化反転単位の境界に相当する部分(ジグザグパター
ン)も従来の磁気ディスクより著しく小さかった。ま
た、熱揺らぎや熱による減磁も発生しなかった。これ
は、磁性層のCo69Cr18Pt10Ta膜の磁性
粒子径分布が小さいことに起因する効果である。また、
このディスクの欠陥レートを測定したところ、信号処理
を行わない場合の値で、1×10−5以下であった。
Here, when the magnetization reversal unit was measured by MFM, three magnetic particles 2 were reversed at once with respect to the recording magnetic field applied when recording 1-bit data. This was found to be sufficiently smaller than 5 to 10 conventional magnetization reversal units. Along with this, the portion (zigzag pattern) corresponding to the boundary between adjacent magnetization reversal units was also significantly smaller than the conventional magnetic disk. In addition, thermal fluctuation and demagnetization due to heat did not occur. This is an effect resulting from the small magnetic particle size distribution of the Co 69 Cr 18 Pt 10 Ta 3 film of the magnetic layer. Also,
When the defect rate of the disk was measured, the value was 1 × 10 −5 or less when no signal processing was performed.

【0066】本実施例では制御層にCr−W合金を用い
たが、これ以外に、例えば、Ni−Al合金やNi−T
a合金等のNi合金を用いてもCr合金と同様に磁性層
を良好にエピタキシャル成長させる効果が得られた。ま
た、制御層は、磁性層と下地層との格子定数の差によっ
てはCr/Cr−Ti/Ni−Ta等のように多層膜を
用いることにより、結晶格子のミスマッチをより低減で
き、磁性層の磁気特性を向上させることができる。特
に、磁性層の膜厚が10nm以下の極薄膜になった場合
に、このような多層の制御層は磁気特性の維持又は向上
に効果がある。さらに、磁性層と接する制御層の構造が
bcc構造の場合は、Coの(11.0)配向になり、
この制御層の構造が、Co−Cr−Ru、Co−Cr、
Co−Ru等のようなhcp構造の場合は、(112
0)配向となる。なお、本明細書中、「2」は、アッ
パーバー付きの2を意味する。Ni−Al−Crのよう
なB2構造の場合も(1120)配向となる。これら
はいずれも高密度記録に好適な配向である。
In this embodiment, the Cr--W alloy is used for the control layer. However, other than this, for example, a Ni--Al alloy or a Ni--T
Even when a Ni alloy such as an alloy a was used, the effect of favorably epitaxially growing the magnetic layer was obtained as in the case of the Cr alloy. In addition, depending on the difference in lattice constant between the magnetic layer and the underlayer, the control layer uses a multilayer film such as Cr / Cr-Ti / Ni-Ta, so that the mismatch of the crystal lattice can be further reduced. Can be improved in magnetic properties. In particular, when the thickness of the magnetic layer becomes an extremely thin film having a thickness of 10 nm or less, such a multi-layer control layer is effective in maintaining or improving magnetic characteristics. Further, when the structure of the control layer in contact with the magnetic layer is a bcc structure, Co has a (11.0) orientation,
The structure of this control layer is Co-Cr-Ru, Co-Cr,
In the case of an hcp structure such as Co-Ru, (112 *
0) Orientation. In addition, in this specification, "2 * " means 2 with an upper bar. In the case of a B2 structure such as Ni-Al-Cr, the orientation is (112 * 0). These are all orientations suitable for high-density recording.

【0067】本実施例では、制御層の結晶質の材料とし
てクロムを用いたが、これ以外に、バナジウムを用いて
もよい。下地層と磁性層の格子定数に合わせて制御層の
格子定数を変化させるため、バナジウムに、チタン、ア
ルミニウム、タンタル、ニッケル、モリブデン等の元素
を5%から50%未満加えることができる。
In this embodiment, chromium is used as the crystalline material of the control layer. However, vanadium may be used instead. In order to change the lattice constant of the control layer in accordance with the lattice constants of the underlayer and the magnetic layer, elements such as titanium, aluminum, tantalum, nickel, and molybdenum can be added to vanadium in an amount of 5% to less than 50%.

【0068】[0068]

【実施例3】本実施例では、磁性層に実施例1とは異な
る材料を使用したが、形成した磁気ディスクは、実施例
1と同様の図1に示した構造であった。磁性層以外は実
施例1と同様の材料及び方法で磁気ディスクを形成し
た。本実施例では、磁性層にCoPt−SiO系グラ
ニュラ型磁性膜を用いた。ECRスパッタ装置80は、
ターゲット70を、成膜しようとする材料に応じて適宜
選択し、バイアス電源90を、成膜材料に応じてRF又
はDC電源に代えた以外は実施例1で用いた装置と同様
の構造の装置を用いた。
Embodiment 3 In this embodiment, a material different from that of Embodiment 1 was used for the magnetic layer, but the formed magnetic disk had the same structure as that of Embodiment 1 shown in FIG. Except for the magnetic layer, a magnetic disk was formed using the same material and method as in Example 1. In this embodiment, a CoPt—SiO 2 -based granular magnetic film was used for the magnetic layer. The ECR sputtering device 80
Apparatus having the same structure as the apparatus used in Example 1 except that the target 70 is appropriately selected according to the material to be formed, and the bias power supply 90 is replaced with an RF or DC power supply according to the film formation material. Was used.

【0069】(1)下地層、制御層及び磁性層の形成 直径2.5inchのガラス基板上に、ECRスパッタ
法により、実施例1と同様の下地層であるCoO−Si
膜、及び制御層であるMgO膜を形成した。次い
で、ECRスパッタ法により、磁性層としてグラニュラ
構造を有するCoPt−SiO系磁性層を形成した。
ターゲットにはCoPt−SiO系混合(混合比は、
CoPt:SiO=1:1であった。)ターゲット
を、スパッタガスにはArをそれぞれ使用した。スパッ
タ時の放電ガス圧は3mTorr、投入マイクロ波電力
は1kWであった。マイクロ波で励起されたプラズマを
ターゲット方向に、同時にプラズマにより叩き出された
ターゲット粒子を基板方向に引き込むために、500W
のRFバイアス電圧を印加した。磁性層の成膜中は、基
板を300℃に加熱した。このようなECRスパッタ法
により磁性層であるCoPt−SiO系グラニュラ型
磁性膜を膜厚10nmに形成した。
(1) Formation of Underlayer, Control Layer, and Magnetic Layer On a glass substrate having a diameter of 2.5 inches, the same underlayer as CoO-Si as in Example 1 was formed by ECR sputtering.
An O 2 film and an MgO film as a control layer were formed. Next, a CoPt—SiO 2 based magnetic layer having a granular structure was formed as a magnetic layer by ECR sputtering.
The target is a CoPt-SiO 2 based mixture (mixing ratio is
CoPt: SiO 2 = 1: 1. ) A target was used, and Ar was used as a sputtering gas. The discharge gas pressure during sputtering was 3 mTorr, and the input microwave power was 1 kW. In order to draw the plasma excited by the microwave in the direction of the target and at the same time the target particles struck out by the plasma in the direction of the substrate, 500 W
Was applied. The substrate was heated to 300 ° C. during the formation of the magnetic layer. By such an ECR sputtering method, a CoPt—SiO 2 -based granular magnetic film as a magnetic layer was formed to a thickness of 10 nm.

【0070】ここで、磁性層の形成にECRスパッタ法
を用いたのは、スパッタ粒子の高精度なエネルギー制御
により、制御層を介して下地層の配向した結晶粒子上か
ら、磁性層中の磁性粒子を良好にエピタキシャル成長さ
せることができるためである。
The reason why the ECR sputtering method was used to form the magnetic layer was that the energy of the sputtered particles was controlled with high precision, so that the crystal grains in the underlayer were oriented through the control layer from the magnetic particles in the magnetic layer. This is because the particles can be favorably grown epitaxially.

【0071】(2)磁性層のTEMによる観察、AFM
による測定及び磁気特性の測定 TEMを用いて、上記のように形成した磁性層であるC
oPt−SiO系グラニュラ型磁性膜の断面を観察し
た。断面観察の結果から、下地層中の結晶粒子上から制
御層を介して磁性層中の磁性粒子であるCoPtがエピ
タキシャル成長しており、下地層から上方に良好な柱状
組織が成長していることがわかった。一方、下地層中の
結晶粒子を取り囲む非晶質相(結晶粒界部)からは制御
層を介して磁性層中のSiOが成長していた。すなわ
ち、CoPtで構成される個々の磁性粒子はSiO
囲まれ、磁性粒子同士が均一な幅で物理的に分離されて
おり、磁気的相互作用を大きく低減しうる構造であるこ
とが分かった。この磁性層の構造は、磁気記録媒体で高
密度記録を行うために有効である。また、磁性層の磁性
粒子は下地層の結晶粒子径分布を反映しているため、微
小に過ぎる磁性粒子がほとんど存在しないので耐熱揺ら
ぎに優れている。
(2) TEM observation of magnetic layer, AFM
Measurement of Magnetic Properties and Measurement of Magnetic Properties Using a TEM, the magnetic layer C
The cross section of the oPt—SiO 2 based granular magnetic film was observed. The cross-sectional observation results show that CoPt, which is a magnetic particle in the magnetic layer, is epitaxially grown from the crystal grains in the underlayer via the control layer, and that a good columnar structure is grown upward from the underlayer. all right. On the other hand, SiO 2 in the magnetic layer was grown from the amorphous phase (crystal grain boundary) surrounding the crystal grains in the underlayer via the control layer. That is, it was found that the individual magnetic particles composed of CoPt were surrounded by SiO 2 , the magnetic particles were physically separated from each other with a uniform width, and had a structure capable of greatly reducing magnetic interaction. . This structure of the magnetic layer is effective for performing high-density recording on a magnetic recording medium. In addition, since the magnetic particles of the magnetic layer reflect the crystal particle size distribution of the underlayer, there are almost no magnetic particles that are too small, so that the magnetic particles are excellent in heat fluctuation.

【0072】また、TEMによる磁性層表面の観察か
ら、この表面には微小で規則的な凹凸があることが分か
った。この凹凸は、下地層表面の凹凸を反映しており、
原子間力電子顕微鏡(AFM)を用いて計測すると、山
(凸部)と山の水平方向の距離が6μm、山の高さ、す
なわち山と谷(凹部)の垂直方向の距離が10nm以下
(AFMの測定下限以下)であった。
Further, from observation of the surface of the magnetic layer by TEM, it was found that the surface had minute and regular irregularities. This unevenness reflects the unevenness of the underlayer surface,
When measured using an atomic force electron microscope (AFM), the horizontal distance between the peak (convex) and the peak is 6 μm, and the height of the peak, that is, the vertical distance between the peak and the valley (concave) is 10 nm or less ( Below the AFM measurement lower limit).

【0073】このようにして作製した磁性層であるCo
Pt−SiO系グラニュラ型磁性膜の磁気特性を測定
した。得られた磁気特性は、保磁力が4.0kOe、I
svが2.5×10−16emu、M−Hループにおけ
るヒステリシスの角型性の指標であるSが0.85、S
が0.90であり、良好な磁気特性を有していた。こ
のことは、磁性層の磁性粒子径が小さく、そのばらつき
が小さいこと、さらに、個々の磁性粒子が均一な幅のS
iOで隔てられているため、磁性粒子間の磁気的相互
作用が低減されたことを示している。また、このよう
に、CoにPtを添加して磁性粒子を構成すると、磁性
粒子の磁気異方性が増大するとともに、保磁力も増大す
ることが分かった。
The magnetic layer Co thus prepared
The magnetic properties of the Pt—SiO 2 based granular magnetic film were measured. The obtained magnetic properties show that the coercive force is 4.0 kOe and I
sv is 2.5 × 10 −16 emu, S is an index of the squareness of the hysteresis in the MH loop is 0.85, S is
was 0.90, indicating good magnetic properties. This means that the magnetic layer has a small magnetic particle diameter and its variation is small, and furthermore, each magnetic particle has a uniform width S
The separation by iO 2 indicates that the magnetic interaction between the magnetic particles has been reduced. In addition, it was found that when magnetic particles are formed by adding Pt to Co, the magnetic anisotropy of the magnetic particles increases and the coercive force also increases.

【0074】(3)保護層の形成及びTEMによる観察 この磁性層であるCoPt−SiO系グラニュラ型磁
性膜の上に、実施例1と同様のECRスパッタ法によ
り、保護層である炭素膜を形成した。形成した炭素膜の
膜厚は3nmであった。このようにして、図1に示した
構造の磁気ディスクを形成した。炭素膜形成後の磁気記
録媒体表面をTEMにより観察したところ、磁性層表面
と同じ微小な凹凸を有していることが分かった。しか
も、磁性層表面は保護層で一様に覆われていた。
(3) Formation of Protective Layer and Observation by TEM On this CoPt—SiO 2 -based granular type magnetic film as the magnetic layer, a carbon film as the protective layer was formed by the same ECR sputtering method as in Example 1. Formed. The thickness of the formed carbon film was 3 nm. Thus, a magnetic disk having the structure shown in FIG. 1 was formed. When the surface of the magnetic recording medium after the formation of the carbon film was observed by TEM, it was found that the surface had the same minute irregularities as the surface of the magnetic layer. Moreover, the surface of the magnetic layer was uniformly covered with the protective layer.

【0075】また、本実施例のECRスパッタ法を用い
て各層を形成した磁気ディスクと磁気特性を比較するた
め、マグネトロン型RFスパッタ法を用いて保護層を形
成した磁気ディスクを試作した。この手法で保護層を形
成した磁気ディスクの磁気特性は、保磁力が2.5〜
1.8kOeに低下していた。その上、その保磁力は、
1枚の磁気ディスク上に大きなむらを生じていることが
分かった。このように、保護層形成にECRスパッタ法
を用いると、磁性層をピンホールやクラックのない高密
度な炭素膜で均一に被覆できるのみならず、他のスパッ
タ法を用いるよりも保磁力を向上でき、保護層の成膜時
の磁性層への損傷も抑制できることが分かった。
Further, in order to compare the magnetic characteristics with the magnetic disk in which each layer was formed by using the ECR sputtering method of this embodiment, a magnetic disk in which a protective layer was formed by using a magnetron type RF sputtering method was manufactured. The magnetic characteristics of the magnetic disk on which the protective layer is formed by this method are as follows.
It had fallen to 1.8 kOe. Moreover, its coercivity is
It was found that large unevenness occurred on one magnetic disk. As described above, when the ECR sputtering method is used to form the protective layer, not only can the magnetic layer be uniformly coated with a high-density carbon film without pinholes and cracks, but also the coercive force is improved as compared with other sputtering methods. It was found that damage to the magnetic layer at the time of forming the protective layer could be suppressed.

【0076】(4)磁気ディスクの評価 上述のように形成した保護層である炭素膜上に潤滑剤を
塗布して、磁気ディスクを完成させた。上記と同様の工
程により複数枚の磁気ディスクを作製し、それらを磁気
記録装置に組み込んだ。磁気記録装置は、実施例1と同
様の図5及び図6に示す構成とした。磁気ヘッド面と磁
性層との距離は12nmであった。実施例1と同様の条
件で、これらの磁気ディスクの記録再生特性の評価を行
った。磁気ディスクに50Gbits/inchに相
当する信号を記録してディスクのS/Nを評価したとこ
ろ、30dBの再生出力が得られた。
(4) Evaluation of Magnetic Disk A lubricant was applied on the carbon film as the protective layer formed as described above to complete the magnetic disk. A plurality of magnetic disks were manufactured by the same steps as described above, and these were assembled in a magnetic recording device. The magnetic recording apparatus had the same configuration as that of the first embodiment shown in FIGS. The distance between the magnetic head surface and the magnetic layer was 12 nm. The recording and reproduction characteristics of these magnetic disks were evaluated under the same conditions as in Example 1. When a signal corresponding to 50 Gbits / inch 2 was recorded on the magnetic disk and the S / N of the disk was evaluated, a reproduction output of 30 dB was obtained.

【0077】ここで、磁気力顕微鏡(MFM)により磁
化反転単位を測定したところ、1ビットのデータを記録
する記録磁界に対して粒子1〜2個が一度に磁化反転し
た。これは、従来の5〜10個に比べて十分に小さい。
これとともに、隣接する磁化反転単位の境界に相当する
ジグザグパターンも従来の磁気ディスクより著しく小さ
かった。これは、磁性粒子が微細化し、磁化反転単位も
小さくなったため、磁化反転領域の境界線が滑らかにな
ったことを示している。また、熱揺らぎや熱による減磁
も発生しなかった。これは、磁性層の磁性粒子径のばら
つきが小さくなったことによる効果である。また、この
ディスクの欠陥レートを測定したところ、信号処理を行
わない場合の値で、1×10−5以下であった。
Here, when the magnetization reversal unit was measured by a magnetic force microscope (MFM), one or two particles were reversed at a time with respect to a recording magnetic field for recording 1-bit data. This is sufficiently smaller than the conventional 5 to 10 pieces.
At the same time, the zigzag pattern corresponding to the boundary between adjacent magnetization reversal units was significantly smaller than the conventional magnetic disk. This indicates that the boundaries of the magnetization reversal regions became smoother because the magnetic particles became finer and the units of magnetization reversal became smaller. In addition, thermal fluctuation and demagnetization due to heat did not occur. This is an effect due to the reduced variation in the magnetic particle diameter of the magnetic layer. When the defect rate of this disk was measured, it was 1 × 10 −5 or less as a value when no signal processing was performed.

【0078】ここで、磁気ヘッドと磁性層との距離は1
2nmとしたところ、磁気ヘッドは安定に浮上した。し
かし、本実施例の磁気ディスクとの比較のため、ECR
スパッタ法により形成した下地層を有していない磁気デ
ィスクを作製し、同様の条件及び磁気記録装置で駆動し
た。すると、安定した再生信号が得られなかったり、磁
気ヘッドが磁気ディスク表面に衝突して損傷が生じた。
この原因は、磁気ディスク表面の凹凸が大きく、磁気記
録装置が磁気ヘッドと磁気ディスク間の距離を一定に制
御できる範囲を超えているためである。
Here, the distance between the magnetic head and the magnetic layer is 1
At 2 nm, the magnetic head stably floated. However, for comparison with the magnetic disk of this embodiment, the ECR
A magnetic disk having no underlayer formed by a sputtering method was manufactured, and was driven under the same conditions and a magnetic recording device. Then, a stable reproduction signal could not be obtained, or the magnetic head collided with the surface of the magnetic disk to cause damage.
This is because the surface of the magnetic disk has large irregularities and exceeds the range in which the magnetic recording device can control the distance between the magnetic head and the magnetic disk to be constant.

【0079】本実施例では、磁性層材料としてCoPt
−SiOを用いたが、磁性粒子の磁気異方性を向上さ
せるため、磁性層中にさらに、パラジウム、ガドリニウ
ム、サマリウム、プラセオジウム、ネオジウム、テルビ
ウム、ジスプロシウム、ホロミウム、イットリウム、ラ
ンタン等の元素を添加することができる。
In this embodiment, CoPt is used as the magnetic layer material.
Although SiO 2 was used, elements such as palladium, gadolinium, samarium, praseodymium, neodymium, terbium, dysprosium, holmium, yttrium, and lanthanum were added to the magnetic layer to improve the magnetic anisotropy of the magnetic particles. can do.

【0080】本実施例では、磁性層の形成にECRスパ
ッタ法を用いたが、Co−SiO混合(あるいは複
合)のターゲットを用いてマグネトロンスパッタ法等の
成膜手法を用いてもよい。しかし、この場合には磁性粒
子の形状がECRスパッタ法を用いた場合より均一でな
くなるため、磁気特性や記録再生特性がやや劣化するこ
とがある。また、ECRスパッタ法以外のスパッタ法で
は、各層間での物質拡散も生じる。磁性層が10nm以
下の超薄膜である場合にはその影響が顕著になり、層間
の物質拡散は磁気特性や記録再生特性を劣化させる原因
となる。これらの理由により、共鳴吸収を用いた本手法
は磁性層を安定に成膜できる有効な方法である。
In this embodiment, the ECR sputtering method is used for forming the magnetic layer. However, a film forming method such as a magnetron sputtering method using a Co-SiO 2 mixed (or composite) target may be used. However, in this case, since the shape of the magnetic particles becomes less uniform than when the ECR sputtering method is used, the magnetic characteristics and the recording / reproducing characteristics may slightly deteriorate. In addition, in a sputtering method other than the ECR sputtering method, material diffusion between the respective layers also occurs. When the magnetic layer is an ultrathin film having a thickness of 10 nm or less, the effect becomes remarkable, and the material diffusion between layers causes deterioration of magnetic characteristics and recording / reproducing characteristics. For these reasons, the method using resonance absorption is an effective method for stably forming a magnetic layer.

【0081】上記実施例1〜3では、下地層であるCo
O−SiO膜形成の際にターゲットとして、CoとS
iとの混合物の焼結体を用いた。この他にこれらの各元
素(化合物)の単体の焼結体をターゲットに用い、二元
同時スパッタにより下地層を成膜してもよい。また、後
述する実施例5で用いたように、CoOとSiO
2:1に混合して焼結したものをターゲットに、Arを
放電ガスにそれぞれ使用したECRスパッタ法を用いて
もよく、SiO上にCoOを貼り付けた複合体ターゲ
ットを用いてもよい。また、ターゲット粒子を基板方向
に引き込むためには、DCバイアス電圧を印加してもよ
い。ECRスパッタ法を用いることにより、スパッタ粒
子のエネルギーを精密に制御できるため、いずれのター
ゲット及びバイアス電圧を用いても上記実施例における
と同様のハニカム構造の膜が得られる。しかし、酸素を
混合したスパッタガスを用いる反応性スパッタは、成膜
速度が速いので、生産性の点から有利な成膜手法であ
る。
In Examples 1 to 3 above, the underlayer Co
When forming an O—SiO 2 film, Co and S are used as targets.
A sintered body of a mixture with i was used. In addition, an underlayer may be formed by dual simultaneous sputtering using a single sintered body of each of these elements (compounds) as a target. Further, as used in Example 5 described later, an ECR sputtering method using Ar as a discharge gas may be used for a target obtained by mixing and sintering CoO and SiO 2 at a ratio of 2: 1. A composite target in which CoO is attached on SiO 2 may be used. In addition, a DC bias voltage may be applied to draw the target particles toward the substrate. By using the ECR sputtering method, the energy of sputtered particles can be precisely controlled, so that a film having a honeycomb structure similar to that of the above embodiment can be obtained using any target and bias voltage. However, reactive sputtering using a sputtering gas mixed with oxygen is an advantageous film forming method from the viewpoint of productivity because the film forming rate is high.

【0082】上記実施例1〜3で用いた下地層中のCo
Oの格子定数は、磁性層の格子定数に近づけるため、成
膜条件を変化させることや、CoOにイオン半径の異な
る金属(例えば、クロム、鉄、あるいはニッケル等)、
これらの金属の酸化物を添加し、固溶させることによっ
て制御できる。
The Co in the underlayer used in Examples 1 to 3
In order to bring the lattice constant of O closer to the lattice constant of the magnetic layer, it is necessary to change the film formation conditions, or to use a metal (for example, chromium, iron, nickel, or the like) having a different ionic radius on CoO,
It can be controlled by adding oxides of these metals and forming a solid solution.

【0083】上記実施例1〜3では、下地層の結晶相に
用いる物質としてCoOを用いたが、酸化クロム、酸化
鉄あるいは酸化ニッケルを用いてもCoO同様の六角形
の結晶粒子が得られる。さらに、結晶粒界部を構成する
物質としてSiOを用いたが、これ以外に、酸化マグ
ネシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタ
ルあるいは酸化亜鉛を用いてもSiO同様の結晶粒子
を均一な幅で隔てる結晶粒界部が得られた。
In Examples 1 to 3, CoO was used as the substance used for the crystal phase of the underlayer. However, hexagonal crystal particles similar to CoO can be obtained by using chromium oxide, iron oxide or nickel oxide. Further, although SiO 2 is used as a material constituting the crystal grain boundary portion, crystal particles similar to SiO 2 can be formed with a uniform width by using magnesium oxide, aluminum oxide, titanium oxide, tantalum oxide, or zinc oxide. The crystal grain boundary part separated by was obtained.

【0084】[0084]

【実施例4】本実施例の磁気ディスクの構造は、基板上
に下地層、磁性層及び保護層を有する構造であり、後述
する実施例5と同様で図7に概略断面図を示した。本実
施例では、下地層に実施例1〜3とは異なる材料である
MgO−SiOを使用した。この磁気ディスクの製造
方法及び測定結果について以下に説明する。ECRスパ
ッタ装置80は、ターゲット70を、成膜しようとする
材料に応じて適宜選択し、バイアス電源90を、成膜材
料に応じてRF又はDC電源に代えた以外は実施例1で
用いた装置と同様の構造の装置を用いた。
Embodiment 4 The structure of the magnetic disk of the present embodiment is a structure having a base layer, a magnetic layer and a protective layer on a substrate, and is similar to Embodiment 5 described later, and FIG. 7 is a schematic sectional view. In this embodiment, using the MgO-SiO 2 is a different material from the first to third embodiments the underlying layer. The method of manufacturing this magnetic disk and the measurement results will be described below. The ECR sputtering apparatus 80 is an apparatus used in the first embodiment except that the target 70 is appropriately selected according to the material to be formed, and the bias power supply 90 is replaced with an RF or DC power supply according to the film formation material. An apparatus having the same structure as that described above was used.

【0085】(1)下地層の形成 直径2.5inchのガラス基板上に、ECRスパッタ
法により、下地層であるMgO−SiO膜を形成し
た。ターゲットにはMgOとSiOを3:1に混合し
た焼結体を、スパッタガスにはArをそれぞれ使用し
た。スパッタ時のガス圧は3mTorr、投入マイクロ
波電力は1kWであった。また、マイクロ波により励起
されたプラズマをターゲット方向に、同時にプラズマに
よって叩き出されたターゲット粒子を基板方向に引き込
むため、500WのRFバイアス電圧を基板とターゲッ
トの間に印加した。このようなECRスパッタ法によ
り、MgO−SiO膜を20nmの膜厚に形成した。
(1) Formation of Underlayer An MgO—SiO 2 film as an underlayer was formed on a glass substrate having a diameter of 2.5 inches by ECR sputtering. A sintered body obtained by mixing MgO and SiO 2 at a ratio of 3: 1 was used as a target, and Ar was used as a sputtering gas. The gas pressure at the time of sputtering was 3 mTorr, and the input microwave power was 1 kW. Further, an RF bias voltage of 500 W was applied between the substrate and the target in order to draw the plasma excited by the microwave in the direction of the target and simultaneously draw the target particles struck out by the plasma in the direction of the substrate. By such an ECR sputtering method, a MgO—SiO 2 film was formed to a thickness of 20 nm.

【0086】(2)下地層のTEMによる観察、μ−E
DX分析及びX線回折法による解析 上記のように形成した下地層であるMgO−SiO
の表面をTEMにより観察した。観察像は、実施例1〜
3と同様で図2に示した構造であった。この観察結果よ
り、MgO−SiO膜は、粒子径が10nmの正六角
形の結晶粒子がハニカム状に規則的に配列した構造を有
していることが分かった。結晶粒子間の距離(結晶粒界
部の幅)は、平均0.8nmであった。この結晶粒子間
の距離は、ターゲットの組成(MgOとSiOの比
等)を変化させることにより所望の値を選択することが
できる。
(2) Observation of Underlayer by TEM, μ-E
The surface of the MgO-SiO 2 film serving as an underlying layer formed as described analysis above by DX analysis and X-ray diffraction method was observed by TEM. Observed images were obtained in Examples 1 to
3 and the structure shown in FIG. From this observation result, it was found that the MgO—SiO 2 film had a structure in which regular hexagonal crystal particles having a particle diameter of 10 nm were regularly arranged in a honeycomb shape. The distance between the crystal grains (the width of the crystal grain boundary portion) was 0.8 nm on average. A desired value of the distance between the crystal grains can be selected by changing the composition of the target (such as the ratio of MgO to SiO 2 ).

【0087】極微小領域のエネルギー分散型X線分析
(μ−EDX分析)によると、正六角形の結晶粒子はM
gOで、結晶粒界部に存在しているのがSiOであっ
た。また、格子像観察から、MgOは結晶質であり、S
iOは非晶質であることがわかった。この下地層の格
子定数を求めたところ、磁性層の構成材料に含まれるC
oの値にほぼ等しかった。
According to the energy dispersive X-ray analysis (μ-EDX analysis) of the microscopic region, the regular hexagonal crystal particles
In gO, SiO 2 was present at the grain boundary. Also, from the lattice image observation, MgO is crystalline and S
iO 2 was found to be amorphous. When the lattice constant of the underlayer was determined, the C included in the constituent material of the magnetic layer was determined.
It was almost equal to the value of o.

【0088】また、TEMにより、このMgO−SiO
膜の断面を観察したところ、基板から上方に向かって
成長した柱状の組織が観察された。したがって、六角柱
状の結晶粒子は、粒子径が変化することなく良好にエピ
タキシャル成長していることが分かった。
Further, this MgO-SiO
When the cross section of the two films was observed, a columnar structure that grew upward from the substrate was observed. Therefore, it was found that the hexagonal columnar crystal grains were favorably grown epitaxially without changing the particle diameter.

【0089】次にTEMによるこのMgO−SiO
の表面観察像を用いて、配位粒子数を解析した。その
際、ランダムに選んだ500個の結晶粒子を解析に用い
た。まず、結晶粒子径を求めたところ、平均粒子径は1
0nmであった。粒子径の分布は正規分布をしており、
この分布のσは0.5nmであった。次に、配位粒子数
を求めたところ、平均6.02個であった。この配位粒
子数は、粒子径の分布や粒子形状に加えて、結晶粒界部
の幅に依存しても変化する。平均6.02個という値
は、サイズの揃った六角形を有する結晶粒子が、ハニカ
ム状に極めて規則的に配列していることを示している。
Next, the number of coordinating particles was analyzed using a surface observation image of the MgO—SiO 2 film by TEM. At that time, 500 randomly selected crystal grains were used for the analysis. First, when the crystal particle diameter was determined, the average particle diameter was 1
It was 0 nm. The distribution of particle size is normal distribution,
Σ of this distribution was 0.5 nm. Next, when the number of coordinated particles was determined, it was 6.02 on average. The number of coordinating particles changes depending on the width of the crystal grain boundary in addition to the distribution of the particle diameter and the particle shape. The average value of 6.02 indicates that crystal grains having a uniform hexagonal shape are arranged very regularly in a honeycomb shape.

【0090】また、この下地層であるMgO−SiO
膜をX線回折法により解析した。その結果によると、2
θ=62.5°付近にMgOの回折ピークが観測され、
この他のピークは観測されなかった。このことは、Mg
Oが一定の方位に強く配向していることを示している。
また、ここで形成したMgO−SiO膜は、ECRス
パッタ法を用いることによってストイキオメトリーから
のずれが見られなかった。そのため、下地層中に遊離の
酸素が存在しないので、磁性層等の金属が酸化されるこ
とがなく、信頼性の高い磁気ディスクが得られることが
分かった。
The underlayer MgO—SiO 2
The films were analyzed by X-ray diffraction. According to the result, 2
A diffraction peak of MgO is observed around θ = 62.5 °,
No other peak was observed. This is because Mg
This indicates that O is strongly oriented in a certain direction.
The MgO-SiO 2 film formed here did not show any deviation from stoichiometry by using the ECR sputtering method. Therefore, it has been found that since free oxygen does not exist in the underlayer, the metal such as the magnetic layer is not oxidized, and a highly reliable magnetic disk can be obtained.

【0091】(3)磁性層の形成 この下地層であるMgO−SiO膜上に、磁性層とし
てCo68Cr17Pt12Ta膜を、DCスパッタ
法により形成した。磁性層の成膜中は、基板を300℃
に加熱した。ターゲットには、目的の膜組成と同じ組成
(Co68Cr 17Pt12Ta)のCo−Cr−P
t−Ta合金を、放電ガスにはArをそれぞれ使用し
た。スパッタ時のガス圧は、3mTorrであり、投入
DC電力は1kW/150mmφであった。このように
して、磁性層を10nmの膜厚に形成した。
(3) Formation of Magnetic Layer This underlayer, MgO-SiO2A magnetic layer on the film
Co68Cr17Pt12Ta3DC sputtering
It was formed by a method. During the formation of the magnetic layer, the substrate is kept at 300 ° C.
Heated. The target has the same composition as the target film composition
(Co68Cr 17Pt12Ta3) Co-Cr-P
t-Ta alloy and Ar as discharge gas
Was. The gas pressure during sputtering is 3 mTorr
DC power was 1 kW / 150 mmφ. in this way
Thus, a magnetic layer was formed to a thickness of 10 nm.

【0092】(4)磁性層のTEMによる観察、X線回
折法による解析及び磁気特性の測定 この磁性層であるCo68Cr17Pt12Ta膜の
構造をTEMにより観察したところ、下地層のMgO−
SiO膜の構造及び形状を反映して、下地層同様のハ
ニカム構造を有していた。この観察像を用いて求めた磁
性粒子の平均粒子径は10nmであり、粒子径の分布に
おけるσは0.6nm以下であった。このように、磁性
層の磁性粒子は微細化し、かつ、粒子径のばらつきが小
さくなり、下地層と同様の形態であることが分かった。
次に、配位粒子数を求めた。ランダムに選択した500
個の磁性粒子について調べたところ、配位粒子数は平均
6.01個で、先の下地層における値とよく一致してい
た。このことは、サイズのそろった六角柱状の磁性結晶
粒子が、下地層のMgO−SiO膜の結晶粒子上から
連続して成長し、ハニカム状に極めて規則的に配列して
いることを示している。
(4) Observation of Magnetic Layer by TEM, Analysis by X-ray Diffraction Method, and Measurement of Magnetic Properties The structure of the Co 68 Cr 17 Pt 12 Ta 3 film as the magnetic layer was observed by TEM. MgO-
Reflecting the structure and shape of the SiO 2 film, it had a honeycomb structure similar to the underlying layer. The average particle diameter of the magnetic particles determined using this observation image was 10 nm, and σ in the particle diameter distribution was 0.6 nm or less. As described above, it was found that the magnetic particles of the magnetic layer were finer and the variation in the particle diameter was smaller, and the magnetic layer had the same form as the underlayer.
Next, the number of coordinated particles was determined. 500 randomly selected
When the number of magnetic particles was examined, the number of coordinating particles was 6.01 on average, which was in good agreement with the value in the previous underlayer. This indicates that the hexagonal column-shaped magnetic crystal grains having the same size are continuously grown on the crystal grains of the MgO—SiO 2 film of the underlayer, and are arranged very regularly in a honeycomb shape. I have.

【0093】磁性層の形成後に、この積層体の断面構造
をTEMにより観察した。その結果、下地層のMgO−
SiO膜と磁性層のCo68Cr17Pt12Ta
膜との間には、格子のつながりが見られ、磁性層中の磁
性粒子は下地層中の結晶粒子上からエピタキシャル成長
していることが分かった。また、下地層の結晶粒子上か
らは磁性層の磁性粒子が良好な柱状組織として成長して
いたが、下地層の結晶粒界部上の磁性層部分は、明確な
組織は観察されず、多結晶体の集合体であった。このよ
うな多結晶体は非磁性であるため、下地層のハニカム構
造を反映して成長した磁性層は、六角形の磁性粒子同士
が均一な幅の非磁性部分で隔てられ、粒子間の磁気的相
互作用が大きく低減された構造となっていることが分か
った。
After the formation of the magnetic layer, the cross-sectional structure of the laminate was observed with a TEM. As a result, the MgO-
Co 68 Cr 17 Pt 12 Ta 3 of SiO 2 film and magnetic layer
A lattice connection was observed between the film and the film, and it was found that the magnetic particles in the magnetic layer were epitaxially grown on crystal grains in the underlayer. Further, although the magnetic particles of the magnetic layer grew as a good columnar structure from above the crystal grains of the underlayer, no clear structure was observed in the magnetic layer portion on the crystal grain boundary of the underlayer. It was an aggregate of crystals. Since such a polycrystal is non-magnetic, the magnetic layer grown reflecting the honeycomb structure of the underlayer has hexagonal magnetic particles separated by a non-magnetic portion having a uniform width, and the magnetic property between the particles is high. It was found that the structure had a significant reduction in the dynamic interaction.

【0094】次に、この積層体をX線回折法により解析
した。その結果、2θ=62.5°付近のMgOのピー
クに加えて、2θ=72.5°付近に弱いピークが観測
された。先の下地層であるMgO−SiO膜の構造解
析及びTEM観察結果と合わせて考えると、このピーク
は磁性層中のCoの(11.0)であることが分かっ
た。よく知られているようにCoの(11.0)は高密
度記録に好適な配向であり、この所望の方向に強い配向
が得られたことが分かった。
Next, the laminate was analyzed by the X-ray diffraction method. As a result, in addition to the MgO peak around 2θ = 62.5 °, a weak peak was observed around 2θ = 72.5 °. This peak was found to be (11.0) of Co in the magnetic layer in consideration of the results of the structural analysis and the TEM observation of the MgO—SiO 2 film as the underlayer. As is well known, (11.0) of Co is an orientation suitable for high-density recording, and it was found that a strong orientation was obtained in this desired direction.

【0095】また、この磁性層であるCo68Cr17
Pt12Ta膜の磁気特性を測定した。得られた磁気
特性は、保磁力が3.5kOe、Isvが2.5×10
−1 emu、M−Hループにおけるヒステリシスの角
型性の指標であるSが0.83、Sが0.89であ
り、良好な磁気特性を有していた。このように、角型性
を示す指標が大きい(角型に近い)のは、磁性層が下地
層のハニカム構造を反映して成長し、磁性層中の磁性粒
子が均一な幅の非磁性部分で隔てられたため、磁性粒子
間の磁気的相互作用が低減されたことによる。
The magnetic layer of Co 68 Cr 17
The magnetic properties of the Pt 12 Ta 3 film were measured. The obtained magnetic properties are as follows: coercive force is 3.5 kOe, Isv is 2.5 × 10
-1 6 emu, M-H S is indicative of squareness of the hysteresis in the loop 0.83, S is 0.89, had good magnetic properties. As described above, the index indicating the squareness is large (close to the square) because the magnetic layer grows reflecting the honeycomb structure of the underlayer, and the magnetic particles in the magnetic layer have a uniform width in the non-magnetic portion. This is because the magnetic interaction between the magnetic particles is reduced.

【0096】(5)保護層の形成 最後に、保護層として炭素膜を、ECRスパッタ法によ
り形成した。ターゲットにはリング状のカーボンターゲ
ットを、放電ガスにはArをそれぞれ用いた。スパッタ
時のガス圧は3mTorr、投入マイクロ波電力は1k
W(周波数は2.93GHz)、基板温度は室温であっ
た。マイクロ波により励起されたプラズマをターゲット
方向に、同時にプラズマによって叩き出されたターゲッ
ト粒子を基板方向に引き込むため、500WのRFバイ
アス電圧をターゲットと基板の間に印加した。このよう
なECRスパッタ法により、炭素膜を3nmの膜厚に形
成した。こうして図7に示す構造と同様の磁気ディスク
を作製した。
(5) Formation of protective layer Finally, a carbon film was formed as a protective layer by ECR sputtering. A ring-shaped carbon target was used as a target, and Ar was used as a discharge gas. The gas pressure during sputtering is 3 mTorr, and the input microwave power is 1 k
W (frequency was 2.93 GHz), and the substrate temperature was room temperature. An RF bias voltage of 500 W was applied between the target and the substrate in order to draw the plasma excited by the microwave in the direction of the target and simultaneously draw the target particles struck out by the plasma in the direction of the substrate. By such an ECR sputtering method, a carbon film was formed to a thickness of 3 nm. Thus, a magnetic disk having the same structure as that shown in FIG. 7 was manufactured.

【0097】(6)磁気ディスクの評価 上記のように形成した保護層の表面に潤滑剤を塗布し
て、磁気ディスクを完成させ、このプロセスを繰り返し
て複数の磁気ディスクを得た。これら磁気ディスクをス
ピンドルに同軸上に取り付け、実施例1と同様の図5及
び図6に示す構成の磁気記録装置に組み込んだ。この磁
気記録装置を用い、磁気ディスクの記録再生特性を評価
した。磁気ヘッド面と磁性層との距離は11nmに保っ
た。このディスクに40Gbits/inchに相当
する信号を記録してディスクのS/Nを評価したとこ
ろ、32dBの再生出力が得られた。
(6) Evaluation of Magnetic Disk A lubricant was applied to the surface of the protective layer formed as described above to complete a magnetic disk, and this process was repeated to obtain a plurality of magnetic disks. These magnetic disks were mounted coaxially on a spindle, and incorporated in a magnetic recording apparatus having the same configuration as in Example 1 and shown in FIGS. Using this magnetic recording device, the recording and reproducing characteristics of the magnetic disk were evaluated. The distance between the magnetic head surface and the magnetic layer was kept at 11 nm. When a signal corresponding to 40 Gbits / inch 2 was recorded on this disc and the S / N of the disc was evaluated, a reproduction output of 32 dB was obtained.

【0098】ここで、磁気力顕微鏡(MFM)により磁
化反転単位を測定したところ、1ビットのデータを記録
する際に印加した記録磁界に対して磁性粒子2〜3個が
一度に磁化反転した。これは、従来の磁化反転単位5〜
10個に比較して、十分に小さいことが分かった。これ
と共に、隣接する磁化反転単位の境界に相当する部分
(ジグザグパターン)も従来の磁気ディスクより著しく
小さかった。また、熱揺らぎや熱による減磁も発生しな
かった。これは、磁性層の磁性粒子径が微細化し、粒子
径のばらつきが小さくなったことによる効果である。ま
た、このディスクの欠陥レートを測定したところ、信号
処理を行わない場合の値で、1×10−6以下であっ
た。
Here, when the magnetization reversal unit was measured by a magnetic force microscope (MFM), two or three magnetic particles were reversed at once with respect to the recording magnetic field applied when recording 1-bit data. This is the conventional magnetization reversal unit 5
It was found to be sufficiently smaller than ten. At the same time, the portion (zigzag pattern) corresponding to the boundary between adjacent magnetization reversal units was significantly smaller than the conventional magnetic disk. In addition, thermal fluctuation and demagnetization due to heat did not occur. This is an effect due to a reduction in the magnetic particle diameter of the magnetic layer and a reduction in the particle diameter. When the defect rate of this disk was measured, it was 1 × 10 −6 or less as a value when no signal processing was performed.

【0099】本実施例では、下地層であるMgO−Si
膜の結晶粒界部に存在する酸化物としてSiO
用いたが、これ以外に、酸化アルミニウム、酸化チタ
ン、酸化タンタルあるいは酸化亜鉛を用いてもMgO−
SiO膜と同様に結晶粒子を均一に隔てる結晶粒界部
が得られた。
In the present embodiment, the underlayer MgO--Si
Although SiO 2 was used as the oxide present at the crystal grain boundaries of the O 2 film, other than this, MgO—
As in the case of the SiO 2 film, a crystal grain boundary part which uniformly separates crystal grains was obtained.

【0100】本実施例では、磁性層の形成にDCスパッ
タ法を用いたが、ECRスパッタ法を用いてもよい。E
CRスパッタ法は、磁性層の結晶粒子径及びその分布の
高精度な制御が可能になるため、より好ましい。
In this embodiment, the DC sputtering method is used for forming the magnetic layer, but the ECR sputtering method may be used. E
The CR sputtering method is more preferable because the crystal particle diameter of the magnetic layer and its distribution can be controlled with high accuracy.

【0101】本実施例では、保護層形成時にRF電圧を
印加したが、カーボンは導電体であるのでDC電圧を印
加して引き込んでも同様の炭素膜が形成できる。
In this embodiment, the RF voltage was applied when the protective layer was formed. However, since carbon is a conductor, a similar carbon film can be formed even when a DC voltage is applied and drawn.

【0102】上記実施例1、2及び4では、磁性層にC
o−Cr−Pt−Taを用いたが、これ以外に、Co−
Cr−PtやCo−Cr−Ta等の3元系、Co−Cr
−Pt−Ta−Si等の5元系を用いてもよい。また、
上記実施例1、2、及び4で用いたCo−Cr−Pt−
Ta系磁性層において、白金の代りにパラジウム、テル
ビウム、ガドリニウム、サマリウム、ネオジウム、ジス
プロシウム、ホロミウム、及びユーロピウムのうちいず
れかを用いてもよく、また、タンタルの代りにニオブ、
ケイ素、ホウ素、バナジウム等の元素を用いてもよく、
これらのうち複数の元素を含んでもよい。
In Examples 1, 2 and 4, the magnetic layer was
Although o-Cr-Pt-Ta was used, Co-
Ternary system such as Cr-Pt or Co-Cr-Ta, Co-Cr
A quinary system such as -Pt-Ta-Si may be used. Also,
Co-Cr-Pt- used in Examples 1, 2 and 4 above
In the Ta-based magnetic layer, any of palladium, terbium, gadolinium, samarium, neodymium, dysprosium, holmium, and europium may be used instead of platinum, and niobium may be used instead of tantalum.
Elements such as silicon, boron, and vanadium may be used,
A plurality of these elements may be included.

【0103】[0103]

【実施例5】本実施例では、図7に示すように、基板2
1上に下地層22、磁性層23及び保護層24を順次形
成し、磁気ディスク30を形成した。磁性層には実施例
1と異なるCo−Cr−Pt系合金を用いたが、下地層
及び保護層は実施例1と同様の材料を用いた。以下に、
この磁気ディスク30の製造方法及び特性測定結果につ
いて説明する。ECRスパッタ装置80は、ターゲット
70を、成膜しようとする材料に応じて適宜選択し、バ
イアス電源90を、成膜材料に応じてRF又はDC電源
に代えた以外は実施例1で用いた装置と同様の構造の装
置を用いた。
Embodiment 5 In this embodiment, as shown in FIG.
A magnetic disk 30 was formed by sequentially forming a base layer 22, a magnetic layer 23, and a protective layer 24 on the substrate 1. A Co--Cr--Pt alloy different from that of Example 1 was used for the magnetic layer, but the same material as that of Example 1 was used for the underlayer and the protective layer. less than,
The method of manufacturing the magnetic disk 30 and the results of measuring characteristics will be described. The ECR sputtering apparatus 80 is an apparatus used in the first embodiment except that the target 70 is appropriately selected according to the material to be formed, and the bias power supply 90 is replaced with an RF or DC power supply according to the film formation material. An apparatus having the same structure as that described above was used.

【0104】(1)下地層の形成 直径2.5inchのガラス基板21上に、ECRスパ
ッタ法により、下地層22であるCoO−SiO膜を
形成した。ターゲットにはCoOとSiOを2:1で
混合した焼結体を、スパッタガスにはArをそれぞれ使
用した。スパッタ時のガス圧は3mTorr、投入マイ
クロ波電力は1kWであった。マイクロ波により励起さ
れたプラズマをターゲット方向に、同時にプラズマによ
って叩き出されたターゲット粒子を基板方向に引き込む
ため、500WのRFバイアス電圧を基板とターゲット
間に印加した。このECRスパッタ法によりCoO−S
iO膜を膜厚30nmに形成した。
(1) Formation of Underlayer A CoO—SiO 2 film as the underlayer 22 was formed on a glass substrate 21 having a diameter of 2.5 inches by ECR sputtering. A sintered body obtained by mixing CoO and SiO 2 at a ratio of 2: 1 was used as a target, and Ar was used as a sputtering gas. The gas pressure at the time of sputtering was 3 mTorr, and the input microwave power was 1 kW. An RF bias voltage of 500 W was applied between the substrate and the target in order to draw the plasma excited by the microwave in the direction of the target, and simultaneously draw the target particles struck out by the plasma in the direction of the substrate. This ECR sputtering method allows CoO-S
An iO 2 film was formed to a thickness of 30 nm.

【0105】(2)下地層のTEMによる観察、μ−E
DX分析及びAFMによる測定 上記のように形成した下地層22であるCoO−SiO
膜の表面を、TEMにより観察した。得られた観察像
は、実施例1と同様であり、下地層表面は図2と同様の
構造であった。図に示すように、下地層22は、正六角
形の結晶粒子の集合体であり、その粒子はハニカム状に
規則的に配列していることが分かった。結晶粒子の粒子
径(正六角形の対辺の間隔)は10nm、結晶粒子間の
距離(結晶粒界部の幅)は2nmであった。
(2) TEM observation of the underlayer, μ-E
DX analysis and measurement by AFM CoO—SiO as underlayer 22 formed as described above
The surfaces of the two films were observed by TEM. The obtained observation image was the same as in Example 1, and the underlayer surface had the same structure as in FIG. As shown in the figure, it was found that the underlayer 22 was an aggregate of regular hexagonal crystal grains, and the grains were regularly arranged in a honeycomb shape. The particle diameter of the crystal grains (the interval between the opposite sides of the regular hexagon) was 10 nm, and the distance between the crystal grains (the width of the crystal grain boundary) was 2 nm.

【0106】この下地層22をμ−EDX法により分析
したところ、六角形の粒子はCoOで、結晶質であっ
た。その結晶粒子の周囲を取り囲むように結晶粒界部が
形成されており、粒界部に存在しているのはSiO
で、非晶質であった。
When the underlayer 22 was analyzed by the μ-EDX method, the hexagonal particles were CoO and were crystalline. A crystal grain boundary portion is formed so as to surround the periphery of the crystal grain, and the grain boundary portion is formed of SiO.
2 was amorphous.

【0107】この下地層22であるCoO−SiO
の断面を高分解能TEMにより観察した。その結果、形
成した下地層22の断面は、六角形の結晶粒子の粒子径
が変化することなく成長した柱状構造であった。この柱
状構造は下地層の膜厚が厚くなっても同様であった。ま
た、基板表面近傍には、特定の構造を持たない初期成長
層が観察された。
The cross section of the CoO—SiO 2 film as the underlayer 22 was observed with a high-resolution TEM. As a result, the cross section of the formed underlayer 22 had a columnar structure grown without changing the particle diameter of the hexagonal crystal particles. This columnar structure was the same even when the thickness of the underlayer increased. In addition, an initial growth layer having no specific structure was observed near the substrate surface.

【0108】TEMによる観察結果から、このCoO−
SiO膜22の表面には凹凸が存在していることが分
かった。この凹凸はハニカム構造を反映しており、凸部
は結晶粒子であり、凹部は非晶質部分であった。また、
一つの山(凸部)に着目し、その山に最も近い谷(凹
部)との高さを原子間力電子顕微鏡(AFM)により測
定したところ、平均10nmであった。この平均値は、
ランダムに選択した500個所について測定した結果で
あり、これらの測定値の標準偏差は電子顕微鏡の観察下
限の0.5nm以下と著しく小さかった。また、基板と
平行方向の山と谷との距離は5nmであった。このこと
は、この下地層22の凹凸の山一つ一つが微小であり、
膜全体としては平坦であることを示している。このCo
O−SiO 膜は、結晶粒子がハニカム状に規則的に配
列し、しかも、この凹凸の形状が良好でばらつきが小さ
いことから、テクスチャ付き基板として有用である。こ
の凹凸の形状は成膜温度やスパッタの速度、スパッタ時
の雰囲気ガスの圧力を制御することにより、変化させる
ことが可能である。
From the result of observation by TEM, this CoO-
SiO2It is clear that the surface of the film 22 has irregularities.
won. This unevenness reflects the honeycomb structure,
Are crystal grains, and the concave portions are amorphous portions. Also,
Focusing on one peak (convex), the valley (concave) closest to that peak
Part) with an atomic force electron microscope (AFM).
As a result, the average was 10 nm. This average is
As a result of measuring 500 randomly selected places
And the standard deviation of these measurements is
The minimum value was 0.5 nm or less. Also, with the substrate
The distance between the peak and the valley in the parallel direction was 5 nm. this thing
Indicates that each of the peaks of the unevenness of the underlayer 22 is minute,
This shows that the film as a whole is flat. This Co
O-SiO 2In the film, crystal grains are regularly arranged in a honeycomb shape.
Lined, and the shape of the unevenness is good and the variation is small.
Therefore, it is useful as a textured substrate. This
The shape of the unevenness depends on the deposition temperature, sputter speed,
By controlling the atmospheric gas pressure
It is possible.

【0109】また、下地層22上には、ハニカム構造を
反映した上記の微小な凹凸の他に、それよりも大きな周
期で凹凸が観察された。そこで基板上の凹凸とこの下地
層の大きな周期の凹凸との比較を行った。まず、ここで
用いたガラス基板の凹凸をAFMにより測定した。測定
は、一辺が300μmの正方形数箇所をランダムに選択
し、それぞれの正方形中でランダムに選択した約500
箇所について実施した。一つの山(凸部)から最も近い
山までの基板と平行方向の距離を測定したところ、約5
00箇所の平均値は50nmであった。また、一つの山
(凸部)から最も近い谷(凹部)の基板に垂直方向の高
さを測定したところ、約500箇所の平均値は60nm
であった。この基板上に下地層を形成した後の表面の凹
凸は、基板と同様の測定方法によると、基板と平行方向
の山と山の距離が6μm、基板と垂直方向の山と谷の距
離が10nm以下(AFMの測定下限以下)であった。
この凹凸は、基板表面の粗さに比較して小さく、平坦で
あることを示している。ここで、さらに凹凸が大きい基
板(基板と平行方向の山と山の距離:30nm、基板と
垂直方向の山と谷の距離:100nm)上に下地層を形
成しても、下地層表面の凹凸は先の基板上の下地層と同
様であり、基板と平行方向の山と山の距離が6μm、基
板と垂直方向の山と谷の距離が10nm以下(AFMの
測定下限以下)であった。このように、ECRスパッタ
法を用いて下地層を形成することにより、基板表面の凹
凸に関係なく平坦な面が得られることが分かった。
Further, on the underlayer 22, in addition to the fine irregularities reflecting the honeycomb structure, irregularities were observed with a longer period. Therefore, a comparison was made between the unevenness on the substrate and the unevenness of the underlayer having a large period. First, the irregularities of the glass substrate used here were measured by AFM. The measurement was carried out by randomly selecting several squares each having a side of 300 μm, and randomly selecting about 500 squares in each square.
It was carried out about the part. When the distance in the direction parallel to the substrate from one peak (convex portion) to the nearest peak was measured, about 5
The average value at 00 locations was 50 nm. In addition, when the height in a direction perpendicular to the substrate of the valley (concave portion) closest to one peak (convex portion) was measured, the average value at about 500 locations was 60 nm.
Met. According to the same measuring method as that of the substrate, the unevenness of the surface after the formation of the underlayer on the substrate is such that the distance between the peaks in the direction parallel to the substrate is 6 μm and the distance between the peaks and valleys in the direction perpendicular to the substrate is 10 nm. (Lower than the lower limit of AFM measurement).
This unevenness is smaller than the roughness of the substrate surface and indicates that the surface is flat. Here, even if an underlayer is formed on a substrate having even larger irregularities (distance between peaks and valleys in the direction parallel to the substrate: 30 nm, distance between peaks and valleys in the direction perpendicular to the substrate: 100 nm), the irregularities on the surface of the underlayer can be reduced. Was the same as the underlayer on the previous substrate, and the distance between the peaks and the valleys in the direction parallel to the substrate was 6 μm, and the distance between the peaks and the valleys in the direction perpendicular to the substrate was 10 nm or less (the lower limit of AFM measurement). As described above, it was found that a flat surface can be obtained by forming the underlayer by using the ECR sputtering method regardless of the unevenness of the substrate surface.

【0110】(3)磁性層の形成 上記の下地層22であるCoO−SiO膜上に、DC
スパッタ法により、磁性層23としてCo69Cr12
Pt19なる組成の磁性層23を形成した。放電ガスに
はArを、ターゲットにはCo69Cr12Pt19
金ターゲットをそれぞれ使用した。スパッタ時のガス圧
は3mTorr、投入DC電力は1kW/150mmφ
であった。磁性層23の成膜中は、基板21を300℃
に加熱した。このようにして磁性層23を膜厚20nm
に形成した。
(3) Formation of Magnetic Layer On the CoO—SiO 2 film as the underlayer 22, DC
Co 69 Cr 12 is used as the magnetic layer 23 by sputtering.
A magnetic layer 23 having a composition of Pt 19 was formed. Ar was used as a discharge gas, and a Co 69 Cr 12 Pt 19 alloy target was used as a target. Gas pressure during sputtering is 3 mTorr, DC power input is 1 kW / 150 mmφ
Met. During the formation of the magnetic layer 23, the substrate 21 is kept at 300 ° C.
Heated. Thus, the magnetic layer 23 has a thickness of 20 nm.
Formed.

【0111】(4)磁性層のTEMによる観察、X線回
折法による解析及び磁気特性の測定 上記のようにして得られた磁性層23であるCo69
12Pt19膜の表面の組織をTEMにより観察した
ところ、下地層22であるCoO−SiO膜の構造を
反映していた。すなわち、下地層22の結晶粒子上に磁
性層23のCoが結晶粒子として析出し、その形状は正
六角形であり、その粒子径分布も下地層22と同様であ
った。磁性粒子の平均粒子径は10nmであり、粒子径
分布におけるσは1.5nm以下であった。この粒子径
分布の様子は、先の下地層22における値とほぼ同じで
あり、磁性粒子径が微細化し、粒子径のばらつきが著し
く小さくなったことを示している。したがって、微小な
結晶粒子がほとんど存在しないので、耐熱揺らぎに優れ
た磁気ディスクを形成することができる。また、断面構
造を観察すると、磁性層23が下地層22から結晶格子
のつながりを持って成長し、柱状構造をしていることが
分かった。このように、磁性層23の磁性粒子を下地層
22の結晶粒子上からエピタキシャル成長させることに
より、磁性層23の磁性粒子径を制御できることが分か
る。
(4) Observation of Magnetic Layer by TEM, Analysis by X-ray Diffraction Method and Measurement of Magnetic Properties Co 69 C, which is the magnetic layer 23 obtained as described above,
Observation of the surface structure of the r 12 Pt 19 film by TEM revealed that the structure of the CoO—SiO 2 film as the underlayer 22 was reflected. That is, Co of the magnetic layer 23 was precipitated as crystal grains on the crystal grains of the underlayer 22, the shape was a regular hexagon, and the particle size distribution was similar to that of the underlayer 22. The average particle size of the magnetic particles was 10 nm, and σ in the particle size distribution was 1.5 nm or less. The appearance of the particle size distribution is almost the same as the value in the underlayer 22 described above, indicating that the magnetic particle size has been reduced and the variation in the particle size has been significantly reduced. Therefore, since there are almost no fine crystal grains, it is possible to form a magnetic disk having excellent heat fluctuation. Observation of the cross-sectional structure showed that the magnetic layer 23 grew from the underlayer 22 with a connection of a crystal lattice and had a columnar structure. Thus, it can be seen that the magnetic particle diameter of the magnetic layer 23 can be controlled by epitaxially growing the magnetic particles of the magnetic layer 23 from the crystal grains of the underlayer 22.

【0112】また、結晶粒界部である非晶質領域上に成
長した磁性層部分は、結晶粒子上にエピタキシャル成長
した磁性粒子とは異なる組織であり、柱状組織は観察さ
れなかった。このような磁性層部分は、磁性粒子部分と
は異なる磁性を有しており、セミハードな磁性を示し
た。この磁性の異なる部分が均一な幅で磁性粒子同士を
隔てていることにより、磁性粒子間の磁気的な相互作用
を低減することができる。この磁気的相互作用の低減は
高密度記録に有効である。
The magnetic layer portion grown on the amorphous region, which is the crystal grain boundary portion, had a different structure from the magnetic particles epitaxially grown on the crystal grains, and no columnar structure was observed. Such a magnetic layer portion has magnetism different from that of the magnetic particle portion, and exhibited semi-hard magnetism. Since the portions having different magnetism separate the magnetic particles with a uniform width, magnetic interaction between the magnetic particles can be reduced. This reduction in magnetic interaction is effective for high-density recording.

【0113】上記のように磁性層23であるCo69
12Pt19合金膜を形成した後、この積層体の構造
をX線回折法により解析した。その結果、2θ=62.
5°付近に回折ピークが観測され、このピークは下地層
22であるCoO−SiO膜中のCoOの(220)
に対応していることが分かった。また、2θ=73°付
近にも回折ピークが観測され、このピークは磁性層23
であるCo69Cr Pt19膜のCoの(11.
0)に相当していることが分かった。このように、高密
度記録に適した方向にCoが配向したのは、下地層22
中の結晶粒子上から磁性粒子がエピタキシャル成長した
ためで、下地層22の結晶粒子の配向を反映した結果で
ある。下地層を形成せずに磁性層を成長させた場合は、
同様のX線回折法による解析の結果、Coの(11.
0)面は観測されず、Coの(00.2)が観測され
た。このことから、下地層22であるCoO−SiO
膜は磁性層23のCoの配向性制御に大きく寄与してい
ることが分かった。
As described above, the magnetic layer 23 of Co 69 C
After forming the r 12 Pt 19 alloy film, the structure of the laminate was analyzed by X-ray diffraction. As a result, 2θ = 62.
A diffraction peak was observed at about 5 °, and this peak was due to (220) of CoO in the CoO—SiO 2 film as the underlayer 22.
It turns out that it corresponds. A diffraction peak is also observed around 2θ = 73 °, and this peak is
Co 69 Cr 1 2 Pt 19 film of Co (11 at.
0). Thus, Co was oriented in a direction suitable for high-density recording because the underlayer 22
This is because the magnetic particles were epitaxially grown from above the middle crystal particles, and the result reflects the orientation of the crystal particles in the underlayer 22. If the magnetic layer is grown without forming the underlayer,
As a result of the same X-ray diffraction analysis, (11.
No (0) plane was observed, and (00.2) of Co was observed. For this reason, the CoO—SiO 2
It was found that the film greatly contributed to the control of the orientation of Co in the magnetic layer 23.

【0114】次に、この磁性層23であるCo69Cr
12Pt19膜の磁気特性を測定した。得られた磁気特
性は、保磁力が3.5kOe、Isvが2.5×10
−16emu、M−Hループにおけるヒステリシスの角
型性の指標であるSが0.85、Sが0.90であ
り、良好な磁気特性を有していた。このことは、磁性層
23の磁性粒子径が小さく、そのばらつきが小さいこ
と、さらに、磁性粒子間の磁気的相互作用が低減した結
果を反映している。
Next, the Co 69 Cr, which is the magnetic layer 23, is used.
The magnetic properties of the 12 Pt 19 film were measured. The obtained magnetic properties are as follows: coercive force is 3.5 kOe, Isv is 2.5 × 10
-16 emu, S, which is an index of the squareness of the hysteresis in the MH loop, was 0.85, and S was 0.90, indicating good magnetic properties. This reflects the fact that the magnetic particle diameter of the magnetic layer 23 is small and its variation is small, and furthermore, the result that the magnetic interaction between the magnetic particles is reduced.

【0115】(5)保護層の形成 最後に、保護層24として炭素膜をDCスパッタ法によ
り、5nmの膜厚に形成した。スパッタガスにはArを
用いた。投入DC電力密度は1kW/150mmφ、ス
パッタ時のガス圧は5mTorrであった。このように
して、図7に示す構造の磁気ディスク30を形成した。
(5) Formation of Protective Layer Finally, a carbon film was formed as the protective layer 24 to a thickness of 5 nm by DC sputtering. Ar was used as a sputtering gas. The input DC power density was 1 kW / 150 mmφ, and the gas pressure during sputtering was 5 mTorr. Thus, the magnetic disk 30 having the structure shown in FIG. 7 was formed.

【0116】(6)磁気ディスクの評価 次に、上記のように形成した磁気ディスクの表面に潤滑
剤を塗布して磁気ディスク30を完成させた。同様のプ
ロセスにより複数の磁気ディスクを作製し、スピンドル
に同軸上に取り付け、磁気記録装置に組み込んだ。磁気
記録装置は、実施例1と同様の図5及び図6に示す構成
とした。磁気ヘッド面と磁性層との距離は15nmであ
った。これらの磁気ディスクに40Gbits/inc
に相当する信号を記録してディスクのS/Nを評価
したところ、32dBの再生出力が得られた。
(6) Evaluation of Magnetic Disk Next, a lubricant was applied to the surface of the magnetic disk formed as described above to complete the magnetic disk 30. A plurality of magnetic disks were manufactured by the same process, mounted coaxially on a spindle, and incorporated into a magnetic recording device. The magnetic recording apparatus had the same configuration as that of the first embodiment shown in FIGS. The distance between the magnetic head surface and the magnetic layer was 15 nm. These magnetic disks have 40 Gbits / inc
Evaluation of the disk S / N and record the signal corresponding to h 2, the reproduction output of 32dB were obtained.

【0117】ここで、磁気力顕微鏡(MFM)により磁
化反転単位を測定したところ、1ビットのデータを記録
する記録磁界に対して磁性粒子2〜3個が一度に磁化反
転した。これは、従来の磁化反転単位5〜10個に比較
して十分小さい値である。これと共に、磁化反転領域の
境界に相当するジグザグパターンも従来の媒体より著し
く小さかった。また、熱揺らぎや熱による減磁も発生し
なかった。これは、磁性層の磁性粒子が微細化したこと
及び磁性粒子径のばらつきが小さいことよる効果であ
る。また、この磁気ディスクの欠陥レートを測定したと
ころ、信号処理を行わない場合の値で、1×10−5
下であった。
Here, when the magnetization reversal unit was measured by a magnetic force microscope (MFM), two or three magnetic particles were reversed at once with respect to the recording magnetic field for recording 1-bit data. This is a sufficiently small value compared to 5 to 10 conventional magnetization reversal units. At the same time, the zigzag pattern corresponding to the boundary of the magnetization switching region was significantly smaller than that of the conventional medium. In addition, thermal fluctuation and demagnetization due to heat did not occur. This is an effect due to the fineness of the magnetic particles in the magnetic layer and the small variation in the magnetic particle diameter. When the defect rate of the magnetic disk was measured, the value was 1 × 10 −5 or less when no signal processing was performed.

【0118】ここで、磁気ヘッドと磁性層表面との距離
は15nmとしたところ、磁気ヘッドは安定に浮上し
た。しかし、ECRスパッタ法により形成した下地層を
有していない磁気ディスクを同様の条件で駆動したとこ
ろ、安定した再生信号が得られなかったり、磁気ヘッド
の損傷が生じたりした。これらの原因は、磁気ディスク
表面に形成された凹凸が大きく、磁気記録装置が磁気ヘ
ッドと磁気ディスクの間の距離を一定に制御できる範囲
を超えているためである。
Here, when the distance between the magnetic head and the surface of the magnetic layer was set to 15 nm, the magnetic head stably floated. However, when a magnetic disk having no underlayer formed by the ECR sputtering method was driven under the same conditions, a stable reproduced signal could not be obtained, or the magnetic head was damaged. The reason for this is that the irregularities formed on the surface of the magnetic disk are so large that the magnetic recording device exceeds the range in which the distance between the magnetic head and the magnetic disk can be controlled to be constant.

【0119】上記実施例1、2、3、及び5では、下地
層の結晶粒子としてCoOを用いたが、CoO以外に、
酸化マグネシウム、酸化鉄あるいは酸化ニッケルを用い
てもCoO同様の六角形状の結晶粒子が得られた。さら
に、結晶粒界部を構成する酸化物としてSiOを用い
たが、これ以外に、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸
化タンタルあるいは酸化亜鉛を用いてもSiO同様の
結晶粒子を均一に隔てる結晶粒界部が得られた。
In Examples 1, 2, 3, and 5, CoO was used as the crystal particles of the underlayer.
Even when magnesium oxide, iron oxide or nickel oxide was used, hexagonal crystal particles similar to CoO were obtained. Further, although SiO 2 was used as an oxide constituting the crystal grain boundary portion, other than this, even when aluminum oxide, titanium oxide, tantalum oxide or zinc oxide was used, crystal grains similar to SiO 2 were uniformly separated. The border was obtained.

【0120】上記実施例1〜5では、直径2.5inc
hのガラス基板を用いたが、サイズや材質はこれに限ら
ず、いずれのサイズを用いてもよく、材質はAlやAl
合金、又は樹脂基板等を用いてもよい。また、ガラス、
樹脂、AlやAl合金の基板上にNiP層をメッキ法に
より形成した基板を用いてもよい。
In the above Examples 1 to 5, the diameter was 2.5 inc.
h, the size and the material are not limited thereto, and any size may be used.
An alloy or a resin substrate may be used. Also, glass,
A substrate in which a NiP layer is formed on a resin, Al or Al alloy substrate by a plating method may be used.

【0121】上記実施例1〜5では、ガラス基板上に下
地層を形成した例を述べたが、基板を下地層と同じ材料
で構成して下地層の形成を省略してもよい。この場合、
請求の範囲における「基板」と「下地層」とは同一物を
表すと解釈されるべきである。
In the first to fifth embodiments, the example in which the underlayer is formed on the glass substrate has been described. However, the substrate may be formed of the same material as the underlayer, and the formation of the underlayer may be omitted. in this case,
The terms "substrate" and "underlayer" in the claims are to be interpreted as representing the same thing.

【0122】上記実施例1〜5では、保護層形成の際の
スパッタガスにArを使用したが、Arを主成分とし、
窒素や水素を含む混合ガスを用いてもよい。このような
混合ガスを用いて成膜すると、得られた薄膜中に窒素や
水素が含有され、これによって保護層である炭素薄膜の
緻密化を促進することができる。
In Examples 1 to 5, Ar was used as a sputtering gas when forming the protective layer.
A mixed gas containing nitrogen or hydrogen may be used. When a film is formed using such a mixed gas, nitrogen and hydrogen are contained in the obtained thin film, which can promote the densification of the carbon thin film serving as the protective layer.

【0123】[0123]

【発明の効果】本発明の磁気記録媒体の製造方法によれ
ば、成膜時のターゲット粒子の運動エネルギーを揃え、
かつ制御することができるため、磁性層の結晶配向性、
構造を精密に制御できる。特に、本発明にかかる成膜方
法を用いて下地層を形成し、下地層の構造を反映させて
磁性層をエピタキシャル成長させると、磁性粒子の粒子
径を微細化し、粒子径のばらつきを低減できる。同時
に、磁性粒子同士をが非磁性部分で隔てることができる
ため、粒子間の磁気的相互作用を抑制でき、磁化反転単
位を小さくできる。したがって、低ノイズ、低熱揺ら
ぎ、低熱減磁の磁気記録媒体が製造できる。また、本発
明の製造方法によれば、磁性層の配向性の制御も可能に
なるため、高密度磁気記録に適した配向を有する磁性層
を形成できる。
According to the method for manufacturing a magnetic recording medium of the present invention, the kinetic energies of target particles during film formation are made uniform.
And controllable, the crystal orientation of the magnetic layer,
Structure can be precisely controlled. In particular, when the underlayer is formed using the film forming method according to the present invention and the magnetic layer is epitaxially grown while reflecting the structure of the underlayer, the particle diameter of the magnetic particles can be reduced, and the variation in the particle diameter can be reduced. At the same time, since the magnetic particles can be separated from each other by the non-magnetic portion, the magnetic interaction between the particles can be suppressed, and the unit of magnetization reversal can be reduced. Therefore, a magnetic recording medium with low noise, low thermal fluctuation, and low thermal demagnetization can be manufactured. Further, according to the manufacturing method of the present invention, since the orientation of the magnetic layer can be controlled, a magnetic layer having an orientation suitable for high-density magnetic recording can be formed.

【0124】さらに、本発明に係る成膜方法を用いる
と、基板上の粗い凹凸の影響を受けずに平坦な表面を有
する膜を形成できる。そのため、安定して磁気ヘッドを
走行させることができる。特に、ヘッドと媒体の距離が
20nm以下の近接記録において効果があり、超高密度
磁気記録を行うのに有効である。
Further, when the film forming method according to the present invention is used, a film having a flat surface can be formed without being affected by rough irregularities on the substrate. Therefore, the magnetic head can run stably. In particular, it is effective for proximity recording where the distance between the head and the medium is 20 nm or less, and is effective for performing ultra-high density magnetic recording.

【0125】また、本発明の手法により形成した炭素膜
は、5nm以下の極薄膜でもアイランド状になることな
く均一な膜厚を有し、硬度も高く緻密な薄膜である。こ
の炭素膜を磁性層上の保護層として用いると、5nm以
下の極薄膜でありながらも十分な保護機能を発揮するた
め、磁気ヘッドと磁性層間の距離を狭めることができ、
記録密度を向上させるのに効果がある。さらに、本発明
に係るECRスパッタ法を用いれば、保護層形成時に層
間の物質拡散を抑制できるため、磁性層が磁気的な損傷
を受けないという効果もある。
The carbon film formed by the method of the present invention is a dense thin film having a uniform film thickness without forming an island even if it is an extremely thin film of 5 nm or less, and having high hardness and high hardness. When this carbon film is used as a protective layer on the magnetic layer, it can exhibit a sufficient protective function even though it is an extremely thin film of 5 nm or less, so that the distance between the magnetic head and the magnetic layer can be reduced,
This is effective for improving the recording density. Furthermore, when the ECR sputtering method according to the present invention is used, since the substance diffusion between layers can be suppressed at the time of forming the protective layer, there is also an effect that the magnetic layer is not magnetically damaged.

【0126】以上の技術を総合することにより、40G
bits/inchを超える超高密度磁気記録の可能
な磁気記録媒体の製造が実現できた。
By combining the above technologies, 40G
The production of a magnetic recording medium capable of ultra-high density magnetic recording exceeding bits / inch 2 was realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1に係る磁気ディスクの断面構造を示す
模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional structure of a magnetic disk according to a first embodiment.

【図2】本発明に係る下地層の表面モフォロジーを示す
模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing the surface morphology of an underlayer according to the present invention.

【図3】実施例1に係る下地層のX線回折プロファイル
である。
FIG. 3 is an X-ray diffraction profile of an underlayer according to Example 1.

【図4】実施例1に係る下地層及び磁性層のX線回折プ
ロファイルである。
FIG. 4 is an X-ray diffraction profile of an underlayer and a magnetic layer according to Example 1.

【図5】本発明の一例である磁気記録装置の概略構成図
である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a magnetic recording device that is an example of the present invention.

【図6】図5における磁気記録装置のA−A’方向の断
面図である。
FIG. 6 is a sectional view of the magnetic recording apparatus taken along line AA ′ of FIG. 5;

【図7】実施例4に係る磁気ディスクの断面構造を示す
模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional structure of a magnetic disk according to a fourth embodiment.

【図8】本発明の方法に用いた成膜装置の一例であるE
CRスパッタ装置の断面の概略図である。
FIG. 8 shows an example of a film forming apparatus E used in the method of the present invention.
It is the schematic of the cross section of a CR sputtering apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21、68 基板 2、22 下地層 3 制御層 4、23 磁性層 5、24 保護層 10、30 磁気ディスク 12 結晶粒子 14 結晶粒界部 51 回転駆動系 52 スピンドル 53 磁気ヘッド 54 磁気ヘッド用駆動系 60 磁気記録装置 62、64、66 コイル 70 ターゲット 72 ターゲット粒子の流れ 74 マイクロ波発生器 76 ECRプラズマ 80 ECRスパッタ装置 81 第1チャンバ 83 第2チャンバ 90 電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 21, 68 Substrate 2, 22 Underlayer 3 Control layer 4, 23 Magnetic layer 5, 24 Protective layer 10, 30 Magnetic disk 12 Crystal grain 14 Crystal grain boundary part 51 Rotation drive system 52 Spindle 53 Magnetic head 54 For magnetic head Drive system 60 Magnetic recording device 62, 64, 66 Coil 70 Target 72 Flow of target particles 74 Microwave generator 76 ECR plasma 80 ECR sputtering device 81 First chamber 83 Second chamber 90 Power supply

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 輝明 大阪府茨木市丑寅一丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 曽谷 朋子 大阪府茨木市丑寅一丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 水村 哲夫 大阪府茨木市丑寅一丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 若林 康一郎 大阪府茨木市丑寅一丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 坂本 晴美 大阪府茨木市丑寅一丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 小沼 剛 大阪府茨木市丑寅一丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 Fターム(参考) 5D112 AA03 AA05 AA07 FA04 FB26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Teruaki Takeuchi 1-1-88 Ushitora, Ibaraki-shi, Osaka Inside Hitachi Maxell Co., Ltd. (72) Tomoko Soya 1-188 Ushitora, Ibaraki-shi, Osaka Hitachi Within Maxell Corporation (72) Inventor Tetsuo Mizumura 1-1-88 Ushitora, Ibaraki City, Osaka Prefecture Inside Hitachi Maxell Corporation (72) Koichiro Wakabayashi 1-1-88 Ushitora, Ibaraki City, Osaka Hitachi Maxell (72) Inventor Harumi Sakamoto 1-1-88 Ushitora, Ibaraki-shi, Osaka Hitachi Maxell Co., Ltd. (72) Inventor Tsuyoshi Onuma 1-1-88 Ushitora, Ibaraki-shi, Osaka Hitachi Maxell, Ltd. F term (reference) 5D112 AA03 AA05 AA07 FA04 FB26

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 剛性を有する基板上に、情報を記録する
ための磁性層と、保護層とを備える磁気記録媒体の製造
方法であって、 共鳴吸収によりプラズマを発生させ、 発生したプラズマをターゲットに衝突させてターゲット
粒子をスパッタさせ、 上記基板と上記ターゲットの間にバイアス電圧を印加す
ることにより、スパッタしたターゲット粒子を上記基板
上に誘導しつつ堆積させて上記磁性層及び上記保護層の
少なくとも一層を形成することを特徴とする磁気記録媒
体の製造方法。
1. A method for manufacturing a magnetic recording medium comprising: a magnetic layer for recording information on a rigid substrate; and a protective layer, comprising: generating a plasma by resonance absorption; The target particles are sputtered by colliding with the target, and a bias voltage is applied between the substrate and the target, whereby the sputtered target particles are deposited on the substrate while being guided, and at least the magnetic layer and the protective layer are deposited. A method for manufacturing a magnetic recording medium, comprising forming one layer.
【請求項2】 上記共鳴吸収において、マイクロ波を用
いることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体の
製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein microwaves are used in the resonance absorption.
【請求項3】 上記バイアス電圧を、無線周波数の交流
電源又は直流電源により印加することを特徴とする請求
項1又は2に記載の磁気記録媒体の製造方法。
3. The method for manufacturing a magnetic recording medium according to claim 1, wherein the bias voltage is applied from a radio frequency AC power supply or a DC power supply.
【請求項4】 上記基板上に形成される磁性層及び保護
層の少なくとも一層の密度、表面の平坦性、結晶配向
性、結晶成長の方位、結晶構造、及び粒子径の内より選
ばれた少なくとも1つが制御されていることを特徴とす
る請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁気記録媒体の
製造方法。
4. At least one selected from density, surface flatness, crystal orientation, crystal growth direction, crystal structure, and particle diameter of at least one of the magnetic layer and the protective layer formed on the substrate. 4. The method according to claim 1, wherein one of the magnetic recording media is controlled.
【請求項5】 上記磁気記録媒体の面記録密度が、40
Gbits/inchを超えることを特徴とする請求
項1〜4のいずれか一項に記載の磁気記録媒体の製造方
法。
5. A magnetic recording medium having an areal recording density of 40
5. The method for manufacturing a magnetic recording medium according to claim 1, wherein the magnetic recording medium exceeds Gbits / inch 2 .
【請求項6】 剛性を有する基板上に、下地層と、情報
を記録するための磁性層とを備える磁気記録媒体の製造
方法であって、 共鳴吸収によりプラズマを発生させ、 発生したプラズマをターゲットに衝突させてターゲット
粒子をスパッタさせ、 上記基板と上記ターゲットの間にバイアス電圧を印加す
ることにより、スパッタしたターゲット粒子を上記基板
上に誘導しつつ堆積させて上記下地層を形成することを
特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
6. A method for manufacturing a magnetic recording medium comprising a rigid substrate and an underlayer and a magnetic layer for recording information, comprising: generating a plasma by resonance absorption; The target particles are sputtered by applying a bias voltage between the substrate and the target, whereby the sputtered target particles are deposited while being guided on the substrate to form the underlayer. A method for manufacturing a magnetic recording medium.
【請求項7】 上記磁性層上にさらに保護層を備える磁
気記録媒体の製造方法であって、 共鳴吸収によりプラズマを発生させ、 発生したプラズマをターゲットに衝突させてターゲット
粒子をスパッタさせ、 上記基板と上記ターゲットの間にバイアス電圧を印加す
ることにより、スパッタしたターゲット粒子を上記基板
上に誘導しつつ堆積させて上記磁性層及び上記保護層を
形成することを特徴とする請求項6に記載の磁気記録媒
体の製造方法。
7. A method for manufacturing a magnetic recording medium further comprising a protective layer on the magnetic layer, the method comprising: generating plasma by resonance absorption; causing the generated plasma to collide with a target to sputter target particles; 7. The magnetic layer and the protective layer according to claim 6, wherein by applying a bias voltage between the target and the target, the sputtered target particles are deposited while being guided on the substrate to form the magnetic layer and the protective layer. A method for manufacturing a magnetic recording medium.
【請求項8】 上記保護層の形成において、アルゴンを
主体とし、窒素及び水素の少なくとも一方を含む混合ガ
スをプラズマガスとして用いることを特徴とする請求項
7に記載の磁気記録媒体の製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein in forming the protective layer, a mixed gas mainly composed of argon and containing at least one of nitrogen and hydrogen is used as a plasma gas.
【請求項9】 上記共鳴吸収において、マイクロ波を用
いることを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記
載の磁気記録媒体の製造方法。
9. The method for manufacturing a magnetic recording medium according to claim 6, wherein a microwave is used in the resonance absorption.
【請求項10】 上記バイアス電圧を、無線周波数の交
流電源又は直流電源により印加することを特徴とする請
求項6〜9のいずれか一項に記載の磁気記録媒体の製造
方法。
10. The method for manufacturing a magnetic recording medium according to claim 6, wherein the bias voltage is applied from a radio frequency AC power supply or a DC power supply.
【請求項11】 上記基板上に形成される下地層、磁性
層、及び保護層の少なくとも一層の密度、表面の平坦
性、結晶配向性、結晶成長の方位、結晶構造、及び粒子
径のうちより選ばれた少なくとも1つを制御したことを
特徴とする請求項6〜10のいずれか一項に記載の磁気
記録媒体の製造方法。
11. The density, surface flatness, crystal orientation, crystal growth orientation, crystal structure, and particle diameter of at least one of an underlayer, a magnetic layer, and a protective layer formed on the substrate. The method for manufacturing a magnetic recording medium according to claim 6, wherein at least one selected one is controlled.
【請求項12】 上記下地層が2層以上であることを特
徴とする請求項6〜11のいずれか一項に記載の磁気記
録媒体の製造方法。
12. The method for manufacturing a magnetic recording medium according to claim 6, wherein the underlayer has two or more layers.
【請求項13】 上記磁性層を上記下地層からエピタキ
シャル成長させたことを特徴とする請求項6〜12のい
ずれか一項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
13. The method of manufacturing a magnetic recording medium according to claim 6, wherein said magnetic layer is epitaxially grown from said underlayer.
【請求項14】 上記磁気記録媒体の面記録密度が、4
0Gbits/inchを超えることを特徴とする請
求項6〜13のいずれか一項に記載の磁気記録媒体の製
造方法。
14. The magnetic recording medium having an areal recording density of 4
The method of manufacturing a magnetic recording medium according to claim 6, wherein the magnetic recording medium has a density exceeding 0 Gbits / inch 2 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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