专利名称：磁记录媒体及其制造方法
技术领域：
本发明涉及磁记录媒体及其制造方法。更详细地来说，本发明涉及价格低廉、制造简单、磁性优良的高密度磁记录媒体及其制造方法。本发明的磁记录媒体最适合用于硬磁盘、软磁盘和磁带等。
背景技术：
现有的磁记录媒体及其制造方法，已知有以下技术。
图23是作为磁记录媒体的一个例子来说明硬磁盘的概略图。在图23中，图23(a)是磁记录媒体的整体立体图；图23(b)是图23(a)的A-A’部分的断面图。
基体1是在铝基板2的表面上制作出非磁性(Ni-P)层3而形成的。而后，在该基板1上依次制作叠层；Cr底层4、强磁性金属层5和保护层6。
非磁性(Ni-P)层3是利用电镀法或溅射法在直径89mm(3.5英寸)、厚度1.27mm(50密耳)的圆盘状铝基板2的表面上形成的，以此构成基体1。并且，在非磁性(Ni-P)层3的表面上，通过机械研究处理形成同心圆状的伤痕(以下称为纹理)。一般来说，非磁性(Ni-P)层3的表面光洁度，即在半径方向上测量时的平均中心线光洁度Ra，为5nm-15nm(毫微米)。而且，利用电镀法、蒸发淀积法、溅射法在上述基体1的表面上形成Cr底层4和强磁性金属层5(一般是Co合金属磁性膜)，最后，为了保护强磁性金属层5的表面，利用溅射法淀积一层由碳素等构成的保护层6。典型的各膜层厚度，非磁性(Ni-P)层3为5μm-15μm，Cr底层4为50nm-150nm，强磁性金属层5为30-nm-100nm，保护层6为20nm-50nm。
为了提高上述媒体的记录密度，在媒体的磁特性中尤其要提高矫顽磁力。最近，用户的需要正在从具有矫顽磁力1200-1600奥斯特的媒体向具有矫顽磁力1800奥斯特以上的媒体转移。在与此相适应的磁记录媒体中，过去采用的矫顽磁力增大方法，已有以下几种技术①改变强磁性金属层的成分。
②减小强磁性金属层的晶粒。
③从磁性上使强磁性金属层的晶粒弧立起来。
但是，在上述现有技术中，存在以下问题(1)①的技术，在强磁性金属层中包含Pt的情况下效果良好。但是，由于其成本高，而且媒体噪声也大，所以需要进行改进。若改用其他材料，则容易受到成膜气氛的影响，难以达到1800奥斯特以上矫顽磁力。
(2)②技术，通过减小底层的膜厚，可以减小晶粒，但是，若晶粒过小，则媒体噪声增大，效果不好。
(3)③的技术，通过成膜后的高温加热处理，利用底层Cr的扩散来实现。但必须考虑成膜室内产生气体的影响等，因而制造工艺复杂，不是好方法。
另一方面，磁记录媒体的制造方法，现有以下几种技术。
④提高成膜时的基体表面温度。
⑤调整基体电位。
⑥调整成膜气压。
但是，在上述的现有技术中，存在以下问题。
(4)④的技术，成膜室内产生的气体量增加，制造工艺不稳定，不是好方法。
(5)⑤的技术，由于即使改变原有基体电位也无效，异常放电也经常产生，成膜工序不稳定，所以不是好方法。
(6)⑥的技术，在可能放电的范围内(1m乇-30m乇)，看不出比过去更好的效果。
现将上述(1)的现状加以总结归纳，示于表1。改变强磁性金属层的成分是增大矫顽磁力的方法之一。在此情况下，其基本合金广泛采用CoNiCr、CoCrTa、CoCrPt等。表1总结归纳了这三种合金的各个项目的性能优劣程度比较。表中的数字1表示在3种合金中性能最好
< /p><p>也就是说，CoNiCr与其他材料相比，优点是价格低廉，但缺点是矫顽磁力有限，而且媒体噪声大。CoCrTa与其他材料相比，优点是媒体噪声小，标准化矫顽磁力强，缺点是容易受成膜气氛的影响，所以大批量生产工艺难以稳定。CoCrPt与其他材料相比，优点是容易制作出很高的矫顽磁力，是，由于采用Pt贵金属，所以成本高，媒体噪声也比CoCrTa的大。
因此，迫切需要研制出这样一种磁记录媒体及其制造方法，即特点是构成强磁性金属层的材料是廉价的，具有1800奥斯特以上的高矫顽磁力，先录的媒体噪声小。
本发明的目的在于提供这样一种磁记录媒体，即能够利用在强磁性金属层中不包含Pt的材料来达到高矫顽磁力，材料价格低廉，媒体噪声也小，而且制造工序简单。
再者，本发明的目的还在于提供这样的一种磁记录媒体的制造方法，即成膜时的基体表面温度即使较低，也能制成高矫顽磁力的媒体，基体电位和成膜气体压力可以和过去一样。发明的公开本发明的磁记录媒体，其特征在于，在基体的表面上通过金属底层形成强磁性金属层，利用磁化(通)反转的磁记录媒体，把该强性金属层的氧浓度定为100wtpm以下。
再者，本发明的磁记录媒体，其特征在于，在基体的表面上，通过金属底层来形成强磁性金属层，利用磁化反转的磁记录媒体，把该金属底层的氧浓度控制在100wtppm以下。
另外，本发明的磁记录媒体，其特征在于，把上述强磁性金属层的氧浓度降低到100wtppm以下。
再者，本发明的磁记录媒体，其特征在于，在基体的表面上，形成强磁性金属层并利用磁化反转的磁记录媒体，该强磁性金属层的氧浓度控制在100wtppm以下。
本发明的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，在基体的表面上利用溅射法依次形成金属底层和强磁性金属层的磁记录媒体的制造方法中，成膜所用的Ar气的杂质浓度为10ppb以下。上述Ar气杂质浓度如果定为100ppt以下，那么，效果更好。
本发明的磁记录媒体制造方法，其特征在于，在形成上述金属底层之前，利用杂质浓度为10ppb以下的氩气，以高频溅射法对上述基体的表面进行清洁处理，除掉0.2(nm)毫微米-1(nm)毫微米的表面层。
上述的本发明磁记录媒体的制造方法，在上述强磁性金属层直接形成到上述基体表面上时也是有效的。
并且，上述基体的特征在于，表面上形成非磁性层。
本发明的磁记录媒体的制造方法是，在形成上述金属底层和(或)强磁性金属层时，在上述基体上加负的偏压，最好是加-100V～-400V的偏压，达到的真空度最好是8×10-8乇(Torr)以下。并且，上述基体的表面温度，最好是60℃-150℃。
上述本发明的磁记录媒体的制造方法，即使在基体的表面光洁度Ra为3毫微米(nm)以下的情况下也是有效的。而且，在形成金属底层和(或)强磁性金属层时所用的气体为(Ar＋N2)或者(Ar＋H2)的情况下，也是适用的。本发明的作用本发明，在基体的表面上通过金属底层而形成强磁性金属层的磁记录媒体，把强磁性金属层的氧浓度控制在100wtppm以下，使得以杂质为核心进行结晶生长的粒子很少，所以，可以获得均匀晶粒，可以制成对膜面平行方向的高矫顽磁力的磁记录媒体。
再者，本发明，在基体的表面上通过金属底层而形成强磁性金属层的磁记录媒体，把由铬等构成的金属底层的氧浓度控制在100wtppm以下，所以即使膜的厚度很薄也能生长出良好的结晶。其结果，构成强磁性金属层的晶粒的定向面控制程度(即hcp(水平共面)结构的C轴横置于膜面内的程度)提高了，所以，可以制成对膜面平行方向的高矫顽磁力的磁记录媒体。
而且，本发明，在基体的表面上通过金属底层而形成强磁性金属层的磁记录媒体，强磁性金属层和金属底层，二者的氧浓度均被控制100wtppm以下，所以，金属底层的非磁性铬，不受强磁性金属层和金属底层中的杂质的影响，容易通过上述二层的界面，向强磁性金属层的晶粒间扩散。其结果使强磁性金属层的各晶粒的磁性孤立(隔离)度提高，所以，能够制成对膜面平行方向的高矫顽磁力的磁记录媒体。
本发明的磁记录媒体，金属底层的膜厚最好控制在2.5毫微米～100毫微米范围内，甚至控制在5毫微米～30毫微米的范围内，这样，可以同时实现高矫顽磁力低媒体噪声。
本发明的磁记录媒体，强磁性金属层的膜厚宜控制在2.5(nm)毫微米～40毫微米(nm)范围内，这样，可以进一步提高矫顽磁力。
再者，本发明是在基体表面上形成强磁性金属层的磁记录媒体中，把强磁性金属层的氧浓度控制在100wtppm以下，使以杂质为核心进行晶体生长的粒子数量减少，所以，即使在30毫微米(nm)以下的很薄的膜层区域内也能获得均匀的晶粒，可以制成对膜面垂直方向的高矫顽磁力的磁记录媒体。
本发明的磁记录媒体，基本表面光洁度Ra宜控制在4毫微(nm)以下，甚至最好进一步控制在1毫米(nm)以下，这样可以进一步提高矫顽磁力。
本发明的磁记录媒体，由于强磁性金属层的标准化矫顽磁力(用Hc/Hkgrain表示)为0.3以上，0.5以下，所以能进一步降低媒体噪声。
本发明的磁记录材料，其基体材料为了能以较低的成本来达到上述表面光洁度，最好采用铝合金、玻璃、硅。
本发明是利用溅射法在基体表面上依次形成金属底层和强磁性金属层，制作出磁记录媒体。所谓“依次”形成，是指在形成金属底层之后，其表面上形成强磁性金属层之前这一期间内，媒体并不曝露在比成膜时气压高的压力气氛中。从这一意义上讲，可以实现这样一种磁记录媒体的制造方法，即把依次形成金属底层和强磁性金属层时所用的氩气的杂质浓度控制10ppb以下，最好是控制在100ppt以下，以此来降低上述各膜层所含有的氧浓度。
所以，在形成金属底层和强磁性金属层时所采用的靶子，其含氧量分别为150ppm以下和30ppm以下。为了保持成膜时气氛的高纯度，最好使成膜室内的真空度达到8×10-8乇(Torr)以下。
再者，本发明可以实现这样一种磁记录媒体的制造方法，也就是说，在形成金属底层之前，利用杂质浓度为10ppb以下的氩气，以高频溅射法对基体表面进行清洁处理，剥掉很薄(0.2～1毫微米)的表面层。其作用有以下两个。
(1)由于能除掉附着在基体表面上，用真空保管和加热处理方法无法除掉的物质，所以从铬层很薄(例如5毫微米)时开始就能促进铬膜的晶体生长。其结果，即使在很薄的铬层上形成强磁性金属层，也能获得对膜面平行方向的高矫顽磁力。
(2)使非磁性铬容易从铬层向在铬层上形成的强磁性金属层晶界扩散。其结果，命名构成强磁性金属层的各晶粒不易从相邻的晶粒上接受磁性相互作用，能够获得对膜面平行方向的高矫顽磁力。
上述两种作用，即清洁处理Ar气的杂质浓度和基体表面的作用，即使在基本表面上直接形成强磁性金属层的情况下也具有同样的效果。
上述清洁处理的效果，与磁记录媒体利用一般溅射法进行腐蚀时可能产生的效果完全相反，这是本发明首次发现的效果。也就是说，利用高频溅射法对用一般方法制作的Ni-P层的表面进行清洁处理，如特开昭(专利公布昭和年代)64-70925号公报所文，其目的在于专门清除(Ni-P)层的表面区，以提高其上面所形成的薄膜的附着强度。剥离深度达到1-20毫微米。而且，若采用这种方法，则形成的铬底层的晶体定向发生变化，使媒体的矫顽磁力下降。因此，在进行清洁处理之后，必须额外增加从数十秒到数小时的复杂的氧化工序，使生产效率大大下降。另一方面，本发明如上所述，由于利用杂质浓度低的氩气进行剥离1毫微米以下的清洁处理，所以能够以很高的效率大批量地生产磁特性优异的磁记录媒体。
再者，在本发明中，利用高频溅射法进行清洁处理的速度，最好是0.001毫微米/秒～0.1毫微米/秒，在此范围内可以稳定地获得具有高矫顽磁力的磁记录媒体。
并且，在形成金属底层和(或)强磁性金属层时，通过在基体上加负偏压，可以进一步提高矫顽磁力。这时的偏压值，最好是在-100V～-400V范围内。
再者，即使把形成金属底层和(或)强磁性金属层时的基体表面温度控制在60℃-150℃的范围内，也能获得过去在250℃以上才能获得的矫顽磁力。其结果，使制造工艺的加热温度能比过去降低，能减少成膜室内产生的气体量，而且也可以使用不能耐高温的塑料等作为基体材料。
实施例现对本发明的实施例说明如下。
基体基体是在铝、钛及其合金、硅、玻璃、碳、陶瓷、塑料、树脂及其复合体以及其表面用溅射法，蒸发淀积法、电镀法等涂敷不同材质的非磁性膜而制成的。在该基体表面上制作的非磁性膜，最好是在高温下不磁化，具有导电性，便于机械加工，而另一方面又要有适当的表面硬度。能满足这些条件的基体，最好是在铝合金表面上制作Ni-P层作为非磁性膜。
基体的形状，当用于磁盘时采用环形圆盘。后面将要叙述的具有磁性层等的基体，即磁记录媒体，在磁记录和重放时，以圆盘中心为轴心，按照每分钟3600转的速度进行旋转。这时，磁头在磁记录媒体的上空飞行，高度为0.1微米。所以，对基体必须适当控制其表面的平面、表面背面两面的平行性，基体圆周方向的波纹度和表面的光洁度。
再者，当基体开始旋转和停止时，磁记录媒体和磁头的表面之间进行接触和滑动(接触起动停止，简称CSS)。作为其相应的措施，有时也在基体表面上制作同心圆形的轻微伤痕(纹理)。金属底层金属底层Cr、Ti、W及其合金。采用合金时建议与V、Nb、Ta等进行组合。尤其大量生产中广泛地采用Cr，成膜方法采用溅射法、蒸发淀积法等。
该金属底层的作用是当在其上面制作由Co基构成的强磁性金属层时，促进强磁性金属层的晶体生长，使强磁性金属层的易磁化抽取基体面内方向，即增强基体面内方向的矫顽磁力。
当利用溅射法来制作由Cr组成的金属底层时，控制其结晶性的成膜因素有基体的表面温度、成膜时的气压、加在基体上的偏压以及形成的膜厚等。尤其是强磁性金属层的矫顽磁力，随Cr膜厚度的增加而增加，所以Cr膜度被控制在50-150毫微米范围内。
为了提高记录密度，必须减小磁头离开媒体表面的悬浮量。另一方面，当上述Cr膜厚度增大时，媒体的表面光洁Ra值也随之增大。所以，最好用较薄的Cr膜来实现高矫顽磁力。强磁性金属层强磁性金属层有Co基合金，其中至少含有Co元素。
当通过金属底层在基体表面上制作强磁性金属层(即面内记录用的磁性膜)时，其种类CoNiCr、CoCrTa、CoPtCr、CoPtNi、CoNiCrTa、CoPtCrTa等。尤其采用CoNiCr是为了价格低，不易受成膜气氛的影响，采用CoCrTa是为了媒体噪声小。CoPt系列是最适合用于实现1800奥斯特以上的矫顽磁力，这是用CoNiCr和CoCrTa难以达到的高矫顽磁力。为了提高记录密度，降低制造成本，迫切需要开发这样一种强磁性金属层，其材料价格低，媒体噪声小，矫顽磁力强。
另一方面，当不通过金属底层而直接在基体表面上制作强磁性金属层时(即制作垂直记录用的磁性膜时)，可采用CoCr、CoPt、CoCrTa等。并且，也可以在这些强磁性金属层的下面制作较磁性金属层作为衬层。在此情况下迫切需要研制这样一种材料和制造方法，即在减小强磁性金属层膜厚的情况下，仍能保持对膜面垂直方向的高矫顽磁力。利用磁化反转的磁记录媒体利用磁化反转的磁记录媒体有2种一种是对上述强磁性金属层的膜面，平行地形成记录磁化的媒体(面内磁记录媒体)；另一种是垂直地形成记录磁化的媒体(垂直磁记录媒体)。
无论是那一种媒体，为了提高记录密度，都必须使记录磁化进一步实现小型化。这种小型化，为了减少各记录磁化的漏磁通，要减小磁头的重放信号输出。所以，迫切需要进一步减小媒体噪声，媒体噪声是相邻的记录磁化所产生的影响。强磁性金属层的氧浓度强磁性金属层的氧浓度，对于用原有的溅射法制作的CoNiCr膜来说，已知为250wtppm。需要调查研究的是强磁性金属层的氧浓度的影响，即对媒体矫顽磁力和媒体噪声的影响。
以上所谓过去的溅射法是指成膜条件有形成强磁性金属层的成膜室达到的真空度为1×10-7～5×10-7乇(Torr)，形成强磁性金属层时所用的氩气的杂质浓度为1ppm以上。金属底层的氧浓度金属底层的氧浓度，对于利用原有溅射法制作的Cr膜来说，已知为250wtppm以上。需要调查研究的是金属底层的氧浓度的影响，即对于随金属底层膜厚而变化的晶体生长过程中所产生的影响，对于金属底层上所形成的强磁性金属层所产生的影响等。
这里所谓的原有溅射法，其意思与上述<强磁性金属层的氧浓度>一项中的说明相同。
<强磁性金属层的标准化矫顽磁力(Hc/Hkgran)>
强磁性金属层的标准化矫顽磁力是指用晶粒的各向异性磁场Hkgrain来除矫顽磁力Hc所得的值，它表示晶粒的磁孤立性提高的程度。其详细内容参见“Magnetizati on Reversa/Mechanism Evaluated by Ro-tational Hysteresis Loss Analysis for the Thin F-ilm Media”(根据旋转磁滞损耗分析来评价薄膜媒体的磁化反转机理)Migaku Takahashi，T.Shimatsu，M.Suekane，M.Miyamura，K.Yamaguchi and H.YamasakiIEEE TRANSACTiONS ON MAGUNETICS，VOL.28.1992.PP.3285。
利用原有的溅射法制作的强磁性金属层的标准矫顽磁力，仅在强磁性金属层为Co基的情况下，才小于0.3。根据Stoner-Wohlfalth理论，在晶粒磁性完全孤立的情况下，可以达到0.5。该数值是标准化矫顽磁力的上限值。
再者，在J.G.Zhu and H.N.BertramJournal of AppliedPhysics，VOL.631988，pp.3248中。叙述了强磁性金属层的标准化矫顽磁力较高，是因为构成强磁性金属层的各个晶粒的磁性相互作用降低，才提高了矫顽磁力。
这里所谓的矫顽磁力Hc是指根据利用振动试样型磁力计(Variable Sample Magnetometer)简称VSM)测出的磁化曲线而求出的媒体矫顽磁力。所谓晶粒的各向异性磁场Hkgrain是指利用高灵敏度力矩磁力计测出的旋转磁滞损耗完全消失的外加磁场。在基体表面上通过金属底层来形成强磁性金属层的磁记录媒体，其矫顽磁力和各向异性磁场均为在薄膜面内测量的数值。对于在基体表面上直接形成强磁性金属层的磁记录媒体来说，薄膜面内是指在垂直的方向上测量的数值。铝合金铝合金是由铝和镁构成的合金，目前在硬磁盘中用铝合金作为基体的情况是最多的。由于使用目的是进行磁记录。所以金属氧化物的含量较少时效果良好。
另外，在铝合金表面上，多半采用电镀法或溅射法来制作非磁性的(Ni-P)膜。其目的在于提高耐腐蚀性和基体表面硬度。为了减小磁头在媒体表面上滑动时的磨擦力，在该(Ni-P)膜的表面上制作同心圆形的轻微伤痕纹理。
用铝合金作为基体时所面临的课题是减小基体板的厚度和提高基体表面光洁度。当前的极限值，前者为0.5毫米，后者为0.5毫微米。玻璃所用的玻璃的特点是，对玻璃表面进行了离子掺杂等，经过了钢化处理，或者玻璃本身采用微晶结构等。对这两种玻璃均正在设法消除其“易碎”的缺点。
玻璃，与铝合金相比表面硬度高，所以其优点是不需要制作(Ni-P)膜等。并且，从基体的薄型化、基体表面的平滑性和基体的耐高温等性等方面来看这也是很有利的。
但是，为了制作矫顽磁力强的磁膜，需要提高成膜时的基体表面温度，而且最好是对基体一边加偏压，一边进行成膜。所以，在玻璃表面上制作非磁性层。再者，为防止有害元素从玻璃中侵入到磁膜中，有时特意配置非磁性层。或者，为了减小磁头在媒体表面上滑动时的磨擦力，有时也在玻璃表面上配置具有微细凹凸形状的非磁性层。
利用玻璃作为基体时所面临的课题是，既要减小基体的板厚度，又要防止基体裂纹，二者必须同时兼顾。硅所用的硅是把半导体领域中常用的硅片制作圆盘形状。
硅和玻璃一样，表面硬度高，基体的板可以做得很薄，其体表面的平滑性也很高，基体的耐高温特性良好。在这些方面都优于铝合金。此外，还可以选择基体表面的晶体取向和晶格常数。所以，可以更容易地控制硅上形成的磁膜的晶体长。再者，硅和铝合金一样，基体具有导电性，所以，可在基体上加偏压，从基体内部放出的H2O等气体较少，所以成膜空间可以达到更高的洁净度。从这些方面来看，利用硅也是有利的。
利用硅作基体时所面临的课题是和玻璃一样，既要减小基体板的厚度，又要防止基体裂纹，二者要同时兼顾。溅射法溅射法有两种一种是基体一边在靶前移动，一边形成薄膜的传送式；另一种是把基体固定在靶前进行薄膜形成的静止式。传送式生产效率高，有利于降低媒体生产成本；静止式，溅射粒子对基体的入射角度稳定不变，能够制造录放特性优异的媒体。依次形成金属底层和强磁性金属层所谓依次形成金属底层和强磁性金属层，是指在基体表面上形成金属底层后和在其表面上形成强磁性金属层之前，其间媒体并不曝露在比成膜时的气压更高的压力气氛中。众所周知如果把金属底层的表面曝露到大气中之后，在其上面形成强磁性金属层，那么，媒体的矫顽磁力将显著下降(例如，不曝露时为1500奥斯特，曝露时为500奥斯特以下)。成膜时所用的氩气的杂质及其浓度成膜时所用的氩气的杂质有H2O、O2、CO2、H2、N2、CxHy等。尤其可以判定，影响膜中含气量的杂质是H2、O2、CO2。所以，本发明的杂质浓度，利用成膜时所用的氩气中所包含的H2O、O2、CO2的和来表未。采用高频溅射法的清洁处理采用高频溅射法的清洁处理，其方法是，把交流电压从RF(高频，13.56MHz)电源加到置于可放电气压空间内的基体上。该方法的优点是，即使在基体不是导电性物质的情况下也能适用。一般来说，清洁处理的效果是，可以提高薄膜在基体上的粘附性。但是，在清洁处理后，对于在基体表面上形成的薄膜本身的膜质产生什么影响，尚有许多不清楚的地方。形成金属底层时所用的Cr靶的杂质及其浓度形成金属底层时所用的Cr靶的杂质有Fe、Si、Al、C、O、N、H等。尤其可以断定，影响膜中含氧量的杂质是O。所以，本发明的杂质浓度是指形成金属底层时所用的Cr靶中包含的氧。形成强磁性金属层时所用的靶的杂质及其浓度形成强磁性金属层时所用的Co基靶的杂质有Fe、Si、Al、C、O、N等。尤其可以判断出，对膜中含氧量有影响的杂质是O。所以，本发明的杂质浓度是指形成强磁性金属层时所用的靶中包含的氧。在基体上加负偏压在基体上加负偏压是指在形成Cr底层膜和磁性膜作为磁记录媒体时，在基体上加直流偏置电压。已知，若加上适当的偏压，则媒体的矫顽磁力就增大。众所周知，上述加偏压的效果，与仅在制作某一种膜时才加偏压相比，对2层膜的制作均加偏压时效果更好。形成金属底层和(或)强磁性金属层的成膜室达到的真空度形成金属底层和(或)强磁性金属层的成膜室所达到的真空度，是成(镀)膜质量好坏的原因之一，强磁性金属层的材料不同时真空度，对矫顽磁力值的影响也不一样，尤其是在强磁性金属层中包括Ta的Co基材料，在上述所达到的真空度纸时(例如5×10-6mmHg(Torr)以上时，影响较大。形成金属底层和(或)强磁性金属层时基体的表面温度形成金属底层和(或)强磁性金属层时基体的表面温度是影响成膜质量的因素之一，它影响矫顽磁力值，但与强磁性金属层的材料无关。在不损伤基体的范围内，成膜时基体表面温度高时，获得的矫顽磁力增大。所谓基体损伤是指弯曲、膨胀、裂纹等外部变化和产生磁化、气体量增加等内部变化基体的表面光洁度、Ra基体表面光洁度是指在半径方向上测量圆盘状基体表面时的平均中心线光洁度Ra。测量仪器采用RANKTAYLO RHOBSON公司生产的TALYSTEP。
当基体从静止状态开始旋转时或者与此相反时，磁记录媒体和磁头的表面之间进行接触并滑动(Contact Start stop，简称CSS)。这时，为了抑制磁头的吸附和摩擦系数的增大，以Ra值较大为好。另一方面，当基体达到最高转速时，必须确保磁记录媒体和磁头的间隔，即磁头的悬浮量，所以，以Ra值较小为好。
因此，基体的表面光洁度，Ra的最大值和最小值，要根据上述理由和对磁记录媒体的技术规格要求，适当地加以决定。例如，当磁头的悬浮量为2×10-6英寸(2μinch)的情况下，Ra＝6毫微米～8毫微米。
纹理处理纹理处理的方法有机械研磨方法，化学腐蚀方法以及附加物理凹凸膜的方法等。尤其是作为磁记录媒体的基体应用得最多的铝合金基体，目前采用机械研磨方法。例如，把表面粘有磨料的研磨砂带按压到旋转的基体上，对铝合金基体表面上的(Ni-P)膜进行研磨，形成同心圆状的轻微伤痕。这种方法，有时也使磨料颗粒从砂带上游离下来以供使用。
复合电解研磨处理复合电解研磨处理是在形成磁性膜等时所用的真空室内壁上设置(制作(以氧化铬为生成物的氧化钝态膜。这时，构成真空室内壁的材料，宜采用SUS316L等(不锈钢，译者注)。这样处理能减少真空室内壁的O2、H2O放出量，因而能进一步减少所制薄膜的氧摄入量。
本发明所使用的阿乃鲁巴制磁控管溅射装置(型号为ILC3013负载锁紧式静止对置型)，全部真空室(进料室/出料室、成膜室、清洁室)的内壁都进行上述处理。
附图的简要说明
图1是表示涉及实施例1的CoNiCr膜中的氧浓度和所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图2是磁记录媒体表面的透射式电子显微镜(TEM)图片。
图3是磁记录媒体表面的透射式电子显微镜(TEM)照片。
图4是涉及实施例2的Cr膜中的氧浓度和所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图5是涉及实施例3的CoNiCr膜中的氧浓度和Cr膜中的氧浓度与所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图6是涉及实施例5的Cr金属底层膜厚与所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图7是涉及实施例5的Cr金属底层的膜厚与所制媒体的噪声Nm的关系特性图。
图8是涉及实施例6的CoCrTa金属底层的膜厚与所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图9是涉及实施例7的CoCr膜中的氧浓度与所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图10是涉及实施例8的标准化矫顽磁力(Hc/HKgrain)与所制媒体的噪声(Nm)的关系特性图。
图11是涉及实施例9的形成强磁性金属层和金属底层时的Ar气中所含的杂质浓度与所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图12是涉及实施例10的通过清洁处理使基体表面产生的剥离量与所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图13是涉及实施例10的表示媒体表面的X射线衍射结果的图。
图14是涉及实施例11的形成金属底层时所用的靶的杂质浓度和所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图15是涉及实施例11的形成强磁性金属层时所用的靶的杂质浓度、与所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图16是涉及实施例13的加在基体上的负偏压值、与所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图17是涉及实施例14的形成金属底层和强磁性金属层的成膜室达到的真空度、与所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图18是涉及实施例15的形成金属底层和(或)强磁性金属层时的基体表面温度、与所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图19是涉及实施例15的形成金属底层和(或)强磁性金属层时的基体表面温度、与所制媒体的表面光洁度Ra的关系特性图。
图20是涉及实施例16的基体表面光洁度Ra与所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图21是涉及实施例17的(Ar＋N2)气体中的N2气比例、与所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图22是涉及实施例17的(Ar＋H2)气体中的H2气体的比例，与所制媒体的矫顽磁力的关系特性图。
图23是说明磁记录媒体结构的概略图。
符号的说明1Al基板2非磁性(Ni-P)层3 Cr底层4强磁性金属层5保护膜本发明的最佳实施例以下利用实施例来对本发明进一步详细说明。但本发明并非仅限于这些实施例。
实施例1本实施例表示通过金属底层在基体表面上形成强磁性金属层而制成的磁记录媒体，限定强磁性金属层中的含氧浓度所产生的效果。为了确认这种效果，使形成强磁性金属层时的Ar气中所含杂质浓度在10ppb～1ppm的范围内进行变化，以不同浓度制作出薄膜。这时，形成金属底层的Ar气中所含的杂质浓度固定在1ppm。
本实施例在制作媒体时所使用的溅射装置是阿乃鲁巴公司制磁控管溅射装置(型号为1LC3013负载锁紧式静止对置型)。金部真空室(进料室/出料室(兼清洁室)、成膜室1、成膜室2、成膜室3)的内壁均进行复合电解研磨处理。表1是制作本实施例的磁记录媒体时的成膜条件。
表1
以下按工艺顺序来说明本实施例的磁记录媒体制造方法。下列带括号的序号表示工艺顺序。
(1)基体采用内径25mm、外径89mm、厚度1.27mm的圆盘状铝合金基板。在铝合金基板的表面上，用电镀法制作厚度10μm的(Ni-P)膜。在(Ni-P)膜的表面上用机械方法加工出同心圆状的轻微纹理。在圆盘半径方向上扫描时的基体表面光洁度，平均中心线Ra为5毫微米。
(2)上述基体在进行以下成膜工序之前，用机械和化学方法进行清洗处理，用热风等进行烘干处理。
(3)把经过上述烘干处理后的基体放置到基体支架上，该支架由铝材制成，位于溅射装置的进料室内。用真空排气装置对进料室内部抽真空，待真空度达到10×10-7乇(Torr)后，用红外线灯对基体进行250℃、5分钟的加热处理。
(4)把上述基体支架从进料室移动到铬(Cr)膜制作用的成膜室1内。移动后仍用红外线灯照射使基体保持在250℃。但是，对成膜室事先抽真空，使真空度达到3×10-9乇(Torr)，在完成上述基体支架的移动后，关闭位于进料室和成膜室1之间的门式阀。所用的铬(Cr)靶的杂质浓度为120ppm。
(5)把氩(Ar)气注入到成膜室1内，使成膜室1的气压达到2m乇(Torr)。所用氩(Ar)气中包含的杂质浓度被固定为1ppm。
(6)从直流电源向铬(Cr)靶施加200W功率电压，使其产生等离子体。其结果，使铬(Cr)靶进行溅射，在基体表面上形成50毫微米厚的铬(Cr)膜层，基体位于靶的对面，并与靶平行。
(7)在形成铬Cr层后，把上述基体支架从成膜室1移动到制作CoNiCr膜用的成膜室2内。移动之后，仍用红外线灯照射基体，使其保持在250℃。但是，事前要对成膜室2抽真空，真空度要达到3×10-9乇(Torr)。上述基体支架移动后，位于成膜室1和成膜室2之间的门式阀关闭。所用的靶材料成为62.5％的Co，30％的Ni，7.5％的铬(Cr)。靶的杂质浓度为20ppm。
(8)将氩(Ar)气注入到成膜室2内，使成膜室2的气压达到2乇(Torr)。所用氩(Ar)气中包含的杂质浓度在10ppb-1ppm范围内变化。
(9)从直流电源向CoNiCr靶子加电压，功率为200瓦，使其产生等离子体。其结果，CoNiCr靶进行溅射，带有铬层的基体位于靶的对面，与靶平行，其表面上形成厚度40毫微米的CoNiCr膜层。
(10)在形成CoNiCr膜层后，把上述基体支架从成膜室2移动到制作C膜用的成膜室3内。移动后仍用红外线灯对基体加热，使其保持在250℃。但是，事先要对成膜室3抽真空，使真空度达到3×10-9乇(Torr)。上述基体支架移动后，位于成膜室2和成膜室3之间的门式阀关闭。
(11)把氩Ar气注入到成膜室3内，使成膜室3的气压达到2m乇(Torr)。所用氩(Ar)气中包含的杂质浓度被固定在1ppm。
(12)从直流电源向C靶加电压，功率为400瓦，使其产生等离子体。其结果，C靶进行溅射，带有CoNiCr膜层/Cr膜层的基体位于靶的对面，与靶相平行，其表面上形成厚度20毫微米的C膜层。
(13)在形成C膜层后，把上述基体支架从成膜室3移动到出料室。然后，把N2气注入到出料室内，待达到1个大气压后，取出基体。按照上述(1)-(12)的工序来制作膜层结构为C/CoNiCr/Cr/NiP/Al的磁记录媒体。
另外，靶材料应尽量减少杂质，形成铬时用的靶的杂质为Fe88、Si34、Al10、C60、O120、N60、H1.1(×10-6重量比)。并且，形成强磁性金属层用的靶的成分为Ni29.2％、Cr7.3％、其余为Co。杂质为Fe27、Si＜10、Al＜10、C30、O20、N＞10(×10-6重量比)。
图1用“○”符号表示制作的媒体的磁特性图。图1的横坐标表示CoNiCr膜层中的氧浓度。该氧浓度的测量采用SIMS(二次离子质谱仪)。图1的纵坐标表示这时的试样的圆周方向的矫顽磁力Hc。
过去，在形成由CoNiCr组成的强磁性金属层时所用的Ar气中的杂质浓度为1ppm。并且，过去，媒体的CoNiCr膜层中的氧浓度为260wtppm。在图1中用黑圆点表示过去的媒体的矫顽磁力。
在本实施例中，结果如图1所示，若把CoNiCr膜层中的氧浓度降低到260wtppm以下，则矫顽磁力急剧上升，尤其在90wtppm以下时效果最好。另外已观察出这时的磁饱和值几乎是一定的。
图2、3是以上各种媒体表面的透射电子显微镜(TEM)照片。图2是膜层中氧浓度为90wtppm，图3是氧浓度为140wtppm。可以看出，图2是粒子均匀一缅的致密膜层。图3是指结晶轮廓不清晰的结构膜层。
所以，可以看出，若把强磁性金属层的氧浓度降低到100wtppm以下，那么在由过去的CoNiCr构成的强磁性金属层的氧浓度为260ppm的情况下所具有的矫顽磁力可以增大50％以上。也就是说，已经证明即使在磁性膜层中不会Pt，也能通过降低强磁性金属层的氧浓度来制作出能适应于高密度记录的媒体。
实施例2本实施例表示，在基体表面上通过金属底层来形成强磁性金属层，在这样制成的磁记录媒体中限制金属底层中包含的氧浓度所产生的效果。为了确认这种效果，在制作膜层时，对形成金属底层时的氩(Ar)气中包含的杂质浓度在1ppm范围内进行变化，以不同浓度来制作膜层。这时，形成强磁性金属层的氩(Ar)气中包含的杂质浓度被固定为1ppm。
其他条件与实施例1相同。
在图4中用“○”符号来表示制成的媒体的磁特性。图4的横坐标表示Cr膜层中的氧浓度。该氧浓度用SiMS(二次离子质谱仪)进行测量。图2的纵坐标表示这时的试样的圆周方向的矫顽磁力Hc。
过去，形成由铬(Cr)构成的金属底层时所用的氩(Ar)气中的杂质浓度为1ppm。并且，过去，媒体的Cr膜层中的氧浓度为260wtppm，在图4中用黑圆点表示过去的媒体的矫顽磁力。
本实施例获得的结果，如图4所示，把铬(Cr)膜层中的氧浓度降低到100wtppm以下，可以增加磁力。另外还发现这时的磁饱和值几乎是一定的。
所以，已经查明，若把金属底层的氧浓度降低到100wtppm以下，则过去的铬(Cr)构成的金属底层的氧浓度为260wtppm的情况下所达到的矫顽磁力相比，可以增加30％以上。也就是说，已经确认，即使在磁性层中不含Pt，也能通过降低金属底层的氧浓度来制作出可以适应高密度记录的媒体。实施例3本实施例表示，在基体表面上通过金属底层来进行成强磁性金属层，在这样制成的磁记录媒体中，对强磁性金属层中所含的氧浓度、和金属底层中所含的氧浓度均加以限制时所产生的效果。为了确认这种效果，在制作膜层时对形成强磁性金属层所用的Ar气中所含的杂质浓度在ppb-1ppm范围内进行变化。这时，形成金属底层的氩(Ar)气中包含的杂质浓度被固定为1.5ppb。
其他条件与实施例1相同。
在图5中用“○”符号未表示已制作的媒体的磁特性。图5的纵坐标表示CoNiCr膜层中的氧浓度。该氧浓度利用SIMS(二次离子质谱仪)进行测量。图5的纵座标是这时的试样的外圆方向的矫顽磁力Hc。
本实施例如图5所示，其结果是，把CoNiCr膜层中的氧浓度和铬(Cr)膜层中的氧浓度一起降低到100wtppm以下，即可进一步增加矫顽磁力。另外已经查明，这时的磁饱和值几乎是一定的。
所以，已知若把强磁性金属层的氧浓度和金属底层的氧浓度一起降低到100wtppm以下，则可使原来媒体的矫顽磁力增加100％以上(即增加一倍)。因此，已经确认，即使在磁性层内不含铂(Pt)，也能通过使强磁性金属层和金属底层的氧浓度一起降低，而制作出能完全适应高密度记录的媒体。实施例4本实施例使用以下5种合金，即Co85.5-Cr10.5-Ta4，Co75-Cr13-Pt12,Co70-Ni20-Pt10，Co82.5-Ni26-Cr7.5-Ta4，Co75.5-Cr10.5-Ta4-Pt10，作为形成强磁性金属层的Co基合金钯，以代替实施例3的Co62.5-Ni30-Cr7.5。在这里各元素后面注明的数字是用％来表示该元素的比例。其他条件与实施例3相同本实施例已经确认尽管改变了构成Co基合金的元素及其比例，不过，只要把Co基合金膜中的氧浓度和Cr膜中的氧浓度一起降低到100wtppm以下，无论是那种Co基合金，均能使其矫顽磁力增大50％以上。
所以，已经查明在把强磁性金属层的氧浓度和金属底层的氧浓度一起降低到100wtppm以下时矫顽磁力呈增大趋势，只要形成强磁性金属层的靶是Co基合金即可。尤其是Co62.5-Ni30-Cr7.5合金，Co85.5-Cr10.5-Ta4合金，Co82.5-Ni26-Cr7.5-Ta4合金，与原来媒体相比，矫顽磁力增大100％以上，所以效果更好。实施例5本实施例表示在基体表面上通过金属底层形成强磁性金属层而制成的磁记录媒体，限制金属底层膜厚所产生的效果。为确认这种效果，在制作薄膜时对金属底层的膜厚在0～100毫微米范围内进行变化。这时，强磁性金属层采用Co85.5-Cr10.5-Ta4合金，其膜厚被固定在40毫微米。其他条件与实施例3相同。
在图6中用“○”符号表示所制媒体的磁特性。图6的横坐标表示由Cr构成的金属底层的膜厚。图6的纵座标表示这时的试样的圆周方向的矫顽磁力Hc。并且，作为对比的例子，对原来媒体(CoCrTa膜中的氧浓度和Cr膜中的氧浓度二者均为260wtppm时也进行了同样的试验鉴定。其结果用图6的黑圆点表示。
从图6中可以看出本实施例的矫顽磁力，在Cr金属底层的膜厚为2.5毫微米以上时，超过原有媒体的最大值。并且，在Cr金属底层的膜厚为5毫微米以上时，可以获得2000奥斯特以上的高矫顽磁力，所以效果更好。
图7表示由Cr构成的金属底层的膜厚和所制作的媒体的噪声N的关系。图中的“○”符号表示本实施例的媒体；黑圆点表示原有媒体。
表2是上述媒体噪声的测量方法和测量条件。只有对Cr层的膜厚在1-100毫微米范围内变化，其他条件固定不变。
表21、测量方法记录重放用试验机采用Guzik公司的RWA501B和频谱分析仪，按以下测量条件对媒体噪声进行了测量。2测量条件媒体基体直径和形状＝89mm、圆盘形状基体材质＝NiP/Al膜层构成＝C(20毫微米)/CoNiCr(40毫微米)Cr(d)/基体Cr膜层的厚度d＝1-100毫微米剩余磁通密度和磁性层膜厚的积＝240高斯μm磁盘旋转时的圆周速度＝12m/秒磁头种类＝薄膜磁头磁极长度＝3.2μm(上部、下部一样)间隙长度＝0.3μm磁迹宽度＝6.0μm线圈匝数＝42匝悬浮量＝60毫微米(从媒体表面向上)媒体噪声N(单位μVrms)按下式定义。N(f0)=1{(Δf)-1∫0fmax[(Nm(f,f0))2-(Ne(f))2]df}]]>Nm(f)＝媒体噪声频谱Ne(f)＝电路噪声频谱频带宽度Δf＝30KHz最高频率fmax＝20MHz写入频率fo＝14MHz从图7中可以看出本实施例的媒体噪声，在Cr金属底层膜厚为100毫微米以下时，数值低于原有媒体的最小值。并且，Cr金属底层的膜厚为50毫微米以下时，媒体噪声可减小10％以上。这样效果更好。
所以，本实施例的结果是；当由Cr构成的金属底层的膜厚在2.5-100毫微米范围内时，与原有媒体相比，新媒体可提高矫顽磁力或降低媒体噪声。当由Cr构成的金属底层的膜厚被限定在5-50毫微米范围内时，与原有媒体相比，新媒体可进一步提高矫顽磁力和降低媒体噪声，使性能提高，效果更好。实施例6本实施例表示，在基体表面上通过金属底层来形成强磁性金属层而制的磁记录媒体，对强磁性金属层的膜厚进行限制时产生的效果。为了确认该效果，在制作膜层时对强磁性金属层的膜厚在1-40毫微米范围内进行变化。这时，金属底层的膜厚被固定为50毫微米。
其他条件与实施例3相同。
在图8中用“○”符号表示制成的媒体的磁特性。图8的横坐标表示由CoCrTa构成的金属底层的膜厚。图8的纵坐标表示这时的试样的圆周方向的矫顽磁力Hc。并且作为对比的例子，对原有媒体(CoCrTa膜中的氧浓度为260wtppm时，也进行了同样的试验鉴定，其结果用图8中的黑圆点表示。
从图8中可以看出当强磁性金属层的膜厚在2.5-40毫微米范围内时，与原有媒体相比，新媒体可提高矫顽磁力。并且，当把强磁性金属层的膜厚限定在5-20毫微米范围内时，可以把矫顽磁力提高到2500奥斯特以上。过去，当强磁性金属层的膜厚降低到20毫微米以下时，矫顽磁力就大幅度减小。但是，若利用本发明，则即使降低到20毫微米以下也能获得足够的矫顽磁力，并且可以进一步，提高媒体设计的自由度。实施例7本实施例表示在基体表面上形成强磁性金属层而制成的磁记录媒体，对强磁性金属层所包含的氧浓度进行限制时所产生的效果。为了确认这种效果，在制作膜层时，对形成强磁性金属层的Ar气中所包含的杂质浓度在10ppb-1ppm范围内进行变化。
本实施例在制作媒体时所采用的溅射装置是与实施例1相同的阿乃鲁巴公司制的磁控管溅射装置(型号ILC3013负载锁定式静止对置型。表3是制作实施例的磁记录媒体时的成膜条件。
表3<
>以下按照工艺程序来说明本实施例的磁记录媒体制造方法。下列括号内的序号表示其工艺程序。
(1)基体采用铝合金基板，其内径25mm，外径89mm，厚度1.27mm，形状为圆盘形。在铝合金基板的表面上用电镀(镀敷)法制作厚度为10μm的(Ni-P)膜层。在(Ni-P)膜层表面上用机械方法加工出同心圆关的轻微纹理，在磁盘半径方向上扫描时的基体表面光洁度，平均中心线光洁度Ra为5毫微米。
(2)上述基体在下述的成膜加工之前，利用机械和化学方法进行清洗处理，并利用热风等进行烘干处理。
(3)经过上述烘干处理的基体，放置到铝质基体支架上，该支架置于溅射装置的进料室内。利用真空排气装置对进料室内部抽真空，当真空度达到3×10-9乇(Torr)后，用红外灯对基体进行230℃、5分钟的加热处理。
(4)把上述基体支架从进料室移动到制作CoCr膜用的成膜室1内。移动后仍用红外线灯对基体加热使其保持在230℃。但是，事先要对成膜室1抽真空，使其直空度达到3×10-9乇(Torr)。在上述基体支架移动后，位于进料室和成膜室1之间的门或关闭。所用的CoCr靶的杂质浓度为20ppm。
(5)把Ar气注入到成膜室1内，使成膜室1的气压达到2m乇Torr。所用的Ar气中包含的杂质浓度在10ppb-1ppm范围内变化。
(6)把电压从直流电源加到CoCr靶上，功率为200瓦，使其产生等离子体。其结果使CoCr靶溅射，在基体表面上形成厚度为100毫微米的CoCr膜层，基体位置与靶平行，放在靶的对面。
(7)在形成CoCr膜层后，把上述基体支架从成膜室1移动到出料室。然后，将N2气注入到出料室，当其压力达到一个大气压后，把基体取出来。按照上述(1)-(6)的工序来制造膜层结构为COCr/NiP/Al的磁记录媒体。
再者，把要采用杂质心量少的材料。所用的靶的成分是85％的Co、15％的Cr，靶的杂质浓度为20ppm。杂质为Fe27、Si＜10、Al＜10、C30、O20，N＞10wtppm。
在图9中用“○”符号表示制成的媒体的磁特性。图9的横坐标表示CoCr膜中的氧浓度。该氧浓度用SIMS(二次离子质谱仪)进行测量。图9的纵坐标表示这时的试样的圆周方向的矫顽磁力Hc。
过去，形成CoCr强磁性金属层时所用的Ar气中的杂质浓度为1ppm。并且，原有媒体的CoCr膜中的氧浓度为260×10-6260wtppm。在图9中用黑圆点来表示原有媒体的矫顽磁力。
本实施例的结果如图9所示，把CoCr膜中的氧浓度降低到100wtppm以下，可以大幅度提高垂直于膜面的方向的矫顽磁力。另外已经测出这时的磁饱和值几乎是一定的。
所以，已经查明当把强磁性金属层的氧浓度降低到100wtppm以下时，与过去的CoCr膜强磁性金属层的氧浓度为260wtppm时相比，矫顽磁力可以提高20％以上。也就是说，通过降低强磁性金属层的氧浓度，可以制作出能适应高密度记录的媒体。
再者，本实施例说明了在基体表面上形成强磁性金属层而制成的磁记录媒体在强磁性金属层为CoCr时的情况。但是，已经确认，把强磁性金属层改为CoCrTa、CoPt时，其趋势与上述情况相同。
进一步，即使在基体表面上通过软磁性膜，例如Ni、Fe、CoZrNb等来制作强磁性金属层，也能获得与上述情况相同的效果。
在以上实施例中，基体采用Ni-P/Al基板。但即使在基体表面上设置非磁性层时，例如采用其上面形成Ti、C等的玻璃基板等，也是有效的。这一点已经过确认。
实施例8
本实施例表示在基体表面上通过金属底层来形成强磁性金属层而制成的磁记录媒体在对标准化矫顽磁力(用Hc/Hkgrain表示)进行限定时所产生的效果。为了确认该效果，在制作膜层时，即形成强磁性金属层和金属底层时，Ar气中所含杂质浓度，对两种膜层都一样地调整为10ppb或1ppm。这时，金属底层的材料为Cr，基厚度固定在50毫微米。并且，强磁性金属层的材料为6种Co基合金，其膜厚固定在40毫微。上述6种Co基合金是指Co62.5-Ni30-Cr7.5、Co85.5-Cr10.5-Ta4、Co75-Cr13-Pt12、Co70-Ni20-Pt10、Co82.5-Ni26-Cr7.5-Ta4、Co75.5-Cr10.5-Ta4-Pt10。其中，各个元素后面标注的数字是以％来表示该元素的比例。
基他条件与实施例3相同。
在图10中用“○”符号来表示制成的媒体的磁特性。图10的横坐标表示标准化矫顽磁力(Hc/HKgrain)；图10的纵坐标表示制成的媒体的噪声N。媒体噪声的测量方法和测量条件与实施例5相同。并且，作为对比的例子，对过去的媒体的(强磁性金属层中的氧浓度为260wtppm时也进行了同样试验鉴定。其结果在图10中用黑圆点符号表示。
图10所示的各种Co基合金的标准化矫顽磁力值于示表4内。
表4
从图10中可以看出过去的媒体的标准化矫顽磁力，不管是那一种强磁性金属层材料，均小于0.3。与此相比，本实施例的媒体的标准化矫顽磁力均比较大，达到0.3以上。并且，本实施例的媒体的噪声，对各种材料来说，全都小于过去的媒体噪声。不过，标准化矫顽磁力的上限值，从理论上讲在晶粒完全弧立的情况下应当达到0.5。但是对于像薄膜那样，起码多少有一些偶然现象的材料，该数值小于0.5。
所以，现已确认，把强磁性金属层的材料化矫顽磁力(Hc/Hkgrain)限定在0.3以上和0.5以下的范围内，可以制作出能适应高密度记录的低噪声媒体。
在以上的实施例中，基体采用Ni-P/Al基板。但此外也可采用Al、玻璃、Si、Ti、C、陶瓷、塑料、树脂以及在其上面形成金属膜和绝缘膜的基板材料实施例9
本实施例表示在基体表面上用溅射法依次形成金属底层和强磁性金属层而制成的磁记录媒体的制造方法中，把成膜时所用的Ar气的杂质浓度限定在10ppb下和100ppt以下所产生的效果。为了确认该效果，在形成强磁性金属层和金属义层时对Ar气中包含的杂质浓度在100ppt-100ppm范围内一起进行变化。
其他条件与实施例3相同。
在图11中用“○”符号来表示制成的媒体的磁特性。图11的横坐标表示形成强磁性金属层和金属底层时Ar气中包含的杂质浓度。图11的纵坐标表示这时的试样的圆周方向的矫顽磁力Hc。并且，作为对比的例子，用黑圆点表示过去的媒体的试验结果。但是，在制作过去的媒体时所使用的Ar气中包含的杂质浓度为1ppm以上。
从图11中可以看出在Ar气中包含的杂质浓度为10ppb以下时，所得媒体的矫顽磁力比过去的媒体大30％以上。并且，当把Ar气中包含的杂质浓度降低到100ppt以下时，可使矫顽磁力比过去增大50％以上。其效果更好。
再者，通过另外的检查已证明上述效果，即使在基体表面上不通过金属底层而直接制作Co基合金层的情况下也是一样的。
实施例10本实施例表示，在形成金属底层之前，对基体表面进行清洁处理所产生的效果。为了确认这种效果而进行的清洁处理方法及其工序如下。
(1)把本实施例3中所采用的由铝合金基板构成的基体放置到清洁处理室内，然后对其处理室内抽真空，使真空度达到6×10-7m乇(Torr)。
(2)利用红外线灯进行5分钟的加热，使上述基体的表面温度达到230℃。
(3)把杂质浓度为10ppb的Ar气注入到上述清洁处理室内，使压力达到1m乇(Torr)。
(4)把电压从RF(高频)电源加到上述基体上，进行清洁处理。其条件是，功率密度为2.5w/cm2，清洁处理速度为0.013毫微米/秒，通过改变清洁处理时间，在0-2.4毫微米范围内调整其体表面的剥离量。
(5)然后，在上述基体表面上制作Cr膜作为金属底层，制作CoNiCr膜作为强磁性金属层，制作C膜作为保护层。其成膜条件与实施例3相同。
图12表示通过上述清洁处理使基体表面产生的剥离量、与制成的媒体的矫顽磁力的关系。横坐标表示(Ni-P)层表面清洁处理的时间，130秒相当于2.4毫微米的剥离量。纵坐标表示这时的媒体的矫顽磁力。Hc(Cir)表示圆盘状基体的圆周方向的矫顽磁力。在图中用“○”符号表示；Hc(rad)表示半径方向的矫顽磁力，在图中用白方块表示。并且，作为对比的例子，当利用杂质浓度为20ppb的Ar气进行清洁处理时的媒体矫顽磁力也分别用黑圆点和黑方块表示。
如图12所示，当通过清洁处理使基体表面的剥离量达到0.2-10毫微米时，能使圆周方向和半径方向的矫顽磁力增加，并且也使矫顽磁力的比Hc(cir)/Hc(rad)也发生变化。可以看出为增大矫顽磁力，尤其把剥离量控制在0.3-0.6毫微米是最有效的。
图13是这时的各种媒体表面的X射线衍射结果。它表明，通过清洁处理，能使Cr底层的晶体结构及其上面的Co合金层的晶体结构发生变化，当剥离量过大时，Cr(200)和CoNiCr(110)的衍射峰值消失。
所以，由此可见，在形成金属底层之前，以适当的剥离量为准对基体表面进行清洁处理，对提高矫顽磁力是很有效的方法。该效果，对基他Co基合金，例如Co85.5-Cr10.5-Ta4、Co75-Cr13-Pt12、Co70-Ni20-Pt10、Co82.5-Ni26-Cu7.5-Ta4、Co75.5-Cr10.5-Ta4-Pt10也已得到证实。其中，在各元素后面注明的数字表示该元素的％比例。并且，另外的试验证明上述效果，即使在其体表面上不通过金属底层而直接制作Co基合金层的情况下也是一样的。实施例11本实施例表示，在形成金属底层时所用的靶的杂质浓度被限定在150ppm以下时所产生的效果。为了确认这种效果，对于形成Cr金属底层时靶内包含的杂质浓度，在50ppm-300ppm范围内进行变化，以不同的浓度进行成膜。这时为形成强磁性金属层所采用的CoNiCr靶，其杂质浓度为20ppm。并且，在形成金属底层和强磁性金属层时，所用的Ar气的杂质浓度为1.5ppb。其他条件与实施例19相同图14表示在形成金属底层时所用的靶的杂质浓度、与制成的媒体的矫顽磁力的关系。纵坐标表示圆盘状基体的圆周方向的矫顽磁力值。
可以看出如图14所示，在形成金属底层进所用的靶的杂质浓度降低到150ppm以下时，媒体间矫顽磁力急剧增加。实施例12本实施例表示，在形成强磁性金属层时所用的靶的杂质浓度被限定在30ppm以下时所产生的效果。为了确认这种效果，使用Co85.5-C10.5-Ta4作为形成强磁性金属层时的靶子，在成膜时对该靶中所含的杂质浓度在5ppm～200ppm范围内进行变化在不同浓度下进行成膜。这时为形成金属底层所用的Cr靶的杂质浓度为120ppm。并且，在形成金属底层和强磁性金属层时所用的Ar气的杂质浓度为1.50ppb。其他条件与实施例19相同图15表示在形成强磁性金属层时所用的靶的杂质浓度、与制成的媒体的矫顽磁力的关系。纵坐标表示圆盘状基体的圆周方向的矫顽磁力值。
可以看出如图15所示，当在形成强磁性金属层时所用的靶的杂质浓度被降低到30ppm以下时，媒体的矫顽磁力就急剧增大。实施例13本实施例表示，在形成金属底层和(或)强磁性金属层时在基体上加负偏压所产生的效果。为了确认这种效果，在每次成膜时对上述偏压值在0-500V范围内进行变化。并且，加偏压制作膜层的组合形式有三种(仅金属底层、仅强磁性金属层、金属底层和强磁性金属层二者均加偏压)。这时，形成金属底层所用的Cr靶的杂质浓度为120ppm；形成强磁性金属层所用的CoNiCr靶的杂质浓度为20ppm。并且，在形成金属底层和强磁性金属层时所用的Ar气的杂质浓度为1.5ppb。其他条件与实施例19相同。
图16表示加在基体上的负偏压值与制成的媒体的矫顽磁力的关系。纵坐标用“○”符号表示圆盘状基体的圆周方向的矫顽磁力值，并且，作为对比的例子，对过去的媒体(CoNiCr膜中的氧浓度和Cr膜中的氧浓度二者均为260wtppm时)也进行了同样的试验鉴定。其结果在图16中用黑圆点表示。
如图16所示，即使仅在形成各单层膜时才加偏压，也能使媒体的矫顽磁力增大。但是，如果两种膜层均加偏压，那么可以使矫顽磁力增加得更多，效果更好。并且，可以看出如昆把所加的偏压值限定在-100V-400V的范围内，那么，与不加偏压时相比，矫顽磁力的增加量高达10％以上。实施例14本实施例表示在形成金属底层和(或)强磁性金属层的成膜室内的真空度达到8×10-8乇(Torr)以下时，所产生的效果。为了确认这种效果，在形成上述金属底层和强磁性金属层的成膜室内，在3×10-9乇-5×10-7乇(Torr)的范围内，用不同的真空度制作出了不同的膜层。这时，形成金属底层所用的Cr靶的杂质浓度为120ppm，形成强磁性金属怪所用的CoNiCr靶的杂质浓度为20ppm。并且，在形成金属底层和强磁性金属层时所用的Ar气的杂质浓度为1.550ppb。
其他条件与实施例19相同图17表示形成金属底层和强磁性金属层的成膜室内达到的真空度，与制成的媒体的矫顽磁力的关系。纵坐标表示圆盘状基体的圆周方向的矫顽磁力值。
如图17所示，若把上述达到的真空度值控制在8×10-8乇(Torr)以下，则矫顽磁力急剧增大。并且，在5×10-8乇(Torr)以下时，矫顽磁力高达2000奥斯以上，效果更好。
再者，把形成金属底层或强磁性金属层的成膜室内达到的真空度定为8×10-8乇(Torr)以下时，也已另行检查出矫顽磁力的增加。实施例15本实施例表示，在形成金属底层和(或)强磁性金属层时基体表面温度为60℃-150℃的情况下所产生的效果。为了确认这种效果，在形成上述金属底层和强磁性金属层时，在25℃-250℃范围内调整基体表面温度，在不同的温度下制作膜层。这时，形成金属底层所用的Cr靶的杂质浓度为120ppm；形成强磁性金属层所用的CoNiCr靶的杂质浓度为20ppm。并且，在形成金属底层和强磁性金属层时，所用的Ar气的杂质浓度为1.5ppb。基体采用了NiP/Al基板，其表面光洁度Ra为0.7毫微米，并且进行了纹理(划理)加工处理。
其他条件与实施例19相同图18表示形成金属底层和(或)强磁性金属层时的基体表面温度、与制成的媒体的矫顽磁力的关系。纵坐标表示圆盘状基体的圆周方向的矫顽磁力值，并用“○”符号标注。而且。过去的实施例用黑圆点标注，它表示在形成金属底层和强磁性金属层时所用Ar气的杂质浓度为20ppb的情况下的矫顽磁力。
图19表示在形成金属底层和(或)强磁性金属层时的基体表面温度、与制成的媒体的表面光洁度Ra的关系。
如图18所示，当上述表面温度为60℃以上时，获得的媒体矫顽磁力高于过去的媒体。另一方面，如图19所示，在150℃以上时，媒体的表面光洁度Ra增大。对这样的媒体，在磁头悬浮量为15毫微米的情况下进行了磁头悬浮试验。结果表明，大量出现磁头与媒体表面碰撞的现象(即磁头碰撞)。并且，在形成金属底层或强磁性金属层时的基体表面温度若在60℃-150℃的情况下并未发生磁头碰撞现象。
所以，由此可见，为了使新媒体的矫顽磁力高于过去的媒体，同时使磁头悬浮量降低到15毫微米以下，在形成金属底层和(或)强磁性金属层时必须把基体表面温度控制在60℃-150℃范围内。
再者，过去媒体的制作在低温下达不到高矫顽磁力，现在可以达到高矫顽磁力，所以，过去由于加热温度高使基体产生气体等问题，结果使陶瓷、塑料和树脂等基体不能使用，现在也可以使用了。
在以上的实施例中采用了Ni-P/Al基板作为基体，但试验证明，也可以在基体表面上制作非磁性层，例如采用表面上形成了Ti、C等的玻璃基板。其效果良好。实施例16本实施例表示把基体表面光洁度Ra降低到了毫微米或1毫微米以下时所产生的效果。为了确认这种效果，在0.5-7毫微米范围内以不同的表面光洁度进行成膜。这时，形成金属底层所用的Cr靶的杂质浓度为120ppm；形成强磁性金属层所用的CoNiCr靶的杂质浓度为20ppm。并且，在形成金属底层和强磁性金属层时所用的Ar气的杂质浓度为1.55ppb。其他条件与实施例19相同图20表示基体的表面光洁度Ra与制成的媒体的矫顽磁力的关系。纵坐标表示圆盘状基体的圆周方向的矫顽磁力值，并用“○”符号标注。而且，过去的实施例在形成金属底层和强磁性金属层时所用的Ar气的杂质浓度定为20ppb，在此情况下的矫顽磁力也在图中用黑圆点符号表示。
如图20所示，把基体表面的光洁度Ra规定为3毫微米以下，可以使矫顽磁力提高30％以上。并且，Ra为1毫微米以下时可以进一步提高矫顽磁力，效果更好。另一方面，过去的媒体，当Ra减小时，矫顽磁力急剧降低。
所以，本实施例能采用小的Ra值，以减小磁头悬浮量，同时能提高矫顽磁力。因此，可以制作出能适应高密度记录的媒体。
实施例17本实施例表示，在形成金属底层和(或)强磁性金属层时所用的气体，从Ar改为(Ar＋N2)或(Ar＋H2)后所产生的效果。这时，形成金属底层所用的Cr靶的杂质浓度为120ppm，形成强磁性金属层所用的CoNiCr靶的杂质浓度为20ppm。并且，在形成金属底层和强磁性金属层时所用的Ar气的杂质浓度为1.5ppb。其他条件与实施例19相同图21用“○”符号表示(Ar＋N2)气体中的N2气比例、与制成的媒体的矫顽磁力的关系。图22用“○”符号表示(Ar＋H2)气体中的H2气比例，与制成的媒体的矫顽磁力的关系。并且，作为对比的实施例，对过去的媒体(CoNiCr膜中的氧浓度和Cr膜和Cr膜中的氧浓度二者均为260wtppm时)也进行了同样的试验鉴定。其结果用黑圆点符号表示在图21和图22内。
如图21所示，把(Ar＋N2)气体中的N2气比例规定为0.05以下时，所获得的媒体的矫顽磁力大于仅用Ar气时。并且，如图22所示，把(Ar＋H2)气中的H2气比例规定为0.03以下时，获得的媒体的矫顽磁力也大于仅用Ar气时。
所以，在形成金属底层和强磁性金属层时，采用混合气体，即在Ar气中至少加入N2气和H2气中的某一种，这样可以制作出能适应高密度记录的高矫顽磁力媒体。
在产业中应用的可能性利用本发明的磁记录媒体，可以提供高矫顽磁力低媒体噪声的、能适应高密度记录的磁记录媒体。
利用本发明的磁记录媒体的制造方法，可以提高强磁性金属膜中的晶粒的磁性弧立度，增大矫顽磁力。并且，由于也能减小媒体噪声，所以也能改善记录重放特性。另外，由于可以利用不含Pt的廉价材料来制作强磁性金属膜层并且生产效率高，所以，能大幅度降低适应高密度记录的磁记录媒体的成本。
权利要求
1.一种磁录记媒体，其特征在于，在基体表面上通过金属底层来形成强磁性金属层并使用磁化反转的磁记录媒体，其中，强磁性金属层的氧浓度被控制在100ppm(重量)以下。
2.一种磁记录媒体，其特征在于，在基体表面上通过金属底层来形成强磁性金属层并利用磁化反转的磁记录媒体，其中，金属底层的氧浓度被控制在100ppm(重量)以下。
3.如权利要求2所述的磁记录媒体，其特征在于，上述强磁性金属层的氧浓度被控制在100ppm(重量)以下。
4.如权利要求1或2或3所述的磁记录媒体，其特征在于，上述强磁性金属层是Co基合金。
5.如权利要求1或2或3或4所述的磁记录媒体，其特征在于，上述Co基合金是CoNiCr、CoCrTa、CoPtCr、CoPtNi、CoNiCrTa、CoCrPtTa中的任一种合金。
6.如权利要求1或2或3或4或5中所述的磁记录媒体，其特征在于，上述金属底层是Cr。
7.如权利要求1或2或3或4或5或6所述的磁记录媒体，其特征在于，上述金属底层的膜厚为2.5-100毫微米。
8.如权利要求1至7中任一项所述的磁记录媒体，其特征在于，上述金属底层的膜厚为5-30毫微米。
9.如权利要求1至8中任一项所述的磁记录媒体中，其特征在于，上述强磁性金属层的膜厚为2.5-40毫微米。
10.如权利要求1至9中任一项所述的磁记录媒体，其特征在于，上述强磁性金属层的膜厚为5-20毫微米。
11.一种磁记录媒体，在基体表面上形成强磁性金属层并利用了磁化反转，其特征在于，其中，其强磁性金属层的氧浓度是在100ppm(重量)以下。
12.如权利要求11所述的磁记录媒体，其特征在于，上述强磁性金属层是Co基合金。
13.如权利要求11或12所述的磁记录媒体，其特征在于，上述Co基合金是CoCr、CoCrTa、CoPt中的任一种合金。
14.如权利要求1至13中任一项所述的磁记录媒体，其特征在于，在上述基体的表面上形成非磁性层。
15.如权利要求1至14中任一项所述的磁记录媒体，其特征在于，上述强磁性金属层的标准化矫顽磁力(用Hc/Hkgrain表示)为0.3以上0.5以下。
16.如权利要求1至15中任一项所述的磁记录媒体，其特征在于，上述基体是Al合金。
17.如权利要求1至15中任一项所述的磁记录媒体，其特征在于，上述基体是玻璃。
18.如权利要求1至15中任一项所述的磁记录媒体，其特征在于，上述基体是硅。
19.一种磁记录媒体的制造方法，其特征在于，在基体表面上利用溅射法依次形成金属底层和强磁性金属层，成膜时所用用Ar气的杂质浓度为10ppb以下。
20.如权利要求19所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，上述Ar气的杂质浓度为100ppt以下。
21.如权利要求19或20所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，在形成上述金属底层之前，利用杂质浓度为10ppb以下的Ar气，以高频溅射法对上述基体表面进行清洁处理，使上述基体的表面被除掉0.2-1毫微米。
22.如权利要求19或20或21所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，上述金属底层是Cr，形成上述金属底层时所用的靶，杂质浓度为150ppm以下。
23.一种磁记录媒体的制造方法，其在基体表面利用溅射法来形成强磁性金属层其特征在于，其成膜时所用的Ar气的杂质浓度为10ppb以下。
24.如权利要求23所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，上述Ar气的杂质浓度为100ppt以下。
25.如权利要求23或24所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，在形成上述强磁性金属层之前，利用高频溅射法对上述基体表面进行清洁处理，把上述基体表面除掉0.2-1毫微米。
26.如权利要求19至25中任一项所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，在形成上述强磁性金属层时所用的靶，杂质浓度为30ppm以下。
27.如权利要求19至26中任一项所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，在形成上述金属底层和(或)强磁性金属层时，在上述基体上加负偏压。
28.如权利要求19至27中任一项所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，上述负偏压为一100V～400V。
29.如权利要求19至28中任一项所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，形成上述金属底层和(或)强磁性金属层的成膜室，达到的真空度为8×10-8乇(Torr)以下。
30.如权利要求19至29中任一项所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，形成上述金属底层和(或)强磁性金属层时，上述基体的表面温度为60℃-150℃。
31.如权利要求19至30中任一项所述的磁记录媒体的制造方法，其进一步的特征在于，在上述基体表面上形成非磁性层。
32.如权利要求19至31中任一项所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，上述基体的表面光洁度Ra为3毫微米以下。
33.如权利要求19至32中任一项所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，上述基体的表面光洁度Ra为1毫微米以下。
34.如权利要求19至33中任一项所述的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，在形成上述金属层底层和(或)强磁性金属层时，所用的气体，是在Ar气中至少混入N2气和H2气中的一种气体。
全文摘要
一种低价格、高密度、不需用昂贵的强磁性金属层就可提高矫顽磁力的磁记录媒体，其在基体表面上通过金属底层来形成强磁性金属层并使用磁化反转的磁记录媒体。其强磁性金属层的氧浓度是在100ppm(重量)以下，另外其金属底层的氧浓度为100ppm以下。一种制造磁记录媒体的方法，在基体表面上利用溅射法依次形成金属底层和强磁性金属层，成膜时所用的Ar气的杂质浓度为10ppb，在形成上述金属层之前，用杂质浓度为10ppm的Ar气，以高频溅射法对上述基体表面进行清洁处理，使上述基体的表面被除掉0.2～1nm。
文档编号G11B5/851GK1127565SQ9419284
公开日1996年7月24日 申请日期1994年7月19日 优先权日1993年7月21日
发明者高桥研 申请人:高桥研