JP3055795B2 - Manufacturing method of magnetic disk with excellent magnetic properties - Google Patents
Manufacturing method of magnetic disk with excellent magnetic propertiesInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、磁気特性に優れた磁気ディスクの製造法に
係り、特にハードディスクと称される磁性ディスクの記
録再生特性の改良に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a magnetic disk having excellent magnetic characteristics, and more particularly to an improvement in recording and reproducing characteristics of a magnetic disk called a hard disk.
(従来の技術) 近年、情報処理システムにおけるファイルメモリとし
て広く用いられている磁気ディスクには、その大容量化
のために、記録密度を向上せしめることが要請されてい
る。而して、磁気ディスク媒体の高記録密度化を図るに
は、磁気ディスクと磁気ヘッドとの間の距離を小さくす
ること及び磁気ディスクの記録再生特性(SN比及び出
力)を大きくすることが必要となるが、それら二つの要
求は全く相反する関係にある。けだし、磁気ディスクと
磁気ヘッドとの間の距離を小さくするには、ディスク面
の表面粗さを小さくすることが有効であるが、両者の吸
着を回避すること及び磁気ディスクの記録再生特性に影
響する磁気異方性を高めるためには、表面粗さを大きく
することが好ましいからである。(Prior Art) In recent years, there has been a demand for a magnetic disk widely used as a file memory in an information processing system to improve the recording density in order to increase its capacity. Therefore, in order to increase the recording density of a magnetic disk medium, it is necessary to reduce the distance between the magnetic disk and the magnetic head and to increase the recording / reproducing characteristics (SN ratio and output) of the magnetic disk. However, these two requirements are completely opposite. In order to reduce the distance between the magnetic disk and the magnetic head, it is effective to reduce the surface roughness of the disk surface. In order to increase the magnetic anisotropy, it is preferable to increase the surface roughness.
ところで、磁気ディスクの記録再生特性を良くするに
は、媒体の保磁力を大きくすること、円周方向が磁化容
易軸となる媒体、即ち磁気異方性を有する媒体とするこ
とが必要である。そこで、従来では、媒体の保磁力を高
めるべく、磁性層の成分とその成膜法を制御することが
検討され、例えばCoCrTa系またはCoNiCr系金属磁性材料
を用いてバイアススパッタ成膜を行えば、1500 Oe以上
となることが、電気通信学会研究会資料:CPM 88−92(1
988)P.23に明らかにされている。By the way, in order to improve the recording / reproducing characteristics of the magnetic disk, it is necessary to increase the coercive force of the medium and to use a medium whose circumferential direction is the axis of easy magnetization, that is, a medium having magnetic anisotropy. Therefore, conventionally, in order to increase the coercive force of the medium, it has been studied to control the components of the magnetic layer and the method of forming the same.For example, if bias sputtering film formation is performed using a CoCrTa-based or CoNiCr-based metal magnetic material, It can be more than 1500 Oe, according to the IEICE Technical Meeting, CPM 88-92 (1
988) P.23.
また、磁気ディスクに磁気異方性を付与するには、Al
板等の非磁性体基板上に、略同心円状の微細な溝を設け
ることが有効であり、そしてそのような同心円状の微細
な溝によって、記録再生時のSN比が向上されること、
記録再生時に出力が増加せしめられること、等の効果
が奏され得ることが明らかにされ(米国特許第4735840
号明細書、特開昭62−146434号公報等参照)、更にこの
ような記録再生特性とは別に、上記のような微細な溝を
設けることによって、ハードディスクの磁気ヘッドとの
摩擦に対する耐久性が向上せしめられ得ることが明らか
にされ(特開昭61−202324号公報)、記録再生特性を良
くする手段として知られている。In order to impart magnetic anisotropy to a magnetic disk, Al
It is effective to provide substantially concentric fine grooves on a non-magnetic substrate such as a plate, and by such concentric fine grooves, the SN ratio at the time of recording / reproduction is improved,
It has been clarified that effects such as an increase in output during recording and reproduction can be obtained (US Pat. No. 4,735,840).
In addition to such recording / reproducing characteristics, the provision of such fine grooves as described above makes it possible to improve the durability of the hard disk against friction with the magnetic head. It has been clarified that it can be improved (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-202324) and is known as a means for improving the recording and reproducing characteristics.
特に、上記米国特許では、結晶磁気異方性を得るため
に、微細な溝の凹凸によってスパッタ粒子のシャドウ効
果を誘起して、その上に形成されるCr中間層を、その結
晶の(110)面(Miller指数によって表す。以下同
じ。)がディスク面と平行となるようにし、更にその上
に形成される磁性膜の結晶配向を生じさせることによ
り、角型比が改善されるとされているが、その場合、表
面あらさは、あらさ計測定値で50Å以上である必要があ
り、それ以下では磁性膜の結晶のc軸の方位が一定でな
く、角型比が低下することが、明らかにされている。In particular, in the above-mentioned U.S. Patent, in order to obtain crystal magnetic anisotropy, a shadow effect of sputtered particles is induced by fine irregularities of a groove, and a Cr intermediate layer formed thereon is replaced with a (110) crystal of the crystal. It is said that the squareness ratio is improved by making the plane (represented by the Miller index; the same applies hereinafter) parallel to the disk surface, and further causing the crystal orientation of the magnetic film formed thereon. However, in that case, it is clear that the surface roughness needs to be 50 ° or more as measured by a roughness meter, and below that, the orientation of the c-axis of the crystal of the magnetic film is not constant and the squareness ratio is reduced. ing.
なお、微細な溝を設けるための産業上利用できる装置
としては、上記米国特許にも示されているように、Al板
等の基板を回転させながら、研磨テープまたは遊離砥粒
を表面に押し付けることによって、微細な溝を再現性よ
く形成するようにした装置があり、これによって、例え
ば0.001〜0.2μmの深さで、100〜2000本/mmのピッチの
微細な溝が形成されている。In addition, as an industrially available device for providing fine grooves, as shown in the above-mentioned U.S. Patent, a polishing tape or loose abrasive is pressed against the surface while rotating a substrate such as an Al plate. There is an apparatus which forms fine grooves with high reproducibility, thereby forming fine grooves having a depth of, for example, 0.001 to 0.2 μm and a pitch of 100 to 2,000 grooves / mm.
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、目的とする磁気ディスクを製造するに
際して、上記のように、Al板等の基板に単に同心円状の
微細な溝を設けるだけでは、大きな磁気異方性が得られ
ず、磁気異性体の大きさは1〜3×10-3erg/ccと小さ
く、角型比の向上は大きく望めなかった。また、溝の形
状(深さ,幅)及び溝の密度(半径方向単位長さ当りの
溝の本数)については、前記特開昭61−202324号公報に
示されているが、そこに明らかにされた深さ:0.001〜2.
0μm、密度:400〜1600本/mmの範囲においては、磁性層
を与える成膜媒体の記録再生特性はあまり変化せず、従
って同心円状の溝を設けるだけでは、設けないよりも記
録再生特性に関して効果はあるものの、その効果は限ら
れていた。特に、保磁力が大きい場合、具体的には1300
Oe以上の場合に、単に溝を設けるだけでは、角型比が
0.75〜0.88とあまり大きくならず、不充分であり、それ
故に更なる再生出力の向上が望まれている。(Problems to be Solved by the Invention) However, when manufacturing a target magnetic disk, as described above, merely providing concentric fine grooves in a substrate such as an Al plate causes a large magnetic anisotropy. It was not obtained, and the size of the magnetic isomer was as small as 1-3 × 10 −3 erg / cc, and the improvement of the squareness ratio could not be greatly expected. The shape (depth, width) of the groove and the density of the groove (the number of grooves per unit length in the radial direction) are disclosed in the above-mentioned JP-A-61-202324. Depth: 0.001-2.
0 μm, density: in the range of 400 to 1600 lines / mm, the recording / reproducing characteristics of the film-forming medium providing the magnetic layer do not change much, and therefore, merely providing the concentric grooves has a greater effect on the recording / reproducing characteristics than not providing it. Although effective, the effect was limited. In particular, when the coercive force is large,
In the case of Oe or more, simply providing a groove will reduce the squareness ratio.
It is not so large as 0.75 to 0.88, which is insufficient. Therefore, further improvement in reproduction output is desired.
このように、従来から提案されている手法は、磁性膜
の結晶磁気異方性を用いて角型比を向上せしめようとす
るものであったが、その目的を充分に達成するものでは
なかった。As described above, the conventionally proposed method is intended to improve the squareness ratio by using the crystal magnetic anisotropy of the magnetic film, but does not sufficiently achieve the purpose. .
ここにおいて、本発明者らは、上述の事情に鑑み、同
心円状の溝を有する基板上に磁性膜を形成した場合に生
じる磁気異方性の発現メカニズムについて詳細に検討し
た結果、円周方向を磁化容易に軸とする磁気異方性は、
磁性膜に生じる歪の異方性を利用して、逆磁歪効果によ
って高められ得、これにより従来より大きな磁気異方性
を得ることが出来、角型比の更なる改善、更には記録再
生特性の改善が可能となる事実を見い出し、本発明を完
成するに至った。Here, in view of the above circumstances, the present inventors have studied in detail the mechanism of manifestation of magnetic anisotropy that occurs when a magnetic film is formed on a substrate having concentric grooves, and as a result, Magnetic anisotropy with easy axis of magnetization
Utilizing the anisotropy of the strain generated in the magnetic film, it can be enhanced by the reverse magnetostriction effect, thereby obtaining a larger magnetic anisotropy than before, further improving the squareness ratio, and furthermore, the recording / reproducing characteristics Have been found to be able to improve the present invention, and have completed the present invention.
従って、本発明の目的は、磁気特性に優れた磁気ディ
スクの製造法を提供することにあり、また媒体の記録再
生特性のうち、再生出力電圧値、SN比に優れた磁気記録
媒体(磁気ディスク)の製造法を提供することにあり、
特に高密度記録用の高保磁力ハードディスクにおける改
善を図ることにある。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a magnetic disk having excellent magnetic characteristics, and a magnetic recording medium (magnetic disk) having an excellent reproduction output voltage value and SN ratio among the recording and reproduction characteristics of the medium. ) To provide a manufacturing method,
In particular, an object is to improve a high coercivity hard disk for high density recording.
(課題を解決するための手段) そして本発明は、かかる課題解決を目的としたもの
で、剛性のあるディスク状の非磁性基板に下地層として
Ni−Pメッキ層を形成した後、かかるNi−Pメッキ層の
表面を物理的に研磨して、ピッチが80Å、深さが40Åの
超微細な溝を半径方向に設け、次いで該Ni−Pメッキ層
上に、または、該Ni−Pメッキ層上にCr中間層を200〜8
00Åの厚さで成膜した後該中間層上に、面内の磁歪定数
が1.5〜4×10-5の磁性層を成膜することを特徴とする
磁気特性に優れた磁気ディスクの製造法である。(Means for Solving the Problems) The present invention is directed to solving the problems, and is provided as an underlayer on a rigid disk-shaped non-magnetic substrate.
After forming the Ni-P plating layer, the surface of the Ni-P plating layer is physically polished to provide ultra-fine grooves having a pitch of 80 ° and a depth of 40 ° in the radial direction. On the plating layer or on the Ni-P plating layer, a Cr intermediate layer is 200 to 8
Forming a magnetic layer having an in-plane magnetostriction constant of 1.5 to 4 × 10 -5 on the intermediate layer after forming the film with a thickness of 00 °; It is.
(作 用) 要するに、本発明は、磁性膜に生じる歪の異方性を利
用して、逆磁歪効果により磁気異方性を高めるものであ
って、次のような考え方に立脚する。(Operation) In short, the present invention utilizes the anisotropy of the strain generated in the magnetic film to increase the magnetic anisotropy by the inverse magnetostriction effect, and is based on the following concept.
すなわち、先ず、逆磁歪効果による面内磁気異方性の
大きさ(Ku)は、次式にて表すことが出来る。That is, first, the magnitude (Ku) of the in-plane magnetic anisotropy due to the inverse magnetostriction effect can be expressed by the following equation.
Ku=3/2λE(εθ−εr) 但し、λ:磁歪定数 E :弾性率 εθ:円周方向結晶格子歪 εr :半径方向結晶格子歪 従って、逆磁歪効果により結晶磁気異方性を高めるに
は、(a)λ>0且つ(εθ−εr)>0即ち、λの大
きい磁性膜を用いて、且つ円周方向に大きな引張り歪を
付与する手法と、(b)λ<0且つ(εθ−εr)<0
即ち、|λ|の大きい磁性膜を用いて円周方向に大きな
圧縮歪を付与する手法とが考えられるが、本発明では、
上記(a)の手法を利用した。Ku = 3 / 2λE (εθ−εr) where λ: magnetostriction constant E: elastic modulus εθ: circumferential crystal lattice strain εr: radial crystal lattice strain Therefore, to increase crystal magnetic anisotropy by the inverse magnetostriction effect (A) λ> 0 and (εθ−εr)> 0, that is, a method of applying a large tensile strain in the circumferential direction using a magnetic film having a large λ, and (b) a method of applying a large tensile strain in the circumferential direction. εr) <0
That is, a method of giving a large compressive strain in the circumferential direction using a magnetic film having a large | λ | can be considered.
The method (a) was used.
そして、このような(a)の手法を実現するために、
本発明では、磁気ディスクの磁性層を与える多結晶体金
属薄膜の面内の磁歪定数が1.5〜4×10-5となるように
したのであり、これよりも面内の磁歪定数が小さくなる
と、逆磁歪効果が小さくなり、本発明の目的を充分に達
成し得なくなる。なお、そのような多結晶体金属薄膜の
面内の磁歪定数は、磁性層に適用する磁性材料の種類に
より決まる。Then, in order to realize such a method (a),
In the present invention, the in-plane magnetostriction constant of the polycrystalline metal thin film providing the magnetic layer of the magnetic disk is set to 1.5 to 4 × 10 −5, and if the in-plane magnetostriction constant becomes smaller than this, The effect of inverse magnetostriction is reduced, and the object of the present invention cannot be sufficiently achieved. The in-plane magnetostriction constant of such a polycrystalline metal thin film is determined by the type of magnetic material applied to the magnetic layer.
このように、上記(a)の手法を実現するために、磁
歪定数が正で且つその値を増大させるには、採用される
磁性材料として、磁性層がCrを主成分とする中間層上に
形成される場合、例えばCo70Fe26Ta4(原子比)があ
り、また該中間層が形成されない場合、例えばCo70〜90
Ni10〜30,Co55〜85Ni10〜30Cr5〜15,Co74〜94Cr5〜20
Ta1〜6,Co50〜90Pt5〜35Cr5〜15(原子比)があ
る。As described above, in order to realize the method (a) above, in order to increase the value of the magnetostriction constant, it is necessary that the magnetic layer be formed on the intermediate layer mainly composed of Cr as a magnetic material to be employed. When formed, there is, for example, Co 70 Fe 26 Ta 4 (atomic ratio), and when the intermediate layer is not formed, for example, Co 70 to 90
Ni 10-30 , Co 55-85 Ni 10-30 Cr 5-15 , Co 74-94 Cr 5-20
Ta 1-6 , Co 50-90 Pt 5-35 Cr 5-15 (atomic ratio).
また、本発明にあっては、ディスクの半径方向の格子
歪(εr)と円周方向の格子歪(εθ)との差が負で、
且つその絶対値が0.1〜0.7%となるようにされるが、こ
れは(εr−εθ)<0とすると共に、半径方向に大き
な圧縮歪を付与している。なお、かかる(εrの絶対値
が0.1%よりも小さくなると逆磁歪効果が低くなり、ま
た(εr−εθ)の絶対値が0.7%を越えるようになる
と、オーバーライト特性が劣化する等の問題を惹起す
る。また、(εr−εθ)<0と為し、且つその絶対値
を増大させる方策としては、例えばNi−Pメッキ層等の
下地層を物理的に研磨して、半径方向に超微細な溝を設
ける。なお、ここで言う超微細な溝とは、従来から提案
されているような表面粗さ計で計測出来る溝ではなく、
走査型トンネル顕微鏡を用いて測定する表面の凹凸のこ
とを意味している。要するに、従来からの凹凸よりも遙
かに小さな凹凸にて構成される溝を半径方向に設けて、
磁性膜に半径方向の圧縮歪を誘起させる。そして、この
ような超微細な溝を設けた基板上に、または該基板上に
Cr膜等の中間金属層を成膜したその上に、Co合金系等の
磁性膜を成膜することによって(εr−εθ)の絶対値
を充分大きな値と為して、逆磁歪効果を効果的に発現せ
しめ得る。In the present invention, the difference between the lattice strain (εr) in the radial direction of the disk and the lattice strain (εθ) in the circumferential direction is negative,
In addition, the absolute value is set to be 0.1 to 0.7%, which makes (εr−εθ) <0 and gives a large compressive strain in the radial direction. When the absolute value of (εr is smaller than 0.1%), the effect of inverse magnetostriction is reduced, and when the absolute value of (εr−εθ) exceeds 0.7%, overwrite characteristics are deteriorated. As a measure to make (εr−εθ) <0 and to increase the absolute value, for example, an underlayer such as a Ni—P plating layer is physically polished, It should be noted that the ultra-fine grooves mentioned here are not grooves that can be measured by a surface roughness meter as conventionally proposed,
It refers to surface irregularities measured using a scanning tunneling microscope. In short, by providing in the radial direction a groove composed of unevenness much smaller than the conventional unevenness,
A radial compressive strain is induced in the magnetic film. And on such a substrate provided with such ultra-fine grooves, or on the substrate
By forming a Co alloy-based magnetic film or the like on the intermediate metal layer such as a Cr film, the absolute value of (εr-εθ) is set to a sufficiently large value, and the reverse magnetostriction effect is obtained. Can be expressed.
ところで、かかる本発明に従う磁気ディスク、特にハ
ードディスクは、剛性のあるディスク状の非磁性基板上
に一般にNi−Pメッキ層等の下地層を有し、そしてこの
下地層の上に、または該下地層の上に、Crを主成分とす
る合金からなる非磁性金属中間層を有するこの上に金属
薄膜磁性層、更にはその上に保護膜や潤滑膜が設けられ
ているものであるが、そのような磁気ディスクの製造に
際して用いられる非磁性基板としては、Al若しくはその
合金、ガラス、セラミックス、エンジニアリングプラス
チック等の公知のものの中から適宜に選択される。ま
た、かかる基板の厚さは、一般に0.5mm〜1.9mm程度であ
り、ドーナツ型円板形状において用いられるものであ
る。なかでも、基板材質としては、上記材質のうちAl合
金が一般的であり、そのような基板上に、所定の下地
層、例えばNi−Pメッキ層が無電解メッキ手法にて形成
される。By the way, the magnetic disk according to the present invention, particularly a hard disk, generally has an underlayer such as a Ni-P plating layer on a rigid disk-shaped nonmagnetic substrate, and overlies or underlies the underlayer. On top of this, a non-magnetic metal intermediate layer made of an alloy containing Cr as a main component, a metal thin-film magnetic layer on this, and further a protective film and a lubricating film are provided thereon, but such The non-magnetic substrate used in manufacturing a suitable magnetic disk is appropriately selected from known ones such as Al or its alloy, glass, ceramics, and engineering plastic. The thickness of such a substrate is generally about 0.5 mm to 1.9 mm, and is used in a donut-shaped disk shape. Above all, the material of the substrate is generally an Al alloy among the above materials, and a predetermined base layer, for example, a Ni-P plating layer is formed on such a substrate by an electroless plating method.
そして、このような下地層を設けた基板には、従来と
同様に、適当な研磨操作が施され、磁気ヘッドの浮上量
から定められる磁気ディスクの表面粗さとされる。一般
に、ヘッド浮上時に基板上の突起と衝突しないようにす
るには、表面粗さを低減することが有効であり、一方ヘ
ッドが基板と接触して生じる吸着を回避するには、表面
粗さを増大させる必要があり、それ故表面粗さ:Ra値
は、ディスクドライブのモータ起動トルク値の大きさ、
またヘッド浮上量から適正となるように選定される。Then, the substrate provided with such an underlayer is subjected to an appropriate polishing operation in the same manner as in the prior art, so that the surface roughness of the magnetic disk is determined from the flying height of the magnetic head. In general, it is effective to reduce the surface roughness in order to avoid collision with the protrusions on the substrate when the head floats, while to avoid the suction that occurs when the head comes in contact with the substrate, it is necessary to reduce the surface roughness. It is necessary to increase, and therefore, the surface roughness: Ra value is the magnitude of the motor drive torque value of the disk drive,
Also, it is selected so as to be appropriate from the head flying height.
次いで、この通常の研磨操作が施された基板の下地層
上には、その凹凸の上に、(εr−εθ)<0と為し、
且つその絶対値を増大させるべく、物理的な研磨によっ
て半径方向に超微細な溝が形成される。この超微細な溝
は、前述したように、従来の如き表面粗さ計で計測し得
る溝(凹凸)ではなく、それよりも遙かに小さなもので
あって。それは、走査型トンネル顕微鏡を用いて測定し
て(例えば、ナノスコープを用いて、横1.5×105倍/縦
106倍)、通常言われている従来の如き溝のピッチ:0.2
μmより遙かに細い、500Å程度以下のピッチを有し、
また深さ(高さ)にあっても、10〜50Å程度の溝であ
り、そのような超微細な溝が半径方向に存在することに
よって、磁性層表面に圧縮歪を誘起させる作用を有す
る。Then, on the base layer of the substrate subjected to the normal polishing operation, (εr−εθ) <0 is set on the irregularities,
In addition, in order to increase the absolute value, ultrafine grooves are formed in the radial direction by physical polishing. As described above, the ultrafine grooves are not grooves (irregularities) that can be measured by a conventional surface roughness meter, but are much smaller. It is measured using a scanning tunneling microscope (eg, using a nanoscope, 1.5 × 10 5 horizontal / vertical).
10 6 times), the conventional pitch of groove as usual: 0.2
It has a pitch much less than 500 μm,
Further, even if it has a depth (height), it is a groove of about 10 to 50 °, and the presence of such an ultra-fine groove in the radial direction has an effect of inducing compressive strain on the surface of the magnetic layer.
なお、このように、超微細な溝は、従来の溝とは識別
され得るところから、表面粗さ計を用いて計測される従
来の溝が、円周方向に設けられていても、また円周方向
でなく半径方向に沿って設けられていても、或いは等方
的に設けられていても、その上に上記の如き微細な溝が
半径方向に設けられておれば、磁性膜に圧縮歪を誘起さ
せる作用を充分に発揮させることが可能である。In addition, as described above, since the ultra-fine grooves can be distinguished from the conventional grooves, even if the conventional grooves measured using the surface roughness meter are provided in the circumferential direction, Even if the grooves are provided not in the circumferential direction but in the radial direction, or even if they are provided isotropically, if the fine grooves as described above are provided in the Can be sufficiently exerted.
また、かくの如き超微細な溝を設けた基板上に、また
は該基板上にCrを主成分とするCr系膜等が中間層として
成膜されたその上に、Co合金系等の磁性膜(磁性層)が
成膜される。なお、中間金属層としてのCr系膜の結晶配
向は、従来例においては(110)面がディスク面に平行
であったのに対して、本発明においては(100)面がデ
ィスク面に平行となるようにされる。そのためには、従
来においてCr系膜や磁性膜のスパッタ成膜時の加熱温度
が150〜250℃であるのに対し、それを250〜300℃に高
め、またスパッタチャンバの到達真空度が5×10-6Torr
であったのに対して、本発明では、1×10-6Torr以下、
好ましくは2×10-7Torr以下とされる。また、スパッタ
時のArガス圧力は、Cr系膜及び磁性膜の何れの成膜に際
しても、2〜10mm Torrが好適に採用される。なお、ス
パッタ時のArガス圧力(スパッタ雰囲気圧力)が20〜40
mm Torrとなると、コバルト合金系等の磁性膜のc軸は
ディスク面内にあるものの、その方向はランダムとな
る。In addition, a magnetic film of Co alloy or the like is formed on a substrate provided with such an ultra-fine groove or a Cr-based film or the like containing Cr as a main component is formed as an intermediate layer on the substrate. (Magnetic layer) is formed. The crystal orientation of the Cr-based film as the intermediate metal layer is such that the (110) plane is parallel to the disk surface in the conventional example, whereas the (100) plane is parallel to the disk surface in the present invention. To be. For this purpose, the heating temperature at the time of sputter deposition of a Cr-based film or a magnetic film is conventionally 150 to 250 ° C., but it is increased to 250 to 300 ° C., and the ultimate vacuum degree of the sputtering chamber is 5 ×. 10 -6 Torr
On the other hand, in the present invention, 1 × 10 −6 Torr or less,
Preferably, the pressure is 2 × 10 −7 Torr or less. The Ar gas pressure at the time of sputtering is preferably 2 to 10 mm Torr when forming any of the Cr-based film and the magnetic film. The Ar gas pressure during sputtering (sputter atmosphere pressure) is 20 to 40.
At mm Torr, although the c-axis of the magnetic film such as a cobalt alloy is in the disk surface, the direction is random.
また、本発明においては、かかるスパッタ手法にて成
膜されるCr系膜等の中間金属層の膜厚が薄い方が(εr
−εθ)の絶対値が大きくなり、従って角型比が良くな
ることが認められているが、かかる膜厚が薄くなり過ぎ
ると、保磁力が低下して好ましくない。本発明におい
て、(εr−εθ)の絶対値が充分大きく、逆磁歪効果
を有利に発現せしめるために、Cr系膜等の膜厚は、150
Å〜2000Åとされる。In the present invention, the smaller the thickness of the intermediate metal layer such as a Cr-based film formed by the sputtering method, the smaller (εr
Although it has been recognized that the absolute value of −εθ) increases and the squareness ratio improves, however, if the film thickness is too thin, the coercive force decreases, which is not preferable. In the present invention, in order that the absolute value of (εr−εθ) is sufficiently large and the reverse magnetostriction effect is advantageously exhibited, the thickness of the Cr-based film or the like is 150
Å ~ 2000Å
その後、かかる磁性膜(磁性層)がスパッタ成分され
た後においては、その上に、更に、カーボン保護膜や潤
滑膜が、従来と同様にして順次成膜され、以て目的とす
る磁気ディスクとされる。After that, after such a magnetic film (magnetic layer) is sputtered, a carbon protective film and a lubricating film are further formed thereon sequentially in the same manner as in the prior art. Is done.
本発明の磁気ディスクは、面内磁気異方性が大きく、
従って、磁気ディスクの記録再生特性を良くするが、こ
れは、前記のような面内磁気異方性の向上のみならず周
方向の磁壁移動を妨げる保磁力の向上にも起因する。即
ち、この保磁力は、従来SN比と相関を有するものと考察
されていた周方向の保磁力の0.85〜1.0倍の値を有し、S
N比と相関を有する。前記の超微細な溝の形成が周方向
の磁壁移動を妨げる保磁力の向上にも寄与していると推
察される。The magnetic disk of the present invention has a large in-plane magnetic anisotropy,
Therefore, the recording / reproducing characteristics of the magnetic disk are improved, but this is caused not only by the improvement of the in-plane magnetic anisotropy as described above, but also by the improvement of the coercive force which hinders the movement of the domain wall in the circumferential direction. That is, this coercive force has a value of 0.85 to 1.0 times the circumferential coercive force, which was conventionally considered to have a correlation with the SN ratio, and S
Correlate with N ratio. It is presumed that the formation of the ultrafine grooves also contributes to the improvement of the coercive force that hinders the movement of the domain wall in the circumferential direction.
(実施例) 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更
に具体的に明らかにする。(Examples) Hereinafter, some examples of the present invention will be shown to clarify the present invention more specifically.
先ず、直径:130mm、厚さ:1.92mmのAl−Mg合金(JIS−
A5024合金)基板を用い、この基板上に、厚さ:18μmの
Ni−P下地層を公知の無電解メッキ法にて形成した。そ
の後、アルミナ遊離砥粒を研磨材として、テキスチャ装
置(米国:Strassbau社製)を用いてテキスチャ研磨を行
ない、Ni−Pメッキ下地層の表面に凹凸を付けた。この
テキスチャ研磨した下地層表面は、2.5μm角の触針を
用いた表面粗さ計にて測定される半径方向の表面粗さ
(Ra)において40Åであり、また円周方向の表面粗さ
(Ra)では40Åであった。First, diameter: 130mm, thickness: 1.92mm Al-Mg alloy (JIS-
A5024 alloy) substrate, and a thickness of 18 μm
The Ni-P underlayer was formed by a known electroless plating method. Thereafter, texture polishing was performed using a texturing apparatus (manufactured by Strassbau, USA) using the alumina free abrasive grains as an abrasive, so that the surface of the Ni-P plating base layer was made uneven. The texture-polished underlayer surface has a surface roughness (Ra) of 40 ° in a radial direction measured by a surface roughness meter using a 2.5 μm square stylus, and a surface roughness in a circumferential direction (Ra). Ra) was 40Å.
次いで、かかるテキスチャ研磨の施されたディスク基
板に対して、更に次のようにして超微細な凹凸を半径方
向に形成した。即ち、市販のファイナルテープポリッシ
ュマシン(米国:Exclusive Design Company社製)を用
い、基板を回転させながら、研磨テープを半径方向に振
動させながら押し付け、基板表面に半径方向の超微細な
凹凸を付けた。なお、研磨テープとしては、ホリエステ
ル系樹脂テープを用い、5回/分の回転数、振動数:100
回/分、コンタクト圧力:2kg/cm2で、5分間加工した。
また加工中は焼付防止のため、冷却用潤滑油を付与し
た。Next, ultrafine irregularities were formed in the radial direction on the textured disk substrate in the following manner. That is, using a commercially available final tape polishing machine (manufactured by Exclusive Design Company, USA), the polishing tape was pressed while vibrating in the radial direction while rotating the substrate, and ultrafine irregularities in the radial direction were formed on the substrate surface. . As the polishing tape, a polyester resin tape was used.
The processing was performed for 5 minutes at a time / minute and a contact pressure of 2 kg / cm 2 .
During processing, a lubricating oil for cooling was applied to prevent seizure.
かくして得られたディスク基板において、その表面粗
さは、上記超微細な凹凸加工が施されたにも拘わらず、
その加工工程前と変化なく、Raは半径方向及び円周方向
共に40Åであった。しかしながら、この超微細な凹凸加
工工程を実施した場合(発明例1)とそのような工程を
省略した場合(比較例1)において、それぞれスパッタ
成膜した後の基板を走査型トンネル顕微鏡を用いて観察
した結果、発明例1の場合にあっては、ピッチ:80Å
で、高さ:30Å程度の凹凸が半径方向に生じているのが
認められた。In the disk substrate thus obtained, the surface roughness is, despite having been subjected to the above-mentioned ultra-fine unevenness processing,
Ra was 40 ° in both the radial and circumferential directions, unchanged from before the processing step. However, in the case where the ultra-fine unevenness processing step is performed (Invention Example 1) and the case where such a step is omitted (Comparative Example 1), the substrates after the sputter deposition are respectively formed using a scanning tunneling microscope. As a result of the observation, in the case of Invention Example 1, the pitch: 80 °
As a result, it was recognized that irregularities having a height of about 30 mm were generated in the radial direction.
そして、かくして得られた超微細な凹凸加工の施され
たディスク基板に対して、金属中間層、磁性層及びカー
ボン保護層を順次スパッタ成膜した。即ち、それら金属
中間層、磁性層及びカーボン保護膜は、ディスク基板を
真空チャンバに入れ、円形のターゲットと基板が同軸に
て静止、対向した状態において、到達真空度が1×10-7
Torrとなるまで真空度を上げた後、基板温度を290℃ま
で上昇せしめて、連続してスパッタ成膜して形成した。
なお、金属中間層はCr膜とし、その膜厚は300Åであっ
た。また、磁性層は、Co:70原子%、Fe:26原子%、Ta:4
原子%なる組成のCo系合金を用い、500Åの膜厚におい
て設けた。この際、基板バイアスとして−300Vを印加し
た。更に、カーボン保護膜の膜厚は400Åであった。ま
た、成膜時のArガス圧力は何れも5mmTorr、DC電力は何
れも3kWであった。Then, a metal intermediate layer, a magnetic layer, and a carbon protective layer were sequentially formed on the disk substrate thus obtained, which had been subjected to the ultrafine unevenness processing, by sputtering. That is, the metal intermediate layer, the magnetic layer, and the carbon protective film have the ultimate vacuum degree of 1 × 10 −7 when the disk substrate is placed in a vacuum chamber, and the circular target and the substrate are stationary and opposed to each other coaxially.
After increasing the degree of vacuum to Torr, the substrate temperature was raised to 290 ° C., and the film was formed by continuous sputtering.
The metal intermediate layer was a Cr film, and its thickness was 300 °. The magnetic layer is composed of 70 atomic% of Co, 26 atomic% of Fe,
A Co-based alloy having a composition of at. At this time, -300 V was applied as a substrate bias. Further, the thickness of the carbon protective film was 400 °. The Ar gas pressure during film formation was 5 mmTorr, and the DC power was 3 kW.
かくして得られた磁気ディスクを発明例1とする一
方、前記超微細な凹凸加工が施されず、他は同様にして
得られた磁気ディスクを比較例1として、後の性能比較
に用いた。The magnetic disk thus obtained was referred to as Inventive Example 1, while the magnetic disk which was not subjected to the ultra-fine unevenness processing and was otherwise obtained in the same manner as Comparative Example 1 was used for performance comparison later.
また、金属中間層としてのCr膜の膜厚を800Åとした
ものを発明例2とすると共に、スパッタ時の加熱温度を
295℃とし、且つCr膜の膜厚を200Åとした磁気ディスク
発明例3とした。In addition, a case where the thickness of the Cr film as the metal intermediate layer was set to 800 ° was Invention Example 2, and the heating temperature during sputtering was set to
Inventive Example 3 of the magnetic disk in which the temperature was 295 ° C. and the thickness of the Cr film was 200 °.
更に、金属中間層を成膜せず、磁性層としてCo:88原
子%、Cr:9原子%、Ta:3原子%なる組成のCo系合金を用
いた以外は発明例1と同様にした磁気ディスクを発明例
4とした。Further, a magnetic layer was formed in the same manner as in Invention Example 1 except that a metal intermediate layer was not formed and a Co-based alloy having a composition of 88 atomic% of Co, 9 atomic% of Cr, and 3 atomic% of Ta was used as a magnetic layer. The disc was designated as Invention Example 4.
一方、上記と同様な工程においてCr膜の膜厚が3000Å
とされた磁気ディスクを比較例2とした。またCo:77原
子%、Cr:20原子%、Ta:3原子%なる組成のCo系合金を
用いて、スパッタ成膜して得られる磁歪定数の絶対値が
小さな磁性層を有する磁気ディスクを比較例3とした。On the other hand, in the same process as above, the thickness of the Cr film was 3000
The magnetic disk described as Comparative Example 2 was used. Compare magnetic disks with magnetic layers with a small absolute value of the magnetostriction constant obtained by sputtering using a Co-based alloy with a composition of 77 atomic% of Co, 20 atomic% of Cr, and 3 atomic% of Ta. Example 3 was used.
また、前記Ni−Pメッキ下地層が形成されたディスク
基板に対して、前記の如きテキスチャ装置を用いずに、
テープ研磨装置(米国:Exclusive Design Company社
製)を用いて、ポリッシングテープ番手#4000、コンタ
クト圧力:0.8kg/cm2、半径方向の振動なし、ワーク回転
数:140回/分にてテープ研磨を実施し、かかるディスク
基板に円周方向の溝を形成した後、到達真空度:1×10-5
Torr、加熱温度:200℃にて、Cr膜(金属中間層)、及び
Co:70原子%、Fe:15原子%、Cr:11原子%、Ta:4原子%
なる組成のCo系合金からなる磁性層を成膜せしめ、かか
るCr膜厚が1500Åのものを比較例4、500Åのものを比
較例5とした。Further, for the disk substrate on which the Ni-P plating base layer is formed, without using the texture device as described above,
Using a tape polishing device (US: Exclusive Design Company), polishing the tape at a polishing tape count of # 4000, contact pressure: 0.8 kg / cm 2 , no vibration in the radial direction, work rotation speed: 140 times / min. Implemented, after forming a circumferential groove in such a disk substrate, ultimate vacuum degree: 1 × 10 -5
Torr, heating temperature: 200 ℃, Cr film (metal intermediate layer), and
Co: 70 atom%, Fe: 15 atom%, Cr: 11 atom%, Ta: 4 atom%
A magnetic layer composed of a Co-based alloy having the following composition was formed. Comparative Example 4 was used when the Cr film thickness was 1500 比較, and Comparative Example 5 was used when the Cr film thickness was 500 Å.
かくして得られた発明例1〜4の磁気ディスク及び比
較例1〜5の磁気ディスクについて、半径方向と円周方
向との格子歪の差(εr−εθ)についてそれぞれ測定
して、その結果を、それぞれの磁気ディスクの記録再生
特性や磁気特性(磁性膜の磁歪定数、周方向の保磁力、
周方向の磁壁移動を妨げる保磁力)と共に、下記第1表
に示した。With respect to the magnetic disks of Invention Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 thus obtained, the difference in lattice strain (εr−εθ) between the radial direction and the circumferential direction was measured. The recording and reproducing characteristics and magnetic characteristics of each magnetic disk (the magnetostriction constant of the magnetic film, the coercive force in the circumferential direction,
The results are shown in Table 1 below together with the coercive force that hinders domain wall movement in the circumferential direction.
なお磁気ディスクの磁性膜(層)の格子歪は、シュル
ツ法によるX線回折を用い、Coの(1011)面の格子面間
隔を半径方向及び円周方向の二方向(α′=40゜、β=
0゜,90゜)で測定して、次の関係式に従って(εr−
εθ)の値を求めた。The lattice distortion of the magnetic film (layer) of the magnetic disk is determined by X-ray diffraction by the Schulz method, and the lattice spacing of the (1011) plane of Co is set in two directions (α ′ = 40 °, radial direction and circumferential direction). β =
0 °, 90 °), and (εr−
εθ) was determined.
但し、 dr:半径方向、α′=40゜で測定した格子間隔 dθ=円周方向、α′=40゜で測定した格子間隔 下記第1表から明らかなように、発明例1〜4に係る
磁気ディスクは、記録再生特性(出力、分解能、SN比、
オーバーライト)及び磁気特性(角型比)の何れにおい
ても、比較例1〜5の磁気ディスクに比較して、優れて
いることが認められる。 Where, dr: radial direction, lattice spacing measured at α ′ = 40 ° dθ = circumferential direction, lattice spacing measured at α ′ = 40 ° As apparent from Table 1 below, Examples 1 to 4 relate to Invention Examples 1 to 4. Magnetic disks have recording and playback characteristics (output, resolution, SN ratio,
It is recognized that both the overwriting and the magnetic properties (square ratio) are superior to the magnetic disks of Comparative Examples 1 to 5.
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、磁
気特性、更に記録再生特性、そのうちでも、再生出力電
圧値やSN比に優れた磁気ディスクが提供され得、以て磁
気ディスクの高密度記録の実現に大きく寄与し得る。 (Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic disk having excellent magnetic characteristics, furthermore, recording and reproducing characteristics, among which, the reproducing output voltage value and the SN ratio are excellent. This can greatly contribute to realizing high-density recording on a magnetic disk.
フロントページの続き (72)発明者 樋上 文範 大阪府大阪市中央区北浜4―5―33 住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 武藤 伸之 愛知県名古屋市港区干年3―1―12 住 友軽金属工業株式会社技術研究所内 審査官 広岡 浩平 (56)参考文献 特開 平1−283803(JP,A) 特開 昭62−146434(JP,A) 特開 昭61−202324(JP,A) 特開 平3−224121(JP,A) 特開 平4−13219(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 5/66 G11B 5/82 G11B 5/84 Continuation of the front page (72) Inventor Fuminori Higami 4-5-33 Kitahama, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Sumitomo Metal Industries Co., Ltd. (72) Inventor Nobuyuki Muto 3-1-1-12 Minato-ku, Nagoya-shi, Aichi Kouhei Hirooka, Examiner, Technical Research Laboratory, Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. (56) Reference: JP-A-1-283803 (JP, A) JP-A-62-146434 (JP, A) JP-A-3-224121 (JP, A) JP-A-4-13219 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G11B 5/66 G11B 5/82 G11B 5 / 84
Claims (2)
層としてNi−Pメッキ層を形成した後、かかるNi−Pメ
ッキ層の表面を物理的に研磨して、ピッチが80Å、深さ
が40Åの超微細な溝を半径方向に設け、次いで該Ni−P
メッキ層上に面内の磁歪定数が1.5〜4×10-5の磁性層
を成膜することを特徴とする磁気特性に優れた磁気ディ
スクの製造法。An Ni-P plating layer is formed as a base layer on a rigid disk-shaped non-magnetic substrate, and the surface of the Ni-P plating layer is physically polished to a pitch of 80 ° and a depth of Provided an ultra-fine groove of 40 ° in the radial direction, and then the Ni-P
A method for manufacturing a magnetic disk having excellent magnetic properties, comprising forming a magnetic layer having an in-plane magnetostriction constant of 1.5 to 4 × 10 −5 on a plating layer.
層としてNi−Pメッキ層を形成した後、かかるNi−Pメ
ッキ層の表面を物理的に研磨して、ピッチが80Å、深さ
が40Åの超微細な溝を半径方向に設け、次いで該Ni−P
メッキ層上にCr中間層を200〜800Åの厚さで成膜し、更
にその後、該中間層上に、面内の磁歪定数が1.5〜4×1
0-5の磁性層を成膜することを特徴とする磁気特性に優
れた磁気ディスクの製造法。2. A Ni-P plating layer is formed as a base layer on a rigid disk-shaped non-magnetic substrate, and the surface of the Ni-P plating layer is physically polished to a pitch of 80 ° and a depth of Provided an ultra-fine groove of 40 ° in the radial direction, and then the Ni-P
A Cr intermediate layer having a thickness of 200 to 800 mm is formed on the plating layer, and then, an in-plane magnetostriction constant of 1.5 to 4 × 1 is formed on the intermediate layer.
0 -5 preparation of a magnetic disk having excellent magnetic properties, characterized in that the deposition of the magnetic layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2256854A JP3055795B2 (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Manufacturing method of magnetic disk with excellent magnetic properties |
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JPH04137217A JPH04137217A (en) | 1992-05-12 |
JP3055795B2 true JP3055795B2 (en) | 2000-06-26 |
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ID=17298338
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---|---|---|---|---|
EP1338005B1 (en) | 2000-11-29 | 2006-02-08 | Fujitsu Limited | Textured magnetic recording medium with cr-based underlayer and co-based magnetic layer having special orientations |
JP2015198203A (en) * | 2014-04-02 | 2015-11-09 | 株式会社豊田中央研究所 | Coercive force improved permanent magnet |
-
1990
- 1990-09-28 JP JP2256854A patent/JP3055795B2/en not_active Expired - Lifetime
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