JP2796092B2 - Recording medium film manufacturing method - Google Patents

Recording medium film manufacturing method

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JP2796092B2
JP2796092B2 JP62290776A JP29077687A JP2796092B2 JP 2796092 B2 JP2796092 B2 JP 2796092B2 JP 62290776 A JP62290776 A JP 62290776A JP 29077687 A JP29077687 A JP 29077687A JP 2796092 B2 JP2796092 B2 JP 2796092B2
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トム ヤマシタ ツトム
シャー チン−チャン
チャン ツ
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は薄膜磁気記録媒体の製造方法に関するもので
ある。 金属薄膜は、従来のバインダー内に懸濁させた鉄酸化
物よりも記録密度が高いことは従来知られている。高記
録密度を得る為には、膜厚を例えば1,000Å未満の厚さ
へ最小化させる必要がある。更に、保磁度Hcは、単位イ
ンチ当りの磁束反転の高密度を維持するのに十分に高く
なければならない。例えば、インチ当り10,000乃至50,0
00磁束反転の集積密度を維持する為には、保磁度は好適
には600と2,000(Oe)の間である。保磁度が2,000Oeを
越えると、従来の単一要素読取/書込ヘッドを使用し
て、膜からのデータの読取及びデータの書込の両方が困
難となる。 媒体から良好な出力信号を与える為には、例えば、40
0emu/ccを越えるか好適には800emu/ccを越える様な高飽
和磁化Msを持つことが必要である。更に、高残留磁気Mr
及び少なくとも80%のヒステリシス方形性S(S=Mr/M
s)を持つことが必要である。ディスク読取ヘッドによ
って受け取られる磁界の強度は、膜厚Tと残留磁気Mrと
の積に比例する。一般的に、Mr・Tは、膜から十分に強
い出力信号を得る為に、約2×10-3meu/cm2よりも大き
くなければならない。 上述したパラメータは、J.K.Howard著の「磁気記録技
術用薄膜:レビュー(Thin Films for Magnetic Record
ing Technology:A Review)」、ジャーナルオブバキュ
ームサイエンスアンドテクノロジー、1985、の文献に詳
細に記載されている。 磁気記録媒体に使用される典型的な膜は、Co−Ni,Co
−Pt,Co−Ni−Pt等のコバルト合金を含有している。こ
の様な膜の保磁度Hc、飽和磁気Ms、残留磁気Mrを制御す
る為の多数のプロセスが提案されている。例えば、Opfe
r et al.著の「薄膜メモリディスク進展(Thin−Film M
emory Disc Development)」、ヒューレットパッカード
ジャーナル、1985、の文献では、クロム下層上にCo−Pt
膜を形成することによって膜の保磁度を制御することが
可能であることを提案している。膜の保磁度はクロム下
層の厚さに依存する。然し乍ら、クロム下層を形成する
ステップを包含する製造プロセスは比較的複雑であり且
つ高価である。 Opferの提案するところによれば、膜中のプラチナ濃
度を変化させることによって保磁度を制御することが可
能である。しかしながら、このことは、異なった保磁度
の膜を形成する為に同一のスパッタ装置を使用すること
が所望される場合には、スパッタターゲットを変えるこ
とが必要であることを示唆しており、そのことは一般的
には不便なことである。 1982年9月30日に出願された、柳沢正弘の日本特許出
願第171694/82号によれば、膜中のニッケルの量を変え
ることによってCo−Pt−Ni膜の保磁度を制御することが
可能である。然し乍ら、この技術も、膜の保磁度を変更
することが所望される場合には、スパッタターゲットを
変えることを必要とする。 H,Maeda著の「Co−Ni合金膜の高保磁度と微細構造と
の間の相関(Correlatino Between the High Coercivit
y and Microstructures of Co−Ni Alloy Films)」、
ジャーナルオブアプライドフィジックス、1982、の文献
は、アルゴンと窒素を含有する雰囲気内で膜をスパッタ
することによってCo−Ni膜の保磁度を制御することを開
示している。Maedaに拠れば、スパッタ室内の窒素気体
濃度を、例えば体積で約24%の濃度へ増加させることに
よって膜の保磁度を増加させている。然し乍ら、これは
膜飽和磁気Msを減少させている。 本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであって、
上述した如き従来技術の欠点を解消し、飽和磁気等の他
のパラメータに影響を与えること無しに、又スパッタタ
ーゲットを変更すること無しに制御した保磁度を持った
磁気媒体膜の製造方法を提供することを目的とする。 本発明の記録媒体の1実施例においては、薄膜記録媒
体を選択した気体のトレース量を含有する雰囲気中で適
宜の基板上にスパッタ形成させる。該媒体は典型的には
コバルトとプラチナを含有する合金である。該媒体の保
磁度は、スパッタリング中にスパッタ室内の選択した気
体のトレース量を変化させることによって制御される。
トレース量が多ければ多い程、保磁度はそれだけ低く、
その逆も真である。 1実施例においては、アルゴンとトレース量の窒素と
を有する気体混合物をスパッタ室内に導入し、膜の保磁
度は、気体混合物内の窒素濃度を制御することによって
制御される。気体混合物は、典型的には、窒素1%未満
であり、且つその結果得られる膜の保磁度は窒素濃度が
増加するにつれて減少する。 前述したMaedaのプロセスと異なり、本発明では、例
えばCo−Ptベース合金の如く、固有的に保磁度の高い合
金を使用して磁気膜を形成する。(本明細書において
は、固有保磁度は、膜が窒素を含有していない場合に持
つであろうところの保磁度である。)保磁度を制御する
為に合金をドープすべくスパッタ室内にトレース量のみ
の窒素を導入する。これと対照的に、Maedaの場合に
は、高濃度の窒素の存在下において基板上に合金膜をス
パッタ形成しており、その際に該膜内に大量の窒素を導
入させて該膜の微細構造を変化させ且つ膜保磁度を増加
させている。 本発明においては、窒素の存在下においてスパッタす
ることによって膜保磁度が(増加されるのではなく)減
少される。これらの結果は、膜飽和磁気を変化させるこ
と無しに達成される。重要なことであるが、膜の保磁度
は飽和磁気を変化させること無しに制御されるので、該
膜は膜表面全体に渡って一様な高保磁度方形性及び高飽
和磁気を持っている。更に、該膜は、高磁気ヒステリシ
スループ方形性、従って高残留磁気を示し、従ってその
膜からは高信号対雑音比を得ることが可能である。これ
と対照的に、Maedaはスパッタ室内において高窒素濃度
を使用しているので、飽和磁気を本発明で得られる飽和
磁気よりも低い値へ減少する。最後に、注意すべきこと
であるが、スパッタリングの後、本発明に従って形成さ
れた膜をアニールすることは必要ではない。これと対照
的に、飽和磁気を増加させる為に、Maedaの方法を使用
して形成された膜をアニールすることが必要である。 本発明の別の実施例に拠れば、窒素(N2)の存在下で
スパッタする代わりに、窒素に分解するアンモニア(NH
3)の如き気体をスパッタリング中にスパッタ室内へ導
入させる。この様な気体のトレース量の存在下における
スパッタリングは、膜保磁度を減少させる。 本発明の別の実施例に拠れば、スパッタ室内の酸素気
体のトレース量の濃度を変化させることによって膜の保
磁度を制御することが可能である。 以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態
様に付いて詳細に説明する。 本発明に基づくプロセス即ち方法は、例えばコバルト
及びプラチナをベースとした合金、例えばCo−Pt,Co−P
t−Ni,Co−Pt−Cr,Co−Pt−Pd等の固有的に高い保磁度
を有する薄膜磁気媒体を提供する。膜の飽和磁気を減少
させること無しに、且つクロム下層を設ける必要性無し
に、膜の保磁度を容易に変化させることが可能である。 1実施例においては、RF又はDCマグネトロンスパッタ
装置を使用して、基板上に膜をスパッタ形成させる。ス
パッタはアルゴンと窒素とを含有する雰囲気中で行われ
る。スパッタ室内に気体圧力は、典型的に、5乃至70ミ
リトールの間であり、一方スパッタ室内の窒素の分圧は
10-4と10-7トールの間である。重要なことであるが、ス
パッタ室内の窒素の濃度は、第1a図、第1b図、第2図、
及び第3図のグラフに示した如く、結果として得られる
膜の保磁度に影響を与える。(これらの図面中の窒素の
濃度は、スパッタ室内の気体圧力の体積%として表して
ある。)第1b図、第2図、及び第3図中のグラフに示し
たデータは、NiPで鍍金したアルミニウムの基板上へCo
−Ni−Pt合金の膜を約700Åの厚さにRFスパッタ形成す
ることによって取ったものである。第1a図中のグラフに
示したデータは、NiPを鍍金したアルミニウム基板上にC
o−Ni−Pt合金の膜を約1,400Åの厚さにスパッタするこ
とによって取ったものである。膜保磁度Hcは、膜厚さが
増加するに従い、減少する。従って、第1a図中のグラフ
に示した保磁度は、第1b図のグラフ中の保磁度よりも低
い。その理由の一部は、第1a図の膜は第1b図の膜よりも
一層厚いからである。保磁度も異なっているが、その理
由は、第1a図の膜は第1b図の膜と異なった圧力でスパッ
タ形成されているからである。圧力の保磁度に与える影
響に付いて以下に説明する。 第1a図及び第1b図のグラフ内のデータは、夫々、10及
び20ミリトールの圧力でアルゴン及び窒素雰囲気中にお
いて1.2kWのパワーで基板上にCo81Ni9Pt10をスパッタ形
成させることによって取ったものである。第1a図から理
解される如く、結果的に得られる膜の保磁度は、気体混
合物中の窒素濃度が0%から0.5%へ増加するに従い、6
50Oeから300Oeへ減少する。第1b図において、窒素気体
濃度が0%から0.5%へ増加するに従い、膜保磁度は約8
50Oeから220Oeへ減少する。従って、膜を形成する場合
に、スパッタ室内に選択した量の窒素を導入して、膜保
磁度を所望の値へ減少させる。例えば、650Oeの保磁度
を得ることが所望され且つスパッタ室内の全気体圧力が
20ミリトールである場合、スパッタ室内の気体は約0.3
%の窒素と99.7%のアルゴンを含有すべきである。 重要なことであるが、保磁度はスパッタ室内の全気体
圧力に関係している。特に、気体圧力が低いと保磁度は
低くなる。(この結果は、例えば、Yanagawa et al.著
の「高密度記録用の耐腐食性Co−Pt薄膜媒体(Corrosio
3−Resisting Co−Pt Thin Film Medium for High Dens
ity Recording)」IEEEトランズアクショズオンマグネ
ティックス、1983、の文献に記載されている。)従っ
て、第1a図の膜の形成の為に使用する圧力よりも高い気
体圧力を使用して形成される第1b図の膜の保磁度は、こ
の理由によっても、与えられた窒素濃度に対して第1a図
の膜の保磁度よりも一層高い。この効果も第3図に示し
てある。 第2図のグラフにおけるデータは、Co82Ni9Pt9合金を
基板上にスパッタ形成することによって得られたもので
ある。スパッタ室内の気体圧力は20ミリトールであっ
た。理解される如く、第2図中の膜の保磁度は、窒素濃
度が0%から0.8%へ増加するに従い、約1,120Oeから62
0Oeへ減少している。 第3図はCo82・3Ni9・2Pt8・5膜の保磁度に与え
る窒素濃度の影響を示している。第3図の2つの曲線
は、より高い気体圧力(この場合には、40ミリトール)
でスパッタ形成した膜は、より低い気体圧力(30ミリト
ール)でスパッタ形成した膜よりも保磁度が一層大きい
ことを示している。40ミリトールにおいて、第3図の膜
の保磁度は、窒素濃度0%から0.67%へ増加するに従い
990Oeから680Oeへ減少し、一方30ミリトールにおいて、
窒素濃度が0%から0.67%へ増加するに従い、保磁度は
940Oeから500Oeへ減少している。 スパッタ形成した膜の固有保磁度も、膜中のプラチナ
の%に依存する。特に、プラチナのより高い濃度を持っ
た膜は一般的に一層保磁度が高い。本発明に基づいて使
用される典型的な膜は、モルで5%を越えるプラチナを
有している。(第2図の膜は、第1b図の膜よりもプラチ
ナ含有量が低いが、第2図中のグラフの保磁度は、与え
られた窒素濃度に対して、第1b図中の保磁度よりも一層
大きい。このことは、第1b図及び第2図の膜を形成する
為に使用するスパッタ装置における種々の差異に基づく
ものである。 本明細書を参考にすれば、スパッタ室内の選択した気
体、1実施例においては窒素、の濃度を変化させること
によって、結果的に得られる膜の保磁度は、飽和磁気Ms
を変化させること無しに且つスパッタターゲットを変化
させる必要性無しに、変化させることが可能であること
は、当業者等に容易に理解される。第7図は、異なった
窒素濃度の存在下においてスパッタ形成したCo81Ni9Pt
10膜に対する飽和磁気Msを示している。第7図の膜は約
700Åであり且つ20ミリトールの圧力でアルゴン−窒素
雰囲気の存在下でスパッタ形成したものである。理解さ
れる如く、該膜の飽和磁気は約1,200emu/ccであり、窒
素濃度の有用な範囲内(例えば1%未満)での窒素の存
在によって著しく減少されていることはない。 従来公知の如く、膜を評価する為に使用される重要な
示性数は、以下に定義する如く、ヒステリシスループ方
形性S及び保磁度方形性S*である。 理想的には、S=S*=1である。高い保磁度方形性
S*を持った膜は良好な信号対雑音比及び良好な分解能
を提供し、且つ高いヒステリシス方形性Sを持った膜は
強い出力信号、従って高い信号対雑音比を提供する。本
発明者が知得したところに拠れば、ヒステリシスループ
方形性S及び保磁度方形性S*は窒素の存在下において
スパッタ形成することによって著しく改良される。第6a
図及び第6b図は、夫々、窒素の存在及び不存在の下にお
いて700Åの厚さにスパッタ形成したCo81Ni9Pt10膜に対
するヒステリシスループを図示している。窒素が無けれ
ば、N=0.67及びS*=0.76であり、一方窒素の存在下
においては、S=0.84及びS*=0.89である。従って、
第6a図の膜は良好なヒステリシス方形性及び保磁度方形
性を示している。 本発明の別の実施例においては、スパッタリングの
間、窒素の代わりにスパッタ室内に酸素を導入する。本
発明者等の知得したところに拠れば、酸素も結果として
得られる膜の保磁度を減少させる。該酸素は、典型的
に、スパッタ室内に10-4トール未満の分圧を持った水蒸
気を導入することによって供給される。第4図は、Co81
Ni9Pt10の700Åの厚さの膜の保磁度に与える酸素の影響
を示している。第4図の膜は約20ミリトールの圧力を持
った雰囲気中でスパッタしたものである。第4図の膜の
保磁度は、酸素濃度が0%から約0.5%へ増加するに従
い、950OeからOeへ減少する。従って、1実施例におい
て、保磁度650Oeを持った膜を形成することが所望され
る場合、Co81Ni9Pt10の700Åの厚さの膜を0.33%酸素で
99.67%アルゴンの雰囲気中において20ミリトールの圧
力で基板上にスパッタされる。 注意すべきことであるが、酸素の存在下でスパッタす
ることによって膜保磁度を制御することが可能ではある
が、酸素は窒素程ヒステリシス方形性を改善するもので
はない。 別の実施例においては、酸素及び窒素の両方がスパッ
タ中にスパッタ室内に存在する。この実施例において酸
素は典型的には水蒸気の分解によって提供される。第5
図の曲線1及び2は、スパッタリングの後にスパッタ室
内で検出される水蒸気と水素の夫々の濃度の関数とし
て、650Oeの保磁度を示す膜を製造する為にスパッタ室
内に必要とされる窒素の量を示している。(スパッタ室
内で検出される水素は、スパッタリングの間水素と酸素
とに分解される水蒸気の部分から生成されたものであ
る。)第5図のグラフ中に示したデータは、20ミリトー
ルにおいて、アルゴン−窒素−水蒸気の雰囲気中におい
て700Åの厚さのCo81Ni9Pt10膜をスパッタすることによ
って取られたものである。第5図の膜において、水素濃
度が0.5%と0.95%の間で水蒸気濃度が0.2%と0.28%の
間の場合、窒素濃度が0.66%と0.87%の間で650Oeの保
磁度を得ることが可能である。水素と窒素の両方が結果
的に得られる膜の保磁度を減少させることが可能である
から、スパッタ室内により多くの酸素が存在すると、与
えられた保磁度を持った膜を形成するのに必要とされる
窒素は一層少なくなり、その逆も真である。従って、水
素と水蒸気の濃度が高い場合、650Oeの保磁度を得る為
に窒素の少ない濃度(0.55%)が必要とされ、一方水素
と水蒸気の濃度が低いと、より高い窒素濃度(0.87%)
が必要とされる。然し乍ら、本発明者等の知得したとこ
ろによれば、スパッタ室内の水蒸気濃度が1%を越える
と、結果的に得られる膜の保磁度は窒素濃度を変えるこ
とによって制御することは不可能である。 以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明
したが、本発明はこれら具体的にのみ限定されるべきも
のでは無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに
種々の変形が可能であることは勿論である。例えば、Ni
P鍍金したアルミニウム基板を使用する代わりに、クロ
ム又はその他の金属又は絶縁体等の非強磁性膜で被覆し
たNiP基板を包含するその他の基板を使用することも可
能である。ガラス、シリコン、ポリマー、又はセラミッ
ク物質を有する基板も使用することが可能である。更
に、アルゴン以外の不活性気体をスパッタ室内に存在さ
せることが可能である。又、本方法を使用して、例えば
600Oe乃至2,000Oeの保磁度の範囲を持った膜を形成する
ことも可能である。更に、幾つかの実施例においては、
基板上にコバルト−プラチナをベースとした合金を形成
する代わりに、別の固有的に高い保磁度コバルト又は鉄
をベースとした合金を窒素気体の存在下で基板上にスパ
ッタさせることも可能である。
The present invention relates to a method for manufacturing a thin-film magnetic recording medium. It is conventionally known that a metal thin film has a higher recording density than a conventional iron oxide suspended in a binder. In order to obtain a high recording density, it is necessary to minimize the film thickness to, for example, less than 1,000 mm. Further, the coercivity Hc must be high enough to maintain a high density of flux reversals per inch. For example, 10,000 to 50,0 per inch
To maintain the integrated density of flux reversal, the coercivity is preferably between 600 and 2,000 (Oe). When the coercivity exceeds 2,000 Oe, it becomes difficult to both read and write data from the film using conventional single element read / write heads. To give a good output signal from the medium, for example, 40
It is necessary to have a high saturation magnetization Ms exceeding 0 emu / cc or preferably exceeding 800 emu / cc. Furthermore, high remanence Mr
And at least 80% hysteresis squareness S (S = Mr / M
s) It is necessary to have The strength of the magnetic field received by the disk read head is proportional to the product of the film thickness T and the remanence Mr. Generally, Mr · T must be greater than about 2 × 10 −3 meu / cm 2 to obtain a sufficiently strong output signal from the film. The above parameters are described in JK Howard's "Thin Films for Magnetic Record Technology: Review"
ing Technology: A Review), Journal of Vacuum Science and Technology, 1985. Typical films used for magnetic recording media are Co-Ni, Co
-Contains cobalt alloys such as Pt and Co-Ni-Pt. Many processes have been proposed for controlling the coercivity Hc, saturation magnetic Ms, and remanence Mr of such a film. For example, Opfe
r et al., "Thin-Film M
emory Disc Development), Hewlett-Packard Journal, 1985, states that Co-Pt
It is proposed that the coercivity of the film can be controlled by forming the film. The coercivity of the film depends on the thickness of the chromium underlayer. However, manufacturing processes involving the step of forming a chromium underlayer are relatively complex and expensive. According to Opfer's proposal, the coercivity can be controlled by changing the platinum concentration in the film. However, this suggests that if it is desired to use the same sputter device to form films of different coercivity, it is necessary to change the sputter target, That is generally inconvenient. According to Japanese Patent Application No. 171694/82 of Masahiro Yanagisawa, filed on September 30, 1982, controlling the coercivity of a Co-Pt-Ni film by changing the amount of nickel in the film. Is possible. However, this technique also requires changing the sputter target if it is desired to change the coercivity of the film. H, Maeda, "Correlatino Between the High Coercivit
y and Microstructures of Co-Ni Alloy Films),
The Journal of Applied Physics, 1982, discloses controlling the coercivity of a Co-Ni film by sputtering the film in an atmosphere containing argon and nitrogen. According to Maeda, the coercivity of the film is increased by increasing the nitrogen gas concentration in the sputter chamber to, for example, a concentration of about 24% by volume. However, this reduces the film saturation magnetic Ms. The present invention has been made in view of the above points,
A method of manufacturing a magnetic medium film having a controlled coercivity without affecting the other parameters such as the saturation magnetism and without changing the sputter target, eliminating the disadvantages of the prior art as described above. The purpose is to provide. In one embodiment of the recording medium of the present invention, a thin film recording medium is sputter-formed on a suitable substrate in an atmosphere containing a selected gas trace amount. The medium is typically an alloy containing cobalt and platinum. The coercivity of the medium is controlled by varying the amount of trace of a selected gas in the sputtering chamber during sputtering.
The more traces, the lower the coercivity,
The converse is also true. In one embodiment, a gas mixture having argon and a trace amount of nitrogen is introduced into the sputtering chamber, and the coercivity of the film is controlled by controlling the nitrogen concentration in the gas mixture. The gas mixture is typically less than 1% nitrogen and the coercivity of the resulting film decreases as the nitrogen concentration increases. Unlike the Maeda process described above, in the present invention, the magnetic film is formed using an alloy having a high intrinsic coercivity, for example, a Co-Pt base alloy. (As used herein, the intrinsic coercivity is the coercivity that the film would have if it did not contain nitrogen.) To control the coercivity, the alloy was sputtered to dope the alloy. A trace amount of nitrogen is introduced into the room. In contrast, in the case of Maeda, an alloy film is sputter-formed on a substrate in the presence of a high concentration of nitrogen. At this time, a large amount of nitrogen is introduced into the film to make the film finer. The structure is changed and the film coercivity is increased. In the present invention, film coercivity is reduced (rather than increased) by sputtering in the presence of nitrogen. These results are achieved without changing the film saturation magnetism. Importantly, because the coercivity of the film is controlled without changing the saturation magnetism, the film has a uniform high coercivity squareness and high saturation magnetism over the entire film surface. I have. In addition, the films exhibit high magnetic hysteresis loop squareness, and thus high remanence, so that high signal-to-noise ratios can be obtained from the films. In contrast, Maeda uses a high nitrogen concentration in the sputter chamber, thus reducing the saturation magnetism to a lower value than the saturation magnetism obtained with the present invention. Finally, it should be noted that after sputtering, it is not necessary to anneal the film formed in accordance with the present invention. In contrast, it is necessary to anneal the film formed using the method of Maeda in order to increase the saturation magnetism. According to another embodiment of the present invention, instead of sputtering in the presence of nitrogen (N 2 ), ammonia (NH
A gas as in 3 ) is introduced into the sputtering chamber during sputtering. Sputtering in the presence of such gas traces reduces the film coercivity. According to another embodiment of the present invention, it is possible to control the coercivity of the film by changing the concentration of the trace amount of oxygen gas in the sputtering chamber. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Processes or methods according to the present invention include, for example, alloys based on cobalt and platinum, such as Co-Pt, Co-P
Provided is a thin film magnetic medium having an intrinsically high coercivity such as t-Ni, Co-Pt-Cr, Co-Pt-Pd. It is possible to easily change the coercivity of the film without reducing the saturation magnetism of the film and without the need to provide a chromium underlayer. In one embodiment, a film is sputtered on a substrate using an RF or DC magnetron sputtering apparatus. The sputtering is performed in an atmosphere containing argon and nitrogen. The gas pressure in the sputter chamber is typically between 5 and 70 mTorr, while the partial pressure of nitrogen in the sputter chamber is
Between 10 -4 and 10 -7 torr. Importantly, the concentration of nitrogen in the sputter chamber was determined in accordance with FIGS. 1a, 1b, 2,
And, as shown in the graph of FIG. 3, affects the coercivity of the resulting film. (The concentration of nitrogen in these figures is expressed as% by volume of the gas pressure in the sputter chamber.) The data shown in the graphs in FIGS. 1b, 2 and 3 were plated with NiP. Co on aluminum substrate
-It was obtained by forming an Ni-Pt alloy film to a thickness of about 700 mm by RF sputtering. The data shown in the graph in FIG.1a shows that C was formed on an aluminum substrate plated with NiP.
This was obtained by sputtering an o-Ni-Pt alloy film to a thickness of about 1,400 °. The film coercivity Hc decreases as the film thickness increases. Therefore, the coercivity shown in the graph of FIG. 1a is lower than the coercivity shown in the graph of FIG. 1b. Part of the reason is that the film of FIG. 1a is thicker than the film of FIG. 1b. The coercivity is also different because the film of FIG. 1a is sputter formed at a different pressure than the film of FIG. 1b. The effect of pressure on coercivity will be described below. The data in the graphs of FIGS. 1a and 1b were taken by sputter forming Co 81 Ni 9 Pt 10 on a substrate at a power of 1.2 kW in argon and nitrogen atmospheres at a pressure of 10 and 20 mTorr, respectively. It is a thing. As can be seen from FIG. 1a, the coercivity of the resulting film increases as the nitrogen concentration in the gas mixture increases from 0% to 0.5%.
Reduced from 50 Oe to 300 Oe. In FIG. 1b, as the nitrogen gas concentration increases from 0% to 0.5%, the film coercivity becomes about 8%.
Reduced from 50 Oe to 220 Oe. Therefore, when forming a film, a selected amount of nitrogen is introduced into the sputtering chamber to reduce the film coercivity to a desired value. For example, it is desired to obtain a coercivity of 650 Oe and the total gas pressure in the sputter chamber is
At 20 mTorr, the gas in the sputter chamber is about 0.3
% Nitrogen and 99.7% argon. Importantly, coercivity is related to the total gas pressure in the sputter chamber. In particular, when the gas pressure is low, the coercivity decreases. (This result is described in, for example, "Corrosion-resistant Co-Pt thin-film medium for high-density recording (Corrosio
3−Resisting Co−Pt Thin Film Medium for High Dens
ity Recording) ", IEEE Transactions on Magnetics, 1983. Thus, the coercivity of the film of FIG. 1b, formed using a higher gas pressure than the pressure used to form the film of FIG. 1a, is also due to the given nitrogen concentration for this reason. On the other hand, it is much higher than the coercivity of the film of FIG. 1a. This effect is also shown in FIG. The data in the graph of FIG. 2 was obtained by sputtering a Co 82 Ni 9 Pt 9 alloy on a substrate. The gas pressure in the sputter chamber was 20 mTorr. As can be seen, the coercivity of the film in FIG. 2 increases from about 1,120 Oe to 62% as the nitrogen concentration increases from 0% to 0.8%.
It has decreased to 0 Oe. Figure 3 shows the effect of nitrogen concentration giving the coercivity of Co 82 · 3 Ni 9 · 2 Pt 8 · 5 film. The two curves in FIG. 3 show the higher gas pressure (in this case, 40 mTorr)
Indicate that the films sputtered at a lower gas pressure (30 mTorr) have a greater coercivity than the films sputtered at a lower gas pressure (30 mTorr). At 40 mTorr, the coercivity of the film of FIG. 3 increases as the nitrogen concentration increases from 0% to 0.67%.
From 990 Oe to 680 Oe, while at 30 mTorr,
As the nitrogen concentration increases from 0% to 0.67%, the coercivity becomes
It has decreased from 940 Oe to 500 Oe. The intrinsic coercivity of the sputtered film also depends on the percentage of platinum in the film. In particular, films with higher concentrations of platinum generally have higher coercivity. Typical membranes used in accordance with the present invention have greater than 5% platinum on a molar basis. (The film of FIG. 2 has a lower platinum content than the film of FIG. 1b, but the coercivity of the graph in FIG. 2 shows the coercivity in FIG. 1b for a given nitrogen concentration. This is due to various differences in the sputtering equipment used to form the films of Figures 1b and 2. With reference to the present specification, By varying the concentration of the selected gas, in one embodiment, nitrogen, the coercivity of the resulting film is increased by the saturation magnetic Ms.
It will be readily appreciated by those skilled in the art that it can be changed without changing and without having to change the sputter target. FIG. 7 shows Co 81 Ni 9 Pt sputtered in the presence of different nitrogen concentrations.
The saturation magnetic Ms for 10 films is shown. The membrane in FIG.
Sputtered at 700 ° and at a pressure of 20 mTorr in the presence of an argon-nitrogen atmosphere. As will be appreciated, the saturation magnetism of the film is about 1,200 emu / cc and is not significantly reduced by the presence of nitrogen within a useful range of nitrogen concentrations (eg, less than 1%). As is well known in the art, the important index numbers used to evaluate a film are the hysteresis loop squareness S and the coercivity squareness S *, as defined below. Ideally, S = S * = 1. Films with high coercivity squareness S * provide good signal-to-noise ratio and good resolution, and films with high hysteresis squareness S provide strong output signals and therefore high signal-to-noise ratio I do. According to what we have learned, the hysteresis loop squareness S and the coercivity squareness S * are significantly improved by sputter forming in the presence of nitrogen. No. 6a
Figures 6b and 6b illustrate the hysteresis loop for a Co 81 Ni 9 Pt 10 film sputtered to a thickness of 700 ° in the presence and absence of nitrogen, respectively. Without nitrogen, N = 0.67 and S * = 0.76, while in the presence of nitrogen, S = 0.84 and S * = 0.89. Therefore,
The film of FIG. 6a shows good hysteresis squareness and coercivity squareness. In another embodiment of the invention, oxygen is introduced into the sputtering chamber instead of nitrogen during sputtering. To our knowledge, oxygen also reduces the coercivity of the resulting film. The oxygen is typically provided by introducing steam having a partial pressure of less than 10 -4 Torr into the sputter chamber. Figure 4 shows Co 81
The effect of oxygen on the coercivity of a 700 mm thick film of Ni 9 Pt 10 is shown. The film of FIG. 4 was sputtered in an atmosphere having a pressure of about 20 mTorr. The coercivity of the film of FIG. 4 decreases from 950 Oe to Oe as the oxygen concentration increases from 0% to about 0.5%. Therefore, in one embodiment, if it is desired to form a film with a coercivity of 650 Oe, a 700 膜 thick film of Co 81 Ni 9 Pt 10 is treated with 0.33% oxygen.
Sputtered on the substrate at a pressure of 20 mTorr in an atmosphere of 99.67% argon. It should be noted that although it is possible to control the film coercivity by sputtering in the presence of oxygen, oxygen does not improve hysteresis squareness as much as nitrogen. In another embodiment, both oxygen and nitrogen are present in the sputtering chamber during sputtering. In this embodiment, oxygen is typically provided by the decomposition of water vapor. Fifth
The curves 1 and 2 in the figure show the nitrogen required in the sputtering chamber to produce a film having a coercivity of 650 Oe as a function of the respective concentrations of water vapor and hydrogen detected in the sputtering chamber after sputtering. Indicates the amount. (The hydrogen detected in the sputter chamber was generated from the portion of water vapor that was decomposed into hydrogen and oxygen during sputtering.) The data shown in the graph of FIG. - nitrogen - are those taken by sputtering a thickness of Co 81 Ni 9 Pt 10 film of 700Å in an atmosphere of water vapor. In the film of FIG. 5, when the hydrogen concentration is between 0.5% and 0.95% and the water vapor concentration is between 0.2% and 0.28%, the coercivity of 650 Oe is obtained when the nitrogen concentration is between 0.66% and 0.87%. Is possible. Because both hydrogen and nitrogen can reduce the coercivity of the resulting film, the presence of more oxygen in the sputter chamber will form a film with a given coercivity. Require less nitrogen and vice versa. Therefore, when the concentration of hydrogen and water vapor is high, a low concentration of nitrogen (0.55%) is required to obtain a coercivity of 650 Oe, while a low concentration of hydrogen and water vapor results in a higher concentration of nitrogen (0.87%). )
Is required. However, the present inventors have found that when the water vapor concentration in the sputtering chamber exceeds 1%, the coercivity of the resulting film cannot be controlled by changing the nitrogen concentration. It is. As described above, the specific embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention should not be limited to these specific embodiments, and various modifications may be made without departing from the technical scope of the present invention. Is of course possible. For example, Ni
Instead of using a P-plated aluminum substrate, it is also possible to use other substrates, including a NiP substrate coated with a non-ferromagnetic film such as chromium or other metal or insulator. Substrates having glass, silicon, polymer, or ceramic materials can also be used. Further, an inert gas other than argon can be present in the sputtering chamber. Also, using this method, for example,
It is also possible to form a film having a coercivity range of 600 to 2,000 Oe. Further, in some embodiments,
Instead of forming a cobalt-platinum based alloy on the substrate, it is also possible to sputter another intrinsically high coercivity cobalt or iron based alloy on the substrate in the presence of nitrogen gas. is there.

【図面の簡単な説明】 第1a図及び第1b図はCo81Ni9Pt10の膜の保磁度に与える
スパッタ室内の窒素の濃度の影響を示すグラフ図、第2
図はCo82Ni9Pt9の膜の保磁度に与えるスパッタ室内の窒
素濃度の影響を示したグラフ図、第3図はCo82・3Ni
9・2Pt8・5の保磁度に与えるスパッタ室内の窒素濃
度の影響を示したグラフ図、第4図はCo81Ni9Pt10の膜
の保磁度に与えるスパッタ室内の酸素の濃度の影響を示
したグラフ図、第5図はスパッタ室内の水蒸気の濃度の
関数として650Oeの保磁度を得るために必要な窒素の量
を示したグラフ図、第6a図及び第6b図はそれぞれ窒素の
存在と不存在においてスパッタされたCo81Ni9Pt10のヒ
ステリシスループを示した各グラフ、第7図はCo81Ni9P
t10の膜の飽和磁気に与えるスパッタ室内の窒素の濃度
の影響を示したグラフ図、である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1a and 1b are graphs showing the effect of nitrogen concentration in a sputtering chamber on the coercivity of a Co 81 Ni 9 Pt 10 film, FIG.
Figure graph showing the effect of nitrogen concentration in the sputtering chamber which gives the coercivity film of Co 82 Ni 9 Pt 9, FIG. 3 is Co 82 · 3 Ni
Graph showing the effect of nitrogen concentration in the sputtering chamber to provide a coercivity of 9 · 2 Pt 8 · 5, the concentration of the fourth figure of the sputtering chamber that gives the coercivity film of Co 81 Ni 9 Pt 10 oxygen FIG. 5 is a graph showing the amount of nitrogen required to obtain a coercivity of 650 Oe as a function of the concentration of water vapor in the sputtering chamber. FIGS. 6a and 6b are graphs respectively. Graphs showing hysteresis loops of Co 81 Ni 9 Pt 10 sputtered in the presence and absence of nitrogen, FIG. 7 shows Co 81 Ni 9 P
graph showing the effect of the concentration of the sputtering chamber of nitrogen to give the saturated magnetic film of t 10, it is.

フロントページの続き (72)発明者 ツ チャン アメリカ合衆国,カリフォルニア 95070,サラトガ,パラマウント ドラ イブ 13254 (56)参考文献 特開 昭61−142523(JP,A) 特開 昭61−194625(JP,A) 特開 昭61−250827(JP,A) 特開 昭60−124021(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 5/66 G11B 5/85Continuation of front page (72) Inventor Tu Chang United States, California 95070, Saratoga, Paramount drive 13254 (56) References JP-A-61-142523 (JP, A) JP-A-61-194625 (JP, A) JP-A-61-250827 (JP, A) JP-A-60-124021 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G11B 5/66 G11B 5/85

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.記録媒体膜を製造する方法において、基板上にプラ
チナとコバルトとを有する合金膜をスパッタ形成する場
合に、窒素及び酸素の少なくとも一方を有する選択した
気体を含んでおり且つ前記合金膜の保磁度を減少させる
雰囲気をスパッタ室内に導入し、結果的に得られる膜の
保磁度が前記雰囲気中の前記選択した気体の濃度に依存
して変化するものであることを特徴とする方法。 2.記録媒体膜の製造方法において、基板上にプラチナ
とコバルトとを含む合金膜をスパッタ形成する場合に、
スパッタ室内に窒素及び酸素の少なくとも一方を前記ス
パッタ室内において2%未満の濃度で導入し、結果的に
得られる膜の保磁度が前記スパッタ室内に導入される前
記窒素及び酸素の少なくとも一方の量に依存して変化す
るものであることを特徴とする方法。 3.特許請求の範囲第2項において、前記合金膜は別の
金属を含有しており、前記合金膜は650Oeを越える固有
保磁度を有していることを特徴とする方法。 4.特許請求の範囲第2項において、前記スパッタ室内
にアルゴンが存在していることを特徴とする方法。 5.特許請求の範囲第2項において、前記窒素は10-4
よび10-7Torrの間の分圧を有していることを特徴とする
方法。 6.特許請求の範囲第2項において、前記酸素は水蒸気
の形態で前記スパッタ室内に導入させることを特徴とす
る方法。 7.特許請求の範囲第6項において、前記水蒸気は10-4
Torr未満の分圧を有していることを特徴とする方法。 8.特許請求の範囲第2項において、前記合金膜は少な
くとも5%のプラチナを有していることを特徴とする方
法。 9.特許請求の範囲第2項において、前記窒素を導入す
る場合に、窒素を含有する気体性化合物を導入し、前記
気体性化合物はスパッタの過程中に分解することを特徴
とする方法。 10.特許請求の範囲第2項において、前記酸素を導入
する場合に酸素を含有する気体性化合物を導入し、前記
気体性化合物がスパッタの過程中に分解することを特徴
とする方法。 11.特許請求の範囲第2項において、前記合金膜は非
強磁性金属の層上にスパッタ形成させることを特徴とす
る方法。 12.特許請求の範囲第2項において、前記合金膜は電
気的絶縁性物質の層上にスパッタ形成されることを特徴
とする方法。 13.記録媒体膜を製造する方法において、基板上に65
0Oeを越える固有保磁度を持った合金膜をスパッタ形成
する場合に、スパッタ室内に選択した気体を導入するこ
とによって前記合金膜の保磁度を減少させ、前記合金膜
の保磁度は前記スパッタ室内に導入した前記選択した気
体の量に依存して変化するものであり、前記選択した気
体は酸素又は窒素を有していることを特徴とする方法。 14.特許請求の範囲第13項において、前記合金膜はコ
バルトをベースとしたものであることを特徴とする方
法。 15.磁気記録媒体膜の製造方法において、固有保磁度
が650Oeを越える合金膜を基板上にスパッタ形成する場
合に、スパッタ室内に選択した気体を導入し、前記合金
膜の保磁度は前記スパッタ室内に導入する前記選択した
気体の量に依存して変化するものであって、前記選択し
た気体は酸素又は窒素を有しており、且つ2%未満の前
記スパッタ室内における濃度を有していることを特徴と
する方法。
(57) [Claims] In a method of manufacturing a recording medium film, when forming an alloy film having platinum and cobalt on a substrate by sputtering, the method includes a selected gas having at least one of nitrogen and oxygen, and has a coercivity of the alloy film. Introducing a reducing atmosphere into the sputtering chamber, wherein the coercivity of the resulting film varies depending on the concentration of the selected gas in the atmosphere. 2. In the method of manufacturing a recording medium film, when forming an alloy film containing platinum and cobalt on a substrate by sputtering,
At least one of nitrogen and oxygen is introduced into the sputtering chamber at a concentration of less than 2% in the sputtering chamber, and the coercivity of the resulting film is the amount of at least one of the nitrogen and oxygen introduced into the sputtering chamber. Characterized in that it varies depending on the method. 3. 3. The method according to claim 2, wherein said alloy film contains another metal, and said alloy film has an intrinsic coercivity of more than 650 Oe. 4. 3. The method according to claim 2, wherein argon is present in said sputtering chamber. 5. 3. The method of claim 2, wherein said nitrogen has a partial pressure between 10 -4 and 10 -7 Torr. 6. 3. The method according to claim 2, wherein said oxygen is introduced into said sputtering chamber in the form of water vapor. 7. 7. The method according to claim 6, wherein the water vapor is 10 -4.
A method comprising having a partial pressure of less than Torr. 8. 3. The method of claim 2, wherein said alloy film has at least 5% platinum. 9. 3. The method according to claim 2, wherein when introducing the nitrogen, a gaseous compound containing nitrogen is introduced, and the gaseous compound is decomposed during a sputtering process. 10. 3. The method according to claim 2, wherein when introducing the oxygen, a gaseous compound containing oxygen is introduced, and the gaseous compound is decomposed during a sputtering process. 11. 3. The method of claim 2, wherein said alloy film is sputter-formed on a layer of a non-ferromagnetic metal. 12. 3. The method of claim 2, wherein said alloy film is sputter formed on a layer of an electrically insulating material. 13. In a method for manufacturing a recording medium film,
When sputter-forming an alloy film having a specific coercivity exceeding 0 Oe, the coercivity of the alloy film is reduced by introducing a selected gas into a sputtering chamber, and the coercivity of the alloy film is set to The method varies depending on the amount of the selected gas introduced into the sputter chamber, wherein the selected gas comprises oxygen or nitrogen. 14. 14. The method of claim 13, wherein said alloy film is based on cobalt. 15. In the method of manufacturing a magnetic recording medium film, when an alloy film having a specific coercivity exceeding 650 Oe is formed on a substrate by sputtering, a selected gas is introduced into a sputtering chamber, and the coercivity of the alloy film is set in the sputtering chamber. Varying depending on the amount of the selected gas introduced into the sputtering chamber, the selected gas having oxygen or nitrogen and having a concentration in the sputtering chamber of less than 2%. A method characterized by the following.
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