JPH0191314A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は垂直磁気記録媒体に関する。さらに詳しくはカ
ード、テープ、またはディスク形状などで使用され、鉄
・コバルトの部分酸化物からなる垂直磁気異方性膜が形
成され、高密度磁気記録に適した垂直磁気記録媒体に関
する。

〔従来の技術〕

従来より、高密度磁気記録を行うには垂直磁気記録媒体
を用いるのがを効である。このような垂直磁気記録媒体
には、磁化容易方向が膜面に対して垂直な方向である磁
性薄膜が使用され、この磁性薄膜としては、これまでス
パッタリング法または真空蒸着法によって形成されるコ
バルト　−クロム合金（コバルトとクロムの合金）の薄
膜、Ｐｅ３０４の薄膜、Ｏｓ　−ｒ　Ｐｅ２０３の薄膜
や、塗布法またはスパッタリング法によって形成される
バリウムフェライトの薄膜などが使用され、検討されて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら以上のような従来の垂直磁気記録媒体にお
いては、コバルト−クロム合金の磁性薄膜を垂直磁気記
録媒体として用いるばあいには、単結晶に近い構造のも
のを用いる必要があり、一般に垂直磁気記録媒体の製造
時に、前記磁性薄膜が形成される基板を１００℃以上、
あるいはしばしば２００℃以上に加熱する必要があり、
耐熱性のある基板を用いなければならず、製造コストを
アップさせている。さらにこのばあいには、膜成分が金
属であるために本質的に摩耗し易いという欠点がある。

一方Ｆｅ３Ｏ４、Ｏ８＝γＦ０２０３などの金属酸化物
は硬く、摩耗に対して強いが、ＦＯ３０４磁性薄膜やＯ
ｓ−γＦＯ２０３磁性薄膜についてもその製造時に前記
基板を２５０℃以上に加熱する必要があり、前記コバル
ト　−クロム合金の磁性薄膜と同様に製造コストをアッ
プさせることになる。さらにＯｓ−γＦｅ２Ｏ３などの
金属酸化物を用いるとき、ばあいによっては、還元処理
が必要である。また、これらの磁性薄膜を使用した垂直
磁気記録媒体は飽和磁化が小さく、高い再生感度のもの
は望めないという欠点がある。

またバリウムフェライト磁性薄膜を垂直磁気記録媒体と
して用いるばあいにおいて、この磁性薄膜を塗布法によ
り製膜するばあいには、０゜１μｍ程度で粒径がそろっ
たバリウムフェライト粉を製造する必要があり、このた
め磁性薄膜の製造コストが高くなるという欠点がある。

また製膜時にバインダーを必要とし、その分だけバリウ
ムフェライト量の組成比が小さくなり、それによって磁
性薄膜の飽和磁化が小さくなって磁性記録媒体としての
性能が低下する欠点がある。

さらにバリウムフェライｉ・の磁性薄膜をスパッタリン
グ法により製膜するばあいには、塗布法によるばあいに
くらべ磁性薄膜の飽和磁化は大きくなるが基板を５００
℃程度まで加熱する必要があり、廉価なプラスチック材
料製の基板を使用することができないという欠点がある
。

これらの欠点を解決するを力な方法として、鉄または鉄
・コバルト合金の部分酸化物からなる垂直磁気異方性膜
が提案されている（たとえば特開昭５９−１８２８２２
、特開昭５９−１９８７０７）。これらの方法によれば
低い基板温度で垂直磁気異方性膜を作製できるために耐
熱性の乏しい廉価なフィルムを基板として使用すること
ができ、またこの垂直磁気異方性膜は大きい垂直磁気異
方性を有しているために飽和磁化の大きい垂直磁気異方
性膜をつくることができる。さらに、これらの部分酸化
物からなる垂直磁気異方性膜は、耐摩耗性が優れており
、また金属を含んでいるため、可撓性も優れているとい
う利点がある。しかしこれらの部分酸化物からなる垂直
磁気異方性膜は、その記録・再生感度がたとえばコバル
ト−クロム合金の垂直磁気異方性膜にくらべ高くないと
いう問題がある。すなわち、ＭｎＺｎフェライト製リン
グヘッドで記録再生したばあいコバルト　−クロム合金
の垂直磁気異方性膜では４０〜５０　ｕ　Ｖｏ−ｐ／　
（ｆｆｌ／５ｅｅ）　／ｍ［ｌｌ／１ｕｒｎ程度以」二
の規格化出力（再生出力電圧をヘッド相対速度（ｍ／５
ｅｅ）　、トラック中（ｍｌｌｌ）巻き線数（ｔｕｒｎ
）で除し値）（Ｖ）かえられるのに対し、鉄または鉄・
コバルトの部分酸化物からなる垂直磁気異方性膜では２
０　μＶｏ−ｐ／（ｍ／５ｅｅ）ｌＩ／１ｕｒｎ前後の
規格化出力（Ｖ）シかえられていない。

本発明は、以上のような従来の鉄・コバルトの部分酸化
物からなる垂直磁気異方性膜の記録・再生感度が高くな
いという問題点を解決し、容易にかつ廉価に製造でき、
耐摩耗性に優れ、磁気記録およびその再生感度が高く、
規格化出力（■）が４０　μＶｏ−ｐ／　（＋／５ｅｅ
）　／ｍｍハｕｒｎ程度以上ある磁気記録密度の高い垂
直磁気記録媒体を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の垂直磁気記録媒体は基板上に鉄とコバルトの組
成比がＦｃ＋−ｘｃｏ×（０，４５≦ｘ≦０．７５　）
で表わされる鉄・コバルト合金の部分酸化物からなり、
かつ、その飽和磁化４πＭｓが８０００ないし１２００
０ガウスである、膜面に対して垂直な方向の磁化容易軸
を有する垂直磁気異方性膜が形成されているものであり
、とくにリングヘッドを用いたときの記録および再生に
おいて高感度であるという特徴を有するものである。

［実施例］ 本発明の鉄・コバルト合金の部分酸化物からなる垂直磁
気異方性膜の磁気特性ならびに記録および再生感度は、
主として鉄とコバルトの組成比および酸化物の割合すな
わち酸素濃度によって決められる。

鉄とコバルトの組成比は蛍光Ｘ線法、Ｘ線マイクロアナ
ライザー（ＸＭＡ）法、Ｘ線光電子分光法およびオージ
ェｉ子分光性などによって求めることができるが、酸素
濃度については測定法により、必らずしも分析値が一定
しない。しかし、第１図にみられるごとく、Ｘ線光電子
分析（ＸＰＳ）法で求めた酸素濃度と飽和磁化（４πＸ
ｓ）とがほぼ直線関係にあるので、本明細書においては
酸素濃度のパラメーターとして測定精度、再現性のすぐ
れた４πＭＳの値を用いることにした。

一般に、垂直磁気記録媒体に用いられる垂直磁気異方性
膜の磁気特性としては、飽和磁化（Ｍｓ）、異方性磁界
（Ｉｌｋ）、垂直保磁力（１１Ｃ上）および異方性エネ
ルギー（Ｋｕ）が重要であり、優れた垂直磁気記録媒体
をうるためにはこれらの磁気特性がそれぞれ、Ｍｓが５
００ｅｍｕ／ｃｃ　　（４πＭｓては６０００ガウス）
以上、ｌｌｋが３　ＫＯｃ以」二、ｌｌｃ上が４０００
ｃ以上であることが必要である。

Ｋｕに関してはＭｕ−１１ｋ　Ｘ　Ｘｓ／２の関係があ
り、磁気特性の最も１ｎ要なパラメーターである。Ｋｕ
は１、ＯＸＩＯ６ｅｒｇ（’７以上であることが望まし
い。

本発明の鉄・コバルト合金の部分酸化物からなる垂直磁
気異方性膜の飽和磁化（Ｍｓ）または（４πＭｓ）は、
前記の第１図にみられるごとく鉄とコバルトの組成比に
よらず、磁性膜中の酸素濃度とほぼ直線的な関係がある
。第１図からみると、飽和磁化（４πＭｓ）が６０００
ガウス以上となるにはＸＰＳ法で測定した値で酸素濃度
は約２７原子％以下の範囲であることが必要である。

異方性磁界（Ｉｌｋ）および垂直保磁力（Ｉｌｃ工）に
ついては、第２図および第３図にみられるごとく、酸素
濃度が低く４πＸｓの値で１３０００ガウス以上（ＸＰ
Ｓ法の測定値で約１８原子％以下）のばあいを除き、鉄
とコバルトの組成比にかかわらず、それぞれほぼ３に０
０以上および４００００以上の値を示している。

異方性エネルギー（Ｋｕ）については、第４図にみられ
るごとく４πＸｓが６０００〜１３０００ガウスの範囲
においては、鉄とコバルトの組成比にかかわらずほぼ１
．ＯＸ１０６　　ｅｒｇ、ｄ以上の値を示すが、とくに
鉄とコバルトの組成比が前記Ｘの値で０．４０〜０．５
０の付近で最大の値を示し、磁気特性的にはこの領域が
最も好ましい領域であることを示している。

以上のように、磁性膜中の酸素濃度がＸＰＳ法で測定し
た値で１８〜２７原子％、すなわち飽和磁化（４πＭｓ
）が６０００〜１３０００ガウスである鉄・コバルト合
金の部分酸化物からなる垂直磁気異方性膜は、鉄とコバ
ルトの組成比にかかわらず異方性磁界（Ｈｋ）が３　Ｋ
Ｏｃ以上、垂直保磁力（ｌｉｅ上）が４０００Ｃ以上、
異方性エネルギー（Ｋｕ）が１．ＯＸ　１０’　　Ｏｒ
ｇ４以上となり、これはコ／くルト　−クロム合金の垂
直磁気異方性膜に匹敵する磁気特性である。さらに鉄と
コバルトの組成比（ｘ）が０．４付近の領域ではＫｕが
１．８　Ｘ　１１０６ｅｒ禮以上となりきわめて優れた
磁気特性を示す。

しかしながら、これらの垂直磁気異方性膜を用いた磁気
記録媒体の記録および再生感度はコバルト−クロム合金
の垂直磁気異方性膜を用いた磁気記録媒体に比べ必ずし
も高くない。

第５図に、Ｍ　ｏ　Ｚ　ｎフェライト製のビデオテープ
レコーダ用のリングヘッドを用いて記録および再生を行
なったときの規格化出力（ｖ）と鉄とコバルトの組成比
および酸素濃度（４πＭＳの値）との関係を示した。図
中、各点に記載の数字は規格化出力（いの値（ｕ　Ｖｏ
−ｐ／　（ｍ／５ｅｃ）　／ＩＩｌ［ｌ＋／Ｉｕｒｎ）
を示す。第５図かられかるように、コバルト　−クロム
合金からなる垂直磁気異方性膜と同等の規格化出力であ
る４０　μＶｏ−ｐ／　（ＩＩｌ／５ｅｅ）　／ａ＋ｍ
／１ｕｒｎ程度以上の規格化出力（■）かえられる組成
範囲は、鉄とコバルトの組成比に関する前記Ｘの値が０
．４５〜０．７５　、好ましくは０．５５〜０．６５で
あり、かつ酸素濃度は４πＭＳの値で８０００ガウス〜
１２０００ガウス、さらに好ましくは８５００ガウス〜
１１５００ガウスの範囲である。

記録および再生特性については、この規格化出力（■）
のほかに記録密度が重要である。記録密度についてはＤ
５ｏ（記録密度を上げると再生出力が低下するが、低記
録密度領域での再生出力をＶｏとしたばあい、再生出力
がＶｏ／２となるときの記録密度をＤ５ｏとする）がパ
ラメータとなるが、Ｄ５ｏは第６図に示すごとく組成の
如何にかかわらず異方性磁界（ＩＩ　ｋ　’）に比例的
な関係があるので、前記したＩｌｋと４π触との関係に
より４πＭｓの値が１３０００ガウス以上でないならば
組成の如何にかかわらず高い記録密度かえられる。

ここで注目すべきことは、最大の磁気特性を示す領域が
かならずしも最大の記録および再生特性を示さないこと
である。磁気特性的には第２〜４図、とくに第４図から
鉄とコバルトの組成比（Ｘ）が０．４０〜０．５０の領
域で最大となる。−方記録再生特性的には前記のごとく
鉄とコバルトの組成比（Ｘ）が０．６０前後、酸素濃度
が４πＭｓの値で１００００ガウス前後を中心とした領
域で最大となる。

記録再生特性のうち、Ｄ５ｏについては、前記したよう
に異方性磁界（ＩＩ　ｋ　）に比例的な関係が認められ
るが、規格化出力（ｖ）と磁気特性とのあいだには包括
的で明確な相関関係は認められず、前記の特定の範囲で
とくに高い再生出力かえられる。この予期されなかった
効果は、磁気特性だけでは説明できず、とくに磁気特性
的に最も高い値を示す鉄とコバルトの組成比に間するＸ
が０．４０前後のものではこの高い再生出力は決して実
現できず、Ｘが０．６０前後の組成を用いてはじめて達
成される。

つぎに本発明の垂直磁気異方性膜の製造方法について説
明する。

本発明の垂直磁気異方性膜は、スパッタリング法などの
広義の蒸着法によって形成することができるが、そのう
ち、とくに高周波マグネトロンスパッタリング法による
ばあいについて以下説明する。

本発明に用いる基板としてはアルミニウム、ステンレス
などの金属板またはポリイミド、ポリエステルなどのプ
ラスチックの板、シートもしくはフィルムなどが使用で
きるが、これらのものに限定されるものではなく、軟化
点が５０９Ｃ程度以」二で厚さが１０ρ〜１０ｍｍ程度
のものであれば本発明において使用しうる。

本発明の垂直磁気記録媒体をつるには、スパッタ条件、
とくに基板温度、アルゴンガス圧、酸素ガス圧、製膜速
度の諸条件を適切に選ぶ必要がある。

基板温度は低温であるのが好ましく、具体的にはＯ〜１
００℃程度で製膜される。

酸素濃度は、酸素ガス圧および製膜速度によって制御で
きる。最適な酸素ガス圧は装置により異なるため必ずし
も規定されるものではないが、本発明者らの実施例にお
いては１ｘｔｏ−４〜５　Ｘ　１０’　Ｔｏｒｒが好ま
しい範囲であった。酸素ガス圧がＩ　Ｘ　ｔｏ’　Ｔｏ
ｒｒより低いと膜は酸化不足で充分な垂直異方性を示さ
ず、５　Ｘ　１０’　Ｔｏｒｒより高いと膜は酸化過剰
で非磁性となった。

アルゴンガス圧も同様に装置により異なるため必ずしも
規定されないが、本発明者らの実施例においてはＩ　Ｘ
　ｔｏ’　〜Ｉ　Ｘ　１Ｏ−２Ｔｏｒｒが好ましい範囲
であり、Ｉ　Ｘ　１０−３〜５　Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒ
がさらに好ましかった。アルゴンガス圧力がｌＸｌ０’
Ｔｏｒｒより低いと放電不安定となり、ｌＸｌ０−２Ｔ
ｏｒｒより高いと異方性磁界（ｌｌｋ）が小さくなった
。

製膜速度はＩＯ人／秒以上であることが好ましい。製膜
速度が１０人／秒より小さいと速度的に不経済となる。

製膜速度の上限はスパッタ装置の能力により規定される
。

また、形成される膜厚にはとくに限定はないが、リング
ヘッドを用いて記録するばあいには膜厚はギャップ長程
度までにおさえることか好ましい。

つぎに本発明の実施例について具体的に説明する。

実施例１〜６および比較例１〜１１ 高周波マグネトロン型スパッタ機を用いて、厚さ５０μ
ｍのポリイミドフィルム上に鉄・コバルト部分酸化物の
磁気異方性膜を堆積させた。使用したターゲットは直径
６インチ、厚さｌＩＤｌ１でコバルト瓜が２０．４０．
５０．６０原子９６の合金ターゲットと、それにコバル
トチップをのせた複合ターゲットであり、コバルト二が
６０原子％より多い試料は、コバルトチップをのせ、チ
ップ数を変えることによりコバルト濃度を変えた。

基板とターゲット間距離を７．２ｃｍ、アルゴンガス圧
を３　Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒとし、基板温度は室温に強
制冷却した。また、スパッタリングパワーと酸素ガス圧
とを変化させることにより酸素濃度を変えた。

このようにしてえられた鉄コバルト部分酸化物の磁気異
方性膜について、鉄とコバルトの組成比、酸素濃度、磁
気特性および記録・再生感度を測定した。測定結果を第
１表に示す。

鉄とコバルトの総量に対するコバルトの比率はＸＭＡ法
により、また、酸素濃度はＸＰＳ法により求めた。

磁気特性は試料振動型磁力計により測定し、面積法によ
りまずＫｕを求め！ｌｋ　−２Ｋｕ／　Ｍｓなる関係か
らｌｌｋを求めた。なおＫｕは垂直異方性エネルギーで
ある。

記録再生特性は垂１１°Ｔ磁化型フロッピーディスク測
定装置によって評価した。使用したヘッドはＭｎＺｎフ
ェライトからなり、ギャップ長が０．３５ｕｍでトラッ
ク幅が３５加でコイル巻き数が２０ｔｕｒｎのビデオテ
ープレコーダ用リングヘッドであり、相対速度２　ｍ　
／ｓｅｃで測定した。

［以下余白〕 第１表の実施例１〜６、比較例１〜１１より４０ｕ　Ｖ
ｏ−ｐ／（ｍ／５Ｏｅ）／ｎｕ＋／１ｕｒｎｆ２度以上
の規格化出力（■）かえられるのは、鉄とコバルトの総
量に対するコバルトの比率が、４５〜７５原子％の範囲
内で、かつ４πＭｓの値で８０００〜１２０００ガウス
１こ（目当する酸素濃度の範囲内のときであることがわ
かる。

［発明の効果］ 本発明の垂直磁気記録媒体は、従来より知られているコ
バルト　−クロム合金薄膜を用いた垂直磁気記録媒体と
比較すると、低温で製膜できるために耐熱性の低い廉価
な基板を使用でき、これにより廉価な製造コストで高密
度磁気記録媒体を製造できる効果がある。さらに、垂直
磁気異方性膜として選択された特定のコバルト組成範囲
の鉄・コバルト部分酸化物を使用することにより、従来
から知られているコバルト　−クロム合金薄膜を用いた
垂直磁気記録媒体と同等の著しく高い記録・再生感度を
有する垂直磁気記録媒体を提供できる効果がある。

また、本発明の垂直磁気記録媒体は、酸化物から構成さ
れるために保護膜がなくても耐摩耗性に優れた記録媒体
を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はｘＰＳ法で測定した酸素Ｃ農度と飽和磁化（４
πＭｓ）との関係を示す図、第２図は鉄とコバルトの組
成比と異方性磁界（Ｈｋ）との関係を示す図、第３図は
鉄とコバルトの組成比と垂直保磁力（Ｉｌｃ上）との関
係を示す図、第４図は鉄とコバルトの組成比と異方性エ
ネルギー（Ｋｕ）との関係を示す図、第５図は鉄とコバ
ルトの組成比および４πＭｓの値で表わされた酸素濃度
とリングヘッドを用いて記録および再生を行なったとき
の規格化出力との関係を示す図、第６図は異方性磁界と
第４図と同じ方向で記録および再生を行ったときの記録
密度Ｄ５ｏとの関係を示す図である。 第１　図 酩　素　６　度　（原子％） 第２図 ４πＭ５　＜　６αす ―　６α后≦４πＭ５＜Ｕαη ｘ　１３０００　＜　４ｙｔＭ５ Ｃｏ／（Ｆｅ　＋　Ｃｏ　ｌ　　　　　（原子比ン第３
図 ４π均く６αη ・６αυ≦４πＭ５＜１’：Ｊαυ ％１３０００　ｉ　４１Ｍ５ Ｃｏ／（Ｆｅ＋Ｃｏ＋　　　　　（［子比〕第４図 Ｃｏ／（Ｆｅ＋ＣＯ）　　　（原子比）第５　図 ｘ　　　Ｖ≦２０ ム２０＜Ｖ≦４０ ・４０＜Ｖ≦５０ Ｃｏ／（Ｆｅ十Ｃｏ）　　（原子比） 第６図 Ｈｋ　　（ＫＯｅ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　基板上に鉄とコバルトの組成比がＦｅ＿１＿−＿ｘ
   Ｃｏ＿ｘ（０．４５≦ｘ≦０．７５）で表わされる鉄・
   コバルト合金の部分酸化物からなり、かつ、その飽和磁
   化４πＭｓが８０００ないし１２，０００ガウスである
   、膜面に対して垂直な方向の磁化容易軸を有する垂直磁
   気異方性膜が形成されてなる垂直磁気記録媒体。