JPH0363919A - 磁気薄膜記録媒体及びその製法 - 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、磁気データーを読取り及び記録するための媒
体に関し、特に長手方向（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）
記録のための薄膜磁気媒体に関する。

〔従来の技術〕

磁気データーを記録及び読取りするための媒体として、
磁気薄膜が受は入れられてきており、屡々酸化物或は他
の粒状媒体よりも好まれている。これは、磁気薄膜の磁
気特性が好ましく、特に残留磁化及び保磁力が高いこと
による。磁化水準が高いと、同じ膜厚で読取り信号の振
幅が大きくなる。

保磁力が大きいと、磁化消滅を起こしにくくなり、長期
データー記憶を改良する。大きな保磁力は、データービ
ット間の磁気転移（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）長さを短く
し、それによって同じ残留磁化及び膜厚で最大記憶密度
を増加することにもなる。

長手方向記録のための磁気薄膜の欠点は、ノイズレベル
が比較的高く、信号対ノイズ比が、大きな信号振幅にも
拘わらず粒状媒体のそれよりも低くなる結果をもたらす
ことである。更に、長手方向記録された薄膜で観察され
るノイズ出力（ｐｏｗｅｒ）は、書き込み転移密度に大
きく依存する。薄膜媒体のノイズの主な原因は、一般に
連続的な緻密なフィルム中のグレイン相互間のカップリ
ングによると考えられ、この場合隣合ったグレインの間
の交換カップリング及び静磁場的相互作用が比較的強い
、これは記録されたデータービット間の理想的な線形転
移の歪みを起こし、不規則又はジクザクな転移を形成す
る。そのような転移は、ローレンツ顕微鏡、電子ホログ
ラフィ−及びスピン分極走査電子顕微鏡により観察され
ている。

磁気薄膜に対し、酸化物媒体及び他の粒状媒体は、非磁
性結合材料中に分散させた磁気粒子を含有する。互いに
分離された個々の粒子では、相互作用が著しく減少する
０粒子の大きさの不均一性、粒子の凝集及び表面粗さは
、ノイズの主な原因になる。

長手方向記録媒体に対し、垂直コバルト・クロム磁気媒
体は、比較的低いノイズを示す、しがし、垂直記録は、
−層大きな書き込み電流を必要とし、殆んどの固い円盤
用としては実用的でない。

当業者は、長手方向式でデーターが記録された薄膜媒体
のノイズ特性を改良する研究を行っている８例えば、１
９８７１ｎｔｅｒｍａｇ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅで与え
られた論文集へＢ−１１で、Ｊ、１．リーは、ＲＦスパ
ッタリングにより付着されたコバルト・クロムフィルム
（Ｃｒ２３重量％）は、垂直から等方的乃至長手方向（
ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ（ｏ−ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）
の範囲の配向を示し、全てのＣｏＣｒフィルムは、約８
７００人の厚さをもっていたことを記述している６等方
向乃至長手方向媒体は、長手方向式で記録すると、垂直
記録媒体と同様に低いノイズ挙動を示すことが見出ださ
れている。しかし、それは３１７エルステツドの保磁力
を有し、少なくとも６００エルステツドの望ましい値よ
りもはるかに低い。

クリストナーその他（「高密度長手方向記録のための低
ノイズ金属媒体」、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｒ　Ａｐｐｌｉ
ｅｄＰｈｙｓｉｃｓ、、　Ｖｏｌ、６３．　Ｎｏ、８．
＾ｐｒｉｌ　１５．１９８８）は、クロム下層上に付着
させたＣｏＣｒを基にした三元系薄膜は、低級ノイズ及
び満足すべき保磁力（１１００エルステツド）示すこと
を記述している。そのフィルムは約１５％のＣｒ及び１
０％までの第三遷移金属元素を含んでいた。そのフィル
ムのグレイン構造は、クロム下層のそれを写した（ｒｅ
ｐｌｉｃａｔｅｄ）ものになっていた、保磁力は、クロ
ム下層の厚さと共に約２０００人の厚さまでは鋭く増大
することが見出だされている。下層の厚さを増大すると
、磁気配向を等方向から好ましい長手方向配向へ改良す
ることが見出だされている。コバルト・クロムを基にし
た三元系合金の低い媒体ノイズは、クロムに富む非磁性
領域によってコバルトに富む領域が互いに分離されてい
ることにより、グレイン或は他の磁気的スイッチング微
小単位の間の相互作用が比較的弱い結果であることが示
唆されている。

この種の分離は、垂直コバルト・クロム媒体について［
察されていた。そのような系では、非常に強いが短い範
囲の交換相互作用はクエンチされ、長い範囲の静磁場相
互作用が減少するであろう。

米国特許第４，７８６，５６４号（チェノその他）には
、アルミニウム基体上にニッケル・燐合金層、その第−
層の上にスパッターされた第二ニッケル・燐層及びその
第二ニッケル・燐層の上にスパッターされた磁性合金を
有する磁気円盤の製造方法が記載されている。磁性合金
は、前の層をスパッターした直後にスパッターされ、結
晶構造の核生成と成長に関し制御し、基体表面の不均一
性が磁気媒体の磁気特性に悪影響を与えないようにして
いる。

スパッターされたニッケル・燐層は殆ど無定形で、下の
基体表面の不均一性が磁気層に伝わらないような充分な
厚さ（５〜２００ｎｍ）を有する。

更に、金属記録層の性能を、媒体ノイズには関係しない
が、クロムの下層を制御することによって改良する努力
が行われてきた０例えば、フィッシャー（「耐食性合金
フィルムの磁気特性及び長手方向記録性能」、フィッシ
ャーその他、ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ
　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、　Ｖｏｌ、　Ｈａｇ−２２，Ｎ
ｏ、５゜Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　１９８６）は、ＣｏＣｒ
Ｎ膜をＣｏＣｒＴａ１ｌｉに比較して、特に耐食性及び
保磁力に関して比較している。フィルムはＤＣマグネト
ロン装置で、１０ミリトールのアルゴン圧力を用いてス
パッター付着させている。フィルムはクロム下層上に付
着させ、その下層の性質は、特にその厚さによって保磁
力に影響を与えることが見出されている。特に、保磁力
は５０００人のクロム下層厚さで最大の値まで増大し、
ＣｏＣｒＴａフィルムは保磁力がかなり大きくなること
が見出されている。

アレン（「高密度用スパッタリング三元系合金の磁気的
及び記録特性の比較」、アレンその他、ＩＥＥＥ　Ｔｒ
ａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、　
Ｖｏｌ、　Ｈａｇ−２３゜Ｎｏ、１．　Ｊａｎｕａｒｙ
　１９８７）は、１２〜１９％の範囲のクロム原子％を
もつＣｏＣｒＴａ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒＷ及びＣｏ
Ｎ１Ｗを含めた多数の三元系合金について述べている。

これらの合金は１０ミリトールのアルゴン圧力を用いて
クロム下層上にスパッター付着されている。保磁力は、
第三元素によって増大し、更にスパッターされたクロム
下層の厚さに依存することが見出されている。

上記研究は長手方向記録に用いられる金属薄膜媒体の性
質についての理解を深めることになったが、依然として
粒子媒体の比較的低いノイズレベルの利点を持ちなから
、現在の連続グレイン構造の高振幅読取り信号及び高保
磁力特性を与える金属薄膜が要請されている。

従って、本発明の目的は、磁束密度の変化とは殆ど無関
係に低ノイズ挙動を示す長手方向記録金属薄膜を与える
ことである。

本発明の他の目的は、粒状媒体のノイズレベル特性と一
緒に、少なくとも６００エルステツドの保磁力及び比較
的大きな振幅読取り信号を与える高残留磁気及び磁化を
有する長手方向記録薄膜媒体を与えることである。

本発明の更に別な目的は、合金の非磁性成分の％は望ま
しい低さになっているが、低ノイズ挙動を生ずるのに充
分な位に隣りのグレインから隔離された個々のグレイン
を有する長手方向記録に適した金属’ＦＩＨを与えるこ
とである。

〔本発明の要約〕

これら及び他の目的を達成するため、実質的に平らな基
体表面を有する実質的に固い基体を含む磁気読取りデー
ター記憶装置が与えられる。結晶質下層を、約２００〜
６０００Åの範囲以内の厚さに基体表面上に付着させる
。下層は、その下層の上に後でエピタキシャル成長させ
る結晶の配向を制御するため、予め定められた実質的に
均一な結晶学的配向を有する。下層は、約１００〜１０
００人の範囲の平均直径を有する個々のグレインを有す
る。下層は一般に基体表面に平行であり、隣合ったグレ
イン間の間隙領域とそれらグレインとからなる。

結晶質記録層は、下層の上に金ｉ薄膜をエピタキシャル
成長させることにより形成される。下層の結晶学的配向
は、記録層の結晶学的配向を決定し、それによって記録
層の結晶の磁化容易軸が基体表面に平行な面内で実質的
に配列されているようにする。記録層の個々のグレイン
は、交換カップリング相互作用を著しく減少させるため
、夫々隣りのグレインから大きく隔てられている。どの
二つの隣合ったグレインでも分離している間隙領域の幅
は、記録層のグレインを構成する合金の結晶格子定数の
少なくとも３倍である。総計すると、間隙領域は各グレ
インの周囲の少なくとも５０％と接触１７ている。記録
層は約３００〜１０００人の範囲の厚さに形成される。

下層は、次の元素、クロム、モリブデン、タングステン
、ビスマス、ニオブ、タンタル、バナジウム、及びチタ
ンの少なくとも一種類から本質的になる。記録層は、次
の合金配合物： （ａ）　　９５原子％までのコバルト、５〜１８原子％
のクロム、及び１〜２０原子％の第三成分で、次の元素
、タングステン、タンタル、モリブデン、バナジウム、
ニオブ、白金、ビスマス、ジルコニウム及びハフニウム
の少なくとも一種類から本質的になる第三成分、 （ｂ）　　９３原子％までのコバルト、５〜４０原子％
の範囲のニッケル、及び２〜２０原子％の第三成分で、
次の元素、クロム、タンタル、タングステン、ジルコニ
ウム、及び白金の少なくとも一種類から本質的になる第
三成分、 （ｃ）　　コバルト、及び２〜３５原子％の第二成分で
、次の元素、サマリウム、イツトリウム、クロム、ニッ
ケル、セレン、及びタングステンの少なくとも一種類か
ら本質的になる第二成分、の一種類から本質的になる。

記録層中のグレインは、その記録層のせいぜい９０％を
構成し、間隙領域は記録層の残りの実質的に全てを構成
しているのが好ましい、−層好ましくは、グレインはせ
いぜい８０％を示め、その層の残りの２０％の実質的に
全てが間隙領域になっている。

好ましい基体は、アルミニウムから形成され且つニッケ
ルと燐との合金でメッキされた円盤である。下層は好ま
しくはクロムから本質的になり、約１０ミリトールから
約４０ミリトールの範囲の圧力で不活性ガス雰囲気中で
ＤＣマグネトロンスパッタリングにより約３０００人の
厚に付着される。−層好ましくは、不活性ガスは少なく
とも１５ミリトールの圧力のアルゴンである。スパッタ
リング工程の開始時の円盤の初期温度は、１００℃以下
であるのが好ましい。

クロム下層は、今まで望ましと考えられていたよりも高
いアルゴン圧力でスパッター付着される。

アルゴン圧力が高いと、散乱を増加し、−層ランダムな
角度の付着が行われ、それによって過遮蔽効果（ｏｖｅ
ｒｓｈａｄｏｗｉＢ）による針状構造よりも面状（ｆａ
ｃｅｔｅｄ）構造をもたらす、第二に、アルゴン圧力を
大きくすると、基体表面に到達するクロム原子のエネル
ギーを減少させ、表面易動度を低下し、空隙（ｖｏｉｄ
ｅｃｌＨｆｌ造をもたらす、アルゴン圧力を大きくする
と、蒸着速度が減少し、それは蒸着終了時の基体温度を
上昇し、表面易動度を増加することになり、前述した圧
力増大による効果を相殺する。しかし、充分低い初期基
体温度と組合せてアルゴン圧力を適切に選択することに
より、個々のグレインが互いに実質的に隔離された望ま
しい空隙構造を与える結果になることが見出されている
。

本発明の顕著な特徴は、クロム下層のミクロ構造を制御
することにより、金属薄膜のミクロ構造も同様に制御さ
れることである。特に磁気層は、下層上に結晶質膜をエ
ピタキシャル成長させることにより下層ミクロ構造を写
した構造をもつ、従って、金属薄膜は、−層大きな蒸着
速度を可能にするスパッタリング条件であるが、他の条
件では望ましい空間的隔離を生じなくなるスパッタリン
グ条件、例えば、約１ミリトールのアルゴン圧力でスパ
ッタリングすることに基づいて蒸着してもよい。

一般に金属薄膜の磁気特性は、個々のグレインの隔離度
と共に変化する傾向がある。特に残留磁気、残留磁気角
形性（ｓｑｕａｒｅｎｅｓｓ）及び保磁力角形性は、全
てグレイン隔離が増大するに従って減少する。勿論これ
は、与えられた厚さをもつ薄膜媒体に記録されたデータ
ーの読取り振幅を減少させる傾向もつ。

しかし、磁気カップリングの減少も媒体ノイズの実質的
な減少をもたらし、それは主にグレイン隔離の結果であ
る。充分な構造的即ち空間的隔離を与えることにより、
長手方向式で記録される薄膜媒体は、積分ノイズ出力が
実質的にｌｉｎ当たりの磁束変化で表した記録密度とは
無関係な点で、典型的に粒状媒体の媒体に特徴的なノイ
ズレベルを示すことが見出されている。下で説明する如
く、試験結果は、連続的に密に詰まったグレイン構造を
もつ従来の薄膜媒体に比較して、隔離された“擬粒状”
薄膜媒体では信号対ノイズ比が実質的に改良されている
（３２ｄＢから３８ｄＢ＞ことを示している。このよう
に本発明によれば、長手方向記録薄膜媒体の信号対ノイ
ズ比が、読取り信号振幅が幾らか減少するものの、媒体
ノイズの実質的な減少により、実質的に増大している。

上記及び他の特徴及び利点を一層よく理解するために、
付図を参照して本発明を以下に詳細に記述する。

〔好ましい態様についての詳細な記述〕図面に関し、第
１図には、データーを長手方向磁気記録するのに特によ
く適した磁気媒体の部分的断面図が示されている。その
媒体には、ニッケルと燐との合金でメッキされたアルミ
ニウムから作られた円盤の形の基体（１６）が含まれて
いる。基体（１６）として好ましいそれを選択する代わ
りに、他の材料、例えばアルミニウム、ガラス、セラミ
ック材料又はポリイミドを用いてもよい。

基体（１６〉は実質的に平らな上表面（１８）を有し、
その上に下層（２０）が適用されており、それは磁気薄
膜を後で適用するための基礎を与える。下層（２０）は
クロムからなるのが好ましいが、下層は同様にモリブデ
ン、タングステン、ビスマス、ニオブ、タンタル、バナ
ジウム又はチタンから形成されていてもよい。これらの
元素の組合せを用いてもよいが、単一の元素を用いるの
が好ましい。下層（２０）は、真空蒸着法、例えばＤＣ
マグネトロンスパッタリング、ラジオ周波（ＲＦ　）マ
グネトロンスパッタリング、ＲＦダイオードスパッタリ
ング又は電子ビーム蒸着を用いて適用するのが好ましい
。

磁気薄膜層（２２）は同じく真空蒸着法を用いて、好ま
しくは続くエピタキシを維持するため中間で反応性ガス
に全く曝すことなく、下層（２０ンの上に直接適用され
る。一般に磁気薄膜記録層〈２２）を形成するのに適し
た合金は、次のように分類される。

１）　コバルト、クロム及び第三成分がちなる合金（Ｃ
ｏＣｒＸ　）で、クロムが５〜１８原子％で存在し、Ｘ
が１〜２０原子％で存在し、ここでＸは、次のものの一
つを含む：タングステン、タンタル、モリブデン、バナ
ジウム、ニオブ、白金、ビスマス、ジルコニウム、ハフ
ニウム、又はそれら元素の二つ以上の組合せ： ２）　コバルト、ニッケル及び第三成分からなる合金（
ＣｏＮｉＸ）で、ニッケルが５〜４０原子％で存在し、
Ｘは２〜２０原子％で存在し、ここでＸは、次の元素、
クロム、タンタル、タングステン、ジルコニウム、及び
白金の一種類である。

３）　コバルト、及び第二元素を含む合金（ＣｏＸ）で
、Ｘは２〜３５原子％で存在し、次の元素、サマリウム
、イツトリウム、クロム、ニッケル、セレン、及びタン
グステンの一種類からなる。

これらの場合の各々の成分Ｘは、列挙した元素を一種類
より多く含んでいてもよい。しかし、下層〈２０）の場
合のように、単独の元素が好ましい。

用いられる合金は、初めの二つの分類に入るものである
のが好ましく、なぜなら、三元系合金は、二種類の元素
だけからなる第三の分類に入る合金に比較して、実質的
に増大した保磁力を有することが判明しているからであ
る。特に望ましいことが判明している第−及び第二分類
に入る合金には、約１４元素％のクロム及び約３元素％
のタンタルを含むＣｏＣｒＴａ、及び約２５元素のニッ
ケル及び約５元素％のＣ「を含むＣｏＮ　ｉＣｒが含ま
れる０両面媒体は、基体（１６）の両側に適用された同
じ層を含むことは認められるであろう。

第２図は、実質的に連続的な上面（３４）を形式するよ
うにクロムグレイン（３３）の上に互いに密に詰められ
た磁気層の個々のグレイン（２６，２８，３０及び３２
）を示すのに充分なように拡大した従来の磁気薄膜層（
２４）の概略的断面図を示している。この密に詰まった
構造は、磁気薄膜（２４）の磁気転移の長手方向記録に
望ましいと考えられる。なぜなら、それは、高周波又は
高密度の磁束転移での記録を可能にし、大きな振幅読取
り信号を生ずるからである。しかし、この構造は、通常
大きなノイズも生ずる。ノイズの主な原因は、隣接グレ
イン間の交換カップリング及び静磁気カップリングであ
ると考えられている１強いカップリングは、反対の磁気
配向の領域間の転移の歪み或はジグザグな壁をもたらし
、比較的大きな媒体ノイズを生ずる。

隣接するダレイン間の磁気カップリング力は、磁気薄膜
の非磁性成分の割合を増大する、例えばＣｏ　Ｎ　ｉ　
Ｃｒ薄膜ではクロムの量を増大することにより、減少さ
せることができる。しかし、それは、残留磁化が減少し
、従って、再生信号振幅が減少したフィルムを生ずる。

第３図は、第２図の場合と同様な概略的断面図であるが
、本発明に従って、グレイン（４３〉を含むクロムＪｌ
ｌ（２０）の上に付着された磁気薄膜記録層（２２）の
グレイン（３６，３８，４０及び４２）を示しており、
空隙即ち間隙領域（４４，４６及び４８）の形でグレイ
ンの空間的即ち構造的分離を与えている。従って、グレ
イン（３６〜４２）は空隙によって互いに分離されてお
り、それは実質的に磁気カップリング力、特に短い範囲
の交換カップリングを実質的に減少する。これは読取り
信号振幅を少ししか減少しないことが判明している。し
かし−層重要なことは、この構造は実質的に媒体ノイズ
を減少し、長手方向記録データーの読取り性を向上させ
る増大した信号対ノイズ比を与えることが見出されてい
る。

第３図に例示したグレイン構造は、前に言及した好まし
いクロムのように、下層（２０）の真空蒸着の変化によ
って達成される。同じ真空蒸着装置を下７１１　（２０
）及び磁気Ｆｉｌｌｌ（２２）を適用するのに用いても
よい、そのような装置の一つの好ましい例は、第４図の
（５１〉に概略的に例示しである。装置には、気密なり
Ｃマグネトロンスパッタリング又はプラズマ室（５２）
が含まれており、その室中には複数の基体（１６）が、
それら基体の上表面（１８）を下側に向けて入れられて
いる。装置には更に、必要な時に室を排気するための排
気ポンプ（５４〉が室（５２）と連通させて含まれてい
る。室へ不活性ガス、好ましくはアルゴンを供給するた
めの容器（５８）が導管（５６）を通して同じく室と連
通している。導管（５６）に沿った弁（６０）は、プラ
ズマ室（５２）中へ供給されるアルゴンの量を調節する
。Ｔ４源（６２）はアース電極（６４）に対し電極（６
３）に電圧を印加し、室（５２）中のアルゴンをイオン
化するのに必要な電場を発生させる。

隔壁（６６）は、プラズマ室（５２）を別々の小室（６
８）及び（７０）に分割する。小室（６８）中には、ク
ロムターゲット（７２）が、一番左側の基体（１６）に
対し離して基体表面（１８）の方へ向けて室中に配置さ
れている。小室（７０）中には、適当な磁性合金、例え
ば、コバルト／ニッケル／クロムのターゲット（７４）
が、中心の基体から離してその表面（１８）の方に向け
て配置されている。ターゲット（７２〉及び（７４）は
、対応する基体の表面（１８）に平行になっているのが
好ましい。

プラズマ室（５２）は、中間で反応性ガスに曝さなくて
も良いようにするため、各々の基体に下層（２０）と薄
膜層（２２）の両方を適用するのに用い、それによって
薄膜層のエピタキシャル成長を促進し、下層のミクロ構
造を写した構造を持つようにする。

隔壁（６６）は、それが左右の汚染を防ぐので、唯一つ
の室で両方の層を適用し易くする。

クロム下層（２０）を基体〈１６〉へ適用するために、
排気ポンプ（５４）を駆動してプラズマ室（５２）を実
質的に真空にする。排気した後、弁（５８）を開いて、
室内の圧力が予め定められた値、例えばｌＯミリトール
に達するまで、室にアルゴンを供給する。この点で、も
し望むなら、基体を加熱してもよい。

アルゴンを希望の圧力にして、ターゲット入力電力を希
望のレベル、例えば４．５Ｗ／ｃ１で電極（６３）に供
給し、電場を発生させ、アルゴンをイオン化し、室内に
アルゴンプラズマを形成する。アルゴンイオンとクロム
ターゲット（７２）との相互作用は、クロム原子を発生
させ、充分な数のクロム原子が一番左側の基体（１６）
に衝突し、化学的に結合してクロム下層を形成するよう
になる。

選択された厚さまで下層（２０）を付着させた後、基体
と下層とを小室（６８〉から小室（７０）へ移す。プラ
ズマ室（５２）のアルゴン圧力を一定に保つが、又は下
Ｊｉｆ　（２０）とは異なったアルゴン圧力で薄膜層（
２２）をスパッターする場合には、それに適切なように
調節する。電源（６２）を作動させ、もう−度必要な電
場を発生させる。小室（７０〉では、アルゴンイオンが
ターゲット（７４）と相互作用して、クロム、ニッケル
及びコバルト原子を発生し、それらが、前に基体に付着
されていた下層に化学的に結合するようになる。真空蒸
着は、磁気薄膜記録Ｍ　（２２）が希望の厚さに適用さ
れるまで進行させる。

最後に、磁気薄ＭＮＩ＜２２＞の上に直接に炭素外側被
覆を適用する。そのために隔壁（７７）を用いてプラズ
マ室（５２〉内に小室（８０〉を与え、基体（１６）を
炭素ターゲット（７８〉から離して配置し、薄膜層（２
２）が炭素ターゲットの方へ平行に向くようにする。

磁気薄膜記録層（２２）の性質は、下層（２０）の性質
を調節することによりかなりの程度まで調節される。特
に、クロム下層（２０）をグレイン間に空隙、即ち容積
的な相互に結合された間隙領域を形成するように蒸着す
ることにより、同様な空隙が後で適用される磁気薄膜中
のグレイン間に形成される。

下７１（２０）及び薄膜層（２２）は両方共高度に結晶
質で、磁気ｉ膜層の結晶配列及び配向は、エピタキシャ
ル成長により下層の配列及び配向を写す傾向がある。

従って、本発明の本質的特徴は、個々のグレインが部分
的又は完全に隣のグレインから隔離されている下層を形
成することにある。グレインの形は丸、多角形又は長い
形でもよく、グレインの大きさは、実質的に丸いグレイ
ンの場合には直径が１００〜ｔｏｏｏ人の範囲で、長い
グレインの場合には１００〜２０００人の範囲にするこ
とができる。下層（２０）の厚さは、約２００〜約６０
００人の範囲にすることができる。−層好ましくは、厚
さは約１０００〜４０００人の範囲にあり、極めて好ま
しい下層の厚さは、特にクロム下層の場合には、３００
０人である。

一般に、クロム下層で望ましい空間的隔離は、蒸着条件
、特にアルゴン圧力、基体温度及びスパッタリング速度
を注意深く選択した結果得られる。

ＤＣマグネトロンスパッタリングに関連して、アルゴン
圧力は１０〜４０ミリトールの範囲にあるのがよく、好
ましくは少なくとも１５ミリトールであるのがよい、Ｒ
Ｆマグネトロンスパッタリング及びＲＦダイオードスパ
ッタリングの場合にも同様なアルゴン圧力範囲が好まし
く、夫々１０〜１００ミリトール及び１０〜３０ミリト
ールである。電子ビ−ム蒸着の場合には、好ましい室内
圧力水準はかなり低く、１０−２〜１０−４ミリトール
の範囲にある。

グレイン間の望ましい物理的分離は、従来望ましいと考
えられていたよりも低くい速度で蒸着することによって
も達成される０例えば、ＤＣマグネトロン及びＲＦマグ
ネトロンスパッタリングは、１０〜５０Å／秒で行われ
るのが好ましく、ＲＦダイオード／トリオ−トスバッタ
リングは０．５〜ＩＯÅ／秒、電子ビーム蒸着はｌＯ〜
４０Å／秒で行われるのが好ましい。

クロム下層のミクロ構造を制御する第三の因子は、基体
（１６）の温度であり、低い温度が好ましい。

特に、基体は付着開始時に２００℃までの温度を持って
いてもよいが、遥かに低い温度、例えば約１００℃が好
ましく、成る場合には基体の予熱を完全に無くすのが好
ましい。

磁気薄膜記録層に対しては、蒸着条件は特に限定する必
要はない、なぜなら、磁気層のグレイン構造は下層のグ
レイン構造を写したちになるからである。しかし、この
層についても同様に好ましい範囲が含まれている。

例えば、比較的低いアルゴン圧力が望ましい場合、ＤＣ
マグネトロンスパッタリングに関連した好ましい範囲は
１〜１０ミリトールである。ＲＦマグネトロン及びＲＦ
ダイオード／トリオ−トスバッタリングに関連して同様
な範囲が好ましく、夫々１〜３０ミリトール及び１〜１
０ミリトールである。磁気記録層を電子ビーム蒸着によ
り適用する場合、下層の場合と実質的に同様な室内圧力
、即ち１０−２〜１０−４ミリトールの圧力が用いられ
る。

磁気薄膜記録層が適用される間ＲＦ又はＤＣ外部バイア
スを用いることができるが、好ましい蒸着速度は比較的
低く、例えばＤＣマグネトロンスパッタリングの場合に
は５〜２０Å／秒である。

ＲＦマグネトロン及びＲＦダイオード／トリオ−トスバ
ッタリングは同様に低い好ましい蒸着速度範囲を有し、
夫々１秒当たり５〜２０人及び０．５〜５人である。電
子ビーム蒸着のための好ましい範囲は、１〜２０Å／秒
である。付着方法とは無関係に、磁気薄膜層（２２）の
好ましい厚さは、３００〜１０００人の範囲にあり、Ｃ
ｏＮ　ｉＣｒ合金については特に好ましい厚さは５００
〜７００人の範囲にある。

上で論じた蒸着因子は下層（２０）の適用で特に重要で
あるが、それらは指針として与えられてあり、必ずしも
特別なグレイン構造をもたらすものではないことを理解
すべきである。好ましいアルゴン圧力は上述の如く、ス
パッタリング法によって変化するが、更に当業者によく
知られているように、含まれている蒸着装置によって変
化を受ける。指示した範囲内の好ましい値は、下ｌ１ｌ
（２０）のために選択した特定の材料の外、磁気薄膜の
ために選択した合金によって変えることができる。しか
し、このことを念頭に入れて、下層及び磁気薄膜の個々
のグレインは、もし薄膜媒体を選択された合金のグレイ
ンからそのせいぜい９０％を構成し、表面積の残り、即
ち、少なくともｌ０％を間隙領域即ち空隙が構成するな
らば、充分構造的に隔離されていることが見出されてい
る。

クロム下層（２０）のための注意深く選択された蒸着因
子が、磁気薄膜記録層の構造及び磁気特性に影響を与え
ることができるようなやり方を例示するため、五つのア
ルミニウム／ニッケル・燐基体をＤＣマグネトロンスパ
ッタリングにかけ、各々の場合に３０００人の厚さにク
ロムの下層を適用し、次にＣｏＮｉＣｒ磁気薄膜を５５
０人の厚さに適用した。

薄膜材料はニッケルを２５原子％、クロムを５％含んで
いた。クロム下層は次の条件で適用され、それぞれの例
はＡ−Ｅとして示されている：例Ａ：基体を１００℃の
温度に予熱し、アルゴン圧力は１ミリト−ルで、蒸着速
度は５９．６Å／秒であった。

例Ｂ：二基体２００℃の温度に予熱し、アルゴン圧力は
９ミリトールで、蒸着速度は４０．４Å／秒であった。

例Ｃ：基体を１００℃の温度に予熱し、アルゴン圧力は
９ミリトールで、蒸着速度は１３，７Å／秒であった。

例り二基体は予熱せず、アルゴン圧力は１７ミリトール
で、蒸着速度は３９．６Å／秒であった。を力を増大し
て蒸着速度を高くした。

例Ｅ；基体は予熱せず、アルゴン圧力は２５ミリトール
で、蒸着速度は１３．７Å／秒であった。

どの場合でも、磁気薄膜は、下Ｎ″ａ用直後直後ミリト
ールのアルゴン圧力で適用した。

例Ａ〜Ｅの構造の変化は、第５図〜第９図に見ることが
でき、それぞれの図は二次電子映像による走査電子顕微
鏡を用いて得られた磁気薄膜の上表面の拡大（４０，０
００倍〜５０，０００倍）像を示す０例Ａ〜Ｅは、記録
特性を測定するため典型的には約３００人の厚さに一番
上の炭素被覆が最初に与えられていたことに注意すべき
である。どの場合でも、炭素被覆は、走査電子顕微鏡観
察を行う前にアルゴンと酸素との混合物で低温プラズマ
食刻により除去された。一番上の炭素被覆が適用されて
なかった試料と比較して、磁気薄膜のミクロ構造を変え
ることなく、その一番上の炭素被覆を除去することがで
きることが見出されている。

第５図〜第９図を調べると、実施例Ａ〜Ｅの磁気薄膜の
ミクロ構造には差があることが分かる。

例Ａ（第５図）では、個々のグレインは約１０００人の
長さ及び約３００人の幅又は直径を有する長い形をして
おり、密に詰まっている。同様に例Ｂ（第６図）のグレ
インは密に詰まっているが、個々のグレインは丸く、約
７５０〜１５００人の範囲の直径を有する。例Ｃ（第７
図）のグレインは長い形をしており、約１８００人の長
さ及び約５００人の直径を有し、ランダムに分散し、隣
のグレインとは部分的に分離している。

例Ｄ（第８図）のグレインは丸く、約９００人の平均直
径を有し、やはり互いに分離されているように見える。

同様に例Ｅ（第９図）のグレインは隣のグレインから隔
離されており、約１０００人の平均直径を有するが、グ
レインは丸ではなくて実質的に丸い形をしているように
見える。

例Ａ〜Ｅは、磁気薄膜ミクロ構造に対するアルゴン圧力
及び初期基体温度の影響を例示している。

第一に、アルゴン圧力を増大すると、イオ〉・散乱の増
加により角度がランダムな蒸着を起こす。これは、過遮
蔽効果による針状構造よりも面状構造をもたらす、第二
にアルゴン圧力を増大すると、基体表面に到達する原子
のエネルギーを低下する結果になる。これは表面易動度
を増加し、−層空隙のあるｔ１遺を生ずる結果になる。

蒸着速度はアルゴン圧力が増大すると共に減少する。一
方、表面易動度は基体温度と共に増大し、表面易動度が
高くなると一層凝集を起こし易くなり、そのため−層連
続的な膜を生ずる傾向を与える０例ＡとＢとを比較する
と、この特徴が分かる。

例Ａ〜Ｅの磁気特性は、振動試料磁力計（ＶＳＭ）を用
いて決定され、次の表から分かるように、それらのミク
ロ構造の差に相当してそれら例の間の磁気的挙動の差を
表している。

表 例　　Ｍｓ　　　　Ｈｅ　　　Ｓ　　　　ＳＡ　　　　
　Ｖｏ　　　ＳＮＲ６４ ７９ ９９ ８４ ２４ ９０００，８１０，８２ １０６００，８３０，８８ １０４００，７４０，８２ １００００，７２０，６８ ８０００，６２０，６７ ５８７３２，２ ５９９３４，８ ４７０３６，３ ２８０３８，３ ４２５３８，４ 残留磁気角形性（Ｓ）及び保磁力角形性（Ｓ　Ａ）の両
方は、グレインの隔離度が増大するに従って、例Ｂ（最
も連続的）から四Ｅ（！＆も隔離されている）まで減少
する。保磁力（Ｉ−１ｃ）はグレイン隔離に密接に関係
しているように見えないが、例Ｂは最も高い値を有し、
ＰＡＥは最も低い値を有する。グレイン隔離度と保磁力
との間の関係は完全には理解されていないが、アルゴン
圧力が高くなり、得られる隔離が増大すると、クロムに
とって好ましい（１１０）型配向ではなくて間隔の小さ
い格子面、例えば（２２０）型及び（３１０）型を与え
るようにもなり、特にコバルトを基にした磁性層のため
の下層として与−えられた場合にそうなるように見える
。

表には記録性能についての研究結果も列挙されている。

特に、低感度（１ｉｎ当たり２５００磁束変化）で記録
された同形（ａ　Ｉ　Ｉ−ｏｎｅ）記録像について測定
されたピークからピークまでの再生信号振幅（Ｖｏ）及
び信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が記載されている。

用いられた記録ヘッドは、１５巻数コイル、２４μｌの
トラック幅、０．５８μｌの間隙幅、夫々１．２７μｌ
及び■、５２μｌの上極及び下極の長さを持っていた。

ヘッドのフライング（ｆｌｙｉＢ）高さは０．１５μｌ
で、ヘッド対媒体相対速度は１３．９ｚ／秒であった。

ＳＮＲは、２と最大媒体ノイズ電圧でＶｏを割ったもの
を用いて計算した。

媒体ノイズ電圧は、Ｎ、Ｒ，ベルクその他によって記述
されているように（ｒ高性能固体記録媒体の固有信号対
ノイズ比の測定法」、Ｊ、＾ｐ１）Ｉ。

Ｐｈｙｓ、、　Ｖｏｌ、５９．　Ｎｏ、２．　ｐｐ、５
５７−５６３．１９８６）、データー密度の関数として
得られた。簡単に述べるとその方法は次の通りである：
先ず、スペクトル分析器を用いてヘッド及び電気回路の
ノイズレベルを測定する（ノイズは周波数には無関係な
一定値であった）０次に特定の周波数、例えばｒｏで円
盤に同型データー像を記入し、読取りスペクトルをスペ
クトル分析器を用いて取り出す、広いノイズエンベロー
プの外に、鋭いピークがデーター周波数（ｒｏ）及びそ
の高調波（Ｌ、２ｆ、、３ｆｏ、・・・）で観察された
。コンピューターアルゴリズムを用いてピークを滑らか
にし、ノイズエンベロープだけが残るようにした。全ノ
イズ出力エンベロープと、ヘッド及び電気回路のノイズ
寄与分との差を、０．５Ｈｚ　〜２０．５Ｍ　Ｈｚで積
分し、２乗平均ノイズ電圧を得た。

第１０図のグラフは、媒体ノイズ出力（低密度再生振幅
ＶＯで割ることによって標準化した〉をデーター密度の
関数として、磁束変化Ｘ１００Ｏ／ｉｎの単位で示して
いる０例Ａの曲線は、ノイズレベルが比較的高く、周波
数の増大によってピークへ鋭く増大しており、この場合
にはほぼ磁束変化４０×１０００７ｉｎになっている点
で、従来の薄膜長手方向記録媒体に典型的な挙動を示し
ている。対照的にＰ／４Ｄ及びＥは一層典型的な粒状媒
体として挙動し、それらはかなり低いノイズ出力を示し
、ノイズ出力は周波数に対する依存性が遥かに低い。

表に戻って、信号出力だけを考えると、例Ａ及びＢでは
優れていることは明らかである。−大信号対ノイズ比は
、例Ａの場合の３２デシベルから例り及びＥの場合の３
８デシベル以上へ劇的に増大する。従って、磁気薄膜記
録層のグレイン隔離を起こす条件でクロム下層を付着さ
せると、読取り信号振幅が低くなるにも拘わらず、主に
ノイズの実質的な低下により磁気薄膜媒体が実質的に改
良される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って製造された薄膜記録媒体の部
分的断面図である。 第２図は、第１図に例示したような記録媒体の磁気薄膜
であるが、従来技術に従って形成された磁気薄膜の拡大
断面図である。 第３図は、第１図に例示した磁気薄膜層の拡大断面図で
ある。 第４図は、第１図の記録媒体を形成するのに用いられる
蒸着装置の概略的構造図である。 第５図〜第９図は、選択された種々の条件で下層をＤＣ
マグネトロンスパッタリングすることにより形成された
記録媒体、特に金属薄膜の表面の粒子構造を示す拡大Ｓ
ＥＭ写真である。 第１０図は、第５図〜第９図の写真で示した媒体につい
ての書き込み信号の周波数の関数として示した、信号振
幅により標準化した媒体ノイズ出力のグラフである。 １６−基体、　　　２０−下層、　　　２２−薄膜層、
３３−クロムダレイン、　３６．３８．４０．４２−グ
レイン、４４．４６．４８−間隙領域、　５２−プラズ
マ室、６８．７０．８０−小室、　　　　７２．７４，
７Ｂ−ターゲット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）実質的に平らな基体表面を有する基体、前記平ら
   な基体表面上に、約２００〜６０００Åの範囲内の厚さ
   に付着させた結晶質下層で、前記下層上にエピタキシャ
   ル成長させる結晶の配向を制御する予め定められた実質
   的に均一な結晶学的配向を有し、約１００〜１０００Å
   の範囲の平均直径を有する個々のグレインからなる結晶
   質下層、及び前記下層の上に、エピタキシャル成長によ
   り形成された金属薄膜の結晶質記録層で、前記記録層の
   結晶学的配向は前記下層の結晶学的配向によって決定さ
   れ、前記記録層を構成する結晶の磁化容易軸が前記平ら
   な基体表面に平行な面内で実質的に配列しており、前記
   記録層は前記基体層に概ね平行で、前記記録層の個々の
   グレイン及び隣合ったグレイン間の連続的に相互に連結
   した間隙領域からなり、その間隙領域によって各グレイ
   ンがその隣りのグレインから実質的に隔離されて、隣合
   ったグレイン間の交換カップリング相互作用を実質的に
   減少させており、隣合ったグレインを分離する前記間隙
   領域のどの一つの幅もそれらグレインを構成する合金の
   結晶格子定数の少なくとも３倍であり、前記記録層は約
   ３００Å〜約１０００Åの範囲の厚さに形成されている
   金属薄膜結晶質記録層、を具え、然も、 前記基体層は、クロム、モリブデン、タングステン、ビ
   スマス、ニオブ、タンタル、バナジウム、及びチタンの
   少なくとも一種類から本質的になり、そして、 前記記録層は、次の合金： （ａ）９５原子％までのコバルト、５〜１８原子％のク
   ロム、及び１〜２０原子％の第三成分で、タングステン
   、タンタル、モリブデン、バナジウム、ニオブ、白金、
   ビスマス、ジルコニウム及びハフニウムの少なくとも一
   種類からなる第三成分、 （ｂ）９３原子％までのコバルト、５〜４０原子％の範
   囲のニッケル、及び２〜２０原子％の第三成分で、クロ
   ム、タンタル、タングステン、ジルコニウム、及び白金
   の少なくとも一種類から本質的になる第三成分、 （ｃ）コバルト、及び２〜３５原子％の第二成分で、サ
   マリウム、イットリウム、クロム、ニッケル、セレン、
   及びタングステンの少なくとも一種類から本質的になる
   第二成分、の一種類から本質的になる、 ことを特徴とする磁気読取りデーター記憶装置。 （２）記録層のグレインが、その記録層のせいぜい９０
   ％を占め、間隙領域が前記記録層の残りの実質的に全て
   を占める請求項１に記載のデーター記憶装置。 （３）記録層のグレインが、その記録層のせいぜい８０
   ％を占める請求項２に記載のデーター記憶装置。 （４）下層が本質的にクロムからなる請求項１に記載の
   データー記憶装置。 （５）記録層のグレインが実質的に丸い形をしている請
   求項４に記載のデーター記憶装置。 （６）記録層のグレインが多角形の形をしている請求項
   ４に記載のデーター記憶装置。 （７）記録層のグレインが１００〜２０００Åの長さ及
   び１００〜１０００Åの範囲の幅を有する長い形をして
   いる請求項４に記載のデーター記憶装置。 （８）下層が、約１０ミリトール〜約４０ミリトールの
   範囲の予め定められた圧力で不活性ガス雰囲気中でＤＣ
   マグネトロンスパッタリングにより約３０００Åの厚さ
   に付着されており、基体の初期温度がせいぜい１００℃
   である請求項４に記載のデーター記憶装置。（９）下層
   が、１３ミリトール〜約４０ミリトールの範囲の予め定
   められた圧力でアルゴン雰囲気中でＤＣマグネトロンス
   パッタリングにより約３０００Åの厚さに付着されてお
   り、基体の初期温度がせいぜい２００℃である請求項４
   に記載のデーター記憶装置。 （１０）記録層が、コバルト、ニッケル及びクロムから
   なり、前記クロムが２〜１０原子％である請求項１に記
   載のデーター記憶装置。 （１１）記録層がせいぜい２０ミリトールの圧力で不活
   性ガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタリングによ
   り約５５０Åの厚さに付着されている請求項１０に記載
   のデーター記憶装置。 （１２）不活性ガスがアルゴンで、アルゴンの圧力が約
   １ミリトールである請求項１１に記載のデーター記憶装
   置。 （１３）記録層が、コバルト、ニッケル及びクロムから
   なり、前記クロムが２〜１０原子重量％である請求項４
   に記載のデーター記憶装置。 （１４）記録層がせいぜい２０ミリトールの圧力で不活
   性ガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタリング法に
   より約５５０Åの厚さに付着されている請求項４に記載
   のデーター記憶装置。 （１５）不活性ガスがアルゴンで、アルゴンの圧力が約
   １ミリトールである請求項４に記載のデーター記憶装置
   。 （１６）基体がアルミニウム含有合金から作られている
   請求項１に記載のデーター記憶装置。 （１７）基体が、アルミニウムから作られ且つニッケル
   と燐との合金でメッキされた円盤である請求項１６に記
   載のデーター記憶装置。 （１８）金属基体上に長い磁気記録フィルムを形成する
   ための方法において、 実質的に平らな基体表面を有する金属基体と、下層材料
   からなるターゲットを、約１５〜約４０ミリトールの範
   囲の圧力で、不活性雰囲気中の真空蒸着室内に入れ、前
   記基体の初期温度をせいぜい２００℃にし、前記下層材
   料からなる結晶質層を前記基体表面上にせいぜい５０Å
   ／秒の下層蒸着速度でスパッター付着させ、約２００Å
   〜約６０００Åの範囲内の厚さを有する結晶質下層を形
   成し、そして前記基体、前記下層及び磁気記録材料から
   なるターゲットを、約１〜約３０ミリトールの範囲の圧
   力で不活性雰囲気中の真空蒸着室内に入れ、前記磁気記
   録材料からなる結晶質層をせいぜい２０Å／秒の速度で
   前記基体層の上に、約３００Å〜１０００Åの範囲内の
   厚さにスパッター付着させ、前記磁気記録層を、結晶質
   で前記下層の結晶構造を実質的に写したものにする、 諸工程を含み、然も、 前記下層材料は、クロム、モリブデン、タングステン、
   ビスマス、ニオブ、タンタル、バナジウム、及びチタン
   の少なくとも一種類から本質的になり、そして、 前記記録層は、次の組合せ： （ａ）９５原子％までのコバルト、５〜１８原子％のク
   ロム、及び１〜２０原子％の第三成分で、タングステン
   、タンタル、モリブデン、バナジウム、ニオブ、白金、
   ビスマス、ジルコニウム及びハフニウムの少なくとも一
   種類からなる第三成分、（ｂ）９３原子％までのコバル
   ト、５〜４０原子％の範囲のニッケル、及び２〜２０原
   子％の第三成分で、クロム、タンタル、タングステン、
   ジルコニウム、及び白金の少なくとも一種類から本質的
   になる第三成分、及び （ｃ）コバルト、及び２〜３５原子％の第二成分で、サ
   マリウム、イットリウム、クロム、ニッケル、セレン、
   及びタングステンの少なくとも一種類から本質的になる
   第二成分、ことを特徴とする長手方向磁気記録フィルム
   の製造方法。 （１９）下層材料からなる結晶質層をスパッター付着さ
   せる工程が、約３０００Åの厚さにクロムを付着させる
   ことを含む請求項１８に記載の方法。 （２０）基体の初期温度がせいぜい１００℃である請求
   項１９に記載の方法。 （２１）磁気記録層がコバルト、ニッケル及びクロムか
   らなり、クロムが記録材料の２〜１０原子％であり、前
   記記録層が約５５０Åの厚さに付着されている請求項１
   ８に記載の方法。 （２２）不活性ガスがアルゴンで、下層蒸着工程が、１
   ０〜５０Å／秒の速度でアルゴン雰囲気中でクロムをＤ
   Ｃマグネトロンスパッタリングすることを含み、記録層
   蒸着工程が、５〜２０Å／秒の速度で記録層をＤＣマグ
   ネトロンスパッタリングすることを含む請求項１８に記
   載の方法。