JPH0514406B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、垂直磁気記録媒体より詳しく述べる
ならば、コバルト・クロム垂直磁気記録媒体に関
するものである。 磁気記録媒体は、コンピユーターの記憶装置に
用いられ一般に記録媒体の長手方向に磁化させて
いる。しかしながらこのような磁化方式では記録
密度の高密度化に限界があり、はるかに高密度化
が可能となる記録媒体の面に垂直な方向に磁化す
る方式が提案されている。そして、磁性薄膜に対
して垂直方向に磁化可能な垂直磁気記録媒体には
コバルト・クロム（以下Co−Crと略記する）が
使用され、スパツタングによつて基板上に薄膜を
形成している。垂直記録媒体の作成には、膜面垂
直方向の反磁界に打勝つ垂直磁気異方性を付与す
ることが必要である。最密六方晶コバルトはＣ軸
方向に大きい結晶磁気異方性を有しているが、磁
化が大きいために形状磁気異方性エネルギーが大
きく、垂直磁気方性膜は得られない。そのため、
クロムを添加することにより飽和磁化を減少させ
るとともに、最密六方晶のＣ軸を基板垂直方向に
強く配向させることにより垂直磁気異方性膜を作
成することが可能になる。ところが、超高密度磁
気記録を実現させた場合、１つのビツトにおける
減磁界は、薄膜時の最大の減磁界4πMs（Msは飽
和磁化）より相当減る筈であり、必ずしもKu＞
2πMs²（Kuは磁化膜の結晶異方性定数である）の
条件を満たす必要ないと考えられる。 一方、Co−Cr垂直磁化膜は、バルクの場合コ
バルトの飽和磁化が、クロム含有量が増えるに従
い、直線的に減少するのに対し、その直線よりや
や高い飽和磁化の減少傾向を示していることか
ら、結晶磁界にクロムが偏析していることが予想
され、最近、膜の断面のオージエ電子分光分析に
よつて実証された。つまり、飽和磁化を下げ、減
磁界を小さくするために、結晶粒中に適度にクロ
ムが混入することと、結晶粒界にクロムが偏析
し、非磁性層を形成することによつて、磁壁移動
による磁化機構を減少させ、結晶粒間を磁気的に
分離させて、単磁区粒子の磁化回転のみにするこ
とが理想的な垂直磁気記録媒体と考えられる。 従来のCo−Cr垂直磁化記録媒体は、膜の垂直
異方性（特にここでは垂直異方性磁界Hkで表わ
す。）を上げると垂直方向の保磁力Hc（⊥）も上
昇してしまう。 ４インチCoターゲツトにCrペレツトをおいて、
12.5μｍ厚のポリイミドにRFマグネトロンスパツ
タ形成させた例を以下に記す。 例 １ 初期真空度 ３×10^-8torr 投入電力 1Kv 70ｍＡ 時 間 1hour における膜特性は、 Cr量 21（wt％） △θ50 3.8（deg） Hc（⊥） 750（Oe） Hc（⊥） 200（Oe） Hk 4000（Oe） 例 ２ 初期真空度 3.5×10^-8torr 投入電力 2Kv 127ｍＡ 時 間 10min における膜特性は、 Cr量 22（wt％） △θ50 3.9（deg） Hc（⊥） 1600（Oe） Hc（⊥） 350（Oe） Hk 5700（Oe） であつた。 これは、投入電力を変えた場合の例であるが、
基板加熱した場合も同様の傾向を示す。つまり、
熱が膜形成時にかかることによつて、保磁力Hc
も異方性磁界Hkも上昇する。ところがこれは、
現実に非常に不都合である。垂直記録媒体は、例
２のように高Hkが当然望ましいのであるが、Hc
（⊥）が大きくなりすぎると、フエライト、パー
マロイ、センダスト、アモルフアス軟磁性体等を
用いた磁気ヘツドでは飽和させる為に、ヘツドに
流す電流を非常に大きくしなければならない。た
とえ、飽和記録できても消去が困難であつたり、
オーバーライト特性が劣化してしまうという欠点
が生じる。一方、例１のような場合には、書き込
み電流及び、オーバライトの特性は改善される
が、垂直磁気記録の本来の垂直異方性磁界が小で
あるため、高密度記録における磁化反転がシヤー
プでなく記録密度特性が悪化してしまう。 本発明はかかる点を鑑み、Co−Cr系に更に第
三元素としてジルコニウム、ニオビウム、テクネ
チウムのうち少なくとも一種を添加することによ
りこれらの難点を解決したものである。 本発明の目的は、結晶粒間を磁気的に分離さ
せ、超高密度磁気記録媒体を提供することにあ
る。 本発明の他の目的は100KFRPI以上の超高密度
磁気記録における出力及び分解能を飛躍的に高め
ることにある。 本発明はCo−Crに更に20重量％（以下wt％と
略記す）までのジルコニウム（以下zrと略す）、
ニオビウム（以下Nbと略す）、テクネチウム（以
下Tcと略す）のうち少なくとも１種を加えるこ
とにより明らかに効果を発揮する。 Zr、Nb、Tcの添加量が20wt％を超えると膜
の結晶性が著しく低下し、膜の垂直磁気異方性が
急激に落ちる。従来CoCr2元素では、Crが12〜
30wt％の範囲で磁気特性、結晶配向とも良好で
あるとされていたが、本発明のZr、Nb、Tc添加
によつてCr量の下限が広がり二元系の場合より
も良い特性を示した。 第１図に本発明の効果を示す。表中の数字は
Co中のCrとZr、Nb、Tcの含有量を重量％で表
示した。斜線部が本発明によつて垂直磁気異方性
が改善された領域で、その他は本発明の効果を示
さない領域である。すなわち、クロムが30wt％
以下の範囲であれば、磁気特性、結晶配向とも良
好である。 具体例をして、DCスパツタ、RFスパツタ、マ
グネトロンスパツタ、対向ターゲツト方式スパツ
タ、イオンゼームスパツタ、イオンプレーテイン
グ電子ビーム蒸着、メツキ等薄膜作製法あるいは
ポリエチレンテレフタラート、ポリイミド、ガラ
ス、アルマイト処理したアルミ基板等の基板材質
にかかわらず、本発明のZr、Nb、Tc添加効果が
ある。一般に、垂直磁気記録媒体として、垂直磁
気記録層単層の場合とその下に裏うち層として高
透磁率層を設ける場合があるが、本発明は裏うち
高透磁率層の材質、例えばパーマロイ、Co系、
Fe系アモルフアス高透磁率薄膜を各種変更して
もなりたつ。 以下、実施例にもとずいて本発明を説明する。 実施例 １ ポリイミド基板にRF電源でCo−Cr及びCo−
Cr−Zr垂直磁化膜を形成した。 ターゲツトは、Co−13wt％Cr、Co−16wt％
Cr、Co−20wt％Crの３種類のCo−Cr合金ター
ゲツトを用いた。Co−Cr−Zr三元系垂直磁化膜
については、Co−Cr合金ターゲツト上に、５×
５×１mmのサイズのZrペレツを分布が均一にな
るように配置して各種のZr量の薄膜を作製した。 各成分の含有量はXMAにて定量を行つた。 スパツタ条件 初期真空度 ＜３×10^-7torr アルゴンガス圧 ３×10^-3torr パワー 400W（0.26A 2.2Kv） スパツタ時間 15min ターゲツト基板間距離 50mm 基板（水冷） 50μｍポリイミド スパツタ前にベルジヤーのベーキング及びポリ
イミド基板のガス出しを行つた。スパツタ中は基
板ホルダーを水冷した。スパツタ時間は、15分
で、膜厚は約0.6μｍであつた。以下に、作製した
膜のロツキングカーブの半値幅△θ50と磁気特性
を示す。 Co−13wt％Crターゲツト上にZrペレツトを置
いた場合を第１表に示す。同様に、Co−16wt％
cr、Co−20wt％Crターゲツトを用いた場合をそ
れぞれ第２表、第３表に示す。

【表】

【表】

【表】 本データは、それぞれ３回の実験の平均をとつ
たもので、Zr量は±１％の誤差をもつている。
本データにより、次のことがわかる。 ΓZrを20wt％以下添加することにより、垂直磁
気異方性が20％近く上昇する。 ΓCr量が増加するにつれ、異方性磁界Hkが最大
値をとるZr量が低い方へずれている。即ち、
Co_100-xCrxののｘの値によりZr添加の最適量
は変わる。 ΓZrを20wt％以上添加すると結晶配向性が急に
悪化し、垂直磁気異方性も急激に低くなる。 実施例 ２ 電子ビーム蒸発源を三個備え、基板と電子ビー
ム蒸発源の間に高周波を印加するコイルを備えた
イオンプレーテイング装置によりポリイミドテー
プにCo−Cr−Tc3元系メデイアを作製した。 各電子ビーム蒸発源にはそれぞれCo、Cr、Tc
を充填し各電子ビームのパワーをコントロールす
ることにより付着膜の組成を変えることが可能で
ある。成膜速度は約5000Å／secであつた。 実験はCoとCrの蒸発源のパワーの比を三段階
に変更して生成膜のCoとCrの重量比が90：10、
85：15、80：20のものに対してTcのパワーを変
動させて三種の元素の組成を変更した。いずれの
場合においてもTcの量が10重量％を越えるとHk
は急激に低下した。その様子を第２図に示す。○
印はCoとCrの比が90：10、△印はCoとCrの比が
85：15、Ｘ印はCoとCr比が80：20である。 実施例 ３ 対向ターゲツト方式スパツタ装置を用い、ビデ
オ用テープを作製し画像処理を行つた。 第３図に対向ターゲツト方式スパツタ装置の概
略図を示す。Co−Cr2元系ターゲツト１と専用の
直流電源（以下DC電源と記す）２とそれに対向
して設けられたＣ−Cr−Nb3元系ターゲツト３
と専用のDC電源４からなり、この対向したター
ゲツト間に約300ガウスの磁界を発生させ、基板
５がプラズマにさらされないようにベルジヤーの
外側に電磁石６を備えた構成である。基板５は、
ロール方式で巻き取れるように設計してあり、後
方の加熱及び水冷可能な基板ホルダー７及びそれ
と連動したガイド棒によつて上下に可動になつて
いる。 スパツタ条件 ターゲツト１ Co₈₄Cr₁₆合金ターゲツト ターゲツト２（Co₈₄Cr₁₆）₈₆Nb₁₄合金ターゲツト 初期真空度 1.5×10^-7torr アルゴンガス圧 ３×10^-3torr パワー ０〜2.5KW ターゲツト間距離 ５cm ターゲツト基板間距離 ４cm 基板（水冷） 1/2インチ幅 12.5μｍ厚マイラ 膜厚 0.4μｍ この対向ターゲツト方式スパツタ装置は、それ
ぞれの電極に電源を独立に設けるているため、
Co−Cr膜中のNb量を変えるにはそれぞれターゲ
ツトに加えるパワーを変えればよく、パワーを変
えたことによる膜厚分布の変動は、基板ホルダー
及び基板の上下によつて制御した。 第４図にNb量を変えたときの△θ₅₀と、Hkの
変化を示す。Nbが20wt％以下の範囲ではHkが
Nb添加によつて急激に上昇している。ただしNb
が20wt％以上添加されると△θ₅₀が異常に大とな
り結晶性及びその配向性が悪化したと思われる。 第４図は、第２図の傾向と全く同様であり、膜
形成装置及び、基板による差はない。 実施例 ４ カウフマン型イオン源から引き出されたアルゴ
ンイオンビームをターゲツトに照射するイオンビ
ームスパツタ装置を用いガラス基板上にCo−Cr
−Zr3元系メデイアを作制した。 Co−10wt％Cr、Co−15wt％Cr、Co−20wt％
Crの三種のターゲツト上に５mm角で厚さ１mmの
Zrペレツトを載せてイオンビームを照射しスパ
ツタた。Zrペレツトの個数及び配置によりガラ
ス基板上に付着するCo−Cr−Zrの組成が変つた。
いずれのターゲツトを用いた場合でもZrが微量
混入することにより結晶配向性及び垂直異方性磁
界が向上するが、Zrの量が20wt％を超えると結
晶配向性及び垂直異方性磁界のいずれも極端に悪
化した。 実施例 ５ 前記８インチマグネトロンスパツタ装置を用
い、記録再生評価用５インチコロツピーメデイア
を作製した。本スパツタ装置は、３基の８インチ
ターゲツトを備えており、電極１にはCoターゲ
ツト上に膜組成がCo₈₅Zr₁₅（重量％表示）となる
ようにZrペレツトを置いたもの、電極２にはCo
−16wt％Crターゲツト、電極３にはCo−16wt％
Crターゲツト上にNbペレツトを膜組成が
（Co₈₄Cr₁₆）₉₆Nb₄となるように配置した。基板は、
50μｍ厚ポリエチレンテレフタラートを用いた。
一般にPETとか、マイラといわれているもので
あり、耐熱性に乏しいため、DC電源により膜を
形成した。スパツタの順序としては、別々の基板
にC₈₅Zr₁₅膜を0.3μｍ同一条件で形成後、１つの
基板にはCo₈₄Cr₁₆膜を0.6μｍ、別の基板には
（Co₈₄Cr₁₆）₉₆Nb₄膜を0.6μｍ作製した。後でメデ
イアにソリがないように反対面にも同一条件で膜
を形成した。 スパツタ条件 初期真空度 ＜３×10^-7torr アルゴン圧力 ３×10^-3torr パワー 0.4A 240V スパツタ時間 ΓCoZr …10min ΓCo−Cr、Co−Cr−Nb …20min ターゲツト−基板間距離 50mm 基板 50μｍマイラ（Dupont製PET） 第５図に、本実施例によつて作製したメデイア
の構成を示す。メデイアＡは、50μｍマイラ８の
両面に0.3μｍ厚のCo₈₅Zr₁₅アモルフアス軟磁性膜
９と0.6μｍ厚のCo₈₆Cr₁₆垂直磁化膜１０を形成し
たものであり、メデイアＢは、50μｍマイラ８の
両面に0.3μｍ厚のCo₈₅Zr₁₅アモルフアス軟磁性膜
９と0.6μｍ（Co₈₄Cr₁₆）₉₆Nb₄垂直磁化膜１１を形
成したものである。第４表にそれぞれの膜の特性
を示す。 ただし、Co₈₄Cr₁₆膜とと（Co₈₄Cr₁₆）₉₆Nb₄膜
は、下層のCoZrアモルフアス膜をエツチング除
去したものの特性である。

【表】 以上の様な磁気特性を示す膜から構成されたメ
デイアＡとメデイアＢを、1.3μｍ厚パーマロイ種
磁極−補助磁極タイプヘツドで記録再生したとき
の記録密度特性を第６図に示す。 第６図は両対数グラフ上でプロツトしてある。
縦軸は相対出力、横軸は記録密度を（KFRPI）
の単位で記してある。同図からメデイアＢの方が
セカンドピーク、サードピークの出力がかなり大
きくなつている。このことは、CoCr膜にNbを添
加したCoCrNb三元系垂直磁化膜が、実用上にお
いてもCoCr二元系膜よりも優れており、
100KFRPI以上の超高密度磁気記録を十分可能な
らしめうる。 実施例 ６ ８インチターゲツトを有するマグネトロンスパ
ツタ装置を用い、５インチのアルマイト処理した
アルミデイスク上に、非磁性アモルフアス
Co₅₀Ta₅₀（重量％）を0.5μｍ形成させ、デイスク
ＣにはCo₈₄Cr₁₆を0.3μｍ、デイスクＤには
（Co₈₄Cr₁₆）₉₆Tc₄を0.3μｍ作製した。 構成図は、第７図に示した。上記２種デイスク
の磁気特性を第５表に示す。

【表】 0.5μｍ非磁性アモルフアスCo₅₀Ta₅₀を下層に設
けたのは、アルマイト処理したデイスク表面の粗
さを緩和させることと、その上のco₈₄Cr₁₆と
（Co₈₄Cr₁₆）₉₅Tc₅の磁気特性を上昇させるためで
ある。 上記２種のデイスクを用い、５インチウインチ
エスターデイスクドライブで記録再生を行つた。
浮上量を小さくするため、標準の3600rpmから
1000rpmに落とした。浮上量は、0.2μｍ程度であ
る。磁気ヘツドは、標準のMn−Zr−フエライト
で、ギヤツプは1μｍであつた。デイスクＣとデ
イスクＤを用いた場合の記録密度特性を第８図に
示す縦軸は相対出力、横軸は記録密度（単位は
KFRPI）である。Tcを４％添加したデイスクＤ
は、デイスクＣに較べ、セカンドピーク値で倍の
出力を得ている。 なお、本発明は前記実施例に制約されない。
Co−cr−Zr、Co−Cr−Nb、Co−Cr−Tc等の３
元合金を作製しうるスパツタ以外の他の手段、例
えば、電子ビーム蒸着、メツキ、ロール法等でも
よい。また、実施例２では対向ターゲツト方式の
改良装置を用いた例を挙げたが、Co−Cr−Tc3
元合金で最良の垂直磁気異方性を有する成分組成
が決定されれば、対向する二個のターゲツトとも
に同一３元材質を用い、同一の直流もしくは高周
波電源を使用する方式でもよい。また、実施例１
及び実施例３は基板を水冷しているが基板加熱を
行なうとCo−Cr2元金膜は例えばHk＝6800と高
くなるがZr、Nb、Tc添加により、Hk＝7800〜
8500と更に高くなる。 以上説明したように、本発明の垂直磁気記録媒
体は、コバルト−クロムを主成分とす磁性膜を有
する垂直磁気記録媒体において、前記磁性膜は、
クロムを30wt％以下含有し、かつ、ジルコニウ
ム、ニオビウム又はテクネチウムのうち少なくと
も一種を20wt％以下含有してなることを特徴と
するから、磁気異方性が著しく改善され、記録密
度特性を大幅に改善した超高密度な磁気記録媒体
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の効果を説明する図である。第
２図は実施例２を説明するためのもので、Tc添
加量に対する異方性磁界Hkの変化を示す図。第
３図及び第４図は、実施例３を説明するためのも
ので、それぞれ装置の構成図、Nb量に対する膜
特性の変化を示したもの。第５図、第６図は、実
施例５を説明するためのもので、メデイアの構成
図及びそれぞれのメデイアの記録密度特性を示す
図。第７図、第８図は、実施例６を説明するため
のもので、磁気デイスクの構成図及びそれぞれの
磁気デイスクの記録密度特性を示す図である。 １……CoCr合金ターゲツト、２……直流電源、
３……CoCrNb合金ターゲツト、４……直流電
源、５……基板、６……電磁石、７……基板ホル
ダー、８……マイラ（50μｍ）、９……CoZr膜
（0.3μｍ）、１０……CoCr膜（0.6μｍ）、１１……
CoCrNb膜（0.6μｍ）、１２……アルミデイスク
（1.9mm）、１３……アルマイト、１４……CoTa膜
（0.5μｍ）、１５……CaCr膜あるいはCoCrTc膜
（0.3μｍ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コバルト−クロムを主成分とする磁性膜を有
   する垂直磁気記録媒体において、 前記磁性膜は、クロムを30wt％以下含有し、
   かつ、ジルコニウム、ニオビウム又はテクネチウ
   ムのうち少なくとも一種を20wt％以下含有して
   なることを特徴とする垂直磁気記録媒体。