JPH05274644A

JPH05274644A - 磁気記録媒体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05274644A
Application number: JP5007830A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Oka; 正裕岡; Fumiaki Yokoyama; 文明横山
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Current assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1992-01-29
Filing date: 1993-01-20
Publication date: 1993-10-22
Also published as: US5494722A

Abstract

(57)【要約】【目的】高保磁力を有し、しかも同じ大きさの保磁力
を有する従来の磁気記録媒体に比べ、電磁変換特性が著
しく改善され、高保磁力の効果が十分得られる磁気記録
媒体及びその製造方法を提供する。【構成】非磁性基板上に、Ｃｒ系非磁性下地層を介し
て、Ｃｏを主成分とし、Ｎｉ４０原子％以下、Ｂ８原子
％以下、Ｃｒ２６原子％以下及びＴａ１０原子％以下を
含有するＣｏ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｂ−Ｔａ系合金磁性層を形
成した磁気記録媒体。非磁性基板に負のバイアス電圧を
印加した状態でＣｏ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｂ−Ｔａ系合金磁性
層をスパッタ成膜する。【効果】特定の元素組成のＣｏ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｂ−Ｔ
ａ系磁性層によれば、高保磁力でしかも電磁変換特性に
優れた磁気記録媒体が得られる。Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｂ
−Ｔａ系磁性層を、基板に負のバイアス電圧を印加した
状態でスパッタ成膜により形成することにより、得られ
る磁気記録媒体の保磁力は著しく高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気記録媒体及びその製
造方法に係り、特に、磁気ディスク装置、フロッピーデ
ィスク装置、磁気テープ装置等の磁気記録装置に用いら
れる磁気記録媒体であって、その磁気特性が著しく向上
された磁気記録媒体及びその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスク装置、フロッピーデ
ィスク装置、磁気テープ装置等の磁気記録装置の適用範
囲は著しく増大され、その重要性が増すと共に、これら
の装置に用いられる磁気記録媒体について、その記録密
度の著しい向上が図られつつある。

【０００３】これらの磁気記録媒体については、今後更
に高記録密度化を達成することが要求されており、その
ために、磁気記録層の高保磁力化と高信号対雑音比（Ｓ
Ｎ比）を達成することが必要とされている。ところで、
線記録密度、出力、及びＳＮ比と、磁気記録媒体の特性
との間には、およそ次のような関係があることが解明さ
れている。

【０００４】（線記録密度） ∝ （Ｈｃ／Ｂｒ・ｔ）（出力） ∝ （Ｂｒ／ｔ・Ｈｃ）（ＳＮ比） ∝ （Ｈｃ／Ｂｒ・ｔ）ここで、Ｈｃは保磁力、Ｂｒは残留磁束密度、ｔは膜厚
を表す。また、記号∝は左辺の特性が右辺の値と比例す
ることを示している。

【０００５】従って、高記録密度の磁気記録媒体の設計
においては、必要とされる出力を損なわない範囲にＢｒ
・ｔを維持して、保磁力Ｈｃを大きくすることが必要と
なる。しかして、近年、高記録密度化の観点から、金属
薄膜型の磁気記録媒体が、磁性粉及びバインダー樹脂か
らなる磁性塗料を塗布して磁性層を形成してなる塗布型
磁気記録媒体に代わって用いられ始めている。この金属
薄膜型の磁気記録媒体は、非磁性基板上に無電解めっ
き、電気めっき、スパッタ、蒸着等の方法により磁性層
が成膜されてなり、その磁性層組成としては、Ｃｏ（コ
バルト）−Ｐ（リン）、Ｃｏ−Ｎｉ（ニッケル）−Ｐ、
Ｃｏ−Ｎｉ（ニッケル）−Ｃｒ（クロム）、Ｃｏ−Ｎｉ
−Ｐｔ（プラチナ）、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ（タンタル）合
金等が実用化されている。

【０００６】このような金属薄膜型の磁気記録媒体にお
いて、最近、スパッタ成膜法による磁性層成膜中に、基
板に負のバイアス電圧を印加することにより、高保磁力
が得られることが報告されている（昭和６３年第３５回
応用物理学関係連合講演会資料２９ａ−Ｃ−９、−１０
及び電子通信学会電子部品材料研究会資料ＣＰＭ８８−
９２、特開昭５７−３４３２４号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一方、Ｃｒを１〜１７
原子％含むＣｏ−Ｃｒ系媒体にＰｔを添加することによ
り、２０００Ｏｅを超える保磁力が得られることが知ら
れている（特開昭５９−８８８０６）。また、Ｃｏ−Ｃ
ｒ−Ｔａ系にＰｔを添加すると高保磁力媒体が得られる
ことは特開平１−２５６０１７より公知である。

【０００８】これらのＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系及びＣｏ−Ｃ
ｒ−Ｔａ−Ｐｔ系磁性層を成膜した磁気記録媒体は、十
分高い保持力を比較的容易に得ることができるが、高価
なＰｔを用いているため実用的でない。また、特開昭６
３−１８６０７には、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂ（ホウ素）及び遷
移金属からなる合金磁性層を形成してなる磁気記録媒体
が報告されている。さらに、Ｎｉ４０原子％以下、Ｂ８
原子％以下を含有するＣｏ−Ｃｒ系合金磁性層を形成し
てなる磁気記録媒体を、該磁性層の形成にあたり、非磁
性基板に負のバイアス電圧を印加した状態でスパッタ法
により成膜することにより製造すると、保磁力の増加が
認められることは特開平３−４９０２１で公知である。

【０００９】しかしながら、上記特開昭６３−１８６０
７および特開平３−４９０２１の磁気記録媒体では十分
な保持力が得られていない。これら公知の磁気記録媒体
のうちＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ系磁性層を成膜した磁気記録媒
体は、優れたＳＮ比を示すことから、磁気記録媒体とし
て広く使用されているが、高い保持力を得ることが困難
であるという欠点がある。

【００１０】一方、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ磁性層を成
膜した磁気記録媒体では、電磁変換特性を測定すると、
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ系等のような比較的保持力の低い磁気
記録媒体と比べても、媒体ノイズが高く、保持力増加の
効果がＳＮ比に十分反映しているとはいえず、その改善
が望まれている。本発明は上記従来の問題点を解決し、
高保磁力を有し、しかも同じ大きさの保持力を有する従
来の磁気記録媒体に比べ、電磁変換特性が著しく改善さ
れ、高保磁力の効果が十分得られる磁気記録媒体及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の磁気記録媒体
は、非磁性基板上に、Ｃｒを主成分とする非磁性下地層
を介してＣｏ−Ｃｒ系合金磁性層を形成してなる磁気記
録媒体において、Ｃｏ−Ｃｒ系合金磁性層がＣｏを主成
分とし、Ｎｉを４０原子％以下、Ｂを８原子％以下、Ｃ
ｒを２６原子％以下及びＴａを１０原子％以下含有する
ことを特徴とする。

【００１２】請求項２の磁気記録媒体の製造方法は、Ｃ
ｒを主成分とする非磁性下地層及びＣｏ−Ｃｒ系合金磁
性層をスパッタ法により順次形成する磁気記録媒体の製
造方法において、プラズマ電位に対して非磁性基板側の
電位が相対的に低くなるようなバイアス電圧を印加した
状態で、Ｃｏを主成分とし、Ｎｉを４０原子％以下、Ｂ
を８原子％以下、Ｃｒを２６原子％以下及びＴａを１０
原子％以下含むＣｏ−Ｃｒ系合金磁性膜を成膜すること
を特徴とする。

【００１３】なお、本発明の方法において、プラズマ電
位に対して非磁性基板側の電位が相対的に低くなるよう
なバイアス電位を印加した状態とは、必ずしも接地電位
に対して基板バイアス電位を負にすることに限られず、
基板は接地電位のままとし、スパッタのプラズマ電位を
接地電位よりも高くすることにより、基板をプラズマ電
位に対して相対的に低い電位としても良い。

【００１４】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明において、非磁性基板としては特に制限はなく、通
常、無電解めっき法により形成したＮｉ−Ｐ層を設けた
アルミニウム合金板が用いられるが、その他、銅、チタ
ン等の金属基板、ガラス基板、セラミック基板、炭素基
板、Ｓｉ基板又は各種樹脂基板等を用いることもでき
る。

【００１５】ただし、基板が非導電性基板の場合は、磁
性層成膜時のバイアス電位印加方式を交流としたり、基
板は接地電位のままスパッタ時のプラズマポテンシャル
を高めるような装置的な工夫が必要である。このような
非磁性基板上に形成するＣｒを主成分とする非磁性下地
層（以下、「Ｃｒ系下地層」と称することがある。）
は、通常、その膜厚が１００Å以上、好ましくは３００
Å以上あれば良い。Ｃｒ系下地層の膜厚の上限は特に制
限はないが、生産性及び保磁力以外の磁気特性、例えば
角形性を考慮すれば、実用的には３０００Å以下が好ま
しい。

【００１６】即ち、一般に、基板に磁性層を成膜する場
合、磁性層の保磁力を増加させるためにＣｒ系下地層の
膜厚を１５００〜３０００Å程度にする必要があるが、
磁性層の好ましい成膜法として後述する、プラズマ電位
に対して非磁性基板側の電位が相対的に低くなるような
バイアス電位を印加しながらスパッタ成膜する方法にお
いては、Ｃｒ系下地層の膜厚は磁性層の磁化容易軸を面
内に配向させるのに十分な膜厚であれば良く、Ｃｒ系下
地層が薄くても高い保磁力を容易に得ることができる。

【００１７】なお、このＣｒ下地層はＣｒを主体とする
ものであれば良く、Ｃｒの結晶性を損なわない限りＣｒ
以外の元素、例えばアルミニウム、銅、ケイ素等を数原
子％含んでいても良い。Ｃｒ下地層を形成するスパッタ
条件としては特に制限はなく、通常のＣｒ下地層が形成
されるスパッタ条件を採用することができる。基板バイ
アス電位は印加しても印加しなくても良いが、印加した
場合は磁気特性が多少向上する。

【００１８】本発明において、このようなＣｒ系下地層
上に形成する合金磁性層は、Ｃｏを主成分としてＮｉを
４０原子％以下、好ましくは１０〜３５原子％、Ｂを８
原子％以下、好ましくは０．００５〜８．０原子％、更
に好ましくは１〜４原子％、Ｃｒを２６原子％以下、好
ましくは５〜２６原子％、更に好ましくは６〜１０原子
％、Ｔａを１０原子％以下、好ましくは０．００５〜６
原子％、更に好ましくは２〜５原子％含有するＣｏ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ−Ｂ−Ｔａ系磁性膜である。

【００１９】この磁性層組成において、Ｎｉの含有量が
４０原子％までは、その含有量が多くなる程、得られる
磁気記録媒体の保磁力は増加する傾向にあるが、４０原
子％を超えると保磁力の低下が認められる。Ｂも保磁力
の増加に有効であるが、その含有量が８原子％を超える
と保磁力増加効果がなくなる。Ｃｒの含有量が２６原子
％を超えると、得られる磁気記録媒体の飽和磁束密度が
小さくなり、あまり実用的でなく、６原子％未満では保
磁力増加効果が小さい。Ｔａは含有量が微量でも得られ
る磁気記録媒体の保磁力の増加、ＳＮ比の向上が認めら
れるが、含有量が５原子％を超えると保磁力が飽和し始
める。更に、Ｔａの含有量が１０原子％を超えると磁気
記録媒体の飽和磁束密度が小さくなり、実用性を失う。
従って、Ｔａの含有量は１０原子％以下が望ましく、ま
た必要な効果の得られる範囲内でできるだけ少ない方が
良い。

【００２０】本発明の合金磁性層は、高クロム濃度領域
によって低クロム濃度領域が区画化された偏析構造をし
ており、その区画化された低クロム濃度領域の径が１０
〜５００Åの範囲であり、かつ、区画化された低クロム
濃度領域の個数が６００〜１００，０００個／μｍ²の
偏析構造である。本発明において、このような磁性層の
膜厚は、磁気記録媒体として要求される特性により適宜
決定すれば良く、特に制限されないが、通常の場合、３
００〜１５００Å、好ましくは２００〜８００Åとする
のがよい。

【００２１】なお、磁性層の成膜をアルゴン雰囲気にて
実施した場合、後述のように基板に負のバイアス電圧を
印加しながらスパッタ成膜を行うと、バイアス効果によ
り不可避的に磁性層中にアルゴンが混入される。その量
は約０．２〜１．５原子％程度と、基板にバイアス電位
を印加しない通常のスパッタ成膜の場合よりも多い。こ
のような本発明の磁気記録媒体は、スパッタ法により非
磁性基板上にＣｒ系下地層及びＣｏ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｂ−
Ｔａ系磁性層を成膜することにより容易に製造される。

【００２２】ここで、スパッタ法は、直流マグネトロン
スパッタ法、高周波マグネトロンスパッタ法のいずれで
も良いが、基板が非導電性基板の場合には高周波マグネ
トロンスパッタ法が好ましい。また、本発明のＣｏ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ−Ｂ−Ｔａ系合金磁性層は、プラズマ電位に対
して非磁性基板側の電位が相対的に低くなるようなバイ
アス電位を印加した状態でスパッタ法により成膜するこ
とが、得られる磁気記録媒体の保持力が著しく高められ
るという点で好ましい。

【００２３】このような本発明の方法において、スパッ
タ法による磁性層の成膜に際し、得られる磁気記録媒体
の保磁力は、成膜時に基板に印加する負のバイアス電位
の影響を顕著に受ける。高周波スパッタリング法を用い
た場合、負の基板バイアス電位が−４０Ｖを超えると得
られる磁気記録媒体の保磁力が著しく増加する。ただ
し、負の基板バイアス電位が大き過ぎると、成膜された
磁性層の再スパッタリングが多くなると共に磁気特性も
低下するため、負の基板バイアス電位は約−４０〜−２
５０Ｖとするのが好ましい。

【００２４】一方、直流スパッタリング法を用いた場合
は、負の基板バイアス電位は約−４０〜−５００Ｖが好
ましい範囲である。また、非磁性基板は接地電位のま
ま、プラズマ電位を接地電位より高くする方法による場
合には、ターゲット近傍に中間電極を設け、該中間電極
に非磁性基板ならびにスパッタ装置本体の接地部に対し
て、例えば１０００Ｖ以下、中でも５０〜５００Ｖの正
の電位を印加するのが好ましい。

【００２５】なお、スパッタ法による成膜時のプラズマ
電位及びバイアス電位印加効果は、スパッタ装置の寸
法、形状等の幾何学的影響を受けるので、基板バイアス
電位値は絶対的な値ではなく、装置により最適範囲は異
なる。本発明の方法において、得られる磁気記録媒体の
保磁力は、スパッタ成膜時の非磁性基板温度の影響を顕
著に受ける。基板温度が１５０℃以上になると著しい保
磁力の増加が認められ、１０００Ｏｅを超える高保磁力
が得られる。従って、成膜時の基板温度としては、１５
０℃以上であることが望ましい。なお、成膜時の基板温
度の上限に関しては一概に規定することは困難である
が、例えば、無電解Ｎｉ−Ｐめっきを施したアルミニウ
ム合金基板の場合には、表面平滑性の維持及びＮｉ−Ｐ
めっきの磁化防止のため、通常は、３００℃以下とする
のが好ましい。

【００２６】また、スパッタ成膜時の圧力は、高真空の
方が、原子、イオン等の平均自由行程が増すため好まし
いが、１×１０^-3Ｔｏｒｒを超える高真空においては、
通常のスパッタ装置では安定したプラズマ状態が維持し
難いため、実用的な範囲としては、１×１０^-3〜２０×
１０^-3Ｔｏｒｒが好ましい。このような本発明の方法に
より得られる本発明の磁気記録媒体は、磁性層の上に更
に必要に応じて炭素等の保護層及び／又は適宜の潤滑剤
よりなる潤滑層等を形成してなるものであっても良い。

【００２７】

【作用】本発明に係る特定の元素組成のＣｏ−Ｃｒ−Ｎ
ｉ−Ｂ−Ｔａ系磁性層によれば、高保磁力でしかも電磁
変換特性に優れた磁気記録媒体が得られる。

【００２８】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。実施例１〜４，比較例１〜５内径２５ｍｍ、外径９５ｍｍのアルミニウム合金ディス
ク基板表面に、無電解めっきにより非磁性Ｎｉ−Ｐ層を
２５μｍ厚さに成膜し、その表面を鏡面研磨してＲａ
（中心線平均粗さ）２０〜３０Åに仕上げた。この非磁
性基板を高周波（１３．５６ＭＨｚ）マグネトロンスパ
ッタ装置に挿着し、１×１０^-6Ｔｏｒｒまで真空排気し
た後、基板温度を２５０℃まで昇温し、アルゴン分圧５
×１０^-3Ｔｏｒｒにて、基板に直流−１００Ｖのバイア
ス電圧を印加しながら、Ｃｒ下地層を約１０００Åの厚
さに成膜した。そして引続き、Ｃｏ５９．５原子％−Ｃ
ｒ７．５原子％−Ｎｉ３０原子％−Ｂ３原子％の組成の
ターゲットにＴａチップを数枚のせたターゲットを用い
て直流−１００Ｖの基板バイアス電圧を印加しながら成
膜を行って表１のＩに示す組成の磁性層を形成すること
により、残留磁化量Ｂｒ・ｔが２００〜６００ｇａｕｓ
ｓ・μｍの範囲の試料を作製した（実施例１〜４）。

【００２９】また、ターゲット上のＴａチップをすべて
撤去してＣｏ６２．５原子％−Ｃｒ７．５原子％−Ｎｉ
３０原子％−Ｂ３原子％の組成のターゲットのみを用い
て表１のＩＩに示す組成の磁性層を形成したこと以外
は、上記と全く同じ条件で試料を作製した（比較例１〜
４）。さらに、Ｃｏ６５原子％−Ｎｉ３０原子％−Ｂ３
原子％−Ｔａ２原子％の組成のターゲットを用いて磁性
層を形成したこと以外は、比較例１〜４と同じ条件で試
料を作製した（比較例５）。

【００３０】こうして得られた各磁気記録媒体の保磁力
Ｈｃを測定し、結果をその残留磁化の関数として第１図
に示した。また、各磁気記録媒体の残留磁化量と保磁力
を表２に示した。なお、保磁力Ｈｃの測定は、試料振動
式磁力計で行い、また、磁性層の膜組成の分析は、化学
分析で行った。

【００３１】表２及び第１図より、ＴａおよびＣｒの添
加により保磁力が１００〜２００Ｏｅ上昇したことが認
められる。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】実施例５〜１０，比較例６〜９実施例１〜４及び比較例１〜４とそれぞれ同様にして、
組成Ｉ又は組成ＩＩの磁性層を形成して製造した各磁気
記録媒体について、各々、磁性層上に、更に、厚さ２８
０ÅのＣ（炭素）保護膜をスパッタリング法で成膜し、
その上にＦ（弗素）系の潤滑剤を約２０Å厚さに塗布し
た。得られた各磁気ディスクについて電磁変換特性を測
定した。

【００３４】なお、測定はハードディスク用両ＭＩＧ
（メタル−イン−ギャップ）ヘッドを用いて行った。使
用したヘッドの仕様を表３に示す。また、測定の条件を
表４に示す。

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】結果を表５に示す。また、第２図に再生出
力と、磁気記録媒体の信号／雑音比（ＳＮ比）との関係
を、第３図に再生出力に対する各磁気記録媒体の媒体ノ
イズの関係を、また、第４図に再生出力と出力が半減す
る書き込み周波数（Ｄ５０）との関係をそれぞれ示し
た。

【００３８】第２図より、明らかにＴａを添加した磁気
記録媒体の方がＳＮ特性に優れている。また、第３図よ
り、Ｔａの添加によって媒体ノイズが大幅に低減されて
いることが明らかである。更に、第４図より、Ｄ５０に
おいてもＴａを添加した磁気記録媒体の方が優れた特性
を示していることが認められる。

【００３９】

【表５】

【００４０】実施例１１〜１４，比較例１０〜１３スパッタ装置として直流マグネトロンスパッタ装置を用
い、基板バイアス電圧を−２００Ｖとしたこと以外は実
施例５〜１０及び比較例６〜９と同様にして組成Ｉ又は
組成ＩＩの磁性層を形成し、得られた磁気記録媒体につ
いて、各特性の測定を行った。その結果を表６及び第５
図、第６図に示す。

【００４１】第５図より、直流スパッタリング法で成膜
した場合にもＴａ添加による保磁力の増加が認められ
た。また、第６図より明らかなように、直流スパッタリ
ング法で成膜した場合にもＴａ添加によりＳＮ比が改善
された。

【００４２】

【表６】

【００４３】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の磁気記録媒
体及びその製造方法によれば、著しく高い保磁力を有
し、かつ、著しく優れた電磁変換特性を示し、高密度記
録に極めて適した磁気記録媒体が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は実施例１〜４及び比較例１〜４で得ら
れた、残留磁化量と保磁力との関係を示すグラフであ
る。

【図２】第２図は実施例５〜１０及び比較例６〜９で得
られた、再生出力とＳＮ比との関係を示すグラフであ
る。

【図３】第３図は実施例５〜１０及び比較例６〜９で得
られた、再生出力と媒体ノイズとの関係を示すグラフで
ある。

【図４】第４図は実施例５〜１０及び比較例６，７，９
で得られた、再生出力とＤ５０との関係を示すグラフで
ある。

【図５】第５図は実施例１１〜１３及び比較例１０〜１
３で得られた、残留磁化量と保磁力との関係を示すグラ
フである。

【図６】第６図は実施例１１〜１４及び比較例１０〜１
３で得られた、再生出力とＳＮ比との関係を示すグラフ
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性基板上に、クロムを主成分とする
非磁性下地層を介してコバルト−クロム系合金磁性層を
形成してなる磁気記録媒体において、該コバルト−クロ
ム系合金磁性層がコバルトを主成分とし、ニッケルを４
０原子％以下、ホウ素を８原子％以下、クロムを２６原
子％以下及びタンタルを１０原子％以下含有することを
特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】非磁性基板上に、クロムを主成分とする
非磁性下地層及びコバルト−クロム系合金磁性層をスパ
ッタ法により順次形成する磁気記録媒体の製造方法にお
いて、プラズマ電位に対して、該非磁性基板側の電位が
相対的に低くなるようなバイアス電圧を印加した状態
で、コバルトを主成分とし、ニッケルを４０原子％以
下、ホウ素を８原子％以下、クロムを２６原子％以下及
びタンタルを１０原子％以下含むコバルト−クロム系合
金磁性膜を成膜することを特徴とする磁気記録媒体の製
造方法。