JPH0582653B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕 本発明は垂直磁気記録方式に好適な磁気記録媒
体に係り、特に垂直磁化膜の磁気異方性を改善し
た高性能な垂直磁気記録媒体に関する。 〔発明の背景〕 垂直磁気記録方式は、磁気記録媒体膜面に対し
て垂直方向に記録を行なうものであつて、高密度
記録の際の各ビツト内の反磁界が小さいために記
録密度を上げるのに適した方式である。この目的
のために使用される磁気記録媒体としては、Co
−Cr、Co−Ｖ、Co−Mo、Co−Ｗ、Co−Re、
Co−Ru、Co−Ｏ、Co−Cr−Rh、Co−Cr−Ru、
Co−Ni−Ｏ膜などのCo基合金膜がある。これら
のCo基合金膜はｈ・ｃ・ｐ（稠密六方格子）構造
を持ち、薄膜を構成する微結晶粒がＣ軸配向し易
いという特徴を持つ。そして、磁気記録特性を上
げるためには、これら薄膜のＣ軸配向度を上げる
ことが必要である。また、IEEE Trans.
Magnetics、MAG−15、1456（1979）における
Iwasakaらの“Perpendicular Magnetic
Recording with ａ Composit Anisotropy
Film”と題する文献において論じられているよ
うに、磁気記録の感度を上げるためにはCo基合
金膜の下部にパーマロイなどの軟磁性材料からな
る薄膜層を設けることが有効である。 現在用いられている垂直磁気記録媒体は、ポリ
イミド、ポリエチレンテレフタレート等のプラス
チツクフイルム類、あるいはAl、ガラス板など
の非磁性基板上にパーマロイ等の軟磁性薄膜を介
して、前記Co基合金膜を付着せしめたものであ
る。しかし、軟磁性薄膜を下層に設けたCo基合
金膜のＣ軸配向度は、非磁性基板上に直接付着し
たCo基合金膜のＣ軸配向度より一般的に悪い。
ｆ・ｃ・ｃ（面心立方格子）結晶構造を持つパー
マロイ等の軟磁性層が（111）面内配向しておか
れば、その上に付着するCo基合金膜のＣ軸配向
も良いことが知られているが、実際の軟磁性金属
薄膜の（111）面内配向性はそれ程良くないため、
前記のようにCo基合金膜のＣ軸配向度が悪化す
るという問題点がある。この問題に対し、上板ら
は昭和56年度電子通信学会半導体・材料部門全国
大会の講演予稿集p508の「垂直磁気記録用二層
膜媒体」と題する予稿の中で述べているように、
パーマロイ薄膜とCo−Cr磁性薄膜との間に、
SiO₂膜を設けてCo−Cr磁性膜のＣ軸配向度を改
善する方法を提案している。しかし、SiO₂膜の
部分で磁束流が乱れ易く、磁気記録再生時のＳ／
Ｎ（Signal／Noise）比が若干低下する原因とな
つている。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を
解消し、垂直磁気記録材料であるCo基合金薄膜
の垂直磁気異方性を向上させるために、その下地
材料として用いる軟質磁性材料の（111）面内配
向度を上げるに有効なSi、Ge系薄膜を基板材料
上に形成せしめて、ヘテロエピタキシー
（Hetero Epitaxy）効果によつて、記録媒体を構
成するCo基合金薄膜のｈ・ｃ・ｐ構造を持つ微
結晶粒のＣ軸配向度を上げて、垂直磁気記録特性
を改善をはかつた垂直磁気記録媒体を提供するこ
とにある。 〔発明の概要〕 本発明者らは、パーマロイ（Fe−80％wtNi）
の結晶構造はｆ・ｃ・ｃであり（111）面の原子
配列は、ｈ・ｃ・ｐ構造を持つCo基合金の
（002）面の原子配列と同様である。さらに、パー
マロイの（111）面上における原子間距離は2.50
Åであり、ｈ・ｃ・ｐ構造のCo基合金の（002）
面上の原子間距離の2.49Åと非常に近い。このた
めCo基合金薄膜は下地のパーマロイの（111）面
上にエピタキシヤル成長し易い。したがつて、
Co基合金薄膜のＣ軸配向度を上げるためには、
下地のパーマロイ薄膜の（111）面が基板表面と
平行、すなわち＜111＞配向させればよい。薄膜
の成長は、その薄膜が付着すべき基板の表面状態
に大きく左右されるものであり、パーマロイ薄膜
＜111＞配向させるためには、基板の表面状態を
制御することが必要であるという結晶学的な知見
に基づいて本発明を完成するに至つた。 そして本発明者らは、プラスチツクやガラス、
Al等の非磁性基板の表面に、まず非常に薄い非
磁性材料の中間層膜を形成し、ついでパーマロイ
薄膜を形成して、その＜111＞配向度を調べた。
薄い非磁性材料の中間層薄膜を形成する目的は、
パーマロイが＜111＞配向し易い下地表面状態を
実現することにある。 さらに本発明者らは、各種の非磁性材料につい
て検討した結果、Si、Geもしくはその合金から
なる薄膜を、蒸着法、高周波スパツタ法あるいは
イオンビームスパツタ法などの方法によつて形成
した後、上記と同じ方法によつてパーマロイ薄膜
を付着させると、パーマロイ薄膜の＜111＞配向
度が著しく改善されることを見い出した。そし
て、Si、Geもしくはその合金薄膜からなる中間
層を付着した場合のパーマロイ薄膜のＣ軸配向度
は、基板の種類によらず、ほぼ一定の値になる傾
向が見られた。この傾向は上記の蒸着法、高周波
スパツタ法、イオンビームスパツタ法のいずれの
方法でも認められた。 本発明のSi、Geもしくはその合金薄膜の構造
をＸ線回折法で調べた結果、いずれも非晶質的で
あつた。このSi、Geもしくはその合金薄膜の構
造であるが、薄膜の内部構造は非晶質であること
が望ましいが、薄膜の表面が少し結晶化していて
も本発明の目的を充分に達成することができる。
そしてSi、Geはダイヤモンド構造を持ち、４面
体配位を示し、最隣接原子間距離はそれぞれ2.35
Å、2.45Åである。非晶質Si、非晶質GeのＸ線動
径分布関数法による研修によれば、非晶質中でも
４面体配位は保たれていることが知られている。
すなわち、非晶質のSi、Geもしくはその合金薄
膜の表面の最隣接原子間距離はバルクの値にほぼ
等しい考えられる。235〜2.45Åの値はパーマロ
イの（111）面の最隣接原子間距離に近いため、＜
111＞配高のパーマロイ膜が成長したものと解釈
できる。＜111＞配高したパーマロイ薄膜上にCo
−Crなどの垂直磁化膜であるCo基合金薄膜を成
長させた場合、Ｃ軸配向性の良い薄膜が得られ
た。 なお、Si、Geもしくはその合金薄膜の膜厚が
100Å未満のときは基板材料の影響の除去が不十
分となるので、100Å以上にすることが必要であ
る。また、パーマロイ薄膜の＜111＞配向度の改
善効果は膜厚が1μmを越えても同じであるが、薄
膜形成のための時間が長くなつたり、あるいは基
板材料であるプラスチツクフイルム上に薄膜を形
成する場合などでは薄膜にクラツクが生じ易くな
るので、膜厚は1μｍ以下が好ましく、実用的に
いつて、さらに好ましい中間層であるSi、Geも
しくはその合金薄膜の膜厚の範囲は150〜3000Å
である。 そして、基板材料上に形成するSi、Ge系中間
層薄膜の材料は、SiまたはGeもしくはSi−Ge系
合金であり、特にその組成比を制限するものでは
なく、上記のSiまたはGeもしくはSi−Ge系合金
を主成分として、さらに他の元素、例えばＢ、
Sn、Ti、Zr等を含有させてもよい。これら合金
成分の添加量はSiまたはGeもしくはSi−Ge合金
に合金元素が均一に溶解し得る範囲が望ましく、
添加合金元素の種類によつて上限は多少異なるが
通常20at％以下である。 また、Si、Ge系中間層の上部に形成する軟磁
性薄膜の材質としては、パーマロイ（Fe−80wt
％Ni）に限られることなく、ｆ・ｃ・ｃ結晶溝
を持つ材料ならいずれで同等の効果があり、Fe、
CoあるいはNiをベースとした合金材料でよく、
例えばFe−Si系、Co−Zr−Mo系、Ni−Fe系、
Co−Nb−Mo系、Ni−Fe−Cu系あるいはNi−
Mo系の合金等をあげることができる。 〔発明の実施例〕 以下に、本発明の一実施例をあげ、さらに本発
明を詳細に説明する。 実施例 １ 直径５インチのAl基板を用いて、第１図に示
す断面構造の薄膜層をもつ本発明による垂直磁気
記録媒体を次の手順で作製した。まず、高周波ス
パツタ装置を用いて、基板１の温度150℃、Ar圧
力3milli−Torr、スパツタの高周波出力4W／cm²
の条件でSi中間層２を基板１上に500Å付着した。
ついで、軟磁性材料であるパーマロイ（Fe−
80wt％Ni）を、Ar圧力milli−Torr、スパツタ
の高周波出力4W／cm²の条件下で中間層２上に、
軟磁性薄膜層（下地層）３を5000Åの膜厚で形成
し、さらにその上にCo−18wt％Crを、Ar圧力
3milli−Torr、高周波出力8W／cm²で、垂直磁化
膜であるCo基合金薄膜層４で3000Åの膜厚で付
着せしめた。 以下、上記と同様の条件で、Si中間層２の代り
に、Ge、Si−20wt％Ge、Si−40wt％Ge、Si−
60wt％Ge、Si−80wt％Geを用いて、第１図に示
す断面構造の薄膜層をもつ記録媒体を作製した。
なお、本発明に対する比較例として上記同様の条
件で、中間層２を省いた記録媒体を作製した。 第１表に、上記実施例１によつて作製した薄膜
層であるパーマロイ薄膜の＜111＞配向度〔Δθ₅₀
（度）〕と、Co−Cr薄膜のＣ軸配向度〔Δθ₅₀（度）〕
との比較を示す。薄膜の配向度は、Ｘ線回折線の
ロツキング曲線の半値幅Δθ₅₀（度）によつて評価
し、このΔθ₅₀（度）の小さい程薄膜の配向度が良
いことを示している。

【表】 第１表より明らかなように、中間層を設けた場
合は設けない場合に比べて、下地層３であるパー
マロイ薄膜の＜111＞配向度が改善され、それに
よつてＣ軸配向度の良いCo−Cr合金の垂直磁化
膜が得られていることがわかる。そして、中間層
を設けた薄膜はいずれも良好な垂直磁気異方性を
示した。 実施例 ２ ポリイミドフイルムを基板にして、第１図に示
す断面構造の薄膜層をもつ本発明による垂直磁気
記録媒体を以下の手順で作製した。まず、２×
10^-6Torrの真空中で基板１を180℃に加熱し、中
間層２としてSiを10Å／ｓの膜成長速度で300Å
蒸着し、ついで下地層３として軟磁性材料である
Moパーマロイ（4wt％Mo−19wt％Fe−77wt％
Ni）を100Å／ｓの速度で4000Å蒸着した。さら
に同一真空容器中で100Å／ｓの速度で、垂直磁
化膜であるCo−23wt％Crを2500Åの厚さに蒸着
し、Co基合金薄膜層４を形成した。 以下、上記と同様の条件で、中間層２の材料と
して、Ge、Si−50wt％Ge、Ge−50wt％Ｂ、Si
−1wt％Sn、Ge−0.5wt％Ti、Ge−0.6wt％Zrを
用いて、それぞれ第１図に示す構造の薄膜層を形
成した。なお、比較例として、180℃の基板温度
に保つたポリイミドフイルム上に、100Å／ｓの
速度でCo−23wt％Crを2500Å蒸着した垂直磁化
膜を作製した。 第２表に、上記実施例２における各々の薄膜の
配向度の比較を示す。配向度の評価は、実施例１
と同様に行ない、中間層を設けることによつて、
Ｃ軸配向度の良い、垂直磁気異方性にすぐれた
Co−Cr薄膜を製造することができた。なお、中
間層はいずれもＸ線回折により非晶質と認められ
た。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく本発明によると、基
板材料上にSi、Geまたはそれらの合金からなる
中間層を設けることによつて、垂直磁化膜の下地
層である軟磁性薄膜層の＜111＞配向度を著しく
向上させることができ、そしてその上部に形成さ
れる垂直磁化膜のＣ軸配向性を一段と改善するこ
とができるから、垂直磁気異方性にすぐれた極め
て高性能な垂直磁気記録媒体を製作することがで
き、産業上の効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による垂直磁気記録媒体の断面
構造を示す説明図である。 １……基板、２……中間層、３……軟磁性薄膜
層（下地層）、４……Co基合金薄膜層（垂直磁化
膜）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の基板上に、SiおよびGeからなる群よ
   り選択した少なくとも１元素を主成分とする材料
   からなる中間層を設け、該中間層の上に、面心立
   方格子結晶構造を持つ軟磁性材料からなる下地層
   を設け、該下地層の上にCo基合金からなる垂直
   磁化膜を設けてなり、かつ上記中間層は非晶質構
   造を有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。 ２ 上記中間層を構成する材料は、Si、Geもし
   くはその合金であるか、またはSi、Geもしくは
   その合金中に、Ｂ、Sn、TiおよびZrの中から選
   択した少なくとも１種の元素を含有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の垂直磁気記
   録媒体。 ３ 上記中間層の膜厚が100Å〜1μmであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の垂直磁気媒体。 ４ 上記下地層を構成する軟磁性材料は、Feま
   たはCo、あるいはNiを主成分とする合金である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項記載いずれか１項記載の垂直磁気記録媒体。 ５ 上記下地層を構成する軟磁性材料は、 Fe−Si、Co−Zr−Mo、Ni−Fe、Co−Nb−
   Mo、Ni−Fe−CuおよびNi−Fe−Moの系合金
   から１種選択することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第４項記載いずれか１項記載の垂
   直磁気記録媒体。 ６ 上記垂直磁化膜を構成する材料は、 Co−Cr、Co−Ｖ、Co−Mo、Co−Ｗ、Co−
   Re、Co−Ru、Co−Ｏ、Co−Cr−Rh、Co−Cr
   −RuおよびCo−Ni−Ｏ系合金の中から１種選択
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第５項いずれか１項記載の垂直磁気媒体。 ７ 上記中間層を構成する材料は、Si、 Si−80wt（重量）％Ge、Si−60wt％Ge、Si−
   50wt％Ge、Si−40wt％Ge、Si−20wt％Ge、Si
   −1wt％Sn、Ge、Ge−0.5wt％Ｂ、Ge−0.5wt％
   Ti、Ge−0.6wt％Zrの中から１種選択することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項記
   載いずれか１項記載の垂直磁気記録媒体。