JPH0658734B2 - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

垂直磁気記録媒体

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JPH0658734B2
JPH0658734B2 JP59233211A JP23321184A JPH0658734B2 JP H0658734 B2 JPH0658734 B2 JP H0658734B2 JP 59233211 A JP59233211 A JP 59233211A JP 23321184 A JP23321184 A JP 23321184A JP H0658734 B2 JPH0658734 B2 JP H0658734B2
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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適した磁気記録媒体に関す
る。
〔発明の背景〕
垂直磁気記録方式は、記録媒体膜面に垂直方向に記録を
行なうものであり、高密度記録の際の各ビツト内の反磁
界が小さいため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,C
o−Re,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Co基合金はh,c,p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長を持つ。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、アイ・イー・イー・イー
トランザクションズ オン マグネティックス,マグ
−15,1456頁,1979年(IEEE Transact
ion on Magnetics,Mag−15,1456(1979))
における岩崎らの“多層異方性膜を有する垂直磁気記録
(Perpendicular Magnetic Recording with Composite
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直接
Co基合金膜を付着せしめるか、もしくは磁気記録の感
度を向上する目的から前記基板上にパーマロイ等の軟磁
性薄膜を介してCo基合金膜を付着せしめたものであ
る。しかし、非磁性基板上に直接付着したCo基合金膜
のC軸配向度はΔθ50=8〜9゜で高密度磁気記録媒体
としては良くない。前記Co基合金膜のC軸配向度を向
上する目的から、杉田らは非磁性基板上にTiなどの
h,c,p構造の薄膜層を介してCo基合金薄膜を形成
することを提案した(特開報昭58-77025号“磁気記録媒
体の製造方法”)。この方式によりΔθ50=6〜8゜の
Co基合金薄膜を得ることができるが、さらに高密度磁
気記録用媒体としてはより高配向の薄膜が要求されてい
る。また、磁気記録の感度の向上のためにCo基合金膜
の下部に軟磁性層薄膜を設けた場合、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ときのCo基
合金膜のC軸配向度より一般的に悪い。f,c,c結晶
構造を持つパーマロイ等の軟磁性層が(111)面内配
向しておれば、その上に付着するCo基合金膜のC軸配
向度も改善できるが、実現には軟磁性金属薄膜の(11
1)面配向性はそれ程良くないため、前記のCo基合金
膜のC軸配向度が悪化するという問題がある。この問題
に対し、杉田らは信学技報MR82−23 P23“真
空蒸着法による垂直二層膜媒体”において、非磁性基板
上にTi薄膜層を介してパーマロイ薄膜を形成すること
により、パーマロイの(111)面配向度を改善し、前
記パーマロイ薄膜上のCo−Cr薄膜のC軸配向度をΔ
θ50=7〜8度まで改善する方法を提案している。しか
し、より高密度記録においては、さらに高度のC軸配向
度をもつたCo基合金薄膜が要求されている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、非磁性基板上に付着したCo基合金膜
のC軸配向度を改善する方法と、パーマロイ等の軟磁性
金属薄膜上のCo基合金膜のC軸配向度を改善した垂直
磁気記録媒体を提供することにある。
〔発明の概要〕
h,c,p構造のCoは、そのC軸方向に大きな結晶磁
気異方性を有し、これにCr,V,Mo等を添加して非
磁性基板上に薄膜を形成すれば、C軸を膜面に垂直方向
に配向させた垂直磁化膜ができる。しかし、非磁性基板
上に付着したCo基合金膜のC軸配向性を良くするには
0.3μm以上の厚みのCo基合金膜を必要とする。C
o基合金膜のC軸配向性を向上させる一方法として、C
oと同じh,c,p構造をもつたTi,Zn,Sc,R
u等の中間層膜をあらかじめ非磁性基板上に形成してお
き、前記h,c,p構造の中間層膜上にCo基合金膜を
付着せしめる。中間層膜としてTiを例にあげれば、T
iの(001)面における原子間距離は2.95Åであ
り、これに対しh,c,p構造のCoの(002)面に
おける原子間距離は2.49Åと近い。このためCo基
合金膜はTi中間層膜上に多少の格子のミスマツチはあ
るもののエピタキシヤル成長し易い。したがつてCo基
合金膜のC軸配向度を上げるためには、h,c,p構造
の中間層膜のC軸配向度を向上させる必要がある。
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。Ti薄膜をC軸配向させるために
は、基板の表面状態を制御する必要がある。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から成る第1の中間層膜
を形成し、ついでTi薄膜を形成してそのC軸配向度を
調べた。薄い非磁性材料の中間層膜を形成する目的は、
TiのC軸配向をし易い下地表面状態を実現することに
ある。各種の非磁性材料について検討した結果、Si,
Ge,Snもしくはその合金から成る薄膜を形成した後
Ti薄膜を付着すると、Ti薄膜のC軸配向度が著しく
改善されることを見出した。Si,Ge,Snもしくは
その合金膜から成る中間層膜を付着した場合のTi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
る傾向があつた。同様の効果はTi薄膜以外の他のh,
c,p構造薄膜、例えばZn,Sc,Ru等の薄膜でも
確認できた。また、前記傾向は、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でも認められ
た。
本発明者らは、Co基合金薄膜の下層にパーマロイ等の
軟磁性金属膜を形成した磁気記録媒体でも前記中間層膜
の形成によりCo基合金薄膜のC軸配向度が向上するこ
とを確認した。すなわち、パーマロイ(Fe−80wt
%Ni)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(00
2)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2.50Åであ
り、h,c,p構造のCoの(002)面上の原子間距
離2.49Åと非常に近い。このためCo基合金膜は下
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を〈111〉配向させ
る必要がある。しかるに、パーマロイ薄膜の〈111〉
配向性は、C軸配向したTi等のh,c,p構造の下地
の上では向上することが知られている。本発明者らは、
前記に述べたように、プラスチツクやガラス,Al等の
非磁性基板の表面に、まずSi,Ge,Snもしくはそ
の合金から成る薄膜を形成しておき、この上にTi薄膜
を付着すると前記のごとくC軸配向性の良いTi薄膜が
できる。これら2種の中間層膜を介してパーマロイ薄膜
を付着すると〈111〉配向性が著しく改善され、また
Co基合金薄膜のC軸配向性が向上することを見出し
た。
また、Si,Ge,Snもしくはこれらの合金薄膜の上
にTi,Zn,Sc,Ru等のh,c,p構造の薄膜を
付着した中間層膜は、Co基合金膜と軟磁性金属膜の間
設けてもCo合金膜のC軸配向性を向上することを見出
した。
X線回折法でSi,Ge,snもしくはその合金膜の構
造を調べた結果、いずれも非晶質的であつた。Si,G
e,Snはダイヤモンド構造をもち、4面体配位を示
し、最隣接原子間距離はそれぞれ2.35Å,2.45
Å,2.80Åである。2.35〜2.80Åの値は
h,c,p構造のTi,Sc,Zn,Ru等の最隣接原
子間距離に近いためC軸配向の良い薄膜が成長したもの
と解釈できる。C軸配向の良いTi,Sc,Zn,Ru
等の膜上に、Co基合金膜を付着した場合C軸配向の良
い膜が得られた。また、C軸配向の良いTi,Sc,Z
n,Ru等の膜上には、<111>配向の良いパーマロ
イ膜を形成でき、その結果、その上のCo基合金膜のC
軸配向性も良い膜が得られた。
なお、Si,Ge,Snもしくはその合金膜の膜厚が1
00Å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以上とすることが必要である。前述の
効果は膜厚が1μm以上と大きくなつても同様である
が、膜形成のための時間が長くなつたり、あるいはプラ
スチツクフイルム上に膜を形成する場合は膜にクラツク
が入り易くなる。したがつて、膜厚は1μm以下が望ま
しく、実用的にさらに望ましい第1の中間層の膜厚の範
囲は150Å以上3000Å以下である。また、第2の中間
層膜となるh,c,p構造のTi,Sc,Zn,Ru等
は、前記第1の中間層膜上に極めてC軸配向し易いた
め、実用的に望ましい膜圧の範囲は100Å以上3000Å
以下である。
また、軟磁性材料はパーマロイ(Fe−80wt%N
i)に限られることなく、f,c,c構造をもつ材料な
ら、いずれも同等の効果がある。さらには、前記中間層
膜を軟磁性材料とCo基合金膜の間に形成して用いれ
ば、下層の軟磁性材料はアモムフアスであつても良い。
Ti,Sc,Zn,Ru等の下層に形成する第1の中間
層の材料は、Si,Ge,Sn及びこれらの合金(組成
比は特に制限はない)であり、またこれらを主成分とし
てさらに他の元素を加えてもよい。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例によつて説明する。
実施例1. ポリイミドフイルムを基板にして、第1図に示す構造の
膜を以下の手順で作製した。2×10-6Torrの真空中で
基板を180℃に加熱し、まず第1の中間層としてGe
を10Å/sの速度で300 Å蒸着し、ついで第2の中間
層としてTiを10Å/sの速度で300Å蒸着した。
さらに同一真空容器中で100Å/sの速度でCo−2
3wt%Crを2500Åの厚さ蒸着し、第1図に示す構造
の膜を得た。
以下、同様の条件で第1の中間層材料として、Geの代
りにSi,Ge−20wt%Sn,Ge−20wt%S
nを用いてそれぞれ第1図に示す構造の膜を作製した。
比較試料として、180℃の基板温度に保つたポリイミ
ドフイルム上に100Å/sの速度で直接Co−23w
t%Crを2500Å蒸着した試料、及びポリイミドフイル
ム上にTiを10Å/sの速度で300Å蒸着したの
ち、100Å/sの速度でCo−23wt%Crを2500
Å蒸着した試料を作製した。
第1表に各々の膜の配向度を比較して示す。薄膜の配向
度は、X線回折のロツキング曲線の半値幅Δθ50(度)
によつて評価した。Δθ50の値が小さい程、配向性が良
い。Tiなどのh,c,p構造の第2の中間層の下に、
Geなどの第1の中間層を設けることによつて、C軸配
向度の良いCo−Cr膜を製造することができた。
なお、第1の中間層はいずれもX線回折により非晶質と
認められた。
実施例2. 直径5インチのAl基板を用いて第2図に示す構造の膜
を以下の手順で作製した。2×10-6Torrの真空中で基
板を150℃に加熱して、まず第1の中間層としてSi
を10Å/sの速度で300Å蒸着し、ついで第2の中
間層としてZnを10Å/sの速度で300Å蒸着し
た。さらに同一真空容器中で軟磁性材料のパーマロイ
(Fe−80wt%Ni)を30Å/sの速度で5000Å
付着し、さらにこの上にCo−23wt%Crを100
Å/sの速度で2500Åの厚さ蒸着し、第2図に示す構造
の膜を得た。
以下、同様の条件で第2の中間層材料として、Znの代
りにTi,Sc,Ruを用いてそれぞれ第2図に示す構
造の膜を作製した。
比較材料として同様の条件で中間層を省いた膜と、中間
層膜としてTiのみを300Å形成したのちパーマロ
イ,Co−Crを付着した膜を作製した。第2表に、パ
ーマロイ膜の〈111〉配向度,Co−Cr膜のC軸配
向度を比較して示す。配向度の評価は実施例1と同様に
行つた。
第2表より明らかなように、h,c,p構造の第2の中
間層の下層にSi等の第1の中間層を設けた場合は、パ
ーマロイ薄膜の〈111〉配向度が改善され、C軸配向
度の良いCo−Cr垂直磁化膜が得られていることがわ
かる。第1の中間層膜としてはSiの他にGe,Sn,
及びSi,Ge,Snの合金膜を用いて実験したが、同
様の改善効果が確認された。
実施例3. 直径3インチのガラス基板を用いて第3図に示す構造の
膜を以下の手順で作製した。高周波スパツタ装置を用い
て、基板温度150℃、Ar圧力5mTorr,スパツタの
高周波出力4w/cm2の条件で、軟磁性材料のCo−
0.2at%Zr−7at%Moから成る非晶質の膜を
5000Å付着した。さらにこの膜の上に、Ar圧力3mTo
rr,スパツタの高周波出力4w/cm2の条件で第1の中
間層としてGe,及び第2の中間層としてTiの順に各
各500Å付着した。ついで、Co−18wt%Crを
Ar圧力3mTorr,高周波出力8w/cm2で3000Å付着
した。
以下、同様の条件で第1の中間層としてGeの代りにS
i,Sn,Ge−20wt%Si,Ge−10wt%S
n,及び第2の中間層としてTiの代りにZn,Sc,
Ruを用いて同様な構造の膜を作製した。
比較材料として作製した中間層を設けない場合のCo−
Cr膜のC軸配向度を示すΔθ50の値が8〜15度であ
つたのに対し、中間層を設けた場合はいずれも4.5〜
6度の範囲にあつた。
以上の実施例では、Co基合金の一例としてCo−Cr
合金の場合について述べたが、他のCo基合金Co−R
u,Co−V,Co−Mo,Co−Cr−Rh,Co−
Cr−Ruなどを用いても同等の効果が得られた。ま
た、軟磁性材料としてはf,c,c構造を持つ材料であ
れば良く、本実施例で述べた材料に限定されるものでは
ない。また軟磁性材料としては、本実施例以外の他の非
晶質材料でも同等の効果を得ることができた。
〔発明の効果〕
これまでの説明から明らかなように、Co基合金膜のC
軸配向度を上げ、垂直磁気特性を改善するには、Co基
合金膜の形成に先立つてh,c,p構造のTr,Zn,
Sc,Ru及びSi,Ge,Sn,もしくはその合金か
ら成る中間層を設けることが有効である。この場合、下
地層に軟磁性層があつても、また非磁性基板であつても
有効である。
また、f,c,c結晶構造を持つ軟磁性材料から成る下
地層を持つCo基合金膜のC軸配向度を改善するには、
軟磁性材料の形成に先立つて前記h,c,p構造のT
i,Zn,Sc,Ru及びSi,Ge,Sn,もしくは
その合金から成る中間層を設けることが有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例による垂直磁気記録媒体の
断面構造を示す図、第2図および第3図は、それぞれ本
発明の他の実施例による垂直磁気記録媒体の断面構造を
示す図である。 1……基板、2……第1の中間層、3……第2の中間
層、4……Co基合金膜、5……軟磁性薄膜層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上坂 保太郎 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 積田 則和 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 ▲吉▼田 和悦 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−14318(JP,A)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上にSiおよびGeから成る群より選
    択した少なくとも1元素を主成分とする材料から成る第
    1の中間層を設け、この層の上にTi,Zn,Ru,S
    cから選択した少なくとも1元素からなるh,c,p構
    造の第2の中間層を設け、該中間層の上にCo基合金か
    らなる垂直磁化膜を設けてなり、かつ上記第1の中間層
    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. 【請求項2】上記第1の中間層の膜厚が100Å以上1
    μm以下であ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. 【請求項3】上記第2の中間層の膜厚が100Å以上3
    000Å以下であ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。
  4. 【請求項4】上記第1の中間層を構成する材料は、Ge
    −20wt%Si,Ge−20wt%Snの中から1種
    選択した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。
  5. 【請求項5】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−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項記載の垂直磁気記録媒体。
  6. 【請求項6】上記基板上に軟磁性材料から成る層を設け
    た後、SiおよびGeから成る第1の中間層、及びh,
    c,p構造から成る第2の中間層を設けたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の垂直磁気記録媒体。
  7. 【請求項7】上記h,c,p構造からなる第2の中間層
    の上に軟磁性材料から成る層を設けた後、 Co基合金膜を形成した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。
  8. 【請求項8】上記軟磁性材料は、f,c,c結晶構造を
    もつ材料であることを特徴とする特許請求の範囲第6項
    または第7項記載の垂直磁気記録媒体。
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