JPH0740341B2 - 磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

磁気記録媒体及びその製造方法

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JPH0740341B2
JPH0740341B2 JP2087745A JP8774590A JPH0740341B2 JP H0740341 B2 JPH0740341 B2 JP H0740341B2 JP 2087745 A JP2087745 A JP 2087745A JP 8774590 A JP8774590 A JP 8774590A JP H0740341 B2 JPH0740341 B2 JP H0740341B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は磁気記録媒体に係り、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。
[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。
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(SN比)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。
(線記録密度)∝(Hc/Br・t) (出 力)∝(Br/t・Hc) (S N 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。
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よう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。
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、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膜が成膜さ
れ、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−Cr(クロ
ム)、Co−Ni−Pt(プラチナ)合金等が実用化されてい
る。
最近、スパッタ成膜法において、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試料CPM88−92)。
また、Co70原子%−Ni20原子%−Cr10原子%にバナジウ
ムを添加して、バイアス電圧を印加しながら磁性層を成
膜すると更に保磁力の増加が認められることが報告され
ている(昭和63年第12回日本応用磁気学会学術講演概要
集30a−C−5)。
なお、バイアス電圧を印加しながら、磁性層をスパッタ
成膜することは、特開昭57−34324号公報等で公知であ
る。
[発明が解決しようとする課題] 本発明者は、新規な磁性層組成においてもバイアス電圧
を印加しながらスパッタ成膜することにより、高保磁力
を有する磁気記録媒体が得られることを見出し本発明に
到達した。
[課題を解決するための手段] 即ち、本発明の要旨は、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
なる磁気記録媒体であって、Co−Cr系合金磁性層がNiを
40原子%以下及びB(ホウ素)を8原子%以下含有する
ものであり、且つ非磁性基板に負のバイアス電位を印加
した状態でスパッタ法により成膜されたものであること
を特徴とする磁気記録媒体及びその製造方法に存する。
ここで、負のバイアス電位とはプラズマ電位に対して相
対的に低い電位であることを意味する。
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ニッケル−リン層
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、又は樹脂基板等を用いることもできる。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、基板は設置電位のまま、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、その薄膜が100Å以上、好ましくは300
Å以上あればよい。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。
基板にバイアス電位を印加しないで通常のスパッタ成膜
で磁性層を成膜する場合は、磁性層の保持力を増加させ
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、本発明の場合は、Cr系下地層の膜厚は磁性
層の磁化容易軸を膜面内に配向させるのに充分な膜厚で
あればよく、薄くても高い保持力を容易に得ることがで
きる。
Cr系下地層は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%含んでいてもよい。
Cr系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系下地層を形成する際に採用されるスパ
ッタ条件を採用することができる。その際、基板に負の
バイアス電位を印加しても印加しなくてもよいが、印加
した場合は磁気特性が多少向上する。
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の主成分としてNiを40原子%以下、好ま
しくは10〜35原子%及びBを8原子%以下、好ましくは
0.005〜8.0原子%を含有するCo−Cr−Ni−B系磁性層で
ある。
Niの含有量が40原子%までは含有量が多くなる程保磁力
は増加する傾向にあるが、40原子%を越えると保磁力の
低下が認められる。Bの含有量が8原子%を越えると保
磁力増加効果がなくなる。Cr量は、通常5原子%〜26原
子%の範囲であり、好ましくは6原子%〜18原子%の範
囲である。26原子%を越えると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。
さらに、磁性層の成膜をアルゴン雰囲気にて実施した場
合、後述する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、基板に負の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。
磁性膜の膜厚は、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よく、通常、300〜1500Åが好まし
い。
また、本発明の磁気記録媒体の製造方法においては上記
したCo−Cr−Ni−B系合金磁性層を、非磁性基板に負の
バイアス電位を印加した状態、即ち、非磁性基板にプラ
ズマ電位に対して相対的に低い電位を印加した状態でス
パッタ法により成膜することを特徴とする。
非磁性基板にプラズマ電位に対して相対的に低い電位を
印加する方法としては、非磁性基板にスパッタ装置本体
の接地部に対して負の電位を印加する方法(以下、基板
バイアス法とも言う)、あるいは、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の
いずれもが採用される。
本発明において、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。即
ち、後述の実施例における第2図に示すように、負の基
板バイアス電位が−40Vを越えると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とも
に磁気特性も低下する。
従って、上記した基板バイアス法を用いる場合、負の基
板バイアス電位は、高周波マグネトロンスパッタ法の場
合は、約−40V〜−250Vが好ましい範囲である。また、
直流マグネトロンスパッタ法の場合は、負の基板バイア
ス電位は約−50〜−500Vが好ましい範囲である。
更にまた、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並びにス
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。
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、上記した負の基板バイアス電
位値並びに中間電極に印加する正の電位値は、絶対的な
値ではなく、装置により最適範囲は異なる。
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。即ち、後述の実施
例における第3図に示すように、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、1000eを越え
る高保磁力が得られる。したがって、成膜時の基板温度
としては、150℃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、無電解ニッケル・リンめっきを
施したアルミニウム合金基板の場合には、表面平滑性の
維持及びニッケル・リンめっきの磁性化防止のため、通
常は、300℃以下とするのが好ましい。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工
程が増すため好ましいが、1×10-3mTorrを越える高真
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×
10-3〜20×10-3mTorrが好ましい。
スパッタ方法は、直流マグネトロンスパッタ法でも高周
波マグネトロンスパッタ法でもよい。基板が非導電性基
板の場合は高周波マグネトロンスパッタ法が好ましい。
本発明の磁気記録媒体は、磁性層に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
層を形成してもよい。
[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越えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。
実施例1〜4及び比較例1 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(1
3.56MHz)マグネトロンスパッタ装置に装入し、1×10
-6Torrまで真空排気した後、基板温度を160℃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1400Å厚
さに成膜した。そして引き続き、Co80原子%−Cr8原子
%−Ni20原子%の組成のターゲットにBチップをその枚
数を種々変えて乗せたターゲットを用いて直流−100Vの
バイアス電圧を印加しながら各々成膜を行ない、各々の
磁性層の飽和磁化量が4.7×10-3emu/cm2になるような厚
さに成膜して磁気記録媒体を得た。
得られた磁気記録媒体の保磁力Hcを測定し、結果をその
磁性層組成と共に第1表及び第1図に示した。
なお、保磁力Hcの測定は、試料振動式磁力計で行ない、
また、磁性層の膜組成の分析は、化学分析で行なった。
第1表及び第1図よりBの添加により保磁力が著しく向
上し、またBの含有量に最適範囲があることが明らかで
ある。
実施例5及び比較例2 磁性層の組成をCo71.3原子%−Ni17.3原子%−Cr7.7原
子%−B3.7原子%になるように調整したこと及び非磁性
基板への直流バイアス電位を第2表に示す電位としたこ
と以外は実施例1と同様にして成膜した。各々について
保磁力を測定し、結果を第2表及び第2図に示した。
第2表及び第2図より、負の基板バイアス電圧を印加す
ることにより、著しく保磁力が向上し、また最適範囲が
あることが明らかである。
実施例6 成膜時の基板温度を第3表に示す温度としたこと以外
は、実施例1と同様にしてCo71.3原子%−Ni17.3原子%
−Cr7.7原子%−B3.7原子%の組成よりなる磁性層を有
する磁気記録媒体を製造し、各々についてその保磁力を
測定して結果を第3表及び第3図に示した。
なお、成膜時の基板温度とは、成膜直前の基板温度のこ
とを称する。
実施例7 磁性層の組成をCo71.3原子%−Ni17.3原子%−Cr7.7原
子%−B3.7原子%になるように調整したこと及び磁性層
の成膜時にのみ基板バイアス電圧−100V印加した他は、
実施例1と同様にして磁気記録媒体を製造した。
保磁力を測定したところ、保持力は16300eであった。Cr
下地層を形成するときにも基板バイアス電圧を印加した
時よりも多少低下した。
比較例3及び比較例4 Co84原子%−Cr16原子%組成の磁性層用合金ターゲット
にBチップをその枚数を種々変えて乗せたターゲットを
用いたこと以外は実施例1と同様にして磁気記録媒体を
製造した。保磁力を測定し、結果をその磁性層組成と共
に第4表に示した。
第4表で明らかな如く、Co−Cr系磁性層にBを添加した
場合は逆に保磁力の低下が認められた。
実施例8及び比較例5 磁性層の組成をCo61原子%−Ni29原子%−Cr7原子%−B
3原子%になるように調整し、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、非磁性基板を210℃
まで昇温し、直流基板バイアス電位を第5表に示す電位
とした以外は実施例5と同様に成膜した。比較例5と共
に、各々について保磁力を測定した結果を第5表及び第
4図に示した。
第5表及び第4図より、負の基板バイアス電位を印加す
ることにより、著しく保磁力が向上し、また最適範囲が
あることが明らかである。
実施例9及び比較例6 実施例8において、スパッタ装置として第6図に示すス
パッタリング装置を使用して成膜した。図中1はターゲ
ット、2は基板ホルダー、3は基板、4は中間電極、5
はスパッタリング用電源、6は中間電極用電源である。
第6表に示した正の直流電圧を中間電極に印加しながら
成膜を実施した。
各々の磁気記録媒体の保磁力を測定し、その結果を第6
表及び第5図に示した。
[発明の効果] 以上詳述した通り、本発明の磁気記録媒体は、非磁性基
体上にCr系下地層を介して、Ni及びBを特定量含有する
Co−Cr系合金磁性層を形成してなるものであって、スパ
ッタ法による磁性層の成膜の際に、非磁性基板に負のバ
イアス電位を印加することによって、著しく高い保磁力
が得られる。このため高密度記録が可能な磁気記録媒体
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1〜4及び比較例1で得られた、B添加
量と保磁力の関係を示すグラフである。第2図は実施例
5及び比較例2で得られた基板バイアス電位と保磁力と
の関係を示すグラフである。第3図は実施例6で得られ
た成膜時の基板温度と保磁力との関係を示すグラフであ
る。第4図は実施例8及び比較例5で得られた基板バイ
アス電位と保磁力との関係を示すグラフである。第5図
は実施例9及び比較例6で得られた中間電極電位と保磁
力との関係を示すグラフである。第6図は実施例9で用
いた、中間電極を設けたスパッタリング装置の概略構成
図である。 1:ターゲット、2:基板ホルダー、3:基板、4:中間電極、
5:スパッタリング用電源、6:中間電極用電源。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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であって、コバルト−クロム系合
    金磁性層がニッケルを40原子%以下及びホウ素を8原子
    %以下含有するものであり、且つ非磁性基板に負のバイ
    アス電位を印加した状態でスパッタ法により成膜された
    ものであることを特徴とする磁気記録媒体。
  2. 【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、非磁性基板に負のバイアス電圧を印加した状態で、
    ニッケルを40原子%以下及びホウ素を8原子%以下含む
    コバルト−クロム系合金磁性層を成膜することを特徴と
    する磁気記録媒体の製造方法。
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