JPS5965417A - 磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁気記録材料、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。ｔ７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
、ｉ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Ｏｏ　−Ｏｒと略記す
る）′が使用され、スパッタリングによって基板上に薄
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ｉ
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、垂直磁気異方性膜は得られない。そのため
、クロムを添加最密六方晶のＣ軸を基板垂直方向に楠＜
配向させることにより垂直磁気ｐ方性膜を作成すること
がさせた場合、１つのビットにおける減磁界は、薄膜４
の最夫の減磁界４７ＣＭ・（Ｍ・は飽和磁化）より相当
減る筈であり、必ずしも Ｋｕ’）２７ＣＭ’ｓ２−（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はないと考えられる。

一方、Ｏｏ　−Ｏｒ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がら結晶粒界にクロムが偏析し
ていることが予想され、最近、Ｈφの断面のオージェ電
子分光分析によって実証された。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って、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　−Ｏｒ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−
ヒげると垂直方向の保磁力Ｈａ（土）も上昇してしまう
。

４インチｃｏターゲットにＯｒペレットをおいて１２５
μｍ厚のポリイミドにＲＦマグネトロンスパッタ形成さ
せた例を以下に記す。

例１．　初期真空度　　３　Ｘ　１０−８ｔｏｒｒ投入
電力　　　ＩＫＶ　　７０？ＦＩＡ時間　　　　　１　
ｈｏｕｒ における膜特性は、 例２　初期真空度　　３．５　Ｘ　１０＝　ｔｏｒｒ投
入電力　　　２に’Ｖ　　１２７ｍＡ時間　　　　　１
０ｒｎｉｎ における膜特性は、 であった。

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って、保。

磁力Ｈａ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、Ｈａ（土）
が大きくなりすぎると、フェライト、ハーマロイ、セン
ダスト、アモルファス軟磁性体等を用いた磁気ヘッドで
は飽和さぜる為に、ヘッ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
難であったりオーバーライド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、オーバライド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ャープ
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−０ｒ系に更に第三元素
としてハフニウム、タングステンのうち少なくとも一種
を添加することによりこれらの郁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１０’０ＫＦＲＰ工以上の超高密度
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　＝−Ｑ　′ｒに更に４０重団％（以下ｗ
ｔ％と略す）までのハフニウム（以下Ｈｆと略す）、タ
ングステン（以下Ｗ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。

Ｈｆ、’、Ｗの添加量が４　Ｑ　ｗｔ％をｉ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Ｃｏ　Ｃｒ２元系では、Ｏｒが１２〜５０　
ｗｔ％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Ｈｆ、Ｗ添加によって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Ｏ
ｒとＨｆ、Ｗの含有量を重量％で表示した。斜線部が本
発明によっ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。

具体例として、ＤＣスパッタ、ＲＦスパッタ。

マグネトロンスパッタ、対向ターゲット方式スパッタ、
イオンブレーティング電子ビーム蒸着、メン−ｔ　等薄
ｉ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Ｈｆ、Ｗ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＋　００７１％　＋　Ｆｅ系アモルファス高
透磁率簿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ＲＦＩＩＥ源でＯｏ　−Ｏｒ及び、Ｏ
ｏ　−Ｃｒ　−Ｈｆ垂直磁化膜を形成した。

ターゲットは、Ｇｏ−１３ｗｔ％Ｏｒ、Ｃｏ−１６ｗｔ
％Ｏｒ　、　Ｃｏ−２０ｗｔ％Ｏｒと３種類のＣｏ　−
Ｏｒ合金ターゲットを用いた。Ｃｏ−Ｏｒ−Ｈｆ三元系
垂直磁化膜については、Ｃｏ　−Ｏｒ合金ターゲット上
に１．５Ｘ５ＸＩＭのサイズのＨｆペレットを分布が均
一になるように配置して各種のＨｆ量の薄膜を作製した
。

各成分の含有量はＸＭ、Ａにて定量を行った。

スパッタ条件 スパッタ前にペルジャーのベーキング及び、ポリイミド
基板のガス出しを行った。スパッタ中は基板ホルダーを
水冷した。スパッタ時間は、１５分で、膜厚は約０．６
μｍであった。以下に、作製した膜のロッキングカーブ
の半値幅△θ、。と磁気特性を示す。

Ｏｏ＝１３ｗｔ％Ｏｒターゲット上にＨｆペレットを置
いた場合を第１表に示す。同様に、Ｃｏ’−１６ｗｔ％
Ｏｒ、Ｃｏ−２０ｗｔ％Ｃ’ｒターゲットを用いた場合
をそれぞれ第２表、第３表に示す。

第１表　（Ｃ０８７０”１３）＋ｏｏ　−２＋’Ｈｆ’
ｚ第２表　（Ｏ０ｇ４　Ｃｒ１６　）Ｂ１０１ＨｆＺ第
３表　（Ｃ０ａｏ　Ｃｊ　ｒｔｏ　）１００−ｒＨｆｚ
本データは、それぞれ３回の実験の平均をとったもので
、ＨｆＪｉは±１％の誤差をもっている。

本データにより、次のことがわかる。

ｏ　　Ｈｆを４０ｗｔ％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。

ｏ’ｃ！ｒｆｆｉが増加するにつれ、異方性磁界Ｈｋの
最大値をとるＨｆ量が低い方へずれている。即ちＣｏ、
。。−ｘｃｒｘ（１）ｘの値によりＨｆ添加の最適量は
変わる。

ｏ　　Ｈｆを４０ｗｔ％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１ルを備えたイオンブレー
ティング装置によりポリイミドテープにＣｏ　−Ｏｒ　
−Ｗ　３元系メディアを作製した。

各電子ビーム蒸発源にはそれぞれＣｏ、Ｏｒ。

Ｗｔ−充填し各電子ビームのパワーをフントロールする
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５０００　Ｘ　７ｔｘｘであった。

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：　Ｉ　Ｄ　、
　８５　：’　１５　、８０　’：　２０のものに付し
てＷ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Ｗの量が４０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。Ｏ
印はＣｊｏとＯｒの比が９０：１”０、Δ印はＣＯとＣ
ｒの比が８５　：　１５　、Ｘ印はＣＯとＱｒの比が８
０：２０である。

実施例６ 対向ターゲット方式スパッタ装置を用い、ビデオ用テー
プを作製し画像処理を行った。

第６図に対向ターゲット方式スパッタ装置の概略図を示
す。Ｃｏ　−Ｏｒ　２元系ターゲット１と専用の直流電
源（以下ＤＣ電源き記す）２とそれに対向して設けられ
たＯ　ｏ　−Ｏｒ　−１（ｆ　３元系ターゲット３と専
用の１１ＣＮ、源４からなり、この対向したターゲット
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ペルジャーの外側に電磁石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
運動したガイド俸によって上下に可動になっている。

スパッタ条件 この対向ターゲット方式スノぐツタ装置は、それぞれの
電極に電源を独立に設けているため、Ｃ’。

−Ｏｒ脱膜中Ｈｆ量を変えるにはそれぞれターゲットに
加えるパワーを変えればよく、）ぐワーを変えたことに
よる膜厚分布の変動は、基板ホルダ一及び基板の上下に
よって制御した。

第４図に、Ｈｆｆｆ、を変えたときの仝０．。と、Ｈｋ
の変化を示す。Ｈｆが４　Ｑ　ｗｔ％以下の範囲ではＨ
ｋがＨｆ添加によって急激に上昇してし）る。

ただし、Ｈｆが４Ｑｗｔ％以上添加されると△θ、０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、基板による差はなし）。

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
ビームをターゲットに照射するイオンビームスパッタ装
置を用いガラス基板上にＣｏ−０ｒ−ＩＩＩ　Ｂ　元系
メディアを作製した。

ｃｏ−１０ｗｔ％Ｏｒ　、　Ｃｏ−１５，ｗｔ％Ｏｒ　
。

Ｃｏ−２０ｗｔ％Ｏｒの三種のターゲット上Ｇこ５ｖ歴
角で厚さ１語のＷペレットを載せてイオンビームを照射
しスパッタした。Ｗペレットの個数及び配置によりガラ
ス基板上に付着する（！　ｏ　−Ｏｒ　−Ｗの組成が変
った。いずれのターゲットを用いた場合でもＷ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、Ｗの量が４０ｗｔ％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ノぐツタ装置を用し）、記
録再生評価用５インチフロッピーメディアを作製した。

本スパッタ装置は、３基の８インチターゲットを備えて
おり、電極１には、ＣＯターゲツト上に膜組成がＣ０８
５Ｚｒ、、　（重量％表示）となるようにＺｒペレント
を置いたもの、電極２にはＣｏ−１６ｗｔ％Ｏｒターゲ
ット、電極６にはＣ。

−１６ｗｔ％Ｏｒターゲット上にＴ１ペレットを膜組成
が（Ｃｏ８４Ｃｒ１１５）０６Ｈｆ４　となるように配
置した。！−１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ｒＬした。

スパッタの順序としては、別々の基板に（！ｏｇ５Ｚｒ
＋ｓ膜を０３μｍ同一条件で形成後、１つの基板にはＣ
ｏｇ、（！ｒ、６膜を０６μｍ、別の基板には（ＯＣ８
，Ｏｒ、。）、、Ｈｆ、膜を０６μｍ作製した。後でメ
ディ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。

スパッタ条件 の構成を示す。メディアＡは、５０μｍマイラ８の両面
に０３μｍ厚のＯｏ　８．　Ｚ　ｒｌ’５アモルファス
軟磁性膜９と０６μｍ厚のＣｊ’　ｏ　８．　Ｏｒ、６
垂直磁化膜１０を形成したものであり、メディアＢは５
０μｍマイラ８の両面に０６μ穿厚のＣｏ８．Ｚｒ、５
アモルファス軟磁性膜９と０６μｍ厚の（Ｃｏ、。

Ｃｒ１６）。６Ｈｆ４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、Ｃ
Ｏｇ　４　Ｃｒ　ｔ６膜と（”８４Ｃｒ１６）ｌ１６Ｈ
ｆ４　膜は、下層のＣｏＺｒアモルファス膜をエツチン
グ除去したものの特性である。

以上の様な磁気特性を示す膜から構成されたメディアＡ
とメディアＢを、　　１．３　ＩＩ　ｍｌ”ｌ−ノぐ一
マロイ主磁極−補助磁極タイブヘッ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ットしである。

縦軸は相対出力、横軸は記録密度を（ＫＦＲＰ工）の単
位で記しである。同図からメディアＢの方力（セカンド
ピーク・サードピークの出力力（力）なり大きくなって
いる。このことは、Ｃｏ　Ｃ！、ｒ　＠ＤこＨｆ。

を添加したＣ！　ｏ　−Ｏｒ　−Ｈｆ三元系垂直磁化膜
力（実用上においても、Ｃ０Ｃｒ二元系膜よりも優れて
おり、−１００に’ＦＲＰＩ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インチターゲットを有するマグネトロンスパッタ装置
を用い、５インチのアルマイト処理したアルミディスク
上に、非磁性アモルファスＣＯ３゜Ｔａ５ｏ（重量％）
を０５μｍ形成させ、ディスクＣには００ｇ４Ｃｒ、６
を０３μｍ、１．　　ディスクＤには（０，０８４Ｃｒ
１６　）０６　ｗ、を０３μｍ作製した。

構成図は、第７図に示した。上記２種ディスクの磁気特
性を第５表に示す。

第５表 ０５μｍ非磁性アモルファスＣＯ！ＩｏＴａ！ｔｏを下
層に設けたのは、アルマイト処理したディスク表面の粗
さを緩和させることと、その上のＯＣ８，Ｏｒ、６と（
ＯＣ８，Ｏｒ、６）。、Ｗ、の磁気特性を上昇させるた
めである。

上記２種のディスクを用い、５インチウィンチェスター
ディスクドライブで記録再生を行った。

浮上量を小さくするため、標準の３６０［ｋ−ｐ９ｎか
ら１０００　ｒｐｍに落とした。浮上量は、０２μｍ程
度である。磁気ヘッドは、標準のＭ　ｎ　−Ｚ　ｒ　−
フェライトで、ギャップは１μｍであった。ディスクＣ
とディスクＤを用いた場合の記録密度特性を第８図に示
す簾軸は相対出力、横軸は記録密度（単位はＫＦＲＦ’
■）である。Ｗを４％添加したディスクＤは、ディスク
Ｃに較ベセカンドビ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。

００　　Ｃｊ　ｒ　　Ｈｆ　、　ＣＯＣｒＷ　等の６元
合金を作製しうるスパッタ以外の他の手段、例えば電子
ビーム装置、メッキ、ロール法等でもよい。また、実施
例２では対向ターゲット方式の改良装置を用いた例を挙
げたが、Ｃｏ　−’Ｏｒ−Ｗ　３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
のターゲットともに同一６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ことはなんらさしつかえな
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Ｏｏ　−Ｏｒ　２元合金膜は例え
ば、Ｈｋ　＝　６８００と高くなるが、Ｈｆ、Ｗ添加に
よりＨｋ−７８００〜８５００と更に高くなる。

本発明は、以上説明したように、Ｃｏ　−Ｃ！　ｒ膜に
Ｈｆ、Ｗを４０重爪弾以下含有させ、０ｏＯｒ２元合金
における垂直磁気異方性の限界を大きく上回る垂直磁気
記録媒体を作り出し、現在の記録密度特性を大ＩＡ＋に
改善した超高密度磁気記録媒体を作り出すものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する図である。 第２図は実施例２を説明するためのもので、Ｗ添加量に
対する異方性磁界Ｈｋの変化を示したものである。 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、Ｈｆｉに対する膜特性の変化
を示したものである。 第５図　、第６図は実施例５を説明するためのもので、
メディアの構成図及びそれぞれのメディアの記録密度特
性。 第７図、第８図は実施例６を説明するためのもので、磁
気ディスクの構成図及びそれぞれの磁気ディスクの記録
密度特性である。 １・・・０ｏＣｒ合金ターゲット ２・・・直流電源 ３−Ｃｏ、ＣｒＨｆ合金ターゲット 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−　Ｃｎ　ｚｒ膜（０３μｆｎ） １０−　Ｃｏ　Ｃ！　ｒ膜（０６μｍ）１１・＝ＣｏＣ
ｒＨｆ膜（０６μｆｎ）１２・・・アルミディスク（ｉ
、　９１Ｂ　）１６・・・アルマイト １４−　（１！　ｎ　Ｔ　ａ膜（０５μ？７Ｉ）１５　
＝・Ｃｏ　Ｃｒ膜あるいは０ｏＯｒＨｆ膜（０３μｍ） 以上 出願人　　杵式会社諏訪精工舎 第１図 Ｏ／ρ　　コー　　９０　　＃　　俸　　どθＷ（ｗ１
％） 第２図 ｊ１３図 Ｈｆ士（−オ％） 第４図 第５図 詑辣督及 第６図 第７図 ｉｔ韓嗟ごノ艷　（ｋＦｌ？ピ１） 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コバルトとクロムに加えて、ノ１フニウム、タングステ
   ンのうち少なくとも一種を含有することを特徴とする垂
   直磁気記録媒体・