JPS6095721A - 垂直磁気記録媒体とその製造方法 - Google Patents

垂直磁気記録媒体とその製造方法

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JPS6095721A
JPS6095721A JP20097383A JP20097383A JPS6095721A JP S6095721 A JPS6095721 A JP S6095721A JP 20097383 A JP20097383 A JP 20097383A JP 20097383 A JP20097383 A JP 20097383A JP S6095721 A JPS6095721 A JP S6095721A
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北田 正弘
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今川 一重
Seiichi Asada
朝田 誠一
Yukio Ito
由喜男 伊藤
Toshio Niihara
敏夫 新原
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は鉄酸化物を主成分とする垂直磁気記録媒体に係
り、特に安価で耐久性の良い垂直磁気記録媒体に関する
〔発明の背景〕
高密度磁気記録については、垂直磁気記録方式の出現に
より、現在用いられている面内記録方式を大きく上まわ
る記録密度が期待されて注目を集め、精力的に研究が進
められている。
この垂直磁気記録を実現するには、記録媒体として、磁
性膜面に対して垂直方向の磁化容易軸を有する垂直磁化
膜が必要であり、現在、そのような磁気特性を持つ磁性
膜としては、スパッタ法あるいは真空蒸着法で作成した
Co−Cr 、 Co −Cr−Rh、C0−VlCo
−几UあるいはCo −0系の合金膜が知られている。
しかし、このような垂直磁化膜は、いずれもCoをベー
スとしており、Coは資源が少ないことからコストなら
びに安定供給上の問題があり、しかも、合金系膜である
が故に酸化等の化学的安定性についても捷だ問題がある
といえる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、コスト、安定供給、耐久性等に問題の
あるCOを中心とした垂直磁化膜に代り、マグネタイト
等の鉄酸化物を用いた垂直磁気記録媒体とその製造方法
を提供することにある。
〔発明の概要〕
Co −Cr磁性膜において、垂直磁化膜となる理由に
ついてはつぎのように考えられている。スパッタ法ある
いは真空蒸着法で作成したCo −Cr磁性膜の断面を
SEMで観察すると、膜面に垂直方向に結晶粒子が成長
した柱状構造が観測される。
垂直磁気異方性の優れだC0−Cr膜は、この柱状方向
に泊ってCOのC軸が配向していることがX線回折法に
よって解析、確認されている。C0−Cr磁性膜の垂直
磁気異方性は、このC軸が垂直配向していることに一つ
の要因があり、さらに、その垂直磁気異方性の大きさが
、膜面に垂直方向に磁化が向いた時の静磁エネルギーよ
り犬となっているという条件を満しているということが
もう一つの要因である。
本発明者らは前記の内容を考案検討した結果、垂直磁気
異方性膜作成材料の条件としては、COに代表される六
方晶系の構造を有する材料を使用するだけにとどまらず
、形状異方性を持つ材料の結晶を柱状にして基板に垂直
に配向せしめるか、まだは、結晶異方性を有する材料を
基板に対して垂直に形成すれば垂直磁力性膜が得られる
のではないかと考えた。
前記の考えに基づき検討を重ねた結果、マグネタイト等
の鉄酸化物を基板に垂直に柱状に配向せしめることによ
り、良好な磁気特性を有する垂直磁化膜が得られること
を見出した。
第1図に示すように、このような垂直磁化膜1は、非磁
性基板20表面に直接被着することもできるが、非磁性
基板2にあらかじめ、パーマロイセンタスト、(Fe、
Co、NI)−(Sl、B、C1P、A4−B)系非晶
質合金などの高透磁率磁性材料薄膜6を0.2〜2μm
の厚さに被着せしめ、この表面に1XI記垂直磁化膜1
を形成する方法は磁気ヘッドによる記録再生の効率を高
め、出力を太きくする効果があるのでより好ましい。
垂直磁化膜の飽和磁束密度(4πMs)は、500〜5
000 a <ガウス)の範囲が好ましく、1000〜
4000 Gの範囲がより奸才しい。この範囲が好まし
いのは1000G以下では記録再生出力が小さくなり、
40000以上では垂直磁化膜が得にくいためである。
垂直磁化膜の膜厚は0.1〜1.0μmの範囲が好まし
く、0.1〜0.5μmの範囲がより好捷しい。この範
囲が好ましい理由は、0.1μm以下では垂直磁化膜が
得に<<、また、耐久性、膜厚の均一性に問題があるた
めであり、1.0μm以上では磁気ヘッドによる記録再
生効率が悪くなるためである。
マグネタイト等の薄膜の結晶粒構造としては、」二連の
基板面に垂直に形成された柱状結晶粒の直径が0.01
〜0.6μn〕の範囲にあることが望ましいこれはこの
範囲において垂直磁気異方性が容易に得られるためであ
る。
マグネタイト等の鉄酸化物の垂直磁化膜製造方法として
は、マグネタイト等の鉄酸化物をターゲットとして、A
r気流中、Ar、02混合気流中またはAr、水素混合
気流中で各々のガス分圧等を調整しながらスパッタリン
グを行なう。この時、基板側にアースを基準にして一2
0V〜−200■のノ(イアスミ圧を印加することによ
り、垂直磁化膜の製造が容易になる。
なお、前記スパッタリングによる垂直磁化膜の形成にお
いては、適当で実効的なガス分圧が存在するが、この値
は装置ならびにスパッタ速度により変化する。したがっ
て、用いる装置、その他の条件を予め確認して、これら
の値を定めて用いるようにすることが必要である。本発
明者らの実験では基本となるArガスの分圧は5〜50
 ミIJ Torrが良かった。これに10チ未満の範
囲でI]2ガスを加えると、被着されるマグネタイト等
の鉄酸化物膜の相も安定する傾向があり好ましいが、必
らずしも必要なものではない。また、02ガスについて
は5%未満の範囲でこれを加えた場合、被着された膜の
硬度をやや向上させ得るが、膜の飽和磁束密度等とも関
係し、また先に述べたように装置ならびにスパック条件
によっても変化するので一概に決めることはできない。
さらにまた、11゛eをターゲットとして用いることも
できる。このときには雰囲気としてAr と酸素の所定
割合の混合ガス気流を用いる。
また、十分な垂直磁気異方性を有し、垂直磁気記録媒体
として使用できるのは、一般に、垂直磁化膜の面に垂直
方向の残留磁束密度(Mr)と面内方向の残留磁束密度
(Mr)との比(Mr/Mr )、あるいは(Mr /
Ms )と(Mr /Ms )との比(MS:飽和磁束
密度)が0.8以上のものであることが知られている。
さらに垂直磁気異方性の有無は磁気異方性測定装置(ト
ルクメータ)により知ることができる。
〔発明の実施例〕
以下に本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発
明はこれらの実施例によってなんらの制限を加えられる
ものではない。
実施例 1゜ 第6図に示しだRFスパッタ装置を用い、非磁性基板上
にマグネタイト(Fe304)のスパッタリングを行な
った。同図において、4は真空容器、5は真空排気管、
6はガスコントロールパルプをもったガス導入管で、ガ
ス導入管6からはAr 、 02H2混合比を調節して
導入できるようになっている。
7は非磁性基板8を取り付けた金属電極で、−500〜
0■のバイアス電圧が印加できるようになっている。ま
た、9はスパッタ用ターゲット10を載置した金属電極
で、これには13.5 MHzのBP”が印加できるよ
うになっている。
この装置を用いて、プレス成形した直径100φのマグ
ネイト・ターゲット9を用い、10ミリTorrのAr
ガス雰囲気中で、基板8側電極7にアースに対して0〜
−250vの範囲でバイアス電圧を印加しながら、約2
0人/minの速度で、光学研摩したガラス基板8上に
膜厚0.6μm前後のマグネタイト膜11を被着させた
。これらのマグネタイト膜について、試料振動型磁束計
(VMS)により、膜の面内方向および面に垂直方向に
磁場を印加したときの膜の磁気特性を測定した結果を第
4図に示す図中、 、 はそれぞれ印加磁界が膜面に垂
直方向、膜面内方向であることを示す。
第4図かられかるように、とのマグネタイト膜は印加し
たバイアス電圧O〜−150■の間で角型比および保磁
力によって示される垂直磁気異方性成分が面内方向のそ
れを大きく上まわり、特に−100■を印加した試料N
u 3においては、Mr /MrsとMr /Msとの
比が6.5を示している。このことは明らかに垂直磁化
膜が実現していることを示している。1だ、同図から、
磁化膜作成時においてのバイアス電圧印加の効果は明ら
かであるがその最適バイアス電圧は、装置その他の実験
条件によって若干具なるが、−20〜−50Vの範囲が
最適である。
上述のスパッタ法で被着された廿グネタイト薄膜の断面
を現出して、その結晶粒構造を調べたところ、垂直磁気
異方性を示すマグネタイト薄膜は直径が0.02〜0.
6μmの柱状結晶粒よりなる多結晶膜であることが判明
した。柱状結晶粒の形状、寸法は前記スパッタ時におけ
るバイアス電圧の大きさに著るしく依存し、バイアス電
圧が零の場合には柱状晶として発達しない。バイアス電
圧が印加されると、Fe604の(001>方向を軸と
する柱状晶となり、バイアス電圧の増大とともに柱状晶
の<001>軸が基板に対してより垂直となり、バイア
ス電圧が一100■で柱状晶の発達が最も大きくなる。
柱状晶の結晶粒径は基板に近い部分では、0.02〜0
.05μmと小さいが、膜厚の増大とともに基板に対し
てFe3O4の<001>軸が垂直に近い結晶粒はど発
達しやすく、柱状晶の粒径は、0.1〜0.3μmとな
る。柱状晶の寸法がこの範囲内にある場合には、Mr 
/Ms トMr /Ms (D比が2以上となり、垂直
磁化膜として実用可能寿特性を示す。一方、バイアス電
圧が一180V以上になると、再び柱状晶の発達が悪く
なり、垂直磁気異方性が低下する。
実施例 2.。
実施例1と同様な条件で非磁性基板上にマグネタイト(
1’c304)膜を作成した。ただし、スパッタ時間を
変化させることにより膜厚をコントロールした。まだ、
バイアス電圧は、−100Vに固定した。その特性測定
結果を第5図に示した。当然ながら膜厚の違いによる磁
気特性の差違が認められるが、いずれも垂直磁化膜が実
現されていることを示している。また、磁気特性選択の
幅の広さ、容易さをも示している。
実施例 6゜ バイアス電圧を一100v、スパッタ雰囲気をArガス
中に5〜1[]係のl−12ガスを添加した混合ガスの
10 ミ+) ”J’orrの雰囲気とし、かつバイア
ス電圧を印加しガいで、実施例1と同様にしてマグネタ
イト磁化膜を作成した。その結果を第6図に示した。こ
の結果から、保磁力の点では陣や劣るが、飽和磁束密度
はl−12添加量の増加と共に大となり、捷たArのみ
の場合よりも大きくなる。
また、少量の酸素とArの混合気流中でマグネタイト・
スパッタ膜を形成すると、磁気特性は実施例1.2の場
合と余り変らhいが、膜の表面硬度が向上する効果があ
る。
以上の実施例で述べたマグネタイト薄膜の作製条件、例
えばAr分圧は、用いるスパッタ装置、ターゲット、ス
パッタ速度との関係によって定するものであり、以上の
実施例によって制限を受けるものではない。
まだ、本発明の実施例においては述べなかったが、マグ
ネタイト以外にγ−Fe2O3、ベルトライド型Fe0
x(4/!、<x<3/2)等の鉄酸化物および主とし
て飽和磁束密度の制御を目的としてCo添加鉄酸化物に
ついても優れた垂直磁化膜が得られる。
なお、磁化膜形成用非磁性基体材料としては、上述の実
施例で用いたガラス以外に、ポリエステル、ポリイミド
などの有機ポリマー、あるいはA4などの金属を用いる
ことができる。また、基体の形状は、通常、長尺状もし
くは円板状とするが、必要に応じて任意の形状としても
よい。さらに、基体表面にパーマロイ等の高透磁率特性
を有する厚さ0.2〜2μmの薄膜を形成し、その上に
マグネフィト等の鉄酸化物を主体とする垂直磁化膜を被
着した、いわゆる2層垂直磁気記録媒体にも本発明を適
用できることはいうまでもない。
さらに、以」二では、I(l”スパッタ法による実施例
のみを示したが、真空蒸着法、CV I)法、マグネト
ロンスパック法、イオンビームスパッタ法など従来周知
のいずれの薄膜形成技術も使用可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したところから明らかなように、本発明による
垂直磁化膜は製造方法が簡単であり、原料としては安価
な鉄又は鉄酸化物だけですみ、しかも磁気特性も良好な
ものを得ることができるうえに、膜そのものが金属と異
なり、酸化物であるため化学的安定性にすぐれ、したが
って耐久性も良好であり、実用上の利点は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の垂直磁気記録媒体の断面図、
第6図は本発明の垂直磁気記録媒体の製造に用いた高周
波スパッタ装置の概略説明図、第4図、第5図、第6図
は本発明の製造方法に工って得られた垂直磁化膜の磁気
特性を示す表図であるO 図において、 1・・・垂直磁化膜 2・・・非磁性基板ろ・・・高透
磁率磁性材料薄膜 4・・・真空容器 5・・・真空排気管6・・・ガス導
入管 7・・・金属電極8・・・非磁性基板 9・・・
金属電極10・・・スパッタ用ターゲット 11・・・マグネタイト膜 代理人弁理士 中村純之助 第1頁の続き @発明者 伊藤 由喜男 @発明者新原 散失 国分寺市東恋ケ窪1丁目28幡地 株式会社日立製作所
中央研究所内 国分寺市東恋ケ窪1丁目28幡地 株式会社日立製作所
中央研究所内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)非磁性基体上に直接又は高透磁率磁性材料薄膜を
    介して被着された垂直磁気異方性を有する鉄酸化物を主
    体とする薄膜磁性体が形成されてなることを特徴とする
    垂直磁気記録媒体。 (2、特許請求の範囲第1項記載の垂直磁気記録1f1
    媒体において、前記鉄酸化物がFe3O4、Fe0x(
    4x口< X <ろ/2)又はr F e 203であ
    ることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 (3)特許請求の範囲第1項又は第2項記載の垂直磁気
    記録媒体において、前記薄膜磁性体の飽和磁束密度が5
    00〜5000ガウスであることを特徴とする垂直磁気
    記録媒体。 (4)特許請求の範囲第1項、第2項又は第6項記載の
    垂直磁気記録媒体において、前記薄膜磁性体の膜厚が0
    .1〜1.0μmであることを特徴とする垂直磁気記録
    媒体。 (5)特許請求の範囲第1項、第2項、第6項又は第4
    項記載の垂直磁気記録媒体において、前記薄膜磁性体は
    前記基体に対して垂直な柱状晶構造を有するものである
    ことを特徴とする垂直磁気記録媒体。 (6)特許請求の範囲第1項、第2項、第6項、第4項
    又は第5項記載の垂直磁気記録媒体において、前記柱状
    晶の直径が0.02〜0.6μmであることを特徴とす
    る垂直磁気記録媒体。 (7)Fe304、Fe0x(4x口〈x<3/2)、
    γ−Fe2O3の群のうちから選んだ少なくとも1種の
    鉄酸化物をスパッタ用ターゲットとして、所定圧力に保
    たれたAr気流中、Arと酸素の所定割合の混合気流中
    もしくはArと水素の所定割合の混合気流中でスパッタ
    リングを行ない、非磁性基体上又は高透磁率磁性材料薄
    膜を表面に有する非磁性基体の該高透磁率磁性材料薄膜
    上に該非磁性基体に垂直な磁気異方性を有する前記鉄酸
    化物の1種からなる薄膜磁性体を形成することを特徴と
    する特点磁気記録媒体の製造方法。 (8)特許請求の範囲第7項記載の垂直磁気記録媒体の
    製造方法において、前記非磁性基体側にアースを基準に
    して、0〜−180■のバイアス電圧を印加しながらス
    パッタリングを行なうことを特徴とする垂直磁気記録媒
    体の製造方法。 (9) Feをスパッタ用ターゲットとして、所定圧力
    に保たれだArと酸素の所定割合の混合気流中でスパッ
    タリングを行ない、非磁性基体又は高透磁率磁性材料薄
    膜を表面に有する非磁性基体の該高透磁率磁性材料薄膜
    上に該非磁性基体に垂直な磁気異方性を有する、Fe3
    O4、Fe0x(4/3〈x〈3/2)、γ−Fe20
    3の群のうちから選んだ1種の鉄酸化物からなる薄膜磁
    性体を形成することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製
    造方法。 (10)%許請求の範囲第9項記載の垂直磁気記録媒体
    の製造方法において、前記非磁性基体側にアースを基準
    にして、D〜−180Vのバイアス電圧を印加しながら
    スパッタリングを行なうことを特徴とする垂直磁気記録
    媒体の製造方法。
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