JPS6151814A - パーマロイ薄膜及び垂直磁気記録媒体の製造方法 - 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】 ［利用分野］ 本発明は、パーマロイ薄膜及びパーマロイ″ａＰｌＡを
低保磁力に−ｊどり“ると共に膜面に垂直方向のＶ目ヒ
容易軸を右ザる垂直磁化層を磁気記録層とした垂直磁気
記録媒体の改良に関する。

［従来技術］　。

上述の低保１１１１力層と垂直磁化層とからなる二層膜
の磁気記録媒体は、垂直磁気記録方式において単極型ヘ
ッドによって効率良く記録できる垂直磁気記録媒体とし
て特公昭５８−９１号公報、特公昭５８−１０７６４公
報等に提案されている。この提案された二層膜構成の騒
１気記録媒体（以下゛′二層膜媒体″という）は、具体
的にはＲＦ　２４４スパツタ法で作成され、低保磁力層
をパーマロイで垂直磁化層をＣｏ（コバルト）−Ｃｒ（
クロム）合金膜で４＋４成したものであり、高い記録感
度と大なる再生出力を得られる優れたものであるが、記
録感度面、再生出力面等でより一層の改善が望まれてい
る。

［発明の目的］ 本発明は上）ホの二層膜媒体の特性が低保磁力層すなわ
ちＮｉ　にッケル）　、　Ｆｓ　（鉄）を主成分とする
パーマロイ薄膜の特性に左右されることに着目しなされ
たもので、異方性の小さいパーマロイ薄膜及び垂直磁気
媒体を目的としたものである。

［発明の構成１作用効果］ 上述の目的は、以下の本発明により達成される。

すなわち本発明は、前述のパーマロイ薄膜において、Ｐ
ＶＤ法により酸素を０゜３％（容最％）以上１０％（容
計％）以下含む雰囲気下で形成したパーマロイ薄膜を第
一発明とし、第一発明のパーマロイ薄膜を低保磁力層と
した二層ｐＩｔＪ構成の垂直磁気記録媒体を第二発明と
するものである。

上述の本発明は、以下のようにしてなされたものである
。二層膜媒体の低保磁力層の保磁力は小さい程記録感庶
簀の面で有利と思われ、そこで５０ｅ　（ｆルスデツド
）以下の小さな保磁力のパーマロイ薄１１６１を低保磁
力層とした磁気記録媒体でディスクを作成し評価したと
ころ、その再生出力のエンベロープが変化して、安定な
再生という点からは、結局その最低点に制約され、再生
出力はあまり向上しない問題に遭遇し、種々検討の結果
、その原因が低保磁ノＪ層を構成するパーマロイ薄膜の
面内磁気異方性にあることを見出しなされたものである
。

すなわら、パーマロイ薄膜を低保磁力層とした上］ボの
妊ｌ気記録媒体は、パーマロイ薄膜の…化困Ｉｔ軸の方
向に走行させて記録・再生した時の方が磁化′ｌ−Ｆに
’ｒ　’ｌ’ｌｌｌの方向の時に比べて、再生出力が大
きく、特に？：ＴＪ密度記録の高周波領域で良好な特性
を示す。

ナなわら、面内の再生出力を一様にするためには、低保
−１力居全体としての面内磁気異方性を減少ざｕ１再生
出力の最低点を上昇させエンベロープを面内で一様とす
ることが必要である。その結果記録密度が高く、記録再
生特性が面内で一様なディスク方式に適した磁気記録媒
体が得られる。

なお、面内磁気異方性とは膜面に平行な面内での磁気異
方性のことである。

しかしながら、面内の磁気異方性を一様にすることは通
常の方法では困難であり、とくに基板を一方向に移送し
て低保ｌｉ任力層を形成するような場合には異方性が大
きく発現するのが鶴通であった。

本発明者らは以上の知見にもとづぎ鋭意研究した結果、
前記パーマロイ薄膜の形成を０．３％以上１０％以下の
酸素を含む雰囲気中で？：′ｉえば、磁気異方性が一様
になることを見出し本発明に想到した。

本発明の酸素雰囲気中で形成したパーマ［１イ薄膜にお
いては、その保磁力は無酸素雰囲気の場合に比べて若干
大きくなるのが普通であるが、異方性が大巾に改善され
、したがって磁気特性が面内で一様な優れた軟磁性膜が
得られる。

そして、面内異方性が小さいという点からは不活性ガス
の酸素濃度は０．３Ｖ　ｏｆ％以上とする必要がある。

又、低保磁力、具体的には後述する垂直磁気記録媒体の
再生出力面から該酸素濃度は１０Ｖｏ１％以下が好まし
い。

上述の点から本発明の第２発明の垂直磁気記録媒体は、
その低保磁力層が、上述の酸素濃度の不活性ガス下で形
成したパーマロイ（Ｍｏ　　（モＩＪ　７デン）、ＣＩ
（銅）等の第３成分を含んで良い）薄膜であるので、保
磁力の小さい領域でも面内磁気異方性が小さく、ディス
クの場合にモジューレーションが小ざく、再生出力が比
較的大きいという大きな効果を秦する。なお、パーマロ
イ薄膜の透…率については大ぎいものが記録感度・再生
出力面から好ましく用いられる。

また、（１気記録層としては実施例のω−Ｃｒ合金膜ら
なる重直口蚕化層は勿論、Ｗ（タングステン）Ｔａ　　
（クンタル）等の第３元素を添加したＧｏ　−Ｃｒ合金
、その他公知等の垂直磁化層に適用できることは本発明
の趣旨から明らかである。

以下、上述の本発明の詳細を実施例に基いて説明する。

なお、この発明は、対向ターゲット式スパッタ法により
なされたものであるが、発明の主旨からして、明らかに
他の方法、たとえば蒸着、スパッタリング、イオンブレ
ーティングなどのいわゆる物理的堆積法（ＰＶＤ法）に
も適用できることは明らかである。

なお、上述の対向ターゲット式スパッタ法は、特開昭５
７−１５８３８０号公報等で公知のスパッタ法で、一対
の対向配置１りされたターゲラ１〜の側方に基板を配し
、ターゲット間に垂直方向にプラズマ捕捉用の磁界を印
加してスパッタし、基板上に膜を形成するスパッタ法を
云う。

第１図は本発明の実施に用いた対向ターゲット式スパッ
タ装置の構造図である。

図から明らかな通り、本装置は前述の特開昭５７−１５
８３８０号公報で公知の対向ターゲット式スパッタ装置
と基本的に同じ構成となっている。

すなわち、図において１０は真空４１１　％　２０は真
空槽１０を排気する真空ポンプ等からなる排気系、３０
は真空１ｆ！ｔｉｏ内に所定のガスを導入して真空槽１
ｏ内の圧力を１０−１〜１０″Ｔ　ｏｒｒ程度の所定の
ガス圧力に設定υ−るガス導入系である。

そして、真空槽１０内には、図示の如く真空槽１０の側
板１１．１２に絶縁部ｖＪ１３．１４を介して固着され
たターゲラ１〜ホルダー１５．１６により１対のターゲ
ットＴ＋、Ｔｚが、そのスパッタされる而ＴＩＳ。

Ｔ　２Ｓを空間を隔てて平行に対面するように配設しで
ある。そして、ターゲットＴ＋　、Ｔ２とそれに対応す
るターゲットボルダ−１５，１６は、冷水バイブ１５１
，１６１を介して冷却水によりターゲットＴ＋。

Ｔ２、永久磁石１５２，１６２が冷却される。磁石１５
２゜１６２はターゲラ１−Ｔ１．Ｔ２を介してＮ極、Ｓ
極が対向するように設けてあり、従って磁界はターゲラ
１〜Ｔ１．１−２にＩ直な方向に、かつターゲット間の
みに形成される。なお、１７．１８は、絶縁部材１３．
１４及びターゲットホルダーｉｓ、　１６をスパッタリ
ング時のプラズマ粒子から保護するためとターゲット表
面以外の部分の異常放電を防止するためのシールドであ
る。

また、磁性状１ノ膜が形成される基板４０を保持する基
板保持手段４１は、真空槽１０内のターゲットＴ＋。

Ｔ２の側方に設けである。基板保持手￥；＜４１は、図
示省略した支持ブラケットにより夫々回転自在かつ互い
に軸平行に支持された・繰り出しロール４１ａ。

支持ロール４１ｂ１巻取ロール４１ｃの３個のロールか
らなり、基板４０をターゲットＴ＋　、Ｔ２間の空間に
対面するようにスパッタ面ＴＩＳ、Ｔ２Ｓに対して略直
角方向に保持するように配置しである。従って基板４０
は巻取りロール４１ｃによりスパッタ面Ｔ　＋ｓ　、　
Ｔ　２３に対して直角方向に移動可能である。

なお、支持ロール４１ｂはその表面Ｑ度が調節可能とな
っている。

一方、スパッタ電力を供給する直流電源からなる電力供
給手段５０はプラス側をアースに、マイナス側をターゲ
ットＴ＋　、Ｔ２に夫々接続する。従って電力供給手段
５０からのスパッタ電力は、アースをアノードとし、タ
ーゲットＴ＋　、Ｔ２をカソードとして、アノード、カ
ソード間に供給される。

なお、プレスパッタ時基板４０を保護するため、基板４
０とターゲットＴ＋、丁２との間に出入するシャッター
（図示省略）が設けである。

以上の通り、前述の特開昭５７−１５８３８０号公報の
ものと基本的には同じ構成であり、公知の通り高速低温
スパックが可能となる。すなわち、ターゲットＴ＋、−
ｒｚ間の空−に、磁界の作用によりスパッタガスイオン
、スパッタにより放出されたγ電子等が束縛され高密度
プラズマが形成される。

従って、ターゲットＴ＋　、Ｔ２のスパッタが促進され
て前記空間より析出口が増大し、基板４ｏ上への堆積速
度が増し高度スパッタが出来る上、基板４０がクーゲラ
ｈＴ＋、Ｔｚの側方にあるので低温スパッタし出来る。

なお、本発明の対向ターゲット式スパッタ法は、前）ホ
の装置のものに限定されるものでなく、前述の通り一対
の対面させたターゲットの側方に基板を配し、クーゲッ
ト間に垂直方向の磁界を印加してスパッタし、基板上に
膜を形成するスパッタ法を云う。従って、磁界発生手段
も永久磁石でなく、電磁石を用いても良い。また、磁界
もターゲット間の空間にγ電子等を閉じ込めるものであ
れば良く、従ってターゲット仝面でなく、ターゲット周
囲のみに発生させた場合も含む。

次に上）小の対向ターゲット式スパッタ装「１′により
実施した本発明に係わるパーマロイ薄膜及び垂直磁気記
録媒体の実施例を説明する。。

なお、得られた合金膜の結晶構造は理学電機製計数Ｘ線
回折装置を用いて同定し、垂直配向性は六方最密構造か
つ（００２）面ピークのロッキングカーブを前記Ｘ線回
折装置で求め、その半値幅へ〇（７）で評価した。

ｙＪ厚及び組成については、螢光Ｘ線装置を用いて予め
較正した曲線から求めた。

媒体の磁気特性は撮動試料型磁力計で測定して求めた。

二層膜媒体の記録・再生特性は、前述の特公昭″５８−
９１号公報等で公知のものと同様な垂直型磁気ヘッドを
用いて評価した。

［実施例１〜７および比較例１．２］ 下記条件により基板上にパーマロイ薄膜をスパッタガス
のＭ糸淵度を変えて作成し、その磁気貸方性を評１ｉ１
１ｉ　”Ｊると共に、夫々のパーマロイ薄膜上にＣｏ　
−Ｃｒからなる垂直磁化層を順次形成して二層膜媒体を
作成し、その再生特性を評価した。

Ａ、装置条件 八−′１．低保磁力層 ａ、ターゲットＴ＋　、Ｔ２材：Ｔ＋　、Ｔ２共Ｍ。

−４ｗ［％、Ｎｊ−７８ｗｔ％、Ｆｅ−１８ｗｔ％のパ
ーマロイ ＪＩｌｉ４０：５０μｍ厚のポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）フィルム Ｃ，ターゲットＴ１．Ｔ２間隔：１２０ｒＮｎｄ、ター
ゲット表面の磁界：１００〜２００ガウスｅ、ターゲッ
トＴ＋　、Ｔ２形状 ：　　１００ｍｍ　Ｌ　Ｘ　１５０ｍｍＷ　Ｘ　１２１
ｎｌｎ　ｔの矩形ｆ、基板４０とターゲットＴ＋　、Ｔ
２端部の距離：２ｏｍｍ Ａ　　２．Ｃｏ−Ｃｒ！Ｉ！直磁化層 ａ、ターゲット材：Ｔ１．Ｔ２共に：ｃｏ　−８０Ｗ４
　％　。

Ｃｒ−２０ＷＬ％の合金ターゲット Ｃ，ターゲットＴ＋　、Ｔ２間隔：　　１６０　ｔ＋ｗ
＋ｄ、ターゲット表面の磁界：　　１００〜２００ガウ
スｅ、ターゲットＴ＋　、Ｔ２形状 ：　　１００ｍｍ１Ｘ　１５０ｓＷＸ１２ｓｔの矩形ｆ
、基板４０とターゲット−ｒ＋、Ｔ２端８１（の距離：
２０Ｍ Ｂ、操作手順 Ａ−１，Ａ−２の条件のもとて順次次の如く行なった。

ａ、基板を設置後、真空槽１０内を到達真空度が１　Ｘ
　１０’　Ｔ　ｏｒｒ以下まで排気（る。

ｂ、ガスを所定の圧〕Ｊまで導入し、３〜５分間のプレ
スパツタを行ない、シャッターを間ぎ、基板４０を図示
の通りターゲットＴ＋　、Ｔ２の対向方向に移送しつつ
膜形成を行なった。なお、スパッタ時のガス圧は４　Ｘ
　１０’　Ｔ　ｏｒｒとした。

ガスはＡ−１の場合Ａｒ　　（アルゴン）１００％およ
び０２　（酸素）を０．１．　０．３．１．３゜５　、
１０．１５．２０％混入したＡｒガスを用いた。

また△−２の場合はＡｒ　１００％（３Ｎ）を用いた。

Ｃ，スパッタ時投入電力はＡ−１，Ａ−２ともに３ＫＷ
で行なった。

Ｃ１実施結果 第２図に比較例のパーマロイ薄膜の特徴的な磁化特性を
示す。基板の走行方向（ＭＤ力方向と基板の幅方向（Ｔ
Ｄ力方向それぞれの磁化特性が異なり、面内で磁気異方
性が生じており、ＭＤ力方向磁化容易軸、ＴＤ力方向磁
化困難軸であった。

なお、第２図でＨは印加磁界の強さを示し、Ｂは低保磁
力ｈ”・１の磁化を示す。

得られＩζ各パーマロイ薄膜の保磁力の測定結果を表−
１に示づ。

なお、表−１テＨＣＥ　、　ＨＣＨハｌ化容易ｔｌ’ｌ
ｌｌ、磁化困難軸方向のそれぞれの保磁力である。

又、垂直ｔａ気記録媒体を得るために表−１の特性を右
する各パーマロイ薄膜上にＡ−２の条件で形成されたＣ
ｏ　−Ｃｒ層からなる垂直磁化層の特性を表−２に示ず
。

表−２垂直磁化層の特性 表−２において保磁力のＩ直とは媒体膜面と垂直方向の
保磁力を、水平とは媒体膜面と平行方向の保磁力を示す
。なお、保磁力の測定は二層膜媒体の低保磁力層を分離
して行った。半値幅Δθ印は、二層ＩＩ！媒体のまま測
定した。

Ｄ、電磁変換特性 表−１の特性を有する各パーマロイス９膜を低保磁力層
とする前述の二層膜媒体について、第３図に示すように
、ＭＤ方向、ＴＤ力方向長方形のサンプルを切り出して
、記録密度５０ＫＦＲＰ’ｌにおいてそれぞれの電磁変
換特性を評価した。

表〜３及び第４図に測定結果を示す。

なお、電磁変換特性は記録時にはテープ走行を４．７５
ｃｍ／秒、再生時には９．５ｃｍ／秒で行なった。

又、測定値は実施例６をｌ　ｌｌ！−どした相対値で示
しである。

表−３及び第４図の実施例１〜７に示したように酸素濃
度が０．３％以上のアルゴン雰囲気中でスパッタして形
成したパーマロイｉ９膜を低保磁力層としてもつ二層媒
体は磁化容易軸方向および磁化回動軸方向の再生出力の
大ぎさの比が１に近く、したがってフロッピーディスク
形状にしたときにモジュレーションが比較例に比べて大
１１〕に改良されていることが判る。

また、表−３よりパーマロイ薄膜形成時の不活性ガス中
の酸素濃度の増加に伴ない再生出力が低下することがわ
かる。従って、前記酸素濃度は再生出力が大巾に低下し
ない範囲、実用的には１０ｖＯ１％以下であることが好
ましく、更に好ましくは、比較例の最低出力と同じレベ
ルの再生出力レベルが得られる、５■０１％以下である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本弁明の実施に用いた対向ターゲット式スパッ
ク装置の説明図、第２図は磁気特性の説明図、第３図は
サンプル切り出しの説明図、第４図はパーマロイ薄膜形
成時の酸素１１ｉａ度と再生出力のＭＯ力方向−［Ｄ方
向の比を示ずグラフである。 Ｔ＋　、Ｔ２　　：ターゲット　　１０：真空槽２０：
排気系　　　３０：ガス導入系 ４０：基板　　　　５０ニスバッタ電源矛ろ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）Ｎｉ、Ｆｅを主成分とし、物理堆積法により形成さ
   れたパーマロイ薄膜において、酸素を０．３％以上１０
   ％以下含む雰囲気下で形成したことを特徴とするパーマ
   ロイ薄膜。 ２）前記物理堆積法がスパッタリング法である特許請求
   の範囲第１項記載のパーマロイ薄膜。 ３）前記スパッタリング法が対向ターゲット式スパッタ
   リング法である特許請求の範囲第２項記載のパーマロイ
   薄膜。 ４）非磁性の基板上にパーマロイ薄膜からなる低保磁力
   層と膜面に垂直方向の磁化容易軸を有する磁気記録層を
   有する磁気記録媒体において、前記低保磁力層のパーマ
   ロイ薄膜が酸素を０．３％以上１０％以下含む雰囲気下
   で物理堆積法により形成されたパーマロイ薄膜であるこ
   とを特徴とする垂直磁気記録媒体。 ５）前記パーマロイ薄膜がスパッタリング法により形成
   された特許請求の範囲第４項記載の垂直磁気記録媒体。 ６）前記パーマロイ薄膜が対向ターゲット式スパッタ法
   により形成された特許請求の範囲第５項記載の磁気記録
   媒体。