JPS62208412A - 磁気記録媒体およびその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気記録媒体に係り、特に垂直磁気異方性に優
れた金属薄膜型磁気記録媒体およびその製造方法に関す
る。

〔従来の技術〕

非磁性の基板上に、真空蒸着法、スパッタリング法ある
いはイオンブレーティング法などのいわゆるフィジカル
ベーパデポジション法によって。

Ｃｏ、　ＦＣ，Ｎｉ、などの金属やこれらの合金の強磁
性薄膜を形成し、これを磁気記録媒体に用いると高密度
の磁気記録が可能となる。特に、磁気記録媒体の１１ａ
面に対して垂直方向に磁区を形成する垂直磁気記録方式
を採用することにより、１インチ当り１００キロビット
以上の極めて高い磁気記録密度を達成させることが可能
である。

従来のｉｋ直磁気記録力式については、例えばアイ・イ
ー・イー・イー、１−ランザクジョン　オンマグネチッ
クス、エム　ニー　ジー２０、ナンバー５　（＋！１８
４年）第６５７頁から第６６２頁（ＩＥＥＥ。

Ｔｒａｎｓ、　　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、　　ＭＡＧ　　
２０．　　Ｎ（１５（１９８４）ｐρ６５７〜６６２）
において論じられている。

そして、垂直磁気記録に用いる磁気記録媒体は、膜面の
垂直方向に磁化され易い、いわゆる垂直磁気異方性を持
つことが必要である。このような性質を持つ磁性膜とし
て、　Ｃｏ−Ｃｒ、　Ｃｏ−Ｒｅ、Ｃｏ−Ｖ、Ｇ　ｏ　
−Ｍ　ｏ、Ｇ　ｏ　−Ｔ　ａなどのＣｏ基合金膜がよく
知られている。これらの合金膜はフィジカルベーパデポ
ジション法で非磁性の基板上に形成されるが、膜の形成
装置や形成条件が異なると磁性膜の垂直磁気異方性が減
少したり、著しい場合には垂直磁気異方性が失われると
いう問題が生じる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

磁気記録媒体の磁気特性は、磁性１１９の組成、膜の形
成法、膜形成時の基板湿度および膜の形成速度などの種
々の要因によって決まる。この他に、磁気特性に大きな
影響を及す要因に磁性膜形成時の雰囲気があるが、従来
はこの点に対する配慮が十分になされておらず、良好な
垂直磁気異方性を持つ磁性膜が再現性よく得られないと
いう問題があった。

本発明の目的は、従来技術における問題点を解消し、垂
直磁気異方性の大きい垂直磁化膜を有する磁気記録媒体
、およびそれをフィジカルベーパデポジション法によっ
て再現性よく製造できる方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記１］的を達成するために本発明は、窒化性ガス雰囲
気中で、フィジカルベーパデポジション法によって磁性
膜であるＣｏ基合金薄膜を形成させることを骨子とする
ものである。

本発明者らは、Ｃｏ基合金膜からなる垂直磁気異方性を
持つ磁気記録媒体を、フィジカルベーパデポジション法
、例えば真空蒸着法で形成する際、まず、真空蒸着装置
ｌ′７の真空容器内を超高真空にまで排気し、特定のガ
スをある圧力まで導入しながら膜形成を行ない、この時
得られた磁性膜の磁気特性を８１１定することによって
、膜形成時の雰囲気がその磁気特性に及ぼす影響につい
て系統的に調へた。そして、磁気特性の評価項目として
は保磁力■Ｉｃ、および飽和磁化Ｍｓに対する残忰磁化
Ｍｒの比（残留磁化比）Ｓ＝Ｍｒ／Ｍｓの値を、磁性膜
の膜面に対して垂直方向と平行な方向で測定した値、す
なオ〕ち、垂直方向の保磁力）Ｉｃｈ、平行方向の保磁
力Ｈｃ　ｕ、垂直方向の残留磁化比Ｓ上、平行方向の残
留磁化比Ｓ〃の値を比較した。ここで。

（上）、（〃）の付加記号はそれぞれ膜面の垂直方向と
平行な方向で測定した場合を表わす。そして、各種のガ
ス雰囲気中で磁性ｌｌ葵の形成実験を行なった結果、特
に窒化性のガスである例えば、窒素やアンモニアを特定
の圧力範囲で導入しながら膜形成を行ない、磁性膜に所
定範囲の窒素を含有させることによって、大きな垂直磁
気異方性を持つ磁気記録媒体が得られることを見出し本
発明を完成するに至った。

本発明における磁気記録媒体の磁性膜であるＣｏ基合金
膜に含有させる窒素量は、ｏ、ｏｏｉ〜５ａｔ　（原子
）％の範囲が好ましく、窒素含有量が０、＋１ｏｌａｔ
％未満では垂直磁気異方性の積極的な向−ヒ効果が少な
く、また５ａｔ％を超えると逆に垂直磁気異方性が劣化
するので好ましくなく、窒素含有量のより好ましい範囲
は０．０１〜ｌａｔ％である６本発明の窒素を含有する
Ｃｏ基合金膜の形成において、導入する窒化性ガスとし
ては、窒素またはアンモニアなどのガス、もしくはそれ
らの混合ガスなどが好ましく、またアルゴンなどの不活
性ガスまたは水素などの活性ガスによって希釈した窒化
性ガスを用いることができる。そして、Ｃｏ基合金膜の
形成時における上記の窒化性ガスの圧力は、１０”’　
〜１０−’　Ｔ　ｏｒｒの範囲が好ましく、ｉｏ−’Ｔ
ｏｒｒ未満ではＣｏ基合金膜への窒素含有量が少なく、
積極的な垂直磁気異方性の増大効果が得られず、また圧
力が１Ｏ−４を超えると安定した磁性膜の形成が困難と
なるので好ましくなく、より好ましい窒化性ガスの圧力
範囲は３×１０−７〜４ｘ１０−ｓＴｏｒｒである。

本発明における磁気記録媒体の磁性膜としてはＣ”、ｏ
Ｊ＆合金膜が望ましく、Ｃｏ−Ｃｒ、　Ｃｏ−Ｒｅ、Ｃ
ｏ−Ｖ、Ｃｏ−Ｍｏ、Ｃｏ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｎｂ、Ｃｏ−
Ｃｒ−Ｒｅ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｂなどを挙げることができ
る。

本発明の窒素を含有するＣｏ基合金膜の形成方法として
は、フィジカルベーパデポジション法が好ましく、真空
蒸着法、スパッタリング法、イオンブレーティング法な
どを用いることができる。

〔作用〕

窒化性ガスを導入しながら、１０−’〜１Ｏ−４の圧力
範囲でＣｏ基合金膜の形成を行い、窒素を０．００１〜
５ａｔ％含有する磁性膜を有する本発明の磁気記録媒体
は、磁性膜の垂直磁気異方性が著しく向上し、膜面に対
し垂直方向の保磁力Ｈｃ　Ａは平行方向の保磁力Ｈｃ　
ｔｔに比べて３倍以上となり、また垂直方向の残留磁化
比Ｓ上は平行方向の残留磁化比Ｓ〃に比べ１．５倍以上
大きくすることができる。

これは、窒素がＣｏＪル合金磁性１ｕを構成する柱状晶
状の結晶粒の粒界付近に偏在することによって。

柱状結晶粒の磁気的な孤立性を大きくシ、その結果垂直
方向の磁気異方性が大きくなるものと思われる。また、
窒素を含有するＣｏ基合金膜を形成させるフィジカルベ
ーパデポジション法において、窒化性ガスを導入する方
法は薄膜形成方法として簡単に取り入れることができる
ものであり、これによって再現性よく垂直磁気異方性の
大きい磁性膜を容易に形成させることができるようにな
り、高密度の磁気記録に適した大きな垂直磁気異方性を
持つ垂直磁気記録媒体を得る上で極めて有利な条件とな
る。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を挙げ図面に基づいてさらに詳
細に説明する。

（実施例　１） 非磁性基板として厚さ５０ｔｌＩａのポリイミドフィル
ムを用いて」第１図に示す構造の真空蒸着装置を使用し
て磁気記録媒体を作製した。最初に真空槽１の内部をＬ
　Ｘ　１０−’　Ｔｃｒｒ以下にまで真空排気し。

非磁性基板２をヒータ３により１８０℃に加熱した。

ついで、リークバルブ４を経由して窒素ガスを一定の圧
力になるように導入しながら、３連式の電子ビーム蒸着
源５を動作させて、まずｌＦＪｇが３００人〇Ｇｅを下
地層として蒸着させた後、２０００人のＣｏ　−Ｃｒ合
金膜を形成した。そして、最上層にはＪｌｌ［さ２００
人のＢ膜を保護膜として設けた。

上記の手順によって作製した磁気記録媒体の保磁力Ｈｅ
　（Ｏｅ）と窒素ガス圧力（Ｔｏｒｒ）の関係を第２図
に、残留磁化比Ｓ（残留磁化Ｍ　ｒ　／飽和磁化Ｍ　ｓ
　）と窒素ガス圧力（Ｔｏｒｒ）の関係を第３１′４に
示す。

第２図および第３図より明らかなように、窒素ガスを導
入することにより、Ｇ　ｏ　−Ｃｒ合金膜の垂直方向の
保磁力Ｈｅ上（曲線７）および残留磁化比Ｓよ（曲ｍ８
）の値が、水平方向の保磁力Ｈｃ　／／（曲線９）およ
び残留磁化比Ｓ／／（曲線１０）の値に比較して極めて
大きくなっており、Ｃｏ−Ｃｒ合金膜の垂直磁気異方性
が著しく増大していることを示している。特に、窒素ガ
ス圧力が１０−′〜１０−’Ｔｏｒｒの圧力範囲におい
て、ＨＣＩおよびＳｌの値が大きくなっており、磁気記
録媒体における垂直磁化膜として望ましいことがわかる
。これら一連のＣｏ−Ｃｒ合金膜をオージェ電子分光法
あるいはイオンマイクロプローブによる（α量分析法で
組成分析を行った結果、０．０００５〜８ａｔ％の窒素
が含有されており、特に窒素含有率がｏ、ｏｏｉ〜５ａ
ｔ％の範囲のＣｏ−Ｃｒ合金膜は良好な垂直磁気異方性
を示すことがわかった。

（実施例　２） 実施例１と同様の方法によるも、真空蒸着装置における
最初の真空度をＩ×１０−Ｔ　ｏｒｒとなし、これに窒
素ガスを導入しながら一連のＣｏ−Ｃｒ合金１１優の形
成を行なった。Ｇ　ｏ　−Ｃｒ合金膜の磁気特性につい
て、窒素ガスを使用しない場合と。

窒素ガスを導入しながらＣｏ−Ｃｒ合金膜を形成した場
合とを比べた結果、窒素ガスを導入しながら膜形成を行
った場合のＨｅ上、Ｓｌがいずれも増大することがわか
った。窒素ガスを導入する場合の許容最大圧力は２　Ｘ
　１０−’　Ｔｏｒｒであり、これ以ｌ二の圧力では真
空蒸着法による安定なＣｏ　−Ｃｒ合金膜の形成が国運
となった。心入する窒素ガス圧力がＬ　Ｘｌ０−’−２
Ｘｌ０−’ＴｏｒｒのときのＣｏ　−Ｃｒ合金膜のＩ−
（ｃ　ｒの値は８００〜１０５００ｅ、　Ｓｉの値は０
．１８〜０．３０で、窒素ガスを導入しない場合のＣｏ
　−Ｃｒ合金膜の磁気特性は、Ｈｅ４が７３００　ｅ、
Ｓｌが０．１４であった。

（実施例　３） 磁気記録媒体の構造としては、第１層に５０００人厚の
パーマロイ１漠、第２層に２００人ノ１のＳｉ膜、第３
層に２０００人厚のＣｏ−Ｃｒ合金膜からなる積層構造
を採用し、導入ガスとしては窒素の代りにアンモニアを
用いた以外は実施例１と同様の方法によって磁気記録媒
体を作製した。このようにして作製したＣ　ｏ　−Ｃｒ
合金膜の磁気特性をａ＋＋＋定した結果、アンモニアを
１０−７〜１０−’Ｔｏｒｒの圧力範囲で導入しながら
成膜することにより、Ｈは、Ｓｌ　の値は、上述の実施
例１において示した第２図および第３図の曲線７．８と
同様な傾向で増大することが認められた。ただし、アン
モニアを導入した場合は窒素を導入した場合に比べて、
同一ガス圧力でＨｅ上、ＳＪＬ　の増大の割合が２０〜
４０％大きくなり、垂直磁気異方性を増すのにより効果
的であることがわかった。アンモニアを導入しながら膜
形成したＣ　ｏ　−Ｃｒ合金１瑛中には、オージェ電子
分光法もしくはイオンマイクロプローブによる質量分析
法による組成分析の結果、　０．００１〜５ａｔ％の範
囲の窒素が含有されていることが認められた。

なお、窒素ガスもしくはアンモニアガスの導入実験と並
行して行った各種のガスに関する実験において、不活性
ガスと水素ガスはＣｏ基金合金膜垂直磁気異方性をほと
んど変化させないのに対して、酸素や水蒸気などの酸化
性ガスは垂直磁気異方性を著しく劣化させることがわか
った。酸化性ガスが真空槽内部に残留する場合には、前
述のように窒素やアンモニアなどの窒化性ガスを導入す
ることによって、垂直磁気異方性を大きく保つことがで
きるが、この操作に加えて真空槽内部の酸化性ガスを、
例えばチタンゲッタポンプなどによって優先的に除去す
る操作を行えば、さらに望ましい効果が得られることも
わかった。

本発明の実施例において、窒化性ガスとして窒素とアン
モニアガスの例を挙げたが、窒素とアンモニアの混合ガ
ス、またはアルゴン、水素などのガスで希釈した窒素、
アンモニアもしくは窒素とアンモニアの混合ガスを用い
ても同様の効果が得られることを確認している。

また、真空蒸着法による磁性膜形成に際して窒化性ガス
導入による垂直磁気異方性の増大は、実施例において示
したＣ　ｏ　−Ｃｒ合金膜に限らず、他のＣｏ−Ｒｅ、
Ｃｏ−Ｖ、Ｃｏ−Ｍｏ、Ｃｏ−Ｔａ、Ｃｏ　−Ｎｂ％Ｃ
ｏ　−Ｃｒ　−Ｒｅ％Ｃｏ　−Ｃｒ　−ＮｂなどのＣｏ
ＪｔＣｏ金膜においても同様に認めることができ、真空
蒸着法以外のスパッタリング法、イオンブレーティング
法などのフィジカルベーパデポジション法によっても本
発明の目的を十分に達成することができることを確認し
ている。

本発明の実施例においては、ＣｏＪ＆合金膜の下にＧｅ
などの他の金属膜を下地層として設けた場合について述
べたが、非磁性基板上に直接ＣＯ基金合金膜単層を設け
る場合においても、窒化性ガス導入による窒素のＣｏ基
台金１１％ｆへの含有は、垂直磁気異方性を増大させる
のに有効である。

〔発明の効果〕

以」二詳細に説明したごとく、本発明の窒素を含有する
Ｃｏ甚金合金磁性膜、膜面に対して垂直方向の保磁力Ｈ
ｃｐと残留磁化比Ｓ上の値が、平行方向の保磁力Ｈｅ／
ｚと残留磁化比Ｓ〃の値に比べて大きくなり垂直磁気異
方性を著しく増大させることができるので、高記録密度
で再生出力の大きな垂直磁気記録方式を実現するうえで
極めて有効な磁気記録媒体が得られる。そして１本発明
の窒素を含有するＣｏｏ合金磁性膜の形成は、フィジカ
ルベーパデポジション法によって、単に窒化性ガスの導
入操作で容易に、しかも再現性よく垂直磁気異方性の大
きい磁性膜を形成させることが可能であり高密度磁気記
録に好適で、信頼性の高い磁気記録媒体を歩留りよ＜Ｍ
造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例において用いた真空蒸着装置の
構造を示す縦断面図、第２図は本発明の実施例１におい
て示した磁気記録媒体の窒素ガス圧力と保磁力の関係を
示すグラフ、第３図は本発明の実施例１において示した
磁気記録媒体の窒素ガス圧力と残留磁化比の関係を示す
グラフである。 １・・・真空槽　　　　　　２・・・非磁性基板３・・
・ヒータ　　　　　　　４・・・リークバルブ５・・・
電子ビーム蒸着源　６・・・ガスボンベ７・・・垂直方
向の保磁力Ｈｃｈ ８・・・垂直方向の残留磁化比Ｓ工 ９・・平行方向の保磁力Ｈｃ〃 ｌＯ・・・平行方向の残留磁化比Ｓ〃 １１・・・供給ロール　　　　１２・・・巻取ロール１
３・・・反射板　　　　　　１４・・・フィラメント１
５・・・真空排気系

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非磁性基板上に、直接もしくは下地層を介して形成
   された垂直磁気異方性を持つＣｏ基合金膜を有する磁気
   記録媒体において、上記Ｃｏ基合金膜は、窒素を原子％
   で、０．００１〜５％含有することを特徴とする磁気記
   録媒体。 ２、Ｃｏ基合金膜は、窒素を原子％で、０．０１〜１％
   含有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の磁気記録媒体。 ３、Ｃｏ基合金膜は、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｒｅ、Ｃｏ−
   Ｖ、Ｃｏ−Ｍｏ、Ｃｏ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｎｂ、Ｃｏ−Ｃｒ
   −Ｒｅ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｂ合金のうちより選ばれる少な
   くとも１種からなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項に記載の磁気記録媒体。 ４、非磁性基板上に、直接もしくは下地層を介して、フ
   ィジカルベーパデポジション法により垂直磁気異方性を
   持つＣｏ基合金膜を形成させる方法において、上記Ｃｏ
   基合金膜の形成は窒化性ガス雰囲気中で行ない、上記窒
   化性ガスの圧力を１０＾−＾７〜１０＾−＾４Ｔｏｒｒ
   の範囲に調整することによって、窒素が原子％で、０．
   ００１〜５％含有するＣｏ基合金膜を形成させることを
   特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 ５、窒化性ガスの圧力を、３×１０＾−＾７〜４×１０
   ＾−＾５Ｔｏｒｒの範囲に調整することを特徴とする特
   許請求の範囲第４項に記載の磁気記録媒体の製造方法。 ６、窒化性ガスは、窒素、アンモニア、または窒素とア
   ンモニアの混合ガス、もしくはアルゴンまたは水素によ
   って希釈された窒素、アンモニア、または窒素とアンモ
   ニアの混合ガスであることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項または第５項に記載の磁気記録媒体の製造方法。 ７、窒素を含有するＣｏ基合金膜の形成は、真空蒸着法
   、スパッタリング法、イオンプレーティング法のうちよ
   り選ばれる少なくとも１種のフィジカルベーパデポジシ
   ョン法によることを特徴とする特許請求の範囲第４項な
   いし第６項のいずれか１項に記載の磁気記録媒体の製造
   方法。