JPS6273415A - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、垂直磁気記録用の薄膜合金媒体２とくに改良
された垂直−水平保磁力比をもつ多層磁性膜構造体を備
えたかかる媒体に関するものである。

Ｂ、従来の技術 垂直磁気記録用の膜合金媒体において、磁性膜は、典型
的な場合、その磁化容易軸が基板に対して一般に垂直に
配向した、整然とした結晶構造をもつ磁性合金の単一層
である。磁性膜として使用される物質の一つは、コバル
ト−クロム（ＣｏＣｒ）合金で、基板にまたは基板に付
着した中間核生成層にスパッタリングで付着して〔００
．２〕軸（Ｃ軸）が基板に対して一般に垂直に配向した
稠密六方（ｈＣｐ）結晶構造にしたものである。様々な
基板、チタン（Ｔｉ）核生成層および単一層Ｃｏ　Ｃｒ
垂直磁性膜を使って作った薄膜合金垂直記録媒体の磁気
特性は、小林等が゛′フジツー・サイエンティフィック
・アンド・テクニカル・ジャーナル″（’Ｆｕｊｉｔｓ
ｕ　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｊ
ｏｕｒｎａｌ、”第１９巻第１号（１９８３年３月）、
ｐ、９９−１２６に所載の論文″剛性ディスク上での高
密度垂直磁気記録ｎ　　（１１ＨｉｇｈＤｅｎｓｉｔｙ
　Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　Ｍａｇｎｓｔｉｃ　Ｒ
ｅｃｏｒｄｉｎｇ　ＯｎＲｉｇｉｄ　Ｄｉｓｋｓ”）に
記載している。１０００オングストロームのＣｒ植生成
層に付着した８０００オングストロームのコバルト−ク
ロム−タンタル（ＣｏＣｒＴａ）磁性膜を用いた垂直記
録媒体の磁気特性は、ラングランド（Ｌａｎｇｌａｎｄ
）とアルバート（Ａｌｂａｒｔ）が、”　Ｉ　Ｅ　Ｅ　
Ｅ　トランザクションズ・オン・マグネティックス”（
”ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｍａｇｎ
ａｔｉｃｓ”　）第ＭＡＧ−１７巻、第６号（１９８１
年１１月）のＰ、２５４７−２５４９に所載の“リング
・ヘッドによる垂直異方性媒体上での記録”　　（”Ｒ
ｅｃｏｒｄｉｎｇｏｎＰｅｒｐｅｎｄｉＣｕｌａｒ　Ａ
ｎｉｓｏｔｒｏｐｙ　Ｍｅｄｉａ　ｗｉｔｈ　Ｒｉｎｇ
Ｈｅａｄｓ”）に記載している。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 単一層ＣｏＣｒまたはＣｏ　Ｃｒ　Ｔ　ａ合金磁性膜を
使って充分に高い垂直保磁力を得るには、スパッタリン
グ付着工程で基板に比較的高温度を加える必要がある。

このため、Ｃｏ　ＣｒまたはＣｏＣｒＴａ合金膜の形成
が、アルミラム・マグネシウム（ＡｆｉＭｇ）合金やシ
リコンなど特定の種類の基板上に限られている。高い垂
直保磁力の他に、垂直磁気記録媒体のもう一つの望まし
い特性は、高い垂直−水平保磁力比である。磁性層とし
て単層ＣｏＣｒ合金膜を使う場合、面内保磁力ないし水
平保磁力が比較的高く、このため実現可能なこの比の値
が限定される。ＣｏＣｒ膜の垂直保磁力と水平保磁力は
、共に膜付着の際の基板温度が上昇するにつれて増大す
ることが知られているものの、垂直・水平保磁力比は、
付着中の基板温度にかかわらず、比較的一定のままであ
る。

Ｄ０問題点を解決するための手段 本発明は」磁性膜構造体が複数の膜からなり。

各膜が非磁性体層およびコバルトとクロムを含む。

磁性合金層から構成される、改良された垂直記録媒体で
ある。膜構造体中の磁性層が非磁性層で分離されている
ため、磁束の反転が妨げられ、そのために垂直保磁力が
増大するものと考えられている。この多層膜構造体は、
同じ合金で同じ厚さの単一磁性層よりも垂直保磁力が大
きく、水平保磁力は小さい。

本発明の一実施例では、各膜中の ＣｏＣｒＴａ磁性合金層は、ＣｏＣｒＴａ単一層の垂直
磁気配向が起こる既知の厚さよりも厚さが小さい。しか
し、この多層膜構造体は、それでも明らかに分離された
磁性層間の双極子結合のために、垂直磁気異方性を示す
。

この磁性膜構造体は、複数の膜から構成され、それぞれ
の膜が非磁性層と磁性層を含んでいるため、膜構造体の
垂直保磁力は同じ厚さの単−ＪｉＷ膜よりも大きい。こ
のため、充分な垂直保磁力をもつ垂直記録媒体が、低温
での基板への付着によって形成できる。した力５って、
高温には耐えられない別の基板材料も使用できる。

本発明は、また媒体と同じ側に位置する垂直磁気記録用
磁極ヘッドと一緒に媒体を使うとき、磁束リターン・パ
スをもたらす、磁性膜構造体と基板の間の改良された軟
磁性アンダーレイヤ膜構造体を含んでいる。このアンダ
ーレイヤ膜構造体は。

また複数の膜を含んでおり、それぞれの膜は非磁性層と
磁性層から構成されているが、各磁性層は各磁性層内部
の磁化方向が水平となるのに充分な薄さである。このア
ンダーレイヤ膜構造は、水平の磁化方向を示し、面内保
磁力が非常に低い軟磁性体をもたらす。

本発明の一実施例では、垂直磁性膜構造体と軟磁性アン
ダーレイヤ膜構造体が、共に同じ材料。

すなわちコバルト・クロム・タンタルの合金（Ｃａ　Ｃ
ｒ　Ｔ　ａ　）から、磁性層と非磁性層中のタンタル濃
度を変えて形成されている。このため、−組のスパッタ
リング・ターゲットを使って、媒体をスパッタリング付
着によってスパッタリング室を一回減圧するだけで製造
することができる。

本発明の性質と利点を完全に理解できるようにするため
、次に添付の図面に則して詳しく説明を行なう。

Ｅ、実施例 単一のＣｏＣｒＴａの合金磁性層を含む通常の垂直記録
媒体を第３図に断面図として示す。第３図に示した媒体
は、まずポリイミド基板１４上にコバルト・クロム・タ
ンタル（Ｃｏ　Ｃｒ　Ｔ　ａ　）核生成層１２をスパッ
タリングで付着させて形成した。Ｃｏ　Ｃｒ　Ｔ　ａ磁
性層１６は１組成が原子百分率で（ＣＯｓｓ　Ｃｒ　ｘ
ｓ）　ｇ。Ｔａ、。、厚さが約５０００オングストロー
ムであった。核生成層１２ば、厚さ５００オングストロ
ームで、Ｔａが比較的多量に存在するために、すなわち （Ｃｏ、、Ｃｒ、、）、ｏＴ　Ｂ、、であるために非磁
性であるが、後で付着される磁性層１６の良好な結晶配
向を改善する働きをする。核生成層１２上に単一磁性層
１６を厚さ５０００オングストロームの厚さまでスパッ
タリングで付着する０層１２と１６の付着は、２００℃
基板温度で行なった。

第３図のＣｏＣｒＴａ媒体のＭ−Ｈヒステリシス曲線を
第４図に示す。この媒体は、垂直保磁力が１０００エル
ステツド（Ｏｓ）　、水平保磁力が２０００ｅで、垂直
・水平保磁力比が約５である。第３図の通常の単一層媒
体の構造および、第４図のそれに対応するＭ−Ｈヒステ
リシス・データは、垂直記録に使用されるＣＯとＣｒを
含む単一層合金としては典型的なものである。単一層Ｃ
ｏＣｒ膜の垂直保磁力と水平保磁力は、どちらも基板付
着温度が高くなるにつれて増大することが知られている
が、垂直・水平保磁力比は、約４〜５の範囲で比較的一
定のままである。

本発明にもとづく垂直記録媒体を、第１図に断面図とし
て示す。多層磁性層構造体５０は、適当な基板、たとえ
ばポリイミド基板５１に付着されており、典型的な膜２
０．２２．２４．２６など複数の膜を含んでいる。それ
ぞれの膜は、厚さ約２００オングストロームの非磁性層
および非磁性層上に付着された厚さ約５００オングスト
ロームの磁性層から構成されている。第１図には、膜２
０．２２．２４．２６だけが示しであるが、実際の膜構
造は８つの膜から出来ている。それぞれの膜中の非磁性
層を３０．３２．３４．３６．３８と名付け、磁性層を
４０．４２．４４．４６．４８と名付ける。基板５１に
付着された最初の非磁性層３０は、その後の各層よりも
配向がきちんとしておらず、したがって他の非磁性層の
厚さ２００オングストロームに対して、約５２００オン
ゲス１−ロームの厚さである。第１図の膜構造の合計厚
さは、約５２ｏＯオングストロームである。組成（原子
百分率）は、非磁性層では （Ｇ　ｏ、ｓＣｒｔｓ）　７．　”ｆ　ａ、、、磁性層
では（Ｃｏ、、Ｃｒ、、）　、、Ｔ　ａ、。である。

磁性膜構造体５０は、ＣＯｉｓ　Ｃｔ’　ｔｓツタ−ッ
トとＴａターゲットの２重ターゲットによるスパッタリ
ング付着によってスパッタリング室を一回減圧するだけ
で形成された。基板温度は２００℃に保ち、室内のアル
ゴン圧力は約３　Ｘ　１０−”ｔｏｒｒであった。膜構
造体５０を形成する際に使った特定のスパッタリング装
置では、Ｃｏ、、Ｃｒ工、ターゲットを直流電源に接続
し、ＴａターゲットをＲＦ電源に接続した。膜構造体５
０を構成する各磁性層と非磁性層は、Ｔａターゲットに
通じるＲＦ雷電流変調して各層中のＴａ組成を変えるこ
とによって形成した。すなわち、磁性膜構造体５０は。

Ｔａ組成が単に膜構造全体の各地点で変化して個々のＣ
ｏＣｒＴａ非磁性層と磁性層を生成する“単一″層とみ
なすことができる。

Ｔ　ａ　ｐ度が約３０原子％未満のＣｏＣｒＴａ薄膜は
、コバルトの六方構造に帰因する磁気結晶異方性をもっ
ている。厚さ５００オングストロームの単−Ｃｏ　Ｃｒ
　Ｔ　ａ膜は、水平の磁化方向を示す。

しかし、磁性膜構造体５０では個々の磁気層、すなわち
層４０．４２．４４．４６．４８はそれぞれ厚さ５００
オングストロームであるものの、膜構造全体は垂直の磁
化方向を示す。このことは。

全体の磁気配向を基板に対して垂直にする、個々の磁性
層間の静磁気結合があることを示唆している。

磁性膜構造体５０のＭ−Ｈ曲線を第２図に示す。

磁性膜構造体５０は、垂直保磁力が１３２５０ｅで、水
平保磁力が１７５０ｅであり、したがって垂直・水平保
磁力比は７．５７である。この値は、従来の単一層Ｃｏ
　Ｃｒ膜またはＣｏＣｒＴａ膜と比べて大幅な改善であ
る。

膜構造体５０は、磁性体の厚さが従来の単一層ＣｏＣｒ
Ｔａとほぼ同じであるが、垂直保磁力はずっと高い。そ
の理由の一つは各層２０，２２．２４．２６．２８中の
非磁性層３０．３２．３４．３６．３８が磁性層中での
磁束反転を妨げ、それによって全体の垂直保磁力を増大
させると考えられる。

多層磁性膜構造体５０では、磁化方向は膜平面に対して
垂直である。しかし、膜構造体平面に外部磁界をかけて
磁化を水平方向に揃えると、磁性層間の静磁気結合が消
失して、個々の磁性層がばらばらの挙動をする。すなわ
ち、各層内で独立に磁化反転が起こる。非磁性層はこの
過程では何の役割も果さず、したがって面内保磁力に対
して何の影響も与えない。膜構造体５０の面内保磁力が
単一層ＣｏＣｒ膜またはＣｏＣｒＴａ膜に比べて低いこ
とは、明らかに、低い面内保磁力が薄い膜の固有特性で
あることに帰因する。

第１図の実施例では、良好な非磁性体は、ＣｏＣｒＴａ
合金の非磁性特性を確保するためにＴａ濃度が約３０原
子％よりも大きくなっているＣ　ｏ　Ｃｒ　Ｔ　ａであ
るが、その他のタイプの非磁性体も膜構造体中の非磁性
層を形成することができる。

媒体と同じ側で磁極ヘッドを利用することが望ましい、
可撓性ディスクなどの垂直記録媒体の用途では、通常の
ニッケルー鉄（ＮｉＦｅ）アンダーレイヤなど、媒体中
で磁束リターンパスをもたらすアンダーレイヤを設ける
必要がある。かかる磁束リターン・パスをもたらす１本
発明にもとづくアンダーレイヤを第５図に示す。このア
ンダーレイヤ膜構造体６０は、基板と第１図に示した磁
性膜構造体との間に付着した第２の膜構造体である。ア
ンダーレイヤ膜構造体６０は、典型的な膜７０．７２．
７４など複数の膜を含んでおり、それぞれの膜は、基板
６１上に形成された非磁性層と磁性層から構成されてい
る。各層は、厚さ約１５０オングストロームのＣｏ　Ｃ
ｒ　Ｔ　ａ合金である。

Ｔａ濃度は、非磁性層中では５０Ｍ子％、磁性層では１
０Ｍ子％である。各層７０．７２．７４は。

充分に薄く、約１５０オングストロームのオーダーなの
で、面内磁化のみが認められ、磁性層間の静電気結合は
ない。すなわち、アンダーレイヤ膜構造体は、垂直磁気
異方性を示さない。アンダーレイヤ膜構造体６０を約１
０００オングストロームの合計厚さに付着したときでも
、各磁性層は膜構造体平面内でその磁化を保持する。第
６図のＭ−Ｈ曲線をみるとわかるように、アンダーレイ
ヤ膜構造体６ｏは、水平保磁力が約１．５０ｅと極めて
低い。

アンダーレイヤ膜構造体６０は、基板を１１０℃に保っ
たことの他は、磁性膜構造体５０について上記に述べた
のと同じスパッタリング条件で製造した。すなわち、磁
束リターン・パスとしての軟磁性アンダーレイヤ膜構造
体と多層磁性膜構造体を含む、本発明にもとづく垂直記
録媒体は、スパッタリング室を一回減圧して一組のター
ゲットを使って、Ｔａターゲットに通じる電力を変調す
るだけで製造できる。

上記の説明と図面は、垂直記録媒体の一部分である発明
性のある構造のみに関するもので、媒体および媒体製造
工程の従来の既知の部分は含まない。たとえば薄膜合金
ディスクの製造においては、スパッターした炭素膜など
の保護膜を磁性膜の上に設け、場合によってはスパッタ
ーしたチタン膜などの接着層を保護膜と磁性膜の間に設
けることが知られている。

膜構造体５０および６０の磁性層および非磁性層用の三
元ＣｏＣｒＸ合金を形成するための合金としてＴａを使
ったが、Ｔａの代りに、タングステン（Ｗ）、チタン（
Ｔｉ）ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）などの耐火金
属を使うこともてきる。また、化学蒸着、蒸着、分子線
エピタキシ、プラズマ付着を含めて、スパッタリング付
着以外の手段によって本発明の膜構造体を形成すること
も可能である。

Ｆ１発明の効果 本発明により、垂直保磁力が大きく、しかも垂直・水平
保磁力比も大きい磁気記録媒体が、実現された。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にもとづく多層磁性膜構造体を含む垂
直記録媒体の断面図である。 第２図は、第１図に示す媒体のＭ−Ｈヒステリシス曲線
である。 第３図は、Ｃｏ　Ｃｒ　Ｔ　ａ非磁性核生成層上に通常
の単一磁性層を備えた垂直記録媒体の断面図である。 第４図は、第３図に示す媒体のＭ−Ｈヒステリシス曲線
である。 第５図は、基板と第１図に示す磁性膜構造体の間に形成
したとき、磁束リターン・パスをもたらす、本発明にも
とづくアンダーレイヤ膜構造体の断面図である。 第６図は、第５図に示すアンダーレイヤ膜構造体のＭ−
Ｈヒステリシス曲線である。 ３０．３２．３４．３６及び３８・・・・非磁性層、４
０．４２．４４．４６及び４８・・・・磁性層。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人　　弁理士　　岡　　１）　次　　生（外１名） ４０．４２，４４，４６．４８−一一増故小生層３０、
３２，３４．３６．３８−−一非二＊、ノ）ｔｌ！第１
図 第２図 第５図 第６図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板および基板上に形成された複数の膜からなる
   磁性膜構造体で構成され、各膜がさらに、非磁性層、お
   よび当該非磁性層上に形成された、コバルトとクロムを
   含む磁性合金層からなり、前記磁性膜構造体が垂直方向
   の磁気異方性をもつ、磁気記録媒体。
2. （２）前記磁性膜構造体が、上に保護膜が形成されてい
   る、特許請求の範囲第（１）項に記載の媒体。
3. （３）前記磁性合金層が、コバルト、クロム、ならびに
   タンタル、ニオブ、タングステン、チタン、バナジウム
   のうちの一元素を含んでいる、特許請求の範囲第（１）
   項に記載の媒体。
4. （４）前記各膜中の非磁性層および磁性合金層が、同じ
   元素からなる合金である、特許請求の範囲第（１）項に
   記載の媒体。
5. （５）前記非磁性体層および磁性合金層がスパッタリン
   グで付着した層である、特許請求の範囲第（１）項に記
   載の媒体。
6. （６）前記基板と前記磁性膜構造体との間に、磁束リタ
   ーン・パスをもたらすための軟磁性アンダーレイヤを含
   む、特許請求の範囲第（１）項に記載の媒体。