JPS6396259A - 蒸着用Ｃｏ−Ｃｒ基合金 - 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］ 本発明は蒸着用Ｃｏ−Ｃｒ基合金に係り、特に垂直磁気
記録材料として用いられる薄膜の製造に好適な蒸着用Ｃ
ｏ−Ｃｒ基合金に関する。

［従来の技術］ 非磁性基板上に磁性合金薄膜を形成した磁気記録材料は
周知である。

この磁気記録材料の薄膜を製造する方法としては、スパ
ッタリングや真空蒸着、イオンブレーティング等の蒸着
法が広く用いられている。

特にスパッタリング法は、均一な内部組成で一定の合金
元素を含んだターゲツト材が得られさえすれば、スパッ
タリング装置内の圧力をコントロールしながら組成的に
均一な薄膜を得ることができる点で有利である。

磁性合金薄膜を形成する強磁性合金としては、鉄合金、
ニッケル合金、コバルト合金などが従来より用いられて
いる。しかして、コバルト合金のうち、Ｃｏ−Ｃｒ基合
金は、垂直磁気用ターゲツト材として開発がすすめられ
ている。

即ち、従来より、一般に磁気ディスク、フロッピーディ
スク、オーディオ用磁気テープ、Ｖ　Ｔ　Ｒ用磁気テー
プ、磁気写真用ディスク、さらにコンピュータ用磁気テ
ープなどが、プラスチックフィルムや金属シートなどの
基体の表面に、スパッタリング法や真空蒸着法、さらに
化学メッキ法などの表面処理技術を用いて、例えばＣｒ
：９．Ｏ〜２２．５重量％を含有し、残りがＣｏと不可
避不純物からなる組成を有するＣｏ−Ｃｒ合金の磁気記
録媒体の薄膜を形成することにより製造されることはよ
く知られるところである。このＣｏ−Ｃｒ合金の磁気記
録媒体は大きな磁気異方性と飽和磁化をもつことから、
薄膜化しても信号レベルを保持しやすく、特に垂直磁化
膜用として実用化されているものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来より用いられている磁性合金について種々検討を重
ねたところ、酸素、窒素、硫黄、炭素、その他金属酸化
物等の介在物が比較的多量に含まれており、得られる薄
膜の磁気特性に多大な悪影響をもたらすことが認められ
た。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記従来の実情に鑑み、不純物含有量の少ない
高特性磁性薄膜を安定かつ効率的に得ることができる蒸
着用Ｃｏ−Ｃｒ基合金を提供するべくなされたものであ
って、 Ｃｒ９〜２５重量％、Ａ、Ｑｏ、５重量％以下、Ｃａ及
び／又はＭＭｇ３００ｐｐ以下、０３０ｐｐｍ以下、Ｎ
Ｎ３０ｐｐ以下を含有し、残部が実質的にＣｏであるこ
とを特徴とする蒸着用Ｃ０−Ｃｒ基合金、 及び Ｃｒ９〜２５重量％、Ａｕｇ、５重量％以下、Ｔｔｏ、
５重量％以下、Ｃａ及び／又はＭＭｇ３００ｐｐ以下、
０３０ｐｐｍ以下、ＮＮ３０ｐｐ以下を含有し、残部が
実質的にＣｏであることを特徴とする蒸着用Ｃｏ−Ｃｒ
基合金、を要旨とするものである。

即ち、本発明者は、蒸着用合金の不純物に起因する問題
を解決し、高特性磁性薄膜を得るべく、鋭意検討を重ね
た結果、蒸着用Ｃｏ−Ｃｒ基合金中に、特定量のＣａ及
び／又はＭｇと、Ａ、ＱあるいはＡ℃及びＴｉとを含有
させることにより、不純物含有量の少ない合金が得られ
、しかもＣａ及び／又はＭｇとＡ１及び／又はＴｉとに
よるゲッタ作用により、蒸着雰囲気中のガス成分をも低
減し、極めて高純度で高特性の磁性薄膜を得ることがで
きることを見出し、本発明を完成させた。

以下、本発明につき詳細に説明する。

なお、本明細書において、１％」は「重量％」を表すも
のである。

本発明の蒸着用Ｃｏ−Ｃｒ基合金は、真空蒸着あるいは
スパッタリング、イオンブレーティング等の蒸着用材料
として用いられ、磁性薄膜の製造等に利用されるもので
あって、その組成は、下記の通りである。

Ｃｒ：９〜２５％ Ｃｏ：残部 Ａｆｌｔｉ％以下 Ｔｉ：含有せず（第１の発明）あるいは１％以下（第２
の発明） Ｃａ及び／又はＭｇ：３００ｐｐｍ以下０　　：３０ｐ
ｐｍ以下 Ｎ　　：３０ｐｐｍ 以下に本発明の合金組成の限定理由について説明する。

本発明の蒸着用Ｃｏ−Ｃｒ基合金において、Ｃｒ成分に
は飽和磁化を実用範囲である８０〜８５０ガウスに調整
する作用があるが、その含有量が９％未満では飽和磁化
が８５０ガウスを超えて高くなりすぎ、この結果、例え
ば垂直磁化膜として使用した場合、膜面に垂直の磁化配
合が不可能となり、一方、２５％を超えて含有させると
、８０ガウス未満の飽和磁化しか得られず、この結果再
生出力が小さくなり、Ｓ／Ｎ比が悪化して実用に供し得
なくなることから、Ｃｒ含有量は９〜２５％とする。最
も好ましいＣｒ含有率は１３％近傍であるが、耐食性等
の点からＣｒ１２〜２２％とすることにより、実用的な
垂直磁気特性の膜が得られる。

Ａｆｌ及びＴｉは、合金の溶製を行なう際に、Ｃａ、Ｍ
ｇと共に合金の清浄化に作用し、また蒸着７囲気中にて
ガス成分を捕捉するゲッタ作用を有する。ただし、ＡＩ
Ｌ、Ｔｉはその量があまりに多過ぎ、合金特性に影響を
及ぼす量であっては好ましくなく、このため本発明にお
いては、各々１％以下とする。当然のことながら、Ａ１
、Ｔｉは、そのニがあまりに少な過ぎると上記清浄化作
用及びゲッタ作用による十分な効果が得られない。本発
明においては、Ａｕ２０．００５〜０．５％、あるいは
、Ａｆｌｇ、００５〜０．５％及びＴｉ０．５％以下、
より好ましくはＡ４２０．０５〜０．２％、あるいは、
Ａｕ２０．０５〜０．２％及びＴｉ０．２％以下とする
のが望ましい。なお、Ａｕ２又はＴｉは、固溶ＡＪＺ又
は固溶Ｔｉの形態で合金中に存在することにより、本発
明の効果を奏するものであるので、Ａｕ又はＴｉの存在
形態は固溶状態であることが重要である。

Ｃａ、Ｍｇは前述の如＜Ａｎ及び／又はＴｉと共に合金
の清浄化に作用し、またゲッタ作用を奏する。Ｃａ及び
Ｍｇは、その含有量があまりに多過ぎると合金特性に影
響を及ぼし、また、金属間化合物の析出により合金を脆
くすることがある。

このため、本発明においてはＣａ及び／又はＭ　ｇの含
有量は３００ｐｐｍ以下とする。一方、Ｃａ及び／又は
Ｍｇの含有量は少な過ぎてもＣａ、Ｍｇによる十分な清
浄化作用及びゲッタ作用が現れない。このようなことか
ら、Ｃａ、Ｍｇ含有量は、各々、５〜１１００ｐｐの範
囲、好ましくは各々１０〜５０ｐｐｍの範囲とするのが
好ましい。なお、ＣａはＣａＯないしＣａ０−Ａｕ２２
０３の形態では本発明の効果は奏し得す、同様に、Ｍｇ
はＭｇＯの形態では本発明の効果を奏し得ないことから
、合金中のＣａ、Ｍｇの存在形態は金属Ｃａ、金属Ｍｇ
であることが重要である。

合金中のＯ，Ｈの金が多いと、蒸着に使用した際に、蒸
着雰囲気の真空度を悪化させたり、また良好な蒸着が行
なえず、高特性の磁性薄膜が得られない。このため、合
金中の０含有量は３０ｐｐｍ以下、好ましくは２０ｐｐ
ｍ以下、Ｎ含有量は３０ｐｐｍ以下、好ましくは２０ｐ
ｐｍ以下とする。

なお、本発明において、Ｓｔ、ＭｎＳ　Ｐ、Ｓ等の不純
物が合金中に不可避的に含有されるのは、特に問題とは
ならないが、上述したことと同様の理由から、本発明に
おいて、合金中の他の不純物はできるだけ少なくするの
が良く、例えば、Ｓｉ含有量は０．１％以下、Ｍｎ含有
量は０．０５％以下、Ｐ含有量は５０ｐｐｍ以下、Ｓ含
有量はｔｏｐｐｍ以下とするのか好ましい。

このような本発明の蒸着用Ｃｏ−Ｃｒ基合金は、例えば
、以下に説明する方法に従って製造することができる。

即ち、まず、合金化のための（：、ｏ、Ｃｒ、Ａｆｌ場
合により更にＴｉ等の金属又は合金材料を、内面がＣａ
Ｏ質耐火材で構成された容器中で、真空又はアルゴン等
の不活性ガス：囲気等の非酸化性雰囲気にて、常法例え
ば高周波あるいは低周波話導加熱法等で加熱して溶解す
ることにより、所望の組成の合金溶湯を得る。

本発明において、用いられる容器の内面を構成するＣａ
Ｏ質耐火材としては、カルシア（Ｃａｂ）、　　ラルナ
イト（安定化２ＣａＯ−３ｉＯ２）、メルウィナイト（
３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２）、アノルサイト（Ｃａ
Ｏ・Ａｕ２２０３　・２ＳｉＯ２）ならびにＣａＯを富
化したドロマイト等が挙げられるが、特に、電融カルシ
アが好適である。

このようなカルシア質炉材は、そのＣａＯ含有率が４０
％以上、特に６０％以上のものが好ましい。

ＣａＯは高融点であると共に、高温で極めて安定であり
、溶製にあたり、金属酸化物を生成して溶湯を不純物に
より汚染することがなく、高清浄な溶湯を得ることが可
能とされる。

特に、ＣａＯ含有量の高いＣａＯ質耐火材で内面が構成
された容器を用いた場合には、脱０、脱Ｓ、脱介在物等
の特錬作用も奏され、極めて有利である。

しかも、溶湯中にＡｕ２あるいはＡｕ及びはＴｉが存在
するため、溶湯中の脱０、脱Ｓが行なわれ、これに伴っ
て脱Ｎも起こる。また、炉壁材のＣａＯとＡ１との反応
により（”湯中へのＣａの溶出もおこる。即ち、ＡｆＬ
は６　湯中の０及び炉壁のＣａＯと溶湯中のＳと反応し
て Ｃａ　Ｏ＋　Ｓ　→　Ｃａ　Ｓ　＋　Ｏとなって生じた
Ｏと反応して、 ２ＡＪ２＋３Ｏ−＝Ａｕ２０３ となり、Ａｕ２２０３を生じる。また溶湯中のＡｕは炉
壁のＣａＯと反応して ２Ａｎ＋３ＣａＯ→Ａｎ２０３　＋３Ｃａ　（ｇ）とな
り、これによってもＡｕ２０３が生じる。

（この場合、生じたＣａは、ガスとなって系外に抜ける
が、一部が合金中に残留して、本発明の合金のＣａ含有
二を満足させる。） Ａｕ２０３は次式の如く炉壁のＣａＯと反応して、３Ｃ
ａＯ−Ａ、！Ｑ２０３又は１２ＣａＯ−７Ａｆ１２０３
の活性な層が炉壁表面に形成される。

Ａｌ２０３　＋３ＣａＯ−＝３ＣａＯ−Ａ、Ｑ２０ｑ７
　Ａ　ｆＬ　２０３＋　１２　Ｃａ　Ｏ＝１２Ｃａ０　
・７ＡＪ２２０３ この１２ＣａＯ＋　７Ａｆ１２０３及び３ＣａＯ・Ａ、
１２２０３、特に３ｃａｏ−ＡｊＺ２０３は溶湯の脱Ｓ
能が高く、脱Ｓが良好に進行する。

このように、Ａｕにより脱Ｏが、またＡｕの通光作用に
より生じた活性な３ＣａＯ・Ａｆ１２０３．１２Ｃａ０
・７Ａｆ１２０３やＣａＯにより脱Ｓが行なわれる。

また、耐火材がＣａＯ−ＭｇＯ系の容器を用いて溶製を
行なった場合、Ｃａと共にＭｇの溶出も見られ、溶湯中
に金属感Ｍｇが残留し、Ｃａと同様に蒸着時にゲッタ作
用を奏し、その効果を補完し、更に強力なものとする。

即ち、炉壁のＭｇＯは ３　　Ｍ　　ｇ　Ｏ＋　　Ｃａ　　Ｏ＋　　２　　Ａ　
　ｆｌ　＝Ｃａ　ｏ　−Ａ　ｆｌ　２　ｏ　３　＋　３
　Ｍ　ｇ　（ｇ　）となり、生じたＭｇの一部が合金中
に残留する。

また溶湯中のＮは前述のＡｕ２とＣａＯとの反応により
生じたＣａ等の蒸発（沸騰）等に伴って溶湯中から離脱
し、溶湯中のＮ量も低減される。

Ｔｉが加わった場合、ＡＪ２の作用を補完し、更にＡＪ
２と同様の作用により脱○、脱Ｓ、脱Ｎを行なう。

従って、内面がＣａＯ質耐火材で構成された容器中で溶
製を行なうことにより、本発明の低Ｏ１低Ｎ含有量のＣ
ｏ−Ｃｒ基合金を容易に得ることができる。

ところで、本発明においては、内面がＣａＯ質耐火材で
構成された容器中にて溶製する際に、Ａ２あるいはＡＪ
：ｌ及びＴｉを冷却固化後のＡＩあるいはＡｆＬ及びＴ
ｉ残留量が本発明の範囲、即ち、Ａ、Ｑ１％以下あるい
はＡＪ１１％以下及びＴｉ１％以下となるように添加す
るのであるが、溶製に用いる容器の内面を、特にＣａＯ
及びＭｇＯ（ＭｇＯ含有率６０〜１５％）のカルシア系
耐火物よりなるものとすることにより、Ａｆｌあるいは
ＡＡ及びＴｉの添加により、溶湯中へＣａだけでなくＭ
ｇの溶出も認められ、得られる合金中のＣａ、Ｍｇ含有
量を容易に本発明の範囲即ち３００ｐｐｍ以下とするこ
とができる。

このようにして得られた合金溶湯を、常法に従って非酸
化性；囲気下で鋳造する。

このような方ン去によれば、Ｃｒ９〜２５％、Ａｎ１％
以下、場合によりＴｉ１％以下、Ｃａ及び／又はＭ　ｇ
３００　ｐ　ｐ　ｍ以下、０３０ｐｐｍ以下、ＮＮ３０
ｐｐ以下を含有し、残部が実質的にＣｏである本発明の
蒸着用Ｃｏ−Ｃｒ基合金を極めて容易に製造することが
できる。

［作用］ 本発明の蒸着用Ｃｏ−Ｃｒ基合金は、０、Ｎ含有量が少
ないため、高特性の磁性薄膜を得ることができる。

また、本発明の蒸着用Ｃｏ−Ｃｒ基合金に含有されるＡ
ｕ及び／又はＴｉ、Ｃａは、真空蒸着又はスパッタリン
グ等の蒸着：囲気中にて、４　Ａ　１１　＋　３０２→
２Ａ１２０３２　Ａ　ＩＬ　＋　Ｎ　２→２ＡｎＮ ２　Ｃａ　＋　０２　→２　Ｃａ　０ ３　Ｃａ＋Ｎ２−’Ｃａｓ　Ｎ２ のように反応して、：囲気中のガス成分を低下させる、
いわゆるゲッタ作用を奏する。

Ｔｉ、Ｍｇにつし１ても同才玉にそれぞれＡｆｌ、Ｃａ
の作用を下式のように補完して良好なゲッタ作用を１す
る。

Ｔ　ｉ　＋　０２−　Ｔ　ｉ　Ｏ２ Ｔｉ＋Ｎ２→ＴｉＮ２ ２Ｍｇ＋０２→２ＭｇＯ ３Ｍ　ｇ　Ｏ＋　Ｎ　２　＝　Ｍ　ｇ　３　Ｎ　２この
ため、蒸着時の薄膜形成安定性及び形成速度を向上させ
ると共に、得られる薄膜は高純度で磁気特性が大幅に改
善され、高特性薄膜を高生産効率で製造することを可能
とする。

［実施例コ 以下、実施例について説明する。

実施例１ 第１表に示す組成のＣｏ−Ｃｒ基合金を蒸着用材料とし
て用い、下記仕様のスパッタリング装置にて、直径１０
ｃｍのガラス基盤上に薄膜を形成した。なお、基盤加熱
温度は１００℃とした。

スパッタリング装置仕様 マグネトロンタイプ高周波スパッタリング装置最大比カ
ニＩＫＷ 到達真空度：　１０−７ｔｏｒｒ タ一ケツト寸く去：１００ｍｍ（φ）ｘ３ｍｍ（ｔ）ス
パッタ電力、アルゴンガス圧を変えて、各蒸着用材料に
より形成された薄膜の膜厚を調べた結果を、それぞれ第
１図、第２図に示す。

第１図、第２図より、本発明の蒸着用Ｃｏ−Ｃｒ基合金
は、膜形成効率が高いことが認められる。

実施例２ それぞれ実施例１のＮｏ、１〜Ｎｏ、５のターゲットを
用いて、実施例１で作成した、薄膜について垂直磁気異
方性を調べた。結果を第２表に示す。

なお、垂直磁気異方性は、異方性磁界）ｆｋで示した。

第２表 実施例３ 実施例１で得られたＣｏ−Ｃｒ薄膜のガス分析結果を第
３表に示す。

第　　３　　表　　（ｐｐｍ） 第３表より、本発明の合金ではスパッタによってガス成
分の上昇は認められないのに対して、Ｎｏ、４．５の比
較例合金では著しい上昇がみられ、本発明合金ターゲッ
トの効果が認められる。

［発明の効果コ 以上詳述した通り、本発明の蒸着用Ｃｏ−Ｃｒ基合金は
、０、Ｎ含有量が少ない上に、八λあるいはＡＩ及びＴ
ｉとＣａ％Ｍｇによるゲッタ作用により、蒸着７囲気中
のガス成分が大幅に低減される。

このため、蒸着による膜形成安定性及び管形成速度が向
上されるとともに、得られる薄膜は高徒度で極めて６ｎ
気特性に帰れたものとなる。

従って、本発明の蒸着用Ｃｏ−Ｃｒ基合金によれば、高
特性薄膜を高効率で得ることができ、大発明の蒸着用Ｃ
ｏ−Ｃｒ基合金は、光磁気記録材料の薄膜製造用蒸着材
料として極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は実施例１で得られた結果を示すグラフ
であって、それぞれ、スパッタ電圧、アルゴン圧と得ら
れる膜厚との関係を示す。 代理人　　　弁理士　　　重　野　　剛第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｒ９〜２５重量％、Ａｌ０．５重量％以下、Ｃ
   ａ及び／又はＭｇ３００ｐｐｍ以下、Ｏ３０ｐｐｍ以下
   、Ｎ３０ｐｐｍ以下を含有し、残部が実質的にＣｏであ
   ることを特徴とする蒸着用Ｃｏ−Ｃｒ基合金。
2. （２）Ｃｒ９〜２５重量％、Ａｌ０．５重量％以下、Ｔ
   ｉ０．５重量％以下、Ｃａ及び／又はＭｇ３００ｐｐｍ
   以下、Ｏ３０ｐｐｍ以下、Ｎ３０ｐｐｍ以下を含有し、
   残部が実質的にＣｏであることを特徴とする蒸着用Ｃｏ
   −Ｃｒ基合金。