JPH0262891B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

Ａ 産業上の利用分野 本発明は、垂直磁気記録媒体、とくにデイスク
基板と磁性層との間に金属間化合物核生成層を備
えた、改良された垂直磁気異方性をもつ薄膜合金
記録デイスクに関するものである。 Ｂ 従来技術 垂直磁気記録用の薄膜合金デイスクは、典型的
な場合、基板と、基板上に形成された非磁性中間
層と、この非磁性中間層上に形成されたほぼ垂直
な磁気異方性をもつ整然とした結晶構造の磁性層
を含んでいる。磁性層として使われる材料の一つ
は、〔00.2〕軸、即ち(C)軸がデイスク基板に対し
て垂直に配向した六方最密（HCP）結晶構造を
もつ膜を形成するようにスパツタリングで付着さ
せたコバルト−クロム（CoCr）合金である。垂
直磁気記録媒体製造の重要なフアクターは、
HCP結晶構造のCoCrまたはコバルト−クロム−
Ｘ（CoCrX）合金磁性層の配向を制御できること
である。HCP結晶構造のＣ軸を基板に対してど
の程度垂直に揃えられるのかの度合が、垂直保磁
力や水平保磁力などの磁気特性に強い影響を与え
る。 様々な基板、チタン（Ti）中間層およびCoCr
垂直磁性層を使つて作成された薄膜合金デイスク
の磁気特性は、“フジツー・サイエンテイフイツ
ク・アンド・テクニカル・ジヤーナル”（Fujitsu
Scientific and Technical Journal）第19巻、第
１号の第99乃至126頁に所載の小林等の論文“剛
性デイスク上での高密度垂直磁気記録”（High
Density Perpendicular Magnetic Recording
on Rigid Disks）に記載されている。この論文
では、Ti中間層を使つてCoCr膜の垂直磁気異方
性が大幅に改善されることを開示し、Ti中間層
がCoCr膜から基板の影響を隔離するために、
CoCr膜のＣ軸方向が改善されると示唆している。
CoCr垂直磁性層に対する中間層として非磁性コ
バルト−タンタル（CoTa）合金をもつ薄膜合金
デイスクが、特開昭59−77620号に開示されてい
る。 また、コバルト−クロム−タンタル
（CoCrTa）などの三元合金を磁性層材料として
使うことも知られている。欧州公開特許第93838
号では、不定形CoTa合金の軟磁性中間層と垂直
磁気異方性をもつCoCrTaの磁性層を備えた垂直
磁気記録用のデイスクが開示されている。厚さ
8000オングストロームのCoCrTa磁性層が厚さ
1000オングストロームのCr中間層に付着された
垂直記録デイスクの磁気特性は、“IEEEトランザ
クシヨンズ・オン・マグネテイツクス”（“IEEE
Transactions on Magnetics”）、第MAG17巻、
第６号、1981年11月の第2547乃至第2549頁に所載
のラングランド（Langland）とアルバート
（Albert）の論文“リング・ヘツドによる垂直異
方性媒体での記録”（Recording on
Perpendicular Anisotropy Media with Ring
Heads）に記載されている。 Ｃ 発明が解決しようとする問題点 従来の垂直磁気記録媒体は、垂直磁気異方性の
点で、また十分であるとは言えない。 Ｄ 問題点を解決するための手段 本発明は基板に順次形成する中間層若しくは核
生成層と磁性層に特定の材料を使うことによつ
て、記録媒体の垂直磁気異方性を改善する。 具体的に言えば、基板上の核生成層は、タング
ステン（Ｗ）、モリブデン（Mo）、ニオブ（Nb）、
チタン（Ti）、バナジウム（Ｖ）、イリジウム
（Ir）及びジルコニウム（Zr）から成る群から選
択された第１の成分と、コバルト（Co）、クロム
（Cr）及びコバルト−クロム置換固溶体合金から
成る群から選択された第２の成分とから成る。第
１及び第２の成分は六方結晶構造を有する金属間
化合物を形成するように一定の化学量論的割合で
含まれている。 核生成層上の磁性層は、Ｗ、Mo、Nb、Ti及
びＶから成る群から選択された元素と、コバルト
と、クロムとの三元合金から成り、且つ基板に対
してＣ軸が垂直になつている六方最密結晶構造を
有する。そして、核生成層及び磁性層の格子定数
は磁性層の六方結晶配向を増強するようにほぼ整
数倍の関係にある。 Ｅ 実施例 本発明に従つた垂直記録媒体としてのデイスク
は、核生成層を利用し、その上に、三元金属間化
合物を含む磁性層を付着させたものである。ここ
では、「金属間化合物」の語は、合金の形をとつ
た簡単な混合物以上のもので、各成分が固定した
化学量論的比率で存在し、組成物を基本的に化学
式で表わすことができるような化学的組成物を指
すものとする。コバルトとタングステンなど２つ
の元素の金属間二元化合物は、コバルト３原子に
対してタングステン１原子という離散的な化学量
論的比率でのみ存在する中間相である。Co₃W金
属間化合物は、マグローヒル社より1958年に発行
された“二元合金の組成”（Constitution of
Binary Alloys）の第519頁などに記載されてい
るコバルトとタングステンの状態図に示されてい
る。三元金属間化合物では、第１の成分が単一元
素であり、第２の成分は、合金中の一方の元素が
置換固溶体の形で存在する合金である。たとえ
ば、三元金属間化合物（Co₈₂Cr₁₈）₃Wは、Co原子
の一部が置換サイトでCr原子で置換されている
以外は、Co₃Wと構造が同じである。第１表に、
核生成層として使用できる二元および三元金属間
化合物のリストを示す。第１表の金属間化合物
は、すべて六方最密結晶構造である。二元金属間
化合物の（六方）格子定数（a₀）も第１表に示
す。

【表】 第１表の各三元金属間化合物は、それに対応す
る二元金属間化合物の格子定数とほぼ同じ格子定
数を有する。これは、三元合金中にCrが置換固
溶体の形で存在し、またCoとCrの原子半径がほ
ぼ同じためである。 第１図は本発明によるデイスクの断面図を示し
ている。基板１はシリコンから成り、核生成層２
は厚さ500オングストロームの三元金属間化合物
（Co₈₀Cr₂₀）₃Wから成り、磁性層３は厚さ5000オ
ングストロームの三元金属間化合物
（Co₈₀Cr₂₀）₉₀Wから成る。（Co₈₀Cr₂₀）₃W核生成層
２は、直流マグネトロン・スパツタリング室でア
ルゴン圧２×10^-3トールで様々な基板付着温度で
シリコン基板１にスパツタリングで付着させて作
つた。その際、Co₈₀Cr₂₀とＷとをターゲツトとし
て使用した。Co₈₀Cr₂₀ターゲツトとＷターゲツト
に加える電力を、化学量論的比率が３：１になる
ように調節した。次にスパツタリング室の真空を
維持しながら、各ターゲツトに加える電力を変え
て、核生成層２上に（Co₈₀Cr₂₀）₉₀W₁₀磁性層３を
スパツタリングで付着させた。第２図は、第１図
のデイスクのヒステリシス・ループである。この
デイスクは、垂直保磁力が1000エルステツド
（Oe）、水平保磁力が75Oeである。 第３図に示すように、様々な基板付着温度すな
わちヒータ電力でのデイスクの作成からみると、
垂直保磁力は一般に電力が大きくなるにつれて直
線的に増加するが、面内保磁力ないし水平保磁力
はほとんど変化しないことがわかる。水平保磁力
とは独立に垂直保磁力を増加できることは、垂直
磁気記録媒体を製造する際にはつきりした利点で
あり、核生成層と磁性層の格子定数が適合関係に
あるためであると考えられている。たとえば、第
１表からわかるように、（Co₈₀Cr₂₀）₃W核生成層
の格子定数は、Co₃Wとほぼ同じ5.13オングスト
ロームであり、（Co₈₀Cr₂₀）₉₀W₁₀磁性層の格子定
数の約２倍である。 核生成層と磁性層の格子定数（a₀）の関係は、
第１表および第４図を参照すると理解できる。第
４図は、シリコン基板上に付着した二元金属間化
合物Co₃Wの厚さ100オングストロームの層のＸ
線回折曲線である。この層は、約43.5度でピーク
Ｘ線強度を示す。Ｘ線回折曲線（ピーク回折角2θ
を与える）とλ＝2DSinθの関係式からCo₃W層の
格子定数が求められる。なお、λはＸ線の波長、
Ｘはブラツク格子間隔である。ブラツク格子間隔
Ｄは、格子定数a₀と直接に関係づけられる。
Co₈₀Cr₂₀は、格子定数a₀＝2.52オングストローム
の六方結晶である。第１表からわかるように、核
生成層Co₃W、Co₃Mo、Co₂Nb、Co₃V、Cr₂Nb
及びCr₂Zrは、a₀の値がCo₈₀Cr₂₀のほぼ２倍であ
る。核生成層Co₃TiとCrIrは、a₀の値がCo₈₀Cr₂₀
とほぼ等しい。第４図には、Co₈₂Cr₁₈と
（Co₈₀Cr₂₀）₉₀W₁₀に対してピークＸ線強度がどこ
にあるかを示す線も示してある。第４図からわか
るように、Co₃WとCo₈₂Cr₁₈は比較的近いピーク
回折角を有するが、Co₃Wと（Co₈₀Cr₂₀）₉₀W₁₀と
はほとんど同じピーク回折角を有する。Co₃Wの
格子定数は、（Co₈₀Cr₂₀）₉₀W₁₀の格子定数のほぼ
２倍である。すなわち磁性層にＷを追加すると、
その格子定数が、その下にある核生成層の格子定
数により近づくように変化する。 第５図は、（Co₈₀Cr₂₀）₃W核生成層上に付着さ
せた（CoCr）Ｗ磁性層中のＷの割合が異なる３
種のデイスクの垂直保磁力及び水平保磁力を示し
たものである。すべてのデイスクは秀れた垂直／
水平保磁力を示し、水平保磁力が最小となるのは
Ｗ濃度が約10原子％のときである。第５図の各デ
イスクの（Co₈₀Cr₂₀）₃W核生成層の厚さは、500
オングストロームであつた。しかし、他のデイス
クは、核生成層の厚さが300乃至1000オングスト
ロームであつたが、磁気特性に大きな影響はなか
つた。 95ワツトで付着させた（Co₈₀Cr₂₀）₃W／
（Co₈₀Cr₂₀）₉₀W₁₀層構造（第３図）の配向をＸ線
回折で測定してＣ軸の分散を測定した。配向の絶
対測定は、ポリイミド基板上に層構造を付着さ
せ、層構造の透過と反射を検査して行なつた。反
射で得られるＸ線回折スペクトルは、（0002）面
だけが膜表面に平行なことを示した。透過で得ら
れるＸ線回折スペクトルは、層表面に垂直な成分
をもつ平面に対して敏感であるが、〔00.2〕軸に
垂直な平面だけが存在することを示した。これら
の結果は、（Co₈₀Cr₂₀）₃W核生成層が
（Co₈₀Cr₂₀）₉₀W₁₀磁性層とほぼ完全に格子が一致
していることを示している。 本発明にもとづいて作成した媒体の磁性層にお
いて、CoCr全体に対するCrの割合は14乃至22原
子％であることが望ましい。14原子％未満では磁
化方向は依然として主に平面内であり、22原子％
を起えると磁気モーメントが著しく減少したの
で、これが垂直記録媒体で重要な固溶体合金の範
囲である。 本発明の媒体における核生成層は、Co₈₀Cr₂₀と
Ｗの２つのターゲツトからスパツタリング付着工
程で適切な３：１の化学量論的比率が得られるよ
うに各ターゲツトにかける電力を制御しつつ、ス
パツタリングによる付着で形成した。また市販の
Co₃Wまたは（CoCr）₃Wターゲツトを購入して、
単一ターゲツトを使つて核生成層をスパツタ付着
することもできる。 上記の説明と図面は、本発明に従つて垂直記録
媒体の一部を構成することのみに関係し、媒体お
よび媒体製造工程の周知の部分は含まない。たと
えば、薄膜合金デイスクの製造において、スパツ
タリングした炭素膜などの保護膜を磁性層上に設
け、場合によつてはスパツタリングで付着させた
チタン膜などの接着層を保護膜と磁性層との間に
設けることが知られている。さらに、媒体の同じ
側に配置された垂直磁気記録用磁極ヘツドと一緒
に媒体を使う場合、磁束リターン・パスを設ける
ために、核生成層と基板との間にニツケル−鉄
（NiFe）などの軟磁性層を設ける必要がある。 Ｆ 発明の効果 本発明の垂直記録媒体は、磁性層のＣ軸分散が
少ないので、非常に優れた垂直磁気異方性を示
す。これは、核生成層と磁性層の格子定数が適合
していることに基づいていると考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にもとづく垂直磁気記録媒体の
断面図である。第２図は（Co₈₀Cr₂₀）₃核生成層上
に形成された（Co₈₀Cr₂₀）₉₀W₁₀磁性層のヒステリ
シス・ループを示す図である。第３図は
（Co₈₀Cr₂₀）₃W核生成層上に形成された
（Co₈₀Cr₂₀）₉₀W₁₀磁性層の垂直保磁力および水平
保磁力とヒータ電力との関係を示す図である。第
４図は100オングストロームの厚さのCo₃WのＸ
線回折曲線を示すと共に、そのピークと、
（Co₈₀Cr₂₀）₉₀W₁₀及びCo₈₂Cr₁₈に関するピークを
示す図である。第５図は媒体の垂直保磁力および
水平保磁力と（CoCr）Ｗ磁性層中のＷの割合と
の関係を示す図である。 １……基板、２……核生成層、３……磁性層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板と、 上記基板上に形成された核生成層であつて、タ
   ングステン、モリブデン、ニオブ、チタン、バナ
   ジウム、イリジウム及びジルコニウムから成る群
   から選択された第１の成分と、コバルト、クロム
   及びコバルト−クロム置換固溶体合金から成る群
   から選択された第２の成分とから成り、該第１及
   び第２の成分が六方最密結晶構造を有する金属間
   化合物を形成するように一定の化学量論的比率で
   含まれているものと、 上記核生成層上に形成された磁性層であつて、
   タングステン、モリブデン、ニオブ、チタン及び
   バナジウムから成る群から選択された元素と、コ
   バルトと、クロムとから成る三元合金から成り、
   且つ上記基板に対してＣ軸が垂直になつている六
   方最密結晶構造を有するものと を有し、上記核生成層及び上記磁性層の格子定数
   が上記磁性層の六方結晶配向を増強するようにほ
   ぼ整数倍の関係になつている垂直磁気記録媒体。 ２ 上記磁性層の三元合金中のコバルトとクロム
   との割合が100−ｙ対ｙであり、ｙが14乃至22の
   範囲にある特許請求の範囲第１項記載の垂直磁気
   記録媒体。