JPH0370362B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、磁気記録材料、より詳しく述べるな
らば、コバルト・クロム垂直磁気記録媒体に関す
るものである。 磁気記録媒体は、コンピユーターの記憶装置に
用いられ一般に記録媒体の長手方向に磁化させて
いる。しかしながらこのような磁化方式では記録
密度の高密度化に限界があり、はるかに高密度化
が可能となる記録媒体の面に垂直な方向に磁化す
る方式が提案されている。そして、磁性薄膜に対
して垂直方向に磁化可能な垂直磁気記録媒体には
コバルト・クロム（以下Co−Crと略記する）が
使用され、スパツタリングによつて基板上に薄膜
を形成している。 垂直記録媒体の作成には、膜面垂直方向の反磁
界に打勝つ垂直磁気異方性を付与することが必要
である。最密六方晶コバルトはＣ軸方向に大きい
結晶磁気異方性を有しているが、磁化が大きいた
めに形状磁気異方性エネルギーが大きく、垂直磁
気異方性膜は得られない。そのため、クロムを添
加することにより飽和磁化を減少させるととも
に、最密六方晶のＣ軸を基板垂直方向に強く配向
させることにより垂直磁気異方性膜を作成するこ
とが可能になる。ところが、超高密度磁気記録を
実現させた場合、１つのビツトにおける減磁界
は、薄膜時の最大の減磁界4πMs（Msは飽和磁化）
より相当減る筈であり、必ずしも Ku＞2πMs²（Kuは磁化膜の結晶異方性定数
である。） の条計を満たす必要はないと考えられる。 一方、Co−Cr垂直磁化膜は、バルクの場合コ
バルトの飽和磁化が、クロム含有量が増えるに従
い、直続的に減少するのに対し、その直続よりや
や高い飽和磁化の減少傾向を示していることか
ら、結晶粒界にクロムが偏折していることが予想
され、最近、膜の断面のオージエ電子分光分析に
よつて、実証された。つまり、飽和磁化を下げ、
減磁界を小さくするために、結晶粒中に適度にク
ロムが混入することと、結晶粒界にクロムが偏析
し、非磁性層を形成することによつて、磁壁移動
による磁化機構を減少させ、結晶粒間を磁気的に
分離させて、単磁区粒子の磁化回転のみにするこ
とが、理想的な垂直磁気記録媒体と考えられる。 従来のCo−Cr垂直磁化記録媒体は、膜の垂直
異方性（特にここでは垂直異方性磁界HKで表わ
す。）を上げると垂直方向の保磁力Hc（⊥）も上
昇してしまう。 ４インチCoターゲツトにCrペレツトをおいて、
12.5μm厚のポリイミドにRFマグネトロンスパツ
タ形成させた例を以下に記す。 例 １ 初期真空度 ３×10^-8torr 投入電力 1KV 70mA 時 間 1hour における膜特性は Cr量 21（wt％） △θ₅₀ 3.8（deg.） Hc（⊥）750（Oe） Hc（）200（Oe） HK 4000（Oe） 例 ２ 初期真空度 3.5×10⁸torr 投入電力 2KV 127mA 時 間 10min における膜特性は Cv量 22（wt％） △θ₅₀ 3.9（deg） Hc（⊥）1600（Oe） Hc（） 350（Oe） HK 5700（Oe） であつた。これは、投入電力を変えた場合の例で
あるが、基板加熱した場合も同様の傾向を示す。
つまり、熱が膜形成時にかかることによつて、保
磁力Hcも、異方性磁界HKも上昇する。ところ
がこれは、現実に非常に不都合である。垂直記録
媒体は、例２のように高HKが当然望ましいので
あるが、Hc（⊥）が大きくなりすぎると、フエラ
イト、パーマロイ、センダスト、アモルフアス軟
磁性体等を用いた磁気ヘツドでは飽和させる為
に、ヘツドに流す電流を非常に大きくしなければ
ならない。たとえ、飽和記録できても消去が困難
であつたり、オーバーライト特性が劣化してしま
うという欠点が生じる。一方、例１のような場合
には、書き込み電流及び、オーバライトの特性は
改善されるが垂直磁気記録の本来の垂直異方性磁
界が小であるため、高密度記録における磁化反転
がシヤープでなく、記録密度特性が悪化してしま
う。 本発明はかかる点を鑑み、Co−Cr系に更に第
三元素としてチタンを添加することによりこれら
の難点を解決したものである。 本発明の目的は、結晶粒間を磁気的に分離さ
せ、超高密度磁気記録媒体を提供することにあ
る。 本発明の他の目的は100KFRPI以上の超高密度
磁気記録における出力及び分解能を飛躍的に高め
ることにある。 本発明は、Co−Crに更に、チタン（以下、Ti
と略す。）を２〜10wt％（2.4〜11.9at％）含有さ
せることにより明らかに効果を発揮する。 ここで、wt％は重量％を示し、at％は原子％
を示す。また、wt％とat％は、お互いに１対１
に対応し、簡単に換算することができること、及
び、本願の実施例の実験は重量％単位で行なつた
ことから、以下、本発明の詳細な説明中では、元
素の含有率はwt％で統一する。 Tiの添加量が10wt％ご超えると膜の結晶性が
著しく低下し、膜の垂直異方性が急激に落ちる。 また、Tiの添加量が2wt％に満たないと膜の垂
直異方性の増大の効果がほとんどない。従来
CoCr2元系では、Crが12〜30wt％の範囲で磁気
特性、結晶配向とも良好であるとされていたが、
本発明のTi添加によつてCr量の下限が広がり二
元系の場合よりも良い特性を示した。第１図に本
発明の効果を示す。表中の数字は、Co中のCrと
Tiの含有量を重量％で表示した。斜線部が本発
明によつて垂直磁気異方性が改善された領域で、
その他は本発明の効果を示さない領域である。 具体例として、DCスパツタ、RFスパツタ、マ
グネトロンスパツタ、対向ターゲツト方式スパツ
タ、電子ビーム蒸着、メツキ等薄膜作製法あるい
はポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ガ
ラス、アルマイト処理したアルミ基板等の基板材
質にかかわらず、本発明のTi添加効果がある。
一般に、垂直磁気記録媒体として、垂直磁気記録
層単層の場合とその下に裏うち層として高透磁率
層を設ける場合があるが、本発明は、裏うち高透
磁率層の材質、例えばパーマロイ、Co系、Fe系
アモルフアス高透磁率薄膜を各種変更してもなり
たつ。 以下、実施例にもとずいて、本発明を説明す
る。 実施例 １ ポリイミド基板にRF電源でCo−Cr及び、Co
−Cr−Ti垂直磁化膜を形成した。 ターゲツトは、Co−13wt％Cr、Co−16wt％
CrCo−20wt％Crと３種類のCo−Cr合金ターゲ
ツトを用いた。Co−Cr−Ti三元系垂直磁化膜に
ついてはCo−Cr合金ターゲツト上に、５×５×
１mmのサイズのTiペレツトを分布が均一になる
ように配置して各種のTi量の薄膜を作製した。 各成分の含有量はXMAにて定量を行つた。 スパツタ条件 初期真空度 ＜３×10^-7torr アルゴンガス圧 ３×10^-3torr パワー 400w（0.26A 2.2KV） スパツタ時間 15min ターゲツト基板間距離 50mm 基 板 50μmポリイミド スパツタ前にベルジヤーのベーキング及び、ポ
リイミド基板のガス出しを行つた。スパツタ中は
基板ホルダーを水冷した。スパツタ時間は、15分
で、膜厚は約0.6μmであつた。以下に、作製した
膜のロツキングカーブの半値幅△θ₅₀と磁気特性
を示す。 Co−13wt％Crターゲツト上にTiペレツトを置
いた場合を第１表に示す。同時にCo−16wt％
Cr，Co−20wt％Crターゲツトを用いた場合をそ
れぞれ第２表、第３表に示す。

【表】

【表】

【表】 異方性磁界HKとTi量の関係を示した図を第２
図に示す。 本データは、それぞれ３回の実験の平均をとつ
たもので、Ti量は±１％の誤差をもつている。
本データにより、次のことがわかる。 ΓTiを10wt％以下添加することにより、垂直
磁気異方性が20％近く上昇する。 ΓCr量が増加するにつれ、異方性磁界HKの最
大値をとるTi量が低い方へずれている。即
ち、CoA₁₀₀−ｘ Crxのｘの値によりTi添
加の最適量は変わる。 ΓTiを10wt％以上添加すると結晶配向性が急
に悪化し、垂直磁気異方性も急激に低くな
る。 実施例 ２ 対向ターゲツト方式スパツタ装置を用い、ビデ
オ用テープを作製し画像処理を行つた。 第３図の対向ターゲツト方式スパツタ装置の概
略図を示す。Co−Cr2元系ターゲツト１と専用の
直流電源（以下DC電源と記す）２とそれに対向
して設けられたCo−Cr−Ti3元系ターゲツト３と
専用のDC電源４からなり、この対向したターゲ
ツト間に約300ガウスの磁界を発生させ、基板５
がプラズマにさらされないようにベルジヤーの外
側に電磁石６を備えた構成である。基板５は、ロ
ール方式で巻き取れるように設計してあり、後方
の加熱及び水冷可能な基板ホルダー７及びそれと
連動したガイド棒によつて上下に可動になつてい
る。 スパツタ条件 ターゲツト１ Co₈₄Cr₁₆合金ターゲツト ターゲツト２ （Co₈₄Cr₁₆）₈₆Ti₁₄合金タ
ーゲツト 初期真空度 1.5×10^-7torr アルゴンガス圧 ３×10^-3torr パ ワ ー ０〜2.5KW ターゲツト間距離 50cm ターゲツト基板間距離 ４cm 基 板 １／２インチ幅 12.5μm厚マイラ 膜 厚 0.4μm この対向ターゲツト方式スパツタ装置は、それ
ぞれの電極に電源を独立に設けているため、Co
−Cr膜中のTi量を変えるにはそれぞれターゲツ
トに加えるパワーを変えればよく、パワーを変え
たことによる膜厚分布の変動は、基板ホルダー及
び基板の上下によつて制御した。 第３図に、Ti量を変えたときの△θ₅₀と、HK
の変化を示す。Tiが10％以下の範囲では、HK
が、Ti添加によつて急激に上昇している。ただ
しTiが10％以上添加されると△θ₅₀が異常に大と
なり結晶性及びその配向性が悪化したと思われ
る。 第４図は、第２図の傾向と全く同様であり、膜
形成装置及び、基板による差はない。 実施例 ３ 前記８インチマグネトロンスパツタ装置を用
い、記録再生評価用５インチコロツピーメデイア
を作製した。本スパツタ装置は、３基の８インチ
ターゲツトを備えており、電極１には、Coター
ゲツト上に膜組成がCo₈₅Zr₁₅（重量％表示）とな
るようにZrペレツトを置いたもの、電極２には、
Co−16wt％Crターゲツト、電極３にはCo−16wt
％Crターゲツト上にTiペレツトを膜組成が
（Co₈₄Cr₁₆）₉₆Ti₄となるように配置した。 基板は50μm厚ポリエチレンテレフタレートを
用いた。一般にPETとか、マイラといわれてい
るものであり、耐熱性に乏しいため、DC電源に
より膜を形成した。スパツタの順序としては、
別々の基板にCo₈₅Zr₁₅膜を0.3μm同一条件で形成
後、１つの基板にはCo₈₄Cr₁₆膜を0.6μm別の基板
には（Co₈₄Cr₁₆）₉₆Ti₄膜を0.6μm作製した。後で
メテイアにソリがないうに反対面にも同一条件で
膜を形成した。 スパツタ条件 初期真空度 ＜３×10^-7torr アルゴン圧力 ３×10^-3torr パ ワ ー 0.4A240V スパツタ時間 ・CoZr…10min ・Co−Cr，Co−Cr−Ti…20min ターゲツト基板距離 50mm 基 板 50μmマイラー（Dupont製
PET） 第５図に、本実施例によつて作製したメデイア
の構成を示す。メデイアＡは、50μmマイラ８の
両面に0.3μm厚のCo₈₅Zr₁₅アモルフアス軟磁性膜
９と0.6μm厚のCo₈₄Cr₁₆垂直磁化膜１０を形成し
たものであり、メデイアＢは、50μmマイラ８の
両面に0.3μm厚のCo₈₅Zr₁₅アモルフアス軟磁性膜
９と0.6μm厚の（Co₈₄Cr₁₆）₉₆Ti₄₄垂直磁化膜１１
を形成したものである。第４表にそれぞれの膜の
特性を示す。たゞし、Co₈₄Cr₁₆膜と
（Co₈₄Cr₁₆）₉₆Ti₄膜は、下層のCoZrアモルフアス
膜をエツチング除去したものの特性である。

【表】 以上の様な磁気特性を示す膜から構成されたメ
デイアＡとメデイアＢを、1.3μm厚パーマロイ主
磁極−補助磁極タイプヘツドで記録再生したとき
の記録密度特性を第６図に示す。第６図は、両対
数グラフ上でプロツトしてある。縦軸は、相対出
力、横軸は記録密度を（KFRPI）の単位で記し
てある。同図から、メデイアＢの方が、セカンド
ピーク、サードピークの出力がかなり大きくなつ
ている。このことは、CoCr膜にTiを添加した
CoCrTi三元系垂直磁化膜が、実用上においても、
CoCr二元系膜よりも優れており、100KFRPI以
上の超高密度磁気記録を十分可能ならしめうる。 実施例 ４ ８インチターゲツトを有するマグネトロンスパ
ツタ装置を用い、５インチのアルマイト処理した
アルミデイスク上に、非磁性アモルフアス
Co₅₀Ta₅₀（重量％）を0.5μm形成させ、デイスク
ＣにはCo₈₄Cr₁₆を0.3μm、デイスクＤには
（Co₈₄Cr₁₆）₉₆Ti₁₄を0.3μm作製した。 構成図は、第７図に示した。上記２種デイスク
の磁気特性を第５表に示す。

【表】 0.5μm非磁性アモルフアスCo₅₀Ta₅₀を下層に設
けたのは、アルマイト処理したデイスク表面の粗
さを緩和させることと、その上のCo₈₄Cr₁₆と
（Co₈₄Cr₁₆）₉₅Ti₅の磁気特性を上昇させるためで
ある。 上記２種のデイスクを用い、５インチウインチ
エスターデイスクドライブで記録再生を行つた。
浮上量を小さくするため、標準の3600rpmから、
1000rpmに落とした。浮上量は、0.2μm程度であ
る。磁気ヘツドは、標準のMn−Zn−フエライト
で、ギヤツプは1μmであつた。デイスクＣとデイ
スクＤを用いた場合の記録密度特性を第８図に示
す。縦軸は相対出力、横軸は、記録密度（単位は
KFRPI）である。Tiを４％添加したデイスクＤ
は、デイスクＣに較べ、セカンドピーク値で倍の
出力を得ている。 なお、本発明は前記実施例に制約されない。 CoCrTi3元合金を作製しうるスパツタ以外の他
の手段、例えば電子ビーム蒸着、メツキ、ロール
法等でもよい。また、実施例２では、対向ターゲ
ツト方式の改良装置を用いた例を挙げたが、
CoCrTi3元合金で最良の垂直磁気異方性を有する
配分が決定されれば、２種のターゲツトともに同
一３元材質を用い、共通の直流及び高周波電源を
使用することはなんらさしつかえない。また、実
施例１及び実施例２のデータは、基板水冷のとき
のものでCo−Cr2元合金膜の特性、例えばHK＝
6800と高くなる作製条件においては、Ti添加に
より、He＝7800〜8500とより高くなる効果は、
全く変わりない。 以上説明したように、本発明は、垂直磁化膜が
形成された垂直磁気記録媒体において、前記垂直
磁化膜は、三元素からなる合金であつて、前記合
金は、コバルト・クロム二元系合金に第３成分と
してチタンが2.4〜11.9at％含有されたものである
ことを特徴とするから、垂直磁化膜の垂直方向の
保持力をあまり増大させることなく、垂直磁気異
方性を増大させることができ、記録密度特性の優
れた、超高密度記録媒体を実現できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の効果を説明する図である。第
２図は、実施例１を説明するための図で、Ti添
加量に対する異方性磁界HKの変化を示したも
の、第３図及び第４図は、実施例２を説明するた
めの図で、それぞれ、装置の構成図、Ti量に対
する膜特性の変化を示したもの、第５図、第６図
は実施例３を説明するための図で、メデイアの構
成図及びそれぞれのメデイアの記録密度特性、第
７図、第８図は、実施例４を説明するための図で
磁気デイスクの構成図及びそれぞれの磁気デイス
クの記録密度特性である。 １…CoCr合金ターゲツト、２…直流電源、３
…CoCrTi合金ターゲツト、４…直流電源、５…
基板、６…電磁石、７…基板ホルダー、８…マイ
ラ（50μm）、９…CoZr膜（0.3μm）、１０…CoCr
膜（0.6μm）、１１…CoCrTi膜（0.6μm）、１２…
アルミデイスク（1.9mm）、１３…アルマイト、１
４…CoTa膜（0.5μm）、１５…CoCr膜あるいは
CoCrTi膜（0.3μm）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 垂直磁化膜が形成された垂直磁気記録媒体に
   おいて、 前記垂直磁化膜は、三元素からなる合金であつ
   て、前記合金は、コバルト・クロム二元系合金に
   第３成分としてチタンが2.4〜11.9at％含有された
   ものであることを特徴とする垂直磁気記録媒体。