JPH0738357B2

JPH0738357B2 - 垂直磁気記録媒体の製造方法

Info

Publication number: JPH0738357B2
Application number: JP5021629A
Authority: JP
Inventors: 孝雄鈴木; 眞人佐川
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1984-11-12
Filing date: 1993-01-18
Publication date: 1995-04-26
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPH0670924B2; JPS61222104A; JPH0645176A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は垂直磁気記録方式におい
て使用する磁気記録媒体（特に磁気光記録媒体）の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決すべき課題】従来、薄膜面
と垂直な方向に磁化容易軸を有する強磁性薄膜としてＭ
ｎＢｉ、ＭｎＣｕＢｉ、ＣｏＣｒなどの多結晶金属薄
膜、ＧＩＧに代表される化合物単結晶薄膜、Ｇｄ−Ｃ
ｏ、Ｇｄ−Ｆｅ、Ｔｂ−Ｆｅ、Ｄｙ−Ｆｅなどの希土類
遷移金属非晶質薄膜などが知られている。

【０００３】本発明はこれら以外の特に希土類遷移金属
微細結晶合金薄膜に関するものである。非晶質膜は、多
結晶薄膜のようにノイズの原因となるような結晶粒界が
存在しない、広い膜を容易に製作できるなどの特長を有
し、光磁気記録材料として好都合である。

【０００４】希土類遷移金属非晶質合金が光磁気記録媒
体として使用される為には、磁化容易方向が膜面に対し
て垂直方向に向いていることが要求される。垂直磁気異
方性は、いかなる場合にも誘起できるものではなく、む
しろ、磁性薄膜の反磁界の発生により膜面に平行な方向
へ配向する傾向を示す。垂直磁化膜を得るためには、こ
の反磁界に打ち勝つだけの異方性エネルギーを付与する
ことが必要である。

【０００５】得られる薄膜の垂直磁気異方性の程度は、
一軸異方性定数Ｋｕの大きさによって表現でき、垂直磁
化膜となるためには、このＫｕと飽和磁化Ｍｓとの間に
Ｋｕ＞２πＭｓ²の関係を満足しなければならないとさ
れている。本発明において「垂直磁気異方性」とはかか
る条件を充足するものを少なくとも包含する。

【０００６】垂直磁気記録媒体では一般に高い記録密度
が要求され、微小な磁区が安定して保持されるためには
Ｍｓが大きく、かつ上記の関係を満足する十分に大きな
Ｋｕが得られることが大へん重要である。また、光磁気
ディスクではレーザ光を書込みパワーとして用いるが、
これを可能とするためには１００〜２００℃程度の十分
に低いキュリー温度Ｔｃとそれよりも十分に高い結晶化
温度Ｔｃｒｙを有し少なくともこの温度差は５０℃好ま
しくは１００℃以上であることが要求される。

【０００７】垂直磁化膜として最も良く知られている希
土類−遷移金属の組合せは重希土類元素と鉄である。代
表的なものにＴｂＦｅ、ＧｄＦｅ、ＤｙＦｅ、ＧｄＴｂ
Ｆｅ、ＴｂＤｙＦｅなどがある。例えばＴｂＦｅはキュ
リー温度Ｔｃ＝１４０〜２５０℃、カー回転角θ_k約0.3
°、飽和磁化Ｍｓ＝５０〜１００ｅｍｕ／ｃｃ、垂直磁
気異方性定数Ｋｕ＝１０⁵〜１０⁶ｅｒｇ／ｃｃなどの特
性を有する。

【０００８】しかしこれらに用いられるＴｂ、Ｄｙ、Ｇ
ｄなどの重希土類元素は地殻中にわずかしか存在せず希
少資源であり、また複雑な分離工程を必要とし、大へん
高価である。

【０００９】また重希土類元素と鉄の原子磁気モーメン
トは反平行に結合しているので飽和磁化Ｍｓやキュリー
温度Ｔｃの組成依存性が大きく均質な製品を数多く生産
することが困難である。

【００１０】一方Ｎｄ、Ｐｒなどの軽希土類元素は地殻
中に重希土類元素よりもはるかに多く存在している。こ
のような希土類−鉄垂直磁化膜がＮｄ、Ｐｒなどの軽希
土類元素を用いて作製することができれば、資源的な問
題は一掃されるのである。

【００１１】これまで軽希土類・鉄の非晶質合金の検討
は例えばJ.J.CroatがＦｅ_0.60Ｎｄ_0.40やＦｅ_0.60Ｐｒ
_0.40付近の組成で液体急冷法を用いてリボン合金を作製
し、高い保磁力が得られることから永久磁石としての可
能性を論じている(Appl.Phys.Lett.39(4).15.August.19
81)。しかしこのような方法で得られるリボンは合金全
体にわたって均質なものは得られず、実質的に等方性の
ものしか得られていない。またリボンの厚さは３３〜２
０８μｍであって記録媒体として用いられるものではな
い。

【００１２】また最近では、K.Tsutsumi等がＦｅ_61.5−
Ｎｄ₃₄−Ｔｉ_4.5のスパッタ薄膜が垂直磁気異方性を有
することを報告している(Jpn.J.Appl.Phys.23(1984).L1
69〜L171頁)。しかしその特性はＭｓ＝４３０ｅｍｕ／
ｃｃ、Ｋｕ＝２×１０⁶ｅｒｇ／ｃｃであった。またＴ
ｉを含まないＦｅＮｄスパッタ薄膜については作製条件
は明らかでないが、薄膜の面内に異方性があるものしか
報告されていない。

【００１３】軽希土類元素及び鉄の非晶質薄膜は高い飽
和磁化を有するがそのために薄膜の反磁界による作用に
打ち勝つための垂直磁気異方性エネルギーを付与するこ
とはほとんど不可能とされてきた。

【００１４】

【目的】本発明は、軽希土類及び鉄を中心とする新規な
垂直磁気記録媒体（特に光磁気記録媒体）の製造方法を
提供することを基本的目的とする。本発明はさらに上述
の従来法に比し優れた特性を有する垂直磁気記録媒体の
製造方法を提供することをも目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

【概要】すなわち、本発明は軽希土類及び鉄を中心とす
るまつたく新しい磁気記録媒体の製造方法を提供するも
のである。本発明における磁気記録媒体は鉄及び希土類
元素、又はこれらとＣｏ、を中心とし、希土類元素とし
てＮｄ、Ｐｒを主体とする軽希土類元素を用い、薄膜内
の非晶質マトリックスに数Å〜数１００Åの微細結晶を
含む垂直磁化薄膜である。

【００１６】本発明による垂直磁気記録媒体の製造方法
の第１の態様（請求の範囲第１項）は、基板上に金属ガ
ス凝集法により薄膜を形成する垂直磁気記録媒体の製造
方法において、基板上に金属ガス凝集法により薄膜を形
成する垂直磁気記録媒体の製造方法において、基板温度
を１８０℃〜合金の結晶化温度以下の温度に保持して、
式ＲＦｅにより本質上表わされ、希土類元素Ｒ２５〜６
０原子％、残部Ｆｅから成り、Ｒの内７０原子％以上が
Ｎｄ及びＰｒの１種又は２種、なおＲの残部はＹ、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ及びＹ
ｂの一種以上とする組成から成り、膜厚を０．３〜３μ
ｍとし、かつ薄膜の非晶質マトリックスに数Å〜数１０
０Åの微細結晶相を少なくともを含むと共に垂直磁気異
方性定数Ｋｕが反磁界エネルギー２πＭｓ ^２（Ｍｓは飽
和磁化）より大きな垂直磁気異方性を有し、さらに結晶
化温度Ｔｃｒｙとキュリー温度Ｔｃとの温度差Ｔｃｒｙ
−Ｔｃが１００℃以上である薄膜を形成することを特徴
とする。

【００１７】本発明による垂直磁気記録媒体の製造方法
の第２の態様（請求の範囲第２項）として、前記Ｆｅ３
０原子％未満（全組成に対する）をＣｏにて置換した垂
直記録媒体が提供される（即ち全組成中Ｃｏ３０原子％
未満となる）。

【００１８】さらに本発明による垂直磁気記録媒体の製
造方法の別の態様（請求の範囲第３〜４項）として、Ｃ
ｏを含まない場合は所定量以外の他の元素Ｍ１０原子％
以下（但しＭはＮｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍ
ｎ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ及びＳｂの一種以
上）を含むこともでき、３０原子％未満のＣｏを含む場
合はさらにＺｒを含むことができる。

【００１９】以上は、式Ｒ（Ｆｅ、Ｃｏ）Ｍで表わさ
れ、Ｒ２５〜６０原子％、Ｍ０〜１０原子％、Ｃｏ３０
原子％未満及び残部Ｆｅから成る組成を成す。

【００２０】

【作用効果概要】本発明者らは前述のような事情から微
細結晶質薄膜の作製条件を詳細に検討した。その結果資
源が豊富で安価なＮｄ、Ｐｒなどの軽希土類元素及び鉄
を用いてキュリー温度Ｔｃ＝７０〜２５０℃、飽和磁化
Ｍｓ約４５０ｅｍｕ／ｃｃ以上、垂直磁気異方性定数Ｋ
ｕ少くとも1.5×１０⁶ｅｒｇ／ｃｃ以上、さらに2.5〜
７×１０⁶ｅｒｇ／ｃｃ以上、カー回転角θ_k約0.3°以
上の特性、即ち前述の重希土類−鉄非晶質薄膜と同等ま
たはそれ以上の特性を有する垂直磁化膜が得られた。

【００２１】既述の通り、垂直磁化膜となるためにはＫ
ｕ＞２πＭｓ²の関係が成立つことが必要とされてい
る。しかし本発明においては磁区が小さく分かれており
その場合には反磁界が見かけのそれよりも小さく、必ず
しも上記の条件を満足しなくとも垂直磁化膜となるが、
安定した垂直磁化膜を得るためには1.5×１０⁶ｅｒｇ／
ｃｃ以上とすることが必要である（大略、Ｋｕ≧0.6×
２πＭｓ²）。

【００２２】垂直磁化膜かどうかは図３のように、膜に
平行方向（//）と垂直方向（⊥）の磁化曲線を測定する
ことによって知ることができる。

【００２３】本発明において、ＮｄやＰｒと鉄との組合
せは各々の原子の磁気モーメントが平行に結合した場
合、重希土類元素・鉄の場合よりも高い飽和磁化が得ら
れ、記録の読み出し精度が向上する。熱磁気書込みを行
なう場合は、高い飽和磁化はもれ磁束が利用できて外部
から加えなければならない磁場が小さくても良い。さら
にＦｅの一部をＣｏで置換することはキュリー温度Ｔｃ
を上昇させさらにカー回転角θ_kを大きくし、θ_k約0.5
°以上のものが得られ、耐食性を改善する。

【００２４】

【好適な実施の態様】本発明に用いる希土類元素Ｒとし
て、Ｒの内７０％以上はＮｄとＰｒを用い特にＮｄが望
ましい。Ｒの残部は入手上の事情などからＣｅ、Ｙ、Ｓ
ｍ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｅｒ、Ｙｂなどそ
の他の希土類元素を含んだものを用いても良い。

【００２５】Ｒは全体組成中２５原子％以上含まれる
と、Ｋｕ≧１．５Ｘ１０^６ｅｒｇ／ｃｃかつＴｃｒｙ−
Ｔｃの温度差が約１００℃以上の垂直磁化膜となる。

【００２６】Ｒは全体の組成の３１原子％（ａｔ％）以
上で薄膜面に垂直な磁気異方性定数Ｋｕが2.5×１０⁶ｅ
ｒｇ／ｃｃ以上となり十分に安定な垂直磁化膜となる。

【００２７】Ｒが６０ａｔ％以上では活性な希土類元素
を多く含むため薄膜作成後の安定性に欠ける。従ってＲ
の範囲は２５〜６０原子％（好ましくは３１〜６０原子
％）とする。Ｒが３３〜５０ａｔ％はＫｕ＝３×１０^６
ｅｒｇ／ｃｃ以上のさらに好ましい範囲であり、特に好
ましくは３５〜４５ａｔ％である（図８参照）。

【００２８】図２は飽和磁化Ｍｓ及びキュリー温度Ｔｃ
の組成（Ｎｄ量）依存性を示す図であるが広い組成（Ｎ
ｄ量）範囲にわたって飽和磁化Ｍｓ及びキュリー温度Ｔ
ｃの変化の割合が小さく、重希土類元素鉄の場合と較べ
て遥かに安定した品質の製品を容易に作製できる様子が
わかる。

【００２９】Ｒの残りは鉄を主体とするがＦｅを全組成
中の３０％未満Ｃｏで置換することは磁気光記録媒体又
は垂直磁化膜としての特性を損なうことなく飽和磁化Ｍ
ｓ、キュリー温度Ｔｃの上昇、カー回転角の増加や薄膜
の耐食性を向上する効果がある。ＣｏをＦｅの５０％以
上置換することは結晶化温度Ｔｃｒｙとキュリー温度Ｔ
ｃの差が小さくなり、またカー回転角も小さくなる。さ
らにターゲットがもろくなり製作が困難となるため、Ｃ
ｏの上限は全組成中３０原子％未満とする。全Ｆｅに対
するＣｏ置換量は好ましくは、約８〜３０原子％未満
（θ_k0.45°以上）、最も好ましくは約１２〜約２７原
子％（θ_k0.5°以上）である。

【００３０】全体の組成の１０ａｔ％未満の元素Ｍ即
ち、Ｎｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ａ
ｌ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂなどの添加も垂直磁化膜としての
特性を損なわない。前記所定量のＣｏを含有する場合に
は、さらにＺｒの添加によっても、その特性を損なわな
い。

【００３１】さらに、本発明の組成には全体の組成の１
０ａｔ％未満のＴｉを含有させることもでき、本発明の
方法に従えばＫｕ３×１０⁶ｅｒｇ／ｃｃのものを得る
ことができる。

【００３２】また本発明による薄膜は飽和磁化Ｍｓが高
いため、垂直磁気異方性定数が1.5×１０⁶ｅｒｇ／ｃｃ
より大きいことが必要である。一般に非晶質膜を作成す
るための基板を構成する基板材料は通常ガラス、Ａｌ、
ポリイミド系樹脂材、ポリエステル系樹脂材などを用い
るが、本発明の場合は垂直磁化膜を得るために基板の温
度を１８０℃以上、該合金組成の結晶化温度以下に保た
なければならないのでこの温度に耐えるものを用いる。
基板温度２００〜３００℃はＫｕ＝３×１０⁶ｅｒｇ／
ｃｃ以上が得られる好ましい範囲である（図４）。

【００３３】薄膜の厚さは厚くなるに従ってＫｕが大き
くなり、垂直磁化膜を得るためには0.3μｍ以上必要で
あるが、３μｍをこえると均一な層が得難く、生産上好
ましくない（図６）。

【００３４】本発明による薄膜は金属ガス凝集法（いわ
ゆる気相析着法）により形成され、真空蒸着法、物理的
析着法（スパッタ法、イオンプレーティング法等）、Ｃ
ＶＤ法等いずれの方法においても作製できるが、スパッ
タ法の場合アルゴンの圧力は２×１０^-1Ｔｏｒｒ付近が
望ましい（図７）。

【００３５】スパッタの際に基板には基板と垂直方向に
数〜数十Ｏｅの磁界が加わっていることが望ましい。こ
の磁界は基板下にとりつけた加熱用のシース線をソレノ
イド状に巻きつけ、加熱電流として直流を用いることに
よって容易に得ることができる。

【００３６】本発明による薄膜の状態は薄膜の非晶質マ
トリックスに約数Å〜約１００Åの大きさの微細結晶相
を含むことが望ましい（図５）。

【００３７】また大きな飽和磁化を有することに基づ
き、光磁気ディスクとして熱磁気書込みを行う場合は囲
りの部分からのもれ磁束が利用できるため外部から加え
る磁場が小さくても良い。

【００３８】

【実施例】以下に実施例を用いて詳細に説明する。薄膜
は高周波スパッタ法を用いてＡｒ雰囲気中でガラス基板
上に作成した。

【００３９】Ａｒガスを導入する前にスパッタ容器内を
５×１０^-7Ｔｏｒｒ以上の真空にした。スパッタの速度
は約２μｍ／ｈｒであった。スパッタ作成中は基板には
バイアス電圧を加えていない。

【００４０】基板の加熱は基板の下にとりつけた円筒状
の銅製ボビンの外周に巻回したシース線の電流を調整す
ることにより行った。

【００４１】電流は直流を用いたため、基板上には数十
Ｏｅの磁界が発生している。試料の磁気特性は最大磁場
強さが２０ｋＯｅのトルク磁力計及び振動試料型磁力計
（ＶＳＭ）を用いた。薄膜の構造解析はＣｕ−Ｋα線を
用いたＸ線回折と、透過式電子顕微鏡によった。

【００４２】

【実施例１】図１にＦｅ_100-xＮｄ_x、ｘ＝１８、３０、
３５、３８、４０の組成でＡｒ圧が１〜２×１０^-1Ｔｏ
ｒｒ、基板温度２２０〜２９０℃、膜厚５０００Å〜1.
2μｍの条件で作成した薄膜の磁化の温度依存性を示
す。

【００４３】ここで磁化は容易磁化軸方向に飽和磁化さ
せた後、ＶＳＭで１０ｋＯｅの磁場中で測定を行った。

【００４４】キュリー温度ＴｃはＭ²／Ｔ（Ｍ：磁化、
Ｔ：温度）曲線の外挿線が温度軸と交錯する点より求め
た。

【００４５】図１中Ｔｃｒｙは結晶化温度を示す。

【００４６】キュリー温度は３５０〜４００Ｋ（７７〜
１２７℃）でＤｙＦｅ（Ｔｃ約７０℃）、ＴｂＦｅ（Ｔ
ｃ約１４０℃）とほぼ同等であった。

【００４７】またキュリー温度（Ｔｃ）と結晶化温度
（Ｔｃｒｙ）の差がＮｄ≧３０原子％で約２００℃ある
ことからレーザ光による熱電気書込みが十分行えること
が判る。

【００４８】図２は図１のキュリー温度及び結晶化温度
を組成（Ｆｅ_{１００−ｘ}Ｎｄ_ｘ）と対比させたものであ
る。キュリー温度又はＭｓは広い組成範囲にわたってほ
とんど変化しないことが判る。Ｎｄ≧２１ａｔ％で温度
差（Ｔｃｒｙ−Ｔｃ）が約５０℃以上となり、Ｎｄ≧２
５ａｔ％で差≧１００℃となり、Ｎｄ≧３０ａｔ％で差
≧２００℃となる。

【００４９】また図２にはまた７７Ｋ及び３００Ｋでの
飽和磁化のＦｅ−Ｎｄ組成依存性を示す。

【００５０】

【実施例２】Ｆｅ₆₅Ｎｄ₃₅及びＦｅ₆₀Ｎｄ₄₀の組成で基
板温度が２４０〜２９０℃、Ａｒ圧が１〜２×１０^-1Ｔ
ｏｒｒの条件で作成したスパッタ薄膜を７７Ｋ及び３０
０Ｋで磁気特性を測定した。その結果を図３に示す。薄
膜の垂直方向（⊥）及び水平方向（//）の測定から７７
Ｋおよび３００Ｋにおいてこれらの薄膜が垂直磁化まく
である様子がわかる。

【００５１】これらの薄膜のカー回転各θ_kを求めたと
ころ、θ_k＝0.3°が得られた。これは前述の重希土類元
素−鉄非晶質垂直磁化膜と同等以上であった。

【００５２】

【実施例３】Ｆｅ₆₅Ｎｄ₃₅の組成でＡｒ圧１〜２×１０
^-1Ｔｏｒｒ、厚さ６０００〜１２６５０Åの薄膜を作成
し、トルクメータで垂直磁気異方性定数Ｋｕを求めた。
スパッタ中の基板温度は７０〜３３０℃の間で変化させ
た。その結果を図４に示す。

【００５３】Ｋｕの値は基板温度が２６０〜２９０℃で
最大値を示す。図中黒丸は垂直磁化膜であることを示
し、白丸はそうでないことを表わす。基板温度Ｔｓが結
晶化温度Ｔｃｒｙ（≒３２０℃）よりも高い場合はもは
や垂直磁化膜の性質を示さない。（Ｋｕ≒０）

【００５４】基板温度Ｔｓが２１２℃、２８７℃、３３
５℃の場合のスパッタ薄膜のＸ線回折パターンを図５に
示す。Ｔｓ=３３５℃及び２８７℃の場合には、Ｎｄ₂Ｆ
ｅ₁₇やＮｄに相当すると考えられる鋭いピークが現われ
ている。

【００５５】電子顕微鏡の観察からもＴｓ＝２１２℃、
２８７℃の場合には微細結晶の粒子が存在し、Ｔｓ＝３
３５℃の場合には結晶かがかなり進んでいることが判っ
た。これらのことから垂直磁気異方性を有するためには
結晶粒径約数Å〜数１００Åの微細結晶相が不可欠であ
ることがわかる。

【００５６】

【実施例４】Ｆｅ₆₅Ｎｄ₃₅の組成のスパッタ膜を基板温
度２１０〜２９０℃、Ａｒ圧力１〜２×１０^-1Ｔｏｒｒ
の条件で膜厚を変化させて作成し、トルクメータで磁気
異方性定数Ｋｕを求めた結果を図６に示す。

【００５７】図６中黒丸は垂直磁化膜を示し、白丸は薄
膜の膜面内の異方性を有する場合である。図６中の添数
は基板の温度を示す。前述の条件Ｋｕ≧1.5×１０⁶ｅｒ
ｇ／ｃｃを満たすためには、Ｄ0.3μｍ以上、さらにＫ
ｕ≧2.5×１０⁶ｅｒｇ／ｃｃを満足させるためには、膜
厚Ｄ約0.7μｍ以上が必要であることが判る。

【００５８】

【実施例５】Ｆｅ₆₅Ｎｄ₃₅を基板温度２１０〜２９０
℃、膜厚６１４０〜１２６５０Åの条件でＡｒ圧を変化
させて作成したスパッタ膜の磁気異方性定数ＫｕのＡｒ
圧依存性を図７に示す。

【００５９】Ａｒ圧は２×１０^-1ＴｏｒｒあたりでＫｕ
は鈍いピークを示すが、相対的にＡｒ圧力依存性は他の
要因、すなわち基板温度や膜厚ほど顕著ではない。

【００６０】

【実施例６】Ｆｅ_100-xＮｄ_xにおいて、ｘ＝１８〜５０
の広い組成範囲において基板温度が２５０〜２８０℃、
Ａｒ圧１〜３×１０^-1Ｔｏｒｒ、膜厚６０００〜１３０
００Åのスパッタ薄膜を作成し、垂直磁気異方性定数Ｋ
ｕを求めた結果を図８に示す。Ｋｕの最大値はＮｄ４０
原子％辺りで得られ、１〜２×１０⁷ｅｒｇ／ｃｃにも
達する高い値を示す。

【００６１】Ｎｄ量がこれより減少する場合、Ｋｕは急
激に低下し、３１原子％未満では２．５×１０^６ｅｒｇ
／ｃｃ未満になるがＮｄ≧２５ａｔ％では製造条件に注
意すればＫｕ＞反磁界エネルギー２πＭｓ ^２を満足し、
十分安定な垂直磁化膜となる。

【００６２】

【実施例７】Ｆｅ₆₀Ｎｄ₃₅Ｍ₅の組成でＭとしてＺｒ、
Ｈｆ、Ｂｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、
Ａｌ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｐｂ、ＮｉをＴｓ＝２
２０〜２９０℃、Ａｒ圧１〜２×１０^-1Ｔｏｒｒ、膜厚
６３００〜１１０００Åを作成し磁気特性を測定する。

【００６３】いずれもＫｕ≧2.5×１０⁶ｅｒｇ／ｃｃ、
カー回転角0.3°以上の垂直磁化膜が得られる。

【００６４】

【実施例８】Ｆｅ₄₀Ｃｏ₂₅Ｎｄ₃₅の組成で、Ｔｓ＝２４
０℃、Ａｒ圧２×１０^-1Ｔｏｒｒ、膜厚７４００Åを作
成し、磁気特性を測定した。

【００６５】いずれもＫｕ≧2.5×１０⁶ｅｒｇ／ｃｃ以
上の垂直磁化膜が得られた。

【００６６】

【実施例９】Ｆｅ₆₀Ｎｄ₂₅Ｐｒ₁₅の組成でＴｓ＝２６０
℃、Ａｒ圧1.5〜２×１０^-1Ｔｏｒｒ、膜厚７９００Å
のスパッタ薄膜を作成しＫｕ2.5×１０⁶ｅｒｇ／ｃｃ以
上の垂直磁化膜が得られた。

【００６７】

【実施例１０】Ｆｅ₆₀Ｎｄ₃₂Ｄｙ₈、Ｆｅ₅₈Ｎｄ₃₂Ｃｅ
₁₀、Ｆｅ₅₇Ｎｄ₃₀Ｃｅ₁₀Ｖ₃の組成でＴｓ＝２４０〜２
９０℃、Ａｒ圧１〜２×１０^-1Ｔｏｒｒ、膜厚７３００
〜１１０００Åのスパッタ薄膜を作成し、Ｋｕ2.5×１
０⁶ｅｒｇ／ｃｃ以上の垂直磁化膜が得られた。

【００６８】

【実施例１１】Ｆｅ₆₅Ｎｄ₃₅及びＦｅ₆₀Ｎｄ₄₀の組成
で、基板温度Ｔｓが各々２９０℃、２５０℃、Ａｒ圧２
×１０^-1Ｔｏｒｒ、膜厚が各々１２６５０Å、４８６０
Åのスパッタ膜を作成した。Ｆｅ₆₀Ｎｄ₄₀において4.2
〜３００Ｋで求めたトルク曲線を図９、図１０及び図１
１に示す。

【００６９】また、１５ｋＯｅ磁界中での回転ヒステリ
シス損Ｗの低温での温度変化を図１１に示す。

【００７０】

【実施例１２】（Ｆｅ_1-yＣｏ_y）₆₀Ｎｄ₄₀、ｙ＝０、0.
075、0.15、0.25の組成でＡｒ圧が１〜２×１０^-1Ｔｏ
ｒｒ基板温度２３０〜２９０℃、膜厚７７００Å〜1.1
μｍの条件で作成した薄膜の結晶化温度Ｔｃｒｙ、キュ
リー温度Ｔｃ、垂直磁気異方性定数Ｋｕが最大値をとる
温度Ｔ₁、及び保磁力Ｈｃの変化を図１２に示す。

【００７１】Ｃｏの増加はＴｃｒｙを変化させないでＴ
ｃ、Ｈｃ、及びＴ₁の増加をもたらす。

【００７２】

【実施例１３】実施例１で得られたＮｄ₃₅Ｆｅ₆₅及び実
施例１２で得られた（Ｆｅ_1-yＣｏ_y）₆₀Ｎｄ₄₀の薄膜
に、入射角８０°の直線偏光した光（水銀ランプ光源、
波長λ＝２３０〜８３０ｎｍ、ハーフミラーは用いず）
を用いて、測定は薄膜表面側より行なった。測定装置は
日本分光株式会社製「磁気−光学測定装置Ｊ−２５０」
を用いてカー回転角θ_kの波長λ依存性を求めた（図１
３）。図中Ｃｏ５、Ｃｏ１０、Ｃｏ１５は夫々ｙ＝５／
６０（＝0.083）、１０／６０（＝0.17）、１５／６０
（＝0.25）に対応する。

【００７３】低波長側で回転角は正、λ＝３４０ｎｍ付
近でθ_kはほぼ０、それ以上の波長領域では｜θ_k｜は急
に増加し、λ＞５００ｎｍではほぼ一定となるがすべて
の組成についてλ＝４００〜５００ｎｍで最大値をとっ
ている。λ＝５００及び６３３ｎｍにおける｜θ_k｜の
組成依存性を図１４に示す。Ｃｏ組成ｙの増加と共に｜
θ_k｜は増加しｙ＝0.25付近でほぼピークを示してい
る。λ＝５００及び６３３ｎｍでの値はｙ＝0.25で0.55
°及び0.45°である。これらの値は従来のＧｄ−Ｆｅ−
Ｃｏ系統の値よりはるかに大きいものである。

【００７４】

【実施例１４】実施例１３で用いたのと同じサンプルで
３００Ｋでの飽和磁化Ｍｓ及び垂直磁気異方性エネルギ
ー定数Ｋｕを求めた結果を図１５に示す。Ｆｅの一部に
対するＣｏによる置換量の増大と共に飽和磁化Ｍｓ及び
磁気異方性エネルギー定数Ｋｕを徐々に下げる。

【００７５】

【実施例１５】実施例１と同じ条件で作成したＦｅ
_100-xＮｄ_xの組成の薄膜のカー回転角θ_k及び保磁力Ｈ
ｃを求め図１６に示す。

【００７６】Ｎｄ３５及び５０ａｔ％膜（膜作製直後に
厚さ約１００〜３００Å、表面を酸化させた膜）のカー
回転角は図１６の矢印で示すように増加することがわか
った。例えばＮｄ５０ａｔ％の場合θ_kは0.3°から約0.
6°（λ＝６３３ｎｍ）であり２倍近い増加を示してい
る。このことは表面を酸化させることにより多重干渉法
によりカー及びファラデー効果の両方の寄与を得て実効
的カー回転角が増加した為である。本方法は従来の重希
土類−鉄族垂直磁化膜ではＳｉＯ等の膜を表面上コーテ
ィングして回転角を増加させていた方法と異なり磁性膜
の表面をそのまま酸化させ回転角を増加することができ
る方法である。このことは本垂直磁化膜の特徴である。

【００７７】薄膜表面の酸化皮膜はスパッタ後そのまま
装置内にて１００〜１５０℃で凡そ３０分〜１時間保持
することによって得られる。

【００７８】ＳｉＯコーティングもｘ＝３５原子％の同
様なサンプルの表面に施した。その結果を図１６に示
す。ＳｉＯコーティングもカー回転角を増大させる。酸
化皮膜上にさらにＳｉＯコーティングを施すことによ
り、さらにθ_k、保護効果を増大できる。

【００７９】

【実施例１６】実施例１５と同じ試料を用いて垂直磁気
異方性定数Ｋｕの温度依存性を求めた。（図１７）

【００８０】Ｋｕは低温で増加し、ある温度Ｔ₁で最大
値をとった後、さらに低下する。

【００８１】

【実施例１７】レーザ光による書き込み実験実施例１と同じ方法で得られた厚さ約４０００ÅのＮｄ
₃₈Ｆｅ₆₂膜についてレーザ光による書き込み実験を行な
った。

【００８２】レーザ：半導体レーザ（パワー２０ｍＷ）
バイアス磁界〜１００Ｏｅ線書込み方式この結果幅約２〜１０μｍのビットが書き込めているこ
とがカー効果を利用した偏光顕微鏡により確認された。

【００８３】

【実施例１８】図１８に本発明により２２０℃で作った
１５０Å厚のＦｅ₆₀Ｎｄ₄₀垂直磁化膜の微細結晶構造の
透過電子顕微鏡写真を矢印部分の領域の回折パターンと
共に示す。スペーシング0.2ｎｍ、クラスタ径２〜１０
ｎｍ、平均３〜５ｎｍを示す。

【００８４】

【実施例１９】Ｆｅ₄₅Ｃｏ₁₅Ｎｄ₃₅Ｍ₅の組成でＭとし
てＺｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔ
ｉをＴｓ＝２１０〜２８５℃、Ａｒ圧１〜２×１０^-1Ｔ
ｏｒｒ、膜厚５３００〜１２０００Åの膜を作成し、磁
気特性を測定した。

【００８５】いずれもＫｕ≧2.5×１０⁶ｅｒｇ／ｃｃ以
上、カー回転角θ_kが0.4°以上の垂直磁化膜が得られ
た。

【００８６】

【実施例２０】実施例１、７、１２、１８と同様にして
得られたＦｅ₆₅Ｎｄ₃₅、Ｆｅ₆₀Ｎｄ₃₅Ｍ₅、（Ｍ＝Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｂｉ、
Ｍｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｓｉ）、Ｆｅ₄₅Ｃｏ₁₅
Ｎｄ₄₀、Ｆｅ₄₅Ｃｏ₁₅Ｎｄ₃₅Ｍ₅（Ｍ＝Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｓ
ｉ）の各薄膜を１規定食塩水中に２０分間浸漬後、８５
℃８５％ＲＨ（相対湿度）で２時間時効処理を行ない、
光学顕微鏡を用いて孔食の観察を行なった。孔食に対す
る耐食性はＦｅＣｏＮｄＭが最も優れており、次ぎにＦ
ｅＣｏＮｄ、ＦｅＮｄＭ（Ｍ＝Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉ）が良く、ＦｅＮ
ｄ及びＦｅＮｄＭ（Ｍ＝Ｂｉ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓ
ｎ）は孔食が比較上最も進行していた。

【００８７】

【実施例２１】Ｆｅ_100-xＰｒ_x（ｘ＝２０、３０、４
０、５０原子％）の組成の薄膜を次の条件で作成した。
Ａｒ圧２×１０^-1Ｔｏｒｒ、Ｔｓは各々２９０℃と２７
０℃、Ｄは各々８２００Å（0.82μｍ）と９４００Å
（0.94μｍ）であった。

【００８８】この２種類の薄膜について、実施例１２と
同様の方法で入射光線の波長λを変えた場合のカー回転
角θ_kを調べた。その結果を図１９に示す。Ｆｅ₇₀Ｐｒ
₃₀ではλ＝５００ｎｍ付近でカー回転角θ_kは最大値0.3
5°を示す。

【００８９】さらにＰｒ濃度ｘ（原子％）に対するカー
回転角の関係を入射光線λ＝５００、６３３ｎｍで測定
した結果を図２０に示す。カー回転角θ_kはＰｒ３０原
子％付近で最大値をとる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例、Ｆｅ_100-xＮｄ_xスパッタ薄
膜の磁化温度特性を示すグラフ。

【図２】Ｆｅ_100-xＮｄ_x薄膜のキュリー温度Ｔｃ、結晶
化温度Ｔｃｒｙ、及び飽和磁化Ｍｓ（７７Ｋ及び３００
Ｋ）を示すグラフ。

【図３】（ａ）〜（ｂ）は、Ｆｅ_100-xＮｄ_x（ｘ＝３
５、４０）スパッタ薄膜の７７Ｋ及び３００Ｋでの各磁
化曲線を示すグラフ。

【図４】Ｆｅ₆₅Ｎｄ₃₅スパッタ薄膜の基板温度と垂直磁
気異方性定数Ｋｕの関係を示すグラフ。

【図５】Ｆｅ₆₅Ｎｄ₃₅スパッタ薄膜の各基板温度による
Ｘ線回折パターンを示すグラフ。

【図６】Ｆｅ₆₅Ｎｄ₃₅スパッタ薄膜の厚さとＫｕの関係
を示すグラフ。

【図７】Ｆｅ₆₅Ｎｄ₃₅スパッタ薄膜のＡｒ圧とＫｕの関
係を示すグラフ。

【図８】Ｆｅ_100-xＮｄ_xスパッタ薄膜のＮｄ量とＫｕの
関係を示すグラフ。

【図９】Ｆｅ₆₀Ｎｄ₄₀において4.2〜３００Ｋで求めた
トルク曲線を示すグラフ。

【図１０】Ｆｅ₆₀Ｎｄ₄₀において4.2〜３００Ｋで求め
たトルク曲線を示すグラフ。

【図１１】Ｆｅ_100-xＮｄ_x（ｘ＝３５、４０）スパッタ
薄膜のヒステリシス損Ｗの温度変化を示すグラフ。

【図１２】（Ｆｅ_1-yＣｏ_y）₆₀Ｎｄ₄₀について、Ｃｏ濃
度ｙと結晶化温度Ｔｃｒｙ、キュリー温度Ｔｃ、Ｋｕが
最大値をとる温度Ｔ₁、及び保磁力Ｈｃの関係を示すグ
ラフ（実施例１２）。

【図１３】（Ｆｅ_1-yＣｏ_y）₆₀Ｎｄ₄₀について、各Ｃｏ
濃度ｙにおける入射光線の波長λ（ｎｍ）カー回転角θ
_k（度）の関係を示すグラフ（実施例１３）。

【図１４】λ＝５００及び６３３ｎｍにおけるカー回転
角｜θ_k｜のＣｏ量（ｙ）に対する関係を示すグラフ
（実施例１３）。

【図１５】実施例１３のＣｏ濃度ｙと、飽和磁化Ｍｓ及
び垂直磁気異方性定数Ｋｕの関係を示すグラフ（実施例
１４）。

【図１６】Ｆｅ_100-xＮｄ_xについて、ｘとカー回転角｜
θ_k｜（度）及び保磁力Ｈｃの関係を示すグラフ（実施
例１５）。

【図１７】実施例１５と同じ試料についてのＫｕの温度
依存性を示すグラフ（実施例１６）。

【図１８】本発明の一実施例の結晶構造を示す透過電子
顕微鏡写真。

【図１９】Ｆｅ_100-xＰｒ_xの各ｘ（２０、３０、４０、
５０原子％）について、入射光線のλとカー回転角θ_k
（度）との関係を示すグラフ（実施例２１）。

【図２０】図１８と同じ系について、Ｐｒ濃度ｘとカー
回転角θ_kの関係を示すグラフ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ１１Ｂ 11/10 ５０１Ａ 9075−5ＤＧ１１Ｃ 13/06 ＡＨ０１Ｆ 10/14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に金属ガス凝集法により薄膜を形成
する垂直磁気記録媒体の製造方法において、基板温度を
１８０℃〜合金の結晶化温度以下の温度に保持して、式
ＲＦｅにより本質上表わされ、希土類元素Ｒ２５〜６０
原子％、残部Ｆｅから成り、Ｒの内７０原子％以上がＮ
ｄ及びＰｒの１種又は２種、なおＲの残部はＹ、Ｌａ、
Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ及びＹｂの
一種以上とする組成から成り、膜厚を０．３〜３μｍと
し、かつ薄膜の非晶質マトリックスに数Å〜数１００Å
の微細結晶相を少なくとも含むと共に垂直磁気異方性定
数Ｋｕが反磁界エネルギー２πＭｓ ^２（Ｍｓは飽和磁
化）より大きな垂直磁気異方性を有し、さらに結晶化温
度Ｔｃｒｙとキュリー温度Ｔｃとの温度差Ｔｃｒｙ−Ｔ
ｃが１００℃以上である薄膜を形成することを特徴とす
る垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２】基板上に金属ガス凝集法により薄膜を形成
する垂直磁気記録媒体の製造方法において、基板温度を
１８０℃〜合金の結晶化温度以下の温度に保持して、式
Ｒ（Ｆｅ、Ｃｏ）により本質上表わされ、希土類元素Ｒ
２５〜６０原子％、３０原子％未満のＣｏ及び残部Ｆｅ
から成り、Ｒの内７０原子％以上がＮｄ及びＰｒの１種
又は２種、なおＲの残部はＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ及びＹｂの一種以上とする
組成から成り、膜厚を０．３〜３μｍとし、かつ薄膜の
非昌質マトリックスに数Å〜数１００Åの微細結晶相を
少なくとも含むと共に垂直磁気異方性定数Ｋｕが反磁界
エネルギー２πＭｓ ^２（Ｍｓは飽和磁化）より大きな垂
直磁気異方性を有し、さらに結晶化温度Ｔｃｒｙとキュ
リー温度Ｔｃとの温度差Ｔｃｒｙ−Ｔｃが１００℃以上
である薄膜を形成することを特徴とする垂直磁気記録媒
体の製造方法。
【請求項３】基板上に金属ガス凝集法により薄膜を形成
する垂直磁気記録媒体の製造方法において、基板温度を
１８０℃〜合金の結晶化温度以下の温度に保持して、式
ＲＦｅＭにより本質上表わされ、希土類元素Ｒ２５〜６
０原子％、ＭＯ〜１０原子％、及び残部Ｆｅから成り、
Ｒの内７０原子％以上がＮｄ及びＰｒの１種又は２種、
なおＲの残部はＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ及びＹｂの一種以上、ＭはＮｉ、Ｖ、Ｔ
ａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、
Ｓｎ及びＳｂの少なくとも一種以上とする組成から成
り、膜厚を０．３μ〜３μｍとし、かつ薄膜の非晶質マ
トリックスに数Å〜数１００Åの微細結晶相を少なくと
も含むと共に垂直磁気異方性定数Ｋｕが反磁界エネルギ
ー２πＭｓ ^２（Ｍｓは飽和磁化）より大きな垂直磁気異
方性を有し、さらに結晶化温度Ｔｃｒｙとキュリー温度
Ｔｃとの温度差Ｔｃｒｙ−Ｔｃが１００℃以上である薄
膜を形成することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造
方法。
【請求項４】基板上に金属ガス凝集法により薄膜を形成
する垂直磁気記録媒体の製造方法において、基板温度を
１８０℃〜合金の結晶化温度以下の温度に保持して、式
Ｒ（Ｆｅ、Ｃｏ）Ｍにより本質的に表わされ、希土類元
素Ｒ２５〜６０原子％、Ｍ０〜１０原子％、Ｃｏ３０原
子％未満、及び残部Ｆｅから成り、Ｒの内７０原子％以
上がＮｄ及びＰｒの１種又は２種、なおＲの残部はＹ、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ及び
Ｙｂの一種以上、ＭはＮｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ及びＳｂ
の少なくとも一種以上とする組成から成り、膜厚を０．
３μ〜３μｍとし、かつ薄膜の非晶質マトリックスに数
Å〜数１００Åの微細結晶相を少なくとも含むと共に垂
直磁気異方性定数Ｋｕが反磁界エネルギー２πＭｓ
^２（Ｍｓは飽和磁化）より大きな垂直磁気異方性を有
し、さらに結晶化温度Ｔｃｒｙとキュリー温度Ｔｃとの
温度差Ｔｃｒｙ−Ｔｃが１００℃以上である薄膜を形成
することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。