JPH09125238A - 磁気記録媒体形成用タ−ゲット並びに薄膜磁気記録媒体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Pt等の高価な材料を用いることなしに十分高
い保磁力を示し、かつ磁気ヘッド浮上量，記録再生ノイ
ズの低いCo系合金磁気記録媒体を提供する。 【構成】 磁気記録媒体形成用Co系合金タ−ゲットを、
Ni：10〜30％、 Cr：５超〜20％、 Ｂ：0.01〜 5.0％、 T
i,Zr,Hf,Ｖ及びNbの１種以上：合計で0.01〜10％を含
み、残部がCo及び不可避的不純物から成る化学組成に構
成する。また、該タ−ゲットを用い、基板温度を１５０
〜２９０℃としてスパッタリングすることにより、タ−
ゲットと同様の化学組成で、かつ結晶粒界に Ti,Zr,Hf,
Ｖ及びNbの１種以上のほう化物が析出した合金、あるい
は更にその結晶粒径が５００Å以下の合金から成る磁気
記録媒体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ハ−ドディスク等と
いった高記録密度磁気記録媒体を形成するためのCo−Ni
−Cr系合金スパッタリングタ−ゲット、並びにCo−Ni−
Cr系合金で構成された高記録密度薄膜磁気記録媒体及び
その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】従来、ハ−ドディスク等の磁気
記録媒体は、一般に、Ni−Ｐ合金膜を被覆してからCrの
下地膜を形成させて表面調整したディスク基体に、Co−
Ni合金，Co−Cr合金あるいはCo−Ni−Cr合金等から成る
タ−ゲットを用いたスパッタリングによってこれら合金
からなる薄膜を形成させるという手法により製造されて
きた。ところが、近年、これら磁気記録媒体に対して更
なる高記録密度化の要求が高まってきており、この要望
に応えるべく“保磁力の向上", "磁気ヘッド浮上量の低
減", "記録再生ノイズの低減”等といった磁気記録媒体
の特性改善が種々の観点から検討されるようになった。

【０００３】なお、磁気記録媒体の保磁力向上には A) 異方性磁界を増加させること， B) 結晶粒界に非磁性層を形成させて交換相互作用を遮
断すること， 等が有効であるとされており、これまで、これら知見に
基づいた次のような保磁力向上策が提案されている。

【０００４】〈異方性磁界を増加させる方法〉 a) 従来から用いられてきたCo−Ni，Co−Cr，Co−Ni−C
r等の磁気記録媒体合金にTaを添加する方法｛例えば特
開平1-133217号公報を参照｝， b) Co−Cr磁気記録媒体合金にPtを添加する方法｛例え
ば「IEEE TRANSACTIONON MAGNETICS 」のVol.26No.5 (1
990) , 第2271〜2276頁を参照｝。 〈結晶粒界に非磁性層を形成させて交換相互作用を遮断
する方法〉 a) スパッタリング時の基板温度を高めて下地膜のCrや
磁気記録媒体となる磁性膜（Co−Cr合金やCo−Ni−Cr合
金等の薄膜）自身に含まれるCrを磁性膜の結晶粒界に拡
散・析出させ、これによって結晶粒界に非磁性Cr層を形
成する方法， b) 磁気記録媒体となる磁性膜をスパッタリングにより
成膜する際のガス圧を高め、結晶粒間に物理的に空間を
形成する方法。

【０００５】しかしながら、TaやPt等を添加して異方性
磁界を増加させる方法には、高価な原料を使用するため
にコスト高を招くという問題が指摘されていた。また、
基板温度を高めて結晶粒界に非磁性層を形成させる方法
では、結晶粒の成長が起きて記録再生ノイズが増加した
り、結晶成長に伴い膜表面の凹凸が増幅する等の問題が
指摘され、そして、スパッタリング時のガス圧を高めて
結晶粒間に空間を形成する方法にはスパッタ作業の困難
化を招くといった問題があった。

【０００６】一方、記録再生ノイズを低減する方法とし
て、Co系合金磁性膜に非固溶性乃至は低固溶性の非磁性
元素あるいは酸化物を添加する試みが提案されている
｛特開平1-232517号公報や「日本応用磁気学会誌」Vol.
19 No.2(1995),第85〜88頁等を参照｝。これらは、「Co
系合金磁性膜の結晶粒の周りに非磁性元素が晶出，析出
することにより結晶粒同士が分離・孤立化し、 その結果
として磁区の微細化が生じてノイズの主因である磁化遷
移幅が減少する効果」を利用した方法である。しかしな
がら、このような“非磁性元素を添加する方法”では、
ある程度の効果を挙げることはできるものの、より一層
の記録密度の向上が求められている最近の要望には十分
に応えることができなかった。

【０００７】このようなことから、本発明が目的とした
のは、Pt等の高価な材料を用いることなしに十分高い保
磁力を示し、かつ磁気ヘッド浮上量，記録再生ノイズの
低いCo系合金磁気記録媒体を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく鋭意研究を行った結果、「Co系合金磁気記
録媒体に所望の耐候性を付与するためには適量のNi及び
Crの添加を欠くことができないが、 このNi及びCrを添加
したCo−Ni−Cr合金にＢを含有させ、 更にTi，Zr，Hf，
Ｖ，Nbのグル−プから選ばれた１種以上の元素をも添加
したスパッタリングタ−ゲットを用いると共に、 スパッ
タリングによる成膜時あるいは成膜の後に“形成された
薄膜”の加熱処理を行って該薄膜の結晶粒界にほう化物
を析出させると、 タ−ゲットと実質的に同じ化学組成に
形成されると共に結晶粒界にほう化物が析出して成るこ
の耐候性Co系合金薄膜は非常に高い保磁力を示すだけで
なく、 磁気ヘッド浮上量や記録再生ノイズも低く、 近年
望まれている高記録密度磁気記録媒体として十分な特性
を具備するようになる」との知見を得ることができた。

【０００９】本発明は、上記知見事項等を基にして完成
されたものであり、「磁気記録媒体形成用Co系合金タ−
ゲットを、 Ni：10〜30％（以降、 成分割合を表す％は重量％とす
る)、 Cr：５超〜20％、 Ｂ：0.01〜 5.0％（好ましくは
0.1〜 5.0％)、 Ti，Zr，Hf，Ｖ及びNbから選ばれた１種以上：合計で0.
01〜10％（好ましくは 0.1〜 5.0％) を含むと共に、残部がCo及び不可避的不純物から成る化
学組成に構成することにより、保磁力，磁気ヘッド浮上
量，記録再生ノイズの面等において優れた性能を有する
薄膜磁気記録媒体の形成を可能ならしめた点」に特徴を
有し、更には「薄膜磁気記録媒体を、 Ni：10〜30％、 Cr：５超〜20％、 Ｂ：0.01〜 5.0％（好ましくは 0.1〜 5.0％)、 Ti，Zr，Hf，Ｖ及びNbから選ばれた１種以上：合計で0.
01〜10％（好ましくは 0.1〜 5.0％) を含むと共に残部がCo及び不可避的不純物である化学組
成であって、かつ結晶粒界にTi，Zr，Hf，Ｖ及びNbのう
ちの１種以上のほう化物が析出した合金にて構成するこ
とにより、あるいは更にその結晶粒径を５００Å以下に
調整することにより、保磁力，磁気ヘッド浮上量，記録
再生ノイズの面等において優れた性能を付与した点」、
並びに 「Ni：10〜30％、 Cr：５超〜20％、 Ｂ：0.01〜 5.0％（好ましくは 0.1〜 5.0％)、 Ti，Zr，Hf，Ｖ及びNbから選ばれた１種以上：合計で0.
01〜10％（好ましくは 0.1〜 5.0％) を含むと共に残部がCo及び不可避的不純物から成る合金
タ−ゲットを用い、基板温度を１５０〜２９０℃に調整
してスパッタリングすることにより、保磁力，磁気ヘッ
ド浮上量，記録再生ノイズの面等において優れた性能を
有する薄膜磁気記録媒体を安定に製造できるようにした
点」をも特徴とするものである。

【００１０】続いて、本発明においてタ−ゲット及び薄
膜磁気記録媒体の化学組成，薄膜磁気記録媒体の結晶粒
径，スパッタリング時の基板温度、並びにスパッタリン
グ後における薄膜の熱処理温度を前記の如くに数値限定
した理由を、その作用と共に説明する。

【００１１】

【作用】

Ａ．タ−ゲット及び薄膜磁気記録媒体の化学組成 a) Ni Niはスパッタリングによって形成される磁性膜に耐候性
を付与する作用を有しているが、その含有割合が10％未
満では磁性膜の耐候性が不足し、一方、30％を超えてNi
を含有させると再生出力が低下して良好な磁気特性，電
気特性の確保が困難となる。従って、タ−ゲット及びタ
−ゲットと実質的に同じ化学組成となる薄膜磁気記録媒
体のNi含有割合は10〜30％と定めた。

【００１２】b) Cr Crはスパッタリングによって形成される磁性膜の耐候
性，残留磁化の経時的安定性を確保する作用を有してい
るが、その含有割合が５％以下では磁性膜の耐候性，残
留磁化の経時的安定性が不足し、一方、20％を超えてCr
を含有させると再生出力が低下して良好な磁気特性，電
気特性の確保が困難となる。従って、タ−ゲット及びタ
−ゲットと実質的に同じ化学組成となる薄膜磁気記録媒
体のCr含有割合は５超〜20％と定めた。

【００１３】なお、図１は、「Crの組成比を変えて作成
したCo−20％Ni−Cr−２％Ｂ−４％Ti合金の試料を温度
８０℃，湿度８５％の雰囲気中に保管した際における所
定時間後の残留磁化の変化」に関する調査結果を示した
グラフである。ここで、残留磁化は磁気記録媒体の再生
出力値を決める値であり、これが高いほど再生出力が大
きくなり記録再生特性が良好となる。この図１からも、
Cr量が５％以下の範囲では残留磁化の経時的低下が著し
く、一方、Cr量が20％を超える範囲では、残留磁化の経
時変化は少ないものの初期状態の残留磁化そのものが小
さい値であり、何れも記録媒体として適さないことが分
かる。

【００１４】c) Ｂ Ｂは、スパッタリングによる成膜時あるいは成膜後の加
熱処理によりTi，Zr，Hf，ＶあるいはNbと非磁性のほう
化物を形成して結晶粒界に析出し、そのピンニング効果
により結晶粒の成長を抑制すると共に、非磁性であるが
故に隣接する結晶粒間に働く交換相互作用を遮断する如
く作用して保磁力の増大及び記録再生ノイズの低減に寄
与する。しかし、その含有割合が0.01％未満では前記作
用による所望の効果が得られない。なお、Ｂ含有割合の
増加と共にノイズ低減効果が増大するが、その含有割合
が 0.5％を超えると磁気的・電気的特性の低下を招くよ
うになる。従って、タ−ゲット及びタ−ゲットと実質的
に同じ化学組成となる薄膜磁気記録媒体のＢ含有割合は
0.01〜 5.0％と定めたが、より安定した効果を確保する
ためには 0.1〜 5.0％の範囲に調整するのが好ましい。

【００１５】d) Ti，Zr，Hf，Ｖ及びNb これらの成分は、スパッタリングによる成膜時あるいは
成膜後の加熱処理によりＢと非磁性のほう化物を形成し
て結晶粒界に析出し、そのピンニング効果により結晶粒
の成長を抑制すると共に、非磁性であるが故に隣接する
結晶粒間に働く交換相互作用を遮断する如く作用して保
磁力の増大及び記録再生ノイズの低減に寄与する均等な
効果を有するので、これらのグル−プから１種又は２種
以上が選択されて含有せしめられる。ただ、それらの含
有割合が合計で0.01％未満であると前記作用による所望
の効果が得られない。そして、これらの含有割合が増加
するにつれてノイズ低減効果が増大するが、それらの含
有割合が合計で 0.5％を超えると磁気的・電気的特性の
低下を招くようになる。従って、タ−ゲット及びタ−ゲ
ットと実質的に同じ化学組成となる薄膜磁気記録媒体の
Ti，Zr，Hf，Ｖ又はNb含有割合は合計で0.01〜 5.0％と
定めたが、より安定した効果を確保するためには合計で
0.1〜 5.0％の範囲に調整するのが好ましい。

【００１６】Ｂ．薄膜磁気記録媒体の結晶粒径 薄膜磁気記録媒体の結晶粒径は記録再生ノイズの発生や
膜表面の凹凸に影響を及ぼす因子であり、該結晶粒径が
５００Åを超えると記録再生ノイズを増加させたり、結
晶成長に伴い膜表面の凹凸の増幅が生じる等の問題を生
じがちとなる。従って、薄膜磁気記録媒体の結晶粒径を
５００Å以下に抑えるのが好ましい。なお、該結晶粒径
の調整には成膜時の基板温度やその後の熱処理条件を制
御する方法が適用できる。

【００１７】Ｃ．スパッタリング時の基板温度 スパッタリング時の基板温度を１５０〜２９０℃とする
のは、結晶粒界にTi，Zr，Hf，ＶあるいはNbのほう化物
が析出し、かつ結晶粒径が５００Å以下の高性能薄膜磁
気記録媒体を安定して得る上で必要な条件だからであ
る。

【００１８】これらの場合、成膜時の基板温度が１５０
℃を下回っていると結晶粒界におけるほう化物の析出が
不十分となって所望の保磁力を確保することが困難であ
り、一方、成膜時の基板温度が２９０℃を超えると基板
のNi−Ｐ膜が結晶化・磁化して記録再生ノイズを増加さ
せたり、結晶成長に伴い膜表面の凹凸の増幅が生じる等
の問題を生じがちとなる。

【００１９】ところで、上述したようなCo−Ni−Cr−Ｂ
−(Ti,Zr,Hf,Ｖ,Nb)系合金タ−ゲットは、以下のような
工程により製造することができる。即ち、Ｂ以外の各金
属原料とCo−Ｂ合金とを秤量，溶解，鋳造した後、熱間
圧延を行い、その後旋盤等で加工を行ってタ−ゲットと
する工程である。

【００２０】そして、上記合金タ−ゲットを用いてスパ
ッタリングを行うことにより、基板上にタ−ゲットと実
質的に同じ化学組成を持つ磁気記録媒体用薄膜を形成す
ることが可能である。この薄膜の性質は成膜条件により
変わるが、通常、ガス圧 0.3〜 3.0Pa，基板温度１５０
〜２９０℃で成膜を行うことによって、結晶粒径が５０
０Å以下で結晶粒界にTi，Zr，Hf，Ｖ及びNbの１種以上
のほう化物相が析出して成るところの磁気記録媒体とし
て好ましい薄膜を得ることができる。

【００２１】上述のように、成分調整された前記スパッ
タリングタ−ゲットを用いて本発明で規定する条件に従
い磁性膜を成膜した場合、成膜時あるいは成膜後の加熱
処理によりTi，Zr，Hf，Ｖ又はNbのほう化物が結晶粒界
に析出し、そのピンニング効果によって結晶粒成長が抑
制されるために極めて微細な結晶の“化学組成が前記タ
−ゲットと同様の磁気記録媒体用磁性膜”が得られる。
また、ほう化物自体は非磁性であるため結晶粒間に非磁
性析出層が存在する結果となり、そのため隣接する結晶
粒間に働く交換相互作用を遮断することができる。そし
て、この交換相互作用の遮断効果や微細結晶粒であるこ
と等によって保磁力の増大や記録再生ノイズの低減が実
現される。

【００２２】以下、本発明を実施例によって具体的に説
明する。

【実施例】まず、Ｂ以外の各金属原料とCo−Ｂ合金とを
秤量し、溶解，鋳造した後、熱間圧延を行い、更に機械
加工を施して、表１に示す各化学成分組成のスパッタリ
ング用Co−Ni−Cr系合金タ−ゲットを作成した。

【００２３】

【表１】

【００２４】次に、ＲＦスパッタ装置を用い、８mm角で
厚さが 1.1mmのガラス基板上にNi−Ｐ合金膜を２０００
Åの厚さに成膜し、次いでCr下地膜を１０００Åの厚さ
で成膜した。

【００２５】続いて、この上に、表１に示す化学成分組
成の各Co−Ni−Cr系合金タ−ゲットを用いてＤＣスパッ
タを行い、厚さ５００Åの磁性膜を成膜した。なお、こ
の際、基板温度を“室温", "１５０℃”及び“２５０
℃”に設定して成膜を行ったが、室温で成膜を行ったも
のについては、そのままで特性調査を行う試料を残して
更に加熱温度２５０℃の熱処理を施した。

【００２６】このようにして得られた磁性膜について、
“平均結晶粒径",“保磁力(Hc)”及び“Ｓ／Ｃ比”を測
定した。なお、結晶粒径はＡＦＭ(Atomic Force Micros
copy）により、保磁力はＶＳＭ(Vibrating Sample Magn
etometer）により、またＳ／Ｎ比は磁気記録再生装置に
よりそれぞれ測定し評価した。これらの結果を表２及び
表３に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】表２及び表３に示される結果から、同一条
件で成膜した場合には、本発明例に係る磁性膜は結晶粒
径が比較例に係るそれより小さく、磁気ヘッド浮上量や
記録再生ノイズを低減できることが確認できる。また、
表２及び表３には示さなかったが、本発明例に係る磁性
膜はその結晶粒界にTi，Zr，Hf，Ｖ又はNbのほう化物の
析出相を有しているのに対して、比較例に係る磁性膜に
は結晶粒界に明瞭なほう化物相が認められないことも確
認した。その結果、表２及び表３からも明らかなよう
に、本発明例に係る磁性膜は比較例に係るそれよりも保
磁力が大きく、またＳ／Ｎ比も大きくなっている。

【００３０】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、保磁力が大きく、磁気ヘッド浮上量や記録再生ノイ
ズが低減された高記録密度化の可能な薄膜磁気記録媒体
を、Pt等の高価な材料を用いることなしに安定提供する
ことができるなど、産業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Crの組成比を変えて作成したCo−Ni−Cr−Ｂ−
Ti合金を温度８０℃，湿度８５％の雰囲気中に保管した
際における残留磁化の変化を示すグラフである。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量割合にて Ni：10〜30％、 Cr：５超〜20％、 Ｂ：0.01〜
   5.0％、 Ti，Zr，Hf，Ｖ及びNbから選ばれた１種以上：合計で0.
   01〜10％ を含むと共に、残部がCo及び不可避的不純物から成るこ
   とを特徴とする磁気記録媒体形成用合金タ−ゲット。
2. 【請求項２】 重量割合にて Ni：10〜30％、 Cr：５超〜20％、 Ｂ： 0.1〜
   5.0％、 Ti，Zr，Hf，Ｖ及びNbから選ばれた１種以上：合計で
   0.1〜 5.0％ を含むと共に、残部がCo及び不可避的不純物から成るこ
   とを特徴とする磁気記録媒体形成用合金タ−ゲット。
3. 【請求項３】 重量割合にて Ni：10〜30％、 Cr：５超〜20％、 Ｂ：0.01〜
   5.0％、 Ti，Zr，Hf，Ｖ及びNbから選ばれた１種以上：合計で0.
   01〜10％ を含むと共に残部がCo及び不可避的不純物である化学組
   成であって、かつ結晶粒界にTi，Zr，Hf，Ｖ及びNbのう
   ちの１種以上のほう化物が析出した合金から成ることを
   特徴とする薄膜磁気記録媒体。
4. 【請求項４】 重量割合にて Ni：10〜30％、 Cr：５超〜20％、 Ｂ： 0.1〜
   5.0％、 Ti，Zr，Hf，Ｖ及びNbから選ばれた１種以上：合計で
   0.1〜 5.0％ を含むと共に残部がCo及び不可避的不純物である化学組
   成であって、かつ結晶粒界にTi，Zr，Hf，Ｖ及びNbのう
   ちの１種以上のほう化物が析出した合金から成ることを
   特徴とする薄膜磁気記録媒体。
5. 【請求項５】 結晶粒径が５００Å以下であることを特
   徴とする、請求項３又は４に記載の薄膜磁気記録媒体。
6. 【請求項６】 重量割合にて Ni：10〜30％、 Cr：５超〜20％、 Ｂ：0.01〜
   5.0％、 Ti，Zr，Hf，Ｖ及びNbから選ばれた１種以上：合計で0.
   01〜10％ を含むと共に残部がCo及び不可避的不純物から成る合金
   タ−ゲットを用い、基板温度を１５０〜２９０℃に調整
   してスパッタリングすることを特徴とする薄膜磁気記録
   媒体の製造方法。
7. 【請求項７】 重量割合にて Ni：10〜30％、 Cr：５超〜20％、 Ｂ： 0.1〜
   5.0％、 Ti，Zr，Hf，Ｖ及びNbから選ばれた１種以上：合計で
   0.1〜 5.0％ を含むと共に残部がCo及び不可避的不純物から成る合金
   タ−ゲットを用い、基板温度を１５０〜２９０℃に調整
   してスパッタリングすることを特徴とする薄膜磁気記録
   媒体の製造方法。