JPS5965416A - 垂直磁気記録媒体 - 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】 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Ｏｏ　−Ｏｒと略記する
）が使用され、スパッタリングによって基板上に薄膜□
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つのビットにおける減磁界は、薄
膜時の最大の減磁界４πＭ８（Ｍｓは飽和磁化）より相
当域る筈であり、必ずしも　Ｋ　ｕ　＞　２πＭｓｚ　
（’Ｋｕは磁化膜の結晶異方性定数である）の条件を満
たす必要はないと考えられる。

一方、Ｏｏ　−’　Ｏｒ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
線的に減少するのに対し、その直線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
が偏析していることが予想され、最近、膜の断面のオー
ジェ電子分光分析によって実証された。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ｊ音を形成することによって、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Ｏｏ　−Ｏｒ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Ｈ’ｃ（１）も上昇しでしまう
。

４インチＧｏターゲットにＣｒペレットをおいて、１２
５μｍ厚のポリイミドにＲＦマグネトロンスパッタ形成
させた例を以下に記す。

例１　初期真空度　　３　×Ｉ　Ｆ８ｔｏｒｒ投入電力
　　ＩＫｖ　　７０ｍＡ 時間　　　　１　ｈｏｕｒ における膜特性は、 例２　初期真空度　３．５　：Ｘ：　１０−８ｔｏｒｒ
投入電力　　２Ｋｖ　　１２７ｍＡ 時間　　　　１０ｒｎｉｎ における膜特性は、 であった。

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Ｃ
Ｊかかることによって、保磁力Ｈａ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（、Ｌ）が大きくなりすぎると、フ
ェライト、パーマロイ、センダスト、アモルファス軟磁
性体等を用いた磁気ヘッドでは飽和させる為に、ヘッド
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固唾であったり、オーバーラ
イド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
ド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
がシャ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、Ｃ，ｏ−Ｃｒ系に更に第三元
素としてジルコニウム、ニオビウム、テクネチウムのう
ち少なくとも一種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Ｏｏ　−Ｏｒに更に２０重量％（以下ｗｔ％と
略記す）までのジルコニウム（以下Ｚ　ｒと略す）、ニ
オビウム（以下Ｎｂと略す）、テクネチウム（以下ＴＣ
と略す）のうち少なくとも１種を加えることにより明ら
かに効果を発揮する。

Ｚ−ｒ、Ｎｂ、Ｔｃの添加量が２．　Ｏｗｔ％を超える
と膜の結晶性が著しく低下し、膜の垂直磁気異方性が急
激に落ちる。従来０ｏＯｒ２元素では、Ｏｒが１２〜３
０　ｗｔ％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Ｚ　ｒ　、　Ｎ　ｂ　、　Ｔ
ａ、添加によって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Ｃ
ｒとＺｒ、Ｎｂ、Ｔｃの含有■を重量％で表示した。斜
線部が本発明によっ°Ｃ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。

具体例をして、ＤＣスパッタ、ＲＦスパッタ。

マグネトロンスパッタ、対向ターゲット方式スパッタ、
イオンゼームスバソタ、イオンブレーティング電子ビー
ム蒸着、メッキ等薄膜作製法あるいはポリエチレンテレ
フタラート、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１ａ質にかかわらず、本発明のＺｒ
、Ｎｂ、Ｔｃ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、　Ｃｊ。

系、Ｆｅ系アモルファ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ＲＦｔ源でＣｏ　−Ｃ＊及びＣｏ　−
Ｃｒ　−Ｚ　ｒ垂直磁化膜を形成した。

ターゲットは、Ｃｏ　−１３ｗｔ％Ｏｒ、０ｏ−１’６
　ｗｔ％Ｑｒ　、Ｃｏ−２０ｗｔ％Ｃ！ｒと３種類のＣ
ｏ　−Ｃ！　ｒ合金ターゲットを用いた。Ｃｏ　−Ｏｒ
−、Ｚｒ三元系垂直磁化膜については、ｃｏ−ｃｒ合金
ターゲット上に、５　Ｘ　５　Ｘ　１　ｍｍのサイズの
Ｚｒペレットを分布が均一になるように配置して各種の
Ｚｒ量の薄膜を作製した。

各成分の含有量はＸＭＡにて定量を行った。

スパッタ条件 スパッタ前にペルジャーのベーキング及び、ポリイミド
基板のガス出しを行った。スパッタ中は基板ホルダーを
水冷した。スパッタ時間ハ、１５分で、膜厚は約０６μ
ｍであった。以下↓こ、作製した膜のロッキングカーブ
の半値幅△θ５ｏと磁気特性を示す。

Ｃｏ　−１３ｗｔ％Ｃ’ｒターゲット上にＺｒペレット
を置いた場合を第１表に示す。同様に、Ｏｏ−１６ｗｔ
％Ｏｒ　、’Ｏｏ’−２０ｗｔ％Ｑｒターゲットを用い
た場合をそれぞれ第２表、第３表に示す。

第１表　（Ｃ”８７　Ｃｒ１３）＋０Ｏ−ｚＺｒｅ第２
表　（Ｃ０８４Ｃｒｌ）ＩＯＱ−ＺＺｒＺ　　　、　　
’第６表　（Ｃ０８０Ｃｒ２０）＋００−　ｚＺｒｘ本
データは、それぞれ６回の実験の平均をとったもので、
Ｚｒ量は±１％の誤差をもっている。

本データにより、次のことがわがる。

ｏＺｒを２０　ｗｔ％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。

ｏＣｒ（ｉが増加するにつれ、異方性磁界Ｈｋが最大値
をとるｚｒｙｔが低い方へずれている。

即ち、Ｏｎ、。。−τＯｒｌ　　のπの値によりＺｒ添
加の最適量は変わる。

ｏｚｒを２０ｗｔ％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゜ 電子ビーム蒸発源を三個備え、基板と電子ビーム蒸発源
の間に高周波を印加するコイルを備えたイオンブレーテ
ィング装置によりポリイミドテープにＯｏ　−Ｏｒ　−
Ｔα３元系メディアを作製した。

各電子ビーム蒸発源にはそれぞれＣｏ　、　Ｃｊｒ　。

ＴＣを充填し各電子ビームのパワーをコントロールする
ことにより付着膜の組成を変えることが可能である。成
膜速度は約５ｏｏｏｉ／ＦＩｅｃであ・った。

実験はＣＯとＯｒの蒸発源のパワーの比を三段階に変更
して生成膜のＣｏとＣｒの重量比が９０：１０，８５：
１５，８０：２０のものに対してＴＣのパワーを変動さ
せて三種の元素の組成を変更した。いずれの場合におい
てもＴｃの量が１０重量％を越えるとＨｋは急激に低下
した。その様子を第２図に示す。０印はＣＯとＯｒの比
が９０：１０．Δ印はＣＯとＯｒの比が８５＝１５．Ｘ
印はＣｏとＣｒ比が８０：２０である。

実施例６ 対向ターゲット方式スパッタ装置を用い、ビデオ川テー
プを作製し画像処理を行った。

第６図に対向ターゲット方式スパッタ装置の概略図を示
す。Ｃ０−Ｃｒ２元系ターゲット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Ｃ
　ｏ　−Ｃ！　ｒ　７　Ｎ　ｂ　３元系ターゲット３と
専用のＤＣ電源４からなり、この対向したターゲット間
に約６００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ペルジャーの外側に電磁石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って上下に可動になっている。

この対向ターゲット方式スパッタ装置は、それぞれの電
極に電源を独立に設けているため、Ｃ０−０ｒ膜中のＮ
　ｂ　、ｕｉを変えるにはそれぞれターゲットに加える
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って制
御した。

第４１：ＡにＮ　ｂ　ｆｉを変えたときの△θ、。と、
Ｈｋの変化を示す。Ｎｌ）が２０ｗｔ％以下の範囲では
ＨｋがＮｂ添加によって急激に上昇している。ただしＮ
ｂが２０ｗｔ％以上添加されると△θ、。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４ カウフマン型イオン源から引き出されたアルゴンイオン
ビームをターゲットに照射するイオンビームスパッタ装
置を用いガラス基板上にＣｏ−０ｒ−Ｚ　ｒ　３元系メ
ディアを作製した。

Ｏｏ　−１’　Ｏｗｔ％Ｃ！ｒ、Ｃｏ−１５ｗｔ％Ｃｒ
。

（ｊ　ｏ　＝　２０　ｗｔ％Ｏｒの三種ｑ〕メタ−ゲッ
ト上５鵡角で厚さ１ｗｔｂのＺｒペレットを載せてイオ
ンビームを照射しスパッタした。Ｚｒペレットの個数及
１び配置によりガラ段基板上に付着する。・−０・−Ｚ
　ｒの組成が変った。いずれのターゲットを用いた場合
でもＺｒが微量混入することにより結晶配向性及び垂直
異方性磁界が向上するが、Ｚｒの量が２０　ｗｔ％を超
えると結晶配向性及び垂直異方性磁界のいずれも極端に
悪化した。

実施例５゜ 前記８インチマグネトロンスパッタ装置を用い、記録再
生評価用５インチコロッピーメディアを作製した。本ス
パッタ装置は、３基の８インチタ−ゲントを備えており
、電極１にはＣＯメタ−ゲット上膜組成がＣｏ　６５　
Ｚ　ｒ、　５　（重電％表示）となるようにＺｒペレッ
トを置いたもの、′４Ｌ極２にはｃｏ−１６ｗｔ％Ｏｒ
ターゲット、電極６にはＣ。

−１６ｗｔ％Ｏｒターゲット上にＮｂベレットを膜組成
が（”　０８４　Ｃｒ１１５　Ｌ６　Ｎｂ４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
ラートを用いた。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。スパッタの順序としては、別々の基板に
Ｃｏ　ｇ５　Ｚ　ｒ、　５膜を０３μ所同−条件で形成
後、１つの基板には（１！　０６４０　ｒ　１６膜を０
６μｍ、別の基板には（Ｃ（’８４　（ａｒ、６）ｏ　
ａＮｂ４膜を０６μｍ作製した。後でメディアにソリが
ないように反対面にも同一条件で膜を形成した。

スパッタ条件 第５図に、本実施例によって作製したメディアの構成を
示す。メディアＡは、５０μｍマイラ８の両面に０３μ
ｍ厚のＣ０８５Ｚ　ｒ１５アモルファス軟磁性膜９と０
６μｍ厚のＣｊ　ｏ　ｇ　６　Ｃ！　ｒ　Ｈ６垂直磁化
膜１０を形成したものであり、メディアＢは、５０　Ｉ
ｔ　ｍ　マイラ８の両面に０．３　／ｊ　Ｍ厚のＣｏ８
．　Ｚｒ、。

７　％　／ｌｚファス軟磁軟膜性膜９６μｍ厚の（Ｃｏ
８４Ｃｒｌ　）９６　Ｎｂ４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。

ただし、ＣＯ８４Ｃｒ＋６膜と（ａ　ｏ８４ｃ　ｒ、、
　）ｏ６Ｎｂ。

膜は、下ｆｆｉのＣｏＺｒアモルファス膜をエツチング
除去したものの特性である。

以上の様な磁気特性を示す膜から構成されたメディアＡ
とメディアＢを、１３μｍ厚パーマロイ主磁極−補助磁
極タイブヘッ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ットしである。

縦軸は相対出力、描軸は記録密度を（ＫＦＲＰ、Ｉ）の
単位で記しである。同図からメディアＢの方がセカンド
ビーク、サードピークの出力がかなり大きくなっている
。このことは、Ｃｏ０ｒ膜にＮｂを添加したＣｏＣｒＮ
ｂ三元系垂直磁化膜が、実用上においても０ｏＯｒ二元
系膜よりも優れており、１００に、ＦＲＰＩ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６゜ ８インチターゲットを有するマグネトロンス／ぐツタ装
置を用い、５インチのアルマイト処理したアルミディス
ク上に、非磁性アモルファスＣＯ５゜Ｔα、。（重置％
）を０５μｍ形成させ、ディスクＣにはＣ０１１４０ｒ
１６を０３μｍ、ディスクＤにゆ（００８４Ｏｒ、６）
ｌ＋６．ＴＣ４を０３μｍ作製した。

構成図は、第７図に示した。上記２種ディスクの磁気特
性を第５表に示す。

０５μｍ　非磁性アモルファスＣｏ、。Ｔ（＋５゜を下
層に設けたのは、アルマイト処理したディスク表面の粗
さを緩和させることと、その上の００８４”ｒ１６と（
Ｃ０８４Ｃｒ＋６　）９５　ＴＣ５の磁気特性を上昇さ
せるためである。

上記２種のディスクを用い、５インチウィンチェスター
ディスクドライブで記録再生を行った。

浮上量を小さくするため、標準の３６００　ｒｐｍから
１００Ｏｒｐｍに落とした。浮上隈は、ｏ２μｍ程度で
ある。磁気ヘッドは、標準のＭｎ−Ｚｒ−フェライトで
、ギャップは１μηｌであった。

ディスクＣとディスクＤを用いた場合の記録密度特性を
第８図に示すＨ軸は相対出力、横軸は記録密度（単位は
ＫＦＲＰ工）である。Ｔｏを４％添加したディスクＤは
、ディスクＣに較べ、セカンドビ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。

Ｃｏ−０ｒ−Ｚｒ、Ｃｏ−０ｒ−Ｎｂ、（１！ｏ−（１
！　ｒ　−Ｔ　ｃ等の３元合金を作製しうるスパッタ以
外の他の手段、例えば、電子ビーム蒸着、メッキ、ロー
ル法等でもよい。また、実施例２では対向ターゲット方
式の改良装置を用いた例を挙げたが、Ｃｏ　−Ｏｒ　−
Ｔ　Ｏ３元合金で最良の垂直磁気異方性を有する成分組
成が決定されれば、対向する二個のターゲットともに同
一３元材質を用い、同一の直流もしくは高周波電源を使
用する方式でもよい。また、実施例１及び実施例３は基
板を水冷しているが基板加熱を行なうとＣｏ−０，ｒ２
元金膜は例えばＨｋ−６８００と高くなるがＺｒ、Ｎｂ
、Ｔｃ添加により、Ｈｋ＝７’８００〜８５００と更に
高くなる。

本発明は、以上説明したように、Ｃ０−Ｃｒ膜にＺｒ　
、Ｎｂ　、Ｔｃを２０重量％以下含有させ、ＣｏＣｒ２
元合金における垂直磁気異方性の限界を大きく上回る垂
直磁気記録媒体を作り出し、現在の記録密度特性を大幅
に改善した超高密度磁気記録媒体を作り出すものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する図である。 第２図は実施例２を説明するためのもので、Ｔｃ添加量
に対する異方性磁界Ｈｋの変化を示したもの。 第！１図及び第４図は、実施例６を説明するためのもの
で、それぞれ装置の構成図、Ｎｂ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５を説明するためのもので、
メディアの構ｒｆｊＪｍ及びそれぞれのメディアの記録
密度特性。 第７図、第８図は、実施例６を説明するだめのもので、
磁気ディスクの構成図及びそれぞれの磁気ディスクの記
録密度特性である。 １・・・０ｏＯｒ合金ターゲット ２・・・直流電源 ３・・・Ｃｏ　ＣｒＮｂ合金ターゲット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　・＝　Ｏｏ　Ｚ’：　ｒ膜（０６μｍ）１０−　Ｏ
ｏ　Ｃｒ膜（０６μｔｎ） １１・＝Ｏｏ’０ｒＮｂ膜（０６μｔｎ）１２・・・ア
ルミディスク（１，９語）１３・・・アルマイト １　４−　Ｃｏ　Ｔ　ａ膜（ｏ５ｕ　ｍ　）ｉ　５−　
Ｏｏ　Ｏｒ膜あるいはＣｏ　　（！ｒＴｃ膜（０３μｍ
　） 以　　上 第１図 ７ｃ　　（１１／ｌ；　％　） Ｎ１１　ｔ　　どｗｔ　−７，） 第５図 第６図 第７図 １１１７　　（ｋＦｌ’ＦＩ） 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コバルトとクロムに加えソ、ジルコニウム、ニオビウム
   、テクネチウムのうち少なくとも一種を含有することを
   特徴とする垂直磁気記録媒体。