JPS5979507A

JPS5979507A - 垂直磁気記録媒体

Info

Publication number: JPS5979507A
Application number: JP57190475A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Sugimoto; 守杉本; Satoshi Nehashi; 聡根橋; Akihiko Kawachi; 河内　明彦
Original assignee: Seiko Epson Corp; Suwa Seikosha KK
Current assignee: Seiko Epson Corp; Suwa Seikosha KK
Priority date: 1982-10-29
Filing date: 1982-10-29
Publication date: 1984-05-08

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、よシ詳しく述べるならば、コ
バルト・オスミウ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、コンピュ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に
はコバルト・オスミウム（ｃ６−０８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
界に打ち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
性エネルギーが犬きく、垂直磁気異方性膜は得られない
。そのため、オスミウムＣ以下０８と略す）を添加する
ことによシ飽和磁化を減少させると共に、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シ、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４πＭ
ｓ　（Ｍｓは飽和磁化）よシ相当減る筈であシ、必ずし
もＫｕ　＞　２πＭｓ”（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、ｃｏ　−０８垂直磁化膜は、バルクの場合コバル
トの飽和磁化が、０８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
傾向を示している事がら、結晶粒界に０８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。つまシ、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［Ｏｓが混入す
ることと、結晶粒界にＯ８が偏析し非磁性層を形成する
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ｃ、）　　ｏｓ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（ｌｌも上昇してしまう
。４インチＣＯターゲットにｃｒベレットをおいて１２
．５μｍ厚のポリイミドＫＲＦマグネトロンスパッタ形
成させた例を以下１ｃ記す。

例１　初期真空度　　３　Ｘ　ＨＶ”Ｔｏｒｒ投入電力
　　　ＩＫＶ　７０雇時間　　　　　１　ｈｏｕｒにおける膜特性は例２　初期真空度　　３．５　Ｘ　１０−”ｔｏｒｒ投
入電力　　　２ＫＶ　１２７７７１Ａ時間　　　　　１
０ｍ１ｎにおける膜特性はであった。こｈ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。っ１シ、熱が膜
形成時にかかることによって、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ｆＵ２　　初期真空度　　３．５
　Ｘ　１（ｌ　　ｔｏｒｒ投入電力　　　２ＫＶ　１２
７蕎時間　　　　　１０ｍ１ｎ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、
基板加熱した場合り同様の傾向を示す。っま９、熱が膜
形成時にかかることによって、保磁力Ｈ，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Ｈ＆が当然望ま
しいのであるがＨｃ　（１１が大きくなシすぎると、フ
ェツイト、パーマロイ、センダスト、アモルファス軟磁
性体等ヲ用いた磁気ヘッドでｌｌ−を飽和させる為に、
ヘッドに流す電流を非常に大きくしなければ在らない。

たとえ、飽和記録できても消去が困難であったり、オー
バーフィ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
フィ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、ｃｍ　−０３系に更に第三元
素としてチタニウム、バナジウム、マンガン、銅のうち
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、ＩＱＱＫＦＲＰ工以上の超高密度
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（，４ＧＯ−（Ｊ８　Ｋ更に１０重量％（以下ｗ
ｔ％と略す）までのチタニウム（以下Ｔｉと略す）、バ
ナジウム（以下Ｖと略す〕、マンガンＣ以下Ｍ、Ｎと略
す）、銅（以下Ｃｉと略す）のうち少なくとも一種を加
えることによシ明らかに効果を発揮する。

Ｔｉ　、　Ｖ　、　Ｍｎ　、　Ｃ１Ｌ（７）添加量が１
（ｌ　ｗｔ％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おちる。従来Ｃｏ−０８２元
素では、Ｏ８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Ｔｚ　
、　ｖ　、　Ｍ？Ｚ、　（４４添加によって０８量の下
限が広が９二元素の場合よシも良い特性を示した。第１
図に本発明の効果を示す。図中の数字は、Ｃｏ中のＯ８
とＴｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕの含有量を重量％で表示した。

斜線部が本発明によっ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ｋい領域である。

具体例として、ＤＣスパッタ、ＲＦスバビタ。

マグネトロンスパッタ、対向ターゲット方式スパッタ、
イオンビームスパッタ、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
テレフタヲート、ポリイミド、ガヲス、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Ｔ
’　Ｔ　ＶＩ　Ｍｎ＃Ｃｕ、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
の下に裏打ち層として高透磁率層の材質、例えばパーマ
ロイ、Ｃｏ系、Ｆｅ系、アモルファス高透磁、率薄膜を
各種変更しても成り立つ。

以下、実施例に基いて、本発明を説明する。

実施例１ポリイミド基板にＲＦ電源でＣＱ　−０８及び、ＣＯ−
ＯＳ　−Ｔ　ｉ垂直磁化膜を形成した。ターゲットは、
Ｃｏ−１３ｗｔ％０８ｒ　ｃｏ　−１６ｗｔチＯｓ　　
、　Ｃ。

−２０ｗｔ％０８と、３種類のｃ　ｏ−ｏ　ｓ合金ター
ゲットを用いた。ＣｏｏＢ−Ｔ６三元素垂直磁化膜につ
いては、Ｃ０−０８合金ターゲツト上に、５Ｘ　５　Ｘ
　１　ｍｚサイズのＴｉベレッ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。スパッタ時間は、１５分で膜厚は約０．６μ
ｍであった。

この結果１０　ｗｔ％までのＴｉを添加することにより
、垂直磁気異方性が約３Ｃ）％向上した。

又０８量を増加させると異方性磁界Ｈｋが最大となるＴ
ｉ量は少なくなった。更にＴｉ量が１０ｗｔ％を超える
と結晶配向性は急速に悪化すると共に、垂直磁気異方性
も急激に低くなった。

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
ィング装置によシポリイミドテープに＋：　Ｏ−ＩＪ　
８−　Ｃｕ三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、ａｓ。

Ｃｔｔを充填した各電子ビームのノくワーをコントロー
ルすることによシ付着膜の組成を変えることが可能であ
る。成膜速度は約５０００λ／ｓｅｃであった。

実験はｃｍと０８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０８の重量比が９０：１０，８５：
１５，８０：２０のものに対してＣｕのパワーを変動さ
せて三種の元素を変更した。

いずれの場合においてもＣ１ｔの量が１０ｗｔ％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。

○印はＣＯとＯ８の比が９０：１０．△印はＣＱと０８
の比が８５：１５．Ｘ印はｃｍと０８の比が８０：２０
である。

実施例３対向ターゲット方式スパッタ装置を用い、ビデオ用テー
プを作製し画像処理を行った。

第３図に対向ターゲット方式スパッタ装置の概略図を示
す。ｃ、）　　Ｏ７ｌ二元素ターゲット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ｃｏ−０８−Ｋｎ三元素ターゲット３と専用のＤ
Ｃ電源４からなシ、この対向したターゲット間に約３０
０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シ
、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。

スパッタ条件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、Ｃ０−０８膜中のＭ
ｎ量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４図に、Ｍｎ量を変えたときの△θ５０と、Ｈｋの変
化を示す。）ｉ　ｎが１０１１ｒｔチ以下の範囲では、
ＨｋがＭｎ添加によって急激に上昇している。ただしＭ
　７１が０１ｗ６％以上添加されると△θ５゜が異常に
犬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シ、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Ｇｏ−０８Ｖ三元系メディアを
作製した。

Ｇ　Ｏ−Ｈｌ　ｗｔ％＠寥、　Ｃｏ−１５ｗｔ％ｆ３　
ｓ　、　Ｃｏ　−２０ｗｔ％ΩＢの三種のターゲット上
に５ｒＲｓ角で厚さ１ｙＪのバナジウムベレットを載せ
てイオンビームを照射し、スパッタした。バナジウムベ
レットの個数及び配置にょシガヲス基板上に付着するＣ
、）−Ｑ８　　Ｖの組成が変った。いずれのターゲット
を用いた場合でもバナジウムが微量浸入することによシ
結晶配向性及び垂直異方性磁界が向上するが、バナジウ
ムの量が１０　ｗｔ％を越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インチフ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インチターゲットを備えておシ
、電極ＩＫは、ｃｏメタ−ゲット上膜組成がＣＱｓ５ｚ
ｒ１５　（重量％表示〕となるようにｚｒベレットを置
いたもの、電極２には、Ｃｏ−１６ｗｔ％ｏ、ターゲッ
ト、電極３には、ｃ。

−１６ｗｔ％０８ターゲツト上にＴｉベレットを膜組成
が（Ｃｏａ１３　ａｓｓ　）ｅ６Ｔ　ｉ　４となるよう
に配置した。

基板は、５０μｍ厚ポリエチレンテレンタヲートを用い
た。一般にＰＥＴとか、マイラといわれているものであ
シ、耐熱性に乏しいため、ＤＣ電源にょシ膜を形成した
。スパッタの順序としては、別々の基板にＣｏ５５　ｚ
ｒ１５膜を０．３μｍ同一条件で形成後一つの基板には
、Ｃｏ８４ｏｓ１６膜を０゜６μｍ別の基板には、（Ｃ
ｏｌＩ４Ｑ　ａｌｓ　）ｅａＴ　ｉ　４　Ｍを０．６１
１ｍ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、犯μｍマイヲ８の両面に０．３μ
ｍ厚のＣｏ５５ｚ？”Ｉ５アモルファス軟磁性膜９と０
．６μｍ厚のＣ０１１４０８１６垂直磁化膜工０を形成
したものであり、メディアＢは、５ｏ７Ｉｍマイヲ８の
両面に０．３μｍ厚のＣｏｓｓ　ｚｒ１５アモルファス
軟磁性膜９と０．６μｍ厚の（Ｃｏｕｆ３５１６）％Ｔ
ｉ＜垂直磁化膜１１を形成したものである。

メディアＡとメディアＢを、１．３μｍ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、横軸は記録密度を
（ＫＦＲＰＩ）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・サードビークの出力がか
なり大きくなっている。このことは、Ｃ０−ｏ５膜にＴ
Ｚ’を添加したｃ（、−ｏｓ−Ｔｚ三元素垂直磁化膜が
、実用上においても、ｃＱ−０８二元素膜よシも優れて
おり、１００ＫＦＲＰ工以上の超高密度磁気配録を十分
可能ならしめうる。

実施例６８インチターゲットを有するマグネトロンスパッタ装置
を用い、５インチのアルマイト処理したプルミディスク
上に、非磁性アモルファスＣ０５０Ｔａ５（１（重量％
）を０．５μｍ形成させ、ディスクＣにばＣ０８４０８
！６を０．３μｍ、ディスクＤには（Ｃｏ８＜０８　＋
ｓ　）９６Ｍ　７Ｌ　４　をＱ、３ｎｍ作製した。構成
図は、第７図に示した。０．５μｍ非磁性アモルファス
ｃｏ５゜Ｔｃ５ｎ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
Ｃ０８４０８１６と（ＣＯ８４０Ｂ　＋ｅ　）男Ｍ　ｎ
ｓ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インチウインチェスター
ディスクドフィブで記録再生を行った。

浮上量を小さくするため、標準の３６００ｒｐｍ力・ら
１１０００ｒｐに落とした。浮上量は、０．２μｍ程度
である。磁気ヘッドは、標準のＭ　？＋、　−Ｚ　ＴＬ
−フェツイトでギャップは１μｍ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。

縦軸は相対出力、横軸は記録密度Ｃ単位はＫＦＲＰＩ）
である。Ｍｎを４チ添加したディスクＤは、ディスクＣ
に較べ、セカンドピーク値で倍の出力を得ている。

尚、本発明は前記実施例に制約され々い。Ｃ０−ｏ　　
８−Ｔｊ、Ｃｏ−０Ｓ−Ｖ、Ｃ００ｓ　−Ｍｎ　、　Ｃ
Ｏ−０８−Ｃｕ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
法等でも良い。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−ｏｓ　−Ｃｕ
　３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為周波電源を使用す
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、基板加熱を行うとｃｏ−０８二元合金膜
は例えばＨｋ＝６８００と高くなるが、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ
、Ｃｕ添加によりＨｋは更に高くなる。

本発明は、以上説明したように、ｃｏ−０８ＢＩＡに、
Ｔｊ、Ｖ、Ｍｉ、Ｃｕを１０重量％以下含有させ、Ｃ６
−ｏ、ｇ二元合金における垂直磁気異方性の限界を犬き
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反磁気記録媒体を作シ出す
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、ＣＵ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３を説明するためのもので、それぞれ装置の構
成図、Ｍ　ｎ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を説明するだめのもので、
メディアの構成図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・・ｃ（，０８合金ターゲツト２・・直流電源３・・ＣＱＯＢＭｎ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−　ｅ　ＣＯＺ　７膜（０，３μｍ）川・・ＣＯＯ８
膜（０，６μｍ）１１　＊　脅Ｃｏ　Ｏ８Ｔ　＠膜（０，６ｔｔｍ）１２
・・アルミディスク（１，９＋ｕ＋）１３・ｅアルマイ
ト１４”−ＣＯＴ（ＬＭＣｏ、５μｍ）１５拳・ＣＯＯ８膜あるいは、Ｃ６０３Ｍ１１膜（０，
３μｍ〕以　　　上出願人　株式会社諏訪精工舎代理人　弁理士最　上　　務第１０Ｃｕ　　（ｗ七カ第２図十第３図Ｍ工（ｗｔ　　％）第４図第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

コハルトトオスミウムに加えて、チタニウム、バナジウ
ム、マンガン、銅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。