JPS5979508A - 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、よジ詳しく述べるならば、コ
バルト、ルテニ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、はるかに旨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Ｖ：磁化可能な垂直磁気記録
媒体にはコバルト、ルテニウムカ使用され、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、ルテニウム（以下島と略す）を添加することに
よ）飽和Ｄｋ化を減少させるとともに、最密六方晶のＣ
軸を基板手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つのビットにふ・
ける減磁界は、薄膜時の最大の減磁界４πＭＢ　（ＭＢ
け飽和徳化）Ｋよシ相当減る筈であシ、必ずしもＪ（ｕ
　＞　２πＭＳ。

（Ｋｕは磁化膜の結晶異方性定数である）の条件を滴た
す必要はないと考えられる。

一方、ＣＤ−Ｒυ垂直磁化丹は、バルクの場合コバルト
の飽和磁化がＲ，含有惜が増えるに従い、直線的に減少
するのに対し、その直線よシ、やや高い飽和磁化の減少
傾向を示していることがら、結晶粒界にＲｕ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。つまル、飽和磁化を下げ、
減磁界を小さくするために、結晶粒中適度ＫＲｕが混入
することと、結晶粒界にＲｕが偏析し、非磁性層を形成
干ることによって、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ｃｍ　　ａ、、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（１）も上昇してし
まう。

４インチＣＱターゲットにＲｕペレットヲ赴いて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×川−”ｔｏｒｒ投入電力　　
ＩＫＶ　７０払 時　　　　　間　　　　１　　ｈ’ｏｗｒにおける膜特
性は 「Ｒｕ量　　２］　（ｗｔ％） 例２　初期真空度　　３，５　Ｘ　Ｉｉｌ　　ｔｏｒｒ
投入電力　　２ＫＶ　１２７川Ａ 時　　　　　間　　　川ηｒｉｎ における、膜特性は ／Ｒｕ″　　　２２　　（ｗｔ％） １　“− 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。垂直記録媒体は例２のよう［Ｋ　Ｈｋが当然
望ましいのであるが、ＨＣｌ１ｌが大きくなシすぎると
、フエフィト、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太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のよう々場合には、藺き込み電流及び、オーバ
フィトの特性は改善さ力、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・／ヤーブで々く、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−Ｒｕ系に更に第三元素
として、チタン、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、これらの離点を解決
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
磁気配録媒体を提供することにある。

本発明の他の目的はＩＱＱ　Ｋ　Ｆ　ＲＰ　工以上の超
高密度磁気記録媒体における出力及び分解能を飛躍的に
高めることにある。

本発明けＣｏ　−Ｒｕ　Ｋ更にｌ（１重量：係（以下ｗ
ｔ％と略′＋）までのチタン（以下Ｔｉと略＋）、バナ
ジウムＣ以下Ｖと略す）、マンガン（り下Ｍｎと略す）
、銅Ｃ以下（４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　、　
）Ａ　ｎ、　Ｃｕの添加量が１０ｗｔ％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ｃ、）　−Ｒ［２元系ではＲｌＬが１２〜３
ｒＪＷｔ係の範囲で磁気特性、結晶配向とも良好である
とされていたが、本発明のＴ？、　、　Ｖ　、Ｍｎ　、
Ｃｕ添加けよってＲｕｋｒ、の下限が広が９二元系の場
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ＲｔｔとＴｊ　、　Ｖ　、
　Ｍｎ　。

ＣＵの含有量を重量係で表示した。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
の効果を示さない領域である。

具体例として、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ツタ、
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、ガヲヌ、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、
Ｖ、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
、裏うぢ高透磁率層の材質、例えばパーマロイ、ＣＯ系
、Ｆｅ糸、アモルファス高透磁率薄膜を各種変更しても
なシたつ。

以下、実施例にもとづいて、不発σノを説明する。

実施例１ ポリイミド基板にＲＦ電源でｃ、）　−Ｒ及び、　ＣＯ
−Ｒ−Ｔｚ垂直磁化膜を形成した。クーゲットは、ｃＱ
　−１３ｗｔ％Ｒｕ　、　Ｃｏ　−１６ｗｔ％Ｒｕ　、
　Ｃｏ　−２０ｗｔｏｌｙＲｕと３種類のＣ，）−Ｒ，
、合金ターゲットを用いＡ二。ｃｏ−Ｒｊｌ−Ｔｉ三元
系垂直磁化膜については、ｃ（、−Ｒｕ合金ターゲット
上に５Ｘ５Ｘ１＋ｌ！ＪのサイズのＴｉペレットを分布
が均一になるように配置して各種ＯＴｉ川の薄膜を作成
した。各成分の含有量けＸＭ　Ａにて定期を行った。

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分で涯１；Ｊ厚ばＦＪ
ｏ、６μｍであった。

この結果、１１）ｗｔ％までのＴｉを添加することによ
υ、垂直磁気異方性が約２）チ向上した。

又Ｒｅ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針がｉｌｌ　ｗｔチを越
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
ィング装置によりポリイミドテープにｃ、）　−Ｒ，−
Ｃ１Ｌ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ｆｐｃｎ　、　Ｒｒｔ、
Ｃｕ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５００Ａ／、９　ｅ　ｃであった。

実験はＣＯとＲｕ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Ｒｕの重量比が９０：１０，８５：
１５，８０：２０のものに対してＣ％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Ｃｕの量が川ｗｔ％を越えるとＨｋけ急激に低下
した。その様子をｊｕｌ’！２図に示す。○印はｃｏと
ｕｈＯ比が、９０：１０．Δ印はＣＯとＲｕＯ比が８５
：１５、Ｘ印はＣＯとＲ１Ｌ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。Ｃｏ　−Ｒｕ　２元系ターゲット１と専用の直流電
源（却下ＤＣ電源と記−ｔ）２とそれに対向して設けら
れたｃｍ−Ｒｕ−Ｍη三元系ターゲット３と専用のＤＣ
電源４からなシ、この対向したターゲット間に約３００
ガウスの磁界を発生京せ、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及基板ホルダー７及び
それと連動したガイド棒によって土工に可動になってい
る。

スパッタ条件 Ｉ　ターゲット、！Ｌ＆、’ｌ距ｔ１１Ｇ　　　　　４
ｍ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、ＣＯ−Ｒｕ膜中の
Ｍ　７１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ＩＮ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、肋の変化
を示す。Ｍ　ｎが０１ｗ６％以下の範囲では、ＨｋがＭ
７１．添加によって急激に上昇している。たたしＭｎが
１０　ｗｔ％以上添加されると△θ５ｏ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図の傾向と全く同イ４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ＣＱ　−Ｒ＄−■三元系メディ
アを作製した。

Ｃｏ　−１０ｗｔ％　Ｒｕ　、　Ｃｏ　−１５ｗｔ％　
Ｒｕ　、　Ｃｏ　−２０ｗｔ％Ｒｕの三種のターゲット
上に５Ｍ３角で厚さ１悶のバナジウムペレットを］；に
せてイオンビームを照射シ、スパッタした。バナジウム
ペレットの個数及び配向によりガラス基板上に付着する
ＣＯ−Ｒｕ−■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混入することによ多結
晶配向性及び垂直異方ｉ生磁界が向上するが、ノ；ナジ
ウムの月がｆｉｌ　ｗｔ係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ｔｒ価用５インチク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ＩＶｃは、ＣＯメタ−ゲット上膜組成がＣ０８
５ｚｒ１５（重量％表示）となるようにＺｒペレットを
置いたもの、電極２には、Ｃ０−１６ｗｔ％　Ｒ，１タ
ーゲツト上にＴ６ペレツトを膜組成が（Ｃｏ５４ｋｌｓ
　）９１１　Ｔｉ４　　となるように配置した。

基板ハ、ｓｏμｍ厚ポリエチレンテレフタヲートを用い
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電源によシ膜を形成した
。スパッタの順序としては、別々の基板にＣ０８ＳＺｒ
１−蕗をＯ０３μｍ同一条件で形成後、一つの基板には
、Ｃ０８４Ｒｕ１６膜をＯ０６μｍ別の基板には、（ｃ
ｏａ４　Ｒｕ１６　）９６　Ｔ？：４　膜をＱ　、　５
１１ｍ、作製した。後でメディアにソリがムいように反
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チイアの構成を
示す。メディア八け、５０μｍ０８ｍマイラ面ＫＯ，３
ｚｚｍ厚のＣＱ８５Ｚｒ１５アモルファス軟磁性膜９と
帆５８ｍ厚のＣ０８４ＲｕＩ６垂直磁化股１０を形成し
たものであり、メディアＢは、５０　ｔｔｒｎ、マイラ
８の両面に０゜３μｍ厚のＣ０８５Ｚｒ１５アモルファ
ス軟磁性ｇｔｊｊ　９と０．６μｍ厚の←Ｃ０８４Ｒｕ
１６）９６　Ｔｊ４　　垂直磁化膜１１を形成したもの
である。

メディアＡとメチイアＢを、１．３μｍ厚ノく−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苦
己録密度特性を第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、相対出ツバ桶軸は記録
密度を（Ｋ　Ｆ’　ＲＰ　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、ザード
ピークの出力がかなシ大きくなっている。このことは、
Ｃｏ　−Ｒｕ　ｌｌｌ７Ｓ　Ｉｃ　Ｔ？：を添加したＧ
Ｏ−Ｒｕ　−Ｔ？：三元糸垂直砧化膜が、実用上におい
ても、Ｃｏ−Ｒｕ二元系膜よりも優れており、１００Ｋ
ＦＲＰＩ以上の超高宮度住・気記録を十分可能ならしめ
うる。

実施例 ８インチターゲットを有するマグネトロ〉・スパッタ装
置を用１．ｎ、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゜Ｔ（Ｌ５ｏ（
重量％）を０．５μｍ形成させ、ディスクＣＶｃｉ’ｔ
　Ｃｏ　Ｒ４Ｒフｔ　１６を０．３ｔｔｍ、ディスクＤ
Ｋば（ＣｏＲ４ＲｕＨ６）９６Ｍｎ４を０．３μｍ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Ｃｏ５ｏ−Ｔａ５ｏ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
さを緩オＧさせることと、その上の００８４Ｒｕ１６と
（ＣＯｓ４Ｒｕ＋ｇ　）９５　Ｍ？＋、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
ディスクドフィプで記録再生を行った。

浮上ｊＪを小さくするだめ、標準の３６００ｒｐｒｎが
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Ｍｎ　−Ｚｎ−フェ
ツイトで、ギヤツブは１μＷ、であっＡ二。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＠密度（単位はＫＦＲＰ
工）である。Ｍｎを４チ添加したディスクｐ・は、ディ
スクＣＫ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。

Ｃｎ−Ｒｕ−Ｔ’＋：　、　Ｃｏ−Ｒｕ−Ｖ　、　Ｃ６
−Ｒｕ−＋４ｎ　。

ｃ（、−Ｒ７ｚ　−Ｃｕ等の三元合金を作製しうるスパ
ック以外の他の手段、例えば、電子ビーム？Ａ＊ｓ　メ
ッキ、ロール法等でもよい。寸だ、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
−Ｒ４−Ｃｕ三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
もに同一三元材質を用い、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、、寸だ、実施例１及び実施
例３＆′ｉ、基板水冷しているが、基板加熱を行なうと
（：６−　Ｒ（ｒ　２　ラミ１合金の特性は、Ｈｋ　＝
　６８００と高くなるが、ｒｚ　、ｖ、Ｍｎ、Ｃ＄添加
により、ＨＣは史に高くなる。

本発明は、以上説明したように、Ｃｏ　−Ｒｕ膜にＴｉ
、Ｖ、Ｍｎ、ＣｕをＩｎ　ｗ量チ以下含有させ、ｃｏ−
Ｒｕ二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シ出し、現在の記録密度特性
を大幅に改善した超高密度記録媒体を作ジ出すものであ
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２を自兄明するだめのもので、Ｃ？７．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、Ｍｎ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。 ■・＠ｅＯ−ＲＢ合金ターゲット ２・・直流電源 ３　＊　＊　Ｃ０Ｒｕ　　Ｍｎ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・ｅマイラ（５０ｔｔｍ　） ｑ　ｅ　−ＣＱ　−Ｚｒ膜（０，３ｔｔｍ　）ｌｆｌ　
　＊　　　＊　　　ＣＯ−’Ｅｈｔ　　ガ［′ｌ　　（
０，６ａｒｎ、　　）１１−−　ｃｏ−Ｒｕ　−Ｔｉｐ
　（０，６μｍ）１２・伊アルミディスク（１，９ツ） ｊ：うＱ・アルマイト １４　　書　　・　　Ｃｏ　　−Ｔ（Ｚ　　ｆＪ％　　
（０，５μｍ）１５　ｍ　−Ｃｏ　　Ｒｕガかあるいけ
ＣＯ−Ｒ２−Ｍｎ　１ｌｊ２（００３μｍ） 以　　　上 出願人　株式会社ＭＩＮ訪鞘工舎 代理人　弁理士最　上　　務 １ｉ　７図 ０区　（ｗｔ％） 第２図 第４図 第５図 、ｉ：、’；　６図 第７図 記姓餐Ｌ　（＜ｓ；ｖｒｘ） 第８０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コバルトとルテニウムに加えて、チタン、バナジウム、
   マンガン、鉛のうち少々くとも一秤を含有したことを特
   徴とする垂直磁気異方性膜。