JPS5980910A - 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・ルテニウム垂直磁気記録媒体ニ関するものであ
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媒
体には、コバルト・レニウムが使用され、スパッタリン
グにより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Ｒｕと略す）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（Ｍｅは飽和磁化）より相当域
る筈であり、必ずしも Ｋ　ｕ　＞　２　ｘ　Ｍ　ｓ　２ （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、（１！　ｏ　−Ｒｕ垂直磁化膜は、バルクの場合
コバルトの飽和磁化が、ｌ（ｕ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Ｒｕが混合することと、結晶粒界にＲｕ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Ｏｏ　−Ｒｕ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Ｈａ　（１）も上昇してしまう。

４インチｃｏターゲットにＲｕペレットをおいて、１・
２．５μｍ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ｔ　初期真空度　　３　Ｘ　Ｉ　Ｐ８ｔｏｒｒ投入電
力　　　Ｉ　Ｋ　Ｖ　　　７０　ｍ　Ａ時間　　　　　
１ｈｏｕｒ における膜特性は、 例２．　初期真空度　　３．５　Ｘ　１０−８ｔｏｒｒ
投入電力　　　２．ＫＶ　　１２７ｍＡ時間　　　　　
１０ｉ における膜の特性は、 あるが、基板加熱した場合も同様の傾向を示す。

つまり、熱が膜形成時にかかることによって、保磁力Ｈ
ａ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、Ｈｅ（上）が大き
くなりすぎると、７ヱライト、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困難で
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、オーバーライドの特性は改善されるが、垂直磁
気記録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、Ｏｏ　−Ｒｕ　系に更に第三
元素としてハフニウム、タンタル、タングステンのうち
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１００ＫＦＲＰ工以上の超高密度記
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。

本発明は００−　Ｒｕに更に４０重重量（以下ｗｔ％と
略す）亥でのハフニウム（以下Ｈｆと略す）、タンタル
（以下ＴＱと略す）、タングステン（以下Ｗと略す）の
うち少なくとも一種を加えることにより明らかに効果を
発揮する。Ｈｆ、Ｔａ。

Ｗの添加量が４０　ｗｔ％を越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Ｏｏ　−Ｒｕ　２元系では、Ｒｕ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Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ添加によってＲｕ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ＲｕとＨｆ、Ｔａ、Ｗ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材質にかかわらず、本発明のＨｆ　
、Ｔａ　、Ｗ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、　Ｃ。

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、実施例にもとづいて、本発明を説明する。

実施例１゜ ポリイミド基板にＲＦ電源でＣｏ　−Ｒｕ及び、Ｏｏ　
−Ｒｕ　−Ｈｆ垂直磁化膜を形成した。ターゲラ　トは
、Ｏｏ−１３ｗｔ％Ｒｕ、Ｃｏ−１６ｗｔ％Ｒｕ、Ｃｏ
−２０ｗｔ％Ｒｕと３種類のＯｏ　−Ｒｕ合金ターゲッ
トを用いた。Ｏｏ　−Ｒｕ　−Ｈｆ三元系垂直磁化膜に
ついては、Ｃｊ　ｏ　−Ｒｕ合金ターゲット上に５Ｘ５
Ｘ１ｍのサイズのＨｆペレットを分布が均一になるよう
に配置して各種のＨｆ量の薄膜を作成した。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０６μｍ
であった。

この結果４０ｗｔ％までのＨｆを添加することにより、
垂直磁気異方性が約３０％向上した。

又Ｒｕ量を増加させると異方性磁界Ｈｋが最大となるＨ
ｆ量は少なくなった。更にＨｆ量が４Ｑｗｔ％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Ｏｏ　−Ｒｕ　−
Ｔ　ａ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、Ｒｕ。

Ｔａｔｔ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５００Ｘ／ｓｅｅ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
ｉ１５，８０：２０のものに対して’ｒａ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’ｒａの量が４０ｗｔ％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。Ｏ印はＣＯと
Ｒｕの比が９０：１０、Δ印はＣＯとＲｕの比が８５＝
１５、Ｘ印はＯＯとＲｕの比が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し）、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ノぐツタ装置σ）概略図
を示す。Ｏｏ　−Ｒｕ　２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Ｏ　ｏ　−Ｒｕ　−Ｗ三元系ターゲット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
３００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Ｉ／）よう番こ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。

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、Ｃｏ−Ｒｕ膜中のＷ
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、Ｗ量を変えたときの区θ、。と、Ｈｋの変化
を示す。Ｗが４０膜ｗｔ％以下の範囲では、ＨｋがＷ添
加によって急激に上昇している。ただしＷが４０　ｗｔ
％以上添加されると区θ、０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０ｏ−Ｒ，＠−Ｖ三元系メディ
アを作製した。

Ｃｏ−１０ｗｔ％Ｒｕ、Ｏｏ−１５ｗｔ％、Ｒｕ　。

Ｃｏ−２０ｗｔ％Ｒｕの三種のターゲット十に５語角で
厚さ１ｍのタングステンペレットを載せてイオンビーム
を照射し、スパッタした。タングステンペレットの個数
及び配置によりガラス基板上に付着するＯ　ｏ　−Ｒｅ
　−ｗの組成が変った。いずれのターゲットを用いた場
合でもタングステン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、タングステンの量
が４Ｑｗｔ％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り
、電極１には、ｃｏメタ−ゲット上膜組成が００８１１
　Ｚ　ｒｌ、　（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Ｃｏ−１６ｗｔ％Ｒｕター
ゲット、電極３にはＯ。

−１６ｗｔ％Ｒｕターゲット上にＴ１ペレットを膜組成
が（００６４Ｒｕ、＠　）ｇｏ　Ｔ　１１４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ＰｌＣＴ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ＯＯｇ６Ｚ
ｒ１ｇ膜をｏ、６μｍ同一条件で形成後、一つの基板に
は、ＯＯ＠４　Ｒｕ　１６膜を０６μ宿、別の基板には
、（Ｏ０ａ４Ｒｕ１６）０６Ｔａ４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
渭厚のＯＣ８，Ｚ　ｒ、Ｉ＋アモルファス軟磁性膜９と
０．６μ常厚のＣｏ、、Ｒｕ、６垂直磁化膜１０を形成
したものであり、メディアＢは５０μ情マイラ８の両面
に０．３μ常厚のＣ００Ｚｒ、、アモルファス軟磁性膜
９と０６μ渭厚の（Ｃ０８４”　ｕ１６）（ＩＩＩＴ　
１１４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（ＫＦＲＰ工）の単位で記しである。同図から、メデ
ィアＢの方が、セカンドピーク、サードピークの出力が
がなり大きくなっている。このことは、Ｃｏ−Ｒｕ膜に
Ｔａを添加したＯ　ｏ　−Ｒｕ　−Ｔ　ａ三元系垂直磁
化膜が実用上においても、Ｏｏ　−Ｒｕ二元系膜よりも
優れており、１００ＫＦＲＰ工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パッタ装置
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００ｓ。

Ｔ”！Ｔｏ（重量％）を０．５μ情形成させ、ディスク
０にはＯｏ＠４Ｒｕ、６を０３μｍ１デイスクＤには（
００，８４Ｒｕ１６　）ａｌｌ　Ｈｆ４を０．３μｍ作
製した。

構成図は、第７図に示した。

０５μ惰非磁性アモルファスＯｏ５゜Ｔａ、。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ｃｏａ４Ｒｕ１６と（００
８４Ｒｕ１６　）９４　Ｈｆ４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５６０　Ｏｒｐｍから
、１０００　ｒｐｍに落とした。浮上招け、０２μｍ程
度である。磁気ヘッドは、標準のＭｎ−Ｚ　ｎ　−７エ
ライトで、ギャップは１μｍであった。

ディスク０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（単位
はＫＦＲＰ工）である。Ｈｆを４％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。

なお、本発明は前記実施例に制約されない。

（！　ｏ−Ｒｕ−Ｈｆ　、　Ｏｏ−Ｒｕ−Ｔａ　、　Ｏ
ｏ　−Ｒｕ　−Ｗ等の三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、Ｏｏ　−Ｒ
ｕ　−Ｔ　ａ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。また、実施例゛１及び実施
例６は、基板水冷しているが、基板加熱を行なうとＯｏ
　−Ｒｕ　２元合金の特性は、Ｈｋ＝６８．００と高く
なるが、Ｈｆ、’ｒａ、ｗ添加により、ＨＣは更に高く
なる。

本発明は、以上説明したように、Ｏｏ　−Ｒｕ膜にＨｆ
、Ｔａ、Ｗを４０重重量以下含有させ、Ｏｏ　−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り出し、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、Ｔａ添加量
に対する異方性磁界）ｔｋ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、Ｗ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を説明するためのもので、
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・・・Ｏｏ　−Ｒｕ合金ターゲット ２・・・直流電源 ３・・・Ｏｏ　−Ｒｕ　−Ｗ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（０，３μｍ）１．０−　Ｏｏ
　＝Ｒｕ膜（０６μｍ）１１−Ｏｏ−Ｒｕ−Ｔ　ａ膜（
０６μｍ）１２・・・アルミディスク（１，９１１）１
３・・・アルマイト １４−　Ｏｏ　−Ｔ　ａ膜（０５μｔｎ）１５−　Ｏｏ
　−Ｒｕ膜あるいはＣｏ　−Ｒｕ　−Ｈｆ膜（０，３μ
帽） 以上 出願人　　株式会社諏訪精工舎 代理人　　弁理士最上　　務 Ｖ７３　唱 Ｗ　　（ｗカＫ） ２　＋　閏 寥５　Ｍ １　目 寮　ワ　田

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コバルトとルテニウムに加えて、ハフニウム。 タンタル、タングステンのうち少なくとも一種を含有し
   たことを特徴とする垂直磁気記録媒体。