JPS5980913A - 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、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媒
体には、コバルト、オスミウムが使用され、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０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、オスミウ
ム（以下０８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つのピッ）における減磁界は、薄膜
時の最大の減磁界４πＭｓ（Ｍｇは飽和磁化）より相当
域る筈であり、必ずしも Ｋ　ｕ　）　２　ｘ　Ｍ　８” （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　−Ｏｓ垂直磁化膜は、バルクの場合コバル
トの飽和磁化が、Ｏｓ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
分光分析によりて実証された。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Ｏｓが
混合することと、結晶粒界に０８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０ｏ−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Ｈａ（上）も上昇してしまう。

４インチＣＯターゲットに０８ペレツトをおいて、１２
．５μ情厚のポリイミドに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　　５　Ｘ　１０−８ｔｏｒｒ投入電
力　　　ＩＫ７　７０ｍＡ 時　　間　　　　　　１　　ｈｏｕｒ における膜特性は、 例２　初期真空度　　１５　Ｘ　１０””　ｔｏｒｒ投
入電力　　　２ＫＶ　　１２７ｍＡ 時　　間　　　　　　　１０＝ における膜の特性は、 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、ＨＯ（土）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−Ｏｓ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１ｏ０１ｃ’ＦＲＰ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Ｋある。

本発明はＯｏ−Ｏｇに更に４０重量％（以下ｗｔ％と略
す）までのハフニウム（以下Ｈｆと略す）、タンタル（
以下Ｔａ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、の含有量が４０ｗｔ％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０Ｏ−Ｏｓ２元系では、ＯＢが１２〜３ｏｗｔ％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０８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図は本発明の効果を
示す。表中の数字は、００中のＯｓとＩｆ、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、垂直磁気記録層重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。

００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Ｒ７電源で０Ｏ−Ｏｓ及び、００−　
Ｏｔｚ　−Ｈｆ垂直磁化膜を形成した。ターゲットは、
００−１３ｗｔ％Ｏｓ、Ｃｏ−１６ｗｔ％Ｏｓ、００−
２０ｗｔ％０８と３種類のｏｏ−０８合金ターゲツトを
用いた。Ｏｏ　−Ｏｌｌｌ−Ｈｆ三元系垂直磁化膜につ
いては、０ｏ＝Ｏｓ合金ターゲット上に５Ｘ５Ｘ１ｍの
サイズのＩｆ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Ｘ
ＭＡ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
板のガス出しを行りた。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［１６μ
惧であった。

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２．０％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Ｈ
ｆ量は少なくなった。更にＨｆ量が４０ｗｔ％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−Ｏｓ　−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Ｏｏ、Ｏｓ。

Ｔ＆を充填し各亀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５ｏｏｌ／ｓｅｃであった。

実験は００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Ｏｕ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Ｔａ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。○印は００とＯｓの比が、９
０：１０、Δ印は００とＯＢの比が８５：１５、Ｘ印は
ＯＯとＲｅの比が８０：２０である実施例５ 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。０ｏ−Ｏｓ２元系ターゲット１と専用の直流電源（
以下ＤＯ電源と記す）２とそれに対向して設けられたＯ
　Ｏ−Ｏｓ　−Ｗ三元系ターゲット３と専用のＤＯ１Ｅ
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
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俸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、Ｃ０−０ａ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りて制御した。

第４図に、Ｗ量を変えたときのΔθ５０と、Ｈｋの変化
を示す。Ｗが４０ｗｔ％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４０ｗｔ％以
上添加されるとΔθ５０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００−Ｏｓ　−Ｈｆ三元系メデ
ィアを作製した。

Ｏｏ−１０ｗｔ％Ｏｓ、０ｏ−１５Ｗｔ、％０８、Ｏｏ
−２Ｄｗｔ％０８の三種のターゲット上に５ｍ角で厚さ
１ｍｍのハフニウムペレットを載せてイオンビームを照
射し、スパッタした。ノ１フニウム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−Ｏｎ　−Ｈ
ｆの組成が変った。いずれのターゲットを用いた場合で
もノ１フニウム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、ハフニウムの量が４０
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り
、電極１には、Ｏｏターゲット上に膜組成がｏ□ｓｓ　
Ｚｒ１ｓ　（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、Ｏｏ　−１６Ｗ　ｔ％０８タ
ーゲット、電極３には、０ｏ−１＋５Ｗｔ、％０８ター
ゲット上にＴａペレットを膜組成が（００Ｂ４０８１６
）９６ＴＩＬ４　となるように配置した。基板は、５０
μ情厚ポリエチレンテレフタラートを用いた。一般にＰ
］ＩｊＴとが、マイラといわれているものであり、耐熱
性に乏しいため、Ｄｏ１！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００８５　Ｚｙ”１
Ｂ膜を０．３μ情同−条件で形成後、一つの基板には、
００ｇ４０１１１６膜を０．６μ嘱別の基板には、（Ｏ
ｏｓａ　０ｓ１６）９＠ＴＩＬ４　　膜を０．６μ惧作
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０．３
μ餌厚の００８５　ｚｒｔｓアモルファス軟磁性膜９と
０．６μ惰厚のＯＯＩ’１４０ｓ１６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惜厚の００８５Ｚｒ１８アモルファス
軟磁性ＭＸｑと０．６μ惜厚の（００１１４０ｓｉ６）
９ｓＴａ４　　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、１．３μ懸厚パーマロイ主
磁極−補助磁極タイプ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、サードビークの出力
がかなり大きくなっている。このことは、Ｏｏ　−Ｏｓ
膜にＴａを添加したＯ　ｏ　−Ｏｓ　−Ｔ　ａ三元系垂
直磁化膜が、実用上においても、ｏｏ−Ｏｓ二元系膜よ
りも優れており、１０［］ＫＦＲＰ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ティスフ
上に、非磁性アモルファスＯ’０５０Ｔａｓｏ　（重量
％）を０．５μ情形成させ、ディスク０には００８４０
８１１＋を０．３μ角、ディスクＤには（００８４０８
ｘｓ）ｇｇＨｆａ　　を０，３μｍ作製した。構成図は
、第７図に示した。

０．５μｍ非ｍ性アモルファスａｏｓｏ　’Ｉ”ａ５０
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００８４０８１６
と（００ｇ４０ｓ１６）９４Ｈｆ４　　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３６００ｒｐｍから、
１１０００ｒｐに落とした。浮上量は、０．２μ毒程度
である。磁気ヘッドは、標準のＭｎ−２２１−フェライ
トで、ギャップは１μｍであった。ディスク　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（単位はに？ＲＰ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。

００−　Ｏｓ　−Ｗ　、ｃｏ　−Ｏｎ　−Ｔ　ａ　、　
Ｑ　ｏ　−Ｏｇ−Ｈｆ、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、　Ｏ’ｏ−
Ｏｓ−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
３は、基板水冷しているが、基板加熱を行なうと０ｏ−
Ｏｓ２元合金の特性は、Ｈｋ＝６８００と高くなるが、
Ｉｆ、Ｔａ、Ｗ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、ｏＱ−Ｏｓ膜にＨｆ、Ｗ、Ｔ
ａ。を４ｏ重量％以下含有させ、０ｏ−Ｏｓ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％　ｗｉ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・・・・・・Ｃｏ−０ｏ合金ターゲット２・・・・・
・直流電源 ３・・・・・・Ｏｏ　−Ｏｓ　−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（５０μ惧） ９・・・・・・Ｏｏ　−Ｚ　ｒ膜（０，３μ常）１０・
・・ＯＯ−Ｏｓ膜（０，６μ愼）１１　＝　Ｏｏ　−＠
　ｓ　−Ｔ　ａ膜（α６　ｐ　ｍ　）１２　・・・アル
ミディスク（１，９ｒＩｒＩｎ）１３・・・アルマイト １　４−・・Ｑ　Ｏ−Ｔ　ａ膜（０−５ＩＩ　ｔｎ　）
１５　＝−Ｏｏ−・８膜あるいはＯｏ　−Ｏｓ　−Ｗ膜
（０・３　μ惧） 以上 出願人　株式金社諏訪精工舎 代理人　弁理士　最上　　務 寥　１日 Ｏ／ρ　　λρ　９Ｑ　　背　　「θ　　ｄ。 丁＾　　（ｗ、ｔ％ン 畜　２図 第　３　旧 ｗ（ｗカリ 寥＋日 寥５配 フｔ；　し　ｔｉ ）リ　　ワ　　じ１ に他督筐輔＊　ＰＴ） 多？１昂

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コバルトとオスミウムに加えて、ノ１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。