JPS61162825A - Ｃｏ−Ｎｉ薄膜磁気記録媒体の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＣｏ−Ｎｉ薄膜磁気記録媒体の製造方法に関す
る。

〔従来の技術〕

Ｃｏ−Ｎｉ合金をアルゴンと窒素の混合雰囲気中でスパ
ッタすることにより薄膜媒体を形成し、これを真空又は
窒素を含んだアルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気
中で熱処理することにより、磁気特性の優れた薄膜磁気
記録媒体を得ることは特開昭５’７−７２３０７号及び
ジャーナル・オブ・アプライド−７４ジツクス（Ｊｏｕ
ｒｎａｌ　ｏｆ　ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ　）替
（５）、　１９８２年５月３７３５頁乃至３７３９頁に
開示されている。これらの公知文献においては、スパッ
タ時に基板又は基板ホルダを液体窒素で冷却することに
よって薄膜中に窒素が含まれ、磁気特性が改善されるも
のであると報告されている。

しかし、このような液体窒素による冷却により、やゆや
イが、□ア、。−や、ゆオが、ゆよヶ。

だけでなく、経済性も悪化する。

これに対し、本発明者等は窒素を含有するアルゴン雰囲
気中でＣｏ−Ｎｉ合金をスパッタする際に基板を液体窒
素で冷却せずに室温乃至３００℃の温度に保持すること
により磁気特性の優れたＣｏ−Ｎｉ磁性薄膜が形成でき
ることを発見し、先に特許出願をした（特願昭５８−２
４８９５５号）。スパッタした磁性薄膜は上記従来技術
と同様に熱処理される。

〔発明の目的〕

本発明の目的は一層優れた磁気特性を有するＣ。

−Ｎｉ薄膜磁気記録媒体を製造する方法を提供すること
である。

〔発明の構成〕

本発明者等はＣｏ−Ｎｉ磁性薄膜の製造技術について鋭
意研究の結果、スパッタした薄膜を磁場中で熱処理する
ことにより一層優れた磁気特性を有するＣｏ　−Ｎｉ　
薄膜を得ることができることを発見し、本発明に到達し
た。

本発明のＣｏ　−Ｎｉ　　薄膜磁気記録媒体の製造方法
は、窒素を含有する不活性ガス雰囲気中で非磁性基板上
にＣｏ　−Ｎｉ　合金をスパッタしてＣｏ−Ｎｉ薄膜を
形成し、次いで熱処理を施こすものであり、熱処理を磁
気記録媒体の使用方向とほぼ平行な磁場中において行う
ことを特徴とする。

Ａ、Ｃｏ−Ｎｉ合金組成 スパッタするＣｏ−Ｎｉ合金のＮｉ含有量は３５原子％
以下である。これより多くニッケルを含むＣ。

−Ｎｉ膜はｈｃｐ構造よりはむしろｆｃｃ構造をとりや
すく、膜面内に強い配向性が得られず、角形比が低い。

ニッケルが３５原子％以下であればｈｃｐ構造をと力、
磁化容易軸であるＣ軸は膜面内に強く配向する。Ｎｉ量
が低下するとスパッタ膜の保磁力も低下するので、所望
の保磁力を得るためにはＮｉは５原子％以上であるのが
望ましい。Ｃｏ−Ｎｉ合金に、磁気特性を向上させるた
めに必要とあれ′ば少量の第三成分を添加してもよい。

添加元素として、 がある。

Ｃｏ−Ｎｉ磁性薄膜を形成する基板として、アルミニウ
ム、ガラス、セラミックス等を使用することができる。

アルミニウム基板は表面に陽極酸化等により２〜２０μ
ｍの硬質のアルミニウムを形成したものであり、現在ハ
ード、ディスクに使用されている。ガラス基板はまだ実
用化されていないが特開昭５９−１７１０５１号に開示
されている。またセラミックス基板は空孔率が０．１％
以下で表面精度の良好なものを使用すぺぎである。好ま
しいセラー・ミックスはＡＩ、０３−ＺｒＯ，−Ｙ！Ｏ
ｓ系であるが、その他のものも表面精度が高ければ使用
可能である。

セラミックス基板については、本出願人は昭和５８年７
月１９日に特許出願をした（特願昭５８−１３１１９７
号）。

スパッタ雰囲気は窒素を含有する不活性ガスである。窒
素分圧は１０〜９０％、好ましくは２０−８０％である
。窒素分圧が１０弧より低いと、スパッタ膜に取り込ま
れる窒素量が少なすぎるために磁性薄膜の保磁力が低い
。また窒素分圧が９０％より高いと、スパッタ膜に取り
込まれる窒素量が多すぎ、薄膜の残留磁束蕃度は小さい
。不活性ガスとしてアルゴンが好ましいが、その他の希
ガス類も使用可能である。雰囲気の全圧はｌＸ１０−３
〜１×１０−Ｉ　Ｔｏｒｒ程度であり、温度は室温でよ
い。　　−非磁性基板は特に冷却する必要はなく、普通
室温乃至３００℃に保持する。基体の温度が余り高くな
り過ぎると窒素の吸収が悪くなるので、３００’Ｃより
高くするのは好ましくない。

ターゲツト材はアルゴンの衝突により加熱されるので、
必要に応じ裏側から冷却する。

高周波又は直流式のマクネトロンスパッタ方式、イオン
ビームスパッタ方式、対向ターゲット式スパッタ方式等
、いかなるスパッタ法も使用することができる。スパッ
タ方式自体は公知であるので、詳細は省略する。スパッ
タ磁性膜の厚さは通常４００〜１０００Ａである。

窒素を含む雰囲気中でのスパッタにより薄膜中に窒素が
取り込まれる。スパッタしたままの薄膜の窒素含有量は
Ｃｏ−Ｎｉ−へ薄膜全体に対して１５〜６０原子％であ
る。これＫよりアモルファス又はアモルファスに近いＣ
ｏ−Ｎ１−Ｎ薄膜が形成されるが、この膜はほとんど磁
性を有さない。磁性は以下の脱窒素により得られる。な
お良好な磁気特性を得るために好ましい脱窒紫菊の窒素
含有量は２０〜４０原子％である。

Ｄ、磁場中熱処理 熱処理はスパッタした基板を加熱する工程及び所定の時
間加熱濃度に保持する工程からなる。

加熱工程はスパッタ膜を２８０″Ｃ〜８００″Ｃの温度
まで約２〜２０℃／分の昇温速度で加熱するものである
。昇温速度が速過ぎるとスパッタ膜にクラックが生じる
おそれがあるので望ましくない。加熱温度の上限は基板
の材料により異る。アルミニウム基板の場合、５００℃
程度が限度であり、それ以上高いと変形が生じるおそれ
がある。一方セラミ゛ククス基板の場合は８００℃まで
可能である。

上記の温度においてスパッタ膜を１０分乃至２０時間程
度保持し、脱窒素を行う。加熱温度が例えば２８０℃と
低いと脱窒素に１０時間以上要する。加熱温度を３００
℃〜６００℃とすると脱窒素時間は１０分〜４時間程度
でよい。

加熱保持雰囲気は真空中又は窒素、水素等の非酸化性ガ
スである。非酸化性ガスは大気圧でよい。

加熱保持中、磁性膜の面内においてその使用方向と平行
に磁場をかける。磁気テープの場合、通常はテープ走行
方向に磁場をかければよい。また磁気ディスクの一場合
、円周方向の磁場をかけるのが望ましい。円周方向の磁
場は、例えばディスク基板の半径方向に巻回されたコイ
ルを用い（磁力線は円周方向を向く）、ディスクを回転
することにより得ることができる。コイルの代りに半径
方向に設けられた一対のコイル（Ｎ、Ｓ極が対向する）
を用いてもよい。磁場の強さは磁性薄膜の厚さにより異
なるが、一般に５００〜１５００００ｅ、好ましくは１
０００〜１０００００８程度である。磁場の効果は加熱
保持温度に達する前から現われるので、加熱工程におい
ても磁場をかけるのが望ましい。

磁場中加熱保持の後冷却を行うが、冷却速度は薄膜の磁
気特性に大きな影響を与えない。しかし冷却速度が大き
すぎるとクランクが発生する恐れがあるので、２〜ｂ 約１５０℃まで冷却したら、重化のおそれがないので大
気中の放冷をしてもよい。

熱処理により薄膜中の窒素は大部分除去される。

残留窒素の量は１０原子％以下である。脱窒素に伴って
ｈｃｐ構造に転化する。

なお、窒素の残留量−が非常に少くなると、正確に測定
することが困難となる。測定値は測定方法及び装置によ
り変動する傾向を示す。従って、本発明者等は以下の実
施例に示す方法及び装置により窒素の測定を行った。本
明細書に記載の窒素量は全てその方法により求めたもの
である。

〔実施例〕

本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例１　　゛ 平板マグネトロンスパッタ装置を用い、以下の条件で陽
極酸化アルミニウム基板上に薄膜媒体を形成した。

予備排気　　８Ｘ１０−’　Ｔｏｒｒ 全雰囲気圧　　　２Ｘ１０−２Ｔｏｒｒ窒素ガス濃度　
　　５〜９０％ 基板温度　　２００℃ 投入電力　　６００Ｗ ターゲソ）＃　　　　Ｇｏ−１５Ｎ　ｉ　（直径１２０
ｍｍ）極間距離　　１００１ｍ スパッタ時間　　　１０分 膜　　　厚　　　５（）ＯＡ スパッタ膜の窒素量の測定はオージェ電子分光分析装置
（日電アネルパＥＭＡＳ−１）を用いて行った。測定条
件は以下の通りである。

加速電圧：　５ｋＶ 変調　＃　　　５Ｖｐ−ｐ ＣＯ：６５７ｅｖのピーク Ｎｉ：８４７　　　ｐ Ｎ：３８０　　　　　＃ 何種類かの窒素含有量の異なるＣｏ−Ｎ１−Ｎ膜を用意
し、それらの膜の窒素含有量をガス分析装置を用いて求
め、その値をもとにオージェ電子分光分析における検量
線を引いた。オージェ電子分光分析においては得られた
検量線をもとに微分スペクトルのピーク高さ比から窒素
含有量を求めた。

上記スパッタ膜を形成した基板を真空雰囲気の熱処理炉
に入れ、毎分約１５″Ｃの昇温速度で４００℃まで加熱
し、４００℃において３０分間保持した後、熱処理炉の
スイッチを切り、毎分約１０℃の降温速度で室温まで冷
却した。加熱及び保持の間スパッタ膜と平行に２ｏｏｏ
０ｅ磁場をかけた。

熱処理後の膜の磁気特性は振動試料型磁力計をを用いて
測定した。結果を第１表に示す。

注（１）　　スパッタ時のアルゴン−窒素雰囲気中の窒
素分圧 （２）原子％ （３）　　角形比Ｓは５ＫＯｅの磁界での磁化Ｍ３ｋに
対する残留磁化Ｍｒの比Ｍｒ／Ｍ、にである。

実施例２ 熱処理中の磁場の効果を調べるために、磁場強度を種々
変えて実施例１と同一の条件で実験を行った。ただし使
用したターゲツト材はＣｏ−２ｓＮｔであった。結果を
第２表に示す。

以上の実験から熱処理中磁場をかけることにより、残留
磁束密度Ｂｒ及び角形比Ｓが向上することがわかる。ま
た保持力はほとんど異ならない。

実施例３ 本実施例においては、ターゲツト材の組成と薄膜磁気媒
体の磁気特性との関係を調べた。全ての実験は実施例１
と同一の条件で行った。ただしスパッタ時のアルゴン−
窒素雰囲気中の窒素分圧は全て３０％であった。結果を
第３表に示す。

注　（１）　　原子％ （２）　　スパッタ時の窒素分圧は３０％第３表から明
らかな通り、ターゲツト材中のＮｉ量が０の場合、薄膜
の磁気特性としては、残留磁束密度は高いが保磁力が極
めて低く、記録媒体として望ましいものではない。また
Ｎｉ量が４０％にも達すると残留磁束密度が低くなりま
た角形比も良くない。結局Ｃｏ−Ｎｉターゲツト材とし
ては５〜３５原子％のＮｉを含有するものが望ましいこ
とになる。Ｘ線回折によりＮｉが３５原子％を超えない
場合はｈｃｐ単相であることが確認された。

実施例４ 本実施例において、薄膜媒体の磁気特性に対する熱処理
温度の影響を調べた。

Ｃｏ−１５Ｎｉのターゲツト材を使用し、３０％の窒素
分圧のアルゴン−窒素雰囲気中でスパッタを行った。そ
の他のスパンタ条件は実施例１と同一であった。磁場中
熱処理は２８１：ｉ’ｃ乃至８００℃の熱処理温度で３
０分乃至１０時間の保持時間行った。加熱は約１５℃／
分の昇温速度で熱処理保持温度まで行い、冷却は熱処理
炉のスイッチを切って室温まで約１０℃／分の速度で行
った。加熱中及び熱処理保持中薄膜面と平行（磁気記録
方向と平行）に２００００ｅの磁場をかけた。結果を表
４に示す。

注　（１）　　Ｃｒ下地アルミニウム基板使用（２）　
　ガラス基板使用 （３）　　ＡＩ、Ｏ，セラミックス基板使用熱処理温度
が高（なるに従って、磁性薄膜の残留磁束密度は幾分高
くなり保持力は低下する。しかし、熱処理時間は４００
℃以上から約３０分ですむようになるので、経済的には
４００℃又はそれ以上の温度で熱処理を行うのが望まし
い。

本発明を以上の実施例により説明したが、本発明はそれ
らに限定されるものではなく、本発明の精神の範囲内で
種々の変更をなし得るものと理解すべきである。

〔発明の効果〕

以上の構成により本発明は以下の効果を有する。

（１）　　スパッタ膜の熱処理中磁性記録媒体の使用方
向と平行な方向に磁場をかけるので、得られる記録媒体
の磁気特性は向上している。特に、残留磁束密度及び角
形比が著しく向上する。

（２）磁場中熱処理をすべきスパッタ膜ば３５原子％以
下のＮｉを含有するｈａｐ相を有し、磁場印加による効
果が顕著である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒素を含有する不活性ガス雰囲気中で非磁性基板
   上にＣｏ−Ｎｉ合金をスパッタしてＣｏ−Ｎｉ薄膜を形
   成し、次いで熱処理を施こすことによりＣｏ−Ｎｉ薄膜
   磁気記録媒体を製造する方法において、前記熱処理を前
   記磁気記録媒体の使用方向とほぼ平行な磁場中において
   行うことを特徴とする方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の方法において、Ｃ
   ｏ−Ｎｉ合金中のＮｉの含有量が３５原子％以下である
   ことを特徴とする方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法に
   おいて、前記磁気記録媒体中の残留窒素含有量が１０原
   子％以下であることを特徴とする方法。
4. （４）特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
   載の方法において、前記熱処理中の磁場の強さが５００
   乃至１５，０００Ｏｅであることを特徴とする方法。
5. （５）特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記
   載の方法において、前記熱処理の温度が２８０℃乃至８
   ００℃であることを特徴とする方法。
6. （６）特許請求の範囲第５項に記載の方法において前記
   熱処理の温度が３００℃乃至６００℃であることを特徴
   とする方法。
7. （７）特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記
   載の方法において、前記熱処理を真空中又は非酸化性ガ
   ス中で行うことを特徴とする方法。
8. （８）特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記
   載の方法において、前記基板がディスク状であり、ディ
   スクの円周方向に磁場をかけることを特徴とする方法。