JPS635505A - 垂直磁化膜およびその製法 - 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〕 本発明は高密度磁気記録に適した垂直磁気記録媒体に用
いる垂直磁化膜および、その製法に関する。

〔従来の技術〕

高密度磁気記録を行うには垂直磁気記録媒体を用いるの
が有効である。このような用途に用いる垂直磁気記録媒
体は、磁化容易方向が膜面に対して垂直となる磁性薄膜
を用いて製造されており、これまでスパッタリング法ま
たは真空蒸着法によるコバルト−クロム合金磁気記録媒
体や、塗布法またはスパッタリング法によるバリウム−
フェライト磁気記録媒体などが製造され、検討されてき
ている。

コバルト−クロム合金磁気記録媒体を垂直磁気記録媒体
として用いようとすると、単結晶に近い構造のものを用
いる必要があり、−般に製造時に基板を１００℃以上、
しばしば２００℃以上に加熱する必要がある。

またバリウム−フェライト記録媒体を垂直磁気記録媒体
として用いようとすると、塗布法により製造するばあい
には、０．１Ａｎ程度の粒径のそろったバリウム−フェ
ライト粉を製造する必要があり、その製造コストが高く
、その上塗布にはバインダーが必要であり、その分だけ
飽和磁化が小さくなり、記録媒体としての性能が低下す
る。また、直接スパッタ法により製造するばあいには、
基板温度を５００℃程度まで加熱する必要があり、安価
なプラスチック材料製の基板を用いることができない。

以上のような欠点を解決する方法として、我々発明者の
一部は鉄−クロム合金垂直磁化膜を磁気記録媒体に用い
る方法を提案した（特開昭６ｌ−７９２０５）。すなわ
ち鉄−クロム垂直磁化膜はコバルト−クロム垂直磁化膜
に比べ安価であること、耐蝕性が優れていること、製造
時に基板温度が室温でも充分な保磁力を示すために安価
な低耐熱性のフィルムを基板に使用することができるこ
となどの特徴を持ち、またバリウム−フェライト垂直磁
化膜と比べても安価であり、垂直磁気記録媒体として高
性能であることなどの特徴を持っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕。

しかし垂直磁気記録媒体としては、ばあいによっては飽
和磁化の大きい垂直磁化膜が必要なことがあり、たとえ
ば５００ｅｓｕ／ｃｃ以上といった大きな飽和磁化を持
った鉄−クロム垂直磁化膜をえようとしても垂直異方性
エネルギーが小さくて不可能であった。

本発明は、大きな飽和磁化を持ちかつ大きな垂直異方性
エネルギーを持つ垂直磁化膜およびその製法を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の垂直磁化膜は、鉄、コバルトおよびクロムから
なる磁性膜であって膜面に対して垂直な方向に磁化容易
軸を有し、垂直異方性エネルギーを高め、飽和磁化の大
きい垂直磁気記録媒体をうろことを可能にするものであ
り、さらに本発明の垂直磁化膜の製法は製造するに際し
、真空蒸着法またはスパッタリング法を用いることを特
徴としている。

〔実施例〕

本発明において基板上に保持される磁性膜は、クロム濃
度が２０〜６０原子％、好ましくは２５〜４０原子％か
らなり基板面に対して垂直な方向に磁化容易軸を有して
いる。飽和磁化はクロム濃度が増大するにつれて減少す
る。−方垂直磁気異方性はクロム濃度によって最適値が
存在する。

垂直磁気異方性エネルギーが正、すなわち垂直磁気異方
性を有する垂直磁化膜をうろことができるクロム濃度は
、上記２０原子％以上、好ましくは２５原子％以上であ
る。２０原子％未満になると鉄に富んだ相が結晶として
析出して、−軸異方性を示さず、また飽和磁化が大きす
ぎて、その大きな反磁界のため垂直異方性を持った磁性
膜かえられなくなる。−方、６０原子％以上になると一
般に飽和磁化が非常に小さくなり記録媒体として実用的
でなくなる。飽和磁化は蒸着条件によっても異なり、ク
ロム濃度４０原子％以上で磁化を失うばあいもある。前
記磁性薄膜の厚さとしては１００〜１００００人である
ことが製膜速度ならびに記録再生効率の点から好ましく
、５００〜５０００人であることがさらに好ましい。

本発明の垂直磁化膜は蒸着条件によって磁気特性が極め
て変化し易い。たとえばスパッタリング法によって製造
するばあいにおいては、アルゴンガス圧ならびに基板温
度は、鉄、コバルト、クロム合金磁性薄膜の垂直磁気異
方性を制御するうえできわめて重要な因子である。アル
ゴンガス圧は１ないし１ＯＩＩＩＴｏｒｒ　ｓ好ましく
は５ｉＴｏｒｒ以下で垂直磁化膜かえられる。基板温度
は、基板の耐熱性によって上限が限定されるが、面間用
＠ｄ−２．０７〜２．０８人の結晶相をうるには、低温
である方が好ましい。したがって、しばしば冷媒により
室温以下に冷却してスパッタリングすることもある。基
板温度としては、−２０ないし１００℃の領域で良好な
垂直磁化膜かえられる。ただし基板温度を正しく測定す
る方法はいまだ知られておらず、上記値も基板裏側に流
す熱媒の温度によって測定した値であり、測定方法によ
っては変化するものである。

このような条件下で得られる垂直磁化膜の結晶学的構造
については、すでに特開昭６１−７９２０５でＦｅＣｒ
合金垂直磁化膜について述べたことが、おおむね本発明
の垂直磁化膜についてもいえる。スパッタ膜について薄
膜のままでデイフラクトメータを使用しＸ線回折を実施
すると、本発明の組成領域のＰｅＣｒＣｏ合金は、−般
的に体心立方構造（以下ｂｃｃ構造と略す）を形成しや
すく、かつ、（１１０＞軸が膜面にたいして垂直に優勢
配向する。（１１０）面に対する回折ピークは２θ−４
４度近傍（Ｘ線ターゲッ）Ｃｕの場合）に現われる。詳
細には、Ｃｒ濃度が低く垂直異方性が現われない領域で
は、２θ−４４，４度近傍（面間距離ｄ　−２，０３−
２，０４人）のみが認められるが、Ｃｒ濃度が高く　（
たとえば３０％以上）、垂直異方性が現われるところで
同時に２θ−４３，６度（面間距離ｄ　−２，０７〜２
．０８人）の回折線が現われ、−方４４．４度のピーク
は減衰し、しばしば認められなくなる。　２θ−４３，
６度に対応する結晶相はＣｒ成分に富んだ非磁性ｂｃｃ
相、２θ−４４，４度のピークはＰｅＣｏに富んだ強磁
性ｂｅｅ相と考えられる。Ｃｒに富んだ非磁性ｂｃｃ相
が偏析することによって、強磁性ＦｅＣｏｂｃｃ相が、
円柱状に樹立し、形状異方性的な効果で垂直異方性を示
していることも考えられる。また、Ｃ。

添加が異方性エネルギーの向上になぜ寄与するかについ
ては不明である。以上の異方性の原因に関する考察はあ
くまでも推測的説明であり、本発明をなんら限定するも
のではない。本明細書において磁性薄膜が基板面に対し
て垂直な方向に磁化容易軸を有しているというのは、膜
面垂直方向の磁化が優勢であることを意味し、磁気ヒス
テリンス曲線においては、垂直方向の残留磁化が面内方
向のそれより大きくなることを意味する。

本発明に用いる基板としては、種々のものが使用可能で
ある。ガラス板、金属板、ポリエステル、ポリアミド、
ポリイミドなどのプラスチックフィルムはいずれも問題
なく使用できる。

蒸着方法としては、真空蒸着法またはスパッタリング法
があり、スパッタリング法として、ｒｆ２極スパッタリ
ング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビーム
スパッタリング法などの種々のスパッタリング法を用い
ることができ、また真空蒸着法としては抵抗加熱蒸着法
、電子ビーム加熱蒸着法などがあり、これらの蒸着法は
いずれも問題なく使用できる。

つぎにマグネトロンスパッタリングによる実施例を示す
。

実施例１〜３ 高周波マグネトロン型スパッタ機を用いて、厚さｌｌｌ
ｌ１１のガラス基板上にＦｅＣｏＣｒ合金磁性薄膜を堆
積させた。ターゲットは、直径３インチ、厚さ　０．５
ｍｍ５Ｃｏ２５％のＦｅＣｏ合金製円板上にｌＯｎ＋ｓ
角のクロムチップをのせた複合ターゲットであり、クロ
ムチップの数を変えることによりクロム濃度を変えた。

基板とターゲットの距離５ＣＩ１１、アルゴンガス圧３
　ｘ　ＩＱ−’　ＴＯｒｒｓ基板温度室温、スパッタリ
ングパワー５０Ｗで充分予備スパッタリングを行い、タ
ーゲット表面の洗浄を行ったのちシャッターを開き４３
０分間基板上へ堆積させた。

えられた磁性薄膜の厚さは触針式膜厚計により、組成は
Ｘ線マイクロアナライザーにより、飽和磁化ＭＳは試料
振動型磁力計により、垂直異方性定数Ｋｕは面内方向の
磁化曲線の面積から求めた。

クロム濃度を変えたときの磁気特性の変化を第１表に示
す。また実施例３においてえられた磁性薄膜の磁化曲線
を第１図に、Ｘ線回折図を第２図に示す。

第１表の結果からクロム濃度が低いばあいには、垂直磁
化膜かえられないことがわかる。また第２図の結果から
、２θ−４３，６度（面間距離ｄ−２，０７〜２．０８
人）および２θ−４４，４度（面間距離ｄ−２，０３〜
２．０４人）近傍にＸ線回折ピークが認められることが
わかる。

比較例１ 実施例１と同じ条件で、クロム濃度の低い磁性薄膜を製
造し、えられた磁性薄膜の磁気特性を測定した。その結
果を第１表に示す。

これは、クロム濃度を２０原子％未満にしたもので、飽
和磁化が大きすぎて、その大きな反磁界のため垂直異方
性を持った磁性膜かえられなくなることがわかる。

〔以下余白〕

実施例４〜９ ターゲット円板のＰｅＣｏ合金の組成を変え、−方その
上にのせたクロムチップの数は同じにして実施例１と同
様にして製造した磁性膜の磁気特性の変化を第２表に示
す。

この第２表かられかるようにＣｏ濃度が徐々に上昇して
いくと、゛垂直異方性定数が５５原子％近傍で急激に下
がり、７０原子％の時点で垂直異方性が消失することが
わかる。

比較例２ ターゲットの円板にＰｅＣｏ合金の代りにＰｅを用い、
えられた磁性薄膜にＣｏが含まれていない点を除いては
実施例１と同様にして磁性薄膜を製造した。その結果を
第２表に示す。

第２表より飽和磁化が実施例４〜９よりも小さく、垂直
異方性の小さい磁性薄膜であることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明の鉄−コバルト−クロム合金垂直磁化膜は、従来
から知られているコバルト−クロム合金磁化膜よりもコ
バルトの含有量が少なくそのため安価な高密度磁気記録
媒体を提供し、かつ高クロム含有量のために耐蝕性が良
好である。

また、低温製膜が可能であり耐熱性の低い安価な基板を
使用することができる。磁気特性に関しては従来より知
られているコバルト−クロム合金と同程度の垂直磁気異
方性を示し、鉄−クロム合金よりも大きい。それゆえ本
発明の垂直磁化膜を用いた垂直磁気記録媒体は、総じて
安価、高性能な高密度磁気記録媒体となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスパッタリング法で製造した鉄−コバルト−ク
ロム合金垂直磁化膜の磁化曲線例を示す図、第２図は同
一試料のＸ線回折パターンを示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　基板上に保持され、鉄、コバルトおよびクロムから
   なる磁性膜であって膜面に対して垂直な方向に磁化容易
   軸を有する磁性薄膜であることを特徴とする垂直磁化膜
   。 ２　前記磁性膜の組成が（Ｆｅ＿１＿−＿ｘＣｏ＿ｘ）
   ＿１＿−＿ｙＣｒ＿ｙで表され、０＜ｘ＜０．６、かつ
   　０．２＜ｙ＜０．６である特許請求の範囲第１項記載
   の垂直磁化膜。 ３　飽和磁化が１００ｅｍｕ／ｃｍ＾３以上である特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の垂直磁化膜。 ４　基板上に保持され、鉄、コバルトおよびクロムから
   なる磁性膜であって、膜面に対して垂直な方向に磁化容
   易軸を有する磁性薄膜からなる垂直磁化膜を製造する際
   に、真空蒸着法またはスパッタリング法によることを特
   徴とする垂直磁化膜の製法。