JP2763165B2

JP2763165B2 - 磁気記録媒体の製造方法

Info

Publication number: JP2763165B2
Application number: JP1328243A
Authority: JP
Inventors: 政幸金丸; 和志彦坂; 羚二西川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-07-10
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1998-06-11
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: US5434014A; JPH03155606A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は薄膜型の面内磁気記録媒体の製造方法に関す
る。

（従来の技術）薄膜型の面内磁気記録媒体は、これまで使用されてき
た塗布型のものと比較して、磁性体の膜厚を薄くするこ
とが容易であり、かつ高保持力及び高飽和磁化が容易に
得られることから、基本的に高記録密度媒体として適し
たものである。特に、磁性膜材料としてCo系合金を用い
たものは、磁性酸化物を用いたものと比較して、飽和磁
化量が大きいことから、ヘッド端出力を大きくできると
いう利点を有している。

ところで、例えばCo−Pt合金などのCo系合金からなる
磁性膜を有する面内磁気記録媒体の磁気特性は、磁性膜
の構造や結晶配向性によって大きく変化する。そして、
磁性膜の構造や結晶配向性は、成膜方法や成膜条件によ
って大きく影響を受ける。このため、磁性膜の材料組成
を規定しただけでは、面内磁気記録媒体として充分な特
性を確保することができない場合が多い。

従来、Co系合金磁性膜を有する面内磁気記録媒体とし
ては、以下のようなものが知られている。これらの面内
磁気記録媒体は、いずれも前述した磁性膜の構造や結晶
配向性を規制するために、特定の膜構成又は製造方法を
採用している。

基板上に、Crなどからなる下地層、及びCo系合金又は
Co系合金に第３元素を添加した合金からなる磁性膜を順
次形成した磁気記録媒体（Opfer et al.,“Thin−Film
Memory Disc Development",ヒューレットパッカードジ
ャーナル,NOVENBER,1985）。この磁気記録媒体でCr下地
層を用いるのは、この下地層を設けることにより、磁性
膜の保持力を制御することができるためである。

しかし、この磁気記録媒体のように下地層を設けるこ
とは、製造コストを上昇させる原因となる。

N₂を含む不活性ガス雰囲気中で、スパッタ法により、
基板上に、Co−Pt合金又はCo−Pt合金にNiなどの第３元
素を添加した合金からなる磁性膜を形成した後、熱処理
することにより製造された磁気記録媒体（特公昭63−13
256号公報）。この方法では、磁性膜の保磁力を向上す
ることができる。

しかし、この方法では磁性膜を形成した後、熱処理し
なければならず、やはり製造コストを上昇させる原因と
なる。

微量のN₂又はO₂を含む不活性ガス雰囲気中で、スパッ
タ法により、基板上に、Co−Pt合金又はCo−Pt合金にNi
などの第３元素を添加した合金からなる磁性膜を形成し
た磁気記録媒体（特開平１−144217号公報）。この方法
でも、磁性膜の保磁力を向上することができる。また、
この方法では、Cr下地層を設けなくてもよく、しかもス
パッタ法による膜形成後に熱処理を行わなくてもよいの
で、コスト上昇を招くことがなく、工業上大きなメリッ
トがある。

ただし、金属磁性膜には腐食という欠点があるため、
耐食性を改善することが要望されている。前述したCo−
Pt系合金では、Crを添加すれば、Crを添加しない場合と
比較して、耐食性が大幅に向上する。

しかし、Co−Pt−Cr系合金からなる磁性膜を従来の方
法で成膜すると、Crの添加量が多い場合には、Crを添加
しない場合と比較して、磁気特性の低下が著しい。ま
た、この磁性膜は、Crの添加量が少ない場合でも、同一
のスパッタ条件を用いたとしても、スパッタ装置に依存
して磁気特性が変化し、所望の磁気特性が得られるとは
限らない。特に、高速で成膜する場合には、所望の磁気
特性が得られなくなる傾向が顕著に現れる。

ここで、Co−Pt−Cr系合金からなる磁性膜の磁気特性
は、その磁化容易軸であるHCP相［0001］軸（Ｃ軸）の
配向性と関係がある。すなわち、磁気特性の低下した膜
では、Ｃ軸が膜面に垂直に配向し、角型比が小さくなっ
ている。現在までのところ、一般的に材料、スパッタ装
置、スパッタ条件と、結晶配向性との関係を詳細に説明
できる理論は存在していない。したがって、現在の技術
では、成膜される磁性膜の特性まで完全に見積もってス
パッタ装置を設計することもできない。

（発明が解決しようとする課題）前記のように従来技術では、Crなどからなる下地層を
設けず、かつ成膜後の熱処理を行わずに、耐食性に優れ
たCo−Pt−Cr系合金からなる磁性膜を成膜しようとする
場合、使用するスパッタ装置によっては、面内磁気記録
媒体として適した磁気特性を有する磁性膜が得られない
場合があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされた
ものであり、使用するスパッタ装置の影響を受けずに、
所望の磁気特性を有するCo−Pt−Cr系合金からなる磁性
膜を成膜でき、良好な特性を有する面内磁気記録媒体を
製造できる方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段と作用）本発明の磁気記録媒体の製造方法は、不活性ガス中に
N₂及びO₂のうち少なくとも１種をガス分圧0.1〜15％の
範囲で含有する雰囲気中で、スパッタ法により、基板上
に、 Co_1-X-YPt_XCr_Y （ただし、0.15＜Ｘ≦0.35、０＜Ｙ≦0.15）なる組成の磁性膜を形成することを特徴とするものであ
る。

本発明において、基板の材質は非磁性であれば特に限
定されず、金属系、ガラス系、有機フィルムのいずれで
もよい。

本発明において、使用されるスパッタ装置は限定され
ず、どのようなスパッタ装置を用いてもよい。スパッタ
時の雰囲気としては、Ar、Xeなどの不活性ガス中にN₂及
びO₂のうち少なくとも１種をガス分圧0.1〜15％の範囲
で添加したガスが用いられる。ターゲットとしては、通
常、成膜しようとする目的の磁性膜に近い組成を有する
合金が用いられる。ただし、合金成分のうちPtはCo、Cr
に比べてスパッタ効率が高いので、ターゲットとしては
目的とする磁性膜よりもPtが少ない合金を用いることが
望ましい。

本発明において、スパッタ時の雰囲気として、不活性
ガス中にN₂及びO₂のうち少なくとも１種をガス分圧0.1
〜15％の範囲で添加したガスを用いるのは、以下のよう
な理由による。すなわち、N₂及びO₂のうち少なくとも１
種の分圧が0.1％未満の場合には、Co−Pt−Cr系合金か
らなる磁性膜のHCP相Ｃ軸が膜面に対して垂直方向に向
きやすくなる。一方、N₂及びO₂のうち少なくとも１種の
分圧が15％を超えると、FCC層が多く発生し、保磁力が
小さくなる。不活性ガス中のN₂及びO₂のうち少なくとも
１種のガス分圧は１〜10％の範囲であることがより好ま
しい。

本発明において、成膜される磁性膜の組成を Co_1-X-YPt_XCr_Y （ただし、0.15＜Ｘ≦0.35、０＜Ｙ≦0.15）としたのは、以下のような理由による。すなわち、Ptが
15at％以下では、結晶配向が適していても粒径が小さく
なりすぎ、保磁力が小さくなる。一方、Ptが35at％を超
えると、FCC層が多く発生し、保磁力が小さくなり、磁
気記録媒体として不適である。また、Crが含まれないと
磁性膜の耐食性が不充分となる。一方、Crが15at％を超
えると、磁化量が低下して、高出力と高記録密度とを両
立させることができない。

本発明方法によれば、スパッタ時の雰囲気を規定した
ことにより、Crなどからなる下地層を設けず、かつ成膜
後の熱処理を行わなくとも、使用するスパッタ装置に依
存せずに、耐食性に優れたCo−Pt−Cr系合金からなり、
面内磁気記録媒体に適した磁気特性を有する磁性膜を成
膜することができる。また、どのようなスパッタ装置を
使用した場合でも、磁性膜の磁気特性のばらつきを少な
くすることができる。特に、マグネトロンスパッタ装置
のように比較的低圧力で高速に成膜できる装置を用い、
Cr含有量が多く耐食性に優れた磁性膜を成膜できる。

（実施例）以下、本発明の実施例を説明する。

実施例１ DCマグネトロンスパッタ装置を用い、所定の基板の両
面に、 CO_0.8Pt_0.17Cr_0.03 なる組成を有する、膜厚500Åの磁性膜を形成した。

基板としては、NiPメッキAl、ガラス又はポリイミド
フィルムからなる円盤状のものを用いた。基板温度は、
室温又は250℃に設定した。スパッタ時の雰囲気として
は、Arガス中に分圧で０％、１％、2.5％、５％、15％
のN₂ガスを含有するガスを用いた。スパッタ時のガス圧
力は、0.1〜2Paに設定した。

これらの条件で製造された磁気記録媒体について、角
型比及び保磁力を測定した。代表的な磁気記録媒体とし
て、NiPメッキAl基板を用い、基板温度室温、圧力0.6Pa
という条件で製造された磁気記録媒体を選定し、スパッ
タ時の雰囲気ガス中のN₂ガスの分圧と、角型比及び保磁
力との関係を第１表に示す。

第１表の結果、及びその他の条件で製造された磁気記
録媒体についての結果（表示せず）から、以下のことが
判明した。すなわち、スパッタ時の雰囲気ガス中のN₂分
圧が０％（100％Ar）の場合には、基板の種類、基板温
度、スパッタ圧、磁性膜の膜厚を変化させても、磁性膜
の角型比Ｓは0.20〜0.5であり、面内磁気記録媒体とし
ては不適であった。これに対して、スパッタ時の雰囲気
としてガス分圧１〜15％の範囲でN₂を添加したArガスを
用いた場合には、磁性膜の角型比Ｓが0.65以上となり、
大幅な改善が認められた。

また、各条件で製造された磁気記録媒体について、Ｘ
線回折により磁性膜の結晶配向性を評価した。その結
果、スパッタ時の雰囲気として100％Arを用いた場合に
は、HCP相の（002）反射が非常に強く、Ｃ軸が膜面に対
して垂直方向に向いていることが確認された。これに対
して、スパッタ時の雰囲気としてガス分圧１〜15％の範
囲でN₂を添加したArガスを用いた場合には、HCP相の（0
02）反射が弱いか、又は消失しており、結晶配向性が改
善されたため、角型比Ｓが向上したものと判断された。

そして、本発明方法で製造された磁気記録媒体の電磁
変換特性を測定したところ、従来の方法（スパッタ時の
雰囲気が100％Ar）で製造されたものと比較して、出
力、D₅₀ともに優れていた。

実施例２ RFスパッタ装置を用い、所定の基板の両面に、 Co_1-X-YPt_XCr_Y で表わさる種々の組成を有する、膜厚500Åの磁性膜を
形成した。

基板としては、NiPメッキAl、ガラス又はポリイミド
フィルムからなる円盤状のものを用いた。基板温度は、
室温又は250℃に設定した。スパッタ時の雰囲気として
は、Arガス中に分圧で０％、１％、2.5％、５％、15％
のN₂ガスを含有するガスを用いた。スパッタ時のガス圧
力は、0.1〜3Paに設定した。

これらの条件で製造された磁気記録媒体について、角
型比及び保磁力を測定した。代表的な磁気記録媒体とし
て、NiPメッキAl基板（基板温度は室温）上に、0.6Paの
圧力で成膜された CO_0.7Pt_0.2Cr_0.10 なる組成の磁性膜を有する磁気記録媒体を選定し、スパ
ッタ時の雰囲気ガス中のN₂ガスの分圧と、角型比及び保
磁力との関係を第１図に示す。

各条件で製造された磁気記録媒体についての結果（表
示せず）から、以下のことが判明した。すなわち、スパ
ッタ時の雰囲気がN₂分圧０％（100％Ar）の場合には、
磁性膜の組成、すなわち Co_1-X-YPt_XCr_Y が、Pt含有量0.15＜Ｘ≦0.35、Cr含有量０＜Ｙ≦0.05の
範囲で、0.6以上の角型比Ｓが得られた。しかし、磁性
膜の組成がPt含有量0.15＜Ｘ≦0.35、Cr含有量0.05＜Ｙ
≦0.15の範囲では、角型比Ｓの低下が認められた。これ
に対して、スパッタ時の雰囲気としてガス分圧１〜15％
の範囲でN₂を添加したArガスを用いた場合には、第１図
にも示されているように、Cr含有量が高くとも、0.65以
上の角型比Ｓが得られた。

また、この場合も実施例１と同様に、Ｘ線回折から評
価された磁性膜の結晶配向性と、角型比Ｓとの間に相関
性が認められた。更に、Cr含有量が５〜15at％の磁性膜
を有する磁気記録媒体は、Cr含有量が5at％未満の磁性
膜を有するものと比較して、耐食性に優れており、変調
ノイズも小さかった。

実施例３ DCマグネトロンスパッタ装置を用い、所定の基板の両
面に、 CO_0.72Pt_0.18Cr_0.10 なる組成を有する、膜厚500Åの磁性膜を形成した。

基板としては、NiPメッキAl、ガラス又はポリイミド
フィルムからなる円盤状のものを用いた。基板温度は、
室温又は250℃に設定した。スパッタ時の雰囲気として
は、Arガス中に分圧で０％、１％、２％、５％、15％の
O₂ガスを含有するガスを用いた。スパッタ時のガス圧力
は、0.1〜3Paに設定した。

スパッタ時の雰囲気ガス中のO₂分圧が０％（100％A
r）の場合には、磁性膜の角型比Ｓは0.2〜0.5であり、
面内磁気記録媒体としては不適であった。これに対し
て、スパッタ時の雰囲気としてガス分圧１〜15％の範囲
でO₂を添加したArガスを用いた場合には、磁性膜の角型
比Ｓが0.7〜1.0となり、大幅な改善が認められた。ま
た、各条件で製造された磁気記録媒体について、Ｘ線回
折により磁性膜の結晶配向性を評価した。その結果、ス
パッタ時の雰囲気として100％Arを用いた場合には、HCP
相の（002）反射が非常に強く、Ｃ軸が膜面に対して垂
直方向に向いていることが確認された。これに対して、
スパッタ時の雰囲気としてガス分圧１〜15％の範囲でO₂
を添加したArガスを用いた場合には、HCP相の（002）反
射が弱いか、又は消失しており、結晶配向性が改善され
たため、角型比Ｓが向上したものと判断された。

実施例４ RFマグネトロンスパッタ装置を用い、所定の基板の両
面に、 Co_1-X-YPt_XCr_Y で表わされる種々の組成を有する、膜厚500Åの磁性膜
を形成した。

基板としては、NiPメッキAl、ガラス又はポリイミド
フィルムからなる円盤状のものを用いた。基板温度は、
室温又は250℃に設定した。スパッタ時の雰囲気として
は、Arガス中に分圧で０％、１％、2.5％、５％、15％
のO₂ガスを含有するガスを用いた。スパッタ時のガス圧
力は、0.1〜3Paに設定した。

各条件で製造された磁気記録媒体についての結果（表
示せず）から、以下のことが判明した。すなわち、スパ
ッタ時の雰囲気ガス中のO₂分圧が０％（100％Ar）の場
合には、磁性膜の組成、すなわち Co_1-X-YPt_XCr_Y が、Pt含量0.15＜Ｘ≦0.35、Cr含有量０＜Ｙ≦0.05の範
囲で、0.6〜1.0の角型比Ｓが得られた。しかし、磁性膜
の組成がPt含有量0.15＜Ｘ≦0.35、Cr含有量0.05＜Ｙ≦
0.15の範囲では、角型比Ｓの低下が認められた。これに
対して、スパッタ時の雰囲気としてガス分圧１〜15％の
範囲でO₂を添加したArガスを用いた場合には、Cr含有量
が高くとも、0.65〜1.0の角型比Ｓが得られた。

実施例５ DCマグネトロンスパッタ装置を用い、NiPメッキAl基
板（基板温度は室温）の両面に、0.6Paの圧力で、 CO_0.72Pt_0.18Cr_0.10 なる組成の磁性膜を有する磁気記録媒体を製造した。

スパッタ時の雰囲気としては、Arガス中に分圧で０
％、１％、２％、５％、10％の割合で、N₂ガス、O₂ガス
又はN₂とO₂との混合ガス（混合比1:1）を含有するガス
を用いた。

スパッタ時の雰囲気ガス中のN₂ガス、O₂ガス又はN₂−
O₂混合ガスの分圧と、角型比及び保磁力との関係をそれ
ぞれ第２図〜第４図に示す。

第２図〜第４図から、角型比及び保磁力ともに、スパ
ッタ時の雰囲気としてArガス中にN₂とO₂との混合ガスを
添加した場合（第４図）には、Arガス中にN₂ガスを添加
した場合（第２図）とArガス中にO₂ガスを添加した場合
（第３図）との中間の値を示すことがわかる。このこと
から、磁性膜の静磁気特性は、Arガスに添加するN₂とO₂
との混合比によって変化することがわかる。

また、本発明方法で製造された磁気記録媒体の電磁変
換特性を測定したところ、Arガスに添加するガスがいず
れの場合でも、従来の方法（スパッタ時の雰囲気が100
％Ar）で製造されたものと比較して、出力、D₅₀ともに
優れていた。

［発明の効果］以上詳述したように本発明方法を用いれば、Crなどか
らなる下地層を設けず、かつ成膜後の熱処理を行わなく
とも、使用するスパッタ装置に依存せずに、耐食性に優
れたCo−Pt−Cr系合金からなり、面内磁気記録媒体に適
した磁気特性を有する磁性膜を成膜することができる。
特に、マグネトロンスパッタ装置のように比較的低圧力
で高速に成膜できる装置を用い、Crの添加量が多く耐食
性に優れた磁性膜を成膜できる。したがって、本発明方
法で製造された磁気記録媒体は、角型比が向上し、その
結果電磁変換特性が向上し、更に耐食性も改善でき、そ
の工業上価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例２において製造された磁気記録
媒体について、スパッタ時の雰囲気ガス中のN₂ガスの分
圧と、角型比及び保持力との関係を示す特性図、第２図
〜第４図は本発明の実施例５において製造された磁気記
録媒体について、それぞれスパッタ時の雰囲気ガス中の
N₂ガス、O₂ガス又はN₂−O₂混合ガスの分圧と、角型比及
び保持力との関係を示す特性図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】不活性ガス中にN₂及びO₂のうち少なくとも
１種をガス分圧0.1〜15％の範囲で含有する雰囲気中
で、スパッタ法により、基板上に、 Co_1-X-YPt_XCr_Y （ただし、0.15＜Ｘ≦0.35、０＜Ｙ≦0.15）なる組成の磁性膜を形成することを特徴とする磁気記録
媒体の製造方法。