JPH0363920A - 磁気記録媒体及びその製造方法 - 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、磁気記録媒体及びその製造方法に係り、特に
、磁性膜の酸素含有量を制御することにより、保磁力Ｈ
ｃの最適化及び保磁力のばらつきの低減化を図った磁気
記録媒体及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、磁気記録媒体の静磁気特性特に保磁力を向上させ
、酸素腐食による特性の経時的な劣化を防ぎ、その特性
を維持する目的で、磁性膜成膜中の雰囲気ガスの酸素分
圧を高くする方法が知られている。例えばＧｏもしくは
Ｇｏ−Ｎｉの金属磁性膜の蒸着による成膜法において、
特開昭５７−５８２３１号公報や特開昭５７−５８２３
２号公報、さらには特開昭５７−５８２３８号公報に記
載のように、ＡｒガスもしくはＫｒガス、Ｘｅガスまた
はこれらの混合ガスとＯｚガスのガス圧比（Ａｒ１０ｚ
）を１〜１０００とし、析出速度１０２ガス圧比を２０
〜６７００μｍ／分／トールにすることによって、磁気
特性を保証しているものがある。また、上記混合ガス以
外にもＨｅを使用したり、Ｏ！ガスのガス圧比を１００
０以下で制御することで磁気特性を保証したりする技術
もある（例えば、特開昭５７−５５５３７号公報。

特開昭５７−５８２３６号公報、特開昭５７−５８２３
７号公報、特開昭５７−１５２５４６号公報、特開昭５
７−１５２５４７号公報、および特開昭５７−１５２５
４８号公報参照、）。

また、特開昭５７−１１３４１７号公報に記載のように
、蒸着技術で、Ｃｏが磁性膜中のＣｏ酸酸化物上金属Ｃ
ｏＸとの体積比が、Ｙ／　（Ｘ＋Ｙ）の値で０．２５〜
０．４０になるように合金磁性薄膜を基板に形成する技
術もある。

さらには、特公昭６０−３３２８９号公報に記載のよう
に、ＧｏとＮｉの組成比をＮｉの重量％で１０〜５５重
量％の範囲とし、磁性膜中のＧ。

とＮｉの原子数の和に対して酸素含有量を３〜４５ａｔ
％と規定して高保磁力を得、保磁力のばらつきの低減を
図った技術もある。

いずれにしても、上記従来技術は、磁性膜中の酸素含有
量をなるべく高くすることで酸化による腐食を防ぎ、経
時変化による静磁気特性、特に保磁力の劣化をおさえ磁
気記録媒体の高品質化を行なってきたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、近年、材料開発が活発になるにつれ、Ｃｏ系の
磁性膜は耐食性を向上させるために、ｃｏ−Ｎｉ合金か
らさらにこの合金にＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、　Ｚｒ、　Ｎｂ、
　Ｍｏ、　Ｈｆ、　Ｔａ、　Ｗ、　ＰＣなどの第３．第
４元素を添加したものが用いられるようになってきてい
る。このような耐食性の第３゜第４元素を添加したもの
では、高酸素含有を目的とした従来技術によって静磁気
特性を改良することは不可能となってきている。特に静
磁気特性の中でも保磁力に関しては、上記３元素以上の
磁性材料（上記Ｃｏ−Ｎｉ系に’ｌ’ｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚ
ｒ。

Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、ＷおよびＰｔの一種または二
種以上を添加したもの）において高濃度酸素含有により
特性を向上することは難しく、かえって磁性膜中の含有
酸素量が保磁力の低下及び、保磁力のばらつきの大きな
要因となってきている。

そのため新たな技術として、磁性膜中の含有酸素を制御
することにより、高保磁力を獲得し、静磁気特性の優れ
た磁気記録媒体の開発が急務となってきている。

本発明者等は、色々と実験を重ねた結果、従来の高濃度
に酸素を含有させる技術の傾向とは逆に、酸素含有量を
かえって少なくすることにより、保磁力を高め保磁力の
ばらつきを抑える等、磁気特性を改善し得ることを見出
した。特に、この特性改善は、Ｃｏ−Ｎｉ系に上記の添
加物を入れた３元素系以上の磁性材料において顕著に現
れる。

従って、本発明の第１の目的は、改良された磁性材料中
の酸素含有量を３ａｔ％以下に制御することにより、保
磁力が向上し、保磁力のばらつきを抑えて安定した高品
質の磁気記録媒体を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、磁性膜中の酸素含有量を
３ａｔ％以下にし、その酸素含有量範囲中でさらに酸素
量を制御することにより、特定磁性材料で保磁力を最大
値に引き出す磁気記録媒体およびその製造方法を提供す
ることにある。

さらに、本発明の第３の目的は、材料組成比が異なる磁
性膜であっても、それぞれの材料組成比に適合した３ａ
ｔ％以下の酸素含有量に制御することにより、同一の保
磁力の磁気記録媒体およびその製造方法を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１〜３の目的を達成するため、本発明の磁気記録
媒体は、磁性膜中の酸素含有量が該磁性膜全体の金属元
素に対し３原子％未満となるように調整される。

磁性膜は、Ｃｏ−Ｎｉ系材料で構成され、特に、添加物
として、周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族の元素（すなわ
ち、Ｔｉ、　Ｖ、　Ｃｒ、　Ｚｒ、　Ｎｂ。

Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ）、および、Ｐｔの少なくとも一
種を含むものに適用される。

成膜には、ＤＣ（直流）またはＲＦ（高周波）スパッタ
リング法、プラズマＣＶＤ法、蒸着法などが用いられる
が、その製造チャンバー内の残留ガスもしくは膜の形成
時に導入した雰囲気ガス中の酸素量を制御することによ
り磁性膜中の酸素含有量（金属元素全体に対する酸素の
比率）を上記の３ａｔ％未満に調整する。

また、酸素含有量をこの数値未満に調整するためには、
基体及び基体を支持する基体ホルダーが成膜装置の真空
チャンバー内に持ち込む酸素及び酸素の原因となる水を
排除する必要があるので、成膜前の予備加熱を行ない、
基体及び基体ホルダーを焼き出し、さらに真空チャンバ
ー内で加熱を行なう。これにより、成膜時の磁性膜中の
酸素含有量の制御を行ない易くすることができる。

また、酸素含有量を上記の数値以下に調整するために、
成膜前の成膜真空チャンバーの到達真空圧を５Ｘ１０−
’トル以下に規定することにより予め成膜時の酸素ガス
圧の制御が行ない易い状態にし、しかる後に所要の酸素
分圧の成膜雰囲気ガス中で磁性膜の成膜を行なうことに
より、磁性膜中の酸素含有量を所定値に制御する。

〔作用〕

上記構成に基づく作用を説明する。

本発明によれば、金属磁性膜、特に、Ｃｏ−Ｎｉ系の金
属磁性膜に、周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族元素（すな
わち、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ。

Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ）、および、Ｐｔなどの耐食性を
考慮した添加物を含有させた三元素以上の合金磁性膜か
らなる磁気記録媒体において、（従来の、なるべく酸素
含有量を多くすることで、保磁力を高める技術とは逆に
、）酸素含有量を３原子％未滴に抑えることにより、ば
らつきが少なくかつ高い値の保磁力を得ることができる
。

なお、以下に、各種の組成において酸素含有量を上記３
原子％未満の範囲で所要値に調整して所望の保磁力を得
るための製造方法の概要について説明する。

まず、基体及び基体ホルダーの焼き出しを行ない、基体
ホルダーに付着した磁気記録媒体の前回の成膜時の膜（
汚れ）を除去することにより、基体及び基体ホルダーが
成膜時に成膜真空チャンバーに持ち込む酸素及び水を排
除する。その後、基体及び基体ホルダーを成膜チャンバ
ー内に装填し、到達真空圧を５×ｌＯ−″’Ｔｏｒｒ以
下にする。上記指定の真空圧に達したところでさらに基
体及び基体ホルダーを加熱し、さらに十分に脱ガスを行
なう。脱ガス後の真空圧が５Ｘ１０−’Ｔｏｒｒに達す
るまで十分に真空ポンプにて排気を行なう。

以上の操作により膜形成真空チャンバー内の酸素ガスと
水は十分に排除される。その後、成膜雰囲気ガスを導入
する。雰囲気ガス中の酸素ガスが成膜時の磁性膜に入り
込み、これにより磁性膜中の酸素含有量が決定される。

したがって、雰囲気ガス中の酸素分圧の高低により酸素
含有量の大小が決まる。酸素分圧の決定は、組成比によ
り最大の保磁力を得ることができる酸素含有量が異なる
ため、事前に行なわなければいけない、それにより、成
膜時の雰囲気ガス中の酸素分圧を決め成膜を行なう。こ
れにより最大の保磁力を容易に再現することができる。

また、上記の方法で各組成に対して雰囲気中の酸素分圧
を変化させることにより、異なる組成の磁性膜で同一の
保磁力を持たせる様に制御することができる。

さらに組成がただ１つに決まっている場合、上記の方法
にて磁性膜中の酸素含有量を制御することで、保磁力を
容易に変化させることができる。

その上、制御した磁性膜中の酸素含有量に対して、ばら
つきの少ない安定した保磁力を持つ磁気記録媒体を製造
できるので、同質の磁気記録媒体を継続的に安定して供
給することができる。

さらに上記持ち込み酸素及び水を排除するために持ち込
みの要因である基体ホルダーの使用回数を規定し、基体
ホルダーに付着した磁気記録媒体形成膜の膜除去を行な
い、酸素の持ち込みをおさえることにより磁性膜中の酸
素含有量の制御を行ない易くすることもできる。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は、本発明の磁気記録媒体の一例である、磁気デ
ィスクの断面図である。本実施例の媒体において、Ａｌ
−Ｍｇ合金の非磁性基板ｌ上にＮ１−Ｐメツキの下地層
２を形成する。中間層３より上の層をＤＣ（直流）スパ
ッタリングにより形成する。中間層３はＣｒであり、磁
性層４はＣｏ−Ｎｉ−Ｚｒ合金により形成され、保護層
５はＣにより形成している。保護層の上には潤滑膜６が
デイツプ法により形成しである。

上記構造でＮ１−Ｐの下地層２を１０．ｃｚｍとした。

さらにＣｒ中間層３゛を０゜２５μｍ、磁性膜４を０．
０５μｍ、保護層を０．０５μｍとした。磁性膜４中の
Ｚｒは耐食性を得るためである。またＮ１−Ｐ層２には
（深さが）約０．０１μｍ程度のテクスチャー（磁気デ
ィスクの円周方向に配列した細かい溝）が付けである。

次に、本実施例による磁気媒体を製造する磁気記録媒体
成膜装置を第２図に示す。本実施例では、パッチ式の成
膜を行なった。仕込み室２１に基板ホルダーを、これに
基板を装着した状態で仕込み、ポンプ２２．２３により
真空排気を行なう。基板及び基板ホルダーは事前に焼出
し炉によって１５０°Ｃで６時間焼出しである。焼出し
温度及び焼出し時間は高温で長時間が望ましいが、Ｎ１
−Ｐメツキの構造が温度により変化しないように注意を
はらう必要がある。

真空排気により真空チャンバー内が５Ｘ１０−’Ｔｏｒ
ｒとなったら、成膜装置内搬送装置により基板ホルダー
を一定の搬送速度で、中間層ターゲット２４．磁性層タ
ーゲット２５．保護層ターゲット２６の順に移動させる
。本実施例では移動させなから成膜を行なった。中間層
及び磁性層はＡｒと０□の混合ガス雰囲気圧１０ミリＴ
ｏ　ｒ　ｒ。

保護膜は同じＡｒと０２雰囲気の混合ガス圧１ミ＋Ｊ　
Ｔ　ｏ　ｒ　ｒで成膜を行なった。成膜の直前で再度基
板温度１８０°Ｃで加熱を行ない所定の膜厚になる様、
投入パワーを決定した。

成膜後の磁性膜中の酸素含有量は便宜的に蛍光Ｘ線測定
装置により測定を行なった。さらに蛍光Ｘ線の酸素カウ
ント数を定量化するためにμｍオージェ電子分光分析機
により成膜中の酸素量分析を行ないａｔ％を算出した。

この酸素量は、全金属元素（Ｃｏ＋Ｎｉ＋Ｚｒ）に対す
るＯの比率で表したものである。また静磁気特性はＶＳ
Ｍ　（振動型磁気測定装置）によって測定した。

まず、実施例１として、上記実施条件のうち、磁性膜形
成時の雰囲気ガス中の酸素分圧を変化させた結果を、第
３図により説明する。縦軸に保磁力（そのばらつきを併
せて示す）、横軸に成膜後の磁性膜中の酸素含有量（ａ
ｔ％）をとっである。

また、磁性膜の組成比は、６３Ｃｏ−３ＯＮｉ−７Ｚｒ
である。

本組成の磁性材料において、約１．５ａｔ％のところで
保磁力が最大となり、それ以上の酸素量に対しては保磁
力が減少の傾向を示す。また、酸素量が３ａｔ％を越え
てからは、保磁力のばらつきが大きくなる。なお、一般
に、酸素含有量は、酸素分圧のほか、成膜条件（ＤＣ，
ＲＦいずれのスパッタか、スパッタ投入電力、ターゲツ
ト材の作り方や選び方など）によっても左右されるが、
本実施例の場合、到達真空圧をｌＸｌ０−’Ｔｏｒｒに
してベーキングを施すと、酸素分圧（％）が、それぞれ
０．００１．０．０１．０．１．および、１．０のとき
、酸素含有量（ａｔ％）は、それぞれ、０．５，１．０
，３．０，１０．０であった。いずれにせよ、３ａｔ％
以下の含有酸素量を得るのは容易であり、４Ｎ（９９，
９９％純度）のＡｒを用いて、本実施例のようにすれば
よい。

次に、実施例２として、磁性膜組成比を５４Ｃｏ−４Ｏ
Ｎｉ−６Ｚｒに変え、実施例１と同様に酸素分圧を変化
させた。第４図を用いて説明する。

実施例２では実施例１と同様に酸素含有量の変化に伴い
、保磁力が変化するが、保磁力が最大となる酸素量が実
施例１とは異なり、酸素量の少ないところで最大値をむ
かえている。また、保磁力のばらつきは約３ａｔ％を越
える酸素量で増加していることがわかる。

さらにＺｒ以外のＴｉ、　Ｖ、　Ｃｒ、　Ｎｂ、　Ｍｏ
。

Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、ＰＬなどの添加元素についても、添加
物に応じて特性に若干の幅が生じるが、はぼ同様の結果
が得られた。

すなわち、Ｃｏ−Ｎｉ系の３元系以上の磁性合金におい
て、磁性膜中の酸素含有量の変化により保磁力は変化し
、材料組成または＆［ｌ酸比固有の保磁力最大ピークを
持つ。また酸素量が増加するにしたがい、保磁力にばら
つきが現れ始め、３ａｔ％を越えると安定した保磁力は
得られない。したがって、本実施例によれば、保磁力を
安定させる（ばらつきをなくする）ためには、磁性膜中
の酸素含有量を３ａｔ％未満とすることが有効である。

また本実施例によれば酸素含有量に対する保磁力の関係
を予め求めておくことによって、各組成比ごとに最大の
保磁力が得られるように酸素含有量を３ａｔ％未満の範
囲内で制御することができるし、また、組成比が異なっ
ても常に一定の保磁力が得られるように、酸素含有量を
３ａｔ％未満の範囲内で制御することができる。

さらに、本実施例によれば、ただ１つの組成比において
磁性膜中の酸素含有量を制御、変化させることにより、
保磁力の目標値への選定が可能である。

次に、実施例３として、真空チャンバー内到達真空圧（
成膜用の雰囲気ガスを与える前に到達される真空圧であ
って、所期の０２含有量を得るために必要な最高限度の
真空圧）を変化させた。第５図を用いて到達真空条件と
保磁力の関係について説明する。ここで雰囲気ガスの全
ガス圧は１０ミリＴｏ　ｒ　ｒ、雰囲気ガス中の酸素分
圧は０．０１以下（４Ｎすなわち９９．９９％のＡｒ使
用）で−定であり、基板及び基板ホルダーの加熱条件も
一定とした。到達真空圧が上昇するにつれ、保磁力の低
下が見られる。また、ばらつきも大きくなる。

このとき磁性膜中の酸素含有量は到達真空圧と比例関係
にあり、到達真空圧が低い時には酸素量は少なく、到達
真空圧が高い時には酸素量も多い結果となった。本実施
例によれば、成膜真空チャンバー内の到達真空圧が５Ｘ
１０−’Ｔｏｒｒ以下で成膜を行なえば、磁性膜中の酸
素含有量を３ａｔ％未満にすることができ、高保磁力及
びばらつき低減に効果がある。また、到達真空圧のベー
スが一定になることにより、成膜雰囲気中の酸素分圧を
制御しやすくなる効果がある。

ここで、以上の実施例を第６図にまとめる。

従来法では保磁力にばらつきが大きく、最大保磁力も約
９０００ｅであるが、本実施例によれば同−組成で保磁
力のばらつきを約１／２に抑え。

最大保磁力を従来よりも約１０００ｅ上げることができ
る。

過去の報告において、磁性膜中の酸素含有量が３％未満
でばらつきが顕著になるとの報告があったが（前記特公
昭６０−３３２８９号公報参照）、本実施例においては
その傾向は見られず、かえって、酸素含有量が大きくな
るほどばらつきも大きい結果となっている。

上記実施例において、基板１としてＡｌ−Ｍｇ等のアル
ミニウム合金に代えて、ＡＩ単体もしくはガラスを用い
、他は上記実施例同様、下地層２にＮ１−Ｐメツキ、中
間層３にＣｒ、磁性層４にＧｏ−Ｎｉ系合金を用いるこ
とができる。又、保護膜層５はカーボンに代えて、カー
バイド系セラミックもしくはナイトライド系のセラミッ
クを用いることができる。各層の厚さとしては、下地層
を１０μｍ以下、中間膜を１μｍ以下、磁性膜を０．１
μｍ以下、保護膜を０．１μｍ以下に形成するのがよい
。

中間層３より上の基膜の形成には、ＤＣ（直流）または
ＲＦ（高周波）スパッタリング法、もしくは蒸着法、も
しくはプラズマＣＶＤ法が用いられ形成される磁性膜中
の酸素含有量が上記のように（３ａｔ％以下に）制御さ
れる。

酸素含有量は理論上は零であってもよいが、量産技術の
点で、効率的に実施できるのは、０．１ａｔ％程度迄で
ある。

〔発明の効果〕

以上詳しく説明したように、本発明によれば、金属磁性
膜、特に、Ｇｏ−Ｎｉ系の磁性膜に、Ｚｒなどの耐食静
を考慮した添加物を加えた３元素以上の合金磁性膜を有
する磁気記録媒体において、磁性膜中の酸素含有量を３
ａｔ％未満に制御することにより、保磁力のばらつきを
抑えると共に高い（最大の）保磁力を得ることができる
等、優れた効果を奏する。

また、磁性膜の成膜真空槽内の到達真空圧を５×１０−
？トル以下にした後、酸素分圧の制御された雰囲気ガス
中で成膜を行なうことにより、酸素含有量を上記３ａｔ
％未満の範囲で、所望の値に容易に調整することができ
る。

また、種々の組成の磁性膜についても、最大の保磁力に
なるように酸素含有量を調整し、又は、常に同一の保磁
力になるように酸素含有量を調整して、保磁力のばらつ
きを抑えることができる。

このようにして、高品質の安定した磁気記録媒体を継続
的に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の磁気ディスクの記録媒体の
断面図、第２図は同実施例の磁気ディスク記録媒体を製
造する磁気記録媒体成膜装置の縦断面図、第３図は磁性
膜組成が６３Ｃｏ−３ＯＮｔ−７Ｚｒである場合の磁性
膜中酸素含有量対保磁力の特性図、第４図は磁性膜組成
が５４Ｃｏ−４ＯＮｉ−６Ｚｒである場合の同様な特性
図、第５図は保磁力と成膜真空チャンバー内の到達真空
圧の関係を示す図、第６図は本発明の各実施例および従
来例を対比した特性を示す図である。 １・・−一−−−非磁性基板、２−・−・・−・下地層
、３−−−−−−−一中間層、４−一−−−・・磁性層
（磁性膜）　、５−−−−−−一保護層（保護膜）、６
・−一−−−−−−潤滑膜。 第１図 第３図 １１２図 磁性／１１すの酪東ケ４量　（ａ　１％　）６３Ｃｏ−
３ＯＮＩ−７ｚｒ 第４図 １．０　　２．０　３，０　４．０　５．０　６．Ｑ徊
ト岐膚中の餞索含膚量（ａｔ％Ｊ ５４Ｃｏ−４ＯＮｉ−６ｉ！ｒ 第５図 ｌＸｌ０’−’ ＩｘｌＯ−’　　ＩｘｌＯ−’ 到ｄＬ′Ｊｊｋｇ：圧 Ｘｌ０−６ ＜Ｔｏｒｒ） ＩｘｌＯ−’

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁性膜中の酸素含有量が該磁性膜全体の金属元素に
   対し３原子％未満に制御された金属磁性膜からなること
   を特徴とする磁気記録媒体。 ２、前記磁性膜は、ＣｏおよびＮｉを主成分とし、添加
   物として、４ａ、５ａ、６ａ族の各元素、および、Ｐｔ
   の少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１記載
   の磁気記録媒体。 ３、磁性膜中の酸素含有量が該磁性膜全体の金属元素に
   対し３原子％未満に制御するために、前記磁性膜の成膜
   真空槽内の到達真空圧を５×１０＾−＾７トル以下にし
   た後、酸素分圧の制御された成膜雰囲気ガス中で該磁性
   膜の成膜を行なうことを特徴とする請求項１または２記
   載の磁気記録媒体の製造方法。