JPH07192243A - 磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多層長手方向磁気記録媒体に新たに書込まれた
記録パターンに、以前の記録パターンの影響によって乗
るノイズを低減する。 【構成】磁性記録層１２、１３、１４の磁気的特性を夫
々独立に調節することにより、オーバーライト特性を最
適化する。また、磁性記録層の間に非磁性境界分離層１
５を介在させる場合には、その厚みを１００オングスト
ローム未満に抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に多層薄膜の長手方
向磁気記録媒体に関している。さらに詳しくは、特定の
タイプの記録ヘッドと共に用いた場合、一層の磁性層し
か持たない同様の媒体のオーバーライト特性に比べて、
より向上したオーバーライト特性を示す多層の媒体に関
している。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】ディジタル情報は円形のス
トリップつまりトラックに沿って磁気ディスク上に記録
される。このトラックに沿って、ディスクの磁性層の磁
化ベクトルがデータをコード化するパターンで時計方向
と反時計方向の間で反転する。磁気記録における課題の
一つは、適切なオーバーライト特性を持った媒体を製造
することである。「オーバーライト」という用語は、古
いデータの上に新しいデータを記録したときに、古いデ
ータの痕跡を事実上全て消去する媒体の能力のことを言
う。

【０００３】古いデータのパターンが最後に記録した新
しいデータのパターンに影響を与えて、新しいデータ中
に干渉信号をもたらすという形態でオーバーライト現象
が発生する。より周波数の高いデータによってオーバー
ライトした場合、高周波のヘッド磁界は低周波のヘッド
磁界ほど厚い記録媒体の中に深く侵入しないにも拘わら
ず、薄膜の媒体の場合は、媒体の奥深くの磁性層に記録
された古い低周波のデータが完全に消去されていないこ
とによってこの干渉信号が発生するのではないと言うこ
とが充分立証されている。以前のデータによる新しいデ
ータの変調は、ギャップの先端部の過渡的な遷移の減磁
界、つまり「書込みバブル」によって引き起こされる。

【０００４】この過渡的な遷移が出現するかしないか
は、ヘッド磁界とギャップ下の媒体の磁化の相対的な方
向で決まる。この相対方向により、ギャップの後端部で
書き込まれる「困難」遷移と「容易」遷移と呼ばれるも
のがもたらされる。これは、媒体の減磁界が大きいほど
あるいは記録バブルが小さいほど悪くなる。

【０００５】以前から存在するデータが困難及び容易遷
移の周波数とパターンを決定する。困難遷移は、あるべ
き場所から位置を変えるし、容易な遷移よりも広いこと
がある。従って困難遷移はディスク・ドライブ製品のエ
ラー・マージンを減少させる。

【０００６】媒体のノイズを減らす方法を探求する過程
で、磁性材料の磁性層を複数重ね、その間を非磁性体の
薄膜で分離した形態の媒体を作れば媒体のノイズを劇的
に減少させることが判明した。しかし、この構造はオー
バーライト特性の悪化にも繋がった。我々の観察では、
オーバライト特性の悪化は分離層の厚さと数に依存す
る。オーバーライト能力の減少は、分離層を薄く（＜１
００オングストローム）保つことによって最小限にくい
止められる。しかしこれによってもオーバーライトが必
ず幾分か減少するので、最善の状況とは言えなかった。

【０００７】

【目的】本発明の目的は、この多層記録媒体の欠点を除
去し、保磁力（Ｈc）と磁化−厚さ積（Ｍrｔ）に同様の
勾配を持つ在来の単層媒体に比較して改善されたオーバ
ーライト能力を持たせることにある。

【０００８】

【発明の概要】本発明に従って製造した、オーバーライ
ト特性が向上した多層長手方向磁気記録媒体は、その上
に複数の磁性層を配置したサブストレートを有する。特
定のタイプの記録ヘッドと共に用いた場合、それぞれの
磁性層は、一層の磁性層しか持たない同様の媒体のオー
バーライト特性に比べて改善されたオーバーライト特性
を与えように選択した異なった磁化特性を持つ。

【０００９】それぞれの磁性層の厚さを変えたり、これ
らに異なった合金成分を使ったり、異なった製造パラメ
ータを使ってこれらを形成することにより、それぞれの
磁性層に異なった磁化特性を与えることができる。

【００１０】非磁性隔離層を隣り合う磁性層の間に入れ
ても良いし、入れなくても良い。

【００１１】本媒体を製造する方法は、サブストレート
を作製し、このサブストレートの上に前述の製品を製造
するために磁性特性を一つ一つ制御しながら複数の磁性
層をデポジットすることを含む。

【００１２】

【実施例】図１を参照すれば、オーバーライト特性が向
上した多層の長手方向磁気記録媒体の概念図が示されて
いる。記録媒体のこのフィルム構造は、どの様な形式の
サブストレート材料（例えば金属、ガラス、シリコン、
セラミック、合成樹脂、ポリイミド等）に対しても、そ
れが柔軟であっても堅固であっても有効である。

【００１３】具体的に言えば、本発明は在来の薄膜媒体
を、非磁性の境界層で分離しても良いが、２層またはも
っと多くの層に分けて、かつ一つ一つの磁性層の磁気特
性（例えば保磁力、層の磁化−厚み積、矩形比(squaren
ess)）を仕立てあげることによってオーバーライト特性
を向上させ、媒体の記録遷移の切れ味をよくする。

【００１４】本発明の要点は、記録層をいくつかの独立
した層に分けることによって、記録層全体がその媒体に
使用する記録ヘッドの磁性特性に合致し、また媒体内の
減磁作用を制御できるように、それぞれの層の磁性特性
を選ぶことができる。このようにして作られた媒体は際
だって向上した「書込み特性」、すなわち古いデータの
上に新しいデータを上書きしても、古いデータの形跡が
新しいデータのパターンに僅かしかあるいは全く残らな
いという媒体の能力、を持つ。

【００１５】図１に示した媒体には、サブストレート１
０が設けられ、またその表面に下層１１を備えてもよ
い。図示するように、複数の磁性記録層１２、１３及び
１４が下層１１の上にそれぞれ隣り合って配置されてい
る。磁性層１２、１３及び１４は間に挟まっている非磁
性境界分離層１５によって分離されている。これらの分
離層は、所望ならば省略できる。従来の保護被覆、つま
り保護層１６が外部に露出した磁性層を覆っている。

【００１６】媒体の層数は２層と少なくしても良く、ま
た５層から１０層位の比較的多数の層から構成されてい
ても良い。図の切断線は、本媒体がここに特に図示した
層に加えて、もっと多くの層を持っても良いことを示し
ている。望むならば、適当な数の境界分離層１５が間に
配置される。

【００１７】本発明は、サブストレートや下層、磁性
層、または（オプションの）非磁性境界層に実際に使わ
れる材料に依存してはいない。また、それぞれの磁性層
は異なった合金でも、同じ合金を異なった方法で処理し
たものでも良い。

【００１８】サブストレート１０は柔軟でも堅固でも良
い。その材料構成は、ガラス、金属、ポリイミド、プラ
スチック、シリコン、セラミック、その他適切なベース
材料とすることができる。下層１１は、代表的にはクロ
ムなどの金属材料で作られる。磁性記録層１２，１３，
及び１４は、一般的にコバルトあるいはクロム／コバル
ト／プラチナなどのコバルト合金から成り立っている。
境界分離層１５は、代表的にはクロムのような金属材
料、カーボン、あるいは酸化コバルト等の酸化物などの
非磁性材料から構成されている。保護層１６は、代表的
には酸化ジルコニウム、またはカーボン等のような材料
からできている。

【００１９】サブストレート１０の厚みは一般的に0.7m
m〜1.9mmの範囲である。サブストレートは記録媒体の堅
固な基礎となるのに充分な厚みを持っていなければなら
ない。下層１１の通常の厚みは2000〜5000オングストロ
ームの範囲であり、約1500オングストロームの厚さが好
ましい。記録層１２，１３及び１４の厚みは、約200〜5
00オングストロームである。

【００２０】境界分離層１３を設ける場合にはその厚み
は100オングストロームよりも薄くすべきであり、薄け
れば薄いほど好ましい。ただしこの要請は、境界分離層
１３は物理的に連続しており、また磁性層１２同士を分
離するために充分な厚みを持たなければならないという
条件に制約される。実際的には、境界分離層１３は5〜1
0オングストロームの厚さで良い。

【００２１】本発明に従って製造した構造から得られた
データによれば、記録媒体の記録オーバーライト特性は
境界分離層１５の厚みによって大きく左右されることが
わかる。具体的には、もし境界分離層１５の厚みが約10
0オングストロームを超えると、磁性層が２層しかない
場合でさえもオーバーライト特性が際だって悪化する。
オーバーライトの悪化がひどすぎる場合には、ノイズの
減少など他の特性が向上したとしても多層記録媒体１０
は実際には使用できないであろう。

【００２２】境界分離層の主な特徴は以下の通りであ
る： （１）非磁性でなければならない（つまり、フェロ磁性
でもフェリ磁性でもない）； （２）厚さが大きいことによって媒体のオーバーライト
特性を甚だしく劣化させないように充分薄くなければな
らない（約100オングストロームよりも薄く、約15オン
グストローム厚が好ましい）； （３）連続した磁性層間の互いの接合を防止するため
（これにより各層が真に独立しているようにする）ため
に、実質的に、物理的に連続していなければならない； （４）その特性は、上側に重なる記録層の記録能力が、
その境界分離層の存在によって損なわれないものでなけ
ればならない。

【００２３】１または複数の非磁性境界層を備えた多層
記録フィルムの製造は、当然ながら、薄膜記録媒体の全
製造工程と両立するものでなければならない。本発明
は、スパッタ蒸着による製造に適用することができる。
しかし、本発明は、真空蒸着、プレーティング、イオン
ビーム蒸着のような他の媒体製造技術にも適用すること
ができる。

【００２４】改良された媒体の主な特徴は以下の通りで
ある； （１）それぞれの磁性層が他の１または複数の磁性層と
は異なった磁気特性（例えば保磁力、層の磁化−厚さ
積）を持つ２層またはより多くの磁性層を使用するこ
と； （２）隣接する磁性層は薄膜磁性フィルムによって分離
されるか、あるいは境界分離層を設けずに（すなわち非
磁性境界層の枚数をゼロにして）直接重ねてデポジット
されている； （３）それぞれの磁性層の特性は、特定のタイプの記録
ヘッドと共に使用した時に媒体のオーバーライト特性が
最大化するように選択されている； （４）１または複数の非磁性境界分離層を使用する場合
には、これらは媒体の最終的な記録特性を損なうことな
く互いに独立な磁気特性を持つ一連の磁性層を製造でき
るのであれば、どの様な非磁性材料で構成されていても
良い； （５）非磁性境界分離層を使用する場合には、夫々の層
は100オングストロームよりも薄い（およそ25オングス
トロームが好ましい）ことが好ましく、また隣接した磁
性層の間の交換結合(exchange coupling)を防ぎ、かく
して独立した各層が形成されることを保証する（オーバ
ーライト特性を計測可能な程度に向上させるためには、
完璧な接合の除去はおそらく必要ない）； （６）それぞれの磁性層の磁気特性は、層の厚み、合金
の組成、境界分離層の厚み、デポジション温度、サブス
トレート・バイアス、デポジション圧力、ガスの組成、
デポジション能力つまりそのスピード、またはこれらの
要素の組み合わせを選ぶことによって制御される； （７）記録媒体を構成するさまざまの層は、スパッタリ
ング、プレーティング、または真空蒸着（スパッタリン
グが好ましい）によってサブストレートに形成される； （８）磁性層の構成は長手方向磁気記録に適した金属合
金、代表的にはコバルトの二元公金、三元合金、四元次
合金または鉄の二元合金、三元合金、四元合金、であれ
ば何でも良い； （９）層状構造の媒体は、金属、ガラス、シリコン、ポ
リイミド、セラミックを含むあらゆる長手方向磁気記録
に適したサブストレート材料に適用することができる。

【００２５】媒体の各層の磁気特性（Ｈc及びＭrｔ）
は、（書き込みをよりシャープにするために）媒体を突
き抜けて伸びる体積ヘッド磁界(volume head field)の
大きさにこれらの特性を合せ、また古いデータ・パター
ンの減磁効果を減らすように調整される。これは、一般
的には、保磁力（Ｈc）と層の磁化−厚さ積（Ｍrｔ）に
媒体の深さ方向の勾配を作ることを意味する。例えば、
ある選択された勾配では、媒体の中（すなわちサブスト
レートに近く、従ってヘッドからは遠くにある部分）の
磁性層は小さいＨcとする一方で、Ｍrｔは各層とも同一
となるかもしれない。しかしながら、ＨcとＭrｔの勾配
が異なっている方がより良い結果を生むこともある。本
発明の着想は、オーバーライト特性を最適化するために
媒体層のこのような特性を制御することである。

【００２６】加工法については、各層の磁気特性は数々
の方法で個別に制御することができる。ひとつの方法
は、層の厚みを変えてＨcとＭrｔを両方とも変える。他
の方法では、各層毎に異なった組成の合金を使う。ま
た、層によってデポジット温度を変える。また磁性層に
よってデポジット能力またはアルゴンガスの圧力を変え
る方法もある。我々の実験では、各層の特性を制御する
ための変数として層の厚さと合金の組成を直接使用し
た。

【００２７】表１に纏めたオーバーライトの測定結果に
よれば、各層の厚さやフィルム組成を様々に変えて種々
の磁気特性を与えてやると、多層構造のディスクのオー
バーライト特性が向上することがわかる。例えば、実験
Ａ−１の単一磁性層と実験Ａ−３の２層磁性層を比較す
ると、オーバーライトは多層フィルムを使ったほうが
１．５ｄＢだけ向上した。また、実験Ａ−２とＡ−５結
果を比較すれば、異なる磁気特性を持つ層を重ねる順序
がオーバーライトを向上させる上で重要であることがわ
かる。このように、特定の既知のＨc及びＭrｔの勾配を
持たせるように個々の層の磁気特性を調整すると、多層
ディスクの記録特性を向上させることができる（特に、
磁気フィルムを多層化することによる媒体のノイズの低
減に加えてオーバーライトを向上させる）。

【００２８】Ｂ−１からＢ−３までの番号を付した実験
では、クロムの上に純粋のコバルトを被せた３種のディ
スクが製造た。クロム上に純粋コバルトを被せたものの
磁気特性は、クロム上にコバルト・クロム・プラチナを
被せたものよりもコバルト、クロム膜厚の変化に敏感で
ある。したがって、多層コバルト・ディスクは、コバル
ト・クロム・プラチナ・ディスクよりも大きな勾配の磁
気特性を持つはずである。表１に見られるように、単一
層のコバルト・ディスクに比べて、多層ディスクのオー
バーライトに際だった向上が測定された。コバルトの特
性のお陰で、多層コバルト・ディスクはその最上層でお
そらく最高のＨcと最低のＭrｔ（減磁効果が低い）を持
つであろう。

【００２９】実験Ｃ−１とＣ−２は互いに異なった磁性
合金の２層ディスクの記録結果を示す。２つのフィルム
の磁気特性（ＨcとＭrｔ）は互いに非常に異なってい
る。ある層厚さにおいて、Co10Cr4Ptは低いＨcと高いＭ
rｔを示し、Co20Cr9Ptは高いＨcと低いＭrｔを提示す
る。

【００３０】表１に示した結果は、500オングストロー
ムのCo20Cr9Pt合金製のフィルムの上に500オングストロ
ームのCo10Cr4Pt合金製のフィルムを被せて作製した多
層ディスクは、500オングストロームのCo10Cr4Pt合金製
のフィルムの上に500オングストロームのCo20Cr9Pt合金
製のフィルムを被せて作製したディスクよりも更に高い
オーバーライト特性を持つことを示している。これはコ
バルト多層ディスクで観察されたものと反対の勾配効果
である。しかし、層の保磁力が極めて高いために、記録
に使用したヘッドが、500オングストロームのCo20Cr9Pt
合金層には正確な書き込みができていなかったのかも知
れない。この種のディスクへのオーバーライトの向上の
機構については未だ知られていない。しかし、各層の磁
気特性を変えれば、多層媒体製品の記録特性（オーバー
ライト等の）が実際向上する。表１に載せた結果は、磁
気特性の勾配はヘッドの形式、平均浮上高さなどの形式
毎に実験して最適化しなければならないことを示してい
る。

【００３１】

【表１】 実験番号 フィルム構造 オーハ゛ーライト(dB) A-1 3kA Cr/600A CoCrPt/Carbon (C) 43.5 A-2 3kA Cr/100A CoCrPt/50A Cr/500A CoCrPt/C 44.5 A-3 3kA Cr/200A CoCrPt/50A Cr/400A CoCrPt/C 45.0 A-4 3kA Cr/300A CoCrPt/50A Cr/300A CoCrPt/C 43.0 A-5 3kA Cr/500A CoCrPt/50A Cr/100A CoCrPt/C 43.0 B-1 2.5kA Cr/400A Co/Carbon (C) 31.0 B-2 2.5kA Cr/200A Co/100A Cr/200A Co/Cr/C 34.5 B-3* 2.5kA Cr/200A Co/Ｘ/100A Co/Ｘ/100A Co/Cr/C 36.0 C-1 3kA Cr/500A Co10Cr4Pt/50A Cr/500A Co20Cr9Pt/c 35.3 C-2 3kA Cr/500A Co20Cr9Pt/50A Cr/500A Co10Cr4Pt/c 40.0 注：記録試験にはＭＩＧヘッドが使われた。 * Ｘは100オングストロームＣｒ境界分離層

【００３２】

【効果】まとめると、使用された全てのCo合金につい
て、各磁性層に異なった磁気特性を持たせることによっ
て多層ディスクのオーバーライト特性が改善された。本
発明の利点は以下の通りである： （１）他の点では同等の記録特性を持った従来の多層媒
体の性能に比較して、長手方向薄膜記録媒体のオーバー
ライト性能が改善される； （２）他の点では同等の記録特性を持った従来の単一層
媒体の性能に比較して、長手方向薄膜記録媒体のオーバ
ーライト性能が同等または改善される； （３）多層磁性層の磁気特性を変える技術は、柔軟であ
ろうと堅固であろうと、いかなるサブストレート材料
（ガラス、金属、ポリイミド、プラスチック、シリコ
ン、セラミック等）にも使うことができる； （４）この技術はスパッタリング、プレーティング、ま
たは真空蒸着で製造された媒体に容易に適用できる。

【００３３】本発明をその構造的、方法論的特徴につい
て幾分具体的な表現で説明してきた。しかしながら、こ
こで開示した手段は本発明の実施例に適合したものに過
ぎず、本発明は、ここに示し、説明した特徴だけに限定
されるものではない。従って本発明の技術的範囲は、実
施例に限定されず、特許請求の範囲に記載した構成のあ
らゆる具現化物及び均等物を含むものであると理解され
なければならない。

【００３４】以下に本発明の実施の態様の例を列挙す
る。

【００３５】［実施態様１］サブストレートと前記サブ
ストレート上に設けられた複数の磁性層を有する薄膜長
手方向磁気記録媒体において、特定のタイプの記録ヘッ
ドと共に使用した時に同等の単一層の媒体のオーバーラ
イト特性に比べて改善されたオーバーライト特性を有す
るように選択された異なった磁気特性を前記複数の磁性
層の各々が持つことを特徴とする磁気記録媒体。

【００３６】［実施態様２］前記複数の磁性層の厚さが
異なることを特徴とする実施態様１記載の磁気記録媒
体。

【００３７】［実施態様３］前記複数の磁性層の合金の
組成が異なることを特徴とする実施態様１記載の磁気記
録媒体。

【００３８】［実施態様４］前記複数の磁性層は異なっ
た製造パラメータを用いて製造されることを特徴とする
実施態様１記載の磁気記録媒体。

【００３９】［実施態様５］前記複数の磁性層のうちの
隣接するものを互いに直接的に、その間に境界分離層を
挟まずに配置することを特徴とする実施態様１記載の磁
気記録媒体。

【００４０】［実施態様６］前記複数鵜の磁性層のうち
の隣接するものが非磁性境界分離層によって分離されて
いることを特徴とする実施態様１記載の磁気記録媒体。

【００４１】［実施態様７］前記複数の磁性層のうちの
隣接するものが厚さ１００オングストロームより薄い連
続した非磁性境界分離層によって分離されており、前記
非磁性境界分離層の厚さは隣接する磁性層の互いの交換
結合を実質的に防ぐに充分であることを特徴とする実施
態様１記載の媒体。

【００４２】［実施態様８］媒体の厚さによって保磁力
と層の磁化−厚み積に勾配を付けることを特徴とする実
施態様１記載の磁気記録媒体。

【００４３】サブストレートを製造し前記サブストレー
トの上に複数の磁性層をデポジットするステップを有す
る薄膜長手方向磁気記録媒体製造方法において、当該磁
気記録媒体を特定のタイプの記録ヘッドと共に使用した
時に同等の単一層の媒体のオーバーライト特性に比べて
改善されたオーバーライト特性を与えるように、前記磁
性層の各々の磁気特性を個別に制御する工程を有するこ
とを特徴とする磁気記録媒体製造方法。

【００４４】［実施態様１０］隣接する前記蒸着磁性層
の間に非磁性境界分離層を配置する工程を含むことを特
徴とする実施態様９記載の磁気記録媒体製造方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の多層記録媒体の概念的な部
分断面図。

【符号の説明】

１０：サブストレート １１：下層 １２、１３、１４：磁性記録層 １５：非磁性境界分離層 １６：保護被覆 {PAGE|1}

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サブストレート（１０）と前記サブストレ
   ート上に設けられた複数の磁性層を有する薄膜長手方向
   磁気記録媒体において、 特定のタイプの記録ヘッドと共に使用した時に同等の単
   一層の媒体のオーバーライト特性に比べて改善されたオ
   ーバーライト特性を有するように選択された異なった磁
   気特性を前記複数の磁性層の各々が持つことを特徴とす
   る磁気記録媒体。