JPH0757233A

JPH0757233A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH0757233A
Application number: JP20492393A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suzuki; 博之鈴木; Fumio Nakano; 文雄中野; Naoki Kodama; 直樹兒玉; Takao Yonekawa; 隆生米川; Atsusuke Takagaki; 篤補高垣; Naoto Endo; 直人遠藤; Katsuo Abe; 勝男阿部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-08-19
Filing date: 1993-08-19
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】上部磁性層の結晶性、磁気特性を低下させるこ
と無く、高出力かつ低ノイズの磁気記録媒体を提供す
る。【構成】磁気的な相互作用を低減可能な中間層として主
として常磁性体のＣr濃度の高い領域14、14'を膜厚方向
に少なくとも一層形成し、媒体を構成する元素群Ｍの中
で、主として常磁性体である領域にのみ含有する合金成
分Ｔを少なくとも一つ含有していることを特徴とする。【効果】高記録密度の磁気記憶装置を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜磁気記録媒体、特
に低ノイズかつ高記録密度特性に優れた薄膜磁気記録媒
体に関し、磁気抵抗効果を用いた読み出し用磁気ヘッド
と書き込み用のインダクティブヘッドを組み合わせた磁
気記憶装置に用いて好適な磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】高密度な記録が可能な媒体の材料とし
て、純Ｃr膜上にＣo合金膜が形成されたものや、Ｃo-Ｎ
i-Ｐt系薄膜が提案されており、一部実用化されてい
る。Ｃo合金磁性膜としては、例えばアイトリプルイ−
・トランザクション・オン・マグネティックス(IEEE Tr
ans. Magn.)第23巻(1987年)122ペ−ジに記載されている
ようにＣo-Ｃr-Ｔa系薄膜が用いられている。

【０００３】また、磁性層が多層構造の薄膜媒体を用い
て再生出力を更に向上させ、高記録密度化を達成しよう
とする動きもある（例えば、特開平１−１７３３１３号
公報、特開平１−２１７７２３号公報参照）。磁性層と
非磁性層を積層することにより、Ｎiを含有したＣo基合
金、Ｃo-Ｐt合金等では出力向上が期待できる。

【０００４】しかしながら、特開平３−２８３０１６号
公報に記載のように、これらの媒体では、記録時の隣接
ビット間の遷移領域に由来すると考えられるノイズやビ
ットシフトが従来の塗布型媒体に比べ大きく、より一層
の高記録密度化を達成するためにはノイズ及びビットシ
フトを改善する必要がある。このような背景から、Ｃo-
Ｃr-Ｔa系磁性層とＣr系薄膜非磁性層を交互に繰り返し
てなる磁気記録媒体が提案されている。

【０００５】このほか、磁性層の材料としてＣo-Ｃr-Ｐ
t合金を用いた場合には、アイトリプルイ−・トランザ
クション・オン・マグネティックス(IEEE Trans. Mag
n.)第26巻(1990年)2706ペ−ジに記載のように、交互に
繰り返してなる磁性薄膜の厚さを一定にした場合には、
非磁性中間層の数を増加させることにより、ノイズが減
少することも明らかにされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来技術による媒体で
は、非磁性の金属中間層を形成する必要が生じるため
に、非磁性下地層と磁性層を形成後、さらに少なくとも
一層のＣr系薄膜非磁性中間層、磁性層を形成しなけれ
ばならない。従って、結晶構造の異なった非磁性中間層
の形成により上部磁性層の結晶性が低下し、磁気特性が
低下するという欠点がある。また、高記録密度における
媒体ノイズの低減に限界があり、磁気記憶装置の単位体
積あたりの大容量化に制約がある。さらに量産化するに
当たり、非磁性中間層の膜厚を制御することが、媒体ご
との電磁変換特性の変動を小さくするという観点から必
要になる。

【０００７】本発明は、上部磁性層の結晶性、磁気特性
を低下させること無く、高出力かつ低ノイズの磁気記録
媒体を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気記録媒体
は、基板上に非磁性下地層を形成後、例えば強磁性層と
して結晶構造が稠密六方構造をとるＣo-Ｃr-Ｔa合金膜
を形成し、その表面に結晶構造が同じく稠密六方構造を
とり、主として常磁性のＣo-Ｃr-Ｔa-Ｔ合金中間層を形
成後、更に強磁性のＣo-Ｃr-Ｔa磁性層を形成する。

【０００９】このように結晶構造が磁性層と同じで常磁
性の中間層を用い、従来の結晶構造の異なった非磁性金
属中間層プロセスを除くことに本発明の一つの特徴があ
る。

【００１０】非磁性下地層としては、Ｎi-Ｐ薄膜、Ｃ
r、あるいはＣrを主成分とする薄膜からなる下地層を用
いることが好ましい。

【００１１】主として常磁性のＣo-Ｃr-Ｔa-Ｔ合金中間
層に含有される元素Ｔのうち、少なくとも一元素は、媒
体を構成する元素群Ｍの中で、主として常磁性体である
領域にのみ含有する合金成分であることが望ましい。

【００１２】磁性層のＣo濃度の高い領域間にＣo濃度が
低くかつＣr濃度が高く主として常磁性体である領域を
膜厚方向に複数領域含むように積層を繰り返した媒体
と、該磁性層内でＣo濃度の高い領域間にＣo濃度が低く
かつＣr濃度が高く主として常磁性体である領域を膜厚
方向に一領域含むように積層した媒体を比べると、後者
の方が媒体ノイズをさらに低減できる。

【００１３】前記磁性層の残留磁化Ｂr[G]と膜厚ｔ[μ
m]の積の値が100G・μm以上400G・μm以下、より好ましく
は150G・μm以上280G・μm以下の値を有する媒体を、少な
くとも１枚以上用い、磁気抵抗効果を用いた読み出し用
磁気ヘッドと書き込み用インダクティブヘッドを組み合
わせることにより、磁気記憶装置を構成する。磁気抵抗
効果を用いた読み出し用磁気ヘッドと書き込み用のイン
ダクティブヘッドは同一素子上に形成されていることが
望ましい。

【００１４】また、本発明の磁気記録媒体の少なくとも
１枚以上を、インダクティブヘッドと組み合わせて磁気
記憶装置を構成することも可能である。

【００１５】

【作用】本発明者は、磁性層間にＣr濃度が高く主とし
て常磁性体である領域を少なくとも一領域含ませた磁気
記録媒体において記録再生時の媒体ノイズを減少できる
ことを見出した。これは、磁気的相互作用を低減できる
ためであると考えられる。したがって、基板上に、非磁
性下地層、Ｃoを主成分とする薄膜磁性層が順次形成さ
れ、該磁性層内のＣo濃度の高い領域間でＣo濃度が低く
かつＣr濃度が高く主として常磁性体である領域を膜厚
方向で一領域含ませる構造は、低ノイズ化に非常に有効
であると考えた。さらに磁性層のＣo濃度の高い領域間
にＣo濃度が低くかつＣr濃度が高く主として常磁性体で
ある領域を膜厚方向に複数領域含ませた構造において
も、膜厚方向に磁気的相互作用が低減され、記録再生時
の媒体ノイズは一層低減されることも見出した。この効
果も主として常磁性の層を形成することにより強磁性層
間の磁気的相互作用を低減できるためと考えられる。

【００１６】さらに、磁性層間にＣr濃度が高く主とし
て常磁性体である領域を少なくとも一領域含ませた磁気
記録媒体において、Ｃr濃度が高く主として常磁性体で
ある領域に含有される元素Ｔのうち、少なくとも一元素
は、媒体を構成する元素群Ｍの中で、主として常磁性体
である領域にのみ含有する合金成分Ｔを含ませることに
より、この領域の膜厚を量産時に容易に制御することが
可能となる。

【００１７】主として常磁性体である領域が膜厚方向に
複数設けられる場合には、その数以上の添加元素Ｔを各
領域で独立して混入させることにより、各Ｃr濃度が高
く主として常磁性体である各領域の量を評価することが
可能となる。

【００１８】主として常磁性体である領域を形成する際
に、Ｃo合金中のＣr組成を調整することにより、主とし
て２種類の中間層が形成可能である。例えばＣo-25at.
％Ｃr合金膜が常磁性体であるような薄膜形成条件(1)で
Ｃo-23at.％Ｃr合金膜を形成した場合、強磁性体と常磁
性体が混在した膜が形成可能である。薄膜形成条件(1)
に比べ、基板温度を上昇させたり、薄膜形成時の放電ガ
ス圧力を低下させたりすることにより、膜の平均組成に
比べＣr濃度の低い強磁性体の体積比はより高くなる傾
向があった。

【００１９】このような主として常磁性体からなる中間
層を介して、例えば常磁性体と強磁性体と共存させ、あ
るいはその割合を変化させることにより、上部磁性体と
下部磁性体の磁気的相互作用を低減することが可能にな
った。このような中間層形成条件によって強磁性体の存
在する割合が変化する傾向は、Ｃo-Ｃr二元系に限定さ
れたものではなく数原子％の第３元素を添加した場合に
も同様であった。格子の不整合を考慮し、下部磁性層の
平均した原子サイズに合わせた組成の中間層組成が選択
しうる。添加元素Ｔは、膜面単位面積当たり１０⁹個/ｃ
ｍ²以上含まれていれば、全反射型蛍光Ｘ線分析等によ
り定量評価できる。よって添加元素Ｔを含有した領域を
形成するために、Ｔは微量を添加するだけでよい。Ｔと
してＮb、Ｔi等が好ましいのは以下の理由による。他の
媒体を構成する元素を検出するために用いるこれらの特
性Ｘ線のエネルギ−値とＮb、Ｔiの特性Ｘ線のエネルギ
−値が重複せず、他の構成層形成時にＮb、Ｔiの混入の
恐れがないことによる。

【００２０】一方、Ｃo-25at.％Ｃrに比べＣr組成の高
いＣo-30at.％Ｃr合金膜を薄膜形成条件(1)で形成した
場合には、常磁性体と非磁性の非晶質膜が混在してい
た。薄膜形成条件(1)に比べ、基板温度を低下させた
り、薄膜形成時の放電ガス圧力を増加させたりすること
により、例えば「スパッタリング現象、東京大学出版
会、１９８４年、金原粲著、１８１頁」に記載のよ
うに「自己陰影効果」を生じ、常磁性体に比べ非晶質の
割合が多くなるものの、上部磁性層を形成する際に放電
ガス圧力を低下させることにより、上部磁性体と下部磁
性体の磁気的相互作用を低減できるようになった。

【００２１】前記非磁性下地層としてＣr系薄膜からな
る下地層を用いる理由は、この上に連続して形成する面
内磁化膜の磁化容易軸を面内方向に高配向させるためで
ある。

【００２２】磁気抵抗効果を用いた読み出し用磁気ヘッ
ドを用いて再生を行なう際に、本発明による媒体は、磁
性層の残留磁化Ｂr[G]と膜厚ｔ[μm]の積の値が100G・μ
m以上、400G・μm以下、より好ましくは150G・μm以上、2
80G・μm以下である必要がある。この理由は高いS/Nを得
るためである。残留磁化Ｂrと膜厚ｔの積の値が400G・μ
m以上とした場合には、Ｓ/Ｎが低下する。一方、膜厚ｔ
と残留磁化Ｂrの積の値が100G・μm以下の場合には、出
力が低下してしまう。

【００２３】インダクティブヘッドを用いて再生を行な
う際に、本発明による媒体は前記磁性層の残留磁化Ｂr
[G]と膜厚ｔ[μm]の積の値が100G・μm以上、400G・μm以
下、より好ましくは300G・μm以上、400G・μm以下である
必要がある記磁性層の残留磁化Ｂr[G]と膜厚ｔ[μm]の
積の値が100G・μm以上であるのは、膜厚ｔと残留磁化Ｂ
rの積の値が100G・μm以下の場合には出力が低下してし
まうことによる。

【００２４】

【実施例】本発明を以下の実施例により説明する。

【００２５】実施例１図１は、本実施例に置ける磁気記録媒体を示す断面図で
ある。図１において、11は強化ガラス、プラスチック、
Ｎi-ＰメッキしたＡｌ合金等の基板、12、12’はＮi-
Ｐ、Ｃr、Ｍo、Ｗ、Ｃr-Ｔi、Ｃr-Ｓi、Ｃr-Ｗなどの金
属下地層、13、13’はＣo-Ｎi-Ｃr、Ｃo-Ｃr-Ｔa、Ｃo-
Ｃr-Ｐt、Ｃo-Ｃr-Ｚr、Ｃo-Ｃr-Ｚr-Ｈf、Ｃo-Ｎi-Ｚ
r、Ｃo-Ｎi-Ｔa、Ｃo-Ｎi-Ｃr-Ｐt等の下部磁性層、1
4、14’は13、13’に比べ優位的にＣr濃度が高くＣo濃
度が低い領域、15、15’は13、13’と同様な上部磁性
層、16、16’はＣ、Ｂ、Ｂ₄Ｃ、Ｓi-Ｃ、Ｃo₃Ｏ₄、Ｓi
Ｏ₂、Ｓi₃Ｎ₄、Ｗ-Ｃ、Ｚr-Ｗ-Ｃ、Ｗ-Ｍo-Ｃ-Ｎi等か
らなる保護層であり、それぞれは以下に示す例のように
形成される。

【００２６】直径130mm、内径40mm、厚さ1.9mmのマグネ
シウムを４％含むアルミニウム合金ディスク基板11の両
面に厚さ20μmのＮi-12wt.%Ｐメッキを施した後、この
メッキ面にほぼ同心円状の微細な溝を形成する。中心線
平均面粗さは10nmであり、Ｎi-12wt.%Ｐメッキ膜厚を15
μmとなるように研磨した。この種の表面加工を一般に
テクスチャ−加工と称しているが、テクスチャ−の溝方
向は、円周方向だけではなく、偏心した加工であって
も、ヘッドの粘着を回避できる構造であれば、この基板
上に薄膜記録媒体を形成しても電磁変換特性上何ら問題
はない。

【００２７】これらの基板を洗浄乾燥後、ＤＣマグネト
ロンカソ−ド用いた枚葉式成膜装置を用いて、下地層1
2、12'となるＮi-Ｐを厚さ50nmスパッタし、さらに下部
磁性層13、13'となるＣo-15at.%Ｃr-8at.%Ｐt膜を厚さ1
2nm形成し、この磁性層表面にＣo-20at.％Ｃr-４at.％
Ｔa-0.2at.％Ｎb合金膜14、14’を厚さ0.5nm形成した。
この上に上部磁性層15、15’として13、13'と同一組成
のＣo-Ｃr-Ｐt膜を厚さ12nm形成し、保護層16、16’と
してＣ膜を形成した。このＣ保護膜上には、パ−フルオ
ロアルキルポリエ−テル等の潤滑剤を付着させた。

【００２８】比較例１磁性膜を単層で形成したＣ/(Ｃo-15at.%Ｃr-8at.%Ｐt)/
Ｃr媒体を形成し、磁気抵抗効果を利用したヘッドによ
り電磁変換特性を評価した。その結果、比較例１で形成
した媒体の孤立波再生出力の大きさは、実施例１で形成
した孤立波再生出力の大きさと同等であった。一方、比
較例１で形成した媒体において同じ記録密度で信号を記
録した場合、ディスクノイズは、実施例１で形成したデ
ィスクノイズに比べ２２％大きかった。

【００２９】実施例２直径130mm、内径40mm、厚さ1.27mmのマグネシウムを４
％含むアルミニウム合金ディスク基板11の両面に厚さ20
μmのＮi-12wt.%Ｐメッキを施した後、実施例１と同様
なテクスチャ−加工を施した。

【００３０】この基板を洗浄乾燥後、枚葉式成膜装置で
下地層12、12'としてＣrを厚さ50nmで形成し、さらに下
部磁性層13、13'としてＣo-10at.%Ｃr-4at.%Ｔa膜を13n
m形成し、この磁性層表面にＣo-21at.%Ｃr-4at.%Ｔa-0.
4at.％Ｔi膜14、14’を４nm形成した。この後、さらに
上部磁性層15、15’として13、13'と同一組成のＣo-10a
t.%Ｃr-4at.%Ｔa膜を13nm形成し、保護層16、16’とし
てＣ膜を形成した。Ｃ保護層の膜厚は25nmとした。この
Ｃ保護膜上にフェニキシアミン等の潤滑剤を付着させ
た。

【００３１】比較例２直径130mm、内径40mm、厚さ1.27mmのマグネシウムを４
％含むアルミニウム合金ディスク基板11の両面に厚さ20
μmのＮi-12wt.％Ｐメッキを施した後、実施例１と同様
なテクスチャ−加工を施した。

【００３２】この基板を洗浄乾燥後、枚葉式成膜装置で
下地層12、12'としてＣrを厚さ50nmで形成し、さらに下
部磁性層13、13'としてＣo-10at.%Ｃr-4at.％Ｔa膜を13
nm形成後、表面を酸化させること無くただちに非磁性Ｃ
r中間層を厚みで４nm形成した。さらに連続して上部磁
性層15、15’として13、13'と同一組成のＣo-10at.％Ｃ
r-４at.％Ｔa膜を13nm形成し、保護層16、16’としてＣ
膜を形成した。Ｃ保護層の膜厚は実施例２と同様に25nm
とした。このＣ保護膜上にフェニキシアミン等の潤滑剤
を付着させた。これらの積層膜について、振動式磁力計
により測定した保磁力の値は、実施例２に記載した積層
膜で1430 Oeであったのに対し、非磁性Ｃr中間層を設け
た場合には1160 Oeまで減少していた。

【００３３】実施例３直径3.5インチで厚みが0.8mmのガラス円板11上に実施例
１と同様にして(Ｃr-Ｔi)合金下地層12、12'を形成し
た。磁性層13、13’を20nm形成する際にＣo-15.4at.％
Ｃr-８at.％Ｐt合金を、中間層14、14'を4nm形成する際
にＣo-23at.％Ｃr-４at.％Ｔa-0.3at.％Ｎb合金を、磁
性層15、15’を20nm形成する際にＣo-12at.％Ｃr-４at.
％Ｔa合金を用いた他は、実施例１と同様にして磁気記
録媒体を形成した。

【００３４】比較例３実施例３に記載の磁性層として13、13’を形成後、Ｃo-
25at.％Ｃr-４at.％Ｔa-0.3at.％Ｎb合金中間層のかわ
りに非磁性Ｃr中間層14、14'を4nm設け、その後磁性層1
5、15’を形成した。この他は、実施例３と同様にして
磁気記録媒体を形成した。これらの円板から８mm角の試
料を切り出し、Ｘ線ディフラクトメ−タでθ-２θ走査
を行ない、結晶性を評価した。その結果、実施例３で作
製した試料ではｈｃｐ構造をとるＣo合金磁性層の１１
０回折積分強度が比較例３で作製した試料に比べ1.8倍
以上大きく、強磁性体と同じ結晶構造をとる中間層を用
いることにより上部磁性層の結晶性も改善できることが
明らかになった。

【００３５】実施例４図２に示すように、インラインスパッタ装置を用いて、
グラッシ−カ−ボン基板11上にＤＣマグネトロンスパッ
タ法で、厚さ50nmのＣr下地膜12、12'、下部磁性膜13、
13'として厚さ９nmのＣo-12at.％Ｃr-２at.％Ｔa膜を連
続して形成後、中間層14、14'として厚さ0.5nmのＣo-23
at.％Ｃr-２at.％Ｔa-0.1at.％Ｆe-0.5at.％Ｎb膜を形
成する。さらに下部磁性層13、13'と同じ厚さの磁性層2
5、25'としてＣo-12at.％Ｃr-２at.％Ｔa膜、中間層2
4、24'として厚さ0.5nmのＣo-23at.％Ｃr-２at.％Ｔa-
0.1at.％Ｆe-0.5at.％Ｔi膜を形成後、さらに下部磁性
層13、13'と同じ厚さの上部磁性層15、15'としてＣo-12
at.％Ｃr-２at.％Ｔa膜、保護膜16、16'としてＣ膜を形
成した。

【００３６】実施例５実施例１に記載の媒体に用いた磁性層の膜厚と残留磁化
の積の値が360G・μｍの値をとるように媒体の膜厚を変
更した他は、実施例１と同様にしてインダクティブヘッ
ドを用いて電磁変換特性を評価した。その結果、磁性層
を単層膜として形成した場合に比べ、本実施例に記載の
媒体は孤立波再生出力は変化しないが、同じ記録密度で
信号を記録した場合、ディスクノイズは約20％低減し
た。この媒体を少なくとも１枚以上、磁気抵抗効果を用
いた読み出し用磁気ヘッドと書き込み用インダクティブ
ヘッドを同一素子上で組み合わせることにより、70kFCI
以上の高密度磁気記録が実現できた。

【００３７】

【発明の効果】静磁気特性、結晶性を低下させることな
く高記録密度におけるディスクノイズを低減可能とす
る。また、本発明の磁気記録媒体を用いて、S/Nが良好
な大容量磁気記憶装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例の磁気記録媒体の断面
図

【図２】図２は本発明の一実施例の磁気記録媒体の断面
図

【符号の説明】

11 基板 12、12' 金属下地層 13、13' 下部磁性層 14、14' 13、13’に比べ優位的にＣr濃度が高い中間層 15、15' 上部磁性層 16、16' 保護層 24、24' 13、13’に比べ優位的にＣr濃度が高い中間層 25、25' 磁性層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者米川隆生神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者高垣篤補神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者遠藤直人神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者阿部勝男神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、非磁性下地層、Ｃoを主成分と
する薄膜合金磁性層が順次形成され、該磁性層内でＣo
濃度の高い領域間にＣo濃度が低くかつＣr濃度が高く主
として常磁性体である領域を膜厚方向に一領域含んでお
り、媒体を構成する元素群Ｍの中で、主として常磁性体
である領域にのみ含有する合金成分Ｔを少なくとも一つ
含有していることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】基板上に、非磁性下地層、Ｃoを主成分と
する薄膜合金磁性層が順次形成され、該磁性層内でＣo
濃度の高い領域間にＣo濃度が低くかつＣr濃度が高く主
として常磁性体である領域を膜厚方向に複数領域含んで
おり、媒体を構成する元素群Ｍの中で、主として常磁性
体である領域にのみ含有する合金成分Ｔを少なくとも一
つ含有していることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】前記の主として常磁性体にのみ含有する合
金成分ＴがＮb、Ｔiからなる元素群から少なくとも一元
素選ばれていることを特徴とする請求項１ないし２に記
載の磁気記録媒体。
【請求項４】前記の非磁性下地層がＣrあるいはＣrを主
成分とする薄膜からなることを特徴とする請求項１ない
し３に記載の磁気記録媒体。
【請求項５】前記磁性層の残留磁化Ｂrと膜厚ｔの積の
値が100G・μm以上400G・μm以下であることを特徴とする
請求項１乃至４に記載の磁気記録媒体。
【請求項６】前記磁性層の残留磁化Ｂrと膜厚ｔの積の
値が150G・μm以上280G・μm以下であることを特徴とする
請求項１乃至４に記載の磁気記録媒体。