JPH0916934A

JPH0916934A - 磁気記録装置、磁気記録媒体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0916934A
Application number: JP16043795A
Authority: JP
Inventors: Isatake Kaizu; 功剛貝津; Masaki Shinohara; 正喜篠原; Iwao Okamoto; 巌岡本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】情報処理装置の外部記憶装置などに使用される
磁気記録媒体の製造方法に関し、ノイズを低減し、高い
保磁力を得るとともに、磁気抵抗効果ヘッドに適用する
こと。【構成】強磁性材２２と非磁性材２３からなる磁気記録
層２５を４００℃以上の耐熱性の非磁性基板２１上に５
０nm以下の厚さに形成する工程と、前記非磁性基板２１
及び前記磁気記録層２５を４００℃以上に加熱すること
により、前記強磁性材２２からなる平均粒径５０nm以下
の孤立した複数の粒子を形成する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録媒体及びその
製造方法に関し、より詳しくは、情報処理装置の外部記
憶装置などに使用される磁気記録媒体及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録装置では、情報量の増加に伴っ
てますます記録密度の向上が要求されている。従来より
用いられている磁気記録媒体の記録密度を高くすると、
Ｓ／Ｎ比が低下し、再生出力の低下とノイズの増加を招
いてしまう。そのため、高再生出力でテイノイズの磁気
記録媒体が要求されている。

【０００３】とくに、磁気抵抗効果型ヘッドの実用化に
より読み出し感度が飛躍的に向上したために、磁気記録
媒体のノイズの低減が課題となっている。磁気記録媒体
のノイズの発生原因のうち主なものは、磁化遷移領域の
磁化のバラツキに起因する磁化遷移領域の境界の不明確
さにある。磁化のバラツキは、強磁性層を構成する強磁
性体の結晶粒間の磁気的な相互作用によって生じる。

【０００４】磁気記録媒体のノイズを低減するために
は、強磁性体の結晶粒同士の磁気的な相互作用を弱くす
ることが必要である。従来の磁気記録媒体の記録層とし
ては、コバルト（Co）を基調とした３元或いは４元の合
金をスパッタリングにより作製した薄膜を用いるのが一
般的である。そして、その薄膜の組成や作成条件を調整
することによって強磁性部分と非磁性部分の偏析を促し
てノイズの低減を図っていた。

【０００５】従来の磁気記録媒体は、例えば図８に示す
ように、NiP 膜を被覆したAl基板からなる非磁性基板１
上に、クロム層２と、CoCr₁₂Ta₂からなる記録層３と、
炭素膜からなる保護層４とが順に形成されている。しか
し、その記録層３を構成するコバルト系合金は基本的に
固溶体なので、組成や作成条件を調整して偏析を促進さ
せても、強磁性体の結晶粒を完全に孤立化させることは
難しい。

【０００６】そこで、磁性体の結晶粒を孤立化させる方
法として、銀や銅等の非磁性材とこの非磁性体に固溶し
難い強磁性材との２元又は３元の合金層をスパッタリン
グにより一度に作成するとともに、その合金層を加熱し
てする方法が特開昭５９−４２６４２号公報及び特開昭
５９−２２０９０７号公報に記載されている。これらの
公報に記載された磁気記録膜の製造方法では、高い保磁
力を得るために強磁性層を４００℃以下の温度で加熱し
ている。その磁気記録膜を担持する基板としてガラスや
高分子フィルムを使用しているので、加熱温度を４００
℃以下にするのが好ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した２つの公報で
は膜厚が１３０〜１５０nm、ｔＢｒ値が２０００Gauss
μｍ以上の磁気記録膜を形成するための製造方法が記載
されている。ｔＢｒ値は磁気記録媒体（磁気記録膜）の
残留磁化Ｂｒと膜厚ｔの積である。しかし、磁気抵抗効
果型ヘッド用の磁気記録媒体では、磁気記録層の厚さを
３０nm以下にしてｔＢｒ値を１５０Gauss μｍ以下にす
ることが要求される。このような磁気記録層を製造する
場合に、上記公知例に記載された技術をそのまま適用す
ることはできない。これは次のような理由による。

【０００８】磁気抵抗効果型ヘッド用の磁気記録媒体の
記録密度と実効出力の関係の関係は図９のようになるこ
とが知られている。図９において、記録密度が１０、２
０kFRPI 程度と小さい場合にはｔＢｒ値を大きくすれば
実効出力が大きくなる。しかし、記録密度が５０、１０
０kFRPI と大きい場合には、ｔＢｒ値を大きくするほど
実効出力が小さくなる。

【０００９】このため、記録密度を５０、１００kFRPI
と大きくしようとする場合には、磁気記録層のｔＢｒ値
を１５０Gauss μｍ以下にする必要がある。しかし、上
記した公報に記載された条件で磁化記録層を３０nm以下
の厚さに形成して１５０Gauss μｍ以下のｔＢｒ値を得
ようとしても、その条件では磁性記録層内の粒子が小さ
くて部分的に連続しているためにノイズを低減したり保
磁力を大きくすることはできない。

【００１０】次に、CoCr₁₂Ta₂からなる磁気記録媒層を
薄くすることを考える。例えば、図８に示すように、Al
とNiＰの２層構造からなる非磁性基板１上にクロム層２
２を１００nm、磁気記録層３を２０nmの厚さに順に成膜
し、さらにカーボン製の保護層４を２０nmの厚さに形成
する。そのｔＢｒ値は約１００Gauss μｍとなる。そし
て、磁気抵抗効果型再生ヘッドを使用してその磁気記録
層の記録信号周波数とノイズパワーの関係を調べると、
図３の破線に示すようになり、記録信号周波数が高くな
るにつれてノイズパワーが単調に増加することがわかっ
た。したがって、薄く形成されたCoCr₁₂Ta₂は、高記録
信号周波数用の磁気記録層には適さないことがわかる。

【００１１】図９の試験の際には、磁気ヘッドと磁気記
録媒体の相対速度を１０ｍ／ｓとし、記録信号周波数を
２０ＭＨｚ、記録密度を約１００kFRPI としてた。本発
明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、
ノイズを低減し、高い保磁力を得るとともに、磁気抵抗
効果ヘッドに適した磁気記録媒体の製造方法を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１、
２に例示するように、強磁性材２２と非磁性材２３から
なる磁気記録層２５を４００℃以上の耐熱性の非磁性基
板２１上に５０nm以下の厚さに形成する工程と、前記非
磁性基板２１及び前記磁気記録層２５を４００℃以上に
加熱することにより、前記強磁性材２２からなる平均粒
径５０nm以下の孤立した複数の粒子を形成する工程とを
有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法によっ
て解決する。

【００１３】前記磁気記録層２５は、３０nm以下の膜厚
に形成されることを特徴とする。前記磁気記録層２５
は、非磁性材の領域３４ａと強磁性材の領域３４ｂを有
するターゲット３４を使用するスパッタリングによって
形成されることを特徴とする。前記非磁性材２３は、前
記強磁性材２２中への固溶限界が室温で５％以下の性質
を有していることを特徴とする。

【００１４】前記磁気記録層２５は、堆積されている最
中に４００℃以上の温度に加熱されることを特徴とす
る。前記磁気記録層２５は、図７に例示するように、元
素熱拡散防止用のバリア層２９を介して前記非磁性基板
２１の上に形成されることを特徴とする。前記非磁性基
板２１は、シリコン基板又は炭素基板であることを特徴
とする。

【００１５】また、上記した課題は、図１(c) に例示す
るように、強磁性粒子２２と非磁性材２３を含む磁気記
録層２５を有する磁気記録媒体において、前記強磁性粒
子２２は、平均粒径が５０nm以下であって膜厚方向に重
ならず且つ面方向に孤立して複数個分布し、さらに、前
記磁気記録層２５の残留磁化と膜厚の積が１５０Gauss
μｍ以下であることを特徴とする磁気記録媒体によって
解決する。

【００１６】前記強磁性粒子の主成分は、Fe、Co、Co_x
Cr_100-x（ｘは９０以上）、Co_yPt _100-y（ｙは７０以
上又は４０〜５０）、Co_ASm_100-A（Ａは７７．３又は
８０以上）のいずれかを主成分としていることを特徴と
する。前記非磁性材料は、Ag、Cuのいずれかを主成分と
していることを特徴とする。前記した磁気記録媒体と、
磁気抵抗効果形再生ヘッドとを有することを特徴とする
磁気記録装置によって解決する。

【００１７】

【作用】本発明によれば、強磁性材と非磁性材の合金
からなる磁気記録層を耐熱性の非磁性基板の上に３０nm
以下の厚さに形成するとともに、磁気記録層の形成の最
中か後に磁気記録層を４００℃以上の温度で加熱し、こ
れにより強磁性材からなる平均粒径５０nm以下の孤立し
た複数の粒子を形成している。

【００１８】このように形成された磁気記録層におい
て、強磁性材よりなる粒子が大きくて孤立化して磁化遷
移部分の磁化のバラツキが少なくなるので、従来装置に
比べて、記録再生の際のノイズが小さくなり、しかも、
ノイズパワーの記録信号周波数依存性が殆どなくなっ
た。また、膜厚３０nm以下の磁気記録層を形成する場合
に、加熱温度を４００℃以上、より好ましくは４００〜
５５０℃に設定すると、磁気記録層の保磁力が大きくな
り、４００℃以下の温度では保磁力が大きくならないこ
とが実験的に確認された。

【００１９】従って、高い信号品質（高Ｓ／Ｎ）、高記
録密度の磁気記録層が得られる。また、その磁気記録層
のｔＢｒ値を１５０Gauss μｍ以下にすると、磁気抵抗
効果型ヘッドに最適なものとなる。

【００２０】

【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。（第１実施例）図１(a) は、本発明の第１実施例に係る
磁気記録媒体の制作工程を示す断面図である。図２は強
磁性材料と非磁性材料を堆積するスパッタリング装置の
概要構成図である。

【００２１】磁気記録媒体を作製するために、まず、図
２に示すようなスパッタリング装置のチャンバ３１内の
ウェハ支持台３２上に直径２．５インチの耐熱性の非磁
性基板２１を取り付ける。耐熱性の非磁性基板２１とし
て例えば４００℃以上の熱に耐えうるシリコン基板、炭
素基板がある。また、ターゲット支持台３３上に図２
(b) に示すようなターゲット３４を取り付ける。このタ
ーゲット３４は、非磁性盤３４ａの上に扇形の磁性板３
４ｂを間隔をおいて複数枚配置したもので、枠体３５に
よってターゲット支持台３３に固定される。この実施例
では、非磁性盤３４ａとして銀（Ag）盤、磁性板３４ｂ
としてコバルト（Co）板を用いる。

【００２２】この状態で、チャンバ３１内のガスを排気
口３６から排気するとともにガス導入口３７からアルゴ
ンガスを導入し、その内部の圧力を５mTorr に保持す
る。そして、基板温度を２０℃、スパッタ用電源３８と
して高周波電力電源を使用し、0.２kWの高周波電力をタ
ーゲット支持台３３とウェハ支持台３２の間に印加す
る。

【００２３】このようなスパッタ条件によって、図１
(a) に示すように、強磁性材２２と非磁性材２３の合金
よりなる磁気記録層２５を耐熱性非磁性基板２１上に１
０nmの厚さに形成する。上記したターゲット３４を使用
すると磁気記録層２５内の強磁性材２２の面内分布は均
一になる。磁気記録層２５における強磁性材２２の含有
率は、ターゲット３４の磁性板３４ｂの枚数を変えるこ
とによって調整する。

【００２４】強磁性材２２としてCo、非磁性材２３とし
てAgを使用すると、Coの結晶粒は数nm或いはそれ以下と
小さく、結晶粒が膜厚方向に複数個存在し、しかも結晶
粒同士が繋がっている部分がある。これにより磁気記録
層２５は、保磁力が小さく、しかも磁化遷移部分の磁化
のバラツキが大きくなることは避けられない。そこで、
磁気記録層２５を形成された非磁性基板２１を加熱炉
（不図示）に入れて５００℃の温度で１０分間加熱した
ところ、図１(b) に示すように、磁気記録層２５内のAg
とCoは分離析出した。Coの結晶粒は完全に孤立し、上か
ら見て５０nm以下の直径となり、また、膜厚方向にCoの
結晶粒が１個だけ存在する大きさになり、これを磁気記
録層２５として使用する。この結果、Coの結晶粒は大き
くなり、しかも粒同士は繋がらず存在し、Coの結晶粒は
Agにより覆われることがわかった。これはAgとCoが非固
溶関係にあるからである。

【００２５】このような磁気記録層２４によれば、高い
保磁力が得られ、磁化遷移部分の磁化のバラツキが小さ
く、磁気記録情報を読み出す際のノイズパワーが低下す
ることが確認された。なお、膜厚１０nmの磁気記録層２
５のｔＢｒ値は約１００Gauss μｍとなり、磁気抵抗効
果型ヘッドの使用により高記録密度、高出力が可能にな
る。

【００２６】このような磁気記録層２５を形成した後
に、図１(c) に示すように、磁気記録層２５の上に炭素
よりなる保護膜２６をスパッタリングにより１０nmの厚
さに形成する。スパッタ条件は、ターゲットとして炭素
盤を使用し、アルゴンガス雰囲気の圧力を１０mTorr 、
基板温度を２０℃、スパッタの電源３８として１kWの直
流電力をターゲット支持台３３とウェハ支持台３２の間
に印加する。

【００２７】以上のような磁気記録層２５を有する磁気
記録媒体からの記録情報を読み出す際のノイズパワーと
記録信号周波数の関係を調べたところ、図３の実線のよ
うになった。ノイズバワーは記録信号周波数の大きさに
依存せずほとんど一定で、開く１３ＭＨｚ以上では図８
に示す従来の磁気記録媒体に比べて小さくなった。な
お、ノイズパワーの測定は、磁気抵抗効果型ヘッドを使
用し、このヘッドと磁気記録媒体の相対速度（周速）を
１０m/s とした。なお、記録信号周波数が２０ＭＨｚの
ときの記録密度は１００kFRPI である。（第２実施例）第１実施例では、磁気記録層２５を耐熱
性の非磁性基板２１上に形成した後に５００℃に加熱し
ている。この加熱は、磁気記録層２５の堆積過程におい
て同時に加えられてもよく、この方法によっても第１実
施例と同じ効果が得られる。

【００２８】そこで、磁気記録層２５の形成過程の加熱
の相違による媒体保磁力の変化を調べたところ図４に示
すような結果が得られた。図４によれば、基板温度を上
げてゆくと、４００℃から急激に保磁力が増加して５０
０℃で最大となり、さらに温度を上げると保磁力が次第
に小さくなることがわかった。これにより、４００℃〜
５５０℃の温度で高い保磁力、低い媒体ノイズが得られ
る。

【００２９】また、加熱温度を４００℃とした場合の磁
気記録層２７の断面図は図５のようになり、強磁性材２
２は孤立粒子となりその大きさは第１実施例と同じよう
になった。なお、図４の結果を得るための磁気記録層２
７の形成条件は、基板温度以外は第１実施例と同じとし
た。また、保護膜２６の成長に際して基板を加熱しない
以外は第１実施例と同じ条件とした。（第３実施例）第１及び第２実施例では、磁気記録層２
５，２７に含まれる強磁性材としてCoを使用したが、
鉄、コバルト・クロム合金などを使用してもよい。非磁
性材として、Agの他にそのような強磁性材と固溶しない
銅（Cu）を使用してもよい。

【００３０】表１に示す強磁性材と非磁性材の組み合わ
せの混合層を５００℃で加熱して磁気記録層を形成し、
それぞれのノイズパワーを調べたところ、従来の磁気記
録媒体のノイズパワーよりも小さいことがわかった。な
お、表１の各ノイズパワーは従来の磁気記録媒体のノイ
ズパワーを１とした場合の比較値である。従来の磁気記
録媒体は、図８に示すように基板上に膜厚２０nmのCoCr
₁₂Ta₂を形成したものを使用した。

【００３１】なお、ノイズパワー測定時の記録信号周波
数を２０ＭＨｚとした。表１によれば、互いに固溶しな
い非磁性材と強磁性材からなる磁気記録層を形成した後
に５００℃で加熱すると、磁気記録層のノイズパワーが
低減することが確認された。なお、加熱温度を４００℃
以上にしてもほぼ同じ結果が得られた。

【００３２】

【表１】

【００３３】ところで、非磁性材としてAg、強磁性材と
してCo₉₀Cr₁₀を使用し、これらを４００℃以上の温度で
耐熱性非磁性基板の上に形成すると、Coだけの磁気記録
層を形成する場合に比べて強磁性材はｈｃｐ構造（hexa
gonal closest packede structure)を採り易く、高い保
持力が得やすくなる。このことは、Fe、Co_xCr
_100-x（ｘは９０以上）、Co_yPt_100-y（ｙは７０以上
又は４０〜５０）、Co_ASm_100- _A（Ａは７７．３又は８
０以上）を強磁性材として用いる場合でも同じ効果が得
られる。

【００３４】また、非磁性材としてAg、強磁性材として
Feを使用して第１実施例に示した条件により磁気記録層
を形成し、この磁気記録層の膜厚と磁気記録層の保磁力
の関係を調べたところ図６に示すような結果が得られ
た。これにより、磁気記録層の膜厚が５０nm〜１０nm
（５００Å〜１００Å）の範囲で保磁力が大きくなるこ
とがわかった。この関係は、表１に示した全ての強磁性
材と非磁性材の組み合わせについても得られる。（第４実施例）ところで、上記した実施例に示した耐熱
性の非磁性基板２１としてシリコン基板を用いると、そ
のシリコンが磁気記録層２５の強磁性材２２内に拡散し
たり、或いは強磁性材２２がシリコン基板中に拡散しや
すく、これらにより磁気特性が劣化するおそれがある。

【００３５】このため、図７に示すように、磁気記録層
２５とシリコン製の非磁性木灰２１の間にバリア層２９
を介在させてシリコンや強磁性材の拡散を防止する方が
好ましい。バリア層２９としては、シリコン基板の表面
を酸化して形成したSiO₂膜を使用し、その膜厚を例えば
３００nm程度とする。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、強磁
性材と非磁性材の合金からなる磁気記録層を耐熱性の非
磁性基板の上に３０nm以下の厚さに形成するとともに、
磁気記録層の形成の最中か後に磁気記録層を４００℃以
上の温度で加熱し、これにより強磁性材からなる平均粒
径５０nm以下の孤立した複数の粒子を形成したので、強
磁性材の粒子が大きくて磁化遷移部分の磁化のバラツキ
が少なくなり、従来装置に比べて、記録再生の際のノイ
ズを小さくでき、しかも、ノイズパワーの記録信号周波
数依存性を低下することができる。

【００３７】また、加熱温度を４００℃以上、より好ま
しくは４００〜５５０℃に設定することによって磁気記
録層の保磁力を大きくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a) 〜図１(c) は、本発明の第１実施例の
磁気記録媒体の製造工程を示す断面図である。

【図２】図２(a) は、磁気記録層を形成するためのスパ
ッタ装置の概要構成図、図２(b) は、スッパッタリング
に使用するターゲットを示す平面図である。

【図３】図３は、本発明の第１実施例の磁気記録媒体と
従来の磁気記録媒体のそれぞれの記録信号周波数とノイ
ズパワーの関係を示す図である。

【図４】図４は、本発明の第２実施例の磁気記録層を形
成する際の基板温度と保磁力の関係を示す図である。

【図５】図５は、本発明の第２実施例の磁気記録媒体を
示す断面図である。

【図６】図６は、本発明の第３実施例の磁気記録層の膜
厚と保磁力の関係を示す図である。

【図７】図７は、本発明の第４実施例の磁気記録媒体を
示す断面図である。

【図８】従来の磁気記録媒体を示す断面図である。

【図９】磁気記録媒体の一般的な記録密度と実効出力の
関係を示す図である。

【符号の説明】

２１非磁性基板２２強磁性材２３非磁性材２５、２７磁気記録層２６保護膜３０バリア層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強磁性材と非磁性材からなる磁気記録層を
４００℃以上の耐熱性の非磁性基板上に形成する工程
と、前記非磁性基板及び前記磁気記録層を４００℃以上に加
熱することにより、前記強磁性材からなる平均粒径５０
nm以下の孤立した複数の粒子を形成する工程とを有する
ことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２】前記磁気記録層は３０nm以下の膜厚に形成
されることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体の
製造方法。
【請求項３】前記磁気記録層は、非磁性材の領域と強磁
性材の領域を有するターゲットを使用するスパッタリン
グによって形成されることを特徴とする請求項１記載の
磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４】前記非磁性材は、前記強磁性材中への固溶
限界が室温で５％以下の性質を有していることを特徴と
する請求項１記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項５】前記磁気記録層は、堆積されている最中に
４００℃以上の温度に加熱されることを特徴とする請求
項１記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項６】前記磁気記録層は、元素熱拡散防止用のバ
リア層を介して前記非磁性基板の上に形成されることを
特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項７】前記非磁性基板は、シリコン基板又は炭素
基板であることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒
体の製造方法。
【請求項８】強磁性粒子と非磁性材を含む磁気記録層を
有する磁気記録媒体において、前記強磁性粒子は、平均粒径が５０nm以下であって膜厚
方向に重ならず且つ面方向に孤立して複数個分布し、前記磁気記録層の残留磁化と膜厚の積が１５０Gauss μ
ｍ以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項９】前記強磁性粒子の主成分はFe、Co、Co_xCr
_100-x（ｘは９０以上）、Co_yPt_100-y（ｙは７０以上
又は４０〜５０）、Co_ASm_100-A（Ａは７７．３又は８
０以上）のいずれかを主成分としていることを特徴とす
る請求項８記載の磁気記録媒体。
【請求項１０】前記非磁性材料は、Ag、Cuのいずれかを
主成分としていることを特徴とする請求項８記載の磁気
記録媒体。
【請求項１１】請求項８、９又は１０に記載の磁気記録
媒体と、磁気抵抗効果形再生ヘッドとを有することを特徴とする
磁気記録装置。