JPH0916935A - 磁気記憶装置および磁気記録媒体 - Google Patents

磁気記憶装置および磁気記録媒体

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JPH0916935A
JPH0916935A JP7160521A JP16052195A JPH0916935A JP H0916935 A JPH0916935 A JP H0916935A JP 7160521 A JP7160521 A JP 7160521A JP 16052195 A JP16052195 A JP 16052195A JP H0916935 A JPH0916935 A JP H0916935A
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万壽和 五十嵐
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正昭 二本
Yuzuru Hosoe
譲 細江
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一郎 玉井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 1平方インチ当たり1ギガビット以上の高記
録密度の記録再生が可能で信頼性の高い磁気記憶装置お
よび磁気記録媒体を提供する。 【構成】 磁気記録媒体の磁性層を、酸化物および窒化
物からなる群から選ばれた少なくとも1種の非磁性化合
物およびCoとPtを主成分とする磁性材料の混合物で
構成し、且つ、当該磁性層中のCoに対するPtのモル
比を0.6以上,1.2以下とする。また、磁気抵抗効
果型の再生用の磁気ヘッドを採用する。 【効果】 高いS/Nと低いビットエラーレートが得ら
れ、1平方インチ当たり1ギガビットの高記録密度で1
5万時間以上の平均故障間隔を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータの補助記
憶装置等に用いる磁気記憶装置およびこれに用いる磁気
記録媒体に関し、さらに詳しくは、1平方インチ当たり
1ギガビット以上の高記録密度を有する磁気記憶装置お
よびこの高記録密度を実現するのに好適な磁気記録媒体
に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平5−73880号公報には、Co
CrPt磁性層に酸化シリコン,酸化ジルコニウム,酸
化タンタル,窒化シリコン,窒化ボロン,窒化チタン,
窒化アルミニウムを添加した磁気記録媒体が開示されて
いる。また、特開平5−197944号公報には、Co
NiPtMO磁性層またはCoCrPtMO磁性層(M
は、Si,B,Zr,Al,Y,P,Ti,Sn,In
から選ばれた少なくとも一つの元素)を用いた磁気記録
媒体が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の磁気記録媒
体では、磁気記録媒体の磁性層中に酸化物や窒化物を添
加することで、保磁力を高くし、媒体ノイズを小さくし
ている。しかし、本発明の発明者らの検討結果では、上
記従来の磁気記録媒体を用いても、150kFCI(F
lux Changes per Inch)以上の高い線記録密度領域に
おける媒体ノイズの低減は不十分であり、1平方インチ
当たり1ギガビット以上の高記録密度を実現することが
困難な問題点がある。そこで、本発明の目的は、上記従
来技術の問題点を解決し、1平方インチ当たり1ギガビ
ット以上の高記録密度を可能とした磁気記憶装置および
この高記録密度を実現するのに好適な磁気記録媒体を提
供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】第1の観点では、本発明
は、基板上に直接もしくは下地層を介して磁性層が形成
された磁気記録媒体と、その磁気記録媒体に対する記録
と再生を行う磁気ヘッドとを具備する磁気記憶装置にお
いて、前記磁気記録媒体の磁性層が酸化物および窒化物
からなる群から選ばれた少なくとも1種の非磁性化合物
およびCoとPtを主成分とする磁性材料の混合物で構
成され且つ当該磁性層中のCoに対するPtのモル比が
0.6以上,1.2以下であり、さらに、前記磁気ヘッ
ドが磁気抵抗効果型の再生用の磁気ヘッドを含むことを
特徴とする磁気記憶装置を提供する。
【0005】第2の観点では、本発明は、上記構成の磁
気記憶装置において、前記磁気抵抗効果型の再生用の磁
気ヘッドが2枚のシールド層とそれらの間に形成された
磁気抵抗センサとを有し、前記2枚のシールド層の間隔
が0.35μm以下であることを特徴とする磁気記憶装
置を提供する。
【0006】第3の観点では、本発明は、上記構成の磁
気記憶装置において、記録時における磁気記録媒体に対
する磁気ヘッドの相対的な走行方向に磁界を印加して測
定した残留磁束密度Brと当該磁気記録媒体の磁性層の
厚さtの積Br×tが、10ガウス・ミクロン以上,1
00ガウス・ミクロン以下であることを特徴とする磁気
記憶装置を提供する。
【0007】第4の観点では、本発明は、上記構成の磁
気記憶装置において、記録時における磁気記録媒体に対
する磁気ヘッドの相対的な走行方向に磁界を印加して測
定した磁気記録媒体の保磁力が、2.4kOe以上であ
ることを特徴とする磁気記憶装置を提供する。
【0008】第5の観点では、本発明は、上記構成の磁
気記憶装置において、前記磁気抵抗効果型の再生用の磁
気ヘッドが、互いの磁化方向が外部磁界によって相対的
に変化することによって大きな抵抗変化を生じる複数の
磁性層と該磁性層の間に配置された非磁性層を含む磁気
抵抗センサを有することを特徴とする磁気記憶装置を提
供する。
【0009】第6の観点では、本発明は、上記構成の磁
気記憶装置において、前記磁気記録媒体の磁性層の磁性
材料が、実質的にCoとPtからなる二元合金であるこ
とを特徴とする磁気記憶装置を提供する。
【0010】第7の観点では、本発明は、上記構成の磁
気記憶装置において、前記磁気記録媒体の磁性層の非磁
性化合物が、一般式MOx(MはSi,Al,Ta,
Y,Tiから選ばれた少なくとも1種の元素を表し、x
は約1以上かつ約2.5以下の数値を表す)で表される
酸化物であり、磁性層中のCoに対する当該非磁性化合
物のモル比が0.1以上,2.8以下であることを特徴
とする磁気記憶装置を提供する。
【0011】第8の観点では、本発明は、上記構成の磁
気記憶装置において、前記磁気記録媒体の磁性層の非磁
性化合物が一般式LNy(LはSi,B,Alから選ば
れた少なくとも1種の元素を表し、yは約1以上かつ約
1.3以下の数値を表す)で表される窒化物であり、磁
性層中のCoに対する当該非磁性化合物のモル比が0.
1以上,2.8以下であることを特徴とする磁気記憶装
置を提供する。
【0012】第9の観点では、本発明は、上記構成の磁
気記憶装置において、前記磁気記録媒体の磁性層中のC
oに対する非磁性化合物のモル比が0.5以上,2.4
以下であることを特徴とする磁気記憶装置を提供する。
【0013】第10の観点では、本発明は、基板上に直
接もしくは下地層を介して形成された磁性層を有する磁
気記録媒体において、前記磁性層が酸化物および窒化物
からなる群から選ばれた少なくとも1種の非磁性化合物
およびCoとPtを主成分とする磁性材料の混合物で構
成され且つ当該磁性層中のCoに対するPtのモル比が
0.6以上,1.2以下であることを特徴とする磁気記
録媒体を提供する。
【0014】第11の観点では、本発明は、上記構成の
磁気記録媒体において、前記磁性層の磁性材料が、実質
的にCoとPtからなる二元合金であることを特徴とす
る磁気記録媒体を提供する。
【0015】第12の観点では、本発明は、上記構成の
磁気記録媒体において、前記磁性層の非磁性化合物が、
一般式MOx(MはSi,Al,Ta,Y,Tiから選
ばれた少なくとも1種の元素を表し、xは約1以上かつ
約2.5以下の数値を表す)で表される酸化物であり、
磁性層中のCoに対する当該非磁性化合物のモル比が
0.1以上,2.8以下であることを特徴とする磁気記
録媒体を提供する。
【0016】第13の観点では、本発明は、上記構成の
磁気記録媒体において、前記磁性層の非磁性化合物が一
般式LNy(LはSi,B,Alから選ばれた少なくと
も1種の元素を表し、yは約1以上かつ約1.3以下の
数値を表す)で表される窒化物であり、磁性層中のCo
に対する当該非磁性化合物のモル比が0.1以上,2.
8以下であることを特徴とする磁気記録媒体を提供す
る。
【0017】第14の観点では、本発明は、上記構成の
磁気記録媒体において、前記磁性層中のCoに対する非
磁性化合物のモル比が0.5以上,2.4以下であるこ
とを特徴とする磁気記録媒体を提供する。
【0018】
【作用】本発明の発明者らは、磁性層の組成を変えた磁
気記録媒体を種々作製し、磁気ヘッドと組み合わせた場
合に最適な組成を探索した。また、磁気ヘッドを変えて
前記磁気記録媒体と組み合わせた場合に最適な構造の磁
気ヘッドを探索した。その結果、本発明の磁気記憶装置
および磁気記録媒体を完成するに至った。
【0019】上記第1の観点による磁気記憶装置では、
磁気記録媒体の磁性層を、酸化物および窒化物からなる
群から選ばれた少なくとも1種の非磁性化合物およびC
oとPtを主成分とする磁性材料の混合物で構成し、且
つ、当該磁性層中のCoに対するPtのモル比を0.6
以上,1.2以下とした。また、磁気抵抗効果型の再生
用の磁気ヘッドを採用した。磁性材料の主成分をCoと
Ptにすると共にその組成比を限定し、これを磁気抵抗
効果型ヘッドと組み合わせたところ、媒体S/Nを約
2.0以上にすることが出来た。なお、媒体S/Nと
は、媒体ノイズ(ノイズ全体から装置系のノイズを除い
た値)に対する出力の比である。これにより、150k
FCI以上の高い線記録密度領域における媒体ノイズが
十分低減され、1平方インチ当たり1ギガビット以上の
高記録密度を実現でき、ビットエラーレートの低い高信
頼性の磁気記憶装置が得られた。
【0020】なお、CoPt磁性材料中にCrやNi等
を添加すると、非磁性化合物の高添加濃度領域で保磁力
と保磁力角型比が低下し、好ましくない。CrやNi等
は、Co合金の結晶粒界に偏析しやすい性質を持つ。非
磁性化合物を含まないCo合金系薄膜磁気記録媒体にお
いては、このCrやNi等の粒界偏析は結晶粒間の交換
相互作用を低減して、保磁力を高める効果がある。しか
し、高濃度の非磁性化合物を含む磁気記録媒体では、既
に非磁性化合物によって結晶粒間の交換相互作用が低減
されているため、CrやNi等の添加による交換相互作
用低減による高保磁力化の効果がなく、さらに、Crや
Ni等の元素はCoPt合金の結晶磁気異方性を低減さ
せるからである。
【0021】上記第2の観点による磁気記憶装置では、
磁気抵抗効果型ヘッドが2枚のシールド層とそれらの間
に形成された磁気抵抗センサとを有する構造の場合に、
2枚のシールド層の間隔を0.35μm以下とした。こ
れにより、ジッターが約15%以下となり、好適にビッ
トの弁別ができるようになった。
【0022】上記第3の観点による磁気記憶装置では、
記録時における磁気記録媒体に対する磁気ヘッドの相対
的な走行方向に磁界を印加して測定した残留磁束密度B
rと当該磁気記録媒体の磁性層の厚さtの積Br×t
を、10ガウス・ミクロン以上,100ガウス・ミクロ
ン以下とした。これにより、ジッターが約15%以下と
なり、好適にビットの弁別ができるようになった。
【0023】上記第4の観点による磁気記憶装置では、
記録時における磁気記録媒体に対する磁気ヘッドの相対
的な走行方向に磁界を印加して測定した磁気記録媒体の
保磁力を、2.4kOe以上とした。保磁力が2.4k
Oe以上にすると、装置S/Nが1より大きくなり、ノ
イズを信号より小さくできるようになる。なお、装置S
/Nとは、ノイズの内の装置系のノイズに対する出力の
比をいう。
【0024】上記第5の観点による磁気記憶装置では、
磁気抵抗効果型ヘッドとして、互いの磁化方向が外部磁
界によって相対的に変化することによって大きな抵抗変
化を生じる複数の磁性層と該磁性層の間に配置された非
磁性層を含む磁気抵抗センサを有する構造を採用した。
これによれば、巨大磁気抵抗効果により、信号強度をさ
らに高めることができ、1平方インチ当たり3ギガビッ
ト以上の記録密度を持った信頼性の高い磁気記憶装置を
実現することが出来る。
【0025】上記第6の観点による磁気記憶装置では、
磁気記録媒体の磁性層の磁性材料として、実質的にCo
とPtからなる二元合金を用いた。従来は、磁性材料に
(Co+Pt+α)の三元合金を用いていたが、実質的
に(Co+Pt)の二元合金を用いると共にその組成比
を限定し、これを磁気抵抗効果型ヘッドと組み合わせた
ところ、媒体S/Nを約2.0以上にすることが出来
た。これにより、150kFCI以上の高い線記録密度
領域における媒体ノイズが十分低減され、1平方インチ
当たり1ギガビット以上の高記録密度を実現できた。な
お、スパッタ法等による成膜中に不可避的に取り込まれ
るAr等の元素が磁性材料中に微量含まれていても良
い。
【0026】上記第7の観点による磁気記憶装置では、
磁気記録媒体の磁性層の非磁性化合物として、一般式M
Ox(MはSi,Al,Ta,Y,Tiから選ばれた少
なくとも1種の元素を表し、xは約1以上かつ約2.5
以下の数値を表す)で表される酸化物を採用し、磁性層
中のCoに対する当該非磁性化合物のモル比を0.1以
上,2.8以下とした。Coに対する酸化物のモル比を
0.1以上とすると、規格化ノイズを0.025以下に
できた。なお、規格化ノイズとは、150kFCIの記
録密度で信号を記録したときの媒体ノイズを10kFC
Iの信号出力で規格化した値をいう。また、保磁力を
2.4kOe以上にできた。一方、Coに対する酸化物
のモル比を2.8以下にすると、十分な出力が得られ
た。
【0027】上記第8の観点による磁気記憶装置では、
磁気記録媒体の磁性層の非磁性化合物として、一般式L
Ny(LはSi,B,Alから選ばれた少なくとも1種
の元素を表し、yは約1以上かつ約1.3以下の数値を
表す)で表される窒化物を採用し、磁性層中のCoに対
する当該非磁性化合物のモル比を0.1以上,2.8以
下とした。Coに対する窒化物のモル比を0.1以上と
すると、規格化ノイズを0.025以下にできる。ま
た、保磁力を2.4kOe以上にできる。一方、Coに
対する窒化物のモル比を2.8以下にすると、十分な出
力が得られる。
【0028】上記第9の観点による磁気記憶装置では、
磁気記録媒体の磁性層中のCoに対する非磁性化合物の
モル比を0.5以上,2.4以下とした。Coに対する
非磁性化合物のモル比を0.5以上,2.4以下の範囲
にすると、規格化ノイズを0.016以下にできる。ま
た、保磁力を2.4kOe以上にできる。
【0029】上記第10の観点による磁気記録媒体で
は、磁性層を、酸化物および窒化物からなる群から選ば
れた少なくとも1種の非磁性化合物およびCoとPtを
主成分とする磁性材料の混合物で構成し、且つ、当該磁
性層中のCoに対するPtのモル比を0.6以上,1.
2以下とした。磁性材料の主成分をCoとPtにすると
共にその組成比を限定したところ、媒体S/Nを約2.
0以上にすることが出来た。これにより、150kFC
I以上の高い線記録密度領域における媒体ノイズが十分
低減され、1平方インチ当たり1ギガビット以上の高記
録密度を実現できた。
【0030】上記第11の観点による磁気記録媒体で
は、磁性層の磁性材料として、実質的にCoとPtから
なる二元合金を用いた。従来は、磁性材料に(Co+P
t+α)の三元合金を用いていたが、実質的に(Co+
Pt)の二元合金を用いると共にその組成比を限定した
ところ、媒体S/Nを約2.0以上にすることが出来
た。これにより、150kFCI以上の高い線記録密度
領域における媒体ノイズが十分低減され、1平方インチ
当たり1ギガビット以上の高記録密度を実現できた。
【0031】上記第12の観点による磁気記録媒体で
は、磁性層の非磁性化合物として、一般式MOx(Mは
Si,Al,Ta,Y,Tiから選ばれた少なくとも1
種の元素を表し、xは約1以上かつ約2.5以下の数値
を表す)で表される酸化物を採用し、磁性層中のCoに
対する当該非磁性化合物のモル比を0.1以上,2.8
以下とした。Coに対する酸化物のモル比を0.1以上
とすると、規格化ノイズを0.025以下にできた。ま
た、保磁力を2.4kOe以上にできた。一方、Coに
対する酸化物のモル比を2.8以下にすると、十分な出
力が得られた。
【0032】上記第13の観点による磁気記録媒体で
は、磁性層の非磁性化合物として、一般式LNy(Lは
Si,B,Alから選ばれた少なくとも1種の元素を表
し、yは約1以上かつ約1.3以下の数値を表す)で表
される窒化物を採用し、磁性層中のCoに対する非磁性
化合物のモル比を0.1以上,2.8以下とした。Co
に対する窒化物のモル比を0.1以上とすると、規格化
ノイズを0.025以下にできる。また、保磁力を2.
4kOe以上にできる。一方、Coに対する窒化物のモ
ル比を2.8以下にすると、十分な出力が得られる。
【0033】上記第14の観点による磁気記録媒体で
は、磁性層中のCoに対する非磁性化合物のモル比を
0.5以上,2.4以下とした。Coに対する非磁性化
合物のモル比を0.5以上,2.4以下の範囲にする
と、規格化ノイズを0.016以下にできる。また、保
磁力を2.4kOe以上にできる。
【0034】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。なお、これにより本発明が限定されるものではな
い。
【0035】実施例1:図1の(a)および(b)に、
実施例1の磁気記憶装置70の平面模式図および断面模
式図を示す。磁気記憶装置70は、磁気記録媒体71
と、その磁気記録媒体71を記録方向に回転させる磁気
記録媒体駆動部72と、前記磁気記録媒体71に対する
記録と再生を行う磁気ヘッド73と、その磁気ヘッド7
3を前記磁気記録媒体71に対して相対駆動する磁気ヘ
ッド駆動部74と、記録信号や再生信号の処理を行う記
録再生信号処理部75とを具備している。
【0036】図2に、前記磁気ヘッド73の構造を示
す。磁気ヘッド73は、記録用の電磁誘導型磁気ヘッド
と再生用の磁気抵抗効果型ヘッドとを組み合わせた録再
分離型ヘッドである。すなわち、上部記録磁極86とシ
ールド層兼記録磁極84とでコイル85を挟んだ部分
が、記録用の磁気ヘッドとして働く。また、前記シール
ド層兼記録磁極84と下部シールド層83とで磁気抵抗
センサ82および電極パタン87を挟んだ部分が、再生
用の磁気ヘッドとして働く。前記磁気抵抗センサ82か
らの出力信号は、電極パタン87を介して外部に取り出
される。前記下部シールド層83は、スライダ用基体8
1の上に形成されている。
【0037】図3に、前記磁気抵抗センサ82の断面構
造を示す。磁気抵抗センサ82は、下部シールド層83
の上にギャップ層91を介して設けられており、前記ギ
ャップ層91の上に形成された反強磁性磁区制御層92
と、その反強磁性磁区制御層92により単一磁区とされ
る強磁性材料の薄膜磁気抵抗性導電層93と、その薄膜
磁気抵抗性導電層93の感磁部94と前記反強磁性磁区
制御層92の間の交換相互作用を絶ち切るための非磁性
層95と、感磁部94に対するバイアス磁界を発生する
ための軟磁性層97と、その軟磁性層97と前記薄膜磁
気抵抗性導電層93の間の電流分流比を調節するための
高抵抗層96とを含んでいる。
【0038】前記磁気ヘッド73は、次のようにして作
製した。スライダ用基体81として、酸化Al・炭化T
iを主成分とする燒結体を用いた。下部シールド層83
として、スパッタ法で厚さ1μmのNi−Fe合金膜を
形成した。ギャップ層91として、スパッタ法で厚さ1
00nmの酸化Al膜を形成した。反強磁性磁区制御層
92として、スパッタ法で厚さ20nmのNiO層を形
成した。非磁性層95として、スパッタ法で厚さ2nm
のNb層を形成した。薄膜磁気抵抗性導電層93とし
て、スパッタ法で厚さ15nmのNi−Fe合金層を形
成した。高抵抗層96として、スパッタ法で厚さ15n
mのTa層を形成した。軟磁性層97として、スパッタ
法で厚さ20nmのNi-Fe-Nb合金層を形成した。
電極パタン87として、スパッタ法により厚さ100n
mのCu薄膜を形成した。電極パタン87とシールド層
兼記録磁極84の間には、スパッタ法で厚さ100nm
の酸化Alのギャップ層98を形成した。シールド層兼
記録磁極84として、スパッタ法で厚さ1μmのNi−
Fe合金膜を形成した。コイル85として、スパッタ法
で厚さ3μmのCu膜を形成した。上部記録磁極86と
して、スパッタ法で厚さ3μmのNi−Fe合金膜を形
成した。なお、シールド層兼記録磁極84と上部記録磁
極86の間にも、スパッタ法で厚さ300nmの酸化A
lのギャップ層を形成した。
【0039】図4に、前記磁気記録媒体71の断面構造
を示す。磁気記録媒体71は、化学強化ガラスの基板1
01と、酸化シリコンを添加したCo−Pt磁性材料の
磁性層103と、カーボンの保護層104と、吸着性の
パーフルオロアルキルポリエーテルの潤滑層105とを
備えている。
【0040】前記磁気記録媒体71は、次のようにして
作成した。直径2.5インチ,厚さ0.4mmのディス
ク状のガラスの基板101の上に、基板温度が室温,A
rガス圧力が15mTorr,投入電力密度が1平方cm当
たり5Wの成膜条件でRFマグネトロンスパッタリング
法により、酸化シリコンを添加したCo−Pt磁性材料
の厚さ25nmの磁性層103を形成した。次に、その
磁性層103の上に、基板温度が150℃,Arガス圧
力が5mTorr,投入電力密度が1平方cm当たり3Wの
成膜条件でDCマグネトロンスパッタリング法により、
カーボンの厚さ10nm〜30nmの保護層104を形
成した。次に、その保護層104の表面にポリスチレン
粒子を静電塗布し、これをマスクとして15nmプラズ
マエッチングし、保護層104の表面に微細な凹凸を形
成した。最後に、保護層104の上に、ディップ法によ
り、吸着性のパーフルオロアルキルポリエーテルの厚さ
2nm〜20nmの潤滑層105を形成した。
【0041】図5に、前記Co−Pt磁性材料における
Coに対するPtのモル比と1平方インチ当たり1ギガ
ビットの記録密度における媒体S/Nの関係を示す。な
お、Coに対する酸化シリコンのモル比は0.8として
いる。Coに対するPtのモル比を0.6以上,1.2
以下とすると、媒体S/Nを2.0以上にできる。図6
に、前記Co−Pt磁性材料におけるCoに対する酸化
シリコンのモル比と規格化ノイズの関係を示す。なお、
Coに対するPtのモル比は約0.67としている(60
at%Co−40at%Pt)。Coに対する酸化シリコンの
モル比を0.1以上,2.8以下とすると、規格化ノイ
ズを0.025以下にできる。特に、Coに対する酸化
シリコンのモル比を0.5以上,2.4以下の範囲にす
ると、0.016以下の規格化ノイズにできる。図7
に、前記Co−Pt磁性材料におけるCoに対する酸化
シリコンのモル比と保磁力の関係を示す。なお、Coに
対するPtのモル比は約0.67としている。Coに対
する酸化シリコンのモル比を0.1以上とすると、保磁
力を2.4kOe以上にできる。特に、Coに対する酸
化シリコンのモル比を0.5以上,1.4以下の範囲に
すると、3.0kOe以上の保磁力にできて好ましい。
なお、図8に示すように、保磁力が2.4kOeよりも
小さくなると、装置S/Nは1以下になり、信号よりも
ノイズの方が大きくなってしまう。従って、保磁力を
2.4kOe以上にする必要がある。ここで、図8は、
各保磁力に対してBr×tの異なる媒体を用いて装置S
/Nを調べ、得られた最大の装置S/Nの値をプロット
したものである。
【0042】一方、Coに対する酸化シリコンのモル比
を2.8よりも大きくすると、十分な出力が得られなか
った。従って、Coに対する酸化シリコンのモル比は、
0.1以上,2.8以下とするのが好ましい。
【0043】図9に示すように、ローパスフィルタ5
1,微分回路52およびパルス化回路53によって、磁
気ヘッド73からの再生出力をパルス化し、ジッタメー
タ54によりパルス間隔δの変動を解析し、パルス間隔
δの平均値に対するパルス間隔δの標準偏差σの割合を
ジッターとして測定した。図10に、記録時における磁
気記録媒体71に対する磁気ヘッド73の相対的な走行
方向に磁界を印加して測定した残留磁束密度Brと磁気
記録媒体71の磁性層の厚さtの積Br×tと一定周波
数の高密度な信号を記録再生した場合の出力信号のジッ
ターの関係を示す。Br×tを10ガウス・ミクロン以
上,100ガウス・ミクロン以下の範囲にすると、ジッ
ターが約15%以下となり、好適にビットの弁別ができ
る。
【0044】図11に、下部シールド層83とシールド
層兼記録磁極84の距離(シールド間隔)とジッターの
関係を示す。シールド距離が0.35μm以下にする
と、ジッターが約15%以下となり、好適にビットの弁
別ができる。
【0045】磁性層103中のCoに対するPtのモル
比を約0.67とし(60at%Co−40at%Pt)、且
つ、Coに対する酸化シリコンのモル比を約0.9とし
た磁気記録媒体71を用いた磁気記憶装置70で、ヘッ
ド浮上量30nm,線記録密度210kBPI,トラッ
ク密度9.6kTPIの条件で、記録再生特性を評価し
た。その結果、装置S/Nは1.8であった。この値
は、磁性材料として60at%Co−40at%Ptの代りに73
at%Co-15at%Cr-12at%Ptを用いた場合に比べて
約3割高い値であった。また、磁気ヘッド73への入力
信号を8−9符号変調処理して、出力信号に最尤復号処
理を施すことにより、1平方インチ当たり2ギガビット
の情報を記録再生することができた。また、内周から外
周までのヘッドシーク試験5万回後のビットエラー数は
10ビット/面以下であり、平均故障間隔MTBFで1
5万時間が達成できた。
【0046】なお、上記磁気抵抗センサ82の軟磁性層
97の代りに永久磁石膜バイアス層を用いてもよい。ま
た、上記磁気記録媒体71の基板101の材料として、
Ti,Si,Si−C,カーボン,結晶化ガラスあるい
はセラミクス等を用いてもよい。
【0047】また、上記磁気記録媒体71の保護層10
4の材料として、タングステン・カーバイト,(W-M
o)-C等の炭化物、(Zr-Nb)-N,窒化シリコン
等の窒化物,二酸化シリコン,ジルコニア等の酸化物、
あるいはボロン、ボロン・カーバイト、二硫化モリブデ
ン、Rh等を用いてもよい。保護層104と潤滑層10
5を設けると、耐摺動性,耐食性を向上できるので好ま
しい。また、保護層104を形成した後、微細マスク等
を用いてプラズマエッチングすることで表面に微細な凹
凸を形成したり、化合物,混合物のターゲットを用いて
保護層表面に異相突起を生じせしめたり、熱処理によっ
て表面に凹凸を形成すると、磁気ヘッド73と磁気記録
媒体71との接触面積を低減でき、CSS(Contact
Start Stop)動作時に磁気ヘッド73が磁気記録媒体
71の表面に粘着する問題が回避されるので好ましい。
【0048】実施例2:実施例1と同様の構成を持つ磁
気記憶装置において、図12に示す構造を持つ磁気記録
媒体71aを用いた。この磁気記録媒体71aは、下地
層121を追加したこと、および、磁性層103の材料
を変えたこと以外は、実施例1の磁気記録媒体71と同
様の構造である。
【0049】前記下地層102は、次のようにして形成
した。直径2.5インチ,厚さ0.4mmのディスク状
のガラスの基板101の上に、基板温度が室温,Arガ
ス圧力が5mTorr,投入電力密度が1平方cm当たり7
Wの成膜条件でDCマグネトロンスパッタリング法によ
り、Crの厚さ15nmの下地層102を形成した。な
お、下地層121の材料として、Ti,V,Ge,Z
r,Nb,Mo,Ta,W,Ni-P を用いてもよい。
【0050】磁性層103の材料は、52at%Co−48at
%Ptに、酸化シリコン,酸化アルミ,酸化タンタル,
酸化イットリウム,酸化チタンをそれぞれ添加した。
【0051】図13に、磁気記録媒体71aの組成と磁
気特性と規格化ノイズの値を示す。なお、比較例とし
て、52at%Co−48at%Ptに代えて73at%Co-15at
%Cr-12at%Ptを用いた場合の結果も示した。実施
例2の磁気記録媒体71aは、いずれも高い保磁力と低
い規格化ノイズが得られている。これに比べて、73at%
Co-15at%Cr-12at%Pt磁性材料を用いた比較例で
は、保磁力が低くなり、規格化ノイズは高くなってい
る。
【0052】図13の試料番号14の磁気記録媒体71
aを用いた磁気記憶装置で、ヘッド浮上量26nm,線
記録密度210kBPI,トラック密度9.6kTPI
の条件で、記録再生特性を評価した。その結果、装置S
/Nは1.8であった。また、磁気ヘッド73への入力
信号を8−9符号変調処理して、出力信号に最尤復号処
理を施すことにより、1平方インチ当たり2ギガビット
の情報を記録再生することができた。また、内周から外
周までのヘッドシーク試験5万回後のビットエラー数は
10ビット/面以下であり、平均故障間隔MTBFで1
5万時間が達成できた。
【0053】なお、従来の磁気記録媒体では、下地層は
磁性層の配向性を制御するために設けていたが、本発明
の磁気記録媒体では、結晶粒径の制御と,基板との密着
性向上と,耐食性向上のために設けられる。
【0054】実施例3:実施例2の磁気記録媒体71a
の磁性層に添加する非磁性化合物として、酸化物の代り
に窒化シリコン,窒化ボロン,窒化アルミをそれぞれ添
加した。図14に、磁気記録媒体の組成と磁気特性と規
格化ノイズの値を示す。なお、比較例として、52at%C
o−48at%Ptに代えて73at%Co-15at%Cr-12at%
Ptを用いた場合の結果も示した。実施例3の磁気記録
媒体は、いずれも高い保磁力と低い規格化ノイズが得ら
れている。これに比べて、73at%Co-15at%Cr-12at
%Pt磁性材料を用いた比較例では、保磁力が低くな
り、規格化ノイズは高くなっている。
【0055】図14の試料番号21の磁気記録媒体を用
いた磁気記憶装置で、ヘッド浮上量26nm,線記録密
度210kBPI,トラック密度9.6kTPIの条件
で、記録再生特性を評価した。その結果、装置S/Nは
1.8であった。また、磁気ヘッド73への入力信号を
8−9符号変調処理して、出力信号に最尤復号処理を施
すことにより、1平方インチ当たり2ギガビットの情報
を記録再生することができた。また、内周から外周まで
のヘッドシーク試験5万回後のビットエラー数は10ビ
ット/面以下であり、平均故障間隔MTBFで15万時
間が達成できた。
【0056】実施例4:実施例1と同様の構成を持つ磁
気記憶装置において、再生用の磁気ヘッドの磁気抵抗セ
ンサ82(図3)の代りに、図15に示す磁気抵抗セン
サ82aを用いた。また、記録用の磁気ヘッドの上部記
録磁極86として、メッキ法により形成したFe-Co-
Ni合金膜を用いた。また、磁気記録媒体を変えた。
【0057】図15に示す磁気抵抗センサ82aは、非
磁性層133により隔てられた2つの磁性層132,1
34間の相対的な磁化方向の変化により生じる抵抗変化
(スピン・バルブ効果による磁気抵抗変化)を利用した
磁気抵抗センサである。バッファ層131は、厚さ2n
mのTi層である。第1の磁性層132は、厚さ3nm
の80at%Ni−20at%Fe合金層である。非磁性層13
3は、厚さ1.5nmのCu層である。第2の磁性層1
34は、厚さ3nmの80at%Ni−20at%Fe合金層で
ある。反強磁性層135は、厚さ5nmの50at%Fe−
50at%Mn合金層である。各層は、いずれもスパッタリ
ング法により形成した。
【0058】この磁気抵抗センサ82aでは、反強磁性
層135からの交換バイアス磁界によって第2の磁性層
134の磁化が一方向に固定され、磁気記録媒体71か
らの漏洩磁界によって第1の磁性層132の磁化方向が
変化して抵抗値の変化が生じる。
【0059】バッファ層131としてTiを用いること
により、第1の磁性層132および第2の磁性層134
の{111}結晶格子面が膜面に平行となるように配向
する。これにより、磁性層132,134間の交換相互
作用が弱められ、実施例1の磁気抵抗センサ82に比べ
て約2倍の高い感度が得られた。
【0060】また、上部記録磁極86としてメッキ法に
より形成したFe-Co-Ni合金膜を用いることによ
り、飽和磁束密度が16000ガウスと大きくなり、実
施例3の場合に比べて重ね書き特性を約6dB改良する
ことが出来た。
【0061】磁気記録媒体は、直径1.3インチ,厚さ
0.4mm,表面粗さ1nmのカーボン基板の上に、52
at%Co−48at%Ptに酸化シリコンをモル比(Coに
対する酸化シリコンのモル比)1.2で添加した厚さ2
5nmの磁性層103を実施例1と同様の条件で形成
し、その上にカーボンの厚さ20nmの保護層104を
形成し、その表面にポリスチレン粒子を静電塗布し、こ
れをマスクとして13nmプラズマエッチングし、保護
層104の表面に微細な凹凸を形成し、最後に、保護層
104上に、ディップ法により吸着性のパーフルオロア
ルキルポリエーテルの潤滑層105を形成した構造であ
る。この磁気記録媒体のディスク円周方向に磁界を印加
して測定した保磁力は2.71kOe,残留磁束密度・
総磁性層厚積Br×tは62ガウス・ミクロンであっ
た。
【0062】実施例4の磁気記憶装置で、ヘッド浮上量
25nm,線記録密度260kBPI,トラック密度1
1.6kTPIの条件で、記録再生特性を評価した。そ
の結果、装置S/Nは1.5であった。また、磁気ヘッ
ド73への入力信号を8−9符号変調処理して、出力信
号に最尤復号処理を施すことにより、1平方インチ当た
り3ギガビットの情報を記録再生することができた。ま
た、内周から外周までのヘッドシーク試験5万回後のビ
ットエラー数は10ビット/面以下であり、平均故障間
隔MTBFで15万時間が達成できた。
【0063】なお、磁気抵抗センサ82aにおける非磁
性層133の厚さとしては、1.5nm以上とするのが
好ましいが、あまり厚いと、記録用の磁気ヘッドと最下
層の磁性層132との間隔が大きくなるため、重ね書き
特性が劣化するので、好ましくない。特に、非磁性層を
2層構造とした場合には、非磁性層が厚くなるため、重
ね書き特性が劣化する。これを解決するためには、記録
用の磁気ヘッドの記録磁極として、従来のNi−Fe合
金よりも大きな飽和磁束密度を持つFe-Co-Ni系合
金,Fe−Si系合金等の軟磁性薄膜を用いることが有
効である。特に、飽和磁束密度が15000ガウス以上
の軟磁性薄膜を用いたときに良好な結果が得られる。
【0064】実施例5:図16に示す磁気記録媒体71
bのように、Al−Mg合金からなる基板101と、そ
の両面に形成されたNi−P,Ni-W-P等からなる非
磁性メッキ層102と、磁性層103と、保護層104
と、潤滑層105とを含む構造としてもよい。
【0065】実施例6:図17に示す磁気記録媒体71
cのように、Al−Mg合金からなる基板101と、そ
の両面に形成されたNi−P,Ni-W-P等からなる非
磁性メッキ層102と、下地層121と、磁性層103
と、保護層104と、潤滑層105とを含む構造として
もよい。
【0066】比較例1:実施例1の磁気記録媒体71の
磁性層103の磁性材料として73at%Co-15at%Cr-
12at%Ptを用いた場合のCoに対する酸化シリコンの
モル比と規格化ノイズの関係および保磁力(Hc)との
関係を調べた。図18に破線で示すように、Coに対す
る酸化シリコンのモル比が0.1以上では、実線で示す
実施例1の磁気記録媒体71より規格化ノイズが大きく
なっている。また、図19に破線で示すように、Coに
対する酸化シリコンのモル比が0.2以上では、実線で
示す実施例1の磁気記録媒体71より保磁力が小さくな
っている。
【0067】比較例2:酸化物あるいは窒化物を添加す
る代わりに、スパッタ成膜に用いるArスパッタガスに
酸素あるいは窒素を混合したガスを用いた。これによっ
ても保磁力をある程度増大させることが可能であった。
しかし、規格化ノイズの低減効果は小さく、1平方イン
チ当たり1ギガビット以上の記録密度を実現することは
困難であった。これは、酸素あるいは窒素混合ガスを用
いた場合には、結晶粒界だけでなく、結晶粒内にも酸素
あるいは窒素が取り込まれて結晶性が損なわれるためで
はないかと考えられる。
【0068】
【発明の効果】本発明の磁気記憶装置および磁気記録媒
体によれば、高いS/Nと低いビットエラーレートが得
られるので、1平方インチ当たり1ギガビット以上の高
記録密度で、15万時間以上の平均故障間隔を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の磁気記憶装置の平面模式図および断
面模式図である。
【図2】実施例1の磁気記憶装置における磁気ヘッドの
構造を示す斜視図である。
【図3】実施例1の磁気記憶装置における磁気ヘッドの
磁気抵抗センサの断面構造を示す模式図である。
【図4】実施例1の磁気記憶装置における磁気記録媒体
の構造を示す斜視図である。
【図5】実施例1の磁気記録媒体の磁性層中のCoに対
するPtのモル比と媒体S/Nの関係を示す特性図であ
る。
【図6】実施例1の磁気記録媒体の磁性層中のCoに対
する酸化シリコンのモル比と規格化ノイズの関係を示す
特性図である。
【図7】実施例1の磁気記録媒体の磁性層中のCoに対
する酸化シリコンのモル比と保磁力の関係を示す特性図
である。
【図8】保磁力と装置S/Nの関係を示す特性図であ
る。
【図9】ジッターの測定装置の構成図である。
【図10】Br×tとジッターの関係を示す特性図であ
る。
【図11】シールド間隔とジッターの関係を示す特性図
である。
【図12】実施例2の磁気記憶装置における磁気記録媒
体の構造を示す斜視図である。
【図13】実施例2の磁気記録媒体の添加酸化物と保磁
力と規格化ノイズの関係を示す図表である。
【図14】実施例3の磁気記録媒体の添加窒化物と保磁
力と規格化ノイズの関係を示す図表である。
【図15】実施例4の磁気記憶装置における磁気ヘッド
の磁気抵抗センサの断面構造を示す模式図である。
【図16】実施例5の磁気記憶装置における磁気記録媒
体の構造を示す斜視図である。
【図17】実施例6の磁気記憶装置における磁気記録媒
体の構造を示す斜視図である。
【図18】比較例の磁気記録媒体の磁性層中のCoに対
する酸化シリコンのモル比と規格化ノイズの関係を示す
特性図である。
【図19】比較例の磁気記録媒体の磁性層中のCoに対
する酸化シリコンのモル比と保磁力の関係を示す特性図
である。
【符号の説明】
70...磁気記憶装置 71...磁気記録媒体 72...磁気記録媒体駆動部 73...磁気ヘッド 74...磁気ヘッド駆動部 75...記録再生信号処理部 81...スライダ基体 82...磁気抵抗センサ 83...下部シールド層 84...シールド層兼記録磁極 85...コイル 86...上部記録磁極 87...導体層 91...ギャップ層 92...反強磁性磁区制御層 93...薄膜磁気抵抗性導電層 94...感磁部 95...非磁性層 96...高抵抗層 97...軟磁性層 101...基板 102...非磁性メッキ層 103...磁性層 104...保護層 105...潤滑層 121...下地層 131...バッファ層 132...第1の磁性層 133...非磁性層 134...第2の磁性層 135...反強磁性層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二本 正昭 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 細江 譲 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 玉井 一郎 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 萬行 恵美 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 山中 一助 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に直接もしくは下地層を介して磁
    性層が形成された磁気記録媒体と、その磁気記録媒体に
    対する記録と再生を行う磁気ヘッドとを具備する磁気記
    憶装置において、 前記磁気記録媒体の磁性層が酸化物および窒化物からな
    る群から選ばれた少なくとも1種の非磁性化合物および
    CoとPtを主成分とする磁性材料の混合物で構成され
    且つ当該磁性層中のCoに対するPtのモル比が0.6
    以上,1.2以下であり、さらに、前記磁気ヘッドが磁
    気抵抗効果型の再生用の磁気ヘッドを含むことを特徴と
    する磁気記憶装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の磁気記憶装置におい
    て、前記磁気抵抗効果型の再生用の磁気ヘッドが2枚の
    シールド層とそれらの間に形成された磁気抵抗センサと
    を有し、前記2枚のシールド層の間隔が0.35μm以
    下であることを特徴とする磁気記憶装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の磁気記
    憶装置において、記録時における磁気記録媒体に対する
    磁気ヘッドの相対的な走行方向に磁界を印加して測定し
    た残留磁束密度Brと当該磁気記録媒体の磁性層の厚さ
    tの積Br×tが、10ガウス・ミクロン以上,100
    ガウス・ミクロン以下であることを特徴とする磁気記憶
    装置。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
    の磁気記憶装置において、記録時における磁気記録媒体
    に対する磁気ヘッドの相対的な走行方向に磁界を印加し
    て測定した磁気記録媒体の保磁力が、2.4kOe以上
    であることを特徴とする磁気記憶装置。
  5. 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれかに記載
    の磁気記憶装置において、前記磁気抵抗効果型の再生用
    の磁気ヘッドが、互いの磁化方向が外部磁界によって相
    対的に変化することによって大きな抵抗変化を生じる複
    数の磁性層と該磁性層の間に配置された非磁性層を含む
    磁気抵抗センサを有することを特徴とする磁気記憶装
    置。
  6. 【請求項6】 請求項1から請求項5のいずれかに記載
    の磁気記憶装置において、前記磁気記録媒体の磁性層の
    磁性材料が、実質的にCoとPtからなる二元合金であ
    ることを特徴とする磁気記憶装置。
  7. 【請求項7】 請求項1から請求項6のいずれかに記載
    の磁気記憶装置において、前記磁気記録媒体の磁性層の
    非磁性化合物が、一般式MOx(MはSi,Al,T
    a,Y,Tiから選ばれた少なくとも1種の元素を表
    し、xは約1以上かつ約2.5以下の数値を表す)で表
    される酸化物であり、磁性層中のCoに対する当該非磁
    性化合物のモル比が0.1以上,2.8以下であること
    を特徴とする磁気記憶装置。
  8. 【請求項8】 請求項1から請求項6のいずれかに記載
    の磁気記憶装置において、前記磁気記録媒体の磁性層の
    非磁性化合物が一般式LNy(LはSi,B,Alから
    選ばれた少なくとも1種の元素を表し、yは約1以上か
    つ約1.3以下の数値を表す)で表される窒化物であ
    り、磁性層中のCoに対する当該非磁性化合物のモル比
    が0.1以上,2.8以下であることを特徴とする磁気
    記憶装置。
  9. 【請求項9】 請求項1から請求項8のいずれかに記載
    の磁気記憶装置において、前記磁気記録媒体の磁性層中
    のCoに対する非磁性化合物のモル比が0.5以上,
    2.4以下であることを特徴とする磁気記憶装置。
  10. 【請求項10】 基板上に直接もしくは下地層を介して
    形成された磁性層を有する磁気記録媒体において、 前記磁性層が酸化物および窒化物からなる群から選ばれ
    た少なくとも1種の非磁性化合物およびCoとPtを主
    成分とする磁性材料の混合物で構成され且つ当該磁性層
    中のCoに対するPtのモル比が0.6以上,1.2以
    下であることを特徴とする磁気記録媒体。
  11. 【請求項11】 請求項10に記載の磁気記録媒体にお
    いて、前記磁性層の磁性材料が、実質的にCoとPtか
    らなる二元合金であることを特徴とする磁気記録媒体。
  12. 【請求項12】 請求項10または請求項11に記載の
    磁気記録媒体において、前記磁性層の非磁性化合物が、
    一般式MOx(MはSi,Al,Ta,Y,Tiから選
    ばれた少なくとも1種の元素を表し、xは約1以上かつ
    約2.5以下の数値を表す)で表される酸化物であり、
    磁性層中のCoに対する当該非磁性化合物のモル比が
    0.1以上,2.8以下であることを特徴とする磁気記
    録媒体。
  13. 【請求項13】 請求項10から請求項12のいずれか
    に記載の磁気記録媒体において、前記磁性層の非磁性化
    合物が一般式LNy(LはSi,B,Alから選ばれた
    少なくとも1種の元素を表し、yは約1以上かつ約1.
    3以下の数値を表す)で表される窒化物であり、磁性層
    中のCoに対する当該非磁性化合物のモル比が0.1以
    上,2.8以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
  14. 【請求項14】 請求項10から請求項13のいずれか
    に記載の磁気記録媒体において、前記磁性層中のCoに
    対する非磁性化合物のモル比が0.5以上,2.4以下
    であることを特徴とする磁気記録媒体。
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