JPH11328647A

JPH11328647A - 磁気記録媒体および磁気記録媒体の製造方法

Info

Publication number: JPH11328647A
Application number: JP10128473A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Matsuda; 好文松田; Shinan Yaku; 四男屋久; Hiroyuki Suzuki; 博之鈴木; Koji Sakamoto; 浩二阪本; Yoko Ogawa; 陽子小川; Kouji Tani; 谷　　弘詞; Susumu Funamoto; 進船本; Akira Kato; 章加藤; Yuzuru Hosoe; 譲細江
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 1999-11-30
Also published as: US6372367B1

Abstract

(57)【要約】【課題】高記録密度化を実現する上で重要な低ノイズ特
性を維持しつつ、過酷な耐摺動試験においても高い耐摺
動信頼性確保できる磁気記録媒体とその製造方法を提供
すること。【解決手段】基板と磁性層の間に、CoあるいはNiを主成
分とし、かつCrとZrを同時に含む合金からなる第１の下
地層を形成し、その上に粗い表面を有する第２の下地層
を形成し、その上にNiを主成分とし、かつCrとZrを同時
に含む合金からなる第３の下地層を形成し、さらにその
上に結晶配向性を制御する膜として第４の下地層をこの
順に形成した後、コバルトを主成分とする合金からなる
磁性層と炭素を主成分とする保護膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大容量の情報記録
が可能な磁気記録媒体および磁気記憶装置に係わり、特
に高密度磁気記録に好適な磁気記録媒体およびこれを用
いた小型大容量の磁気記憶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記憶装置に対する大容量化の要求は
現在ますます高まりつつある。従来の磁気ヘッドには磁
束の時間的な変化に伴う電圧変化を利用した電磁誘導型
磁気ヘッドが用いられてきた。このヘッドでは、一つの
ヘッドで記録と再生の両方を行うことができる。これに
対して、近年、記録と再生のヘッドを分離して、再生に
はより高感度な磁気抵抗型ヘッドを利用した複合型ヘッ
ドの採用が急速に進みつつある。ヘッド素子の電気抵抗
が媒体からの漏洩磁束の変化に伴って変化することを利
用した磁気抵抗効果型ヘッドの感度を向上させるため、
複数の磁性層を非磁性層を介して積層したタイプの磁性
層で生じる非常に大きな磁気抵抗変化(巨大磁気抵抗効
果またはスピンバルブ効果)を利用したさらに高感度な
ヘッドも実用化されつつある。これは非磁性層を介した
複数の磁性層の相対的な磁化方向が、媒体からの漏洩磁
界により変化し、磁気抵抗が変化することを利用するも
のである。

【０００３】一方、磁気記録媒体に対する高密度化に必
要な要素として、 (1)磁気ヘッドの低浮上化に伴う表面
平坦度と磁気ヘッド停止時のヘッド粘着現象の回避の両
立、そして耐摺動性の更なる向上、(2)低ノイズ化、並
びに(3)プロセスマージンの大きな安定した磁気特性の
実現が挙げられている。

【０００４】まず、ヘッド粘着現象の対策としては、特
許番号2064981号に「非磁性支持体上に下地層、磁性
層、及び保護層を順次形成した磁気記録媒体において、
前記磁気記録媒体にランディングゾーンを設け、前記ラ
ンディングゾーンの前記非磁性支持体と前記下地層との
間に、前記磁性層側に向かって、前記ランディングゾー
ンの保護膜層表面に凹凸を形成するための凹凸形成層を
設け、かつ前記凹凸形成層は、面粗度が前記非磁性支持
体の主表面の面粗度よりも大きく、且つ膜材料の粒界を
有していることを特徴とする磁気記録媒体。」とあるよ
うに、磁性膜の下側にアルミニウム等の薄膜を形成した
時に発生する粒界による凹凸層を設けることにより、保
護膜表面に粗さを与える方法が記載されている。

【０００５】また特許公報2547651号には「その表面上
に凹凸を形成するための凹凸形成用物質が被着された非
磁性支持体の前記表面と保護層との間に磁性層を介在さ
せた磁気記録媒体において、前記凹凸形成用物質は、融
点が1,100℃以下の金属単体または合金であり、前記凹
凸形成用物質により前記非磁性支持体の前記表面上にこ
の表面の面方向において不連続である多数の島状構造が
形成され、前記非磁性支持体と前記磁性層との間にこの
磁性層のための下地層が設けられ、さらに、前記非磁性
支持体とこの下地層との間に酸素トラップ層が設けられ
たことを特徴とする磁気記録媒体。」とあるように、ア
ルミニウム等の不連続な島状構造の凹凸形成層を設ける
ことが記載されている。また、同公報には、第３頁左欄
第２６行目から第２８行目に「該酸素トラップ層は非磁
性支持体からの酸素の上昇を防止し、下地膜の結晶性を
向上させ、それによって磁気特性も向上する。」とある
ように、磁性膜の磁気特性の改善のための非磁性支持体
と下地層との間に酸素トラップ層を設けることも記載さ
れている。

【０００６】一方、我々は先にPCT/JP96/02720号出願明
細書に記載したようにアルミニウムとクロム等の金属間
化合物相を有する包晶合金系の組成のターゲットを用い
てスパッタリングすることにより金属間化合物の島状の
不連続な突起を形成する方法が凹凸形成層の形成方法と
して容易かつ制御し易いことを見出した。

【０００７】更に、特願平8-292451号出願明細書記載の
ように、このCoを主体とした非磁性合金層に酸化傾向の
高いCrやZrを含ませ、その表面を酸素雰囲気に曝して表
面を若干酸化することにより媒体ノイズが更に安定して
低減できることを見出した。

【０００８】また、磁性膜の磁気特性に関しては、特開
平10-74314号公報記載のように、Coを主体とした非磁性
合金層を上記下地膜の下に設けることにより改善でき、
特に磁気抵抗効果型ヘッドにおいて問題となる媒体ノイ
ズの低減が図れることを見出した。また、近年磁気ディ
スク装置の対衝撃性対策として用いられることが多くな
ったガラス基板への密着性もCoを主体とした非磁性合金
層が優れていることが分かった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した当社技術によ
り、第１の下地層としてCo-Cr-Zr合金層を設け、その上
に第２の下地層としてAl-Cr組成のターゲットをスパッ
タして金属間化合物による凹凸層を設け、その上に第３
の下地層としてCo-Cr-Zr合金層を設け、その表面を弱酸
化した後、第４の下地膜、磁性膜を形成した磁気ディス
クを作製したところ、塵埃を投入した過酷な条件の耐摺
動性試験においてクラッシュが発生することが分かっ
た。ここで、塵埃を投入した耐摺動性試験（以下、略し
て塵埃投入試験と呼ぶ）とは、磁気ディスク装置内の磁
気ディスク面上に約２ミクロンの大きさのアルミナ粒子
を約０．１ｇ振りかけ、磁気ヘッドのシーク動作を繰り
返し、クラッシュに至るまでのシーク回数を測定する試
験である。

【００１０】本発明の第１の目的は、高記録密度化を実
現する上で重要な低ノイズ特性を維持しつつ、上記のよ
うな過酷な耐摺動試験においても高い耐摺動信頼性確保
できる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、このような磁気記録媒体の製造方法
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するために、第１、第２、および第３の下地層を
構成する材料を種々検討した結果、第３の下地層とし
て、Coに代えてNiを用いたNi-Cr-Zr合金層を用いること
により良好な結果が得られることを見出した。また、第
１の下地層としては、Co-Cr-Zr合金層だけでなく、 Ni
を主成分とし、かつCrとZrを同時に含む合金を用いた場
合にも良好な結果が得られることを見出した。このよう
に第３の下地層として、Co-Cr-Zr合金層に代えてNi-Cr-
Zr合金層を用いることによって良好な結果が得られるの
は、Co-Cr-Zr合金層よりもNi-Cr-Zr合金層の方がよりア
モルファスの度合いが高いため、薄膜としての靭性が高
いためと推定される。さらに、第３の下地層の上に結晶
配向性を制御する膜として第４の下地層を形成すること
により、その上に高密度記録領域で良好な記録再生特性
を有する磁性層を形成することが可能となる。

【００１２】すなわち、上記課題は、基板と磁性層の間
に、CoあるいはNiを主成分とし、かつCrとZrを同時に含
む合金からなる第１の下地層を形成し、その上に粗い表
面を有する第２の下地層を形成し、その上にNiを主成分
とし、かつCrとZrを同時に含む合金からなる第３の下地
層を形成し、さらにその上に結晶配向性を制御する膜と
して第４の下地層をこの順に形成することにより解決さ
れ、上記第１の目的が達せられる。

【００１３】上記のように、第１の下地層を構成する材
料としては、CoあるいはNiを主成分とし、かつCrとZrを
同時に含む合金が用いられる。第１の下地層をCoあるい
はNiを主成分とする合金とすることにより、基板との高
い密着強度が得られる。第１の下地層の磁化は、再生ヘ
ッドから見て無視しうる程度に小さいことが望ましが、
添加元素としてCrを加えることにより第１の下地層に含
まれるCoあるいはNiの強磁性成分を効果的に低減するこ
とが可能である。また、Crを添加することにより、耐食
信頼性が向上するので好ましい。さらに、Zrを添加する
ことにより、耐食性を劣化させることなく合金膜を非晶
質化することができる。

【００１４】さらに、第１の下地層は、微結晶あるいは
実質的にアモルファスからなる合金層であることが望ま
しい。第１の下地層を微結晶あるいは実質的にアモルフ
ァスからなる層とすることにより、その上に形成する粗
い表面を有する第２の下地層の表面形状を安定して制御
して量産できる。これは、第２の下地層の下地となる第
１の下地層の表面エネルギと形状を基板によらず、ほぼ
一定にできるためである。ここで、「微結晶」とは結晶
粒径が８nm以下であることを指し、「実質的にアモルフ
ァス」とは透過電子顕微鏡により制限視野回折像を撮影
した際に回折パターンがハローとして観察されることを
指すものと定義する。このような磁気記録媒体を構成す
る層の微細構造は、基板面に垂直な方向に薄く切り出し
た試料、あるいは、基板を機械研磨により薄くした試料
を試料面の上下両方向からイオンシニング法によりさら
に薄膜化し、該当部を透過電子顕微鏡により高倍率で観
察するか、または、制限視野回折像で回折リングのパタ
ーンを観察することにより評価できる。

【００１５】第１の下地層の上に粗い表面を有する第２
の下地層を形成することにより、媒体表面と磁気ヘッド
スライダとの粘着を低減できる。また、比表面積が増す
ことにより、これよりも上に形成される各層間の接着強
度が向上できる。特に、粗い表面を有する第２の下地層
が、連続した膜を形成する厚さよりも薄いVolmer-Weber
型の3次元核生成をする状態で形成された実質的に離散
した突起により構成される場合には、その上に形成され
る第３の下地層が第２の下地層と接するだけでなく、第
１の下地層とも接するように積層されるので、第３の下
地層と第１の下地層を同系統の材料で構成することによ
り、密着強度をさらに向上することができる。第２の下
地層としては、AlもしくはAlを主成分とする合金が用い
られるが、特にAlにCrを５から３０原子％（at.%）加え
た合金系では、第２の下地層を形成する際の温度を制御
することにより、膜面内方向で実質的に離散した突起の
高さと径、及び、その面密度（単位面積当たりの突起の
個数）を制御し易いので好ましい。

【００１６】第３の下地層は、微結晶あるいは実質的に
アモルファスからなる合金層であることが望ましい。第
３の下地層を第１の下地層と同様の微結晶あるいは実質
的にアモルファスからなる層とすることにより、膜面内
方向で実質的に離散した突起によって覆われていない第
１の下地層の表面との密着性が向上する。また、第３の
下地層を微結晶あるいは実質的にアモルファス膜からな
る下地層とすることにより、その上に形成される第４の
下地層の結晶粒を微細化でき、かつ、結晶配向性も制御
可能となる。これにより、磁性層を構成する結晶粒の大
きさを低ノイズ化に適した微細なサイズに制御し、同時
に、その磁気異方性の方向を制御することが可能とな
る。上述のように、第３の下地層を構成する材料として
は、 Niを主成分とする合金であることが好ましい。さ
らに、CrとZrを同時に添加し、第１の下地層と同種の元
素を含む材料とすることにより第１の下地層の表面との
密着性がさらに高まり、ＣＳＳ耐力を向上することがで
きる。CrにはNiの強磁性成分を効果的に低減する効果
と、耐食信頼性が向上する効果があり、Zrには、耐食性
を劣化させることなく合金膜を非晶質化できる効果があ
る。

【００１７】尚、第１の下地層と第３の下地層に添加さ
れるCrの代わりに、Ti、V、Mo、Nbを添加してもCrの場
合とほぼ同等の効果が得られる。また、第１の下地層と
第３の下地層に添加されるZrの代わりに、Ta、Hf、Y、W
を添加してもZrの場合とほぼ同等の効果が得られる。ま
た、第１の下地層の厚さは5nm以上、50nm以下であるこ
とが好ましい。厚さが５ｎｍ未満の場合には、連続的な
薄膜ではなく島状に成長する場合があるため基板表面の
吸着物の影響を押さえることが困難になる。厚さが50nm
を上回ると、量産の効率が下がるため好ましくない。第
３の下地層の厚さは5nm以上、50nm以下であることが好
ましい。厚さが５ｎｍを下回ると、島状成長する場合が
あるためにその上に形成される第４の下地層と磁性層の
結晶性と結晶配向を制御することが困難にり、厚さが50
nmを上回ると、量産の効率が下がるため好ましくない。

【００１８】第４の下地層の結晶構造は体心立方構造を
とり、非磁性金属であることが望ましい。例えば磁性膜
と結晶整合性の良い配向が期待される(100)配向した固
溶体を形成する非磁性Cr基合金等の薄膜が用いられる。
ここで、(100)配向とは、結晶の(100)面が基板面に平行
に配向することをさす。第４の下地層の材料としては、
Cr-Ti合金あるいはCr-Ti-Mo合金、Cr-Mo合金等を用いる
ことができる。第４の下地層の厚さは5nm以上、50nm以
下であることが好ましい。厚さが５ｎｍ未満の場合に
は、その上に形成される磁性層の結晶性と結晶配向を制
御することが困難にり、厚さが50nmを上回る場合には、
量産の効率が下がるため好ましくない。

【００１９】さらに、磁性層の構成元素に占めるコバル
トと白金の濃度が80at.%以下であり、膜面内に磁界を印
加して試料振動型磁力計で測定した保磁力が160kA/m以
上あることが好ましい。これは、高記録密度領域での電
磁変換特性に優れることによる。但し保磁力が320kA/m
を超えて高すぎるとオーバーライト特性が低下するた
め、媒体の保磁力は重ね書き可能な範囲で制御可能な大
きさであることが好ましい。前記第４の下地層と磁性層
の間にさらに第５の下地層を設けても良い。また、耐摺
動信頼性を向上する上で、磁性層の上部に炭素を主成分
とする保護膜を設け、さらにその上に潤滑層を形成する
ことが好ましい。

【００２０】磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を駆動す
る駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、該
磁気ヘッドを上記磁気記録媒体に対して相対運動させる
手段と、該磁気ヘッドへの信号入力手段と該磁気ヘッド
からの出力信号再生を行なうための記録再生信号処理手
段とを有する磁気記憶装置において、磁気ヘッドの再生
部を磁気抵抗効果型磁気ヘッドで構成し、かつ、磁気記
録媒体を上述したような本発明の磁気記録媒体によって
構成することにより、高い記録密度と高い信頼性を有す
る小型大容量の磁気記憶装置を実現することができる。
前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドとしては、その磁気抵抗
センサ部を互いに0.12μm以上0.2μm以下の距離だけ隔
てられた軟磁性体からなる2枚のシールド層の間に形成
することが望ましい。シールド層の間隔が0.2μmよりも
大きくなると、220kFCIを超える最高線記録密度領域で
十分な再生出力が得られなくなる。また、シールド層の
間隔が0.12μmよりも小さくなるとシールド層と磁気抵
抗センサの絶縁性を維持することが困難になる。前記磁
気記録媒体の磁性層の厚さtと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との積Br×tは3.2mA(40
ガウス・ミクロン)以上9.6mA(120ガウス・ミクロン)以
下とすることが望ましい。Br×tが3.2mA(40ガウス・ミ
クロン)よりも小さくなると記録後の長時間放置による
再生出力の低下により、誤った情報が再生される危険性
が高くなり、また9.6mA(120ガウス・ミクロン)を超える
と、記録時の重ね書きが難しくなる。

【００２１】上記の磁記記憶装置において、磁気ヘッド
の再生部として、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
数の導電性磁性層と、該導電性磁性層の間に配置された
導電性非磁性層を含む磁気抵抗センサを用いると、300k
FCIを超える最高線記録密度で記録した信号を安定して
再生できるので好ましい。さらに、浮上面レールの面積
が1.4平方ミリメートル以下で、質量が２mg以下の磁気
ヘッドスライダー上に磁気ヘッドを形成することが望ま
しい。これにより、磁気ヘッドと前述した突起の衝突確
率を低減すると同時に、衝突した場合の衝撃を小さくで
き、1平方インチ当たり5ギガビット以上の高い記録密度
と高い衝撃信頼性を両立させることができる。

【００２２】前記第２の目的は、磁気記録媒体を以下の
製造方法で形成することにより達成される。すなわち、
まず、基板上にスパッタリング法により第１の下地層を
形成し、第１の下地層を形成した後、基板を加熱してか
ら、第１の下地層上に第２の下地層を形成し、第２の下
地層上に第３の下地層を形成し、さらに、第３の下地層
を形成した後、再び基板を加熱し、その後、第３の下地
層上に第４の下地層を形成することにより達成される。
各下地層の形成は、それぞれ独立した真空槽で行なうこ
とが、放電雰囲気の制御性を高める上で好ましい。基板
上に第１の下地層を形成することにより、第２の下地層
の突起形状を変動させる要因となる基板表面の吸着物の
影響を無視できる程度に低減できる。さらに、この第１
の下地層を形成した後に基板を加熱することにより基板
表面の吸着物の影響を受けることなく、表面エネルギー
を第２の下地層の突起形成に必要な異質核生成を起こさ
せるのに好適な範囲に制御できる。第１の下地層とし
て、金属-金属系の微結晶あるいは実質的にアモルファ
スからなる膜を用いると、基板表面の吸着物を化学的に
活性な元素で効率的に被覆できるので好ましい。

【００２３】一般に後工程で加熱の工程が入ると放出ガ
スの問題が連想されるが、本製造方法では、すでに第１
の下地層を形成することにより放出ガス源が概ね封じ込
められおり、放出ガスは実用上問題の無いレベルに押さ
えられる。第２の下地層の上に第３の下地層を形成した
後、隣接する真空槽で再び加熱してから隣接する真空槽
で第４の下地層を形成することにより、その上に形成さ
れる磁性層の結晶性、結晶配向及び結晶粒サイズを制御
して媒体ノイズを低減できる。上記多層下地膜上に磁性
層を形成し、炭素を主成分とする保護層を形成し、大気
圧に戻して取り出すことにより、一連のドライプロセス
に関する多層膜形成が終了する。尚、基板と磁性層の間
に、微結晶あるいは実質的にアモルファス膜からなる第
１あるいは第３の下地層を形成する手法としては、スパ
ッタリング法が好ましい。これは、スパッタリング法で
被着可能な元素種の範囲が、めっき法に比べて広いため
である。これにより、めっき法では困難なCrを多く含む
薄膜の形成が可能となる。また、スパッタリング法は真
空蒸着法に比べて形成される薄膜と基板あるいは隣接す
る薄膜間の接着強度が高く、さらに、薄膜形成時の基板
温度とスパッタ放電ガス圧力及び放電雰囲気により薄膜
の表面性状を広い範囲で制御可能という利点を有してい
る。第２の下地層を形成した後、意図的に加熱すること
なく連続して、隣接する真空槽で第３の下地層を形成す
ることにより、密着強度が向上し、かつ、第２の下地層
の構成元素が第４の結晶配向制御する下地層への拡散が
押さえられるので好ましい。また、第３の下地層を形成
した後、その表面を酸素を含む雰囲気に曝すことによ
り、媒体ノイズを安定して低減することができる。この
第３の下地層の表面を酸素雰囲気に曝す工程は、第３の
下地層を形成した直後、あるいは、その後基板を再加熱
した後に行うことができる。また、炭素を主成分とする
保護層を形成する前に、基板を冷却することにより、耐
摺動信頼性に優れた保護膜が形成できる。基板の冷却
は、真空槽内に窒素等の不活性ガスを流すことによっ
て、あるいは、水冷のチルプレートを設置することによ
って行なうことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面を参照し詳細に説明する。

【００２５】実施例１図１は本発明の磁気記録媒体の一実施の形態の断面構造
図である。基板１０として、厚さ0.635mm、2.5インチ型
の表面を化学強化したソーダライムガラス基板を用い
た。この基板を洗浄した後、その上に、インテバック
（Ｉｎｔｅｖａｃ）社製の枚葉式スパッタリング装置
（ＭＤＰ２５０Ｂ）を用いて、タクト９秒で以下の多層
膜を形成した。このスパッタリング装置のチャンバ構成
あるいはステーション構成は図２に示した通りである．
まず、基板１０の上に第１の下地層形成室１０２で厚さ
２７ｎｍのCo-30at.%Cr-10at.%Zr合金から成る第１の下
地層１１を形成した。その後、第１加熱室１０３でラン
プヒーターにより基板を約１２０℃に加熱した後、第２
の下地層形成室１０４でAl-10at.%Cr合金からなる粗い
表面を有する第２の下地層１２を形成し、その上に第３
の下地層形成室１０５で厚さ２０ｎｍのNi-20at.%Cr-10
at.%Zr合金から成る第３の下地層１３を形成した。さら
に、その後、第２加熱室１０６でランプヒーターにより
基板の温度を約２７０℃に加熱した後、酸化室１０７で
９９％Ａｒ−１％Ｏ２混合ガスの圧力７mTorr（ガス流
量２１sccm）の雰囲気に３．５秒間曝し、その後、第４
の下地層形成室１０８で厚さ１７ｎｍのCr-20at.%Ti合
金からなる第４の下地層１４を形成し、その上に磁性層
形成室１０９で厚さ２１ｎｍのCo-21at.%Cr-7at.%Pt合
金からなる磁性層１６を形成し、その上に２つの保護層
形成室１１０および１１０’で厚さ６ｎｍずつ、合計12
nmの保護層１７を形成した。その後、基板をスパッタ装
置から取り出し、保護層上にパーフルオロアルキルポリ
エーテルを主成分とする潤滑剤を塗布して厚さ２nmの潤
滑層18を形成した。

【００２６】上記第１の下地層１１、第２の下地層１
２、第３の下地層１３、第４の下地層１４、ならびに磁
性層１６の形成には、すべて放電ガスとしてArを用い、
ガス圧は７mTorrとした。さらに炭素からなる保護層１
７の形成時には放電ガスとしてArを用い１０mTorrとし
た。尚、図１には基板の片側に形成された層の構成を示
したが、本実施例においては基板の両面に媒体を形成し
ており、もう一方の面にも図１に示した各層がこの順番
で形成されている。

【００２７】このようにして形成した磁気記録媒体を切
断し、イオンシニング法により積層薄膜部をすり鉢状に
膜面垂直方向から上下に薄膜化し、第１および第３の下
地層の微細構造を加速電圧２００ｋＶで透過電子顕微鏡
により観察した結果、結晶粒径は８nm以下であり、ま
た、制限視野回折像を撮影したところハローが観察さ
れ、実質的にアモルファスであることが確認された。ま
た、媒体の表面形状を間欠接触型の原子間力顕微鏡を用
いて評価した結果、高さが約１６nmの突起が１０μm角
当り約４００個の密度で形成されていることが確認され
た。突起の平均的な直径は約１００nmであった。この評
価では、約１秒間で１０μｍの長さを走査して５１２ポ
イントのデータを取り込み、走査線を走査方向に直行す
る方向に２０nmピッチでシフトしながら１０μm×１０
μmの領域の表面形状を評価した。また，この測定デー
タから求めた中心線平均面粗さRaの値は２nmであった。
ここで突起の高さは、ベアリングカーブで１％から９９
％までの高さと定義した。第２の下地層まで形成した
後、第４の下地層よりも上の層を形成せずにスパッタ装
置から取り出した試料の表面の元素分布を分析した結
果、第２の下地層は、図１に示すように膜面内で実質的
に離散して存在する突起により構成されていることが確
認された。得られた磁気ディスク媒体の磁気特性を試料
振動型磁力計を用いて評価したところ、保磁力は２.４
３キロ・エールステッド、保磁力角形比は０.７２、磁
性層の厚さｔと残留磁束密度Brとの積Br×tは８５ガウ
ス・ミクロンであった。

【００２８】また、当業者に公知の磁気ヘッドスライダ
をディスク媒体表面で３万回コンタクトスタート・スト
ップ（ＣＳＳ）させた後、磁気ヘッドスライダとディス
ク媒体の粘着力を測定した。この測定を２５枚のディス
ク媒体試料について行い、そのばらつきを評価した結果
を図３に示す。この図には、比較例として、上記第１の
下地層を形成せず、他は本実施例と同一の条件で形成し
た磁気ディスク媒体の結果も示した。この図に見るよう
に、本実施例の媒体の方が、比較例媒体に比べて粘着力
のばらつきが少なく、良好な結果が得られた。第１の下
地層を形成せずに、第２の下地層を形成した場合には、
媒体表面は粗い面となるものの、突起高さのばらつきと
突起の大きさの分散が第１の下地層を形成した場合に比
べ数割大きく、突起の形状制御が難しいことが明らかに
なった。これは、洗浄工程で基体表面に吸着した水分等
の汚染物質が、その後の乾燥工程を経ても残存すること
があり、表面エネルギーが変動するためと考えられる。
このように吸着した水分はガラスを構成する酸化物等と
水和物を形成して強固な吸着関係を生じる場合が有り、
真空中で加熱しても完全には除去できないと考えられ
る。また、本実施例の媒体を用いて実施例７と同様の磁
気ディスク装置を作製し、磁気ディスク面上に約２ミク
ロンの大きさのアルミナ粒子を約０．１ｇ振りかけ、磁
気ヘッドのシーク動作を２００回繰り返し、クラッシュ
に至るまでのシーク回数を測定した。結果を表１に示
す。

【００２９】

【表１】

【００３０】この表には、比較のために、本施例と同じ
膜構成で第３の下地層のみをCo-30at.%Cr-10at.%Zr（厚
さ25nm）に変えた媒体と、さらに本実施例において第３
の下地層を無くした媒体の測定の結果も示した。また、
各条件で作製した媒体試料を２枚準備し、それぞれにつ
いて１回、合計２回の評価を行った結果を示した。第３
の下地層をCo-30at.%Cr-10at.%Zrとした媒体と第３の下
地層を形成しなかった媒体では、１２〜３２回程度のシ
ークを行うとクラッシュに至るのに対し、本実施例の媒
体は２００回のシークを行った後にもクラッシュには至
らず（表１では２００回以上と表示）、良好な結果が得
られた。

【００３１】前記基板１０としては化学強化したアルミ
ノシリケートの他に、ソーダライムガラス、シリコン、
硼珪酸ガラス等からなるセラミックス、または、ガラス
グレージングを施したセラミックス、あるいはNi-Pを無
電解めっきしたAl-Mg合金基板、或いはNi-Pを無電解メ
ッキしたガラス等からなる剛体基板等を用いることがで
きる。

【００３２】第４の下地層はその上に形成する磁性層の
結晶配向性を制御する下地膜として用いられる。この第
４の下地層の下に第３の下地層を形成することにより第
２の下地層から第４の下地層への原子拡散の影響を大幅
に低減でき、第４の下地層の結晶性を向上できる。ま
た、第３の下地層を実質的にアモルファスで第１の下地
層と同一の元素を含む層とすることにより、第３の下地
層と第１の下地層の密着性が強くなり、高い耐摺動性能
が得られる。さらに、第３の下地層の表面が長距離に亘
る原子の周期的な配列を持たないので、その上に形成さ
れる第４の下地層の結晶粒を微細化でき、かつ、結晶配
向性も制御可能となる。これにより磁性層を構成する結
晶の平均粒径を低ノイズ化に適した１５nm以下の微細な
サイズに制御し、同時に、その磁化容易軸の方向を面内
磁気記録に適した膜面に平行な方向に制御することがで
きた。

【００３３】第４の下地層としては、磁性膜と結晶整合
性の良い(100)配向させることが可能な不規則固溶体を
形成する非磁性のCr-Ｖ、Cr-Mo、Cr-Si等のCr基合金の
薄膜を用いることもできる。磁性層としてはCo-Cr-Pt合
金だけでなく、Coを主成分とし、保磁力を高めるために
Ptを含有し、さらに媒体ノイズを低減するためCr、Ta、
SiO2、Nb等を添加した多元の合金系を用いることができ
る。特にTa、Nb、V、Tiを添加するとターゲットの融点
が下がり、Crを含有した磁性膜の組成分離が進行しやす
くなり好ましかった。Pt、NiあるいはMnを添加したCo基
合金系では磁気異方性エネルギーの低下が他の添加元素
に比べて少なく実用的である。具体的には、Co-Cr-Ptの
他に、Co-Cr-Pt-Ta、Co-Cr-Pt-SiO2、Co-Cr-Pt-Mn、Co-
Cr-Nb-Pt、Co-Cr-V-Pt、Co-Cr-Ti-Pt、Co-Cr-Nb-Ta-P
t、Co-Pt-Ni-SiO2等の合金を用いることができる。ま
た、磁性層の上部に炭素を主成分とする保護膜を設ける
ことは、耐摺動信頼性を向上する上で好ましかった。

【００３４】実施例２図４に、本実施例の磁気記録媒体の断面構造図を示す。
この磁気記録媒体は図１に示した実施例１の媒体におけ
る第４の下地層１４と磁性層１６の間にさらに第５の下
地層15を設けた構造を有する。第３の下地層１３までを
実施例１と同様にして形成した後、第４の下地層１４と
して厚さ１０nmのCr層を、第５の下地層１５としてCr-2
0at.%Ti合金からなる厚さ1０nmの層をスパッタ法により
形成した。さらにその後、磁性層１６、保護層17、およ
び、潤滑層18を実施例１と同様にして形成した。このよ
うにして得られた媒体の保磁力角型比は０.７８程度
と、実施例１の構成の媒体に比べ０.０６程度高く、高
記録密度領域で相対的に高い出力が得られた。また、第
４の下地層１４の上に異なる格子定数を有する第５の下
地層15を形成を積層することにより、多数の薄膜の積層
効果としてCSS時の剪断方向の剥離強度が高まり、CSSを
繰り返した場合にクラッシュに至るまでの寿命が１割程
度長くなった。

【００３５】第２の下地層を構成する材料としては、Al
-10at.%Cr合金の他に、Al、あるいは、Crの濃度を5〜20
at.%の範囲で変化させたAl-(5〜20)at.%Cr合金、あるい
は、Al-(7〜29)at.%Co合金、Al-(3〜25)at.%Mo合金、Al
-(3〜25)at.%V合金、半導体の配線材料に用いられるAl-
3%Cu-1.5%Si合金等の合金のほか、高融点の元素であるC
r、Nb、Mo、Ta、W等の元素を用いて形成した。支持体の
温度を増加していくと、特開昭62-256215号の第３図に
記載されているように、面粗度が増加した。基板の温度
を上げていくと核が成長し、結果的に突起の個数が減少
していた。またこの傾向は、薄膜成長時における表面拡
散の大きさに強く依存し、Alに対する添加元素濃度を増
加させて融点が上昇するようなAl-(5〜20)at.%Cr合金に
おいては、Alに対する添加元素濃度の増加により、突起
の数が減少することが明らかになった。同様な融点の上
昇が期待されるAl-(7〜29)at.%Co合金、Al-(3〜25)at.%
Mo合金、Al-(3〜25)at.%V合金系でも突起の密度が変化
した。一方、高融点の元素であるCr、Nb、Mo、Ta、Wを
用いて粗い表面を有する第２の下地層１２を、形成した
場合には、融点が高いため基板温度変動に対しプロセス
マージンが大きくなることが期待された。しかしなが
ら、凹凸は形成できるものの、真空の質により、特にT
a、Wで形状制御が難しいことが明らかになった。この結
果から、突起を形成用材料としてはTa、Wに比べCr、N
b、Moのような比較的融点の低い、より好ましくは上記A
l合金のような系が好ましかった。特に、連続な膜を形
成する厚さよりも薄いVolmer-Weber型の3次元核生成を
する状態で形成され、図４に示すように膜面内で実質的
に離散して存在する突起により構成される場合には、第
２の下地層の表面積が大きいため第３の下地層との接着
強度が向上し、CSS時の剪断方向の剥離強度が高まっ
た。

【００３６】実施例３磁性層の厚さが異なる以外は、実施例１に記載の磁気記
録媒体と同一構成とし、磁性層の厚さが１５nm、１７n
m、２１nmである３種類の磁気記録媒体を実施例１と同
様にして作製した。

【００３７】このようにして形成した磁気ディスク媒体
の第１および第３の下地層の微細構造を透過電子顕微鏡
を用いて実施例１の場合と同様にして評価した結果、ど
ちらの層も実質的にアモルファスであった。5万回のCSS
耐摺動試験を実施した結果、磁性膜の厚さを１５nm、１
７nm、２１nmとしたいずれの磁気記録媒体においても、
磁気記録媒体および磁気ヘッドが破壊されることはな
く、良好な耐摺動信頼性が得られた。表２に、これらの
磁気記録媒体の磁気特性を示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】磁性層の厚さを薄くすることにより、磁性
層の厚さtと残留磁束密度Brとの積Br×tが大きく減少す
る。面内保磁力Hcはおおむね2.5から2.3kOe、保磁力角
型比S*は0.72から0.66で0.7前後、角型比Sは0.76から0.
73でほぼ一定であった。これらの磁気特性は試料振動型
磁力計により２５℃で測定した。

【００４０】これらの磁気記録媒体の電磁変換特性をシ
ールドギャップ長Gsを0.18μｍとした実施例８に記載の
スピンバルブ型の再生素子と、ギャップ長が0.3μｍの
電磁誘導型書き込み素子からなる磁気ヘッドを用いて測
定した。再生素子のセンス電流は６ｍA、書き込み電流I
wは６０ｍAとした。磁気記録媒体（磁気ディスク媒体）
の回転数を変化させ、ヘッドの浮上量を変えて、孤立再
生波の出力半値幅PW50を調べた結果を図５に示す。PW50
はデジタルオシロスコープ（Tektronix TDS544A）によ
り測定した。磁性膜が薄いほど、また、磁気ヘッドの浮
上量が低いほどPW50は小さくなっており、磁性膜の厚さ
が１５nmでヘッドの浮上量が２５nmの場合に、240nmと
いう小さな値が得られた。スペクトルアナライザで測定
した最高線記録密度300kFCIにおける出力は、デジタル
オシロスコープで測定した5kFCIにおける孤立再生波の
出力に対して２〜５%であった。スペクトルアナライザ
で測定した最高線記録密度300kFCIにおける出力は、奇
数次の波形の出力を100MHzを超えるまで積算して求め
た。さらに、孤立再生波の0-p出力(SLF)と300kFCIの信
号を記録した場合の積算媒体ノイズ(Nd)の比SLF/Ndを評
価した。ここで、ヘッドの浮上量は２７nmとし、Ndは0.
5kFCIから450kFCIに相当する帯域のノイズを積算した値
とした。結果を表２に示す。何れの媒体も、300kFCIと
いう高い記録密度において25dB以上の高いSLF/Nd比が得
られた。

【００４１】実施例４図１に示す構成の磁気ディスク媒体の磁性層１６までを
実施例１と同様にして形成した後、基板を水冷のチルプ
レートを設置した真空槽内に移し、窒素ガスを流して基
板を２０0℃の温度まで冷却した。その後、磁性層１６
の上に炭素からなる厚さ12nmの保護層17とパーフルオロ
アルキルポリエーテルを主成分とする潤滑層18を実施例
１と同様にして形成した。

【００４２】本実施例で作製した磁気ディスク媒体と実
施例１で作製した磁気ディスク媒体を共に温度６０℃、
湿度８０％の高温高湿条件に雰囲気に１０時間放置した
後に、実施例８に記載の磁気記憶装置を用いてエラーレ
ートを評価し、高温高湿条件放置前のエラーレートと比
較した。その結果、実施例１の媒体では４割程度エラー
レートが増大したのに対し、本実施例の媒体では、エラ
ーレートの変化は1割以下であった。基板を冷却して基
板の温度を下げてから保護膜を形成することにより、緻
密な保護膜が得られ、耐食性が向上したものと考えられ
る。

【００４３】実施例５実施例１の媒体において、第１の下地膜１１の材料とし
て、Co-30at.%Cr-10at.%Ta、Co-30at.%Cr-10at.%Hf、Co
-30at.%Cr-9.8at.%Zr-0.2at.%Hf、Co-30at.%Cr-10at.%
Y、Co-30at.%Ti-10at.%Zr、Co-20%Ti-15at.%Zr、Co-30a
t.%V-9.8at.%Zr-0.2at.%Hf、Co-20at.%Mo-9.9at.%Zr-0.
1at.%Hf、Co-20at.%Nb-9.8at.%Zr-0.2at.%Hf、Co-30at.
%Cr-10at.%W、Co-30wt.%Cr-4.5wt.%W-1wt.%C、Co-30wt.
%Cr-5.5wt.%W-1.3wt.%C-1.25wt.%Fe-2wt.%Si-3wt.%Ni、
Ni-30at.%Cr-10at.%Zr、Ni-30at.%Cr-10at.%Ta、Ni-30a
t.%Cr-9at.%Hf、Ni-30at.%Cr-9.8at.%Zr-0.2at.%Hf、Ni
-30at.%Cr-10at.%W、Ni-20at.%Nb-10at.%Y、Ni-20at.%M
o-10at.%Ta、を用い、実施例１と同様にして磁気ディス
ク媒体を形成した。得られた媒体の第１の下地層の微細
構造を実施例１の場合と同様にして評価した結果、いず
れの材料を用いて形成した第１の下地層も実質的にアモ
ルファスであることが確認された。これらの媒体のＣＳ
Ｓ後の磁気ヘッドスライダとの粘着力を実施例１と同様
にして評価した結果、いずれの場合も第１の下地層を形
成せず基板の上に直接第２の下地層を形成した磁気ディ
スク媒体に比べ粘着力のばらつきが少ないという結果が
得られた。

【００４４】本実施例においては、磁気記録媒体を構成
する各層をDCマグネトロンスパッタ法により形成した
が、DCマグネトロンスパッタ法の代わりに、通常のRFス
パッタ法、あるいはRFマグネトロンスパッタ法を用いて
も上記磁気記録媒体は形成できた。第２の下地層１２を
形成する際にRFスパッタ法、あるいはRFマグネトロンス
パッタ法を用いた場合には、DCマグネトロンスパッタ法
により形成した場合に比べ、突起密度が減少し連続膜が
形成されやすくなる。突起密度を制御して形成するため
には、通常のRFスパッタ法よりもRFマグネトロンスパッ
タ法、より好ましくはDCマグネトロンスパッタ法により
形成することが好ましい。これは、突起高さのばらつき
が低減できるため、安定した低浮上信頼性があり、同時
に媒体ノイズを低減した磁気記録媒体が形成しやすくな
ることによる。一方、Crを成分として含む磁性層１６を
形成する場合には、DCマグネトロンスパッタ法により形
成するよりもRFマグネトロンスパッタ法、より好ましく
はRFスパッタ法を用いることにより、磁気的な相分離が
進行しやすくなり、媒体ノイズを低減する上で好まし
い。短時間に大量生産する観点からは、通常のRFスパッ
タ法はフォーカスコイル等でプラズマを収束させてもマ
グネトロンスパッタ法に比べ膜形成速度が遅い。このほ
かイオンビームスパッタ法等の物理蒸着法によっても磁
気記録媒体は形成できた。高速に短時間で大量生産する
観点から、DCマグネトロンスパッタ法による製造方法が
最も好ましい。炭素を主成分とする保護層の形成はDCマ
グネトロンスパッタ法のほかCVD（化学蒸着法）により
形成可能なことは周知の通りである。また、スパッタリ
ング法により第１の下地層を形成することにより、Crの
ような、めっき法では多く含有させることが不可能な元
素を20at.%という高い濃度で含有させることが可能とな
った。さらに真空蒸着法に比べ高い基板との接着強度が
得られた。

【００４５】実施例６実施例１に記載の磁気記録媒体として、実施例4と同様
に、基板１０に厚さ0.635mm、直径2.5インチの化学強化
ガラス基板を選択した。この基板を洗浄後、従来技術に
述べたような静止対向型のDCインラインスパッタ装置を
用いて以下の多層膜を形成した。第１の下地層１１を形
成する合金ターゲットとしてCo-30at.%Cr-10at.%Zr合金
を選択した。第２の下地層１２を形成する合金ターゲッ
トとしてAl-１５at.%Cr合金を選択した。第３の下地層
１３を形成する合金としてNi-20at.%Cr-8at.%Zr合金を
選択した。更に第４の下地層１４としてCr-20at.%Ti合
金を選択した。磁性層形成用合金としてCo-21at.%Cr-8a
t.%Pt合金を選択した。保護層形成用ターゲットとして
炭素を選択した。

【００４６】スパッタリング法により厚さで27nmの第１
の下地層１１を形成後、隣接する真空槽で基板を加熱
後、または、加熱せずに、隣接する真空槽で第２の下地
層１２として高さがほぼ16ｎｍ、密度が１０μm角当り
４００個の突起を形成した。厚さ25ｎｍの第３の下地層
１３を形成し、隣接する真空槽で再び２７０℃以上にな
るように加熱してから隣接する真空槽で第４の下地層１
４を１５ｎｍの厚さ形成した。さらに厚さ１７ｎｍの磁
性層１６を形成し、保護層１７を１０ｎｍの厚さ形成
し、その後、基板を大気中に取り出してから液体潤滑層
１８を形成し磁気記録媒体を形成した。

【００４７】上記の工程において、第１の下地層を形成
してから第２の下地層を形成するまでの間に、基板を加
熱しない媒体と、基板を１００℃に加熱した媒体と、２
５０℃に加熱した媒体の３種類の磁気記録媒体を作製し
た。このようにして形成した磁気ディスク媒体の第１お
よび第３の下地層の微細構造を透過電子顕微鏡を用いて
実施例１の場合と同様にして評価した。その結果、基板
を加熱しない媒体と基板を１００℃に加熱した媒体で
は、第１および第３の下地層とも実質的にアモルファス
であった。しかし、基板を２５０℃に加熱してから第２
の下地層１２を形成した媒体では、第１の下地層はアモ
ルファスであったが、第３の下地層は主として微結晶で
はあるものの、結晶粒径が8nmを超えるものもあり、結
晶粒径の分散が大きくなっていた。低温でアモルファス
になる合金でも、高温では微結晶が成長しやすくなり、
短時間で第３の下地層を形成しても、結果として第４の
下地層の結晶粒径の分散が大きくなる可能性がある。

【００４８】第２の下地層を構成する突起の高さを16nm
程度にすることを目的に、基板温度を変えて予備的に放
電時間を同じにして付着形態を検討した結果、基板温度
を低くし室温でそのまま第２の下地層１２を形成した場
合には、突起密度が高くなり、突起が相対的に低くな
る。そのため、粘着を起こしやすくなる。さらに、基板
温度を変化させて同じ高さの突起を形成するため、低温
に基板温度を設定した場合には多めの放電時間或いは高
投入電力が必要であることが明らかになった。一方、磁
性層を形成する温度よりも高めの温度を設定すると第１
の下地層の結晶化が促進され、表面の凹凸が大きくなる
ことも明らかになった。これらの結果から、凹凸の突起
形成には、室温よりも高く、かつその上に形成される第
３の下地層の結晶化が促進される温度よりも低い温度に
制御する必要がある。

【００４９】実施例７実施例１から５に記載した磁気記録媒体61と、該磁気記
録媒体を駆動する駆動部62と、記録部と再生部からなる
磁気ヘッド63と、該磁気ヘッドを上記磁気記録媒体に対
して相対運動させる手段64と、該磁気ヘッドへの信号入
力手段と該磁気ヘッドからの出力信号再生を行なうため
の記録再生信号処理手段65とを有する磁気記憶装置を図
６に示すように構成した。

【００５０】前記磁気ヘッドの再生部が磁気抵抗効果型
磁気ヘッドで構成されるようにした。測定に用いた磁気
ヘッドの模式的斜視図を図７に示す。このヘッドは基体
601上に形成された記録用の電磁誘導型ヘッドと再生用
の磁気抵抗効果型ヘッドを併せ持つ複合型ヘッドであ
る。前記記録ヘッドはコイル602を挟む上部記録磁極603
と下部記録磁極兼上部シールド層604からなり、記録磁
極間のギャップ長は0.3μｍとした。また、コイルには
厚さ３μｍの銅を用いた。前記再生用ヘッドは磁気抵抗
センサ605とその両端の電極パターン606からなり、磁気
抵抗センサは共に１μｍ厚の下部記録磁極兼上部シール
ド層604と下部シールド層607で挟まれ、該シールド層間
距離は0.20μｍである。尚、図７では記録磁極間のギャ
ップ層、及びシールド層と磁気抵抗センサとのギャップ
層は省略してある。

【００５１】図８に磁気抵抗センサの断面構造を示す。
磁気センサの信号検出領域701は、酸化アルミニウムの
ギャップ層700上に横バイアス層702、分離層703、磁気
抵抗強磁性層704が順次形成された部分からなる。磁気
抵抗強磁性層704には、20nmのNi-Fe合金を用いた。横バ
イアス層702には25nmのNi-Fe-Nb合金を用いたが、Ni-Fe
-Rh等の比較的電気抵抗が高く、軟磁気特性の良好な強
磁性合金であれば良い。横バイアス層702は磁気抵抗強
磁性層704を流れるセンス電流が作る磁界によって、該
電流と垂直な膜面内方向(横方向)に磁化され、磁気抵抗
強磁性層704に横方向のバイアス磁界を印加する。これ
によって、媒体62からの漏洩磁界に対して線形な再生出
力を示す磁気センサが選られる。磁気抵抗強磁性層704
からのセンス電流の分流を防ぐ分離層703には、比較的
電気抵抗が高いTaを用い、膜厚は5nmとした。

【００５２】信号検出領域の両端にはテーパー形状に加
工されたテーパー部705がある。テーパー部705は、磁気
抵抗強磁性層704を単磁区化するための永久磁石層706
と、その上に形成された信号を取り出すための一対の電
極606からなる。永久磁石層706は保磁力が大きく、磁化
方向が容易に変化しないことが必要であり、Co-Cr、Co-
Cr-Pt等の合金が用いられる。

【００５３】実施例１から５で述べた磁気記録媒体と、
図７に示した上記ヘッドと組み合わせて、図６に示す磁
気記憶装置を構成した。その結果、磁気的な浮上高さhm
が６２〜６８ｎｍ程度の浮上系では、磁性層の厚さtと
記録時における該磁気記録媒体に対する該磁気ヘッドの
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との積Br×tが9.6mA(120ガウス・ミクロン)を超え
ると十分な書き込みができずオーバーライト（重ね書き
特性が劣化し、高線記録密度領域での出力も低下した。
一方、Br×tが3.2mA(40ガウス・ミクロン)よりも小さく
なると、媒体の記録層の組成或いは厚さによっては、７
日間室温放置で再生出力の減少が認められる場合があっ
た。よって実施例１から５で述べた磁気記録媒体の磁性
層の厚さtと記録時における該磁気記録媒体に対する該
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との積Br×tが3.2mA(40ガウス・ミク
ロン)以上9.6mA(120ガウス・ミクロン)以下であるよう
にして磁気記憶装置を構成した。

【００５４】前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁気抵抗
センサ部が、互いに0.2μmを超えた距離だけ隔てられた
軟磁性体からなる2枚のシールド層の間に形成されたヘ
ッドを用いた場合には、最高線記録密度が220kFCIを超
えると十分な再生出力が得られなかった。軟磁性体から
なる2枚のシールド層の距離は0.12μmを下回ると、プロ
セス加工上の困難さから容易に素子形成ができなかっ
た。これらの結果から、0.12μm以上0.2μm以下の距離
だけ隔てられた軟磁性体からなる2枚のシールド層の間
に形成されたヘッドを用いて磁気記憶装置を構成した。
このようにして構成した磁気記憶装置によって、１平方
インチ当たり４ギガビット以上の記録密度を実現するこ
とができた。

【００５５】実施例８前記実施例７で用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッドの代わ
りに、実施例７に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド63
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導電性磁
性層と、この導電性磁性層の間に配置された導電性非磁
性層を含む磁気抵抗センサ（スピンバルブ型の再生素
子）によって構成される磁気ヘッドを用いた以外は、図
６と同一の構成で磁気記憶装置を構成した。

【００５６】図９に用いたセンサの断面図を示す。この
センサはギャップ層608上に、５ｎｍのTaバッファ層80
1、７ｎｍの第１の磁性層802、1.5nmの銅からなる中間
相803、３ｎｍの第２の磁性層804、１０ｎｍのFe-50at.
%Mn反強磁性合金層805が順次形成された構造である。前
記第１の磁性層にはNi-20at.%Fe合金を使用し、第２の
磁性層804にはコバルトを使用した。反強磁性層805から
の交換磁界により、第２の磁性層804の磁化は一方向に
固定されている。これに対し、第２の磁性層804と非磁
性層803を介して接する第１の磁性層802の磁化の方向
は、磁気記録媒体61からの漏洩磁界により変化するた
め、抵抗変化が生じる。

【００５７】このような２つの磁性層の磁化の相対的方
向の変化に伴う抵抗変化はスピンバルブ効果と呼ばれ
る。本実施例では再生用ヘッドにこの効果を利用したス
ピンバルブ型磁気ヘッドを使用した。テーパー部705は
実施例７の磁気センサと同一構成である。

【００５８】測定に用いた磁気記録媒体のBr×tは3、3.
2、4、6、8、10、12、14mAとした。Br×tを3mA(37.5ガ
ウスミクロン)とした場合には、再生信号の時間経過に
伴う低下が甚だしく、また、実用上好ましい保磁力を得
ることが難しかった。 Br×ｔは１２ｍＡ（１５０ガウ
スミクロン)を超えると、2Fの出力は大きいものの出力
分解能が低下する傾向が顕著になるため好ましくないこ
とが明らかになった。

【００５９】また、このようなスピンバルブ型の再生ヘ
ッドを用いると実施例３で述べたように300kFCIを超え
る最高線記録密度で記録した信号を安定して再生し信号
出力を得られた。本実施例では、浮上面レールの面積が
1.4平方ミリメートル以下で、質量が２mg以下の磁気ヘ
ッドスライダー上に磁気抵抗効果型磁気ヘッドが形成さ
れている磁気ヘッドを用いた。スライダーの浮上面レー
ルの面積を1.4平方ミリメートル以下とし、さらに、質
量を２mg以下とすることにより、耐衝撃信頼性を向上で
きる。これにより、高い記録密度と高い衝撃性を両立さ
せることができ、1平方インチ当たり5ギガビット以上の
記録密度で３０万時間以上の平均故障時間間隔（MTBF）
を実現ができた。

【００６０】比較例１第１の下地層を形成するターゲットの組成を変えたこと
を除き、実施例３で、磁性層の厚さを２１nmとした磁気
記録媒体と同様の磁気記録媒体を形成した。第１の下地
層を形成するターゲットとして、Al-30at.%Si、SiO2、B
4C、Ti-20at.%Cr-10at.%Zrの４種類のターゲットを用い
た４種類の磁気記録媒体を作製した。このようにして作
製した磁気ディスク媒体のＣＳＳ後のヘッドスライダと
の粘着力を実施例１と同様にして評価し、その結果を実
施例３の媒体と比較した。実施例３の媒体では、5万回
のＣＳＳを行った後にも粘着力が初期の値から殆ど変化
しなかったのに対し、第１の下地層としてB4Cを用いた
本実施例の媒体の場合には、1万回のCSS後に媒体表面と
ヘッドスライダの摺動面が破壊されるクラッシュが生じ
ていた。また、第１の下地層としてAl-30at.%Si、SiO
2、Ti-20at.%Cr-10at.%Zrを用い媒体の場合には、5万回
のＣＳＳ後でもクラッシュには至らなかったものの、初
期状態に比べて粘着力が３〜７ｇｆ程度高くなり、媒体
表面にヘッドスライダの摺動による傷が散見された。以
上のように、本比較例で試作した媒体では、実施例３の
媒体に比べて早期に摺動上の問題が生じており、実施例
３の磁気記録媒体は高記録密度領域での優れた記録再生
特性と同時に、優れた耐摺動信頼性を併せ持っていると
が分かる。

【００６１】比較例２第２の下地層を構成する突起の高さ２〜３２ｎｍを変え
たことを除き、実施例３で、磁性層の厚さを２１nmとし
た磁気記録媒体と同様の磁気記録媒体を形成した。これ
らの媒体の静磁気特性は、突起の高さには殆ど依存せ
ず、表２に示した実施例３の媒体の特性とほぼ同等であ
った。突起の高さを３０ｎｍ以上，Raを４nm以上にする
とヘッドの浮上量を４８ｎｍ以下にした場合にノイズが
大きくなるという問題があった。また、突起の高さを４
ｎｍ以下，Raを０.５nm以下にすると、ＣＳＳ試験で磁
気ヘッドスライダが媒体表面に粘着してしまう場合があ
った。

【００６２】実施例９図１０に本実施例の磁気記録媒体の断面構造図を示す。
本実施例の媒体は、図１に示した実施例３（または実施
例１）の媒体の第２の下地層１２と第３の下地層１３の
間に中間下地層１９を挿入した構造となっている。実施
例３と同様にして第２の下地層１２までを形成した後、
厚さ３０nmのCrからなる中間下地層１９を形成し、その
後、第３の下地層１３よりも上の層を実施例１と同様に
して形成した。ここで、磁性層の厚さは１７nmとした。

【００６３】得られた媒体の記録再生特性を実施例３と
同様にして評価した結果、実施例３で磁性層の厚さを１
７nmとした媒体とほぼ同等の特性が得られた。ＣＳＳ後
のヘッドスライダとの粘着力を実施例１と同様にして評
価したところ、実施例３の媒体では、１０万回のＣＳＳ
を行った後に３gf程度の粘着力の増大が確認されたのに
対し、本実施例の媒体では粘着力の増大は殆ど見られな
かった。このように、Crからなる中間下地層１９を第２
の下地層１２と第３の下地層１３の間に挿入することに
より、耐摺動信頼性がさらに改良された。中間下地層を
構成する材料として、MoやＷ、あるいは、Cr-Ti、Cr-Mo
等の合金を使っても同様の効果があった。しかし、本実
施例の媒体には、中間下地層を形成する為に新たなター
ゲットと真空槽が必要になるという欠点もある。

【００６４】実施例１０第１の下地層を構成する合金材料が異なる以外は、実施
例１および実施例３に記載の磁気記録媒体と同一構成の
磁気記録媒体を実施例１と同様にして作製した。第１の
下地層を構成する合金材料としては、第３の下地層と同
じNi-20at.%Cr-10at.%Zr合金を用いた。また、磁性層の
厚さは１７nmとした。

【００６５】得られた媒体の記録再生特性を実施例３と
同様にして評価した結果、実施例３で磁性層の厚さを１
７nmとした媒体とほぼ同等の特性が得られた。また、実
施例１と同様の塵埃投入試験を行ったが、実施例１の媒
体と同様、２００回迄のシークではクラッシュしないと
いう良好な結果が得られた。さらに、ＣＳＳ後のヘッド
スライダと媒体表面の粘着力を実施例１と同様にして評
価したところ、１０万回のＣＳＳを行った後に５gf程度
の粘着力の増大が確認された。これに対し、実施例１の
媒体では粘着力の増大は３gf程度であった。このよう
に、第１および第３の下地層をともにNi−Cr−Zr合金と
した本実施例の媒体は、第１の下地層をCo−Cr−Zr合金
とし、かつ、第３の下地層をNi−Cr−Zr合金とした、実
施例１の媒体に比べ、１０万回という長期のＣＳＳ試験
の結果は僅かに劣っているが、実用上問題の無いレベル
であった。

【００６６】実施例１１実施例１の媒体において、第３の下地膜１３の材料とし
て、Ni-30at.%Cr-10at.%Ta、Ni-30at.%Cr-9at.%Hf、Ni-
30at.%Cr-9.8at.%Zr-0.2at.%Hf、Ni-30at.%Cr-10at.%
W、Ni-20at.%Nb-10at.%Y、Ni-20at.%Mo-10at.%Ta、を用
い、実施例１と同様にして磁気ディスク媒体を形成し
た。得られた媒体の第３の下地層の微細構造を実施例１
の場合と同様にして評価した結果、いずれの材料を用い
て形成した第３の下地層も実質的にアモルファスである
ことが確認された。これらの媒体の塵埃投入試験を実施
例１と同様にして行った結果、いずれの場合も第３の下
地層をCo-30at.%Cr-10at.%Zrとした磁気ディスク媒体に
比べ、クラッシュに至るまでのシーク回数が３倍以上多
く耐摺動性に優れるという結果が得られた。

【００６７】

【発明の効果】本発明の磁気記録媒体は、コンタクト・
スタート・ストップにおける粘着力のばらつきと変化を
低減でき、また、塵埃投入試験における耐摺動特性を改
善できる。さらに、本発明の磁気記録媒体は高記録密度
領域におけるノイズが低いとうい特長も有しており、大
記憶容量で高い信頼性を有する小型磁気記憶装置を実現
するのに適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気記録媒体の一例を示す断面模式
図。

【図２】スパッタリング装置のチャンバ構成を示す模式
図。

【図３】ＣＳＳ３万回後の粘着力のばらつきを示す図。

【図４】本発明の磁気記録媒体の一例を示す断面模式
図。

【図５】本発明の磁気記録媒体の出力半値幅とヘッド浮
上量の関係を示す図。

【図６】本発明の磁気記憶装置の模式図。

【図７】本発明の磁気記憶装置における、磁気ヘッドの
構造の一例を示す斜視図。

【図８】本発明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の一例を示す模式図。

【図９】本発明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の一例を示す模式図。

【図１０】本発明の磁気記録媒体の一例を示す断面模式
図。

【符号の説明】

10…基板、11…第１の下地層、12…第２の下地層、13…
第３の下地層、14…第４の下地層、15…第５の下地層、
16…磁性層、17…保護層、18…潤滑層、19…中間下地
層、61…磁気記録媒体、62…磁気記録媒体を駆動する駆
動部、63…磁気ヘッド、64…磁気ヘッドを磁気記録媒体
に対して相対運動させる手段、65…記録再生信号処理手
段、100…基板、101…仕込み室、102…第１の下地層形
成室、103…第１加熱室、104…第２の下地層形成室、10
5…第３の下地層形成室、106…第２加熱室、107…酸化
室、108…第４の下地層形成室、109…磁性層形成室、11
0…保護層形成室、110'…保護層形成室、111…取り出し
室、112…メインチャンバ、601…基体、602…コイル、6
03…上部記録磁極、604…下部記録磁極兼上部シールド
層、605…磁気抵抗センサ、606…電極パターン、607…
下部シールド層、608…ギャップ層、700…酸化アルミニ
ウムのギャップ層、701…磁気センサの信号検出領域、7
02…横バイアス層、703…分離層、704…磁気抵抗強磁性
層、705…テーパー部、706…永久磁石層、801…Taバッ
ファ層、802…第１の磁性層、803…中間相、804…第２
の磁性層、805…反強磁性層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阪本浩二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)発明者小川陽子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)発明者谷弘詞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)発明者船本進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)発明者加藤章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)発明者細江譲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】基板と磁性層の間に、CoあるいはNiを主成
分とし、かつ、Cr、Ti、V、Mo、Nbからなる第１の群か
ら選ばれた少なくとも1種の元素と、Zr、Ta、Hf、Y、W
からなる第２の群から選ばれた少なくとも1種の元素を
同時に含む合金からなる第１の下地層を形成し、その上
に粗い表面を有する第２の下地層を形成し、その上にNi
を主成分とし、かつ、Cr、Ti、V、Mo、Nbからなる第１
の群から選ばれた少なくとも1種の元素と、Zr、Ta、H
f、Y、Wからなる第２の群から選ばれた少なくとも1種の
元素を同時に含む合金からなる第３の下地層を形成し、
さらにその上に結晶配向性を制御する膜として第４の下
地層をこの順に形成したことを特徴とする磁気記録媒
体。
【請求項２】上記第２の下地層がAlもしくはAlを主成分
とする合金からなり、かつ、上記第１の下地膜上に実質
的に離散して形成された突起からなることを特徴とする
請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３】基板と磁性層の間に、CoあるいはNiを主成
分とし、同時に、Cr、Ti、V、Mo、Nbからなる第１の群
から選ばれた少なくとも1種の元素と、Zr、Ta、Hf、Y、
Wからなる第２の群から選ばれた少なくとも1種の元素を
同時に含む合金層を形成し、さらに該合金層上にAlもし
くはAlを主成分とする合金からなる突起を形成したこと
を特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】請求項１ないし２に記載の磁気記録媒体を
製造する方法において、基板上にスパッタリング法によ
り第１の下地層を形成する工程と、第１の下地層を形成
した後、基板を加熱する工程と、第１の下地層上に第２
の下地層を形成する工程と、第２の下地層上に第３の下
地層を形成する工程と、第３の下地層を形成した後、再
び基板を加熱する工程と、さらに第３の下地層上に第４
の下地層を形成する工程をこの順に行なうことを特徴と
する磁気記録媒体の製造方法。