磁気記録媒体、その製造方法及び磁気記憶装置
【課題】高密度な情報の記録再生が可能な、高保磁力、低ノイズ、高Ｓ*かつ信頼性の高い磁気記録媒体を提供すること。
【解決手段】基板１１上に、少なくとも二層の非磁性下地膜を介しＣｏ基合金系の磁性膜からなる情報記録層１５、１５’が配置された磁気記録媒体であり、上記非磁性下地膜の内に最も基板側に配置された第１の非磁性下地膜１３、１３’が、Ｃｒを主成分とし、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙからなる群の少なくとも一種の元素と酸素とを含有する複合膜からなり、上記元素の濃度を１原子％以上、２０原子％以下、酸素の濃度を１原子％以上、３０原子％以下とするようにした磁気記録媒体。
【解決手段】基板１１上に、少なくとも二層の非磁性下地膜を介しＣｏ基合金系の磁性膜からなる情報記録層１５、１５’が配置された磁気記録媒体であり、上記非磁性下地膜の内に最も基板側に配置された第１の非磁性下地膜１３、１３’が、Ｃｒを主成分とし、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙからなる群の少なくとも一種の元素と酸素とを含有する複合膜からなり、上記元素の濃度を１原子％以上、２０原子％以下、酸素の濃度を１原子％以上、３０原子％以下とするようにした磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク等の情報記録用磁気記録媒体、その製造方法及び磁気記憶装置に係り、特に面記録が高密度の磁気記録媒体、その製造方法及び磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁化を面内方向に反転させて記録する面内磁気記録用の媒体は、Ｃｏのような強磁性金属を主成分としたＣｏ基合金系磁性薄膜を情報記録層としている。１平方インチ当たり１ギガビット以上の高密度の情報記録を可能とするためには、この記録層に対して保磁力を高め、媒体ノイズを小さくすることが要求されている。
【０００３】一般に、保磁力（Ｈｃ）を大きくするためにＣｏＣｒＰｔ合金磁性膜中のＰｔ添加量を増し、これを体心立方構造（ｂｃｃ）のＣｒ又はＣｒを主成分とする合金系非磁性下地膜上にエピタキシャル成長させる方法が、例えば、ジャーナル・オブ・アプライド・フイジックス，７３巻（１９９３年）第５５６９〜５５７１頁（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．１０，（１９９３）ｐ．５５６９〜５５７１）に提案されている。
【０００４】また、媒体ノイズ低減のための有効な方法として、媒体をスパッタリングで形成する際、Ａｒ圧を１０ｍＴｏｒｒ以上に増加することより記録層の結晶粒を空間的に分離することにより、磁性結晶粒を磁気的に孤立化させる方法（例えば、アイ・イー・イー・イー トランザクション オン マグネチックス、２６巻（１９９０年）第１５７８〜１５８０頁（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．５（１９９０）ｐ．１５７８〜１５８０））が知られている。また、ＣｏＣｒＰｔ磁性膜中のＣｒの濃度を増してＣｒを結晶粒界に偏析させる方法（例えば、アイ・イー・イー・イー トランザクション オン マグネチックス、２９巻（１９９３年）第３６６７〜３６６９頁（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．６（１９９３）ｐ．３６６７〜３６６９））が知られている。
【０００５】さらに、媒体ノイズ低減のための手法として、Ｃｒを主成分とする非磁性下地膜を２層化し、基板側に配置された第１の下地膜として、Ｘ線回析において体心立方構造の（１１０）配向を主体とする結晶構造を有する非磁性下地膜を膜厚０．５〜８ｎｍ形成し、その上に体心立方構造の（２００）配向を主体とする第２の非磁性下地膜を膜厚２０〜３００ｎｍ形成する方法が、特開平７−５７２３８号に記載されている。また、静磁気特性や電磁変換特性を向上させる方法として、Ｃｒを主成分とする非磁性下地膜に酸素を含有させて結晶配向性を向上させる手法が特開平１−２９０１１８号に記載されている。
【０００６】さらに、高密度記録を実現するためには、ビット境界の磁化からの反磁界に打ち勝って磁化を記録方向に保持しておくために、保磁力を高くすると同時に、上記記録層の膜厚ｔと残留磁束密度Ｂｒの積Ｂｒ・ｔを小さくして反磁界を小さくする必要がある（例えば、アイ・イー・イー・イー トランザクション オンマグネチックス、２９巻（１９９３年）第３６７０〜３６７２頁（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．６（１９９３）ｐ．３６７０〜３６７２））。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術、すなわち、磁性膜中Ｐｔ濃度の増加による高保磁力化は、貴金属であるＰｔが高価で、製造コストが上昇する問題があった。このため、他の方法により保磁力を向上する技術が求められていた。また、磁性膜の結晶粒を分離したり、Ｃｒ濃度を増して低ノイズ化する方法は、保磁力角形比（Ｓ*）の値が低下し、その結果、再生出力が低下する問題があった。さらに、上記方法により媒体ノイズを低減すると、保磁力の環境温度に対する変化率を室温（２５℃）の保磁力で規格化した値（以下、規格化保磁力温度変化率という）が増加し、低温においては保磁力が増加してオーバーライトが困難となり、高温においては保磁力が低下して再生出力が低下する問題が生じた。従来、低ノイズ化と保磁力温度変化率の低減を両立して実現する手法は知られていなかった。
【０００８】また、特開平７−５７２３８号に記載の手法では、基板側に配置された第１の下地膜を０．５〜８ｎｍ、好ましくは０．５〜１．５ｎｍという、他の膜に比べて１／１０以下の極めて薄い膜厚で形成する必要があり、ディスク面内での膜厚分布の制御や、量産プロセスで大量の磁気記録媒体を一定の品質で製造することが困難であった。また、保磁力を向上したり保磁力温度変化率を低減する効果については記述されていない。
【０００９】また、特開平１−２９０１１８号に記載の手法では、保磁力やＳ*を向上できるが、媒体ノイズを低減させたり、保磁力温度変化率を低減する効果は記述されていない。
【００１０】以上述べたように、より高密度化を実現するためには、磁性膜中のＰｔ濃度を増加することなく保磁力を向上し、また、Ｓ*の値を下げず、規格化保磁力温度変化率を増加することなく媒体ノイズを低減することが必要である。
【００１１】さらに、磁気抵抗効果型素子を用いた記録・再生分離型ヘッドと上記磁気記録媒体を、どのように組み合わせることにより高い記録密度を持つ磁気ディスク装置を実現できるかについては、十分に検討されていなかった。前述の１平方インチ当たり１ギガビット以上の記録密度を達成するためには、２．０ｋＯｅを超えるＨｃが必要になることが分かっている。
【００１２】本発明の第１の目的は、高密度な情報の記録再生が可能な、高保磁力、高Ｓ*、低ノイズ、かつ信頼性の高い磁気記録媒体を提供することにある。本発明の第２の目的は、上記のような高保磁力、高Ｓ*、低ノイズの磁気記録媒体の製造方法を提供することである。本発明の第３の目的は、上記のような高保磁力、高Ｓ*、低ノイズの磁気記録媒体を用いた信頼性の高い磁気記憶装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成するために、本発明の磁気記録媒体は、基板上に、少なくとも二層の非磁性下地膜を介し、Ｃｏ基合金系の磁性膜からなる情報記録層を配置し、上記非磁性下地膜の内の最も基板側に配置された第１の非磁性下地膜を、Ｃｒを主成分とし、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ及びＹからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素並びに酸素を含有する複合膜とし、上記元素の濃度が１原子％以上、２０原子％以下、酸素の濃度が１原子％以上、３０原子％以下となるようにしたものである。
【００１４】上記非磁性下地膜の内の最も情報記録層側に配置された第２の非磁性下地膜は、Ｃｒを主成分とし、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ及びＶからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素を、５原子％以上、５０原子％以下の濃度で含有する合金からなり、Ｘ線回析において体心立方構造の（１１０）配向を主体とする結晶構造を有することが好ましい。
【００１５】さらに、上記第１の非磁性下地膜をＸ線回析において非晶質とし、膜厚を１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下とし、上記第２の非磁性下地膜の膜厚を２ｎｍ以上、１５ｎｍ以下とし、上記磁性膜をＸ線回析において六方細密充填構造の（１０．０）配向の結晶構造とすると、保磁力を向上したり温度変化率を低減する効果が現われるので好ましい。特に、上記第１の非磁性下地膜の平均粒径を２ｎｍ以上、３０ｎｍ以下とすると、媒体ノイズを低く保つことができる。また、上記非磁性下地膜の厚みが１０ｎｍ以上であれば量産プロセスの制御が容易となり、厚みが１００ｎｍ以下であれば所望の粒径の範囲に保つことができる。
【００１６】上記Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙからなる群の元素はＣｒに比べて酸素と結合しやすい性質を有し、複合膜中では主として酸化物の状態で存在する。このように、非磁性下地膜をＺｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙからなる群の元素の酸化物とＣｒとの複合膜とすることにより、粒径が小さく、かつ均一化し、Ｘ線回析において非晶質膜とすることができる。これは、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙからなる元素群の酸化物がＣｒの結晶粒の結晶成長を抑制する効果があるためである。これらの酸化物は膜中で偏析して存在すると保磁力の向上や保磁力温度変化率の低減が可能となるので好ましい。
【００１７】上記非磁性下地膜の、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙからなる群の元素の酸化物の添加濃度は、上記元素群の合計濃度を１原子％以上、２０原子％以下、酸素の濃度を１原子％以上、３０原子％以下とすると、Ｘ線回析において非晶質構造とすることができる。このような複合膜は、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙからなる群の元素の酸化物とＣｒからなるターゲットを用いて、スパッタリングすることにより容易に形成できる。また、上記元素の酸化物を２種類以上添加した場合も同様の特性向上が図られる。
【００１８】さらに、非磁性下地膜が少なくともに二層以上で構成され、その内の最も基板側に配置された第１の非磁性下地膜が上記複合膜からなり、非磁性下地膜の内の最も情報記録層側に配置された第２の非磁性下地膜を、体心立方構造（ｂｃｃ）のＣｒを主成分とする合金からなり、かつ、その（１１０）結晶格子の大きさが、六方細密充填構造（ｈｃｐ）のＣｏ合金磁性膜の（１０．１）結晶格子の大きさと実質的に整合するように形成すると、Ｈｃを２ｋＯｅ以上、５ｋＯｅ以下、Ｓ*を０．７以上、０．９５以下と高く保つことができ、１Ｇｂ／ｉｎ2以上の高い記録密度においても十分な再生出力が得られるので好ましい。ここで、第２の非磁性下地膜の結晶格子の大きさが、上記磁性膜の結晶格子の大きさと実質的に整合するとは、それらの結晶格子の大きさの差が±５％程度の範囲にあればよいことを意味する。特に、上記第２の非磁性下地膜をＣｒ−Ｔｉ或はＣｒ−Ｍｏ系合金とし、Ｔｉ或はＭｏの添加濃度を１０−２０原子％とすると、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系合金磁性膜との結晶格子の整合性が増すとともに、結晶粒径を小さくできるので、媒体ノイズを低減できて好ましい。
【００１９】また、上記複合膜からなる非磁性下地膜を形成すると、磁性膜の結晶粒中の、（１０．０）面が基板と平行となるように配向成長した結晶粒の比率を増すことができる。その結果、磁性膜の磁化容易軸であるｃ軸が基板面と平行となり、保磁力や残留磁化角形比（Ｓ）の値が向上する。その結果、１Ｇｂ／ｉｎ2以上の高い記録密度においても十分な再生出力が得られる。
【００２０】以上述べたような、結晶構造、結晶配向性、格子整合性の改良の結果、保磁力や保磁力温度変化率を改良することができる。特に、上記第２の非磁性下地膜の膜厚を５ｎｍ以上、１５ｎｍ以下とすると、上記保磁力温度変化率は顕著に低減する。その結果、５℃から５５℃の温度範囲で保磁力の変化が低減し、オーバーライトや再生出力の変動を低減できて好ましい。
【００２１】さらに、上記磁気記録媒体において、総磁性膜厚ｔを１０ｎｍ、３０ｎｍ以下とし、保磁力Ｈｃを２．０ｋＯｅ以上とすると、磁化遷移領域の磁化の乱れが低減して磁化遷移領域の幅が減少し、高記録密度領域においても高い出力が得られるので好ましい。特にＢｒｔを３０Ｇμｍ以上、１００Ｇμｍ以下とすると媒体ノイズが低減し、高い媒体Ｓ／Ｎが得られるので好ましい。また、良好な重ね書き（オーバーライト）特性を保証するためには保磁力Ｈｃは４ｋＯｅ以下とすることが好ましい。
【００２２】さらに、上記磁気記録媒体において、ヘッド走行方向と垂直の方向に測定した媒体保護膜表面の中心線平均粗さＲａを０．３ｎｍ以上、３ｎｍ以下とすると、ヘッド浮上量が０．０２μｍ以上、０．１μｍ以下でも安定に浮上するため好ましい。また、媒体表面のＲａを従来より小さい値とした場合に、ＣＳＳ動作時の磁気ヘッドの粘着を制御するには、磁性膜上に保護膜を形成した後にマスクを用いてプラズマエッチングすることで表面に高さ２０ｎｍ以下の微細な凹凸を形成したり、Ａｌ等の低融点金属化合物、混合物のターゲットを用いて保護膜表面に微細な突起が生じるように形成したり、或は熱処理によって表面に微細な凹凸を形成すると、ＣＳＳ動作時にヘッドと媒体の摩擦力が低減でき、ヘッドが媒体に粘着する問題が回避されるので好ましい。
【００２３】さらに、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｂｅ、Ｃ、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂの少なくとも一つを主たる成分として、膜厚が０．５ｎｍ以上、５ｎｍ以下である非磁性中間層により、磁性膜を２層以上に多層化すると単層の磁性膜に比べて媒体ノイズがさらに低下するので好ましい。
【００２４】さらに、磁性膜の保護層としてカーボン、水素添加カーボン又はカーボンを主たる成分とする非磁性材料を膜厚５〜２０ｎｍ形成し、さらに吸着性のパーフルオロアルキルポリエーテル等の潤滑層を膜厚３〜１０ｎｍ設けることにより信頼性が高く、高密度記録が可能な磁気記録媒体が得られる。保護層にはＷＣ、（Ｗ−Ｍｏ）−Ｃ等の炭化物、（Ｚｒ−Ｎｂ）−Ｎ、Ｓｉ3Ｎ4等の窒化物、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2等の酸化物、或はＢ、Ｂ4Ｃ、ＭｏＳ2、Ｒｈ等を用いると耐摺動性、耐食性を向上できるので好ましい。これらの保護膜はマスクを用いて表面をエッチングし、面積比で１〜２０％の突起を設けるか、成膜条件、組成等を調節し、保護膜中に異なる相からなる突起物を析出せしめることで、保護膜が磁性膜表面に比べて大きな面粗さを有することがより好ましい。
【００２５】また、上記第２の目的を達成するために、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、基板上に、少なくとも二層の非磁性下地膜を形成し、ついでＣｏ基合金系の磁性膜からなる情報記録層を形成するもので、非磁性下地膜の内の最も基板側に配置された第１の非磁性下地膜の形成を、Ｃｒと、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ及びＹからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素の酸化物との混合物からなり、上記元素の添加濃度が、１原子％以上、２０原子％以下であるターゲットを用い、純Ａｒ中で、酸素ガスを用いずにスパッタリングにより行なうようにしたものである。
【００２６】ここで、第１の非磁性下地膜は室温で形成し、その後に基板を１５０℃以上、４００℃以下に加熱してから第２の非磁性下地膜を形成すると、保磁力が向上し、温度変化率を低減するので好ましい。また、媒体を形成するに当たっては、磁性膜を形成する際の基板温度を２００℃以上、４００℃以下とすると、磁性膜中のＣｒの偏析が促進されてＨｃが向上するので好ましい。
【００２７】さらに、上記第３の目的を達成するために、本発明の磁気記憶装置は、上記いずれか一の磁気記録媒体と、この磁気記録媒体に情報を記録・再生する磁気ヘッドとを備えるようにしたものである。
【００２８】なお、上記の磁気記憶媒体と組み合わせて磁気記憶装置とするための磁気ヘッドとしては、再生素子に磁気抵抗効果型素子を用いた記録・再生分離型ヘッドであることが好ましい。上記の磁気記録媒体は、磁気抵抗効果型素子の特徴である高い再生感度との組み合わせにより、例えば、１平方インチ当たり１ギガビット以上の記録密度で記録・再生する場合にも十分なＳ／Ｎが得られる。
【００２９】さらに、この磁気ヘッドの再生部を、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によって構成し、かつ、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Ｂｒとの積Ｂｒ・ｔを３０Ｇμｍ以上、８０Ｇμｍ以下とし、上記方向に磁界を印加して測定した上記磁気記録媒体の保磁力Ｈｃを、２．２キロエルステッド以上とすることにより、１平方インチ当たり２ギガビット以上の高密度な情報の記録再生も可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の面内磁気記録媒体の断面構造の模式図である。同図において、１１はＡｌ−Ｍｇ合金、化学強化ガラス、結晶化ガラス、チタン、シリコン、カーボン又はセラミックス等からなる基板、１２及び１２’は基板１１の両面に形成したＮｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｗ−Ｐ等からなる非磁性メッキ層である。Ａｌ−Ｍｇ合金を基板として用いた場合にはこのようなメッキ層を備えたものを基板として使用する。なお、基板にＳｉ単結晶、ガラス、カーボン等を用いた場合は非磁性メッキ層を形成しなくてもよい。
【００３１】また、１３及び１３’は、Ｃｒを主成分とし、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙからなる群の少なくとも一種の元素と酸素とを含有する複合膜からなる第１の非磁性下地膜、１４及び１４’は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｈｆ若しくはＳｉからなる金属又はＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｈｆ若しくはＳｉのいずれかを主成分とする合金からなる第２の非磁性下地膜である。なお、非磁性下地膜を３層とするとき、中間の層にも上記と同じ材質が用いられる。
【００３２】さらに、１５及び１５’は、非磁性下地膜の上に形成したＣｏ−Ｓｍ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｓｉ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｐｔ等からなる合金磁性膜からなる情報記録層、１６及び１６’は、情報記録層の上に形成したカーボン、ボロン、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2等からなる非磁性保護膜である。
【００３３】このような面内磁気記録媒体を次ぎのようにして作製した。強化ガラス基板、結晶化ガラス基板、Ｎｉ−Ｐをメッキしてその表面を鏡面研磨したＡｌ合金基板等の種々の磁気ディスク用基板を用い、上記磁気記録用媒体を構成する各膜をそれぞれ別々の成膜室で形成する枚葉式スパッタ装置で、タクト時間１０秒一定で一枚ずつ順次送り、ＤＣマグネトロンスパッタ法により各膜を形成した。ここで成膜条件は、主真空槽の背圧：５×１０-8Ｔｏｒｒ以下、基板加熱温度：１００〜３００℃、Ａｒガス圧：５〜３０ｍＴｏｒｒ、投入電力：ターゲットサイズが６インチに対して１〜４ｋＷである。上記種々の基板上に、Ｃｒを主成分とする一層以上の非磁性下地膜を形成し、さらに、連続して膜厚１０〜３０ｎｍの種々の組成のＣｏ、Ｃｒ及びＴａ又はＣｏ、Ｃｒ及びＰｔを主成分とする合金磁性膜を形成し、その上にカーボン保護膜を形成した。そして、これらの膜の磁気特性、結晶学的特性等を評価した。
【００３４】また、図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の磁気記憶装置の平面模式図及びそのＡＡ’線断面模式図である。この磁気記憶装置は、一枚又は複数枚の磁気ディスク２１と、磁気ディスクの情報記録面に対応した磁気ヘッド２３と、磁気ディスクを回転駆動する駆動部２２と、磁気ヘッド駆動手段２４と、信号処理部２５とを有する。前記磁気記録媒体に、磁気ヘッドとして電磁誘導型記録磁気抵抗効果型素子再生の複合ヘッド（ＭＲヘッド）を組み合わせて用いることが好ましい。
【００３５】
【実施例】〈実施例１〉外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのガラスディスク基板に付着し研磨材等の汚れを洗浄して乾燥させた。
【００３６】この基板を枚葉式直流マグネトロンスパッタ装置の基板仕込み室に装填して真空に排気した後、当該基板を加熱室、非磁性下地膜形成室、磁性膜形成室、非磁性保護膜形成室及び取り出し室の順に、真空度５×１０-8Ｔｏｒｒ以下の主排気槽を介しながら搬送し、それぞれの室でそれぞれの膜を形成した。
【００３７】まず、８ｍＴｏｒｒのアルゴン圧のもとで、Ｚｒ添加濃度の異なるＣｒ−ＺｒＯ2ターゲットに１ｋＷの電力を加えて、膜厚１０〜１００ｎｍのＣｒ−Ｚｒ−Ｏ非磁性下地膜を第１の非磁性下地膜として形成した。次いで加熱室で２７０℃に加熱し、８ｍＴｏｒｒのアルゴン圧のもとでＣｒ−２０原子％Ｔｉターゲットに４ｋＷの電力を加えて、膜厚２〜１５ｎｍのＣｒ−Ｔｉ下地膜を第２の非磁性下地膜として形成した。この下地膜の上に、８ｍＴｏｒｒのアルゴン圧のもとでターゲットに１．５ｋＷの電力を加えて、Ｃｏ−２０原子％Ｃｒ−６原子％Ｐｔからなる膜厚２０ｎｍの合金磁性膜を積層した。さらに、この磁性膜の上に１０ｍＴｏｒｒのアルゴン圧のもとでターゲットに１．５ｋＷの電力を加えて、膜厚１０ｎｍのカーボン保護膜を形成した。そして、当該保護膜上に吸着性のパーフルオロアルキルポリエーテル等の潤滑層を形成して２．５インチ磁気ディスクとした。
【００３８】こうして形成した磁気ディスクの静磁気特性（保磁力Ｈｃ、角形比Ｓ*）や記録再生特性を以下の方法により評価した。静磁気特性は、上記磁気ディスクを、その半径２０ｍｍの位置から８ｍｍ×８ｍｍの略正方形状に切り出し、片面の磁性膜を削り落とした試料を作製し、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて最大印加磁界を１３ｋＯｅとして面内方向の静磁気特製を求めた。また、記録再生特性の評価には、磁気ヘッドとして、記録用にギャップ長０．４μｍ、トラック幅３．５μｍ、巻線数１７回の薄膜型ヘッド、再生用にシールド間隔０．２５μｍ、トラック幅２．３μｍのＭＲヘッドを有する記録再生分離型ヘッドを用い、線記録密度１８０ｋＢＰＩのときのＳ／Ｎの値を求めた。
【００３９】ＺｒＯ2を添加した非磁性複合膜はＸ線回析において回析ピークは検出されなかった。オージェ電子分光分析により測定した、上記非磁複合下地膜中のＺｒの濃度と、磁性膜のＨｃとの関係を図３に示す。Ｚｒの濃度を１原子％以上、２０原子％以下とすることにより、Ｈｃを向上できた。また、同試料の媒体ノイズを、Ｚｒを添加しない試料の値で規格化した、規格化媒体ノイズと上記複合下地膜中のＺｒ濃度との関係を図４に示す。Ｚｒの濃度を１原子％以上２０原子％以下とすることにより、媒体ノイズを低減できた。また、これらの試料において、Ｂｒと磁性膜厚ｔとの積はＢｒｔは８０Ｇμｍ、Ｓ*はＺｒ添加濃度によらず約０．８と一定であり、Ｓ*を減少せずに媒体ノイズを低減できることが確認できた。また、このときの複合下地膜中のオージェ電子分光分析により測定した酸素の濃度は、Ｚｒ濃度が増すに従い増加して、１原子％以上、３０原子％以下であることが確認された。
【００４０】さらに、周囲の温度を５℃から１００℃まで変化させながら測定した、規格化保磁力温度変化率（室温の保磁力で規格化）とＺｒ添加濃度との関係を図５R>５に示す。Ｚｒの濃度を１原子％以上、２０原子％以下とすることにより、規格化保磁力温度変化率が低減できた。一方、上記第２の非磁性下地膜であるＣｒ−Ｔｉ合金下地膜の膜厚を２０ｎｍ以上にすると、上記保磁力温度変化率の低減効果は減少した。
【００４１】さらに、同試料の、線記録密度１８０ｋＢＰＩのときのＳ／Ｎの値と、上記複合下地膜中のＺｒ濃度との関係を図６に示した。Ｚｒの濃度を１原子％以上、２０原子％以下とすることにより、Ｓ／Ｎを向上できた。上記方法により形成された磁気記録媒体をＸ線回折分析した結果、上記非磁性複合下地膜にＺｒを添加するに従い、磁性膜の配向が六方晶構造の（１０．１）配向から、（１０．０）配向に変化し、基板面内方向に磁化容易軸（ｃ軸）が配向するようになった。これに伴い、残留磁化角形比（Ｓ）の値が０．８から０．９に向上した。一方、Ｃｒ−Ｔｉ下地膜の（１１０）Ｘ線回析強度はＺｒ添加濃度が増すに従い減少した。これは、結晶粒の微細化を表している。
【００４２】〈実施例２〉実施例１におけるＺｒの代わりにＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙをそれぞれ１０原子％添加した磁気ディスクを製造し、そのＨｃ、規格化ノイズ、線記録密度１８０ｋＢＰＩのときのＳ／Ｎ、規格化保磁力温度変化率を評価した。その値を表１に示す。比較例には上記元素群を添加しない場合の特性を示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】いずれの場合も、無添加の試料に比べて特性向上が図られることが確認された。また、各元素の添加濃度を変化させた場合も、実施例１と同様、添加濃度を１原子％以上、２０原子％以上、酸素濃度を１原子％以上、３０原子％以下とすることにより特性向上が図られた。さらに、上記元素を２種以上添加した場合も同様の特性向上が図られることが確認できた。
【００４５】さらに実施例１における第２の非磁性下地膜として、Ｃｒ−Ｔｉの代わりに、Ｃｒ−２０原子％Ｍｏ、Ｃｒ−２０原子％Ｗ、Ｃｒ−２０原子％Ｖを用いた磁気ディスクを製造し、その特性を評価した。この場合も実施例１の磁気ディスクと略同様の結果が得られた。
【００４６】〈実施例３〉実施例１、２と同等の特性を有する磁気ディスクを使用し、ＣｏＴａＺｒ合金を記録用磁極材料とし、ＭＲヘッドを用い、図２（ａ）及び図２R>２（ｂ）に示した磁気記録装置を試作した。このように、上記磁気記録媒体と、ＭＲヘッド及び高精度のヘッド位置決め装置とを組み合わせることにより、１平方インチ当たり１．５ギガビットの面記録密度で記録再生エラー率が１０-8の以下の特性が得られた。
【００４７】本実施例では、ＣｏＴａＺｒ合金を磁極材とする複合型磁気ヘッドを用いた場合について説明したが、ＮｉＦｅ、ＦｅＣ合金等を記録用磁極材とする複合型磁気ヘッドを用いた場合にも同様な効果が得られる。さらに、上記磁気ヘッドの再生部を、従来の磁気抵抗効果よりも格段に大きい巨大磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗センサによって構成することにより、１平方インチ当たり２ギガビット以上の高い面記録密度で記録再生エラー率が１０-8以下の特性が得られた。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、保磁力温度変化率が小さく、１平方インチ当たり１ギガビット以上と極めて高い面記録密度で記録可能な面内磁気記録媒体が得られた。さらにこの磁気記録媒体と組み合わせた磁気記憶装置は、１平方インチ当たり１ギガビット以上と極めて高い面記録密度を有し、高い信頼性を示した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の磁気記録媒体の縦断面構造図。
【図２】本発明の一実施例の磁気記憶装置の平面模式図及びそのＡ−Ａ’線縦断面図。
【図３】本発明の一実施例の非磁性複合下地膜中のＺｒの濃度と、磁性膜Ｈｃとの関係を表す図。
【図４】本発明の一実施例の非磁性複合下地膜中のＺｒの濃度と、規格化媒体ノイズとの関係を表す図。
【図５】本発明の一実施例の非磁性複合下地膜中のＺｒの濃度と、規格化保磁力温度変化率の関係を表す図。
【図６】本発明の一実施例の非磁性複合下地膜中のＺｒの濃度と、線記録密度１８０ｋＢＰＩのときのＳ／Ｎとの関係を表す図。
【符号の説明】
１１…基板
１２、１２’…非磁性メッキ膜
１３、１３’…第１の非磁性下地膜
１４、１４’…第２の非磁性下地膜
１５、１５’…情報記録層
１６、１６’…非磁性保護膜
２１…磁気ディスク
２２…駆動部
２３…磁気ヘッド
２４…磁気ヘッド駆動手段
２５…信号処理部
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク等の情報記録用磁気記録媒体、その製造方法及び磁気記憶装置に係り、特に面記録が高密度の磁気記録媒体、その製造方法及び磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁化を面内方向に反転させて記録する面内磁気記録用の媒体は、Ｃｏのような強磁性金属を主成分としたＣｏ基合金系磁性薄膜を情報記録層としている。１平方インチ当たり１ギガビット以上の高密度の情報記録を可能とするためには、この記録層に対して保磁力を高め、媒体ノイズを小さくすることが要求されている。
【０００３】一般に、保磁力（Ｈｃ）を大きくするためにＣｏＣｒＰｔ合金磁性膜中のＰｔ添加量を増し、これを体心立方構造（ｂｃｃ）のＣｒ又はＣｒを主成分とする合金系非磁性下地膜上にエピタキシャル成長させる方法が、例えば、ジャーナル・オブ・アプライド・フイジックス，７３巻（１９９３年）第５５６９〜５５７１頁（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．１０，（１９９３）ｐ．５５６９〜５５７１）に提案されている。
【０００４】また、媒体ノイズ低減のための有効な方法として、媒体をスパッタリングで形成する際、Ａｒ圧を１０ｍＴｏｒｒ以上に増加することより記録層の結晶粒を空間的に分離することにより、磁性結晶粒を磁気的に孤立化させる方法（例えば、アイ・イー・イー・イー トランザクション オン マグネチックス、２６巻（１９９０年）第１５７８〜１５８０頁（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．５（１９９０）ｐ．１５７８〜１５８０））が知られている。また、ＣｏＣｒＰｔ磁性膜中のＣｒの濃度を増してＣｒを結晶粒界に偏析させる方法（例えば、アイ・イー・イー・イー トランザクション オン マグネチックス、２９巻（１９９３年）第３６６７〜３６６９頁（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．６（１９９３）ｐ．３６６７〜３６６９））が知られている。
【０００５】さらに、媒体ノイズ低減のための手法として、Ｃｒを主成分とする非磁性下地膜を２層化し、基板側に配置された第１の下地膜として、Ｘ線回析において体心立方構造の（１１０）配向を主体とする結晶構造を有する非磁性下地膜を膜厚０．５〜８ｎｍ形成し、その上に体心立方構造の（２００）配向を主体とする第２の非磁性下地膜を膜厚２０〜３００ｎｍ形成する方法が、特開平７−５７２３８号に記載されている。また、静磁気特性や電磁変換特性を向上させる方法として、Ｃｒを主成分とする非磁性下地膜に酸素を含有させて結晶配向性を向上させる手法が特開平１−２９０１１８号に記載されている。
【０００６】さらに、高密度記録を実現するためには、ビット境界の磁化からの反磁界に打ち勝って磁化を記録方向に保持しておくために、保磁力を高くすると同時に、上記記録層の膜厚ｔと残留磁束密度Ｂｒの積Ｂｒ・ｔを小さくして反磁界を小さくする必要がある（例えば、アイ・イー・イー・イー トランザクション オンマグネチックス、２９巻（１９９３年）第３６７０〜３６７２頁（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．６（１９９３）ｐ．３６７０〜３６７２））。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術、すなわち、磁性膜中Ｐｔ濃度の増加による高保磁力化は、貴金属であるＰｔが高価で、製造コストが上昇する問題があった。このため、他の方法により保磁力を向上する技術が求められていた。また、磁性膜の結晶粒を分離したり、Ｃｒ濃度を増して低ノイズ化する方法は、保磁力角形比（Ｓ*）の値が低下し、その結果、再生出力が低下する問題があった。さらに、上記方法により媒体ノイズを低減すると、保磁力の環境温度に対する変化率を室温（２５℃）の保磁力で規格化した値（以下、規格化保磁力温度変化率という）が増加し、低温においては保磁力が増加してオーバーライトが困難となり、高温においては保磁力が低下して再生出力が低下する問題が生じた。従来、低ノイズ化と保磁力温度変化率の低減を両立して実現する手法は知られていなかった。
【０００８】また、特開平７−５７２３８号に記載の手法では、基板側に配置された第１の下地膜を０．５〜８ｎｍ、好ましくは０．５〜１．５ｎｍという、他の膜に比べて１／１０以下の極めて薄い膜厚で形成する必要があり、ディスク面内での膜厚分布の制御や、量産プロセスで大量の磁気記録媒体を一定の品質で製造することが困難であった。また、保磁力を向上したり保磁力温度変化率を低減する効果については記述されていない。
【０００９】また、特開平１−２９０１１８号に記載の手法では、保磁力やＳ*を向上できるが、媒体ノイズを低減させたり、保磁力温度変化率を低減する効果は記述されていない。
【００１０】以上述べたように、より高密度化を実現するためには、磁性膜中のＰｔ濃度を増加することなく保磁力を向上し、また、Ｓ*の値を下げず、規格化保磁力温度変化率を増加することなく媒体ノイズを低減することが必要である。
【００１１】さらに、磁気抵抗効果型素子を用いた記録・再生分離型ヘッドと上記磁気記録媒体を、どのように組み合わせることにより高い記録密度を持つ磁気ディスク装置を実現できるかについては、十分に検討されていなかった。前述の１平方インチ当たり１ギガビット以上の記録密度を達成するためには、２．０ｋＯｅを超えるＨｃが必要になることが分かっている。
【００１２】本発明の第１の目的は、高密度な情報の記録再生が可能な、高保磁力、高Ｓ*、低ノイズ、かつ信頼性の高い磁気記録媒体を提供することにある。本発明の第２の目的は、上記のような高保磁力、高Ｓ*、低ノイズの磁気記録媒体の製造方法を提供することである。本発明の第３の目的は、上記のような高保磁力、高Ｓ*、低ノイズの磁気記録媒体を用いた信頼性の高い磁気記憶装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成するために、本発明の磁気記録媒体は、基板上に、少なくとも二層の非磁性下地膜を介し、Ｃｏ基合金系の磁性膜からなる情報記録層を配置し、上記非磁性下地膜の内の最も基板側に配置された第１の非磁性下地膜を、Ｃｒを主成分とし、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ及びＹからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素並びに酸素を含有する複合膜とし、上記元素の濃度が１原子％以上、２０原子％以下、酸素の濃度が１原子％以上、３０原子％以下となるようにしたものである。
【００１４】上記非磁性下地膜の内の最も情報記録層側に配置された第２の非磁性下地膜は、Ｃｒを主成分とし、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ及びＶからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素を、５原子％以上、５０原子％以下の濃度で含有する合金からなり、Ｘ線回析において体心立方構造の（１１０）配向を主体とする結晶構造を有することが好ましい。
【００１５】さらに、上記第１の非磁性下地膜をＸ線回析において非晶質とし、膜厚を１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下とし、上記第２の非磁性下地膜の膜厚を２ｎｍ以上、１５ｎｍ以下とし、上記磁性膜をＸ線回析において六方細密充填構造の（１０．０）配向の結晶構造とすると、保磁力を向上したり温度変化率を低減する効果が現われるので好ましい。特に、上記第１の非磁性下地膜の平均粒径を２ｎｍ以上、３０ｎｍ以下とすると、媒体ノイズを低く保つことができる。また、上記非磁性下地膜の厚みが１０ｎｍ以上であれば量産プロセスの制御が容易となり、厚みが１００ｎｍ以下であれば所望の粒径の範囲に保つことができる。
【００１６】上記Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙからなる群の元素はＣｒに比べて酸素と結合しやすい性質を有し、複合膜中では主として酸化物の状態で存在する。このように、非磁性下地膜をＺｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙからなる群の元素の酸化物とＣｒとの複合膜とすることにより、粒径が小さく、かつ均一化し、Ｘ線回析において非晶質膜とすることができる。これは、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙからなる元素群の酸化物がＣｒの結晶粒の結晶成長を抑制する効果があるためである。これらの酸化物は膜中で偏析して存在すると保磁力の向上や保磁力温度変化率の低減が可能となるので好ましい。
【００１７】上記非磁性下地膜の、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙからなる群の元素の酸化物の添加濃度は、上記元素群の合計濃度を１原子％以上、２０原子％以下、酸素の濃度を１原子％以上、３０原子％以下とすると、Ｘ線回析において非晶質構造とすることができる。このような複合膜は、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙからなる群の元素の酸化物とＣｒからなるターゲットを用いて、スパッタリングすることにより容易に形成できる。また、上記元素の酸化物を２種類以上添加した場合も同様の特性向上が図られる。
【００１８】さらに、非磁性下地膜が少なくともに二層以上で構成され、その内の最も基板側に配置された第１の非磁性下地膜が上記複合膜からなり、非磁性下地膜の内の最も情報記録層側に配置された第２の非磁性下地膜を、体心立方構造（ｂｃｃ）のＣｒを主成分とする合金からなり、かつ、その（１１０）結晶格子の大きさが、六方細密充填構造（ｈｃｐ）のＣｏ合金磁性膜の（１０．１）結晶格子の大きさと実質的に整合するように形成すると、Ｈｃを２ｋＯｅ以上、５ｋＯｅ以下、Ｓ*を０．７以上、０．９５以下と高く保つことができ、１Ｇｂ／ｉｎ2以上の高い記録密度においても十分な再生出力が得られるので好ましい。ここで、第２の非磁性下地膜の結晶格子の大きさが、上記磁性膜の結晶格子の大きさと実質的に整合するとは、それらの結晶格子の大きさの差が±５％程度の範囲にあればよいことを意味する。特に、上記第２の非磁性下地膜をＣｒ−Ｔｉ或はＣｒ−Ｍｏ系合金とし、Ｔｉ或はＭｏの添加濃度を１０−２０原子％とすると、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系合金磁性膜との結晶格子の整合性が増すとともに、結晶粒径を小さくできるので、媒体ノイズを低減できて好ましい。
【００１９】また、上記複合膜からなる非磁性下地膜を形成すると、磁性膜の結晶粒中の、（１０．０）面が基板と平行となるように配向成長した結晶粒の比率を増すことができる。その結果、磁性膜の磁化容易軸であるｃ軸が基板面と平行となり、保磁力や残留磁化角形比（Ｓ）の値が向上する。その結果、１Ｇｂ／ｉｎ2以上の高い記録密度においても十分な再生出力が得られる。
【００２０】以上述べたような、結晶構造、結晶配向性、格子整合性の改良の結果、保磁力や保磁力温度変化率を改良することができる。特に、上記第２の非磁性下地膜の膜厚を５ｎｍ以上、１５ｎｍ以下とすると、上記保磁力温度変化率は顕著に低減する。その結果、５℃から５５℃の温度範囲で保磁力の変化が低減し、オーバーライトや再生出力の変動を低減できて好ましい。
【００２１】さらに、上記磁気記録媒体において、総磁性膜厚ｔを１０ｎｍ、３０ｎｍ以下とし、保磁力Ｈｃを２．０ｋＯｅ以上とすると、磁化遷移領域の磁化の乱れが低減して磁化遷移領域の幅が減少し、高記録密度領域においても高い出力が得られるので好ましい。特にＢｒｔを３０Ｇμｍ以上、１００Ｇμｍ以下とすると媒体ノイズが低減し、高い媒体Ｓ／Ｎが得られるので好ましい。また、良好な重ね書き（オーバーライト）特性を保証するためには保磁力Ｈｃは４ｋＯｅ以下とすることが好ましい。
【００２２】さらに、上記磁気記録媒体において、ヘッド走行方向と垂直の方向に測定した媒体保護膜表面の中心線平均粗さＲａを０．３ｎｍ以上、３ｎｍ以下とすると、ヘッド浮上量が０．０２μｍ以上、０．１μｍ以下でも安定に浮上するため好ましい。また、媒体表面のＲａを従来より小さい値とした場合に、ＣＳＳ動作時の磁気ヘッドの粘着を制御するには、磁性膜上に保護膜を形成した後にマスクを用いてプラズマエッチングすることで表面に高さ２０ｎｍ以下の微細な凹凸を形成したり、Ａｌ等の低融点金属化合物、混合物のターゲットを用いて保護膜表面に微細な突起が生じるように形成したり、或は熱処理によって表面に微細な凹凸を形成すると、ＣＳＳ動作時にヘッドと媒体の摩擦力が低減でき、ヘッドが媒体に粘着する問題が回避されるので好ましい。
【００２３】さらに、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｂｅ、Ｃ、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂの少なくとも一つを主たる成分として、膜厚が０．５ｎｍ以上、５ｎｍ以下である非磁性中間層により、磁性膜を２層以上に多層化すると単層の磁性膜に比べて媒体ノイズがさらに低下するので好ましい。
【００２４】さらに、磁性膜の保護層としてカーボン、水素添加カーボン又はカーボンを主たる成分とする非磁性材料を膜厚５〜２０ｎｍ形成し、さらに吸着性のパーフルオロアルキルポリエーテル等の潤滑層を膜厚３〜１０ｎｍ設けることにより信頼性が高く、高密度記録が可能な磁気記録媒体が得られる。保護層にはＷＣ、（Ｗ−Ｍｏ）−Ｃ等の炭化物、（Ｚｒ−Ｎｂ）−Ｎ、Ｓｉ3Ｎ4等の窒化物、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2等の酸化物、或はＢ、Ｂ4Ｃ、ＭｏＳ2、Ｒｈ等を用いると耐摺動性、耐食性を向上できるので好ましい。これらの保護膜はマスクを用いて表面をエッチングし、面積比で１〜２０％の突起を設けるか、成膜条件、組成等を調節し、保護膜中に異なる相からなる突起物を析出せしめることで、保護膜が磁性膜表面に比べて大きな面粗さを有することがより好ましい。
【００２５】また、上記第２の目的を達成するために、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、基板上に、少なくとも二層の非磁性下地膜を形成し、ついでＣｏ基合金系の磁性膜からなる情報記録層を形成するもので、非磁性下地膜の内の最も基板側に配置された第１の非磁性下地膜の形成を、Ｃｒと、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ及びＹからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素の酸化物との混合物からなり、上記元素の添加濃度が、１原子％以上、２０原子％以下であるターゲットを用い、純Ａｒ中で、酸素ガスを用いずにスパッタリングにより行なうようにしたものである。
【００２６】ここで、第１の非磁性下地膜は室温で形成し、その後に基板を１５０℃以上、４００℃以下に加熱してから第２の非磁性下地膜を形成すると、保磁力が向上し、温度変化率を低減するので好ましい。また、媒体を形成するに当たっては、磁性膜を形成する際の基板温度を２００℃以上、４００℃以下とすると、磁性膜中のＣｒの偏析が促進されてＨｃが向上するので好ましい。
【００２７】さらに、上記第３の目的を達成するために、本発明の磁気記憶装置は、上記いずれか一の磁気記録媒体と、この磁気記録媒体に情報を記録・再生する磁気ヘッドとを備えるようにしたものである。
【００２８】なお、上記の磁気記憶媒体と組み合わせて磁気記憶装置とするための磁気ヘッドとしては、再生素子に磁気抵抗効果型素子を用いた記録・再生分離型ヘッドであることが好ましい。上記の磁気記録媒体は、磁気抵抗効果型素子の特徴である高い再生感度との組み合わせにより、例えば、１平方インチ当たり１ギガビット以上の記録密度で記録・再生する場合にも十分なＳ／Ｎが得られる。
【００２９】さらに、この磁気ヘッドの再生部を、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によって構成し、かつ、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Ｂｒとの積Ｂｒ・ｔを３０Ｇμｍ以上、８０Ｇμｍ以下とし、上記方向に磁界を印加して測定した上記磁気記録媒体の保磁力Ｈｃを、２．２キロエルステッド以上とすることにより、１平方インチ当たり２ギガビット以上の高密度な情報の記録再生も可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の面内磁気記録媒体の断面構造の模式図である。同図において、１１はＡｌ−Ｍｇ合金、化学強化ガラス、結晶化ガラス、チタン、シリコン、カーボン又はセラミックス等からなる基板、１２及び１２’は基板１１の両面に形成したＮｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｗ−Ｐ等からなる非磁性メッキ層である。Ａｌ−Ｍｇ合金を基板として用いた場合にはこのようなメッキ層を備えたものを基板として使用する。なお、基板にＳｉ単結晶、ガラス、カーボン等を用いた場合は非磁性メッキ層を形成しなくてもよい。
【００３１】また、１３及び１３’は、Ｃｒを主成分とし、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙからなる群の少なくとも一種の元素と酸素とを含有する複合膜からなる第１の非磁性下地膜、１４及び１４’は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｈｆ若しくはＳｉからなる金属又はＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｈｆ若しくはＳｉのいずれかを主成分とする合金からなる第２の非磁性下地膜である。なお、非磁性下地膜を３層とするとき、中間の層にも上記と同じ材質が用いられる。
【００３２】さらに、１５及び１５’は、非磁性下地膜の上に形成したＣｏ−Ｓｍ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｓｉ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｐｔ等からなる合金磁性膜からなる情報記録層、１６及び１６’は、情報記録層の上に形成したカーボン、ボロン、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2等からなる非磁性保護膜である。
【００３３】このような面内磁気記録媒体を次ぎのようにして作製した。強化ガラス基板、結晶化ガラス基板、Ｎｉ−Ｐをメッキしてその表面を鏡面研磨したＡｌ合金基板等の種々の磁気ディスク用基板を用い、上記磁気記録用媒体を構成する各膜をそれぞれ別々の成膜室で形成する枚葉式スパッタ装置で、タクト時間１０秒一定で一枚ずつ順次送り、ＤＣマグネトロンスパッタ法により各膜を形成した。ここで成膜条件は、主真空槽の背圧：５×１０-8Ｔｏｒｒ以下、基板加熱温度：１００〜３００℃、Ａｒガス圧：５〜３０ｍＴｏｒｒ、投入電力：ターゲットサイズが６インチに対して１〜４ｋＷである。上記種々の基板上に、Ｃｒを主成分とする一層以上の非磁性下地膜を形成し、さらに、連続して膜厚１０〜３０ｎｍの種々の組成のＣｏ、Ｃｒ及びＴａ又はＣｏ、Ｃｒ及びＰｔを主成分とする合金磁性膜を形成し、その上にカーボン保護膜を形成した。そして、これらの膜の磁気特性、結晶学的特性等を評価した。
【００３４】また、図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の磁気記憶装置の平面模式図及びそのＡＡ’線断面模式図である。この磁気記憶装置は、一枚又は複数枚の磁気ディスク２１と、磁気ディスクの情報記録面に対応した磁気ヘッド２３と、磁気ディスクを回転駆動する駆動部２２と、磁気ヘッド駆動手段２４と、信号処理部２５とを有する。前記磁気記録媒体に、磁気ヘッドとして電磁誘導型記録磁気抵抗効果型素子再生の複合ヘッド（ＭＲヘッド）を組み合わせて用いることが好ましい。
【００３５】
【実施例】〈実施例１〉外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのガラスディスク基板に付着し研磨材等の汚れを洗浄して乾燥させた。
【００３６】この基板を枚葉式直流マグネトロンスパッタ装置の基板仕込み室に装填して真空に排気した後、当該基板を加熱室、非磁性下地膜形成室、磁性膜形成室、非磁性保護膜形成室及び取り出し室の順に、真空度５×１０-8Ｔｏｒｒ以下の主排気槽を介しながら搬送し、それぞれの室でそれぞれの膜を形成した。
【００３７】まず、８ｍＴｏｒｒのアルゴン圧のもとで、Ｚｒ添加濃度の異なるＣｒ−ＺｒＯ2ターゲットに１ｋＷの電力を加えて、膜厚１０〜１００ｎｍのＣｒ−Ｚｒ−Ｏ非磁性下地膜を第１の非磁性下地膜として形成した。次いで加熱室で２７０℃に加熱し、８ｍＴｏｒｒのアルゴン圧のもとでＣｒ−２０原子％Ｔｉターゲットに４ｋＷの電力を加えて、膜厚２〜１５ｎｍのＣｒ−Ｔｉ下地膜を第２の非磁性下地膜として形成した。この下地膜の上に、８ｍＴｏｒｒのアルゴン圧のもとでターゲットに１．５ｋＷの電力を加えて、Ｃｏ−２０原子％Ｃｒ−６原子％Ｐｔからなる膜厚２０ｎｍの合金磁性膜を積層した。さらに、この磁性膜の上に１０ｍＴｏｒｒのアルゴン圧のもとでターゲットに１．５ｋＷの電力を加えて、膜厚１０ｎｍのカーボン保護膜を形成した。そして、当該保護膜上に吸着性のパーフルオロアルキルポリエーテル等の潤滑層を形成して２．５インチ磁気ディスクとした。
【００３８】こうして形成した磁気ディスクの静磁気特性（保磁力Ｈｃ、角形比Ｓ*）や記録再生特性を以下の方法により評価した。静磁気特性は、上記磁気ディスクを、その半径２０ｍｍの位置から８ｍｍ×８ｍｍの略正方形状に切り出し、片面の磁性膜を削り落とした試料を作製し、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて最大印加磁界を１３ｋＯｅとして面内方向の静磁気特製を求めた。また、記録再生特性の評価には、磁気ヘッドとして、記録用にギャップ長０．４μｍ、トラック幅３．５μｍ、巻線数１７回の薄膜型ヘッド、再生用にシールド間隔０．２５μｍ、トラック幅２．３μｍのＭＲヘッドを有する記録再生分離型ヘッドを用い、線記録密度１８０ｋＢＰＩのときのＳ／Ｎの値を求めた。
【００３９】ＺｒＯ2を添加した非磁性複合膜はＸ線回析において回析ピークは検出されなかった。オージェ電子分光分析により測定した、上記非磁複合下地膜中のＺｒの濃度と、磁性膜のＨｃとの関係を図３に示す。Ｚｒの濃度を１原子％以上、２０原子％以下とすることにより、Ｈｃを向上できた。また、同試料の媒体ノイズを、Ｚｒを添加しない試料の値で規格化した、規格化媒体ノイズと上記複合下地膜中のＺｒ濃度との関係を図４に示す。Ｚｒの濃度を１原子％以上２０原子％以下とすることにより、媒体ノイズを低減できた。また、これらの試料において、Ｂｒと磁性膜厚ｔとの積はＢｒｔは８０Ｇμｍ、Ｓ*はＺｒ添加濃度によらず約０．８と一定であり、Ｓ*を減少せずに媒体ノイズを低減できることが確認できた。また、このときの複合下地膜中のオージェ電子分光分析により測定した酸素の濃度は、Ｚｒ濃度が増すに従い増加して、１原子％以上、３０原子％以下であることが確認された。
【００４０】さらに、周囲の温度を５℃から１００℃まで変化させながら測定した、規格化保磁力温度変化率（室温の保磁力で規格化）とＺｒ添加濃度との関係を図５R>５に示す。Ｚｒの濃度を１原子％以上、２０原子％以下とすることにより、規格化保磁力温度変化率が低減できた。一方、上記第２の非磁性下地膜であるＣｒ−Ｔｉ合金下地膜の膜厚を２０ｎｍ以上にすると、上記保磁力温度変化率の低減効果は減少した。
【００４１】さらに、同試料の、線記録密度１８０ｋＢＰＩのときのＳ／Ｎの値と、上記複合下地膜中のＺｒ濃度との関係を図６に示した。Ｚｒの濃度を１原子％以上、２０原子％以下とすることにより、Ｓ／Ｎを向上できた。上記方法により形成された磁気記録媒体をＸ線回折分析した結果、上記非磁性複合下地膜にＺｒを添加するに従い、磁性膜の配向が六方晶構造の（１０．１）配向から、（１０．０）配向に変化し、基板面内方向に磁化容易軸（ｃ軸）が配向するようになった。これに伴い、残留磁化角形比（Ｓ）の値が０．８から０．９に向上した。一方、Ｃｒ−Ｔｉ下地膜の（１１０）Ｘ線回析強度はＺｒ添加濃度が増すに従い減少した。これは、結晶粒の微細化を表している。
【００４２】〈実施例２〉実施例１におけるＺｒの代わりにＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｙをそれぞれ１０原子％添加した磁気ディスクを製造し、そのＨｃ、規格化ノイズ、線記録密度１８０ｋＢＰＩのときのＳ／Ｎ、規格化保磁力温度変化率を評価した。その値を表１に示す。比較例には上記元素群を添加しない場合の特性を示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】いずれの場合も、無添加の試料に比べて特性向上が図られることが確認された。また、各元素の添加濃度を変化させた場合も、実施例１と同様、添加濃度を１原子％以上、２０原子％以上、酸素濃度を１原子％以上、３０原子％以下とすることにより特性向上が図られた。さらに、上記元素を２種以上添加した場合も同様の特性向上が図られることが確認できた。
【００４５】さらに実施例１における第２の非磁性下地膜として、Ｃｒ−Ｔｉの代わりに、Ｃｒ−２０原子％Ｍｏ、Ｃｒ−２０原子％Ｗ、Ｃｒ−２０原子％Ｖを用いた磁気ディスクを製造し、その特性を評価した。この場合も実施例１の磁気ディスクと略同様の結果が得られた。
【００４６】〈実施例３〉実施例１、２と同等の特性を有する磁気ディスクを使用し、ＣｏＴａＺｒ合金を記録用磁極材料とし、ＭＲヘッドを用い、図２（ａ）及び図２R>２（ｂ）に示した磁気記録装置を試作した。このように、上記磁気記録媒体と、ＭＲヘッド及び高精度のヘッド位置決め装置とを組み合わせることにより、１平方インチ当たり１．５ギガビットの面記録密度で記録再生エラー率が１０-8の以下の特性が得られた。
【００４７】本実施例では、ＣｏＴａＺｒ合金を磁極材とする複合型磁気ヘッドを用いた場合について説明したが、ＮｉＦｅ、ＦｅＣ合金等を記録用磁極材とする複合型磁気ヘッドを用いた場合にも同様な効果が得られる。さらに、上記磁気ヘッドの再生部を、従来の磁気抵抗効果よりも格段に大きい巨大磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗センサによって構成することにより、１平方インチ当たり２ギガビット以上の高い面記録密度で記録再生エラー率が１０-8以下の特性が得られた。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、保磁力温度変化率が小さく、１平方インチ当たり１ギガビット以上と極めて高い面記録密度で記録可能な面内磁気記録媒体が得られた。さらにこの磁気記録媒体と組み合わせた磁気記憶装置は、１平方インチ当たり１ギガビット以上と極めて高い面記録密度を有し、高い信頼性を示した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の磁気記録媒体の縦断面構造図。
【図２】本発明の一実施例の磁気記憶装置の平面模式図及びそのＡ−Ａ’線縦断面図。
【図３】本発明の一実施例の非磁性複合下地膜中のＺｒの濃度と、磁性膜Ｈｃとの関係を表す図。
【図４】本発明の一実施例の非磁性複合下地膜中のＺｒの濃度と、規格化媒体ノイズとの関係を表す図。
【図５】本発明の一実施例の非磁性複合下地膜中のＺｒの濃度と、規格化保磁力温度変化率の関係を表す図。
【図６】本発明の一実施例の非磁性複合下地膜中のＺｒの濃度と、線記録密度１８０ｋＢＰＩのときのＳ／Ｎとの関係を表す図。
【符号の説明】
１１…基板
１２、１２’…非磁性メッキ膜
１３、１３’…第１の非磁性下地膜
１４、１４’…第２の非磁性下地膜
１５、１５’…情報記録層
１６、１６’…非磁性保護膜
２１…磁気ディスク
２２…駆動部
２３…磁気ヘッド
２４…磁気ヘッド駆動手段
２５…信号処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】基板上に、少なくとも二層の非磁性下地膜を介し、Ｃｏ基合金系の磁性膜からなる情報記録層が配置された磁気記録媒体において、上記非磁性下地膜の内の最も基板側に配置された第１の非磁性下地膜は、Ｃｒを主成分とし、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ及びＹからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素の酸化物を含有する複合膜からなり、前記第１の非磁性下地膜に含有される前記少なくとも一種の元素の濃度が０原子％より大きく２０原子％以下とし、情報記録時の前記磁性膜の残留磁束密度Ｂｒと厚さｔとの積Ｂｒ・ｔが３０Ｇμｍ〜８０Ｇμｍであることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】上記非磁性下地膜の内の最も情報記録層側に配置された第２の非磁性下地膜は、Ｃｒを主成分とし、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ及びＶからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素を、５原子％以上、５０原子％以下の濃度で含有する合金からなり、かつ、体心立方構造の（１１０）配向を主体とする結晶構造を有することを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項３】上記第１の非磁性下地膜は、非晶質であり、その膜厚は、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項４】上記第２の非磁性下地膜の膜厚は、２ｎｍ以上、１５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の磁気記録媒体。
【請求項５】基板上に、少なくとも二層の非磁性下地膜を形成し、ついでＣｏ基合金系の磁性膜からなる情報記録層を形成する磁気記録媒体の製造方法であって、上記第１の非磁性下地膜の形成は、Ｃｒと、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ及びＹからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素の酸化物との混合物からなり、上記元素の添加濃度が０原子％より大きく、２０原子％以下であるターゲットを用い、純Ａｒ中で、酸素ガスを用いずにスパッタリングにより行なうことを特徴とする磁気記録媒体の形成方法。
【請求項６】上記第１の非磁性下地膜を室温で形成し、その後に基板を１５０℃以上、４００℃以下に加熱してから上記第２の非磁性下地膜を形成することを特徴とする請求項５記載の磁気記録媒体の形成方法。
【請求項１】基板上に、少なくとも二層の非磁性下地膜を介し、Ｃｏ基合金系の磁性膜からなる情報記録層が配置された磁気記録媒体において、上記非磁性下地膜の内の最も基板側に配置された第１の非磁性下地膜は、Ｃｒを主成分とし、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ及びＹからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素の酸化物を含有する複合膜からなり、前記第１の非磁性下地膜に含有される前記少なくとも一種の元素の濃度が０原子％より大きく２０原子％以下とし、情報記録時の前記磁性膜の残留磁束密度Ｂｒと厚さｔとの積Ｂｒ・ｔが３０Ｇμｍ〜８０Ｇμｍであることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】上記非磁性下地膜の内の最も情報記録層側に配置された第２の非磁性下地膜は、Ｃｒを主成分とし、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ及びＶからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素を、５原子％以上、５０原子％以下の濃度で含有する合金からなり、かつ、体心立方構造の（１１０）配向を主体とする結晶構造を有することを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項３】上記第１の非磁性下地膜は、非晶質であり、その膜厚は、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項４】上記第２の非磁性下地膜の膜厚は、２ｎｍ以上、１５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の磁気記録媒体。
【請求項５】基板上に、少なくとも二層の非磁性下地膜を形成し、ついでＣｏ基合金系の磁性膜からなる情報記録層を形成する磁気記録媒体の製造方法であって、上記第１の非磁性下地膜の形成は、Ｃｒと、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ及びＹからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素の酸化物との混合物からなり、上記元素の添加濃度が０原子％より大きく、２０原子％以下であるターゲットを用い、純Ａｒ中で、酸素ガスを用いずにスパッタリングにより行なうことを特徴とする磁気記録媒体の形成方法。
【請求項６】上記第１の非磁性下地膜を室温で形成し、その後に基板を１５０℃以上、４００℃以下に加熱してから上記第２の非磁性下地膜を形成することを特徴とする請求項５記載の磁気記録媒体の形成方法。
【図１】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００３−１９６８２４（Ｐ２００３−１９６８２４Ａ）
【公開日】平成１５年７月１１日（２００３．７．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−３５４５０２（Ｐ２００２−３５４５０２）
【分割の表示】特願平８−７０３３８の分割
【出願日】平成８年３月２６日（１９９６．３．２６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年７月１１日（２００３．７．１１）
【国際特許分類】
【分割の表示】特願平８−７０３３８の分割
【出願日】平成８年３月２６日（１９９６．３．２６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]