JP2000099934A

JP2000099934A - 磁気記録媒体および磁気記録装置

Info

Publication number: JP2000099934A
Application number: JP10272247A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Akimoto; 秀行秋元; Tomoaki Okuyama; 智明奥山; Iwao Okamoto; 巌岡本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2000-04-07
Also published as: US6541104B2; US20010009727A1

Abstract

(57)【要約】【課題】高いＨｃを有し、かつ、優れた熱安定性を有
する磁気記録媒体を提供する。【解決手段】磁気記録媒体を、非磁性支持体１１上
に、Ｃｒを主成分とする非磁性材料からなるシード層１
２と、ＮｉＦｅ系軟磁性材料からなるキーパー層１３
と、Ｃｒを主成分とする非磁性材料からなる中間層１４
と、Ｃｏを主成分とする磁性材料からなる記録層１５と
が順次積層された構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度記録に適し
た磁気記録媒体および磁気記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の情報処理技術の発達に伴い、コン
ピュータが処理できる情報の種類、量が増大したため、
大きな記憶容量を持つ磁気記録装置、換言すれば、高密
度記録が行える磁気記録装置の研究、開発が盛んに行わ
れている。

【０００３】高密度記録が行える磁気記録装置を得るた
めの研究、開発は、磁気ヘッド側と磁気記録媒体側から
進められており、例えば、磁気ヘッドに関しては、従来
のインダクティブヘッドに代わる高密度記録に適した磁
気ヘッドとして、ＧＭＲヘッドの一種であるスピンバル
ブヘッドなどが開発されている。一方、磁気記録媒体に
関しては、従来の、非磁性支持体上にＣｒ下地膜、Ｃｏ
合金磁性層、保護膜を積層した構成の磁気記録媒体を改
良したものとして、例えば、以下に記すような構成の媒
体が提案されている。

【０００４】特開平６−２４３４５６号公報には、図６
に示したように、Ａｌ基板２１上に、ＮｉＦｅ下地層２
２、Ｃｒ下地層２３、ＣｏＣｒＴａ磁性層２４、保護膜
２５を積層した構成の磁気記録媒体が開示されている。
また、特開平７−１６９０３７号公報には、図７に示し
たように、ＮｉＰ−Ａｌ基板３１上に、Ｃｒ下地層３
２、Ｃｏ基合金磁性層３３、ＮｉＦｅ層３４、保護膜３
５を積層した構成の磁気記録媒体が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】高密度記録を可能とす
るためには、磁気記録媒体の高Ｓ／Ｎ化を図る必要があ
り、そのためには、記録層を構成するグレインのサイズ
を縮小する必要がある。しかしながら、グレインサイズ
を縮小すると、記録情報の熱に対する安定性が劣化して
しまう（記録情報が失われやすくなってしまう）という
問題があった。

【０００６】一方、図６に示したような、記録層（Ｃｏ
ＣｒＴａ磁性層２４）下に軟磁性材料層（ＮｉＦｅ下地
層２２）を設けた構成を用いれば、記録層の遷移領域か
らの漏洩磁束が軟磁性材料層（キーパー層と呼ばれてい
る）で短絡される結果、遷移領域の反磁界が大きく低減
するので、記録情報の熱安定性を向上させることができ
る。すなわち、この構成を用いれば、高Ｓ／Ｎ化のため
に記録層のグレインサイズの縮小により生じた熱安定性
の劣化を、補償することができる。

【０００７】しかしながら、この構成を採用した場合、
記録層のＨｃが低下してしまい、その影響により高Ｓ／
Ｎ化が阻害されるという問題があった。

【０００８】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、高いＨｃを有し、かつ、優れた熱安定性を有する
磁気記録媒体を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、鋭意、研究を行った結果、発明者らは、いわゆる、
キーパー層と非磁性支持体との間に、Ｃｒを主成分とす
る非磁性材料からなるシード層を設けることにより、高
いＨｃを有し、かつ、優れた熱安定性を有する磁気記録
媒体が得られることを見出した。

【００１０】すなわち、請求項１にかかる磁気記録媒体
は、非磁性支持体上に、Ｃｒを主成分とする非磁性材料
からなるシード層と、ＮｉＦｅ系軟磁性材料からなるキ
ーパー層と、Ｃｒを主成分とする非磁性材料からなる中
間層と、Ｃｏを主成分とする磁性材料からなる記録層と
が順次積層された構成を有することを特徴とする。

【００１１】また、請求項２にかかる磁気記録媒体は、
前記シード層をなす非磁性材料が、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎからなるグループから選択
された１種類または２種類以上の元素を含むことを特徴
とする。

【００１２】また、請求項３にかかる磁気記録媒体は、
前記シード層の膜厚が、５０ｎｍ以下であることを特徴
とする。

【００１３】また、請求項４にかかる磁気記録媒体は、
前記記録層の残留磁束密度と膜厚とを乗じた値が、１２
０Ｇμｍ以下であることを特徴とする。

【００１４】また、請求項５にかかる磁気記録媒体は、
前記記録層の残留磁束密度と膜厚とを乗じた値が、前記
キーパー層の飽和磁束密度と膜厚とを乗じた値を１／２
倍した値より大きく、３倍した値より小さいことを特徴
とする。

【００１５】また、請求項６にかかる磁気記録媒体は、
前記中間層を成す非磁性材料が、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎからなるグループから選択され
た１種類または２種類以上の元素を含むことを特徴とす
る。

【００１６】また、請求項７にかかる磁気記録媒体は、
前記中間層の膜厚が、５〜１００ｎｍであることを特徴
とする。

【００１７】また、請求項８にかかる磁気記録媒体は、
前記記録層の上に、さらに、カーボン系保護膜を備える
ことを特徴とする。

【００１８】また、請求項９にかかる磁気記録装置は、
上記請求項１〜８のいずれか一つに記載の磁気記録媒体
と、磁気抵抗効果型ヘッドと、を備えることを特徴とす
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる磁気記録媒
体および磁気記録装置の実施の形態を、図面を参照して
詳細に説明する。

【００２０】図１に示したように、本発明の磁気記録媒
体は、非磁性支持体１１上に、Ｃｒを主成分とする非磁
性材料からなるシード層１２と、ＮｉＦｅ系軟磁性材料
からなるキーパー層１３と、Ｃｒを主成分とする非磁性
材料からなる中間層１４と、Ｃｏを主成分とする磁性材
料からなる記録層１５とが順次積層された構成を有す
る。

【００２１】非磁性支持体１１としては、たとえば、Ｎ
ｉＰメッキされたＡｌ基板が使用され、各層は、たとえ
ば、スパッタリング法により形成される。

【００２２】シード層１２を構成するためのＣｒ基非磁
性材料としては、Ｃｒそのもの、あるいは、Ｃｒに、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎからなるグ
ループから選択された１種類または２種類以上の元素を
添加したものが用いられる。中間層１４を構成するため
のＣｒ基非磁性材料としても、同様に、Ｃｒそのもの、
あるいは、Ｃｒに、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｚｎからなるグループから選択された１種類また
は２種類以上の元素を添加したものが用いられる。

【００２３】なお、上記グループ内の元素のうち、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａは、Ｃｒと同じｂｃｃ構造を有
し、格子間隔がＣｒよりも広い元素となっている。この
ため、これらを含ませることにより、容易に、Ｃｒ基非
磁性材料の格子間隔を広げることができる。従って、比
較的に広い格子間隔を有するＣｏ基磁性材料（例えば、
Ｐｔを添加したＣｏＣｒＴａ等）を用いて記録層１５を
形成する際には、これらの元素のなかの、１種類または
２種類以上の元素を含むＣｒ基非磁性材料を用いて、シ
ード層１２と中間層１４の双方、または、いずれか一方
を形成しておくことが望ましい。

【００２４】すなわち、使用するＣｏ基磁性材料の（０
０２）面間隔に、その（１１０）面間隔を一致させるこ
とができる量、Ｍｏ等を添加した材料を用いて、シード
層１２、中間層１４を形成することによって、記録層１
５までの各層がヘテロエピタキシャル成長するようにし
ておくことが望ましい。

【００２５】また、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎは、数％添加する
と組織を微細化することができる元素であるので、これ
らの元素を含むＣｒ基非磁性材料によって、シード層１
２と中間層１４の双方、または、いずれか一方を形成し
ておくと、磁気記録の最小単位であるグレインサイズを
微細化することができ、結果的に、媒体ノイズを低減す
ることができる。なお、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎは、ｈｃｐ構
造を有する元素であるため、Ｃｒに対する固溶限が小さ
いのであるが、スパッタ法等の薄膜形成技術によれば、
これらの元素を数％Ｃｒに強制固溶させることができ
る。

【００２６】シード層１２の膜厚は、シード層１２が層
として存在し得る膜厚以上であれば良い。ただし、膜厚
が厚くなると、結晶粒成長の結果として、媒体ノイズが
増大する。このため、シード層１２の膜厚は、結晶粒成
長がさほど進まない膜厚、たとえば、５０ｎｍ以下とし
ておくことが望ましい。

【００２７】記録層１５を構成するためのＣｏ基磁性材
料としては、高いＨｃを有する材料、たとえば、ＣｏＣ
ｒ、ＣｏＣｒＴａや、それらにＰｔを添加した材料を用
いる。そして、記録層１５を形成する際には、残留磁束
密度Ｂｒと膜厚ｔの乗算結果“Ｂｒｔ−ｈａｒｄ”が１
２０Ｇμｍ以下となるようにしておくことが望ましい。
何故ならば、本発明の磁気記録媒体は、高密度記録を目
指したものであるので、磁気抵抗効果型素子（いわゆ
る、ＭＲ素子やＧＭＲ素子）を利用したヘッドである磁
気抵抗効果型ヘッドと組み合わせて使用されることにな
るが、記録層からの漏洩磁束強度が過度に大きい場合、
磁気抵抗効果型ヘッドの出力が飽和してしまい、出力の
非対称性が大きくなってしまう。

【００２８】従って、漏洩磁束強度の指標である、残留
磁束密度Ｂｒと膜厚ｔの乗算結果“Ｂｒｔ−ｈａｒｄ”
が１２０Ｇμｍ以下となるように、記録層１５を形成し
ておくことが望ましい。また、膜厚ｔが大きくなると分
解能の劣化をきたすという観点からも、“Ｂｒｔ−ｈａ
ｒｄ”が１２０Ｇμｍ以下となるようにすることが望ま
れる。

【００２９】また、キーパー層１３による媒体記録情報
の熱安定化は、遷移領域における記録層からの漏洩磁束
をキーパー層１３で短絡することで、遷移領域の反磁界
を大きく低減させることによって達成されている。そし
て、漏洩磁束を効率よくキーパー層１３に導くために
は、キーパー層の飽和磁束密度Ｂｓと膜厚ｔの乗算結果
“Ｂｓｔ−ｋｅｅｐｅｒ”を、上記したＢｒｔ−ｈａｒ
ｄよりも大きくした方が良いのであるが、過度に大きく
すると、再生出力の低下を招いてしまう。また、過度に
小さくすると、記録情報の熱安定性が得られなくなる。
従って、０．５×Ｂｓｔ−ｋｅｅｐｅｒ＜Ｂｒｔ−ｈａ
ｒｄ＜３×Ｂｓｔ−ｋｅｅｐｅｒが成立するように、キ
ーパー層１３を形成することが望ましい。

【００３０】なお、一般に、中間層１４の膜厚を５ｎｍ
以下とすると実用的なＨｃが得られず、１００ｎｍ以上
とすると結晶粒の成長により媒体ノイズが増加するの
で、中間層１４の膜厚は、５〜１００ｎｍであることが
望ましい。また、本発明の磁気記録媒体を製造する際に
は、ＣＳＳや、ヘッドと媒体の偶発的な接触に対する耐
久性を向上させるために、記録層１５の上に、さらに、
カーボン系保護膜を設けておくことが望ましい。

【００３１】つぎに、本発明による磁気記録媒体の特性
について説明する。特性評価を行った磁気記録媒体は、
図２に示したように、非磁性支持体１１上に、シード層
１２、キーパー層１３、中間層１４、記録層１５、保護
膜１６を積層したものである。より具体的には、特性評
価を行った磁気記録媒体は、非磁性支持体１１として、
テクスチャ処理済みのＮｉＰ／Ａｌディスク基板を備
え、シード層１２として、ＤＣマグネトロンスパッタ法
により形成されたＣｒ₉₀Ｗ₁₀（数値はat％）膜を備えて
いる。そして、キーパー層１３、中間層１４、記録層１
５、保護膜１６として、それぞれ、ＤＣマグネトロンス
パッタ法を用いて形成された、ＮｉＦｅＮｂ軟磁性膜、
Ｃｒ₉₀Ｗ₁₀膜、Ｃｏ₆₈Ｃｒ₂₀Ｐｔ₁₀Ｔａ₂膜、カーボン
膜を備えている。

【００３２】各層のＤＣマグネトロンスパッタ法による
形成は、スパッタガスとしてＡｒを用い、ガス圧を５ｍ
Ｔｏｒｒ、印加バイアスを−２００Ｖ、基板温度を２８
０℃として行っている。そして、各層形成時のスパッタ
時間を変えることにより、図示した構成を有し、各層の
膜厚が異なる多数の磁気記録媒体を製造した。また、シ
ード層１２として、Ｃｒ₉₀Ｗ₁₀膜ではなく、Ｃｒ膜を形
成した磁気記録媒体をも製造した。

【００３３】以下、製造した各磁気記録媒体の特性の評
価結果について説明する。図３に、シード層を設けて形
成した磁気記録媒体と、シード層を設けずに形成した磁
気記録媒体の保磁力（Ｈｃ）のキーパー層膜厚依存性を
示す。なお、図中、実線で示してある結果が、シード層
を設けて形成した磁気記録媒体に関する測定結果であ
る。

【００３４】より具体的には、Ｃｒ₉₀Ｗ₁₀中間層、Ｃｏ
₆₈Ｃｒ₂₀Ｐｔ₁₀Ｔａ₂記録層、Ｃｒ ₉₀Ｗ₁₀シード層の膜
厚を、それぞれ、２５、２３、１０ｎｍに固定し、Ｎｉ
ＦｅＮｂキーパー層の膜厚を、０〜１２の範囲で変化さ
せた磁気記録媒体についてのカー測定結果である。そし
て、点線で示してある結果が、シード層を設けずに形成
した同様の構成を有する磁気記録媒体についてのカー測
定結果である。

【００３５】図示したように、シード層を設けていない
媒体（点線）では、キーパー層の存在により、Ｈｃが低
下してしまっている。これに対して、ＣｒＷシード層が
設けてある媒体（実線）では、キーパー層が存在してい
ても、キーパー層を設けていない場合と同じＨｃ（〜３
２００Ｏｅ）を示している。すなわち、シード層を設け
ることによりＨｃを増大させることができる。

【００３６】このシード層によるＨｃ増大効果は、その
膜厚に依らず、また、シード層がＣｒ₉₀Ｗ₁₀からなるも
のでなくとも得られる効果となっている。そのことを裏
付ける実験結果の一例として、図４に、シード層材料と
してＣｒ₉₀Ｗ₁₀を用いたときと、Ｃｒを用いたときにお
けるＨｃのシード層膜厚依存性を示す。

【００３７】なお、図には、Ｃｒ₉₀Ｗ₁₀中間層、Ｃｏ₆₈
Ｃｒ₂₀Ｐｔ₁₀Ｔａ₂記録層、ＮｉＦｅＮｂキーパー層の
膜厚を、それぞれ、２５、２３、１２ｎｍに固定し、Ｃ
ｒＷシード層或いはＣｒシード層の膜厚を変化させた磁
気記録媒体についてのカー測定結果のうち、Ｃｒシード
層膜厚が１〜２５ｎｍの範囲にある測定結果を示してあ
る。

【００３８】図から明らかなように、いずれの材料から
なるシード層によっても、その膜厚に依らず、シード層
を設けない場合（シード層膜厚０ｎｍのＨｃ参照）に比
して、高いＨｃを有する媒体を得ることができている。
なお、Ｃｒ₉₀Ｗ₁₀からなるシード層を採用した場合に、
より高いＨｃを有する媒体を得ることができているの
は、記録層が、Ｃｏ₆₈Ｃｒ₂₀Ｐｔ₁₀Ｔａ₂というＰｔの
添加によりｃ軸長が延びた材料から構成されているた
め、記録層材料との間の格子定数のマッチングが、Ｃｒ
₉₀Ｗ₁₀の方が良くなっているからである。

【００３９】このように、シード層を設けた実施例の磁
気記録媒体は、高いＨｃを有するキーパー媒体となって
いるので、通常のキーパー媒体に比して、高いＳ／Ｎを
示すことになる。実際、図４にＨｃのシード層膜厚依存
性を示したＣｒＷシード層を用いた磁気記録媒体は、図
５に示したように、シード層を設けていないキーパー媒
体よりも、高いＳ／Ｎを示すことが確認されている。

【００４０】なお、この図において、Ｓiso ／Ｎｍは、
スピンバルブヘッドを備えた磁気記録装置に、各磁気記
録媒体を組み込むことによって測定した孤立波媒体Ｓ／
Ｎであり、Ｓ／Ｎｍは、記録密度１８０ｋＦＣＩにおけ
る媒体Ｓ／Ｎである。Ｓ／Ｎｔは、記録密度１８０ｋＦ
ＣＩにおけるトータルＳ／Ｎであり、シード層膜厚が０
ｎｍのときの各Ｓ／Ｎが、通常の（シード層を設けてい
ない）キーパー媒体のＳ／Ｎである。

【００４１】また、この図からは、シード層膜厚がおよ
そ１８ｎｍを越えると、シード層膜厚の増大に伴い、Ｓ
／Ｎが低下する傾向が現れることも分かる（なお、図示
は省略してあるが、シード層膜厚が５０ｎｍまでは、通
常のキーパー媒体よりも高いＳ／Ｎを示す媒体を得るこ
とが出来ている）。

【００４２】これは、シード層の結晶粒が成長し、その
結果として、ノイズが増大していることによる。このた
め、シード層膜厚は、１〜５０ｎｍとしておくことが好
ましく、特に高いＳ／Ｎが得られている１０〜２５ｎｍ
としておくことが望ましい。

【００４３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、高密度記録に適した磁気記録媒体、高密度記録
が可能な磁気記憶装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる磁気記録媒体の説
明図である。

【図２】本発明の一実施例による磁気記録媒体の構成図
である。

【図３】シード層を設けて形成した磁気記録媒体と、シ
ード層を設けずに形成した磁気記録媒体の保磁力のキー
パー層膜厚依存性を示したグラフである。

【図４】キーパー層を有する磁気記録媒体の保持力のシ
ード層膜厚依存性を示したグラフである。

【図５】キーパー層を有する磁気記録媒体のＳ／Ｎのシ
ード層膜厚依存性を示したグラフである。

【図６】特開平６−２４３４５６号公報記載の磁気記録
媒体の構成図である。

【図７】特開平７−１６９０３７号公報記載の磁気記録
媒体の構成図である。

【符号の説明】

１１非磁性支持体１２シード層１３キーパー層１４中間層１５記録層１６保護膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡本巌神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 5D006 AA02 BB02 BB07 CA01 CA03 CA05 CA06 DA03 FA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性支持体上に、Ｃｒを主成分とする
非磁性材料からなるシード層と、ＮｉＦｅ系軟磁性材料
からなるキーパー層と、Ｃｒを主成分とする非磁性材料
からなる中間層と、Ｃｏを主成分とする磁性材料からな
る記録層とが順次積層された構成を有することを特徴と
する磁気記録媒体。
【請求項２】前記シード層をなす非磁性材料は、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎからなるグ
ループから選択された１種類または２種類以上の元素を
含む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】前記シード層の膜厚が、５０ｎｍ以下で
あることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記
録媒体。
【請求項４】前記記録層の残留磁束密度と膜厚とを乗
じた値が、１２０Ｇμｍ以下であることを特徴とする請
求項１〜３のいずれか一つに記載の磁気記録媒体。
【請求項５】前記記録層の残留磁束密度と膜厚とを乗
じた値が、前記キーパー層の飽和磁束密度と膜厚とを乗
じた値を１／２倍した値より大きく、３倍した値より小
さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記
載の磁気記録媒体。
【請求項６】前記中間層を成す非磁性材料は、Ｍｏ、
Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎからなるグルー
プから選択された１種類または２種類以上の元素を含む
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の
磁気記録媒体。
【請求項７】前記中間層の膜厚が、５〜１００ｎｍで
あることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記
載の磁気記録媒体。
【請求項８】前記記録層の上に、さらに、カーボン系
保護膜を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれ
か一つに記載の磁気記録媒体。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか一つに記載の磁
気記録媒体と、磁気抵抗効果型ヘッドと、を備えること
を特徴とする磁気記録装置。