JP2002092844A

JP2002092844A - 磁気記録媒体及び該媒体を用いた情報記録装置

Info

Publication number: JP2002092844A
Application number: JP2000282216A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Inaba; 信幸稲葉; Fumiyoshi Kirino; 文良桐野; Tetsunori Kanda; 哲典神田; Satoru Matsunuma; 悟松沼; Tetsuo Kimura; 哲夫木村; Teruaki Takeuchi; 輝明竹内
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2002-03-29

Abstract

(57)【要約】【課題】情報記録用の磁性層に形成される磁区が安定
に存在できる構造を有する磁気記録媒体を提供する【解決手段】非磁性基体上に少なくとも情報記録層を
有する磁気記録媒体において、前記情報記録層は少なく
とも３層の磁性層からなり、前記磁性層は該各磁性層同
士が互いに非磁性層を介して積層されており、非磁性基
体に最も近い側の磁性層及び磁気ヘッドに最も近い側の
磁性層がそれぞれ硬質磁性膜であり、該硬質磁性膜の中
間に配置される磁性層が軟質磁性膜であり、磁気ヘッド
に最も近い側の磁性層が情報の記録に使用され、磁気ヘ
ッドに最も近い側の磁性層と中間磁性層とが互いに静磁
気的に結合している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は大量の情報を迅速か
つ正確に格納するための磁気記録媒体に関する。更に詳
細には、本発明は高性能で、かつ高信頼性を有する磁気
ディスク用の記録媒体の構造、さらに、その磁気記録媒
体を用いた情報記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の高度情報化社会の進展にはめざま
しいものがあり、各種形態の情報を統合したマルチメデ
ィアが急速に普及してきている。これを支える情報記録
装置の１つに磁気ディスク装置がある。現在、磁気ディ
スク装置は、記録密度を向上させつつ小型化が図られて
いる。それと並行して、ディスク装置の低価格化が急速
に進められている。

【０００３】ところで、磁気ディスクの記録容量の高密
度化を実現するためには、１）ディスクと磁気ヘッドと
の距離をつめること、２）媒体の保磁力を増大させるこ
と、３）信号処理方法を工夫すること、４）熱揺らぎの
小さい媒体を開発するなどが必須の技術である。

【０００４】中でも、磁気記録媒体においては、高密度
記録を実現するために、保磁力の増大が必須である。こ
れに加えて、５０Ｇｂ／ｉｎ^２を超える面記録密度を実
現するためには、記録や消去時に磁化反転が生じる単位
（クラスター）をさらに小さくしたり、その分布を精密
に制御しなければならない。このように制御すること
は、熱揺らぎ低減の観点からも重要となってきている。

【０００５】これと同時に、微小な結晶粒子が存在して
いると、熱揺らぎを生じやすい。そのため、粒子径を一
定の大きさ以上にしなければならない。しかし、結晶粒
子が粗大化すると、高密度記録を行う場合にノイズが増
大する。このように、結晶粒子サイズおよびその分布を
制御する必要があった。これらを実現する方法として、
例えば、米国特許第４６５２４９９号公報に、磁性膜の
下にシード膜を設けることが提案されている。

【０００６】上記の従来技術では、シード膜を介して作
製した情報記録用の強磁性薄膜における結晶粒子サイズ
およびその分布を制御するには限界があり、特に、５０
Ｇｂ／ｉｎ^２を超える記録密度を得る場合に、媒体ノイ
ズや熱揺らぎを十分に抑制できない場合があった。これ
は、磁性膜の結晶粒子をシード膜材料の選択や作製条件
や構造の最適化しても、１０ｎｍ前後の粒子サイズを得
ようと微細化した結果、１０ｎｍの２倍程度に粗大化し
た粒子や、逆に、１０ｎｍの１／２程度に微細化した粒
子が混在しているからである。その分布も裾野の広いガ
ウス分布であった。

【０００７】そして、この中で、平均より大きな結晶粒
子は、記録／再生を行うとノイズの増大につながる。逆
に、平均より小さな粒子は、記録／再生を行うと熱揺ら
ぎが増大する。この他に、磁性結晶粒子間の磁気的な相
互作用により、磁化反転サイズが粒子で５〜１０個分と
著しく大きくなっていた。そのためにも、磁気的相互作
用を大きく低減し、かつ、結晶粒子の平均値の１０ｎｍ
を中心に粒子サイズを精密に制御できる技術を確立する
ことが超高密度磁気記録の実用化にとって重要なことで
あった。しかし、実際問題として、結晶粒子の粒子サイ
ズを平均値の１０ｎｍに収斂するように精密に制御する
ことは容易なことではない。従って、結晶粒子の粒子サ
イズを制御すること以外の方法で５０Ｇｂ／ｉｎ^２を超
える記録密度を達成する新たな方法の開発が強く求めら
れてきた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の第１
の目的は、情報記録用の磁性層に形成される磁区が安定
に存在できる構造を有する磁気記録媒体を提供すること
である。本発明の第２の目的は、情報記録用の磁性層に
微小な磁区を容易に形成し、しかもその磁区が安定に存
在できる５０Ｇｂ／ｉｎ^２級以上の超高記録密度の記録
を行うのに好適な媒体構造を有する磁気記録媒体を提供
することである。本発明の第３の目的は、前記の構造を
有する５０Ｇｂ／ｉｎ^２を超える超高密度磁気記録媒体
を使用する情報記録装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題は、非磁性基体
上に情報記録層を有する磁気記録媒体において、前記情
報記録層は少なくとも３層の磁性層からなり、前記磁性
層は該各磁性層同士が互いに非磁性層を介して積層され
ており、非磁性基体に最も近い側の磁性層及び磁気ヘッ
ドに最も近い側の磁性層がそれぞれ硬質磁性膜であり、
該硬質磁性膜の中間に配置される磁性層が軟質磁性膜で
あり、磁気ヘッドに最も近い側の磁性層が情報の記録に
使用され、磁気ヘッドに最も近い側の磁性層と中間磁性
層とが互いに静磁気的に結合していることを特徴とする
磁気記録媒体により解決される。

【００１０】これらの磁性層の中で、基板に最も近い側
に設けた第１層目の磁性層が硬質磁性層であり、また、
最も磁気ヘッドに近い第３層目の磁性層も硬質磁性膜で
ある。しかも、この第３層目の磁性層には、情報の記録
を行なう役割を有する。最後に、両磁性層の中間に位置
する第２層目の磁性層は、軟磁性を有する薄膜を用いる
ことが最も好ましい。ここで、第２層目の磁性膜と第３
層目の磁性膜とが互いに静磁気的に結合していることが
好ましい。このような少なくとも３層の磁性膜を有する
磁気記録媒体において、情報をこの記録媒体へ記録する
時（磁界が磁気ヘッドにより記録媒体へ印加されている
とき）には、これらの磁性層の磁化の方向が３層とも同
一方向であり、情報を再生あるいは保持する場合には、
第１層目の磁性層と第３層目の磁性層とが同じ磁化の向
きであり、第２層目の磁化の向きが第１層目および第３
層目の磁性膜の磁化の向きと反対向きであることが好ま
しい。ここで、上述の記録媒体へ情報を記録するのに、
少なくとも３層からなる磁性層のうち硬質磁性有する第
１および第３の磁性層を外部から印加した磁界により磁
性層の磁化の方向を所定の方向に向け、かつ、その方向
が同一の方向であることが好ましい。ここで、磁化容易
磁区の向きはいずれも基板と平行方向である面内に磁化
容易軸を有する磁気記録媒体を用いることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の磁気記録媒体について詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の磁気記録媒体の一例の概要
断面図である。本発明の磁気記録媒体１は基本的に、非
磁性基体３と、この上に形成された情報記録層５とから
なる。

【００１３】図示されているように、情報記録層５は２
層構造の下地層７ａ，７ｂを介して非磁性基体３上に形
成することができる。別法として、下地層７を介さず、
非磁性基体３上に直接形成することもできる。しかし、
下地層７を使用すると、情報記録層５の磁気特性が改善
されるので、一般的に、下地層７を使用することが好ま
しい。下地層７は単一層でもよいが、下地層７を複数の
層から構成すると、単一の場合に比べて、上部に形成さ
れる情報記録層５の磁性結晶粒が良質の結晶性を示すよ
うになるとともに、磁性結晶粒の粒径分布も向上するこ
とにより、磁気特性の改善、特に、保磁力の向上と熱安
定性の向上の効果が得られる。このような下地層７の形
成に使用される材料は当業者に公知である。例えば、Ｃ
ｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ａｌ及びこれら
の合金類などが下地層形成材料として好適に使用され
る。下地層７の成膜方法としは、蒸着法、スパッタ法、
サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）スパッタ法など当業者に
公知の常用又は慣用方法を使用することができる。下地
層７の配向性を向上させ、かつ、結晶粒子を微細化でき
る点から、ＥＣＲスパッタ法により下地層７を成膜する
事が好ましい。

【００１４】図示されているように、情報記録層５は、
第１の磁性層９、第２の磁性層１１及び第３の磁性層１
３の３層からなり、第１の磁性層９と第２の磁性層１１
との間には第１の非磁性層１５が配設され、更に第２の
磁性層１１と第３の磁性層１３との間には第２の非磁性
層１７が配設されている。この場合、第２の磁性層と第
３の磁性層との間に静磁気的結合が形成される。磁性層
は図示された３層構造に限らず、３層以上の奇数層（例
えば、５層又は７層）であることもできる。この場合
も、磁性層間は非磁性層で区切る。奇数層とするのは、
最上部の層以外から生じる磁束するキャンセルすること
により、記録ビットを高精度に読むためである。従っ
て、２層又は４層などの偶数層でも還流磁区は形成され
るが、上記の観点から所望の特性が得にくい。

【００１５】磁性層と非磁性層とからなる情報記録層５
の厚さは一般的に、１２ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内である
ことが好ましい。１０ｎｍ未満では均一な膜厚の情報記
録層５を形成することが困難であり、膜中にピンホール
などが発生する可能性が生じるばかりか、磁気特性も劣
化するので好ましくない。一方、膜厚が５０ｎｍを超え
ると、ヘッドからの書き込み磁界が情報記録層５の下部
まで十分には届かず、情報記録層５に不十分な状態で記
録ビットが形成されるなどの問題が生じるので好ましく
ない。

【００１６】第１、第２及び第３の磁性層９，１１及び
１３の膜厚はそれぞれ同一でもよく、或いは相互に異な
っていてもよい。磁性層９、１３の膜厚は４ｎｍ〜２０
ｎｍの範囲内であることが好ましい。これらの磁性層の
膜厚が４ｎｍ未満では均一な膜厚の磁性層を形成するこ
とが困難であるばかりか、熱揺らぎのために記録磁化が
安定に存在しなくなる可能性がある。また、膜厚が２０
ｎｍを超えると、磁性層に記録されたビットの反磁界の
ために高密度記録時に安定してビットを形成できなくな
る可能性がある。一方、軟磁性層１１の膜厚は２ｎｍ〜
２０ｎｍの範囲内であることが好ましい。膜厚が２ｎｍ
未満では均一な膜厚の磁性層を形成することが困難であ
るばかりか、膜中にピンホールなどが発生する可能性が
ある。また、膜厚が２０ｎｍ超の場合、ヘッドからの書
き込み用の磁界が磁性層１１に吸収される割合が増大
し、磁性層９に記録するために十分な磁界が届き難くな
る可能性がある。第１磁性層と第２磁性層の関係は、各
磁性層の飽和磁化をＭｓ_１、Ｍｓ_２、膜厚をｔ_１、ｔ_２
とすると、Ｍｓ_１ｔ_１とＭｓ_２ｔ_２の各値がほぼ等しい
ほうが好ましい。これは、第１磁性層に記録されたビッ
トから生じる磁束が第２磁性層でキャンセルされるため
に、再生時にヘッドで検出される記録ビットからの磁束
は第３磁性層のみからなり、再生時のヘッドが飽和する
ことを防ぎやすくなるからである。

【００１７】磁性層の形成材料としては、第１及び第３
の磁性層９及び１３には硬質磁性膜形成材料を使用し、
第２の磁性層１１には軟質磁性膜形成材料を使用するこ
とが好ましい。硬質磁性膜形成材料は、例えば、Ｃｏ−
Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ、Ｃｏ
−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ−Ｂ、Ｃ
ｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｎｂ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ−Ｎｂ
などのＣｏ−Ｃｒ系合金や、Ｓｍ−Ｃｏ、Ｎｄ−Ｆｅ−
Ｂなどの希土類金属を用いた金属間化合物、Ｃｏ−Ｐ
ｔ、Ｆｅ−Ｐｔなどの規則合金などが使用できる。軟質
磁性膜形成材料としては、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−
Ａｌ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎなどの結晶性軟磁性材料、Ｆｅ−
Ｔａ−Ｃなどの微粒子析出型軟磁性材料、Ｃｏ−Ｎｂ−
Ｚｒ、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒなどの非晶質軟磁性材料が使用
できる。特に、磁性層１３の結晶配向性を制御し、磁気
特性を向上する点から結晶性軟磁性材料を用いることが
より好ましい。

【００１８】磁性層の成膜方法は当業者に公知の慣用又
は常用の方法であれば全て使用できる。例えば、ベーパ
デポジション法、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＥＣＲ
スパッタ法などの方法を使用できる。ＥＣＲスパッタ法
が好ましい。ＥＣＲスパッタ法を用いると、ＤＣマグネ
トロンスパッタ法で作製した場合より保磁力が増大し、
また、１０ｎｍ以下の膜厚にしても保磁力の劣化は見ら
れないかあるいは著しく小さい。また、磁気異方性も増
大するという効果も得られる。

【００１９】第１及び第２の非磁性層１５及び１７の膜
厚はそれぞれ同一でもよく、或いは相互に異なっていて
もよい。各非磁性層の膜厚は一般的に、１ｎｍ〜５ｎｍ
の範囲内である。各非磁性層の膜厚が１ｎｍ未満では静
磁気的結合が得られないので不適当である。一方、各非
磁性層の膜厚が５ｎｍ超の場合、磁性層間に働く静磁気
的結合が弱くなり、各層ごとに磁化が独立で振る舞うな
どの不都合を生じるので好ましくない。各非磁性層の膜
厚は１ｎｍ〜３ｎｍの範囲内であることが好ましい。

【００２０】非磁性層の形成材料としては、公知の常用
又は慣用の材料を全て使用できる。例えば、Ｓｉ及びＭ
ｇＯの他、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｃ、ＣｕあるいはＳ
ｉＯ _２、ＳｉＣ、ＴｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３
などを好適に使用することができる。

【００２１】非磁性層の成膜方法は当業者に公知の慣用
又は常用の方法であれば全て使用できる。例えば、ベー
パデポジション法、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＥＣ
Ｒスパッタ法などの方法を使用できる。

【００２２】情報記録層５の最上部には保護層１９を設
けることができる。このような保護層の使用目的、形成
材料などは当業者に公知である。保護層１９の膜厚は一
般的に、１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内であることが好まし
い。保護層１９の膜厚が１ｎｍ未満では十分な保護効果
が得られない。一方、保護層１９の膜厚が１０ｎｍ超の
ばあい、磁気特性を劣化させる可能性があり好ましくな
い。保護層１９の成膜方法は例えば、ベーパデポジショ
ン法、ＲＦスパッタ法、ＤＣスパッタ法、ＥＣＲスパッ
タ法などである。保護層１９はＥＣＲスパッタ法により
成膜することが好ましい。ＥＣＲスパッタ法によれば、
２〜３ｎｍの極薄膜でも、緻密でかつピンホールフリー
で、しかも、カバレージの良い保護膜が得られるからで
ある。これは、ＲＦスパッタ法やＤＣスパッタ法に比べ
て顕著な違いである。これに加えて、保護膜形成時に磁
性膜の受けるダメージが著しく小さいという特徴もあ
る。特に、５０Ｇｂ／ｉｎ^２を越える高密度記録を行う
場合、磁性膜厚は１０ｎｍ以下になることが考えられる
ので、成膜時に磁性膜が受けるダメージの影響はますま
す顕著になる。そのような場合に、ＥＣＲスパッタ法は
極めて有効な成膜手法であり、超高密度磁気記録用の磁
性膜の製造を行う場合に有効である。

【００２３】本発明の磁気記録媒体に使用される非磁性
基板としては、アルミニウム基板の他に、ポリイミド，
ポリエチレンテレフタレート等の高分子フィルム，ガラ
ス類，セラミック，陽極酸化アルミ，黄銅などの金属
板，Ｓｉ単結晶板，表面を熱酸化処理したＳｉ単結晶板
などがある。

【００２４】また、本発明の磁気記録媒体としては、ポ
リエステルフィルム、ポリイミドフィルムなどの合成樹
脂フィルムを基体とする磁気テープや磁気ディスク、合
成樹脂フィルム、アルミニウム板およびガラス板等から
なる円盤やドラムを基体とする磁気ディスクや磁気ドラ
ムなど、磁気ヘッドと摺接する構造の種々の形態を包含
する。

【００２５】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に例証す
る。

【００２６】実施例１Ｉ．情報記録媒体の作製図１に示される断面構造を有する情報記録媒体を作製し
た。作製した情報記録媒体１における情報記録層５の積
層構造は、基板３に近いほうから、第１の磁性層９がＣ
ｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系の硬質磁性膜、第２の磁性層１１がＦ
ｅ−Ｎｉ系の軟磁性膜、そして、第３の磁性層１３がＣ
ｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ系の硬質磁性膜の３層からなる。
そして、第１の磁性層９と第２の磁性層１１との間に間
挿された第１の非磁性層１５がＳｉであり、そして、第
２の磁性層１１と第３の磁性層１３との間に間挿された
第２の非磁性層１７がＭｇＯで、それぞれ各磁性層間の
磁気的相互作用を制御した。剛性を有するディスク基板
（基板）３として、２．５インチサイズのガラス基板を
用い、この上に、第１の下地層７ａとして、Ｎｉ_５ _５Ａ
ｌ_４５膜を周波数２．９８ＧＨｚのマイクロ波を用いた
電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）スパッタ法により作
製した。ここで、ＥＣＲスパッタ法を用いたのは、Ｎｉ
−Ａｌ膜の配向性を向上させ、かつ、結晶粒子を微細化
できるからである。また、基板サイズや材質は本実施例
に限られるものではなく、３．５インチや１インチサイ
ズでも良く、また、基板はＡｌやＡｌ合金、あるいは樹
脂基板でも良く、サイズや基板の材質により本発明の効
果が左右されはないことは言うまでもない。ターゲット
にはＮｉ−Ａｌ合金を、また、放電ガスには高純度Ａｒ
ガスをそれぞれ用いた。スパッタ時の圧力は０．３ｍＴ
ｏｒｒ、投入マイクロ波電力は０．７ｋＷであった。ま
た、マイクロ波により励起されたプラズマを引き込むた
めに５００ＷのＲＦバイアスを印加した。基板温度は室
温である。この下地膜の膜厚は２０ｎｍであった。次
に、第２の下地層７ｂとしてＣｒ_８５Ｔｉ_１ _５膜をＤＣ
スパッタ法により５ｎｍ膜厚に形成した。ターゲットに
はＣｒ−Ｔｉ合金を、放電ガスにはＡｒをそれぞれ用い
た。ここで、Ｃｒ−Ｔｉ膜におけるＴｉ組成は、この膜
の上に形成する磁性層（ここでは、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ）
の組成や用いる材料に応じて変化させる必要がある。こ
れは、材料の組成や用いる材料により格子定数が異なる
ため、エピタキシャルしにくくなる場合があるからであ
る。スパッタ時の圧力は３ｍＴｏｒｒ、投入ＲＦ電力は
１ｋＷであった。

【００２７】次に、第１の磁性層９として、Ｃｏ_６９Ｃ
ｒ_１９Ｐｔ_１２膜をＤＣスパッタ法により１０ｎｍ膜厚
に形成した。ターゲットにはＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金を、
放電ガスには純Ａｒをそれぞれ使用した。スパッタ時の
圧力は３ｍＴｏｒｒ、投入ＤＣ電力は１ｋＷ／１５０ｍ
ｍψである。第１の磁性層の作製中は、基板３を３５０
℃に加熱した。得られた第１の磁性層自身の保磁力は
３．５ｋＯｅ、飽和磁化は３００ｅｍｕ／ｍｌであっ
た。ここでは、成膜法にＤＣマグネトロンスパッタ法を
用いたが、ＥＣＲスパッタ法を用いてもよいことは言う
までもない。ＥＣＲスパッタ法を用いると、ＤＣマグネ
トロンスパッタ法で作製した場合より保磁力が０．５ｋ
Ｏｅ程度増大し、また、１０ｎｍ以下の膜厚にしても保
磁力の劣化は見られないか、あるいは著しく小さい。ま
た、磁気異方性は３倍以上に増大した。また、第１の磁
性層９の形成材料としてＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔを用いたが、
硬質磁性材料であれば、Ｓｍ−Ｃｏ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ、
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ−
Ｂ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂなどの結晶質の材料も同様に
使用できる。

【００２８】これに引き続き、第１の非磁性中間層１５
としてＳｉ膜を５ｎｍ膜厚に形成した。ターゲットには
Ｓｉを、放電ガスには純Ａｒをそれぞれ使用した。スパ
ッタ時の圧力は３ｍＴｏｒｒ、投入ＤＣ電力は１ｋＷ／
１５０ｍｍψであった。この上に、第２の磁性層１１と
して、軟磁性を有するＦｅ_７５Ｎｉ_２５膜を１０ｎｍに
形成した。ターゲットにはＦｅ−Ｎｉ合金を、放電ガス
には純Ａｒをそれぞれ使用した。スパッタ時の圧力は３
ｍＴｏｒｒ、投入ＤＣ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍψであ
った。この第２の磁性層１１単独での磁気特性は、保磁
力が１．０Ｏｅ、比透磁率が３０００（１ＭＨｚ）、飽
和磁束密度が１．７Ｔであった。

【００２９】次に、第２の非磁性中間層１７としてＭｇ
Ｏ膜を５ｎｍ膜厚にＥＣＲスパッタ法により形成した。
ターゲットにはＭｇＯ膜を、放電ガスに高純度Ａｒガス
をそれぞれ用いた。スパッタ時の圧力は０．３ｍＴｏ
ｒｒ、投入マイクロ波電力は０．７ｋＷであった。ま
た、マイクロ波により励起されたプラズマを引き込むた
めに５００ＷのＲＦバイアスを印加した。基板温度は室
温であった。得られた膜は、単体で２θ＝６２．５°付
近にＭｇＯの回折ピークが観測されただけで、この他の
ピークは観測されなかった。ここで、第２の非磁性中間
層１７にＭｇＯを用いたのは、この薄膜上にＣｏ系磁性
膜を形成すると、Ｃｏの配向性をｃ軸が基板と平行方向
を向くよう制御できるからである。

【００３０】第２の非磁性中間層１７の上に、第３の磁
性層１３として、Ｃｏ_６９Ｃｒ_１８Ｐｔ_１０Ｔａ_３膜を
１０ｎｍ膜厚にＤＣスパッタ法により形成した。第３の
磁性層１３の成膜中は、基板を３５０℃に加熱した。タ
ーゲットにはＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ合金を、放電ガス
には純Ａｒをそれぞれ使用した。スパッタ時の圧力は３
ｍＴｏｒｒ、投入ＤＣ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍψであ
った。ここでは、成膜法にＤＣマグネトロンスパッタ法
を用いたが、ＥＣＲスパッタ法を用いてもよいことは言
うまでもない。ＥＣＲスパッタ法を用いると、ＤＣマグ
ネトロンスパッタ法で作製した場合より保磁力が０．５
ｋＯｅ程度増大し、また、１０ｎｍ以下の膜厚でも保磁
力の劣化は見られない。また、磁気異方性は３倍以上、
大きく増大した。この第３の磁性層１３の磁気特性を単
膜状態で調べた。この磁気記録媒体の磁気特性を測定し
た。得られた磁気特性は、保磁力が３．８ｋＯｅ、Ｉｓ
ｖが２．５×１０^−１６ｅｍｕ、Ｍ−Ｈループにおける
ヒステリシスの角型性の指標であるＳが０．８、Ｓ^†が
０．９１であり、良好な磁気特性を有していた。このよ
うに、角型性を示す指標が大きい（すなわち、角型に近
い）のは、磁性結晶粒子間の相互作用が低減されたため
である。

【００３１】最後に、保護層１９として、カーボン
（Ｃ）膜を５ｎｍの膜厚に形成した。成膜にはマイクロ
波を用いたＥＣＲスパッタ法を用いた。スパッタ時の圧
力は０．３ｍＴｏｒｒ、投入マイクロ波電力は０．７
ｋＷである。また、マイクロ波により励起されたプラズ
マを引き込むために５００ＶのＤＣバイアス電圧を印加
した。ここでは、スパッタガスにＡｒを使用したが、窒
素を含むガスを用いて成膜してもよいことは言うまでも
ない。窒素を含むガスを用いると、粒子が微細化すると
ともに、得られるＣ膜が緻密化し、保護性能をさらに向
上させることができる。この膜の膜質は、このようなス
パッタの条件に大きく依存しているので、この条件は絶
対的なものではない。

【００３２】ＩＩ．情報記録媒体の記録再生特性評価次に、このような構造および磁気特性を有する情報記録
媒体を用いた磁気ディスクの媒体表面に潤滑剤を塗布し
てディスクの記録再生特性を評価した。磁気ディスク装
置の構成の概略を図２に示す。磁気ヘッド２３として、
記録には、２．１Ｔの高飽和磁束密度を有する軟磁性膜
を用いた薄膜磁気ヘッドを用い、また、再生には、巨大
磁気抵抗効果を有するデュアルスピンバルブ型磁気ヘッ
ドを使用した。磁気ヘッドは駆動系２４により制御され
る。磁気ディスク２１はスピンドル２２により回転し、
ヘッド面と磁性膜との距離を１２ｎｍに保った。このデ
ィスク２１に５０Ｇｂ／ｉｎ^２に相当する信号を記録し
てディスクのＳ／Ｎを評価したところ、３４ｄＢの再生
出力が得られた。

【００３３】ここで、記録時および再生（および保存）
時の磁化の向きを図３に示す。この図から、記録時に
は、磁気ヘッドからの磁界により３層の各磁性層とも同
じ向きの磁化を有している。しかし、再生（および保
存）時の磁化の向きは、第１の磁性層９および第３の磁
性層１３と第２の磁性層１１とは異なる向きの磁化の向
きである。このような構造を取ることにより、第１の磁
性層９と第２の磁性層１１との間、ならびに、第３の磁
性層１３と第２の磁性層１１との間で還流磁区が形成さ
れているので、情報記録層である第３の磁性層１３に形
成される磁区が安定に存在できる。特に、５０ＧＢ／ｉ
ｎ^２級の情報記録を行っても安定に磁区は存在できる。
このディスクを７０℃以上の環境中に１０００時間以上
放置しても再生信号出力の低下は３％以下であった。こ
れに対して、基板／Ｎｉ−Ａｌ／Ｃｒ−Ｔｉ／Ｃｏ−Ｃ
ｒ−Ｐｔ−Ｔａ／Ｃの通常の磁気ディスクの劣化の状況
を調べたところ、７０℃以上の環境中に１０００時間以
上放置したところ、３０％の出力の低下が観測された。
このように、非磁性層により区切られた３層構造の磁性
層を有する本発明の構造を採用することにより、熱安定
性を大きく向上させることができた。また、このディス
クの欠陥レートを測定したところ、信号処理を行わない
場合の値で、１×１０^−５以下であった。

【００３４】前記実施例では、情報記録用の磁性膜にＣ
ｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ系を用いたが、Ｐｔの代りにＰ
ｄ，Ｔｂ，Ｇｄ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｕを用い
ても良く、また、Ｔａの代りにＮｂ，Ｓｉ，Ｂ，Ｖなど
の元素を用いても良い。また、複数の元素を含んでも良
いことは言うまでもない。また、ここでは第１および第
２非磁性中間層としてＳｉやＭｇＯなどを用いたが、非
磁性であれば無機化合物でも金属でもその材料に依存す
るものではない。また、ヘッド磁界を良好に情報記録媒
体に印加するという観点からは、Ｃｏ−Ｃｒ系やＰｔ／
Ｃｏ人工格子膜などに代表される垂直磁化膜を用いても
良い。

【００３５】実施例２Ｉ．情報記録媒体の作製５層の磁性層と４層の非磁性層からなる情報記録層を有
する情報記録媒体を作製した。作製した情報記録媒体に
おける磁性膜の積層構造は、基板に近い方から、第１磁
性層がＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ系の硬質磁性膜、第２，
３及び４磁性層がＦｅ−Ｎｉ系の軟磁性膜、第５磁性層
がＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ系の硬質磁性膜の５層からな
る。各磁性層の間にはＭｇＯの非磁性層で分離すること
により、それぞれ各磁性層間の磁気的相互作用を制御し
た。剛性を有するディスク基板（基板）として、２．５
インチサイズのガラス基板を用い、この上に、第１の下
地層として、Ｎｉ_５５Ａｌ_４５膜を周波数２．９８ＧＨ
ｚのマイクロ波を用いた電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）スパッタ法により作製した。ここで、ＥＣＲスパッ
タ法を用いたのは、Ｎｉ−Ａｌ膜の配向性を向上させ、
かつ、結晶粒子を微細化できるからである。また、基板
サイズや材質は本実施例に限られるものではなく、３．
５インチや１インチサイズでも良く、また、基板はＡｌ
やＡｌ合金、あるいは樹脂基板でも良く、サイズや基板
の材質により本発明の効果が左右されないことは言うま
でもない。ターゲットにはＮｉ−Ａｌ合金を、また、放
電ガスには高純度Ａｒガスをそれぞれ用いた。スパッタ
時の圧力は０．３ｍＴｏｒｒ、投入マイクロ波電力は
０．７ｋＷであった。また、マイクロ波により励起され
たプラズマを引き込むために５００ＷのＲＦバイアスを
印加した。基板温度は室温である。この下地膜の膜厚は
２０ｎｍであった。次に、第２の下地層としてＣｒ_８ _５
Ｔｉ_１５膜をＤＣスパッタ法により２５ｎｍ膜厚に形成
した。ターゲットにはＣｒ−Ｔｉ合金を、放電ガスには
Ａｒをそれぞれ用いた。ここで、Ｃｒ−Ｔｉ膜における
Ｔｉ組成は、この膜の上に形成する磁性層（ここでは、
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ）の組成や用いる材料に応じて
変化させる必要がある。これは、材料の組成や用いる材
料により格子定数が異なるため、エピタキシャルしにく
くなる場合があるからである。スパッタ時の圧力は３ｍ
Ｔｏｒｒ、投入ＲＦ電力は１ｋＷであった。

【００３６】次に、基板に最も近い第１の磁性層とし
て、Ｃｏ_６６Ｃｒ_１９Ｐｔ_１２Ｔａ_３膜をＤＣスパッタ
法により１０ｎｍ膜厚に形成した。ターゲットにはＣｏ
−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ合金を、放電ガスには純Ａｒをそれ
ぞれ使用した。スパッタ時の圧力は３ｍＴｏｒｒ、投入
ＤＣ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍψである。第１の磁性層
の作製中は、基板３を３５０℃に加熱した。得られた第
１の磁性層自身の保磁力は３．５ｋＯｅ、飽和磁化は３
００ｅｍｕ／ｍｌであった。ここでは、成膜法にＤＣマ
グネトロンスパッタ法を用いたが、ＥＣＲスパッタ法を
用いてもよいことは言うまでもない。ＥＣＲスパッタ法
を用いると、ＤＣマグネトロンスパッタ法で作製した場
合より保磁力が０．５ｋＯｅ程度増大し、また、１０ｎ
ｍ以下の膜厚にしても保磁力の劣化は見られないか、あ
るいは著しく小さい。また、第１の磁性層の形成材料と
してＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａを用いたが、硬質磁性材料
であれば、Ｓｍ−Ｃｏ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ、Ｃｏ−Ｃｒ−
Ｐｔ−Ｔａ−Ｂ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂなどの結晶質の
材料も同様に使用できる。

【００３７】これに引き続き、第１の非磁性中間層とし
て膜厚２ｎｍのＭｇＯ膜をＥＣＲスパッタ法により形成
した。ターゲットにはＭｇＯを、放電ガスには純Ａｒを
それぞれ使用した。スパッタ時の圧力は０．３ｍＴｏｒ
ｒ、投入マイクロ波電力は０．７ｋＷであった。また、
マイクロ波により励起されたプラズマを引き込むため
に、５００ＷのＲＦバイアスを印加した。基板温度は室
温であった。得られた膜は、単体で２θ＝６２．５゜付
近にＭｇＯの回折ピークが観測されただけで、この他の
ピークは観測されなかった。ここで、第１の非磁性中間
層としてＭｇＯ膜を使用したのは、この上部に形成する
第２の磁性層である軟磁性膜をエピタキシャル成長さ
せ、結晶性の良好な軟磁性薄膜を得るためである。

【００３８】第１の非磁性中間層の上に、第２の磁性層
として、軟磁性を有するＦｅ_７５Ｎｉ_２５膜を３ｎｍに
形成した。ターゲットにはＦｅ−Ｎｉ合金を、放電ガス
には純Ａｒをそれぞれ使用した。スパッタ時の圧力は３
ｍＴｏｒｒ、投入ＤＣ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍψであ
った。この第２の磁性層単独での磁気特性は、保磁力が
１．０Ｏｅ、比透磁率が３０００（１ＭＨｚ）、飽和磁
束密度が１．７Ｔであった。

【００３９】次に、第２の非磁性中間層としてＭｇＯ膜
を２ｎｍ膜厚にＥＣＲスパッタ法により形成した。この
成膜条件は第１の非磁性中間層の成膜条件と同じであっ
た。この上部に、第３の磁性層、第３の非磁性層、第４
の磁性層及び第４の非磁性層を順次積層した。第３及び
第４の磁性層は、第２の磁性層と膜厚及び成膜条件を同
一とした。また、第３及び第４の非磁性中間層は第１の
非磁性中間層と同じ膜厚であり、同じ成膜条件で成膜し
た。この第４の非磁性中間層の上に、情報記録層とし
て、第５の磁性層として、膜厚が１０ｎｍのＣｏ_６５Ｃ
ｒ_２０Ｐｔ_１２Ｂ _３膜をＤＣスパッタ法により形成し
た。第５の磁性層の成膜中は、基板を３５０℃に加熱し
た。ターゲットにはＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金を、放電
ガスには純Ａｒをそれぞれ使用した。スパッタ時の圧力
は３ｍＴｏｒｒ、投入ＤＣ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍψ
であった。ここでは、成膜法にＤＣマグネトロンスパッ
タ法を用いたが、ＥＣＲスパッタ法を用いてもよいこと
は言うまでもない。ＥＣＲスパッタ法を用いると、ＤＣ
マグネトロンスパッタ法で作製した場合より保磁力が
０．４ｋＯｅ程度増大し、また、１０ｎｍ以下の膜厚で
も保磁力の劣化は見られない。この第５の磁性層の磁気
特性を単膜状態で調べた。この磁気記録媒体の磁気特性
を測定した。得られた磁気特性は、保磁力が３．９ｋＯ
ｅ、Ｉｓｖが２．２×１０^−１６ｅｍｕ、Ｍ−Ｈループ
におけるヒステリシスの角型性の指標であるＳが０．８
５、Ｓ^†が０．８９であり、良好な磁気特性を有してい
た。このように、角型性を示す指標が大きい（すなわ
ち、角型に近い）のは、磁性結晶粒子間の相互作用が低
減されたためである。

【００４０】最後に、保護層として、カーボン（Ｃ）膜
を５ｎｍの膜厚に形成した。成膜にはマイクロ波を用い
たＥＣＲスパッタ法を用いた。スパッタ時の圧力は０．
３ｍＴｏｒｒ、投入マイクロ波電力は０．７ｋＷであ
る。また、マイクロ波により励起されたプラズマを引き
込むために５００ＶのＤＣバイアス電圧を印加した。こ
こでは、スパッタガスにＡｒを使用したが、窒素を含む
ガスを用いて成膜してもよいことは言うまでもない。窒
素を含むガスを用いると、粒子が微細化するとともに、
得られるＣ膜が緻密化し、保護性能をさらに向上させる
ことができる。この膜の膜質は、このようなスパッタの
条件に大きく依存しているので、この条件は絶対的なも
のではない。ここで、保護膜の作製にＥＣＲスパッタ法
を用いたのは、２〜３ｎｍの極薄膜でも、緻密かつピン
ホールフリーであり、しかもカバレージのよいカーボン
膜が得られるからである。これはＲＦスパッタ法やＤＣ
スパッタ法に比べて顕著な違いである。これに加えて、
保護膜や磁性膜の受けるダメージが著しく小さいという
特徴もある。特に、５０Ｇｂ／ｉｎ^２を超える高密度記
録を行う場合、磁性膜厚は１０ｎｍ以下になることが考
えられるので、成膜時に磁性膜が受けるダメージの影響
はますます顕著になる。そのような場合に、ＥＣＲスパ
ッタ法は極めて有効な成膜方法であり、超高密度磁気記
録用の磁性膜を作製するのに特に有効である。

【００４１】ＩＩ．情報記録媒体の記録再生特性評価次に、このような構造および磁気特性を有する情報記録
媒体を用いた磁気ディスクの媒体表面に潤滑剤を塗布し
てディスクの記録再生特性を評価した。磁気ディスク装
置としては実施例１で使用されたものと同じ、図２に示
される構造の装置を使用した。この磁気ディスクに５０
Ｇｂ／ｉｎ^２に相当する信号を記録してディスクのＳ／
Ｎを評価したところ、３４ｄＢの再生出力が得られた。

【００４２】記録時および再生（および保存）時の磁化
の向きとしては、記録時には、磁気ヘッドからの磁界に
より５層の各磁性層とも同じ向きの磁化を有している。
しかし、再生（および保存）時の磁化の向きは、第１、
第３及び第５の磁性層と第２及び第４の磁性層とは異な
る向きの磁化の向きである。このような構造を取ること
により、各上下の磁性層間に還流磁区が形成されている
ので、情報記録層である第５の磁性層に形成される磁区
が安定に存在できる。特に、５０ＧＢ／ｉｎ^２級の情報
記録を行っても安定に磁区は存在できる。このディスク
を７０℃以上の環境中に１０００時間以上放置しても再
生信号出力の低下は４％以下であった。これに対して、
基板／Ｎｉ−Ａｌ／Ｃｒ−Ｔｉ／Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔ
ａ／Ｃの通常の磁気ディスクの劣化の状況を調べたとこ
ろ、７０℃以上の環境中に１０００時間以上放置したと
ころ、３０％の出力の低下が観測された。このように、
非磁性層により区切られた奇数層構造の磁性層を有する
本発明の構造を採用することにより、熱安定性を大きく
向上させることができた。また、このディスクの欠陥レ
ートを測定したところ、信号処理を行わない場合の値
で、１×１０^−５以下であった。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁気特性の異なる３層の磁性層を用い、これらの各磁性
層を非磁性層で区切ることにより、これらの各磁性層間
で還流磁化回路が形成される。その結果、磁気ヘッドに
最も近い情報記録用磁性層に形成される磁区の安定性を
再生信号の低下無しに向上させることができる。熱揺ら
ぎ、熱減磁に強い高信頼性を有する情報記録媒体を得る
ことができる。特に、５０Ｇｂ／ｉｎ^２級の高密度磁気
記録において形成される０．１μｍ程度の磁区でも安定
的に存在させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の情報記録媒体の一例の概要断面図であ
る。

【図２】図１に示された情報記録媒体の記録再生に使用
される磁気ディスク装置の一例であり、（Ａ）はその平
面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った
断面図である。

【図３】実施例で作製された情報記録媒体の記録再生時
の磁化方向を示す模式図であり、（Ａ）は記録時の磁化
方向を示し、（Ｂ）は再生時の磁化方向を示す。

【符号の説明】

１本発明の情報記録媒体３基板５情報記録層７下地層９第１の磁性層１１第２の磁性層１３第３の磁性層１５第１の非磁性層１７第２の非磁性層１９保護層２１磁気ディスク２２スピンドル２３磁気ヘッド２４駆動系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者神田哲典大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内 (72)発明者松沼悟大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内 (72)発明者木村哲夫大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内 (72)発明者竹内輝明大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内Ｆターム(参考） 5D006 BB02 BB05 BB07 BB08 DA03 FA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性基体上に少なくとも情報記録層を
有する磁気記録媒体において、前記情報記録層は少なく
とも３層の磁性層からなり、前記磁性層は該各磁性層同
士が互いに非磁性層を介して積層されており、非磁性基
体に最も近い側の磁性層及び磁気ヘッドに最も近い側の
磁性層がそれぞれ硬質磁性膜であり、該硬質磁性膜の中
間に配置される磁性層が軟質磁性膜であり、磁気ヘッド
に最も近い側の磁性層が情報の記録に使用され、磁気ヘ
ッドに最も近い側の磁性層と中間磁性層とが互いに静磁
気的に結合していることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】前記情報記録層の膜厚が１２ｎｍ〜５０
ｎｍの範囲内であ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】前記情報記録層と非磁性基体との間に下
地層が存在す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４】前記情報記録層へ情報を記録する場合に
は、前記磁性層の磁化の方向が３層とも同一方向であ
り、情報を再生或いは保持する場合には、第１層目の磁
性層と第３層目の磁性層とが同じ磁化方向を有し、第２
層目の磁性層の磁化方向が第１層目及び第３層目の磁性
層の磁化方向と反対向きと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５】前記情報記録層へ情報を記録する場合、
該磁性層のうち、硬質磁性を有する第１及び第３の磁性
層を外部から印加した磁界により該磁性層の磁化の方向
を所定の方向に向け、かつその方向が同一方向となるこ
とを特徴とする請求項４に記載の磁気記録媒体。
【請求項６】前記情報記録層が５０Ｇｂ／ｉｎ^２以上
の面記録密度を有す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７】少なくとも磁気記録媒体、磁気ヘッド、
ディスク駆動系及び電気回路を有する情報記録装置にお
いて、前記磁気記録媒体は非磁性基体上に少なくとも情報記録
層を有し、該情報記録層は少なくとも３層の磁性層から
なり、前記磁性層は該各磁性層同士が互いに非磁性層を
介して積層されており、非磁性基体に最も近い側の磁性
層及び磁気ヘッドに最も近い側の磁性層がそれぞれ硬質
磁性膜であり、該硬質磁性膜の中間に配置される磁性層
が軟質磁性膜であり、磁気ヘッドに最も近い側の磁性層
が情報の記録に使用され、磁気ヘッドに最も近い側の磁
性層と中間磁性層とが互いに静磁気的に結合しているこ
とを特徴とする情報記録装置。