JP2002092845A - 情報記録媒体及びそれを用いた情報記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小な記録磁区のエッジの揺らぎを低減して
超高密度に情報を記録できる情報記録媒体及びそれを備
える情報記録装置を提供する。 【解決手段】 磁気記録媒体１０は、磁性膜と、膜厚１
ｎｍ以下の非磁性の膜とを交互に積層して構成される交
互積層膜を情報記録膜３として備える。非磁性膜を構成
する非磁性材料は平面方向でアイランド状に分散し、か
かるアイランド状の非磁性材料は、交互積層膜内で磁壁
の移動を妨げるピンニングサイトとして機能する。この
ため、交互積層膜に微小磁区を形成しても、ピンニング
サイトによりピン止めされるので、磁区のエッジ位置が
揺らぐことを低減できる。かかる交互積層膜を備える磁
気記録媒体は４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２を超える記録
密度を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度記録可能な
情報記録媒体及びそれを用いた情報記録装置に関し、特
に、微小磁区のエッジの揺らぎを防止して、微小磁区を
高精度に位置決めすることができる情報記録媒体及びそ
れ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。マルチメディアの一つ
としてコンピュータ等に装着される磁気ディスク装置が
知られている。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する方向に開発が進められている。
また、それに並行して装置の低価格化も急速に進められ
ている。

【０００３】磁気ディスク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狭めること、
２）磁気記録媒体の保磁力を増大させること、３）信号
処理方法を高速化すること、４）磁気記録媒体の熱揺ら
ぎを低減すること、等が要望されている。

【０００４】磁気記録媒体において高密度磁気記録を実
現するには、磁性膜の保磁力の増大が必要である。磁気
記録媒体の磁性膜には、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（−Ｔａ）系
の材料が広く用いられていた。この材料は、２０ｎｍ程
度のＣｏの結晶粒子が析出した結晶質材料である。かか
る材料を用いた磁気記録媒体において、例えば、４０Ｇ
ｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２（約６．２０Ｇｂｉｔｓ／ｃ
ｍ^２）を超える面記録密度を実現するためには、記録時
や消去時に磁化反転が生じる単位（磁気クラスター）を
更に小さくするとともに、その粒子サイズの分布を小さ
くして、磁性膜の構造や組織を精密に制御しなければな
らない。このように磁性膜構造や組成を制御することに
より、再生時に媒体から発生するノイズを低減すること
ができる。しかし、結晶粒子サイズに分布が存在し、サ
イズの小さな粒子が存在していると、熱減磁や熱揺らぎ
が生じて、形成した磁区が安定に存在できない場合があ
った。これは、サイズの小さな粒子がトリガーとなり、
この粒子を核として磁化反転が生じるためである。特
に、記録密度の増大に伴って磁区が微細化されると熱減
磁や熱揺らぎの影響は著しい。

【０００５】このように、高密度記録のためには、磁性
層の熱的安定性を高めなければならない。磁性層の熱的
安定性については、Ｋｕ・Ｖ／ｋ・Ｔで示される値を指
標とすることができる。ここで、Ｋｕ：磁気異方性エネ
ルギー、Ｖ：活性化体積、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：温
度である。この値が大きいほど、磁性層は熱的に安定で
あることを示す。それゆえ、磁性層の熱的安定性を高め
るには、活性化体積Ｖ及び磁気異方性エネルギーＫｕを
大きくする必要がある。

【０００６】従来は、活性化体積Ｖや磁気異方性エネル
ギーＫｕを増大するために、磁性膜の組成や構造、更に
は、磁気記録媒体の構造を工夫してきた。例えば、米国
特許４６５２４９９号には基板と磁性膜との間にシード
膜を設ける方法が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
シード膜を設ける方法を用いて磁性膜における磁性粒子
径及びその分布を制御することには限界があり、微小な
粒子や粗大化した粒子が混在している場合があった。微
小な粒子や粗大化した粒子は、情報を記録する場合（磁
化を反転させる場合）に、周囲の磁性粒子からの漏洩磁
界の影響を受ける。例えば、大きな粒子は、周囲の粒子
に磁気的な相互作用を与えるために、安定した記録が行
なえないという課題があった。

【０００８】また、Ｃｏ系の結晶質の材料において、磁
性粒子を微細化すると磁性結晶粒子の有する磁性が、メ
ゾスコピックな領域に入るために変化すると予想され
る。その結果、磁性膜の耐熱性を確保することが更に困
難になる。

【０００９】一方、磁性膜の耐熱性を確保するために希
土類元素と鉄族元素とからなる非晶質合金（希土類−遷
移金属合金）を磁性膜に用いることが検討されている。
しかし、かかる非晶質合金は熱安定性に優れているが、
磁壁移動型の材料であるために磁壁が移動しやすく、情
報記録時に磁区の位置を正確に確定できるように磁壁位
置（情報ビット位置に相当）を高精度に決定することが
要望されていた。

【００１０】本発明は、かかる要望に応えるためになさ
れたものであり、本発明の第１の目的は、情報記録時に
磁性膜に形成される磁壁の位置（結果的に磁区の位置）
を高精度に決定できる情報記録媒体及びそれを備える情
報記録装置を提供することにある。

【００１１】本発明の第２の目的は、活性化体積が大き
く、熱的安定性及び再生性能に優れる情報記録媒体及び
それを備える情報記録装置を提供することにある。

【００１２】本発明の第３の目的は、磁化遷移領域の磁
区形状を制御でき、再生時のノイズを低減することがで
きる情報記録媒体及びそれを備える情報記録装置を提供
することにある。

【００１３】本発明の第４の目的は、４０Ｇｂｉｔｓ／
ｉｎｃｈ^２（約６．２０Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ^２）を越える
超高密度記録に好適な情報記録媒体及びそれを備える情
報記録装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様に従
えば、情報記録媒体において、基板上に、磁性材料から
構成される磁性膜と非磁性材料から構成される非磁性膜
とを交互に積層して有する交互積層膜を備え、該交互積
層膜の非磁性膜の膜厚が１ｎｍ以下であることを特徴と
する情報記録媒体が提供される。

【００１５】本発明の情報記録媒体は、磁性膜と、膜厚
が１ｎｍ以下の非磁性膜とを交互に積層してなる交互積
層膜を、情報が磁気的に記録される記録膜として有す
る。本明細書において、「非磁性膜」とは、膜厚が１ｎ
ｍ以下であり、連続膜のみならず、非磁性材料からなる
複数の領域がアイランド状に分散している状態や、連続
膜中に複数の開口部が分散している状態をも含む。通
常、非磁性膜を１ｎｍ以下で形成すると、非磁性膜の断
面は実質的に層状であるように観察されるが、平面観察
をすると非磁性材料からなる領域が平面上でアイランド
状に分散したような構造をしていることがわかる。かか
るアイランド状の非磁性領域は、交互積層膜中で磁性膜
を磁気的に分断するのでピンニングサイトとして機能す
る。すなわち、図２の断面模式図に示すように、アイラ
ンド状の非磁性領域が存在する部分Ｂでは、その上下に
位置する磁性膜は非磁性領域を介して静磁結合してい
る。これにより、非磁性領域の存在する部分では磁性膜
の磁気的結合が弱くなっている。一方、非磁性領域の存
在しない部分Ａでは磁性膜は交換結合し、磁気的結合が
強くなっている。このように、記録膜としての交互積層
膜中には、磁気的結合力の強い部分と弱い部分が無数に
点在することになる。かかる磁気的結合力の違いのため
に、交互積層膜に形成される磁区によって画成される磁
壁は、膜内で移動することが抑制される。それゆえ記録
磁区の位置を高精度に固定することが可能となり、微小
磁区を確実に形成することができる。交互積層膜を構成
する非磁性膜は、一層だけであってもピンニングサイト
として機能するが、ピンニング効果を高めるためには非
磁性膜を多層で設けて、交互積層多層膜にすることが好
ましい。また、アイランド状の非磁性材料の領域（非磁
性領域）は、数ｎｍ〜５ｎｍ程度の寸法を有することが
好ましく、情報記録媒体を構成する各膜の膜厚や情報記
録媒体上を浮上する磁気ヘッドの安定性などを考慮する
と２〜３ｎｍ程度の粒状であることが最も好ましい。

【００１６】本発明において、交互積層膜の非磁性膜の
膜厚は、磁性膜の膜厚の５％以上、２０％以下であるこ
とが好ましい。非磁性膜の膜厚をかかる範囲にすること
により磁壁のピンニング効果を十分に発揮させることが
できる。非磁性膜の膜厚は、０．２ｎｍ〜０．５ｎｍが
最も好ましい。

【００１７】本発明において、交互積層膜を構成する磁
性膜は非晶質膜にすることが好ましい。例えば、希土類
元素と鉄族元素とから構成されたフェリ磁性材料を用い
ることができる。希土類元素としては、例えばＧｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ及びＨｏから選ばれる少なくとも１種類の元素
が好適であり、鉄族元素としてはＦｅ、Ｃｏ及びＮｉか
ら選ばれる少なくとも１種類の元素が好適である。

【００１８】本発明において、非晶質膜は人工格子膜を
含み得る。すなわち交互積層膜を構成する磁性膜を、人
工格子膜を用いて構成することができる。人工格子膜
は、例えば、希土類元素から構成される層と鉄族元素か
ら構成される層とを交互に積層してなる人工格子膜（交
互積層多層膜）にし得る。希土類元素としては、例えば
Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ及びＨｏの中から選ばれる少なくとも
１種類の元素が好適であり、鉄族元素としてはＦｅ、Ｃ
ｏ及びＮｉの中から選ばれる少なくとも１種類の元素が
好適である。

【００１９】また、人工格子膜は、白金属元素から構成
される層と鉄族元素から構成される層とを交互に積層し
てなる人工格子膜（交互積層多層膜）にもし得る。白金
族元素には、Ｐｔ、Ｐｄ及びＲｈの中から選ばれる少な
くとも１種類の元素が好適であり、鉄族元素にはＦｅ、
Ｃｏ及びＮｉの中から選ばれる少なくとも１種類の元素
が好適である。

【００２０】本発明において、交互積層膜の非磁性膜を
構成する材料には、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、
Ｓｉ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｚｒ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｉ
ｒ、Ｖ及びＣｕから選ばれる少なくとも１種類の元素
や、窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化アルミニウ
ム、酸化ジルコニウムなどが好適である。

【００２１】本発明において、交互積層膜の磁性膜は、
基板面に垂直な方向に磁化容易軸を有する垂直磁気異方
性を有することが好ましく、Ｘ線回折を行なったときに
結晶構造に基づく回折ピークが観測されないような構造
を有することが好ましい。

【００２２】本発明において、交互積層膜は、例えばド
ライプロセスやウェットプロセスにより磁性材料と非磁
性材料とを交互に成膜することにより作製することがで
きる。また、磁性材料中に非磁性材料を均一に分散して
有する材料をドライプロセスやウェットプロセスにより
成膜してもよい。かかる方法により作製された交互積層
膜は、非磁性材料からなる複数の領域がアイランド状に
分散した状態の非磁性膜と磁性膜とが実質的に交互に積
層された膜となっている。また、例えば、鉄族元素中に
非磁性材料を分散させた膜と希土類元素（または白金族
元素）からなる膜とを交互に成膜することによっても交
互積層膜を作製することができる。

【００２３】本発明の第２の態様に従えば、本発明の第
１の態様に従う磁気記録媒体と、情報を記録または再生
するための磁気ヘッドと、上記磁気ヘッドを上記磁気記
録媒体に対して駆動するための駆動装置とを有する磁気
記録装置が提供される。

【００２４】本発明の情報記録装置は、本発明の第１の
態様に従う情報記録媒体を装着しているので、画像や音
声、コードデータなどの情報を超高密度に且つ正確に記
録することができる。それゆえ大記憶容量の情報記録装
置を提供することができる。

【００２５】本発明の情報記録装置の磁気ヘッドは、情
報記録媒体に記録された情報を再生するための再生素子
として、ＭＲ素子（Magneto Resistive素子；磁気抵抗
効果素子）やＧＭＲ素子（Giant Magneto Resistive素
子；巨大磁気抵抗効果素子）、ＴＭＲ素子（Tunneling
Magneto Resistive素子；磁気トンネル型磁気抵抗効果
素子）を搭載することができる。これらの再生素子を用
いることにより情報記録媒体に記録された情報を高いＳ
／Ｎで再生することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従う磁気記録媒体
及び磁気記録装置について実施例を用いて詳細に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００２７】

【実施例１】この実施例では、本発明に従う磁気記録媒
体として、図１の概略断面図に示すような断面構造を有
する磁気記録媒体を作製した。磁気記録媒体１０は、基
板１上に下地膜２、情報記録膜（交互積層膜）３及び保
護膜４を順次積層した構造を有する。以下、磁気記録媒
体１０の製造方法について説明する。

【００２８】〔基板の準備〕まず、基板１として、直径
２．５インチ（約６．３５ｃｍ）のガラス基板を用意し
た。ここで用いた基板は一例であり、いずれのサイズの
ディスク基板を用いてもよく、ＡｌやＡｌ合金などの金
属の基板を用いてもよい。用いる基板の材質やサイズに
本発明の効果は左右されない。また、ガラス、ＡｌやＡ
ｌ合金の基板上にメッキ法やスパッタ法によりＮｉＰ層
を形成した基板を用いても良い。

【００２９】〔下地膜の成膜〕つぎに、この基板１上
に、下地膜２として窒化シリコン膜をＲＦマグネトロン
スパッタ法により５０ｎｍの膜厚で形成した。ターゲッ
ト材料にはシリコンを、放電ガスにはＡｒ−Ｎ_２混合ガ
ス（Ａｒ／Ｎ_２分圧比：９０／１０）をそれぞれ使用し
た。スパッタ時の圧力は３ｍＴｏｒｒ（約３９９ｍＰ
ａ）、投入ＲＦ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍφである。ま
た、スパッタは室温にて行った。

【００３０】下地膜２は、基板１と情報記録膜３との接
着性を向上させることができるとともに、情報記録膜３
に外部から磁界を印加して磁区を形成する際のニューク
リエイションサイトとしての機能や、磁壁移動の障害と
しての効果がある。かかる効果は、下地膜２を構成する
材料に依存する以外に、成膜の条件にも依存している。
下地膜２の材料も窒化シリコンに限ることはなく、Ｎｉ
−Ｐ、Ａｌ、Ａｌ−Ｃｒ合金、Ｃｒ、Ｃｒ−Ｔｉ合金な
どの金属膜を用いても良く、あるいは、ＡｌＮ、ＺｒＯ
_２、ＢＮなどの無機化合物を用いても良い。

【００３１】〔情報記録膜の成膜〕つぎに、下地膜２上
に情報記録膜３としてＴｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系の非晶質合金
膜とＳｉ膜との交互積層膜を、下地膜２の成膜後に真空
を破ることなく形成した。情報記録膜３のＴｂ−Ｆｅ−
Ｃｏ系の非晶質合金膜の組成はＴｂ_１５Ｆｅ_７５Ｃｏ
_１０であり、遷移金属の副格子磁化が優勢である。情報
記録膜３の成膜にはＲＦマグネトロンスパッタ法を用い
た。Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系の非晶質合金膜のスパッタリン
グでは、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ合金をターゲット材料に、純
Ａｒを放電ガスにそれぞれ使用した。また、Ｓｉ膜のス
パッタリングではＳｉをターゲット材料に、純Ａｒを放
電ガスにそれぞれ使用した。情報記録膜（交互積層膜）
３の成膜では、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏを５ｎｍの膜厚で形成
した後に、Ｓｉ膜を０．２ｎｍの膜厚で形成する操作を
繰り返し行なって、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ膜とＳｉ膜とを交
互に積層した。そして、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ膜の膜厚が合
計で２０ｎｍになるまで成膜した。スパッタ時の放電ガ
ス圧力は１０ｍＴｏｒｒ（約１．３３Ｐａ）、投入ＲＦ
電力は１ｋＷ／１５０ｍｍφである。

【００３２】得られた情報記録膜３の保磁力は３．５ｋ
Ｏｅ（約２７８．５３ｋＡ／ｍ）であり、飽和磁化は２
５０ｅｍｕ／ｍｌ、垂直磁気異方性エネルギーは５×１
０^６ｅｒｇ／ｃｍ^３であった。

【００３３】〔保護膜の成膜〕最後に、情報記録膜３上
に保護膜４としてＣ（カーボン）膜を５ｎｍの膜厚でＥ
ＣＲスパッタ法により形成した。ターゲット材料にＣ
を、放電ガスにＡｒ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０．７ｋ
Ｗ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５００ＷのＲＦバイアス電圧を印加し
た。作製した保護膜４の硬度をハイジトロン社製の硬度
測定器により測定したところ２１ＧＰａであった。ま
た、ラマン分光の結果よりｓｐ３結合が中心となってい
ることがわかった。

【００３４】保護膜４の成膜では、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。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、保護性能を更に向上さ
せることができる。このように、保護膜の膜質はスパッ
タ条件や電極構造に大きく依存しているので、上述の条
件は絶対的なものではなく、使用する装置に応じて適宜
調整することが望ましい。

【００３５】また、保護膜４の作製にＥＣＲスパッタ法
を用いたのは、膜厚が２〜３ｎｍと極めて薄くても、緻
密で且つピンホールフリーで、しかも、カバレージの良
いＣ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、保護膜を成膜する場合に保護膜の下地になってい
る磁性膜４が受けるダメージを著しく小さくできるとい
う特徴もある。高密度化の進行とともに情報記録膜３の
薄膜化が進むので、成膜時に受けるダメージによる磁気
特性の低下は致命的になるが、ＥＣＲスパッタ法を用い
ることによりこれを防止することができる。

【００３６】ＥＣＲスパッタ法のほかに、保護膜の成膜
にＤＣスパッタ法を用いても良い。しかし、この手法で
は形成する保護膜の膜厚が５ｎｍ以上の場合には用いる
ことができるが、これより薄い場合は不向きな場合があ
る。これは、１）磁性膜表面のカバレージが悪い、２）
膜の密度や硬度が十分ではない、などの理由による。

【００３７】〔磁気特性の測定〕こうして図１に示す積
層構造を有する磁気記録媒体１０を作製し、得られた磁
気記録媒体１０の磁気特性を測定した。ＶＳＭ（Vibrat
ion Sample Magnetometer）による測定からＭ−Ｈルー
プを得た。その結果から、角型比Ｓ及びＳ^＊は１．０で
あり、良好な角型性が得られたことがわかった。また、
保磁力：Ｈｃは３．５ｋＯｅ（約２７８．５３ｋＡ／
ｍ）、飽和磁化：Ｍｓは２５０ｅｍｕ／ｃｍ ^３であっ
た。また、基板表面に対して垂直な方向の垂直磁気異方
性エネルギーが５×１０^６ｅｒｇ／ｃｍ^３であった。ま
た、磁気記録媒体の情報記録膜の活性化体積を測定した
ところ、Ｋｕ・ｖ／ｋＴ＝３００であった。このこと
は、磁気記録媒体の情報記録膜が熱的安定性に優れてい
ることを示している。

【００３８】つぎに、磁気記録媒体の情報記録膜の断面
構造を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察した。図
２に、観察した様子の模式図を示す。観察の結果から、
Ｓｉ膜とＴｂ−Ｆｅ−Ｃｏ膜が交互に積層されているこ
とがわかる。また、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ膜が非晶質である
ことも、かかるＴＥＭ観察からわかった。

【００３９】〔磁気記録装置〕つぎに、磁気記録媒体の
表面上に潤滑剤を塗布することによって磁気ディスクを
完成させた。そして同様のプロセスにより複数の磁気デ
ィスクを作製し、磁気記録装置に同軸上に組み込んだ。
磁気記録装置の概略構成を図３及び図４に示す。

【００４０】図３は磁気記録装置１００の上面の図であ
り、図４は、磁気記録装置１００の図３における破線Ａ
−Ａ’方向の断面図である。記録用磁気ヘッドとして、
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た。また、記録信号は、巨大磁気抵
抗効果を有するデュアルスピンバルブ型ＧＭＲ磁気ヘッ
ドにより再生した。磁気ヘッドのギャップ長は０．１２
μｍであった。記録用磁気ヘッド及び再生用磁気ヘッド
は一体化されており、図３及び図４では磁気ヘッド５３
として示した。この一体型磁気ヘッドは磁気ヘッド用駆
動系５４により制御される。

【００４１】複数の磁気ディスク５１はスピンドル５２
により同軸回転される。ここで、磁気ヘッド面と磁性膜
との距離は１２ｎｍに保った。この磁気ディスク５１に
４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２（約６．２０Ｇｂｉｔｓ／
ｃｍ^２）に相当する信号（７００ｋＦＣＩ）を記録して
磁気ディスクのＳ／Ｎを評価したところ、３４ｄＢの再
生出力が得られた。ここで、情報記録膜をＴｂ−Ｆｅ−
Ｃｏ系非晶質合金膜のみで構成した磁気記録媒体に同様
に信号を記録してＳ／Ｎを評価したところ、ノイズが全
周波数領域で約５ｄＢ高くなった。

【００４２】次いで、本発明の磁気ディスクに一定のパ
ターンを記録し、タイムインターバルアナライザにより
情報記録膜に形成された磁区のエッジの揺らぎを測定し
た。測定の結果、情報記録膜をＴｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系非晶
質合金膜のみで構成した従来の磁気ディスクよりも揺ら
ぎを１／１０以下に低減できた。また、磁気ディスクの
欠陥レートを測定したところ、信号処理を行なわない場
合の値で１×１０^−５以下であった。ここで、磁気力顕
微鏡（ＭＦＭ）により、記録した部分の磁化状態を観察
したところ、磁化遷移領域に特有なジグザグパターンが
観測されなかった。そのために、ノイズレベルを低減で
きたものと考えられる。

【００４３】本実施例では、非磁性材料としてＳｉを用
いたが、Ｓｉの代わりに、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔｉ、
Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｚｒ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｉ
ｒ、Ｖ、Ｃｕなどの元素を用いても同様の効果を得るこ
とができる。また、これらの材料を用いることによって
情報記録膜の耐食性を向上させることができた。これ
は、磁性膜と交互に積層される非磁性膜が、磁性膜中に
不純物として含まれる酸素の拡散を抑制できるからであ
る。

【００４４】また、本実施例では、情報記録膜として用
いた交互積層多層膜の磁性膜にＴｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系の非
晶質のフェリ磁性膜を用いたが、Ｔｂの代わりにＤｙや
Ｈｏ、Ｇｄなどを用いても同様の効果が得られた。これ
らの元素の中で、Ｔｂが最も大きな垂直磁気異方性が得
られ、Ｄｙ＞Ｈｏ＞Ｇｄの順で垂直磁気異方性の大きさ
が変化する。また、希土類元素をＴｂだけで構成する代
わりに、複数の希土類元素を組み合わせて、例えば、Ｔ
ｂ−Ｇｄ、Ｔｂ−Ｄｙ、Ｔｂ−Ｈｏ、Ｇｄ−Ｄｙ、Ｇｄ
−Ｈｏ、Ｄｙ−Ｈｏなどの２元素合金、更には３元素以
上の合金を用いても良い。これにより、垂直磁気異方性
エネルギーの制御を行なうことができる。ここで、希土
類元素の組成は、垂直磁化膜となる２０ａｔ％以上、３
０ａｔ％以下が好ましい。かかる範囲にすることによ
り、基板面に垂直な方向に磁化容易軸を有するフェリ磁
性体を得ることができるからである。

【００４５】また、遷移金属としてＦｅ−Ｃｏ合金を用
いたが、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｎｉなどの合金を用いても
良い。これらの合金は、Ｆｅ−Ｃｏ＞Ｆｅ−Ｎｉ＞Ｃｏ
−Ｎｉの順で異方性エネルギーは減少する。

【００４６】

【実施例２】この実施例では、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系の非
晶質合金膜の代わりにＴｂ／Ｆｅ／Ｃｏ人工格子膜を用
い、Ｓｉ膜の代わりにＮｂ膜を用いた以外は、実施例１
で作製した磁気記録媒体（図１参照）と同様の積層構造
を有する磁気記録媒体を作製した。情報記録膜以外の成
膜方法は実施例１と同様であるので説明を省略し、情報
記録膜（Ｔｂ／Ｆｅ／Ｃｏ人工格子膜とＮｂ膜の交互積
層多層膜）の成膜方法について以下に説明する。

【００４７】〔情報記録膜の成膜方法〕交互積層多層膜
中のＴｂ／Ｆｅ／Ｃｏ人工格子膜の成膜では、Ｔｂ、Ｆ
ｅ及びＣｏの３源からなるＤＣの多源同時スパッタ法を
用いた。各層の膜厚は、Ｆｅ（１ｎｍ）／Ｃｏ（０．１
ｎｍ）／Ｔｂ（０．２ｎｍ）である。各層の膜厚は、基
板の公転速度とスパッタ時の投入電力を適当に組み合わ
せることにより所望の値に精密に制御できる。ここで
は、投入ＤＣ電力をＴｂが０．３ｋＷ、Ｃｏが０．１５
ｋＷ、そして、Ｆｅが０．７ｋＷに設定した。基板の回
転数は３０ｒｐｍである。また、スパッタ時の放電ガス
圧力は３ｍＴｏｒｒ、放電ガスには高純度のＡｒガスを
用いた。また、Ｎｂ膜の成膜では、ＤＣスパッタ法を用
いた。スパッタ時の放電ガス圧力は３ｍＴｏｒｒ（約３
９９ｍＰａ）、基板回転数は３０ｒｐｍ、投入ＤＣ電力
は０．７ｋＷとし、ターゲットにはＮｂを、放電ガスに
は純Ａｒを用いた。

【００４８】情報記録膜の成膜では、Ｆｅ（１ｎｍ）／
Ｃｏ（０．１ｎｍ）／Ｔｂ（０．２ｎｍ）の人工格子膜
を約４ｎｍの膜厚で形成した後、Ｎｂ膜を約０．３ｎｍ
の膜厚で形成した。Ｔｂ／Ｆｅ／Ｃｏ人工格子膜の成膜
とＮｂ膜の成膜を繰り返し行なって人工格子膜の全膜厚
が２０ｎｍになるまで成膜した。ここで、Ｔｂ／Ｆｅ／
Ｃｏ人工格子膜上に成膜されたＮｂ膜は、それを平面か
ら見たときに、Ｔｂ／Ｆｅ／Ｃｏ人工格子膜の膜面上を
アイランド状に覆っている。ここで、情報記録膜を、Ｔ
ｂ／Ｆｅ／Ｃｏ人工格子膜とＮｂ膜とを交互に積層して
構成する代わりに、非磁性元素であるＮｂをＴｂ／Ｆｅ
／Ｃｏ人工格子膜のＦｅ層中に分散させて構成しても同
様の効果が得られる。

【００４９】上記Ｔｂ／Ｆｅ／Ｃｏ人工格子膜を作製す
る場合に重要なことは初期排気時の真空度で、ここで
は、４×１０^−９Ｔｏｒｒまで排気した後に作製した。
かかる値は絶対的なものではなくスパッタの方式などに
より変化するものである。また、ここではＤＣマグネト
ロンスパッタ法により作製したが、ＲＦマグネトロンス
パッタ法やエレクトロンサイクロトロンレゾナンスを利
用したスパッタ法（ＥＣＲスパッタ法）を用いて行って
もよい。

【００５０】このような人工格子膜を用いると、Ｔｂ−
Ｆｅ−Ｃｏ系の非晶質合金膜を用いた場合と比べて、垂
直磁気異方性エネルギーを増大することができるととも
に、熱的安定性を向上させることができる。この人工格
子膜は、ＦｅやＣｏなどの遷移金属とＴｂなどの希土類
元素とから構成されるフェリ磁性体と実質的に同じ磁気
特性を示し、かかる人工格子膜の磁性は、遷移金属薄膜
層の磁化と希土類元素薄膜層の磁化の差となって現れ
る。この実施例で作製した人工格子膜は、遷移金属の磁
化が優勢な人工格子膜である。

【００５１】〔磁気特性の測定〕つぎに、Ｔｂ／Ｆｅ／
Ｃｏ人工格子膜とＮｂ膜とからなる交互積層多層膜を情
報記録膜として備える磁気記録媒体の磁気特性を測定し
た。ＶＳＭ（VibratingSample Magnetometer）による測
定からＭ−Ｈループを得た。その結果から、角型比Ｓ及
びＳ^＊はともに１．０であり、良好な角型性が得られた
ことがわかった。また、保磁力Ｈｃは３．９ｋＯｅ（約
３１０．３６２ｋＡ／ｍ）であった。また、情報記録膜
の磁気異方性エネルギーは、基板面に垂直な方向の垂直
磁気異方性エネルギーが１×１０^７ｅｒｇ／ｃｍ^３であ
った。更に、磁気記録媒体の活性化体積Ｖを測定し、情
報記録膜の熱的安定性の指標となる値Ｋｕ・Ｖ／ｋＴを
求めたところ４００であった。このことは、情報記録膜
が熱揺らぎや熱減磁が小さく、熱的安定性に優れた材料
であることを示している。

【００５２】また、情報記録膜の断面構造を高分解能透
過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察したところ、Ｆｅ
（１ｎｍ）／Ｃｏ（０．１ｎｍ）／Ｔｂ（０．２ｎｍ）
からなる人工格子膜とＮｂ膜とが所望の膜厚で周期的に
積層された構造を有していることがわかった。

【００５３】つぎに、磁気記録媒体の表面上に潤滑剤を
塗布することによって磁気ディスクを完成させた。そし
て同様のプロセスにより複数の磁気ディスクを作製し、
実施例１と同様に、図３及び４に示す磁気記録装置に同
軸上に組み込んだ。かかる磁気記録装置を用いて情報の
記録及び再生を行った。記録及び再生時には磁気ヘッド
面と磁性膜との距離を１２ｎｍに保った。磁気ディスク
に４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２（約６．２０Ｇｂｉｔｓ
／ｃｍ^２）に相当する信号（７００ｋＦＣＩ）を記録し
てディスクのＳ／Ｎを評価したところ、３６ｄＢの再生
出力が得られた。また、このディスクの欠陥レートを測
定したところ、信号処理を行なわない場合の値で、１×
１０^−５以下であった。

【００５４】本実施例では、情報記録膜として用いた交
互積層多層膜の磁性膜としてＴｂ／Ｆｅ／Ｃｏ系の人工
格子膜を用いた場合を示したが、Ｔｂ以外にＧｄ、Ｄ
ｙ、Ｈｏのうちの１種類の元素を用いても、または、Ｇ
ｄ−Ｔｂ、Ｇｄ−Ｄｙ、Ｇｄ−Ｈｏ、Ｔｂ−Ｄｙ、Ｔｂ
−Ｈｏなどの合金を用いても同様の効果が得られる。ま
た、遷移金属としてＦｅ／Ｃｏの２層膜を用いて人工格
子膜を構成したが、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｎ
ｉなどの合金とＴｂなどの希土類元素との交互積層多層
膜を用いても、同様の特性を有する磁性膜を得ることが
できる。

【００５５】以上、本発明に従う磁気記録媒体及びそれ
を備える磁気記録装置について実施例により説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の改
良例及び変形例を含み得る。例えば、上記実施例１及び
２においてそれぞれ作製した磁気記録媒体において、Ｓ
／Ｎの向上を図ることを目的として、Ｐｔ−Ｃｏ合金膜
を情報記録膜上に形成しても良い。Ｐｔ−Ｃｏ合金膜の
成膜には、例えば、Ｐｔ、Ｃｏの２源のターゲットから
なる２源同時スパッタ法を用いることができる。また、
２源同時スパッタ法以外に、ＲＦマグネトロンスパッタ
法やＤＣマグネトロンスパッタ法、共鳴吸収法を用いた
ＥＣＲスパッタ法を用いてもよい。

【００５６】

【発明の効果】本発明の情報記録媒体は、磁性材料から
なる磁性膜と、膜厚が１ｎｍ以下の非磁性材料からなる
非磁性膜とを交互に積層した交互積層膜を備えており、
非磁性膜は膜面内でアイランド状に分散している。かか
るアイランド状の非磁性膜がピンニングサイトとして機
能するので、交互積層膜中の磁壁の移動が防止され、交
互積層膜に形成した記録磁区を高精度に位置付け且つそ
の位置を安定して維持することができる。

【００５７】また、微小な記録磁区であっても磁区のエ
ッジ形状を所望の形状にすることができるとともに、エ
ッジ位置を高精度に位置付けることができるので、記録
磁区の揺らぎを低減することができる。それゆえ超高密
度に情報を記録することができるとともに、高密度記録
された情報を確実に再生することができる。

【００５８】本発明の磁気記録装置は、本発明の磁気記
録媒体を備えるので、磁気記録媒体に微小磁区を確実に
且つ高精度に形成することが可能であり、４０Ｇｂｉｔ
ｓ／ｉｎｃｈ^２（約６．２０Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ^２）を越
える超高密度記録を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う磁気記録媒体の断面構造を模式的
に示す図である。

【図２】ＴＥＭ観察により得られる交互積層膜の断面構
造を模式的に示した図である。

【図３】本発明に従う磁気記録装置の概略構成図であ
る。

【図４】図３の磁気記録装置のＡ−Ａ’方向における断
面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 下地膜 ３ 磁性膜 ４ 保護膜 ５ 磁性層 ６ 非磁性層 ５１ 磁気ディスク ５２ スピンドル ５３ 磁気ヘッド ５４ 磁気ヘッドの駆動系 １００ 磁気記録装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢野 亮 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 若林 康一郎 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 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 (72)発明者 粟野 博之 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 関根 正樹 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 BB01 BB07 BB08 CA01 CA05 CA06 FA09 5E049 AB03 AC01 AC05 BA12

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報記録媒体において、 基板上に、磁性膜と非磁性膜とを交互に積層して有する
   交互積層膜を備え、 該交互積層膜の非磁性膜の膜厚が１ｎｍ以下であること
   を特徴とする情報記録媒体。
2. 【請求項２】 上記非磁性膜は、非磁性材料が膜面内に
   おいてアイランド状に分散された構造を有することを特
   徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
3. 【請求項３】 上記非磁性膜は、上記磁性膜の膜厚の５
   ％以上、２０％以下の膜厚を有することを特徴とする請
   求項１または２に記載の情報記録媒体。
4. 【請求項４】 上記磁性膜はフェリ磁性体であることを
   特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の情報記
   録媒体。
5. 【請求項５】 上記磁性膜は非晶質膜であることを特徴
   とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の情報記録媒
   体。
6. 【請求項６】 上記磁性膜は、希土類元素と鉄族元素と
   から構成されるフェリ磁性材料から構成されていること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の情報
   記録媒体。
7. 【請求項７】 上記希土類元素がＧｄ、Ｔｂ、Ｄｙ及び
   Ｈｏからなる群から選ばれる少なくとも１種類の元素で
   あり、上記鉄族元素がＦｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群か
   ら選ばれる少なくとも１種類の元素であることを特徴と
   する請求項６に記載の情報記録媒体。
8. 【請求項８】 上記非晶質膜は人工格子膜を含み、該人
   工格子膜は、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ及びＨｏからなる群から
   選ばれた少なくとも１種類の希土類元素から構成された
   希土類元素層と、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選
   ばれた少なくとも１種類の鉄族元素から構成された鉄族
   元素層とを交互に積層して構成されていることを特徴と
   する請求項５に記載の情報記録媒体。
9. 【請求項９】 上記非晶質膜は人工格子膜を含み、該人
   工格子膜は、白金属元素から構成される層と鉄族元素か
   ら構成される層とを交互に積層して構成されていること
   を特徴とする請求項５に記載の情報記録媒体。
10. 【請求項１０】 上記白金族元素がＰｔ、Ｐｄ及びＲｈ
    からなる群から選ばれた少なくとも１種類の元素であ
    り、上記鉄族元素がＦｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から
    選ばれた少なくとも１種類の元素であることを特徴とす
    る請求項９に記載の情報記録媒体。
11. 【請求項１１】 上記非磁性膜が、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔｉ、
    Ｔａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｚｒ、Ｒｅ、Ｍｏ、
    Ｗ、Ｉｒ、Ｖ及びＣｕからなる群から選ばれた少なくと
    も１種類の元素から構成されていることを特徴とする請
    求項１〜１０のいずれか一項に記載の情報記録媒体。
12. 【請求項１２】 上記磁性膜は基板面に垂直な方向に磁
    化容易軸を有することを特徴とする請求項１〜１１のい
    ずれか一項に記載の情報記録媒体。
13. 【請求項１３】 更に、上記交互積層膜の非磁性膜の膜
    厚が０．２ｎｍ〜０．５ｎｍの範囲内にあることを特徴
    とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の情報記録
    媒体。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれか一項に記載
    の情報記録媒体と、 情報を記録または再生するための磁気ヘッドと、 上記磁気ヘッドを上記情報記録媒体に対して駆動するた
    めの駆動装置とを有する情報記録装置。