JP2002197634A

JP2002197634A - 情報記録媒体及びそれを用いた情報記録装置

Info

Publication number: JP2002197634A
Application number: JP2000392024A
Authority: JP
Inventors: Fumiyoshi Kirino; 文良桐野; Teruaki Takeuchi; 輝明竹内; Akira Yano; 亮矢野; Koichiro Wakabayashi; 康一郎若林; Satoru Matsunuma; 悟松沼
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】微小磁区を高精度に位置付けることができる
情報記録媒体及び情報記録装置を提供する。【解決手段】情報記録媒体１０は、基板１上に軟磁性
膜２、情報記録膜３、補助磁性膜４を備える。情報記録
膜３と補助磁性膜４との界面には、情報記録膜３と磁気
的に結合する磁気的結合物質６が分散している。磁気的
結合物質６が存在する情報記録膜部分は、異なる磁気特
性を有し、磁壁の移動の障害となる。それゆえ微小磁区
を所望の位置に高精度に位置付けることができる。これ
により超高密度記録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、熱安定性に優れ、高密度記録により形成された微小
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
及びそれを用いた磁気記憶装置に関する。

【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
る材料を磁性膜に用いた磁気記録媒体において、例え
ば、４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２を超える面記録密度を
実現するには、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。

【０００５】ところが、結晶粒子サイズにばらつきが生
じ、特に、磁性膜中に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、磁性膜に形成した磁
区が安定に存在できない場合があった。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。それゆえ、熱減磁や熱揺らぎの低減の
観点から、結晶粒子サイズの分布を制御することが重要
な技術になりつつある。それを実現する方法として、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。

【０００６】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、粗大化した粒子や微細化し
た粒子が混在していた。微細化した粒子は、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、一方、粗大化した粒子は
周囲の磁性粒子に相互作用を与えるために確実に記録を
行えないという問題があった。

【０００７】また、磁性粒子中、平均より大きな粒子径
の磁性粒子は、記録／再生の際にノイズの増大を引き起
こし、平均より小さな粒子径の磁性粒子は、記録／再生
の際に熱揺らぎを増大させることもある。このため確実
に情報を記録することが困難であった。また、磁性粒子
中に様々な大きさの磁性粒子が混在する結果、磁化反転
の起きた領域と起きていない領域との境界線は全体とし
て粗いジグザグのパターンを呈し、これもまたノイズ増
大の一因となる。

【０００８】また、磁気記録媒体において、安定して情
報を記録するために、軟磁性膜（補助磁性層）と結晶質
の情報記録膜とを組み合わせて２層の磁性膜を備えた構
成にすることが提案されている。このような軟磁性膜を
備えた構成にすることにより、情報記録時には記録用磁
気ヘッドと軟磁性膜との間で閉磁界ループが形成される
ので、情報記録膜に対して垂直な方向に確実に磁界が印
加される。したがって、情報記録膜に安定して情報を記
録することが可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高密度記録
のためには磁性層が熱的に安定であることも重要であ
る。磁性層の熱的安定性については、（Ｋｕ・Ｖ）／
（ｋ・Ｔ）で表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。現有のＣｏ系材料は６
０〜７０程度の値を有する。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。

【００１０】このような要求を満足するために、光磁気
記録媒体の記録層に用いられているような希土類元素と
鉄族元素からなるフェリ磁性体の非晶質合金を情報記録
用の磁性膜に用いることが検討されている。例えば、第
２３回日本応用磁気学会学術講演会（8aB11 1999）にお
いて、熱安定性に優れ、高密度記録に好適な磁性材料と
して非晶質材料の希土類−鉄族合金が有望であることが
報告されている。

【００１１】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、しかも、磁気クラスター間の磁気的相互作用
が著しく強い。このため、情報記録時に磁界を印加して
情報を記録する場合に、磁性層に微小磁区を安定して形
成することが困難であった。それゆえ、高密度記録を実
現するためには、情報記録時に磁区を正確に位置付ける
ために磁壁位置（情報ビット位置に相当）を高精度に決
定する必要があった。

【００１２】本発明は、本発明の第１の目的は、熱的安
定性に優れ、超高密度記録が可能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。

【００１３】本発明の第２の目的は、情報記録用の磁性
膜に形成される記録磁区を高精度に位置付けることがで
きるとともに、その位置を安定して維持することができ
る情報記録媒体を提供することにある。

【００１４】本発明の第３の目的は、情報記録層に記録
されている磁区が微小であっても十分な再生信号を得る
ことができる情報記録媒体を提供することにある。

【００１５】

【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、基板を有する情報記録媒体において、上記基板上
に、軟磁性膜と；磁性材料から構成される情報記録膜
と；該情報記録膜から発生する磁界を増大させるための
補助磁性膜と；を備え、上記情報記録膜と磁気的な結合
をする物質が、情報記録膜の少なくとも一方の面に分散
して存在していることを特徴とする情報記録媒体が提供
される。

【００１６】本発明の情報記録媒体は、情報記録膜の少
なくとも一方の面に、情報記録膜を構成する磁性材料と
磁気的に結合し得る物質（以下、「磁気的結合物質」と
称する）が無数に分散して存在している。情報記録膜に
おいて、かかる磁気的結合物質が存在する部分と存在し
ない部分とでは、磁気特性、例えば、磁気異方性や保磁
力が異なる。情報記録膜が磁壁移動型の磁性材料から構
成されている場合、磁気的結合物質が存在する部分で
は、磁壁移動型磁性材料中の磁化を有する物質（原子や
化合物）と磁気的結合物質とが互いに磁気的に強く結合
しているために磁壁移動の障害となり情報記録膜中で磁
壁が移動することが防止される。また、かかる磁気的結
合物質は情報記録膜面上に無数に点在しているので、記
録磁区を情報記録膜の任意の位置でピン止めすることが
できる。それゆえ、情報記録膜に記録される微小な記録
磁区を所望の形状で所望の位置に精密に位置付けること
が可能となり、従来よりも更なる高密度記録を実現する
ことができる。

【００１７】本発明において、情報記録膜は、鉄族元素
を含む磁性材料から構成されていることが好ましく、こ
れにより、磁気的結合物質は鉄族元素と磁気的に強力に
結合することができる。磁気的結合物質は、例えば、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅが好適であり、これらの材
料は鉄族元素と結合し、磁気的結合物質が存在する部分
の磁気異方性をより一層高めることができる。このた
め、情報記録膜内で磁壁が移動することをより一層抑制
することができる。

【００１８】情報記録膜面上において散在する各磁気的
結合物質の大きさは、磁壁に磁気的結合物質からの磁気
的影響を確実に与えて磁壁の移動を確実に防止するため
に０．３ｎｍ〜１ｎｍが好適であり、各磁気的結合物質
の間隔は記録ビット（記録磁区）のビット長（磁区長）
の１／１０程度よりも小さいことが望ましい。４０Ｇｂ
ｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２以上の記録密度を達成するにはビッ
ト長は３０ｎｍ〜４０ｎｍとなることから、各磁気的結
合物質の間隔は３ｎｍ以下であることが好ましい。ま
た、それぞれの磁気的結合物質が互いに接触しないよう
にするために１ｎｍ〜３ｎｍの間隔で分散していること
が好ましい。また、磁気的結合物質の厚さは、磁壁が磁
気的結合物質からの磁気的影響を確実に受けるととも
に、磁気的結合物質により媒体表面上に形成される凹凸
が磁気ヘッドの浮上を妨げないようにするために０．５
ｎｍ〜２ｎｍが好適である。

【００１９】かかる磁気的結合物質を分散させる方法と
しては、例えばスパッタ法を用いることができる。スパ
ッタ法を用いて磁気的結合物質を情報記録膜上に分散さ
せるには、情報記録膜の成膜後に、通常よりも放電電力
を下げたり放電時間を短くしたりして磁気的結合物質を
スパッタリングすることにより、情報記録膜上に微粒子
状の磁気的結合物質を散在させることができる。

【００２０】磁気的結合物質を情報記録膜の上面及び／
または下面に分散させた後、更にその上に一層または複
数の膜を形成して情報記録媒体を作製すると、媒体表面
には磁気的結合物質の有無に対応した凹凸が形成され
る。かかる凹凸は、磁気ヘッドで情報記録媒体を走査し
たときに、磁気ヘッドが磁気記録媒体に吸着することを
防止するためのテクスチャとしても有効である。

【００２１】本発明の情報記録媒体おいて、軟磁性膜、
情報記録膜及び補助磁性膜の３層の磁性膜は、磁化容易
軸の方向がいずれの層とも等しい磁性膜であることが好
ましく、基板面に垂直な方向であることがより一層好ま
しい。また、それら磁性膜の保磁力の大きさを互いに比
較した場合、情報記録膜の保磁力が最も大きいことが好
ましく、飽和磁化の大きさを互いに比較した場合には、
補助磁性層の飽和磁化の値が最も大きいことが好まし
い。

【００２２】これら３層の磁性膜のうち、補助磁性膜
は、情報記録膜から発生する磁界を増大させることがで
きる。それゆえ、情報記録膜に形成される磁区が微小化
されて磁区から発生する磁界強度が小さくなっても、補
助磁性膜により磁界強度が増幅されるので、記録した情
報を、情報を再生するための再生素子（例えば磁気抵抗
効果素子）を用いて再生する場合に、大きな再生信号出
力を得ることができる。補助磁性膜により増幅された磁
界を、再生用磁気ヘッドにより確実に検出するために、
補助磁性層は、これら３層のうち再生素子に最も近くな
るように媒体内で位置付けられていることが好ましい。

【００２３】補助磁性膜は、Ｃｏ−Ｃｒを主体とする磁
性合金から構成することができ、この磁性合金にＮｂ、
Ｔａ、Ｐｔ、Ｓｉ、Ｂ、Ｔｉ及びＰｄのうちから選ばれ
る少なくとも１種類の元素を含ませた結晶質の磁性合金
にすることが好ましい。

【００２４】本発明において、軟磁性膜は、例えば、つ
ぎの（１）〜（５）のいずれか一つの材料を用いて構成
することができる。（１）Ｎｉ−Ｆｅ合金（パーマロイ）（２）Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ（センダスト）（３）Ｆｅ中に、Ｔａ、Ｎｂ及びＺｒのうちから選ばれ
る少なくとも１種類の元素の窒化物あるいは炭化物を均
一に分散させたナノクリスタル構造を有する磁性材料（４）鉄族元素と希土類元素から構成されるフェリ磁性
体（５）Ｃｏ−Ｚｒを主体とし、これにＮｂ、Ｔａ、Ｔｉ
及びＶのうちから選ばれる少なくとも１種類の元素を含
んだ非晶質合金

【００２５】軟磁性膜を上記（４）のフェリ磁性体から
構成する場合は、鉄族元素としてＦｅ及びＣｏの少なく
とも一方が好適であり、希土類元素としてはＧｄ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｙのうちか
ら選ばれる少なくとも１種類の元素が好適である。

【００２６】また、軟磁性膜は、記録時に用いられる記
録用磁気ヘッドと当該軟磁性膜との間に情報記録膜が挟
まれるように媒体内で位置付けられることが好ましい。
このように位置付けることにより、情報記録時に記録用
磁気ヘッドと軟磁性膜との間において閉磁界ループが形
成され、記録用磁気ヘッドからの磁界を情報記録膜の微
小領域に効率よく印加することが可能となるので、情報
記録膜に微小な記録磁区を確実に形成することが可能と
なる。これにより超高密度記録が可能となる。

【００２７】また、本発明において、情報記録膜は、希
土類元素と鉄族元素とから構成される非晶質のフェリ磁
性膜を用いて形成することができる。希土類元素には、
Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ及びＨｏのうちから選ばれる少なくと
も１種類の元素を用いることができ、鉄族元素にはＦ
ｅ、Ｃｏ及びＮｉのうちから選ばれる少なくとも１種類
の元素を用いることができる。また、希土類元素と鉄族
元素を交互に積層した人工格子膜とすることも可能であ
る。また情報記録膜は、白金属元素と鉄族元素とから構
成される人工格子膜（交互積層多層膜）を用いて構成す
ることも可能である。白金族元素としてはＰｔ、Ｐｄ及
びＲｈのうちより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のうちより
選ばれる少なくとも１種類の元素が好適である。鉄族元
素層中には、例えば、酸化アルミニウム、酸化シリコ
ン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウ
ム、酸素、窒素、窒化チタン、窒化タンタル、酸化タン
タル、酸化チタン、チタン、クロム、ジルコニウム、シ
リコンのうちより選ばれる少なくとも１種類を均一に分
散させることもできる。

【００２８】本発明の第２の態様に従えば、本発明の第
１の態様に従う情報記録媒体と；上記情報記録媒体に情
報を記録又は再生するための磁気ヘッドと；上記情報記
録媒体を上記磁気ヘッドに対して駆動するための駆動装
置と；を含む情報記録装置が提供される。

【００２９】本発明の情報記録装置は、本発明の第１の
態様の情報記録媒体を備えるので、情報記録膜に極めて
微小な記録磁区を高精度に形成することができるので高
密度記録が可能である。また、情報記録膜に形成される
記録磁区が微小であっても情報記録媒体からは、記録情
報に基づいた十分な大きさの磁界強度が得られるので記
録情報を確実に且つ十分大きな再生信号強度で再生する
ことができる。

【００３０】本発明の情報記録装置の磁気ヘッドは、例
えば、記録用磁気ヘッドと再生用磁気ヘッドとを一体に
して構成した磁気ヘッドにし得る。記録用磁気ヘッドに
は、例えば軟磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッドや単磁極ヘ
ッドを用いることができる。再生用磁気ヘッドには、Ｍ
Ｒ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 Re
sistive素子；磁気トンネル型磁気抵抗効果素子）を用
いることができる。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。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従う情報記録媒体
について実施例により具体的に説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではない。

【００３２】

【実施例】本発明に従う情報記録媒体として、図１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、軟磁性膜２、情報記録
膜３、補助磁性膜４及び保護膜５を順次積層した構造を
有する。この実施例では、軟磁性膜２にＣｏ−Ｔａ−Ｚ
ｒ非晶質合金を用い、情報記録膜３にＴｂ−Ｆｅ−Ｃｏ
非晶質合金を、補助磁性膜４にはＣｏ／Ｐｔ交互積層多
層膜を用い、いずれの膜も磁化容易軸は基板面に垂直な
方向である。以下、図１に示す構造を有する磁気記録媒
体１０の製造方法について説明する。

【００３３】〔基板の準備〕基板１として、直径２．５
インチ（約６．３５ｃｍ）のガラス基板を用いた。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、また、ＡｌやＡｌ合金などの金属の基
板を用いてもよい。また、ガラス、ＡｌやＡｌ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。

【００３４】〔軟磁性膜の成膜〕つぎに、ガラス基板１
上に、軟磁性膜２として、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ非晶質膜を
２００ｎｍの膜厚にてＲＦスパッタ法により形成した。
スパッタターゲットにはＣｏ_７９Ｔａ_９Ｚｒ_１２を、放
電ガスにはＡｒをそれぞれ使用した。スパッタの条件
は、投入ＲＦパワーが１ｋＷ／１５０ｍｍφ、放電ガス
圧力が５ｍＴｏｒｒ（約１．３３Ｐａ）である。スパッ
タリングは室温で行った。

【００３５】得られた軟磁性膜２の磁気特性を測定した
結果、保磁力が０．４Ｏｅ、飽和磁束密度が１．２Ｔ、
比透磁率が１００００（５ＭＨｚで測定）であった。ま
た、結晶構造をＸ線回折法により調べたところ、明確な
ピークは得られず、Ｘ線的には非晶質であった。

【００３６】〔情報記録膜の成膜〕つぎに、軟磁性膜上
に情報記録膜４として、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ非晶質合金膜
をマグネトロンスパッタ法により形成した。スパッタタ
ーゲットにＴｂ_１６Ｆｅ_７ _５Ｃｏ_９焼結合金を使用し、
放電ガスに純Ａｒを使用した。情報記録膜の厚さは２０
ｎｍとした。スパッタ時の放電ガス圧力は３ｍＴｏｒｒ
（約３９９Ｐａ）、投入ＲＦ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍ
φである。また、成膜時の基板の温度は室温とした。

【００３７】〔Ｐｔ磁気的結合物質〕つぎに情報記録膜
の表面上にＰｔの磁気的結合物質６をＲＦマグネトロン
スパッタ法を用いて分散させた。スパッタターゲットに
は純Ｐｔを、放電ガスには高純度Ａｒをそれぞれ用い
た。スパッタ時の放電ガス圧力は３０ｍＴｏｒｒ、投入
ＲＦ電力は０．６ｋＷ／１５０ｍｍφである。また、Ｐ
ｔのスパッタリングにおいて、Ｐｔの膜厚が１ｎｍにな
るように制御することによって磁気的結合物質６を形成
した。Ｐｔ磁気的結合物質が分散された情報記録膜上を
電子顕微鏡で観察したところ、直径０．３ｎｍのＰｔ磁
気的結合物質がドット状に情報記録膜上に間隔の平均値
が２ｎｍ、標準偏差が０．５ｎｍの分散度で存在してい
ることがわかった。

【００３８】このＰｔの磁気的結合物質は、情報記録膜
の、軟磁性膜が形成されている側の面上に設けることも
できる。この場合は、軟磁性膜を成膜した後に、上述の
Ｐｔ磁気的結合物質を分散させた場合と同様にしてスパ
ッタリングを行なえばよい。更には、情報記録膜の両面
に磁気的結合物質を設けることもできる。

【００３９】Ｐｔ磁気的結合物質を情報記録膜上に分散
させた後、情報記録膜の磁気特性を測定したところ、保
磁力が３．５ｋＯｅ、飽和磁化が３００ｅｍｕ／ｍｌ、
ＫｕＶ／ｋＴ＝１６０であった。

【００４０】〔補助磁性膜の成膜〕つぎに補助磁性膜４
として、Ｐｔ／Ｃｏ人工格子膜（交互積層多層膜）を成
膜した。かかるＰｔ／Ｃｏ人工格子膜の作製には、Ｐ
ｔ、Ｃｏの２源のターゲットからなる２源同時スパッタ
法を用いた。各層の膜厚は、Ｐｔ（０．５ｎｍ）／Ｃｏ
（０．９ｎｍ）である。ここで、各層の膜厚は、基板の
公転速度とスパッタ時の投入電力の組合せを選択するこ
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Ｐｔ成膜時に０．３ｋＷ、Ｃｏ成膜時に０．
６ｋＷとした。基板の回転数は３０ｒｐｍ、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ガスをそれぞれ用いた。作製した磁性膜全体の膜厚
は１０ｎｍである。

【００４１】このような人工格子膜を作製する場合、重
要なことは初期排気時の真空度で、ここでは、４×１０
^−８Ｔｏｒｒまで排気した後に作製した。これらの値も
絶対的なものではなくスパッタの方式や装置の構造など
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。特に、微細な結晶の集合体となるＣｏ層を成
膜する場合は、ＥＣＲスパッタを用いることが効果的で
ある。

【００４２】また、上記スパッタ法により得られる人工
格子膜を単体で測定して得られた磁気特性は、保磁力が
２ｋＯｅ、垂直磁気異方性エネルギーが４×１０^５ｅｒ
ｇ／ｃｍ^３以上、飽和磁化は５００ｅｍｕ／ｍｌであっ
た。

【００４３】〔保護膜の成膜〕最後に、情報記録膜４上
に保護膜５としてカーボン（Ｃ）膜をＥＣＲスパッタ法
により作製した。ターゲットにはカーボンターゲットを
用い、放電ガスにはＡｒを使用した。スパッタ時の圧力
は０．３ｍＴｏｒｒ（約３９．９Ｐａ）、投入マイクロ
波電力は０．７ｋＷ、基板温度は室温である。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バイアスをターゲットに印加した。

【００４４】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。

【００４５】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。また、Ｅ
ＣＲスパッタ法は、保護膜を成膜することによって、そ
の下地の磁性膜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磁性膜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。

【００４６】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、ＤＣスパッ
タ法は、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。

【００４７】以上のようにして、図１に示す積層構造を
有する磁気記録媒体を作製した。

【００４８】〔情報記録装置〕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２及び図３に示す。

【００４９】図２は磁気記録装置１００の上面の図であ
り、図３は、磁気記録装置１００の図２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０．１２μ
ｍ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２及び図３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。

【００５０】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、磁気ヘッド面と情報記
録膜との距離は１２ｎｍに保った。この磁気ディスク５
１に４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２（約６．２０Ｇｂｉｔ
ｓ／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。

【００５１】つぎに、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（ＴＩＡ）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、Ｐｔ磁気的結合物質を設けていない
磁気ディスクよりもエッジの揺らぎを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。

【００５２】ここで、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）を用い
て、記録部分（記録磁区）の磁化状態を観察した。観察
の結果、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。本実施例の磁気記録媒体には磁化遷移領
域に特有なジグザグパターンが殆ど存在しないために、
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系磁性膜を情報記録膜として備える従
来の磁気記録媒体に比べてノイズレベルが著しく小さく
なっている。更には、情報記録膜が微細粒子の集合体で
あることもノイズレベルが低い原因であると考えられ
る。

【００５３】以上、本発明の情報記録媒体について実施
例により具体的に説明したが、本発明はこの実施例に限
定されるものではなく、種々の変形例や改良例を含み得
る。例えば、上記実施例では、Ｐｔの磁気的結合物質を
情報記録膜と補助磁性膜との界面に分散させたが、情報
記録膜と軟磁性膜との界面に分散させることも可能であ
る。更には、情報記録膜と補助磁性膜との界面及び情報
記録膜と軟磁性膜との界面の両方の界面に分散させるこ
ともできる。また磁気的結合物質はＰｔに限らず、Ｐ
ｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅを用いることができる。

【００５４】また、上記実施例では、軟磁性膜にＣｏ−
Ｔａ情報記録膜と補助磁性膜との界面−Ｚｒを用いた
が、この材料に限定されることはなく、例えば、Ｃｏ−
Ｚｒを主体として、これにＮｂ、Ｔｉ及びＶのうちから
選ばれる少なくとも１種類の元素を含んだ非晶質合金を
用いても同様の効果が得られた。また、軟磁性膜に、Ｎ
ｉ−Ｆｅ合金（パーマロイ）、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ（セン
ダスト）を用いても同様の効果が得られた。軟磁性膜と
して、Ｆｅ中にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒのうちより選ばれる少
なくとも１種類の元素の窒化物あるいは炭化物を均一に
分散させたナノクリスタル構造を有する軟磁性膜を用い
ても良い。このようなナノクリスタル構造を有する軟磁
性膜の代表的な例としては、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ、Ｆｅ−Ｈ
ｆ−Ｎ、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎなどを挙げることができる。こ
れらは、パーマロイなどに比べて飽和磁束密度が大きい
という特徴がある。

【００５５】また、軟磁性膜は、鉄族元素と希土類元素
から構成されるフェリ磁性体を用いて構成しても良い。
具体的には、鉄族元素としてＦｅ及びＣｏの少なくとも
一方の元素を用い、希土類元素としてＧｄ、Ｅｒ、Ｔ
ｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｌａ及びＹのうちから選
ばれる少なくとも１種類の元素を用いた非晶質合金のフ
ェリ磁性体が好適である。特に、Ｅｒ−Ｆｅ−Ｃｏ及び
Ｔｍ−Ｆｅ−Ｃｏは良好な軟磁気特性を示した。

【００５６】また、情報記録膜として、希土類元素と鉄
族元素とから構成されるフェリ磁性体を用いることも可
能であり、希土類元素にはＧｄ、Ｄｙ及びＨｏのうちか
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のうちから選ばれる少なく
とも１種類の元素が好適である。フェリ磁性体において
用いられる希土類元素の中において、本実施例で用いた
Ｔｂが最も大きな垂直磁気異方性が得られ、垂直磁気異
方性の値は、Ｄｙ＞Ｈｏ＞Ｇｄの順で変化する。また、
フェリ磁性体に用いられ得る希土類元素は、複数の希土
類元素を組み合わせた合金として構成してもよい。これ
により、所望の異方性を有する磁性膜を得ることができ
る。具体的には、Ｔｂ−Ｇｄ、Ｔｂ−Ｄｙ、Ｔｂ−Ｈ
ｏ、Ｇｄ−Ｄｙ、Ｇｄ−Ｈｏ、Ｄｙ−Ｈｏなどの２元素
合金や、更には３元素以上の合金を用いることができ
る。

【００５７】また、情報記録膜は、例えば、希土類元素
からなる層と鉄族元素からなる層とを交互に周期的に積
層した構造の人工格子膜としてもよい。情報記録膜は、
かかる材料系の人工格子膜以外に、例えば、白金属元素
層と鉄族元素層とから構成される人工格子膜を用いても
同様である。この場合、白金族元素はＰｔ、Ｐｄ及びＲ
ｈのうちの１種類の元素を、鉄族元素はＦｅ、Ｃｏ及び
Ｎｉのうちの１種類の元素を用いることができ、Ｃｏ／
Ｐｄ、Ｆｅ／Ｐｄ、Ｆｅ／Ｒｈ，Ｆｅ／Ｐｔなどが特に
有効であった。更に、この人工格子膜を構成する鉄族元
素層中に酸化アルミニウム、酸化シリコン、窒化シリコ
ン、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸素、窒
素、窒化チタン、窒化タンタル、酸化タンタル、酸化チ
タン等の化合物やチタン、クロム、ジルコニウム、シリ
コンなどを均一に分散させると、磁壁移動を一層抑制す
る効果が見られた。

【００５８】また、補助磁性膜として、Ｃｏ／Ｐｔの人
工格子膜以外に、Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅのうちから選ばれ
る少なくとも１種類の元素と、Ｐｔ、Ｐｄ及びＲｈのう
ちから選ばれる少なくとも１種類の元素とを交互に積層
した人工格子膜（交互積層多層膜）を用いることもでき
る。補助磁性膜は、情報記録膜よりも飽和磁化が大き
く、保磁力が小さい磁性膜から構成される。かかる磁性
膜としては、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｆｅ／Ｐｄ、Ｆｅ／Ｒｈ、Ｆ
ｅ／Ｐｔなどの人工格子膜が特に有効であった。また、
補助磁性膜として、これらに加えて、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｆｅ
−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｒｈ、Ｆｅ−Ｐｔなどの合金を用いても
同様の効果が得られた。

【００５９】更には、補助磁性膜として、Ｃｏ−Ｃｒを
主体とする磁性合金であって、これにＮｂ、Ｔａ、Ｐ
ｔ、Ｓｉ、Ｂ、Ｔｉ、Ｐｄのうちから選ばれる少なくと
も１種類の元素を含んだ結晶質の合金を用いても同様の
効果が得られた。例えば、補助磁性膜としてＣｏ_５３Ｃ
ｒ_３５Ｐｔ_１２磁性膜を用いた場合を考える。この磁性
膜は垂直磁化膜である。かかる補助磁性膜はＥＣＲスパ
ッタ法により形成することができ、ターゲットにはＣｏ
−Ｃｒ−Ｐｔ合金を、放電ガスに高純度Ａｒをそれぞれ
用いることができる。スパッタ時の放電ガス圧力は例え
ば３ｍＴｏｒｒ、投入ＲＦ電力は１．０ｋＷ／１５０ｍ
ｍφにし得る。また、成膜時の基板温度は２００℃にす
ることができる。こうして得られる磁性膜の磁気特性
は、保磁力が１．５ｋＯｅ、飽和磁化が４５０ｅｍｕ／
ｍｌ、垂直磁気異方性エネルギーが６×１０^５ｅｒｇ／
ｃｍ^３であった。また、このＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系の垂直
磁化膜に、ＣｒのＣｏ粒界での偏析を促進するＴａやＮ
ｂなどを添加して４源系合金や５源系合金としてもよ
い。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、情報記録膜の少なくと
も一方の面に存在し情報記録膜と磁気的に結合する物質
によって磁壁の移動が防止されるので、情報記録時に、
情報記録膜に形成した磁区を高精度に位置付けることが
できる。また、情報記録膜に形成される磁区が微小磁区
であっても、補助磁性膜により微小磁区からの磁気フラ
ックス（磁束）がエンハンスされるので、再生時の信号
を十分大きくすることができ、確実に情報を再生するこ
とができる。また、軟磁性膜により、記録用の磁気ヘッ
ドから発生する磁界が情報記録膜に効率よく印加される
ので情報記録膜に微小記録磁区を高精度に且つ確実に形
成することができる。これにより、超高密度記録が実現
される。

【００６１】本発明の情報記録媒体を備える情報記録装
置は、熱安定性に優れ、４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ
^２（約６．２０Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ^２）を超える高密度記
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】本発明に従う磁気記録装置の概略構成図であ
る。

【図３】図２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軟磁性膜３情報記録膜４補助磁性膜５保護膜６磁気的結合物質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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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Ｆターム(参考） 5D006 BB01 BB06 BB07 BB08 CA03 FA09 5E049 AA01 AA04 AA07 AA09 AC01 AC05 BA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を有する情報記録媒体において、上記基板上に、軟磁性膜と；磁性材料から構成される情報記録膜と；該
情報記録膜から発生する磁界を増大させるための補助磁
性膜と；を備え、上記情報記録膜と磁気的な結合をする物質が、情報記録
膜の少なくとも一方の面に分散して存在していることを
特徴とする情報記録媒体。
【請求項２】上記軟磁性膜、情報記録膜及び補助磁性
膜の磁化容易軸の向きが等しいことを特徴とする請求項
１に記載の情報記録媒体。
【請求項３】上記情報記録膜は、鉄族元素を含む磁壁
移動型の磁性材料から構成されており、上記物質が鉄族
元素と磁気的に結合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。
【請求項４】上記物質がＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ及び
Ｒｅからなる群から選ばれる少なくとも１種であること
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。
【請求項５】上記物質は０．３ｎｍ〜１ｎｍの大きさ
を有す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。
【請求項６】上記物質が互いに１ｎｍ〜３ｎｍの間隔
で分散し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。
【請求項７】上記情報記録膜が上記軟磁性膜と補助磁
性膜との間に形成されており、上記物質が、情報記録膜
と軟磁性膜との界面及び情報記録膜と補助磁性膜との界
面の少なくとも一方の界面に存在していることを特徴と
する請求項１〜６のいずれか一項に記載の情報記録媒
体。
【請求項８】上記補助磁性膜の飽和磁化の値が、情報
記録膜の飽和磁化の値より大きいことを特徴とする請求
項１〜７のいずれか一項に記載の情報記録媒体。
【請求項９】上記軟磁性膜がＮｉ−Ｆｅ合金から構成
されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一
項に記載の情報記録媒体。
【請求項１０】上記軟磁性膜がＦｅ−Ａｌ−Ｓｉから
構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれ
か一項に記載の情報記録媒体。
【請求項１１】上記軟磁性膜が、Ｆｅ中にＨｆ、Ｔ
ａ、Ｎｂ及びＺｒからなる群から選ばれる少なくとも１
種類の元素の窒化物または炭化物を分散させたナノクリ
スタル構造を有する材料から構成されていることを特徴
とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の情報記録媒
体。
【請求項１２】上記軟磁性膜が、鉄族元素と希土類元
素とを用いて形成される非晶質合金のフェリ磁性体から
構成され、該鉄族元素がＦｅ及びＣｏの少なくとも一方
の元素であり、希土類元素がＧｄ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｎｄ、
Ｐｒ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｌａ及びＹ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
１〜８のいずれか一項に記載の情報記録媒体。
【請求項１３】上記軟磁性膜が、Ｃｏ−Ｚｒを主体と
し、これにＮｂ、Ｔａ、Ｔｉ及びＶからなる群から選ば
れる少なくとも１種類の元素を含んだ非晶質合金から構
成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか
一項に記載の情報記録媒体。
【請求項１４】上記情報記録膜が、希土類元素と鉄族
元素とを用いて形成される非晶質合金のフェリ磁性体か
ら構成され、該希土類元素が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、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１〜１３のいずれか一項に記載の情報記録媒体。
【請求項１５】上記情報記録膜が、希土類元素からな
る層と鉄族元素からなる層とを交互に積層した構造の人
工格子膜であり、該希土類元素が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、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１〜１３のいずれか一項に記載の情報記録媒体。
【請求項１６】上記情報記録膜が、白金属元素からな
る層と鉄族元素からなる層とを交互に積層した構造の人
工格子膜であり、該白金族元素がＰｔ、Ｐｄ及びＲｈ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、
該鉄族元素がＦｅ、Ｃｏ及びＮｉのうちより選ばれる少
なくとも１種類の元素であることを特徴とする請求項１
〜１３のいずれか一項に記載の情報記録媒体。
【請求項１７】上記鉄族元素からなる層中に、酸化ア
ルミニウム、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミ
ニウム、酸化ジルコニウム、酸素、窒素、窒化チタン、
窒化タンタル、酸化タンタル、酸化チタン、チタン、ク
ロム、ジルコニウム及びシリコンからなる群から選ばれ
る少なくとも１種類の元素または化合物が分散されてい
ることを特徴とする請求項１６に記載の情報記録媒体。
【請求項１８】上記補助磁性膜が、Ｃｏ−Ｃｒを主体
とし、これにＮｂ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｓｉ、Ｂ、Ｔｉ及びＰ
ｄからなる群から選ばれる少なくとも１種類の元素を含
む結晶質の合金から構成されていることを特徴とする請
求項１〜１７のいずれか一項に記載の情報記録媒体。
【請求項１９】上記補助磁性膜が、Ｃｏ、Ｎｉ及びＦ
ｅからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素から
なる層と、Ｐｔ、Ｐｄ及びＲｈのうちより選ばれる少な
くとも１種類の元素からなる層とを交互に積層した構造
を有する人工格子膜から構成されていることを特徴とす
る請求項１〜１７のいずれか一項に記載の情報記録媒
体。
【請求項２０】請求項１に記載の情報記録媒体と；上
記情報記録媒体に情報を記録又は再生するための磁気ヘ
ッドと；上記情報記録媒体を上記磁気ヘッドに対して駆
動するための駆動装置と；を含む情報記録装置。