JP2004110941A

JP2004110941A - 磁気記録媒体および磁気記憶装置

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Publication number: JP2004110941A
Application number: JP2002272429A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kanbe; 神邊　哲也; Tatsuya Hinoue; 檜上　竜也; Yotsuo Yahisa; 屋久　四男; Hidekazu Kashiwase; 柏瀬　英一; Hiroyuki Suzuki; 鈴木　博之
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08
Also published as: US20040072022A1; US7267894B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、高密度な情報の記録再生が可能で信頼性の高い磁気記憶装置を提供することである。
【解決手段】磁気記録媒体とこれを記録方向に駆動する駆動部と、記録用の電磁誘導型磁気ヘッドと再生用のスピンバルブ型磁気ヘッドを併せ持つ複合型ヘッドと、ヘッドを媒体に対して相対運動させる手段と、ヘッドの記録再生信号処理手段を有する磁気記憶装置において、磁気記録媒体を非磁性基板上に第一の下地層、第二の下地層、及び第三の下地層を介して磁性層が形成されており、該第一の下地層が非晶質構造の合金からなり、該第二の下地層がＴａ層からなり、該第三の下地層がＣｒを主成分とした体心立方構造の合金からなり、該磁性層が非磁性中間層を介して互いに反強磁性結合した、複数のＣｏを主成分とした六方稠密構造の合金層からなる面内磁気記録媒体とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本発明は、コンピュータの補助記憶装置等に用いる磁気記憶装置、その磁気記憶装置に用いる磁気記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＴ産業の急速な発展に伴い、磁気ディスク装置に対する大容量化の要求が益々高まっている。これに対応するため、高感度な磁気ヘッドや、高Ｓ／Ｎな記録媒体の開発が求められている。媒体Ｓ／Ｎを向上させるには、高密度で記録したときの再生出力を向上させる必要がある。一般に記録媒体は、基板上に形成されたシード層と呼ばれる第一の下地層、Ｃｒ合金からなる体心立方構造の第二の下地層、磁性層、及びカーボン保護膜から構成される。磁性層には主にＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａ等、Ｃｏを主成分とする六方稠密構造の合金が用いられている。再生出力を向上させるには、磁性層に（１１．０）面、もしくは（１０．０）面を基板面と略平行とした配向をとらせて、磁化容易軸であるｃ軸を膜面内方向に向けることが有効である。磁性層の結晶配向はシード層によって制御できることが知られており、前者の配向はＴａ（特許文献１、特許文献２、特許文献３）やＭｇＯ（非特許文献１）、後者の配向はＢ２構造のＮｉＡｌ合金（特許文献４）等をシード層に用いることによって得られることが報告されている。また、再生出力は基板表面に機械的なテクスチャ加工を施して、円周方向に磁気的な異方性を導入することによっても向上できることが知られている。従来、テクスチャ加工は主として、ＮｉＰメッキ膜がコーティングされたＡｌ−Ｍｇ合金基板に対して行われてきた。しかし、特許文献５にはガラス基板表面にテクスチャ加工を施すことによっても、磁気的異方性の導入が可能であることが開示されている。
【０００３】
一方、再生出力の向上と並んで媒体ノイズの低減も、媒体Ｓ／Ｎを向上させる上で重要な課題である。媒体ノイズを低減するには、磁性層の粒径微細化や、残留磁束密度（Ｂｒ）と磁性層の膜厚（ｔ）の積であるＢｒ・ｔの低減が効果的である。しかし、極度の粒径微細化やＢｒ・ｔの低減は熱安定性の劣化を招くため、低ノイズ化には限界があった。近年、熱安定性と低ノイズ化を両立させる技術として、反強磁性結合媒体（非特許文献２、非特許文献３）が提案されている。これは、磁性層をＲｕ中間層を介して反強磁性結合した二層構造としたものであり、単層の磁性層からなる媒体に比べて、磁性膜厚を厚く保ったままＢｒ・ｔを低く設定することができる。このため、熱安定性を維持したまま、媒体ノイズの低減が可能となった。
【０００４】
しかし、上記技術を組み合わせても、１平方ミリメートル当たり７０メガビット以上の面記録密度を実現するには不十分であり、更に再生出力を向上させ、媒体ノイズを低減する必要がある。
【特許文献１】
特開平４−１８８４２７号公報
【特許文献２】
特開平８−２１２５３１号公報
【特許文献３】
米国特許３２９８８９３号
【特許文献４】
米国特許第５６９３４２６号
【特許文献５】
特開２００１−２０９９２７
【非特許文献１】
Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．，　ｖｏｌ．　６７，　ｐｐ．　３６３８−３６４０，　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　（１９９３）
【非特許文献２】
Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．，　ｖｏｌ．　７７，　ｐｐ．　２５８１−２５８３，　Ｏｃｔｏｂｅｒ　（２０００）
【非特許文献３】
Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．，　ｖｏｌ．　７７，　ｐｐ．　３８０６−３８０８，　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　（２０００）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高い媒体Ｓ／Ｎを有し、熱揺らぎに対しても十分に安定な面内磁気記録媒体を提供し、更に高感度な磁気ヘッドと組み合わせ、記録再生条件を最適化することにより、１平方ミリメートル当たり７０メガビット以上の面記録密度を持った信頼性の高い磁気記憶装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、非磁性基板上に第一の下地層、第二の下地層、及び第三の下地層を介して磁性層が形成されており、該第一の下地層が非晶質構造の合金からなり、該第二の下地層がＴａ層からなり、該第三の下地層がＣｒを主成分とした体心立方構造の合金からなり、該磁性層が非磁性中間層を介して互いに反強磁性結合した、複数のＣｏを主成分とした六方稠密構造の合金層からなる面内磁気記録媒体を用いることにより実現される。
【０００７】
発明者らは、基板上に第一の下地層として非晶質合金からなる層を形成し、Ｔａ層、Ｃｒ合金層を介して磁性層を形成することによって、強い（１１．０）配向を有する媒体が得られることを見い出した。更に上記構成の媒体を、円周方向にテクスチャ加工を施した基板上に形成することにより、円周方向に強い磁気異方性を有する媒体が得られることを見い出した。第一の下地層としては、Ｃｏを主成分とし、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、Ｓｉから選ばれた少なくとも一種類の元素を５ａｔ％以上、６０ａｔ％以下含有した非晶質合金、Ｎｉを主成分とし、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｐから選ばれた少なくとも一種類の元素を５ａｔ％以上、６０ａｔ％以下含有した非晶質合金、Ｃｒを主成分とし、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂ、Ｓｉから選ばれた少なくとも一種類の元素を５ａｔ％以上、６０ａｔ％以下含有した非晶質合金、もしくはＮｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉから選ばれる少なくとも一種類の元素を主成分とし、Ｓｉを５ａｔ％以上、５０ａｔ％以下含有する非晶質合金層等を用いるとよい。ここで、非晶質とはＸ線回折スペクトラムにおいてハローパターン以外の明瞭な回折ピークを示さないこと、もしくは高分解能電子顕微鏡にて撮影した格子像から得られた平均粒径が５ｎｍ以下であることを指す。添加元素の含有率が前記組成範囲を越えると、非晶質構造をとり難くなり、結晶化が進むので好ましくない。また、第一の下地層にＣｏを主成分とする合金を用いる場合は、該下地層の磁化を低減、もしくは消滅させるために、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ等を添加してもよい。第一の下地層としては、非晶質構造をとる材料であれば同様の効果が得られるため、上記以外の合金材料でも特に制限はない。非晶質合金以外にも、Ｎｉ−５０ａｔ％Ａｌ等のＢ２構造の合金を第一の下地層として使用することができる。この場合も、非晶質合金を使用した場合と同様の効果が得られる。上記第一の下地層上に第二の下地層としてＴａを形成することにより、Ｃｒを主成分とした体心立方構造の合金からなる第三の下地層に（１００）配向をとらせることができる。第三の下地層に強い（１００）配向をとらせるには、Ｔａ膜厚を１〜１０ｎｍの範囲内とすることが望ましい。また、Ｔａ層形成後、酸素雰囲気中、もしくはＡｒに酸素を添加した混合ガス雰囲気中でＴａ表面を人工的に酸化させることによっても、第三の下地層の（１００）配向性を高めることができる。
【０００８】
第三の下地層に用いる材料は、ＣｒＴｉ、ＣｒＭｏ、ＣｒＷ等、Ｃｒを主成分とした体心立方構造の合金であれば、特に制限はない。また、これらの合金層からなる多層構造としてもよい。第三の下地層としてＣｒＴｉＢ合金を用いると、磁性層の粒径が微細化され、媒体ノイズが低減されるので特に望ましい。
【０００９】
磁性層は、例えば基板側の磁性層（下部磁性層）と、Ｒｕ等の中間層を介してこれと反強磁性結合した保護膜側の磁性層（上部磁性層）からなる構成とすることができる。上部磁性層、下部磁性層とも、Ｃｏを主成分とした六方稠密構造の合金であれば、特に制限はない。また、三層以上のＣｏ合金層が非磁性中間層によって分断された多層構成としてもよい。磁性層を分断する中間層も、非磁性材料であれば、特に制限はない。
【００１０】
基板はガラス基板、ＮｉＰメッキ膜をコーティングしたＡｌ−Ｍｇ合金基板、セラミックス基板等を用いいることができる。テクスチャ加工により表面に同心円状の溝が形成された基板を用いると、円周方向の保磁力が半径方向の保磁力よりも高くなるので、出力分解能を高めることができる。テクスチャ加工は基板表面に直接行っても良いし、第一の下地層、もしくは第二の下地層を形成した後に行ってもよい。
【００１１】
上記の磁気記録媒体を、記録用の電磁誘導型ヘッドと再生用のスピンバルブ型ヘッドを併せ持つ複合型磁気ヘッドと共に装置に組み込むことにより、本発明の第二の目的である１平方ミリメートル当たり７０メガビット以上の面記録密度を持った信頼性の高い磁気記憶装置を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を参照し詳細に説明する。
（実施例１）
図１に本発明の磁気記録媒体の一実施の形態の断面構造図を示す。表面を化学強化したアルミノシリケートガラス基板１０をアルカリ洗浄し、乾燥させた後、第一の下地層１１として厚さ３０ｎｍのＮｉ合金、第二の下地層１２として２ｎｍのＴａ層を室温で形成した。ランプヒーターにより基板の温度を約２４０℃になるように加熱した後、第三の下地層１３として厚さ１０ｎｍのＣｒ−１５ａｔ％Ｔｉ−５ａｔ％Ｂ合金を形成した。更に厚さ３．８ｎｍのＣｏ−１６ａｔ％Ｃｒ−６ａｔ％Ｐｔ合金からなる下部磁性層１４、厚さ０．６ｎｍのＲｕ中間層１５、厚さ１７．２ｎｍのＣｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−１２ａｔ％Ｐｔ−８ａｔ％Ｂ合金からなる上部磁性層１６を順次形成し、保護層として３．２ｎｍのカーボン膜１７を形成した。第一の下地層にはＮｉ−４５ａｔ％Ｔａ、Ｎｉ−３５ａｔ％Ｎｂ、Ｎｉ−３５ａｔ％Ｚｒ、Ｎｉ−２０ａｔ％Ｐ、Ｎｉ−５０ａｔ％Ｔｉ、もしくはＮｉ−２０ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｚｒ合金を用いた。カーボン膜形成後、パーフルオロアルキルポリエーテルを主成分とする潤滑剤を塗布して厚さ１．８ｎｍの潤滑層１８を形成した。上記多層膜の形成はインテバック（Ｉｎｔｅｖａｃ）社製の枚葉式スパッタリング装置（ＭＤＰ２５０Ｂ）を用いて行った。このスパッタリング装置のベース真空度は１．０〜１．２×１０−５Ｐａであり、タクトは９秒とした。第一の下地層から上部磁性層までは０．９３ＰａのＡｒガス雰囲気中で行い、カーボン保護膜はＡｒに窒素を１０％添加した混合ガス雰囲気中で形成した。
【００１３】
【表１】

【００１４】
表１に本実施例で得られた媒体の磁気特性、及び記録再生特性を示す。ここで、磁気特性の評価は試料振動型磁力計（ＶＳＭ）を用いて、円周方向へ最大７９６ｋＡ／ｍの磁界を印加して室温にて行った。また、記録再生特性は、シールドギャップ長（Ｇｓ）が９４ｎｍ、リードのトラック幅（Ｔｗｒ）が３２０ｎｍのＧＭＲヘッドと、ギャップ長（Ｇｌ）が１４０ｎｍ、トラック幅（Ｔｗｒ）が４２０ｎｍの書き込みヘッドからなる複合ヘッドを用いて評価した。何れの媒体も２７０ｋＡ／ｍ以上の高い保磁力を示した。図２に試料番号１０１の媒体の磁化曲線を示す。印可磁界が５３ｋＡ／ｍ付近で下部磁性層の磁化反転を示す段差がみられた。この段差が発生する磁界（図中Ｐ点）を結合磁界Ｈｘと定義した。本実施例の媒体のＨｘは全て正の値であった。このことは上部磁性層と下部磁性層は反強磁性結合しており、残留磁化状態では下部磁性層の磁化は上部磁性層の磁化と反平行状態になっていることを示している。よって本実施例媒体の残留磁化Ｂｒ・ｔは、上部磁性層の残留磁束密度Ｂｒ１、及び膜厚ｔ１と下部磁性層の残留磁束密度Ｂｒ２、及び膜厚ｔ２を用いて概ねＢｒ・ｔ＝Ｂｒ１・ｔ１−Ｂｒ２・ｔ２となっていると考えられる。また、本実施例媒体の記録再生特性は極めて良好であり、何れの媒体も２２ｄＢ以上の高い媒体Ｓ／Ｎを示した。特に第一の下地層にＮｉ−Ｔａを用いた媒体が低い規格化ノイズを示し、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｎｂ合金を用いた媒体が高い分解能を示した。ここで規格化ノイズは、最高線記録密度２４．８ｋＦＣ／ｍｍ（６３１ｋＦＣＩ）で記録したときの媒体ノイズ（ＮｄＨＦ）と孤立再生波出力（Ｓｏ）を用いて規格化ノイズ＝ＮｄＨＦ／Ｓｏと定義し、分解能は最高線記録密度の２分の１の線記録密度１２．４ｋＦＣ／ｍｍの再生出力ＳＭＦを用いて分解能＝ＳＭＦ／Ｓｏと定義した。また媒体Ｓ／Ｎは、媒体Ｓ／Ｎ＝２０ｌｏｇ（ＳＭＦ／ＮｄＨＦ）と定義した。
【００１５】
図３に試料番号１０１の媒体のＸ線回折プロファイルを示す。ここでＸ線源にはＣｕＫα１線を用いた。２θ＝７３°付近に磁性層からの（１１．０）面からの回折ピークがみられた。これは、磁性層が（１００）配向したＣｒ−Ｔｉ−Ｂ下地層上にエピタキシャル成長した結果と考えられる。Ｃｒ−Ｔｉ−Ｂ下地層は１０ｎｍと薄いため、該下地層の２００回折ピークはわずかしか観測されていない。上記媒体で第一の下地層に用いたＮｉ−４５ａｔ％Ｔａ合金のみを、室温で３０ｎｍ形成した単層膜のＸ線回折プロファイルを図４に示す。２θ＝４０〜４３°にブロードなハローパターンがみられることより、Ｎｉ−Ｔａ合金層は非晶質構造であることがわかる。本実施例の他の媒体についても全て同様の回折パターンが観測され、何れの媒体も磁性層は（１１．０）配向しており、第一の下地層は非晶質構造であることを示した。
【００１６】
透過型電子顕微鏡観察（ＴＥＭ観察）を行い、試料番号１０１の媒体の磁性層の平均粒径を以下の手順で見積もった。まず、約２００万倍の表面格子像を撮影し、各結晶粒の面積を算出した。このとき、格子縞が同一方位を持つ領域を一つの結晶粒と見なし、ｃ軸を互いに直交させて隣接した構造（バイクリスタル構造）をとる結晶粒は異なる結晶粒とした。次に各結晶粒と同一面積の真円の直径を見積もり、これを該結晶粒の粒径と定義した。約３００個の結晶粒の粒径を上記手法により算出し、それらの算術平均をとって平均粒径とした。図５に粒径のヒストグラムを示す。得られた平均粒径は８．９ｎｍと極めて微細であり、標準偏差を平均粒径で規格化した値は２８％と、粒径分散も均一であった。
（比較例１）
実施例１と同様な層構成で、下地層が二層の媒体を作製した。実施例１と同一手法で洗浄、乾燥させたアルミノシリケートガラス基板上に、第一の下地層として膜厚５〜３０ｎｍのＴａ層、もしくは３０ｎｍのＮｉ−４５ａｔ％Ｔａを室温で形成した。ランプヒーターにより基板温度を約２４０℃まで加熱した後、Ｃｒ−１５ａｔ％Ｔｉ−５ａｔ％Ｂ下地層、磁性層、カーボン保護膜と順次形成した。基板加熱以降の各層の組成、膜厚、及び成膜プロセスは全て実施例１の媒体と同一とした。
【００１７】
【表２】

【００１８】
表２に、実施例１と同様の手法で評価した本比較例媒体の磁気特性、及び記録再生特性を示す。第一の下地層にＴａを用いた媒体では、Ｔａ膜厚の増加に伴って、保磁力、媒体Ｓ／Ｎ共に増加した。これらの媒体は実施例１で第一の下地層を省略した構成であるが、最も良好な特性を示した媒体（試料番号１１３）でも、実施例１で得られた媒体に比べて磁気特性、記録再生特性共に大幅に下回っていた。一方、第一の下地層にＮｉ−Ｔａ合金を用いた媒体（試料番号１１４）は、実施例１の試料番号１０１の媒体で、第二の下地層を省略した構成である。この媒体は試料番号１０１の媒体と保磁力はほぼ同程度であったが、分解能が低く、媒体Ｓ／Ｎも２ｄＢ以上低かった。（実施例２）
基板表面に同心円状のテクスチャ加工が施されたガラス基板上に、第一の下地層としてＣｏ−３０ａｔ％Ｃｒ−１２ａｔ％Ｚｒ、Ｃｏ−３０ａｔ％Ｖ−１２ａｔ％Ｔａ、Ｍｏ−３０ａｔ％Ｓｉ、Ｎｂ−２０ａｔ％Ｓｉ、Ｚｒ−１５ａｔ％Ｓｉ、Ｃｒ−２０ａｔ％Ｚｒ、Ｃｒ−２０ａｔ％Ｔｉ、Ｃｒ−１０ａｔ％Ｂ、Ｔａ−３０ａｔ％Ｓｉ、もしくはＴｉ−３０ａｔ％Ｓｉを２０ｎｍ形成した。第二の下地層としてＴａを３ｎｍ形成した後、ランプヒーターにより２８０℃まで基板加熱を行い、８ｎｍのＣｒ−２０ａｔ％Ｔｉ−３ａｔ％Ｂ下地層、磁性層、カーボン保護膜と順次形成した。磁性層は実施例１と同一の層構成とした。
【００１９】
【表３】

【００２０】
本実施例で得られた媒体のＸ線回折測定を行ったところ、全ての媒体に於いて、試料番号１０１の媒体と同様、磁性層の（１１．０）面からの回折ピークと第一の下地層からのブロードなハローパターンのみが観察された。本実施例媒体の磁気特性、及び記録再生特性を表３に示す。ここで、ＨｃＯＲは周方向に磁界を印可して測定した保磁力Ｈｃｃと、半径方向に磁界を印加して測定した保磁力Ｈｃｒを用いてＨｃＯＲ＝Ｈｃｃ／Ｈｃｒと定義した値である。また、記録再生特性の評価はＴｗｒ＝２００ｎｍ、Ｔｗｗ＝２７０ｎｍのヘッドを用いて評価した。何れの媒体もＨｃＯＲは１．０５以上であり、円周方向に磁気異方性が導入された媒体であることを示した。特に第一の下地層にＣｏ、もしくはＣｒを主成分とした合金材料を用いた媒体（試料番号２０１、２０２、２０６、２０７、２０８）のＨｃＯＲが高く、５１％以上の高い出力分解能を示した。また、Ｓｉを含有する合金材料を第一の下地層に用いた媒体（試料番号２０３、２０４、２０５、２０９、２１０）はＨｃＯＲはやや低いものの、規格化ノイズも低く、２１．７ｄＢ以上の良好な媒体Ｓ／Ｎを示した。
（比較例２）
実施例２と同一の成膜装置を用いて、基板上に厚さ３０ｎｍのＺｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、もしくはＶの単層膜を３０ｎｍ、室温にて形成した。得られた単層膜のＸ線回折測定を行ったところ、全ての回折スペクトルに於いて単数、もしくは複数の鋭い回折ピークが観察された。このことは、上記単層膜が何れも結晶質であることを示している。上記材料を第一の下地層に用いた媒体を、実施例２と同様な層構成で作製した。第二の下地層以降の層構成、組成、及び成膜プロセスは全て実施例２と同一である。得られた媒体のＸ線回折測定を行ったところ、第一の下地層にＴｉ、Ｗ、Ｖを用いた媒体では、磁性層からの（１１．０）面からの回折ピークの他に（１０．０）面や、（００．１）面からの回折ピークが確認された。一方、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｏを用いた媒体では、磁性層の（１１．０）面からの回折ピークのみが観察されたが、ピーク強度は実施例２で示した媒体に比べて３０〜５０％低かった。本比較例で得られた媒体のＨｃｃは、第一の下地層に非晶質合金を用いた実施例２の媒体のＨｃｃを大幅に下回っていた（表４）。これは、上述のように磁性層の（１１．０）配向が弱いためと考えられる。また、ＨｃＯＲも１．０５以下であり、円周方向への異方性の導入効果も弱いことがわかる。このため、高い分解能も得られず、媒体Ｓ／Ｎは実施例２の媒体に対して２〜３ｄＢ程度低かった。尚、Ｔｉを用いた媒体（試料番号２１２）は再生出力が極めて低かったため、記録再生特性の評価が不可能であった。
【００２１】
【表４】

【００２２】
（実施例３）
ＮｉＰメッキ膜をコーティングしたＡｌ−Ｍｇ合金表面に同心円状のテクスチャ加工が施された基板を２８０℃まで加熱し、第一の下地層としてＮｉ−５０ａｔ％Ａｌ、Ｎｉ−５０ａｔ％Ｔｉ、Ｆｅ−５０ａｔ％Ａｌ、Ｆｅ−５０ａｔ％Ｔｉ、Ｆｅ−５０ａｔ％Ｖ、Ｃｏ−５０ａｔ％Ｆｅ、Ｃｏ−５０ａｔ％Ｔｉ、Ｃｏ−５０ａｔ％Ｚｒ、Ｃｏ−５０ａｔ％Ａｌ、Ｒｕ−５０ａｔ％Ａｌ、Ｍｎ−５０ａｔ％Ａｌ、もしくはＭｎ−５０ａｔ％Ｖを６０ｎｍ形成した。第一の下地層は、２つのチャンバーを使用して３０ｎｍづつ二段階に分けて形成した。その後、５ｎｍのＴａ層、１５ｎｍのＣｒ−３０ａｔ％Ｍｏ−３ａｔ％Ｂ、３ｎｍのＣｏ−３７ａｔ％Ｃｒ、磁性層、保護膜と順次形成した。磁性層は５ｎｍのＣｏ−１９ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ−４ａｔ％Ｂからなる第一の磁性層、０．７ｎｍのＲｕ中間層、２２ｎｍのＣｏ−１６ａｔ％Ｃｒ−１２ａｔ％Ｐｔ−５ａｔ％Ｂ−２ａｔ％Ｃｕからなる第二の磁性層で構成される二層構造とした。
【００２３】
円周方向に磁界を印加して本実施例媒体の磁化曲線を測定したところ、Ｈｘは４０〜５５ｋＡ／ｍであり、第一の磁性層と第二の磁性層が反強磁性結合していることがわかった。表５に磁気特性、及び記録再生特性を示す。
【００２４】
【表５】

【００２５】
ここで、Ｋｕ・ｖ／ｋＴ（Ｋｕ：結晶磁気異方性定数、ｖ：磁性結晶粒の体積、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度）は例えば、Ｊ．　Ｍａｇｎ．　Ｍａｇｎ．　Ｍａｔｅｒ．　１２７，　ｐ．２３３　（１９９３）に示されているように、室温における７．５秒から２４０秒までの残留保磁力の時間依存性を、Ｓｈａｒｒｏｃｋの式にフィッティングして求めた。発明者らの検討では、この手法により求めたＫｕ・ｖ／ｋＴが概ね８５以上であれば、熱揺らぎによる出力減衰を抑制でき、信頼性上問題はないという結果を得た。本実施例媒体のＫｕ・ｖ／ｋＴは全て８５以上であり、熱揺らぎに対して十分に安定であることがわかる。また、媒体Ｓ／Ｎも２１．６ｄＢ以上と良好な値が得られた。
（実施例４）
化学強化された平滑なソーダライムガラス基板を１００℃まで加熱し、第一の下地層としてＣｏ−３０ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｎｂ、Ｃｏ−３０ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｔｉ、Ｃｏ−３０ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｗ、Ｃｏ−３４ａｔ％Ｍｎ−１２ａｔ％Ｍｏ、Ｃｏ−３４ａｔ％Ｍｎ−１０ａｔ％Ｂ、Ｃｏ−１０ａｔ％Ｖ−８ａｔ％Ｓｉ、Ｃｒ−４０ａｔ％Ｔａ、もしくはＣｒ−１５ａｔ％Ｓｉを２２ｎｍ形成し、第二の下地層としてＴａを４ｎｍ形成した。第二の下地層形成後、基板を真空装置から取り出し、表面に同心円状のテクスチャ加工を施した後、再び真空装置に導入した。ランプヒーターにより２２０℃まで基板加熱を行った後、５ｎｍのＣｒ−１０ａｔ％Ｔｉ−７ａｔ％Ｂ合金層、５ｎｍのＣｒ−２０ａｔ％Ｗ合金層、磁性層、４．５ｎｍのカーボン保護膜と順次形成した。磁性層は４ｎｍのＣｏ−１５ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ−１０ａｔ％Ｂからなる第一の磁性層、４ｎｍのＣｏ−１５ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ−１０ａｔ％Ｂからなる第二の磁性層、及び２４ｎｍのＣｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−１２ａｔ％Ｐｔ−６ａｔ％Ｂ−２ａｔ％Ｃｕからなる第三の磁性層で構成し、各磁性層の間には０．７ｎｍのＲｕ中間層を形成した。
【００２６】
【表６】

【００２７】
表６に示すように、本実施例で得られた媒体のＨｃｃは全て３３０ｋＡ／ｍ以上と高く、ＨｃＯＲは全て１．２以上あった。本実施例媒体のＨｃＯＲは、ガラス基板表面に直接テクスチャ加工を施した実施例２の媒体に比べて高かった。このことは、下地層を形成した後にテクスチャ加工を施した方が、ＨｃＯＲを高める上では有効であることを示している。実施例２と同様な手法で評価した媒体Ｓ／Ｎは、全て２１．６ｄＢ以上と良好であった。図５に試料番号４０１の媒体の再生出力の時間変化を示す。再生出力の時間変化は、６５℃雰囲気の高温漕内に媒体を設置し、線記録密度１５．７ｋＦＣ／ｍｍで信号を記録した後、この信号の強度を記録直後から１０００秒後まで測定して求めた。試料番号４０１の媒体の再生出力の減衰率は０．９５％／桁であった。同様な手法で評価した本実施例媒体の再生出力の減衰率は何れも１％／桁以下であり、熱的にも安定であることを示した。
（実施例５）
実施例１から４に記載した記録媒体のうち、試料番号１０１、２０１、２０４、２０８、２０９、３０１、３１０、４０１の媒体を選択し、図７に示す磁気記憶装置に組み込んだ。この装置は磁気記録媒体９１と、これを駆動する駆動部９２と、記録部と再生部からなる磁気ヘッド９３と、該磁気ヘッドを上記媒体に対して相対運動させる手段９４と、該磁気ヘッドへの信号入力手段と該磁気ヘッドからの出力信号再生を行なうための記録再生信号処理手段９５及びアンロード時に待避する機構部９６から構成されている。
【００２８】
前記磁気ヘッドの再生部は磁気抵抗効果型磁気ヘッドで構成されるようにした。図８は磁気ヘッドの構造を示す模式的斜視図である。このヘッドは基体８０１上に形成された記録用の電磁誘導型ヘッドと再生用の磁気抵抗効果型ヘッドを併せ持つ複合型ヘッドである。前記記録ヘッドはコイル８０２を挟む上部記録磁極８０３と下部記録磁極兼上部シールド層８０４からなり、記録磁極間のギャップ長は１２０ｎｍとした。また、コイルには厚さ１．５μｍの銅を用いた。前記再生用ヘッドは磁気抵抗センサ８０５とその両端の電極パターン８０６からなり、磁気抵抗センサは下部記録磁極兼上部シールド層８０４と下部シールド層８０７で挟まれ、２つのシールド層間の距離は８０ｎｍとした。尚、この図では記録磁極間のギャップ層、及びシールド層と磁気抵抗センサ間のギャップ層は省略してある。
【００２９】
図９に磁気抵抗センサの断面構造を示す。磁気センサの信号検出領域９００は、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（スピンバルブ型の再生素子）によって構成される。この磁気センサの構造は、ギャップ層９０１上に、Ｔａバッファ層９０２、下部磁性層９０３、銅で構成された中間層９０４、上部磁性層９０５、Ｐｔ−Ｍｎ合金からなる反強磁性層９０６が順次形成された構造である。前記下部磁性層にはＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金を使用し、上部磁性層にはコバルトを使用した。反強磁性層からの交換磁界により、上部磁性層の磁化は一方向に固定されている。これに対し、上部磁性層と非磁性層を介して接する下部磁性層の磁化の方向は、磁気記録媒体からの漏洩磁界により変化するため、抵抗変化が生じる。信号検出領域の両端にはテーパー形状に加工されたテーパー部９０７がある。このテーパー部は、下部磁性層を単磁区化するための永久磁石層９０８と、その上に形成された信号を取り出すための一対の電極８０６からなる。永久磁石層は保磁力が大きく、磁化方向が容易に変化しないことが必要であり、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金を用いた。
【００３０】
本実施例では、浮上面レールの面積が１．４平方ミリメートル以下で、質量が２ｍｇ以下の磁気ヘッドスライダー上に磁気抵抗効果型磁気ヘッドが形成されている磁気ヘッドを用いた。スライダーの浮上面レールの面積を１．４平方ミリメートル以下とし、さらに、質量を２ｍｇ以下とすることにより、耐衝撃信頼性を向上できる。これにより、高い記録密度と高い衝撃性を両立させることができ、１平方ミリメートル当たり７０メガビット以上の記録密度で３０万時間以上の平均故障時間間隔（ＭＴＢＦ）を実現ができた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の磁気記録媒体は、熱安定性を維持したまま媒体Ｓ／Ｎを改善させる効果を持つ。本発明の磁気記録媒体と磁気抵抗効果型ヘッドを用いることにより、７０メガビット／平方ミリメートル以上の面記録密度を有し、かつ平均故障回数が３０万時間以上の磁気記憶装置の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気記録媒体媒体の断面構造の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施例媒体のヒステリシス曲線である。
【図３】本発明の一実施例媒体のＸ線回折スペクトラムである。
【図４】本発明の一実施例で用いた第一の下地層のＸ線回折スペクトラムである。
【図５】本発明の一実施例媒体の磁性層の粒径分布を示すヒストグラムである。
【図６】本発明の一実施例媒体の再生出力の時間変化を示すグラフである。
【図７】本発明の磁気記憶装置の一例を示す斜視図である
【図８】本発明の磁気記憶装置における、磁気ヘッドの断面構造の一例を示す斜視図である。
【図９】本発明の磁気記憶装置における、磁気ヘッドの磁気抵抗センサ部の断面構造の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０．．．基板
１１．．．第一の下地層
１２．．．第二の下地層
１３．．．第三の下地層
１４．．．下部磁性層
１５．．．中間層
１６．．．上部磁性層
１７．．．保護膜
１８．．．潤滑膜
９１．．．磁気記録媒体
９２．．．磁気記録媒体駆動部
９３．．．磁気ヘッド
９４．．．磁気ヘッド駆動部
９５．．．記録再生信号処理系
９６．．．アンロード時待避機構部
８０２．．．コイル
８０３．．．上部記録磁極
８０４．．．下部記録磁極兼上部シールド層
８０５．．．磁気抵抗センサ
８０６．．．電極パターン
８０７．．．下部シールド層
９００．．．信号検出領域
９０１．．．シールド層と磁気抵抗センサの間のギャップ層
９０２．．．バッファ層
９０３．．．下部磁性層
９０４．．．中間層
９０５．．．下部磁性層
９０６．．．反強磁性層
９０７．．．テーパー部
９０８．．．永久磁石層

Claims

非磁性基板上に第一の下地層、第二の下地層、及び第三の下地層を介して磁性層が形成されており、該第一の下地層が非晶質構造の合金からなり、該第二の下地層がＴａ層からなり、該第三の下地層がＣｒを主成分とした体心立方構造の合金からなり、該磁性層が非磁性中間層を介して互いに反強磁性結合した、複数のＣｏを主成分とした六方稠密構造の合金層からなる面内磁気記録媒体。
第一の下地層がＣｏを主成分とし、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、Ｓｉから選ばれた少なくとも一種類の元素を５ａｔ％以上、６０ａｔ％以下含有している請求項１に記載の面内磁気記録媒体。
第一の下地層がＮｉを主成分とし、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｐから選ばれた少なくとも一種類の元素を５ａｔ％以上、６０ａｔ％以下含有している請求項１に記載の面内磁気記録媒体。
第一の下地層がＣｒを主成分とし、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂ、Ｓｉから選ばれた少なくとも一種類の元素を５ａｔ％以上、６０ａｔ％以下含有している請求項１に記載の面内磁気記録媒体。
第一の下地層がＮｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉから選ばれる少なくとも一種類の元素を主成分とし、Ｓｉを５ａｔ％以上、５０ａｔ％以下含有している請求項１に記載の面内磁気記録媒体。
第一の下地層が、Ｎｉ−Ｔａ合金である請求項１に記載の面内磁気記録媒体。
非磁性基板上に第一の下地層、第二の下地層、及び第三の下地層を介して磁性層が形成されており、該第一の下地層がＢ２構造の合金からなり、該第二の下地層がＴａ層からなり、該第三の下地層がＣｒを主成分とした体心立方構造の合金からなり、該磁性層が非磁性中間層を介して互いに反強磁性結合した、複数のＣｏを主成分とした六方稠密構造の合金層からなる面内磁気記録媒体。
Ｃｒを主成分とした体心立方構造の合金からなる第三の下地層が、Ｃｒ−Ｔｉ−Ｂ合金である請求項１から７に記載の面内磁気記録媒体。
磁性層が実質的に（１１．０）面を基板面と略平行にした配向をとっている請求項１から８に記載の面内磁気記録媒体。
基板面と略平行に測定した磁性層の粒径の平均値が、１０ｎｍ以下である請求項１から９に記載の面内磁気記録媒体。
円周方向に測定した保磁力Ｈｃｃと、半径方向に測定した保磁力Ｈｃｒとの比率Ｈｃｃ／Ｈｃｒが１．０５以上である請求項１から１０に記載の面内磁気記録媒体。
磁気記録媒体と、これを記録方向に駆動する駆動部と、記録用の電磁誘導型磁気ヘッドと再生用のスピンバルブ型磁気ヘッドを併せ持つ複合型ヘッドと、該ヘッドを磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、ヘッドの記録再生信号処理手段を有する磁気記憶装置において、該磁気記録媒体が請求項１から１１までの何れかに記載の面内磁気記録媒体で構成されることを特徴とする磁気記憶装置。