JP2004326919A - 磁気記録媒体、磁気記録媒体の製造方法及び磁気記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】遷移ノイズの低減と高い磁気異方性を両立させることによって、優れた信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）と、高い保磁力および耐減磁性を兼ね備えた人工格子多層膜媒体を提供すること、およびそれを用いて、高い面記録密度でも高いＳ／Ｎと耐減磁特性を備えた磁気記憶装置を提供する。
【解決手段】本発明の磁気記録媒体は、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性層、シード層、ＣｏとＰｄを交互に積層した多層膜構造である記録層を順に積層してなる磁気記録媒体であって、前記記録層がｆｃｃ結晶粒の集合体からなり、前記ｆｃｃ結晶の（１１１）面間隔の平均値が２．２５Å以下であり、更に前記記録層は、Ｂを含み、
０．０７ ≦ Ｂ原子濃度／（Ｐｄ原子濃度＋Ｂ原子濃度） ≦ ０．１５
を満たすことを特徴とする磁気記録媒体である。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の磁気記録媒体は、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性層、シード層、ＣｏとＰｄを交互に積層した多層膜構造である記録層を順に積層してなる磁気記録媒体であって、前記記録層がｆｃｃ結晶粒の集合体からなり、前記ｆｃｃ結晶の（１１１）面間隔の平均値が２．２５Å以下であり、更に前記記録層は、Ｂを含み、
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を満たすことを特徴とする磁気記録媒体である。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体その製造方法およびそれを用いた磁気記憶装置に係り、さらに詳細には、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およびその製造法、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対応して、情報記録装置の大容量化・高密度化に対するニーズは高まる一方である。たとえば、大型サーバー、並列型コンピュータ、パーソナルコンピュータ、ネットワークサーバー、ムービーサーバー、モバイルＰＣ等の大容量記憶装置として使用される磁気記憶装置は、円板状の基板の上にコバルト合金などの強磁性薄膜がスパッタ法などにより形成され、その上に、耐摺動性、耐食性を高めるために、保護膜、潤滑膜が形成されている磁気記録媒体と記録再生を行うための磁気ヘッドから形成されている。
【０００３】
磁気記憶装置の大容量化にともなって、磁気記憶装置の面記録密度の向上が進められている。記録ビットを微細に記録するためには、記録磁化方向を膜面に垂直に記録させる、いわゆる垂直磁気記録方式が知られている。垂直磁気記録膜の材料としては従来、Ｃｏ−Ｃｒ系の多結晶膜が用いられてきた。この材料は、強磁性を有するＣｏリッチな領域と、非磁性のＣｒリッチな領域に組成分離し、強磁性粒子間の磁気的相互作用を非磁性部によって断ち切ることを実現している。
【０００４】
これらの面記録密度をさらに向上させるためには、媒体ノイズを低減させる必要があり、そのためには、磁化反転単位の微細化が有効である。しかし、あまり微細化すると、熱的に磁化状態が不安定になり、いわゆる熱減磁を起こすことが知られている。そこで、より一層低ノイズで高密度記録可能な磁気記録媒体を得るためには、磁化の熱安定性をさらに高める必要があり、そのためには記録層にＣｏＣｒ系合金よりもさらに高い磁気異方性を有する材料を用いる必要がある。
【０００５】
その材料として例えば、ＣｏとＰｄまたはＣｏとＰｔを交互に積層した多層膜（人工格子膜）が検討されている。しかし、これらの材料は、結晶粒間の磁気的結合が強いため、最小磁区サイズが大きくなり、記録時に隣接する記録ビット間の記録遷移領域の遷移ノイズが大きくなるという問題があった。
【０００６】
これを防ぐために、たとえば、特許文献１に開示されるように、ＣｏとＰｄまたはＣｏとＰｔを交互に積層した多層膜に、ＢとＯを添加した磁気記録媒体が提案されている。この手法では、ＢとＯの添加によって、強磁性粒子間の膜面方向の磁気的交換結合力を弱め、遷移性ノイズを低減している、しかし一方で、ＢとＯの添加によって記録層の磁気異方性が低下するため、上記の熱減磁が再び問題となる。また磁気異方性の低下に伴い保磁力も低下するため、磁気ヘッドでの記録時に記録電流が高い領域で再生出力が低下する現象、いわゆる記録減磁も発生する。記録減磁が発生する媒体は安定した記録再生特性が得られないため実用媒体としては適さない。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２５０３２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
人工格子多層膜は、その高い磁気異方性のため、熱減磁に対しては本来高い耐性が期待される。しかし遷移ノイズを低減するために第三元素等を添加すると、磁気異方性や保磁力が低下し、熱減磁や記録減磁が発生するという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、遷移ノイズの低減と高い磁気異方性を両立させることによって、優れた信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）と、高い保磁力および耐減磁性を兼ね備えた人工格子多層膜媒体を提供すること、およびそれを用いて、高い面記録密度でも高いＳ／Ｎと耐減磁特性を備えた磁気記憶装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するために種々検討した結果、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性層、シード層、ＣｏとＰｄを交互に積層した多層膜構造である記録層を順に積層してなる磁気記録媒体であって、前記記録層がＰｄＣｏの面心立方（以下ｆｃｃ）結晶粒の集合体からなり、前記ｆｃｃ結晶の（１１１）面間隔（以下ｄ（１１１））の平均値が２．２５Å以下であり、前記記録層中に、Ｂ原子濃度／［Ｐｄ原子濃度＋Ｂ原子濃度］（以下ＣＢ）で、０．０７≦ＣＢ≦０．１５のＢが含まれる磁気記録媒体とすることによって前記目的を達成する。
【００１１】
ここで、軟磁性層は、磁気ヘッドでの記録時に記録磁界を急峻にするための層である。またシード層は記録層の結晶性や結晶サイズを制御するための層である。
【００１２】
Ｐｄ／Ｃｏ多層膜の磁気異方性の主たる起源はＰｄとＣｏとの界面に生じる界面異方性であるが、記録層を構成するＰｄＣｏ−ｆｃｃ結晶粒のｄ（１１１）を２．２５Å以下とすることにより、結晶格子歪みによる歪み磁気異方性が付与されて、記録層はさらに高い磁気異方性を発現し、それに伴い保磁力も大幅に上昇する。その結果、記録減磁や熱減磁のない媒体が得られる。またＢの添加によりＢが結晶粒界に偏析し、磁性粒子間の磁気的結合が弱まることによって遷移性ノイズが低減し、高いＳ／Ｎが実現される。
【００１３】
ｄ（１１１）が２．２５Åより大きいと、歪み磁気異方性の付与効果が小さいため、高い磁気異方性および高い保磁力が得られない。Ｂの添加量は、少なすぎると磁性粒子間の磁気的結合の低減効果が少なく、多すぎるとＢが結晶粒内にまで浸入して保磁力が低下するため、Ｐｄに対する原子濃度比で、０．０７≦ＣＢ≦０．１５が好ましい。
【００１４】
記録層のＰｄＣｏ結晶粒のｄ（１１１）を２．２５Å以下とするためには、記録層の直下に格子間隔制御層としてシード層を挿入することや、シード層および記録層のスパッタリング時のガス種や条件を選定することが有効である。
【００１５】
一例として、記録層の直下に、少なくともＰｄとＢからなるシード層を、ＲＦバイアスを印加しながらスパッタ成膜することにより、記録層のＰｄＣｏ結晶粒に格子歪みが導入されて、ｄ（１１１）を２．２５Å以下とすることができる。
【００１６】
その際、ＰｄＢシード層の層厚は、厚すぎると磁気ヘッドと軟磁性層との磁気スペーシングが広がり記録効率が低下するので、５ｎｍ以下が望ましい。
【００１７】
また、シード層および記録層の形成をＫｒガスによるスパッタ法で行うことも有効である。Ｋｒガススパッタによって記録層のＰｄＣｏ結晶粒に格子歪みが導入されてｄ（１１１）が縮まり、磁気異方性が向上する。
【００１８】
本発明の磁気記録媒体では、軟磁性裏打ち層が、Ｃｏ及びＦｅの少なくとも一方を主体とし、これにＢ及びＣの少なくとも一種の元素を含む合金で形成されているのが好ましい。また、軟磁性裏打ち層が、ＣｏＺｒを主体とし、これにＴａ，Ｎｂ及びＴｉからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含む非晶質合金で形成されていても良い。さらに、軟磁性裏打ち層が、Ｆｅ中に、Ｔａ，Ｎｂ及びＺｒからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素の窒化物または炭化物が分散された構造を有する合金で形成されていても良い。
【００１９】
本発明の磁気記録媒体の基板は、アルミニウム・マグネシウム合金基板、ガラス基板、グラファイト基板などの非磁性基板が使用される。
【００２０】
磁気記録媒体の基板上には、前記軟磁性層を成膜する前に基板との密着性を向上させるためにＴｉなどの接着層を形成しても良い。
【００２１】
また、本発明の磁気記録媒体を含んだ磁気記録装置では、高Ｓ／Ｎで耐減磁性に優れた高密度記録可能な磁気記録装置が提供できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の磁気記録媒体、磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録装置について実施例を用いて具体的に説明する。なお、磁気記録媒体としては、磁気ディスク（ハードディスク）を用いたが、本発明は、フレキシブルディスク、磁気テープ、磁気カードなど記録ヘッドと磁気記録媒体が接しているような記録媒体にも適用できる。
【００２３】
【実施例】
実施例１で作製した磁気ディスクの概略断面図を図１に示す。図１に示すように、磁気ディスクは、基板１１上に、接着層１２、軟磁性層１３、シード層１４、記録層１５及び保護層１６を順次積層して作製した。接着層１２は、基板１１と積層膜の剥離を防ぐための層であり、軟磁性層１３は、磁気ヘッドでの記録時に記録磁界を急峻にするための層である。シード層１４は、記録層１５の結晶性や結晶サイズを制御するための層であり、記録層１５は、情報が磁化情報として記録される層であり、記録層１５の磁化方向は膜面に対して垂直方向となる。保護層１６は、基板１１上に順次積層された積層膜１２〜１５を保護するための層である。
【００２４】
本実施例の磁気記憶装置における磁気記録媒体は、複数のスパッタチャンバーが連結された連続スパッタ装置を用いて製造した。
【００２５】
まず、直径２．５ｉｎｃｈのガラス基板１１上に、Ａｒガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタ法により、接着層１２として５ｎｍ厚のＴｉ膜を形成した。
【００２６】
次いで、接着層１２上に、軟磁性層１３としてＣｏＢ膜を、Ａｒガス雰囲気中でＣｏ８０Ｂ２０合金ターゲットを用いてＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。軟磁性層１３の膜厚は２００ｎｍとした。
【００２７】
さらに、軟磁性層１３上に、シード層１４としてＰｄＢ膜を成膜した。成膜はＫｒガス雰囲気中で、Ｐｄ５０Ｂ５０ターゲットを用い、ＤＣマグネトロンスパッタ法により行った。その際、基板側に１５０ＷのＲＦ電力を投入することによって、基板表面にＲＦバイアスを印加した。シード層１４の膜厚は３ｎｍとした。
【００２８】
上記のように形成したシード層１４上に、記録層１５として垂直磁化を示すＣｏＢ／ＰｄＢ交互多層膜を形成した。ＣｏＢ／ＰｄＢ交互多層膜の成膜方法は、３元同時スパッタが可能なターゲット回転式のスパッタチャンバーで行った。３元のターゲットを自公転させながら、ＣｏＢ層の成膜時にはＣｏターゲットとＢターゲットを同時放電させ、ＰｄＢ層の成膜時にはＰｄターゲットとＢターゲットを同時放電させた。ＣｏとＰｄはＤＣマグネトロン法で、ＢはＲＦマグネトロン法でスパッタした。スパッタガスにはＫｒを用い、ターゲットの回転数は１００ｒｐｍとした。
【００２９】
Ｃｏの放電電力を４０〜５０Ｗ、Ｐｄの放電電力を４０〜５０Ｗ、Ｂの放電電力を０〜３００Ｗの範囲で調整することにより、ＰｄＢ層厚，ＣｏＢ層厚，ＣＢが異なる磁気ディスクを作製した。一部のディスクでは。Ｃｏ層にＢを含まない、Ｃｏ／ＰｄＢ多層膜も作製した。またＫｒガス流量を１４０〜２００ｓｃｃｍの範囲で変えた磁気ディスクを作製した。
【００３０】
最後に、記録層１５上に、保護層１６としてＣ膜を、Ａｒガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。保護層１６の膜厚は３ｎｍとした。
【００３１】
このようにして作製した磁気ディスクの結晶構造をＸ線回折装置で分析した。Ｘ線源にはＣｕ−ｋα線を用い、広角Ｘ線回折法により、θ―２θ曲線を測定した。ここでθはディスク膜面にたいするＸ線の入射角、２θはＸ線の回折角である。ｆｃｃ−ＰｄＣｏ結晶粒の（１１１）面からの回折ピークのピーク位置からＰｄＣｏ結晶粒の（１１１）面間隔を求めた。
【００３２】
また作製した磁気ディスクの記録層の組成をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用いた深さ方向分析によって分析した。記録層のＰｄとＢの原子濃度から、Ｂ原子濃度／（Ｐｄ原子濃度＋Ｂ原子濃度）＝ＣＢを算出した。
【００３３】
また作製した磁気ディスクの磁気特性をカー回転角測定装置で測定した。記録層の垂直方向のヒステリシス曲線から、垂直方向の保磁力（Ｈｃ）を求めた。
【００３４】
次に、作製した磁気ディスクの保護層１６上に潤滑剤（不図示）を塗布した後、磁気ディスクの記録再生特性を評価した。評価にはスピンスタンド式の記録再生装置を用いた。記録には垂直磁気記録に適した単磁極ヘッドを用い、再生にはスピンバルブ型ＧＭＲ磁気ヘッドを用いた。磁気ヘッド面と磁気ディスク面との距離は１０ｎｍに保った。線記録密度が２０ｋＦＣＩの信号を記録した時の再生出力Ｓｌｆと、線記録密度が４５０ｋＦＣＩの信号を記録した時のノイズＮｄを測定し、Ｓｌｆ／Ｎｄを算出した。Ｓｌｆ／Ｎｄは媒体のＳ／Ｎの指標となる。
【００３５】
また記録時のヘッド電流を１０〜５０ｍＡの範囲で変えて記録再生し、高記録電流（高記録磁界）領域での再生出力の低下の有無、すなわち記録減磁の有無を測定した。記録減磁が生じる磁気ディスクは、安定な記録再生特性が得られないため、実用記録媒体として適さない。
【００３６】
実施例１で作製した磁気ディスクのＫｒ流量，記録層のＰｄＢ厚とＣｏＢ厚，ＣＢ，ｄ（１１１），Ｈｃ，Ｓｌｆ／Ｎｄ，記録減磁の有無を表１に示す。実施例の磁気ディスクはｄ（１１１）が２．２５Å以下で、０．０７≦ＣＢ≦０．１５である。いずれのディスクも４ｋＯｅ以上の高いＨｃを有し、記録減磁は観測されない。またいずれのディスクも２５ｄＢ以上の優れたＳｌｆ／Ｎｄを有する。
【００３７】
【表１】
【００３８】
（比較例１）
ＣＢ＜０．０７、もしくはＣＢ＞０．１５となるように、記録層成膜時の各ターゲットの放電電力を調整した以外は実施例と同様の方法で磁気ディスクを作製した。比較例１で作製した磁気ディスクのＫｒ流量，記録層のＰｄＢ厚とＣｏＢ厚，ＣＢ，ｄ（１１１），Ｈｃ，Ｓｌｆ／Ｎｄ，記録減磁の有無を表２に示す。ＣＢ＜０．０７のディスクではＨｃは高いもののＳ／Ｎが低く、ＣＢ＞０．１５のディスクではＨｃが低いため記録減磁が生じる。
【００３９】
【表２】
【００４０】
（比較例２）
ＰｄＢシード層の成膜時にＲＦバイアスを印加しなかった以外は実施例と同様の方法で磁気ディスクを作製した。比較例２で作製した磁気ディスクのＫｒ流量，記録層のＰｄＢ厚とＣｏＢ厚，ＣＢ，ｄ（１１１），Ｈｃ，Ｓｌｆ／Ｎｄ，記録減磁の有無を表３に示す。比較例２では格子歪みの付与が不十分なため、０．０７≦ＣＢでｄ（１１１）＞２．２５Åとなる。そのため磁気異方性とＨｃが低下し、記録減磁が生じている。
【００４１】
【表３】
【００４２】
（比較例３）
記録層およびシード層をＡｒガスでスパッタし、Ａｒガス流量を８０〜２００ｓｃｃｍの範囲で変えた以外は実施例と同様の方法で磁気ディスクを作製した。比較例３で作製した磁気ディスクのＡｒ流量，記録層のＰｄＢ厚とＣｏＢ厚，ＣＢ，ｄ（１１１），Ｈｃ，Ｓｌｆ／Ｎｄ，記録減磁の有無を表４に示す。ＣＢの増加とともにｄ（１１１）が顕著に大きくなり、Ｈｃが急激に低下する。ＣＢ＝０．０２のディスク（比較例４−５）はＨｃが４．１ｋＯｅであるが、Ｓｌｆ／Ｎｄは１９．４ｄＢと低い。他のディスクはＨｃが低いため全て記録減磁が生じている。
【００４３】
【表４】
【００４４】
実施例および比較例１〜３の磁気ディスクのＣＢとｄ（１１１）の関係を図２に、実施例および比較例の磁気ディスクのＨｃとＳｌｆ／Ｎｄの関係を図３に示す。実施例の磁気ディスクはいずれも、ｄ（１１１）が２．２５Å以下で、０．０７≦ＣＢ≦０．１５ＣＢであり、４ｋＯｅ以上の高いＨｃと、２５ｄＢ以上の優れたＳｌｆ／Ｎｄを有する。
【００４５】
実施例１−８で作製した磁気ディスクを、図４に示すような磁気記録装置に装着して、磁気ディスクの記録再生試験を行った。本磁気記録装置は、主に磁気ヘッド４１と、磁気ヘッドを制御する磁気ヘッド駆動部４２と、磁気ディスク４３を回転させるための駆動部４４、および信号処理のための電気回路系４５とで構成されている。磁気ヘッド４１では、記録用磁気ヘッドと再用磁気ヘッドが一体化されている。記録用磁気ヘッドには２．１Ｔの高飽和磁束密度を有するデュアルスピンバルブ型磁気ヘッドを用いた。
【００４６】
ここでは、磁気ディスク４３に８０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ２に相当する信号を記録した。磁気記録装置の磁気ヘッド面と、磁気ディスク表面との距離は１０ｎｍに保った。再生試験の結果、信号対雑音比Ｓ／Ｎ＝２９ｄＢの再生信号が得られ、エラーレートは、信号処理を行わない場合に、１×１０−５以下であった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によると、高Ｈｃで記録減磁がなく、媒体ノイズの低い高Ｓ／Ｎな磁気記録媒体が得られる。また、本発明の磁気記録媒体を備えた磁気記録装置では、８０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２以上の高密度記録可能な磁気記録装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気ディスクの断面構造を示す模式図である。
【図２】実施例および比較例の磁気ディスクのＣＢとｄ（１１１）の関係を示す図である。
【図３】実施例および比較例の磁気ディスクのＨｃとＳｌｆ／Ｎｄの関係を示す図である。
【図４】本発明の磁気記録装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１ 基板
１２ 接着層
１３ 軟磁性層
１４ シード層
１５ 記録層
１６ 保護層
４１ 磁気ヘッド
４２ 磁気ヘッド駆動部
４３ 磁気ディスク
４４ 磁気ディスク駆動部
４５ 電気回路系
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体その製造方法およびそれを用いた磁気記憶装置に係り、さらに詳細には、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およびその製造法、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対応して、情報記録装置の大容量化・高密度化に対するニーズは高まる一方である。たとえば、大型サーバー、並列型コンピュータ、パーソナルコンピュータ、ネットワークサーバー、ムービーサーバー、モバイルＰＣ等の大容量記憶装置として使用される磁気記憶装置は、円板状の基板の上にコバルト合金などの強磁性薄膜がスパッタ法などにより形成され、その上に、耐摺動性、耐食性を高めるために、保護膜、潤滑膜が形成されている磁気記録媒体と記録再生を行うための磁気ヘッドから形成されている。
【０００３】
磁気記憶装置の大容量化にともなって、磁気記憶装置の面記録密度の向上が進められている。記録ビットを微細に記録するためには、記録磁化方向を膜面に垂直に記録させる、いわゆる垂直磁気記録方式が知られている。垂直磁気記録膜の材料としては従来、Ｃｏ−Ｃｒ系の多結晶膜が用いられてきた。この材料は、強磁性を有するＣｏリッチな領域と、非磁性のＣｒリッチな領域に組成分離し、強磁性粒子間の磁気的相互作用を非磁性部によって断ち切ることを実現している。
【０００４】
これらの面記録密度をさらに向上させるためには、媒体ノイズを低減させる必要があり、そのためには、磁化反転単位の微細化が有効である。しかし、あまり微細化すると、熱的に磁化状態が不安定になり、いわゆる熱減磁を起こすことが知られている。そこで、より一層低ノイズで高密度記録可能な磁気記録媒体を得るためには、磁化の熱安定性をさらに高める必要があり、そのためには記録層にＣｏＣｒ系合金よりもさらに高い磁気異方性を有する材料を用いる必要がある。
【０００５】
その材料として例えば、ＣｏとＰｄまたはＣｏとＰｔを交互に積層した多層膜（人工格子膜）が検討されている。しかし、これらの材料は、結晶粒間の磁気的結合が強いため、最小磁区サイズが大きくなり、記録時に隣接する記録ビット間の記録遷移領域の遷移ノイズが大きくなるという問題があった。
【０００６】
これを防ぐために、たとえば、特許文献１に開示されるように、ＣｏとＰｄまたはＣｏとＰｔを交互に積層した多層膜に、ＢとＯを添加した磁気記録媒体が提案されている。この手法では、ＢとＯの添加によって、強磁性粒子間の膜面方向の磁気的交換結合力を弱め、遷移性ノイズを低減している、しかし一方で、ＢとＯの添加によって記録層の磁気異方性が低下するため、上記の熱減磁が再び問題となる。また磁気異方性の低下に伴い保磁力も低下するため、磁気ヘッドでの記録時に記録電流が高い領域で再生出力が低下する現象、いわゆる記録減磁も発生する。記録減磁が発生する媒体は安定した記録再生特性が得られないため実用媒体としては適さない。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２５０３２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
人工格子多層膜は、その高い磁気異方性のため、熱減磁に対しては本来高い耐性が期待される。しかし遷移ノイズを低減するために第三元素等を添加すると、磁気異方性や保磁力が低下し、熱減磁や記録減磁が発生するという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、遷移ノイズの低減と高い磁気異方性を両立させることによって、優れた信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）と、高い保磁力および耐減磁性を兼ね備えた人工格子多層膜媒体を提供すること、およびそれを用いて、高い面記録密度でも高いＳ／Ｎと耐減磁特性を備えた磁気記憶装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するために種々検討した結果、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性層、シード層、ＣｏとＰｄを交互に積層した多層膜構造である記録層を順に積層してなる磁気記録媒体であって、前記記録層がＰｄＣｏの面心立方（以下ｆｃｃ）結晶粒の集合体からなり、前記ｆｃｃ結晶の（１１１）面間隔（以下ｄ（１１１））の平均値が２．２５Å以下であり、前記記録層中に、Ｂ原子濃度／［Ｐｄ原子濃度＋Ｂ原子濃度］（以下ＣＢ）で、０．０７≦ＣＢ≦０．１５のＢが含まれる磁気記録媒体とすることによって前記目的を達成する。
【００１１】
ここで、軟磁性層は、磁気ヘッドでの記録時に記録磁界を急峻にするための層である。またシード層は記録層の結晶性や結晶サイズを制御するための層である。
【００１２】
Ｐｄ／Ｃｏ多層膜の磁気異方性の主たる起源はＰｄとＣｏとの界面に生じる界面異方性であるが、記録層を構成するＰｄＣｏ−ｆｃｃ結晶粒のｄ（１１１）を２．２５Å以下とすることにより、結晶格子歪みによる歪み磁気異方性が付与されて、記録層はさらに高い磁気異方性を発現し、それに伴い保磁力も大幅に上昇する。その結果、記録減磁や熱減磁のない媒体が得られる。またＢの添加によりＢが結晶粒界に偏析し、磁性粒子間の磁気的結合が弱まることによって遷移性ノイズが低減し、高いＳ／Ｎが実現される。
【００１３】
ｄ（１１１）が２．２５Åより大きいと、歪み磁気異方性の付与効果が小さいため、高い磁気異方性および高い保磁力が得られない。Ｂの添加量は、少なすぎると磁性粒子間の磁気的結合の低減効果が少なく、多すぎるとＢが結晶粒内にまで浸入して保磁力が低下するため、Ｐｄに対する原子濃度比で、０．０７≦ＣＢ≦０．１５が好ましい。
【００１４】
記録層のＰｄＣｏ結晶粒のｄ（１１１）を２．２５Å以下とするためには、記録層の直下に格子間隔制御層としてシード層を挿入することや、シード層および記録層のスパッタリング時のガス種や条件を選定することが有効である。
【００１５】
一例として、記録層の直下に、少なくともＰｄとＢからなるシード層を、ＲＦバイアスを印加しながらスパッタ成膜することにより、記録層のＰｄＣｏ結晶粒に格子歪みが導入されて、ｄ（１１１）を２．２５Å以下とすることができる。
【００１６】
その際、ＰｄＢシード層の層厚は、厚すぎると磁気ヘッドと軟磁性層との磁気スペーシングが広がり記録効率が低下するので、５ｎｍ以下が望ましい。
【００１７】
また、シード層および記録層の形成をＫｒガスによるスパッタ法で行うことも有効である。Ｋｒガススパッタによって記録層のＰｄＣｏ結晶粒に格子歪みが導入されてｄ（１１１）が縮まり、磁気異方性が向上する。
【００１８】
本発明の磁気記録媒体では、軟磁性裏打ち層が、Ｃｏ及びＦｅの少なくとも一方を主体とし、これにＢ及びＣの少なくとも一種の元素を含む合金で形成されているのが好ましい。また、軟磁性裏打ち層が、ＣｏＺｒを主体とし、これにＴａ，Ｎｂ及びＴｉからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含む非晶質合金で形成されていても良い。さらに、軟磁性裏打ち層が、Ｆｅ中に、Ｔａ，Ｎｂ及びＺｒからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素の窒化物または炭化物が分散された構造を有する合金で形成されていても良い。
【００１９】
本発明の磁気記録媒体の基板は、アルミニウム・マグネシウム合金基板、ガラス基板、グラファイト基板などの非磁性基板が使用される。
【００２０】
磁気記録媒体の基板上には、前記軟磁性層を成膜する前に基板との密着性を向上させるためにＴｉなどの接着層を形成しても良い。
【００２１】
また、本発明の磁気記録媒体を含んだ磁気記録装置では、高Ｓ／Ｎで耐減磁性に優れた高密度記録可能な磁気記録装置が提供できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の磁気記録媒体、磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録装置について実施例を用いて具体的に説明する。なお、磁気記録媒体としては、磁気ディスク（ハードディスク）を用いたが、本発明は、フレキシブルディスク、磁気テープ、磁気カードなど記録ヘッドと磁気記録媒体が接しているような記録媒体にも適用できる。
【００２３】
【実施例】
実施例１で作製した磁気ディスクの概略断面図を図１に示す。図１に示すように、磁気ディスクは、基板１１上に、接着層１２、軟磁性層１３、シード層１４、記録層１５及び保護層１６を順次積層して作製した。接着層１２は、基板１１と積層膜の剥離を防ぐための層であり、軟磁性層１３は、磁気ヘッドでの記録時に記録磁界を急峻にするための層である。シード層１４は、記録層１５の結晶性や結晶サイズを制御するための層であり、記録層１５は、情報が磁化情報として記録される層であり、記録層１５の磁化方向は膜面に対して垂直方向となる。保護層１６は、基板１１上に順次積層された積層膜１２〜１５を保護するための層である。
【００２４】
本実施例の磁気記憶装置における磁気記録媒体は、複数のスパッタチャンバーが連結された連続スパッタ装置を用いて製造した。
【００２５】
まず、直径２．５ｉｎｃｈのガラス基板１１上に、Ａｒガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタ法により、接着層１２として５ｎｍ厚のＴｉ膜を形成した。
【００２６】
次いで、接着層１２上に、軟磁性層１３としてＣｏＢ膜を、Ａｒガス雰囲気中でＣｏ８０Ｂ２０合金ターゲットを用いてＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。軟磁性層１３の膜厚は２００ｎｍとした。
【００２７】
さらに、軟磁性層１３上に、シード層１４としてＰｄＢ膜を成膜した。成膜はＫｒガス雰囲気中で、Ｐｄ５０Ｂ５０ターゲットを用い、ＤＣマグネトロンスパッタ法により行った。その際、基板側に１５０ＷのＲＦ電力を投入することによって、基板表面にＲＦバイアスを印加した。シード層１４の膜厚は３ｎｍとした。
【００２８】
上記のように形成したシード層１４上に、記録層１５として垂直磁化を示すＣｏＢ／ＰｄＢ交互多層膜を形成した。ＣｏＢ／ＰｄＢ交互多層膜の成膜方法は、３元同時スパッタが可能なターゲット回転式のスパッタチャンバーで行った。３元のターゲットを自公転させながら、ＣｏＢ層の成膜時にはＣｏターゲットとＢターゲットを同時放電させ、ＰｄＢ層の成膜時にはＰｄターゲットとＢターゲットを同時放電させた。ＣｏとＰｄはＤＣマグネトロン法で、ＢはＲＦマグネトロン法でスパッタした。スパッタガスにはＫｒを用い、ターゲットの回転数は１００ｒｐｍとした。
【００２９】
Ｃｏの放電電力を４０〜５０Ｗ、Ｐｄの放電電力を４０〜５０Ｗ、Ｂの放電電力を０〜３００Ｗの範囲で調整することにより、ＰｄＢ層厚，ＣｏＢ層厚，ＣＢが異なる磁気ディスクを作製した。一部のディスクでは。Ｃｏ層にＢを含まない、Ｃｏ／ＰｄＢ多層膜も作製した。またＫｒガス流量を１４０〜２００ｓｃｃｍの範囲で変えた磁気ディスクを作製した。
【００３０】
最後に、記録層１５上に、保護層１６としてＣ膜を、Ａｒガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。保護層１６の膜厚は３ｎｍとした。
【００３１】
このようにして作製した磁気ディスクの結晶構造をＸ線回折装置で分析した。Ｘ線源にはＣｕ−ｋα線を用い、広角Ｘ線回折法により、θ―２θ曲線を測定した。ここでθはディスク膜面にたいするＸ線の入射角、２θはＸ線の回折角である。ｆｃｃ−ＰｄＣｏ結晶粒の（１１１）面からの回折ピークのピーク位置からＰｄＣｏ結晶粒の（１１１）面間隔を求めた。
【００３２】
また作製した磁気ディスクの記録層の組成をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用いた深さ方向分析によって分析した。記録層のＰｄとＢの原子濃度から、Ｂ原子濃度／（Ｐｄ原子濃度＋Ｂ原子濃度）＝ＣＢを算出した。
【００３３】
また作製した磁気ディスクの磁気特性をカー回転角測定装置で測定した。記録層の垂直方向のヒステリシス曲線から、垂直方向の保磁力（Ｈｃ）を求めた。
【００３４】
次に、作製した磁気ディスクの保護層１６上に潤滑剤（不図示）を塗布した後、磁気ディスクの記録再生特性を評価した。評価にはスピンスタンド式の記録再生装置を用いた。記録には垂直磁気記録に適した単磁極ヘッドを用い、再生にはスピンバルブ型ＧＭＲ磁気ヘッドを用いた。磁気ヘッド面と磁気ディスク面との距離は１０ｎｍに保った。線記録密度が２０ｋＦＣＩの信号を記録した時の再生出力Ｓｌｆと、線記録密度が４５０ｋＦＣＩの信号を記録した時のノイズＮｄを測定し、Ｓｌｆ／Ｎｄを算出した。Ｓｌｆ／Ｎｄは媒体のＳ／Ｎの指標となる。
【００３５】
また記録時のヘッド電流を１０〜５０ｍＡの範囲で変えて記録再生し、高記録電流（高記録磁界）領域での再生出力の低下の有無、すなわち記録減磁の有無を測定した。記録減磁が生じる磁気ディスクは、安定な記録再生特性が得られないため、実用記録媒体として適さない。
【００３６】
実施例１で作製した磁気ディスクのＫｒ流量，記録層のＰｄＢ厚とＣｏＢ厚，ＣＢ，ｄ（１１１），Ｈｃ，Ｓｌｆ／Ｎｄ，記録減磁の有無を表１に示す。実施例の磁気ディスクはｄ（１１１）が２．２５Å以下で、０．０７≦ＣＢ≦０．１５である。いずれのディスクも４ｋＯｅ以上の高いＨｃを有し、記録減磁は観測されない。またいずれのディスクも２５ｄＢ以上の優れたＳｌｆ／Ｎｄを有する。
【００３７】
【表１】
（比較例１）
ＣＢ＜０．０７、もしくはＣＢ＞０．１５となるように、記録層成膜時の各ターゲットの放電電力を調整した以外は実施例と同様の方法で磁気ディスクを作製した。比較例１で作製した磁気ディスクのＫｒ流量，記録層のＰｄＢ厚とＣｏＢ厚，ＣＢ，ｄ（１１１），Ｈｃ，Ｓｌｆ／Ｎｄ，記録減磁の有無を表２に示す。ＣＢ＜０．０７のディスクではＨｃは高いもののＳ／Ｎが低く、ＣＢ＞０．１５のディスクではＨｃが低いため記録減磁が生じる。
【００３９】
【表２】
（比較例２）
ＰｄＢシード層の成膜時にＲＦバイアスを印加しなかった以外は実施例と同様の方法で磁気ディスクを作製した。比較例２で作製した磁気ディスクのＫｒ流量，記録層のＰｄＢ厚とＣｏＢ厚，ＣＢ，ｄ（１１１），Ｈｃ，Ｓｌｆ／Ｎｄ，記録減磁の有無を表３に示す。比較例２では格子歪みの付与が不十分なため、０．０７≦ＣＢでｄ（１１１）＞２．２５Åとなる。そのため磁気異方性とＨｃが低下し、記録減磁が生じている。
【００４１】
【表３】
（比較例３）
記録層およびシード層をＡｒガスでスパッタし、Ａｒガス流量を８０〜２００ｓｃｃｍの範囲で変えた以外は実施例と同様の方法で磁気ディスクを作製した。比較例３で作製した磁気ディスクのＡｒ流量，記録層のＰｄＢ厚とＣｏＢ厚，ＣＢ，ｄ（１１１），Ｈｃ，Ｓｌｆ／Ｎｄ，記録減磁の有無を表４に示す。ＣＢの増加とともにｄ（１１１）が顕著に大きくなり、Ｈｃが急激に低下する。ＣＢ＝０．０２のディスク（比較例４−５）はＨｃが４．１ｋＯｅであるが、Ｓｌｆ／Ｎｄは１９．４ｄＢと低い。他のディスクはＨｃが低いため全て記録減磁が生じている。
【００４３】
【表４】
実施例および比較例１〜３の磁気ディスクのＣＢとｄ（１１１）の関係を図２に、実施例および比較例の磁気ディスクのＨｃとＳｌｆ／Ｎｄの関係を図３に示す。実施例の磁気ディスクはいずれも、ｄ（１１１）が２．２５Å以下で、０．０７≦ＣＢ≦０．１５ＣＢであり、４ｋＯｅ以上の高いＨｃと、２５ｄＢ以上の優れたＳｌｆ／Ｎｄを有する。
【００４５】
実施例１−８で作製した磁気ディスクを、図４に示すような磁気記録装置に装着して、磁気ディスクの記録再生試験を行った。本磁気記録装置は、主に磁気ヘッド４１と、磁気ヘッドを制御する磁気ヘッド駆動部４２と、磁気ディスク４３を回転させるための駆動部４４、および信号処理のための電気回路系４５とで構成されている。磁気ヘッド４１では、記録用磁気ヘッドと再用磁気ヘッドが一体化されている。記録用磁気ヘッドには２．１Ｔの高飽和磁束密度を有するデュアルスピンバルブ型磁気ヘッドを用いた。
【００４６】
ここでは、磁気ディスク４３に８０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ２に相当する信号を記録した。磁気記録装置の磁気ヘッド面と、磁気ディスク表面との距離は１０ｎｍに保った。再生試験の結果、信号対雑音比Ｓ／Ｎ＝２９ｄＢの再生信号が得られ、エラーレートは、信号処理を行わない場合に、１×１０−５以下であった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によると、高Ｈｃで記録減磁がなく、媒体ノイズの低い高Ｓ／Ｎな磁気記録媒体が得られる。また、本発明の磁気記録媒体を備えた磁気記録装置では、８０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２以上の高密度記録可能な磁気記録装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気ディスクの断面構造を示す模式図である。
【図２】実施例および比較例の磁気ディスクのＣＢとｄ（１１１）の関係を示す図である。
【図３】実施例および比較例の磁気ディスクのＨｃとＳｌｆ／Ｎｄの関係を示す図である。
【図４】本発明の磁気記録装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１ 基板
１２ 接着層
１３ 軟磁性層
１４ シード層
１５ 記録層
１６ 保護層
４１ 磁気ヘッド
４２ 磁気ヘッド駆動部
４３ 磁気ディスク
４４ 磁気ディスク駆動部
４５ 電気回路系
Claims (5)
- 非磁性基板上に、少なくとも軟磁性層、シード層、ＣｏとＰｄを交互に積層した多層膜構造である記録層を順に積層してなる磁気記録媒体であって、前記記録層がｆｃｃ結晶粒の集合体からなり、前記ｆｃｃ結晶の（１１１）面間隔の平均値が２．２５Å以下であり、更に前記記録層は、Ｂを含み、
０．０７ ≦ Ｂ原子濃度／（Ｐｄ原子濃度＋Ｂ原子濃度） ≦ ０．１５
を満たすことを特徴とする磁気記録媒体。 - 請求項１記載の磁気記録媒体において、前記シード層がＰｄとＢからなることを特徴とする磁気記録媒体。
- 請求項１または請求項２記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記シード層がＲＦバイアスを印加しながらスパッタ成膜されることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
- 請求項１または請求項２記載の磁気記録媒体の製造方法において、シード層および記録層のスパッタ成膜にＫｒガスを用いることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
- 請求項１または請求項２に記載の磁気記録媒体と、上記磁気記録媒体に情報を記録または再生するための磁気ヘッドと、前記磁気記録媒体を前記磁気ヘッドに対して駆動するための駆動装置と、前記磁気ヘッドの信号入力と前記磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を備えた磁気記録装置。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060704 |