JP2918199B2 - 磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータの補
助記憶装置等に用いられる磁気記憶装置及びその磁気記
憶装置に組み込まれる磁気記録媒体に係わり、さらに詳
しくは、１平方インチ当たり５ギガビット以上の高い記
録密度を有する磁気記憶装置と、この高い記録密度を実
現するのに好適な薄膜磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータが扱う情報量が増大
し、補助記憶装置の大容量化が一段と求められている。
これに対応するため、例えば磁気ディスク装置では単位
面積あたりのビット密度を高めている。磁気ディスク装
置を高記録密度化する場合、記録ビット当たりの媒体面
積が小さくなるため、出力が低下し、再生が困難にな
る。このような問題を解決するため、再生用の磁気ヘッ
ドとして磁気抵抗効果を利用した磁気ヘッドを用いるこ
とが検討されている。この磁気抵抗効果型再生ヘッドは
高い感度を持つため、高記録密度化に適している。

【０００３】磁気抵抗効果型ヘッドでは、媒体からの漏
洩磁界により、磁気抵抗層の磁化の方向が電流方向に対
して相対的に変化することによって生じる抵抗変化を利
用して出力を得る。磁界に対する応答の直線性を改善す
る目的で、上記磁気抵抗層の上に非磁性のスペーサ層を
介して軟磁性層バイアス層が形成されることがあるが、
磁気抵抗変化を誘起するのは、基本的には、単層の軟磁
性層（磁気抵抗層）であり、抵抗変化率の大きさは、通
常、数％程度である。

【０００４】これに対して、近年、複数の磁性層を非磁
性層を介して積層したタイプの磁性層で、最大数十％に
も達する非常に大きな磁気抵抗変化が報告されている。
このタイプの磁性薄膜では、積層された各磁性層の磁化
の方向が必ずしも一致しておらず、その相対的な方向が
外部磁界により変化することによって、大きな抵抗変化
が生じる。このようなタイプの多層磁性薄膜に生じる大
きな磁気抵抗効果は、巨大磁気抵抗効果あるいはスピン
・バルブ効果と呼ばれており、現在これを利用して、さ
らに高い感度を持つ磁気抵抗効果型再生ヘッドの開発が
進められている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】磁気抵抗効果型の磁気
ヘッドは再生感度が高く、かつ、ヘッドの抵抗が低いた
め発生する熱雑音が小さい。このため、従来、電磁誘導
型磁気ヘッドから発生する大きなノイズに隠れていた磁
気記録媒体に起因するノイズ（媒体ノイズ）が、装置全
体のノイズに対して大きな割合を占めるようになる。従
って、磁気抵抗効果型の磁気ヘッドを用いて高記録密度
化を実現するためには、保磁力を高めて高記録密度領域
での出力の低下を抑えると同時に、媒体ノイズを低減す
る必要がある。

【０００６】磁気記録媒体としては、現在、基板上にＣ
ｒ下地層を積層した後、その上にＣｏＮｉＣｒ，ＣｏＣ
ｒＴａ，ＣｏＮｉＰｔあるいはＣｏＣｒＰｔ等の磁性層
を積層した薄膜媒体が一般的に用いられている。しか
し、これらの媒体では線記録密度の増大と共に媒体ノイ
ズが増大し、１平方インチあたり５ギガビット以上の記
録密度に対応することは非常に難しい。

【０００７】保磁力を高くし、高記録密度を実現する手
段として、磁気異方性の大きなＳｍ−Ｃｏ系合金を磁性
層として用い、かつ、その結晶粒を微細化することによ
り低ノイズ化を図ることが提案されている。この磁性層
は結晶粒間の磁気的相互作用が強く、媒体ノイズが大き
いという問題があるため、磁性層中に添加物を加えて高
保磁力を有し、かつ媒体ノイズを低減することが提案さ
れている。例えば、特開平７−１０６１２７号公報に
は、ＣｏＳｍ磁性層にＢ，Ｃ，Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｓ，Ｚｒ，
Ｈｆ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，
Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｒｕ，Ｐｒ等の元素を添加し
た媒体が開示されている。

【０００８】しかし、本発明者等の検討結果では、上記
の元素を添加した媒体を用いても、１平方インチあたり
５ギガビット以上の記録密度を実現するために必要な高
保磁力と、２００ｋＦＣＩ以上の高い線記録密度領域に
おける媒体ノイズの低減は不十分である。本発明の目的
は、上記従来技術の問題点を解決し、１平方インチあた
り５ギガビット以上の高密度な情報の記録再生を可能と
し、信頼性が高く大容量の磁気記憶装置及びそのための
磁気記録媒体を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】磁性層中に添加物を加え
ることによって媒体ノイズが減少するのは、磁性結晶粒
の粒界にＣｏ含有量の少ない相が形成されて、磁性結晶
粒間の磁気的な相互作用が低減するためと考えられてい
る。従って、磁性層中に添加する元素の濃度を高めれ
ば、さらにノイズを低減できるのではないかと考えられ
る。

【００１０】そこで、特開平７−１０６１２７号公報に
開示されているＳｍ−Ｃｏ磁性材料に添加するＳｉの添
加量を変えて作製した種々の磁気記録媒体の媒体ノイズ
を調べた。結果を図１に黒丸で示す。この実験では、磁
性材料としてＣｏ−２０ａｔ％Ｓｍ（原子記号の前に付
した数字は、当該素材の含有量をアトミックパーセント
で示す）を用いた。また、図１の縦軸は、２００ｋＦＣ
Ｉの記録密度で信号を記録したときの媒体ノイズを低記
録密度（５ｋＦＣＩ）の信号出力で規格化したノイズ
（以下、これを規格化ノイズと呼ぶ）を表し、横軸は磁
性層中のＣｏに対する添加物のモル比を表す。記録再生
条件は、後述の実施例１と同一の条件とした。

【００１１】この図１に見るように、Ｃｏに対するＳｉ
のモル比があまり大きくなると規格化ノイズは逆に大き
くなってしまう。このため、磁気ヘッドの再生部に高感
度な磁気抵抗効果型の磁気ヘッドを用いても、１平方イ
ンチあたり５ギガビット以上の記録密度を実現すること
は困難であった。

【００１２】また、他に開示されている元素を添加して
磁気記録媒体を作製し、媒体ノイズを調べた結果を表１
に示す。どの媒体においても規格化ノイズの低減は不十
分であり、１平方インチあたり５ギガビット以上の記録
密度を実現するためには、さらに保磁力を高くし、媒体
ノイズを低減する必要があると考えられる。

【００１３】

【表１】

【００１４】本発明者等は、磁性材料の組成、添加物等
を変えた媒体を作製し、磁気抵抗効果型ヘッドと組み合
わせた場合に、最適な媒体系を探索した。その結果、磁
性材料を実質的にＣｏとＳｍからなる二元合金で構成
し、かつ、添加物を酸化物もしくは窒化物とすることに
より、高保磁力を有し、かつ規格化ノイズが従来に比べ
て大幅に低い媒体が得られることを見出した。

【００１５】図１に、添加物を酸化シリコンとした場合
の、Ｃｏに対する酸化シリコンのモル比と規格化ノイズ
の関係を白丸で示す。添加物を酸化シリコンとすること
により、Ｓｉの場合に比べて添加物濃度の高い領域の規
格化ノイズを大幅に低減できる。媒体磁性層中の磁性材
料の組成としては、実質的にＣｏとＳｍからなる二元合
金の場合に良好な特性が得られた。

【００１６】図２に、磁性層中のＣｏに対する酸化シリ
コンのモル比を約０．８でほぼ一定とした場合の、Ｃｏ
に対するＳｍのモル比と１平方インチあたり５ギガビッ
トの記録密度における媒体Ｓ／Ｎの関係を示す。Ｃｏに
対するＳｍのモル比を０．１以上０．４以下とすると、
２．０以上の高い媒体Ｓ／Ｎが得られるので、好まし
い。

【００１７】上記のように、磁性材料としてはＣｏとＳ
ｍからなる二元合金を用いることが好ましいが、スパッ
タ法等による膜形成過程で不可避的に取り込まれるＡｒ
等の元素が磁性材料中に微量含まれていてもよい。

【００１８】媒体磁性層中の非磁性化合物の組成として
は、一般式 ＭＯ_x （１） （式中、ＭはＳｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｃｅ，Ｔａ，Ｔ
ｉから選ばれた少なくとも１種の元素を表し、ｘは１以
上２．５以下の数値を表す）で表される組成の酸化物、
あるいは、一般式、 ＬＮ_y （２） （式中、ＬはＣｒ，Ｓｉ，Ｂ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｃｅ
から選ばれた少なくとも１種の元素を表し、ｙは１以上
２．５以下の数値を表す）で表される窒化物とした場合
に良好な結果が得られた。一般式（１）で表される酸化
物と一般式（２）で表される窒化物とを混合して用いて
もよい。

【００１９】上記一般式（１）あるいは（２）で表され
る非磁性化合物のＣｏに対するモル比は、ほぼ０．１以
上２．８以下とすることが望ましい。Ｃｏに対する非磁
性化合物のモル比が０．１よりも小さいと規格化ノイズ
を充分小さくすることができず、２．８よりも大きいと
充分な出力が得られなかった。また、Ｃｏに対する非磁
性化合物のモル比を０．５以上２．４以下とすると、規
格化ノイズを十分に低減できると同時に高い保磁力を維
持できるので、さらに好ましい。

【００２０】磁性層は、Ｃｏ含有量が多く非磁性化合物
含有量が少ない強磁性の結晶相と、非磁性化合物含有量
が多くＣｏ含有量の少ない非磁性もしくは弱い磁性の相
に分離されている。酸化物あるいは窒化物を添加する代
わりにスパッタ成膜に用いるＡｒスパッタガスに酸素あ
るいは窒素を混合したガスを用いることによっても保磁
力を増大させることが可能である。しかし、酸化物ある
いは窒化物を添加した場合に比べて規格化ノイズの低減
効果は小さい。これは、酸素あるいは窒素混合ガスを用
いた場合には、結晶粒界だけでなく、結晶粒内にも酸素
あるいは窒素が取り込まれて結晶性が損なわれるためと
考えられる。

【００２１】また、本発明の磁気記録媒体において、基
板と磁性層の間に下地層を設けても構わない。下地層と
してはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｎｉ−Ｐ等を用いることが好ましい。従来の媒
体では、下地層は特に磁性層の配向性を制御することを
目的としていたが、本発明の媒体では、下地層は保磁力
の向上、磁性層の配向性向上、基板との密着性向上、及
び耐食性向上のために設けられる。

【００２２】磁性層の磁気的な特性としては、記録再生
時のヘッド走行方向（以下、この方向を記録方向と呼
ぶ）に磁界を印加して測定した保磁力を２．５ｋＯｅ以
上とすると、１平方インチ当たり５ギガビット以上の高
記録密度領域において、良好な記録再生特性が得られる
のでので好ましい。

【００２３】図３に、保磁力と装置Ｓ／Ｎの関係を示
す。この図では、各保磁力に対して、磁性層の残留磁束
密度Ｂｒと厚さｔの積（Ｂｒ×ｔ）の異なる媒体を用い
て装置Ｓ／Ｎを調べ、得られた最大の装置Ｓ／Ｎの値を
プロットした。測定条件は、後述の実施例１と同じ条件
とした。保磁力が２．５ｋＯｅよりも小さくなると、装
置Ｓ／Ｎは１以下になり、信号よりもノイズの方が大き
くなってしまう。

【００２４】図４に、一定周波数の高密度な信号を記録
再生した場合の出力信号の位相ジッターと磁気抵抗セン
サを挟んで形成されている２枚の軟磁性体からなるシー
ルド層間の距離（シールド間隔）の関係を示す。この測
定では、図５に示すように、ローパスフィルタ５１、微
分回路５２及びパルス化回路５３によって磁気ヘッドか
らの再生出力をパルス化し、ジッタメータ５４によりパ
ルス間隔δの変動を解析した。図４では、δの平均値に
対するδの標準偏差σの割合をジッターとして示した。
シールド間隔が０．２５μｍよりも大きくなった場合
は、ジッターが１０％以上となるため、シールド間隔は
０．２５μｍ以下であることが望ましい。

【００２５】記録ヘッドの磁極として、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎ
ｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金等、従来のＮｉ−Ｆｅ合金
よりも大きな飽和磁束密度を持つ軟磁性薄膜を用いると
良好な重ね書き特性が得られる。特に、飽和磁束密度が
１５０００ガウス以上の軟磁性薄膜を用いたときに良好
な結果が得られた。

【００２６】さらに、磁性層の保護層としてカーボンを
厚さ５ｎｍ〜３０ｎｍ形成し、さらに吸着性のパーフル
オロアルキルポリエーテル等の潤滑層を厚さ２ｎｍ〜２
０ｎｍ設けることにより、信頼性が高く、高密度記録が
可能な磁気記録媒体が得られる。また、保護層としてタ
ングステン・カーバイト、（Ｗ−Ｍｏ）−Ｃ等の炭化
物、（Ｚｒ−Ｎｂ）−Ｎ、窒化シリコン等の窒化物、二
酸化シリコン、ジルコニア等の酸化物、あるいはボロ
ン、ボロン・カーバイト、二硫化モリブデン、Ｒｈ等を
用いると耐摺動性、耐食性を向上できるので好ましい。

【００２７】また、これらの保護層を形成した後、微細
マスク等を用いてプラズマエッチングすることで表面に
微細な凹凸を形成したり、化合物、混合物のターゲット
を用いて保護層表面に異相突起を生じせしめたり、ある
いは熱処理によって表面に凹凸を形成すと、ヘッドと媒
体との接触面積を低減でき、ＣＳＳ動作時にヘッドが媒
体表面に粘着する問題が回避されるので好ましい。

【００２８】本発明による低ノイズ磁気記録媒体と、磁
気ヘッドの再生部として磁気抵抗効果を利用した素子を
備える磁気ヘッドとを組み合わせて磁気ディスク装置を
試作したところ、１平方インチあたり５ギガビット以上
の記録密度でビットエラーレートの低い高信頼磁気ディ
スク装置が得られた。

【００２９】すなわち、基板上に直接もしくは下地層を
介して形成された磁性層を具備する磁気記録媒体と、磁
気記録媒体を記録方向に駆動する駆動手段と、記録部と
再生部とを備える磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録
媒体に対して相対運動させる手段と、磁気ヘッドへの信
号入力と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とを有する磁気記憶装置において、
磁気ヘッドの再生部を磁気抵抗効果型磁気ヘッドで構成
し、磁気記録媒体の磁性層を酸化物及び窒化物からなる
群から選ばれた少なくとも１種の非磁性化合物と、Ｃｏ
及びＳｍを主成分とする磁性材料との混合物で構成し、
さらに、磁性層中のＣｏに対するＳｍのモル比を０．１
以上０．４以下とすることにより、２００ｋＦＣＩ以上
の高い線記録密度領域における媒体ノイズが十分低減さ
れ、１平方インチあたり５ギガビット以上の記録密度で
ビットエラーレートの低い磁気記憶装置を得ることがで
きる。

【００３０】また、前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁
気抵抗センサ部を挟む２枚のシールド層の間隔を０．２
５μｍ以下とし、記録方向に磁界を印加して測定した保
磁力を２．５ｋＯｅ以上とすることにより、高記録密度
における十分な信号強度を得ることができ、１平方イン
チ当たり５ギガビット以上の記録密度を持った信頼性の
高い磁気記憶装置を実現することができる。

【００３１】さらに、上記磁気抵抗効果型磁気ヘッド
を、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、この複数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によって構成すること
により、信号強度をさらに高めることができ、１平方イ
ンチ当たり５ギガビット以上の記録密度を持った信頼性
の高い磁気記憶装置を実現することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 〔実施例１〕本発明の一実施例を図１、図６、図７、図
８及び図９により説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）
に、本実施例の磁気記憶装置の平面模式図及び断面模式
図を示す。この装置は、磁気記録媒体６１と、これを回
転駆動する駆動部６２と、磁気ヘッド６３及びその駆動
手段６４と、上記磁気ヘッドの記録再生信号処理手段６
５を有して成る周知の構成の磁気記憶装置である。

【００３３】図７に、この磁気記憶装置に用いた磁気ヘ
ッドの構造を模式的に示す。この磁気ヘッドは、酸化Ａ
ｌ・炭化Ｔｉを主成分とする燒結体をスライダ用の基体
７１とし、その上に形成された記録用の電磁誘導型磁気
ヘッドと再生用の磁気抵抗効果型ヘッドを組み合わせた
録再分離型ヘッドである。記録用ヘッドは、コイル７２
を挟む上部記録磁極７３と下部記録磁極兼上部シールド
層７４からなり、記録磁極間のギャップ層厚は０．３μ
ｍとした。また、コイル７２には厚さ３μｍのＣｕを用
いた。再生用ヘッドは、磁気抵抗センサ７５とその両端
の電極パターン７６からなり、磁気抵抗センサ７５は共
に１μｍ厚の下部記録磁極兼上部シールド層７４と下部
シールド層７７で挟まれ、シールド層間距離は０．２５
μｍである。なお、図７では記録磁極７３，７４間のギ
ャップ層、及びシールド層７４，７７と磁気抵抗センサ
７５とのギャップ層は図示を省略してある。

【００３４】図８に、磁気抵抗センサの断面図を示す。
磁気抵抗センサの信号検出領域８１は、酸化Ａｌのギャ
ップ層８２上に横バイアス層８３、分離層８４、磁気抵
抗強磁性層８５が順次形成された部分からなる。磁気抵
抗強磁性層８５には、厚さ２０ｎｍのＮｉＦｅ合金を用
いた。横バイアス層８３には厚さ２５ｎｍのＮｉＦｅＮ
ｂを用いたが、ＮｉＦｅＲｈ等の比較的電気抵抗が高
く、軟磁気特性の良好な強磁性合金であればよい。横バ
イアス層８は磁気抵抗強磁性層８５を流れるセンス電流
が作る磁界によって、電流と垂直な膜面内方向（横方
向）に磁化され、磁気抵抗強磁性層８５に横方向のバイ
アス磁界を印加する。これによって、媒体からの漏洩磁
界に対して線形な再生出力を示す磁気センサが得られ
る。

【００３５】磁気抵抗強磁性層８５からのセンス電流の
分流を防ぐ分離層８４には、比較的電気抵抗が高いＴａ
を用い、膜厚は５ｎｍとした。信号検出領域８１の両端
にはテーパ形状に加工されたテーパ部８６がある。テー
パ部８６は、磁気抵抗強磁性層８５を単磁区化するため
の永久磁石層８７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７６からなる。永久磁石層８７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、ＣｏＣｒ，ＣｏＣｒＰｔ合金等が用いられる。

【００３６】また、磁気記録媒体６１としては、図９に
断面構造を模式的に示すような磁気記録媒体を用いた。
この磁気記録媒体はＡｌ−Ｍｇ合金、化学強化ガラス、
Ｔｉ、Ｓｉ、Ｓｉ−Ｃ、カーボン、結晶化ガラスあるい
はセラミクス等からなる基板９１、Ａｌ−Ｍｇ合金を基
板として用いた場合に、その両面に形成されたＮｉ−
Ｐ，Ｎｉ−Ｗ−Ｐ等からなる非磁性メッキ層９２、磁性
層９３、カーボン、ボロン、炭化シリコン、窒化シリコ
ン、酸化シリコン、タングステン・カーバイト、（Ｗ−
Ｍｏ）−Ｃ、（Ｗ−Ｚｒ）−Ｃ等からなる保護層９４、
及びパーフロルオロアルキルポリエーテル等の潤滑層９
５を含む。以下に、この磁気記録媒体の作製方法を示
す。

【００３７】直径２．５インチ、厚さ０．４ｍｍのガラ
スからなるディスク基板９１上に、基板温度が室温、Ａ
ｒガス圧力が１５ｍＴｏｒｒ、投入電力密度が１平方ｃ
ｍ当たり５Ｗの条件で、ＲＦマグネトロンスパッタリン
グ法によりＣｏ−２０ａｔ％Ｓｍに酸化シリコンを添加
した磁性層９３を２５ｎｍ形成した。次に、基板温度が
１５０℃、Ａｒガス圧力が５ｍＴｏｒｒ、投入電力密度
が１平方ｃｍ当たり３Ｗの条件で、ＤＣマグネトロンス
パッタリング法により厚さ２５ｎｍのカーボン保護層９
４を形成した。その表面にポリスチレン粒子を静電塗布
し、これをマスクとしてカーボン保護層９４を１５ｎｍ
プラズマエッチングすることで表面に微細な凹凸を形成
した。最後に保護層上にディップ法により吸着性のパー
フルオロアルキルポリエーテルの潤滑層９５を形成し
た。

【００３８】上記の作製法により、磁性層成膜用のスパ
ッタターゲット中のＣｏ−２０ａｔ％Ｓｍと酸化シリコ
ンの混合比を変えて、磁性層中の酸化シリコン添加量を
変化させた媒体を作製した。図１の実線（白丸）に、磁
性層中のＣｏに対する酸化シリコンのモル比に対する規
格化ノイズの変化を示す。この図には比較のために、酸
化シリコンに代えてＳｉを添加した場合の結果を破線
（黒丸）で示した。先に述べたように、添加物を酸化シ
リコンとすることにより、Ｓｉの場合に比べて添加物濃
度の高い領域の規格化ノイズが低減できる。

【００３９】図１０に、磁性材料としてＣｏ−２０ａｔ
％Ｓｍを用いた場合の、Ｃｏに対する酸化シリコンのモ
ル比に対する保磁力（Ｈｃ）の変化を比較して示す（白
丸）。Ｓｉを添加した場合には、図中に黒丸で示すよう
に、Ｃｏに対するＳｉのモル比が０．５以上になると保
磁力が急激に低下するのに対し、酸化シリコンを用いた
場合にはこのような保磁力の急激な低下は見らない。逆
に、Ｃｏに対する酸化シリコンのモル比が０．６から
１．０の領域では僅かながら保磁力が増大している。こ
のように添加物として酸化シリコンを用いると、添加物
濃度の高い領域で高い保磁力が得られるために低い規格
化ノイズが得られたものと考えられる。

【００４０】磁性層中のＣｏに対する酸化シリコンのモ
ル比を約０．９とした磁気記録媒体を用いた本実施例の
磁気記憶装置で、ヘッド浮上量２８ｎｍ、線記録密度２
５０ｋＢＰＩ、トラック密度２０ｋＴＰＩの条件で記録
再生特性を評価したところ、１．８の装置Ｓ／Ｎが得ら
れた。この値は、添加物としてＳｉを用いた場合に比べ
て約３割高い値であった。また、磁気ヘッドへの入力信
号を８−９符号変調処理して出力信号に最尤復号処理を
施すことにより、１平方インチ当たり５ギガビットの情
報を記録再生することができた。しかも、内周から外周
までのヘッドシーク試験５万回後のビットエラー数は１
０ビット／面以下であり、ＭＴＢＦで１５万時間が達成
できた。

【００４１】〔実施例２〕実施例１と同様の構成を持つ
磁気記憶装置において、磁気記録媒体として図１１に示
す断面構造を持つ磁気記録媒体を用いた。この磁気記録
媒体は、基板９１（Ａｌ−Ｍｇ合金を基板として用いた
場合には非磁性メッキ層９２を設ける）と磁性層９３の
間に下地層１１１を設けた以外は、図９と同様な断面構
造を持つ。基板９１として、直径２．５インチ、厚さ
０．４ｍｍのガラス基板を用い、基板温度が室温、Ａｒ
ガス圧力が５ｍＴｏｒｒ、投入電力密度が１平方ｃｍ当
たり７Ｗの成膜条件で、ＤＣマグネトロンスパッタリン
グ法により厚さ１５ｎｍのＣｒ下地層１１１を形成し
た。さらに、その上に、実施例１と同様に磁性層９３、
カーボン保護層９４、及び潤滑層９５を順次形成した。

【００４２】磁性層９３としては、Ｃｏ−２０ａｔ％Ｓ
ｍに酸化シリコン、酸化アルミ、酸化クロム、酸化ジル
コニウム、酸化タンタル、酸化セリウム、酸化チタンを
それぞれ添加した媒体を作製した。表２に、得られた媒
体の磁気特性と規格化ノイズの値を示す。表２には比較
のために、酸化物に代えてＳｉを添加した場合の結果も
示した。

【００４３】

【表２】

【００４４】表２から明らかなように、酸化物を添加し
た本実施例の媒体は、いずれも、Ｓｉを添加した比較例
に比べて低い規格化ノイズが得られている。また、添加
物によって保磁力を高める効果が大きいものと、ノイズ
の低減に効果が大きいものとに分別することができる。
酸化シリコン、酸化アルミ、酸化クロムは保磁力向上に
効果が大きく、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化
セリウム、酸化チタンはノイズの低減に効果が大きい。

【００４５】表２の試料番号２４の磁気記録媒体を用い
た本実施例の磁気記憶装置で、ヘッド浮上量２６ｎｍ、
線記録密度２５０ｋＢＰＩ、トラック密度２０ｋＴＰＩ
の条件で記録再生特性を評価したところ、１．８の装置
Ｓ／Ｎが得られた。また、磁気ヘッドへの入力信号を８
−９符号変調処理して出力信号に最尤復号処理を施すこ
とにより、１平方インチ当たり５ギガビットの情報を記
録再生することができた。しかも、内周から外周までの
ヘッドシーク試験５万回後のビットエラー数は１０ビッ
ト／面以下であり、ＭＴＢＦで１５万時間が達成でき
た。

【００４６】〔実施例３〕実施例２と同様の構成を持つ
磁気記憶装置において、磁気記録媒体の磁性層として、
Ｃｏ−２０ａｔ％Ｓｍと窒化シリコンの混合比を変え
て、磁性層中の窒化シリコン添加量を変化させた媒体を
作製した。図１２の実線（白抜き三角）に、磁性層中の
Ｃｏに対する窒化シリコンのモル比と規格化ノイズの関
係を示す。この図には、窒化シリコンに代えてＳｉを添
加した場合の結果を波線（黒丸）で示した。添加物を窒
化シリコンとすることにより、Ｓｉの場合に比べて添加
物濃度の高い領域の規格化ノイズが低減できる。また図
１と比較すると、酸化シリコンを添加した場合よりも窒
化シリコンを添加したほうが規格化ノイズの低減効果が
大きい。

【００４７】図１３に、磁性材料としてＣｏ−２０ａｔ
％Ｓｍを用いて、Ｃｏに対する添加物のモル比を変えた
場合の保磁力の変化を比較して示す。この図に見るよう
に、酸化シリコンを添加した場合（白丸）よりも窒化シ
リコンを添加した場合（白抜き三角）のほうが僅かなが
ら保磁力が増大している。このことにより、酸化シリコ
ンよりも窒化シリコンを添加した媒体のほうが規格化ノ
イズの低減効果が大きいと考えられる。

【００４８】磁性層中のＣｏに対する窒化シリコンのモ
ル比を約０．６とした磁気記録媒体を用いた本実施例の
磁気記憶装置で、ヘッド浮上量２８ｎｍ、線記録密度２
５０ｋＢＰＩ、トラック密度２０ｋＴＰＩの条件で記録
再生特性を評価したところ、２．０の装置Ｓ／Ｎが得ら
れた。この値は、酸化シリコンを添加した場合に比べて
約１割高い値であった。また、磁気ヘッドへの入力信号
を８−９符号変調処理して出力信号に最尤復号処理を施
すことにより、１平方インチ当たり５ギガビットの情報
を記録再生することができた。しかも、内周から外周ま
でのヘッドシーク試験５万回後のビットエラー数は１０
ビット／面以下であり、ＭＴＢＦで１５万時間が達成で
きた。

【００４９】〔実施例４〕実施例３と同様の構成を持つ
磁気記憶装置において、磁気記録媒体の磁性層として、
Ｃｏ−２０ａｔ％Ｓｍに窒化クロム、窒化シリコン、窒
化ボロン、窒化アルミ、窒化ジルコニウム、窒化チタ
ン、窒化セリウムをそれぞれ添加した媒体を作製した。
表３に得られた媒体の磁気特性と規格化ノイズの値を示
す。この表には比較のために、窒化物に代えてＳｉを添
加した場合の結果も示した。

【００５０】

【表３】

【００５１】表３から明らかなように、添加物として窒
化物を用いた本実施例の媒体は、いずれも、Ｓｉを添加
した比較例に比べて低い規格化ノイズが得られている。
また、添加物によって保磁力を高める効果が大きいもの
と、ノイズ低減効果が大きいものとに分別することがで
きる。窒化クロム、窒化シリコン、窒化ボロン、窒化ア
ルミは保磁力を高める効果が大きく、窒化ジルコニウ
ム、窒化チタン、窒化セリウムはノイズの低減に効果が
大きい。

【００５２】表３の試料番号３１の磁気記録媒体を用い
た本実施例の磁気記憶装置で、ヘッド浮上量２６ｎｍ、
線記録密度２５０ｋＢＰＩ、トラック密度２０ｋＴＰＩ
の条件で記録再生特性を評価したところ、１．８の装置
Ｓ／Ｎが得られた。また、磁気ヘッドへの入力信号を８
−９符号変調処理して出力信号に最尤復号処理を施すこ
とにより、１平方インチ当たり５ギガビットの情報を記
録再生することができた。しかも、内周から外周までの
ヘッドシーク試験５万回後のビットエラー数は１０ビッ
ト／面以下であり、ＭＴＢＦで１５万時間が達成でき
た。

【００５３】〔実施例５〕本実施例では、実施例１と同
様の構成を持つ磁気記憶装置において、再生磁気ヘッド
を図１４に示した断面構造を持つ磁気抵抗センサを用い
て構成した。この磁気抵抗センサの信号検出領域８１
は、シールド層と磁気抵抗センサの間の酸化Ａｌのギャ
ップ層８２の上に、磁性層に（１１１）配向をとらせる
ための厚さ５ｎｍのＴａバッファ層１４１、厚さ７ｎｍ
の第一の磁気抵抗層１４２、厚さ１．５ｎｍのＣｕ中間
層１４３、厚さ３ｎｍの第二の磁気抵抗層１４４、厚さ
１０ｎｍのＦｅ−５０ａｔ％Ｍｎ反強磁性合金層１４５
が順次形成された構造を有する。前記第一の磁性層１４
２にはＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金を使用し、第二の磁性
層１４４にはＣｏを使用した。

【００５４】反強磁性層１４５からの交換磁界により、
第二の磁性層１４４の磁化は一方向に固定されている。
これに対し、第二の磁性層１４４と非磁性層１４３を介
して接する第一の磁性層１４２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。このような二つの磁性層１４２，１４４の磁化
の相対的方向の変化に伴う抵抗変化はスピンバルブ効果
と呼ばれるが、本実施例では再生ヘッドにこの効果を利
用したスピンバルブ型磁気ヘッドを使用した。なお、テ
ーパ部８６は実施例１の磁気センサと同一構成である。

【００５５】本実施例の磁気記録媒体には直径１．３イ
ンチ、厚さ０．４ｍｍ、表面粗さ１ｎｍのカーボン基板
を用いた。実施例１と同様の条件でＣｏと酸化シリコン
のモル比が１．２のＣｏ−２０ａｔ％Ｓｍに酸化シリコ
ンを添加した磁性層を２５ｎｍ形成し、その上に、厚さ
２０ｎｍのカーボン保護層を形成した。その表面にポリ
スチレン粒子を静電塗布し、これをマスクとしてカーボ
ン保護層を１３ｎｍプラズマエッチングすることで表面
に微細な凹凸を形成した。最後に保護層上にディップ法
により吸着性のパーフルオロアルキルポリエーテルの潤
滑層を形成した。こうして形成された磁気記録媒体のデ
ィスク円周方向に磁界を印加して測定した保磁力は２７
１０Ｏｅであった。

【００５６】本実施例の磁気記憶装置を用い、ヘッド浮
上量２５ｎｍ、線記録密度２８０ｋＢＰＩ、トラック密
度２５ｋＴＰＩの条件で記録再生特性を評価したとこ
ろ、１．５の装置Ｓ／Ｎが得られた。また、磁気ヘッド
への入力信号を８−９符号変調処理して出力信号に最尤
復号処理を施すことにより、１平方インチ当たり７ギガ
ビットの情報を記録再生することができた。しかも、内
周から外周までのヘッドシーク試験５万回後のビットエ
ラー数は１０ビット／面以下であり、ＭＴＢＦで１５万
時間が達成できた。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、高いＳ／Ｎと低いビッ
トエラーレートが得られるので、１平方インチ当たり５
ギガビットの高い記録密度で、１５万時間以上の平均故
障間隔を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁性層中のＣｏに対する添加物のモル比と規格
化ノイズの関係を示す図。

【図２】磁性層中のＣｏに対するＳｍのモル比と媒体Ｓ
／Ｎの関係を示す図。

【図３】保磁力と装置Ｓ／Ｎの関係を示す図。

【図４】位相ジッターとシールド間隔の関係を示す図。

【図５】位相ジッターの測定装置の構成を示す図。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、磁気記憶装置
の平面模式図及びそのＡ−Ａ’断面図。

【図７】磁気ヘッドの断面構造の一例を示す斜視図。

【図８】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。

【図９】磁気記録媒体の断面構造の一例を示す模式図。

【図１０】磁性層中のＣｏに対する添加物のモル比と保
磁力の関係を示す図。

【図１１】磁気記録媒体の断面構造の一例を示す模式
図。

【図１２】磁性層中のＣｏに対する添加物のモル比と規
格化ノイズの関係を示す図。

【図１３】磁性層中のＣｏに対する添加物のモル比と保
磁力の関係を示す図。

【図１４】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。

【符号の説明】

５１…ローパスフィルタ、５２…微分回路、５３…パル
ス化回路、５４…ジッタメータ、６１…磁気記録媒体、
６２…磁気記録媒体駆動部、６３…磁気ヘッド、６４…
磁気ヘッド駆動部、６５…記録再生信号処理系、７１…
基体、７２…コイル、７３…上部記録磁極、７４…下部
記録磁極兼上部シールド層、７５…磁気抵抗センサ、７
６…導体層、７７…下部シールド層、８１…信号検出領
域、８２…シールド層と磁気抵抗センサの間のギャップ
層、８３…横バイアス層、８４…分離層、８５…磁気抵
抗強磁性層、８６…テーパ部、８７…永久磁石層、９１
…基板、９２…メッキ層、９３…磁性層、９４…保護
層、９５…潤滑層、１１１…下地層、１４１…バッファ
層、１４２…第１の磁気抵抗層、１４３…中間層、１４
４…第２の磁気抵抗層、１４５…反強磁性層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 朋生 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社 日立製作所 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平８−83418（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−212518（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 5/66 G11B 5/39 H01F 10/16

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に直接もしくは下地層を介して形成
   された磁性層を具備する磁気記録媒体において、 前記磁性層は、酸化物及び窒化物からなる群から選ばれ
   た少なくとも１種の非磁性化合物と、Ｃｏ及びＳｍを主
   成分とする磁性材料との混合物で構成され、前記磁性層
   中のＣｏに対するＳｍのモル比が０．１以上０．４以
   下、ヘッドの相対的な走行方向に磁界を印加して測定し
   た保磁力が２．５ｋＯｅ以上であることを特徴とする磁
   気記録媒体。
2. 【請求項２】前記非磁性化合物は、一般式ＭＯ_x（式
   中、ＭはＳｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｃｅ，Ｔａ，Ｔｉか
   ら選ばれた少なくとも１種の元素を表し、ｘは１以上
   ２．５以下の数値を表す）で表される酸化物であり、前
   記磁性層中のＣｏに対する前記一般式で表される酸化物
   のモル比が０．１以上２．８以下であることを特徴とす
   る請求項１記載の磁気記録媒体。
3. 【請求項３】前記非磁性化合物は、一般式ＬＮ_y（式
   中、ＬはＣｒ，Ｓｉ，Ｂ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｃｅから
   選ばれた少なくとも１種の元素を表し、ｙは１以上２．
   ５以下の数値を表す）で表される窒化物であり、前記磁
   性層中のＣｏに対する前記一般式で表される窒化物のモ
   ル比が０．１以上２．８以下であることを特徴とする請
   求項１記載の磁気記録媒体。
4. 【請求項４】前記非磁性化合物は、一般式ＭＯ_x（式
   中、ＭはＳｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｃｅ，Ｔａ，Ｔｉか
   ら選ばれた少なくとも１種の元素を表し、ｘは１以上
   ２．５以下の数値を表す）で表される酸化物と、一般式
   ＬＮ_y（式中、ＬはＣｒ，Ｓｉ，Ｂ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｔ
   ｉ，Ｃｅから選ばれた少なくとも１種の元素を表し、ｙ
   は１以上２．５以下の数値を表す）で表される窒化物と
   からなり、前記磁性層中のＣｏに対する前記一般式で表
   される非磁性化合物のモル比が０．１以上２．８以下で
   あることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
5. 【請求項５】前記磁性層は、Ｃｏ含有量が多く前記非磁
   性化合物含有量が少ない強磁性の結晶相と、前記非磁性
   化合物含有量が多くＣｏ含有量の少ない非磁性もしくは
   弱い磁性の相に分離されていることを特徴とする請求項
   １〜４のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
6. 【請求項６】磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を記録
   方向に駆動する駆動手段と、記録部と再生部とを備える
   磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対
   して相対運動させる手段と、前記磁気ヘッドへの信号入
   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とを有する磁気記憶装置において、 前記磁気記録媒体は請求項１〜５のいずれか１項記載の
   磁気記録媒体であり、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ていることを特徴とする
   磁気記憶装置。
7. 【請求項７】前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドは互いに
   ０．２５μｍ以下の距離だけ隔てられた軟磁性体からな
   る２枚のシールド層の間に形成された磁気抵抗センサ部
   を有することを特徴とする請求項６記載の磁気記憶装
   置。
8. 【請求項８】前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、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、前
   記複数の導電性磁性層の間に配置された導電性非磁性層
   とを含む磁気抵抗センサを備えることを特徴とする請求
   項７記載の磁気記憶装置。