JP3052406B2

JP3052406B2 - 磁気記録媒体及び磁気記憶装置

Info

Publication number: JP3052406B2
Application number: JP3056495A
Authority: JP
Inventors: 博之鈴木; 則幸重
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 2000-06-12
Anticipated expiration: 2015-06-12
Also published as: JPH04291017A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録媒体及び磁気
記憶装置に係り、特に、膜面に対し主として面内方向の
磁化によって情報の記録が行われる磁気記録媒体、及
び、この磁気記録媒体を用いた磁気記憶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】膜面に対し主として面内方向の磁化によ
って情報の記録が行われる磁気記録媒体に関する従来技
術として、例えば、特開平１−２２０２１７号公報等に
記載された技術が知られている。

【０００３】この従来技術は、硬質の非磁性基板上に、
記録面に平行な体心立方構造の（１００）面を有する５
０ないし２００オングストロ−ムの厚さのクロム（Ｃ
ｒ）層と、該クロム層の（１００）面上にエピタキシャ
ル成長により形成された、六方最密充填構造の（１１
０）面を有し、ｃ軸が上記記録面に平行となっているコ
バルト合金薄膜とを設けて構成したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、極薄
膜のＣｒを下地層として用い、その上にコバルト合金薄
膜を成長させたものであるが、一般に、極薄膜のＣｒの
表面は活性であるため、保磁力のばらつきが大きくな
り、また、コバルト合金薄膜を安定して成長させること
が困難であり、プロセスマ−ジンが小さくなるという問
題点を有している。

【０００５】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決し、下地層となる非磁性層の上に連続して形成され
るコバルト合金膜による六方稠密充填（ｈｃｐ）構造の
（１１０）面を安定して成長させ、記録面内にｈｃｐ構
造の（１１０）面が平行になるコバルト基合金磁性層を
有する磁気記録媒体を提供することにある。

【０００６】また、本発明の他の目的は、この磁気記録
媒体を用いた磁気記憶装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、硬質の
非磁性基板上に面心立方構造を有する非磁性Ｎｉ基合金
からなる下地層を形成し、その上にコバルト基合金磁性
層を形成することにより達成される。

【０００８】すなわち、前記目的は、硬質の非磁性基板
上に面心立方（ｆｃｃ）構造をとる非磁性Ｎｉ基合金の
下地層を、高真空蒸着法あるいはスパッタ法等により、
膜形成時の基板温度を２００℃以上に上げ、毎分８０〜
３００ｎｍの高速膜形成を行い、膜厚を２０〜９０ｎｍ
にすることにより主として（１００）面が下地層表面と
なるように形成し、この下地膜表面上に連続してｈｃｐ
構造をとるＣｏ基合金磁性層の（１１０）面をエピタキ
シャル成長させることにより達成される。

【０００９】これらの層構成は、ＲＦスパッタ法、ＤＣ
スパッタ法、あるいは、これらの方法を実行する装置の
カソ−ドにマグネトロン方式を用い、あるいは、バイア
ス電圧を印加した、イオンビ−ムスパッタ法等による薄
膜形成手法のいずれによっても形成することが可能であ
る。

【００１０】前述において、基板温度を２００℃以上に
上げて高速膜形成を行うのは、膜形成時の薄膜表面にお
ける原子の移動度を高めるためであり、Ｎｉ−Ｐメッキ
した基板の場合には、メッキ膜が磁化しないように加熱
することが望ましいためである。

【００１１】なお、磁性膜を形成する前工程として、下
地基板表面を一般にテクスチャ加工と呼ばれている加工
技術で予め粗面加工しておくことが好ましく、例えば、
ディスク基板の磁気ヘッド走行方向に沿って中心線平均
面粗さで、２〜３０ｎｍの微細な傷を設けておくことに
より、ディスク基板表面上の非磁性金属下地層及びその
上に形成される磁性層の結晶粒を磁気ヘッド走行方向に
結晶配向させることができ、ヘッド走行方向の角形比、
保磁力等の磁気特性を著しく改善することができる、ま
た、このテクスチャ効果は、磁性層形成時の基板加熱と
相応して磁気特性の向上に寄与する。

【００１２】前記本発明の他の目的は、磁気記録媒体
と、これを回転駆動する駆動部と、磁気ヘッド及びその
駆動手段と、磁気ヘッドの記録再生信号処理手段とを有
し構成される磁気記憶装置において、前記磁気記録媒体
を前述した本発明の目的を達成することのできる面内磁
気記録媒体より構成することにより達成される。

【００１３】

【作用】Ｃｏ基合金磁性薄膜を面内磁気記録媒体として
最適化するためには、ｈｃｐ構造をとるＣｏ基合金の磁
化容易軸であるｃ軸をディスク面内に配向させる必要が
ある。このためには、Ｃｏ合金磁性層の（ｈｋ０）面を
下地層面上に成長させる必要がある。そして、このよう
な要求は、ｆｃｃ構造をとる非磁性Ｎｉ基合金下地層の
（１００）面を記録面と平行にすることにより格子の整
合性を向上させ、Ｃｏ合金磁性層の（１１０）面を前記
下地層上にエピタキシャル成長させることにより実現す
ることができる。

【００１４】非磁性Ｎｉ基合金下地層は、高真空蒸着あ
るいは高速のスパッタ条件等で形成することにより、主
として（１００）配向した薄膜として得ることができ
る。この下地膜上にＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｐｔ
合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ合金、
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｐｔ合金のようなＣｏ基合金磁性膜
を形成すると、磁化容易軸（ｃ軸）がディスク面内にあ
るようなエピタキシャル成長を行わせることが可能にな
る。

【００１５】非磁性金属下地層を形成する前工程とし
て、Ｎｉ−Ｐ等の基板下地表面を、略ヘッド走行方向に
沿って微細な傷が入るように加工し、ヘッド走行方向の
中心線粗さＲａを１〜１０ｎｍ、これに直角方向のＲａ
を２〜３０ｎｍとすることにより、ヘッド走行方向の保
磁力を半径方向のそれよりも大きくすることができ、出
力を１〜２割高くすることができる。ヘッド走行方向に
直角方向のＲａについては、２ｎｍ以上でないと効果が
小さく、また、３０ｎｍよりも大きくすると耐摺動性が
劣化するので好ましくない。

【００１６】下地膜の膜厚を２０〜９０ｎｍとしたの
は、膜厚が２０ｎｍよりも薄い場合に、下地膜の結晶粒
が小さく、連続して形成した磁性膜の結晶粒径も微細化
してしまい、１２００Ｏｅ以上の保磁力を得ることが困
難になり、一方、膜厚が９０ｎｍを超えると、ｆｃｃ構
造の（１００）面以外の例えば（１１１）面が下地膜表
面に生じやすくなるため、やはり、１２００Ｏｅ以上の
保磁力を得ることが困難になるからである。

【００１７】すなわち、下地膜の膜厚を２０〜９０ｎｍ
とした場合に、１２００Ｏｅ以上の保磁力が得られるよ
うな大きさの結晶粒径を得ることができ、かつ、ｆｃｃ
の（１１１）面に比べ優位的に（１００）配向した下地
膜が形成可能である。そして、このような下地膜であっ
ても、格子の整合性が８％以上ずれると、Ｔａあるいは
白金から選ばれる少なくとも１つの元素を含有するｈｃ
ｐ構造のＣｏ基合金のｃ軸は垂直に配向しやすくなるた
め、下地膜に用いる合金材料の選択時には、格子の整合
性を８％以内、より好ましくは４％以内にする必要があ
る。

【００１８】本発明の磁気記録媒体を、作動ギャップ近
傍にＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ、Ｎｉ−Ｆｅ
等の強磁性金属を設けたメタルインギャップタイプある
いは薄膜による磁気ヘッドを使用して記録再生したとこ
ろ、ディスク円周方向の面内保磁力を１２００Ｏｅ以上
とすれば、再生出力を格段に向上させることができるこ
とが確認された。さらに、面内保磁力を１５００Ｏｅに
すれば、さらに出力記録密度特性を向上させることがで
きる。

【００１９】そして、少なくとも磁極の一部を前述のよ
うな金属磁性材料で構成した磁気ヘッドは、本発明によ
る磁気記録媒体との整合性が良好なものであり、これを
用いて記録再生を行うようにすることにより効率を向上
させることができ、大容量の磁気記憶装置を提供するこ
とができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明による磁気記録媒体及び磁気記
憶装置の実施例を図面により詳細に説明する。

【００２１】図１は本発明による磁気記録媒体の実施例
の構成を示す図である。図１において、１１は基板、１
２、１２’は下地層、１３、１３’は磁性層、１４、１
４’は保護被覆膜層である。

【００２２】［実施例１］本発明の第１の実施例は、図
１に示すように、基板１１の両面に、下地層１２、１
２’、磁性層１３、１３’、保護被覆膜層１４、１４’
を備えて構成され、これらは、次のような材料により形
成される。

【００２３】基板１１は、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｗ−Ｐ等を
メッキしたＡｌ−Ｍｇ合金、アルマイト処理したＡｌ−
Ｍｇ合金、ガラス、セラミックス等により形成される。

【００２４】下地層１２、１２’は、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓ
ｉから選択された少なくとも１つの元素をＮｉに添加し
た非磁性合金により形成される。

【００２５】磁性層１３、１３’は、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ
−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ−Ｐｔ、あるいは、これらの合金に酸素を含有
させた合金により形成される。

【００２６】保護被覆膜層１４、１４’は、Ｃ、Ｗ−Ｍ
ｏ−Ｃ、Ｂ、炭化硼素、酸化珪素、Ｒｈ、二硫化モリブ
デン、Ａｌ−Ｔａ合金の酸化物の１つにより形成され
る。この保護被覆膜１４、１４’の上には、さらに有機
系潤滑剤層があってもよい。

【００２７】次に、この本発明の第１の実施例によるデ
ィスクの形成方法を説明する。

【００２８】（１）外径１３０ｍｍ、内径４０ｍｍ、厚
さ１．９ｍｍのＡｌ合金基板上に、１２μｍ厚の非磁性
Ｎｉ−１２ｗｔ％Ｐのメッキ層を形成して非磁性基板１
１を形成する。

【００２９】（２）この基板１１上に、ＲＦマグネトロ
ンスパッタリング法により、基板温度２５０℃、放電Ａ
ｒガス圧力２ｍＴｏｒｒ、ＲＦ投入電力４Ｗ／ｃｍ
²で、Ｎｉ−２８ｗｔ％Ｍｏ−５ｗｔ％Ｆｅ（ハステロ
イＢ）の合金タ−ゲットをスパッタし、膜厚１０、２
０、５０、９０または１５０ｎｍの非磁性下地層１２、
１２’を形成する。これにより、下地層１２、１２’
は、該下地層表面で、記録面に平行名面心立方構造の
（１００）面を有するように形成される。

【００３０】（３）次に、前述と同様にして、膜厚６０
ｎｍのＣｏ−１２ａｔ％Ｃｒ−４ａｔ％Ｐｔ合金による
磁性層１３、１３’を前記下地層の上にエピタキシャル
成長させて形成する。この結果、磁性層１３、１３’
は、六方稠密充填構造の（１１０）面が記録面に平行に
なるように形成される。

【００３１】（４）その後、膜厚３０ｎｍのＣからなる
保護被覆膜層１４、１４’を形成して磁気ディスクとす
る。

【００３２】本発明の第１の実施例による磁気ディスク
の保磁力Ｈｃを測定したところ、下地層１２、１２’の
膜厚を２０〜９０ｎｍとした場合、Ｈｃを１２００Ｏｅ
以上とすることができた。これに対し、下地層の膜厚を
１０ｎｍ、１５０ｎｍとした場合、Ｈｃは、それぞれ８
６０Ｏｅ、１０８０Ｏｅと小さな値となった。

【００３３】下地層の膜厚を１０ｎｍ、１５０ｎｍとし
た場合にＨｃの値が小さくなる理由は、下地層の膜厚が
１０ｎｍと薄い場合、下地層１２、１２’の結晶粒が微
細であるため、その上に形成される磁性層１３、１３’
の結晶粒も微細化されるからであり、下地膜厚が１５０
ｎｍと厚い場合、fcc構造の最稠密面である（１１１）
面が下地層表面に生じやすくなるためである。このこと
は、静磁気特性評価、走査電子顕微鏡観察、透過電子顕
微鏡観察、及びＸ線回折の測定により明らかとなった。

【００３４】前述の効果は、磁性層１３、１３’として
用いる合金組成と下地層１２、１２’として用いる非磁
性Ｎｉ基合金との格子整合性が８％以内である場合に、
下地層１２、１２’を、ハステロイＣ、インコネル、ア
ロイＧＤＳ、アロイ２０Ｃｂ３（以上、全て商品名）等
の非磁性Ｎｉ基合金をスパッタタ−ゲットとして形成し
た場合に認められた。

【００３５】［実施例２］次に、図１に示す構造と同様
な構造を持つ本発明の第２の実施例の形成方法を説明す
る。

【００３６】（１）外径１３０ｍｍ、内径４０ｍｍ、厚
さ１．２７ｍｍのＡｌ合金基板の表面に１５μｍの非磁
性Ｎｉ−１１ｗｔ％Ｐメッキ層を形成して非磁性基板１
１を形成する。

【００３７】（２）前述で形成した非磁性基板１１上
に、インライン型のＤＣマグネトロンスパッタ装置を用
い、基板加熱温度２００℃、Ａｒガス圧力３ｍＴｏｒ
ｒ、投入電力３Ｗ／ｃｍ²で、膜厚５０ｎｍのＮｉ−１
７ｗｔ％Ｍｏ−１６ｗｔ％Ｃｒ−４ｗｔ％Ｗ−５ｗｔ％
Ｆｅ合金による非磁性下地層１２、１２’を形成する。

【００３８】（３）次に、前述と同様にして、膜厚６０
ｎｍのＣｏ−１０ａｔ％Ｃｒ−４ａｔ％Ｔａ、Ｃｏ−１
０ａｔ％Ｃｒ−４ａｔ％Ｐｔ、または、Ｃｏ−９ａｔ％
Ｃｒ−４ａｔ％Ｔａ−２ａｔ％Ｐｔの合金磁性膜１３、
１３’を形成する。

【００３９】（５）その後、膜厚２５ｎｍのＣからなる
非磁性保護被覆層１４、１４’を形成し、固体潤滑剤を
４ｎｍ厚さに被覆して磁気ディスクとする。

【００４０】前述した本発明の第２の実施例による磁気
ディスクの保磁力Ｈｃを測定したところ、いずれも保磁
力は１４００Ｏｅ以上であった。

【００４１】図２は前述した本発明の第１、第２の実施
例による磁気記録媒体を使用した磁気記憶装置の構成を
説明する図であり、(ａ)は平面図、(ｂ)は断面図であ
る。図２において、４１は磁気記録媒体、４２は磁気記
録媒体駆動部、４３は磁気ヘッド、４４は磁気ヘッド駆
動部、４５は記録再生信号処理系である。

【００４２】図２に示す磁気記憶装置は、前述した本発
明の第１または第２の実施例による磁気ディスクを磁気
記録媒体４１として使用したもので、この磁気記録媒体
４１を１〜９枚組み込んだディスク部と、磁気コアの一
部に膜厚２μｍのＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｒｕあるいは膜厚
１６μｍのＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒを用い、メタルインギャッ
プ型あるいは薄膜型に形成された磁気ヘッド４３とによ
り構成されている。そして、ディスク部は、磁気記録媒
体駆動部４２により回転駆動され、磁気ヘッド４３は、
磁気ヘッド駆動部４４により駆動されるように構成され
ている。

【００４３】前述した磁気記憶装置は、コ−ティング等
の従来型の塗布による磁気記録媒体、Ｃｏ−Ｎｉ合金に
よる連続媒体等を用いて構成した磁気記録媒体を使用し
た装置に比べ、１．５倍以上の大容量の記録が可能であ
る。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
密度の面内磁気記録を行うために最適な磁気特性を磁性
層に与えることが可能となり、大容量の記憶が可能な磁
気記録媒体を提供することができ、大容量の記憶装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による磁気記録媒体の構造を示
す断面図である。

【図２】磁気記憶装置の構成を説明する図である。

【符号の説明】

１１基板１２、１２’ 下地層１３、１３’ 磁性層１４、１４’ 保護被覆層４１磁気記録媒体４２磁気記録媒体駆動部４３磁気ヘッド４４磁気ヘッド駆動部４５記録再生信号処理系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 5/66

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】硬質の非磁性基板と、該基板上に設けた
面心立方構造の非磁性ニッケル基合金からなる下地層
と、該下地層上に設けたコバルト基合金磁性層とを備え
て構成されることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】前記下地層の膜厚は、２０ないし９０ｎ
ｍであることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒
体。
【請求項３】前記下地層は、記録面に平行に下地層表
面で面心立方構造の（１００）面を有する非磁性ニッケ
ル基合金からなる下地層であり、前記コバルト基合金磁
性層は、前記下地層の（１００）面上にエピタキシャル
成長して六方稠密充填構造の（１１０）面が前記記録面
に平行になっていることを特徴とする請求項１または２
記載の磁気記録媒体。
【請求項４】前記コバルト基合金磁性層は、タンタル
あるいは白金から選ばれる少なくとも１つの元素を含有
していることを特徴とする請求項１、２または３記載の
磁気記録媒体。
【請求項５】磁気記録媒体と、これを回転駆動する駆
動部と、磁気ヘッド及びその駆動手段と、磁気ヘッドの
記録再生信号処理手段とを備えて構成される磁気記憶装
置において、前記磁気記録媒体として、請求項１ないし
４のうち１記載の磁気記録媒体を使用することを特徴と
する磁気記憶装置。