JP3275167B2 - 磁気記録媒体および磁気記憶装置 - 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、磁気ドラム，磁気
テープ，磁気ディスク，磁気カード等の磁気記録媒体お
よび磁気記憶装置に係り、特に高密度磁気記録に好適な
薄膜媒体およびこれを用いた小型で大容量の磁気記憶装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子計算機の小型化および高速化に伴
い、磁気ディスク装置その他の外部記録装置の高密度化
および高速アクセス化に対する要求が高まっている。磁
気ディスク装置では記録密度の向上に伴い記録ビットの
大きさが小さくなるため、磁気ヘッドで再生した時の出
力が低下するという問題がある。この問題を解決するた
めに、従来は１つの電磁誘導型ヘッドで記録と再生の両
方を行なっていたのに対し、記録ヘッドと再生ヘッドと
を分離して、記録用には電磁誘導型ヘッド、再生用には
磁気抵抗効果を用いた高感度の再生ヘッド（以後、MRヘ
ッドと略記する）を用いた構造のヘッドが開発された。
また、近年には、１平方インチあたり３ギガビット以上
の高密度の磁気記録を実現するために、巨大磁気抵抗効
果あるいはスピン・バルブ効果を用いた超高感度の再生
ヘッド（以後、GMRヘッドと略記する）の開発も進めら
れている。

【０００３】磁気ディスク装置用の記録媒体には、金属
磁性体の薄膜をスパッタリングによりディスク基板上に
形成した薄膜媒体が用いられる。記録磁性層の材料には
飽和磁束密度Bsや、記録時における該磁気記録媒体に対
する上記磁気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Hcの高い、Co-Cr-Pt，Co-Cr-Ta，Co-N
i-Cr等、Coを主成分とする合金が用いられる。これらの
Co合金はc軸を磁化容易方向とする六方最密充填構造を
有する。従って、面内磁気記録方式の磁性層において
は、各結晶粒のc軸が基板面内の方向に配向して結晶成
長することが望ましい場合がある。その場合には、体心
立方構造（bcc構造）を有するCrの結晶格子面がCoの格
子面と位置の整合性が良いことを利用して、まず、非磁
性基板上にCrあるいはCrを主成分とする金属下地層を形
成し、その上にCo合金磁性層をエピタキシャル成長させ
て、磁性層のc軸を面内方向に配向させる。これによ
り、媒体のHcや保磁力角形比S^*を向上できる。

【０００４】また、磁気記録媒体に対する要求として、
耐衝撃性の向上が挙げられる。特に、近年、ノートパソ
コン等の携帯型情報機器に磁気ディスク装置が搭載され
るようになり、信頼性向上の観点から、この耐衝撃性向
上が重要な課題となっている。これに対して、従来のNi
Pメッキを施したAl合金基板に替えて、表面を強化処理
したガラス基板、あるいは、結晶化ガラス基板を用いる
ことにより、磁気ディスクの耐衝撃性を向上できること
が報告されている。しかし、ガラス基板を用いた場合、
基板と金属下地層との密着性の不良、基板から金属下地
層／磁性層への不純物の混入による、結晶配向性やHcの
低下等の問題が報告されている（例えば、特開平2-2992
3号公報）。これらを解決するために、ガラス基板と金
属下地層との間に金属あるいは酸化物等からなる中間層
を形成する技術が報告されている。例えば、特開昭62-2
93511号公報、特開昭62-293512号公報には、ガラス基板
上にTi，Zr，Hf，V，Nb，Ta，Cr，Mo，W，Mnのうちより
選ばれた少なくとも一種の元素を含む金属の酸化物から
なる中間層を形成し、この上に金属下地層と磁性層を形
成することにより、基板と金属下地層の間の剥離を防止
できることが示されている。また、特開昭63-187416号
公報には、非磁性基板上にZr，Si，Ti，Y，Sc，Al，C，
Ge，Sb，Cuのうちより選ばれる少なくとも一種を主成分
とする合金、もしくは酸化Al，酸化Si，酸化Mgからなる
中間層を形成し、この上に金属下地層と磁性層を形成す
ることにより、再生出力の基板面内の変動（モジュレー
ション）を低減できることが示されている。また、特開
平1-173427号公報には、ガラス基板上にW、Mo含有合金
層を形成し、この上に金属下地層と磁性層を形成するこ
とにより、Hcを向上できることが示されている。また、
特開平2-29923号公報には、ガラス基板と金属下地膜と
の間に、ガラス基板から放出されるガスを閉じ込め得る
非磁性中間膜（Ti，Mo，W，Zr，Al，Mn，Si，SiO2，Al2
O3，TiN，あるいはAlN）を形成することにより、Hcを向
上できることが示されている。また、特開平3-63921号
公報には、ガラス基板と金属下地膜との間に、真空中の
不純物ガスを吸着する非磁性金属の中間層（Zr，Ti，C
r，Mg，Mo，ZrAl）を形成することにより、Hcを向上で
きることが示されている。また、特開平4-153910号公報
には、ガラス基板上に、Ti，Zr，Hf，V，Nb，Ta，Cr，M
o，Wの一種とYからなる非晶質または微結晶の中間層を
形成し、この上に金属下地層と磁性層を形成することに
より、Hcを向上できることが示されている。また、特開
平4-268213号公報には、ガラス基板上に基板温度が１５
０℃以下の条件で、Cr，Mo，Wあるいはこれらの元素を
含む合金からなる中間層を形成し、さらに、温度を上昇
させた後に金属下地層や磁性層を形成することにより、
モジュレーションが低減し、Hcや分解能を向上できるこ
とが示されている。また、アイイーイーイー トランザ
クションオン マグネティクス、２９巻、３９６３頁、
１９９３年発行の技術論文には、ガラス基板上にCr，
C，TiSi2，あるいはNi3Pからなる中間層を形成し、この
上に金属下地層と磁性層を形成することにより、HcやS
／Nが向上することが示されている。また、特開平5-135
343号公報には、ガラス基板上に、希土類元素と、Ta，
Y，Nb，Hfから選択される少なくとも一種の元素を含む
酸素隔離中間層を形成し、この上に金属下地層と磁性層
を形成することによりHcを向上できることが示されてい
る。また、特開平6-96431号公報には、ガラス基板上にC
u，Rh，Pd，Ag，Ir，Pt，Auの少なくとも一種が主成分
である中間層を形成し、この上に金属下地層と磁性層を
形成することによりHcを向上できることが示されてい
る。また、特開平6-243452号公報には、ガラス基板上
に、結晶性材料（Ti，Mo，Zr，Al，Mn，W，Si，Nb，T
a，Y，Hf，Au，Ag，Cu、希土類元素等の金属の一種また
は二種以上の金属や、TiN，AlNのような窒化物）からな
る第一中間層、およびこの上にNiP合金等の非結晶性合
金材料からなる第二中間層を形成することによりHcを向
上できることが示されている。また、特開平7-57238号
公報には、ガラス基板上に、５〜８０オングストローム
の厚さと、Cr(１１０)配向を主体とするX線回折を有す
る結晶構造を示すCr含有中間層（添加物：O，C，N，T
i，Mo，Zr，Hf，Si，Nb，Al，Y，V，Mn，Ag，B，Gd）を
形成することにより、媒体ノイズを低減できることが示
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記MRヘッドやGMRヘ
ッドは再生感度が極めて高いため、高密度の磁気記録に
適している。しかし、磁気記録媒体からの再生信号のみ
ならず、ノイズに対する感度も同時に高くなるため、磁
気記録媒体には従来以上に低ノイズ化が求められる。し
かし、上記従来技術を用いて作製した磁気記録媒体と、
MRヘッドやGMRヘッドを組み合わせて１平方インチ当た
り２ギガビット以上の高記録密度の磁気ディスク装置を
試作してみると、NiPメッキしたAl合金基板を用いた媒
体に比べて、ガラス基板を用いた媒体では媒体ノイズが
大きく、十分な電磁変換特性(S/N)が得られなかった。
実際、上記公知例のほとんどは、Hcの向上に有効な手法
について述べたもので、１平方インチ当たり２ギガビッ
ト以上の高密度記録における媒体ノイズの低減について
示したものはない。特開平7-57238号公報では、膜厚５
〜８０オングストロームの極めて薄いCr含有中間層によ
り媒体ノイズを低減できることが示されているが、ガラ
ス磁気ディスクを安価に大量生産する際には、５〜８０
オングストロームの薄さでは膜厚の測定、制御が実質的
に困難である。望ましくは、各層の膜厚は少なくとも１
００オングストローム以上とする必要がある。

【０００６】本発明の目的は、上記の問題点を解決し、
高記録密度に適した低ノイズな磁気記録媒体、および１
平方インチ当たり２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提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、非磁性基板
上に、金属下地層および記録層を積層した磁気記録媒体
において、上記基板と金属下地層との間に、Niを主たる
成分とし、さらに、Ti，Y，Zr，Nb，Mo，Hf，Ta，Wから
なる群より選ばれた少なくとも１種の添加元素を含有す
る中間層を介在させた磁気記録媒体とすること、およ
び、磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録
部と磁気抵抗効果型磁気ヘッドで構成された再生部から
なる磁気ヘッドと、上記磁気ヘッドを上記磁気記録媒体
に対して相対運動させる手段と、上記磁気ヘッドへの記
録信号入力と該磁気ヘッドからの再生信号出力を行うた
め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、上記磁気記録媒体が、基板と金属下地層との間に前
記の中間層を介在させた磁気記録媒体で構成されること
により達成される。

【０００８】ここで、上記中間層に含まれる添加元素の
合計濃度は１０原子％以上、６０原子％以下であると、
媒体ノイズが著しく低減するので好ましい。添加元素の
種類としては、金属状態での原子半径（データは、例え
ばランゲス ハンドブックオブ ケミストリー、３-１
２０頁、マクグローヒル出版、１９７９年に記載）がNi
より１０％程度以上大きいと、媒体ノイズ低減の効果が
大きくなるため好ましい。また、上記中間層の飽和磁束
密度は１kG以下であると良好な電磁変換特性が得られ
る。特に、０.１kG以上、１kG以下の場合は磁化遷移領
域での磁化の乱れが軽減され、S/Nが向上するのでより
好ましい。

【０００９】また、上記磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁
気抵抗センサ部が、互いに０.３０μm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、かつ、上記媒体の磁性層の厚さtと、記録時にお
ける該磁気記録媒体に対する上記磁気ヘッドの相対的な
走行方向に磁界を印加して測定した残留磁束密度Brの積
Br×tが３０Gμm以上、１５０Gμm以下であり、さら
に、上記の磁界印加方向と同じ方向に磁界を印加して測
定した上記磁気記録媒体のHcが１.５kOe以上、５kOe以
下であると、１平方インチ当たり２ギガビット以上の記
録密度でもエラーレートが低く、信頼性の高い磁気記憶
装置を実現できる。また、上記再生ヘッドを、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、該導
電性磁性層の間に配置された導電性非磁性層から構成さ
れる巨大磁気抵抗センサとすることにより、１平方イン
チ当たり３ギガビット以上の記録密度でもエラーレート
が低く、信頼性の高い磁気記憶装置を実現できる。

【００１０】ガラス基板上に直接、あるいは上記公知例
に示される中間層を介して金属下地層および磁性層を積
層した磁気記録媒体では、HcやS^*等の磁気特性は良好で
あるが、NiPメッキAl合金基板を用いた場合に比べてCo
合金磁性層の結晶粒が大きいことが判明した。これが、
ガラス基板を用いた媒体で媒体ノイズが大きい原因の一
つと予想された。そこで、本発明者らは、中間層の組成
や成膜条件等を変えた種々の磁気記録媒体を作製し、記
録部に電磁誘導型ヘッドを用い、再生部に磁気抵抗効果
型ヘッドを用いた複合型磁気ヘッドとの組み合わせによ
り記録再生特性と磁気記録媒体の微細結晶構造との関係
を鋭意検討した。その結果、磁性層の結晶は金属下地層
の結晶粒上にエピタキシャル成長しているため、磁性層
の結晶粒のサイズは金属下地層の結晶粒径や表面形状に
よって大きく影響を受け、さらに、金属下地層の結晶粒
径は、その下の中間層の粒径や表面形状よって大きく影
響を受けることを見い出した。さらに、Niを主たる成分
とし、Ti，Y，Zr，Nb，Mo，Hf，Ta，Wからなる群より選
ばれた少なくとも１種の添加元素を含有する中間層を用
いると、１平方インチ当たり２ギガビット以上の高記録
密度でも媒体ノイズが低いためエラーレートが低く、信
頼性の高い磁気記憶装置が実現できることを見い出し、
本発明をなすに至った。ガラス基板上に、上記中間層を
形成した場合には、その上に形成されるCr合金等のbcc
構造を有する金属下地層の結晶粒が微細化される。ま
た、同時に、bcc構造の(100)面が膜面に平行となるよう
に結晶が配向成長しやすくなる。これによって、Co合金
磁性層の結晶粒径が小さくなるとともに、磁化容易軸
（c軸）が膜面内方向を向くように配向成長する。この
ため、媒体ノイズが低減されるとともに、HcやS^*等の磁
気特性が向上する。Niを主たる成分とする中間層に、上
記の群より選ばれた少なくとも１種の元素を添加するこ
とにより、Co合金磁性層の結晶粒径を減少できるととも
に、中間層の飽和磁束密度Bsを１kG以下に減少できる。

【００１１】金属下地層としては、Cr、あるいはCrとT
i，Mo，Vから選ばれた少なくとも１種の元素からなる合
金を用いることが好ましい。磁性層には、Co-Cr-Pt、Co
-Cr-Pt-Ta、Co-Cr-Pt-Ti等、Coを主成分とする合金を用
いることができるが、高いHcを得るためには、Ptを含む
Co合金が特に好ましい。また、Sm-Co、Fe-Sm-N等の希土
類元素を含む磁性合金を用いることもできる。さらに、
磁性層を単層、あるいは非磁性中間層を介した複数の層
で構成することもできる。

【００１２】磁性層の磁気特性としては、記録方向に磁
界を印加して測定したHcを１.５kOe以上とすると、磁化
遷移領域の磁化の乱れが低減して磁化遷移領域の幅が減
少し、１平方インチ当たり２ギガビット以上の高記録密
度領域においても高い出力が得られるので好ましい。Hc
が１.５kOeより小さくなると、高記録密度での再生出力
が小さくなるので好ましくない。また、良好な重ね書き
（オーバーライト）特性を保証するためにはＨｃは５ｋ
Ｏｅ以下とすることが好ましい。また、残留磁束密度Br
と膜厚tの積Br×tを３０Gμm以上、１５０Gμm以下とす
ると、媒体ノイズが低減し、高い媒体Ｓ／Ｎが得られる
ので好ましい。Br×tが１５０Gμmより大きくなると分
解能が低下し、また、３０Gμmよりも小さくなると再生
出力が小さくなるので好ましくない。

【００１３】さらに、媒体の保護層としてカーボンを厚
さ５nm〜２０nm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〜１０nm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、保護層として水素を添加した
カーボン膜、あるいは、炭化シリコン，炭化タングステ
ン，(W-Mo)-C，(Zr-Nb)-Ｎ等の化合物からなる薄膜、あ
るいは、これらの化合物とカーボンの混合膜を用いると
耐摺動性、耐食性を向上できるので好ましい。また、こ
れらの保護層を形成した後、微細マスク等を介してプラ
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
面に凹凸を形成すると、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
を回避できるので好ましい。

【００１４】本発明のNiを主成分とする中間層はガラス
基板との密着性が、Cr，Ta，Zr等の従来の中間層に比べ
て極めて良いという特徴があり、特に、密着性を向上す
るための層を新たに設ける必要はない。また、本発明の
Niを主成分とする中間層は、CoCr系合金を用いた従来の
中間層に比べて、耐食性が極めて良いという特徴も、高
温高湿条件で磁気ディスク装置を稼働した場合でも、欠
陥の生成は全く見られない。さらに、媒体の表面に凹凸
形状を形成し、CSS特性を向上させるためには、Al、Ag
等の低融点金属、合金層、あるいは、金属間化合物層を
基板と上記中間層との間に形成することができる。ま
た、基板として、Ni-PをメッキしたAl合金基板を用いた
場合にも、ガラス基板を用いた場合と同様、磁性層の結
晶粒が微細化する効果が確認された。

【００１５】上記磁気記録媒体と、これを記録方向に駆
動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッド
と、上記磁気ヘッドを上記磁気記録媒体に対して相対運
動させる手段と、上記磁気ヘッドへの信号入力と該磁気
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
理手段を有する磁気記憶装置において、上記磁気ヘッド
の再生部をMRヘッドで構成することにより、高記録密度
においても十分な信号強度を得ることができ、１平方イ
ンチ当たり２ガビット以上の高記録密度を持った磁気記
憶装置を実現することができる。また、上記磁気ヘッド
を、浮上量が０.０１μm以上、０.０５μm未満と、従来
より低い高さで浮上させると、出力が向上して高い装置
Ｓ／Ｎが得られ、大容量で高信頼性の磁気記憶装置を提
供することができる。また、最尤復号法による信号処理
回路を組み合わせるとさらに記録密度を向上でき、例え
ば、トラック密度１０ｋＴＰＩ以上、線記録密度２００
kFCI以上、１平方インチ当たり２Gビット以上の記録密
度で記録・再生する場合にも十分なＳ／Ｎが得られる。
また、本発明の磁気記憶装置のMRヘッドのセンサ部を挟
む２枚のシールド層の間隔（シールド間隔）を０.３０
μm以下とすることが好ましい。これは、シールド間隔
が０.３０μm以上になると分解能が低下し、信号の位相
ジッターが大きくなるためである。

【００１６】さらに、上記再生ヘッドを、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、その導電
性磁性層の間に配置された導電性非磁性層からなるGMR
ヘッド、あるいはスピン・バルブ効果を利用したGMRヘ
ッドとすることにより、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３ギガビット以上、２４０ｋ
FCI以上の線記録密度を持った信頼性の高い磁気記憶装
置の実現が可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】

＜実施例１＞以下、本発明の実施例を添付図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１８】本実施例の磁気記憶装置の摸式図を図１に
示す。この装置は、磁気ヘッド１１、およびその駆動部
１２と、該磁気ヘッドの記録再生信号処理部１３と、磁
気記録媒体１４と、これを回転させる駆動部１５とから
構成される磁気記憶装置である。

【００１９】上記磁気ヘッドの記録再生部の構造を図２
に示す。この磁気ヘッドは基体２１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MRヘッドとを併せ
持つ複合型ヘッドである。上記記録用ヘッドは、コイル
２２を挟む上部記録磁極２３と下部記録磁極兼上部シー
ルド層２４からなり、記録磁極間のギャップ層厚は０.
２μmである。また、コイルには厚さ３μmのCuを用い
た。再生用MRヘッドは、磁気抵抗強磁性層２５とその両
端に対し一対の電極である導体層２６を有し、磁気抵抗
強磁性層は、ともに1μm厚の下部記録磁極兼上部シール
ド層２４と下部シールド層２７で挟まれ、該シールド層
間距離は０.２μmである。なお、図２では記録磁極間の
ギャップ層、およびシールド層と磁気抵抗センサとのギ
ャップ層は省略してある。磁気センサの信号検出領域
は、酸化Alのギャップ層２８上に横バイアス層２９、分
離層２０１、磁気抵抗強磁性層２５が順次形成された構
造を有する。信号検出領域の両端には、磁気抵抗強磁性
層を単磁区化するための永久磁石層２０２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である導体
層２６が積層される。

【００２０】図３は、本発明に係る薄膜媒体の断面構造
の一例を模式的に示したものである。同図において、符
号３１は、化学強化ガラス，結晶化ガラス，有機樹脂，
Ｔｉ，Ｓｉ，カーボン，あるいはＴｉＯ2、ＳｉＣ等の
セラミックス等からなる基板、３２は基板３１の両面に
形成したＮｉを主成分とする中間層、３３はＣｒ，Ｍ
ｏ，Ｗ、またはＣｒ，Ｍｏ，Ｗのいずれかを主たる成分
とする合金からなる金属下地膜、３４は当該金属下地膜
の上に形成したＣｏ−Ｓｍ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ，Ｃｏ−
Ｎｉ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ，Ｃ
ｏ−Ｃｒ−Ｗ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ−
Ｐｔ−Ｔｉ等からなる磁性層、３５は当該磁性層の上に
形成されたカーボン，ＷＣ，(Ｗ−Ｍｏ)−Ｃ，(Ｗ−Ｚ
ｒ)−Ｃ，ＳｉＣ，(Ｚｒ−Ｎｂ)−Ｎ，Ｓｉ3Ｎ4，Ｓｉ
Ｏ2，ＺｒＯ2，ボロン，Ｂ4Ｃ，ＭｏＳ2，あるいはＲｈ
等からなる保護膜をそれぞれ示す。

【００２１】媒体の製造方法の一例を以下に述べる。外
径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０.６ｍｍの化学強化
されたソーダライムガラスからなるディスク基板を洗浄
および乾燥し、枚葉式直流マグネトロンスパッタ装置の
基板仕込み室に装填して真空に排気した。当該基板を中
間層形成室、加熱室、金属下地層形成室、磁性層形成
室、保護層形成室、および取り出し室の順に、真空度５
×１０のマイナス６乗Pa以下の主排気槽を介しながら搬
送し、それぞれの室でそれぞれの膜を形成した。まず、
ガラス基板上に、０.７Paのアルゴン圧のもとでNi−５
０原子％Tiターゲットに４ｋＷの電力を加えて、膜厚２
５ｎｍのNi−５０原子％Ti合金中間層を形成した。その
後、基板加熱温度１３５℃、アルゴン圧０.７Paの条件
のもとでCr−２０原子％Tiターゲットに４ｋＷの電力を
加えて、膜厚３０ｎｍのCr−２０原子％Ti合金下地層を
積層した。この上に、０.７Paのアルゴン圧のもとでCo
−２０原子％Cr−１０原子％Ptターゲットに１ｋＷの電
力を加えて、膜厚１５ｎｍのCo−２０原子％Cr−１０原
子％Pt合金磁性層を形成した。さらに、０.８Paのアル
ゴン圧のもとでカーボンターゲットに１.５ｋＷの電力
を加えて、膜厚１０ｎｍのカーボン保護層を形成した。
保護層を形成した後、テフロン粒子等の微細マスクを介
して保護膜を酸素やアルゴンプラズマによりエッチング
することで表面に微細な凹凸を形成した。当該保護膜上
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
層を形成してガラス磁気ディスクとした。また、上記基
板と金属下地層の間に、Cr中間層を形成した媒体を、上
記と同一条件で作製して、これを比較例とした。こうし
て形成した磁気ディスクの静磁気特性(Ｈｃ、S^*)や電磁
変換特性（媒体ノイズ、S/N）を以下に述べる方法によ
り評価した。静磁気特性は、上記磁気ディスクを、半径
１７ｍｍの位置から８ｍｍ×８ｍｍの略正方形状に切り
出し、片面の磁性膜を削り落とした試料を作製し、振動
試料型磁力計（VSM）を用いて最大印加磁界１３ｋＯｅ
で膜面内方向のＨｃ、S^*を求めた。また、電磁変換特性
の評価には、磁気ヘッドとして、記録用にギャップ長
０.２μｍ、トラック幅２.３μｍの薄膜型ヘッド、再生
用にシールド間隔０.２μｍ、トラック幅２.１μｍのＭ
Ｒヘッドを有する記録再生分離型ヘッドを用い、線記録
密度２００ｋFCIの時の媒体ノイズ、およびＳ／Ｎの値
を求めた。

【００２２】上記Ni−５０原子％Ti合金中間層を用いた
実施例の媒体のHcは３.１kOeであり、Cr中間層を用いた
比較例の媒体よりも約１kOe程度高く、残留磁束密度と
磁性層厚の積Br×tの値は５４Gμmであった。上記磁気
記憶装置に組み込んで電磁変換特性を評価したところ、
媒体ノイズは比較例に比べて約４０％低減し、S/Nは比
較例より約５０％高い１.５であった。また、CSS（コン
タクト・スタート・ストップ）試験を行ったところ、3
万回のCSS後の摩擦係数は０.３以下であった。また、媒
体の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、平均故障間隔
で３０万時間以上が達成できた。

【００２３】本実施例媒体、および比較例媒体のX線回
折を行った結果、Ni-Ti合金中間層を用いた場合には、C
r(200)およびCo(11.0)面の回折パターンが認められ、磁
性層の磁化容易軸（c軸）が面内に配向した結晶成長が
確認された。一方、比較例媒体では、Cr(110)、Co(10.
0)およびCo(10.1)面の回折パターンが認められ、Ni-Ti
合金中間層を用いた場合に見られたようなc軸の面内配
向性は認められなかった。このため、Ni-Ti合金中間層
を用いた媒体では比較例に比べて高いHcが得られたもの
と考えられる。さらに、磁性層の透過電子顕微鏡（TE
M）観察を行ったところ、Ni-Ti合金中間層を用いた媒体
のCoCrPt合金層の平均結晶粒経は約１１nmであり、比較
例に比べて約２０％微細化されていた。このため、Ni-T
i合金中間層を用いた媒体では比較例に比べて低い媒体
ノイズが得られたものと考えられる。また、実施例媒体
をオージェ電子分光分析して、深さ方向の濃度プロファ
イルを測定した結果、Ni-Ti中間膜には酸化物や窒化物
の生成は検出されなかった。また、中間層とガラス基板
との密着性を試験するために、媒体表面にナイフで多数
の傷を付けた後、粘着テープを張り付けて剥がす試験を
行った。Cr中間層を用いた比較例の媒体では、基板から
膜が剥がれる部分が存在したが、Ni-Ti合金中間層を用
いた媒体では膜剥がれは全く見られず、比較例に比べて
ガラス基板との密着性が極めて良い結果が得られた。ガ
ラス基板との密着性がCrより優れる原因は、中間層の一
部が酸化したことによるものではなく、Ni-Ti合金中間
層がCrのように脆い材料ではなく、展性や延性に富んで
いるためである。従って、ガラス基板との密着性向上の
目的でNi-Ti合金中間層を酸化させる必要はない。

【００２４】＜実施例２＞Niを主成分とする(100-y)Ni-
yX中間層において、添加元素XをY，Zr，Nb，Mo，Hf，T
a，Wと変えて、実施例１と同様の方法により磁気記録媒
体を作製した。また、Cr中間層を用いた媒体を上記と同
一条件で作製し、これを比較例とした。また、実施例１
と同様の方法により、磁気記録媒体の静磁気特性、およ
び線記録密度２００ｋFCIの時の媒体ノイズを求めた。
(100-y)Ni-yX中間層の組成および飽和磁束密度と、媒体
のHcおよび媒体ノイズとの関係を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】(100-y)Ni-yX中間層を用いた媒体のHcは
２.６〜３.６kOeであり、Cr中間層を用いた比較例より
も約０.５〜１.５kOe程度高く、また、残留磁束密度と
磁性層厚の積Br×tは５０〜７０Gμmであった。(100-y)
Ni-yX中間層を用いた媒体のノイズは比較例に比べて２
０〜４０％低減し、S/Nは比較例媒体の場合より３０〜
４０％高かった。また、CSS試験を行ったところ、いず
れの媒体も3万回のCSS後の摩擦係数は０.３以下であっ
た。また、媒体の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、
平均故障間隔で３０万時間以上が達成できた。また、上
記(100-y)Ni-yX中間層を用いた媒体を２５℃で、湿度９
５%RHの恒温恒湿槽に９６時間保存し、媒体表面の欠陥
数の増加を測定した。比較例としてはCo−３０原子％Cr
−８原子％W合金中間層を用いた媒体を測定した。上記
(100-y)Ni-yX中間層を用いた媒体では欠陥数の増加は１
０個／面と少なかったが、Co−３０原子％Cr−８原子％
W合金中間層を用いた比較例では１００個／面と多く、C
o系合金に比べてNi系合金を中間層に用いた媒体の方が
耐食性に優れていることが判明した。

【００２７】＜実施例３＞ 図４は、本実施例の薄膜媒体の断面構造を模式的に示し
たものである。製造方法を以下に述べる。実施例１と同
様のガラス基板４１を、基板加熱温度１３５℃、アルゴ
ン圧０.７Paの条件のもとでAl−１５原子％Coターゲッ
トに０.５ｋＷの電力を加えて、膜厚約１０ｎｍのAl-Co
合金突起形成層４２を積層した。その後、０.７Paのア
ルゴン圧のもとで(100-y)Ni-yZr（yはZrの原子濃度）タ
ーゲットに４ｋＷの電力を加えて、膜厚２５ｎｍ、Ni濃
度が０〜１００原子％の範囲で異なるNi-Zr合金中間層
４３を形成した。さらに、０.７Paのアルゴン圧のもと
でCr−２０原子％Moターゲットに４ｋＷの電力を加え
て、膜厚２０ｎｍのCr−２０原子％Mo合金下地層４４を
積層した。この上に、０.７Paのアルゴン圧のもとでCo
−２０原子％Cr−１０原子％Pt−２原子％Tiターゲット
に１ｋＷの電力を加えて、膜厚１３ｎｍのCo-Cr-Pt-Ti
合金磁性層４５を形成した。さらに、０.８Paのアルゴ
ン圧のもとでカーボンターゲットに１.５ｋＷの電力を
加えて、膜厚８ｎｍのカーボン保護膜４６を形成した。
当該保護膜上に吸着性のパーフルオロアルキルポリエー
テル等の潤滑層を形成してガラス磁気ディスクとした。
また、Cr中間層を、Al-Co合金突起形成層と金属下地層
の間に形成した媒体を上記と同一条件で作製し、これを
比較例とした。

【００２８】また、実施例1と同様の磁気記憶装置にお
いて，再生用磁気ヘッドにGMRセンサを用いて電磁変換
特性を測定した。GMRセンサ部の断面構造を図５に示
す．このセンサは、ギャップ層５１上に，５nmのTaバッ
ファ層５２，６nmの第一の磁性層５３，２.５nmのCu中
間層５４，１nmの第二の磁性層５５，３０nmのCrMnPt反
強磁性合金層５６が順次形成された構造である．上記第
一の磁性層にはNi-Fe/Co-Fe合金積層膜を使用し、第二
の磁性層にはCo-Fe合金膜を使用した．反強磁性層から
の交換磁界により，第二の磁性層５５の磁化は一方向に
固定されている．これに対し，第二の磁性層と非磁性層
を介して接する第一の磁性層５３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。
本実施例では再生用ヘッドにこの効果を利用したスピン
バルブ型GMRヘッドを用いた。シールド間隔は０.１８μ
ｍ、トラック幅は１.６μｍとした。テーパー部は実施
例1のMRヘッドと同一構成とした。記録用ヘッドのギャ
ップ長は０.２μｍ、トラック幅は１.７μｍとし、該磁
気ヘッドと、上記磁気記録媒体を用いて線記録密度２４
０ｋFCIの時のＳ／Ｎの値を求めた。

【００２９】Ni-Zr中間層のZr濃度と、線記録密度２４
０ｋFCIの時のS／N、およびNi-Zr中間層の飽和磁束密度
Bsとの関係を図６に示す。Zr濃度yが１０原子％以上、
６０原子％以下の時にS/Nが比較例を上回ることが確認
できた。また、Zr濃度yが１０原子％以上の時にNi-Zr中
間層の飽和磁束密度Bsは１kG以下となり、Zr濃度yが１
０原子％以上、６０原子％以下の時にBsは０.１kG以
上、１kG以下となり、このとき、１.５以上の、特に高
いS/Nが得られることが確認できた。

【００３０】＜実施例４＞Ni-１０原子％Ti中間層形成
時のアルゴン分圧を０.６〜２.７Paの範囲で変えて、実
施例１と同様の方法により磁気記録媒体を作製した。ま
た、中間層にCrを使用した媒体を上記と同一条件で作製
し、これを比較例とした。

【００３１】また、実施例３と同様の方法により、作製
した磁気記録媒体の静磁気特性および線記録密度２４０
ｋFCIの時の媒体ノイズの値を求めた。Ni-１０原子％Ti
中間層形成時のアルゴン分圧と、媒体ノイズおよびS^*と
の関係を図７に示す。

【００３２】Ni-１０原子％Ti中間層形成時のアルゴン
分圧を低減することによりS^*が向上することが確認され
た。このときのNi-Ti中間膜のBsは０.１kGであった。媒
体ノイズはいずれのアルゴン圧においても比較例より小
さかった。保護層まで形成した薄膜媒体試料をX線回折
およびTEM観察した結果、Ni-Ti中間層形成時のアルゴン
圧を下げることにより、Co(11.0)面の面内配向性が高ま
り、磁性膜のc軸の面内配向性が高まることが確かめら
れた。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、再生感度の高いＭＲヘ
ッド、あるいはGMRヘッドに適応した、１平方インチ当
たり２ギガビット以上と極めて高い面記録密度で記録可
能な面内磁気記録媒体、およびその製造方法、さらにこ
れを用いた小形で、１平方インチ当たり２ギガビット以
上と極めて高い面記録密度を有する磁気ディスク装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気記憶装置の斜視図

【図２】本発明の磁気記憶装置における、磁気ヘッドの
斜視図

【図３】本発明の磁気記録媒体の断面構造を示す模式図

【図４】本発明の磁気記録媒体の断面構造を示す模式図

【図５】本発明の磁気記憶装置における、GMRヘッドセ
ンサ部の断面図

【図６】本発明の磁気記録媒体のNi-Zr中間層中のZr濃
度と、S/N、およびNi-Zr中間層の飽和磁束密度との関係
を示す図

【図７】本発明の磁気記録媒体のNi-Ti中間層形成時の
アルゴン分圧と、媒体ノイズおよび保磁力角形比S^*との
関係を示す図

【符号の説明】

１１...磁気ヘッド、１２...磁気ヘッド駆動部、１
３...記録再生信号処理部、１４...磁気記録媒体、１
５...磁気記録媒体駆動部、２１...基体、２２...コイ
ル、２３...上部記録磁極、２４..下部記録磁極兼上部
シールド層、２５...磁気抵抗強磁性層、２６...導体
層、２７...下部シールド層、２８...酸化Ａｌのギャッ
プ層、２９...横バイアス層、２０１...分離層、２０
２...永久磁石層、３１...基板、３２...中間層、３
３...金属下地層、３４...磁性層、３５...保護膜、４
１...基板、４２...突起形成層、４３...中間層、４
４...金属下地層、４５...磁性層、４６...保護膜、５
１...ギャップ層、５２..．バッファ層、５３...第一の
磁性層、５４...中間層、５５...第二の磁性層、５
６...反強磁性合金層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 博之 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社 日立製作所 ストレージシステム 事業部内 (72)発明者 松田 好文 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社 日立製作所 ストレージシステム 事業部内 (56)参考文献 特開 平６−267050（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−46966（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−197942（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 5/62 - 5/858

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性基板上に、金属下地層および磁性
   層を積層した磁気記録媒体において、上記基板と金属下
   地層との間に、Niと、Ti，Y，Zr，Nb，Mo，Hf，Ta，Wか
   らなる群の内の何れか１種の添加元素と、から成る中間
   層を介在させ、該中間層に含まれる添加元素の合計濃度
   が１０原子％以上、６０原子％以下であることを特徴と
   する磁気記録媒体。
2. 【請求項２】 前記金属下地層は、Cr，Mo，W、又はC
   r，Mo，Wのいずれかを主たる成分とする合金から成るこ
   とを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
3. 【請求項３】 前記金属下地層は、Crと、Ti，Mo，Vか
   ら選ばれた少なくとも１種の元素とから成る合金である
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
4. 【請求項４】 前記磁性層は、Ptを含有するCo合金であ
   ることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の磁気
   記録媒体。
5. 【請求項５】 前記磁性層は、非磁性中間層を介した複
   数の層で構成されていることを特徴とする請求項１から
   ４の内の何れか一つに記載の磁気記録媒体。
6. 【請求項６】 磁気記録媒体と、これを記録方向に駆動
   する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、
   上記磁気ヘッドを上記磁気記録媒体に対して相対運動さ
   せる手段と、上記磁気ヘッドへの記録信号入力と該磁気
   ヘッドからの再生信号出力を得るための記録再生信号処
   理手段を有する磁気記憶装置において、上記磁気ヘッド
   の再生部が磁気抵抗効果型ヘッドで構成され、かつ、上
   記磁気記録媒体が基板と金属下地層との間に、Niと、T
   i，Y，Zr，Nb，Mo，Hf，Ta，Wからなる群の内の何れか
   １種の添加元素と、から成る中間層を介在させ、該中間
   層に含まれる添加元素の合計濃度が１０原子％以上、６
   ０原子％以下である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。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の磁気記憶装置におい
   て、前記磁気記録媒体は、請求項２又は３又は４の内の
   何れか一つに記載の磁気記録媒体であることを特徴とす
   る磁気記憶装置。