JP3565103B2

JP3565103B2 - 磁気記録装置

Info

Publication number: JP3565103B2
Application number: JP23344799A
Authority: JP
Inventors: 石川　　晃; 譲細江; 芳博城石; 正敏竹下; 四男屋久; 朋生山本; 明尾嵜; 究棚橋; 順文岡; 義喜加藤; 正樹大浦
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-08-20
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: JP2000048353A

Description

【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録装置に係り、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磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年における電子計算機の小型化・高速化に伴い、磁気ディスク装置その他の外部記憶装置の大容量化・高速アクセス化に対する要求が高まっている。特に、磁気ディスク記録装置は高密度化・高速化に適した情報記憶装置であり、その需要が一段と強まりつつある。磁気ディスク装置に用いられる記録媒体としては、酸化物磁性体の粉末を基板上に塗布した媒体と、金属磁性体の薄膜を基板上にスパッタ蒸着した薄膜媒体が開発されている。この薄膜媒体は、例えば特開昭５８−７８０６号や特開昭６０−１１１３２３号に示されるように、塗布型の媒体に比べて磁気記録層に含まれる磁性体の密度が高いため、高密度の記録再生に適している。
【０００３】
また、磁気ヘッドの再生部に磁気抵抗効果型（以後、ＭＲと略記する）素子を用いることにより、再生感度を従来の誘導型の磁気ヘッドより向上したＭＲヘッドが開発されている（例えば、特開昭６２−４０６１０号や特開昭６３−１１７３０９号に示される）。このヘッドを用いると記録ビットの面積が小さくても充分な信号Ｓ／Ｎが得られるので、媒体の記録密度を飛躍的に向上することができる。
【０００４】
薄膜媒体の基板にはアルミ合金、ガラス、セラミックス、あるいは有機樹脂が用いられる。また、ディスク基板の表面には硬度、平滑度等の加工成形性あるいは磁気特性向上の目的で、例えば厚さ約１０μｍのＮｉ−Ｐメッキ層や陽極酸化膜が形成される。このような基板表面に、国特許第４７３５８４０号、特開昭６１−２９４１８号、特開昭６２−１４６４３４号、特開昭６３−１２１１２３号、雑誌ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．、ｖｏｌ．ＭＡＧ−２２（５）、ｐ．５７９、１９８６年、あるいは雑誌ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．、ｖｏｌ．ＭＡＧ−２３（５）、ｐ．３４０５１９８７年に記載されるような、微細な溝が略磁気ヘッド走行方向、例えば、略円周方向に形成される場合がある。この溝はテクスチャーと称され、砥粒を用いて表面を略円周方向に切削して形成され、溝の中心線平均粗さ（Ｒａ）は従来、約２ｎｍから１０ｎｍの範囲であった。このようなテクスチャーを形成すると磁気ヘッドが媒体と接触した時の摩擦力が減少し、コンタクト・スタート・ストップ（以後ＣＳＳと略記する）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。また、溝の中心線平均粗さ、下地膜の膜厚、あるいは媒体の成膜条件を適正化すると磁気ヘッド走行方向に磁界を印加して測定した磁性膜の磁気特性、例えば保磁力Ｈｃ、残留磁化量Ｂｒ、保磁力角形比Ｓ＊、あるいは基板面内に磁界を印加して基板面内で試料を回転して測定した磁気異方性エネルギーＫが、テクスチャーを形成しない場合に比べて向上し、記録再生時のＳ／Ｎや分解能が向上する場合がある。さらに、媒体成膜時の加熱温度や搬送方法によって略円周方向の磁気特性が媒体面内で不均一となり、これによって再生出力が媒体面内で変動する、モジュレーションと呼ばれる問題がある。しかし、溝の深さ、下地膜の組成、成膜条件等を適正化すると略円周方向の磁気特性が媒体面内で均一化され、その結果、モジュレーションが抑制される効果が認められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
薄膜媒体の記録密度を向上するには、図１に示す磁気ヘッドと記録媒体との間隙（以後、ヘッド浮上量と略記する）を可能な限り小さくすることが重要である。これは、記録時には媒体内に急峻な磁界分布が形成されるとともに、再生時には媒体からの磁束を感度良く検出することができ、再生出力の損失を抑えることができるからである。しかし、テクスチャー加工を行った媒体ではヘッド浮上量を小さくすると、テクスチャーのない平滑な基板に比べて磁気ヘッドが媒体に接触する頻度が増す。詳細な検討により、この原因はテクスチャー加工により媒体表面に不規則で微細な突起が不可避的に形成され、浮上量を小さくすると突起が磁気ヘッドと接触するためであることがわかった。一方、ヘッドと媒体との接触頻度を低減する方法としては基板表面の突起を研磨工程により除去すること特開平１−１６２２２９号に述べられている。しかし、この場合にはヘッド走行方向に磁界を印加して測定した磁性膜の磁気特性や異方性エネルギーが、突起を研磨する前に比べて低下し、記録再生時のＳ／Ｎが低下し、モジュレーションが発生する問題があった。
【０００６】
さらに、溝の深さが大きい場合には、情報が記録されたトラックをヘッドが追従する際に必要な、予め媒体に記録されたサーボ信号の均一性やＳ／Ｎが、テクスチャーのない平滑な基板に比べて悪いため、トラック密度を高めることができない問題もあった。
【０００７】
ヘッド浮上性やサーボ信号劣化の問題を解決するには、溝の深さを小さくすることが有効であるが、雑誌ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．、ｖｏｌ．ＭＡＧ−２３（５）、ｐ．３４０５１９８７年に述べられているように、溝の深さを小さくするとヘッド走行方向に磁界を印加して測定した磁性膜の磁気特性が低下する問題がある。ここで、磁気ヘッドの走行方向に磁界を印加して測定した保磁力Ｈｃ（θ）と、基板面内で磁気ヘッドの走行方向と略直角方向に磁界を印加して測定した保磁力Ｈｃ（ｒ）を用い、（Ｈｃ（θ）−Ｈｃ（ｒ）／Ｈｃ（θ）＋Ｈｃ（ｒ））により、磁気ヘッド走行方向の保磁力Ｈｃの配向比を定義する。
【０００８】
前述のＨｃの配向比は媒体の記録再生特性と密接に関っている。詳細な実験の結果、線記録密度５０ｋＢＰＩ（ＢＰＩ＝ＢｉｔｓＰｅｒＩｎｃｈの略）、トラック密度３ｋＴＰＩ（ＴＰＩ＝ＴｒａｃｋｓＰｅｒＩｎｃｈの略）の時に再生信号のＳ／Ｎとして４以上を得るには、Ｈｃの配向比は０．１以上、０．７以下が好ましいことが見出された。また、基板面内に磁界を印加して基板面内で試料を回転して測定された面内磁気異方性エネルギーが３×１０^４Ｊ／ｍ^３以上、５×１０^５Ｊ／ｍ^３以下であると好ましいことが見出された。しかし、従来の技術では溝の大きさを小さくして、Ｈｃの配向比を上記範囲に制御することは知られておらず、溝の中心線平均粗さＲａは３ｎｍを上回る必要があった。
【０００９】
以上の課題および状況を鑑み、本発明の第一の目的は、ヘッドの安定走行が可能で、ヘッド走行方向に高い磁気特性を有し、高密度記録時のＳ／Ｎが高い媒体を提供することである。すなわち、ヘッドの浮上量０．１μｍ以下において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が１０ビット／面以下、媒体のモジュレーションが１０％以下、線記録密度５０ｋＢＰＩ、トラック密度３ｋＴＰＩの時の再生信号のＳ／Ｎの値が４以上の磁気記録媒体を提供することである。さらに、第二の目的はこのような媒体を再現性良く製造する方法を提供することであり、第三の目的は、このような媒体を用いた大容量で信頼性の高い磁気記録装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは媒体の微細な表面形状と、ヘッド走行方向に磁界を印加して測定した磁気特性、面内磁気異方性エネルギー、記録再生特性、ヘッド浮上性との関係を鋭意研究した結果、上記目的は媒体表面のヘッドの走行方向に極めて微細な凹凸を存在せしめることにより達成でき、ヘッド走行方向に磁界を印加して測定した磁気特性、面内磁気異方性エネルギー、およびヘッドの安定浮上性に優れた媒体を提供できることを見出した。すなわち、磁気ヘッドの走行方向と略直角方向に測定した媒体表面の中心線平均粗さＲａ（ｒ）の範囲は０．３ｎｍ以上、３ｎｍ以下であり、さらに、前述のＨｃの配向比が０．１以上、０．７以下である媒体を提供できることを見出した。また、磁気ヘッドの走行方向と略直角方向に測定した表面中心線平均粗さＲａ（ｒ）の範囲が０．３ｎｍ以上、３ｎｍ以下であり、ヘッド走行方向の磁化容易軸を有し、基板面内に磁界を印加して基板面内で試料を回転して測定された磁気異方性エネルギーが３×１０^４Ｊ／ｍ^３以上、５×１０^５Ｊ／ｍ^３以下である媒体を提供できることを見出した。この時、媒体表面の、ヘッド走行方向と略直角方向の距離１μｍあたりに存在する、深さ１ｎｍ以上の溝の平均本数が０．５本以上、１００本以下であることが好ましい。また、媒体表面の最大高さＲｍａｘ（ｒ）とＲａ（ｒ）との比Ｒｍａｘ（ｒ）／Ｒａ（ｒ）の値の範囲が１０以上、３０以下であることが好ましい。また、略磁気ヘッド走行方向に測定した中心線平均粗さＲａ（θ）と、それと略直角方向に測定した中心線平均粗さＲａ（ｒ）との比、Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（θ）が１．１以上、３．０以下であることが好ましい。
【００１１】
ここで、「中心線平均粗さ」、「最大高さ」の使用は、日本工業規格（ＪＩＳ−Ｂ０６０１）に規定された定義に準拠する。また、中心線平均粗さ、および最大高さは、例えば触針式あるいは光学式の表面粗さ計、走査トンネル電子顕微鏡、原子間力顕微鏡、３次元走査電子顕微鏡、あるいは透過電子顕微鏡により測定できる。触針式の表面粗さ計を用いる場合に再現性の良い測定結果を得るためには図２に示すような触針の先端径を０．５μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下とし、触針の押しつけ荷重を４ｍｇ以下とし、触針走査速度を１μｍ／ｓ以下とし、さらに、カットオフを０．５μｍ以上、５μｍ以下とすることが好ましい。また、保護膜の一部がエッチングや加熱等により加工されている場合は、図２に示すように未加工部の表面を触針で走査することにより溝の形状を測定でき、さらに保護膜全面が加工されている場合には、保護膜のみをエッチングにより除去して磁性膜表面の粗さを測定することが好ましい。
【００１２】
また、基板上にＣｒ、Ｍｏ、Ｗもしくはこれらを主たる成分とする合金からなる下地層を膜厚５ｎｍ〜５００ｎｍ形成し、下地層の（１００）または（１１０）結晶格子面が基板と平行となるよう結晶を配向成長させると、ヘッド走行方向の磁気異方性を向上できるので好ましい。磁性層としてはＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉもしくはこれらを主たる成分とする合金が望ましく、特にＣｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｍｏ、Ｃｏ−Ｗ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｒｅ等の合金を主たる成分とする場合に良好な磁気特性が認められる。また、磁性層の（１１０）結晶格子面が基板と略平行となるよう結晶を配向成長させると磁気異方性が向上するので好ましい。また、優れた耐食性や磁気特性を求める場合には、下地層としてＣｒ、Ｍｏ、あるいはＷを主たる成分とし、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｖ、あるいはＰのいずれかを添加した合金を用い、さらに、磁性膜を構成する磁性体としてＣｏ−Ｎｉ−Ｚｒ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒを主たる成分とする合金を用いることが望ましい。また、磁性膜がＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｂｅ、Ｃ、あるいはＮｉ−Ｐの少なくとも一つを主たる成分とする非磁性中間層により、２層以上に多層化されると媒体ノイズが減少するので好ましい。さらに、磁性膜の保護層としてカーボンを膜厚１０ｎｍ〜５０ｎｍ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膜厚３ｎｍ〜２０ｎｍ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ＷＣ、（Ｗ−Ｍｏ）Ｃ等の炭化物、（Ｚｒ−Ｎｂ）−Ｎ、Ｓｉ_３Ｎ_４等の窒化物、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２等の酸化物、あるいはＢ、Ｂ_４Ｃ、ＭｏＳ_２、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。特に、これらの保護膜は成膜後に微細マスク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膜表面に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ことで、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。上記磁気記録媒体を形成するに当っては、中心線平均面粗さＲａが２ｎｍ以下の非磁性基板を、平均粒径１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下の研磨砥粒を含む研磨材により略磁気ヘッド走行方向に研磨して溝を形成した後、物理的蒸着手段によって直接、あるいは下地膜を介して磁性層および保護層を形成し、磁気ヘッドの走行方向と略直角方向に測定した表面中心線平均粗さＲａ（ｒ）の範囲を０．３ｎｍ以上、３ｎｍ以下とすると、ヘッドの浮上量０．１μｍ以下におけるビットエラー数が低減できるので好ましい。また、上記磁気記録媒体を形成する他の方法として、非磁性基板上に形成され、中心線平均面粗さＲａが２ｎｍ以下の下地膜を、平均粒径１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下の研磨砥粒を含む研磨材により略磁気ヘッド走行方向に研磨して図２に示すように溝を形成した後、物理的蒸着手段によって磁性層および保護層を形成し、磁気ヘッドの走行方向と略直角方向に測定した表面中心線平均粗さＲａ（ｒ）の範囲が０．３ｎｍ以上、３ｎｍ以下とすることが可能である。この時、砥粒による研磨加工時間を過度に短く、あるいは長くせずに最適に制御することが重要である。また、溝が互いに交差するように形成することも有効である。こうすることによりヘッド走行方向と略直角方向の距離１μｍあたりに存在する、深さ１ｎｍ以上の溝の平均本数を０．５本以上、１００本以下とすることが可能である。また、Ｒｍａｘ（ｒ）／Ｒａ（ｒ）の値の範囲を１０以上、３０以下とすることが可能である。また、Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（θ）の値の範囲を１．１以上、３．０以下とすることが可能であり、これらの効果によりＨｃの配向度や面内磁気異方性エネルギーが向上する。
【００１３】
本磁気記録媒体は磁性膜表面の凹凸に起因するサーボ信号の揺らぎが極めて小さく高品位であるのでヘッドの位置決め精度が向上する。また、再生部にＭＲ素子を有し、トラック幅が５μｍ以下の磁気ヘッドを組合せることにより、媒体の線記録密度が５０ｋＢＰＩ以上で、記録トラック密度が３ｋＴＰＩ以上の大容量で高信頼性の磁気記録装置を提供することができる。
【００１４】
本発明者らは平均粒径を０．１〜１０μｍとしたダイアモンド、アルミナ、セリア砥粒を含む液体もしくはテープ状加工材を用いて、Ｎｉ−ＰメッキＡｌ合金、ガラス、Ｔｉ、Ｓｉ、カーボン、ＺｒＯ_２等の、表面中心線平均粗さが約１ｎｍ以下の非磁性基板を研磨圧力、時間、研磨法などを変えて研磨してヘッド走行方向に微細な溝を設け、この上に直接もしくは下地膜を介して磁性膜、保護潤滑膜等を形成して、浮上性、磁気特性、記録再生特性を検討した。また、表面中心線平均粗さＲａが約１ｎｍの非磁性基板にＣｒ下地膜を形成し、その表面を上記研磨条件で研磨してヘッド走行方向に微細な溝を設け、この上に磁性膜、保護潤滑膜等を形成して、浮上性、磁気特性、記録再生特性等を検討した。その結果、従来は円周方向の磁気異方性を高めるためには、ヘッドの浮上性を犠牲にしても溝のＲａを３ｎｍを上回る大きい値とする必要があったが、このような常識とは全く異なり、磁性膜表面に現われる溝の粗さを小さくしてもヘッド走行方向に優れた磁気異方性を確保でき、さらに、浮上性も極めて優れた媒体を提供できることを見出した。これは以下に述べる作用による。すなわち、加工砥粒の平均粒径を１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下とするとともに、砥粒加工時間、砥粒加工圧力により磁性膜表面のＲａ（ｒ）を制御すると、図３に示すように０．３ｎｍ≦Ｒａ≦３ｎｍの範囲で保磁力のヘッド走行方向の配向比が０．１以上、０．７以下に向上する。一方、Ｒａが３ｎｍを超えるとヘッド走行方向の磁気異方性やヘッド浮上性が低下する。このように小さい粗さの、微細な溝を形成した媒体でも高い保磁力配向比が得られる理由は、研磨時の砥粒の切削能力が加工の初期において最も優れており、また、溝の密度が高くなるためである。中心線平均粗さが１ｎｍの平滑な基板をテクスチャー加工すると、図４に示すように加工時間が増すに従いヘッド走行方向と略直角方向のＲａ（ｒ）が顕著に増大するが、ヘッド走行方向の面粗さＲａ（θ）の変化はＲａ（ｒ）に比べて緩慢である。このようにＲａ（ｒ）が急激に変化する初期の加工時間領域において最も有効に砥粒が研磨に作用しており、この時に高密度で、結晶粒程度の大きさの良好な溝が形成される。こうすることによりヘッド走行方向と略直角方向の距離１μｍあたりに存在する、深さ１ｎｍ以上の溝の平均本数を０．５本以上、１００本以下とすることが可能である。また、Ｒｍａｘ（ｒ）／Ｒａ（ｒ）の値の範囲を１０以上、３０以下とすることが可能である。また、Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（θ）の値の範囲を１．１以上、３．０以下とすることが可能であり、これらの効果によりＨｃの配向度や面内磁気異方性エネルギーが向上する。従来のように、大きい砥粒径を用いて加工時間を長くすると媒体表面に異常な突起やバリなどが出てヘッド浮上性が低下する上、Ｈｃの配向度や面内磁気異方性エネルギーが低下する。
【００１５】
さらに、磁性層の（１１０）結晶格子面が基板と略平行となるよう結晶を配向成長せしめるとヘッド走行方向の配向比、面内磁気異方性エネルギーが向上する上、下地膜を設ける場合に（１００）または（１１０）結晶格子面が基板と略平行となるよう配向成長せしめると上記磁性膜の配向成長が促進されるので好ましい。さらに、上記媒体の磁性膜をＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｂｅ、Ｃ、Ｎｉ−Ｐの少なくとも一つを主たる成分とする非磁性中間層により多層化すると、一層の膜厚が小さくなり各層からの媒体ノイズの和が単層の磁性膜のノイズより大幅に小さくなり、特にＭＲ再生素子を有する磁気ヘッドを用いた場合に装置のＳ／Ｎが著しく向上するので好ましい。本発明による媒体では磁化遷移領域における磁化のゆらぎの大きさが極めて小さいため媒体ノイズが小さく、トラック幅が５μｍ以下の高記録用磁気ヘッドで記録再生した場合に５０ｋＢＰＩ以上の高い記録密度においてＳ／Ｎが４以上、さらに、オーバーライト（Ｏ／Ｗ）特性が２６ｄＢ以上の大容量磁気記録装置が得られる。特に、磁性膜表面の凹凸が従来より小さいために、３ｋＴＰＩ以上の高記録密度時でもサーボ信号の品位が高く、良好なヘッド位置決めができるので好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。図５は、本発明に係る薄膜媒体の断面構造を模式的に示したものである。同図において、符号５１はＡｌ−Ｍｇ合金、化学強化ガラス、有機樹脂、Ｔｉ、Ｓｉ、カーボンあるいはセラミックス等からなる基板、５２および５２’は基板５１の両面に形成したＮｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｗ−Ｐ等からなる非磁性メッキ層である。Ａｌ−Ｍｇ合金を基板として用いた場合には通常、このようなメッキ層を備えたものを基板として使用する。５３および５３’はＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、またはこれらのいずれかを主な成分とする合金からなる金属下地膜、５４および５４’は当該下地膜の上に形成したＣｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｒｅ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｚｒ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｂ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｓｉ等からなる金属磁性層、５５および５５’は当該磁性膜の上に形成したカーボン、ボロン、Ｂ_４Ｃ、ＳｉＣ、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＷＣ、（Ｗ−Ｍｏ）Ｃ、（Ｗ−Ｚｒ）Ｃ等からなる非磁性保護膜をそれぞれ示す。
【００１７】
〈実施例１〉
外径９５ｍｍ、内径２５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのＡｌ−４Ｍｇ（原子記号の前に付した数字は当該素材の含有量を示す。含有量の単位は重量％）からなるディスク基板の両面にＮｉ−１２Ｐからなるメッキ層を膜厚が１３μｍとなるよう形成した。この非磁性基板の表面を、ラッピングマシンを用いて表面中心線平均粗さＲａが２ｎｍとなるまで平滑に研磨し、洗浄、さらに乾燥した。その後、テープポリッシングマシン（例えば、特開昭６２−２６２２２７号に記載）を用い、砥粒の存在下で研磨テープをコンタクトロールを通して、ディスク基板５１を回転させながらディスク面の両側に押しつけることにより、ディスク基板表面に略円周方向のテクスチャーを形成した。この時、砥粒の平均粒径、加工時間およびコンタクトロールで研磨テープを加圧する圧力を制御することにより、媒体表面のＲａ（ｒ）を変化させた。さらに、基板に付着した研磨剤等の汚れを洗浄・除去して乾燥した。このように形成されたディスク基板をマグネトロンスパッタリング装置内で２５０℃まで真空中で昇温し、２ｍＴｏｒｒのアルゴン圧の条件のもとで膜厚５０ｎｍのＣｒ下地膜を形成した。この下地膜の上に８６Ｃｏ−１０Ｃｒ−４Ｔａ（原子％）からなる膜厚３０ｎｍの金属磁性膜を積層した。その後、磁性膜上に膜厚３０ｎｍのカーボン保護膜を形成し、最後に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た。こうして形成された磁気記録媒体をＸ線回折により分析した結果、Ｃｒ下地膜では（１００）あるいは（１１０）結晶面が基板と略並行となるように結晶が配向成長していた。また、磁性層では（１１０）面が基板と略並行となるよう配向成長していた。
【００１８】
こうして形成した媒体表面の磁気ヘッド走行方向に測定した中心線平均粗さＲａ（θ）、およびそれと直角方向に測定した中心線平均粗さＲａ（ｒ）を、針先径０．２μｍの触針式表面粗さ計を用いて求めた。この時、触針の押しつけ荷重を４ｍｇ、触針走査速度を１μｍ／ｓ、カットオフを４．５μｍとした。さらに、ヘッド媒体相対速度１２ｍ／ｓ、浮上スペーシング０．０８μｍにおいて、実効ギャップ長０．４μｍ、トラック幅５μｍ、ＭＲ素子を用いた記録再生分離型の薄膜磁気ヘッドを用いて、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、モジュレーション（Ｍｄ）、および線記録密度５０ｋＢＰＩ、トラック密度３ｋＴＰＩの時の再生信号のＳ／Ｎの値を求めた。ここでモジュレーションＭｄはディスク面内における最大出力Ｈおよび最低出力Ｌとにより、Ｍｄ＝（Ｈ−Ｌ）／（Ｈ＋Ｌ）により定義した。また、最大印加磁界１４ｋＯｅの振動式磁化測定機（ＶＳＭ）あるいは非破壊磁気測定機により、磁気ヘッドの走行方向に磁界を印加した時の保磁力Ｈｃ（θ）と、基板面内で磁気ヘッドの走行方向と略直角な方向に磁界を印加した時の保磁力Ｈｃ（ｒ）を求めた。また、最大印加磁界１４ｋＯｅのトルクメーターにより、基板面内に磁界を印加して基板面内で試料を回転することにより面内磁気異方性エネルギーＫを求めた。
【００１９】
図３に示すように媒体表面の中心線平均粗さＲａ（ｒ）が３ｎｍを上回る従来例に比べて、平均粒径１μｍ以下の砥粒を用いてテクスチャーを形成し、表面粗さを０．３ｎｍ≦Ｒａ（ｒ）≦３ｎｍとした媒体は前述の保磁力配向比が０．１以上、０．７以下と顕著に高くなった。また、図６に示すように中心線平均粗さＲａ（ｒ）が３ｎｍを上回る従来例に比べて、平均粒径１μｍ以下の砥粒を用いてテクスチャーを形成し、表面粗さを０．３ｎｍ≦Ｒａ（ｒ）≦３ｎｍとした媒体は面内の磁気異方性エネルギーＫが３×１０^４Ｊ／ｍ^３以上、５×１０^５Ｊ／ｍ^３以下と高くなった。このような微細な溝を形成した媒体のヘッド走行方向と略直角方向の距離１μｍあたりに存在する、深さ１ｎｍ以上の溝の平均本数は０．５本以上、１００本以下、Ｒｍａｘ（ｒ）／Ｒａ（ｒ）の値の範囲は１０以上、３０以下、さらに、Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（θ）の値の範囲は１．１以上、３．０以下であった。また、ヘッド浮上量０．０８μｍにおいて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、媒体のモジュレーションＭｄは１０％以下、線記録密度５０ｋＢＰＩ、トラック密度３ｋＴＰＩの時のＳ／Ｎの値は４以上であった。一方、Ｒａ（ｒ）が３ｎｍ以上の従来の磁気記録媒体ではヘッド浮上性が劣り、ヘッドの浮上量０．０８μｍにおいてヘッドシーク試験５万回後のビットエラー数は１５ビット／面以上であった。
【００２０】
同様の微細な溝を形成した基板を用い、下地膜としてＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａもしくはこれを主たる成分とする合金からなる下地膜を膜厚５ｎｍ以上、５００ｎｍ以下で形成した場合も同様の表面粗さ、磁気異方性、および記録再生特性が得られた。また、図２に示すように磁性膜をＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｂｅ、Ｃ、Ｎｉ−Ｐの少なくとも一つの元素を主たる成分とする非磁性中間層により２層以上に多層化した場合には、媒体からのノイズは単層の磁性膜を用いた場合に比べて３０％低減し、Ｓ／Ｎの値として５以上が得られた。
【００２１】
〈実施例２〉
実施例１と同様の装置を用い、テクスチャーを形成する際に用いる砥粒の平均粒径を０．５μｍとして、加工時間、加工方向およびコンタクトロールで研磨テープを加圧する圧力を制御することにより、媒体表面のＲａ（ｒ）を０．５μｍ以上、１．０μｍ以下とし、媒体表面のヘッド走行方向と直角方向距離１μｍ当りに存在する深さ１ｎｍ以上の溝の平均本数Ｎを変化させた。溝の平均本数Ｎと、前述の保磁力配向比、および面内磁気異方性エネルギーＫとの関係を図７に示す。Ｎが０．５以上、１００以下では配向比は０．１５以上、０．７以下となり、面内磁気異方性エネルギーは４×１０^４Ｊ／ｍ^３以上、５×１０^５Ｊ／ｍ^３以下となった。このような微細な溝を形成した媒体のＲｍａｘ（ｒ）／Ｒａ（ｒ）の値の範囲は１０以上、３０以下、Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（θ）の値の範囲は１．１以上、３．０以下であった。また、ヘッド浮上量０．０８μｍにおいて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、媒体のモジュレーションは１０％以下であり、線記録密度５０ｋＢＰＩ、トラック密度３ｋＴＰＩの時のＳ／Ｎの値は４以上であった。
【００２２】
〈実施例３〉
外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍ、表面粗さ１ｎｍのガラスディスク基板の両面に、実施例１と同様のスパッタリング装置、および条件により、図２に示すように膜厚１μｍのＣｒ下地膜を形成した。さらに真空チャンバ内でＣｒ下地膜表面を砥粒平均径１μｍ以下の研磨剤を含む研磨テープにより研磨し、略円周方向のテクスチャーを形成した。Ｃｒ下地膜表面のＲａは０．８ｎｍ、溝の平均本数Ｎは０．７であった。この上に膜厚５０ｎｍの９０Ｃｒ−１０Ｔｉ（原子％）下地膜を形成し、さらに、膜厚１５ｎｍの８４Ｃｏ−１２Ｃｒ−４Ｐｔ（原子％）磁性膜、膜厚２．５ｎｍのＣｒ中間膜、さらに膜厚１５ｎｍの８４Ｃｏ−１２Ｃｒ−４Ｔａ（原子％）磁性膜を形成した。その後、膜厚３０ｎｍのカーボン保護膜を形成した。さらに、カーボン保護膜表面に、開口部の平均距離が５０μｍ以上、１００μｍ以下のエッチングマスクを設け、マスクに覆われない領域のカーボン保護膜を酸素プラズマエッチングにより深さ１５ｎｍエッチングした。その結果、図２に示すように、カーボン保護膜表面に平均径５０μｍ以上、１００μｍ以下の島状の凹凸が形成された。最後に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た。本媒体の保護膜の島状部上の中心線平均粗さＲａ（ｒ）は１．０ｎｍであり、面内の磁気異方性エネルギーＫは３．５×１０^４Ｊ／ｍ^３であった。また、ヘッド走行方向と略直角方向の距離１μｍあたりに存在する、深さ１ｎｍ以上の溝の平均本数は０．７本、Ｒｍａｘ（ｒ）／Ｒａ（ｒ）の値は１２、さらに、Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（θ）の値は１．６であった。また、ヘッドの浮上量０．１μｍにおいて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、媒体のモジュレーションＭｄは１０％以下、線記録密度９０ｋＢＰＩ、トラック密度４ｋＴＰＩの時のＳ／Ｎの値は４．５であった。また、媒体が停止したときにヘッドが媒体と接触しないロードアンロード方式では、本媒体は実施例１に述べた媒体と同等の耐摺動信頼性を示したが、ＣＳＳ方式でヘッドを浮上させた場合には実施例１の媒体よりヘッドの粘着を低減することができ、信頼性が向上した。
【００２３】
〈実施例４〉
実施例１と同様に、ディスク基板上に平均径１μｍ以下の砥粒を用いて微細なテクスチャーを形成した。この時、ディスク基板上にテクスチャーを形成する際の加工時間、およびコンタクトロールで研磨テープを加圧する圧力を制御することにより、ヘッド走行方向に測定した中心線平均粗さＲａ（θ）と、それに直角方向に測定した中心線平均粗さＲａ（ｒ）との比、Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（θ）を変化させた。さらに、基板上に磁性膜および保護膜を成膜した。その後、実施例３と同様の方法により、保護膜上に平均径５μｍ以上、１０μｍ以下、高さ１０ｎｍの島状の凹凸を形成した。媒体の磁気異方性、ヘッド浮上性、記録再生特性を測定した後、保護膜を酸素プラズマエッチングにより除去し、磁性膜表面のＲａ（ｒ）／Ｒａ（θ）を測定した。この時、Ｒａ（ｒ）は０．５ｎｍ以上、３ｎｍ以下であった。Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（θ）と面内異方性エネルギーＫの関係を図８に示す。Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（θ）が１．１以上、３．０以下の範囲で面内の磁気異方性エネルギーＫが３×１０^４Ｊ／ｍ^３以上、５×１０^５Ｊ／ｍ^３以下と高くなった。また、媒体のヘッド走行方向と略直角方向の距離１μｍあたりに存在する、深さ１ｎｍ以上の溝の平均本数は０．５本以上、１００本以下、また、Ｒｍａｘ（ｒ）／Ｒａ（ｒ）の値の範囲は１０以上、３０以下であった。また、ヘッドの浮上量０．０６μｍにおいて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、媒体のモジュレーションは１０％以下、線記録密度５０ｋＢＰＩ、トラック密度３ｋＴＰＩの時のＳ／Ｎの値は４以上であった。
【００２４】
〈実施例５〉
実施例１と同様に、ディスク基板上にテクスチャーを形成する際に用いる砥粒の平均粒径、加工時間、およびコンタクトロールで研磨テープを加圧する圧力を変化させることにより媒体表面のＲａ（ｒ）、Ｒｍａｘ（ｒ）／Ｒａ（ｒ）を変化させた時のビットエラー数、モジュレーションおよびＳ／Ｎの値を表１に示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１より、媒体表面のＲａ（ｒ）を０．３ｎｍ以上、３ｎｍ以下とするとともにＲｍａｘ（ｒ）／Ｒａ（ｒ）を１０以上、３０以下とすることにより、本実施例の媒体は比較例に比べてビットエラー数、モジュレーションＭｄが小さく、面内異方性エネルギーおよびＳ／Ｎが高くなり、ビットエラー数は１０ビット／面以下、モジュレーションは１０％以下、Ｓ／Ｎは４以上となった。この時、Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（θ）の比は１．１以上、３．０以下、媒体のヘッド走行方向と略直角方向の距離１μｍあたりに存在する、深さ１ｎｍ以上の溝の平均本数は０．５本以上、１００本以下であった。
【００２７】
〈実施例６〉
実施例３に示した磁気記録媒体４枚を使用し、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ合金を記録用磁極材とし、再生部に磁気抵抗効果型素子を有する複合型薄膜磁気ヘッドを７個組み合わせた磁気記録装置を試作した。本装置は、図９に示すように磁気記録媒体９１、磁気記録媒体駆動部９２、磁気ヘッド９３、磁気ヘッド駆動部９６、記録再生信号処理系９５などの部品から構成される。この磁気記録装置を使用し、スペーシング０．０８μｍにおいてエラーが発生するまでの平均時間を求めたところ、比較例の記録媒体を用いた磁気記録装置と比較して１０倍以上の寿命があり、信頼性が極めて高いことを実証できた。また、本実施例で試作した磁気記録装置はヘッド浮上量が低いため、信号の記録再生における位相マージンが広く、また、サーボ信号の品位が高いためヘッド位置決め精度が向上したため、面記録密度を比較例の媒体を用いた場合の２倍に高めることができ、小形で大容量の磁気記録装置を提供できた。本装置を用いてトラック幅が５μｍ以下のＭＲヘッドで再生した場合に９０ｋＢＰＩ、４ｋＴＰＩの高記録密度においてＳ／Ｎが４以上、さらに、オーバーライト（Ｏ／Ｗ）特性が２６ｄＢ以上の大容量磁気記録装置が得られた。
【００２８】
本実施例では、記録用にＣｏ−Ｔａ−Ｚｒ合金を磁極材とする薄膜磁気ヘッドを用いた場合について説明したが、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ合金等を記録用磁極材とする録再分離型薄膜磁気ヘッド、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金等をギャップ部に設けたメタル・イン・ギャップ型（ＭＩＧ）録再分離複合磁気ヘッド、誘導型薄膜ヘッドまたはＭＩＧヘッドを用いた場合にも同様の効果が得られることを確認した。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、高密度記録が可能な磁気記録媒体、およびこれを用いた小形で大容量の磁気記録装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の薄膜型磁気記録媒体の縦断面構造、および媒体とＭＲヘッドの関係を示す図である。
【図２】本発明の一実施例の薄膜型磁気記録媒体の縦断面構造を示す図である。
【図３】本発明の一実施例の媒体表面の中心線平均粗さと保磁力の配向度の関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施例の媒体表面のヘッド走行方向、およびそれと直角方向に測定した中心線平均粗さとテクスチャー加工時間の関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施例の媒体の縦断面構造を示す図である。
【図６】本発明の一実施例の媒体表面の中心線平均粗さと面内磁気異方性エネルギーの関係を示す図である。
【図７】本発明の一実施例の媒体表面の溝の平均本数密度と保磁力の配向比、面内異方性エネルギーの関係を示す図である。
【図８】本発明の一実施例の磁性膜表面のヘッド走行方向およびそれと直角方向に測定した中心線平均粗さの比と面内磁気異方性エネルギーの関係を示す図である。
【図９】本発明の一実施例の磁気記録装置の縦断面構造図である。
【符号の説明】
１１…ＭＲ再生素子を有する磁気ヘッド、１２…保護膜、１３…金属磁性膜、１４…金属下地膜、１５…非磁性メッキ膜、１６…テクスチャー溝、１７…磁気ディスク基板、２０…触針、２１…保護膜、２２…金属磁性膜、２３…非磁性中間膜、２４…上層金属下地膜、２５…下層金属下地膜、２６…テクスチャー溝、２７…ガラスディスク基板、２８…保護膜島状部、２９…保護膜エッチング部、５１…磁気ディスク基板、５２，５２’…非磁性メッキ層、５３，５３’…金属下地膜、５４，５４’…金属磁性膜、５５，５５’…非磁性保護膜、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。

Claims

非磁性ディスク基板上に下地膜を介して形成された磁性膜を有する磁気記録媒体と、磁気記録媒体駆動部と、磁気抵抗効果型再生部を有する磁気ヘッドと、磁気ヘッド駆動部と、記録再生信号処理系とを有する磁気記録装置において、
前記磁気ヘッドの浮上量は０．１μｍ以下であり、
前記磁気記録媒体は、前記磁気ヘッドの走行方向と略直角方向に測定した表面中心線平均粗さＲａ（ｒ）が、０．３ｎｍ以上、３ｎｍ以下の範囲であり、
前記磁気ヘッド走行方向と略直角方向に測定した表面中心線平均粗さＲa(ｒ)と前記磁気ヘッド走行方向に測定した表面中心線平均粗さＲa(θ)との比であるＲa(ｒ)／Ｒa(θ)が、１.１以上、３.０以下であり、
前記基板面内に磁界を印加し、前記基板面内で試料を回転して測定された磁気異方性エネルギーが、３×１０⁴Ｊ／ｍ³以上、５×１０⁵Ｊ／ｍ³以下であることを特徴とする磁気記録装置。
請求項１記載の磁気記録装置において、前記下地膜上に、略磁気ヘッド走行方向に沿って溝が形成され、前記磁気ヘッド走行方向と略直角方向の距離１μｍあたりに存在する深さ１ｎｍ以上の溝の平均本数が、０．５本以上、１００本以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気記録装置。
前記下地層は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａもしくはこれを主たる成分とする合金を含み、、該下地膜の膜厚は５ｎｍ以上、５００ｎｍ以下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。
上記磁性膜上に保護膜が存在し、該保護膜がエッチング加工されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
上記磁性膜がＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｂｅ、Ｃ、Ｎｉ−Ｐの少なくとも一つを主たる成分とする非磁性中間層により、２層以上に多層化されたことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。