JP3639281B2

JP3639281B2 - 磁気記録媒体

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Publication number: JP3639281B2
Application number: JP2003092418A
Authority: JP
Inventors: 正昭二本; 敦中村; 信幸稲葉; 義幸平山; 好文松田; 幹夫鈴木; 幸雄本多
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: JP2003272120A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体の製造方法に関し、特に磁性膜の結晶粒の結晶学的配向性が高密度磁気記録に適するように改良された磁気記録媒体の製造方法に関する。
【０００２】

【０００３】
【従来の技術】
高密度磁気記録を実現するために、連続磁性膜を磁気記録媒体に用いる研究開発が進められている。これらの磁気記録媒体は、高分子フィルム、ＮｉＰ膜を被覆したアルミニウム、ガラスなどの非磁性材料よりなる基板上に、強磁性金属のＣｏやＣｏ合金からなる薄膜を、高周波スパッタリング法、イオンビームスパッタ法、真空蒸着法、電気メッキ法、あるいは化学メッキ法などで形成して作製されている。このようにして作製された磁気記録媒体において、磁性膜の微細構造と磁気特性との間には密接な関係があり、磁気記録の記録密度や再生出力を高めるために磁性膜の改良が種々試みられている。
【０００４】
面内磁気異方性をもつ磁性膜の微細構造を改良し記録再生特性を向上させるために、基板と磁性膜の間に下地層を設ける方法が検討されており、例えば、特開昭６２−２５７６１７号公報にはＣｏ−Ｐｔ系磁性膜の下地層としてＷ，Ｍｏ，Ｎｂ又はＶの膜を用いることが、特開昭６２−２５７６１８号公報には下地層としてＶ−Ｃｒ又はＦｅ−Ｃｒ合金材料を用いることが記載され、特開昭６３−１０６９１７号公報にはＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒ及びＰｔからなる磁性膜の下地層としてＣｒ，Ｈｏ，Ｔｉ，Ｔａ等の非磁性材料の膜を形成する方法が、特開昭６３−１８７４１４号公報にはＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ磁性膜の下地層としてＣｒ又はＣｒ−Ｖ合金が有効であることが記載されている。
【０００５】
基板上に下地層としてＣｒ又はＣｒ合金をスパッタ法等で形成すると（１００）又は（１１０）配向膜が得られ、Ｃｏ合金磁性膜を（１００）配向膜上に形成すると磁化容易軸は基板と平行になり、一方、（１１０）配向膜上に形成すると磁化容易軸は基板表面から約３０度傾いてはいるが基板とほぼ平行になるため、面内磁気記録媒体として望ましいことが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
高密度磁気記録が可能で再生出力の大きい面内磁気記録媒体としては、磁性膜の保磁力（Ｈｃ）、飽和磁化（Ｍｓ）が大きいことに加えて、残留磁化率（Ｍｒ／Ｍｓ）が大きいこと、磁気異方性の分散が小さいことが必要である。上記の公知技術は、ＨｃとＭｓが大きい磁気記録媒体を形成することはある程度可能であるが、残留磁化率が大きくてしかも磁気異方性の分散が小さい媒体を形成するには不十分である。
【０００７】
残留磁化率、磁気異方性の分散は磁性薄膜を構成する結晶粒の粒径分布、磁化容易軸分布と相関があり、大きな残留磁化率及び小さな磁気異方性の分散を実現するためには、結晶粒径が揃っていて、かつ、結晶粒の磁化容易軸がほぼ面内方向に揃っていることが必要である。さらに望ましくは磁化容易軸が記録再生の際に用いられる磁気ヘッドの走行方向に揃っているほうが良い。
【０００８】
本発明は、磁性膜の磁化容易軸が面内を向き、かつ磁気異方性の分散が小さい、高密度磁気記録に適した面内磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は以下の方法により達成できることが、本発明者等の実験の結果明らかになった。
すなわち、基板もしくは下地層としてＮａＣｌ型結晶構造を持つ（１１０）単結晶もしくは（１１０）配向膜を用いて、その上に体心立方構造（ｂｃｃ）を持つ下地層材料を形成すると、（２１１）面方位が基板と平行な単結晶もしくは配向膜が得られる。この膜上に六方最密構造（ｈｃｐ）を持つＣｏ基合金磁性膜を形成すると、磁性膜は（１−１００）面が基板と平行な単結晶膜もしくは配向膜が得られる。この場合磁性膜の磁化容易軸である［０００１］軸は基板と平行になる。
【００１０】
また、ＮａＣｌ型結晶構造を持つ（１１０）単結晶もしくは（１１０）配向膜の上に直接ｈｃｐ構造を持つＣｏ基合金磁性膜を形成しても、磁性膜の磁化容易軸である［０００１］軸は基板と平行になる。ｂｃｃ構造の膜を用いた場合、成膜条件を制御することにより（２１１）配向性を保った状態で結晶粒径や結晶粒間の距離を調整できるので、磁気記録媒体の微細構造を調整できるという特徴があるため、磁気記録媒体の使用目的に応じて利用すれば良い。
【００１１】
ベースとなる基板上にＮａＣｌ構造をもつ材料の（１１０）配向膜を形成する方法として、例えば基板上にグレーティングあるいはテクスチャと呼ばれる微細な起伏を形成し、この上にグラフォエピタキシャル成長を利用して（１１０）配向膜を成長させることが可能である。グラフォエピタキシャル成長技術に関しては、例えば、「固体物理」第２０巻、第１０号（１９８５）、第８１５〜８２０頁に記載されている。グレーティングやテクスチャを円板状の基板の周方向に形成しておけば、Ｃｏ基合金磁性膜の磁化容易軸を周方向に揃えることが可能となる。
【００１２】
上記の方法を用いれば、磁性膜の磁化容易軸を基板と平行に制御でき、さらに円板状の基板では円周方向に磁化容易軸を揃えることができるので、磁気記録の際の磁気ヘッドの走行方向と同一にでき、この結果、面内磁気記録媒体の性能が向上する。磁性膜の結晶粒の分布を制御することもできるので、高密度磁気記録に適した記録媒体を提供することができる。
【００１３】
さらに磁気ヘッドと組み合わせて磁気記録媒体を使用する場合、高いトラック密度を実現することを考慮して、上記方法で作製した磁気記録媒体に溝や窪みを設けたり、非磁性領域や光反射率の異なる領域を設けても良い。
ＮａＣｌ型結晶構造を持つ材料としては、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＴｉＯ，ＶＯ，ＭｎＯ，ＣｏＯ，ＮｉＯのいずれか又はこれらを主成分とする混晶、あるいはＬｉＣｌ，ＮａＣｌ，ＫＣｌのいずれか又はこれらを主成分とする混晶、あるいはＬｉＦ、あるいはＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＮｂＣ，ＴａＣのいずれか又はこれらを主成分とする混晶が適当である。膜厚は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下が望ましい。１０ｎｍ以下になるとベース基板がｂｃｃ構造を持つ膜の成長に及ぼす影響を遮断し難くなり、１００μｍ以上になると、膜形成に要する時間が長くなり、さらに配向膜の結晶粒の粗大化などの望ましくない現象が生ずる。
【００１４】
ｂｃｃ構造を持つ膜としては、Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏもしくはこれらの元素を主成分とする合金が利用可能である。膜厚は１μｍ以下が望ましく、スパッタ法などの成膜法で形成することを考慮すると、経済的かつ実用的には２００ｎｍ以下がさらに望ましい。
ｈｃｐ構造を持つＣｏ基合金磁性膜としては、Ｃｏをベースとして、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｂ，Ａｌ，Ｃ，Ｓｉ，Ｐ，Ｎの少なくとも１元素を含んだ合金膜が利用可能である。例えば、Ｃｏ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｎｉ，Ｃｏ−Ｆｅ，Ｃｏ−Ｖ，Ｃｏ−Ｍｏ，Ｃｏ−Ｔａ，Ｃｏ−Ｒｅ，Ｃｏ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｐｄ等の２元系合金、あるいはこれらの２元系合金に第３元素を加えたＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｒｅ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｚｒ，Ｃｏ−Ｐｔ−Ｔａ，Ｃｏ−Ｐｔ−Ｂ等の３元系合金、又は第４元素を加えたＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｂ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｓｉ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｃ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｐ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｎ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ等である。Ｃｏの比率が最大でしかも結晶構造がｈｃｐとなるなら、本発明で対象とするＣｏ基合金磁性膜となりうる。また、磁性膜は単層に限らず多層膜あるいは膜厚方向に組成傾斜を持たせた膜でも利用可能である。膜厚は、２ｎｍ以上１００ｎｍ以下、望ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下が良い。
【００１５】
成膜法としては、高周波スパッタ法、高周波マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、イオンビームプレーティング法、真空蒸着法等の物理蒸着法がいずれも利用可能である。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態による円板状の磁気ディスクの一部の断面斜視図である。この図を参照して説明する。外形が円板状の非磁性基板１０１の表面に、例えば頂角θが約９０度のグレーティングもしくはテクスチャ１０２を設け、この上にＮａＣｌ型結晶構造を持つ材料をグラフォエピタキシャル成長させると、表面が（１１０）を持つ配向膜１０３が得られる。
【００１７】
グレーティングもしくはテクスチャの方向は、円板の周方向に揃えるのが有効である。この場合、グレーティングもしくはテクスチャは全周連続している必要性は必ずしもなく、断続していても良い。ＮａＣｌ型結晶構造を持つ材料は｛１００｝面が発達する傾向があり、図１に示すような頂角がほぼ９０度の起伏があると、斜面に｛１００｝面が平行に成長することになり、その結果、ベース基板と平行な膜の表面は（１１０）面となる。頂角は９０度を中心に３０度程度のずれがあっても、ほぼ（１１０）面をベース基板と平行に持つＮａＣｌ配向膜が得られる。個々の起伏の深さにも平均の深さにたいして数十％の誤差があっても、（１１０）面が優先的に配向したＮａＣｌ型結晶構造を持つ膜が得られる。この膜の表面を平坦にしたい場合は、グラフォエピタキシャル成長後、研磨するのが望ましい。
【００１８】
ＮａＣｌ型結晶構造を持つ配向膜の個々の結晶粒の［００１］方向は、ほぼグレーティングもしくはテクスチャの筋の方向と平行、すなわち円板状の基板の周方向と平行になる。この膜の上に、ｂｃｃ構造を持つ膜を形成すると、エピタキシャル現象により、（２１１）面がベース基板と平行な配向膜１０４が成長する。次いで、ｈｃｐ構造を持つＣｏ基合金磁性膜を形成すると、エピタキシャル現象により、（１−１００）面がベース基板と平行な配向膜１０５が成長する。磁性膜の磁化容易軸［０００１］は基板と平行になり、しかもほぼグレーティングもしくはテクスチャの筋の方向と平行、すなわち円板状の基板の周方向と平行になる。この上に保護膜１０６を形成することにより、磁気記録媒体が得られる。
【００１９】
グレーティングもしくはテクスチャの深さは、その上に形成されるＮａＣｌ型結晶構造を持つ配向膜の個々の結晶粒の大きさと関係があり、成膜条件が同じ場合、深さが小さいほど小さな結晶粒が形成される。磁性膜を構成するｈｃｐ構造を持つ材料の結晶粒の望ましい大きさの範囲は、２ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。このような磁性膜を形成するためには、グレーティングもしくはテクスチャの深さも１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であるのが望ましい。また、テクスチャの山の平均のピッチも、円板状の基板の半径方向で１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが望ましい。ピッチが１ｎｍ以下になるとグラフォエピタキシャル成長が起こり難くなり、５００ｎｍ以上になると磁性膜の磁化容易軸が円板の周方向に揃い難くなる。
【００２０】
図２は、ｂｃｃ構造からなる材料膜を省いて、（１１０）配向したＮａＣｌ型結晶構造を持つ膜の上に直接ｈｃｐ構造を持つＣｏ基合金磁性膜を形成した構成からなる磁気記録媒体の断面構造模式図である。この場合も磁性膜の磁化容易軸は基板と平行になり、上記と類似の効果が生ずる。
図３は、非磁性基板３０１の表面に離散的なグレーティングもしくはテクスチャを設けた場合であり、起伏直上に形成されたｂｃｃ結晶構造を持つ材料膜は（２１１）配向を、ｈｃｐ結晶構造を持つＣｏ基合金磁性膜は（１−１００）配向を示す。さらに、起伏直上に形成された磁性膜の磁化容易軸はテクスチャもしくはグレーティングの方向に沿っており、さらに基板上の結晶粒の分布もその方向に沿っているため、磁気記録を行なう際には、前述のケースに準ずる望ましい効果が生じる。なおこの場合、起伏間の距離は磁気ヘッドのトラック幅で規定される磁気記録の幅の数分の１以下にすることが必要であり、１Ｇｂ／ｉｎ²以上の磁気記録密度を達成するためには、１００ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００２１】
図４は、図３においてｂｃｃ構造からなる材料膜を省いて、（１１０）配向したＮａＣｌ型結晶構造を持つ膜の上に直接ｈｃｐ構造を持つＣｏ基合金磁性膜を形成した構成からなる磁気記録媒体の断面構造模式図である。この場合も、起伏直上に形成された磁性膜の磁化容易軸は基板と平行になり、図３の場合と類似の効果が生ずる。
【００２２】
図５は、（１１０）面を基板面に持つＮａＣｌ型結晶構造をもつ材料の単結晶基板を用いた場合である。ｂｃｃ構造の膜は（２１１）面がエピタキシャル成長し、ｈｃｐ構造の膜は（１−１００）面がエピタキシャル成長するため、磁化容易軸は基板と平行になる。基板とｂｃｃ結晶構造を持つ材料の間に通常格子定数のミスマッチがあるため、このミスマッチを緩和するためｂｃｃ及びｈｃｐ結晶構造を持つ材料膜には亜粒界が形成される。膜の形成条件、例えば基板温度や成膜速度を調整することにより、この亜粒界で分割される結晶粒の大きさを磁気記録に望ましい５〜１００ｎｍに制御することができる。
【００２３】
図６は、図５においてｂｃｃ構造からなる材料膜を省いて、（１１０）面からなるＮａＣｌ型結晶構造を持つ単結晶基板の上に直接ｈｃｐ構造を持つＣｏ基合金磁性膜を形成した構成からなる磁気記録媒体の断面構造模式図である。この場合も、磁性膜の磁化容易軸は基板と平行になり、図３の場合と類似の効果が生ずる。
【００２４】
図５及び図６に示した単結晶基板を用いた磁気記録媒体は、円板状の磁気ディスクとして磁気記録に用いることができる。この場合、磁気記録媒体における磁化容易軸の磁気ヘッドに対する向きは円板の方向によって変化し、例えば再生出力に変化が生ずる。しかし、この変化は円板の結晶方位に対して周期をもって生ずる変化であり、記録再生の際に補正することは可能である。また、矩形状の単結晶基板に形成した磁気記録媒体と基板上で単振動運動をする磁気ヘッドとを組み合わせれば新しい磁気記録系として用いることができる。磁気ヘッドの動きと直交する方向に磁気記録媒体を動かせば、矩形状の磁気記録媒体に記録再生することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
〔実施例１〕
直径１．８インチの石英ガラス基板１０１の表面に、先端角９０度のダイヤモンド端子を用いて、深さ５０ｎｍ、ピッチ１００ｎｍの同心円状のグレーティング１０２を形成した。この基板を用いて、図１に示す構造を有する磁気記録媒体を以下の手順で作製した。
【００２６】
高周波スパッタ法で基板１０１を高温度に保って、ＮａＣｌ構造を持つＬｉＦ膜１０３を１００ｎｍの厚さに形成した。膜の形成後、不活性ガス雰囲気に保った電気炉中で熱処理した。Ｘ線回折法でＬｉＦ膜を調べた結果、ＬｉＦ膜は、（１１０）面が基板とほぼ平行になった配向多結晶膜であり、さらに結晶粒の［００１］方向はほぼ同心円状に分布していることが分かった。走査型電子顕微鏡でＬｉＦ膜の微細構造を調べたところ、粒子径５０〜１００ｎｍの結晶粒からなっており、さらに表面には３０〜１００ｎｍの起伏が存在することが確認された。
【００２７】
そこで表面を研磨して平坦化した後、高周波マグネトロンスパッタ法によって、ｂｃｃ結晶構造を持つ厚さ５０ｎｍのＣｒ膜１０４、厚さ３０ｎｍのｈｃｐ結晶構造を持つＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ膜１０５を形成した。磁性膜用にはＣｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−６ａｔ％Ｐｔターゲットを用いた。Ｃｒ膜形成時の基板温度は４００゜Ｃ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ磁性膜形成時の基板温度は１８０゜Ｃとした。スパッタのＡｒガス圧力は３〜１０ｍＴｏｒｒ、スパッタパワーは６〜１０Ｗ／ｃｍ²とした。さらに、保護膜１０６としてカーボン膜を１０ｎｍの厚さに形成し、磁気記録媒体を作製した。Ｘ線回折で膜構造を調べ、Ｃｒ膜は（２１１）配向を、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ膜は（１−１００）配向をした多結晶膜であることを確認した。
【００２８】
上記と同様の条件で、Ｃｒの代わりにＶ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｃｒ−５ａｔ％Ｔｉ，Ｃｒ−２ａｔ％Ｚｒ，Ｃｒ−２０ａｔ％Ｖ，Ｃｒ−１ａｔ％Ｂを用いた磁気記録媒体を作製した。ｂｃｃ構造を持つ下地膜、ｈｃｐ構造をもつ磁性膜ともに上記と類似の組織が実現されていることをＸ線回折法によって確認した。
比較試料として、グレーティングを形成しない石英ガラス基板上に直接Ｃｒ膜、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ磁性膜、Ｃ保護膜を上記と同様な条件で形成した磁気記録媒体を作製した。Ｘ線回折による分析の結果、Ｃｒ膜は（１００）と（１１０）の２種類が混ざった配向を示し、磁性膜の磁化容易軸は基板と平行な結晶粒と磁化容易軸が基板から約３０度傾いた結晶粒が混在しており、磁化容易軸の方向は基板の面内で不規則に分布していることが分かった。
【００２９】
これらの磁気記録媒体の記録再生特性の評価を薄膜磁気ヘッドを用いて行なった。磁気ヘッドトラック幅は５μｍ、ギャップ長さは０．２μｍ、測定時の磁気ヘッドと磁気記録媒体の距離は０．０６μｍ、相対速度は１０ｍ／ｓとした。評価項目として、記録密度特性、シグナルとノイズの比率（Ｓ／Ｎ比）、オフトラック特性を選んだ。記録密度特性は低周波の再生出力の半分になる出力半減記録密度（Ｄ₅₀）、Ｓ／Ｎ比は比較試料のＳ／Ｎ比を基準とした相対値、オフトラック特性はトラックエッジ部の記録にじみの距離を比較試料と比べた相対値として測定した。Ｓ／Ｎ比は値が大きいほど、オフトラック特性は値が小さいほど高密度磁気記録に適することを示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
本実施例の磁気記録媒体は、比較例に比べ記録密度特性、Ｓ／Ｎ比及びオフトラック特性がいずれも改善されており、高密度磁気記録媒体として望ましい特性を持つことが確認された。
また、ＮａＣｌ型結晶構造を持つ材料としてＬｉＦのかわりにＬｉＣｌ，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＴｉＯ，ＶＯ，ＭｎＯ，ＣｏＯ，ＮｉＯ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＮｂＣ，ＴａＣのいずれかの材料からなる（１１０）配向膜を用いた実験も行なった。材料が異なるとグラフォエピタキシ成長の条件が変化し、材料に適した成膜法あるいは成膜時の基板温度、成膜後の熱処理などの条件を選択する必要があったが、いずれの（１１０）優先配向膜を用いた場合も、上記と同様に高密度磁気記録媒体として望ましい特性を持つことがわかった。
【００３２】
〔実施例２〕
実施例１において、ｂｃｃ結晶構造からなる材料の膜形成を省いた以外は同様な手順で、深さ５０ｎｍ、ピッチ１００ｎｍの同心円状のグレーティング２０２を形成した直径１．８インチの石英ガラス基板２０１の表面上にＮａＣｌ構造の（１１０）配向膜２０３、ｈｃｐ構造の配向磁性膜２０４及び保護膜２０５を順次形成して、図２に示す構造を有する磁気記録媒体を作製した。
【００３３】
磁性膜２０４としては、Ｃｏ−１８ａｔ％Ｃｒ，Ｃｏ−１２ａｔ％Ｎｉ，Ｃｏ−１８ａｔ％Ｆｅ，Ｃｏ−２０ａｔ％Ｖ，Ｃｏ−２０ａｔＭｏ，Ｃｏ−１６ａｔ％Ｔａ，Ｃｏ−２０ａｔ％Ｒｅ，Ｃｏ−１６ａｔ％Ｐｔ，Ｃｏ−１５ａｔ％Ｐｄからなる２元合金、Ｃｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−２ａｔ％Ｔａ，Ｃｏ−２１ａｔ％Ｃｒ−３ａｔ％Ｍｏ，Ｃｏ−１９ａｔ％Ｃｒ−１．５ａｔ％Ｗ，Ｃｏ−１５ａｔ％Ｃｒ−７ａｔ％Ｒｅ，Ｃｏ−１４ａｔ％Ｎｉ−１ａｔ％Ｚｒ，Ｃｏ−１６ａｔ％Ｐｔ−２ａｔ％Ｔａ，Ｃｏ−１８ａｔ％Ｐｔ−０．８ａｔ％Ｂからなる３元合金、Ｃｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−２ａｔ％Ｔａ−２ａｔ％Ｂ，Ｃｏ−２０ａｔ％Ｃｒ−１．５ａｔ％Ｔａ−０．３ａｔ％Ｓｉ，Ｃｏ−１９ａｔ％Ｃｒ−２．５ａｔ％Ｔａ−０．８ａｔ％Ｃ，Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１．６ａｔ％Ｔａ−０．２ａｔ％Ｐ，Ｃｏ−２１ａｔ％Ｃｒ−１ａｔ％Ｔａ−０．２ａｔ％Ｎ，Ｃｏ−１２ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ−０．７ａｔ％Ｂからなる４元合金を用いた。
【００３４】
比較試料として、平坦な石英ガラス基板上に下地膜として５０ｎｍのＣｒ膜を形成した上に上記の磁性膜を形成し、次いでＣ保護膜を形成した磁気記録媒体をそれぞれ準備した。
ＮａＣｌ結晶構造をもつ材料としてＮｉＯの（１１０）配向膜を用いて得られた磁気記録媒体の記録再生特性のうち線記録密度（Ｄ₅₀：ｋＦＣＩ）は、以下の通りであった。
【００３５】
【表２】

【００３６】
線記録密度以外のＳ／Ｎ比、オフトラック特性においても、本実施例に基づく磁気記録媒体は、従来のＣｒ下地を用いて形成した同じ組成の磁性膜を持つ比較試料に比べて１０％以上の改善が確認され、高密度磁気記録媒体として優れていることが分かった。また、ＮｉＯ以外のＮａＣｌ結晶構造をもつ（１１０）配向膜上に磁性膜を形成した場合にも同様の改善効果が認められた。
【００３７】
〔実施例３〕
直径１．８インチのガラス基板３０１の表面に先端角９０度のダイヤモンド端子を用いて深さ２０ｎｍの溝３０２を、ピッチ７５ｎｍで同心円状に形成した。この基板を用いて、図３に示す構造を持つ磁気記録媒体を以下の手順で作製した。
【００３８】
高周波スパッタ法で基板３０１上にＮａＣｌ構造を持つＫＣｌ膜３０３を５０ｎｍの厚さに形成した。膜の形成後、水蒸気を含むガス雰囲気に保った電気炉中で熱処理した。Ｘ線回折法でＫＣｌ膜を調べた結果、ＫＣｌ膜は、（１１０）面と（１００）面の２種類の面が基板とほぼ平行になった配向多結晶膜であり、Ｘ線回折では（１１０）面の強度が強く、（１１０）面の優先配向膜であることが確認された。さらに結晶粒は、ほぼ同心円状に分布していることが分かった。走査型電子顕微鏡でＫＣｌ膜の微細構造を調べたところ、粒子径３０〜１００ｎｍの結晶粒からなっており、さらに表面には２０〜５０ｎｍの起伏が存在することが確認された。
【００３９】
表面を研磨して平坦化した後、高周波マグネトロンスパッタ法によって、ｂｃｃ結晶構造を持つ厚さ５０ｎｍのＣｒ−２ａｔ％Ｚｒ膜３０４、ｈｃｐ結晶構造を持つ厚さ２０ｎｍのＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ膜３０５を形成した。磁性膜用にはＣｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−３ａｔ％Ｔａターゲットを用いた。Ｃｒ−Ｚｒ膜形成時の基板温度は３００゜Ｃ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ磁性膜形成時の基板温度は１５０゜Ｃとした。スパッタのＡｒガス圧力は３〜１０ｍＴｏｒｒ、スパッタパワーは６〜１０Ｗ／ｃｍ²とした。さらに、保護膜３０６としてカーボン膜を１０ｎｍの厚さに形成し、磁気記録媒体を作製した。Ｘ線回折で膜構造を調べ、Ｃｒ−Ｚｒ膜は（２００）回折が若干認められたが（２１１）回折線の強度が強く、（２１１）優先配向膜であることを確認した。Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ膜は（１−１００）優先配向をした多結晶膜であることを確認した。
【００４０】
〔実施例４〕
実施例３と同様な方法で、ｂｃｃ結晶構造を持つＣｒ−Ｚｒ膜を形成しないで、溝４０２を設けたガラス基板４０１の上に形成したＫＣｌ膜４０３上に直接Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ磁性膜４０４を形成し、さらにＣ保護膜４０５を設けた図４に示す構造を有する磁気記録媒体を作製した。
【００４１】
実施例３及び実施例４に対する比較試料として、平坦なガラス基板上に直接Ｃｒ−Ｚｒ膜、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ膜及びＣ膜を形成した磁気記録媒体を作製した。
実施例１の場合と同様な条件で、記録再生特性を比較した結果、（１１０）優先配向を示すＫＣｌ膜を設けた実施例３及び実施例４による磁気記録媒体は、いずれも線記録密度が２０％、Ｓ／Ｎ比が４５％、オフトラック特性が３０％以上、比較試料に較べて優れていることがわかった。
また、ＫＣｌ膜の代わりに別の材料として、ＬｉＣｌ，ＮａＣｌ又はＬｉＦを用いた場合にも同様の望ましい効果が確認された。
【００４２】
〔実施例５〕
一辺が２０ｍｍの矩形状の（１１０）ＭｇＯ単結晶を基板５０１に用いて図５に示す構造を有する磁気記録媒体を以下の手順で作製した。
高周波マグネトロンスパッタ法によって、ｂｃｃ結晶構造を持つ厚さ３０ｎｍのＶ膜５０２、ｈｃｐ結晶構造を持つ厚さ１５ｎｍのＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｓｉ膜５０３を形成した。磁性膜用にはＣｏ−１９ａｔ％Ｃｒ−２ａｔ％Ｔａ−２ａｔ％Ｓｉターゲットを用いた。Ｖ膜形成時の基板温度は４５０゜Ｃ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｓｉ磁性膜形成時の基板温度は１５０゜Ｃとした。スパッタのＡｒガス圧力は３ｍＴｏｒｒ、スパッタパワーは１０Ｗ／ｃｍ²とした。さらに、保護膜５０４としてボロン膜を１０ｎｍの厚さに形成し、磁気記録媒体を作製した。
【００４３】
Ｘ線回折で膜構造を調べ、Ｖ膜は（２１１）面を基板と平行にエピタキシャル成長し、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｓｉ膜は（１−１００）面を基板と平行にエピタキシャル成長していることを確認した。透過電子顕微鏡で磁気記録媒体の組織を調べたところ、磁性膜には亜粒界が入っており、この亜粒界で隔てられた結晶粒は０．３〜１度の傾きを持っていた。結晶粒の平均の大きさは４５ｎｍであった。また、結晶粒内部の組成を調べたところ、Ｃｒ及びＳｉが亜粒界付近に偏析していた。この磁気記録媒体の磁化容易軸は１つの方向に揃っており、この方向は（１１０）ＭｇＯ基板の［００１］に該当した。
【００４４】
〔実施例６〕
実施例５と同様な方法で、ｂｃｃ結晶構造を持つＶ膜を形成しないで、直接（１１０）ＭｇＯ基板６０１上にＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｓｉ磁性膜６０２を形成し、さらにＣ保護膜６０３を設けた図６に示す構造を持つ磁気記録媒体を作製した。この磁気記録媒体でも磁化容易軸は一方向に揃っていた。
【００４５】
〔実施例７〕
図７に示すように、実施例５や実施例６で作製した矩形状の磁気記録媒体７０１と、磁気ヘッドを直線上に多数並べたマルチヘッド７０２を組み合わせて磁気記録装置を作製し、磁気記録再生特性を測定した。
図７に示すマルチヘッド７０２は、磁気記録媒体７０１と約０．０５μｍの間隔を保って高速単振動運動をしており、磁気記録媒体はこの単振動運動と直角方向に高速で任意の距離移動できるように構成されている。この方法で測定した磁気記録媒体の線記録密度特性は、Ｖ膜を設けた磁気記録媒体ではＤ₅₀＝７２ｋＦＣＩ、設けない磁気記録媒体ではＤ₅₀＝６５ｋＦＣＩであった。
【００４６】
〔実施例８〕
直径１．８インチの石英ガラス基板８０１表面に先端角９０度のダイヤモンド端子を用いて深さ５０ｎｍ、ピッチ１００ｎｍの同心円状のグレーティングを形成した。この基板を用いて、図８に示す構造を持つ磁気記録媒体を以下の手順で作製した。
【００４７】
高周波スパッタ法で基板８０１を高温度に保ってＮａＣｌ構造を持つＭｇＯ膜８０２を１００ｎｍの厚さに形成した。膜の形成後、不活性ガス雰囲気に保った電気炉中で熱処理した。Ｘ線回折法でＭｇＯ膜を調べた結果、ＭｇＯ膜は、（１１０）面が基板とほぼ平行になった配向多結晶膜であり、さらに結晶粒の［００１］方向はほぼ同心円状に分布していることが分かった。走査型電子顕微鏡でＭｇＯ膜の微細構造を調べたところ、粒子径２０〜５０ｎｍの結晶粒からなっていた。
【００４８】
表面を研磨して平坦化した後、高周波マグネトロンスパッタ法によって、ｂｃｃ結晶構造を持つ厚さ５０ｎｍのＣｒ膜８０３、ｈｃｐ結晶構造を持つ厚さ１５ｎｍのＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ膜８０４を形成した。磁性膜用にはＣｏ−２１ａｔ％Ｃｒ−６ａｔ％Ｐｔターゲットを用いた。Ｃｒ膜形成時の基板温度は４００゜Ｃ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ磁性膜形成時の基板温度は１８０゜Ｃとした。スパッタのＡｒガス圧力は１０ｍＴｏｒｒ、スパッタパワーは１０Ｗ／ｃｍ²とした。この磁気記録媒体上に、磁気ヘッドフォローイング用の凹状のパターン８０５をフォトリソグラフィ法によって形成した。すなわち、フォトレジストを用いたパターンエッチング法で、１．５μｍ×１．５μｍ×０．１μｍの窪みを千鳥状に形成した。ついで、保護膜としてカーボン膜８０６を１０ｎｍの厚さに形成した。
【００４９】
本実施例による磁気記録媒体は、磁気記録再生特性が改良されているので原理的に面記録密度を向上できる。これに加えて、媒体上に形成された一連の窪みを磁気ヘッドの一部に搭載された半導体レーザ光の反射率の変化をモニターするか、あるいは磁気ヘッドの出力が窪み直上に磁気ヘッドが来た時に変化する現象を利用して高精度トラッキングを行なうことができるので、トラック方向の記録密度を大幅に向上でき、線記録密度とトラック方向の密度の組合せを広範囲に選べ、この結果、より容易に高密度磁気記録を行なうことができた。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、記録密度、記録再生時のＳ／Ｎ比及びオフトラック特性の改善された磁気記録媒体を提供できるので、磁気記録装置の高密度化を実現でき、装置の小型化や大容量化が容易になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１による磁気記録媒体の断面構成模式図。
【図２】本発明の実施例２による磁気記録媒体の断面構成模式図。
【図３】本発明の実施例３による磁気記録媒体の断面図。
【図４】本発明の実施例４による磁気記録媒体の断面図。
【図５】本発明の実施例５による磁気記録媒体の断面図。
【図６】本発明の実施例６による磁気記録媒体の断面図。
【図７】本発明の実施例７による磁気記録装置の構成図。
【図８】本発明の実施例８による磁気記録媒体の断面構成模式図。
【符号の説明】
１０１，２０１，３０１，４０１，８０１…基板
１０２，２０２…グレーティング
１０３，２０３…（１１０）配向膜（ＮａＣｌ構造）
１０４…（２１１）配向膜（ｂｃｃ構造）
１０５…（１−１００）配向膜（ｈｃｐ構造）
１０６，２０５，３０６，４０５，５０４，６０３，８０６…保護膜
２０４…配向膜（ｈｃｐ構造）
３０２，４０２…溝
３０３，４０３，８０２…ＮａＣｌ構造を持つ膜
３０４，５０２，８０３…ｂｃｃ構造を持つ膜
３０５，４０４，５０３，６０２，８０４…ｈｃｐ構造を持つ磁性膜
５０１，６０１…（１１０）単結晶基板（ＮａＣｌ構造）
７０１…磁気記録媒体
７０２…マルチヘッド
８０５…凹状パターン

Claims

非磁性基板上に、（２１１）配向した体心立方構造を持つ下地膜、該下地膜上に形成された六方最密構造を持つＣｏ基合金を含む磁性膜を有し、
前記磁性膜は多層構造を有することを特徴とする磁気記録媒体。
非磁性基板上に、ＮａＣｌ型結晶構造を持つ（１１０）配向した膜、該（１１０）配向した膜上に形成された（２１１）配向した体心立方構造を持つ下地膜、該下地膜上に形成された六方最密構造を持つＣｏ基合金を含む磁性膜を有し、
前記磁性膜は多層構造を有することを特徴とする磁気記録媒体。
非磁性基板上に、（２１１）配向したＣｒ，Ｖ，Ｎｂ又はＭｏもしくはこれらの元素を主成分とする合金からなる下地層、該下地層上に形成された六方最密構造を持つＣｏ基合金からなる磁性膜を有し、
前記磁性膜は多層構造を有することを特徴とする磁気記録媒体。
非磁性基板上に、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＴｉＯ，ＶＯ，ＭｎＯ，ＣｏＯ，ＮｉＯのいずれか又はこれらを主成分とする混晶、あるいはＬｉＣｌ，ＮａＣｌ，ＫＣｌのいずれか又はこれらを主成分とする混晶、あるいはＬｉＦ、あるいはＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＮｂＣ，ＴａＣのいずれか又はこれらを主成分とする混晶からなる（１１０）配向した層、該（１１０）配向した層上に形成された（２１１）配向したＣｒ，Ｖ，Ｎｂ又はＭｏもしくはこれらの元素を主成分とする合金からなる下地層、該下地層上に形成された六方最密構造を持つＣｏ基合金からなる磁性膜を有し、
前記磁性膜は多層構造を有することを特徴とする磁気記録媒体。
前記多層構造を有する磁性膜の膜厚は、５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４記載の磁気記録媒体。
前記磁性膜は、磁化容易軸が基板に平行な方向を向いた（１−１００）配向することを特徴とする請求項１乃至４記載の磁気記録媒体。
前記磁性膜は、Ｃｏを主成分として、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｂ，Ａｌ，Ｃ，Ｓｉ，Ｐ，Ｎからなる元素群のうち少なくとも１元素を含むことを特徴とする請求項１乃至４記載の磁気記録媒体。