JP3721011B2 - 情報記録媒体及びそれを用いた磁気記憶装置、光磁気記憶装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大量の情報を迅速かつ正確に格納するための情報記録媒体にかかり、特に、高性能でかつ高信頼性を有する情報記録用のディスクに用いる情報記録媒体及びそれを用いた磁気記憶装置及び光磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高度情報化社会の進展にはめざましいものがあり、各種形態の情報を統合したマルチメディアが急速に普及してきている。これを支える情報記録装置として磁気ディスク装置や光磁気ディスク装置がある。現在、磁気ディスク装置では、記録密度を向上させつつ小型化が図られている。それと並行して、ディスク装置の低価格化が急速に進められている。ところで、磁気ディスクの高密度化を実現するためには、（１）磁気ディスクと磁気ヘッドとの距離をつめること、（２）磁気記録媒体の保磁力を増大させること、（３）信号処理方法を工夫することなどが必須の技術である。中でも、磁気記録媒体においては、高密度記録を実現するために保磁力の増大が必須である。これに加えて、２０Ｇｂ／ｉｎ2を超える記録密度を実現するためには、磁化反転が生じる単位を小さくしなければならない。そのためには、磁性粒子のサイズを微細化することが必要で、これを実現する方法として、磁性膜の下にシード層を設けることが提案されている。その一例として、米国特許第４６５２４９９号をあげることができる。
【０００３】
また、レーザー光を用いて記録や再生あるいは消去を行う光磁気ディスク装置においては、波長の短いレーザー光を用いて微小磁気ドメインを形成することが有効である。この場合、レーザー光の波長が短くなるとともに、記録媒体である希土類元素と鉄族元素の非晶質合金が示すＫｅｒｒ効果が減少するために、再生出力対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）が小さくなり、安定した情報記録が行えない場合があった。この課題に対し、４００ｎｍ以下の短波長領域でも大きなＫｅｒｒ効果を示すＰｔとＣｏを交互に積層した人工格子膜が提案されている。その例として、特開平１−２５１３５６号公報をあげることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、まず、磁気ディスクにおいては、シード層による情報記録用磁性膜の結晶粒の粒径分布制御には限度があり、微小な粒子や粗大化した粒子が共存している場合があった。磁化を反転させて情報を記録する場合に、微小な粒子は周囲の磁性粒子からの漏洩磁界の影響を受け、逆に粗大化した粒子は周囲の磁性粒子に相互作用を及ぼすために、２０ＧＢ／ｉｎｃｈ2を超える超高密度記録を行う場合、安定した記録が行えない場合があった。この問題は、面内磁気記録用の磁性膜を備える磁気ディスクにおいても、Ｃｏ−Ｃｒ系の垂直磁気記録用の磁性膜を備える磁気ディスクにおいても同様に生じる。
【０００５】
一方、光磁気記録においては、ＰｔとＣｏを交互に積層した人工格子膜を記録膜に用いると、４００ｎｍ以下の短波長領域で大きなＫｅｒｒ回転角は得られるものの、磁壁の移動速度が大きく、特にマーク長記録を行う場合に、それがジッタの原因となり、安定した記録や再生が行うことができなかった。
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、超高密度記録を行うのに好適な情報記録媒体、すなわち磁気記録媒体あるいは光磁気記録媒体を提供することを目的とする。本発明は、また、超高密度記録に適した磁気記憶装置及び光磁気記憶装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的は、情報記録媒体中の磁性膜の磁化反転サイズの分布を制御することにより達成される。また、前記目的は、情報記録媒体中の磁性膜に磁壁移動のピンニングサイトとなる部分を設けることにより達成される。
すなわち、本発明による情報記録媒体は、基板と、基板上に形成された無機化合物膜と、無機化合物膜上に形成された磁性膜とを含み、無機化合物膜は、酸化コバルト、酸化鉄あるいは酸化ニッケルの内より選ばれる少なくとも１種類の酸化物の結晶粒の粒界に、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタルあるいは酸化亜鉛の内より選ばれる少なくとも１種類の酸化物が非晶質状態で存在している膜であり、磁性膜は、Ｃｏ層もしくはＣｏを主相とする合金層とＰｔ，Ｐｄの内より選ばれる少なくとも１種類の金属元素層とを交互に積層した人工格子多層膜であることを特徴とする。Ｃｏを主相とする合金としては、例えばＣｏ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａを用いることができる。
【０００７】
無機化合物膜は、膜面に垂直な方向から見て、六角形の結晶粒が二次元的に規則配列したハニカム構造を有する。無機化合物膜中の結晶粒は、膜面内方向で見た結晶粒の粒径分布の標準偏差が平均粒径の１０％以下である粒径分布を有するのが好ましい。また、無機化合物膜の膜厚は１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることが好ましい。ここで、膜厚の下限は無機化合物膜を安定して形成できる厚さであり、上限は無機化合物膜の有する内部応力により決定される。
【０００８】
磁性膜は、無機化合物膜中の結晶粒と同じ結晶形を有し、無機化合物膜の結晶相上に磁性膜の結晶粒を柱状にエピタキシャル的に成長させて形成する。そうすることで、磁性膜の結晶粒は無機化合物膜の結晶粒に対応して存在し、無機化合物膜の粒界相に対応して非晶質あるいは多結晶の磁性粒子が存在する。ここで、人工格子多層構造の磁性膜を無機化合物膜上に形成するのに、第１層目の層をＣｏ層とし、この第１層目のＣｏ層を無機化合物膜の結晶粒からエピタキシャル成長させ、粒界相に形成されるＣｏは多結晶もしくは非晶質とした構造とするのが好ましい。
【０００９】
磁性膜には、結晶構造の違いに起因して膜面方向に磁気特性の変化が生じる。すなわち、磁性膜は、無機化合物膜の結晶相の上にエピタキシャル成長した部分と粒界相の上に成長した部分とで磁気異方性、保磁力、飽和磁化の内の少なくとも１つの磁気特性が異なり、それにより、非晶質あるいは多結晶の領域で磁壁移動のピンニングサイトとすることにより、磁壁移動速度を制御することができる。このように、下層の無機化合物膜の構造を反映して磁性膜中に結晶構造の異なる部分を設けることにより、磁性膜中に磁気特性の分布を形成することができる。磁性膜中に磁気特性の分布を形成すると、情報を記録する場合に、磁性膜に形成される磁区における磁壁の移動速度を制御することができるので、形成される磁区のサイズあるいは位置の精度を向上することができる。
【００１０】
本発明による情報記録媒体は、磁気記憶装置用の磁気記録媒体として、あるいは光磁気記憶装置用の光磁気記録媒体として用いることができる。基板は有機化合物製、無機化合物製あるいは金属製とすることができる。無機化合物製の基板としてはガラス基板が好適である。金属製の基板としては、ＡｌあるいはＡｌ合金からなる基板を用いることができる。無機化合物製あるいは金属製の基板上にＮｉＰ層を形成してもよい。有機化合物製の基板としては、ポリカーボネイト、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、アモルファスポリオレフィン（ＡＰＯ）、エポキシ樹脂などの高分子材料を用いることができる。
【００１１】
本発明による磁気記憶装置は、磁気記録媒体と、磁気記録媒体を駆動する磁気記録媒体駆動部と、磁気記録媒体に対して記録及び再生を行う磁気ヘッドと、磁気ヘッドを駆動する磁気ヘッド駆動部と、磁気ヘッドの記録信号及び再生信号を処理する記録再生信号処理系とを備える磁気記憶装置において、磁気記録媒体として前述の情報記録媒体を用いたことを特徴とする。
【００１２】
本発明による光磁気記憶装置は、光磁気記録媒体と、前記光磁気記録媒体を駆動する光磁気記録媒体駆動部と、前記光磁気記録媒体に対して記録及び再生を行う光ヘッドと、前記光ヘッドを駆動する光ヘッド駆動部と、前記光ヘッドの記録信号及び再生信号を処理する信号処理系と、前記光磁気記録媒体の光ヘッド近傍に磁界を印加する磁界印加手段とを備える光磁気記憶装置において、光磁気記録媒体として前述の情報記録媒体を用いたことを特徴とする。
【００１３】
【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。
〔実施の形態１〕
磁気記録用の情報記録媒体（以下、磁気ディスクという）を作製した。また、その磁気ディスクを組み込んだ磁気ディスク装置を作製した。
【００１４】
図１は、作製した磁気ディスクの断面模式図である。この磁気ディスクは、基板１１上に、無機化合物膜１２、磁性膜１３、及び保護膜１４を順に形成した積層構造を有する。磁気ディスク用の基板１１として、直径２．５″のガラス基板を用いた。この基板１１上に、ＣｏＯとＳｉＯ2をモル比で２：１に混合したものをターゲットに用い、純Ａｒを放電ガスに使用して、スパッタ法により無機化合物膜１２を形成した。形成した無機化合物膜１２の厚さは３０ｎｍである。スパッタ時のＡｒ圧力は３ｍＴｏｒｒ、投入ＲＦ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍφである。
【００１５】
図２は、得られた無機化合物膜１２の表面を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察した結果を示す概略図である。この図に示されているように、無機化合物膜１２は、ほぼ正六角形の結晶粒２１が二次元的に規則的に配列したハニカム構造を有していた。ここでは、ＣｏＯ粉末とＳｉＯ2粉末をモル比で２：１に混合して焼結したターゲットを用いたが、ＣｏＯターゲットとＳｉＯ2ターゲットとを用いる二元同時スパッタ法によっても同様の構造の膜が得られる。
【００１６】
図３は、この無機化合物膜１２の断面をＴＥＭによって観察した結果を示す概略図である。図３に示すように、無機化合物膜１２の断面には、基板１１に対して垂直方向に柱状の組織が観察された。柱状組織は、途中で結晶粒が大きくなることなく成長していることがわかった。
微小領域のＥＤＸ分析（μ−ＥＤＸ分析）により結晶粒２１とその粒界を分析したところ、結晶粒２１はＣｏの酸化物であり、その粒界に存在しているのはＳｉＯ2であった。また、無機化合物膜１２の結晶構造をθ−２θＸ線回折法により解析したところ、図４に示すＸ線回折プロファイルが得られた。図４の横軸は角度２θ、縦軸はＸ線回折強度の相対値である。図示するように、２θ＝６２．５°付近にＣｏＯの（２２０）の回折ピークが観測され、他のピークは観測されなかった。格子像観察から、コバルト酸化物は結晶質であり、酸化シリコンは非晶質であることがわかった。格子定数を求めたところ、Ｃｏの値にほぼ等しかった。格子定数は、成膜条件、さらには、ＣｏＯにイオン半径の異なる金属（例えば、クロム、鉄、あるいはニッケルなど）を添加することで、あるいは、これらの金属の酸化物を添加することにより制御できる。
【００１７】
次に、結晶粒２１の膜面内での粒径分布を、以下の手順で測定した。ＴＥＭ観察で得られた平面ＴＥＭ像をコンピュータに画像情報として取り込み、同一視野中に観察された結晶粒像から無作為に２５０個の結晶粒を選び出した。この選出した各結晶粒について、コンピュータで画像処理することにより個々の結晶粒の輪郭を抽出し、輪郭で囲まれた内部の面積を計算することにより、各結晶粒が占める面積を得た。ＴＥＭで観察された結晶粒は略正六角形の形状をしていることから結晶粒の形状を正六角形と仮定し、画像処理操作から得られた各結晶粒の面積をもとに結晶粒の辺の長さを割り出し、結晶粒径を求めた。得られた結晶粒径について、例えば、５ｎｍ以上６ｎｍ未満の結晶粒径を持つ結晶粒の個数、６ｎｍ以上７ｎｍ未満の結晶粒径を持つ結晶粒の個数、７ｎｍ以上８ｎｍ未満の結晶粒径を持つ結晶粒の個数等々をカウントし、結晶粒径に対する結晶の頻度分布を求め、この分布を統計処理することにより、結晶粒径の平均値及び結晶粒径の分布の標準偏差を求めた。こうして求めた結晶粒の粒径分布は正規分布をしており、結晶粒２１の粒径（対向する互いに平行な辺の間の寸法）ａの平均は１０ｎｍであり、粒径分布の標準偏差σは０．９ｎｍであった。また、結晶粒間の距離ｂは、２ｎｍであった。
【００１８】
次に、無機化合物膜表面のＴＥＭ像を用いて、１つの結晶粒の周囲に存在している結晶粒の数を以下の手順に従って求めた。ＴＥＭ像観察から得られた平面ＴＥＭ像をコンピュータに画像情報として取り込み、コンピュータで画像処理することにより結晶粒の粒界部分の輪郭を抽出した。この輪郭像から無作為に２５０個の結晶粒を選び出し、各結晶粒について隣接して存在している結晶粒の数、すなわち結晶粒の配位数を数えた。得られた配位数について、例えば５個の配位数を持つ結晶粒の数、６個の配位数を持つ結晶粒の数、７個の配位数を持つ結晶粒の数等々をカウントし、配位数に対する結晶の頻度分布を求め、この分布を統計処理することにより平均の配位数を求めた。２５０個の結晶粒について調べたところ、配位数は平均６．０３個であった。このことによっても、粒径のそろった六角形を有する結晶粒が二次元的に規則的に配列してハニカム構造を形成していることが裏付けられる。
【００１９】
無機化合物膜１２の上に、磁性膜１３として超構造多層膜（人工格子膜）をＣｏ層とＰｔ層を交互に積層することにより作製した。Ｃｏ層とＰｔ層の交互積層は２源同時スパッタ法により行い、その際、第１層目がＣｏ層になるように、時間差を設けてスパッタ装置のシャッタを開放した。投入したＤＣ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍφである。
【００２０】
形成した磁性膜１３の構造を断面ＴＥＭにより観察した。それによると、磁性膜の膜厚は、Ｃｏ層が０．６ｎｍ、Ｐｔ層が１．８ｎｍであった。また、磁性膜全体の膜厚は５０ｎｍであった。ここで、Ｃｏ層の厚さとＰｔ層（又はＰｄ層）の厚さは、両者の厚さの比がＰｔ（Ｐｄ）：Ｃｏ＝２：１〜５：１で、かつ、Ｃｏの膜厚が１ｎｍ以下であるのが好ましい。Ｃｏ層とＰｔ層（又はＰｄ層）の厚さがこの範囲にあると、良好な磁気特性を有する垂直磁化膜が得られる。また、磁性膜１３と無機化合物膜１２を結晶学的な観点から観察したところ、無機化合物膜１２の結晶相上に形成されたＣｏ膜はエピタキシャル成長しているのに対して、結晶粒界上に形成されたＣｏ膜は微結晶の集合体かあるいは多結晶体であった。なお、ここでは磁性膜１３の成膜にＤＣスパッタを用いたが、ＲＦスパッタでも、また、イオンビームスパッタでもよく、スパッタの方式により磁性膜１３の磁気特性や膜構造が左右されることはない。
【００２１】
この磁気ディスクを一定方向に着磁した後に、その表面を偏光顕微鏡で観察したところ、無機化合物膜１２の結晶相の上に相当する部分は良好な垂直磁化膜になっていたが、粒界の上に相当する部分は垂直磁化膜ではないことがわかった。これは、垂直方向に磁化している領域は、偏光板を回転させると明暗の反転が生じることよりわかる。無機化合物膜１２の粒界の上に相当する部分は、グレイとなったままで明るさの変化は見られなかった。磁性膜１３の磁気特性を測定したところ、得られた磁気特性は、保磁力が３．０ｋＯｅであり、垂直磁気異方性エネルギーが５×１０7ｅｒｇ／ｍｌであった。
【００２２】
最後に、保護膜１４として、カーボン膜を５ｎｍの膜厚に形成した。スパッタの条件は、投入ＤＣ電力密度が０．５ｋＷ／１５０ｍｍφ、放電ガス圧力が５ｍＴｏｒｒである。ここでは、スパッタガスにＡｒを使用したが、窒素を含むガス、あるいは窒素と水素を含むガスを用いてもよい。窒素を含むガス、あるいは窒素と水素を含むガスを用いると粒子が微細化するために、得られる膜が緻密化し、保護性能を向上させることができる。
【００２３】
このようにして作製した磁気ディスクの表面に潤滑剤として分子量３０００以上の直鎖構造を持つ高分子剤を塗布したのち、図５に概略を示す磁気ディスク装置に組み込み、磁気ディスクの記録再生特性を評価した。この磁気ディスク装置は、図５（ａ）に概略平面図を、図５（ｂ）にそのＡＡ′断面図を示すように、磁気ディスク媒体駆動部３２により回転駆動される磁気ディスク３１、磁気ヘッド駆動部３４により保持されて磁気ディスク３１に対して記録および再生を行う磁気ヘッド３３、磁気ヘッド３３の記録信号および再生信号を処理する記録再生信号処理系６５を備える周知の構成の装置である。
【００２４】
記録には２．１Ｔの高飽和磁束密度の軟磁性膜を備えるリング型磁気ヘッドを用い、再生にはスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドを用いた。ヘッド面と磁性膜１３との距離は２０ｎｍである。この磁気ディスクに３０ＧＢ／ｉｎｃｈ2に相当する信号をゾーンビットレコーディング方式で記録してディスクのＳ／Ｎを評価したところ、３２ｄＢの再生出力が得られた。また、このディスクのエラーレートを測定したところ、信号処理を行わない場合の値で、１×１０-5以下であった。磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）で観察したところ、磁区の周囲の磁壁に存在するジグザグパターンも従来の媒体より著しく小さかった。
【００２５】
また、この磁気ディスクに対して磁気ヘッドを用いて２０Ｇｂ／ｉｎ2に相当する信号を記録し、この記録パターンについて、記録操作終了直後と記録後２０００時間放置後に再生操作を行い、得られる再生信号強度を比較したところ、２０００時間経過後の再生信号強度は記録直後の再生信号強度の９９％の出力を示し、記録信号の劣化はほとんど見受けられず、熱揺らぎや熱による減磁に起因した記録信号の減衰は発生しなかった。
【００２６】
比較のために、無機化合物膜１２を形成しない以外は同じ構造を有する磁気ディスクを前記と同様の条件で作製した。この比較用の磁気ディスクの記録再生特性を前記と同様の方法で評価したところ、磁壁が容易に移動するので磁区のエッジ位置が定まらず、本実施の形態の磁気ディスクと比べてジッタが４倍以上に増大した。また、磁区形状をＭＦＭにより観察したところ、凹凸が存在しており、ノイズが３ｄＢ以上増大した。
【００２７】
ここでは、無機化合物膜上に磁性膜を形成した例を述べたが、この無機化合物を用いて基板を作製し、その基板上に磁性膜を直接形成してもよい。また、本例では無機化合物膜の結晶相の材料として酸化コバルトを用いたが、酸化コバルトに代えて酸化鉄や酸化ニッケルを用いても同様の効果が得られた。また、結晶粒界に存在する材料として酸化シリコンを用いたが、酸化シリコン以外に酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタルあるいは酸化亜鉛を用いても同様の効果が得られた。さらに、ここでは磁性膜としてＣｏ／Ｐｔ人工格子多層膜の例を示したが、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子多層膜を用いても同様の結果が得られた。なお、無機化合物膜を形成する基板は、ガラス基板以外にＡｌやＡｌ合金などの金属の基板を用いても、ガラス、ＡｌやＡｌ合金の基板上にＮｉＰをメッキ法により形成した基板を用いても同様の効果が得られた。
【００２８】
〔実施の形態２〕
光磁気記録用の情報記録媒体（以下、光磁気ディスクという）を作製した。また、その光磁気ディスクを組み込んだ光磁気ディスク装置を作製した。
図６は、作製した光磁気ディスクの断面模式図である。この光磁気ディスクは、基板４１上に、無機化合物膜４２、磁性膜４３、磁気光学エンハンス膜４４、及び光反射膜４５を順に形成した積層構造を有する。基板４１として、表面に案内溝を形成した直径１３０ｍｍのポリカーボネイト基板を用いた。基板４１は、基板中に含まれている水分を除去するため、成膜に先立って真空中で３時間ベーキング処理をおこなった。次に、スパッタ法により基板４１上に無機化合物膜４２を形成した。無機化合物膜４２の成膜に当たり、ターゲットにはＣｏＯとＳｉＯ2をモル比で２：１に混合したものを用い、放電ガスには純Ａｒを使用した。スパッタ時の圧力は３ｍＴｏｒｒ、投入ＲＦ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍφである。形成した無機化合物膜４２の厚さは６５ｎｍである。
【００２９】
得られた無機化合物膜４２の表面をＴＥＭにより観察したところ、図２に示すように、ほぼ正六角形の結晶粒２１が二次元的に規則的に配列したハニカム構造が観察された。また、無機化合物膜４２の断面をＴＥＭによって観察したところ、図３に示すように、無機化合物膜４２の断面には、基板４１に対して垂直方向に柱状の組織が観察された。柱状組織は、途中で寸法が大きくなることなく成長していた。
【００３０】
微小領域のＥＤＸ分析（μ−ＥＤＸ分析）により結晶粒２１とその粒界を分析したところ、結晶粒２１はＣｏの酸化物であり、その粒界に存在しているのはＳｉＯ2であった。また、無機化合物膜４２の結晶構造をＸ線回折法により解析したところ、図４に示すように、２θ＝６２．５°付近にＣｏＯの（２２０）の回折ピークが観測された。格子像観察から、コバルト酸化物は結晶質であり、酸化シリコンは非晶質であることがわかった。格子定数を求めたところ、Ｃｏの値にほぼ等しかった。
【００３１】
次に、実施の形態１と同様の方法で無機化合物膜４２中の結晶粒２１の粒径分布を測定したところ、粒径分布は正規分布をしており、結晶粒２１の粒径（対向する互いに平行な辺の間の寸法）ａの平均は１０ｎｍであり、粒径分布の標準偏差σは０．９ｎｍであった。また、結晶粒間の距離ｂは、２ｎｍであった。無機化合物膜表面のＴＥＭ像を用いて、実施の形態１と同様の方法で１つの結晶粒の周囲に存在している結晶粒の数を求めたところ、平均６．０２個であった。１つの結晶粒の周囲に存在している結晶粒の数が６．０２個であるということによっても、粒径のそろった六角形を有する結晶粒が二次元的に規則的に配列してハニカム構造を形成していることが裏付けられる。
【００３２】
次に、無機化合物膜４２の上に、磁性膜４３として超構造多層膜（人工格子膜）をＣｏ層とＰｔ層を交互に積層することにより作製した。Ｃｏ層とＰｔ層の交互積層は２源同時スパッタ法により行い、第１層目がＣｏ層になるように、時間差を設けてスパッタ装置のシャッタを開放した。投入したＤＣ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍφである。
【００３３】
形成した磁性膜４３の構造を断面ＴＥＭにより観察した。それによると、磁性膜の膜厚は、Ｃｏ層が０．６ｎｍ、Ｐｔ層が１．８ｎｍであった。また、磁性膜全体の膜厚は２０ｎｍであった。ここで、Ｃｏ層の厚さとＰｔ層（又はＰｄ層）の厚さは、両者の厚さの比がＰｔ（Ｐｄ）：Ｃｏ＝２：１〜５：１で、かつ、Ｃｏの膜厚が１ｎｍ以下であるのが好ましい。Ｃｏ層とＰｔ層（又はＰｄ層）の厚さがこの範囲にあると、良好な磁気特性を有する垂直磁化膜が得られる。また、磁性膜４３と無機化合物膜４２を結晶学的な観点から観察したところ、無機化合物膜４２の結晶相上に形成されたＣｏ膜はエピタキシャル成長しているのに対して、結晶粒界上に形成されたＣｏ膜は微結晶の集合体かあるいは多結晶体であった。なお、ここでは磁性膜４３の成膜にＤＣスパッタを用いたが、ＲＦスパッタでも、また、イオンビームスパッタでもよく、スパッタの方式により磁性膜４３の磁気特性や膜構造が左右されることはない。
【００３４】
この光磁気ディスクを一定方向に着磁した後に、その表面を偏光顕微鏡で観察したところ、無機化合物膜４２の結晶相の上に相当する部分は良好な垂直磁化膜になっていたが、粒界の上に相当する部分は垂直磁化膜ではないことがわかった。これは、垂直方向に磁化している領域は、偏光板を回転させると明暗の反転が生じることよりわかる。無機化合物膜４２の粒界の上に相当する部分は、グレイとなったままで明るさの変化は見られなかった。
【００３５】
次に、磁気光学エンハンス膜４４として、窒化シリコン膜を１５ｎｍの膜厚に形成した。磁気光学エンハンス膜４４は、ターゲットにＳｉを用い、放電ガスにＡｒ／Ｎ2混合ガスを用いてスパッタ法で形成した。スパッタ時のＡｒ／Ｎ2混合ガスの圧力は１０ｍＴｏｒｒ、投入ＲＦ電力密度は５００Ｗ／１５０ｍｍφである。この膜の屈折率は２．１であった。最後に、光反射膜４５としてＡｌ95Ｔｉ5合金膜を膜厚５０ｎｍに形成した。
【００３６】
この光磁気ディスクの光磁気特性を測定したところ、Ｋｅｒｒ回転角が０．９７°、保磁力が３．０ｋＯｅ、飽和磁化が３５０ｅｍｕ／ｍｌ、垂直磁気異方性エネルギーは５×１０7ｅｒｇ／ｍｌであった。また、キュリー温度は２００℃、補償温度は１２０℃であった。 このようにして作製した光磁気ディスクを、図７に概略を示す光磁気ディスク装置に組み込み、光磁気ディスクの記録再生特性を評価した。この光磁気ディスク装置は、光磁気記録媒体５１、光磁気記録媒体５１を駆動するディスク駆動系５２、光磁気記録媒体に対して記録及び再生を行う光ヘッド５３、光ヘッド４３の位置決めを行うサーボ機構系５４、光ヘッドの記録信号及び再生信号を処理する信号処理系５５、記録時に光磁気記録媒体の光ヘッド近傍に磁界を印加する磁界印加手段５６、光ヘッド５３のレーザ光源を駆動するレーザ駆動器５７を備える周知の構成の装置である。
【００３７】
光磁気ディスクに、（１，７）ＲＬＬ方式により変調を行った情報をマーク長記録方式で記録を行った。用いたレーザー光源の波長は４００ｎｍ、レンズの開口比ＮＡは０．５９、記録パルスの形状はマルチパルス、記録レーザーパワーは８ｍＷ、再生レーザーパワーは１．５ｍＷである。ディスク１枚当たり６４０ＭＢ仕様で記録したところ、直径０．３μｍの磁気ドメインが形成された。同じ波長のレーザー光を用いてこの情報を再生したところ、Ｓ／Ｎが３５ｄＢと良好な再生特性が得られた。
【００３８】
ここで、無機化合物膜４２は再生光が照射されると屈折率が増大し、その時に磁性膜４３と基板４１の間で多重干渉が生じるためＫｅｒｒ回転角が増大し、結果として再生信号出力が増大する。そのため、ある特定のマークに再生光が照射されると、その前後のマークからの信号は急激に減少し、クロストークによる再生時の分解能の低下を抑制できる。
【００３９】
比較のために、無機化合物膜４２を形成しない以外は同じ構造を有する光磁気ディスクを前記と同様の条件で作製した。この比較用の光磁気ディスクの記録再生特性を前記と同様の方法で評価したところ、磁壁が容易に移動するのでジッタが２倍以上に増大した。また、形成された磁気ドメインの形状をＭＦＭにより観察したところ、円形の輪郭に不規則な凹凸が存在しており、ノイズレベルが５ｄＢ以上増大した。
【００４０】
ここでは、ガラス基板上に磁性膜の結晶配向を制御するための無機化合物膜を形成した例を述べたが、この無機化合物を用いて基板を作製し、その基板上に磁性膜を直接形成してもよい。また、本例では無機化合物膜の結晶相の材料として酸化コバルトを用いたが、酸化コバルトに代えて酸化鉄や酸化ニッケルを用いても同様の効果が得られた。また、結晶粒界に存在する材料として酸化シリコンを用いたが、酸化シリコン以外に酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタルあるいは酸化亜鉛を用いても同様の効果が得られた。さらに、ここでは磁性膜としてＣｏ／Ｐｔ人工格子多層膜の例を示したが、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子多層膜を用いても同様の結果が得られた。なお、基板は、ポリカーボネイト以外に、アモルファスオレフィンやエポキシ樹脂、ポリメチルメタアクリレートなどを用いても同様の効果が得られた。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、磁性膜中に磁気特性の分布が形成され、磁壁移動を妨げるピンニングサイトができるので、ジッタやディスクノイズを低減して高密度記録を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気ディスクの断面模式図。
【図２】無機化合物膜表面のＴＥＭ観察結果を示す模式図。
【図３】無機化合物膜の断面を示す模式図。
【図４】無機化合物膜のＸ線回折プロファイルを示す図。
【図５】磁気ディスク装置の概略図。
【図６】光磁気ディスクの断面模式図。
【図７】光磁気ディスク装置の概略図。
【符号の説明】
１１…基板、１２…無機化合物膜、１３…磁性膜、１４…保護膜、２１…結晶粒、３１…磁気ディスク媒体、３２…磁気ディスク媒体駆動部、３３…磁気ヘッド、３４…磁気ヘッド駆動部、３５…記録再生信号処理系、４１…基板、４２…無機化合物膜、４３…磁性膜、４４…磁気光学エンハンス膜、４５…光反射膜、５１…光磁気記録媒体、５２…ディスク駆動系、５３…光ヘッド、５４…サーボ機構系、５５…信号処理系、５６…磁界印加手段、５７…レーザ駆動器
【発明の属する技術分野】
本発明は、大量の情報を迅速かつ正確に格納するための情報記録媒体にかかり、特に、高性能でかつ高信頼性を有する情報記録用のディスクに用いる情報記録媒体及びそれを用いた磁気記憶装置及び光磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高度情報化社会の進展にはめざましいものがあり、各種形態の情報を統合したマルチメディアが急速に普及してきている。これを支える情報記録装置として磁気ディスク装置や光磁気ディスク装置がある。現在、磁気ディスク装置では、記録密度を向上させつつ小型化が図られている。それと並行して、ディスク装置の低価格化が急速に進められている。ところで、磁気ディスクの高密度化を実現するためには、（１）磁気ディスクと磁気ヘッドとの距離をつめること、（２）磁気記録媒体の保磁力を増大させること、（３）信号処理方法を工夫することなどが必須の技術である。中でも、磁気記録媒体においては、高密度記録を実現するために保磁力の増大が必須である。これに加えて、２０Ｇｂ／ｉｎ2を超える記録密度を実現するためには、磁化反転が生じる単位を小さくしなければならない。そのためには、磁性粒子のサイズを微細化することが必要で、これを実現する方法として、磁性膜の下にシード層を設けることが提案されている。その一例として、米国特許第４６５２４９９号をあげることができる。
【０００３】
また、レーザー光を用いて記録や再生あるいは消去を行う光磁気ディスク装置においては、波長の短いレーザー光を用いて微小磁気ドメインを形成することが有効である。この場合、レーザー光の波長が短くなるとともに、記録媒体である希土類元素と鉄族元素の非晶質合金が示すＫｅｒｒ効果が減少するために、再生出力対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）が小さくなり、安定した情報記録が行えない場合があった。この課題に対し、４００ｎｍ以下の短波長領域でも大きなＫｅｒｒ効果を示すＰｔとＣｏを交互に積層した人工格子膜が提案されている。その例として、特開平１−２５１３５６号公報をあげることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、まず、磁気ディスクにおいては、シード層による情報記録用磁性膜の結晶粒の粒径分布制御には限度があり、微小な粒子や粗大化した粒子が共存している場合があった。磁化を反転させて情報を記録する場合に、微小な粒子は周囲の磁性粒子からの漏洩磁界の影響を受け、逆に粗大化した粒子は周囲の磁性粒子に相互作用を及ぼすために、２０ＧＢ／ｉｎｃｈ2を超える超高密度記録を行う場合、安定した記録が行えない場合があった。この問題は、面内磁気記録用の磁性膜を備える磁気ディスクにおいても、Ｃｏ−Ｃｒ系の垂直磁気記録用の磁性膜を備える磁気ディスクにおいても同様に生じる。
【０００５】
一方、光磁気記録においては、ＰｔとＣｏを交互に積層した人工格子膜を記録膜に用いると、４００ｎｍ以下の短波長領域で大きなＫｅｒｒ回転角は得られるものの、磁壁の移動速度が大きく、特にマーク長記録を行う場合に、それがジッタの原因となり、安定した記録や再生が行うことができなかった。
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、超高密度記録を行うのに好適な情報記録媒体、すなわち磁気記録媒体あるいは光磁気記録媒体を提供することを目的とする。本発明は、また、超高密度記録に適した磁気記憶装置及び光磁気記憶装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的は、情報記録媒体中の磁性膜の磁化反転サイズの分布を制御することにより達成される。また、前記目的は、情報記録媒体中の磁性膜に磁壁移動のピンニングサイトとなる部分を設けることにより達成される。
すなわち、本発明による情報記録媒体は、基板と、基板上に形成された無機化合物膜と、無機化合物膜上に形成された磁性膜とを含み、無機化合物膜は、酸化コバルト、酸化鉄あるいは酸化ニッケルの内より選ばれる少なくとも１種類の酸化物の結晶粒の粒界に、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタルあるいは酸化亜鉛の内より選ばれる少なくとも１種類の酸化物が非晶質状態で存在している膜であり、磁性膜は、Ｃｏ層もしくはＣｏを主相とする合金層とＰｔ，Ｐｄの内より選ばれる少なくとも１種類の金属元素層とを交互に積層した人工格子多層膜であることを特徴とする。Ｃｏを主相とする合金としては、例えばＣｏ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａを用いることができる。
【０００７】
無機化合物膜は、膜面に垂直な方向から見て、六角形の結晶粒が二次元的に規則配列したハニカム構造を有する。無機化合物膜中の結晶粒は、膜面内方向で見た結晶粒の粒径分布の標準偏差が平均粒径の１０％以下である粒径分布を有するのが好ましい。また、無機化合物膜の膜厚は１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることが好ましい。ここで、膜厚の下限は無機化合物膜を安定して形成できる厚さであり、上限は無機化合物膜の有する内部応力により決定される。
【０００８】
磁性膜は、無機化合物膜中の結晶粒と同じ結晶形を有し、無機化合物膜の結晶相上に磁性膜の結晶粒を柱状にエピタキシャル的に成長させて形成する。そうすることで、磁性膜の結晶粒は無機化合物膜の結晶粒に対応して存在し、無機化合物膜の粒界相に対応して非晶質あるいは多結晶の磁性粒子が存在する。ここで、人工格子多層構造の磁性膜を無機化合物膜上に形成するのに、第１層目の層をＣｏ層とし、この第１層目のＣｏ層を無機化合物膜の結晶粒からエピタキシャル成長させ、粒界相に形成されるＣｏは多結晶もしくは非晶質とした構造とするのが好ましい。
【０００９】
磁性膜には、結晶構造の違いに起因して膜面方向に磁気特性の変化が生じる。すなわち、磁性膜は、無機化合物膜の結晶相の上にエピタキシャル成長した部分と粒界相の上に成長した部分とで磁気異方性、保磁力、飽和磁化の内の少なくとも１つの磁気特性が異なり、それにより、非晶質あるいは多結晶の領域で磁壁移動のピンニングサイトとすることにより、磁壁移動速度を制御することができる。このように、下層の無機化合物膜の構造を反映して磁性膜中に結晶構造の異なる部分を設けることにより、磁性膜中に磁気特性の分布を形成することができる。磁性膜中に磁気特性の分布を形成すると、情報を記録する場合に、磁性膜に形成される磁区における磁壁の移動速度を制御することができるので、形成される磁区のサイズあるいは位置の精度を向上することができる。
【００１０】
本発明による情報記録媒体は、磁気記憶装置用の磁気記録媒体として、あるいは光磁気記憶装置用の光磁気記録媒体として用いることができる。基板は有機化合物製、無機化合物製あるいは金属製とすることができる。無機化合物製の基板としてはガラス基板が好適である。金属製の基板としては、ＡｌあるいはＡｌ合金からなる基板を用いることができる。無機化合物製あるいは金属製の基板上にＮｉＰ層を形成してもよい。有機化合物製の基板としては、ポリカーボネイト、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、アモルファスポリオレフィン（ＡＰＯ）、エポキシ樹脂などの高分子材料を用いることができる。
【００１１】
本発明による磁気記憶装置は、磁気記録媒体と、磁気記録媒体を駆動する磁気記録媒体駆動部と、磁気記録媒体に対して記録及び再生を行う磁気ヘッドと、磁気ヘッドを駆動する磁気ヘッド駆動部と、磁気ヘッドの記録信号及び再生信号を処理する記録再生信号処理系とを備える磁気記憶装置において、磁気記録媒体として前述の情報記録媒体を用いたことを特徴とする。
【００１２】
本発明による光磁気記憶装置は、光磁気記録媒体と、前記光磁気記録媒体を駆動する光磁気記録媒体駆動部と、前記光磁気記録媒体に対して記録及び再生を行う光ヘッドと、前記光ヘッドを駆動する光ヘッド駆動部と、前記光ヘッドの記録信号及び再生信号を処理する信号処理系と、前記光磁気記録媒体の光ヘッド近傍に磁界を印加する磁界印加手段とを備える光磁気記憶装置において、光磁気記録媒体として前述の情報記録媒体を用いたことを特徴とする。
【００１３】
【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。
〔実施の形態１〕
磁気記録用の情報記録媒体（以下、磁気ディスクという）を作製した。また、その磁気ディスクを組み込んだ磁気ディスク装置を作製した。
【００１４】
図１は、作製した磁気ディスクの断面模式図である。この磁気ディスクは、基板１１上に、無機化合物膜１２、磁性膜１３、及び保護膜１４を順に形成した積層構造を有する。磁気ディスク用の基板１１として、直径２．５″のガラス基板を用いた。この基板１１上に、ＣｏＯとＳｉＯ2をモル比で２：１に混合したものをターゲットに用い、純Ａｒを放電ガスに使用して、スパッタ法により無機化合物膜１２を形成した。形成した無機化合物膜１２の厚さは３０ｎｍである。スパッタ時のＡｒ圧力は３ｍＴｏｒｒ、投入ＲＦ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍφである。
【００１５】
図２は、得られた無機化合物膜１２の表面を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察した結果を示す概略図である。この図に示されているように、無機化合物膜１２は、ほぼ正六角形の結晶粒２１が二次元的に規則的に配列したハニカム構造を有していた。ここでは、ＣｏＯ粉末とＳｉＯ2粉末をモル比で２：１に混合して焼結したターゲットを用いたが、ＣｏＯターゲットとＳｉＯ2ターゲットとを用いる二元同時スパッタ法によっても同様の構造の膜が得られる。
【００１６】
図３は、この無機化合物膜１２の断面をＴＥＭによって観察した結果を示す概略図である。図３に示すように、無機化合物膜１２の断面には、基板１１に対して垂直方向に柱状の組織が観察された。柱状組織は、途中で結晶粒が大きくなることなく成長していることがわかった。
微小領域のＥＤＸ分析（μ−ＥＤＸ分析）により結晶粒２１とその粒界を分析したところ、結晶粒２１はＣｏの酸化物であり、その粒界に存在しているのはＳｉＯ2であった。また、無機化合物膜１２の結晶構造をθ−２θＸ線回折法により解析したところ、図４に示すＸ線回折プロファイルが得られた。図４の横軸は角度２θ、縦軸はＸ線回折強度の相対値である。図示するように、２θ＝６２．５°付近にＣｏＯの（２２０）の回折ピークが観測され、他のピークは観測されなかった。格子像観察から、コバルト酸化物は結晶質であり、酸化シリコンは非晶質であることがわかった。格子定数を求めたところ、Ｃｏの値にほぼ等しかった。格子定数は、成膜条件、さらには、ＣｏＯにイオン半径の異なる金属（例えば、クロム、鉄、あるいはニッケルなど）を添加することで、あるいは、これらの金属の酸化物を添加することにより制御できる。
【００１７】
次に、結晶粒２１の膜面内での粒径分布を、以下の手順で測定した。ＴＥＭ観察で得られた平面ＴＥＭ像をコンピュータに画像情報として取り込み、同一視野中に観察された結晶粒像から無作為に２５０個の結晶粒を選び出した。この選出した各結晶粒について、コンピュータで画像処理することにより個々の結晶粒の輪郭を抽出し、輪郭で囲まれた内部の面積を計算することにより、各結晶粒が占める面積を得た。ＴＥＭで観察された結晶粒は略正六角形の形状をしていることから結晶粒の形状を正六角形と仮定し、画像処理操作から得られた各結晶粒の面積をもとに結晶粒の辺の長さを割り出し、結晶粒径を求めた。得られた結晶粒径について、例えば、５ｎｍ以上６ｎｍ未満の結晶粒径を持つ結晶粒の個数、６ｎｍ以上７ｎｍ未満の結晶粒径を持つ結晶粒の個数、７ｎｍ以上８ｎｍ未満の結晶粒径を持つ結晶粒の個数等々をカウントし、結晶粒径に対する結晶の頻度分布を求め、この分布を統計処理することにより、結晶粒径の平均値及び結晶粒径の分布の標準偏差を求めた。こうして求めた結晶粒の粒径分布は正規分布をしており、結晶粒２１の粒径（対向する互いに平行な辺の間の寸法）ａの平均は１０ｎｍであり、粒径分布の標準偏差σは０．９ｎｍであった。また、結晶粒間の距離ｂは、２ｎｍであった。
【００１８】
次に、無機化合物膜表面のＴＥＭ像を用いて、１つの結晶粒の周囲に存在している結晶粒の数を以下の手順に従って求めた。ＴＥＭ像観察から得られた平面ＴＥＭ像をコンピュータに画像情報として取り込み、コンピュータで画像処理することにより結晶粒の粒界部分の輪郭を抽出した。この輪郭像から無作為に２５０個の結晶粒を選び出し、各結晶粒について隣接して存在している結晶粒の数、すなわち結晶粒の配位数を数えた。得られた配位数について、例えば５個の配位数を持つ結晶粒の数、６個の配位数を持つ結晶粒の数、７個の配位数を持つ結晶粒の数等々をカウントし、配位数に対する結晶の頻度分布を求め、この分布を統計処理することにより平均の配位数を求めた。２５０個の結晶粒について調べたところ、配位数は平均６．０３個であった。このことによっても、粒径のそろった六角形を有する結晶粒が二次元的に規則的に配列してハニカム構造を形成していることが裏付けられる。
【００１９】
無機化合物膜１２の上に、磁性膜１３として超構造多層膜（人工格子膜）をＣｏ層とＰｔ層を交互に積層することにより作製した。Ｃｏ層とＰｔ層の交互積層は２源同時スパッタ法により行い、その際、第１層目がＣｏ層になるように、時間差を設けてスパッタ装置のシャッタを開放した。投入したＤＣ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍφである。
【００２０】
形成した磁性膜１３の構造を断面ＴＥＭにより観察した。それによると、磁性膜の膜厚は、Ｃｏ層が０．６ｎｍ、Ｐｔ層が１．８ｎｍであった。また、磁性膜全体の膜厚は５０ｎｍであった。ここで、Ｃｏ層の厚さとＰｔ層（又はＰｄ層）の厚さは、両者の厚さの比がＰｔ（Ｐｄ）：Ｃｏ＝２：１〜５：１で、かつ、Ｃｏの膜厚が１ｎｍ以下であるのが好ましい。Ｃｏ層とＰｔ層（又はＰｄ層）の厚さがこの範囲にあると、良好な磁気特性を有する垂直磁化膜が得られる。また、磁性膜１３と無機化合物膜１２を結晶学的な観点から観察したところ、無機化合物膜１２の結晶相上に形成されたＣｏ膜はエピタキシャル成長しているのに対して、結晶粒界上に形成されたＣｏ膜は微結晶の集合体かあるいは多結晶体であった。なお、ここでは磁性膜１３の成膜にＤＣスパッタを用いたが、ＲＦスパッタでも、また、イオンビームスパッタでもよく、スパッタの方式により磁性膜１３の磁気特性や膜構造が左右されることはない。
【００２１】
この磁気ディスクを一定方向に着磁した後に、その表面を偏光顕微鏡で観察したところ、無機化合物膜１２の結晶相の上に相当する部分は良好な垂直磁化膜になっていたが、粒界の上に相当する部分は垂直磁化膜ではないことがわかった。これは、垂直方向に磁化している領域は、偏光板を回転させると明暗の反転が生じることよりわかる。無機化合物膜１２の粒界の上に相当する部分は、グレイとなったままで明るさの変化は見られなかった。磁性膜１３の磁気特性を測定したところ、得られた磁気特性は、保磁力が３．０ｋＯｅであり、垂直磁気異方性エネルギーが５×１０7ｅｒｇ／ｍｌであった。
【００２２】
最後に、保護膜１４として、カーボン膜を５ｎｍの膜厚に形成した。スパッタの条件は、投入ＤＣ電力密度が０．５ｋＷ／１５０ｍｍφ、放電ガス圧力が５ｍＴｏｒｒである。ここでは、スパッタガスにＡｒを使用したが、窒素を含むガス、あるいは窒素と水素を含むガスを用いてもよい。窒素を含むガス、あるいは窒素と水素を含むガスを用いると粒子が微細化するために、得られる膜が緻密化し、保護性能を向上させることができる。
【００２３】
このようにして作製した磁気ディスクの表面に潤滑剤として分子量３０００以上の直鎖構造を持つ高分子剤を塗布したのち、図５に概略を示す磁気ディスク装置に組み込み、磁気ディスクの記録再生特性を評価した。この磁気ディスク装置は、図５（ａ）に概略平面図を、図５（ｂ）にそのＡＡ′断面図を示すように、磁気ディスク媒体駆動部３２により回転駆動される磁気ディスク３１、磁気ヘッド駆動部３４により保持されて磁気ディスク３１に対して記録および再生を行う磁気ヘッド３３、磁気ヘッド３３の記録信号および再生信号を処理する記録再生信号処理系６５を備える周知の構成の装置である。
【００２４】
記録には２．１Ｔの高飽和磁束密度の軟磁性膜を備えるリング型磁気ヘッドを用い、再生にはスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドを用いた。ヘッド面と磁性膜１３との距離は２０ｎｍである。この磁気ディスクに３０ＧＢ／ｉｎｃｈ2に相当する信号をゾーンビットレコーディング方式で記録してディスクのＳ／Ｎを評価したところ、３２ｄＢの再生出力が得られた。また、このディスクのエラーレートを測定したところ、信号処理を行わない場合の値で、１×１０-5以下であった。磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）で観察したところ、磁区の周囲の磁壁に存在するジグザグパターンも従来の媒体より著しく小さかった。
【００２５】
また、この磁気ディスクに対して磁気ヘッドを用いて２０Ｇｂ／ｉｎ2に相当する信号を記録し、この記録パターンについて、記録操作終了直後と記録後２０００時間放置後に再生操作を行い、得られる再生信号強度を比較したところ、２０００時間経過後の再生信号強度は記録直後の再生信号強度の９９％の出力を示し、記録信号の劣化はほとんど見受けられず、熱揺らぎや熱による減磁に起因した記録信号の減衰は発生しなかった。
【００２６】
比較のために、無機化合物膜１２を形成しない以外は同じ構造を有する磁気ディスクを前記と同様の条件で作製した。この比較用の磁気ディスクの記録再生特性を前記と同様の方法で評価したところ、磁壁が容易に移動するので磁区のエッジ位置が定まらず、本実施の形態の磁気ディスクと比べてジッタが４倍以上に増大した。また、磁区形状をＭＦＭにより観察したところ、凹凸が存在しており、ノイズが３ｄＢ以上増大した。
【００２７】
ここでは、無機化合物膜上に磁性膜を形成した例を述べたが、この無機化合物を用いて基板を作製し、その基板上に磁性膜を直接形成してもよい。また、本例では無機化合物膜の結晶相の材料として酸化コバルトを用いたが、酸化コバルトに代えて酸化鉄や酸化ニッケルを用いても同様の効果が得られた。また、結晶粒界に存在する材料として酸化シリコンを用いたが、酸化シリコン以外に酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタルあるいは酸化亜鉛を用いても同様の効果が得られた。さらに、ここでは磁性膜としてＣｏ／Ｐｔ人工格子多層膜の例を示したが、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子多層膜を用いても同様の結果が得られた。なお、無機化合物膜を形成する基板は、ガラス基板以外にＡｌやＡｌ合金などの金属の基板を用いても、ガラス、ＡｌやＡｌ合金の基板上にＮｉＰをメッキ法により形成した基板を用いても同様の効果が得られた。
【００２８】
〔実施の形態２〕
光磁気記録用の情報記録媒体（以下、光磁気ディスクという）を作製した。また、その光磁気ディスクを組み込んだ光磁気ディスク装置を作製した。
図６は、作製した光磁気ディスクの断面模式図である。この光磁気ディスクは、基板４１上に、無機化合物膜４２、磁性膜４３、磁気光学エンハンス膜４４、及び光反射膜４５を順に形成した積層構造を有する。基板４１として、表面に案内溝を形成した直径１３０ｍｍのポリカーボネイト基板を用いた。基板４１は、基板中に含まれている水分を除去するため、成膜に先立って真空中で３時間ベーキング処理をおこなった。次に、スパッタ法により基板４１上に無機化合物膜４２を形成した。無機化合物膜４２の成膜に当たり、ターゲットにはＣｏＯとＳｉＯ2をモル比で２：１に混合したものを用い、放電ガスには純Ａｒを使用した。スパッタ時の圧力は３ｍＴｏｒｒ、投入ＲＦ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍφである。形成した無機化合物膜４２の厚さは６５ｎｍである。
【００２９】
得られた無機化合物膜４２の表面をＴＥＭにより観察したところ、図２に示すように、ほぼ正六角形の結晶粒２１が二次元的に規則的に配列したハニカム構造が観察された。また、無機化合物膜４２の断面をＴＥＭによって観察したところ、図３に示すように、無機化合物膜４２の断面には、基板４１に対して垂直方向に柱状の組織が観察された。柱状組織は、途中で寸法が大きくなることなく成長していた。
【００３０】
微小領域のＥＤＸ分析（μ−ＥＤＸ分析）により結晶粒２１とその粒界を分析したところ、結晶粒２１はＣｏの酸化物であり、その粒界に存在しているのはＳｉＯ2であった。また、無機化合物膜４２の結晶構造をＸ線回折法により解析したところ、図４に示すように、２θ＝６２．５°付近にＣｏＯの（２２０）の回折ピークが観測された。格子像観察から、コバルト酸化物は結晶質であり、酸化シリコンは非晶質であることがわかった。格子定数を求めたところ、Ｃｏの値にほぼ等しかった。
【００３１】
次に、実施の形態１と同様の方法で無機化合物膜４２中の結晶粒２１の粒径分布を測定したところ、粒径分布は正規分布をしており、結晶粒２１の粒径（対向する互いに平行な辺の間の寸法）ａの平均は１０ｎｍであり、粒径分布の標準偏差σは０．９ｎｍであった。また、結晶粒間の距離ｂは、２ｎｍであった。無機化合物膜表面のＴＥＭ像を用いて、実施の形態１と同様の方法で１つの結晶粒の周囲に存在している結晶粒の数を求めたところ、平均６．０２個であった。１つの結晶粒の周囲に存在している結晶粒の数が６．０２個であるということによっても、粒径のそろった六角形を有する結晶粒が二次元的に規則的に配列してハニカム構造を形成していることが裏付けられる。
【００３２】
次に、無機化合物膜４２の上に、磁性膜４３として超構造多層膜（人工格子膜）をＣｏ層とＰｔ層を交互に積層することにより作製した。Ｃｏ層とＰｔ層の交互積層は２源同時スパッタ法により行い、第１層目がＣｏ層になるように、時間差を設けてスパッタ装置のシャッタを開放した。投入したＤＣ電力は１ｋＷ／１５０ｍｍφである。
【００３３】
形成した磁性膜４３の構造を断面ＴＥＭにより観察した。それによると、磁性膜の膜厚は、Ｃｏ層が０．６ｎｍ、Ｐｔ層が１．８ｎｍであった。また、磁性膜全体の膜厚は２０ｎｍであった。ここで、Ｃｏ層の厚さとＰｔ層（又はＰｄ層）の厚さは、両者の厚さの比がＰｔ（Ｐｄ）：Ｃｏ＝２：１〜５：１で、かつ、Ｃｏの膜厚が１ｎｍ以下であるのが好ましい。Ｃｏ層とＰｔ層（又はＰｄ層）の厚さがこの範囲にあると、良好な磁気特性を有する垂直磁化膜が得られる。また、磁性膜４３と無機化合物膜４２を結晶学的な観点から観察したところ、無機化合物膜４２の結晶相上に形成されたＣｏ膜はエピタキシャル成長しているのに対して、結晶粒界上に形成されたＣｏ膜は微結晶の集合体かあるいは多結晶体であった。なお、ここでは磁性膜４３の成膜にＤＣスパッタを用いたが、ＲＦスパッタでも、また、イオンビームスパッタでもよく、スパッタの方式により磁性膜４３の磁気特性や膜構造が左右されることはない。
【００３４】
この光磁気ディスクを一定方向に着磁した後に、その表面を偏光顕微鏡で観察したところ、無機化合物膜４２の結晶相の上に相当する部分は良好な垂直磁化膜になっていたが、粒界の上に相当する部分は垂直磁化膜ではないことがわかった。これは、垂直方向に磁化している領域は、偏光板を回転させると明暗の反転が生じることよりわかる。無機化合物膜４２の粒界の上に相当する部分は、グレイとなったままで明るさの変化は見られなかった。
【００３５】
次に、磁気光学エンハンス膜４４として、窒化シリコン膜を１５ｎｍの膜厚に形成した。磁気光学エンハンス膜４４は、ターゲットにＳｉを用い、放電ガスにＡｒ／Ｎ2混合ガスを用いてスパッタ法で形成した。スパッタ時のＡｒ／Ｎ2混合ガスの圧力は１０ｍＴｏｒｒ、投入ＲＦ電力密度は５００Ｗ／１５０ｍｍφである。この膜の屈折率は２．１であった。最後に、光反射膜４５としてＡｌ95Ｔｉ5合金膜を膜厚５０ｎｍに形成した。
【００３６】
この光磁気ディスクの光磁気特性を測定したところ、Ｋｅｒｒ回転角が０．９７°、保磁力が３．０ｋＯｅ、飽和磁化が３５０ｅｍｕ／ｍｌ、垂直磁気異方性エネルギーは５×１０7ｅｒｇ／ｍｌであった。また、キュリー温度は２００℃、補償温度は１２０℃であった。 このようにして作製した光磁気ディスクを、図７に概略を示す光磁気ディスク装置に組み込み、光磁気ディスクの記録再生特性を評価した。この光磁気ディスク装置は、光磁気記録媒体５１、光磁気記録媒体５１を駆動するディスク駆動系５２、光磁気記録媒体に対して記録及び再生を行う光ヘッド５３、光ヘッド４３の位置決めを行うサーボ機構系５４、光ヘッドの記録信号及び再生信号を処理する信号処理系５５、記録時に光磁気記録媒体の光ヘッド近傍に磁界を印加する磁界印加手段５６、光ヘッド５３のレーザ光源を駆動するレーザ駆動器５７を備える周知の構成の装置である。
【００３７】
光磁気ディスクに、（１，７）ＲＬＬ方式により変調を行った情報をマーク長記録方式で記録を行った。用いたレーザー光源の波長は４００ｎｍ、レンズの開口比ＮＡは０．５９、記録パルスの形状はマルチパルス、記録レーザーパワーは８ｍＷ、再生レーザーパワーは１．５ｍＷである。ディスク１枚当たり６４０ＭＢ仕様で記録したところ、直径０．３μｍの磁気ドメインが形成された。同じ波長のレーザー光を用いてこの情報を再生したところ、Ｓ／Ｎが３５ｄＢと良好な再生特性が得られた。
【００３８】
ここで、無機化合物膜４２は再生光が照射されると屈折率が増大し、その時に磁性膜４３と基板４１の間で多重干渉が生じるためＫｅｒｒ回転角が増大し、結果として再生信号出力が増大する。そのため、ある特定のマークに再生光が照射されると、その前後のマークからの信号は急激に減少し、クロストークによる再生時の分解能の低下を抑制できる。
【００３９】
比較のために、無機化合物膜４２を形成しない以外は同じ構造を有する光磁気ディスクを前記と同様の条件で作製した。この比較用の光磁気ディスクの記録再生特性を前記と同様の方法で評価したところ、磁壁が容易に移動するのでジッタが２倍以上に増大した。また、形成された磁気ドメインの形状をＭＦＭにより観察したところ、円形の輪郭に不規則な凹凸が存在しており、ノイズレベルが５ｄＢ以上増大した。
【００４０】
ここでは、ガラス基板上に磁性膜の結晶配向を制御するための無機化合物膜を形成した例を述べたが、この無機化合物を用いて基板を作製し、その基板上に磁性膜を直接形成してもよい。また、本例では無機化合物膜の結晶相の材料として酸化コバルトを用いたが、酸化コバルトに代えて酸化鉄や酸化ニッケルを用いても同様の効果が得られた。また、結晶粒界に存在する材料として酸化シリコンを用いたが、酸化シリコン以外に酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタルあるいは酸化亜鉛を用いても同様の効果が得られた。さらに、ここでは磁性膜としてＣｏ／Ｐｔ人工格子多層膜の例を示したが、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子多層膜を用いても同様の結果が得られた。なお、基板は、ポリカーボネイト以外に、アモルファスオレフィンやエポキシ樹脂、ポリメチルメタアクリレートなどを用いても同様の効果が得られた。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、磁性膜中に磁気特性の分布が形成され、磁壁移動を妨げるピンニングサイトができるので、ジッタやディスクノイズを低減して高密度記録を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気ディスクの断面模式図。
【図２】無機化合物膜表面のＴＥＭ観察結果を示す模式図。
【図３】無機化合物膜の断面を示す模式図。
【図４】無機化合物膜のＸ線回折プロファイルを示す図。
【図５】磁気ディスク装置の概略図。
【図６】光磁気ディスクの断面模式図。
【図７】光磁気ディスク装置の概略図。
【符号の説明】
１１…基板、１２…無機化合物膜、１３…磁性膜、１４…保護膜、２１…結晶粒、３１…磁気ディスク媒体、３２…磁気ディスク媒体駆動部、３３…磁気ヘッド、３４…磁気ヘッド駆動部、３５…記録再生信号処理系、４１…基板、４２…無機化合物膜、４３…磁性膜、４４…磁気光学エンハンス膜、４５…光反射膜、５１…光磁気記録媒体、５２…ディスク駆動系、５３…光ヘッド、５４…サーボ機構系、５５…信号処理系、５６…磁界印加手段、５７…レーザ駆動器
Claims (7)
- 基板と、前記基板上に形成された無機化合物膜と、前記無機化合物膜上に形成された磁性膜とを含み、
前記無機化合物膜は、酸化コバルトの結晶粒の粒界に酸化シリコンが非晶質状態で存在している膜であり、膜面内方向で六角形の結晶粒が二次元的に規則配列したハニカム構造を有し、
前記磁性膜は、Ｃｏ層とＰｔ層とを交互に積層した人工格子多層膜であることを特徴とする情報記録媒体。 - 請求項１記載の情報記録媒体において、前記無機化合物膜中の結晶粒は膜面内方向で見た結晶粒の粒径分布の標準偏差が平均粒径の１０％以下である粒径分布を有することを特徴とする情報記録媒体。
- 請求項１又は２記載の情報記録媒体において、前記無機化合物膜は膜厚が１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることを特徴とする情報記録媒体。
- 請求項１〜３のいずれか１項記載の情報記録媒体において、前記磁性膜は前記無機化合物膜の結晶相の上に成長した部分と粒界相の上に成長した部分とで磁気特性が異なることを特徴とする情報記録媒体。
- 請求項１〜４のいずれか１項記載の情報記録媒体において、前記磁性膜のＣｏ層が前記無機化合物膜と接していることを特徴とする情報記録媒体。
- 磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する磁気記録媒体駆動部と、前記磁気記録媒体に対して記録及び再生を行う磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを駆動する磁気ヘッド駆動部と、前記磁気ヘッドの記録信号及び再生信号を処理する記録再生信号処理系とを備え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１〜５のいずれか１項に記載の情報記録媒体を用いたことを特徴とする磁気記憶装置。 - 光磁気記録媒体と、前記光磁気記録媒体を駆動する光磁気記録媒体駆動部と、前記光磁気記録媒体に対して記録及び再生を行う光ヘッドと、前記光ヘッドを駆動する光ヘッド駆動部と、前記光ヘッドの記録信号及び再生信号を処理する信号処理系と、前記光磁気記録媒体の光ヘッド近傍に磁界を印加する磁界印加手段とを備える光磁気記憶装置において、
前記光磁気記録媒体として請求項１〜５のいずれか１項に記載の情報記録媒体
を用いたことを特徴とする光磁気記憶装置。
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