JP3778637B2 - 金属薄膜型磁気記録媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク等の磁気ディスク装置に使用される磁気記録媒体に関し、より具体的には、磁気特性及び記録再生特性に優れた金属薄膜型磁気記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクに用いられる金属薄膜型磁気記録媒体(1)は、図５に示す如く、一般的には、Ａｌ合金からなる非磁性のサブストレート(21)上に非晶質のＮｉＰ層(22)が形成された媒体基板(2)に、実質的にＣｒからなる下地層(5)、Ｃｏ合金等からなる磁性層(6)、カーボン等の保護膜(7)を順に成膜積層して形成されている。図５では、ＮｉＰ層(22)、下地層(5)、磁性層(6)及び保護膜(7)を、サブストレート(21)の両面に設けている。
金属薄膜型磁気記録媒体には、記録密度、即ち線記録密度とトラック密度の向上と、記録分解能の向上が望まれており、これらを高めるために、磁気特性の向上(特に高保磁力化)と、記録再生特性の向上(特に低ノイズ化)が要請されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
磁気記録媒体の線記録密度を向上させると、線形等価によって除去できない非線形な波形干渉が生じ、記録分解能の劣化の原因となる。この非線形波形干渉は、円周方向の磁気的異方性が大きくなるほど増大する傾向にある。
トラック密度の向上には、トラック全体に占めるトラックエッジでの媒体ノイズ低減が非常に重要となる。トラックエッジでの媒体ノイズの増加は、円周方向の磁気的異方性に起因する。
また、磁気記録媒体に構造的な工夫をこらすことにより保磁力を向上させる手段として、媒体基板の表面にテクスチャが施されることがある。このテクスチャは、ラッピングテープや遊離砥粒により、ＮｉＰ層の円周方向にＲａ５０〜１００Åの面粗度の微小な凹凸を形成するものである。ＮｉＰ層にテクスチャが施されると、Ｃｏ合金磁性層の周方向の磁気的異方性を高めることができるため、保磁力の向上に有効である。しかしながら、円周方向の磁気的異方性の向上は、上述のとおり、トラックエッジでの媒体ノイズの増加に繋がる。
テクスチャによる微小な凹凸は、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの摩擦の軽減にも有効である。しかしながら、テクスチャ処理により媒体基板表面に異常突起が形成されたり、媒体基板の平坦度が悪化することがあり、ヘッドと磁気記録媒体との接触を避けるためにヘッドの浮上量を大きくせねばならず、グライド特性が悪化し、記録密度の低下を招くことがある。また、テクスチャ処理によりスクラッチ等が形成されて、エラー発生の原因となることがある。
このため最近では、要求される面粗度は小さくなる傾向にあり、基板に起因するエラー欠陥の減少、低浮上域でのヘッドの安定的走行、及び媒体基板の平坦度を向上させるために、媒体基板にスーパーフィニッシュ加工を施した超平滑媒体基板の要請もある。しかしながら、テクスチャの形成を省略すると、磁性層の円周方向の磁気的異方性はなくなるが、所望の保磁力を得られない不都合がある。
保磁力の向上には、磁性層のＣｏ合金にＰｔを添加することが有効であるが、Ｐｔの添加はスパッタリング装置のターゲットが高価になること、さらに媒体ノイズが大きくなる問題がある。
【０００４】
そこで、出願人は、図４に示すように、基板(2)のＮｉＰ層(22)と下地層(5)との間にＣｒを主体とする非晶質層(3)又は結晶質層(4)を単層で形成した金属薄膜型磁気記録媒体(1)を提案している。単層の非晶質層(3)又は結晶質層(4)を設けた金属薄膜型磁気記録媒体は、これら層を具えない金属薄膜型磁気記録媒体に比べて、保磁力が高く、媒体ノイズも小さいことが確認されている。
【０００５】
本発明の目的は、基板と下地層との間に、上記非晶質層又は結晶質層を単層で形成した金属薄膜型磁気記録媒体よりも、さらなる高保磁力化と媒体ノイズの低減を達成できる金属薄膜型磁気記録媒体を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の金属薄膜型磁気記録媒体は、基板(2)とＣｒ下地層(5)との間に、Ｎｉ−Ｐ−Ｘの非晶質層(3)と、その上にＣｒ−Ｎｉ合金の結晶質層(4)を二重積層するものである。なお、非晶質層(3)のＸは元素周期表の４Ａ族、５Ａ族又は６Ａ族に属する金属元素を表わしており、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗなどを挙げることができる。
【０００７】
Ｎｉ−Ｐ−Ｘの非晶質層(3)の構成成分として、例えば、原子％にて、Ｐ：１０〜２７％、Ｘ：４〜２０％、残部実質的にＮｉからなる組成を挙げることができる。
【０００８】
Ｃｒ−Ｎｉ合金の結晶質層(4)の構成成分として、例えば、原子％にて、Ｎｉ：３６〜４６％、残部実質的にＣｒからなる組成を挙げることができる。
また、結晶質層(4)の構成成分は、原子％にて、Ｎｉ：３６〜４６％、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂのうち少なくとも１種を合計量で０.５〜３％、残部実質的にＣｒからなる組成とすることもできる。
【０００９】
【作用及び効果】
基板(2)とＣｒ下地層(5)との間に、Ｎｉ−Ｐ−Ｘ(但し、Ｘは元素周期表の４Ａ族、５Ａ族又は６Ａ族に属する金属元素である)の非晶質層(3)と、Ｃｒ−Ｎｉ合金の結晶質層(4)とを二重積層したことにより、その上に成膜されるＣｒ下地層(5)の結晶配向を(１１０)＋(２１１)配向とすることができ、ひいては該Ｃｒ下地層(5)の上に成膜されるＣｏ合金磁性層(6)の結晶配向を(１００)配向とすることができる。また、Ｃｒ下地層(5)の結晶を微細化され、ひいては該Ｃｒ下地層(5)の上に成膜されるＣｏ合金磁性層(6)の結晶が微細化される。
このように、Ｃｏ合金磁性層(6)の結晶配向が向上し、結晶が微細化されることにより、磁気記録媒体の高保磁力化と媒体ノイズの低減化が同時に達成される。
加えて、Ｎｉ−Ｐ−Ｘの非晶質層(3)とＣｒ−Ｎｉ合金の結晶質層(4)を二重に積層したことにより、磁性層(6)中でのＣｒの粒界への偏析が促進されて、磁性粒間の磁気的相互作用が減少し、磁性粒の磁気的孤立化がより促進される。これにより、さらなる媒体ノイズの低減を図ることができる。
【００１０】
後述する実施例で比較するとおり、本発明の金属薄膜型磁気記録媒体は、非晶質層(3)又は結晶質層(4)を単層で設けた金属薄膜型磁気記録媒体よりも、高保磁力、低媒体ノイズを実現できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の金属薄膜型磁気記録媒体(1)の部分断面図を示しており、Ａｌ合金／ＮｉＰ媒体基板またはガラスからなる媒体基板(2)上に、Ｎｉ−Ｐ−Ｘの非晶質層(3)、Ｃｒ−Ｎｉ合金の結晶質層(4)、下地層(5)、磁性層(6)及び保護膜(7)を、この順序で積層成膜している。
図１では、ＮｉＰ層(22)、Ｎｉ−Ｐ−Ｘの非晶質層(3)、Ｃｒ−Ｎｉ合金の結晶質層(4)、下地層(5)、磁性層(6)及び保護膜(7)がサブストレート(21)に関して対称に成膜されいる。
【００１２】
媒体基板(2)のＮｉＰ層(22)には、ヘッドと媒体との間の摩擦を軽減するために、円周方向にテクスチャを施してもよい。一方、ヘッドの低浮上化のために磁気記録媒体(1)に平坦度が要求される場合には、スーパーフィニッシュ加工を施して表面を超平滑化させることができる。
【００１３】
なお、媒体基板(２)のサブストレート(21)の材料としてガラスを使用する場合、ガラスは剛性に優れることから、ＮｉＰ層(22)の形成が省略されることもある。この場合、非晶質層(３)はガラスサブストレート(21)の上に直接形成すればよい。
【００１４】
Ｎｉ−Ｐ−Ｘの非晶質層(3)及びＣｒ−Ｎｉ合金の結晶質層(4)の厚さは、夫々約１００〜１０００Åが望ましい。これら層(3)(4)の合計層厚は、６００〜１０００Åの範囲とすることがより望ましい。Ｎｉ−Ｐ−Ｘの非晶質層(3)及びＣｒ−Ｎｉ合金の結晶質層(4)の厚さが薄すぎると、これら各層(3)(4)の効果が十分に発揮されず、あまり厚くなりすぎると、その上に形成されるＣｒ下地層(5)及びＣｏ合金磁性層(6)の粒子の粗大化を招き、ノイズが増大するおそれがあるからである。
また、Ｃｒ−Ｎｉ合金の結晶質層(4)の上に成膜されるＣｒ下地層(5)の厚さは、２００〜１０００Åが望ましく、４００〜８００Åがより望ましい。これは、下地層(5)の層厚を約８００Åより厚くしても、磁気記録媒体(1)の保磁力のさらなる向上は期待できないためであり、１０００Åよりも厚くすると、その上に形成されるＣｏ合金磁性層(6)の粒子の粗大化を招き、ノイズが増大するおそれがあるためである。
【００１５】
下地層(5)は、公知の如く、Ｃｒから形成する。
磁性層(6)は、Ｃｏを主成分とする公知のＣｏ合金から形成する。
【００１６】
ＮｉＰ層(22)、下地層(5)、磁性層(6)及び保護膜(7)の形成は、公知の如く、ＤＣスパッタリング法、メッキ法又は真空蒸着法等の方法により行なうことができる。
【００１７】
なお、非晶質層(3)、結晶質層(4)、下地層(5)を成膜する際、基板(2)を赤外線ヒーター等によって約２５０〜３００℃に加熱した状態で実施することが望ましい。
【００１８】
【実施例】
基板(2)と下地層(5)との間に、Ｎｉ−Ｐ−Ｘの非晶質層(3)及びＣｒ−Ｎｉ合金の結晶質層(4)の両方を積層成膜した本発明の金属薄膜型磁気記録媒体No.１〜No.３と、非晶質層(3)又は結晶質層(4)の一方のみを成膜した金属薄膜型磁気記録媒体No.１１、No.１２を作製し、保磁力、記録再生特性、及び磁性層のＣｏ磁性粒子間の磁気的相互作用の測定(δＭ測定)を行なった。
供試磁気記録媒体の作製条件は、以下の通りである。
・媒体基板
サブストレート：Ａｌ合金製（３.５inch−３１.５mil）
ＮｉＰ層 ：厚さ１０μm
表面処理 ：円周方向の機械的テクスチャ
粗さ ：Ｒａ＝２Å
・非晶質層、結晶質層、下地層、磁性層及び保護膜
スパッタ装置 ：ＤＣマグネトロンスパッタ装置
基板温度 ：２４０℃
基板バイアス電圧：−１００Ｖ(非晶質層及び結晶質層成膜時)
−２００Ｖ(下地層及び磁性層成膜時)
成分及び厚さ ：表１参照。(表１中のカッコ内は各層の厚さを示す)
【００１９】
【表１】

【００２０】
記録再生特性
作製された供試磁気記録媒体の記録再生特性を測定した。
なお、磁気特性が異なると記録再生特性も異なるため、各磁気記録媒体の保磁力Ｈｃと残留磁束密度Ｂｒｄを夫々、２４００Ｏｅ、２１０Ｇｕとなるように調整して測定を行なった。
記録再生特性の測定は、Ｓｉｌｍａｇ社製のＰＨＳヘッドを用いて、線記録密度１２０ｋＦＣＩ(k flux change per inch)て行なった。
表２中、ＳＮｍは媒体のノイズと信号強度の比、Ｎｍは媒体のノイズを示している。また、表２中、ＮＬＴＳは、Non Linear Transition Shiftの略語で、既に書き込まれた記録パターン上の漏洩磁場がヘッドの記録磁界に影響を及ぼした結果、次にディスクに書き込まれる磁化遷移領域の位置がずれる量を表わしている。
【００２１】
【表２】

【００２２】
表２を参照すると、Ｎｉ−Ｐ−Ｘの非晶質層(3)及びＣｒ−Ｎｉ合金の結晶質層(4)の両方を積層成膜した本発明の磁気記録媒体No.１〜No.３は何れも、非晶質層(3)又は結晶質層(4)の一方のみを成膜した磁気記録媒体No.１１、No.１２よりも優れた記録再生特性を有していることがわかる。特に、磁気記録媒体No.１は、本発明の他の磁気記録媒体よりも優れた記録再生特性を有している。
このように、本発明の磁気記録媒体No.１〜No.３が、単層の非晶質層(3)又は結晶質層(4)を有する磁気記録媒体No.１１、No.１２にくらべて、優れた記録再生特性を有しているのは、基板(2)と下地層(5)との間に積層成膜した非晶質層(3)と結晶質層(4)により、下地層(5)を構成するＣｒ合金の主たる結晶配向である(１１０)＋(２１１)配向が向上し、ひいてはその上に成膜される磁性層(6)を構成するＣｏ合金の主たる結晶配向である(１００)配向が向上するためであり、同時に、単層の非晶質層(3)又は結晶質層(4)を有する磁気記録媒体No.１１、No.１２に比べて、下地層(5)の結晶が微細化され、ひいては磁性層(6)の結晶が微細化されるためである。
【００２３】
保磁力
つぎに、上記供試磁気記録媒体のうち、No.１、No.１１及びNo.１２について、下地層(5)の上に成膜するＣｏ合金の磁性層(6)の厚さを変えて、夫々保磁力の測定を行なった。結果を図２に示す。
図２から明らかなように、非晶質層(3)と結晶質層(4)との両方を積層成膜した本発明の磁気記録媒体No.１は、何れの厚さの磁性層(6)であっても、非晶質層(3)又は結晶質層(4)の一方のみを成膜した磁気記録媒体No.１１、No.１２よりも、高い保磁力Ｈｃを示していることがわかる。
本発明の磁気記録媒体No.１が、磁気記録媒体No.１１、No.１２に比べて高い保磁力を有しているのは、上記と同様に、下地層(5)及び磁性層(6)の結晶配向の向上と、微細化によるものである。なお、磁気記録媒体No.２、No.３についても同様に保磁力の向上効果がある。
【００２４】
δＭ測定
供試磁気記録媒体No.１、No.１１及びNo.１２について、振動型試料磁力計(ＶＳＭ)を用いて磁気記録媒体に大きさの異なる外部磁場を加え、Ｃｏ磁性粒子間の磁気的相互作用の大きさを示す「δＭ」を測定した。δＭの正の最大値は、Ｃｏ磁性粒子間の磁気的相互作用の大きさを示しており、δＭの正の最大値が大きいほど、磁性粒子どうしの磁気的な相互作用が大きく、媒体ノイズが発生しやすいといわれている。逆にδＭの正の最大値が小さければ、磁性粒子が夫々磁気的に孤立しており、磁性粒子間の磁気的相互作用による媒体ノイズの発生を抑えることができるといわれている。
【００２５】
δＭ測定の結果を図３に示す。
図３を参照すると、本発明の磁気記録媒体No.１は、磁気記録媒体No.１１、No.１２に比べて、δＭの正の最大値が小さいことがわかる。つまり、磁気記録媒体No.１は、磁性層中のＣｏ磁性粒子が夫々磁気的に孤立しており、磁性粒子間の磁気的相互作用による媒体ノイズが発生しにくい。
本発明の磁気記録媒体No.１のδＭの正の最大値が小さくなったのは、基板(2)と下地層(5)との間に、非晶質層(3)と結晶質層(4)を二重に積層成膜したことによって、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａからなる磁性層(6)中にて、Ｃｒの粒界への偏析が十分に促進されて、Ｃｏ磁性粒子の磁気的な孤立が図られたためである。
これに比べて、非晶質層(3)又は結晶質層(4)を単層で成膜した磁気記録媒体No.１１、No.１２は、δＭの正の最大値が大きいことから、磁性層(6)中にて、Ｃｒの粒界への偏析が十分に促進されておらず、Ｃｏ磁性粒子が夫々磁気的に十分孤立していないと考えられる。
【００２６】
なお、磁気記録媒体No.２、No.３についても同様に、Ｃｏ磁性粒子の磁気的相互作用の減少が図れ、Ｃｏ磁性粒子の磁気的な孤立化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】非晶質層と結晶質層とを積層成膜した金属薄膜型磁気記録媒体の部分断面図である。
【図２】磁性層の厚さと保磁力Ｈｃとの関係を示すグラフである。
【図３】外部磁場とδＭとの関係を示すグラフである。
【図４】単層の非晶質層又は結晶質層を具えた金属薄膜型磁気記録媒体の部分断面図である。
【図５】従来の金属薄膜型磁気記録媒体の部分断面図である。
【符号の説明】
(１) 金属薄膜型磁気記録媒体
(２) 媒体基板
(３) 非晶質層
(４) 結晶質層
(５) 下地層
(６) 磁性層
(７) 保護膜

Claims (4)

1. 非磁性の基板(2)上に、Ｃｒ下地層(5)、Ｃｏ、Ｃｒ及びＴａからなる磁性層(6)及び保護膜(7)を順次積層成膜してなる金属薄膜型磁気記録媒体において、基板(2)とＣｒ下地層(5)との間に、Ｎｉ−Ｐ−Ｘ(但し、Ｘは元素周期表の４Ａ族、５Ａ族又は６Ａ族に属する金属元素である)の非晶質層(3)と、その上にＣｒ−Ｎｉ合金の結晶質層(4)を二重積層したことを特徴とする金属薄膜型磁気記録媒体。
2. 非晶質層(3)は、原子％にて、Ｐ：１０〜２７％、Ｘ：４〜２０％、残部実質的にＮｉからなることを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜型磁気記録媒体。
3. 結晶質層(4)は、原子％にて、Ｎｉ：３６〜４６％、残部実質的にＣｒからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属薄膜型磁気記録媒体。
4. 結晶質層(4)は、原子％にて、Ｎｉ：３６〜４６％、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂのうち少なくとも１種を合計量で０.５〜３％、残部実質的にＣｒからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属薄膜型磁気記録媒体。

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