JPH07134801A

JPH07134801A - 面内磁気記録媒体及び磁気記憶装置

Info

Publication number: JPH07134801A
Application number: JP28305293A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Matsuda; 好文松田; Masaaki Futamoto; 正昭二本; Nobuyuki Inaba; 信幸稲葉; Yoshihiro Shiroishi; 芳博城石; Mikio Suzuki; 幹夫鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】【構成】熱酸化Ｓｉ単結晶基板と、情報記録層である六
方晶系磁性合金膜との間に、六方晶系非磁性層と体心立
方晶系非磁性層とを交互に積層した下地膜を設けた面内
磁気記録媒体を用い、媒体の記録再生は、再生に磁気抵
抗効果型磁気ヘッドを用いた記録再生分離型ヘッドによ
って行う。ヘッド駆動系には、高精度な位置決めが可能
なＶＣＭとピエゾ素子を用いた二段アクチュエータを用
いる。【効果】１平方インチ当たり２ギガビット以上の面記録
密度が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク，磁気テ
ープ，磁気カードその他の情報記録用磁気媒体、特に高
密度の情報記録に適した磁気記録媒体及び磁気記憶装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、磁化を面内方向に反転させて記
録する面内磁気記録用の媒体は、Ｃｏのような強磁性金
属を主成分として、これにＣｒ，Ｔａ，Ｐｔのような金
属を添加したＣｏ基合金系磁性薄膜を記録層としてい
る。このＣｏ基合金膜の結晶系は六方晶系であり、下地
膜に立方晶系のＣｒ膜を用いることで、Ｃｏ基合金膜の
ｃ軸を面内方向に傾け、主にこれによる結晶磁気異方性
により面内に磁気記録している。このように、Ｃｒ下地
膜は、記録層であるＣｏ基合金膜の結晶成長に密接に関
係している。ところで、近年、情報量の急激な増大や、
記録装置のダウンサイジングの必要性に伴い、磁気記録
における記録密度の向上がますます要求されてきてい
る。しかし、記録密度が高くなるにつれ、１ビット当た
りの記録領域が小さくなるため、上記のような薄膜を用
いた面内磁気記録媒体では、結晶粒の大きさが記録密度
の限界を決める大きな要因になってきている。そこで、
特開昭63−197018号公報のように、Ｃｒにこれとは混じ
りにくいＴｉを添加したＣｒ−Ｔｉ合金下地膜を用いる
ことで、下地膜の結晶粒を微細化し、これに伴い記録層
の結晶粒を小さくした面内磁気記録媒体を得られること
が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、スパッタリン
グ法により上記のようなＣｒ−Ｔｉ合金膜を作成するた
めには、得たい膜と同様な組成の合金ターゲットが必要
である。上記の方法ではＣｒに混じり難い添加元素が、
特性改善に有効であるが、均一な組成の合金ターゲット
を作製することが困難になるという欠点があった。

【０００４】本発明の目的は、純金属ターゲットを用い
てＣｒ基合金下地膜を作製することにより、上記と同様
もしくはそれ以上にＣｏ基合金磁性膜記録層の結晶粒微
細化効果がある下地膜を有する面内磁気記録媒体を実現
し、この媒体を用いることでより高記録密度特性を有す
る磁気記憶装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】六方晶系の磁性合金膜と
強化ガラス基板、Ｎｉ−Ｐメッキ層付きＡｌ合金基板、
表面を熱酸化したＳｉ基板及びセラミックス基板等の非
磁性基板との間に、複数種類の非磁性材料を交互に形成
した積層下地膜を設けた面内磁気記録媒体をスパッタリ
ング法などで形成し、その媒体の結晶学的特性，磁気的
特性及び耐食性，基板との密着性等の信頼性、さらにこ
の媒体を磁気ディスク装置等で種々の磁気ヘッドにより
記録再生特性を評価するなど、鋭意検討した本発明者の
研究によれば、上記の目的は、以下の手段により達成さ
れる。

【０００６】磁気記録媒体，前記磁気記録媒体に記録再
生する磁気ヘッド，前記磁気記録媒体と前記磁気ヘッド
を相対運動させる駆動系，前記磁気ヘッドを前記磁気記
録媒体上の適当な場所に位置決めするアクチュエータ等
から成る磁気記憶装置において、前記磁気記録媒体が非
磁性基板上と六方晶系磁性合金膜との間に、六方晶系の
非磁性材料と体心立方晶系の非磁性材料とが交互に複数
回形成された下地膜を設けたことを特徴とする面内磁気
記録媒体であり、かつ前記磁気ヘッドが再生素子にＭＲ
ヘッドを用いた記録再生分離型複合ヘッドである磁気記
憶装置とする。前記磁気記憶装置において、前記磁気記
録媒体が、非磁性基板上に下地膜を介して、六方晶系磁
性合金膜が形成された面内磁気記録媒体であり、非磁性
基板と六方晶系磁性合金膜との間に、基板面に垂直方向
にｃ面が優先配向した六方晶系の非磁性膜と、基板面に
垂直方向に（１１０）面が優先配向した体心立方晶系の
非磁性膜とが交互に複数回形成された下地膜を設けた面
内磁気記録媒体であると望ましい。前記面内磁気記録媒
体において、前記交互に複数回形成された下地膜のうち
の最上層、即ち前記六方晶系磁性合金膜に接した層は前
記立方晶系非磁性膜にすることが、六方晶系磁性合金膜
を面内磁化膜とするために必要である。また、前記ＭＲ
ヘッドには特に再生感度の高いスピンパルブ型ＭＲヘッ
ドを用いることがより望ましい。

【０００７】前記面内磁気記録媒体の下地膜における前
記六方晶系の非磁性材料の方は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ及び
Ｒｕから成る群から選ばれた少なくとも一種の元素とす
る。一方、前記面内磁気記録媒体の下地膜における前記
体心立方晶系の非磁性材料の方は、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，
Ｖ，Ｎｂ及びＴａから成る群から選ばれた少なくとも一
種の元素とする。また、前記面内磁気記録媒体の前記六
方晶系磁性合金膜は、Ｃｏ組成比が５０ａｔ％以上のＣ
ｏ基合金膜から成る面内磁化膜とする。さらにこのＣｏ
基合金膜は、Ｃｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｒｅ，
Ｓｍ，Ｆｅ及びＯから成る群Ｘから選ばれた少なくとも
一種の元素を総量で０.１ａｔ％以上２５ａｔ％以下含
むＣｏ−Ｘ２元合金膜を用いると記録再生特性の上でよ
り効果的である。さらにＣｏ基合金膜として、Ｚｒ，Ｔ
ｉ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ及びＰｔから成る群
Ｙから選ばれた少なくとも一種の元素を総量で０.１ａ
ｔ％以上１５ａｔ％以下含むＣｏ−Ｘ−Ｙ３元合金膜を
用いると耐食性及び記録再生特性の上でより効果的であ
る。

【０００８】

【作用】一般に、スパッタ法や真空蒸着法等の薄膜形成
法により作製した薄膜は、その最密面が優先配向するこ
とが知られている。従って、六方晶系薄膜及び体心立方
晶系薄膜では、それぞれｃ面及び（１１０）面が優先配
向しやすい。ここで、ｃ面配向に対しｃ軸配向と表現す
る場合があるが同一の概念である。さらに六方晶系薄膜
のｃ面と体心立方晶系薄膜の（１１０）面との格子間隔
の違いが１０％程度以下であれば、それぞれの結晶面を
積層する場合に上下関係は問わず、エピタキシャル成長
が可能である。さらに、この様にｃ面が優先配向した六
方晶系薄膜と（１１０）面が優先配向した体心立方晶系
薄膜を交互に積層すると、それぞれの膜の界面における
結晶格子のわずかな不整合により結晶成長が抑制され、
微細な結晶粒が得られる。また、（１１０）面配向した
Ｃｒ膜上にｃ面が膜面内に傾いたＣｏ基合金等の六方晶
系磁性合金膜がエピタキシャル的に成長することはよく
知られている。そこで、交互積層下地膜の最上層は、
（１１０）面が優先配向したＣｒ層を配置させること
で、その上に形成する六方晶系磁性合金膜の結晶粒を微
細にできる。ここで、Ｃｒの替わりにＣｒと同様の立方
晶系構造を有するＭｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ及びＴａの何れか
一種の元素を用いても上記と同様の効果が期待できる。

【０００９】本発明者らは以下の方法により面内磁気記
録媒体を作製し、上記の機能を確認した。なお、説明の
便宜上、以下の記載では、合金材料の組成を簡略表示す
るために、例えば、Ｍ₁−ａＭ₂−ｂＭ₃の記号を使用す
ることとする。ただし、Ｍ₁は主成分金属元素、Ｍ₂及び
Ｍ₃は添加金属元素、ａ及びｂは添加金属元素の含有率
（原子％）を示す。

【００１０】Ｎｉ−Ｐをメッキし、その表面を鏡面研磨
したＡｌ合金，強化ガラス，熱酸化したＳｉ単結晶等の
種々の２.５インチ磁気ディスク用基板上に、ｄｃマグ
ネトロンスパッタ法で、基板温度：室温〜４００℃、背
圧：１０ｎTorr（１μＰａ）以下、Ａｒガス圧：１〜１
０ｍTorr（０.１〜１.３Ｐａ）、投入電力密度：１cm²
当たり０.５〜１０Ｗとして厚さ０.１〜２０ｎｍの種々
の六方晶系非磁性膜と厚さ０.１〜２０ｎｍの種々の体
心立方晶系非磁性膜を交互に２〜４００回積層した種々
の下地膜を作成した。ここで、２０回以上積層する場合
はスパッタしている六方晶系非磁性体ターゲットと体心
立方晶系非磁性体ターゲット上を基板を１０〜６０rpm
で回転させながら成膜した。

【００１１】この交互積層下地膜については、最下層或
いは最上層を六方晶系非磁性膜と体心立方晶系非磁性膜
を入れ替えた種々の場合について検討した。さらに、連
続して膜厚１０〜４０ｎｍの種々のＣｏ基合金磁性膜を
形成し、その上にＣ保護膜を１０ｎｍ形成して、磁気特
性、結晶学的特性、記録再生特性等を評価した。記録再
生特性の測定は、薄膜ヘッドによる自己録再と、薄膜ヘ
ッドとＭＲヘッドを複合した記録再生分離型ヘッドによ
る録再分離の二つの方式で評価した。一平方インチ当た
り数Ｇｂ以上の磁気ディスク装置を安定に動作させるに
は装置Ｓ／Ｎが不足するため、ＭＲヘッドを用いた録再
分離が必要であることが分かった。

【００１２】

【実施例】

≪実施例１≫面内磁気記録媒体の断面を示す図１を参照
しながら実施例１を説明する。中心線平均面粗さ（Ｒ
ａ）が０.３ｎｍ、最大面粗さＲmaxが３ｎｍに両面を鏡
面研磨した２.５インチ磁気ディスク基板標準仕様の、
面方位が（１００）の単結晶Ｓｉに熱酸化膜を２００ｎ
ｍ形成し、これを熱酸化Ｓｉ単結晶非磁性基板１とす
る。

【００１３】ｄｃマグネトロンスパッタ装置を使用し、
先ず、上記基板１の両面にＣｒ膜２，２′，Ｔｉ膜３，
３′，Ｃｒ膜２，２′，Ｔｉ膜３，３′を順に１０ｎｍ
ずつ形成し、さらにＣｒ膜２，２′を２０ｎｍ形成して
交互積層下地膜４，４′とした後、Ｃｏ−１７Ｃｒ−５
Ｔａ磁性合金膜５，５′を２０ｎｍの厚さで形成し、更
にその上にカーボン保護潤滑膜６，６′を１０ｎｍの厚
さで形成して磁気記録媒体７とした。交互積層下地膜
４，４′、Ｃｏ−１７Ｃｒ−５Ｔａ磁性合金膜５，５′
の形成期間中、基板温度，アルゴンガス圧及び投入電力
密度をそれぞれ２６０℃，２ｍTorr（０.２７Ｐａ）及
び１cm²当たり２.８Ｗとした。また、カーボン保護潤
滑膜６，６′の形成時は基板温度、アルゴンガス圧及び
投入電力密度をそれぞれ１５０℃，１０ｍTorr（１.３
Ｐａ）及び１cm²当たり３.２Ｗとした。なお、直流マ
グネトロンスパッタ装置のチャンバは超高真空対応と
し、背圧は５〜６ｎTorr（７〜８μＰａ）にした。

【００１４】磁気ヘッド８は、記録をギャップ長０.４
μｍ、トラック幅１.０μｍ、巻線数３０回の薄膜型ヘ
ッド、再生をシールド間隔０.３μｍ、トラック幅０.８
μｍのスピンバルブ型ＭＲヘッドとした記録再生分離型
ヘッドを用いた。また、磁気ヘッドの駆動系９には、ピ
エゾ素子とボイスコイルモータによる二段アクチュエー
タを用いた。記録再生時における磁気ヘッドと磁気記録
媒体間の磁気的な隙間は０.０５〜０.０６μｍと設定し
た。以上を基に図２に示す磁気ディスク装置を作製し
た。

【００１５】≪実施例２≫面内磁気記録媒体の断面を示
す図２を参照しながら実施例２を説明する。実施例１に
おいて、磁気記録媒体７における交互積層下地膜４，
４′の替わりに、基板１の両面からＣｒ膜２，２′，Ｔ
ｉ膜３，３′を交互に順番に５ｎｍずつ計６層形成し、
さらにＣｒ膜２，２′を２０ｎｍ形成して交互積層下地
膜４，４′とした以外は実施例１と同様に作製した別の
磁気記録媒体７を用い、この磁気記録媒体７以外は実施
例１と同様に磁気ディスク装置を構成した。

【００１６】≪実施例３≫実施例１において、磁気記録
媒体７における交互積層膜の替わりに、基板１の両面か
らＴｉ膜３，３′，Ｃｒ膜２，２′，Ｔｉ膜３，３′を
順に１０ｎｍずつ形成し、さらにＣｒ膜２，２′を２０
ｎｍ形成して交互積層下地膜４，４′とした以外は実施
例１と同様に作製した別の磁気記録媒体７を用い、この
磁気記録媒体７以外は実施例１と同様に磁気ディスク装
置を構成した。

【００１７】≪実施例４≫実施例２において、磁気記録
媒体７におけるＴｉ膜３，３′の替わりにＺｒ膜３，
３′をＴｉ膜と同一の作製条件で形成した以外は実施例
２と同様に作製した別の磁気記録媒体７を用い、この磁
気記録媒体７以外は実施例１と同様に磁気ディスク装置
を構成した。

【００１８】≪実施例５≫実施例２において、磁気記録
媒体７におけるＴｉ膜３，３′の替わりにＨｆ膜３，
３′をＴｉ膜と同一の作製条件で形成した以外は実施例
２と同様に作製した別の磁気記録媒体７を用い、この磁
気記録媒体７以外は実施例１と同様に磁気ディスク装置
を構成した。

【００１９】≪実施例６≫実施例２において、磁気記録
媒体７におけるＴｉ膜３，３′の替わりにＲｕ膜３，
３′をＴｉ膜と同一の作製条件で形成した以外は実施例
２と同様に作製した別の磁気記録媒体７を用い、磁気記
録媒体７以外は実施例１と同様に磁気ディスク装置を構
成した。

【００２０】≪比較例１≫実施例１の磁気記録媒体７に
おいて、交互積層下地膜４，４′の替わりに、これと同
一の作製条件で純Ｃｒ下地膜を形成した以外は実施例１
と同様に作製した別の磁気記録媒体７を用い、この磁気
記録媒体７以外は実施例１と同様に磁気ディスク装置を
構成した。

【００２１】≪比較例２≫実施例１の磁気記録媒体７に
おいて、交互積層下地膜４，４′の替わりに、これと同
一の作製条件でＣｒ−１０Ｔｉ合金下地膜を形成した以
外は実施例１と同様に作製した別の磁気記録媒体７を用
い、磁気記録媒体７以外は実施例１と同様に磁気ディス
ク装置を構成した。

【００２２】表１に実施例１ないし実施例４，比較例１
および比較例２の磁気記録媒体のそれぞれについて、磁
気特性および記録再生特性を示す。磁気特性は実施例１
ないし実施例４及び、比較例１および比較例２の磁気記
録媒体の半径２５mmの１点を中心に直径７mmの円板状に
試料を切り出した後、片面すなわち、保護潤滑膜６′，
六方晶系磁性合金膜５′，交互積層下地膜４′を取り除
いて振動試料型磁力計（ＶＳＭ）により測定した。表１
には、ＶＳＭにより得られた磁化曲線から求めた磁気特
性である、飽和磁化Ｍｓ、面内方向の保磁力Ｈ_c//、面
内方向の角形比Ｍ_r//／Ｍ_sを示した。

【００２３】すべての試料において、同心円上の四個所
について測定したところ、磁気特性のばらつきはほとん
ど無く、同一の試料における膜面内での異方性もほとん
ど無かった。また、記録再生特性は実施例１に記載の磁
気ディスク装置を構成する記録再生系を用いて測定し
た。さらに表１に、記録再生特性として、孤立再生出力
Ｅ_LF、出力半減記録密度Ｄ₅₀及び媒体Ｓ／Ｎを示した。
ただし、再生出力，媒体ノイズ等は再生ヘッド直後の、
すなわち、信号処理を行う前のものである。また、Ｅ_LF
及び媒体Ｓ／Ｎは比較例１を１.０として相対値で表わ
した。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１によると、磁気特性は実施例１ないし
実施例４の方が、比較例１に対してＨ_c//が大きい。Ｈ_c
//が大きいと一般に記録される磁化の反磁界が小さくな
り、記録密度を高める上で有効である。一方、比較例２
に対しては磁気特性の改善は少ないが、表１によれば、
実施例１ないし実施例４の記録再生特性は、比較例２に
比べ、Ｄ₅₀および媒体Ｓ／Ｎが向上している。また、実
施例１ないし実施例４において、Ｃｏ−１７Ｃｒ−５Ｔ
ａ合金磁性膜５，５′は、Ｃｏ−２２Ｃｒ，Ｃｏ−１８
Ｃｒ−８Ｐｔ，Ｃｏ−１６Ｃｒ−２Ｗ，Ｃｏ−２０Ｃｒ
−５Ｔｉ，Ｃｏ−２１Ｓｍ等の材料を用いても同様の効
果があり、さらに、Ｃｒ膜２，２′はＭｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎ
ｂ及びＴａのいずれかの材料を用いても同様の効果があ
った。なお、実施例１ないし実施例５の磁気記録媒体に
用いた非磁性基板１は、表面がアモルファスな材料でか
つ熱酸化Ｓｉ単結晶基板と同等の表面平滑性があり、少
なくとも３００℃程度の耐熱性があるガラス基板，カー
ボン基板、あるいは自然酸化膜のついたＳｉ単結晶基板
等を用いてもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、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が記録可能な面
内磁気記録媒体が得られる。さらにこの媒体と再生感度
の高いＭＲヘッドや高精度に磁気ヘッドを位置決めする
技術等を組み合わせることで、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
スク装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の面内磁気記録媒体の断面
図。

【図２】本発明の一実施例の面内磁気記録媒体の断面
図。

【図３】本発明の一実施例の磁気記憶装置の説明図。

【符号の説明】

１…非磁性基板、２，２′…体心立方晶系非磁性層、
３，３′…六方晶系非磁性層、４，４′…交互積層下地
膜、５，５′…六方晶系磁性合金膜、６，６′…保護潤
滑膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者城石芳博東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者鈴木幹夫東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録媒体，前記磁気記録媒体に記録再
生する磁気ヘッド，前記磁気記録媒体と該磁気ヘッドを
相対運動させる駆動系，前記磁気ヘッドを前記磁気記録
媒体上の適当な場所に位置決めするアクチュエータを含
む磁気記憶装置において、前記磁気記録媒体が非磁性基
板上と六方晶系磁性合金膜との間に、六方晶系の非磁性
材料と体心立方晶系の非磁性材料とが交互に複数回形成
された下地膜を設けた面内磁気記録媒体であり、前記磁
気ヘッドが再生素子にＭＲヘッドを用いた記録再生分離
型複合ヘッドであることを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項２】請求項１において、前記磁気記録媒体が、
非磁性基板上と六方晶系磁性合金膜との間に、基板面に
垂直方向にｃ面が優先配向した六方晶系の非磁性膜と、
基板面に垂直方向に（１１０）面が優先配向した体心立
方晶系の非磁性膜とが交互に複数回形成された下地膜を
設けた面内磁気記録媒体である磁気記憶装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記交互に複
数回形成された下地膜のうちの最上層である前記六方晶
系磁性膜合金膜に最も近い層が前記立方晶系非磁性膜で
ある磁気記憶装置。
【請求項４】請求項１，２または３において、前記ＭＲ
ヘッドがスピンバルブ型のＭＲ素子を用いている磁気記
憶装置。
【請求項５】請求項３において、前記六方晶系非磁性材
料が基板面に垂直方向にｃ面が優先配向した六方晶系非
磁性膜であり、前記体心立方晶系非磁性材料が基板面に
垂直方向に（１１０）面が優先配向した体心立方晶系非
磁性膜である面内磁気記録媒体。
【請求項６】請求項５において、前記交互に複数回形成
された下地膜のうちの最上層である前記六方晶系磁性膜
合金膜に最も近い層が前記立方晶系非磁性膜である面内
磁気記録媒体。
【請求項７】請求項５または６において、前記六方晶系
の非磁性材料が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ及びＲｕから成る群
から選ばれた少なくとも一種の元素から成ることを特徴
とする面内磁気記録媒体。
【請求項８】請求項５，６または７において、前記体心
立方晶系の非磁性材料が、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ及
びＴａから成る群から選ばれた少なくとも一種の元素か
ら成る面内磁気記録媒体。
【請求項９】請求項５，６，７または８において、前記
面内磁気記録媒体の前記六方晶系磁性合金膜が、Ｃｏ組
成比が５０ａｔ％以上のＣｏ基合金膜から成る面内磁化
膜である面内磁気記録媒体。
【請求項１０】請求項１５において、前記Ｃｏ基合金膜
が、Ｃｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｒｅ，Ｓｍ，Ｆ
ｅ及びＯから成る群から選ばれた少なくとも一種の元素
を含み、その組成比が総量で０.１ａｔ％以上２５ａｔ
％以下である面内磁気記録媒体。
【請求項１１】請求項１５または１６において、前記Ｃ
ｏ基合金膜が、Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｒｈ，
Ｐｄ及びＰｔから成る群から選ばれた少なくとも一種の
元素を含み、その組成比が総量で０.１ａｔ％以上１５
ａｔ％以下である面内磁気記録媒体。