JPH10143865A

JPH10143865A - 磁気記録媒体、その製造方法及び磁気記憶装置

Info

Publication number: JPH10143865A
Application number: JP8292451A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Matsuda; 好文松田; Akira Ishikawa; 石川　　晃; Shinan Yaku; 四男屋久; Yuzuru Hosoe; 譲細江; Tetsuya Kanbe; 哲也神邊; Koji Sakamoto; 浩二阪本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-11-05
Filing date: 1996-11-05
Publication date: 1998-05-29
Anticipated expiration: 2016-11-05
Also published as: US20010008716A1; CN1106005C; SG55404A1; EP0840293A1; KR19980042045A; KR100287262B1; KR100325659B1; DE69729705T2; JP3371062B2; US6692843B2; US6197367B1; CN1181575A; DE69729705D1; EP0840293B1; TW424234B

Abstract

(57)【要約】【課題】磁性膜の配向性を向上させ、磁性膜の結晶粒の
微細化と均一化を図り、低ノイズの磁気記録媒体を提供
すること。【解決手段】基板４０上に、直接又は第３下地膜を介し
て配置された第１下地膜４０、４０’と、この上に直接
配置された第２下地膜４２、４２’と、さらにその上に
配置された磁性膜４３、４３’と、さらにその上に配置
された保護膜４４、４４’とを有し、第１下地膜と第２
下地膜の界面に、酸素量の多いクラスタの領域を分散さ
せた磁気記録媒体。第１下地膜は合金とし、それを構成
する元素の２５０℃の温度における酸化物生成標準自由
エネルギーΔＧ°の差が大きい２種の元素が含まれてい
ることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータの補
助記憶装置等に用いる磁気記憶装置、その磁気記憶装置
に用いる磁気記録媒体及びその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】情報化社会の進行により、日常的に扱う
情報量は増加の一途を辿っている。これに伴って、磁気
記憶装置に対する高記録密度、大記憶容量化の要求が強
くなっている。従来の磁気ヘッドには磁束の時間的変化
に伴う電圧変化を利用した電磁誘導型磁気ヘッドが用い
られていた。これは一つのヘッドで記録と再生の両方を
行うものである。これに対して近年、記録用と再生用の
ヘッドを別にし、再生用ヘッドにより高感度な磁気抵抗
効果型ヘッドを利用した複合型ヘッドの採用が急速に進
みつつある。磁気抵抗効果型ヘッドとは、ヘッド素子の
電気抵抗が磁気記録媒体からの漏洩磁束の変化に伴って
変化することを利用したものである。また、複数の磁性
層を非磁性層を介して積層したタイプの磁性層で生じる
非常に大きな磁気抵抗変化（巨大磁気抵抗効果或いはス
ピンバルブ効果）を利用したさらに高感度なヘッドの開
発も進みつつある。これは非磁性層を介した複数の磁性
層の磁化の相対的方向が、媒体からの漏洩磁界により変
化し、これによって電気抵抗が変化することを利用する
ものである。

【０００３】現在、実用化されている磁気記録媒体で
は、磁性膜としてＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔ
ａ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ等、Ｃｏを主成分とする合金が用
いられている。これらのＣｏ合金はｃ軸方向を磁化容易
軸とする六方晶構造（ｈｃｐ構造）を採るため、磁化を
磁性膜面内で反転させて記録する面内磁気記録媒体とし
てはこのＣｏ合金のｃ軸が面内方向をとる結晶配向すな
わち（１１．０）配向が望ましい。しかし、この（１
１．０）配向は不安定であるため基板上に直接Ｃｏ合金
を形成しても一般にはこのような配向は起こらない。

【０００４】そこで体心立方構造（ｂｃｃ構造）をとる
Ｃｒ（１００）面がＣｏ（１１．０）面と整合性がよい
ことを利用して（１００）配向したＣｒの下地膜をまず
基板上に形成し、その上にＣｏ合金磁性膜をエピタキシ
ャル成長させることによって、Ｃｏ合金磁性膜のｃ軸が
面内方向を向いた（１１．０）配向を採らせる手法が用
いられている。また、Ｃｏ合金磁性膜とＣｒ下地膜界面
での結晶格子整合性をさらに向上させるためにＣｒに第
二元素を添加し、Ｃｒ下地膜の格子間隔を増加させる手
法が用いられている。これによってＣｏ（１１．０）配
向がさらに増大し、保磁力を増加させることができる。
このような例として、Ｖ、Ｔｉ等を添加する例がある。

【０００５】また、高記録密度化に必要な要素として
は、磁気記録媒体の高保磁力化と並んで低ノイズ化が挙
げられる。上記のような磁気抵抗効果型ヘッドは再生感
度が極めて高いため、高密度記録に適しているが、磁気
記録媒体からの再生信号のみならず、ノイズに対する感
度も同時に高くなる。このため、磁気記録媒体には従来
以上に低ノイズ化が求められる。媒体ノイズを低減する
ためには、磁性膜中の結晶粒を微細化し、結晶粒径を均
一化すること等が効果的であることが知られている。

【０００６】また、磁気ディスク媒体に対する重要な要
求として、耐衝撃性の向上が挙げられる。特に、近年ノ
ートパソコン等の携帯型情報機器への磁気ディスク装置
が搭載されるようになり、信頼性向上の観点から、この
耐衝撃性向上は非常に重要な課題となっている。従来の
表面にＮｉ−Ｐメッキを施したＡｌ合金基板に替えて、
表面を強化処理したガラス基板、或いは、結晶化ガラス
基板を用いることにより、磁気ディスク媒体の耐衝撃性
を向上することができる。ガラス基板は従来のＮｉ−Ｐ
メッキＡｌ合金基板に比べて表面が平滑であるため、磁
気ヘッドと磁気記録媒体の浮上スペーシングを小さくす
る上で有利であり、高記録密度化に適している。しか
し、ガラス基板を用いた場合、基板との密着性不良や、
基板中からの不純物イオン、或いは基板表面の吸着ガス
がＣｒ合金下地膜中へ侵入する等の問題が発生してい
る。これらに対しては、ガラス基板とＣｒ合金下地膜の
間に種々の金属膜、合金膜、酸化物膜を形成する等の対
策がなされている。なお、これらに関連する技術とし
て、特開昭６２−２９３５１１号公報、特開平２−２９
９２３号公報、特開平５−１３５３４３号公報等が挙げ
られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】媒体ノイズの低減に
は、上記のように磁性膜中の結晶粒の微細化、均一化が
有効なことが知られている。しかし、上記従来技術を用
いて記録密度１平方インチ当たり９００メガビット程度
の磁気記録媒体と高感度な磁気抵抗効果型ヘッドを組み
合わせて磁気ディスク装置を試作してみると、１平方イ
ンチ当たり１ギガビット程度又はそれ以上の記録密度が
得られるような十分な電磁変換特性が得られなかった。
特に、磁気記録媒体の基板としてガラス基板を用いた場
合に、高線記録密度領域での電磁変換特性が悪いという
結果が得られた。この原因を調べたところ、ガラス基板
上に直接、或いは前記公知例にみられる種々の金属又は
それらの合金を介して形成されたＣｒ合金下地膜は、Ｎ
ｉ−ＰメッキＡｌ合金基板上に形成された場合ほど強く
（１００）配向していなかった。このためＣｏ合金磁性
膜の（１１．０）以外の結晶面が基板と平行に成長し、
磁化容易軸であるｃ軸の面内配向度が小さくなってい
た。これにより、保磁力が低下し、高線記録密度での再
生出力が低下していた。また、ガラス基板を用いた場合
には、磁性膜の結晶粒が、Ａｌ合金基板を用いた場合に
比べて肥大化しており、結晶粒の粒径分散も２０％〜３
０％程度大きくなっていた。このため、媒体ノイズが増
大し、電磁変換特性が劣化した。また、特開平４−１５
３９１０号公報に示された非晶質又は微結晶膜をガラス
基板と下地膜間に形成しても、磁性膜の結晶粒径はある
程度小さくなる場合もあるが、十分ではなかった。さら
に、粒径分布の低減に対してはほとんど効果がみられ
ず、良好な電磁変換特性が得られなかった。

【０００８】本発明の第１の目的は、磁性膜の配向性を
向上させ、磁性膜の結晶粒の微細化と均一化を図り、低
ノイズの磁気記録媒体を提供することにある。本発明の
第２の目的は、そのような磁気記録媒体の製造方法を提
供することにある。本発明の第３の目的は、高記録密度
の磁気記憶装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の磁気記録媒体は、基板上に、直接又
は第３下地膜を介して第１下地膜を配置し、第１下地膜
上に第２下地膜を直接配置し、第２下地膜上に磁性膜を
配置したものであって、この第１下地膜及び第２下地膜
の界面に、酸素量の多いクラスタを分散させるようにし
たものである。

【００１０】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、基板上に、直接又
は第３下地膜を介して第１下地膜を形成し、第１下地膜
を酸素有する雰囲気に、ＰＯ₂・ｔ（ただし、ＰＯ₂は雰
囲気の酸素分圧、ｔはこの雰囲気に曝す時間である）が
１×１０^-6（Ｔｏｒｒ・秒）以上、１×１０^-2（Ｔｏｒ
ｒ・秒）以下の間曝し、この雰囲気に曝された第１下地
膜上に直接第２下地膜を形成し、第２下地膜上に磁性膜
を形成するようにしたものである。

【００１１】また、上記第３の目的を達成するために、
本発明の磁気記憶装置は、上記の磁気記録媒体と、磁気
記録媒体の各面に対応して設けられ、記録部と再生部か
らなる磁気ヘッドと、磁気記録媒体と磁気ヘッドの相対
的な位置を変化させるための駆動部と、磁気ヘッドを所
望の位置に位置決めする磁気ヘッド駆動部と、磁気ヘッ
ドへの信号入力と磁気ヘッドからの出力信号再生を行う
ための記録再生信号処理系とから構成するようにしたも
のである。

【００１２】上記第１下地膜は２種以上の元素からなる
合金であることが好ましい。この合金に酸化のしやすさ
の異なる元素を含ませた場合、第１下地膜をある時間、
ある酸素分圧の雰囲気に曝すと、その表面が面内で連続
した一様の酸化膜を作らずに、酸化しやすい元素のリッ
チな領域が局所的に酸素量の多いクラスタを作り、これ
が第２下地膜の成長核となり、この上に成長する第２下
地膜の結晶粒を微細化かつ均一化し、さらに磁性膜の平
均結晶粒を小さく、かつその粒径を均一にすることがで
きるものと推定される。

【００１３】図１に第１下地膜表面に形成したクラスタ
の模式図を示す。これはガラス基板上に第１下地膜とし
て６８ａｔ％Ｃｏ−２４ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｗ合金膜
のみの単層膜を形成し、さらにその表面にクラスタを形
成したサンプルを透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて構
造を調べたものの模式図である。ここで、クラスタとは
図１に示すように微細な粒状に見えるものとし、数ｎｍ
間隔で均一に分散している。元素の酸化しやすさの度合
としては酸化物生成標準自由エネルギーが指標となり、
第１下地膜をつくる合金の中に、２５０℃の温度におけ
る酸化物生成標準自由エネルギーΔＧ°の差が１５０
（ｋＪ／ｍｏｌＯ₂）以上（ただし、酸化物が２種類
以上存在する元素の場合は（例えばＦｅはＦｅ₂Ｏ₃、Ｆ
ｅ₃Ｏ₄等の酸化物がある）上記ΔＧ°は最も低い値を選
ぶ）である２種以上の元素を含ませることが好ましく、
１８０（ｋＪ／ｍｏｌＯ₂）以上である２種以上の元
素を含ませることがより好ましく、２００（ｋＪ／ｍｏ
ｌＯ₂）以上である２種以上の元素を含ませることが
最も好ましい。この差の上限は特にないが、一般的な元
素の組み合わせでは１０００程度までである。

【００１４】さらにこの合金に酸化物生成標準自由エネ
ルギーΔＧ°がマイナス７５０（ｋＪ／ｍｏｌＯ₂）
以下の元素が含まれていることにより微量の酸素供給で
効果がでる。ここで、表１に各種元素とそれに対応した
酸化物及びその２５０℃の温度における生成標準自由エ
ネルギーΔＧ°を示す。このΔＧ°はＣｏｕｇｈｌｉｎ
が示したΔＧ°と温度の関係図から読み取った値であ
る。これは、日本金属学会出版、非鉄金属精練（新制金
属新版精練篇）（１９６４年）第２９１頁から第２９２
頁に示されている。

【００１５】

【表１】

【００１６】第１下地膜用の合金としては、Ｍｏ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ａｌの群から選ばれた少なくとも１種の元素
とＣｒを含有する合金が基板と膜の密着性の点から好適
である。さらに第１下地膜用の合金としては、Ｃｒ、Ｓ
ｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｗの群から選ばれた
少なくとも１種の元素とＣｏを含有する合金とすると、
この合金が非晶質又は微結晶になりやすく組織が緻密に
なるため、ガラス基板を用いた場合にはガラスから膜中
に侵入してくるアルカリ元素等不純物の拡散バリアにな
るため有効である。ここで、非晶質とはＸ線回折による
明瞭なピークが観察されないこと、または、電子線回折
による明瞭な回折スポット、回折リングが観察されず、
ハロー状の回折リングが観察されることをいう。また、
微結晶とは、結晶粒径が磁性層の結晶粒径より小さく、
好ましくは平均粒径が８ｎｍ以下の結晶粒から成ること
をいう。また、上記第１下地膜用の合金の中で酸化物生
成標準自由エネルギーΔＧ°が最も低い元素の含有率
は、それが上記成長核の数量に関係するため、５ａｔ％
から５０ａｔ％の間程度が第２下地膜の結晶粒微細化に
効果があるので好ましく、５ａｔ％から３０ａｔ％の間
程度がより好ましい。

【００１７】また、第１下地膜と基板の間には、第３下
地膜を配置してよい。例えば、基板をガラス基板とする
とき、従来例に示した種々の金属膜、合金膜、酸化物膜
等を第３下地膜として用いることができる。

【００１８】第２下地膜としては、Ｃｏ合金磁性膜との
結晶格子整合性の高いＣｒ合金等のｂｃｃ構造を有する
ものが好ましい。例えば、Ｃｒ、Ｃｒ合金、すなわち、
ＣｒＴｉ、ＣｒＶ、ＣｒＭｏ等を用いることができる。

【００１９】第１下地膜の厚さは２０ｎｍから５０ｎｍ
の範囲であることが好ましく、第１下地膜の厚さは１０
ｎｍから５０ｎｍの範囲であることが好ましい。

【００２０】また、磁性膜は、磁気異方性が面内を向い
ている磁性膜であることが好ましい。このような磁性膜
として、例えば、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔｉ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、
Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ等のＣｏを主成分とする合金を用いる
ことができるが、高い保磁力を得るためには、Ｐｔを含
むＣｏ合金を用いることが好ましい。さらに、磁性膜を
非磁性中間層を介した複数の層で構成することもでき
る。

【００２１】磁性膜の磁気特性としては、膜面内に磁界
を印加して測定した保磁力を１．８キロエルステッド以
上とし、膜面内に磁界を印加して測定した残留磁束密度
Ｂｒと膜厚ｔの積Ｂｒ・ｔを２０ガウス・ミクロン以
上、１４０ガウス・ミクロン以下とすると、１平方イン
チ当たり１ギガビット以上の記録密度領域において、良
好な記録再生特性が得られるので好ましい。保磁力が
１．８キロエルステッド未満であると、高記録密度（２
００ｋＦＣＩ以上）での出力が小さくなり好ましくな
い。ここでＦＣＩ（ｆｌｕｘｒｅｖｅｒｓａｌｐｅ
ｒｉｎｃｈ）は記録密度の単位である。また、Ｂｒ・
ｔが１４０ガウス・ミクロンより大きくなると高記録密
度での再生出力が低下し、２０ガウス・ミクロン未満で
あると、低記録密度での再生出力が小さくなり好ましく
ない。なお、磁性膜を非磁性中間層を介した複数の層で
構成するとき、上記Ｂｒ・ｔの計算における磁性膜の膜
厚ｔは各磁性層の厚さの合計を表すものとする。

【００２２】

【発明の実施の形態】図２は、磁気記録媒体を作製する
ための枚葉成膜型のスパッタリング装置の一例の模式的
説明図である。実際のスパッタリング装置は、中央にメ
インチャンバ２９があり、その周囲に仕込み室２１、第
１下地膜形成室２２、加熱室２３、酸化室２４、第２下
地膜形成室２５、磁性膜形成室２６、保護膜形成室２７
ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、取り出し室２８が円形に
並んでいる。基板をある室で処理した後に次ぎの室に送
る操作は、各室で同時に行う。つまりこのスパッタリン
グ装置で複数枚同時に処理することができ、基板を各室
に次々に順に送ればよい。保護膜形成室２７ａ、２７
ｂ、２７ｃ、２７ｄが４室あるのは、保護膜形成は低速
度で行うのが好ましいので、１つの室で所望の厚さの４
分の１ずつ形成するためである。

【００２３】このスパッタリング装置により、強化ガラ
スの基板２０をまず仕込み室２１に入れて真空とし、メ
インチャンバ２９を経て次々に各室に移動させて次のよ
うに処理する。第１下地膜として６０ａｔ％Ｃｏ−３０
ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｚｒ合金を室温で形成し、２７
０℃に加熱した後、酸化室２４でアルゴンと酸素の混合
ガスの雰囲気に曝す。このとき、この混合ガスの混合比
及びこの混合ガスの雰囲気に曝す時間を種々変化させ
る。第２下地膜として７５ａｔ％Ｃｒ−１５ａｔ％Ｔｉ
合金を、磁性膜として７５ａｔ％Ｃｏ−１９ａｔ％Ｃｒ
−６ａｔ％Ｐｔ合金をそれぞれ順に積層した。この間２
７０℃又はそれより多少低い温度に保たれている。さら
に、保護膜としてカーボンを厚さ１０ｎｍ〜３０ｎｍ形
成する。

【００２４】上述の混合ガスの混合比及び混合ガスの雰
囲気に曝す時間を変えた結果、媒体ノイズと線形的な相
関を示す活性化体積ｖと磁気モーメントＩｓｂの積（ｖ
・Ｉｓｂ）は、この雰囲気の酸素分圧ＰＯ₂とそれに曝
す時間ｔの積（ＰＯ₂・ｔ）に対し、図３に示すよう
に、極小値をとることが分かった。ここで、ｖ・Ｉｓｂ
については、ジャーナルオブマグネティズムアン
ドマグネティックマテリアルズ、第１４５巻（１９
９５年）、第２５５頁〜第２６０頁（Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｍ
ａｇｎ．Ｍａｔｅｒ．，ｖｏｌ．１４５，ｐｐ．２５５
〜２６０（１９９５））に説明されている。ｖ・Ｉｓｂ
は磁化反転の最小単位に対応した量であり、このｖ・Ｉ
ｓｂが小さいほど媒体ノイズが小さいことを示す。この
ｖ・Ｉｓｂは物理的量なので媒体ノイズを記録再生条件
によらず客観的に比較できる。上記ｖ・Ｉｓｂが最小に
なるＰＯ₂・ｔは第１下地膜又は第２下地膜の合金組成
やその組成比により変わるが、種々の実験によれば、Ｐ
Ｏ₂・ｔは１×１０^-6（Ｔｏｒｒ・秒）以上、１×１０
^-2（Ｔｏｒｒ・秒）以下で媒体ノイズを下げる効果があ
った。特に第１下地膜にＣｏが含まれている場合にはＰ
Ｏ₂・ｔが１×１０^-6（Ｔｏｒｒ・秒）以上、１×１０
^-3（Ｔｏｒｒ・秒）以下で効果があった。

【００２５】なお、磁気記録媒体は保護膜上に、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膜
を厚さ１ｎｍ〜１０ｎｍ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となる。また、上
記加熱は、第１下地膜形成前に行っても同様の効果があ
る。或いは、酸化までを室温で行い、２７０℃に加熱し
てから第２下地膜を形成してもよい。この加熱は下地膜
の結晶性を向上させ、磁性膜を高保磁力化したり、低ノ
イズ化させるための一般的な方法で、通常は２００℃〜
３００℃程度に加熱している。

【００２６】保護層として水素を添加したカーボン膜
や、炭化シリコン又は炭化タングステン等の化合物から
成る膜や、これらの化合物とカーボンの混合膜を用いる
と耐摺動性、耐食性を向上出来るので好ましい。また、
これらの保護層を形成した後、微細マスク等を用いてプ
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層表面
に異相突起を生じせしめたり、或いは熱処理によって表
面に凹凸を形成すと、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。

【００２７】また、基板として、Ｎｉ−Ｐをメッキした
Ａｌ合金基板を用いた場合にも、ガラス基板を用いた場
合と同様、磁性層の結晶粒が微細になるという効果が確
認された。さらにまた、基板としてＡｌ合金基板を用い
た場合、上述のようにＮｉ−Ｐ等の第３下地膜を基板と
第１下地膜の間に設けることが好ましい。基板としてガ
ラス基板を用いた場合、通常用いられていえる種々の金
属膜、合金膜、酸化物膜を基板と第１下地膜の間に設け
ることが好ましい。

【００２８】図６は、本発明の一実施例の磁気ディスク
装置の平面模式図及びそのＡＡ’線断面模式図である。
磁気記録媒体６４を記録方向に駆動する駆動部６５と、
磁気記録媒体６４の各面に対応して設けられ、記録部と
再生部からなる磁気ヘッド６１と、磁気ヘッド６１を所
望の位置に位置決めする磁気ヘッド駆動部６２と、磁気
ヘッドへの信号入力と磁気ヘッドからの出力信号再生を
行うための記録再生信号処理系６３とからなる。磁気ヘ
ッドの再生部を磁気抵抗効果型磁気ヘッドで構成するこ
とにより、高記録密度における十分な信号強度を得るこ
とができ、１平方インチ当たり１ギガビット以上の記録
密度を持った信頼性の高い磁気ディスク装置を実現する
ことができる。

【００２９】また、本発明の磁気記録媒体を磁気ディス
ク装置で用いる場合、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁気
抵抗センサ部を挟む２枚のシールド層の間隔（シールド
間隔）は０．３５μｍ以下が好ましい。これは、シール
ド間隔が０．３５μｍ以上になると分解能が低下し、信
号の位相ジッターが大きくなってしまうためである。

【００３０】さらに、磁気抵抗効果型磁気ヘッドを、互
いの磁化方向が外部磁界によって相対的に変化すること
によって大きな抵抗変化を生じる複数の導電性磁性層
と、その導電性磁性層の間に配置された導電性非磁性層
を含む磁気抵抗センサによって構成し、巨大磁気抵抗効
果、或いはスピン・バルブ効果を利用したものとするこ
とにより、信号強度をさらに高めることができ、１平方
インチ当たり２ギガビット以上の記録密度を持った信頼
性の高い磁気記憶装置の実現が可能となる。

【００３１】＜実施例１＞図４は、本実施例の磁気記録
媒体の模式的に示した断面斜視図である。基板４０には
２．５インチ型の化学強化されたソーダライムガラスを
使用した。その上に厚さ２５ｎｍの６０ａｔ％Ｃｏ−３
０ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｚｒ合金からなる第１下地膜
４１、４１’を、厚さ２０ｎｍの８５ａｔ％Ｃｒ−１５
ａｔ％Ｔｉ合金からなる第２下地膜４２、４２’を、厚
さ２０ｎｍの７５ａｔ％Ｃｏ−１９ａｔ％Ｃｒ−６ａｔ
％Ｐｔ合金磁性膜４３、４３’を、さらに厚さ１０ｎｍ
のカーボン保護膜４４、４４’を形成した。膜形成装置
として、インテバック（Ｉｎｔｅｖａｃ）社製の枚葉式
スパッタリング装置ｍｄｐ２５０Ａを用い、タクト１０
秒で成膜した。タクトとは上記スパッタリング装置で基
板が前の室からある室に送られてきた直後から、その室
で処理を行い次ぎの室に送られるまでの時間を意味す
る。このスパッタリング装置のチャンバ構成は図２に示
した通りである。各膜の形成時のアルゴン（Ａｒ）ガス
圧はすべて６ｍＴｏｒｒとした。成膜中のメインチャン
バ２９の酸素分圧は約１×１０^-8（Ｔｏｒｒ）である。

【００３２】第１下地膜は基板を加熱しない状態で第１
下地膜形成室２２で形成し、加熱室２３でランプヒータ
ーにより２７０℃まで加熱し、その後酸化室２４で９９
％Ａｒ−１％Ｏ₂混合ガスの圧力５ｍＴｏｒｒ（ガス流
量１０ｓｃｃｍ）の雰囲気に３秒間曝し、その後その上
に上記各膜を第２下地膜形成室２５、磁性膜形成室２
６、保護膜形成室２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄで順
に形成した。このときの前記ＰＯ₂・ｔは５ｍＴｏｒｒ
×０．０１×３秒＝１．５×１０^-4（Ｔｏｒｒ・秒）に
相当する。カーボン保護膜まで形成した後、パーフルオ
ロアルキルポリエーテル系の材料をフルオロカーボン材
料で希釈したものを潤滑膜４５、４５’として塗布し
た。

【００３３】＜比較例１＞上記実施例１で、酸化室２４
で上記混合ガスを導入しない以外は上記と同一条件で作
製した磁気記録媒体を比較例１とした。

【００３４】本実施例１の磁気記録媒体の保磁力は２１
７０エルステッドで比較例１の磁気記録媒体よりも約３
００エルステッド程度高く、残留磁束密度Ｂｒと磁性膜
厚ｔの積Ｂｒ・ｔは８９ガウス・ミクロンであった。実
施例１の磁気記録媒体ではｖ・Ｉｓｂは１．０５×１０
^-15（ｅｍｕ）と比較例１の磁気記録媒体の２．２４×
１０^-15（ｅｍｕ）に対し４７％に減少したため、媒体
ノイズもこれに対応し約半分に低減できた。再生出力は
評価した記録密度領域では実施例１、比較例１ともに同
程度であり、媒体のＳ／Ｎは媒体ノイズの低減分を向上
できた。

【００３５】実際に磁気ディスク装置に組み込んで、線
記録密度１６１ｋＢＰＩ（ｂｉｔｐｅｒｉｎｃｈ）、
トラック密度９．３ｋＴＰＩ（ｔｒａｃｋｐｅｒｉ
ｎｃｈ）の条件で磁気抵抗効果型磁気ヘッドにより記録
再生特性を評価したところ、実施例１の磁気記録媒体は
比較例のそれに対し、Ｓ／Ｎが１．８倍高く、面記録密
度１平方インチ当たり１．６ギガビットの装置仕様を充
分満たした。一方、比較例１の媒体ではＳ／Ｎが不足
し、装置仕様を満足できなかった。

【００３６】本実施例１と同一条件で、第１下地膜Ｃｏ
−Ｃｒ−Ｚｒ合金をガラス基板上に厚さ２５ｎｍ形成し
酸化室での処理まで行ったものを、ＴＥＭ（透過電子顕
微鏡）を用いてＣｏ−Ｃｒ−Ｚｒ合金膜の構造を調べた
ところ、ＴＥＭ像には、第１下地膜表面の局所的な酸化
に対応する微細なクラスタを反映した濃淡が観察され
た。このクラスタは径が数ｎｍで、数ｎｍピッチにおよ
そ均一に形成されている。このＴＥＭ像の模式図を図１
に示す。

【００３７】また、本実施例１の磁気記録媒体及び比較
例１の磁気記録媒体のＸ線回折の測定を行った結果、図
５に示す回折パターンが得られた。上記第１下地層のＣ
ｏ−Ｃｒ−Ｚｒ合金のみの単層膜を上記同一成膜条件で
上記ガラス基板上に５０ｎｍ形成し、Ｘ線回折の測定を
行ったところ、明瞭な回折ピークはみられなかった。比
較例１の磁気記録媒体の回折パターンでは第２下地膜の
体心立方構造（ｂｃｃ構造）のＣｒＴｉ（１１０）ピー
クは磁性膜からの六方最密構造（ｈｃｐ構造）のＣｏＣ
ｒＰｔ（００．２）ピークと重なるため、この両者の識
別も不可能である。しかし、いずれにしても第２下地膜
は実施例１の磁気記録媒体のように強く（１００）配向
しておらず、配向が異なる複数の結晶粒の混合相となっ
ている。このため、磁性膜中のＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金結
晶も様々な結晶配向をとっており、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ磁
性膜からは複数の回折ピークがみられる。

【００３８】一方、実施例１の磁気記録媒体は上記のよ
うに第１下地膜のＣｏ−Ｃｒ−Ｚｒ合金単層膜では回折
ピークを示さないため、図中の回折ピークは、第２下地
膜からのｂｃｃ構造のＣｒＴｉ（２００）ピークと、Ｃ
ｏ−Ｃｒ−Ｐｔ磁性膜からのｈｃｐ構造のＣｏＣｒＰｔ
（１１．０）ピークである。このことから、非晶質構造
のＣｏ−Ｃｒ−Ｚｒ合金層上に形成された第２下地膜の
Ｃｒ−Ｔｉ合金は（１００）配向をとり、その上のＣｏ
−Ｃｒ−Ｐｔ磁性膜はエピタキシャル成長により（１
１．０）配向をとっていることが分かる。このため、Ｃ
ｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金の磁化容易軸であるｃ軸の面内方向
の成分が大きくなり、良好な磁気特性が得られる。

【００３９】さらに、磁性膜のＴＥＭ観察を行ったとこ
ろ、本実施例１のＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金の平均結晶粒経
は１０．８ｎｍであり、比較例１のそれの１６．２ｎｍ
に比べて微細化されていた。また、前記単層のＣｏ−Ｃ
ｒ−Ｚｒ合金単層膜の磁化測定を行ったところ、明瞭な
ヒステリシス曲線が得られなかったため、この合金膜は
非磁性であると考えられる。

【００４０】＜実施例２＞上記実施例１と同様の膜構成
で磁気記録媒体を作製した。基板には２．５インチ型の
化学強化されたアルミノシリケートガラスを使用した。
その上に厚さ４０ｎｍの６２ａｔ％Ｃｏ−３０ａｔ％Ｃ
ｒ−８ａｔ％Ｔａ合金からなる第１下地膜を、厚さ２５
ｎｍの８０ａｔ％Ｃｒ−２０ａｔ％Ｔｉ合金からなる第
２下地膜を、厚さ２３ｎｍの７２ａｔ％Ｃｏ−１８ａｔ
％Ｃｒ−２ａｔ％Ｔａ−８ａｔ％Ｐｔ合金磁性膜を、さ
らに厚さ１０ｎｍのカーボン保護膜を形成した。膜形成
装置として実施例１と同じ枚葉式スパッタ装置を用い、
タクト９秒で成膜した。各膜の形成時のアルゴン（Ａ
ｒ）ガス圧はすべて６ｍＴｏｒｒとした。成膜中のメイ
ンチャンバの酸素分圧は約５×１０^-9（Ｔｏｒｒ）であ
る。

【００４１】第１下地膜は基板を加熱しない状態で第１
下地膜成膜室で形成し、加熱室でランプヒーターにより
２５０℃まで加熱し、その後酸化室で９８ｍｏｌ％Ａｒ
−２ｍｏｌ％Ｏ₂混合ガスを用いガス圧力４ｍＴｏｒｒ
（ガス流量８ｓｃｃｍ）の雰囲気に３秒間曝し、その上
に各膜を形成した。これは上記ＰＯ₂・ｔで４ｍＴｏｒ
ｒ×０．０２×３秒＝２．４×１０^-4（Ｔｏｒｒ・秒）
に相当する。上記カーボン保護膜まで形成した後、実施
例１と同様の潤滑膜を塗布した。

【００４２】＜比較例２＞上記実施例２で、酸化室で上
記混合ガスを導入しない以外は上記と同一条件で作製し
た磁気記録媒体を比較例２とした。

【００４３】本実施例２の磁気記録媒体の保磁力は２６
４０エルステッドで比較例２の磁気記録媒体よりも約２
００エルステッド程度高く、残留磁束密度と磁性膜厚の
積Ｂｒ・ｔは８５ガウス・ミクロンであった。実施例２
の磁気記録媒体ではｖ・Ｉｓｂは０．９８×１０
^-15（ｅｍｕ）と比較例２のそれの１．８１×１０
^-15（ｅｍｕ）に対し５４％に減少したため、媒体ノイ
ズもこれに対応し約半分に低減できた。再生出力は評価
した記録密度領域では実施例２、比較例２ともに同程度
であり、磁気記録媒体のＳ／Ｎは媒体ノイズの低減分を
向上できた。磁気ディスク装置に組み込んで、線記録密
度２１０ｋＢＰＩ、トラック密度９．６ｋＴＰＩの条件
で磁気抵抗効果型磁気ヘッドにより記録再生特性を評価
したところ、実施例２の磁気記録媒体は比較例２のそれ
に比べＳ／Ｎが１．３倍高く、面記録密度１平方インチ
当たり２．０ギガビットの装置仕様を充分満たした。一
方、比較例２の磁気記録媒体ではＳ／Ｎが不足し、装置
仕様を満足できなかった。

【００４４】＜実施例３＞上記実施例１と同様の膜構成
で磁気記録媒体を作製した。基板には２．５インチ型の
化学強化されたアルミノシリケートガラスを使用した。
その上に厚さ３０ｎｍの８５ａｔ％Ｃｒ−１５ａｔ％Ｚ
ｒ合金からなる第１下地膜を、厚さ２５ｎｍの８０ａｔ
％Ｃｒ−１５ａｔ％Ｔｉ−５ａｔ％Ｂ合金からなる第２
下地膜を、厚さ２２ｎｍの７２ａｔ％Ｃｏ−１９ａｔ％
Ｃｒ−１ａｔ％Ｔｉ−８ａｔ％Ｐｔ合金磁性膜を、さら
に厚さ１０ｎｍのカーボン保護膜を形成した。膜形成装
置として実施例１と同じ枚葉式スパッタ装置を用い、タ
クト８秒で成膜した。各膜の形成時のアルゴン（Ａｒ）
ガス圧はすべて５ｍＴｏｒｒとした。成膜中のメインチ
ャンバの酸素分圧は約３×１０^-9（Ｔｏｒｒ）である。

【００４５】第１下地膜は基板を特に加熱しないで第１
下地膜成膜室で形成し、加熱室でランプヒーターにより
２４０℃まで加熱し、その後酸化室で７９ｍｏｌ％Ａｒ
−２１ｍｏｌ％Ｏ₂混合ガスを用いガス圧力３ｍＴｏｒ
ｒ（ガス流量６ｓｃｃｍ）の雰囲気に２秒間曝し、その
上の各膜を形成した。これは上記ＰＯ₂・ｔで３ｍＴｏ
ｒｒ×０．２１×２秒＝１．３×１０^-4（Ｔｏｒｒ・
秒）に相当する。上記カーボン保護膜まで形成した後、
実施例１と同様の潤滑膜を塗布した。

【００４６】＜比較例３＞上記実施例３で、酸化室で上
記混合ガスを導入しない以外は上記と同一条件で作製し
た磁気記録媒体を比較例３とした。

【００４７】本実施例３の磁気記録媒体の保磁力は２６
８０エルステッドで比較例３の磁気記録媒体よりも約２
００エルステッド程度高く、残留磁束密度と磁性膜厚の
積Ｂｒ・ｔは６９ガウス・ミクロンであった。実施例３
の磁気記録媒体ではｖ・Ｉｓｂは０．８９×１０
^-15（ｅｍｕ）と比較例３のそれの１．４４×１０
^-15（ｅｍｕ）に対し６０％に減少したため、媒体ノイ
ズもこれに対応し約４０％低減できた。再生出力は評価
した記録密度領域では実施例３、比較例３ともに同程度
であり、磁気記録媒体のＳ／Ｎは媒体ノイズの低減分を
向上できた。磁気ディスク装置に組み込んで、線記録密
度２２５ｋＢＰＩ、トラック密度９．８ｋＴＰＩの条件
で磁気抵抗効果型磁気ヘッドにより記録再生特性を評価
したところ、実施例３の磁気記録媒体は比較例３のそれ
に比べＳ／Ｎが１．４倍高く、面記録密度１平方インチ
当たり２．２ギガビットの装置仕様を充分満たした。一
方、比較例３の媒体ではＳ／Ｎが不足し、装置仕様を満
足できなかった。

【００４８】＜実施例４＞実施例１と同様の膜構成で磁
気記録媒体を作製した。外径９５ｍｍ、内径２５ｍｍ、
厚さ０．８ｍｍの９６ｗｔ％Ａｌ−４ｗｔ％Ｍｇの基板
の両面に８８ｗｔ％Ｎｉ−１２ｗｔ％Ｐからなるメッキ
層を厚さが１３μｍとなるよう形成した。この基板の表
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号公報に記載）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、基板を
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、基板表面に略円周方向のテクスチャを形成した。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。

【００４９】このように処理した基板の上に、厚さ２０
ｎｍの６０ａｔ％Ｃｏ−３０ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｔ
ａ合金からなる第１下地膜を、厚さ２０ｎｍの８５ａｔ
％Ｃｒ−２０ａｔ％Ｔｉ合金からなる第２下地膜を、厚
さ２０ｎｍの７２ａｔ％Ｃｏ−２０ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ
％Ｐｔ合金磁性膜を、さらに厚さ１０ｎｍのカーボン保
護膜を形成した。実施例１で用いた膜形成装置によりタ
クト９秒で成膜した。各膜の形成時のアルゴン（Ａｒ）
ガス圧はすべて５ｍＴｏｒｒとした。成膜中のメインチ
ャンバの酸素分圧は約１×１０^-9（Ｔｏｒｒ）であっ
た。

【００５０】第１下地膜は基板を加熱しない状態で第１
下地膜形成室で形成し、加熱室でランプヒーターにより
２７０℃まで加熱し、その後酸化室で９８％Ａｒ−２％
Ｏ₂混合ガスの圧力４ｍＴｏｒｒ（ガス流量８ｓｃｃ
ｍ）の雰囲気に３秒間曝し、その上の各膜を形成した。
これは上記ＰＯ₂・ｔで４ｍＴｏｒｒ×０．０２×３秒
＝２．４×１０^-4乗（Ｔｏｒｒ・秒）に相当する。上記
カーボン保護膜まで形成した後、パーフルオロアルキル
ポリエーテル系の材料をフルオロカーボン材料で希釈し
たものを潤滑膜として塗布した。

【００５１】また、本発明の実施例に用いた膜形成装置
に比べ、到達真空度が悪く酸素分圧が大きい膜形成装
置、あるいは複数の基板に同時に膜形成できる装置のよ
うに第１下地膜形成後から第２下地膜を形成するまでの
時間が長い膜形成装置では、上記実施例のように酸化室
を特に設けなくても、上記の酸化による微細な成長核が
形成でき、上記実施例と同様の効果が得られる。

【００５２】＜実施例５＞実施例１と同様の膜構成で磁
気記録媒体を作製した。基板には２．５インチ型の化学
強化されたアルミノシリケートガラスを使用した。その
上に、厚さ２５ｎｍの６０ａｔ％Ｃｏ−３０ａｔ％Ｃｒ
−１０ａｔ％Ｚｒ合金からなる第１下地膜を、厚さ２０
ｎｍの８５ａｔ％Ｃｒ−１５ａｔ％Ｔｉ合金からなる第
２下地膜を、厚さ２０ｎｍの７５ａｔ％Ｃｏ−１９ａｔ
％Ｃｒ−６ａｔ％Ｐｔ合金磁性膜を、さらに厚さ１０ｎ
ｍのカーボン保護膜を形成した。膜形成装置として、パ
レットに保持した複数枚の基板に同時に各膜形成を行う
装置を用い、タクト６０秒で成膜した。各膜の形成時の
アルゴン（Ａｒ）ガス圧はすべて６ｍＴｏｒｒとした。
成膜中の各成膜室の酸素分圧は約１×１０^-8（Ｔｏｒ
ｒ）であった。

【００５３】第１下地膜は基板を加熱しない状態で形成
し、次に加熱室でランプヒーターにより２７０℃まで加
熱し、その後、その上の各膜を形成した。これは上記Ｐ
Ｏ₂・ｔで約２×１０^-6（Ｔｏｒｒ・秒）に相当する。
上記カーボン保護膜まで形成した後、パーフルオロアル
キルポリエーテル系の材料をフルオロカーボン材料で希
釈したものを潤滑膜として塗布した。

【００５４】以上の実施例及び比較例について、それぞ
れの上記評価結果をまとめて表２に示す。

【００５５】

【表２】

【００５６】本発明の非晶質、またはそれに近い微結晶
構造のＣｏ合金を用いた第１下地膜であるＣｏ合金膜上
に上記の酸化雰囲気に曝した後、第２下地膜なしに直
接、磁性膜を形成した場合、磁性膜は強い（００．１）
配向を示した。これは磁性層のＣｏ合金結晶のｃ軸が膜
面に対して垂直方向を向いた配向であり、面内磁気記録
媒体としては使用できないが、膜面に対し磁化を垂直方
向に記録する垂直磁気記録媒体に適している。

【００５７】

【発明の効果】本発明の磁気記録媒体は、媒体ノイズの
低減、保磁力増大等の効果があった。本発明の磁気記録
媒体の製造方法によれば、上記のような磁気記録媒体を
容易に製造することができる。また、本発明の磁気記録
媒体を用いた磁気記憶装置は、高い記録密度を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気記録媒体の第１下地膜上に形成さ
れたクラスタのＴＥＭ写真の模式図。

【図２】本発明の磁気記録媒体の膜形成装置の一例を示
す模式図。

【図３】本発明の磁気記録媒体の多層下地膜形成時の条
件に対する活性化堆積と磁気モーメントの積の関係図。

【図４】本発明の磁気記録媒体の模式的断面斜視図。

【図５】本発明の磁気記録媒体の一実施例及び比較例の
磁気記録媒体のＸ線回折パターン図。

【図６】本発明の磁気記憶装置の一実施例の平面模式図
及び断面模式図。

【符号の説明】

２０…基板２１…仕込み室２２…第１下地膜形成室２３…加熱室２４…酸化室２５…第２下地膜形成室２６…磁性膜形成室２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ…保護膜形成室２８…取り出し室２９…メインチャンバ４０…基板４１、４１’…第１下地膜４２、４２’…第２下地膜４３、４３’…磁性膜４４、４４’…保護膜４５、４５’…潤滑膜６１…磁気ヘッド６２…磁気ヘッド駆動部６３…記録再生信号処理系６４…磁気記録媒体６５…駆動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者細江譲東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者神邊哲也東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者阪本浩二神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、直接又は第３下地膜を介して第
１下地膜を形成する工程、該第１下地膜を酸素有する雰
囲気に、ＰＯ₂・ｔ（ただし、ＰＯ₂は雰囲気の酸素分
圧、ｔは該雰囲気に曝す時間である）が１×１０^-6（Ｔ
ｏｒｒ・秒）以上、１×１０^-2（Ｔｏｒｒ・秒）以下の
間曝す工程、上記雰囲気に曝された第１下地膜上に直接
第２下地膜を形成する工程及び該第２下地膜上に磁性膜
を形成する工程を有することを特徴とする磁気記録媒体
の製造方法。
【請求項２】上記第１下地膜は合金からなり、該合金
は、それを構成する元素の２５０℃の温度における酸化
物生成標準自由エネルギーΔＧ°（ただし、酸化物が２
種類以上存在する元素の場合、ΔＧ°は最も低い値とす
る）が１５０（ｋＪ／ｍｏｌＯ₂）以上の差がある２種
の元素が少なくとも含まれていることを特徴とする請求
項１記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３】基板上に、直接又は第３下地膜を介して配
置された第１下地膜、該第１下地膜上に直接配置された
第２下地膜及び該第２下地膜上に配置された磁性膜を有
し、上記第１下地膜及び第２下地膜の界面に、酸素量の
多いクラスタが分散していることを特徴とする磁気記録
媒体。
【請求項４】請求項３記載の磁気記録媒体と、該磁気記
録媒体の各面に対応して設けられ、記録部と再生部から
なる磁気ヘッドと、上記磁気記録媒体と該磁気ヘッドの
相対的な位置を変化させるための駆動部と、上記磁気ヘ
ッドを所望の位置に位置決めする磁気ヘッド駆動部と、
上記磁気ヘッドへの信号入力と磁気ヘッドからの出力信
号再生を行うための記録再生信号処理系とからなること
を特徴とする磁気記憶装置。