JPH10340441A

JPH10340441A - 磁気記録媒体の構造及びそれを用いた磁気記録装置

Info

Publication number: JPH10340441A
Application number: JP14893097A
Authority: JP
Inventors: Fumiyoshi Kirino; 文良桐野; Nobuyuki Inaba; 信幸稲葉; Kyo Akagi; 協赤城; Yoshitsugu Koiso; 良嗣小礒; Masaaki Futamoto; 正昭二本
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Maxell Holdings Ltd
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラスや樹脂を基板に用いた磁気ディスクの磁
気記録膜の結晶粒子サイズの分布を小さくしてノズルレ
ベルを下げる。【解決手段】ディスク基板表面に記録膜形成に先立って
結晶質の薄膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高性能でかつ高信
頼性を有する磁気ディスクおよびそれを安価に製造する
方法に関する。

【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
装置の１つに磁気ディスク装置がある。磁気ディスク装
置は、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。

【０００３】現在の磁気ディスク用の基板には、表面に
ＮｉＰを形成したＡｌ円板やガラス円板が用いられてい
る。しかし、将来の高性能な磁気ディスク用の基板材と
してガラスや樹脂が有望である。これらの基板はあらか
じめピットなどを形成しておき、そのうえに磁気記録媒
体を形成すると、基板の凹凸付近に磁場の不均一な部分
が生じる。この基板上の凹凸をあらかじめ一定のパター
ンで形成しておき、これを検出することにより、位置決
め信号に代表される各種の信号を得ることができる。

【０００４】従来は、完成した磁気ディスクに、一枚一
枚サーボトラックライターを用いて位置決め信号を記録
しており、ディスク装置の量産の障害となる場合があっ
た。しかし、凹凸をあらかじめ基板に形成しておくこと
により、この課題が解決できることを見出した。

【０００５】ここで、磁気ディスクの高密度化を達成す
るためには、１）ディスクと磁気ヘッドとの距離をつめ
ること、２）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。先
の凹凸を有する基板を用いる場合、上記１）の項目に対
しては不利であった。これは、このような基板上に媒体
を形成すると、基板上の凹凸を反映して、媒体表面に凹
凸を生じるために、ヘッド−媒体間の距離を一定間隔以
下にするには限界があった。

【０００６】また、磁気記録媒体の有するノイズを低減
するためには、磁気記録媒体の結晶粒子サイズの分布を
一定の幅に制御することが必要であった。磁気記録膜の
結晶性を制御して形成する方法として、特開昭63−1874
14号をその例として挙げることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ガラスや樹脂を基板に
用いた磁気ディスクを作製する場合、基板上に形成する
磁気記録媒体の有する結晶粒子サイズの分布が大きいと
記録，再生を行う場合に磁気記録媒体のノイズが大きく
なり、高密度記録を行うのに適していなかった。

【０００８】本発明の目的は、磁気記録膜から発生する
ノイズを低減することにより、安定した記録再生が行え
る高性能な磁気ディスクを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を実現するた
めに、少なくとも基板と情報を記録する金属の磁気記録
膜とからなる磁気ディスクにおいて、その基板上に結晶
質の薄膜を形成した後に、磁気記録媒体を作製すればよ
い。その結晶質の薄膜の結晶粒子サイズを制御すること
により、その上に形成した磁気記録膜の結晶粒子サイズ
を制御すればよい。そのために、結晶質の薄膜とその薄
膜上に形成した磁気記録膜とをエピタキシャル成長させ
る必要がある。その場合、先の結晶質の薄膜の格子面間
隔が磁気記録膜の格子面間隔の±１０％以内になるよう
に制御する。この結晶質の薄膜が、Ｃｒ，Ｃｏ，Ｆｅ，
Ｎｉの内より選ばれる元素を主体とする合金を用い、こ
れに、格子面間隔を制御するために、Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，
Ｎ，Ｃ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｔａの内より選ばれる少なくとも
１種類、或いは２種類の元素を含んだ金属薄膜を用いれ
ばよい。

【００１０】この結晶質の薄膜を形成した後に、上記薄
膜上に設ける磁気記録媒体層の表面の凹凸は、膜面に垂
直方向に５nm p−p 以下とし、凹凸の周期が１μｍ以上
とすることが重要である。

【００１１】さらに、この結晶質の薄膜により、磁気記
録媒体の結晶配向性を制御し、磁性膜の磁気特性を向上
させることが好ましい。そして、この結晶質の薄膜上
に、磁気記録膜，保護膜の３つの部分からなる磁気記録
媒体を形成し、この順序に基板上に順次形成することが
好ましい。磁気記録媒体において、結晶性薄膜に基板か
らの腐食成分が磁気記録媒体中に拡散するのを防ぐ役割
も持たせてもよい。

【００１２】結晶質の薄膜を基板と磁気記録媒体との間
に形成することにより、基板と磁気記録媒体との接着強
度を高める効果も得られる。

【００１３】磁気記録用の磁性膜として、Ｃｏを主体と
し、これに、Ｔａ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｎｂの内
より選ばれる少なくとも２種類あるいは３種類の元素を
含み、さらに優位には、上記磁性膜がＸ線的に結晶質で
あることが好ましい。この他に、磁気記録用の磁性膜と
して、Ｃｏを主体とし、これに、窒化シリコン，窒化ア
ルミニウム，酸化シリコン，酸化アルミニウム，窒化チ
タンの内より選ばれる少なくとも１種類の化合物を分散
させた材料を用いても良い。この粒子分散型の材料にＴ
ａ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｎｂの内より選ばれる少
なくとも２種類あるいは３種類の元素を含ませてもよい
ことは言うまでもない。

【００１４】最後に、保護膜として、Ｃ，ＷＣ，Ｔｉ
Ｃ，ＴａＣ，ＮｂＣの内より選ばれる少なくとも１種類
の化合物を用いることが好ましい。この上に、潤滑剤な
どの材料を塗布しても良い。

【００１５】これら導電性膜及び磁気記録媒体の作製
は、樹脂基板の軟化温度以下で行う必要があることは言
うまでもない。磁気記録膜の作製において、成膜時に、
磁気ディスク基板に対して、バイアス電圧を印加して作
製してもよい。

【００１６】樹脂基板上に磁気記録媒体の作製を行うス
パッタリング法として、マイクロ波，高周波、あるい
は、直流の内より選ばれる少なくとも１種類のエネルギ
ーにより、放電ガスを加速し、さらに優位には上記放電
ガスがＡｒ，Ｈｅ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｎｅの内より選ばれる
少なくとも１種類の元素を用いる。これは、基板加熱以
外の方法でプラズマ粒子のエネルギーを制御することに
より、ディスク基板上に磁性膜をエピタキシャル成長さ
せることができ、樹脂基板にとって有効な成膜方法であ
る。

【００１７】そして、このようにして作製した磁気記録
媒体の構造を用いて、磁気ディスク，磁気ヘッド、ある
いは電気回路からなる磁気ディスク装置を構成すること
ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】

（実施例１）作製した磁気ディスクの断面構造を図１に
示す。まず、磁気ディスク用の基板１として、アモルフ
ァスポリオレフィン（ＡＰＯ）基板を用いた場合であ
る。ディスクのサイズは、直径３.５″ 、基板表面には
凹凸のピット（図示せず）が形成されている。このピッ
トの存在の有無は本発明により得られる効果には変化を
生じない。

【００１９】成膜に先立って、基板１を７０℃で１時
間、真空中でベーキングした。これは、樹脂中に含まれ
る水分や空気を除去することにより、基板上に形成され
る膜の諸特性が安定に得られるようになる。ベーキング
したＡＰＯ基板１上に、結晶質薄膜２として、Ｆｅ−Ｈ
ｆ−Ｎ合金を用いた。この膜の組成は、Fe₆₅Hf₁₀N₂₅ で
ある。成膜直後で、この膜は結晶質であり、Ｆｅの結晶
粒子サイズは８ｎｍであった。この他の結晶粒子は膜中
には存在していなかった。この膜の膜厚は、100ｎｍで
ある。

【００２０】この膜の作製は、放電ガスにＡｒ／Ｎ₂ 混
合ガスを用い、ターゲットはFeHf合金を用いた。スパッ
タの条件は、投入ＲＦ電力密度が１０００Ｗ／１５０mm
φ、放電ガス圧力が６ｍTorrである。基板はスパッタ時
には加熱しなかった。これは、得たい結晶粒子のサイズ
により決まるものであり、絶対的なものではない。ま
た、この結晶質薄膜層２がないと、基板から腐食性物質
が容易に侵入してくるので、磁気記録媒体が容易に腐食
され、信頼性の確保ができなかった。このように、結晶
性薄膜は、磁気記録媒体の結晶粒子サイズの制御に加え
て、磁気記録膜の耐食性向上に重要な役割を果たすこと
がわかる。

【００２１】次に、磁気記録媒体の作製方法について説
明する。結晶質薄膜２の上に、磁性膜３としてＣｏ₆₉Ｃ
ｒ₁₉Ｐｔ₁₂合金膜を２０ｎｍの膜厚に形成した。ここ
で、スパッタ中は基板を８０℃に加熱した。この温度
は、基板の軟化温度により決定されるものであり、基板
の材質が変われば変化するので絶対的な値ではない。タ
ーゲットにＣｏ₆₉Ｃｒ₁₉Ｐｔ₁₂合金を、放電ガスに純Ａ
ｒガスを使用した。そして、結晶質薄膜２及び磁気記録
膜３とは、透過型電子顕微鏡による断面観察から、エピ
タキシャル成長していることがわかった。

【００２２】特に、結晶質の薄膜２のＨｆとＮの濃度を
制御することにより、格子面間隔の微調整が可能であ
る。この性質を用いると、磁気記録膜３の組成の違いに
よる格子面間隔の違いを克服できる。また、結晶質薄膜
２の結晶粒子サイズを制御することにより、得られる磁
気記録媒体３の結晶粒子サイズを制御できるので任意の
磁気特性が得られる。また、結晶質薄膜２は、表面が酸
化されにくいので、磁気記録膜３とのエピタキシャル成
長を行いやすいという特徴がある。

【００２３】磁性膜３の結晶粒子は、結晶質薄膜２のそ
れと同じであった。そして、粒子サイズの分布も、８ｎ
ｍを中心にして、±１ｎｍであり、分布はσが５と分布
が小さかった。

【００２４】これに引き続いて、保護膜４として、Ｃ膜
を１０ｎｍの膜厚に形成した。スパッタの条件は、投入
ＲＦ電力密度が１０００Ｗ／１５０mmφ、放電ガス圧力
が３０ｍTorrである。

【００２５】このようにして作製した磁気ディスク上に
潤滑剤（図示せず）を塗布した後に、磁性膜の磁気的な
特性及びディスクの特性を評価した。まず、作製した磁
性膜の磁気特性は、保磁力が２.５ｋＯｅ、Ｉｓｖが２.
５×１０^-16emu、Ｍ−Ｈヒステリシスにおけるヒステリ
シスの角型性の指標のＳが０.８、Ｓ†が０.９であり、
良好な磁気特性を有していた。また、Ｘ線回折による
と、Ｃｏの（２１０）面が強く配向していることがわか
る。また、結晶質薄膜２の無い磁気記録媒体では、保磁
力が１.５ｋＯｅと著しく小さく、配向性もＣｏの（２
１０）面の優先配向性が結晶質膜２を有するディスクよ
り低下していた。

【００２６】このディスクのＳ／Ｎを評価したところ、
３８ｄＢであった。このＳ／Ｎは、記録面密度：３ＧＢ
／inch² に相当する信号を記録した場合である。結晶質
膜の粒子径を制御していないディスクでは、ノイズレベ
ルが使用する全帯域で約２から３ｄＢ高くなった。それ
とともに、Ｓ／Ｎは４.５ｄＢ低下した。これは、ＭＦ
Ｍによる観察から、形成されるエッジ部の磁区形状に乱
れが観察された。このディスクの欠陥レートを測定した
ところ、信号処理を行わない場合の値で、２×１０^-7以
下であった。これに対して、本発明の樹脂膜を用いない
で作製したディスクの欠陥レートは６×１０^-6と１桁以
上大きかった。このように、記録できない部分は、微小
な異物が付着していることがＳＥＭ観察より明らかにな
った。また、この効果は、樹脂基板の他にガラスのよう
な導電性を有していない基板に対して有効であり、特に
帯電しやすい樹脂基板に対して最も効果が大きい。

【００２７】（実施例２）作製した磁気ディスクの断面
構造は、実施例１と同様であり、その模式図を図１に示
す。まず、磁気ディスク用の基板１として、ガラス基板
を用いた。サイズは、直径３.５″ 、基板表面は平坦で
ある。本実施例では、記録媒体の形成にマイクロ波を用
いたＥＣＲスパッタ法を用いた。まず、ＥＣＲスパッタ
法により、結晶質膜２として、ＣｒＴｉ膜を形成した。
Ｃｒのみの膜では、結晶粒子サイズが５０ｎｍ以上と大
きく、磁性膜の下地膜としては、不向きであった。そこ
で、Ｔｉを１５ａｔ％程度添加すると、結晶粒子サイズ
が微細化して１０ｎｍ以下にできる。しかし、これは絶
対的ではなく、装置や作製条件に依存している。第１層
目の形成にＥＣＲスパッタ法を用いると、基板の表面の
凹凸状態によらずに、平坦な膜が得られる。投入マイク
ロ波電力密度（周波数：２.４５ＧＨｚ）は１０００Ｗ
／１５０mmφ、放電ガス圧力は３０ｍTorrである。

【００２８】その上に、磁性膜３としてＣｏ₆₉Ｃｒ₁₉Ｐ
ｔ₁₂合金膜を２０ｎｍの膜厚に形成した。ここで、スパ
ッタ中は基板を３１５℃に加熱した。この温度は絶対的
ではなく、基板の材質に応じて異る。

【００２９】ターゲットにＣｏ₆₉Ｃｒ₁₉Ｐｔ₁₂合金を、
放電ガスに純Ａｒガスを使用した。この磁性膜の結晶粒
子は、結晶質薄膜のそれと同じであった。そして、粒子
サイズの分布も、８ｎｍを中心にして、±１ｎｍであ
り、分布はσが５と分布が小さかった。最後に、保護膜
４として、ＳｉＣ膜を１０ｎｍの膜厚に形成した。スパ
ッタの条件は、投入マイクロ波電力密度（周波数：２.
４５ＧＨｚ）１０００Ｗ／１５０mmφ、放電ガス圧力
３０ｍTorrとした。

【００３０】このようにして作製した磁気ディスク基板
上に潤滑剤を塗布した。また、このディスクの断面をＳ
ＥＭにより観察したところ、基板表面の凹凸には関係な
く磁性層を形成した後の膜の表面がほぼ平坦になってい
た。本実施例では、結晶質薄膜，磁性層及び保護層をＥ
ＣＲスパッタ法により作製したが、磁性層を形成した時
点で十分な平坦性が確保できたので、保護層はＲＦスパ
ッタ法により作製しても良い。

【００３１】まず、作製した磁性膜の磁気特性は、保磁
力が２.５ｋＯｅ、熱安定性を表す指標であるＩｓｖが
２.５×１０^-16emu、角形比の指標であるＳが０.８、Ｓ
†が０.９であり、良好である。Ｘ線回折によると、Ｃ
ｏの（２１０）面が強く配向している。また、結晶質膜
２の無い磁気記録媒体では、保磁力が１.５ｋＯｅと著
しく小さかった。このディスクのＳ／Ｎを評価したとこ
ろ、３８ｄＢであった。結晶質膜の粒子径を制御してい
ないディスクでは、ノイズレベルが使用する全帯域で約
２から３ｄＢ高くなった。それとともに、Ｓ／Ｎは４.
５ｄＢ低下した。これは、ＭＦＭによる観察から、形
成されるエッジ部の磁区形状に乱れが観察された。

【００３２】上記の磁気ディスクを実施例１と同様のデ
ィスクドライブにセットして、評価したところ、実施例
１の場合とほぼ同様で、３５ｎｍまで磁気ヘッドを下げ
ても、ヘッドクラッシュは生じること無く、１０００時
間以上安定に記録再生できた。この例は、結晶質薄膜の
膜厚が３０ｎｍの場合であるが、この膜厚を３ｎｍ，５
ｎｍ，５０ｎｍ，５５ｎｍと変化させてディスクを作製
した。その結果、３ｎｍの膜厚の場合は、樹脂基板と大
きな違いは見られなかった。そして、ディスクの記録再
生特性を評価したところ、１０時間程度でヘッドクラッ
シュし、記録再生できなくなった。本発明の実施には上
記膜厚を５ｎｍ以上とすることが好ましい。

【００３３】このほかに、上記により作製した磁気ディ
スクの断面をＳＥＭにより観察したところ、結晶質膜を
有していない磁気ディスク基板の表面にはスパッタのフ
レーク等の異物が付着していることを見出した。これに
対して、本発明を用いて作製した磁気ディスクではこの
ような異物はほとんど観察されなかった。このように、
本発明には樹脂基板やガラス基板の表面に異物が付着す
るのを抑制する効果があることがわかる。さらに、この
効果に加えて、マイクロ波を用いたスパッタ法を用いて
成膜することにより、基板の表面形態を反映することな
く形成される膜が平坦化されるので、磁気ヘッドが安定
して飛行できるので、高信頼性の記録再生を行うことが
できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明を用いると、磁気記録膜の結晶粒
子サイズの分布を小さくできるので、磁気ディスクのノ
イズレベルを小さくできる。これにより、Ｓ／Ｎ比を向
上でき、高密度記録を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の磁気ディスクの断面図。

【符号の説明】

１…基板、２…結晶質薄膜、３…磁性膜、４…保護膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者赤城協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)発明者小礒良嗣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)発明者二本正昭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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも基板と情報を記録する金属の磁
気記録膜とからなる磁気記録媒体において、上記基板上
に結晶質の薄膜を形成した後に、上記磁気記録膜を形成
したことを特徴とする磁気記録媒体の構造。
【請求項２】請求項１記載の結晶質の薄膜の結晶粒子サ
イズを制御することにより、その上に形成した磁気記録
膜の結晶粒子サイズを制御したことを特徴とする磁気記
録媒体の構造。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の結晶質の薄
膜と上記薄膜上に形成した磁気記録膜とは、エピタキシ
ャル成長により形成されてなることを特徴とする磁気記
録媒体の構造。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかにおい
て、上記結晶質の薄膜の格子面間隔が磁気記録膜の格子
面間隔の±１０％以内であることを特徴とする磁気記録
媒体の構造。
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれかにおい
て、上記結晶質の薄膜が、Ｃｒ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉの内
より選ばれる元素を主体とする合金を用い、これに、格
子面間隔を制御するために、Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｎ，Ｃ，
Ａｌ，Ｔｉ，Ｔａの内より選ばれる少なくとも１種類の
元素を含んだことを特徴とする磁気記録媒体の構造。
【請求項６】請求項１から請求項５のいずれかにおい
て、上記結晶質の薄膜を形成した後に、上記薄膜上に設
けた磁気記録媒体層の表面の凹凸を、膜面に垂直方向に
５nmp−p以下とし、上記凹凸の周期が１μｍ以上とした
ことを特徴とする磁気記録媒体の構造。
【請求項７】請求項１から請求項６のいずれか記載の結
晶質の薄膜により、磁気記録膜の結晶配向性を制御した
ことを特徴とする磁気記録媒体の構造。
【請求項８】請求項１から請求項６のいずれか記載の結
晶質の薄膜上に、磁気記録膜，保護膜をこの順に上記基
板上に形成したことを特徴とする磁気記録媒体の構造。
【請求項９】請求項１から請求項８のいずれか記載の磁
気記録媒体において、結晶性薄膜に基板からの腐食成分
が磁気記録媒体中に拡散するのを防ぐ役割も持たせたこ
とを特徴とする磁気記録媒体の構造。
【請求項１０】請求項１から請求項９のいずれか記載の
結晶質の薄膜を基板と磁気記録媒体との間に形成するこ
とにより、基板と磁気記録媒体との接着強度を高めたこ
とを特徴とする磁気記録媒体の構造。
【請求項１１】請求項８に記載の磁気記録膜として、Ｃ
ｏを主体とし、これに、Ｔａ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎ
ｉ，Ｎｂの内より選ばれる少なくとも２種類あるいは３
種類の元素を含み、さらに優位には、磁気記録膜がＸ線
的に結晶質であることを特徴とする磁気ディスク。
【請求項１２】請求項８に記載の磁気記録膜として、Ｃ
ｏを主体とし、これに、窒化シリコン，窒化アルミニウ
ム，酸化シリコン，酸化アルミニウム，窒化チタンの内
より選ばれる少なくとも１種類の化合物を分散させたこ
とを特徴とする磁気ディスク。
【請求項１３】請求項８に記載の保護膜として、Ｃ，Ｗ
Ｃ，ＴｉＣ，ＴａＣ，ＮｂＣの内より選ばれる少なくと
も１種類の化合物を用いたことを特徴とする磁気ディス
ク。
【請求項１４】請求項８，請求項１１または請求項１２
に記載の磁気記録用の磁性膜を作製するのに、成膜時
に、磁気ディスク基板に対して、バイアス電圧を印加し
て作製したことを特徴とする磁気ディスクの作製方法。
【請求項１５】請求項１から請求項１４のいずれか記載
の基板上に磁気記録媒体の作製を行うスパッタリング法
として、マイクロ波，高周波、あるいは、直流の内より
選ばれる少なくとも１種類のエネルギーにより、放電ガ
スを加速し、さらに優位には上記放電ガスがＡｒ，Ｈ
ｅ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｎｅの内より選ばれる少なくとも１種
類の元素を用いてスパッタして作製したことを特徴とす
る磁気ディスク。
【請求項１６】少なくとも磁気ディスク，磁気ヘッド、
あるいは電気回路からなる磁気ディスク装置において、
上記磁気ディスクとして請求項１から請求項１５のいず
れか記載の記録媒体または磁気ディスクを用いて構成し
たことを特徴とする磁気ディスク装置。