JP2005521980A - 磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents

Abstract

磁気記録媒体は、アモルファスライクのシード層上のＶＭｎ合金からなる下地層の上に設けられた少なくとも反強磁性結合された少なくとも２つの磁性層を有する。下地層は、５５ａｔ．％から８０ａｔ．％のＶと、残りがＭｎを含むものでも良い。シード層は、下地層と同じ材料で構成可能であるが、Ｃｒが２５ａｔ．％から６０ａｔ．％で残りがＴｉであるＣｒ及びＴｉの合金をＮ_２で反応性スパッタリングにより形成しても、純Ｔｉシード層をＮ_２又はＯ_２で反応性スパッタリングにより形成しても良い。シード層と下地層の組み合わせは、シンセティックフェリ磁性媒体（ＳＦＭ）には不可欠の磁性層のｃ軸の面内配向の向上を実現する。

Description

本発明は、磁気記録媒体及び磁気記憶装置に係り、特に基板上に反強磁性結合された磁性層と共に用いられる下地層及びシード層を備えた水平磁気記録媒体、及びそのような磁気記録媒体を用いる磁気記憶装置に関する。

典型的な水平磁気記録媒体は、基板と、シード層と、Ｃｒ又はＣｒ合金からなる下地層と、情報が書き込まれるＣｏ合金からなる磁性層と、Ｃからなる上側層と、有機物潤滑剤がこの順序で積層された構造を有する。現在使用されている基板には、ＮｉＰがめっきされたＡｌ−Ｍｇ基板及びガラス基板が含まれる。ガラス基板は、その耐衝撃性、平滑度、硬度、軽量及び特にディスク縁部でのフラッタの面で、一般的に使用されている。

粒子サイズ、粒子サイズ分布、選択配向及びＣｒ偏析を含む磁性層の微構造は、磁気記録媒体の記録特性を大きく左右する。微構造は、一般的にはシード層及び下地層を用いることにより制御されてきた。このようなシード層及び下地層は、粒子サイズ及び粒子サイズ分布が小さく良好な結晶配向を有することが望ましい。

現在の磁気記録媒体は、必要な微構造を促進させるために、磁性層の下に複数の層を設けている。このため、「シード層」及び「下地層」なる語は、何を指すのかわかりにくい可能性がある。本明細書では、シード層とは、基板に近く、主に後続の層の所望の結晶配向を促進させる層と定義される。シード層に後続する層とは、通常は、シード層上に形成される下地層のことである。シード層は、殆どの場合、一般的に使用されているＮｉＰのようにアモルファス（非晶質）である。下地層は、結晶質であり、Ｃｒのように主にｂｃｃ構造を有すると共に、（００２）、１１０（１１０）又は（１１２）面のテキスチャを有する。本明細書では、基板上に直接成長され、特定の選択配向を発現させる結晶層のことを、下地層と言う。

最も一般的に使用されている下地層は、Ｃｒ、又は、ＣｒＭｏ，ＣｒＭｎ，ＣｒＶ，ＣｒＴｉ，ＣｒＷ等のＣｒ合金からなり、典型的な例では、Ｃｒ合金のＣｒ含有量は少なくとも７０ａｔ．％であり、添加剤は格子パラメータを拡大するために用いられることが最も多い。このような材料からなる下地層は、通常は機械的テキスチャリングを施されたか、或いは、テキスチャリングを施されていないＮｉ_８１Ｐ_１９上に形成される。機械的テキスチャリングは、必ずＮｉＰを空気中に露出するので、これにより表面が酸化される。この酸化は、Ｃｒが（００２）テキスチャで成長するために重要である。Ｃｒ（００２）は、後続する磁性層の結晶テキスチャを（１１２０）とする（異なる表記を用いると、〔１１２０〕選択配向である）。米国特許第５，８６６，２２７号は、この性質を利用するものであり、基板上に反応性スパッタリングされたＮｉＰ（Ｏ_２で）のシード層が記載されている。典型的な例では、ＣｒがＴｓ＞１８０℃を満足する温度Ｔｓで形成されて（００２）テキスチャが促進され、ＸＲＤスペクトルで（１１０）のピークが発生しない。温度Ｔｓが低い状態でＣｒを形成すると、粒子サイズは小さくなっても、（１１０）テキスチャが発現する可能性がある。

ＮｉＰは、基板との密着性があまり良くないので、例えば米国特許第６，１３９，９８１に記載されているような接着層を用いることもできる。２つのＣｒ合金の層を用いて下地層の合計膜厚を１０ｎｍ未満に抑えることにより、ＮｉＰシード層上に８ｎｍから１０ｎｍ程度の粒子サイズの下地層を実現できる。下地層の合計膜厚を増加させると、平均粒子サイズが大幅に増加する傾向にある。例えば、Ｃｒ_８０Ｍｏ_２０の単層で膜厚ｔがｔ＝３０ｎｍの場合、平均粒子サイズは約２０ｎｍとなり、明らかに現在の媒体雑音に対する要求を満たせない。L. Tang他著の"Microstructure and texture evolution of Cr thin
films with thickness", j. Appl. Phys. vol.74,
pp.5025-5032, 1993でも、下地層の膜厚増加に伴う粒子サイズの増加が観測されている。平均粒子サイズを８ｎｍ未満とすることは、下地層の膜厚を更に減少させると磁性層のｃ軸の面内配向（ＩＰＯ：In-Plane
Orientation）が低下してしまうので難しい。下地層の平均粒子サイズは小さい場合でも、その上に２以上の磁性粒子が成長してしまうような大きな粒子サイズの粒子が数個存在することもある。このような粒子の有効磁気異方性は、磁気的分離が不十分であると減少してしまう。

米国特許第５，６９３，４２６号では、ＮｉＡｌやＦｅＡｌ等のＢ２構造を有する規則金属間合金が記載されている。Ｂ２、Ｌ_１０及びＬ_１２等の構造を有する規則金属間合金は、成分原子間の強固な結合により、小さな粒子サイズを有すると推測される。ＮｉＡｌ及びＦｅＡｌは、いずれもガラス基板上に（２１１）テキスチャで成長するので、磁性層のｃ軸を（１０１０）テキスチャとに対して面内方向とする。このような現象は、Lee他著の"NiAl Underlayers
For CoCrTa Magnetic Thin Films", IEEE Trans. Magn., vol.30, pp.3951-3953, 1994及びLee他著の"Effects of
Cr Intermediate Layers on CoCrPt Thin Film Media on NiAl Underlayers", IEEE
Trans. Magn., vol.31, pp.2738-2730, 1995に記載されている。この場合、６０ｎｍを超える膜厚を有する厚い層であっても、１２ｎｍ程度の粒子サイズを実現できる。ＮｉＡｌ及びＣｒの両方をＮｉＰ上に設けることは、米国特許第６，０１０，７９５号にも記載されている。この場合、結晶質のＣｒ「プレ下地層」が（００２）テキスチャであり磁性層が（１１２０）テキスチャであるため、ＮｉＡｌは（００１）テキスチャを発現する。

ＮｉＰ以外のシード層でＣｒ（００２）テキスチャを促進させるものもある。米国特許第５，６８５，９５８号には、少なくとも１％の窒素又は酸素を含み反応性元素を有するＴａ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属が記載されている。Ａｒ＋Ｎ_２ガス内で反応性スパッタリングされるＴａの場合、Ｎ２の体積比率が増加すると、ＸＲＤスペクトラムにＣｏ（１１２０）と共にＣｒ（００２）が発現する。米国特許第５，６８５，９５８号には、典型的な５０ｎｍの膜厚の下地層が記載されており、広範囲にわたる膜厚変動に対して媒体磁気特性は殆ど影響を受けない旨が説明されている。体積比率が３．３％に増加すると、ＸＲＤスペクトルの２つのぴピークは共になくなり、結晶配向が低下することがわかる。米国特許第５，６８５，９５８号は、基板温度Ｔｓの有用な範囲として１５０℃から３３０℃を提案し、好ましい範囲として２１０℃から２５０℃を提案している。これは、Ｔａ−Ｎ上へのＣｒの形成を行うのに必要な基板温度Ｔｓが、ＮｉＰ上に形成する場合と同様であることになる。米国特許第５，６８５，９５８号は、窒素の分圧の有用な範囲として、０．１ｍＴｏｒｒから２ｍＴｏｒｒを提案している。Ｔａ−Ｎ層の窒素濃度は不明であるが、１０ａｔ．％から５０ａｔ．％と考えられる。

米国特許第５，６８５，９５８号にて引用されているKataoka他著の"Magnetic Recording
Characteristics of Cr, Ta, W and Zr Pre-Coated Glass
Disks", IEEE Trans. Magn., vol.31, No.6,
pp.2734-2736, 1995では、ガラス上のＣｒ，Ｔａ，Ｗ，Ｚｒプレコーティング層が記載されている。Ｔａ層の場合、適切な量のＮ_２で反応性スパッタリングを行うことで、後続のＣｒ下地層の結晶配向を実際に向上することができる。ガラス上に直接形成されたＣｒは、（００２）の選択配向だけではなく、望ましくない（１１０）テキスチャをも発現してしまう。

Oh他著の"A Study on VMn Underlayer in CoCrPt Longitudinal Media", IEEE Trans. Magn., vol.37, No.4, pp.1504-1507, 2001では、Ｖ含有量が７１．３％でＭｎ含有量が２８．７％のＶＭｎ合金の下地層が報告されている。周知のＣｒＶやＣｒＭｎの下地層の場合、傾向として、Ｃｒ含有量は７０ａｔ．％から９０ａｔ．％である。Ｃｒ比率は、所望の格子定数を得るためだけではなく、Ｃｒの特性を保持してＮｉＰ等のアモルファスシード層上に（００２）テキスチャを発現させるためにも重要である。Ｖの融点は高く、原則的にはスパッタリングにより小さな粒子サイズで成長するが、ガラス上及び殆どのシード層上では（１１０）テキスチャが強く発現する。

Ｍｎの融点は低く、米国特許第５，９９３，９５６号にて提案されているように、他の金属と組み合わせる場合に限って下地層として用いることが考えられていた。ＣｒＭｎ及びＭｎ合金の固溶体は、「磁性層のエピタキシャル成長のためのテンプレートを提供し、Ｃｏ合金の磁性層の粒子境界まで拡散するＭｎのソースを提供するために」用いられる。このような合金のリストには、ＶＭｎが含まれる。組成範囲は特定されていないが、Ｖ及びＭｎは広い組成範囲にわたって固溶体を形成する。米国特許第５，９９３，９５６号は、ＭｇＯ等の多結晶シード層や、後続のＭｎ含有合金の「テンプレート」となるＮｉＡｌ及びＦｅＡｌ等の多数のＢ２構造の材料を記載している。テンプレートによっては、ＶＭｎは適切な結晶テキスチャで成長すると推測されている。しかし、ＶＭｎの結晶テキスチャや、（００２）テキスチャを向上するためにアモルファスシード層上に直接ＶＭｎを形成した場合についての調査は行われていない。米国特許第５，９９３，９５６号の主な特徴は、磁性層の雑音特性に良い影響を及ぼすＭｎの拡散にある。

他方、Oh他は、３０ｎｍのＶ_７１．３Ｍｎ_２８．７がガラス基板上にＴｓ＝２００℃又は２７５℃の基板温度Ｔｓで直接成長されると、選択配向は（００２）であることを記載している。しかし、基板温度ＴｓがＴｓ＝２００℃の場合、ＸＲＤスペクトルには、Ｖｍｎ（１１０）及びＣｏＣｒＰｔ（００．２）に対応する際立ったピークが発生する。基板温度ＴｓがＴｓ＝２７５℃の場合、Ｖｍｎ（１１０）に対応するピークはなくなり、ＸＲＤスペクトルのＣｏＣｒＰｔ（００．２）に対応するピークは、ガラス上の直接形成されたＣｏＣｒＰｔ／Ｃｒ媒体の場合と比較するとより強くなり、Ｖｍｎ下地層の場合の方がＩＰＯが向上することがわかる。

膜厚が３０ｎｍの場合でも、Ｖ_７１．３Ｍｎ_２８．７の粒子サイズ（９．８ｎｍ）はＣｒの粒子サイズ（１５．７ｎｍ）よりかなり小さかった。しかし、Oh他は、この合金の場合、特にＴｓ≧２００℃の場合に拡散が問題となることを発見した。ＲＢＳ解析によると、ＭｎだけではなくＶもＣｏＣｒＰｔ磁性層に拡散して磁化を大幅に減少させていることがわかった。Oh他は、ＶＭｎ下地層と磁性層との間にＣｒＭｏ合金からなる層を設けることで、上記問題を解消した。従って、Ｍｎの拡散を効果的に用いることは米国特許第５，９９３，９５６号に記載されているものの、著しいＶの拡散が避けられないことからＶ_７１．３Ｍｎ_２８．７を用いるとその悪影響が生じてしまう。ＣｒＶ下地層のＶ含有量は、通常２５ａｔ．％未満であるため、Ｖを豊富に含むＶＭｎ合金を用いる場合と比較すると、磁性層の特性への悪影響はない。

ガラス上のＮｉＡｌ（２１１）又はＶＭｎ（００２）下地層及びＮｉＰ又はＴａＮシード層上のＣｒ（００２）の場合、その上に形成される後続の磁性層の磁性粒子のｃ軸は主に面内方向に沿っている。しかし、これらｃ軸のアライメントの度合いは異なる。良好なＩＰＯは、残留磁化及び信号の熱安定性の向上につながる。又、良好なＩＰＯは、磁気記録媒体の解像度又は容量を向上し、高密度のビットを可能とする。

近年開発され、例えば特開２００１−５６９２４号公報にて提案されているシンセティックフェリ磁性媒体（ＳＦＭ：Synthetic Ferrimagnetic Media）では、同じ残留磁化と膜厚の積Ｍｒｔを有する従来の磁気記録媒体と比較すると、熱安定性及び解像度が向上されている。従来の磁気記録媒体で使用可能なシード層は、ＳＦＭにおいても使用可能であるが、ＳＦＭの可能性を最大限に生かして水平磁気記録の限界を拡張するにはＩＰＯが完璧に近いことな望ましい。ＩＰＯは（１０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ^２及び３５Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ^２については）、例えばDoerner他の"Demonstration of 35 Gbits/in² in
Media on Glass Substrates", IEEE Trans. Magn.,
vol.37, No.2, pp.1052-1058, 2001に記載されているような低入射角ＸＲＤを用いて定量化でき、より簡単な方法としては、基板面に対して垂直及び水平な保磁力の比ｈを求めることでも定量化できる。この比ｈは、垂直保磁力をＨｃ⊥で表し、水平保磁力をＨｃで表すと、ｈ＝Ｈｃ⊥／Ｈｃで示される。

Ｃｒ（００２）／ＮｉＰ上に設けられた媒体の場合、比ｈの典型的な値は０．１５以下であり、比ｈの値が０．２を越えるのは下地層と磁性層が整合していない場合に限る。ｈ≦０．１５の場合、基板面に対して垂直方向についてのＭ（Ｈ）ヒステリシスループ（垂直ヒステリシスループ）は、磁界に対して略線形であり、垂直保磁力Ｈｃ⊥の典型的な値は５００Ｏｅである。ＮｉＡｌの場合、（２１１）テキスチャは弱く、（２１１）テキスチャを実現して（０００２）配向の磁性粒子の発生を抑えるには５０ｎｍを超える膜厚が必要である。従来の媒体において、シード層としてＮｉＡｌをガラス上に直接形成する研究では、角型比が低下してしまい（ｈ＞０．２５の場合）、Ｃｒ（００２）／ＮｉＰ構造を有する磁気記録媒体のような性能を得ることはできなかった。ＮｉＰやＣｏＣｒＺｒ等のシード層を用いた場合でも、結果は同じであった。Doerner他によるＸＲＤ測定によると、ＮｉＰ／Ａｌ−Ｍｇ基板を有する磁気記録媒体の場合に得られる磁性粒子のｃ軸の広がり角度は±５°以下であるが、Doerner他によるＸＲＤ測定によると、磁性粒子のｃ軸の広がり角度は±２０°であった。Ｔａ−Ｎ構造を有する磁気記録媒体の場合、ＸＲＤデータではＣｒ（００２）及びＣｏ（１１２０）のピークが見えるものの、ｈ＞０．２であり、磁気記録媒体は、Ｃｒ（００２）／ＮｉＰ下地層構造を有する磁気記録媒体の性能には及ばない。ここで、Ｃｒ合金の下地層の膜厚は１０ｎｍであったが、下地層の膜厚を＞２０ｎｍまで更に増加させてもｈの減少を観測することはできなかった。しかし、Ｂ２構造の材料やＶＭｎ等の合金とは異なり、Ｃｒ合金の下地層の平均粒径は膜厚の増加と共に増大する。Oh他では、Ｖ_７１．３Ｍｎ_２８．７下地層がガラス上に設けられた構造を有する磁気記録媒体のＩＰＯが定量化されていないが、本発明者による調査によると、膜厚ｔが５０ｎｍであっても比ｈが０．１５より大きいことがわかった。従って、比ｈを減少させ、必要となるＶＭｎの膜厚を抑え、下地層の粒子の水平方向の成長を最小限とすることのできるシード層が必要とされている。

ＩＰＯとは別に、ＳＦＭの製造において問題となるのは、特にベアガラス基板を用いた場合、従来の磁気記録媒体を製造するのに比べて必要となるチャンバ数が増加することである。又、スループットは高いレベルに維持される必要があるため、成長される層の膜厚は典型的な値としては３０ｎｍまでに限定され、これ以上の膜厚を必要とするシード層や下地層を形成する場合には２つのチャンバを用いる必要がある。典型的な連続成長は、高い歩留まりを得るためだけではなく、磁性層が形成される前に高放射率を有するガラス基板の温度が低下するのを防止するためにも、高速に行う必要がある。これができない場合には、加熱工程が必要となり、この工程のために別のチャンバが必要となる。シード層及び下地層は、基板の放射率を減少させるので、膜厚を著しく薄くすることはできない。ＣＶＤによるＣの成長の場合のようにバイアス電圧が印加されるのであれば、必要となる媒体の合計膜厚は通常３０ｎｍを超える。

そこで、本発明は、上記の問題を除去した新規、且つ、有用な磁気記録媒体及び磁気記憶装置を提供することを概括的目的とする。

本発明は、粒子サイズが小さく良好な面内配向を有する下地層及びシード層を備え、垂直保磁力をＨｃ⊥、面内方向に沿った保磁力をＨｃとすると、比ｈが０．１５以下である磁気記録媒体と、このような磁気記録媒体を用いる磁気記憶装置とを提供する。シード層及び下地層は、成長するのに２つのチャンバした必要とせず、基板の放射率を向上するのには十分で適切な膜厚を有する。これは、反応性スパッタリング（Ｎ_２又はＯ_２で）された、ｘ＝２５ａｔ．％から６０ａｔ．％のＣｒ_ｘＴｉ_{１００−ｘ}、Ｔａやｙ＝４０ａｔ．％から８０ａｔ．％のＶ_ｙＭｎ_{１００−ｙ}等のアモルファスライクな材料からなるシード層と、ｘ＝５５ａｔ．％から８０ａｔ．％のＶ_ｘＭｎ_{１００−ｘ}からなる下地層とを用いることで実現できる。下地層は、シード層上に（００２）テキスチャで成長するので、下地層の上方に成長される磁性層の良好な（１１２０）結晶テキスチャを促進させる。

本発明の１つのアスペクトによると、磁気記録媒体は、ガラス基板上にスパッタリングされたアモルファス又はアモルファスライクなシード層と、シード層上に形成されたＶＭｎ合金の下地層と、下地層上に形成された磁性層構造とからなる。磁性層構造は、シンセティックフェリ磁性媒体（ＳＦＭ）の多層シンセティックフェリ磁性構造を有するものであっても良い。

本発明の他のアスペクトによると、磁気記録媒体は、ｘ＝２５ａｔ．％から６０ａｔ．％のＣｒ_ｘＴｉ_{１００−ｘ}からなるシード層と、ｘ＝５５ａｔ．％から８０ａｔ．％のＶ_ｘＭｎ_{１００−ｘ}からなる下地層と、反強磁性結合された複数の磁性層とからなる。磁気記録媒体の比ｈは０．１５以下であり、Ｃｒ（００２）／Ｃｒ_ｘＴｉ_{１００−ｘ}／ガラス上、又は、ガラス上に直接形成されたＶ_ｘＭｎ_{１００−ｘ}上に形成された磁性層で得られる値より良い。

本発明の更に他のアスペクトによると、磁気記録媒体は、１又は複数の磁性層と、ガラス基板と、ｘ＝５５ａｔ．％から８０ａｔ．％のＶ_ｘＭｎ_{１００−ｘ}からなる下地層と、ｘ＝２５ａｔ．％から６０ａｔ．％のＣｒ_ｘＴｉ_{１００−ｘ}、Ｔａ及びｙ＝４０ａｔ．％から８０ａｔ．％のＶ_ｙＭｎ_{１００−ｙ}からなるグループから選択された材料が反応性スパッタリングされることで形成されたシード層とからなる。スパッタリングに用いるガスは、好ましくはＡｒ及びＮ_２又はＡｒ及びＯ_２の混合ガスである。磁気記録媒体の比ｈは０．１５以下であり、Ｃｒ（００２）／Ｃｒ_ｘＴｉ_{１００−ｘ}−Ｎ／ガラス上、Ｃｒ（００２）／Ｔａ−Ｎ／ガラス上、又は、Ｖ_ｘＭｎ_{１００−ｘ}（００２）／Ｖ_ｙＭｎ_{１００−ｙ}／ガラス上に形成された磁性層で得られる値より良い。

ｘ＝２５ａｔ．％から６０ａｔ．％であると、Ｃｒ_ｘＴｉ_{１００−ｘ}層は、窒素又は酸素での反応性スパッタリングを行わなくてもＸＲＤスペクトラムにピークを発生しない。これは、アモルファスであるか、或いは、粒子サイズが小さく相関がないことによると考えられる。Ｔｉ−Ｎ層は、成長時の基板温度によっては、２θ＝２８°（λ＝１．５４）付近で幅広のピークを示すことがあり、アモルファス構造であることを示唆している。本発明における他のシード層は、同様に、特徴的なＸＲＤパターンを示さないが、いずれのシード層上に形成されるＶ_ｘＭｎ_{１００−ｘ}層も（００２）のピークを示し、磁性層は特徴的な（１１２０）テキスチャを発現する。シード層は、好ましくは２０ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有し、Ｖ_ｘＭｎ_{１００−ｘ}下地層は、好ましくは１０ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有する。シード層と下地層の合計膜厚は、好ましくは３０ｎｍから６０ｎｍである。このような好ましい範囲の膜厚は、２つのチャンバを用いることで形成可能であり、後続する層を形成する際のガラス基板温度の低下を減少させることができる。

本発明のより具体的な目的は、ガラス基板と、基板上に直接設けられたアモルファスシード層と、アモルファスシード層上に設けられｘ＝５５ａｔ．％から８０ａｔ．％であるＶ_ｘＭｎ_{１００−ｘ}下地層と、下地層上に設けられＣｏＣｒ合金からなる磁性層とを備え、磁性層のｃ軸はその面内方向と略平行であり、面内方向と垂直な垂直保磁力をＨｃ⊥、面内方向に沿った保磁力をＨｃとすると、比ｈ≦０．１５である磁気記録媒体を提供することにある。本発明になる磁気記録媒体によれば、シード層上のＶＭｎ合金の下地層が、良好なＩＰＯを促進させて、ＮｉＰ上の磁気記録媒体並みのＩＰＯを実現できる。

磁気記録媒体において、磁性層は、反強磁性結合された少なくとも２つのＣｏＣｒ合金からなる磁性層を有するシンセティックフェリ磁性構造からなり、２つの磁性層のｃ軸は面内方向と略平行でありｈ≦０．１５であっても良い。ＳＦＭは、熱安定性が向上するものの良好な面内配向が求められるが、本発明によれば、これは下地層とシード層の組み合わせにより可能となる。

下地層は、５ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有しても良い。この範囲の膜厚であると、良好な結晶配向が促進され、粒子サイズの大きな粒子は発生しない。

シード層は、Ｃｒ_ｘＴｉ_{１００−ｘ}からなり、ｘ＝２５ａｔ．％から６０ａｔ．％でり、２０ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有するものであっても良い。シード層は、Ａｒ＋Ｎ_２又はＡｒ＋Ｏ_２の混合ガスで、Ｎ_２又はＯ_２の分圧Ｐが１％から８％のスパッタリングで形成されても良い。Ｎ又はＯを含むＣｒＴｉは、ＶＭｎ下地層の良好な結晶配向を促進させる。

シード層は、Ｔａからなり、２０ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有しても良い。シード層は、Ａｒ＋Ｎ_２の混合ガスで、Ｎ_２の分圧Ｐ_Ｎが３％から９％のスパッタリングで形成されても良い。Ｔａ−Ｎは、ＶＭｎ下地層の良好な結晶配向を促進させる。

シード層は、Ｖ_ｙＭｎ_{１００−ｙ}からなり、ｙ＝４０ａｔ．％から８０ａｔ．％でり、２０ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有しても良い。シード層は、Ａｒ＋Ｎ_２の混合ガスで、Ｎ_２の分圧Ｐ_Ｎが１％から８％のスパッタリングで形成されても良い。Ｖ_ｙＭｎ_{１００−ｙ}−Ｎは、ＶＭｎ下地層の良好な結晶配向を促進させる。

シード層及び該下地層の合計膜厚は３０ｎｍより大きく６０ｎｍより小さくても良い。２つの層を形成するのに必要なチャンバ数を抑えるためにこれらの好ましい膜厚のは範囲は限定されるが、ガラス基板の放射率を減少させるのに十分なコーティングを施すことは可能であり、このために冷却の度合いを減少させることができ、バイアス電圧を用いるＣＶＤによるＣの成長時に適切な電気的導電性も保てる。

シード層は、５０℃＜Ｔｓ＜３００℃なる基板温度Ｔｓでガラス基板上に直接成長可能である。シード層を設けることにより、シード層のための基板温度Ｔｓの範囲を拡大することができる。

シード層は、ガラス基板上に予め形成されたＮｉＰ層からなる構成であっても良い。ＮｉＰシード層は、ＶＭｎ下地層の良好な結晶配向を促進させる。

磁気記録媒体は、１ｎｍから１０ｎｍの膜厚を有し、下地層上に直接設けられると共に下地層と磁性層又はシンセティックフェリ磁性構造との間に配置されたＣｒ−Ｍ層を更に備え、Ｍは原子比率が１０％以上のＭｏ，Ｔｉ，Ｖ，Ｗからなるグループから選択された材料からなる構成であっても良い。Ｃｒ含有量が豊富な合金は、各種材料に対する接着性が良く、下地層と磁性層との間の良好なバッファとして機能できると共に、過剰の量のＶが磁性層へ拡散することを防止する。Ｃｒの格子パラメータ（ａ＝０．２８８６ｎｍ）はＶＭｎ下地層の格子パラメータ（ａ≧０．２９ｎｍ）より小さいので、Ｃｒをより大きな上記の如きグループの元素と合金化すると有利である。

磁気記録媒体は、１ｎｍから５ｎｍの膜厚を有し、磁性層又はシンセティックフェリ磁性構造と直接接触すると共に、下地層と磁性層又はシンセティックフェリ磁性構造との間に配置された弱磁性又は非磁性のｈｃｐ構造のＣｏＣｒ合金からなる中間層を更に備えた構成であっても良い。ｂｃｃ構造のＣｒ合金からなる層上に直接ｈｃｐ構造のＣｏＣｒ合金からなる磁性層が形成されると、ｂｃｃ構造の下地層と直接接触する磁性層の一部が格子不整合及び／又はＣｒ又はＶＭｎの拡散の悪影響を受ける。この結果、磁性層の磁気異方性が減少し、全体としての磁化も減少してしまう。ｈｃｐ構造の非磁性中間層を設けることで、磁性層がこのような悪影響を受けることを防げる。これにより、磁気異方性及び保磁力が共に増加し、面内配向が向上し、この中間層の追加により格子パラメータを徐々に整合させることもできる。従って、完全な磁化が得られ、所謂「デッドレイヤ」の発生を最小限に抑えることができる。更に、界面における小さな粒子サイズの粒子の形成が最小限に抑えられる。

磁気記録媒体は、１ｎｍから５ｎｍの膜厚を有するＣと、１ｎｍから３ｎｍの膜厚を有する有機物潤滑剤からなる保護層を更に備えた構成であっても良い。ＣＶＤで形成可能なＣ層は硬く、磁気記録媒体の大気中での露出による劣化のみならず、書き込みヘッド及び読み取りセンサを搭載されたスライダからも磁気記録媒体を保護する。潤滑剤は、スライダと磁気記録媒体間のスティクションを低減する。

本発明の更に他の目的は、上記いずれかの構成を有する磁気記録媒体を少なくもと１つ用いる磁気記憶装置を提供することにある。磁気記録媒体は、磁気ディスクであっても良い。

本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下図面と共に述べる詳細な説明により明らかとなろう。

本発明によれば、シード層上のＶＭｎ合金の下地層が、良好なＩＰＯを促進させて、ＮｉＰ上の磁気記録媒体並みのＩＰＯを実現できるという効果が得られる。

Ｃｒ下地層及びＮｉＰシード層を有する第１の磁気記録媒体の層構造を示す断面図である。 図１と類似の層構造を有すると共に、複数の反強磁性結合された磁性層を有する第２の磁気記録媒体の層構造を示す断面図である。 ガラス上にＶ_７０Ｍｎ_３０下地層を有する第３の磁気記録媒体の層構造を示す断面図である。 高融点金属シード層を有する第４の磁気記録媒体の層構造を示す断面図である。 本発明になる磁気記録媒体の第１実施例の要部を示す断面図である。 本発明になる磁気記録媒体の第２実施例の要部を示す断面図である。 Ｃｒ_ｘＴｉ_{１００−ｘ}シード層及びＶ_７５Ｍｎ_２５下地層上のＳＦＭのＸＲＤスペクトルを示す図である。 図７に対応する垂直ヒステリシスループをｘ＝３０ａｔ．％から６０ａｔ．％について示す図である。 図７に対応する垂直ヒステリシスループをｘ＝３０ａｔ．％から６０ａｔ．％について示す図である。 図７に対応する垂直ヒステリシスループをｘ＝３０ａｔ．％から６０ａｔ．％について示す図である。 図７に対応する垂直ヒステリシスループをｘ＝３０ａｔ．％から６０ａｔ．％について示す図である。 ガラス基板上のＣｏ_６９Ｃｒ_２１Ｐｔ_８Ｔａ_２／Ｃｒ_８０Ｍｏ_２０／Ｖ_ｘＭｎ_{１００−ｘ}／Ｔａ−Ｎなる層構造のＸＲＤパターンのプロットをｘ＝３６ａｔ．％から８４ａｔ．％について示す図である。 図９で用いた層構造の垂直ヒステリシスループをカー磁力計で測定したプロットを示す図である。 図９で用いた層構造の垂直ヒステリシスループをカー磁力計で測定したプロットを示す図である。 図９で用いた層構造の垂直ヒステリシスループをカー磁力計で測定したプロットを示す図である。 図９で用いた層構造の垂直ヒステリシスループをカー磁力計で測定したプロットを示す図である。 図９で用いた層構造の垂直ヒステリシスループをカー磁力計で測定したプロットを示す図である。 図９で用いた層構造の垂直ヒステリシスループをカー磁力計で測定したプロットを示す図である。 Ｃｏ_６９Ｃｒ_２１Ｐｔ_８Ｔａ_２／Ｃｒ_８０Ｍｏ_２０／Ｖ_７０Ｍｎ_３０なる層構造のＸＲＤパターンのプロットをＴａ−Ｎシード層が設けられた場合と設けられない場合について示す図である。 異なる温度で成長されたＣｏ_６９Ｃｒ_２１Ｐｔ_８Ｔａ_２／Ｃｒ_８０Ｍｏ_２０／Ｖ_７０Ｍｎ_３０／Ｔａ−Ｎ（Ｐ_Ｎ＝８％）なる層構造を有する磁気記録媒体のＸＲＤパターンのプロットを示す図である。 図１２で用いた層構造の垂直ヒステリシスループのプロットを示す図である。 図１２で用いた層構造の垂直ヒステリシスループのプロットを示す図である。 図１２で用いた層構造の垂直ヒステリシスループのプロットを示す図である。 異なる分圧についてＶ_７０Ｍｎ_３０／Ｔａ−Ｎ及びＶ_７０Ｍｎ_３０／ＮｉＰ上の媒体の垂直保磁力Ｈｃ⊥のプロットを示す図である。 Ｖ_７５Ｍｎ_２５上のＳＦＭの面内及び面外ヒステリシスループのプロットを示す図である。 Ｖ_７５Ｍｎ_２５上のＳＦＭの面内及び面外ヒステリシスループのプロットを示す図である。 Ｖ_７５Ｍｎ_２５／Ｖ_７５Ｍｎ_２５−Ｎ６％のＳＦＭの面内及び面外ヒステリシスループのプロットを示す図である。 Ｖ_７５Ｍｎ_２５／Ｖ_７５Ｍｎ_２５−Ｎ６％のＳＦＭの面内及び面外ヒステリシスループのプロットを示す図である。 Ｃｒ（００２）／ＮｉＰ上のＳＦＭ及びＶ_７５Ｍｎ_２５（２５ｎｍ）／Ｖ_７５Ｍｎ_２５−Ｎ６％（２５ｎｍ）のＳＦＭの面内ヒステリシスループのプロットを示す図である。 Ｖ_５７Ｍｎ_４３／ＮｉＰ上のＣｏＣｒＰｔＢＣｕ媒体の垂直ヒステリシスループのプロットをＣｒＭｏが設けられた場合について示す図である。 Ｖ_５７Ｍｎ_４３／ＮｉＰ上のＣｏＣｒＰｔＢＣｕ媒体の垂直ヒステリシスループのプロットをＣｒＭｏが設けられない場合について示す図である。 Ｖ_５７Ｍｎ_４３／ＮｉＰ上のＣｏＣｒＰｔＴａ媒体の垂直ヒステリシスループのプロットをＣｒＭｏが設けられた場合について示す図である。 Ｖ_５７Ｍｎ_４３／ＮｉＰ上のＣｏＣｒＰｔＴａ媒体の垂直ヒステリシスループのプロットをＣｒＭｏが設けられない場合について示す図である。 本発明になる磁気記憶装置の一実施例の要部を示す断面図である。 図１９に示す磁気記憶装置を上部カバーを取り除いて示す平面図である。

以下に、本発明の実施例を図面と共に説明する。

ＮｉＰが電気めっきされたＡｌ基板は、長年にわたって使用されている。Ｔｓ＞１５０℃の高い基板温度Ｔｓで成長されると、Ｃｒ合金からなる下地層は所望の（００２）配向を発現する。ＮｉＰがスパッタリングされたガラス基板も、米国特許第５，８６６，２２７号に記載されているように、Ｃｒ下地層の適切な結晶配向を促進させるのに効果があることが確認されている。従って、同じシード層について、既存のＡｌ媒体技術を後続の層に適用することができる。

図１〜図４は、本発明になる磁気記録媒体の理解を容易にするための、各種磁気記録媒体の層構造を示す断面図である。図１は、Ｃｒ下地層及びＮｉＰシード層を有する第１の磁気記録媒体の層構造を示す断面図である。図２は、図１と類似の層構造を有すると共に、複数の反強磁性結合された磁性層を有する第２の磁気記録媒体の層構造を示す断面図である。図３は、ガラス上にＶ_７０Ｍｎ_３０下地層を有する第３の磁気記録媒体の層構造を示す断面図である。図４は、高融点金属シード層を有する第４の磁気記録媒体の層構造を示す断面図である。図２〜図４中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
図１において、ガラス基板１００上には、ＮｉＰからなるアモルファス層１０２が形成されている。ＮｉＰ層１０２は、好ましくは酸化されている。ＮｉＰのガラスへの接着性を増強するために、ＮｉＰをＣｒ等の元素で合金化したり、基板１００とＮｉＰ層１０２の間に実質的にＣｒからなる接着層１０１を別途設けるようにしても良い。ＮｉＰ層１０２上には、第１及び第２の下地層１０３，１０４からなる下地層が形成されている。下地層は、実質的にＣｒからなり（００２）テキスチャを有し、その上に磁性層１０６が形成される。第２のＣｒ下地層１０４は、通常は第１のＣｒ下地層１０３よりも大きな格子パラメータを有する。磁性層１０６は、（１１２０）結晶配向を有し、単一層で構成されていても、直接接触しており磁気的には１つの層として振る舞う２つの層で構成されていても良い。ＣｏＣｒ合金からなる中間層１０５を磁性層１０６と第２のＣｒ下地層１０４の間に設ける構成としても良い。磁性層１０６上には、Ｃからなる薄膜１０７と、有機物潤滑剤からなる層１０８が順次形成されており、磁気記憶装置のスライダに設けたスピンバルブヘッド等の磁気トランスデューサと使用可能となっている。

図２に示す層構造は、図１の層構造と類似しているが、磁性層１０６が、Ｒｕからなるスペーサ層１０９を介して反強磁性結合している複数の磁性層１０６−１，１０６−２からなる。図２に示す２層ＳＦＭの場合、第１の磁性層１０６−１が安定化層として機能し、第２の磁性層１０６−２が主記録層として機能する。

図３において、ガラス基板１００上にはＶ_７１．３Ｍｎ_２８．７下地層１１３と磁性層１０６が形成されている。Ｖ及びＭｎの磁性層１０６への拡散を防ぐために、ＣｒＭｏ合金の層１１４を下地層１１３と磁性層１０６の間に設ける構成としても良い。

Oh他は、主にＶＭｎ下地層の微構造について報告しており、ＶＭｎ下地層を有する媒体の読み取り・書き込み特性については報告していないものの、磁気ディスク装置等の磁気記憶装置に用いる場合に実現されると、図２に示す如き構成になると推測される。

図３に示す媒体構造は、米国特許第５，９９３，９５６号ではＶＭｎ合金の位置によりＭｎの磁性層への適切な拡散が生じる点を除けば、米国特許第５，９９３，９５６号に記載されている媒体と類似している。従って、磁性層との直接の接触、或いは、Ｍｎの拡散を制御できるように層１１４の膜厚を非常に薄くする（＜１ｎｍ）ことが好ましい。従来の媒体には、（００１）テンプレートを提供する（多結晶）シード層も含まれる。

図４において、基板１００上には、Ｍが窒素又は酸素を示すとすると、Ｔａ−Ｍからなる高融点金属シード層１２２が形成されている。Ｔａ−Ｍシード層１２２は、Ａｒ＋Ｎ_２又はＡｒ＋Ｏ_２の混合ガスで反応性スパッタリングにより形成される。このＴａ−Ｍシード層１２２上には、下地層１２３が形成されている。磁性層１０６は、（１１２０）選択配向で下地層１２３上に形成されている。尚、米国特許第５，６８５，９５８号は、（００２）の結晶配向は特定しているが、下地層の組成については示唆がない。従って、本発明者は、Ｃｒ又はＣｒ合金からなる下地層について調査した。尚、後述する本発明の実施例と共に説明するように、従来技術ではＢ２構造の材料等の他の下地層材料についての研究はなされていなかった。

図５は、本発明になる磁気記録媒体の第１実施例の要部を示す断面図であり、図６は、本発明になる磁気記録媒体の第２実施例の要部を示す断面図である。図６中、図５と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

図５及び図６において、ガラス基板１上にはシード層２が形成され、シード層２上には金属間ＶＭｎ合金からなる下地層３が形成されている。図５に示す第１実施例の場合は、下地層３上に磁性層６が形成されている。図６に示す第２実施例の場合は、下地層３上に、Ｒｕスペーサ層９を介して反強磁性結合されている複数の磁性層６−１，６−２が形成されている。磁性層６−１，６−２及びＲｕスペーサ層９は、シンセティックフェリ磁性媒体（ＳＲＭ）構造を形成している。

ＣｒＭｏ等の材料からなるＣｒ合金拡散バリア層４を、磁性層６又はＳＦＭ構造とＶＭｎ合金下地層３の間に形成しても良い。又、磁性層６又はＳＦＭ構造と、ＶＭｎ合金下地層３又はＣｒ合金拡散バリア層４の間に、中間層５を介在させても良い。Ｃからなる上側層７と潤滑剤層８とは、磁性層６又はＳＦＭ構造の上に順次形成されており、後述する本発明になる磁気記憶装置のスライダに搭載されたスピンバルブヘッド等の磁気トランスデューサから磁気記録媒体を保護する。

ガラス基板１は、磁性層６−１（又は６−２）のｃ軸の基板面に沿った異方性分布を促進させるために、機械的テキスチャリングを施されていても良い。又、シード層２は、ガラス基板１にＮｉＰがプレコーティングされたものでも良い。この場合、シード層２を構成するＮｉＰ層は、磁性層６−１（又は６−２）のｃ軸の基板面に沿った異方性分布を促進させるために、機械的テキスチャリングを施されていても良い。

拡散バリア層４は、Ｃｒ−Ｍからなり例えば１ｎｍから１０ｎｍの膜厚を有し、Ｍは原子比率が１０％以上のＭｏ，Ｔｉ，Ｖ，Ｗからなるグループから選択された材料からなる。Ｃｒ−Ｍ拡散バリア層４は、Ｖ及びＭｎが下地層３から磁性層６−１へ拡散するのをより確実に防止するために、２ｎｍ以上の膜厚を有することが望ましい。

中間層５は、弱磁性又は非磁性のｈｃｐ構造のＣｏＣｒ合金からなり、例えば１ｎｍから５ｎｍの膜厚を有する。ｂｃｃ構造のＣｒ合金からなる層上に直接ｈｃｐ構造のＣｏＣｒ合金からなる磁性層が形成されると、ｂｃｃ構造の下地層と直接接触する磁性層の一部が格子不整合及び／又はＣｒ又はＶＭｎの拡散の悪影響を受ける。そこで、この場合、中間層５は拡散バリア層として機能できる。磁性層の磁気異方性は減少し、全体としての磁化も減少してしまうところであるが、ｈｃｐ構造の非磁性中間層５を設けることで、磁性層がこのような悪影響を受けることを防げる。これにより、磁気異方性及び保磁力が共に増加し、面内配向が向上し、この中間層５の追加により格子パラメータを徐々に整合させることもできる。従って、完全な磁化が得られ、所謂「デッドレイヤ」の発生を最小限に抑えることができる。更に、界面における小さな粒子サイズの粒子の形成が最小限に抑えられる。

下地層３は、Ｖ含有量が５５ａｔ．％から８０ａｔ．％であるＶＭｎからなり、膜厚は好ましくは１０ｎｍから３０ｎｍの範囲である。シード層２は、ｘ＝２５ａｔ．％から６０ａｔ．％で酸素分圧Ｐ_Ｏ＞１％のＣｒ_ｘＴｉ_{１００−ｘ}、スパッタリング中のＡｒに対する窒素分圧Ｐ_Ｎが３％から９％のＴａ−Ｎ、及びｙ＝４０ａｔ．％から８０ａｔ．％で窒素分圧Ｐ_Ｎが少なくとも１％のＶ_ｙＭｎ_{１００−ｙ}から選択された材料からなる。

図７は、Ｃｒ_ｘＴｉ_{１００−ｘ}シード層（１５ｎｍ）及びＶ_７５Ｍｎ_２５下地層（２０ｎｍ）上のＳＦＭのＸＲＤスペクトルを示す図である。シード層は、いずれも分圧Ｐ_Ｏ＝８％のＡｒ＋Ｏ_２ガスで反応性スパッタリングにより形成された。反応性スパッタリング後のシード層の正確な組成は不明であるが、Ｐ_Ｏ＝０％の場合にｘ＝３０，４０，５０，６０ａｔ．％が得られるように別々のＣｒターゲット及びＴｉターゲットのパワーを調整した。媒体の層構造は、ＣｏＣｒＰｔＢ／Ｒｕ／ＣｏＣｒＰｔＢ／ＣｏＣｒＴａ／ＣｒＭｏ／ＶＭｎ／ＣｒＴｉ−Ｏ／ガラスであった。６０°付近のピークからもわかるように、ＶＭｎ（００２）テキスチャは良好であった。膜厚が５ｎｍのＣｒ_８０Ｍｏ_２０拡散バリア層が用いられ、これはＶＭｎ（００２）のピークの右側の幅広な部分を発生させている。良好な（００２）テキスチャにより、７３°付近でＣｒＣｒＰｔＢ（１１２０）のピークが強くなる。（１１０）テキスチャは観測されず、Ｃｒ−Ｔｉ−Ｏシード層によるピークも発生しないので、シード層がアモルファス又はアモルファスライクであることが確認された。

図８Ａ〜図８Ｄは、図７に対応する垂直ヒステリシスループをｘ＝３０ａｔ．％から６０ａｔ．％について示す図である。図７から、最も強いピークはｘ＝５０ａｔ．％で観測されたが、ＩＰＯは全てのサンプルについて同様であり、ｘ＝３０ａｔ．％ではＨｃ⊥が最も少なかった（２９３Ｏｅ）。

図９は、ガラス基板上のＣｏ_６９Ｃｒ_２１Ｐｔ_８Ｔａ_２（１５ｎｍ）／Ｃｒ_８０Ｍｏ_２０（５ｎｍ）／Ｖ_ｘＭｎ_{１００−ｘ}（２０ｎｍ）／Ｔａ−Ｎ（２５ｎｍ）なる層構造のＸＲＤパターンのプロットをｘ＝３６ａｔ．％から８４ａｔ．％について示す図である。図９中、縦軸は強度を任意単位で示し、横軸は２θ（°）を示す。強度は、Ｖ_８４Ｍｎ_１６，Ｖ_６９Ｍｎ_３１，Ｖ_６３Ｍｎ_３７，Ｖ_５７Ｍｎ_４３，Ｖ_４６Ｍｎ_５４，Ｖ_３６Ｍｎ_６４なるＶＭｎ合金について示す。ＴａはＰ_Ｎ＝８％で成長され、磁性層は２３０℃で成長された。ＶＭｎ（１１０）に対応するピークは、ｘ＝４６ａｔ．％及び８４ａｔ．％で観測された。

図１０Ａ〜図１０Ｆは、図９で用いた層構造の垂直ヒステリシスループをカー磁力計で測定したプロットを示す図である。図１０Ａ〜図１０Ｆ及び後述する図１３Ａ〜図１３Ｃ、図１５Ｂ、図１６Ｂ及び図１８Ａ〜図１８Ｄにおいて、Ｈｃ⊥は垂直保磁力を示す。図１０Ａ〜図１０Ｆ中、縦軸はカー回転θ（度）を示し、横軸は印加される磁場（ｋＯｅ）を示す。図１０Ａでは、Ｈｃ⊥＝１０４４Ｏｅでありθ＝０．０５５である。図１０Ｂでは、Ｈｃ⊥＝３６０Ｏｅでありθ＝０．０６５である。図１０Ｃでは、Ｈｃ⊥＝２９９Ｏｅでありθ＝０．０６４である。図１０Ｄでは、Ｈｃ⊥＝７９Ｏｅでありθ＝０．０７０である。図１０Ｅでは、Ｈｃ⊥＝１４９６Ｏｅでありθ＝０．０４５である。図１０Ｆでは、Ｈｃ⊥＝４２１Ｏｅでありθ＝０．０４２である。最も低い垂直保磁力Ｈｃ⊥は、ｘ＝５７ａｔ．％、６３ａｔ．％及び７４ａｔ．％の層で得られた。ボロンを含む磁性層について更なる調査をしたところ、ｘ＝５１ａｔ．％について良好なＩＰＯが得られることがわかった。

図１１は、Ｃｏ_６９Ｃｒ_２１Ｐｔ_８Ｔａ_２（１５ｎｍ）／Ｃｒ_８０Ｍｏ_２０（５ｎｍ）／Ｖ_７０Ｍｎ_３０（２０ｎｍ）なる層構造のＸＲＤパターンのプロットをＴａ−Ｎシード層が設けられた場合と設けられない場合について示す図である。図１１中、縦軸は強度を任意単位で示し、横軸は２θ（°）を示す。スペクトラムＩはＴａ−Ｎシード層が設けられた構造に対するもので、スペクトラムＩＩはＴａ−Ｎシード層を設けられない構造に対するものである。シード層を設けることにより、ＶＭｎ（００２）又はＣｒＭｏ（００２）及びＣｏ（１１２０）に対応するピークが増強されることが確認された。図９において、一番下の曲線における２θ＝２８°付近の幅広のピークは、Ｔａ−Ｎに対応し、アモルファス構造であるこを示唆しているが、この減少は高い基板温度Ｔｓでは見られない。シード層は、好ましくは２０ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有し、Ｖ_ｘＭｎ_{１００−ｘ}下地層は、好ましくは１０ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有する。シード層及び下地層の合計膜厚は、好ましくは３０ｎｍから６０ｎｍである。このような好ましい範囲の膜厚は、２つのチャンバを用いることで形成可能であり、後続する層を形成する際のガラス基板温度の低下を減少させることができる。本発明のシード層と下地層の組み合わせは、工程温度を広い範囲で設定可能とする。シード層は、室温と３００℃の間で成長可能であり、下地層は、１００℃と３００℃の間で成長可能である。しかし、ガラス基板が加熱される典型的な温度は、ガス放出や基板面の清掃のために少なくとも１００℃であり、３００℃付近で発生するガラス基板の温度による反りを防止するためにも、シード層は好ましくはＴｓ≧１００℃の基板温度Ｔｓで成長される。Oh他で報告されているように、ガラス上に直接ＶＭｎ合金を成長すると、Ｔｓ＝２７５℃で成長された場合の方が（ＸＲＤのＣｏＣｒＰｔ（１１．０）のピーク強度で示されているように）Ｔｓ＝２００℃で成長された場合より良好な結晶配向を示すことが確認された。このような温度依存性は、シード層を用いることにより目立たなくなるが、やはり基板温度は高い（＞２００℃）ことが好ましい。

図１２は、異なる温度で成長されたＣｏ_６９Ｃｒ_２１Ｐｔ_８Ｔａ_２（１５ｎｍ）／Ｃｒ_８０Ｍｏ_２０（５ｎｍ）／Ｖ_７０Ｍｎ_３０（２０ｎｍ）／Ｔａ−Ｎ（２５ｎｍ）（Ｐ_Ｎ＝８％）なる層構造を有する磁気記録媒体のＸＲＤパターンのプロットを示す図である。１００℃、１４０℃及び１８０℃なる基板温度Ｔｓは、異なる加熱時間に基づいて予測された。図１２中、縦軸は強度を任意単位で示し、横軸は２θ（°）を示す。図９の場合と同様に、ＴａはＰ_Ｎ＝８％で成長され、磁性層は２３０℃で成長された。１８０℃未満の低い基板温度Ｔｓにおいても、図１１のように２４０℃でＴａ−Ｎシード層を設けないでＶＭｎを成長した場合と比べると、より良好な結晶配向が得られた。

図１３Ａ〜図１３Ｃは、図１２で用いた層構造の垂直ヒステリシスループのプロットを示す図である。図１３Ａ〜図１３Ｃ中、縦軸はカー回転θ（度）を示し、横軸は印加される磁場（ｋＯｅ）を示す。図１３Ａでは、１００℃でＨｃ⊥＝６４７Ｏｅでありθ＝０．０６６である。図１３Ｂでは、１４０℃でＨｃ⊥＝６４７Ｏｅでありθ＝０．０５８である。図１３Ｃでは、１８０℃でＨｃ⊥＝７９Ｏｅでありθ＝０．０７０である。ＸＲＤグラフとも一致するが、垂直ヒステリシスループは、低Ｈｃ⊥値で磁界に対して略線形である。

図１４は、垂直保磁力Ｈｃ⊥のＴａのＮ含有量に対する依存性を示す図である。図１４中、縦軸は垂直保磁力Ｈｃ⊥（Ｏｅ）を示し、横軸はＮ分圧（％）を示す。最も良好なＩＰＯは、Ｐ_Ｎ＝２％から８％で「黒菱形」のデータが示すＴａ−Ｎシード層及び１０ｎｍのＶ_５７Ｍｎ_４３下地層を用いた場合に観測された。本発明におけるシード層は、いずれも特徴的なＸＲＤパターンは示さないものの、いずれのシード層上に形成される後続のＶ_ｘＭｎ_{１００−ｘ}層においても（００２）のピークが発生し、磁性層又は磁性層構造は特徴的な（１１２０）テキスチャを示す。

図１４において、「黒四角」のデータは、Ｎｉ８１Ｐ_１９シード層及び１０ｎｍのＶ_７５Ｍｎ_３５下地層を用いた場合に観測された。良好なＩＰＯが、下地層の膜厚ｔが１０ｎｍの場合においても観測され、ｔ＝４ｎｍの場合についても確認された。従って、ＶＭｎ合金は、ＮｉＰコーティングされたＡｌ−Ｍｇ金属基板に適用可能であるが、ガラス基板の場合、スパッタリングされたＮｉＰ層の接着性が弱いので、接着層を更に設ける必要が生じる可能性がある。しかし、別途接着層を設けるには、工程に必要なチャンバ数を増やす必要があり、ＮｉＰをＯ_２で反応性スパッタリングするかその表面を酸化する必要もある。しかし、ＮｉＰがめっきされたガラス基板が十分な量供給されれば、この問題は生じない。

図１５Ａ及び図１５Ｂは、ＶＭｎ下地層上に設けた２層ＳＦＭと、Ｖ_７５Ｍｎ_２５−Ｎ６％シード層上のＶ_７５Ｍｎ_２５上に設けた２層ＳＦＭのヒステリシスループを比較して示す図である。図１５Ａ中、縦軸はカー回転θ（度）を示し、横軸は磁界Ｈ（Ｏｅ）を示す。図１５Ｂ中、縦軸はカー回転θ（度）を示し、横軸は印加された磁場（Ｏｅ）を示す。図１５Ｂでは、ＳＦＭ／Ｃｒ_８０Ｍｏ_２０（３ｎｍ）／Ｖ_７５Ｍｎ_２５（２５ｎｍ）／Ｖ_７５Ｍｎ_２５（２５ｎｍ）なる構造について、垂直ヒステリシスループから２２０℃でＨｃ⊥＝６９６Ｏｅ及びθ＝０．０５９であることがわかる。図１５Ａでは、ＳＦＭの特徴的なキンクが、媒体ではあまり顕著ではないことがわかる。ＩＰＯが不十分な媒体では、同じ下地層上に形成された単層の磁性層からなる媒体に対してビット解像度が殆ど改善されない。

図１６Ａ及び図１６Ｂは、ガラス基板上に直接形成されたＶ_７５Ｍｎ_２５下地層上の媒体と、Ｖ_７５Ｍｎ_２５−Ｎ６％シード層を設けた媒体のヒステリシスループを比較して示す図である。図１６Ａ中、縦軸はカー回転θ（度）を示し、横軸は磁界Ｈ（Ｏｅ）を示す。図１６Ｂ中、縦軸はカー回転θ（度）を示し、横軸は印加された磁場（Ｏｅ）を示す。図１６Ｂでは、ＳＦＭ／Ｃｒ_８０Ｍｏ_２０（３ｎｍ）／Ｖ_７５Ｍｎ_２５（２５ｎｍ）／Ｖ_７５Ｍｎ_２５−Ｎ（Ｐ_Ｎ＝６％）（２５ｎｍ）なる構造について、２２０℃でＨｃ⊥＝５８０Ｏｅ及びθ＝０．０６１であることがわかる。Ｖ_７５Ｍｎ_２５−Ｎ６％シード層を有する媒体のＳｉｓｏ／Ｎｍは、窒化シード層を有さない媒体のそれよりも５ｄＢ改善された。又、窒素の比率を６％から８％に増加させることで、Ｓｉｓｏ／Ｎｍを更に＋４ｄＢ改善できた。ＩＰＯが不十分な媒体では、同じ下地層上に形成された単層の磁性層からなる媒体に対してビット解像度が殆ど改善されない。適切なシード層を設けることによるＩＰＯの向上により、キンクがより顕著となった。これにより、媒体の読み取り・書き込み特性が向上するだけでなく、磁性層間の交換結合の測定も容易となり、大量生産時の制御には好都合である。

興味深いのは、ＶＭｎ合金の下地層上に成長されたＳＦＭの第１層の磁化が、Ｃｒ／ＮｉＰ上に成長された場合より大きいことである。図１７は、Ｃｏ合金（１８ｎｍ）／Ｒｕ／Ｃｏ合金（３ｎｍ）／ＣｏＣｒ合金（１ｎｍ）／ＣｒＭｏ（５ｎｍ）／Ｖ_７５Ｍｎ_２５（２５ｎｍ）／Ｖ_７５Ｍｎ_２５−Ｎ６％（２５ｎｍ）／ガラスのＳＦＭと、Ｃｏ合金（１７ｎｍ）／Ｒｕ／Ｃｏ合金（３ｎｍ）／ＣｏＣｒ合金（１ｎｍ）／ＣｒＭｏ／ＣｒＭｏＷ／ＮｉＰ／Ｃｒ／ガラスのＳＦＭの面内ヒステリシスループを示す図である。後者の２重のＣｒ合金下地層は、粒子サイズと格子パラメータを制御するためのものである。ここで用いられるＣｏ合金は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ−Ｃｕであり、両方の媒体及び全ての層について同じであるが、ＶＭｎ上のＳＦＭについてのみ明確な肩が観測された。ＶＭｎ下地層を用いることにより、非常に薄い膜厚でバルクに違い特性が得られた。

本発明者が行った調査の多くは、Oh他で採用されているＣｏＣｒＰｔ合金とは結晶特性上はさほど違わないＣｏ_６９Ｃｒ_２１Ｐｔ_８Ｔａ_２磁性層を用いて行われた。ボロンを含む磁性層も同様であると推測されるが、ＶＭｎ下地層と磁性層の間にＣｒ合金が設けられるか設けられないかによって磁気異方性が左右されると考えられる。

図１８Ａ〜図１８Ｄは、ＶＭｎ／ＮｉＰ上のＣｏＣｒＰＴａ媒体とＣｏＣｒＰｔＢＣｕ媒体の垂直ヒステリシスループをＣｒ_８０Ｍｏ_２０が設けられた場合と設けられない場合について示す図である。図１８Ａ〜図１８Ｄ中、縦軸はカー回転θ（度）を示し、横軸は印加された磁場（Ｏｅ）を示す。ＣｏＣｒ層が設けられないと、ＣｏＣｒＰｔＢＣｕ媒体の磁気異方性Ｈ_Ｋは著しく低下した。本発明者が調査した組成については、格子整合が悪いものはないと推測できるので、磁気異方性Ｈ_Ｋのこのような著しい低下はＶＭｎが磁性層に拡散することに起因すると考えられる。この拡散の影響が大きいのは、Oh他が研究したＣｏＣｒＰｔ合金に比べてＣｏＣｒＰｔＢ合金の方が粒子サイズが小さいことが原因と考えられる。ＣｒＭｏ層が設けられないと、Ｃｏ_６９Ｃｒ_２１Ｐｔ_８Ｔａ_２についてはそのような振る舞いは観測されなかった。又、ＩＰＯは維持されるので、このような材料（ＣｏＣｒＰｔＴａ合金）は良い中間層として機能すると共に、ボロンを含む磁性層を保護する拡散バリア層としても機能することもわかった。

ＶＭｎは米国特許第５，９９３，９５６号では調査されていないので、ＶＭｎ合金のＣｏＣｒＰｔＢ磁性合金への悪影響は発見されていなかった。更に、Ｍｎ拡散の影響は、ＣｏＣｒＰｔＴａ合金の場合、ＣｏＣｒＰｔ合金（Oh他及び米国特許第５，９９３，９５６号の両方で用いられている）の場合ほど大きくない。米国特許第５，９９３，９５６号でも指摘されているように、ＣｏＣｒＴａは、ＣｏＣｒＰｔに比べてＭｎによる影響が少ない。

図１８Ａ〜図１８Ｄは、カー磁力計で測定された垂直ヒステリシスループのプロットを、ガラス基板上の各種層構造について示す図である。図１８Ａでは、層構造はＣｏＣｒＰｔＢＣｕ／Ｃｒ_８０Ｍｏ_２０（５ｎｍ）／Ｖ_５７Ｍｎ_４３／ＮｉＰであり、Ｈｃ⊥＝１０４４Ｏｅでありθ＝０．０５５である。図１８Ｂでは、層構造はＣｏＣｒＰｔＢＣｕ／Ｖ_５７Ｍｎ_４３／ＮｉＰであり、Ｈｃ⊥＝３６０Ｏｅでありθ＝０．０６５である。図１８Ｃでは、層構造はＣｏＣｒＰｔＴａ／Ｃｒ_８０Ｍｏ_２０（５ｎｍ）／Ｖ_６３Ｍｎ_３７／ＮｉＰであり、Ｈｃ⊥＝２９９Ｏｅでありθ＝０．０６４である。図１８Ｄでは、層構造はＣｏＣｒＰｔＴａ／Ｖ_６３Ｍｎ_３７／ＮｉＰであり、Ｈｃ⊥＝７９Ｏｅでありθ＝０．０７０である。これらの場合、例えば、磁性層の膜厚は１５ｎｍであり、ＶＭｎ層の膜厚は約１０ｎｍ程度であり、ＮｉＰ層の膜厚は２５ｎｍである。

以上説明した媒体構造に、工程を行うチャンバ数が増加するので好ましくはないが、更なる層を追加することも可能である。例えば、シード層を形成する前にプレシード層を形成しても良い。本発明者は、例えばＣｏＣｒＰｔＢ／ＣｏＣｒ／ＣｒＭｏ／ＴａＮ／ガラスなる構造を有する媒体の場合、表面酸化されたＮｉＰをＴａＮシード層とガラス基板の間に設けると媒体性能が向上することを確認した。この場合、Ｃｒ／ＴａＮ／ＮｉＰ上の媒体よりＣｒ／ＮｉＰ上の媒体の方が媒体性能が良かったが（高信号対雑音比）、プレシード層を設けることにより上記実施例の媒体性能を向上し得ることには変わりない。尚、当業者には周知のシード層で上記ＶＭｎ合金の面内配向を向上することのできるものであれば、本発明の範囲内で適用可能であることは言うまでもない。又、上記実施例では強固なガラス基板を用いているが、本発明は当業者により本発明の範囲内で、金属、化合物、プラステチック又はセラミック等の柔軟性を有する、或いは、強固な基板を用いる場合にも適用可能である。

図１９は、本発明になる磁気記憶装置の一実施例の要部を示す断面図であり、図２０は、図１９に示す磁気記憶装置を上部カバーを取り除いて示す平面図である。

図１９及び図２０において、ベース１３には、ハブ１５を回転するモータ１４が取り付けられており、ハブ１５には磁気記録ディスク１６が固定されている。情報は、スライダ１７に設けられたＭＲ（又はＧＭＲ）ヘッドにより読み取られる。インダクティブヘッドがＭＲ素子と一緒になった構成であっても良い。スライダ１７にはサスペンション１８が接続されており、サスペンション１８はスライダ１７をディスク面に対して押し付ける。スライダ面は、特定のディスク回転速度とサスペンション剛度では磁気ディスク面から所定の高さ位置に浮くようにパターニングされている。サスペンション１８は、強固なアーム１９に固定されており、アーム１９はアクチュエータ２０に接続されている。これにより、磁気記録ディスク１６の大部分に対して書き込みを行うことができる。

磁気記憶装置の本実施例では、各磁気記録ディスク１６は、上記磁気記録媒体の第１又は第２実施例の構造を有する。

勿論、磁気記録媒体は磁気記録ディスクに限定されず、磁気記録媒体はカードやテープといった、ディスク以外の形態のものであっても良い。

以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の改良及び変形が可能であることは、言うまでもない。

Claims (23)

1. ガラス基板と、
   該基板上に直接設けられたアモルファスシード層と、
   該アモルファスシード層上に設けられｘ＝５５ａｔ．％から８０ａｔ．％であるＶ_ｘＭｎ_{１００−ｘ}下地層と、
   該下地層上に設けられＣｏＣｒ合金からなる磁性層とを備え、
   該磁性層のｃ軸はその面内方向と略平行であり、該面内方向と垂直な垂直保磁力をＨｃ⊥、該面内方向に沿った保磁力をＨｃとすると、比ｈ≦０．１５である、磁気記録媒体。
2. 該磁性層は、反強磁性結合された少なくとも２つのＣｏＣｒ合金からなる磁性層を有するシンセティックフェリ磁性構造からなり、該２つの磁性層のｃ軸は面内方向と略平行でありｈ≦０．１５である、請求項１記載の磁気記録媒体。
3. 該下地層は、５ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有する、請求項１又は２記載の磁気記録媒体。
4. 該シード層は、Ｃｒ_ｘＴｉ_{１００−ｘ}からなり、ｘ＝２５ａｔ．％から６０ａｔ．％でり、２０ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有する、請求項１〜３のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
5. 該シード層は、Ｔａからなり、２０ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有する、請求項１〜３のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
6. 該シード層は、Ｖ_ｙＭｎ_{１００−ｙ}からなり、ｙ＝４０ａｔ．％から８０ａｔ．％でり、２０ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有する、請求項１〜３のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
7. 該シード層及び該下地層の合計膜厚は３０ｎｍより大きく６０ｎｍより小さい、請求項１〜６のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
8. 該シード層は、該ガラス基板上に予め形成されたＮｉＰ層からなる、請求項１〜３のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
9. １ｎｍから１０ｎｍの膜厚を有し、該下地層上に直接設けられると共に該下地層と該磁性層又はシンセティックフェリ磁性構造との間に配置されたＣｒ−Ｍ層を更に備え、Ｍは原子比率が１０％以上のＭｏ，Ｔｉ，Ｖ，Ｗからなるグループから選択された材料からなる、請求項１〜８のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
10. １ｎｍから５ｎｍの膜厚を有し、該磁性層又はシンセティックフェリ磁性構造と直接接触すると共に、該下地層と該磁性層又はシンセティックフェリ磁性構造との間に配置された弱磁性又は非磁性のｈｃｐ構造のＣｏＣｒ合金からなる中間層を更に備えた、請求項１〜９のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
11. １ｎｍから５ｎｍの膜厚を有するＣと、１ｎｍから３ｎｍの膜厚を有する有機物潤滑剤からなる保護層を更に備えた、請求項１〜１０のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
12. 該ガラス基板は、該磁性層のｃ軸の面内方向に沿った異方性を促進させる機械的テキスチャリングを施されている、請求項１〜１１のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
13. 該ＮｉＰ層は、該磁性層のｃ軸の面内方向に沿った異方性を促進させる機械的テキスチャリングを施されている、請求項８記載の磁気記録媒体。
14. ガラス基板と、ＣｏＣｒ合金からなり磁性層と、該基板上に直接設けられたアモルファスシード層上に設けられｘ＝５５ａｔ．％から８０ａｔ．％であるＶ_ｘＭｎ_{１００−ｘ}下地層とを備え、該磁性層のｃ軸はその面内方向と略平行であり、該面内方向と垂直な垂直保磁力をＨｃ⊥、該面内方向に沿った保磁力をＨｃとすると、比ｈ≦０．１５である磁気記録媒体と、
    該磁気記録媒体に対してデータの書き込み及び読み出しを行うトランスデューサとを備えた、磁気記憶装置。
15. 該磁気記録媒体の該磁性層は、反強磁性結合された少なくとも２つのＣｏＣｒ合金からなる磁性層を有するシンセティックフェリ磁性構造からなり、該２つの磁性層のｃ軸は面内方向と略平行でありｈ≦０．１５である、請求項１４記載の磁気記憶装置。
16. 該磁気記録媒体の該下地層は、５ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有する、請求項１４又は１５記載の磁気記憶装置。
17. 該磁気記録媒体の該シード層は、Ｃｒ_ｘＴｉ_{１００−ｘ}からなり、ｘ＝２５ａｔ．％から６０ａｔ．％でり、２０ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有する、請求項１４〜１６のいずれか１項記載の磁気記憶装置。
18. 該磁気記録媒体の該シード層は、Ｔａからなり、２０ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有する、請求項１４〜１６のいずれか１項記載の磁気記憶装置。
19. 該磁気記録媒体の該シード層は、Ｖ_ｙＭｎ_{１００−ｙ}からなり、ｙ＝４０ａｔ．％から８０ａｔ．％でり、２０ｎｍから３０ｎｍの膜厚を有する、請求項１４〜１６のいずれか１項記載の磁気記憶装置。
20. 該磁気記録媒体の該シード層及び該下地層の合計膜厚は３０ｎｍより大きく６０ｎｍより小さい、請求項１４〜１９のいずれか１項記載の磁気記憶装置。
21. 該磁気記録媒体の該シード層は、該ガラス基板上に予め形成されたＮｉＰ層からなる、請求項１４〜１６のいずれか１項記載の磁気記憶装置。
22. 該磁気記録媒体は、１ｎｍから１０ｎｍの膜厚を有し、該下地層上に直接設けられると共に該下地層と該磁性層又はシンセティックフェリ磁性構造との間に配置されたＣｒ−Ｍ層を更に備え、Ｍは原子比率が１０％以上のＭｏ，Ｔｉ，Ｖ，Ｗからなるグループから選択された材料からなる、請求項１４〜２１のいずれか１項記載の磁気記憶装置。
23. 該磁気記録媒体は、１ｎｍから５ｎｍの膜厚を有し、該磁性層又はシンセティックフェリ磁性構造と直接接触すると共に、該下地層と該磁性層又はシンセティックフェリ磁性構造との間に配置された弱磁性又は非磁性のｈｃｐ構造のＣｏＣｒ合金からなる中間層を更に備えた、請求項１４〜２２のいずれか１項記載の磁気記憶装置。

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