JP3451079B2

JP3451079B2 - 磁気記録媒体及びその製造方法並びに磁気記憶装置

Info

Publication number: JP3451079B2
Application number: JP2001345099A
Authority: JP
Inventors: 悟松沼; 亮矢野; 剛小沼; 孝信高山; 晴美坂本; 康一郎若林
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2003-09-29
Anticipated expiration: 2021-11-09
Also published as: JP2002260219A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体及び
その製造方法並びに磁気記憶装置に関し、更に詳細に
は、ハードディスク、フロッピーディスク（登録商標）
のようにヘッドが一時的または定常的に接触するタイプ
の磁気記録媒体及びその製造方法並びに磁気記憶装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の高度情報化社会の進展に対応し
て、情報記録装置の大容量化・高密度化に対するニーズ
は高まる一方である。かかるニーズに応える情報記録装
置の一つとして磁気記憶装置が知られている。磁気記憶
装置は、例えば、大型サーバー、並列型コンピュータ、
パーソナルコンピュータ、ネットワークサーバー、ムー
ビーサーバー、モバイルＰＣ等の大容量記憶装置として
使用されている。磁気記憶装置は、情報が記録される磁
気記録媒体と、磁気記録媒体の情報を記録再生するため
の磁気ヘッドを備える。磁気記録媒体は、円板状の基板
の上に記録層としてコバルト合金などの強磁性薄膜がス
パッタ法などにより形成されており、記録層上には、耐
摺動性、耐食性を高めるために、保護膜と潤滑膜が形成
されている。

【０００３】磁気記憶装置の大容量化に伴って、磁気記
録媒体の記録層に微細な記録磁区を記録することによる
磁気記録媒体の記録密度の向上が進められており、記録
磁区を微細に記録するための方法として垂直磁気記録方
式が注目されている。垂直磁気記録方式では、垂直磁化
を示す記録層を有する磁気記録媒体を用いて、記録層に
垂直磁化を有する磁区を形成することによって磁気記録
を行なう。かかる垂直磁気記録方式では記録層に微細な
磁区を形成できるため磁気記録媒体の記録密度を高める
ことができる。

【０００４】かかる垂直磁気記録方式に従う磁気記録媒
体の記録層の材料としては、従来、Ｃｏ−Ｃｒ系の多結
晶膜が用いられてきた。この多結晶膜は、強磁性を有す
るＣｏリッチな領域と非磁性のＣｒリッチな領域とが互
いに分離された構造を有し、非磁性領域が、隣り合う強
磁性領域の間で働く磁気的相互作用を断ち切っている。

【０００５】磁気記録媒体の面記録密度を更に向上させ
るためには、媒体ノイズを低減させる必要がある。その
ためには、磁化反転単位の微細化や読み取りヘッドの高
感度化が有効なことがわかっている。このうち、磁化反
転単位の微細化は、磁性結晶粒の微細化が有効であるこ
とがわかっている。しかし、磁性結晶粒をあまり微細化
してしまうと、磁性結晶粒の磁化状態が熱的に不安定に
なる、いわゆる熱減磁を起こしてしまう。これを防ぐた
めに、例えば、特開平８−３０９５１号公報には、非磁
性基板上に、軟磁性層、炭素からなる第１中間層、第２
中間層及び人工格子構造を持つ記録膜を順に積層した磁
気記録媒体が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、人工格子多
層膜や規則格子合金膜は高い磁気異方性を有するため、
熱擾乱に対して高い耐性が期待される。しかし、これら
の膜はＣｏ−Ｃｒ系多結晶膜と異なり、面内方向（基板
表面に対して平行な方向）の磁気的相互作用が強いため
に小さな磁区が形成できす、転移性の媒体ノイズが大き
いという欠点があった。前述の特開平８−３０９５１号
公報に開示されている磁気記録媒体では、軟磁性層上に
形成した炭素からなる第１中間層の上にＰｔまたはＰｄ
からなる第２中間層を設け、その上にＣｏ／Ｐｔあるい
はＣｏ／Ｐｄ人工格子層を形成することにより、人工格
子層の結晶配向を向上させ、垂直磁気異方性を高くして
保磁力を向上させている。しかしながら、かかる磁気記
録媒体では、記録層の面内方向の磁気的交換結合力が強
くなり、線記録密度が高くなったときにジッターとして
現れる遷移ノイズが高くなってしまい、高記録密度の記
録再生は困難であった。また、第１中間層と第２中間層
の２つの中間層を用いているため、磁気ヘッドからの書
き込み磁界が軟磁性層まで有効に到達せず、飽和記録特
性が劣るという問題があった。

【０００７】本発明は、上記従来技術の問題を解決する
ためになされたものであり、その目的は、記録層の面内
方向の磁気的交換結合力が低く、遷移ノイズの低減され
た磁気記録媒体及びその製造方法を提供することにあ
る。

【０００８】本発明の別の目的は、優れた耐熱擾乱特性
を備え、高い面記録密度で情報を記録してもその情報を
高Ｓ／Ｎで再生できる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】本発明の第１の態様に従
えば、基板と；該基板上に、直接または間接的に形成さ
れた中間層であって、Ｐｄ、Ｓｉ及びＮとを含み、さら
にＣｏを１at％〜１０at％含む中間層と；該中間層上に
直接形成されたＰｄ層とＣｏ層とを交互に積層して形成
された記録層と；を備えた磁気記録媒体が提供される。

【００１０】本発明の磁気記録媒体は、記録層の下地と
して、Ｐｄ、Ｓｉ及びＮに加え１at％〜１０at％のＣｏ
を含む中間層を備えている。かかる中間層は、その上に
形成される交互積層構造の記録層の結晶配向を最適に制
御することができる。すなわち、中間層は記録層の結晶
配向性を制御するためのシード層としての機能を有して
いる。

【００１１】ところで、中間層を、例えば、Ｐｄ結晶の
みから形成した場合、中間層上には粒界が不明瞭な記録
層が形成され、記録層の結晶粒子間で働く面内方向にお
ける磁気的交換結合力が強くなる。それゆえ、記録層に
形成される記録磁区のサイズが大きくなってしまい、微
細な記録磁区を形成することができなかった。一方、中
間層を、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｎ及び微量のＣｏを用いて構成す
ると、ＰｄがＳｉＮ（或いはＳｉＮ網構造）中に微結晶
或いは部分的非晶質構造として分散して存在すると考え
られる。そして、中間層上に成長する記録層は、分散し
たＰｄを核として成長するため粒界の明瞭な層が形成さ
れると考えられる。このため、記録層の結晶粒子間で働
く面内方向の磁気的交換結合力が低減される。特に微量
のＮは、Ｓｉと結合することにより、Ｐｄの分散を更に
促進させることができるため、記録層の面内方向の磁気
的交換結合力を更に弱めることができる。これにより遷
移性ノイズをより一層低減することができる。また、中
間層中のＰｄ、Ｓｉ、Ｎ及びＣｏの比率を所定の値に制
御することにより、記録層の結晶配向と面内方向の磁気
的交換結合力とを最適化することができる。したがっ
て、記録層に微細な記録磁区を確実に形成することがで
きるとともに、磁化遷移領域も明瞭となるためノイズを
低減することができる。すなわち、本発明の磁気記録媒
体は、ノイズの低減と分解能の向上を実現することがで
きる。

【００１２】本発明において、中間層は、１at％〜１０
at％のＣｏと、５０at％〜８０at％のＰｄと、１０at％
〜３５at％のＳｉと、０．１at％〜５at％のＮから形成
されていることが望ましい。

【００１３】また、中間層は、微結晶構造あるいは微結
晶の構造内に部分的に非晶質が存在するような構造を有
することが好ましい。

【００１４】本発明において、中間層の膜厚は１ｎｍ〜
３０ｎｍの範囲内にあることが望ましい。中間層の膜厚
が１ｎｍ未満では、その上の交互積層構造の記録層の結
晶配向を制御できなくなるおそれがある。また、３０ｎ
ｍより厚いと記録用磁気ヘッドの磁極と軟磁性層との距
離が増加して、記録用磁気ヘッドからの記録磁界が記録
層に十分に印加されなくなるおそれがある。また、記録
層に、記録用磁気ヘッドからの磁界が広がった状態で印
加されてしまい分解能が低下したり、磁化遷移領域の乱
れが増加してジッター性のノイズの原因となるおそれが
ある。

【００１５】本発明の磁気記録媒体において、記録層
は、主として白金属元素とＣｏとから構成されており、
白金族元素とＣｏとを数原子程度または単原子程度の厚
みで交互に積層した交互積層多層膜で構成されている。
白金族元素としては、Ｐｄが用いられる。かかる膜は室
温または比較的低い基板温度で成膜することができ、し
かも大きな磁気異方性を有するため、高密度記録用の記
録層として最適である。

【００１６】本明細書において、用語「人工格子構造」
とは、複数の異なる物質を単原子或いは数原子の厚さで
一方向に互いに周期的に積層して得られる構造を意味す
る。かかる人工格子構造を有する膜のことを人工格子膜
或いは交互積層多層膜とも呼ぶ。

【００１７】交互積層構造を有する記録層としては、
０．０５ｎｍ〜０．５ｎｍの範囲から選択された膜厚を
有するＣｏ層と、０．５ｎｍ〜２ｎｍの範囲内から選択
された膜厚を有するＰｄ層とを交互に積層したＣｏ／Ｐ
ｄ膜であることが望ましい。かかる構造の膜は最も垂直
磁気異方性が発現しやすい。

【００１８】本発明の磁気記録媒体において、上述のＣ
ｏ／Ｐｄ層を用いて記録層を形成した場合、Ｐｄ層に添
加元素を含んでもよい。このように、Ｐｄ層中に添加元
素を含ませることによって組成の揺らぎが発生し、記録
層の面内方向の磁気的交換結合力を低減することができ
る。添加元素は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、ＴｉまたはＢが望
ましく、特にＢが好ましい。Ｐｄ層への添加であればＣ
ｏ層への添加に比べて磁気特性の劣化が少ない。

【００１９】また、Ｃｏ／Ｐｄ層中のＣｏは面内方向に
おいて不連続に分布していることが好ましい。記録層中
で不連続に分布しているＣｏは磁気的交換結合力を部分
的に切断するので、記録層の面内方向の磁気的交換結合
力を低減することができる。

【００２０】また、交互積層構造の記録層は、例えば、
円柱形状（カラム状）の結晶粒子の集合体から形成され
得る。カラム状の結晶粒子の直径は２ｎｍ〜１５ｎｍに
し得、結晶粒子の表面の最上部と、最下部（結晶粒子の
境界部の高さ位置）との差は１ｎｍ〜１０ｎｍにし得
る。かかる構造を有する記録層は面内方向の磁気的交換
結合力が低減しており、記録層に微細な記録磁区を形成
しても、その磁区は安定に存在し、また、磁化遷移領域
の直線性も高い。それゆえ、再生時にノイズを一層低減
することができる。

【００２１】本発明において、交互積層構造を有する記
録層は、例えば、交互に膜を形成することが可能なスパ
ッタ装置を用いて形成することができる。例えば、異な
る材料から構成された２つ以上のターゲットを並設し、
それぞれのターゲットに対して基板キャリアを交互に相
対移動させることによっても形成することができる。或
いは、直径の異なる少なくとも２種類のリング型ターゲ
ットを同一平面で且つ同軸上に配置し、それらターゲッ
トに対向するように基板を配置させ、リング型ターゲッ
トを交互に放電させることにより成膜することも可能で
ある。

【００２２】交互積層構造の記録膜の膜厚としては、磁
気特性の点から５ｎｍ〜６０ｎｍが好適である。記録層
は、基板表面に対して垂直な方向で測定したときの保磁
力が１．５〔ｋＯｅ〕〜１０〔ｋＯｅ（キロエルステッ
ド）〕であることが望ましく、記録層の膜厚ｔと残留磁
化Ｍｒの積である（Ｍｒ・ｔ）が、０．３〜１．０ｍ
〔ｅｍｕ／ｃｍ^２〕の範囲にあることが望ましい。保磁
力が１．５〔ｋＯｅ〕よりも小さくなると、高記録密度
（６００ｋＦＣＩ以上）で記録した情報を再生したとき
の出力が小さくなるおそれがある。また、磁気異方性エ
ネルギーが小さくなり、熱減磁しやすくなるおそれがあ
る。また、Ｍｒ・ｔの値が１．０ｍ〔ｅｎｕ／ｃｍ^２〕
より大きくなると分解能が低下し、０．３ｍ〔ｅｎｕ／
ｃｍ^２〕よりも小さくなると出力が小さくなりすぎるた
め、１５０ギガビット／平方インチ以上の高記録密度を
行ったときに十分な記録再生特性を得ることが困難とな
る。

【００２３】本発明の磁気記録媒体の軟磁性層は、磁気
ヘッドからの磁界を記録層に効率的に印加するという観
点から、Ｆｅ中にＴａ、Ｎｂ、Ｚｒのうちより選ばれる
少なくとも１種類の元素の窒化物あるいは炭化物を均一
に分散させた微結晶構造を有する軟磁性膜が好適であ
る。また、かかる材料以外に、例えば、Ｃｏ−Ｚｒを主
体とし、これにＴａ、Ｎｂ、Ｔｉのうちより選ばれる少
なくとも１種類の元素を含んだ非晶質合金であってもよ
い。これらの軟磁性膜は１．５Ｔ以上の大きな飽和磁束
密度を有するため高密度記録に適している。具体的な材
料としては、高透磁率を有するＮｉＦｅ、ＣｏＴａＺ
ｒ、ＣｏＮｂＺｒ、ＦｅＴａＣ等を用いることができ、
これらの材料からなるな磁性層は、膜厚１０００ｎｍ以
下でスパッタ法や蒸着等によって形成することができ
る。

【００２４】本発明においては、軟磁性層の表面が平坦
であることが好ましく、軟磁性層の表面の表面粗さＲａ
は０．２０ｎｍ〜０．４４ｎｍであることが好ましい。
このように、表面が平坦な軟磁性層を用いると、後述す
る実施例に示すように、記録層の磁性結晶粒子の境界す
なわち結晶粒界は極めて明瞭となる。このため記録層の
磁性結晶粒子の孤立化が一層促進される。磁性結晶粒子
は結晶粒界によって磁気的に分断されているため、面内
方向の磁気的交換結合力が低減している。このため記録
層には微小な磁区を形成することが可能となるとともに
磁化遷移領域の直線性が高くなる。軟磁性層の表面を平
坦にすることにより、記録層の結晶粒界が明瞭となるの
は以下の原理によるものと考えられる。軟磁性層上に中
間層を成膜するとき、軟磁性層表面に凹凸が存在する
と、スパッタ粒子が凹凸部に捕獲されてしまうと考えら
れる。このため、軟磁性層上には、中間層を構成する粒
子が十分な間隔で隔てられることなく成長した初期成長
層が形成されると考えられる。一方、軟磁性層の表面が
平坦であると、軟磁性層表面に到達したスパッタ粒子は
その面方向に十分拡散するため、中間層を形成する粒子
が互いに十分に隔てられた状態で成長した初期成長層が
成膜される。このように十分な間隔で隔てられた初期成
長層に基づいて形成された中間層は、ＳｉＮ（或いはＳ
ｉＮ網構造）中において微結晶或いは部分的非晶質構造
として存在するＰｄも十分な間隔で隔てられ、分散が一
層促進されているものと考えられる。このようにＰｄの
分散が一層促進された中間層上に記録層を成膜すること
により、記録層に極めて明瞭な結晶粒界が得られている
と考えられる。軟磁性層の表面を平坦にするには、例え
ば、軟磁性層の成膜後、表面をドライエッチングすれば
よい。

【００２５】本発明の磁気記録媒体の基板は、例えば、
アルミニウム・マグネシウム合金基板、ガラス基板、グ
ラファイト基板などの非磁性基板を用い得る。アルミニ
ウム・マグネシウム合金基板には、表面をニッケル・リ
ンでメッキしてもよい。基板を回転させながら、基板表
面にダイヤモンド砥粒や研磨用テープを押し当てること
により基板表面を平坦に処理してもよい。これにより、
磁気記録媒体上を磁気ヘッドを浮上させたときに、磁気
ヘッドの走行特性を向上させることができる。基板表面
の中心線粗さＲａは、基板上に形成される保護膜の中心
線粗さが１ｎｍ以下となるように望ましい。ガラス基板
においては、強酸などの薬品により表面を化学的にエッ
チングして平坦化してもよい。また、化学的に表面に微
細な高さ、例えば、１ｎｍ以下の突起を形成することに
より、負圧スライダーを用いた場合に安定な低浮上量を
実現することができる。

【００２６】磁気記録媒体の基板上には、前記軟磁性層
を成膜する前に密着性を向上させるためにＴｉなどの接
着層を形成しても良い。

【００２７】本発明の磁気記録媒体は記録層上に保護層
を備え得る。保護膜としては、例えば、非晶質炭素、ケ
イ素含有非晶質炭素、窒素含有非晶質炭素、ホウ素含有
非晶質炭素、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム及び立方晶
窒化ホウ素のうちのいずれか一種を好適に用いることが
できる。これら非晶質炭素保護膜の形成方法としては、
例えば、グラファイトをターゲットとした不活性ガス
中、あるいは不活性ガスとメタンなどの炭化水素ガスの
混合ガス中のスパッタリングによって形成する方法や、
炭化水素ガス、アルコール、アセトン、アダマンタンな
どの有機化合物を単独あるいは水素ガス、不活性ガスな
どを混合してプラズマＣＶＤにより形成する方法、ある
いは有機化合物をイオン化して電圧をかけて加速し、基
板に衝突させて形成する方法などがある。更には、高出
力のレーザー光をレンズで集光し、グラファイト等のタ
ーゲットに照射するアブレーション法によって保護膜を
形成してもよい。

【００２８】保護膜の上には、耐摺動特性を良好なもの
にするために、潤滑剤を塗布することができる。潤滑剤
としては、主鎖構造が炭素、フッ素、酸素の３つの元素
からなるパーフルオロポリエーテル系高分子潤滑剤が用
いられる。或いは、フッ素置換アルキル化合物を潤滑剤
として用いることもできる。安定な摺動と耐久性を有す
る材料であれば、他の有機系潤滑剤や無機系潤滑剤を用
いてもよい。

【００２９】これらの潤滑剤の形成方法としては溶液塗
布法が一般的である。また、地球温暖化を防ぐため、あ
るいは工程を簡略化するために、溶剤を使わない光ＣＶ
Ｄ法によって潤滑膜を形成してもよい。光ＣＶＤ法は、
フッ化オレフィンと酸素の気体原料に紫外光を照射する
ことによって行われる。

【００３０】潤滑剤の膜厚としては、平均値として０．
５ｎｍ〜３ｎｍが適当である。０．５ｎｍより薄いと、
潤滑特性が低下し、３ｎｍよりも厚くなるとメニスカス
力が大きくなり、磁気ヘッドと磁気ディスクの静摩擦力
（スティクション）が大きくなるため好ましくない。こ
れら潤滑膜を形成した後に１００℃前後の熱を１〜２時
間窒素中あるいは空気中で与えてもよい。これにより、
余分な溶剤や低分子量成分を飛ばして潤滑膜と保護膜の
密着性を向上させることができる。かかる後処理以外
に、例えば、潤滑膜形成後に紫外線ランプにより紫外線
を短時間照射させる方法を用いてもよく、かかる方法に
よっても同様の効果が得られる。

【００３１】本発明の第２の態様に従えば、第１の態様
の磁気記録媒体と；情報を記録または再生するための磁
気ヘッドと；上記磁気記録媒体を上記磁気ヘッドに対し
て駆動するための駆動装置と；を備えることを特徴とす
る磁気記憶装置が提供される。

【００３２】本発明の磁気記憶装置は、本発明の第１の
態様の磁気記録媒体を備えるので、高い面記録密度で情
報を記録してもその情報を高Ｓ／Ｎで再生できるととも
に、優れた耐熱擾乱特性を備えている。

【００３３】本発明の磁気記憶装置において、磁気ヘッ
ドは、磁気記録媒体に情報を記録するための記録用磁気
ヘッドと、磁気記録媒体に記録された情報を再生するた
めの再生用磁気ヘッドとから構成され得る。記録用磁気
ヘッドのギャップ長は、０．２μｍ〜０．０２μｍが望
ましい。ギャップ長が０．２μｍを越えると、４００ｋ
ＦＣＩ以上の高い線記録密度で記録することが困難にな
る。また、ギャップ長が０．０２μｍより小さい記録ヘ
ッドは製造が困難であり、静電気誘起による素子破壊が
起こりやすくなる。

【００３４】再生用磁気ヘッドは、磁気抵抗効果素子を
用いて構成することができる。再生用磁気ヘッドの再生
シールド間隔は、０．２μｍ〜０．０２μｍが望まし
い。再生シールド間隔は、再生分解能に直接関係し、短
いほど分解能が高くなる。再生シールド間隔の下限値
は、素子の安定性、信頼性、耐電気特性、出力等に応じ
て上記範囲内で適宜選択することが望ましい。

【００３５】本発明の磁気記憶装置において、駆動装置
は、磁気記録媒体を回転駆動させるスピンドルを用いて
構成することができ、スピンドルの回転速度は毎分３０
００回転〜２００００回転が望ましい。毎分３０００回
転より遅いとデータ転送速度が低くなるため好ましくな
い。また、毎分２００００回転を越えると、スピンドル
の騒音や発熱が大きくなるため望ましくない。これらの
回転速度を勘案すると、磁気記録媒体と磁気ヘッドの最
適な相対速度は２ｍ／秒〜３０ｍ／秒となる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従う磁気記録媒体
及びそれを用いた磁気記憶装置の実施例について図面を
用いて具体的に説明する。以下の実施例では、磁気記録
媒体として、磁気ディスク（ハードディスク）を作製し
たが、本発明は、フロッピーディスク（登録商標）、磁
気テープ、磁気カードなどのように、記録または再生時
に磁気ヘッドと磁気記録媒体が接触するタイプの記録媒
体にも適用できる。

【００３７】

【実施例１】図１に、本発明の磁気記録媒体の概略断面
図を示す。磁気記録媒体１００は、密着層２を有する基
板１上に、軟磁性層３、中間層４、記録層５、保護層６
及び潤滑層７を備える。かかる積層構造を有する磁気記
録媒体１００を次のような方法により製造した。

【００３８】まず、直径６５ｍｍのガラス基板１を用意
し、ガラス基板１上に連続スパッタ装置により、密着層
２として厚さ５ｎｍのＴｉを成膜した。

【００３９】次いで、密着層２上に、軟磁性層３とし
て、Ｆｅ_７９Ｔａ_９Ｃ_１２を膜厚４００ｎｍにて成膜し
た。更に、成膜されたＦｅ_７９Ｔａ_９Ｃ_１２を真空中で
カーボンヒーターにより４５０℃の温度で３０秒間加熱
した後、徐冷した。こうしてＦｅの微結晶を含有する軟
磁性層３を形成した。

【００４０】次いで、基板１を交互スパッタ装置のチャ
ンバーに移送し、軟磁性層３上に中間層４を成膜した。
中間層４の成膜では、チャンバー内にアルゴンガスを導
入しながら、ＰｄターゲットをＤＣスパッタし、ＳｉＮ
ターゲットをＲＦスパッタすることにより、軟磁性層３
上に、７３at％のＰｄと、２６at％のＳｉと、１at％の
Ｎからなる中間層４を膜厚５ｎｍで成膜した。

【００４１】つぎに、中間層４上に人工格子構造の記録
層５を成膜した。記録層５の成膜では、Ａｒガス中で、
ＣｏターゲットとＰｄターゲットのシャッターを交互に
開閉しながらＤＣスパッタして、Ｃｏ層とＰｄ層とが交
互に積層された人工格子構造の記録層５を形成した。Ｃ
ｏ層の１層あたりの膜厚は０．１２ｎｍ、Ｐｄ層の１層
あたりの膜厚は０．８５ｎｍであり、Ｐｄ層とＣｏ層の
積層数はそれぞれ２６層であった。

【００４２】次いで、記録層５上に、アモルファスカー
ボンからなる保護層６をプラズマＣＶＤ法により膜厚３
ｎｍにて形成した。保護層６の形成後、基板を成膜装置
から取り出した。最後に、保護層６上にパーフルオロポ
リエーテル系潤滑剤を１ｎｍの厚さで溶液塗布して潤滑
層７を形成した。

【００４３】こうして図１に示す積層構造を有する磁気
記録媒体１００を作製した。

【００４４】

【実施例２】中間層に更にＣｏを含有させた以外は、実
施例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。中間層の
成膜では、Ａｒガスをチャンバー内に導入しながらＣｏ
ターゲットとＰｄターゲットをＤＣスパッタし、ＳｉＮ
ターゲットをＲＦスパッタした。これにより、軟磁性層
上に、６at％のＣｏと、７０at％のＰｄと、２３at％の
Ｓｉと、１at％のＮからなる中間層を成膜した。

【００４５】

【実施例３】本実施例では、人工格子構造の記録層を、
交互スパッタ法により、膜厚０．１５ｎｍのＣｏ層と膜
厚０．８５ｎｍのＰｔ層とを１５周期繰り返して成膜し
た。また、かかる人工格子構造の記録層の結晶成長を良
好に制御するために、中間層として７３at％のＰｔ、２
６at％のＳｉ、１at％のＮからなる中間層を膜厚５ｎｍ
にて形成した。これ以外は、実施例１と同様にして磁気
記録媒体を作製した。

【００４６】

【実施例４】図３に、本発明に従う磁気記憶装置２００
の概略構成図を示す。磁気記憶装置２００は、磁気記録
媒体１００と、磁気記録媒体１００を回転駆動するため
の回転駆動部１８と、磁気ヘッド１０と、磁気ヘッド１
０を磁気記録媒体上で所望の位置に移動させるヘッド駆
動装置１１と、記録再生信号処理装置１２を備える。磁
気記録媒体１００には実施例１で作製した磁気記録媒体
を用いた。磁気ヘッド１０は、単磁極型書き込み素子と
ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive）読み込み素子を備
え、ヘッド駆動装置１１のアームの先端に設けられてい
る。磁気ヘッド１０の単磁極型書き込み素子は、情報記
録時に磁気記録媒体に記録するデータに応じた磁界を印
加して磁気記録媒体に情報を記録することができる。磁
気ヘッド１０のＧＭＲ読み込み素子は、磁気記録媒体か
らの漏洩磁界の変化を検出して磁気記録媒体に記録され
ている情報を再生することができる。記録再生信号処理
装置１２は、磁気記録媒体１００に記録するデータを符
号化して磁気ヘッド１０の単磁極型書き込み素子に記録
信号を送信することができる。また、記録再生信号処理
装置１２は、磁気ヘッド１０のＧＭＲ読み込み素子によ
り検出された磁気記録媒体１００からの再生信号を復号
することができる。

【００４７】かかる磁気記憶装置２００を駆動し、磁気
的スペーシング（磁気ヘッド１０の主磁極表面と磁気記
録媒体９の記録層表面との距離）を１３ｎｍに維持しな
がら、線記録密度１０００ｋＢＰＩ、トラック密度１５
０ｋＴＰＩの条件にて情報を記録し、記録した情報を再
生して記録再生特性を評価したところ、トータルＳ／Ｎ
として２４．５ｄＢを得た。更に、面記録密度１５０ギ
ガビット／平方インチの記録密度にて記録再生すること
ができた。また、ヘッドシーク試験として、磁気ヘッド
を磁気記録媒体上の内周から外周まで１０万回シークさ
せ、かかるヘッドシーク試験後に磁気記録媒体のビット
エラーを測定したところビットエラー数は１０ビット／
面以下であり、３０万時間の平均故障間隔を達成するこ
とができた。なお、上記Ｓ／Ｎは下記式を用いて求め
た。Ｓ／Ｎ＝２０ｌｏｇ（Ｓ_０−ｐ／Ｎ_ｒｍｓ）式中、Ｓ_０−ｐは、ゼロ点からピークまで（zero to pe
ak）の再生信号振幅の半分の値であり、Ｎ_ｒｍｓはスペ
クトルアナライザーにより測定したノイズの振幅の平方
自乗平均値である。

【００４８】

【比較例１】中間層としてＰｄからなる層を膜厚５ｎｍ
で形成した以外は、実施例１と同様にして磁気記録媒体
を作製した。

【００４９】

【比較例２】中間層としてＰｔからなる層を膜厚５ｎｍ
で形成した以外は、実施例３と同様にして磁気記録媒体
を作製した。

【００５０】

【比較例３】比較例１の磁気記録媒体を実施例４に示し
た磁気記憶装置２００に搭載して記録再生特性を評価し
た。磁気的スペーシング１３ｎｍ、線記録密度１０００
ｋＢＰＩ、トラック密度１５０ｋＴＰＩの条件で記録再
生特性を評価したところ、トータルＳ／Ｎは１８．５ｄ
Ｂであり、十分な記録再生を行なうことができなかっ
た。更に、面記録密度５０ギガビット／平方インチの記
録密度で記録した後、ヘッドシーク試験として、磁気ヘ
ッドを磁気記録媒体上の内周から外周まで１０万回シー
クさせ、かかるヘッドシーク試験後に磁気記録媒体のビ
ットエラーを測定したところビットエラー数は１５０ビ
ット／面以下であり、１９万時間の平均故障間隔であっ
た。

【００５１】〔電磁変換特性の測定〕つぎに、実施例１〜３及び比較例１、２の磁気記録媒体
の電磁変換特性を、スピンスタンドの記録再生試験機を
用いて測定した。記録再生試験機の磁気ヘッドとしては
単磁極型書き込み素子とＧＭＲ読み取り素子の複合型ヘ
ッドを使用した。単磁極型書き込み素子のメインポール
（主磁極）の実効書き込みトラック幅は１１０ｎｍ、Ｂ
ｓは２．１Ｔであった。また、ＧＭＲ素子の実効トラッ
ク幅は９７ｎｍ、シールド間隔は４５ｎｍであった。記
録再生試験の際、磁気ヘッドの単磁極型書き込み素子の
主磁極表面と磁気記録媒体の記録層表面との間隔を１３
ｎｍとした。電磁変換特性の測定結果を図４に示す。図
４において、Ｓ／Ｎｄは５００ｋＦＣＩにおけるＳ／Ｎ
であり、Ｒｅは孤立波出力で割った出力分解能である。
また、熱減磁率は、２４℃の環境下において、線記録密
度１００ｋＦＣＩにて記録した信号を再生したときの再
生信号振幅の時間に対する変化の割合とした。図４から
明らかなように、実施例１〜３で作製した磁気記録媒体
は、良好なＳ／Ｎが得られており、分解能も１８％以上
と高いのに対し、比較例の磁気記録媒体では１０％に満
たなかった。このことから、実施例１〜３の磁気記録媒
体は、高域でも遷移性ノイズが低減しており、高分解能
と高Ｓ／Ｎが両立されていることがわかる。

【００５２】〔記録層の断面構造の観察〕つぎに、実施例１〜３の磁気記録媒体の記録層の断面構
造を、高分解能透過型電子顕微鏡を用いて観察した。図
２に、人工格子構造の記録層５の断面構造の観察結果を
模式的に示した。図２に示すように、記録層５は、円柱
形状の結晶粒子３１の集合体から構成されており、それ
ぞれの結晶粒子３１の上面は半球状であった。円柱形状
の結晶粒子の回転軸に対して垂直な断面の直径ｄは約８
ｎｍであり、結晶粒子の表面の半球の最上部Ａと最下部
Ｂの差ｈは２ｎｍであった。記録層５は、かかる円柱形
状の結晶粒子から構成されているために面内方向の磁気
的結合力が低減され、微細な記録ビットが安定になり、
磁化遷移領域の直線性がよくなると考えられる。

【００５３】更に、図４の２４℃における熱減磁率の結
果からわかるように、実施例１〜３の磁気記録媒体にお
いては熱減磁が認められなかったのに対し、比較例１及
び２の磁気記録媒体においては熱揺らぎによる減磁が顕
著に見られた。この結果は、実施例１〜３の磁気記録媒
体においては記録層の磁化遷移領域が明瞭で直線性が高
いのに対し、比較例の磁気記録媒体においては磁化遷移
領域が乱れて熱的に外乱を受けやすいことを示している
と考えられる。また、オントラックで１０００ｋＢＰＩ
にてエラーレートを測定したところ、実施例１〜３の磁
気記録媒体はいずれも１×１０^−５以下であったのに対
し、比較例の磁気記録媒体は１×１０^−４以上であっ
た。

【００５４】

【実施例５】図５に、本実施例の磁気記録媒体の概略断
面図を示す。磁気記録媒体５００は、基板上１に、軟磁
性層５３、中間層５４、記録層５５、保護層５６及び潤
滑層５７を備える。かかる磁気記録媒体を以下のように
して製造した。

【００５５】まず、直径６５ｍｍのガラス基板１を用意
し、ガラス基板１上に、軟磁性層５３として、Ｆｅ_７９
Ｔａ_９Ｃ_１２を膜厚４００ｎｍで成膜した。更に、成膜
されたＦｅ_７９Ｔａ_９Ｃ_１２の飽和磁化を高めるため
に、真空中でカーボンヒーターにより４００℃の温度で
３０秒間加熱した後、徐冷した。かかる加熱処理後、軟
磁性層５３の表面をプラズマエッチング処理した。プラ
ズマエッチング処理は、Ａｒガス圧０．９Ｐａ、パワー
５００Ｗで１２０秒間行なった。

【００５６】次いで、基板１を交互スパッタ装置のスパ
ッタチャンバーに移送し、軟磁性層５３上に中間層５４
を成膜した。中間層５４の成膜では、チャンバー内にア
ルゴンガスを導入しながら、ＰｄターゲットをＤＣスパ
ッタし、ＳｉＮターゲットをＲＦスパッタすることによ
り、軟磁性層５３上に、７０at％のＰｄと、２０at％の
Ｓｉと、１０at％のＮからなる中間層５４を膜厚３ｎｍ
で成膜した。

【００５７】つぎに、中間層５４上に人工格子構造の記
録層５５を成膜した。記録層５５の成膜では、Ａｒガス
中で、ＣｏターゲットとＰｄターゲットのシャッターを
交互に開閉しながらＤＣスパッタして、Ｃｏ層とＰｄ層
とが交互に積層された人工格子構造の記録層５５を形成
した。Ｃｏ層の１層あたりの膜厚は０．２ｎｍ、Ｐｄ層
の１層あたりの膜厚は０．８ｎｍであり、Ｐｄ層とＣｏ
層の積層数はそれぞれ２６層であった。

【００５８】次いで、記録層５５上に、アモルファスカ
ーボンからなる保護層５６をプラズマＣＶＤ法により膜
厚３ｎｍにて形成した。保護層５６の形成後、基板を成
膜装置から取り出した。最後に、保護層５６上にパーフ
ルオロポリエーテル系潤滑剤を１ｎｍの厚さで溶液塗布
して潤滑層５７を形成した。

【００５９】こうして図５に示す積層構造を有する磁気
記録媒体５００を作製した。また、軟磁性層の表面をプ
ラズマエッチングすることによる効果を調べるために、
軟磁性層の表面をプラズマエッチングしなかった以外
は、上記と同様に磁気記録媒体を作製した。

【００６０】軟磁性層の表面をエッチング処理した磁気
記録媒体とエッチング処理しない磁気記録媒体につい
て、膜面に対して垂直方向に外部磁界を印加しながら記
録層のカー回転角の変化を測定した。図６に、エッチン
グ処理した磁気記録媒体の外部磁界に対するカー回転角
曲線を示す。記録層のカー回転角は、記録層の磁化の大
きさに比例するので、カー回転角と外部磁界との関係を
表すカー回転角曲線は、通常の磁化測定で求めた磁化曲
線と実質的に同等の形状であり、ヒステリシスを示す。
本実施例では、カー回転角曲線から記録層の保磁力、ニ
ュークリエーション磁界、外部磁界Ｈ＝Ｈｃにおける曲
線の傾き４π（ｄＭ／ｄＨ）_Ｈ＝Ｈｃを見積もった。

【００６１】エッチング処理した磁気記録媒体では、保
磁力Ｈｃは３．９ｋＯｅ、負のニュークリエーション磁
界は−２．１ｋＯｅ、外部磁界Ｈ＝Ｈｃにおける曲線の
傾き４π（ｄＭ／ｄＨ）_Ｈ＝Ｈｃは１．４であった。一
方、エッチング処理しない磁気記録媒体は、保磁力Ｈｃ
は２．６ｋＯｅ、ニュークリエーション磁界は−１．６
ｋＯｅ、外部磁界Ｈ＝Ｈｃでの曲線の傾き４π（ｄＭ／
ｄＨ）_Ｈ＝Ｈｃは１．８であった。

【００６２】つぎに、軟磁性層にエッチング処理した磁
気記録媒体とエッチング処理しない磁気記録媒体の記録
層の表面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察し
た。図７（ａ）及び（ｂ）に、それぞれ、エッチング処
理した磁気記録媒体とエッチング処理しない磁気記録媒
体の記録層の表面のＴＥＭによる観察像を示す。図７
（ａ）に示すように、エッチング処理した磁気記録媒体
の記録層は、孤立した円柱状の結晶粒子の集合体が形成
され、結晶粒子同士の境界すなわち結晶粒界は極めて明
瞭であることがわかる。一方、図７（ｂ）に示すよう
に、エッチング処理しない磁気記録媒体の記録層は、エ
ッチング処理した磁気記録媒体の記録層に比べて、結晶
粒界は不明瞭であった。

【００６３】また、記録層の表面のＴＥＭ像から結晶粒
子の平均粒径と分散度（標準偏差を平均値で割った値）
を求めた。図８に、記録層の６１０個の結晶粒子の直径
と結晶粒子の個数との関係をヒストグラムにして示し
た。図８（ａ）は、エッチング処理した磁気記録媒体の
ヒストグラムであり、図８（ｂ）はエッチング処理しな
い磁気記録媒体のヒストグラムである。エッチング処理
した磁気記録媒体では、平均粒子径は１３．７ｎｍであ
り、分散度は２１．７％であった。一方、エッチング処
理しない磁気記録媒体では、平均粒子径は１１．３ｎｍ
であり、分散度は２１．０％であった。

【００６４】ここで、エッチング処理した磁気記録媒体
の中間層の断面をＴＥＭにより観察したところ、中間層
は無秩序構造を有していた。このような無秩序構造を有
する中間層は、その表面上に、Ｃｏ／Ｐｄ初期化層を分
散して形成することができ、かかるＣｏ／Ｐｄ初期化層
を単位に柱状の結晶粒子が孤立した状態で成長するもの
と考えられる。

【００６５】つぎに、エッチング処理した磁気記録媒体
とエッチング処理しない磁気記録媒体について、実施例
１で用いたスピンスタンドの記録再生試験機を用いて記
録再生試験を行なったところ、エッチング処理した磁気
記録媒体のほうがエッチング処理しない磁気記録媒体よ
りもＳ／Ｎが１．６ｄＢだけ高かった。

【００６６】原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて、軟磁
性層の成膜直後の表面粗さと、プラズマエッチング後の
表面粗さを測定した。図９（ａ）及び（ｂ）に、軟磁性
層の成膜直後の表面と、プラズマエッチング後の表面の
ＡＦＭによる観察像をそれぞれ示す。かかる観察像か
ら、軟磁性層の表面粗さを見積もったところ、軟磁性層
の成膜直後の表面粗さは０．４６ｎｍであったのに対
し、プラズマエッチングを行なった軟磁性層の表面粗さ
は０．３９ｎｍであり、プラズマエッチングを行なうこ
とによって軟磁性層の表面が平坦になっていることがわ
かる。このような軟磁性層の表面のプラズマエッチング
による平坦化が、記録再生特性におけるＳ／Ｎの向上に
寄与しているものと考えられる。

【００６７】つぎに、エッチング処理した磁気記録媒体
に１００ｋＦＣＩ、２００ｋＦＣＩ、３００ｋＦＣＩ及
び４００ｋＦＣＩの線記録密度で繰り返しパターンを記
録し、記録層に記録された記録マークを磁気力顕微鏡
（ＭＦＭ）を用いて観察した。図１０に、ＭＦＭによる
観察像を示す。図１０からわかるように、線記録密度が
４００ｋＦＣＩであっても磁化遷移領域は極めて明瞭で
ある。

【００６８】次いで、記録層に２５０ｋＦＣＩの線記録
密度で繰り返しパターンを記録した後、かかる繰り返し
パターンに隣接するように、記録ヘッドをヘッド幅の分
だけオフトラックして同じ線記録密度で繰り返しパター
ンを記録した。そして、得られた２列の繰り返しパター
ンのトラック幅方向中央に、１００ｋＦＣＩの線記録密
度で繰り返しパターンを重ね書きした。また、同様に、
記録層に１００ｋＦＣＩの線記録密度で繰り返しパター
ンを記録した後、かかる繰り返しパターンに隣接するよ
うに、記録ヘッドをヘッド幅の分だけオフトラックして
同じ線記録密度で繰り返しパターンを記録し、得られた
２列の繰り返しパターンのトラック幅方向中央に、２５
０ｋＦＣＩの線記録密度で繰り返しパターンを重ね書き
した。このように、繰り返しパターン上に異なる線記録
密度で繰り返しパターンを重ね書きした記録層のＭＦＭ
による観察像を図１１に示す。図１１からわかるよう
に、重ね書きした繰り返しパターンの両側に存在する重
ね書き前の繰り返しパターンは消去されずに残ってい
る。

【００６９】以上の結果から、軟磁性層の表面をプラズ
マエッチングして平坦化し、平坦化された軟磁性層上に
Ｐｄ−ＳｉＮの中間層を形成することにより、中間層上
に、結晶粒子の境界すなわち結晶粒界は極めて明瞭な記
録層を形成することができる。かかる明瞭な結晶粒界に
より、結晶粒子は、面内方向の磁気的結合力がより一層
低減されるため、微小な記録ビットを形成することが可
能となるとともに磁化遷移領域の直線性が高くなる。こ
れにより高密度記録が可能になるとともに、高密度記録
された情報を低ノイズで再生することが可能となる。

【００７０】以上、本発明の磁気記録媒体について具体
的に説明したが、本発明はこれらに限定されるものでは
なく、種々の変形例及び改良例を含み得る。

【００７１】

【発明の効果】本発明の磁気記録媒体は、人工格子構造
を有する記録層の下地として、Ｐｄ、Ｓｉ及びＮからな
る中間層を用いているので、記録層の面内方向の磁気的
結合力を低減することができる。これにより、記録層の
磁化遷移領域の乱れが低減するため、線記録密度を高め
ても低ノイズで情報を再生することができる。また。磁
気異方性の高い人工格子膜を記録層と用いているため、
高い熱安定性を有している。

【００７２】本発明の製造方法によれば、面内方向の磁
気的交換結合力が低減された記録層を備える磁気記録媒
体を製造することができるので、高密度記録された情報
を低ノイズで再生可能な磁気記録媒体を提供することが
できる。

【００７３】本発明の磁気記憶装置は、本発明の磁気記
録媒体を備えるため、１５０ギガビット／平方インチ
（約２３．２５ギガビット／平方センチメートル）の高
い面記録密度で情報を記録しても高Ｓ／Ｎで情報を再生
することができるとともに、高い耐熱減磁特性を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う磁気記録媒体の概略断面図であ
る。

【図２】磁気記録媒体の記録層の断面構造を模式的に示
した図である。

【図３】本発明に従う磁気記憶装置の平面模式図であ
る。

【図４】実施例１で製造した磁気記録媒体の電磁変換特
性の測定結果である。

【図５】実施例５で製造した磁気記録媒体の概略断面図
である。

【図６】軟磁性層の表面をプラズマエッチングして作製
した磁気記録媒体の外部磁界に対するカー回転角曲線で
ある。

【図７】図７（ａ）は、軟磁性層の表面をプラズマエッ
チングして作製した磁気記録媒体の記録層のＴＥＭによ
る観察像であり、図７（ｂ）は、軟磁性層の表面のプラ
ズマエッチングを行なわずに作製した磁気記録媒体の記
録層のＴＥＭによる観察像である。

【図８】磁気記録媒体の記録層の結晶粒子の直径と粒子
数のヒストグラムであり、図８（ａ）は、軟磁性層の表
面をプラズマエッチングして作製した磁気記録媒体の場
合であり、図８（ｂ）は軟磁性層の表面のプラズマエッ
チングを行なわずに作製した磁気記録媒体の場合であ
る。

【図９】図９（ａ）は、プラズマエッチングする前の軟
磁性層表面のＡＦＭによる観察像であり、図９（ｂ）
は、プラズマエッチングした後の軟磁性層表面のＡＦＭ
による観察像である。

【図１０】軟磁性層をプラズマエッチングして作製した
磁気記録媒体の記録層に記録した繰り返しパターンのＭ
ＦＭによる観察像である。

【図１１】軟磁性層をプラズマエッチングして作製した
磁気記録媒体の記録層に互いに異なる線記録密度で繰り
返しパターンを重ね書きしたときのＭＦＭによる観察像
である。

【符号の説明】

１ガラス基板２密着層３軟磁性層４鉄酸化物層５中間層６人工格子構造の記録層７保護層８潤滑層１０磁気ヘッド１１磁気ヘッド駆動装置１２記録再生信号処理装置１８回転駆動部（スピンドル）１００、５００磁気記録媒体２００磁気記憶装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高山孝信大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内 (72)発明者坂本晴美大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内 (72)発明者若林康一郎大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内 (56)参考文献特開2001−155329（ＪＰ，Ａ) 特開2001−283419（ＪＰ，Ａ) 特開2001−291230（ＪＰ，Ａ) 特開2002−25032（ＪＰ，Ａ) 特開2002−100030（ＪＰ，Ａ) 特開2002−157730（ＪＰ，Ａ) 特開2002−197636（ＪＰ，Ａ) 特開2001−155322（ＪＰ，Ａ) 特開2001−143251（ＪＰ，Ａ) 特開2001−14633（ＪＰ，Ａ) 特開平８−30951（ＪＰ，Ａ) 特開平８−31639（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 5/62 - 5/858

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と；該基板上に、直接または間接的に形成された中間層であ
って、Ｐｄ、Ｓｉ及びＮとを含み、さらにＣｏを１at％
〜１０at％含む中間層と；該中間層上に直接形成されたＰｄ層とＣｏ層とを交互に
積層して形成された記録層と；を備えた磁気記録媒体。
【請求項２】請求項１に記載の磁気記録媒体と；情報を記録または再生するための磁気ヘッドと；上記磁気記録媒体を上記磁気ヘッドに対して駆動するた
めの駆動装置と；を備えることを特徴とする磁気記憶装
置。
【請求項３】前記磁気ヘッドは磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを含むことを特徴とする請求項２に記載の磁気記憶
装置。