JPH10149526A - Magnetic recording medium - Google Patents
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- JPH10149526A JPH10149526A JP30512296A JP30512296A JPH10149526A JP H10149526 A JPH10149526 A JP H10149526A JP 30512296 A JP30512296 A JP 30512296A JP 30512296 A JP30512296 A JP 30512296A JP H10149526 A JPH10149526 A JP H10149526A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体に関
し、特に、高密度記録再生特性に優れた薄膜型磁気記録
媒体に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic recording medium, and more particularly to a thin-film magnetic recording medium having excellent high-density recording / reproducing characteristics.
【０００２】[0002]
【従来の技術】磁気記録再生装置は、年々高密度化して
おり、短波長記録再生特性の優れた磁気記録媒体が要望
されている。代表的な磁気記録装置であるハードディス
クの分野では、すでに面記録密度が１Ｇｂｉｔ／ｉｎ2
を越える装置が商品化されており、数年後には、１０Ｇ
ｂｉｔ／ｉｎ2 の実用化が議論されるほどの急激な技術
進歩が認められる。2. Description of the Related Art Magnetic recording / reproducing apparatuses have been increasing in density year by year, and a magnetic recording medium having excellent short-wavelength recording / reproducing characteristics has been demanded. In the field of hard disks, which are typical magnetic recording devices, the areal recording density is already 1 Gbit / in 2.
Devices have been commercialized, and several years later, 10G
A rapid technological progress has been recognized such that practical application of bit / in 2 is discussed.
【０００３】このような高記録密度化を可能とした技術
的背景としては、媒体性能の向上、ヘッド性能の向上、
ヘッド・ディスクインターフェイス性能の向上、パーシ
ャルレスポンス等の新規な信号処理方式の出現による線
記録密度の向上、およびサーボ技術の進歩によるトラッ
ク密度の向上が挙げられる。[0003] The technical background that has enabled such a high recording density is to improve the medium performance, improve the head performance,
Improvements in head-disk interface performance, improvements in linear recording density due to the emergence of new signal processing methods such as partial response, and improvements in track density due to advances in servo technology.
【０００４】なかでも、従来の誘導型磁気ヘッドに比べ
てはるかに高い再生性能を有する磁気抵抗素子型ヘッド
の実用化による寄与が大きい。現在、磁気抵抗素子型ヘ
ッドでは、高い線記録密度領域でトラック幅わずか数μ
ｍからの信号をＳＮ比良く再生することが可能となって
いる。今後さらなるヘッド性能の向上に伴い、近い将来
には、トラックピッチがサブミクロン領域に達するもの
と予想されている。Above all, practical use of a magnetoresistive element type head having much higher reproduction performance than conventional inductive magnetic heads has made a significant contribution. At present, in a magnetoresistive element type head, only a few μm
The signal from m can be reproduced with a good SN ratio. It is expected that the track pitch will reach the submicron range in the near future with further improvement in head performance.
【０００５】さて、以上のように高感度な磁気抵抗素子
型ヘッドを用いて、高い線記録密度および高いトラック
密度が実現されて行くが、このとき、媒体磁性層は、ノ
イズ低減のために非常に薄い膜となっていく。したがっ
て、記録される１ビットの大きさは、面積的にも体積的
にも微細になっていく。[0005] A high linear recording density and a high track density are realized by using a high-sensitivity magnetoresistive element type head as described above. At this time, the medium magnetic layer is very difficult to reduce noise. It becomes a thin film. Therefore, the size of one bit to be recorded becomes smaller in terms of area and volume.
【０００６】このため、最近では、ビット微細化による
熱揺らぎの議論が盛んになっている。このビット微細化
に伴う問題解決のために、グラニュラー磁性薄膜の研究
が進められている。例えば、「Ｔ．Ｓｈｉｍｉｚｕ，
Ｙ．Ｉｋｅｄａ ａｎｄ Ｓ．Ｔａｋａｙａｍａ：Ｃｏ
ＰｔＣｒ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ＭａｇｎｅｔｉｃＴｈ
ｉｎ Ｆｉｌｍｓ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇ
ｎ． ２８． ３１０２ （１９９２）」、「阿部俊
郎、西原敏和：Ｆｅ−ＳｉＯ2 グラニュラーメタル媒
体、第１８回日本応用磁気学会学術講演概要集、１５ａ
Ｆ−５、４３７、１９９４」、「村山明宏、近藤新二、
宮村賢郎：ＳｉＯ2 添加によるＣｏＮｉＰｔ磁性膜の微
視的構造制御、日本応用磁気学会誌、１９、８５、１９
９５」等で報告されている。[0006] Therefore, recently, there has been much discussion on thermal fluctuation due to finer bits. In order to solve the problem associated with the bit miniaturization, research on granular magnetic thin films has been advanced. For example, "T. Shimizu,
Y. Ikeda and S.A. Takayama: Co
PtCr Composite MagneticTh
in Films, IEEE Trans. Mag
n. 28. 3102 (1992) "," Toshiro Abe, Toshikazu Nishihara: Fe-SiO 2 granular metal media, the 18th Magnetics Society of Japan Science Abstracts Collection, 15a
F-5, 437, 1994 "," Akihiro Murayama, Shinji Kondo,
Kenro Miyamura: Microstructural control of CoNiPt magnetic films by adding SiO 2 , Journal of the Japan Society of Applied Magnetics, 19, 85, 19
95 "etc.
【０００７】これらの報告によれば、磁性材料とＳｉＯ
2 とを同時にスパッタリングして基板に堆積させると、
磁性材料からなる結晶粒子の周りを非磁性のＳｉＯ2 が
取り囲んだ構造となる。すなわち、磁性体結晶粒子内部
にＳｉＯ2 が取り込まれることはない。このような構造
では、磁性粒子間に非磁性材料が介在するために磁性粒
子間の磁気的結合が弱められる。その結果、媒体に起因
するノイズの大幅な低減が達成される。しかしながら、
これらの報告では、磁性粒子個々の異方性磁界が十分で
ないため、再生出力が低いという欠点があった。According to these reports, magnetic materials and SiO
2 and simultaneously deposited on the substrate by sputtering,
A structure in which nonmagnetic SiO 2 surrounds crystal grains made of a magnetic material is obtained. That is, SiO 2 is not taken into the magnetic crystal grains. In such a structure, the non-magnetic material is interposed between the magnetic particles, so that the magnetic coupling between the magnetic particles is weakened. As a result, a significant reduction in noise due to the medium is achieved. However,
These reports have a drawback that the reproduction output is low because the anisotropic magnetic field of each magnetic particle is not sufficient.
【０００８】この点に関して改善された技術が、「市原
勝太郎、喜々津哲、柚須圭一郎、荻原英夫、彦坂和志：
低ノイズ・ＣｏＰｔ−ＳｉＯ2 磁性粒子分散形磁気記録
媒体、第２０回日本応用磁気学会学術講演概要集、２１
ａＧ−３、１９５、１９９６」によって報告された。こ
れによれば、ＣｏＰｔの有している高い異方性磁界によ
り、高い再生出力が得られている。以上のように、高い
異方性磁界を有する磁性粒子を非磁性材料で取り囲むこ
とにより、再生出力が高く、ノイズの低い媒体が得られ
るグラニュラー媒体は、将来の高記録密度磁気記録媒体
の進むべき一方向となりつつある。The technique improved in this regard is described in "Katsutaro Ichihara, Satoshi Kikitsu, Keiichiro Yusu, Hideo Ogiwara, Kazushi Hikosaka:
Low noise · CoPt-SiO 2 magnetic particles distributed magnetic recording medium, 20th Magnetics Society of Japan Academic Lecture Summary Collection, 21
aG-3, 195, 1996 ". According to this, a high reproduction output is obtained by the high anisotropic magnetic field of CoPt. As described above, by enclosing magnetic particles having a high anisotropic magnetic field with a non-magnetic material, a granular medium having a high reproduction output and a low noise can be obtained. It is becoming one-way.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、グラ
ニュラー媒体では、磁性粒子間の磁気的分離を促進する
ことにより、ノイズの低減は図られたが、磁性粒子個々
の異方性磁界は、低下し、再生出力は低い。本来異方性
磁界の高い磁性材料を用いても、磁性材料と非磁性材料
とを同時に堆積させて形成した磁性層では、磁性粒子が
非磁性中に分散された形態となり、粒子の異方性磁界の
低下がさけられず、将来の１０Ｇｂｉｔ／ｉｎ2 を越え
る超高密度記録には十分とは言い難い。As described above, in a granular medium, noise is reduced by promoting magnetic separation between magnetic particles, but the anisotropic magnetic field of each magnetic particle is And the playback output is low. Even when a magnetic material that originally has a high anisotropic magnetic field is used, a magnetic layer formed by simultaneously depositing a magnetic material and a non-magnetic material has a form in which magnetic particles are dispersed in non-magnetism. Since the magnetic field cannot be reduced, it cannot be said that it is sufficient for future ultra-high density recording exceeding 10 Gbit / in 2 .
【００１０】本発明は、以上のような課題に鑑み、十分
に高い異方性磁界を有する磁性粒子を磁気的に十分に分
離された状態で配置して磁性層とすることにより、再生
出力を高くするとともに、ノイズを低減することがで
き、超高密度記録に適した磁気記録媒体を提供すること
を目的とする。In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a magnetic layer in which magnetic particles having a sufficiently high anisotropic magnetic field are arranged in a state of being sufficiently separated magnetically, thereby improving the reproduction output. It is an object of the present invention to provide a magnetic recording medium that can increase the noise and reduce noise and is suitable for ultra-high-density recording.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による磁気記録媒体は、基板と、基板の上に
形成された下地層と、下地層の上に形成された磁性層
と、磁性層の上に形成された保護膜層とを備え、下地層
は、連続する酸化物下地層中に金属粒子が分散して形成
されるものである。上記の構成により、十分に高い異方
性磁界を有する磁性粒子を磁気的に十分分離された状態
で配置して磁性層を形成することができるので、再生出
力を高くするとともに、ノイズを低減することができ、
超高密度記録を実現することが可能となる。また、接触
記録または疑似接触記録にも耐え得る高い実用信頼性を
実現することができる。In order to solve the above problems, a magnetic recording medium according to the present invention comprises a substrate, an underlayer formed on the substrate, a magnetic layer formed on the underlayer, A protective film layer formed on the magnetic layer, wherein the underlayer is formed by dispersing metal particles in a continuous oxide underlayer. With the above configuration, the magnetic layer having a sufficiently high anisotropic magnetic field can be arranged in a magnetically sufficiently separated state to form the magnetic layer, so that the reproduction output is increased and the noise is reduced. It is possible,
It becomes possible to realize ultra-high density recording. Further, high practical reliability that can endure contact recording or pseudo contact recording can be realized.
【００１２】また、磁性層は、下地層のうちの金属粒子
の上に磁性金属粒子が成長して形成されることが好まし
い。この場合、他の非磁性成分との衝突や粒界面におけ
る歪みがないために、磁性層が本来有している粒子の異
方性磁界がそのまま活かされ、記録ビットのさらなる微
細化に対応でき、しかも熱擾乱に強いものとなる。Preferably, the magnetic layer is formed by growing magnetic metal particles on metal particles in the underlayer. In this case, since there is no collision with other non-magnetic components or distortion at the grain boundary, the anisotropic magnetic field of the particles inherent in the magnetic layer is utilized as it is, and it is possible to cope with further miniaturization of the recording bit, Moreover, it becomes resistant to thermal disturbance.
【００１３】また、基板と下地層との間に形成される下
部金属下地層をさらに含むことが好ましい。この場合、
下地層の金属粒子の結晶配向性を向上させることが可能
となる。また、下地層と磁性層との間に形成される上部
金属下地層をさらに含むことが好ましい。この場合、上
部金属下地層の結晶配向性を向上させることが可能とな
り、磁性層の結晶配向性も向上させることが可能とな
る。[0013] It is preferable that a lower metal base layer formed between the substrate and the base layer is further included. in this case,
It becomes possible to improve the crystal orientation of the metal particles of the underlayer. Further, it is preferable to further include an upper metal underlayer formed between the underlayer and the magnetic layer. In this case, the crystal orientation of the upper metal base layer can be improved, and the crystal orientation of the magnetic layer can also be improved.
【００１４】また、保護膜層は、炭素薄膜層、または、
連続する酸化物層中に炭素粒子が分散して形成される層
から成ることが好ましい。これらの場合、保護膜層の膜
厚を薄くすることができ、隙間損失を大幅に低減するこ
とができる。The protective film layer may be a carbon thin film layer or
It is preferable to form a layer in which carbon particles are dispersed in a continuous oxide layer. In these cases, the thickness of the protective film layer can be reduced, and the gap loss can be significantly reduced.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。上述したように、Ｓｉ
Ｏ2 に代表される非磁性酸化物と金属とを同時にスパッ
タリングして堆積させたとき、基板に堆積される膜は、
金属粒子と酸化物とが混じり合わずに、連続した酸化物
層とその酸化物層の間に金属粒子が分散するいわゆる海
島状態にある。この酸化物と金属との非固溶現象が本発
明の基になっている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As described above, Si
When a nonmagnetic oxide represented by O 2 and a metal are simultaneously sputtered and deposited, a film deposited on the substrate is as follows:
There is a so-called sea-island state in which the metal particles and the oxide are not mixed and the metal particles are dispersed between the continuous oxide layer and the oxide layer. The non-solid solution phenomenon of this oxide and metal forms the basis of the present invention.
【００１６】本発明では、この非固溶現象を下地層に応
用している。下地層は、この上に形成する磁性層の結晶
性を制御する目的で用いられる。下地層の主材料として
は、Ｃｒ、Ｃｒ−Ｔｉ、Ｃｒ−Ｔｉ−Ｂ、Ｃｒ−Ｍｏ、
Ｃｒ−Ｖ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、およびこれら以外
で磁性層の結晶性を制御可能な金属または合金が用いら
れる。また、下地層のもう一つの材料である非磁性酸化
物としては、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｎＯ、Ｍ
ｎ3Ｏ4、Ｖ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、ＣａＯ等の熱安定
性の高い酸化物、これらの複合酸化物、および他の酸化
物で添加物等で熱安定性を高くした材料が用いられる。
以下の説明では、代表的な金属下地材料として、Ｃｒ
を、代表的な非磁性酸化物下地材料として、ＳｉＯ2 を
用いて説明する。In the present invention, this non-solid solution phenomenon is applied to the underlayer. The underlayer is used for controlling the crystallinity of the magnetic layer formed thereon. The main materials of the underlayer include Cr, Cr-Ti, Cr-Ti-B, Cr-Mo,
Cr-V, Ni-Al, Ni-Cr, and metals or alloys other than these that can control the crystallinity of the magnetic layer are used. The non-magnetic oxide which is another material of the underlayer includes SiO 2 , MgO, Al 2 O 3 , MnO, M
n 3 O 4, V 2 O 3, TiO 2, Li 2 O, high thermal stability oxides such as CaO, and high thermal stability additives, etc. In these composite oxides, and other oxides Materials are used.
In the following description, a typical metal base material is Cr
Will be described using SiO 2 as a typical nonmagnetic oxide base material.
【００１７】ＣｒとＳｉＯ2 とを同時にスパッタリング
すると、基板上には、Ｃｒ粒子を取り囲むようにＳｉＯ
2 が存在するとなる。ここで、スパッタリング法による
薄膜の成膜条件は、高周波マグネトロンスパッタ法で、
スパッタガス圧力約３ｍＴｏｒｒ、成膜速度約５ｎｍ／
分である。この様子を模式的に示したのが図１である。
図１は、基板上に形成された薄膜下地層の構造を示す概
略断面図である。図１において、１は、基板、２は、Ｃ
ｒからなる金属下地層部分、３は、ＳｉＯ2 からなる酸
化物下地層部分をそれぞれ示す。When Cr and SiO 2 are simultaneously sputtered, the SiO 2 on the substrate surrounds the Cr particles.
2 will be present. Here, the film formation conditions of the thin film by the sputtering method are high-frequency magnetron sputtering,
Sputter gas pressure about 3 mTorr, film formation rate about 5 nm /
Minutes. FIG. 1 schematically shows this state.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a thin film underlayer formed on a substrate. In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 is C
The metal underlayer portion 3 made of r represents an oxide underlayer portion made of SiO 2 .
【００１８】また、図２に、金属下地層部分２および酸
化物下地層部分３からなる薄膜下地層の表面構造を模式
的に示す。この薄膜の表面は、Ｃｒが露出した金属下地
層部分２とＳｉＯ2 が露出した酸化物下地層部分３とか
らなっており、ＳｉＯ2 中にＣｒ相が析出したような形
態となっている。この薄膜の表面における金属下地層部
分２と酸化物下地層部分３との割合は、スパッタリング
の際のターゲットの組成によって決定される。なお、酸
化物下地層部分３の含有量は、１０〜５０体積％で、金
属下地層部分２の含有量は、５０〜９０体積％であるこ
とが望ましく、また、金属下地層部分２の柱状粒子の平
均直径は、５〜２０ｎｍであることが望ましい。FIG. 2 schematically shows the surface structure of a thin film underlayer composed of a metal underlayer portion 2 and an oxide underlayer portion 3. The surface of this thin film is composed of a metal base layer portion 2 where Cr is exposed and an oxide base layer portion 3 where SiO 2 is exposed, and has a form in which a Cr phase is precipitated in SiO 2 . The ratio of the metal underlayer portion 2 to the oxide underlayer portion 3 on the surface of the thin film is determined by the composition of the target at the time of sputtering. The content of the oxide underlayer portion 3 is preferably 10 to 50% by volume, and the content of the metal underlayer portion 2 is preferably 50 to 90% by volume. The average diameter of the particles is desirably 5 to 20 nm.
【００１９】薄膜下地層の膜厚は、およそ５０ｎｍ以下
５ｎｍ以上が望ましい。この膜厚が厚すぎると、膜表面
における金属下地層部分２と酸化物下地層部分３との割
合が所望の値から大きくずれる場合がある。この現象
は、図１で示すように金属下地層部分２のＣｒ粒子が柱
状構造を維持しているときには起こらないが、膜厚が増
加したときには新たな粒界の形成によって柱状構造が崩
れるたときに起こる。新たな粒界にＳｉＯ2 が存在して
おり、このような粒界部分が膜の表面にあるときには、
金属下地層部分２と酸化物下地層部分３の割合が所望の
値から大きくずれることとなる。The thickness of the thin film underlayer is preferably about 50 nm or less and 5 nm or more. If the film thickness is too large, the ratio between the metal underlayer portion 2 and the oxide underlayer portion 3 on the film surface may be largely deviated from a desired value. This phenomenon does not occur when the Cr particles in the metal underlayer portion 2 maintain the columnar structure as shown in FIG. 1, but when the film thickness increases, the columnar structure collapses due to the formation of new grain boundaries. Happens. When SiO 2 exists at a new grain boundary and such a grain boundary portion is on the surface of the film,
The ratio between the metal base layer portion 2 and the oxide base layer portion 3 is greatly deviated from a desired value.
【００２０】ＳｉＯ2 部分に対してＣｒ部分が、ミクロ
に分散した状態の膜表面上に金属磁性薄膜を堆積させる
と、金属粒子は、Ｃｒ露出部分上に優先的に成長する。
ここで、金属磁性薄膜は、たとえば、直流マグネトロン
スパッタ法で形成され、その成膜条件は、スパッタガス
圧力約５ｍＴｏｒｒ、成膜速度約１ｎｍ／分である。こ
の様子を図３に示す。図３は、基板上の薄膜下地層上に
形成された磁性層の構造を示す概略断面図である。図３
において、４は、金属磁性薄膜である磁性層を示す。When a metal magnetic thin film is deposited on the surface of the film in which the Cr portion is microscopically dispersed with respect to the SiO 2 portion, the metal particles grow preferentially on the exposed Cr portion.
Here, the metal magnetic thin film is formed by, for example, a DC magnetron sputtering method, and the film forming conditions are a sputtering gas pressure of about 5 mTorr and a film forming rate of about 1 nm / min. This is shown in FIG. FIG. 3 is a schematic sectional view showing the structure of a magnetic layer formed on a thin film underlayer on a substrate. FIG.
, 4 indicates a magnetic layer which is a metal magnetic thin film.
【００２１】図３のような構造となるのは、薄膜下地層
上に飛来した金属原子が表面エネルギーの高いＳｉＯ2
露出部分からＣｒ露出部分へミクロにマイグレーション
するためと考えられる。したがって、膜表面のＳｉＯ2
部分の割合がＣｒ部分よりも高いような場合には、金属
粒子がＣｒ露出部分上に優先的に成長する現象は不十分
となる。The structure as shown in FIG. 3 is such that the metal atoms flying on the thin film underlayer are made of SiO 2 having a high surface energy.
This is considered to be due to micro-migration from the exposed portion to the Cr exposed portion. Therefore, the SiO 2 on the film surface
When the proportion of the portion is higher than that of the Cr portion, the phenomenon that the metal particles preferentially grow on the exposed portion of Cr becomes insufficient.
【００２２】上述したように、ＳｉＯ2 で分離されたＣ
ｒ上に金属磁性層が優先的に成長する現象を用いて形成
された磁性層が、本発明の原理であり、要点である。こ
のようにして形成した金属磁性層は、他の非磁性成分と
の衝突や粒界面における歪みがないために、金属が本来
有している粒子の異方性磁界がそのまま活かされ、記録
ビットのさらなる微細化に対応でき、しかも熱擾乱に強
いものとなる。本発明で用いられる磁性材料は、Ｃｏ、
Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃ
ｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ等の金属また
は合金、もしくはＣｏ−Ｓｍ等の金属希土類合金または
希土類金属間化合物など粒子の異方性磁界の大きなもの
である。As described above, C 2 separated by SiO 2
A magnetic layer formed by using a phenomenon in which a metal magnetic layer grows preferentially on r is the principle of the present invention and is the main point. Since the metal magnetic layer thus formed does not collide with other non-magnetic components and does not have a distortion at the grain interface, the anisotropic magnetic field of the particles originally contained in the metal is utilized as it is, and the recording bit of the metal is used. It is possible to cope with further miniaturization and becomes resistant to thermal disturbance. The magnetic material used in the present invention is Co,
Co-Pt, Co-Cr, Co-Cr-Pt, Co-C
Metals or alloys such as r-Ta, Co-Ni, Co-Ni-Cr, or metal rare-earth alloys or rare-earth intermetallic compounds such as Co-Sm have a large anisotropic magnetic field.
【００２３】磁性層４の膜厚は、２０ｎｍ以下５ｎｍ以
上が望ましい。磁性層の膜厚が厚すぎると、図３に示す
磁性層４が膜面内に成長し、隣り合う磁性層粒子と接触
するようになる。このような状態では、本発明が目的と
している磁性粒子間の分離が損なわれ、記録再生特性が
劣化することとなる。The thickness of the magnetic layer 4 is desirably 20 nm or less and 5 nm or more. If the thickness of the magnetic layer is too large, the magnetic layer 4 shown in FIG. 3 grows in the plane of the film and comes into contact with adjacent magnetic layer particles. In such a state, the separation between the magnetic particles intended by the present invention is impaired, and the recording / reproducing characteristics are degraded.
【００２４】Ｃｒ膜は、（１１０）面あるいは（１０
０）面が膜表面に平行になるように成長する。この上に
形成されたＣｏ系合金薄膜は、下地との面間隔整合か
ら、六方晶Ｃｏのｃ軸が膜面内にある状態または膜面内
から若干傾斜した状態となる。The Cr film has a (110) plane or a (10) plane.
0) Growing such that the plane is parallel to the film surface. The Co-based alloy thin film formed thereon has a state in which the c-axis of hexagonal Co is in the film plane or slightly inclined from the film plane because of the matching of the spacing with the base.
【００２５】本発明では、ＳｉＯ2 によって分離された
Ｃｒ粒子上にｃ軸が膜面内にある状態または膜面内から
若干傾斜した状態で、Ｃｏ系磁性合金粒子が空間的に分
離されて成長する。しかしながら、ＳｉＯ2 とＣｒとを
同時にスパッタして形成した上記薄膜下地層のＣｒ部分
の結晶配向性は、Ｃｒのみから形成された下地層の配向
性よりも劣っている。According to the present invention, Co-based magnetic alloy particles are separated and grown on Cr particles separated by SiO 2 while the c-axis is in the film plane or slightly inclined from the film plane. I do. However, the crystal orientation of the Cr portion of the thin film underlayer formed by simultaneously sputtering SiO 2 and Cr is inferior to the orientation of the underlayer formed of only Cr.
【００２６】この欠点を克服する方法として、本発明で
は、上記薄膜下地層をあらかじめ基板上に形成したＣｒ
膜上に形成している。ここで、Ｃｒ膜は、たとえば、高
周波マグネトロンスパッタ法で形成され、その成膜条件
は、スパッタガス圧力約３ｍＴｏｒｒ、成膜速度約５０
ｎｍ／分である。この様子を図４に示す。図４は、基板
上に形成されたＣｒ下地層およびこの上に形成された薄
膜下地層の構造を示す概略断面図である。図４におい
て、６は、Ｃｒ膜からなる金属下地層を示す。As a method of overcoming this drawback, the present invention provides a method for forming a thin film underlayer on a substrate in which
It is formed on the film. Here, the Cr film is formed by, for example, a high-frequency magnetron sputtering method, and the film formation conditions are a sputtering gas pressure of about 3 mTorr and a film formation rate of about 50.
nm / min. This is shown in FIG. FIG. 4 is a schematic sectional view showing the structure of a Cr underlayer formed on a substrate and a thin film underlayer formed thereon. In FIG. 4, reference numeral 6 denotes a metal base layer made of a Cr film.
【００２７】図４のような構成にすることで、金属下地
層部分２の結晶配向性を向上させることが可能となる。
金属下地層６の膜厚には、特に制限はないが、たとえば
２００ｎｍ以下１０ｎｍ以上が望ましい。また、金属下
地層６の材料は、上述したＣｒ、Ｃｒ−Ｔｉ、Ｃｒ−Ｔ
ｉ−Ｂ、Ｃｒ−Ｍｏ、Ｃｒ−Ｖ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｃ
ｒ、もしくはこれら以外で薄膜下地層の金属部分の結晶
性を制御可能な金属または合金が用いられる。With the configuration shown in FIG. 4, the crystal orientation of the metal underlayer 2 can be improved.
The thickness of the metal base layer 6 is not particularly limited, but is preferably, for example, 200 nm or less and 10 nm or more. The material of the metal underlayer 6 is Cr, Cr-Ti, Cr-T described above.
i-B, Cr-Mo, Cr-V, Ni-Al, Ni-C
Metals or alloys that can control the crystallinity of the metal portion of the thin film underlayer other than r or other than these are used.
【００２８】さらに、本発明では、上記欠点を克服する
もう一つの方法として、上記薄膜下地層上にＣｒ膜を形
成している。ここで、Ｃｒ膜は、たとえば、高周波マグ
ネトロンスパッタ法で形成され、その成膜条件は、スパ
ッタガス圧力約３ｍＴｏｒｒ、成膜速度約１ｎｍ／分で
ある。この様子を図５に示す。図５は、基板上に形成さ
れた薄膜下地層上にＣｒ膜を形成し、さらにこの上に磁
性層を形成した構造を示す概略断面図である。図５にお
いて、５は、Ｃｒ膜からなる金属膜を示す。Further, in the present invention, as another method for overcoming the above-mentioned drawback, a Cr film is formed on the above-mentioned thin film underlayer. Here, the Cr film is formed, for example, by a high-frequency magnetron sputtering method, and the film forming conditions are a sputtering gas pressure of about 3 mTorr and a film forming rate of about 1 nm / min. This is shown in FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a structure in which a Cr film is formed on a thin film underlayer formed on a substrate, and a magnetic layer is further formed thereon. In FIG. 5, reference numeral 5 denotes a metal film made of a Cr film.
【００２９】図５のように、薄膜下地層の金属下地層部
分２の上に金属膜５が優先的に成長する。さらにこの金
属膜５の上に磁性膜４が優先的に成長する。したがっ
て、図５のような構成にすることで、金属下地層部分２
の上の金属膜５の結晶配向性を向上させることが可能と
なり、磁性膜４の結晶配向性も向上する。As shown in FIG. 5, the metal film 5 grows preferentially on the metal underlayer portion 2 of the thin film underlayer. Further, the magnetic film 4 grows preferentially on the metal film 5. Therefore, the configuration shown in FIG.
The crystal orientation of the metal film 5 on the magnetic film 4 can be improved, and the crystal orientation of the magnetic film 4 also improves.
【００３０】なお、金属膜５の膜厚は、２０ｎｍ以下５
ｎｍ以上が望ましい。金属膜５の膜厚が厚すぎると、図
５に示す金属膜５が膜面内に成長し、隣り合うＣｒ膜粒
子と接触するようになる。このような状態では、本発明
が目的としている磁性層４の磁性粒子間の分離が損なわ
れ、記録再生特性が劣化することとなる。また、金属膜
５の材料には、基本的には薄膜下地層の酸化物下地部分
２と同材料を用いるが、上述したＣｒ、Ｃｒ−Ｔｉ、Ｃ
ｒ−Ｔｉ−Ｂ、Ｃｒ−Ｍｏ、Ｃｒ−Ｖ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｎ
ｉ−Ｃｒ、もしくはこれら以外で磁性層４の結晶性を制
御可能な金属または合金を用いても良い。なお、上述し
た二つの方法を同時に採用してももちろん良く、この場
合に、最も結晶配向性の高い磁性層が得られる。The thickness of the metal film 5 is not more than 20 nm.
nm or more is desirable. If the metal film 5 is too thick, the metal film 5 shown in FIG. 5 grows in the film surface and comes into contact with the adjacent Cr film particles. In such a state, the separation between the magnetic particles of the magnetic layer 4 intended by the present invention is impaired, and the recording / reproducing characteristics are degraded. The material of the metal film 5 is basically the same as that of the oxide underlayer 2 of the thin film underlayer, but the Cr, Cr-Ti, C
r-Ti-B, Cr-Mo, Cr-V, Ni-Al, N
A metal or alloy that can control the crystallinity of the magnetic layer 4 other than i-Cr or these may be used. It is needless to say that the above-described two methods may be simultaneously employed. In this case, a magnetic layer having the highest crystal orientation can be obtained.
【００３１】図３および図５に示したように、本発明の
磁気記録媒体の表面は、薄膜下地層の金属下地層部分２
上に金属磁性薄膜である磁性層４が優先成長しており、
金属磁性薄膜成長部分が凸形状を成し、金属磁性薄膜の
成長していないＳｉＯ2 部分３上は、空隙であり、凹状
となる。このように表面にミクロな凹凸があることは、
トライボロジー的に非常に有利である。As shown in FIGS. 3 and 5, the surface of the magnetic recording medium according to the present invention has a metal underlayer portion 2 of a thin film underlayer.
A magnetic layer 4 which is a metal magnetic thin film is preferentially grown thereon,
The growth portion of the metal magnetic thin film has a convex shape, and the portion on the SiO 2 portion 3 where the metal magnetic thin film has not been grown is a void and has a concave shape. The fact that the surface has microscopic irregularities like this
Very tribologically advantageous.
【００３２】なお、従来技術では、このトライボロジー
の問題解決のために基板にテクスチュアと呼ばれる細か
い溝を形成したり、基板表面に微粒子を分散させて凹凸
を形成することがなされていた。しかし、これらの方法
では、凹凸の高さが隙間損失となり、記録再生特性を劣
化させる原因となっていた。一方、本発明の磁気記録媒
体では、凸の部分が正に磁性層であり、しかも凸部の形
状が従来技術に比べて平坦であるために、隙間損失を大
幅に低減できる。In the prior art, in order to solve the problem of tribology, fine grooves called textures are formed on the substrate, or fine particles are dispersed on the surface of the substrate to form irregularities. However, in these methods, the height of the unevenness causes a gap loss, which is a cause of deteriorating the recording / reproducing characteristics. On the other hand, in the magnetic recording medium of the present invention, since the convex portion is a magnetic layer, and the shape of the convex portion is flatter than that of the conventional technology, gap loss can be greatly reduced.
【００３３】しかしながら、上記の凹凸形状だけでは、
トライボロジーの問題は解決されない。本発明では、こ
のトライボロジー的利点を活かすために、炭素から成る
保護膜層を磁性層上に形成している。この様子を図６に
示す。図６は、本発明の磁気記録媒体の一実施の形態の
構造を模式的に示す概略断面図である。図６において、
７は、炭素保護膜層を示す。However, if only the above-mentioned uneven shape is used,
The tribology problem is not solved. In the present invention, in order to take advantage of this tribological advantage, a protective film layer made of carbon is formed on the magnetic layer. This is shown in FIG. FIG. 6 is a schematic sectional view schematically showing the structure of one embodiment of the magnetic recording medium of the present invention. In FIG.
7 shows a carbon protective film layer.
【００３４】なお、炭素保護膜層７は、従来技術で形成
されるものでよい。従来技術の形成方法とは、例えば、
スパッタリング法やプラズマＣＶＤ（化学的気相成長）
法等である。ここで、炭素保護膜層７は、たとえば、ス
パッタリング法の場合、その成膜条件は、高周波マグネ
トロンスパッタ法で、スパッタガス圧力約５ｍＴｏｒ
ｒ、成膜速度約１ｎｍ／分である。ただし、従来技術で
は、炭素保護膜層の膜厚は１０〜２０ｎｍであるが、本
発明の場合の炭素保護膜層７の膜厚は１０ｎｍ以下５ｎ
ｍ以上が望ましい。この理由は、突起形状にある。すな
わち、従来技術の突起の先端形状は平坦でないので、例
えば、ヘッドを搭載したスライダーとの接触面積が小さ
いため、突起先端に大きな負荷がかかっていた。一方、
本発明の突起の先端は、平坦であり、接触面積が大き
く、突起にかかる負荷は非常に小さくなる。このため
に、本発明の炭素保護膜層７は、従来ほどの強度が必要
でなく、炭素保護膜層７の膜厚を薄くすることができ
る。また、本発明の磁気記録媒体の表面の凹部には、摩
擦係数低減のために磁気記録媒体の表面に塗布される潤
滑剤をためる機能もあり、実用信頼性の改善につながっ
ている。The carbon protective film layer 7 may be formed by a conventional technique. With the conventional forming method, for example,
Sputtering method and plasma CVD (chemical vapor deposition)
Law. Here, for example, when the carbon protective film layer 7 is formed by a sputtering method, the film forming condition is a high frequency magnetron sputtering method, and a sputtering gas pressure is about 5 mTorr.
r, the film formation rate is about 1 nm / min. However, in the prior art, the thickness of the carbon protective film layer is 10 to 20 nm, but in the present invention, the thickness of the carbon protective film layer 7 is 10 nm or less and 5 n.
m or more is desirable. The reason for this is the projection shape. That is, since the tip shape of the projection in the related art is not flat, for example, the contact area with the slider on which the head is mounted is small, so that a large load is applied to the tip of the projection. on the other hand,
The tip of the projection of the present invention is flat, has a large contact area, and the load on the projection is very small. For this reason, the carbon protective film layer 7 of the present invention does not require the strength as in the related art, and the thickness of the carbon protective film layer 7 can be reduced. In addition, the concave portion on the surface of the magnetic recording medium of the present invention also has a function of accumulating a lubricant applied to the surface of the magnetic recording medium to reduce the coefficient of friction, which leads to improvement in practical reliability.
【００３５】さらに、炭素保護膜層７の膜厚を薄くする
方法として、本発明では、酸化物と炭素とを同時にスパ
ッタして形成した酸化物と炭素との薄膜保護層を採用し
ている。ここで、酸化物と炭素との薄膜保護層の成膜条
件は、高周波マグネトロンスパッタ法で、スパッタガス
圧力約５ｍＴｏｒｒ、成膜速度約１ｎｍ／分である。こ
の様子を図７に示す。図７は、本発明の磁気記録媒体の
一実施の形態の構造を模式的に示す概略断面図である。
図７において、８は、炭素部分、９は、酸化物部分をそ
れぞれ示している。Further, as a method of reducing the thickness of the carbon protective film layer 7, the present invention employs a thin film protective layer of oxide and carbon formed by simultaneously sputtering oxide and carbon. Here, the conditions for forming the oxide and carbon thin film protective layer are high-frequency magnetron sputtering, a sputtering gas pressure of about 5 mTorr, and a film formation rate of about 1 nm / min. This is shown in FIG. FIG. 7 is a schematic sectional view schematically showing the structure of one embodiment of the magnetic recording medium of the present invention.
In FIG. 7, 8 indicates a carbon portion, and 9 indicates an oxide portion.
【００３６】このような薄膜保護層では、酸化物部分９
と炭素部分８とが組成的に分離した状態になっており、
炭素部分８の炭素粒子と酸化物部分９とが混じり合わず
に、連続した酸化物部分９の層とその酸化物層の間に炭
素粒子が分散するいわゆる海島状態になっている。この
とき、酸化物部分９は、薄膜保護層の強度保持に寄与
し、炭素部分８は、摩擦係数を低下させる寄与がある。
この薄膜保護層を用いることで従来構成の磁性層の場合
でも、薄膜保護層の膜厚を１０ｎｍ以下にすることが可
能であり、本発明の薄膜下地層を採用した磁性層の場合
には、保護層膜厚を５ｎｍ以下にすることが可能とな
る。なお、薄膜保護層の膜厚は、１０ｎｍ以下２ｎｍ以
上が望ましい。In such a thin film protective layer, the oxide portion 9
And the carbon portion 8 are in a compositionally separated state,
The carbon particles of the carbon portion 8 and the oxide portion 9 are not mixed, and a so-called sea-island state in which the carbon particles are dispersed between the continuous layer of the oxide portion 9 and the oxide layer. At this time, the oxide portion 9 contributes to maintaining the strength of the thin film protective layer, and the carbon portion 8 contributes to decrease the friction coefficient.
By using this thin film protective layer, the thickness of the thin film protective layer can be reduced to 10 nm or less even in the case of a magnetic layer having a conventional configuration. In the case of a magnetic layer employing the thin film underlayer of the present invention, The thickness of the protective layer can be reduced to 5 nm or less. The thickness of the thin film protective layer is desirably 10 nm or less and 2 nm or more.
【００３７】また、本発明の磁気記録媒体表面の凹部に
は、摩擦係数の低減のために磁気記録媒体の表面に塗布
される潤滑剤をためる機能もあり、接触記録または疑似
接触記録にも耐えうる実用信頼性の確保につながってい
る。なお、保護膜層に用いられる酸化物材料は、ＳｉＯ
2 、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｎＯ、Ｍｎ3Ｏ4、Ｖ2Ｏ3、Ｔ
ｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、ＣａＯ等の熱安定性の高い酸化物、こ
れらの複合酸化物、または他の酸化物で添加物等で熱安
定性を高くしたものである。また、薄膜保護層の炭素部
分８と酸化物部分９の割合は、スパッタリングの際のタ
ーゲットの組成によって決定される。なお、酸化物部分
９の含有量は、５〜５０体積％で、炭素部分８の含有量
は、５０〜９５体積％であることが望ましく、また、炭
素部分８の平均粒子径は、５〜２０ｎｍであることが望
ましい。The concave portion on the surface of the magnetic recording medium of the present invention also has a function of accumulating a lubricant applied to the surface of the magnetic recording medium for reducing the coefficient of friction, and can withstand contact recording or pseudo contact recording. It has led to the securing of practical reliability. The oxide material used for the protective film layer is SiO 2
2, MgO, Al 2 O 3 , MnO, Mn 3 O 4, V 2 O 3, T
These are oxides having high thermal stability, such as iO 2 , Li 2 O, and CaO, composite oxides of these oxides, and other oxides whose thermal stability is increased by additives or the like. The ratio of the carbon portion 8 to the oxide portion 9 of the thin film protective layer is determined by the composition of the target at the time of sputtering. The content of the oxide portion 9 is preferably 5 to 50% by volume, the content of the carbon portion 8 is preferably 50 to 95% by volume, and the average particle diameter of the carbon portion 8 is 5 to 50% by volume. Preferably, it is 20 nm.
【００３８】以上の説明では、各膜の成膜は、スパッタ
リング法で実施したが、金属と酸化物とが同時に成膜で
きる方法であれば、特に制限はなく、多元蒸着法、ＤＣ
（直流）スパッタリング法、ＲＦ（高周波）スパッタリ
ング法、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）スパッタリ
ング法、イオンビームスパッタリング法等が実施可能で
ある。また、成膜の際に基板にバイアスを印加してもよ
く、成膜に先立って基板あるいは基板上の薄膜の前処理
および加熱を実施してもよい。In the above description, each film is formed by a sputtering method. However, the method is not particularly limited as long as it can form a metal and an oxide at the same time.
(DC) sputtering, RF (high frequency) sputtering, ECR (electron cyclotron resonance) sputtering, ion beam sputtering, and the like can be performed. In addition, a bias may be applied to the substrate during film formation, and pretreatment and heating of the substrate or a thin film on the substrate may be performed prior to film formation.
【００３９】[0039]
【発明の効果】本発明によれば、十分に高い異方性磁界
を有する磁性粒子を磁気的に十分分離された状態で配置
して磁性層を形成することにより、接触記録または疑似
接触記録にも耐えうる高い実用信頼性を有する磁気記録
媒体の提供が可能となり、将来の１０Ｇｂｉｔ／ｉｎ2
を越える超高密度記録が十分に可能となる。According to the present invention, by forming magnetic layers by arranging magnetic particles having a sufficiently high anisotropic magnetic field in a state of being sufficiently separated magnetically, contact recording or pseudo contact recording can be performed. It is possible to provide a magnetic recording medium having high practical reliability that can withstand even 10 Gbit / in 2 in the future.
And super-high-density recording exceeding.
【図１】 本発明の一実施の形態における基板上に形成
された薄膜下地層の構造を示す概略断面図FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a thin film underlayer formed on a substrate according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の一実施の形態における薄膜下地層の
表面構造を模式的に示す概略平面図FIG. 2 is a schematic plan view schematically showing the surface structure of a thin film underlayer according to one embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の一実施の形態における基板上の薄膜
下地層上に形成された磁性層の構造を示す概略断面図FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a magnetic layer formed on a thin film underlayer on a substrate according to an embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の一実施の形態における基板上に形成
された金属下地層およびこの上に形成された薄膜下地層
の構造を示す概略断面図FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a metal underlayer formed on a substrate and a thin film underlayer formed thereon according to an embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の一実施の形態における基板上に形成
された薄膜下地層上に金属膜を形成し、さらにこの上に
金属薄膜磁性層を形成した構造を示す概略断面図FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a structure in which a metal film is formed on a thin film underlayer formed on a substrate and a metal thin film magnetic layer is further formed thereon, according to an embodiment of the present invention;
【図６】 本発明の磁気記録媒体の一実施の形態の構造
を模式的に示す概略断面図FIG. 6 is a schematic cross-sectional view schematically showing the structure of an embodiment of the magnetic recording medium of the present invention.
【図７】 本発明の磁気記録媒体の一実施の形態の構造
を模式的に示す概略断面図FIG. 7 is a schematic sectional view schematically showing the structure of an embodiment of the magnetic recording medium of the present invention.
１ 基板 ２ 金属下地層部分 ３ 酸化物下地層部分 ４ 磁性層 ５ 金属膜 ６ 金属下地層 ７ 炭素保護膜層 ８ 炭素部分 ９ 酸化物部分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Metal underlayer part 3 Oxide underlayer part 4 Magnetic layer 5 Metal film 6 Metal underlayer 7 Carbon protective film layer 8 Carbon part 9 Oxide part
Claims (6)
層と、前記下地層の上に形成された磁性層と、前記磁性
層の上に形成された保護膜層とを備え、 前記下地層は、連続する酸化物下地層中に金属粒子が分
散して形成される磁気記録媒体。A substrate, an underlayer formed on the substrate, a magnetic layer formed on the underlayer, and a protective film layer formed on the magnetic layer. An underlayer is a magnetic recording medium formed by dispersing metal particles in a continuous oxide underlayer.
粒子の上に磁性金属粒子が成長して形成される請求項１
記載の磁気記録媒体。2. The magnetic layer is formed by growing magnetic metal particles on metal particles in the underlayer.
The magnetic recording medium according to the above.
る下部金属下地層をさらに含む請求項１または請求項２
記載の磁気記録媒体。3. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a lower metal base layer formed between said substrate and said base layer.
The magnetic recording medium according to the above.
れる上部金属下地層をさらに含む請求項１から請求項３
までのいずれか一項記載の磁気記録媒体。4. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an upper metal underlayer formed between said underlayer and said magnetic layer.
The magnetic recording medium according to any one of the above.
求項１から請求項４までのいずれか一項記載の磁気記録
媒体。5. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein the protective film layer comprises a carbon thin film layer.
炭素粒子が分散して形成される請求項１から請求項４ま
でのいずれか一項記載の磁気記録媒体。6. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein the protective film layer is formed by dispersing carbon particles in a continuous oxide layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30512296A JPH10149526A (en) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | Magnetic recording medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30512296A JPH10149526A (en) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | Magnetic recording medium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10149526A true JPH10149526A (en) | 1998-06-02 |
Family
ID=17941373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30512296A Pending JPH10149526A (en) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | Magnetic recording medium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10149526A (en) |
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- 1996-11-15 JP JP30512296A patent/JPH10149526A/en active Pending
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