(57)【要約】      （修正有）【課題】高い媒体S/Nを有し、オーバーライト特性に問題なく、ビットエラーレートに優れ、かつ熱揺らぎに対しても十分に安定な面内磁気記録媒体を提供する。【解決手段】基板上に、下地膜、磁性膜、保護膜を順次形成した磁気記録媒体において、磁性膜は、クロムを含有するコバルト基合金膜であり、非磁性層を介さずに積層された複数の磁性層を有し、複数の磁性層は、第１と第２と第３の磁性層を有し、第１の磁性層は下地膜と第2の磁性層との間に配置され、第２の磁性層は第１の磁性層と第３の磁性層との間に配置され、第３の磁性層は第２の磁性層と保護膜との間に配置され、第1の磁性層に含有されるクロムの濃度は、第2の磁性層に含有されるクロム濃度より低く、第1の磁性層の膜厚は第2の磁性層の膜厚より薄く、第1の磁性層の上層側の磁性層はさらに白金と硼素を含有し、第3の磁性層に含有されるクロムの濃度は第2の磁性層に含有されるクロムの濃度より低い。【選択図】図１
2006179133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、下地膜、磁性膜、保護膜を順次形成した磁気記録媒体であって、
前記磁性膜は、クロムを含有するコバルト基合金膜であり、非磁性層を介さずに積層された複数の磁性層を有し、
前記複数の磁性層は、第１と第２と第３の磁性層を有し、
前記第１の磁性層は前記下地膜と前記第2の磁性層との間に配置され、
前記第２の磁性層は前記第１の磁性層と前記第３の磁性層との間に配置され、
前記第３の磁性層は前記第２の磁性層と前記保護膜との間に配置され、
前記第1の磁性層に含有されるクロムの濃度は、前記第2の磁性層に含有されるクロム濃度より低く、前記第1の磁性層の膜厚は前記第2の磁性層の膜厚より薄く、    
前記第1の磁性層の上層側の磁性層はさらに白金と硼素を含有し、
第3の磁性層に含有されるクロムの濃度は第2の磁性層に含有されるクロムの濃度より低いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気記録媒体において、
前記第1の磁性層の膜厚が0.8nm以上2.0nm以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気記録媒体において、
前記第1の磁性層のクロム濃度が10at.%以上20at.%以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項1に記載の磁気記録媒体において、
前記第1の磁性層がさらに白金を含有し、その白金濃度が12at.%以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項1に記載の磁気記録媒体において、
前記第1の磁性層はコバルト-クロム合金層もしくはコバルト-クロム-白金合金層であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項６】
請求項1に記載の磁気記録媒体において、
前記第２の磁性層のクロム濃度が20at.%以上であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項７】
請求項１に記載の磁気記録媒体において、
前記第3の磁性層のコバルトと白金の濃度の和は前記第2の磁性層のコバルトと白金の濃度の和より高いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項８】
請求項1に記載の磁気記録媒体において、
前記複数の磁性層は、前記第3の磁性層の上部に接して形成される第４の磁性層をさらに有し、
前記第３の磁性層に含まれるコバルトと白金の濃度の和は、前記第４の磁性層に含まれるコバルトと白金の濃度の和より低いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項９】
基板上に、下地膜を介して、少なくとも、第1の磁性層と、第2の磁性層と、第3の磁性層が順に接して形成された磁気記録媒体において、
前記第1の磁性層はコバルト-クロム合金層もしくはコバルト-クロム-白金合金層であり、
前記第2の磁性層と前記第3の磁性層はクロムと白金と硼素を含むコバルト基合金層であり、
前記第1の磁性層の膜厚は前記第2の磁性層の膜厚より薄く、
前記第1の磁性層のクロム濃度は前記第2の磁性層のクロム濃度より低く、
前記第3の磁性層のクロム濃度が、前記第2の磁性層のクロム濃度よりも低いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１０】
請求項9に記載の磁気記録媒体において、
前記第1の磁性層の膜厚は0.8nm以上2.0nm以下であり、
前記第1の磁性層のクロム濃度は10at.%以上20at.%以下であり、
前記第1の磁性層の白金濃度は12at.%以下であり、
前記第2の磁性層のクロム濃度は20at.%以上であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１１】
請求項9に記載の磁気記録媒体において、
前記第２の磁性層のコバルトと白金の濃度の和は前記第３の磁性層のコバルトと白金の濃度の和より低いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１２】
請求項9に記載の磁気記録媒体は、さらに前記第３の磁性層の上部に接して形成された第4の磁性層を有し、
前記第４の磁性層はクロムと白金と硼素を含むコバルト基合金層であり、
前記第4の磁性層のコバルトと白金の濃度の和は前記第3の磁性層のコバルトと白金の濃度の和より高いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１３】
基板上に、下地膜、磁性膜、保護膜が形成された磁気記録媒体において、
前記磁性膜は，非磁性層を介さずに積層された複数の磁性層を有し、
前記複数の磁性層は、第1と第２と第３と第４の磁性層を有し、
前記第１の磁性層は前記下地膜と前記第2の磁性層との間に配置され、
前記第２の磁性層は前記第１の磁性層と前記第３の磁性層との間に配置され、
前記第３の磁性層は前記第２の磁性層と前記第４の磁性層との間に配置され、
前記第４の磁性層は前記第３の磁性層と前記保護膜との間に配置され、
前記第1の磁性層はクロムを含むコバルト基合金層であり、
前記第2の磁性層と前記第3の磁性層と前記第4の磁性層はクロムと白金と硼素を含むコバルト基合金層であり、
前記第1の磁性層の膜厚は前記第2の磁性層の膜厚より薄く、
前記第1の磁性層のクロム濃度は、前記第2の磁性層のクロム濃度より低く、
前記第3の磁性層のクロム濃度が、前記第2の磁性層のクロム濃度よりも低く、
前記第4の磁性層のコバルトと白金の濃度の和が、前記第3の磁性層のコバルトと白金の濃度の和よりも高いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１４】
請求項13に記載の磁気記録媒体において、
前記第1の磁性層の膜厚は0.8nm以上2.0nm以下であり、
前記第1の磁性層は白金をさらに含有し、
前記第1の磁性層のクロム濃度は10at.%以上20at.%以下であり、
前記第1の磁性層の白金濃度は12at.%以下であり、
前記第2の磁性層のクロム濃度は20at.%以上であることを特徴とする磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高密度磁気記録を実現するための磁気記録媒体及び磁気記憶ヘッドと組み合わせた磁気記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置に対する大容量化の要求が益々高まっている。これに対応するため、高感度な磁気ヘッドや、高S/Nな磁気記録媒体の開発が求められている。媒体のS/Nを向上させるには、高密度で記録したときの再生出力を向上させる必要がある。一般に磁気記録媒体は、基板上に形成されたシード層と呼ばれる第1の下地層、クロムを主成分とする合金からなる体心立方構造の第2の下地層、磁性膜、及びカーボンを主成分とする保護膜から構成される。磁性膜には主にコバルトを主成分とする六方稠密構造をとる合金が用いられている。再生出力を向上させるには、磁性膜に（11.0）面、もしくは（10.0）面を基板面と略平行とした結晶配向をとらせて、磁化容易軸である六方稠密構造のc軸を膜面内方向に向けることが有効である。磁性膜の結晶配向はシード層によって制御できることが知られている。熱的安定性と低ノイズ化を両立する技術として、特許文献1には、基板上に下地層を設け、この上に組成の異なる少なくとも2層からなる磁性層を互いに接して構成した積層磁性膜をルテニウム等の非磁性層を介して多層に設けた磁気記録媒体が開示されている。磁性層の結晶配向性を向上する技術として、特許文献2には、1Å/秒以下の遅い堆積速度にて堆積されたCo-Crベース合金からなる超薄型核生成層と、記録層である、高い堆積速度にて堆積されたCo-Cr-Ptベースの磁性合金とを有する磁気薄膜フィルムが開示されている。磁気記録媒体の出力特性を高める技術として、特許文献3には、基板上に、非磁性下地膜、磁性膜、保護膜を順次形成した磁気記録媒体であって、非磁性下地膜がCrまたはCr合金からなり、磁性膜はCrを含むCo合金からなる複数の磁性層を有し、磁性層のCr含有率が下層側の磁性層から上層側の磁性層にかけて漸次低くする媒体が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平7-134820号公報（第3頁）
【特許文献２】USP6150015
【特許文献３】特許第3576372号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らの検討の結果、以下の問題があることが判明した。再生出力の向上と並んで媒体ノイズの低減も、媒体S/Nを向上させる上で重要な課題である。媒体ノイズを低減するには、磁性層の多層化や、粒径微細化、残留磁化（Br）と磁性層の膜厚（t）の積であるBrtの低減が効果的である。しかし、極度の粒径微細化やBrtの低減は熱安定性の劣化を招くため、低ノイズ化には限界があり、媒体の高保磁力化も同時に検討する必要がある。高保磁力化により孤立再生波出力半値幅PW50は改善できるものの、オーバーライト特性の低下を招きやすいという問題がある。
特許文献1の技術では、単層の磁性層からなる媒体に比べて、磁性膜厚を厚く保ったままBrtを低く設定することができるが、１平方ミリメートル当たり９５メガビット以上の面記録密度を実現するには不十分であり、更に再生出力を向上させ、媒体ノイズを低減する必要がある。
特許文献2では、磁性層の結晶配向性を高めることができるが、膜の堆積速度を遅くすることによる結晶配向性向上の効果は小さく、膜の１平方ミリメートル当たり９５メガビット以上の面記録密度を実現するには不十分であり、再生出力を向上させ、媒体ノイズを低減する必要がある。また、1Å/秒以下の遅い堆積速度による成膜は、生産性や放電安定性の観点から生産上現実的ではない。
特許文献3では、出力特性が高まるが、１平方ミリメートル当たり９５メガビット以上の面記録密度を実現するには不十分であり、下地層に接して形成される磁性層の組成や膜厚を最適化し、磁性層の結晶配向性を向上し結晶粒を微細化することによって、媒体ノイズを低減する必要がある。
本発明の目的は、高い媒体S/Nを有し、オーバーライト特性に問題なく、ビットエラーレートに優れ、かつ熱揺らぎに対しても十分に安定な面内磁気記録媒体を提供することである。更に高感度な磁気ヘッドと組み合わせることにより、1平方ミリメートル当たり95メガビット以上の面記録密度を実現することが可能な信頼性の高い磁気記憶装置を提供することである。特に、媒体において、ノイズを低減しつつ、出力特性を向上させるに最適な磁性膜の組成・膜厚を求めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。基板上に、下地膜、磁性膜、保護膜を順次形成した磁気記録媒体において、
磁性膜は、クロムを含有するコバルト基合金膜であり、非磁性層を介さずに積層された複数の磁性層を有する。その複数の磁性層は、第１と第２と第３の磁性層を有し、第１の磁性層は下地膜と第2の磁性層との間に配置され、第２の磁性層は第１の磁性層と第３の磁性層との間に配置され、第３の磁性層は第２の磁性層と保護膜との間に配置される。第1の磁性層に含有されるクロムの濃度は、第2の磁性層に含有されるクロム濃度より低く、第1の磁性層の膜厚は第2の磁性層の膜厚より薄い。第2と第3の磁性層は、さらに白金を硼素をそれぞれ含有し、第３の磁性層のクロムの濃度が第2の磁性層のクロムの濃度より低くなるようにする。さらに、第1の磁性層の膜厚を0.8nm以上2.0nm以下とする構成が望ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、高い媒体S/Nを有し、オーバーライト特性に問題なく、ビットエラーレートに優れ、かつ熱揺らぎに対しても十分に安定な面内磁気記録媒体を提供することが可能となる。更に高感度な磁気ヘッドと組み合わせることにより、1平方ミリメートル当たり95メガビット以上の面記録密度を実現することが可能な信頼性の高い磁気記憶装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施例について、図面を参照し詳細に説明する。図１３に以下の実施例に記載された磁気記録媒体と磁気ヘッドが適用される磁気記憶装置の一例を示す。磁気記憶装置は、磁気記録媒体（ディスク）１１０、ディスク固定機構１２０、ランプ機構１４０、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１６０、ヘッドスタックアッセンブリ（ＨＳＡ）１５０、磁気ヘッド１００を具備する。図１４は、磁気ヘッドの構造を示す模式的斜視図である。磁気ヘッド１００は基体６０１上に形成された記録用の電磁誘導型ヘッドと再生用の磁気抵抗効果型ヘッドを併せ持つ複合型ヘッドである。記録ヘッドは、コイル６０２を挟む上部記録磁極６０３と下部記録磁極兼上部シールド層６０４とを有する。ここで、書き込み幅をTww、書き込みギャップ長をGlと呼ぶ。再生用ヘッドは、磁気抵抗センサ６０５とその両端の電極パターン６０６からなり、磁気抵抗センサは下部記録磁極兼上部シールド層６０４と下部シールド層６０７で挟まれている。ここで、再生トラック幅をTwr、２つのシールド層間の距離をGsと呼ぶ。尚、この図では、記録磁極間のギャップ層、及びシールド層と磁気抵抗センサ間のギャップ層は省略してある。図1に示されるように本願発明の記憶媒体１１０は、基板１０に下地膜（１１、１２、１３）、複数の磁性層（第1の磁性層１４、第2の磁性層１５、第3の磁性層１６）、保護膜１７、潤滑膜１８が順に堆積された膜構造をとる。
基板として、化学強化されたガラス基板、あるいはリンを含有したニッケル合金をアルミニウム合金にめっきした剛体基板を用いることが好ましい。これらの基板上に概ね円板の周方向に微細なテクスチャ加工を施すことが、磁気的な異方性を付与する上で好ましい。検証の結果、円板の半径方向に測定した表面粗さは間歇接触型の原子間力顕微鏡で５μｍ角の大きさを観察した結果、最大高さRmaxで2.68nmから4.2nm、平均表面粗さRaで0.23nmから0.44nmの基板を用いれば、浮上信頼性が十分であることが確認できた。
基板と第1の磁性層の間には下地膜を形成する。これにより、磁性膜の結晶配向性を制御し、結晶粒を微細化することが可能である。ここでは、基板と第1の磁性層との間にTi-Co合金，Ti-Co-Ni合金及びNi-Ta合金のうちのいずれか一種の合金からなる第1の下地層と、W-Co合金あるいはTaからなる第2の下地層と、Cr-Ti-B合金あるいはCr-Ti合金からなる体心立方構造をとる第3の下地層を設けた。
複数の磁性層は、ルテニウム等の非磁性層を介さずに3層以上積層された構成となっている。すなわち、磁性層間を反強磁性結合をさせるための中間層が間に配置されず、磁性膜が連続的にスパッタされている。第１の磁性層としてCo-Cr合金、Co-Cr-Pt合金、Co-Cr-B合金、Co-Cr-Ta等、白金とタンタルと硼素を同時に含まないコバルト基合金を用いる。特に、Ptを含有した合金では薄膜化しても不活性なため、結晶成長を安定化させる点で好ましい。
第1の磁性層に含まれるCrの濃度に比べ第2の磁性層に含まれるCrの濃度が高く、第3の磁性層に含まれるCrの濃度に比べ第2の磁性層に含まれるCrの濃度が低ければ、下地膜と第1の磁性層間の格子整合性が向上し、同時に第1の磁性層と第2の磁性層、ならびに第2の磁性層と第3の磁性層間の格子整合性が同時に向上できる。同時に、磁気特性の面内配向性が向上し、結晶配向性を向上することができ、熱揺らぎを低減し、高出力分解能、高媒体S/Nが実現する上でより好ましい。
第2の磁性層以降の磁性層にPtを含有させることにより、媒体の保磁力を確保する。第2の磁性層以降の磁性層にBを含ませることにより、磁性層の結晶粒径を微細化し媒体ノイズを減少させる。
磁気記録媒体は、ターゲットをスパッタすることによって基板上に形成する。物理蒸着法として直流スパッタの他に、高周波スパッタ、直流パルススパッタ等の方法も有効である。直流スパッタ法を用いる場合には、第２の磁性層以降のプロセスでバイアス電圧を印加することが、保磁力を増加させる点で好ましい。上記方法で作製した磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを上記磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、ヘッドをランプさせる機構部と、該磁気ヘッドへの信号入力手段と該磁気ヘッドからの出力信号再生を行なうための記録再生信号処理手段とを有する磁気記憶装置において、互いの磁化方向が、外部磁界によって相対的に変化することによって、大きな抵抗変化を生じる複数の導電性磁性膜と、該導電性磁性膜の間に配置された導電性非磁性膜を含む磁気抵抗センサで構成された再生部を有する磁気ヘッドを用いることによって、1平方ミリメートル当たり95メガビット以上の面記録密度を実現することが可能となる。
〈実施例1〉
図1に本発明の実施例1による磁気記録媒体の断面構造図を示す。表面を化学強化したアルミノシリケートガラス基板10をアルカリ洗浄し、乾燥させた後、第1の下地層11として厚さ15nmのTi-40at.%Co-10at.%Ni合金、第2の下地層12として3nmのW-30at.%Co合金層を室温で形成した。ランプヒータによって基板の温度を約400℃になるように加熱した後、第3の下地層13として厚さ8nmのCr-10at.%Ti-3at.%B合金を形成した。更に厚さ0.6〜3nmのCo-16at.%Cr-9at.%Pt合金からなる第1の磁性層(M1)14、Co-23at.%Cr-13at.%Pt-5at.%B-2at.%Ta合金からなる厚さ10nmの第2の磁性層(M2)15、第3の磁性層16(M3)を順次形成後、保護膜として3nmのカーボンを主成分とする膜17を形成した。カーボン膜形成後、パーフルオロアルキルポリエーテルを主成分とする潤滑剤を塗布して厚さ1.8nmの潤滑膜18を形成した。第3の磁性層には以下の合金を用いた。
Co-12at.%Cr-13at.%Cr-12at.%B、
Co-18at.%Cr-13at.%Cr-8at.%B、
Co-12at.%Cr-12at.%Cr-10at.%B-2at.%Cu。
上記多層膜の形成は枚葉式スパッタリング装置を用いて行った。このスパッタリング装置のベース真空度は1.0〜1.2×10-5Paであり、タクトは9秒とした。第1の下地層から第3の磁性層までは0.93PaのArガス雰囲気中で成膜した。加熱はArに酸素を1%添加した混合ガス雰囲気中で行い、カーボン保護膜はArに窒素を10％添加した混合ガス雰囲気中で形成した。第3の下地層、第2の磁性層および第3の磁性層のスパッタ時に-200Vのバイアス電圧を基板に印加した。第1の下地層、第2の磁性層、第3の磁性層の放電時間は4.5秒、第2の下地層、第1の磁性層の放電時間は2.5秒、第3の下地層の放電時間は4.0秒とした。
作製した媒体のBrt（Br：磁性層の残留磁化、t：磁性層の膜厚）と残留保磁力HcrはFast Remanent Moment Magnetometer （FRMM）を用いて評価した。KV/kT（K：結晶磁気異方性定数、V：磁性結晶粒の体積、k：ボルツマン定数、T：絶対温度）は、振動試料型磁力計（VSM）を用い、室温における7.5秒から240秒までの残留保磁力の時間依存性を、Sharrockの式にフィッティングして求めた。発明者らの検討から、この手法により求めたKV/kTが概ね70以上であれば、熱揺らぎによる出力減衰を抑制でき、信頼性上問題はないという結果を得た。
電磁変換特性の評価は記録用の電磁誘導型磁気ヘッドと再生用のスピンバルブ型磁気ヘッドを併せ持つ複合型ヘッドと組み合わせてスピンスタンドで行った。図2に本実施例及び他の実施例で用いられるヘッドの特性を示す。ヘッドサンプルHEAD  No.1-10の各々の、最高線記録密度HF（kFC/mm）、記録電流Iw（mA）、センス電流Is（mA）、書込トラック幅Tww（μm）、読出トラック幅Twr（μm）、スキュー角Skew（deg.）、回転数ROTNUM（ｓ-1）が示されている。本実施例の評価にはヘッドサンプル（HEADNo.）1を用いた。高記録密度HFで記録を行い、規格化ノイズ（kNdhf）を評価した。また、中記録密度MF=HF/2で記録した時の出力と、高記録密度HFにおける媒体ノイズから信号対雑音比Smf/Nを求めた。低記録密度LF=HF/10で記録後、高記録密度HF信号を重ね書きしてLF信号の減衰比からオーバーライト特性O/Wを求めた。ビットエラーレート（BER）はランダムパターンで特定のトラックをほぼ1周記録した直後に読み出しを行った際の、総読み出しバイト数に対するエラーバイト数をカウントすることによって求めた。また、PW50は孤立再生波の半値幅である。
試験例SAMPLENo.  101-124の評価結果を図３に示す。第１の磁性層MAGLAY1と第3の磁性層MAGLAY3の膜組成COMPと膜厚（TH1、TH3）を変えた媒体の    Brt（Tnm）、Hcr（kA/m）、KV/kT、PW50（nm）、O/W（dB）、  kNdhf、Smf/N（dB）、BERの対数logBERが示されている。
第1の磁性層MAGLAY1の膜厚依存性については、第1の磁性層ＭＡＧＬＡＹ１の膜厚TH1が増加するにしたがってBrtが増加した。Hcrは第1の磁性層の膜厚が0.8nm付近で最大となり、第1の磁性層の膜厚が1.5nm以上において、膜厚増加とともに大きく減少した。第1の磁性層の膜厚が1.0〜1.5nmのとき、kNdhfが最も減少しSmf/Nが向上しBERが小さくなった。第1の磁性層の膜厚が0.8nmおよび2.0nmの場合でも、膜厚が1.0〜1.5nmの場合に近い良好なSmf/NとBERが得られた。第1の磁性層の膜厚が0.6nmおよび2.5nm以上になると、kNdhf、Smf/N、BERは大きく劣化した。ただし、第1の磁性層の膜厚が厚くなるとKV/kTが向上した。第1の磁性層の膜厚が0.6nmのような薄い場合、その上に成長する第2の磁性層以降の結晶配向性が劣化することが電磁変換特性の劣化に繋がったものと考えられる。第1の磁性層の膜厚が2.0nm以上で大きく劣化したのはHcrが大きく減少したことが原因と言える。
第1の磁性層が上記に示した1.0〜1.5nmの場合において、第3の磁性層MAGLAY3の組成を比較すると、試験例（SAMPLE No.）112〜114のような、第3の磁性層のCr濃度が相対的に高い媒体は、kNdhfが他の組成に比べ小さくなった。試験例（SAMPLE No.）104〜106および試験例（SAMPLE No.）120〜122のような、第3の磁性層のCr濃度が相対的に低い媒体は、Cr濃度の高い試験例（SAMPLE No.）112〜114に比べ、PW50が小さくなり、Smf/Nが同等以上となった。すなわち、第3の磁性層としてCr濃度の高い組成を選んだ場合、媒体ノイズを低減することができるが、出力特性が劣化する。逆に、第3の磁性層として低Crの組成を選んだ場合、出力特性が向上するが、媒体ノイズが増加してしまうことが分かった。Cr濃度が等しい試験例（SAMPLE No.）104〜106と試験例（SAMPLE No.）120〜122を比較すると、B濃度が高い試験例（SAMPLE No.）104〜106の方がkNdhfが低く、Smf/Nが大きくなった。B濃度を高くすることも低ノイズ化に有効であることがわかる。また、試験例（SAMPLE No.）120〜122のようにCuを添加した場合、Pt濃度が低いにも関わらず、十分なHcrを確保することができた。Cu添加にHcrを向上する効果があることがわかる。本実施例では、第3の磁性層にCo-12at.%Cr-13at.%Pt-12at.%Bを用いた媒体が最良のBERを示したが、他の組成も大きな差はなかった。
比較例として、第1の磁性層を形成しない磁気記録媒体も作製した。第1の磁性層を形成しない媒体はすべて、FRMMを用いた評価で出力信号を得ることができず、磁気特性を評価することができなかった。第1の磁性層を形成しない場合、第2の磁性層と第3の磁性層が面内に優先配向しなかったことが原因と考えられる。
比較例として、第3の磁性層を形成しない磁気記録媒体も作製した。第3の磁性層を形成しない媒体はすべて、Hcrが100kA/m以上減少し、熱的安定性に大きな問題があった。第2の磁性層はCr濃度が高く結晶磁気異方性が小さいため、Cr濃度が第2の磁性層より小さく、結晶磁気異方性が大きい第3の磁性層が形成されない場合、十分な保磁力を保てなくなったものと考えられる。
以上より、第2の磁性層と第3の磁性層を面内に優先配向させるためには、第1の磁性層が必須であることがわかる。また、低Brt化と低ノイズ化のためには高Crの第2の磁性層形成することが有効であるが、高Crの磁性層は保磁力が小さく熱安定性を確保できない。さらに、第2の磁性層よりCr濃度の高い第3の磁性層を形成する場合、同様に保磁力が得られなくなり熱的安定性を確保できない。したがって、高Crの第2の磁性層を形成した後、保磁力を増加し熱安定性を確保するために、第2の磁性層よりCr濃度の低い第3の磁性層を形成する必要がある。一般に、磁性膜が複数の磁性層で形成される場合、クロム等の非磁性材料に対するコバルト等の強磁性材料の比率を上層で高くして磁化を大きくすることによって、出力特性が向上されることが知られている。尚、白金はコバルト基合金に混入されることにより強磁性を示す。従って、コバルトと白金の濃度を第２の磁性層より上層で高くすることにより、出力特性を向上することが可能となる。。
基板10の形状として例えば外径84mm、内径25mm、厚さ1.27mm、最大高さRmax 3.5nm、平均表面粗さRa 0.35nm、或いは外径65mm、内径20mm、厚さ0.635mm、Rmax 2.68〜4.0nm、Ra 0.23nm〜0.44nm等の基板を用いることが可能であり、形状に特に制約はない。円板の半径方向に測定した表面粗さは間歇接触型の原子間力顕微鏡で５μｍ角の大きさを観察して求めた。
【０００８】
第１の下地層としてTi-50at.%Co合金、あるいはNi-38at.%Ta合金等を用いることも可能である。その厚さは10nmよりも厚いことが摺動信頼性上好ましく、また30nm程度以下の膜厚であることが生産上好ましい。この他、前述の組成によらず、微結晶あるいは非晶質の金属系の薄膜を用いることも可能である。
【０００９】
第2の下地層としてTaを用いることも可能である。第2の下地層を厚くし過ぎると機械的な信頼性が低下するため5nm以下であることが好ましい。
【００１０】
第3の下地層としてBを含有しないCr-Ti合金を用いることも可能である。酸素や窒素を意図して添加しない放電雰囲気で結晶粒を微細化するには第3の下地層に硼素を添加するのが好ましい。保磁力が所望の値となるように硼素の添加濃度が選択できる。10at.%を超えて硼素を添加すると結晶粒が微細化しすぎる。
【００１１】
第１の磁性層としてCo-Cr合金、Co-Cr-B合金、Co-Cr-Pt合金、Co-Cr-Ta等の白金とタンタルと硼素を同時に含まない合金を用いることができる。Crの添加濃度は10at.%から20at.％とするのが好ましい。特に、Ptを含有した合金では薄膜化してもその表面が相対的に不活性なため、結晶成長を安定化させる点で好ましい。
〈実施例2〉
第1の磁性層、第2の磁性層および第3の磁性層の組成と膜厚、および基板温度を変えた以外、実施例1と同様にして磁気記録媒体を形成した。第2の磁性層として厚さ10nmのCo-22at.%Cr-14at.%Pt-4at.%B-2at.%Ta合金層を形成した。第3の磁性層として厚さ8nmのCo-11at.%Cr-13at.%Cr-15at.%B合金層を形成した。Co基合金からなる第1の磁性層には以下の合金を用いた。
Co-16at.%Cr-9at.%Pt、
Co-34at.%Cr。
実施例1と同様に磁気特性と電磁変換特性を評価した。電磁変換特性の評価にはヘッドNo.2（図２）を用いた。試験例SAMPLENo.  201-206の結果を図４に示す。第2の磁性層よりCr濃度が高いCo-34at.%Crを第1の磁性層MAGLAY1に用いた試験例204〜206は、第2の磁性層よりCr濃度が低いCo-16at.%Cr-9at.%Ptを第1の磁性層MAGLAY1に用いた試験例201〜203に比べ、Smf/Nが約1dB劣化し、BERが0.5〜1.0桁程度劣化した。すなわち、第1の磁性層のCr濃度が第2の磁性層のCr濃度より低いと、電磁変換特性が良好であるといえる。
比較例として、Co基合金からなる第1の磁性層のかわりにCr-Mo合金層を用いた磁気記録媒体も作製した。Cr-Mo合金として、Cr-30at.%MoおよびCr-40at.%Moの2種類の組成を用意した。Cr-Mo合金層の膜厚は1.0nm、1.5nmおよび2.0nmとした。試験例201〜206に比べ、Cr-Mo合金を用いた場合、その組成や膜厚によらず、媒体のBrtが3Tnm以上低下した。Cr-Mo合金の上部に形成した磁性層が面内に優先配向しなかったことが原因と考えられる。すなわち、第2の磁性層以降の磁性層を面内に優先配向させるためには、第1の磁性層はCo基合金であることが必須であると言える。
〈実施例3〉
第1の下地層および第1の磁性層の組成と膜厚を変えた以外、実施例１と同様にして磁気記録媒体を形成した。第3の磁性層はCo-12at.%Cr-13at.%Pt-12at.%Bを選択した。第1の下地層として厚さ15nmのTi-50at.%Co合金層を形成した。第1の磁性層として以下の合金を用いた。
Co-10at.%Cr、
Co-14at.%Cr、
Co-27at.%Cr、
Co-14at.%Cr-4at.%Pt、
Co-14at.%Cr-8at.%Pt、
Co-14at.%Cr-12at.%Pt、
Co-19at.%Cr-8at.%Pt。
実施例1と同様に磁気特性と電磁変換特性を評価した。電磁変換特性の評価にはヘッドNo.3（図２）を用いた。試験例SAMPLENo.  301-321の結果を図５に示す。第2の磁性層よりCr濃度が高いCo-27at.%Crを第1の磁性層に用いた試験例307〜309は、第2の磁性層より第1の磁性層のCr濃度が低い他の試験例に比べ、Smf/Nが1〜2dB程度劣化し、BERが約1桁劣化した。実施例2の場合と同様に、第2の磁性層より第1の磁性層のCr濃度が高くなると電磁変換特性が劣化することが確認された。
第1の磁性層のCr濃度が14at.%の試験例について比較したとき、Ptを含まない304〜306に比べて、Ptが4at.%もしくは8at.%含まれる試験例310〜315のBERが約0.2桁小さくなった。このことから、Crを含むCo基合金からなる第1の磁性層はさらにPtを含むことが好ましいことが分かった。ただし、Ptが12at.%含まれる試験例316〜318ではBER等が若干劣化した。電磁変換特性改善のために第1の磁性層に添加されるPt濃度には上限があることが分かった。
〈実施例4〉
第1の磁性層に異なる合金層を形成した以外は実施例１と同様にして磁気記録媒体を形成した。第3の磁性層はCo-12at.%Cr-13at.%Pt-12at.%Bを選択した。第1の磁性層として以下の合金を用いた。
Co-14at.%Cr、
Co-16at.%Cr、
Co-18at.%Cr、
Co-20at.%Cr、
Co-14at.%Cr-4at.%Pt、
Co-16at.%Cr-4at.%Pt、
Co-16at.%Cr-9at.%Pt。
実施例1と同様に磁気特性と電磁変換特性を評価した。電磁変換特性の評価にはヘッドNo.4（図２）を用いた。試験例SAMPLENo.  401-426の結果を図６に示す。第1の磁性層にCo-Cr合金を用いた試験例401〜416では、kNdhf、Smf/N、BERに大きな差はなかった。これらの試験例は第1の磁性層のCr濃度が14〜20at.%で、いずれも第2の磁性層のCr濃度よりも低くなっている。これより、第1の磁性層のCr濃度が第2の磁性層のCr濃度よりも低くすることが、良好な電磁変換特性を得るために重要であることがさらに確認できた。
また、Cr濃度が14at.%もしくは16at.%で、Ptを4at.%もしくは9at.%含む第1磁性層を用いた試験例417〜426は、第1の磁性層にPtを含まない試験例401〜416に比べ、BERが約0.5桁小さくなった。実施3と同様に、第1の磁性層にPtを添加することで電磁変換特性がさらに改善することが確認できた。また、電磁変換特性改善のために添加されるPt濃度の上限は9at.%よりも高いことが分かった。
〈実施例5〉
第1の磁性層の組成と膜厚を変えた以外、実施例１と同様にして磁気記録媒体を形成した。第3の磁性層はCo-12at.%Cr-13at.%Pt-12at.%Bを選択した。第1の磁性層として以下の合金を用いた。以下の合金には非磁性の材料も含まれるが、ここでは便宜上、第1の磁性層と呼ぶ。
Co-16at.%Cr-9at.%Pt、
Co-40at.%Ru、
Co-50at.%Ru、
Co-40at.%Ru-3at.%B、
Co-24at.%Ru-14at.%B、
Co-26at.%Ru-10at.%B、
Co-20at.%Cr-30at.%Ru、
Co-20at.%Cr-40at.%Ru。
実施例1と同様に磁気特性と電磁変換特性を評価した。電磁変換特性の評価にはヘッドNo.5（図２）を用いた。試験例SAMPLENo.  501-530の結果を図７に示す。第1の磁性層にCo-16at.%Cr-9at.%Ptを用いた試験例501、502に比べ、第1の磁性層にRuを含有した試験例503〜530は電磁変換特性もしくは磁気特性が大きく劣化した。第1の磁性層にCo-Ru合金を用いた試験例503〜510、およびCo-RuにBを少量添加した試験例511〜514は、比較的良好な磁気特性が得られたものの、Smf/Nが1dB以上劣化し、BERが0.5桁以上劣化した。Bを10at.%以上含むCo-Ru-B合金を第1磁性層に用いた試験例515〜522や、Co-Cr-Ru合金を第1の磁性層に用いた試験例523〜530はBrtやHcrが大きく劣化した。磁気特性が大きく劣化した原因は、第2の磁性層以降の結晶配向性が大きく劣化したためである。
以上より、第1の磁性層にRuが含まれない方が、磁気特性や電磁変換特性が良好であるといえる。
〈実施例6〉
第2の磁性層の組成と膜厚、および基板温度を変えた以外、実施例１と同様にして磁気記録媒体を形成した。第1の磁性層の膜厚は1.2nmとした。第3の磁性層はCo-12at.%Cr-13at.%Pt-12at.%B合金を選択した。第2の磁性層として以下の合金を用いた。
Co-22at.%Cr-14at.%Pt-4at.%B-2at.%Ta
Co-22at.%Cr-14at.%Pt-6at.%B-2at.%Ta
Co-24at.%Cr-14at.%Pt-6at.%B
Co-22at.%Cr-14at.%Pt-8at.%B
Co-18at.%Cr-12at.%Pt-8at.%B
Co-20at.%Cr-12at.%Pt-8at.%B
実施例1と同様に磁気特性と電磁変換特性を評価した。ヘッドNo.6（図２）を用いた試験例SAMPLENo.  601-606の結果を図８、ヘッドNo.7（図２）を用いた試験例SAMPLENo.  601-603およびSAMPLENo.  613-618の結果を図９、ヘッドNo.8（図２）を用いた試験例SAMPLENo.  601-603およびSAMPLENo.  619-624の結果を図１０に示す。
Co-Cr-Pt-B-Ta合金を第2の磁性層に用いた試験例601〜606は、B濃度によらず電磁変換特性は同等となった。B濃度を6at.%とした試験例604〜606は、B濃度が4at.%の試験例601〜603に比べKV/kTが小さくなったが、信頼性上問題ないレベルであった。KV/kTが小さくなった原因は、B濃度増加によって磁性層の結晶粒径が微細化したためと考えられる。
第2の磁性層にCo-Cr-Pt-B合金を用いた試験例613〜624では、第2の磁性層に含まれるCr濃度が22at.%以上である試験例613〜618は、Co-22at.%Cr-14at.%Pt-4at.%B-2at.%Ta合金を第2の磁性層に用いた試験例601〜603と同等のkNdhf、Smf/N、BERを示した。試験例613〜618は試験例601〜603に比べKV/kTが小さくなったが、信頼性上問題ないレベルであった。KV/kTが小さくなった原因は、B濃度増加によって磁性層の結晶粒径が微細化したためと考えられる。第2の磁性層に含まれるCr濃度が20at.%である試験例622〜624は、kNdhfは上記の試験例601〜618と同等であったものの、Smf/NとBERは若干劣化した。第2の磁性層に含まれるCr濃度が18at.%である試験例619〜621は、他の試験例に比べkNdhf、Smf/N、BERが劣化した。これより、磁気記録媒体の低ノイズ化のためには、第2の磁性層のCr濃度は20at.%以上とするのが好ましく、Smf/NやBERをより改善するために第2の磁性層Cr濃度を22at.%以上とすることがより好ましいことが分かった。
〈実施例7〉
基板上に、膜厚15nmのTi-50at.%Co合金からなる第1の下地層、膜厚3nmのW-30at.%Co合金からなる第2の下地層、膜厚8nmのCr-10at.%Ti-3at.%B合金からなる第3の下地層、膜厚1nmのCo-16at.%Cr-9at.%Pt合金からなる第1の磁性層、膜厚11nmのCo-23at.%Cr-13at.%Pt-5at.%B-2at.%Ta合金からなる第2の磁性層、Co-11at.%Cr-13at.%Pt-15at.%B合金からなる第3の磁性層を実施例1と同様に順次形成した後、さらに第4の磁性層を形成した。第4の磁性層形成後、実施例１と同様に保護層と潤滑層を形成した。第4の磁性層として以下の合金を用いた。
Co-12at.%Cr-13at.%Pt-12at.%B、
Co-12at.%Cr-12at.%Pt-10at.%B-2at.%Cu。
実施例1と同様に磁気特性と電磁変換特性を評価した。電磁変換特性の評価にはヘッドNo.9（図２）を用いた。試験例SAMPLENo.  701-709の結果を図１１に示す。第4の磁性層は形成しなかった試験例701や、第3の磁性層を形成せずに第4の磁性層を形成した試験例705、709といった、磁性層が合計で3層の媒体に比べ、磁性層を合計で4層とした試験例702〜704、706〜708は、Smf/NやBERが若干改善した。CoとPtの濃度が高く磁化の大きな第4の磁性層を形成することで出力特性が改善され、Smf/NとBERが改善されたものと考えられる。これにより、4層以上の磁性層を有する磁気記録媒体においても、第2の磁性層より上層に形成されるの磁性層のコバルトと白金の濃度の和を高くすることによって、出力特性を向上させ電磁変換特性を改善できることが確認できた。
〈実施例8〉
第3の磁性層と第4の磁性層に異なる合金層を形成した以外は実施例7と同様に磁気記録媒体を形成した。第3の磁性層として以下の合金を用いた。
Co-12at.%Cr-13at.%Pt-12at.%B、
Co-18at.%Cr-13at.%Pt-8at.%B。
第4の磁性層として以下の合金を用いた。
Co-6at.%Cr-13at.%Pt-16at.%B、
Co-8at.%Cr-13at.%Pt-16at.%B、
Co-8at.%Cr-13at.%Pt-14at.%B、
Co-8at.%Cr-13at.%Pt-12at.%B、
Co-10at.%Cr-13at.%Pt-14at.%B、
Co-10at.%Cr-13at.%Pt-12at.%B、
Co-10at.%Cr-13at.%Pt-10at.%B、
Co-12at.%Cr-13at.%Pt-10at.%B、
Co-10at.%Cr-6at.%Pt-4at.%B。
実施例1と同様に磁気特性と電磁変換特性を評価した。電磁変換特性の評価にはヘッドNo.10（図２）を用いた。試験例SAMPLENo.  801-865の結果を図１２に示す。本実施例の媒体のうち磁性層を4層としたものはすべて、ほぼ同等のSmf/NとBERが得られた。本実施例における磁性層を4層とした媒体はすべて、第3の磁性層よりCoとPtの濃度の和が大きい第4の磁性層を用いていることが特徴である。これらの磁性層を4層とした媒体は、試験例（SAMPLE No.）801および838のような磁性層を3層とした媒体に比べ、PW50が小さくなっており、出力特性が改善していることがわかる。第4の磁性層の組成を比較すると、CrとBの濃度の和が22at.%以下、すなわちCoとPtの濃度の和が78at%以上の組成では、CoとPtの濃度の和が76at.%以下の組成に比べ、kNdhfが若干増加した。低ノイズ化の観点からは、第4の磁性層のCoとPtの濃度の和の大きさには上限があると言える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例による磁気記録媒体の断面構造図である。
【図２】測定に用いられるヘッドの特性を示したものである。
【図３】本実施例にかかる電磁変換特性を示したものである。
【図４】本実施例にかかる電磁変換特性を示したものである。
【図５】本実施例にかかる電磁変換特性を示したものである。
【図６】本実施例にかかる電磁変換特性を示したものである。
【図７】本実施例にかかる電磁変換特性を示したものである。
【図８】本発明の実施例による磁気記録媒体の断面構造図である。
【図９】測定に用いられるヘッドの特性を示したものである。
【図１０】本実施例にかかる電磁変換特性を示したものである。
【図１１】本実施例にかかる電磁変換特性を示したものである。
【図１２】本実施例にかかる電磁変換特性を示したものである。
【図１３】本磁気記憶媒体と磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置
【図１４】磁気ヘッドの構造を示す模式的斜視図
【符号の説明】
【００１３】
10…基板、11…第1の下地層、12…第2の下地層、13…第3の下地層、14…第1の磁性層、15…第2の磁性層、16…第3の磁性層、17…保護層、18…潤滑層、100…磁気ヘッド、110…磁気媒体（ディスク）、120…ディスク固定機構、130…磁気ディスク装置、140…ランプ機構、150…ヘッドスタックアッセンブリ（ＨＳＡ）、160…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、601…基体、602…コイル、603…上部記録磁極、604…下部記録磁極兼上部シールド層、605…磁気抵抗センサ、606…電極パターン、607…下部シールド層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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