(57)【要約】【課題】低ノイズ、かつ低熱減磁特性を有する磁気記録媒体を提供する。【解決手段】本発明の磁気記録媒体は、基板１０上に少なくとも、Ｎｉに対するＡｌの元素比（Ａｌ／Ｎｉ）が０．４１〜０．５８である配向制御層１２が形成され、配向制御層１２上に下地層１３が形成され、下地層１３上に強磁性層１５と常磁性結合層１６で構成される交換層構造が形成され、交換層構造上にＣｏ基合金から構成される磁性層１７が形成される。本構成によって、磁気記録媒体に起因する媒体ノイズを低減し、同時に耐熱揺らぎ特性の向上を両立することができる。【選択図】  図１
2004171693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の上に形成されたＮｉに対するＡｌの元素比（Ａｌ／Ｎｉ）が０．４１〜０．５８である配向制御層と、該配向制御層の上に形成された下地層と、該下地層の上に形成された強磁性層と、該強磁性層の上に形成された常磁性結合層と、該常磁性結合層の上に形成されたＣｏ基合金で構成される磁性層と、該磁性層の上に形成された保護層とを有することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
基板と、該基板の上に形成されたＮｉを主成分としＴａ，Ｚｒ，Ｐ，Ｃｒの中から選ばれた少なくとも１種類の元素を含む合金あるいはＣｏを主成分としＺｒ，Ｃｒの少なくとも１種類を含む合金で構成されるシード層と、該シード層の上に形成されたＮｉに対するＡｌの元素比（Ａｌ／Ｎｉ）が０．４１〜０．５８である配向制御層と、該配向制御層の上に形成された下地層と、該下地層の上に形成された強磁性層と、該強磁性層の上に形成された常磁性結合層と、該常磁性結合層の上に形成されたＣｏ基合金で構成される磁性層と、該磁性層の上に形成された保護層とを有することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】
基板と、該基板の上に形成されたＮｉを主成分としＴａ，Ｚｒ，Ｐ，Ｃｒの中から選ばれた少なくとも１種類の元素を含む合金あるいはＣｏを主成分としＺｒ，Ｃｒの少なくとも１種類を含む合金で構成されるシード層と、該シード層の上に形成されたＮｉに対するＡｌの元素比（Ａｌ／Ｎｉ）が０．４１〜０．５８である配向制御層と、該配向制御層の上に形成された下地層と、該下地層の上に形成された第１の強磁性層と、該第１の強磁性層の上に形成された第１の常磁性結合層と、該第１の常磁性結合層の上に形成された第２の強磁性層と、該第２の強磁性層の上に形成された第２の常磁性結合層と、該第２の常磁性結合層の上に形成されたＣｏ基合金で構成される磁性層と、該磁性層の上に形成された保護層とを有することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】
前記下地層はＣｒを主成分とし、Ｔｉ，Ｂ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｆｅの中から選ばれた少なくとも１種類の元素を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
前記下地層はＣｏ基合金の常磁性層であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気記録媒体。
【請求項６】
前記Ｃｏ基合金の常磁性層はｈｃｐ構造を有し、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｗの中から選ばれた少なくとも１種類の元素を含むことを特徴とする請求項５記載の磁気記録媒体。
【請求項７】
前記強磁性層はＣｏを主成分とし、Ｃｒ，Ｐｔを少なくとも含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁気記録媒体。
【請求項８】
前記常磁性結合層はＲｕを主成分とする元素で構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の磁気記録媒体。
【請求項９】
前記Ｃｏ基合金から構成される磁性層は、Ｃｏを主成分とし少なくともＣｒ，Ｐｔ，Ｂを含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の磁気記録媒体。
【請求項１０】
前記Ｃｏ基合金から構成される磁性層の残留磁化は２．５Ｔ・ｎｍ〜５Ｔ・ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は大容量の情報記録が可能な磁気記録媒体に係り、特に低ノイズで低熱減磁特性を有する磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記憶装置に対する大容量化の要求は、現在ますます高まりつつある。この要求に対応して、近年、記録と再生のヘッドを分離して、再生に高感度な磁気抵抗効果型ヘッドを利用した複合型磁気ヘッドの採用が急速に進んだ。また、媒体からの漏洩磁束の変化に伴う素子の電気抵抗変化を利用した磁気抵抗効果型ヘッドの感度を向上させるため、非磁性層を介して複数の磁性層を積層したタイプの磁性層で生じる非常に大きな磁気抵抗変化（巨大磁気抵抗効果またはスピンバルブ効果）を利用したさらに高感度なヘッドも実用化されている。これは非磁性層を介した複数の磁性層の相対的な磁化方向が、媒体からの漏洩磁界により変化し、磁気抵抗が変化することを利用するものである。
【０００３】
一方、磁気記録媒体に対する高密度化に必要な要素として、低ノイズ化と熱揺らぎによる再生出力の経時変化の低減が挙げられている。磁気記録媒体で７０Ｇｂ／ｉｎｃｈ２を超える記録密度を実現するためには、保磁力を増大させることに加え、磁性層の磁化反転が生じる単位を小さくしなければならない。そのためには、磁性層を構成する磁性粒のサイズを微細化することが必要である。更に、磁性層結晶粒径の微細化と同時に、その分布を均一にすることが、熱揺らぎの観点から重要となってきている。
【０００４】
熱揺らぎの観点から、少なくとも１つの交換層構造と、交換層構造上に設けられた磁性層とを備え、交換層構造は、強磁性層と、該強磁性層上で、且つ、磁性層下に設けられた非磁性結合層とからなる磁気記録媒体を用いることが特許文献１に提案されている。
【０００５】
特許文献２には、熱揺らぎ特性を改善するために、基板上に少なくともＡｌ及びＮｉにＣｒ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた少なくとも１種の元素を添加し、Ｎｉに対するＡｌの元素比（Ａｌ／Ｎｉ）を０．６〜１．４とすることで、Ｂ２構造の組成を変えることによりＢ２構造を（２１１）優先配向させた配向制御層を形成し、配向制御層の上にＣｏ基合金から構成される非磁性中間膜を形成し、該非磁性中間膜の上にＣｏ基合金から構成される磁性層を形成する磁気記録媒体が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−５６９２４号公報（第５頁、図１）
【特許文献２】
特開２０００−３４８３２４号公報（第５−８頁、図１−図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、いずれも規則合金のＢ２構造をとる下地層を４０ｎｍから５０ｎｍ設け、下地層の（１００）配向あるいは（２１１）配向を利用した磁気記録媒体を提案している。７０Ｇｂ／ｉｎｃｈ２を超える高密度記録を実現するためには、このような下地層を介して形成した磁気記録媒体に起因する媒体ノイズを更に低減し、同時に耐熱揺らぎ特性の向上を両立することが望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、配向制御層の組成の最適化を行うことにより、磁性層の結晶粒径を微細化し、かつ結晶粒径の分布を小さく制御し、低ノイズで低熱減磁特性を有する磁気記録媒体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の磁気記録媒体は、磁性層の平均結晶粒径＜ｄ＞を小さくすると同時に、その大きさの分散σを小さくする。磁性層の平均結晶粒径＜ｄ＞とその分散σは、下地層の平均結晶粒径とその分散に依存する。下地層が部分的にＢ２構造をとるようにして結晶粒を微細化し、同時に粒径分散を小さくすることにより上記課題を解決する。
【００１０】
すなわち本発明の磁気記録媒体は、基板上に少なくとも、Ｎｉに対するＡｌの元素比（Ａｌ／Ｎｉ）が０．４１〜０．５８である配向制御層が形成され、該配向制御層上に下地層が形成され、該下地層上に強磁性層と常磁性結合層で構成される交換層構造が形成され、該交換層構造上にＣｏ基合金から構成される磁性層が形成される。本構成によって、磁気記録媒体に起因する媒体ノイズを低減し、同時に耐熱揺らぎ特性の向上を両立することができる。
【００１１】
Ｎｉに対するＡｌの元素比（Ａｌ／Ｎｉ）が０．４１〜０．５８である配向制御層をスパッタ法により形成した場合、磁性層の平均結晶粒径＜ｄ＞を微細化できる。Ｎｉに対するＡｌの元素比（Ａｌ／Ｎｉ）が０．６以上の場合には下地層が主にＢ２構造をとり、下地層の面内方向でＮｉ濃度の揺らぎは顕著ではない。Ｎｉに対するＡｌの元素比（Ａｌ／Ｎｉ）が０．４１〜０．５８である配向制御層を設けた場合には、下地層の面内方向でＮｉ濃度の揺らぎが生じ、結晶粒の微細化が実現でき、同時に面内配向性も向上する。Ｎｉに対するＡｌの元素比（Ａｌ／Ｎｉ）が０．４以下になるとＢ２構造が不安定となり、磁性層の結晶配向性が劣化するので、Ｎｉに対するＡｌの元素比（Ａｌ／Ｎｉ）が０．４１〜０．５８である配向制御層を設けることが好ましい。
【００１２】
前記基板は高速回転時に剛性が保持できれば材質を問わない。例えば硼珪酸ガラスあるいはアルミノシリケートガラス等を化学強化したガラス基板が用いられる。この他、Ｍｇを含有したＡｌ合金基板にＮｉ−Ｐめっきを施した基板も用いることができる。円板の外径は４８ｍｍ、６５ｍｍ、８４ｍｍ、９５ｍｍ等である。前記以外の外径をとる形状でも磁気記録媒体を形成できる。基板表面には略同心円状のテクスチャ加工を施しても良い。
【００１３】
基板と配向性制御層の間にシード層を設けることもできる。シード層材料としてはＴａ，Ｚｒ，Ｐ，Ｃｒ等を含むＮｉ基合金、あるいはＺｒ，Ｃｒ等を含有するＣｏ基合金が用いられる。このシード層を設けた後、大気中に取り出して略同心円状のテクスチャ加工を行なっても良い。ダイヤモンド粉あるいは酸化セリウム等の遊離砥粒とテクスチャテープを使用した機械的なテクスチャにより、基板円周方向に微小溝を多数形成することも可能である。あるいはシード層を形成後、連続して加熱し、酸素ガスを含んだ雰囲気中で表面調整を行ない、その後配向制御層を形成しても良い。
【００１４】
配向制御層形成用ターゲットの結晶構造は必ずしもＢ２構造をとる合金でなくても良い。スパッタにより結果的に所望の合金組成となるような不均一な組成の焼結ターゲットでも良い。
【００１５】
配向制御層の上に、ｈｃｐ構造をとるＣｏ基合金から構成される常磁性下地層を設けても良い。Ｃｒを２５原子％以上含有していても良い。Ｃｒの他にＭｏ，Ｎｂ，Ｗ等の元素を添加しても格子整合性が向上するので好ましい。常磁性合金層を厚く形成すると、その上に形成する強磁性層ならびに磁性層の結晶粒が粗大化するため、常磁性合金層は１０ｎｍ以下の厚さとすることが望ましい。
【００１６】
ｈｃｐ構造をとるＣｏ基合金から構成される常磁性下地層の代わりにＣｒを主成分とする下地層を形成しても良い。９９．９％以上の純度を有するＣｒ膜を下地層として形成すると結晶粒径が大きくなる。添加元素として例えばＴｉ、Ｂ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｓｉ、Ｆｅから選ばれる元素を少なくともＣｒに含有させた下地層を用いることにより、結晶粒を微細化させることが可能である。
【００１７】
これらの下地層の上に強磁性層を形成する。下地層にＢを含有する場合、Ｂを含まない強磁性層を設けることにより磁性層の結晶配向性が向上するので好ましい。強磁性層はＣｒ、Ｐｔから選ばれる元素を少なくとも含むＣｏを主成分とする合金とすることができる。
【００１８】
上記強磁性層上に少なくとも１つの交換層構造を設け、さらにＣｏ基合金から構成される磁性層を設ける。該交換層構造は、強磁性層と、該強磁性層上に設けられた常磁性結合層からなる。交換層構造は２つ以上の複数構造とすることも可能である。交換層構造に必須である常磁性結合層はＲｕを主成分とし、その厚さは０．６ｎｍから０．８ｎｍとすることが望ましい。
【００１９】
Ｃｏ基合金から構成される磁性層は、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｂを少なくとも含有していることが望ましい。これらの添加元素以外にＣｕ、Ｎｂ，Ｍｏ、Ｔａ等をＣｏ基合金から構成される磁性層に含んでいても良い。磁気記録媒体に対する記録時の磁気ヘッドの相対的走行方向に磁界を印加して測定した単位面積当りの残留磁化の値が２．５Ｔ・ｎｍ未満になると高記録密度において高出力分解能は実現できるものの、熱揺らぎが大きくなるため好ましくない。また単位面積当りの残留磁化の値が５Ｔ・ｎｍ以上となると熱揺らぎは抑えられるものの、出力分解能が低下しやすくなるので、単位面積当りの残留磁化の値は２．５Ｔ・ｎｍ以上５Ｔ・ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
磁性層に含有されるＣｒの添加濃度を高くすると所望の残留磁化を得るために必要な記録膜を厚くする必要があるため、Ｃｒ添加濃度は２０原子％以下である事が望ましい。１０原子％を超えてＢを添加しようとするとターゲットを加工しにくくなるため、Ｂの添加濃度は１０原子％以下とすることが望ましい。Ｐｔの添加濃度を高くすると信号の重ね書き特性が劣化するため、Ｐｔ添加濃度は１６原子％以下にすることが好ましい。
【００２１】
磁性層を形成後、炭素を主成分とする保護層を形成する。炭素の他に水素と窒素を含有させると耐摺動信頼性に優れた保護層が形成できるので好ましい。保護層は積層構造をとっても良い。保護層の膜厚は１ｎｍ未満ではヘッドの摺動に対し摩耗し易くなり、ヘッドの浮上量が高くなると重ね書き特性が低下するため保護層の厚さは１ｎｍ以上３ｎｍ以下である事が望ましい。
【００２２】
さらに摺動信頼性を向上するために、潤滑層として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１〜２ｎｍの潤滑層を形成することが望ましい。
【００２３】
磁気記録媒体の各層を形成する方法として高周波マグネトロンスパッタ法、直流マグネトロンスパッタ法等の物理蒸着法が用いられる。保護層の形成には窒素を含有した保護層を直流マグネトロンスパッタ法により形成することも可能である。厚さが３ｎｍ以下で被覆率が高い保護層を形成するためには化学蒸着法を用いることが好ましい。
【００２４】
少なくとも、磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を記録方向に駆動する手段と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対的に駆動する手段と、前記磁気ヘッドに対する入力信号および出力信号を波形処理する信号処理手段とを有する磁気記憶装置において、該磁気記録媒体が上記配向制御層を用いた磁気記録媒体で構成されることによって、面記録密度が７０Ｇｂ／ｉｎｃｈ２を超える磁気記憶装置を実現できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
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。
［実施例１］
本発明の一実施例による磁気記録媒体の断面構造を図１に示す。基板１０として、厚さ０．６３５ｍｍ、直径６５ｍｍの表面を化学強化したアルミノシリケートガラス基板を用いた。この基板を洗浄し乾燥後、インテバック（Ｉｎｔｅｖａｃ）社製の枚葉式スパッタリング装置（ＭＤＰ２５０Ｂ）を用いて、タクト６．５秒で以下の多層膜を形成した。このスパッタリング装置のチャンバ構成を図２に示す。
【００２６】
まず、メインチャンバ３１上に設けられた仕込み室２０で真空排気後、配向制御層形成室２２へ基板１０を移動し、配向制御層１２を基板１０上の両面に厚さ３０ｎｍとなるように直流マグネトロンスパッタ法で形成した。配向制御層１２のＮｉに対するＡｌの元素比を変えた合金ターゲットとして以下の組成を用いた。
Ｎｉ−２５原子％Ａｌ合金
Ｎｉ−２９原子％Ａｌ合金
Ｎｉ−３３原子％Ａｌ合金
Ｎｉ−３７原子％Ａｌ合金
Ｎｉ−４１原子％Ａｌ合金
その後、加熱室２３でランプヒーターにより基板１０の温度を約３００℃に加熱している間に酸素を含有したＡｒガスを導入することにより表面調整を行なった後、下地層形成室２４で厚さ８ｎｍのＣｒ−１５原子％Ｔｉ−５原子％Ｂ合金からなる下地層１３を形成した。
【００２７】
その上に交換層構造として、強磁性層形成室２６でＣｏ−１４原子％Ｃｒ−６原子％Ｐｔ合金からなる強磁性層１５を形成した。膜厚は１ｎｍから１．５ｎｍ、２ｎｍ，２．５ｎｍ，３ｎｍ，３．５ｎｍ，４ｎｍと変えて形成した。さらに常磁性層形成室２７で常磁性結合層１６として９９．９原子％のＲｕを０．５ｎｍ，０．６ｎｍ，０．７ｎｍ，０．８ｎｍ，０．９ｎｍ，１ｎｍと膜厚を変えて形成した。
【００２８】
さらに交換層構造上に設けるＣｏ基合金から構成される磁性層１７として以下の合金層をＣｏ基合金層形成室２８でそれぞれ１２ｎｍ，１４ｎｍ，１６ｎｍ，１８ｎｍとなるように形成した。
Ｃｏ−１８原子％Ｃｒ−１４原子％Ｐｔ合金層
Ｃｏ−１８原子％Ｃｒ−８原子％Ｂ合金層
Ｃｏ−１８原子％Ｃｒ−１４原子％Ｐｔ−８原子％Ｂ合金層
Ｃｏ−１８原子％Ｃｒ−１６原子％Ｐｔ−８原子％Ｂ合金層
上記の配向制御層１２、下地層１３、強磁性層１５、常磁性結合層１６、Ｃｏ基合金から構成される磁性層１７の各層を形成する際の放電ガス圧力は０．９Ｐａとした。その上に２つの保護層形成室２９及び２９’で炭素を主成分として窒素を含有する保護層を厚さ１．５ｎｍずつ、計３ｎｍの保護層１８を２Ｐａの放電ガス圧力で形成し、取り出し室３０で大気圧に戻し取り出した。この表面にパーフルオロポリエーテルを主成分とする潤滑層１９を約２ｎｍの厚さで形成した。
【００２９】
強磁性層１５の厚さを３ｎｍとした場合、交換層構造上に設けるＣｏ基合金層１７の組成によらず結合磁界はＲｕの膜厚が０．７ｎｍの場合に大きくなった。加速電圧を２００ｋＶに設定した透過型電子顕微鏡を用いて、上記磁気記録媒体のＣｏ基合金から構成される磁性層１７の結晶粒径を計測した。その結果、磁性層１７の厚さを１２ｎｍから１８ｎｍへ増加していくに伴い、平均結晶粒径は増加した。その増加傾向は配向制御層１２のＮｉに対するＡｌの元素比が高くなると顕著であり、配向制御層１２の組成に依存していた。
【００３０】
これらの磁気記録媒体についてＸ線回折により結晶配向性を評価した。Ｎｉ−４１原子％Ａｌ合金層（配向制御層１２）上に形成した磁気記録媒体では、磁性層１７に起因するｈｃｐ構造の１００回折強度が大きく、ｈｃｐ構造の１１０回折ピークは認められなかった。配向制御層１２としてＮｉに添加するＡｌの濃度を低下していくと、磁性層１７に起因するｈｃｐ構造の１００回折強度は低下した。Ｎｉ−２９原子％Ａｌ合金層を配向制御層１２として形成した磁気記録媒体では、ｈｃｐ構造の１００回折ピークは認められなかった。
【００３１】
これらの磁気記録媒体をシールドギャップ長０．１μｍ、ライトギャップ長０．２μｍのヘッドを機械的に磁気記録媒体から１２ｎｍ浮上させて、電磁変換特性を測定した。その結果、残留磁化が５Ｔ・ｎｍを超えるとオーバーライト特性が低下し、出力分解能の低下が著しかった。オーバーライトの評価には１μｍ当り２８．３回フラックス変化する信号に１μｍ当り４．７回フラックス変化する信号を重ね書きして１μｍ当り２８．３回フラックス変化する信号の減衰量を評価した。また、１μｍ当り１４．２回フラックス変化する信号と１ｍｍ当り７８７回フラックス変化する信号の出力比で出力分解能Ｒｅを評価した。一方、残留磁化が２．５Ｔ・ｎｍよりも小さくなると出力分解能Ｒｅは大きくなるものの、６５℃における熱減磁の割合は大きくなり、１μｍ当り１５．７回フラックス変化する記録密度で記録後１０秒から１０の５乗（＝１０００００）秒の間で１．２％／桁以上劣化した。
【００３２】
Ｃｏ−１４原子％Ｃｒ−６原子％Ｐｔ合金からなる強磁性層１５の膜厚を３ｎｍ、常磁性結合層１６として９９．９原子％のＲｕを０．７ｎｍ、さらに交換層構造上に設けるＣｏ基合金から構成される磁性層１７としてＣｏ−１８原子％Ｃｒ−１４原子％Ｐｔ−８原子％Ｂ合金層を１６ｎｍ形成した場合に、表１に示すような配向制御層１２の組成依存性があった。
【００３３】
【表１】
2004171693.tif 000003
すなわち、Ａｌ添加濃度の増加に伴い、Ｎｉ−３３原子％Ａｌ合金を配向制御層１２として用いた場合に磁性層１７の平均結晶粒径＜ｄ＞、分散の割合σ／＜ｄ＞、１μｍ当り１４．２回フラックス変化する信号を書き込んだ場合の媒体ノイズが極小となった。一方、試料振動型磁力計で測定したレマネンス保磁力ＨｒはＡｌ添加濃度の増加に伴い単調に増加した。１μｍ当り１４．２回フラックス変化する信号と１ｍｍ当り７８７回フラックス変化する信号の出力比で定義される出力分解能ＲｅもＡｌ添加濃度の増加に伴い増加した。これらの結果から、Ｎｉ−３３原子％Ａｌ合金を配向制御層１２として用いた場合に、磁性層１７の平均結晶粒径＜ｄ＞と分散の割合σ／＜ｄ＞が小さくなり、媒体ノイズが低下することが明らかになった。
［実施例２］
本発明の第２の実施例による磁気記録媒体の断面構造を図３に示す。基板１０として、厚さ０．６３５ｍｍ、直径６５ｍｍの表面を化学強化した硼珪酸ガラス基板を用いた。この基板１０を洗浄し乾燥後、インテバック（Ｉｎｔｅｖａｃ）社製の枚葉式スパッタリング装置（ＭＤＰ２５０Ｂ）を用いて、タクト６秒で以下の多層膜を形成した。このスパッタリング装置のチャンバ構成を図４に示す。
【００３４】
まず、直流マグネトロンスパッタ法によりシード層形成室２１でシード層１１を５ｎｍ、３０ｎｍ、６０ｎｍの厚さとなるように形成した。スパッタに用いた合金ターゲットの組成は以下の通りである。
Ｎｉ−３０原子％Ｔａ合金
Ｎｉ−４０原子％Ｔａ合金
Ｎｉ−５０原子％Ｔａ合金
Ｎｉ−３０原子％Ｔａ−１０原子％Ｚｒ合金
Ｎｉ−１８原子％Ｐ合金
Ｎｉ−２０原子％Ｃｒ−１０原子％Ｚｒ合金
Ｃｏ−３０原子％Ｃｒ−１０原子％Ｚｒ合金
これらのシード層１１を加熱室２３でランプヒーターにより基板１０の温度を２００℃〜３５０℃に加熱しながら酸素を含有したＡｒガスを導入することにより表面調整を行なった。その後、隣接する配向制御層形成室２２で、直流マグネトロンスパッタ法によりＮｉに対するＡｌの元素比を変えた下記合金ターゲットを用いて厚さ３０ｎｍの配向制御層１２を基板１０上の両面に形成した。配向制御層１２の形成に用いたターゲットの組成は以下の通りである。
Ｎｉ−２５原子％Ａｌ合金，
Ｎｉ−２９原子％Ａｌ合金，
Ｎｉ−３３原子％Ａｌ合金，
Ｎｉ−３７原子％Ａｌ合金，
Ｎｉ−４１原子％Ａｌ合金。
【００３５】
その後、下地層形成室２４で厚さ８ｎｍのＣｒ−１５原子％Ｔｉ−５原子％Ｂ合金からなる下地層１３を形成した。このＣｒ−Ｔｉ−Ｂ合金に替え、磁性層と結晶整合性の良い（１００）配向させることが可能なＶ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｆｅ等から選ばれる少なくとも一元素を添加した不規則固溶体を形成するＣｒ基合金の薄膜を用いることもできる。これらの下地層１３に酸素を１，０００ｐｐｍから１０，０００ｐｐｍ程度含有させることにより、媒体ノイズを低減させることも可能である。
【００３６】
上記Ｃｒ−Ｔｉ−Ｂ合金下地層１３上に交換層構造として、強磁性層形成室２６でＣｏ−１４原子％Ｃｒ−８原子％Ｐｔ合金からなる強磁性層１５を３ｎｍ形成した。さらに常磁性層形成室２７で常磁性結合層として９９．９原子％のＲｕを０．７ｎｍ形成した。
【００３７】
さらに交換層構造上に設けるＣｏ基合金層としてＣｏ−１８原子％Ｃｒ−１４原子％Ｐｔ−７原子％Ｂ合金層をそれぞれ１０ｎｍ，１２ｎｍ，１４ｎｍ，１６ｎｍ，１８ｎｍ，２０ｎｍとなるように形成した。上記各層を形成する際の放電ガス圧力は０．９Ｐａとした。その後、実施例１と同様にして保護層１８と潤滑層１９を形成した。
【００３８】
この様にして形成した磁気記録媒体を切断し、イオンシニング法により積層薄膜部をすり鉢状に膜面垂直方向から上下に薄膜化し、磁性層１７の結晶粒径を加速電圧２００ｋＶで透過電子顕微鏡により観察した。平均結晶粒径は、各結晶粒の面積を円近似し、その直径の算術平均から求め、Ｄ２ガウス分布関数を仮定した。フィッティングの範囲は、平均結晶粒径が４ｎｍからヒストグラムの最大粒径＋２ｎｍ迄とした。その結果、磁性層１７の厚さを１０ｎｍから２０ｎｍへ増加すると、平均結晶粒径は増加した。その増加傾向は実施例１の場合と同様に配向制御層１２のＮｉに対するＡｌの元素比が高くなると顕著であり、配向制御層１２の組成に依存していた。
【００３９】
これらの磁気記録媒体についてＸ線回折により結晶配向性を評価した。Ｎｉ−４１原子％Ａｌ合金層上に形成した磁気記録媒体では、磁性層１７に起因するｈｃｐ構造の１００回折ピークは認められず、ｈｃｐ構造の１１０回折ピーク強度が大きくなっていた。配向制御層１２としてＮｉに添加するＡｌの濃度を低下していくと、磁性層１７に起因するｈｃｐ構造の１１０回折ピーク強度は低下した。この変化に対応して、配向制御層１２としてＮｉに添加するＡｌの濃度を低下していくとレマンネンス保磁力Ｈｒも低下した。配向制御層１２としてＮｉ−４１原子％Ａｌ合金膜を用いた場合に比べＮｉ−２５原子％Ａｌ合金を用いた場合には約１１％レマネンス保磁力Ｈｒが低下した。
【００４０】
さらに、これらの磁気記録媒体をシールドギャップ長０．１μｍ、ライトギャップ長０．２μｍのヘッドを機械的に磁気記録媒体から１２ｎｍ浮上させて、電磁変換特性を測定した。その結果、配向制御層１２としてＮｉ−３３原子％Ａｌ合金を用いた場合に、最も媒体ノイズが低下し、Ｎｉ−３７原子％Ａｌ合金、Ｎｉ−２９原子％Ａｌ合金、Ｎｉ−２５原子％Ａｌ合金、Ｎｉ−４１原子％Ａｌ合金の順に媒体ノイズが増加した。一方、これらの５組成の配向制御層１２を用いた媒体のレマネンス保磁力変化に対応して、Ｎｉに添加するＡｌの濃度を増加していくと出力分解能は増加した。
［実施例３］
前記実施例２に記載の磁気記録媒体を形成する際に、下地層形成室２４でＣｒ−Ｔｉ−Ｂ合金からなる下地層１３をスパッタする代わりに、Ｃｏ基合金から構成される常磁性下地層１４としてＣｏ−４０原子％Ｒｕ合金ターゲット、Ｃｏ−２５原子％Ｃｒ−４０原子％Ｒｕ合金ターゲット、あるいはＣｏ−３５原子％Ｃｒ合金ターゲットを用いたことを除き、他の構成層は同一にして磁気記録媒体を形成した。
【００４１】
前記実施例１に記載した磁気ヘッドと、各常磁性下地層１４の膜厚を８ｎｍとした磁気記録媒体を組み合わせて電磁変換特性を評価した。その結果、配向制御層１２としてＮｉ−３３原子％Ａｌ合金を用いた場合に最も媒体ノイズが低下し、Ｎｉ−２９原子％Ａｌ合金、Ｎｉ−３７原子％Ａｌ合金、Ｎｉ−２５原子％Ａｌ合金、Ｎｉ−４１原子％Ａｌ合金の順に媒体ノイズが増加した。一方、これらの５組成の配向制御層１２を用いた媒体のレマネンス保磁力Ｈｒは、配向制御層１２のＡｌの添加濃度増加と共に増加した。この組成依存性に対応して、配向制御層１２のＡｌの添加濃度増加と共に出力分解能Ｒｅも増加した。
［実施例４］
前記実施例２に記載の磁気記録媒体では、Ｃｒ−Ｔｉ−Ｂ合金下地層１３上に交換層構造として強磁性層１５と常磁性結合層１６を各１層とした。これに対し、本実施例では下地層１３上に交換層構造として強磁性層と常磁性結合層が各２層の磁気記録媒体を形成したことを除き、実施例２と同様に図５に示す磁気記録媒体を形成した。ここで、強磁性層１６と１６’の厚さはそれぞれ２ｎｍとした。すなわち、強磁性層形成室２６でＣｏ−１４原子％Ｃｒ−８原子％Ｐｔ合金からなる強磁性層１５を２ｎｍ、常磁性層形成室２７で常磁性結合層１６として９９．９原子％のＲｕを０．７ｎｍ、強磁性層形成室２６’でＣｏ−１４原子％Ｃｒ−８原子％Ｐｔ合金からなる強磁性層１５’を２ｎｍ、常磁性層形成室２７’で常磁性結合層１６’として９９．９原子％のＲｕを０．７ｎｍ、形成したことを除き、実施例２と同様にして磁気記録媒体を形成した。
【００４２】
シード層１１としてＮｉ−４０原子％Ｔａ合金、配向制御層１２としてＮｉ−３３原子％Ａｌ合金、下地層１３としてＣｒ−１５原子％Ｔｉ−５原子％Ｂ合金、Ｃｏ基合金から構成される磁性層１７としてＣｏ−１８原子％Ｃｒ−１４原子％Ｐｔ−８原子％Ｂ合金層を１６ｎｍ形成した場合、磁性層１７の平均結晶粒＜ｄ＞は７．９ｎｍ、分散の割合σ／＜ｄ＞は２９．４％であった。
【００４３】
この媒体を６５℃に保持して熱減磁の測定を行なった。１μｍ当り１５．７回フラックス変化する記録密度で記録後１０の５乗（＝１０００００）秒間放置し、記録後１０秒放置した場合との再生出力を比較した。その結果、放置時間（秒）の対数桁当り約１．１％の劣化があった。
【００４４】
スピンスタンドで電磁変換特性を評価した結果、配向制御層１２の組成をＮｉ−２５原子％Ａｌ合金、Ｎｉ−２９原子％Ａｌ合金、Ｎｉ−３７原子％Ａｌ合金、Ｎｉ−４１原子％Ａｌ合金にした場合に比べ、Ｎｉ−３３原子％Ａｌ合金を配向制御層１２として用いた場合に、媒体ノイズは最も小さくなっていた。
［実施例５］
図７に示すように、前記実施例１から実施例４に記載した磁気記録媒体のうち、配向制御層１２をＮｉ−２９原子％Ａｌ合金、Ｎｉ−３３原子％Ａｌ合金、Ｎｉ−３７原子％Ａｌ合金とした磁気記録媒体５１と、該磁気記録媒体を駆動する駆動部５２と、記録部と再生部からなる磁気ヘッド５３と、該磁気ヘッド５３を上記磁気記録媒体５１に対して相対運動させる手段５４と、該磁気ヘッド５３への信号入力手段と該磁気ヘッド５３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５５及びアンロード時に待避する機構部５６とを有する磁気記憶装置を構成した。
【００４５】
前記磁気ヘッド５３の再生部は磁気抵抗効果型磁気ヘッドで構成した。図８は、磁気ヘッド５３の構造を示す模式的斜視図である。このヘッド５３は、基体４０１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磁気ヘッドである。前記記録ヘッドはコイル４０２を挟む上部記録磁極４０３と下部記録磁極兼上部シールド層４０４からなり、記録磁極間のギャップ長は０．２μｍとした。また、コイル４０２には厚さ３μｍの銅を用いた。前記再生用ヘッドは磁気抵抗センサ４０５とその両端の電極パターン４０６からなり、磁気抵抗センサ４０５は下部記録磁極兼上部シールド層４０４と下部シールド層４０７で挟まれ、２つのシールド層間の距離は０．１μｍとした。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。
【００４６】
図９に磁気抵抗センサ４０５の断面構造を示す。磁気抵抗センサ４０５の信号検出領域５００は、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層５０３，５０５と、この導電性磁性層の間に配置された導電性非磁性層５０４を含む磁気抵抗センサ（スピンバルブ型の再生素子）によって構成される。
【００４７】
この磁気抵抗センサ４０５の構造は、ギャップ層５０１上に、Ｔａバッファ層５０２、第１の磁性層５０３、銅で構成された中間層５０４、第２の磁性層５０５、Ｆｅ−５０原子％Ｍｎ合金からなる反強磁性層５０６が順次形成された構造である。前記第１の磁性層５０３にはＮｉ−２０原子％Ｆｅ合金を使用し、第２の磁性層５０５にはコバルトを使用した。反強磁性層５０６からの交換磁界により、第２の磁性層５０５の磁化は一方向に固定されている。これに対し、第２の磁性層５０５と非磁性層５０４を介して接する第１の磁性層５０３の磁化の方向は、磁気記録媒体からの漏洩磁界により変化するため、抵抗変化が生じる。
【００４８】
信号検出領域の両端にはテーパー形状に加工されたテーパー部５０７がある。このテーパー部５０７は、第１の磁性層５０３を単磁区化するための永久磁石層５０８と、その上に形成された信号を取り出すための一対の電極４０６からなる。永久磁石層５０８は保磁力が大きく、磁化方向が容易に変化しないことが必要であり、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金を用いた。
【００４９】
実施例１から実施例４に記載した磁気記録媒体のうち、配向制御層１２をＮｉ−２９原子％Ａｌ合金、Ｎｉ−３３原子％Ａｌ合金、Ｎｉ−３７原子％Ａｌ合金とした磁気記録媒体の場合に、磁性層１７の平均結晶粒径＜ｄ＞が微細化され、分散の割合σ／＜ｄ＞が小さくなり、媒体ノイズが低下している。したがって、Ｎｉに対するＡｌの元素比（Ａｌ／Ｎｉ）は０．４１〜０．５８の範囲とするのが好適である。これらの実施例による磁気記録媒体と図８に示す複合型磁気ヘッドと組み合わせて、図７に示す磁気記憶装置を構成した。上記のいずれの媒体を用いた場合にも、この様にして構成した磁気記憶装置によって、１平方インチ当たり７０ギガビット以上の記録密度を実現することができた。
【００５０】
本実施例では、浮上面レールの面積が１．４平方ミリメートル以下で、質量が２ｍｇ以下の磁気ヘッドスライダ上に磁気抵抗効果型ヘッドが形成されている複合型磁気ヘッドを用いた。スライダの浮上面レールの面積を１．４平方ミリメートル以下とし、質量を２ｍｇ以下とすることにより、さらに耐衝撃信頼性を向上させることができる。これにより、高い記録密度と高い衝撃性を両立させることができ、１平方インチ当たり７０ギガビット以上の記録密度で３０万時間以上の平均故障時間間隔（ＭＴＢＦ）を実現することができた。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明のとおり本発明によれば、配向制御層の組成の最適化を行うことにより、磁性層の結晶粒径を微細化し、かつ結晶粒径の分布を小さく制御し、低ノイズで低熱減磁特性を有する磁気記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による磁気記録媒体の断面構造図である。
【図２】第１の実施例で用いたスパッタリング装置のチャンバ構成図である。
【図３】本発明の第２の実施例による磁気記録媒体の断面構造図である。
【図４】第２の実施例で用いたスパッタリング装置のチャンバ構成図である。
【図５】本発明の第４の実施例による磁気記録媒体の断面構造図である。
【図６】第４の実施例で用いたスパッタリング装置のチャンバ構成図である。
【図７】本発明の磁気記録媒体を用いた磁気記憶装置の構成図である。
【図８】複合型磁気ヘッドの構造を示す模式的斜視図である。
【図９】磁気抵抗センサの断面構造図である。
【符号の説明】
１０…  基板、１１…  シード層、１２…  配向制御層、１３…  下地層、１４…Ｃｏ基合金から構成される常磁性下地層、１５…強磁性層、１６…常磁性結合層、
１７…Ｃｏ基合金から構成される磁性層、１８…  保護層、１９…  潤滑層、
２０…  仕込み室、２１…  シード層形成室、２２…  配向制御層形成室、
２３…  加熱室、２４…  下地層形成室、２６…  強磁性層形成室、
２７…  常磁性層形成室、２８…  Ｃｏ基合金から構成される磁性層形成室、
２９、２９’…  保護層形成室、３０…  取り出し室、３１…  メインチャンバ、
５１…  磁気記録媒体、５２…  磁気記録媒体を駆動する駆動部、
５３…  複合型磁気ヘッド、
５４…  磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対運動させる手段、
５５…  記録再生信号処理手段、５６…  アンロード時に待避する機構部、
４０１…  基体、４０２…  コイル、４０３…  上部記録磁極、
４０４…  下部記録磁極兼上部シールド層、４０５…  磁気抵抗センサ、
４０６…  電極パターン、４０７…  下部シールド層、
５００…  磁気センサの信号検出領域、５０１…  ギャップ層、
５０２…  Ｔａバッファ層、５０３…  第１の磁性層、５０４…  中間層、
５０５…  第２の磁性層、５０６…  反強磁性層、５０７…  テーパー部、
５０８…  永久磁石層。
【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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