(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に形成された非晶質の中間層と、前記中間層上に形成されたｂｃｃ構造の（１００）配向を有する下地層と、前記下地層上に形成されたＣｏ系の合金磁性層とからなる磁気記録媒体において、前記下地層が、Ｃｒを主成分とし、Ｔｉと、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、およびＳｉのグループから選ばれる少なくとも１つの元素と、酸素と、窒素とを含有することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
下地層中の、Ｔｉの添加濃度と、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、およびＳｉのグループから選ばれる元素の添加濃度とが、いずれも、１原子％以上、３０原子％以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
下地層中の、Ｔｉの添加濃度と、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、およびＳｉのグループから選ばれる元素の添加濃度とが、いずれも、１原子％以上、１０原子％以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
下地層中の酸素と窒素の合計添加濃度が、３原子％以上、３０原子％以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
下地層中の酸素と窒素の合計添加濃度が、５原子％以上、２０原子％以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【請求項６】
下地層の膜厚が２ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項５に記載のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【請求項７】
磁性層のｃ軸が実質的に基板面内に配向していることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか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および磁気記憶装置、特に、高密度磁気記録に好適な、高保磁力で低ノイズの薄膜磁気記録媒体および１平方インチ当り３ギガビット以上の記録密度を有する磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子計算機の小型化および高速化に伴い、磁気ディスク装置に代表される磁気記憶装置に対する大容量化および高速アクセス化の要求は、ますます高まりつつある。
【０００３】
磁気記憶装置の記録密度を高めると記録ビットの面積が小さくなるため、磁気ヘッドで再生した時の出力が低下する問題がある。この問題を解決するため、従来は１つの電磁誘導型ヘッドで記録と再生の両方を行なっていたのに対し、記録ヘッドと再生ヘッドとを分離して、記録用には電磁誘導型ヘッド、再生用には磁気抵抗効果（ＭＲ効果）を用いた高感度再生ヘッド（以後、ＭＲヘッドと略記する）を用いた構造のヘッドが開発された。
【０００４】
また、近年、１平方インチあたり４ギガビット以上の高密度の磁気記録を実現するために、巨大磁気抵抗効果あるいはスピン・バルブ効果を用いた超高感度の再生ヘッド（ＧＭＲヘッドと略記する）の開発も進められている。
【０００５】
一方、磁気ディスクに代表される磁気記録媒体としては、金属磁性体の薄膜をスパッタリングにより基板上に形成した薄膜型の磁気記録媒体が用いられる。記録磁性層の材料には飽和磁束密度Ｂｓや、記録時における磁気記録媒体に対する磁気ヘッドの相対的な走行方向に磁界を印加して測定した保磁力Ｈｃの高い、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ等、Ｃｏを主成分とする合金が用いられる。
【０００６】
これらのＣｏ合金は、ｃ軸を磁化容易方向とする六方細密充填構造（ｈｃｐ構造）を有する。したがって、面内磁気記録方式の磁性層においては、各結晶粒のｃ軸が基板面内の方向に配向して結晶成長することが望ましい。
【０００７】
そこで、体心立方構造（ｂｃｃ構造）を有するＣｒの結晶格子面が、Ｃｏの格子面と位置の整合性が良いことを利用して、まず、基板上にＣｒあるいはＣｒを主成分とする下地層を形成し、その上に磁性層を直接成膜して（エピタキシャル成長）、磁性層のｃ軸を基板面内方向に配向させる。これにより、媒体の保持力保持力Ｈｃや保磁力角形比Ｓ＊を向上できる。
【０００８】
また、磁気記録媒体に対する要求として、耐衝撃性の向上が挙げられる。特に、近年、ノートパソコン等の携帯型情報機器に磁気ディスク装置が搭載されるようになり、信頼性向上の観点から耐衝撃性向上が重要な課題となっている。これに対して、従来のＮｉ−Ｐメッキを施したＡｌ合金基板に代えて、表面を強化処理したガラス基板、あるいは結晶化ガラス基板を用いることにより、磁気ディスクの耐衝撃性を向上できることが報告されている。
【０００９】
上述のＭＲヘッドやＧＭＲヘッドを用いて高い信号Ｓ／Ｎを得るためには、磁気記録媒体の保持力Ｈｃを高めるとともに、媒体ノイズを従来より減少させる必要がある。
【００１０】
保磁力Ｈｃを高めるには、例えば、エイチ・エヌ・バートラム（Ｈ．Ｎ．  Ｂｅｒｔｒａｍ）著、ケンブリッジ・ユニバーシティー・プレス（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  ＵｎｉｖｅｒＳｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ）、１９９４年発行、「セオリー・オブ・マグネティック・レコーディング」（Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）の第２１６頁に記載されているように、記録したビット間の磁化遷移幅ａを減少して、出力分解能を向上し、高い線記録密度でも再生出力を確保する技術が知られている。
【００１１】
ここで、出力分解能とは、磁気記憶装置に用いる磁気記録媒体に対して想定した線記録密度で記録した信号の再生出力に対する、孤立再生波の出力の割合を示す指標である。また、媒体ノイズを減少するのは、ＭＲヘッドやＧＭＲヘッドでは再生感度が極めて高いため、磁気記録媒体からの再生信号だけでなくノイズに対する感度も同時に高くなるためで、磁気記録媒体には従来以上に低ノイズ化が求められる。
【００１２】
また、保磁力Ｈｃや媒体ノイズ等の磁気特性を制御する目的で、従来、磁性層を直接その上に形成するための下地層として、Ｃｒを主成分とし、特定の元素を添加する技術が提案されている。以下この技術の従来例を、網羅的に説明する。
【００１３】
まず、特開平１−２９０１１８号公報に記載されている技術は、非磁性基板上に、実質的にＣｒからなる第１層、およびＣｏ−Ｎｉ系もしくはＣｏ系磁気記録媒体膜である第２層が形成されてなる磁気ディスクにおいて、上記第１層中に酸素を含有せしめている。これにより磁性層の結晶配向性が向上して保磁力Ｈｃ、周方向および径方向の保磁力比ＳおよびＳ＊、ならびに、磁気異方性定数が向上して、Ｓ／Ｎを改善することができる。
【００１４】
この従来技術による方法では、保磁力Ｈｃの改善により出力分解能が増加してＳ／Ｎは向上するが、媒体ノイズの減少に関しては効果がないため、１平方インチ当り３ギガビット以上の高記録密度で高感度のＭＲヘッドやＧＭＲヘッドを用いた場合に、十分に高い電磁変換特性は得られなかった。
【００１５】
また、特開平４−６４９１４号公報に記載されている技術は、非磁性基体上に、記録層として強磁性金属からなる薄膜が、この薄膜を面内異方性とするための下地膜を介して積層形成されている面内記録用磁気記録媒体において、前記下地膜が、Ｃｒ−Ｎ合金からなり、そのＮ含有量は、下地層の下部において２〜１０原子％で、上方に向かって漸減し、表面は１原子％以下である膜厚方向の濃度勾配を有するものである。これにより下地膜の結晶粒の微細化、柱状晶の明瞭化が図られ記録再生ノイズ特性が改善される。
【００１６】
しかし、この方法では保磁力Ｈｃが低下するため、出力分解能が低下し、十分な電磁変換特性が得られないばかりでなく、下地膜の膜厚方向に、Ｎの濃度勾配を形成するためには、成膜時にＮガスの流量を経時的に変化させる必要があり、磁気記録媒体を再現性良く量産することが困難であった。
【００１７】
さらに、１９８８年発行の雑誌、「ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス」（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  ＰｈｙＳｉｃｓ）、第６３巻、第３２６９頁に記載されている技術は、Ｃｒ下地膜にＮを添加することにより格子定数や結晶配向性を制御するものである。この技術によれば、下地膜や磁性膜の結晶粒が微細化されるが、前記特開平４−６４９１４号公報に記載されている技術と同様に、保磁力Ｈｃが低下して、結晶配向性も悪化するため、１平方インチ当り３ギガビット以上の高記録密度において十分な電磁変換特性が得られない問題があった。
【００１８】
さらに、また、特開平５−１０１３７８号公報に記載されている技術は、薄膜磁気記録層の磁気特性を制御する方法において、酸素、窒素または炭素、およびそのいずれかの混合物を含むプロセスと共用し得るドーパント気体でドープされたクロム基材下地層を用いるものである。しかし、この方法では保磁力Ｈｃが低下するため、出力分解能が低下して１平方インチ当り３ギガビット以上の高記録密度で十分な電磁変換特性は得られなかった。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
その上、ＭＲヘッドやＧＭＲヘッドと組み合わせて３ギガビット以上の高記録密度の磁気ディスク装置を実現するためには、上述した、保磁力Ｈｃや出力分解能の向上とともに、さらに、媒体ノイズの低減も要求される。これら３つの要求に対して、ｂｃｃ−Ｃｒを主成分とする下地層に特定の元素を添加し、その上に直接磁性層を形成する、上記従来の技術は、磁性層自体の材料やプロセスを変更せずにその磁気特性を制御できるので、磁気記録媒体の設計範囲が広がり、特性制御は容易になる。しかし、上記従来の技術では、高保磁力Ｈｃと、低媒体ノイズの要求を同時に満たすことができない。
【００２０】
したがって、本発明の第１の目的は、上記従来の技術の欠点を克服し、１平方インチ当たり３ギガビット以上の記録密度を達成する磁気記憶装置を実現するために、高保磁力Ｈｃ、高出力分解能で媒体ノイズの少ない、電磁変換特性に優れた薄膜磁気記録媒体を提供することである。
【００２１】
本発明の第２の目的は、上記のような磁気記録媒体を用いるのに適した磁気記憶装置を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明の磁気記録媒体は、基板と、基板上に形成された非晶質の中間層と、中間層上に形成されたｂｃｃ構造の（１００）配向を有する下地層と、下地層上のＣｏ系の合金磁性層とからなる磁気記録媒体において、上記下地層が、Ｃｒを主成分とし、Ｔｉと、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、およびＳｉのグループから選ばれる少なくとも１つの元素と、酸素と、窒素とを含有している。
【００２３】
上記下地層の構成元素として、Ｔｉと、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＡｌおよびＳｉのグループの内の少なくとも一種の元素とを選択することにより、下地層に酸素および窒素を添加したときに保磁力Ｈｃの低下を防ぐことができる。
【００２４】
そして、これら元素の添加濃度は１原子％以上、３０原子％以下が望ましい。その理由は、添加濃度が１原子％未満では保磁力Ｈｃの低下を防止する効果が小さく、３０原子％を超えると磁性膜の結晶配向性が劣下して保磁力Ｈｃが低下するからである。特に高い保磁力Ｈｃを得るために好ましい添加濃度は、３原子％以上、１０原子％以下である。
【００２５】
また、下地層中に酸素および窒素を添加する理由は、保磁力Ｈｃの低下を防ぎながら結晶粒を微細化でき、媒体ノイズを低減できるからである。酸素および窒素の合計添加濃度は３原子％以上、３０原子％以下が好ましい。これは、添加濃度が３原子％未満では結晶粒を微細化する効果が小さく、３０原子％を超えると磁性膜の結晶配向性が劣下し保磁力Ｈｃが低下するからである。特に高保磁力Ｈｃと低ノイズを実現するために好ましい添加濃度は５原子％以上、２０原子％以下である。
【００２６】
また、下地層の厚さは、２ｎｍ以上、５００ｎｍ以下とする。これは、下地層の厚さが２ｎｍ未満では量産時に膜厚を制御することが困難であり、均一な膜厚を得ることが困難であり、５００ｎｍを超えると量産時の薄膜形成効率が下がるためである。
【００２７】
また、ｂｃｃ構造のＣｒを主成分とすることで、この上に磁性層を直接にエピタキシャル成長でき、磁性層の磁化容易軸であるｃ軸を実質的に基板面内に配向させることができる。これは高い保磁力Ｈｃを得るために必要な条件である。また、下地層の主成分としてｂｃｃ構造のＭｏ、Ｗを用いた場合でも本発明と同様の効果が期待できる。
【００２８】
また、上記第２の目的を達成するために、本発明の磁気記憶装置は、上記いずれかの磁気記録媒体と、この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、この磁気ヘッドを、前記磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、前記磁気ヘッドへの信号入力および前記磁気ヘッドからの出力信号再生を行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、上記磁気ヘッドの再生部が磁気抵抗効果型磁気ヘッドで構成される。
【００２９】
これによって、高保磁力Ｈｃ、高出力分解能で低ノイズの本発明の磁気記録媒体の特徴が活かされ、高いＳ／Ｎが得られる。
【００３０】
また、上記磁気抵抗効果型ヘッドは、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抵抗変化を生じる複数の導電性磁性層と、これら複数の導電性磁性層の間に配置された導電性非磁性層とを含む磁気抵抗センサで構成することが好ましい。この構成によって、信号強度をさらに高めることができ、１平方インチ当たり３ギガビット以上、１インチ当たり２４０キロ磁化反転密度（以後、ｋＦＣＩと略記する）以上の線記録密度を持った信頼性の高い磁気記憶装置の実現が可能となる。
【００３１】
さらに、磁気ヘッドの再生部が、互いに０．２０μｍ以下の距離だけ隔てられた軟磁性体からなる２枚のシールド層の間に形成されており、かつ、磁気記録媒体の磁性層の厚さｔと、記録時における該磁気記録媒体に対する該磁気ヘッドの相対的な走行方向に磁界を印加して測定した残留磁束密度Ｂｒとの積Ｂｒ×ｔが４ｍＡ以上、１０ｍＡ以下であることが望ましい。これにより、出力分解能が向上してＳ／Ｎが向上し、また、１平方インチ当たり３ギガビット以上の記録密度でもエラーレートが低く、信頼性の高い磁気記憶装置を実現できる。
【００３２】
なお、シールド間隔が０．２０μｍ以上になると出力分解能が低下し、信号の位相ジッターが大きくなるので好ましくない。また、Ｂｒ×ｔが１０ｍＡより大きくなると出力分解能が低下し、また、４ｍＡよりも小さくなると再生出力の絶対値が小さくなり、Ｓ／Ｎが低下するので好ましくない。
【００３３】
磁性層には、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔｉ等、Ｃｏを主成分とする合金を用いることができるが、高い保磁力Ｈｃを得るためには、Ｐｔを含むＣｏ合金が特に好ましい。また、Ｓｍ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｍ−Ｎ等の希土類元素を含む磁性合金薄膜を用いることもできる。さらに、磁性層を単層、あるいは非磁性中間層を介した複数の層で構成することもできる。
【００３４】
磁性層の磁気特性としては、記録方向に磁界を印加して測定した保磁力Ｈｃを２ｋＯｅ以上とすると出力分解能が向上し、１平方インチ当たり３ギガビット以上の高記録密度領域においても高い出力が得られるので好ましい。保磁力Ｈｃが２ｋＯｅより小さくなると、出力分解能が小さくなるので好ましくない。また、良好な重ね書き（オーバーライト）特性を保証するためには保磁力Ｈｃは５ｋＯｅ以下とすることが好ましい。
【００３５】
基板と下地層の間に非磁性のＣｒ、Ｃｒ基合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｚｒ等のＣｏ基合金、あるいはＮｉ−Ｔｉ等のＮｉ基合金からなる中間層を形成すると、基板と下地層との密着性が改善されるとともに、下地層および磁性層の結晶配向性が向上するので好ましい。特に、ガラス等のセラミック基板の上に非晶質の中間層を形成すると、その上に形成するｂｃｃ構造の下地層が（１００）面配向し、その上にエピタキシャル成長した磁性層が（１１．０）面配向する。その結果、磁化容易軸であるｃ軸が基板面内に配向して、高い保磁力Ｈｃが実現できるので好ましい。また、中間層の表面を酸化した後に下地層を形成すると、下地層や磁性層の粒径が減少して媒体ノイズが減少するので特に好ましい。
【００３６】
さらに、媒体の保護層として、カーボンを厚さ５ｎｍ〜２０ｎｍ形成し、さらに、吸着性のパーフルオロアルキルポリエーテル等の潤滑層を厚さ１ｎｍ〜５ｎｍ設けることにより信頼性が高く、高密度記録が可能な磁気記録媒体が得られる。また、保護層として水素を添加したカーボン膜、あるいは、炭化シリコン、炭化タングステン、（Ｗ−Ｍｏ）−Ｃ、（Ｚｒ−Ｎｂ）−Ｎ等の化合物からなる薄膜、あるいは、これらの化合物とカーボンの混合膜を用いると耐摺動性や耐食性を向上できるので好ましい。
【００３７】
また、これらの保護層を形成した後、微細マスク等を介してプラズマエッチングすることで表面に微細な凹凸を形成したり、化合物、混合物のターゲットを用いて保護層表面に異相突起を生じせしめたり、あるいは熱処理によって表面に凹凸を形成すると、ヘッドと媒体との接触面積を低減でき、ＣＳＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｓｔａｒｔ  Ｓｔｏｐ）動作時にヘッドが媒体表面に粘着する問題を回避できるので好ましい。
【００３８】
さらに、媒体の表面に凹凸形状を形成してＣＳＳ特性やヘッドの粘着特性を向上させるためには、Ａｌ、Ａｇ等の低融点金属、合金層、あるいは、金属間化合物層を基板と上記下地層、あるいは上記中間層と上記下地層との間に形成することが好ましい。
【００３９】
上記磁気記憶装置において、上記磁気ヘッドを、浮上量が０．０１μｍ以上、０．０５μｍ未満と、従来より低い高さで浮上させると、出力分解能が向上して高い装置Ｓ／Ｎが得られ、大容量で高信頼性の磁気記憶装置を提供することができる。
【００４０】
また、最尤復号法による信号処理回路を組み合わせるとさらに記録密度を向上でき、例えば、トラック密度１３ｋＴＰＩ以上、線記録密度２４０ｋＦＣＩ以上、１平方インチ当たり３Ｇビット以上の記録密度で記録・再生する場合にも十分なＳ／Ｎが得られる。
【００４１】
さらに、上記再生ヘッドを、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と、その複数の導電性磁性層の間に配置された導電性非磁性層とからなるＧＭＲヘッド、あるいは、スピン・バルブ効果を利用したＧＭＲヘッドとすることにより、信号強度をさらに高めることができ、１平方インチ当たり４ギガビット以上、２５０ｋＦＣＩ以上の線記録密度を持った信頼性の高い磁気記憶装置の実現が可能となる。
【００４２】
以下、本発明を実施の形態について、図面を参照し詳細に説明する。
【００４３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による磁気記録媒体の実施の形態を示す層構成の断面摸式図である。非磁性の基板１の上に中間層２、下地層３が積層被着され、その上に直接、磁性層４が被着され、さらに保護膜５が形成されている。
【００４４】
非磁性の基板１としては、Ａｌ−Ｍｇ合金円板上にＮｉ−Ｐめっきした金属系基板の他、化学強化ガラス、結晶化ガラス等のガラス系基板、有機樹脂系基板、Ｔｉ、Ｓｉ、カーボン、あるいはＴｉＯ２、ＳｉＣ等のセラミックス系基板等が用いられる。非磁性の基板１の外径は２．５インチの他、３インチ、３．５インチ、１．８インチ、１．３インチ等とした場合でも本発明の効果は同様である。
【００４５】
中間層２は、Ｃｒ、Ｃｒ基合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｚｒ等のＣｏ基合金、あるいはＮｉ−Ｔｉ等のＮｉ基合金等が用いられ、基板１からの不純物の拡散の抑制や、膜の剥離の抑制の効果を得るために、その厚さを１０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下とすることが好ましい。なお、基板１からの不純物の拡散の影響がない場合や、膜の剥離が起こらない場合には、中間層２を省略することもできる。
【００４６】
また、中間層２は、非磁性であるか、あるいは、飽和磁化が８ｋＡ／ｍ以下がであることが好ましく、さらに非晶質あるいは微結晶体であることが好ましい。
【００４７】
中間層２の表面上に下地層３が形成される。下地層３を形成する前に、中間層２の表面を酸化することも可能である。
【００４８】
下地層３は、Ｃｒ、ＭｏおよびＷの３元素、または、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのいずれかの元素を、主たる成分とし、Ｔｉと、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＡｌおよびＳｉのグループから選ばれる少なくとも１つの元素と、酸素と、窒素とを含有している。
【００４９】
磁性層４の組成としては、Ｃｏ−Ｓｍ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔｉ等、特に一般的に面内磁気記録に用いられているＣｏ系の合金を用いることができる。
【００５０】
磁気記録媒体は、物理的蒸着法、特にＤＣスパッタ法を用いて製造する場合に量産効果が期待される。ただし、ＲＦスパッタ法、イオンビームスパッタ法等、上記ＤＣスパッタ法以外のスパッタ法を用いた場合でも本発明と同様の効果が得られる。例えば、Ｃｒ、ＭｏおよびＷの３元素、または、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのいずれかの元素を主たる成分とし、Ｔｉと、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、Ｓｉのグループ選ばれる少なくとも１つの元素とを含む金属からなるターゲットを、窒素と酸素を含有したガス雰囲気中で反応スパッタすることにより、酸素および窒素を含有した下地層３を形成できる。
【００５１】
図２は、本発明の磁気記憶装置に用いる磁気ヘッドの記録再生部の摸式図である。この磁気ヘッドは、基体２１上に形成された記録用の電磁誘導型磁気ヘッドと再生用のＭＲヘッドとを併せ持つ複合型ヘッドである。
【００５２】
記録用電磁誘導型磁気ヘッドは、コイル２２を挟む上部記録磁極２３と、下部記録磁極兼上部シールド層２４とからなり、記録磁極２３、２４間のギャップ層厚は０．２μｍである。また、コイル２２は、厚さ３μｍのＣｕにより形成されている。
【００５３】
再生用ＭＲヘッドは、磁気抵抗センサ２５とその両端の電極パターン２６を有し、磁気抵抗センサ２５は、ともに１μｍ厚の下部記録磁極兼上部シールド層２４と下部シールド層２７とで挟まれている。両シールド層２４、２７の層間距離は０．１５−０．２μｍである。なお、図２では記録磁極２３、２４間のギャップ層、および、下部記録磁極兼上部シールド層２４と磁気抵抗センサ２５とのギャップ層は省略してある。
【００５４】
磁気センサ２５の信号検出領域は、酸化Ａｌのギャップ層２８上に、横バイアス層２９、分離層２０１および磁気抵抗強磁性層２５が順次形成された構造を有する。信号検出領域の両端には、磁気抵抗強磁性層を単磁区化するための永久磁石層２０２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２６が積層される。
【００５５】
図３は、本発明による磁気記憶装置の実施の形態の模式図である。この装置は、磁気ヘッド３１と、この磁気ヘッド３１の駆動部３２と、磁気ヘッド３１の記録再生信号処理手段３３と、磁気記録媒体３４と、この磁気記録媒体３４を回転させる駆動部３５とから構成される磁気記憶装置である。
【００５６】
以下、いくつかの実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。
【００５７】
＜実施例１＞
まず、実施例１の磁気記録媒体の製造方法を説明する。
【００５８】
外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍの化学強化されたソーダライムガラスからなるディスク基板を洗浄および乾燥し、枚葉式のＤＣ（直流）マグネトロンスパッタ装置の基板仕込み室に装填して真空に排気する。
【００５９】
当該基板を中間層形成室、加熱室、下地層形成室、磁性層形成室、保護層形成室、および取り出し室の順に、真空度５×１０のマイナス６乗Ｐａ以下の主排気槽を介しながら搬送し、それぞれの室でそれぞれの膜を形成する。
【００６０】
まず、ガラス基板上に、０．７Ｐａのアルゴン圧のもとで、Ｃｏ−３０原子％Ｃｒ−１０原子％Ｚｒのターゲットに、４ｋＷの電力を加えて、膜厚２５ｎｍのＣｏ−３０原子％Ｃｒ−１０原子％Ｚｒの合金からなる中間層を形成する。
【００６１】
次いで、基板を３００℃まで加熱した後、０．７Ｐａの酸素ガスを通じ、中間層の表面を酸化する。その後、窒素を５体積％含有するアルゴン圧０．７Ｐａの条件のもとで、Ｃｒ−２０原子％Ｔｉ−３分子％ＺｒＯ２ターゲットに４ｋＷの電力を加えて、膜厚３０ｎｍのＣｒ−２０原子％Ｔｉ−３分子％ＺｒＯ２の下地層を積層する。
【００６２】
この下地層の上に、０．７Ｐａのアルゴン圧のもとで、Ｃｏ−２０原子％Ｃｒ−１０原子％Ｐｔターゲットに、１ｋＷの電力を加えて、膜厚１５ｎｍのＣｏ−２０原子％Ｃｒ−１０原子％Ｐｔの合金からなる磁性層を形成する。
【００６３】
さらに、０．８Ｐａのアルゴン圧のもとでカーボンターゲットに１．５ｋＷの電力を加えて、膜厚１５ｎｍのカーボン保護層を形成する。
【００６４】
保護層を形成した後、テフロン粒子等の微細マスクを介して、上記保護膜を酸素やアルゴンプラズマによりエッチングすることにより、表面に微細な凹凸を形成し、当該保護膜上に吸着性のパーフルオロアルキルポリエーテル等の潤滑層を形成して、本発明によるガラス磁気ディスクを完成する。
【００６５】
比較例として、アルゴン圧０．７Ｐａの条件のもとでＣｒ−２０原子％Ｔｉのターゲットに４ｋＷの電力を加えて、膜厚３０ｎｍのＣｒ−２０原子％Ｔｉの下地層を積層したガラス磁気ディスクを、下地層の組成以外上記と同一条件で作製した。
【００６６】
こうして形成した磁気ディスクの静磁気特性（保磁力Ｈｃ）や電磁変換特性（媒体ノイズ、出力分解能）を以下に述べる方法により評価した。
【００６７】
すなわち、静磁気特性は、上記磁気ディスクを、半径１７ｎｍの位置で８ｍｍ×８ｍｍの略正方形状に切り出し、片面の磁性膜を削り落とし、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて最大印加磁界１３ｋＯｅで、記録時における磁気記録媒体に対する磁気ヘッドの相対的な走行方向に磁界を印加して保磁力Ｈｃを求めた。
【００６８】
また、電磁変換特性の評価には、記録用にギャップ長０．４μｍ、トラック幅１．６μｍの薄膜型ヘッド、再生用にシールド間隔０．２μｍ、トラック幅１．４μｍのＭＲヘッドを有する記録再生分離型（複合型）ヘッドを用い、孤立波（５ｋＦＣＩ）の出力および高周波（２４０ｋＦＣＩ、２５０ｋＦＣＩ）の出力はスペクトラムアナライザを用いて測定して、１平方インチ当たり３ギガビット、線記録密度２４０ｋＦＣＩの時の媒体ノイズおよび出力分解能の値を求めた。
【００６９】
上記した、Ｃｒ−２０原子％Ｔｉに３分子％ＺｒＯ2および窒素を添加した下地層を用いた、本発明の実施例１による媒体は、保磁力Ｈｃが２．３ｋＯｅであり、Ｃｒ−２０原子％Ｔｉの下地層を用いた比較例の媒体よりも約０．１ｋＯｅ程度高く、また、残留磁束密度と磁性層厚との積Ｂｒ×ｔの値は６ｍＡであった。実施例１の媒体を、図３の磁気記憶装置に組み込んで電磁変換特性を評価したところ、媒体ノイズは、比較例に比べて約２０％低減した。
【００７０】
実施例１の媒体および比較例の媒体のＸ線回折分析を行った結果、いずれの場合も、Ｃｒ（２００）面およびＣｏ（１１．０）面の回折パターンが認められ、磁性層の磁化容易軸（ｃ軸）が実質的に面内方向に配向した結晶成長が確認された。
【００７１】
さらに、磁性層の透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察を行ったところ、Ｃｒ−２０原子％Ｔｉに３分子％ＺｒＯ2および窒素を添加した下地層を用いた実施例１のＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金層の平均結晶粒経は約１１ｎｍであり、比較例に比べて約１０％微細化された。また、粒径の標準偏差も約１０％低下した。
【００７２】
このような磁性膜の粒径微細化、均一化の効果により、実施例１の媒体では、比較例に比べて媒体ノイズが低下している。また、実施例の媒体をオージェ電子分光分析して、深さ方向の薄膜の濃度プロファイルを測定した結果、下地膜中の酸素濃度は２〜８原子％、窒素濃度は３〜１２原子％の範囲であり、下地膜の膜厚方向に著しい濃度分布は認められなかった。
【００７３】
＜実施例２＞
Ｃｒを主成分とし、Ｔｉと、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＡｌおよびＳｉのグループから選ばれた１つの元素Ｘと、酸素と、窒素とを含有する下地層の例として、（８０−ａ−ｂ−ｃ）Ｃｒ−２０原子％Ｔｉ−ａＸ−ｂＯ−ｃＮ  （ａ、ｂおよびｃは、それぞれ元素Ｘ、酸素および窒素の原子％単位の濃度値を示す）の下地層において、図４の表に示すように、添加元素Ｘの元素（Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、Ｓｉ）および添加量を変えて、下地層の組成以外は実施例１と同様の方法により、１２種類の下地層を用いた磁気記録媒体（１）〜（１２）を作製した。ここで、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、ＳＩのグループ選ばれる元素Ｘの添加濃度は，１原子％以上、３０原子％以下であり、下地層中の酸素と窒素の合計濃度は３原子％以上、３０原子％以下である。下地層中の酸素および窒素濃度は成膜中のＡｒガス中の酸素および窒素添加量により制御した。
【００７４】
また、比較のために、Ｃｒ下地層を用いた媒体を下地層の組成以外は上記と同一条件で作製し、これを比較例とした。
【００７５】
実施例１と同様の方法により、磁気記録媒体の静磁気特性および線記録密度２４０ｋＦＣＩの時の媒体ノイズＮｄを求めた。その結果を、媒体の保磁力Ｈｃおよび媒体ノイズとの関係として、図４の表の右２欄に示す。
【００７６】
実施例２の１２種類の下地層を用いた磁気記録媒体（１）〜（１２）の保磁力Ｈｃは２．３〜２．５ｋＯｅであり、Ｃｒ下地層を用いた比較例よりも約０．５〜０．７ｋＯｅ高い。さらに、媒体のノイズは、比較例に比べて２０〜４０％低減した。
【００７７】
また、残留磁束密度と磁性層厚の積Ｂｒ×ｔは４ｍＡ〜１０ｍＡであった。
【００７８】
一方、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、Ｓｉのグループから選ばれる元素Ｘの添加濃度が１原子％未満では保磁力Ｈｃは１．９ｋＯｅ以下となり、３０原子％を超えた場合も、磁性膜の結晶配向性が劣下して、保磁力Ｈｃが１．９ｋＯｅ以下となった。
【００７９】
また、酸素および窒素の合計添加濃度が、３原子％未満では結晶粒を微細化する効果が小さく、媒体ノイズの低下は認められなかった。逆に、酸素および窒素の合計添加濃度が、３０原子％を超えると、磁性膜の結晶配向性が劣下して、保磁力Ｈｃが１．９ｋＯｅ以下となった。
【００８０】
さらに、下地層の主成分としてｂｃｃ構造のＭｏ、Ｗを用いた場合には下地層中の酸素と窒素の合計濃度は５原子％以上、２０原子％以下の範囲において、ノイズが１０〜３０％低減した。また、このとき保磁力Ｈｃは２．０〜２．３ｋＯｅであった。
【００８１】
＜実施例３＞
図５は、実施例３による薄膜磁気記録媒体（磁気ディスク）の断面構造を模式的に示したものである。
【００８２】
まず、製造方法を説明する。実施例１と同様のガラス基板４１を、基板加熱温度１５０℃、アルゴン圧０．７Ｐａの条件のもとでＡｌ−１５原子％Ｃｒターゲットに０．５ｋＷの電力を加えて、膜厚約１０ｎｍのＡｌ−Ｃｒの合金突起形成層４２を形成する。
【００８３】
次に、０．７Ｐａのアルゴン圧のもとで、Ｎｉ−２０原子％Ｚｒのターゲットに４ｋＷの電力を加えて、膜厚３０ｎｍのＮｉ−２０原子％Ｚｒの中間層４３を積層する。
【００８４】
さらに、０．７Ｐａのアルゴン圧のもとでＣｒ−２０原子％Ｔｉ−５分子％ＳｉＯ2のターゲットに４ｋＷの電力を加えて、各種膜厚のＣｒ−２０原子％Ｔｉ−５分子％ＳｉＯ2の下地層４４を積層する。
【００８５】
この下地層４４の上に、０．７Ｐａのアルゴン圧のもとで、Ｃｏ−２３原子％Ｃｒ−１０原子％Ｐｔのターゲットに１ｋＷの電力を加えて、膜厚１３ｎｍのＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔの合金からなる磁性層４５を形成する。
【００８６】
さらに、０．８Ｐａのアルゴンと水素混合ガス圧のもとでカーボンターゲットに１．５ｋＷの電力を加えて、膜厚１０ｎｍの、水素を１０原子％添加したカーボン保護層４６を形成し、当該保護膜上に吸着性のパーフルオロアルキルポリエーテル等の潤滑層を形成してガラス磁気ディスクとした。
【００８７】
この実施例３の磁気ディスクを、実施例１と同様の磁気記憶装置であって、再生用磁気ヘッドとして、図６に示すＧＭＲセンサを用いて電磁変換特性を測定した。
【００８８】
図５に示すように、このＧＭＲセンサは、ギャップ層５１上に、膜厚５ｎｍのＴａバッファ層５２、膜厚６ｎｍの第１の磁性層５３、膜厚２．５ｎｍのＣｕ中間層５４、膜厚１ｎｍの第２の磁性層５５、および、膜厚３０ｎｍのＣｒ−Ｍｎ−Ｐｔ反強磁性合金層５６が順次形成された構造である。
【００８９】
上記第１の磁性層にはＮｉ−ＦｅまたはＣｏ−Ｆｅ合金積層膜を使用し、第２の磁性層にはＣｏ−Ｆｅ合金膜を使用した．反強磁性層からの交換磁界により、第２の磁性層の磁化は一方向に固定されている．これに対して、第２の磁性層と非磁性層を介して接する第１の磁性層の磁化の方向は、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。このような二つの磁性層の磁化の相対的方向の変化に伴う抵抗変化はスピンバルブ効果と呼ばれる。
【００９０】
再生用ヘッドとして、図６のスピンバルブ型ＧＭＲヘッド用いた実施例３における磁気ヘッドの諸元を以下に示す。
【００９１】
シールド間隔は０．１８μｍ、トラック幅は１．１μｍ、記録用ヘッドのギャップ長は０．３５μｍ、トラック幅は１．２μｍである。なお、テーパー部は実施例１で用いたＭＲヘッドと同一構成である。
【００９２】
上記磁気ヘッドと、上記磁気記録媒体を用いて、１平方インチ当たり３ギガビット、線記録密度２５０ｋＦＣＩの時の出力分解能の値を求めた結果を図６に示す。比較例にはＣｒ−２０原子％Ｔｉの下地層を有する媒体を用いた。
【００９３】
図７は、下地層の膜厚と、線記録密度２５０ｋＦＣＩの時の出力分解能との関係を示す。図７に示すように、膜厚が２ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の範囲において、本発明の実施例３による、Ｃｒ−２０原子％Ｔｉ−５分子％ＳｉＯ2―Ｎの下地層の出力分解能が、Ｃｒ−２０原子％Ｔｉの下地層の比較例の出力分解能を上回ることが確認できた。
【００９４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の磁気記録媒体は、Ｃｒを主成分とし、Ｔｉと、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、Ｓｉのグループ選ばれる少なくとも１つの元素と、酸素と、窒素とを含有した下地層を用いることにより、高い保磁力Ｈｃと低い媒体ノイズを両立して実現することができ、高い出力分解能が得られた。
【００９５】
さらに、本発明の磁気記憶装置は、上記のような高Ｓ／Ｎの磁気記録媒体とＭＲまたはＧＭＲ効果ヘッドとを組み合わせて用いることにより、１平方インチ当たり３ギガビット以上と極めて高い面記録密度を有する磁気ディスク装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による磁気記録媒体の断面構造を示す模式図。
【図２】本発明の実施例１に用いる磁気記憶装置における磁気ヘッドの斜視図。
【図３】本発明の磁気記憶装置の模式図。
【図４】本発明の実施例２として下地層の組成と媒体の保磁力および媒体ノイズとの関係を示す図表。
【図５】本発明の実施例３における磁気記録媒体の断面構造を示す模式図。
【図６】本発明の実施例３における磁気記憶装置のＧＭＲヘッドセンサ部の断面図。
【図７】本発明の実施例３における磁気記録媒体の下地層の膜厚と出力分解能との関係を示す図。
【符号の説明】
１…基板、２…中間層、３…下地層、４…磁性層、５…保護膜、２１…基体、２２…コイル、２３…上部記録磁極、２４…下部記録磁極兼上部シールド層、２５…磁気抵抗センサ、２６…導体層、２７…下部シールド層、２８…シールド層と磁気抵抗センサの間のギャップ層、２９…横バイアス層、２０１…分離層、２０２…永久磁石層、３１…磁気ヘッド、３２…磁気ヘッド駆動部、３３…記録再生信号処理系、３４…磁気記録媒体、３５…磁気記録媒体駆動部、４１…基板、４２…突起形成層、４３…中間層、４４…下地層、４５…磁性層、４６…保護膜、５１…ギャップ層、５２…バッファ層、５３…第１の磁性層、５４…中間層、５５…第２の磁性層、５６…反強磁性合金層
【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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