JP2001110029A

JP2001110029A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JP2001110029A
Application number: JP28632599A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kiyouho; 昌則享保; Masashi Michijima; 正司道嶋; Hidekazu Hayashi; 秀和林; Ryoji Namikata; 量二南方
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の希土類−遷移金属非晶質膜において
は、耐蝕性を低下させることなく保護膜膜厚を低減する
ことが困難であった。【解決手段】希土類−遷移金属非晶質膜からなる第１
磁性層２と保護膜４との間にＣｏ系あるいはＦｅ系垂直
磁気記録膜からなる第２磁性層３を挿入することによ
り、耐蝕性を低下させることなく、保護膜膜厚を低減す
ることが可能となり、熱安定性に優れた高密度垂直磁気
記録媒体を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は磁気記録に用いられる垂直
磁気異方性を有する磁気記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスクなどの磁気記録装置
においては、高密度、高記憶容量化の要求が強くなって
いる。このような記録密度の向上に伴ない、記録ビット
が微細化して、薄膜磁気記録媒体を構成する結晶粒の寸
法に近づくようになり、そのために各結晶粒が単磁区的
に振る舞う程度に結晶粒間の磁気的分離を促進させる必
要がある。さらに、１ビットに含まれる結晶粒の数が減
少するとノイズが増えるため、記録密度の向上に伴っ
て、結晶粒径も小さくする必要がある。しかしながら、
結晶粒が微細化しすぎると、熱揺らぎによる磁化の不安
定性を招くことになる。

【０００３】記録磁化の熱的安定性について、マイクロ
マグネティックス・モデルに基づいて計算機シミュレー
ションで検討した結果が報告されている（「垂直記録媒
体、長手記録媒体の熱揺らぎのモンテカルロシミュレー
ション」上坂保太郎他信学技報ＭＲ９６−３７１
９９６−１１）。

【０００４】これによると、面内磁気記録、垂直磁気記
録のいずれの記録方式でも、熱的安定性の指標ＫｕＶ／
ｋＴが１００以下となると、記録磁化の減少が起こると
されている。ただし、Ｋｕは磁気異方性エネルギー、Ｖ
は磁化が反転する単位となる活性化体積、ｋはボルツマ
ン定数、Ｔは絶対温度である。従って、記録磁化の熱揺
らぎによる劣化に対しては、媒体膜厚を大きくとれる垂
直磁気記録媒体の方が有利であると予想されている。

【０００５】上記の報告結果に基づき、ＣｏＣｒＰｔお
よびＣｏＣｒＰｔＴａ合金の垂直磁気記録媒体につい
て、記録密度特性や媒体ノイズ特性等の検討結果が報告
されており（「ＭＲヘッドと単層垂直媒体を用いた高密
度磁気記録」二本正昭他日本応用磁気学会誌Ｖｏ
ｌ．２１Ｎｏ．６ｐｐ９５０−９５８１９９
７）、記録密度が３０〜４０Ｇｂ／ｉｎ²では、ＫｕＶ
／ｋＴの値は、面内磁気記録の４０程度に対して、垂直
磁気記録では１３０程度と増加している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、臨界値
の１００を考慮すると、更なる改善が必要とされる。ま
た、ＫｕＶ／ｋＴの値を求める際に、Ｋｕの値は単結晶
磁性薄膜を用いて実験で決定された値が使用されている
が、活性化体積Ｖについては結晶粒径と媒体の膜厚から
推定した値が使用されており、上記の値の信頼性は不十
分と考えられる。また、面内磁気記録媒体及び垂直磁気
記録媒体のいずれにおいても、結晶質材料を使用してい
る限り、媒体ノイズを低下させるために結晶粒径を低減
させると、熱揺らぎの影響が増加するという問題は本質
的に回避することが困難である。

【０００７】そこで、非晶質の垂直磁気記録媒体に着目
した。非晶質材料では結晶粒が存在しないため、活性化
体積Ｖは粒径には支配されなくなる。従って、大きな活
性化体積Ｖを持つことが可能であり、結晶質材料に比べ
て、熱揺らぎの影響を受け難いと予想されるからであ
る。

【０００８】非晶質の垂直磁気記録媒体としては、光磁
気記録媒体がよく知られている。しかしながら、光磁気
記録媒体では、重希土類金属と３ｄ遷移金属の合金が用
いられており、室温付近に補償温度を調整して保磁力Ｈ
ｃを発散させ、記録を保持している。そのため、室温で
は、重希土類金属と３ｄ遷移金属の磁気モーメントは打
ち消しあい、飽和磁化Ｍｓは小さく、磁気ヘッドで記録
再生する磁気記録媒体には使用できない。これは、磁気
ヘッドで記録再生される磁気記録媒体では、大きな飽和
磁化を有し、室温である程度の保磁力を有するものでな
ければならないからである。

【０００９】一方、軽希土類金属と３ｄ遷移金属の合金
では、磁気モーメントが平行に結合するため、大きな飽
和磁化Ｍｓが得られる。このような例として特開平５−
５４３５８号公報の実施例にＮｄ₁₅Ｃｏ₈₅非晶質合金膜
が報告されている。しかしながら、このような合金薄膜
を使用すると、媒体ノイズが低下することは報告されて
いるが、熱揺らぎの影響については記載されていない。
また、明細書には明確な記載はないが、記載されている
媒体ノイズの原因及び上記の合金組成から、面内磁気記
録媒体と推測される。

【００１０】また、軽希土類金属と３ｄ遷移金属の合金
で、非晶質の垂直磁気記録媒体としては、ＰｒＣｏの例
が報告されている（「ＭＡＧＮＥＴＩＺＡＴＩＯＮ、
ＣＵＲＩＥＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥＡＮＤＰＥＲ
ＰＥＮＤＩＣＵＬＡＲＭＡＧＮＥＴＩＣＡＮＩＳＯ
ＴＲＯＰＹＯＦＥＶＡＰＯＲＡＴＥＤＣｏ−ＲＡ
ＲＥＥＡＲＴＨＡＭＯＲＰＨＯＵＳＡＬＬＯＹ
ＦＩＬＭＳ」Ｍ．ＴＡＫＡＨＡＳＨＩｅｔａｌ．
Ｊ．ＭＡＧＮＥＴＩＺＭＡＮＤＭＡＧＮＥＴＩＣ
ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＶｏｌ．７５ｐｐ２５２−２６
２１９８８）。しかしながら、上記のＰｒＣｏについ
て、実際に磁気記録媒体を作成して特性を測定したとこ
ろ、非晶質でかつ垂直磁気異方性を示す全組成領域にお
いて、保磁力Ｈｃが約２００Ｏｅと小さく、磁気記録媒
体として使用することができなかった。

【００１１】また、通常、磁気記録媒体には磁性膜を磁
気ヘッドによる摺動から保護する目的で保護膜が設けら
れている。この保護膜には、ＤＣスパッタリングで作成
されるＣ系膜が最も一般的に用いられており、その他に
は、耐久性向上のためにカーボン保護膜中に水素を添加
したものや、ＲＦスパッタリング、炭化水素ガスを用い
たＣＶＤ法で形成する方法などが知られている。

【００１２】磁気記録の高密度化を実現するための技術
として一つには、磁気記録媒体の磁性膜と磁気ヘッドの
距離をより小さくすることが考えられる。磁性膜と磁気
ヘッドの距離をより小さくするための最も有効な手段と
しては、保護膜を薄膜化することが考えられる。

【００１３】しかしながら、保護膜の厚みを薄くしすぎ
てしまうと磁気記録媒体表面の微細な凹凸を完全に被覆
することができなくなり、磁性層が磁気記録媒体表面に
露出してしまう。そのために磁性層が部分的に酸化さ
れ、磁気特性の低下を招いたり、潤滑性が低下してヘッ
ド−ディスク間のクラッシュの原因となる。

【００１４】特に、希土類−遷移金属非晶質膜を磁気記
録媒体に用いた場合、希土類元素は非常に酸化されやす
いため、耐蝕性を保持しながら保護膜の膜厚を薄くする
ことが非常に困難である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題の解
決を目的としてなされたものであって、第１発明は、基
板上に、磁性層、保護膜を順に積層した磁気記録媒体で
あって、前記磁性層は、基板側から第1磁性層、第２磁
性層からなり、前記第１磁性層は、垂直磁気異方性を有
し、軽希土類と重希土類と３ｄ遷移金属とから構成され
る非晶質合金であることを特徴とする磁気記録媒体であ
る。

【００１６】また、第２発明は、前記第２磁性層は、Ｃ
ｏまたはＦｅを含む垂直磁化膜であることを特徴とする
第１発明の磁気記録媒体である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【００１８】［実施例１］図１は本発明の垂直磁気記録
媒体の構成図である。図１に示すように、垂直磁気記録
媒体は、基板１上に第１磁性層（磁気記録層）２、第２
磁性層（磁気記録層）３、保護膜４を順に積層したもの
である。基板１としてはガラス基板（コーニング社製：
＃７６２２）を用い、３×１０^-7Ｔｏｒｒ以下まで排気
後、同一真空中で第１磁性層２、第２磁性層３及び保護
膜４を順に形成した。

【００１９】ここでは、第１磁性層２としてＰｒＴｂＣ
ｏ合金膜、第２磁性層３としてＣｏＣｒＰｔ合金膜を用
い、保護膜４にはＣ膜を用いた。また、ＰｒＴｂＣｏ合
金膜及びＣｏＣｒＰｔ合金膜の各組成は、Ｐｒ₇Ｔｂ₁₀
Ｃｏ₈₃、Ｃｏ₇₂Ｃｒ₁₀Ｐｔ₁₈とし、それぞれＣｏターゲ
ット上にＰｒ、ＴｂあるいはＣｒ、Ｐｔのペレットを配
置した複合ターゲットを用いて作成した。なお、各合金
の組成は上記に限定されるものではない。

【００２０】次に、ＰｒＴｂＣｏ合金膜、ＣｏＣｒＰｔ
合金膜およびＣ膜の成膜方法および成膜条件について説
明する。

【００２１】いずれの膜もＤＣマグネトロンスパッタ法
を用い、Ａｒガス圧＝５ｍＴｏｒｒ一定として、ＰｒＴ
ｂＣｏ合金膜、ＣｏＣｒＰｔ合金膜はＰｏｗｅｒ＝６２
０ｍＷ／ｃｍ²、Ｃ膜はＰｏｗｅｒ＝８６ｍＷ／ｃｍ²の
成膜条件で形成した。その際、ＣｏＣｒＰｔ合金膜作成
時には、結晶粒径や磁気異方性の制御を行うため、ＤＣ
バイアス電圧を−５０Ｖ印加しながら成膜を行った。

【００２２】なお、比較のために、第２磁性層３である
ＣｏＣｒＰｔ合金膜を除いた、つまり基板１に第１磁性
層２、保護膜４を形成した垂直磁気記録媒体について
も、上記と同様の成膜条件で作成した。

【００２３】膜厚については、ＰｒＴｂＣｏ単層膜の磁
気記録媒体の場合はＰｒＴｂＣｏ合金膜を５００Åと
し、ＰｒＴｂＣｏ／ＣｏＣｒＰｔ積層膜の磁気記録媒体
の場合は、ＰｒＴｂＣｏ合金膜を４００Å、ＣｏＣｒＰ
ｔ合金膜を１００Åの積層膜とした。また、Ｃ膜の膜厚
はそれぞれ２０、５０、１００、２００Åとした。

【００２４】上記の方法で得られたＰｒＴｂＣｏ単層膜
およびＰｒＴｂＣｏ／ＣｏＣｒＰｔ積層膜は非晶質であ
るため、熱的安定性の指標ＫｕＶ／ｋＴを評価する上
で、活性化体積Ｖを従来のように結晶粒径から評価する
ことができない。そこで、レマネンス保磁力の磁場印加
時間依存から求められる揺らぎ場Ｈｆを用いて熱的安定
性を評価した。なお、これについては、「ＣｏＣｒＴａ
およびＣｏＣｒＰｔ薄膜媒体の磁気粘性とノイズ特性」
山中一助他信学技報ＭＲ９５−１３１９９５−
０６に記載されている。揺らぎ場Ｈｆの場合は、熱的
安定性の指数ＫｕＶ／ｋＴの場合とは逆に、その値が低
いほど熱的安定性が優れていると考えられる。この方法
を用いれば、結晶粒径のようなミクロな測定を必要とせ
ず、マクロな磁気特性の測定から直接Ｈｆを決定できる
利点がある。

【００２５】まず、ＰｒＴｂＣｏ単層膜の磁気記録媒体
およびＰｒＴｂＣｏ／ＣｏＣｒＰｔ積層膜の磁気記録媒
体の飽和磁化Ｍｓ、保磁力Ｈｃ、垂直磁気異方性エネル
ギーＫ⊥およびゆらぎ場Ｈｆについて表１に示す。な
お、表１中には、比較のために、従来のＣｏＣｒＰｔ単
層膜の磁気記録媒体の各特性についても示した。

【００２６】

【表１】これにより、ＰｒＴｂＣｏ単層膜の磁気記録媒体は従来
のＣｏＣｒＰｔ単層膜の磁気記録媒体と比べて、垂直磁
気異方性エネルギーＫ⊥が１×１０⁷と非常に大きく、
且つゆらぎ場Ｈｆが小さいため高密度記録に適している
ことがわかる。このことは、ＰｒＴｂＣｏ／ＣｏＣｒＰ
ｔ積層膜の磁気記録媒体についても同様であり、ＰｒＴ
ｂＣｏ／ＣｏＣｒＰｔ積層化による磁気特性の劣化は小
さいと判断できる。

【００２７】さらに、上記測定結果をもとに、従来の結
晶質媒体の場合と同様に、揺らぎ場Ｈｆの測定値より活
性化体積Ｖ（＝ｋＴ／ＨｆＭｓ）を求め、磁気異方性エ
ネルギーＫｕの測定値を用いて、ＫｕＶ／ｋＴの値を求
めると、従来の結晶質媒体の値（ＣｏＣｒＰｔ：４０〜
６０）に比べ、ＰｒＴｂＣｏ単層膜の磁気記録媒体で３
０００以上、ＰｒＴｂＣｏ／ＣｏＣｒＰｔ積層膜の磁気
記録媒体でも約２０００という非常に大きな値が得られ
た。このことからも、ＰｒＴｂＣｏ単層膜の磁気記録媒
体およびＰｒＴｂＣｏ／ＣｏＣｒＰｔ積層膜の磁気記録
媒体の熱的安定性が非常に優れていることがわかる。

【００２８】次に、ＰｒＴｂＣｏ／ＣｏＣｒＰｔ積層膜
の磁気記録媒体、及びＰｒＴｂＣｏ単層膜のの磁気記録
媒体の耐蝕性の保護膜膜厚依存性について表２に示す。
耐蝕性の検討は各薄膜を１規定の食塩水中に２０分間浸
漬した後、８５℃８５％ＲＨ（相対湿度）中で３時間の
時効処理を行い、光学顕微鏡を用いて孔食の観察をする
ことによって行った。なお、表中には比較のために、従
来のＣｏＣｒＰｔ膜の磁気記録媒体の各特性についても
示した。

【００２９】

【表２】これにより、ＰｒＴｂＣｏ単層膜の磁気記録媒体の場合
はＣ膜の膜厚が２０、５０、１００、２００Åのいずれも
孔食が多数確認され、特に５０Å以下では他の膜との比
較上、孔食がもっとも進行していることが確認された。
一方、ＰｒＴｂＣｏ／ＣｏＣｒＰｔ積層膜のの磁気記録
媒体の場合は、Ｃ膜の膜厚が１００Å以上では孔食はほ
とんど確認されず、５０Å以下においてもＰｒＴｂＣｏ
単層膜の場合に比べて観測された孔食の数及び大きさは
非常に少なかった。また、従来のＣｏＣｒＰｔ膜の磁気
記録媒体については、Ｃ膜の膜厚が１００Å以上では孔
食はほとんど確認されなかった。

【００３０】以上の結果より、ＰｒＴｂＣｏ非晶質合金
膜とＣ保護膜との間にＣｏ系垂直磁化膜を挿入してやる
ことにより、ＰｒＴｂＣｏ単層膜の場合に比べて、耐蝕
性を低下させることなく、Ｃ保護膜の膜厚を薄くするこ
とが可能となり、従来の結晶質媒体よりも熱的安定性に
優れた垂直磁気記録媒体を作成することができる。

【００３１】［実施例２］実施例２では、実施例１と異
なり、第２磁性層３としてＦｅＰｔ合金膜を使用し、Ｆ
ｅＰｔ合金膜の組成をＦｅ₅₀Ｐｔ₅₀とし、Ｆｅターゲッ
ト上にＰｔのペレットを配置した複合ターゲットを用い
て作成した。なお、それ以外については実施例1と同様
であるので、ここでは詳細は省略する。

【００３２】表３に、ＰｒＴｂＣｏ単層膜の磁気記録媒
体およびＰｒＴｂＣｏ／ＦｅＰｔ積層膜の磁気記録媒体
の飽和磁化Ｍｓ、保磁力Ｈｃ、垂直磁気異方性エネルギ
ーＫ⊥およびゆらぎ場Ｈｆについて示す。なお、表中に
は比較のために、従来のＣｏＣｒＰｔ膜の磁気記録媒体
の各特性についても示した。

【００３３】

【表３】これにより、ＰｒＴｂＣｏ合金膜と保護膜との間にＦｅ
Ｐｔ合金膜を挿入した積層膜についても実施例１同様
に、ＦｅＰｔ合金膜の積層化による磁気特性の劣化は小
さいことが分かる。

【００３４】また、ＫｕＶ／ｋＴの値についても、約２
５００という非常に大きな値が得られ、ＰｒＴｂＣｏ／
ＦｅＰｔ積層膜の熱的安定性が非常に優れていることが
わかる。

【００３５】次に、ＰｒＴｂＣｏ／ＦｅＰｔ積層膜の磁
気記録媒体、及びＰｒＴｂＣｏ単層膜の磁気記録媒体の
耐蝕性の保護膜膜厚依存性について表４に示す。耐蝕性
の検討は実施例１と同様の方法で行った。なお、表中に
は比較のために、従来のＣｏＣｒＰｔ膜の磁気記録媒体
の各特性についても示した。

【００３６】

【表４】これにより、ＰｒＴｂＣｏ／ＦｅＰｔ積層膜の磁気記録
媒体の場合は、Ｃ膜の膜厚が１００Å以上で孔食は全く
確認されず、５０Å以下においてもＰｒＴｂＣｏ単層膜
の磁気記録媒体に比べて観測された孔食の数および大き
さは非常に少なかった。また、従来のＣｏＣｒＰｔ膜に
ついては、Ｃ膜膜厚１００Å以上では孔食は確認されな
かった。

【００３７】以上の結果より、ＰｒＴｂＣｏ非晶質合金
膜とＣ保護膜との間にＦｅＰｔ系垂直磁化膜を挿入して
やることにより、ＰｒＴｂＣｏ膜単層の場合に比べて、
耐蝕性を低下させることなく、Ｃ保護膜の膜厚を薄くす
ることが可能となり、従来の結晶質媒体よりも熱的安定
性に優れた垂直磁気記録媒体を作成することができる。

【００３８】本発明の特徴は、従来の媒体に比べて熱的
安定性に優れていると考えられる希土類−遷移金属非晶
質膜を磁気記録媒体に用いる際に、従来のＣｏ系あるい
はＦｅＰｔ系垂直磁化膜を保護膜との間に挿入すること
によって、耐蝕性を低下させることなく、Ｃ保護膜の膜
厚を薄くすることを可能にすることにある。

【００３９】希土類―遷移金属非晶質膜の材料について
は、特願平１１−１８１０４０号、特願平１１−１８１
０４１号、特願平１１−２６４９６１号にてすでに出願
している。従って、第1磁性層としては、上述したＰｒ
ＴｂＣｏ合金膜に限定されるものではなく、Ｐｒ以外の
軽希土類金属（例えば、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ）、Ｔｂ以外
の重希土類金属（Ｇｄ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｄｙ）、Ｃｏ以外
の３ｄ遷移金属（Ｆｅ）を用いても構わず、同様の効果
を得ることができる。

【００４０】また、第２磁性層においても、上述の実施
例で述べたＣｏＣｒＰｔ合金膜あるいはＦｅＰｔ合金膜
に限定されるものではなく、従来のＣｏおよびＦｅを主
成分とするＣｏ系あるいはＦｅＰｔ系の垂直磁化膜を用
いた場合にも同様の効果を得ることができる。

【００４１】また、上述の各実施例においては、保護膜
１４としてＣ膜を使用したが、Ｔａ、アルミナ等の他の
無機材料も使用可能であることは明らかである。

【００４２】さらにまた、その上に潤滑層を形成して使
用することも可能である。さらに、基板と第１磁性層の
間に酸化防止層等を追加することも可能である。

【００４３】また、上述の各実施例においては、基板１
１としてガラス基板を使用したが、アルミ合金、セラミ
ックス、プラスチック等の他の基板、あるいは、これら
に表面処理を施した基板等を使用することもできる。ま
た、ガラス基板のようにリジッドな基板のみならず、フ
レキシブルな基板を使用することも可能である。

【００４４】また、垂直磁気記録媒体の他の例として、
基板と第１磁性層との間に第３磁性層を形成し、磁気ヘ
ッドとこの第３磁性層で、記録層となる第１及び第２磁
性層を挟み込む形態の媒体が考えられる。なお、第３磁
性層には、Ｎｉ-Ｆｅ合金膜、Ｃｏ-Ｆｅ合金膜、Ｆｅ-
Ａｌ-Ｓｉ合金膜、Ｃｏ-Ｚｒ-Ｎｂ合金膜などを用いる
ことができる。

【００４５】このようにすることによって、記録にリン
グ型磁気ヘッドを用いた場合にも、垂直方向に急峻な記
録を行うことができる。また、記録に単磁極ヘッドを用
いた場合には、第３磁性層は二つ目の磁極の役割を果た
すと同時に、磁束を還流させる磁路を形成する。従っ
て、単磁極ヘッドを用いると、リング型磁気ヘッドを用
いた場合よりもトラック幅方向の磁界の漏れが少なくな
り、トラックピッチを狭くできるため、さらに記録密度
を高めることが可能になる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明では、耐蝕性を低
下させることなく、希土類−遷移金属非晶質膜を垂直磁
気記録媒体に用いることが可能となり、従来の結晶質磁
気記録媒体に比べ、熱擾乱に強く、高密度化が可能な垂
直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】本発明における磁気記録媒体の構造断面図であ
る。

【符号の説明】

１基板２第１磁性層３第２磁性層４保護膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林秀和大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者南方量二大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 5D006 BB01 BB05 BB07 BB08 DA03 EA03 FA01 FA09 5E049 AA01 AA04 AC01 AC05 BA06 BA12 CB01 CC01 DB04 GC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、磁性層、保護膜を順に積層し
た磁気記録媒体であって、前記磁性層は、基板側から第1磁性層、第２磁性層から
なり、前記第１磁性層は、垂直磁気異方性を有し、軽希土類と
重希土類と３ｄ遷移金属とから構成される非晶質合金で
あることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】前記第２磁性層は、ＣｏまたはＦｅを含
む垂直磁化膜であることを特徴とする請求項１記載の磁
気記録媒体。