JP3230212B2 - 磁気記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、磁気ディス
ク、フレキシブルディスク、スチルカメラ及びビデオカ
メラ等の磁気記録用金属薄膜媒体などに適用することが
できる磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、磁気記録媒体における高記録密度
化の要請に応じるために、酸化物などの微粒子を塗布し
たいわゆる塗布形媒体に比較して高い記録密度が得られ
るいわゆる金属薄膜媒体が検討されている。この金属薄
膜媒体は、非磁性基板に、スパッタリング法や真空状着
法等によりクロム膜等を下地層として形成した後、コバ
ルト合金膜などを磁性層として形成したものである。

【０００３】しかし、このような金属薄膜媒体は、再生
出力は大きいものの、信号再生時のノイズ（媒体ノイ
ズ）も大きいという欠点がある。

【０００４】それゆえ、この媒体ノイズを低減するため
に、種々の方法が検討されているが、その一つに、磁性
層を分割して多層構造とし、その磁性層間に炭素やクロ
ムからなる非磁性層を中間層として介在させる方法が提
案されている（特開平２−２１０６１４）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁性層を多
層構造にしてその磁性層間に非磁性中間層を介在させる
ようにした上述の提案にかかる磁気記録媒体は、磁性層
を多層膜構造にしていない磁気記録媒体、あるいは、多
層構造であっても非磁性中間層を介在させていない磁気
記録媒体に比べてその媒体ノイズを小さくすることは可
能であった。

【０００６】ところが、同時に、再生信号も小さくなる
ことがわかった。そのため、結果的に信号記録において
最も重要なＳ／Ｎ比については、非磁性中間層を設けな
いものに比較して、評価できるほどの向上効果が得られ
ないことがわかった。

【０００７】本発明は上述の背景のもとでなされたもの
であり、比較的大きな再生信号が得られると同時に媒体
ノイズを小さく抑えることができ、十分大きなＳ／Ｎ比
が得られる磁気記録媒体を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明かかる磁気記録媒体は、 （構成１） 非磁性基体上に少なくとも磁性層を２層以上積層させて
多層構造とし、前記磁性層間に窒化物を含む磁性の中間
層を設けたことを特徴とする構成とし、また、この構成
１の態様として、 （構成２） 構成１の磁気記録媒体において、前記中間層における窒
素の含有量が、原子％表示で、１％〜３３％であること
を特徴とする構成とした。

【０００９】

【作用】上述の構成１によれば、多層構造の磁性層間に
磁性物質を含む合金の窒化物を含む中間層を設けたこと
により、中間層を非磁性層にした場合に比較して大きな
再生信号が得られると同時に媒体ノイズを小さく抑える
ことができ、十分大きなＳ／Ｎ比が得られることが確認
された。

【００１０】これは、中間層を、それに使用される合金
を完全に窒化して非磁性層にすることなく窒化度を調整
し、中間層の飽和磁化を小さくして弱い磁性体とするこ
とによって、磁性層間の磁気的な相互作用が良好に制御
され、その結果、再生信号に比べ、再生時の媒体ノイズ
をより小さくさせることができてＳ／Ｎ比を大きく確保
できるようになったものと考えられる。

【００１１】この場合、中間層における窒素の含有量
は、構成２のように、原子％で、１〜３３％であること
が好ましいことがわかった。その理由は、窒化物の含有
量が１％未満であると、再生時の媒体ノイズを小さくす
る効果が小さいためにＳ／Ｎ比が低下し、また、３３％
を越えると、ノイズ低減効果よりも再生信号の低下の度
合いが大きくなって、Ｓ／Ｎ比も低下するからである。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の一実施例にかかる磁気記録媒
体の構成を示す部分断面図である。以下、図１を参照に
しながら一実施例の構成を説明する。

【００１３】図１に示されるように、この実施例の磁気
記録媒体は、非磁性基体であるガラス基板１の上に、順
次、厚さ数百ｎｍのＣｒ膜等からなる下地層２、厚さ数
十ｎｍのＣｏーＮｉ系その他の磁性膜からなる下部磁性
層３、厚さ数〜十数ｎｍの磁性物質を含む合金の窒化物
膜からなる中間層４、厚さ数十ｎｍＣｏーＮｉ系その他
の磁性膜からなる上部磁性層５、厚さ数十ｎｍのカーボ
ン膜等からなる保護層６及び厚さ数ｎｍのパーフルオロ
ポリエーテル膜等からなる潤滑層７を形成したものであ
る。

【００１４】本発明の特徴点たる中間層４は、磁性物質
を含む合金に窒素を１〜３３原子％程度含有させたもの
であり、適度に磁性体としての性質を有するものであ
る。この場合、磁性物質を含む合金としては、強磁性金
属を含む金属であれば何でもよく、例えば、Ｆｅ，Ｃｏ
及びＮｉ等の強磁性体の少なくとも１種と、Ｃｕ，Ｇ
ｅ，Ｈｆ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｔｉ，Ｗ，
Ｚｒ，Ｃｒ，Ｐｄ，Ｐｔ及びＴａの群から選ばれる少な
くとも１種と、を含むものを用いることができる。勿
論、磁性層３，５を構成する材料と同一の材料を窒化し
たものに限定されない。なお、下部磁性層３と上部磁性
層５の組成も同一でなくてもよい。但し、下部磁性層３
と中間層４と上部磁性層５の金属源を同一のものにすれ
ば、これらの層を、例えば、反応性スパッタリング法、
反応性蒸着法、イオンプレーティング法などによって形
成する場合において、ターゲット又は蒸着源の交換を省
略することができる。また、中間層を形成する際に使用
したガスを反応槽内に必要量だけ残しておくことにより
上部磁性層５の磁気特性を制御することもでき、表面近
傍の保磁力をさらに高めるなどの調整をすることも可能
である。なお、中間層４には、上記した元素の他、Ｏ、
Ｂ、Ｃ等を発明の効果を損ねない範囲で含有させてもよ
い。

【００１５】また、中間層４の厚さは、１５ｎｍ程度以
下とするのが好ましい。この理由は１５ｎｍを越えると
再生信号も小さくなり、結果的にＳ／Ｎ比を大きくする
ことが難しくなるためである。再生信号を大きく確保し
つつＳ／Ｎ比を大きくするために、特に好ましいのは、
３〜１２ｎｍ程度、さらに好ましいのは４〜８ｎｍであ
る。

【００１６】中間層４は、下部磁性層３を設けた後、反
応性スパッタリング法、反応性蒸着法、イオンプレーテ
ィング法、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、イオン注入法
等の手段により形成する。例えば、上記、反応性スパッ
タリング法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法に
おいては、中間層４を形成する際、反応ガスとしてアン
モニアや窒素等の窒素含有ガスを用いたり、あるいは、
ターゲットや蒸着源に、コバルトや鉄などを含む金属の
窒化物を含むものを用いたりすればよい。また、化学的
気相成長法においては、中間層４を形成する際、反応ガ
スとして、例えばＣｏＲ（Ｒは有機基）で表される有機
金属と、アンモニアや窒素などの窒素含有ガスとを用い
ればよい。また、イオン注入法においては、窒素イオン
を、下部磁性層３を設けたガラス基板１に向かって打ち
付ければよい。このとき、中間層４の窒化の程度を制御
することにより、中間層４の磁気特性を、強磁性体から
非磁性体間で制御することができ、それにより下部磁性
層３と上部磁性層５との磁気的な相互作用の強さを制御
でき、再生信号や媒体ノイズ等を調節できる。このよう
にして中間層４を形成した後、上部磁性層５を形成す
る。

【００１７】次に、上述の一実施例の磁気記録媒体を実
際に製造した例を製造例１，２として掲げ、また、従来
の磁気記録媒体を、中間層４を除く他の条件をなるべく
上記製造例と近似させて製造した例を比較例１，２とし
て掲げ、あわせて両者の特性の比較を行った結果を説明
する。

【００１８】（製造例１）この製造例は、中間層４の窒
素含有量のみが異なり、他の層は同一の構成を有する多
数の磁気記録媒体を製造した例である。

【００１９】ガラス基板１として、外径６５ｍｍ、内径
２０ｍｍ、厚さ０．８８９ｍｍの表面が鏡面研磨された
ガラス基板を用意した。

【００２０】上記ガラス基板１を洗浄後、ｒ．ｆ．マグ
ネトロンスパッタ装置の試料台に固定した後、真空排気
を行い、チャンバー内の真空度を２×１０^-7ｔｏｒｒに
した。

【００２１】次に、Ｃｒのスパッタターゲットを用い、
スパッタガスとしてアルゴンガスを導入してアルゴンガ
ス圧１０ｍｔｏｒｒとし、アルゴン流量１０ＳＣＯＭと
して、ｒ．ｆ．出力２００Ｗにて、ガラス基板１上に膜
厚２００ｎｍのＣｒ膜を成膜して、下地層２を形成し
た。

【００２２】次に、合金組成Ｃｏ₈₀Ｐｔ₇ Ｃｒ₁₃をター
ゲットとして用い、アルゴンガス圧１０ｍｔｏｒｒ、ア
ルゴン流量１０ＳＣＯＭ、ｒ．ｆ．出力２００Ｗにて、
上記下地層２の上に、膜厚２０ｎｍのＣｏ₈₀Ｐｔ₇ Ｃｒ
₁₃の磁性膜を成膜し、下部磁性層３を形成した。

【００２３】次に、アルゴンガスのほかにアンモニアガ
スを導入してアルゴンガスとアンモニアガスの流量比を
所定の値（後述する）に設定し、また、アルゴン流量
（１０ＳＣＣＭ）、ガス圧（１０ｍｔｏｒｒ）及びｒ．
ｆ．出力（２００Ｗ）はそれぞれ一定に保持しつつ、下
部磁性層３と同一の合金組成比のＣｏ₈₀Ｐｔ₇ Ｃｒ₁₃を
ターゲットとして用い、上記下部磁性層３の上に膜厚２
０ｎｍの（Ｃｏ₈₀Ｐｔ₇Ｃｒ₁₃）_1-x ーＮ_x 膜を成膜し
て、中間層４を形成した。

【００２４】次に、中間層４上に、下部磁性層３と同様
の条件により上部磁性層５を膜厚２０ｎｍ形成した。

【００２５】そして、上部磁性層５の上にカーボンの保
護層６を３５ｎｍに形成し、この保護層６の上にパーフ
ルオロポリエーテルからなる潤滑層７を２ｎｍ塗布し
て、磁気記録媒体を得た。

【００２６】ここで、この製造例１では、中間層４を形
成する際のアンモニアガス流量のみを０〜２０ＳＣＣＭ
の範囲における多数の値に設定してそれぞれ磁気記録媒
体を製造し、中間層４の窒素含有量のみが異なる多数の
種類の磁気記録媒体を製造した。

【００２７】図２はアルゴンガス流量を１０ＳＣＣＭに
固定してアンモニアガス流量を変化させた場合における
中間層４の窒素含有量の変化を示したものである。な
お、中間層４中の窒素の含有量はエスカ（Ｘ線項光電子
分光装置、（島津製作製ＥＳＣＡ−８５０）で分析した
ものである。図２から明らかなように、中間層４の窒素
含有量がアンモニアガス流量に依存して変化し、したが
って、アンモニアガス流量を調整することにより、所望
の窒素含有量が得られることがわかる。

【００２８】（製造例２）この製造例は、中間層４の厚
さのみが異なり、他の層は同一の構成を有する多数の磁
気記録媒体を製造した例である。

【００２９】この場合、上述の製造例１では、中間層４
の厚さを２０ｎｍに固定し、窒素含有量（アンモニアガ
ス流量）を変えたものであるが、この製造例２では、ア
ンモニアガス流量（窒素含有量）を１０ＳＣＣＭ（アル
ゴンガス：アンモニアガス＝１：１）に固定し（窒素含
有量；約２８原子％）、中間層４の厚さを０．１〜２０
ｎｍの範囲における多数の値に設定してそれぞれ磁気記
録媒体を製造し、中間層４の厚さのみが異なる多数の種
類の磁気記録媒体を製造したものである。そのほかの条
件は製造例１と同じであるのでその説明は省略する。

【００３０】（比較例１）図３は比較例１の構成を示す
部分断面図である。この比較例は磁性層が１層であって
（図３における磁性層８）中間層を有しない例である。
この場合、磁性層と中間層が異なる（中間層の有無）ほ
かは、ガラス基板や下地膜等の他の構成は上述の製造例
と同一の構成を有するので、図３において共通する部分
に同一の符号を付ことによりその説明を省略する。

【００３１】（比較例２）図４は比較例２の構成を示す
部分断面図である。この比較例は上述の製造例１，２に
おける中間層４の代わりに、膜厚５ｎｍのＣｒからなる
非磁性中間層９を形成したものであり、そのほかは上述
の製造例と同一の構成を有するので、図４において共通
する部分に同一の符号を付ことによりその説明を省略す
る。

【００３２】（製造例と比較例の特性の比較）記録再生
特性の評価は、線記録密度５０ｋｆｃｉにおける再生出
力と、媒体ノイズについて行った。特性評価は、磁気ヘ
ッドー磁気記録媒体間の相対速度を７ｍ／ｓとした。ま
た、記録再生に使用した磁気ヘッドの諸元は、浮上高さ
０．１μｍ、ギャップ長０．３５μｍ、トラック幅９μ
ｍ、ヘッドコイルターン４０であった。媒体ノイズは１
００ｋＨｚから１１ＭＨｚ間での周波数にわたって測定
を行った。

【００３３】図５は、製造例１及び比較例１、２の再生
出力、並びにこれらの媒体ノイズの測定値をグラフに示
した図である。

【００３４】図５から明らかなように、再生出力につい
ては、アンモニアの流量が約１１ＳＣＣＭの点までは、
比較例１及び２と製造例１とがほぼ同等の大きさでであ
るが、アンモニアの流量が約１１ＳＣＣＭ以上になる
と、製造例１のほうが小さくなっている。これに対し、
媒体ノイズについては、比較例に比較して製造例１の場
合が小さく、かつ、アンモニア流量が約１１ＳＣＣＭの
点までは、アンモニアの流量が多くなるにしたがって急
激に小さくなっている。

【００３５】図６は、図５の結果に基づいて製造例１及
び比較例１，２のＳ／Ｎ比を求めてグラフに示した図で
ある。図６から明らかなように、製造例１の磁気記録媒
体は、アンモニアの流量が０（ゼロ）ＳＣＣＭを越え、
２０ＳＣＣＭの範囲で、比較例１、２の磁気記録媒体よ
りも、高いＳ／Ｎ比を有することが明らかとなった。本
製造例では、アンモニアの流量が、３から１３ＳＣＣＭ
の間（アルゴンガスとアンモニアガスの流量比が１：
０．３〜１．３）で特に大きな値が得られている。これ
は、図２に基づいて窒素の含有量に換算すると、約１２
〜３２原子％である。

【００３６】図７は、金属組成比Ｃｏ₈₀Ｐｔ₇ Ｃｒ₁₃を
ターゲットとして用い、ガラス基板上に、アルゴンガス
流量を１０ＳＣＣＭ一定とし、アンモニア流量を変化さ
せて作製した膜厚２０ｎｍの（Ｃｏ₈₀Ｐｔ₇ Ｃｒ₁₃）
_1-x ーＮ_x 膜の飽和磁化の変化の割合を示した図であ
る。

【００３７】図７中、Ｍｓｏは中間層４に用いた窒化さ
れていない合金の飽和磁化であり、Ｍｓは中間層４に用
い、アンモニアの流量によって変化した窒化された合金
の飽和磁化である。

【００３８】図７の結果を図５及び図６の結果と対比す
ると明らかなように、再生出力、媒体ノイズが良好な値
を示すのは、磁化が急峻に変化している部分（Ｍｓ／Ｍ
ｓｏが０を越え０．４以下の範囲）であり、磁化が消失
した領域（Ｍｓ／Ｍｓｏが０の範囲）では、再生出力、
媒体ノイズ及びＳ／Ｎ比の変化はほとんど見られないこ
とが判る。

【００３９】以上の結果から、Ｓ／Ｎ比が最大値を示す
のは、中間層４を作製する際のアルゴンガスとアンモニ
アガスの流量がほぼ等しいときであり、このときの中間
層４は、図７より、まだ磁性を有している。これ以上、
アンモニアの流量を増やすと、媒体ノイズも僅かに減少
するが、再生出力が減少し、Ｓ／Ｎ比はむしろ低下して
しまう。このように、中間層４を挾んだ磁性層５，６間
の磁気的な相互作用の強さを、中間層４の磁性（すなわ
ち、窒素含有量；アンモニアガス流量）によって制御で
きるために、記録再生特性の制御が可能になる。

【００４０】図８は、製造例２及び比較例１、２の線記
録密度５０ｋｆｃｉにおける再生出力と媒体ノイズの測
定値をグラフ示した図である。

【００４１】図８から明らかなように、中間層４の膜厚
の薄い領域では媒体ノイズの低減効果は従来技術を用い
た比較例１、２と比べそれほど顕著ではないが、中間層
４の膜厚が２ｎｍを越えると媒体ノイズ低減効果が急激
に顕著なる。しかし、中間層膜厚が１２ｎｍを越える
と、再生出力の低下が起こる。

【００４２】図９は、図８の結果に基づいて製造例２及
び比較例１、２のＳ／Ｎ比をグラフ示した図である。

【００４３】図９から明らかなように、製造例２がほう
が、比較例１、２と比べ、全体的にＳ／Ｎ比の大きな値
が得られているが、特に中間層４の膜厚が２ｎｍから１
２ｎｍの範囲のものが好ましく、さらには４〜８ｎｍ程
度が再生出力及びＳ／Ｎ比を大きくする上で適正な厚さ
であることが判った。

【００４４】また、副次的な効果として、表層部付近が
部分的に窒化されていることから、中間層を有しない磁
気記録媒体に比べて耐環境性も良好な膜を得ることがで
きる。

【００４５】なお、以上詳述した実施例では、磁性層を
２層設けるものを記載したが、磁性層を３層以上設けた
ものでも、上記実施例と同様にＳ／Ｎ比を大きくする効
果があることが確認されている。

【００４６】また、基板としてガラス基板を用いたが、
これに限らず、例えば結晶化ガラス基板、アルミニウム
合金基板、セラミックス基板、プラスチック基板カーボ
ン基板であってもよい。

【００４７】また、下地層としてクロム層を設けたが、
これに限らず、モリブデン、タングステン、チタン、ジ
ルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、マグネシ
ウム、ビスマス等の金属やこれらの合金、酸化ケイ素、
酸化アルミニウム等により設けてもよい。

【００４８】さらに、保護層としてカーボンからなる単
層を設けたが、これに限らず、例えば、酸化ケイ素、酸
化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、クロム、ク
ロムモリブデン等を用いてもよく、また複数の層を用い
てもよい。

【００４９】さらに潤滑層としてパーフルオロポリエー
テルを用いたが、これに限らず、例えば脂肪酸、脂肪酸
アミド、脂肪酸エステル、フルオロカーボン等の単品も
しくはそれらの混合物等を用いることができる。

【００５０】さらに、磁性層としては、ＣｏＰｔＣｒ以
外のＣｏＣｒＴａ，ＣｏＣｒＮｉ，ＣｏＰｔＮｉ等の他
のＣｏ系磁性膜、あるいは、Ｃｏ系以外の磁性膜であっ
てもよい。

【００５１】さらに中間層に用いられる合金も、ＣｏＰ
ｔＣｒ以外のＣｏＣｒＴａ，ＣｏＣｒＮｉ，ＣｏＰｔＮ
ｉ等の他のＣｏ系合金、あるいは、Ｃｏ系以外の合金で
あってもよい。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明にかかる磁
気記録媒体は、磁性層を多層構造にして磁性層間に磁性
物質を含む合金の窒化物を含む中間層を設け、また、中
間層における窒素の含有量を１〜３３原子％にしたこと
によって、比較的大きな再生信号が得られると同時に媒
体ノイズを小さく抑えることができ、十分大きなＳ／Ｎ
比が得られ、しかも、良好な耐環境性を有する磁気記録
媒体を得ているものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の一実施例にかかる磁気記録媒
体の構成を示す部分断面図である。

【図２】 アルゴンガス流量を１０ＳＣＣＭに固定して
アンモニアガス流量を変化させた場合における中間層４
の窒素含有量の変化を示したものである。

【図３】 比較例１の構成を示す部分断面図である。

【図４】 比較例２の構成を示す部分断面図である。

【図５】 製造例１及び比較例１、２の再生出力、並び
にこれらの媒体ノイズの測定値をグラフに示した図であ
る。

【図６】 製造例１及び比較例１、２の再生出力、並び
にこれらの媒体ノイズの測定値をグラフに示した図であ
る。

【図７】 膜厚２０ｎｍの（Ｃｏ₈₀Ｐｔ₇ Ｃｒ₁₃）_1-x
ーＮ_x 膜の飽和磁化の変化の割合を示した図である。

【図８】 製造例２及び比較例１、２の線記録密度５０
ｋｆｃｉにおける再生出力と媒体ノイズの測定値をグラ
フ示した図である。

【図９】 図８の結果に基づいて製造例２及び比較例
１、２のＳ／Ｎ比をグラフ示した図である。

【符号の説明】

１…ガラス基板、２…下地層、３…下部磁性層、４…中
間層、５…上部磁性層、６…保護層、７…潤滑層。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性基体上に少なくとも磁性層を２層
   以上積層させて多層構造とし、前記磁性層間に窒化物を
   含む磁性の中間層を設けたことを特徴とする磁気記録媒
   体。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の磁気記録媒体におい
   て、前記中間層における窒素の含有量が、原子％表示
   で、１％〜３３％であることを特徴とする磁気記録媒
   体。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の磁気記録媒体に
   おいて、前記中間層の磁化は、Ｍｓ／Ｍｓｏが０を越
   え、０．４以下の範囲であることを特徴とする磁気記録
   媒体。 ただし、Ｍｓｏは、中間層に用いた窒化されてい
   ない合金の飽和磁化であり、Ｍｓは、中間層に用いた窒
   化された合金の飽和磁化である。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の磁
   気記録媒体を製造する磁気記録媒体の製造方法であっ
   て、 前記２層以上の磁性層の形成は、スパッタリング法によ
   って行い、 前記窒化物を含む磁性の中間層の形成は、アルゴンガス
   と窒素含有ガスとによる反応性スパッタリングによって
   行うとともに、この中間層の磁性の制御を前記窒素含有
   ガスの流量を調整することによって行うことを特徴とす
   る磁気記録媒体の製造方法。