JPH07235034A - Perpendicular magnetic recording medium and magnetic recording / reproducing apparatus - Google Patents
Perpendicular magnetic recording medium and magnetic recording / reproducing apparatusInfo
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- JPH07235034A JPH07235034A JP3820094A JP3820094A JPH07235034A JP H07235034 A JPH07235034 A JP H07235034A JP 3820094 A JP3820094 A JP 3820094A JP 3820094 A JP3820094 A JP 3820094A JP H07235034 A JPH07235034 A JP H07235034A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は飽和磁化量、垂直磁気異方性および
保磁力が大きく、磁気的な分散が少ない垂直磁気記録媒
体及びスペーシングを低下させて綿密度の向上を図れる
磁気記録再生装置を提供する。
【構成】 本発明は基板上に形成されたCoPt合金系
の磁性薄膜を形成した垂直磁気記録媒体であって、その
磁性薄膜がCoPt合金の結晶相(2)とCoの酸化物
相、窒化物相および炭化物相からなる群より選択される
化合物相(3)とを含有するもの。又、この記録媒体を
用いた磁気記録再生装置である。
(57) [Summary] [Object] The present invention can improve the cotton density by decreasing the perpendicular magnetic recording medium having a large saturation magnetization, the perpendicular magnetic anisotropy and the coercive force and a small magnetic dispersion and the spacing. A magnetic recording / reproducing device is provided. The present invention is a perpendicular magnetic recording medium having a CoPt alloy-based magnetic thin film formed on a substrate, the magnetic thin film comprising a CoPt alloy crystal phase (2), a Co oxide phase, and a nitride. And a compound phase (3) selected from the group consisting of a phase and a carbide phase. A magnetic recording / reproducing apparatus using this recording medium is also provided.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、垂直磁気記録媒体およ
び磁気記録再生装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a perpendicular magnetic recording medium and a magnetic recording / reproducing apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】Coを主成分とする磁性薄膜は、大きな
飽和磁束密度と結晶磁気異方性を持つため、磁気記録媒
体用の磁性薄膜として主流になりつつある。特に、この
磁性薄膜が有する大きな異方性エネルギーを利用して、
超高密度記録に適した垂直磁化膜を作成することが考え
られている。近年の研究の結果、このようなCo系垂直
磁化膜の保磁力および媒体S/N比を向上させるために
は、Co系結晶粒の磁気的相互作用を分断するような膜
構造を形成する必要があることが明らかになってきてい
る。2. Description of the Related Art Since a magnetic thin film containing Co as a main component has a large saturation magnetic flux density and crystal magnetic anisotropy, it is becoming the mainstream as a magnetic thin film for a magnetic recording medium. In particular, by utilizing the large anisotropy energy of this magnetic thin film,
It has been considered to form a perpendicular magnetic film suitable for ultra high density recording. As a result of recent research, in order to improve the coercive force and medium S / N ratio of such a Co-based perpendicular magnetization film, it is necessary to form a film structure that divides the magnetic interaction of Co-based crystal grains. It is becoming clear that there is.
【0003】また、垂直磁化膜のみを有する垂直磁気記
録媒体よりも、基板上に高透磁率の軟磁性膜を設け、さ
らにその上に垂直磁化膜を設けた2層構造の垂直磁気記
録媒体の方が、ヘッドと軟磁性膜との相互作用により優
れた記録再生特性を示すことが知られている(例えば、
特開昭52−78403号公報)。したがって、垂直磁
気記録媒体の場合、垂直磁化膜の下に軟磁性下地層(裏
打ち層)を設けるのが一般的である。Further, in a perpendicular magnetic recording medium having a two-layer structure in which a soft magnetic film having a high magnetic permeability is provided on a substrate and a perpendicular magnetic film is provided on the soft magnetic film, which is higher than that of a perpendicular magnetic recording medium having only a perpendicular magnetic film. It is known that the better recording and reproducing characteristics are exhibited by the interaction between the head and the soft magnetic film (for example,
JP-A-52-78403). Therefore, in the case of a perpendicular magnetic recording medium, it is common to provide a soft magnetic underlayer (backing layer) under the perpendicular magnetization film.
【0004】従来、Co系の垂直磁化膜としては、
(1)最も一番的なCoCr合金膜、またはこれにN
i,Ta,Ptを添加したもの、(2)酸素雰囲気中で
真空蒸着により形成されたCo−CoO膜(例えば特開
昭59−162622号公報)、(3)スパッタ法によ
り形成されたCoPt(Cr)合金膜(第14回日本応
用磁気学会学術講演概要集,8pB−11,199
0)、(4)CoPtBO膜(特開平3−5831
6)、(5)主として光磁気記録媒体用として研究され
ているCoとPtとの積層膜(特開平3−80421号
公報)が知られている。Conventionally, as a Co-based perpendicularly magnetized film,
(1) The most prominent CoCr alloy film, or N
i, Ta, Pt added, (2) Co-CoO film formed by vacuum deposition in an oxygen atmosphere (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-162622), (3) CoPt formed by sputtering ( Cr) alloy film (Proceedings of the 14th Annual Meeting of the Japan Society for Applied Magnetics, 8pB-11,199)
0), (4) CoPtBO film (Japanese Patent Laid-Open No. 3-5831)
6), (5) There is known a laminated film of Co and Pt (Japanese Unexamined Patent Publication No. 80421/1993) which has been studied mainly for magneto-optical recording media.
【0005】以下、(1)〜(5)の垂直磁化膜につい
てより詳細に説明する。 (1)純Co膜では、結晶磁気異方性エネルギーより
も、薄膜形状に基づく形状磁気異方性エネルギーの方が
大きい。一方、CoにCrを添加したCoCr合金膜で
は、Coの結晶粒界においてCrを偏析させCo結晶粒
の磁気的相互作用を低下させることにより、形状磁気異
方性の低下と保磁力のある程度の増大が期待できる。し
かし、CrはCo結晶粒にも混入するため、純Coより
も結晶磁気異方性が低下し、飽和磁化量も低下する。こ
のため、結晶磁気異方性の低下の度合よりも形状磁気異
方性の低下の度合を大きくして垂直磁化膜を得るにはC
rの添加量を多くする必要がある。このようなCr添加
量の多い膜の飽和磁化量は、純Co膜の1/4程度と非
常に小さくなる。The perpendicular magnetization films (1) to (5) will be described in more detail below. (1) In the pure Co film, the shape magnetic anisotropy energy based on the thin film shape is larger than the crystal magnetic anisotropy energy. On the other hand, in a CoCr alloy film in which Cr is added to Co, the segregation of Cr in the Co grain boundaries reduces the magnetic interaction of the Co grains, resulting in a decrease in shape magnetic anisotropy and a certain degree of coercive force. Expected to increase. However, since Cr also mixes into Co crystal grains, the crystal magnetic anisotropy is lower than that of pure Co, and the saturation magnetization amount is also lower. Therefore, in order to obtain a perpendicularly magnetized film by increasing the degree of decrease in shape magnetic anisotropy rather than the degree of decrease in crystalline magnetic anisotropy, C
It is necessary to increase the addition amount of r. The saturation magnetization amount of such a film containing a large amount of Cr is about 1/4 of that of a pure Co film, which is extremely small.
【0006】垂直記録媒体の場合、面内記録媒体と異な
り、膜厚を厚くすることによって媒体の表面磁束密度を
増加させることができないため、高出力を得るには膜の
飽和磁化量が大きいことが必要である。ところが、前記
の理由により、CoCr垂直磁化膜を作製できたとして
も、飽和磁化量が小さいため高出力を得ることができな
い。In the case of the perpendicular recording medium, unlike the in-plane recording medium, the surface magnetic flux density of the medium cannot be increased by increasing the film thickness, so that the saturation magnetization amount of the film is large in order to obtain high output. is necessary. However, for the above reason, even if a CoCr perpendicularly magnetized film can be produced, a high output cannot be obtained because the saturation magnetization amount is small.
【0007】(2)Co−CoO膜では、Co結晶粒密
度が低下し、かつ主としてCo結晶粒界における室温付
近にネール点をもつ反強磁性のCoOの形成によりCo
結晶粒間の磁気的相互作用が低下するため、保磁力のあ
る程度の増大が期待できる。Co−CoO膜では、膜厚
が厚い場合には、柱状結晶による形状磁気異方性エネル
ギーの付加も期待できる。また、Co−CoO膜は、C
oCr膜と比較すると飽和磁化量が大きい。(2) In the Co-CoO film, the Co grain density decreases, and the formation of antiferromagnetic CoO mainly having a Neel point near room temperature in the Co grain boundaries forms Co.
Since the magnetic interaction between the crystal grains is reduced, a certain increase in coercive force can be expected. When the film thickness of the Co—CoO film is large, it is expected that the columnar crystals add shape magnetic anisotropy energy. The Co-CoO film is C
The saturation magnetization is larger than that of the oCr film.
【0008】しかし、Coは酸素との結合が強いため、
実際に作製すると、(002)配向した結晶粒の成長が
起りにくい。この結果、結晶性結晶磁気異方性の低下が
顕著であり、結晶配向性も劣化しやすく、大きな保磁力
を得ることができない。However, since Co has a strong bond with oxygen,
When actually manufactured, the growth of (002) oriented crystal grains is unlikely to occur. As a result, the crystalline magnetocrystalline anisotropy is significantly reduced, the crystal orientation is also likely to be deteriorated, and a large coercive force cannot be obtained.
【0009】結晶磁気異方性の大幅な低下と同時に、結
晶粒子間での結晶磁気異方性の相違が生じるため、異方
性分散の大きい膜となる。特に、CoOのネール点が室
温付近であるため、媒体の使用温度が室温より低下した
場合には、結果的にCo結晶にバイアス磁界が印加され
る。この場合、CoO結晶の結晶配向などの不均一性に
よって、局所的なバイアス磁界の不均一性が生じる結
果、膜の磁気的な分散が増大してしまう。At the same time that the crystal magnetic anisotropy is significantly reduced, the crystal magnetic anisotropy is different between the crystal grains, so that the film has a large anisotropy dispersion. Especially, since the Neel point of CoO is near room temperature, when the operating temperature of the medium is lower than room temperature, a bias magnetic field is eventually applied to the Co crystal. In this case, non-uniformity of the CoO crystal such as crystal orientation causes local non-uniformity of the bias magnetic field, resulting in increased magnetic dispersion of the film.
【0010】また、結晶配向性が劣化する、すなわちC
oのC軸が基板に垂直に配向しにくくなる結果、垂直磁
気異方性エネルギーは面内磁気異方性エネルギーと同程
度にしかならず、垂直磁化膜としての特性を十分に得る
ことができない。Further, the crystal orientation deteriorates, that is, C
As a result, the C axis of o becomes difficult to be oriented perpendicular to the substrate, and as a result, the perpendicular magnetic anisotropy energy is only comparable to the in-plane magnetic anisotropy energy, and the characteristics as a perpendicular magnetization film cannot be obtained sufficiently.
【0011】(3)CoPt(Cr)合金膜は、飽和磁
化量が大きく、しかもスパッタ条件を最適化することに
よって垂直磁気異方性エネルギーを大きくできる。Pt
添加量が30at%以下で垂直磁気異方性エネルギー
は、純Coよりも大きいという、他の添加元素を用いた
場合には見られない特徴を持っている。(3) The CoPt (Cr) alloy film has a large saturation magnetization amount, and the perpendicular magnetic anisotropy energy can be increased by optimizing the sputtering conditions. Pt
The perpendicular magnetic anisotropy energy is larger than that of pure Co when the added amount is 30 at% or less, which is a characteristic not seen when other added elements are used.
【0012】しかし、この膜では、結晶粒間の磁気的相
互作用が強く、垂直保磁力が小さい。このため、低域出
力が低いという欠点がある。 (4)CoPtBo膜は、CoPtにBを添加して酸素
雰囲気中で成膜することにより得られる。この膜は、飽
和磁化量もある程度大きい。However, in this film, the magnetic interaction between crystal grains is strong and the perpendicular coercive force is small. Therefore, there is a drawback that the low frequency output is low. (4) The CoPtBo film is obtained by adding B to CoPt and forming the film in an oxygen atmosphere. This film also has a large amount of saturation magnetization.
【0013】しかし、この膜はfcc相になりやすく形
状磁気異方性に基づいて垂直磁気異方性が生じるため、
膜厚を厚くする必要がある。また、B添加によって膜が
酸化しやすく、Co−CoO膜の場合と同様に、結晶配
向性に乱れが生じやすい。このため、Ptなどの下地膜
を用いて結晶配向性を維持する必要がある。However, since this film is likely to be in the fcc phase and perpendicular magnetic anisotropy is generated based on the shape magnetic anisotropy,
It is necessary to increase the film thickness. Further, the film is easily oxidized by the addition of B, and the crystal orientation is likely to be disturbed, as in the case of the Co—CoO film. Therefore, it is necessary to maintain the crystal orientation by using a base film such as Pt.
【0014】垂直磁気記録媒体の場合、上述したように
垂直磁化膜の下に軟磁性下地層を設けるのが一般的であ
る。しかし、垂直磁化膜の膜厚を厚くしたり、結晶配向
を制御するための下地膜を用いると、ヘッドと軟磁性下
地層との間のスペーシングが増大するため、相互作用の
低下をもたらす。 (5)CoとPtとを順次積層した膜では、異方性エネ
ルギーはCoとPtとの界面効果に起因していると考え
られている。In the case of a perpendicular magnetic recording medium, it is general to provide a soft magnetic underlayer under the perpendicular magnetization film as described above. However, if the thickness of the perpendicular magnetization film is increased or an underlayer for controlling the crystal orientation is used, the spacing between the head and the soft magnetic underlayer is increased, resulting in a decrease in interaction. (5) In a film in which Co and Pt are sequentially stacked, the anisotropic energy is considered to be caused by the interface effect between Co and Pt.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】以上説明した垂直磁化
膜では、界面の状態を制御することが必要である。この
ため界面状態を乱すような条件を避けなければならず、
例えば成膜速度を速くすることが困難である。また、こ
の膜は積層構造を有するため、膜全体で平均した飽和磁
化量は小さく、CoCr膜と同程度である。In the perpendicularly magnetized film described above, it is necessary to control the state of the interface. Therefore, it is necessary to avoid conditions that disturb the interface state,
For example, it is difficult to increase the film forming speed. Further, since this film has a laminated structure, the average saturation magnetization amount of the film is small, which is about the same as that of the CoCr film.
【0016】上述の問題点の他に、今後は記録密度を増
大させるためにスペーシングを低下させることが要望さ
れている。薄膜型磁気記録媒体では、ヘッドとの衝突に
備えて20nm厚程度のCなどからなる保護膜を形成し
ている。しかし、スペーシングを低下させようとして媒
体表面の凹凸を表すRmaxよりも浮上量を小さくする
と、媒体とヘッドとが定常的に接触することになる。こ
の場合にはさらに厚い保護膜が必要となるため、スペー
シングを低下させることはできなくなる。In addition to the above-mentioned problems, it is desired in the future to reduce the spacing in order to increase the recording density. In the thin film magnetic recording medium, a protective film of C or the like having a thickness of about 20 nm is formed in preparation for collision with the head. However, if the flying height is made smaller than Rmax that represents the unevenness of the medium surface in order to reduce the spacing, the medium and the head are in constant contact. In this case, a thicker protective film is required, so that the spacing cannot be reduced.
【0017】また、上述した2層構造の垂直磁気記録媒
体を用いて記録再生実験を行うと、スパイク状ノイズが
観測される。このスパイク状ノイズは、垂直磁化膜のみ
からなる単層構造の記録媒体を用いて記録再生実験を行
う際には観測されない。このスパイク状ノイズは、軟磁
性下地層とその上に積層された垂直磁化膜との相互作用
により生じるものではなく、軟磁性下地層のみから生じ
るものである。また、このノイズは、媒体中で一様に発
生するものではなく、ノイズが発生する場所では磁壁が
多く存在し、ノイズの発生しない場所では磁壁がないこ
とが知られている(特公平3−53686号公報)。こ
のノイズは磁壁が不可逆に遷移することに起因するもの
で、一般的にバルクハウゼンノイズと呼ばれるものであ
る。以上のことから、バルクハウゼンノイズの発生を抑
制するためには軟磁性下地層中の磁壁の発生を抑制すれ
ばよいが、従来はこれを解決する適当な手段は知られて
いない。When a recording / reproducing experiment is performed using the above-described perpendicular magnetic recording medium having a two-layer structure, spike noise is observed. This spike noise is not observed when a recording / reproducing experiment is performed using a recording medium having a single-layer structure composed of only perpendicularly magnetized films. The spike noise is not generated by the interaction between the soft magnetic underlayer and the perpendicular magnetic film laminated thereon, but is generated only by the soft magnetic underlayer. Further, it is known that this noise does not occur uniformly in the medium, that there are many domain walls where noise is generated, and that there are no domain walls where noise does not occur (Japanese Patent Publication No. 53,686). This noise is caused by the irreversible transition of the domain wall, and is generally called Barkhausen noise. From the above, in order to suppress the Barkhausen noise, it is necessary to suppress the generation of the magnetic domain wall in the soft magnetic underlayer, but no suitable means for solving this has been heretofore known.
【0018】さらに、より一層良好な記録再生特性を得
るには、垂直磁気記録媒体と記録再生ヘッドとを最適に
組み合わせた磁気記録再生装置を構成することが重要な
課題となる。Further, in order to obtain even better recording / reproducing characteristics, it is an important issue to construct a magnetic recording / reproducing apparatus in which a perpendicular magnetic recording medium and a recording / reproducing head are optimally combined.
【0019】本発明の目的は、飽和磁化量、垂直磁気異
方性および保磁力が大きく、室温および低温における磁
気的な分散が少ない垂直磁気記録媒体を提供することを
目的とする。また、ヘッドとの衝突・摺動によってもダ
メージが少ない垂直磁気記録媒体を提供することにあ
る。It is an object of the present invention to provide a perpendicular magnetic recording medium which has a large amount of saturation magnetization, perpendicular magnetic anisotropy and coercive force and has little magnetic dispersion at room temperature and low temperature. Another object of the present invention is to provide a perpendicular magnetic recording medium that is less damaged by collision and sliding with the head.
【0020】本発明の他の目的は、軟磁性下地層内の磁
壁移動に起因するバルクハウゼンノイズを効果的に抑制
でき、しかも好感度でかつ高分解能の記録再生が可能な
垂直磁気記録媒体を提供することにある。本発明のさら
に他の目的は、良好な記録再生特性が得られる磁気記録
再生装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a perpendicular magnetic recording medium capable of effectively suppressing Barkhausen noise caused by domain wall movement in a soft magnetic underlayer, and having high sensitivity and high resolution recording and reproduction. To provide. Still another object of the present invention is to provide a magnetic recording / reproducing apparatus which can obtain good recording / reproducing characteristics.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】第1の発明の垂直磁気記
録媒体は、基板と、該基板上に形成された、CoPt系
合金の結晶相とCo酸化物、Co窒化物およびCo炭化
物からなる群より選択される化合物相とを含有する垂直
磁化膜とを有するものである。The perpendicular magnetic recording medium of the first invention comprises a substrate and a crystal phase of a CoPt-based alloy and a Co oxide, a Co nitride, and a Co carbide formed on the substrate. And a perpendicular magnetization film containing a compound phase selected from the group.
【0022】本願第2の発明の垂直磁気記録媒体は、基
板と、該基板上に形成された、表面における酸素濃度分
布に2つのピークがある、Co系合金からなる垂直磁化
膜とを有するものである。A perpendicular magnetic recording medium of the second invention of the present application has a substrate and a perpendicular magnetic film made of a Co-based alloy, which is formed on the substrate and has two peaks in the oxygen concentration distribution on the surface. Is.
【0023】本願第3の発明の垂直磁気記録媒体は、基
板と、該基板上に形成された、吸着酸素、または吸着窒
素のうち少なくとも一方を1〜15at%含有するCo
系合金からなる垂直磁化膜とを有するものである。A perpendicular magnetic recording medium according to the third invention of the present application is a substrate and a Co film containing 1 to 15 at% of at least one of adsorbed oxygen and adsorbed nitrogen formed on the substrate.
And a perpendicular magnetization film made of a system alloy.
【0024】第4の発明の垂直磁気記録媒体は、第1〜
第3の発明の記録媒体の基板と垂直磁化膜との間に下地
層を設けたものである。第5の発明の垂直磁気記録媒体
は、第1〜第3の発明の記録媒体の基板と垂直磁化膜と
の間に、下地層と非磁性膜を設けたものである。The perpendicular magnetic recording medium of the fourth invention is the first to the first.
An underlayer is provided between the substrate and the perpendicular magnetization film of the recording medium of the third invention. The perpendicular magnetic recording medium of the fifth invention has an underlayer and a nonmagnetic film provided between the substrate and the perpendicular magnetization film of the recording medium of the first to third inventions.
【0025】第6の発明の垂直磁気記録媒体は、第5の
発明の記録媒体の下地層を、軟磁性膜と反強磁性膜との
積層構造にしたものである。第7の発明の垂直磁気記録
媒体は、基板とCo系(CoPt,CoCr,CoNi
等)垂直磁化膜との間に、軟磁性膜と反強磁性膜の積層
構造に下地層を設けたものである。A perpendicular magnetic recording medium according to a sixth aspect of the present invention is the recording medium of the fifth aspect, in which the underlayer has a laminated structure of a soft magnetic film and an antiferromagnetic film. The perpendicular magnetic recording medium of the seventh invention comprises a substrate and a Co-based (CoPt, CoCr, CoNi
Etc.) A base layer is provided in a laminated structure of a soft magnetic film and an antiferromagnetic film between a perpendicular magnetization film.
【0026】本願第8の発明の磁気記録再生装置は、基
板と、該基板上に形成された、CoPt系合金の結晶相
とCo酸化物、Co窒化物およびCo炭化物からなる群
より選択される化合物相とを含有する垂直磁化膜とを有
する垂直磁気記録媒体と、該垂直磁気記録媒体の垂直磁
化膜を垂直方向に磁化させて信号を記録する記録ヘッド
と、記録された信号を読み出す磁気抵抗効果型の再生ヘ
ッド(以下MRヘッドという)とを有するものである。The magnetic recording / reproducing apparatus of the eighth invention of the present application is selected from the group consisting of a substrate, a crystal phase of a CoPt-based alloy, and a Co oxide, a Co nitride, and a Co carbide formed on the substrate. A perpendicular magnetic recording medium having a perpendicular magnetization film containing a compound phase, a recording head for magnetizing the perpendicular magnetization film of the perpendicular magnetic recording medium in the perpendicular direction to record a signal, and a magnetic resistance for reading the recorded signal. And an effective reproducing head (hereinafter referred to as MR head).
【0027】本願第9の発明の磁気記録再生装置は、基
板と、外基板上に形成された、表面における酸素濃度分
布に2つのピークがある、Co系合金からなる垂直磁化
膜とを有する垂直磁気記録媒体と、該垂直磁気記録媒体
の垂直磁化膜を垂直方向に磁化させて信号を記録する記
録ヘッドと、記録された信号を読み出すMRヘッドとを
有するものである。A magnetic recording / reproducing apparatus of the ninth invention of the present application has a substrate and a perpendicularly magnetized film made of a Co-based alloy formed on an outer substrate and having two peaks in the oxygen concentration distribution on the surface. The magnetic recording medium includes a magnetic recording medium, a recording head that records a signal by vertically magnetizing a perpendicularly magnetized film of the perpendicular magnetic recording medium, and an MR head that reads a recorded signal.
【0028】[0028]
【作用】以下、本発明をさら詳細に説明する。本願第1
の発明の垂直磁化記録媒体は、垂直磁化膜が、CoPt
系合金の結晶相と、Co酸化物、Co窒化物およびCo
炭素物からなる群より、選択される化合物相とを含有す
るものである。図1に示されるように、基板11上に形
成される垂直磁化膜1は、C軸が膜面に垂直に配向した
hcp相のCoPt柱状結晶粒2と、hcp相CoPt
柱状結晶粒2の粒界に存在するCoの酸化物、Co窒化
物およびCo炭化物からなる群より選択される化合物相
3とからなっている。The present invention will be described in more detail below. First application
In the perpendicular magnetization recording medium of the invention of claim 1, the perpendicular magnetization film is CoPt.
Crystal phase of Co-based alloys, Co oxide, Co nitride and Co
And a compound phase selected from the group consisting of carbonaceous materials. As shown in FIG. 1, a perpendicular magnetization film 1 formed on a substrate 11 includes an hcp phase CoPt columnar crystal grain 2 in which the C axis is oriented perpendicular to the film surface, and an hcp phase CoPt.
It is composed of a compound phase 3 selected from the group consisting of Co oxide, Co nitride, and Co carbide existing at the grain boundaries of the columnar crystal grains 2.
【0029】なお、この垂直磁化膜を構成するCoPt
系合金には、Cr,Mo,W,V,Nb,Ta,Ti,
Zr,Hfからなる群より選択される少なくとも1種の
元素が添加されていてもよい。また、化合物相がCo酸
化物すなわちCoOからなる場合は、その結晶配向性が
膜面に垂直に(lll)配向となっていることが好まし
い。このCoO相には、その反強磁性が乱されないかぎ
り、Ptや他の第3元素が含まれていてもよい。CoPt constituting this perpendicular magnetization film
Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti,
At least one element selected from the group consisting of Zr and Hf may be added. Further, when the compound phase is made of Co oxide, that is, CoO, it is preferable that the crystal orientation is (lll) orientation perpendicular to the film surface. This CoO phase may contain Pt or another third element as long as its antiferromagnetism is not disturbed.
【0030】図1に示すような構造を有する垂直磁化膜
は、不活性ガス中において真空蒸着法またはスパッタ法
によりCoPt系合金膜を成膜した後、酸化、窒化また
は炭化処理を施すことにより作製することができる。The perpendicularly magnetized film having the structure as shown in FIG. 1 is produced by forming a CoPt-based alloy film in an inert gas by a vacuum deposition method or a sputtering method, and then subjecting it to oxidation, nitriding or carbonization treatment. can do.
【0031】CoPt膜は、飽和磁化量が大きく、結晶
磁気異方性エネルギーも大きい。この膜は、Pt濃度3
0at%以下で膜面に垂直に(002)配向させること
によって、垂直磁化膜となる。さらに、結晶粒界を酸
化、窒化または炭化して化合物相を形成することによっ
て、CoPt結晶粒間の磁気的相互作用が低下し、保磁
力が増大する。この膜は、垂直磁気異方性が非常に大き
く、しかも結晶磁気異方性に基づいて垂直磁気異方性が
生じているために、100nm以下の膜厚でも良好な垂
直磁化膜となる。The CoPt film has a large saturation magnetization and a large crystal magnetic anisotropy energy. This film has a Pt concentration of 3
A perpendicular magnetization film is obtained by orienting (002) perpendicularly to the film surface at 0 at% or less. Further, by oxidizing, nitriding or carbonizing the crystal grain boundaries to form a compound phase, the magnetic interaction between the CoPt crystal grains is reduced and the coercive force is increased. Since this film has a very large perpendicular magnetic anisotropy, and the perpendicular magnetic anisotropy is generated based on the crystal magnetic anisotropy, a film having a thickness of 100 nm or less is a good perpendicular magnetization film.
【0032】また、この膜にC,Cr,Mo,W,V,
Nb,Ta,Ti,Zr,Hfからなる群より選択され
る少なくとも1種の元素が添加されている場合、CoP
t系合金の結晶粒を微細化することができる。結晶粒が
微細になると、磁性粒子の磁化回転は、理想的な一斉磁
化回転により近づく。この結果、保磁力を増大できると
ともに、媒体ノズルを低下できる。In addition, C, Cr, Mo, W, V,
When at least one element selected from the group consisting of Nb, Ta, Ti, Zr, and Hf is added, CoP is added.
The crystal grains of the t-based alloy can be refined. As the crystal grains become finer, the magnetization rotation of the magnetic particles approaches the ideal simultaneous magnetization rotation. As a result, the coercive force can be increased and the medium nozzle can be lowered.
【0033】さらに、化合物がCoOからなる場合にC
oOを膜面に垂直に(lll)配向させると、低温にお
いてたとえ反強磁性になっても、CoPt結晶に与える
バイアス磁界は均一であり、異方性分散が増大すること
はない。Further, when the compound is CoO, C
When oO is oriented perpendicularly to the film surface (111), even if it becomes antiferromagnetic at low temperature, the bias magnetic field given to the CoPt crystal is uniform and the anisotropic dispersion does not increase.
【0034】第2の発明の垂直磁気記録媒体は、垂直磁
化膜がCo系合金、例えばCoPt,CoNi,CoC
rからなり、その表面における酸素濃度分布に2つのピ
ークが存在する。表面における酸素濃度分布は、以下の
ようにして測定される。分析電子顕微鏡を用いてEDX
により、磁性薄膜の表面を碁盤目状には数nm角の大き
さの微小領域に分割するように、各微小領域の酸素濃度
を調べる。そして、ある酸素濃度となっている微小領域
の面積が、分析した全面積に占める割合を示す酸素濃度
分布図を作成する。本願第2の発明に係る垂直磁化膜
は、この酸素濃度分布図において大きな面積比率を占め
る微小領域が、酸素濃度軸上では2点の近傍に集中し、
2つのピークを有する。このうち、比較的高い酸素濃度
を有する微小領域は結晶粒界に相当し、比較的低い酸素
濃度を有する微小領域は結晶粒の内部に相当する。In the perpendicular magnetic recording medium of the second invention, the perpendicular magnetization film is a Co type alloy such as CoPt, CoNi, CoC.
It is composed of r and has two peaks in the oxygen concentration distribution on its surface. The oxygen concentration distribution on the surface is measured as follows. EDX using analytical electron microscope
Thus, the oxygen concentration in each minute region is examined so that the surface of the magnetic thin film is divided into minute regions each having a size of several nm square in a grid pattern. Then, an oxygen concentration distribution map showing the ratio of the area of the minute region having a certain oxygen concentration to the total area analyzed is created. In the perpendicularly magnetized film according to the second invention of the present application, minute regions occupying a large area ratio in this oxygen concentration distribution diagram are concentrated near two points on the oxygen concentration axis,
It has two peaks. Among these, the minute region having a relatively high oxygen concentration corresponds to the crystal grain boundary, and the minute region having a relatively low oxygen concentration corresponds to the inside of the crystal grain.
【0035】この垂直磁化膜において、結晶粒界に相当
する比較的高い酸素濃度を有する領域は、粒子間の磁気
的相互作用を低下させる。したがって、多数の粒子間に
働く相互作用が原因となって磁化反転により膜の保磁力
が低下するのを抑制でき、個々粒子の保磁力を有効に利
用できる。In this perpendicular magnetization film, the region having a relatively high oxygen concentration corresponding to the crystal grain boundary reduces the magnetic interaction between the grains. Therefore, it is possible to suppress the decrease in the coercive force of the film due to the magnetization reversal caused by the interaction acting between a large number of particles, and the coercive force of individual particles can be effectively used.
【0036】この垂直磁化膜は、従来の酸化物相を有す
る磁性薄膜例えばCo−CoO膜と異なり、磁性を発揮
する結晶粒の内部にはあまり酸素が含まれないので、結
晶磁気異方性、結晶配向性および飽和磁束密度の低下が
起こりにくい。一方、この領域へ若干酸素が添加されて
いると、磁壁の移動によって磁化が容易に反転するのを
防止する事ができ、粒子内での不均一な磁化反転を防止
できる。この結果、個々の粒子の保磁力を高めることが
できる。また、酸素濃度分布にピークが生じるというこ
とは、酸素濃度の分散が小さく、各粒子の磁気特性が均
一であることを意味する。Unlike the conventional magnetic thin film having an oxide phase, such as a Co--CoO film, this perpendicularly magnetized film does not contain much oxygen in the crystal grains that exhibit magnetism, so that the crystal magnetic anisotropy, It is difficult for the crystal orientation and the saturation magnetic flux density to decrease. On the other hand, when a small amount of oxygen is added to this region, it is possible to prevent the magnetization from easily reversing due to the movement of the domain wall, and to prevent non-uniform magnetization reversal within the particles. As a result, the coercive force of individual particles can be increased. The occurrence of a peak in the oxygen concentration distribution means that the dispersion of oxygen concentration is small and the magnetic properties of each particle are uniform.
【0037】ここで、結晶粒界に相当する領域の酸素濃
度は15at%以上、結晶粒の内部に相当する領域の酸
素濃度は1〜15at%であることが好ましい。これは
以下のような理由による。すなわち、結晶粒界に相当す
る領域の酸素濃度が15at%未満であると、保磁力を
増加させることができない。結晶粒の内部に相当する領
域の酸素濃度については、15at%を超えると結晶配
向性が著しく悪くなって垂直磁気異方性が低下する傾向
を示し、逆に1at%未満では保磁力が低下する。Here, it is preferable that the oxygen concentration of the region corresponding to the crystal grain boundary is 15 at% or more, and the oxygen concentration of the region corresponding to the inside of the crystal grain is 1 to 15 at%. This is for the following reasons. That is, if the oxygen concentration in the region corresponding to the crystal grain boundary is less than 15 at%, the coercive force cannot be increased. Regarding the oxygen concentration in the region corresponding to the inside of the crystal grains, when the oxygen concentration exceeds 15 at%, the crystal orientation tends to be remarkably deteriorated and the perpendicular magnetic anisotropy tends to decrease, and conversely, when it is less than 1 at%, the coercive force decreases. .
【0038】このような垂直磁化膜は、以下のような方
法により作製することができる原理的には、酸素を含む
スパッタ雰囲気中において、Co系ターゲットをスパッ
タリングし、相対的に高いエネルギーおよび相対的に低
いエネルギーを有する2種のスパッタ粒子を発生させれ
ばよい。このような2種のスパッタ粒子は、同時に発生
させてもよいし、短時間の間に交互に発生させてもよ
い。ただし、後者のように2種のスパッタ粒子を経時的
に交互に発生させることが好ましい。異なるエネルギー
を有する2種のスパッタ粒子は、酸素との結合性が互い
に異なる。すなわち、エネルギーの低いスパッタ粒子の
ほうが酸素と結合しやすい。このため、低いエネルギー
を持つスパッタ粒子で形成された領域には酸素が多く含
まれ、高いエネルギーを持つスパッタ粒子で形成された
領域には酸素がほとんど含まれない膜を形成することが
できる。Such a perpendicularly magnetized film can be produced by the following method. In principle, a Co-based target is sputtered in a sputtering atmosphere containing oxygen to obtain a relatively high energy and a relative amount. It suffices to generate two kinds of sputtered particles having extremely low energy. Such two kinds of sputtered particles may be generated at the same time or may be generated alternately in a short time. However, it is preferable to alternately generate two kinds of sputtered particles over time like the latter. Two kinds of sputtered particles having different energies have different bondability with oxygen. That is, sputtered particles having lower energy are more likely to bond with oxygen. Therefore, a region containing a large amount of oxygen can be formed in a region formed with sputtered particles having low energy, and a film containing almost no oxygen can be formed in a region formed with sputtered particles having high energy.
【0039】より具体的な方法としては、以下のような
方法が挙げられる。スパッタガスとして用いられる希ガ
ス・酸素混合ガスの圧力を高圧および低圧に交互に変化
させる方法、スパッタ電力を高出力および低出力に交互
に変化させる方法、スパッタガスおよびターゲットを2
組用いそれぞれのスパッタガスのスパッタ電力を異なる
値に設定する方法、スパッタガスとして2種の希ガス・
酸素混合ガス(なお、そのうち1種は希ガスのみでもよ
い)を用いる方法、スパッタガスと基板との距離を近距
離および遠距離に交互に変化させる方法、基板との距離
が異なる2つのスパッタガスを用いる方法などがある。
このように、スパッタAr厚、スパッタ電力、スパッタ
用希ガスの種類、スパッタガン・基板間距離、の違いに
よりエネルギーが異なるスパッタ粒子を発生させること
ができる。More specific methods include the following methods. A method of alternately changing the pressure of a rare gas / oxygen mixed gas used as a sputtering gas to a high pressure and a low pressure, a method of alternately changing the sputtering power to a high output and a low output, and a sputtering gas and a target 2
Method of setting the sputter power of each sputter gas to different values in combination, and two kinds of rare gas as sputter gas.
A method of using an oxygen mixed gas (one of which may be a rare gas only), a method of alternately changing the distance between the sputtering gas and the substrate to a short distance and a long distance, and two sputtering gases having different distances from the substrate. There is a method of using.
As described above, sputtered particles having different energies can be generated depending on the difference in the thickness of the sputtered Ar, the sputter power, the type of rare gas for sputtering, the distance between the sputter gun and the substrate.
【0040】以上のように表面における酸素濃度分布が
2つのピークを有する垂直磁化膜は、結晶磁気異方性お
よび結晶配向性の低下が起こりにくいため、垂直磁気記
録媒体用として優れている。As described above, the perpendicularly magnetized film having two peaks in the oxygen concentration distribution on the surface is excellent in the perpendicular magnetic recording medium because the magnetocrystalline anisotropy and the crystal orientation are less likely to deteriorate.
【0041】さらに、本発明においては、吸着結合酸素
および吸着結合窒素のうち少なくとも一方を1〜15a
t%含有している垂直磁化膜を用いてもよい。吸着結合
酸素または吸着結合窒素は、Coと結合している酸素と
異なり、膜の飽和磁化量を著しく低下させることがな
い。しかも、CoPt粒子内に応力を発生させて膜の硬
度を高めるとともに、粒子内転位を移動させにくくする
ので、垂直磁化膜とヘッドとが接触して応力が生じた場
合でも塑性変形を抑制できる。ここで、吸着結合酸素ま
たは吸着結合窒素の含有量に関しては、1at%未満で
は膜の硬度が不十分となりヘッドとの接触時に傷が生じ
やすく、15at%を超えると膜の内部圧縮力が強すぎ
てヘッドとの接触時に亀裂が生じやすい。Further, in the present invention, at least one of the adsorbed and bound oxygen and the adsorbed and bound nitrogen is 1 to 15a.
A perpendicularly magnetized film containing t% may be used. Unlike oxygen bound to Co, adsorbed oxygen or nitrogen does not significantly reduce the saturation magnetization of the film. Moreover, since stress is generated in the CoPt particles to increase the hardness of the film and it is difficult to move dislocations within the particles, plastic deformation can be suppressed even when stress occurs due to contact between the perpendicular magnetization film and the head. Here, regarding the content of the adsorbed and bound oxygen or the adsorbed and bound nitrogen, if the content is less than 1 at%, the hardness of the film is insufficient and scratches are likely to occur at the time of contact with the head. Cracks are likely to occur at the time of contact with the head.
【0042】本発明に係る垂直磁気記録媒体の具体的な
構造を図面を参照して説明する。本発明の垂直磁気記録
媒体は、例えば上述した図1に示すように、基板11上
に垂直磁化膜1を設けただけでもよい。なお、図示しな
いが、垂直磁化膜1上に保護膜を設けてもよいし、さら
に保護膜上に潤滑膜を設けてもよい。ただし、垂直磁化
膜が十分な硬度を有する場合には、必ずしも保護膜や潤
滑膜を設ける必要はない。A specific structure of the perpendicular magnetic recording medium according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the perpendicular magnetic recording medium of the present invention, for example, as shown in FIG. 1 described above, the perpendicular magnetic film 1 may be simply provided on the substrate 11. Although not shown, a protective film may be provided on the perpendicular magnetization film 1, and a lubricating film may be further provided on the protective film. However, when the perpendicular magnetization film has sufficient hardness, it is not always necessary to provide a protective film or a lubricating film.
【0043】本発明に係る垂直磁気媒体は、図2に示す
ように、基板11上に、軟磁性下地層12、および垂直
磁化膜1を設けた構造でもよい。また、図3に示すよう
に、図2の構成に加えて、軟磁性下地層と垂直磁化膜と
の間に、両者の交換相互作用を抑制するための非磁性膜
を設けた構造、すなわち基板11/軟磁性下地層12/
非磁性膜13/垂直磁化膜1という構造でもよい。用い
ることができる軟磁性膜としては、CoZrNb、Co
FeTa、NiFe、Fe−Cなどが挙げられるが、こ
れらに限定されない。The perpendicular magnetic medium according to the present invention may have a structure in which a soft magnetic underlayer 12 and a perpendicular magnetization film 1 are provided on a substrate 11, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3, in addition to the structure of FIG. 2, a structure in which a non-magnetic film for suppressing exchange interaction between the soft magnetic underlayer and the perpendicular magnetization film is provided, that is, a substrate. 11 / Soft magnetic underlayer 12 /
The structure of non-magnetic film 13 / perpendicular magnetization film 1 may be used. As the soft magnetic film that can be used, CoZrNb, Co
FeTa, NiFe, Fe-C, and the like are included, but are not limited thereto.
【0044】また、バルクハウゼンノイズを抑制できる
垂直磁気記録媒体の構成としては、以下のようなものが
考えられる。例えば、図4に示すディスク状の垂直磁気
記録媒体は、基板11上に軟磁性膜12、反強磁性膜1
4、垂直磁化膜1および保護膜15を順次積層した構造
を有する。すなわち、下地層を、軟磁性膜と反強磁性膜
との積層構造としたものである。この構成は、反強磁性
膜と軟磁性膜との交換結合を利用して、トラック方向と
直交する方向(径方向)に軟磁性保磁力より大きなバイ
アス磁界を印加して磁壁をなくそうとすものである。な
お、図4の媒体では、軟磁性膜の表面とヘッドとの間の
スペーシングが大きくなって記録再生特製が劣化するお
それがあることから、基板上に反強磁性膜/軟磁性下地
層/垂直磁化膜の順に形成することにより記録再生特性
を向上させようとする媒体も知られている。The configuration of the perpendicular magnetic recording medium capable of suppressing Barkhausen noise may be as follows. For example, in the disk-shaped perpendicular magnetic recording medium shown in FIG. 4, the soft magnetic film 12 and the antiferromagnetic film 1 are formed on the substrate 11.
4, the perpendicular magnetization film 1 and the protective film 15 are sequentially laminated. That is, the underlayer has a laminated structure of a soft magnetic film and an antiferromagnetic film. This structure utilizes exchange coupling between the antiferromagnetic film and the soft magnetic film to apply a bias magnetic field larger than the soft magnetic coercive force in the direction (radial direction) orthogonal to the track direction to eliminate the domain wall. It is a thing. In the medium of FIG. 4, since the spacing between the surface of the soft magnetic film and the head may be large and the recording / reproducing characteristics may be deteriorated, the antiferromagnetic film / soft magnetic underlayer / A medium is also known in which a perpendicular magnetic film is formed in this order to improve recording / reproducing characteristics.
【0045】ただし、図4の垂直磁気記録媒体では、軟
磁性下地層の膜厚が厚い場合には、バイアス磁界が低下
してしまう。しかるに、軟磁性下地層の膜厚はヘッドお
よび媒体で構成される磁気回路の抵抗に影響を与えるた
め、ある程度の膜厚が必要である特に、飽和磁化量と保
磁力の大きな高密度記録用の垂直磁気記録媒体に対して
は、十分な記録磁界を発生させる必要から、軟磁性下地
層の膜厚が厚い必要がある。したがって、図4の構造で
は磁壁の発生をなくすのに十分なバイアス磁界を印加す
ることが困難である。例えば、基板上に、膜厚1.5μ
mのCoZrNb膜を形成し、その上にFeMn膜を形
成した場合には、バイアス磁界が小さく、磁壁をなくす
ことができない。However, in the perpendicular magnetic recording medium of FIG. 4, when the thickness of the soft magnetic underlayer is large, the bias magnetic field is lowered. However, since the film thickness of the soft magnetic underlayer affects the resistance of the magnetic circuit composed of the head and the medium, a certain amount of film thickness is necessary, especially for high density recording with a large saturation magnetization and coercive force. For the perpendicular magnetic recording medium, the soft magnetic underlayer needs to be thick in order to generate a sufficient recording magnetic field. Therefore, with the structure of FIG. 4, it is difficult to apply a bias magnetic field sufficient to eliminate the generation of domain walls. For example, a film thickness of 1.5μ on the substrate
When the CoZrNb film of m is formed and the FeMn film is formed thereon, the bias magnetic field is small and the domain wall cannot be eliminated.
【0046】これに対して、図5に示すような構造の垂
直磁気記録媒体は、図4の構造よりも軟磁性膜にバイア
ス磁界を印加するのに有利である。この媒体は、下地層
を軟磁性膜と反強磁性膜との積層構造としたものであ
る。言い換えれば、下地層を構成する軟磁性膜を少なく
とも1層の反強磁性膜で分割した構造である。反強磁性
膜は、軟磁性膜との交換結合により、トラック方向と直
交する方向(径方向)に軟磁性保磁力より大きなバイア
ス磁界を印加して磁壁をなくす作用を有する。このよう
にバイアス磁界を付与する目的で設けられる膜として
は、反強磁性膜の他に、例えば面内配向した高保磁力磁
性膜や、人工格子膜を用いることができる。以下、この
ような作用を有する膜をバイアス膜という。On the other hand, the perpendicular magnetic recording medium having the structure shown in FIG. 5 is more advantageous than the structure shown in FIG. 4 in applying a bias magnetic field to the soft magnetic film. In this medium, the underlayer has a laminated structure of a soft magnetic film and an antiferromagnetic film. In other words, it has a structure in which the soft magnetic film forming the underlayer is divided by at least one antiferromagnetic film. The antiferromagnetic film has a function of eliminating the domain wall by applying a bias magnetic field larger than the soft magnetic coercive force in a direction (radial direction) orthogonal to the track direction by exchange coupling with the soft magnetic film. As the film provided for the purpose of applying the bias magnetic field as described above, in addition to the antiferromagnetic film, for example, an in-plane oriented high coercive force magnetic film or an artificial lattice film can be used. Hereinafter, a film having such an action is referred to as a bias film.
【0047】図5に示すディスク状の垂直磁気記録媒体
をより具体的に説明する。ガラス基板11上には、膜厚
100nmのCoZrNbからなる軟磁性膜12および
FeMnからなる膜厚20nmの反強磁性膜14が交互
に15層ずつ形成されている。その上に、100nm厚
の軟磁性膜12,10nm厚のTiからなる非磁性膜1
3,60nm厚みのCoPtOからなる垂直磁化膜1,
5nm厚のSiO2 からなる保護膜15が形成されてい
る。バイアス磁界は、ディスクの径方向に印加される。The disk-shaped perpendicular magnetic recording medium shown in FIG. 5 will be described more specifically. On the glass substrate 11, 15 soft magnetic films 12 made of CoZrNb and 15 antiferromagnetic films 14 made of FeMn each having a thickness of 20 nm are alternately formed on the glass substrate 11. On top of that, a soft magnetic film 12 having a thickness of 100 nm and a non-magnetic film 1 made of Ti having a thickness of 10 nm are formed.
Perpendicular magnetization film made of CoPtO with a thickness of 3,60 nm 1,
A protective film 15 made of SiO 2 having a thickness of 5 nm is formed. The bias magnetic field is applied in the radial direction of the disc.
【0048】軟磁性膜12は、ヘッドとともに磁気回路
を形成し、記録時においては垂直磁化膜1に効率的に大
きな磁界を印加し、再生時においては垂直磁化膜1の起
磁力を磁束としてヘッドに効率よく通す作用を有する。
また、反強磁性膜14と軟磁性膜12との交換結合によ
り、軟磁性膜12にはバイアス磁界が印加され、磁壁の
発生が抑制される。この場合、FeMnと接触するCo
ZrNbの膜厚を100nm程度と最適化することで、
CoZrNb膜の透磁率を1000以上に保つことがで
きる。CoZrNb膜の膜厚が厚すぎる場合には、バイ
アス磁界の大きさが十分でなく、ノイズを低減すること
ができない。一方、CoZrNb膜の膜厚が薄すぎる場
合には、磁気抵抗が増大して(透磁率が低下して)再生
出力が低下する。以上のように軟磁性膜をバイアス膜で
分割した構成では、1層のバイアス膜および隣接する1
層の軟磁性膜の膜厚によりバイアス磁界の大きさが、軟
磁性膜の合計膜厚により磁気抵抗の大きさが、それぞれ
独立に決定される。したがって、ノイズ低減と出力の増
加を独立して抑制できる。The soft magnetic film 12 forms a magnetic circuit together with the head, efficiently applies a large magnetic field to the perpendicular magnetization film 1 during recording, and uses the magnetomotive force of the perpendicular magnetization film 1 as magnetic flux during reproduction. It has the effect of efficiently passing through.
Further, due to the exchange coupling between the antiferromagnetic film 14 and the soft magnetic film 12, a bias magnetic field is applied to the soft magnetic film 12 and the generation of domain walls is suppressed. In this case, Co that contacts FeMn
By optimizing the film thickness of ZrNb to about 100 nm,
The magnetic permeability of the CoZrNb film can be maintained at 1000 or more. If the CoZrNb film is too thick, the magnitude of the bias magnetic field is insufficient and noise cannot be reduced. On the other hand, if the CoZrNb film is too thin, the magnetic resistance increases (the magnetic permeability decreases), and the reproduction output decreases. As described above, in the structure in which the soft magnetic film is divided by the bias film, one bias film and adjacent ones are formed.
The magnitude of the bias magnetic field is determined by the film thickness of the soft magnetic film of the layer, and the magnitude of the magnetic resistance is independently determined by the total film thickness of the soft magnetic film. Therefore, noise reduction and output increase can be suppressed independently.
【0049】なお、反強磁性膜としては、FeMnのほ
か、NiO,CoOなどを用いることができる。また、
バイアス膜としては、反強磁性膜のほかにも、面内異方
性をもったCoPtなどの高保磁力膜、CoFe/Cu
などの人工格子膜を用いてもよい。人工格子膜を用いた
場合、バイアス磁界を均一にしてノイズをより小さくす
ることができる。As the antiferromagnetic film, NiO, CoO or the like can be used in addition to FeMn. Also,
As the bias film, besides the antiferromagnetic film, a high coercive force film such as CoPt having in-plane anisotropy, CoFe / Cu
You may use the artificial lattice film, such as. When the artificial lattice film is used, the bias magnetic field can be made uniform to reduce noise.
【0050】なお、基板に最も近い軟磁性膜は媒体全体
のバイアス方向に強い影響を与えるため、必要に応じて
飽和磁束密度が多少低いNiFeなどの軟磁性膜を用い
てバイアス方向をそろえることが要求される場合もあ
る。この場合、媒体内で複数種の軟磁性膜を用いること
により、媒体全体の飽和磁束密度を高くして高密度記録
に対応することができる。また、ヘッドの磁界分布に対
応して、各層の膜厚やバイアス膜の種類を変えて、バイ
アス磁界の強度を厚み方向で変化させることもできる。
さらに、生産性のよい成膜条件で形成される軟磁性膜が
厚くなって垂直異方性が発生しやすい場合には、1層あ
たりの膜厚を薄くしてもよい。また、透磁率が低下する
場合には、反強磁性膜と軟磁性膜との間に非磁性膜や磁
化量の小さい膜を挟んでもよい。Since the soft magnetic film closest to the substrate has a strong influence on the bias direction of the entire medium, it is possible to align the bias direction by using a soft magnetic film of NiFe or the like having a slightly lower saturation magnetic flux density if necessary. Sometimes required. In this case, by using a plurality of types of soft magnetic films in the medium, it is possible to increase the saturation magnetic flux density of the entire medium and cope with high density recording. Also, the strength of the bias magnetic field can be changed in the thickness direction by changing the film thickness of each layer or the type of the bias film according to the magnetic field distribution of the head.
Further, when the soft magnetic film formed under the film forming conditions with good productivity becomes thick and vertical anisotropy is likely to occur, the film thickness per layer may be thinned. When the magnetic permeability decreases, a non-magnetic film or a film having a small amount of magnetization may be sandwiched between the antiferromagnetic film and the soft magnetic film.
【0051】上述したような本発明の垂直磁気記録媒体
に好適に使用することができる記録再生ヘッドについて
図6〜図10を参照して説明する。なお、これらの図で
はいずれも、説明を簡単にするために、基板11上に軟
磁性下地層12、非磁性層13、垂直磁化膜1を順次形
成した構造の垂直磁気記録媒体を用いている。A recording / reproducing head which can be suitably used for the perpendicular magnetic recording medium of the present invention as described above will be described with reference to FIGS. 6 to 10. In each of these figures, for ease of explanation, a perpendicular magnetic recording medium having a structure in which a soft magnetic underlayer 12, a nonmagnetic layer 13, and a perpendicular magnetization film 1 are sequentially formed on a substrate 11 is used. .
【0052】図6にヨーク型MR再生ヘッドを有する磁
気ヘッド100を示す。アーム101の端部に、再生用
リターンヨーク102が形成されている。その外側には
再生用磁極103,104およびこれらの間を橋渡すM
R膜105が設けられている。これらの部材は絶縁材料
106で覆われている。再生用リターンヨーク102お
よび再生用磁極104の下端は媒体10の表面に対向し
ている。さらにその外側には、記録用の主磁極107が
形成されている。主磁極107の中央には突起が形成さ
れており、この突起の周囲には記録コイル108が設け
られている。また、主磁極107の中央部の突起に対向
して記録用リターンヨーク109が形成されている。こ
れらの部材は絶縁材料110で覆われている。主磁極1
07およびリターンヨーク109の下端は媒体10の表
面に対向している。FIG. 6 shows a magnetic head 100 having a yoke type MR reproducing head. A reproduction return yoke 102 is formed at the end of the arm 101. The magnetic poles 103, 104 for reproduction and the bridge M between them are provided on the outer side of the magnetic poles.
An R film 105 is provided. These members are covered with an insulating material 106. The lower ends of the reproducing return yoke 102 and the reproducing magnetic pole 104 face the surface of the medium 10. Further, a recording main magnetic pole 107 is formed on the outer side thereof. A protrusion is formed in the center of the main magnetic pole 107, and a recording coil 108 is provided around the protrusion. Further, a recording return yoke 109 is formed so as to face the protrusion at the center of the main magnetic pole 107. These members are covered with an insulating material 110. Main pole 1
07 and the lower ends of the return yoke 109 face the surface of the medium 10.
【0053】図7にシールド型MR再生ヘッドを有する
磁気ヘッド100を示す。アーム101の端部に、DC
スパッタ法によりCoZrNbからなる磁気シールド膜
111および非磁性膜112が形成されている。その外
側に、イオンビームスパッタ法によりNiFeからなる
MR膜113が形成されている。このMR膜113の下
端は媒体10の表面に対向している。MR膜113の外
側には非磁性膜114、磁気シールド膜115、非磁性
膜116が形成されている。非磁性膜116の外側の面
は平滑加工されており、この面にはFeSiからなる記
録用の主磁極117が形成されている。この主磁極11
7の下端は媒体10の表面に対向している。主磁極11
7の中央には突起が形成されており、この突起の周囲に
は記録コイル118が設けられている。記録コイル11
8は絶縁材料119で覆われている。FIG. 7 shows a magnetic head 100 having a shield type MR reproducing head. DC at the end of arm 101
The magnetic shield film 111 and the nonmagnetic film 112 made of CoZrNb are formed by the sputtering method. An MR film 113 made of NiFe is formed on the outer side by an ion beam sputtering method. The lower end of the MR film 113 faces the surface of the medium 10. A nonmagnetic film 114, a magnetic shield film 115, and a nonmagnetic film 116 are formed outside the MR film 113. The outer surface of the non-magnetic film 116 is smoothed, and the main magnetic pole 117 for recording made of FeSi is formed on this surface. This main pole 11
The lower end of 7 faces the surface of the medium 10. Main pole 11
A protrusion is formed at the center of 7, and a recording coil 118 is provided around the protrusion. Recording coil 11
8 is covered with an insulating material 119.
【0054】図8にデュアル型MR再生ヘッドを有する
磁気ヘッド100を示す。アーム101の端部には、M
R膜121、絶縁材料122、MR膜121、絶縁材料
123が形成されている。一対のMR膜121は互いに
対向し、かつそれらの下端が媒体10の表面と対向して
いる。その外側には、記録用の主磁極124が形成され
ている。主磁極124の上部には突起が形成されてお
り、この突起の周囲には記録コイル125が設けられて
いる。また、主磁極124の突起に対向して記録用リタ
ーンヨーク126が形成されている。これの部材は絶縁
材料127で覆われている。主磁極124およびリター
ンヨーク126の下端は媒体10の表面に対向してい
る。FIG. 8 shows a magnetic head 100 having a dual type MR reproducing head. At the end of the arm 101, M
An R film 121, an insulating material 122, an MR film 121, and an insulating material 123 are formed. The pair of MR films 121 face each other, and their lower ends face the surface of the medium 10. A main magnetic pole 124 for recording is formed on the outer side thereof. A protrusion is formed on the upper portion of the main magnetic pole 124, and a recording coil 125 is provided around the protrusion. A recording return yoke 126 is formed so as to face the protrusion of the main magnetic pole 124. This member is covered with an insulating material 127. The lower ends of the main magnetic pole 124 and the return yoke 126 face the surface of the medium 10.
【0055】図9に図8とは別のデュアル型MR再生ヘ
ッドを有する磁気ヘッド100を示す。図9において、
図8と異なる点は、互いに対向する一対のMR膜121
の対向面と反対側の面にそれぞれ軟磁性膜131が形成
されていることである。また、軟磁性膜131の下側が
媒体10の表面に対向している。このような構成によ
り、MR膜121は軟磁性膜131と交換結合する。FIG. 9 shows a magnetic head 100 having a dual type MR reproducing head different from that of FIG. In FIG.
The difference from FIG. 8 is that the pair of MR films 121 facing each other.
That is, the soft magnetic films 131 are formed on the surface opposite to the surface opposite to. The lower side of the soft magnetic film 131 faces the surface of the medium 10. With such a configuration, the MR film 121 is exchange-coupled with the soft magnetic film 131.
【0056】図10に記録再生一体型の磁気ヘッド10
0を示す。CoFeからなる1対の主磁極141a,1
41bがTiからなる非磁性層142を挟んで設けられ
ている。主磁極141a,141bの周囲には、絶縁材
料143によって覆われた記録コイル144が配置され
ている。この例の場合、記録コイル144の巻き数は3
ターンである。主磁極141a,141bの下端は媒体
10に対向するように配置されている。主磁極141
a,141bの上側には、絶縁層145およびパーマロ
イからなるMR膜146が設けられている。MR膜14
6の膜面は媒体10の表面と平行になっている。MR膜
146の両端部には、2本のリード線147が接続され
ており、このリード147からMR膜146にセンス電
流が流される。FIG. 10 shows a recording / reproducing integrated magnetic head 10.
Indicates 0. A pair of main magnetic poles 141a, 1 made of CoFe
41b are provided so as to sandwich the nonmagnetic layer 142 made of Ti. A recording coil 144 covered with an insulating material 143 is arranged around the main magnetic poles 141a and 141b. In the case of this example, the number of turns of the recording coil 144 is three.
It's a turn. The lower ends of the main magnetic poles 141 a and 141 b are arranged so as to face the medium 10. Main pole 141
An insulating layer 145 and an MR film 146 made of permalloy are provided on the upper side of a and 141b. MR film 14
The film surface of 6 is parallel to the surface of the medium 10. Two lead wires 147 are connected to both ends of the MR film 146, and a sense current flows from the leads 147 to the MR film 146.
【0057】以上のような磁気ヘッドを有する磁気記録
再生装置において、記録および再生は以下のようにして
行われる。記録時には、記録コイルに記録電流を流すこ
とによって主磁極に強い磁束を発生させる。このとき、
主磁極と媒体10の軟磁性下地層12との磁気的な結合
により、両者に挟まれた垂直磁化膜1の内部に大きくか
つ分布の鋭い記録磁界が発生し、垂直磁化膜1が磁化さ
れる。In the magnetic recording / reproducing apparatus having the above magnetic head, recording and reproduction are performed as follows. At the time of recording, a strong magnetic flux is generated in the main pole by supplying a recording current to the recording coil. At this time,
Due to the magnetic coupling between the main magnetic pole and the soft magnetic underlayer 12 of the medium 10, a large and sharp distribution recording magnetic field is generated inside the perpendicular magnetization film 1 sandwiched between them, and the perpendicular magnetization film 1 is magnetized. .
【0058】再生時には、MR膜に一定のセンス電流を
流しておく。MR膜の前面を垂直磁化膜1の磁化転移が
通過する際に、垂直磁化膜1からMR膜102を通る磁
束が変化するため、その電気抵抗が急峻に変化する。こ
の抵抗変化を電圧変化に変換し、再生信号電圧として得
ることができる。During reproduction, a constant sense current is passed through the MR film. When the magnetic transition of the perpendicular magnetization film 1 passes through the front surface of the MR film, the magnetic flux passing from the perpendicular magnetization film 1 through the MR film 102 changes, so that the electrical resistance changes sharply. This resistance change can be converted into a voltage change and obtained as a reproduction signal voltage.
【0059】本発明の磁気記録再生装置は、飽和磁化
量、垂直磁気異方性の大きい媒体と、垂直記録ヘッドと
を組み合わせたものであるので、急峻な記録磁界を発生
でき、より高密度の記録が可能となる。Since the magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention is a combination of a medium having a large saturation magnetization and a perpendicular magnetic anisotropy and a perpendicular recording head, it can generate a steep recording magnetic field and has a higher density. It is possible to record.
【0060】また、垂直磁化膜が高硬度であるため保護
膜を薄くでき、ヘッドと垂直磁化膜との距離、およびヘ
ッドと下地層表面との距離を小さくできる。このの結
果、より高効率、高分解能で、より信頼性のある装置を
提供できる。Further, since the perpendicular magnetic film has high hardness, the protective film can be made thin, and the distance between the head and the perpendicular magnetic film and the distance between the head and the surface of the underlayer can be reduced. As a result, a device with higher efficiency, higher resolution and higher reliability can be provided.
【0061】また、垂直磁化膜が電気伝導度の小さい相
を含んでいるので、媒体の電気抵抗が高くなる。このた
め、保護膜が非常に薄いかまたはない場合に、MR再生
ヘッドが媒体に接触しても媒体にセンス電流が流れるこ
とがなく、信号の劣化が生じない。さらに、図6に示す
ヨーク型MR再生ヘッドのように、磁束が媒体および再
生ヘッドを還流し、磁気回路抵抗が小さい再生系を用い
た装置では、特に大きな再生出力を得ることができる。Further, since the perpendicularly magnetized film contains a phase having a low electric conductivity, the electric resistance of the medium becomes high. Therefore, when the protective film is very thin or absent, even if the MR reproducing head comes into contact with the medium, the sense current does not flow in the medium and the signal does not deteriorate. Further, as in the yoke type MR reproducing head shown in FIG. 6, a magnetic flux circulates through the medium and the reproducing head, and a device using a reproducing system having a small magnetic circuit resistance can obtain a particularly large reproducing output.
【0062】[0062]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 実施例1 DCマグネトロンスパッタ法により以下のようにしてC
oPr膜を成膜した。基板として厚さ0.7mmのガラ
ス、ターゲットとして5インチ径のCo20at%Pt
合金をそれぞれ用い、基板・ターゲット間の距離を10
0mm以上に設定してDCマグネトロンスパッタ装置に
設置した。基板温度を室温に設定し、到達圧力4×10
-5Paまで真空引きした。まず、2Paの純Ar雰囲気
中でrf逆スパッタによって90秒間基板のクリーニン
グを行った。その後、3Paの純Ar雰囲気中、スパッ
タ電力120kWで3分間スパッタを行い、膜厚50m
m以下のCoPt膜を成膜した。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Example 1 C was formed by the DC magnetron sputtering method as follows.
An oPr film was formed. Glass having a thickness of 0.7 mm as a substrate and Co 20 at% Pt with a diameter of 5 inches as a target
Each alloy is used and the distance between the substrate and the target is 10
It was set to 0 mm or more and installed in a DC magnetron sputtering device. Substrate temperature is set to room temperature and ultimate pressure is 4 × 10
It was evacuated to -5 Pa. First, the substrate was cleaned by rf reverse sputtering for 90 seconds in a pure Ar atmosphere of 2 Pa. After that, sputtering is performed in a pure Ar atmosphere of 3 Pa at a sputtering power of 120 kW for 3 minutes to obtain a film thickness of 50 m.
A CoPt film of m or less was formed.
【0063】得られた磁性薄膜について、飽和磁化量I
Sは1.5T、保持力は210Oeであった。トルクメ
ータによる測定によれば、この膜は垂直磁化膜であり、
垂直磁気異方性エネルギーは1080kJ/m3 であっ
た。また、CoPtのC軸の分散角△θ50は6degで
あった。With respect to the obtained magnetic thin film, the saturation magnetization amount I
The S was 1.5 T and the holding power was 210 Oe. According to a torque meter measurement, this film is a perpendicular magnetization film,
The perpendicular magnetic anisotropy energy was 1080 kJ / m 3 . The C-axis dispersion angle Δθ 50 of CoPt was 6 deg.
【0064】次に、この膜を大気中において300℃で
1.5時間熱処理した。AES(Auger elec
tron spectroscopy)分析の結果、熱
処理された膜の表面では、O,C,Co,Cl,Pt,
Nが検出された。さらにXeイオンによりエッチングし
ながらAES分析を行った結果、1分後にはO,Co,
Cが検出され、8分後にはCo,O,Pt,Nが検出さ
れ、14分後にはCo,O,Pt,Si,Nが検出され
た。Next, this film was heat-treated in the atmosphere at 300 ° C. for 1.5 hours. AES (Auger elec)
As a result of the tron spectroscopy analysis, O, C, Co, Cl, Pt,
N was detected. Further, as a result of performing AES analysis while etching with Xe ions, after 1 minute, O, Co,
C was detected, Co, O, Pt, N was detected 8 minutes later, and Co, O, Pt, Si, N was detected 14 minutes later.
【0065】酸素濃度に着目すると、表面層では酸素濃
度はCo濃度よりも高いが、最表面では酸素濃度が若干
低く、C濃度が高くなっていた。酸素濃度は、表面層か
ら内部に向かうにしたがって低下し、基板近傍で再び増
加していることが確認された。エッチングレートから判
断して、表面の酸化層の膜厚は20nmより薄い。一
方、窒素濃度に着目すると、窒素濃度は表面では低く、
内部では高かった。ただし、最も酸素濃度が低い領域で
も、酸素濃度は窒素濃度よりも高いことが確認された。Focusing on the oxygen concentration, the oxygen concentration was higher than the Co concentration in the surface layer, but the oxygen concentration was slightly lower and the C concentration was higher on the outermost surface. It was confirmed that the oxygen concentration decreased from the surface layer toward the inside and increased again near the substrate. Judging from the etching rate, the film thickness of the oxide layer on the surface is thinner than 20 nm. On the other hand, focusing on the nitrogen concentration, the nitrogen concentration is low on the surface,
It was expensive inside. However, it was confirmed that the oxygen concentration was higher than the nitrogen concentration even in the region where the oxygen concentration was the lowest.
【0066】図11に、熱処理された膜のXRD(X−
ray diffraction)を示す。この図に示
されるように、Co酸化物に帰属するピークおよびCo
PtのC軸が基板に対して垂直に配向していることを示
すピークが検出された。Co酸化物のピークは、STA
Mカードから求められる反射角度よりも低角度側にシフ
トしており、Ptが混入していることを示している。ま
た、CoPtの(002)反射ピークは低角度側で裾が
広がっていることから、格子が厚み方向に広がっている
領域があることがわかる。表面の酸化層をエッチング除
去した後にも、Co(Pt)Oのピークは強度が低下す
るものの消滅することはなく、膜中にもCo(Pt)O
が存在することが確認された。このとき、CoPtのC
軸の分散角△θ50は6deg以下と低分散のままであっ
た。さらに、図12に示されるようにCoO(111)
面に帰属するピークの分散角△θ50も7deg以下と低
分散であった。FIG. 11 shows the XRD (X- of the heat-treated film.
ray diffraction). As shown in this figure, the peaks assigned to the Co oxide and the Co
A peak indicating that the C-axis of Pt was oriented perpendicular to the substrate was detected. The peak of Co oxide is STA
The angle is shifted to a lower angle side than the reflection angle obtained from the M card, indicating that Pt is mixed. Further, since the (002) reflection peak of CoPt has a widened skirt on the low angle side, it can be seen that there is a region where the lattice is spread in the thickness direction. Even after the oxide layer on the surface is removed by etching, the peak of Co (Pt) O does not disappear although it decreases in intensity.
Was confirmed to exist. At this time, C of CoPt
The dispersion angle Δθ 50 of the shaft was 6 deg or less, which was low dispersion. Further, as shown in FIG. 12, CoO (111)
The dispersion angle Δθ 50 of the peaks attributed to the plane was 7 deg or less, which was low dispersion.
【0067】FE−SEM(Field emisso
ntype−secondaryelectron m
icroscope)による観察の結果、表面は熱処理
前と比べて粒子が大きく荒れていたが、エッチングによ
り10nm径の微細な粒子が現れることが確認された。FE-SEM (Field emission)
type-secondary electron m
As a result of the observation by an electron microscope, it was confirmed that the surface was rougher than the particles before the heat treatment but fine particles having a diameter of 10 nm appeared by etching.
【0068】エッチング後の膜を、透過電子顕微鏡で観
察したとき、CoPtの結晶粒界にCo(Pt)Oの結
晶構造が確認された。また、この膜を超分解能の分析電
子顕微鏡を用いてEDX(Energy disper
sire method in X−ray Spec
troscopy)分析したところ、CoPtの結晶粒
界に酸素が多く含まれていることが確認された。When the film after etching was observed with a transmission electron microscope, the crystal structure of Co (Pt) O was confirmed at the grain boundary of CoPt. In addition, this film was subjected to EDX (Energy disper) using a super-resolution analytical electron microscope.
sire method in X-ray Spec
As a result of the trocopy analysis, it was confirmed that the CoPt crystal grain boundaries contained a large amount of oxygen.
【0069】図13に、この膜のI−Hループを示す。
この膜について、飽和磁化量は1.2Tであり、保磁力
は500Oeと熱処理前より増大していた。一方、面内
の角形比SおよびS* はそれぞれ0.22および0.3
2であり、熱処理前と比較して増大していない。この膜
の垂直磁気異方性エネルギーの大きさは580kJ/m
3 であり、熱処理前より低下している。しかし、薄膜形
状における垂直磁気異方性エネルギーの面内磁気異方性
エネルギーに対する比は、熱処理前の0.17から0.
54へと増大している。FIG. 13 shows the I-H loop of this membrane.
The saturation magnetization of this film was 1.2 T, and the coercive force was 500 Oe, which was higher than that before the heat treatment. On the other hand, the in-plane squareness ratios S and S * are 0.22 and 0.3, respectively.
2, which is not increased as compared with that before the heat treatment. The magnitude of perpendicular magnetic anisotropy energy of this film is 580 kJ / m.
3, which is lower than that before heat treatment. However, the ratio of the perpendicular magnetic anisotropy energy in the thin film shape to the in-plane magnetic anisotropy energy is from 0.17 before heat treatment to 0.
It has increased to 54.
【0070】次に、ガラス基板上に薄膜0.5μmの
(Co90Fe10)92Ta8 からなる軟磁性下地層、膜厚
10nm以下のC非磁性膜を順次形成した後、上記の方
法でCoPtOからなる垂直磁化膜を形成し、図3に示
す構造の垂直磁気記録媒体を作製した。非磁性膜は、軟
磁性下地層と垂直磁化膜との間に交換相互作用が働くの
を防止するために設けられている。Next, a soft magnetic underlayer of (Co 90 Fe 10 ) 92 Ta 8 having a thin film of 0.5 μm and a C nonmagnetic film having a thickness of 10 nm or less were sequentially formed on the glass substrate, and then the above method was used. A perpendicular magnetic film made of CoPtO was formed to manufacture a perpendicular magnetic recording medium having the structure shown in FIG. The non-magnetic film is provided to prevent exchange interaction between the soft magnetic underlayer and the perpendicular magnetization film.
【0071】比較のために、ガラス基板上に膜厚0.5
μmのCoFeTaからなる軟磁性下地層を形成した
後、従来の垂直磁化膜、さらに膜厚20nmの保護膜を
形成し、垂直磁気記録媒体(比較例1)を作製した。こ
こで用いた従来の垂直磁化膜は、飽和磁化量が0.6T
以下、保磁力が1600Oe以下、垂直磁気異方性エネ
ルギーが150kJ/m3 以下のものである。For comparison, the film thickness is 0.5 on the glass substrate.
After forming a soft magnetic underlayer of CoFeTa having a thickness of μm, a conventional perpendicular magnetization film and a protective film having a film thickness of 20 nm were formed, and a perpendicular magnetic recording medium (Comparative Example 1) was manufactured. The conventional perpendicular magnetization film used here has a saturation magnetization of 0.6 T.
Hereinafter, the coercive force is 1600 Oe or less and the perpendicular magnetic anisotropy energy is 150 kJ / m 3 or less.
【0072】上記の各媒体と、図6に示す単磁極垂直記
録ヘッドとヨーク型MR再生ヘッドを持つヘッドとを組
み合わせて磁気記録再生装置を作製した。これらの装置
を用いて記録再生を行い、記録密度特性、媒体S/N特
性を調べた。この際、トラック幅を4μm以下とし、ヘ
ッドの浮上量をヘッド先端面と軟磁性下地層表面までの
距離が0.09μm以下となるように設定した。なお、
このように浮上量が小さい場合、ヘッドと媒体との接触
が起こりうる。この結果、本実施例の装置は、比較例1
のものと比較して、記録密度特性、S/N特性が優れて
いた。特に、本実施例の装置は、比較例1のものより
も、記録密度が100kFCI以上での出力が大きかっ
た。A magnetic recording / reproducing apparatus was produced by combining each of the above-mentioned media and a head having a single magnetic pole perpendicular recording head and a yoke type MR reproducing head shown in FIG. Recording and reproduction were performed using these devices, and the recording density characteristics and medium S / N characteristics were examined. At this time, the track width was set to 4 μm or less, and the flying height of the head was set so that the distance between the head tip surface and the soft magnetic underlayer surface was 0.09 μm or less. In addition,
When the flying height is small as described above, contact between the head and the medium may occur. As a result, the device of this example is the same as that of Comparative Example 1.
The recording density characteristics and the S / N characteristics were superior to those of the above. In particular, the device of this example produced a larger output at a recording density of 100 kFCI or more than the device of Comparative Example 1.
【0073】また、比較のために、軟磁性下地層(Fe
Ni)/従来の垂直磁化膜(CoCr)の2層構造を有
し、保護膜を設けていない媒体(比較例2)を作製し
た。本実施例および比較例2の媒体について、ヘッドと
媒体との接触が起こり得る低浮上で記録再生を行った。
その結果、本実施例の装置は、比較例2のものに比べ、
ヘッドクラッシュに対する信頼性が優れていた。For comparison, a soft magnetic underlayer (Fe
A medium (Comparative Example 2) having a two-layer structure of (Ni) / conventional perpendicular magnetization film (CoCr) and having no protective film was prepared. Recording / reproduction was performed on the medium of the present example and the comparative example 2 at a low flying height at which contact between the head and the medium might occur.
As a result, the device of this example is
The reliability against head crash was excellent.
【0074】本実施例の媒体は、図7〜図10に示され
るヘッドと組み合わせた場合にも種々の効果を得ること
ができる。例えば、本実施例の媒体は、垂直磁化膜が酸
化物層を含有しているため、媒体表面の磁気抵抗が高
い。このため、図7に示されるようなMR膜の端面が媒
体表面に対向したシールド型MR再生ヘッドを用い、ヘ
ッドと媒体とを接触させた状態で再生を行った場合で
も、MRヘッドのセンス電流が媒体に流れることがな
く、より高感度に信頼性よく再生できる。また、図8に
示されるような、MR膜の端面が媒体表面に対向したデ
ュアル型MR再生ヘッドを用いた場合にも同様の効果が
得られる。しかも記録分解能を高めることができる。The medium of this embodiment can obtain various effects even when combined with the head shown in FIGS. For example, in the medium of this example, the perpendicular magnetization film contains an oxide layer, so that the magnetic resistance of the medium surface is high. Therefore, even when a shield type MR reproducing head in which the end surface of the MR film faces the medium surface as shown in FIG. 7 is used and reproducing is performed with the head and the medium in contact with each other, the sense current of the MR head Can be reproduced with higher sensitivity and reliability without flowing into the medium. The same effect can be obtained when a dual type MR reproducing head in which the end surface of the MR film faces the medium surface as shown in FIG. 8 is used. Moreover, the recording resolution can be increased.
【0075】また、図9に示されるような、MR膜と軟
磁性磁極とが交換結合しているデュアル型MR再生ヘッ
ドを用いた場合にも、記録分解能を高めることができ
る。さらに、図10に示されるような、記録ヘッドとM
R再生ヘッドとが一体化されたヘッドを用いた場合には
記録と再生のトラックずれがないため、トラック密度を
高めることができる。Further, the recording resolution can be increased also when a dual type MR reproducing head in which the MR film and the soft magnetic pole are exchange-coupled as shown in FIG. 9 is used. Further, as shown in FIG.
When a head in which the R reproducing head is integrated is used, there is no track deviation between recording and reproducing, so that the track density can be increased.
【0076】なお、図5と同様に、下地層を軟磁性極と
反強磁性膜との積層構造とし、その上に非磁性膜および
本実施例の垂直磁化膜を形成した垂直磁気記録媒体を作
製してもよい。この媒体では、軟磁性膜に、保磁力より
大きなバイアス磁界が径方向に印加される結果、磁壁の
発生が抑制される。したがって、この媒体と記録再生ヘ
ッドとを組み合わせた装置では、ノイズが低減して品質
のよい信号が得られ、信頼性を向上できる。またこの場
合、軟磁性膜としてCoFeTaを用いると、結晶性が
良子で、かつ良好な軟磁性特性を示すため、薄い反強磁
性膜の結晶性も良好となり、大きなバイアス磁界と高透
磁率の両方を達成できる。Similar to FIG. 5, a perpendicular magnetic recording medium in which the underlayer has a laminated structure of a soft magnetic pole and an antiferromagnetic film, and a nonmagnetic film and the perpendicular magnetization film of this embodiment are formed on the underlayer, You may produce. In this medium, a bias magnetic field larger than the coercive force is applied to the soft magnetic film in the radial direction, and as a result, generation of domain walls is suppressed. Therefore, in the device in which this medium and the recording / reproducing head are combined, noise can be reduced and a high-quality signal can be obtained, and reliability can be improved. Further, in this case, when CoFeTa is used as the soft magnetic film, the crystallinity is good and the soft magnetic property is good, so that the crystallinity of the thin antiferromagnetic film is also good, and both a large bias magnetic field and a high magnetic permeability are obtained. Can be achieved.
【0077】本実施例では媒体表面に保護膜を設けない
場合について説明したが、より信頼性を重視するため保
護膜を形成してもよく、さらに保護膜上に潤滑膜を形成
してもよい、また、基板と下地層との間に付着力を強化
するための膜を形成してもよい、この場合、下地層が厚
い場合でも、媒体表面にヘッドが衝突したときの膜剥が
れが生じないため、装置の信頼性を向上できる。In the present embodiment, the case where the protective film is not provided on the medium surface has been described, but a protective film may be formed to further emphasize reliability, and a lubricating film may be further formed on the protective film. Also, a film for strengthening the adhesive force may be formed between the substrate and the underlayer. In this case, even if the underlayer is thick, film peeling does not occur when the head collides with the medium surface. Therefore, the reliability of the device can be improved.
【0078】実施例2 DCマグネトロンスパッタ法により以下のようにしてC
oPt膜を成膜した。基板として厚さ0.7mmのガラ
ス、ターゲットとして5インチ径のCo20at%Pt
5at%Ti合金をそれぞれ用い、基板・ターゲットの
間の距離を100mm以上に設定してDCマグネトロン
スパッタ装置に設置した。基板温度を室温に設定し、到
達圧力4×10-5Paまで真空引きした。まず、2Pa
の純Ar雰囲気中でrf逆スパッタによって90秒間基
板のクリーニングを行った。その後、3Paの純Ar雰
囲気中、スパッタ電力120kWで、3分間スパッタを
行い、膜厚48nmのCoPtTi膜を成膜した。Example 2 C was formed by the DC magnetron sputtering method as follows.
An oPt film was formed. Glass having a thickness of 0.7 mm as a substrate and Co 20 at% Pt with a diameter of 5 inches as a target
5 at% Ti alloy was used, and the distance between the substrate and the target was set to 100 mm or more, and the alloy was set in a DC magnetron sputtering apparatus. The substrate temperature was set to room temperature, and the substrate was evacuated to an ultimate pressure of 4 × 10 −5 Pa. First, 2Pa
The substrate was cleaned for 90 seconds by rf reverse sputtering in a pure Ar atmosphere. Then, in a pure Ar atmosphere of 3 Pa, sputtering was performed for 3 minutes at a sputtering power of 120 kW to form a CoPtTi film having a film thickness of 48 nm.
【0079】得られた磁性薄膜について、飽和磁化量I
sは1.26T、保磁力は726Oeであった。トルク
メータによる測定によれば、この膜は垂直磁化膜であ
り、垂直磁気異方性エネルギーは1008kJ/m3 で
あった。With respect to the obtained magnetic thin film, the saturation magnetization amount I
s was 1.26T and coercive force was 726 Oe. According to a torque meter measurement, this film was a perpendicular magnetization film, and the perpendicular magnetic anisotropy energy was 1008 kJ / m 3.
【0080】次に、この膜を大気中において300℃で
1.5時間熱処理した。AES分析の結果、熱処理され
た膜の表面ではO,C,Co,Cl,Pt,Ti,Nが
検出された、さらに、Xeイオンによりエッチングしな
がらAES分析を行った結果、1分後にはO,Co,T
i,Cが検出され、8分後にはCo,O,Pt,Ti,
Nが検出され、14分後にはCo,O,Pt,Ti,S
i,Nが検出された。Next, this film was heat-treated in the atmosphere at 300 ° C. for 1.5 hours. As a result of the AES analysis, O, C, Co, Cl, Pt, Ti, N were detected on the surface of the heat-treated film. Further, as a result of performing the AES analysis while etching with Xe ions, O was observed after 1 minute. , Co, T
i, C were detected, and after 8 minutes, Co, O, Pt, Ti,
N was detected, and after 14 minutes, Co, O, Pt, Ti, S
i, N was detected.
【0081】酸素濃度に着目すると、表面層では酸素濃
度はCo濃度よりも高いが、最表面では酸素濃度が低く
C濃度が高くなっていた。酸素濃度は、表面層からさら
に内部に向かうにしたがって低下し、基板近傍で再び増
加していることが確認された。エッチングレートから判
断して、表面の酸化層の膜厚は20nmより薄い。一
方、窒素濃度に着目すると、窒素濃度は表面では低く、
内部では高かった。ただし、最も酸素濃度が低い領域で
も、酸素濃度は窒素濃度よりも高いことが確認された。Focusing on the oxygen concentration, the oxygen concentration was higher than the Co concentration in the surface layer, but the oxygen concentration was low and the C concentration was high in the outermost surface. It was confirmed that the oxygen concentration decreased from the surface layer toward the inside and increased again near the substrate. Judging from the etching rate, the film thickness of the oxide layer on the surface is thinner than 20 nm. On the other hand, focusing on the nitrogen concentration, the nitrogen concentration is low on the surface,
It was expensive inside. However, it was confirmed that the oxygen concentration was higher than the nitrogen concentration even in the region where the oxygen concentration was the lowest.
【0082】熱処理された膜のXRD分析の結果、そo
酸化物に帰属するピークおよびCoPtTiのC軸が基
板に対して垂直に配向していることを示すピークが確認
された。Co酸化物のピークは、STAMカードから求
められる反射角度よりも低角度側にシフトしており、P
tとTiとが混入していることを示している。また、C
oPtTiの(002)反射ピークは低角度側で裾が広
がっていることから、格子が広がっている領域があるこ
とがわかる。表面の酸化層をエッチング除去した後に
も、Co(Pt,Ti)Oのピークは強度が低下するも
のの消滅することはなく、膜中にもCo(Pt,Ti)
Oが存在することが確認された。As a result of XRD analysis of the heat-treated film,
A peak attributed to the oxide and a peak indicating that the C-axis of CoPtTi is oriented perpendicular to the substrate were confirmed. The peak of Co oxide is shifted to a lower angle side than the reflection angle obtained from the STAM card, and P
It shows that t and Ti are mixed. Also, C
Since the hem of the (002) reflection peak of oPtTi is wide on the low angle side, it can be seen that there is a region where the lattice is wide. Even after the oxide layer on the surface is removed by etching, the peak of Co (Pt, Ti) O does not disappear but disappears in the film, and Co (Pt, Ti) O also remains in the film.
It was confirmed that O was present.
【0083】CoPtTiのC軸の分散角△θ50は8d
egであり、Tiが添加されていない膜と比較して若干
広がっていた。同様に、Co(Pt,Ti)O(11
1)面に帰属するピークの分散角△θ50も9.5deg
と若干広がっていた。また、hcp相CoPtTi(0
02)反射の半値幅△I(002)は0.300deg
であり、Tiが添加されていない膜より広がっていた。
このことから、結晶粒径が微細化していることが確認さ
れた。このとき、Co(Pt,Ti)O(111)反射
の半値幅0.403degであり、CoPtTi(00
2)反射の半値幅より大きく、Co酸化物の結晶粒径が
小さいことが確認された。The C-axis dispersion angle Δθ 50 of CoPtTi is 8d.
It was eg, and was slightly spread as compared with the film to which Ti was not added. Similarly, Co (Pt, Ti) O (11
1) The dispersion angle Δθ 50 of the peak belonging to the plane is also 9.5 deg.
And spread a little. In addition, the hcp phase CoPtTi (0
02) Half-width of reflection ΔI (002) is 0.300 deg
And was wider than the film to which Ti was not added.
From this, it was confirmed that the crystal grain size was miniaturized. At this time, the half-value width of Co (Pt, Ti) O (111) reflection is 0.403 deg, and CoPtTi (00
2) It was confirmed that the half-width of reflection was larger and the crystal grain size of Co oxide was smaller.
【0084】FE−SEMによる観察の結果、表面は熱
処理前と比べて粒子が大きく荒れていたが、エッチング
により10nm径より小さい微細な粒子が現れることが
確認された。As a result of the FE-SEM observation, it was confirmed that the surface was rougher than before the heat treatment but fine particles smaller than 10 nm in diameter appeared by etching.
【0085】エッチング後の膜を、透過電子顕微鏡で観
察したところ、CoPtTiの結晶粒界にCo(Pt,
Ti)Oの結晶構造が確認された。また、この膜を超分
解能の分析電子顕微鏡を用いてEDX分析したところ、
CoPtTiの結晶粒界に酸素が多く含まれていること
が確認された。Observation of the film after etching with a transmission electron microscope revealed that Co (Pt,
The crystal structure of Ti) O was confirmed. In addition, when this film was subjected to EDX analysis using a super-resolution analytical electron microscope,
It was confirmed that a large amount of oxygen was contained in the crystal grain boundary of CoPtTi.
【0086】この膜について、飽和磁化量は0.775
Tであり、保磁力は1002Oeと熱処理前より増大し
ていた。この値は、Tiが添加されていない膜よりも高
い。一方、面内の角形比SおよびS* はそれぞれ0.2
2および0.32であり、熱処理前と比較して増大して
いない。この膜の垂直磁気異方性エネルギーの大きさは
651kJ/m3 であり、熱処理前より低下している。
しかし、薄膜形状における垂直磁気異方性エルネルギー
の面内磁気異方性エネルギーに対する比は、熱処理前の
1.20から1.85へと増大している。The saturation magnetization of this film is 0.775.
The coercive force was 1002 Oe, which was higher than that before the heat treatment. This value is higher than that of the film to which Ti is not added. On the other hand, the in-plane squareness ratios S and S * are each 0.2
2 and 0.32, which are not increased as compared with those before the heat treatment. The magnitude of the perpendicular magnetic anisotropy energy of this film is 651 kJ / m 3, which is lower than that before the heat treatment.
However, the ratio of the perpendicular magnetic anisotropy energy in the thin film shape to the in-plane magnetic anisotropy energy increased from 1.20 before the heat treatment to 1.85.
【0087】本実施例の膜を、NiFe,CoZrN
b,Fe−C,CoFeなどの軟磁性膜上に形成した媒
体は、従来のものと比べ、記録密度、媒体S/N比、低
浮上量での記録または接触記録における信頼性に優れて
いる。したがって、記録密度が100kFCIを超え、
トラック幅が4μmより小さいような高記録密度用磁気
記録装置に特に適している。The film of this embodiment was formed from NiFe and CoZrN.
The medium formed on the soft magnetic film of b, Fe-C, CoFe, etc. is superior in reliability to recording density, medium S / N ratio, low flying height recording or contact recording as compared with the conventional medium. . Therefore, the recording density exceeds 100 kFCI,
It is particularly suitable for a high recording density magnetic recording device having a track width of less than 4 μm.
【0088】次に、ガラス基板上にNiFe,CoZr
Nb,Fe−C,CoFeなどからなる軟磁性下地層、
膜厚10nm以下の非磁性膜を順次形成した後、上記の
方法でCoPtTiOからなる垂直磁化膜を形成し、図
3に示す構造の垂直磁気記録媒体を作製した。Next, NiFe and CoZr were formed on the glass substrate.
A soft magnetic underlayer made of Nb, Fe-C, CoFe, etc.,
After a nonmagnetic film having a film thickness of 10 nm or less was sequentially formed, a perpendicular magnetization film made of CoPtTiO was formed by the above method to manufacture a perpendicular magnetic recording medium having the structure shown in FIG.
【0089】この媒体と、図6に示す単磁極垂直記録ヘ
ッドとヨーク型MR再生ヘッドを持つヘッドとを組み合
わせて磁気記録再生装置を製作した。これらの装置を用
いて記録再生を行い、記録密度特性、媒体S/N特性を
調べた。この結果、本実施例の装置は、記録密度、S/
N比、極低浮上での記録または接触記録における信頼性
に優れている。特に、記録密度が100kFCI以上で
の出力が大きかった。A magnetic recording / reproducing apparatus was manufactured by combining this medium with a single-pole perpendicular recording head shown in FIG. 6 and a head having a yoke type MR reproducing head. Recording and reproduction were performed using these devices, and the recording density characteristics and medium S / N characteristics were examined. As a result, the apparatus of the present embodiment has a recording density, S /
Excellent reliability in N ratio, extremely low flying recording or contact recording. In particular, the output was large when the recording density was 100 kFCI or more.
【0090】なお、本実施例では、CoPtにTiを添
加したが、Tiの代わりにCr,Mo,W,V,Nb,
Ta,Ti,Zr,Hfを添加した場合にも、添加しな
い場合と比較して、粒径が小さくなり保磁力が大きくな
った。ただし、これらの元素を10at%以上添加する
と、結晶磁気異方性および結晶配向性の低下を起こしや
すかった。In this example, Ti was added to CoPt, but Cr, Mo, W, V, Nb,
Even when Ta, Ti, Zr, and Hf were added, the particle size was smaller and the coercive force was larger than when not added. However, when these elements were added at 10 at% or more, the crystal magnetic anisotropy and the crystal orientation were likely to deteriorate.
【0091】実施例3 Co20%Pt合金にTiをそれぞれ2at%,5at
%,8at%,11at%添加した4種のターゲットを
用い、DCマグネトロンスパッタ法によりCoPtTi
膜を作製した。得られた4種の磁性薄膜について、飽和
磁化量はそれぞれ1.4,1.3,1.2,1.1T、
垂直磁気異方性磁界は9.5〜6kOe、保磁力は15
0〜230Oeであった。Example 3 Co at 20% Pt alloy with Ti at 2 at% and 5 at, respectively.
%, 8 at%, and 11 at% were added, and CoPtTi was formed by DC magnetron sputtering.
A membrane was prepared. With respect to the obtained four types of magnetic thin films, the saturation magnetization amounts are 1.4, 1.3, 1.2 and 1.1 T, respectively.
Perpendicular magnetic anisotropy field is 9.5-6kOe, coercive force is 15
It was 0 to 230 Oe.
【0092】次に、これらの4種の膜を、大気中におい
て300℃で3時間熱処理した。XRD分析によれば、
すべての膜にCoOが生成していることが確認された。
これらの膜について、電界放射型SEMを用いて結晶粒
径を観察したところ、Tiの添加量が多いほど粒径が小
さく、10nmから5nmへと低下していた。熱処理さ
れた4種の磁性薄膜について、飽和磁化量はそれぞれ
1.1,1.0,0.9,0.8T、垂直磁気異方性磁
界はそれぞれ9,10,9,8kOe、保磁力はそれぞ
れ600,1000,650,550Oeであった。保
磁力はいずれの膜でも、Tiが添加されていない実施例
1の熱処理後の膜の500Oeと比較して増大している
ことがわかる。図14に、Ti添加量が5at%である
膜のI−Hループを示す。Next, these four types of films were heat-treated in the atmosphere at 300 ° C. for 3 hours. According to XRD analysis
It was confirmed that CoO was generated in all the films.
When the crystal grain size of these films was observed using a field emission SEM, the grain size became smaller as the amount of Ti added increased, and the grain size decreased from 10 nm to 5 nm. Regarding the four kinds of heat-treated magnetic thin films, the saturation magnetization amounts are 1.1, 1.0, 0.9, 0.8 T, the perpendicular magnetic anisotropy magnetic fields are 9, 10, 9, 8 kOe, and the coercive force is It was 600,1000,650,550 Oe, respectively. It can be seen that the coercive force of any of the films is increased compared to 500 Oe of the film after the heat treatment of Example 1 in which Ti is not added. FIG. 14 shows an I-H loop of the film in which the amount of Ti added is 5 at%.
【0093】なお、Tiの代わりにCr,Mo,W,
V,Nb,Ta,Ti,Zr,Hfを添加した場合に
も、添加しない場合と比較して、粒径が小さくなり、保
磁力が大きくなった。ただし、これらの元素を添加しす
ぎると、結晶磁気異方性および結晶配向性の低下を起こ
しやすかった。In place of Ti, Cr, Mo, W,
Even when V, Nb, Ta, Ti, Zr, and Hf were added, the particle size was smaller and the coercive force was larger than when not added. However, if these elements are added too much, the crystal magnetic anisotropy and the crystal orientation are likely to deteriorate.
【0094】実施例4 Co20%Pt5at%Ti合金ターゲットを用い、D
Cマグネトロンスパッタ法によりCoPtTi膜を作製
した。得られた磁性薄膜について、飽和磁化量は1.3
T、垂直磁気異方性磁界は10kOe、保磁力は180
Oeであった。Example 4 Using a Co20% Pt5at% Ti alloy target, D
A CoPtTi film was formed by the C magnetron sputtering method. The saturation magnetization of the obtained magnetic thin film was 1.3.
T, perpendicular magnetic anisotropy magnetic field is 10 kOe, coercive force is 180
It was Oe.
【0095】この膜を、大気中において、150℃,2
25℃,300℃,370℃または450℃で3時間熱
処理した。熱処理条件によりCoOの結晶配向性は異な
っており、300℃で熱処理された膜が最も(111)
配向が強かった。これらの膜について、液体N2 温度で
VSMによりI−Hループを測定した。それぞれのI−
Hループの形を比較したところ、CoOの配向が良好で
あるほどI−Hループの肩の張りが強いという相関がみ
られた。熱処理条件と得られた膜のCoOの結晶配向性
およびI−Hループの肩の張りとの関係を表1に示す。This film was placed in the atmosphere at 150 ° C. for 2 hours.
It heat-processed at 25 degreeC, 300 degreeC, 370 degreeC, or 450 degreeC for 3 hours. The crystal orientation of CoO differs depending on the heat treatment conditions, and the film heat-treated at 300 ° C is the most (111).
The orientation was strong. These films were measured I-H loop by VSM in liquid N 2 temperature. Each I-
When the shapes of the H loops were compared, it was found that the better the orientation of CoO, the stronger the tension of the IH loop. Table 1 shows the relationship between the heat treatment conditions and the crystal orientation of CoO of the obtained film and the tension of the shoulder of the I-H loop.
【0096】[0096]
【表1】 [Table 1]
【0097】磁気分散が少ないほど、I−Hループの肩
の張りが強くなることが知られている。したがって、C
oOの配向をよくすることにより、磁気分散の少ない膜
を作製できることがわかる。It is known that the less the magnetic dispersion, the stronger the tension of the shoulder of the I-H loop. Therefore, C
It can be seen that a film with less magnetic dispersion can be produced by improving the orientation of oO.
【0098】このような膜を用いた媒体を使用し、低恒
温槽中でR/W試験を行った。その結果、CoOが(1
11)配向している媒体は、記録分解能、出力、媒体S
/N比のいずれも優れていた。An R / W test was carried out in a low thermostatic bath using a medium using such a film. As a result, CoO becomes (1
11) The oriented medium is recording resolution, output, medium S
Both of the / N ratios were excellent.
【0099】実施例5 ターゲットとしてCo20%Pt5%Ti合金を用い、
DCマグネトロンスパッタ法によりCoPtTi膜を作
製した。得られた膜について、飽和磁化量は1.5T、
垂直磁気異方性磁界は8kOe、保磁力は150Oeで
あった。また、トルクメータによる測定によれば、この
膜は垂直磁化膜であり、垂直磁気異方性エネルギーは1
200kJ/m3 であった。また、CoPtのC軸の分
散角△θ50は6degであった。Example 5 Co20% Pt5% Ti alloy was used as a target,
A CoPtTi film was formed by the DC magnetron sputtering method. The obtained film has a saturation magnetization of 1.5 T,
The perpendicular magnetic anisotropy magnetic field was 8 kOe and the coercive force was 150 Oe. Further, according to the measurement by the torque meter, this film is a perpendicular magnetization film, and the perpendicular magnetic anisotropy energy is 1
It was 200 kJ / m 3 . The C-axis dispersion angle Δθ 50 of CoPt was 6 deg.
【0100】この膜を、N2 雰囲気中において300℃
で1.5時間熱処理した。この膜をXRD分析したとこ
ろ、Co2 NおよびCo3 Nに帰属するピークが認めら
れた。熱処理された膜について、垂直磁気異方性磁界は
10kOe、保磁力は480Oeと、熱処理前より増大
した。このとき、CoPtのC軸の分散角△θ50は6d
egと低分散のままであった。This film was heated at 300 ° C. in an N 2 atmosphere.
And heat treated for 1.5 hours. When XRD analysis of this film was performed, peaks attributed to Co 2 N and Co 3 N were recognized. The perpendicular magnetic anisotropy field of the heat-treated film was 10 kOe and the coercive force was 480 Oe, which were higher than those before the heat treatment. At this time, the dispersion angle Δθ 50 of C-axis of CoPt is 6d
The dispersion remained as low as eg.
【0101】実施例6 実施例5で得られたのと同一のCoPtTi膜を、CO
を含む雰囲気中において300℃で1.5時間熱処理し
た。この膜をXRD分析したところCo2 CおよびCo
3 Cに帰属するピークが認められた。熱処理された膜に
ついて、垂直磁気異方性磁界は10kOe、保磁力は5
50Oeと、熱処理前より増大した。このとき、CoP
tのC軸の分散角△θ50は6degと低分散のままであ
った。Example 6 The same CoPtTi film as obtained in Example 5 was replaced with CO
Was heat-treated at 300 ° C. for 1.5 hours in an atmosphere containing. XRD analysis of this film revealed that Co 2 C and Co
A peak attributed to 3 C was observed. The heat-treated film has a perpendicular magnetic anisotropy field of 10 kOe and a coercive force of 5
It was 50 Oe, which was larger than that before the heat treatment. At this time, CoP
The dispersion angle Δθ 50 of the C axis of t was 6 deg, which was low dispersion.
【0102】実施例7 実施例5で得られたのと同一のCoPtTi膜を、pH
6.8のH2 O中において25℃で3時間放置した。こ
の膜をXRD分析したところCoO(111)に帰属す
るピークが認められた。処理後の膜について、垂直磁気
異方性磁界は10kOe、保磁力は550Oeと、処理
前より増大した。このとき、CoPtのC軸の分散角△
θ50は6degと低分散のままであった。また、CoO
(111)面に帰属するピークの分散角△θ50も7de
gと低分散であった。Example 7 The same CoPtTi film as obtained in Example 5 was adjusted to pH
It was left for 3 hours at 25 ° C. in 6.8 H 2 O. When XRD analysis of this film was performed, a peak attributed to CoO (111) was observed. With respect to the film after the treatment, the perpendicular magnetic anisotropy magnetic field was 10 kOe and the coercive force was 550 Oe, which were higher than those before the treatment. At this time, CoPt C-axis dispersion angle Δ
The θ 50 remained as low as 6 deg. In addition, CoO
The dispersion angle Δθ 50 of the peak attributed to the (111) plane is also 7 de
g and low dispersion.
【0103】実施例8 DCマグネトロンスパッタ法により以下のようにしてC
oPt膜のを成膜した。基板として化学強化処理を行っ
たガラス、ターゲットとして5インチ径のCo20%P
t合金をそれぞれ用い、基板・ターゲット間の距離を1
50mmに設定してDCマグネトロンスパッタ装置に設
置した。基板温度を室温、スパッタ全圧を4Pa、スパ
ッタ電力を5インチ径当り1kWに設定してスパッタ
し、膜厚50nmのCoPt膜を成膜した。このときス
パッタガスとして、Arガスと、0.01%酸素含有A
rガスとの2種類を用いてスパッタ中に20回交互に切
り換えた。この実験を、全スパッタ時間T[t]のうち
Ar・酸素混合ガスによるスパッタ時間T[Ar+0]
の割合を種々変化させて行った。Example 8 C was formed by the DC magnetron sputtering method as follows.
The oPt film was formed. Glass that has undergone chemical strengthening treatment as a substrate, Co 20% P with a diameter of 5 inches as a target
Each t-alloy is used, and the distance between the substrate and target is 1
It was set to 50 mm and installed in a DC magnetron sputtering device. The substrate temperature was set to room temperature, the total sputtering pressure was set to 4 Pa, the sputtering power was set to 1 kW per 5 inch diameter, and sputtering was performed to form a CoPt film having a film thickness of 50 nm. At this time, Ar gas and 0.01% oxygen-containing A were used as sputtering gas.
Two kinds of R gas were used and alternately switched 20 times during sputtering. In this experiment, the sputtering time T [Ar + 0] with Ar / oxygen mixed gas was used in the total sputtering time T [t].
Was changed variously.
【0104】図15に、T[Ar+0]/T[t]と、
膜の磁気特性すなわち垂直保磁力、面内保磁力、飽和磁
化量Is、および角形比S、S* との関係を示す。図1
5から以下のようなことがわかる。T[Ar+0]/T
[t]が0.2以上で、垂直保磁力の増大が認められ
る。保磁力の増大とともに、面内の飽和磁化量に対する
残留磁化量の比Sも増大する。一方、飽和磁化量は減少
する傾向にある。ただし、例えばT[Ar+0]/T
[t]が0.4の条件で成膜された膜は、垂直保磁力が
1700Oeと高く、しかも面内方向の角形比Sは0.
3以下と低く、飽和磁化量は1.1Tと十分大きい。FIG. 15 shows T [Ar + 0] / T [t],
The relationship between the magnetic properties of the film, that is, the perpendicular coercive force, the in-plane coercive force, the saturation magnetization amount Is, and the squareness ratios S and S * is shown. Figure 1
From 5 it can be seen that: T [Ar + 0] / T
When [t] is 0.2 or more, an increase in perpendicular coercive force is recognized. As the coercive force increases, the ratio S of the residual magnetization amount to the in-plane saturation magnetization amount also increases. On the other hand, the saturation magnetization tends to decrease. However, for example, T [Ar + 0] / T
The film formed under the condition that [t] is 0.4 has a high perpendicular coercive force of 1700 Oe and a squareness ratio S in the in-plane direction of 0.
It is as low as 3 or less, and the saturation magnetization is sufficiently large as 1.1T.
【0105】図16に、T[Ar+0]/T[t]と磁
気トルクメータにより測定した垂直磁気異方性エネルギ
ー(Kp=Kuexp +Is2 /2μo )との関係を示
す。T[Ar+0]/T[t]が0.4の条件で成膜さ
れた膜は、Kpが900kJ/m3 の垂直磁化膜であ
る。FIG. 16 shows the relationship between T [Ar + 0] / T [t] and the perpendicular magnetic anisotropy energy (Kp = Ku exp + Is 2 / 2μ o ) measured by a magnetic torque meter. The film formed under the condition that T [Ar + 0] / T [t] is 0.4 is a perpendicular magnetization film having a Kp of 900 kJ / m 3 .
【0106】AES分析の結果、膜の表面ではO,C,
Co,Pt,Cl,Nが検出された。さらに、Xeイオ
ンによりエッチングしながらAES分析を行った。酸素
濃度に着目すると、表面層では酸素濃度はCo濃度より
も高いが、最表面では酸素濃度がそれにより若干低くC
濃度が高くなっていた。酸素濃度は、表面層からさらに
内部に向かうにしたがって低下し、基板近傍で再び増加
していることが確認され。エッチングレートから判断し
て、表面の酸化層の膜厚は5nmより薄い。なお、どの
領域でも窒素濃度は酸素濃度よりも低いことが確認され
た。As a result of AES analysis, O, C,
Co, Pt, Cl, N were detected. Further, AES analysis was performed while etching with Xe ions. Focusing on the oxygen concentration, the oxygen concentration in the surface layer is higher than the Co concentration, but the oxygen concentration in the outermost surface is slightly lower than that in the C concentration.
The concentration was high. It was confirmed that the oxygen concentration decreased from the surface layer toward the inside and increased again near the substrate. Judging from the etching rate, the film thickness of the oxide layer on the surface is thinner than 5 nm. It was confirmed that the nitrogen concentration was lower than the oxygen concentration in every region.
【0107】XRD分析の結果、CoPtのC軸が基板
に対して垂直に配向していることを示すピークが検出さ
れた。また、CoPtの(002)反射ピークは広角度
側より低角度側で裾が広がった非対象の形状を有してい
ることから、格子がC軸方向に広がって歪みをもつ領域
があることがわかる。このとき、CoPtのC軸の分散
角△θ50は8deg以下と低分散であった。As a result of XRD analysis, a peak indicating that the C-axis of CoPt was oriented perpendicular to the substrate was detected. In addition, since the (002) reflection peak of CoPt has an asymmetric shape in which the skirt is widened on the low angle side from the wide angle side, there is a region where the lattice spreads in the C-axis direction and has distortion. Recognize. At this time, the C-axis dispersion angle Δθ 50 of CoPt was as low as 8 deg or less.
【0108】この膜をFE−SEMにより観察した結
果、15nm径以下の微細な粒子からなっていることが
確認された。この膜を透過電子顕微鏡で観察した結果、
15nm径以下の結晶粒と、非晶質相とからなっている
ことが確認された。非晶質相の割合は全面積の50%以
下であった。As a result of observing this film by FE-SEM, it was confirmed that the film was composed of fine particles having a diameter of 15 nm or less. As a result of observing this film with a transmission electron microscope,
It was confirmed that it was composed of crystal grains having a diameter of 15 nm or less and an amorphous phase. The proportion of the amorphous phase was 50% or less of the total area.
【0109】この膜について、分析電子顕微鏡(Ana
lytical electronmicroscop
y)を用いてEDXにより、その表面を碁盤目状に数n
mの大きさの微小領域に分割するように、各微小領域の
酸素濃度を調べた。図17に、ある酸素濃度となってい
る領域の面積が、分析した全面積に占める割合を示す。
(以下、このような図を酸素濃度分布という)。この図
から、膜の表面の酸素濃度分布は2つのピークを有する
ことがわかる。酸素濃度が高い微小領域は非晶質である
ことから粒界に相当し、酸素濃度が低い微小領域は結晶
粒の内部に相当すると考えられる。About this film, an analytical electron microscope (Ana
lytical electronmicroscop
y) using EDX, and its surface is in a grid pattern with a number of n
The oxygen concentration of each micro area was examined so that the micro area was divided into micro areas of size m. FIG. 17 shows the ratio of the area of a region having a certain oxygen concentration to the total area analyzed.
(Hereinafter, such a figure is referred to as an oxygen concentration distribution). From this figure, it can be seen that the oxygen concentration distribution on the surface of the film has two peaks. It is considered that the minute region having a high oxygen concentration corresponds to the grain boundary because it is amorphous, and the minute region having a low oxygen concentration corresponds to the inside of the crystal grain.
【0110】一方、比較のために、従来技術に従い、ス
パッタガスとしてAr・酸素混合ガスのみを用いて全圧
2PaでCoPt膜を成膜する実験を、スパッタガス中
の酸素濃度を種々変化させて行った。この場合、酸素濃
度を多くするにしたがって、垂直保磁力が増大する傾向
が認められた。しかし、垂直保磁力が1300Oe以上
の膜は、面内の角形比S、S* が増大して垂直磁化膜と
しては用いることができない。On the other hand, for comparison, according to the prior art, an experiment of forming a CoPt film at a total pressure of 2 Pa using only Ar / oxygen mixed gas as a sputtering gas was performed by changing the oxygen concentration in the sputtering gas. went. In this case, the perpendicular coercive force tended to increase as the oxygen concentration was increased. However, a film having a perpendicular coercive force of 1300 Oe or more cannot be used as a perpendicular magnetization film because the in-plane squareness ratios S and S * increase.
【0111】この膜について、図17の場合と同様にし
て、表面の酸素濃度分布を調べた結果を図18に示す。
図18に示されるように、Arと酸素との単一混合ガス
を用いて成膜された膜では、表面の酸素濃度分布は1つ
のピークしかもたず、酸素がほぼ均一に分散しているこ
とがわかる。FIG. 18 shows the result of examining the oxygen concentration distribution on the surface of this film in the same manner as in FIG.
As shown in FIG. 18, in a film formed by using a single mixed gas of Ar and oxygen, the oxygen concentration distribution on the surface has only one peak, and oxygen is dispersed almost uniformly. I understand.
【0112】図17のように酸素濃度分布が2つのピー
クを有する本実施例の膜について反射X線回析を測定し
たところ、酸素濃度のピークに対応してピークの分離が
認められた。When reflection X-ray diffraction was measured for the film of this example having two peaks in the oxygen concentration distribution as shown in FIG. 17, separation of peaks was observed in correspondence with the peak of oxygen concentration.
【0113】次に、ガラス基盤上に膜厚0.5μmのC
oFeTaからなる軟磁性下地層、膜厚10nm以下の
非磁性膜を順次形成した後、上記の方法で垂直磁化膜を
形成し、図3に示す構造の垂直磁気記録媒体を作製し
た。また、比較のために、上述した比較例1の垂直磁気
記録媒体を用いた。Next, a C film having a thickness of 0.5 μm was formed on the glass substrate.
After a soft magnetic underlayer made of oFeTa and a non-magnetic film having a thickness of 10 nm or less were sequentially formed, a perpendicular magnetic film was formed by the above method, and a perpendicular magnetic recording medium having the structure shown in FIG. 3 was produced. For comparison, the perpendicular magnetic recording medium of Comparative Example 1 described above was used.
【0114】上記の各媒体と、図6に示す単磁極垂直記
録ヘッドとヨーク型MR再生ヘッドを持つヘッドとを組
み合わせて磁気記録再生装置を作製した。これらの装置
を用いて記録再生を行い、記録密度特性、媒体S/N特
性を調べた。この際、トラック幅を4μm以下とし、ヘ
ッドの浮上量をヘッド先端面と軟磁力下地層表面までの
距離が0.09μm以下となるように設定した。なお、
このように浮上量が小さい場合、ヘッドと媒体との接触
が起こりうる。この結果、本実施例の装置は、比較例1
のものと比較して、記録密度特性、S/N特性が優れて
いた。特に、本実施例の装置は、比較例1のものより
も、記録密度が100kFCI以上での出力が大きかっ
た。また、本実施例の装置は、ヘッドと媒体との接触が
起こり得る低浮上で記録再生を行っても、ヘッドクラッ
シュに対する信頼性が優れたいた。A magnetic recording / reproducing apparatus was manufactured by combining each of the above-mentioned media with a head having a single magnetic pole perpendicular recording head and a yoke type MR reproducing head shown in FIG. Recording and reproduction were performed using these devices, and the recording density characteristics and medium S / N characteristics were examined. At this time, the track width was set to 4 μm or less, and the flying height of the head was set so that the distance between the head tip surface and the soft magnetic underlayer surface was 0.09 μm or less. In addition,
When the flying height is small as described above, contact between the head and the medium may occur. As a result, the device of this example is the same as that of Comparative Example 1.
The recording density characteristics and the S / N characteristics were superior to those of the above. In particular, the device of this example produced a larger output at a recording density of 100 kFCI or more than the device of Comparative Example 1. Further, the apparatus of the present embodiment was excellent in reliability against head crash even when recording / reproducing was carried out at a low flying height where the contact between the head and the medium could occur.
【0115】本実施例の媒体を、図7〜図10に示され
るヘッドと組み合わせた場合にも実施例1で述べたのと
同様な種々の効果を得ることができる。なお、図5と同
様に下地層を軟磁性膜と反強磁性膜との積層構造とし、
その上に非磁性膜および本実施例の垂直磁化膜を形成し
た垂直磁気記録媒体を作製してもよい。この媒体では、
軟磁性膜に、保磁力より大きなバイアス磁界が径方向に
印加される結果、磁壁の発生が抑制される。したがっ
て、この媒体と記録再生ヘッドとを組み合わせた装置で
は、ノイズが低減して品質のよい信号が得られ、信頼性
を向上できる。またこの場合、軟磁性膜としてCoFe
Taを用いると、結晶性が良好で、かつ良好な軟磁性特
性を示すため、大きなバイアス磁界と高透磁率の両方を
達成できる。Even when the medium of this embodiment is combined with the head shown in FIGS. 7 to 10, various effects similar to those described in Embodiment 1 can be obtained. As in FIG. 5, the underlayer has a laminated structure of a soft magnetic film and an antiferromagnetic film,
A perpendicular magnetic recording medium having a non-magnetic film and the perpendicular magnetization film of this embodiment formed thereon may be manufactured. In this medium,
As a result of applying a bias magnetic field larger than the coercive force in the radial direction to the soft magnetic film, the generation of domain walls is suppressed. Therefore, in the device in which this medium and the recording / reproducing head are combined, noise can be reduced and a high-quality signal can be obtained, and reliability can be improved. In this case, CoFe is used as the soft magnetic film.
When Ta is used, the crystallinity is good and the soft magnetic property is good, so that both a large bias magnetic field and a high magnetic permeability can be achieved.
【0116】本実施例では媒体表面に保護膜を設けない
場合について説明したが、より信頼性を重視するため保
護膜を形成してもよく、さらに保護膜上に潤滑膜を形成
してもよい。また、基板と下地層との間に付着力を強化
するための膜を形成してもよい。この場合、下地層が厚
い場合でも、媒体表面にヘッドが衝突したときの膜剥が
れが生じないため、装置の信頼性を向上できる。In the present embodiment, the case where the protective film is not provided on the medium surface has been described. However, a protective film may be formed to further emphasize reliability, and a lubricating film may be further formed on the protective film. . Further, a film may be formed between the substrate and the underlayer to enhance the adhesive force. In this case, even if the underlayer is thick, film peeling does not occur when the head collides with the medium surface, so that the reliability of the device can be improved.
【0117】なお、本実施例ではCoPtを用いたが、
CoNi,CoCrなど他のCo合金でも同様の効果が
得られた。 実施例9 DCマグネトロンスパッタ法により以下のようにしてC
oPt膜を成膜した。基板として化学強化処理を行った
ガラス、ターゲットとして5インチ径のCo20%Pt
合金をそれぞれ用い、基板・ターゲット間の距離を15
0mmに設定してDCマグネトロンスパッタ装置に設置
した。基板温度を室温、スパッタガスとして0.01%
酸素含有Arガスを用い、スパッタ電力を5インチ径当
り1kWに設定してスパッタし、膜厚50nmのCoP
t膜を成膜した。このときスパッタ圧力が1Paまたは
10Paとなるように、スパッタ中に20回交互に切り
換えた。この実験を、全スパッタ時間T[t]のうちス
パッタ圧力を10Paとした時間T[10Pa]の割合
を種々変化させて行った。Although CoPt is used in this embodiment,
Similar effects were obtained with other Co alloys such as CoNi and CoCr. Example 9 C was formed by the DC magnetron sputtering method as follows.
An oPt film was formed. Glass subjected to chemical strengthening treatment as a substrate, Co 20% Pt with a diameter of 5 inches as a target
Each alloy is used and the distance between the substrate and the target is 15
It was set to 0 mm and installed in a DC magnetron sputtering device. Substrate temperature is room temperature, sputtering gas is 0.01%
Sputtering was performed using oxygen-containing Ar gas and the sputtering power was set to 1 kW per 5 inch diameter, and a CoP film with a thickness of 50 nm was formed.
A t film was formed. At this time, the sputtering pressure was alternately switched 20 times during the sputtering so that the sputtering pressure was 1 Pa or 10 Pa. This experiment was performed by changing the ratio of the time T [10 Pa] at which the sputtering pressure was 10 Pa to the total sputtering time T [t].
【0118】図19に、T[10Pa]/T[t]と、
膜の磁気特性すなわち垂直保磁力、面内保磁力、飽和磁
化量Is、および角形比S、S* との関係を示す。図1
9から以下のようなことがわかる。T[10Pa]/T
[t]が0.2以上で、垂直保磁力の増大が認められ
る。保磁力の増大とともに、面内の飽和磁化量に対する
残留磁化量の比Sも増大する。一方、飽和磁化量は減少
する傾向にある。ただし、例えばT[10Pa]/T
[t]が0.5の条件で成膜された膜は、垂直保磁力が
2500Oeと高くしかも内面方向の残留磁化比Sは
0.3以下と低く、飽和磁化量は0.8Tと十分大き
い。FIG. 19 shows T [10Pa] / T [t],
The relationship between the magnetic properties of the film, that is, the perpendicular coercive force, the in-plane coercive force, the saturation magnetization amount Is, and the squareness ratios S and S * is shown. Figure 1
The following can be seen from 9. T [10Pa] / T
When [t] is 0.2 or more, an increase in perpendicular coercive force is recognized. As the coercive force increases, the ratio S of the residual magnetization amount to the in-plane saturation magnetization amount also increases. On the other hand, the saturation magnetization tends to decrease. However, for example, T [10 Pa] / T
The film formed under the condition that [t] is 0.5 has a high perpendicular coercive force of 2500 Oe, a low residual magnetization ratio S in the inner surface direction of 0.3 or less, and a saturation magnetization amount of 0.8 T, which is sufficiently large. .
【0119】図20に、T[10Pa]/T[t]と、
磁気トルクメータにより測定した垂直磁気異方性エネル
ギー(Kp=Kuexp +Is2 /2u0 )との関係を示
す。T[10Pa]/T[t]が0.5の条件で成膜さ
れた膜は、Kpが600kJ/m3 の垂直磁化膜であ
る。In FIG. 20, T [10Pa] / T [t] and
The relationship with the perpendicular magnetic anisotropy energy (Kp = Ku exp + Is 2 / 2u 0 ) measured by a magnetic torque meter is shown. The film formed under the condition that T [10 Pa] / T [t] is 0.5 is a perpendicular magnetization film having a Kp of 600 kJ / m 3 .
【0120】この膜について、分析電子顕微鏡を用いて
EDXにより、その表面を基板目状に数nmの大きさの
微小領域に分割するように、各微小領域の酸素濃度を調
べた。ある酸素濃度となっている領域の面積が、分析し
た全面積のどの程度の割合を占めているかを求めたとこ
ろ、図17と同様に膜の表面の酸素濃度分布は2つのピ
ークを有することが確認された。With respect to this film, the oxygen concentration of each minute region was examined by EDX using an analytical electron microscope so that the surface was divided into minute regions having a size of several nm in a substrate-like pattern. It was found that the ratio of the area of the region having a certain oxygen concentration to the total area analyzed was that the oxygen concentration distribution on the surface of the film had two peaks as in FIG. confirmed.
【0121】一方、比較のために、従来技術に従い、ス
パッタガスとして0.01%酸素含有Arガスを用いて
CoPt膜を成膜する実験を、スパッタ全圧を種々変化
させて行なった。この場合、スパッタ全圧が3Pa以上
になると、垂直保磁力が増大する傾向が認められた。し
かし、垂直保磁力が1300Oe以上の膜は、面内の角
形比が0.5と増大して垂直磁化膜としては用いること
ができない。また、これらの膜では、表面の酸素濃度分
布は1つのピークしかもたず、酸素がほぼ均一に分散し
ていることがわかる。酸素濃度分布が2つのピークを有
する本実施例の膜について反射X線回析を測定したとこ
ろ、酸素濃度のピークに対応してピークの分離が認めら
れた。On the other hand, for comparison, according to the conventional technique, an experiment of forming a CoPt film by using Ar gas containing 0.01% oxygen as a sputtering gas was conducted while changing the total sputtering pressure. In this case, when the total sputter pressure was 3 Pa or more, the perpendicular coercive force tended to increase. However, a film having a perpendicular coercive force of 1300 Oe or more increases the in-plane squareness ratio to 0.5 and cannot be used as a perpendicular magnetization film. Further, in these films, the oxygen concentration distribution on the surface has only one peak, and it can be seen that oxygen is dispersed almost uniformly. When reflection X-ray diffraction was measured for the film of this example having an oxygen concentration distribution having two peaks, peak separation was observed corresponding to the oxygen concentration peak.
【0122】実施例8の場合と同様に、基板上に軟磁性
膜、非磁性膜および本実施例の垂直磁化膜を積層して、
垂直磁気記録媒体を作製した。さらに、この媒体を図6
に示されるヘッドと組み合わせた装置を作製した。そし
て、接触記録により記録再生特性を評価したところ、従
来の媒体を用いたものと比較して、線記録分解能が高
く、ノイズも小さいという結果が得られた。実施例8と
同様にして行ったその他の実験でも、実施例8と同様な
結果が得られた。As in the case of Example 8, by laminating the soft magnetic film, the non-magnetic film and the perpendicular magnetization film of this Example on the substrate,
A perpendicular magnetic recording medium was produced. Furthermore, this medium is shown in FIG.
A device combined with the head shown in FIG. Then, when the recording / reproducing characteristics were evaluated by contact recording, the result that the linear recording resolution was high and the noise was small was obtained as compared with the one using the conventional medium. Other experiments conducted in the same manner as in Example 8 also gave the same results as in Example 8.
【0123】実施例10 DCマグネトロンスパッタ法により以下のようにしてC
oPt膜を成膜した。基板として化学強化処理を行った
ガラス、ターゲットとし2つの5インチ径のCo20%
Pt合金(No.1およびNo.2)を用い、基板・タ
ーゲット間の距離を150mmに設定してDCマグネト
ロンスパッタ装置に設置した。基板温度を室温、スパッ
タガスとして0.01%酸素含有Arガスを用い、スパ
ッタ電力をNo.1については3.0kW/5インチで
一定(W[1])、No.2については0.06〜3.
0kW/5インチの間で一定(W[2])に設定してス
パッタし、膜厚50nmのCoPt膜を成膜した。Example 10 C was formed by the DC magnetron sputtering method as follows.
An oPt film was formed. Chemically strengthened glass as a substrate, two 5 inch diameter Co 20% as a target
Using a Pt alloy (No. 1 and No. 2), the distance between the substrate and the target was set to 150 mm, and the Pt alloy was set in the DC magnetron sputtering apparatus. The substrate temperature was room temperature, Ar gas containing 0.01% oxygen was used as the sputtering gas, and the sputtering power was set to No. No. 1 is constant at 3.0 kW / 5 inch (W [1]), No. For 2, 0.06-3.
Sputtering was performed at a constant value (W [2]) of 0 kW / 5 inch to form a CoPt film having a film thickness of 50 nm.
【0124】図21にW[2]/W[1]と、膜の磁気
特性すなわち垂直保磁力、面内保磁力、飽和磁化量I
s、および角形比S、S* との関係を示す。図21から
わかるように、W[2]/W[1]が0.3前後で、垂
直保磁力の増大が認められる。W[2]/W[1]が
0.3の条件で成膜された膜は、垂直保磁力が1500
Oe、飽和磁化量が、1.1Tであった。また、磁気ト
ルクメータにより垂直磁気異方性エネルギーKpを測定
したところ、Kp=900kJ/m3 の垂直磁化膜であ
った。In FIG. 21, W [2] / W [1] and the magnetic characteristics of the film, that is, the perpendicular coercive force, the in-plane coercive force, and the saturation magnetization I
The relationship between s and the squareness ratios S and S * is shown. As can be seen from FIG. 21, an increase in the perpendicular coercive force is recognized when W [2] / W [1] is around 0.3. The film formed under the condition that W [2] / W [1] is 0.3 has a perpendicular coercive force of 1500.
The Oe and saturation magnetization were 1.1T. When the perpendicular magnetic anisotropy energy Kp was measured with a magnetic torque meter, it was found that the perpendicular magnetic film had Kp = 900 kJ / m 3 .
【0125】この膜について、分析電子顕微鏡を用いて
EDXにより、その表面を基盤目状に数nmの大きさの
微小領域に分割するように、各微小領域の酸素濃度を調
べた。ある酸素濃度となっている領域の面積が、分析し
た全面積のどの程度の割合を占めているかを求めたとこ
ろ、図17と同様に膜の表面の酸素濃度分布は2つのピ
ークを有することが確認された。With respect to this film, the oxygen concentration of each minute region was examined by EDX using an analytical electron microscope so that the surface was divided into minute regions having a size of several nm in a matrix pattern. It was found that the ratio of the area of the region having a certain oxygen concentration to the total area analyzed was that the oxygen concentration distribution on the surface of the film had two peaks as in FIG. confirmed.
【0126】一方、比較のために、従来技術に従い、N
o.2のターゲットのみを用いてスパッタ電力を種々変
化させてCoPt膜を成膜した。この場合、スパッタ電
力が0.08〜2.0kWの範囲で垂直保磁力の増大が
みられた。しかし、垂直保磁力が1300Oe異常の膜
は面内の角形比が0.5と増大して垂直磁化膜としては
用いることができない。また、これらの膜では、表面の
酸素濃度分布は1つのピークしかもたず、酸素がほぼ均
一に分散していることがわかる。On the other hand, for comparison, according to the prior art, N
o. The CoPt film was formed by using only the target No. 2 and changing the sputtering power variously. In this case, an increase in perpendicular coercive force was observed when the sputtering power was in the range of 0.08 to 2.0 kW. However, a film having an abnormal perpendicular coercive force of 1300 Oe has an in-plane squareness ratio of 0.5 and cannot be used as a perpendicular magnetization film. Further, in these films, the oxygen concentration distribution on the surface has only one peak, and it can be seen that oxygen is dispersed almost uniformly.
【0127】酸素濃度分布が2つのピークを有する本実
施例の膜について反射X線回析を測定したところ、酸素
濃度のピークに対応してピークの分離が認められた。な
お、ターゲットおよびスパッタガンをそれぞれ1つにし
て経時的にスパッタ電力の高低を切り換えて変化させた
場合にも、本実施例と同様の結果が得られた。When the reflection X-ray diffraction was measured for the film of this example having an oxygen concentration distribution having two peaks, separation of the peaks was observed corresponding to the peak of the oxygen concentration. Even when one target and one sputter gun were used and the level of the sputter power was changed over time, the same results as in the present example were obtained.
【0128】実施例8の場合と同様に、基板上に軟磁性
膜、非磁性膜および本実施例の垂直磁化膜を積層して、
垂直磁気記録媒体を作製した。さらに、この媒体を図6
に示されるヘッドと組み合わせた装置を作製した。そし
て、接触記録により記録再生特性を評価したところ、従
来の媒体を用いたものと比較して、線記録分解能が高
く、ノイズも小さいという結果が得られた。実施例8と
同様にして行ったその他の実験でも、実施例8と同様な
結果が得られた。As in the case of Example 8, by laminating the soft magnetic film, the non-magnetic film and the perpendicular magnetization film of this Example on the substrate,
A perpendicular magnetic recording medium was produced. Furthermore, this medium is shown in FIG.
A device combined with the head shown in FIG. Then, when the recording / reproducing characteristics were evaluated by contact recording, the result that the linear recording resolution was high and the noise was small was obtained as compared with the one using the conventional medium. Other experiments conducted in the same manner as in Example 8 also gave the same results as in Example 8.
【0129】実施例11 DCマグネトロンスパッタ法により以下のようにしてC
oPt膜を成膜した。基板として化学強化処理を行った
ガラス、ターゲットとして5インチ径のCo20%Pt
合金をそれぞれ用い、基板・ターゲット間の距離を90
mmに設定してDCマグネトロンスパッタ装置に設置し
た。基板温度を室温、スパッタ全圧を4Pa、スパッタ
電力を5インチ径当り1kWに設定してスパッタし、膜
厚50nmのCoPt膜を成膜した。このときスパッタ
ガスとして、0.01%酸素含有Xeガスと、0.01
%酸素含有Arガスとの2種類を用い、両者の比を変化
させて行った。Example 11 C was formed by the DC magnetron sputtering method as follows.
An oPt film was formed. Glass subjected to chemical strengthening treatment as a substrate, Co 20% Pt with a diameter of 5 inches as a target
The alloys are used and the distance between the substrate and target is 90
It was set to mm and installed in a DC magnetron sputtering device. The substrate temperature was set to room temperature, the total sputtering pressure was set to 4 Pa, the sputtering power was set to 1 kW per 5 inch diameter, and sputtering was performed to form a CoPt film having a film thickness of 50 nm. At this time, as sputtering gas, 0.01% oxygen-containing Xe gas and 0.01
% Oxygen-containing Ar gas was used, and the ratio of the two was changed.
【0130】図22に、Xe・酸素混合ガスの圧力P
[Xe+O]の全圧P[t]に対する比と、膜の磁気特
性すなわち垂直保磁力、面内保磁力、飽和磁化量Is、
および角形比S、S* との関係を示す。図22から以下
のようなことがわかる。垂直保磁力はP[Xe+O]/
P[t]が0.2〜0.8の範囲で増大している。面内
保磁力はP[Xe+O]/P[t]が0.8程度のとき
に増大している。面内の角形比,S* はP[Xe+O]
/P[t]が0.5までは小さく垂直磁化膜の特徴を示
し、P[Xe+O]/P[t]が0.5を越えると増大
して面内磁化膜の特性が強くなる。一方、P[Xe+
O]/P[t]が大きくなるにつれ、飽和磁化量は減少
する傾向にある。FIG. 22 shows the pressure P of the Xe / oxygen mixed gas.
The ratio of [Xe + O] to the total pressure P [t], the magnetic properties of the film, that is, the perpendicular coercive force, the in-plane coercive force, the saturation magnetization Is,
And the squareness ratios S and S * are shown. The following can be seen from FIG. Vertical coercive force is P [Xe + O] /
P [t] increases in the range of 0.2 to 0.8. The in-plane coercive force increases when P [Xe + O] / P [t] is about 0.8. In-plane squareness ratio, S * is P [Xe + O]
The value of / P [t] is small up to 0.5, which is characteristic of the perpendicular magnetization film, and increases when P [Xe + O] / P [t] exceeds 0.5, and the characteristics of the in-plane magnetization film are strengthened. On the other hand, P [Xe +
The saturation magnetization tends to decrease as O] / P [t] increases.
【0131】図23に、P[Xe+O]/P[t]と、
磁気トルクメータにより測定した垂直磁気異方性エネル
ギー(Kp=Kuexp +Is2 /2u0 )との関係を示
す。Ar・酸素混合ガスのみを用いた場合にはKpは1
500Oeと大きな値を示す。P[Xe+]/P[t]
が大きくなるにしたがって、飽和磁化量の低下とともに
Kpも低下し、P「Xe+O]/P[t]が0.8以上
ではKpはほとんど0になっている。FIG. 23 shows P [Xe + O] / P [t],
The relationship with the perpendicular magnetic anisotropy energy (Kp = Ku exp + Is 2 / 2u 0 ) measured by a magnetic torque meter is shown. Kp is 1 when only Ar / oxygen mixed gas is used
It shows a large value of 500 Oe. P [Xe +] / P [t]
Kp decreases as the saturation magnetization decreases, and Kp is almost zero when P “Xe + O] / P [t] is 0.8 or more.
【0132】以上の結果から、2種類のガスを用いて成
膜することにより、垂直保磁力、面内保磁力の大きな膜
を作製できることがわかる。例えば、PXe+O]/P
[t]が0.5のとき、飽和磁化量が1T以上、垂直磁
気異方性エネルギーが700kJ/m3 、垂直保磁力が
2400Oeの垂直磁化膜が得られる。また、P[Xe
+O]/P[t]が0.8のとき、面内保磁力が175
0Oeの面内磁化膜が得られる。図24にP[Xe+
O]/P[t]と、AES分析による酸素とCo原子の
オージェ電子分光強度比O/Coとの関係を示す。この
オージェ電子分光強度比O/Coは、膜中の平均的な酸
素濃度に対応している。この図から、P[Xe+O]/
P[t]が増大するにつれて、酸素濃度が増大している
ことがわかる。例えばP[Xe+O]/P[t]が0.
5のとき0.125P[Xe+O]/P[t]が0.8
のとき0.25の値となっている。From the above results, it can be seen that a film having a large perpendicular coercive force and an in-plane coercive force can be produced by forming a film using two kinds of gases. For example, PXe + O] / P
When [t] is 0.5, a saturation magnetization amount of 1 T or more, a perpendicular magnetic anisotropy energy of 700 kJ / m 3 , and a perpendicular coercive force of 2400 Oe can be obtained. In addition, P [Xe
When + O] / P [t] is 0.8, the in-plane coercive force is 175
An in-plane magnetized film of 0 Oe is obtained. Fig. 24 shows P [Xe +
The relationship between O] / P [t] and the Auger electron spectroscopic intensity ratio O / Co of oxygen and Co atoms by AES analysis is shown. This Auger electron spectral intensity ratio O / Co corresponds to the average oxygen concentration in the film. From this figure, P [Xe + O] /
It can be seen that the oxygen concentration increases as P [t] increases. For example, P [Xe + O] / P [t] is 0.
5, 0.125P [Xe + O] / P [t] is 0.8
At that time, the value is 0.25.
【0133】次に膜中のオージェ電子分光強度比O/C
oが約0.1となるように、スパッタガスの酸素分圧を
調整して、前記と同様な実験を行なった。図25に、P
[Xe+O]/P[t]と、膜の磁気特性すなわち垂直
保磁力、面内保磁力、飽和磁化量Is、および角形比
S、S* との関係を示す。図26に、P[Xe+O]/
P[t]と磁気トルクメータにより測定した垂直磁気異
方性エネルギー(Kp=Kuexp +Is2 /2u0 )と
の関係を示す。これらの図から、膜中の酸素濃度がほぼ
同一であっても、スパッタガス組成に依存して磁気特性
が変化することがわかる。例えば、P[Xe+O]/P
[t]が0.2より小さい場合には垂直保磁力か小さい
が、0.2以上になると垂直保磁力が増大する。また、
P[Xe+O]/P[t]が0.6以上で内面保磁力が
増大する。Next, the Auger electron spectroscopic intensity ratio O / C in the film
The oxygen partial pressure of the sputtering gas was adjusted so that o was about 0.1, and the same experiment as above was performed. In FIG. 25, P
The relationship between [Xe + O] / P [t] and the magnetic properties of the film, that is, the perpendicular coercive force, the in-plane coercive force, the saturation magnetization amount Is, and the squareness ratios S and S * are shown. In FIG. 26, P [Xe + O] /
The relationship between P [t] and the perpendicular magnetic anisotropy energy (Kp = Ku exp + Is 2 / 2u 0 ) measured by a magnetic torque meter is shown. From these figures, it can be seen that the magnetic characteristics change depending on the sputtering gas composition even when the oxygen concentration in the film is almost the same. For example, P [Xe + O] / P
When [t] is less than 0.2, the perpendicular coercive force is small, but when it is 0.2 or more, the perpendicular coercive force increases. Also,
When P [Xe + O] / P [t] is 0.6 or more, the inner surface coercive force increases.
【0134】本実施例の膜について、分析電子顕微鏡を
用いてEDXにより、その表面を碁盤目状に数nmの大
きさの微小領域に分割するように、各微小領域の酸素濃
度を調べ、酸素濃度分布を調べた。スパッタガスとして
Xe・酸素混合ガスのみ、またはAr・酸素混合ガスの
みを用いて成膜された膜を除いて、それ以外の膜は表面
の酸素濃度分布が2つのピークを有していた。酸素濃度
分布における2つのピークの分離の度合は、P[Xe+
O]/P[t]が0.5に近いほど顕著であった。With respect to the film of this example, the oxygen concentration of each minute region was examined by EDX using an analytical electron microscope so that the surface was divided into minute regions of a grid size of several nm. The concentration distribution was examined. Except for the film formed by using only the Xe / oxygen mixed gas or only the Ar / oxygen mixed gas as the sputtering gas, the other films had two peaks in the oxygen concentration distribution on the surface. The degree of separation of the two peaks in the oxygen concentration distribution is P [Xe +
It was more remarkable as O] / P [t] was closer to 0.5.
【0135】スパッタガスとしてXe・酸素混合ガスの
み、またはAr・酸素混合ガスのみを用いて成膜された
膜では、表面の酸素濃度分布は1つのピークしかもた
ず、酸素がほぼ均一に分散していることがわかる。In a film formed by using only Xe / oxygen mixed gas or only Ar / oxygen mixed gas as a sputtering gas, the oxygen concentration distribution on the surface has only one peak, and oxygen is dispersed almost uniformly. You can see that
【0136】以上の結果は、XeまたはArの代わり
に、He、Ne、Krを用いても同様である。酸素濃度
分布が2つのピークを有する本実施例の膜について反射
X線回析を測定したところ、酸素濃度のピークに対応し
てピークの分離が認められた。The above results are the same when He, Ne or Kr is used instead of Xe or Ar. When reflection X-ray diffraction was measured for the film of this example having an oxygen concentration distribution having two peaks, peak separation was observed corresponding to the oxygen concentration peak.
【0137】実施例8の場合と同様に、基板上に軟磁性
膜、非磁性膜および本実施例の垂直磁化膜を積層して、
垂直磁気記録媒体を作製した。さらに、この媒体を図6
に示されるヘッドと組み合わせた装置を作製した。そし
て、接触記録により記録再生特性を評価したところ、従
来の媒体を用いたものと比較して線記録分解能が高く、
ノイズも小さいという結果が得られた。実施例8と同様
にして行ったその他の実験でも、実施例8と同様な結果
が得られた。Similar to the case of the eighth embodiment, the soft magnetic film, the non-magnetic film and the perpendicular magnetization film of the present embodiment are laminated on the substrate,
A perpendicular magnetic recording medium was produced. Furthermore, this medium is shown in FIG.
A device combined with the head shown in FIG. Then, when the recording / reproducing characteristics were evaluated by contact recording, the linear recording resolution was higher than that using a conventional medium,
The result is that the noise is also small. Other experiments conducted in the same manner as in Example 8 also gave the same results as in Example 8.
【0138】次にEDX分解により、膜中の酸素濃度と
膜の磁気特性との関係をより詳細に調べた。図27およ
び図28にこれらの結果を示す。図27は粒界における
酸素濃度と保磁力との関係を示すものである。図28は
粒内における酸素濃度と保磁力およびC軸の半値幅との
関係を示すものである。Next, the relationship between the oxygen concentration in the film and the magnetic characteristics of the film was examined in more detail by EDX decomposition. These results are shown in FIGS. 27 and 28. FIG. 27 shows the relationship between the oxygen concentration at the grain boundaries and the coercive force. FIG. 28 shows the relationship between the oxygen concentration in the grains, the coercive force, and the half-width of the C-axis.
【0139】図27から明らかなように、粒界の酸素濃
度が15at%未満の場合には、保磁力が最大で30K
A/mにしかならない。また、図28から明らかなよう
に、粒内における酸素濃度が15at%を超えると、結
晶配向姓が著しく低下し、垂直磁気異方性が低下する傾
向を示した。一方、粒内における酸素濃度が1at%未
満であると、1つの粒子内の領域内で積層欠陥が少な
く、保磁力が小さい。したがって、酸素濃度は、粒界で
は15at%以上、粒内では1〜15at%であること
が望ましい。なお、本実施例では、CoPt膜を用いた
が、CoNi、CoCrなどの他のCo合金でも同様の
効果が得られた。また、本実施例では、CoPt2元合
金を用いているが、酸素が主としてCoと結合している
かぎりは、Ptに限らず、磁気異方性の大きいPd,N
i,Cr,Smなどを40at%以下の範囲で含有する
合金でもよい。さらに、これらの合金に、結晶粒径を微
細にする目的で、Mo,W,Fe,Ti,Cr,Nb,
Zr,Hfからなる群より選択される少なくとも1種の
元素を20at%以下の範囲で添加してもよい。なお、
磁気異方性の観点からは、これらの元素の添加量は10
at%以下であることが好ましい。さらに、すべての金
属元素と結合している酸素に対する、酸素と結合してい
るCoの比を変化させる目的でSi,V,C,B,Pか
らなる群より選択される少なくとも1種の元素を10a
t%以下の範囲で添加してもよい。なお、耐食性の観点
からは、これらの元素の添加量は5at%以下であるこ
とが好ましい。As is clear from FIG. 27, when the oxygen concentration at the grain boundary is less than 15 at%, the maximum coercive force is 30 K.
Only A / m. Further, as is clear from FIG. 28, when the oxygen concentration in the grains exceeded 15 at%, the crystal orientation was significantly reduced, and the perpendicular magnetic anisotropy tended to be reduced. On the other hand, when the oxygen concentration in the grain is less than 1 at%, the stacking fault is small and the coercive force is small in the region within one grain. Therefore, it is desirable that the oxygen concentration is 15 at% or more at the grain boundary and 1 to 15 at% in the grain. Although the CoPt film was used in this example, similar effects were obtained with other Co alloys such as CoNi and CoCr. Further, in this embodiment, a CoPt binary alloy is used, but Pd and N having large magnetic anisotropy are not limited to Pt as long as oxygen is mainly bonded to Co.
An alloy containing i, Cr, Sm, etc. in a range of 40 at% or less may be used. Further, in order to make the crystal grain size finer, Mo, W, Fe, Ti, Cr, Nb,
At least one element selected from the group consisting of Zr and Hf may be added in the range of 20 at% or less. In addition,
From the viewpoint of magnetic anisotropy, the addition amount of these elements is 10
It is preferably at% or less. Further, at least one element selected from the group consisting of Si, V, C, B, and P is used for the purpose of changing the ratio of Co bound to oxygen to oxygen bound to all metal elements. 10a
You may add in the range of t% or less. From the viewpoint of corrosion resistance, the added amount of these elements is preferably 5 at% or less.
【0140】実施例12 基板として化学強化処理を行ったガラスを用い、その上
に軟磁性膜およびPtPd合金からなる非磁性膜を順次
形成した。次に、DCマグネトロンスパッタ法により以
下のようにしてCoPt膜を成膜した。ターゲットとし
て5インチ径のCo20%Pt合金を用い、基板・ター
ゲット間の距離を120mmに設定してDCマグネトロ
ンスパッタ装置に設置した。基板温度を基板ホルダの裏
側を液体窒素で冷却することにより5℃以下、スパッタ
全圧を4Pa、スパッタ電力を5インチ径当り1kWに
設定してスパッタしてCoPt膜を成膜した。このとき
スパッタガスとして、0.01%酸素含有Xeガスと、
0.01%酸素含有Arガスとの2種類を用い、両者の
非を1:1とした。Example 12 A glass subjected to a chemical strengthening treatment was used as a substrate, and a soft magnetic film and a nonmagnetic film made of a PtPd alloy were sequentially formed on the glass. Next, a CoPt film was formed by the DC magnetron sputtering method as follows. A Co 20% Pt alloy having a diameter of 5 inches was used as a target, and the distance between the substrate and the target was set to 120 mm, and the target was set in a DC magnetron sputtering apparatus. The substrate temperature was set to 5 ° C. or lower by cooling the back side of the substrate holder with liquid nitrogen, the total sputtering pressure was set to 4 Pa, and the sputtering power was set to 1 kW per 5 inch diameter to form a CoPt film. At this time, as the sputtering gas, 0.01% oxygen-containing Xe gas,
Two kinds of Ar gas containing 0.01% oxygen were used, and the ratio of both was set to 1: 1.
【0141】膜中に混入した酸素をXPS(X−ray
photoelectron spectrossc
opy)で測定したところ、酸素濃度は30at%であ
った。このうち、吸着結合している酸素の割合は60
%、金属元素と結合している酸素の割合は20%、水素
基を形成して結合している酸素の割合が20%であっ
た。この膜を真空中において、500〜300℃の温度
範囲で1〜120分間熱処理し、加熱温度と加熱時間に
よって、全酸素量に対する吸着結合している酸素の割合
が異なった膜を作製した。この場合、基板温度が低い場
合には全酸素量が低下する傾向を示した。一方、基板温
度が高い場合には、全酸素量は低下することなく、吸着
酸素量のみが低下する傾向を示した。Oxygen mixed in the film is converted into XPS (X-ray).
photoelectron spectroscopy
Oxy), the oxygen concentration was 30 at%. Of these, the proportion of oxygen adsorbed and bound is 60
%, The proportion of oxygen bound to the metal element was 20%, and the proportion of oxygen bound to form a hydrogen group was 20%. This film was heat-treated in a temperature range of 500 to 300 ° C. for 1 to 120 minutes in vacuum to prepare a film in which the ratio of adsorbed and bonded oxygen to the total oxygen amount was different depending on the heating temperature and the heating time. In this case, when the substrate temperature was low, the total oxygen content tended to decrease. On the other hand, when the substrate temperature was high, the total oxygen amount did not decrease, and only the adsorbed oxygen amount tended to decrease.
【0142】これらの膜について、サファイアピンを用
いてピン・オン・ディスクによる摺動試験を行い、スク
ラッチまたは亀裂が発生するまでの摺動回数を調べた。
図29に吸着酸素濃度と摺物回数との関係を示す。な
お、図29における摺動回数は、最も好成績のものの値
を1.0として規格化して示している。この結果から、
以下のようなことがわかった。すなわち、吸着酸素量が
1at%未満である膜では、膜の硬度が不足しており、
膜の表面にへこみ傷が生じた。一方、吸着酸素量が15
at%を超えると、膜硬度は十分であるものの、膜の内
部圧縮力が強く、容易に亀裂が生じた。吸着酸素量が1
〜15at%である膜は、良好な摺動特性を示した。These films were subjected to a sliding test with a pin-on-disk using a sapphire pin, and the number of slidings until scratches or cracks were generated was examined.
FIG. 29 shows the relationship between the concentration of adsorbed oxygen and the number of slides. In addition, the number of sliding times in FIG. 29 is shown by standardizing the value of the most successful one as 1.0. from this result,
I found the following. That is, the hardness of the film is insufficient in the film having the adsorbed oxygen amount of less than 1 at%,
The surface of the film was dented and scratched. On the other hand, the amount of adsorbed oxygen is 15
When it exceeds at%, although the film hardness is sufficient, the internal compressive force of the film is strong and cracks easily occur. Adsorbed oxygen amount is 1
The film with ˜15 at% showed good sliding properties.
【0143】これらの膜についてEDX分析を行った結
果、酸素濃度のピークが2つに分離していた。また、こ
れらの膜についてEELS(electron ene
rgy−loss spectroscopy)分析を
行った結果、粒内の酸素が主として吸着結合し、粒界の
酸素がCoと結合している膜では、特に垂直磁気異方性
エネルギーおよび摺動特性がもとに優れていることがわ
かった。なお、酸素のほかに窒素を含んでいる場合に
も、上記と同様な結果が得られた。As a result of performing EDX analysis on these films, the oxygen concentration peak was separated into two peaks. In addition, regarding these films, EELS (electronene)
As a result of performing the rgy-loss spectroscopy analysis, in the film in which the oxygen in the grain is mainly adsorbed and bound and the oxygen in the grain boundary is bound to Co, the perpendicular magnetic anisotropy energy and the sliding property are particularly used. It turned out to be excellent. The same results as above were obtained when nitrogen was contained in addition to oxygen.
【0144】[0144]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、飽
和磁化量、垂直磁気異方性および保磁力が大きく、磁気
的な分散が少ない磁気記録媒体用磁性薄膜を提供でき
る。また、本発明の磁気記録再生装置によれば、磁気記
録媒体の磁性薄膜に化学物相を含ませているため、その
媒体の電気抵抗が高くなり、垂直記録された状態を磁気
抵抗効果型の再生ヘッドにより読み出すことが可能とな
る。さらに、磁気記録媒体の磁性薄膜に化学物相を含ま
せているため、その媒体の機械時強度が高くなり、媒体
表面に形成すべき保護膜をなくすか又は薄くすることが
でき、ひいてはスページングを低下させて綿密度の向上
を図ることができる。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic thin film for a magnetic recording medium which has a large saturation magnetization amount, a perpendicular magnetic anisotropy, a coercive force, and a small magnetic dispersion. Further, according to the magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention, since the magnetic thin film of the magnetic recording medium contains the chemical phase, the electric resistance of the medium becomes high, and the perpendicularly recorded state becomes a magnetoresistive effect type. It becomes possible to read by the reproducing head. Further, since the magnetic thin film of the magnetic recording medium contains the chemical phase, the mechanical strength of the medium is increased, and the protective film to be formed on the surface of the medium can be eliminated or thinned. Can be reduced to improve the cotton density.
【図1】 本発明に係る垂直磁気記録媒体の断面図。FIG. 1 is a sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to the present invention.
【図2】 本発明に係る垂直磁気記録媒体の断面図。FIG. 2 is a sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to the present invention.
【図3】 本発明に係る垂直磁気記録媒体の断面図。FIG. 3 is a sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to the present invention.
【図4】 本発明に係る垂直磁気記録媒体の断面図。FIG. 4 is a sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to the present invention.
【図5】 本発明に係る垂直磁気記録媒体の断面図。FIG. 5 is a sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to the present invention.
【図6】 本発明に係る記録再生ヘッドを示す構成図。FIG. 6 is a configuration diagram showing a recording / reproducing head according to the present invention.
【図7】 本発明に係る記録再生ヘッドを示す構成図。FIG. 7 is a configuration diagram showing a recording / reproducing head according to the present invention.
【図8】 本発明に係る記録再生ヘッドを示す構成図。FIG. 8 is a configuration diagram showing a recording / reproducing head according to the present invention.
【図9】 本発明に係る記録再生ヘッドを示す構成図。FIG. 9 is a configuration diagram showing a recording / reproducing head according to the present invention.
【図10】 本発明に係る記録再生ヘッドを示す構成
図。FIG. 10 is a configuration diagram showing a recording / reproducing head according to the present invention.
【図11】 本発明の実施例1において作製されたCo
Pt磁性薄膜の熱処理後のX線回析図。FIG. 11: Co produced in Example 1 of the present invention
The X-ray diffraction diagram after heat processing of a Pt magnetic thin film.
【図12】 本発明の実施例1において作製されたCo
Pt磁性薄膜の熱処理後のCoO結晶粒のロッキングカ
ーブ。FIG. 12: Co produced in Example 1 of the present invention
Rocking curve of CoO crystal grains after heat treatment of Pt magnetic thin film.
【図13】 本発明の実施例1において作製されたCo
Pt磁性薄膜の熱処理後のI−Hループを示す図。FIG. 13: Co produced in Example 1 of the present invention
The figure which shows the IH loop after heat processing of a Pt magnetic thin film.
【図14】 本発明の実施例3において作製されたCo
Pt磁性薄膜の熱処理後のI−Hループを示す図。FIG. 14: Co produced in Example 3 of the present invention
The figure which shows the IH loop after heat processing of a Pt magnetic thin film.
【図15】 本発明の実施例8において作製されたCo
Pt磁性薄膜について、Ar・酸素混合ガスによるスパ
ッタ時間の全スパッタ時間に対する比T[Ar+O]/
T[t]と、膜の垂直保磁力、面内保磁力、飽和磁化量
Is、および角形比S、S* との関係を示す図。FIG. 15: Co produced in Example 8 of the present invention
For the Pt magnetic thin film, the ratio of the sputtering time by Ar / oxygen mixed gas to the total sputtering time T [Ar + O] /
The figure which shows the relationship between T [t], the perpendicular coercive force of a film | membrane, the in-plane coercive force, the saturation magnetization amount Is, and the squareness ratios S and S * .
【図16】 本発明の実施例8において作製されたCo
Pt磁性薄膜について、T[Ar+O]/T[t]と、
垂直磁気異方性エネルギーとの関係を示す。FIG. 16: Co produced in Example 8 of the present invention
For the Pt magnetic thin film, T [Ar + O] / T [t]
The relationship with the perpendicular magnetic anisotropy energy is shown.
【図17】 本発明の実施例8において作製されたCo
Pt磁性薄膜について、表面の酸素濃度分布を示す図。FIG. 17: Co produced in Example 8 of the present invention
The figure which shows the oxygen concentration distribution of the surface about a Pt magnetic thin film.
【図18】 スパッタガスとしてAr・酸素混合ガスの
みを用いて作製されたCoPt磁性薄膜について、表面
の酸素濃度分布を示す図。FIG. 18 is a diagram showing the oxygen concentration distribution on the surface of a CoPt magnetic thin film produced using only an Ar / oxygen mixed gas as a sputtering gas.
【図19】 本発明の実施例9において作製されたCo
Pt磁性薄膜について、スパッタ圧力を10Paとした
時間の全スパッタ時間に対する比T[10Pa]/T
[t]と、膜の垂直保磁力、面内保磁力、飽和磁化量I
sおよび角形S、S* との関係を示す図。FIG. 19: Co produced in Example 9 of the present invention
For the Pt magnetic thin film, the ratio of the time when the sputtering pressure was 10 Pa to the total sputtering time T [10 Pa] / T
[T], perpendicular coercive force of the film, in-plane coercive force, saturation magnetization I
The figure which shows the relationship with s and squares S and S * .
【図20】 本発明の実施例9において作製されたCo
Pt磁性薄膜について、T[10Pa]/T[t]と、
垂直磁気異方性エネルギーとの関係を示す図。FIG. 20: Co produced in Example 9 of the present invention
For the Pt magnetic thin film, T [10 Pa] / T [t]
The figure which shows the relationship with perpendicular magnetic anisotropy energy.
【図21】 本発明の実施例10において作製されたC
oPt磁性薄膜について、No.2のターゲットに対す
るスパッタ電力のNo.1のターゲットに対するスパッ
タ電力(3.0kW)に対する比W[2]/W[1]
と、膜の垂直保磁力、面内保磁力、飽和磁化量Is、お
よび角形比S、S* との関係を示す図。FIG. 21: C prepared in Example 10 of the present invention
Regarding the oPt magnetic thin film, no. No. 2 of sputtering power for the target of No. 2 Ratio W [2] / W [1] to sputtering power (3.0 kW) for 1 target
FIG. 7 is a diagram showing the relationship among the perpendicular coercive force of the film, the in-plane coercive force, the saturation magnetization amount Is, and the squareness ratios S and S * .
【図22】 本発明の実施例11において作製されたC
oPt磁性薄膜について、Xe・酸素混合ガスの圧力の
全圧に対する比P[Xe+O]/P[t]と、膜の垂直
保磁力、面内保磁力、飽和磁化量Is、および角形比
S、S* との関係を示す図。FIG. 22 C prepared in Example 11 of the present invention
Regarding the oPt magnetic thin film, the ratio P [Xe + O] / P [t] of the pressure of the Xe / oxygen mixed gas to the total pressure, the perpendicular coercive force of the film, the in-plane coercive force, the saturation magnetization Is, and the squareness ratio S, S. The figure which shows the relationship with * .
【図23】 本発明の実施例11において作製されたC
oPt磁性薄膜について、P[Xe+O]/P[t]
と、垂直磁気異方性エネルギーとの関係を示す図。FIG. 23: C prepared in Example 11 of the present invention
For the oPt magnetic thin film, P [Xe + O] / P [t]
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the magnetic field and the perpendicular magnetic anisotropy energy.
【図24】 本発明の実施例11において作製されたC
oPt磁性薄膜について、P[Xe+O]/P[t]
と、AES分析による酸素とCo原子のオージェ電子分
光強度比O/Coとの関係を示す図。FIG. 24: C prepared in Example 11 of the present invention
For the oPt magnetic thin film, P [Xe + O] / P [t]
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the Auger electron spectroscopic intensity ratio O / Co of oxygen and Co atoms by AES analysis.
【図25】 本発明の実施例11において膜中のO/C
oがほぼ一定となるような条件で作製されたCoPt磁
性薄膜について、P[Xe+O]/P[t]と、膜の垂
直保磁力、面内保磁力、飽和磁化量Is、および角形比
S、S* との関係を示す図。FIG. 25 shows O / C in the film in Example 11 of the present invention.
For a CoPt magnetic thin film produced under the condition that o is substantially constant, P [Xe + O] / P [t], the perpendicular coercive force of the film, the in-plane coercive force, the saturation magnetization amount Is, and the squareness ratio S, The figure which shows the relationship with S * .
【図26】 本発明の実施例11において膜中のO/C
oがほぼ一定となるような条件で作製されたCoPt磁
性薄膜について、P[Xe+O]/P[t]と、垂直磁
気異方性エネルギーとの関係を示す図。FIG. 26 shows O / C in the film in Example 11 of the present invention.
The figure which shows the relationship between P [Xe + O] / P [t] and perpendicular magnetic anisotropy energy about the CoPt magnetic thin film produced on condition that o became substantially constant.
【図27】 本発明の実施例11において作製されたC
oPt磁性薄膜について、粒界における酸素濃度と保磁
力との関係を示す図。FIG. 27 C prepared in Example 11 of the present invention
The figure which shows the relationship between oxygen concentration in a grain boundary, and coercive force about an oPt magnetic thin film.
【図28】 本発明の実施例11において作製されたC
oPt磁性薄膜について、粒内における酸素濃度と保磁
力およびC軸の半値幅との関係を示す図。FIG. 28: C prepared in Example 11 of the present invention
The figure which shows the relationship between the oxygen concentration in a grain, coercive force, and the half-value width of a C-axis about an oPt magnetic thin film.
【図29】 本発明の実施例12において作製されたC
oPt磁性薄膜について、吸着酸素濃度と摺動試験での
摺動回数との関係を示す図。FIG. 29. C prepared in Example 12 of the present invention
The figure which shows the relationship between the adsorption oxygen concentration and the number of sliding times in a sliding test about an oPt magnetic thin film.
1…垂直磁化膜、 10…媒体、 11…基板、 12
…下地層、 13…非磁性膜、 14…反強磁性膜、
15…保護膜、 100…磁気ヘッド、 101…アー
ム、 102…再生用リターンショーク、 103,1
04…再生用電極、 105,113…MR膜、 10
6,110,119…絶縁材料、 107,117…主
磁極、 108,118…記録コイル、 109…記録
用リターンショーク、 111,115…磁気シールド
膜、 112,114,116…非磁性膜。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Perpendicular magnetization film, 10 ... Medium, 11 ... Substrate, 12
... Underlayer, 13 ... Non-magnetic film, 14 ... Antiferromagnetic film,
Reference numeral 15 ... Protective film, 100 ... Magnetic head, 101 ... Arm, 102 ... Playback return shake, 103, 1
04 ... Reproducing electrode, 105, 113 ... MR film, 10
6, 110, 119 ... Insulating material, 107, 117 ... Main magnetic pole, 108, 118 ... Recording coil, 109 ... Recording return shake, 111, 115 ... Magnetic shield film, 112, 114, 116 ... Non-magnetic film.
Claims (10)
成した磁気記録媒体において、前記垂直磁化膜がCoP
t合金の結晶相とCoの酸化物相、窒化物相および炭化
物相からなる群より選択される化合物相とを含有するこ
とを特徴とする垂直磁気記録媒体。1. A magnetic recording medium having a CoPt alloy-based perpendicular magnetization film formed on a substrate, wherein the perpendicular magnetization film is CoP.
A perpendicular magnetic recording medium comprising a crystalline phase of a t alloy and a compound phase selected from the group consisting of a Co oxide phase, a nitride phase and a carbide phase.
気記録媒体において、前記垂直磁化膜がその表面におけ
る酸素濃度分布に2つのピークを有することを特徴とす
る垂直磁気記録媒体。2. A perpendicular magnetic recording medium having a Co-based perpendicular magnetic film formed on a substrate, wherein the perpendicular magnetic film has two peaks in oxygen concentration distribution on its surface.
気記録媒体において、前記垂直磁化膜が吸着結合酸素お
よび吸着結合窒素のうち少なくとも一方を1〜15at
%含有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。3. A magnetic recording medium in which a Co-based perpendicular magnetic film is formed on a substrate, wherein the perpendicular magnetic film contains at least one of adsorbed oxygen and adsorbed nitrogen in an amount of 1 to 15 at.
% Perpendicular magnetic recording medium.
の基板と垂直磁化膜との間に下地層を設けたことを特徴
とする垂直磁気記録媒体。4. A perpendicular magnetic recording medium having an underlayer provided between the substrate and the perpendicular magnetization film of the magnetic recording medium according to claim 1.
の基板と垂直磁化膜との間に下地層非磁性膜を設けたこ
とを特徴とする垂直磁気記録媒体。5. A perpendicular magnetic recording medium comprising an underlayer non-magnetic film provided between the substrate and the perpendicular magnetic film of the magnetic recording medium according to claim 1.
性膜との積層構造であることを特徴とする垂直磁気記録
媒体。6. A perpendicular magnetic recording medium, wherein the underlayer according to claim 5 has a laminated structure of a soft magnetic film and an antiferromagnetic film.
直磁気記録媒体において、前記基板と垂直磁化膜との間
に、軟磁性膜と反強磁性膜との積層構造下地層を設けた
ことを特徴とする垂直磁気記録媒体。7. A perpendicular magnetic recording medium in which a Co-based perpendicular magnetization film is formed on a substrate, wherein a laminated structure underlayer of a soft magnetic film and an antiferromagnetic film is provided between the substrate and the perpendicular magnetization film. A perpendicular magnetic recording medium characterized by the above.
膜が、CoPt合金の結晶相とCoの酸化物相、窒化物
相および炭化物相からなる群より選択される化合物相と
を含む磁気記録媒体であって、この磁気記録媒体に磁気
ヘッドにより垂直方向に磁化させて記録させ、記録され
た状態を磁気抵抗効果型の再生ヘッドにより読み出すこ
とを特徴とする磁気記録再生装置。8. A magnetic recording medium in which a CoPt alloy-based magnetic thin film provided on a substrate contains a CoPt alloy crystal phase and a compound phase selected from the group consisting of a Co oxide phase, a nitride phase and a carbide phase. A magnetic recording / reproducing apparatus characterized in that the magnetic recording medium is magnetized in the perpendicular direction by a magnetic head for recording, and the recorded state is read by a magnetoresistive reproducing head.
その表面における酸素濃度分布に2つのピークを有する
磁気記録媒体であって、この磁気記録媒体に磁気ヘッド
により垂直方向に磁化させて記録させ、記録された状態
を磁気低降効果型の再生ヘッドにより読み出すことを特
徴とする磁気記録再生装置。9. A Co-based magnetic thin film provided on a substrate,
A magnetic recording medium having two peaks in the oxygen concentration distribution on its surface, in which this magnetic recording medium is perpendicularly magnetized and recorded, and the recorded state is recorded by a magnetic low-diffusion effect reproducing head. A magnetic recording / reproducing apparatus characterized by reading.
あり、前記磁気記録媒体に接触させて記録された状態を
読み出すことを特徴とする請求項5または6記載の磁気
記録再生装置。10. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 5, wherein the reproducing head is a yoke type MR head, and the recorded state is read by contacting the magnetic recording medium.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3820094A JPH07235034A (en) | 1993-03-10 | 1994-03-09 | Perpendicular magnetic recording medium and magnetic recording / reproducing apparatus |
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4905193 | 1993-03-10 | ||
| JP22528693 | 1993-09-10 | ||
| JP5-225286 | 1993-09-10 | ||
| JP5-49051 | 1993-12-28 | ||
| JP5-354952 | 1993-12-28 | ||
| JP35495293 | 1993-12-28 | ||
| JP3820094A JPH07235034A (en) | 1993-03-10 | 1994-03-09 | Perpendicular magnetic recording medium and magnetic recording / reproducing apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235034A true JPH07235034A (en) | 1995-09-05 |
Family
ID=27460549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3820094A Pending JPH07235034A (en) | 1993-03-10 | 1994-03-09 | Perpendicular magnetic recording medium and magnetic recording / reproducing apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07235034A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2002367138A (en) * | 2001-06-07 | 2002-12-20 | Fujitsu Ltd | Magnetic information recording medium |
| US7105239B2 (en) | 2001-11-27 | 2006-09-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Perpendicular magnetic recording medium and magnetic recording/reproducing apparatus using the same |
| JP2007026558A (en) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Univ Of Tokyo | Magnetic recording medium and method for manufacturing the same |
| KR100717561B1 (en) * | 2004-11-30 | 2007-05-15 | 티디케이가부시기가이샤 | Magnetic thin film and method of forming the same, magnetic device and inductor, and method of manufacturing the same |
| KR100723407B1 (en) * | 2005-07-12 | 2007-05-30 | 삼성전자주식회사 | Perpendicular magnetic recording medium in which characteristics of a recording layer are controlled and a method for manufacturing the same |
-
1994
- 1994-03-09 JP JP3820094A patent/JPH07235034A/en active Pending
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