JP2001118234A - 垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた低ノイズ特性と記録磁化の安定性を有
し、超高密度磁気記録に好適な垂直磁気記録媒体及び磁
気記憶装置を提供する。 【解決手段】 基板１１上に裏打層１３、垂直磁化膜１
７、保護膜１８の順に形成した垂直磁気記録媒体におい
て、裏打層１３を組成もしくは保磁力の異なる磁性膜１
２，１３−１，１３−２を膜厚０．５〜１０ｎｍの範囲
の非磁性層１４−１，１４−２を介して積層した構成に
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、再生ノイズが小さ
く、記録磁化の安定性に優れた超高密度磁気記録に好適
な垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、実用的に用いられている磁気記録
方式は、磁気記録媒体面に平行に、かつ磁極のＮ極とＮ
極、Ｓ極とＳ極を互いに突き合わせる方向に磁化して磁
気記録を行う面内磁気記録方式である。面内磁気記録方
式において線記録密度を向上するには、記録時の反磁界
の影響を減少するために記録媒体である磁性膜の残留磁
化（Ｂｒ）と磁性膜厚（ｔ）の積（Ｂｒ・ｔ）を小さく
し、保磁力を増大する必要がある。また、磁化遷移から
発生する媒体ノイズを減少するために、磁性膜の磁化容
易軸を基板面に平行に配向させると共に、結晶粒径の制
御が必要である。

【０００３】面内磁気記録用の磁性膜としては、Ｃｏを
主成分とし、これにＣｒ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｔ
ｉ，Ｎｉ，Ｎｂ，Ｈｆなどを添加したＣｏ合金薄膜が用
いられる。磁性薄膜を構成するＣｏ合金は、主として六
方稠密格子構造（以下、ｈｃｐ構造という）の材料を用
いる。この結晶のｃ軸は＜００．１＞方向に磁化容易軸
を持ち、この磁化容易軸を面内方向に配向させる。磁性
薄膜の結晶配向性や粒径を制御するために、基板と磁性
膜の間に構造制御用の下地層を形成する。下地層として
は、Ｃｒを主成分とし、これにＴｉ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗ，Ｐ
ｔ，Ｐｄなどを添加した材料を用いる。磁性薄膜は真空
蒸着法やスパッタリング法により形成する。前記したよ
うに、面内磁気記録において媒体ノイズを小さくし線記
録密度を向上するには、磁性膜の残留磁化（Ｂｒ）と磁
性膜厚（ｔ）の積を小さくする必要があり、このために
磁性膜の膜厚を２０ｎｍ以下まで薄くし、結晶粒径を１
０〜１５ｎｍまで微細化することが必要である。しか
し、このような磁性結晶粒を微細化した媒体では、熱揺
らぎにより記録磁化が減少するという極めて重大な問題
があり、高密度記録の障害となっている。

【０００４】一方、垂直磁気記録方式は、記録媒体面に
垂直に、かつ隣り合う記録ビットが互いに反平行になる
ように磁区を形成する磁気記録方式であり、記録ビット
の境界での反磁界が小さくなり高密度記録ほど磁化が安
定に保たれ易い利点があり、高密度磁気記録の有力な手
段の一つである。面内磁気記録による高密度記録のため
には、前記したように磁性膜の厚さを２０ｎｍ以下に
し、磁性結晶粒径の微細化と均一化をする必要がある
が、この場合、熱的緩和により記録磁化が消失する問題
がある。これに対して垂直磁気記録では、面内磁気記録
に比べて磁性膜厚を厚くでき、記録磁化を安定に保持で
きる利点がある。垂直磁気記録により線記録密度を向上
するためには、記録ビット内部及び磁化遷移領域に形成
される不規則構造の磁区から発生する媒体ノイズを減少
することが必要である。このためには、磁性膜の磁化容
易軸を基板面に垂直に配向させると共に、磁化容易軸の
配向分散を小さくし、結晶粒径を制御することが必要で
ある。

【０００５】垂直磁化膜としては、Ｃｏを主成分とし、
これにＣｒ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｎ
ｂ，Ｈｆなどを添加したＣｏ合金薄膜が用いられる。磁
性薄膜を構成するＣｏ合金としては、主としてｈｃｐ構
造の材料を用いる。Ｃｏ合金薄膜は、この結晶のｃ軸、
＜００．１＞方向に磁化容易軸を持ち、この磁化容易軸
を垂直方向に配向させる。磁性薄膜は真空蒸着法やスパ
ッタリング法により形成する。磁気記録したときの線記
録密度や再生出力を向上し、再生ノイズを減少させて磁
気記録特性を向上するために、上記のＣｏ合金薄膜のｃ
軸の垂直配向性を向上すると共に、結晶粒径の制御が必
要であり、このために基板と磁性膜の間に構造制御用の
下地層を形成するなどの改善策が従来から行われてい
る。

【０００６】垂直磁気記録媒体には、基板上に構造制御
層を介して垂直磁化膜を形成した単層垂直磁気記録媒体
と、基板上に軟磁性膜を形成し、この上に構造制御層を
介して垂直磁化膜を形成した２層垂直磁気記録媒体があ
る。前者の場合、媒体ノイズの主因は、記録ビット内部
及び磁化遷移領域に形成される不規則構造の磁区であ
る。一方、後者の２層垂直磁気記録媒体の場合、媒体ノ
イズは、記録ビット内部及び磁化遷移領域に形成される
不規則構造の磁区に加えて、垂直磁化膜の下層に設けた
軟磁性膜の磁区構造の乱れによっても発生する。

【０００７】軟磁性膜の磁区構造を制御する方式とし
て、例えば特開平１１−１９１２１７号公報「垂直磁気
記録媒体の製造方法」のように、軟磁性膜の下層に直接
硬磁性膜を接して形成する方法が提案されている。この
方法によれば、外部磁界による軟磁性膜の磁区構造の変
化をある程度低下できる効果は認められるが、軟磁性膜
の下層に直接硬磁性膜を接して形成することにより硬磁
性膜の磁区構造がこの上の軟磁性膜に転写され、その結
果、垂直磁化膜の再生信号の中に軟磁性膜から発生した
ノイズが含まれて高密度記録の障害になる問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】垂直磁気記録媒体、特
に２層垂直磁気記録媒体により超高密度磁気記録を実現
するには、線記録密度の向上の他に再生信号に含まれる
ノイズ、特に媒体の微細構造に起因する媒体ノイズの低
減と記録磁化を安定に保つことが重要である。本発明
は、このような問題認識のもとに、従来技術の欠点を解
消し、優れた低ノイズ特性と記録磁化の安定性を有し超
高密度磁気記録に好適な垂直磁気記録媒体及び磁気記憶
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、裏打磁性
層を備えた垂直磁気記録媒体における記録磁化の安定性
を妨げる要因及び媒体ノイズの原因について詳細に検討
した結果、裏打磁性層表面の磁区構造が磁気記録したと
きの垂直磁気記録媒体表面の漏洩磁界分布に影響し、媒
体ノイズを増大させ、記録磁化の安定性を阻害している
ことを見出した。

【００１０】本発明においては、垂直磁化膜の結晶配向
及び結晶粒径制御に加えて垂直磁化膜の下層に形成する
裏打磁性層の構造を制御することによって、特に裏打磁
性層表面の磁区構造を制御し、磁気記録したとき垂直磁
化膜表面に形成される不規則構造の磁区を低減すること
により、前記目的を達成する。具体的には、基板上に裏
打磁性層、垂直磁化膜、保護膜の順に形成した垂直磁気
記録媒体において、裏打磁性層を組成もしくは保磁力の
異なる磁性膜を膜厚０．５〜１０ｎｍの範囲の非磁性層
を介して積層した構造とし、裏打磁性層が磁気記録過程
における磁気ヘッドの記録補助層の役割と、再生過程に
おける垂直磁化膜の信号強度を高める役割分担を担う構
成とすることにより、媒体ノイズの小さい記録磁化の安
定性に優れた超高密度磁気記録に好適な垂直磁気記録媒
体を提供する。

【００１１】すなわち、本発明による垂直磁気記録媒体
は、基板上に裏打磁性層を介して垂直磁化膜を設けた垂
直磁気記録媒体において、裏打磁性層は非磁性層を介し
て積層された組成の異なる磁性膜を含むことを特徴とす
る。本発明による垂直磁気記録媒体は、また、基板上に
裏打磁性層を介して垂直磁化膜を設けた垂直磁気記録媒
体において、裏打磁性層は非磁性層を介して積層された
保磁力の異なる磁性膜を含むことを特徴とする。

【００１２】本発明による垂直磁気記録媒体は、また、
基板上に裏打磁性層を介して垂直磁化膜を設けた垂直磁
気記録媒体において、裏打磁性層は膜厚０．５〜１０ｎ
ｍの非磁性層を介して積層された組成もしくは保磁力の
異なる磁性膜を含むことを特徴とする。

【００１３】本発明による垂直磁気記録媒体は、また、
基板上に裏打磁性層を介して垂直磁化膜を設けた垂直磁
気記録媒体において、裏打磁性層は、基板側に設けられ
た面内硬磁性膜と、硬磁性膜の上に膜厚０．５〜１０ｎ
ｍの非磁性層を介して設けられた軟磁性膜を含むことを
特徴とする。

【００１４】軟磁性膜は、膜厚０．５〜１０ｎｍの非磁
性層によって２層に分離されているのが好ましい。ま
た、軟磁性膜はＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−
Ｍｏ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｗ−Ｚｒ系非晶質合
金、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｚｒ
系非晶質合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｍ合金（Ｍ：Ｃｒ，
Ｔｉ）、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ−Ｍ合金（Ｍ：Ａｌ，Ｃｒ）、
Ｆｅ−Ｈｆ−Ｃ−Ｍ合金（Ｍ：Ａｌ，Ｃｒ）で形成し、
前記硬磁性膜はＣｏを主成分としこれにＣｒ，Ｐｔ，Ｔ
ａ，Ｈｆ，Ｓｍの何れかを添加した合金で形成すること
ができる。

【００１５】さらに、裏打磁性層と垂直磁化膜の間に構
造制御層を含むのが好ましく、構造制御層は膜厚１〜１
０ｎｍの非磁性層を含んでいるとより好ましい。本発明
による磁気記憶装置は、磁気記録媒体と、リング型もし
くは単磁極型の磁気記録用ヘッドと、磁気抵抗効果型、
スピンバルブ型もしくは磁気トンネル型の信号再生用ヘ
ッドとを備える磁気記憶装置において、垂直磁気記録媒
体として前述の垂直磁気記録媒体を用いたことを特徴と
する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を挙げ、図
面を参照しながら詳細に説明する。図において、同一の
符号を付した部分は、同じ性能特性を有する部分を示
す。 〔実施例１〕図１は、本発明による垂直磁気記録媒体の
基本構造の一例を示す断面模式図である。図１に示す垂
直磁気記録媒体は、基板１１上に形成した裏打磁性層１
３、構造制御層１５、垂直磁化膜１７、及び保護膜１８
を有する。裏打磁性層１３は、高保磁力の面内硬磁性膜
１２と非磁性層４１−１，１４−２を介して形成された
軟磁性膜１３−１，１３−２で構成される積層構造であ
る。高保磁力の面内硬磁性膜１２は、この上に形成する
軟磁性膜１３−１，１３−２の磁区構造が外部磁界によ
って変化するのを防止する役割があり、その保磁力は上
部に形成する軟磁性膜１３−１，１３−２より大きく２
０〜３０００Ｏｅの範囲、望ましくは１０００〜３００
０Ｏｅの範囲が良い。

【００１７】高真空ＤＣマグネトロンスパッタリング装
置により、図１に断面構造を示す媒体を作製した。洗浄
したガラス基板１１をスパッタリング装置に設置し、続
いて基板１１を約３００℃に加熱した。まず、高保磁力
の硬磁性膜１２の結晶配向制御用の下地層として膜厚３
０ｎｍのＣｒ膜を形成した。このＣｒ膜は＜１１０＞も
しくは＜１００＞方位に配向していた。硬磁性膜１２の
結晶配向を向上するために、上記のＣｒ膜の上にＣｒＴ
ｉ_x（ｘ＝１０〜２０ａｔ％）やＣｒＭｏ_x（ｘ＝１０〜
２０ａｔ％）、あるいはＣｒＶ_x（ｘ＝１０〜２０ａｔ
％）膜を形成して用いることも可能である。この下地層
の上に高保磁力の硬磁性膜１２として膜厚５０ｎｍのＣ
ｏ−１５ａｔ％Ｃｒ−１２ａｔ％Ｐｔ薄膜を形成した。
この硬磁性膜１２は、ｈｃｐ構造のｃ軸が基板面にほぼ
平行に配向していた。

【００１８】続いて、この硬磁性膜１２の上に第１非磁
性層１４−１として膜厚０．５ｎｍのＣｒ膜を形成し、
その上に第１軟磁性膜１３−１として膜厚４００ｎｍの
Ｃｏ−１０ａｔ％Ｔａ−５ａｔ％Ｚｒ非晶質合金膜を形
成した。引き続いて、第１軟磁性膜１３−１の上に第２
非磁性層１４−２として膜厚１ｎｍのＣｒ層を形成し、
その上に第２軟磁性膜１３−２として膜厚１００ｎｍの
Ｃｏ−１０ａｔ％Ｔａ−５ａｔ％Ｚｒ非晶質合金膜を成
膜して、積層構造の裏打磁性層１３を形成した。

【００１９】第２軟磁性膜１３−２の上に構造制御層１
５を形成し、その上に膜厚２０ｎｍの垂直磁化膜１７、
膜厚５ｎｍの保護膜１８を順次形成した。構造制御層１
５は、この上に形成する垂直磁化膜１７の結晶配向を向
上する役割と結晶粒径を制御する役割があり、Ｔｉ，Ｈ
ｆあるいは非磁性のＣｏ−Ｃｒ合金などのｈｃｐ構造の
材料、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｃなどの非晶質材料を用いることが
できる。ここでは、構造制御層１５として、膜厚５ｎｍ
の非晶質状のＳｉ構造制御層１５−１と膜厚２０ｎｍの
ｈｃｐ構造のＣｏ−３５ａｔ％Ｃｒ合金非磁性構造制御
層１５−２を用いた。垂直磁化膜１７としてはＣｏ−１
８ａｔ％Ｃｒ−１２ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ合金を用
い、保護膜１８としてはカーボンを用いた。

【００２０】高保磁力の硬磁性膜１２は、磁気ディスク
円盤の半径方向に着磁し、また裏打磁性層１３は高保磁
力の硬磁性膜１２の着磁方向とほぼ直交する磁界中で２
００〜３００℃の温度で熱処理することにより磁気異方
性を付与した。この熱処理時の磁界は、軟磁性膜１３−
１，１３−２の保磁力（通常２０Ｏｅ以下）と硬磁性膜
１２の保磁力の中間の磁界強度に設定する。こうして、
図１に断面模式図を示す垂直磁気記録媒体を製造した。
硬磁性膜１２の着磁は、ここでは成膜後に行ったが、成
膜プロセス中に行うこともできる。

【００２１】ここでは、基板１１としてガラス基板を用
いた例により説明したが、ガラス基板の他にＳｉディス
ク基板、ＮｉＰ被服アルミニウム基板、カーボン基板、
あるいは高分子基板などを用いてもよい。軟磁性膜とし
ては、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ系非晶質合金の他に、Ｃｏ−Ｎ
ｂ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｚｒ系非晶質合
金、Ｃｏ−Ｗ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｚｒ系
非晶質合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｍ合金（Ｍ：Ｃｒ，Ｔ
ｉ）、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ−Ｍ合金（Ｍ：Ａｌ，Ｃｒ）、Ｆ
ｅ−Ｈｆ−Ｃ−Ｍ合金（Ｍ：Ａｌ，Ｃｒ）などの材料を
用いることができる。また、第１非磁性層１４−１及び
第２非磁性層１４−２としては、Ｃｒ以外に、Ｖ，Ｈ
ｆ，Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｔａ，ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃等を用
いることができる。

【００２２】ここで、第１非磁性層１４−１を設けたこ
とによる効果、裏打磁性層１３を多層化したことによる
効果を調べるために、第１非磁性層１４−１の膜厚を
０．５〜５ｎｍの範囲で変化させた試料を作製した。ま
た、従来技術との比較のために、第１非磁性層１４−１
を設けず、硬磁性膜１２の上に直接、第１軟磁性膜１３
−１を形成した比較試料も作製した。

【００２３】すなわち、図２（ａ）に示すように、上記
と同様の条件で膜厚０．５〜５ｎｍの第１非磁性層１４
−１を介して膜厚４００ｎｍの第１軟磁性膜１３−１ま
でを形成した試料と、図２（ｂ）に示すように、図２
（ａ）に示した積層構造の上に更に第２非磁性層１４−
２を介して膜厚１００ｎｍの第２軟磁性膜１３−２まで
を形成した試料を作製した。また、比較のために、図２
（ｃ）に示すように硬磁性膜１２の上に直接膜厚５００
ｎｍの軟磁性膜１３を形成した従来の構造の試料を作製
した。

【００２４】図３は、図２に示した各試料の表面磁区構
造を磁気力顕微鏡（ＭＦＭ：Magnetic Force Microscop
e）で観察した結果を比較して示したものである。図３
（ａ）は、図２（ｃ）に示すように硬磁性膜１２の上に
直接Ｃｏ−１０ａｔ％Ｔａ−５ａｔ％Ｚｒ非晶質合金軟
磁性膜１３を形成した試料の表面磁区構造を示す磁気力
顕微鏡像である。図３（ｂ）は、図２（ａ）に示すよう
に硬磁性膜１２の上に膜厚１ｎｍの第１非磁性層１４−
１を介して膜厚４００ｎｍのＣｏ−１０ａｔ％Ｔａ−５
ａｔ％Ｚｒ非晶質合金第１軟磁性膜１３−１を形成した
試料の表面磁区構造を示す磁気力顕微鏡像である。図３
（ｃ）は、図２（ｂ）に示すように硬磁性膜１２の上に
膜厚１ｎｍの第１非磁性層１４−１を介して膜厚４００
ｎｍの第１軟磁性膜１３−１を形成し、更にこの上に膜
厚１ｎｍの第２非磁性層１４−２を介して膜厚１００ｎ
ｍの第２軟磁性膜１３−２を形成した試料の表面磁区構
造を示す磁気力顕微鏡像である。

【００２５】図３において、縞状の磁区構造は、下層の
硬磁性膜１２と軟磁性膜との磁気的な交換相互作用によ
り面内磁化膜の磁区構造の揺らぎが軟磁性膜上に転写さ
れたものである。このような軟磁性膜表面の磁区構造の
乱れは、この上に形成される垂直磁化膜の磁区構造の乱
れの原因となり、媒体ノイズを増加させる。図３から、
硬磁性膜１２の上に直接軟磁性膜１３を形成した従来例
の試料〔図３（ａ）〕に較べて非磁性層１４−１を介し
て軟磁性膜１３−１を形成した試料〔図３（ｂ）〕は表
面の磁区構造が滑らかであり、第２非磁性層１４−２を
介して第２軟磁性膜１３−２を形成した試料〔図３
（ｃ）〕は表面の磁区構造が更に滑らかになっているこ
とが分かる。

【００２６】図２（ａ）に示す断面構造を有し、第１非
磁性層１４−１の膜厚を１ｎｍ，２ｎｍ，３ｎｍ，及び
４ｎｍとした試料、図２（ｂ）に示す断面構造を有し、
第１非磁性層の膜厚を０．５ｎｍとし第２非磁性層の膜
厚を１ｎｍとした本発明による裏打磁性層構造を有する
試料、及び図２（ｃ）に示す非磁性層を設けない断面構
造を有する従来構造の試料について、表面磁区構造を磁
気力顕微鏡で観察し、表面に形成された不規則構造の磁
気信号の周波数分析を行ったときのノイズスペクトルの
一例を図４に比較して示す。図４の横軸はノイズ信号の
波長の逆数であり、縦軸はノイズ強度の相対値である。
図４において、ノイズ強度が小さい程、軟磁性膜表面の
磁区構造の乱れが少ないことを示している。

【００２７】図４において、非磁性層厚：０ｎｍと表示
した試料は図２（ｃ）に示す従来構造の試料、非磁性層
厚：１〜４ｎｍと表示した試料は図２（ａ）に示す断面
構造を有する試料、本発明と表示した試料は図２（ｂ）
に示す断面構造の裏打磁性層構造を有する本発明の試料
を示す。図４から明らかなように、従来のごとく硬磁性
膜の上に直接軟磁性膜を設けた試料に比べて、図２
（ａ）のごとく硬磁性膜と軟磁性膜の間に薄い非磁性層
を設けることによりノイズの低減ができ、更に図２
（ｂ）のごとく、軟磁性膜を第２非磁性層を介して２層
に分離し、更に硬磁性膜と第１軟磁性膜の間に薄い非磁
性層を設けることによりノイズ低減の効果が大きいこと
がわかる。

【００２８】図２（ｂ）に示す本発明の裏打磁性層は、
磁気記録再生プロセスにおいて、次の２つの役割をす
る。すなわち、磁気記録プロセスでは、裏打磁性層にお
ける第１、第２軟磁性層は記録磁界のフラックスリター
ンパスとして作用する。また再生プロセスでは垂直磁化
膜に近い第２軟磁性膜は記録層の裏面の磁極を打ち消
し、再生出力を向上させる作用をする。本発明のごとく
高保磁力の硬磁性膜と軟磁性膜の間に薄い非磁性層を挿
入することにより軟磁性膜のノイズ強度を低減できる。
高保磁力の硬磁性膜は外部磁界による軟磁性膜の磁区構
造の変化を防止するために使用する。硬磁性膜からのノ
イズ低減のためには、硬磁性膜と軟磁性膜の間に薄い非
磁性層を挿入し、両磁性膜間の磁気的相互作用を弱める
ことが有効である。この高保磁力の硬磁性膜と接する第
１非磁性層の膜厚は０．５〜５ｎｍが適している。しか
し、外部磁界による軟磁性膜の磁区構造の変化を防止す
るには、硬磁性膜と軟磁性膜の間に多少の磁気的な相互
作用を与えるのが望ましく、磁気的相互作用を与えつつ
ノイズ低減を図るには第１非磁性層の膜厚は０．５〜２
ｎｍが最も望ましい。

【００２９】裏打磁性層１３は、図３（ｃ）に示すよう
に、第１軟磁性膜の上に第２非磁性層を介して第２軟磁
性膜を形成した積層構造にすることにより裏打磁性層１
３表面の磁区構造の乱れを更に低減でき、その結果この
上に形成した垂直磁化膜の磁区構造が裏打磁性層表面の
磁区構造の乱れによる影響を受け難く、垂直磁化膜の表
面に形成される不規則磁区の形成を抑制でき、その結果
媒体ノイズが低減できる。

【００３０】第２非磁性層１４−２の効果を調べるため
に、第２非磁性層１４−２の膜厚を０．５〜１０ｎｍの
範囲で変化させた試料を作製した。試料は図１に模式的
に示す断面構造を有し、第２非磁性層１４−２の膜厚以
外の構成は上記した実施例と同様の裏打磁性層１３（第
１軟磁性膜の膜厚４００ｎｍ、第１非磁性層の膜厚を
０．５ｎｍ、第２軟磁性膜の膜厚１００ｎｍとした）で
ある。従来技術との比較のために、第１及び第２非磁性
層１４−１，１４−２を設けず、硬磁性膜１２の上に直
接膜厚５００ｎｍの軟磁性膜を形成した従来の裏打層の
構造を有する比較試料も作製した。

【００３１】図５は、裏打磁性層を設けた垂直磁気記録
媒体に単磁極ヘッド（トラック幅１．２μｍ、磁極の飽
和磁束密度１．６テスラ）により磁気記録を行い、ＧＭ
Ｒヘッド（巨大磁気抵抗効果型ヘッド、トラック幅０．
８μｍ、ギャップ長０．１２μｍ）で再生したとき、積
層構造の裏打磁性層１３における第２非磁性層１４−２
の媒体ノイズに及ぼす効果を比較した結果の一例を示
す。記録再生時のスペーシングは約２０ｎｍとした。図
５において、従来構造の裏打層を有する磁気記録媒体
は、非磁性層＝０ｎｍとして示した。図５の横軸は第２
非磁性層１４−２の膜厚、縦軸は従来技術の媒体のノイ
ズに対する相対強度である。図５から明らかなように、
第２非磁性層１４−２を挿入し、積層構造の裏打磁性層
１３を用いることにより、垂直磁化膜の媒体ノイズを従
来構造の媒体較べて大幅に（５０％以上）低減できる。
第２非磁性層の膜厚は、０．５〜３ｎｍが好ましい。

【００３２】本発明の積層構造の裏打磁性層１３は、磁
気記録プロセスにおける記録補助層の役割と再生プロセ
スにおける垂直磁化膜の再生信号出力向上の役割を分担
している。即ち、磁気記録プロセスでは、垂直磁化膜１
７上部に位置する磁気ヘッドからの記録磁界に対し、第
１、第２軟磁性膜１３−１，１３−２がフラックスリタ
ーンパスとして作用する。再生プロセスでは、第２軟磁
性膜１３−２が垂直磁化膜１７の裏面の磁極を打ち消
し、媒体表面での信号強度を高める作用をする。第２軟
磁性膜１３−２の膜厚は第１軟磁性膜に較べて薄くでき
るため、軟磁性膜からのノイズを低減できる効果もあ
る。

【００３３】上記のごとく、第１、第２軟磁性膜は磁気
記録プロセスにおける磁気ヘッドからの記録磁界に対す
るフラックスリターンパスとして作用するため、第１、
第２軟磁性膜の全膜厚は記録ヘッドのトラック幅や記録
磁界の大きさなどにより変化する。例えば本実施例にお
ける記録条件（トラック幅１．２μｍ、磁極の飽和磁束
密度１．６テスラ）によれば、第１、第２軟磁性膜の全
膜厚は３００ｎｍ以上が良好な磁気記録特性を得るため
に必要であった。上記のごとく、第１軟磁性膜は垂直磁
化膜１７の裏面の磁極を打ち消し再生プロセスにおける
媒体表面での信号強度を高める作用をする。従ってこの
ための第１軟磁性膜の膜厚は第２軟磁性膜に比べて薄く
しても十分な効果を得ることができる。また第１軟磁性
膜の膜厚は薄い方が軟磁性膜の磁区構造の乱れによる影
響が、この上に形成する垂直磁化膜のノイズに及ぼす効
果が低減できる。望ましい第１軟磁性膜の膜厚は１０〜
１２０ｎｍである。

【００３４】〔実施例２〕実施例１と同様なスパッタリ
ング装置を用いて、図１に断面模式図を示す垂直磁気記
録媒体を作製した。ガラス基板上にＣｒ膜を形成し、こ
の上に高保磁力の面内硬磁性膜１２、さらに膜厚０．５
ｎｍの第１非磁性層１４−１を介して膜厚４００ｎｍの
第１軟磁性膜１３−１、第２非磁性層１４−２、膜厚１
００ｎｍの第２軟磁性膜１３−２の順に形成した積層構
造の裏打磁性層１３、２層構造の構造制御層１５、垂直
磁化膜１７、保護膜１８を順次形成した。

【００３５】第２軟磁性膜１３−２をＣｏ−１０ａｔ％
Ｔａ−５ａｔ％Ｚｒ非晶質合金（保磁力０．３Ｏｅ）と
し、第１軟磁性膜１３−１をＣｏ−３ａｔ％Ｔａ−５ａ
ｔ％Ｚｒ非晶質合金（保磁力０．３５Ｏｅ）、Ｃｏ−１
１ａｔ％Ｎｂ−５ａｔ％Ｚｒ非晶質合金（保磁力０．６
Ｏｅ）、Ｆｅ−１２ａｔ％Ａｌ−５ａｔ％Ｓｉ合金（保
磁力２．１Ｏｅ）、Ｆｅ−８ａｔ％Ｔａ−１２ａｔ％Ｃ
−３ａｔ％Ａｌ合金（保磁力５．４Ｏｅ）、Ｆｅ−９ａ
ｔ％Ｈｆ−１１ａｔ％Ｃ−３ａｔ％Ａｌ合金（保磁力
３．５Ｏｅ）、及び８３ａｔ％Ｎｉ−１７ａｔ％Ｆｅ合
金（保磁力０．２Ｏｅ）とした垂直磁気記録媒体を作製
した。高保磁力の硬磁性膜１２、第１、第２非磁性層、
構造制御層、垂直磁化膜及び保護膜には、実施例１と同
じ材料を用いた。比較のために、第１、第２非磁性層を
設けずに高保磁力の硬磁性膜１２の上に直接膜厚５００
ｎｍの第１軟磁性膜１３−１をＣｏ−３ａｔ％Ｔａ−５
ａｔ％Ｚｒ非晶質合金、Ｃｏ−１１ａｔ％Ｎｂ−５ａｔ
％Ｚｒ非晶質合金、Ｆｅ−１２ａｔ％Ａｌ−５ａｔ％Ｓ
ｉ合金、Ｆｅ−８ａｔ％Ｔａ−１２ａｔ％Ｃ−３ａｔ％
Ａｌ合金、Ｆｅ−９ａｔ％Ｈｆ−１１ａｔ％Ｃ−３ａｔ
％Ａｌ合金、及び８３ａｔ％Ｎｉ−１７ａｔ％Ｆｅ合金
を形成した従来構造の媒体も作製した。

【００３６】表１に上記各種垂直磁気記録媒体の性能比
較の一例を示す。表１の特性は、単磁極型記録ヘッド
（トラック幅１μｍ、主磁極厚０．５μｍ）で２００ｋ
ＦＣＩの信号の記録を行い、ＧＭＲヘッド（トラック幅
０．３μｍ、シールドギャップ長０．１μｍ）で再生し
たときの特性である。２００ｋＦＣＩにおける媒体ノイ
ズ（記録信号以外の０〜５０ＭＨｚの信号）は、従来構
造の媒体Ｈのノイズ特性に対する相対値で示した。また
出力半減線記録密度Ｄ₅₀は、記録分解能の指標の一つ
で、低線記録密度（５ｋＦＣＩ）における再生出力に対
して５０％の出力になるときの線記録密度であり、これ
が大きいほど性能が良いことを示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１の性能比較から明らかなように、従来
構造の媒体Ｇ〜Ｌに較べて本発明の媒体Ａ〜Ｆは媒体ノ
イズ特性、記録分解能特性（Ｄ₅₀）がいずれも優れてい
ることが明らかである。また、従来構造の垂直磁気記録
媒体が５Ｏｅ以上の外部磁界が媒体作用すると磁気記録
した信号の劣化が起きたの対して、本発明の媒体は、２
００Ｏｅの外部磁界が媒体作用しても殆ど信号の劣化は
検出されなかった。

【００３９】〔実施例３〕実施例１と同様なスパッタリ
ング装置を用いて、図１に断面模式図を示す垂直磁気記
録媒体を作製した。ガラス基板上にＣｒ膜を形成し、こ
の上に膜厚５０ｎｍのＣｏ−１５ａｔ％Ｃｒ−１２ａｔ
％Ｐｔ高保磁力の面内硬磁性膜１２（保磁力：２．５ｋ
Ｏｅ）、膜厚０．５ｎｍの第１非磁性層１４−１を介し
て膜厚４００ｎｍの第１軟磁性膜１３−１、膜厚１ｎｍ
の第２非磁性層１４−２、膜厚１００ｎｍの第２軟磁性
膜１３−２の順に形成した積層構造の裏打磁性層１３を
形成した。第１、第２非磁性層１４−１，１４−２とし
てはＳｉを用い、第１、第２軟磁性膜１３−１，１３−
２としてはＣｏ−３ａｔ％Ｔａ−５ａｔ％Ｚｒ非晶質合
金（保磁力：０．３Ｏｅ）を用いた。

【００４０】裏打磁性層１３の上に非晶質状の構造制御
層１５−１、膜厚２０ｎｍのｈｃｐ構造のＣｏ−３５ａ
ｔ％Ｃｒ合金からなる構造制御層１５−２、膜厚２０ｎ
ｍのＣｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％
Ｔａ合金垂直磁化膜１７、及び膜厚５ｎｍのカーボン保
護膜を形成した。非晶質状の構造制御層１５−１にはＧ
ｅ，Ｓｉ，Ｃなどを用いることができるが、本実施例で
はＧｅを用い、その膜厚を０ｎｍ，２．５ｎｍ，５ｎｍ
と変化させた媒体Ｍ，Ｎ，Ｏを作製した。

【００４１】図６に、上記構造の垂直磁気記録媒体Ｍ，
Ｎ及びＯの膜表面にほぼ垂直にＨｅ−Ｎｅレーザ光を照
射した時のカー回転角の変化を検出して得られた磁化−
磁界特性の測定結果の一例を比較して示す。図の横軸は
印化磁界の強さ、縦軸は飽和磁化で規格化した磁化の強
さである。

【００４２】この磁化−磁界特性から、媒体Ｍの垂直方
向の保磁力Ｈｃは５２６Ｏｅ、角型比ＳＱは０．２４５
である。同様に、媒体Ｎの保磁力Ｈｃは２６４３Ｏｅ、
角型比ＳＱは０．６９１、媒体Ｏの保磁力Ｈｃは３２２
６Ｏｅ、角型比ＳＱは０．８９９である。この３種の媒
体Ｍ，Ｎ，Ｏの磁気特性の比較から明らかなように、裏
打磁性層１３とｈｃｐ構造の構造制御層１５−２の間に
非晶質状の構造制御層１５−１を挿入することにより、
この上に形成した垂直磁化膜の磁気特性を大幅に改善す
ることができ、高密度磁気記録に適した媒体を提供でき
る。非晶質状の構造制御層１５−１は、この上に形成す
る多結晶性薄膜の自由核生成を促進する効果があり、特
にｈｃｐ構造の（００２）配向の向上に有効であった。
また非晶質状の構造制御層として非磁性層を採用するこ
とにより、下層の面内配向軟磁性膜と上層の垂直磁化膜
との磁気的相互作用を断ち切る効果も期待される。

【００４３】非晶質状の構造制御層１５−１の膜厚は、
この上に形成する多結晶性薄膜の自由核生成を促進する
効果と下層の面内配向軟磁性膜と上層の垂直磁化膜との
磁気的相互作用を断ち切る効果を引き出す膜厚とし、望
ましい膜厚は１〜２０ｎｍである。

【００４４】〔実施例４〕図７を用いて、本発明による
磁気記憶装置の一実施例を説明する。磁気記憶装置は、
磁気ディスク３１、記録再生用の磁気ヘッド３２、磁気
ヘッドを支持するサスペンジョン３３、アクチュエータ
３４、ボイスコイルモータ３５、記録再生回路３６、位
置決め回路３７、インターフェース制御回路３８などで
構成される。磁気ディスク３１は上記実施例にて説明し
た垂直磁気記録媒体からなり、保護膜上には潤滑膜が被
覆されている。磁気ヘッド３２は、スライダー、この上
に設けられた磁気記録用ヘッド及び信号再生用の磁気抵
抗効果型、巨大磁気抵抗効果型もしくはスピンバルブ型
素子あるいは磁気トンネル型素子からなる再生用ヘッド
で構成される。記録信号再生用の磁気ヘッドのギャップ
長は、高分解能の再生信号を得るために０．２５μｍ以
下とし、望ましくは０．０８〜０．１５μｍとする。磁
気記録用のヘッドは、単磁極型ヘッドもしくはリング型
ヘッドのいずれを用いても良い。再生用ヘッドのトラッ
ク幅は、記録用ヘッド磁極のトラック幅より狭くし、記
録トラック両端部から生じる再生ノイズを低減する。

【００４５】磁気ヘッド２は、サスペンジョン３によっ
て支持される。本装置を用いて、本実施例の媒体ノイズ
特性や記録再生特性評価を行った。本発明の垂直磁気記
録媒体により、出力半減線記録密度Ｄ₅₀：２５０ｋＦＣ
Ｉ、この密度における媒体ノイズ：８μＶｒｍｓ／μＶ
ｐｐ、エラーレート：１０^-6以下の高密度特性が得られ
た。本発明の実施例では、垂直磁化膜、構造制御層、裏
打磁性層、非磁性層及び面内硬磁性膜の一例を挙げて内
容の説明を行ったが、実施例に記述した他の材料のいず
れを組み合わせて用いても同様の効果が得られることは
言うまでもない。

【００４６】

【発明の効果】本発明によると、裏打磁性層を組成もし
くは保磁力の異なる磁性膜を膜厚０．５〜１０ｎｍの範
囲の非磁性層を介して積層した構成にすることにより、
裏打磁性層が磁気記録過程における磁気ヘッドの記録補
助層の役割と再生過程における垂直磁化膜の信号強度を
高める役割分担を担い、媒体ノイズの原因となる垂直磁
化膜媒表面における不規則磁区の生成の抑止と不規則磁
区サイズの微細化が可能となり、媒体ノイズの小さい記
録磁化の安定性に優れた超高密度磁気記録に好適な垂直
磁気記録媒体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による垂直磁気記録媒体の基本構造の一
例を示す断面模式図。

【図２】裏打層の構造説明図。

【図３】裏打層表面の磁区構造の比較説明図。

【図４】裏打層表面のノイズスペクトルの比較説明図。

【図５】非磁性層厚を変化した媒体のノイズ特性の比較
図。

【図６】垂直磁化膜の磁気特性に及ぼす非晶質構造制御
層の効果を示す説明図。

【図７】磁気記憶装置の説明図。

【符号の説明】

１１：基板、１２：高保磁力硬磁性膜、１３：裏打磁性
層、１３−１：第１軟磁性膜、１３−２：第２軟磁性
膜、１４−１：第１非磁性層、１４−２：第２非磁性
層、１５：構造制御層、１５−１：非晶質状構造制御
層、１５−２：ｈｃｐ構造制御層、１７：垂直磁化膜、
１８：保護層、３１：磁気ディスク、３２：磁気ヘッ
ド、３３：サスペンジョン、３４：アクチュエータ、３
５：ボイスコイルモータ、３６：記録再生回路、３７：
位置決め回路、３８：インターフェース制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 義幸 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 二本 正昭 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 清水 昇 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 5D006 BB07 CA01 CA03 CA05 CA06 FA09

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に裏打磁性層を介して垂直磁化膜
   を設けた垂直磁気記録媒体において、前記裏打磁性層は
   非磁性層を介して積層された組成の異なる磁性膜を含む
   ことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 【請求項２】 基板上に裏打磁性層を介して垂直磁化膜
   を設けた垂直磁気記録媒体において、前記裏打磁性層は
   非磁性層を介して積層された保磁力の異なる磁性膜を含
   むことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
3. 【請求項３】 基板上に裏打磁性層を介して垂直磁化膜
   を設けた垂直磁気記録媒体において、前記裏打磁性層は
   膜厚０．５〜１０ｎｍの非磁性層を介して積層された組
   成もしくは保磁力の異なる磁性膜を含むことを特徴とす
   る垂直磁気記録媒体。
4. 【請求項４】 基板上に裏打磁性層を介して垂直磁化膜
   を設けた垂直磁気記録媒体において、前記裏打磁性層
   は、基板側に設けられた硬磁性膜と、前記硬磁性膜の上
   に膜厚０．５〜１０ｎｍの非磁性層を介して設けられた
   軟磁性膜を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
5. 【請求項５】 請求項４記載の垂直磁気記録媒体におい
   て、前記軟磁性膜は、膜厚０．５〜１０ｎｍの非磁性層
   によって２層に分離されていることを特徴とする垂直磁
   気記録媒体。
6. 【請求項６】 請求項４又は５記載の垂直磁気記録媒体
   において、前記軟磁性膜はＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系非晶質合
   金、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｗ−Ｚｒ系
   非晶質合金、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｎ
   ｉ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｍ合金
   （Ｍ：Ｃｒ，Ｔｉ）、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ−Ｍ合金（Ｍ：Ａ
   ｌ，Ｃｒ）、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｃ−Ｍ合金（Ｍ：Ａｌ，Ｃ
   ｒ）からなり、前記硬磁性膜はＣｏを主成分としこれに
   Ｃｒ，Ｐｔ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｓｍの何れかを添加した合金
   からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項記載の垂直
   磁気記録媒体において、前記裏打磁性層と前記垂直磁化
   膜の間に構造制御層を含むことを特徴とする垂直磁気記
   録媒体。
8. 【請求項８】 請求項７項記載の垂直磁気記録媒体にお
   いて、前記構造制御層は膜厚１〜１０ｎｍの非磁性層を
   含んでいることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
9. 【請求項９】 磁気記録媒体と、リング型もしくは単磁
   極型の磁気記録用ヘッドと、磁気抵抗効果型、スピンバ
   ルブ型もしくは磁気トンネル型の信号再生用ヘッドとを
   備える磁気記憶装置において、前記垂直磁気記録媒体と
   して請求項１〜８のいずれか１項記載の垂直磁気記録媒
   体を用いたことを特徴とする磁気記憶装置。