JP2003045015A

JP2003045015A - 垂直磁気記録媒体及び垂直磁気記録媒体製造方法

Info

Publication number: JP2003045015A
Application number: JP2001228788A
Authority: JP
Inventors: Shinji Furukawa; 真司古川; Naoki Watanabe; 直樹渡辺
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2003-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】垂直磁気記録媒体において、低ノイズ化を達
成する。【解決手段】基板１上に形成された磁気記録層は、基
板１に垂直な方向での磁化により記録が行われる垂直磁
化層２１であり、垂直磁化層２１における磁化の方向が
より垂直な方向に向くようにする裏打ち層２２が垂直磁
化層２１の基板側１に設けられている。裏打ち層２２は
積層された複数の軟磁性膜より成るものであってそれら
の界面には、裏打ち層２２における磁壁発生を抑制する
中間層２３が挿入されている。中間層２３はルテニウム
膜で形成され、それを挟んで隣接する一対の軟磁性膜を
層間反強磁性結合させる。層間反強磁性結合により、裏
打ち層２２における磁壁の発生が抑制され、磁壁により
生じていたスパイクノイズが低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、コンピュータ
の外部記憶装置としてのハードディスク等の磁気記録媒
体に関するものであり、特に、次世代の記録方式として
期待される垂直磁気記録を行う垂直磁気記録媒体に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録媒体は、記憶容量増大の絶えざ
る要求の下、年率１００％を越える飛躍的な面記録密度
の向上を遂げてきた。現在の面記録密度は３５ギガビッ
ト／平方インチ程度になっており、将来的には１００ギ
ガビット／平方インチに達すると言われている。現在市
販されている磁気記録媒体は、長手方向記録方式が殆ど
であるが、長手方向記録方式は限界に近づいていると考
えられており、１００ギガビット／平方インチを越える
次世代の磁気記録媒体においては、垂直磁気記録方式が
一般的になるとみられている。長手方向記録は、記録面
に沿った特定の方向に磁化して記録するものである。長
手方向記録において面記録密度を高くすることは、磁区
を小さくすることに直結する。このため、長手方向記録
では、微細な磁区を充分に大きな磁場強度で磁区を磁化
することが困難になり、センス電流があまり微弱になっ
てしまう。つまり、長手方向記録では、まず磁気ヘッド
の側で限界に達すると予想される。

【０００３】また、長手方向記録において面記録密度を
さらに向上させるには、結晶粒をより微細化することと
の関係上、磁気記録層を構成する磁性膜をより薄くする
必要がある。しかしながら、より小さく磁区をより薄い
磁性膜で実現すると、磁区の体積が小さくなるため、熱
ゆらぎの影響を受け易くなる。磁化された磁区は、通常
は、逆方向の磁界の印加によらない限り磁化が維持され
る。しかしながら、実際は、熱ゆらぎによって磁化が経
時的に僅かずつ解消してしまう。従って、磁区が絶対零
度に冷却されいない限り、永久的な磁化状態の保持とい
うのは不可能である。磁気記録媒体において、この熱ゆ
らぎの問題が極端に現れると、記憶した情報が数年後に
部分的に消滅するという事態になり得る。磁気記録媒体
が半永久的なデータ保存用として用いられている場合、
この事態は深刻である。

【０００４】熱ゆらぎは、磁化された粒子が熱振動によ
って逆向きに反転して磁化されてしまう熱磁気緩和現象
である。特に、磁化遷移領域に近い場所の磁化粒子は、
隣接する磁区からの反転磁界の影響を受け、逆向きに反
転磁化される熱磁気緩和が生じやすい。長手方向記録に
おいて面記録密度を高くしていくと、磁区の体積が小さ
くなるので、相対的に磁化遷移領域が大きくなる。この
ため、熱ゆらぎを影響を受け易い。一方、垂直磁気記録
では、記録層の厚さ方向に磁化することで信号を記録す
るので、磁区が狭くなっても磁区の厚さを確保すること
で体積をかせぐことができる。このため、磁化強度を確
保したり、熱ゆらぎの影響を抑えたりすることが可能と
なる。このようなことから、１００ギガビット／平方イ
ンチ以上の次世代の磁気記録媒体においては、垂直記録
方式が一般的になるだろうと言われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、垂直磁
気記録の実用化にはまだ多くの課題が残されており、そ
の一つが低ノイズ化である。本願の発明は、このような
状況を考慮して成されたものであり、垂直磁気記録媒体
の低ノイズ化を解決課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、基板と、この基板上
に形成された磁気記録層とより成り、磁気記録層は基板
に垂直な方向での磁化により記録が行われる垂直磁化層
である垂直磁気記録媒体であって、前記垂直磁化層にお
ける磁化の方向がより垂直な方向に向くようにする裏打
ち層が垂直磁化層の基板側に設けられており、さらに、
裏打ち層は積層された複数の軟磁性膜より成るものであ
ってそれら少なくとも一つの界面には、裏打ち層におけ
る磁壁発生を抑制する中間層が設けられているという構
成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項２
記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記中間
層は、その中間層を挟んで隣接する一対の前記軟磁性膜
を層間反強磁性結合させるものであるという構成を有す
る。また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発
明は、前記請求項２の構成において、前記中間層は、ル
テニウム、イリジウム、銅、ロジウム、バナジウム、ク
ロム、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステン又
はレニウムを含む膜から成るという構成を有する。ま
た、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、
前記請求項１、２又は３の構成において、前記複数の軟
磁性膜は、同じ材料であるという構成を有する。また、
上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、基板
と、この基板上に形成された磁気記録層とより成り、磁
気記録層は基板に垂直な方向での磁化により記録が行わ
れる垂直磁化層である垂直磁気記録媒体を製造する垂直
磁気記録媒体製造方法であって、裏打ち層を基板上に形
成する裏打ち層形成工程と、裏打ち層形成工程の後、垂
直磁化層を形成する垂直磁化層形成工程とを有してお
り、前記裏打ち層形成工程は、軟磁性膜を作成した後、
この上にその軟磁性膜における磁壁発生を抑制する中間
層を形成し、さらにこの中間層の上に別の軟磁性膜を作
成する動作を有するという構成を有する。また、上記課
題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項
５の構成において、前記中間層は、その中間層を挟んで
隣接する一対の前記軟磁性膜を層間反強磁性結合させる
膜から成るという構成を有する。また、上記課題を解決
するため、請求項７記載の発明は、前記請求項６の構成
において、前記中間層形成工程は、前記層間反強磁性結
合させる膜を作成する工程であって、前記別の軟磁性膜
の上にこの膜を作成する工程と、その上にさらに別の軟
磁性膜を作成する動作を１回以上繰り返すという構成を
有する。また、上記課題を解決するため、請求項８記載
の発明は、前記請求項６又は７の構成において、前記層
間反強磁性結合させる膜は、ルテニウム、イリジウム、
銅、ロジウム、バナジウム、クロム、ニオブ、モリブデ
ン、タンタル、タングステン又はレニウム又はロジウム
を含む膜であるという構成を有する。また、上記課題を
解決するため、請求項９記載の発明は、前記請求項５乃
至８いずれかの構成において、前記軟磁性層は、すべて
同じ材料であるという構成を有する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態（以
下、実施形態）について説明する。図１は、本願発明の
実施形態に係る磁気記録媒体の断面概略図である。図１
に示す磁気記録媒体は、ディスク状の基板１と、基板１
上に形成された磁気記録層とより成っている。磁気記録
層は、基板１に垂直な方向での磁化により記録が行われ
る垂直磁化層２１である。そして、本実施形態の磁気記
録媒体は、垂直磁化層２１に加え、垂直磁化層２１の基
板１側に裏打ち層２２が設けられた構造となっている。

【０００８】裏打ち層２２は、垂直磁化層２１における
磁化の方向がより垂直な方向に向くようにするものであ
る。図２は、裏打ち層２２の作用について説明する図で
ある。図２（１）に示すように、不図示の磁気ヘッドに
よって情報の記録を行う場合、磁気ヘッドによる磁界
は、垂直磁化層２１に対して垂直な成分を多く有してい
るものの、垂直磁化層２１の下端付近ではどうしても発
散した磁界となり易い。このため、このままであると、
垂直磁化層２１が下側部分で垂直磁気異方性（垂直方向
での保磁力が強くなる異方性）が低下し易い。また、磁
気ヘッドに戻ってくる磁束が磁界の発散により少なくな
り易いため、磁化強度を高くすることが難しいという問
題もある。

【０００９】一方、透磁率の高い軟磁性膜より成る裏打
ち層２２を垂直磁化層２１の下側に設けると、磁束が裏
打ち層２２に集まるため磁束の発散を抑制できる。この
結果、図２（２）に示すように、磁気ヘッドからの磁束
は垂直磁化層２１の下端付近でもより垂直になり、垂直
磁気異方性が高く維持される。また、磁化強度も容易に
高くできる。

【００１０】本実施形態の磁気記録媒体の大きな特徴点
は、上述した裏打ち層２２が、軟磁性膜の単層構造では
なく、複数の裏打ち層２２から成る多層構造となってお
り、さらに、その境界部分に、裏打ち層２２における磁
壁形成を抑制する中間層２３が設けられている点であ
る。具体的には、図１に示すように、裏打ち層２２は三
層に分かれており、その間にそれぞれ中間層２３が挿入
されている。

【００１１】中間層２３の採用は、二層型垂直磁気記録
媒体特有のノイズについての発明者の研究の成果であ
る。二層型垂直磁気記録媒体では、スパイクノイズとい
う特有のノイズが発生することが確認されている。スパ
イクノイズとは、出力信号の中にリップル状のノイズ信
号が現れる現象である。スパイクノイズは、媒体のある
部分で局所的に生ずることが判っており、裏打ち層２２
の軟磁性膜に生じる磁壁が原因であると考えられてい
る。

【００１２】本願の発明者がスパイクノイズの低減につ
いて鋭意研究したところ、裏打ち層２２中にある材料の
層を挿入することでスパイクノイズが低減させることが
できることが判ってきた。具体的には裏打ち層２２を二
つの層に分割し、その間に非磁性膜を設けるとスパイク
ノイズが低減させることができる。図３は、中間層２３
による磁壁の低減について説明した図であり、裏打ち層
２２の磁化状態について模式的に示した図である。この
うち、図３（１−１），（２−１）は断面図、（１−
２），（２−２）は裏打ち層２２の部分の平面図であ
る。

【００１３】上述したように、裏打ち層２２としては、
軟磁性膜のような透磁率の高い膜が形成される。通常、
このような膜は、ある大きさの結晶から成っている。結
晶の方向は、成膜時の環境によってある程度の方向性を
持つ場合が多いが、基本的には図３（１−２）に示すよ
うに、ランダムである。いずれにしても、このような裏
打ち層２２が垂直磁化層２１の磁化とともに磁化された
際、結晶の方向に異なる向きに磁化されるため、図３
（１−１），（１−２）に示すように、磁壁２４が発生
し易い。一方、裏打ち層２２を二つに分割し、その間に
非磁性体より成る中間層２３を設けると、図３（２−
１），（２−２）に示すように、磁化の向きがそろい易
くなるため、磁壁２４の発生を抑制することができる。
本実施形態では、特に、二つの裏打ち層２２が層間結合
を行うよう上記中間層２３を構成しており、さらに磁壁
２４の形成を抑制するようになっている。以下、この点
について説明する。

【００１４】層間結合は、原子間の磁気モーメントの伝
導電子を媒介とした相互作用の一つであり、希土類金属
等にみられる間接交換相互作用（ＲＫＫＹ相互作用）の
一つである。間接交換相互作用では、価電子数Ｎではな
くスピン粒子間の距離により、その相互作用の符号が正
（強磁性的）になったり）、負（反強磁性的）になった
りする。その周期は、伝導電子のバンド、特にフェルミ
面の構造に依存するが、本実施形態では、このうち反強
磁性的な結合が行われる部分を選択する。

【００１５】具体的には、中間層２３としてルテニウム
膜を厚さ０．８ｎｍ程度で形成し、中間層２３を挟む二
つの裏打ち層２２を層間反強磁性結合させる。この結
果、裏打ち層２２に生じていた磁壁２４が少なくなり、
スパイクノイズをさらに低減させることができる。つま
り、ルテニウム膜による反強磁性結合のように強い層間
結合が生じていると、各裏打ち層２２内の結晶の方向性
により磁化の向きが決まる傾向よりも、層間結合により
層毎に揃った向きに磁化される傾向の方が支配的になる
（図３（２−１），（２−２））。このため、磁壁２４
の発生がさらに抑制できるのである。

【００１６】この他、本願発明は、基板１と最下層の裏
打ち層２２との間に第一下地層３を有する。第一下地層
３は、シード層とも呼ばれ、裏打ち層２２の結晶化度や
結晶の配向等を制御するためのものである。第一下地層
３としては任意の材料が選択できるが、Ｔａ膜、ＣｏＣ
ｒ膜等が採用できる。また、最上層の裏打ち層２２と垂
直磁化層２１との間には、第二下地層４が設けられてい
る。第二下地層４は、上層の垂直磁化層２１の結晶度や
結晶の配向等を制御するためのものであり、同様にＴａ
膜やＣｏＣｒ膜等が採用できる。また、垂直磁化層２１
の上には保護層５が形成されている。保護層５も任意の
材料が採用でき、Ｔａ膜、ダイヤモンドライクカーボン
（ＤＬＣ）膜等である。

【００１７】次に、本願発明の他の実施形態について説
明する。図４は、本願発明の別の実施形態に係る磁気記
録媒体の断面概略図である。図１に示す実施形態では、
裏打ち層２２は三分割されたが、図４に示す各実施形態
では、別の分割数となっている。即ち、図４（１）は二
分割、（２）は四分割、（３）は五分割、（４）は六分
割、（５）は七分割となっている。より細かく分割して
各境界部分に中間層２３を設けて層間結合させると、層
間結合がより強くなり、磁壁発生をさらに低減させるこ
とができる。

【００１８】

【実施例】以下、上記実施形態の属する実施例について
説明する。基板１はガラス製であり、この上に下地層３
としてＴａ膜を５ｎｍ程度の厚さで設ける。そして、下
地層３の上には、裏打ち層２２としてＮｉＦｅ合金膜を
設ける。裏打ち層２２は、全体で１００ｎｍ程度とす
る。つまり、図１に示す実施形態では、各裏打ち層２２
の厚さは３３．３ｎｍ程度、図４（１）に示す実施形態
では５０ｎｍ程度、（３）では２５ｎｍ程度、（４）で
は２０ｎｍ程度、（５）では１６．１７ｎｍ程度、
（６）では１４．２９ｎｍ程度とする。中間層２３とし
ては、いずれの実施形態においても、ルテニウム膜を
０．８ｎｍ程度で設ける。これにより、各裏打ち層２２
が層間反強磁性結合し、磁壁発生抑制の効果が高く得ら
れる。尚、層間反強磁性結合が得られる中間層２３の厚
さは、材料により若干異なるが、０．８〜１８ｎｍ程度
である。ルテニウムの場合は０．８ｎｍであるが、Ｃｒ
の場合には１．８ｎｍである。

【００１９】また、製造方法としては、最下層の裏打ち
層２２の上に中間層２２を形成した後、この上にさらに
裏打ち層２２を形成し、さらにその上に中間層２２を形
成する。そして、この裏打ち層２２の形成と中間層２２
とを所定回数繰り返す。垂直磁化層２１として、ＣｏＣ
ｒＰｔＢ膜を１０〜１５ｎｍ程度の厚さで設ける。そし
て、その上に、保護層５としてカーボン膜を５ｎｍ程度
の厚さで設ける。尚、各層の薄膜は、いずれもスパッタ
リングにより作成することができ、マグネトロンスパッ
タリングによると、成膜速度が高く生産性の点で好まし
い。

【００２０】上記各実施形態及び各実施例では、裏打ち
層２２の材料としてＮｉＦｅ膜が使用されたが、ＮｉＦ
ｅＮｂ膜、ＦｅＴａＣ膜、ＣｏＮｂＺｒ膜、ＣｏＴａＺ
ｒ膜等でもよい。尚、分割された裏打ち層２２がすべて
同じ材料である必要はなく、異種材料の裏打ち層２２で
あってよい。但し、同じ材料にしておくと、スパッタリ
ングの際に同じターゲットが使用できる等、製造上のメ
リットが大きい。

【００２１】また、中間層２３としては、ルテニウムの
他、イリジウム（Ｉｒ）、銅（Ｃｕ）、Ｒｈ（ロジウ
ム）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タング
ステン（Ｗ）又はレニウム（Ｒｅ）より成る膜であって
も良い。尚、中間層２３は、裏打ち層２２における磁壁
発生の抑制ができる限り、これらの元素単体から成る膜
であってもよいし、これらの元素を合金又は化合物の形
で含む膜であっても良い。これらの材料の中では、ルテ
ニウムが、高い層間反強磁性結合を生じさせる作用があ
り、より好ましい。尚、裏打ち層２２が三層以上の多層
膜であっても、挿入される中間層２３は少なくとも一層
あれば足り、磁壁発生抑制の効果が得られる。

【００２２】また、本願発明が対象とする垂直磁気記録
媒体は、ハードディスクの他、フレキシブルディスクや
ＺＩＰディスクのような他の媒体でもよい。また、光磁
気ディスク（ＭＯディスク）のような磁気の作用ととも
に磁気以外の作用を利用する記録媒体についても、本願
発明を利用することができる。さらに、磁気記録媒体の
用語は最も広く解釈されるものであり、ＭＲＡＭ（Magn
etic Random Access Memory)のような磁気の作用を使用
した半導体メモリ等も含まれる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した通り、本願の請求項１又は
５の発明によれば、中間層により裏打ち層中の磁壁発生
が抑制されるので、スパイクノイズが低減された高性能
の垂直磁気記録媒体が得られる。また、請求項２又は６
の発明によれば、上記効果に加え、中間層を挟む二つの
裏打ち層が層間反強磁性結合するので、磁壁発生がさら
に抑制される。このため、スパイクノイズがさらに低減
される。また、請求項４又は９記載の発明によれば、複
数の裏打ち層が同じ材料であるので、製造上のメリット
が大きいという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施形態に係る磁気記録媒体の断面
概略図である。

【図２】裏打ち層２２の作用について説明する図であ
る。

【図３】中間層２３による磁壁の低減について説明する
断面図であり、裏打ち層２２の磁化状態について模式的
に示した図である。

【図４】本願発明の別の実施形態に係る磁気記録媒体の
断面概略図である。

【符号の説明】

１基板２１垂直磁化層２２裏打ち層２３中間層２４磁壁３第一下地膜４第二下地膜５保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5D006 CA03 CA05 CA06 DA03 DA08 FA09 5D112 AA03 AA24 BD03 FA04 5E049 BA08 DB12 GC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、この基板上に形成された磁気記
録層とより成り、磁気記録層は基板に垂直な方向での磁
化により記録が行われる垂直磁化層である垂直磁気記録
媒体であって、前記垂直磁化層における磁化の方向がより垂直な方向に
向くようにする裏打ち層が垂直磁化層の基板側に設けら
れており、さらに、裏打ち層は積層された複数の軟磁性膜より成る
ものであってそれら少なくとも一つの界面には、裏打ち
層における磁壁発生を抑制する中間層が設けられている
ことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】前記中間層は、その中間層を挟んで隣接
する一対の前記軟磁性膜を層間反強磁性結合させるもの
であることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒
体。
【請求項３】前記中間層は、ルテニウム、イリジウ
ム、銅、ロジウム、バナジウム、クロム、ニオブ、モリ
ブデン、タンタル、タングステン又はレニウムを含む膜
から成ることを特徴とする請求項２記載の垂直磁気記録
媒体。
【請求項４】前記複数の軟磁性膜は、同じ材料である
ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の垂直磁気記
録媒体。
【請求項５】基板と、この基板上に形成された磁気記
録層とより成り、磁気記録層は基板に垂直な方向での磁
化により記録が行われる垂直磁化層である垂直磁気記録
媒体を製造する垂直磁気記録媒体製造方法であって、裏打ち層を基板上に形成する裏打ち層形成工程と、裏打ち層形成工程の後、垂直磁化層を形成する垂直磁化
層形成工程とを有しており、前記裏打ち層形成工程は、軟磁性膜を作成した後、この
上にその軟磁性膜における磁壁発生を抑制する中間層を
形成し、さらにこの中間層の上に別の軟磁性膜を作成す
る動作を有することを特徴とする垂直磁気記録媒体製造
方法。
【請求項６】前記中間層は、その中間層を挟んで隣接
する一対の前記軟磁性膜を層間反強磁性結合させる膜か
ら成ることを特徴とする請求項５記載の垂直磁気記録媒
体製造方法。
【請求項７】前記中間層形成工程は、前記層間反強磁
性結合させる膜を作成する工程であって、前記別の軟磁
性膜の上にこの膜を作成する工程と、その上にさらに別
の軟磁性膜を作成する動作を１回以上繰り返すことを特
徴とする請求項６記載の垂直磁気記憶媒体製造方法。
【請求項８】前記層間反強磁性結合させる膜は、ルテ
ニウム、イリジウム、銅、ロジウム、バナジウム、クロ
ム、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステン又は
レニウムを含む膜であることを特徴とする請求項６又は
７記載の垂直磁気記録媒体製造方法。
【請求項９】前記軟磁性層は、すべて同じ材料である
ことを特徴とする請求項５乃至８いずれかに記載の垂直
磁気記録媒体製造方法。