JP2004348849A - 垂直磁気記録媒体及び磁気記録装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】再生出力の変動、記録層の磁化の減磁や消磁の発生を防止した、１平方センチあたり７．７５ギガビット以上の記録密度で高記憶記録装置を提供する。
【解決手段】磁気ディスク基板に上に軟磁性下地層、垂直記録層を順次積層し、軟磁性下地層は反強磁性層を含む磁区制御層が第１及び第２の二つの軟磁性層の間に配置された三層構造とし、前記第１及び第２の軟磁性層の膜厚をそれぞれｄ１、ｄ２とした時、ｄ１及びｄ２がいずれも２５ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下で、且つｄ１／ｄ２を０．３以上１．５以下とすることで、垂直磁気記録媒体の軟磁性下地層の磁区を制御し磁壁移動を抑制することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】磁気ディスク基板に上に軟磁性下地層、垂直記録層を順次積層し、軟磁性下地層は反強磁性層を含む磁区制御層が第１及び第２の二つの軟磁性層の間に配置された三層構造とし、前記第１及び第２の軟磁性層の膜厚をそれぞれｄ１、ｄ２とした時、ｄ１及びｄ２がいずれも２５ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下で、且つｄ１／ｄ２を０．３以上１．５以下とすることで、垂直磁気記録媒体の軟磁性下地層の磁区を制御し磁壁移動を抑制することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録媒体及び磁気記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置の面記録密度は、年率約１００％の伸び率で拡大している。ところが、面記録密度が高まるにつれ、磁気的に記録したデータが周囲の熱によって消えてしまうという、いわゆる熱揺らぎの問題が顕在化し始め、従来の面内記録方式では１平方センチあたり７．７５ギガビットを超える面記録密度を達成することは難しいと考えられている。
【０００３】
一方、垂直記録方式は面内記録方式と異なり、線記録密度を上げるほど隣接ビット間に働く反磁界が減少し、記録磁化が安定に保たれる特性を持つ。さらに垂直記録層の下に高い透磁率を有する軟磁性下地層を設けることにより、高いヘッド磁界が得られるため、垂直記録層の保磁力を大きくすることができる。こうした理由により、垂直記録方式は面内記録方式の熱揺らぎ限界を超える有力な手段の一つとして考えられている。
【０００４】
垂直記録方式では、軟磁性下地層と垂直記録層から構成される二層垂直記録媒体と単磁極型ヘッドの組合せが高密度記録を実現する上で有効である。しかしながら、二層垂直記録媒体は飽和磁束密度（Ｂｓ）の高い軟磁性層を有するため、軟磁性下地層の磁壁から発生する漏洩磁束がスパイク状のノイズとして観測されたり、隣接するトラックで記録動作を行うと再生出力が減少する近隣消去問題や、外部の浮遊磁界に対し再生出力が減少する外部浮遊磁界耐性問題が指摘されている。
【０００５】
こうした問題を解決する手段として、例えば特開平７−１２９９４６号公報（文献１）、特開平１１−１９１２１７号公報（文献２）に開示されているように、軟磁性下地層と基板との間に硬磁性ピニング層を設け、軟磁性下地層の磁化を一方向に揃えることが提案されている。また、特開平６−１０３５５３号公報（文献３）に開示されているように、磁気スピンの揃えた反強磁性層との交換結合磁界により軟磁性下地層の磁壁移動を抑止する方法が提案されている。
【０００６】
【文献１】
特開平７−１２９９４６号公報
【文献２】
特開平１１−１９１２１７号公報
【文献３】
特開平６−１０３５５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、硬磁性ピニング層で軟磁性層の磁化を一方向に揃える方法は、ディスク基板の内周及び外周端部に逆方向の磁区が形成されやすく、その部分からスパイクノイズが観察される。また、反強磁性層により軟磁性下地層の磁壁を抑止する方法は、磁壁に起因するスパイクノイズを抑制することには効果があるが、基板内で異方性がつくために近隣消去を防止するには至らない。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、再生出力の変動、記録層の磁化の減磁や消磁の発生を防止した、１平方センチあたり７．７５ギガビット以上の記録密度で高い媒体Ｓ／Ｎを有する垂直磁気記録媒体を提供し、高密度磁気記録装置の実現を容易にすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る垂直磁気記録媒体及び磁気記録装置は、基板上に、軟磁性下地層、垂直記録層がこの順に積層された垂直磁気記録媒体において、前記軟磁性下地層は、第１の軟磁性層と少なくとも反強磁性層を含む磁区制御層と第２の軟磁性層とを有し、前記第１の軟磁性層の厚みｄ１及び第２の軟磁性層の厚みｄ２の比ｄ１／ｄ２が、０．３以上、１．５以下である。
【００１０】
そして、基板の半径方向に磁界を印加して測定した前記軟磁性下地層の磁化曲線が磁界方向にシフトし、該磁化曲線から求まる軟磁性下地層の保磁力Ｈｃが交換バイアス磁界（シフト量）Ｈｅｘより小さいことを主な特徴とする。
【００１１】
また、前記磁区制御層はさらに強磁性層を有し、前記強磁性層は、前記反強磁性膜と第１の軟磁性層及び／又は第２の軟磁性層との間に形成されることを特徴とする。
【００１２】
以上のように構成される本発明に係る垂直磁気記録媒体及び磁気記録装置では、軟磁性下地層の磁区を制御し磁壁移動が抑制されており、再生出力の変動、記録層の磁化の減磁や消磁の発生が防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した磁気記録媒体について詳細に説明する。
【００１４】
再生出力の変動及び記録層の磁化の減磁や消磁の発生を防止するには、磁気ディスク基板上に軟磁性下地層、垂直記録層を順次積層し、軟磁性下地層は反強磁性層を含む磁区制御層が第１及び第２の二つの軟磁性層の間に配置された三層構造とし、前記第１及び第２の軟磁性層の膜厚をそれぞれｄ１、ｄ２とした時、ｄ１／ｄ２を０．３以上１．５以下とすることで達成される。
【００１５】
さらに、ディスク基板の半径方向に磁界を印加して測定した前記軟磁性下地層の磁化曲線のヒステリシスがゼロ磁界と交差しないこと、言い換えれば、磁化曲線が磁界方向にシフトし、該シフト量である交換バイアス磁界（Ｈｅｘ）が、該磁化曲線から求まる保磁力（Ｈｃ）より大きいこと、また、前記交換バイアス磁界において、第１軟磁性層にかかる交換バイアス磁界をＨｅｘ１、第２軟磁性層にかかる交換バイアス磁界をＨｅｘ２としたとき、Ｈｅｘ１とＨｅｘ２とが異なる値を示すことがより有効であることを見出した。
【００１６】
反強磁性層には、膜形成時に第１及び第２軟磁性層との層間の交換結合が働くことが望ましく、具体的にはＭｎとＩｒ、或いはＲｈ、ＲｈＲｕ、Ｆｅ、を主成分とする不規則合金、もしくはＣｒとＭｎとＰｔを主成分とする不規則合金を用いることができる。一方、ＭｎＰｔ合金やＮｉＭｎ合金などの不規則系反強磁性合金は、一般的に膜形成時には不規則な状態であり反強磁性を示さない。
【００１７】
第１及び第２軟磁性層との間で交換結合を働かせるためには、膜形成後、数時間オーダーの磁界中熱処理が必要となる。こうした工程は媒体製造プロセスを複雑にし、コストが増加するため望ましくない。膜厚は、５ｎｍ以上、４０ｎｍ以下が望ましい。これは、５ｎｍより薄い場合は軟磁性膜との交換結合が弱く、また４０ｎｍより厚い場合は、第１及び第２の二つの軟磁性膜間に働く静磁気的相互作用が弱くなる為である。
【００１８】
また、反強磁性層と強い交換結合をもたせるために、前記反強磁性層の少なくとも一方に強磁性層を設けることが望ましく、具体的にはＣｏもしくはＦｅを主成分とする結晶質合金、或いはこれにＴａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ等を添加した非晶質材料を用いることができる。ただし、この強磁性層は磁気モーメントの大きな軟磁性層を用いる場合には必ずしも必要ではない。
【００１９】
第１及び第２の軟磁性層には、Ｂｓが少なくとも１テスラ（Ｔ）以上で、ヘッド走行方向に測定した保磁力が数Ｏｅ以下と低いものであれば、特に材料を限定するものではない。具体的には元素Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｂのいずれかを含む２元合金、前記元素のいずれかを含む３元合金から選択される材料で、非晶質合金、或いは結晶質合金のいずれも用いることができる。
【００２０】
また、Ｈｅｘ１とＨｅｘ２の値を違える為に第１及び第２の軟磁性層に異なる材料を用いることも可能である。膜厚は、２０ｎｍ以上で用いることにより保磁力を小さく制御でき、１５０ｎｍ以下で用いることによりスパイクノイズを抑制し、さらには浮遊磁界耐性を向上することができる。
【００２１】
第１の軟磁性層が非晶質合金の場合には、反強磁性層の磁化配向を制御するために第１の軟磁性層と反強磁性層との間に軟磁性配向層を設ける必要がある。軟磁性配向層には、具体的にはＮｉもしくはＦｅを主成分とする結晶質合金、あるいはこれにＴａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ等を添加した材料を用いることができる。
【００２２】
表１に軟磁性層の材料と磁区制御層の層構成をまとめたものを示す。第１の軟磁性層に結晶質合金を用いた場合には、第２の軟磁性層の材料によらず磁区制御層の層構成は▲１▼〜▲４▼を用いることが可能であり、一方、第１の軟磁性層の材料に非晶質合金を用いた場合には、▲５▼〜▲８▼の構成を用いることが可能である。
【００２３】
【表１】
軟磁性下地層の磁区制御を目的とした磁界中熱処理は、軟磁性膜下地層を形成後、反強磁性層のブロッキング温度付近まで加熱し、ディスク基板半径方向に磁界を印加した状態で約１００℃以下まで冷却する。磁界の大きさは少なくとも軟磁性下地層の磁化が概ね飽和する必要があり、ディスク基板上で約５０Ｏｅ以上の磁界が印加されていれば良い。冷却温度は、理想的には室温まで冷却することが望ましいが、媒体製造プロセス時間の短縮を考慮すると、１００℃程度が現実である。
【００２４】
磁界中熱処理を施した軟磁性下地層には、ディスク基板の半径方向を磁化容易軸とする一軸磁気異方性と、磁界の向きを磁化容易方向とする一方向異方性が付与される。例えば、磁界中冷却の磁界の向きがディスク半径に沿って、外周から内周に向いている場合には、ディスクの内周および外周の端部を除いて、軟磁性下地層の磁化は概ねディスクの中心に向く。
【００２５】
この状態では、磁壁がディスクの端部に追いやられ、疑似単磁区状態であるため、データ領域のスパイクノイズを抑制することができる。こうした磁区制御された状態を実現するためには、ゼロ磁界で磁化が唯一の値を取ること、すなわち、磁化曲線のヒステリシスがゼロ磁界と交差しないことが必要である。言い換えれば磁化曲線のシフト量である交換バイアス磁界（Ｈｅｘ）を高くし、保磁力Ｈｃを小さくする必要がある。
【００２６】
本発明の軟磁性下地層の磁化曲線は、図１６に示すように基本的に基板半径方向に２つのシフト量をもつ２段ループになっている。これは第１の軟磁性層と磁区制御層とにかかる交換バイアス磁界と、第２の軟磁性層と磁区制御層とにかかる交換バイアス磁界の大きさが異なるためである。
【００２７】
本発明では、２つの軟磁性層の磁化方向は磁界ゼロの状態で図中（ａ）のように、反強磁性層の交換バイアスの作用により平行になっている。この磁化方向と逆向きに磁界を印加していくと、ある磁界の大きさで交換結合の弱い方の磁化が反転し始め、図中（ｂ）のように２層の磁化状態は反平行となる。この状態では反強磁性層の交換バイアスの力と、２つの軟磁性層の静磁気的な力の両方が働いていると考える。さらに磁界を印加すると、交換結合の強い方の磁化が反転し始め、図中（ｃ）のように逆向きに平行状態になる。本発明では２つの磁性層間の静磁気的な作用（ｂ）により、交換バイアス磁界は従来の単層構造よりも大きくなるものと考える。
【００２８】
垂直記録層は、軟磁性下地層上に中間層を介して形成することにより媒体ノイズが抑制される。中間層としては、非磁性であり、非晶質もしくは六方稠密格子（ｈｃｐ）構造やｆｃｃ構造の合金、或いは酸化物層を用いることができる。中間層は単層膜でも良いが、例えば非晶質合金とｈｃｐ合金から構成される２層膜、もしくは酸化物層とｆｃｃ合金から構成される３層膜というような多層膜を用いることもできる。垂直記録層としては、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＢ合金等のｈｃｐ−Ｃｏ合金や、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２合金等のグラニュラー、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜、Ｃｏ／Ｐｔ多層膜等を用いることができる。
【００２９】
垂直記録層の保護膜としてはカーボンを主体とする厚さ３ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の膜を形成し、さらにパーフルオロアルキルポリエーテル等の潤滑層を形成することにより、信頼性の高い垂直記録媒体が得られる。
【００３０】
本発明の磁気記録装置は、前述した垂直記録媒体と、垂直磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、再生部と記録部とを備えた磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、前記磁気ヘッドの信号入力と、前記磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生処理手段を有し、前記磁気ヘッドの再生部が磁気抵抗効果もしくはトンネル磁気抵抗効果を利用した高感度素子で構成する。これにより１平方センチあたり７．７５ギガビット以上の記録密度で、高い信頼性を有する磁気記録装置を実現することができる。
【００３１】
以下、本発明を適用した垂直磁気記録媒体について、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
（実施例１）
図１に本実施例の垂直記録媒体１０の層構成を示す。基板１１にはアルカリ洗浄した２．５センチ型のガラス基板を用い、基板１１との密着性をあげるためのプリコート層１２、第１の軟磁性層１３、磁区制御層１４、第２の軟磁性層１５、中間層１６、記録層１７、保護層１８をＤＣマグネトロンスパッタ法により順次積層した。磁区制御層１４は図２に示すように第１の強磁性層２１、反強磁性層２２、第２の強磁性層２３からなる３層構造とした。表２に各層に用いたターゲット組成と製膜時のＡｒガス圧及び膜厚を示す。
【００３３】
【表２】
基板１１上にプリコート層１２であるＮｉＴａＺｒ、第１軟磁性層１３であるＮｉＦｅ、第１強磁性層２１であるＣｏＦｅ、反強磁性層２２であるＭｎＩｒ、第２強磁性層２３であるＣｏＦｅ、第２軟磁性層１５であるＮｉＦｅを順に形成し、軟磁性下地層を形成した後、ランプヒーターにより基板加熱を行った。この時の基板温度は約２００℃であった。次に中間層１６であるＮｉＴａＺｒ、記録層１７であるＣｏＣｒＰｔＢを形成し、ランプヒーターにより再加熱を行った後、磁場中冷却を施した。
【００３４】
再加熱時の基板温度は約３００℃で、冷却時の磁界の大きさは基板中心で８ｋＡ／ｍである。基板を約１００℃以下まで冷却した後、保護膜１８であるカーボンを形成し、パーフルオロアルキルポリテール系の材料をフルオルカーボン材で希釈した潤滑材を塗布し、表面にバニュッシュをかけて本実施例である垂直記録媒体１０を作製した。
【００３５】
上記本実施例の媒体を作成する製膜装置の概略図を図１３に示す。熱処理機構は軟磁性層を形成した後と、記録層を形成した後に２つ備えており、冷却機構は２回目の熱処理の後（保護膜層を形成する前）に備えられている。従来の比較例として図１７に示す磁区制御された軟磁性下地層（単層構造）を有する媒体１７０を実施例と同じ成膜条件で作製した。比較例の媒体１７０の層構成は、基板１７１からプリコート層１７２、磁区制御層１７３、軟磁性下地層１７４、中間層１７５、記録層１７６、保護層１７７である。
【００３６】
本実施例の媒体１０の磁気特性を評価するため、ディスク基板から６ｍｍ角に切り出した試料を用い、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）により磁化曲線を測定した。その例を図３に示す。ＮｉＦｅ膜厚は各々１００ｎｍである。基板円周方向に磁界を印加して測定した磁化曲線は磁化がほぼ直線的に変化し、磁化のシフトは見られない。
【００３７】
一方、基板半径方向に磁界を印加して測定した磁化曲線は、保磁力が小さく磁界方向にシフトしている。本実施例の第１軟磁性層と反強磁性層との交換バイアス磁界をＨｅｘ１、第２軟磁性層と反強磁性層との交換バイアス磁界をＨｅｘ２とすると、Ｈｅｘ２＞Ｈｅｘ１である。
【００３８】
図４にＮｉＦｅ膜厚を変えた場合の、交換バイアス磁界Ｈｅｘ及び保磁力ＨｃとＮｉＦｅ膜厚との関係を示す。ここで第１及び第２の軟磁性層膜厚比ｄ１／ｄ２は１としている。ＮｉＦｅ膜厚が薄くなるほどＨｅｘ１及びＨｅｘ２は増加する。いずれの膜厚でもＨｅｘ２＞Ｈｅｘ１であり、磁化曲線は２段ループを示す。一方Ｈｃは、Ｈｃ１及びＨｃ２いずれもＮｉＦｅ膜厚が１５０ｎｍで極小を示し、膜厚が薄くなるとともに増加する。
【００３９】
図５に反強磁性層２２であるＭｎＩｒの膜厚とＨｅｘ、Ｈｃの関係を示す。第１及び第２軟磁性層の膜厚は５０ｎｍとした。ＨｅｘはＭｎＩｒ膜厚が１０ｎｍ付近で極大を示し、それ以上の膜厚でゆっくり減少する。一方、ＨｃはＭｎＩｒ膜厚の増加とともに緩やかに増大し、４０ｎｍ以上に厚くなると急激に増大する。これらのことから、高Ｈｅｘ、低Ｈｃを両立するためにはＮｉＦｅ膜厚は２５ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下、ＭｎＩｒ膜厚は５ｎｍ以上、４０ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００４０】
次に本実施例の媒体１０と比較例の媒体１１０のスパイクノイズをスピンスタンドとデジタルオシロスコープを用いて、ディスク半径１６−２８ｍｍの範囲を１００μｍピッチで評価した。本実施例の媒体Ａとして第１及び第２軟磁性層（ＮｉＦｅ）の膜厚が１００ｎｍでＭｎＩｒ膜厚が１０ｎｍ、媒体ＢとしてＮｉＦｅ膜厚が各々２００ｎｍでＭｎＩｒ膜厚が１０ｎｍ、媒体ＣとしてＮｉＦｅ膜厚が各々１００ｎｍでＭｎＩｒ膜厚が４０ｎｍと変化させた媒体を、比較例の媒体ＤとしてＮｉＦｅ膜厚を２００ｎｍでＭｎＩｒ膜厚が１０ｎｍとした媒体を用意した。
【００４１】
図６に示すように、比較例の媒体Ｄは全面にわたり点状のようなスパイクノイズが観測されたが、本実施例の媒体Ｂでは同じ膜厚であるにもかかわらず、スパイクノイズが大幅に抑制されていることが分かった。さらに膜厚を薄くした媒体Ａでは、スパイクノイズは殆ど観測されなかった。しかしながらＭｎＩｒ膜厚を厚くした媒体Ｃは、逆にスパイクノイズの増加がみられた。
【００４２】
これらのことから、本発明の層構造を用いて、軟磁性層及び反強磁性層の膜厚を規定することによって大幅にスパイクノイズを抑制することが可能となる。なお、本実施例では磁区制御層として、反強磁性層の両側に強磁性層であるＣｏＦｅを設けた（表１の構成▲４▼）が、どちらか一方（▲２▼、▲３▼）、或いは強磁性層がない（▲１▼）場合でも同様な結果が得られた。
【００４３】
（実施例２）
実施例１の垂直記録媒体と同様な層構成で、第１軟磁性層１３及び第２軟磁性層１５が非晶質合金からなる媒体１０を作製した。本実施例では、磁区制御層１４は図７に示すように、基板側から軟磁性配向層７１、第１の強磁性層７２、反強磁性層７３、第２強磁性層７４で構成されている。表３に各層の作製に用いたターゲット組成とＡｒガス圧、及び膜厚を示す。比較例として、図１７に示す媒体１７０を実施例と同じ成膜条件で作製した。
【００４４】
【表３】
本実施例の媒体と記録用にトラック幅が０．２５μｍの単磁極ヘッド、再生用にトラック幅が０．２３μｍ、シールド間隔が８０ｎｍのＧＭＲヘッドを用いて、浮上量１０ｎｍの条件で近隣消去評価を行った。測定条件は中心トラック１００ｋＦＣＩ、隣接トラック６００ｋＦＣＩである。図８に本実施例の媒体１０と比較例の媒体１７０を用いて、書き込み回数１３０回の時の、隣接トラックまでの距離と再生出力の減少率の関係を示す。
【００４５】
本実施例の媒体Ｅとして第１及び第２軟磁性層（ＣｏＴａＺｒ）の膜厚をそれぞれ１００ｎｍ、比較例の媒体Ｆとして軟磁性層ＣｏＴａＺｒ膜厚を２００ｎｍとした媒体を用意した。従来の媒体Ｆでは、広い範囲にわたって出力の低下が見られたが、本発明の媒体Ｅでは１〜２μｍの範囲でわずかに低下が見られただけで、隣接トラックの消去が改善されていることがわかる。図９は第１軟磁性層の膜厚ｄ１と第２軟磁性層の膜厚ｄ２との膜厚比を変えた媒体について、中心トラックの中心から１μｍ離れた場所で書き込み動作を１０００回行ったときの再生出力の減少率と、膜厚比ｄ１／ｄ２との関係を示す。
【００４６】
減少率を５％以下に抑えるためには、第１及び第２の軟磁性膜の膜厚比は０．３以上、１．５以下が望ましいことがわかる。また、上記膜厚比が０．３〜１．５の媒体において、スパイクノイズを測定したところ、いずれの媒体でもスパイクノイズは抑制されていることが確認できた。
【００４７】
次に本実施例の媒体Ｅと比較例の媒体Ｆを用いて、図１０に示すように媒体上部にコイルを近づけ、コイルに電流を流すことによって媒体に垂直に磁界を印加し、外部浮遊磁界に対し再生出力の減少率を調べた。図１１は規格化された再生出力と外部浮遊磁界との関係を示す。
【００４８】
出力が１０％低下する外部浮遊磁界は、従来の媒体Ｆが２．４ｋＡ／ｍに対し、本実施例の媒体Ｅでは３．５ｋＡ／ｍとなり、外部磁界耐性が向上していることが分かる。なお、本実施例では磁区制御層１４として、反強磁性層の両側に強磁性層であるＣｏＦｅを設けた（表１の構成▲８▼）が、どちらか一方（▲６▼、▲７▼）、或いは強磁性層がない（▲５▼）場合でも同様な結果が得られた。
【００４９】
（実施例３）
実施例１の垂直記録媒体と同様な層構成で、第１軟磁性層１３が結晶質合金からなり、第２軟磁性層１５が非晶質合金からなる媒体を作製した。本実施例では、磁区制御層は図１２に示すように、基板側から、強磁性層１２１、反強磁性層１２２で構成されている。表４に各層の作製に用いたターゲット組成とＡｒガス圧、及び膜厚を示す。
【００５０】
【表４】
基板上にプリコート層１２であるＮｉＴａＺｒ、第１軟磁性層１３であるＮｉＦｅ、第１強磁性層１２１であるＣｏＦｅ、反強磁性層１２２であるＭｎＩｒ、第２軟磁性層１５であるＦｅＣｏＢを順に形成し、軟磁性下地層を形成した後、ランプヒーターにより基板加熱を行った。
【００５１】
この時の基板温度は約２００℃であった。次に磁場中冷却を施して基板を約６０℃以下まで冷却した後、中間層１６であるＲｕ、記録層１７であるＣｏＣｒＰｔ‐ＳｉＯ２を形成した。冷却時の磁界の大きさは基板中心で８ｋＡ／ｍである。さらに基板冷却を施して保護膜１８であるカーボンを形成し、パーフルオロアルキルポリテール系の材料をフルオルカーボン材で希釈した潤滑材を塗布し、表面にバニュッシュをかけて本実施例である垂直記録媒体１０を作製した。
【００５２】
上記本実施例の媒体を作成する製膜装置の概略図を図１４に示す。本装置は軟磁性層を形成した後に、熱処理機構と冷却機構を備えている。本実施例では記録層の形成後にさらに基板冷却を施しているが、この工程は必ずしも必要ではない。
【００５３】
本実施例の媒体１０を用いて、スパイクノイズ評価を行った結果、スパイクノイズは殆ど観測されなかった。さらに本実施例の媒体１０と記録用にトラック幅が０．２２μｍの単磁極ヘッド、再生用にトラック幅が０．２μｍ、シールド間隔が８０ｎｍのＧＭＲヘッドを用いて、浮上量８ｎｍの条件でエラーレート評価を行った。７．７５Ｇｂ／ｃｍ２の条件で１０−６のエラーレート値が得られた。
【００５４】
（実施例４）
本発明による磁気記録装置を図１５に説明する。この装置は、垂直磁気記録媒体１５１と、これを回転駆動する駆動部１５２と、磁気ヘッド１５３及びその駆動手段１５４と、前記磁気ヘッドの記録再生信号処理手段１５５を有してなる周知の機構を持つ磁気記録再生装置である。前記磁気ヘッドは磁気ヘッドスライダの上に形成された記録再生分離型のヘッドである。
【００５５】
単磁極型の記録ヘッドのトラック幅は０．２２μｍ、再生用のＧＭＲヘッドのシールド間隔は８０ｎｍ、トラック幅は０．２μｍである。実施例３の媒体１０を、上記磁気記録装置に組み込んで、ヘッド浮上量８ｎｍ、線記録密度６７４ｋＢＰＩ、トラック密度８９ｋＴＰＩの条件で記録再生特性を評価したところ、１０℃から５０℃の温度範囲において、９．３Ｇｂ／ｃｍ２の面記録密度を記録再生特性の仕様を十分満たした。
【００５６】
【発明の効果】
本発明により、１平方センチあたり７．７５ギガビット以上の記録密度でエラーレートの低い、信頼性に優れた磁気記録装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の垂直磁気記録媒体の層構成を示す図。
【図２】磁区制御層の層構成を示す図。
【図３】本発明の軟磁性下地層の磁化曲線。
【図４】交換バイアス磁界および保磁力とＮｉＦｅ膜厚との関係を示す図。
【図５】交換バイアス磁界および保磁力とＭｎＩｒ膜厚との関係を示す図。
【図６】スパイクノイズ分布を示す図。
【図７】磁区制御層の層構成を示す図。
【図８】隣接トラックの位置と再生出力の減少率との関係を示す図。
【図９】再生出力の減少率と膜厚比との関係を示す図。
【図１０】外部浮遊磁界耐性の評価方法の概略図。
【図１１】外部浮遊磁界と再生出力との関係を示す図。
【図１２】磁区制御層の層構成を示す図。
【図１３】本発明の一実施例の垂直磁気記録媒体を形成する製膜装置の概略図。
【図１４】本発明の一実施例の垂直磁気記録媒体を形成する製膜装置の概略図。
【図１５】本発明の一実施例の磁気記録装置の模式図。
【図１６】本発明の軟磁性下地層の半径方向の磁化曲線。
【図１７】従来の垂直磁気記録媒体の層構成を示す図。
【符号の説明】
１１、１７１…基板、１２、１７２…プリコート層、１３、１７４…第１の軟磁性層、１４、１７３…磁区制御層、１５…第２の軟磁性層、１６、１７５…中間層、１７、１７６…記録層、１８、１７７…保護層、２１、７２、１２１…第１の強磁性層、２２、７３、１２２…反強磁性層、２３、７４…第２の強磁性層、７１…軟磁性配向層、１０、１５１、１７０…垂直磁気記録媒体、１５２…磁気記録媒体駆動部、１５３…磁気ヘッド、１５４…磁気ヘッド駆動部、１５５…記録再生処理系。
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録媒体及び磁気記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置の面記録密度は、年率約１００％の伸び率で拡大している。ところが、面記録密度が高まるにつれ、磁気的に記録したデータが周囲の熱によって消えてしまうという、いわゆる熱揺らぎの問題が顕在化し始め、従来の面内記録方式では１平方センチあたり７．７５ギガビットを超える面記録密度を達成することは難しいと考えられている。
【０００３】
一方、垂直記録方式は面内記録方式と異なり、線記録密度を上げるほど隣接ビット間に働く反磁界が減少し、記録磁化が安定に保たれる特性を持つ。さらに垂直記録層の下に高い透磁率を有する軟磁性下地層を設けることにより、高いヘッド磁界が得られるため、垂直記録層の保磁力を大きくすることができる。こうした理由により、垂直記録方式は面内記録方式の熱揺らぎ限界を超える有力な手段の一つとして考えられている。
【０００４】
垂直記録方式では、軟磁性下地層と垂直記録層から構成される二層垂直記録媒体と単磁極型ヘッドの組合せが高密度記録を実現する上で有効である。しかしながら、二層垂直記録媒体は飽和磁束密度（Ｂｓ）の高い軟磁性層を有するため、軟磁性下地層の磁壁から発生する漏洩磁束がスパイク状のノイズとして観測されたり、隣接するトラックで記録動作を行うと再生出力が減少する近隣消去問題や、外部の浮遊磁界に対し再生出力が減少する外部浮遊磁界耐性問題が指摘されている。
【０００５】
こうした問題を解決する手段として、例えば特開平７−１２９９４６号公報（文献１）、特開平１１−１９１２１７号公報（文献２）に開示されているように、軟磁性下地層と基板との間に硬磁性ピニング層を設け、軟磁性下地層の磁化を一方向に揃えることが提案されている。また、特開平６−１０３５５３号公報（文献３）に開示されているように、磁気スピンの揃えた反強磁性層との交換結合磁界により軟磁性下地層の磁壁移動を抑止する方法が提案されている。
【０００６】
【文献１】
特開平７−１２９９４６号公報
【文献２】
特開平１１−１９１２１７号公報
【文献３】
特開平６−１０３５５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、硬磁性ピニング層で軟磁性層の磁化を一方向に揃える方法は、ディスク基板の内周及び外周端部に逆方向の磁区が形成されやすく、その部分からスパイクノイズが観察される。また、反強磁性層により軟磁性下地層の磁壁を抑止する方法は、磁壁に起因するスパイクノイズを抑制することには効果があるが、基板内で異方性がつくために近隣消去を防止するには至らない。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、再生出力の変動、記録層の磁化の減磁や消磁の発生を防止した、１平方センチあたり７．７５ギガビット以上の記録密度で高い媒体Ｓ／Ｎを有する垂直磁気記録媒体を提供し、高密度磁気記録装置の実現を容易にすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る垂直磁気記録媒体及び磁気記録装置は、基板上に、軟磁性下地層、垂直記録層がこの順に積層された垂直磁気記録媒体において、前記軟磁性下地層は、第１の軟磁性層と少なくとも反強磁性層を含む磁区制御層と第２の軟磁性層とを有し、前記第１の軟磁性層の厚みｄ１及び第２の軟磁性層の厚みｄ２の比ｄ１／ｄ２が、０．３以上、１．５以下である。
【００１０】
そして、基板の半径方向に磁界を印加して測定した前記軟磁性下地層の磁化曲線が磁界方向にシフトし、該磁化曲線から求まる軟磁性下地層の保磁力Ｈｃが交換バイアス磁界（シフト量）Ｈｅｘより小さいことを主な特徴とする。
【００１１】
また、前記磁区制御層はさらに強磁性層を有し、前記強磁性層は、前記反強磁性膜と第１の軟磁性層及び／又は第２の軟磁性層との間に形成されることを特徴とする。
【００１２】
以上のように構成される本発明に係る垂直磁気記録媒体及び磁気記録装置では、軟磁性下地層の磁区を制御し磁壁移動が抑制されており、再生出力の変動、記録層の磁化の減磁や消磁の発生が防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した磁気記録媒体について詳細に説明する。
【００１４】
再生出力の変動及び記録層の磁化の減磁や消磁の発生を防止するには、磁気ディスク基板上に軟磁性下地層、垂直記録層を順次積層し、軟磁性下地層は反強磁性層を含む磁区制御層が第１及び第２の二つの軟磁性層の間に配置された三層構造とし、前記第１及び第２の軟磁性層の膜厚をそれぞれｄ１、ｄ２とした時、ｄ１／ｄ２を０．３以上１．５以下とすることで達成される。
【００１５】
さらに、ディスク基板の半径方向に磁界を印加して測定した前記軟磁性下地層の磁化曲線のヒステリシスがゼロ磁界と交差しないこと、言い換えれば、磁化曲線が磁界方向にシフトし、該シフト量である交換バイアス磁界（Ｈｅｘ）が、該磁化曲線から求まる保磁力（Ｈｃ）より大きいこと、また、前記交換バイアス磁界において、第１軟磁性層にかかる交換バイアス磁界をＨｅｘ１、第２軟磁性層にかかる交換バイアス磁界をＨｅｘ２としたとき、Ｈｅｘ１とＨｅｘ２とが異なる値を示すことがより有効であることを見出した。
【００１６】
反強磁性層には、膜形成時に第１及び第２軟磁性層との層間の交換結合が働くことが望ましく、具体的にはＭｎとＩｒ、或いはＲｈ、ＲｈＲｕ、Ｆｅ、を主成分とする不規則合金、もしくはＣｒとＭｎとＰｔを主成分とする不規則合金を用いることができる。一方、ＭｎＰｔ合金やＮｉＭｎ合金などの不規則系反強磁性合金は、一般的に膜形成時には不規則な状態であり反強磁性を示さない。
【００１７】
第１及び第２軟磁性層との間で交換結合を働かせるためには、膜形成後、数時間オーダーの磁界中熱処理が必要となる。こうした工程は媒体製造プロセスを複雑にし、コストが増加するため望ましくない。膜厚は、５ｎｍ以上、４０ｎｍ以下が望ましい。これは、５ｎｍより薄い場合は軟磁性膜との交換結合が弱く、また４０ｎｍより厚い場合は、第１及び第２の二つの軟磁性膜間に働く静磁気的相互作用が弱くなる為である。
【００１８】
また、反強磁性層と強い交換結合をもたせるために、前記反強磁性層の少なくとも一方に強磁性層を設けることが望ましく、具体的にはＣｏもしくはＦｅを主成分とする結晶質合金、或いはこれにＴａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ等を添加した非晶質材料を用いることができる。ただし、この強磁性層は磁気モーメントの大きな軟磁性層を用いる場合には必ずしも必要ではない。
【００１９】
第１及び第２の軟磁性層には、Ｂｓが少なくとも１テスラ（Ｔ）以上で、ヘッド走行方向に測定した保磁力が数Ｏｅ以下と低いものであれば、特に材料を限定するものではない。具体的には元素Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｂのいずれかを含む２元合金、前記元素のいずれかを含む３元合金から選択される材料で、非晶質合金、或いは結晶質合金のいずれも用いることができる。
【００２０】
また、Ｈｅｘ１とＨｅｘ２の値を違える為に第１及び第２の軟磁性層に異なる材料を用いることも可能である。膜厚は、２０ｎｍ以上で用いることにより保磁力を小さく制御でき、１５０ｎｍ以下で用いることによりスパイクノイズを抑制し、さらには浮遊磁界耐性を向上することができる。
【００２１】
第１の軟磁性層が非晶質合金の場合には、反強磁性層の磁化配向を制御するために第１の軟磁性層と反強磁性層との間に軟磁性配向層を設ける必要がある。軟磁性配向層には、具体的にはＮｉもしくはＦｅを主成分とする結晶質合金、あるいはこれにＴａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ等を添加した材料を用いることができる。
【００２２】
表１に軟磁性層の材料と磁区制御層の層構成をまとめたものを示す。第１の軟磁性層に結晶質合金を用いた場合には、第２の軟磁性層の材料によらず磁区制御層の層構成は▲１▼〜▲４▼を用いることが可能であり、一方、第１の軟磁性層の材料に非晶質合金を用いた場合には、▲５▼〜▲８▼の構成を用いることが可能である。
【００２３】
【表１】
【００２４】
磁界中熱処理を施した軟磁性下地層には、ディスク基板の半径方向を磁化容易軸とする一軸磁気異方性と、磁界の向きを磁化容易方向とする一方向異方性が付与される。例えば、磁界中冷却の磁界の向きがディスク半径に沿って、外周から内周に向いている場合には、ディスクの内周および外周の端部を除いて、軟磁性下地層の磁化は概ねディスクの中心に向く。
【００２５】
この状態では、磁壁がディスクの端部に追いやられ、疑似単磁区状態であるため、データ領域のスパイクノイズを抑制することができる。こうした磁区制御された状態を実現するためには、ゼロ磁界で磁化が唯一の値を取ること、すなわち、磁化曲線のヒステリシスがゼロ磁界と交差しないことが必要である。言い換えれば磁化曲線のシフト量である交換バイアス磁界（Ｈｅｘ）を高くし、保磁力Ｈｃを小さくする必要がある。
【００２６】
本発明の軟磁性下地層の磁化曲線は、図１６に示すように基本的に基板半径方向に２つのシフト量をもつ２段ループになっている。これは第１の軟磁性層と磁区制御層とにかかる交換バイアス磁界と、第２の軟磁性層と磁区制御層とにかかる交換バイアス磁界の大きさが異なるためである。
【００２７】
本発明では、２つの軟磁性層の磁化方向は磁界ゼロの状態で図中（ａ）のように、反強磁性層の交換バイアスの作用により平行になっている。この磁化方向と逆向きに磁界を印加していくと、ある磁界の大きさで交換結合の弱い方の磁化が反転し始め、図中（ｂ）のように２層の磁化状態は反平行となる。この状態では反強磁性層の交換バイアスの力と、２つの軟磁性層の静磁気的な力の両方が働いていると考える。さらに磁界を印加すると、交換結合の強い方の磁化が反転し始め、図中（ｃ）のように逆向きに平行状態になる。本発明では２つの磁性層間の静磁気的な作用（ｂ）により、交換バイアス磁界は従来の単層構造よりも大きくなるものと考える。
【００２８】
垂直記録層は、軟磁性下地層上に中間層を介して形成することにより媒体ノイズが抑制される。中間層としては、非磁性であり、非晶質もしくは六方稠密格子（ｈｃｐ）構造やｆｃｃ構造の合金、或いは酸化物層を用いることができる。中間層は単層膜でも良いが、例えば非晶質合金とｈｃｐ合金から構成される２層膜、もしくは酸化物層とｆｃｃ合金から構成される３層膜というような多層膜を用いることもできる。垂直記録層としては、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＢ合金等のｈｃｐ−Ｃｏ合金や、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２合金等のグラニュラー、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜、Ｃｏ／Ｐｔ多層膜等を用いることができる。
【００２９】
垂直記録層の保護膜としてはカーボンを主体とする厚さ３ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の膜を形成し、さらにパーフルオロアルキルポリエーテル等の潤滑層を形成することにより、信頼性の高い垂直記録媒体が得られる。
【００３０】
本発明の磁気記録装置は、前述した垂直記録媒体と、垂直磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、再生部と記録部とを備えた磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、前記磁気ヘッドの信号入力と、前記磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生処理手段を有し、前記磁気ヘッドの再生部が磁気抵抗効果もしくはトンネル磁気抵抗効果を利用した高感度素子で構成する。これにより１平方センチあたり７．７５ギガビット以上の記録密度で、高い信頼性を有する磁気記録装置を実現することができる。
【００３１】
以下、本発明を適用した垂直磁気記録媒体について、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
（実施例１）
図１に本実施例の垂直記録媒体１０の層構成を示す。基板１１にはアルカリ洗浄した２．５センチ型のガラス基板を用い、基板１１との密着性をあげるためのプリコート層１２、第１の軟磁性層１３、磁区制御層１４、第２の軟磁性層１５、中間層１６、記録層１７、保護層１８をＤＣマグネトロンスパッタ法により順次積層した。磁区制御層１４は図２に示すように第１の強磁性層２１、反強磁性層２２、第２の強磁性層２３からなる３層構造とした。表２に各層に用いたターゲット組成と製膜時のＡｒガス圧及び膜厚を示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】
再加熱時の基板温度は約３００℃で、冷却時の磁界の大きさは基板中心で８ｋＡ／ｍである。基板を約１００℃以下まで冷却した後、保護膜１８であるカーボンを形成し、パーフルオロアルキルポリテール系の材料をフルオルカーボン材で希釈した潤滑材を塗布し、表面にバニュッシュをかけて本実施例である垂直記録媒体１０を作製した。
【００３５】
上記本実施例の媒体を作成する製膜装置の概略図を図１３に示す。熱処理機構は軟磁性層を形成した後と、記録層を形成した後に２つ備えており、冷却機構は２回目の熱処理の後（保護膜層を形成する前）に備えられている。従来の比較例として図１７に示す磁区制御された軟磁性下地層（単層構造）を有する媒体１７０を実施例と同じ成膜条件で作製した。比較例の媒体１７０の層構成は、基板１７１からプリコート層１７２、磁区制御層１７３、軟磁性下地層１７４、中間層１７５、記録層１７６、保護層１７７である。
【００３６】
本実施例の媒体１０の磁気特性を評価するため、ディスク基板から６ｍｍ角に切り出した試料を用い、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）により磁化曲線を測定した。その例を図３に示す。ＮｉＦｅ膜厚は各々１００ｎｍである。基板円周方向に磁界を印加して測定した磁化曲線は磁化がほぼ直線的に変化し、磁化のシフトは見られない。
【００３７】
一方、基板半径方向に磁界を印加して測定した磁化曲線は、保磁力が小さく磁界方向にシフトしている。本実施例の第１軟磁性層と反強磁性層との交換バイアス磁界をＨｅｘ１、第２軟磁性層と反強磁性層との交換バイアス磁界をＨｅｘ２とすると、Ｈｅｘ２＞Ｈｅｘ１である。
【００３８】
図４にＮｉＦｅ膜厚を変えた場合の、交換バイアス磁界Ｈｅｘ及び保磁力ＨｃとＮｉＦｅ膜厚との関係を示す。ここで第１及び第２の軟磁性層膜厚比ｄ１／ｄ２は１としている。ＮｉＦｅ膜厚が薄くなるほどＨｅｘ１及びＨｅｘ２は増加する。いずれの膜厚でもＨｅｘ２＞Ｈｅｘ１であり、磁化曲線は２段ループを示す。一方Ｈｃは、Ｈｃ１及びＨｃ２いずれもＮｉＦｅ膜厚が１５０ｎｍで極小を示し、膜厚が薄くなるとともに増加する。
【００３９】
図５に反強磁性層２２であるＭｎＩｒの膜厚とＨｅｘ、Ｈｃの関係を示す。第１及び第２軟磁性層の膜厚は５０ｎｍとした。ＨｅｘはＭｎＩｒ膜厚が１０ｎｍ付近で極大を示し、それ以上の膜厚でゆっくり減少する。一方、ＨｃはＭｎＩｒ膜厚の増加とともに緩やかに増大し、４０ｎｍ以上に厚くなると急激に増大する。これらのことから、高Ｈｅｘ、低Ｈｃを両立するためにはＮｉＦｅ膜厚は２５ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下、ＭｎＩｒ膜厚は５ｎｍ以上、４０ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００４０】
次に本実施例の媒体１０と比較例の媒体１１０のスパイクノイズをスピンスタンドとデジタルオシロスコープを用いて、ディスク半径１６−２８ｍｍの範囲を１００μｍピッチで評価した。本実施例の媒体Ａとして第１及び第２軟磁性層（ＮｉＦｅ）の膜厚が１００ｎｍでＭｎＩｒ膜厚が１０ｎｍ、媒体ＢとしてＮｉＦｅ膜厚が各々２００ｎｍでＭｎＩｒ膜厚が１０ｎｍ、媒体ＣとしてＮｉＦｅ膜厚が各々１００ｎｍでＭｎＩｒ膜厚が４０ｎｍと変化させた媒体を、比較例の媒体ＤとしてＮｉＦｅ膜厚を２００ｎｍでＭｎＩｒ膜厚が１０ｎｍとした媒体を用意した。
【００４１】
図６に示すように、比較例の媒体Ｄは全面にわたり点状のようなスパイクノイズが観測されたが、本実施例の媒体Ｂでは同じ膜厚であるにもかかわらず、スパイクノイズが大幅に抑制されていることが分かった。さらに膜厚を薄くした媒体Ａでは、スパイクノイズは殆ど観測されなかった。しかしながらＭｎＩｒ膜厚を厚くした媒体Ｃは、逆にスパイクノイズの増加がみられた。
【００４２】
これらのことから、本発明の層構造を用いて、軟磁性層及び反強磁性層の膜厚を規定することによって大幅にスパイクノイズを抑制することが可能となる。なお、本実施例では磁区制御層として、反強磁性層の両側に強磁性層であるＣｏＦｅを設けた（表１の構成▲４▼）が、どちらか一方（▲２▼、▲３▼）、或いは強磁性層がない（▲１▼）場合でも同様な結果が得られた。
【００４３】
（実施例２）
実施例１の垂直記録媒体と同様な層構成で、第１軟磁性層１３及び第２軟磁性層１５が非晶質合金からなる媒体１０を作製した。本実施例では、磁区制御層１４は図７に示すように、基板側から軟磁性配向層７１、第１の強磁性層７２、反強磁性層７３、第２強磁性層７４で構成されている。表３に各層の作製に用いたターゲット組成とＡｒガス圧、及び膜厚を示す。比較例として、図１７に示す媒体１７０を実施例と同じ成膜条件で作製した。
【００４４】
【表３】
【００４５】
本実施例の媒体Ｅとして第１及び第２軟磁性層（ＣｏＴａＺｒ）の膜厚をそれぞれ１００ｎｍ、比較例の媒体Ｆとして軟磁性層ＣｏＴａＺｒ膜厚を２００ｎｍとした媒体を用意した。従来の媒体Ｆでは、広い範囲にわたって出力の低下が見られたが、本発明の媒体Ｅでは１〜２μｍの範囲でわずかに低下が見られただけで、隣接トラックの消去が改善されていることがわかる。図９は第１軟磁性層の膜厚ｄ１と第２軟磁性層の膜厚ｄ２との膜厚比を変えた媒体について、中心トラックの中心から１μｍ離れた場所で書き込み動作を１０００回行ったときの再生出力の減少率と、膜厚比ｄ１／ｄ２との関係を示す。
【００４６】
減少率を５％以下に抑えるためには、第１及び第２の軟磁性膜の膜厚比は０．３以上、１．５以下が望ましいことがわかる。また、上記膜厚比が０．３〜１．５の媒体において、スパイクノイズを測定したところ、いずれの媒体でもスパイクノイズは抑制されていることが確認できた。
【００４７】
次に本実施例の媒体Ｅと比較例の媒体Ｆを用いて、図１０に示すように媒体上部にコイルを近づけ、コイルに電流を流すことによって媒体に垂直に磁界を印加し、外部浮遊磁界に対し再生出力の減少率を調べた。図１１は規格化された再生出力と外部浮遊磁界との関係を示す。
【００４８】
出力が１０％低下する外部浮遊磁界は、従来の媒体Ｆが２．４ｋＡ／ｍに対し、本実施例の媒体Ｅでは３．５ｋＡ／ｍとなり、外部磁界耐性が向上していることが分かる。なお、本実施例では磁区制御層１４として、反強磁性層の両側に強磁性層であるＣｏＦｅを設けた（表１の構成▲８▼）が、どちらか一方（▲６▼、▲７▼）、或いは強磁性層がない（▲５▼）場合でも同様な結果が得られた。
【００４９】
（実施例３）
実施例１の垂直記録媒体と同様な層構成で、第１軟磁性層１３が結晶質合金からなり、第２軟磁性層１５が非晶質合金からなる媒体を作製した。本実施例では、磁区制御層は図１２に示すように、基板側から、強磁性層１２１、反強磁性層１２２で構成されている。表４に各層の作製に用いたターゲット組成とＡｒガス圧、及び膜厚を示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】
この時の基板温度は約２００℃であった。次に磁場中冷却を施して基板を約６０℃以下まで冷却した後、中間層１６であるＲｕ、記録層１７であるＣｏＣｒＰｔ‐ＳｉＯ２を形成した。冷却時の磁界の大きさは基板中心で８ｋＡ／ｍである。さらに基板冷却を施して保護膜１８であるカーボンを形成し、パーフルオロアルキルポリテール系の材料をフルオルカーボン材で希釈した潤滑材を塗布し、表面にバニュッシュをかけて本実施例である垂直記録媒体１０を作製した。
【００５２】
上記本実施例の媒体を作成する製膜装置の概略図を図１４に示す。本装置は軟磁性層を形成した後に、熱処理機構と冷却機構を備えている。本実施例では記録層の形成後にさらに基板冷却を施しているが、この工程は必ずしも必要ではない。
【００５３】
本実施例の媒体１０を用いて、スパイクノイズ評価を行った結果、スパイクノイズは殆ど観測されなかった。さらに本実施例の媒体１０と記録用にトラック幅が０．２２μｍの単磁極ヘッド、再生用にトラック幅が０．２μｍ、シールド間隔が８０ｎｍのＧＭＲヘッドを用いて、浮上量８ｎｍの条件でエラーレート評価を行った。７．７５Ｇｂ／ｃｍ２の条件で１０−６のエラーレート値が得られた。
【００５４】
（実施例４）
本発明による磁気記録装置を図１５に説明する。この装置は、垂直磁気記録媒体１５１と、これを回転駆動する駆動部１５２と、磁気ヘッド１５３及びその駆動手段１５４と、前記磁気ヘッドの記録再生信号処理手段１５５を有してなる周知の機構を持つ磁気記録再生装置である。前記磁気ヘッドは磁気ヘッドスライダの上に形成された記録再生分離型のヘッドである。
【００５５】
単磁極型の記録ヘッドのトラック幅は０．２２μｍ、再生用のＧＭＲヘッドのシールド間隔は８０ｎｍ、トラック幅は０．２μｍである。実施例３の媒体１０を、上記磁気記録装置に組み込んで、ヘッド浮上量８ｎｍ、線記録密度６７４ｋＢＰＩ、トラック密度８９ｋＴＰＩの条件で記録再生特性を評価したところ、１０℃から５０℃の温度範囲において、９．３Ｇｂ／ｃｍ２の面記録密度を記録再生特性の仕様を十分満たした。
【００５６】
【発明の効果】
本発明により、１平方センチあたり７．７５ギガビット以上の記録密度でエラーレートの低い、信頼性に優れた磁気記録装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の垂直磁気記録媒体の層構成を示す図。
【図２】磁区制御層の層構成を示す図。
【図３】本発明の軟磁性下地層の磁化曲線。
【図４】交換バイアス磁界および保磁力とＮｉＦｅ膜厚との関係を示す図。
【図５】交換バイアス磁界および保磁力とＭｎＩｒ膜厚との関係を示す図。
【図６】スパイクノイズ分布を示す図。
【図７】磁区制御層の層構成を示す図。
【図８】隣接トラックの位置と再生出力の減少率との関係を示す図。
【図９】再生出力の減少率と膜厚比との関係を示す図。
【図１０】外部浮遊磁界耐性の評価方法の概略図。
【図１１】外部浮遊磁界と再生出力との関係を示す図。
【図１２】磁区制御層の層構成を示す図。
【図１３】本発明の一実施例の垂直磁気記録媒体を形成する製膜装置の概略図。
【図１４】本発明の一実施例の垂直磁気記録媒体を形成する製膜装置の概略図。
【図１５】本発明の一実施例の磁気記録装置の模式図。
【図１６】本発明の軟磁性下地層の半径方向の磁化曲線。
【図１７】従来の垂直磁気記録媒体の層構成を示す図。
【符号の説明】
１１、１７１…基板、１２、１７２…プリコート層、１３、１７４…第１の軟磁性層、１４、１７３…磁区制御層、１５…第２の軟磁性層、１６、１７５…中間層、１７、１７６…記録層、１８、１７７…保護層、２１、７２、１２１…第１の強磁性層、２２、７３、１２２…反強磁性層、２３、７４…第２の強磁性層、７１…軟磁性配向層、１０、１５１、１７０…垂直磁気記録媒体、１５２…磁気記録媒体駆動部、１５３…磁気ヘッド、１５４…磁気ヘッド駆動部、１５５…記録再生処理系。
Claims (13)
- 基板上に、軟磁性下地層、垂直記録層がこの順に積層された垂直磁気記録媒体において、
前記軟磁性下地層は、第１の軟磁性層と少なくとも反強磁性層を含む磁区制御層と第２の軟磁性層とを有し、
前記第１の軟磁性層の厚みｄ１及び第２の軟磁性層の厚みｄ２の比ｄ１／ｄ２が、０．３以上、１．５以下であり、
基板の半径方向に磁界を印加して測定した前記軟磁性下地層の磁化曲線が磁界方向にシフトし、該磁化曲線から求まる軟磁性下地層の保磁力Ｈｃが交換バイアス磁界（シフト量）Ｈｅｘより小さいことを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 前記第１の軟磁性層にかかる交換バイアス磁界Ｈｅｘ１と前記第２の軟磁性層にかかる交換バイアス磁界Ｈｅｘ２とが異なる値を有することを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記反強磁性層の膜厚が５ｎｍ以上、４０ｎｍ以下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。
- 前記第１の軟磁性層及び第２の軟磁性層の少なくとも一方が結晶質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。
- 前記磁区制御層は強磁性層を有し、前記強磁性層は前記反強磁性膜と第１の軟磁性層及び／又は第２の軟磁性層との間に形成されることを特徴とする請求項４記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記第１の軟磁性層が非晶質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。
- 前記磁区制御層は、前記反強磁性層の磁化配向を制御する軟磁性配向層を有し、前記軟磁性配向層は、非晶質からなる前期第１の軟磁性層と反強磁性膜との間に形成されることを特徴とする請求項６記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記磁区制御層は強磁性層を有し、前記強磁性層は前記反強磁性膜と第１の軟磁性層及び／又は第２の軟磁性層との間に形成されることを特徴とする請求項６記載の垂直磁気記録媒体。
- 第１の軟磁性層の厚みｄ１及び第２の軟磁性層の厚みｄ２は、いずれも２５ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下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。
- 基板上に、軟磁性下地層、垂直記録層がこの順に積層された垂直磁気記録媒体において、
前記軟磁性下地層は、第１の軟磁性層と少なくとも反強磁性層を含む磁区制御層と第２の軟磁性層とを有し、
前記第１の軟磁性層の厚みｄ１及び第２の軟磁性層の厚みｄ２の比ｄ１／ｄ２が、０．３以上、１．５以下であり、
前記磁区制御層はさらに強磁性層を有し、前記強磁性層は、前記反強磁性膜と第１の軟磁性層及び／又は第２の軟磁性層との間に形成されることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 基板の半径方向に磁界を印加して測定した前記軟磁性下地層の磁化曲線が磁界方向にシフトし、該磁化曲線から求まる軟磁性下地層の保磁力Ｈｃが交換バイアス磁界（シフト量）Ｈｅｘより小さいことを特徴とする請求項１０記載の垂直磁気記録媒体。
- 第１の軟磁性層の厚みｄ１及び第２の軟磁性層の厚みｄ２は、いずれも２５ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１０記載の垂直磁気記録媒体。
- 請求項１から１２のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体と、該垂直磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、再生部と記録部とを備えた磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、前記磁気ヘッドの信号入力と、該磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生処理手段を有し、前記磁気ヘッドの再生部が磁気抵抗効果もしくはトンネル磁気抵抗効果を利用した高感度素子で構成されたことを特徴とする磁気記録装置。
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