JP2006048863A - 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ディスクリートトラック媒体の隣接トラックの情報を消去することなく、高密度で信頼性の高い磁気記録再生を行う。
【解決手段】 ディスクリートトラック型の垂直二層膜媒体において、軟磁性下地層の磁気記録層側表面と非磁性基板側表面とが平行でないか、あるいはその表面粗さが異なる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ディスクリートトラックを有する磁気記録媒体、この磁気記録媒体を有する磁気記録再生装置に関する。

近年のHDDのトラック密度の向上においては、隣接トラックとの干渉が起こるという問題があった。特に、記録ヘッド磁界フリンジ効果による書きにじみを低減することは重要な技術課題であった。

これに対し、記録トラック間を物理的に分離するディスクリートトラック媒体（DTR媒体）は、記録時におけるサイドイレース現象、再生時に隣接トラックの情報が混合してしまうサイドリード現象などを低減できる。このため、ディスクリートトラック媒体を用いると、トラック方向の密度を大幅に高めることが可能となり、高密度な垂直磁気記録が可能となる。

垂直磁気記録を行う場合には、垂直磁気記録層の下部に軟磁性下地層を設けたいわゆる垂直二層媒体を用いることができる。この垂直二層膜媒体では、軟磁性下地層に磁壁が存在するとスパイクノイズが発生しやすく、一方、磁壁を無くすために軟磁性下地層を厚くすると膜応力が発生しやすいという問題があった。このようなことから、垂直二層膜媒体では、膜応力を小さくするために軟磁性下地層はできるだけ平坦に形成されていた。

しかしながら、高密度な垂直二層膜媒体では、あるトラックで記録/再生を繰り返す際に、そのトラックとは異なる隣接したトラックの情報が消去される現象が起こるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、磁気記録媒体特にディスクリートトラック型媒体の隣接トラックの情報を消去することなく、高密度で信頼性の高い磁気記録再生を行うことを目的とする。

本発明は、第１に、非磁性基板と、該非磁性基板上に設けられた軟磁性下地層と、該軟磁性下地層上に設けられ、記録トラックに相当する磁性層パターンを含む磁気記録層とを具備し、その直径が１インチ以下である磁気記録媒体であって、
前記軟磁性下地層は、その非磁性基板側表面と磁気記録層側表面とが平行ではないことを特徴とする磁気記録媒体を提供する。

本発明は、第２に、非磁性基板と、該非磁性基板上に設けられた軟磁性下地層と、該軟磁性下地層上に設けられ、記録トラックに相当する磁性層パターンを含む磁気記録層とを具備し、その直径が１インチ以下である磁気記録媒体であって、
前記軟磁性下地層は、その非磁性基板側表面の表面粗さと、磁気記録層側表面の表面粗さが異なることを特徴とする磁気記録媒体を提供する。

本発明は、第３に、非磁性基板、該非磁性基板上に設けられた軟磁性下地層、該軟磁性下地層上に設けられ、記録トラックに相当する磁性層パターンを含む磁気記録層を有し、その直径が１インチ以下である磁気記録媒体と、
磁気記録再生ヘッドとを具備する磁気記録再生装置であって、
前記軟磁性下地層は、その非磁性基板側表面と磁気記録層側表面とが平行ではない磁気記録再生装置を提供する。

本発明は、第４に、非磁性基板、該非磁性基板上に設けられた軟磁性下地層、該軟磁性下地層上に設けられ、記録トラックに相当する磁性層パターンを含む磁気記録層を有し、その直径が１インチ以下である磁気記録媒体と、
磁気記録再生ヘッドとを具備する磁気記録再生装置であって、
前記軟磁性下地層は、その非磁性基板側表面の表面粗さと、磁気記録層側表面の表面粗さが異なる磁気記録再生装置を提供する。

本発明によれば、隣接トラック消去が起こらないような構成を有するディスクリートトラック型の磁気記録媒体が得られ、高密度で信頼性の高い磁気記録再生を行うことができる。

隣接トラックの情報の消去の原因については解明されていないけれども、本発明者らは、その原因の一つとして、軟磁性下地層で発生するスピン波による影響が考えられることに着目し、本発明をなすに至った。

垂直磁気記録方式では、軟磁性下地層を記録磁極の一部として用いる。記録動作を行わないときには、軟磁性下地層のスピンの向きは記録層に対して水平(面内)の方向を向いている。しかし、磁極から記録磁界が印加されると軟磁性下地層のスピンもその部分だけ垂直に向き、記録磁界を局所的に増強する。記録過程が終了して記録磁界がなくなると軟磁性下地層のスピンは元の面内方向に戻るが、局所的な記録過程が短時間の場合、軟磁性下地層のスピン波は、瞬時に面内方向に戻れるわけではなく、GHzオーダー時間範囲で垂直−面内の間をバネのごとく行き来することになる。このバネ運動は局所的に起こるので、膜圧方向だけではなく膜面内の方向にも空間的に伝播し、軟磁性下地層の広い領域に渡ってスピンが振動する状況を作り出す。これがスピン波である。この状況は、水面に石を投げ込んだ時の水面の波紋の広がりと同様のものである。スピン波が発生するとある領域では、波の干渉の条件によって垂直方向に大きくスピンが向く場所が現れ、これが隣接トラックの情報が消去する現象を起こすものと考えられる。

隣接トラック間の磁性体を除去し、物理的にトラックを分離することで高密度化を行う、ディスクリートトラック媒体においては、このスピン波はより強く現れるものと思われる。その理由は、記録層を構成する磁性体が分離して存在するために、磁界の局在性がより高まり、記録時の軟磁性下地層の反転がより局所的に起こるからである。さらに、記録トラックおよび隣接トラックの端部において、漏洩磁界強度が増強するために、軟磁性下地層には周期的なスピン反転が引き起こされ、空間的な伝播がより容易になる。

このようなことから、本発明では、改良された軟磁性下地層を使用する。

本発明の磁気記録媒体は、非磁性基板と、非磁性基板上に設けられた軟磁性下地層と、軟磁性下地層上に設けられ、記録トラックに相当する磁性層パターンを含む磁気記録層とを有し、その直径が１インチ以下である磁気記録媒体であって、軟磁性下地層は、非磁性基板側表面と磁気記録層側表面とが平行ではないか、あるいはその表面粗さが異なる。

本発明に使用される軟磁性下地層では、非磁性基板側表面と磁気記録層側表面との表面粗さが異なる場合か、例えいずれの表面の表面粗さが小さくても、非磁性基板側表面と磁気記録層側表面とが平行にならない場合には、非磁性基板側表面と、磁気記録層側表面とにおけるスピン波の反射方向が異なる。これにより、軟磁性下地層膜厚方向におけるスピン波を散乱、消滅させることが可能となり、スピンの共鳴あるいはスピン波の干渉を効果的に防ぐことができるので、ディスクリートトラック媒体を用いても、隣接トラックにおける情報を消去することなく、高密度で信頼性の高い磁気記録再生が可能となる。

また、本発明の磁気記録再生装置は、上記磁気記録媒体と、磁気記録再生ヘッドを含む。

以下、図面を参照し、本発明をより詳細に説明する。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る磁気記録再生装置を説明する。この磁気記録再生装置は、筐体７０の内部に、ディスク状の磁気記録媒体７１と、磁気ヘッドを含むヘッドスライダ７６と、ヘッドスライダ７６を支持するヘッドサスペンションアッセンブリ（サスペンション７５とアクチュエータアーム７４）と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７と、回路基板とを備える。

磁気記録媒体７１はスピンドルモータ７２に取り付けられて回転され、垂直磁気記録方式により各種のディジタルデータが記録される。ヘッドスライダ７６に組み込まれている磁気ヘッドはいわゆる複合型ヘッドであり、単磁極構造のライトヘッドと、シールド型ＭＲ再生素子（ＧＭＲ膜、ＴＭＲ膜など）を用いたリードヘッドとを含む。アクチュエータアーム７４の一端にサスペンション７５が保持され、サスペンション７５によってヘッドスライダ７６を磁気記録媒体７１の記録面に対向するように支持する。アクチュエータアーム７４はピボット７３に取り付けられる。アクチュエータアーム７４の他端にはボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７が設けられている。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７によってヘッドサスペンションアッセンブリを駆動して、磁気ヘッドを磁気記録媒体７１の任意の半径位置に位置決めする。回路基板はヘッドＩＣを備え、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の駆動信号、および磁気ヘッドによる読み書きを制御するための制御信号などを生成する。

本発明において用いられている磁気記録媒体はいわゆるディスクリートトラック媒体であり、その直径が１インチ以下例えば０．８５インチであり、非磁性基板、非磁性基板上に形成され、その非磁性基板側表面と磁気記録層側表面とが平行ではないか、あるいはその表面粗さが異なる軟磁性下地層、及び磁性層を有する。また、磁性層の面内において、記録トラックをなす磁性層のパターンを含むデータ領域、およびアドレスビットとして利用される磁性層パターンを含みトラック長さ方向に沿ってデータ領域の間に形成されたサーボ領域を含み得る。これらの磁性層パターンは溝または非磁性層によって分離されている。

図２に、本発明に係る磁気記録媒体の一例を表す断面図を示す。

図示するように、この磁気記録媒体１０は、直径１インチ以下の非磁性基板２１と、非磁性基板２１上に設けられた軟磁性下地層２６と、配向制御下地層２９と、配向制御下地層２９上に設けられた磁性層パターン２２と、任意に、磁性層パターン２２間を埋める非磁性層２８と、磁性層パターン２２及び非磁性層２８上を被覆する保護層２３とを有する。軟磁性下地層２６の非磁性基板側表面３１は表面粗さＲａ１を有し、磁気記録層側表面３２は表面粗さＲａ１とは異なる表面粗さＲａ２を有する。

図３に、本発明に係る磁気記録媒体の他の一例を表す断面図を示す。

図示するように、この磁気記録媒体２０は、軟磁性下地層２６の代わりに、軟磁性下地層２７を有すること以外は、図２と同様の構成を有し、軟磁性下地層２７は、任意に、非磁性基板側表面３３と、磁気記録層側表面３４とが平行でなく、例えば媒体の外周側の厚さＬ１の方が内周側の厚さＬ２よりも厚くなっている。

以下、本発明の実施例を説明する。

（実施例）
まず、平坦な軟磁性下地層を有する磁気記録媒体を、そのディスク径を変化させて以下のように形成した。

非磁性基板として、洗浄済みの3.5、2.5、1.8、1.0、及び0.85インチの直径を有するガラス製のディスク基板を各々用意した。

まず、ディスク基板をＤＣマグネトロンスパッタ装置の成膜チャンバ内に収容して、到達真空度１．０×１０^-5Ｐａとなるまで成膜チャンバ内を排気した後、ガス圧０．７ＰａのＡｒ雰囲気中で、まず、軟磁性下地層として、厚さ１００ｎｍのＣｏ−５ａｔ％Ｚｒ−１０ａｔ％Ｎｂ合金を形成した後、一旦基板を真空容器から大気中に取り出した。これにより、非磁性基板側表面の表面粗さRa1が0.25nm、その反対側表面の表面粗さRa2が0.3nmである、比較的平坦な軟磁性下地層を各々形成した。

大気中で冷却された基板を真空容器内に戻し、ガス圧９ＰａのＡｒ雰囲気中で、以下のように、ＤＣマグネトロンスパッタリングを行った。

その後、厚さ２０ｎｍのＲｕ配向制御層を形成した。

続いて、垂直磁気記録層として厚さ２０ｎｍのＣｏ−８ａｔ％Ｃｒ−２０ａｔ％Ｐｔ−１０％ＳｉＯ₂合金層を形成した。

以上のようにして、ディスク基板上に、各々、軟磁性下地層、配向制御層、及び垂直磁気記録層を形成した。

図４（Ａ）ないし図４（Ｆ）に、本発明に係るディスクリートトラック型磁気記録媒体を形成するための磁気記録層のパターニング工程の一例を表す図を示す。

図示するように、上述のように軟磁性下地層１６，配向制御層１４，及び垂直磁気記録層１２が形成されたディスク基板１１上を適用して、垂直磁気記録層１２のパターニングを行った。

図４（Ａ）に示すように、スタンパ８をアセトンで１５分間超音波洗浄をした。インプリント時の離型性を高めるために、スタンパ８に次のような処理を施した。フルオロアルキルシラン［ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＭｅ）₃］（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製、ＴＳＬ８２３３）をエタノールで５％に希釈した溶液を調製した。スタンパ８をこの溶液に３０分間浸し、ブロアーで溶液をとばした後に、１２０℃で１時間アニールした。

上記磁気記録層１２上にレジスト１５（ローム・アンド・ハース製、Ｓ１８０１）を回転数４０００ｒｐｍでスピンコートした。

図４（Ｂ）に示すように、スタンパ８をディスク基板１１表面のレジスト１５に押し付け、１８００ｂａｒで１分間プレスすることによって、レジスト１５にスタンパ８のパターンを転写した。パターンが転写されたレジスト１５を５分間ＵＶ照射した後、１６０℃で３０分間ベークした。インプリントによる凹凸形成プロセスでは、パターン凹部の底にレジスト残渣が残る。

図４（Ｃ）に示すように、酸素ガスを用いたＲＩＥにより、パターン凹部の底にあるレジスト残渣を除去した。図４（Ｄ）に示すように、レジスト１５のパターンをマスクとして、Ａｒイオンミリングにより磁気記録層１２をエッチングした。図４（Ｅ）に示すように、酸素ＲＩＥによりレジスト１５のパターンを剥離した。図４（Ｆ）に示すように、全面にカーボン保護層１３を成膜した。その後、作製した磁気記録媒体に潤滑剤を塗布し、各々比較の磁気記録媒体を形成した。ここで図４（Ａ）で示したスタンパ８の凹部が図４（Ｆ）に示された媒体では凸部の磁性部に対応している。

このようにして、種々のディスク径をもつ平坦な軟磁性下地層を有する磁気記録媒体を得た。

得られた媒体を磁気記録装置に組み込み、20MHzの信号書き込みを行ない、そのエラー率を測定した。

エラー率を測定するには、まず、あるトラックをトラックゼロとし、ランダム信号の記録を105回繰り返し、トラックゼロ±20μmにわたりエラー率を測定して積分した値を用いる。例えばエラー率10^-6というのは、記録読み書き1000000回に1回の頻度でエラーが発生するということである。

隣接トラック消去現象は、通常のHDD媒体において、プログラム、データ等、高い信頼性が必要になる記録にはエラー率10^-6が必須である。エラー率10^-4〜10^-5の場合は、音楽、映像等AV用途の記録には問題ないが、プログラム、データ等の記録には適さない。エラー率10^-3が以上の場合は問題がある。

軟磁性下地層が比較的平坦なディスクリートトラック媒体の場合、図5に、媒体の直径とエラー率との関係を表すグラフ図を示す。図示するように、媒体直径が2.5インチ以上ではエラー率10^-3程度であり、信頼性に問題がある。1.8インチでは10^-4程度であり、音楽、映像等AV用途の記録には問題ないが、プログラム、データ等の記録には適さない。1.0インチ以下では、エラー率が10^-6以下となり、十分な信頼性があることがわかった。これは、軟磁性下地層中のスピン波の影響であると考えられる。スピン間にはハイゼンベルク交換相互作用があるので一つのスピンの運転が全スピンに伝わり、結晶内を伝わる波となる。特に、垂直磁気記録方式のディスクリートトラック媒体に記録再生を行った場合、記録時にディスクリート幅に起因した同心円状のスピン波が励起されやすい。今回の結果から、スピン波の影響を受けやすいディスクリートトラック媒体では、媒体サイズは小さいほうが好ましいことが判った。1インチ以下のディスクリートトラック媒体では、スピン波の長波長成分を抑制し、半径方向に離れた場所での信号消却を起こしにくくなったためだと思われる。なお、実用的には、ディスクリートトラック媒体の下限は０．８５インチであることから、本発明に用いられる磁気記録媒体の直径は好ましくは０．８５インチないし１インチである。

次に、異なる表面粗さをもつ軟磁性下地層を有する磁気記録媒体を以下のように形成した。

複数枚の１インチのガラス製ディスク基板を用意し、各々、ディスク基板にArイオンビームを曝露して表面を荒らし、異なる表面粗さを有するディスク基板を得た。何も処理しないガラス基板を用いた場合、Ra1は0.25nmであった。Arイオンビームを加速電圧1000Vで曝露させた場合、Ra1は5.2nmになった。一方、軟磁性下地層をスパッタ成膜する際の、成膜圧力を変えることで変化させた。0.67Paの成膜圧力でスパッタした場合、Ra2は0.3nmであった。9.0Paの成膜圧力ではRa2は6.1nmであった。なお、Ra1は軟磁性下地層成膜前のガラス基板を原子間力顕微鏡（AFM）で測定し、その断面を透過型電子顕微鏡（TEM）で観測した結果から見積もった値と等しい事を確認した。Ra2は断面TEMから見積もった。あるいは、X線小角散乱スペクトルをフィッティングすることでも得ることができる。

軟磁性下地層を形成する工程以外は、上述の平坦な軟磁性下地層を有する磁気記録媒体と同様にして、図２と類似した構成を示し、異なる表面粗さをもつ軟磁性下地層を有する磁気記録媒体を得た。

20MHzの信号書き込みを行い、エラー率を見積もった。

図６に、非磁性基板側表面粗さRa1と磁気記録層側表面Ra2とエラー率との関係を表すグラフ図を示す。

図示するように、Ra2＞Ra1の領域で、エラー率10^-6以下を達成していた。これにより、非磁性基板側表面粗さRa1よりも磁気記録層側表面Ra2の方が大きいことが好ましい。

また、ディスク基板にArイオンビームを曝露してディスク基板表面を荒らしても非磁性基板側表面粗さRa1は容易に大きくできないが、軟磁性下地層をスパッタ成膜する際の成膜圧力を変えると、磁気記録層側表面Ra2を容易に大きくできる。

Ra2とRa1の差が大きいほどエラー率が低減するが、差が0.5nmでも効果が確認された。Ra2を大きくするためには、軟磁性下地層のスパッタ圧力を大きくする必要があるが、スパッタ圧力をあまり大きくすると、軟磁性下地層の保磁力が大きくなりすぎて、スパイクノイズの原因になる傾向がある。この点を鑑みると、Ra2とRa1の差は2nm〜0.5nm程度がより好適である。

従来の垂直二層膜媒体では、Ra2及びRa1は0.4〜0.6nmである。磁気記録層が連続膜からなる場合、軟磁性下地層の表面粗さは、磁気記録層表面まで影響を及ぼすため、表面粗さが3nmを超えると記録再生ヘッドの浮上に影響を及ぼし、エラー率が大きくなる原因となる。しかしながら、ディスクリート媒体の場合、凹凸を埋め込んで平坦化することができるので、軟磁性下地層の表面粗さと磁気記録層の表面粗さとが異なるため3nm超えても問題がない。埋め込みを行わず、凹凸がある状態のディスクリート媒体の場合は、磁気記録層側表面の表面粗さRa2が磁気記録層表面の粗さに影響を与えるため、連続膜と同様にRa2が3nmを超えると、記録再生ヘッドの浮上に悪影響を及ぼす可能性がある。

このため、より好ましくは、軟磁性下地層の磁気記録層側表面の表面粗さRa2は、0.4nmないし3nmである。

このように、軟磁性下地層の２つの主面の表面粗さが異なることにより、記録時のスピン波を抑制し、隣接トラック消去を低減できることがわかった。

さらに、磁気記録層側表面と磁気記録層表面とが平行でない磁気記録媒体を次のように形成した。

非磁性基板として、洗浄済みの3.5、2.5、1.8、1.0、及び0.85インチの直径を有するガラス製のディスク基板を各々用意した。

小径スパッタリングターゲットを備えた基板回転型チャンバーを用い、100nmの厚さを有する軟磁性下地層を成膜した。

それ以外は、平坦な軟磁性下地層を有する磁気記録媒体の作成と同様の工程を用いて、図３と類似する構成を持つ磁気記録媒体を得た。

それぞれの媒体の内径から3mmの点および外径3mmの点の断面TEMを測定し、軟磁性下地層の膜厚を測った所、全ての大きさのDTR媒体の内周部の膜厚Ｌ２は93nm、外周部の膜厚Ｌ１は102nmであった。この膜厚分布は装置依存であり、媒体直径にはよらなかった。それぞれの基板直径のDTR媒体でエラー率を測定した所、媒体直径0.85および1.0インチではエラー率10^-6以下を達成した。媒体直径1.8インチではエラー率が10^-6〜10^-5であり、直径2.5インチ以上ではエラー率が10^-4よりも大きくなった。以上の結果から、プログラム、データ等の記録には1.0インチ以下の大きさのディスクリートトラック媒体が好ましく、1.8インチの大きさでは音楽、映像等AV用途の記録には使用可能、2.5インチ以上は問題があることが判った。また、軟磁性下地層の内周部の膜厚より外周部の膜厚を大きくすることは、単に小径スパッタリングターゲットを用いるだけで、複雑な制御が必要ないことから、低コストで容易である。

このように、軟磁性下地層の２つの主面が平行でない場合も、記録時のスピン波を抑制し、隣接トラック消去を低減できることがわかった。

軟磁性下地層の２つの主面が平行でないことにより、スピン波を抑制でき、隣接トラック消去を起こりにくくしている。Ｌ１とＬ２の差が大きいほどスピン波を抑制に効果がある。しかし、Ｌ２の膜厚分布がＬ１の５％よりも大きいDTR媒体は、記録再生ヘッドの浮上に悪影響を及ぼす傾向があるため、Ｌ１とＬ２の差は、軟磁性下地層膜厚の好ましくは５％以下であり、より好ましくは１％ないし５％である。

以上のように、軟磁性下地層のRa2＞Ra1であって、媒体直径1インチ以下のディスクリートトラック媒体は、従来のDTR媒体に比べて大幅に隣接トラック消去を抑制することができる。また、軟磁性下地層の底面と表面が並行でなく、媒体直径が1インチ以下のDTR媒体内臓の磁気記録装置でも、同様の効果がある。

以下、本発明に実施形態に係る磁気記録媒体の各層に用いられる材料や、各層の積層構造について説明する。

＜基板＞
基板としては、たとえばガラス基板、Ａｌ系合金基板、セラミック基板、カーボン基板、化合物半導体基板、Ｓｉ単結晶基板などを用いることができる。ガラス基板には、アモルファスガラスまたは結晶化ガラスを用いることができる。アモルファスガラスとしては、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスなどがある。結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスなどがある。セラミック基板としては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの焼結体を繊維強化したものなどを用いることができる。化合物半導体基板としては、ＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓなどがある。Ｓｉ単結晶基板、いわゆるシリコンウエハーは表面に酸化膜を有していても構わない。

＜軟磁性下地層＞
本発明の垂直磁気記録媒体を作製する場合には、軟磁性下地層上に垂直磁気記録層を有するいわゆる垂直二層媒体とする。垂直二層媒体の軟磁性下地層は、記録磁極からの記録磁界を通過させ、記録磁極の近傍に配置されたリターンヨークへ記録磁界を還流させるために設けられている。すなわち、軟磁性下地層は記録ヘッドの機能の一部を担っており、記録層に急峻な垂直磁界を印加して、記録効率を向上させる役目を果たす。

軟磁性下地層には、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏのうち少なくとも１種を含む高透磁率材料が用いられる。このような材料として、ＦｅＣｏ系合金たとえばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど、ＦｅＮｉ系合金たとえばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど、ＦｅＡｌ系およびＦｅＳｉ系合金たとえばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど、ＦｅＴａ系合金たとえばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど、ＦｅＺｒ系合金たとえばＦｅＺｒＮなどが挙げられる。

軟磁性下地層に、Ｆｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮなどの微結晶構造、または微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いることもできる。

軟磁性下地層の他の材料として、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、ＴｉおよびＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を用いることもできる。Ｃｏは、好ましくは８０ａｔ％以上含まれる。このようなＣｏ合金をスパッタリングにより成膜した場合にはアモルファス層が形成されやすい。アモルファス軟磁性材料は、結晶磁気異方性、結晶欠陥および粒界がないため、非常に優れた軟磁性を示す。また、アモルファス軟磁性材料を用いることにより、媒体の低ノイズ化を図ることができる。好適なアモルファス軟磁性材料としては、たとえばＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、及びＣｏＺｒＴａ系合金などを挙げることができる。

軟磁性下地層の下に、軟磁性下地層の結晶性の向上あるいは基板との密着性の向上のためにさらに下地層を設けてもよい。下地層材料としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔ、もしくはこれらを含む合金、またはこれらの酸化物、窒化物を用いることができる。

軟磁性下地層と垂直磁気記録層との間に、非磁性体からなる中間層を設けてもよい。中間層の役割は、軟磁性下地層と記録層との交換結合相互作用を遮断すること、および記録層の結晶性を制御することである。中間層材料としては、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｉ、もしくはこれらを含む合金、またはこれらの酸化物、窒化物を用いることができる。

スパイクノイズ防止のために軟磁性下地層を複数の層に分け、厚さ０．５〜１．５ｎｍのＲｕを挟んで反強磁性結合させてもよい。また、軟磁性層と、ＣｏＣｒＰｔ、ＳｍＣｏ、ＦｅＰｔなどの面内異方性を持った硬磁性膜またはＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどの反強磁性体からなるピニング層とを交換結合させてもよい。この場合、交換結合力を制御するために、Ｒｕ層の上下に、磁性層たとえばＣｏ、または非磁性層たとえばＰｔを積層してもよい。

＜垂直磁気記録層＞
垂直磁気記録層には、たとえば、Ｃｏを主成分とし、少なくともＰｔを含み、必要に応じてＣｒを含み、さらに酸化物（たとえば酸化シリコン、酸化チタン）を含む材料が用いられる。垂直磁気記録層中では、磁性結晶粒子が柱状構造をなしていることが好ましい。このような構造を有する垂直磁気記録層では、磁性結晶粒子の配向性および結晶性が良好であり、結果として高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を得ることができる。上記のような構造を得るためには、酸化物の量が重要になる。酸化物の含有量は、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｒの総量に対して、３ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下が好ましく、５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下がより好ましい。垂直磁気記録層中の酸化物の含有量が上記の範囲であれば、磁性粒子の周りに酸化物が析出し、磁性粒子を孤立化および微細化させることができる。酸化物の含有量が上記範囲を超える場合、酸化物が磁性粒子中に残留し、磁性粒子の配向性、結晶性を損ね、さらには磁性粒子の上下に酸化物が析出し、結果として磁性粒子が垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造が形成されなくなる。一方、酸化物の含有量が上記範囲未満である場合、磁性粒子の孤立化および微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られなくなる。

垂直磁気記録層のＰｔの含有量は、１０ａｔ％以上２５ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔ含有量が上記範囲であると、垂直磁気記録層に必要な一軸磁気異方性定数Ｋｕが得られ、さらに磁性粒子の結晶性、配向性が良好になり、結果として高密度記録に適した熱揺らぎ特性、記録再生特性が得られる。Ｐｔ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子中にｆｃｃ構造の層が形成され、結晶性、配向性が損なわれるおそれがある。一方、Ｐｔ含有量が上記範囲未満である場合、高密度記録に適したＫｕしたがって熱揺らぎ特性が得られなくなる。

垂直磁気記録層のＣｒの含有量は、０ａｔ％以上１６ａｔ％以下が好ましく、１０ａｔ％以上１４ａｔ％以下がより好ましい。Ｃｒ含有量が上記範囲であると、磁性粒子の一軸磁気異方性定数Ｋｕを下げることなく高い磁化を維持でき、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られる。Ｃｒ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子のＫｕが小さくなるため熱揺らぎ特性が悪化し、かつ磁性粒子の結晶性、配向性が悪化し、結果として記録再生特性が悪くなる。

垂直磁気記録層は、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｒ、酸化物に加えて、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅから選ばれる１種類以上の添加元素を含んでいてもよい。これらの添加元素を含むことにより、磁性粒子の微細化を促進するか、または結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。これらの添加元素の合計含有量は、８ａｔ％以下であることが好ましい。８ａｔ％を超えた場合、磁性粒子中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子の結晶性、配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性が得られなくなる。

垂直磁気記録層の他の材料としては、ＣｏＰｔ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＣｏＰｔＣｒ系合金、ＣｏＰｔＯ、ＣｏＰｔＣｒＯ、ＣｏＰｔＳｉ、ＣｏＰｔＣｒＳｉが挙げられる。垂直磁気記録層に、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｈおよびＲｕからなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする合金と、Ｃｏとの多層膜を用いることもできる。また、これらの多層膜の各層に、Ｃｒ、ＢまたはＯを添加した、ＣｏＣｒ／ＰｔＣｒ、ＣｏＢ／ＰｄＢ、ＣｏＯ／ＲｈＯなどの多層膜を用いることもできる。

垂直磁気記録層の厚さは、５〜６０ｎｍが好ましく、１０〜４０ｎｍがより好ましい。この範囲の厚さを有する垂直磁気記録層は高記録密度に適している。垂直磁気記録層の厚さが５ｎｍ未満であると、再生出力が低過ぎてノイズ成分の方が高くなる傾向がある。一方、垂直磁気記録層の厚さが４０ｎｍを超えると、再生出力が高過ぎて波形を歪ませる傾向がある。垂直磁気記録層の保磁力は、２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）以上であることが好ましい。保磁力が２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）未満であると、熱揺らぎ耐性が劣る傾向がある。垂直磁気記録層の垂直角型比は、０．８以上であることが好ましい。垂直角型比が０．８未満であると、熱揺らぎ耐性に劣る傾向がある。

＜保護層＞
保護層は、垂直磁気記録層の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐ作用を有する。保護層の材料としては、たとえばＣ、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2を含む材料が挙げられる。保護層の厚さは、１〜１０ｎｍとすることが好ましい。保護層の厚さを上記の範囲にすると、ヘッドと媒体の距離を小さくできるので、高密度記録に好適である。

カーボンは、sp2結合炭素（グラファイト）とsp3結合炭素（ダイヤモンド）に分類できる。耐久性、耐食性はsp3結合炭素のほうが優れるが、結晶質であることから表面平滑性はグラファイトに劣る。通常、カーボンの成膜はグラファイトターゲットを用いたスパッタリング法で形成される。この方法では、sp2結合炭素とsp3結合炭素が混在したアモルファスカーボンが形成される。sp3結合炭素の割合が大きいものはダイヤモンドライクカーボン（DLC）と呼ばれる。耐久性、耐食性に優れ、アモルファスであることから表面平滑性にも優れるため、磁気記録媒体の表面保護膜として利用されている。CVD（Chemical vapor Deposition）法によるDLCの成膜は、原料ガスをプラズマ中で励起、分解し、化学反応によってDLCを生成させるため、条件を合わせることで、よりsp3結合炭素に富んだDLCを形成することができる。

＜潤滑層＞
潤滑剤としては、たとえばパーフルオロポリエーテル、フッ化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いることができる。

本発明の実施形態に係る磁気記録再生装置を説明するための図 本発明に係る磁気記録媒体の一例を表す断面図 本発明に係る磁気記録媒体の他の一例を表す断面図 本発明に用いられる磁気記録層のパターニング工程の一例を表す図 媒体の直径とエラー率との関係を表すグラフ図 非磁性基板側表面粗さRa1と磁気記録層側表面Ra2とエラー率との関係を表すグラフ図

符号の説明

８…スタンパ、１０，２０…磁気記録媒体、１１…ディスク基板、１２…磁気記録層、１３…カーボン保護膜、１５…レジスト、２１…非磁性基板、２２…磁性層パターン、２３…保護層、２６，２７…軟磁性下地層、２８…非磁性層、２９…配向制御下地層、３１，３３…非磁性基板側表面、３２，３４…磁気記録層側表面、７０…筐体、７１…磁気ディスク、７２…スピンドルモータ、７３…ピボット、７４…アクチュエータアーム、７５…サスペンション、７６…ヘッドスライダ、７７…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）

Claims (6)

1. 非磁性基板と、該非磁性基板上に設けられた軟磁性下地層と、該軟磁性下地層上に設けられ、記録トラックに相当する磁性層パターンを含む磁気記録層とを具備し、その直径が１インチ以下である磁気記録媒体であって、
   前記軟磁性下地層は、その非磁性基板側表面と磁気記録層側表面とが平行ではないことを特徴とする磁気記録媒体。
2. 前記軟磁性下地層は、その内周の厚さよりも外周の厚さの方が大きく、その差は内周の厚さの５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
3. 非磁性基板と、該非磁性基板上に設けられた軟磁性下地層と、該軟磁性下地層上に設けられ、記録トラックに相当する磁性層パターンを含む磁気記録層とを具備し、その直径が１インチ以下である磁気記録媒体であって、
   前記軟磁性下地層は、その非磁性基板側表面の表面粗さと、磁気記録層側表面の表面粗さが異なることを特徴とする磁気記録媒体。
4. 前記磁気記録層側表面の表面粗さは、０．４ｎｍないし３ｎｍであることを特徴とする請求項３に記載の磁気記録媒体。
5. 前記非磁性基板側表面の表面粗さよりも、前記磁気記録層側表面の表面粗さの方が大きいことを特徴とする請求項３または４に記載の磁気記録媒体。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の磁気記録媒体と、磁気記録再生ヘッドとを具備することを特徴とする磁気記録再生装置。

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