JP2006114162A - 垂直磁気記録媒体及びそれを用いた磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 軟磁性下地層の磁気特性や表面平坦性を改善し、さらに基板との密着性を高めることで信頼性の高い垂直磁気記録媒体及び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。
【解決手段】 基板と基板上に形成され、第一の下地層上に第二の下地層が積層されている密着層と、第二の下地層上に形成された軟磁性下地層と、軟磁性下地層上に形成された 中間層と、中間層上に形成された垂直記録層とを有し、
前記第一の下地層は、Ｎｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｏから選ばれる少なくとも二種類の元素からなる合金で構成されており、前記第二の下地層は、Ｔａ単体、もしくはＴａに、Ｎｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｚｒから選ばれる少なくとも一種類の元素を含む非晶質構造の合金からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気記録媒体および磁気記録装置に関し、特に、高記録密度を有する垂直磁気記録媒体及びその垂直磁気記録媒体を有する磁気記録装置に関する。

磁気記録の高記録密度化を実現する技術として、従来の面内記録方式に代わり垂直記録方式が注目されつつある。垂直記録方式では軟磁性下地層と垂直記録層から組み合わされる二層垂直磁気記録媒体と単磁極型ヘッドの組み合わせが高記録密度を実現する上で有効である。一般に軟磁性下地層は、飽和磁束密度（Ｂｓ）の高い軟磁性材で構成されるため、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、磁壁が移動することにより記録された磁化が消失する問題が指摘されている。また、軟磁性下地層の膜厚は数十ｎｍ〜数百ｎｍと厚いため、表面平坦性が劣化し、垂直記録層の形成やヘッドの浮上性に悪影響を及ぼしたり、さらには、膜応力が大きいために、基板との密着性が劣化する可能性がある。

こうした問題を解決する手段として、例えば文献１（特開平６−１０３５５３号公報）に開示されているように、磁気スピンの方向をそろえた反強磁性との交換結合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。さらにまた、文献２（特開２００１−１５５３２１号公報）には、軟磁性下地層を非磁性層で互いに分離された二層以上の軟磁性層で構成し、軟磁性層の磁化を逆向きにする方法が提案されている。しかし、これらの方法はいずれも軟磁性下地層の磁壁移動を抑制することには効果があるが、軟磁性下地層の表面平坦性やヘッドの浮上性等の問題については解決されるものではない。

文献３には（特開２００３−１６２８０６号公報）には、基板と反強磁性層との間に基板との密着性を上げるためのプリコート層と反強磁性層の配向性を向上するためのｆｃｃ構造を有する非磁性層を形成する方法が開示されている。ところが、上記方法もまた軟磁性下地層の磁壁移動を抑制することには効果があるが、密着性の効果に関しては言及されておらず、ヘッドの浮上性等の問題についても同様に解決されるものではない。

特開平６−１０３５５３号公報 特開２００１−１５５３２２号公報 特開２００３−１６２８０６号公報

本発明は、これら課題に鑑みてなされたものであり、軟磁性下地層の磁気特性や表面平坦性を改善し、さらに基板との密着性を高めることで信頼性の高い垂直磁気記録媒体及び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。

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、基板と基板上に形成され、第一の下地層上に第二の下地層が積層されている密着層と、第二の下地層上に形成された軟磁性下地層と、軟磁性下地層上に形成された中間層と、中間層上に形成された垂直記録層とを有し、第一の下地層は、Ｎｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｏから選ばれる少なくとも二種類の元素からなる合金で構成されており、第二の下地層は、Ｔａ単体、もしくはＴａに、Ｎｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｚｒから選ばれる少なくとも一種類の元素を含む非晶質構造の合金からなり、軟磁性下地層は、第一軟磁性層と、第二軟磁性層と、第一軟磁性層と第二軟磁性層との間に形成された非磁性層とを備え、第一軟磁性層及び第二軟磁性層は非磁性層を介して反強磁性的に結合していることを特徴とする。

本発明によれば、スクラッチ耐性に強くヘッド浮上性にも優れた垂直記録媒体を提供することができ、さらに信頼性、安定性にも優れた磁気記録装置が実現できる。

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。
本発明を適用した垂直磁気記録媒体は、基板上に第一の下地層と第二の下地層が形成され、第二の下地層上に軟磁性下地層が形成され、軟磁性下地層上に中間層が形成され、中間層上に垂直記録層が形成されている。

第一の下地層は、基板との密着性に優れた材料を用いることが好ましい。その材料は、Ｎｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｚｒから選ばれる少なくとも二種類の元素からなる合金で構成することが好ましい。具体的には、例えば、ＣｏＴｉ，ＣｏＴａ，ＣｒＴｉ，ＣｒＴａ，ＡｌＴｉ，ＡｌＴａ，ＡｌＮｉ，ＣｏＴｉＮｉ，ＣｏＴｉＡｌ，ＣｒＴｉＡｌ，ＣｒＴｉＴａ等を用いることができる。これら材料を用いることで、スクラッチ耐力および浮上性の向上が図れる。また、第一下地層の膜厚は２ｎｍ以上、２０ｎｍ以下とするのが、高いスクラッチ耐力と良好な磁気特性を両立する上で望ましい。

第二の下地層は、表面平坦性に優れた材料を用いることが好ましい。その材料は、Ｔａ単体か、もしくはＴａにＮｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｚｒから選ばれる少なくとも一種類の元素を含む非晶質構造の合金で構成することが好ましい。ここで、非晶質とはＸ線回折スペクトラムにおいて、ハローパターン以外の明瞭な回折ピークを示さないことを、もしくは高分解能電子顕微鏡にて撮影した格子像から得られた平均粒径が５ｎｍ以下であることを示す。具体的には、例えば、ＮｉＴａ，ＡｌＴａ，ＣｒＴａ，ＮｉＴａＺｒ，ＮｉＴａＴｉ，ＮｉＴａＣｒ，ＮｉＴａＡｌ等を用いることができる。これら材料を用いることで、軟磁性下地層の磁気特性を向上し、さらには記録層の配向、記録再生特性の向上が図れる。また、第二下地層の膜厚は２ｎｍ以上、３０ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚が２ｎｍよりも厚い場合には基板もしくは第一下地層の表面凹凸を十分にカバーすることができ、軟磁性下地層の磁気特性が改善され、３０ｎｍよりも薄い場合には基板との高い密着性が得られるからである。さらに、第一下地層と第二下地層は異なる組成を用いることが望ましい。

第一軟磁性層および第二軟磁性層としては、Ｂｓが少なくとも１テスラ以上で、ディスク基板の半径方向に一軸異方性が付与されており、ヘッド走行方向に測定した保磁力が１．６ｋＡ／ｍ以下で、さらに表面平坦性に優れていれば特に材料を限定するものではない。

具体的には、ＣｏもしくはＦｅを主成分とし、これにＴａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｂ，Ｃ等を添加した非晶質合金を用いると上記特性が得られやすい。その膜厚は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でき、かつ浮遊磁界耐性を向上することができる。

第一軟磁性層と第二軟磁性層の間に形成する非磁性層は、第一軟磁性層と第二軟磁性層を反強磁性的に結合させる働きがある。非磁性層に用いる材料としては、両軟磁性層にＣｏを主成分とする合金を用いる場合にはＲｕやＣｕを、両軟磁性層にＦｅを主成分とする合金を用いる場合にはＣｒやＲｕを用いるのが望ましい。

非磁性層の膜厚は、両軟磁性層の層間に反強磁性的な結合が得られるように設定すれば良いが、その最適な膜厚は、両軟磁性層の材料や、形成条件、あるいは形成時の基板温度によっても異なる。例えば両軟磁性層にＣｏを主成分とする合金を用い、非磁性層にＲｕを用いた場合では、Ｒｕ層の膜厚は０．５−１．５ｎｍ程度に設定するのが望ましい。

また、第一軟磁性層と第二軟磁性層の層間に働く反強磁性的な結合を強くしたい場合には、非磁性層の部分を、膜厚が０．５−５ｎｍ程度の薄い強磁性層で挟んだサンドイッチ構造とすることが効果的である。具体的には、例えばＣｏ／Ｒｕ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅやＦｅ／Ｃｒ／Ｆｅ等の三層膜を用いることができる。或いは、非磁性層に非磁性材と強磁性材との合金を用いても同様の効果が得られる。具体的には、例えばＲｕＣｏ，ＲｕＦｅ等を用いることができる。

第一軟磁性層及び第二軟磁性層に一軸異方性を確実に付与するために、磁界中冷却工程を行うことが望ましい。磁界は基板半径方向に印加することが望ましく、軟磁性層の半径方向の磁化が飽和する必要があり、磁界の大きさは少なくともディスク基板上で４ｋＡ／ｍ以上であれば良い。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８０〜１００℃程度まで下げるのが現実的である。また、冷却工程の導入箇所は、媒体形成プロセスにより必ずしも軟磁性層形成後である必要はなく、中間層或いは記録層を形成した後であっても良い。

第一軟磁性層と第二軟磁性層の間に形成する非磁性層は非常に薄いため、材料の組み合わせや膜厚、あるいは形成条件によっては形成時に界面拡散が起り、反強磁性的な結合が得られない場合がある。特に、軟磁性下地層に非晶質構造の合金を用いた場合に、第一軟磁性層を形成する前のディスク基板温度が高いと起こりやすい。そのため、基板温度が上がらないような形成プロセスを行うことが望ましいが、非磁性層の部分を、前述したＣｏ／Ｒｕ／Ｃｏ等の三層膜とするか、或いは非磁性層にＲｕＣｏ，ＲｕＦｅ等の合金層を用いると界面拡散が抑えられ、所望の特性が得られる可能性が高くなる。

中間層としては、Ｒｕ単体か、Ｒｕを主成分とした六方稠密格子構造や面心立方格子構造の合金、或いはグラニュラ構造を有する合金を用いることができる。また、中間層は単層膜でもよいが、結晶構造の異なる材料を用いた積層膜でもよい。

垂直記録層としては、ＣｏＣｒＰｔを主成分とし、それに酸化物を添加したグラニュラ構造を有する合金を用いることができる。具体的にはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２，ＣｏＣｒＰｔ−ＭｇＯ，ＣｏＣｒＰｔ−ＴａＯなどを用いることができる。さらに、 (Ｃｏ／Ｐｄ)多層膜、(ＣｏＢ／Ｐｄ)多層膜、（Ｃｏ／Ｐｔ）多層膜、(ＣｏＢ／Ｐｔ)多層膜等の人工格子膜を用いることができる
垂直記録層の保護層としては、カーボンを主体とする厚さ２ｎｍ以上、８ｎｍ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用いることが好ましい。これにより、信頼性の高い垂直記録媒体が得られる。

基板はガラス基板、ＮｉＰめっき膜をコーティングしたＡｌ合金基板、セラミックス基板、さらにテクスチャ加工により表面に同心円状の溝が形成された基板を用いることができる。

また、本発明による磁気記録装置は、前述した垂直磁気記録媒体と、これを記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、この磁気ヘッドを前記垂直磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、磁気ヘッドの信号入力と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、磁気ヘッドの記録部と単磁極ヘッドで構成し、磁気ヘッドの再生部を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１０ギガビット以上の面記録密度で高い信頼性を有する磁気記録装置を実現できる。

以下、本発明を適用した具体的な実施例について、図面を参照して説明する。
＜実施例１＞
図１に、本実施例の垂直磁気記録媒体の層構成を示す。基板１１には２．５インチ型のガラスディスクを用い、スパッタリング法により第一下地層１２、第二下地層１３、第一軟磁性層１４、非磁性層１５、第二軟磁性層１６、中間層１７、垂直記録層１８、保護層１９を順次形成した。表１に各層の作製に用いたターゲットとＡｒガス圧および膜厚を示す。

まず、基板１１上に第一下地層１２であるＣｏＴｉを５ｎｍ、第二下地層１３であるＮｉＴａを１０ｎｍ、第一軟磁性層１４であるＣｏＴａＺｒを１００ｎｍ、非磁性層１５であるＲｕを０．９ｎｍ、第二軟磁性層１６であるＣｏＴａＺｒを１００ｎｍ順に形成し、基板を約８０℃以下まで磁界中冷却した。さらに、中間層１７であるＲｕを２０ｎｍ、記録層１８であるＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２を２０ｎｍ、保護層１９であるCarbonを５ｎｍ形成した。その後、パーフルオロアルキルポリエーテル系の材料をフルオルカーボン材で希釈した潤滑剤を塗布し、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を作成した。

比較として、表２に示すように、第一下地層１２のみを形成した媒体（Ｂ構造）と第二下地層１３のみを形成した媒体（Ｃ構造）、及び第一及び第二下地層を形成せず基板上に直接第一軟磁性層１４を形成した媒体（Ｄ構造）を用意した。比較例の媒体のその他の層構成は本実施例と同じである。

図２に振動試料型磁力計（ＶＳＭ）で測定した、実施例の媒体Ａにおける軟磁性下地層の磁化曲線の一例を示す。

ディスク基板の半径方向に磁界を印加して測定した磁化曲線では、−２０〜＋２０Ｏｅの磁界範囲で磁化がほぼゼロになっている。これは、第一及び第二軟磁性層であるＣｏＴａＺｒの磁化が非磁性層Ｒｕを介して反強磁性的に結合して逆方向を向く為である。正の強い磁界を印加した状態では第一及び第二軟磁性層ＣｏＴａＺｒの磁化は磁界印加方向に平行に揃っているが、磁界が弱くなり、ある磁界Ｈｅｘよりも小さくなると、Ｒｕを介した反強磁性結合により上下の磁化が反平行となる。このＨｅｘは反強磁性結合により第一及び第二軟磁性層のＣｏＴａＺｒに実効的に加わっている磁界と考えられる（以下この磁界をＨｅｘと称す）。磁界を負の方向に大きくしていくと、上記とは逆の磁化過程が進行する。また、ディスク基板の円周方向に磁界を印加して測定した磁化曲線には、シフトも段差も見られず、磁化回転により磁化反転が進行していることが分かる。

図３に、本実施例の媒体Ａと比較例の媒体Ｂ〜ＤのＨｅｘと、スクラッチ試験から求めたスクラッチ破壊荷重を示す。スクラッチ試験は、５μｍＲのダイアモンド針をセラミックアクチュエーターにより強制励振させ、ステージを５度傾けた状態で３０μｍ/ｓｅｃの速度で移動させて行った。ステージを横に移動することで荷重が徐々に増加し、サンプルが破壊する。この破壊する荷重が大きいほど、スクラッチ耐力が強いことを意味し、しいては密着性に優れていることを示している。ここで媒体Ｂの下地層であるＣｏＴｉの膜厚、及び媒体Ｃの下地層であるＮｉＴａの膜厚は１５ｎｍと、Ａの第一及び第二下地層の総膜厚と同じとした。

本実施例の媒体Ａと比較例の媒体ＣのＨｅｘは約２０Ｏｅであるが、媒体Ｂは約１７Ｏｅと媒体Ａに比較して僅かに小さく、媒体ＤではさらにＨｅｘが小さくなることが分かった。一方、スクラッチ破壊荷重は媒体Ａ及び媒体Ｂは約１５５ｍＮと比較的大きな値を示したのに対し、媒体Ｃは約１１０ｍＮ、媒体Ｄにおいては１００ｍＮ以下とスクラッチ破壊荷重が低いことが分かった。このように、第一下地層１２であるＣｏＴｉ上に直接軟磁性下地層を形成した場合には、密着性は良好であるものの軟磁気特性が悪く、基板１１上に第二下地層１３であるＮｉＴａを直接形成し、その上に軟磁性下地層を形成した場合には、良好な軟磁気特性が得られるものの密着性が悪くなることが分かった。本実施例のように基板１１上に第一下地層１２であるＣｏＴｉと第二下地層１３であるＮｉＴａを順に形成し、その上に軟磁性下地層を形成することによって、高い密着性と良好な磁気特性を両立することが明らかになった。

Ｘ線回折測定を行い、軟磁性下地層の上に形成される中間層１５であるＲｕの配向性について評価した。図４は、Ｒｕ（００１）面からの回折ピーク（２θ＝４２．３〜４２．５°）のロッキングカーブから求められたΔθ_５０を示す。ここでΔθ_５０の値が小さいほどＲｕの配向性が良いことを示している。媒体Ａ及び媒体ＣのΔθ_５０は約３．５〜３．７ｄｅｇであるが、媒体Ｂでは約４．２ｄｅｇと媒体Ａに比較してＲｕの配向が若干悪く、媒体Ｄにいたっては５．２ｄｅｇと極端に悪くなることが分かった。しかもΔθ_５０は、図４に示したＨｅｘと良く対応しており、Ｈｅｘが小さいとΔθ_５０が大きくなり、逆にＨｅｘが大きくなるとΔθ_５０が小さくなってＲｕの配向が改善されることが分かった。

そこで高Ｈｅｘ及び高配向の原因を調べるために、上記媒体Ａ〜Ｄの軟磁性下地層の表面の粗さをＡＦＭを用いて評価した。ここでＲａは中心線平均粗さを、Ｒｍａｘは最大粗さを表している。その結果、図５に示すように、本実施例の媒体Ａ及び比較例の媒体Ｃは比較例の媒体Ｂ及び媒体Ｄに比較していずれもＲａ、Ｒｍａｘが小さく、軟磁性下地層の表面粗さが小さいほど高いＨｅｘが得られ、その上に形成された中間層Ｒｕの配向が改善されることが明らかとなった。

上記媒体Ａ〜Ｄの記録層の磁気特性、スパイクノイズ、及び記録再生特性を評価した。その結果を表３に示す。記録層の磁気特性は振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて、印加磁界＋１５ｋＯｅ〜−１５ｋＯｅの範囲で測定した。スパイクノイズはスピンスタンドとデジタルオシロスコープを用い、ディスク半径１６−３０ｍｍの範囲を１００μｍピッチで評価した。また、記録再生特性評価は、記録用にトラック幅が０．２５μｍの単磁極ヘッド、再生用にシールド間隔が０．０８μｍでトラック幅が０．２２μｍのＧＭＲヘッドを用いて、ヘッド浮上量が１０ｎｍの条件で行った。ここでＳ/Ｎは８００ｋＦＣＩで記録したときの媒体ノイズ（ＮｄＨＦ）と孤立再生波出力（Ｓｏ）を用いて媒体Ｓ/Ｎ＝２０ｌｏｇ（ＳＭＦ/ＮｄＨＦ）と定義し、分解能はＳＭＦ/Ｓｏと定義した。また、信号の再生波形をＥＥＰＲ４系の信号処理回路を通してエラーレート評価を行った。

中間層Ｒｕが高配向であった本実施例の媒体Ａと媒体Ｃは、記録層の保磁力Ｈｃが比較的大きく、角型比（ＳＱ）も良好であった。また、スパイクノイズも抑制され、記録再生特性はＳ/Ｎが２３ｄＢ以上、分解能が２３％、さらにバイトエラーレートが１０^−６以下と極めて良好であった。一方、第一下地層１２上に直接軟磁性下地層を形成した媒体Ｂと基板１１上に直接軟磁性下地層を形成した媒体Ｄにはスパイクノイズが観測され、バイトエラーレートも本実施例の媒体Ａに比較して１桁以上高くなることが分かった。

低いバイトエラーレートが得られた媒体Ａと媒体Ｃについて、それぞれ同じものを４枚作製し、浮上性について評価した結果、本実施例の媒体Ａは媒体Ｃに比較して浮上性が良く、基板との密着性を上げることによって浮上性も向上できることが明らかになった。

以上のことから、本発明の下地層は、軟磁性下地層の磁気特性を損なうことなく基板との密着性を向上し、記録再生特性及び浮上性に大きな効果があることが明らかとなった。

次に、下地層の膜厚が軟磁性下地層の磁気特性や基板との密着性に与える影響を調べた。ここで、表４に示すようにＡ１構造では第一下地層であるＣｏＴｉを５ｎｍとし、第二下地層であるＮｉＴａの膜厚を１〜３５ｎｍ変化させた。また、Ａ２構造では、第二下地層のＮｉＴａ膜厚を５ｎｍに固定し、第一下地層であるＣｏＴｉ膜厚を１〜３５ｎｍ変化させている。比較例のＢ構造及びＣ構造に関してはそれぞれの下地層の膜厚を５〜４０ｎｍ変化させた。

図６に下地層膜厚とＨｅｘとの関係を、図７に下地層膜厚とスクラッチ破壊荷重との関係を示す。本実施例のＡ１構造において、第二下地層の膜厚が１ｎｍ（総膜厚６ｎｍ）と薄い場合にはＨｅｘは低い値を示すが、２ｎｍ（総膜厚７ｎｍ）以上厚くすることで高いＨｅｘを得ることができ、膜厚を厚くするほどＨｅｘは僅かに向上する。本実施例のＡ２構造では第一下地層の膜厚が１〜２０ｎｍ（総膜厚６〜２５ｎｍ）まではＨｅｘは殆ど変化せず高い値を示すが、２０ｎｍ（総膜厚２５ｎｍ）よりも厚くなると逆にＨｅｘは低下する傾向がみえる。また、比較例のＢ構造においては、第一下地層の膜厚を厚くするほどＨｅｘは増大する傾向にあるが、３０ｎｍと比較的厚く形成しても本実施例の媒体に比べてＨｅｘは小さいことが分かった。

一方、スクラッチ破壊荷重に関しては、いずれの層構造においても下地層の膜厚が厚くなるほど低くなることが分かる。本実施例のＡ１構造では、第二下地層の膜厚を１ｎｍ（総膜厚６ｎｍ）まで薄くしてもスクラッチ破壊荷重は高いが、Ａ２構造においては、第一下地層の膜厚を１ｎｍ（総膜厚６ｎｍ）に薄くするとスクラッチ耐力は極端に低下してしまう。比較例のＣ構造では、他の構造に比較してスクラッチ破壊荷重が低く、第二下地層の膜厚を５ｎｍ程度に薄くしても効果が得られないことが分かった。

上記媒体のスパイクノイズ及び浮上性を評価した。その結果、Ｈｅｘがおおよそ１９Ｏｅ以上である媒体はスパイクノイズがほぼ抑制されており、また、スクラッチ破壊荷重が１３０ｍＮ以上の媒体は浮上性が良いことが確認できた。

このように本発明の第一下地層は２ｎｍより薄くすると密着性が悪くなり、２０ｎｍ以上厚くするとＨｅｘが低下することが、また第二下地層は２ｎｍより薄くするとＨｅｘが小さくなり、３０ｎｍ以上厚くすると密着性が悪くなってヘッドの浮上性が悪くなることが明らかとなった。さらに、第一下地層の上に第二下地層を形成し、従来に比較して薄い膜厚でも良好な磁気特性と高い密着性を得られることが明らかとなった。さらにスパイクノイズが抑制し、浮上性に優れた媒体を得るためには、第一下地層の膜厚を２〜２０ｎｍに、第二下地層の膜を２〜３０ｎｍに限定することが望ましいことが分かった。

本実施例では、基板１１にガラス基板を用いたが、ＮｉＰめっき膜をコーティングしたＡｌ合金基板やセラミックス基板、さらにテクスチャ加工により表面に同心円状の溝が形成された基板を用いても同様な結果が得られる。特にテクスチャ加工を設けた基板は、より顕著に本実施例の効果が見られた。

＜実施例２＞
実施例１の第一下地層１２にＣｏＴｉ，ＣｏＴａ，ＣｒＴｉ，ＣｒＴａ，ＡｌＴａ，ＡｌＴｉ，ＡｌＮｉ，ＣｏＴｉＮｉ，ＣｏＴｉＡｌ，ＣｒＴｉＡｌ，ＣｒＴｉＴａを、第二下地層１３にＴａ，ＮｉＴａ，ＡｌＴａ，ＣｒＴａ，ＮｉＴａＺｒ，ＮｉＴａＴｉ，ＮｉＴａＣｒ，ＮｉＴａＡｌを用いた媒体を作製した。下地層以降の各層の組成、膜厚及び成膜プロセスはすべて実施例１の媒体Ａと同じである。

表５に実施例１と同様の手法で評価した本実施例媒体のＨｅｘ、スクラッチ破壊荷重、スパイクノイズおよび記録再生特性を示す。

上記媒体の記録層の保磁力は５．９〜６．２ｋＯｅ、角型比は０．９５〜１．０である。本実施例の媒体はいずれも軟磁性下地層の磁気特性が良く、スパイクノイズが抑制されていた。さらに、密着性にも優れ、Ｓ/Ｎは２２ｄＢ以上、バイトエラーレートも１０^−６程度と極めて良好な記録再生特性が得られた。特に第二下地層にＮｉＴａ，ＮｉＴａＺｒ，Ｔａを用いた媒体が高Ｓ/Ｎ、高密着性、低バイトエラーレートを示した。

＜実施例３＞
実施例１の媒体Ａと、第一下地層１２であるＣｏＴｉと第二下地層１３であるＮｉＴａを入れ替えた媒体Ｅと、基板と第一下地層１２との間に別の層を形成した媒体Ｆと、第一下地層１２と第二下地層１３との間に別の層を形成した媒体Ｇと、第二下地層１３と第一軟磁性層１４の間に別の層を形成した媒体Ｈとを作製し、実施例１と同様の手法でスクラッチ破壊荷重、スパイクノイズおよび記録再生特性を評価した。その結果を表６に示す。下地層以降の各層の組成、膜厚及び成膜プロセスは実施例１の媒体Ａと同じである。また、いずれの媒体も下地層の総膜厚は２０ｎｍとした。

第一下地層１２と第二下地層１３を入れ替えて作製した媒体Ｅはスクラッチ破壊荷重が低く、スパイクノイズが観測され、バイトエラーレートも本実施例の媒体Ａに比較して約１桁高かった。基板１１と第一下地層１３との間にＮｉＣｒＺｒを５ｎｍ形成した媒体Ｆはスパイクノイズが抑制され、良好な記録再生特性が得られたものの、スクラッチ破壊荷重は低かった。また、第一下地層１２と第二下地層１３との間にＮｉＣｒＺｒを５ｎｍ形成した媒体Ｇは、本実施例の媒体Ａに比較して若干記録再生特性が劣っていたものの、スパイクノイズも抑制され、媒体Ａと同レベルの高いスクラッチ耐力が得られた。さらに、第二下地層１３と第一軟磁性層１４の間にＮｉＣｒＺｒを５ｎｍ形成した媒体Ｈはスパイクノイズが観測され、バイトエラーレートが高いことが分かった。

このように、本発明の下地層は、基板上に直接第一下地層が形成されていることと、第二下地層の上に直接軟磁性下地層が形成されていることが必要であり、この構成を用いることによって高Ｓ/Ｎ、高密着性、低バイトエラーレートの効果が得られることが分かった。

＜実施例４＞
図８に、本実施例の垂直磁気記録媒体の層構成を示す。基板８１には２．５インチ型のガラスディスクを用い、スパッタリング法により第一下地層８２、第二下地層８３、磁区制御層８４、第一軟磁性層８５、非磁性層８６、第二軟磁性層８７、中間層８８、垂直記録層８９、保護層９０を順次形成した。表７に各層の作製に用いたターゲットとＡｒガス圧および膜厚を示す。

基板表面に同心円状のテクスチャ加工が施されたガラス基板８１上に、第一下地層８２であるＣｏＴｉＮｉを５ｎｍ、第二下地層８３であるＮｉＴａＺｒを１５ｎｍ、磁区制御層８４であるＮｉＦｅ/ＦｅＭｎ/ＣｏＦｅを夫々５ｎｍ/１５ｎｍ/２．５ｎｍ形成し、第一軟磁性層８５であるＣｏＴａＺｒを５０ｎｍ、非磁性層８６であるＲｕを０．７ｎｍ、第二軟磁性層８７であるＣｏＴａＺｒを５０ｎｍ順に形成し、基板を約８０℃以下まで磁界中冷却した。さらに中間層８８であるＴａ/Ｒｕを１ｎｍ/１９ｎｍ形成し、記録層８９であるＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２を２０ｎｍ順に形成した。そして、保護層９０であるCarbonを５ｎｍ形成した。冷却中の磁界の大きさは基板中心で４ｋＡ／ｍである。その後、パーフルオロアルキルポリエーテル系の材料をフルオルカーボン材で希釈した潤滑剤を塗布し、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Ｉを作成した。

比較として第二下地層８３に非晶質構造であるＮｉＴａＺｒの代わりに、結晶質構造であるＮｉＡｌを１５ｎｍ形成した媒体Ｊを用意した。比較例の媒体のその他の層構成は本実施例と同じである。

基板位置による軟磁性下地層の磁気特性の分布を調べるため、円周方向４箇所、半径方向３箇所、計１２箇所の磁化曲線を測定した。ここで磁界印加方向は基板の半径方向とした。表７に本発明の媒体Ｉと比較例の媒体Ｊについて、それぞれの箇所で求められたＨｅｘを示す。どちらの媒体においても、内周側になるほどＨｅｘが小さくなる。本実施例の媒体Ｉは半径方向に対するＨｅｘの変化が小さく、また周方向（角度）の分布も小さい。一方、比較例の媒体Ｊは内周側のＨｅｘの低下が大きく、かつ周方向(角度)の分布も大きくなっていることが分かる。本実施例で用いた基板には、同心円状にテクスチャ加工がなされているため、形状異方性の影響により周方向に異方性が付きやすくなる。本実施例の媒体Ｉは第二下地層に非晶質合金を用いているためテクスチャ加工によって作られた同心円状の溝が小さくなっているのに対し、比較例の媒体Ｊでは第二下地層に結晶質合金を用いているため基板の凹凸をそのままエンハンスする。したがって内周側になるほど異方性が周方向に傾きＨｅｘが小さくなるものと考える。ＡＦＭで両者の表面平坦性を比較したところ、本発明の媒体ＩのＲａは０．３５ｎｍ、Ｒｍａｘは３．８ｎｍであるに対し、比較例の媒体ＪはＲａが０．４６ｎｍ、Ｒｍａｘが５．１ｎｍとなり、本実施例の媒体Ｉのほうが表面平坦性に優れていることが分かった。因みにこのときの基板の表面粗さは、Ｒａが０．４４ｎｍ、Ｒｍａｘが４．５ｎｍであった。

表８に示すＨｅｘの分布から予想される第二軟磁性層９７の残留磁化状態の模式図を図９に示す。本実施例の媒体ＩのＣｏＴａＺｒの磁化は概ね半径方向に向いており、擬似的に単磁区状態になっている。それに対し比較例の媒体Jは外周側では比較的磁化は半径方向に向いているが、内周側になるほど磁化は周方向に傾き、ＣｏＴａＺｒは多磁区状態になっているものと考える。実際、オプティカル・サーフェス・アナライザーにより第二軟磁性層８７のＣｏＴａＺｒの磁区像を観察したところ、媒体Ｉは基板全面が一様なコントラストとなって擬似的に単磁区状態であるのに対し、媒体Ｊには磁壁が観測された。

これらの媒体のスパイクノイズ、及び記録再生特性を実施例１と同じ方法で評価した。その結果を表９に示す。本実施例の媒体Ｉはスパイクノイズが抑制され、記録再生特性はＳ/Ｎが２３ｄＢ以上、バイトエラーレートが１０^−６以下と極めて良好であったが、媒体Ｊにはスパイクノイズが観測され、バイトエラーレートも媒体Ｉに比較して１桁以上高い値が得られた。

＜実施例５＞
実施例２の媒体Ｉと同じ層構成で記録層の異なる媒体を作製し、実施例１と同じ手法で記録再生特性を評価した。記録層以外の各層の組成、膜厚及び成膜プロセスは実施例２の媒体Ｉと同じである。媒体ＫはＣｏＣｒＰｔにＴａ酸化物を添加したグラニュラ構造の記録層からなり、媒体Ｌ及び媒体Ｍの記録層は夫々ＣｏとＰｄ、ＣｏとＰｔの多層膜からなる。表１０に示すように、媒体Ｌ及び媒体Ｍに比較して、媒体Ｋの記録再生特性が最も良好であった。このように、本発明の下地層は記録層にＣｏ/Ｐｄ、或いはＣｏ/Ｐｔ多層膜を用いても良好な記録再生特性が得られるが、ＣｏＣｒＰｔ系に酸化物を添加したグラニュラ構造を有する記録層に対し、最も効果が現れることが分かった。

＜実施例６＞
本発明による磁気記録装置の一実施例を図１０により説明する。この装置は、垂直磁気記録媒体１０１と、これを駆動する駆動部１０２と、磁気ヘッド１０３およびその駆動手段１０４と、磁気ヘッドの記録再生処理手段１０５を有してなる一般的な構成を持つ磁気記録装置である。ここで用いる磁気ヘッドは、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磁気ヘッドである。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０．０８μｍ、トラック幅は０．２μｍである。上述した実施例１の媒体Ａ１０１を組込んでヘッド浮上量１０ｎｍ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、１平方センチあたり１０ギガビットの面記録密度の記録再生特性仕様を十分満たした。

また、上記磁気記録装置と同様な構成で、再生ヘッドにトンネル磁気抵抗効果を利用した高感度素子を用いた磁気記録装置に、実施例１の媒体Ａを組込んでヘッド浮上量８ｎｍの条件で記録再生評価をしたところ、１０℃から５０℃の測定範囲において、1平方センチあたり１２ギガビットの面記録密度の記録再生特性仕様を十分満たした。なお、この評価に用いた磁気トンネル効果を利用した高感度素子は、上部磁極、反強磁性層、磁区固定層、絶縁層、磁化自由層および下部磁極を有してなる周知の構成を持つものである。

一実施例の垂直記録媒体の層構成を示す図。 一実施例（媒体Ａ）の軟磁性下地層の磁化曲線を表す図。 一実施例（媒体Ａ）と比較例（媒体Ｂ〜Ｄ）の軟磁性下地層の半径方向に磁界を印加して測定した磁化曲線から求めたＨｅｘとスクラッチ破壊荷重ＳＲの関係を示す図。 一実施例（媒体Ａ）と比較例（媒体Ｂ〜Ｄ）の中間層Ｒｕの配向性を示す図。 一実施例（媒体Ａ）と比較例（媒体Ｂ〜Ｄ）の軟磁性下地層の表面粗さ（Ｒａ及びＲｍａｘ）を示す図。 一実施例（媒体Ａ）と比較例（媒体Ｂ〜Ｃ）の軟磁性下地層の半径方向に磁界を印加して測定した磁化曲線から求めたＨｅｘと下地層の膜厚との関係を示す図。 一実施例（媒体Ａ）と比較例（媒体Ｂ〜Ｃ）の下地層の膜厚とスクラッチ破壊荷重との関係を示す図。 一実施例の垂直記録媒体の層構成を示す図。 一実施例の媒体Ｉと比較例の媒体Ｊの軟磁性下地層の磁化状態の模式図。 (ａ)は本発明の一実施例の磁気記録装置の平面模式図、（ｂ）はそのＡ−Ａ‘縦断面図。

符号の説明

１１、８１…基板、１２、８２…第一下地層、１３、８３…第二下地層、１４、８５…第一非晶質軟磁性層、８４…磁区制御層、１５，８６…非磁性層、１６、８７…第二非晶質軟磁性層、１７、８８…中間層、１８、８９…垂直記録層、１９、９０…保護層、１０１…垂直磁気記録媒体、１０２…磁気記録媒体駆動部、１０３…磁気ヘッド、１０４…磁気ヘッド駆動部、１０５…記録再生処理系

Claims (12)

1. 基板と、
   基板上に形成され、第一下地層上に第二下地層が積層されている密着層と、
   前記密着層上に形成された軟磁性下地層と、
   前記軟磁性下地層上に形成された中間層と、
   前記中間層上に形成された垂直記録層とを有し、
   前記第一下地層は、Ｎｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｏから選ばれる少なくとも二種類の元素を含み、
   前記第二下地層は、Ｔａ単体、もしくはＴａに、Ｎｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｚｒから選ばれる少なくとも一種類の元素を含む非晶質構造の合金からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 前記密着層の第一下地層と第二下地層とは異なる組成の合金からなることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
3. 前記第一下地層はＣｏ−Ｔｉ合金、Ｃｏ−Ｔａ合金、Ｃｒ−Ｔｉ合金、Ｃｒ−Ｔａ合金、Ａｌ−Ｔｉ合金、Ａｌ−Ｔａ合金、Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｔｉ−Ａｌ合金、Ｃｒ−Ｔｉ−Ａｌ合金、Ｃｒ−Ｔｉ−Ｔａ合金のいずれか一種からなることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
4. 前記第二下地層はＮｉ−Ｔａ合金、Ａｌ−Ｔａ合金、Ｃｒ−Ｔａ合金、Ｎｉ−Ｔａ−Ｚｒ合金、Ｎｉ−Ｔａ−Ｔｉ合金、Ｎｉ−Ｔａ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｔａ−Ａｌ合金のいずれか一種からなることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
5. 前記第一下地層はＣｏ−Ｔｉ合金、Ｃｏ−Ｔｉ−Ｎｉ合金のいずれか一種からなり、第二下地層はＴａ単体、Ｎｉ−Ｔａ合金からなることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
6. 前記第一下地層の膜厚が２〜２０ｎｍであり、前記第二下地層の膜厚が２〜３０ｎｍ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。
7. 前記軟磁性下地層は、第一軟磁性層と、第二軟磁性層と、該第一軟磁性層と第二軟磁性層との間に形成された非磁性層とを有し、該第一軟磁性層と第二軟磁性層は非磁性層を介して反強磁性的に結合していることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
8. 前記軟磁性下地層は、少なくとも反強磁性層を含む磁区制御層を有し、該磁区制御層は、前記第二下地層と第一軟磁性層との間に形成されることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
9. 前記軟磁性下地層はＣｏもしくはＦｅを主成分とした非晶質構造の合金からなることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
10. 前記中間層はＲｕ単体、もしくはＲｕを主成分とする六方稠密格子構造あるいは面心立方格子構造をもつ合金、或いはグラニュラ構造を有する合金からなることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
11. 前記記録層はＣｏＣｒＰｔを主成分とし、それに酸化物を添加したグラニュラ構造を有する合金からなることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
12. 請求項１から１１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、記録部と再生部を備えた磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを前記垂直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する磁気記録装置において、
    前記磁気ヘッドの記録部は単磁極ヘッドで構成され、前記磁気ヘッドの再生部は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ることを特徴とする磁気記録装置。

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