JP2009252308A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】再生時にノイズの少ない、高密度化に対応可能な垂直磁気記録媒体を得ることを課題とする。
【解決手段】非磁性基板１上に、密着層２と、ＡＦＣ構造の軟磁性裏打ち層（ＳＵＬ層）３と、中間層４と、垂直磁気記録層５と、キャップ層６と、保護層７と、潤滑層８とが、順次積層された構造を有する垂直磁気記録媒体であって、ＳＵＬ層３の交換結合磁界（Ｈｅｘ）が１００［Ｏｅ］以上であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気記録装置に搭載される磁気記録媒体に関わり、特にＡＦＣ構造（Ａｎｔｉ−Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ構造）の軟磁性裏打ち層を有する垂直磁気記録媒体に関する。

近年、ＨＤＤなどの磁気記録装置における磁気記録の高密度化を実現する技術として、これまでの長手磁気記録方式に代わって、垂直磁気記録方式が採用されている。垂直磁気記録媒体は、硬質磁性材料の磁気記録層と、軟磁性裏打ち層との二つの磁性層を構成要素として有する。軟磁性裏打ち層（以下、ＳＵＬ層と呼ぶ）は、垂直磁気記録用ヘッドの書き込み磁界を収束させることにより、信号の書き易さと高密度化を助ける働きをするものである。よってＳＵＬ層は、磁気記録装置磁気記録の高密度化において重要な役割を果たしている。

現在、このＳＵＬ層は、極薄のＲｕ（以下、スペーサーＲｕ層と呼ぶ）により軟磁性裏打ち上層（以下、上層と呼ぶ）と軟磁性裏打ち下層（以下、下層と呼ぶ）の２層に分かれ、それら上下２層の磁化を面内かつ半径方向において反平行に結合（つまり、平行で互いに１８０°異なる向きを向いて反強磁性的に結合）させる「ＡＦＣ（Ａｎｔｉ−ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）構造」とすることが一般的に知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

ＡＦＣ構造のＳＵＬ層では、記録時は記録ヘッドからの強い外部磁場により、上下層ともに一体となって記録磁界を高める働きをする。一方、再生時、ヘッドからの外部磁場がなくなると、反平行に結合して安定化する。
このような構造を有するＡＦＣ構造のＳＵＬ層では、（１）磁性層の磁壁由来のスパイクノイズを抑制し、（２）ＷＡＴＥ（Ｗｉｄｅ Ａｄｊａｃｅｎｔ Ｔｒａｃｋ Ｅｒａｓｕｒｅ）を抑制するという効果があることが知られている。

ここで、スパイクノイズとは、ＳＵＬ層の磁壁から発生する漏洩磁界を再生時にヘッドが検出するノイズである。このようなノイズは、記録トラック全体で平均化されて通常のノイズとしてはほとんど観測されないが、出力ベースラインのシフトや出力振幅の減少を伴っており、ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）の悪化が懸念される。また、スパイクノイズの発生箇所は磁壁とともに移動し、媒体面に固定されていない。このため、媒体の物理欠陥のように欠陥登録処理によって救済することができない。したがって、予め抑制することが必要である。
また、ＷＡＴＥとは、記録時にリターンパスの影響で隣接トラックの信号が消えてしまう現象である。
特開平１−１２８２２６号公報 特開平７−８５４４２号公報

しかしながら、上記従来の構成によるＳＵＬ層を有する垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録装置では所望の特性が得られなかった。その理由として、再生時にＳＵＬ層からのノイズが多いために、記録した信号をうまく読み出せない（ＳＮ比が劣化してしまう）ことがわかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＡＦＣ構造を有するＳＵＬ層の交換結合磁界（Ｈｅｘ）を高くすることで、ＳＵＬ層の磁化方向を水平方向により強く向けて垂直方向の磁化を少なくし、再生時のノイズを少なくすることで、より高密度化に対応可能な垂直磁気記録媒体を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明者らは、実験を重ねて考察した結果、ＳＵＬ層の交換結合磁界（Ｈｅｘ）、飽和磁束密度（Ｂｓ）又は膜厚を、特定の範囲の値とすることで、再生時にノイズの少ない、高密度化に対応可能な垂直磁気記録媒体を得ることができることがわかった。

すなわち、本発明に係る垂直磁気記録媒体は、非磁性基板と、前記非磁性基板上に、軟磁性裏打ち層と、中間層と、垂直磁気記録層とが、順次積層された構造を有する垂直磁気記録媒体であって、前記軟磁性裏打ち層が、軟磁性裏打ち下層と、非磁性金属層と、軟磁性裏打ち上層とが順次積層された構造であり、前記軟磁性裏打ち下層及び軟磁性裏打ち上層の磁化の向きが、膜面に平行で互いに１８０°異なる向きを向いて反強磁性的に結合しており、前記軟磁性裏打ち層の交換結合磁界（Ｈｅｘ）が１００［Ｏｅ］以上であることを特徴とする。

上記本発明に係る垂直磁気記録媒体において、軟磁性裏打ち層の飽和磁束密度（Ｂｓ）が１．３Ｔ以上であると好適である。さらに、軟磁性裏打ち上層及び前記軟磁性裏打ち下層の膜厚の和が６０ｎｍ以下であっても良い。

本発明に係る垂直磁気記録媒体は、ＡＦＣ構造の軟磁性裏打ち層（ＳＵＬ層）の交換結合磁界（Ｈｅｘ）を１００［Ｏｅ］以上とすることにより、再生時にノイズの少ない、高密度化に対応可能な垂直磁気記録媒体を得ることができる。

以下に、本発明の実施の形態を図、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。

本発明に係る垂直磁気記録媒体の断面構造は、図１に示すように、非磁性基板１の上に、密着層２、軟磁性裏打ち層（ＳＵＬ層）３、中間層４、垂直磁気記録層５、キャップ層６、保護層７及び潤滑層８が順次積層された構造である。

非磁性基板１は、通常の磁気記録媒体用に用いられる、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金や強化ガラス、結晶化ガラス等を用いることができる。密着層２は、非磁性基板１とＳＵＬ層３との密着性を高めるために用いられるが、ＳＵＬ層の材料によっては不要の場合もある。例えば、Ｃｒ系合金などを使うことができる。

ＳＵＬ層３としては、飽和磁束密度の大きなＣｏ系合金、ＦｅＣｏ系合金、ＮｉＦｅ系合金、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）系合金等を用いることができるが、特に非晶質のＦｅＣｏ系合金、例えば、ＦｅＣｏＴａＺｒ、ＦｅＣｏＮｂＺｒなどを用いることにより良好な電磁変換特性を得ることができる。ＳＵＬ層３の膜厚は、前述のとおりＡＦＣ構造を有するＳＵＬ構造においても、記録に使用する磁気ヘッドの構造や特性によって最適値が変化するが、２層の合計で、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが、生産性との兼ね合いから望ましい。なお、上下各層の膜厚については、記録再生の最適化のために多少差をつけることもあるが、概ね同じ膜厚とするのがよい。
また、ＳＵＬ層３の磁壁の形成を抑制するために、ＳＵＬ層３の下層にＣｏ合金等の強磁性層を形成し、これを所望の方向に磁化させるように着磁する方法や、反強磁性薄膜を形成し、交換結合を利用して磁化をピン止めする方法なども併用してもよい。

中間層４は、必要に応じて、シード層又は下地層等の複数の層から構成することができる。シード層は、下地層の配向ならびに結晶性を制御するために用いられる。全層を連続成膜する場合には、特に必要ない場合もあるが、ＳＵＬ層３と下地層の相性如何によっては、結晶成長性が悪くなることがある。そのためシード層を用いることにより、この下地層の劣化を防ぐことができる。シード層としては、例えば、ＮｉＷ合金等の材料を用いることができる。なお、シード層の膜厚は、下地層の結晶成長を制御するのに必要最小限の膜厚とすることが望ましい。厚すぎる場合には、信号の書込み能力を低下させてしまう原因となり得る。
下地層は、垂直磁気記録層の結晶配向性、結晶粒径及び粒界偏析を好適に制御するために用いられる。材料としては、面心立方（ｆｃｃ）構造あるいは六方最密充填（ｈｃｐ）構造を有する単金属膜あるいは合金膜が好ましく、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔｉとそれらを含む合金膜が挙げられるが、それらに限定されない。下地層の膜厚としては、垂直磁気記録層の構造制御を行なうのに必要最小限の膜厚とすることが、記録の面からは好ましい。

垂直磁気記録層５としては、ＣｏＣｒＰｔ系合金からなる磁性粒部と、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２等の非磁性酸化物や窒化物による粒界部とからなるグラニュラー膜を用いることができる。磁性粒部には、Ｃｏ／Ｐｄ等の積層膜、希土類−遷移金属合金等の非晶質膜、ＣｏＰｔやＦｅＰｔなどの規則合金膜等も用いることができる。
垂直磁気記録層のキャップ層６は、直下の垂直磁気記録層と組み合わせて記録再生特性を最適化するために用いられる。基本的にＣｏ含有合金が用いられ、複数の層から構成される場合もある。ひとつの層としては例えばＣｏＣｒＰｔ系合金や、Ｃｏ系合金とＰｄやＰｔとの多層膜が考えられ、それらの組み合わせも用いることができる。

保護層７は、従来から使用されている保護膜を用いることができる。例えば、カーボンを主体とする保護膜を用いることができる。保護層７の膜厚等の条件は、通常の磁気記録媒体で用いられる諸条件をそのまま用いることができる。
潤滑層８も従来から使用されている材料を用いることができる。例えば、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を用いることができる。潤滑層８の膜厚等の条件は、通常の磁気記録媒体で用いられる諸条件をそのまま用いることができる。

上記、密着層２、ＳＵＬ層３、中間層４、垂直磁気記録層５及びキャップ層６は、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、順次成膜することができる。
保護層７は、例えば、プラズマＣＶＤ法により成膜することができる。潤滑層８は、例えばディップコート法等により成膜することができる。

以下に本発明の実施例と比較例について説明するが、以下の実施例は、本発明の好適に説明する代表例に過ぎず、本発明を何ら限定するものではない。
［実施例１］
非磁性基板１としてアルミノシリケート系アモルファス強化ガラス基板を用い、これを洗浄後、静止対向スパッタ装置内に導入し、密着層２としてＣｒ−５０Ｔｉを１０ｎｍ成膜した。その後、ＡＦＣ構造のＳＵＬ層３として、９２（４０Ｆｅ−６０Ｃｏ）−３Ｔａ−５Ｚｒ（下層）を２５ｎｍ、スペーサーＲｕ層を０．５０ｎｍ、下層と同様に９２（４０Ｆｅ−６０Ｃｏ）−３Ｔａ−５Ｚｒ（上層）を２５ｎｍ成膜した。

続いて、中間層４として、シード層であるＮｉＷを５ｎｍと、下地層であるＲｕを２５ｎｍ成膜した。次に、垂直磁気記録層５として９１（Ｃｏ−１０Ｃｒ−２０Ｐｔ）−９ＴｉＯ_２を１５ｎｍ、さらにキャップ層６としてＣｏ−１５Ｃｒ−１５Ｐｔ−５Ｂを、７ｎｍを順次成膜した。最後にカーボンからなる保護層７を５ｎｍ成膜後、真空装置から取り出した。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑剤を潤滑層８として１ｎｍをディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体を作製した。

ここで、ＳＵＬ層３については、試料振動型磁力計(ＶＳＭ：Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ)にて面内半径方向にＡＦＣ構造をとっていることを確認し、Ｈｅｘ＝１５０［Ｏｅ］であり、飽和磁束密度Ｂｓ＝１．５Ｔであることを確認した。

このようにして作製した磁気記録媒体の磁気特性、記録再生特性を評価した。
ＡＦＣ構造ＳＵＬ層３のＨｅｘについては、媒体の中心から半径２２ｍｍ付近からφ８ｍｍのチップを切り出してＶＳＭを用いて測定した（面内半径方向）。
記録再生特性は、ＳＰＴ/ＴＭＲヘッドを備えたスピンスタンドテスターを用いて、線記録密度１２２０ｋＦＣＩ（Ｋｉｌｏ Ｆｌｕｘ Ｃｈａｎｇｅ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）にてＭＷＷ（トラック幅）、エラーレート等を測定した。

［実施例２〜４］
ＳＵＬ層３の上層、下層の組成である９２[ｘＦｅ−（１００−ｘ）Ｃｏ]−３Ｔａ−５Ｚｒにおいて、実施例１においてはｘ＝４０であったＦｅの組成（ｘ）を変化させて、ｘ＝０、２０及び６０とし、かつ、Ｈｅｘの値が最大になるように、スペーサーＲｕの膜厚を調整した。それ以外は、実施例１に記載される方法で垂直磁気記録媒体を作製した。それぞれの飽和磁束密度Ｂｓも測定した。
［実施例５、６］
ＳＵＬ層３の膜厚を変化させて、上層と下層のトータルで、２０ｎｍ及び８０ｎｍとした以外は、実施例１に記載される方法で垂直磁気記録媒体を作製した。

［比較例１］
ＳＵＬ層３の組成を８８Ｃｏ−７Ｔａ−５Ｚｒとし、かつ、Ｈｅｘが最大となるようにスペーサーＲｕの膜厚を調整した以外は、実施例１に記載される方法で垂直磁気記録媒体を作製した。その場合の飽和磁束密度Ｂｓも測定した。
［比較例２、３］
ＳＵＬ層３の膜厚を変化させて、上層と下層のトータルで、１０ｎｍ及び１００ｎｍとした以外は、実施例１に記載される方法で垂直磁気記録媒体を作製した。

以上のように作製した本発明の実施例および比較例における垂直磁気記録媒体について、Ｈｅｘ、ＭＷＷ、エラーレートを測定した結果をまとめて表１に示す。

上記表１からわかるとおり、実施例についてはいずれも、Ｈｅｘ≧１００で、Ｂｓの値は１．３Ｔ(テスラ)以上であり、ＳＵＬ層３の上層及び下層の総膜厚が８０ｎｍ以下となっており、ＭＷＷが９５〜１１０ｎｍで適正な範囲の値において、良いエラーレート（−５．５乗台以下）が得られている。
他方、比較例についてはいずれも、Ｈｅｘ＜１００であり、ＭＷＷとエラーレートが共に良い特性になっているものはない。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。上記実施の形態における材料、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明に係る垂直磁気記録媒体の断面構造示す図。

符号の説明

１ 非磁性基板
２ 密着層
３ ＳＵＬ層
４ 中間層
５ 垂直磁気記録層
６ キャップ層
７ 保護層
８ 潤滑層

Claims (3)

1. 非磁性基板と、前記非磁性基板上に、軟磁性裏打ち層と、中間層と、垂直磁気記録層とが、順次積層された構造を有する垂直磁気記録媒体であって、
   前記軟磁性裏打ち層が、軟磁性裏打ち下層と、非磁性金属層と、軟磁性裏打ち上層とが順次積層された構造であり、前記軟磁性裏打ち下層及び軟磁性裏打ち上層の磁化の向きが、膜面に平行で互いに１８０°異なる向きを向いて反強磁性的に結合しており、前記軟磁性裏打ち層の交換結合磁界（Ｈｅｘ）が１００［Ｏｅ］以上である垂直磁気記録媒体。
2. 前記軟磁性裏打ち層の飽和磁束密度（Ｂｓ）が１．３Ｔ以上である請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
3. 前記軟磁性裏打ち上層及び前記軟磁性裏打ち下層の膜厚の和が８０ｎｍ以下である請求項１又は２記載の垂直磁気記録媒体。
   

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