JP2947029B2

JP2947029B2 - 垂直磁気記録媒体

Info

Publication number: JP2947029B2
Application number: JP27768793A
Authority: JP
Inventors: 敏男安藤; 誠水上
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1993-09-13
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1999-09-13
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JPH07129946A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、垂直磁気記録媒体に係
り、特に軟磁性下地層を有する２層膜媒体に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】垂直磁気記録は、面内磁気記録よりも高
密度記録ができることから注目されており、これに用い
る媒体としては、非磁性基板上に形成された軟磁性下地
層と垂直磁気記録層とからなる２層膜媒体が多く検討さ
れている。このような２層膜媒体は、単磁極型ヘッドと
組み合わせることにより、効率の良い磁気記録再生がで
きる。中でも、Ｃｏ−Ｚｒ系アモルファス軟磁性膜を下
地層とする２層膜媒体は、垂直配向性の鋭い垂直磁気記
録層を得ることができるため、記録効率の向上には特に
有効である。

【０００３】しかし、この２層膜媒体をディスク状の媒
体として用いる場合には、信号記録後に、媒体を回転さ
せているだけで時間とともに減磁して、信号強度が減衰
してしまうという問題がある。この減磁現象は、媒体が
回転する際に、地磁気等の外部磁界の影響により、アモ
ルファス軟磁性下地層の磁化が容易に反転し、これに伴
う強い垂直磁界を発生する磁壁の移動により、垂直磁気
記録層の記録情報が消去されるためと考えられている。

【０００４】そこで、本願出願人は先に、特願平４−１
０３４９０号において、上記軟磁性下地層の上に針状粒
子を形成して表面に凹凸をつけることによって、減磁を
解消する方法を提案した。これを第１の従来例として説
明する。図３は、係る第１の従来例及び第２の比較例の
垂直磁気記録媒体の構成を模式的に示す部分断面図であ
る。同図において、２１は鏡面研磨した円板状のガラス
基板であり、このガラス基板２１の上には、例えばＣｏ
−Ｚｒを含むアモルファスの薄膜よりなる軟磁性下地層
２４が形成されている。そして、この軟磁性下地層２４
の表面には、多数の針状粒子２７が形成される。この針
状粒子２７としては軟磁性下地層２４の構成材料である
Ｃｏ−Ｚｒ系合金と固溶しにくい材料、例えばＣｕ、Ｓ
ｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｄ、Ｐｂ等の金属やホイスカを形成
し易いものを用いる。そして、この針状粒子２７の上に
垂直磁気記録層２５が形成され、この垂直磁気記録層２
５の上には保護層２６が形成された構成になっている。

【０００５】そして、このような構成の垂直磁気記録媒
体１２では、軟磁性下地層２４の磁壁の移動が、針状粒
子２７の存在により抑制されるため、軟磁性下地層２４
の保磁力Ｈｃをある程度大きくすることができ、外部磁
界の影響による経時変化を抑えることができ、従って減
磁の問題を解消する事ができる。

【０００６】また、本願出願人はさらに、特願平５−６
３５２８号において、上記軟磁性下地層と基板との間に
カ−ボン層を設けた後、真空中で熱処理することによっ
て、減磁を解消する方法も提案した。これを第２の従来
例として説明する。図９は、第２の従来例の垂直磁気記
録媒体の構成を模式的に示す部分断面図である。同図に
おいて、３１は鏡面研磨した円板状のガラス基板であ
り、このガラス基板３１の上には、例えば５０ｎｍの膜
厚のクロム層３２が形成されている。このクロム層３２
の上には、カ−ボン層３７が形成されている。このカ−
ボン層３７の上には、例えばＣｏ−Ｚｒ−Ｎｂ系のアモ
ルファスの薄膜よりなる軟磁性下地層３４が形成されて
いる。そして、この軟磁性下地層３４の上には、例えば
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ系のアモルファス薄膜よりなる垂直磁
気記録層３５が形成され、この垂直磁気記録層３５の上
には、例えばＳｉＯ₂よりなる保護層３６が形成されて
いる。このような構成を有する垂直記録媒体１３を、真
空中で、回転磁界を作用させながら、熱処理を行う。

【０００７】このようにして得られる垂直磁気記録媒体
１３においては、カ−ボンが、軟磁性下地層３４中に拡
散されることにより、軟磁性下地層３４の結晶化温度が
低くなり、比較的低温の熱処理により軟磁性下地層３４
の結晶化を制御して、その保磁力（Ｈｃ）を適度な値に
上昇することができるため、減磁を生じない垂直磁気記
録媒体１３を得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上説明し
た方法は、いずれも軟磁性下地層の抗磁力（Ｈｃ）を高
くすることによって、媒体回転に伴い発生する減磁を防
止するものである。軟磁性下地層のＨｃを高くする事
は、この軟磁性下地層の透磁率μを低下させる事にな
り、垂直記録媒体からの高い再生出力を得るには不利と
なる。また、軟磁性下地層と垂直磁気記録層とから構成
される垂直磁気記録媒体においては、軟磁性下地層に磁
壁が存在するため、この磁壁に起因する媒体ノイズが発
生する。

【０００９】そこで、本発明は上記の点に着目して、垂
直磁気記録媒体において、媒体の回転による減磁を防止
し、媒体ノイズを低減し、高い再生出力を得ることが出
来るようにし、それにより、高性能且つ高品質な垂直磁
気記録媒体を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１による本発明の
垂直磁気記録媒体は、円板状の基板と、この基板上に形
成された軟磁性下地層と、この軟磁性下地層上に形成さ
れた垂直磁気記録層とを備えた垂直磁気記録媒体におい
て、前記基板と前記軟磁性下地層との間に、全ての磁化
方向が前記基板の半径方向の外周向き或いは中心向きの
いずれか一方向である磁化を有し、前記軟磁性下地層と
交換結合する硬磁性下地層を設けた事により、上述の目
的を達成するものである。

【００１１】また、請求項２による本発明の垂直磁気記
録媒体は、円板状の基板と、この基板上に形成された軟
磁性下地層と、この軟磁性下地層上に形成された垂直磁
気記録層とを備えた垂直磁気記録媒体において、前記基
板と前記軟磁性下地層との間に、全ての磁化方向が前記
基板の半径方向の外周向き或いは中心向きのいずれか一
方向であって、前記軟磁性下地層と交換結合すると共
に、磁化容易軸が前記基板の面内である面内配向硬磁性
下地層を設けた事により、上述の目的を達成するもので
ある。

【００１２】また、請求項３による本発明の垂直磁気記
録媒体は、円板状の基板と、この基板上に形成された軟
磁性下地層と、この軟磁性下地層上に形成された垂直磁
気記録層とを備えた垂直磁気記録媒体において、前記基
板と前記軟磁性下地層との間に、全ての磁化方向が前記
基板の半径方向の外周向き或いは中心向きのいずれか一
方向であって、前記軟磁性下地層と交換結合すると共
に、磁化容易軸が前記半径方向である半径配向硬磁性下
地層を設けた事により、上述の目的を達成するものであ
る。

【００１３】また、請求項４による本発明の垂直磁気記
録媒体は、請求項３に記載の垂直磁気記録媒体であっ
て、前記半径配向硬磁性下地層をＳｍ（サマリュウム）
を含むＣｏ合金膜とした事により、上述の目的を達成す
るものである。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。＜実施例１＞図１は、本発明の垂直磁気記録媒体の第１
の実施例の構成を模式的に示す部分断面図である。同図
に示すように、この垂直磁気記録媒体１０は、鏡面研磨
した円板状のガラス基板１と、このガラス基板１の上に
順に形成されたクロム層２、硬磁性下地層３、軟磁性下
地層４、垂直磁気記録層５及び保護層６とから構成され
ている。

【００１５】以下、本発明の実施例１についてその具体
的な製造方法を説明する。ガラス基板１に形成する各層
２、３、４、５、６の成膜は、図７にその電極付近の概
略断面図を示したごときＤＣマグネトロンスパッタ装置
を用いておこなった。この装置では、例えばＣｏ−Ｚｒ
−Ｎｂのごときターゲット４３の下方中央部には、第１
の希土類永久磁石４１が、ターゲット４３の下方外周部
には第２の希土類永久磁石４２が配置されており、これ
ら第１と第２の希土類永久磁石４１、４２の極性は、図
７中に示したようにそれぞれ逆にしてある。また、ター
ゲット４３の上方には、鏡面研磨した円板状のガラス基
板１が配置されている。このような配置によって、ガラ
ス基板１は前記した第１と第２の希土類永久磁石４１、
４２によって常にその半径方向に約４ｋＡ／ｍの磁界が
加えられる構成になっている。なお、これらの希土類永
久磁石４１、４２はマグネトロンの磁石としても作用
し、ターゲット４３近傍のプラズマを集束させてハイレ
ートで成膜することにも寄与するものである。

【００１６】また、この装置による成膜条件は、ガス圧
０．０６７ＰａのＡｒ雰囲気で、電力密度を１．０〜
２．０Ｗ／ｃｍ²、ターゲット−基板間距離を６０ｍ
ｍ、基板温度を１５０℃〜２５０℃とした。なお、ター
ゲット４３は硬磁性下地層３用として直径２０３ｍｍの
Ｃｏ−Ｃｒ15−Ｔａ4 ａｔ％合金を使用し、軟磁性下地
層４用として直径２０３ｍｍのＣｏ−Ｚｒ7 −Ｎｂ5 ａ
ｔ％合金を使用し、垂直磁気記録層５用として同サイズ
のＣｏ−Ｃｒ15−Ｔａ4 ａｔ％合金を使用し、保護層６
用として同サイズのＳｉＯ₂を使用した。

【００１７】まず、直径９５ｍｍの鏡面仕上げのソーダ
ライムガラス基板１上にクロム層２を５０乃至１００ｎ
ｍの膜厚で成膜し、その上に、Ｃｏ−Ｃｒ15−Ｔａ4 ａ
ｔ％合金をタ−ゲット４３として硬磁性下地層３を２５
乃至２００ｎｍの膜厚で成膜した。クロム層２は、硬磁
性下地層３の磁化を面内配向させるために設けたもので
ある。なお、実際には、記録再生特性及び磁気特性に対
する硬磁性下地層３の膜厚依存性を見るために硬磁性下
地層３の膜厚について、２５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎ
ｍ、２００ｎｍの各膜厚のサンプルをそれぞれ複数個製
作した。

【００１８】次いで、Ｃｏ−Ｚｒ7 −Ｎｂ5 ａｔ％合金
をターゲット４３として軟磁性下地層４を５００ｎｍ成
膜後、直ちにＣｏ−Ｃｒ15−Ｔａ4 ａｔ％合金をターゲ
ット４３として垂直磁気記録層５を７５ｎｍ成膜した。
ここで直ちに成膜することにより、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂと
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａとが直接結合し、強く垂直配向する垂
直磁気記録層５が得られる。最後に保護層６としてＳｉ
Ｏ2 を１０ｎｍ形成した。このようにして成膜を終えた
後、磁界中熱処理を行った。図８は、垂直磁気記録媒体
１０の製造工程の１つである磁界中熱処理を説明するた
めの概念図である。図８に示すように、１０^-3Ｐａ以下
の真空中雰囲気において、２４ｋＡ／ｍの磁界中で成膜
後の垂直磁気記録媒体１０をその回転中心軸９の回りに
回転させながら、３００℃で、３時間の熱処理を行なっ
て、垂直磁気記録媒体１０を得た。

【００１９】ここで、本実施例１と特性比較するため
に、比較例１及び２の垂直磁気記録媒体を製作した。比
較例１の垂直磁気記録媒体１１は、図２に示すように構
成されており、ガラス基板１と、この上に順に形成され
た軟磁性下地層４、垂直磁気記録層５及び保護層６とか
らなる。各層４、５、６の材質及び成膜条件は、上述の
実施例１の場合と同一である。

【００２０】比較例２の垂直磁気記録媒体１２は、図３
に示した第１の従来例と同一の構成とした。具体的に
は、軟磁性下地層２４、垂直磁気記録層２５、保護層２
６及び針状粒子２７を成膜ないし形成するために、上述
した図７に示される構造のＤＣマグネトロンスパッタ装
置を使用した。タ−ゲット４３は、軟磁性下地層２４用
として、直径２０３ｍｍのＣｏ−Ｚｒ7 −Ｎｂ5 ａｔ％
合金上に、不純物としてのＣｕ（７×７×１ｍｍ）をエ
ロ−ジョンエリア上に１６個配置したものを用い、また
垂直磁気記録層２５用として、同サイズのＣｏ−Ｃｒ15
−Ｔａ4 ａｔ％合金を用い、保護膜２６用として、同サ
イズのＳｉＯ₂を用いた。基板２１としては、直径９５
ｍｍの鏡面仕上げしたソ−ダライムガラスを用いた。

【００２１】成膜条件は、ガス圧０．０６７ＰａのＡｒ
雰囲気とし、電力密度を１．０〜２．０Ｗ／ｃｍ²と
し、タ−ゲット−基板間距離を６０ｍｍとし、基板温度
を１５０℃とした。まず、ガラス基板２１上に、軟磁性
下地層２４を５００ｎｍの厚さに形成し、直ちに垂直磁
気記録層２５を７５ｎｍの厚さに形成し、その後保護層
２６を２０ｎｍの厚さに形成し、垂直磁気記録媒体１２
を得た。なお、軟磁性下地層２４を形成するとき、タ−
ゲット４３には、針状粒子２７形成用の不純物としての
Ｃｕが配置されているので、軟磁性下地層２４の表面に
は多数のＣｕ針状粒子２７が形成されてる。

【００２２】次に、これらのサンプル（実施例１、比較
例１及び比較例２）の特性評価結果について説明する。
まず、記録再生特性について述べる。なお、これらのサ
ンプルについての記録再生特性は、トラック幅８μｍ、
主磁極厚０．４μｍ、コイル巻数６０ターンの単磁極ヘ
ッドを用い、ディスク回転数２０７０ｒｐｍ、線速度８
ｍ／ｓ、ヘッド浮上量８０ｎｍの条件で測定を行なっ
た。

【００２３】１００ｋＨｚの矩形波信号を記録再生し、
オシロスコ−プによって孤立波再生出力Ｅ_p-p（ｎＶ／
（μｍ・ｔ・ｍ／ｓ））を測定した。ここで、再生出力
は、トラック幅（μｍ）、コイル巻数（ｔ）及び線速度
（ｍ／ｓ）で、規格化してある。６．６７ＭＨｚの信号
を記録再生し、そのときのノイズ成分とシステムノイズ
との差分を、帯域１６ＭＨｚにわたってスペクトルアナ
ライザにより測定し、媒体ノイズ（μＶ_rms）を得た。
また、垂直磁気記録媒体を回転開始した直後の再生出力
と、２×１０⁴回転後の再生出力の比を減磁量（ｄＢ）
とした。一方、垂直磁気記録媒体の磁気特性について
は、ＶＳＭで評価した。各試料につき、Ｍ−Ｈ曲線を測
定し、軟磁性下地層／硬磁性下地層の複合層の透磁率μ
を得た。以上の測定結果を、表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１によれば、本発明の実施例１の垂直磁
気記録媒体１０は、硬磁性下地層３を有しない比較例１
に対して、再生出力は同等であるが、媒体ノイズは低下
しており、結果として、Ｓ／Ｎが改善されており、減磁
量については測定限界程度にまで改善されており、減磁
量を改善した比較例２と同等である。なお、透磁率につ
いては、本発明の実施例１においては、下地層が軟磁性
下地層４のみからなる比較例１より劣るものの、針状粒
子を形成した比較例２より高い値を示している。

【００２６】次に、軟磁性下地層／硬磁性下地層の複合
層のＭ−Ｈ（磁化）曲線を説明する。図５は、本発明の
垂直磁気記録媒体の第１の実施例を構成する軟磁性下地
層４／硬磁性下地層３の複合層のＭ−Ｈ曲線を示すグラ
フ図であり、横軸は印加磁界の強度を、縦軸は磁化を、
曲線ｌ、ｍは飽和磁化曲線を、曲線ｎ１、ｎ２、ｎ３は
マイナ−ル−プをそれぞれ示す。なお、このＭ−Ｈ曲線
の測定は基板の面内方向に磁界を印加して行ったので、
垂直磁気記録層５があっても、この垂直磁気記録層５
は、基板面に垂直方向に強い異方性を持つため、以下に
述べる測定結果に影響を与えない事が分かっている。

【００２７】まず、磁化されていない複合層に、正方向
に増加する磁界Ｈを印加すると、図に示されていない初
磁化曲線を辿り、正方向に磁化され、硬磁性下地層３を
正方向に充分飽和する磁界強度である５００ＯｅでＡ点
に達し、磁化Ｍは正方向に飽和する。次に、印加磁界Ｈ
を減少させると、磁化Ｍは曲線ｍを辿り減少していく。
磁界Ｈが０に達すると、今度は負方向に磁界Ｈを増加さ
せていく。磁界Ｈが−Ｈｃ（抗磁力）に達すると、磁化
Ｍは０となる。さらに、負方向に磁界Ｈを増加させる
と、複合層は負方向に磁化され、磁界Ｈが−Ｈ１（反転
磁界とする）になるとＢ点に達する。

【００２８】次に、Ｂ点において磁界を反転し、正方向
に磁界Ｈを変化させていくと、Ｍ−Ｈ曲線はマイナ−ル
−プを描き、曲線ｎ１に沿って磁化Ｍは変化していく。
そして、磁化Ｍが０となったときの磁界ＨをＨｍ（Ｈ
１）として求める。さらに磁界Ｈを正方向に変化させて
いくと、正方向に磁化され、Ｃ点を経て、磁界Ｈが５０
０Ｏｅになると再びＡ点に達する。この操作を繰り返
し、正の飽和磁界から磁界Ｈを−Ｈ２まで減少させ、そ
こで正方向に変化させると曲線ｎ２とＨｍ（Ｈ２）、正
の飽和磁界から磁界Ｈを−Ｈ３まで減少させ、そこで正
方向に変化させると曲線ｎ３とＨｍ（Ｈ３）が得られ
る。なお、負方向に充分飽和する磁界強度は、−５００
ＯｅでＤ点で示される。

【００２９】一方、図６に、第２の比較例の垂直磁気記
録媒体１２を構成する軟磁性下地層４のＭ−Ｈ曲線を示
す。同図において、横軸は印加磁界の強度を、縦軸は磁
化を、曲線ｒ、ｓは飽和磁化曲線を、曲線ｔ１、ｔ２、
ｔ３はマイナ−ル−プをそれぞれ示す。なお、垂直磁気
記録層２５の測定に与える影響は、上述の本発明の実施
例と同様に無視できる。

【００３０】まず、磁化されていない針状粒子２７を含
む軟磁性下地層２４に、正方向に増加する磁界Ｈを印加
すると、図に示されていない初磁化曲線を辿り、正方向
に磁化され、軟磁性下地層２４を正方向に充分飽和する
磁界強度である５００ＯｅでＡ′点に達し、磁化Ｍは正
方向に飽和する。次に、印加磁界Ｈを減少させると、磁
化Ｍは曲線ｓを辿り減少していく。磁界Ｈが０に達する
と、今度は負方向に磁界Ｈを増加させていく。磁界Ｈが
−Ｈｃ（抗磁力）に達すると、磁化Ｍは０となる。さら
に、負方向に磁界Ｈを増加させると、軟磁性下地層２４
は負方向に磁化され、磁界Ｈが−Ｈ１′（反転磁界とす
る）になるとＢ′点に達する。

【００３１】次に、Ｂ点において磁界を反転し、正方向
に磁界Ｈを変化させていくと、Ｍ−Ｈ曲線はマイナ−ル
−プを描き、曲線ｔ１に沿って磁化Ｍは変化していく。
そして、磁化Ｍが０となったときの磁界ＨをＨｍ（Ｈ
１′）として求める。以下、上述の本実施例１の複合層
の場合と同様に測定した。

【００３２】このようにして、反転磁界Ｈと、反転磁界
Ｈの時の磁化が０になる磁界Ｈｍ（Ｈ）との関係を求め
たのが、図４であり、同図は、軟磁性下地層／硬磁性下
地層の磁化曲線における規格化した印加（反転）磁界Ｈ
／Ｈｃ（このＨｃは抗磁力である）とマイナ−ル−プの
Ｈｍ（Ｈ）との関係を示すグラフ図である。図４におい
は、複合層の硬磁性下地層３の膜厚を、２５ｎｍ、５０
ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍとしたときの結果と、比
較例２の結果とを示してある。

【００３３】本発明の実施例１のＭ−Ｈ曲線を示す図５
において特徴的なのは、Ｈｍ（Ｈ）が負になっているこ
とである。これは、図４において、Ｈｍ（Ｈ）が負の領
域にラインが存在する事に相当する。図５には、Ａ、
Ｂ、Ｃ各点における磁化の方向を四角枠内の矢印で示し
てあり（上段は軟磁性下地層４、下段は硬磁性下地層３
の磁化の方向をそれぞれ示す）、Ｂ点では、軟磁性下地
層４のみが負の方向に反転し、硬磁性下地層３は正方向
に磁化しているために、軟磁性下地層４と硬磁性下地層
３との磁気的相互作用により、Ｃ点では磁界は負である
にもかかわらず、軟磁性下地層４の磁化は正方向に復帰
している。

【００３４】図４において、本発明の実施例１では硬磁
性下地層３の膜厚に係わらず、いずれも負の領域までラ
インが伸びており、磁気的相互作用が強いことを示して
いる。なお、後述の実施例２の説明において詳細に説明
してあるが、軟磁性下地層／硬磁性下地層の複合膜につ
いて、それらの間に交換相互作用または静磁結合を仮定
してシミュレ−ションを行い、Ｍ−Ｈ曲線を得ている
が、この方法により、上述の磁気的相互作用は交換相互
作用であることが確認されている。

【００３５】つまり、図５に示すように、見掛けのＨｃ
は約６Ｏｅと減磁やスパイクノイズを防止するのに充分
大きく、且つ、軟磁性下地層４自体のＨｃ（soft）はそ
れよりもずっと小さい。その数値は，図４及び以下に示
す式で推定できる。つまり、図４において、磁界Ｈによ
ってＨｍ（Ｈ）が変化しているのは、硬磁性下地層３の
残存磁化が変化しているためであり、横軸が｜Ｈ｜／Ｈ
ｃ＝１の点（Ｈｍ（１））では、硬磁性下地層３の磁化
変化がほとんど無いと考えられ、軟磁性下地層４の磁化
だけが反転した状態であり、このＨｍ（１）と−Ｈｃと
の差が軟磁性下地層４のみの場合の抗磁力（Ｈｃ（sof
t））の２倍と考えられる。すなわち、次の式で表され
る。

【００３６】

【数１】

【００３７】これより、軟磁性下地層４自体のＨｃ（so
ft）は、硬磁性下地層３が５０ｎｍ以上のものではＨｃ
の１５％（１Ｏｅ）程度、２５ｎｍのものでも４０％
（２〜２．５Ｏｅ）程度と評価され、軟磁性下地層４が
本来持っている軟磁気特性を保持するのに充分小さい値
である。このため、表１に示すように透磁率μ及び再生
出力Ｅ_P-Pは高い値を維持している。これに対し図６に
示す比較例２では、軟磁性下地層２４そのもののＨｃが
高くなっているため、Ｈｍ（Ｈ）は常にＨｃとほぼ等し
く、図４のラインが負になることはない（なお、図６に
おいて、四角枠内の矢印は、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′各
点における磁化の向きを示す）。従って、軟磁気特性が
損なわれており、透磁率μが低くなっている。このこと
と、またＣｕが添加してあるため、磁束密度が下がって
いることで出力が低くなっている。

【００３８】なお、本実施例１において、円板状ガラス
基板上の硬磁性下地層を一方方向に磁化させるのには、
硬磁性下地層を形成するＤＣマグネトロンスパッタ時の
基板の半径方向に印加されている磁界によったが、これ
に限定されるものではなく、硬磁性下地層を形成後に、
半径方向の一方方向に着磁すること等によっても磁化出
来る事はいうまでもない。

【００３９】＜実施例２＞図１０は、本発明の垂直磁気
記録媒体の第２の実施例の構成を模式的に示す部分断面
図である。同図に示すように、垂直磁気記録媒体５０
は、鏡面研磨した円板状のガラス基板１と、このガラス
基板１の上に順に形成された硬磁性下地層５３、軟磁性
下地層４、垂直磁気記録層５及び保護層６とから構成さ
れている。

【００４０】以下、本発明の第２の実施例についてその
具体的な製造方法を説明する。ガラス基板１に形成する
各層５３、４、５、６の成膜には、上述の実施例１の製
造に際して使用した図７に示される構造のＤＣマグネト
ロンスパッタ装置を使用した。

【００４１】成膜条件は、ガス圧０．０６７〜０．１３
ＰａのＡｒ雰囲気で、電力密度を０．５〜２．０Ｗ／ｃ
ｍ²、ターゲット−基板間距離を６０ｍｍ、基板温度を
１５０℃〜２５０℃とした。なお、ターゲット４３は硬
磁性下地層５３用としては、直径２０３ｍｍのＣｏ上の
エロ−ジョンエリアとなるべき近辺に、Ｓｍのチップ
（サイズ：５×５×１ｍｍ）を３２〜４８個配置して構
成した複合タ−ゲットを使用した。また、ターゲット４
３は、軟磁性下地層４用としては、直径２０３ｍｍのＣ
ｏ−Ｚｒ5 −Ｎｂ4 ａｔ％合金を使用し、垂直磁気記録
層５用としては、同サイズのＣｏ−Ｃｒ15−Ｔａ4 ａｔ
％合金を使用し、保護層６用として同サイズのＳｉＯ₂
を使用した。

【００４２】まず、直径９５ｍｍの鏡面仕上げされたソ
ーダライムガラス基板１上に、上述したＣｏ−Ｓｍ複合
タ−ゲットをタ−ゲット４３として硬磁性下地層５３を
１００乃至２００ｎｍの膜厚で成膜した。硬磁性下地層
５３中のＳｍの組成は、複合タ−ゲット上のＳｍチップ
数と配置関係及びスパッタ電力によって変化するが、得
られたＳｍ組成比は１１〜３３ａｔ％であった。

【００４３】次いで、Ｃｏ−Ｚｒ5 −Ｎｂ4 ａｔ％合金
をターゲット４３として軟磁性下地層４を５００ｎｍ成
膜後、直ちにＣｏ−Ｃｒ15−Ｔａ4 ａｔ％合金をターゲ
ット４３として垂直磁気記録層５を７５ｎｍ成膜した。
ここで直ちに成膜することにより、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂと
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａとが直接結合し、強く垂直配向する垂
直磁気記録層５が得られる。また、成膜中には、マグネ
トロンの磁石４１、４２によって、常に約４ｋＡ／ｍの
磁界が基板１の半径方向に加えられているので、硬磁性
下地層５３と軟磁性下地層４の磁化及び磁化容易軸は基
板１の半径方向に揃えられる。最後に保護層６としてＳ
ｉＯ₂を１５ｎｍ形成した。

【００４４】このようにして成膜を終えた後、実施例１
と同様の磁界中熱処理を行った。すなわち、１０^-3Ｐａ
以下の真空中雰囲気において、２４ｋＡ／ｍの磁界中で
成膜後の垂直磁気記録媒体５０をその回転中心軸の回り
に回転させながら、３００℃で、３時間の熱処理を行な
って、垂直磁気記録媒体５０を得た。

【００４５】ここで、本実施例２と特性比較するため
に、上述の実施例１と比較例３を用いた。比較例３の垂
直磁気記録媒体は別に製作した。比較例３の垂直磁気記
録媒体５１は、図１１に示すように構成されており、ガ
ラス基板１と、この上に順に形成された軟磁性下地層
４、垂直磁気記録層５及び保護層６とからなる。各層
４、５、６の材質及び成膜条件は、上述の実施例２の場
合と同一である。

【００４６】次に、これらの試料（実施例２、実施例１
及び比較例３）の特性評価結果について説明する。ま
ず、記録再生特性について述べる。なお、これらの試料
についての記録再生特性は、トラック幅８μｍ、主磁極
厚０．４μｍ、コイル巻数６０ターンの単磁極ヘッドを
用い、ディスク回転数２０７０ｒｐｍ、線速度８ｍ／
ｓ、ヘッド浮上量８０ｎｍの条件で測定を行った。

【００４７】１００ｋＨｚの矩形波信号を記録再生し、
オシロスコ−プによって孤立波再生出力Ｅ_p-p（ｎＶ／
（μｍ・ｔ・ｍ／ｓ））を測定した。ここで、再生出力
は、トラック幅（μｍ）、コイル巻数（ｔ）及び線速度
（ｍ／ｓ）で、規格化してある。比較例１に対する比を
ｄＢで表した。６．６７ＭＨｚの信号を記録再生し、そ
のときのノイズ成分とシステムノイズとの差分を、帯域
１６ＭＨｚにわたってスペクトルアナライザにより測定
し、媒体ノイズ（μＶ_rms）を得た。比較例１に対する
比をｄＢで表した。上記の孤立波再生出力Ｅ_p-pと媒体
ノイズの比をＳ／Ｎとし、比較例３に対する比をｄＢで
表した。また、垂直磁気記録媒体を回転開始した直後の
再生出力と、２×１０⁴回転後の再生出力の比を減磁量
（ｄＢ）とし、実施例１に対する比をｄＢで表した。以
上の測定結果を、表２に示す。

【００４８】

【表２】

【００４９】表２によれば、本発明の実施例２の垂直磁
気記録媒体５０は、硬磁性下地層５３を有しない比較例
３に対して、再生出力は増加し、媒体ノイズは低下して
おり、結果として、Ｓ／Ｎが２．１ｄＢと大幅に改善さ
れている。実施例１は比較例３に対してはＳ／Ｎは同等
である。本発明による垂直磁気記録媒体５０は、減磁量
については測定限界程度にまで改善されており、減磁量
を改善した実施例１と同等である。

【００５０】次に、磁気特性について説明する。垂直磁
気記録媒体の磁気特性については、ＶＳＭで評価した。
まず、ＣｏＳｍ膜単体の磁気特性を説明する。図１５
は、本発明の垂直磁気記録媒体の実施例２における硬磁
性下地層５３を構成するＣｏＳｍ膜単体のＭ−Ｈ曲線を
示す図であり、円板状の基板１の面内について円周方向
と半径方向での測定結果を示す。同図にみるとおり、半
径方向のＭ−Ｈ曲線は、ほぼ１の角型比を示し、一方、
円周方向のＭ−Ｈ曲線は緩やかな傾斜を示す。これよ
り、ＣｏＳｍ膜は、半径方向に強く配向していることが
わかる。また、Ｓｍの組成比１１〜３３ａｔ％の範囲内
で同様のＭ−Ｈ曲線が得られており、保磁力Ｈｃは５０
〜１００Ｏｅの範囲であった。なお、このＣｏＳｍ膜
は、上述した硬磁性下地層５３の製法と同様に製作され
ており、磁界中熱処理も実施されている。

【００５１】次に、硬磁性下地層／軟磁性下地層の複合
層のＭ−Ｈ曲線を説明する。まず、硬磁性下地層として
ＣｏＳｍ膜を、軟磁性下地層としてＣｏＺｒＮｂ膜を用
いたときの複合層のＭ−Ｈ曲線の推定を、磁気的相互作
用を考慮したシミュレ−ションにより行った。図１６に
は、シミュレ−ションに用いられたＣｏＳｍ膜及びＣｏ
ＺｒＮｂ膜単体のＭ−Ｈ曲線を示す。図１７は、ＣｏＳ
ｍ膜とＣｏＺｒＮｂ膜の複合層について、ＣｏＳｍ膜と
ＣｏＺｒＮｂ膜との間に磁気的相互作用（静磁結合及び
交換結合）がないとしてシミュレ−ションした結果得ら
れたＭ−Ｈ曲線を示している。すなわち、図１６中の２
曲線を単純に重ね合わせた結果が得られている。

【００５２】一方、図１８は、ＣｏＳｍ膜とＣｏＺｒＮ
ｂ膜の複合層について、ＣｏＳｍ膜とＣｏＺｒＮｂ膜と
の間に交換結合の磁気的相互作用のみがあるとしてシミ
ュレ−ションした結果得られたＭ−Ｈ曲線を示してい
る。見掛上の保磁力Ｈｃは大きくなっている。また、図
２０は、ＣｏＳｍ膜とＣｏＺｒＮｂ膜の複合層につい
て、ＣｏＳｍ膜とＣｏＺｒＮｂ膜との間に静磁結合の磁
気的相互作用のみがあるとしてシミュレ−ションした結
果得られたＭ−Ｈ曲線を示している。見掛上の保磁力Ｈ
ｃは負の値を示している。

【００５３】実際の複合膜のＭ−Ｈ曲線を図１４に示
す。図１４において、（Ａ）は、本発明の垂直磁気記録
媒体の実施例２を構成する、軟磁性下地層／硬磁性下地
層の複合層の間に中間層がある場合のＭ−Ｈ曲線を、
（Ｂ）は、本発明の垂直磁気記録媒体の実施例２を構成
する、軟磁性下地層／硬磁性下地層の複合層のＭ−Ｈ曲
線を、それぞれ示す。なお、硬磁性下地層としてＣｏＳ
ｍ膜を、軟磁性下地層としてＣｏＺｒＮｂ膜を、中間層
としては２ｎｍのＳｉＯ₂層を、上述の実施例２と同様
に成膜した。

【００５４】図１４（Ａ）に示すＭ−Ｈ曲線は、図１７
に示すＭ−Ｈ曲線と相似であり、中間層の存在により、
ＣｏＳｍ膜とＣｏＺｒＮｂ膜の磁気的相互作用が断ち切
られている。一方、図１４（Ｂ）に示すＭ−Ｈ曲線は、
図１８に示すＭ−Ｈ曲線と相似であり、ＣｏＳｍ膜とＣ
ｏＺｒＮｂ膜との間には強い交換結合が作用しているこ
とがわかる。なお、図２０に示すＭ−Ｈ曲線の形より、
ＣｏＳｍ膜とＣｏＺｒＮｂ膜の間に、静磁結合が単独で
は作用していないことがわかる。

【００５５】各試料につき、Ｍ−Ｈ曲線を測定し、軟磁
性下地層／硬磁性下地層の複合層の印加磁界とその磁界
に対応したマイナ−ル−プの反転磁界との関係を明らか
にした。軟磁性下地層／硬磁性下地層の複合層のＭ−Ｈ
（磁化）曲線を説明する。まず、図１９に示した、複合
層について得られる、印加磁界Ｈと反転磁界Ｈｍとの関
係を示すマイナ−ル−プについて説明する。図１９にお
いて、横軸は印加磁界Ｈの強度を、縦軸は磁化Ｍを、ｕ
は飽和磁化曲線（部分）を、ｖはマイナ−ル−プをそれ
ぞれ示す。なお、このＭ−Ｈ曲線の測定は基板１の面内
方向に磁界を印加して行ったので、垂直磁気記録層５が
あっても、この垂直磁気記録層５は、基板１面に垂直方
向に強い異方性を持つため、以下に述べる測定結果に影
響を与えない事が分かっている。

【００５６】まず、磁化されていない複合層に、正方向
に増加する磁界Ｈを印加すると、図に示されていない初
磁化曲線を辿り、正方向に磁化され、硬磁性下地層を正
方向に充分飽和する磁界強度であるａ点に達し、磁化Ｍ
は正方向に飽和する。次に、印加磁界Ｈを減少させる
と、磁化Ｍは曲線ｕを辿り減少していく。磁界Ｈが０に
達すると、今度は負方向に磁界Ｈを増加させていく。磁
界Ｈがｃ点で示す−Ｈｃ（保磁力）に達すると、磁化Ｍ
は０となる。さらに、負方向に磁界Ｈを増加させると、
複合層は負方向に磁化され、磁界Ｈが−Ｈ１になるとｂ
点に達する。

【００５７】次に、ｂ点において磁界を反転し、正方向
に磁界Ｈを変化させていくと、Ｍ−Ｈ曲線はマイナ−ル
−プを描き、曲線ｖに沿って磁化Ｍは変化していく。そ
して、磁化Ｍが０となったときのｄ点で示される磁界Ｈ
をＨｍ（Ｈ１）として求める（Ｈｍを反転磁界とす
る）。さらに磁界Ｈを正方向に変化させていくと、正方
向に磁化され、再びａ点に達する。この操作を繰り返
し、印加磁界Ｈと反転磁界Ｈｍとの関係を求めた。

【００５８】図１２に、本発明の実施例２である、硬磁
性下地層２が半径配向したＣｏ−Ｓｍのときの軟磁性下
地層３／硬磁性下地層２の複合層の、印加磁界Ｈとその
磁界に対応したマイナ−ル−プの反転磁界Ｈｍとの関係
を、実施例１と共に示す。本実施例２においては、Ｈが
５０Ｏｅ（４ｋＡ／ｍ）まではＨｍは負の一定の値を示
している。この事は、媒体の保存状態において、５０Ｏ
ｅより小さな磁界が硬磁性下地層５３の磁化と反対方向
に仮に加わっても、磁界を０に戻せば再び元の磁化状態
に復帰することを示している。

【００５９】一方、実施例１の軟磁性下地層３／硬磁性
下地層７の複合層では、印加磁界Ｈに対してＨｍは単調
に変化しており、これは、媒体保存時に、反対方向に保
磁力をわずかに越える磁界が加わると、元の磁化状態に
は復帰せず、媒体を使用するときに、減磁、スパイクノ
イズを引き起こす危険性のあることを示すものである
（もちろん、上述の実施例１で説明したように、従来例
に対しては、保磁力そのものが遥かに大きくなってお
り、減磁が改善されていることは明白である）。

【００６０】次に、硬磁性下地層５３、３の結晶性をＸ
線解析法によって調べた結果について説明する。図１３
は、本発明の垂直磁気記録媒体の実施例１及び実施例２
の垂直磁気記録媒体のＸ線回折パタ−ンを示す図であ
る。同図に示すように、実施例１の硬磁性下地層３にお
いては、ｂｃｃ−Ｃｒ及びｈｃｐ−ＣｏＣｒＴａの明確
なピ−クが観測され、明らかに結晶質である事がわかっ
た。一方、本実施例２の硬磁性下地層５３においては、
ＣｏＳｍからのピ−クは観測されず、これより硬磁性下
地層５３は、非晶質もしくは微結晶質であることがわか
った。なお、回折には、Ｃｕタ−ゲットを使用し、実施
例２の場合は、回折ピ−クを確認するために、実施例１
に対し４倍のタ−ゲット電流を流した。

【００６１】さらに、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によ
って、単独に基板１上に作製された硬磁性下地層５３、
３の薄膜表面を観察したところ、実施例１の硬磁性下地
層３については、明瞭な結晶粒が観察されたのに対し、
本実施例２の硬磁性下地層５３のＣｏＳｍには、結晶粒
は見られず、表面も平滑である事がわかった。

【００６２】なお、使用する硬磁性下地層５３の磁気特
性および膜厚の範囲は、軟磁性下地層４の磁気特性、膜
厚との関連で決定され、図１２に示したカ−ブにおい
て、Ｈｍが立ち上がる磁界が外来磁界に比べて充分大き
くなるように、例えば５００Ａ／ｍ以上になるように設
定すればよい。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１による本
発明の垂直磁気記録媒体によれば、円板状の基板と、こ
の基板上に形成された軟磁性下地層と、この軟磁性下地
層上に形成された垂直磁気記録層とを備えた垂直磁気記
録媒体において、前記基板と前記軟磁性下地層との間
に、全ての磁化方向が前記基板の半径方向の外周向き或
いは中心向きのいずれか一方向である磁化を有し、前記
軟磁性下地層と交換結合する硬磁性下地層を設けた事に
より、媒体の回転による減磁を防止し、媒体ノイズを低
減し、高い再生出力を得ることが出来、それにより、高
性能且つ高品質な垂直磁気記録媒体を提供する事が出来
る。

【００６４】また、請求項２による本発明の垂直磁気記
録媒体によれば、円板状の基板と、この基板上に形成さ
れた軟磁性下地層と、この軟磁性下地層上に形成された
垂直磁気記録層とを備えた垂直磁気記録媒体において、
前記基板と前記軟磁性下地層との間に、全ての磁化方向
が前記基板の半径方向の外周向き或いは中心向きのいず
れか一方向であって、前記軟磁性下地層と交換結合する
と共に、磁化容易軸が前記基板の面内である面内配向硬
磁性下地層を設けた事により、媒体の回転による減磁を
防止し、媒体ノイズを低減し、高い再生出力を得ること
が出来、それにより、高性能且つ高品質な垂直磁気記録
媒体を提供する事が出来る。

【００６５】また、請求項３による本発明の垂直磁気記
録媒体によれば、円板状の基板と、この基板上に形成さ
れた軟磁性下地層と、この軟磁性下地層上に形成された
垂直磁気記録層とを備えた垂直磁気記録媒体において、
前記基板と前記軟磁性下地層との間に、全ての磁化方向
が前記基板の半径方向の外周向き或いは中心向きのいず
れか一方向であって、前記軟磁性下地層と交換結合する
と共に、磁化容易軸が前記半径方向である半径配向硬磁
性下地層を設けた事により、媒体の回転による減磁を防
止し、媒体ノイズを低減し、高い再生出力を得ることが
出来、それにより、高性能且つ高品質な垂直磁気記録媒
体を提供する事が出来る。

【００６６】また、請求項４による本発明の垂直磁気記
録媒体によれば、請求項３に記載の垂直磁気記録媒体で
あって、前記半径配向硬磁性下地層をＳｍ（サマリュウ
ム）を含むＣｏ合金膜とした事により、媒体の回転によ
る減磁を防止し、媒体ノイズを低減し、高い再生出力を
得ることが出来、それにより、高性能且つ高品質な垂直
磁気記録媒体を提供する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の垂直磁気記録媒体の第１の実施例の構
成を模式的に示す部分断面図である。

【図２】第１の比較例の垂直磁気記録媒体の構成を模式
的に示す部分断面図である。

【図３】第１の従来例及び第２の比較例の垂直磁気記録
媒体の構成を模式的に示す部分断面図である。

【図４】軟磁性下地層／硬磁性下地層のＭ−Ｈ曲線にお
ける規格化した印加磁界Ｈ／Ｈｃとマイナ−ル−プのＨ
ｍ（Ｈ）との関係を示すグラフ図である。

【図５】本発明の垂直磁気記録媒体の第１の実施例を構
成する軟磁性下地層／硬磁性下地層の複合層のＭ−Ｈ曲
線を示すグラフ図である。

【図６】第２の比較例の垂直磁気記録媒体を構成する軟
磁性下地層のＭ−Ｈ曲線を示すグラフ図である。

【図７】垂直磁気記録媒体の製造に使用されるＤＣマグ
ネトロンスパッタ装置のターゲット電極付近の構成を示
す概略断面図である。

【図８】垂直磁気記録媒体の製造工程の１つである磁界
中熱処理を説明するための概念図である。

【図９】第２の従来例の垂直磁気記録媒体の構成を模式
的に示す部分断面図である。

【図１０】本発明の垂直磁気記録媒体の第２の実施例の
構成を模式的に示す部分断面図である。

【図１１】第３の比較例の垂直磁気記録媒体の構成を模
式的に示す部分断面図である。

【図１２】本発明の垂直磁気記録媒体の第１及び第２の
実施例の垂直磁気記録媒体を構成する軟磁性下地層／硬
磁性下地層の複合層の、印加磁界Ｈとその磁界に対応し
たマイナ−ル−プの反転磁界Ｈｍとの関係を表すグラフ
図である。

【図１３】本発明の垂直磁気記録媒体の第１及び第２の
実施例の垂直磁気記録媒体のＸ線回折パタ−ンを示す図
である。

【図１４】本発明の垂直磁気記録媒体の第２の実施例を
構成する、軟磁性下地層／硬磁性下地層の複合層の間に
中間層がある場合とない場合のＭ−Ｈ曲線を示す図であ
る。

【図１５】本発明の垂直磁気記録媒体の第２の実施例に
おける硬磁性下地層２を構成するＣｏＳｍ膜単体のＭ−
Ｈ曲線を示す図である。

【図１６】本発明の垂直磁気記録媒体の第２の実施例を
構成する軟磁性下地層と硬磁性下地層それぞれについ
て、シミュレ−ションした結果得られたＭ−Ｈ曲線を示
す図である。

【図１７】本発明の垂直磁気記録媒体の第２の実施例を
構成する、軟磁性下地層／硬磁性下地層の複合層につい
て、軟磁性下地層と硬磁性下地層との間に磁気的相互作
用がないとしてシミュレ−ションした結果得られたＭ−
Ｈ曲線を示す図である。

【図１８】本発明の垂直磁気記録媒体の第２の実施例を
構成する、軟磁性下地層／硬磁性下地層の複合層につい
て、軟磁性下地層と硬磁性下地層との間に交換相互作用
があるとしてシミュレ−ションした結果得られたＭ−Ｈ
曲線を示す図である。

【図１９】印加磁界Ｈと反転磁界Ｈｍとの関係を説明す
るためのマイナ−ル−プを示す図である。

【図２０】本発明の垂直磁気記録媒体の第２の実施例を
構成する、軟磁性下地層／硬磁性下地層の複合層につい
て、軟磁性下地層と硬磁性下地層との間に静磁結合があ
るとしてシミュレ−ションした結果得られたＭ−Ｈ曲線
を示す図である。

【符号の説明】

１円形基板２クロム層３硬磁性下地層４軟磁性下地層５垂直磁気記録層６保護層９回転中心軸１０垂直磁気記録媒体（実施例１）１１垂直磁気記録媒体（比較例１）１２垂直磁気記録媒体（従来例１）１３垂直磁気記録媒体（従来例２）２１ガラス基板２４軟磁性下地層２５垂直磁気記録層２６保護層３１ガラス基板３２クロム層３４軟磁性下地層３５垂直磁気記録層３６保護層３７カ−ボン層４１第１の永久磁石４２第２の希土類永久磁石４３ターゲット５０垂直磁気記録媒体（実施例２）５１垂直磁気記録媒体（比較例１）５３硬磁性下地層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円板状の基板と、この基板上に形成された
軟磁性下地層と、この軟磁性下地層上に形成された垂直
磁気記録層とを備えた垂直磁気記録媒体において、前記基板と前記軟磁性下地層との間に、全ての磁化方向
が前記基板の半径方向の外周向き或いは中心向きのいず
れか一方向である磁化を有し、前記軟磁性下地層と交換
結合する硬磁性下地層を設けた事を特徴とする垂直磁気
記録媒体。
【請求項２】円板状の基板と、この基板上に形成された
軟磁性下地層と、この軟磁性下地層上に形成された垂直
磁気記録層とを備えた垂直磁気記録媒体において、前記基板と前記軟磁性下地層との間に、全ての磁化方向
が前記基板の半径方向の外周向き或いは中心向きのいず
れか一方向であって、前記軟磁性下地層と交換結合する
と共に、磁化容易軸が前記基板の面内である面内配向硬
磁性下地層を設けた事を特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項３】円板状の基板と、この基板上に形成された
軟磁性下地層と、この軟磁性下地層上に形成された垂直
磁気記録層とを備えた垂直磁気記録媒体において、前記基板と前記軟磁性下地層との間に、全ての磁化方向
が前記基板の半径方向の外周向き或いは中心向きのいず
れか一方向であって、前記軟磁性下地層と交換結合する
と共に、磁化容易軸が前記半径方向である半径配向硬磁
性下地層を設けた事を特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項４】請求項３に記載の垂直磁気記録媒体であっ
て、前記半径配向硬磁性下地層をＳｍ（サマリュウム）
を含むＣｏ合金膜とした事を特徴とする垂直磁気記録媒
体。