JP3701593B2

JP3701593B2 - 垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置

Info

Publication number: JP3701593B2
Application number: JP2001285306A
Authority: JP
Inventors: 宏之中川; 広明根本; 譲細江
Original assignee: 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2021-09-19
Also published as: US6773826B2; JP2003091808A; US20030059650A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録磁化の安定性に優れた、高密度磁気記録に好適な垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の磁気ディスク装置に用いられている面内磁気記録方式では、線記録密度を向上させるために、記録媒体である磁性膜の残留磁化（Ｂｒ）と磁性膜厚（ｔ）の積（Ｂｒ・ｔ）を小さくして記録ビット内の反磁界を減少させるとともに、保磁力を増大する必要がある。また、媒体ノイズを減少させるために、磁性膜の磁化容易軸を基板面に平行に配向させると共に、結晶粒径の低減および均一化が必要である。このために磁性膜の膜厚を２０ｎｍ以下まで薄くし、結晶粒径を１０ｎｍまで微細化することが必要である。しかし、このような磁性結晶粒を微細化した媒体では、熱揺らぎにより記録磁化が減少するという熱揺らぎの問題があり、高密度記録実現の障害となっている。
【０００３】
一方、垂直磁気記録方式は、記録媒体の磁化を媒体面に垂直に、かつ隣り合う記録ビット内の磁化が互いに反平行になるように記録ビットを形成する方式であり、面内記録方式に比べて磁化遷移領域での反磁界が小さいため媒体ノイズが低減でき、高密度記録時の記録磁化を安定に保持できる。垂直磁気記録においても線記録密度を向上するためには、記録ビット内部及び磁化遷移領域に形成される不規則構造の磁区から発生する媒体ノイズを減少することが必要である。このためには、磁性膜の磁化容易軸を基板面に垂直に配向させると共に、磁化容易軸の配向分散を小さくし、結晶粒径を制御することが必要である。
【０００４】
垂直磁化膜としては、主として最密六方（ｈｃｐ）構造を有するＣｏ合金材料を用いる。特にＣｏとＣｒを主成分とし、これにＴａ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｎｂ，Ｈｆなどを添加したＣｏＣｒ基合金薄膜を用いると垂直磁化膜として良好な特性が得られる。Ｃｏ合金薄膜は、ｈｃｐ構造のｃ軸方向、すなわち＜００．１＞方向に磁化容易軸を持ち、この磁化容易軸を膜面に対して垂直方向に配向させる。磁性薄膜は真空蒸着法やスパッタリング法により形成する。上記のＣｏ合金薄膜のｃ軸の膜面に垂直な方向への配向性を向上すると共に、結晶粒径を適当な大きさに制御する必要がある。このために基板と磁性膜の間に構造制御用の下地層を形成するなどの改善策が従来から行われている。
【０００５】
一方、ＣｏＣｒ基合金系以外の垂直磁気記録媒体としては、ＴｂＦｅＣｏなどの希土類−遷移金属の非晶質合金が知られている。また、厚さが１ｎｍ程度以下のＣｏとＰｄあるいはＣｏとＰｔを交互に多数積層した（Ｃｏ／Ｐｄ）_n，（Ｃｏ／Ｐｔ）_nなどの多層膜からなる薄膜も垂直磁気記録媒体として検討されている。これらの膜は、ＣｏＣｒ基合金膜と異なり粒子間の交換相互作用が強く、角型比はほぼ１になる。このため、熱揺らぎおよび低密度記録領域での信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）に優れている。
【０００６】
また、特開平９−９１６６０号公報には、特性の互いに異なる第１の記録層と第２の記録層が積層された磁気記録媒体が開示されている。特開２０００−１１３４４２号公報には、主記録層のＣｏ合金系の磁性膜の上下に高磁気異方性エネルギーを持つ磁性膜を設けて媒体ノイズと熱揺らぎを低減した磁気記録媒体が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のＣｏＣｒ基合金系の垂直磁気記録媒体は、低ノイズではあっても、熱揺らぎに対する耐性が十分ではなかった。一方、ＴｂＦｅＣｏなどの希土類−遷移金属の非晶質合金や、（Ｃｏ／Ｐｄ）_n，（Ｃｏ／Ｐｔ）_nなどの多層膜からなる垂直磁気記録媒体は、熱揺らぎおよび低密度記録領域での信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）には優れているが、高密度記録領域での媒体ノイズが大きくなるという問題があった。また、特開平９−９１６６０号公報及び特開２０００−１１３４４２号公報に記載の従来技術は、第２の磁気記録層としてＣｏ／Ｐｄなどの多層構造膜や希土類を含む非晶質合金膜であり、前者の場合は工業的な製造が難しく、後者の場合は、腐食しやすい希土類金属を含むため、耐食性が劣るという問題があった。また、本発明者等は、希土類−３ｄ遷移金属非晶質合金を記録層として用いた場合、この層と保護膜として用いられているカーボンが反応するため、記録層の厚さが数ｎｍ以下の薄い領域で十分な特性を得ることができないという問題を新たに見出した。
本発明は、このような問題認識のもとに、従来技術の欠点を解消し、熱安定性とＳ／Ｎ比に優れた、高密度磁気記録に好適な垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の垂直磁気記録媒体は、基板上に形成されたＣｏとＣｒを主成分とする磁性層と、この磁性層に対して基板とは逆側に形成された希土類金属と３ｄ遷移金属を主成分とする非晶質合金層を含む第１の層と、第１の層の上に設けられたＣｏとＣｒを含む第２の層とを有する構成とする。第２の層は、ＣｏとＣｒからなる層であってよい。
【０００９】
第１の層は、希土類金属と３ｄ遷移金属を主成分とする非晶質合金層と他の層との多層膜としてもよい。非晶質合金層の間に挿入する層としては、ＣｏとＣｒを主成分とする合金膜などを用いることができる。第１の層を多層膜とすることにより、信号の減衰率を問題ないレベルに抑えたままＳ／Ｎ比を向上することができる。
【００１０】
第１の層の膜厚は２ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましい。第１の層の膜厚を２ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることで、信号の減衰率を実用上問題の無いレベルに抑えるとともに、高いＳ／Ｎ比を得ることができる。第１の層の厚さが２ｎｍより薄い領域では十分な熱安定性が得られず、１０ｎｍ以上とすると熱安定性は問題ないがＳ／Ｎ比が低下する。
第１の層は、主成分としてＴｂＦｅＣｏ、ＴｂＣｏあるいはＴｂＦｅを含有するものとすることができる。これらの材料を主成分とすることにより工業的な生産に適する。
【００１１】
第２の層の膜厚は０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましい。第２の層の膜厚を０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲とすることで、第１の層の厚さが数ｎｍ以下の薄い領域で良好な磁気特性および記録再生特性を得ることができる。第２の層の厚さが０．５ｎｍより薄い場合は、保護膜のＣ（カーボン）との反応が十分に抑えられず、熱安定性やＳ／Ｎ比が低下する。また、第２の層の厚さが１０ｎｍより厚くなると、熱安定性は第２の層がない場合と比較して向上するが、磁気的なスペーシングが広がること、第２の層の保磁力、飽和磁化などの磁気特性が優れていないことなどにより記録分解能、Ｓ／Ｎ比の低下を引き起こす。
【００１２】
本発明による磁気記憶装置は、垂直磁気記録媒体と、磁気記録用ヘッドと信号再生用ヘッドとを具備した薄膜ヘッドとを備え、垂直磁気記録媒体は、基板上に形成されたＣｏとＣｒを主成分とする磁性層と、前記磁性層に対して前記基板とは逆側に形成された希土類金属と３ｄ遷移金属を主成分とする非晶質合金層を含む層と、当該非晶質合金層を含む層の上に設けられたＣｏとＣｒを含む層とを有する。磁気記録用ヘッドとしては、リング型もしくは単磁極型のヘッドを用いることができ、信号再生用ヘッドとしては、磁気抵抗効果型、スピンバルブ型もしくは磁気トンネル型のヘッドを用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を挙げ、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に、垂直磁気記録媒体の断面模式図を示す。図１（ａ）は本発明による垂直磁気記録媒体の基本的な構成を示す断面模式図、図１（ｂ）、（ｃ）は従来例の構造を示す断面模式図である。
【００１４】
図１において、１１はガラス基板、シリコン基板、カーボン基板、ＮｉＰ被覆アルミニウム基板、有機樹脂基板などの基板である。１２は下地層である。下地層は基板との密着性を高める層で、その上に軟磁性層を設ける場合もある。軟磁性層としては、例えば、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｗ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ合金、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｃ合金などの材料を用いることができる。
【００１５】
１３は構造制御層で、主記録層１４の結晶配向性や粒径などの制御のための層である。１４は主記録層で、ＣｏとＣｒを主成分とする磁性材料からなり、例えばＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂなどのような強磁性薄膜である。１５は熱安定化層で、希土類金属と遷移金属からなる非晶質合金、もしくは希土類金属と遷移金属からなる非晶質合金を含む多層膜である。１６はキャップ層で、ＣｏとＣｒを主成分とする合金、１７はカーボン、シリコンカーボン、ボロンカーバイドなどの保護膜と有機系潤滑膜とからなる保護潤滑層である。
【００１６】
このように、主記録層１４として低ノイズ性を持ったＣｏとＣｒを主成分とする合金層を用い、熱安定化層１５として希土類金属と３ｄ遷移金属を主成分とする非晶質合金からなる磁性層を用い、さらに、耐食性強化と保護膜として用いるカーボン膜との反応を抑制する為のキャップ層１６としてＣｏとＣｒを主成分とする合金層を熱安定化層１５の表面側に設けた構成とする。これにより、キャップ層１６のない場合と比較して、角型比が向上し、熱安定性向上の効果が得られる。また、粒界構造を持つＣｏとＣｒを主成分とする合金膜で上下から熱安定化層１５を挟み込むことにより、磁壁の移動が抑制されるため、記録磁化の熱安定性の向上のみならず、Ｓ／Ｎ比も向上する効果が得られる。
【００１７】
〔実施例１〕
ＤＣマグネトロンスパッタリング装置により、図１（ａ）に断面構造を示す媒体を作製した。下地層１２を室温で形成後、３５０℃に加熱し、構造制御層１３、主記録層１４、熱安定化層１５、キャップ層１６、保護層１７をＤＣマグネトロンスパッタリング法により順次形成した。基板１１には、洗浄した２．５インチ型のガラス基板を用いた。下地層１２および構造制御層１３にはＮｉ−３７．５ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｚｒ膜を、主記録層１４にはＣｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ膜を、熱安定化層１５にはＴｂ−８３ａｔ％Ｃｏ膜を、キャップ層にはＣｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ膜もしくはＣｏ−３５ａｔ％Ｃｒ膜を、保護膜１７にはカーボン膜を用いた。
【００１８】
各層の膜厚はそれぞれ、下地層１２が４００ｎｍ、構造制御層１３が５ｎｍ、主記録層１４が１７ｎｍ、熱安定化層１５が３ｎｍ、キャップ層１６が０．５ｎｍから２０ｎｍ、保護層１７が５ｎｍである。比較例として、図１（ｂ）に示すようにキャップ層１６のない媒体試料Ｒ１もあわせて作製した。ここでは、記録層の残留磁化の経時変化を評価するために、下地層１２として軟磁性材料ではなく非磁性のＮｉ−３７．５ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｚｒ膜を用いた。
【００１９】
磁気記録媒体に記録した信号の出力減衰は、媒体に記録された磁化の表面に現れる磁化の作る逆向きの磁界（反磁界）のもとで熱励起され、記録された磁化が部分的に反転することにより起こる。媒体に信号を記録した状態は、隣り合う記録ビット内の磁化が互いに反平行になっており、残留磁化状態に比べて反磁界の影響が小さくなり、高記録密度になるほど安定となる。つまり、最も反磁界が強い残留磁化状態での７５℃における１時間後の磁化減衰率を５％以内にできれば、信号の減衰率を実用上問題のないレベルに抑えることができる。
【００２０】
ＶＳＭを用いて、これらの磁気記録媒体の７５℃における残留磁化状態での磁化の経時変化を測定し、磁化を飽和させて磁界を０に戻してから３秒後の残留磁化Ｍｒ（ｔ＝３ｓ）と１時間後の残留磁化Ｍｒ（ｔ＝１ｈ）の比（Ｍｒ（ｔ＝１ｈ）／Ｍｒ（ｔ＝３ｓ））として評価した。図２にキャップ層の厚さを変えた媒体試料の残留磁化の経時変化を示す。図２から、熱安定化層１５の上層に０．５以上１０ｎｍ以下のＣｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐ膜ｔやＣｏ−３５ａｔ％Ｃｒ膜といったキャップ層１６を積層することにより、反磁界の大きな残留磁化状態においても、磁化の減衰率を比較例Ｒ１の１／４程度の５％以内、すなわち信号の減衰率を実用上問題ないレベルとすることができる。
【００２１】
次に、これらの磁気記録媒体の記録再生特性を記録再生分離型の磁気ヘッドを用いて評価した。記録用のリングヘッドのギャップ長は０．３μｍ、記録トラック幅は１．７μｍ、再生用のＧＭＲヘッドのシールド間隔は０．１６μｍ、再生トラック幅は１．３μｍ、浮上量は２０ｎｍとした。２００ｋＦＣＩの再生出力（Ｓ）と媒体ノイズ（Ｎ）の比である信号対媒体雑音比（Ｓ／Ｎ）を測定した。Ｓ／Ｎ比のキャップ層厚依存性を図３に示す。キャップ層１６として厚さが０．５〜１０ｎｍのＣｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ膜やＣｏ−３５ａｔ％Ｃｒ膜を積層した媒体では、比較試料Ｒ１と比較して良好なＳ／Ｎ比を得ることができる。
【００２２】
次にキャップ層１６の厚さを１ｎｍに固定して、材料をＴｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｒ，Ｒｕとした比較試料を作製し、同様の方法で７５℃における残留磁化の経時変化を評価したところ、磁化の減衰率はキャップ層のない場合と比較すると約半分の１０％程度まで低減できるが、実用上十分な熱安定性のレベルまで達しなかった。一方、本発明であるＣｏとＣｒを主成分とする合金をキャップ層１６として用いた場合、厚さ０．５ｎｍ以上で実用上十分な熱安定性のレベルとすることできることから、キャップ層として非常に優れていることがわかる。また、磁気的なスペーシングを小さくできるので、記録分解能の観点でも優れている。
【００２３】
以上のことから、ＣｏとＣｒを主成分とする合金からなるキャップ層１６の厚さを０．５〜１０ｎｍとすることで、熱安定性と高いＳ／Ｎ比を両立することができることが分かる。熱安定性の向上は、熱安定化層１５の１７ａｔ％Ｔｂ−８３ａｔ％Ｃｏ膜と保護膜のカーボン膜との反応が抑制されたこと、腐食が抑えられたことにより熱安定化層の磁気特性が改善されたためと考えられる。また、粒界構造を持つＣｏとＣｒを主成分とする合金膜で上下から熱安定化層を挟み込むことにより、磁壁の移動が抑制されてＳ／Ｎが増加していると考えられる。
【００２４】
〔実施例２〕
実施例１と同様なスパッタリング装置および層構成で、下地層１２として軟磁性のＣｏ−３ａｔ％Ｔａ−５ａｔ％Ｚｒ膜を、構造制御層１３としてＮｉ−３０ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｚｒ膜を、主記録層１４としてＣｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ膜を、熱安定化層１５として１２ａｔ％Ｔｂ−８８ａｔ％Ｃｏ合金を、キャップ層１６としてＣｏ−３５ａｔ％Ｃｒ膜を、保護層１７としてカーボン膜をそれそれ用いた。熱安定化層１５の厚さを２ｎｍから１５ｎｍの範囲で変えた媒体試料を作製した。その他の各層の厚さはそれぞれ、下地層１２が４００ｎｍ、構造制御層１３が５ｎｍ、主記録層１４が１７ｎｍ、キャップ層１６が１ｎｍ、保護層１７が５ｎｍとした。比較例として、図１（ｂ）に示すように、キャップ層１６を省いた比較試料系列Ｒ２も併せて作製した。尚、この系列の比較試料では、図１（ｃ）に示すように、熱安定化層１５の厚さを０とした試料、すなわち熱安定化層１５を形成しない媒体試料も作製した。
【００２５】
記録再生特性の評価には実施例１と同様の条件（リングヘッド記録／ＧＭＲ再生）を用いた。２００ｋＦＣＩの再生出力（Ｓ）と媒体ノイズ（Ｎ）の比である信号対媒体雑音比（Ｓ／Ｎ）を測定した。図４に熱安定化層１５の厚さに対するＳ／Ｎ比の変化を示す。ただし、比較試料系列Ｒ２において熱安定化層１５をの厚さを０とした試料のＳ／Ｎ値を０ｄＢとした相対値で示した。また、各媒体試料において１００ｋＦＣＩで記録を行った後そのまま放置し、１００時間後の再生出力の減衰率を評価した。図５に、この信号減衰率の熱安定化層の厚さに対する依存性を示す。
【００２６】
同じ熱安定化層（中間磁性層）１５の厚さの媒体試料間で本発明媒体と比較試料系列Ｒ２を比較すると、信号の減衰率、Ｓ／Ｎ比ともに、本発明媒体が優れていることがわかる。特に、熱安定化層１５の厚さが薄い領域での効果が大きい。これは、キャップ層１６を積層することで、熱安定化層１５の１２ａｔ％Ｔｂ−８８ａｔ％Ｃｏ膜と保護膜のカーボン膜の反応が抑制されたこと、腐食が抑えられたことにより熱安定化層の磁気特性が改善され、薄い領域でも良好な特性が得られるようになったことを意味する。また、キャップ層１６及び主記録層１４の粒界構造で熱安定化層１５の１２ａｔ％Ｔｂ−８８ａｔ％Ｃｏ膜を挟み込むことによる磁壁移動の抑制もＳ／Ｎ比の向上に寄与していると考えられる。
【００２７】
熱安定化層１５の厚さが３〜６ｎｍ付近でＳ／Ｎ比が最大値をとった後、減少に転じるのは、磁壁移動の抑制の効果が熱安定化層１５とキャップ層１６及び主記録層１４との間の層間の交換相互作用に起因するためで、熱安定化層１５の厚さが厚くなってくると、相対的に熱安定化層１５の層内の交換結合の影響が強くなり、磁化反転単位が大きくなるためと考えられる。熱安定化層１５の厚さ約１０ｎｍ以上で、熱安定化層の無いＣｏＣｒＰｔ単層の試料よりも低下する。熱安定性の観点からは熱安定化層は厚い程よいが、Ｓ／Ｎで考えると最適値があることがわかる。熱安定化層であるＴｂＣｏ層の厚さを２〜１０ｎｍとすることで、熱的に安定で、比較試料系列Ｒ２よりもＳ／Ｎの優れた媒体が得られることがわかる。
【００２８】
すなわち、キャップ層１６としてＣｏとＣｒを主成分とする合金を付与することにより、より薄い熱安定化層で信号の減衰率を実用的な範囲である１％以下に低減できる。下地層として軟磁性層を形成した二層垂直媒体においては、軟磁性層がヘッドからの磁束のリターンパスとして働く。そのため、磁性層厚の増加によりヘッドと軟磁性層間の距離が増加すると、低記録密度での出力に対する高記録密度での出力の比率で定義される分解能が劣化する。つまり、キャップ層１６としてＣｏとＣｒを主成分とする合金を用いることにより総磁性層厚増大による分解能の低下も抑えることができる。
加えて、ＣｏとＣｒを主成分とするキャップ層１６の粒界構造による磁壁移動の抑制効果もあるため、高いＳ／Ｎ比が得られる。つまり、ＣｏとＣｒを主成分とするキャップ層１６の付与により、高いＳ／Ｎ比と低信号減衰率の両立が可能となる。
【００２９】
〔実施例３〕
実施例１と同様なスパッタリング装置を用い、熱安定化層１５を希土類−３ｄ遷移金属を主成分とする非晶質合金を含む多層膜とした、図１（ａ）に示す断面構造をもつ垂直磁気記録媒体を作製した。熱安定化層１５の多層膜は、希土類−３ｄ遷移金属を主成分とする非晶質合金と、Ｃｏ−Ｃｒ合金あるいはＣｏとＣｒを主成分とする合金から構成した。非晶質合金としては、１７ａｔ％Ｔｂ−８３ａｔ％Ｃｏ膜を用い、Ｃｏ−Ｃｒ合金あるいはＣｏとＣｒを主成分とする合金としては、Ｃｏ−３５ａｔ％Ｃｒ膜、Ｃｏ−４０ａｔ％Ｃｒ膜、Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ膜、Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ膜、Ｃｏ−１７ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−４ａｔ％Ｂ膜、Ｃｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ膜のいずれかの膜を用いた。
【００３０】
下地層１２および構造制御層１３には、Ｎｉ−３７．５ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｚｒ膜を、主記録層１４にはＣｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１２ａｔ％Ｐｔ膜を、キャップ層１６にはＣｏ−３５ａｔ％Ｃｒ膜を、保護膜１７にはカーボン膜を用いた。熱安定化層１５は、ＴｂＣｏ膜の合計の厚さを８ｎｍに固定し、これを２層、４層にそれぞれ等分割し、間に０．５ｎｍのＣｏ−Ｃｒ合金あるいはＣｏとＣｒを主成分とする合金層を挿入した構造とした。その他の各層の厚さはそれぞれ、下地層１２が４００ｎｍ、構造制御層１３が５ｎｍ、主磁性層１４が１７ｎｍ、キャップ層１６が１ｎｍ、保護層１７が５ｎｍとした。ここでは、記録層の残留磁化の経時変化を評価するために、下地層１２として軟磁性材料ではなく非磁性のＮｉ−３７．５ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｚｒ膜を用いた。
記録再生特性の評価には実施例１と同様の条件（リングヘッド記録／ＧＭＲ再生）を用いた。２００ｋＦＣＩの再生出力（Ｓ）と媒体ノイズ（Ｎ）で信号対媒体雑音比（Ｓ／Ｎ比）を求めた。これらの結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
Ｓ／Ｎは、ＴｂＣｏ層を分割しない場合のＳ／Ｎを０ｄＢとして相対値で示した。ＴｂＣｏ層を分割し多層化することにより、ＴｂＣｏ層のトータル膜厚が同じものと比較してＳ／Ｎが改善されることが分かる。これは、ＴｂＣｏ層を分割し多層化したことによりＴｂＣｏ層内の交換結合の影響が弱められたためと考えられる。
また、１００ｋＦＣＩで記録を行った後そのまま放置し、１００時間後の再生出力の減衰を評価したところ、再生出力の減少は１％未満であり、熱的な安定性は十分得られることが分かった。
【００３３】
ただし、一層当たりのＴｂＣｏ層厚が薄くなり過ぎると急激に磁気特性が悪化する。また、ＴｂＣｏ層の分割数の増加に伴いＴｂＣｏ層間に挿入する合金の分だけ全磁性層厚が増加し、記録分解能の低下を引き起こす。これは、ヘッドからの距離の増加に伴い磁束が広がるため、高密度の記録が難しくなるためである。加えて、層数の増加はスパッタチャンバー数の増加につながるため、工業的な生産性も問題となる。以上のことから、ＴｂＣｏ層の分割数を過度に増やしすぎることは好ましくない。
【００３４】
〔実施例４〕
実施例１と同様なスパッタリング装置および層構成で、下地層１２として軟磁性のＣｏ−３ａｔ％Ｔａ−５ａｔ％Ｚｒ膜を、構造制御層１３としてＮｉ−３７．５ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｚｒ膜を、主記録層１４としてＣｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ膜を、熱安定化層１５として１７ａｔ％Ｔｂ−８３ａｔ％Ｃｏ膜、１７ａｔ％Ｔｂ−６１ａｔ％Ｆｅ−２２ａｔ％Ｃｏ膜、１５ａｔ％Ｔｂ−４２．５ａｔ％Ｆｅ−４２．５ａｔ％Ｃｏ膜、１２ａｔ％Ｔｂ−４４ａｔ％Ｆｅ−４４ａｔ％Ｃｏ膜、２５ａｔ％Ｔｂ−７５ａｔ％Ｃｏ膜、１２ａｔ％Ｔｂ−８８ａｔ％Ｃｏ膜、１０ａｔ％Ｔｂ−９０ａｔ％Ｃｏ膜、２２ａｔ％Ｔｂ−３ａｔ％Ｐｒ−７５ａｔ％Ｃｏ膜、１４ａｔ％Ｔｂ−３ａｔ％Ｎｄ−８３ａｔ％Ｃｏ膜、１０ａｔ％Ｔｂ−２ａｔ％Ｓｍ−４４ａｔ％Ｆｅ−４４ａｔ％Ｃｏ膜、１２ａｔ％Ｔｂ−３ａｔ％Ｇｄ−４２．５ａｔ％Ｆｅ−４２．５ａｔ％Ｃｏ膜、あるいは８ａｔ％Ｔｂ−２ａｔ％Ｄｙ−４５ａｔ％Ｆｅ−４５ａｔ％Ｃｏ膜を、キャップ層１６としてＣｏ−３５ａｔ％Ｃｒを、保護層１７としてカーボン膜をそれそれ用いた。各層の膜厚はそれぞれ、下地層１２が４００ｎｍ、構造制御層１３が５ｎｍ、主記録層１４が１７ｎｍ、熱安定化層１５が５ｎｍ、キャップ層１６が１ｎｍ、保護層１７が５ｎｍである。
【００３５】
これらの磁気記録媒体の記録再生特性を、記録用にトラック幅が０．２５μｍの単磁極ヘッドを、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の条件で評価した。５００ｋＦＣＩの再生出力（Ｓ）と媒体ノイズ（Ｎ）を用いたＳ／Ｎ比で信号対媒体雑音比Ｓ／Ｎを求めた。１７ａｔ％Ｔｂ−８３ａｔ％Ｃｏ膜のＳ／Ｎ比を０ｄＢとし、相対比較した。これらの結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】

【００３７】
表２から明らかなように、熱安定化層として、１７ａｔ％Ｔｂ−８３ａｔ％Ｃｏ膜の代わりに、１７ａｔ％Ｔｂ−６１ａｔ％Ｆｅ−２２ａｔ％Ｃｏ膜、１５ａｔ％Ｔｂ−４２．５ａｔ％Ｆｅ−４２．５ａｔ％Ｃｏ膜、１２ａｔ％Ｔｂ−４４ａｔ％Ｆｅ−４４ａｔ％Ｃｏ膜、２５ａｔ％Ｔｂ−７５ａｔ％Ｃｏ膜、１２ａｔ％Ｔｂ−８８ａｔ％Ｃｏ膜、１０ａｔ％Ｔｂ−９０ａｔ％Ｃｏ膜、２２ａｔ％Ｔｂ−３ａｔ％Ｐｒ−７５ａｔ％Ｃｏ膜、１４ａｔ％Ｔｂ−３ａｔ％Ｎｄ−８３ａｔ％Ｃｏ膜、１０ａｔ％Ｔｂ−２ａｔ％Ｓｍ−４４ａｔ％Ｆｅ−４４ａｔ％Ｃｏ膜、１２ａｔ％Ｔｂ−３ａｔ％Ｇｄ−４２．５ａｔ％Ｆｅ−４２．５ａｔ％Ｃｏ膜、８ａｔ％Ｔｂ−２ａｔ％Ｄｙ−４５ａｔ％Ｆｅ−４５ａｔ％Ｃｏ膜等を用いても、同等の効果が得られることがわかる。
【００３８】
〔実施例５〕
インライン型の高速形成スパッタリング装置を用いて、図１（ａ）に断面模式図を示す垂直磁気記録媒体を作製した。下地層１２を密着層、軟磁性層の二層構造とし、軟磁性層を形成後１６００Ｗで１２ｓの熱処理（基板到達温度４５０〜５００℃）を行った。引き続き同一真空中で構造制御層１３、主記録層１４、熱安定化層１５、キャップ層１６、保護層１７を順次形成した。
【００３９】
ガラス基板上に下地層１２として、密着層Ｎｉ−３７．５ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｚｒ膜、および軟磁性層Ｆｅ−１０ａｔ％Ｔａ−１６ａｔ％Ｃ膜を、構造制御層１３としてＮｉ−３７．５ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｚｒ膜を、主記録層１４としてＣｏ−１９ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ膜を、熱安定化層１５として１５ａｔ％Ｔｂ−４２．５ａｔ％Ｆｅ−４２．５ａｔ％Ｃｏ膜を、キャップ層１６として、Ｃｏ−３０ａｔ％Ｃｒ膜、Ｃｏ−３０ａｔ％Ｃｒ−５ａｔ％Ｒｕ膜、Ｃｏ−３０ａｔ％Ｃｒ−４ａｔ％Ｍｏ膜、Ｃｏ−３０ａｔ％Ｃｒ−５ａｔ％Ｔａ膜、Ｃｏ−３５ａｔ％Ｃｒ膜、Ｃｏ−４０ａｔ％Ｃｒ膜、Ｃｏ−４０ａｔ％Ｃｒ−３ａｔ％Ｂ膜、Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ膜、Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ膜、Ｃｏ−１７ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−４ａｔ％Ｂ膜、Ｃｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ膜、あるいはＣｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔｉ膜を、保護層１７としてカーボン膜を用いた。
【００４０】
各層の膜厚はそれぞれ、下地層１２を構成する密着層および軟磁性層がそれぞれ３０ｎｍおよび４００ｎｍ、構造制御層１３が５ｎｍ、主記録層１４が１５ｎｍ、熱安定化層１５が４ｎｍ、キャップ層１６が１ｎｍ、保護層１７が５ｎｍとした。比較例として、キャップ層１６を省いた試料Ｒ４も併せて作製した。
これらの磁気記録媒体の記録再生特性を、記録用にトラック幅が０．２５μｍの単磁極ヘッドを、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の条件で評価した。５００ｋＦＣＩの再生出力（Ｓ）と媒体ノイズ（Ｎ）でＳ／Ｎ比を求めた。比較試料Ｒ４のＳ／Ｎ比を０ｄＢとし、これに対する相対値で本実施例の媒体のＳ／Ｎを評価した。また、１００ｋＦＣＩで記録を行った後そのまま放置し、１００時間後の再生出力の減衰を評価した。これらの結果を表３に示す。
【００４１】
【表３】

【００４２】
表３に見るように、比較試料Ｒ４では１００時間後の再生出力の減少が８％であるのに対して、本実施例である、Ｃｏ−３０ａｔ％Ｃｒ膜、Ｃｏ−３５ａｔ％Ｃｒ膜、Ｃｏ−３０ａｔ％Ｃｒ−５ａｔ％Ｒｕ膜、Ｃｏ−３０ａｔ％Ｃｒ−４ａｔ％Ｍｏ膜、Ｃｏ−３０ａｔ％Ｃｒ−５ａｔ％Ｔａ膜、Ｃｏ−４０ａｔ％Ｃｒ膜、Ｃｏ−４０ａｔ％Ｃｒ−３ａｔ％Ｂ膜、Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ膜、Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ膜、Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｂ膜、Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ膜、Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔｉ、Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｎｂ膜などを用いた場合、１００時間後の再生出力の減少は１％未満であり、熱安定性に優れていることがわかった。また、Ｓ／Ｎ比も、本実施例の試料は比較試料Ｒ４より２〜５ｄＢ程度優れており、記録再生特性を改善する上でも効果を有することがわかった。このように、ＣｏとＣｒを主成分とする合金をキャップ層１６として用いることで、熱安定性と高Ｓ／Ｎ比を両立できる。
【００４３】
〔実施例６〕
実施例５と同様のインライン型の高速形成スパッタリング装置を用いて図１（ａ）に断面模式図を示す垂直磁気記録媒体を作製した。下地層１２を密着層、軟磁性層の二層構造とし、軟磁性層を形成後１６００Ｗで１２ｓの熱処理（基板到達温度４５０〜５００℃）を行った。引き続き同一真空中で構造制御層１３、主記録層１４、熱安定化層１５、キャップ層１６、保護層１７を順次形成した。
【００４４】
下地層１２としては、密着層Ｎｉ−３７．５ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｚｒ膜、および軟磁性層Ｆｅ−１０ａｔ％Ｔａ−１６ａｔ％Ｃ膜を用いた。構造制御層１３は、Ｎｉ−３７．５ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｚｒ膜上にＣｏ−４０ａｔ％Ｃｒ膜を積層した二層構造とした。主記録層１４としてはＣｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ膜、Ｃｏ−１７ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−４ａｔ％Ｂ膜、Ｃｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ膜、Ｃｏ−１７ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−４ａｔ％Ｎｂ膜、Ｃｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔｉ膜を用いた。熱安定化層１５としては１４ａｔ％Ｔｂ−４３ａｔ％Ｆｅ−４３ａｔ％Ｃｏ膜を、キャップ層１６としてはＣｏ−４０ａｔ％Ｃｒ膜を、保護層１７としてカーボン膜を用いた。比較例として、各主記録層の材料に対して、キャップ層１６を設けない試料系列Ｒ５も併せて作製した。
【００４５】
各層の膜厚は、下地層１２を構成する密着層および軟磁性層をそれぞれ３０ｎｍおよび４００ｎｍ、構造制御層１３をそれぞれ４ｎｍおよび３ｎｍ、主記録層１４を１６ｎｍ、熱安定化層１５を５ｎｍ、キャップ層１６を１ｎｍ、保護層１７を５ｎｍとした。
これらの磁気記録媒体の記録再生特性を、記録用にトラック幅が０．２５μｍの単磁極ヘッドを、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の条件で評価した。５００ｋＦＣＩの再生出力（Ｓ）と媒体ノイズ（Ｎ）でＳ／Ｎ比を求めた。比較試料系列Ｒ５のＳ／Ｎ比を０ｄＢとし、これに対する相対値で本実施例の媒体のＳ／Ｎを評価した。また、１００ｋＦＣＩで記録を行った後そのまま放置し、１００時間後の再生出力の減衰を評価した。これらの結果を表４に示す。
【００４６】
【表４】

【００４７】
表４に見るように、主記録層１４として、Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ膜、Ｃｏ−１７ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−４ａｔ％Ｂ膜、Ｃｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ膜、Ｃｏ−１７ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−４ａｔ％Ｎｂ膜、Ｃｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔｉ膜等を用いた場合、比較試料系列Ｒ５では１００時間後の再生出力の減少がすべて５％以上であったのに対して、本実施例では１％未満であり、熱的に安定性に優れていることがわかった。また、Ｓ／Ｎ比に於いても比較試料系列Ｒ５よりも２〜４ｄＢ程度優れた特性が得られた。
すなわち、主記録層１４としてＣｏＣｒＰｔ膜の代わりに、ＣｏＣｒＰｔＢ膜、ＣｏＣｒＰｔＴａ膜、ＣｏＣｒＰｔＮｂ膜、ＣｏＣｒＰｔＴｉ膜等を用いた場合も同様に、熱安定化層１５およびキャップ層１６との組み合わせにより、熱安定性と高Ｓ／Ｎ比を実現できる。
【００４８】
〔実施例７〕
本発明による磁気記録装置の概略を図６に示す。この装置は、垂直磁気記録媒体６１と、これを駆動する駆動部６２と、磁気ヘッド６３およびその駆動手段６４と、前記磁気ヘッドの記録再生信号処理手段６５を有してなる周知の構造を持つ磁気記憶装置である。磁気ヘッドは、磁気ヘッドスライダ上に形成された記録再生分離型の磁気ヘッドである。単磁極型ヘッドのトラック幅は０．２５μｍ、再生用のＧＭＲヘッドのシールド間隔が０．０８μｍでトラック幅が０．２２μｍである。
【００４９】
実施例５に示した媒体を上記磁気記憶装置に組み込んで、ヘッド浮上量１０ｎｍ、線記録密度５９０ｋＢＰＩ、トラック密度８９ｋＴＰＩの条件記録再生評価をしたところ、１０℃から７５℃の温度範囲において、５２．５ｂＧ／ｉｎ²の面記録密度の記録再生条件を十分に満たした。
本発明の実施例では、キャップ層、熱安定化層、主記録層、構造制御層、下地層の一例を挙げて内容の説明を行ったが、実施例に記述した他の材料のいずれを組み合わせて用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明により、広い記録密度領域で、優れた信号対雑音比を持ち、熱揺らぎに対しても安定な特性を持つ磁気記憶装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明による垂直磁気記録媒体の基本構造を示す断面模式図、（ｂ）及び（ｃ）は従来例の構造を示す断面模式図。
【図２】キャップ層厚が残留磁化の減衰率抑制に与える効果の説明図。
【図３】キャップ層厚が信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）に与える効果の説明図。
【図４】熱安定化層厚が信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）に与える効果の説明図。
【図５】熱安定化層厚が信号の減衰抑制に与える効果の説明図。
【図６】（ａ）は磁気記憶装置の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’縦断面図。
【符号の説明】
１１：基板、１２：下地層、１３：構造制御層、１４：主記録層、１５：熱安定化層、１６：キャップ層、１７：保護層および潤滑層、６１：垂直磁気記録媒体、６２：磁気記録媒体駆動部、６３：磁気ヘッド、６４：磁気ヘッド駆動部、６５：記録再生処理系

Claims

基板上に形成されたＣｏとＣｒを主成分とする磁性層と、前記磁性層に対して前記基板とは逆側に形成された希土類金属と３ｄ遷移金属を主成分とする非晶質合金層を含む膜厚が２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の第１の層と、前記第１の層の上に設けられたＣｏとＣｒを含む膜厚が０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の第２の層とを有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記第１の層は、希土類金属と３ｄ遷移金属を主成分とする非晶質合金層と他の層との多層膜であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
請求項２記載の垂直磁気記録媒体において、前記多層膜は、希土類金属と３ｄ遷移金属を主成分とする非晶質合金層とＣｏとＣｒを主成分とする合金膜との多層膜であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記第１の層は、主成分としてＴｂＦｅＣｏ、ＴｂＣｏあるいはＴｂＦｅを含有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記第２の層はＣｏとＣｒからなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
垂直磁気記録媒体と、磁気記録用ヘッドと信号再生用ヘッドとを具備した薄膜ヘッドとを備える磁気記憶装置において、
前記垂直磁気記録媒体は、基板上に形成されたＣｏとＣｒを主成分とする磁性層と、前記磁性層に対して前記基板とは逆側に形成された希土類金属と３ｄ遷移金属を主成分とする非晶質合金層を含む膜厚が２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の層と、当該非晶質合金層を含む層の上に設けられたＣｏとＣｒを含む膜厚が０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の層とを有することを特徴とする磁気記憶装置。