JP3911678B2 - 多層垂直磁気記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高記録密度媒体に関するものであり、特に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気記録装置に用いる垂直磁化方式の磁気記録媒体の裏打層の磁壁からの漏洩磁界を低減するための構成に特徴のある高記録密度媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、情報記録装置である磁気記録装置（所謂ハードディスクドライブ）はコンピュータや各種携帯情報端末、例えば、モバイルパソコン、ゲーム機、デジタルカメラ、車載ナビゲーション等の外部記憶装置として一般に広く使用されている。
【０００３】
近年、この様なハードディスク装置用の記録媒体として、従来の長手記録媒体と比べても倍以上の高保磁力化が可能な垂直記録媒体が精力的に研究されており、特に、裏打層を用いることでより強いヘッド磁界で記録でき且つより高保磁力化が可能になる。
【０００４】
即ち、垂直磁気記録においては、単磁極ヘッド構造の記録ヘッドから発生する記録磁界により記録が行われるため、強いヘッド磁界で記録するためには、単磁極ヘッドからの磁束の受け口として作用する裏打層が必要となり、記録ヘッドから発生した記録磁界は、この裏打層に還流し磁束の閉磁路を形成される。
【０００５】
ここで、図５を参照して、従来の垂直磁気記録媒体を説明する。
図５（ａ）参照
図５（ａ）は、従来の垂直磁気記録媒体の構造説明図であり、断面図として示している。
図に示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、ガラス基板３１上に裏打層３２、非磁性の中間層３３、磁気記録層３４、及び、保護膜３５を順次製膜し、その上に潤滑剤層３６を塗布した構造になっている。
【０００６】
図５（ｂ）参照
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した垂直磁気記録媒体の磁化状態の説明図であり、面内磁化状態になっている裏打層３２がスライダー３８に備えられた単磁極ヘッドからの磁束の受け口として作用し、単磁極ヘッドから発生した記録磁界は、この裏打層３２に還流し磁束の閉磁路が形成される。
【０００７】
この様な垂直磁気記録媒体を用いて高密度記録が可能な磁気記録再生装置を実用化させるには、媒体ノイズの低減が不可欠となるが、媒体ノイズは垂直磁化膜と裏打層の双方から発生しており、特に裏打層に起因するスパイク状ノイズなどが問題となっている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００８】
例えば、裏打層に起因するノイズの発生要因として以下のように考えられる。 第一に、裏打層が磁化反転して１８０度磁壁３７を形成している場合、そこからの漏洩磁束がスパイク状のノイズとなって再生信号に重畳することにより、媒体ノイズが増大する。
【０００９】
第二に、裏打層は軟磁性膜なので、保磁力Ｈｃsul が数〔Ｏｅ〕と小さく、再生ヘッドなどからのわずかな漏洩磁界でも磁壁３７が移動し易く、そのため、磁壁３７の移動による磁束の変化が再生ヘッドに検出され媒体ノイズとなる。
【００１０】
この様な問題を解決するために、少なくとも一層の非磁性層と複数の磁性層とを積層させた多層の裏打層を用いることにより、磁区制御膜を用いることなく磁壁を固定することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
或いは、Ｍｎ系の反強磁性層からなる磁区制御層を設け、この磁区制御層により裏打層を単磁区化し、磁壁からの漏洩磁界によるノイズをなくすことも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
【非特許文献１】
ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．ＭＡＧ−２０，Ｎｏ．５，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９８４，ｐｐ．６６３−６６８
【特許文献１】
特開２０００−３４８３２７号公報
【特許文献２】
特開平１０−２１４７１９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、多層裏打層を用いた場合には、構造が複雑になるとともに、製造工程が煩雑になり、製造コストが増大するという問題がある。
【００１５】
また、Ｍｎ系反強磁性層を裏打層の磁区制御層として用いた場合には、Ｍｎ系反強磁性層を製膜後、反強磁性特性を付与するために、熱処理が必要になり、この場合も、製造工程が煩雑になり、製造コストが増大するという問題がある。
【００１６】
また、従来、裏打層として用いているＦｅＴａＣ等の材料の多くは、結晶微細化させるために熱処理を必要とし、そのため、量産化工程が複雑になるという欠点もある。
【００１７】
したがって、本発明は、裏打層に形成される磁壁に起因する漏洩磁場を、簡素は構造・製造工程により低減することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図における符号１，４は、夫々、ガラス基板等の非磁性基板及びＰｄ等の中間層である。
図１参照
上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも、磁気記録層５、裏打層３、及び、磁区制御層２とを有するとともに、裏打層３と磁区制御層２とが磁気的な交換結合していることを特徴とする多層垂直磁気記録媒体において、磁区制御層２が、希土類金属と遷移金 属との合金よりなるフェリ磁性体であって、磁区制御層２の磁気特性が、面内磁気異方性を有し、且つ、希土類金属の磁化が遷移金属の磁化より優勢な合金からなることを特徴とする。
【００１９】
この様に、裏打層３として磁気的な交換結合する磁区制御層２を設けることによって、磁化の反転、即ち、磁壁からの漏洩磁界を相殺することにより、裏打層３に起因するノイズを低減することができる。
【００２０】
特に、磁区制御層２としては、希土類金属（ＲＥ：Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の遷移金属（ＴＭ：Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｍｅｔａｌ）との合金よりなるフェリ磁性体を用いることによって、磁区制御層２の遷移金属と裏打層３の遷移金属とは強磁性的にカップリングするが、全体としては反強磁性的にカップリングするので、裏打層３の磁壁による漏洩磁界を相殺することができる。
【００２１】
即ち、磁区制御層２の磁気特性として、面内磁気異方性を有し、且つ、希土類金属の磁化が遷移金属の磁化より優勢な合金からなることを特徴とすることにより、裏打層３の磁壁による漏洩磁化を相殺することができる。
【００２２】
この場合、磁区制御層２の保磁力Ｈｃcontと裏打層３Ｈｃsul の保磁力が、
Ｈｃsul ＜Ｈｃcont
の関係を有することが望ましく、それによって、裏打層３の磁化方向が反転しずらくなり、記録ヘッドからの漏洩磁界では磁化が固定（ピンニング）されたままになるので、低ノイズ化が可能になる。
【００２３】
また、磁区制御層２として、ＴｂＦｅＣｏ等の室温製膜が可能な膜を用いることによって、製造工程が簡素化され、この場合のＴｂＦｅＣｏ等は必然的に非晶質合金となる。
【００２４】
また、磁区制御層２と裏打層３の各膜厚ｔcont，ｔsul が、
ｔsul ≧ｔcont、或いは、
ｔsul ・Ｂｒsul ≧ｔcont・Ｂｒcont（但し、Ｂｒは残留飽和磁束密度）
のいずれかの関係を満たすことが望ましく、高い飽和磁束密度と膜厚とにより、単磁極ヘッドとの間で閉磁路を形成することが容易になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
ここで、図２及び図４を参照して、本発明の第１の実施の形態の多層垂直磁気記録媒体を説明する。
図２（ａ）参照
図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態の多層垂直磁気記録媒体の概略的断面図であり、実際にはガラス基板に対して対称的に磁性層が設けられるが、ここでは、一方の面側の製膜構造を示す。
図に示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、ガラス基板１１上に磁区制御層１２、裏打層１３、中間層１４、磁気記録層１５、及び、保護膜１６を順次製膜する。
【００２６】
この第１の実施の形態においては、磁区制御層１２としては、厚さｔcontが、例えば、５０ｎｍのＴｂ28Ｆｅ60Ｃｏ12を用いる。
また、裏打層１３としては、厚さｔsul が、例えば、３００ｎｍのＣｏ88Ｚｒ 2Ｔａ10を用いる。
【００２７】
また、中間層１４としては、磁気記録層１５と裏打層１３とを磁気的に分離するために、厚さが、例えば、５ｎｍのＰｄ層を用いる。
このＰｄ層を用いることによって、磁気記録層１５の配向性を向上することができる。
【００２８】
また、磁気記録層１５としては、製膜Ａｒガス圧を、例えば、３Ｐａとした圧力下で、厚さが、例えば、０．３ｎｍのＣｏＢ膜と厚さが、例えば、１．０ｎｍのＰｄ膜とを交互に１２層づつ製膜させた多層膜からなる人工格子膜とする。
なお、ＣｏＢの原子数比はＣｏ：Ｂ＝９０：１０とる。
【００２９】
また、保護膜１６としては、厚さが、例えば、５ｎｍのＤＬＣ（ダイアモンド・ライク・カーボン）膜とする。
したがって、全体構造としては、
ＤＬＣ（５ｎｍ）／〔ＣｏＢ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（１．０ｎｍ）〕多層膜（１５．７ｎｍ／３Ｐａ）／Ｐｄ（５ｎｍ）／ＣｏＺｒＴａ（３００ｎｍ）／ＴｂＦｅＣｏ（５０ｎｍ）／ガラス基板
となる。
【００３０】
なお、磁気ヘッドによる記録・再生特性評価のため、保護膜１６の上にパーフルオロカーボン系の潤滑剤を塗布して潤滑剤層１７を形成する。
また、多層膜の全体の膜厚は、多層膜を形成した後の膜厚を意味し、多層膜を構成する各層の膜厚は製膜時の製膜目標膜厚を意味する。
【００３１】
なお、磁区制御層を設ける効果を確認するために、上記の第１の実施の形態の垂直磁気記録媒体における磁区制御層を除去した図５に示した従来例と同様の比較媒体も合わせて作成したが、この場合の全体構造としては、
ＤＬＣ（５ｎｍ）／〔ＣｏＢ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（１．０ｎｍ）〕多層膜（２０．９ｎｍ／３Ｐａ）／Ｐｄ（５ｎｍ）／ＣｏＺｒＴａ（３００ｎｍ）／ガラス基板
とした。
【００３２】
図２（ｂ）参照
図２（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態の垂直磁気記録媒体における各磁性層の磁化状態の説明図であり、磁気記録層１５は垂直磁化、裏打層１３及び磁区制御層１２は面内磁化となっている。
なお、図における符号１９は単磁極ヘッドを備えたスライダーである。
【００３３】
磁区制御層１５が無い場合には、裏打層１３の磁壁１８からの黒矢印で示す漏洩磁界のみが発生しノイズ要因となるが、裏打層１３と反強磁性的にカップルする磁区制御層１２を形成することで発生する白矢印で示す漏洩磁界により、漏洩磁界全体では裏打層１３と磁区制御層１２間で閉路になると同時に相殺され、磁区制御層１２の無い場合に比べてノイズを低減することが可能となる。
【００３４】
ここで、図３を参照して、磁区制御層１２と裏打層１３の磁化の関係をさらに説明する。
図３（ａ）参照
図３（ａ）は、磁区制御層１２における正味に磁化、即ち、ネットの磁化の説明図であり、磁区制御層１２は、フェリ磁性を有するＲＥ−ＴＭ非晶質合金を用いているので、ＲＥ金属〔Ｔｂ〕とＴＭ金属〔Ｆｅ，Ｃｏ〕の副格子磁化の和がネットの磁化となる。
【００３５】
図３（ｂ）参照
図３（ｂ）は、裏打層１３と磁区制御層１２との間の磁気結合状態の説明図であり、裏打層１３に使われているＴＭ金属〔Ｃｏ，Ｚｒ，Ｔａ 〕と磁区制御層１２に使われているＴＭ金属〔Ｆｅ，Ｃｏ〕が磁気的な交換結合により強磁性的に、即ち、平行に配列する。
【００３６】
しかし、磁区制御層１２は遷移金属の組成比が大きなＲＥ−ｒｉｃｈ組成を用いているためにネットの磁化の大きさは裏打層１３とは反平行に、即ち、反強磁性的にカップルしたように見え、そのため、裏打層１３と磁区制御層１２との漏洩磁界が閉磁路を形成するので、再生時には裏打層１３で磁壁１８が形成されても漏洩磁界を低減することが可能となる。
【００３７】
図４（ａ）参照
図４（ａ）は、裏打層１３と磁区制御層１２とからなる交換結合膜の磁化曲線（フルループ）を模式的に表したもので、磁気ヒステリシス (任意の磁界) における磁化状態も合わせて示した。
【００３８】
磁区制御層１２の保磁力Ｈｃcontと裏打層１３の保磁力Ｈｃsul が、
Ｈｃsul ＜Ｈｃcont
の関係を有する限り、再生時、単磁極ヘッドからの漏洩磁界が±Ｈｃ2 以上の大きさにならなければ、裏打層１３の磁化は反転しないので磁化はピンニング（固定) されたままとなり、媒体ノイズにはならない。
また、図から明らかなように、単磁極ヘッドからの漏洩磁界が±Ｈｃ1 を超えると磁区制御層１２の磁化も反転することになる。
【００３９】
図４（ｂ）参照
図４（ｂ）は、裏打層１３と磁区制御層１２とからなる交換結合膜の磁化曲線（マイナーループ）を模式的に表したもので、原点がＨｃ2'とＨｃ2 との間に移動したのと同じ状況となり、単磁極ヘッドからの漏洩磁界程度では裏打層１３の磁化は反転しないことになる。
なお、逆に、Ｈｃsul ＞Ｈｃcontの場合には、磁区制御層１２の方が磁化反転し易くなり、再生ヘッドに近い側に位置する裏打層１３は磁区制御層１２が存在しない単層とほぼ同じ動作となるため効果がない。
【００４０】
【表１】
表１は、上記の第１の実施の形態の垂直磁気記録媒体の記録／再生評価結果を示すもので、記録は、５４００ｒｐｍで、２００ｋＦＣＩ（線記録密度：Ｆｌｕｘ Ｃｈａｎｇｅ ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）としたときのＳ／Ｎを示したもので、ノイズ低減によりＳ／Ｎが１．６ｄＢ改善されたことが確認された。
【００４１】
この様に、本発明の第１の実施の形態においては、裏打層１３と実効的に反強磁性的に結合するフェリ磁性体の磁区制御層１２を設けているので、再生時には裏打層１３で磁壁が形成されても漏洩磁界を磁区制御層１２の漏洩磁界で相殺し、それによって、スパイク状ノイズの発生を防止することができる。
【００４２】
また、本発明の第１の実施の形態においては、室温でフェリ磁性特性を有する磁区制御膜を用いるので、製膜後の熱処理が不要になり、製造工程が簡素化され、且つ、単層の磁区制御膜であるので構造が簡素化され、これらによって低コスト化が能になる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の第１の実施の形態においては、磁区制御層として、ＴｂＦｅＣｏを用いているが、ＴｂＣｏを用いても良いものである。
【００４４】
さらには、磁区制御層はＴｂＦｅＣｏ或いはＣｏに限られるものではなく、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの一種類以上を含む遷移金属とともに、フェリ磁性を出現する重希土類金属〔Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ〕の合金金属を用いても良いものである。
【００４５】
また、上記の実施の形態においては、磁区制御層及び裏打層を室温製膜しているので、非晶質合金になっているが、非晶質合金である必要は必ずしもなく、熱処理により結晶化した合金を用いても良いものである。
【００４６】
また、上記実施の形態においては、磁気記録層と裏打層の磁気的な分離を行う中間層として非磁性材料で且つその上に堆積させる記録層の配向性が良好なＰｄを用いているが、Ｐｄに限られるものではなく、Ｂ、Ｃ、Ｓｉなどのメタロイド（半金属）を単体で、或いは、メタロイド元素を１種類含むＰｄＢのような合金膜で用いても良い。
【００４７】
また、上記の実施の形態においては、説明を簡単にするために、ガラス基板上に直接磁区制御層を設けているが、記録層の配向性を制御するためにＣｒ層やＴａ膜やそれらの合金膜を介在させても良いものである。
【００４８】
また、上記の実施の形態においては、裏打層をＣｏＺｒＴａの単層構造で構成しているが、ＣｏＺｒＴａに限られるものではなく、ＦｅＴａＣ、ＣｏＺｒ、ＦｅＣ等を用いても良く、さらには、ＦｅＣ／Ｃ／ＦｅＣ或いはＦｅ／Ｃ／Ｆｅ等の多層構造膜で構成しても良い。
【００４９】
また、上記の実施の形態においては、磁気記録層に結晶粒径を小さくするためにＢを添加しているが、Ｂの添加は必ずしも必要がないものであり、また、構成磁性金属元素としても、Ｃｏに限られるものではなく、Ｆｅを用いても良いし、ＣｏとＦｅとを混合して用いても良いものである。
【００５０】
また、上記の実施の形態においては、裏打層と磁区制御層との膜厚の関係は特に言及していないが、裏打層は、単磁極ヘッドとの間で安定した還流磁化による閉磁路を形成するために、所定の厚さを必要とするが、磁区制御層については、そのような必要がないので、磁区制御層と裏打層の各膜厚ｔcont，ｔsul が、 ｔsul ≧ｔcont、或いは、
ｔsul ・Ｂｒsul ≧ｔcont・Ｂｒcont（但し、Ｂｒは残留飽和磁束密度）
のいずれかの関係を満たすようにすることが望ましい。
【００５１】
ここで、再び、図１を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１） 少なくとも、磁気記録層５、裏打層３、及び、磁区制御層２とを有するとともに、前記裏打層３と前記磁区制御層２とが磁気的な交換結合していることを特徴とする多層垂直磁気記録媒体において、磁区制御層２が、希土類金属と遷移金属との合金よりなるフェリ磁性体であって、磁区制御層２の磁気特性が、面内磁気異方性を有し、且つ、希土類金属の磁化が遷移金属の磁化より優勢な合金からなることを特徴とする多層垂直磁気記録媒体。
（付記２） 上記磁区制御層２の保磁力Ｈｃcontと裏打層３Ｈｃsul の保磁力が
Ｈｃsul ＜Ｈｃcont
の関係を有することを特徴とする付記１記載の多層垂直磁気記録媒体。
（付記３） 上記磁区制御層２と裏打層３の各膜厚ｔcont，ｔsul が、
ｔsul ≧ｔcont、或いは、
ｔsul ・Ｂｒsul ≧ｔcont・Ｂｒcont（但し、Ｂｒは残留飽和磁束密度）
のいずれかの関係を満たすことを特徴とする付記１または２に記載の多層垂直磁気記録媒体。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、裏打層の磁壁からの漏洩磁界の影響を相殺するために、裏打層と強磁性的に磁気結合するフェリ磁性体からなる磁区制御層を設けているので、高いＳ／Ｎを有する垂直磁気記録媒体を実現することができ、特に、室温製膜が可能な磁区制御層及び裏打層を用いた場合には低コスト化が可能になるので、記録・再生特性を向上することができ、それによって、高密度垂直磁気記録媒体を用いた高密度磁気記録装置の実用化及び低コスト化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態の多層垂直磁気記録媒体の構成説明図である。
【図３】 本発明の第１の実施の形態における裏打層と磁区制御層との間の磁気結合状態の説明図である。
【図４】 本発明の第１の実施の形態における磁化曲線の説明図である。
【図５】 従来の多層垂直磁気記録媒体の構成説明図である。
【符号の説明】
１ 非磁性基板
２ 磁区制御層
３ 裏打層
４ 中間層
５ 磁気記録層
１１ ガラス基板
１２ 磁区制御層
１３ 裏打層
１４ 中間層
１５ 磁気記録層
１６ 保護膜
１７ 潤滑剤層
１８ 磁壁
１９ スライダー
３１ ガラス基板
３２ 裏打層
３３ 中間層
３４ 磁気記録層
３５ 保護膜
３６ 潤滑剤層
３７ 磁壁
３８ スライダー
【発明の属する技術分野】
本発明は高記録密度媒体に関するものであり、特に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気記録装置に用いる垂直磁化方式の磁気記録媒体の裏打層の磁壁からの漏洩磁界を低減するための構成に特徴のある高記録密度媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、情報記録装置である磁気記録装置（所謂ハードディスクドライブ）はコンピュータや各種携帯情報端末、例えば、モバイルパソコン、ゲーム機、デジタルカメラ、車載ナビゲーション等の外部記憶装置として一般に広く使用されている。
【０００３】
近年、この様なハードディスク装置用の記録媒体として、従来の長手記録媒体と比べても倍以上の高保磁力化が可能な垂直記録媒体が精力的に研究されており、特に、裏打層を用いることでより強いヘッド磁界で記録でき且つより高保磁力化が可能になる。
【０００４】
即ち、垂直磁気記録においては、単磁極ヘッド構造の記録ヘッドから発生する記録磁界により記録が行われるため、強いヘッド磁界で記録するためには、単磁極ヘッドからの磁束の受け口として作用する裏打層が必要となり、記録ヘッドから発生した記録磁界は、この裏打層に還流し磁束の閉磁路を形成される。
【０００５】
ここで、図５を参照して、従来の垂直磁気記録媒体を説明する。
図５（ａ）参照
図５（ａ）は、従来の垂直磁気記録媒体の構造説明図であり、断面図として示している。
図に示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、ガラス基板３１上に裏打層３２、非磁性の中間層３３、磁気記録層３４、及び、保護膜３５を順次製膜し、その上に潤滑剤層３６を塗布した構造になっている。
【０００６】
図５（ｂ）参照
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した垂直磁気記録媒体の磁化状態の説明図であり、面内磁化状態になっている裏打層３２がスライダー３８に備えられた単磁極ヘッドからの磁束の受け口として作用し、単磁極ヘッドから発生した記録磁界は、この裏打層３２に還流し磁束の閉磁路が形成される。
【０００７】
この様な垂直磁気記録媒体を用いて高密度記録が可能な磁気記録再生装置を実用化させるには、媒体ノイズの低減が不可欠となるが、媒体ノイズは垂直磁化膜と裏打層の双方から発生しており、特に裏打層に起因するスパイク状ノイズなどが問題となっている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００８】
例えば、裏打層に起因するノイズの発生要因として以下のように考えられる。 第一に、裏打層が磁化反転して１８０度磁壁３７を形成している場合、そこからの漏洩磁束がスパイク状のノイズとなって再生信号に重畳することにより、媒体ノイズが増大する。
【０００９】
第二に、裏打層は軟磁性膜なので、保磁力Ｈｃsul が数〔Ｏｅ〕と小さく、再生ヘッドなどからのわずかな漏洩磁界でも磁壁３７が移動し易く、そのため、磁壁３７の移動による磁束の変化が再生ヘッドに検出され媒体ノイズとなる。
【００１０】
この様な問題を解決するために、少なくとも一層の非磁性層と複数の磁性層とを積層させた多層の裏打層を用いることにより、磁区制御膜を用いることなく磁壁を固定することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
或いは、Ｍｎ系の反強磁性層からなる磁区制御層を設け、この磁区制御層により裏打層を単磁区化し、磁壁からの漏洩磁界によるノイズをなくすことも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
【非特許文献１】
ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．ＭＡＧ−２０，Ｎｏ．５，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９８４，ｐｐ．６６３−６６８
【特許文献１】
特開２０００−３４８３２７号公報
【特許文献２】
特開平１０−２１４７１９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、多層裏打層を用いた場合には、構造が複雑になるとともに、製造工程が煩雑になり、製造コストが増大するという問題がある。
【００１５】
また、Ｍｎ系反強磁性層を裏打層の磁区制御層として用いた場合には、Ｍｎ系反強磁性層を製膜後、反強磁性特性を付与するために、熱処理が必要になり、この場合も、製造工程が煩雑になり、製造コストが増大するという問題がある。
【００１６】
また、従来、裏打層として用いているＦｅＴａＣ等の材料の多くは、結晶微細化させるために熱処理を必要とし、そのため、量産化工程が複雑になるという欠点もある。
【００１７】
したがって、本発明は、裏打層に形成される磁壁に起因する漏洩磁場を、簡素は構造・製造工程により低減することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図における符号１，４は、夫々、ガラス基板等の非磁性基板及びＰｄ等の中間層である。
図１参照
上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも、磁気記録層５、裏打層３、及び、磁区制御層２とを有するとともに、裏打層３と磁区制御層２とが磁気的な交換結合していることを特徴とする多層垂直磁気記録媒体において、磁区制御層２が、希土類金属と遷移金 属との合金よりなるフェリ磁性体であって、磁区制御層２の磁気特性が、面内磁気異方性を有し、且つ、希土類金属の磁化が遷移金属の磁化より優勢な合金からなることを特徴とする。
【００１９】
この様に、裏打層３として磁気的な交換結合する磁区制御層２を設けることによって、磁化の反転、即ち、磁壁からの漏洩磁界を相殺することにより、裏打層３に起因するノイズを低減することができる。
【００２０】
特に、磁区制御層２としては、希土類金属（ＲＥ：Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の遷移金属（ＴＭ：Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｍｅｔａｌ）との合金よりなるフェリ磁性体を用いることによって、磁区制御層２の遷移金属と裏打層３の遷移金属とは強磁性的にカップリングするが、全体としては反強磁性的にカップリングするので、裏打層３の磁壁による漏洩磁界を相殺することができる。
【００２１】
即ち、磁区制御層２の磁気特性として、面内磁気異方性を有し、且つ、希土類金属の磁化が遷移金属の磁化より優勢な合金からなることを特徴とすることにより、裏打層３の磁壁による漏洩磁化を相殺することができる。
【００２２】
この場合、磁区制御層２の保磁力Ｈｃcontと裏打層３Ｈｃsul の保磁力が、
Ｈｃsul ＜Ｈｃcont
の関係を有することが望ましく、それによって、裏打層３の磁化方向が反転しずらくなり、記録ヘッドからの漏洩磁界では磁化が固定（ピンニング）されたままになるので、低ノイズ化が可能になる。
【００２３】
また、磁区制御層２として、ＴｂＦｅＣｏ等の室温製膜が可能な膜を用いることによって、製造工程が簡素化され、この場合のＴｂＦｅＣｏ等は必然的に非晶質合金となる。
【００２４】
また、磁区制御層２と裏打層３の各膜厚ｔcont，ｔsul が、
ｔsul ≧ｔcont、或いは、
ｔsul ・Ｂｒsul ≧ｔcont・Ｂｒcont（但し、Ｂｒは残留飽和磁束密度）
のいずれかの関係を満たすことが望ましく、高い飽和磁束密度と膜厚とにより、単磁極ヘッドとの間で閉磁路を形成することが容易になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
ここで、図２及び図４を参照して、本発明の第１の実施の形態の多層垂直磁気記録媒体を説明する。
図２（ａ）参照
図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態の多層垂直磁気記録媒体の概略的断面図であり、実際にはガラス基板に対して対称的に磁性層が設けられるが、ここでは、一方の面側の製膜構造を示す。
図に示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、ガラス基板１１上に磁区制御層１２、裏打層１３、中間層１４、磁気記録層１５、及び、保護膜１６を順次製膜する。
【００２６】
この第１の実施の形態においては、磁区制御層１２としては、厚さｔcontが、例えば、５０ｎｍのＴｂ28Ｆｅ60Ｃｏ12を用いる。
また、裏打層１３としては、厚さｔsul が、例えば、３００ｎｍのＣｏ88Ｚｒ 2Ｔａ10を用いる。
【００２７】
また、中間層１４としては、磁気記録層１５と裏打層１３とを磁気的に分離するために、厚さが、例えば、５ｎｍのＰｄ層を用いる。
このＰｄ層を用いることによって、磁気記録層１５の配向性を向上することができる。
【００２８】
また、磁気記録層１５としては、製膜Ａｒガス圧を、例えば、３Ｐａとした圧力下で、厚さが、例えば、０．３ｎｍのＣｏＢ膜と厚さが、例えば、１．０ｎｍのＰｄ膜とを交互に１２層づつ製膜させた多層膜からなる人工格子膜とする。
なお、ＣｏＢの原子数比はＣｏ：Ｂ＝９０：１０とる。
【００２９】
また、保護膜１６としては、厚さが、例えば、５ｎｍのＤＬＣ（ダイアモンド・ライク・カーボン）膜とする。
したがって、全体構造としては、
ＤＬＣ（５ｎｍ）／〔ＣｏＢ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（１．０ｎｍ）〕多層膜（１５．７ｎｍ／３Ｐａ）／Ｐｄ（５ｎｍ）／ＣｏＺｒＴａ（３００ｎｍ）／ＴｂＦｅＣｏ（５０ｎｍ）／ガラス基板
となる。
【００３０】
なお、磁気ヘッドによる記録・再生特性評価のため、保護膜１６の上にパーフルオロカーボン系の潤滑剤を塗布して潤滑剤層１７を形成する。
また、多層膜の全体の膜厚は、多層膜を形成した後の膜厚を意味し、多層膜を構成する各層の膜厚は製膜時の製膜目標膜厚を意味する。
【００３１】
なお、磁区制御層を設ける効果を確認するために、上記の第１の実施の形態の垂直磁気記録媒体における磁区制御層を除去した図５に示した従来例と同様の比較媒体も合わせて作成したが、この場合の全体構造としては、
ＤＬＣ（５ｎｍ）／〔ＣｏＢ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（１．０ｎｍ）〕多層膜（２０．９ｎｍ／３Ｐａ）／Ｐｄ（５ｎｍ）／ＣｏＺｒＴａ（３００ｎｍ）／ガラス基板
とした。
【００３２】
図２（ｂ）参照
図２（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態の垂直磁気記録媒体における各磁性層の磁化状態の説明図であり、磁気記録層１５は垂直磁化、裏打層１３及び磁区制御層１２は面内磁化となっている。
なお、図における符号１９は単磁極ヘッドを備えたスライダーである。
【００３３】
磁区制御層１５が無い場合には、裏打層１３の磁壁１８からの黒矢印で示す漏洩磁界のみが発生しノイズ要因となるが、裏打層１３と反強磁性的にカップルする磁区制御層１２を形成することで発生する白矢印で示す漏洩磁界により、漏洩磁界全体では裏打層１３と磁区制御層１２間で閉路になると同時に相殺され、磁区制御層１２の無い場合に比べてノイズを低減することが可能となる。
【００３４】
ここで、図３を参照して、磁区制御層１２と裏打層１３の磁化の関係をさらに説明する。
図３（ａ）参照
図３（ａ）は、磁区制御層１２における正味に磁化、即ち、ネットの磁化の説明図であり、磁区制御層１２は、フェリ磁性を有するＲＥ−ＴＭ非晶質合金を用いているので、ＲＥ金属〔Ｔｂ〕とＴＭ金属〔Ｆｅ，Ｃｏ〕の副格子磁化の和がネットの磁化となる。
【００３５】
図３（ｂ）参照
図３（ｂ）は、裏打層１３と磁区制御層１２との間の磁気結合状態の説明図であり、裏打層１３に使われているＴＭ金属〔Ｃｏ，Ｚｒ，Ｔａ 〕と磁区制御層１２に使われているＴＭ金属〔Ｆｅ，Ｃｏ〕が磁気的な交換結合により強磁性的に、即ち、平行に配列する。
【００３６】
しかし、磁区制御層１２は遷移金属の組成比が大きなＲＥ−ｒｉｃｈ組成を用いているためにネットの磁化の大きさは裏打層１３とは反平行に、即ち、反強磁性的にカップルしたように見え、そのため、裏打層１３と磁区制御層１２との漏洩磁界が閉磁路を形成するので、再生時には裏打層１３で磁壁１８が形成されても漏洩磁界を低減することが可能となる。
【００３７】
図４（ａ）参照
図４（ａ）は、裏打層１３と磁区制御層１２とからなる交換結合膜の磁化曲線（フルループ）を模式的に表したもので、磁気ヒステリシス (任意の磁界) における磁化状態も合わせて示した。
【００３８】
磁区制御層１２の保磁力Ｈｃcontと裏打層１３の保磁力Ｈｃsul が、
Ｈｃsul ＜Ｈｃcont
の関係を有する限り、再生時、単磁極ヘッドからの漏洩磁界が±Ｈｃ2 以上の大きさにならなければ、裏打層１３の磁化は反転しないので磁化はピンニング（固定) されたままとなり、媒体ノイズにはならない。
また、図から明らかなように、単磁極ヘッドからの漏洩磁界が±Ｈｃ1 を超えると磁区制御層１２の磁化も反転することになる。
【００３９】
図４（ｂ）参照
図４（ｂ）は、裏打層１３と磁区制御層１２とからなる交換結合膜の磁化曲線（マイナーループ）を模式的に表したもので、原点がＨｃ2'とＨｃ2 との間に移動したのと同じ状況となり、単磁極ヘッドからの漏洩磁界程度では裏打層１３の磁化は反転しないことになる。
なお、逆に、Ｈｃsul ＞Ｈｃcontの場合には、磁区制御層１２の方が磁化反転し易くなり、再生ヘッドに近い側に位置する裏打層１３は磁区制御層１２が存在しない単層とほぼ同じ動作となるため効果がない。
【００４０】
【表１】
【００４１】
この様に、本発明の第１の実施の形態においては、裏打層１３と実効的に反強磁性的に結合するフェリ磁性体の磁区制御層１２を設けているので、再生時には裏打層１３で磁壁が形成されても漏洩磁界を磁区制御層１２の漏洩磁界で相殺し、それによって、スパイク状ノイズの発生を防止することができる。
【００４２】
また、本発明の第１の実施の形態においては、室温でフェリ磁性特性を有する磁区制御膜を用いるので、製膜後の熱処理が不要になり、製造工程が簡素化され、且つ、単層の磁区制御膜であるので構造が簡素化され、これらによって低コスト化が能になる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の第１の実施の形態においては、磁区制御層として、ＴｂＦｅＣｏを用いているが、ＴｂＣｏを用いても良いものである。
【００４４】
さらには、磁区制御層はＴｂＦｅＣｏ或いはＣｏに限られるものではなく、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの一種類以上を含む遷移金属とともに、フェリ磁性を出現する重希土類金属〔Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ〕の合金金属を用いても良いものである。
【００４５】
また、上記の実施の形態においては、磁区制御層及び裏打層を室温製膜しているので、非晶質合金になっているが、非晶質合金である必要は必ずしもなく、熱処理により結晶化した合金を用いても良いものである。
【００４６】
また、上記実施の形態においては、磁気記録層と裏打層の磁気的な分離を行う中間層として非磁性材料で且つその上に堆積させる記録層の配向性が良好なＰｄを用いているが、Ｐｄに限られるものではなく、Ｂ、Ｃ、Ｓｉなどのメタロイド（半金属）を単体で、或いは、メタロイド元素を１種類含むＰｄＢのような合金膜で用いても良い。
【００４７】
また、上記の実施の形態においては、説明を簡単にするために、ガラス基板上に直接磁区制御層を設けているが、記録層の配向性を制御するためにＣｒ層やＴａ膜やそれらの合金膜を介在させても良いものである。
【００４８】
また、上記の実施の形態においては、裏打層をＣｏＺｒＴａの単層構造で構成しているが、ＣｏＺｒＴａに限られるものではなく、ＦｅＴａＣ、ＣｏＺｒ、ＦｅＣ等を用いても良く、さらには、ＦｅＣ／Ｃ／ＦｅＣ或いはＦｅ／Ｃ／Ｆｅ等の多層構造膜で構成しても良い。
【００４９】
また、上記の実施の形態においては、磁気記録層に結晶粒径を小さくするためにＢを添加しているが、Ｂの添加は必ずしも必要がないものであり、また、構成磁性金属元素としても、Ｃｏに限られるものではなく、Ｆｅを用いても良いし、ＣｏとＦｅとを混合して用いても良いものである。
【００５０】
また、上記の実施の形態においては、裏打層と磁区制御層との膜厚の関係は特に言及していないが、裏打層は、単磁極ヘッドとの間で安定した還流磁化による閉磁路を形成するために、所定の厚さを必要とするが、磁区制御層については、そのような必要がないので、磁区制御層と裏打層の各膜厚ｔcont，ｔsul が、 ｔsul ≧ｔcont、或いは、
ｔsul ・Ｂｒsul ≧ｔcont・Ｂｒcont（但し、Ｂｒは残留飽和磁束密度）
のいずれかの関係を満たすようにすることが望ましい。
【００５１】
ここで、再び、図１を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１） 少なくとも、磁気記録層５、裏打層３、及び、磁区制御層２とを有するとともに、前記裏打層３と前記磁区制御層２とが磁気的な交換結合していることを特徴とする多層垂直磁気記録媒体において、磁区制御層２が、希土類金属と遷移金属との合金よりなるフェリ磁性体であって、磁区制御層２の磁気特性が、面内磁気異方性を有し、且つ、希土類金属の磁化が遷移金属の磁化より優勢な合金からなることを特徴とする多層垂直磁気記録媒体。
（付記２） 上記磁区制御層２の保磁力Ｈｃcontと裏打層３Ｈｃsul の保磁力が
Ｈｃsul ＜Ｈｃcont
の関係を有することを特徴とする付記１記載の多層垂直磁気記録媒体。
（付記３） 上記磁区制御層２と裏打層３の各膜厚ｔcont，ｔsul が、
ｔsul ≧ｔcont、或いは、
ｔsul ・Ｂｒsul ≧ｔcont・Ｂｒcont（但し、Ｂｒは残留飽和磁束密度）
のいずれかの関係を満たすことを特徴とする付記１または２に記載の多層垂直磁気記録媒体。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、裏打層の磁壁からの漏洩磁界の影響を相殺するために、裏打層と強磁性的に磁気結合するフェリ磁性体からなる磁区制御層を設けているので、高いＳ／Ｎを有する垂直磁気記録媒体を実現することができ、特に、室温製膜が可能な磁区制御層及び裏打層を用いた場合には低コスト化が可能になるので、記録・再生特性を向上することができ、それによって、高密度垂直磁気記録媒体を用いた高密度磁気記録装置の実用化及び低コスト化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態の多層垂直磁気記録媒体の構成説明図である。
【図３】 本発明の第１の実施の形態における裏打層と磁区制御層との間の磁気結合状態の説明図である。
【図４】 本発明の第１の実施の形態における磁化曲線の説明図である。
【図５】 従来の多層垂直磁気記録媒体の構成説明図である。
【符号の説明】
１ 非磁性基板
２ 磁区制御層
３ 裏打層
４ 中間層
５ 磁気記録層
１１ ガラス基板
１２ 磁区制御層
１３ 裏打層
１４ 中間層
１５ 磁気記録層
１６ 保護膜
１７ 潤滑剤層
１８ 磁壁
１９ スライダー
３１ ガラス基板
３２ 裏打層
３３ 中間層
３４ 磁気記録層
３５ 保護膜
３６ 潤滑剤層
３７ 磁壁
３８ スライダー
Claims (2)
- 少なくとも、磁気記録層、裏打層、及び、磁区制御層とを有するとともに、前記裏打層と前記磁区制御層とが磁気的な交換結合していることを特徴とする多層垂直磁気記録媒体において、前記磁区制御層が、希土類金属と遷移金属との合金よりなるフェリ磁性体であって、前記磁区制御層の磁気特性が、面内磁気異方性を有し、且つ、希土類金属の磁化が遷移金属の磁化より優勢な合金からなることを特徴とする多層垂直磁気記録媒体。
- 上記磁区制御層の保磁力Ｈｃcontと裏打層Ｈｃsul の保磁力が
Ｈｃsul ＜Ｈｃcont
の関係を有することを特徴とする請求項１記載の多層垂直磁気記録媒体。
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