JP4035819B2 - 垂直磁気記録媒体及びその記録媒体への記録方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録媒体及びその記録媒体への記録方法に関し、より詳細には、各種磁気記録装置に搭載される垂直磁気記録媒体であって、磁気記録層を二層有する垂直磁気記録媒体及びその記録媒体への記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録の高密度化を実現する技術として、従来の長手磁気記録方式に代えて、垂直磁気記録方式が注目されつつある。
【０００３】
垂直磁気記録媒体は主に、硬質磁性材料の磁気記録層と、磁気記録層を目的の方向に配向させるための下地層と、磁気記録層の表面を保護する保護膜と、そしてこの記録層への記録に用いられる磁気ヘッドが発生する磁束を集中させる役割を担う軟磁性材料の裏打ち層とから構成されている。
【０００４】
ハードディスク媒体の高密度化は、トラック密度の向上やビット密度の向上により成し遂げられてきた。しかし、近年ではトラック密度が装置の限界に近づいてきており、あまり密度を上げすぎるとトラッキング（ヘッドの位置決め）が不安定になるという問題も顕在化しつつあった。また、熱安定性を考慮すると、高い異方性（Ｋｕ）および保磁力（Ｈｃ）を有する媒体を用いることが望ましい。
【０００５】
しかし、高Ｈｃになるほど磁気ヘッドにより書き込みにくくなることに加え、書込み周波数が高くなると書込みに必要となる媒体のダイナミックＨｃが更に増加することから、高密度ほど書込みにくくなるという現象が起こっている。そのため、ビット密度の急な上昇も望めない状況にあった。
【０００６】
一方、近年、記録媒体の一部ＲＯＭ（読取専用）化が求められている。その用途の一つは、モバイルや車載など、振動が多い場所で使用される記録媒体である。このような環境下で使用される記録媒体では、書込み動作時に振動でヘッドがオフトラックしてしまった場合、サーボパターンを消去してしまう可能性がある。サーボパターンが消えると正常なトラッキング動作ができなくなり、そのトラック上のデータは全て使用不能となってしまうが、サーボパターンを上書き不可能にすることで、この問題を解決することができる。
【０００７】
また、他には、記録媒体に固有のＩＤをつけたり、プレインストールするソフトをＲＯＭ化することで事故やミスによって消去されることを防止するという用途も考えられる。しかし、このような一部ＲＯＭを有する記録媒体は、検討はされているものの具体的な実用手法が見つかっていないというのが現状であった。
【０００８】
これまでに、非磁性基板上に、非磁性下地層もしくは裏打磁性膜層を介して垂直磁化膜を設け、この垂直磁化膜が少なくとも１層のＡｌ層もしくはＡｌ合金膜で複数の層に分離されている垂直磁気記録媒体はすでに提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１のものは、磁気記録層を構成する磁性結晶粒の磁気的な分離を示したもので、磁性結晶粒を磁気的に分離することで、媒体ノイズを低減し、記録分離能を向上させることが可能になるものである。
【０００９】
また、垂直磁気異方性を示す希土類遷移金属を主成分とするアモルファス合金薄膜からなる第１磁気層と第２磁気層の積層膜を少なくとも有する情報記録媒体もすでに提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−２３１４１号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開２００１−８４５４６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１における磁気的分離は、磁性結晶粒を磁気的に分離するものであるのに対して、本発明における磁気的分離は、磁気記録層を構成する二つの層を磁気的に分離するものである。この二つの層を磁気的に分離することは、二つの層に別々に情報を記録するための必要条件であり、二層が磁気的に結合した場合、片方の層に記録したｂｉｔはもう片方の層に転写してしまい、異なった情報を記録することが不可能になるという問題がある。本発明はこのような問題を解決するためのものである。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、媒体一枚当りの記憶容量を増大させ、媒体の一部ＲＯＭ化を実現することにより、媒体の高密度化や信頼性の向上といった媒体性能の向上を実現するようにした垂直磁気記録媒体及びその記録媒体への記録方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、非磁性基体上に、軟磁性裏打ち層と下地層と磁気記録層と保護膜と液体潤滑材層とを順次積層させた垂直磁気記録媒体であって、前記磁気記録層が、膜層方向に磁気的に分離された二層構造を有し、前記磁気記録層において、一方の磁気記録層の室温および高温における保磁力をＨｃ１，Ｈ′ｃ１、他方の磁気記録層の室温および高温における保磁力をＨｃ２，Ｈ′ｃ２としたときに、室温ではＨｃ１＞Ｈｃ２であるものが、高温においてＨ′ｃ１＜Ｈ′ｃ２となり、室温におけるＨｃの大小関係が高温において逆転することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記磁気記録層を膜厚方向に磁気的に分離する層が、Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔのような磁気記録層の磁化容易軸を垂直方向に向ける働きをする結晶構造および配向を有する材料からなり、かつその膜厚が３ｎｍ以上で２０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記磁気記録層を膜厚方向に磁気的に分離する層が、下層の磁気記録層の表面を僅かに酸化させたことによりできた非磁性の膜からなることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、室温におけるＨｃの大小関係が逆転する温度が、少なくともハードディスクドライブの動作温度の上限よりも高い温度であることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体への記録方法であって、室温において、Ｈｃ２＜Ｈ＜Ｈｃ１となる磁界の強さＨで記録することにより、保磁力Ｈｃ２の磁気記録層に選択的に記録することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、室温におけるＨｃの大小関係が逆転する温度下において、Ｈ′ｃ１＜Ｈ′＜Ｈ′ｃ２となる磁界の強さＨ′で記録することにより、保磁力Ｈｃ１の磁気記録層に選択的に記録することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の発明において、室温におけるＨｃの大小関係が逆転する温度下において、Ｈ′＞Ｈ′ｃ１となる磁界の強さＨ′で記録し、かつ通常の記録における記録磁界をＨｃ２＜Ｈ＜Ｈｃ１となる磁界の強さＨとすることにより、保磁力Ｈｃ１を有する磁気記録層への記録を不可能にし、そこに高温で記録された情報を読み取り専用とすることを特徴とする。
【００２２】
従来の課題を解決する手段として、磁気記録層が、サーボパターンやＲＯＭ情報を記録する層と通常の記録層の二層になった多重記録を用いることが有効であると考えられる。しかし、磁性層を二層化しても、その個々の層に別々の情報を記録することは困難であった。特に垂直媒体の場合、ヘッドからの磁束は磁気記録層を通過して磁気記録層下にある軟磁性裏打ち層でリターンして再びヘッドに戻るという軌跡を辿るため、磁気記録層を二層化しても、「上層の記録層にのみ磁界をかけて反転させる」などの手法を用いることはできない。
【００２３】
従来の課題を解決し、垂直媒体において多重記録による媒体の記録密度向上や媒体の一部ＲＯＭ化を可能にする手段として、本発明者らは検討を繰り返し、Ｈｃの温度依存性が異なる二層の磁気記録層を用い、記録時に熱を加えて磁場により記録する方法を採用することで、室温では上層のみ記録可能で、高温では下層のみ記録可能というように、温度制御により各層に個別に情報を書き込むことができる記録媒体が作製可能であることを見出した。
【００２４】
このように、本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性基体上に、軟磁性裏打ち層と下地層と中間層と磁気記録層と保護膜と液体潤滑層とを順次積層し、磁気記録層が非磁性分離層を挟んで二層になっていることを特徴とする。また、温度制御により各層に個別に情報を書き込むことが可能であることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る垂直磁気記録媒体の断面模式図で、図中符号１は非磁性基体、２は非磁性基体１上に設けられる軟磁性裏打ち層、３は下地層、４は中間層、５は第１の磁気記録層、６は非磁性分離層、７は第２の磁気記録層、８は保護膜、９は液体潤滑材層を示している。
【００２６】
本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性基体１上に、軟磁性裏打ち層２と下地層３と第１の磁気記録層５と非磁性分離層６と第２の磁気記録層７と保護膜８と液体潤滑材層９とを順次積層して構成されている。磁気記録層が、非磁性分離層６を介して第１の磁気記録層５と第２の磁気記録層７からなり、膜層方向に磁気的に分離された二層構造を有している。
【００２７】
非磁性基体１としては、表面が平滑である様々な基体であってよく、例えば、磁気記録媒体用に用いられるＮｉＰメッキを施したＡｌ合金や強化ガラスや結晶化ガラス等を用いることができる。
【００２８】
軟磁性裏打ち層２としては、結晶のＦｅＴａＣ、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金等、また非晶質のＣｏ合金であるＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒなどを用いることができる。軟磁性裏打ち層２の膜厚は、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、約１０ｎｍ以上で５００ｎｍ以下程度であることが生産性との兼ね合いから望ましい。
【００２９】
下地層３は、例えば、軟磁性を有するパーマロイ系材料である、ＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅＢ、ＮｉＦｅＭｏ、ＮｉＦｅＣｒなどを用いることができる。下地層３の膜厚は、磁気記録層の磁気特性や電気変換特性が最適になるように膜厚を調整することが望ましいが、約５０ｎｍ以下程度であることが生産性との兼ね合いから望ましい。
【００３０】
中間層４は、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔａ等の材料を用いることができる。これらの材料は非磁性であるため、その膜厚をできる限り薄くすることが求められるが、あまり薄くなりすぎると下層の軟磁性層と磁気記録層の相互作用が大きくなり、媒体ノイズが増加する。そこで、生産性との兼ね合いも考慮して、約３〜２０ｎｍ程度であることが望ましい。
【００３１】
第１の磁気記録層５には室温でのＨｃが高く、かつ温度上昇に伴いＨｃが急激に低下する材料を用いることができる。例えば、ＴｂＣｏやＴｂＦｅＣｏのようなアモルファス材料で、室温以下に補償点を有する組成のものや、室温でのＨｃは高いがキュリー点の低いＣｏ／Ｐｔマルチ層（multilayer）等が好適に用いられる。
【００３２】
非磁性分離層６は、上層にある磁気記録層の磁化容易軸が媒体面に対して垂直方向に向くように補助し、かつ第１の磁気記録層５と第２に磁気記録層７の交換相互作用を切る役割を担う。このような材料として、中間層４と同様の材料であるＲｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等を用いることができる。
【００３３】
第２の磁気記録層７には少なくともＣｏとＣｒを含む合金の強磁性材料が好適に用いられ、その六方細密充填構造のｃ軸が膜面に垂直方向に配向していることが垂直磁気記録媒体として用いるために必要である。第２の磁気記録層７としては、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ等のＣｏＣｒ系の合金材料や、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒＰｔＯ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒＰｔ−Ａｌ２Ｏ３、ＣｏＰｔ−Ｃｒ２Ｏ３などのグラニュラー材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３４】
保護膜５は、例えば、カーボンを主体とする薄膜が用いられる。その他、磁気記録媒体の保護膜として一般的に用いられる様々な薄膜材料を使用しても良い。
【００３５】
液体潤滑材層９は、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。その他、磁気記録媒体の液体潤滑材層の材料として一般的に用いられる様々な潤滑材料を使用しても良い。
【００３６】
非磁性基体１の上に積層される各層は、磁気記録媒体の分野で通常用いられる様々な成膜技術によって形成することが可能である。液体潤滑材層９を除く各層の形成には、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタリング法、ＲＦマグネトロンスパッタリング法、真空蒸着法を用いることが出来る。また、液体潤滑材層９の形成には、例えば、ディップ法、スピンコート法を用いることができる。しかし、これらに限定されるものではない。
【００３７】
また、ここでは第１の磁気記録層５（下層）を室温で記録困難な層とし、第２の磁気記録層７（上層）を室温で記録容易な層として例示したが、上下層の性質が、逆すなわち下層が室温で記録容易であり、上層が室温で記録困難であっても良い。
【００３８】
以下、本発明に係る垂直磁気記録媒体の実施例について説明するが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００３９】
［実施例１］
本実施例１は、ＴｂＦｅＣｏおよびＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２の２層の磁気記録層を有する垂直磁気記録媒体及びその記録媒体への記録方法に関する。
【００４０】
非磁性基体として表面が平滑な化学強化ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ社製Ｎ−１０ガラス基板）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入、Ｃｏ５Ｚｒ８Ｎｂターゲットを用いてＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層を２００ｎｍ成膜した。次に、Ｔａターゲットを用いてＴａ下地層を５ｎｍ成膜した。引き続いて、１８Ｔｂ９２（Ｆｅ１０Ｃｏ）ターゲットを用いてＡｒガス圧４．０Ｐａ下でＴｂＦｅＣｏ磁気記録層を２０ｎｍ成膜した。引き続いて、Ｐｔターゲットを用いて、Ａｒガス圧４．０Ｐａ下でＰｔ非磁性分離層を５ｎｍ成膜した後、９０（Ｃｏ７Ｃｒ１４Ｐｔ）−１０ＳｉＯ２ターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層を１０ｎｍ成膜した。
【００４１】
最後に、カーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護膜１０ｎｍを成膜後、真空装置から取り出した。ＴｂＦｅＣｏ磁気記録層およびＰｔ非磁性分離層の成膜を除くこれらの成膜はすべてＡｒガス圧０．６７Ｐａ下でＤＣマグネトロンスパッタリング法により行なった。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑材層２ｎｍをディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体とした。
【００４２】
出来上がった媒体の室温および１５０℃における磁気特性を、Ｋｅｒｒ効果測定装置により測定した。
図２は、本実施例１に係る媒体の室温におけるＫｅｒｒループを示す図である。この媒体の保磁力Ｈｃは５．８０［ｋＯｅ］であるが、これはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層のＨｃに相当する。図中に矢印で示した段差は、ＴｂＦｅＣｏ磁気記録層の磁化反転によるものであり、その保磁力は１５．７［ｋＯｅ］である。次に、１５０℃におけるＫｅｒｒループを図３に示す。１５０℃でのＨｃは４．２５［ｋＯｅ］であったが、これはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層のＨｃに相当する。図中に矢印で示した段差がＴｂＦｅＣｏ磁気記録層のＨｃに当り、その値は２．１５［ｋＯｅ］である。
【００４３】
このように、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層とＴｂＦｅＣｏ磁気記録層でＨｃの温度依存が大きく異なり、室温ではＴｂＦｅＣｏ磁気記録層のＨｃの方が大きいが、１５０℃ではＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層のＨｃの方が大きくなる。この性質を利用し、各々の磁気記録層に個別に書込みを行うことができる。
【００４４】
ソニーテクトロニクス社製のリードライトテスタを用い、出来上がった媒体の記録／再生試験を行った。室温において、ヘッドに流す書込み電流値を５０ｍＡとして書込みを行ったところ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層にのみ書き込まれることを確認した。次に、ランプヒータを用いて媒体を１５０℃に昇温し、書込み電流値を１５ｍＡとして書込みを行った。そのまま室温まで冷却し、読み取りを行ったところ、ＴｂＦｅＣｏ磁気記録層にのみ記録されていることを確認した。
【００４５】
このように、本発明に係る垂直磁気記録媒体では、二層の磁気記録層のそれぞれに記録、再生することが可能になることから、記録密度の向上が可能になる。
【００４６】
［実施例２］
本実施例２は、読取専用領域を有する垂直磁気記録媒体、およびＨｃの温度依存性の差を利用した記録方法に関する。
【００４７】
非磁性基体として表面が平滑な化学強化ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ社製Ｎ−１０ガラス基板）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、Ｃｏ５Ｚｒ８Ｎｂターゲットを用いてＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層を２００ｎｍ成膜した。次に、Ｔａターゲットを用いてＴａ下地層を５ｎｍ成膜した。引き続いて、１８Ｔｂ９２（Ｆｅ１０Ｃｏ）ターゲットを用いてＡｒガス圧４．０Ｐａ下でＴｂＦｅＣｏ磁気記録層を２０ｎｍ成膜した。引き続いて、ランプヒータを用いて２８０℃まで加熱後、Ｃｏ２０Ｃｒ１０Ｐｔターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔ磁気記録層を２０ｎｍ成膜した。
【００４８】
最後に、カーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護膜１０ｎｍを成膜後、真空装置から取り出した。ＴｂＦｅＣｏ磁気記録層およびランプヒータによる加熱を除くこれらの成膜はすべてＡｒガス圧０．６７Ｐａ下でＤＣマグネトロンスパッタリング法により行なった。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑材層２ｎｍをディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体とした。
【００４９】
出来上がった媒体の磁気特性を、Ｋｅｒｒ効果測定装置により測定した。
図４は、本実施例２に係る媒体の室温におけるＫｅｒｒループを示す図である。実施例１とは異なり、ＴｂＦｅＣｏ磁気記録層とＣｏＣｒＰｔ磁気記録層を磁気的に遮断する非磁性分離層を設けていないが、ループは２段になっていることから、二層の磁気記録層が磁気的に分断されていることがわかる。これは、ＴｂＦｅＣｏ磁気記録層の表面が成膜後の加熱により僅かに酸化されたためである。
【００５０】
次に、リードライトテスタを用いて記録／再生試験を行った。まず、ランプヒータで媒体を１８０℃まで昇温した後、２５ｋＦＣｌの記録密度で記録を行った。室温まで冷却後に信号の再生を行ったところ、信号出力の大きさから、ＴｂＦｅＣｏ磁気記録層とＣｏＣｒＰｔ磁気記録層の双方に記録されていることを確認した。引き続いて３００ｋＦＣｌで記録を行った後、信号を再生した。スペクトラムアナライザにより、再生信号の周波数成分を分けて読み取ったところ、２５ｋＦＣｌおよび３００ｋＦＣｌの信号をそれぞれ確認した。
【００５１】
ここで、信号出力の大きさから、２５ｋＦＣｌの信号はＴｂＦｅＣｏ磁気記録層に記録されたもの、３００ｋＦＣｌの信号はＣｏＣｒＰｔ磁気記録層に記録されたものと判断された。これは、室温ではＴｂＦｅＣｏ磁気記録層のＨｃが１２．３［ｋＯｅ］（図４参照）と非常に大きく、ヘッドでの記録が不可能であるため、３００ｋＦＣｌでの記録時にはＣｏＣｒＰｔ磁気記録層にのみ記録されたためであると考えられる。
【００５２】
このように本発明により、読取専用領域を有する垂直磁気記録媒体の製造が可能になる。また、読取専用領域は、通常の記録／再生領域とは別の層に記録されるため、記録媒体の高密度化にも繋がる。
【００５３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、非磁性基体上に、軟磁性裏打ち層と下地層と磁気記録層と保護膜と液体潤滑材層とを順次積層させた垂直磁気記録媒体であって、磁気記録層が、膜層方向に磁気的に分離された二層構造を有するので、Ｈｃの温度依存性が異なる二層の磁気記録層を用い、記録時に熱を加えて磁場により記録する方法を採用することで、室温では上層のみ記録可能で、高温では下層のみ記録可能というように、温度制御により各層に個別に情報を書き込むことができることから、媒体の記録密度を向上させることが可能となる。また、媒体の一部ＲＯＭ化も可能になることから、サーボ信号のように一度記録したら二度と書き換える必要の無いデータを誤って消去したり書き換えたりすることがなくなり、媒体の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る垂直磁気記録媒体の断面模式図である。
【図２】実施例１に係る媒体の室温におけるＫｅｒｒループを示す図である。
【図３】実施例１に係る媒体の１５０℃におけるＫｅｒｒループを示す図である。
【図４】実施例２に係る媒体の室温におけるＫｅｒｒループを示す図である。
【符号の説明】
１ 非磁性基体
２ 軟磁性裏打ち層
３ 下地層
４ 中間層
５ 第１の磁気記録層
６ 非磁性分離層
７ 第２の磁気記録層
８ 保護膜
９ 液体潤滑材層
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録媒体及びその記録媒体への記録方法に関し、より詳細には、各種磁気記録装置に搭載される垂直磁気記録媒体であって、磁気記録層を二層有する垂直磁気記録媒体及びその記録媒体への記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録の高密度化を実現する技術として、従来の長手磁気記録方式に代えて、垂直磁気記録方式が注目されつつある。
【０００３】
垂直磁気記録媒体は主に、硬質磁性材料の磁気記録層と、磁気記録層を目的の方向に配向させるための下地層と、磁気記録層の表面を保護する保護膜と、そしてこの記録層への記録に用いられる磁気ヘッドが発生する磁束を集中させる役割を担う軟磁性材料の裏打ち層とから構成されている。
【０００４】
ハードディスク媒体の高密度化は、トラック密度の向上やビット密度の向上により成し遂げられてきた。しかし、近年ではトラック密度が装置の限界に近づいてきており、あまり密度を上げすぎるとトラッキング（ヘッドの位置決め）が不安定になるという問題も顕在化しつつあった。また、熱安定性を考慮すると、高い異方性（Ｋｕ）および保磁力（Ｈｃ）を有する媒体を用いることが望ましい。
【０００５】
しかし、高Ｈｃになるほど磁気ヘッドにより書き込みにくくなることに加え、書込み周波数が高くなると書込みに必要となる媒体のダイナミックＨｃが更に増加することから、高密度ほど書込みにくくなるという現象が起こっている。そのため、ビット密度の急な上昇も望めない状況にあった。
【０００６】
一方、近年、記録媒体の一部ＲＯＭ（読取専用）化が求められている。その用途の一つは、モバイルや車載など、振動が多い場所で使用される記録媒体である。このような環境下で使用される記録媒体では、書込み動作時に振動でヘッドがオフトラックしてしまった場合、サーボパターンを消去してしまう可能性がある。サーボパターンが消えると正常なトラッキング動作ができなくなり、そのトラック上のデータは全て使用不能となってしまうが、サーボパターンを上書き不可能にすることで、この問題を解決することができる。
【０００７】
また、他には、記録媒体に固有のＩＤをつけたり、プレインストールするソフトをＲＯＭ化することで事故やミスによって消去されることを防止するという用途も考えられる。しかし、このような一部ＲＯＭを有する記録媒体は、検討はされているものの具体的な実用手法が見つかっていないというのが現状であった。
【０００８】
これまでに、非磁性基板上に、非磁性下地層もしくは裏打磁性膜層を介して垂直磁化膜を設け、この垂直磁化膜が少なくとも１層のＡｌ層もしくはＡｌ合金膜で複数の層に分離されている垂直磁気記録媒体はすでに提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１のものは、磁気記録層を構成する磁性結晶粒の磁気的な分離を示したもので、磁性結晶粒を磁気的に分離することで、媒体ノイズを低減し、記録分離能を向上させることが可能になるものである。
【０００９】
また、垂直磁気異方性を示す希土類遷移金属を主成分とするアモルファス合金薄膜からなる第１磁気層と第２磁気層の積層膜を少なくとも有する情報記録媒体もすでに提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−２３１４１号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開２００１−８４５４６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１における磁気的分離は、磁性結晶粒を磁気的に分離するものであるのに対して、本発明における磁気的分離は、磁気記録層を構成する二つの層を磁気的に分離するものである。この二つの層を磁気的に分離することは、二つの層に別々に情報を記録するための必要条件であり、二層が磁気的に結合した場合、片方の層に記録したｂｉｔはもう片方の層に転写してしまい、異なった情報を記録することが不可能になるという問題がある。本発明はこのような問題を解決するためのものである。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、媒体一枚当りの記憶容量を増大させ、媒体の一部ＲＯＭ化を実現することにより、媒体の高密度化や信頼性の向上といった媒体性能の向上を実現するようにした垂直磁気記録媒体及びその記録媒体への記録方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、非磁性基体上に、軟磁性裏打ち層と下地層と磁気記録層と保護膜と液体潤滑材層とを順次積層させた垂直磁気記録媒体であって、前記磁気記録層が、膜層方向に磁気的に分離された二層構造を有し、前記磁気記録層において、一方の磁気記録層の室温および高温における保磁力をＨｃ１，Ｈ′ｃ１、他方の磁気記録層の室温および高温における保磁力をＨｃ２，Ｈ′ｃ２としたときに、室温ではＨｃ１＞Ｈｃ２であるものが、高温においてＨ′ｃ１＜Ｈ′ｃ２となり、室温におけるＨｃの大小関係が高温において逆転することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記磁気記録層を膜厚方向に磁気的に分離する層が、Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔのような磁気記録層の磁化容易軸を垂直方向に向ける働きをする結晶構造および配向を有する材料からなり、かつその膜厚が３ｎｍ以上で２０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記磁気記録層を膜厚方向に磁気的に分離する層が、下層の磁気記録層の表面を僅かに酸化させたことによりできた非磁性の膜からなることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、室温におけるＨｃの大小関係が逆転する温度が、少なくともハードディスクドライブの動作温度の上限よりも高い温度であることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体への記録方法であって、室温において、Ｈｃ２＜Ｈ＜Ｈｃ１となる磁界の強さＨで記録することにより、保磁力Ｈｃ２の磁気記録層に選択的に記録することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、室温におけるＨｃの大小関係が逆転する温度下において、Ｈ′ｃ１＜Ｈ′＜Ｈ′ｃ２となる磁界の強さＨ′で記録することにより、保磁力Ｈｃ１の磁気記録層に選択的に記録することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の発明において、室温におけるＨｃの大小関係が逆転する温度下において、Ｈ′＞Ｈ′ｃ１となる磁界の強さＨ′で記録し、かつ通常の記録における記録磁界をＨｃ２＜Ｈ＜Ｈｃ１となる磁界の強さＨとすることにより、保磁力Ｈｃ１を有する磁気記録層への記録を不可能にし、そこに高温で記録された情報を読み取り専用とすることを特徴とする。
【００２２】
従来の課題を解決する手段として、磁気記録層が、サーボパターンやＲＯＭ情報を記録する層と通常の記録層の二層になった多重記録を用いることが有効であると考えられる。しかし、磁性層を二層化しても、その個々の層に別々の情報を記録することは困難であった。特に垂直媒体の場合、ヘッドからの磁束は磁気記録層を通過して磁気記録層下にある軟磁性裏打ち層でリターンして再びヘッドに戻るという軌跡を辿るため、磁気記録層を二層化しても、「上層の記録層にのみ磁界をかけて反転させる」などの手法を用いることはできない。
【００２３】
従来の課題を解決し、垂直媒体において多重記録による媒体の記録密度向上や媒体の一部ＲＯＭ化を可能にする手段として、本発明者らは検討を繰り返し、Ｈｃの温度依存性が異なる二層の磁気記録層を用い、記録時に熱を加えて磁場により記録する方法を採用することで、室温では上層のみ記録可能で、高温では下層のみ記録可能というように、温度制御により各層に個別に情報を書き込むことができる記録媒体が作製可能であることを見出した。
【００２４】
このように、本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性基体上に、軟磁性裏打ち層と下地層と中間層と磁気記録層と保護膜と液体潤滑層とを順次積層し、磁気記録層が非磁性分離層を挟んで二層になっていることを特徴とする。また、温度制御により各層に個別に情報を書き込むことが可能であることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る垂直磁気記録媒体の断面模式図で、図中符号１は非磁性基体、２は非磁性基体１上に設けられる軟磁性裏打ち層、３は下地層、４は中間層、５は第１の磁気記録層、６は非磁性分離層、７は第２の磁気記録層、８は保護膜、９は液体潤滑材層を示している。
【００２６】
本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性基体１上に、軟磁性裏打ち層２と下地層３と第１の磁気記録層５と非磁性分離層６と第２の磁気記録層７と保護膜８と液体潤滑材層９とを順次積層して構成されている。磁気記録層が、非磁性分離層６を介して第１の磁気記録層５と第２の磁気記録層７からなり、膜層方向に磁気的に分離された二層構造を有している。
【００２７】
非磁性基体１としては、表面が平滑である様々な基体であってよく、例えば、磁気記録媒体用に用いられるＮｉＰメッキを施したＡｌ合金や強化ガラスや結晶化ガラス等を用いることができる。
【００２８】
軟磁性裏打ち層２としては、結晶のＦｅＴａＣ、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金等、また非晶質のＣｏ合金であるＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒなどを用いることができる。軟磁性裏打ち層２の膜厚は、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、約１０ｎｍ以上で５００ｎｍ以下程度であることが生産性との兼ね合いから望ましい。
【００２９】
下地層３は、例えば、軟磁性を有するパーマロイ系材料である、ＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅＢ、ＮｉＦｅＭｏ、ＮｉＦｅＣｒなどを用いることができる。下地層３の膜厚は、磁気記録層の磁気特性や電気変換特性が最適になるように膜厚を調整することが望ましいが、約５０ｎｍ以下程度であることが生産性との兼ね合いから望ましい。
【００３０】
中間層４は、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔａ等の材料を用いることができる。これらの材料は非磁性であるため、その膜厚をできる限り薄くすることが求められるが、あまり薄くなりすぎると下層の軟磁性層と磁気記録層の相互作用が大きくなり、媒体ノイズが増加する。そこで、生産性との兼ね合いも考慮して、約３〜２０ｎｍ程度であることが望ましい。
【００３１】
第１の磁気記録層５には室温でのＨｃが高く、かつ温度上昇に伴いＨｃが急激に低下する材料を用いることができる。例えば、ＴｂＣｏやＴｂＦｅＣｏのようなアモルファス材料で、室温以下に補償点を有する組成のものや、室温でのＨｃは高いがキュリー点の低いＣｏ／Ｐｔマルチ層（multilayer）等が好適に用いられる。
【００３２】
非磁性分離層６は、上層にある磁気記録層の磁化容易軸が媒体面に対して垂直方向に向くように補助し、かつ第１の磁気記録層５と第２に磁気記録層７の交換相互作用を切る役割を担う。このような材料として、中間層４と同様の材料であるＲｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等を用いることができる。
【００３３】
第２の磁気記録層７には少なくともＣｏとＣｒを含む合金の強磁性材料が好適に用いられ、その六方細密充填構造のｃ軸が膜面に垂直方向に配向していることが垂直磁気記録媒体として用いるために必要である。第２の磁気記録層７としては、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ等のＣｏＣｒ系の合金材料や、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒＰｔＯ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒＰｔ−Ａｌ２Ｏ３、ＣｏＰｔ−Ｃｒ２Ｏ３などのグラニュラー材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３４】
保護膜５は、例えば、カーボンを主体とする薄膜が用いられる。その他、磁気記録媒体の保護膜として一般的に用いられる様々な薄膜材料を使用しても良い。
【００３５】
液体潤滑材層９は、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。その他、磁気記録媒体の液体潤滑材層の材料として一般的に用いられる様々な潤滑材料を使用しても良い。
【００３６】
非磁性基体１の上に積層される各層は、磁気記録媒体の分野で通常用いられる様々な成膜技術によって形成することが可能である。液体潤滑材層９を除く各層の形成には、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタリング法、ＲＦマグネトロンスパッタリング法、真空蒸着法を用いることが出来る。また、液体潤滑材層９の形成には、例えば、ディップ法、スピンコート法を用いることができる。しかし、これらに限定されるものではない。
【００３７】
また、ここでは第１の磁気記録層５（下層）を室温で記録困難な層とし、第２の磁気記録層７（上層）を室温で記録容易な層として例示したが、上下層の性質が、逆すなわち下層が室温で記録容易であり、上層が室温で記録困難であっても良い。
【００３８】
以下、本発明に係る垂直磁気記録媒体の実施例について説明するが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００３９】
［実施例１］
本実施例１は、ＴｂＦｅＣｏおよびＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２の２層の磁気記録層を有する垂直磁気記録媒体及びその記録媒体への記録方法に関する。
【００４０】
非磁性基体として表面が平滑な化学強化ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ社製Ｎ−１０ガラス基板）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入、Ｃｏ５Ｚｒ８Ｎｂターゲットを用いてＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層を２００ｎｍ成膜した。次に、Ｔａターゲットを用いてＴａ下地層を５ｎｍ成膜した。引き続いて、１８Ｔｂ９２（Ｆｅ１０Ｃｏ）ターゲットを用いてＡｒガス圧４．０Ｐａ下でＴｂＦｅＣｏ磁気記録層を２０ｎｍ成膜した。引き続いて、Ｐｔターゲットを用いて、Ａｒガス圧４．０Ｐａ下でＰｔ非磁性分離層を５ｎｍ成膜した後、９０（Ｃｏ７Ｃｒ１４Ｐｔ）−１０ＳｉＯ２ターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層を１０ｎｍ成膜した。
【００４１】
最後に、カーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護膜１０ｎｍを成膜後、真空装置から取り出した。ＴｂＦｅＣｏ磁気記録層およびＰｔ非磁性分離層の成膜を除くこれらの成膜はすべてＡｒガス圧０．６７Ｐａ下でＤＣマグネトロンスパッタリング法により行なった。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑材層２ｎｍをディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体とした。
【００４２】
出来上がった媒体の室温および１５０℃における磁気特性を、Ｋｅｒｒ効果測定装置により測定した。
図２は、本実施例１に係る媒体の室温におけるＫｅｒｒループを示す図である。この媒体の保磁力Ｈｃは５．８０［ｋＯｅ］であるが、これはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層のＨｃに相当する。図中に矢印で示した段差は、ＴｂＦｅＣｏ磁気記録層の磁化反転によるものであり、その保磁力は１５．７［ｋＯｅ］である。次に、１５０℃におけるＫｅｒｒループを図３に示す。１５０℃でのＨｃは４．２５［ｋＯｅ］であったが、これはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層のＨｃに相当する。図中に矢印で示した段差がＴｂＦｅＣｏ磁気記録層のＨｃに当り、その値は２．１５［ｋＯｅ］である。
【００４３】
このように、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層とＴｂＦｅＣｏ磁気記録層でＨｃの温度依存が大きく異なり、室温ではＴｂＦｅＣｏ磁気記録層のＨｃの方が大きいが、１５０℃ではＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層のＨｃの方が大きくなる。この性質を利用し、各々の磁気記録層に個別に書込みを行うことができる。
【００４４】
ソニーテクトロニクス社製のリードライトテスタを用い、出来上がった媒体の記録／再生試験を行った。室温において、ヘッドに流す書込み電流値を５０ｍＡとして書込みを行ったところ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層にのみ書き込まれることを確認した。次に、ランプヒータを用いて媒体を１５０℃に昇温し、書込み電流値を１５ｍＡとして書込みを行った。そのまま室温まで冷却し、読み取りを行ったところ、ＴｂＦｅＣｏ磁気記録層にのみ記録されていることを確認した。
【００４５】
このように、本発明に係る垂直磁気記録媒体では、二層の磁気記録層のそれぞれに記録、再生することが可能になることから、記録密度の向上が可能になる。
【００４６】
［実施例２］
本実施例２は、読取専用領域を有する垂直磁気記録媒体、およびＨｃの温度依存性の差を利用した記録方法に関する。
【００４７】
非磁性基体として表面が平滑な化学強化ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ社製Ｎ−１０ガラス基板）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、Ｃｏ５Ｚｒ８Ｎｂターゲットを用いてＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層を２００ｎｍ成膜した。次に、Ｔａターゲットを用いてＴａ下地層を５ｎｍ成膜した。引き続いて、１８Ｔｂ９２（Ｆｅ１０Ｃｏ）ターゲットを用いてＡｒガス圧４．０Ｐａ下でＴｂＦｅＣｏ磁気記録層を２０ｎｍ成膜した。引き続いて、ランプヒータを用いて２８０℃まで加熱後、Ｃｏ２０Ｃｒ１０Ｐｔターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔ磁気記録層を２０ｎｍ成膜した。
【００４８】
最後に、カーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護膜１０ｎｍを成膜後、真空装置から取り出した。ＴｂＦｅＣｏ磁気記録層およびランプヒータによる加熱を除くこれらの成膜はすべてＡｒガス圧０．６７Ｐａ下でＤＣマグネトロンスパッタリング法により行なった。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑材層２ｎｍをディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体とした。
【００４９】
出来上がった媒体の磁気特性を、Ｋｅｒｒ効果測定装置により測定した。
図４は、本実施例２に係る媒体の室温におけるＫｅｒｒループを示す図である。実施例１とは異なり、ＴｂＦｅＣｏ磁気記録層とＣｏＣｒＰｔ磁気記録層を磁気的に遮断する非磁性分離層を設けていないが、ループは２段になっていることから、二層の磁気記録層が磁気的に分断されていることがわかる。これは、ＴｂＦｅＣｏ磁気記録層の表面が成膜後の加熱により僅かに酸化されたためである。
【００５０】
次に、リードライトテスタを用いて記録／再生試験を行った。まず、ランプヒータで媒体を１８０℃まで昇温した後、２５ｋＦＣｌの記録密度で記録を行った。室温まで冷却後に信号の再生を行ったところ、信号出力の大きさから、ＴｂＦｅＣｏ磁気記録層とＣｏＣｒＰｔ磁気記録層の双方に記録されていることを確認した。引き続いて３００ｋＦＣｌで記録を行った後、信号を再生した。スペクトラムアナライザにより、再生信号の周波数成分を分けて読み取ったところ、２５ｋＦＣｌおよび３００ｋＦＣｌの信号をそれぞれ確認した。
【００５１】
ここで、信号出力の大きさから、２５ｋＦＣｌの信号はＴｂＦｅＣｏ磁気記録層に記録されたもの、３００ｋＦＣｌの信号はＣｏＣｒＰｔ磁気記録層に記録されたものと判断された。これは、室温ではＴｂＦｅＣｏ磁気記録層のＨｃが１２．３［ｋＯｅ］（図４参照）と非常に大きく、ヘッドでの記録が不可能であるため、３００ｋＦＣｌでの記録時にはＣｏＣｒＰｔ磁気記録層にのみ記録されたためであると考えられる。
【００５２】
このように本発明により、読取専用領域を有する垂直磁気記録媒体の製造が可能になる。また、読取専用領域は、通常の記録／再生領域とは別の層に記録されるため、記録媒体の高密度化にも繋がる。
【００５３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、非磁性基体上に、軟磁性裏打ち層と下地層と磁気記録層と保護膜と液体潤滑材層とを順次積層させた垂直磁気記録媒体であって、磁気記録層が、膜層方向に磁気的に分離された二層構造を有するので、Ｈｃの温度依存性が異なる二層の磁気記録層を用い、記録時に熱を加えて磁場により記録する方法を採用することで、室温では上層のみ記録可能で、高温では下層のみ記録可能というように、温度制御により各層に個別に情報を書き込むことができることから、媒体の記録密度を向上させることが可能となる。また、媒体の一部ＲＯＭ化も可能になることから、サーボ信号のように一度記録したら二度と書き換える必要の無いデータを誤って消去したり書き換えたりすることがなくなり、媒体の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る垂直磁気記録媒体の断面模式図である。
【図２】実施例１に係る媒体の室温におけるＫｅｒｒループを示す図である。
【図３】実施例１に係る媒体の１５０℃におけるＫｅｒｒループを示す図である。
【図４】実施例２に係る媒体の室温におけるＫｅｒｒループを示す図である。
【符号の説明】
１ 非磁性基体
２ 軟磁性裏打ち層
３ 下地層
４ 中間層
５ 第１の磁気記録層
６ 非磁性分離層
７ 第２の磁気記録層
８ 保護膜
９ 液体潤滑材層
Claims (7)
- 非磁性基体上に、軟磁性裏打ち層と下地層と磁気記録層と保護膜と液体潤滑材層とを順次積層させた垂直磁気記録媒体であって、前記磁気記録層が、膜層方向に磁気的に分離された二層構造を有し、前記磁気記録層において、一方の磁気記録層の室温および高温における保磁力をＨｃ１，Ｈ′ｃ１、他方の磁気記録層の室温および高温における保磁力をＨｃ２，Ｈ′ｃ２としたときに、室温ではＨｃ１＞Ｈｃ２であるものが、高温においてＨ′ｃ１＜Ｈ′ｃ２となり、室温におけるＨｃの大小関係が高温において逆転することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
- 前記磁気記録層を膜厚方向に磁気的に分離する層が、Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔのような磁気記録層の磁化容易軸を垂直方向に向ける働きをする結晶構造および配向を有する材料からなり、かつその膜厚が３ｎｍ以上で２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記磁気記録層を膜厚方向に磁気的に分離する層が、下層の磁気記録層の表面を僅かに酸化させたことによりできた非磁性の膜からなることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
- 室温におけるＨｃの大小関係が逆転する温度が、少なくともハードディスクドライブの動作温度の上限よりも高い温度であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
- 請求項１乃至４のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体への記録方法であって、室温において、Ｈｃ２＜Ｈ＜Ｈｃ１となる磁界の強さＨで記録することにより、保磁力Ｈｃ２の磁気記録層に選択的に記録することを特徴とする垂直磁気記録媒体への記録方法。
- 室温におけるＨｃの大小関係が逆転する温度下において、Ｈ′ｃ１＜Ｈ′＜Ｈ′ｃ２となる磁界の強さＨ′で記録することにより、保磁力Ｈｃ１の磁気記録層に選択的に記録することを特徴とする請求項５に記載の垂直磁気記録媒体への記録方法。
- 室温におけるＨｃの大小関係が逆転する温度下において、Ｈ′＞Ｈ′ｃ１となる磁界の強さＨ′で記録し、かつ室温での記録における記録磁界をＨｃ２＜Ｈ＜Ｈｃ１となる磁界の強さＨとすることにより、保磁力Ｈｃ１を有する磁気記録層への記録を不可能にし、そこに高温で記録された情報を読み取り専用とすることを特徴とする請求項５又は６に記載の垂直磁気記録媒体への記録方法。
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