JP4196858B2 - 磁気記録媒体、その製造方法および磁気記録再生装置 - Google Patents
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Description
本発明は、磁気記録媒体、その製造方法、およびこの磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置に関するものである。
垂直磁気記録方式は、従来、媒体の面内方向に向けられていた磁気記録層の磁化容易軸を媒体の垂直方向に向けることにより、記録ビット間の境界である磁化遷移領域付近での反磁界が小さくなるため、記録密度が高くなるほど静磁気的に安定となって熱揺らぎ耐性が向上することから、面記録密度の向上に適した方式である。
また、基板と垂直磁気記録膜との間に軟磁性材料からなる裏打ち層を設けた場合には、いわゆる垂直２層媒体として機能し、高い記録能力を得ることができる。このとき、軟磁性裏打ち層は磁気ヘッドからの記録磁界を還流させる役割を果たしており、記録再生効率を向上させることができる。
一般に垂直磁気記録媒体は、基板上に裏打ち層（軟磁性膜）を設け、磁性層の磁化容易軸を基板面に対して垂直に配向させる下地膜、Ｃｏ合金からなる垂直磁気記録膜および保護膜の順で構成されている。この中で、磁気記録媒体の記録再生特性を改善するには、垂直磁気記録膜に対して、ノイズの低い垂直磁性膜を使うのは勿論であるが、裏打ち層構造についても幾つかの改善手法が提案されている。
例えば、反平行の磁化を有する軟磁性膜を積層した構造が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、反平行の磁化を有する上下の２層の軟磁性膜は反強磁性結合されてはいるが、それぞれの軟磁性膜は磁区制御（磁区のピンニング）がされていないので、スパイクノイズが発生するために好ましくない。
また、裏打ち層を積層構造にすることで、表面平坦性、ノイズ特性を改善する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、この構成では、軟磁性において磁区が形成されて、スパイクノイズが発生するため好ましくない。
さらに、裏打ち層を軟磁性膜と反強磁性膜の積層構造として、スピンの向きを一定方向に揃えた方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。しかしながら、反強磁性膜と上下に設けられた軟磁性膜はそれぞれ同一方向に交換結合している、例えば特許文献３記載の方法では、あるトラックに信号を記録した際に、記録したトラックから数μｍの広域にわたっての信号が減磁する現象（Ｗｉｄｅ Ａｄｊａｃｅｎｔ Ｔｒａｃｋ Ｅｒａｓｕｒｅ）が発生するために好ましくない。本明細書においてこの現象をＷＡＴＥと記載する。
特開昭５８−１６６５３１号公報
特開２０００−３４８３２７号公報
特開平０６−１０３５５３号公報
しかしながら、垂直２層媒体を用いる垂直磁気記録方式により高記録密度記録が可能な磁気記録再生装置を実用化するためには、裏打ち層からのノイズの低減、スパイクノイズの抑制とＷＡＴＥ問題の解決が不可欠である。
しかしながら、上記のように単に裏打ち層を設けた磁気記録媒体を用いた場合では、スパイクノイズの抑制とＷＡＴＥ問題を解決することは非常に困難であり、また、解決するためには非常に多くの膜を成膜する必要があるため、問題を解決しかつ安易に製造が可能な磁気記録媒体が要望されていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＷＡＴＥの問題を解決し高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
（１）非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層と垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体において、前記裏打ち層は少なくとも２層以上の軟磁性膜と前記軟磁性膜の間に設けられた反強磁性膜からなる多層膜から構成されており、反強磁性膜と軟磁性膜が交換結合しており、反強磁性膜の上と下の軟磁性膜の交換結合磁界の向きが異なることを特徴とする磁気記録媒体。
（２）反強磁性膜と上下に設けられた軟磁性膜がそれぞれ交換結合しており、それぞれの軟磁性膜は互いに交換結合をしていないことを特徴とする（１）に記載の磁気記録媒体。
（３）反強磁性膜を挟んだ上と下の軟磁性膜の、交換結合磁界の向きが１８０°異なることを特徴とする（１）または（２）のいずれか１項に記載の磁気記録媒体。
（４）軟磁性膜の磁化容易軸が基板半径方向であることを特徴とする（１）または（３）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（５）外部磁界がない状態における反強磁性膜を挟んだ上と下の軟磁性膜の磁化の向きが反平行であることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（６）反強磁性膜がＭｎＩｒまたはＭｎＦｅ系合金であることを特徴とする（１）〜（５）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（７）各々の軟磁性膜の磁化反転磁界する磁界範囲（（Ｈｓ＋）−（Ｈｓ−））が２５Ｏｅ以下であることを特徴とする（１）〜（６）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（８）反強磁性膜の下に、ｆｃｃ構造またはｈｃｐ構造の磁性材料層を設けることを特徴とする（１）〜（７）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（９）裏打ち層の残留磁化が０であることを特徴とする（１）〜（８）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１０）軟磁性膜がＣｏを主成分とする材料であることを特徴とする（１）〜（９）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１１）裏打ち層を構成する軟磁性膜の総厚が２０ｎｍ〜１２０ｎｍの範囲内であることを特徴とする（１）〜（１０）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１２）裏打ち層を構成する軟磁性膜の総厚が３０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内であることを特徴とする（１）〜（１１）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１３）裏打ち層を構成する軟磁性膜の一層あたりの厚さが１０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内であることを特徴とする（１）〜（１２）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１４）垂直磁気記録膜が少なくともＣｏとＰｔと酸化物を含むグラニュラー構造であることを特徴とする（１）〜（１３）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１５）非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層と垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、裏打ち層を少なくとも２層以上の軟磁性膜と、軟磁性膜の間に設けた反強磁性膜とからなる多層膜で構成し、反強磁性膜と軟磁性膜を交換結合させ、反強磁性膜の上と下の軟磁性膜の交換結合の向きを異なるように成膜すること特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
（１６）磁場中にて軟磁性膜を成膜することを特徴とする（１５）に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（１７）反強磁性膜の上下に設けられた軟磁性膜を異なった方向での磁場中にて成膜することを特徴とする（１５）または（１６）に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（１８）（１５）〜（１７）の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法で製造した磁気記録媒体。
（１９）磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、磁気ヘッドが単磁極ヘッドであり、磁気記録媒体が、（１）〜（１３）または（１８）の何れか１項に記載の磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。
（１）非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層と垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体において、前記裏打ち層は少なくとも２層以上の軟磁性膜と前記軟磁性膜の間に設けられた反強磁性膜からなる多層膜から構成されており、反強磁性膜と軟磁性膜が交換結合しており、反強磁性膜の上と下の軟磁性膜の交換結合磁界の向きが異なることを特徴とする磁気記録媒体。
（２）反強磁性膜と上下に設けられた軟磁性膜がそれぞれ交換結合しており、それぞれの軟磁性膜は互いに交換結合をしていないことを特徴とする（１）に記載の磁気記録媒体。
（３）反強磁性膜を挟んだ上と下の軟磁性膜の、交換結合磁界の向きが１８０°異なることを特徴とする（１）または（２）のいずれか１項に記載の磁気記録媒体。
（４）軟磁性膜の磁化容易軸が基板半径方向であることを特徴とする（１）または（３）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（５）外部磁界がない状態における反強磁性膜を挟んだ上と下の軟磁性膜の磁化の向きが反平行であることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（６）反強磁性膜がＭｎＩｒまたはＭｎＦｅ系合金であることを特徴とする（１）〜（５）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（７）各々の軟磁性膜の磁化反転磁界する磁界範囲（（Ｈｓ＋）−（Ｈｓ−））が２５Ｏｅ以下であることを特徴とする（１）〜（６）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（８）反強磁性膜の下に、ｆｃｃ構造またはｈｃｐ構造の磁性材料層を設けることを特徴とする（１）〜（７）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（９）裏打ち層の残留磁化が０であることを特徴とする（１）〜（８）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１０）軟磁性膜がＣｏを主成分とする材料であることを特徴とする（１）〜（９）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１１）裏打ち層を構成する軟磁性膜の総厚が２０ｎｍ〜１２０ｎｍの範囲内であることを特徴とする（１）〜（１０）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１２）裏打ち層を構成する軟磁性膜の総厚が３０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内であることを特徴とする（１）〜（１１）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１３）裏打ち層を構成する軟磁性膜の一層あたりの厚さが１０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内であることを特徴とする（１）〜（１２）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１４）垂直磁気記録膜が少なくともＣｏとＰｔと酸化物を含むグラニュラー構造であることを特徴とする（１）〜（１３）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１５）非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層と垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、裏打ち層を少なくとも２層以上の軟磁性膜と、軟磁性膜の間に設けた反強磁性膜とからなる多層膜で構成し、反強磁性膜と軟磁性膜を交換結合させ、反強磁性膜の上と下の軟磁性膜の交換結合の向きを異なるように成膜すること特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
（１６）磁場中にて軟磁性膜を成膜することを特徴とする（１５）に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（１７）反強磁性膜の上下に設けられた軟磁性膜を異なった方向での磁場中にて成膜することを特徴とする（１５）または（１６）に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（１８）（１５）〜（１７）の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法で製造した磁気記録媒体。
（１９）磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、磁気ヘッドが単磁極ヘッドであり、磁気記録媒体が、（１）〜（１３）または（１８）の何れか１項に記載の磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。
非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層と垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体において、裏打ち層は少なくとも２層以上の軟磁性膜と、軟磁性膜の間に設けた反強磁性膜を含む構造とし、反強磁性膜と軟磁性膜とは交換結合させ、反強磁性膜を挟んだ上と下の軟磁性膜の、交換結合磁界の向きを相違させることにより、エラーレートに優れ、ＷＡＴＥ問題が発生しない磁気記録媒体を安易に製造することが可能となり、高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記録再生装置を提供できるようになった。
図１は、２層の軟磁性膜がこの２層の間に設けられた反強磁性膜と反平行にそれぞれ交換結合している媒体のＭＨループの一例を示す。外部磁界がないａ点では上下の軟磁性膜は反平行な磁化状態である。マイナス方向に磁界を印加していくと、ｂ点に達し上下の軟磁性の磁化はマイナス方向である。逆にプラス方向に磁化を印加していくと、ａ点を通った後、ｃ点に達し上下の軟磁性の磁化はプラス方向である。それぞれの軟磁性膜と反強磁性膜が交換結合しているので、可逆的なＭＨ曲線を示す。ｄ、ｅはそれぞれ結合磁界の大きさ、Ｈｓ＋，Ｈｓ−は飽和磁界を表し、（Ｈｓ＋）−（Ｈｓ−）は磁化反転磁界範囲を表している。
膜の厚さは、例えばＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察することにより求めることができる。
図２は、本発明の磁気記録媒体の第１の実施形態の一例を示すものである。ここに示されている磁気記録媒体は、非磁性基板１上に、第１軟磁性膜２と、軟磁性結晶下地膜３と、反強磁性膜４と、第２軟磁性膜５、と配向制御層６と、垂直磁気記録膜７と、保護膜８と潤滑膜とが順次形成された構成となっている。
非磁性基板としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属材料からなる金属基板を用いてもよいし、ガラス、セラミック、シリコン、シリコンカーバイド、カーボンなどの非金属材料からなる非金属基板を用いてもよい。
ガラス基板としては、アモルファスガラス、結晶化ガラスがあり、アモルファスガラスとしては汎用のソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスを使用できる。また、結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスを用いることができる。セラミック基板としては、汎用の酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの繊維強化物などが使用可能である。
非磁性基板は、平均表面粗さＲａが２ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以下であるとことがヘッドを低浮上させた高記録密度記録に適している点から望ましい。
また、表面の微小うねり（Ｗａ）が０．３ｎｍ以下（より好ましくは０．２５ｎｍ以下）であるのがヘッドを低浮上させた高記録密度記録に適している点から好ましい。端面のチャンファー部の面取り部、側面部の少なくとも一方のいずれの表面平均粗さＲａが１０ｎｍ以下（より好ましくは９．５ｎｍ以下）のものを用いることが磁気ヘッドの飛行安定性にとって好ましい。微少うねり（Ｗａ）は、例えば、表面粗さ測定装置Ｐ−１２（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用い、測定範囲８０μｍでの表面平均粗さとして測定することができる。
軟磁性膜は、軟磁性材料からなるもので、この材料としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏを含む材料を用いることができる。
この材料としては、ＦｅＣｏ合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＢなど）、ＦｅＮｉ合金（ＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど）、ＦｅＡｌ合金（ＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど）、ＦｅＣｒ合金（ＦｅＣｒ、ＦｅＣｒＴｉ、ＦｅＣｒＣｕなど）、ＦｅＴａ合金（ＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど）、ＦｅＭｇ合金（ＦｅＭｇＯなど）、ＦｅＺｒ合金（ＦｅＺｒＮなど）、ＦｅＣ合金、ＦｅＮ合金、ＦｅＳｉ合金、ＦｅＰ合金、ＦｅＮｂ合金、ＦｅＨｆ合金、ＦｅＢ合金、ＣｏＢ合金、ＣｏＰ合金、ＣｏＮｉ合金（ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＢ、ＣｏＮｉＰなど）、ＦｅＣｏＮｉ合金（ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＣｏＮｉＰ、ＦｅＣｏＮｉＢなど）などを挙げることができる。
この材料としては、ＦｅＣｏ合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＢなど）、ＦｅＮｉ合金（ＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど）、ＦｅＡｌ合金（ＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど）、ＦｅＣｒ合金（ＦｅＣｒ、ＦｅＣｒＴｉ、ＦｅＣｒＣｕなど）、ＦｅＴａ合金（ＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど）、ＦｅＭｇ合金（ＦｅＭｇＯなど）、ＦｅＺｒ合金（ＦｅＺｒＮなど）、ＦｅＣ合金、ＦｅＮ合金、ＦｅＳｉ合金、ＦｅＰ合金、ＦｅＮｂ合金、ＦｅＨｆ合金、ＦｅＢ合金、ＣｏＢ合金、ＣｏＰ合金、ＣｏＮｉ合金（ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＢ、ＣｏＮｉＰなど）、ＦｅＣｏＮｉ合金（ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＣｏＮｉＰ、ＦｅＣｏＮｉＢなど）などを挙げることができる。
またＦｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮ等の微結晶構造、あるいは微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いてもよい。
軟磁性膜２または５の材料としては、上記のほか、Ｃｏを８０ａｔ％以上含有し、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ等のうち少なくとも１種を含有するＣｏ合金を用いることができる。
この材料としては、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＣｒ、ＣｏＺｒＭｏ系合金などを好適なものとして挙げることができる。
軟磁性膜は、アモルファス構造または微細結晶構造からなることが好ましい。アモルファス構造または微細結晶構造とすることで、表面粗さが悪化することにより、上に設けられる垂直磁気記録膜の結晶配向性を悪化させることがないからである。
軟磁性膜の保磁力Ｈｃは２０（Ｏｅ）以下（好ましくは１０（Ｏｅ）以下）とするのが好ましい。なお、１Ｏｅは、約７９Ａ／ｍである。
軟磁性下地膜２の飽和磁束密度Ｂｓは、０．６Ｔ以上（好ましくは１Ｔ以上）とするのが好ましい。
また、裏打ち層に用いる軟磁性膜の飽和磁束密度Ｂｓ（Ｔ）と軟磁性膜の膜厚ｔ（ｎｍ）との積Ｂｓ・ｔ（Ｔ・ｎｍ）の総和が２０（Ｔ・ｎｍ）以上（好ましくは４０（Ｔ・ｎｍ）以上）であることが好ましい。このＢｓ・ｔが上記範囲未満であると、ＯＷ特性が悪化するため好ましくない。
裏打ち層に用いる軟磁性膜の膜厚ｔ（ｎｍ）は１２０（ｎｍ）以下（好ましくは８０（ｎｍ）以下）であることが好ましい。軟磁性膜の厚さが上記範囲を超えると表面性の悪化による特性の劣化や生産性の悪化が生じるため好ましくない。
軟磁性膜の形成方法としては、スパッタリング法を用いることができる。
最上層の軟磁性膜の表面（配向制御膜側の面）は、軟磁性膜を構成する材料が部分的、あるいは完全に酸化されていることもできる。つまり、最上層の軟磁性膜の表面（配向制御膜側の面）およびその近傍に、軟磁性膜を構成する材料が部分的に酸化されるか、もしくは前記材料の酸化物を形成して配されていることもできる。
反強磁性膜は、軟磁性膜と交換結合することで一方向に磁化を揃えためのものである。この磁化の向きとしては基板半径方向であることが好ましい。反強磁性膜の材料としてはＭｎＩｒまたはＭｎＦｅ系合金であることが好ましい。ＭｎＩｒ、ＭｎＦｅ系合金は軟磁性膜および反強磁性膜を磁場中で成膜することで軟磁性膜と反強磁性膜とを交換結合させることが可能であり、成膜した後の磁場中でのアニールや冷却などの工程がなくてもよいため好ましい。
反強磁性膜の膜厚は、ＭｎＩｒ系合金では３（ｎｍ）以上１０（ｎｍ）以下、ＭｎＦｅ系合金では、１０（ｎｍ）以上３０（ｎｍ）以下であることが好ましい。特に、ＭｎＩｒ系合金が４（ｎｍ）から７（ｎｍ）の範囲では、交換結合磁界も十分に大きくすることができ、厚さも薄いために好ましい。
軟磁性結晶下地膜は反強磁性の結晶性を改善し、交換結合磁界を大きくするためのものである。軟磁性結晶下地膜としては、ｆｃｃまたはｈｃｐ構造を有する材料であることが好ましい。特にＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金は最適である。軟磁性結晶下地膜は、軟磁性材料でなければならない。非磁性材料を用いると、反強磁性膜と軟磁性結晶下地膜の基板側に設けた軟磁性膜の交換結合が生じないためである。
軟磁性および反強磁性を成膜する際には、交換結合する磁化の向きを異なる方向にするために、成膜時の磁界の向きを調整することができる。特に基板半径方向で反平行にすることが容易で好ましい。
配向制御膜は、垂直磁気記録膜の配向および粒径を制御するためのものである。配向制御膜の材料としては、ＲｕまたはＲｕ合金が好ましい。
配向制御膜の厚さを３ｎｍ以上３０ｎｍ（特に１０〜２０ｎｍ）とするのが好ましい。配向制御膜の厚さが上記範囲であるとき、垂直磁気記録膜の配向性がよく、かつ記録時における磁気ヘッドと裏打ち層との距離を小さくすることができるので、再生信号の分解能を低下させることなく記録再生特性を高めることができるからである。
配向制御膜は、Ｒｕと酸化物のグラニュラー構造としてもよい。酸化物としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｔａ２Ｏ５などを挙げることができる。
垂直磁気記録膜は、その磁化容易軸が基板に対して主に垂直方向に向いたものであり、少なくともＣｏとＰｔと酸化物からなるグラニュラー構造を有することが好ましい。
特にＣｏＣｒＰｔにＳｉＯ２、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｔａ２Ｏ５などの酸化物からなるグラニュラー構造であることが好ましい。
特にＣｒの含有量が５ａｔ％以上３０ａｔ％以下（好ましくは８ａｔ％以上１５ａｔ％以下）、Ｐｔの含有量が１０ａｔ％以上２２ａｔ％以下（好ましくは１３ａｔ％以上２０ａｔ％以下）であることが好ましい。ターゲットに酸化物を添加して成膜して作成する方法やＣｏＣｒＰｔ合金を成膜する際に酸素を添加して反応性スパッタで成膜する方法がある。
特にＣｒの含有量が５ａｔ％以上３０ａｔ％以下（好ましくは８ａｔ％以上１５ａｔ％以下）、Ｐｔの含有量が１０ａｔ％以上２２ａｔ％以下（好ましくは１３ａｔ％以上２０ａｔ％以下）であることが好ましい。ターゲットに酸化物を添加して成膜して作成する方法やＣｏＣｒＰｔ合金を成膜する際に酸素を添加して反応性スパッタで成膜する方法がある。
主に垂直方向に向いたものとは垂直方向の保磁力Ｈｃ（Ｐ）と面内方向の保磁力Ｈｃ（Ｌ）がＨｃ（Ｐ）＞Ｈｃ（Ｌ）である垂直磁気記録膜のことである。
Ｃｒまたは酸化物の含有量が上記範囲未満であると、磁性粒子間の交換結合が大きくなり、その結果磁気クラスター径が大きくなり、ノイズが増大するため好ましくない。また、ＣｒまたはＣｒと酸化物の含有量が上記範囲を超えると、保磁力および残留磁化（Ｍｒ）と飽和磁化（Ｍｓ）の比Ｍｒ／Ｍｓが低下するため好ましくない。
Ｐｔの含有量が上記範囲未満であると、記録再生特性の改善効果が不十分であるとともに、残留磁化（Ｍｒ）と飽和磁化（Ｍｓ）の比Ｍｒ／Ｍｓが低下し熱揺らぎ耐性が悪化するため好ましくない。また、Ｐｔの含有量が上記範囲を超えると、ノイズが増大するため好ましくない。
垂直磁気記録膜は、ＣｏＣｒＰｔ材料からなる１層構造とすることもできるし、組成の異なる材料からなる２層以上の構造とすることもできる。
垂直磁気記録膜の厚さは、５〜２０ｎｍ（より好ましくは１０〜１６ｎｍ。）とするのが好ましい。垂直磁気記録膜の厚さが５ｎｍ以上であると、十分な磁束が得ることができ、再生時における出力が低くならず、出力波形がノイズ成分にうもれてしまうことがないので、より高記録密度に適した磁気記録再生装置として動作するので好ましい。また、垂直磁気記録膜の厚さが２０ｎｍ以下であると、垂直磁気記録膜内の磁性粒子の粗大化を抑えることができ、ノイズの増大といった記録再生特性の劣化が生じるおそれがないため好ましい。
垂直磁気記録膜の保磁力は、４０００（Ｏｅ）以上とすることが好ましい。保磁力が４０００（Ｏｅ）未満であると、高記録密度における必要な分解能が得られず、また熱揺らぎ耐性が劣るため好ましくない。
垂直磁気記録膜の残留磁化（Ｍｒ）と飽和磁化（Ｍｓ）の比Ｍｒ／Ｍｓが０．９５以上であることが好ましい。Ｍｒ／Ｍｓが０．９５未満の磁気記録媒体は、熱揺らぎ耐性に劣るため好ましくない。
垂直磁気記録膜の逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は、１０００以上であることが好ましい。逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）が、１０００未満の磁気記録媒体は、熱揺らぎ耐性に劣るため好ましくない。
垂直磁気記録膜は、結晶粒子の平均粒径が４ｎｍ以上８ｎｍ以下であることが好ましい。この平均粒径は、例えば垂直磁気記録膜の結晶粒子をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察し、観察像を画像処理することにより求めることができる。
保護膜は垂直磁気記録膜の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐためのもので、従来公知の材料を使用でき、例えばＣ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２を含むものが使用可能である。保護層の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下とするのがヘッドと媒体の距離を小さくできるので高記録密度の点から望ましい。
潤滑膜には従来公知の材料、例えばパーフルオロポリエーテル、フッ素化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いるのが好ましい。
本形態の磁気記録媒体にあっては、裏打ち層が少なくとも２層以上の軟磁性膜と前記軟磁性膜の間に設けられた反強磁性膜からなる多層膜から構成されており、反強磁性膜と軟磁性膜が交換結合しており、反強磁性膜の上と下の軟磁性膜の交換結合磁界の向きが異なる磁気記録媒体であるので、高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体となる。
図３は、上記磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置の例を示すものである。ここに示す磁気記録再生装置は、磁気記録媒体１０と、磁気記録媒体１０を回転駆動させる媒体駆動部１１と、磁気記録媒体１０に情報を記録再生する磁気ヘッド１２と、ヘッド駆動部１３と、記録再生信号処理系１４とを備えている。記録再生信号処理系１４は、入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド１２に送ったり、磁気ヘッド１２からの再生信号を処理してデータを出力することができるようになっている。
以下、実施例を示して本発明の作用効果を明確にする。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
洗浄済みのガラス基板（オハラ社製、外直径２．５インチ）をＤＣマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製Ｃ−３０１０）の成膜チャンバ内に収容して、到達真空度１×１０−５Ｐａとなるまで成膜チャンバ内を排気した後、このガラス基板上に軟磁性膜１として８９Ｃｏ−４Ｚｒ−７Ｎｂ（Ｃｏ含有量８９ａｔ％、Ｚｒ含有量４ａｔ％、Ｎｂ含有量７ａｔ％）を５０ｎｍ、軟磁性結晶下地膜として８０Ｎｉ−２０Ｆｅを５ｎｍ、反強磁性膜として８０Ｍｎ−２０Ｉｒを６ｎｍ成膜した。このとき基板加熱はおこなわず、磁界を基板半径方向の内周から外周に向かって磁界を印加した。続いて、８９Ｃｏ−４Ｚｒ−７Ｎｂを磁界を基板半径方向の外周から内周に向かって磁界を印加して５０ｎｍ成膜した。この膜の飽和磁束密度Ｂｓ（Ｔ）と膜厚ｔ（ｎｍ）の積Ｂｓ・ｔ（Ｔ・ｎｍ）が１１０（Ｔ・ｎｍ）であることを振動式磁気特性測定装置（ＶＳＭ）で確認した。軟磁性膜と反強磁性膜が成膜時の磁界印加により交換結合していることを確認した。
次いで、配向制御膜としてＲｕを２０ｎｍ、垂直磁気記録膜として６６Ｃｏ−８Ｃｒ−１８Ｐｔ−８ＳｉＯ２を１２ｎｍ成膜した。
（実施例１）
洗浄済みのガラス基板（オハラ社製、外直径２．５インチ）をＤＣマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製Ｃ−３０１０）の成膜チャンバ内に収容して、到達真空度１×１０−５Ｐａとなるまで成膜チャンバ内を排気した後、このガラス基板上に軟磁性膜１として８９Ｃｏ−４Ｚｒ−７Ｎｂ（Ｃｏ含有量８９ａｔ％、Ｚｒ含有量４ａｔ％、Ｎｂ含有量７ａｔ％）を５０ｎｍ、軟磁性結晶下地膜として８０Ｎｉ−２０Ｆｅを５ｎｍ、反強磁性膜として８０Ｍｎ−２０Ｉｒを６ｎｍ成膜した。このとき基板加熱はおこなわず、磁界を基板半径方向の内周から外周に向かって磁界を印加した。続いて、８９Ｃｏ−４Ｚｒ−７Ｎｂを磁界を基板半径方向の外周から内周に向かって磁界を印加して５０ｎｍ成膜した。この膜の飽和磁束密度Ｂｓ（Ｔ）と膜厚ｔ（ｎｍ）の積Ｂｓ・ｔ（Ｔ・ｎｍ）が１１０（Ｔ・ｎｍ）であることを振動式磁気特性測定装置（ＶＳＭ）で確認した。軟磁性膜と反強磁性膜が成膜時の磁界印加により交換結合していることを確認した。
次いで、配向制御膜としてＲｕを２０ｎｍ、垂直磁気記録膜として６６Ｃｏ−８Ｃｒ−１８Ｐｔ−８ＳｉＯ２を１２ｎｍ成膜した。
次いで、ＣＶＤ法により４ｎｍの保護膜を形成した。
次いで、ディッピング法によりパーフルオロポリエーテルからなる潤滑膜を形成し、磁気記録媒体を得た。
（比較例１）
反強磁性膜４を設けなかったこと以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。
（比較例２、３）
軟磁性膜２、５の磁化方向を２層とも内周から外周の同一方向にしたこと以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。
（比較例１）
反強磁性膜４を設けなかったこと以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。
（比較例２、３）
軟磁性膜２、５の磁化方向を２層とも内周から外周の同一方向にしたこと以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。
これら実施例および比較例の磁気記録媒体について、記録再生特性を評価した。記録再生特性の評価は、米国ＧＵＺＩＫ社製リードライトアナライザＲＷＡ１６３２、およびスピンスタンドＳ１７０１ＭＰを用いて測定した。
記録再生特性の評価には、書き込みをシングルポール磁極、再生部にＧＭＲ素子を用いたヘッドを用いて、記録周波数条件を線記録密度８００ｋＦＣＩとして測定した。
ＷＡＴＥの評価には、８００ｋＦＣＩの信号を書いた後、３μｍ離れたトラックに１００ｋＦＣＩの信号を１０万回書いた後のエラーレートの劣化度を測定した。測定結果を表１に示す。
ＷＡＴＥの評価には、８００ｋＦＣＩの信号を書いた後、３μｍ離れたトラックに１００ｋＦＣＩの信号を１０万回書いた後のエラーレートの劣化度を測定した。測定結果を表１に示す。
実施例１は、比較例１〜３に比較してエラーレートの劣化が小さいことが確認できた。
（実施例２、３）
軟磁性膜と反強磁性膜の交換結合の向きを変えた以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。これらの実施例の磁気記録媒体についてエラーレートを測定した。測定結果を表１に示す。
軟磁性膜と反強磁性膜の交換結合の向きを変えた以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。これらの実施例の磁気記録媒体についてエラーレートを測定した。測定結果を表１に示す。
軟磁性膜と反強磁性膜の反強磁性の向きを変えることにより、実施例２および３は比較例に比べてエラーレートの劣化が改善できたことが確認できた。特に反強磁性の向きが反平行である実施例１および２はエラーレートの劣化が小さい。
（実施例３〜１２）
軟磁性膜の膜厚と組成を変えた以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。これらの実施例に磁気記録媒体についてエラーレートを測定した。測定結果を表２に示す。
軟磁性膜の膜厚と組成を変えた以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。これらの実施例に磁気記録媒体についてエラーレートを測定した。測定結果を表２に示す。
実施例４〜１２はエラーレートの劣化が改善できたことが確認できた。特に軟磁性膜の厚さを薄くしたほうが改善が大きいことがわかる。また半径方向の磁化が０である実施例４〜６および９〜１２は特に改善が大きいことがわかる。
（実施例１３〜１７）
反強磁性膜の膜厚と組成を変えたこと以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。これらの実施例の磁気記録媒体についてエラーレートを測定した。測定結果を表３に示す。
反強磁性膜の膜厚と組成を変えたこと以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。これらの実施例の磁気記録媒体についてエラーレートを測定した。測定結果を表３に示す。
実施例１３〜１７はエラーレートの劣化が改善できたことが確認できた。特にＭｎＩｒが４〜７ｎｍの範囲である実施例１および１３は特に改善が大きいことがわかる。
（実施例１８〜２２）
軟磁性結晶下地膜の膜厚と組成を変えたこと以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。これらの実施例の磁気記録媒体についてエラーレートを測定した。測定結果を表４に示す。
軟磁性結晶下地膜の膜厚と組成を変えたこと以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。これらの実施例の磁気記録媒体についてエラーレートを測定した。測定結果を表４に示す。
実施例１８〜２２はエラーレートの劣化が改善できたことが確認できた。
（実施例２３〜２５）
裏打ち層の膜数を変えた以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。これらの実施例の磁気記録媒体についてエラーレートを測定した。測定結果を表５に示す。
裏打ち層の膜数を変えた以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。これらの実施例の磁気記録媒体についてエラーレートを測定した。測定結果を表５に示す。
実施例２３〜２５はエラーレートの劣化が改善できたことが確認できた。
以上述べたように本発明によれば、非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層と垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体において、前記裏打ち層は少なくとも２層以上の軟磁性膜と前記軟磁性膜の間に設けられた反強磁性膜からなる多層膜から構成されており、反強磁性膜と軟磁性膜が交換結合しており、反強磁性膜の上と下の軟磁性膜の交換結合磁界の向きが異なる。反強磁性膜を挟んだ上と下の軟磁性膜の、交換結合磁界の向きを相違させることにより、エラーレートに優れ、ＷＡＴＥ問題が発生しない磁気記録媒体を安易に製造することが可能となり、高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記録再生装置を提供できる。
１ 非磁性基板
２ 第１軟磁性膜
３ 軟磁性結晶下地膜
４ 反強磁性膜
５ 第２軟磁性膜
６ 配向制御層
７ 垂直磁気記録膜
８ 保護膜
１０ 磁気記録媒体
１１ 媒体駆動部
１２ 磁気ヘッド
１３ ヘッド駆動部
１４ 記録再生信号処理系
２ 第１軟磁性膜
３ 軟磁性結晶下地膜
４ 反強磁性膜
５ 第２軟磁性膜
６ 配向制御層
７ 垂直磁気記録膜
８ 保護膜
１０ 磁気記録媒体
１１ 媒体駆動部
１２ 磁気ヘッド
１３ ヘッド駆動部
１４ 記録再生信号処理系
Claims (19)
- 非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層と垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体において、前記裏打ち層は少なくとも２層以上の軟磁性膜と前記軟磁性膜の間に設けられた反強磁性膜からなる多層膜から構成されており、反強磁性膜と軟磁性膜が交換結合しており、反強磁性膜の上と下の軟磁性膜の交換結合の向きが異なることを特徴とする磁気記録媒体。
- 反強磁性膜と上下に設けられた軟磁性膜がそれぞれ交換結合しており、それぞれの軟磁性膜は互いに交換結合をしていないことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
- 反強磁性膜を挟んだ上と下の軟磁性膜の、交換結合磁界の向きが１８０°異なることを特徴とする請求項１または２の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
- 軟磁性膜の磁化容易軸が基板半径方向であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
- 外部磁界がない状態における反強磁性膜を挟んだ上と下の軟磁性膜の磁化の向きが反平行であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
- 反強磁性膜がＭｎＩｒまたはＭｎＦｅ系合金であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
- 各々の軟磁性膜の磁化反転磁界する磁界範囲（（Ｈｓ＋）−（Ｈｓ−））が１９７５Ａ／ｍ（２５Ｏｅ）以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
- 反強磁性膜の下に、ｆｃｃ構造またはｈｃｐ構造の磁性材料層を設けることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
- 裏打ち層の残留磁化が０であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
- 軟磁性膜がＣｏを主成分とする材料であることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
- 裏打ち層を構成する軟磁性膜の総厚が２０ｎｍ〜１２０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
- 裏打ち層を構成する軟磁性膜の総厚が３０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
- 裏打ち層を構成する軟磁性膜の一層あたりの厚さが１０〜６０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
- 垂直磁気記録膜が少なくともＣｏとＰｔと酸化物を含むグラニュラー構造であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
- 非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層と垂直磁気記録膜を有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、裏打ち層を少なくとも２層以上の軟磁性膜と、軟磁性膜の間に設けた反強磁性膜とからなる多層膜で構成し、反強磁性膜と軟磁性膜を交換結合させ、反強磁性膜の上と下の軟磁性膜の交換結合の向きを異なるように成膜すること特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
- 反強磁性膜の上下に設けられた軟磁性膜を異なった方向での磁場中にて成膜することを特徴とする請求項１５に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 磁場中にて反強磁性膜を成膜することを特徴とする請求項１５または１６に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 請求項１５〜１７の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法で製造した磁気記録媒体。
- 磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、磁気ヘッドが単磁極ヘッドであり、磁気記録媒体が、請求項１〜１３または１８の何れか１項に記載の磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。
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