JP6451011B2 - 垂直磁気記録媒体及び磁気記録再生装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ハードディスク装置（ＨＤＤ）等に用いられる垂直磁気記録媒体及び磁気記録再生装置に関する。
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。
垂直磁気記録媒体は、非磁性基板の上に、裏打ち層と、下地層と、中間層と、垂直磁気記録層とが順に積層されてなる。非磁性基板と垂直磁気記録層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、これによって記録再生効率を向上させることができる。
また、下地層は、その上に設けられた中間層及び垂直磁気記録層の粒径や配向を決める支配的な要素であるので、磁気記録媒体の記録再生特性を決めるためには、その材料の選定が非常に重要となる。このため、下地層に用いられる各種材料が提案されている。例えば、Ｔｉ合金（例えば、特許文献１参照。）や、ＮｉＦｅＣｒ合金（例えば、特許文献２参照。）など、ｈｃｐ構造やｆｃｃ構造、またＴａなど非晶質構造などを挙げることができる。また特許文献４には、下地層として、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄのいずれかを主成分とし、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのいずれか１つ以上の添加元素を含む合金を用いることが記載されている。
中間層としてはＲｕを用いることが提案されている（特許文献５参照）。また、Ｒｕは、柱状晶の頂部にドーム状の凸部が形成されるものであるため、この凸部上に記録層等の結晶粒子を成長させ、成長した結晶粒子の分離構造を促進し、結晶粒子を孤立化させて、磁性粒子を柱状に成長させる効果を有することが知られている（特許文献６参照）。
また特許文献７には、下地層として、ｆｃｃ構造の元素とｂｃｃ構造の元素とを含むｆｃｃ構造の合金層と、ＮｉＷ合金層との積層構造を用いることが開示されている。
また特許文献８には、面内配向した磁気記録媒体の下地層にＴｉＶを用いることが開示されている。
また特許文献７には、下地層として、ｆｃｃ構造の元素とｂｃｃ構造の元素とを含むｆｃｃ構造の合金層と、ＮｉＷ合金層との積層構造を用いることが開示されている。
また特許文献８には、面内配向した磁気記録媒体の下地層にＴｉＶを用いることが開示されている。
磁気記録媒体に対する高記録密度化の要求はとどまるところがなく、これまで以上に高記録密度化を実現できる磁気記録媒体が求められている。
この課題に対して、従来、ＮｉＷ合金を用いた下地層の結晶粒の微細化を図ることで、その上に形成する中間層、磁気記録層の結晶粒の微細化、配向性の向上を図り、電磁変換特性に優れ高記録密度化に対応可能な垂直磁気記録媒体、並びにその垂直磁気記録媒体を備えた磁気記録再生装置を提供する試みがなされていた。その方法としては、主に、非晶質構造の裏打ち層と、ＮｉＷ下地層との間にｆｃｃ構造の微結晶層を設けて、ＮｉＷ層の微結晶化を図る場合が多かった。しかしながら、その試みには限界があり、ＮｉＷ層を微結晶化し過ぎると、その上に形成する中間層の配向性が低下するという問題があった。
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、ＮｉＷ合金を用いた下地層の結晶粒の微細化と高い結晶配向性とを両立できる下地層を提供し、その上に形成する中間層、磁気記録層の結晶粒の微細化、配向性の向上を図り、電磁変換特性に優れ高記録密度化に対応可能な垂直磁気記録媒体、並びにその垂直磁気記録媒体を備えた磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
（１）少なくとも非磁性基板の上に、裏打ち層と、下地層と、中間層と、垂直磁気記録層とが順に積層されてなる垂直磁気記録媒体であって、 前記裏打ち層は、非晶質構造を有する軟磁性膜を少なくとも有しており、前記下地層は、前記非磁性基板側から第１下地層と第２下地層とが積層されてなり、前記第１下地層は非晶質構造のＴｉＶ合金からなり、前記第２下地層はＮｉＷ合金を含み、前記中間層はＲｕ又はＲｕ合金を含み、 前記非晶質構造を有する軟磁性膜、第１下地層、第２下地層は接して設けられていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
（２）前記ＴｉＶ合金に含まれるＶの量が、１０原子％〜８０原子％の範囲内であることを特徴とする（１）に記載の垂直磁気記録媒体。
（３）前記第１下地層の膜厚は、０．２ｎｍ〜５ｎｍの範囲である（１）または（２）のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
（４）（１）〜（３）の何れか一項に記載の垂直磁気記録媒体と、 前記垂直磁気記録媒体に対して情報の書き込みを行う単磁極ヘッドと、を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
（２）前記ＴｉＶ合金に含まれるＶの量が、１０原子％〜８０原子％の範囲内であることを特徴とする（１）に記載の垂直磁気記録媒体。
（３）前記第１下地層の膜厚は、０．２ｎｍ〜５ｎｍの範囲である（１）または（２）のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
（４）（１）〜（３）の何れか一項に記載の垂直磁気記録媒体と、 前記垂直磁気記録媒体に対して情報の書き込みを行う単磁極ヘッドと、を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
本発明によれば、下地層を、非晶質構造のＴｉＶ合金からなる第１下地層と、ＮｉＷ合金層からなる第２下地層の２層構造とすることにより、下地層の上に形成する中間層、垂直磁気記録層の結晶粒の微細化、粒度分布の均質化、配向性の向上が図られ、電磁変換特性に優れ高記録密度化に対応可能な垂直磁気記録媒体及び磁気記録再生装置を提供できる。
以下、本発明を適用した垂直磁気記録媒体及び磁気記録再生装置について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮し得る範囲で適宜変更して実施することが可能である。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮し得る範囲で適宜変更して実施することが可能である。
（垂直磁気記録媒体）
本発明を適用した本実施形態に係る垂直磁気記録媒体は、例えば図１に示すように、非磁性基板１の両面に、密着層１１と、裏打ち層２と、第１下地層３（下地層）と、第２下地層４（下地層）と、中間層５と、垂直磁気記録層６と、保護層７とが順に積層されてなると共に、最上層に潤滑膜（図１では省略。）が成膜された構成となっている。なお、図１においては、非磁性基板１の片面のみを図示している。
本発明を適用した本実施形態に係る垂直磁気記録媒体は、例えば図１に示すように、非磁性基板１の両面に、密着層１１と、裏打ち層２と、第１下地層３（下地層）と、第２下地層４（下地層）と、中間層５と、垂直磁気記録層６と、保護層７とが順に積層されてなると共に、最上層に潤滑膜（図１では省略。）が成膜された構成となっている。なお、図１においては、非磁性基板１の片面のみを図示している。
このうち、非磁性基板１としては、例えば、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。
また、非磁性基板１を構成するガラス基板としては、例えば、非晶質ガラスや、結晶化ガラスを用いることができ、さらに、非晶質ガラスとしては、汎用のソーダライムガラスや、アルミノシリケートガラスなどを用いることができる。一方、結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスなどを用いることができる。
非磁性基板１は、平均表面粗さＲａが０．８ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以下であることが、記録密度を高める点から好ましい。また、非磁性基板１は、表面の微小うねり（Ｗａ）が０．３ｎｍ以下、好ましくは０．２５ｎｍ以下であることが、磁気ヘッドを低浮上させて高記録密度記録を行う点から好ましい。このように、非磁性基板１の表面を平坦化することによって、中間層５及び垂直磁気記録層６の結晶配向を高め、記録再生特性を向上させ、また、ヘッドを低浮上させることが可能となる。
また、非磁性基板１は、後述するようにＣｏ又はＦｅが主成分となる裏打ち層２と接することで、表面の吸着ガスや、水分の影響、基板成分の拡散などにより、腐食が進行する可能性がある。このため、非磁性基板１と裏打ち層２との間に密着層１１を設けることが好ましい。なお、密着層１１の材料としては、例えば、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金など適宜選択することが可能である。また、密着層１１の厚みは２ｎｍ以上であることが好ましく、３０ｎｍ以下であることが好ましい。
また、非磁性基板１は、後述するようにＣｏ又はＦｅが主成分となる裏打ち層２と接することで、表面の吸着ガスや、水分の影響、基板成分の拡散などにより、腐食が進行する可能性がある。このため、非磁性基板１と裏打ち層２との間に密着層１１を設けることが好ましい。なお、密着層１１の材料としては、例えば、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金など適宜選択することが可能である。また、密着層１１の厚みは２ｎｍ以上であることが好ましく、３０ｎｍ以下であることが好ましい。
裏打ち層２は、第１軟磁性膜８と、Ｒｕ膜９と、第２軟磁性膜１０とが順に積層された構造を有している。すなわち、この裏打ち層２は、２層の軟磁性膜８，１０の間にＲｕ膜９を挟み込むことによって、Ｒｕ膜９の上下の軟磁性膜８，１０がアンチ・フェロ・カップリング(ＡＦＣ)結合した構造を有している。これにより、外部からの磁界に対しての耐性、並びに垂直磁気記録特有の問題であるＷＡＴＥ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｔａｃｋ Ｅｒａｓｕｒｅ）現象に対しての耐性を高めることができる。
第１及び第２軟磁性膜８，１０は、例えばＣｏＦｅ合金からなる。これら軟磁性膜８，１０にＣｏＦｅ合金を用いることで、高い飽和磁束密度Ｂｓ（１．４（Ｔ）以上）を実現でき、また、後述する第１下地層３、第２下地層４を用いることにより、更に優れた記録再生特性を得ることができる。なお、第１及び第２軟磁性膜８，１０を成膜する際は、非磁性基板１の半径方向に磁界を与えた状態で、スパッタリング法によりＣｏＦｅ合金膜を形成することが好ましい。
また、ＣｏＦｅ合金には、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂの何れかを添加することが好ましい。これにより、ＣｏＦｅ合金の非晶質化が促進され、ＮｉＷ合金の配向性を向上させることが可能となる。また、ＣｏＦｅ合金に対するＺｒ、Ｔａ、Ｎｂの添加量は、３〜１５原子％の範囲であることが好ましく、５〜１０原子％の範囲であることが更に好ましい。
ＣｏＦｅ合金中のＦｅの含有量は、５〜６０原子％の範囲であることが好ましい。Ｆｅの含有量が５原子％未満であると、裏打ち層２の飽和磁束密度Ｂｓが低くなり好ましくない。一方、Ｆｅの含有量が６０原子％を超えると、裏打ち層２の腐食性が悪化するため好ましくない。
裏打ち層２の膜厚は、１５〜８０ｎｍの範囲であることが好ましく、２０〜５０ｎｍの範囲であることがより好ましい。裏打ち層２の膜厚が１５ｎｍ未満であると、磁気ヘッドからの磁束を十分に吸収することができず、書き込みが不十分となり、記録再生特性が悪化するために好ましくない。一方、裏打ち層２の膜厚が８０ｎｍを超えると、生産性が著しく低下するために好ましくない。
また、裏打ち層２では、第１及び第２軟磁性膜８，１０を非晶質構造とすることで、表面粗さＲａの粗大化を防ぐことができる。これにより、磁気ヘッドの浮上量を低減することが可能となり、さらに高記録密度化が可能となる。
ここで、裏打ち層２を構成する第１及び第２軟磁性膜８，１０におけるＡＦＣ結合の大きさを示す指標として「Ｈｂｉａｓ」を定義したとき、裏打ち層２は、このＨｂｉａｓの値が８０（Ｏｅ）以上であることが好ましく、３００（Ｏｅ）以下であることが好ましい。これにより、外磁場耐性及びＷＡＴＥ耐性を高めることが可能である。「Ｈｂｉａｓ」は、飽和磁束密度をＭｓとし、飽和磁束密度Ｍｓの半値の磁界Ｍｓ/２と定義したものであり、第１及び第２軟磁性膜８，１０に上記材料を用いて、これら軟磁性膜８，１０の間に設けたＲｕ膜９の膜厚を所定の膜厚（例えば０．６〜０．８ｎｍ）とすることで、上記Ｈｂｉａｓの値を満足することできる。
また、第１及び第２軟磁性膜８，１０は、１０（Ｏｅ）以下、好ましくは５（Ｏｅ）以下とするのが好ましい。なお、１（Ｏｅ）は、約７９Ａ／ｍである。
第１下地層３、第２下地層４は、その上に設けられた中間層５と垂直磁気記録層６の配向や結晶サイズを制御するためのものであり、磁気ヘッドから発生する磁束の基板面に対する垂直方向成分を大きくするために、また情報が記録される垂直磁気記録層６の磁化の方向をより強固に非磁性基板１と垂直な方向に固定するために設けられている。すなわち、第２軟磁性膜１０は非晶質構造であるため、この上に直接、中間層や磁気記録層を設けても、磁気記録層を垂直配向させることは困難だからである。
下地層にＮｉＷ合金を用いることで、その上にｃ軸配向性の高いｈｃｐ構造の磁性粒子を成長させて垂直磁気記録層を形成できる（特許文献３を参照。）。本発明者は、このＮｉＷ合金からなる下地層に改良を加えて、垂直磁気記録層の結晶粒のさらなる微細化、結晶粒の粒度分布の均質化、結晶粒の配向性の向上を図ることを検討した結果、下地層を、基板側から順に、非晶質構造のＴｉＶ合金層とＮｉＷ合金層との２層構造とすることで、これらが実現できることを見いだした。従来より、非晶質構造の裏打ち層と、ＮｉＷ下地層との間にｆｃｃ構造等の微結晶層を設けて、ＮｉＷ層の微結晶化を図ることが試みられていた。しかしながら、その試みには限界があり、ＮｉＷ層を微結晶化し過ぎると、その上に形成する中間層の配向性が低下するという問題があった。これは、本発明者の検討によると微結晶層を過度に微細化すると、微結晶層の結晶性が悪化し、これがＮｉＷ層の結晶性をも低下させるためであった。そこで本発明者は、ＮｉＷ下地層の下層として非晶質構造の層を設けることを検討した。そして、その非晶質構造の層はアイランド状に核形成する層であり、その核がそれぞれＮｉＷの結晶を１個づつ（ｏｎｅ ｂｙ ｏｎｅで）結晶成長させることに想到し、本発明の積層構造を完成させた。
本発明では第１下地層として、ＴｉＶ合金からなるものを用いるが、ＴｉＶ合金に含まれるＶの量は、１０原子以上、８０原子％以下の範囲内とすることが好ましい。すなわち、第１下地層として、ＴｉＶ合金からなるものを用いる場合、Ｖの量を１０原子％〜８０原子％の範囲とすることにより、ＮｉＷ合金を用いた下地層の結晶粒の微細化と高い結晶配向性とを両立できる。
ＴｉＶ合金に含まれるＶの量の下限は、１０原子％以上であることが好ましく、３０原子％以上であることがより好ましい。また、ＴｉＶ合金に含まれるＶの量の上限は、８０原子％以下であることが好ましく、７０原子％以下であることがより好ましい。
本発明の第１下地層であるＴｉＶ合金層を非晶質構造とするためには公知の方法を採用することができる。例えば、成膜にスパッタ法を用いる場合は、成膜時の基板温度を下げること、スパッタ粒子のエネルギーを下げること、ターゲットへの投入電力を下げてプラズマ密度を下げること、また成膜後に逆スパッタを行って膜の結晶構造を乱すこと等の方法を採用することができる。
ＴｉＶ合金に含まれるＶの量の下限は、１０原子％以上であることが好ましく、３０原子％以上であることがより好ましい。また、ＴｉＶ合金に含まれるＶの量の上限は、８０原子％以下であることが好ましく、７０原子％以下であることがより好ましい。
本発明の第１下地層であるＴｉＶ合金層を非晶質構造とするためには公知の方法を採用することができる。例えば、成膜にスパッタ法を用いる場合は、成膜時の基板温度を下げること、スパッタ粒子のエネルギーを下げること、ターゲットへの投入電力を下げてプラズマ密度を下げること、また成膜後に逆スパッタを行って膜の結晶構造を乱すこと等の方法を採用することができる。
このように、ＮｉＷ合金からなる第２下地層４の結晶組織が改善されることで、更にその上に積層される中間層５及び垂直磁気記録層６の結晶粒の微細化、粒度分布の均質化、配向性の向上が図られ、電磁変換特性に優れ高記録密度化に対応可能な垂直磁気記録媒体が実現可能になる。
第１下地層３の膜厚は、０．２ｎｍ〜５ｎｍの範囲であることが好ましい。第１下地層３の膜厚が０．２ｎｍ未満であると本発明の効果が不十分となり、第２下地層のＮｉＷ合金層の結晶粒径の微細化及び均一化の効果が低下する。一方、第１下地層３の膜厚が５ｎｍを超えると、第２下地層４の結晶サイズが大きくなるために好ましくない。
本発明では、第２下地層４をＮｉＷ合金から構成する。このＮｉＷ合金中のＷの含有量は３原子％〜１０原子％の範囲内とすることが好ましい。
ＮｉＷ合金中のＷの含有量が３原子％未満又は１０原子％を越えると、垂直磁気記録媒体の配向や結晶サイズを制御する効果が低下するため好ましくない。
ＮｉＷ合金中のＷの含有量が３原子％未満又は１０原子％を越えると、垂直磁気記録媒体の配向や結晶サイズを制御する効果が低下するため好ましくない。
なお、ＮｉＷ合金には、結晶サイズ低減及び中間層５との結晶格子サイズの整合性を高める目的で、他の元素を添加することが可能である。例えば、結晶サイズを低減する目的では、Ｂ、Ｍｎなどを添加してもよく、この場合、Ｂ、Ｍｎの含有量は６原子％以下であることが好ましく、１原子％以上であることが好ましい。また、中間層５との結晶格子サイズの整合性を高める目的では、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｔａなどを添加することが可能である。この場合、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｔａの含有量は４０原子％以下及び１原子％以上であることが好ましい。
第２下地層４の膜厚は、２〜２０ｎｍの範囲であることが好ましい。第２下地層４の膜厚が２ｎｍ未満であると効果が不十分となり、結晶粒径の微細化の効果を得ることができず、また配向も悪化するので好ましくない。一方、第２下地層４の膜厚が２０ｎｍを超えると、結晶サイズが大きくなるために好ましくない。
中間層５は、垂直磁気記録層をｃ軸配向した柱状晶とするための層であり、その成長面はドーム状の形状を有している。このような中間層５は、Ｒｕ又はＲｕ合金によって形成できる。Rｕ合金としては、例えば、ＲｕＣｏ、ＲｕＡｌ、ＲｕＭｎ、ＲｕＭｏ、ＲｕＦｅ合金を例示できる。Ｒｕ合金中のＲｕ量は５０原子％以上９０原子％以下がよい。
また、中間層５の膜厚は、３０ｎｍ以下、好ましくは１６ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上であることが好ましい。中間層５を薄くすることで、磁気ヘッドと裏打ち層２との間の距離が小さくなり、磁気ヘッドからの磁束を急峻にすることができる。その結果、裏打ち層２の膜厚を更に薄くすることができ、生産性を向上させることが可能となる。
垂直磁気記録層６は、磁化容易軸が基板面に対して垂直方向を向いた磁性膜からなる。この垂直磁気記録層６は、少なくともＣｏとＰｔを含み、更にＳＮＲ特性改善などの目的で、酸化物や、Ｃｒ、Ｂ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｚｒなどを添加してもよい。また、酸化物としては、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｔａ２Ｏ３、ＴｉＯ２などを挙げることができる。
垂直磁気記録層６中の酸化物の体積率は１５〜４０体積％であることが好ましく、２５〜３５体積％であることが更に好ましい。この酸化物の体積率が１５体積％未満であると、ＳＮＲ特性が不十分となるため好ましくない。一方、この酸化物の体積率が４０体積％を超えると、高記録密度に対応するだけの保磁力を得ることができないため好ましくない。
垂直磁気記録層６の膜厚は、６〜２０ｎｍの範囲であることが好ましい。例えば、酸化物グラニュラー層の膜厚がこの範囲であると、十分な出力を確保することができ、ＯＷ特性の悪化が生じないために好ましい。
なお、垂直磁気記録層６は、単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。
保護層７は、垂直磁気記録層６の腐食を防ぐと共に、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あり、従来公知の材料、例えばＣ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２を含むものを用いることができる。保護層７の膜厚は、１〜５ｎｍの範囲であることが、磁気ヘッドと媒体表面と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。
最上層に塗布する潤滑膜には、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ことができる。
（磁気記録再生装置）
図２は、本発明を適用した磁気記録再生装置の一例を示すものである。
この磁気記録再生装置は、上記図１に示す構成を有する垂直磁気記録媒体５０と、垂直磁気記録媒体５０を回転駆動させる媒体駆動部５１と、垂直磁気記録媒体５０に情報を記録再生する磁気ヘッド５２と、この磁気ヘッド５２を垂直磁気記録媒体５０に対して相対運動させるヘッド駆動部５３と、記録再生信号処理系５４とを備えている。また、記録再生信号処理系５４は、外部から入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド５２に送り、磁気ヘッド５２からの再生信号を処理してデータを外部に送ることが可能となっている。
図２は、本発明を適用した磁気記録再生装置の一例を示すものである。
この磁気記録再生装置は、上記図１に示す構成を有する垂直磁気記録媒体５０と、垂直磁気記録媒体５０を回転駆動させる媒体駆動部５１と、垂直磁気記録媒体５０に情報を記録再生する磁気ヘッド５２と、この磁気ヘッド５２を垂直磁気記録媒体５０に対して相対運動させるヘッド駆動部５３と、記録再生信号処理系５４とを備えている。また、記録再生信号処理系５４は、外部から入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド５２に送り、磁気ヘッド５２からの再生信号を処理してデータを外部に送ることが可能となっている。
本発明を適用した磁気記録再生装置では、上記垂直磁気記録媒体の更なる高記録密度化という要望に応えるべく、垂直磁気記録層６に対する書き込み能力に優れた単磁極ヘッドを磁気ヘッド５２に用いている。そして、上記垂直磁気記録媒体では、このような単磁極ヘッドに対応するために、非磁性基板１と垂直磁気記録層６との間に裏打ち層２を設けて、単磁極ヘッドと垂直磁気記録層６との間の磁束の出入りの効率向上を図っている。
また、磁気記録再生装置では、再生素子として巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用したＧＭＲ素子などを有した、より高記録密度に適した磁気ヘッド５２を用いることができる。
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の効果を発揮し得る範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本発明は、上記垂直磁気記録層６に磁気的に分離された磁気記録パターンを有する垂直磁気記録媒体に適用することも可能である。具体的に、磁気記録パターンを有する磁気記録媒体としては、磁気記録パターンが１ビットごとに一定の規則性をもって配置された、いわゆるパターンドメディアや、磁気記録パターンが、トラック状に配置されたメディアや、その他、サーボ信号パターン等を挙げることができる。
例えば、本発明は、上記垂直磁気記録層６に磁気的に分離された磁気記録パターンを有する垂直磁気記録媒体に適用することも可能である。具体的に、磁気記録パターンを有する磁気記録媒体としては、磁気記録パターンが１ビットごとに一定の規則性をもって配置された、いわゆるパターンドメディアや、磁気記録パターンが、トラック状に配置されたメディアや、その他、サーボ信号パターン等を挙げることができる。
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
本実施例では、先ず、非磁性基板としてガラス基板（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。このガラス基板上に、５０Ｃｒ−５０Ｔｉ（Ｃｒ含有量５０原子％、Ｔｉ含有量５０原子％）からなる密着層を１０ｎｍ、４７Ｆｅ−３５Ｃｏ−９Ｗ−９Ｎｂ（Ｆｅ含有量４７原子％、Ｃｏ含有量３５原子％、Ｗ含有量９原子％、Ｎｂ含有量９原子％）からなる第１軟磁性膜を２０ｎｍ、Ｒｕ膜を０．８ｎｍ、４７Ｆｅ−３５Ｃｏ−９Ｗ−９Ｎｂからなる第２軟磁性膜を２０ｎｍ成膜して裏打ち層を形成した。なお、これら軟磁性膜の結晶構造が非晶質構造であることをＸＲＤで確認した。
次に、この上に、表１に示す組成、結晶構造の第１下地層を１ｎｍの膜厚で成膜し、その上に、ＮｉＷ合金からなる第２下地層を３ｎｍの膜厚で成膜した。なお、比較例１〜３では、第１下地層のスパッタ成膜時に基板に１５０Vのバイアス電圧を印加することで、第１下地層を結晶化させた。
この上に、Ｒｕからなる中間層を１２ｎｍ成膜し、垂直磁気記録層として、６９Ｃｏ−５Ｃｒ−１６Ｐｔ−１０ＳｉＯ２を１０ｎｍ、５３Ｃｏ−１０Ｃｒ―２３Ｐｔ−１４Ｂを６ｎｍ成膜した。そして、この上に、イオンビーム法により４ｎｍのカーボンからなる保護層を形成した後、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、実験例１〜１０の垂直磁気記録媒体を得た。
この上に、Ｒｕからなる中間層を１２ｎｍ成膜し、垂直磁気記録層として、６９Ｃｏ−５Ｃｒ−１６Ｐｔ−１０ＳｉＯ２を１０ｎｍ、５３Ｃｏ−１０Ｃｒ―２３Ｐｔ−１４Ｂを６ｎｍ成膜した。そして、この上に、イオンビーム法により４ｎｍのカーボンからなる保護層を形成した後、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、実験例１〜１０の垂直磁気記録媒体を得た。
そして、これら実施例１〜１０及び比較例１〜４の垂直磁気記録媒体について、電磁変換特性を調べるために、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の評価を行った。その評価結果を表１に示す。
また、各実施例でＲｕからなる中間層を成膜した基板を成膜装置から取り出して、Ｒｕの垂直配向性（Δθ５０）を調べた。その評価結果を表１に示す。
表１の実施例１〜１０と比較例１〜４とを比較すると、実施例１〜１０の全てのＳＮＲが比較例１〜４のＳＮＲより優れている。特に、実施例１〜１０と結晶構造が異なりかつＴｉ単体、Ｖ単体の場合である比較例１及び３は、実施例１〜１０に比べてＳＮＲは０．４〜０．５ｄＢ程度も低いことがわかる。
また、実施例１と比較例２とを比較すると、結晶構造が同じ非晶質であっても、Ｔｉ単体を、Ｖを５原子％含有するＴｉＶ合金とすることにより、ＳＮＲが０．２ｄＢ向上している。そして、実施例１〜６を比較すると、Ｖの含有量をさらに増やして５０原子％になるまではＶの含有量を増やしていくほど、ＳＮＲはより良好になっていくことがわかる。一方、比較例３と実施例６〜１０とを比較すると、第１下地層の材料がＶ単体でかつ結晶構造がｂｃｃの場合（比較例３）はＳＮＲが１９．０２ｄＢであるが、非晶質のＴｉＶ合金としてＶの含有量を９０原子％から５０原子％になるまではＶの含有量を減らしていくほど、ＳＮＲはより良好になっていくことがわかる。
また、実施例３と比較例４とを比較すると、同じ組成であっても、結晶構造が非晶質でない場合には、ＳＮＲが０．３ｄＢ程度も低いことがわかる。
また、実施例１〜１０を比較すると、第１下地層の材料としては、ＴｉＶ合金におけるＶの含有量は１０原子％以上、８０原子％以下であるとＳＮＲは１９．５１ｄＢ以上であるから好ましく、Ｖの含有量が３０原子％以上、７０原子％以下であるとＳＮＲは１９．５３ｄＢ以上であるからより好ましいことがわかる。
また、Ｒｕの垂直配向性（Δθ５０）について、実施例１〜１０と比較例１〜４とを比較すると、全実施例が比較例１〜４より良好であることがわかる。
１…非磁性基板、１１…密着層、２…裏打ち層、３…第１下地層、４…第２下地層、５…中間層、６…垂直磁気記録層、７…保護層、８…第１軟磁性膜、９…Ｒｕ膜、１０…第２軟磁性膜、５０…垂直磁気記録媒体、５１…媒体駆動部、５２…磁気ヘッド、５３…ヘッド駆動部、５４…記録再生信号処理系。
Claims (4)
- 少なくとも非磁性基板の上に、裏打ち層と、下地層と、中間層と、垂直磁気記録層とが順に積層されてなる垂直磁気記録媒体であって、
前記裏打ち層は、非晶質構造を有する軟磁性膜を少なくとも有しており、
前記下地層は、前記非磁性基板側から第１下地層と第２下地層とが積層されてなり、
前記第１下地層は非晶質構造のＴｉＶ合金からなり、
前記第２下地層はＮｉＷ合金を含み、
前記中間層はＲｕ又はＲｕ合金を含み、
前記非晶質構造を有する軟磁性膜、第１下地層、第２下地層は接して設けられていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 前記ＴｉＶ合金に含まれるＶの量が、１０原子％〜８０原子％の範囲内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。
- 前記第１下地層の膜厚は、０．２ｎｍ〜５ｎｍの範囲である請求項１または２のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
- 請求項１〜３の何れか一項に記載の垂直磁気記録媒体と、
前記垂直磁気記録媒体に対して情報の書き込みを行う単磁極ヘッドと、を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
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