JP3625428B2 - 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、ハードディスク装置などに用いられる磁気記録媒体のうち、特に、垂直方向磁化を利用する垂直磁気記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
面内磁気記録層と比較して、厚い記録層でも高密度で線方向の記録が可能な垂直磁気記録層は、面内磁気記録層より熱揺らぎ耐性に強い。特に、垂直磁気異方性を有する記録層の下に、高透磁率の軟磁性層を設けた垂直二層膜媒体は、ヘッドと軟磁性層の相互作用により、理想的な垂直記録がなされるため、将来のより高密度記録に対応が可能である。しかし、記録媒体にこのような軟磁性層を設けると、たとえ弱い外部磁化であっても、ディスク回転中に軟磁性層の磁化が容易に変化し、記録信号の低下やノイズが発生することが知られている。
【０００３】
このような軟磁性層の磁化の変化を改善するため、例えば特公平０３−５３６８６号には、軟磁性層上に反強磁性層を設けたもの、あるいは特公平７−１０５０２７号には軟磁性層の下に永久磁石層を設けたものが開示されている。また、この際、永久磁石層の磁化の向きを半径方向に揃えてやることも開示されている。軟磁性層に半径方向に異方性を付与することは、軟磁性層の円周方向の磁化変化を磁化回転で起こす機構となり、高周波での応答性も良好にする効果が生じるものと考えられる。さらに、これらを、積層構成としたものが開示され、反強磁性層の変わりに、バイアスを印加するためのバイアス層としてＣｏＦｅ／Ｃｕなどの人工格子系を用いることが出来ることが開示されている。
【０００４】
しかし、これらのようなバイアス層は、弱い地磁場を前提としたものである。外部磁界が数千Ａ／ｃｍにのぼる場合がある実際の装置に対しては、軟磁性層で外部磁場を遮断させ、バイアス層の反転を押さえるため、軟磁性層厚を６００ｎｍ以上が必要であることが、特開平１０−２８３６２４号に開示されている。
【０００５】
このように、これまでは、軟磁性層厚は厚くすることが、外部磁界への安定性や出力効率の点で良いと考えられていた。しかし、軟磁性層厚が厚いと、ディスクの中周部では磁区の発生を抑えることはできるが、ディスクの外周部及びディスクの内周部付近のように反磁界が強くなる場所では、磁区の発生を押さえることはできないため、例えばデータ領域にまで磁区が入り込んで、スパイクノイズが取りきれない。また、軟磁性層厚が厚いと、バイアスの反転は抑えられるものの、容易に軟磁性層に逆磁区が発生するため、ノイズの増大につながっている。従って、これまでは、ディスクのデータ領域全体にわたって、磁区の発生がなく、外部磁界にも安定で、ノイズの小さな媒体は実現できなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、外部磁界によって、磁化が減衰することなく、また、記録再生を繰り返しても、信号が安定で、ノイズの少ない垂直磁気記録媒体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、非磁性基板と、該非磁性基板上に設けられたコバルト合金バイアス層と、該コバルト合金バイアス層に設けられ、鉄またはコバルトを主成分とする軟磁性層と、垂直磁気記録層とを具備する垂直磁気記録媒体であって、
該コバルト合金バイアス層は、その半径方向の一方向にその残留磁化の方向が向いており、該コバルト合金バイアス層の厚さｔｂｉａｓ、その飽和磁化Ｍｓｂｉａｓ、該軟磁性層の厚さｔｓｏｆｔ、及びその飽和磁化Ｍｓｓｏｆｔが、下記式
Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）＞Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓ
但し、該軟磁性層の厚さｔｓｏｆｔは４０ｎｍないし２００ｎｍである
を満たすことを特徴とする垂直磁気記録媒体が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、非磁性基板及び垂直磁気記録層を有する垂直磁気記録媒体において、非磁性基板と垂直磁気記録層との間に、その半径方向の一方向にその残留磁化の方向が向いているコバルト合金バイアス層及び鉄またはコバルトを主成分とする軟磁性層が設けられ、かつコバルト合金バイアス層の厚さをｔｂｉａｓ、その飽和磁化をＭｓｂｉａｓ、該軟磁性層の厚さをｔｓｏｆｔ、及びその飽和磁化をＭｓｓｏｆｔとしたとき、下記式
Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）＞Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓ
を満たし、かつ軟磁性層の厚さｔｓｏｆｔは４０ｎｍないし２００ｎｍであることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、垂直磁気記録媒体の非磁性基板と軟磁性層との間に、その半径方向の一方向にその残留磁化の方向が向いているコバルト合金バイアス層を設けることにより、バイアス磁界を強め、垂直磁気記録媒体のデータ領域全体に逆磁区を発生させないため、スパイクノイズの発生を抑えることができる。さらに、このコバルト合金バイアス層と軟磁性層の厚さと飽和磁化との関係を規定することにより、バイアス層からのノイズを軟磁性層により有効に遮断することができる。
【００１０】
残留磁化の方向がその半径方向の一方向に向いていないと、軟磁性層に逆磁区が発生し、スパイクノイズの原因となる。
【００１１】
さらに、コバルト合金バイアス層と軟磁性層の厚さと飽和磁化との関係が上記式を満たさないと、バイアス層の磁化分散の発生する磁界がヘッドまで到達し、ノイズとなる。
【００１２】
ここで、コバルト合金バイアス層は、軟磁性層とは異なり、軟磁性層に一方向の磁界を印加するための層をいう。これには、磁界が面内の一方向に向き、磁界の反転が容易に起こらないような特性を有する材料が選択される。このような材料として、例えばＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＴａＢ、ＣｏＰｔＯ、ＣｏＰｔＣｒＯ、ＣｏＮｉＰｔ、ＣｏＮｉＰｔＣｒ、ＣｏＳｍ、及びＦｅＰｔ等を使用することができる。
【００１３】
コバルト合金バイアス層は、好ましくは、１６００００ Ａ／ｍ以上の保磁力Ｈｃを有する。
【００１４】
また、コバルト合金バイアス層と軟磁性層の半径方向の残留磁化Ｍｒと飽和磁化Ｍｓとの比Ｍｒ／Ｍｓが０．９７以上であることが好ましい。このようにして、コバルト合金バイアス層の磁化分散を抑制することでノイズをさらに低減することができる。
【００１５】
バイアス層によって付与される軟磁性層へのバイアス磁界は、バイアス層と軟磁性層の界面の交換結合状態で決められる。この界面での単位表面積当たりのエネルギーをγ（ｅｒｇ／ｃｍ２）とすると、γ＝Ｈａ×Ｍｓｓｏｆｔ×ｔｓｏｆｔで表される。
【００１６】
図１に、軟磁性層の厚さとバイアス磁界との関係を表すグラフ図を示す。
【００１７】
図中、１０１は軟磁性層としてＣｏＺｒＮｂ、Ｃｏ合金バイアス層としてＣｏＣｒＰｔＴａＢを用いた場合、１０２は、軟磁性層としてＣｏＦｅ、Ｃｏ合金バイアス層としてＣｏＰｔＣｒＯを用いた場合、１０３は、軟磁性層としてＦｅＣｏＮ、Ｃｏ合金バイアス層としてＣｏＣｒＰｔを用いた場合のグラフを各々表す。また、四角で表される点は、軟磁性層としてＣｏＺｒＮｂ、Ｃｏ合金バイアス層としてＣｏＰｔを用いた場合、△で表される点は、軟磁性層としてＣｏＺｒＮｂ、Ｃｏ合金バイアス層としてＣｏを用いた場合を各々示す。
【００１８】
軟磁性層として、ＦｅやＣｏを主成分として用い、バイアス層としてＣｏ合金を用いた場合、バイアス磁界を１５８０ Ａ／ｍ以上に大きくし、磁気記録媒体のデータ領域に磁壁がかからないようにするとともに、１５８０ Ａ／ｍの磁場が印加されても、残留磁化が低下しないようにするためには、少なくとも、軟磁性層の膜厚を２００ｎｍ以下、望ましくは１５０ｎｍより小さくすることが有効である。この膜厚が２００ｎｍより薄いと、媒体の外周部及び内周部に磁壁が見られたとしても、データ領域にまで磁壁がかからない。また、１５０ｎｍより薄ければ、媒体全面に磁区は見られず、１５８０ Ａ／ｍ以上の磁場を印加しても、残留磁化がもとの状態に復元する。
【００１９】
以上のように、垂直二層膜媒体では、軟磁性層膜厚を２００ｎｍ以下、望ましくは１５０ｎｍより薄くすることが有効である。このようなことから、発明者らは、軟磁性層が１２０ｎｍで、バイアス層を１５０ｎｍとした媒体を作製し、そのＷ／Ｒ評価したところ、実際の再生波形に、複雑なノイズが乗ることが分かった。この原因は、記録ヘッドの磁界によって、バイアス層が反転してしまったためか、反転は生じないまでもバイアス層に微小なヘッド走行方向の磁化変化が起こり、この磁化揺らぎが軟磁性層を通してヘッドにノイズとして伝わるためと考えられる。
【００２０】
また、信号の波形が、垂直記録層とバイアス層とで異なっているために、再生波形上で複雑なノイズとして生じてしまったためと考えられる。この現象は、垂直記録層厚と軟磁性層が薄い場合に、特に問題となる。
【００２１】
ヘッドから発生する磁界強度は、ヘッドの磁極面積が小さいので、距離が離れれば急激に減衰し、バイアス層に直接大きな磁界が加わることはない。しかしながら、軟磁性層表面の磁化変化が軟磁性層下部にまでおよび、その際の界面に働く交換結合力を通して、反転を起こすと考えられる。従って、バイアス層に、これに打ち勝つほどの異方性を付与すればよい。この条件は、軟磁性層にかかるバイアス磁界をＨａ、軟磁性層の飽和磁化量をＭｓ ｓｏｆｔ 、膜厚をｔｓｏｆｔ、バイアス膜の保磁力をＨｃ、飽和磁化量をＭｓｂｉａｓ、膜厚をｔｂｉａｓとすると、界面の交換結合エネルギーＪは、下記のように表される
（１／２）×Ｈｃ×Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓ＞Ｍｓｓｏｆｔ×ｔｓｏｆｔ×Ｈａ＝Ｊ
このことから、バイアス層の保磁力を高めるか、バイアス層の膜厚を厚くすることが有効であることがわかる。しかし、バイアス層の膜厚を厚くした場合、磁化反転はなくなるものの、バイアス層の磁化分散が軟磁性層を通して、ヘッドに伝わるノイズが増大してしまうという問題が顕著となる。
【００２２】
本発明者らは、このような問題を回避するためには、軟磁性層の飽和磁化量Ｍｓｓｏｆｔ、膜厚ｔｓｏｆｔ（ｎｍ）とバイアス膜のＭｓｂｉａｓ膜厚ｔｂｉａｓ（ｎｍ）が、下記式で表される関係を満たすことが必要であることを見いだした。
【００２３】
Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）＞Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓ
軟磁性層の４０ｎｍという膜厚は、残留磁化の向きが大きく変化できない厚みであり、軟磁性層の交換スティフネス定数と異方性エネルギーできまる値である。ＣｏやＦｅを主として用いた軟磁性層では、４０ｎｍ程度と考えることができる。軟磁性のうち、バイアス層より４０ｎｍより離れている軟磁性層は、磁化分散を遮断して、ノイズの発生を押さえることができる。
【００２４】
バイアス層の保磁力Ｈｃは、下記関係式を満足させる必要がある。
【００２５】
Ｈｃ＞２×Ｍｓｓｏｆｔ×ｔｓｏｆｔ／（Ｍｓ ｂｉａｓ ×ｔｂｉａｓ）×Ｈａ
軟磁性層にＦｅやＣｏを主成分として用い、バイアス層にＣｏ合金を用いた場合、バイアス磁界Ｈａは、２９２３０ Ａ／ｍなので、保磁力Ｈｃとしては５８４６０ Ａ／ｍ程度は必要である。ただし、膜のＨｃ分散を考えると、平均のＨｃに対して、最も小さな磁界で反転するものも考慮すると、膜のＨｃとしては、４倍の１６００００ Ａ／ｍ以上が望ましい。
【００２６】
また、バイアス層としては、磁化の飽和時にノイズの発生の小さいものがよい。また、バイアス層としては、必ずしも、面内磁気記録層のように磁気粒子が孤立している必要はなく、熱揺らぎに強くすることが有効である。
【００２７】
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図２は、本発明の垂直磁気記録媒体の構成を表す断面図である。
【００２９】
図示するように、この磁気記録媒体２０は、非磁性基板１、例えばＮｉＡｌからなるシード層２、例えばクロム合金からなる下地層３、コバルト合金バイアス層４、例えばＣｏＺｒＮｂまたはＦｅＣｏ系合金層等からなる軟磁性層５、例えばＴｉからなるシード層６、例えばＲｕからなる下地層７、例えばＣｏＣｒＰｔ系合金あるいはＣｏＰｔＣｒＯ系合金からなる垂直磁気記録層８、例えばＣからなる保護層９、及び例えばパーフロロポリエーテルからなる潤滑層１０を順に積層した構成を有する。
【００３０】
非磁性基板としては、例えば２．５インチ化学強化アルミノ珪酸ガラス、結晶化ガラス、シリコン、アルミ合金、カーボン、ポリイミド、ポリエステル等が好ましく使用される。
【００３１】
シード層２及び下地層３は、組合せにより、バイアス層の配向を制御し、分散を少なくして、バイアス層の磁化を面内一方向に揃えるために、必要に応じて任意に設けられる層である。この配向制御用のシード層としてはＮｉＡｌ、ＭｇＯ、ＴｉＮ等を使用することができる。また、この下地層としてはクロム合金、バナジウム合金、ニオブ合金、タンタル合金、及びタングステン合金等を使用することができる。
【００３２】
また、軟磁性層５としては、例えばＣｏＺｒＮｂ合金、ＣｏＺｒＴａ合金、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＦｅＡｌＳｉ合金、ＦｅＴａＣ合金、及びＦｅＴａＮ合金等を用いることができる。
【００３３】
シード層６は、必要に応じて設けられる任意の層であり、下地層の配向、粒径制御を通して、垂直記録層の配向粒径を制御するために設けられる。また、下地層７も、同様に必要に応じて設けられる任意の層であり、その上に形成される垂直磁気記録層の垂直配向の改良、粒径を微細化するために設けられる。
【００３４】
このシード層６としては、例えばＴｉ、ＴｉＮ、及びＮｉＡｌ等を用いることができる。
【００３５】
また、下地層７としては、例えばＲｕ、Ｈｆ、非磁性ＣｏＣｒ合金、Ｐｔ、及びＰｄを用いることができる。
【００３６】
垂直磁気記録層８としては、ＣｏＣｒＰｔ系合金あるいはＣｏＰｔＣｒＯ系合金、Ｃｏ／Ｐｔ多層膜、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜、ＦｅＰｔ規則合金、ＣｏＰｔ規則合金が使用できる。
【００３７】
保護層９及び潤滑層１０も必要に応じて適宜設けられる。
【００３８】
保護層９としては、例えばスパッタカーボン、ＣＶＤカーボンを用いることができる。
【００３９】
潤滑層１０としては、例えば、パーフルオロポリエーテル、及びハイドロフルオロエーテルを用いることができる。潤滑層は、例えばディップ法により形成し形成し得る。
【００４０】
上述の磁気記録媒体は、次のような磁気記録再生装置に適用することができる。
【００４１】
図３に、本発明にかかる磁気記録再生装置の一例を一部分解した斜視図を示す。
【００４２】
本発明に係る情報を記録するための剛構成の磁気ディスク１２１はスピンドル１２２に装着されており、図示しないスピンドルモータによって一定回転数で回転駆動される。磁気ディスク１２１にアクセスして情報の記録再生を行う磁気ヘッドを搭載したスライダー１２３は、薄板状の板ばねからなるサスペンション１２４の先端に取付けられている。サスペンション１２４は図示しない駆動コイルを保持するボビン部等を有するアーム１２５の一端側に接続されている。
【００４３】
アーム１２５の他端側には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１２６が設けられている。ボイスコイルモータ１２６は、アーム１２５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、それを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークにより構成される磁気回路とから構成されている。
【００４４】
アーム１２５は、固定軸１２７の上下２カ所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１２６によって回転揺動駆動される。すなわち、磁気ディスク１２１上におけるスライダー１２３の位置は、ボイスコイルモータ１２６によって制御される。なお、図２中、１２８は蓋体を示している。
【００４５】
以下実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
【００４６】
実施例１
図２と同様の構成を有する磁気記録媒体４０を、以下のようにして形成した。
【００４７】
まず、２．５インチ径化学強化アルミノ・珪酸ガラスを基板１として用意した。基板１上に、ＮｉＡｌ合金シード層２をスパッタにより形成した。その後、クロム合金ターゲットとして下地層３をスパッタした。下地層３を形成した後、飽和磁化Ｍｓが１２００（ｅｍｕ／ｃｃ）のＣｏＰｔ合金バイアス層４を、８０ｎｍの厚さで、保磁力が１６００００ Ａ／ｍ以上となり、粒子間相互作用が強く、角形比が大きくなるような条件でスパッタした。
【００４８】
１３００（ｅｍｕ／ｃｃ）の飽和磁化ＭｓのＣｏＺｒＮｂ合金からなる軟磁性層５を１８０ｎｍの膜厚でスパッタした。
【００４９】
その後、さらに、Ｔｉ合金をターゲットとしてシード層６を、レニウムをターゲットとして厚さ２０ｎｍの下地層７を各々スパッタした。その後、６８ａｔ．％Ｃｏ−２０ａｔ．％Ｐｔ−１２ａｔ．％Ｃｒ系ターゲットを用い、酸素添加スパッタによってＣｏＰｔＣｒＯ系垂直磁気記録層８を２５ｎｍをスパッタ形成した。
【００５０】
なお、スパッタは、全てＤＣマグネトロンスパッタリングを用いて行った。
【００５１】
さらに、カーボンからなる７ｎｍの厚さの保護膜９をスパッタし、その表面にパーフロロポリエーテルからなる潤滑層１０をディップコートにより形成して垂直磁気記録媒体２０を得た。
【００５２】
得られた垂直磁気記録媒体２０を、ディスク専用の着磁ジグを用いて、半径方向に、１０ｍｓｅｃオーダーの反値幅をもつバイアス層が充分に飽和できる７９０ｋ Ａ／ｍ 以上のパルス磁界を印加し、半径方向に磁化固着を行なった。着磁ジグに２００Ｖの電圧を印加したところ、半径方向に９４８ｋ Ａ／ｍ以上の着磁がかかっていた。
【００５３】
この垂直磁気記録媒体について、書き込みをトラック幅０．６μｍのシングルポール磁極、再生にトラック幅０．４μｍ、ギャップ長９０ｎｍのＧＭＲ素子を用いたヘッドを用いて、はじめに、書き込み電流を２ｍＡから５０ｍＡまで増加させ、２５ｋＦＣＩの孤立波形を調べた。その結果、大きなノイズのない良好な矩形波形を示した。この後、５０ｍＡで、ＤＣ消去を行い、再度、最適記録電流で書き込みとＤＣ消去を繰り返したが、ＤＣノイズの増大や、波形変化は観測されなかった。これらの媒体について、周波数２００ＭＨｚ、記録周波数５２０ｋＦＣＩで、媒体Ｓ／Ｎを測定した。
【００５４】
この垂直磁気記録媒体と同様の条件で、軟磁性層まで形成したディスクを作為し、この軟磁性層サンプル表面全体の軟磁性層の磁区状態を、カー効果を利用したオプティカル・サーフェイス・アナザイサー（ＯＳＡ）で観察し、軟磁性層全表面の磁区構造を調べた。
【００５５】
また、書き込みをトラック幅０．６μｍのシングルポール磁極、再生にトラック幅０．４μｍ、ギャップ長９０ｎｍのＧＭＲ素子を用いたヘッドを使用し、得られた軟磁性層サンプルのスパイクノイズ状態を測定した。
【００５６】
この垂直磁気記録媒体と同様の条件で、軟磁性層まで形成したディスクからＶＳＭ試料を切りだし、ディスクの半径方向の着磁方向に印加磁界＋７９０ Ａ／ｍから磁化の測定をはじめて、Ｍ−Ｈ磁化曲線を得た。得られた結果を図４のグラフ５１に示す。残留磁化量Ｍｒと飽和磁化量Ｍｓの比Ｍｒ／Ｍｓは、０．９７以上の値であることが確認できた。１５８０ Ａ／ｍ印加後、磁界を戻すと、磁化量はもとに戻るので、Ｍｒの減少分である１−Ｍｒ／Ｍｓの０．０３は、反転磁区が形成されているためではなく、円周方向への分散と考えられる。このとき、３９５０ Ａ／ｍから磁化を戻した際のバイアス磁界Ｈｂｉａｓから、結合エネルギーとしては、γ＝０．８２ｅｒｇ／ｃｍ２という値が見積もられた。半径方向の残留磁化を測定する方法で、磁化の固着力を測定した結果では、１５８００ Ａ／ｍの磁界印加に対しても、残留磁化の低下は認められなかった
また、垂直磁気記録媒体のヘッド走行方向に磁界を印加し、磁化の測定を行い、Ｍ−Ｈ磁化曲線を得た。得られた結果を図４のグラフ５２に示す。ヘッド走行方向の比誘磁率としては、１０００以上の値が得られた。
【００５７】
Ｈｃｂｉａｓは、垂直磁気記録媒体と同様の条件でバイアス層までを形成したサンプルを作成し、これをＶＳＭを用いてＭＨ曲線を求めることで測定した。
【００５８】
上述のようにして得られたバイアス磁界Ｈｂｉａｓ、Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）／Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓ値、Ｍｒ／Ｍｓ、Ｈｃｂｉａｓ、磁壁の存在、記録の繰り返しによるスパイクノイズの発生、及び媒体Ｓ／Ｎについて、下記表３及び４に示す。
【００５９】
実施例２ないし１３
軟磁性層材料、その膜厚、Ｃｏ含有バイアス層、その膜厚及び垂直磁気記録層材料を表１及び２に示すように変化する以外は、実施例１と同様にして垂直磁気記録媒体を得た。
【００６０】
なお、実施例６における軟磁性層５までを同様に形成し、シード層６、下地層７、垂直磁気記録層８、保護膜９、及び潤滑層１０を形成しない軟磁性層サンプルを、カー効果を利用したオプティカル・サーフェイス・アナザイサー（ＯＳＡ）で観察し、軟磁性層全表面の磁区構造を調べた。調べた結果を表す写真図を図５に示す。図５に示すように、軟磁性表面で磁区の発生が無いことが確認できた。
【００６１】
また、書き込みをトラック幅０．６μｍのシングルポール磁極、再生にトラック幅０．４μｍ、ギャップ長９０ｎｍのＧＭＲ素子を用いたヘッドを使用し、得られた軟磁性層サンプルのノイズ状態を測定した。その結果を図６に示す。図６に示すように、スパイクノイズは観測されないことを確認できた。
【００６２】
また、実施例７については、得られた垂直磁気記録媒体から切り出したサンプルについて、バイアス印加方向と逆向きに一度磁界を印加してこれを取り除いた後の残留磁化量Ｍｒを測定した。図７に、磁界と、初期残留磁化量に対する残留磁化量の比との関係を表すグラフ図を示す。
【００６３】
図示するように、バイアス層の保磁力が１６００００ Ａ／ｍ以上あるものについては、図７に示すように、印加磁界が２３７０ Ａ／ｍまでは、磁化はほぼ元に戻る特性を有していることがわかった。
【００６４】
比較例１ないし２０
軟磁性層材料、その膜厚、Ｃｏ含有バイアス層、その膜厚及び垂直磁気記録層材料を表１及び２に示すように変化する以外は、実施例１と同様にして垂直磁気記録媒体を得た。得られた垂直磁気記録媒体について、実施例１と同様にして、そのバイアス磁界Ｈｂｉａｓ、Ｍｒ／Ｍｓ、Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）／Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓ値、Ｍｒ／Ｍｓ、Ｈｃｂｉａｓ、Ｈｃｃｒｉｔｉｃａｌ、磁壁の存在、スパイクノイズの発生、Ｓ／Ｎ値を調べた。得られた結果を下記表３及び４に示す。
【００６５】
比較例１について、実施例６と同様に軟磁性層全表面の磁区構造を調べた。ＯＳＡによるデータを表す写真図を図８に示す。図示するように、データ領域に及ぶ磁壁が存在することが確認された。
【００６６】
また、実施例６と同様にまた、ノイズ状態を測定した。その結果を図９に示す。図示するように磁壁の影響によるスパイクノイズが発生していることが確認された。
【００６７】
【表１】
【００６８】
【表２】
【００６９】
【表３】
【００７０】
【表４】
【００７１】
上記表３ないし４から明らかなように、比較例１ないし３のものは、バイアス磁界が弱く、ＯＳＡ測定で、ディスク外周および内周から発生した磁区が、データ領域にまで広がっていた。また、ヘッドを用いた測定では、スパイクノイズが観測され、ＤＣノイズも実施例と比較して大きかった。
【００７２】
媒体Ｓ／Ｎは、Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）＞Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓの場合、媒体Ｓ／Ｎ＞３０ｄＢと良好な値が得られた。
【００７３】
一方、Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）＜Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓの場合、媒体Ｓ／Ｎは、３ｄＢ程度低い値を示した。
【００７４】
２５ｋＦＣＩの孤立波形を調べた結果では、軟磁性層膜厚が２００ｎｍ以下のものでは、大きなノイズのない良好な矩形波形を示した。この後、５０ｍＡで、ＤＣ消去を行い、再度、最適記録電流で書き込みとＤＣ消去を繰り返したが、ＤＣノイズの増大や、波形変化は観測されなかった。但し、バイアス層の保磁力が１６００００ Ａ／ｍより小さい場合、ヘッドの最大記録で同様の書き込みと消去を繰り返した際に、ＤＣ消去時に小さなスパイク状のノイズが見られる場合があった。
【００７５】
なお、上述の実施例では、バイアス付与のハード膜は一層であり、バイアス膜と軟磁性層は一層ずつであったが、これを積層構成にしたものであっても、軟磁性層は、記録層と記録層に最も近いバイアス膜との膜厚と考えてよく、バイアス膜は、間に何らかの交換結合が働いていれば、合計の膜厚として考えてよい。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、バイアス磁界を強めることにより、ディスクのデータ領域全体に逆磁区を発生させず、スパイクノイズ発生を抑えることが可能となり、また、バイアス層からのノイズを、軟磁性層で有効に遮断することことができるので、外部磁界によって、磁化が減衰することなく、また、記録再生を繰り返しても、信号が安定で、ノイズの少ない垂直磁気記録媒体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】軟磁性層の厚さとバイアス磁界との関係を表すグラフ図
【図２】本発明の垂直磁気記録媒体の構成の一例を表す断面図
【図３】本発明にかかる磁気記録再生装置の一例を一部分解した斜視図
【図４】Ｍ−Ｈ磁化曲線
【図５】オプティカル・サーフェイス・アナザイサーによる測定結果を表す写真
【図６】軟磁性層サンプルのノイズ状態を表すグラフ図
【図７】磁界と初期残留磁化量に対する残留磁化量の比との関係を表すグラフ図
【図８】オプティカル・サーフェイス・アナザイサーによる測定結果を表す写真
【図９】軟磁性層サンプルのノイズ状態を表すグラフ図
【符号の説明】
１…非磁性基板、２…シード層、３…下地層、４…コバルト合金バイアス層、５…軟磁性層、６…シード層、７…下地層、８…垂直磁気記録層、９…保護層、１０…潤滑層、１２１…磁気ディスク、１２２…スピンドル、１２３…スライダー、１２４…サスペンション、１２５…アーム、１２６…ボイスコイルモータ、１２７…固定軸、１２８…蓋体
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク装置などに用いられる磁気記録媒体のうち、特に、垂直方向磁化を利用する垂直磁気記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
面内磁気記録層と比較して、厚い記録層でも高密度で線方向の記録が可能な垂直磁気記録層は、面内磁気記録層より熱揺らぎ耐性に強い。特に、垂直磁気異方性を有する記録層の下に、高透磁率の軟磁性層を設けた垂直二層膜媒体は、ヘッドと軟磁性層の相互作用により、理想的な垂直記録がなされるため、将来のより高密度記録に対応が可能である。しかし、記録媒体にこのような軟磁性層を設けると、たとえ弱い外部磁化であっても、ディスク回転中に軟磁性層の磁化が容易に変化し、記録信号の低下やノイズが発生することが知られている。
【０００３】
このような軟磁性層の磁化の変化を改善するため、例えば特公平０３−５３６８６号には、軟磁性層上に反強磁性層を設けたもの、あるいは特公平７−１０５０２７号には軟磁性層の下に永久磁石層を設けたものが開示されている。また、この際、永久磁石層の磁化の向きを半径方向に揃えてやることも開示されている。軟磁性層に半径方向に異方性を付与することは、軟磁性層の円周方向の磁化変化を磁化回転で起こす機構となり、高周波での応答性も良好にする効果が生じるものと考えられる。さらに、これらを、積層構成としたものが開示され、反強磁性層の変わりに、バイアスを印加するためのバイアス層としてＣｏＦｅ／Ｃｕなどの人工格子系を用いることが出来ることが開示されている。
【０００４】
しかし、これらのようなバイアス層は、弱い地磁場を前提としたものである。外部磁界が数千Ａ／ｃｍにのぼる場合がある実際の装置に対しては、軟磁性層で外部磁場を遮断させ、バイアス層の反転を押さえるため、軟磁性層厚を６００ｎｍ以上が必要であることが、特開平１０−２８３６２４号に開示されている。
【０００５】
このように、これまでは、軟磁性層厚は厚くすることが、外部磁界への安定性や出力効率の点で良いと考えられていた。しかし、軟磁性層厚が厚いと、ディスクの中周部では磁区の発生を抑えることはできるが、ディスクの外周部及びディスクの内周部付近のように反磁界が強くなる場所では、磁区の発生を押さえることはできないため、例えばデータ領域にまで磁区が入り込んで、スパイクノイズが取りきれない。また、軟磁性層厚が厚いと、バイアスの反転は抑えられるものの、容易に軟磁性層に逆磁区が発生するため、ノイズの増大につながっている。従って、これまでは、ディスクのデータ領域全体にわたって、磁区の発生がなく、外部磁界にも安定で、ノイズの小さな媒体は実現できなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、外部磁界によって、磁化が減衰することなく、また、記録再生を繰り返しても、信号が安定で、ノイズの少ない垂直磁気記録媒体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、非磁性基板と、該非磁性基板上に設けられたコバルト合金バイアス層と、該コバルト合金バイアス層に設けられ、鉄またはコバルトを主成分とする軟磁性層と、垂直磁気記録層とを具備する垂直磁気記録媒体であって、
該コバルト合金バイアス層は、その半径方向の一方向にその残留磁化の方向が向いており、該コバルト合金バイアス層の厚さｔｂｉａｓ、その飽和磁化Ｍｓｂｉａｓ、該軟磁性層の厚さｔｓｏｆｔ、及びその飽和磁化Ｍｓｓｏｆｔが、下記式
Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）＞Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓ
但し、該軟磁性層の厚さｔｓｏｆｔは４０ｎｍないし２００ｎｍである
を満たすことを特徴とする垂直磁気記録媒体が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、非磁性基板及び垂直磁気記録層を有する垂直磁気記録媒体において、非磁性基板と垂直磁気記録層との間に、その半径方向の一方向にその残留磁化の方向が向いているコバルト合金バイアス層及び鉄またはコバルトを主成分とする軟磁性層が設けられ、かつコバルト合金バイアス層の厚さをｔｂｉａｓ、その飽和磁化をＭｓｂｉａｓ、該軟磁性層の厚さをｔｓｏｆｔ、及びその飽和磁化をＭｓｓｏｆｔとしたとき、下記式
Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）＞Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓ
を満たし、かつ軟磁性層の厚さｔｓｏｆｔは４０ｎｍないし２００ｎｍであることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、垂直磁気記録媒体の非磁性基板と軟磁性層との間に、その半径方向の一方向にその残留磁化の方向が向いているコバルト合金バイアス層を設けることにより、バイアス磁界を強め、垂直磁気記録媒体のデータ領域全体に逆磁区を発生させないため、スパイクノイズの発生を抑えることができる。さらに、このコバルト合金バイアス層と軟磁性層の厚さと飽和磁化との関係を規定することにより、バイアス層からのノイズを軟磁性層により有効に遮断することができる。
【００１０】
残留磁化の方向がその半径方向の一方向に向いていないと、軟磁性層に逆磁区が発生し、スパイクノイズの原因となる。
【００１１】
さらに、コバルト合金バイアス層と軟磁性層の厚さと飽和磁化との関係が上記式を満たさないと、バイアス層の磁化分散の発生する磁界がヘッドまで到達し、ノイズとなる。
【００１２】
ここで、コバルト合金バイアス層は、軟磁性層とは異なり、軟磁性層に一方向の磁界を印加するための層をいう。これには、磁界が面内の一方向に向き、磁界の反転が容易に起こらないような特性を有する材料が選択される。このような材料として、例えばＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＴａＢ、ＣｏＰｔＯ、ＣｏＰｔＣｒＯ、ＣｏＮｉＰｔ、ＣｏＮｉＰｔＣｒ、ＣｏＳｍ、及びＦｅＰｔ等を使用することができる。
【００１３】
コバルト合金バイアス層は、好ましくは、１６００００ Ａ／ｍ以上の保磁力Ｈｃを有する。
【００１４】
また、コバルト合金バイアス層と軟磁性層の半径方向の残留磁化Ｍｒと飽和磁化Ｍｓとの比Ｍｒ／Ｍｓが０．９７以上であることが好ましい。このようにして、コバルト合金バイアス層の磁化分散を抑制することでノイズをさらに低減することができる。
【００１５】
バイアス層によって付与される軟磁性層へのバイアス磁界は、バイアス層と軟磁性層の界面の交換結合状態で決められる。この界面での単位表面積当たりのエネルギーをγ（ｅｒｇ／ｃｍ２）とすると、γ＝Ｈａ×Ｍｓｓｏｆｔ×ｔｓｏｆｔで表される。
【００１６】
図１に、軟磁性層の厚さとバイアス磁界との関係を表すグラフ図を示す。
【００１７】
図中、１０１は軟磁性層としてＣｏＺｒＮｂ、Ｃｏ合金バイアス層としてＣｏＣｒＰｔＴａＢを用いた場合、１０２は、軟磁性層としてＣｏＦｅ、Ｃｏ合金バイアス層としてＣｏＰｔＣｒＯを用いた場合、１０３は、軟磁性層としてＦｅＣｏＮ、Ｃｏ合金バイアス層としてＣｏＣｒＰｔを用いた場合のグラフを各々表す。また、四角で表される点は、軟磁性層としてＣｏＺｒＮｂ、Ｃｏ合金バイアス層としてＣｏＰｔを用いた場合、△で表される点は、軟磁性層としてＣｏＺｒＮｂ、Ｃｏ合金バイアス層としてＣｏを用いた場合を各々示す。
【００１８】
軟磁性層として、ＦｅやＣｏを主成分として用い、バイアス層としてＣｏ合金を用いた場合、バイアス磁界を１５８０ Ａ／ｍ以上に大きくし、磁気記録媒体のデータ領域に磁壁がかからないようにするとともに、１５８０ Ａ／ｍの磁場が印加されても、残留磁化が低下しないようにするためには、少なくとも、軟磁性層の膜厚を２００ｎｍ以下、望ましくは１５０ｎｍより小さくすることが有効である。この膜厚が２００ｎｍより薄いと、媒体の外周部及び内周部に磁壁が見られたとしても、データ領域にまで磁壁がかからない。また、１５０ｎｍより薄ければ、媒体全面に磁区は見られず、１５８０ Ａ／ｍ以上の磁場を印加しても、残留磁化がもとの状態に復元する。
【００１９】
以上のように、垂直二層膜媒体では、軟磁性層膜厚を２００ｎｍ以下、望ましくは１５０ｎｍより薄くすることが有効である。このようなことから、発明者らは、軟磁性層が１２０ｎｍで、バイアス層を１５０ｎｍとした媒体を作製し、そのＷ／Ｒ評価したところ、実際の再生波形に、複雑なノイズが乗ることが分かった。この原因は、記録ヘッドの磁界によって、バイアス層が反転してしまったためか、反転は生じないまでもバイアス層に微小なヘッド走行方向の磁化変化が起こり、この磁化揺らぎが軟磁性層を通してヘッドにノイズとして伝わるためと考えられる。
【００２０】
また、信号の波形が、垂直記録層とバイアス層とで異なっているために、再生波形上で複雑なノイズとして生じてしまったためと考えられる。この現象は、垂直記録層厚と軟磁性層が薄い場合に、特に問題となる。
【００２１】
ヘッドから発生する磁界強度は、ヘッドの磁極面積が小さいので、距離が離れれば急激に減衰し、バイアス層に直接大きな磁界が加わることはない。しかしながら、軟磁性層表面の磁化変化が軟磁性層下部にまでおよび、その際の界面に働く交換結合力を通して、反転を起こすと考えられる。従って、バイアス層に、これに打ち勝つほどの異方性を付与すればよい。この条件は、軟磁性層にかかるバイアス磁界をＨａ、軟磁性層の飽和磁化量をＭｓ ｓｏｆｔ 、膜厚をｔｓｏｆｔ、バイアス膜の保磁力をＨｃ、飽和磁化量をＭｓｂｉａｓ、膜厚をｔｂｉａｓとすると、界面の交換結合エネルギーＪは、下記のように表される
（１／２）×Ｈｃ×Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓ＞Ｍｓｓｏｆｔ×ｔｓｏｆｔ×Ｈａ＝Ｊ
このことから、バイアス層の保磁力を高めるか、バイアス層の膜厚を厚くすることが有効であることがわかる。しかし、バイアス層の膜厚を厚くした場合、磁化反転はなくなるものの、バイアス層の磁化分散が軟磁性層を通して、ヘッドに伝わるノイズが増大してしまうという問題が顕著となる。
【００２２】
本発明者らは、このような問題を回避するためには、軟磁性層の飽和磁化量Ｍｓｓｏｆｔ、膜厚ｔｓｏｆｔ（ｎｍ）とバイアス膜のＭｓｂｉａｓ膜厚ｔｂｉａｓ（ｎｍ）が、下記式で表される関係を満たすことが必要であることを見いだした。
【００２３】
Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）＞Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓ
軟磁性層の４０ｎｍという膜厚は、残留磁化の向きが大きく変化できない厚みであり、軟磁性層の交換スティフネス定数と異方性エネルギーできまる値である。ＣｏやＦｅを主として用いた軟磁性層では、４０ｎｍ程度と考えることができる。軟磁性のうち、バイアス層より４０ｎｍより離れている軟磁性層は、磁化分散を遮断して、ノイズの発生を押さえることができる。
【００２４】
バイアス層の保磁力Ｈｃは、下記関係式を満足させる必要がある。
【００２５】
Ｈｃ＞２×Ｍｓｓｏｆｔ×ｔｓｏｆｔ／（Ｍｓ ｂｉａｓ ×ｔｂｉａｓ）×Ｈａ
軟磁性層にＦｅやＣｏを主成分として用い、バイアス層にＣｏ合金を用いた場合、バイアス磁界Ｈａは、２９２３０ Ａ／ｍなので、保磁力Ｈｃとしては５８４６０ Ａ／ｍ程度は必要である。ただし、膜のＨｃ分散を考えると、平均のＨｃに対して、最も小さな磁界で反転するものも考慮すると、膜のＨｃとしては、４倍の１６００００ Ａ／ｍ以上が望ましい。
【００２６】
また、バイアス層としては、磁化の飽和時にノイズの発生の小さいものがよい。また、バイアス層としては、必ずしも、面内磁気記録層のように磁気粒子が孤立している必要はなく、熱揺らぎに強くすることが有効である。
【００２７】
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図２は、本発明の垂直磁気記録媒体の構成を表す断面図である。
【００２９】
図示するように、この磁気記録媒体２０は、非磁性基板１、例えばＮｉＡｌからなるシード層２、例えばクロム合金からなる下地層３、コバルト合金バイアス層４、例えばＣｏＺｒＮｂまたはＦｅＣｏ系合金層等からなる軟磁性層５、例えばＴｉからなるシード層６、例えばＲｕからなる下地層７、例えばＣｏＣｒＰｔ系合金あるいはＣｏＰｔＣｒＯ系合金からなる垂直磁気記録層８、例えばＣからなる保護層９、及び例えばパーフロロポリエーテルからなる潤滑層１０を順に積層した構成を有する。
【００３０】
非磁性基板としては、例えば２．５インチ化学強化アルミノ珪酸ガラス、結晶化ガラス、シリコン、アルミ合金、カーボン、ポリイミド、ポリエステル等が好ましく使用される。
【００３１】
シード層２及び下地層３は、組合せにより、バイアス層の配向を制御し、分散を少なくして、バイアス層の磁化を面内一方向に揃えるために、必要に応じて任意に設けられる層である。この配向制御用のシード層としてはＮｉＡｌ、ＭｇＯ、ＴｉＮ等を使用することができる。また、この下地層としてはクロム合金、バナジウム合金、ニオブ合金、タンタル合金、及びタングステン合金等を使用することができる。
【００３２】
また、軟磁性層５としては、例えばＣｏＺｒＮｂ合金、ＣｏＺｒＴａ合金、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＦｅＡｌＳｉ合金、ＦｅＴａＣ合金、及びＦｅＴａＮ合金等を用いることができる。
【００３３】
シード層６は、必要に応じて設けられる任意の層であり、下地層の配向、粒径制御を通して、垂直記録層の配向粒径を制御するために設けられる。また、下地層７も、同様に必要に応じて設けられる任意の層であり、その上に形成される垂直磁気記録層の垂直配向の改良、粒径を微細化するために設けられる。
【００３４】
このシード層６としては、例えばＴｉ、ＴｉＮ、及びＮｉＡｌ等を用いることができる。
【００３５】
また、下地層７としては、例えばＲｕ、Ｈｆ、非磁性ＣｏＣｒ合金、Ｐｔ、及びＰｄを用いることができる。
【００３６】
垂直磁気記録層８としては、ＣｏＣｒＰｔ系合金あるいはＣｏＰｔＣｒＯ系合金、Ｃｏ／Ｐｔ多層膜、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜、ＦｅＰｔ規則合金、ＣｏＰｔ規則合金が使用できる。
【００３７】
保護層９及び潤滑層１０も必要に応じて適宜設けられる。
【００３８】
保護層９としては、例えばスパッタカーボン、ＣＶＤカーボンを用いることができる。
【００３９】
潤滑層１０としては、例えば、パーフルオロポリエーテル、及びハイドロフルオロエーテルを用いることができる。潤滑層は、例えばディップ法により形成し形成し得る。
【００４０】
上述の磁気記録媒体は、次のような磁気記録再生装置に適用することができる。
【００４１】
図３に、本発明にかかる磁気記録再生装置の一例を一部分解した斜視図を示す。
【００４２】
本発明に係る情報を記録するための剛構成の磁気ディスク１２１はスピンドル１２２に装着されており、図示しないスピンドルモータによって一定回転数で回転駆動される。磁気ディスク１２１にアクセスして情報の記録再生を行う磁気ヘッドを搭載したスライダー１２３は、薄板状の板ばねからなるサスペンション１２４の先端に取付けられている。サスペンション１２４は図示しない駆動コイルを保持するボビン部等を有するアーム１２５の一端側に接続されている。
【００４３】
アーム１２５の他端側には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１２６が設けられている。ボイスコイルモータ１２６は、アーム１２５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、それを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークにより構成される磁気回路とから構成されている。
【００４４】
アーム１２５は、固定軸１２７の上下２カ所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１２６によって回転揺動駆動される。すなわち、磁気ディスク１２１上におけるスライダー１２３の位置は、ボイスコイルモータ１２６によって制御される。なお、図２中、１２８は蓋体を示している。
【００４５】
以下実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
【００４６】
実施例１
図２と同様の構成を有する磁気記録媒体４０を、以下のようにして形成した。
【００４７】
まず、２．５インチ径化学強化アルミノ・珪酸ガラスを基板１として用意した。基板１上に、ＮｉＡｌ合金シード層２をスパッタにより形成した。その後、クロム合金ターゲットとして下地層３をスパッタした。下地層３を形成した後、飽和磁化Ｍｓが１２００（ｅｍｕ／ｃｃ）のＣｏＰｔ合金バイアス層４を、８０ｎｍの厚さで、保磁力が１６００００ Ａ／ｍ以上となり、粒子間相互作用が強く、角形比が大きくなるような条件でスパッタした。
【００４８】
１３００（ｅｍｕ／ｃｃ）の飽和磁化ＭｓのＣｏＺｒＮｂ合金からなる軟磁性層５を１８０ｎｍの膜厚でスパッタした。
【００４９】
その後、さらに、Ｔｉ合金をターゲットとしてシード層６を、レニウムをターゲットとして厚さ２０ｎｍの下地層７を各々スパッタした。その後、６８ａｔ．％Ｃｏ−２０ａｔ．％Ｐｔ−１２ａｔ．％Ｃｒ系ターゲットを用い、酸素添加スパッタによってＣｏＰｔＣｒＯ系垂直磁気記録層８を２５ｎｍをスパッタ形成した。
【００５０】
なお、スパッタは、全てＤＣマグネトロンスパッタリングを用いて行った。
【００５１】
さらに、カーボンからなる７ｎｍの厚さの保護膜９をスパッタし、その表面にパーフロロポリエーテルからなる潤滑層１０をディップコートにより形成して垂直磁気記録媒体２０を得た。
【００５２】
得られた垂直磁気記録媒体２０を、ディスク専用の着磁ジグを用いて、半径方向に、１０ｍｓｅｃオーダーの反値幅をもつバイアス層が充分に飽和できる７９０ｋ Ａ／ｍ 以上のパルス磁界を印加し、半径方向に磁化固着を行なった。着磁ジグに２００Ｖの電圧を印加したところ、半径方向に９４８ｋ Ａ／ｍ以上の着磁がかかっていた。
【００５３】
この垂直磁気記録媒体について、書き込みをトラック幅０．６μｍのシングルポール磁極、再生にトラック幅０．４μｍ、ギャップ長９０ｎｍのＧＭＲ素子を用いたヘッドを用いて、はじめに、書き込み電流を２ｍＡから５０ｍＡまで増加させ、２５ｋＦＣＩの孤立波形を調べた。その結果、大きなノイズのない良好な矩形波形を示した。この後、５０ｍＡで、ＤＣ消去を行い、再度、最適記録電流で書き込みとＤＣ消去を繰り返したが、ＤＣノイズの増大や、波形変化は観測されなかった。これらの媒体について、周波数２００ＭＨｚ、記録周波数５２０ｋＦＣＩで、媒体Ｓ／Ｎを測定した。
【００５４】
この垂直磁気記録媒体と同様の条件で、軟磁性層まで形成したディスクを作為し、この軟磁性層サンプル表面全体の軟磁性層の磁区状態を、カー効果を利用したオプティカル・サーフェイス・アナザイサー（ＯＳＡ）で観察し、軟磁性層全表面の磁区構造を調べた。
【００５５】
また、書き込みをトラック幅０．６μｍのシングルポール磁極、再生にトラック幅０．４μｍ、ギャップ長９０ｎｍのＧＭＲ素子を用いたヘッドを使用し、得られた軟磁性層サンプルのスパイクノイズ状態を測定した。
【００５６】
この垂直磁気記録媒体と同様の条件で、軟磁性層まで形成したディスクからＶＳＭ試料を切りだし、ディスクの半径方向の着磁方向に印加磁界＋７９０ Ａ／ｍから磁化の測定をはじめて、Ｍ−Ｈ磁化曲線を得た。得られた結果を図４のグラフ５１に示す。残留磁化量Ｍｒと飽和磁化量Ｍｓの比Ｍｒ／Ｍｓは、０．９７以上の値であることが確認できた。１５８０ Ａ／ｍ印加後、磁界を戻すと、磁化量はもとに戻るので、Ｍｒの減少分である１−Ｍｒ／Ｍｓの０．０３は、反転磁区が形成されているためではなく、円周方向への分散と考えられる。このとき、３９５０ Ａ／ｍから磁化を戻した際のバイアス磁界Ｈｂｉａｓから、結合エネルギーとしては、γ＝０．８２ｅｒｇ／ｃｍ２という値が見積もられた。半径方向の残留磁化を測定する方法で、磁化の固着力を測定した結果では、１５８００ Ａ／ｍの磁界印加に対しても、残留磁化の低下は認められなかった
また、垂直磁気記録媒体のヘッド走行方向に磁界を印加し、磁化の測定を行い、Ｍ−Ｈ磁化曲線を得た。得られた結果を図４のグラフ５２に示す。ヘッド走行方向の比誘磁率としては、１０００以上の値が得られた。
【００５７】
Ｈｃｂｉａｓは、垂直磁気記録媒体と同様の条件でバイアス層までを形成したサンプルを作成し、これをＶＳＭを用いてＭＨ曲線を求めることで測定した。
【００５８】
上述のようにして得られたバイアス磁界Ｈｂｉａｓ、Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）／Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓ値、Ｍｒ／Ｍｓ、Ｈｃｂｉａｓ、磁壁の存在、記録の繰り返しによるスパイクノイズの発生、及び媒体Ｓ／Ｎについて、下記表３及び４に示す。
【００５９】
実施例２ないし１３
軟磁性層材料、その膜厚、Ｃｏ含有バイアス層、その膜厚及び垂直磁気記録層材料を表１及び２に示すように変化する以外は、実施例１と同様にして垂直磁気記録媒体を得た。
【００６０】
なお、実施例６における軟磁性層５までを同様に形成し、シード層６、下地層７、垂直磁気記録層８、保護膜９、及び潤滑層１０を形成しない軟磁性層サンプルを、カー効果を利用したオプティカル・サーフェイス・アナザイサー（ＯＳＡ）で観察し、軟磁性層全表面の磁区構造を調べた。調べた結果を表す写真図を図５に示す。図５に示すように、軟磁性表面で磁区の発生が無いことが確認できた。
【００６１】
また、書き込みをトラック幅０．６μｍのシングルポール磁極、再生にトラック幅０．４μｍ、ギャップ長９０ｎｍのＧＭＲ素子を用いたヘッドを使用し、得られた軟磁性層サンプルのノイズ状態を測定した。その結果を図６に示す。図６に示すように、スパイクノイズは観測されないことを確認できた。
【００６２】
また、実施例７については、得られた垂直磁気記録媒体から切り出したサンプルについて、バイアス印加方向と逆向きに一度磁界を印加してこれを取り除いた後の残留磁化量Ｍｒを測定した。図７に、磁界と、初期残留磁化量に対する残留磁化量の比との関係を表すグラフ図を示す。
【００６３】
図示するように、バイアス層の保磁力が１６００００ Ａ／ｍ以上あるものについては、図７に示すように、印加磁界が２３７０ Ａ／ｍまでは、磁化はほぼ元に戻る特性を有していることがわかった。
【００６４】
比較例１ないし２０
軟磁性層材料、その膜厚、Ｃｏ含有バイアス層、その膜厚及び垂直磁気記録層材料を表１及び２に示すように変化する以外は、実施例１と同様にして垂直磁気記録媒体を得た。得られた垂直磁気記録媒体について、実施例１と同様にして、そのバイアス磁界Ｈｂｉａｓ、Ｍｒ／Ｍｓ、Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）／Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓ値、Ｍｒ／Ｍｓ、Ｈｃｂｉａｓ、Ｈｃｃｒｉｔｉｃａｌ、磁壁の存在、スパイクノイズの発生、Ｓ／Ｎ値を調べた。得られた結果を下記表３及び４に示す。
【００６５】
比較例１について、実施例６と同様に軟磁性層全表面の磁区構造を調べた。ＯＳＡによるデータを表す写真図を図８に示す。図示するように、データ領域に及ぶ磁壁が存在することが確認された。
【００６６】
また、実施例６と同様にまた、ノイズ状態を測定した。その結果を図９に示す。図示するように磁壁の影響によるスパイクノイズが発生していることが確認された。
【００６７】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
上記表３ないし４から明らかなように、比較例１ないし３のものは、バイアス磁界が弱く、ＯＳＡ測定で、ディスク外周および内周から発生した磁区が、データ領域にまで広がっていた。また、ヘッドを用いた測定では、スパイクノイズが観測され、ＤＣノイズも実施例と比較して大きかった。
【００７２】
媒体Ｓ／Ｎは、Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）＞Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓの場合、媒体Ｓ／Ｎ＞３０ｄＢと良好な値が得られた。
【００７３】
一方、Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）＜Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓの場合、媒体Ｓ／Ｎは、３ｄＢ程度低い値を示した。
【００７４】
２５ｋＦＣＩの孤立波形を調べた結果では、軟磁性層膜厚が２００ｎｍ以下のものでは、大きなノイズのない良好な矩形波形を示した。この後、５０ｍＡで、ＤＣ消去を行い、再度、最適記録電流で書き込みとＤＣ消去を繰り返したが、ＤＣノイズの増大や、波形変化は観測されなかった。但し、バイアス層の保磁力が１６００００ Ａ／ｍより小さい場合、ヘッドの最大記録で同様の書き込みと消去を繰り返した際に、ＤＣ消去時に小さなスパイク状のノイズが見られる場合があった。
【００７５】
なお、上述の実施例では、バイアス付与のハード膜は一層であり、バイアス膜と軟磁性層は一層ずつであったが、これを積層構成にしたものであっても、軟磁性層は、記録層と記録層に最も近いバイアス膜との膜厚と考えてよく、バイアス膜は、間に何らかの交換結合が働いていれば、合計の膜厚として考えてよい。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、バイアス磁界を強めることにより、ディスクのデータ領域全体に逆磁区を発生させず、スパイクノイズ発生を抑えることが可能となり、また、バイアス層からのノイズを、軟磁性層で有効に遮断することことができるので、外部磁界によって、磁化が減衰することなく、また、記録再生を繰り返しても、信号が安定で、ノイズの少ない垂直磁気記録媒体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】軟磁性層の厚さとバイアス磁界との関係を表すグラフ図
【図２】本発明の垂直磁気記録媒体の構成の一例を表す断面図
【図３】本発明にかかる磁気記録再生装置の一例を一部分解した斜視図
【図４】Ｍ−Ｈ磁化曲線
【図５】オプティカル・サーフェイス・アナザイサーによる測定結果を表す写真
【図６】軟磁性層サンプルのノイズ状態を表すグラフ図
【図７】磁界と初期残留磁化量に対する残留磁化量の比との関係を表すグラフ図
【図８】オプティカル・サーフェイス・アナザイサーによる測定結果を表す写真
【図９】軟磁性層サンプルのノイズ状態を表すグラフ図
【符号の説明】
１…非磁性基板、２…シード層、３…下地層、４…コバルト合金バイアス層、５…軟磁性層、６…シード層、７…下地層、８…垂直磁気記録層、９…保護層、１０…潤滑層、１２１…磁気ディスク、１２２…スピンドル、１２３…スライダー、１２４…サスペンション、１２５…アーム、１２６…ボイスコイルモータ、１２７…固定軸、１２８…蓋体
Claims (3)
- 非磁性基板と、該非磁性基板上に設けられたコバルト合金バイアス層と、該コバルト合金バイアス層に設けられ、鉄またはコバルトを主成分とする軟磁性層と、垂直磁気記録層とを具備する垂直磁気記録媒体であって、
該コバルト合金バイアス層は、その半径方向の一方向にその残留磁化の方向が向いており、かつ１６００００ Ａ／ｍ以上の保磁力Ｈｃを有し、該コバルト合金バイアス層の厚さｔｂｉａｓ、その飽和磁化Ｍｓｂｉａｓ、該軟磁性層の厚さｔｓｏｆｔ、及びその飽和磁化Ｍｓｓｏｆｔが、下記式
Ｍｓｓｏｆｔ×（ｔｓｏｆｔ−４０ｎｍ）＞Ｍｓｓｏｆｔ×４０ｎｍ＋Ｍｓｂｉａｓ×ｔｂｉａｓ
但し、該軟磁性層の厚さｔｓｏｆｔは４０ｎｍないし２００ｎｍである
を満たすことを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 前記軟磁性層の厚さｔｓｏｆｔは、４０ｎｍないし１５０ｎｍ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。
- 前記コバルト合金バイアス層と前記軟磁性層の半径方向の残留磁化Ｍｒと飽和磁化Ｍｓとの比Ｍｒ／Ｍｓが０．９７以上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。
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