JP3647379B2 - 垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、再生ノイズが小さく、記録磁化の安定性に優れた超高密度磁気記録に好適な垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、実用的に用いられている面内磁気記録方式において線記録密度を向上するには、記録時の反磁界の影響を減少するために記録媒体である磁性膜の残留磁化(Br)と磁性膜厚(t)の積(Br・t)を小さくし、保磁力を増大する必要がある。また、磁化遷移から発生する媒体ノイズを減少するために、磁性膜の磁化容易軸を基板面に平行に配向させると共に、結晶粒径の制御が必要である。
【0003】
面内磁気記録用の磁性膜としては、Coを主成分とし、これにCr,Ta,Pt,Rh,Pd,Ti,Ni,Nb,Hfなどを添加したCo合金薄膜が用いられる。磁性薄膜を構成するCo合金は、主として六方稠密格子構造(以下、hcp構造という)の材料を用いる。この結晶のc軸は<00.1>方向に磁化容易軸を持ち、この磁化容易軸を面内方向に配向させる。磁性薄膜の結晶配向性や粒径を制御するために、基板と磁性膜の間に構造制御用の下地層を形成する。下地層としては、Crを主成分とし、これにTi,Mo,V,W,Pt,Pdなどを添加した材料を用いる。磁性薄膜は真空蒸着法やスパッタリング法により形成する。前記したように、面内磁気記録において媒体ノイズを小さくし線記録密度を向上するには、磁性膜の残留磁化(Br)と磁性膜厚(t)の積を小さくする必要があり、このために磁性膜の膜厚を20nm以下まで薄くし、結晶粒径を10〜15nmまで微細化することが必要である。しかし、このような磁性結晶粒を微細化した媒体では、熱揺らぎにより記録磁化が減少するという極めて重大な問題があり、高密度記録の障害となっている。
【0004】
一方、垂直磁気記録方式は、記録媒体面に垂直に、かつ隣り合う記録ビットが互いに反平行になるように磁区を形成する磁気記録方式であり、記録ビットの境界での反磁界が小さくなり高密度記録ほど磁化が安定に保たれ易い利点があり、高密度磁気記録の有力な手段の一つである。垂直磁気記録では、面内磁気記録に比べて磁性膜厚を厚くでき、特に高記録密度領域での記録磁化を安定に保持できる利点がある。垂直磁気記録により線記録密度を向上するためには、記録ビット内部及び磁化遷移領域に形成される不規則構造の磁区から発生する媒体ノイズを減少することが必要である。このためには、磁性膜の磁化容易軸を基板面に垂直に配向させると共に、磁化容易軸の配向分散を小さくし、結晶粒径を制御することが必要である。
【0005】
垂直磁気記録媒体には、基板上に構造制御層を介して垂直磁化膜を形成した単層垂直磁気記録媒体と、基板上に軟磁性膜を形成し、この上に構造制御層を介して垂直磁化膜を形成した2層垂直磁気記録媒体がある。前者の場合、媒体ノイズの主因は、記録ビット内部及び磁化遷移領域に形成される不規則構造の磁区である。一方、後者の2層垂直磁気記録媒体の場合、媒体ノイズは記録ビット内部及び磁化遷移領域に形成される不規則構造の磁区に加えて、垂直磁化膜の下層に設けた軟磁性膜の磁区構造の乱れによっても発生する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
垂直磁気記録におけるノイズ低減や記録磁化の安定性を改善する多くの手段が提案されている。例えば、Digest of the Fourth Perpendicular Magnetic Recording Conference '97やDigest of the Fifth Perpendicular Magnetic Recording Conference 2000に記述されたように、CoCr合金/Tiからなる2層下地層の導入によるCoCr合金磁性膜の結晶配向性の向上、CoCrPt−Oグラニュラー型磁性膜、Co/Pt(or Pd)多層磁性膜、Tb−Fe−Co非晶質磁性膜、あるいはCoCr合金磁性膜の上にCo/Pt(or Pd)多層磁性膜を被覆することにより垂直磁化膜の角型比を向上する方法が提案されている。CoCr合金系を用いた従来の垂直磁化膜では、CoCr合金組成やTa,B,Nbなどの添加元素の導入による磁性粒子間の相互作用の制御、あるいはシード層の採用によるCoCr合金磁性膜の結晶配向改善などにより媒体ノイズの低減や磁化の安定性向上が図られた。
【0007】
しかしながらCoCr合金系を用いた従来の垂直磁化膜では、媒体ノイズの低減と磁化の安定性を同時に満たす技術は確立されていない。Co/Pt(or Pd)多層磁性膜やTe−Fe−Co非晶質磁性膜は、垂直磁気異方性が大きく磁化の安定性に優れているが、磁性粒間の相互作用が強く高密記録したとき遷移性ノイズが向上する欠点がある。この欠点を克服するために従来技術では、シード層にミクロな起伏を形成する手段やスパッタリングガス圧力を制御する方法、あるいはCoCr合金磁性膜の上にCo/Pt(or Pd)多層磁性膜を被覆する方法などが採用されている。これら従来技術ではCo/Pt(or Pd)多層磁性膜の垂直磁気異方性分散を拡大し、媒体ノイズや磁化の安定性を損なうなど高密度記録の障害となっている。
【0008】
また、垂直磁化膜の下層に軟磁性裏打ち層を形成することにより記録効率を向上できるが、一方では軟磁性層に形成された磁区から発生するノイズも重要な課題である。軟磁性膜の磁区構造を制御する方式として、例えば特開平11−191217号公報「垂直磁気記録媒体の製造方法」のように、軟磁性膜の下層に直接面内磁化膜を接して形成する方法が提案されている。この方法によれば、外部磁界による軟磁性膜の磁区構造の乱れをある程度低下できる効果は認められるが、軟磁性膜の下層に直接面内磁化膜を接して形成することにより面内磁化膜の磁区構造乱れがこの上の軟磁性膜に転写され、その結果、垂直磁化膜の再生信号の中に軟磁性膜から発生したノイズが含まれて高密度記録の障害になる問題がある。
【0009】
垂直磁気異方性に優れたCo/PtあるいはCo/Pd多層膜からなる垂直磁気記録媒体により超高密度磁気記録を実現するには、線記録密度の向上の他に再生信号に含まれる媒体ノイズの低減と記録磁化を安定に保つことが重要である。垂直磁気記録媒体において、記録層である垂直磁化膜としては反磁界に打ち勝つために垂直磁気異方性が大きく膜面垂直方向の角型比が限りなく1に近く、またニュークリエイションフィールドが負の値を有し、磁性粒子間の相互作用が適度に制御され高密度記録したときの磁区サイズが小さいことが、媒体ノイズの低減と信号劣化を低減するのに望ましい。
【0010】
本発明は、このような問題認識のもとに、従来技術の欠点を解消し、優れた低ノイズ特性と記録磁化の安定性を有し超高密度磁気記録に好適な垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、Co/Pt多層膜やCo/Pd多層膜の優れた垂直磁気異方性を損なうことなく低ノイズ特性と記録磁化の安定性に優れた超高密度磁気記録に好適な垂直磁化膜を見出し、本発明を完成するに至った。
【0012】
すなわち、本発明による垂直磁気記録媒体は、Co/Pt又はCo/Pd多層膜を含む垂直磁化膜からなる垂直磁気記録媒体において、垂直磁化膜の一部にCo−Xa/Pt又はCo−Xa/Pd多層膜層(XaはCr,B,Ta,Mn,Vから選択される少なくとも1種類の元素)を設けたことを特徴とする。
【0013】
本発明による垂直磁気記録媒体は、また、Co/Pt又はCo/Pd多層膜を含む垂直磁化膜からなる垂直磁気記録媒体において、垂直磁化膜の一部にCo/Pt−Ya又はCo/Pd−Ya多層膜層(YaはB,Ta,Ru,Re,Ir,Mn,Mg,Zr,Nbから選択される少なくとも1種類の元素)を設けたことを特徴とする。
【0014】
Co−Xa/Pt又はCo−Xa/Pd多層膜層における添加元素Xa(Xa:Cr,B,Ta,Mn,V)はCo粒子間の磁気的相互作用を制御する作用があり、また、Co/Pt−Ya又はCo/Pd−Ya多層膜層おける添加元素Ya(Ya:B,Ta,Ru,Re,Ir,Mn,Mg,Zr,Nb)はPt層やPd層の結晶粒径を制御する作用がある。これによりCo/Pt多層膜やCo/Pd多層膜本来の優れた垂直磁気異方性を損なうことなく、磁性粒間の磁気的相互作用を制御し低ノイズ特性と記録磁化の安定性が共に優れた超高密度磁気記録に好適な垂直磁気録媒体が得られる。
前記垂直磁気記録媒体は、垂直磁化膜の下層に軟磁性層を有してもよく、また、軟磁性層と垂直磁化膜との間に非磁性中間層を有してもよい。
【0015】
軟磁性層は、Co−Zr−Xb(XbはTa,Nb,Mo,W,Niから選択される少なくとも1種類の元素)系非晶質合金膜、Fe−Al−Si合金やFe−C−Yc(YcはTa,Hf,Zr,Nbから選択される少なくとも1種類の元素)合金などの非柱状多結晶膜、Ni−Fe合金の何れかから構成するのが好ましい。
【0016】
また、前記のような裏打ち軟磁性層を備えた垂直磁気記録媒体において、垂直磁化膜の裏面から10〜200nmの距離だけ隔ててIrMn,PtMn,PtCrMnなどの反強磁性層膜を備えることにより軟磁性膜から発生するスパイク状ノイズを低減できることを見い出した。
【0017】
本発明による垂直磁気記録媒体は一例として、垂直磁化膜直下に配置した反強磁性層の両面に軟磁性層を設け、磁気記録の際に記録ヘッドからの漏洩磁界のフラックスリターンパスを形成し記録効率を向上する構成、垂直磁化膜直下の軟磁性層と垂直磁化膜の間に非磁性中間層を配置する構成、裏打軟磁性層としてCo−Zr−Xb(Xb:Ta,Nb,Mo,W,Ni)系非晶質合金膜、もしくはFe−Al−Si合金やFe−C−Yc(Yc:Ta,Hf,Zr,Nb)合金などの非柱状多結晶膜、Ni−Fe合金の何れかの軟磁性層を上記反強磁性層の片面もしくは両面に設ける構成を採用する。
【0018】
本発明による磁気記憶装置は、磁気記録媒体と、リング型もしくは単磁極型の磁気記録用ヘッドと、磁気抵抗効果型、スピンバルブ型もしくは磁気トンネル型の信号再生用ヘッドとを備える磁気記憶装置において、垂直磁気記録媒体として前述の垂直磁気記録媒体を用いたことを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を挙げ、図面を参照しながら詳細に説明する。図において、同一の符号を付した部分は、同じ性能特性を有する部分を示す。
図1は、本発明による垂直磁気記録媒体の基本構造の一例を示す断面模式図である。本発明による垂直磁気記録媒体は、下層に裏打ち軟磁性層を設けない垂直媒体でも使用できるが、ここでは下層に裏打ち軟磁性層を有する図1に示した2層垂直磁気記録媒体により本発明の内容を説明する。
【0020】
本発明の垂直磁気記録媒体は、基板11上に裏打ち軟磁性層12、非磁性中間層13、多層の垂直磁化膜20、及び保護層19を形成して構成される。基板11としては、ガラス基板の他にSiディスク基板、NiP被覆アルミニウム基板、カーボン基板、あるいは高分子基板などを用いる。裏打ち軟磁性層12は、Co−Zr−Xb(Xb:Ta,Nb,Mo,W,Ni)系非晶質合金膜、もしくはFe−Al−Si合金やFe−C−Yc(Yc:Ta,Hf,Zr,Nb)合金などの非柱状多結晶膜、Ni−Fe合金の何れかの軟磁性膜を使用し、裏打ち軟磁性層の磁区構造を制御するためにIrMn,PtMn,PtCrMnなどの反強磁性層膜を設ける。
【0021】
反強磁性層膜は、裏打ち軟磁性層における磁区形成を抑止し、スパイク状ノイズの発生を防止するために使用する。反強磁性層膜は、垂直磁化膜20の下面から10〜200nmの距離だけ隔てて設けるのが望ましい。
非磁性中間層13は、この上に形成する垂直磁化膜の結晶配向や結晶粒径制御に加えて、垂直磁化膜と裏打軟磁性層間の磁気的相互作用を弱めることにより裏打軟磁性層から発生するノイズを低減する効果がある。非磁性中間層13としては例えばTiCr合金、CoCr合金、NiTaZr合金、Ti、あるいはSi,Ge,Cなど非晶質状の薄膜、Pt,Pd,Ru薄膜、ITO(Indium Tin Oxide)薄膜などが使用できる。非磁性中間層13の膜厚は1〜5nmとする。
【0022】
垂直磁化膜20は、Co/Pt多層膜又はCo/Pd多層膜14,16,18とCo−Xa/Pt,Co−Xa/Pd(Xa:Cr,B,Ta,Mn,V)又はCo/Pt−Ya,Co/Pd−Ya(Ya:B,Ta,Ru,Re,Ir,Mn,Mg,Zr,Nb)多層膜の中から選ばれた多層膜15,17との積層構造とする。Co−Xa/Pt,Co−Xa/Pd(Xa:Cr,B,Ta,Mn,V)多層膜における添加物(Xa:Cr,B,Ta,Mn,V)は、Co層の粒子径の制御と磁性粒子の孤立性を促進する効果がある。またCo/Pt−Ya,Co/Pd−Ya(Ya:B,Ta,Ru,Re,Ir,Mn,Mg,Zr,Nb)多層膜における添加物(Ya:B,Ta,Ru,Re,Ir,Mn,Mg,Zr,Nb)は、Pt層又はPd層の粒子径の制御と磁性粒子の孤立性を促進する効果がある。
【0023】
本発明のごとくCo/Pt,Co/Pd多層膜とCo−Xa/Pt,Co−Xa/Pd,Co/Pt−Ya,Co/Pd−Ya多層膜の何れかとの積層構造の垂直磁化膜を用いることにより、従来のCo/Pt又はCo/Pd多層垂直磁化膜に比べて低ノイズ、高磁化安定性を実現できる。また積層比を変えることにより垂直磁化膜の磁化の大きさを任意に変化できる。
【0024】
本発明による媒体の記録再生特性の評価に用いた磁気記憶装置の概略を図2により説明する。磁気記憶装置は、磁気ディスク31、記録再生用の磁気ヘッド32、磁気ヘッドを支持するサスペンジョン33、アクチュエータ34、ボイスコイルモータ35、記録再生回路36、位置決め回路37、インターフェース制御回路38などで構成される。磁気ディスク31は上記図1にて説明した垂直磁気記録媒体からなり、保護膜上には潤滑膜が被覆されている。磁気ヘッド32は、スライダー、この上に設けられた磁気記録用ヘッド及び信号再生用の磁気抵抗効果型、巨大磁気抵抗効果型もしくはスピンバルブ型素子あるいは磁気トンネル型素子からなる再生用ヘッドで構成される。記録信号再生用の磁気ヘッドのギャップ長は、高分解能の再生信号を得るために0.25μm以下とし、望ましくは0.08〜0.15μmとする。磁気記録用のヘッドは、リング型ヘッド又は単磁極型ヘッドを用いた。再生用ヘッドのトラック幅は、記録用ヘッド磁極のトラック幅より狭くし、記録トラック両端部から生じる再生ノイズを低減する。
磁気ヘッド32は、サスペンジョン33によって支持される。本装置を用いて、以下の実施例で説明する媒体ノイズ特性や記録再生特性評価を行った。
【0025】
〔実施例1〕
本発明の垂直磁気記録媒体の内容を裏面に軟磁性層を設けない垂直磁化膜を例に図3を用いて以下に説明する。
【0026】
以下の方法で媒体Aを作製した。洗浄したガラス基板11を高真空DCマグネトロンスパッタリング装置に設置し、基板を250℃に加熱の後、プリコート層として膜厚5nmのTa層を形成した。プリコート層は、この上に形成する薄膜と基板との付着強度を高めるために使用する。このプリコート層の上に膜厚10nmの非磁性中間層13を形成した。非磁性中間層13としては、Pd膜を用いた。
【0027】
引き続いて[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]からなる積層膜14を4層形成した。この構成の膜を以後[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜と記述する。更に[Pd(0.75nm)/Co−Mn(0.25nm)]×4多層膜15、[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜16、[Pd(0.75nm)/Co−Mn(0.25nm)]×4多層膜17、[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜18の順に積層した構成の全膜厚20nmの垂直磁化膜20を作製した。ここで[Pd(0.75nm)/Co−Mn(0.25nm)]×4多層膜15、[Pd(0.75nm)/Co−Mn(0.25nm)]×4多層膜17において、Co−Mn層中のMnの添加量は2〜10at%の範囲とし、本実施例では5at%とした。Mnの代わりにCr,B,Ta,Vの何れかを使用することも可能である。上記垂直磁化膜20の表面に膜厚5nmのC保護層19を形成して媒体Aとした。
【0028】
この垂直磁化膜20の構造をX線回折により測定したところ、<111>配向したPdとCoの回折ピークが検出された。媒体Aの膜面垂直方向の磁気特性をカー効果型磁力計により測定した結果、保磁力3.7kOe、ニュークリエーションフィールドHn=−1.2kOe、角型比SQ=1であった。ここでニュークリエーションフィールドHnは、磁化磁界曲線において保磁力における接線と飽和磁化の延長線との交点の磁界強度で定義される。また角型比SQは、残留磁化Mrと飽和磁化Msの比Mr/Msで定義される。
【0029】
以下の方法で媒体Bを作製した。洗浄したガラス基板11を高真空DCマグネトロンスパッタリング装置に設置し、基板を250℃に加熱の後、プリコート層として膜厚5nmのTa層を形成した。プリコート層は、この上に形成する薄膜と基板との付着強度を高めるために使用する。このプリコート層の上に膜厚10nmの非磁性中間層13を形成した。非磁性中間層13としては、Pd膜を用いた。
【0030】
引き続いて[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4からなる多層膜14を形成した。更に[Pd−B(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜15、[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜16、[Pd−B(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜17、[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜18の順に積層した構成の全膜厚20nmの垂直磁化膜20を作製した。ここで[Pd−B(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜15、[Pd−B(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜17において、Pd−B層中のBの添加量は2〜10at%の範囲とし、本実施例では5at%とした。Bの代わりにTa,Ru,Re,Ir,Mn,Mg,Zr,Nbの何れかを使用することも可能である。上記垂直磁化膜20の表面に膜厚5nmのC保護層19を形成して媒体Bとした。
【0031】
この垂直磁化膜20の構造をX線回折により測定したところ、<111>配向したPdとCoの回折ピークが検出された。媒体Bの膜面垂直方向の磁気特性をカー効果型磁力計により測定した結果、保磁力3.8kOe、ニュークリエーションフィールドHn=−1.1kOe、角型比SQ=1であった。
【0032】
比較用媒体Cを作製した。洗浄したガラス基板11を高真空DCマグネトロンスパッタリング装置に設置し、基板を250℃に加熱の後、プリコート層として膜厚5nmのTa層を形成した。プリコート層は、この上に形成する薄膜と基板との付着強度を高めるために使用する。このプリコート層の上に膜厚10nmの非磁性中間層13を形成した。非磁性中間層13としては、Pd膜を用いた。引き続いて[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×20からなる多層膜構造の全膜厚20nm垂直磁化膜20を形成した。上記垂直磁化膜20の表面に膜厚5nmのC保護層19を形成して比較用媒体Cとした。
【0033】
この垂直磁化膜20の構造をX線回折により測定したところ、<111>配向したPdとCoの回折ピークが検出された。媒体Cの膜面垂直方向の磁気特性をカー効果型磁力計により測定した結果、保磁力3.2kOe、ニュークリエーションフィールドHn=−1.8kOe、角型比SQ=1であった。
【0034】
比較用媒体Dを作製した。洗浄したガラス基板11を高真空DCマグネトロンスパッタリング装置に設置し、基板を250℃に加熱の後、プリコート層として膜厚5nmのTa層を形成した。プリコート層は、この上に形成する薄膜と基板との付着強度を高めるために使用する。このプリコート層の上に膜厚10nmの非磁性中間層13を形成した。非磁性中間層13としては、Pt膜を用いた。引き続いて[Pt(0.75nm)/Co(0.25nm)]×20からなる多層膜構造の全膜厚20nm垂直磁化膜20を形成した。上記垂直磁化膜20の表面に膜厚5nmのC保護層19を形成した比較用媒体Dを作製した。
【0035】
この垂直磁化膜20の構造をX線回折により測定したところ、<111>配向したPtとCoの回折ピークが検出された。媒体Dの膜面垂直方向の磁気特性をカー効果型磁力計により測定した結果、保磁力3.0kOe、ニュークリエーションフィールドHn=−1.7kOe、角型比SQ=1であった。
【0036】
垂直磁化膜としてCoCrPt合金を用いた比較用媒体Eを作製した。洗浄したガラス基板11を高真空DCマグネトロンスパッタリング装置に設置し、基板を300℃に加熱の後、膜厚10nmの非磁性中間層13を形成した。非磁性中間層13としては、Ni−30at%Ta−5at%Zr膜を用いた。引き続いてCo−22at%Cr−14at%Ptからなる膜厚20nmの垂直磁化膜20を形成した。上記垂直磁化膜20の表面に膜厚5nmのC保護層19を形成して比較用媒体Eとした。
【0037】
この垂直磁化膜20の構造をX線回折により測定したところ、<002>配向したCoCrPt合金の回折ピークが検出された。媒体Eの膜面垂直方向の磁気特性をカー効果型磁力計により測定した結果、保磁力3.0kOe、ニュークリエーションフィールドHn=0.5kOe、角型比SQ=0.95であった。
媒体A、媒体B、媒体C、媒体D、及び媒体Eの特性を表1に比較して示す。
【0038】
【表1】
【0039】
表1において、ノイズはCoCrPt合金垂直磁化膜を用いた媒体Eに対する比率、SNRは400kFCIにおける信号とノイズの比、磁区サイズは交流消去した試料表面の磁区構造をMFM(磁気力顕微鏡)で測定して得た不規則磁区の平均径、信号劣化率は、10kFCIの信号を記録し、記録直後の信号に対する1×106秒後の信号強度の比をそれぞれ示す。磁区サイズが小さい程、高密度記録に適した媒体である。またD50は、記録分解能の指標として用いられ、低記録密度の信号出力に対して50%の信号出力になるときの線記録密度であり、これが大きい程性能が優れている。
【0040】
図2にて説明した磁気録装置を用いて、上記媒体にトラック幅0.2μmのリング型磁気ヘッドで磁気記録し、シールド間隔80nmの巨大磁気抵抗型ヘッド(GMRヘッド)で再生し、媒体ノイズと記録分解能を測定した。記録再生時のスペーシングは16nmとした。交流消去した媒体表面の磁区構造を磁気力顕微鏡で観察し、表面に形成された不規則磁区の大きさを測定した。ここで不規則磁区の大きさは、同じ面積の円に近似したときの直径で比較した。不規則磁区の径が大きいほど媒体ノイズが大きく、記録分解能が低下する性質がある。
【0041】
表1の比較から明らかなように、CoCrPt垂直磁化膜を用いた従来媒体Eは、磁区サイズが比較的小さく、記録分解能やSNR特性も比較的優れているが、信号劣化率が大きい欠点がある。またCo/Pd多層膜やCo/Pt多層膜を用いた従来の媒体Cや媒体Dは、垂直磁気異方性が大きくSQ特性やHn特性に優れて信号劣化率は小さいが、記録分解能特性やSNR特性が劣る。一方、本発明の媒体Aと媒体Bは、垂直磁気異方性が大きくSQ特性やHn特性に優れて信号劣化率が小さく、且つ磁性粒子間の相互作用も適度に制御され、その結果磁区サイズが小さく、媒体ノイズ、SNR特性、記録分解能特性に優れていることがわかる。
【0042】
振動試料型磁力計(VSM)を用いて磁気特性(保磁力)の印加磁界方向依存性を前記媒体A、媒体B、媒体C、媒体D、及び媒体Eについて測定し、比較した結果を図4に示す。図の横軸は、試料の膜面垂直方向からの傾斜角(θ)を示す。縦軸は、傾斜角(θ)で測定したときの保磁力Hc(θ)と、膜面垂直方向で測定したときの保磁力Hc(⊥)の比Hc(θ)/Hc(⊥)で示した。磁気特性(保磁力)の印加磁界方向依存性の振る舞いにより、測定試料における磁性粒子の磁気的孤立性を評価する手段として用いられる。
【0043】
媒体Eは、CoCrPt垂直磁化膜に高濃度のCr添加により磁性粒子の磁気的孤立性を促進した試料であり媒体ノイズが小さく、磁化回転型の磁化反転をしていることを示す。一方Co/Pd多層膜(媒体C)、Co/Pt多層膜(媒体D)垂直媒体は保磁力の角度依存性が大きく媒体ノイズが大きく、磁性粒子間の相互作用が強く磁壁移動型の磁化反転をしている。一方、本発明の媒体Aと媒体Bは、従来の媒体Cや媒体Dに比べて磁性粒子の磁気的孤立性が大幅に改善され、媒体ノイズの低減と共に磁化の安定性が改善されたことが明らかである。
【0044】
〔実施例2〕
本発明の垂直磁気記録媒体の内容を裏面に軟磁性層を設けた垂直磁化膜を例に図1を用いて以下に説明する。
以下のようにして媒体Fを作製した。洗浄した直径2.5インチのガラス基板11を高真空DCマグネトロンスパッタリング装置に設置し、基板を250℃に加熱の後、プリコート層として膜厚5nmのTa層を形成した。プリコート層は、この上に形成する薄膜と基板との付着強度を高めるために使用する。プリコート層の上に膜厚20nmの50at%Ir−Mn反強磁性膜、膜厚200nmの非晶質構造のCo−10at%Ta−2at%Zrからなる裏打ち軟磁性層12を形成した。薄膜形成中約300ガウスの磁界をディスクの半径方向に印加し、裏打ち軟磁性層12に半径方向の磁気異方性を付与した。裏打ち軟磁性層12の上に膜厚5nmの非磁性中間層13を形成した。非磁性中間層13としては、Pd−5at%B膜を用いた。
【0045】
引き続いて[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4からなる多層膜14を形成した。更に[Pd(0.75nm)/Co−B(0.25nm)]×4多層膜15、[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜16、[Pd(0.75nm)/Co−B(0.25nm)]×4多層膜17、[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜18の順に積層した構成の全膜厚20nmの垂直磁化膜20を作製した。ここで[Pd(0.75nm)/Co−B(0.25nm)]×4多層膜において、Co−B層中のBの添加量は2〜10at%の範囲とし、本実施例では5at%とした。Bの代わりにCr,Mn,Ta,Vの何れかを使用することも可能である。上記垂直磁化膜20の表面に膜厚5nmのC保護層19を形成して媒体Fとした。
【0046】
この垂直磁化膜20の構造をX線回折により測定したところ、<111>配向したPdとCoの回折ピークが検出された。媒体Fの膜面垂直方向の磁気特性をカー効果型磁力計により測定した結果、保磁力4.3kOe、ニュークリエーションフィールドHn=−1.2kOe、角型比SQ=1であった。
【0047】
媒体Gを作製した。洗浄した直径2.5インチのガラス基板11を高真空DCマグネトロンスパッタリング装置に設置し、基板を250℃に加熱の後、プリコート層として膜厚5nmのTa層を形成した。プリコート層は、この上に形成する薄膜と基板との付着強度を高めるために使用する。プリコート層の上に膜厚20nmの50at%Ir−Mn反強磁性膜、膜厚200nmの非晶質構造のCo−10at%Ta−2at%Zrからなる裏打ち軟磁性層12を形成した。薄膜形成中約300ガウスの磁界をディスクの半径方向に印加し、裏打ち軟磁性層12に半径方向の磁気異方性を付与した。裏打ち軟磁性層12の上に膜厚5nmの非磁性中間層13を形成した。非磁性中間層13としては、Pd−5at%B膜を用いた。
【0048】
引き続いて[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4からなる多層膜14を形成した。更に[Pd−B(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜15、[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜16、[Pd−B(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜17、[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4多層膜18の順に積層した構成の全膜厚20nmの垂直磁化膜20を作製した。ここで[Pd−B(0.75nm)/Co(0.25nm)]×4において、Pd−B層中のBの添加量は2〜10at%の範囲とし、本実施例では5at%とした。Bの代わりにTa,Ru,Re,Ir,Mn,Mg,Zr,Nbの何れかを使用することも可能である。上記垂直磁化膜20の表面に膜厚5nmのC保護層19を形成して媒体Gとした。
【0049】
この垂直磁化膜20の構造をX線回折により測定したところ、<111>配向したPdとCoの回折ピークが検出された。媒体Gの膜面垂直方向の磁気特性をカー効果型磁力計により測定した結果、保磁力4.2kOe、ニュークリエーションフィールドHn=−1.1kOe、角型比SQ=1であった。
【0050】
比較用媒体Hを作製した。洗浄した直径2.5インチのガラス基板11を高真空DCマグネトロンスパッタリング装置に設置し、基板を250℃に加熱の後、プリコート層として膜厚5nmのTa層を形成した。プリコート層は、この上に形成する薄膜と基板との付着強度を高めるために使用する。プリコート層の上に膜厚20nmの50at%Ir−Mn反強磁性膜、膜厚200nmの非晶質構造のCo−10at%Ta−2at%Zrからなる裏打ち軟磁性層12を形成した。薄膜形成中約300ガウスの磁界をディスクの半径方向に印加し、裏打ち軟磁性層12に半径方向の磁気異方性を付与した。裏打ち軟磁性層12の上に膜厚5nmの非磁性中間層13を形成した。非磁性中間層13としては、Pd膜を用いた。
【0051】
引き続いて[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×20からなる多層膜構造の全膜厚20nm垂直磁化膜20を形成した。上記垂直磁化膜20の表面に膜厚5nmのC保護層19を形成して比較用媒体Hとした。
この垂直磁化膜20の構造をX線回折により測定したところ、<111>配向したPdとCoの回折ピークが検出された。媒体Hの膜面垂直方向の磁気特性をカー効果型磁力計により測定した結果、保磁力3.3kOe、ニュークリエーションフィールドHn=−1.7kOe、角型比SQ=1であった。
【0052】
比較用媒体Iを作製した。洗浄した直径2.5インチのガラス基板11を高真空DCマグネトロンスパッタリング装置に設置し、基板を250℃に加熱の後、プリコート層として膜厚5nmのTa層を形成した。プリコート層は、この上に形成する薄膜と基板との付着強度を高めるために使用する。プリコート層の上に膜厚20nmの50at%Ir−Mn反強磁性膜、膜厚200nmの非晶質構造のCo−10at%Ta−2at%Zrからなる裏打ち軟磁性層12を形成した。薄膜形成中約300ガウスの磁界をディスクの半径方向に印加し、裏打ち軟磁性層12に半径方向の磁気異方性を付与した。裏打ち軟磁性層12の上に膜厚5nmの非磁性中間層13を形成した。非磁性中間層13としては、Pt膜を用いた。引き続いて[Pt(0.75nm)/Co(0.25nm)]×20からなる多層膜構造の全膜厚20nm垂直磁化膜20を形成した。上記垂直磁化膜20の表面に膜厚5nmのC保護層19を形成して比較用媒体Iとした。
【0053】
この垂直磁化膜20の構造をX線回折により測定したところ、<111>配向したPtとCoの回折ピークが検出された。媒体Iの膜面垂直方向の磁気特性をカー効果型磁力計により測定した結果、保磁力3.2kOe、ニュークリエーションフィールドHn=−1.6kOe、角型比SQ=1であった。
【0054】
垂直磁化膜としてCoCrPt合金を用いた比較用媒体Jを作製した。洗浄した直径2.5インチのガラス基板11を高真空DCマグネトロンスパッタリング装置に設置し、基板を250℃に加熱の後、プリコート層として膜厚5nmのTa層を形成した。プリコート層は、この上に形成する薄膜と基板との付着強度を高めるために使用する。プリコート層の上に膜厚20nmの50at%Ir−Mn反強磁性膜、膜厚200nmの非晶質構造のCo−10at%Ta−2at%Zrからなる裏打ち軟磁性層12を形成した。薄膜形成中約300ガウスの磁界をディスクの半径方向に印加し、裏打ち軟磁性層12に半径方向の磁気異方性を付与した。基板を300℃に加熱の後、裏打ち軟磁性層12の上に膜厚5nmの非磁性中間層13を形成した。非磁性中間層13としては、Ni−30at%Ta−5at%Zr膜を用いた。引き続いてCo−22at%Cr−14at%Ptからなる膜厚20nmの垂直磁化膜20を形成した。上記垂直磁化膜20の表面に膜厚5nmのC保護層19を形成して比較用媒体Jとした。
【0055】
この垂直磁化膜20の構造をX線回折により測定したところ、<002>配向したCoCrPt合金の回折ピークが検出された。媒体Eの膜面垂直方向の磁気特性をカー効果型磁力計により測定した結果、保磁力3.1kOe、ニュークリエーションフィールドHn=0.5kOe、角型比SQ=0.94であった。
媒体F、媒体G、媒体H、媒体I、及び媒体Jの特性を表2に比較して示す。
【0056】
【表2】
【0057】
表2において、ノイズはCoCrPt合金垂直磁化膜を用いた媒体Jに対する比率、SNRは400kFCIにおける信号とノイズの比、磁区サイズは交流消去した試料表面の磁区構造をMFM(磁気力顕微鏡)で測定して得た不規則磁区の平均径、信号劣化率は、10kFCIの信号を記録し、記録直後の信号に対する1×106秒後の信号強度の比をそれぞれ示す。磁区サイズが小さい程高密度記録に適した媒体である。またD50は、記録分解能の指標として用いられ、低記録密度の信号出力に対して50%の信号出力になるときの線記録密度であり、これが大きい程性能が優れている。
【0058】
図2にて説明した磁気録装置を用いて上記媒体にトラック幅0.2μmの単磁極型磁気ヘッドで磁気記録し、シールド間隔80nmの巨大磁気抵抗型ヘッド(GMRヘッド)で再生し、媒体ノイズと記録分解能を測定した。記録再生時のスペーシングは16nmとした。交流消去した媒体表面の磁区構造を磁気力顕微鏡で観察し、表面に形成された不規則磁区の大きさを測定した。ここで不規則磁区の大きさは、同じ面積の円に近似したときの直径で比較した。不規則磁区の径が大きいほど媒体ノイズが大きく、記録分解能が低下する性質がある。
【0059】
表2の比較から明らかなように、CoCrPt垂直磁化膜を用いた従来媒体Jは、磁区サイズが比較的小さく、記録分解能やSNR特性が比較的優れているが、信号劣化率が大きい欠点がある。またCo/Pd多層膜やCo/Pt多層膜を用いた従来の媒体Hや媒体Iは、垂直磁気異方性が大きくSQ特性やHn特性に優れて信号劣化率は小さいが、記録分解能特性やSNR特性が劣る。一方、本発明の媒体Fと媒体Gは、垂直磁気異方性が大きくSQ特性やHn特性に優れて信号劣化率が小さく、且つ磁性粒子間の相互作用が適度に制御され、その結果磁区サイズが小さく、媒体ノイズ、SNR特性、記録分解能特性に優れていることがわかる。
【0060】
また、従来媒体構成の比較用媒体は、媒体ノイズの低減、記録分解能の向上及び磁化の安定性を同時に実現するのが困難であるが、本発明の媒体は、保磁力、ニュークリエーションフィールド、角型比、磁気的孤立性などの磁気特性を大幅に改善でき、媒体ノイズの低減と記録分解能向上、磁化の安定性などの大幅な改善が同時に実現可能となった。また、高保磁力、高角型比の実現により、線記録密度5kFCIから400kFCIの広記録密度領域において長時間の磁化の安定性を維持できることが分かった。
【0061】
〔実施例3〕
図1に示した媒体構成の本発明の垂直磁気記録媒体の他の応用例を以下に説明する。本実施例では、Co/(Pt,or Pd)多層膜とCo−Xa/(Pt,or Pd)多層膜の積層比やCo/(Pt,or Pd)多層膜とCo/(Pt−Ya,or Pd−Ya)多層膜の積層比を変化した媒体を使用した。ここではCo/Pd多層膜とCo−Xa/Pd多層膜(XaはV)の積層比を変化した垂直磁化膜、Co/Pd多層膜とCo/Pd−Ya多層膜(YaはB)の積層比を変化した垂直磁化膜を例に説明する。
【0062】
洗浄した直径2.5インチのガラス基板11を高真空DCマグネトロンスパッタリング装置に設置し、基板を250℃に加熱の後、プリコート層として膜厚5nmのTa層を形成した。プリコート層は、この上に形成する薄膜と基板との付着強度を高めるために使用する。プリコート層の上に膜厚20nmの50at%Ir−Mn反強磁性膜、膜厚200nmの非晶質構造のCo−10at%Ta−2at%Zrからなる裏打ち軟磁性層12を形成した。薄膜形成中約300ガウスの磁界をディスクの半径方向に印加し、裏打ち軟磁性層12に半径方向の磁気異方性を付与した。裏打ち軟磁性層12の上に膜厚5nmの非磁性中間層13を形成した。非磁性中間層13としては、Pd−5at%B膜を用いた。
【0063】
引き続いて[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×m多層膜14、[Pd(0.75nm)/Co−V(0.25nm)]×n多層膜15、[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×m多層膜16、[Pd(0.75nm)/Co−V(0.25nm)]×n多層膜17、及び[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×m多層膜18の順に積層した構成の全膜厚20nmの垂直磁化膜20を作製した。m及びnは多層膜の層数である。
【0064】
ここで[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]層の層数mと[Pd(0.75nm)/Co−V(0.25nm)]層の層数nを変えることにより積層比を変化した。また[Pd(0.75nm)/Co−V(0.25nm)]層におけるCo−V膜のV添加量を3at%,5at%,8at%と変化した試料を作製した。上記垂直磁化膜20の表面に膜厚5nmのC保護層19を形成した媒体を作製した。
【0065】
この垂直磁化膜20の構造をX線回折により測定したところ、<111>配向したPdとCoの回折ピークが検出された。媒体の膜面垂直方向の磁気特性をカー効果型磁力計により測定した結果、保磁力4.3〜3.8kOeの範囲、ニュークリエーションフィールドHn=−1.3〜−1.1kOe、角型比SQ=1〜0.98の範囲であった。
【0066】
洗浄した直径2.5インチのガラス基板11を高真空DCマグネトロンスパッタリング装置に設置し、基板を250℃に加熱の後、プリコート層として膜厚5nmのTa層を形成した。プリコート層は、この上に形成する薄膜と基板との付着強度を高めるために使用する。プリコート層の上に膜厚20nmの50at%Ir−Mn反強磁性膜、膜厚200nmの非晶質構造のCo−10at%Ta−2at%Zrからなる裏打ち軟磁性層12を形成した。薄膜形成中約300ガウスの磁界をディスクの半径方向に印加し、裏打ち軟磁性層12に半径方向の磁気異方性を付与した。裏打ち軟磁性層12の上に膜厚5nmの非磁性中間層13を形成した。非磁性中間層13としては、Pd−5at%B膜を用いた。
【0067】
引き続いて[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×m多層膜14、[Pd−B(0.75nm)/Co(0.25nm)]×n多層膜15、[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×m多層膜16、[Pd−B(0.75nm)/Co(0.25nm)]×n多層膜17、[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]×m多層膜18の順に積層した構成の全膜厚20nmの垂直磁化膜20を作製した。
【0068】
ここで[Pd(0.75nm)/Co(0.25nm)]層の層数mと[Pd−B(0.75nm)/Co(0.25nm)]層の層数nを変えることにより積層比を変化した。また[Pd−B(0.75nm)/Co(0.25nm)]層におけるPd−BのB添加量を3at%,5at%,8at%と変化した試料を作製した。上記垂直磁化膜20の表面に膜厚5nmのC保護層19を形成した媒体を作製した。
【0069】
この垂直磁化膜20の構造をX線回折により測定したところ、<111>配向したPdとCoの回折ピークが検出された。この垂直磁化膜20の構造をX線回折により測定したところ、<111>配向したPdとCoの回折ピークが検出された。媒体の膜面垂直方向の磁気特性をカー効果型磁力計により測定した結果、保磁力4.2〜3.9kOeの範囲、ニュークリエーションフィールドHn=−1.25〜−1.1kOeの範囲、角型比SQ=1〜0.98の範囲であった。
【0070】
図5(a)は、Co/Pd多層膜とCo−Xa/Pd多層膜(XaはV)の積層比を変化した垂直磁化膜の積層比とノイズの関係をVの添加量をパラメータとして示す。図5(a)の横軸は(Co−V/Pd多層膜の層数)/{(Co/Pd多層膜の層数)+(Co−V/Pd多層膜の層数)}である。図5(b)は、Co/Pd多層膜とCo/Pd−Ya多層膜(YaはB)の積層比を変化した垂直磁化膜の積層比とノイズの関係をBの添加量をパラメータとして示す。図5(b)の横軸は(Co/Pd−B多層膜の層数)/{(Co/Pd多層膜の層数)+(Co/Pd−B多層膜の層数)}である。図5において、ノイズは線記録密度400kFCIにおける媒体ノイズを線記録密度10kFCIの信号強度で規格化した値で示す。
【0071】
図5から明らかなように、Co/Pd多層膜とCo−Xa/Pd多層膜(XaはV)を積層した垂直磁化膜やCo/Pd多層膜とCo/Pd−Ya多層膜(YaはB)を積層した垂直磁化膜は、積層比や添加量を適正に選択することにより、Co/Pd多層膜やCo−Xa/Pd多層膜(XaはV)あるいはCo/Pd−Ya多層膜(YaはB)など単一の組み合わせからなる垂直磁化膜に比べてノイズを低減できることがわかる。
【0072】
図6は、本発明のCo/Pd多層膜とCo−Xa/Pd多層膜(XaはV)を積層した全膜厚20nmの垂直磁化膜、及びCo/Pd多層膜とCo/Pd−Ya多層膜(YaはB)を積層した全膜厚20nmの垂直磁化膜を用いた磁気記録媒体の残留磁化の経時変化を示す。V及びBの添加量は8at%、積層比は0.4の媒体を用いた例で示す。比較のために全膜厚20nmのCo/Pd多層膜を用いた垂直磁気記録媒体、全膜厚20nmのCo−V/Pd多層膜を用いた垂直磁気記録媒体、及び全膜厚20nmのCo−22at%Cr−14at%Ptを用いた垂直磁気記録媒体も示す。Co/Pd多層膜とCo−V/Pd多層膜を積層した垂直磁化膜を用いた本発明の磁気記録媒体、及びCo/Pd多層膜とCo/Pd−B多層膜を積層した垂直磁化膜を用いた本発明の磁気記録媒体の残留磁化はほとんど同じ経時変化を示し、図6には両者をまとめて白丸でプロットして示してある。
【0073】
図6は、垂直磁気記録媒体において反磁界による磁化の減衰が最も大きい残留磁化状態での測定結果であり、図の縦軸は初期の残留磁化Mr(0)に対するt時間経過後の残留磁化Mr(t)の比Mr(t)/Mr(0)を示す。Co−22at%Cr−14at%Ptを用いた垂直磁気記録媒体はニュークリエーションフィールドHn=0.5kOe、角型比0.94であるため、残留磁化状態での磁化の減衰が大きい。CoV/Pd多層膜を用いた垂直磁気記録媒体はニュークリエーションフィールドHn=−0.3kOe、角型比0.98で比較的垂直磁気異方性の良い媒体であるが、長時間の内に磁化の減衰が認められた。Co/Pd多層膜を用いた垂直磁気記録媒体はニュークリエーションフィールドHn=−1.7kOe、角型比がほぼ1の媒体であり、残留磁化状態での磁化の減衰は殆ど認められない。しかしこの媒体は図5に示したように、媒体ノイズが大きい欠点がある。一方、本発明の両媒体は垂直磁気異方性に優れニュークリエーションフィールドHn=−1.2kOe、角型比がほぼ1の媒体であり、残留磁化状態での磁化の減衰は殆ど認められない。また図5に示したように、媒体ノイズも小さい特徴が認められる。
【0074】
〔実施例4〕
垂直磁化膜の裏面に配置した裏打ち軟磁性層の磁区固定用の反強磁性層の配置場所とスパイクノイズの関係を調べた一実施例を図7により説明する。
高真空DCマグネトロンスパッタリング装置に洗浄したガラス基板11を設置し、膜厚5nmのTaプリコート層41、膜厚20nmの48at%Mn−Ir反強磁性膜42、及び非晶質構造のCo−10at%Ta−2at%Zrからなる軟磁性膜A43を順次形成した。軟磁性膜Aの膜厚を10nm,50nm,100nm,200nm,及び300nmと変化した。300℃、1kOeの磁界中熱処理した。基板の後方にソレノイド型の電磁石を配置し、これに通電してディスクの半径方向の磁界を発生して基板温度の低下と共に印加磁界強度を小さくした。この処理により磁気ディスクの半径方向に異方性が付与された。引き続き同一真空中でこの上に膜厚5nmのPtからなる非磁性中間層44、全膜厚20nmの多層構造の垂直磁化膜45、及びC保護層46を順次形成し、図7(a)の構成の媒体M(−1,−2,−3,−4,−5)を作製した。
【0075】
本実施例では、多層構造の垂直磁化膜45としてCo/Pt多層膜とCo−Xa/Pt多層膜(XaはV)を積層した全膜厚20nmの垂直磁化膜でVの添加量は8at%、Co/Pt多層膜とCo−Xa/Pt多層膜の積層比は0.4の媒体を用いた例で説明する。
【0076】
高真空DCマグネトロンスパッタリング装置に洗浄したガラス基板11を設置し、膜厚5nmのTaプリコート層41を形成し、この上に裏打軟磁性層B47として膜厚300nmのFe−8at%Ta−12at%C膜を形成し400℃に加熱した。この熱処理によりFeの微結晶粒が析出した構造の軟磁性膜が形成された。裏打軟磁性層B47としては、他にCo−Zr−Xb(Xb:Ta,Nb,Mo,W,Ni)系非晶質合金膜、もしくはFe−Al−Si合金やFe−C−Yc(Yc:Ta,Hf,Zr,Nb)合金などを使用できる。裏打軟磁性層B47の上に膜厚10nmの48at%Mn−Ir反強磁性膜42、及び膜厚10nm,50nm,100nm,200nm,及び300nmの非晶質構造のCo−10at%Ta−2at%Zrからなる裏打軟磁性層A43を形成した。300℃、1kOeの磁界中熱処理してした。基板の後方にソレノイド型の電磁石を配置し、これに通電してディスクの半径方向の磁界を発生して基板温度の低下と共に印加磁界強度を小さくした。この処理により磁気ディスクの半径方向に異方性が付与された。引き続き同一真空中で膜厚5nmのPtからなる非磁性中間層44、全膜厚20nmの多層構造の垂直磁化膜45、及びC保護層46を順次形成し図7(a)の構成の媒体N(−1,−2,−3,−4,−5)を作製した。
【0077】
本実施例では、多層構造の垂直磁化膜45としてCo/Pt多層膜とCo/Pt−Ya多層膜(YaはB)を積層した全膜厚20nmの垂直磁化膜を用いた。Bの添加量は8at%、Co/Pt多層膜とCo/Pt−Ya多層膜の積層比は0.4の媒体を用いた例で説明する。
【0078】
本実施例で作製した媒体M(−1,−2,−3,−4,−5)、及び媒体N(−1,−2,−3,−4,−5)を図2にて説明した磁気記録装置に設置し、裏打ち軟磁性層A43に形成された磁区から発生するスパイク状のノイズ信号と磁気記録したときのオーバーライト特性を測定比較した結果を表3に示す。ここでスパイク状のノイズ信号は次のように定義した。磁気ヘッドにより垂直磁化膜45を直流消去し、再生ヘッドで検出される平均の直流消去ノイズレベルの1.2倍以上の信号強度を有する不規則状の信号をスパイク状のノイズ信号とし、磁気ディスク一周当たりに検出される数を比較した。またオーバーライト特性は、初めに線記録密度300kFCIの信号を記録し、同一記録トラック上に線記録密度40kFCIの信号を重ね書きした。このとき最初に記録した消し残り信号(N)と後に記録した信号(S)の比(N/S)が−35dBより悪い特性を×印、優れた特性を○印で示した。
【0079】
【表3】
【0080】
表3の比較から明らかなように、垂直磁化膜の下層に反強磁性膜42を配置する事により、この間に配置した裏打ち軟磁性層Aへの磁区形成を抑制することができ、特に垂直磁化膜45から200nm以下の距離の位置に反強磁性膜42を配置し、垂直磁化膜45と反強磁性膜42の間に軟磁性層を配置した構成とすることによりスパイク状ノイズを低減する効果が大きい。また前記反強磁性膜42の下層にも裏打ち軟磁性層B47を配置した構成により、スパイク状ノイズの低減に加えて、記録効率が向上できその結果オーバーライト特性を向上できる。
【0081】
本実施例では、裏打軟磁性層、反強磁性層、非磁性中間層、磁性膜などの材料の一例を用いて説明したが、前記した材料の他の何れの組み合わせでも同様の効果を得ることができる。
【0082】
本実施例では、裏打軟磁性層としてCo−10at%Ta−2at%Zr非晶質膜、Fe−8at%Ta−12at%C多結晶膜、及びFe−12at%Al−5at%Si多結晶膜を用いた例で説明したが、この他にCo−Zr−Xb(Xb:Ta,Nb,Mo,W,Ni)系非晶質合金膜、もしくはFe−Al−Si合金やFe−C−Yc(Yc:Ta,Hf,Zr,Nb)合金などの非柱状多結晶膜を用いても同様の効果を得ることができる。また、反強磁性層としてMn−Pt合金を用いた例で説明したが、他にMn−Fe合金、Mn−Ir合金、Cr−Mn−Pt合金などを用いても良い。更に本発明の垂直磁化膜としてCo/Pt多層膜とCo−Xa/Pt多層膜(XaはV)を積層した垂直磁化膜とCo/Pt多層膜とCo/Pt−Ya多層膜(YaはB)を積層した垂直磁化膜からなる媒体構成で発明の内容を説明したが、垂直磁化膜としては、Co/(Pt,or Pd)多層膜とCo−Xa/(Pt,or Pd)多層膜(Xa:Cr,B,Ta,Mn,V)の積層構造、あるいはCo/(Pt,or Pd)多層膜とCo/(Pt−Ya,or Pd−Ya)多層膜(Ya:B,Ta,Ru,Re,Ir,Mn,Mg,Zr,Nb)の積層構造としても良い。また、基板11としてガラス基板を用いた例により説明したが、ガラス基板の他にSiディスク基板、NiP被覆アルミニウム基板、カーボン基板、あるいは高分子基板などを用いてもよい。
【0083】
〔実施例5〕
図2を用いて、本発明による磁気記憶装置の一実施例を説明する。磁気記憶装置は、磁気ディスク31、記録再生用の磁気ヘッド32、磁気ヘッドを支持するサスペンジョン33、アクチュエータ34、ボイスコイルモータ35、記録再生回路36、位置決め回路37、インターフェース制御回路38などで構成される。磁気ディスク31は上記実施例にて説明した垂直磁気記録媒体からなり、保護膜上には潤滑膜が被覆されている。磁気ヘッド32は、スライダー、この上に設けられた磁気記録用ヘッド及び信号再生用の磁気抵抗効果型、巨大磁気抵抗効果型もしくはスピンバルブ型素子あるいは磁気トンネル型素子からなる再生用ヘッドで構成される。記録信号再生用の磁気ヘッドのギャップ長は、高分解能の再生信号を得るために0.25μm以下とし、望ましくは0.08〜0.15μmとする。磁気記録用のヘッドは、単磁極型ヘッドもしくはリング型ヘッドのいずれを用いても良い。再生用ヘッドのトラック幅は、記録用ヘッド磁極のトラック幅より狭くし、記録トラック両端部から生じる再生ノイズを低減する。磁気ヘッド32は、サスペンジョン33によって支持される。
【0084】
本装置を用いて、本実施例の媒体ノイズ特性や記録再生特性評価を行った。表1、表2に示したように本発明の垂直磁気記録媒体により記録分解能:300kFCI以上の高密度記録が実現でき、この密度における媒体ノイズ:8μVrms/μVpp、エラーレート:10-6以下の高密度特性が得られ、面記録密度50Gb/in2以上の磁気ディスク装置構成できる。
【0085】
【発明の効果】
本発明によると、Co/(Pt,or Pd)多層膜とCo−Xa/(Pt,or Pd)多層膜(Xa:Cr,B,Ta,Mn,V)の積層構造、あるいはCo/(Pt,or Pd)多層膜とCo/(Pt−Ya,or Pd−Ya)多層膜(Ya:B,Ta,Ru,Re,Ir,Mn,Mg,Zr,Nb)の積層構造の垂直磁化膜を用い、裏打ち磁性層として非晶質材料もしくは非柱状構造の多結晶性薄膜を用い、磁区固定層により裏打磁性層の磁区構造を制御することにより媒体ノイズの原因となる垂直磁化膜媒表面における不規則磁区の抑止と不規則磁区サイズの微細化が可能となり、媒体ノイズの小さい記録磁化の安定性に優れた超高密度磁気記録に好適な垂直磁気記録媒体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による垂直磁気記録媒体の基本構造の一例を示す断面模式図。
【図2】磁気記憶装置の説明図。
【図3】本発明による垂直磁気記録媒体の一実施例を示す断面模式図。
【図4】磁気特性の角度依存性の説明図。
【図5】ノイズ特性の性能比較図。
【図6】磁化の安定性の性能比較図。
【図7】本発明による垂直磁気記録媒体の一実施例を示す断面模式図。
【符号の説明】
11:基板、12:裏打ち軟磁性層、13:非磁性中間層、14:多層膜、15:多層膜、16:多層膜、17:多層膜、18:多層膜、19:保護層、20:垂直磁化膜、31:磁気ディスク、32:磁気ヘッド、33:サスペンジョン、34:アクチュエータ、35:ボイスコイルモータ、36:記録再生回路、37:位置決め回路、38:インターフェース制御回路、41:プリコート層、42:反強磁性膜、43:軟磁性膜A、44:非磁性中間層、45:垂直磁化膜、46:保護層、47:軟磁性膜B。
Claims (5)
- 基板と、
垂直磁気異方性を有し、Co/Pt又はCo/Pd多層膜とCo−Xa/Pt又はCo−Xa/Pd多層膜層(XaはCr,B,Ta,Mn,Vから選択される少なくとも1種類の元素)とを有する垂直磁化膜とを備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 基板と、
垂直磁気異方性を有し、Co/Pt又はCo/Pd多層膜とCo/Pt−Ya又はCo/Pd−Ya多層膜層(YaはB,Ta,Ru,Re,Ir,Mn,Mg,Zr,Nbから選択される少なくとも1種類の元素)とを有する垂直磁化膜とを備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 請求項1又は2記載の垂直磁気記録媒体において、前記垂直磁化膜の下層に軟磁性層を有し、前記軟磁性層は、Co−Zr−Xb(XbはTa,Nb,Mo,W,Niから選択される少なくとも1種類の元素)系非晶質合金膜、Fe−Al−Si合金やFe−C−Yc(YcはTa,Hf,Zr,Nbから選択される少なくとも1種類の元素)合金などの非柱状多結晶膜、Ni−Fe合金の何れかから構成されることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
- 請求項3記載の垂直磁気記録媒体において、前記軟磁性層と前記垂直磁化膜との間に非磁性中間層を有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
- 請求項3又は4記載の垂直磁気記録媒体において、前記垂直磁化膜の裏面から10〜200nmの距離だけ隔ててIrMn,PtMn,PtCrMnなどの反強磁性層膜を備えたことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
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