JP3647379B2 - 垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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