(57)【要約】【課題】信号書き込みを信号保持時の温度よりも高い温度で行う磁気記録装置に用いる磁気記録媒体において、裏打ち層特性の熱変化を改善した磁気記録媒体を提供する。【解決手段】信号書き込みを信号保持時の温度よりも高い温度で行う磁気記録装置に用いる磁気記録媒体において、非磁性基体上に少なくとも軟磁性裏打ち層、熱伝導防止層、下地層、磁気記録層、保護層が順次積層されてなることを特徴とする磁気記録媒体。【選択図】図１
2010176747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号書き込みを信号保持時の温度よりも高い温度で行う磁気記録装置に用いる磁気記録媒体において、非磁性基体上に少なくとも軟磁性裏打ち層、熱伝導防止層、下地層、磁気記録層、保護層が順次積層されてなることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
前記熱伝導防止層が酸化物、窒化物、炭化物のいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
前記磁気記録層が、非磁性基体面に対して垂直方向に磁気異方性を有することを特徴とする請求項１または２に磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体に関する。この磁気記録媒体は各種磁気記録装置に搭載される。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録の高記録密度を実現する技術として、「垂直磁気記録方式」が、最近実用化されている。これは、記録磁化が記録媒体の面に対して垂直な方向に行われるもので、従来の記録磁化が面に対して平行であった長手磁気記録方式と置き換りつつある。
【０００３】
この垂直磁気記録方式に用いられる垂直磁気記録媒体（略して垂直媒体）は主に、硬質磁性材料からなる磁気記録層と、磁気記録層の記録磁化を垂直方向に配向させるための下地層、磁気記録層の表面を保護する保護層、そしてこの記録層への記録に用いられる磁気ヘッドが発生する磁束を集中させる役割を担う軟磁性材料からなる裏打ち層から構成される。
【０００４】
垂直磁気記録の高密度化のための媒体設計の指針として、磁気記録層を構成する磁性粒子の磁気的な分離度を高め、磁化反転単位を小さくしていくことが一つとして挙げられる。基本的に、磁気記録層の膜厚は媒体面内方向に一様であるため、磁化反転単位を小さくしていくことは、磁化反転単位の高さが一定で断面積を小さくすることを意味する。その結果、それ自身に作用する反磁界が小さくなり、反転磁界は大きくなる。このように、磁化反転単位の形状で考えた場合、記録密度を高めることは、より大きな書き込み磁界を必要とする。
【０００５】
一方で、記録信号の長期安定性のためには、熱エネルギーｋＴに対する粒子のエネルギーＫｕＶの値を十分に高める必要があることが知られている（ここで、ｋはボルツマン定数、Ｋは絶対温度、Ｋｕは結晶磁気異方性、Ｖは活性化体積である）。先に述べた磁化反転単位サイズの低減は、Ｖの低下を意味し、この影響により信号不安定性、いわゆる”熱揺らぎ”の問題が生じる。これを回避するためにはＫｕを増大させる必要があるが、一般にＫｕと反転磁界は比例関係にあるため、これも書き込み磁界の増大を招く結果となる。
【０００６】
このような書き込み能力の課題に対する別のアプローチとして、ヘッドとの組み合わせで考える熱アシスト記録という記録方式が提案されている。これは、磁性材料におけるＫｕの温度依存性、すなわち高温ほどＫｕが小さいという特性を利用したものである。つまり、磁気記録層を加熱して一時的にＫｕ、すなわち反転磁界を低減させ、その間に書き込みを行うというものである。温度が戻った(下がった)後はＫｕが元の高い値に戻るため、安定して記録信号を保持できる。このような新しい記録方式を想定する場合、磁気記録媒体は、従来の指針に加え、熱の作用を考慮する必要が出てくる。
【０００７】
また、基板上に軟磁性材料で形成される第１の裏打ち層、フェリ磁性材料で形成される第２の裏打ち層、窒化物あるいは酸化物からなる誘電体層及び凹凸層を含む非磁性中間層、磁気記録層、保護層がこの順に積層された熱アシスト磁気記録媒体の提案がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
特許文献１においては、誘電体層は窒化物あるいは酸化物からなるとしているが、この誘電体層はその上に凹凸層をアルミニウムで形成する場合に、アルミニウムが一様に拡散するのを妨げ、これにより凹凸を形成しやすくするために用いられているものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１６４４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
現行の垂直媒体の基本構成そのままを熱アシスト記録に適用した場合、記録層が加熱されるとき、熱伝導により、下層の下地層、さらに下層の軟磁性裏打ち層も加熱される。軟磁性裏打ち層に用いられる磁性材料は、通常、温度に伴い飽和磁化Ｍｓが低下する性質を有するため、本来磁気ヘッドの磁束を集中させる役割が低下することを意味する。熱の影響を緩和するため最表面層から裏打ち層を遠ざけると、これもヘッド磁界を十分ひきこみにくくし、本来の目的と反する結果となる。
このように、熱アシスト記録方式で用いる記録媒体が軟磁性裏打ち層を有する場合、裏打ち層が加熱されることによるＭｓの低下を防ぐ方法が必要とされていた。
【００１１】
本発明は上述の問題に鑑み、なされたものであって、その目的とするところは、信号書き込みを信号保持状態よりも高い温度で行う磁気記録装置に用いる磁気記録媒体において、裏打ち層特性の熱変化を改善した磁気記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明の磁気記録媒体は、信号書き込みを信号保持時の温度よりも高い温度で行う磁気記録装置に用いる磁気記録媒体において、非磁性基体上に少なくとも軟磁性裏打ち層、熱伝導防止層、下地層、磁気記録層、保護層が順次積層されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の磁気記録媒体は熱伝導防止層を設けているため、軟磁性裏打ち層の温度上昇が抑制され、加熱書き込み時に飽和磁化Ｍｓの劣化がなくなる。従って、熱伝導防止層が無いものに比して良好な書き込み性能を示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の磁気記録媒体の１実施態様を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の磁気記録媒体の構成例を説明するための図であり、軟磁性裏打ち層を有する場合の構成を示す断面図である。磁気記録媒体は、非磁性基体１上に、軟磁性裏打ち層２、熱伝導防止層３、非磁性下地層３、磁気記録層４、保護層５が順次積層される。なお、保護層５の上には潤滑剤層がさらに形成されていてもよい。
【００１６】
本発明の磁気記録媒体において、非磁性基体（非磁性基板）１としては、通常の磁気記録媒体用に用いられるＮｉＰメッキを施したＡｌ合金や強化ガラス、或いは結晶化ガラス等を用いることができる。成膜時や記録時の基板温度を１００℃程度以内に抑える場合は、ポリカーボネイト、ポリオレフィン等の樹脂からなるプラスチック基板を用いることもできる。その他、Ｓｉ基板も用いることもできる。
【００１７】
軟磁性裏打ち層２は、現行の垂直磁気記録方式と同様、磁気ヘッドからの磁束を制御して記録・再生特性を向上するために形成することが好ましい層であるが、この層は省略することも可能である。軟磁性裏打ち層としては、例えば、結晶質のＮｉＦｅ合金、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金、ＣｏＦｅ合金等、微結晶質のＦｅＴａＣ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＮｉＰ等を用いることができる。記録能力を向上するためには、軟磁性裏打ち層の飽和磁化は大きい方が好ましい。なお、軟磁性裏打ち層２の膜厚の最適値は、磁気記録に用いる磁気ヘッドの構造や特性によって変化する。膜厚増加による平坦性の悪化や、生産性との兼ね合いから１００ｎｍ以下であることが望ましい。
【００１８】
成膜方法としては、通常用いられるスパッタ法が用いられる。軟磁性裏打ち層で膜厚をおよそ５０ｎｍ以上に厚くする場合、磁壁を形成する他、記録層近傍の磁化が揺らぐなどにより垂直成分の磁化を発生し、ノイズ源となる場合がある。これを抑制するために、軟磁性裏打ち層を単磁区化することが好ましい。反強磁性層或いは硬磁性層を付与して、これらの層に接するよう軟磁性層を配すると、軟磁性層は界面の交換結合により、外部磁場を取り去った場合に、反強磁性或いは硬磁性層表面のスピンの向きに磁化が揃う。反強磁性層表面のスピン、或いは硬磁性層表面のスピンを一方向に揃えておくことで、軟磁性層は単磁区することができる。
【００１９】
反強磁性層或いは硬磁性層は、軟磁性層直下、直上、中間のいずれに設けてもよく、軟磁性層直下、直上、中間の２以上に設けてもよい。その他、軟磁性裏打ち層を、非磁性層と積層する構成を用いることも可能である。特に、非磁性層の膜厚を制御し、非磁性層を介しての反強磁性結合を用いるなどすると、垂直成分磁化を抑制することも可能である。即ち、軟磁性層の間に非磁性層が挿入された構造、つまり、軟磁性層/非磁性層/軟磁性層の構成とし、非磁性層を数ｎｍ以下の所定の膜厚に制御すると、上下の軟磁性層は、ＲＫＫＹ結合と呼ばれる結合により、磁化は反平行に揃う。例えば、上下の軟磁性層材料組成、及び膜厚を同一とした場合、全体でみた磁化は、両層の磁化が打ち消しあうことにより、見かけ上０となる。
【００２０】
熱伝導防止層３は、記録層側から裏打ち層へ移動する熱を遮断する目的で用いられる。熱伝導防止層３を構成する材料としては、熱伝導率の小さな酸化物や窒化物、或いは炭化物が用いられるこれらの化合物の具体例としては、ＳｉＯ2，ＴｉＯ2，Ｙ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＮ，ＴｉＮ，ＡｌＮ，ＴｉＣ，ＳｉＣなどを例示できる。結晶構造は特に限定されず、非晶質構造でもよい。結晶質材料を用いる場合は、直上の下地層の結晶配向を考慮し、ｂｃｃ、ｆｃｃ、ｈｃｐ構造を適宜選択することができる。熱伝導防止層３用材料は、磁性であってもよく、非磁性であってもよいが磁性とすれば直下の軟磁性裏打ち層と一体となり裏打ち層としての機能を助けることができる。熱伝導防止層３の膜厚としては、ヘッド−裏打ち層の距離を考慮すると薄い方が好ましく、３０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００２１】
下地層４は、１）上層記録層材料の結晶粒子径や結晶配向を制御するため、かつ、２）軟磁性裏打ち層と記録層の磁気的な結合を防ぐため、に用いられる層である。従って、非磁性であることが好ましく、結晶構造は上層の磁気記録層材料に合わせて適宜選択することが必要であるが、非晶質構造でも用いることは可能である。
【００２２】
例えば、直上の磁性層に、六方最密充填（ｈｃｐ）構造を取るＣｏを主体とした磁気記録層材料を用いる場合は、同じｈｃｐ構造もしくは面心立方（ｆｃｃ）構造をとる材料が好ましく用いられる。具体的には、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ或いはこれらを含む合金材料が好ましく用いられる。膜厚は、薄いほど書き込み容易性は向上するが、上記１）、２）の指針を考慮すれば、ある程度の膜厚が必要で、３〜３０ｎｍの範囲内とすることが好ましい。下層の熱伝導率防止層により、下方向への熱拡散は抑制されるため、下地層面内方向へ熱拡散することが好ましく、熱伝導率は高いほうが好ましい。下地層部分を多層化し、上層は結晶配向層、下層は放熱層などと役割分担させることもできる。具体的な材料としては、前記元素の組成比を調整することで、各々に適した特性に調整することができる。
【００２３】
磁気記録層５は、結晶系の磁性層材料が好ましく用いられる。磁気記録層５としては、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉなどの磁性元素を主体とした直径数ｎｍの柱状の結晶粒子が、サブｎｍ程度の厚さの非磁性体で隔てられた構造のものであることが好ましい。このような構造の磁気記録層５は、例えば、磁性元素と相分離しやすい非磁性体との合成ターゲットを用いたスパッタ、或いは同時スパッタにより得ることができる。このスパッタ法としては、例えばマグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。さらに好ましくは、下地層の構造を制御し、前記下地層上の結晶部分に磁性結晶粒がエピタキシャル成長し、下地層の粒界部分に前記非磁性体が配するような、１対１の結晶成長をする構造が好ましい。これにより所望の構造（グラニュラー構造）を得ることができる。例えば、磁性結晶粒子としては、ＣｏＰｔ合金に、Ｃｒ、Ｂ、Ｔａ、Ｗなどの金属を添加した材料、ＦｅＰｔ合金にＮｉ、Ｃｕなどを添加した材料を用いることができる。非磁性体としてはＳｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｔｉ或いはＴａの酸化物や窒化物などを添加したものが好ましく用いられる。
【００２４】
磁気記録層５に含まれる磁性層のうち、少なくとも一層は結晶磁気異方性定数が大きい材料が好ましく、少なくとも５．０×１０６ｅｒｇ／ｃｍ3以上、さらに好ましくは１．０×１０７ｅｒｇ／ｃｍ3以上であることが好ましい。膜厚としては、２０ｎｍ以下とすることが好ましい。また、二層を積層した構造とすることもできる。少なくとも一方を前述のような構造やＫｕ値と持つものとし、もう一方は非磁性体で隔てられない構造とすることもでき、非晶質材料とすることもでき、Ｋｕ値も比較的小さくても可能である。非晶質材料としては、非晶質でも垂直異方性を示すＴｂＣｏやＴｂＦｅ系フェリ磁性材料を用いることができる。
【００２５】
保護層６は、従来から磁気記録媒体の保護層に使用されている保護膜を用いることができ、例えば、カーボンを主体とする保護膜を用いることができる。単層ではなく、例えば異なる性質の二層カーボンや、金属膜とカーボン膜、金属酸化物の膜とカーボン膜の積層膜とすることもできる。
【実施例】
【００２６】
以下に本発明の垂直磁気記録媒体を、実施例を用いて説明する。なお、これらの実施例は、本発明の磁気記録媒体を好適に説明するための代表例に過ぎず、これらに限定されるものではない。
【００２７】
＜実施例１＞
非磁性基体１として表面が平滑な円盤状のガラス基板を用い、これを洗浄後、スパッタリング装置内に導入し、Ｃｏ８８Ｎｂ７Ｚｒ５ターゲットを用いてＡｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下でＣｏＮｂＺｒを８０ｎｍ成膜し、ＣｏＮｂＺｒからなる軟磁性裏打ち層２を形成した。
【００２８】
続いて、ＳｉＯ2ターゲットを用いＡｒガス圧３０ｍＴｏｒｒ下でＳｉＯ2からなる熱伝導防止層３を膜厚１０ｎｍで成膜した。
【００２９】
次いで、Ｃｕターゲットを用いてＡｒガス圧１０ｍＴｏｒｒにてＣｕ層を、引き続いてＲｕターゲットを用いてＡｒガス圧６０ｍＴｏｒｒにてＲｕ層を形成し、Ｃｕ／Ｒｕ下地層４を形成した。
【００３０】
続いて、（Ｃｏ７３Ｐｔ２７）９２（ＳｉＯ2）８ターゲットを用いて、Ａｒガス圧３０ｍＴｏｒｒにてＣｏＰｔ−ＳｉＯ2からなる磁性層を１２ｎｍ形成し、磁気記録層４とした。
【００３１】
次に、ＣＶＤ法によりカーボンからなる保護層５を４ｎｍ成膜後、真空装置から取り出した。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑材層２ｎｍをディップ法により形成し、磁気記録媒体とした。なお、スパッタリングにおいては、熱伝導防止層と磁気記録層の成膜にはＲＦマグネトロンスパッタリング、その他の層はＤＣマグネトロンスパッタリング法にて行った。
【００３２】
Ｋｅｒｒ効果測定装置を用いて、上記で得られた磁気記録媒体の記録層のヒステリシスループを取得したところ、保磁力Ｈｃ＝１０．４ｋＯｅ、Ｓ＝１．０であった。
また、ＸＲＤ回折を評価したところ、実施例１においてはＳｉＯ2のブロードなピークが観測され、ＳｉＯ2が非晶質構造であることがわかった。
【００３３】
表１に、得られた磁気記録媒体の電磁変換特性の結果を示す。電磁変換特性評価は、垂直磁気記録用ヘッドにレーザースポット加熱機構を搭載した熱アシスト用ヘッドを用い、スピンスタンドテスターにて行った。レーザーパワーは記録層温度２００℃となるように設定し、記録時或いは重ね書き時にレーザーパワーをＯＮにし、読み出し時はレーザーパワーをＯＦＦにして行った。ヘッドは、記録トラック幅１４０ｎｍ、再生トラック幅９０ｎｍのものを用いた。
【００３４】
＜比較例１＞
ＳｉＯ2熱伝導防止層を成膜しなかった以外は全て実施例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。
Ｋｅｒｒ効果測定装置を用いて、上記で得られた磁気記録媒体の記録層のヒステリシスループを取得したところ、保磁力Ｈｃ＝１０．４ｋＯｅ、Ｓ＝１．０であり、かつループ形状も実施例１で得られたものと一致していた。
【００３５】
また、Ｃｕ、Ｒｕ、ＣｏＰｔのピーク位置、強度は実施例１におけるそれぞれのピーク位置、強度と一致していた。
得られた磁気記録媒体の電磁変換特性の結果を実施例１の結果とともに表１に示す。
【００３６】
＜比較例２＞
ＳｉＯ2熱伝導防止層に代えて、Ｔａターゲットを用いてＴａ層を１０ｎｍ形成した以外は全て実施例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。
Ｋｅｒｒ効果測定装置を用いて、上記で得られた磁気記録媒体の記録層のヒステリシスループを取得したところ、保磁力Ｈｃ＝１０．４ｋＯｅ、Ｓ＝１．０であり、かつループ形状も実施例１で得られたものと一致していた。
【００３７】
また、ＸＲＤ回折を評価したところ、Ｔａのブロードなピークが観測され、Ｔａが非晶質構造であることがわかった。また、Ｃｕ、Ｒｕ、ＣｏＰｔのピーク位置、強度は実施例１におけるそれぞれのピーク位置、強度と一致していた。
得られた磁気記録媒体の電磁変換特性の結果を実施例１の結果とともに表１に示す。
【００３８】
【表１】
2010176747.tif 000003
【００３９】
Ｋｅｒｒ効果測定装置を用いた実施例１、比較例１、２の磁気記録媒体の記録層のヒステリシスループ及びＸＲＤ回折の検討結果から、ＳｉＯ2熱伝導防止層、或いはＴａ層の有無で記録層の結晶構造や微細構造に影響がないことがわかった。
【００４０】
表１から、実施例１で得られた磁気記録媒体は、比較例１、２で得られた磁気記録媒体に比して、記録密度の指標となるＳＮＲ値が最も高いことがわかる。また、今回用いたヘッドでは、ＯＷ値が３５［−ｄＢ］以上であれば、媒体に十分な書き込み性能があると考えられるが、実施例１に磁気記録媒体はその値よりもさらに４［−ｄＢ］以上高い値を示しており、ＭＷＷもヘッドの設計値よりやや小さく、良好であった。
【００４１】
一方、比較例１では、ＯＷがやや劣り、ＳＮＲが低く、ＭＷＷも大きい。ＯＷが劣るのは、ヘッド−軟磁性裏打ち層間の磁気スペーシングが狭くなったにも関わらず、実施例１に比して熱伝導防止層がないために、記録中に軟磁性裏打ち層の飽和磁化が低下してしまっているためである。また、ＳＮＲは劣化しており、軟磁性裏打ち層のノイズを拾うと共に、記録層の温度を上げるためにレーザーパワーを大きくしているために書き滲み量が増加している。
【００４２】
比較例２では、ＯＷは実施例１に対して、さらに比較例１に比べても劣る。
実施例１のＳｉＯ2からなる熱伝導防止層の替わりに形成されたＴａ層の熱伝導率が高いために、比較例１と同様に、加熱時の熱が軟磁性層に拡散し軟磁性裏打ち層の飽和磁化が低下し、その影響でＯＷが低下する。また、比較例１と比較すると磁気スペーシングが大きいため、比較例１よりもＯＷが悪い値となる。比較例１と同様にＭＷＷが増加しているが、これも記録層の温度を上げるためにレーザーパワーを増加させざるを得ないためである。ＳＮＲは軟磁性裏打ち層のノイズが小さくなる分比較例１よりはよいが、ＯＷが劣るために飽和記録特性がやや劣化するのでために、実施例１に比べると劣る結果となる。
以上のように、本発明のように熱伝導防止層を軟磁性裏打ち層と下地層の間に設けたことによる効果が明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、良好な書き込み性能を示す磁気記録媒体を得ることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１：非磁性基体
２：軟磁性裏打ち層
３：熱伝導防止層
４：下地層
５：磁気記録層
６：保護層
【図１】
2010176747.tif 000004