(57)【要約】【課題】垂直磁気記録媒体のＳＵＬ層の磁気的安定性を厳密に評価することができる評価方法及びその評価から最適化された垂直磁気記録媒体を提供すること。【解決手段】本発明の垂直磁気記録媒体の評価方法は、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性層と、垂直磁気記録層とを有する垂直磁気記録媒体の評価方法であって、前記軟磁性層は、非磁性層が挿入されて分離されており、分離された軟磁性層同士が反強磁性交換結合しており、磁気光学Kerr効果を利用した磁化評価手法により前記垂直磁気記録媒体を評価することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板上に、少なくとも軟磁性層と、垂直磁気記録層とを有する垂直磁気記録媒体の評価方法であって、前記軟磁性層は、非磁性層が挿入されて分離されており、分離された軟磁性層同士が反強磁性交換結合しており、磁気光学Kerr効果を利用した磁化評価手法により前記垂直磁気記録媒体を評価することを特徴とする垂直磁気記録媒体の評価方法。
【請求項２】
前記垂直磁気記録媒体は、ゼロ磁場近傍において、分離した軟磁性層の磁化が反平行結合配列していることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体の評価方法。
【請求項３】
非磁性基板と、前記非磁性基板上に設けられた少なくとも軟磁性層及び垂直磁気記録層を有する垂直磁気記録媒体であって、前記軟磁性層は、非磁性層が挿入されて分離されており、分離された軟磁性層同士が反強磁性交換結合しており、分離された軟磁性層が同じ厚さであることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録方式のＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などに搭載される垂直磁気記録媒体及びその評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報処理の大容量化に伴い、各種の情報記録技術が開発されている。特に磁気記録技術を用いたＨＤＤ（ハードディスクドライブ）は、高記録密度化の一途を辿っている。ＨＤＤなどに用いられる磁気記録媒体において、高記録密度を達成するためには、情報信号の記録を担う磁気記録層を形成する磁性結晶粒子を微細化すると共に、その層厚を低減していく必要があった。ところが、従来から商業化されている面内磁気記録方式（長手磁気記録方式、水平磁気記録方式とも呼称される）の磁気記録媒体の場合、磁性結晶粒子の微細化が進んだ結果、超常磁性現象により記録信号の熱的安定性が損なわれ、記録信号が消失してしまう、いわゆる熱揺らぎ現象が発生するようになり、磁気記録媒体の高記録密度化への阻害要因となっていた。
【０００３】
この阻害要因を解決するために、近年、垂直磁気記録方式の磁気記録媒体が提案されている。垂直磁気記録方式の場合では、面内磁気記録方式の場合とは異なり、磁気記録層の磁化容易軸は基板面に対して垂直方向に配向するよう調整されている。このため、垂直磁気記録方式は、面内記録方式に比べて熱揺らぎ現象を抑制することができるので、高記録密度化に対して好適である。
【０００４】
また、垂直磁気記録方式では、記録媒体に軟磁性層（軟磁性材料で構成された裏打ち層（ＳＵＬ：Soft Under Layer））を導入して、記録・再生感度が大きく向上することが発見されたことにより、現在では、垂直磁気記録層及びＳＵＬ層をあわせ持つ二層膜記録媒体が主流である。しかしながら、ＳＵＬ層は軟磁性体で構成されているために内部に容易に磁区を形成する。そして、この磁区が形成される際に同時に形成される磁壁がノイズとして再生ヘッドで検出されてしまう。これは、しばしば電気的にスパイク状になるためにスパイクノイズと呼ばれ、問題視されている。また、ＳＵＬ層の磁気的熱揺らぎもノイズ発生源となり垂直磁気記録媒体開発の妨げの一つとなっている。
【０００５】
このようなＳＵＬ層起因のノイズ対策としては、非磁性層を介して軟磁性層を二層ないし多層に分離して反強磁性的交換結合（ＡＦＣ：Anti Ferro Coupling）を形成し単磁区化するという手法があり(非特許文献１)、また、この手法が実用媒体でも使用されるようになり、一般化している(非特許文献２)。このような構成においては、反強磁性的結合を形成して、ＳＵＬ層の磁化の熱安定性が増し、また、単磁区化することで磁壁によるノイズを抑えることができる。このため、ＳＵＬ層に起因するノイズを抑制することができると考えられている。なお、反強磁性的結合の強さを示す指標としては、図５に示すように、分離されたＳＵＬ層の上層と下層との間の反強磁性的結合が切れる外部磁界（Ｈex：交換結合磁界）が導入され、この値が大きいほどＳＵＬ層の磁化の熱安定性が増し、ＳＵＬ層起因のノイズを抑制することができると考えられている(非特許文献３)。
【非特許文献１】T. Hikosaka: IEEE Rrans. Magn., vol37, 1586 (2001)
【非特許文献２】T. Shimatsu, et. al.: J. Magn. Soc. Jpn., vol27, 230 (2003)
【非特許文献３】S. Saito, et. al.: J. Magn. Soc. Jpn., vol27, 224 (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ＡＦＣを形成したＳＵＬ層の結合の強さを評価する手法としては、従来ＶＳＭ（Vibrating Sample Magnetometer）が用いられてきた。ＶＳＭを用いることにより、Ｈexを評価することができ、また、ＳＵＬ層の上下層の膜厚バランスがずれていないかを判断することができる。
【０００７】
しかしながら、ＶＳＭでは、上層と下層の数ｎｍ〜数十ｎｍ単位での膜厚バランスを知ることができるが、１ｎｍ以下の膜厚バランスを判断することは難しい。また、ＳＵＬ層の上層と下層のどちらが厚いのかまでは分からない。また、Ｈexを測定することはできるが、外部磁界によりＳＵＬ層が磁化する過程で起こる、上下層の磁化の向きが入れ替わる現象（磁化フロップ）までは測定することができず、厳密な意味でのＳＵＬ層の磁気的な安定性を評価することができない。また、ＶＳＭ評価をするためには、サンプルを切り出す必要があり、評価自体にも測定の原理上１０分程度の時間を要するため、単位時間当たりのサンプルの評価効率が悪い。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、垂直磁気記録媒体のＳＵＬ層の磁気的安定性を厳密に評価することができる評価方法及びその評価から最適化された垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の垂直磁気記録媒体の評価方法は、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性層と、垂直磁気記録層とを有する垂直磁気記録媒体の評価方法であって、前記軟磁性層は、非磁性層が挿入されて分離されており、分離された軟磁性層同士が反強磁性交換結合しており、磁気光学Kerr効果を利用した磁化評価手法により前記垂直磁気記録媒体を評価することを特徴とする。
【００１０】
この方法によれば、磁気光学Kerr効果を利用した磁化評価手法を用いるので、垂直磁気記録媒体のＳＵＬ層の磁気的安定性を厳密に評価することができる。
【００１１】
本発明の垂直磁気記録媒体の評価方法においては、前記垂直磁気記録媒体は、ゼロ磁場近傍において、分離した軟磁性層の磁化が反平行結合配列していることが好ましい。
【００１２】
本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性基板と、前記非磁性基板上に設けられた少なくとも軟磁性層及び垂直磁気記録層を有する垂直磁気記録媒体であって、前記軟磁性層は、非磁性層が挿入されて分離されており、分離された軟磁性層同士が反強磁性交換結合しており、分離された軟磁性層が同じ厚さであることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、分離された軟磁性層同士が反強磁性交換結合しており、分離された軟磁性層が同じ厚さであるので、ＳＵＬ層の磁化安定性を向上させることができ、より優れた再生信号品質を有する垂直磁気記録媒体を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の垂直磁気記録媒体の評価方法は、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性層と、垂直磁気記録層とを有する垂直磁気記録媒体の評価方法であって、前記軟磁性層は、非磁性層が挿入されて分離されており、分離された軟磁性層同士が反強磁性交換結合しており、磁気光学Kerr効果を利用した磁化評価手法により前記垂直磁気記録媒体を評価するので、垂直磁気記録媒体のＳＵＬ層の磁気的安定性を厳密に評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明においては、磁気光学Kerr効果を利用した磁化評価手法を用いている。この評価手法においては、磁性材料に反射した光が磁気旋光（偏光面の回転）や磁気楕円偏光を生じる現象を用いており、この現象に基づいて垂直磁気記録媒体のＳＵＬ層の磁化過程を光で検出している。このため、本評価手法は、電磁誘導を利用したＶＳＭと評価原理が全く異なるものである。
【００１６】
このような評価手法を用いることにより、反強磁性交換結合したＳＵＬ層の磁化過程における、分離したＳＵＬ層（上下層）の磁化の向きを区別して知ることができるようになる。このことにより、反強磁性交換結合が切れる外部磁界（Ｈex：交換結合磁界）だけでなく、その磁化過程で起こることがある、上下層の磁化の向きが入れ替わる現象（磁化フロップ）についても観測ができるようになり、厳密な意味でのＳＵＬ層の外部磁界に対する磁気的安定性を評価することができるようになる。
【００１７】
なお、この磁化フロップが起こる磁界をフロップ磁界Ｈfと定義する。ＨexとＨfの違いは、外部磁界により急激な磁化の変位が起きた後の磁化の値から判断される。例えば、図１に示すように、急激な変位が起きた後の磁化の値が反強磁性交換結合形成時の値と同じであれば、それは磁化フロップしただけであって、反強磁性交換結合構造は保たれているのでＨfと判断され、そうでない場合はＨexと判断される。
【００１８】
また、この評価は、測定原理上、サンプルの切り出しを必要とせず、また、評価時間も短いため、ＶＳＭに比べて単位時間当たりのサンプルの評価効率が良い。さらに、この手法により最適化することでＳＵＬ層の磁化安定性を向上させることができ、より優れた再生信号品質を有する垂直磁気記録媒体を提供することができる。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略構成を示す断面図である。この磁気記録媒体は、垂直磁気記録再生方式に用いられる磁気記録媒体である。
【００２０】
図２に示す磁気記録媒体は、ディスク基体１、密着層７、第１軟磁性層（ＳＵＬ下層）２、交換結合層５、第２軟磁性層（ＳＵＬ上層）３、配向制御層６、垂直磁気記録層４、媒体保護層８、及び潤滑層９がその順で積層されて構成されている。なお、第１軟磁性層２、交換結合層５、第２軟磁性層３は、あわせて軟磁性層を構成する。
【００２１】
非磁性基板であるディスク基体１としては、例えば、ガラス基板、アルミニウム基板、シリコン基板、プラスチック基板などを用いることができる。ディスク基体１にガラス基板を用いる場合には、アルミノシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、ソーダライムガラスなどを用いることが好ましく、中でもアルミノシリケートガラスが好適である。また、アモルファスガラス、結晶化ガラスを用いることもできる。後述する、軟磁性層２，３をアモルファスとする場合にあっては、ディスク基体１もアモルファスガラスとすることが好ましい。また、ディスク基体１の表面粗さＲａは、ヘッドを低浮上させた高記録密度化を考慮すると、０．５ｎｍ以下であることが好ましい。また、ディスク基体１の表面の微小うねりＷａは、ヘッドを低浮上させた高記録密度化を考慮すると、０．２５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
密着層７は、ディスク基体１との間の密着性を向上させるための層であり、軟磁性層のディスク基体１からの剥離を防止することができる。密着層７の材料としては、例えば、Ｔｉ含有材料を用いることができる。密着層７の厚さは、実用上の観点から１ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００２３】
第１軟磁性層２及び第２軟磁性層３の材料としては、特に限定されず公知の軟磁性材料を用いることができる。例えば、ＦｅＣｏ系合金（ＦｅＣｏＢ，ＦｅＣｏＳｉＢ，ＦｅＣｏＺｒ，ＦｅＣｏＴａＺｒ，ＦｅＣｏＺｒＢなど）、Ｆｅ系合金（ＦｅＴａＮ，ＦｅＴａＣなど）、Ｃｏ系合金（ＣｏＴａＺｒ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＢなど）を挙げることができる。第１軟磁性層２及び第２軟磁性層３の厚さは、オーバーライト特性を考慮すると、合計で２０ｎｍ〜１２０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは３０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００２４】
また、非磁性層である交換結合層５の材料としては、Ｒｕなどを挙げることができる。所定の厚さの交換結合層５が第１軟磁性層２及び第２軟磁性層３の間に介在することにより、第１軟磁性層２と第２軟磁性層３とを反強磁性交換結合させることができ、これにより、図２に示すように、軟磁性層の磁化方向（図中の矢印方向）を高い精度で磁路（磁気回路）に沿って整列させることができる。そのため、磁化方向の垂直成分を極めて少なくして、軟磁性層から生じるノイズを低減することができる。
【００２５】
配向制御層６は、その上に設けられた垂直磁気記録層４の配向や結晶サイズを制御するためのものである。配向制御層６の材料としては、ｈｃｐ構造又はｆｃｃ構造を有するものが好適である。また、配向制御層６の厚さは、オーバーライト特性を考慮して、５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２６】
垂直磁気記録層４の材料としては、公知の硬磁性材料を用いることができる。例えば、ＣｏＣｒＰｔ系材料、ＣｏＣｒＰｔ−Ｏ系材料、ＣｏＣｒＰｔ−酸化物(ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5など）系などを挙げることができる。また、ＳＮＲ特性改善などの目的で、これらの材料に希土類金属などを添加しても良い。垂直磁気記録層４の厚さは、実用上の範囲内で適宜調整すれば良く、例えば１０ｎｍ〜３０ｎｍの範囲内であれば実用上好適に用いることができる。なお、垂直磁気記録層４は、単層構造でも良く、組成の異なる材料からなる２層以上の構造でも良い。
【００２７】
密着層７から垂直磁気記録層４までは、ディスク基体１上に、真空引きを行った成膜装置を用いて、Ａｒ雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタリング法にて順次成膜を行う。生産性を考慮すると、インライン型成膜によりこれらの層や膜を形成することが好ましい。
【００２８】
保護層８は、垂直磁気記録層４の腐食を防ぐと共に、磁気ヘッドが接触した時に媒体表面の損傷を防ぐためのものである。保護層８を構成する材料としては、従来公知のものを使用することができる。例えば、Ｃ、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2を含むものを使用することができる。保護層８の厚さは、高記録密度化を考慮すると、１ｎｍ〜５ｎｍであることが好ましい。
【００２９】
潤滑層９の材料としては、パーフロロポリエーテル（ＰＦＰＥ）、フッ素化アルコール、フッ素化カルボン酸などを挙げることができる。
【００３０】
ここで、本発明に係る垂直磁気記録媒体の評価方法について説明する。
図２に示す構成の垂直磁気記録媒体において、ディスク基体１上に、密着層７、第１磁気記録層（ＳＵＬ下層）２、交換結合層５及び第２磁気記録層（ＳＵＬ上層）３までを成膜し、その上に保護層８及び潤滑層９を順次成膜したサンプルを準備する。このように、垂直磁気記録層を設けないサンプルとすることでＳＵＬ層の磁気信号をクリアに検出することができる。またこのとき、ＳＵＬ下層２の膜厚とＳＵＬ上層３の膜厚とを等しくしたサンプル、ＳＵＬ下層２の膜厚をＳＵＬ上層３の膜厚よりも０．５ｎｍ薄くしたサンプル、及びＳＵＬ下層２の膜厚をＳＵＬ上層３の膜厚よりも０．５ｎｍ厚くしたサンプルをそれぞれ準備した。
【００３１】
これらのサンプルについて、磁気光学Kerr効果を利用した磁化評価手法（ＳＵＬ Mapper評価）を行った。その結果を図３（ａ）〜（ｃ）に示す。すなわち、図３（ａ）には、ＳＵＬ下層２の膜厚とＳＵＬ上層３の膜厚とを等しくしたサンプルのＳＵＬ Mapper Loopを示し、図３（ｂ）には、ＳＵＬ下層２の膜厚をＳＵＬ上層３の膜厚よりも０．５ｎｍ薄くしたサンプルのＳＵＬ Mapper Loopを示し、図３（ｃ）には、ＳＵＬ下層２の膜厚をＳＵＬ上層３の膜厚よりも０．５ｎｍ厚くしたサンプルのＳＵＬ Mapper Loopを示した。
【００３２】
図３（ａ）から分かるように、ＳＵＬ下層２の膜厚とＳＵＬ上層３の膜厚とを等しくしたサンプルについては、Ｈfが観測されず、外部磁界に対して安定した反強磁性交換結合構造を保っていることが確認された。一方、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、ＳＵＬ下層２の膜厚とＳＵＬ上層３の膜厚とを０．５ｎｍずらしたサンプルについては、Ｈexに大きな差はないが、Ｈfが観測されており、外部磁界に対して磁気フロップを起こす不安定な磁気構造であることが確認された。したがって、ＳＵＬ下層２の膜厚とＳＵＬ上層３の膜厚の差が０．５ｎｍと非常に小さくても、本発明に係る評価手法によれば、検出することができる。このため、ＳＵＬ下層２とＳＵＬ上層３に関して、１ｎｍ以下での膜厚バランスを合わせ込むことが可能となった。
【００３３】
また、図３（ｂ），（ｃ）から分かるように、ＳＵＬ下層２が薄い場合（図３（ｂ））と、ＳＵＬ上層３が薄い場合（図３（ｃ））とでＳＵＬ Mapper Loopの形状が異なっている。このため、本発明に係る評価手法により、分離されたＳＵＬ層のいずれのＳＵＬ層が厚いかを判断することが可能となった。
【００３４】
このように、本発明に係る評価手法によれば、ＳＵＬ Mapper Loopを評価することにより、ＳＵＬ下層２とＳＵＬ上層３の１ｎｍ以下の膜厚バランスを確認することができる。すなわち、ＳＵＬ下層２とＳＵＬ上層３の膜厚バランスがとれている（膜厚が同じ）場合には、ＳＵＬ Mapper Loopが図３（ａ）に示すようになり、Ｈfが観測されない。したがって、ＳＵＬ Mapper Loopが図３（ｂ）,（ｃ）に示すようになれば、ＳＵＬ下層２とＳＵＬ上層３の膜厚バランスがとれていないので、ＳＵＬ Mapper Loopが図３（ａ）に示すようになるように、ＳＵＬ下層２とＳＵＬ上層３の膜厚を調整する。このとき、ＳＵＬ下層２が薄い場合（図３（ｂ））と、ＳＵＬ上層３が薄い場合（図３（ｃ））とでＳＵＬ Mapper Loopの形状が異なっているので、いずれのＳＵＬ層が厚いのかを識別することができる。これにより、ＳＵＬ下層２とＳＵＬ上層３の膜厚の調整が容易である。
【００３５】
次に、垂直磁気記録媒体における評価について説明する。
ＳＵＬ上層が２６ｎｍであり、ＳＵＬ下層が２５ｎｍである垂直磁気記録媒体（Ｎｏ．１）、ＳＵＬ上層が２５．５ｎｍであり、ＳＵＬ下層が２５ｎｍである垂直磁気記録媒体（Ｎｏ．２）、ＳＵＬ上層が２５ｎｍであり、ＳＵＬ下層が２５ｎｍである垂直磁気記録媒体（Ｎｏ．３）、ＳＵＬ上層が２４．５ｎｍであり、ＳＵＬ下層が２５ｎｍである垂直磁気記録媒体（Ｎｏ．４）、及びＳＵＬ上層が２４ｎｍであり、ＳＵＬ下層が２５ｎｍである垂直磁気記録媒体（Ｎｏ．５）をそれぞれ準備し、これらの垂直磁気記録媒体について、ＳＮｍ（Middle Frequency Signal Noise Ratio）をそれぞれ調べた。その結果を図４に示す。なお、ＳＮｍは、ＲＨ４１６０Ｅ（日立ハイテク社製、商品名）により測定した。
【００３６】
図４から分かるように、ＳＵＬ下層とＳＵＬ上層の膜厚バランスがとれている垂直磁気記録媒体（Ｎｏ．３）が最もＳＮｍが高く、感度の良いものであり、ＳＵＬ下層とＳＵＬ上層の膜厚バランスがとれていない垂直磁気記録媒体（Ｎｏ．１，２，４，５）はＳＮｍが相対的に低いものであった。
【００３７】
本発明によれば、今まで観測できなかった磁化フロップ（Ｈf）を観測することができ、これに基づいて分離したＳＵＬ層の厚さを調整することができるので、ＳＵＬ層の磁気的安定性をより高めることができる。また、この評価手法をＶＳＭ評価の代わりとして採用することにより、評価効率を高めることが可能となった。
【００３８】
本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態においては、軟磁性層が交換結合層により２つに分離されている場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず、軟磁性層が複数の交換結合層により３つ以上に分離されていても良い。
【００３９】
また、上記実施の形態においては、本発明の評価によりＳＵＬ下層とＳＵＬ上層の膜厚バランスをとること（最適化）について説明している。これは、ＳＵＬ下層とＳＵＬ上層のＭｓ（飽和磁化）・Ｔを等しくし、カップリングを安定化させることが目的であるからである。このため、ＳＵＬ下層とＳＵＬ上層の材料が同じである場合には、ＳＵＬ下層とＳＵＬ上層の膜厚バランスをとることでこの目的を果たしている。ただし、例えば、ＳＵＬ下層とＳＵＬ上層の材料が異なる（Ｍｓが異なる）場合や、いわゆるシード層が磁性を持つ場合は、膜厚Ｔの最適化ではなく、Ｍｓ・Ｔでの最適化が必要になる。
【００４０】
また、上記実施の形態における層構成、部材の材質、個数、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、垂直磁気記録方式のＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などに搭載される垂直磁気記録媒体として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】反強磁性交換結合構造をもつ軟磁性層のＨex、Ｈfを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の構成を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、上ＳＵＬ下層の膜厚バランスに対するＳＵＬ Mapper Loopを示す図である。
【図４】ＳＵＬ下層とＳＵＬ上層の膜厚バランスとＳＮｍとの関係を示す図である。
【図５】反強磁性交換結合構造をもつ軟磁性層のＨexを示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ディスク基体
２  第１軟磁性層
３  第２軟磁性層
４  垂直磁気記録層
５  交換結合層
６  配向制御層
７  密着層
８  保護層
９  潤滑層
【図１】
2010009732.tif 000002
【図２】
2010009732.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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