(57)【要約】【課題】１平方インチあたり５０ギガビット以上の記録密度で高い媒体Ｓ／Ｎを有する垂直磁気記録媒体を提供する。【解決手段】基板上に軟磁性下地層を介して垂直記録層を形成し、軟磁性下地層を非磁性層により物理的に分離された複数の軟磁性層を含むものとし、軟磁性層をナノ結晶から構成し、さらに非磁性層を介して隣接する軟磁性層の層間に局所的な磁化の閉ループを形成することにより、軟磁性下地層に起因するスパイクノイズおよびモジュレーションを抑制する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に軟磁性下地層を介して垂直記録層が形成された垂直磁気記録媒体において、
前記垂直磁気記録媒体の断面を該断面の法線方向から電子線を入射して観察した透過電子顕微鏡像には、ナノ結晶で構成される複数の軟磁性層と、該軟磁性層を物理的に分離する非磁性層が認められ、さらに前記透過電子顕微鏡像と同視野の電子線回折パターンには、体心立方構造の１１０、２００、２１１回折リングが認められることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
基板上に軟磁性下地層を介して垂直記録層が形成された垂直磁気記録媒体において、
前記軟磁性下地層は非磁性層により物理的に分離された複数の軟磁性層を含み、前記軟磁性層はナノ結晶から構成され、さらに前記非磁性層を介して隣接する軟磁性層の層間には局所的な磁化の閉ループが形成されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
基板上に軟磁性下地層を介して垂直記録層が形成された垂直磁気記録媒体において、
前記軟磁性下地層は非磁性層により物理的に分離された複数の軟磁性層を含み、Ｘ線入射角度を試料表面に対して２度に固定して測定した薄膜Ｘ線回折プロファイルには、α−Ｆｅの１１０、２００、２１１回折ピークが認められることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
基板上に軟磁性下地層を介して垂直記録層が形成された垂直磁気記録媒体において、
前記軟磁性下地層は非磁性層により物理的に分離された複数の軟磁性層を含み、前記軟磁性層は結晶方位が概ね無配向なナノ結晶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５】
結晶方位が概ね無配向なナノ結晶とは、前記垂直磁気記録媒体の断面を該断面の法線方向から電子線を入射して測定した電子線回折パターンに体心立方構造の１１０、２００、２１１回折リングが認められることを特徴とする請求項４に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
基板上に軟磁性下地層を介して垂直記録層が形成された垂直磁気記録媒体において、
前記軟磁性下地層は非磁性層により物理的に分離された複数の軟磁性層を含み、前記軟磁性層は熱処理により析出したナノ結晶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７】
前記非磁性層は、前記熱処理後に非磁性層として作用する程度に前記軟磁性層との界面反応が抑制できる耐熱性を有することを特徴とする請求項６に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項８】
前記ナノ結晶は、大きさが５〜１５ｎｍの粒状結晶であることを特徴とする請求項１、２、３、４、６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項９】
前記非磁性層の厚さが１ｎｍ以上３ｎｍ以下であり、前記軟磁性層の厚さが５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１、２、３、４、６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１０】
前記軟磁性層は、第１の元素としてＦｅを第２の元素としてＣを、第３の元素としてＴａ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも一種の元素を含有することを特徴とする請求項１、２、３、４、６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１１】
前記非磁性層は、Ｔａ薄膜、あるいはＴａとＮｂの少なくとも一方を含有する非晶質合金薄膜であることを特徴とする請求項１、２、３、４、６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１２】
前記非磁性層は、長距離秩序を持たない不規則な原子配列の形態を有する非晶質金属薄膜もしくはＸ線回折により明瞭なピークを示さない微結晶金属薄膜であることを特徴とする請求項１、２、３、４、６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１３】
前記非磁性層は、隣接する軟磁性層の間に静磁気相互作用が働く厚みを有することを特徴とする請求項１、２、３、４、６のいずれか１項に記載の垂直記録媒体。
【請求項１４】
基板上に軟磁性下地層を形成し、前記軟磁性下地層上に垂直記録層を形成する垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記軟磁性下地層を形成するに際し、Ｆｅを主成分とする非晶質合金層と非磁性層を交互に積層し、前記非晶質合金層からα―Ｆｅナノ結晶を析出させる熱処理を行うことを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１５】
基板上に軟磁性下地層を介して垂直記録層が形成された垂直磁気記録媒体と、該垂直磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部を備えた磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを前記垂直磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、前記磁気ヘッドの信号入力と該磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生処理手段を有する磁気記憶装置において、
前記垂直磁気記録媒体は、前記軟磁性下地層は非磁性層により物理的に分離された複数の軟磁性層を含み、前記軟磁性層は結晶方位が概ね無配向なナノ結晶から構成されていることを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項１６】
前記磁気ヘッドの記録部は単磁極ヘッドで構成され、前記磁気ヘッドの再生部は磁気抵抗効果もしくはトンネル磁気抵抗効果を利用した高感度素子で構成されることを特徴とする請求項１５に記載の磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録媒体とその製造方法および磁気記憶装置に係り、特に１平方インチあたり５０ギガビット以上の面記録密度を有する磁気記録媒体とその製造方法、およびその磁気記録媒体を組み込んだ磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１９９８年より磁気ディスク装置の面記録密度は、年率１００％増の伸び率で拡大している。ところが、面記録密度が高まるにつれ磁気的に記録したデータが周囲の熱の影響により消えてしまうという、いわゆる熱減磁問題が顕在化し始め、従来の面内記録方式では１平方インチあたり５０ギガビットを超える面記録密度を達成することは難しいと考えられている。
【０００３】
一方、垂直記録方式は面内記録方式と異なり、線記録密度を上げるほど隣接ビット間に働く反磁界が減少し、記録磁化が安定に保たれる特性を持つ。さらに、垂直記録層の下に高い透磁率を有する軟磁性下地層を設けることにより強いヘッド記録磁界が得られるため、垂直記録層の保磁力を大きくすることができる。こうした理由により、面内記録方式の熱揺らぎ限界を超える有力な手段の一つと考えられている。
【０００４】
垂直記録方式では、軟磁性下地層と垂直記録層で構成される二層垂直記録媒体と単磁極型ヘッドの組合せが高密度記録を実現する上で有効である。しかしながら、二層垂直記録媒体は飽和磁束密度（Ｂｓ）の高い軟磁性下地層を有するため、軟磁性下地層の磁壁から発生する漏洩磁束がスパイク状のノイズとして観測されたり、軟磁性下地層の磁壁が移動することで記録された磁化が消失する問題等が指摘されている。こうした問題を解決する手法として、例えば特開平７−１２９９４６号公報および特開平１１−１９１２１７号公報に開示されているように、軟磁性層と基板との間に硬磁性ピニング層を設け、軟磁性下地層の磁化を一方向に揃える方法や、特開２００１−１５５３２２号公報に開示されているように、軟磁性下地層を非磁性層で互いに分離された二層以上の軟磁性層で構成し、軟磁性層の磁化を逆向きにする方法が提案されている。
【０００５】
ところが、硬磁性ピニング層を設ける方法は、ディスクの内周および外周の端部に磁区が形成されやすく、その部分からスパイクノイズが観測される可能性がある。さらに、硬磁性ピニング層を着磁するための工程が必要であり、生産コストが高くなる問題がある。一方、隣接する軟磁性層の磁化を逆向きにする方法は、基板形状がディスクの場合には各層が多磁区構造をとりやすく、磁壁移動に伴う記録磁界の消失の問題に対しては必ずしも有効な方法とはいえない。
【０００６】
また、特開２００２−０７４６４８号公報には、軟磁性下地層材料として熱処理により析出した強磁性ナノ結晶を用いる方法が開示されている。この方法を用いると明瞭な磁壁が形成されにくいため、スパイクノイズの低減および記録磁化の消失に対して有効である。しかしながら、媒体形成プロセスによっては強度の弱いスパイクノイズや再生信号のモジュレーションが観測される場合があり、こうした再生信号の品質低下は磁気ディスク装置を構成する上で問題となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これら課題に鑑みてなされたものであり、軟磁性下地層に起因するスパイクノイズおよびモジュレーションを抑制することにより、１平方インチあたり５０ギガビット以上の記録密度で高い媒体Ｓ／Ｎを有する垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。更には、このような高記録密度媒体を用いることにより、高密度磁気記憶装置の実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る垂直磁気記録媒体は、前記垂直磁気記録媒体の断面を該断面の法線方向から電子線を入射して観察した透過電子顕微鏡像には、ナノ結晶で構成される複数の軟磁性層と、該軟磁性層を物理的に分離する非磁性層が認められ、さらに前記透過電子顕微鏡像と同視野の電子線回折パターンには、体心立方構造の１１０、２００、２１１回折リングが認められることを特徴とする。
【０００９】
以上のように構成される垂直磁気記録媒体では、非磁性層を介して隣接する軟磁性層の層間には局所的な磁化の閉ループが形成され、これによりスパイクノイズと再生信号のモジュレーションが同時に抑制される。
【００１０】
また、本発明に係る垂直磁気記録媒体の製造方法は、軟磁性下地層を形成するに際し、Ｆｅを主成分とする非晶質合金層と非磁性層を交互に積層し、前記非晶質合金層からα―Ｆｅナノ結晶を析出させる熱処理を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る磁気記憶装置は、軟磁性下地層は非磁性層により物理的に分離された複数の軟磁性層を含み、軟磁性層は結晶方位が概ね無配向なナノ結晶から構成されている垂直磁気記録媒体を有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した垂直磁気記録媒体および磁気記憶装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
本発明を適用した垂直磁気記録媒体は、基板上に軟磁性下地層を介して垂直記録層が形成され、軟磁性下地層を非磁性層で互いに物理的に分離された複数の軟磁性層からなる多層膜とされ、これら軟磁性層を結晶方位が概ね無配向なナノ結晶で構成されたものである。
【００１４】
ここで、ナノ結晶とは粒状の結晶を意味し、その大きさは５〜１５ｎｍ程度のものである。ナノ結晶は、スパッタリング法により形成された薄膜によく見られる円柱状の結晶とは形態が異なる。また、互いに分離されたとは、物理的に隔離されたことを意味し、複数の軟磁性層を隔離する非磁性層としては、隣接する軟磁性層の間で局在的な磁化の閉ループを形成する程度の厚みを有することが特徴であり、したがって静磁気的に結合可能である程度に極薄い非磁性膜である必要がある。
【００１５】
軟磁性層としては、膜形成時には実質的に非晶質であり、熱処理を施すことにより強磁性のナノ結晶が析出する材料を用いる。具体的には、ＦｅＴａＣ合金、ＦｅＮｂＣ合金、ＦｅＴｉＣ合金等を用いることができる。また、熱処理後に析出するα−Ｆｅナノ結晶のサイズをより小さくする目的で、これらの合金に少量（０．５−１．５ａｔ％）のＣｕを加えてもよい。また、これらの合金にＣｏを添加し、α―ＦｅＣｏナノ結晶（Ｃｏ濃度：２０−４０ａｔ％）を析出させることにより、軟磁性層のＢｓを高めることができる。
【００１６】
なお、この熱処理により、非晶質合金層から析出したα−Ｆｅナノ結晶は、三次元ランダム（即ち無配向）な状態となる。
【００１７】
上記構成を有する垂直磁気記録媒体では、非磁性層を介して隣接する軟磁性層の層間に働く静磁気相互作用により、局所的な磁化の閉ループが形成され、漏洩磁束が抑制されるため、スパイクノイズが抑制されると考えられる。
【００１８】
各軟磁性層の膜厚を５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下とすると、層間に働く静磁気相互作用を有効に働かせることができる。各軟磁性層の膜厚を５０ｎｍより薄くすると各軟磁性層が持つ保磁力が大きくなり、その結果、静磁気相互作用が有効に作用しなくなる。一方、各軟磁性層の膜厚を１５０ｎｍより厚くすると上記静磁気相互作用の効果が相対的に低下するため望ましくない。
【００１９】
複数の軟磁性層の間に形成される非磁性層には、軟磁性層の熱処理時にできるだけ反応せず、かつ、薄い膜厚において連続膜となる材料を用いる。具体的には、Ｔａ、ＮｉＴａ合金、ＮｉＮｂ合金、ＮｉＴａＺｒ合金、ＮｉＮｂＺｒ合金等、高融点で膜の平坦性が高い非晶質金属を用いることが好ましい。非晶質材料であっても、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ等は上述した熱処理時に軟磁性層と反応し、非磁性層として作用しない（磁気的に連続になる）ため望ましくない。なお、ここで非晶質とは、長距離秩序を持たない（ただし短距離秩序はある）不規則な原子配列の形態に加え、粒径が２−３ｎｍ程度でＸ線回折により明瞭なピークを示さない極微細な結晶を意味する。
【００２０】
非磁性層の膜厚は、隣接する軟磁性層の層間に働く静磁気相互作用を強く働かせるために、できるだけ薄くすることが望ましい。例えば、Ｔａ、ＮｉＴａ合金、ＮｉＮｂ合金、ＮｉＴａＺｒ合金、ＮｉＮｂＺｒ合金等、高融点で膜の平坦性が高い非晶質金属を用いることにより、非磁性層の膜厚を１ｎｍ程度まで薄くすることが可能となる。
【００２１】
軟磁性下地層を構成する軟磁性層の膜厚と層数は、垂直記録層の保磁力や磁気ヘッドのサイズに合せて選ぶことができる。例えば、膜厚が３００ｎｍの軟磁性下地層が必要な場合には、各層の膜厚が１５０ｎｍの二層膜、各層の膜厚が１００ｎｍの三層膜、各層の膜厚が７５ｎｍの四層膜等と色々な組合せを選ぶことができる。
【００２２】
この軟磁性下地層は、基板の上に直接形成しても良いが、基板の上に形成された非磁性のプリコート層を介して軟磁性下地層を形成することにより、基板材料や熱処理時の温度分布に起因する軟磁気特性の不均一性を抑制することができる。プリコート層の材料としては、基板との密着性が良く、表面が平坦であり、上述した熱処理時に軟磁性下地層との反応が少ないものが望ましい。
【００２３】
垂直記録層は、軟磁性下地層の上に非磁性の中間層を介して形成すると、媒体ノイズが抑制されるので、より好ましい。中間層の材料には、非晶質もしくは六方稠密（ｈｃｐ）構造や面心立方（ｆｃｃ）構造の合金を用いることができる。中間層は単層膜でもよいが、例えば非晶質合金とｈｃｐ合金から構成される二層膜を用いることもできる。垂直記録層には、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＢ合金等のｈｃｐ−Ｃｏ合金や、（Ｃｏ／Ｐｄ）多層膜、（ＣｏＢ／Ｐｄ）多層膜、（ＣｏＳｉ／Ｐｄ）多層膜、（Ｃｏ／Ｐｔ）多層膜、（ＣｏＢ／Ｐｔ）、（ＣｏＳｉ／Ｐｔ）多層膜等を用いることができる。
【００２４】
次に、上記構成を有する垂直磁気記録媒体を備える磁気記憶装置について説明する。この磁気記憶装置は、前述した垂直磁気記録媒体と、これを記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを前記垂直磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、前記磁気ヘッドの信号入力と該磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生処理手段を有し、磁気ヘッドの記録部を単磁極ヘッドで構成し、この磁気ヘッドの再生部を磁気抵抗効果もしくはトンネル磁気抵抗効果を利用した高感度素子で構成することを一つの特徴とする。
【００２５】
以上のように構成される磁気記憶装置では、スパイクノイズおよびモジュレーションが十分に低減された磁気記録媒体を備えるので、１平方インチあたり５０ギガビット以上の面記録密度で高い信頼性を有する磁気記憶装置を実現することができる。
【００２６】
＜実施例１＞
図１に本実施例の磁気記録媒体の層構成を示す。基板１１にはアルカリ洗浄した２．５インチ型のガラスディスクを用い、プリコート層１２、軟磁性層１３、非磁性層１４、軟磁性層１５、中間層１６、垂直記録層１７および保護層１８をＤＣマグネトロンスパッタリング法により順次積層した。表１に各層の作製に用いたターゲットの組成を示す。なお、軟磁性層１３、非磁性層１４および軟磁性層１５から構成される層構造が二層垂直記録媒体の軟磁性下地層に相当する。ここでは以下、便宜上、軟磁性下地層を構成する軟磁性層の数を用い、二層膜の軟磁性下地層と表記する。
【００２７】
【表１】
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軟磁性層１３、１５に用いた材料は、膜形成時には非晶質で磁化が小さく、軟磁性下地層には適さない。そこで、磁気モーメントの大きなα−Ｆｅナノ結晶を析出させる目的で、軟磁性下地層を形成後、赤外線ランプヒーターにより１２秒の熱処理（基板到達温度：約４２０℃）を行った。なお、この熱処理後の軟磁性下地層のＢｓは１．６−１．７Ｔであった。潤滑層１９は、パーフルオロアルキルポリエーテル系の材料をフルオロカーボン材料で希釈し塗布した。また、比較例として、図２に示すように軟磁性下地層に単層膜（軟磁性層２１）を用いた試料を同様な製膜条件で作製した。なお、比較例の単層軟磁性膜２１の膜厚は、本実施例の軟磁性層１３と軟磁性層１５の二層膜を足し合わせた膜厚とした。表２に本実施例と比較例の媒体の層構成と各層の膜厚を示す。
【００２８】
【表２】
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図３と図４に本実施例と比較例の媒体スパイクノイズマップとモジュレーションイメージをそれぞれ示す。評価にはスピンスタンドとデジタルオシロスコープを用い、ディスク半径１６〜３０ｍｍの範囲を１００μｍピッチで測定した。軟磁性下地層に非磁性層１４を介した二層膜を用いることにより、スパイクノイズ（図中の白い部分に対応）が大きく減少し、同時に再生出力のモジュレーション（図中の濃淡に対応）が抑制されていることがわかる。
【００２９】
スパイクノイズが抑制される理由は、図５に示すように軟磁性層１３と軟磁性層１５の層間には静磁気相互作用が働き、その結果、局所的な磁化の閉ループが形成され、漏洩磁束が低減されるためと考えられる。一方、モジュレーションが抑制される理由は次のように考えられる。本実施例と比較例の媒体の軟磁性層は、非晶質材料に見られるような強い一軸異方性は付与されないものの、形成プロセスの過程で弱い一軸異方性が付与される場合がある。
【００３０】
例えば、単層膜の軟磁性下地層を用いた比較例の媒体では、図６（ａ）の点線で示す方向が磁化容易軸となっており、媒体形成後の軟磁性下地層の磁化は図６（ａ）の矢印に示すような状態であると考えられる。記録効率や再生効率は、軟磁性下地層の磁化状態の影響を受けるため、結果として再生出力にはモジュレーションが生じる。一方、二層膜の軟磁性下地層を用いた本実施例の媒体では、前述した層間の静磁気相互作用が働くため、媒体形成後の軟磁性下地層の磁化は図６（ｂ）の矢印に示すような状態であると考えられる。このように局所的に磁化が互いに逆を向くことにより記録効率や再生効率の変動は抑えられ、その結果、再生出力のモジュレーションが低減したと考えられる。
【００３１】
図７に軟磁性下地層の保磁力と軟磁性層のトータル膜厚との関係を示す。ここで保磁力は、磁化容易軸方向に測定した値である。膜厚にかかわらず、軟磁性下地層を二層膜とすることにより低い保磁力が得られる。この結果は、軟磁性層１３と軟磁性層１５の層間には静磁気相互作用が働いていることを示唆している。
【００３２】
図８は軟磁性層１３、１５の膜厚を変えた本実施例の媒体における再生出力のモジュレーションイメージである。各軟磁性層の膜厚が１００ｎｍおよび１５０ｎｍの場合は、モジュレーションが抑制されているが、２００ｎｍと厚い場合には、比較的大きなモジュレーションが観察される。これは、基板側の軟磁性層１３と磁気ヘッドとの距離が離れるため、記録効率や再生効率は垂直記録層側の軟磁性層１５の影響が大きくなるためである。
したがって、再生出力のモジュレーションを抑制するためには、各軟磁性層の膜厚を少なくとも１５０ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００３３】
図９は非磁性層１４の膜厚を変えた本実施例の媒体におけるスパイクノイズマップである。非磁性層の膜厚を薄くするとスパイクノイズが減少する傾向が見られる。これは非磁性層の膜厚が薄くなると軟磁性層の層間に働く静磁気相互作用が増加し、二層化の効果（局所的な磁化の閉ループが形成）が強まるためと考えられる。図１０に軟磁性下地層の保磁力と非磁性層の膜厚との関係を示す。ここで保磁力は、磁化容易軸方向に測定した値である。非磁性層の膜厚が１ｎｍと薄い場合でも保磁力が大幅に低下しており、層間の静磁気相互作用が働いていることを示唆している。非磁性層の膜厚を３ｎｍより厚くすると保磁力は増加する傾向があるが、これは層間の静磁気相互作用が減少するためと考えられる。したがって、軟磁性層の層間の静磁気相互作用を有効に利用し、スパイクノイズを抑制するためには、非磁性層の膜厚を１ｎｍ以上３ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００３４】
以上述べたように、軟磁性下地層として非磁性層を介した二層膜を用いることにより、スパイクノイズと再生出力のモジュレーションを低減することが可能となる。
【００３５】
＜実施例２＞
実施例１と同様な手順で磁気記録媒体を作製した。軟磁性下地層には、実施例１で述べた二層膜に加え、三層膜（図１１参照）と四層膜（図１２参照）を用いた。比較例として軟磁性層に非晶質材料を用いた媒体を作製した。表３に各層の作製に用いたターゲットの組成を、表４に本実施例と比較例の媒体の層構成と各層の膜厚をそれぞれ示す。
【００３６】
【表３】
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【表４】
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なお、軟磁性層に用いた材料によりα−Ｆｅナノ結晶の析出温度が異なるため、赤外線ランプヒーターへの投入パワーを変えることにより熱処理条件を調整した。熱処理後の軟磁性下地層のＢｓはＦｅＮｂＣ合金を用いた場合が１．４−１．５Ｔ（基板到達温度：約３８０℃）、ＦｅＴｉＣ合金を用いた場合が１．３−１．４Ｔ（基板到達温度：約３６０℃）、ＦｅＴａＣＣｕ合金を用いた場合が１．６−１．７Ｔ（基板到達温度：約４００℃）であった。
【００３７】
図１３に本実施例および比較例の軟磁性層の微細構造を薄膜Ｘ線回折法（２θスキャン）により調べた結果を示す。ここで、Ｘ線入射角度θは試料表面に対して２度とした。本実施例の軟磁性層には、ｂｃｃ構造であるα−Ｆｅの１１０、２００、２１１回折ピークが認められる。この結果より、軟磁性層はα−Ｆｅナノ結晶で構成されており、結晶方位は特定の方向に揃っていないことがわかる。一方、比較例のＦｅＣｏＢ合金は非晶質であることが確認できる。
【００３８】
図１４は本実施例の媒体の微細構造を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察した結果とその模式図である。ここでは一例として、軟磁性層にＦｅＮｂＣ合金を、非磁性層にＴａをそれぞれ用いた場合（媒体Ｑ）を示す。媒体の断面を観察した明視野像〔図１４（ａ）〕には、粒径が１０ｎｍ程度の非柱状のナノ結晶［図１４（ａ）’参照］で構成される三層の軟磁性層と、それを分離する非磁性層が確認できる。また、この明視野像と同視野の電子線回折パターン〔図１４（ｂ）〕には、ｂｃｃ構造であるα−Ｆｅの１１０、２００、２１１回折リング［図１４（ｂ）’参照］が観察され、軟磁性層を構成するα−Ｆｅナノ結晶の結晶方位は特定の方向には揃ってはおらず、概ね無配向であることがわかる。この結果は前述した薄膜Ｘ線回折の結果と対応している。
【００３９】
図１５は本実施例の媒体におけるスパイクノイズマップである。軟磁性下地層を多層化することにより、スパイクノイズが低減されていることがわかる。ここでは、軟磁性層材料にＦｅＮｂＣ合金を用いた場合（媒体Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ）を示したが、ＦｅＴｉＣ合金を用いた場合（媒体Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）や、ＦｅＴａＣＣｕ合金を用いた場合（媒体Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ）にも同様な傾向が観察された。一方、図１６に示すように比較例の媒体は軟磁性下地層を多層化してもスパイクノイズは低減されない。これらの結果は、非晶質の軟磁性層を用いて軟磁性下地層を多層化した場合には、スパイクノイズは必ずしも低減されないことを示している。また、図１７に示すように本実施例の軟磁性下地層は多層化することにより大幅に保磁力が低減する傾向が見られるが、比較例の軟磁性下地層ではそうした傾向が見られない。したがって、比較例の軟磁性下地層では、層間の静磁気相互作用が有効に働いておらず、その結果、スパイクノイズが低減しないと考えられる。
【００４０】
以上のことから、軟磁性層の層間に働く静磁気相互作用を用いてスパイクノイズを低減するためには、α−Ｆｅナノ結晶が概ね無配向に析出した構造を有する軟磁性層を用いることが有効である。
【００４１】
＜実施例３＞
実施例１と同様な手順で磁気記録媒体を作製した。軟磁性下地層には、実施例２で述べた三層膜（図１１参照）と四層膜（図１２参照）を用いた。また、比較例として軟磁性下地層に単層膜を用いた媒体（図２参照）を作製した。表５に各層の作製に用いたターゲットの組成を、表６に本実施例と比較例の媒体の層構成と各層の膜厚をそれぞれ示す。
【００４２】
【表５】
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【表６】
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図１８は本実施例による媒体ＣのＸ線回折パターン（θ−２θスキャン）である。ＣｏＣｒＰｔＢ（０００２）面からの強い回折ピークが確認でき、θスキャンより求めたＣｏＣｒＰｔＢ０００２回折ピークのΔθ５０の値は４．４度と小さい。このように垂直記録層に用いたＣｏＣｒＰｔＢ合金膜のｃ軸は強く垂直配向している。
【００４３】
図１９は本実施例と比較例の媒体のスパイクノイズマップである。軟磁性下地層として三層膜もしくは四層膜を用いることにより、スパイクノイズが大幅に低減されていることがわかる。特に、本実施例の場合のように軟磁性下地層の膜厚が４００ｎｍと厚い場合には、構成する軟磁性層の層数を増やすことが有効である。
【００４４】
軟磁性下地層として非磁性層を介した多層構造を用いた場合、磁気ヘッドの書き込みを補助する能力が低下し、その結果、記録再生特性が劣化することが懸念される。そこで、記録用にトラック幅が０．２５μｍの単磁極型ヘッド、再生用にシールド間隔が０．０７μｍでトラック幅が０．１６μｍのＧＭＲヘッドを用いて、ヘッド浮上量が１０ｎｍの条件で記録再生特性を評価した。なお、本実施例および比較例の媒体における垂直記録層の磁気特性をＫｅｒｒ効果測定装置で測定したところ、保磁力は３．９５−４．０５ｋＯｅ、角形比は０．９８−０．９９であり、顕著な差は見られなかった。
【００４５】
図２０と図２１に再生出力と媒体ＳＮＲの線記録密度依存性をそれぞれ示す。軟磁性下地層を多層化した場合でも出力分解能および媒体ＳＮＲの低下は見られず、磁気ヘッドの書き込みを補助する能力は低下していないことがわかる。これは、本実施例の軟磁性下地層に用いた非磁性層の膜厚が２．５ｎｍと薄く、また、非磁性層の層数も少ないため多層化による軟磁性下地層の透磁率低下が非常に小さいことによる。
【００４６】
すなわち、単層膜の軟磁性下地層を用いた場合と同等の書き込み磁界プロファイルが得られたため、出力分解能および媒体ＳＮＲの低下が見られなかったと考えられる。なお、この評価に用いた記録再生分離型ヘッドは、図２２に示すように主磁極２２１、記録コイル２２２、補助磁極兼上部シールド２２３、ＧＭＲ素子２２４および下部シールド２２５を有してなる周知の構成を持つものである。
【００４７】
以上述べたように、本実施例の軟磁性下地層を用いることにより、記録再生特性の劣化を招くことなくスパイクノイズが低減でき、再生信号の品質を高めることが可能となる。
【００４８】
＜実施例４＞
中間層にＰｄＢ単層膜、垂直記録層に（ＣｏＢ／Ｐｄ）多層膜を用いた以外は、実施例３と同様な手順で磁気記録媒体を作製した。ただし、ＰｄＢ単層膜と（ＣｏＢ／Ｐｄ）多層膜は、Ａｒ／Ｏ２雰囲気（スパッタガス圧：５．６Ｐａ、酸素分圧：３５ｍＰａ）で形成した。軟磁性下地層には、実施例２および３で述べた四層膜（図１２参照）を用いた。また、比較例として軟磁性下地層に単層膜を用いた媒体（図２参照）を作製した。表７に各層に用いたターゲットの組成を、表８に本実施例と比較例の媒体の層構成と各層の膜厚をそれぞれ示す。
【００４９】
【表７】
2004039152.tif 000009
【表８】
2004039152.tif 000010
なお、本実施例および比較例の媒体における垂直記録層の磁気特性をＫｅｒｒ効果測定装置で測定したところ、保磁力は５．８５ｋＯｅと５．９０ｋＯｅ、角形比はともに１であり、顕著な差は見られなかった。
【００５０】
図２３は本実施例と比較例の媒体のスパイクノイズマップである。垂直記録層に（Ｃｏ／Ｐｄ）多層膜系の材料を用いた場合でも、本実施例による非磁性層を介した多層構造の軟磁性下地層を用いることによりスパイクノイズが低減できることがわかる。このように、本発明による軟磁性下地層は、垂直記録層の材料を限定するものではない。
【００５１】
次に、垂直記録層の保磁力が約６ｋＯｅと高い場合でも、軟磁性下地層の多層化に伴う記録再生特性の劣化が起こらないことを確認するために、本実施例と比較例の媒体のビットエラーレートを測定した。ここで、記録用にトラック幅が０．２５μｍの単磁極型ヘッド、再生用にシールド間隔が０．０６５μｍでトラック幅が０．１６μｍのＧＭＲヘッドを用いて、ヘッド浮上量が１０ｎｍの条件で行った。なお、ビットエラーレートに及ぼすスパイクノイズの影響を除くために、比較例の媒体においても強いスパイクノイズが見られないディスク半径が２５ｍｍの位置で評価を行った。
【００５２】
図２４にビットエラーレートの線記録密度依存性を示す。軟磁性下地層を多層化した場合でもビットエラーレートに顕著な差は見られず、記録再生特性は劣化しないことがわかる。なお、スパイクノイズが発生する場所では、高い確率でエラーとなることから、ディスク全体で評価した場合には、本実施例の媒体は比較例の媒体に比べ低いビットエラーレートが実現できる。
【００５３】
以上述べたように、本発明によれば、非磁性層を介した多層構造の軟磁性下地層を用いることにより、垂直記録層に高保磁力が得られる（Ｃｏ／Ｐｄ）多層膜系の材料を用いた場合でも、記録再生特性の劣化を招くことなくスパイクノイズが低減でき、再生信号の品質を高めることが可能となる。
【００５４】
＜実施例５＞
本発明による磁気記憶装置の一実施例を図２５により説明する。この装置は、垂直磁気記録媒体２５１と、これを回転駆動する駆動部２５２と、磁気ヘッド２５３およびその駆動手段２５４と、磁気ヘッドの記録再生信号処理手段２５５を有してなる一般的な構成を持つ磁気記憶装置である。ここで用いる磁気ヘッドは、磁気ヘッドスライダの上に形成された記録再生分離型の磁気ヘッドである。単磁極型の記録ヘッドのトラック幅は０．２５μｍ、再生用のＧＭＲヘッドのシールド間隔は０．０８μｍ、トラック幅は０．２２μｍである。上述した実施例３の媒体Ｃを磁気記憶装置に組み込んでヘッド浮上量１０ｎｍ、線記録密度５９０ｋＢＰＩ、トラック密度８９ｋＴＰＩの条件で記録再生特性を評価したところ、１０℃から５０℃の温度範囲において、５２．５Ｇｂ／ｉｎ２の面記録密度の記録再生特性仕様を十分満たした。
【００５５】
＜実施例６＞
実施例５の磁気記憶装置と同様な構成で、再生ヘッドにトンネル磁気抵抗効果を利用した高感度素子を用いた磁気記憶装置に、実施例３の媒体Ｃを組み込んでヘッド浮上量１０ｎｍ、線記録密度６７４ｋＢＰＩ、トラック密度８９ｋＴＰＩの条件で記録再生評価をしたところ、１０℃から５０℃の測定範囲において、６０Ｇｂ／ｉｎ２の面記録密度の記録再生特性仕様を十分満たした。なお、この評価に用いた磁気トンネル効果を利用した高感度素子は、図２６に示すように上部磁極２６１、反強磁性層２６２、磁化固定層２６３、絶縁層２６４、磁化自由層２６５および下部磁極２６６を有してなる周知の構成を持つものである。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る垂直磁気記録媒体及びその製造方法によれば、基板上に軟磁性下地層を介して垂直記録層が形成された垂直磁気記録媒体において、軟磁性下地層を非磁性層により物理的に分離した複数の軟磁性層を含む構成とし、軟磁性層をナノ結晶から構成し、非磁性層を介して隣接する軟磁性層の層間に働く静磁気相互作用により局所的な磁化の閉ループを形成することにより、漏洩磁束を抑制することができるので、スパイクノイズが抑制されると同時に再生信号のモジュレーションが抑制される。したがって、本発明に係る垂直磁気記録媒体及びその製造方法によれば、１平方インチあたり５０ギガビット以上の記録密度で高い媒体Ｓ／Ｎを有する垂直磁気記録媒体を実現できる。
【００５７】
また、本発明に係る磁気記憶装置によれば、上記構成の垂直磁気記録媒体を備えることにより、１平方インチあたり５０ギガビット以上の記録密度でエラーレートの低い信頼性に優れた磁気記憶装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の垂直記録媒体の断面図。
【図２】一比較例の垂直記録媒体の断面図。
【図３】スパイクノイズ分布を示す特性図。
【図４】再生出力のモジュレーションを示す特性図。
【図５】非磁性層を介して隣接する軟磁性層の層間に形成される局所的な磁化閉ループの模式図。
【図６】軟磁性下地層の磁化状態を示す模式図。
【図７】軟磁性下地層の保磁力と軟磁性層のトータル膜厚との関係を示す特性図。
【図８】再生出力のモジュレーションを示す特性図。
【図９】スパイクノイズ分布を示す特性図。
【図１０】軟磁性下地層の保磁力と非磁性層の膜厚との関係を示す特性図。
【図１１】一実施例の垂直記録媒体の層構成を示す断面図。
【図１２】一実施例の垂直記録媒体の層構成を示す断面図。
【図１３】薄膜Ｘ線回折パターン（２θスキャン）を示す特性図。
【図１４】（ａ）断面ＴＥＭの明視野像、（ａ）’　断面ＴＥＭの明視野像の模式図、（ｂ）電子線回折パターンの特性図、（ｂ）’電子線回折パターンの模式図。
【図１５】スパイクノイズ分布を示す特性図。
【図１６】スパイクノイズ分布を示す特性図。
【図１７】軟磁性下地層の保磁力と軟磁性層の層数との関係を示す特性図。
【図１８】Ｘ線回折パターン（θ−２θスキャン）の特性図。
【図１９】スパイクノイズ分布を示す特性図。
【図２０】規格化再生出力と線記録密度との関係を示す特性図。
【図２１】媒体ＳＮＲと線記録密度との関係を示す特性図。
【図２２】記録再生分離型ヘッドの断面図
【図２３】スパイクノイズ分布を示す特性図。
【図２４】ビットエラーレートと線記録密度との関係を示す特性図。
【図２５】（ａ）一実施例の磁気記憶装置の模式図、（ｂ）磁気記憶装置のＡ−Ａ’縦断面図。
【図２６】磁気トンネル効果を利用した高感度素子の層構成を示す断面図。
【符号の説明】
１１　基板、１２　プリコート層、１３　軟磁性層、１４　非磁性層、１５　軟磁性層、１６　中間層、１７　垂直記録層、１８　保護層、１９　潤滑層、２１　軟磁性層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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