(57)【要約】【課題】高密度磁気記録用のディスク状磁気記録媒体（垂直磁気記録媒体）を提供する。【解決手段】垂直磁気記録媒体の軟磁性下地層を２層以上の構成として、前記軟磁性下地層の間にＲｕ等の非磁性金属層をはさんで両側の軟磁性層を反強磁性結合させることにより、外部磁界による軟磁性下地層の磁化方向の変動が少なくなり、さらに軟磁性下地膜磁化方向を、例えばディスクの半径方向に規定することにより、スパイクノイズの発生を低減する。【選択図】　　　図１
2004118894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板上に少なくとも硬磁性層、軟磁性下地層、および記録層を有するディスク状磁気記録媒体であって、
前記軟磁性下地層は非磁性層で互いに分離された２層以上の軟磁性下地層を含んで構成されており、前記非磁性層によって分離された軟磁性層は、隣接する軟磁性下地層に対して磁化容易軸が互いに反平行であり、前記磁化容易軸は前記非磁性基板の半径方向であることを特徴とするディスク状磁気記録媒体。
【請求項２】
非磁性基板上に少なくとも反強磁性層、軟磁性下地層、および記録層を有するディスク状磁気記録媒体であって、
前記軟磁性下地層は非磁性層で互いに分離された２層以上の軟磁性下地層を含んで構成されており、前記非磁性層によって分離された軟磁性下地層は、隣接する軟磁性下地層に対して磁化容易軸が互いに反平行であり、前記磁化容易軸は前記非磁性基板の半径方向であることを特徴とするディスク状磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度磁気記録に適する磁気記録媒体に関し、特に垂直磁気記録用のディスク状磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在実用化されている磁気ディスク装置は、面内磁気記録方式を採用している。ディスク基板面と平行な方向に磁化し易い面内磁気記録媒体に基板と平行な面内磁区を高密度に形成することが技術課題となっている。
【０００３】
この方式で面記録密度、特に線記録密度を伸ばすためには、面内磁気記録媒体の保磁力を向上するとともに記録磁性膜の厚さを低減することが必要である。しかしながら保磁力が４ｋＯｅを超えると、磁気ヘッドによる記録が困難になり、また磁性膜の厚さがＣｏ合金系磁性膜では１５ｎｍ以下になると熱揺らぎのために記録磁化強度が時間の経過につれて減少する問題が発生する。面内記録方式は、隣接する記録ビットの磁化が互いに向あっており境界に幅をもった磁化遷移領域が形成されるという本質的な問題があるため、主として前記の理由が原因で２００Ｇｂ／ｉｎ２以上の面記録密度を実現するためには、技術的な困難が予想されている。
【０００４】
垂直磁気記録方式は薄膜媒体の膜面に垂直に磁化を形成する方式で、記録原理や媒体ノイズの発現機構が従来の面内磁気記録媒体の場合とは異なる。垂直磁気記録方式は隣接する磁化が反平行になるために、本質的に高密度磁気記録に適した方式として注目され、垂直磁気記録に適した媒体の構造などが提案されている。
【０００５】
垂直磁気記録方式には単層の垂直記録層を用いる方式と垂直記録層に軟磁性下地層を設ける方式がある。軟磁性下地層を持つ２層垂直磁気記録媒体、特に垂直磁気記録媒体として、パーマロイなどの軟磁性層からなる裏打層上にＣｏ−Ｃｒ系合金からなる垂直記録層を設けた垂直磁気記録媒体は、例えば、非特許文献１に開示されている。
【０００６】
この軟磁性層を有する２層垂直記録媒体は、単磁極型ヘッドと組合わせることにより、軟磁性下地層を持たない単層垂直磁気記録媒体に比べてほほ２倍の信号強度が得られるため、効率のよい記録再生ができるという特徴があるが、一方、２層膜垂直記録媒体においては、信号記録後に媒体を回転させているだけで、時間とともに減磁して、信号強度が減衰してしまう（減磁現象）という問題点がある。
【０００７】
この減磁現象は、媒体が回転する際に、地磁気などの外部磁界の影響により軟磁性下地層の磁化の向きが容易に変化して、強い垂直磁界を発生する磁壁が移動することにより、垂直磁気記録層の記録情報が消去されるためと考えられている。
【０００８】
また、この磁壁から発生する磁界は、スパイクノイズと呼ばれる媒体ノイズを大きくする原因ともなる。２層垂直磁気記録媒体を用いる垂直磁気記録方式により高密度磁気記録が可能な磁気記憶装置を実用化するためには、このような媒体ノイズの低減が不可欠である。
【０００９】
媒体ノイズは、垂直記録層と軟磁性層の双方から発生しており、特に軟磁性層から発生するスパイク状のノイズ（スパイクノイズ）が問題となっていた。このようなノイズの例も、例えば非特許文献１に開示されている。
【００１０】
スパイク状のノイズ（スパイクノイズ）の問題に対応するために、軟磁性層の下部に硬磁性ピンニング層を形成する方法が、例えば非特許文献２に開示されている。また、硬磁性ピンニング層を使用した３層構造の垂直磁気記録媒体が例えば、特許文献１あるいは特許文献２に開示されている。
【００１１】
さらに、基板と軟磁性下地層との間に反強磁性層または強磁性層を配置し、さらに軟磁性層を２層以上に多層化し、それぞれの軟磁性層の間に非磁性層を挟んで、軟磁性層同士を反強磁性結合させることにより、軟磁性下地層のトータルの厚みを確保しながら、外部磁界に対して安定にすべく交換結合磁界も確保する方法が、例えば特許文献３に開示されている。
【００１２】
【非特許文献１】
ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，　Ｖｏｌ．ＭＡＧ−２０，　Ｎｏ．５，　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　１９８４，　ｐｐ．６６３−６６８，　”Ｃｒｕｃｉａｌ　Ｐｏｉｎｔｓ　ｉｎ　Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”
【非特許文献２】
日本応用磁気学会誌，Ｖｏｌ．２１，　Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　Ｎｏ．Ｓ１，　ｐｐ．１０４−１０８，“３層垂直媒体の高Ｓ／Ｎ化及び記録信号の安定性”
【特許文献１】
特開平５−２５８２７４号公報
【特許文献２】
特開平７−１２９９４６号公報
【特許文献３】
特開２００１−１５５３２２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した非特許文献１、特許文献１あるいは特許文献２に開示されている磁気記録媒体によれば、硬磁性ピンニング層により軟磁性下地層の磁区は単磁区化し、減磁現象やスパイクノイズの原因となる磁壁が生じない。ところで、２層垂直媒体と単磁極型の記録ヘッドとを組み合わせた磁気記録系では、記録ヘッドの記録効率をあげるために、記録ヘッドから漏洩する磁束の記録ヘッドへの速やかな回帰を促す必要があり、軟磁性下地層の厚さは記録用の垂直記録層の厚さに比べて少なくとも数倍以上が必要とされている。このような理由で軟磁性下地層の厚みを大きくした場合、硬磁性層と軟磁性層との間の交換結合磁界が小さくなりピンニング効果が小さくくなる。その結果、外部磁界に対して軟磁性層の磁化方向が変動する現象が生じ、磁壁の発生によって垂直記録層の信号劣化やスパイクノイズが発生するという問題点があった。
【００１４】
また、前記のような問題点を解決するため、特許文献３には、軟磁性層の磁化方向（磁化容易軸方向）がディスク基板の円周方向に向くことが開示されている。また、上述した垂直磁気記録用の記録ヘッドは、主に単磁極ヘッドが使われており、この単磁極ヘッドは、ディスクの記録層を磁化するための磁界を出す主磁極と、主磁極から出た磁界が戻るための補助磁極とがあり、それぞれディスクの円周方向に数μｍの距離で前後して配置される。主磁極から出た磁界は、記録層下にある軟磁性下地層を通って補助磁極に戻る。
【００１５】
従って、軟磁性下地層は磁束が通りやすい方が、つまり、下地層の透磁率が大きい方が記録するときの効率が高くなる。また、磁性体（軟磁性体）には磁化容易軸と磁化困難軸があり、高周波磁界では、透磁率は磁化困難軸方向の方が磁化容易軸方向より大きくなる。従って、軟磁性下地層の磁化容易軸がディスク円周方向を向くと、円周方向の透磁率は相対的に低くなり、記録時のヘッドからの磁束が下地層を通りにくくなるため、記録効率が落ちることになる。
【００１６】
これを改善する方法は、上述したように特許文献３に開示されているが、しかしながら、特許文献３に開示されている垂直磁気記録媒体によれば軟磁性層の円周方向の透磁率が小さくなるため、記録再生効率が悪くなるという問題点があった。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するために本発明は、非磁性基板上に少なくとも硬磁性層、軟磁性下地層、および記録層を有するディスク状磁気記録媒体であって、前記軟磁性下地層は非磁性層で互いに分離された２層以上の軟磁性下地層を含んで構成されており、前記非磁性層によって分離された軟磁性層は、隣接する軟磁性下地層に対して磁化容易軸が互いに反平行であり、前記磁化容易軸は前記非磁性基板の半径方向であることを特徴とするディスク状磁気記録媒体を提供する。
【００１８】
また、上述した問題点を解決するために本発明は、　非磁性基板上に少なくとも反強磁性層、軟磁性下地層、および記録層を有するディスク状磁気記録媒体であって、前記軟磁性下地層は非磁性層で互いに分離された２層以上の軟磁性下地層を含んで構成されており、前記非磁性層によって分離された軟磁性下地層は、隣接する軟磁性下地層に対して磁化容易軸が互いに反平行であり、前記磁化容易軸は前記非磁性基板の半径方向であることを特徴とするディスク状磁気記録媒体を提供する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、効率のよい記録再生ができるという２層垂直磁気記録媒体のメリットを確保しつつ、従来からの大きな問題となっていた垂直磁気記録層の減磁現象や、軟磁性下地層に固有のスパイクノイズを防ぐ方法を提供することにより、低ノイズ特性、記録ヘッドの高記録効率性を有する高密度記録密度を実現するための垂直磁気記録媒体を提供し、高密度記録再生装置の実現を容易にすることにある。
【００２０】
基板と軟磁性下地層との間に強磁性層（または反強磁性層）を配置し、強磁性層（または反強磁性層）のピンニング効果によって軟磁性下地層の磁化容易軸方向をディスク状基板の半径方向に配向する。これによって円周方向の透磁率が大きくなり、記録効率が増す。
【００２１】
さらに軟磁性層を２層以上に多層化し、それぞれの軟磁性層の間に非磁性層を挟んで、軟磁性下地層同士を反強磁性結合させることにより、軟磁性下地層のトータルの厚みを確保しながら、交換結合磁界をも確保することができる。これによって記録再生効率を確保しながら、軟磁性下地層の磁化方向が外部磁界に対して動きにくく、記録層の減磁現象やスパイクノイズの発生しない安定な媒体となる。
【００２２】
図１及び図４を参照しながら、本発明によるディスク状磁気記録媒体（垂直磁気記録媒体）の一例の構造および作用について説明する。図１は本発明のディスク状磁気記録媒体（垂直磁気記録媒体）の一例の断面模式図、図４は図１に示したディスク状磁気記録媒体（垂直磁気記録媒体）の軟磁性層の磁化方向を示すＡ−Ａ断面模式図、および図５は図１に示したディスク状磁気記録媒体（垂直磁気記録媒体）の軟磁性層の磁化方向を示すＢ−Ｂ断面模式図、および図６は図１に示したディスク状磁気記録媒体（垂直磁気記録媒体）の軟磁性層の磁化方向を示すＣ−Ｃ断面模式図である。
【００２３】
本発明では、軟磁性下地層の基本構造として、記録ヘッドの記録効率を特に向上するために設ける軟磁性下地層１３，１５が互いに非磁性層１４で分離されている構造を採用する。
【００２４】
図１は、ピンニング層に硬磁性層を使用し、軟磁性下地層が２層の場合を示した。なお、本来は垂直記録層１６上には保護層や潤滑剤が形成されるが、図面では省略してある。
【００２５】
本発明では、図１、および図４に示すように、基板（ディスク）１１と軟磁性下地層１３との間に、全ての磁化の向き（磁化方向）４２が基板１１の半径方向（図４では外周向き）である硬磁性層１２を配置することにより、硬磁性層１２と軟磁性下地層１３とを交換結合させる。これにより、図５に示すように軟磁性下地層１３の磁化の向き（磁化方向）５２を硬磁性層１２と同じ向きで、かつ基板１１の半径方向（図５では外周向き）に配向・固定することができる。その結果、軟磁性下地層１３の磁区（磁壁）の発生を防止することができる。また基板１１の周方向の硬磁性層１２の透磁率を上げることができるため、単磁極ヘッドの主磁極−補助磁極間に相当する軟磁性下地層１３の透磁率が大きくなり、高い記録再生効率が得られる。
【００２６】
さらに、図１に示すように軟磁性下地層１３を非磁性層１４で互いに分離された２層以上の軟磁性下地層１３、１５という構成にすることにより、非磁性層１４によって分離された軟磁性層１３、１５は、隣接する軟磁性下地層１５、１３に対して磁化方向を磁気エネルギー的に互いに反平行になるように反強磁性結合させ、図６に示すように軟磁性下地層１５の磁化方向６２を軟磁性下地層１３と反対向きで、かつ基板の半径方向（図６では内周向き）に配向させる。
【００２７】
反強磁性結合を得るためには、軟磁性下地層１３、１５および非磁性層１４を適当な厚みに設定する必要がある。このような構成にすることにより、軟磁性下地層１３，１５のトータルの厚みを確保しながら硬磁性層１２と軟磁性下地層１３，１５の間の交換結合磁界も確保でき、軟磁性下地層１３，１５の磁区（磁壁）の発生を防止することができるため、外部磁界に対して安定でスパイクノイズの発生がない垂直磁気記録媒体が得られる。
【００２８】
次に図２を参照しながら、本発明のディスク状磁気記録媒体（垂直磁気記録媒体）の他の例の構造について説明する。図２はディスク状磁気記録媒体（垂直磁気記録媒体）の他の例の断面模式図である。図２には、ピンニング層に反強磁性層を使用し、軟磁性下地層が２層の場合を示した。
【００２９】
図２に示すように、基板（ディスク）２１と軟磁性下地層２３との間に、全ての磁化方向が前記基板の半径方向（内周向きまたは外周向き）である反強磁性層２２を配置することにより、反強磁性層２２と軟磁性下地層２３とを交換結合させる。これにより、軟磁性下地層２３の磁化方向を反強磁性層２２と反対向きで、かつ基板２１の半径方向（内周向きまたは外周向き）に配向・固定することができる。
【００３０】
その結果、軟磁性下地層の磁区（磁壁）の発生を防止することができる。またディスク基板の周方向の軟磁性下地層の透磁率を上げることができるため、単磁極ヘッドの主磁極−補助磁極間に相当する軟磁性下地層の透磁率が大きくなり、高い記録再生効率が得られる。
【００３１】
さらに、軟磁性下地層を非磁性層２４で互いに分離された２層以上の軟磁性下地層２３、２５という構成にすることにより、非磁性層２４によって分離された軟磁性下地層２３、２５は、隣接する軟磁性下地層に対して磁化方向を磁気エネルギー的に互いに反平行になるように反強磁性結合させ、軟磁性下地層２５の磁化方向を軟磁性下地層２３と反対向きで、かつ基板２１の半径方向（内周向きまたは外周向き）に配向させる。反強磁性結合を得るためには、軟磁性下地層２３、２５および非磁性層２４を適当な厚みに設定する必要がある。
【００３２】
このような構成にすることにより、軟磁性下地層のトータルの厚みを確保しなが反強磁性層と軟磁性下地層との間の交換結合磁界も確保でき、軟磁性下地層の磁区（磁壁）の発生を防止することができるため、外部磁界に対して安定でスパイクノイズの発生がない垂直磁気記録媒体が得られる。
【００３３】
次に図３を参照しながら、本発明に関わる他の実施例を説明する。図３はその断面模式図である。図３には、ピンニング層に硬磁性層を使用し、軟磁性下地層が４層の場合を示した。
【００３４】
図３に示すように、基板（ディスク）３１と軟磁性下地層３３との間に、全ての磁化方向が前記基板の半径方向（内周向きまたは外周向き）である硬磁性層３２を配置することにより、硬磁性層３２と軟磁性下地層３３とを交換結合させる。これにより、軟磁性下地層３３の磁化方向を硬磁性層３２と反対向きで、かつ基板３１の半径方向（内周向きまたは外周向き）に配向・固定することができる。その結果、軟磁性下地層の磁区（磁壁）の発生を防止することができる。また基板の３１周方向の軟磁性下地層の透磁率を上げることができるため、単磁極ヘッドの主磁極−補助磁極間に相当する軟磁性下地層の透磁率が大きくなり、高い記録再生効率が得られる。
【００３５】
さらに、軟磁性下地層３３、３５、３７、３９を非磁性層３４、３６、３８で互いに分離された４層の構成にすることにより、非磁性層３４、３６、３８によって分離された軟磁性下地層３３、３５、３７、３９は、隣接する軟磁性下地層に対して磁化方向を磁気エネルギー的に互いに反平行になるように反強磁性結合させ、かつ基板３１の半径方向内周向き、または外周向きに配向させる。反強磁性結合を得るためには、軟磁性下地層３３、３５、３７、３９および非磁性層３４、３６、３８を適当な厚みに設定する必要がある。このような構成にすることにより、軟磁性下地層のトータルの厚みを確保しながら前記硬磁性層と軟磁性層の間の交換結合磁界も確保でき、軟磁性下地層の磁区（磁壁）の発生を防止することができるため、外部磁界に対して安定でスパイクノイズの発生がない垂直磁気記録媒体が得られる。
【００３６】
上述したように硬磁性層および反強磁性層および軟磁性下地層の磁化容易軸方向を基板の半径方向に配向させるためには、薄膜形成プロセス中もしくは形成後に、基板に対して半径方向の磁場を印加すれば良い。そのためには、成膜時にプレーナマグネトロンスパッタのターゲットからの漏れ磁界を半径方向に印加する方法や、成膜時に基板の内周あるいは外周にリング状磁石を配置し、基板の半径方向に磁界を印加する方法や、成膜後に基板の内周あるいは外周にリング状磁石を配置し、基板の半径方向に磁界を印加して熱処理を行う方法などあるが、いずれの方法でも良い。
【００３７】
また、上述した垂直記録層の材料として、例えばＣｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−ＰｔなどのＣｏ系多結晶合金、あるいはＣｏ，Ｃｏ合金とＰｔ，Ｐｔ合金からなる多結晶多層膜、あるいはＣｏ，Ｃｏ合金とＰｄ，Ｐｄ合金からなる多結晶多層膜などが可能である。また、稀土類元素を含む非晶質膜からなる垂直記録層を用いることができる。
【００３８】
硬磁性層の材料としては、例えばＣｏ−Ｓｍ，Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂなどの稀土類元素を含む非晶質膜、Ｃｏ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ，Ｃｏ−ＰｔなどのＣｏ系合金、またはハードフェライト系などの酸化物などを用いることができる。
【００３９】
反強磁性層の材料としては、Ｐｔ−Ｍｎ，Ｆｅ−Ｍｎ，Ｎｉ−Ｍｎ，ＮｉＯ，などを用いることができる。
【００４０】
軟磁性下地層の材料としては、例えばＦｅ基のＦｅ−Ｎｉ，Ｆｅ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ａｌ，Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ｎｉ基のＮｉ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｍｎ系合金、Ｃｏ基のＣｏ−Ｎｂ，Ｃｏ−Ｚｒ，Ｃｏ−Ｆｅ系合金あるいはＭＯ・Ｆｅ３Ｏ４（Ｍ＝Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｃｄ）で表されるソフトフェライトを用いることができる。この材料が非晶質もしくは微結晶の場合、その上に形成する垂直記録層の結晶粒も微細化しやすく、しかも強い垂直磁気異方性を付与させるために好適である。
【００４１】
軟磁性下地層の間を分離する非磁性層の材料としては、例えばＢ，Ｃ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ａｕから選ばれた元素もしくはこれらの元素を主成分とする合金、Ｓｉ３Ｎ４，ＢＮ，Ｂ４Ｃ，ＮｉＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＣａＯ，ＺｒＯ２，ＭｇＯから選ばれた化合物もしくはこれらの化合物の混晶のいずれかを用いることができる。磁気記録の高周波記録特性を改善するたためには、非磁性材料として電気抵抗の高いＢ，Ｃ，Ｓｉ，Ｓｉ３Ｎ４，ＢＮ，Ｂ４Ｃ，ＮｉＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＣａＯから選ばれた材料もしくはこれらいずれかの材料を主成分とする混晶材料が適当である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、軟磁性下地層の磁区（磁壁）の発生を防止することができるため、外部磁界に対して安定で記録層の減磁現象がなくなり、また、スパイクノイズの発生がなくなるため、Ｓ／Ｎが大幅に改善され、高記録密度の磁気記録再生が可能なディスク状磁気記録媒体が得られ、また、この媒体を用いた装置の小型化や大容量化が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディスク状磁気記録媒体（垂直磁気記録媒体）の一例を示す断面模式図
【図２】本発明によるディスク状磁気記録媒体（垂直磁気記録媒体）の他の例を示す断面模式図
【図３】本発明によるディスク状磁気記録媒体（垂直磁気記録媒体）の他の例を示す断面模式図
【図４】軟磁性層の磁化方向を説明する断面模式図
【図５】軟磁性層の磁化方向を説明する断面模式図
【図６】軟磁性層の磁化方向を説明する断面模式図
【符号の説明】
１１…基板、
１２…硬磁性層、
１３…軟磁性下地層、
１４…非磁性層、
１５…軟磁性下地層、
１６…垂直記録層、
２１…基板、
２２…反強磁性層、
２３…軟磁性下地層、
２４…非磁性層、
２５…軟磁性下地層、
２６…垂直記録層、
３１…基板、
３２…硬磁性層、
３３…軟磁性下地層、
３４…非磁性層、
３５…軟磁性下地層、
３６…非磁性層、
３７…軟磁性下地層、
３８…非磁性層、
３９…軟磁性下地層、
４０…垂直記録層、
４２…磁化の向き、
５２…磁化の向き、
６２…磁化の向き
【図１】
2004118894.tif 000003
【図２】
2004118894.tif 000004
【図３】
2004118894.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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