(57)【要約】【課題】スパイクノイズ抑制効果に優れた垂直磁気記録媒体を提供すること。【解決手段】軟磁性裏打ち層を、最上層と最下層とが軟磁性層となるように、Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕのいずれかの金属またはそれらの合金を主成分とする材料からなる膜厚５ｎｍ以下の非磁性金属層と膜厚１０ｎｍ以上の軟磁性層とが交互に積層された３層または５層の積層構造で構成し、非磁性金属層を上下に挟む軟磁性層のそれぞれの磁化方向が互いに１８０°異なるように膜面に平行な磁化方向をもたせることで、相互に反強磁性的に結合するようにした。これにより、外部からの印加磁場に対しても磁壁を形成せず、その結果、スパイクノイズが発生しない軟磁性裏打ち層を形成することが可能となる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基体上に、少なくとも、軟磁性裏打ち層と、非磁性下地層と、磁気記録層と、保護膜とが順次積層された垂直磁気記録媒体であって、
前記軟磁性裏打ち層は、最上層と最下層とが軟磁性層となるように、膜厚５ｎｍ以下の非磁性金属層と膜厚１０ｎｍ以上の軟磁性層とが交互に積層された積層構造を有し、
前記非磁性金属層を上下に挟む前記軟磁性層は、それぞれの磁化方向が互いに１８０°異なるように膜面に平行な磁化方向をもち、相互に反強磁性的に結合していることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記軟磁性層の磁化容易軸方向が、記録再生時の磁気ヘッドの走行方向に直交していることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
前記非磁性金属層が、Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕのいずれかの金属またはそれらの合金を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
前記非磁性金属層の膜厚が、０．３ｎｍ以上１．２ｎｍ以下、または、１．７ｎｍ以上３．０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
前記軟磁性裏打ち層が、第１の軟磁性層、非磁性金属層、第２の軟磁性層の順に積層された３層構造を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
前記第１および第２の軟磁性層の飽和磁束密度Ｂｓと膜厚とが互いに等しいことを特徴とする請求項５に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
前記軟磁性裏打ち層が、第１の軟磁性層、第１の非磁性金属層、第２の軟磁性層、第２の非磁性金属層、第３の軟磁性層の順に積層された５層構造を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項８】
前記第１、第２および第３の軟磁性層の飽和磁束密度Ｂｓが全て等しく、かつ、前記第１および第３の軟磁性層の膜厚の和が前記第２の軟磁性層の膜厚に等しいことを特徴とする請求項７に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項９】
前記軟磁性層の膜厚が何れも３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の垂直磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は垂直磁気記録媒体に関し、より詳細には、スパイクノイズ抑制効果に優れた垂直磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録の高密度化を実現するための技術として、従来の長手磁気記録方式に代えて、垂直磁気記録方式が注目されつつあり、特に、情報記録を担う磁気記録層の下側に、磁気ヘッドから発生する磁束を通しやすい軟磁性裏打ち層と呼ばれる軟磁性膜を付与した２層垂直磁気記録媒体は、磁気ヘッドから発生する磁界の強度とその勾配を増加させ、記録分解能を向上させうるとともに媒体からの漏洩磁束も増加させうることから、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体として好適であることが知られている。
【０００３】
このような構造の垂直磁気記録媒体においては媒体ノイズが問題となるが、そのひとつであるスパイクノイズは、軟磁性裏打ち層に形成された磁壁によるものであることが知られている。そのため、垂直磁気記録媒体の低ノイズ化のためには、軟磁性裏打ち層の磁壁形成を抑制する必要がある。
【０００４】
このような軟磁性裏打ち層の磁壁形成の制御については、例えば、特開平６−１８０８３４号公報や特開平１０−２１４７１９号公報に示されているように、軟磁性裏打ち層の上層や下層に、Ｃｏ合金等の強磁性層を形成しこれを所望の方向に磁化させるように着磁する方法や、同様に、反強磁性薄膜を形成し層間の交換結合を利用して磁化を一方向に固定する方法などが提案されており、これらのうち、反強磁性膜を用いて軟磁性裏打ち層との交換結合により磁壁を制御する方法は、交換結合が充分に得られた場合、軟磁性裏打ち層の磁壁形成を阻止することができ、非常に効果的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、充分な交換結合を得るためには成膜前後の加熱処理や複雑な層構成が必要である場合がほとんどであり、大量生産を行なう場合に非常に不利であった。例えば、前出の特開平１０−２１４７１９号公報では、充分な交換結合を得るためには成膜後の加熱処理が必要であるとされている。
【０００６】
また、本発明者らの検討によれば、反強磁性膜と軟磁性裏打ち層とを成膜し、加熱処理を施した後であっても、例えば磁気記録層を成膜するために基板を加熱した際、反強磁性膜がその反強磁性的な性質を失う温度であるブロッキング温度を超え、かつ、その際に適切な方向に外部から磁界が印加されていない場合には、反強磁性膜の磁化方向が変化してしまい、固定された磁璧が形成されてしまう場合があることも明らかとなっている。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、スパイクノイズ抑制効果に優れた垂直磁気記録媒体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、非磁性基体上に、少なくとも、軟磁性裏打ち層と、非磁性下地層と、磁気記録層と、保護膜とが順次積層された垂直磁気記録媒体であって、前記軟磁性裏打ち層は、最上層と最下層とが軟磁性層となるように、膜厚５ｎｍ以下の非磁性金属層と膜厚１０ｎｍ以上の軟磁性層とが交互に積層された積層構造を有し、前記非磁性金属層を上下に挟む前記軟磁性層は、それぞれの磁化方向が互いに１８０°異なるように膜面に平行な磁化方向をもち、相互に反強磁性的に結合していることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、前記軟磁性層の磁化容易軸方向が、記録再生時の磁気ヘッドの走行方向に直交していることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体において、前記非磁性金属層が、Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕのいずれかの金属またはそれらの合金を主成分とする材料からなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の垂直磁気記録媒体において、前記非磁性金属層の膜厚が、０．３ｎｍ以上１．２ｎｍ以下、または、１．７ｎｍ以上３．０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の垂直磁気記録媒体において、前記軟磁性裏打ち層が、第１の軟磁性層、非磁性金属層、第２の軟磁性層の順に積層された３層構造を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第１および第２の軟磁性層の飽和磁束密度Ｂｓと膜厚とが互いに等しいことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の垂直磁気記録媒体において、前記軟磁性裏打ち層が、第１の軟磁性層、第１の非磁性金属層、第２の軟磁性層、第２の非磁性金属層、第３の軟磁性層の順に積層された５層構造を有することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第１、第２および第３の軟磁性層の飽和磁束密度Ｂｓが全て等しく、かつ、前記第１および第３の軟磁性層の膜厚の和が前記第２の軟磁性層の膜厚に等しいことを特徴とする。
【００１６】
さらに、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８の何れかに記載の垂直磁気記録媒体において、前記軟磁性層の膜厚が何れも３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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。
【００１８】
図１は、本発明の垂直磁気記録媒体の構成例を説明するための図で、この垂直磁気記録媒体は、非磁性基体１１上に、軟磁性裏打ち層１２、非磁性下地層１３、磁気記録層１４及び保護膜１５が順次形成された積層構造を有し、保護膜１５の上には液体潤滑剤層１６が形成されている。
【００１９】
非磁性基体１１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、結晶化ガラス等を用いることができるほか、ポリカーボネート、ポリオレフィンやその他のプラスチック樹脂を射出成形して作製した基板をも用いることができる。
【００２０】
軟磁性裏打ち層１２は、膜厚５ｎｍ以下の非磁性金属層と膜厚１０ｎｍ以上の軟磁性層とが交互に積層され、かつ、最上層と最下層とが軟磁性層である積層構造をなしており、さらに、非磁性金属層を挟んだ上下の軟磁性層のそれぞれの磁化の向きが、膜面に平行で互いに１８０°異なる向きを向いて反強磁性的に結合していることが必要である。
【００２１】
図２および図３は、そのような軟磁性裏打ち層１２を、３層構造（図２）または５層構造（図３）とした場合の積層構造を説明するための図で、図２に示した構造では、第１の軟磁性層２１の上に非磁性金属層２２と第２の軟磁性層２３とが積層されており、図３に示した構造では、第１の軟磁性層３１の上に、第１の非磁性金属層３２、第２の軟磁性層３３、第２の非磁性金属層３２および第３の軟磁性層３３が順次積層されている。
【００２２】
非磁性金属層を挟んだ上下の軟磁性層のそれぞれの磁化の向きを、膜面に平行で互いに１８０°異なる向きを向いて反強磁性的に結合させるためには、非磁性金属層として、Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕのいずれかの金属またはそれらの合金を主体とする材料を用い、かつ、この非磁性金属層の膜厚を、０．３ｎｍ以上１．２ｎｍ以下、又は、１．７ｎｍ以上３．０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００２３】
また、軟磁性層２１、３１の磁化容易軸方向を、記録再生時の磁気ヘッドの走行方向（すなわちトラック方向）に直交させることで、磁気ヘッドの発生磁界強度及び磁界勾配を効果的に高めることが可能となる。
【００２４】
さらに、このような軟磁性層の磁化容易軸の方向は、軟磁性層形成時に磁界を印加したり、あるいは、軟磁性層形成後に磁界を印加しながら熱処理を行なうこと等の方法で制御することが望ましい。
【００２５】
軟磁性層と非磁性金属層の繰り返しの積層回数には特に上限はなく、積層回数を増やすことで磁化の安定性は向上するが、量産時の生産性を考慮すると、図２示した３層構造か、図３に示した５層構造が好適である。
【００２６】
このような３層構造や５層構造を採用する場合の軟磁性層の膜厚や飽和磁束密度には特に制限はないが、非磁性基体端部での静磁気的なエネルギーを充分に低下させて磁壁の形成を抑止するためには、図２に示した３層構造の軟磁性裏打ち層においては、上下の軟磁性層２１、２３の飽和磁束密度Ｂｓ及び膜厚が等しいことが望ましく、また、図３に示した５層構造の軟磁性裏打ち層においては、３層ある軟磁性層３１、３３、３５の飽和磁束密度Ｂｓが等しく、かつ、上下の軟磁性層３１、３５の膜厚の和と中央の軟磁性層３３の膜厚が等しいことが望ましい。
【００２７】
個々の軟磁性層の膜厚は、１０ｎｍ以上であれば必要な軟磁気特性が得られるが、ヘッド磁界強度やその急峻性を充分に高めるためには３０ｎｍ以上が望ましい一方、膜厚の増加に伴い反強磁性的な結合の強さも低下することから１５０ｎｍ以下であることが望ましい。
【００２８】
なお、軟磁性層の材料としては、通常用いられるＮｉＦｅ系合金、ＦｅＳｉＡｌ系合金、Ｃｏ系アモルファス合金、ＦｅＴａＣ等の微粒子析出型の合金等を用いることができる。
【００２９】
軟磁性裏打ち層を上述のように構成すると、軟磁性裏打ち層として、膜厚５ｎｍ以下の非磁性金属層と膜厚１０ｎｍ以上の軟磁性層とが交互に積層され、かつ、最上層と最下層とが軟磁性層である積層構造をなしており、さらに、非磁性金属層を挟んだ上下の軟磁性層のそれぞれの磁化の向きが、膜面に平行で互いに約１８０°異なる向きを向いて反強磁性的に結合させることとされるため、外部からの印加磁場に対しても磁壁を形成せず、その結果、スパイクノイズが発生しない軟磁性裏打ち層を形成することが可能となる。これは、非磁性金属層を挟んだ上下の軟磁性層同士の磁化が反平行に反強磁性的に結合し、数１０Ｏｅ程度の外部磁界を印加しても磁化の向きが変化しないこと、また、それ以上の強い磁界を印加しても、その磁界を取り去った後にはやはり上下の軟磁性層の磁化同士が反平行に結合した磁界印加前の状態に戻ることから、磁壁が非常に発生しづらい状態となるためである。
【００３０】
さらに、従来であれは自由磁極が発生して静磁気的なエネルギーが高くなりやすいと考えられる非磁性基体の端部においても、本発明の層構成においては、上下の軟磁性層間で磁束が還流するために静磁気的なエネルギーが増加せず、したがって、このような領域でも磁壁の発生は抑制される。このとき、軟磁性層の磁化容易軸方向が、記録再生時の磁気ヘッドの走行方向に直交していること、すなわち、円盤状の非磁性基体であればその半径方向と一致させることで、磁気ヘッドから発生する磁界強度及び磁界勾配を効果的に増加させることができる。
【００３１】
これらの軟磁性層と非磁性金属層とは、スパッタリング法、真空蒸着法などの一般的な薄膜形成法により形成することが可能である。また、軟磁性層の下に基体との密着性を増加させる等の目的で適切なシード層を設けるようにしてもよい。
【００３２】
非磁性下地層１３は、主に磁気記録層１４の結晶配向や結晶粒径等を制御する目的で設けられるもので、磁気記録層１４の材料に応じて適切な材料及び構造を選択可能である。例えば、磁気記録層１４としてＣｏＣｒＰｔ系合金を用いる場合には、Ｔｉ合金やＣｏＣｒ合金、あるいはＰｔやＲｕ等を適宜用いることができる。
【００３３】
非磁性下地層１３の膜厚は特に制限されるものではないが、磁気記録層１４の構造制御のためには５ｎｍ程度以上であることが望ましく、磁気ヘッドと軟磁性裏打ち層１２との間の間隔を必要以上に増加させないためには３０ｎｍ程度以下であることが望ましい。なお、磁気記録層１４の構造制御をより精密に行なうために、材料や構造の異なる層を複数積層させて非磁性下地層１３とすることも可能である。
【００３４】
磁気記録層１４は、その磁化容易軸方向が膜面垂直方向に一致した半硬質磁性材料が適宜用いられる。例えば、ＣｏＣｒＰｔ系合金やＣｏ／Ｐｔ積層膜、ＴｂＣｏ系アモルファス膜やそれらを積層した複合膜などが適宜用いられる。磁気記録層１４の膜厚は特に制限されるものではないが、充分なヘッド再生出力を得るためには５ｎｍ程度以上であることが望ましく、磁気ヘッドと軟磁性裏打ち層１２との間の間隔を必要以上に増加させないためには５０ｎｍ程度以下であることが望ましい。
【００３５】
保護膜１５には、例えば、カーボンを主体とする薄膜が用いられ、液体潤滑剤層１６は、例えば、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を用いることができる。
【００３６】
なお、これらの非磁性下地層１３、磁気記録層１４、保護膜１５は、何れも、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、メッキ法などの所望の薄膜形成方法で形成可能である。
【００３７】
以下に、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
非磁性基体として３．５”φの強化ガラスディスク基板を用い、これを洗浄後スパッタリング装置内に導入し、Ａｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下で、Ｃｏ８７Ｚｒ５Ｎｂ８からなる軟磁性層５０ｎｍ、膜厚を０〜４ｎｍの範囲で変えたＲｕからなる非磁性金属層、Ｃｏ８７Ｚｒ５Ｎｂ８からなる軟磁性層５０ｎｍをＤＣマグネトロンスパッタリング法により順次形成した後装置から取り出し、図２に示したような３層構造の軟磁性裏打ち層を形成した。なお、軟磁性層成膜時には、ターゲットからの漏洩磁束がディスク半径方向に印加されている。
【００３８】
図４は、このようにして形成されたＲｕ膜厚２．３ｎｍの軟磁性裏打ち層のディスク半径方向の磁化曲線（Ｍ−Ｈループ）を試料振動型磁力計（ＶＳＭ）によって測定した結果である。なお、この図中には、上下層の磁化の向きの模式図も同時に示した。
【００３９】
印加磁界が＋方向あるいは−方向で約６０Ｏｅ以上の領域では、上下の軟磁性層の磁化は印加磁界方向に揃っているが、印加磁界を減少させた＋２０Ｏｅ程度から−２０Ｏｅ程度までの領域では、上下の軟磁性層の磁化がＲｕ層を介して反強磁性的に結合し、反平行に揃うために互いの磁化が相殺され、測定される磁化の値は０となっている。ここで、測定される磁化値が０である印加磁界の領域は、上下の軟磁性層の結合の強さを示しており、図中に示したように、磁化値が０を維持する印加磁界の絶対値をＨｉｎと定義する。
【００４０】
図５は、磁化値が０を維持する印加磁界の絶対値ＨｉｎのＲｕ膜厚依存性である。Ｒｕ膜厚が０の場合（すなわち、上下の軟磁性層が直接積層されている場合）は、Ｈｉｎ値は０であり、上下の軟磁性層の磁化は印加磁界に依らず平行方向を向いている。一方、Ｒｕ層膜厚が０．３ｎｍ以上１．２ｎｍ以下、及び、１．７ｎｍ以上３．０ｎｍ以下の領域では、有限のＨｉｎが観測されており、印加磁場がＨｉｎ以下の領域で上下の軟磁性層の磁化が反平行に配列し安定化することがわかる。
【００４１】
図６は、磁気カー効果を用いてディスク全面に渡って観察した、磁壁数のＲｕ膜厚依存性である。図５に示したＨｉｎが有限な値をとるＲｕ膜厚の領域においては磁壁の発生も抑制されており、本発明の垂直磁気記録媒体において磁壁の形成が抑制されることが明らかである。
【００４２】
（実施例２）
非磁性金属層膜厚を０．６ｎｍとし、その材料を変更した以外は実施例１と同様にして、図２に示す層構成の軟磁性裏打ち層を形成した。表１は、非磁性金属層の材料とＨｉｎ値の関係を纏めたものである。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
この表から分るように、材料によりＨｉｎの値は異なるが、Ｃｕ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｐｔ，Ａｕを用いた場合には有限のＨｉｎが観測される一方、Ｃ，Ｔｉ，Ｓｉを用いた場合ｌにはＨｉｎは０であった。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の垂直磁気記録媒体では、軟磁性裏打ち層として、膜厚５ｎｍ以下の非磁性金属層と膜厚１０ｎｍ以上の軟磁性層とが交互に積層され、かつ、最上層と最下層とが軟磁性層である積層構造をなしており、さらに、非磁性金属層を挟んだ上下の軟磁性層のそれぞれの磁化の向きが膜面に平行で互いに１８０°異なる向きを向いて反強磁性的に結合させることとしたので、外部からの印加磁場に対しても磁壁を形成せず、その結果、スパイクノイズが発生しない軟磁性裏打ち層を形成することが可能となる。これにより、スパイクノイズ抑制効果に優れた垂直磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の垂直磁気記録媒体の構成例を説明するための図である。
【図２】軟磁性裏打ち層を、３層構造とした場合の積層構造を説明するための図である。
【図３】軟磁性裏打ち層を、５層構造とした場合の積層構造を説明するための図である。
【図４】Ｒｕ膜厚２．３ｎｍの軟磁性裏打ち層のディスク半径方向の磁化曲線（Ｍ−Ｈループ）を試料振動型磁力計（ＶＳＭ）によって測定した結果を示す図である。
【図５】磁化値が０を維持する印加磁界の絶対値ＨｉｎのＲｕ膜厚依存性を示す図である。
【図６】磁気カー効果を用いてディスク全面に渡って観察した、磁壁数のＲｕ膜厚依存性を示す図である。
【符号の説明】
１１　非磁性基体
１２　軟磁性裏打ち層
１３　非磁性下地層
１４　磁気記録層
１５　保護膜
１６　液体潤滑剤層
２１、２３、３１、３３、３５　軟磁性層
２２、３２、３４　非磁性金属層
【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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