(57)【要約】【課題】１００ｎｍ以下の薄い軟磁性層に形成した場合でも、高い記録性能と高いＳ／Ｎを有する人工格子多層膜媒体を提供すること、およびそれを用いて、高い記録性能と高いＳ／Ｎとを備えた磁気記憶装置を提供する。【解決手段】本発明の磁気記録媒体は、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性層、中間層、ＣｏとＰｄを交互に積層した多層膜構造である記録層を順に積層してなる磁気記録媒体であって、前記軟磁性層の厚さが１００ｎｍ以下であり、前記中間層がＰｄとＣｏとＢからなることを特徴と磁気記録媒体である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板上に、少なくとも軟磁性層、中間層、ＣｏとＰｄを交互に積層した多層膜構造である記録層を順に積層してなる磁気記録媒体であって、前記軟磁性層の厚さが１００ｎｍ以下であり、前記中間層がＰｄとＣｏとＢからなることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項1記載の磁気記録媒体において、前記中間層のＣｏ濃度が５０ａｔ％以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項1または請求項２記載の磁気記録媒体において、前記中間層の厚さが４ｎｍ以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項1または請求項２に記載の磁気記録媒体と、上記磁気記録媒体に情報を記録または再生するための磁気ヘッドと、前記磁気記録媒体を前記磁気ヘッドに対して駆動するための駆動装置と、前記磁気ヘッドの信号入力と前記磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を備えた磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体その製造方法およびそれを用いた磁気記憶装置に係り、さらに詳細には、大量の情報を迅速かつ正確に格納するための磁気記録媒体およびその製造法、それを用いた磁気記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の高度情報化社会の進展に対応して、情報記録装置の大容量化・高密度化に対するニーズは高まる一方である。たとえば、大型サーバー、並列型コンピュータ、パーソナルコンピュータ、ネットワークサーバー、ムービーサーバー、モバイルＰＣ等の大容量記憶装置として使用される磁気記憶装置は、円板状の基板の上にコバルト合金などの強磁性薄膜がスパッタ法などにより形成され、その上に、耐摺動性、耐食性を高めるために、保護膜、潤滑膜が形成されている磁気記録媒体と、記録再生を行うための磁気ヘッドから形成されている。
【０００３】
磁気記憶装置の大容量化にともなって、磁気記憶装置の面記録密度の向上が進められている。記録ビットを微細に記録するためには、記録磁化方向を膜面に垂直に記録させる、いわゆる垂直磁気記録方式が知られている。垂直磁気記録膜の材料としては従来、Ｃｏ−Ｃｒ系の多結晶膜が用いられてきた。この材料は、強磁性を有するＣｏリッチな領域と、非磁性のＣｒリッチな領域に組成分離し、強磁性粒子間の磁気的相互作用を非磁性部によって断ち切ることを実現している。
【０００４】
面記録密度をさらに向上させるためには、媒体ノイズを低減させる必要があり、そのためには、磁性粒子の微細化が必要である。しかし一方で、微細化によって磁性粒子は熱的に磁化状態が不安定になり、いわゆる熱減磁を起こす。そこで、より一層低ノイズで高密度記録可能な磁気記録媒体を得るためには、磁化の熱安定性をさらに高める必要があり、そのためには記録層にＣｏＣｒ系合金よりもさらに高い磁気異方性を有する材料を用いる必要がある。
【０００５】
その材料として近年では、ＣｏとＰｄまたはＣｏとＰｔを交互に積層した多層膜（人工格子膜）が検討されている（例えば、非特許文献１）。これらの膜ではその大きな磁気異方性のため、媒体の保磁力も大きくなる傾向がある。記録に用いられる磁気ヘッドが発生する磁界には限界があるため、媒体の保磁力があまりに大きくなりすぎると、記録が困難になるという障害が発生する。
【０００６】
一方で、垂直磁気記録の長所をより良く発揮するために、記録層の下に軟磁性材料からなる記録補助層を設けた、２層垂直磁気記録媒体が提案されている。ヘッドと軟磁性層の磁気相互作用によって、記録磁界の強度が強まり、磁界分布が急峻になる。その結果、保磁力が大きな媒体にも記録ができる。
【０００７】
【非特許文献１】アプライド・フィジックス・レターズ,vol.47,pp.178-180,1985年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、人工格子多層膜は、その高い磁気異方性のため、熱減磁に対しては高い耐性が期待される。しかし大きな磁気異方性に伴う高い保磁力は、磁気ヘッドでの記録を困難にする。一方で、記録補助層として機能する軟磁性膜は、生産性の面からできるだけ薄いことが望ましい。通常、軟磁性層が有効に機能するためには１００ｎｍ以上の厚さが必要とされている。これは記録層の厚さに比べて数倍から一桁近い厚さであり、生産性を低下させる大きな要因となっている。
【０００９】
本発明の目的は、１００ｎｍ以下の薄い軟磁性層に形成した場合でも、高い記録性能と高いＳ／Ｎを有する人工格子多層膜媒体を提供すること、およびそれを用いて、高い記録性能と高いＳ／Ｎとを備えた磁気記憶装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を実現するために種々検討した結果、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性層、中間層、ＣｏとＰｄを交互に積層した多層膜構造である記録層を順に積層してなる磁気記録媒体において、前記中間層にＰｄとＣｏとＢからなる膜を用いることによって、前記軟磁性層厚が１００ｎｍ以下でも高い記録性能と高いＳ／Ｎの磁気記録媒体を実現できることを見出した。軟磁性層の厚みはより好ましくは２０nm以上、100nm以下である。２０nm以上の厚みがあれば、十分に上述した軟磁性層の機能を発揮できる。
【００１１】
ここでＰｄＣｏＢ中間層は、磁気ヘッドでの記録の補助の役割と、記録層の磁気クラスター微細化の二つの役割をもつ。前者では、ＰｄＣｏＢ層が磁性を有するために、記録層と軟磁性層を磁気的に交換結合させる。この交換結合力が、ヘッドでの記録時に補助として働き、薄い軟磁性層でも有効に記録がなされる。後者では、ＰｄＣｏＢ層が、記録層の膜成長時のシード層となって、記録層の磁気クラスターを微細化する。
【００１２】
本発明のＰｄCoB中間層のＣｏ濃度は、記録層の磁気クラスターを小さくし、よりＳ／Ｎを向上させる観点から、５０ａｔ％以下であることが望ましい。より好ましい範囲は、５at％以上、50at%以下である。
【００１３】
またＰｄＣｏＢ中間層の厚さは、厚すぎると記録性能とＳ／Ｎが低下するので、４ｎｍ以下が望ましい。より好ましい範囲は、１nm以上、4nm以下である。
【００１４】
軟磁性層材料としては、Ｃｏ及びＦｅの少なくとも一方を主体とし、これにＢ及びＣの少なくとも一種の元素を含む合金で形成されているのが好ましい。また、軟磁性層が、ＣｏＺｒを主体とし、これにＴａ，Ｎｂ及びＴｉからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含む非晶質合金で形成されていても良い。さらに、軟磁性層が、Ｆｅ中に、Ｔａ，Ｎｂ及びＺｒからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素の窒化物または炭化物が分散された構造を有する合金で形成されていても良い。
【００１５】
本発明の磁気記録媒体の基板は、アルミニウム・マグネシウム合金基板、ガラス基板、グラファイト基板などの非磁性基板が使用される。またポリエステルテレフタレート（PET）やポリエステルナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアラミド（ＰＡ）などの高分子フィルムを基板に用いることもできる。
【００１６】
磁気記録媒体の基板上には、前記軟磁性層を成膜する前に基板との密着性を向上させるためにＴｉなどの接着層を形成しても良い。
【００１７】
また、本発明の磁気記録媒体を含んだ磁気記録装置では、高い記録性能と高いＳ／Ｎを有する高密度記録可能な磁気記録装置が提供できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、前記軟磁性層厚が１００ｎｍ以下でも高い記録性能と高いＳ／Ｎの磁気記録媒体を実現できる。また、本発明の磁気記録媒体を備えた磁気記録装置では、８０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２以上の高密度記録可能な磁気記録装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の磁気記録媒体、磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録装置について実施例を用いて具体的に説明する。なお、磁気記録媒体としては、磁気ディスク（ハードディスク）を用いたが、本発明は、フレキシブルディスク、磁気テープ、磁気カードなど記録ヘッドと磁気記録媒体が接しているような記録媒体にも適用できる。
【００２０】
（実施例１）
実施例１で作製した磁気ディスクの概略断面図を図１に示す。図１に示すように、磁気ディスクは、基板１１上に、接着層１２、軟磁性層１３、中間層１４、記録層１５及び保護層１６を順次積層して作製した。接着層１２は、基板１１と積層膜の剥離を防ぐための層であり、軟磁性層１３は、磁気ヘッドでの記録時に記録磁界の強度を強めて分布を急峻にするための層である。中間層１４は、記録層１５と軟磁性層１３を交換結合させ、また記録層１５の磁気クラスターサイズを制御するための層である。記録層１５は、情報が磁化情報として記録される層であり、記録層１５の磁化方向は膜面に対して垂直方向となる。保護層１６は、基板１１上に順次積層された積層膜１２〜１５を保護するための層である。
【００２１】
本実施例の磁気記憶装置における磁気記録媒体は、複数のスパッタチャンバーが連結された連続スパッタ装置を用いて製造した。
【００２２】
まず、直径２．５ｉｎｃｈのガラス基板１１上に、Ａｒガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタ法により、接着層１２として５ｎｍ厚のＴｉ膜を形成した。次いで、接着層１２上に、軟磁性層１３としてＣｏＢ膜を、Ａｒガス雰囲気中でＣｏ８０Ｂ２０合金ターゲットを用いてＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。成膜時間を調整することによって、軟磁性層の膜厚が８０ｎｍ、６０ｎｍ、または４０ｎｍの磁気ディスクを作製した。
【００２３】
さらに、軟磁性層１３上に、中間層１４としてＰｄＣｏＢ膜を成膜した。ＰｄＣｏＢ膜の成膜方法は、３元同時スパッタが可能なターゲット回転式のスパッタチャンバーで行った。３元のターゲットを自公転させながら、ＰｄターゲットとＣｏターゲットとＢターゲットを同時放電させた。ＣｏとＰｄはＤＣマグネトロン法で、ＢはＲＦマグネトロン法でスパッタした。スパッタガスにはＫｒガスを用い、ターゲットの回転数は１００ｒｐｍとした。Ｐｄ、ＢおよびＣｏの放電電力を調整することによって、ＰｄＣｏＢ中間層のＣｏ濃度が１５ａｔ％、３０ａｔ％または５０ａｔ％の磁気ディスクを作製した。また成膜時間を調整することによってＰｄＣｏＢ中間層の厚さが２ｎｍまたは４ｎｍの磁気ディスクを作製した。
【００２４】
上記のように形成した中間層１４上に、記録層１５として垂直磁化を示すＣｏＢ／ＰｄＢ交互多層膜を形成した。ＣｏＢ／ＰｄＢ交互多層膜の成膜方法は、３元同時スパッタが可能なターゲット回転式のスパッタチャンバーで行った。３元のターゲットを自公転させながら、ＣｏＢ層の成膜時にはＣｏターゲットとＢターゲットを同時放電させ、ＰｄＢ層の成膜時にはＰｄターゲットとＢターゲットを同時放電させた。ＣｏとＰｄはＤＣマグネトロン法で、ＢはＲＦマグネトロン法でスパッタした。スパッタガスにはＫｒを用い、ターゲットの回転数は１００ｒｐｍとした。ＰｄB層の厚さは０．８２ｎｍ、ＣｏＢ層の厚さは０．１９ｎｍ、層数は２２層とした。
【００２５】
最後に、記録層１５上に、保護層１６としてＣ膜を、Ａｒガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。保護層１６の膜厚は３ｎｍとした。
【００２６】
このようにして作製した作製した磁気ディスクの磁気特性をカー回転角測定装置で測定した。記録層の垂直方向のヒステリシス曲線から、垂直方向の保磁力（Ｈｃ）を求めた。
【００２７】
次に、作製した磁気ディスクの保護層１６上に潤滑剤（不図示）を塗布した後、磁気ディスクの記録再生特性を評価した。評価にはスピンスタンド式の記録再生装置を用いた。記録には垂直磁気記録に適した単磁極ヘッドを用い、再生にはスピンバルブ型ＧＭＲ磁気ヘッドを用いた。磁気ヘッド面と磁気ディスク面との距離は１０ｎｍに保った。線記録密度が２０ｋＦＣＩの信号を記録した時の再生出力Ｓｌｆと、線記録密度が４５０ｋＦＣＩの信号を記録した時のノイズＮｄを測定し、Ｓｌｆ／Ｎｄを算出した。Ｓｌｆ／Ｎｄは媒体のＳ／Ｎの指標となる。また３００ｋＦＣＩの信号を記録した上に２５ｋＦＣＩの信号を上書きし、オーバーライト値（ＯＷ）を算出した。ここでＯＷは、
ＯＷ＝上書き前の３００ｋＦＣＩの信号−上書き後の消え残りの３００ｋＦＣＩの信号
で定義される。ＯＷは十分な記録が行われているか否かの指標となる。
【００２８】
実施例１で作製した磁気ディスクの軟磁性層厚，中間層厚，中間層のＣｏ濃度，記録層のＨｃ，Ｓｌｆ／Ｎｄ，ＯＷを表１に示す。実施例の磁気ディスクはいずれも、２４ｄＢ以上の優れたＳｌｆ／Ｎｄを有し、ＯＷも４０ｄＢ以上の良好な値を示す。
【００２９】
【表１】
2005158094.tif 000003
【００３０】
（比較例１）
軟磁性層の厚さを８０nmまたは４０nmとし、中間層のＣｏ濃度を０ａｔ％とした以外は実施例と同様の方法で磁気ディスクを作製した。ここで中間層の厚さは２ｎｍとした。比較例１で作製した磁気ディスクの軟磁性層厚，中間層厚，中間層のＣｏ濃度，記録層のＨｃ，Ｓｌｆ／Ｎｄ，ＯＷを表２に示す。比較例１の磁気ディスクはＯＷが２４ｄＢ未満であり、十分な記録がなされていない。またＳｌｆ／Ｎｄも２０ｄＢ未満と低い。
【００３１】
【表２】
2005158094.tif 000004
【００３２】
（実施例２）
軟磁性層の厚さを８０nmまたは４０nmとし、中間層のＣｏ濃度を７０ａｔ％とした以外は実施例と同様の方法で磁気ディスクを作製した。ここで中間層の厚さは２ｎｍとした。比較例２で作製した磁気ディスクの軟磁性層厚，中間層厚，中間層のＣｏ濃度，記録層のＨｃ，Ｓｌｆ／Ｎｄ，ＯＷを表３に示す。
【００３３】
【表３】
2005158094.tif 000005
【００３４】
（実施例３）
軟磁性層の厚さを８０nmまたは４０nmとし、中間層の厚さを６ｎｍとした以外は実施例と同様の方法で磁気ディスクを作製した。ここで、中間層のＣｏ濃度は３０ａｔ％とした。比較例３で作製した磁気ディスクの軟磁性層厚，中間層厚，中間層のＣｏ濃度，記録層のＨｃ，Ｓｌｆ／Ｎｄ，ＯＷを表４に示す。
【００３５】
【表４】
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【００３６】
実施例で作製した磁気ディスクを、図２に示す磁気記録装置に装着して、磁気ディスクの記録再生試験を行った。本磁気記録装置は、主に磁気ヘッド４１と、磁気ヘッドを制御する磁気ヘッド駆動部４２と、磁気ディスク４３を回転させるための駆動部４４、および信号処理のための電気回路系４５とで構成されている。磁気ヘッド４１では、記録用磁気ヘッドと再用磁気ヘッドが一体化されている。記録用磁気ヘッドには２．１Ｔの高飽和磁束密度を有するデュアルスピンバルブ型磁気ヘッドを用いた。
【００３７】
ここでは、磁気ディスク４３に８０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ２に相当する信号を記録した。磁気記録装置の磁気ヘッド面と、磁気ディスク表面との距離は１０ｎｍに保った。再生試験の結果、信号対雑音比Ｓ／Ｎ＝３０ｄＢの再生信号が得られ、エラーレートは、信号処理を行わない場合に、１×１０−５以下であった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の磁気ディスクの断面構造を示す模式図である。
【図２】本発明の磁気記録装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１１    基板
１２    接着層
１３    軟磁性層
１４    中間層
１５    記録層
１６    保護層
４１    磁気ヘッド
４２    磁気ヘッド駆動部
４３    磁気ディスク
４４    磁気ディスク駆動部
４５    電気回路系
【図１】
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【図２】
2005158094.tif 000008