(57)【要約】【課題】裏打ち層と垂直磁化記録膜の間に面内磁化膜を設けた場合に生じる垂直磁気記録膜と裏打ち層の間の面内磁化層起因の隣接トラック相関あるいは隣接トラック消去を低減し、高密度記録可能な磁気記録媒体および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、円板状の形状を有する非磁性基板上に、直接，あるいは間接的に軟磁性裏打ち層を有し,該軟磁性裏打ち層上に直接，あるいは間接的に面内磁化層を形成し,該面内磁化層の上に直接，あるいは間接的に垂直磁化層を有する磁気記録媒体において，該非磁性基板上に微細な周状痕を形成したことを特徴とする磁気記録媒体である。【選択図】図１
2005071530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の形状を有する非磁性基板上に、直接，あるいは間接的に軟磁性裏打ち層を有し,該軟磁性裏打ち層上に直接，あるいは間接的に面内磁化層を形成し,該面内磁化層の上に直接，あるいは間接的に垂直磁化層を有する磁気記録媒体において，該非磁性基板上に微細な周状痕を形成したことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
上記非磁性基板上に形成した微細な周状痕の半径方向に測定した平均表面粗さ(Ra)が0.2nm以上，1.0nm以下であることを特徴とする請求項1記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
上記非磁性基板上に形成した微細な周状痕の法線に対する角度の分布の標準偏差が5度以下であることを特徴とする請求項1及至２記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
上記面内磁化層の周方向の面内保磁力Hc(cir)と半径方向の面内保磁力Hc(rad)の比率Hc(cir)/Hc(rad)が1.15以上であることを特徴とする請求項１及至3記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
磁気記録媒体と、これを膜面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、前記磁気ヘッドを前記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信号処理手段を有する磁気記録装置において、前記磁気記録媒体が請求項１から４のいずれかに記載の磁気記録媒体で構成されることを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体及びその製造方法並びに磁気記憶装置に関し、更に詳細には、ハードディスク、フレキシブルディスクのようにヘッドが一時的または定常的に接触するタイプの磁気記録媒体及びその製造方法並びに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。かかるニーズに応える情報記録装置の一つとして磁気記憶装置が知られている。磁気記憶装置は、例えば、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ている。磁気記憶装置は、情報が記録される磁気記録媒体と、磁気記録媒体の情報を記録再生するための磁気ヘッドを備える。磁気記録媒体は、円板状の基板の上に記録層として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ており、記録層上には、耐摺動性、耐食性を高めるために、保護膜と潤滑膜が形成されている。さらに，次世代磁気記録媒体として垂直記録媒体が注目されているが,裏打ち層を有する垂直磁気記録媒体では裏打ち層に起因するノイズを低減することが課題とされていた。これを解決する方法として，特許文献１に開示されるように，裏打ち層と垂直磁化膜との間に面内磁化膜を有する磁気記録媒体が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−４５０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述特開２００３−４５０１４に開示される磁気記録媒体では，裏打ち層と垂直磁化記録膜の間に面内磁化膜を設けたことによって，垂直磁化膜によって裏打ち層に誘起される磁極が面内磁化膜に生じる逆磁界により打ち消される。これにより，裏打ち層と垂直磁化膜が磁気的に結合することにより生じるノイズを低減し,かつ，裏打ち層と磁気ヘッドの間の磁気的スペーシングが拡がることもないので,十分な記録磁界勾配を保持することもできる。
【０００４】
しかし，その一方で，面内磁化層を垂直磁気記録膜の下に置いたことにより,垂直磁気記録膜の磁性粒間の粒間磁気相互作用は増加し,それは特に垂直磁気記録方式で面内磁気記録方式よりも顕著になる隣接トラック相関あるいは隣接トラック消去（裏打ち層を通した半径方向への記録磁界漏洩による隣接トラックの減磁動作）が増加するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、垂直磁気記録膜と裏打ち層の間の面内磁化層起因の隣接トラック相関を低減することにある。
【０００６】
本発明の別の目的は、優れた耐熱擾乱特性を備え、高い面記録密度で情報を記録してもその情報を高Ｓ／Ｎで再生できる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】
【０００７】
本発明の第１の態様に従えば、表面に微細な周状痕を形成した，円板状の形状を有する非磁性基板上に、直接，あるいは間接的に軟磁性裏打ち層を有し,該軟磁性裏打ち層上に直接，あるいは間接的に面内磁化層を形成し,該面内磁化層の上に直接，あるいは間接的に垂直磁化層を有する磁気記録媒体が提供される。
【０００８】
ここで，上記非磁性基板上に形成した微細な周状痕は，半径方向に測定した平均表面粗さ(Ra)が0.2nm以上，1.0nm以下であることが望ましい。
【０００９】
また，上記非磁性基板上に形成した微細な周状痕の法線に対する角度の分布の標準偏差は5度以下であることが望ましい。
【００１０】
非磁性基板としては,表面にNiPめっきを施したAl-Mg合金やガラス，シリコン，カーボンなどが使われる。
【００１１】
ガラス基板の場合は，上記表面の微細な周状痕はガラス円板を回転させながら，ガラス表面に研磨用テープを押し付けることにより形成する。あるいは，ポリッシュマシーンの条件を調整することで微細な周状痕を形成することもできる。さらに，ガラス基板の上に金属を微量斜め入射方向でスパッタしたり,数nmの膜厚で金属膜を形成した後にガラス円板を回転させながら研磨テープを押し当てて,微細な周状痕を形成してもよい。さらには，エッチングやナノインプリントなどの表面微細加工によってもよい。
【００１２】
垂直磁気記録膜としては，Ｃｏと白金族及びＢを主体とする合金からなるシード層があり、概シード層上に、Ｃｏと白金族を交互に積層する交互積層膜よりなる磁性膜や，結晶制御用の下地膜の上に形成したCoPtCr-SiO2の酸化物グラニュラからなる磁性膜が使われる。そのほか,垂直磁気異方性を有する強磁性体なら何でも使うことができる。シード層の膜厚は１〜５０nmの範囲にあるのが望ましい。
【００１３】
Ｃｏと白金族を交互に積層する交互積層膜としては，Ｃｏターゲットの放電とＰｄターゲットおよびＰｄＢ合金ターゲットの同時放電を交互に繰り返す回転カソードによる同時スパッタ法によるのがよい。
【００１４】
軟磁性裏打ち層としては, FeB、CoB、FeCo、FeCoB、FeCoNi、FeCoNiB、FeTaC、CoTaZr、CoNbZr、FeCoNiX（X=B,C,Zr,Cu,SiO2,Al2O3）のいずれか，またはそれらとC、Ti、SiO2、Al2O3のいずれかとの積層により構成される。
裏打ち軟磁性層の膜厚は5〜200nmの範囲にあるのが望ましい。
【００１５】
裏打ち層は形成されなくてもよい。その場合は，その上の面内磁化膜，シード層と垂直磁化膜の成膜条件は若干調整される。
【００１６】
面内磁化層の面内保磁力は70  Oe以上が望ましい。また，面内磁化層の周方向の面内保磁力Hc(cir)と半径方向の面内保磁力Hc(rad)の比率Hc(cir)/Hc(rad)は1.15以上であることが望ましい。プロセス条件，成膜のしやすさを考えると上記比率は1.2から1.4の範囲がもっとも効果的であり,使いやすい。
【００１７】
本発明の第２の態様に従えば、第1の態様による磁気記録媒体と，これを膜面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、前記磁気ヘッドを前記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信号処理手段を有する磁気記録装置が提供される。
【００１８】
本発明の磁気記憶装置は、本発明の第１の態様の磁気記録媒体を備えるので、隣接トラック相関が少なく，同一トラックの連続記録などによっても他のトラックが影響を受けることは少ない。また，外部磁界による影響も少ない。これらの媒体特性により, 高い面記録密度で情報を記録してもその情報を高Ｓ／Ｎで再生できるとともに、優れた耐熱擾乱特性を備えている。
【００１９】
本発明の磁気記憶装置において、磁気ヘッドは、磁気記録媒体に情報を記録するための記録用磁気ヘッドと、磁気記録媒体に記録された情報を再生するための再生用磁気ヘッドとから構成され得る。記録用磁気ヘッドのギャップ長は、200 nm〜10 nmが望ましい。ギャップ長が200 nmを越えると、４００ｋＦＣＩ以上の高い線記録密度で記録することが困難になる。また、ギャップ長が10 nmより小さい記録ヘッドは製造が困難であり、静電気誘起による素子破壊が起こりやすくなる。
【００２０】
再生用磁気ヘッドは、磁気抵抗効果素子を用いて構成することができる。再生用磁気ヘッドの再生シールド間隔は、200 nm〜10 nmが望ましい。再生シールド間隔は、再生分解能に直接関係し、短いほど分解能が高くなる。再生シールド間隔の下限値は、素子の安定性、信頼性、耐電気特性、出力等に応じて上記範囲内で適宜選択することが望ましい。
【００２１】
本発明の磁気記憶装置において、駆動装置は、磁気記録媒体を回転駆動させるスピンドルを用いて構成することができ、スピンドルの回転速度は毎分３０００回転〜４００００回転が望ましい。毎分３０００回転より遅いとデータ転送速度が低くなるため好ましくない。また、毎分４００００回転を越えると、スピンドルの騒音や発熱が大きくなるため望ましくない。これらの回転速度を勘案すると、磁気記録媒体と磁気ヘッドの最適な相対速度は２ｍ／秒〜４０ｍ／秒となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の磁気記録媒体は、表面に微細な周状痕を形成した，円板状の形状を有する非磁性基板上に、軟磁性裏打ち層,下地層と面内磁化層，シード層と垂直磁化層を順に形成したことにより, 垂直磁気記録膜と裏打ち層の間の面内磁化層起因の隣接トラック相関を低減することができた。
【００２３】
本発明の磁気記憶装置は、本発明の磁気記録媒体を備えるため、１５０ギガビット／平方インチ（約２３．２５ギガビット／平方センチメートル）の高い面記録密度で情報を記録しても高Ｓ／Ｎで情報を再生することができるとともに、高い耐熱減磁特性を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に従う磁気記録媒体及びそれを用いた磁気記憶装置の実施例について具体的に説明する。以下の実施例では、磁気記録媒体として、磁気ディスク（ハードディスク）を作製したが、本発明は、フレキシブルディスク、磁気テープ、磁気カードなどのように、記録または再生時に磁気ヘッドと磁気記録媒体が接触するタイプの記録媒体にも適用できる。
【実施例１】
【００２５】
図1に本発明による磁気記録媒体１００の断面図を示した。
磁気記録媒体１００は、基板１上に、密着層２、軟磁性裏打ち層３、下地層４，面内磁化層５，シード層６、硬磁性材料から形成された垂直記録層７（ここでは人工格子構造の磁性膜）、及び保護層８を備える。  密着層としてＴｉ膜を、軟磁性層としてFeCoBを，面内磁化層の配向性制御用の下地層としてｂｃｃ構造のCrTi膜を，面内磁化層としてCo膜を，シード層としてＰｄＢ膜を、記録層としてＢを添加したＣｏおよびＰｄを交互に積層したＣｏ/Ｐｄ多層膜を用いた。かかる構造を有する磁気ディスク１００を以下のような方法により製造した。
【００２６】
基板１には直径２．５インチ（６．５ｃｍ）の円板状のガラス円板を用い，ガラス円板を回転させながら，ガラス表面に研磨用テープを押し付けることにより微細な周状痕を形成した。
【００２７】
この円板上に形成した微細な周状痕を原子間力顕微鏡で測定した。測定長は１０マイクロメートルとした。その結果，半径方向に測定した平均表面粗さ(Ra)が0.5nmであった。  なお，周状痕加工前の半径方向のRaは0.15nmであった。また，10マイクロメートル角のスキャンの解析から，円板上に形成した微細な周状痕の法線に対する角度の分布の標準偏差は3.9度であることを確認した。
【００２８】
この表面に微細な周状痕を持つ円板を洗浄後，インライン型連続スパッタ装置に導入し,基板上の温度１５０℃で予備加熱した。その基板１上に、密着層２としてＴｉ膜を、ＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、Ａｒガス圧０．４７Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、ターゲットはＴｉとした。密着層２の膜厚は５ｎｍとした。
【００２９】
密着層２上に、軟磁性裏打ち層３として（Ｆｅ７０Ｃｏ３０）８５Ｂ１５合金ターゲットを用いてＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、Ａｒガス圧０．４１Ｐａ、投入電力８００Ｗとした。膜厚は５０ｎｍとした。
【００３０】
次に，面内磁化層のｃ軸制御用の下地層４としてｂｃｃ構造のCrTi膜を10 nm形成した。その上に，面内磁化層５としてCo膜を2 nm成膜した。
【００３１】
次に、面内磁化層の上にシード層６としてＰｄＢ膜（Ｐｄ：Ｂ＝５０：５０  ａｔ％）を成膜した。スパッタターゲットして、ＰｄＢ合金ターゲットを用い，Ａｒガス圧0.6 Ｐａ、ＤＣパワー100 Wであった。膜厚は、1.8 ｎｍとした。
【００３２】
次に、垂直記録層7として、CoとPdBの積層膜を形成した。Co=DC40W(Co1層あたりの膜厚0.17nm)、Pｄ=DC40W、B=RF300W(PdB1層あたりの膜厚0.75nm)、クリプトン1.0Pa、成膜は基板中心点を中心にして３つのターゲット（Co,Pd,B）が回転する回転カソードを用いて、Co層とPd-B層を交互に各２２回積層させ積層膜とした。その後, DC500W、N2ガスを10％添加したArガスを使用して，0.3Paのガス圧力でアモルファスカーボン保護膜８を3nm形成した。
【００３３】
そして，成膜装置から磁気記録媒体を取り出し,パーフルオロポリエーテル系潤滑剤を溶液浸漬法によって保護膜上に厚さ1nm形成した。
【００３４】
実施例１の垂直磁気記録層７の静磁気特性はシード層と垂直記録層のみを単独で成膜し，Kerr効果装置、VSM装置により測定した。その結果,垂直方向の保磁力Hｃ=5.1kOe、 核化保磁力Hn=-2.5kOe、 磁化Ms=220emu/cm3、ループ傾きα=1.0がそれぞれ得られた。
【００３５】
面内磁化層５の面内保磁力は下地層４と面内磁化層５のみを微細な周状痕を持つ円板上に密着層２，軟磁性裏打ち層３のかわりのTi膜50nmの上に成膜することにより測定した。軟磁性裏打ち層の変わりのTi膜は軟磁性裏打ち層により微細な周状痕を持つ円板の表面の凹凸が変化する可能性があるので，ダミーとして用いた。その結果，面内磁化層の周方向の面内保磁力Hc(cir)は95 Oe，半径方向の面内保磁力Hc(rad)は75 Oeとなって，その比率Hc(cir)/Hc(rad)は1.27となった。
【実施例２】
【００３６】
図2に、本発明に従う磁気記憶装置２００の概略構成図を示す。磁気記憶装置２００は、磁気記録媒体１００と、磁気記録媒体１００を回転駆動するための回転駆動部１８と、磁気ヘッド１０と、磁気ヘッド１０を磁気記録媒体上で所望の位置に移動させるヘッド駆動装置１１と、記録再生信号処理装置１２を備える。
【００３７】
磁気記録媒体１００には実施例１で作製した磁気記録媒体を用いた。磁気ヘッド１０は、単磁極型書き込み素子とＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive）読み込み素子を備え、ヘッド駆動装置１１のアームの先端に設けられている。磁気ヘッド１０の単磁極型書き込み素子は、情報記録時に磁気記録媒体に記録するデータに
応じた磁界を印加して磁気記録媒体に情報を記録することができる。磁気ヘッド１０のＧＭＲ読み込み素子は、磁気記録媒体からの漏洩磁界の変化を検出して磁気記録媒体に記録されている情報を再生することができる。記録再生信号処理装置１２は、磁気記録媒体１００に記録するデータを符号化して磁気ヘッド１０の単磁極型書き込み素子に記録信号を送信することができる。また、記録再生信号処理装置１２は、磁気ヘッド１０のＧＭＲ読み込み素子により検出された磁気記録媒体１００からの再生信号を復号することができる。
【００３８】
かかる磁気記憶装置２００を駆動し、磁気的スペーシング（磁気ヘッド１０の主磁極表面と磁気記録媒体９の記録層表面との距離）を１３ｎｍに維持しながら、線記録密度１０００ｋＢＰＩ、トラック密度１５０ｋＴＰＩの条件にて情報を記録し、記録した情報を再生して記録再生特性を評価したところ、トータルＳ／Ｎとして２４．５ｄＢを得た。更に、面記録密度１５０ギガビット／平方インチの記録密度にて記録再生することができた。また、ヘッドシーク試験として、磁気ヘッドを磁気記録媒体上の内周から外周まで１０万回シークさせ、かかるヘッドシーク試験後に磁気記録媒体のビットエラーを測定したところビットエラー数は１０ビット／面以下であり、３０万時間の平均故障間隔を達成することができた。なお、上記Ｓ／Ｎは下記式を用いて求めた。
Ｓ／Ｎ＝２０ｌｏｇ（Ｓ０−ｐ／Ｎｒｍｓ）
【００３９】
式中、Ｓ０−ｐは、ゼロ点からピークまで（zero to peak）の再生信号振幅の半分の値であり、Ｎｒｍｓはスペクトルアナライザーにより測定したノイズの振幅の平方自乗平均値である。
【００４０】
（比較例１）
実施例1と同様な磁気記録媒体を作製した。ただし，基板1は実施例1で用いた，微細な周状痕を施す前のガラス円板をそのまま基板として用いたところが異なる。このようにして作製した磁気記録媒体を比較例１とする。
【００４１】
実施例1と同様にして測定した静磁気特性は，垂直方向の保磁力Hｃ=5.0kOe、 核化保磁力Hn=-2.4kOe、 磁化Ms=220emu/cm3、ループ傾きα=1.1がそれぞれ得られた。
【００４２】
面内磁化層の面内磁気特性を実施例1と同様に測定すると，周方向の面内保磁力Hc(cir)は85 Oe，半径方向の面内保磁力Hc(rad)は85 Oeとなって，その比率Hc(cir)/Hc(rad)は1.00となった。
【００４３】
（比較例２）
比較例１の磁気記録媒体を実施例２に示した磁気記憶装置２００に搭載して記録再生特性を評価した。磁気的スペーシング１３ｎｍ、線記録密度１０００ｋＢＰＩ、トラック密度１５０ｋＴＰＩの条件で記録再生特性を評価したところ、トータルＳ／Ｎは２２．５ｄＢであり、実施例1に比べてやや劣った。更に、面記録密度１５０ギガビット／平方インチの記録密度で記録した後、ヘッドシーク試験として、磁気ヘッドを磁気記録媒体上の内周から外周まで１０万回シークさせ、かかるヘッドシーク試験後に磁気記録媒体のビットエラーを測定したところビットエラー数は５０ビット／面であり、２５万時間の平均故障間隔であった。
【００４４】
〔電磁変換特性の測定と隣接トラック相関〕
つぎに、実施例１及び比較例１の磁気記録媒体の電磁変換特性を、スピンスタンドの記録再生試験機を用いて測定した。記録再生試験機の磁気ヘッドとしては単磁極型書き込み素子とＧＭＲ読み取り素子の複合型ヘッドを使用した。単磁極型書き込み素子のメインポール（主磁極）の実効書き込みトラック幅は１１０ｎｍ、Ｂｓは２．１Ｔであった。また、ＧＭＲ素子の実効トラック幅は９７ｎｍ、シールド間隔は４５ｎｍであった。記録再生試験の際、磁気ヘッドの単磁極型書き込み素子の主磁極表面と磁気記録媒体の記録層表面との間隔を１３ｎｍとした。電磁変換特性の測定結果を図３に示す。図３において、Ｓ／Ｎｄは５００ｋＦＣＩにおけるＳ／Ｎであり、Ｒｅは孤立波出力で割った出力分解能である。また、熱減磁率は、２４℃の環境下において、線記録密度１００ｋＦＣＩにて記録した信号を再生したときの再生信号振幅の時間に対する変化の割合とした。図３から明らかなように、実施例１で作製した磁気記録媒体は、良好なＳ／Ｎが得られており、分解能も高いのに対し、比較例１の磁気記録媒体ではいずれも実施例1の値から劣る数値を得た。このことから、実施例１の磁気記録媒体は、高域でも遷移性ノイズが低減しており、高分解能と高Ｓ／Ｎが両立されていることがわかる。
【００４５】
さらに，隣接トラック相関を調べた。半径２０mm付近のあるトラックに100kFCIのオールワンズパターンの信号を記録する。その後,その隣接トラックにて同じ書き込み電流にて書き込み動作を1万回繰り返した後,元のトラックの信号の強度を測定し，強度の減少を調べた。その結果,実施例1の磁気記録媒体は，減衰率が０％であったのに対して,比較例１の磁気記録媒体では隣接トラック書き込み動作後，元のデータが１１％減衰した。よって，実施例1の磁気記録媒体は隣接トラック消去に対して強い耐性を持つことがわかった。
【００４６】
以上、本発明の磁気記録媒体について具体的に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の変形例及び改良例を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に従う磁気記録媒体の概略断面図である。
【図２】本発明に従う磁気記憶装置の概略断面図である。
【図３】実施例１，比較例1で製造した磁気記録媒体の電磁変換特性の測定結果である。
【符号の説明】
【００４８】
１    ガラス基板
２    密着層
３    軟磁性層
４    下地層
５    面内磁化層
６    シード層
７    人工格子構造の記録層
８    保護層
１０    磁気ヘッド
１１    磁気ヘッド駆動装置
１２    記録再生信号処理装置
１８    回転駆動部（スピンドル）
１００    磁気記録媒体
２００    磁気記憶装置
【図１】
2005071530.tif 000003
【図２】
2005071530.tif 000004
【図３】
2005071530.tif 000005