(57)【要約】【課題】高い静磁気特性で、且つ、記録再生特性に優れる情報記録媒体及びそれを備えた磁気記録装置を提供する。【解決手段】非磁性基板１上に、軟磁性材料により形成された軟磁性裏打ち層６、ＡｌあるいはＡｌを主成分とする合金からなる下地層３、Ｃｏを主成分とする層とＰｄを主成分とする層を交互に積層した積層膜からなる記録層４及び保護層５を具備する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地層と、前記下地層の上に形成された記録層とを備える垂直磁気記録方式の磁気記録媒体において、
前記下地層はＡｌあるいはＡｌを主成分とする合金からなり、前記記録層はＣｏを主成分とする層とＰｄを主成分とする層を交互に積層した積層膜であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
下地層と、前記下地層の上に形成された記録層とを備える熱アシスト磁気記録方式の磁気記録媒体において、
前記下地層はＡｌあるいはＡｌを主成分とする合金からなり、前記記録層はＣｏを主成分とする層とＰｄを主成分とする層を交互に積層した積層膜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又は２記載の磁気記録媒体において、前記下地層はＰｔ，Ｐｄ，Ｔｉ，Ａｕ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒの中から選ばれる少なくとも１種類の元素を含むＡｌ合金であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の磁気記録媒体において、前記下地膜の下に軟磁性裏打ち層を有することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項５】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、前記磁気記録媒体に対して記録動作を行う磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して位置決めするためのヘッド駆動部とを有する磁気記録装置において、
前記磁気記録媒体は、ＡｌあるいはＡｌを主成分とする合金からなる下地層と、前記下地層の上に形成された、Ｃｏを主成分とする層とＰｄを主成分とする層を交互に積層した積層膜からなる記録層とを備えた垂直磁気記録方式の磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項６】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、前記磁気記録媒体に対して記録動作を行う磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して位置決めするためのヘッド駆動部とを有する磁気記録装置において、
前記磁気記録媒体は、ＡｌあるいはＡｌを主成分とする合金からなる下地層と、前記下地層の上に形成された、Ｃｏを主成分とする層とＰｄを主成分とする層を交互に積層した積層膜からなる記録層とを備えた垂直磁気記録方式の磁気記録媒体であり、
前記磁気ヘッドは前記記録層を加熱する手段と、前記加熱された記録層の領域に垂直方向の磁化を与える磁極とを有す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】
本発明は情報の記録再生を行うための情報記録再生装置に関し、特に高密度磁気記録に適した磁気記録媒体及び磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報化社会の発展には目覚しいものがあり、文字情報のみならず音声及び画像情報を高速に処理することができる装置の１つとして、コンピュータ等に装着されている磁気記録方式の情報記録装置が知られている。現在は、この磁気記録方式の情報記録装置の記録密度を向上させつつ、装置を小型化する方向に開発が進められている。典型的な磁気記録装置は、複数の磁気記録媒体をスピンドル上に回転可能に装着している。各磁気記録媒体は、基板とその上に形成された磁性膜からなり、情報の記録は、特定の磁化方向を有する磁区を磁性膜中に形成することにより行われる。従来、記録される磁化の方向は、磁性膜面内であり、面内磁気記録方式と呼ばれている。面内磁気記録方式の磁気記録装置の高密度記録化は、磁性膜の膜厚を薄くし、構成する磁性結晶粒の粒径を微小化させ、且つ、各粒子間の磁気的相互作用を低減させることで達成してきた。しかし、結晶粒の微小化と各粒子間の磁気的相互作用の低減は、記録されたビットを構成する磁化の熱安定性を低下させることが問題となっている。この問題を緩和するために提案されているのが、垂直磁気記録方式で、これは、記録される磁化の方向を、基板に対して垂直方向にする。その結果、隣接ビット間は静磁気的に安定で、且つ、記録遷移領域は鋭くなる。さらに記録層と基板の間に軟磁性材料で構成された層（軟磁性裏打ち層）を加えることで、記録時の磁場を急峻にすることができるので、高い磁気異方性をもつ材料への記録が可能になり、磁化の熱安定性が向上するので、より高密度の記録が可能になる。
【０００３】
上述の面内磁気記録方式の磁気記録媒体にはＣｏＰｔＣｒ基合金（以降、ＣｏＰｔＣｒ基合金媒体と称す）が使用されており、垂直磁気記録方式の磁気記録媒体としても同じＣｏＰｔＣｒ基合金媒体が主に研究されてきた。ＣｏＰｔＣｒ基合金の場合、磁気異方性はＣｏの結晶構造に起因する結晶磁気異方性に依る。Ｐｔは磁気異方性を高める為に添加され、Ｃｒは媒体の組織制御を行うために添加されている。
【０００４】
しかしながら、高い記録密度を実現するためには磁化の熱安定性をさらに高める必要があり、ＣｏＰｔＣｒ基合金よりも高い磁気異方性を持つ材料を媒体に適用する必要がある。このような材料の一つとして、Ｃｏを主成分とする層とＰｄを主成分とする層を交互に積層したＣｏ／Ｐｄ多層膜がある。
【非特許文献１】H.Takahashi et.al, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol.126, pp.282-284, 1993
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｃｏ／Ｐｄ多層膜は、Ｃｏを主成分とする層及びＰｄを主成分とする層の膜厚や積層周期を変えることで、その磁気異方性エネルギーが構造によって大きく変化することが知られている。一方、多層膜の下地層としてＰｄが一般的に用いられている。しかし、下地膜は多層膜の構造に影響を与えるので、下地膜を改善することによっても磁気異方性が変化し、従来よりも高い磁気異方性エネルギーを得られる可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、高い磁気異方性エネルギーを有して記録ビットの熱安定性が向上し、高密度磁気記録に適した磁気記録媒体及びそれを装着した磁気記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の様態は、記録層がＣｏを主成分とする層とＰｄを主成分とする層を交互に積層した磁性材料からなり、残留磁化が膜面内方向より膜面に対して垂直方向の方が大きい垂直磁気記録方式あるいは熱アシスト磁気記録方式の記録媒体において、下地層をＡｌあるいはＡｌを主成分とする合金により形成した磁気特性及び記録特性に優れた新規な磁気記録媒体を提供する。
【０００８】
我々は、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜の磁気異方性エネルギーを高めるべく検討した結果、ＡｌあるいはＡｌを主成分とする合金で形成される下地層上にＣｏ／Ｐｄ多層膜を具備する新規構造にすることで磁気異方性エネルギーが向上し、静磁気特性及び記録再生特性が改善されることを見出した。ＣｏとＰｄは非常に相性がよく、合金を作り易い組合せであり、多層膜中のＣｏとＰｄの界面ではＣｏＰｄ合金が形成し易いことが知られている。ＣｏＰｄ合金の磁歪定数の組成依存性については、非特許文献１に示されている。ここで重要なことは、ＣｏＰｄ合金の[１１１]方向は大きな負の磁歪定数を示すことであり、[１１１]方向に引っ張ると引っ張った方向と垂直方向に磁化が向き易くなる。
【０００９】
下地層に用いられるＡｌ及びＡｌ合金はＣｏ／Ｐｄ多層膜よりも格子定数が大きい。さらに、結晶構造はＡｌ、Ａｌ合金とＣｏ／Ｐｄ多層膜は共に面心立方構造である。面心立方構造の薄膜は、最密充填面の（１１１）面が優先配向する。従って、Ａｌ下地膜あるいはＡｌを主成分とする合金下地膜上にＣｏ／Ｐｄ多層膜を形成した場合、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜は下地膜上にエピタキシャル成長し、下地層との格子定数の差に起因して、引張り応力を受けることになる。この引張り方向は［１１１］なので、垂直磁気異方性エネルギーが従来のＣｏ／Ｐｄ多層膜よりも向上すると考えられる。
【００１０】
本発明の磁気記録媒体では、下地層の下に軟磁性裏打ち層を設けても良い。軟磁性裏打ち層は、主磁極と補助磁極を有する単磁極型の磁気ヘッドを用いて記録層に情報を記録するときに、磁気ヘッドから漏れ出した磁束を記録層に集束させる役割を持つ。軟磁性裏打ち層の材料としては、飽和磁化が大きく、保磁力が小さく、且つ、透磁率が高い軟磁性材料が好ましく、それに対応する材料として、例えば、ＣｏＴａＺｒ膜などがある。また、この軟磁性裏打ち層の膜厚は、２５〜５００ｎｍの範囲であることが望ましい。
【００１１】
本発明の第２の様態に従えば、軟磁性裏打ち層を有する本発明の磁気記録媒体を用い、記録層の膜面に対して垂直方向の磁化を与え、かつ、軟磁性裏打ち層の膜面に対して平行方向の磁化を与え、記録層と軟磁性裏打ち層と協同して磁気回路を形成する磁気ヘッドと、磁気記録媒体を磁気ヘッドに対して相対的に駆動するための駆動装置とを備えた垂直磁気記録方式の情報記録装置が提供される。
【００１２】
また、このような高い垂直磁気異方性エネルギーを有する記録媒体の場合、前述のように保磁力が高くなるため、記録ヘッドで形成する磁場では十分な記録ができない場合がある。高保磁力の媒体に磁気記録を行う手法として、記録時にレーザで媒体を照射して高温にすることで媒体の保磁力を低減させて記録する熱アシスト磁気記録方式がある。昇温して記録する方式の場合に考慮すべきは、レーザ照射時の熱を効率良く逃がす膜構造とすることである。これは、記録時の高温状態からできるだけ速く磁気的に安定な温度にまで下げることが重要だからである。この点、Ａｌは熱伝導率の高い材料であり、ＡｌあるいはＡｌを主成分とする合金は、熱アシスト磁気記録方式の記録層の下地層として効果的である。ＡｌあるいはＡｌを主成分とする合金をＣｏ／Ｐｄ多層膜の下地膜として用いることで、高い磁気異方性を発現し、且つ、熱アシスト磁気記録に適した媒体構造を得ることができる。
【００１３】
つまり、本発明の第３の様態に従えば、軟磁性裏打ち層を備える本発明の磁気記録媒体を用い、加熱機構により媒体を加熱しながら記録層の膜面に対して垂直方向の磁化を与え、かつ、軟磁性裏打ち層の膜面に対して平行方向の磁化を与え、記録層と軟磁性裏打ち層と協同して磁気回路を形成する磁気ヘッドと、磁気記録媒体を磁気ヘッドに対して相対的に駆動するための駆動装置とを備えた熱アシスト磁気記録方式の磁気記録装置が提供される。
【００１４】
下地層のＡｌ合金に用いる元素としては、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｔｉ，Ａｕ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒのうちの少なくとも１種の元素が望ましい。これらの元素は原子半径が大きいので、Ａｌと合金を形成した場合も充分に磁気特性を向上させることが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＡｌあるいはＡｌを主成分とする合金下地層、及びＣｏとＰｄを交互に積層した磁性層を備えることにより、高い磁気特性と優れた記録特性を両立する高密度記録可能な磁気記録媒体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の磁気記録媒体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。ただし、本発明は以下の実施例に限定されない。
（実施例１）
実施例１で作製した磁気記録媒体の概略断面図を図１に示す。図１に示すように、この磁気記録媒体１０は、基板１上に、密着層２、下地層３、記録層４、及び保護層５を順次積層した構造を有する。密着層２は、基板１とその上に積層された膜との剥離を防ぐための層である。下地層３は、記録層４の磁気特性を向上させるための層である。記録層４は、情報が磁化情報として記録される層であり、その磁化方向は膜面に対して垂直方向となる。保護層５は、基板１上に順次積層された積層膜２〜４を保護するための層である。以下に、この例で作製した情報記録媒体の作製方法を説明する。
【００１７】
基板１には直径２．５インチ（６．５ｃｍ）の円板状のガラス基板を用いた。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、ガス圧０．２８Ｐａ、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。
【００１８】
次に、密着層２上に、下地層３としてＡｌ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、ガス圧０．５Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ａｌターゲットを用いた。下地層３の膜厚は１０ｎｍとした。
【００１９】
次に、下地層３上に、記録層４としてＣｏ／Ｐｄ多層膜磁性膜を形成した。多層膜は、Ａｒガスを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタ法でＰｄターゲット、Ｃｏターゲットを放電し、各ターゲット上についたシャッターを開閉することによって、０．２ｎｍ厚のＣｏと０．７ｎｍ厚のＰｄを交互に下地層４上に積層する方法で形成した。積層数は各２０層とした。スパッタリング条件は、ガス圧０．８Ｐａ、Ｃｏターゲット、Ｐｄターゲット共に投入電力１００Ｗとした。
【００２０】
最後に、記録層４上に、保護層５としてアモルファスカーボン膜を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、ガス圧０．２０Ｐａ、投入電力３００Ｗとし、保護層５の膜厚は３ｎｍとした。
【００２１】
（比較例１）
比較例１の媒体は、下地層３としてＰｄを用いた。それ以外は実施例１と同様にして作製した。
【００２２】
次に、実施例１、比較例１の媒体について、磁気異方性エネルギー定数を磁気トルク法により評価した。その結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
この磁気特性の違いを調べるため、実施例１と比較例１の試料のＸ線回折測定を行い、結晶性を評価した。記録層４と下地層３は、共に結晶構造が面心立方構造であるため最密充填面の（１１１）が優先配向することがわかったので、図２にはピークが検出された角度付近のみを示した。実施例１、比較例１の記録層４と下地層３のピーク位置からそれぞれの（１１１）面間隔を算出し、ミスフィット量を求めた。ここで、ミスフィット量は、記録層と下地層の（１１１）面間隔の差を記録層の（１１１）面間隔で割った値として定義した。ミスフィット量を記録層及び下地層の（１１１）面間隔の値と併せて表２に示す。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
記録層と下地層の面間隔を比較すると、下地層の面間隔の方が広がっているので、記録層には引張り応力がかかることになる。ミスフィット量は記録層と下地層の面間隔の差が大きくなるとともに大きくなる。従って、実施例１と比較例１を比べると、実施例１の方がより記録層に引張り応力が働いていることがわかる。この違いが、磁気異方性エネルギーの差になっていると考えている。
【００２７】
次に、実施例１及び比較例１の媒体の記録再生特性を評価した。記録再生特性を評価する際には、図３に示すように、下地層下部に軟磁性裏打ち層６としてＣｏＴａＺｒを１００ｎｍ形成した。軟磁性裏打ち層は記録磁場を強める効果があり、記録特性を向上させる。実施例１及び比較例１で作製した磁気記録媒体の保護層上に１ｎｍの厚さの潤滑剤を塗布した後、その磁気記録媒体を、図４に示した磁気記録装置６０内に装着して記録再生特性を評価した。
【００２８】
図４（ａ）は磁気記録装置の概略平面図であり、図４（ｂ）は磁気ヘッドの断面模式図である。情報記録媒体１０は回転駆動系のスピンドル５２により回転される。磁気ヘッド５３は記録ヘッドと再生ヘッドを備える。記録ヘッドは、主磁極と補助磁極を有する単磁極ヘッド５６と半導体レーザと開口部が一体化した光照射部５５を有する。半導体レーザは波長４０５ｎｍのレーザ光を発生するものであり、情報を記録する際には、レーザ光照射によって媒体を加熱することができる。単磁極ヘッド５６にはトレーリングシールドが付いており、トレーリングシールドギャップ長Ｇｔｓ＝３５ｎｍ、トラック幅Ｔｗ＝７０−１００ｎｍ、磁束密度２．４５Ｔである。再生ヘッドは、一対の磁気シールド５８の間に配置されたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子５７（Ｔｗｒ＝６０ｎｍ、Ｇｓ＝５０ｎｍ、ＭＲ比＝１３％）を備え、再生ヘッド直下のビットからもれる磁束を検出することができる。単磁極ヘッド、光照射部及び再生ヘッドは一体化されている。この一体型磁気ヘッド５３は磁気ヘッド駆動系５４により制御される。情報記録装置６０の磁気ヘッド浮上面と情報記録媒体面との距離は５ｎｍに保った。
【００２９】
この情報記録装置６０の磁気ヘッド５３により、情報記録媒体１０の記録層４の膜面に対して垂直方向の磁化を与え、かつ、軟磁性裏打ち層６の膜面に対して平行方向の磁化を与え、記録層及び軟磁性裏打ち層６と協同して磁気回路を構成することができる。
【００３０】
この情報記録媒体１０を用いて、線記録密度２０ｋＦＣＩの信号を記録した際の再生出力（Ｓｌｆ）と、線記録密度１０００ｋＦＣＩでのノイズ（Ｎｄ）との比を情報記録媒体の記録再生特性（Ｓｌｆ／Ｎｄ比）として評価した。記録は、半導体レーザに１０ｍＷのパワーを印加して記録媒体を加熱しながら行った。表３にＳｌｆ／Ｎｄ比の測定結果を示す。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
このように実施例１の媒体の方が記録再生特性が優れていることがわかる。この理由として、磁気異方性が向上して高記録密度のビットの安定性が高まっていること、実施例１では下地層に熱伝導性の高いＡｌを用いていることが効いていることが考えられる。以上より、実施例１のようにＡｌを下地層に用いる構造は、熱アシスト磁気記録方式として適した媒体構造であることがわかる。
【００３３】
（実施例２）
実施例２では、実施例１と同様の膜構造で記録再生評価を行った。その際に、実施例１とは異なり、記録時の熱アシストは行わず室温で記録を行う通常の垂直磁気記録で行った。実施例１と同様に、線記録密度２０ｋＦＣＩの信号を記録した際の再生出力（Ｓｌｆ）とし、線記録密度１０００ｋＦＣＩでのノイズ（Ｎｄ）との比を磁気記録媒体の記録再生特性（Ｓｌｆ／Ｎｄ比）として評価した。表４にＳｌｆ／Ｎｄ比の測定結果を示す。表４には比較のために、比較例１の媒体に対しても、垂直磁気記録を行った場合の記録再生特性も併せて示した。
【００３４】
【表４】
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【００３５】
このように従来の垂直磁気記録方式でも、Ａｌ下地膜を用いた実施例２の方が従来のＰｄ下地層を用いた比較例１よりも優れた記録再生特性を示した。これは、磁気特性の差に起因すると考えられる。
【００３６】
（実施例３）
実施例３では、Ａｌを主成分とした種々の合金材料を用いて下地層３を形成し、下地層の材料以外は実施例１の軟磁性裏打ち層６を有する媒体と同様の膜構造の媒体を作製した。表５に、作製した磁気記録媒体の下地層の材料、磁気特性及び線記録密度２０ｋＦＣＩの信号を記録した際の再生出力（Ｓｌｆ）と線記録密度１０００ｋＦＣＩでのノイズ（Ｎｄ）との比を磁気記録媒体の記録再生特性（Ｓｌｆ／Ｎｄ比）として評価した結果を示した。記録方式としては、レーザで媒体を加熱する熱アシスト磁気記録方式及びレーザ加熱を用いない垂直磁気記録方式双方の記録再生評価を行った。
【００３７】
【表５】
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【００３８】
表５から、Ａｌを主成分とする合金を下地膜としても、Ａｌを下地膜とした場合と同様の効果を得ることができることがわかる。
【００３９】
下地層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることが望ましい。下地膜が５ｎｍより薄いと結晶配向性が乱れるために磁気特性が劣化し、２０ｎｍを超える膜厚になると、記録ヘッドと軟磁性裏打ち層とのスペーシングを近づける方が記録特性が向上するからである。
【００４０】
上記実施例では、情報記録媒体の基板材料としてガラスを用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されない。場合によっては、アルミニウム、ポリカーボネートなどのプラスチック、あるいは、樹脂等を用いても良い。
【００４１】
以上の実施例では、磁気記録媒体の軟磁性裏打ち層としてＣｏＴａＺｒ膜を設けた例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。軟磁性裏打ち層としては、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＣ、ＣｏＢ、ＣｏＴａＮｂ、ＮｉＦｅ、あるいは、それらの軟磁性膜とＣ膜の積層膜であっても良い。ただ、ＣｏＴａＺｒ膜は最も望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例1の磁気記録媒体の断面構造を示す模式図。
【図２】実施例１と比較例１の媒体のＸ線回折測定結果を示す図。
【図３】軟磁性裏打ち層を有する磁気記録媒体の断面構造を示す模式図。
【図４】本発明で作製した情報記録媒体を備えた情報記録装置の概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面模式図。
【符号の説明】
【００４３】
１  基板
２  密着層
３  下地層
４  記録層
５  保護層
６  軟磁性裏打ち層
１０  情報記録媒体
６０  情報記録装置
５２  スピンドル
５３  磁気ヘッド
５４  磁気ヘッド駆動系
５５  光照射部
５６  単磁極ヘッド
５７  磁気抵抗効果素子
５８  磁気シールド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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