(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板と、該非磁性基板上に形成された下地膜と、該下地膜上に形成された垂直磁性層とを具備する垂直磁気記録媒体において、前記下地膜は、超常磁性を示す層で構成され、前記超常磁性を示す層は、温度Ｔが１０Ｋ以下で磁気特性が軟磁性を示し、かつ常温付近で磁気特性が常磁性を示すことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記超常磁性を示す層は、超常磁性を示す軟磁性材料の微粒子から構成され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】
前記超常磁性を示す層は、非磁性母材中に超常磁性を示す軟磁性材料の微粒子が分散されたグラニュラー構造を有す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４】
前記超常磁性を示す層は、温度Ｔが常温付近で印加磁界７９００００Ａ／ｍ（１００００  Ｏｅ）  以下において磁化が飽和せず、かつ１０Ｋ以下で印加磁界３９５０Ａ／ｍ（５０  Ｏｅ）  以下で飽和磁化を持つことを特徴とした請求項１ないし３のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
垂直磁気記録媒体と、前記垂直磁気記録媒体を支持及び回転駆動する駆動手段と、前記垂直磁気記録媒体に対して情報の記録を行うための素子、及び記録された情報の再生を行うための素子を有する磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記垂直磁気記録媒体に対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリとを具備し、前記垂直磁気記録媒体は、非磁性基板と、該非磁性基板上に形成され、かつ超常磁性を示す層で構成された下地膜と、該下地膜上に形成された垂直磁性層とを具備し、前記超常磁性を示す層は、温度Ｔが１０Ｋ以下で磁気特性が軟磁性を示し、かつ常温付近で磁気特性が常磁性を示すことを特徴とする垂直磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計算機周辺記憶装置、画像及び音声記録等の磁気記録媒体に係り、特に垂直方向に記録する垂直磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のコンピュータの高性能化、画像・音声のデジタル化，高画質化に伴い、特に計算機周辺記憶装置（ＨＤＤ）、画像・音声記録装置（ＤＶＴＲ）などの分野において、より高密度の記録・再生が可能な磁気記録媒体が要求されるようになっている。
【０００３】
例えば通常の面内記録において、記録ビットの微細化により、高記録密度を実現しようとすると、記録磁化の熱揺らぎやヘッドの記録能よりも保磁力が高くなりすぎるなどの問題が生じる。これらの問題を回避するために、近年、垂直異方性を有する垂直磁化膜を用いた垂直磁気記録方式が提案されている。
【０００４】
このような垂直磁気記録方式に使用される磁気記録媒体は、通常、軟磁性下地膜とその上に設けられた垂直磁化膜とから構成される。軟磁性下地膜としては、高透磁率かつ高飽和磁束密度のものが好ましいが、磁壁が生じるため、磁壁移動や磁壁の揺らぎによるスパイクノイズの発生、及び外部浮遊磁界による磁壁移動に起因する記録の消磁、減磁等の記録磁化の不安定性等の問題があった。
【０００５】
このような磁壁の問題の対策として、例えば特開平１１−１４９６２８号公報には、軟磁性下地膜を硬磁性材料の微粒子を用いたグラニュラー構造で構成することにより、磁壁が発生しない磁気記録媒体を得る技術が提案されている。しかしながら、このような構成の軟磁性下地膜は、常温で軟磁性を示すために残留磁化を持っており、この残留磁化の影響により、媒体ノイズが発生するという不具合があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、低ノイズでかつ高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を提供することにある。
【０００７】
その第２の目的は、低ノイズでかつ高密度記録が可能な垂直磁気記録装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性基板と、該非磁性基板上に形成された下地膜と、該下地膜上に形成された垂直磁性層とを具備する垂直磁気記録媒体において、前記下地膜は、超常磁性を示す層で構成され、前記超常磁性を示す層は、温度Ｔが１０Ｋ以下で磁気特性が軟磁性を示し、かつ常温付近で磁気特性が常磁性を示すことを特徴とする。
【０００９】
本発明の垂直磁気記録再生装置は、垂直磁気記録媒体と、前記垂直磁気記録媒体を支持及び回転駆動する駆動手段と、前記垂直磁気記録媒体に対して情報の記録を行うための素子、及び記録された情報の再生を行うための素子を有する磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記垂直磁気記録媒体に対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリとを具備し、前記垂直磁気記録媒体は、非磁性基板と、該非磁性基板上に形成され、かつ超常磁性を示す層で構成された下地膜と、該下地膜上に形成された垂直磁性層とを具備し、前記超常磁性を示す層は、温度Ｔが１０Ｋ以下で磁気特性が軟磁性を示し、かつ常温付近で磁気特性が常磁性を示すことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性基板、下地膜、及び垂直磁性層を含む積層体から構成され、下地膜は、超常磁性を示す層で構成されている。
【００１１】
また、本発明の垂直磁気記録再生装置は、上述の垂直磁気記録媒体を用いた垂直磁気記録再生装置を提供するもので、
上記垂直磁気記録媒体と、この垂直磁気記録媒体を支持及び回転駆動する駆動手段と、
垂直磁気記録媒体に対して情報の記録を行うための素子、及び記録された磁気情報の再生を行うための素子を有する磁気ヘッドと、
垂直磁気記録媒体に対して磁気ヘッドを移動自在に支持したキャリッジアッセンブリとを有する。
【００１２】
また、このような下地膜は、極低温では磁気特性が軟磁性を示し、常温では磁気特性が常磁性を示す。記録時の磁化反転時間は、１０-8秒程度のオーダーであることが知られている。この反転時間で有効な磁気特性は、熱揺らぎを受けた常温付近の磁気特性ではなく、熱揺らぎの影響を受けていない磁気特性である。従って、熱揺らぎの影響を受けないという点で低温下で磁気測定された磁気特性は実際の記録時と同等と見なすことが可能であり、温度Ｔが１０Ｋの極低温における下地膜の磁気特性を実際の記録時の磁気特性とみなすことが可能である。
【００１３】
そこで、本発明にかかる下地膜は、好ましくは、記録ヘッド磁界による磁化反転速度が１０-8秒のオーダーでは軟磁性の磁気特性を示し、１秒以上では常磁性の磁気特性を示す。あるいは、本発明にかかる下地膜は、好ましくは、少なくとも温度Ｔが１０Ｋで軟磁性の磁気特性を示し、常温付近では常磁性の磁気特性を示す。
【００１４】
さらに好ましくは、下地膜は、記録ヘッド磁界反転時間に相当する１０-8秒のオーダーに対し、印加磁界３９５０Ａ／ｍ（５０  Ｏｅ）以下で飽和磁化Ｍｓを持ち、かつ１秒以上オーダーに対し、印加磁界７９００００Ａ／ｍ（１００００
Ｏｅ）以下で磁化が飽和しない。
【００１５】
あるいは、さらに好ましくは、下地層は、温度Ｔが１０Ｋ以下で印加磁界３９５０Ａ／ｍ（５０  Ｏｅ）以下で飽和磁化Ｍｓを持ち、かつ常温付近で印加磁界７９００００Ａ／ｍ（１００００  Ｏｅ）以下において磁化が飽和しない。
【００１６】
このように、本発明に用いられる下地膜は、記録時には軟磁性膜として作用し、再生時には常磁性膜として作用する。これによって、記録時には急峻な記録磁界を形成するが、再生時には自発磁化が少ないために、スパイクノイズ等の雑音の発生源とはならず、外部浮遊磁界の影響も受けない。
【００１７】
このように、本発明によれば、本来、軟磁性を示す材料を下地膜に用いて、かつ超常磁性を示すように磁性粒子の粒径を適度に制御し、熱揺らぎを利用して、記録時と再生時の磁性特性を変化させることができる。
【００１８】
下地膜を構成する超常磁性を示す層の好ましい構成としては、例えば軟磁性材料の超常磁性を示す程度の微粒子からなる構成、あるいは非磁性母材中に軟磁性材料の超常磁性を示す微粒子が分散されたグラニュラー構造からなる構成があげられる。
【００１９】
軟磁性材料の超常磁性を示す微粒子からなる構成は、例えばＦｅＴａＮ、ＦｅＡｌＮ、ＦｅＺｒＮ等のアモルファス材料中に軟磁性材料の微結晶粒が分散したような構成を有する材料系を用いて作製し得る。
【００２０】
酸化物、窒化物等の非磁性母材中に軟磁性材料の超常磁性を示す微粒子が分散されたグラニュラー構造からなる構成は、非磁性母材及び軟磁性材料を例えば二元同時スパッタ法等を用いてスパッタすることにより作製し得る。
【００２１】
また、本発明において、その超常磁性を示す微粒子の粒径は４０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
また、超常磁性を示す膜を高抵抗膜とすることによって、高周波記録の際に発生する渦電流を抑制することが可能である。
【００２３】
本発明にかかる垂直磁性層を下地膜上あるいは非磁性基板上に形成する方法としては、例えばスパッタ法、真空蒸着法、ガス中スパッタ法、及びガスフロースパッタ法等の物理蒸着法が用いられる。磁性体としては、少なくともＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉから選択された少なくとも一種の元素を含有する強磁性体材料、例えば、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＴａＰｔ、ＣｏＮｉＴａ、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＣｒ等が用いられる。
【００２４】
下地膜の超常磁性を示す層に使用される材料としては、少なくともＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉから選択された少なくとも一種の元素を含有する軟磁性材料、例えば、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ等が用いられる。
【００２５】
また、グラニュラー構造の場合、Ａｇ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｃ等の非磁性金属やその化合物、または、酸化物、窒化物、弗化物、炭化物、例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＯ、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＣａＦ、及びＴｉＣ等を非磁性母材として用いることができる。
【００２６】
また、下地膜は、非磁性基板と超常磁性を示す層との間、あるいは垂直磁性層と超常磁性を示す層との間に設けられた任意の中間層等を含み得る。
【００２７】
このような中間層としては、例えばＲｕＴｉ、あるいはＲｕＣｒ、ＴｉＮ等を用いることができる。
【００２８】
非磁性基板と超常磁性を示す層との間に、上述のような中間層を用いると、その上に形成される磁性層の結晶性、磁性粒子の粒径及び垂直配向性を制御することができる
以下、図面を参照し、本発明をより具体的に説明する。
【００２９】
図１は、本発明の磁気記録媒体の構成を説明するための図を示す。
【００３０】
図示するように、本発明にかかる磁気記録媒体は、非磁性基板１上に、超常磁性を示す層で構成された下地膜２及び磁性層３を積層した構造を有する。
【００３１】
非磁性基板は例えば結晶化ガラス基板、強化ガラス基板等を用いることができる。
【００３２】
この磁気記録媒体では、まず、非磁性基板１上に例えばＣｏ、Ｆｅ、及びＮｉから選択された少なくとも一種の元素を含有する軟磁性材料等からなるターゲットを用い、例えばアルゴン、ネオン及びキセノン等の不活性ガス雰囲気で、ＤＣマグネトロンスパッタ法により下地膜２が形成され得る。その後、得られた下地層２上にＣｏ、Ｆｅ、及びＮｉから選択された少なくとも一種の元素を含有する強磁性体材料からなるターゲットを用い、不活性ガス雰囲気で、スパッタ法により磁性層３を形成することができる。
【００３３】
図２は、本発明にかかる磁気記録再生装置の一例を一部分解した斜視図を示す。
【００３４】
図１に示す構成を有し、情報を記録するための剛構成の磁気ディスク１２１はスピンドル１２２に装着されており、図示しないスピンドルモータによって一定回転数で回転駆動される。磁気ディスク１２１にアクセスして情報の記録再生を行う磁気ヘッドを搭載したスライダー１２３は、薄板状の板ばねからなるサスペンション１２４の先端に取付けられている。サスペンション１２４は図示しない駆動コイルを保持するボビン部等を有するアーム１２５の一端側に接続されている。
【００３５】
アーム１２５の他端側には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１２６が設けられている。ボイスコイルモータ１２６は、アーム１２５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、それを挟み込むようにして配置された永久磁石および対向ヨークにより構成される磁気回路とから構成されている。
【００３６】
アーム１２５は、固定軸１２７の上下２カ所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１２６によって回転対向揺動駆動される。すなわち、磁気ディスク１２１上におけるスライダー１２３の位置は、ボイスコイルモータ１２６によって制御される。なお、図２中、１２８は蓋体を示している。
【００３７】
【実施例】
実施例１
図３に、本発明にかかる磁気記録媒体の一例を表す概略図を示す。
【００３８】
２．５インチガラス基板上に、図示するように構成を有する磁気記録媒体７０を下記のように超常磁性を示す軟磁性層２０、中間層３０、磁性膜４０、及びＣ保護膜５０を連続して製膜し、最後に図示しない潤滑剤層をディップコートにより形成し、図３に示す磁気記録媒体を作製した。軟磁性層２０と中間層３０とを下地層６０として構成する。
【００３９】
まず、下地膜６０として、FeTaC系ターゲットをＡｒガス雰囲気中で、ＤＣマグネトロンスパッタ法で製膜することにより超常磁性を示す軟磁性層２０を得、次に、得られたFeTaC系の超常磁性を示す軟磁性層２０上に、Ruターゲットを用いる以外は同様にしてRu系中間層３０を形成した。
【００４０】
得られた中間層３０上に、同様にしてCoPtCr系ターゲットを酸素を微量添加したＡｒガス雰囲気中で、ＤＣマグネトロンスパッタ法で製膜し、磁性層４０を得た。
【００４１】
上述の各層の膜厚は、それぞれ、下地膜５００ｎｍ、中間層２０ｎｍ、磁性層２５ｎｍとした。また、磁性層４０の上に、保護膜５０としてカーボンを同様に１０ｎｍスパッタし、サンプルＡを得た。
【００４２】
なお、サンプルＡおいて、軟磁性層の特性を調べるために、軟磁性層のみのサンプルも作製した。
【００４３】
得られたサンプルＡについて、その磁気特性として飽和磁界（Ｈｃ）、飽和磁束密度（Ｂｓ）をＳＱＵＩＤ（Superconducting Quntum Interherence Device）を用いて、低温から常温付近までの条件下で測定した。
【００４４】
また、再生ギャップ長０．１５μｍ、再生トラック幅０．８μｍのＧＭＲヘッドと主磁極膜厚０．４μｍ、記録トラック幅２μｍの単磁極型ヘッドを用いて、浮上量１８ｎｍでスピンスタンドを使用してサンプルのＳ／Ｎ特性評価（４００kfci（flux change per inch））を行った。軟磁性層の電磁変換特性評価では、ＤＣノイズ（Ｎｄｃ）の大きさとスパイクノイズの有無を調べた。
【００４５】
得られた結果について、下記表１に示す。
【００４６】
比較例１
また、基板として２．５インチ結晶化ガラス基板を用い、軟磁性層製膜直後に、４００℃で５分間アニールし、数分Ａｒガス中に放置した後に中間層及び磁性層を製膜する以外はサンプルＡと同様にしてサンプルＢを作製した。
【００４７】
なお、サンプルＢにおいても、軟磁性層の特性を調べるために、軟磁性層のみのサンプルも作製した。
【００４８】
得られた磁気記録媒体サンプルについてその磁気特性と軟磁性層サンプルについて電磁変換特性評価を実施例１と同様に測定した。
【００４９】
その結果を下記表１に示す。
【００５０】
比較例２
さらに、ＦｅＴａＣ系ターゲットの代わりにＦｅＺｒ系ターゲットを用い、Ｎ２＋Ａｒ混合ガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタ法でＦｅＺｒＮ系の超常磁性を有する軟磁性層を５００ｎｍ形成し、これをアニールした直後に磁性層としてＣｏＣｒＰｔ系ターゲットを用い、Ａｒガス雰囲気中で同様にしてＣｏＣｒＰｔ系磁性層を２５ｎｍ形成し、さらに、サンプルＡと同様にして保護膜を形成し、サンプルＣを作製した。
【００５１】
得られた磁気記録媒体サンプルについてその磁気特性と軟磁性層サンプルについて電磁変換特性評価を実施例１と同様に測定した。
【００５２】
その結果を下記表１に示す。
【００５３】
実施例２
軟磁性層として、FeZr系ターゲットを用い、Ｏ2とＡｒの混合ガス雰囲気中で製膜し、高抵抗のFeZrO系の超常磁性を示す軟磁性層を作製する以外はサンプルＡと同様にしてサンプルＤを作製した。
【００５４】
なお、サンプルＤにおいて、軟磁性層の特性を調べるために、軟磁性層のみのサンプルも作製した。
【００５５】
得られた磁気記録媒体サンプルについてその磁気特性と軟磁性層サンプルについて電磁変換特性評価を実施例１と同様に測定した。
【００５６】
その結果を下記表１に示す。
【００５７】
実施例３
非磁性基板として２．５インチガラス基板を用い、軟磁性層としてＣｏ20Ｆｅ80系ターゲットとＴｉ系ターゲットをＮ2＋Ａｒ混合ガス雰囲気中で二元同時スパッタし、基板を自公転させながらCoFe−TiNグラニュラー軟磁性層を２５ｎｍ製膜した後、サンプルＡと同様にして中間層、磁性層及び保護膜を形成し、サンプルＥを得た。
【００５８】
なお、サンプルＥにおいて、軟磁性層の特性を調べるために、軟磁性層のみのサンプルも作製した。
【００５９】
得られた磁気記録媒体サンプルについてその磁気特性と軟磁性層サンプルについて電磁変換特性評価を実施例１と同様に測定した。
【００６０】
その結果を下記表１に示す。
【００６１】
【表１】
0003913967.tif 000002
【００６２】
また、図４に、サンプルＡの１０Ｋ、１００Ｋ、２００Ｋ、及び３００ＫでのＭ−Ｈ磁化曲線を表すグラフ図を各々示す。図中、１０Ｋのグラフを１０１、１００Ｋのグラフを１０２、２００Ｋのグラフを１０３、３００Ｋのグラフを１０４に示す。図示するように、サンプルＡは、常温では、常磁性を示し、磁化Ｍが７９００００Ａ／ｍ（１００００  Ｏｅ）以上の範囲でも飽和していないことがわかる。一方で、低温の場合は、角型比ほぼ１に近く、飽和磁化Ｍｓを持ち、軟磁性を示していることがわかる。
【００６３】
また、軟磁性層をアニールしたサンプルＢ、Ｃは、全ての温度で飽和磁化を持ち、軟磁性を示していた。それ以外のサンプルＡ、Ｄ、Ｅは、常温で常磁性、低温で軟磁性を示しており、軟磁性粒子が常温近辺では熱揺らぎの影響を受けて常磁性を示していることがわかった。
【００６４】
どのサンプルも媒体のＳ／Ｎ（以下、Ｓ／Ｎｍという）はおおよそ良好であるが、アニールした軟磁性層を用いたものは、数ｄＢ小さな値を示していた。軟磁性層のみのサンプルのＤＣノイズ（Ｎｄｃ）はおおむね良好であったが、ノイズ信号をオシロスコープで観察したところ、アニールしたものについてはスパイクノイズが見られたが、アニールした以外のサンプルにはスパイクノイズがほとんど見られなかった。このスパイクノイズのために、Ｓ／Ｎｍが小さくなったと考えられる。このため、アニールした以外のサンプルはノイズにほとんど影響を与えていないことがわかった。
【００６５】
さらに、オーバーライト特性を測定したところ、どのサンプルも３０ｄＢ以上の値を示しており、十分記録されていることがわかった。また、Ｄ50は、全てのサンプルで２８０kfciないし３００kfciと非常に良好な値を示した。
【００６６】
さらに、記録周波数を４００kfciから６００kfciに増加させたところ、サンプルＥ以外はオーバーライトが２０ｄＢ程度に低下してしまったが、サンプルＥは３０ｄＢ以上の値のままであった。軟磁性層の電気抵抗を四端子法で測定したところ、サンプルＥが５０μΩｍ程度の高抵抗値を示したが、それ以外は数μΩｍと小さな値を示した。これは、軟磁性層の抵抗値が増加したことで、高周波における渦電流の発生を抑制することができたため、十分な記録ができたと考えられる。このように超常磁性を有する軟磁性層を高抵抗にせしめることにより、高周波記録でオーバーライト特性が良好で、かつ高分解能な媒体とすることができる。
【００６７】
サンプルＡにおいて、Ｒｕ中間層のないサンプルを作製し、ノイズ評価をしたところ、オーバーライト特性が３０ｄＢ、孤立波形のパルス幅ＰＷ５０が１４ｎｍであった。これは中間層がある場合と比較し、磁性層の結晶成長が若干不十分であるために、磁性特性がやや劣るため、やや低い値を示したと考えられる。また、Ｒｕ中間層のないサンプルはノイズに関してはサンプルＡと全く変わらない値であった。
【００６８】
以上のように、実施例１ないし３、比較例１，２により、本発明にかかる磁気記録媒体は、超常磁性を示す軟磁性層で下地膜を構成することにより、記録時には軟磁性として有効な役割を果たすが、再生時には常磁性として振る舞い、ノイズの発生に何ら影響を与えないことがわかった。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、下地膜の常温時の残留磁化及び磁壁によるノイズを抑制し、低ノイズでかつ高密度記録が可能な磁気記録媒体を提供することができる。
【００７０】
また、本発明によれば、下地膜の常温時の残留磁化及び磁壁によるノイズを抑制し、低ノイズでかつ高密度記録が可能な磁気記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気記録媒体の構成の一例を説明するための図
【図２】本発明にかかる磁気記録再生装置の一例を一部分解した斜視図
【図３】本発明の磁気記録媒体の一例を表す断面図
【図４】本発明の磁気記録媒体の一例のＭ−Ｈ磁化曲線を表すグラフ図
【符号の説明】
１…非磁性基板
２，２０…超常磁性を有する軟磁性層
３，４０…磁性層
４，５０…保護膜
５，３０…中間層
６０…下地膜
７０，１２１…垂直磁気記録媒体
１２３…スライダー
１２４…サスペンション
１２５…アーム
１２６…ボイスコイルモータ
１２７…固定軸
１２８…蓋体
【図１】
0003913967.tif 000003
【図２】
0003913967.tif 000004
【図３】
0003913967.tif 000005
【図４】
0003913967.tif 000006