JP3340420B2 - 垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、再生ノイズが小さ
く、記録磁化の安定性に優れた超高密度磁気記録に好適
な垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、実用的に用いられている磁気記録
方式は、磁気記録媒体面に平行に、かつ磁極のＮ極とＮ
極、Ｓ極とＳ極を互いに突き合わせる方向に磁化して磁
気記録を行う面内磁気記録方式である。面内磁気記録方
式において線記録密度を向上するには、記録時の反磁界
の影響を減少するために記録媒体である磁性膜の残留磁
化Ｂｒと磁性膜厚ｔの積Ｂｒ・ｔを小さくし、保磁力を
増大する必要がある。また、磁化遷移から発生する媒体
ノイズを減少するために、磁性膜の磁化容易軸を基板面
に平行に配向させると共に、結晶粒径の制御が必要であ
る。

【０００３】面内磁気記録用の磁性膜としては、Ｃｏを
主成分とし、これにＣｒ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｔ
ｉ，Ｎｉ，Ｎｂ，Ｈｆなどを添加したＣｏ合金薄膜が用
いられる。磁性薄膜を構成するＣｏ合金は、主として六
方稠密格子構造（以下、ｈｃｐ構造という）の材料を用
いる。この結晶のｃ軸は＜００．１＞方向に磁化容易軸
を持ち、この磁化容易軸を面内方向に配向させる。磁性
薄膜の結晶配向性や粒径を制御するために、基板と磁性
膜の間に構造制御用の下地層を形成する。下地層として
は、Ｃｒを主成分とし、これにＴｉ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗ，Ｐ
ｔ，Ｐｄなどを添加した材料を用いる。磁性薄膜は真空
蒸着法やスパッタリング法により形成する。またガラス
基板などを用いたとき面内磁化膜の結晶配向や磁気特性
改善のために前記Ｃｒ合金下地層の下層にＮｉ−Ａｌ合
金やＣｏ−Ｃｒ−Ｚｒ合金などのプリコートを形成した
媒体が用いられる。前記したように、面内磁気記録にお
いて媒体ノイズを小さくし線記録密度を向上するには、
磁性膜の残留磁化Ｂｒと磁性膜厚ｔの積を小さくする必
要があり、このために磁性膜の膜厚を２０ｎｍ以下まで
薄くし、結晶粒径を１０〜１５ｎｍまで微細化すること
が必要である。しかし、このような磁性結晶粒を微細化
した媒体では、熱揺らぎにより記録磁化が減少するとい
う極めて重大な問題があり、高密度記録の障害となって
いる。

【０００４】一方、垂直磁気記録方式は、記録媒体面に
垂直に、かつ隣り合う記録ビットが互いに反平行になる
ように磁区を形成する磁気記録方式であり、記録ビット
の境界での反磁界が小さくなり高密度記録ほど磁化が安
定に保たれ易い利点があり、高密度磁気記録の有力な手
段の一つである。面内磁気記録による高密度記録のため
には、前記したように磁性膜の厚さを２０ｎｍ以下に
し、磁性結晶粒径の微細化と均一化をする必要がある
が、この場合、熱的緩和により記録磁化が消失する問題
がある。これに対して垂直磁気記録では、面内磁気記録
に比べて磁性膜厚を厚くでき、記録磁化を安定に保持で
きる利点がある。垂直磁気記録により線記録密度を向上
するためには、記録ビット内部及び磁化遷移領域に形成
される不規則構造の磁区から発生する媒体ノイズを減少
することが必要である。このためには、磁性膜の磁化容
易軸を基板面に垂直に配向させると共に、磁化容易軸の
配向分散を小さくし、結晶粒径を制御することが必要で
ある。

【０００５】垂直磁化膜としては、Ｃｏを主成分とし、
これにＣｒ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｎ
ｂ，Ｈｆなどを添加したＣｏ合金薄膜、またはＣｏに希
土類元素を添加した例えばＴｅ−Ｆｅ−Ｃｏ非晶質材
料、ＣｏとＰｔやＰｄの多層膜材料などが用いられる。
磁性薄膜を構成するＣｏ合金としては、主としてｈｃｐ
構造の材料を用いる。Ｃｏ合金薄膜は、この結晶のｃ
軸、＜００．１＞方向に磁化容易軸を持ち、この磁化容
易軸を記録媒体面に垂直方向に配向させる。磁性薄膜は
真空蒸着法やスパッタリング法により形成する。磁気記
録したときの線記録密度や再生出力を向上し、再生ノイ
ズを減少させて磁気記録特性を向上するために、上記の
Ｃｏ合金薄膜のｃ軸の垂直配向性を向上すると共に、結
晶粒径の制御が必要であり、このために基板と磁性膜の
間に構造制御用の下地層を形成するなどの改善策が従来
から行われている。

【０００６】垂直磁気記録媒体には、基板上に構造制御
層を介して垂直磁化膜を形成した単層垂直磁気記録媒体
と、基板上に軟磁性膜を形成し、この上に構造制御層を
介して垂直磁化膜を形成した２層垂直磁気記録媒体があ
る。前者の場合、媒体ノイズの主因は、反磁界の影響に
より記録ビット内部及び磁化遷移領域に形成される不規
則構造の磁区である。一方、後者の２層垂直磁気記録媒
体の場合、媒体ノイズは、記録ビット内部及び磁化遷移
領域に形成される不規則構造の磁区に加えて、垂直磁化
膜の下層に設けた軟磁性膜など裏打磁性層の磁区構造の
乱れによっても発生する。

【０００７】軟磁性膜の磁区構造を制御する方式とし
て、例えば特開平１１−１９１２１７号公報「垂直磁気
記録媒体の製造方法」のように、軟磁性膜の下層に磁化
容易磁区が面内方向に配向した硬磁性膜を形成する方法
が提案されている。この方法によれば、外部磁界による
軟磁性膜の磁区構造の変化をある程度低下できる効果は
認められるが、軟磁性膜の下層に直接面内配向の硬磁性
膜を接して形成することにより硬磁性膜の磁区構造がこ
の上の軟磁性膜に転写され、その結果、軟磁性膜から発
生したノイズが垂直磁化膜の再生信号の中に含まれて高
密度記録の障害になる問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】垂直磁気記録媒体、特
に２層垂直磁気記録媒体により超高密度磁気記録を実現
するには、線記録密度の向上の他に再生信号に含まれる
ノイズ、特に媒体の微細構造に起因する媒体ノイズを低
減し、かつ記録磁化を安定に保つことが重要である。本
発明は、このような問題認識のもとに、従来技術の欠点
を解消し、優れた低ノイズ特性と記録磁化の安定性を有
し超高密度磁気記録に好適な垂直磁気記録媒体及び磁気
記憶装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、裏打磁性
層を備えた垂直磁気記録媒体における記録磁化の安定性
を妨げる要因及び媒体ノイズの原因について詳細に検討
した結果、裏打磁性層表面の磁区構造が磁気記録したと
きの垂直磁気記録媒体表面の漏洩磁界分布に影響し、媒
体ノイズを増大させ、記録磁化の安定性を阻害している
ことを見出した。

【００１０】裏打磁性層を備えた垂直磁気記録媒体にお
いて、裏打磁性層は、（１）垂直磁気記録の際の記録ヘ
ッドの記録効率向上のためのリターンパスの役割と、
（２）垂直磁化膜からの再生信号出力向上の役割とを主
たる目的として従来用いられている。本発明では、裏打
磁性層の構造と表面の磁区構造の関係、および裏打磁性
層と垂直磁化膜の相互作用による磁区構造の関係、特に
裏打磁性層に含まれる硬磁性膜の結晶配向と磁区構造の
関係を系統的に調べ、垂直磁気記録媒体の媒体ノイズ低
減に好適な手段を見い出した。

【００１１】本発明においては、垂直磁化膜の結晶配向
及び結晶粒径制御に加えて垂直磁化膜の下層に形成する
裏打磁性層の構造を制御することによって、特に裏打磁
性層表面の磁区構造を制御し、磁気記録したとき垂直磁
化膜表面に形成される不規則構造の磁区を低減すること
により、前記目的を達成する。具体的には、基板上に裏
打磁性層、垂直磁化膜、保護膜の順に形成した垂直磁気
記録媒体において、裏打磁性層を組成もしくは保磁力の
異なる磁性膜を積層した構造とし、裏打磁性層の構造と
表面の磁区構造の関係を系統的に調べることにより、媒
体ノイズの小さい記録磁化の安定性に優れた超高密度磁
気記録に好適な垂直磁気記録媒体を提供する。

【００１２】すなわち、本発明による垂直磁気記録媒体
は、基板上に裏打磁性層を介して垂直磁化膜を設けた垂
直磁気記録媒体において、裏打磁性層は基板に近い側に
形成した磁化容易軸が垂直配向した硬磁性膜と、硬磁性
膜の上に形成した軟磁性膜とを含むことを特徴とする。

【００１３】硬磁性膜は保磁力が１ｋＯｅ以上であり、
軟磁性膜は保磁力が１Ｏｅ以下の非晶質軟磁性膜とする
ことができる。また、硬磁性膜は保磁力が１ｋＯｅ以上
であり、軟磁性膜は多結晶性軟磁性膜上に非晶質軟磁性
膜が形成された積層構造を有し保磁力が１Ｏｅ以下であ
る膜とすることができる。

【００１４】非晶質軟磁性膜はＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系非晶
質合金、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｗ−Ｚ
ｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ
−Ｎｉ−Ｚｒ系非晶質合金から選ばれる何れかの材料で
構成することができ、多結晶性軟磁性膜はＦｅ−Ａｌ−
Ｓｉ−Ｍ合金（Ｍ：Ｃｒ，Ｔｉ）、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ−Ｍ
合金（Ｍ：Ａｌ，Ｃｒ）、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｃ−Ｍ合金
（Ｍ：Ａｌ，Ｃｒ）、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ−Ｍ合金（Ｍ：Ａ
ｌ，Ｃｒ）、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍ合金（Ｍ：Ｎｂ，Ｍｏ）か
ら選ばれる何れかの材料で構成することができ、硬磁性
膜はＣｏを主成分としこれにＣｒ，Ｐｔ，Ｔａ，Ｈｆ，
Ｓｍの何れかを添加した合金で構成することができる。
ここで、表記（Ｍ：ａ，ｂ）は、Ｍがａ又はｂであるこ
とを表す。裏打磁性層と垂直磁化膜の間に膜厚１〜１０
ｎｍの非磁性の構造制御層を含むことが好ましい。

【００１５】本発明による磁気記憶装置は、磁気記録媒
体と、磁気記録媒体を駆動する駆動手段と、記録部と再
生部とを備える磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒
体に対して相対的に移動させる磁気ヘッド駆動手段と、
磁気ヘッドの記録信号及び再生信号を処理する信号処理
手段とを備える磁気記憶装置において、磁気記録媒体と
して前述の垂直磁気記録媒体を用いたことを特徴とす
る。磁気ヘッドの記録部は、リング型もしくは単磁極型
の磁気記録用ヘッドで構成することができる。また、磁
気ヘッドの再生部は、磁気抵抗効果型、スピンバルブ型
もしくは磁気トンネル型の信号再生用ヘッドで構成する
ことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を挙げ、図
面を参照しながら詳細に説明する。図において、同一の
符号を付した部分は、同じ性能特性を有する部分を示
す。

【００１７】〔実施例１〕本発明による垂直磁気記録媒
体は、基板面の片面もしくは両面に記録層を設けること
が可能であり、図１は、本発明による垂直磁気記録媒体
の基本構造の一例を示す断面模式図である。図１に示す
垂直磁気記録媒体は、基板１１上に裏打磁性層１２、垂
直磁化膜の構造制御層１５、垂直磁化膜１６、及び保護
膜１７を有する。裏打磁性層１２は、高保磁力の硬磁性
膜１３と軟磁性膜１４とで構成される積層構造である。
高保磁力の硬磁性膜１３は、この上に形成する軟磁性膜
１４の磁区構造が外部磁界によって変化するのを防止す
る役割があり、その保磁力は上部に形成する軟磁性膜１
４より大きく２０〜４０００Ｏｅの範囲、望ましくは１
０００〜４０００Ｏｅの範囲が良い。高保磁力の硬磁性
膜１３は、磁化容易軸が基板面に垂直方向に配向した材
料を用いる。また軟磁性膜１４の保磁力は、２０Ｏｅ以
下が良く、望ましくは１Ｏｅ以下が望ましい。更に軟磁
性膜１４は保磁力の異なる材料を積層して用いることも
可能である。

【００１８】高真空ＤＣマグネトロンスパッタリング装
置により、図１に断面構造を示す媒体を作製した。洗浄
したガラス基板１１をスパッタリング装置に設置し、続
いて基板１１を約３００℃に加熱した。高保磁力の硬磁
性膜１３として磁化容易軸が基板面に垂直方向に配向し
た試料を作製した。まず上記基板上にプリコート層を形
成した。プリコート層は、この上に形成する垂直配向の
硬磁性膜１３の結晶配向を促進するために用いるもの
で、Ｔｉ，Ｈｆ，Ｔｉ−Ｃｒ合金、Ｈｆ−Ｃｒ合金、非
磁性のＣｏ−Ｃｒ合金あるいはＳｉ，Ｇｅ，Ｃなどの非
晶質材料を用いることができる。本実施例では膜厚３０
ｎｍのＴｉ−１０ａｔ％Ｃｒ合金を用いた。

【００１９】このプリコート層の上に膜厚２０ｎｍの非
磁性Ｃｏ−３５ａｔ％Ｃｒ合金膜を介して膜厚２５ｎｍ
の磁化容易軸が垂直配向した硬磁性膜１３を形成した。
硬磁性膜１３としては、Ｃｏを主成分とし、これにＣ
ｒ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｎｂ，Ｈｆ
などを添加したＣｏ合金薄膜、またはＣｏに希土類元素
を添加した材料を用いることができるが、本実施例では
Ｃｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ
合金を用いた例で説明する。硬磁性膜１３の膜面垂直方
向の保磁力は３０００Ｏｅ、角型比（ＳＱ＝残留磁化と
飽和磁化の比）は０．８２であった。続いて、この硬磁
性膜１３の上に軟磁性膜１４としてＣｏ−１０ａｔ％Ｔ
ａ−５ａｔ％Ｚｒ非晶質合金膜を形成した。軟磁性膜１
４の保磁力は０．３Ｏｅ、初透磁率は５００であった。
軟磁性膜１４の磁区構造に及ぼす硬磁性膜１３の影響を
調べるために、軟磁性膜の膜厚を０〜４００ｎｍの範囲
で変化させた試料を作製した。

【００２０】軟磁性膜１４の上に構造制御層１５を形成
し、その上に膜厚２０ｎｍの垂直磁化膜１６、膜厚５ｎ
ｍの保護膜１７を順次形成した。構造制御層１５は、こ
の上に形成する垂直磁化膜１６の結晶配向を向上する役
割と結晶粒径を制御する役割があり、Ｔｉ，Ｈｆ，Ｔｉ
−Ｃｒ合金、Ｈｆ−Ｃｒ合金、あるいは非磁性のＣｏ−
Ｃｒ合金などのｈｃｐ構造の材料、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｃなど
の非晶質材料を用いることができる。ここでは、構造制
御層１５として、膜厚５ｎｍのＴｉ−１０ａｔ％Ｃｒ合
金を用いた例で説明する。垂直磁化膜１６としてはＣｏ
−１８ａｔ％Ｃｒ−１２ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ合金
を用い、保護膜１７としてはカーボンを用いた。垂直磁
化膜１６の膜面垂直方向の保磁力は３１００Ｏｅ、角型
比は０．９であった。

【００２１】比較のために、硬磁性膜１３として磁化容
易軸が基板面に平行に配向した試料を作製した。まず上
記基板上にプリコート層として膜厚５０ｎｍのＮｉ−５
０ａｔ％Ａｌ合金膜を形成し、この上に高保磁力の硬磁
性膜１３の結晶配向制御用の下地層として膜厚２０ｎｍ
のＣｒ膜を形成した。このＣｒ膜は＜１１０＞もしくは
＜１００＞方位に配向していた。硬磁性膜１３の結晶配
向を向上するために、上記のＣｒ膜の上にＣｒＴｉ
_ｘ（ｘ＝１０〜２０ａｔ％）やＣｒＭｏ_ｘ（ｘ＝１０〜
２０ａｔ％）、あるいはＣｒＶ_ｘ（ｘ＝１０〜２０ａｔ
％）膜を形成して用いることも可能である。

【００２２】この下地層の上に高保磁力の硬磁性膜１３
として膜厚２５ｎｍのＣｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ
％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ薄膜を形成した。この硬磁性膜１
３は、ｈｃｐ構造のｃ軸が基板面にほぼ平行に配向して
いた。硬磁性膜１３の面内方向の保磁力は２５００Ｏ
ｅ、角型比（ＳＱ＝残留磁化と飽和磁化の比）は０．８
２であった。続いて、この硬磁性膜１３の上に軟磁性膜
１４としてＣｏ−１０ａｔ％Ｔａ−５ａｔ％Ｚｒ非晶質
合金膜を形成した。軟磁性膜１４の磁区構造に及ぼす硬
磁性膜１３の影響を調べるために、軟磁性膜の膜厚を０
〜４００ｎｍの範囲で変化させた試料を作製した。軟磁
性膜１４の上に構造制御層１５を形成し、その上に膜厚
２０ｎｍの垂直磁化膜１６、膜厚５ｎｍの保護膜１７を
順次形成した。垂直磁化膜１６としてはＣｏ−１８ａｔ
％Ｃｒ−１２ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ合金を用い、保
護膜１７としてはカーボンを用いた。垂直磁化膜１６の
膜面垂直方向の保磁力は３０８０Ｏｅ、角型比は０．８
９であった。

【００２３】図２は、磁区構造比較用テスト試料の構成
を示す。図中の（イ）〜（ニ）はその高さ位置まで成膜
したことを示しており、（イ）は硬磁性膜１３までを形
成した試料、（ロ）は硬磁性膜１３の上に膜厚４０ｎｍ
のＣｏ−Ｔａ−Ｚｒ軟磁性膜１４を形成した試料、
（ハ）は硬磁性膜１３の上に膜厚４００ｎｍのＣｏ−Ｔ
ａ−Ｚｒ軟磁性膜１４を形成した試料、（ニ）は前記軟
磁性膜１４の上に構造制御層１５と膜厚２０ｎｍのＣｏ
−１８ａｔ％Ｃｒ−１２ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ合金
垂直磁化膜１６、膜厚５ｎｍのカーボン保護膜１７を順
次形成した試料である。硬磁性膜１３としては、磁化容
易軸が膜面に垂直方向に配向した本発明の媒体と磁化容
易軸が膜面に平行に配向した比較用の試料を作製した。

【００２４】図３に、上記テスト試料の残留磁化状態に
おける磁区構造を比較して示す。磁区構造は磁気力顕微
鏡で計測した。図において、（ａ）の列は本発明による
媒体の磁区構造を示し、（ｂ）の列は比較用媒体の磁区
構造を示している。（ａ）の列及び（ｂ）の列の（イ）
〜（ニ）は、図２に示した媒体構成に対応する。例え
ば、（イ）は硬磁性膜１３の表面（軟磁性膜厚０ｎｍ）
の磁区構造を示し、同様に、（ロ）は硬磁性膜１３の上
に形成された膜厚４０ｎｍの軟磁性膜表面の磁区構造
を、（ハ）は硬磁性膜１３の上に形成された膜厚４００
ｎｍの軟磁性膜表面の磁区構造を、（ニ）は保護膜１７
の表面の磁区構造をそれぞれ示している。

【００２５】この磁区構造において、明暗のコントラス
トで磁区構造の乱れが示されている。図において黒いコ
ントラストで観察される領域が、媒体ノイズの原因とな
る不規則構造の磁区であり、不規則構造磁区の寸法が小
さいほど、また磁区から発生する信号が小さいほどノイ
ズが小さい。本発明のように垂直配向した硬磁性膜１３
の上に軟磁性膜１４を形成した媒体では、図３（ａ）の
（イ）〜（ハ）に示すように、軟磁性膜表面の不規則構
造磁区の寸法が小さい。一方、面内配向した硬磁性膜の
上に軟磁性膜を形成した比較用媒体（ｂ）では、軟磁性
膜表面の不規則構造磁区の寸法が大きく、磁気ヘッドで
再生したとき特に長波長成分のノイズ信号の源となる。
また、図３から分かるように、比較用媒体では、軟磁性
膜厚と共に表面の磁区構造が大きく変化する。すなわち
軟磁性膜厚が薄いときは下層の硬磁性膜表面の磁区構造
の乱れが強調されて現れ、軟磁性膜厚が厚くなると大き
なサイズの磁区が表面に形成され易い傾向が認められ
る。一方、本発明の媒体では磁区構造の軟磁性膜厚依存
性が小さく、また磁区サイズも小さく媒体ノイズ低減効
果が大きい。

【００２６】前記軟磁性膜の上に垂直磁化膜を形成した
試料、すなわち図３（ニ）に対応する試料のノイズスペ
クトラムを測定し、不規則磁区からの信号を定量的に比
較した。その結果を図４に示す。図４において、横軸は
ノイズ信号の波長もしくは波長の逆数、縦軸はノイズ信
号の強度を相対値で示す。図において、（ａ）は本発明
による垂直磁気記録媒体のノイズ特性、（ｂ）は比較用
媒体のノイズ特性を示す。媒体と磁気ヘッド間のスペー
シングが一定の状態で再生信号を比較したとき、磁気ヘ
ッドのスペーシングロスやギャップロスのために、不規
則磁区の寸法が小さいほどノイズ信号が小さくなる。図
から明らかなように、ほぼ全波長領域において本発明の
媒体は比較用媒体に比べてノイズ信号の強度が小さい。
特に比較用媒体は、波長０．２μｍ以上の長波長成分の
ノイズ信号が大きい。即ち比較用媒体は、大きな寸法の
不規則磁区が媒体に多く含まれ、媒体ノイズが大きいこ
とを示している。図４のノイズスペクトラムにおいて、
０．０６〜１０μｍの全波長成分を含むノイズを本発明
の媒体と比較用媒体とで比較すると、約１ｄＢ本発明の
媒体が低ノイズ特性を示した。

【００２７】ここでは、軟磁性膜１４としてＣｏ−１０
ａｔ％Ｔａ−５ａｔ％Ｚｒ非晶質合金膜を用いた例で説
明したが、他にＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−
Ｍｏ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｗ−Ｚｒ系非晶質合
金、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ系非晶質合金、あるいはＣｏ−Ｎ
ｉ−Ｚｒ系非晶質合金を用いてもよい。これらの軟磁性
膜はいずれも非晶質構造の膜であることがＸ線回折法と
ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）観察により確認された。ま
た、基板１１としてガラス基板を用いた例により説明し
たが、ガラス基板の他にＳｉディスク基板、ＮｉＰ被服
アルミニウム基板、カーボン基板、あるいは高分子基板
などを用いてもよい。更に、硬磁性膜１３としてＣｏ−
１８ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ薄膜を
用いた例で説明したが、Ｃｏを主成分としこれにＣｒ，
Ｐｔ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｓｍの何れかを添加した他の合金を
用いてもよい。

【００２８】〔実施例２〕図５は、本発明による垂直磁
気記録媒体の他の例を示す断面模式図である。図５に示
す垂直磁気記録媒体は、基板１１上に裏打磁性層１２、
垂直磁化膜の構造制御層１５、垂直磁化膜１６、及び保
護膜１７を積層して構成される。裏打磁性層１２は、高
保磁力の硬磁性膜１３と軟磁性膜１４とで構成される積
層構造を有する。軟磁性膜１４は、２種類の材料から構
成する。

【００２９】即ち軟磁性膜１４は、下層に形成する多結
晶性の軟磁性膜１４−１と、この上に形成する非晶質の
軟磁性膜１４−２で構成する。多結晶性軟磁性膜１４−
１は、例えばＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｍ合金（Ｍ：Ｃｒ，Ｔ
ｉ）、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ−Ｍ合金（Ｍ：Ａｌ，Ｃｒ）、Ｆ
ｅ−Ｈｆ−Ｃ−Ｍ合金（Ｍ：Ａｌ，Ｃｒ）、Ｆｅ−Ｔａ
−Ｎ−Ｍ合金（Ｍ：Ａｌ，Ｃｒ）、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍ合金
（Ｍ：Ｎｂ，Ｍｏ）から選ばれる。非晶質軟磁性膜１４
−２は、例えばＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−
Ｍｏ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｗ−Ｚｒ系非晶質合
金、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｚｒ
系非晶質合金から選ばれる。非晶質性の軟磁性膜１４−
２は、下層に形成した多結晶性の軟磁性膜１４−１の結
晶配向性の乱れ等によって軟磁性膜表面にミクロな磁区
が形成されるのを防止する役割がある。また下層の多結
晶性軟磁性膜１４−１は、硬磁性膜１３との磁気的相互
作用により上層の非晶質軟磁性膜１４−２の磁区固定効
果を促進する役割がある。本実施例では、軟磁性膜１４
−１としてＦｅ−８ａｔ％Ｔａ−１２ａｔ％Ｃ合金膜、
軟磁性膜１４−２としてＣｏ−４ａｔ％Ｔａ−９ａｔ％
Ｚｒ非晶質合金膜を用いた例で説明する。

【００３０】高真空ＤＣマグネトロンスパッタリング装
置により、図５に断面構造を示す垂直磁気記録媒体を作
製した。洗浄したガラス基板１１をスパッタリング装置
に設置し、続いて基板１１を約３００℃に加熱した。高
保磁力の硬磁性膜１３として磁化容易軸が基板面に垂直
方向に配向した試料を作製した。まず上記基板上に膜厚
３０ｎｍのＴｉ−１０ａｔ％Ｃｒ合金プリコート層を形
成した。このプリコート層の上に膜厚２０ｎｍの非磁性
Ｃｏ−３５ａｔ％Ｃｒ合金膜を介して膜厚２５ｎｍの磁
化容易軸が垂直配向したＣｏ−１６ａｔ％Ｃｒ−１４ａ
ｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ合金硬磁性膜１３を形成した。
硬磁性膜１３の膜面垂直方向の保磁力は３３００Ｏｅ、
角型比（ＳＱ＝残留磁化と飽和磁化の比）は０．８９で
あった。

【００３１】続いて、この硬磁性膜１３の上に軟磁性膜
１４として前記の軟磁性膜１４−１と軟磁性膜１４−２
を順次形成した。軟磁性膜１４−１としてＦｅ−８ａｔ
％Ｔａ−１２ａｔ％Ｃ合金膜、軟磁性膜１４−２として
Ｃｏ−４ａｔ％Ｔａ−９ａｔ％Ｚｒ非晶質合金膜を用い
た。軟磁性膜１４は、磁気記録時に記録ヘッド磁束のリ
ターンパスとしての役割と信号再生時に垂直磁化膜から
の出力向上の役割をもつ。軟磁性膜１４−１と軟磁性膜
１４−２の膜厚の効果を調べるために、軟磁性膜１４の
全膜厚を４００ｎｍ一定として、軟磁性膜１４−２の膜
厚を０〜４００ｎｍの範囲で変化させた試料を作製し
た。軟磁性膜１４の保磁力は０．２〜０．８Ｏｅ、初透
磁率は２００〜８００であった。

【００３２】軟磁性膜１４の上に膜厚５ｎｍのＴｉ−１
０ａｔ％Ｃｒ合金からなる構造制御層１５を形成し、そ
の上に膜厚２０ｎｍの垂直磁化膜１６、膜厚５ｎｍの保
護膜１７を順次形成した。垂直磁化膜１６としてはＣｏ
−１８ａｔ％Ｃｒ−１２ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ合金
を用い、保護膜１７としてはカーボンを用いた。垂直磁
化膜１６の膜面垂直方向の保磁力は３１５０Ｏｅ、角型
比は０．９１であった。

【００３３】比較のために、硬磁性膜１３の磁化容易軸
が基板面に平行に配向した試料を作製した。まず上記基
板１１上にプリコート層として膜厚５０ｎｍのＮｉ−５
０ａｔ％Ａｌ合金膜を形成し、この上に高保磁力の硬磁
性膜１３の結晶配向制御用の下地層として膜厚２０ｎｍ
のＣｒ膜を形成した。このＣｒ膜は＜１１０＞もしくは
＜１００＞方位に配向していた。この下地層の上に高保
磁力の硬磁性膜１３として膜厚２５ｎｍのＣｏ−１６ａ
ｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ合金薄膜を形
成した。この硬磁性膜１３は、ｈｃｐ構造のｃ軸が基板
面にほぼ平行に配向していた。硬磁性膜１３の面内方向
の保磁力は２８００Ｏｅ、角型比（ＳＱ＝残留磁化と飽
和磁化の比）は０．８１であった。

【００３４】続いて、この硬磁性膜１３の上に軟磁性膜
１４を形成した。軟磁性膜１４は、硬磁性膜１３の上に
軟磁性膜１４−１と軟磁性膜１４−２を順次形成してな
る。軟磁性膜１４−１としてＦｅ−８ａｔ％Ｔａ−１２
ａｔ％Ｃ合金膜、軟磁性膜１４−２としてＣｏ−４ａｔ
％Ｔａ−９ａｔ％Ｚｒ非晶質合金膜を用いた。軟磁性膜
１４−１と軟磁性膜１４−２の膜厚の効果を調べるため
に、軟磁性膜１４の全膜厚を４００ｎｍ一定として、軟
磁性膜１４−２の膜厚を０〜４００ｎｍの範囲で変化し
た試料を作製した。軟磁性膜１４の保磁力は０．２〜
０．８Ｏｅ、初透磁率は２００〜８００であった。軟磁
性膜１４の上に膜厚５ｎｍのＴｉ−１０ａｔ％Ｃｒ合金
からなる構造制御層１５を形成し、その上に膜厚２０ｎ
ｍの垂直磁化膜１６、膜厚５ｎｍの保護膜１７を順次形
成した。垂直磁化膜１６としてはＣｏ−１８ａｔ％Ｃｒ
−１２ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｔａ合金を用い、保護膜１
７としてはカーボンを用いた。垂直磁化膜１６の膜面垂
直方向の保磁力は３１００Ｏｅ、角型比は０．９０であ
った。

【００３５】軟磁性膜１４の表面磁区構造に及ぼす硬磁
性膜１３の結晶配向の影響を、残留磁化状態における磁
区構造観察により比較した。図６に、磁気力顕微鏡で観
察した磁区構造を示す。図６において、（ａ）の列は硬
磁性膜１３の磁化容易軸が膜面垂直方向に配向した本発
明による媒体の軸構造を示し、（ｂ）の列は硬磁性膜１
３の磁化容易軸が膜面平行方向に配向した比較用媒体の
磁区構造を示す。また、同図において（イ）、（ロ）
は、図５に矢印で示したように、（イ）は硬磁性膜１３
表面の磁区構造、（ロ）は軟磁性膜１４−２表面の磁区
構造である。ここで（ロ）は、一例として軟磁性膜１４
−１の膜厚を３６０ｎｍとし、軟磁性膜１４−２の膜厚
を４０ｎｍとしたときの結果を示す。

【００３６】この磁区構造において、明暗のコントラス
トで磁区構造の乱れが示されている。図６において、黒
いコントラストで観察される領域が媒体ノイズの原因と
なる不規則構造の磁区であり、不規則構造磁区の寸法が
小さいほど、また磁区から発生する信号が小さいほど、
ノイズが小さい。垂直配向した硬磁性膜の上に軟磁性膜
を形成した本発明の媒体（ａ）では、図６（ａ）に示す
ように、硬磁性膜表面の不規則構造磁区の寸法が小さ
く、更に軟磁性膜表面の磁区構造の乱れも少ない。一
方、面内配向した硬磁性膜の上に軟磁性膜を形成した比
較用媒体（ｂ）では、硬磁性膜表面の不規則構造磁区の
寸法が大きく、更に軟磁性膜表面に縞状の磁区が形成さ
れ大きな磁区構造の乱れが観察される。これは磁気ヘッ
ドで再生したとき特に長波長成分のノイズ信号の源とな
る。

【００３７】図７に、図５に断面構造を示した本発明に
よる垂直磁気記録媒体と比較用媒体において、軟磁性膜
１４−２の膜厚と媒体ノイズの関係を比較して示す。前
記垂直磁気記録媒体に単磁極ヘッド（トラック幅１．２
μｍ、磁極の飽和磁束密度１．６テスラ）により垂直磁
気記録を行い、ＧＭＲヘッド（巨大磁気抵抗効果型ヘッ
ド、トラック幅０．８μｍ、ギャップ長０．１２μｍ）
で再生した。磁気記録再生時の媒体・ヘッド間のスペー
シングは約１６ｎｍとした。記録電流とオーバーライト
特性（２５４ｋＦＣＩの上に４５ｋＦＣＩの信号を記
録）の関係を測定し、オーバーライトＳ／Ｎが３５ｄＢ
以上が確保される記録電流で磁気記録を行った。磁気記
録の後、媒体ノイズは前記ＧＭＲヘッドを用いて０〜４
０ＭＨｚの範囲のノイズスペクトルを測定し、この範囲
の積算強度を測定した。図７の媒体ノイズは相対値で示
した。

【００３８】図７から明らかなように、多結晶性の軟磁
性膜１４−１の上に非晶質性の軟磁性膜１４−２を形成
することにより媒体ノイズが低減できる。さらに硬磁性
膜１３として磁化容易軸が面内配向した比較用媒体に比
べて、硬磁性膜１３の磁化容易軸が膜面に垂直配向した
本発明の媒体はいずれの膜厚においても優れた低ノイズ
特性が得られた。

【００３９】図８に、軟磁性膜１４−１の膜厚を３６０
ｎｍ、軟磁性膜１４−２の膜厚を４０ｎｍとした前記本
発明の媒体と比較用媒体について、直流消去後の媒体ノ
イズをスペクトラムアナライザ測定した結果を示す。比
較用媒体は、特に２５ＭＨｚ以下の長波長成分のノイズ
信号強度が本発明の媒体に比べて大きい。図６の軟磁性
膜表面の磁区構造に示したように、比較用媒体の軟磁性
膜の表面には縞状の磁区構造が形成されており、このよ
うな軟磁性膜の磁区の乱れが上層に形成した垂直磁化膜
の磁区構造に影響し長波長成分の媒体ノイズを増加させ
たと考えられる。

【００４０】〔実施例３〕図９は、本発明による磁気記
憶装置の概略図である。磁気記憶装置は、磁気ディスク
３１、磁気ディスク３１を回転駆動するモータ、記録再
生用の磁気ヘッド３２、磁気ヘッド３２を支持するサス
ペンジョン３３、磁気ヘッド３２を磁気ディスクに対し
て相対的に駆動するアクチュエータ３４、ボイスコイル
モータ３５、記録信号や再生信号を処理する記録再生回
路３６、磁気ヘッドの位置決め回路３７、インターフェ
ース制御回路３８などで構成される。磁気ディスク３１
は上記実施例１あるいは実施例２にて説明した垂直磁気
記録媒体からなり、保護膜上には潤滑膜が被覆されてい
る。磁気ヘッド３２は、スライダーの上に設けられた磁
気記録用ヘッド及び信号再生用の磁気抵抗効果型、巨大
磁気抵抗効果型もしくはスピンバルブ型素子あるいは磁
気トンネル型素子からなる再生用ヘッドで構成される。
記録信号再生用の磁気ヘッドのギャップ長は、高分解能
の再生信号を得るために０．２５μｍ以下とし、望まし
くは０．０８〜０．１５μｍとする。磁気記録用のヘッ
ドは、単磁極型ヘッドもしくはリング型ヘッドのいずれ
を用いても良い。再生用ヘッドのトラック幅は、記録用
ヘッド磁極のトラック幅より狭くし、記録トラック両端
部から生じる再生ノイズを低減する。

【００４１】磁気ヘッド３２は、サスペンジョン３３に
よって支持される。本装置を用いて、前記実施例１，２
で説明した垂直磁気記録媒体の媒体ノイズ特性や記録再
生特性の評価を行った。本発明の垂直磁気記録媒体によ
り、出力半減線記録密度Ｄ_{５ ０}：２８０ｋＦＣＩ、この
密度における媒体ノイズ：８μＶｒｍｓ／μＶｐｐ、エ
ラーレート：１０^−６以下の高密度特性が得られた。前
記実施例では、垂直磁化膜、構造制御層、軟磁性膜、硬
磁性膜の一例を挙げて内容の説明を行ったが、実施例に
記述した他の材料のいずれを組み合わせて用いても同様
の効果が得られることは言うまでもない。

【００４２】

【発明の効果】本発明によると、媒体ノイズの原因とな
る軟磁性膜表面の縞状磁区の形成を抑止して垂直磁化膜
媒表面における不規則磁区の寸法の微細化を可能とし、
媒体ノイズの小さい記録磁化の安定性に優れた超高密度
磁気記録に好適な垂直磁気記録媒体を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による垂直磁気記録媒体の基本構造の一
例を示す断面模式図。

【図２】実施例１の垂直磁気記録媒体の説明図。

【図３】磁区構造の比較説明図。

【図４】本発明の媒体と比較用媒体のノイズスペクトル
の比較説明図。

【図５】実施例２の垂直磁気記録媒体の説明図。

【図６】磁区構造の比較説明図。

【図７】軟磁性膜厚と媒体ノイズの関係の説明図。

【図８】本発明の媒体と比較用媒体のノイズスペクトラ
ムの説明図。

【図９】磁気記憶装置の説明図。

【符号の説明】

１１：基板、１２：裏打磁性層、１３：硬磁性膜、１
４：軟磁性膜、１４−１：多結晶軟磁性膜、１４−２：
非晶質軟磁性膜、１５：構造制御層、１６：垂直磁化
膜、１７：保護層、３１：磁気ディスク、３２：磁気ヘ
ッド、３３：サスペンジョン、３４：アクチュエータ、
３５：ボイスコイルモータ、３６：記録再生回路、３
７：位置決め回路、３８：インターフェース制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｆ 10/16 Ｈ０１Ｆ 10/16 41/18 41/18 (72)発明者 菊川 敦 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社 日立製作所 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平11−191217（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−129946（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−16940（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−83218（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−120333（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−269814（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−337519（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 5/62 - 5/858

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に裏打磁性層を介して垂直磁化膜
   を設けた垂直磁気記録媒体において、前記裏打磁性層は
   基板に近い側に形成した磁化容易軸が垂直配向した硬磁
   性膜と、前記硬磁性膜の上に形成した軟磁性膜とを含む
   ことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 【請求項２】 請求項１記載の垂直磁気記録媒体におい
   て、前記硬磁性膜の保磁力は１ｋＯｅ以上であり、前記
   軟磁性膜は保磁力が１Ｏｅ以下の非晶質軟磁性膜である
   ことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
3. 【請求項３】 請求項１記載の垂直磁気記録媒体におい
   て、前記硬磁性膜の保磁力は１ｋＯｅ以上であり、前記
   軟磁性膜は多結晶性軟磁性膜上に非晶質軟磁性膜が形成
   された積層構造を有し保磁力が１Ｏｅ以下であることを
   特徴とする垂直磁気記録媒体。
4. 【請求項４】 請求項３記載の垂直磁気記録媒体におい
   て、前記非晶質軟磁性膜はＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系非晶質合
   金、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｗ−Ｚｒ系
   非晶質合金、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ系非晶質合金、Ｃｏ−Ｎ
   ｉ−Ｚｒ系非晶質合金から選ばれる何れかの材料で構成
   され、前記多結晶性軟磁性膜はＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｍ合
   金（Ｍ：Ｃｒ，Ｔｉ）、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ−Ｍ合金（Ｍ：
   Ａｌ，Ｃｒ）、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｃ−Ｍ合金（Ｍ：Ａｌ，Ｃ
   ｒ）、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ−Ｍ合金（Ｍ：Ａｌ，Ｃｒ）、Ｎ
   ｉ−Ｆｅ−Ｍ合金（Ｍ：Ｎｂ，Ｍｏ）から選ばれる何れ
   かの材料で構成され、前記硬磁性膜はＣｏを主成分とし
   これにＣｒ，Ｐｔ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｓｍの何れかを添加し
   た合金からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項記載の垂直
   磁気記録媒体において、前記裏打磁性層と前記垂直磁化
   膜の間に膜厚１〜１０ｎｍの非磁性の構造制御層を含む
   ことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
6. 【請求項６】 磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆
   動する駆動手段と、記録部と再生部とを備える磁気ヘッ
   ドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対
   的に移動させる磁気ヘッド駆動手段と、磁気ヘッドの記
   録信号及び再生信号を処理する信号処理手段とを備える
   磁気記憶装置において、 前記磁気記録媒体として請求項１〜５のいずれか１項記
   載の垂直磁気記録媒体を用いたことを特徴とする磁気記
   憶装置。