JP3993731B2 - 垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体及び磁気記憶装置に関し、特に垂直磁気記録方式を採用する垂直磁気記録媒体及びそのような垂直磁気記録媒体を用いる磁気記憶装置に関する。
【０００２】
垂直磁気記録方式では、垂直磁気記録媒体の磁性膜面に垂直な方向に磁化を行うことで磁気記録を行う。このため、垂直磁気記録媒体は、高密度記録に適している。
【０００３】
【従来の技術】
図１は、従来の垂直磁気記録媒体の一例の要部を示す断面図である。垂直磁気記録媒体は、基板１、軟磁性下地層２、中間層３、垂直磁化層４及び保護層５からなる。基板１は、Ａｌ合金等からなる。軟磁性下地層２は、ＮｉＦｅ等からなり、０.２〜１μｍの膜厚を有する。中間層３は、Ｃｒ，Ｔｉ等からなり、５ｎｍ以下の膜厚を有する。垂直磁化層４は、ＣｏＣｒ等からなり、２０〜５０ｎｍの膜厚を有する。保護層５は、ＤＬＣ等からなり、５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０００４】
軟磁性下地層２は、記録感度及び再生感度の向上のために設けられる。この軟磁性下地層２の存在により、記録ヘッド磁界の垂直成分が大幅に増大するため、高い保磁力Ｈｃ（高い異方性磁化Ｈｋ）の垂直磁気記録媒体を実現できる。高い保磁力Ｈｃ（高い異方性磁化Ｈｋ）を得ることは、垂直磁気記録媒体の熱的安定性の実現するためには不可欠である。
【０００５】
中間層３は、垂直磁化層４の良好な密着性及び垂直磁化層４が軟磁性下地層２の結晶格子構造の影響を受けずに成長の初期段階から優れた結晶性を有するように設けられる。垂直磁化層４のエピタキシャル成長を誘起させることを目的としているため、この中間層３の膜厚は小さく設定されている。又、中間層３の膜厚を大きく設定すると、記録ヘッド磁界分布の急峻さの悪化を招くことが、従来より知られている。尚、原理的に軟磁性下地層２の結晶性の影響を受けない材料で垂直磁化層４を形成して、中間層３を設けない垂直磁気記録媒体も提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、軟磁性下地層２による記録感度の向上は、非常に大きな効果がある反面、軟磁性下地層２の存在により、媒体ノイズが大幅に増大するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、記録感度を低下させずに軟磁性下地層に起因する媒体ノイズを低減可能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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、軟磁性下地層の上に中間層及び垂直磁化層が順次積層された構造の垂直磁気記録媒体であって、該中間層の膜厚は、該垂直磁化層の膜厚以上に設定されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体によって達成できる。
【０００９】
前記垂直磁気記録媒体の垂直磁化層の膜厚は１０〜５０ｎｍであり、前記中間層の膜厚は１０〜１００ｎｍであっても良い。
【００１０】
前記垂直磁気記録媒体の軟磁性下地層の膜厚は０.１〜１μｍであっても良い。
【００１１】
又、前記垂直磁気記録媒体の軟磁性下地層は、ＮｉＦｅ，ＦｅＴａＣ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＡｌＯ，ＦｅＮ，ＦｅＳｉＡｌからなるグループから選択された材料からなり、前記中間層は、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ｃｒ，Ｔｉからなるグループから選択された材料からなり、前記垂直磁化層は、ＣｏＣｒ，ＣｏＣｒＰｔＴａ，ＣｏＣｒＮｂＰｔ，Ｃｏ/Ｐｄ，ＴｂＦｅＣｏ，ＦｅＰｔ，γＦｅ２Ｏ３を含む垂直磁気異方性を有する合金のグループから選択ざれた材料からなる構成としても良い。
【００１２】
上記の課題は、上記のいずれかの垂直磁気記録媒体と、シールド型ＧＭＲヘッドとを備えたことを特徴とする磁気記憶装置によっても達成できる。
【００１３】
磁気記憶装置は、前記中間層の膜厚が、該ＧＭＲヘッド浮上面から前記垂直磁気記録媒体の垂直磁化層表面までの磁気的スペーシングより大きいように構成しても良い。
【００１４】
従って、本発明によれば、記録感度を低下させずに媒体ノイズを低減可能な垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置を実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明になる垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置の各実施例を、以下に図２以降と共に説明する。
【００１６】
【実施例】
図２は、本発明になる垂直磁気記録媒体の第１実施例の要部を示す断面図である。図２に示す垂直磁気記録媒体は、基板１１、軟磁性下地層１２、中間層１３、垂直磁化層１４及び保護層１５からなる。基板１１は、ガラスやＡｌ合金等からなる。軟磁性下地層１２は、ＮｉＦｅ，ＦｅＴａＣ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＡｌＯ，ＦｅＮ，ＦｅＳｉＡｌ等からなり、０.１〜１μｍの膜厚を有する。中間層１３は、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ｃｒ，Ｔｉ等からなり、１０〜１００ｎｍの膜厚を有する。垂直磁化層１４は、ＣｏＣｒ，ＣｏＣｒＰｔＴａ，ＣｏＣｒＮｂＰｔ，Ｃｏ/Ｐｄ，ＴｂＦｅＣｏ等のＣｏを主成分とした垂直磁気異方性を有する合金や、ＦｅＰｔ，γＦｅ２Ｏ３等の垂直磁気異方性を有する合金からなり、１０〜５０ｎｍの膜厚を有する。保護層１５は、ＤＬＣ等からなり、２〜１０ｎｍの膜厚を有する。尚、垂直磁化層１４は、磁性粒子径の微細化、均一化や磁性粒子間の磁気的相互作用の切断等のために、各種添加物を含むようにしても良いことは、言うまでもない。
【００１７】
軟磁性下地層１２は、記録感度及び再生感度の向上のために設けられる。この軟磁性下地層１２の存在により、記録ヘッド磁界の垂直成分が大幅に増大するため、高い保磁力Ｈｃ（高い異方性磁化Ｈｋ）の垂直磁気記録媒体を実現できる。高い保磁力Ｈｃ（高い異方性磁化Ｈｋ）を得ることは、垂直磁気記録媒体の熱的安定性の実現するためには不可欠である。
【００１８】
中間層１３は、垂直磁化層１４の良好な密着性及び垂直磁化層１４が軟磁性下地層１２の結晶格子構造の影響を受けずに成長の初期段階から優れた結晶性を有するように設けられる。本実施例では、この中間層１３の膜厚が、従来と比較して大きく設定されている点に特徴がある。つまり、この中間層１３の膜厚は、図１に示す従来の垂直磁気記録媒体等と比べると、数倍〜数十倍に設定され、且つ、垂直磁化層４の膜厚より大きく設定されている。
【００１９】
図３は、中間層１３の膜厚をゼロに設定、即ち、中間層１３を設けない場合の垂直磁気記録媒体に対するＧＭＲヘッド感度分布を示す図である。同図中、縦軸は感度（Ａｍ/Ｗｂ）を示し、横軸はシールド型ＧＭＲヘッドのシールドギャップ中央を原点とした、垂直磁気記録媒体のトラック走行方向上の位置（μｍ）を示す。又、同図は、ＧＭＲヘッドと媒体表面までの磁気的スペーシングＭａｇ．ｓｐｅ．＝３０ｎｍ、垂直磁化層１４の膜厚が３０ｎｍ、軟磁性下地層１２の膜厚が５００ｎｍ、ＧＭＲヘッドのシールドギャップ長（シールド間隔）ＳｈｉｅｌｄＧＬ＝１１０ｎｍの場合についての感度分布を示す。
【００２０】
図３に示す感度分布は、垂直磁気記録媒体の任意の場所にある磁化モーメント（Ｗｂ/ｍ２）により、どれだけの磁界（Ａ/ｍ）がＧＭＲヘッドの膜内部に生じるかを計算したものである。具体的には、ＧＭＲヘッドに仮想的にコイルを１ターン巻き付けた状態を仮定して、２次元の有限要素法により磁界分布を求め、相反定理に従って逆算した。同図中、○印及び●印が垂直磁化層１４内部における感度分布を示し、△印及び▲印が軟磁性下地層１２の表面付近、即ち、軟磁性下地層１２のうち最も垂直磁化層１４に近い部分における感度分布を示す。又、●印及び▲印が垂直成分であるｙ成分、○印及び△印が長手成分であるｘ成分の分布を夫々示す。ＧＭＲヘッドは、同図に示すように、この垂直磁気記録媒体に対しては、垂直磁化層１４に対する再生感度と比較して、８０％以上もの感度を軟磁性下地層１２に対して持っていることがわかる。このため、軟磁性下地層１２内に磁化の揺らぎ、即ち、ノイズゾーンがあると、簡単に再生してしまうことがわかる。
【００２１】
図４は、中間層１３の膜厚を、垂直磁化層１４の約２倍である６０ｎｍに設定した場合の垂直磁気記録媒体に対するＧＭＲヘッド感度分布を示す図である。同図中、縦軸は感度（Ａｍ/Ｗｂ）を示し、横軸はＧＭＲヘッドのシールドギャップ中央を原点とした、垂直磁気記録媒体のトラック走行方向上の位置（μｍ）を示す。又、同図は、図３の場合と同様に、ＧＭＲヘッドと媒体表面までの磁気的スペーシングＭａｇ．ｓｐｅ．＝３０ｎｍ、垂直磁化層１４の膜厚が３０ｎｍ、軟磁性下地層１２の膜厚が５００ｎｍ、ＧＭＲヘッドのシールドギャップ長（シールド間隔）ＳｈｉｅｌｄＧＬ＝１１０ｎｍの場合についての感度分布を示す。更に、図４で用いられている丸印及び三角印は、図３の場合と同じ意味を持つものとする。
【００２２】
図４に示すように、この場合の軟磁性下地層１２におけるＧＭＲヘッド再生感度は、垂直磁化層１４における感度の約３５％近くまで低下していることがわかる。図３の場合は、ＧＭＲヘッドは８０％以上の感度を軟磁性下地層１２に対して持っているが、図４の場合は、この約半分以下にできることがわかる。従って、図４の場合には、再生出力に及ぼす軟磁性下地層１２の影響が小さくなり、媒体ノイズが低減される。
【００２３】
このように、シールド型ＧＭＲヘッドの再生感度は、ヘッド浮上面からの距離が遠ざかる程低下することが明らかである。このため、再生信号を取り出したい垂直磁化層１４をヘッド浮上面近くに、又、媒体ノイズ源となるために再生したくない軟磁性下地層１２をヘッド浮上面から遠ざけることで、高い信号対雑音比（Ｓ/Ｎ比）の垂直磁気記録媒体を実現できる。
【００２４】
ところで、垂直磁化層の膜厚を大きくして、ヘッド浮上面からの軟磁性下地層までの距離を遠くすると、記録ヘッド磁界勾配が劣化して、記録分解能が低下することが、従来より知られている。
【００２５】
これに対し、本実施例は、このような従来技術とは全く異なるものである。本実施例では、垂直磁化層の膜厚を大きくしているわけではなく、中間層１３の膜厚を大きくして、ヘッド浮上面から軟磁性下地層までの距離を遠くしている。
【００２６】
図５は、垂直磁気記録媒体に対する記録ヘッド磁界を示す図である。同図中、縦軸は記録ヘッド磁界（ｋＡ/ｍ）を示し、横軸は記録ヘッドの垂直磁気記録媒体のトラック走行方向上の位置（μｍ）を示す。又、▲印は中間層１３の膜厚がゼロの場合の垂直成分であるｙ成分、△印は中間層１３の膜厚がゼロの場合の長手成分であるｘ成分を示す。更に、●印は中間層１３の膜厚が６０ｎｍの場合の垂直成分であるｙ成分、○印は中間層１３の膜厚が６０ｎｍの場合の長手成分であるｘ成分を示す。同図は、図３の場合と同様に、ヘッドと媒体表面までの磁気的スペーシングＭａｇ．ｓｐｅ．＝３０ｎｍ、垂直磁化層１４の膜厚が３０ｎｍ、軟磁性下地層１２の膜厚が５００ｎｍ、ｍｍｆ＝０.４ＡＴの場合についての記録磁界を示す。
【００２７】
又、図６は、有限要素法シミュレーションにより得られた、本実施例の垂直磁気記録媒体に対する記録時における磁束線の流れを示す図である。同図中、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図６において、２１は記録ヘッドの上部磁極、２２はリターンヨークを示し、記録ヘッドは、ギャップ長と上部磁極長が共に０.５μｍの垂直記録用リングヘッドであるものとした。
【００２８】
図５に示すように、丸印で示す本実施例におけるヘッド磁界分布は、図６に示す上部磁極２１のトレーシング側（左側）において、三角印で示す中間層１３の膜厚がゼロの場合のヘッド磁界分布に比べて、ヘッド磁界の急峻さが失われている。しかし、保磁力ＨがＨ＝４５０ｋＡ/ｍ付近の磁界勾配は、本実施例の場合に３.８ｘ１０１２Ａ/ｍ２程度であり、中間層１３の膜厚がゼロの場合の約４.５ｘ１０１２Ａ/ｍ２程度と比較しても、著しい磁界勾配の劣化は見られない。この程度であれば、記録の際に問題は生じないと思われる。これは、垂直磁化層１４自体の膜厚が大きくなるわけではなく、中間層１３の膜厚のみが大きくなることに起因する。
【００２９】
又、本実施例の場合、中間層１３の膜厚がゼロの場合と比較すると、磁界の強度が多少低下する。しかし、中間層１３の膜厚が６０ｎｍ程度の場合、７５０ｋＡ/ｍ程度の記録磁界は見込めるので、保磁力ＨｃがＨｃ＝４５０〜５００ｋＡ/ｍ程度の垂直磁気記録媒体までは良好な記録を行えると考えられ、現状がＨｃ＝２００ｋＡ/ｍ程度であることを考慮すると、今後の高保磁力化に対しても十分対応可能であることがわかる。
【００３０】
次に、本発明になる垂直磁気記録媒体の第２実施例を説明する。図７は、垂直磁気記録媒体の第２実施例の要部を示す断面図である。同図中、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３１】
本実施例では、基板１１がガラスからなり、基板１１上には膜厚が５ｎｍのＳｉＮ層３１が設けられている。軟磁性下地層１２は、ＳｉＮ層３１上に設けられ、膜厚が２００ｎｍのＦｅＳｉＡｌからなる。中間層１３は、膜厚が３０ｎｍ以上のＳｉＮからなる。垂直磁化層１４は、膜厚が３０ｎｍのＴｂＦｅＣｏからなる。この垂直磁化層１４上には、膜厚が５ｎｍのＳｉＮ層３２が設けられ、このＳｉＮ層３２上には膜厚が５ｎｍでＣからなる保護層１５が設けられている。
【００３２】
本実施例の垂直磁気記録媒体は、次のように作成した。先ず、スパッタ装置としては、４個のカソードを有する基板公転タイプのＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いた。カソードには、ＢドープＳｉ、Ｆｅ８６Ｓｉ５ . ３Ａｌ８ . ７、Ｔｂ１８Ｆｅ７０Ｃｏ１２、Ｃの各ターゲットを装着した。ガラス基板１１の次に形成されるＳｉＮ層３１は、垂直磁化層１４との密着性を向上させるために形成される。スパッタ時には、Ａｒガスと共にＮ２ガスを導入した。ＡｒガスとＮ２ガスのガスフローレートは３：１とし、スパッタガス圧は０.３Ｐａとした。スパッタレートは、１０ｎｍ/ｍｉｎとした。
【００３３】
ＦｅＳｉＡｌ軟磁性下地層１２の飽和磁束密度Ｂｓ，保磁力Ｈｃは夫々Ｂｓ＝１.４Ｗｂ/ｍ２、Ｈｃ＝１６５Ａ/ｍである。この軟磁性下地層１２の形成時のスパッタＡｒガス圧は０.５Ｐａ、スパッタレートは３０ｎｍ/ｍｉｎとした。ＳｉＮ非磁性中間層１３の成膜条件は、ＳｉＮ層３１の成膜条件と同じとした。記録層として形成される、Ｔｂ１８Ｆｅ７０Ｃｏ１２垂直磁化層１４の飽和磁化Ｂｓ，保磁力Ｈｃは夫々Ｂｓ＝０.１９Ｗｂ/ｍ２、Ｈｃ＝３３０ｋＡ/ｍである。この垂直磁化層１４の形成時のスパッタＡｒガス圧は１.０Ｐａ、スパッタレートは２０ｎｍ/ｍｉｎとした。ＳｉＮ層３２は、酸化保護効果を有し、ＳｉＮ層３１と同じ成膜条件で成膜した。Ｃ保護層１５は、アモルファスカーボンからなる。この保護層１５の形成時、Ｃターゲットに対するＡｒガス圧を０.３Ｐａ、スパッタレートを５ｎｍ/ｍｉｎとしてスパッタした。
【００３４】
記録再生特性は、記録コア幅が１μｍ、ＧＭＲ再生コア幅が０.８μｍ、再生シールドギャップ長が０.１４μｍの磁気ヘッドを用いて測定した。又、ヘッド垂直磁気記録媒体からの浮上量は約１５ｎｍ、垂直磁気記録媒体である磁気ディスクを回転するスピンドル回転数を４８００ｒｐｍとした。
【００３５】
図８は、このようにして得られた記録再生特性の測定結果を中間層１３の膜厚に対して示す図である。同図中、縦軸はキャリアレベル（ｄＢｍ）及びノイズレベル（ｄＢｍ）を示し、横軸はＳｉＮ中間層１３の膜厚（ｎｍ）を示す。又、○印はキャリアレベルを示し、●印はノイズレベルを示す。同図に示す測定結果は、ＳｉＮ中間層１３の膜厚を変えて、４００ｋＦＣＩの信号（ｄＢｍ）をスペクトルアナライザで測定することで求めた。尚、スペクトルアナライザのバンド幅は３０ｋＨｚとした。
【００３６】
図８からもわかるように、中間層１３の膜厚を垂直磁化層１４の膜厚より大きく設定することで、微小マークを記録できることが確認された。
【００３７】
図９は、図８の場合と同様にして、中間層１３の膜厚を変えて、２００ｋＦＣＩの信号（ｄＢｍ）をスペクトルアナライザで測定した結果を示す図である。図９中、縦軸はキャリアレベル（ｄＢｍ）及びノイズレベル（ｄＢｍ）を示し、横軸はＳｉＮ中間層１３の膜厚（ｎｍ）を示す。又、○印はキャリアレベルを示し、●印はノイズレベルを示す。
【００３８】
図９からもわかるように、中間層１３の膜厚を３０ｎｍより大きく設定することにより、信号振幅、即ち、キャリアレベルを劣化させることなく、ノイズレベルを低減できることが確認された。
【００３９】
次に、本発明になる垂直磁気記録媒体の第３実施例を説明する。垂直磁気記録媒体の第３実施例の構造は、図７に示した上記第２実施例の場合と同じである。
【００４０】
上記第２実施例では、垂直磁化層１４の膜厚は３０ｎｍで一定であり、中間層１３の膜厚を変えている。これに対し、第３実施例では、中間層１３の膜厚を８０ｎｍで一定とし、垂直磁化層１４の膜厚を変えた。
【００４１】
図１０は、記録再生特性の測定結果を垂直磁化層１４の膜厚に対して示す図である。同図中、縦軸はキャリアレベル（ｄＢｍ）及びノイズレベル（ｄＢｍ）を示し、横軸はＴｂ１８Ｆｅ７０Ｃｏ１２垂直磁化層１４の膜厚（ｎｍ）を示す。又、○印はキャリアレベルを示し、●印はノイズレベルを示す。同図に示す測定結果は、ＳｉＮ中間層１３の膜厚を３０ｎｍと一定に設定し、Ｔｂ１８Ｆｅ７０Ｃｏ１２垂直磁化層１４の膜厚を変えて、４００ｋＦＣＩの信号（ｄＢｍ）をスペクトルアナライザで測定することで求めた。尚、スペクトルアナライザのバンド幅は３０ｋＨｚとした。
【００４２】
図１０からもわかるように、垂直磁化層１４の膜厚を小さくすること、即ち、中間層１３の膜厚に対する垂直磁化層１４の膜厚を相対的に小さくすることにより、微小マークを記録しやすくなり、信号振幅も大きくなることが確認できた。
【００４３】
図１１は、図１０の場合と同様にして、垂直磁化層１４の膜厚を変えて、２００ｋＦＣＩの信号（ｄＢｍ）をスペクトルアナライザで測定した結果を示す図である。図１１中、縦軸はキャリアレベル（ｄＢｍ）及びノイズレベル（ｄＢｍ）を示し、横軸はＴｂ１８Ｆｅ７０Ｃｏ１２垂直磁化層１４の膜厚（ｎｍ）を示す。又、○印はキャリアレベルを示し、●印はノイズレベルを示す。
【００４４】
図１１からもわかるように、垂直磁化層１４の膜厚に関係なく、信号振幅は略一定である。他方、記録周波数におけるノイズレベルは、垂直磁化層１４の膜厚の減少に伴い低下していることがわかる。
【００４５】
上記の如き測定結果から、垂直磁化層１４の膜厚を、中間層１３の膜厚より小さく設定することにより、微小マークの記録が可能になると共に、ノイズレベルも低減可能になることが確認できた。
【００４６】
次に、本発明になる垂直磁気記録媒体の第４実施例を説明する。垂直磁気記録媒体の第４実施例の構造は、図７に示した上記第２実施例の場合と同じである。
【００４７】
本実施例では、垂直磁化層１４の膜厚を２０ｎｍに設定すると共に、中間層１３の膜厚を垂直磁化層１４の膜厚の３倍である６０ｎｍに設定し、軟磁性下地層１２の材質を変えて２００ｋＦＣＩの信号（ｄＢｍ）をスペクトルアナライザで測定して信号対雑音比（ＳＮＲ）を調べた。又、ガラス基板１１の厚みは０.６３５ｍｍ、ＳｉＮ層３１の膜厚は５ｎｍ、軟磁性下地層１２の膜厚は２００ｎｍ、ＳｉＮ中間層１３の膜厚は上記の如く６０ｎｍ、ＴｂＦｅＣｏ垂直磁化層１４の膜厚は２０ｎｍ、ＳｉＮ層３２の膜厚は５ｎｍ、Ｃ保護層１５の膜厚は５ｎｍとした。
【００４８】
垂直磁気記録媒体の、軟磁性下地層１２を除く各層の成膜条件などは、上記第２実施例と同じとした。他方、軟磁性下地層１２には、次のＮｉＦｅ系，ＦｅＴａＣ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＡｌＯ，ＦｅＮなる５種類の合金を用い、成膜条件及び磁気特性などは、次の通りとした。
（１）Ｎｉ８０Ｆｅ１５Ｎｂ１５軟磁性下地層１２： 飽和磁束密度Ｂｓ＝１.８Ｗｂ/ｍ２，スパッタガス＝Ａｒ，ガス圧＝０.５Ｐａ，スパッタレート＝３０ｎｍ/ｍｉｎ
（２）Ｆｅ８０Ｔａ９Ｃ１１軟磁性下地層１２： 飽和磁束密度Ｂｓ＝１.５Ｗｂ/ｍ２，スパッタガス＝Ａｒ，ガス圧＝０.５Ｐａ，スパッタレート＝３０ｎｍ/ｍｉｎ
（３）Ｃｏ８６Ｚｒ５Ｎｂ９軟磁性下地層１２： 飽和磁束密度Ｂｓ＝１.２Ｗｂ/ｍ２，スパッタガス＝Ａｒ，ガス圧＝０.５Ｐａ，スパッタレート＝３０ｎｍ/ｍｉｎ
（４）Ｆｅ９４（Ａｌ２Ｏ３）６軟磁性下地層１２： 飽和磁束密度Ｂｓ＝１.７Ｗｂ/ｍ２，スパッタガス＝Ａｒ，ガス圧＝０.５Ｐａ，スパッタレート＝３０ｎｍ/ｍｉｎ
（５）ＦｅＮ軟磁性下地層１２： 飽和磁束密度Ｂｓ＝１.５Ｗｂ/ｍ２，スパッタガス＝Ａｒ+Ｎ２，ガス圧＝０.５Ｐａ，スパッタレート＝３０ｎｍ/ｍｉｎ上記（１）〜（５）の各軟磁性下地層１２に対する２００ｋＦＣＩにおけるＳＮＲは、次のようになった。尚、記録再生特性は、上記第２実施例の場合と同じとした。
軟磁性下地層１２ ＳＮＲ（Ｓｐｐ/Ｎｒｍｓ）
ＮｉＦｅＮｂ ２３.８
ＦｅＴａＣ ２４.９
ＣｏＺｒＮｂ ２３.１
ＦｅＡｌＯ ２４.５
ＦｅＮ ２３.９
このように、中間層１３の膜厚を、垂直磁化層１４の膜厚に対して相対的に大きく設定することで、軟磁性下地膜１２の種類に依存することなく、良好なＳＮＲを得られることが確認できた。
【００４９】
次に、本発明になる垂直磁気記録媒体の第５実施例を説明する。垂直磁気記録媒体の第５実施例の構造は、図７に示した上記第２実施例の場合と同じである。
【００５０】
本実施例では、中間層１３をＳｉＮで形成する場合と、Ｙ−ＳｉＯ２（Ｙ：４５ａｔ％）及びＣで形成する場合とについて、２００ｋＦＣＩの信号（ｄＢｍ）をスペクトルアナライザで測定して上記と同様にしてＳＮＲを調べた。尚、Ｙ−ＳｉＯ２中間層１３は、ＳｉＯ２ターゲット上にＹチップを置いて、高周波スパッタを行うことで形成した。又、Ｃ中間層１３は、潤滑用に用いるＣ層と同様の方法でスパッタを行い形成した。ガラス基板１１の厚みは０.６３５ｍｍ、ＳｉＮ層３１の膜厚は５ｎｍ、ＦｅＳｉＡｌ軟磁性下地層１２の膜厚は２００ｎｍ、中間層１３の膜厚は６０ｎｍ、ＴｂＦｅＣｏ垂直磁化層１４の膜厚は２０ｎｍ、ＳｉＮ層３２の膜厚は５ｎｍ、Ｃ保護層１５の膜厚は５ｎｍとした。
【００５１】
各種類の中間層１３に対する２００ｋＦＣＩにおけるＳＮＲは、次のようになった。尚、記録再生特性は、上記第２実施例の場合と同じとした。
このように、中間層１３の種類を変えても、ＳＮＲには殆ど変化が見られないことから、上記第１〜第４実施例の場合と同様に、中間層１３の膜厚に対して垂直磁化層１４の膜厚を相対的に小さくすることが、高ＳＮＲ化に有効であることが確認できた。
【００５２】
次に、本発明になる垂直磁気記録媒体の第６実施例を説明する。垂直磁気記録媒体の第６実施例の構造は、図７に示した上記第２実施例の場合と同じである。
【００５３】
本実施例では、垂直磁化層１４の組成を変えて、保持力の大きさを変化させた場合のオーバーライト（Ｏ/Ｗ）特性を調べた。オーバーライトは、６０ｋＦＣＩの信号の上に、３６０ｋＦＣＩの信号を記録した場合の６０ｋＦＣＩの消し残りを調べた。記録再生実験系は、上記第２実施例と同様のものを使用した。又、ガラス基板１１の厚みは０.６３５ｍｍ、ＳｉＮ層３１の膜厚は５ｎｍ、ＦｅＳｉＡｌ軟磁性下地層１２の膜厚は２００ｎｍ、ＳｉＮ中間層１３の膜厚は６０ｎｍ、ＴｂＦｅＣｏ垂直磁化層１４の膜厚は２０ｎｍ、ＳｉＮ層３２の膜厚は５ｎｍ、Ｃ保護層１５の膜厚は５ｎｍとした。尚、ＴｂＦｅＣｏは、成膜条件によって、同一組成であっても保磁力や飽和磁化の値が異なる場合があるため、保磁力に対するオーバーライト（Ｏ/Ｗ）特性の変化及び参考として２００ｋＦＣＩにおけるＳＮＲも測定した。
このように、中間層１３の膜厚が６０ｎｍと垂直磁化層１４の膜厚に比べて大きく設定されていても、垂直磁化層１４の保磁力Ｈｃは約６００ｋＡ/ｍまでは十分に記録可能であることが確認でき、中間層１３の膜厚の増大による記録能力の低下は実用的には問題とならないことも確認できた。
【００５４】
次に、本発明になる磁気記憶装置の一実施例を説明する。磁気記憶装置の本実施例は、本発明になる垂直磁気記録媒体を用いる。
【００５５】
図１２は、磁気記憶装置の実施例を示す平面図である。同図に示すように、磁気記憶装置１００のハウジング１０１には、回転軸１０２、回転軸１０２に装着される磁気ディスク１０３、磁気ディスク１０３に対向する浮上ヘッドスライダ１０４、アーム軸１０５、浮上ヘッドスライダ１０４を先端に固着してアーム軸１０５を中心に磁気ディスク１０３上を水平に移動するキャリッジアーム１０６及びキャリッジアーム１０６を駆動して水平移動させるアクチュエータ１０７が収容される。磁気ディスク１０３に対して情報の記録又は再生を行う場合には、磁気回路で構成されたアクチュエータ１０７によりキャリッジアーム１０６が駆動され、浮上ヘッドスライダ１０４が回転する磁気ディスク１０３上の所望のトラックに位置決めされる。浮上ヘッドスライダ１０４の先端には、磁気ヘッド２００が設けられている。この磁気ヘッド２００は、尚、図１２は、便宜上、ハウジング１０１の上部に設けられるカバーを取り外した状態を示している。
【００５６】
磁気ディスク１０３は、上記垂直磁気記録媒体の第１〜第６実施例のいずれの構成を有しても良い。
【００５７】
次に、磁気ディスク１０３の中間層１３の膜厚と、磁気ヘッド２００を構成するシールド型ＧＭＲヘッドの浮上面から磁気ディスク１０３表面までの磁気的スペーシングとの関係について、図１３及び図１４と共に説明する。図１３及び図１４では、便宜上、垂直磁気記録媒体の特定の層のみを示す。
【００５８】
図１３は、シールド型ＧＭＲヘッドと図１に示す垂直磁気記録媒体との関係を説明する図である。つまり、図１３は、磁気ディスク１０３が図１の構造を有した場合を示す。図１３中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５９】
図１３の場合、ＧＭＲヘッド２００Ａ及び図１に示す垂直磁気記録媒体の組み合わせでは、シールドギャップ３００は５０〜２００ｎｍであり、ＧＭＲヘッド２００Ａと媒体表面（垂直磁化層４）までの磁気的スペーシング３０１は２０〜８０ｎｍである。この場合、垂直磁化層４は軟磁性下地層３に近接して存在するため、垂直磁化層４内の磁化から発生する磁束は、そのまま軟磁性下地層２へ流れる。このため、軟磁性下地層２には、局所的に強い垂直方向磁界が加わることになる。従って、本質的に面内に磁気異方性を有する軟磁性下地層３の磁化も、局所的に回転しなければならないが、軟磁性材料では強い交換結合が働いているため、局所的な磁化変化はエネルギー的に不安定となる。このため、垂直磁化層４の急峻な磁化転移形成を阻害したり、軟磁性下地層３の磁区を乱したりする。前者は、高密度記録の再生信号の減衰を招き、後者は、媒体ノイズの原因となる。
【００６０】
図１４は、シールド型ＧＭＲヘッドと図２に示す垂直磁気記録媒体の第１実施例との関係を説明する図である。つまり、図１４は、磁気ディスク１０３が図２の構造を有した場合を示す。図１４中、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６１】
図１４の場合、垂直磁化層１４は、軟磁性下地層１２よりもＧＭＲヘッド２００Ａに近い側に位置している。従って、同図に示すように、垂直磁化層１４内の磁化から発生する磁束は、軟磁性下地層１２の局所に集中することはない。この結果、軟磁性下地層１２の磁化の変化は緩やかになり、高密度記録の再生信号の増大及び媒体ノイズの低減が可能となる。
【００６２】
図１５は、本実施例において、図１４に示すＧＭＲヘッド２００Ａと媒体表面（垂直磁化層１４）までの磁気的スペーシング３０１が３０ｎｍの場合の信号レベル及びノイズレベルのＳｉＮ中間層１３の膜厚依存性の測定結果を示す図である。同図中、縦軸はキャリアレベル（ｄＢｍ）及びノイズレベル（ｄＢｍ）を示し、横軸は中間層１３の膜厚（ｎｍ）を示す。又、○印はキャリアレベル示し、●印はノイズレベルを示す。同図に示す測定結果は、ＳｉＮ中間層１３の膜厚を変えて、４００ｋＦＣＩの信号（ｄＢｍ）をスペクトルアナライザで測定することで求めた。同図からもわかるように、中間層１３の膜厚が磁気的スペーシング３０１より大きく４０ｎｍ以上になると、キャリア対ノイズ比（ＣＮＲ）が向上することが確認できた。
【００６３】
このように、本実施例によれば、シールド型ＧＭＲヘッドの再生感度分布の特徴を生かして、記録感度を低下させることなく、軟磁性下地層に起因する媒体ノイズの低減を図り、優れたＳＮＲの垂直磁気記録を行うことができる。
【００６４】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは、言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、記録感度を低下させずに軟磁性下地層に起因する媒体ノイズを低減可能な垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の垂直磁気記録媒体の一例の要部を示す断面図である。
【図２】本発明になる垂直磁気記録媒体の第１実施例の要部を示す断面図である。
【図３】中間層を設けない場合の垂直磁気記録媒体に対するＧＭＲヘッド感度分布を示す図である。
【図４】中間層の膜厚を垂直磁化層の約２倍に設定した場合の垂直磁気記録媒体に対するＧＭＲヘッド感度分布を示す図である。
【図５】垂直磁気記録媒体に対する記録ヘッド磁界を示す図である。
【図６】有限要素法シミュレーションにより得られた記録時における磁束線の流れを示す図である。
【図７】本発明になる垂直磁気記録媒体の第２実施例の要部を示す断面図である。
【図８】記録再生特性の測定結果を中間層の膜厚に対して示す図である。
【図９】記録再生特性の測定結果を中間層の膜厚に対して示す図である。
【図１０】記録再生特性の測定結果を垂直磁化層の膜厚に対して示す図である。
【図１１】記録再生特性の測定結果を垂直磁化層の膜厚に対して示す図である。
【図１２】本発明になる磁気記憶装置の一実施例を示す平面図である。
【図１３】シールド型ＧＭＲヘッドと図１に示す垂直磁気記録媒体との関係を説明する図である。
【図１４】シールド型ＧＭＲヘッドと図２に示す垂直磁気記録媒体との関係を説明する図である。
【図１５】磁気的スペーシングが３０ｎｍの場合の信号レベル及びノイズレベルの中間層の膜厚依存性の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１１ 基板
１２ 軟磁性下地層
１３ 中間層
１４ 垂直磁化層
１５ 保護層
２００Ａ ＧＭＲ
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体及び磁気記憶装置に関し、特に垂直磁気記録方式を採用する垂直磁気記録媒体及びそのような垂直磁気記録媒体を用いる磁気記憶装置に関する。
【０００２】
垂直磁気記録方式では、垂直磁気記録媒体の磁性膜面に垂直な方向に磁化を行うことで磁気記録を行う。このため、垂直磁気記録媒体は、高密度記録に適している。
【０００３】
【従来の技術】
図１は、従来の垂直磁気記録媒体の一例の要部を示す断面図である。垂直磁気記録媒体は、基板１、軟磁性下地層２、中間層３、垂直磁化層４及び保護層５からなる。基板１は、Ａｌ合金等からなる。軟磁性下地層２は、ＮｉＦｅ等からなり、０.２〜１μｍの膜厚を有する。中間層３は、Ｃｒ，Ｔｉ等からなり、５ｎｍ以下の膜厚を有する。垂直磁化層４は、ＣｏＣｒ等からなり、２０〜５０ｎｍの膜厚を有する。保護層５は、ＤＬＣ等からなり、５〜１０ｎｍの膜厚を有する。
【０００４】
軟磁性下地層２は、記録感度及び再生感度の向上のために設けられる。この軟磁性下地層２の存在により、記録ヘッド磁界の垂直成分が大幅に増大するため、高い保磁力Ｈｃ（高い異方性磁化Ｈｋ）の垂直磁気記録媒体を実現できる。高い保磁力Ｈｃ（高い異方性磁化Ｈｋ）を得ることは、垂直磁気記録媒体の熱的安定性の実現するためには不可欠である。
【０００５】
中間層３は、垂直磁化層４の良好な密着性及び垂直磁化層４が軟磁性下地層２の結晶格子構造の影響を受けずに成長の初期段階から優れた結晶性を有するように設けられる。垂直磁化層４のエピタキシャル成長を誘起させることを目的としているため、この中間層３の膜厚は小さく設定されている。又、中間層３の膜厚を大きく設定すると、記録ヘッド磁界分布の急峻さの悪化を招くことが、従来より知られている。尚、原理的に軟磁性下地層２の結晶性の影響を受けない材料で垂直磁化層４を形成して、中間層３を設けない垂直磁気記録媒体も提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、軟磁性下地層２による記録感度の向上は、非常に大きな効果がある反面、軟磁性下地層２の存在により、媒体ノイズが大幅に増大するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、記録感度を低下させずに軟磁性下地層に起因する媒体ノイズを低減可能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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、軟磁性下地層の上に中間層及び垂直磁化層が順次積層された構造の垂直磁気記録媒体であって、該中間層の膜厚は、該垂直磁化層の膜厚以上に設定されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体によって達成できる。
【０００９】
前記垂直磁気記録媒体の垂直磁化層の膜厚は１０〜５０ｎｍであり、前記中間層の膜厚は１０〜１００ｎｍであっても良い。
【００１０】
前記垂直磁気記録媒体の軟磁性下地層の膜厚は０.１〜１μｍであっても良い。
【００１１】
又、前記垂直磁気記録媒体の軟磁性下地層は、ＮｉＦｅ，ＦｅＴａＣ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＡｌＯ，ＦｅＮ，ＦｅＳｉＡｌからなるグループから選択された材料からなり、前記中間層は、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ｃｒ，Ｔｉからなるグループから選択された材料からなり、前記垂直磁化層は、ＣｏＣｒ，ＣｏＣｒＰｔＴａ，ＣｏＣｒＮｂＰｔ，Ｃｏ/Ｐｄ，ＴｂＦｅＣｏ，ＦｅＰｔ，γＦｅ２Ｏ３を含む垂直磁気異方性を有する合金のグループから選択ざれた材料からなる構成としても良い。
【００１２】
上記の課題は、上記のいずれかの垂直磁気記録媒体と、シールド型ＧＭＲヘッドとを備えたことを特徴とする磁気記憶装置によっても達成できる。
【００１３】
磁気記憶装置は、前記中間層の膜厚が、該ＧＭＲヘッド浮上面から前記垂直磁気記録媒体の垂直磁化層表面までの磁気的スペーシングより大きいように構成しても良い。
【００１４】
従って、本発明によれば、記録感度を低下させずに媒体ノイズを低減可能な垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置を実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明になる垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置の各実施例を、以下に図２以降と共に説明する。
【００１６】
【実施例】
図２は、本発明になる垂直磁気記録媒体の第１実施例の要部を示す断面図である。図２に示す垂直磁気記録媒体は、基板１１、軟磁性下地層１２、中間層１３、垂直磁化層１４及び保護層１５からなる。基板１１は、ガラスやＡｌ合金等からなる。軟磁性下地層１２は、ＮｉＦｅ，ＦｅＴａＣ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＡｌＯ，ＦｅＮ，ＦｅＳｉＡｌ等からなり、０.１〜１μｍの膜厚を有する。中間層１３は、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ｃｒ，Ｔｉ等からなり、１０〜１００ｎｍの膜厚を有する。垂直磁化層１４は、ＣｏＣｒ，ＣｏＣｒＰｔＴａ，ＣｏＣｒＮｂＰｔ，Ｃｏ/Ｐｄ，ＴｂＦｅＣｏ等のＣｏを主成分とした垂直磁気異方性を有する合金や、ＦｅＰｔ，γＦｅ２Ｏ３等の垂直磁気異方性を有する合金からなり、１０〜５０ｎｍの膜厚を有する。保護層１５は、ＤＬＣ等からなり、２〜１０ｎｍの膜厚を有する。尚、垂直磁化層１４は、磁性粒子径の微細化、均一化や磁性粒子間の磁気的相互作用の切断等のために、各種添加物を含むようにしても良いことは、言うまでもない。
【００１７】
軟磁性下地層１２は、記録感度及び再生感度の向上のために設けられる。この軟磁性下地層１２の存在により、記録ヘッド磁界の垂直成分が大幅に増大するため、高い保磁力Ｈｃ（高い異方性磁化Ｈｋ）の垂直磁気記録媒体を実現できる。高い保磁力Ｈｃ（高い異方性磁化Ｈｋ）を得ることは、垂直磁気記録媒体の熱的安定性の実現するためには不可欠である。
【００１８】
中間層１３は、垂直磁化層１４の良好な密着性及び垂直磁化層１４が軟磁性下地層１２の結晶格子構造の影響を受けずに成長の初期段階から優れた結晶性を有するように設けられる。本実施例では、この中間層１３の膜厚が、従来と比較して大きく設定されている点に特徴がある。つまり、この中間層１３の膜厚は、図１に示す従来の垂直磁気記録媒体等と比べると、数倍〜数十倍に設定され、且つ、垂直磁化層４の膜厚より大きく設定されている。
【００１９】
図３は、中間層１３の膜厚をゼロに設定、即ち、中間層１３を設けない場合の垂直磁気記録媒体に対するＧＭＲヘッド感度分布を示す図である。同図中、縦軸は感度（Ａｍ/Ｗｂ）を示し、横軸はシールド型ＧＭＲヘッドのシールドギャップ中央を原点とした、垂直磁気記録媒体のトラック走行方向上の位置（μｍ）を示す。又、同図は、ＧＭＲヘッドと媒体表面までの磁気的スペーシングＭａｇ．ｓｐｅ．＝３０ｎｍ、垂直磁化層１４の膜厚が３０ｎｍ、軟磁性下地層１２の膜厚が５００ｎｍ、ＧＭＲヘッドのシールドギャップ長（シールド間隔）ＳｈｉｅｌｄＧＬ＝１１０ｎｍの場合についての感度分布を示す。
【００２０】
図３に示す感度分布は、垂直磁気記録媒体の任意の場所にある磁化モーメント（Ｗｂ/ｍ２）により、どれだけの磁界（Ａ/ｍ）がＧＭＲヘッドの膜内部に生じるかを計算したものである。具体的には、ＧＭＲヘッドに仮想的にコイルを１ターン巻き付けた状態を仮定して、２次元の有限要素法により磁界分布を求め、相反定理に従って逆算した。同図中、○印及び●印が垂直磁化層１４内部における感度分布を示し、△印及び▲印が軟磁性下地層１２の表面付近、即ち、軟磁性下地層１２のうち最も垂直磁化層１４に近い部分における感度分布を示す。又、●印及び▲印が垂直成分であるｙ成分、○印及び△印が長手成分であるｘ成分の分布を夫々示す。ＧＭＲヘッドは、同図に示すように、この垂直磁気記録媒体に対しては、垂直磁化層１４に対する再生感度と比較して、８０％以上もの感度を軟磁性下地層１２に対して持っていることがわかる。このため、軟磁性下地層１２内に磁化の揺らぎ、即ち、ノイズゾーンがあると、簡単に再生してしまうことがわかる。
【００２１】
図４は、中間層１３の膜厚を、垂直磁化層１４の約２倍である６０ｎｍに設定した場合の垂直磁気記録媒体に対するＧＭＲヘッド感度分布を示す図である。同図中、縦軸は感度（Ａｍ/Ｗｂ）を示し、横軸はＧＭＲヘッドのシールドギャップ中央を原点とした、垂直磁気記録媒体のトラック走行方向上の位置（μｍ）を示す。又、同図は、図３の場合と同様に、ＧＭＲヘッドと媒体表面までの磁気的スペーシングＭａｇ．ｓｐｅ．＝３０ｎｍ、垂直磁化層１４の膜厚が３０ｎｍ、軟磁性下地層１２の膜厚が５００ｎｍ、ＧＭＲヘッドのシールドギャップ長（シールド間隔）ＳｈｉｅｌｄＧＬ＝１１０ｎｍの場合についての感度分布を示す。更に、図４で用いられている丸印及び三角印は、図３の場合と同じ意味を持つものとする。
【００２２】
図４に示すように、この場合の軟磁性下地層１２におけるＧＭＲヘッド再生感度は、垂直磁化層１４における感度の約３５％近くまで低下していることがわかる。図３の場合は、ＧＭＲヘッドは８０％以上の感度を軟磁性下地層１２に対して持っているが、図４の場合は、この約半分以下にできることがわかる。従って、図４の場合には、再生出力に及ぼす軟磁性下地層１２の影響が小さくなり、媒体ノイズが低減される。
【００２３】
このように、シールド型ＧＭＲヘッドの再生感度は、ヘッド浮上面からの距離が遠ざかる程低下することが明らかである。このため、再生信号を取り出したい垂直磁化層１４をヘッド浮上面近くに、又、媒体ノイズ源となるために再生したくない軟磁性下地層１２をヘッド浮上面から遠ざけることで、高い信号対雑音比（Ｓ/Ｎ比）の垂直磁気記録媒体を実現できる。
【００２４】
ところで、垂直磁化層の膜厚を大きくして、ヘッド浮上面からの軟磁性下地層までの距離を遠くすると、記録ヘッド磁界勾配が劣化して、記録分解能が低下することが、従来より知られている。
【００２５】
これに対し、本実施例は、このような従来技術とは全く異なるものである。本実施例では、垂直磁化層の膜厚を大きくしているわけではなく、中間層１３の膜厚を大きくして、ヘッド浮上面から軟磁性下地層までの距離を遠くしている。
【００２６】
図５は、垂直磁気記録媒体に対する記録ヘッド磁界を示す図である。同図中、縦軸は記録ヘッド磁界（ｋＡ/ｍ）を示し、横軸は記録ヘッドの垂直磁気記録媒体のトラック走行方向上の位置（μｍ）を示す。又、▲印は中間層１３の膜厚がゼロの場合の垂直成分であるｙ成分、△印は中間層１３の膜厚がゼロの場合の長手成分であるｘ成分を示す。更に、●印は中間層１３の膜厚が６０ｎｍの場合の垂直成分であるｙ成分、○印は中間層１３の膜厚が６０ｎｍの場合の長手成分であるｘ成分を示す。同図は、図３の場合と同様に、ヘッドと媒体表面までの磁気的スペーシングＭａｇ．ｓｐｅ．＝３０ｎｍ、垂直磁化層１４の膜厚が３０ｎｍ、軟磁性下地層１２の膜厚が５００ｎｍ、ｍｍｆ＝０.４ＡＴの場合についての記録磁界を示す。
【００２７】
又、図６は、有限要素法シミュレーションにより得られた、本実施例の垂直磁気記録媒体に対する記録時における磁束線の流れを示す図である。同図中、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図６において、２１は記録ヘッドの上部磁極、２２はリターンヨークを示し、記録ヘッドは、ギャップ長と上部磁極長が共に０.５μｍの垂直記録用リングヘッドであるものとした。
【００２８】
図５に示すように、丸印で示す本実施例におけるヘッド磁界分布は、図６に示す上部磁極２１のトレーシング側（左側）において、三角印で示す中間層１３の膜厚がゼロの場合のヘッド磁界分布に比べて、ヘッド磁界の急峻さが失われている。しかし、保磁力ＨがＨ＝４５０ｋＡ/ｍ付近の磁界勾配は、本実施例の場合に３.８ｘ１０１２Ａ/ｍ２程度であり、中間層１３の膜厚がゼロの場合の約４.５ｘ１０１２Ａ/ｍ２程度と比較しても、著しい磁界勾配の劣化は見られない。この程度であれば、記録の際に問題は生じないと思われる。これは、垂直磁化層１４自体の膜厚が大きくなるわけではなく、中間層１３の膜厚のみが大きくなることに起因する。
【００２９】
又、本実施例の場合、中間層１３の膜厚がゼロの場合と比較すると、磁界の強度が多少低下する。しかし、中間層１３の膜厚が６０ｎｍ程度の場合、７５０ｋＡ/ｍ程度の記録磁界は見込めるので、保磁力ＨｃがＨｃ＝４５０〜５００ｋＡ/ｍ程度の垂直磁気記録媒体までは良好な記録を行えると考えられ、現状がＨｃ＝２００ｋＡ/ｍ程度であることを考慮すると、今後の高保磁力化に対しても十分対応可能であることがわかる。
【００３０】
次に、本発明になる垂直磁気記録媒体の第２実施例を説明する。図７は、垂直磁気記録媒体の第２実施例の要部を示す断面図である。同図中、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３１】
本実施例では、基板１１がガラスからなり、基板１１上には膜厚が５ｎｍのＳｉＮ層３１が設けられている。軟磁性下地層１２は、ＳｉＮ層３１上に設けられ、膜厚が２００ｎｍのＦｅＳｉＡｌからなる。中間層１３は、膜厚が３０ｎｍ以上のＳｉＮからなる。垂直磁化層１４は、膜厚が３０ｎｍのＴｂＦｅＣｏからなる。この垂直磁化層１４上には、膜厚が５ｎｍのＳｉＮ層３２が設けられ、このＳｉＮ層３２上には膜厚が５ｎｍでＣからなる保護層１５が設けられている。
【００３２】
本実施例の垂直磁気記録媒体は、次のように作成した。先ず、スパッタ装置としては、４個のカソードを有する基板公転タイプのＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いた。カソードには、ＢドープＳｉ、Ｆｅ８６Ｓｉ５ . ３Ａｌ８ . ７、Ｔｂ１８Ｆｅ７０Ｃｏ１２、Ｃの各ターゲットを装着した。ガラス基板１１の次に形成されるＳｉＮ層３１は、垂直磁化層１４との密着性を向上させるために形成される。スパッタ時には、Ａｒガスと共にＮ２ガスを導入した。ＡｒガスとＮ２ガスのガスフローレートは３：１とし、スパッタガス圧は０.３Ｐａとした。スパッタレートは、１０ｎｍ/ｍｉｎとした。
【００３３】
ＦｅＳｉＡｌ軟磁性下地層１２の飽和磁束密度Ｂｓ，保磁力Ｈｃは夫々Ｂｓ＝１.４Ｗｂ/ｍ２、Ｈｃ＝１６５Ａ/ｍである。この軟磁性下地層１２の形成時のスパッタＡｒガス圧は０.５Ｐａ、スパッタレートは３０ｎｍ/ｍｉｎとした。ＳｉＮ非磁性中間層１３の成膜条件は、ＳｉＮ層３１の成膜条件と同じとした。記録層として形成される、Ｔｂ１８Ｆｅ７０Ｃｏ１２垂直磁化層１４の飽和磁化Ｂｓ，保磁力Ｈｃは夫々Ｂｓ＝０.１９Ｗｂ/ｍ２、Ｈｃ＝３３０ｋＡ/ｍである。この垂直磁化層１４の形成時のスパッタＡｒガス圧は１.０Ｐａ、スパッタレートは２０ｎｍ/ｍｉｎとした。ＳｉＮ層３２は、酸化保護効果を有し、ＳｉＮ層３１と同じ成膜条件で成膜した。Ｃ保護層１５は、アモルファスカーボンからなる。この保護層１５の形成時、Ｃターゲットに対するＡｒガス圧を０.３Ｐａ、スパッタレートを５ｎｍ/ｍｉｎとしてスパッタした。
【００３４】
記録再生特性は、記録コア幅が１μｍ、ＧＭＲ再生コア幅が０.８μｍ、再生シールドギャップ長が０.１４μｍの磁気ヘッドを用いて測定した。又、ヘッド垂直磁気記録媒体からの浮上量は約１５ｎｍ、垂直磁気記録媒体である磁気ディスクを回転するスピンドル回転数を４８００ｒｐｍとした。
【００３５】
図８は、このようにして得られた記録再生特性の測定結果を中間層１３の膜厚に対して示す図である。同図中、縦軸はキャリアレベル（ｄＢｍ）及びノイズレベル（ｄＢｍ）を示し、横軸はＳｉＮ中間層１３の膜厚（ｎｍ）を示す。又、○印はキャリアレベルを示し、●印はノイズレベルを示す。同図に示す測定結果は、ＳｉＮ中間層１３の膜厚を変えて、４００ｋＦＣＩの信号（ｄＢｍ）をスペクトルアナライザで測定することで求めた。尚、スペクトルアナライザのバンド幅は３０ｋＨｚとした。
【００３６】
図８からもわかるように、中間層１３の膜厚を垂直磁化層１４の膜厚より大きく設定することで、微小マークを記録できることが確認された。
【００３７】
図９は、図８の場合と同様にして、中間層１３の膜厚を変えて、２００ｋＦＣＩの信号（ｄＢｍ）をスペクトルアナライザで測定した結果を示す図である。図９中、縦軸はキャリアレベル（ｄＢｍ）及びノイズレベル（ｄＢｍ）を示し、横軸はＳｉＮ中間層１３の膜厚（ｎｍ）を示す。又、○印はキャリアレベルを示し、●印はノイズレベルを示す。
【００３８】
図９からもわかるように、中間層１３の膜厚を３０ｎｍより大きく設定することにより、信号振幅、即ち、キャリアレベルを劣化させることなく、ノイズレベルを低減できることが確認された。
【００３９】
次に、本発明になる垂直磁気記録媒体の第３実施例を説明する。垂直磁気記録媒体の第３実施例の構造は、図７に示した上記第２実施例の場合と同じである。
【００４０】
上記第２実施例では、垂直磁化層１４の膜厚は３０ｎｍで一定であり、中間層１３の膜厚を変えている。これに対し、第３実施例では、中間層１３の膜厚を８０ｎｍで一定とし、垂直磁化層１４の膜厚を変えた。
【００４１】
図１０は、記録再生特性の測定結果を垂直磁化層１４の膜厚に対して示す図である。同図中、縦軸はキャリアレベル（ｄＢｍ）及びノイズレベル（ｄＢｍ）を示し、横軸はＴｂ１８Ｆｅ７０Ｃｏ１２垂直磁化層１４の膜厚（ｎｍ）を示す。又、○印はキャリアレベルを示し、●印はノイズレベルを示す。同図に示す測定結果は、ＳｉＮ中間層１３の膜厚を３０ｎｍと一定に設定し、Ｔｂ１８Ｆｅ７０Ｃｏ１２垂直磁化層１４の膜厚を変えて、４００ｋＦＣＩの信号（ｄＢｍ）をスペクトルアナライザで測定することで求めた。尚、スペクトルアナライザのバンド幅は３０ｋＨｚとした。
【００４２】
図１０からもわかるように、垂直磁化層１４の膜厚を小さくすること、即ち、中間層１３の膜厚に対する垂直磁化層１４の膜厚を相対的に小さくすることにより、微小マークを記録しやすくなり、信号振幅も大きくなることが確認できた。
【００４３】
図１１は、図１０の場合と同様にして、垂直磁化層１４の膜厚を変えて、２００ｋＦＣＩの信号（ｄＢｍ）をスペクトルアナライザで測定した結果を示す図である。図１１中、縦軸はキャリアレベル（ｄＢｍ）及びノイズレベル（ｄＢｍ）を示し、横軸はＴｂ１８Ｆｅ７０Ｃｏ１２垂直磁化層１４の膜厚（ｎｍ）を示す。又、○印はキャリアレベルを示し、●印はノイズレベルを示す。
【００４４】
図１１からもわかるように、垂直磁化層１４の膜厚に関係なく、信号振幅は略一定である。他方、記録周波数におけるノイズレベルは、垂直磁化層１４の膜厚の減少に伴い低下していることがわかる。
【００４５】
上記の如き測定結果から、垂直磁化層１４の膜厚を、中間層１３の膜厚より小さく設定することにより、微小マークの記録が可能になると共に、ノイズレベルも低減可能になることが確認できた。
【００４６】
次に、本発明になる垂直磁気記録媒体の第４実施例を説明する。垂直磁気記録媒体の第４実施例の構造は、図７に示した上記第２実施例の場合と同じである。
【００４７】
本実施例では、垂直磁化層１４の膜厚を２０ｎｍに設定すると共に、中間層１３の膜厚を垂直磁化層１４の膜厚の３倍である６０ｎｍに設定し、軟磁性下地層１２の材質を変えて２００ｋＦＣＩの信号（ｄＢｍ）をスペクトルアナライザで測定して信号対雑音比（ＳＮＲ）を調べた。又、ガラス基板１１の厚みは０.６３５ｍｍ、ＳｉＮ層３１の膜厚は５ｎｍ、軟磁性下地層１２の膜厚は２００ｎｍ、ＳｉＮ中間層１３の膜厚は上記の如く６０ｎｍ、ＴｂＦｅＣｏ垂直磁化層１４の膜厚は２０ｎｍ、ＳｉＮ層３２の膜厚は５ｎｍ、Ｃ保護層１５の膜厚は５ｎｍとした。
【００４８】
垂直磁気記録媒体の、軟磁性下地層１２を除く各層の成膜条件などは、上記第２実施例と同じとした。他方、軟磁性下地層１２には、次のＮｉＦｅ系，ＦｅＴａＣ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＡｌＯ，ＦｅＮなる５種類の合金を用い、成膜条件及び磁気特性などは、次の通りとした。
（１）Ｎｉ８０Ｆｅ１５Ｎｂ１５軟磁性下地層１２： 飽和磁束密度Ｂｓ＝１.８Ｗｂ/ｍ２，スパッタガス＝Ａｒ，ガス圧＝０.５Ｐａ，スパッタレート＝３０ｎｍ/ｍｉｎ
（２）Ｆｅ８０Ｔａ９Ｃ１１軟磁性下地層１２： 飽和磁束密度Ｂｓ＝１.５Ｗｂ/ｍ２，スパッタガス＝Ａｒ，ガス圧＝０.５Ｐａ，スパッタレート＝３０ｎｍ/ｍｉｎ
（３）Ｃｏ８６Ｚｒ５Ｎｂ９軟磁性下地層１２： 飽和磁束密度Ｂｓ＝１.２Ｗｂ/ｍ２，スパッタガス＝Ａｒ，ガス圧＝０.５Ｐａ，スパッタレート＝３０ｎｍ/ｍｉｎ
（４）Ｆｅ９４（Ａｌ２Ｏ３）６軟磁性下地層１２： 飽和磁束密度Ｂｓ＝１.７Ｗｂ/ｍ２，スパッタガス＝Ａｒ，ガス圧＝０.５Ｐａ，スパッタレート＝３０ｎｍ/ｍｉｎ
（５）ＦｅＮ軟磁性下地層１２： 飽和磁束密度Ｂｓ＝１.５Ｗｂ/ｍ２，スパッタガス＝Ａｒ+Ｎ２，ガス圧＝０.５Ｐａ，スパッタレート＝３０ｎｍ/ｍｉｎ上記（１）〜（５）の各軟磁性下地層１２に対する２００ｋＦＣＩにおけるＳＮＲは、次のようになった。尚、記録再生特性は、上記第２実施例の場合と同じとした。
軟磁性下地層１２ ＳＮＲ（Ｓｐｐ/Ｎｒｍｓ）
ＮｉＦｅＮｂ ２３.８
ＦｅＴａＣ ２４.９
ＣｏＺｒＮｂ ２３.１
ＦｅＡｌＯ ２４.５
ＦｅＮ ２３.９
このように、中間層１３の膜厚を、垂直磁化層１４の膜厚に対して相対的に大きく設定することで、軟磁性下地膜１２の種類に依存することなく、良好なＳＮＲを得られることが確認できた。
【００４９】
次に、本発明になる垂直磁気記録媒体の第５実施例を説明する。垂直磁気記録媒体の第５実施例の構造は、図７に示した上記第２実施例の場合と同じである。
【００５０】
本実施例では、中間層１３をＳｉＮで形成する場合と、Ｙ−ＳｉＯ２（Ｙ：４５ａｔ％）及びＣで形成する場合とについて、２００ｋＦＣＩの信号（ｄＢｍ）をスペクトルアナライザで測定して上記と同様にしてＳＮＲを調べた。尚、Ｙ−ＳｉＯ２中間層１３は、ＳｉＯ２ターゲット上にＹチップを置いて、高周波スパッタを行うことで形成した。又、Ｃ中間層１３は、潤滑用に用いるＣ層と同様の方法でスパッタを行い形成した。ガラス基板１１の厚みは０.６３５ｍｍ、ＳｉＮ層３１の膜厚は５ｎｍ、ＦｅＳｉＡｌ軟磁性下地層１２の膜厚は２００ｎｍ、中間層１３の膜厚は６０ｎｍ、ＴｂＦｅＣｏ垂直磁化層１４の膜厚は２０ｎｍ、ＳｉＮ層３２の膜厚は５ｎｍ、Ｃ保護層１５の膜厚は５ｎｍとした。
【００５１】
各種類の中間層１３に対する２００ｋＦＣＩにおけるＳＮＲは、次のようになった。尚、記録再生特性は、上記第２実施例の場合と同じとした。
【００５２】
次に、本発明になる垂直磁気記録媒体の第６実施例を説明する。垂直磁気記録媒体の第６実施例の構造は、図７に示した上記第２実施例の場合と同じである。
【００５３】
本実施例では、垂直磁化層１４の組成を変えて、保持力の大きさを変化させた場合のオーバーライト（Ｏ/Ｗ）特性を調べた。オーバーライトは、６０ｋＦＣＩの信号の上に、３６０ｋＦＣＩの信号を記録した場合の６０ｋＦＣＩの消し残りを調べた。記録再生実験系は、上記第２実施例と同様のものを使用した。又、ガラス基板１１の厚みは０.６３５ｍｍ、ＳｉＮ層３１の膜厚は５ｎｍ、ＦｅＳｉＡｌ軟磁性下地層１２の膜厚は２００ｎｍ、ＳｉＮ中間層１３の膜厚は６０ｎｍ、ＴｂＦｅＣｏ垂直磁化層１４の膜厚は２０ｎｍ、ＳｉＮ層３２の膜厚は５ｎｍ、Ｃ保護層１５の膜厚は５ｎｍとした。尚、ＴｂＦｅＣｏは、成膜条件によって、同一組成であっても保磁力や飽和磁化の値が異なる場合があるため、保磁力に対するオーバーライト（Ｏ/Ｗ）特性の変化及び参考として２００ｋＦＣＩにおけるＳＮＲも測定した。
【００５４】
次に、本発明になる磁気記憶装置の一実施例を説明する。磁気記憶装置の本実施例は、本発明になる垂直磁気記録媒体を用いる。
【００５５】
図１２は、磁気記憶装置の実施例を示す平面図である。同図に示すように、磁気記憶装置１００のハウジング１０１には、回転軸１０２、回転軸１０２に装着される磁気ディスク１０３、磁気ディスク１０３に対向する浮上ヘッドスライダ１０４、アーム軸１０５、浮上ヘッドスライダ１０４を先端に固着してアーム軸１０５を中心に磁気ディスク１０３上を水平に移動するキャリッジアーム１０６及びキャリッジアーム１０６を駆動して水平移動させるアクチュエータ１０７が収容される。磁気ディスク１０３に対して情報の記録又は再生を行う場合には、磁気回路で構成されたアクチュエータ１０７によりキャリッジアーム１０６が駆動され、浮上ヘッドスライダ１０４が回転する磁気ディスク１０３上の所望のトラックに位置決めされる。浮上ヘッドスライダ１０４の先端には、磁気ヘッド２００が設けられている。この磁気ヘッド２００は、尚、図１２は、便宜上、ハウジング１０１の上部に設けられるカバーを取り外した状態を示している。
【００５６】
磁気ディスク１０３は、上記垂直磁気記録媒体の第１〜第６実施例のいずれの構成を有しても良い。
【００５７】
次に、磁気ディスク１０３の中間層１３の膜厚と、磁気ヘッド２００を構成するシールド型ＧＭＲヘッドの浮上面から磁気ディスク１０３表面までの磁気的スペーシングとの関係について、図１３及び図１４と共に説明する。図１３及び図１４では、便宜上、垂直磁気記録媒体の特定の層のみを示す。
【００５８】
図１３は、シールド型ＧＭＲヘッドと図１に示す垂直磁気記録媒体との関係を説明する図である。つまり、図１３は、磁気ディスク１０３が図１の構造を有した場合を示す。図１３中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５９】
図１３の場合、ＧＭＲヘッド２００Ａ及び図１に示す垂直磁気記録媒体の組み合わせでは、シールドギャップ３００は５０〜２００ｎｍであり、ＧＭＲヘッド２００Ａと媒体表面（垂直磁化層４）までの磁気的スペーシング３０１は２０〜８０ｎｍである。この場合、垂直磁化層４は軟磁性下地層３に近接して存在するため、垂直磁化層４内の磁化から発生する磁束は、そのまま軟磁性下地層２へ流れる。このため、軟磁性下地層２には、局所的に強い垂直方向磁界が加わることになる。従って、本質的に面内に磁気異方性を有する軟磁性下地層３の磁化も、局所的に回転しなければならないが、軟磁性材料では強い交換結合が働いているため、局所的な磁化変化はエネルギー的に不安定となる。このため、垂直磁化層４の急峻な磁化転移形成を阻害したり、軟磁性下地層３の磁区を乱したりする。前者は、高密度記録の再生信号の減衰を招き、後者は、媒体ノイズの原因となる。
【００６０】
図１４は、シールド型ＧＭＲヘッドと図２に示す垂直磁気記録媒体の第１実施例との関係を説明する図である。つまり、図１４は、磁気ディスク１０３が図２の構造を有した場合を示す。図１４中、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６１】
図１４の場合、垂直磁化層１４は、軟磁性下地層１２よりもＧＭＲヘッド２００Ａに近い側に位置している。従って、同図に示すように、垂直磁化層１４内の磁化から発生する磁束は、軟磁性下地層１２の局所に集中することはない。この結果、軟磁性下地層１２の磁化の変化は緩やかになり、高密度記録の再生信号の増大及び媒体ノイズの低減が可能となる。
【００６２】
図１５は、本実施例において、図１４に示すＧＭＲヘッド２００Ａと媒体表面（垂直磁化層１４）までの磁気的スペーシング３０１が３０ｎｍの場合の信号レベル及びノイズレベルのＳｉＮ中間層１３の膜厚依存性の測定結果を示す図である。同図中、縦軸はキャリアレベル（ｄＢｍ）及びノイズレベル（ｄＢｍ）を示し、横軸は中間層１３の膜厚（ｎｍ）を示す。又、○印はキャリアレベル示し、●印はノイズレベルを示す。同図に示す測定結果は、ＳｉＮ中間層１３の膜厚を変えて、４００ｋＦＣＩの信号（ｄＢｍ）をスペクトルアナライザで測定することで求めた。同図からもわかるように、中間層１３の膜厚が磁気的スペーシング３０１より大きく４０ｎｍ以上になると、キャリア対ノイズ比（ＣＮＲ）が向上することが確認できた。
【００６３】
このように、本実施例によれば、シールド型ＧＭＲヘッドの再生感度分布の特徴を生かして、記録感度を低下させることなく、軟磁性下地層に起因する媒体ノイズの低減を図り、優れたＳＮＲの垂直磁気記録を行うことができる。
【００６４】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは、言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、記録感度を低下させずに軟磁性下地層に起因する媒体ノイズを低減可能な垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の垂直磁気記録媒体の一例の要部を示す断面図である。
【図２】本発明になる垂直磁気記録媒体の第１実施例の要部を示す断面図である。
【図３】中間層を設けない場合の垂直磁気記録媒体に対するＧＭＲヘッド感度分布を示す図である。
【図４】中間層の膜厚を垂直磁化層の約２倍に設定した場合の垂直磁気記録媒体に対するＧＭＲヘッド感度分布を示す図である。
【図５】垂直磁気記録媒体に対する記録ヘッド磁界を示す図である。
【図６】有限要素法シミュレーションにより得られた記録時における磁束線の流れを示す図である。
【図７】本発明になる垂直磁気記録媒体の第２実施例の要部を示す断面図である。
【図８】記録再生特性の測定結果を中間層の膜厚に対して示す図である。
【図９】記録再生特性の測定結果を中間層の膜厚に対して示す図である。
【図１０】記録再生特性の測定結果を垂直磁化層の膜厚に対して示す図である。
【図１１】記録再生特性の測定結果を垂直磁化層の膜厚に対して示す図である。
【図１２】本発明になる磁気記憶装置の一実施例を示す平面図である。
【図１３】シールド型ＧＭＲヘッドと図１に示す垂直磁気記録媒体との関係を説明する図である。
【図１４】シールド型ＧＭＲヘッドと図２に示す垂直磁気記録媒体との関係を説明する図である。
【図１５】磁気的スペーシングが３０ｎｍの場合の信号レベル及びノイズレベルの中間層の膜厚依存性の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１１ 基板
１２ 軟磁性下地層
１３ 中間層
１４ 垂直磁化層
１５ 保護層
２００Ａ ＧＭＲ
Claims (4)
- 軟磁性下地層の上に中間層及び垂直磁化層が順次積層された構造の垂直磁気記録媒体であって、
該中間層の膜厚は、該垂直磁化層の膜厚以上に設定されていることを特徴とする、垂直磁気記録媒体。 - 前記軟磁性下地層は、ＮｉＦｅ，ＦｅＴａＣ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＡｌＯ，ＦｅＮ，ＦｅＳｉＡｌからなるグループから選択された材料からなり、
前記中間層は、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ｃｒ，Ｔｉからなるグループから選択された材料からなり、
前記垂直磁化層は、ＣｏＣｒ，ＣｏＣｒＰｔＴａ，ＣｏＣｒＮｂＰｔ，Ｃｏ/Ｐｄ，ＴｂＦｅＣｏ，ＦｅＰｔ，γＦｅ２Ｏ３を含む垂直磁気異方性を有する合金のグループから選択ざれた材料からなることを特徴とする、請求項１記載の垂直磁気記録媒体。 - 請求項１又は２記載の垂直磁気記録媒体と、
シールド型ＧＭＲヘッドとを備えたことを特徴とする、磁気記憶装置。 - 前記中間層の膜厚は、該ＧＭＲヘッド浮上面から前記垂直磁気記録媒体の垂直磁化層表面までの磁気的スペーシングより大きいことを特徴とする、請求項３記載の磁気記憶装置。
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