(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、下地層と磁性層構造とが積層された構造を有する磁気記録媒体の製造方法であって、
該磁性層構造は、下地層上に設けられた強磁性層と、該強磁性層上に設けられた非磁性結合層と、該非磁性結合層上に設けられた磁性層とからなり、
該下地層及び該磁性層構造を、該強磁性層及び該磁性層が交換結合すると共に互いに磁化方向が反平行となるように、該基板上に、連続スパッタリングで形成することを特徴とする、磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２】
前記連続スパッタリングは、前記非磁性結合層を、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ系合金、Ｒｈ系合金及びＩｒ系合金からなるグループから選択された材料で、０．４〜１．０ｎｍの範囲内の膜厚に形成することを特徴とする、請求項１記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３】
基板上に、下地層と、第１の強磁性層と、第１の非磁性結合層と、第２の強磁性層と、第２の非磁性結合層と、磁性層とがこの順序で積層された構造を有する磁気記録媒体の製造方法であって、
該積層された構造を、該第１の強磁性層と該第２の強磁性層が交換結合すると共に磁化方向が互いに反平行となり、該第２の強磁性層と該磁性層が交換結合すると共に磁化方向が互いに反平行となるように、該基板上に、連続スパッタリングで形成することを特徴とする、磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４】
前記連続スパッタリングは、前記第１及び第２の非磁性結合層を、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ系合金、Ｒｈ系合金及びＩｒ系合金からなるグループから選択された材料で、０．４〜１．０ｎｍの範囲内の膜厚に形成することを特徴とする、請求項３記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項５】
前記連続スパッタリングは、０．３５ｎｍ/ｓ以下のスパッタリング速度で行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項６】
スパッタリングの前の基板温度を約１００〜３００℃に設定することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の磁気記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気記録媒体の製造方法に係り、特に高密度記録に適した磁気記録媒体の製造方法に関する。本発明は、更に、磁気記録媒体、磁気記録媒体を備えた磁気記憶装置、及び磁気記録媒体に情報を磁気的に記録する記録方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク等の水平磁気記録媒体の記録密度は、媒体ノイズの低減及び磁気抵抗効果型ヘッド及びスピンバルブヘッドの開発により、著しく増大した。代表的な磁気記録媒体は、基板と、下地層と、磁性層と、保護層とがこの順序で積層された構造を有する。下地層は、Ｃｒ又はＣｒ系合金からなり、磁性層は、Ｃｏ系合金からなる。
【０００３】
媒体ノイズを低減する方法は、今までに各種提案されている。例えば、Ｏｋａｍｏｔｏ  ｅｔ  ａｌ. ，”Ｒｉｇｉｄ  Ｄｉｓｋ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ｆｏｒ  ５Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2   Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”，ＡＢ−３，Ｉｎｔｅｒｍａｇ  ’９６  Ｄｉｇｅｓｔには、ＣｒＭｏからなる適切な下地層を用いて磁性層の膜厚を減少させることで、磁性層の粒子サイズ及びサイズ分布を減少させることが提案されている。又、米国特許第５，６９３，４２６号では、ＮｉＡｌからなる下地層を用いることが提案されている。更に、Ｈｏｓｏｅ  ｅｔ  ａｌ. ，  ”Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｄｅｃａｙ  ｉｎＨｉｇｈ−Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ｍｅｄｉａ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ.   Ｍａｇｎ.   Ｖｏｌ. ３３，  １５２８（１９９７）では、ＣｒＴｉからなる下地層を用いることが提案されている。上記の如き下地層は、磁性層の面内配向を促し残留磁化及びビットの熱安定性を増加させる。磁性層の膜厚を減少させて、解像度を高くする、或いは、書き込まれたビット間の遷移幅を減少させることも提案されている。更に、ＣｏＣｒ系合金からなる磁性層のＣｒ偏析を促進させ、粒子間の交換結合を減少させることも提案されている。
【０００４】
しかし、磁性層の粒子が小さくなり互いに磁気的により孤立するにつれ、書き込まれたビットは、線密度に応じて増加する減磁界と熱活性化とにより不安定になる。Ｌｕ  ｅｔ  ａｌ. ，  ”Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ａｔ  １０  Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2   Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ.   Ｍａｇｎ.   Ｖｏｌ. ３０，  ４２３０（１９９４）では、マイクロマグネティックシミュレーションにより、直径が１０ｎｍで４００ｋｆｃｉビットでＫu Ｖ/ ｋB Ｔ〜６０なる比の各粒子の交換結合を抑制された媒体では、大幅な熱的ディケイを受けやすいことが発表されている。ここで、Ｋu は磁気異方性の定数、Ｖは磁性粒子の平均体積、ｋB はボルツマン定数、Ｔは温度を示す。尚、Ｋu Ｖ/ ｋB Ｔなる比は、熱安定性係数とも呼ばれる。
【０００５】
Ａｂａｒｒａ  ｅｔ  ａｌ. ，  ”Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｎａｒｒｏｗ  Ｔｒａｃｋ  Ｂｉｔｓ  ｉｎ  ａ  ５  Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2  Ｍｅｄｉｕｍ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ.   Ｍａｇｎ.   Ｖｏｌ. ３３，２９９５（１９９７）では、粒子間の交換相互作用の存在が書き込まれたビットを安定化させることが、５Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2 のＣｏＣｒＰｔＴａ/ ＣｒＭｏ媒体のアニールされた２００ｋｆｃｉビットのＭＦＭ（磁気間力顕微鏡）解析により報告されている。ところが、２０Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2 以上の記録密度では、更なる粒子間の磁気的結合の抑制が必須となる。
【０００６】
これに対する順当な解決策は、磁性層の磁気異方性を増加させることであった。しかし、磁性層の磁気異方性を増加させるには、ヘッドの書き込み磁界に大きな負荷がかかってしまう。
【０００７】
又、熱的に不安定な磁気記録媒体の保磁力は、Ｈｅ  ｅｔ  ａｌ. ，”Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｉｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ｍｅｄｉａ”，  Ｊ．  Ｍａｇｎ．  Ｍａｇｎ．  Ｍａｔｅｒ．  Ｖｏｌ．１５５，  ６（１９９６）において磁気テープ媒体について、そして、Ｊ．Ｈ．  Ｒｉｃｈｔｅｒ，  ”Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｉｎ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｍｅｄｉａ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．  Ｖｏｌ．３４，  １５４０（１９９７）において磁気ディスク媒体について報告されているように、スイッチ時間の減少に応じて急激に増加する。このため、データ速度に悪影響が生じてしまう。つまり、磁性層にどれくらい速くデータを書き込めるか、及び、磁性粒子の磁化を反転させるのに必要なヘッドの磁界強度が、スイッチ時間の減少に応じて急激に増加する。
【０００８】
他方、熱安定性を向上させる他の方法として、磁性層の下の基板に適切なテクスチャ処理を施すことにより、磁性層の配向率を増加させる方法も提案されている。例えば、発行中のＡｋｉｍｏｔｏ  ｅｔ  ａｌ. ，  ”Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｍｅｄｉａ  ａｓ  ａ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ”，  Ｊ.   Ｍａｇｎ.   Ｍａｇｎ．  Ｍａｔｅｒ.   （１９９９）では、マイクロマグネティックシミュレーションにより、実効的なＫu Ｖ/ ｋB Ｔ値が配向率の僅かな増加により増大することが報告されている。この結果、Ａｂａｒｒａ  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｔｈｅ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｒａｔｉｏ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ  ｏｆ  Ｍｅｄｉａ  ｆｏｒ  ＞１５Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2   Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”，  ＥＢ−０２，  Ｉｎｔｅｒｍａｇ  ’９９，Ｋｏｒｅａにおいて報告されているように、磁気記録媒体のオーバーライト性能を向上する保磁力の時間依存性をより弱めることができる。
【０００９】
更に、熱安定性を向上するための、キーパ磁気記録媒体も提案されている。キーパ層は、磁性層と平行な軟磁性層からなる。この軟磁性層は、磁性層の上又は下に配置される。多くの場合、Ｃｒ磁気絶縁層が軟磁性層と磁性層との間に設けられる。軟磁性層は、磁性層に書き込まれたビットの減磁界を減少させる。しかし、磁気記録層と連続的に交換結合する軟磁性層の結合により、磁性層の粒子の減結合という目的が達成されなくなってしまう。その結果、媒体ノイズが増大する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
熱安定性を向上し、媒体ノイズを低減する方法は、様々なものが提案されている。しかし、提案されている方法では、書き込まれたビットの熱安定性を大幅に向上することはできず、このため、媒体ノイズを大幅に減少させることは難しいという問題があった。更に、提案方法によっては、媒体ノイズを低減するための対策のために、磁気記録媒体の性能に悪影響を及ぼしてしまうという問題もあった。
【００１１】
具体的には、熱安定性の高い磁気記録媒体を得るためには、（ｉ）磁気異方性定数Ｋu を増加させる、（ｉｉ）温度Ｔを減少させる、又は、（ｉｉｉ）磁性層の粒子体積Ｖを増加させる等の対策が考えられる。しかし、対策（ｉ）では保磁力が増加してしまい、磁性層に情報を書き込むことがより難しくなってしまう。他方、対策（ｉｉ）は、例えばディスクドライブ等の動作温度が６０℃を超えることがあることを考えると、非実用的である。更に、対策（ｉｉｉ）は、前記の如く媒体ノイズを増加させてしまう。又、対策（ｉｉｉ）に代わって、磁性層の膜厚を増加させることも考えられるが、この方法では解像度が低下してしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、書き込まれたビットの熱安定性を向上し、媒体ノイズを低減し、磁気記録媒体の性能に悪影響を及ぼすことなく信頼性の高い高密度記録を行える磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、基板と、下地層と磁性層構造とが積層された構造を有する磁気記録媒体の製造方法であって、該磁性層構造は、下地層上に設けられた強磁性層と、該強磁性層上に設けられた非磁性結合層と、該非磁性結合層上に設けられた磁性層とからなり、該下地層及び該磁性層構造を、該強磁性層及び該磁性層が交換結合すると共に互いに磁化方向が反平行となるように、該基板上に、連続スパッタリングで形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法によって達成できる。
【００１４】
上記の課題は、基板上に、下地層と、第１の強磁性層と、第１の非磁性結合層と、第２の強磁性層と、第２の非磁性結合層と、磁性層とがこの順序で積層された構造を有する磁気記録媒体の製造方法であって、該積層された構造を、該第１の強磁性層と該第２の強磁性層が交換結合すると共に磁化方向が互いに反平行となり、該第２の強磁性層と該磁性層が交換結合すると共に磁化方向が互いに反平行となるように、該基板上に、連続スパッタリングで形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法によっても達成できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。
【００１６】
【実施例】
先ず、本発明の動作原理を説明する。
【００１７】
本発明は、互いに反平行である磁化構造を有する複数の層を用いるものである。例えば、Ｓ．Ｓ．Ｐ．  Ｐａｒｋｉｎ，  ”Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ａｎｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｏｄ  ｏｆ  Ｉｎｄｉｒｅｃｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｔｈｏｕｇｈ  ｔｈｅ  ３ｄ，  ４ｄ，  ａｎｄ  ５ｄ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅｔａｌｓ”，  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ｌｅｔｔ．  Ｖｏｌ．６７，  ３５９８（１９９１）においては、Ｒｕ，Ｒｈ等の薄い非磁性中間層を介して磁性層に結合するＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ等の磁気遷移金属が説明されている。他方、米国特許第５，７０１，２２３号公報には、センサの安定化のために、上記の如き層を積層されたピニング層として用いるスピンバルブが提案されている。
【００１８】
２つの強磁性層の間に設けられたＲｕ又はＲｈ層が特定の膜厚を有する場合、強磁性層の磁化方向を互いに平行又は反平行にすることができる。例えば、互いに異なる膜厚で磁化方向が反平行である２つの強磁性層からなる構造の場合、磁気記録媒体の有効粒子サイズは、解像度に実質的な影響を及ぼすことなく増加させることができる。このような磁気記録媒体から再生された信号振幅は、逆方向の磁化により減少するが、これに対しては、積層磁性層構造の下に、適切な膜厚及び磁化方向の層を更に設けることで、１つの層による影響を打ち消すことができる。この結果、磁気記録媒体から再生される信号振幅を増大させ、且つ、実効粒子体積を増大させることができる。従って、熱安定性の高い書き込まれたビットを実現することができる。
【００１９】
本発明は、磁性層を他の強磁性層と逆の磁化方向で交換結合させるか、或いは、積層フェリ磁性構造を用いることにより、書き込まれたビットの熱安定性を向上させる。強磁性層又は積層フェリ磁性構造は、交換−減結合された粒子からなる磁性層からなる。つまり、本発明は、磁気記録媒体の熱安定性の性能を向上させるために、交換ピニング強磁性層又はフェリ磁性多層構造を用いる。
【００２０】
図１は、本発明になる磁気記録媒体の第１実施例の要部を示す断面図である。磁気記録媒体は、非磁性基板１、第１のシード層２、ＮｉＰ層３、第２のシード層４、下地層５、非磁性中間層６、強磁性層７、非磁性結合層８、磁性層９、保護層１０及び潤滑層１１が、図１に示すようにこの順序で積層された構造を有する。
【００２１】
例えば、非磁性基板１は、Ａｌ，Ａｌ合金又はガラスからなる。この非磁性基板１は、テクスチャ処理を施されていても、施されていなくても良い。第１のシード層２は、特に非磁性基板１がガラスからなる場合には、例えばＮｉＰからなる。ＮｉＰ層３は、テクスチャ処理又は酸化処理を施されていても、施されていなくても良い。第２のシード層４は、下地層５にＮｉＡｌ，ＦｅＡｌ等のＢ２構造の合金を用いた場合の下地層５の（００１）面又は（１１２）面の配向を良好にするために設けられている。第２のシード層４は、第１のシード層２と同様な適切な材料からなる。
【００２２】
磁気記録媒体が磁気ディスクの場合、非磁性基板１又はＮｉＰ層３に施されるテクスチャ処理は、ディスクの周方向、即ち、ディスク上のトラックが延在する方向に沿って行われる。
【００２３】
非磁性中間層６は、磁性層９のエピタキシャル成長、粒子分布幅の減少、及び磁気記録媒体の記録面と平行な面に沿った磁性層９の異方性軸（磁化容易軸）の配向を促進するために設けられている。この非磁性中間層６は、ＣｏＣｒ−Ｍ等のｈｃｐ構造を有する合金からなり、１〜５ｎｍの範囲に選定された膜厚を有する。ここで、Ｍ＝Ｂ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ又はこれらの合金である。
【００２４】
強磁性層７は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ系合金、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金等からなる。つまり、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金を、強磁性層７に用いることができる。ここで、Ｍ＝Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ又はこれらの合金である。この強磁性層７は、２〜１０ｎｍの範囲に選定された膜厚を有する。非磁性結合層８は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ系合金、Ｒｈ系合金、Ｉｒ系合金等からなる。例えば、この非磁性結合層８は、０．４〜１．０ｎｍの範囲に選定された膜厚を有し、好ましくは約０．６〜０．８ｎｍの膜厚を有する。非磁性結合層８の膜厚をこのような範囲に選定することにより、強磁性層７及び磁性層９の磁化方向が互いに反平行となる。強磁性層７及び非磁性結合層８は、交換層構造を構成する。
【００２５】
磁性層９は、Ｃｏ又はＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金等からなる。ここで、Ｍ＝Ｂ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ又はこれらの合金である。磁性層９は、５〜３０ｎｍの範囲に選定された膜厚を有する。勿論、磁性層９は、単一層構造のものに限定されず、多層構造からなる構成であっても良いことは、言うまでもない。
【００２６】
保護層１０は、例えばＣからなる。又、潤滑層１１は、磁気記録媒体を例えばスピンバルブヘッド等の磁気トランスデューサと使用するための、有機物潤滑剤からなる。保護層１０及び潤滑層１１は、磁気記録媒体上の保護層構造を構成する。
【００２７】
交換層構造の下に設けられる層構造は、勿論図１に示すものに限定されない。例えば、下地層５は、Ｃｒ又はＣｒ系合金からなり、基板１上に５〜４０ｎｍの範囲に選定された膜厚に形成し、交換層構造は、このような下地層５上に設けても良い。
【００２８】
次に、本発明になる磁気記録媒体の第２実施例を説明する。
【００２９】
図２は、本発明になる磁気記録媒体の第２実施例の要部を示す断面図である。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３０】
この磁気記録媒体の第２実施例では、交換層構造が、フェリ磁性多層構造を構成する、２つの非磁性結合層８，８−１及び２つの強磁性層７，７−１からなる。このような構造を用いることにより、２つの非磁性結合層８，８−１の磁化は、磁性層９の一部を打ち消すことなく、互いに打ち消し合うので、実効磁化及び信号を増大することが可能となる。この結果、磁性層９の粒子体積及び磁化の熱安定性が効果的に増大される。記録層の磁化容易軸の配向が好ましく保たれる限り、強磁性層と非磁性層の対からなる追加される２層構造により、実効的な粒子体積の増大を図ることができる。
【００３１】
強磁性層７−１は、強磁性層７と同様の材料からなり、膜厚も強磁性層７と同様の範囲に選定される。又、非磁性結合層８−１は、非磁性結合層８と同様の材料からなり、膜厚も非磁性結合層８と同様の範囲に選定される。強磁性層７，７−１間では、ｃ軸は実質的に面内方向に沿っており、粒子は柱状に成長する。
【００３２】
本実施例では、強磁性層７−１の磁気異方性は、強磁性層７の磁気異方性より強く設定されている。しかし、強磁性層７−１の磁気異方性は、強磁性層７の磁気異方性より強くても、弱くても、或いは、同じに設定されていても良い。要は、強磁性層７の磁気異方性がその上下の層９，７−１よりも弱ければ良い。
【００３３】
又、強磁性層７の残留磁化と膜厚の積は、強磁性層７−１の残留磁化と膜厚の積より小さく設定されている。
【００３４】
図３は、Ｓｉ基板上に形成された膜厚１０ｎｍの単一のＣｏＰｔ層の面内磁気特性を示す図である。図３中、縦軸は磁化（ｅｍｕ）、横軸は保磁力（Ｏｅ）を示す。従来の磁気記録媒体は、図３に示す如き特性を示す。
【００３５】
図４は、上記記録媒体の第１実施例の如く、膜厚が０. ８ｎｍのＲｕ層で分離された２つのＣｏＰｔ層の面内磁気特性を示す図である。図４中、縦軸は残留磁化（Ｇａｕｓｓ）、横軸は保磁力（Ｏｅ）を示す。図４からもわかるように、ループは保磁力近傍でシフトを生じ、反強磁性結合が発生していることがわかる。図５は、膜厚が１. ４ｎｍのＲｕ層で分離された２つのＣｏＰｔ層の面内磁気特性を示す図である。図５中、縦軸は残留磁化（ｅｍｕ）、横軸は保磁力（Ｏｅ）を示す。図５からもわかるように、２つのＣｏＰｔ層の磁化方向は平行である。
【００３６】
図６は、上記第２実施例の如く、膜厚が０. ８ｎｍのＲｕ層で分離された２つのＣｏＣｒＰｔ層の面内磁気特性を示す図である。図６中、縦軸は残留磁化（ｅｍｕ/ ｃｃ）、横軸は保磁力（Ｏｅ）を示す。図６からもわかるように、ループは保磁力近傍でシフトを生じ、反強磁性結合が発生していることがわかる。
【００３７】
図３及び図４より、交換層構造を設けることにより、反平行結合を得られることがわかる。又、図５を、図４及び図６と比較することでわかるように、非磁性結合層８の膜厚は、反平行結合を得るためには、好ましくは０. ４〜０. ９ｎｍの範囲に選定される。
【００３８】
従って、磁気記録媒体の第１及び第２実施例によれば、磁性層と強磁性層との間の非磁性結合層を介した交換結合により、解像度を犠牲にすることなく、実効粒子体積を増大させることができる。つまり、熱安定性の良い媒体を実現できるように、粒子体積から見ると、磁性層の見かけ上の膜厚を増加させることができる。又、下部の磁性層からの再生出力は打ち消されるため、有効な磁性層の膜厚は変わらない。このため、見かけ上の磁性層の膜厚は増加するが、有効な磁性層の膜厚は変化せずに薄くできるので、厚い媒体では得られない高分解能を得ることができる。この結果、媒体ノイズが低減され、且つ、熱安定性の向上された磁気記録媒体を得ることができる。
【００３９】
次に、本発明になる磁気記憶装置の一実施例を、図７及び図８と共に説明する。図７は、磁気記憶装置の一実施例の要部を示す断面図であり、図８は、磁気記憶装置の一実施例の要部を示す平面図である。
【００４０】
図７及び図８に示すように、磁気記憶装置は大略ハウジング１３からなる。ハウジング１３内には、モータ１４、ハブ１５、複数の磁気記録媒体１６、複数の記録再生ヘッド１７、複数のサスペンション１８、複数のアーム１９及びアクチュエータユニット２０が設けられている。磁気記録媒体１６は、モータ１４により回転されるハブ１５に取り付けられている。記録再生ヘッド１７は、ＭＲヘッドやＧＭＲヘッド等の再生ヘッドと、インダクティブヘッド等の記録ヘッドとからなる。各記録再生ヘッド１７は、対応するアーム１９の先端にサスペンション１８を介して取り付けられている。アーム１９はアクチュエータユニット２０により駆動される。この磁気記憶装置の基本構成自体は周知であり、その詳細な説明は本明細書では省略する。
【００４１】
磁気記憶装置の本実施例は、磁気記録媒体１６に特徴がある。各磁気記録媒体１６は、図１及び図２と共に説明した、上記磁気記録媒体の第１実施例又は第２実施例の構造を有する。勿論、磁気記録媒体１６の数は３枚に限定されず、１枚でも、２枚又は４枚以上であっても良い。
【００４２】
磁気記憶装置の基本構成は、図７及び図８に示すものに限定されるものではない。又、本発明で用いる磁気記録媒体は、磁気ディスクに限定されない。
【００４３】
次に、本発明の更なる特徴を、交換層構造を有さない従来の磁気記録媒体との比較で説明する。以下の説明では、交換層構造の強磁性層及び磁性層は、いずれも磁性層構造を構成する強磁性層とも称する。
【００４４】
図９は、ガラス上のＮｉＡｌ層の上にＣｏＣｒＰｔＢからなる層が１層形成された磁気記録媒体の面内磁化曲線を示す図である。同図中、縦軸は磁化Ｍ（ｅｍｕ/ｃｃ）、横軸は磁界Ｈ（Ｏｅ）を示す。同図に示すＭ−Ｈ曲線と同様のＭ−Ｈ曲線は、ＮｉＰが塗布されたＡｌ基板或いはガラス基板上のＣｒ下地層の上にＣｏ系からなる層を１層形成した場合にも得られる。
【００４５】
他方、図１０は、ＮｉＰが塗布されたＡｌ−Ｍｇ基板上に、膜厚が０.８ｎｍのＲｕ層で分離されたＣｏＣｒＰｔＢからなる２つの強磁性層がスパッタリング形成された磁気記録媒体の面内磁化曲線を示す図である。同図中、縦軸は磁化Ｍ（ｅｍｕ/ｃｃ）、横軸は磁界Ｈ（Ｏｅ）を示す。同図からもわかるように、磁化Ｍは磁界ＨがＨ＝５００Ｏｅの近辺で急激に減少し、約１０００Ｏｅの交換結合磁界の存在を示している。Ｈ＝０での磁化Ｍの低下は、反平行結合の存在を裏付けている。
【００４６】
負結合のためのＲｕの最適膜厚は、磁気力学のみならず、スピンスタンド法（ｓｐｉｎ  ｓｔａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ）によっても決定される。低密度での再生信号は、Ｍｒδなる積の状態をある程度示す。ここで、ＭｒδはＣｏＣｒＰｔＢ層、即ち、磁性層構造の強磁性層の残留磁化Ｍｒと有効な膜厚δの積を示す。２つのＣｏＣｒＰｔＢ層の膜厚を一定に保ちながらＲｕ層の膜厚を変化させると、再生信号はＲｕ層の最適膜厚の値ところで低下する。Ｒｕ層の最適膜厚は、磁性層構造の強磁性層を構成する磁性材料や成膜工程に依存する。１５０℃以上の温度で成膜されるＣｏＣｒＰｔ系合金の場合、Ｒｕ層の膜厚が約０.４〜１.０ｎｍの範囲内であると反平行結合を発生させる。
【００４７】
図１１は、ＮｉＰが塗布されたＡｌ基板上に、Ｒｕ層で分離されたＣｏＣｒＰｔＢからなる２つの強磁性層が設けられた磁気記録媒体の面内磁化曲線を示す図である。同図中、縦軸は磁化Ｍ（ｅｍｕ/ｃｃ）、横軸は磁界Ｈ（Ｏｅ）を示す。同図は、基板に近い方の第１のＣｏＣｒＰｔＢ層の膜厚が８ｎｍであり、Ｒｕ層の膜厚が０.８ｎｍであり、基板から遠い方の第２のＣｏＣｒＰｔＢ層の膜厚が２０ｎｍである場合を示す。
【００４８】
この場合、高い負磁界では反平行結合が観測された。ビット内の減磁界がかなり高くない限り、完全な反平行結合は得られず、又、第１及び第２のＣｏＣｒＰｔＢ層の磁化が共に実質的に同じ方向であるため非常に大きな再生信号が得られる。従って、第１のＣｏＣｒＰｔＢ層の保磁力Ｈｃを減少させる必要があり、これには第１のＣｏＣｒＰｔＢ層の膜厚の減少又は保磁力Ｈｃの減少を伴うような組成の使用が必要である。ＣｏＣｒＰｔ系の材料の場合、後者は通常Ｃｒ含有量及び/又はＰｔ含有量を増やすことで実現可能である。
【００４９】
図１２は、ＮｉＰが塗布されたＡｌ基板上に、相隣るＣｏＣｒＰｔＢ層がＲｕ層で分離された３つのＣｏＣｒＰｔＢ強磁性層が設けられた磁気記録媒体の面内磁化曲線を示す図である。同図中、縦軸は磁化Ｍ（ｅｍｕ/ｃｃ）、横軸は磁界Ｈ（Ｏｅ）を示す。同図は、基板に近い方の第１及び第２のＣｏＣｒＰｔＢ層の膜厚が夫々６ｎｍであり、一番上の第３のＣｏＣｒＰｔＢ層の膜厚が２０ｎｍであり、第１及び第２のＣｏＣｒＰｔＢ層の間のＲｕ層及び第２及び第３のＣｏＣｒＰｔＢ層の間のＲｕ層の膜厚が夫々０.８ｎｍである場合を示す。この場合、磁化Ｍは磁界ＨがＨ＝５００の近辺で低下し、第１〜第３のＣｏＣｒＰｔＢ層のいずれかの磁化が正磁界で反転したことを示す。磁化が反転したのは、真中の第２のＣｏＣｒＰｔＢ層である可能性が高い。これは、真中の第２のＣｏＣｒＰｔＢ層が、２つの界面からのより強い反転磁界を受けるからである。従って、層間相互作用は、真中の第２のＣｏＣｒＰｔＢ層の保磁力Ｈｃより５００Ｏｅ高い。
【００５０】
ところが、低い負磁界では、一番下の第１のＣｏＣｒＰｔＢ層が磁化反転を開始し、約−１０００Ｏｅでは、一番上の第３のＣｏＣｔＰｔＢ層の磁化のみが反転されていない。好ましくは、一番下の第１のＣｏＣｔＰｔＢ層の磁化反転は、ビット内の減磁界に比べて低い磁界で起こるべきではなく、これは例えば一番下の第１のＣｏＣｒＰｔＢ層の膜厚及び／又は組成を適切に選択することで実現できる。このような３つの強磁性層を有する磁気記録媒体は、交換結合を持たない単一の強磁性（磁性）層を有する磁気記録媒体より良いリード／ライト特性を示す傾向がある。再生信号は、時間と共に粒子が層磁化構造を平行からより安定な反平行に変えるにつれて、低下する可能性がある。しかし、媒体ノイズレベルも同様にして低下するため、磁気記録媒体の孤立波媒体信号対雑音非（ＳＮＲ）Ｓｉｓｏ/Ｎｍは、維持されると予想される。従って、孤立波媒体ＳＮＲＳｉｓｏ/Ｎｍと密接な関係にあるビットエラーレート（ＢＥＲ：ビット誤り率）は、低下することはない。
【００５１】
図１３は、ＮｉＡｌが塗布されたガラス基板上に、Ｒｕ層で分離されたＣｏＣｒＰｔＢからなる２つの負結合された強磁性層が設けられた磁気記録媒体の面内磁化曲線を示す図である。同図中、縦軸は磁化Ｍ（ｅｍｕ/ｃｃ）、横軸は磁界Ｈ（Ｏｅ）を示す。この場合、基板に近い方のＣｏＣｒＰｔＢ層の磁化は、磁界ＨがＨ＝０Ｏｅになる前に反転する。
【００５２】
図１４は、ＮｉＡｌが塗布されたガラス基板上に、上記と同様の方法でＣｏＣｒＰｔＢからなる単一の強磁性層が設けられた磁気記録媒体の面内磁化曲線を、図１３に示す２つの負結合された強磁性層を有する磁気記録媒体の面内磁化曲線と比較して示す図である。図１４中、縦軸は磁化Ｍ（ｅｍｕ/ｃｃ）、横軸は磁界Ｈ（Ｏｅ）を示す。図１３に示す面内磁化曲線は実線で示し、単一の強磁性層を有する磁気記録媒体の面内磁化曲線は破線で示す。図１４では、磁気記録に関係するＭ−Ｈ曲線部分の類似性を示すために、飽和磁化は正規化されている。
【００５３】
ヘッドが２つの強磁性層を有する磁気記録媒体の一部を飽和させると、２つの強磁性層の磁化は共にヘッド磁界方法であるが、ヘッド磁界が印加されなくなると、下側の強磁性層の磁化が反転し、ビット内の状況は単一の強磁性層を有する磁気記録媒体の場合と同様になる。リードヘッドは最終的な磁化をセンスするだけである。従って、当業者であれば、磁気記録媒体が従来の磁気記録媒体と同様な特性を有すると共に、更に向上された熱安定性を備えるように、強磁性層の膜厚、組成及び成膜工程を最適化できる。
【００５４】
図１５は、２つの強磁性層及び３つの強磁性層を有する磁気記録媒体における信号減衰を、単一の強磁性層を有する磁気記録媒体における信号減衰と比較して示す図である。同図中、縦軸は２０７ｋｆｃｉビットでの再生信号の信号減衰（ｄＢ）、横軸は時間（ｓ）を示す。同図において、◇印は膜厚が１０ｎｍの単一のＣｏＣｒＰｔＢ層を有する磁気記録媒体のデータ、●印は膜厚が１０ｎｍの下側の第１のＣｏＣｒＰｔＢ層と、膜厚が０.８ｎｍのＲｕ層と、膜厚が４ｎｍの上側の第２のＣｏＣｒＰｔＢ層からなる磁気記録媒体のデータ、□印は膜厚が１０ｎｍの下側の第１のＣｏＣｒＰｔＢ層と、膜厚が０.８ｎｍの第１のＲｕ層と、膜厚が４ｎｍの真中の第２のＣｏＣｒＰｔＢ層と、膜厚が０.８ｎｍの第２のＲｕ層と、膜厚が４ｎｍの上側の第３のＣｏＣｒＰｔＢ層からなる磁気記録媒体のデータを夫々示す。各強磁性層の組成は同じであり、カー効果型磁力計を用いて測定した保磁力Ｈｃは夫々同様であり約２７００Ｏｅである。図１５からもわかるように、２つの強磁性層及び３つの強磁性層を有する磁気記録媒体は、単一の強磁性層を有し交換結合を用いない磁気記録媒体の場合と比較すると、夫々実効体積が増加するにつれてより改善された熱安定性特性を示す。
【００５５】
図１６は、２つの負結合された強磁性層を有する磁気記録媒体のＭ−Ｈ曲線を、異なる温度について示す図である。同図中、縦軸は磁化Ｍ（ｅｍｕ/ｃｃ）、横軸は磁界Ｈ（Ｏｅ）を示し、データは３つの異なる温度０℃、２５℃及び７５℃について示す。強い負結合が広い温度範囲にわたって観測され、ディスクやテープ等の磁気記録媒体で使用される有益な範囲をもカバーされることが確認された。
【００５６】
図１７は、図１６に示す特性を有する磁気記録媒体の保磁力の温度依存性を示す図である。図１７中、縦軸は保磁力Ｈｃ（Ｏｅ）、横軸は測定された温度（℃）を示す。又、ｙ＝−１５．４７ｘ+４０１９．７なる表現において、ｙ＝Ｈｃ，ｘ＝温度である。温度に対する保磁力の変化であるｄＨｃ/ｄＴは、ｄＨｃ/ｄＴ＝１５.５Ｏｅ/℃であり、単一の強磁性層を有する磁気記録媒体のそれよりも低い。単一の強磁性層を有する磁気記録媒体の代表的なｄＨｃ/ｄＴ値は１６〜１７Ｏｅ/℃である。従って、２つの負結合された強磁性層を有する磁気記録媒体の改善されたｄＨｃ/ｄＴ値は、主に実効体積の増加によるものであることがわかる。
【００５７】
図１８は、２つの強磁性層及び３つの強磁性層を有する磁気記録媒体におけるＰＷ５０値の強磁性層の有効及び総膜厚依存性を、単一の強磁性層を有する磁気記録媒体におけるＰＷ５０値の強磁性層の有効及び総膜厚依存性と比較して示す図である。同図中、縦軸はＰＷ５０値（ｎｓ）、横軸は強磁性層の有効及び総膜厚（ｎｍ）を示す。同図において、◆印は単一の強磁性層を有する磁気記録媒体のデータ、■印は２つの交換結合された強磁性層からなる磁気記録媒体のデータ、△印は３つの交換結合された強磁性層からなる磁気記録媒体のデータを夫々示す。各強磁性層の膜厚及び組成は、夫々図１５のデータを求めた場合と同じである。図１８では、左側の実線に沿ったデータは、有効膜厚を強磁性層の膜厚として用いた場合、即ち、反平行構造による磁化相殺を想定した場合のデータを示す。これらのデータからもわかるように、かなりの相関性が観測され、上記想定が正しいことが確認された。これに対し、１又は複数の強磁性層の総膜厚を膜厚として用いた場合、データは右側の破線に沿った位置へシフトする。破線に沿ったデータは、単一の強磁性層を有する磁気記録媒体のデータと比較すると、膜厚に対してＰＷ５０値があまりにも小さく、理屈に合わない。
【００５８】
従って、媒体厚の増加に伴い書き込み解像度が低下することがあっても、読み出し解像度が低下することはない。これは、下側の強磁性層からの信号が相殺されるからであり、単一の強磁性層を有する磁気記録媒体に比較して改善された孤立波媒体ＳＮＲＳｉｓｏ/Ｎｍが得られることからも、これを裏付けている。２つの交換結合された強磁性層及び非常に低いＭｒδ値を有する磁気記録媒体の孤立波媒体ＳＮＲＳｉｏｓ/Ｎｍは、単一の強磁性層を有する磁気記録媒体と比較して特に改善されている。このような非常に低いＭｒδ値は、２つの強磁性層が略同じＭｒδ値を有する場合に実現できる。又、３つの交換結合された強磁性層を有する磁気記録媒体の場合には、下側の第１の強磁性層の膜厚と真中の第２の強磁性層の膜厚の和が、上側の第３の強磁性層の膜厚とあまりかわらなければ、特性が更に向上される。このような現象は、非結合の２層構造でも起こる同様の現象と矛盾していない。これは、非結合の２層構造の場合、２つの層の膜厚の最良の組み合わせは、２つの層が同じ膜厚の場合であるからである。
【００５９】
図１９は、孤立波媒体ＳＮＲＳｉｓｏ/Ｎｍの有効膜厚依存性を示す図である。同図中、縦軸は孤立波媒体ＳＮＲＳｉｓｏ/Ｎｍの変化ΔＳｉｓｏ/Ｎｍ（ｄＢ）、横軸は強磁性層の有効膜厚（ｎｍ）を示す。又、同図において、◆印、■印及び△印は、夫々図１８の場合と同様な３種類の磁気記録媒体のデータを示す。図１９からもわかるように、低いＭｒδ値を有する２つの交換結合された強磁性層からなる磁気記録媒体の場合に、特に良好な孤立波媒体ＳＮＲＳｉｓｏ/Ｎｍが観測された。この場合の強磁性層の総膜厚は、単一の強磁性層からなる磁気記録媒体の場合より大きくなるものの、リード／ライト特性は実質的に低下せず、場合によっては改善されることが確認された。
【００６０】
本発明者らは、磁性層構造内の少なくとも１つの強磁性層が、互いに接触しており強磁性結合されている複数の強磁性層からなる構成では、下側の強磁性層が２３ａｔ％以上のＣｒ含有量を有してＣｒ含有量が多く、上側の強磁性層のＣｒ含有量が少ない場合に、特に良好な特性が得られることを確認した。この結果からも、磁性層構造を構成する下側の強磁性層の役割が非常に重要であることがわかる。本発明者らによる実験結果によると、磁性層構造の下側の強磁性層の欠陥に起因するノイズは、その上側に設けられる強磁性層の打ち消し作用により効果的に減少可能であることが確認された。つまり、下側の層が大きなノイズ源となるものの、本実施例では下側の層からの信号が打ち消されるので、信号の殆どは、ノイズも含めて上側の層からのものになり、ＳＮＲを改善することが可能となる。
【００６１】
本発明になる磁気記録媒体の第３実施例は、上記の如き観測結果に基くものである。
【００６２】
つまり、第３実施例では、磁気記録媒体は、基板と、基板の上方に設けられた下地層と、下地層上に設けられ、少なくとも残留磁化と膜厚の積Ｍｒｉδｉを有する下側強磁性層と、下側強磁性層の上方に設けられ残留磁化と膜厚の積Ｍｒｊδｊを有する上側強磁性層とを含む磁性層構造とを備え、磁性層構造内の隣接する強磁性層の磁化方向が略反平行となるように、磁性層構造の総残留磁化と膜厚の積をＭｒδとすると、Ｍｒδ≒Σ（Ｍｒｉδｉ−Ｍｒｊδｊ）を満足する構成となっている。ここで、δ，δｉ，δｊは、夫々有効な膜厚とみなすことができる。
【００６３】
磁気記録媒体は、反平行の磁気相互作用を発生させるために、前記磁性層構造内の隣接する強磁性層の間に設けられた非磁性結合層を更に備えた構成としても良い。この非磁性結合層は、実質的にＲｕからなり約０.４〜１.０ｎｍの膜厚を有する構成としても良い。又、この非磁性結合層は、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｃｕ，Ｃｒ及びこれらの合金を含むグループから選択された材料からなる構成としても良い。
【００６４】
磁気記録媒体において、前記磁性層構造内の各強磁性層は、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，ＣｏＣｒＴａ，ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＣｒＰｔ−Ｍからなるグループから選択された材料からなり、Ｍ＝Ｂ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ及びこれらの合金であっても良い。又、前記磁性層構造内の少なくとも１つの強磁性層は、互いに接触しており強磁性結合された複数の強磁性層からなる構成であっても良い。前記磁性層構造内の上側強磁性層のＭｒｉδｉ値は、磁性層構造内の他の強磁性層の残留磁化と膜厚の積より大きい構成としても良い。更に、前記磁性層構造内の強磁性層は、互いに異なる組成を有する構成としても良い。
【００６５】
磁気記録媒体の第３実施例によれば、同様のＭｒδ値を有すると共に単一の磁性層又は略平行な磁化の複数の磁性層からなる磁気記録媒体と比べると、高い熱安定性係数及び孤立波媒体ＳＮＲＳｉｓｏ/Ｎｍを得ることができる。又、磁気記録媒体の第３実施例によれば、同様の総膜厚の磁性層を有する磁気記録媒体と比べると、より小さなＰＷ５０値を得ることができる。
【００６６】
更に、磁気記録媒体の第３実施例によれば、同様のＭｒδ値を有すると共に単一の磁性層又は略平行な磁化の複数の磁性層からなる磁気記録媒体と比べると、小さなｄＨｃ/ｄＴ値を得ることができる。
【００６７】
又、図１６及び図１７に示す如きデータ等から、磁気記録媒体の第３実施例で得られる強磁性結合は、約−１０〜１５０℃の範囲において十分強く、且つ、反平行であることが確認された。
【００６８】
次に、本発明になる記録方法の一実施例を説明する。記録方法の本実施例では、上記磁気記憶装置の実施例を用いて、上記磁気記録媒体の実施例のいずれかに対して情報を磁気的に記録する。
【００６９】
具体的には、情報を磁気的に磁気記録媒体に記録する記録方法の本実施例は、上記磁気記録媒体の第３実施例のように、磁気記録媒体の磁性層構造を構成すると共に、磁化方向が反平行である複数の強磁性層のうち、少なくとも１つの強磁性層の磁化方向を切り替えるステップを含む。記録方法の本実施例によれば、改善された熱安定性を保ち高密度記録を行うことができる。
【００７０】
次に、本発明になる磁気記録媒体製造方法の一実施例を説明する。
【００７１】
上記磁気記録媒体のいずれかの実施例を製造する場合、磁気記録媒体を構成する各層の結晶特性及び結晶配向を適切に制御する必要がある。特に非磁性結合層は、下地層等の他の層と比較すると薄いので、このような薄い非磁性結合層を均一に成長することが望ましい。更に、強磁性結合を正しく発生するためには、隣接する層間の界面も非常にきれいで目立つ欠陥を含まないようにする必要がある。
【００７２】
そこで、磁気記録媒体の製造方法の本実施例では、磁気記録媒体を構成する各層を連続的に形成し、好ましくは、連続スパッタリングを用いる。これは、スパッタリングが、他の層形成方法と比較すると、非常に薄くて均一な層の成長を可能とするからである。又、連続スパッタリングを用いることにより、隣接する層間での汚染を最小限に抑えることができる。
【００７３】
スパッタリングを用いた場合でも、約１ｎｍ以下といった非常に薄い層の均一な成長を保証することが難しい。本発明者らの実験結果によると、このような非常に薄い層の均一な成長を保証するには、スパッタリング速度を０．３５ｎｍ/ｓ以下に設定することが好ましいことが確認された。
【００７４】
又、スパッタリング時のガス圧が高すぎると、層や隣接する層間の界面が汚染されやすい。他方、スパッタリング時のガス圧が低すぎると、不安定なプラズマにより薄膜の成長が不均一になってしまう。本発明者らの実験結果によると、スパッタリング時のガス圧は、約５ｍＴｏｒｒに設定することが好ましいことが確認された。
【００７５】
更に、スパッタリングの際の基板温度も最適化することが必要である。基板温度が高すぎると、基板が変形して、特に非磁性結合層のような非常に薄い層の均一な成長を妨げる。他方、基板温度が低すぎると、成長される層の結晶特性が低下してしまう。本発明者らの実験結果によると、スパッタリング前の基板温度は、約１００〜３００℃の範囲内に設定することが好ましいことが確認された。
【００７６】
図２０は、磁気記録媒体製造方法の本実施例で用いる磁気記録媒体製造装置の概略構成を示す図である。同図に示す磁気記録媒体製造装置は、大略ローディング/アンローディング装置５０、熱処理チャンバ５１及び複数のスパッタリングチャンバ５２−１〜５２−ｎからなり、ｎは製造する磁気記録媒体の層構造に依存する。最後のスパッタリングチャンバ５２−ｎは、ローディング/アンローディング装置５０に接続され、製造された磁気記録媒体のアンロードを可能とする。尚、本実施例では、説明の便宜上、ｎ＝９の場合を説明する。
【００７７】
先ず、基板はローディング/アンローディング装置５０にロードされ、熱処理チャンバ５１において約１００〜３００℃の基板温度に加熱される。次に、スパッタリングチャンバ５２−１〜５２−９により連続ＤＣスパッタリングが行われ、基板上には膜厚が４０ｎｍのＮｉＡｌ層、膜厚が２０ｎｍのＣｒＭｏ下地層、膜厚が１.５ｎｍのＣｏＣｒ中間層、膜厚が４ｎｍのＣｏＣｒＰｔＢ強磁性層、膜厚が０.８ｎｍのＲｕ非磁性結合層、膜厚が４ｎｍのＣｏＣｒＰｔＢ強磁性層、膜厚が０.８ｎｍのＲｕ非磁性結合層、ＣｏＣｒＰｔＢ磁性層及びＣ保護層が順次形成される。
【００７８】
スパッタリングチャンバ５２−１〜５２−９内のガス圧は、約５ｍＴｏｒｒに設定される。又、スパッタリングチャンバ５２−５、５２−７におけるスパッタリング速度は、約０．３５ｎｍ/ｓ以下と、他のスパッタリングチャンバにおけるスパッタリング速度より遅く設定される。尚、遅いスパッタリング速度は、例えば図２０にスパッタリングチャンバ５２−５、５２−７について示すように、カソード間の距離を増加させてターゲットと基板間の距離を増加させることで実現できる。
【００７９】
図２１は、孤立波出力の有効磁性層膜厚依存性を示す図である。同図中、縦軸は孤立波出力（μＶｐｐ）、横軸は磁性層の有効膜厚（ｎｍ）を示す。同図に示すデータは、上記の如く製造された磁気記録媒体に対して信号を書き込んで、ＧＭＲヘッドにより書き込まれた信号を読み出すことで求めた。同図からもわかるように、孤立波出力は磁性層の有効膜厚に比例し、磁性層構造の反強磁性結合の存在が確認された。
【００８０】
図２２は、高周波ＳＮＲの温度依存性を示す図である。同図中、縦軸は高周波ＳＮＲ（ｄＢ）、横軸はスパッタリング時の基板温度（℃）を示す。同図からもわかるように、基板温度が好ましくは約１００〜３００℃の範囲内に設定されると、良い特性を有する層が成長されることが確認された。
【００８１】
図２３は、孤立波媒体ＳＮＲとスパッタリング速度との関係を示す図である。同図中、縦軸は孤立波媒体ＳＮＲＳｉｓｏ/Ｎｍ（ｄＢ，相対値）、横軸はスパッタリング速度（ｎｍ/ｓ）を示す。同図に示すデータは、Ｒｕ層の上下に設けられた磁性層及び強磁性層が正常に磁気的結合をするか否かを確認するために求めた。便宜上、同図に示すデータは、ＣＣＰＢ強磁性層上に膜厚が１．４ｎｍのＲｕ層を形成し、Ｒｕ層上にＣＣＰＢ磁性層を形成した場合に得られるデータである。
【００８２】
図２３中、孤立波媒体ＳＮＲＳｉｓｏ/Ｎｍは、Ｒｕ層を有さない比較用のモデル媒体の孤立波媒体ＳＮＲに対する相対値で表されている。同図からもわかるように、Ｒｕのスパッタリング速度が増加するにつれて、孤立波媒体ＳＮＲＳｉｓｏ/Ｎｍが低下する。これは、非常に薄いＲｕ層が、高いスパッタリング速度では正常に形成されないことを示す。図２３では、特にＲｕのスパッタリング速度が０．３５ｎｍ/ｓより速くなると、孤立波媒体ＳＮＲＳｉｓｏ/Ｎｍが、Ｒｕ層を有さない比較用のモデル媒体に比べて低下している。これにより、上記の如く良い特性の磁気記録媒体を製造するには、Ｒｕのスパッタリング速度は、０．３５ｎｍ/ｓ以下とすることが望ましいことが確認された。
【００８３】
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、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。
【００８４】
本発明は、以下に付記する発明をも包含するものである。
【００８５】
（付記１）  少なくとも１つの交換層構造と、
該交換層構造上に設けられた磁性層とを備え、
該交換層構造は、強磁性層と、該強磁性層上で、且つ、該磁性層下に設けられた非磁性結合層とからなる、磁気記録媒体。
【００８６】
（付記２）  前記強磁性層及び前記磁性層は互いに磁化方向が反平行である、（付記１）記載の磁気記録媒体。
【００８７】
（付記３）  前記強磁性層は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金、及びＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金からなるグループから選択された材料からなり、Ｍ＝Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ又はこれらの合金である、（付記１）又は（付記２）記載の磁気記録媒体。
【００８８】
（付記４）  前記強磁性層は、２〜１０ｎｍの範囲内で選定された膜厚を有する、（付記１）〜（付記３）のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
【００８９】
（付記５）  前記非磁性結合層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ系合金、Ｒｈ系合金、及びＩｒ系合金からなるグループから選択された材料からなる、（付記１）〜（付記４）のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
【００９０】
（付記６）  前記非磁性結合層は、０．４〜１．０ｎｍの範囲内で選定された膜厚を有する、（付記１）〜（付記５）のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
【００９１】
（付記７）  前記磁性層は、Ｃｏ、及びＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金からなるグループから選択された材料からなり、Ｍ＝Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ又はこれらの合金である、（付記１）〜（付記６）のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
【００９２】
（付記８）  基板と、
該基板の上方に設けられた下地層とを更に備え、
前記交換層構造は、該下地層の上方に設けられている、（付記１）〜（付記７）のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
【００９３】
（付記９）  前記下地層と前記交換層構造との間に設けられた非磁性中間層を更に備え、
該非磁性中間層は、ＣｏＣｒ−Ｍからなるグループから選択されたｈｃｐ構造の合金からなり、１〜５ｎｍの範囲で選定された膜厚を有し、Ｍ＝Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ又はこれらの合金である、（付記８）記載の磁気記録媒体。
【００９４】
（付記１０）  前記基板と前記下地層との間に設けられたＮｉＰ層を更に備え、前記ＮｉＰ層はテクスチャ処理又は酸化処理を施されている、（付記８）又は（付記９）記載の磁気記録媒体。
【００９５】
（付記１１）  前記下地層は、ＮｉＡｌ及びＦｅＡｌからなるグループから選択されたＢ２構造を有する合金からなる、（付記８）〜（付記１０）のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
【００９６】
（付記１２）  少なくとも第１の交換層構造と、該第１の交換層構造と前記磁性層との間に設けられた第２の交換層構造とを備え、該第２の交換層構造の強磁性層の磁気異方性は該第１の交換層構造の強磁性層の磁気異方性より弱く、該第１及び第２の交換層構造の強磁性層は互いに磁化方向が反平行である、（付記１）〜（付記１１）のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
【００９７】
（付記１３）  少なくとも第１の交換層構造と、該第１の交換層構造と前記磁性層との間に設けられた第２の交換層構造とを備え、該第２の交換層構造の強磁性層の残留磁化と膜厚との積は該第１の交換層構造の強磁性層の残留磁化と膜厚との積より小さく、該第１及び第２の交換層構造の強磁性層は互いに磁化方向が反平行である、（付記１）〜（付記１２）のいずれか１項記載の磁気記録媒体。    （付記１４）  磁性層と、
第１の交換層構造と、
該第１の交換層構造と該磁性層との間に設けられた第２の交換層構造とを備え、
該第２の交換層構造の強磁性層の磁気異方性は該第１の交換層構造の強磁性層の磁気異方性より弱く、該第１及び第２の交換層構造の強磁性層は互いに磁化方向が反平行である、磁気記録媒体。
【００９８】
（付記１５）  （付記１）〜（付記１４）のいずれか１項記載の磁気記録媒体を少なくとも１つ備えた磁気記憶装置。
【００９９】
（付記１６）  基板と、
該基板の上方に設けられた下地層と、
該下地層上に設けられ残留磁化と膜厚の積Ｍｒｉδｉを有する下側強磁性層と、該下側強磁性層の上方に設けられ残留磁化と膜厚の積Ｍｒｊδｊを有する上側強磁性層とを少なくとも含む磁性層構造とを備え、
該磁性層構造内の隣接する強磁性層の磁化方向が略反平行となるように、該磁性層構造の総残留磁化と膜厚の積をＭｒδとすると、Ｍｒδ≒Σ（Ｍｒｉδｉ−Ｍｒｊδｊ）を満足する、磁気記録媒体。
【０１００】
（付記１７）  反平行の磁気相互作用を発生させるために、前記磁性層構造内の隣接する強磁性層の間に設けられた非磁性結合層を更に備えた、（付記１６）記載の磁気記録媒体。
【０１０１】
（付記１８）  前記非磁性結合層は、実質的にＲｕからなり約０.４〜１.０ｎｍの膜厚を有する、（付記１７）記載の磁気記録媒体。
【０１０２】
（付記１９）  前記非磁性結合層は、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｃｕ，Ｃｒ及びこれらの合金を含むグループから選択された材料からなる、（付記１７）記載の磁気記録媒体。
【０１０３】
（付記２０）  前記磁性層構造内の各強磁性層は、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，ＣｏＣｒＴａ，ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＣｒＰｔ−Ｍからなるグループから選択された材料からなり、Ｍ＝Ｂ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ及びこれらの合金である、（付記１６）〜（付記１９）のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
【０１０４】
（付記２１）  前記磁性層構造内の少なくとも１つの強磁性層は、互いに接触しており強磁性結合されている複数の強磁性層からなる、（付記１６）〜（付記２０）のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
【０１０５】
（付記２２）  前記磁性層構造内の前記上側強磁性層のＭｒｉδｉ値は、該磁性層構造内の他の強磁性層の残留磁化と膜厚の積より大きい、（付記１６）〜（付記２１）のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
【０１０６】
（付記２３）  前記磁性層構造内の強磁性層は、互いに異なる組成を有する、（付記１６）〜（付記２２）のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
【０１０７】
（付記２４）  （付記１６）〜（付記２３）のいずれか１項記載の磁気記録媒体を少なくとも１つ備えた、磁気記憶装置。
【０１０８】
（付記２５）  情報を磁気的に磁気記録媒体に記録する記録方法であって、
該磁気記録媒体の磁性層構造を構成すると共に、磁化方向が反平行である複数の強磁性層のうち、少なくとも１つの強磁性層の磁化方向を切り替えるステップを含む、記録方法。
【０１０９】
（付記２６）  基板と、下地層と磁性層構造を有する磁気記録媒体の製造方法であって、
該下地層上に設けられ残留磁化と膜厚の積Ｍｒｉδｉを有する下側強磁性層と、該下側強磁性層の上方に設けられ残留磁化と膜厚の積Ｍｒｊδｊを有する上側強磁性層とを少なくとも含むと共に、該磁性層構造内の隣接する強磁性層の磁化方向が略反平行となるように、該磁性層構造の総残留磁化と膜厚の積をＭｒδとすると、Ｍｒδ≒Σ（Ｍｒｉδｉ−Ｍｒｊδｊ）を満足する該磁性層構造を形成する第１のステップと、
該下地層及び該磁性層構造を連続スパッタリングで形成する第２のステップとを含む、磁気記録媒体の製造方法。
【０１１０】
（付記２７）  スパッタリングの前に基板温度を約１００〜３００℃に熱処理する第３のステップを更に含む、（付記２６）記載の磁気記録媒体の製造方法。
【０１１１】
（付記２８）  前記第２のステップは、前記磁性層構造の各強磁性層を０．３５ｎｍ/ｓ以下のスパッタリング速度で形成する、（付記２６）又は（付記２７）記載の磁気記録媒体の製造方法。
【０１１２】
（付記２９）  基板と、下地層と磁性層構造とが積層された構造を有する磁気記録媒体の製造方法であって、
該磁性層構造は、下地層上に設けられた強磁性層と、該強磁性層上に設けられた非磁性結合層と、該非磁性結合層上に設けられた磁性層とからなり、
該下地層及び該磁性層構造を、該強磁性層及び該磁性層が交換結合すると共に互いに磁化方向が反平行となるように、該基板上に、連続スパッタリングで形成することを特徴とする、磁気記録媒体の製造方法。
【０１１３】
（付記３０）  前記連続スパッタリングは、前記非磁性結合層を、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ系合金、Ｒｈ系合金及びＩｒ系合金からなるグループから選択された材料で、０．４〜１．０ｎｍの範囲内の膜厚に形成することを特徴とする、（付記２９）記載の磁気記録媒体の製造方法。
【０１１４】
（付記３１）  基板上に、下地層と、第１の強磁性層と、第１の非磁性結合層と、第２の強磁性層と、第２の非磁性結合層と、磁性層とがこの順序で積層された構造を有する磁気記録媒体の製造方法であって、
該積層された構造を、該第１の強磁性層と該第２の強磁性層が交換結合すると共に磁化方向が互いに反平行となり、該第２の強磁性層と該磁性層が交換結合すると共に磁化方向が互いに反平行となるように、該基板上に、連続スパッタリングで形成することを特徴とする、磁気記録媒体の製造方法。
【０１１５】
（付記３２）  前記連続スパッタリングは、前記第１及び第２の非磁性結合層を、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ系合金、Ｒｈ系合金及びＩｒ系合金からなるグループから選択された材料で、０．４〜１．０ｎｍの範囲内の膜厚に形成することを特徴とする、（付記３１）記載の磁気記録媒体の製造方法。
【０１１６】
（付記３３）  前記連続スパッタリングは、０．３５ｎｍ/ｓ以下のスパッタリング速度で行われることを特徴とする、（付記２９）〜（付記３２）のいずれか１項記載の磁気記録媒体の製造方法。
【０１１７】
（付記３４）  スパッタリングの前の基板温度を約１００〜３００℃に設定することを特徴とする、（付記２９）〜（付記３３）のいずれか１項記載の磁気記録媒体の製造方法。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明によれば、書き込まれたビットの熱安定性を向上し、媒体ノイズを低減し、磁気記録媒体の性能に悪影響を及ぼすことなく信頼性の高い高密度記録を行える磁気記録媒体、磁気記憶装置、記録方法及び磁気記録媒体の製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる磁気記録媒体の第１実施例の要部を示す断面図である。
【図２】本発明になる磁気記録媒体の第２実施例の要部を示す断面図である。
【図３】Ｓｉ基板上に形成された膜厚１０ｎｍの単一のＣｏＰｔ層の面内磁気特性を示す図である。
【図４】膜厚が０.８ｎｍのＲｕ層で分離された２つのＣｏＰｔ層の面内磁気特性を示す図である。
【図５】膜厚が１. ４ｎｍのＲｕ層で分離された２つのＣｏＰｔ層の面内磁気特性を示す図である。
【図６】膜厚が０. ８ｎｍのＲｕ層で分離された２つのＣｏＣｒＰｔ層の面内磁気特性を示す図である。
【図７】本発明になる磁気記憶装置の一実施例の要部を示す断面図である。
【図８】磁気記憶装置の一実施例の要部を示す平面図である。
【図９】ガラス上のＮｉＡｌ層の上にＣｏＣｒＰｔＢからなる層が１層形成された磁気記録媒体の面内磁化曲線を示す図である。
【図１０】ＮｉＰが塗布されたＡｌ−Ｍｇ基板上に、膜厚が０.８ｎｍのＲｕ層で分離されたＣｏＣｒＰｔＢからなる２つの強磁性層がスパッタリング形成された磁気記録媒体の面内磁化曲線を示す図である。
【図１１】ＮｉＰが塗布されたＡｌ基板上に、Ｒｕ層で分離されたＣｏＣｒＰｔＢからなる２つの強磁性層が設けられた磁気記録媒体の面内磁化曲線を示す図である。
【図１２】ＮｉＰが塗布されたＡｌ基板上に、相隣るＣｏＣｒＰｔＢ層がＲｕ層で分離された３つのＣｏＣｒＰｔＢ強磁性層が設けられた磁気記録媒体の面内磁化曲線を示す図である。
【図１３】ＮｉＡｌが塗布されたガラス基板上に、Ｒｕ層で分離されたＣｏＣｒＰｔＢからなる２つの負結合された強磁性層が設けられた磁気記録媒体の面内磁化曲線を示す図である。
【図１４】ＮｉＡｌが塗布されたガラス基板上に、上記と同様の方法でＣｏＣｒＰｔＢからなる単一の強磁性層が設けられた磁気記録媒体の面内磁化曲線を、図１３に示す２つの負結合された強磁性層を有する磁気記録媒体の面内磁化曲線と比較して示す図である。
【図１５】２つの強磁性層及び３つの強磁性層を有する磁気記録媒体における信号減衰を、単一の強磁性層を有する磁気記録媒体における信号減衰と比較して示す図である。
【図１６】２つの負結合された強磁性層を有する磁気記録媒体のＭ−Ｈ曲線を、異なる温度について示す図である。
【図１７】図１６に示す特性を有する磁気記録媒体の保磁力の温度依存性を示す図である。
【図１８】２つの強磁性層及び３つの強磁性層を有する磁気記録媒体におけるＰＷ５０値の強磁性層の有効及び総膜厚依存性を、単一の強磁性層を有する磁気記録媒体におけるＰＷ５０値の強磁性層の有効及び総膜厚依存性と比較して示す図である。
【図１９】孤立波媒体ＳＮＲの有効膜厚依存性を示す図である。
【図２０】磁気記録媒体製造装置の概略構成を示す図である。
【図２１】孤立波出力の有効磁性層膜厚依存性を示す図である。
【図２２】高周波ＳＮＲの温度依存性を示す図である。
【図２３】孤立波媒体ＳＮＲとスパッタリング速度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１      基板
２      第１のシード層
３      ＮｉＰ層
４      第２のシード層
５      下地層
６      非磁性中間層
７，７−１      強磁性層
８，８−１      非磁性結合層
９      磁性層
１０      保護層
１１      潤滑層
１３      ハウジング
１６      磁気記録媒体
１７      記録再生ヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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