(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に順次に形成された下部軟磁性層及び上部軟磁性層を備え、前記上部軟磁性層の異方性磁界が前記下部軟磁性層の異方性磁界より高く形成された複数の軟磁性層と、
前記下部軟磁性層と上部軟磁性層との間に介在されて、前記下部及び上部軟磁性層の磁気的相互作用を防止する隔離層と、
前記上部軟磁性層上に形成される底層と、
前記底層上に形成されるものであって、複数の強磁性層を有し、前記底層側に位置した下部の強磁性層から上部の強磁性層へ行くほど、磁気異方性エネルギーが次第に低くなるように、それぞれの強磁性層が異なる磁気異方性エネルギーを有する記録層と、を備え、
前記上部軟磁性層は、ｎ層（但し、ｎは３以上の自然数）の単位軟磁性膜の各間に（ｎ−１）層の非磁性金属層を介して反強磁性的に結合されたサンドウィッチ構造で多重積層されたＲＫＫＹ結合構造であるとともに、前記下部軟磁性層は、非磁性金属層を介して上下単位軟磁性膜がサンドウィッチ構造で積層されたＲＫＫＹ結合構造を有する
前記上部軟磁性層と前記下部軟磁性層とは、同じ物質で形成された同一の構造である
ことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記複数の強磁性層は、下部の強磁性層から上部の強磁性層へ行くほど小さくなる異なるＰｔ組成を有する
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３】
前記複数の強磁性層は、前記底層から順次に積層される第１及び第２強磁性層を備え、
前記第１強磁性層は、ＦｅＰｔ合金、ＦｅＰｔ合金酸化物、ＣｏＰｔ合金及びＣｏＰｔ合金酸化物のうちいずれか一つで形成され、
前記第２強磁性層は、ＣｏＣｒＰｔ合金酸化物で形成される
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４】
前記第２強磁性層のＰｔ組成は、前記第１強磁性層のＰｔ組成より小さい
ことを特徴とする請求項３に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
前記第１及び第２強磁性層は、グラニュラー構造で形成される
ことを特徴とする請求項３に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
前記第２強磁性層は、グレインが磁気的に分離されたグラニュラー構造であって、前記グレインは、Ｃｏ合金からなり、前記グレインの間は、酸化物が介在された
ことを特徴とする請求項５に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
前記記録層は、前記複数の強磁性層上に形成されるキャッピング層をさらに備える
ことを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項８】
前記キャッピング層は、グレインに分離されず、連続的に形成されるＣｏ合金で形成される
ことを特徴とする請求項７に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項９】
前記キャッピング層は、ＣｏＣｒＰｔＢで形成される
ことを特徴とする請求項８に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１０】
前記底層は、酸素が含有されたＲｕで形成される
ことを特徴とする請求項１ないし９のうちいずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録媒体に係り、特にさらに高密度で情報を記録して再生できる垂直磁気記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報量の急増により、さらに高密度でデータを記録／再生できる情報記憶装置が要請されている。特に、記録媒体を利用する磁気記録装置は、大容量であり、かつ高速アクセスが可能であるという特性により、コンピュータだけでなく、各種のデジタル機器の情報記憶装置として注目されている。
【０００３】
かかる磁気記録装置の磁気記録は、記録方式によって、水平磁気記録方式と垂直磁気記録方式とに大別される。水平磁気記録方式は、磁性層の磁化方向が磁性層の表面に平行に整列されることを利用して情報を記録する方式であり、垂直磁気記録方式は、磁性層の磁化方向が磁性層の表面に垂直方向に整列されることを利用して情報を記録する方式である。記録密度の側面から見ると、垂直磁気記録方式は、水平磁気記録方式よりはるかに有利である。
【０００４】
垂直磁気記録媒体の構造は、記録磁場の磁化経路を生成する軟磁性層と、記録磁場によりアップ／ダウンの垂直方向に磁化されて記録される記録層と、記録層の結晶性及び配向性を制御する底層との三層構造で形成される。
【０００５】
垂直磁気記録方式で高密度記録を達成するためには、記録されたデータの安定性の確保のための記録層の高い保磁力及び垂直磁気異方性エネルギーＫｕ、小さいグレインサイズ及びグレイン間の小さな交換結合力による小さな磁区サイズなどの特徴を有する垂直磁気記録媒体が要求される。前記交換結合力は、記録層内でグレイン間の磁気的相互作用の程度を表す定数であって、交換結合力が小さい値であるほど、グレイン間の分離が容易になる。かかる高密度の垂直磁気記録媒体を製造するためには、記録層の磁気異方性エネルギーＫｕ及び垂直方向への結晶配向性を極大化できる技術が必要である。
【０００６】
また、高い磁気異方性エネルギーＫｕを有する物質を使用して記録層を形成すれば、記録層の保磁力が増加して、記録時に強い強度の記録磁場が要求される。垂直磁気記録媒体の側面から見ると、かかる強い強度の記録磁場を十分に引き付けて磁化経路を形成できる軟磁性層が必要であり、このためには、透磁率の高い軟磁性層の開発が要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高密度の記録を達成するために、記録層の磁気異方性エネルギーＫｕを高め、かつ記録層の微細に形成したグレインを互いに明確に分離し、結晶配向性を向上させ、磁気異方性エネルギーＫｕの高い記録層の記録特性を改善させるために、軟磁性層の構造を改善した垂直磁気記録媒体を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明による垂直磁気記録媒体は、基板と、前記基板上に順次に形成された下部軟磁性層及び上部軟磁性層を備え、前記上部軟磁性層の異方性磁界が前記下部軟磁性層の異方性磁界より高く形成された複数の軟磁性層と、前記下部軟磁性層と上部軟磁性層との間に介在されて、前記下部及び上部軟磁性層の磁気的相互作用を防止する隔離層と、前記上部軟磁性層上に形成される底層と、前記底層上に形成されるものであって、複数の強磁性層を有し、前記底層側に位置した下部の強磁性層から上部の強磁性層へ行くほど、磁気異方性エネルギーが次第に低くなるように、それぞれの強磁性層が異なる磁気異方性エネルギーを有する記録層と、を備える。
【０００９】
前記複数の強磁性層は、下部の強磁性層から上部の強磁性層へ行くほど、Ｐｔ組成が小さくなる。
【００１０】
前記複数の強磁性層は、前記底層から順次に積層される第１及び第２強磁性層を備え、前記第１強磁性層は、基板と平行な格子面内の原子間間隔が、前記第２強磁性層の基板と平行な格子面内の原子間間隔より広い。
【００１１】
前記第１強磁性層は、ＦｅＰｔ合金、ＦｅＰｔ合金酸化物、ＣｏＰｔ合金及びＣｏＰｔ合金酸化物のうちいずれか一つで形成され、前記第２強磁性層は、ＣｏＣｒＰｔ合金酸化物で形成される。
【００１２】
前記底層は、酸素が含有されたＲｕで形成される。
【００１３】
前記底層は、Ｒｕで形成された第１底層と、前記第１底層上にＲｕ及び酸化物で形成された第２底層と、を備え、前記第２底層は、Ｒｕがグレインをなし、酸化物がグレインの間に介在される。
【００１４】
前記隔離層は、非磁性金属または非金属物質で形成される。
【００１５】
前記上部軟磁性層は、複数の単位軟磁性層と、前記複数の単位軟磁性層の間に介在されてＲＫＫＹ（Ｒｕｄｅｒｍａｎ−Ｋｉｔｔｅｌ−Ｋａｓｕｙａ−Ｙｏｓｉｄａ）結合構造を形成する少なくとも一つの非磁性スペーサと、を有する。
【００１６】
前記上部軟磁性層の下部には、前記上部軟磁性層の高い異方性磁界を誘導する磁区制御層が設けられる。
【００１７】
前記磁区制御層は、反強磁性体または強磁性体で形成される。
【００１８】
前記上部軟磁性層は、下部軟磁性層に比べて薄い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態による垂直磁気記録媒体の概略的な構造を示す断面図である。
【図２】図１の垂直磁気記録媒体の軟磁性層で記録／再生特性の向上を説明する図面である。
【図３】図１の垂直磁気記録媒体の軟磁性層で記録／再生特性の向上を説明する図面である。
【図４】図１の垂直磁気記録媒体の軟磁性層の変形例を示す図面である。
【図５】図１の垂直磁気記録媒体の軟磁性層の変形例を示す図面である。
【図６】図１の垂直磁気記録媒体の軟磁性層の変形例を示す図面である。
【図７】図１の垂直磁気記録媒体の底層及び記録層の構造を示す図面である。
【図８】図１の垂直磁気記録媒体の底層のＴＥＭイメージである。
【図９】図１の垂直磁気記録媒体の記録層のＴＥＭイメージである。
【図１０】図１の垂直磁気記録媒体の記録層で積層順序による特性を示すグラフである。
【図１１】図１の垂直磁気記録媒体の記録層で積層順序による特性を示すグラフである。
【図１２Ａ】図１の垂直磁気記録媒体の記録層で積層順序によるＸＲＤグラフである。
【図１２Ｂ】図１の垂直磁気記録媒体の記録層で積層順序によるＸＲＤグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。しかし、後述する実施形態は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明を当業者に十分に説明するために提供されるものである。以下の図面で、同じ参照符号は同じ構成要素を指し、図面上で、各構成要素の大きさは、説明の明瞭性及び便宜上誇張されうる。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態による垂直磁気記録媒体の概略的な構造を示す断面図である。
【００２２】
図１に示すように、前記垂直磁気記録媒体１００は、下部から基板１１０、軟磁性層１３０、底層１５０、記録層１６０、保護層１７０及び潤滑層１９０が順次に積層されて形成される。
【００２３】
前記基板１１０は、主にガラスやＡｌＭｇ合金で形成され、円盤状に製造される。
【００２４】
前記保護層１７０は、前記記録層１６０を外部から保護するためのものであって、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）で形成され、前記保護層１７０上には、磁気ヘッドとの衝突及び摺動によるヘッド及び保護層の磨耗を減少させるために、潤滑層１９０を形成できる。潤滑層１９０は、テトラオール潤滑剤などで形成される。
【００２５】
前記基板１１０と軟磁性層１３０との間及び軟磁性層１３０と底層１５０との間には、バッファ層１２０，１４０が介在される。バッファ層１２０，１４０は、例えば、数ｎｍの厚さにＴｉまたはＴａを積層して形成される。かかるバッファ層１２０，１４０は、基板１１０と軟磁性層１３０との間または軟磁性層１３０と記録層１６０との間の磁気的相互作用を抑制する役割を行う。
【００２６】
前記軟磁性層１３０は、磁気記録時に記録ヘッドから発生する記録フィールドの磁路を形成して記録層に情報を記録させる層である。本実施形態の軟磁性層１３０は、下部軟磁性層１３１と上部軟磁性層１３５との二重層構造で形成される。ここで、基板１１０側を下部と、保護層１７０／潤滑層１９０側を上部と称する。
【００２７】
上部軟磁性層１３５の異方性磁界Ｈｋが前記下部軟磁性層１３１の異方性磁界Ｈｋより高く形成され、下部軟磁性層１３１と上部軟磁性層１３５とは、磁気的に分離されている。下部及び上部軟磁性層１３１，１３５は、垂直磁気記録媒体１００のクロストラック方向に磁化容易軸が形成されるように磁化されて製造される。
【００２８】
下部及び上部軟磁性層１３１，１３５の磁気的隔離のために、下部軟磁性層１３１と上部軟磁性層１３５との間には、隔離層１３３が介在される。前記隔離層１３３は、例えばＴａ，Ｔｉのような非磁性金属物質または非磁性非金属物質で形成される。かかる隔離層１３３は、数ｎｍ以上の厚さに形成して、前記下部及び上部軟磁性層１３１，１３５の磁気的相互作用を防止する。
【００２９】
また、下部軟磁性層１３１は、記録ヘッドから発生する記録フィールドを効果的に引き付け、記録フィールドの磁路となるように、上部軟磁性層１３５の厚さよりさらに厚く形成できる。下部軟磁性層１３１は、例えば１０ｎｍないし１００ｎｍの厚さに形成でき、上部軟磁性層１３５は、例えば１ｎｍないし２０ｎｍの厚さに形成できる。
【００３０】
前記下部軟磁性層１３１は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ、ＦｅＴａ合金、ＦｅＣｏ合金からなるグループから選択されたいずれか一つで形成され、前記上部軟磁性層１３５は、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ、ＦｅＴａ合金、ＦｅＣｏ合金からなるグループから選択されたいずれか一つで形成される。
【００３１】
前記上部軟磁性層１３５の異方性磁界Ｈｋを下部軟磁性層１３１の異方性磁界Ｈｋより高くするために、本実施形態の上部軟磁性層１３５は、ＲＫＫＹ結合構造を有する。すなわち、上部軟磁性層１３５は、スペーサ１３７を介して第１及び第２単位軟磁性膜１３６，１３８がサンドウィッチ構造で形成される。ここで、ＲＫＫＹ結合構造とは、非磁性金属層を介して上下磁性体が反強磁性的に結合された構造を意味する。前記スペーサ１３７は、上下に位置した第１及び第２単位軟磁性膜１３６，１３８が反強磁性的に結合されるために、Ｒｕなどの非磁性物質で２ｎｍ以下の厚さ、例えば０．８ｎｍの厚さに形成される。ノイズの原因である磁壁の形成を抑制させるためには、上部軟磁性層１３５の異方性磁界が高いことが望ましく、かかる高い異方性磁界は、第１及び第２単位軟磁性膜１３６，１３８の膜厚さを調節することによって得られる。例えば、第１及び第２単位軟磁性膜１３６，１３８は、約５ｎｍないしそれ以下の厚さに形成できる。
【００３２】
このように上部軟磁性層１３５がＲＫＫＹ結合構造を有することによって、下部及び上部軟磁性層１３１，１３５を同じ物質で形成しつつも、上部軟磁性層１３５の異方性磁界Ｈｋを下部軟磁性層１３１の異方性磁界Ｈｋより高く形成できる。
【００３３】
本実施形態の軟磁性層１３０は、上部軟磁性層１３５の異方性磁界Ｈｋを前記下部軟磁性層１３１の異方性磁界Ｈｋより高く形成し、下部軟磁性層１３１と上部軟磁性層１３５とを磁気的に分離させることによって、記録時に下部軟磁性層１３１により記録ヘッドから発生する記録フィールドを効果的に引き付け、再生時に上部軟磁性層１３５によりストレイフィールドを効果的に抑制させることができる。
【００３４】
かかる本実施形態の軟磁性層１３０の機能は、図２及び図３を通じて説明する。説明の便宜上、図２及び図３において、垂直磁気記録媒体は、下部及び上部軟磁性層１３１，１３５、隔離層１３３及び記録層１６０のみを示した。
【００３５】
図２は、下部軟磁性層１３１の異方性磁界Ｈｋを低くすることによって、磁気記録時に記録ヘッドから発生する記録フィールドを効果的に引き付けて、記録フィールドが記録層１６０に集束されることを表す。すなわち、記録時、下部軟磁性層１３１は、磁化困難軸方向に磁化されて記録フィールドがヘッドの記録ポールから出て記録層１６０と軟磁性層１３０とを通過してヘッドのリターンポールに入る磁路を形成するところ、下部軟磁性層１３１の異方性磁界Ｈｋを低くすることによって、高い透磁率を確保して、記録層１６０を経由する記録磁界の磁束密度を高く維持させる。かかる高い透磁率の下部軟磁性層１３１は、記録磁場の強度をさらに高めることができるので、後述するように、記録層１６０の磁気異方性エネルギーＨｋを高める時に悪化する上書き特性を改善させる。
【００３６】
図３は、上部軟磁性層１３５の異方性磁界Ｈｋを高くすることによって、再生時に下部軟磁性層１３１側で発生するストレイフィールドを上部軟磁性層１３５に拡散して、ストレイフィールドが上部軟磁性層１３５の上部に位置する記録層１６０にノイズとして作用することを抑制できることを表す。すなわち、下部軟磁性層１３１は、高い透磁率を確保するために低い異方性磁界Ｈｋを有するところ、かかる低い異方性磁界Ｈｋは、相対的に不安定な磁気ドメイン構造を有して下部軟磁性層１３１でストレイフィールドが発生しうる。さらに、再生時に下部軟磁性層１３１で発生したストレイフィールドは、上部軟磁性層１３５の磁化困難軸方向にストレイフィールドの磁路を形成することによって、ヘッドの再生センサーに感知されることが防止される。
【００３７】
本実施形態の軟磁性層１３０は、上部軟磁性層１３５の異方性磁界Ｈｋを下部軟磁性層１３１の異方性磁界Ｈｋより高く形成し、下部軟磁性層１３１と上部軟磁性層１３５とを磁気的に分離させた構造を有する。かかる軟磁性層の構造として、本実施形態では、上部軟磁性層がＲＫＫＹ結合構造を例として説明しているが、これに限定されるものではなく、多様な構造が提示されるであろう。軟磁性層の変形例を示す図４ないし図６を参照して、軟磁性層の変形例を説明する。
【００３８】
図４は、上部軟磁性層が高い異方性磁界を有するために、別途の磁区制御層を有する構造を示している。図４に示すように、本変形例の軟磁性層２３０は、下部軟磁性層１３１と上部軟磁性層２３５との間に隔離層１３３と磁区制御層２３４とが介在される。下部軟磁性層１３１と隔離層１３３とは、前述した実施形態の同一参照符号の部材とその構成が同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００３９】
前記磁区制御層２３４は、上部軟磁性層２３５の磁区を制御する層であって、例えばＩｒＭｎのような反磁性物質または強磁性物質で形成される。すなわち、磁区制御層２３４は、上部軟磁性層２３５との反磁性結合または強磁性結合を通じて上部軟磁性層２３５が強い異方性磁界Ｈｋを有するようにする。
【００４０】
一方、磁区制御層２３４の結晶性及び配向性を安定的に確保するために、磁区制御層２３４と隔離層１３３との間には、下地層（図示せず）が別途に介在され、隔離層１３３自体がかかる下地層の機能を行うこともできる。
【００４１】
図５は、上部軟磁性層が高い異方性磁界を有するために、上部軟磁性層を多重層で形成した場合を示している。図５に示すように、本変形例の軟磁性層３３０は、下部軟磁性層１３１、隔離層１３３及び上部軟磁性層３３５を備える。下部軟磁性層１３１と隔離層１３３とは、前述した実施形態の同一参照符号の部材とその構成が同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００４２】
本変形例では、上部軟磁性層３３５を多重層で形成することによって、強い異方性磁界Ｈｋを有するようにする。このとき、上部軟磁性層３３５は、複数の単位軟磁性膜３３６と、それらの間に介在される複数の非磁性スペーサ３３７とで構成される。ここで、単位軟磁性膜３３６は、図１を参照して前述した第１及び第２単位軟磁性膜１３６，１３８と実質的に同一であり、非磁性スペーサ３３７は、図１を参照して前述したスペーサ１３７と実質的に同一である。非磁性スペーサ３３７を挟んだ軟磁性膜３３６は、強く磁気的に結合されて、透磁率をある程度高く維持した状態で磁壁の形成を抑制できるので、ノイズ除去効果を向上させる。
【００４３】
図６は、図１の軟磁性層の構造で下部軟磁性層もＲＫＫＹ結合構造を有する変形例を示している。図６に示すように、本変形例の軟磁性層４３０は、下部軟磁性層４３１、隔離層１３３及び上部軟磁性層１３５を備える。隔離層１３３と上部軟磁性層１３５とは、図１を参照して説明した実施形態の同一参照符号の部材とその構成が同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００４４】
本変形例の下部軟磁性層４３１は、スペーサ４３３を介して第３及び第４単位軟磁性膜４３２，４３４がサンドウィッチ構造で形成される。前記スペーサ４３３は、上下に位置した第３及び第４単位軟磁性膜４３２，４３４が反強磁性的に結合されるために、Ｒｕなどの非磁性物質で２ｎｍ以下の厚さ、例えば０．８ｎｍの厚さに形成される。前記下部軟磁性層４３１が、高い透磁率を確保するために、例えば、第１及び第２単位軟磁性膜１３６，１３８は、約１０ｎｍないしそれ以上の厚さに形成できる。このように非磁性のスペーサ４３３を挟んだ第３及び第４軟磁性膜４３２，４３４は、強く磁気的に結合されて、透磁率をある程度高く維持した状態で磁壁の形成を抑制できるので、ノイズ除去効果を向上させる。
【００４５】
図７は、図１の底層１５０及び記録層１６０の構造をさらに詳細に示す。
【００４６】
図１及び図７に示すように、前記底層１５０は、記録層１６０の結晶配向性及び磁気的特性を向上させる役割を行う層であって、Ｒｕからなる第１底層１５１と、Ｒｕ及び酸化物からなる第２底層１５３とで形成される二重層構造である。前記第２底層１５３の厚さは、第１底層１５１の厚さより薄い。前記第１底層１５１は、記録層１６０の結晶配向性を改善し、前記第２底層１５３は、グレインサイズを小さく且つ均一にして記録層１６０のグレインサイズを調節する役割を行う。かかる第１及び第２底層１５１，１５３は、グラニュラー構造で形成される。特に、第２底層１５３は、Ｒｕグレイン１５３ａの間に酸化物成分で分離される境界１５３ｂが形成されている。かかる分離のために、前記第２底層１５３をなすＲｕ酸化物層は、Ｏ２／（Ａｒ＋Ｏ２）＝０．１％ないし５％範囲の酸素含有量条件を満足するスパッタ雰囲気ガスにおいて酸素反応性スパッタリング方式で形成する。
【００４７】
例えば、第１底層１５１は、スパッタリング方法でＲｕターゲットを使用して常温で１０ｍＴｏｒｒ以下の圧力で約１０ｎｍの厚さに形成できる。一方、前記第２底層１５３は、前記第１底層１５１上に反応性スパッタリング方法を利用してアルゴンガスと酸素ガスとを注入し、４０ｍＴｏｒｒ圧力で約８ｎｍの厚さに形成できる。第２底層１５３は、表面粗度を第１底層１５１より適正レベルに増加させ、グレインの間を分離させる。図８は、酸素含有量が１％であるスパッタ雰囲気ガスで形成された第２底層１５３のＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）イメージを表す。図８に示すように、第２底層（図７の１５３ａ）のグレインが微細に形成され、グレインエッジ（図７の１５３ｂ）に酸素が含まれてグレイン１５３ａとグレイン１５３ａとの間が明確に分離されたことが分かる。この時のＲｕグレイン１５３ａのサイズは、平均５．４ｎｍである。
【００４８】
本実施形態は、第１底層１５１がＲｕで形成された場合を説明しているが、これに限定されず、前記第１底層１５１もＲｕ及び酸化物で形成されうる。さらに、本実施形態は、底層１５０が二重層構造を有する場合を例として説明しているが、これに限定されるものではない。ただし、記録層１６０のグレインサイズを小さく且つ均一にするために、少なくとも底層１５０の上部は、Ｒｕを蒸着させるときに酸素を含有させることが望ましい。
【００４９】
前記記録層１６０は、前記底層１５０上に第１強磁性層１６１、第２強磁性層１６３及びキャッピング層１６９が順次に積層された３層構造を有する。
【００５０】
前記第１強磁性層１６１の磁気異方性エネルギーＫｕが前記第２強磁性層１６３の磁気異方性エネルギーＫｕより高く形成されている。本実施形態の前記第１強磁性層１６１は、磁気異方性エネルギーＫｕの高いＣｏＰｔ合金酸化物で形成され、第１強磁性層１６１の磁気異方性エネルギーＫｕは、５×１０６ｅｒｇ／ｃｃないし５×１０７ｅｒｇ／ｃｃとなりうる。例えば、第１強磁性層１６１がＣｏＰｔ−ＳｉＯ２またはＣｏＰｔ−ＴｉＯ２のようなＣｏＰｔ酸化物で形成される場合、前記ＣｏＰｔ酸化物のＰｔ含量は、１０ａｔ％ないし５０ａｔ％となりうる。一方、第２強磁性層１６３は、磁気異方性エネルギーＫｕの低いＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２のようなＣｏＣｒＰｔ酸化物で形成され、第２強磁性層１６３の磁気異方性エネルギーＫｕは、１×１０６ｅｒｇ／ｃｃないし５×１０６ｅｒｇ／ｃｃであり、Ｐｔ含量は、１ａｔ％ないし３０ａｔ％となりうる。このとき、第１強磁性層１６１のＰｔ含量は、第２強磁性層１６１のＰｔ含量より多い。
【００５１】
前記第１及び第２強磁性層１６１，１６３は、図９に示すように、結晶内のグレイン１６１ａ，１６３ａが境界１６１ｂ，１６３ｂにより互いに分離されたグラニュラー構造を有する。このとき、グレイン１６１ａ，１６３ａは、Ｃｏ合金からなり、グレインとグレインとの境界１６１ｂ，１６３ｂは、酸化物からなる。
【００５２】
前記第１及び第２強磁性層１６１，１６３の上部には、記録特性を改善するためのキャッピング層１６９が設けられる。キャッピング層１６９は、第１及び第２強磁性層１６１，１６３の磁化飽和磁界Ｈｓを減少させて、第１及び第２強磁性層１６１，１６３の高い垂直磁気異方性エネルギーＫｕにもかかわらず、容易に磁化させて記録特性を改善させる。さらに、キャッピング層１６９は、第１及び第２強磁性層１６１，１６３を熱的に安定させる役割を行う。かかるキャッピング層１６９は、例えばＣｏＣｒＰｔＢのように酸素のないＣｏ合金で形成され、したがって、酸化物によりグレインの分離なしに連続薄膜形態で形成される。しかし、本発明は、キャッピング層１６９が連続薄膜形態で形成される場合に限定されるものではなく、キャッピング層１６９は、グラニュラー構造を有することもできる。
【００５３】
かかる多層構造の記録層１６０は、前記Ｒｕ／Ｒｕ酸化物の二重構造の底層１５０上にスパッタリング方法で、例えばＣｏＰｔ−ＴｉＯ２／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２／ＣｏＣｒＰｔＢ構造で形成される。例えば、ＣｏＰｔ−ＴｉＯ２層は、第１強磁性層１６１であって、ＣｏＰｔ−ＴｉＯ２ターゲットを使用して４０ｍＴｏｒｒ以上の高い圧力でＰｔリッチな雰囲気で約１０ｎｍの厚さに形成される。ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２層は、第２強磁性層１６３であって、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２ターゲットを使用して常温でアルゴンガスと酸素ガスとを注入して反応性スパッタリング方法で形成できる。酸素ガスは、全体の注入ガスのうち０．１％ないし１０％注入する。このとき、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２の第２強磁性層１６３は、下部に位置するＣｏＰｔ−ＴｉＯ２の第１強磁性層１６１の表面粗度を緩和させるように、スパッタリング電力を高め、圧力を下げ２０ｍＴｏｒｒの圧力で約１０ｎｍの厚さに形成される。ＣｏＣｒＰｔＢ層は、キャッピング層１６９であって、連続薄膜形態で１０ｍＴｏｒｒの圧力で約５ｎｍの厚さに形成される。ＣｏＰｔ−ＴｉＯ２の第１強磁性層１６１は、ＣｏＰｔでグレイン１６１ａが形成され、ＴｉＯ２でグレイン１６１ａを取り囲む境界１６１ｂが形成された構造を有する。ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２の第２強磁性層１６３は、ＣｏＣｒＰｔでグレイン１６３ａが形成され、ＳｉＯ２でグレイン１６３ａを取り囲む境界１６３ｂが形成された構造を有する。図９は、本実施形態によってＣｏＰｔ−ＴｉＯ２／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２／ＣｏＣｒＰｔＢ構造で形成された記録層のＴＥＭイメージである。図２及び図９に示すように、記録層１６０のグレイン１６１ａ，１６３ａサイズが平均５．７ｎｍであり、グレイン１６１ａとグレイン１６３ａとの間が明確に分離されるということが分かる。これは、底層１５０でよく分離されたグレイン１５３ａが記録層１６０の下部に影響を及ぼして記録層１６０のグラニュラー構造を向上させたものと解釈される。
【００５４】
ＣｏＣｒＰｔ磁性体において、Ｐｔ含有量が増加すれば、磁気異方性エネルギーＫｕが増大することは周知である。ＣｏＣｒＰｔ磁性体からＣｒ組成をなくし、Ｐｔ含有量を１０ａｔ％ないし５０ａｔ％、望ましくは、２０ａｔ％ないし３０ａｔ％にすれば、磁性体の垂直磁気異方性エネルギーＫｕを約５×１０７ｅｒｇ／ｃｃまで増大させる。ただし、Ｃｒ組成をなくせば、グレインの分離が多少悪化するので、結晶配向性を向上させる底層１５０を酸素を含むＲｕで形成し、上部にＣｏＰｔ酸化物からなる第１強磁性層１６１と、ＣｏＣｒＰｔ酸化物からなる第２強磁性層１６３とを順次に形成して、第１及び第２強磁性層１６１，１６３内のグレイン１６１ａ，１６３ａの分離を容易にする。
【００５５】
一方、下部に位置した第１強磁性層１６１から上部に位置した第２強磁性層１６３へ行くほど、表面粗度を低くしてヘッドのフライング条件を向上させる。このために、例えば、第１及び第２強磁性層１６１，１６３をスパッタで形成する場合、第１強磁性層１６１を蒸着させる時に比べて、第２強磁性層１６３を蒸着させる時にスパッタに加えられる電力を高め、ガス圧力を下げることによって、第２強磁性層１６３の表面粗度をさらに低下させることができる。
【００５６】
図１０及び図１１は、Ｃｏ合金酸化物層の積層順序による磁気的特性を表すグラフである。図１０及び図１１において、実線は、下部からＣｏＰｔ−ＴｉＯ２／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２／ＣｏＣｒＰｔＢで記録層を形成した本実施形態の磁気的特性を表し、点線は、積層順序を変えて下部からＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２／ＣｏＰｔ−ＴｉＯ２／ＣｏＣｒＰｔＢで記録層を形成した比較例の磁気的特性を表す。ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２層及びＣｏＰｔ−ＴｉＯ２層の総厚さは、１６ｎｍに固定させた。一方、ＣｏＣｒＰｔＢ層は、キャッピング層に該当する。
【００５７】
図１０及び図１１に示すように、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２層を下部に置く比較例の場合、ＣｏＰｔ−ＴｉＯ２層の厚さ増加効果がほとんどないということが分かる。一方、本実施形態のようにＣｏＰｔ−ＴｉＯ２層を下部に置く場合、磁気異方性エネルギーＫｕの高いＣｏＰｔ−ＴｉＯ２層の厚さを増大させれば、記録層１６０の核生成磁界Ｈｎや保磁力Ｈｃが大幅に増加するということが分かる。
【００５８】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、Ｃｏ合金酸化物層の積層順序による結晶性変化を表すＸ線回折（Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：ＸＲＤ）グラフである。図１２Ａにおいて、実線は、下部からＣｏＰｔ−ＴｉＯ２／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２／ＣｏＣｒＰｔＢで記録層を形成した本実施形態のＸ線回折特性を表し、点線は、下部からＣｏＰｔ−ＴｉＯ２／ＣｏＣｒＰｔＢで記録層を形成した比較例のＸ線回折特性を表す。一方、図１２Ｂは、他の比較例のグラフであって、実線は、積層順序を変えて下部からＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２／ＣｏＰｔ−ＴｉＯ２／ＣｏＣｒＰｔＢで記録層を形成した場合のＸ線回折特性を表し、点線は、下部からＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２／ＣｏＣｒＰｔＢで記録層を形成した場合のＸ線回折特性を表す。
【００５９】
図１２Ａに示すように、ＣｏＰｔ−ＴｉＯ２を下部に置き、ＣｏＰｔ−ＴｉＯ２／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２の二重層で積層した場合、Ｃｏ（００２）面に相当するピークがＣｏＰｔ−ＴｉＯ２の単一層で積層した場合のピークに近接した位置で形成されるということが分かる。一方、図１２Ｂに示すように、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２を下部に置き、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２／ＣｏＰｔ−ＴｉＯ２の二重層で積層した場合のピークが、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２の単一層で積層した場合のピークに近接した位置で形成されるということが分かる。図１２Ａ及び図１２Ｂは、磁気特性に多くの影響を及ぼす結晶性、すなわち結晶面の間隔変化が積層順序によって非常に敏感に変化することを表し、特にＣｏＰｔ−ＴｉＯ２本来の結晶特性及び磁気的特性を得るためには、本実施形態の場合のようにＣｏＰｔ−ＴｉＯ２を下部に置き、その上にＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２を積層する必要があることを表している。すなわち、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、ＣｏＰｔ−ＴｉＯ２を下部に置き、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２を積層させることによって、結晶性の改善を通じた記録層全体の磁気異方性エネルギーＫｕを増大させることが分かるところ、これは、基板と平行な結晶面内の原子間距離がさらに広いＣｏＰｔ−ＴｉＯ２を下部に置き、基板と水平な結晶面内の原子間距離がさらに狭いＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２を積層させることによって、結晶性の改善を通じて記録層全体の磁気異方性エネルギーＫｕが増大すると理解できるであろう。さらに、本発明の記録層は、二層以上の複数の強磁性層を有する場合にも適用される。この場合、複数の強磁性層のうち、下部の強磁性層の磁気異方性エネルギーＫｕを上部の強磁性層の磁気異方性エネルギーＫｕより高くすることによって、記録層全体の磁気異方性エネルギーＫｕを増大させるところ、これは、基板と水平な結晶面内の原子間距離がさらに広い層に形成させることによって、結晶性の改善を通じた記録層全体の磁気異方性エネルギーＫｕが増大すると理解できるであろう。また、Ｐｔ組成の増加と共に、磁気異方性エネルギーＫｕが増大するところ、下部の強磁性層のＰｔ組成を上部の強磁性層のＰｔ組成よりさらに大きくすることによって、下部の強磁性層が上部の強磁性層より高い磁気異方性エネルギーＫｕを有することができる。
【００６０】
これに基づいて本実施形態で提示しているｈｃｐ（ｈｅｘａｇｏｎａｌｌｙ−ｃｌｏｓｅ−ｐａｃｋｅｄ）構造のＣｏＰｔ−ＴｉＯ２を下部の強磁性層として利用した記録層だけでなく、基板面に平行な結晶面内の原子間間隔がさらに広いＦｅＰｔ合金、ＦｅＰｔ合金酸化物、ＣｏＰｔ合金またはＣｏＰｔ合金酸化物で下部の強磁性層を形成し、ＣｏＣｒＰｔ酸化物で上部の強磁性層を形成した場合にも大きな効果が得られるということが理解できるであろう。さらに、第１及び第２強磁性層１６１，１６３は、二重層である場合を例として説明しているが、三層以上の複数層で形成されてもよい。三層以上の複数層で強磁性層が形成される場合、複数の強磁性層は、底層１５０側に位置した下部層からキャッピング層１６９側に位置した上部層へ行くほど、磁気異方性エネルギーＫｕが次第に低くなるように形成される。
【００６１】
かかる本発明の垂直磁気記録媒体及びその製造方法は、理解を助けるために図面に示した実施形態を参考にして説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲により決まらねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、情報記憶装置関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  垂直磁気記録媒体
１１０  基板
１２０，１４０  バッファ層
１３０  軟磁性層
１３１  下部軟磁性層
１３３  隔離層
１３５  上部軟磁性層
１３６  第１単位軟磁性膜
１３７  スペーサ
１３８  第２単位軟磁性膜
１５０  底層
１５１  第１底層
１５３  第２底層
１６０  記録層
１６１  第１強磁性層
１６３  第２強磁性層
１６９  キャッピング層
１７０  保護層
１９０  潤滑層
【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１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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