(57)【要約】【課題】高い静磁気特性で、且つ、記録特性に優れる磁気記録媒体及びそれを備えた磁気記録装置を提供する。【解決手段】高密度磁気記録媒体として、非磁性基板上に、直接あるいは間接的に軟磁性材料により形成された軟磁性裏打ち層を形成し、該軟磁性裏打ち層上に直接あるいは間接的にL10型規則合金を形成しうる2つの金属を交互に積層し,該積層膜形成後にレーザー光を照射させることによって該積層膜を島状形状に物理的に分離し,なおかつ，その過程で規則化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板上に、直接あるいは間接的に軟磁性材料により形成された軟磁性裏打ち層を形成し、該軟磁性裏打ち層上に直接あるいは間接的にL10型規則合金を形成しうる2つの金属を交互に積層し,該積層膜形成後にレーザー光を照射させることによって該積層膜を島状形状に物理的に分離し,なおかつ，その過程で規則化させることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２】
該L10型規則合金を形成しうる2つの金属を交互に積層した膜が，Fe/Pt膜，Co/Pt膜，Fe/Pd膜のいずれかであ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】
該L10型規則合金を形成しうる2つの金属を交互に積層した膜の1層の膜厚が0.5 nm以下であることを特徴とする請求項1及び2記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４】
該レーザー光がエキシマーレーザー光，Nd:YAGレーザーの倍波，炭酸ガスレーザー光のいずれかであることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項５】
請求項1から4のいづれか一項により製造されたことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項６】
請求項5記載の磁気記録媒体に対して、上記記録層の膜面に対して垂直方向の磁化を与える磁気ヘッドと、上記磁気記録媒体を上記磁気ヘッドに対して相対的に駆動するための駆動装置とを備えた垂直磁気記録方式の磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は情報の記録再生を行うための磁気記録再生装置に関し、特に高密度記録に適した磁気記録媒体の製造方法及びそれにより製造された磁気記録媒体及び磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報化社会の発展には目覚しいものがあり、文字情報のみならず音声及び画像情報を高速に処理することができる装置の１つとしてコンピュータ等に装着されている磁気記録装置が知られている。現在は、この磁気記録装置の記録密度を向上させつつ、磁気記録装置を小型化する方向に開発が進められてきている。典型的な磁気記録装置は、単数あるいは複数の磁気ディスクをスピンドル上に回転可能に装着している。各磁気ディスクは、基板とその上に形成された磁性膜，保護膜・潤滑膜からなり、情報の記録は、特定の磁化方向を有する磁区を磁性膜中に磁気的に形成することにより行われる。
【０００３】
従来、記録される磁化の方向は、磁性膜面内であり、面内記録方式と呼ばれている。面内記録方式の磁気記録装置の高密度記録化は、磁性膜の膜厚を薄くし、構成する磁性結晶粒の粒径を微小化させ、且つ、各粒子間の磁気的相互作用を低減させることで達成してきた。しかし、結晶粒の微小化と各粒子間の磁気的相互作用の低減は、記録されたビットを構成する磁化の熱安定性を低下させることが問題となっている。
【０００４】
この問題を緩和するために提案されているのが、垂直磁気記録方式で、これは、記録される磁化の方向を、基板に対して垂直方向にする。その結果、隣接ビット間は、静磁気的に安定で、且つ、記録遷移領域は鋭くなる。さらに記録層と基板の間に軟磁性材料で構成された層（軟磁性裏打ち層）を加えることで、記録時の磁場を急峻にすることができるので、高い磁気異方性をもつ材料への記録が可能になり、磁化の熱安定性が向上するので、より高密度の記録が可能になる。
【０００５】
現在、上述の面内記録方式の記録媒体にはＣｏＰｔＣｒ基合金（以降、ＣｏＰｔＣｒ基合金媒体と称す）が使用されており、垂直磁気記録方式の記録媒体としても同じＣｏＰｔＣｒ基合金媒体が主に研究されてきた。この媒体の特徴は、強磁性を有するＣｏ濃度の高い結晶粒とＣｒ濃度が高く非磁性の結晶粒界部からなり、非磁性粒界部によって結晶粒間の磁気的な相互作用を低減する点である。この効果により、高記録密度に必要な媒体の低ノイズ特性を実現してきた。しかし、より高密度記録に対応するためにはさらに結晶粒を微細化し,結晶粒間の磁気的相互作用を低減させることと同時にビットの磁気的な熱安定性をさらに高めることが要求されており、そのためには特許文献１で開示されるFePt, FePdやCoPtのようなL10型の規則化合金を磁性膜として用いた媒体が提案されている。
【０００６】
特許文献1で開示される，MgOからなる非磁性材料層の上に高い基板温度(300℃)，高いスパッタガス圧(50Pa)でFePt合金ターゲットをスパッタする方法によればL10型規則化合金層の(001)結晶格子面が記録層膜面と平行になるように形成することができ，高い結晶磁気異方性を持った垂直磁気記録媒体が簡単に形成することができる。しかし，本方法は，基本的に高い基板温度と高いスパッタガス圧を必要としているので,磁性層の表面形状がドーム型のカラム形状を持つ,凹凸の大きな形状となる。これは，記録ヘッドと軟磁性裏打ち層の間の間隔（いわゆる磁気的間隔）が大きくなるために高記録密度の条件では不利となる。また，ヘッドディスク間の耐摺動特性の面からも懸念がある。
【０００７】
これに対して,特許文献2では,CuAu型硬磁性規則合金を形成し得るナノ粒子を含有する塗布液を支持体上に塗布して塗布膜を形成する塗布膜形成工程と，前記塗布膜にレーザー光を照射することでナノ粒子層を形成するナノ粒子層形成工程とを有する磁気記録媒体の製造方法が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特許３４３４４７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２６０４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし我々が検討した結果, 特許文献2が開示する方法では,塗布液に含まれる有機溶媒やナノ粒子を安定に形成するための有機吸着剤由来の有機成分が規則化金属層にも入り込んでL10規則化合金に特有な高保磁力を得ることができなかった。また,ナノ粒子を保持するための支持体との密着性が悪く,ヘッドディスク間の耐摺動特性が十分ではなかった。これも,柔らかい有機成分を過剰に含んでいるためと思われる。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決するもので、高い磁気特性を有し、且つ、記録特性に優れた新規磁気記録媒体の製造方法及び媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の様態は、非磁性基板上に、直接あるいは間接的に軟磁性材料により形成された軟磁性裏打ち層を形成し、該軟磁性裏打ち層上に直接あるいは間接的にL10型規則合金を形成しうる2つの金属を交互に積層し,該積層膜形成後にレーザー光を照射させることによって該積層膜を島状形状に物理的に分離し,なおかつ，その過程で規則化した新規磁気記録媒体により達成される。
【００１２】
ここで,磁気記録膜として使われる，L10型規則合金を形成しうる2つの金属については,いろいろなものが考えられるが,高い磁気異方性を持ち,高面記録密度が可能であるという観点から，FeとPt，CoとPt，FeとPdが望ましい。
【００１３】
これらの2つの金属を交互に積層し,積層膜形成後にレーザー光を照射することにより,該積層膜が島状に分離し,同時に内部ではL10型規則合金構造が形成される。
【００１４】
ここで, 該L10型規則合金を形成しうる2つの金属を交互に積層した膜の1層の膜厚としては0.5 nm以下であることが望ましい。これらの極薄の積層膜にすることにより，レーザー照射中にfct構造の規則化が容易となる。2種類の合金膜を形成し,その後レーザー光を照射しても規則化が達成できるが,その場合には原子の再配列により高いエネルギーが必要になり,レーザー光のパワーを上げたり,照射時間を長くする必要がある。
【００１５】
規則化に使われるレーザー光としては，エキシマーレーザー光，Nd:YAGレーザーの倍波，炭酸ガスレーザー光のいずれかを用いることが望ましい。その他のレーザーでも紫外域あるいは赤外域の高いパワーを持つレーザーでも同様の効果が期待できる。
【００１６】
本発明の磁気記録媒体では、軟磁性裏打ち層は、磁気ヘッドを用いて記録層に情報を記録再生するときに、磁気ヘッドから漏れ出した磁束を記録層に集束させる役割を持つ。軟磁性裏打ち層の材料としては、飽和磁化が大きく、保磁力が小さく、且つ、透磁率が高い軟磁性材料が好ましく、それに対応する材料として、例えば、CoTaZr膜, FeCoB膜, FeTaC膜, FeSiAl系合金膜,FeNi系合金膜,CoB膜，鉄・遷移金属系ナノ結晶膜などがある。また、この軟磁性裏打ち層の膜厚は、５〜２００ｎｍの範囲であることが望ましいが,500Gb/平方インチ以上の高記録密度においては，記録時の磁路はそれほど深い部分まで及ばないので,100nm以下で十分と考えられる。
【００１７】
該L10型規則合金を形成しうる2つの金属を交互に積層した膜にレーザー光を照射し，規則合金化したあとに,保護膜が形成される。保護膜としては,現在ハードディスク用保護膜として一般的に使われるCVDアモルファスカーボン,IBDカーボン，フィルタードカソーディックアーク蒸着装置によるDLCなどが適当であるが，その他のものでも耐摺動特性と耐食性,被覆性の優れたものならば保護膜として使用することが可能である。
【００１８】
保護膜上には，フッ素系高分子潤滑剤を塗布する。潤滑膜の膜厚としては,1nm程度がよい。フッ素系高分子潤滑剤としては,パーフルオロポリエーテル,たとえばアウジモント社のフォンブリンZ-dolあるいはZ-tetraolが用いられる。これらをフッ素系溶剤に溶かして,保護膜まで成膜した磁気記録媒体をその中に浸漬し,一定速度で液面を降下させることで潤滑膜を形成する。磁気記録媒体がテープであるときは,フッ化アルキル系潤滑剤を用いてもよい。潤滑膜形成後に潤滑膜の一部を固定するために,キュア処理をしてもよい。キュア処理は,たとえば,温度１００℃のオーブンに5分程度静置した後取り出したり,潤滑膜形成後にUV光を照射させることが行われる。
【００１９】
本発明の第２の様態に従えば、本発明の磁気記録媒体に対して、記録層の膜面に対して垂直方向の磁化を与え、かつ、上記軟磁性裏打ち層の膜面に対して平行方向の磁化を与え、記録層と軟磁性裏打ち層と協同して磁気回路を構成する磁気ヘッドと、該磁気記録媒体を該ヘッドに対して相対的に駆動するための駆動装置とを備えた磁気記録装置が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば，高密度磁気記録媒体として、非磁性基板上に、直接あるいは間接的に軟磁性材料により形成された軟磁性裏打ち層を形成し、該軟磁性裏打ち層上に直接あるいは間接的にL10型規則合金を形成しうる2つの金属を交互に積層し,該積層膜形成後にレーザー光を照射させることによって該積層膜を島状形状に物理的に分離し,なおかつ，その過程で規則化させた，高い磁気特性と優れた記録特性を両立する高密度記録可能な磁気記録媒体及びそれを備えた磁気記録装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の磁気記録媒体及び磁気記録装置について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【実施例１】
【００２２】
実施例1で作成した磁気ディスクの断面図を図1に示す。図1のように，磁気ディスク６は，非磁性基板１の上に軟磁性裏打ち層２，格子整合のための中間層３，FePtの規則化合金からなる記録膜４，アモルファスカーボン膜とその上のフッ素含有高分子潤滑膜からなる保護層５からなる構造を有する。
【００２３】
これらは，以下のように作成した。まず，ガラス基板（直径65mm）の上にFe79Ta9C12ターゲットによるDCスパッタ法にてArガス0.5Pa，投入電力500Wの条件でFeTaC膜を150nmの厚さで成膜した。その後，磁気ディスクを成膜装置につけた赤外ランプヒーターで550℃，30秒の条件で，真空下で加熱し，徐冷した。これらにより，微結晶性の軟磁性裏打ち層を形成した。
【００２４】
その後，軟磁性裏打ち層の上にRFスパッタ法にてMgOターゲットを使って中間層３を形成した。スパッタガスには，Aｒに酸素を１％ほど混ぜたガスを使用し，ガス圧0.6Pa，RFパワー４５０Wの条件でMgO膜を5nmの厚さに形成した。この様に成膜すると，岩塩NaCl型結晶MgOの中間層は，結晶格子面のミラー指数（１００）面が基板と平行になりやすいので，L10型規則合金の（００１）結晶面における対称性と同じになり，面間隔のミスフィットも小さいので，中間層の上に形成するFePtのL10規則化を促進する効果がある。
【００２５】
この中間層の上に，FePt規則合金からなる記録層を形成したが，それは以下のように作製した。0.3nmの厚さのPt層と0.3nmの厚さのFe層をDCスパッタ法で10回交互に成膜した。スパッタガスはArであり，圧力は0.8Pa，投入電力はPtは50W，Feは100Wであった。
【００２６】
このようにして，交互積層したFePt多層膜にレーザー光を照射して規則化した。レーザーは波長258nmのKrFエキシマレーザーであり，繰り返し1000Hz, パルスエネルギー10mJ，平均出力10Wで発振させた。レーザー光を成膜装置に取り付けた合成石英製窓から回転機構によって50rpmで回転している磁気ディスク表面に集光した。集光位置は，スパイラル状に磁気ディスクの全面に照射されるように，レーザー光を半径方向に走査した。
【００２７】
その後，プラズマCVD法により膜厚2nmの保護膜を形成した。それから，磁気ディスクを成膜装置から取り出し，溶液塗布法により，フッ素系潤滑剤PFPEを厚さ1nmで形成した。
（比較例１）
【００２８】
比較例1で作製した磁気ディスクの図示は省略するが，非磁性基板の上に軟磁性裏打ち層，格子整合のための中間層，FePt合金からなる記録膜，アモルファスカーボン膜とその上のフッ素含有高分子潤滑膜からなる保護層からなる構造を有する。
【００２９】
この磁気ディスクは以下のように作製した。まず，軟磁性裏打ち層までは，実施例1と同じ方法によって作製した。その後，軟磁性裏打ち層の上に，FeとPtターゲットを使い，DCコスパッタにてFePt膜を6nmの厚さに成膜した。そして，ランプヒーターにて，650℃, 30秒加熱した。
FePt膜の上に，実施例1と同様の方法で，アモルファスカーボンとフッ素系潤滑膜からなる保護層を形成した。
【００３０】
（磁気特性の評価）
実施例１と比較例1で作成した磁気ディスクの磁気特性を評価した。垂直Kerr磁力計により測定した膜面垂直方向の磁気特性は表1のようである。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
これらの磁気ディスクをAC消磁した後にMFM(磁気力顕微鏡)によって磁区観察し，自己相関関数の相関係数０となる距離を相関長とした。これらの距離は表2のようになった。
【００３３】
【表２】
2005285186.tif 000004
【００３４】
これらの結果から，実施例1では高保磁力で横方向の磁気的交換結合力が良く低減された磁気特性が実現されていることがわかった。
【００３５】
実施例1と比較例１において，保護層を形成しないで，FePt膜の状態でとめて，表面をAFM(原子間力顕微鏡)で観察した。その結果，実施例1では，島状の微細な構造(平均粒径5nm)が観測されたが，比較例1は平坦膜に近い状態が観察された。この結果より，表1，表2の実施例1の磁気特性は，島状構造により磁気的に孤立した形状からもたらされるものであることがわかった。
【００３６】
L10型規則合金化の度合いを評価するために，Cu-Kα線を用いたX線回折を行った。L10型規則化の指標である規則化パラメータSは非特許文献1の6861ページ第1カラムに詳述されるようにFePt由来の(001)回折ピークと(002)回折ピークの積算強度比の比率により計算した。
【００３７】
（非特許文献１）T. Yangほか，Journal of Applied Physics, Vol.91, No.10, pp.6860-6862 (2002).
結果を表3に示す。
【００３８】
【表３】
2005285186.tif 000005
【００３９】
この結果から，表1で明らかになった実施例1の磁気ディスクの高い保磁力は，本発明に開示される方法によりL10型規則化がすすんだことによることが明らかになった。
【００４０】
次に、これらの例で作製した磁気ディスク10を、図２に示した磁気記録装置６０内に装着して記録再生特性を評価した。図２（ａ）は磁気記録装置６０の概略平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中の破線Ａ−Ａ'における磁気記録装置６０の概略断面図である。図２（ｂ）に示すように、磁気ディスク１０は回転駆動系のスピンドル５２に同軸上に取り付けられ、スピンドル５２により回転される。
【００４１】
この磁気記録装置６０で磁気ディスク１０に情報を記録する際には、2.3Ｔの高飽和磁束密度を有する軟磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッドを用い、情報を再生する際には、巨大磁気抵抗効果を有するスピンバルブ型磁気ヘッドを用いた。記録用の薄膜磁気ヘッド及び再生用のスピンバルブ型磁気ヘッドは一体化されており、図２では磁気ヘッド５３として示した。この一体型磁気ヘッド５３は磁気ヘッド用駆動系５４により制御される。磁気記録装置６０の磁気ヘッド面と磁気ディスク面との距離は２ｎｍに保った。
【００４２】
この磁気記録装置６０の磁気ヘッド５３により、磁気ディスク１０の記録層の膜面に対して垂直方向の磁化を与え、かつ、軟磁性裏打ち層の膜面に対して平行方向の磁化を与え、記録層及び軟磁性裏打ち層と協同して磁気回路を構成することができる。また磁気記録装置６０には、この磁気ヘッド５３に対して磁気ディスク１０を相対的に駆動するための駆動装置５４を備えている。
【００４３】
この磁気記録装置６０を用いて、線記録密度２０ｋＦＣＩの信号を記録した際の再生出力（Ｓｌｆ）とし、線記録密度８００ｋＦＣＩでのノイズ（Ｎｄ）との比を磁気ディスクの記録再生特性（Ｓｌｆ／Ｎｄ比）として評価した。表４にＳｌｆ／Ｎｄ比の測定結果を示す。
【００４４】
【表４】
2005285186.tif 000006
【００４５】
表4の結果から，本発明の磁気ディスクは，高い規則化度のFePt磁性膜が孤立化した状態で記録膜を形成しているので，高い記録密度においてもS/N比を高くできることがわかった。
【実施例２】
【００４６】
実施例2では，実施例1と同様の方法により磁気ディスクを作製した。ただし，Fe/Pt膜を規則化するのにエキシマーレーザーのかわりにNd:YAG固体レーザーの３倍波(波長355nm，平均出力3W)を使用した。
【実施例３】
【００４７】
実施例3では，実施例1と同様の方法により磁気ディスクを作製した。ただし，Fe/Pt膜を規則化するのにエキシマーレーザーのかわりに炭酸ガスレーザー(波長10．6μm，平均出力30W)を使用した。
これらの実施例の磁気特性を表5に示す。
【００４８】
【表５】
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【実施例４】
【００４９】
実施例4では，実施例1と同様の方法で磁気ディスクを作製した。ただし，Fe/Pt膜のかわりにCo/Pt膜を使用した。
【実施例５】
【００５０】
実施例5では，実施例1と同様の方法で磁気ディスクを作製した。ただし，Fe/Pt膜のかわりにFe/Pd膜を使用した。
これらの実施例の磁気特性を表6に示した。
【００５１】
【表６】
2005285186.tif 000008
【００５２】
又、この技術は磁気ディスクのみではなく、テープ媒体にも適用可能な技術である。以下に、本技術をテープに適用した実施例を示す。
【実施例６】
【００５３】
実施例６で作製した磁気テープの概略断面図を図３に示す。図３に示すように、磁気テープ２０は、厚さ4μｍのアラミドベースフィルム１１上に、軟磁性裏打ち層2、中間層3、記録層4、及び保護層5を順次積層した構造を有する。軟磁性裏打ち層2は、情報記録の際に記録層に印加される磁場を集束するための層である。記録層4は、情報が磁化情報として記録される層であり、FePt規則合金からなる層で、その磁化方向は膜面に対して垂直方向となる。これは実施例1と同様の方法で作製される。ただし，軟磁性裏打ち層はＣｏＴａＺｒ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２８Ｐａ、投入電力４００Ｗとし、ターゲットの組成はＣｏ８８Ｔａ１０Ｚｒ２（ａｔ％）とした。軟磁性裏打ち層３の膜厚は１００ｎｍとした。これは，ベースフィルムに過度の加熱をしないように，軟磁気特性を出すのに加熱を必要としない材料を用いたためである。保護層８は、ベースフィルム１１上に順次積層された積層膜を保護するための層である。
【００５４】
さらに、上記記録層が形成される側の裏面に、バックコート層１２としてバックコート塗料を塗布した。
【００５５】
実施例６の磁気テープに対して、１０ＴＢテープの容量に相当する５Ｇｂｉｔ/ｉｎｃｈ２（５００ｋＦＣＩ、９．８ｋＴＰＩ）に相当する信号を記録してそのＳ/Ｎ比を評価したところ、２６．１ｄＢとシステムが要求する記録再生特性を示した。
【００５６】
このように，本発明によれば，テープ用ベースに余分な熱をかけずに記録膜のみを規則化できるので，従来の方法では不可能であった規則化合金の磁気テープへの適用が可能となった。
【００５７】
以上の実施例では、磁気ディスクもしくは磁気テープの軟磁性裏打ち層としてFeTaCあるいはＣｏＴａＺｒ膜を設けた例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。軟磁性裏打ち層としては、ＦｅＴａＮ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＣ、ＣｏＢ、ＣｏＴａＮｂ、ＮｉＦｅ、あるいは、それらの軟磁性膜とＣ膜の積層膜であっても良い。ただ、FeTaCあるいはＣｏＴａＺｒ膜はもっとも望ましい。
【００５８】
上記実施例では、基板上に下地層及び記録層を積層した磁気ディスク及び磁気テープについて説明したが、本発明はこれに限定されない。下地層自体に記録層を支持する機能を有する場合には、基板を備えなくても良い場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施例1の磁気ディスクの断面構造を示す概略図である。
【図２】本発明で作製した磁気ディスクを備えた磁気記録装置の概略図であり、図２(a)は平面図であり、図２(b)は図２(a)中のＡ−Ａ'断面図である。
【図３】実施例６の磁気テープの断面構造を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    基板
２    軟磁性裏打ち層
３    中間層
４    記録層
５    保護層
６    磁気ディスク
１０    磁気ディスク
１１    ベースフィルム
１２    バックコート層
２０    磁気テープ
６０    磁気記録装置
５２    スピンドル
５３    磁気ヘッド
５４    磁気ヘッド駆動系
【図１】
2005285186.tif 000009
【図２】
2005285186.tif 000010
【図３】
2005285186.tif 000011