(57)【要約】      （修正有）【課題】薄膜磁気記録媒体において、磁気パルス幅(PW50)を縮小し、オーバーライト性(OW)を改善し、記録媒体の信号対ノイズ比(S0NR)を改善する。【解決手段】記録ヘッドから遠く離れている方の独立磁性層は、より低い磁気異方性を持ち、ヘッドからの距離の増加によって記録ヘッドからの磁場が低下していても、ほぼ同じヘッド書込み電流で多重磁性層の磁化スイッチングが起こり得るように選択されている。スイッチングが改善されるため、磁気記録性能が向上する。本発明の積層磁気記録媒体は、ヘッド書込み電流に対する正規化されたDC消去ノイズ値のプロットで単一のピークを持つことができ、非従属磁性層内の磁気的変化が、同一のヘッド書込み電流で書き込まれることを示している。結果として、磁気パルス幅(PW50)が減少し、オーバーライト(OW)が改善され、媒体の信号対ノイズ比(S0NR)も改善される。【選択図】図４
2005056551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録ヘッドと共に使用するための薄膜磁気記録媒体において、構成要素として、
第1の磁気異方性を持ち、該薄膜磁気記録媒体の表面に最も近い上部強磁性層と、
磁気記録ヘッドと下部強磁性層の間の距離が大きいことに起因する該磁気記録ヘッドからの磁場の弱さを補償するように選ばれた量だけ前記第1の磁気異方性よりも低い第2の磁気異方性を持つ下部強磁性層と、
上部及び下部の強磁性層を隔てる非磁性のスペーサ層と
を含むことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項1の薄膜磁気記録媒体において、上部強磁性層は磁気記録ヘッド内の第1の書込み電流量によって発生する第1の磁場に応答してスイッチングを行い、下部強磁性層は磁気記録ヘッド内の第2の書込み電流量によって発生する第2の磁場に応答してスイッチングを行うこと、及び第1及び第2の書込み電流量はほぼ等しいことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項1の薄膜磁気記録媒体において、磁気記録ヘッド内の書込み電流に対する正規化されたDC消去ノイズ値のプロットが、単一のピークを持つことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項1の薄膜磁気記録媒体において、上部及び下部の強磁性層がコバルト及び白金を含んでおり、かつ下部強磁性層における白金の原子百分率が上部強磁性層におけるそれよりも低いことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項1の薄膜磁気記録媒体において、上部及び下部の強磁性層がコバルト、白金、クロム及びホウ素を含んでおり、かつ下部強磁性層における白金の原子百分率が上部強磁性層におけるそれよりも低いことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項６】
請求項1の薄膜磁気記録媒体において、上部強磁性層の磁化が、下部強磁性層の磁化よりも高いことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項７】
磁気記録ヘッドと共に使用するための薄膜磁気記録媒体において、構成要素として、
第1の磁気異方性を持ち、該薄膜磁気記録媒体の表面に最も近い上部強磁性層と、
該上部強磁性層に隣接する第1のスペーサ層と、
第2のスペーサ層を横断して反強磁性結合されたAFC-マスター強磁性層及びAFC-スレーブ強磁性層を持つ、反強磁性結合された(AFC)磁性層構造と
を含んでおり、かつ前記AFC-マスター強磁性層は前記第1スペーサ層が該AFC-マスター強磁性層を上部強磁性層から隔離するように配置されており、また該AFC-マスター強磁性層は第2の磁気異方性を有していて、磁気記録ヘッドとAFC-マスター強磁性層の間の距離が大きいことに起因する磁気記録ヘッドからの磁場の弱さを補償するように選ばれた量だけ前記第1の磁気異方性よりも低いことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項８】
請求項7の薄膜磁気記録媒体において、
上部強磁性層は磁気記録ヘッド内の第1の書込み電流量によって発生する第1の磁場に応答してスイッチングを行い、AFC-マスター強磁性層は磁気記録ヘッド内の第2の書込み電流量によって発生する第2の磁場に応答してスイッチングを行うこと、及び第1及び第2の書込み電流量はほぼ等しいことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項９】
請求項7の薄膜磁気記録媒体において、磁気記録ヘッド内の書込み電流に対する正規化されたDC消去ノイズ値のプロットが、単一のピークを持つことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項１０】
請求項7の薄膜磁気記録媒体において、上部強磁性層及びAFC-マスター強磁性層がコバルト及び白金を含んでおり、かつAFC-マスター強磁性層における白金の原子百分率が上部強磁性層におけるそれよりも低いことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項１１】
請求項7の薄膜磁気記録媒体において、上部強磁性層及びAFC-マスター強磁性層がコバルト、白金、クロム及びホウ素を含んでおり、かつAFC-マスター強磁性層における白金の原子百分率が上部強磁性層におけるそれよりも低いことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項１２】
請求項7の薄膜磁気記録媒体において、上部強磁性層の磁化が、AFC-マスター強磁性層の磁化よりも高いことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項１３】
磁気記録ヘッドと共に使用するための薄膜磁気記録媒体において、構成要素として、
第1のスペーサ層を横断して反強磁性結合された1個のAFC-マスター強磁性層と1個のAFC-スレーブ強磁性層を持ち、かつ該AFC-マスター強磁性層が第1の磁気異方性を持つ、反強磁性結合された磁性層構造と、
前記AFC-スレーブ強磁性層に隣接する第2のスペーサ層と、
第2の磁気異方性を持つ1個の下部強磁性層と
を含んでおり、前記第2の磁気異方性は、磁気記録ヘッドと該下部強磁性層の間の距離が大きいことに起因する磁気記録ヘッドからの磁場の弱さを補償するように選ばれた量だけ第1の磁気異方性よりも低く、また該下部強磁性層は前記第2スペーサ層が該下部強磁性層をAFC-スレーブ強磁性層から隔離するように配置されていることを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項１４】
請求項13の薄膜磁気記録媒体において、AFC-マスター強磁性層は磁気記録ヘッド内の第1の書込み電流量によって発生する第1の磁場に応答してスイッチングを行い、下部強磁性層は磁気記録ヘッド内の第2の書込み電流量によって発生する第2の磁場に応答してスイッチングを行うこと、及び第1及び第2の書込み電流量はほぼ等しいことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項１５】
請求項13の薄膜磁気記録媒体において、磁気記録ヘッド内の書込み電流に対する正規化されたDC消去ノイズ値のプロットが、単一のピークを持つことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項１６】
請求項13の薄膜磁気記録媒体において、下部強磁性層及びAFC-マスター強磁性層がコバルト及び白金を含んでおり、かつ下部強磁性層における白金の原子百分率がAFC-マスター強磁性層におけるそれよりも低いことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項１７】
請求項13の薄膜磁気記録媒体において、下部強磁性層及びAFC-マスター強磁性層がコバルト、白金、クロム及びホウ素を含んでおり、かつ下部強磁性層における白金の原子百分率がAFC-マスター強磁性層におけるそれよりも低いことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項１８】
請求項13の薄膜磁気記録媒体において、AFC-マスター強磁性層の磁化が、下部強磁性層の磁化よりも高いことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項１９】
磁気記録ヘッドと共に使用するための薄膜磁気記録媒体において、構成要素として、
第1のスペーサ層を横断して反強磁性結合された第1のAFC-マスター強磁性層と第1のAFC-スレーブ強磁性層（前記第1のAFC-マスター強磁性層は、第1の磁気異方性を持つ）と、
前記AFC-スレーブ強磁性層に隣接する第2のスペーサ層と、
前記第1の反強磁性結合された磁性層構造と前記第2スペーサ層の下方に配置されており、第3のスペーサ層を横断して反強磁性結合された第2のAFC-マスター強磁性層と第2のAFC-スレーブ強磁性層を持つ、第2の反強磁性結合された磁性層構造と
を含んでおり、前記第2のAFC-マスター強磁性層は第2の磁気異方性を持ち、この第2磁気異方性は、磁気記録ヘッドと第2のAFC-マスター強磁性層の間の距離が大きいことに起因する磁気記録ヘッドからの磁場の弱さを補償するように選ばれた量だけ第1の磁気異方性よりも低いこと、また前記第2の反強磁性結合された磁性層構造は、前記第2スペーサ層が前記第2のAFC-マスター強磁性層を第1のAFC-スレーブ強磁性層から隔離するように配置されていることを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項２０】
請求項19の薄膜磁気記録媒体において、第1のAFC-マスター強磁性層は磁気記録ヘッド内の第1の書込み電流量によって発生する第1の磁場に応答してスイッチングを行い、第2のAFC-マスター強磁性層は磁気記録ヘッド内の第2の書込み電流量によって発生する第2の磁場に応答してスイッチングを行うこと、及び第1及び第2の書込み電流量はほぼ等しいことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項２１】
請求項19の薄膜磁気記録媒体において、磁気記録ヘッド内の書込み電流に対する正規化されたDC消去ノイズ値のプロットが、単一のピークを持つことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項２２】
請求項19の薄膜磁気記録媒体において、第1及び第2のAFC-マスター強磁性層がコバルト及び白金を含んでおり、かつ第2のマスター強磁性層における白金の原子百分率が第1のAFC-マスター強磁性層におけるそれよりも低いことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項２３】
請求項19の薄膜磁気記録媒体において、第1及び第2のAFC-マスター強磁性層がコバルト、白金、クロム及びホウ素を含んでおり、かつ第2のAFC-マスター強磁性層における白金の原子百分率は、第1のAFC-マスター強磁性層におけるそれよりも低いことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項２４】
請求項19の薄膜磁気記録媒体において、第1のAFC-マスター強磁性層の磁化が、第2のAFC-マスター強磁性層の磁化よりも高いことを特徴とする薄膜磁気記録媒体。
【請求項２５】
下地層上に1個のAFC-スレーブ強磁性層を堆積させる工程と、
該AFC-スレーブ強磁性層上に第1のスペーサ層を堆積させる工程（該第1スペーサ層は、前記AFC-スレーブ強磁性層を1個のAFC-マスター強磁性層に反強磁性結合せしめるように選択される厚さを持つ）と、
該第1スペーサ層上に、磁気記録ヘッドからの磁場の低さを補償すべく選択された量だけ第2の磁気異方性よりも低く選択された第1の磁気異方性を持つAFC-マスター強磁性層を堆積させる工程と、
該AFC-マスター強磁性層上に第2のスペーサ層を堆積させる工程と、
前記第2のスペーサ層上に、第1の磁気異方性よりも高い第2の磁気異方性を有する上部強磁性層を堆積させる工程と
を含むことを特徴とする薄膜磁気記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層された磁性層を有する薄膜磁気記録媒体に、またその中に反強磁性結合された層構造を1個以上含む積層された磁性層を有する薄膜磁気媒体に関し、より詳しくは、その種の媒体を構成する複数の薄膜に使用される材料の磁気的諸性質及び選択に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な従来技術のヘッド及びディスクのシステム10を、ブロック形式で図1に示す。作動中には、磁気変換器20はサスペンション13に支えられ、ディスク16上を浮上状態で移動する。磁気変換器20（通常「ヘッド」または「スライダ」と呼ばれる）は、磁気的な変化を書き込むタスク（書込みヘッド23）及び磁気的な変化を読み出すタスク（読取りヘッド12）を実行する要素から構成されている。読取りおよび書込みヘッド12, 23に入出力される電気信号は、サスペンション13に取り付けられるか、あるいは埋め込まれている導電性の経路（接続リード線）14に沿って伝わる。磁気変換器20は、ディスク16の中心から半径方向の距離を異にする複数の点の上に位置決めされ、複数の環状トラック（図示されていない）からの読み出し、及び該トラックへの書き込みを行う。ディスク16はスピンドル18に取り付けられており、スピンドルはスピンドルモーター24に駆動されてディスク16を回転させる。ディスク16は1個の基板26を含んでおり、その上に複数層の薄膜21が堆積せしめられている。薄膜21は強磁性材料を含んでおり、その中に書込みヘッド23は、情報が符号化された磁気的な変化を記録する。
【０００３】
従来のディスク16はガラス、または無電解めっきされ高度に研磨されたNi3P被覆を持つAlMgの基板26を含む。ディスク26上の複数の薄膜21は、典型的には1個のクロムまたはクロム合金から成る下地層及び1層以上の、種々のコバルト合金から成る強磁性層を含む。例えば、共通に使用される合金にはCoPtCrがある。この磁性合金中には、タンタルやホウ素のような他の元素がしばしば使用される。耐磨耗性及び耐腐食性を改善するために、保護用オーバーコート層が用いられる。種々のシード層、多重の下地層、及び積層磁性膜は、すべて先行技術中に記述されている。積層磁性膜は、非磁性のスペーサ層で隔てられた複数の強磁性層を既に含んでおり、より新しくは、反強磁性結合も提案されている。積層磁性層構造の使用によって格段に改善されたSNRが得られることが知られている。媒体ノイズが減少するのは、磁性層間の交換結合が減少するためと信じられている。ノイズ減少のための積層の使用が幅広く研究され、Cr、CrV、Mo及びRuを含む好ましいスペーサ層材料、及び数オングストロームからそれより厚い領域の、磁性層の最善の反結合と最低の媒体ノイズをもたらすスペーサの厚さが見出されるに至っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ケアリー等の特許文献１（米国特許6,280,813号公報）には、非強磁性のカップリング／スペーサ膜を横断して反強磁性結合された2個以上の強磁性膜を含む層構造が記述されている。一般に、交換結合はカップリング／スペーサ層の厚さが増すと共に強磁性から反強磁性に振動すると言われ、またルテニウムのカップリング／スペーサ層の好ましい厚さとして6Åが選ばれたのは、特定の薄膜構造で、振動における最初の反強磁性結合ピークに相当する故であるとも言われている。非強磁性カップリング／スペーサ層としての使用に適する材料には、ルテニウム(Ru)、クロム(Cr)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、銅(Cu)、及びそれらの合金が含まれる。反強磁性結合された2個の膜の磁気モーメントは逆平行に配向するので、記録層の実効残留磁化・厚さ積(Mrt)は、2個の強磁性膜のMrt値の差である。反強磁性結合された2個の膜に含まれる粒子の体積は加算的に増加する故に、記録媒体の熱安定性を低下させることなくMrtの低下が達成される。この構造の一実施形態は、2個の強磁性CoPtCrB膜と、それを隔てる、2個のCoPtCB膜の間の反強磁性交換結合を最大とするように選ばれた厚さを持つ1個のRuスペーサ膜を含む。ゼロ印加された磁場における実効モーメントが低いがゼロ以外の値となるように、上部強磁性層は下部強磁性層よりも大きなMrt値を持つように設計される。また、ケアリーの上記引用特許文献１（米国特許6,280,813号公報）特許は、反強磁性結合が、カップリング／スペーサ層と上部及び／又は下部強磁性層の間に薄い（5Å）コバルトの強磁性インタフェース層を付け加えることによって高められるとも述べている。この特許はCoCrインタフェース層の使用について言及しているが、詳しく述べてはいない。
【０００５】
デルナー等の「磁気記録用の反強磁性結合された薄膜」と題する特許文献２（米国特許6,567,236号公報）には、反強磁性結合された磁気記録用の層構造において、上部強磁性構造が、比較的薄く、かつカップリング／スペーサ層と接触している強磁性材料の第1部分層を含む2層構造であることを特徴とする層構造が記述されている。該第1部分層は、第2の部分層よりも高い磁気モーメントを持つ。第2の部分層は磁気モーメントが低く、第1の部分層よりもはるかに厚いが、厚さと組成は第1の部分層と組み合わされた時に磁気構造全体に求められるMrtをもたらすように選択される。前記の特許による好ましい一実施形態は、好ましくはCrTiのプレシード層；好ましくはRuAlのシード層；好ましくはCrTiの下地層；好ましくはCoCrの下部強磁性層；好ましくはRuの反強磁性カップリング／スペーサ層；及び上部の、薄い、好ましくはCoCr、CoCrBまたはCoPtCrBを材料とする第1の部分層と、それよりも厚く、第1部分層よりも磁気モーメントが低い、好ましくはCoPtCrBを材料とする第2の部分層を含む強磁性構造から成るものである。
【０００６】
磁気記録ディスクの記憶密度の増加に伴って、残留磁化Mr（強磁性材料単位体積当たりの磁気モーメント）と磁性層の厚さtの積の値は小さくなっている。同様に、磁性層の抗磁力すなわち飽和保磁力(Hc)は大きくなっている。このため、Mrt/Hcの比の減少がもたらされている。Mrtの低下を達成するために、磁性層の厚さtを減らすことができるが、ある限度までに過ぎない。磁性層が小さな磁性粒子の熱による活性化、すなわち集合常磁性効果に起因するとされてきた磁気減衰の増加を示すであろうからである。1個の磁性粒子の熱安定性は、Kuを磁性層の磁気異方性定数とし、Vを磁性粒子の体積とするKuVによって大きく左右される。層の厚さが減少すれば、Vは減少する。Vがある点まで減少すると、記憶されている磁気的情報は、記憶装置の作動条件下では、安定性を失う。
【０００７】
【特許文献１】米国特許6,280,813号公報
【特許文献２】米国特許6,567,236号公報
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この問題を解決する方法の一つは、磁気異方性の高い、すなわちKuが高い材料を使用することである。しかし、Kuの増加はほぼKu/Mrに等しい飽和保磁力Hcが大きくなり過ぎて実用されている書込みヘッドによる書き込みができなくなる点があるため、限界がある。同様の方法は、層の厚さを変えずにMrを減らすことであるが、これも書き込みを行い得る保磁力による限界がある。別の一解決法は、粒子間の交換を増加させ、磁性粒子の有効磁気体積Vが増大するようにすることである。しかしながら、この方法は磁性層の固有信号対ノイズ比(SNR)に有害であることが示されている。
【０００９】
著しいSNRの改善が、単一の磁性層を、非磁性のスペーサ層で隔てられた2個以上の磁性層から成る積層磁性層スタックで置き換えることによって達成される。積層による媒体ノイズの減少は、積層中にある磁性層間の磁気交換結合が減結合されることに起因すると信じられている。厚さ5〜400Åの、Cr、CrV、Mo及びRuを含むスペーサ層材料が、磁性層間の良好な減結合をもたらすと報告されている。不連続なクロム膜さえも、2個の磁性層間の交換結合を減少させると言明されている。
【００１０】
特許文献３（米国特許出願公開2002/0098390号公報）には、1個の反強磁性(AF)結合された磁性層構造と、1個の従来型単一磁性層を含む水平磁気記録用の積層媒体が記述されている。AF-結合された磁性層構造の実効残留磁化-膜圧積(Mrt)は、それを構成する2個の強磁性膜のMrt値の差になる。強磁性材料の種類とそれぞれの強磁性膜の厚さの値は、ゼロ印加された磁場における実効磁気モーメントの値が低いがゼロとはならないように選択される。媒体のMrtは、上部磁性層のMrt値とAF-結合された磁性層スタックのMrt値の合計によって与えられる。
【００１１】
本出願で用いられている合金組成の取り決めでは、ある元素の原子百分率を添字で表わす。たとえばCoCr10ならばクロムが10原子％で残りがコバルトであり、CoPt11Cr20B7ならば白金が11原子％、クロムが20原子％、ホウ素が7原子％で残りがコバルトである。
【００１２】
本発明の一実施形態は、構成要素として1個の非磁性スペーサ層で隔てられた2個の磁性層を含み、かつ下部の磁性層、すなわち記録ヘッドからより遠く離れている方の磁性層が記録ヘッドに近い上部磁性層よりも低い磁気異方性を持つ積層記録媒体である。本発明の別の実施形態では、積層磁性層スタック内の2個の磁性層の一方もしくは両方を、反強磁性(AF)結合(AFC)された層構造、すなわち1個のAFC-マスター層と1個のAFC-スレーブ層があり、該AFC-マスター層とAFC-スレーブ層を反強磁性結合するように選ばれた1個のスペーサ層によって隔てられている構造によって置き換えることができる。1個以上のAFC層構造を持つ実施形態においては、本発明に従って異方性を調節する際、AFC-スレーブ層は無視される。例えば、AF-結合磁性層構造で置き換えられた下部磁性層を持つ一実施形態では、AFC-マスター磁性層は、上部磁性層よりも低い磁気異方性を持つように調節される。ヘッドからの距離の増大と共に記録ヘッドの磁場は低下するから、本発明による磁性層の選択は、関係するそれぞれの磁性層の磁気異方性を、当該層に及ぼされるヘッド磁場に一致させる助けとなる。このマッチングによって、同一のヘッド書込み電流で、複数の磁性層に対し、最適条件でヘッドによる書き込みを行うことができる。本発明に従って製作される磁気記録媒体は、ヘッド書込み電流に対しDC消去ノイズ値をプロットするとシャープな単一のピークを示し、これは非従属磁性層における磁気的変化が同一のヘッド書込み電流によって書き込まれ（スイッチングされ）、そのため磁気記録性能が向上することを意味する。それに比べ、上部磁性層とAFC-マスター磁性層の両方に同一の磁性材料を使用する記録媒体は、ヘッド書込み電流対DC消去ノイズの関係に二重のピークが見られ、2個の磁性層がスイッチングされるヘッド書込み電流が異なるという、不利な書込み条件を示している。
【００１３】
【特許文献３】米国特許出願公開2002/0098390号公報
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、磁気パルス幅(PW50)が縮小し、オーバーライト性(OW)が改善され、記録媒体の信号対ノイズ比(S0NR)が改善されるという効果を奏する。更に、上部磁性層を高磁化合金として選択し、それによって薄い層を使用しながら同一のMrt値を得ると共にオーバーライト性を更に向上せしめることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図2は、薄膜磁気ディスク16の先行技術による層構造21を図解したものであるが、この構造中に本発明による磁性層スタックを使用することができる。下地層33の下にある複数の層は、以下により詳しく言及されるシード層32とプレシード層31の数種類ある組み合わせのいずれでも良い。有用なプレシード層はCrTi、CrTiAlまたはCrTiYを含むが、これらに限られることはない。シード層は、典型的には非金属の基板上で使用されるが、本発明は、NiP被覆されたAlMgのような金属基板でも使用することができる。通常、NiP被覆されたAlMg基板は直接NiP上にスパッタリングで製膜されるCr、Cr合金または多重のCr及びCr合金層の下地層構造と共に使用される。本発明は、何等かの下地層が使用されることに依存しない。
【００１６】
図2に示されている層構造は、種々の磁性層スタック34と共に使用できる。例えば、2個以上の積層磁性層を使用できるし、磁性層のいずれか1個もしくは全部に代えて、反強磁性結合された層構造を使用することもできる。磁性層スタック34の一実施形態は、更に図3に図解されている複数の層で構成されている。本発明による磁性層スタック34の第1の実施形態は、1個の上部磁性層36（ディスク表面に最も近く、それ故にヘッドに最も近い）、1個のスペーサ層37及び1個の下部磁性層38を含む積層構造である。下部磁性層38の材料は、上部磁性層36よりも低い磁気異方性を持つように選択される。磁気異方性の調節は、主としてCoPtCr、CoPtCrTaまたはCoPtCrBのようなコバルト主体の磁性合金中に含まれる白金の原子百分率を変えることによって行われる。白金の原子百分率を高くすると、磁気異方性が高くなる。クロム及びホウ素の含有量も、磁性材料の磁気異方性に影響する場合がある。一般に、クロム及び／またはホウ素の含有量が低ければ、その結果磁気異方性は高くなる。薄い膜厚で同一のMrtを得て更にOWを改善するために、必ずしも必要ではないが、高磁化材料を上部磁性層の材料として使うことが好ましい。磁化は、クロム及び／またはホウ素の原子百分率を変えることによって調節することができる。例えば、クロム及び／またはホウ素の含有量を低下せしめ、コバルト含有量を増やせば、磁化が高くなるであろう。
【００１７】
磁性層スタックの第2の実施形態が、図4に図解されている。上に述べたように、積層磁性層スタック中のいずれか1個、または全部の層を、反強磁性結合された層構造によって代替することができる。図4の実施形態は、図3の下部磁性層38の代わりに1個の反強磁性結合された層構造41を持つ。本発明による反強磁性結合された層構造41は、非磁性のスペーサ層を介して2個の磁性層が反強磁性結合された、少なくとも3個の異なる層を持つ。この反強磁性結合された層構造41の2個の磁性層の内、上部の層をAFC-マスター磁性層42、下部の層をAFC-スレーブ磁性層44とする。これらの層のそれぞれは、従来技術の薄膜ディスクにおいて使用される種類の強磁性材料なら成る。適切な材料の例には、CoCR、CoCrB、CoCrTa、CoPtCr、CoPtCrTa及びCoPtCrBが含まれる。AFC-スレーブ磁性層44の厚さは、そのMrtがAFC-マスター磁性層42のそれよりも低くなるように選ばねばならない。AFCスペーサ層43は非磁性材料から成り、前記AFC-マスター磁性層42を前記AFC-スレーブ磁性層44に反強磁性結合せしめるように選択された厚さを持つ。カップリング／スペーサ層43の好ましい材料はルテニウムであるが、従来技術では、適切な材料にはクロム(Cr)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、銅(Cu)及びそれらの合金が含まれると述べられている。AFCスペーサ層43の厚さは従来技術に従う。例えば、ルテニウムのAFCスペーサ層43における好ましい目標厚さは、約6オングストロームである。本発明に従う上部磁性層36は、AFC-マスター磁性層42よりも高い磁気異方性を有する強磁性材料から成る。記録ヘッドからの磁場は、ヘッドからの距離が増加するにつれて弱まる。その結果、ある一定のヘッド書込み電流において、AFC-マスター磁性層に及ぼされるヘッド磁場は、上部磁性層に及ぼされるそれよりも弱い。従って、それぞれの磁性層の磁気異方性をそれに及ぼされるヘッド磁場と適合させるために、AFC-マスター磁性層は、上部磁性層よりも低い磁気異方性を持つ必要がある。両磁性層間の磁気異方性の差は、距離によるヘッド磁場低減の特性に依存する。また、上部磁性層は磁化も高いことが好ましい。
【００１８】
別の一実施形態では、上部磁性層36をAF-結合された層構造41で代替させることができる。この実施形態における各層は、AF-結合された層構造41が最上部にあることを除き、図4に示すものと同一である。この実施形態では、下部磁性層38がAFC-マスター磁性層42よりも低い磁気異方性を持つ。AFC-マスター磁性層は、好ましくは高い磁化を持つ。
【００１９】
もう一つの実施形態では、上部磁性層36及び下部磁性層38の両方を、それぞれAF-結合された層構造41で置き換えることができる。このもう一つの実施形態では、下部磁性層38に代わるAF-結合構造中のAFC-マスター磁性層は、上部磁性層36に代るAF-結合構造中のAFC-マスター磁性層よりも低い磁気異方位性を持つ。上部磁性層36に代わるAF-結合構造中のAFC-磁性層は、好ましくは高い磁化を持つ。
【００２０】
表1〜5に、9種類のディスクを1度に2種類ずつ比較し、一つの特性を変えた結果生ずる差異を分離して示す。媒体の構造は、図2及び図4に示されているものである。それぞれの層の材料は、表の題目、または試験されたそれぞれのディスクに関する表の項目中に示されている。KuV/kT値は完全な媒体に関するものである。各ディスクは、CrTi50のプレシード層と、RuAl50のシード層を持つ。表1は、図4に示されている反強磁性結合された磁性層スタック34中のAFC-マスター磁性層42に異なる合金を使用した2種のディスクを比較したものである。ディスク1は、上部磁性層(CoPt12Cr14B11)よりも磁気異方性が低いAFC-マスター磁性層(CoPt11Cr20B7)を持つ。ディスク2のAFC-マスター磁性層及び上部磁性層は、同一の材料(CoPt12Cr14B11)で作られている。ディスク1におけるAFC-マスター磁性層の厚さは、KuV/kT値で示されるディスク1とディスク2の熱安定性が同じ程度（ディスク1＝73；ディスク2＝74）になるように調節される。2種のディスクがほぼ同じ熱安定性を持つという事実は、ディスク2よりも改善されているディスク1の記録性能が、熱安定性を犠牲にして得られたものではないことを物語っている。試験の結果は、ディスク1はディスク2に比べ、OWでは3.5 dB高く、PW50では更に高い振幅においても3.9 nm低く、S0NRでは0.9 dB高いという点ですぐれている。
【００２１】
【表１】
2005056551.tif 000003
【００２２】
表2のデータは、ディスク1とディスク3の比較である。ディスク3はディスク1よりも磁化の高い上部磁性層を持つが、その他の点ではディスク1と同じである。ディスク3のOWはディスク1よりも0.4 dBすぐれており、熱安定性はKuV/kTで76に等しく、ディスク1のそれ（KuV/kT＝73）よりも更に高い。ディスク1〜3は、いずれもCrTi10の下引き層を持つ。ディスク4〜7は下引き層にCrTi20を用いており、これは振幅が増大した際にPW50を低下させる助けとなる。
【００２３】
【表２】
2005056551.tif 000004
【００２４】
表3は、積層AF-結合媒体のOWは、ある程度までAFC-マスター磁性層を薄くすることによって熱安定性に無視できないほどの悪影響を及ぼすことなしに改善され得るという出願者の発見を示している。表3はAFC-マスター磁性層の厚さ、従ってMrtを異にするディスク4及び6の比較である。AFC-マスター磁性層が薄いディスク6は、ディスク4よりも1.2 dB高いOWを持つが、KuV/kTは僅か1単位の低下にすぎない。
【００２５】
【表３】
2005056551.tif 000005
【００２６】
表4は、ディスク6とディスク7の比較によって、上部磁性層の磁気異方性を高めると、側波帯消去が低下することを示す。高異方性材料(CoPt13Cr19B7)の上部磁性層を使用するディスク7は、高いACスクイズを持ち、そのため側波消去帯の幅が縮小する。ディスク7の熱安定性とOWは、Mrt及びHcの変化により、ディスク6同一レベルに維持されている。
【００２７】
本発明による積層AF-結合ディスク構造のOWは、上部磁性層とAFC-マスター磁性層の間に用いられるRu上部スペーサ層41の厚さを減らすことによって更に改善できる。表5及び表6は、上部スペーサ層の厚さを1.2 nm（ディスク9）から0.8 nm（ディスク8）に減らす時、OWが1 dB増加することを示す。
【００２８】
先に論じたように、ディスク4では本発明に従って磁気異方性の異なる磁性材料が選ばれ、それぞれの磁性層の磁気異方性と、それに作用するヘッド磁場の強さのマッチングがはかられている。その結果、ヘッド書込み電流対正規化されたDC消去ノイズの関係を示すグラフにシャープな単一ピークが見られる（図5）。これは上部磁性層とAFC-マスター磁性層の両方に同一のヘッド書込み電流でスイッチングが起こり、磁気記録性能が向上することを示すものである。これに比べ、上部磁性層とAFC-マスター磁性層の両方に同一の磁性材料が使用されている従来技術のディスク（ディスク2と同様）では、ヘッド書込み電流対正規化されたDC消去ノイズの関係を示すグラフに2個のピーク（図6）が見られ、2個の磁性層が異なったヘッド書込み電流でスイッチングされるという、不利な書き込み条件が示されている。この測定は、磁気異方性の調節に利用することができる。例えば、図6のグラフ中の低い方のヘッド電流値で見られるピークは、ヘッドに最も近い磁性層、そなわち上部磁性層のスイッチング点に相当する。従って、下部磁性層、すなわちAFC-マスター磁性層のスイッチングを上部磁性層とより良く同調させるためには、AFC-マスター磁性層の磁気異方性を低くすべきであり、それによってAFC-マスター磁性層の低いヘッド書込み電流によるスイッチングが可能になるであろう。DC消去ノイズを利用するチューニングは有用な手法であるが、上に述べたような実際の記録性能の計測を利用することもできる。
【００２９】
【表４】
2005056551.tif 000006
【００３０】
【表５】
2005056551.tif 000007
【００３１】
【表６】
2005056551.tif 000008
【００３２】
上に述べた薄膜構造は、普通のスパッタリング技術を用いて形成することができる。複数の膜を順次スパッタリングによって堆積させ、それぞれの膜は先に形成された膜の上に堆積せしめられる。上に示された原子百分率組成は、当該技術に精通する者には周知のようにスパッタリングで得られた薄膜中には必ず存在する少量の不純物を考慮せずに示されている。
【００３３】
本発明は特定の実施形態について記述されてきたが、本発明の強磁性構造の他の用途や応用も、当該技術に精通する者には明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来技術のシンボリックな図解で、ディスクドライブにおけるヘッドと関連構成部品の間の関係を示す。
【図２】従来技術の薄膜磁気ディスクに用いられる層構造の図解であり、本発明の磁性層スタックを、この層構造に使用することができる。
【図３】本発明の薄膜磁気ディスクに用いられる、2個の磁性層を有する積層スタックの図解である。
【図４】本発明の薄膜磁気ディスクに用いられる、下部磁性層を反強磁性結合された磁性層スタックで置き換えた積層磁性層スタックの図解である。
【図５】本発明に従って選択された磁性材料を用いたディスク４について、ヘッド書込み電流と正規化されたDC消去ノイズの関係を示すグラフである。
【図６】従来技術に従って上部磁性層とAFC-マスター磁性層の両方に同一の磁性材料を使用したディスク（図2のディスクと同様の）について、ヘッド書込み電流と正規化されたDC消去ノイズの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１０…システム、１３…サスペンション、１２…読取りヘッド、１４…導電性の経路（接続リード線）、１６…薄膜磁気ディスク、１８…スピンドル、２０…磁気変換器、２１…薄膜、２３…書込みヘッド、２４…スピンドルモーター、２６…基板、３１…プレシード層、３２…シード層、３３…下地層、３４…磁性層スタック、３６…上部磁性層、３７…スペーサ層、３８…下部磁性層、４１…反強磁性結合された層構造、４１…Ru上部スペーサ層、４２…AFC-マスター磁性層、４３…AFCスペーサ層、４４…AFC-スレーブ磁性層。
【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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