(57)【要約】磁気記録媒体であって、Ｃｏ基合金材料からなる強磁性層と、強磁性層上に配置されたＲｕ又はＲｕ基合金材料からなる非磁性結合層と、非磁性結合層上に配置されたＣｏ基合金材料からなる磁気記録層とを含んでいる。非磁性結合層はＡｒ−Ｎ２混合ガス雰囲気中でスパッタリングにより形成されるため、窒素を含有している。スパッタリング中の窒素ガス分圧は６．７×１０−３〜３．７×１０−２Ｐａの範囲内である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｏ基合金材料からなる強磁性層と、
該強磁性層上に配置されたＲｕ又はＲｕ基合金材料からなる非磁性結合層と、
該非磁性結合層上に配置されたＣｏ基合金材料からなる磁気記録層とを具備し、
前記非磁性結合層は窒素を含有していることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
前記非磁性結合層はＡｒ−Ｎ２混合ガス雰囲気中でスパッタリングにより形成され、スパッタリング中の窒素ガス分圧が６．７×１０−３〜３．７×１０−２Ｐａの範囲内である請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
前記磁気記録層は、Ｃｏを主成分とし、Ｃｒ，Ｐｔ，Ｂ，Ｃｕからなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含む１種以上のＣｏ基合金層から構成される請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
前記強磁性層は、Ｃｏを主成分とし、Ｃｒ，Ｐｔ，Ｂからなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含む請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
非磁性基板と、
該非磁性基板上に配置された下地層と、
該下地層上に配置された非磁性中間層と、
該非磁性中間層上に配置されたＣｏ基合金材料からなる強磁性層と、
該強磁性層上に配置されたＲｕ又はＲｕ基合金材料からなる非磁性結合層と、
該非磁性結合層上に配置されたＣｏ基合金材料からなる磁気記録層とを具備し、
前記非磁性結合層は窒素を含有していることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項６】
前記非磁性結合層はＡｒ−Ｎ２混合ガス雰囲気中でスパッタリングにより形成され、スパッタリング中の窒素ガス分圧が６．７×１０−３〜３．７×１０−２Ｐａの範囲内である請求項５記載の磁気記録媒体。
【請求項７】
前記下地層はＣｒからなる第１下地層と、該第１下地層上に配置されたＣｒを主成分とし、Ｍｏ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ，Ｖａからなる群から選択される元素を少なくとも１種類以上含む第２下地層を含んでいる請求項５記載の磁気記録媒体。
【請求項８】
磁気記録媒体の製造方法であって、
基板上にスパッタリングにより下地層を成膜し、
該下地層上にスパッタリングにより非磁性中間層を成膜し、
該非磁性中間層上にスパッタリングによりＣｏ基合金材料からなる強磁性層を成膜し、
該強磁性層上にＡｒ−Ｎ２混合ガス雰囲気中でスパッタリングによりＲｕ又はＲｕ基合金材料からなる非磁性結合層を成膜し、
該非磁性結合層上にスパッタリングによりＣｏ基合金材料からなる磁気記録層を成膜する、
各ステップからなることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項９】
前記非磁性結合層の成膜は、スパッタリング中の窒素ガス分圧が６．７×１０−３〜３．７×１０−２Ｐａの範囲内で行われる請求項８記載の磁気記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、高密度記録に適した磁気記録媒体及びその製造方法に関する。
【背景技術】  情報処理技術の発達に伴い、コンピュータの外部記憶装置に用いられる磁気ディスク装置に対し高密度化の要求が高まっている。この要求を満たすための磁気記録媒体に求められる特性として、例えば、磁気記録媒体の高Ｓ／Ｎｍ（出力対媒体ノイズ比）化、熱安定性の向上があげられる。媒体ノイズの低減のためには、例えば、磁性層を形成する磁性粒子の微細化及び磁性粒子間の磁気的相互作用を弱めることが必要である。
磁性粒子を微細化する方法として、磁気記録層のＣｏＣｒ合金にＴａ，Ｎｂ，Ｂ，Ｐ等を添加する方法がこれまでに報告されている。また、高い保磁力（Ｈｃ）を得るために磁気記録層のＣｏＣｒ合金にＰｔを添加することが一般的となっている。Ｃｕを添加することでも低ｔＭｒ（Ｍｒは残留磁化）、高保磁力（Ｈｃ）の磁気記録層を形成できる。磁性粒子の磁気的な相互作用を弱めるには、磁気記録層を構成するＣｏＣｒ合金のＣｒ含有量を増加し、更にボロン（Ｂ）添加量を増加して結晶粒界を形成させ、磁性粒子を孤立化することが有効であることが分かっている。
磁気記録層の磁化容易軸であるＣ軸の面内配向性の向上も、媒体ノイズの低減につながる。更に、磁気記録層のＣｏＣｒ合金の結晶格子サイズに近い適切なＣｒ合金下地層を用いる技術、磁気記録層に比較して高い面内配向性の得られるＣｏ基合金よりなる中間層を磁気記録層と下地層の間に形成する技術などがこれまで報告されている（Ｓ．Ｏｈｋｉｊｉｍａ  ｅｔ  ａｌ，Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  ＩＥＥＥ−Ｉｎｔｅｒ−Ｍａｇ．，ＡＢ−０３，１９９７）。
面内磁気記録媒体では、再生波形のパルス幅Ｐｗ５０と、媒体の静磁気特性である保磁力Ｈｃ、残留磁化Ｍｒ、磁性層膜厚ｔとの間に、
ａ∝（ｔ×Ｍｒ／Ｈｃ）１／２
Ｐｗ５０＝（２（ａ＋ｄ）２＋（ａ／２）２）１／２
の関係があることが知られている。ここで、ｄは磁気スペーシングを表す。基本的にパルス幅が狭い程記録再生信号の分解能が向上する。よって、高密度記録媒体としては、できるだけ薄い磁性膜厚でできるだけ高い保磁力を発生するような媒体が望ましい。
ところが、磁性粒子の微細化及び孤立化が進むと、記録された信号の線密度に応じて増加する反磁界と熱活性化により、信号の劣化が起こるという問題がある。これまで、熱安定性を向上するための一般的な手法として、異方性磁界（Ｈｋ）を高くする方法が取られてきた。しかし、異方性磁界（Ｈｋ）を高くしすぎると、磁性粒子の磁化反転に必要な磁気ヘッドの書き込み磁界の強度が大きくなるため、磁気ヘッドのライト性能が不足してしまうことが考えられる。
また、熱安定性を向上させる方法の一つとして、キーパ磁気記録媒体が提案されている。キーパ層は、磁性層（磁気記録層）と磁化方向が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反磁界を減少させる。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、磁性層の粒子の反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。
一方、特開２００１−５６９２４号では、少なくとも一つの交換層構造と該交換層構造上に設けられた磁気記録層を備え、交換層構造は強磁性層とこの強磁性層上に設けられた非磁性結合層を含み、強磁性層及び磁気記録層は互いに磁化方向が反平行となる磁気記録媒体が提案されている。この磁気記録媒体では、記録磁界が外部から印加されると磁気記録層と強磁性層の磁化方向が互いに平行状態となり、その後記録磁界を印加していない残留磁化状態では強磁性層の磁化方向が反転して、磁気記録層の磁化方向と反平行状態となる。強磁性層の磁化方向が反転することで、全体として見かけ上の膜厚を増加できるため、磁気記録媒体の性能に悪影響を及ぼすことなく、書き込まれたビットの熱安定性を向上し、媒体ノイズを低減でき、信頼性の高い高密度記録を行える磁気記録媒体を実現できる。
熱安定性を向上し、媒体ノイズを低減させる方法として、上述したような交換層構造が有効である。この交換層構造を有する磁気記録媒体において、熱安定性を向上させるためには、磁気記録層と強磁性層の磁化方向を反平行状態とする交換結合磁界が十分な強度で生じていることが望ましい。
【特許文献１】  特開２００１−５６９２２号公報
【特許文献２】  特開２００１−５６９２４号公報
【発明の開示】
よって、本発明の目的は、磁気記録層と強磁性層の交換結合力を増大し、ビットの熱安定性を更に向上して信頼性の高い高密度記録が行える磁気記録媒体を提供することである。
本発明の一つの側面によると、Ｃｏ基合金材料からなる強磁性層と、該強磁性層上に配置されたＲｕ又はＲｕ基合金材料からなる非磁性結合層と、該非磁性結合層上に配置されたＣｏ基合金材料からなる磁気記録層とを具備し、前記非磁性結合層は窒素を含有していることを特徴とする磁気記録媒体が提供される。
非磁性結合層はＡｒ−Ｎ２混合ガス雰囲気中でスパッタリングにより形成され、スパッタリング中の窒素ガス分圧は６．７×１０−３〜３．７×１０−２Ｐａの範囲内である。好ましくは、磁気記録層は、Ｃｏを主成分とし、Ｃｒ，Ｐｔ，Ｐ，Ｃｕからなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含む１層以上のＣｏ基合金層から構成される。好ましくは、強磁性層は、Ｃｏを主成分とし、Ｃｒ，Ｐｔ，Ｂからなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含んでいる。
本発明の他の側面によると、非磁性基板と、該非磁性基板上に配置された下地層と、該下地層上に配置された非磁性中間層と、該非磁性中間層上に配置されたＣｏ基合金材料からなる強磁性層と、該強磁性層上に配置されたＲｕ又はＲｕ基合金材料からなる非磁性結合層と、該非磁性結合層上に配置されたＣｏ基合金材料からなる磁気記録層とを具備し、前記非磁性結合層は窒素を含有していることを特徴とする磁気記録媒体が提供される。
非磁性結合層はＡｒ−Ｎ２混合ガス雰囲気中でスパッタリングにより形成され、スパッタリング中の窒素ガス分圧は６．７×１０−３〜３．７×１０−２Ｐａの範囲内である。好ましくは、下地層はＣｒからなる第１下地層と、この第１下地層上に配置されたＣｒを主成分とし、Ｍｏ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ，Ｖａからなる群から選択される元素を少なくとも１種類以上含む第２下地層を含んでいる。
本発明の更に他の側面によると、磁気記録媒体の製造方法であって、基板上にスパッタリングにより下地層を成膜し、該下地層上にスパッタリングにより非磁性中間層を成膜し、該非磁性中間層上にスパッタリングによりＣｏ基合金材料からなる強磁性層を成膜し、該強磁性層上にＡｒ−Ｎ２混合ガス雰囲気中でスパッタリングによりＲｕ又はＲｕ基合金材料からなる非磁性結合層を成膜し、該非磁性結合層上にスパッタリングによりＣｏ基合金材料からなる磁気記録層を成膜する、各ステップからなることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法が提供される。
好ましくは、非磁性結合層の成膜は、スパッタリング中の窒素ガス分圧が６．７×１０−３〜３．７×１０−２Ｐａの範囲内で行われる。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明実施形態の磁気記録媒体の構成図；
図２は本発明による磁気記録媒体の製造方法を示すフローチャート；
図３は交換結合磁界の交換結合層成膜時の窒素ガス分圧依存性を示す図；
図４は磁気記録層の保磁力の交換結合層成膜時の窒素ガス分圧依存性を示す図；
図５は記録密度３０７ｋＦＣＩでのＳ／Ｎｍの交換結合層成膜時の窒素ガス分圧依存性を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  図１を参照すると、本発明実施形態の磁気記録媒体の断面構成図が示されている。磁気記録媒体は、非磁性基板２、Ｃｒ密着層４、ＮｉＰシード層６、第１下地層８、第２下地層１０、非磁性中間層１２、強磁性層１４、Ｎを含有したＲｕ非磁性結合層１６、磁気記録層１８、保護層２０及び潤滑層２２がこの順で積層された構造を有する。
非磁性基板２は、例えばＡｌ，Ａｌ合金又はガラスから構成される。この非磁性基板２は、テクスチャー処理を施されていても、施されていなくてもよい。非磁性基板２上には２５ｎｍのＣｒ密着層４が形成されている。Ｃｒ密着層４上には２５ｎｍのＮｉＰシード層６が形成されている。ＮｉＰシード層６上には４ｎｍのＣｒからなる第１下地層８が形成されている。第１下地層８上には３ｎｍのＣｒＭｏからなる第２下地層１０が形成されている。第２下地層１０はＣｒＭｏに限定されるものではなく、Ｃｒを主成分とし、Ｍｏ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ，Ｖａからなる群から選択される元素を少なくとも１種類以上含んでいてもよい。
第２下地層１０上には１ｎｍのＣｏＣｒＴａからなる非磁性中間層１２が形成されている。非磁性中間層１２は、磁気記録層１８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気記録層１８の磁化容易軸の配向を促進するために設けられている。非磁性中間層１２上には３ｎｍのＣｏＣｒＰｔＢからなる強磁性層１４が形成されている。強磁性層１４は上述した組成に限定されるものではなく、Ｃｏを主成分とし、Ｃｒ，Ｐｔ，Ｂからなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含んでいればよい。
強磁性層１４上には０．８ｎｍのＲｕからなる非磁性交換結合層１６が形成されている。Ｒｕ非磁性交換結合層１６はＡｒ−Ｎ２混合ガス雰囲気中でスパッタリングにより成膜する。よって、Ｒｕは微量の窒素（Ｎ）を含んでいることになる。Ｒｕ（Ｎ）非磁性交換結合層１６上には１７ｎｍのＣｏＣｒＰｔＢＣｕからなる磁気記録層１８が形成されている。磁気記録層１８は上述した組成に限定されるものではなく、Ｃｏを主成分とし、Ｃｒ，Ｐｔ，Ｂ，Ｃｕからなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含んでいてもよい。磁気記録層１８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よいことは言うまでもない。磁気記録層１８上には５ｎｍのＣ保護層２０が形成されている。保護層２０上には潤滑層２２が形成されており、この潤滑層２２は磁気記録媒体の表面を潤滑するための層であり、有機物潤滑剤から構成されている。
図２に上述した磁気記録媒体の製造工程を示す。まず、ステップ１０でスパッタ室内を４×１０−５Ｐａ以下に排気する。ステップ１１で基板２を２２０℃まで加熱した後に、Ａｒガスを導入してスパッタ室内を０．６７Ｐａに保持し、Ｃｒ密着層４を成膜し（ステップ１２）、ＮｉＰシード層６を成膜する（ステップ１３）。
ステップ１４で基板２を２６０℃まで加熱した後に、第１及び第２下地層８，１０を成膜する（ステップ１５）。第２下地層１０上にＣｏＣｒＴａ非磁性中間層１２を成膜し（ステップ１６）、更にＣｏＣｒＰｔＢ強磁性層１４を成膜する（ステップ１７）。次いで、スパッタ室内にＡｒ−Ｎ２混合ガスを導入して、０．８ｎｍのＲｕ（Ｎ）非磁性交換結合層１６を成膜する（ステップ１８）。この非磁性交換結合層１８の成膜時に、窒素ガス分圧を変化させて交換結合磁界（Ｈｅｘ）、保磁力（Ｈｃ）及びＳ／Ｎｍの窒素ガス分圧依存性を測定した。
次いで、スパッタ室内にＡｒガスを導入して、１７ｎｍのＣｏＣｒＰｔＢＣｕ磁気記録層１８を成膜し（ステップ１９）、ステップ２０で５ｎｍのＣ保護層２０を成膜した。次いで、スパッタ室内から基板２を取り出し、保護層２０上に有機物潤滑剤を塗布して潤滑層２２を形成した（ステップ２１）。
図３に交換結合磁界（Ｈｅｘ）の交換結合層１６成膜時の窒素ガス分圧依存性を示す。交換結合層に窒素添加をしていない媒体と比較して、交換結合層に窒素添加を行った媒体では窒素ガス分圧の上昇に伴い、交換結合磁界（Ｈｅｘ）が増大しているのが分かる。
図４に磁気記録層１８の保磁力（Ｈｃ）の交換結合層１６成膜時の窒素ガス分圧依存性を示す。窒素ガス分圧の増加により保磁力が低下する傾向が見られ、所望の保磁力（Ｈｃ）３０００エルステッド（Ｏｅ）以上または３０００×π／４（ｋＡ／ｍ）以上が得られる範囲は、窒素ガス分圧３．７×１０−２Ｐａ以下である。但し、保磁力は磁気記録層１８の材料の最適化により、窒素添加によるロスを補うことが可能である。
図５に３０７ｋＦＣＩの記録密度における出力対媒体ノイズ比（Ｓ／Ｎｍ）の交換結合層１６成膜時の窒素ガス分圧依存性を示す。窒素添加を行わない場合に比較して窒素ガス分圧の上昇と共にＳ／Ｎｍが向上し、窒素ガス分圧６．７×１０−３Ｐａ以上の場合に所望とする１４．５ｄＢ以上のＳ／Ｎｍが得られることが分かる。図４及び図５に示した実験結果から、非磁性交換結合層１６成膜時の窒素ガス分圧は、６．７×１０−３〜３．７×１０−２Ｐａの範囲内であるのが好ましい。
【産業上の利用可能性】  本発明によれば、磁気記録層と強磁性層の間の交換結合力を増大し、ビットの熱安定性を向上して、高Ｓ／Ｎｍの磁気記録媒体を提供することができる。
【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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【国際調査報告】
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