(57)【要約】      （修正有）【課題】使用する真空チャンバー数およびスパッタターゲット数を増加させることなく軟磁性裏打ち層の多層化を実現して、軟磁性裏打ち層起因のノイズを効果的に低減させることができる垂直磁気記録媒体の製造方法の提供。【解決手段】非磁性基体１０、複合型軟磁性裏打ち層２０および磁気記録層５０を少なくとも含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、複合型軟磁性裏打ち層２０を形成する工程が、単一の真空チャンバー内に多極カソードを有する成膜装置において、ｎ層のアモルファス軟磁性材料層２２と（ｎ−１）層の非磁性結合層２４とを積層させることによって実施され、（ｎ−１）層の非磁性結合層のそれぞれは、２つのアモルファス軟磁性材料層の間に形成され、ｎは２以上の整数であることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。【選択図】図１
2012074099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基体、複合型軟磁性裏打ち層および磁気記録層を少なくとも含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、複合型軟磁性裏打ち層を形成する工程が、単一の真空チャンバー内に多極カソードを有する成膜装置において、ｎ層のアモルファス軟磁性材料層と（ｎ−１）層の非磁性結合層とを積層させることによって実施され、前記（ｎ−１）層の非磁性結合層のそれぞれは、２つのアモルファス軟磁性材料層の間に形成され、ｎは２以上の整数であることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２】
前記アモルファス軟磁性材料層は、Ｃｏ、ＦｅおよびＮｉからなる群から選択される少なくとも１種の磁性金属と、Ｂ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、ＴａおよびＷからなる群から選択される少なくとも２種の非磁性金属とから構成されるアモルファス合金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の製造方法。
【請求項３】
前記多極カソードが少なくとも第１および第２カソードを有し、第１カソードにアモルファス軟磁性材料層を形成するためのアモルファス合金製ターゲットを配置し、第２カソードに非磁性結合層を形成するための非磁性材料ターゲットを配置し、第１カソードの放電および第２カソードの放電を交互に実施することを特徴とする請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４】
前記多極カソードが少なくとも第１、第２および第３カソードを有し、第１カソードにアモルファス軟磁性材料層を形成するための主材料からなるターゲットを配置し、第２カソードに非磁性結合層を形成するための非磁性材料ターゲットを配置し、第３カソードにアモルファス軟磁性材料層を形成するための副材料からなるターゲットを配置し、第１および第３カソードの同時放電と、第２カソードの放電とを交互に実施することを特徴とする請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種磁気記録装置に搭載される垂直磁気記録媒体の製造方法に関する。より詳細には、コンピューター、ＡＶ機器等の外部記憶装置として搭載されるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）内で使用される垂直磁気記録媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピューターなどの情報機器に用いられる記憶装置に対する高記録密度化の要求は年々向上している。記憶装置の一つである垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録装置においても、高記録密度対応および記録特性（電磁変換特性）の向上を目的とする研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
一般的に、垂直磁気記録媒体は、基板と、軟磁性アモルファス材料からなる軟磁性裏打ち層と、下地層と、磁性材料からなる磁気記録層と、磁気記録層の表面を保護する保護膜で構成される。軟磁性裏打ち層は、磁気記録媒体に対する記録時に、磁気記録ヘッドが発生する磁束を磁気記録層に集中させ、ヘッドのリターンヨークに帰還させる重要な役割を担う。下地層は、磁気記録層を目的の方向（基板面に対して垂直方向）に配向させる役割を担う。
【０００４】
垂直磁気記録媒体の基本的な記録特性を向上させるには、信号出力−ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を向上させることが必要である。すなわち、垂直磁気記録媒体からの信号出力を向上させ、ノイズを低減することが必要となる。
【０００５】
垂直磁気記録媒体における信号出力低下およびノイズ増加には種々の原因がある。ノイズ増加の原因の１つとして、前述の軟磁性裏打ち層が原因となるノイズ発生がある。これは、軟磁性裏打ち層中に磁壁が生じたことに起因して、スパイクノイズと呼ばれるノイズが発生する現象である。垂直磁気記録媒体において高いＳ／Ｎ比を実現するためには、スパイクノイズを効果的に低減させる必要がある。
【０００６】
スパイクノイズの低減と同時に、磁気記録層の磁気特性の改善および電磁変換特性の向上を達成するために、磁気記録層と軟磁性裏打ち層との間に設ける下地層をＦｅ、Ｃｏ、Ｃｒ合金の層とＲｕ層との２層構造とする構成（特許文献１参照）、および軟磁性裏打ち層をＣｏＦｅ主体の合金の層とし、下地層をＲｕ層とする構成（特許文献２参照）などが提案されている。
【０００７】
しかしながら、現時点において、磁気記録層と軟磁性裏打ち層との間に設けられる下地層は、２０〜３０ｎｍ程度の膜厚を有する。また、上記の提案の構成においては、３５ｎｍ以上の膜厚の下地層を用いている。このような厚い下地層の使用は、記録時の軟磁性裏打ち層−磁気ヘッド間距離を増加させて磁気記録層に対する記録磁界の集中を阻害し、記録の高密度化を妨げ、再生時の信号出力を低下させる要因となっている。よって、上記の提案の構成は、軟磁性裏打ち層と磁気ヘッドとの間の距離を短縮して、記録時の高記録密度化および再生時のＳ／Ｎ比の向上という点では不十分であるといえる。
【０００８】
また、同様にスパイクノイズ低減を目的として、軟磁性裏打ち層を第１軟磁性膜、隔離膜、ＲＫＫＹ結合構造を形成する第２軟磁性膜の順に含む多層構造とする構成（特許文献３参照）が提案されている。この構成においては、軟磁性裏打ち層における磁区を制御することによって、軟磁性裏打ち層起因のノイズを効果的に低減させることが可能とされている。
【０００９】
軟磁性裏打ち層を多層構造とする上記の構成は、実際に垂直磁気記録媒体における電磁変換特性を改善している。しかしながら、そのような構成の軟磁性裏打ち層の形成には少なくとも３つの真空チャンバーが必要であり、真空チャンバーの利用効率の低下を招く。また、使用するスパッタターゲット数が増加して、製造コストの増大を招く。一方、前述のように、垂直磁気記録媒体は磁気記録層を含む多層の積層構造を有し、層構成材料（スパッタターゲット）の種類も多岐にわたる。したがって、真空チャンバー数が限定される連結真空チャンバー式製造装置を用いる垂直磁気記録媒体の製造において、軟磁性裏打ち層の形成のために多数の真空チャンバーおよびスパッタターゲットを割り当てることは望ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１０００３０号公報
【特許文献２】特開２００２−２９８３２３号公報
【特許文献３】特開２００７−２６５５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上の点を考慮すると、使用する真空チャンバー数およびスパッタターゲット数を増加させることなく軟磁性裏打ち層の多層化を実現して、軟磁性裏打ち層起因のノイズを効果的に低減させることができる垂直磁気記録媒体の製造方法に対する要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上述の問題点に鑑みなされたものであり、単一の真空チャンバー中に多極カソードを有する成膜装置を用いて多層化した軟磁性裏打ち層を形成することにより、軟磁性裏打ち層起因のノイズを効果的に低減させることができる垂直磁気記録媒体の製造方法を提供するものである。本発明の方法は、真空チャンバーの利用効率を向上させ、かつ使用するスパッタターゲット数を減少させることにより、製造コストを削減することを可能にする。
【００１３】
本発明は、非磁性基体、複合型軟磁性裏打ち層および磁気記録層を少なくとも含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、複合型軟磁性裏打ち層を形成する工程が、単一の真空チャンバー内に多極カソードを有する成膜装置において、ｎ層のアモルファス軟磁性材料層と（ｎ−１）層の非磁性結合層とを積層させることによって実施され、前記（ｎ−１）層の非磁性結合層のそれぞれは、２つのアモルファス軟磁性材料層の間に形成され、ｎは２以上の整数であることを特徴とする。ここで、アモルファス軟磁性材料層は、Ｃｏ、ＦｅおよびＮｉからなる群から選択される少なくとも１種の磁性金属と、Ｂ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、ＴａおよびＷからなる群から選択される少なくとも２種の非磁性金属とから構成されていてもよい。
【００１４】
また、本発明において、多極カソードが少なくとも第１および第２カソードを有してもよい、ここで、第１カソードにアモルファス軟磁性材料層を形成するためのアモルファス合金製ターゲットを配置し、第２カソードに非磁性結合層を形成するための非磁性材料ターゲットを配置することができる。第１カソードの放電および第２カソードの放電を交互に実施することによって、複合型軟磁性裏打ち層２０を形成することができる。
【００１５】
あるいはまた、本発明において、多極カソードが少なくとも第１、第２および第３カソードを有してもよい。ここで、第１カソードにアモルファス軟磁性材料層を形成するための主材料からなるターゲットを配置し、第２カソードに非磁性結合層を形成するための非磁性材料ターゲットを配置し、第３カソードにアモルファス軟磁性材料層を形成するための副材料からなるターゲットを配置することができる。第１および第３カソードの同時放電と、第２カソードの放電とを交互に実施することによって、複合型軟磁性裏打ち層２０を形成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記の構成を有する本発明の方法によって、磁区制御によるノイズ低減が可能な多層構造の複合型軟磁性裏打ち層を備え、優れたＳ／Ｎ比などの良好な電磁変換特性を有する垂直磁気記録媒体を形成することができる。また、複合型軟磁性裏打ち層を単一の真空チャンバー内で作製することができ、かつ使用するスパッタターゲット数を低減させることができるため、垂直磁気記録媒体の製造コストを抑制することができる。加えて、多極カソードの同時放電により、簡便な方法で新規組成を有し、より高い飽和磁束密度などの優れた軟磁気特性を有するアモルファス軟磁性材料層を形成すること、およびアモルファス軟磁性材料層の材料組成を微調整することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の方法で製造される垂直磁気記録媒体の構成例を示す断面図である。
【図２】製造実施例１で得られた複合型軟磁性裏打ち層の磁化曲線を示すグラフである。
【図３】製造比較例１で得られた複合型軟磁性裏打ち層の磁化曲線を示すグラフである。
【図４】製造実施例２で得られた複合型軟磁性裏打ち層の磁化曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の方法によって製造される垂直磁気記録媒体の模式的断面である。垂直磁気記録媒体は、非磁性基体１０、複合型軟磁性裏打ち層２０、下地層３０、非磁性中間層４０、複合型の磁気記録層５０、保護層６０、および潤滑層７０をこの順に有する。ここで、非磁性基体１０、複合型軟磁性裏打ち層２０および磁気記録層５０が必須の構成層であり、その他の層は任意選択的に設けてもよい層である。
【００１９】
非磁性基体１０は、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金、強化ガラス、結晶化ガラスなどの磁気記録媒体に慣用的に用いられる材料で形成することができる。あるいはまた、後述する各構成層を形成する際の基板加熱温度を１００℃以下に抑制することができる場合には、ポリカーボネート、ポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂を用いて非磁性基体１０を形成してもよい。
【００２０】
複合型軟磁性裏打ち層２０は、磁気記録に用いる磁気ヘッドからの磁束を制御して記録・再生特性を向上するための層である。より具体的には、複合型軟磁性裏打ち層２０は、磁気記録ヘッドが発生する磁束を磁気記録層に集中させる機能、ならびに当該磁束を磁気記録ヘッドのリターンヨークに帰還させる機能を有する。複合型軟磁性裏打ち層２０は、ｎ層のアモルファス軟磁性材料層２２と、（ｎ−１）層の非磁性結合層２４とから形成され、ここで、ｎは２以上の整数であり、それぞれの非磁性結合層２４は２つのアモルファス軟磁性材料層２２の間に形成される。図１においては、２つのアモルファス軟磁性材料層２２（ａ，ｂ）と、層２２ａと層２２ｂとの間に形成される１つの非磁性結合層２４とを有する構成例を示した。
【００２１】
アモルファス軟磁性材料層２２は、Ｃｏ、ＦｅおよびＮｉからなる群から選択される少なくとも１種の磁性金属と、Ｂ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、ＴａおよびＷからなる群から選択される少なくとも２種の非磁性金属とから構成されるアモルファス合金で形成される。本発明において、ｎ個のアモルファス軟磁性材料層２２の全てを、同一のアモルファス合金から形成してもよい。あるいはまた、ｎ個のアモルファス軟磁性材料層２２のそれぞれを、異なる組成のアモルファス合金で形成してもよい。アモルファス軟磁性材料層２２の形成に好適なアモルファス合金は、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒなどのアモルファスＣｏ合金を含む。
【００２２】
非磁性結合層２４は、２つのアモルファス軟磁性材料層２２を磁気的に分離して、アモルファス軟磁性材料層２２内の磁壁発生を防止し、複合型軟磁性裏打ち層２０全体の軟磁気特性を改善するための層である。非磁性結合層は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉなどの非磁性材料を用いて形成することができる。非磁性結合層のそれぞれは１ｎｍ程度の膜厚を有することが好ましい。
【００２３】
複合型軟磁性裏打ち層２０の膜厚の最適値は、記録に使用する磁気ヘッドの構造および特性に依存して変化する。複合型軟磁性裏打ち層２０の上に他の層を連続成膜で形成する場合においては、複合型軟磁性裏打ち層２０が１０〜５００ｎｍの膜厚を有することが、磁気記録媒体の生産性を向上させる点において好ましい。
【００２４】
複合型軟磁性裏打ち層２０は、単一の真空チャンバー内に多極カソードを有するスパッタ成膜装置を用いて形成される。より具体的には、スパッタ成膜装置は、単一の真空チャンバー内に独立して制御される複数のカソードを有し、カソードのそれぞれを作動させることによってカソード上に配置されたターゲットの材料をスパッタする装置である。本発明において、たとえば、３極カソードを有するトライアトロン成膜装置（エリコンバルザース社製）を用いることができる。このトライアトロン成膜装置は、同心円状に配置される３つの独立して制御可能なカソードを有し、それぞれのカソード上にターゲットを配置することができる装置である。カソードの交互放電または同時放電を行うことによって、放電を行ったカソード上のターゲット材料のスパッタ成膜を行うことができる。
【００２５】
たとえば３つのカソードのうちの第１カソードの上に、アモルファス軟磁性材料層２２を形成するためのアモルファス合金製ターゲットを配置し、第２カソードの上に非磁性結合層２４を形成するための非磁性材料製ターゲットを配置し、第１および第２カソードの交互放電を行うことによって、この装置内でｎ層のアモルファス軟磁性材料層２２と、（ｎ−１）層の非磁性結合層２４とを連続的に形成することが可能となる。
【００２６】
別法として、第１カソード上にアモルファス軟磁性材料層を形成するための主材料からなるターゲットを配置し、第３カソード上にアモルファス軟磁性材料層を形成するための副材料からなるターゲットを配置することができる。主材料は、前述のアモルファス合金であってもよい。一方、副材料は、たとえば、Ｃｏ、Ｆｅ、ＣｏＦｅ合金、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒなどの材料から形成することができる。そして、第１および第３カソードの放電と、第２カソードの放電とを交互に実施することによって、１つの装置（真空チャンバー）内で、ｎ層のアモルファス軟磁性材料層２２と、（ｎ−１）層の非磁性結合層２４とを連続的に形成することが可能となる。この別法は、より一層優れた軟磁性特性およびより高い飽和磁束密度を有する新規組成のアモルファス軟磁性材料層２２の形成に有効である。また、この場合には、第１カソードの放電電圧および第３カソードの放電電圧を調整することにより、アモルファス軟磁性材料層２２の材料組成を微調整することが可能となり、ｎ層のアモルファス軟磁性材料層２２の材料組成をそれぞれ異なるものとすることも可能となる。
【００２７】
あるいはまた、第３カソードの上に、第１カソード上に配置されるターゲットとは異なるアモルファス合金製ターゲットを配置することもできる。この場合には、たとえば、第１カソードの放電、第２カソードの放電、および第３カソードの放電を順次行うことによって、それぞれ組成の異なる２種のアモルファス軟磁性材料層２２と、それらの間に配置される非磁性結合層２４とからなる複合型軟磁性裏打ち層２０を１つの装置内で連続的に形成することができる。上記の手順において、第１または第３カソードの放電に代えて、第１および第３カソードの同時放電を行ってもよい。この手順を、３層以上の積層構造を有する複合型軟磁性裏打ち層２０の形成に用いてもよい。
【００２８】
下地層３０は、必要に応じて設けてもよい任意選択的な層である。下地層３０は、複合型軟磁性裏打ち層２０の上に形成され、その上に形成される非磁性中間層４０（存在する場合）、および／または磁気記録層５０の結晶配向性、結晶粒径などを制御する機能を有する。下地層３０は、軟磁性材料または非磁性材料、好ましくは軟磁性材料を用いて形成することができる。下地層３０は、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。
【００２９】
軟磁性材料で形成された場合、下地層３０は、上記の機能に加えて、複合型軟磁性裏打ち層２０の機能の一部をも担う。用いることができる軟磁性材料は、ＮｉＦｅＡｌ、ＮｉＦｅＳｉ、ＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅＢ、ＮｉＦｅＮｂＢ、ＮｉＦｅＭｏ、ＮｉＦｅＣｒなどのパーマロイ系材料を含む。軟磁性材料を用いて下地層３０を形成する場合、下地層３０の膜厚は、磁気記録層５０の磁気特性および電磁変換特性が最適となるように調整される。磁気記録媒体の記録・再生特性と生産性とを勘案すると、軟磁性材料から形成される下地層３０は、一般的には３〜５ｎｍの膜厚を有することが好ましい。
【００３０】
一方、下地層３０の形成に有用な非磁性材料は、Ｔａ、Ｚａ、Ｎｉ3Ａｌなどの材料を含む。非磁性材料を用いて下地層３０を形成する場合、複合型軟磁性裏打ち層２０による磁気記録層５０への磁束集中を促進して高密度記録を実現するため、下地層３０を薄くすることが望ましい。非磁性材料から形成される下地層３０は、一般的に０．２〜１０ｎｍの膜厚を有することが好ましい。
【００３１】
下地層３０は、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。
【００３２】
非磁性中間層４０は、必要に応じて設けてもよい任意選択的な層である。非磁性中間層４０は、複合型軟磁性裏打ち層２０または下地層３０（存在する場合）の上に形成され、その上に形成される磁気記録層５０の結晶配向性、結晶粒径、粒界偏析などを制御する機能を有する。非磁性中間層４０は、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。
【００３３】
非磁性中間層４０を形成するための非磁性材料は、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｈなどの金属、ならびに、Ｒｕと、Ｃ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｖからなる群から選択される１種または複数種の材料とからなるＲｕ基合金を含む。非磁性中間層４０は、磁気記録層５０への磁束集中を促進して高密度記録を実現するために、磁気記録層５０の磁気特性および電磁変換特性を劣化させない限りにおいて可能な限り薄いことが好ましい。非磁性中間層４０は、一般的には１〜２０ｎｍの膜厚を有する。
【００３４】
磁気記録層５０は、単一の強磁性材料層５２から形成されてもよいし、ｍ個の強磁性材料層５２と（ｍ−１）個の結合層５４とからなる積層構造を有してもよい。積層構造を有する場合、結合層５４は２つの強磁性材料層５２の間に配置され、ｍは２以上の整数である。図１においては、第１強磁性材料層５２ａ、結合層５４および第２強磁性材料層５２ｂからなる３層構成の複合型の磁気記録層５０を有する構成例を示した。
【００３５】
強磁性材料層５２（ａ，ｂ）は、ＣｏおよびＰｔを少なくとも含む強磁性材料を、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて堆積させることにより形成することができる。強磁性材料層５２（ａ，ｂ）は、Ｔａ、Ｂ、Ｎｂ、ＮおよびＣｕからなる群から選択される少なくとも１種の元素をさらに含むことが好ましい。垂直磁気記録媒体として用いる場合には、強磁性材料層５２（ａ，ｂ）の磁化容易軸（たとえば、六方最密充填構造のｃ軸）が、層の表面に垂直な方向に配向していることが必要である。
【００３６】
あるいはまた、強磁性材料層５２（ａ，ｂ）は、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａなどの磁性結晶粒子を、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4などの非磁性酸化物または非磁性窒化物のマトリクス中に分散させたグラニュラー構造を有してもよい。グラニュラー構造は、非磁性酸化物または非磁性窒化物のマトリクスの介在によって、強磁性材料層５２（ａ，ｂ）中の磁性結晶粒子間の相互作用を抑制できる点において好ましい。グラニュラー構造を有する強磁性材料層５２（ａ，ｂ）は、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ2、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ2−ＴｉＯ2、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2−ＴｉＯ2、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ2−ＡｌＮ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2−Ｓｉ3Ｎ4などの、磁性結晶粒子を形成するための材料に非磁性酸化物マトリクス材料または非磁性窒化物マトリクス材料を添加した材料で形成したターゲットを用いるスパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法などを含む）によって形成することができる。
【００３７】
グラニュラー構造を有する強磁性材料層５２（ａ，ｂ）において磁性結晶粒子の占有割合を増大させることによって、磁化反転単位を微細化し、高い記録密度を実現することができる。また、グラニュラー構造を有する強磁性材料層５２（ａ，ｂ）において、磁性結晶粒子が、Ｔａ、Ｂ、Ｎｂ、ＮおよびＣｕからなる群から選択される少なくとも１種の元素をさらに含むことが好ましい。このような元素の添加によって、より一層の低ノイズ化、ならびに磁気記録層５０の反転磁界の有効な低減が可能となる。
【００３８】
本発明においては、図１に示すような、積層構造を有する複合型の磁気記録層５０を用いることが望ましい。積層構造を有することによって、記録された磁化（データ）の長期安定性を維持しながら、記録に必要な磁化反転のための磁界の強度を低減させることが可能となる。
【００３９】
積層構造において用いられる結合層５４は、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｗ、ＲｅおよびＩｒからなる群から選択される非磁性金属、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群から選択される磁性金属、またはそれらの合金を用いて形成することができる。結合層５４は、上記の材料を、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて堆積させることにより形成することができる。
【００４０】
結合層５４は、磁気記録層５０全体の平均的な保磁力Ｈｃを低減させる機能を有する。２つの強磁性材料層５２（ａ，ｂ）間に結合層５４を積層した場合、２つの強磁性材料層５２（ａ，ｂ）が２段階の磁化反転を行うことによって、磁気記録層５０全体の平均的な保磁力Ｈｃを低減させることが可能となる。具体的には、２つの強磁性材料層５２（ａ，ｂ）のうち保磁力Ｈｃが低い層が最初に磁化反転し、その後に、交換結合の影響により、保磁力Ｈｃが大きい層の磁化反転を誘発されて、両層の磁化反転が完了する。また、２つの強磁性材料層５２（ａ，ｂ）の間に、結合層５４を介した交換結合が存在することにより、磁界不印加時の磁化反転のエネルギー障壁を適切な範囲に維持して、強磁性材料層５２（ａ，ｂ）に記録された磁化の長期安定性を維持することが可能となる。
【００４１】
これに対して、結合層５４を設けることなしに２つの強磁性材料層５２（ａ，ｂ）を積層した場合、強磁性材料層５２（ａ，ｂ）間の交換結合エネルギーが大きくなりすぎ、外部磁界を印加した際に２つの強磁性材料層５２（ａ，ｂ）が同時に磁化反転を行うこととなり、磁気記録層５０全体の平均的な保磁力Ｈｃの効果的な低減はできない。逆に、結合層５４の膜厚を大きくしすぎて、２つの強磁性材料層５２（ａ，ｂ）間の交換結合が形成されない場合、磁界不印加時の磁化反転のエネルギー障壁が小さくなり、強磁性材料層５２（ａ，ｂ）に記録された磁化の長期安定性を維持することができない。
【００４２】
以上の観点から、結合層５４は、垂直磁気記録媒体が使用される常温を含む温度範囲（−５０℃〜２００℃）において、２つの強磁性材料層５２（ａ，ｂ）間に適切なエネルギーの交換結合を形成させる膜厚を有する。一般的には、結合層５４は０．３ｎｍ以下の膜厚を有することが望ましい。磁性金属を含まない結合層５４の場合、そのような範囲内の膜厚において、２つの強磁性材料層５２（ａ，ｂ）間の交換結合エネルギーを広範囲に制御することができる。加えて、２つの強磁性材料層５２（ａ，ｂ）をグラニュラー構造とすることによって、強磁性材料層５２（ａ，ｂ）中の磁性結晶粒子間の磁気的分離を良好に維持して、ノイズを低減することが可能となる。一方、磁性金属であるＦｅ、ＣｏまたはＮｉを含む結合層５４の場合には、前述の範囲内の膜厚にすることによって、磁性金属の磁気特性を無視できる程度に抑制することが可能となる。
【００４３】
結合層５４の膜厚を０．３ｎｍより大きくした場合、２つの強磁性材料層５２（ａ，ｂ）間の交換結合が形成されず、磁界の印加に対して磁化反転が２段階となり（スピンフロップ現象、交換結合による磁化反転の誘発を伴わずに、各層が完全に独立的に磁化反転を起こす）、データの書き込みの阻害、書き滲みを引き起こすので適当ではない。
【００４４】
積層構造を有する複合型の磁気記録層５０を用いる場合において、強磁性材料層５２の少なくとも一部をグラニュラー構造とすることが好ましい。なぜなら、積層構造による磁化の長期安定性向上および磁化反転に要する磁界強度の低減に加えて、グラニュラー構造による磁性結晶粒子間の相互作用抑制によって、ノイズの低減ならびにＳ／Ｎ比の向上などの効果を達成することができるからである。
【００４５】
保護層６０は、必要に応じて設けてもよい任意選択的な層である。保護層６０は、磁気記録層５０を機械的に保護する機能を有する。保護層６０は、たとえばカーボンを主体とする材料などの当該技術において知られている任意の材料を用いて形成することができる。保護層６０は、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。
【００４６】
潤滑層７０は、必要に応じて設けてもよい任意選択的な層である。潤滑層７０は、磁気記録装置に組みこまれた際に、垂直磁気記録媒体表面と磁気ヘッドとの間の潤滑の機能を有する層である。潤滑層７０は、たとえばパーフルオロポリエーテル系潤滑剤などの当該技術において知られている任意の材料を用いて形成することができる。潤滑層７０は、ディップコート法、スピンコート法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。
【実施例】
【００４７】
以下に本発明の垂直磁気記録媒体について実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００４８】
［製造実施例１］
非磁性基体１０として表面に平滑なＮｉＰメッキを施したＡｌ合金製基板を準備した。非磁性基体１０を洗浄し、３極カソードを有するトライアトロンスパッタ装置内に導入した。３つのカソードのうちの第１カソードにＣｏ−Ｚｒ−Ｎｂターゲットを配置し、第２カソードにＲｕターゲットを配置した。最初に第１カソードの放電を行い、ＣｏＺｒＮｂからなる膜厚２０ｎｍの第１アモルファス軟磁性材料層２２ａを形成した。次いで、第１カソードの放電を停止し、第２カソードの放電を行って、Ｒｕからなる膜厚１ｎｍの非磁性結合層２４を形成した。続いて、第２カソードの放電を停止し、再び第１カソードの放電を行い、ＣｏＺｒＮｂからなる膜厚２０ｎｍの第２アモルファス軟磁性材料層２２ｂを形成し、複合型軟磁性裏打ち層２０を得た。
【００４９】
［製造比較例１］
製造実施例１と同様にして、洗浄した非磁性基体１０を準備した。洗浄した非磁性基体１０を３つの連続する真空チャンバーを有するスパッタ装置内に導入した。第１のチャンバーに配置したＣｏ−Ｚｒ−Ｎｂターゲットを用い、ＣｏＺｒＮｂからなる膜厚２０ｎｍの第１アモルファス軟磁性材料層２２ａを形成した。続いて、非磁性基体１０を第２のチャンバーに移動させ、第２のチャンバーに配置したＲｕターゲットを用い、Ｒｕからなる膜厚１ｎｍの非磁性結合層２４を形成した。続いて、非磁性基体１０を第３のチャンバーに移動させ、第１のチャンバーに配置したＣｏ−Ｚｒ−Ｎｂターゲットを用い、ＣｏＺｒＮｂからなる膜厚２０ｎｍの第２アモルファス軟磁性材料層２２ｂを形成し、複合型軟磁性裏打ち層２０を得た。
【００５０】
［製造実施例２］
製造実施例１と同様にして、洗浄した非磁性基体１０を準備した。洗浄した非磁性基体１０を３極カソードを有するトライアトロンスパッタ装置内に導入した。３つのカソードのうちの第１カソードにＣｏ−Ｚｒ−Ｎｂターゲットを配置し、第２カソードにＲｕターゲットを配置し、第３カソードにＦｅターゲットを配置した。最初に第１および第３カソードの同時放電を行い、ＣｏＦｅＺｒＮｂからなる膜厚２０ｎｍの第１アモルファス軟磁性材料層２２ａを形成した。次いで、第１および第３カソードの放電を停止し、第２カソードの放電を行い、Ｒｕからなる膜厚１ｎｍの非磁性結合層２４を形成した。続いて、第２カソードの放電を停止し、再び第１および第３カソードの同時放電を行い、ＣｏＦｅＺｒＮｂからなる膜厚２０ｎｍの第２アモルファス軟磁性材料層２２ｂを形成し、複合型軟磁性裏打ち層２０を得た。
【００５１】
［評価１］
製造実施例１および２、ならびに製造比較例１にて作製した複合型軟磁性裏打ち層２０の磁気特性（磁化曲線）を、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて測定した。得られた磁化曲線を、図２（製造実施例１）、図３（製造比較例１）および図４（製造実施例２）に示した。
【００５２】
最初に、製造実施例１の複合型軟磁性裏打ち層２０の磁化曲線（図２）と、製造比較例１の複合型軟磁性裏打ち層２０の磁化曲線（図３）とを比較すると、飽和時の磁束密度（飽和磁束密度Ｂｓ）は、両方ともに１．３Ｔ程度の値を示した。このことから、製造実施例１と製造比較例１との間で、材料組成および膜厚のズレがないことがわかった。すなわち３極カソードを有する単一チャンバーを使用するか、あるいは連続する３つのチャンバーを使用するかという複合型軟磁性裏打ち層２０の形成方法の差異にもかかわらず、磁性体の堆積量が等しいことがわかった。
【００５３】
また、製造実施例１および製造比較例１の複合型軟磁性裏打ち層２０は、同程度の交換結合磁界Ｈｅｘを有した。交換結合磁界Ｈｅｘとは、磁化曲線中の外部印加磁界ＨをＨ＝０から増大させる際に、磁束密度Ｂ≒０ではなくなる外部印加磁界Ｈの最小値を意味する。同程度の交換結合磁界Ｈｅｘを有することは、製造実施例１および製造比較例１の複合型軟磁性裏打ち層２０において、非磁性結合層２４が効果的に機能し第１および第２アモルファス軟磁性材料層２２ａおよび２２ｂの磁化が打ち消すように制御されていることを示す。このような制御によって、印加磁界がゼロ近傍において複合型軟磁性裏打ち層２０から観測される有磁化による信号がほぼ消失し、記録再生時のノイズを低減することを可能にする。
【００５４】
一方、製造比較例１の複合型軟磁性裏打ち層２０に比較して、製造実施例１の複合型軟磁性裏打ち層２０においては、磁束密度飽和点（磁化曲線中の外部印加磁界ＨをＨ＝０から増大させる際に磁束密度Ｂが飽和する外部印加磁界Ｈの最小値）が低磁場側にシフトした。磁束密度飽和点とは、磁化曲線中の外部印加磁界ＨをＨ＝０から増大させている際に磁束密度Ｂが飽和する外部印加磁界Ｈの最小値を意味する。このことは、単一チャンバー内で高速かつ連続的に３層を成膜したことにより、連続する３つのチャンバーでそれぞれの層を成膜した場合に比較して、カソード磁場に起因する異方性を確実に付与すること、積層界面における異物混入および酸化による表面あれが抑制できたこと、搬送時のパーティクル発生を抑制できたこと、ならびに製膜時の待機時間（ロス）を短縮できたことに起因する結果である。
【００５５】
次に、製造実施例２の複合型軟磁性裏打ち層２０と、製造実施例１および製造比較例１の複合型軟磁性裏打ち層２０とを比較すると、製造実施例２の複合型軟磁性裏打ち層２０は、製造実施例１および製造比較例１と同等のＨｅｘを維持すると同時に、より大きな飽和磁束密度Ｂｓを有することがわかった。飽和磁束密度Ｂｓの増大は、複数の成膜カソードの同時放電により、高Ｂｓ材料のＦｅを添加したことによる。なお、製造実施例２の複合型軟磁性裏打ち層２０の磁束密度飽和点は、Ｆｅ添加の影響により、製造実施例１の複合型軟磁性裏打ち層２０に比較して若干大きい。しかしながら、製造実施例２の複合型軟磁性裏打ち層２０の磁束密度飽和点は、製造比較例１の複合型軟磁性裏打ち層２０よりも小さい。この磁束密度飽和点の値、ならびにＨｅｘが同等に維持されていることは、製造実施例２の複合型軟磁性裏打ち層２０が良質な軟磁気特性を維持していることを示す。このように、複数の成膜カソードの同時放電を用いることによって、簡便な方法でより高性能な複合型軟磁性裏打ち層２０を形成することができた。
【００５６】
なお、他の軟磁性材料を用いた場合も同様に、上述の効果が得られる。多極カソードを有する単一チャンバー成膜によって、カソード磁場が効果的に機能し、かつ積層界面における清浄性が向上するため、磁束密度飽和点は連続チャンバー成膜に比べて低磁界側にシフトする。
【００５７】
［実施例１］
製造実施例１の手順を繰り返して、複合型軟磁性裏打ち層２０を積層した非磁性基体１０を得た。
【００５８】
次に、パーマロイ系合金であるＮｉ−Ｆｅ−Ｓｉターゲットを用いるＤＣマグネトロンスパッタ法により、膜厚１０ｎｍのＮｉＦｅＳｉ下地層３０を形成した。続いて、Ｒｕターゲットを用いるＤＣマグネトロンスパッタ法により、膜厚１０ｎｍのＲｕ非磁性中間層４０を形成した。
【００５９】
次に、グラニュラー構造の強磁性材料層５２ａ、結合層５４および非グラニュラー構造の強磁性材料層５２ｂからなる磁気記録層５０の形成を行った。最初に、９２（Ｃｏ−９Ｃｒ−２０Ｐｔ）−８ＳｉＯ2ターゲットを用いるＤＣマグネトロンスパッタ法により、膜厚４〜８ｎｍのグラニュラー構造のＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2強磁性材料層５２ａを形成した。続いて、Ｒｕターゲットを用いるＤＣマグネトロンスパッタ法により、膜厚０．１８ｎｍのＲｕ結合層５４を形成した。最後に、９６（Ｃｏ−１５Ｃｒ−８Ｐｔ）−４Ｂターゲットを用いるＤＣマグネトロンスパッタ法により、膜厚５．０ｎｍの非グラニュラー構造のＣｏＣｒＰｔＢ強磁性材料層５２ｂを形成した。
【００６０】
続いて、カーボンターゲットを用いるスパッタ法により、膜厚３ｎｍのカーボンからなる保護層６０を形成した。保護層６０を形成した積層体を、真空装置から取り出した。
【００６１】
最後に、ディップコート法により、パーフルオロポリエーテルからなる膜厚２ｎｍの潤滑層７０を形成し、垂直磁気記録媒体を得た。
【００６２】
［比較例１］
製造実施例２の手順にて、複合型軟磁性裏打ち層２０を積層した非磁性基体１０を作製したことを除いて、実施例１の手順を繰り返して、垂直磁気記録媒体を得た。
【００６３】
［評価２］
分光式Ｋｅｒｒ効果測定評価装置を用いて、実施例１および比較例１の垂直磁気記録媒体の磁気特性（保磁力Ｈｃ）を測定した。
また、リード・ライトテスターを用いて、実施例１および比較例１の垂直磁気記録媒体の電磁変換特性（媒体ノイズ、Ｓ／Ｎ比、およびオーバーライト特性（ＯＷ））を測定した。媒体ノイズおよびＳ／Ｎ比の測定は、５１０ｋｆｃｉ（Kilo Flux Changes per Inch）の記録密度で実施した。媒体ノイズは、信号出力に対して規格化した値として評価した。また、ＯＷは、（１）垂直磁気記録媒体のトラックに記録密度５１０ｋｆｃｉの第１信号を記録し、第１信号の信号出力（Ｔ１）を測定する工程、（２）同一トラックに記録密度６８ｋｆｃｉの第２信号を上書きし、上書き後の第１信号の消し残りの信号出力（Ｔ２）を測定する工程、および（３）以下に示す式
ＯＷ＝−２０×ｌｏｇ（Ｔ２／Ｔ１）
（式中、「ｌｏｇ」は常用対数を示す。）
によりＯＷ値（単位：ｄＢ）を求める工程を含む方法にて評価した。高密度記録信号上に低密度記録信号を上書きするＯＷはリバースオーバーライトと呼ばれ、垂直磁気記録媒体における記録容易性を明確に評価できる指標となっている。
【００６４】
第１表に実施例１および比較例１に係る垂直磁気記録媒体の磁気特性および電磁変換特性の評価結果の一覧を示す。
【００６５】
【表１】
2012074099.tif 000003
【００６６】
第１表から明らかなように、実施例１および比較例１で作製した垂直磁気記録媒体は、ＯＷ以外は、ほぼ同等の磁気特性（Ｈｃ）および電磁変換特性（Ｓ／Ｎ比および媒体ノイズ）を有した。一方、ＯＷに関しては、実施例１で作製した垂直磁気記録媒体が、比較例１で作製した垂直磁気記録媒体に比較して１ｄＢ以上優れた値を有した。このことは、実施例１で作製した垂直磁気記録媒体が優れた記録容易性を有することを示す。この記録容易性の向上は、複合型軟磁性裏打ち層２０の磁束密度飽和点の低磁場側シフトに起因するものである。
【００６７】
以上のように、多極カソードを有する単一チャンバー内で形成された複合型軟磁性裏打ち層２０は、従来法の３連続チャンバーを用いて形成されたものに比較して、垂直磁気記録媒体の電磁変換特性（主に記録容易性）の向上を可能にすることがわかった。すなわち、多層構造の複合型軟磁性裏打ち層２０を単一真空チャンバー内で製造する本発明の方法は、良好な磁気特性および電磁変換特性を有する垂直磁気記録媒体の製造方法として非常に有用である。また、用いる真空チャンバー数およびスパッタターゲット数を減少させることができることから、製造コストの抑制においても非常に有効である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  非磁性基体
２０  複合型軟磁性裏打ち層
２２（ａ，ｂ）  アモルファス軟磁性材料層
２４  非磁性結合層
３０  下地層
４０  非磁性中間層
５０  磁気記録層
５２（ａ，ｂ）  強磁性材料層
５４  結合層
６０  保護層
７０  潤滑層
【図１】
2012074099.tif 000004
【図２】
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【図３】
2012074099.tif 000006
【図４】
2012074099.tif 000007