(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基体と、金属下地層と、強磁性金属層とを順に積層してなる磁気記録媒体の製造方法であって、
前記強磁性金属層を成膜する工程が、複数の強磁性膜と、一以上の非磁性金属スペーサ層とを交互に積層する工程とされ、
前記非磁性金属スペーサのスパッタ成膜に用いるガスが、Ａｒ又はそれ以外の希ガスに、成膜中の分圧を３×１０-6Ｔｏｒｒ以上３×１０-5Ｔｏｒｒ以下とする酸素または窒素を混合してなる混合ガスとすることにより、
前記非磁性金属スペーサ層の少なくとも界面に、酸素及び／又は窒素を物理的に吸着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】
非磁性基体と、金属下地層と、強磁性金属層とを順に積層してなる磁気記録媒体の製造方法であって、
前記強磁性金属層を成膜する工程が、複数の強磁性膜と、一以上の非磁性金属スペーサ層とを交互に積層する工程とされ、
前記非磁性金属スペーサ層の少なくとも界面に、酸素及び／又は窒素を物理的に吸着させる工程を含み、この工程が、酸素及び／又は窒素を含む雰囲気に、前記非磁性金属スペーサ層の表面を曝露する工程であることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３】
前記非磁性金属スペーサ層表面の酸素暴露量を、１０ラングミュア以上とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４】
前記非磁性金属スペーサ層として、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ｏｓから選ばれる１種以上の元素を含む金属膜を成膜することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項５】
前記非磁性金属スペーサ層の膜厚を、０．５ｎｍ以上１．０ｎｍ以下とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項６】
非磁性基体と、金属下地層と、強磁性金属層とを順に積層して含む磁気記録媒体であって、
前記強磁性金属層が、複数の強磁性膜と、該強磁性膜の間に形成された非磁性金属スペーサ層とを含み、
前記強磁性金属層のシフト磁界Ｈexが、１５００Ｏｅ以上とされたことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項７】
非磁性基体と、金属下地層と、強磁性金属層とを順に積層して含む磁気記録媒体であって、
前記強磁性金属層が、複数の強磁性膜と、該強磁性膜の間に形成された非磁性金属スペーサ層とを含み、
前記非磁性金属スペーサ層が、Ｒｕ，Ｉｒ，Ｃｕ，Ｏｓから選ばれる１種以上の元素を含む金属膜からなり、
少なくとも前記非磁性スペーサ層と前記強磁性膜との界面に、酸素及び／又は窒素が物理的に吸着されていることを特徴とする請求項６に記載の磁気記録媒体。
【請求項８】
前記非磁性金属スペーサ層の膜厚が、０．５ｎｍ以上１．０ｎｍ以下とされたことを特徴とする請求項６または７に記載の磁気記録媒体。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれか１項に記載の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を駆動するための駆動部と、磁気情報の記録再生を行うための磁気ヘッドとを備え、移動する前記磁気記録媒体に対して前記磁気ヘッドにより磁気情報の記録再生を行うことを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体、その製造方法および磁気記録装置に係り、より詳細には、高いシフト磁界を有する積層フェリ磁気記録媒体およびその製造方法と、この磁気記録媒体を備えた磁気記録装置に関するもので、本発明に係る磁気記録媒体は、ハードディスク、磁気テープなどに好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録媒体は、高密度で大容量な記録媒体としてハードディスク装置等で多用されているが、更なる高密度化を図るためにその記録再生特性の向上と磁化経時変化の低減の両立が求められている。
図１１と図１２は、磁気記録媒体の一例であるハードディスクを示す概略図である。
図１１は、円盤型の磁気記録媒体の斜視図であり、図１２は図１１に示すＡ−Ａ線に沿う模式断面図である。
図１１に示す磁気記録媒体９０は、図１２に示すように円盤型の非磁性体からなる基体９１と、この基体９１上に形成された金属下地層９３と強磁性金属層９５と保護層９６とを備えて構成されている。
【０００３】
この例の磁気記録媒体９０では、非磁性体からなる基体９１として例えばＡｌ合金またはガラスからなる基板９２の表面上にＮｉ−Ｐからなる非磁性層９３を設けてなるものが用いられている。そして、この基体９１の上には、例えばＣｒからなる金属下地層９４，ＣｏＣｒＴａあるいはＣｏＣｒＴａＰｔなどからなる磁性膜の強磁性金属層９５、カーボンなどからなる保護層９６が順次積層されている。典型的な各層の厚さは、非磁性（Ｎｉ−Ｐ）層９３が５μｍ〜１５μｍ、金属（Ｃｒ）下地層９４が５０ｎｍ〜１５０ｎｍ、強磁性金属層９５が３０ｎｍ〜１００ｎｍ、保護層９６が２０ｎｍ〜５０ｎｍである。尚、保護層９６上には、図示されないが、パーフルオロポリエーテルなどのフッ素系の潤滑剤などが被覆されることもある。
【０００４】
上記構成の磁気記録媒体において記録再生特性を向上させるためには、強磁性金属層９５として機能する磁性膜を構成する磁性結晶粒子の粒間相互作用の低減、並びに磁性膜の膜厚の低減が必要不可欠であることが、本発明者らにより報告されている。（M.Takahashi, A.Kikuchi and S.Kawakita:IEEE Trans. On Magn., 33, 2938(1997)）
特に、媒体の低ノイズ化を図るためには、強磁性金属層９５をなす膜厚を低減することにより、磁性膜を構成する磁性結晶粒子を微細化させることが有効な手法の一つとして同文献に紹介されている。
【０００５】
強磁性金属層９５をなす磁性膜の薄膜化による、微細組織形成や、磁性粒子の体積低減には限界がある。なぜならば、強磁性金属層９５をなす磁性膜の膜厚の低減に伴い、磁性膜を構成する結晶粒子は微細化し、磁性膜に記録された磁化（残留磁化）等の磁気特性が経時的に大きく変化してしまうという問題、すなわち熱擾乱の影響を受けやすくなるという問題が生じるためである。
【０００６】
そこで、磁気記録媒体の熱擾乱を抑制するために、二層以上の強磁性金属層間に厚さが０．７ｎｍ程度の非磁性金属中間層（Ｒｕ）を挿入することによって、残留磁化において最隣接強磁性層の磁化が反平行状態になる、いわゆる積層フェリ磁気記録媒体が考案された。（E. N. Abarrra, A. Inomata, H. Sato, I. Okamoto, and Y. Mizoshita:Appl. Phys. Lett., 77, 2581(2000)）
このような積層フェリ媒体においては、強磁性層間に非磁性スペーサ層を挿入することで発生するシフト磁界により、磁気記録媒体の経時変化を抑制できることが有効な手法の一つとして同文献に紹介されている。
【０００７】
しかしながら、高記録密度化に伴い磁気記録媒体に記録される磁化パターンはさらに小型化すると考えられており、これに対応するため、シフト磁界の向上が求められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、表面が平坦であって、高いシフト磁界を有するとともに、熱的な安定性に優れる磁気記録媒体を製造する方法を提供することを目的の１つとする。本発明は、上述の特性を有する磁気記録媒体を提供することを目的の１つとする。
本発明は、上述の優れた特性を有する磁気記録媒体を備える磁気記録装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基体と、金属下地層と、強磁性金属層とを順に積層してなる磁気記録媒体の製造方法であって、前記強磁性金属層を成膜する工程が、複数の強磁性膜と、一以上の非磁性金属スペーサ層とを交互に積層する工程とされ、前記非磁性金属スペーサ層の少なくとも界面に、酸素及び／又は窒素を物理的に吸着させる工程を含むことを特徴としている。
上記製造方法によれば、強磁性金属層が、非磁性金属スペーサ層により複数の強磁性膜に分割された積層フェリ磁気記録媒体におけるシフト磁界を高めることができ、優れた熱的安定性を有する磁気記録媒体を容易に製造することができる。
【００１０】
また、上記本発明に係る磁気記録媒体の製造方法においては、前記酸素及び／又は窒素が、非磁性金属スペーサの膜中に含まれるように前記非磁性金属スペーサ層を成膜することもできる。
【００１１】
次に、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法は、前記非磁性金属スペーサ層の成膜に用いるガスが、Ａｒ又はそれ以外の希ガスに、酸素または窒素を混合してなる混合ガスであることを特徴とする。
上記製造方法によれば、容易に非磁性金属スペーサ層と強磁性膜との界面に酸素及び／又は窒素を物理的に吸着させることができ、かつそれらの吸着量を精度良く制御することができるので、熱的な安定性に優れる磁気記録媒体を、安定に製造することが可能である。
【００１２】
次に、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法は、前記混合ガスに含まれる酸素または窒素の分圧を、１０-7Ｔｏｒｒ以上１０-3Ｔｏｒｒ以下の範囲とすることを特徴とする。
混合ガス中の酸素又は窒素の分圧を上記範囲とすることで、熱的安定性に優れるとともに、優れた磁気特性を有する磁気記録媒体を製造することができる。前記分圧が１０-7Ｔｏｒｒ（＝１３３×１０-7Ｐａ）未満の場合には、Ｈexが小さくなる傾向にあり、１０-3Ｔｏｒｒ（＝１３３×１０-3Ｐａ）を越える場合には、保磁力Ｈcが低減する傾向にあるため、高Ｈexと、高Ｈｃを両立し得る範囲として上述の分圧範囲とした。
【００１３】
また、上記製造方法においては、前記混合ガスに含まれる酸素又は窒素の分圧を、３×１０-6Ｔｏｒｒ以上３×１０-5Ｔｏｒｒ以下とすることがより好ましい。係る範囲に酸素分圧を設定することで、１５００Ｏｅ以上の高いシフト磁界Ｈexを得ることができ、優れた熱的安定性を得ることができる。
【００１４】
次に、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法は、前記非磁性金属スペーサ層の少なくとも界面に、酸素及び／又は窒素を物理的に吸着させる工程が、酸素及び／又は窒素を含む雰囲気に、前記非磁性金属スペーサ層の表面を曝露する工程であることを特徴とする。
上記製造方法によっても、上記非磁性金属スペーサ層と強磁性膜との界面に、容易に酸素及び／又は窒素を物理的に吸着させることができる。
【００１５】
次に、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法においては、前記非磁性金属スペーサ層表面の酸素暴露量を、１０ラングミュア以上とすることが好ましい。
上記非磁性金属スペーサ層表面の酸素曝露量を上記範囲とすることで、熱的安定性に優れる磁気記録媒体を製造することができる。この酸素曝露量が１０ラングミュア未満の場合には、熱的安定性を向上させる効果を十分に得られない。
【００１６】
次に、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法においては、前記非磁性金属スペーサ層として、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ｏｓから選ばれる１種以上の元素を含む金属膜を成膜することが好ましい。
上記元素を含む合金により非磁性金属スペーサ層を構成することで、強磁性膜のシフト磁界を増大させることができ、もって媒体の熱的安定性を大きく向上させることができる。
【００１７】
次に、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法においては、前記非磁性金属スペーサ層の膜厚を、０．５ｎｍ以上１．０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００１８】
次に、本発明は、上記課題を解決するために、非磁性基体と、金属下地層と、強磁性金属層とを順に積層してなる磁気記録媒体であって、前記強磁性金属層が、複数の強磁性膜と、該強磁性膜の間に形成された非磁性金属スペーサ層とを含み、前記強磁性金属層のシフト磁界Ｈexが、１０００Ｏｅ以上とされたことを特徴とする磁気記録媒体を提供する。
上記構成によれば、非磁性金属スペーサ層により分離された強磁性膜間に作用する高いシフト磁界Ｈexにより熱的安定性に優れた磁気記録媒体を実現することができる。
さらに、本発明に係る磁気記録媒体は、前記シフト磁界Ｈexを１５００Ｏｅ以上とすることもでき、より熱的安定性に優れた磁気記録媒体を提供することができる。
【００１９】
次に、本発明に係る磁気記録媒体は、非磁性基体と、金属下地層と、強磁性金属層とを順に積層して含む磁気記録媒体であって、前記強磁性金属層が、複数の強磁性膜と、該強磁性膜の間に形成された非磁性金属スペーサ層とを含み、前記非磁性金属スペーサ層が、Ｒｕ，Ｉｒ，Ｃｕ，Ｏｓから選ばれる１種以上の元素を含む金属膜からなり、少なくとも前記非磁性スペーサ層と前記強磁性膜との界面に、酸素及び／又は窒素が物理的に吸着されていることを特徴としている。
【００２０】
次に、本発明に係る磁気記録媒体においては、前記非磁性金属スペーサ層の膜厚が、０．５ｎｍ以上１．０ｎｍ以下とされることが好ましい。
【００２１】
本発明に係る磁気記録装置は、先に記載の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を駆動するための駆動部と、磁気情報の記録再生を行うための磁気ヘッドとを備え、移動する前記磁気記録媒体に対して前記磁気ヘッドにより磁気情報の記録再生を行うことを特徴とする。
上記構成の磁気記録装置によれば、高速回転するスピンドルや制御チップ等の発熱により加熱された状態で長時間使用しても磁気特性に劣化を生じることのない、優れた信頼性を有する磁気記録装置を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２は本発明に係る磁気記録媒体をコンピュータのハードディスクに適用した一実施形態の断面構造を模式的に示すもので、図１に示す磁気記録媒体１０は、円盤状の非磁性体からなる基体１上に、金属下地層２を介して、強磁性金属層３と、保護層５とを積層してなる構造とされている。そして、前記強磁性金属層３は、金属下地層２側から、第１の強磁性膜３ａ、非磁性金属スペーサ層４、第２の強磁性膜３ｂを順に積層した構造とされている。この種の構造を有する磁気記録媒体は、一般に、積層フェリ磁気記録媒体と呼ばれている。
また、図１に示す本実施形態の磁気記録媒体１０の積層構造は、本発明に係る磁気記録媒体の最も基本的な構造であるので、基体１と第１の強磁性膜３ａとの間に他の中間層を必要に応じて設けた構成としても良く、図２に示す磁気記録媒体２０のように、図１に示す磁気記録媒体１０と同様の基本構造を有し、強磁性金属層３が、第１の強磁性膜３ａと、非磁性金属スペーサ層４ａと、第２強磁性膜３ｂと、非磁性金属スペーサ層４ｂと、第３強磁性膜３ｃとを順に積層した構成としても良い。すなわち、強磁性金属層３の構造は、複数の強磁性膜と、複数の非磁性金属スペーサ層とが交互に積層された構造とされていれば、その積層数に構成上の制限はない。
また、保護層５の上にフッ素系の潤滑剤からなる潤滑層を設けても良いのは勿論である。
【００２３】
以下、図１を参照して本発明に係る磁気記録媒体の基本構成を備えた磁気記録媒体１０をさらに詳細に説明する。
（基体）
本発明に係る基体１としては、例えば、アルミニウムとその合金あるいは酸化物、チタンとその合金或いは酸化物、またはシリコン、ガラス、カーボン、セラミック、プラスチック、樹脂およびそれらの複合体化からなる基板の表面に、異種材質の非磁性層をスパッタ法、蒸着法、メッキ法等の成膜法により、表面コーティング処理を行ったものを例示することができる。この場合に基体１の表面部に設けられた非磁性層は、高温で磁化せず、導電性を有し、機械加工などが施しやすい反面、適度な表面硬度を有していることが好ましい。このような条件を満たす非磁性材料の膜としては、特にメッキ法により作製されたＮｉ−Ｐ膜が好ましい。
【００２４】
基体１の形状としては、ディスク用途の場合、ドーナツ円盤状のものが使われる。後述する強磁性金属層等を設けた基体、すなわち磁気記録媒体は、磁気記録および再生時、円盤の中心を軸として、例えば３６００ｒｐｍ〜１５０００ｒｐｍの速度で回転させて使用される。このとき、磁気記録媒体の表面又は裏面の上空を磁気ヘッドが０．１μｍ程度の高さ、あるいは数１０ｎｍの高さを持って浮上走行する。また、さらに低浮上量の１０ｎｍ以下の高さで浮上走行する磁気ヘッドの開発もなされている。
従って、基体１としては表面又は裏面の平坦性、表裏両面の平行性、基体円周方向のうねり、および表裏面の粗さが適切に制御されたものが望ましい。
【００２５】
また、基体が回転／停止する場合には、磁気記録媒体と磁気ヘッドの表面同士が接触、摺動するようになっている（Contact Start Stop:CSS）。この対策として、基体の表面には、略同心円状の軽微なキズ（テクスチャ）をダイヤモンドやアルミナなどの砥粒を含むスラリーやテープによる研磨により形成して磁気ヘッド接触時の吸着を防止する場合もある。
【００２６】
上記テクスチャについては、図１２に示す従来構造の如くＮｉ−Ｐの非磁性層９３の上面にて研磨テープを摺動させてキズをつけることでＶ字溝型に形成することが一般的になされているので、本実施形態の構造においてもＮｉ−Ｐ等からなる非磁性層１ｂの表面にテクスチャを形成しても良い。また、上記ヘッド摺動特性改善を目的としたテクスチャに代わるものとして、レーザ加工によるテクスチャや、スパッタリングによる離散的な凹凸膜テクスチャ、保護膜のエッチングによる凹凸型のテクスチャなどを形成した構造も知られているのでこれらの構造を採用し、非磁性層１ｂの上面に所望の形状の凹凸等を形成しても良いことはもちろんである。さらにまた、最近では磁気ヘッドを磁気記録媒体にロード／アンロードする方式で磁気記録媒体の停止中に磁気ヘッドを磁気記録媒体の外側に待機させるものも登場している。このような方式を採用するならば、場合によってはテクスチャを省略する構成も可能である。
【００２７】
また、上記テクスチャは、強磁性金属層の面内方向に磁気情報を記録する方式では特に重要な役割を担っており、基体１表面に略同心円状のテクスチャを形成することにより、基体１上に形成される金属下地層２の配向面を変化させ、結果として金属下地層２上に形成される強磁性金属層３の結晶粒を基体円周方向に配向させることができる。
このテクスチャ処理による磁性結晶粒の配向制御は、記録再生時の磁気記録媒体の磁気特性や記録再生特性に大きく影響するので、磁性結晶粒の配向制御を目的とするテクスチャは、形成する溝の密度や、溝の深さの均一性を適切に制御することが好ましい。
【００２８】
（金属下地層）
本実施形態の磁気記録媒体１０の金属下地層２は、スパッタ法や蒸着法などにより順次積層形成した多層構造をなすものである。この金属下地層２の格子定数を制御することにより、金属下地層２上に形成される強磁性金属層３の保磁力を向上させることができる。また、上記金属下地層２は、２層または３層以上の下地膜を積層した構成としてもよい。
上記金属下地層２にはＣｒおよびＣｒ合金を用いることが好ましい。合金とする場合には、例えば、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ等との組み合わせが用いられ、特に、ＣｒＭｏ合金、ＣｒＷ合金を用いることが好ましい。
金属下地層２としてＣｒあるいはＣｒ合金を用いることにより、金属下地層２上に形成される強磁性金属層３に対して偏析作用を起こさせることができる。この偏析作用により強磁性金属層３の結晶粒界に生じる高Ｃｒ濃度相によって強磁性金属層３の結晶粒間の磁気的な相互作用を抑えることができるので、媒体の規格化保磁力を高めることができる。また、金属下地層２上の強磁性金属層３の磁化容易軸（ｃ軸）が基体面内方向を取るようにすることができる、すなわち、基体面内方向の保磁力を高める方向に強磁性金属層３の結晶成長を促すものである。
【００２９】
また、基体１としてガラス基板を用いる場合には、Ｎｉ−ＡｌあるいはＮｉ−Ｎｂなどのシード層を金属下地層２と基体１との間に設けることが好ましい。このような構成とするならば、金属下地層２や強磁性金属層３の結晶粒が微細化されるので、磁気記録媒体の保磁力を高めることができるとともに、記録再生時のノイズ特性を向上させることができる。
【００３０】
ＣｒやＣｒ合金からなる金属下地層２をスパッタ法で成膜する場合、その結晶性を制御する因子としては、基体の表面形状（テクスチャの有無など）、表面状態、表面温度、成膜時の圧力、基体に印加するバイアス、および形成する膜厚等が挙げられる。
後述する強磁性金属層３の保磁力は金属下地層であるＣｒ膜やＣｒ合金膜の膜厚にほぼ比例して高くなる傾向にあるが、膜厚の増加に伴って成膜面の表面粗さも増大する傾向になる。しかしながら、磁気記録媒体の記録密度を向上させるためには、磁気ヘッドの磁気記録媒体表面からの浮上量をできる限り小さくすることが求められる。従って、金属下地層２の膜厚が薄くても高い保磁力が得られるような材料を用いて金属下地層２は構成されることが望ましい。
【００３１】
（強磁性金属層）
本発明で用いられる強磁性金属層３を構成する強磁性膜３ａと３ｂはｈｃｐ構造を有する強磁性金属材料からなる層である。これらの強磁性膜３ａと強磁性膜３ｂの膜厚は次の関係式になるように調整する。
Ｂrｔt＝Ｂrｔb−Ｂrｔa
ここで、Ｂrｔtは媒体トータル（所望）の残留磁束密度、Ｂrｔbは強磁性金属層３ｂの残留磁束密度、Ｂrｔaは強磁性金属層３ａの残留磁束密度であり、上記Ｂrｔtは、通常、上記磁気記録媒体と組み合わせて用いる磁気ヘッドの記録再生能力に応じて決定される。
強磁性金属層３ａと３ｂを構成する材料としては、Ｃｏを主成分とするＣｏ基強磁性合金を用いることが好ましい。その具体的な材料としては、例えばＣｏＮｉＣｒ，ＣｏＣｒＴａ，ＣｏＰｔ，ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＮｉＰｔ，ＣｏＮｉＣｒＴａ，ＣｏＣｒＰｔＴａ等を挙げることができる。また、これらの合金にＢ，Ｎ，Ｏ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ｓｉ等から選ばれる１種又は２種以上の元素を添加した合金を用いることもできる。尚、強磁性金属層３ａの上または強磁性金属層３ｂの下に１ｎｍ程度の膜厚でＣｏを積層しても良い。
【００３２】
（非磁性金属スペーサ層）
図３は、本発明に係る磁気記録媒体の磁化曲線の一例であり、図４は、本発明に係る磁気記録媒体１０におけるシフト磁界Ｈexの導出方法を説明するための説明図である。積層フェリ媒体においては、図１に示す強磁性膜３ａと強磁性膜３ｂの間に非磁性金属スペーサ層４を挟むことにより両者の間にＲＫＫＹ交換相互作用Ｊexが生じ、このＪexの存在により、強磁性膜３ａに内部磁界が生じる。この内部磁界の向きは強磁性膜３ｂの磁化の向きと逆方向である。そのため、強磁性膜３ａの保磁力が内部磁界よりも小さく、かつ、外部磁界が存在しない場合、強磁性膜３ａと３ｂの磁化が反平行状態となる。従って、外部磁界が十分に大きい状態（図３のグラフの両端側）においては、強磁性膜３ａ、３ｂの磁化の向きはいずれも外部磁界の向きと同一方向となるが、外部磁界が０の状態では、強磁性膜３ａの磁化の向きと、強磁性膜３ｂの磁化の向きが逆向きになる。
ここで、上記強磁性膜３ａに掛かる内部磁界をシフト磁界Ｈexと呼ぶことにする。このシフト磁界Ｈexは、図４に示すように、ある方向に媒体を飽和させた後その磁界を取り除き、そして逆方向の磁界を印加した際に、強磁性膜３ａの磁化曲線が原点からシフトする量として導出することができる。本発明に係る磁気記録媒体においては、強磁性膜３ａにかかる内部磁界であるシフト磁界Ｈexは、１０００（Ｏｅ）以上とすることが好ましく、このような範囲とすることで、保磁力２０００〜４０００Ｏｅの媒体における熱的安定性を向上させることができ、信頼性に優れる磁気記録媒体とすることができる。より詳細には、上記保磁力の媒体においてＫｕＶ／ｋBＴを８０〜９０以上とすることができる。また、シフト磁界Ｈexを１５００Ｏｅ以上とするならば、ＫｕＶ／ｋBＴを１００以上とすることができる。このシフト磁界Ｈexの上限は、特に限定されないが、上述の保磁力の磁気記録媒体においては、２５００Ｏｅを越えるシフト磁界を得るのは困難である。
非磁性金属スペーサ層４を構成する材料としては、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ｏｓから選ばれる１種以上の元素を含む合金であることが好ましい。これらの材料を非磁性金属スペーサ層４として用いることで、シフト磁界Ｈexを向上させることができる。
また、本発明に係る非磁性金属スペーサ層４は、少なくともその界面に酸素及び／又は窒素が物理的に吸着されている。これらのガスを吸着させることで、本発明に係る磁気記録媒体１０は、図４に示すように、より高いシフト磁界Ｈexを実現することができ、より熱的安定性に優れる磁気記録媒体とされている。
非磁性金属スペーサ層４は膜厚が０．５ｎｍ以上１．０ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。この範囲において、シフト磁界Ｈexが最大を示すためである。
【００３３】
以下に、上記の構成の磁気記録媒体１０をスパッタ法により製造する場合について説明する。
（スパッタ法）
本発明に係る磁気記録媒体１０を製造する方法の一例であるスパッタ法として、例えば、基体１がターゲットの前を移動しながら薄膜が形成される搬送型スパッタ法と、基体１をターゲットの前に固定して薄膜が形成される静止型スパッタ法を例示することができる。
前者の搬送型スパッタ法は、量産性が高いため、低コストな磁気記録媒体の製造に有利であり、後者の静止型スパッタ法は、基体１に対するスパッタ粒子の入射角度が安定なために、記録再生特性に優れる磁気記録媒体の製造が可能とされる。本発明に係る磁気記録媒体１０を製造する際には、搬送型、静止型のいずれかに限定されるものではない。
【００３４】
本発明に係る磁気記録媒体１０は、上述のスパッタ法により、基体１上に順次金属下地層２、強磁性金属層３（強磁性膜３ａ、非磁性金属スペーサ層４、強磁性膜３ｂ）、及び保護膜５を成膜することで製造することができる。
そして、本発明に係る製造方法により磁気記録媒体１０を製造する場合、非磁性金属スペーサ層４の成膜中又は成膜後に、酸素及び／又は窒素を含む雰囲気中に基体１を配置し、少なくとも非磁性金属スペーサ層４と強磁性膜３ａ、３ｂとの界面に酸素及び／又は窒素を物理的に吸着させる処理を行う。この処理について以下に詳細に説明する。
【００３５】
非磁性金属スペーサ層４と、第２の強磁性膜３ｂとの界面のみに酸素及び／又は窒素を物理的に吸着させるには、非磁性金属スペーサ層４を成膜後、酸素および／または窒素を含む雰囲気に非磁性金属スペーサ層４の表面を曝露することで表面に所定量の酸素や窒素を吸着させることができる。この曝露処理では、酸素や窒素の分圧、および曝露時間により非磁性金属スペーサ層４表面への吸着量を制御することが可能である。先に記載の材料により非磁性金属スペーサ層４を構成する場合には１０Ｌ（ラングミュア：Langmuir）以上とすることが好ましい。ここで、１Ｌとは、１×１０-6Ｔｏｒｒで１秒間曝露するか、１×１０-7Ｔｏｒｒで１０秒間曝露することを意味し、２５Ｌとは１×１０-6Ｔｏｒｒで２５秒間曝露するか、１×１０-7Ｔｏｒｒで２５０秒間曝露することを意味する。
尚、実際の製造における酸素や窒素の分圧、曝露時間は、非磁性金属スペーサ層４を構成する材料の酸素との親和力に応じて適宜最適な圧力や時間に設定すればよい。また、酸素や窒素を希ガスで希釈したガスを用いてもよい。
【００３６】
あるいは、非磁性金属スペーサ層４の成膜に用いるガスとして、Ａｒ又はこれ以外の希ガスに、酸素及び／又は窒素を添加した混合ガスを用いて成膜することにより、非磁性金属スペーサ層４の表面に酸素や窒素からなるガス成分を物理的に吸着させることができる。この方法では、非磁性金属スペーサ層４の内部にも酸素や窒素が取り込まれるために、過剰な酸素、窒素添加を行うと非磁性金属スペーサ層４を構成する材料によっては結晶性の低下や、酸化物、窒化物の生成が起こる場合がある。従って、酸素や窒素の添加量は、Ａｒまたは希ガスとの混合ガスにおける分圧で、１０-7Ｔｏｒｒ以上１０-3Ｔｏｒｒ以下の範囲とすることが好ましい。
さらに、前記混合ガスに含まれる酸素又は窒素の分圧は、３×１０-6Ｔｏｒｒ以上３×１０-5Ｔｏｒｒ以下とすることが好ましい。係る範囲とすることで、１５００Ｏｅ以上のシフト磁界を得ることができ、ＫｕＶ／ｋBＴを１００以上とすることができる。
【００３７】
本発明における「成膜に用いるＡｒガスの不純物」としては、例えば、Ｈ2Ｏ、Ｏ2、ＣＯ2、Ｈ2、Ｎ2、ＣxＨy、Ｈ、Ｃ、Ｏ、ＣＯ等が挙げられる。特に、膜中に取り込まれる酸素量に影響する不純物は、Ｈ2Ｏ、Ｏ2、ＣＯ2、Ｏ、ＣＯと推定される。従って、本発明の不純物濃度は、成膜に用いるＡｒガス中に含まれているＨ2Ｏ、Ｏ2、ＣＯ2、Ｏ、ＣＯの和で表すこととする。
【００３８】
また、基体１へのバイアス印加は、磁気記録媒体の保磁力を増大させる効果を奏する。この効果は、一層のみのバイアス印加よりも、二層又はそれ以上の層の成膜時にも印加した場合の方がより大きくなる傾向がある。
【００３９】
（媒体の表面粗さ、Ｒａ）
本発明における基体の表面粗さとしては、例えば、ディスク形状からなる基体表面を、半径方向に測定した場合の、平均中心線粗さＲａが挙げられる。表面粗さＲａの測定器としては、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いることができる。
本発明に係る磁気記録媒体においては、シフト磁界Ｈexと媒体の非磁性金属スペーサ層４または媒体の表面粗さＲａとの間には相関関係がある。非磁性金属スペーサ層４の表面粗さＲａが低いほど、シフト磁界Ｈexを大きくすることができる。これは、非磁性金属スペーサ層の界面粗さは、orange peel効果と呼ばれているNeelのモデルにより、強磁性層界面に磁極を発生し、磁性層磁化を平行にそろえようとする、強磁性的な静磁気結合をもたらすことが知られている（L. Neel:Comp. Rend. Acad. Sci., 255, 1545 (1962)）。図５に、Ｎｅｅｌモデルを説明するための説明図であり、強磁性金属層３の断面構造を模式的に示す図である。この図に示すように、下地層２上に形成された強磁性金属層３は、下地層２表面の凹凸形状に沿った形状に形成されている。さらに、磁性層厚を有限の厚さに拡張したＫｏｏｌｓらのモデル（J. C. S. Kools, W. Kula, D. Mauri and T. Lin: J. Appl. Phys., 85, 4466 (1999)）を適用し、［数１］を用いて強磁性層間に働く強磁性的結合エネルギーＪｆを計算したものを図６に示す。ここで、膜は積層数が２９の多層膜構造であり、強磁性層と非磁性金属スペーサ層の膜厚は１ｎｍと仮定した。図６から明らかなように、強磁性的結合エネルギーＪｆの大きさは結晶粒径Ｌと界面粗さｈに依存している。従って、結晶粒径が同等であれば、界面粗さの減少は、磁性層間の強磁性的結合エネルギーＪｆを低減させ、磁性層間の反強磁性的結合エネルギーＪexを増大させ、シフト磁界Ｈexの増大に繋がる。
【００４０】
【数１】
0004123806.tif 000002
【００４１】
但し、上記（数１）において、ｄRu及びｄCoはそれぞれ非磁性金属スペーサ層４及び強磁性膜３ａ（３ｂ）の膜厚を示している。
【００４２】
さらに、基体１が停止状態から回転を開始した場合、或いはその逆に回転状態から停止状態になった場合は、磁気記録媒体と磁気ヘッドの表面同士が接触および摺動する（ＣＳＳ動作）。このとき、磁気ヘッドの媒体表面への吸着や摩擦係数の上昇を抑えるため、表面粗さＲａは大きい方が好ましい。一方、基体が最大回転数に達した場合には、磁気記録媒体と磁気ヘッドの間隔、すなわち磁気ヘッドの浮上量をできるだけ小さい値に確保する必要があるので、Ｒａは小さい方が好ましい。従って、基体１の表面粗さＲａの最大値と最小値は、上述した理由と、磁気記録媒体による要求スペックから適宜決定される。
【００４３】
例えば、磁気ヘッドの浮上量が、２４μinch(約０．６μｍ)の場合は、Ｒａ＝６ｎｍ〜８ｎｍである。しかし、さらに高記録密度化を図るためには、磁気ヘッドの浮上量（記録再生動作をする際、磁気ヘッドが磁気記録媒体から離れている距離）をより小さくする必要がある。この要望に応えるためには、磁気記録媒体の表面をより平坦化することが大切となる。このような理由から基体の表面粗さＲａは、より小さなものが望ましい。従って、基体の表面粗さがより小さな場合であっても、目標とする各種の膜特性を得られる作成方法を適宜採用すればよい。一例としてＡｌ基板上にＮｉ−Ｐ層を設けた構造の場合にテクスチャを設けた上でＲａを１．５ｎｍ以下にまで低減することがなされており、特別な研磨処理を施したＮｉＰ／Ａｌ基板でのＲａを０．５ｎｍ〜０．７ｎｍとすることもできる。
【００４４】
（テクスチャ処理）
本発明における基体に施すテクスチャ処理としては、例えば、機械的な研磨による方法、科学的なエッチングによる方法、物理的な凹凸膜の付与による方法などが挙げられる。特に、磁気記録媒体の基体として最も広く用いられているアルミニウム合金基体の場合には、機械的な研磨による方法が採用されている。
例えば、アルミニウム合金基体の表面に設けた（Ｎｉ−Ｐ）膜に対して、研削用の砥粒が表面に接着してあるテープを、回転する基体表面に押しつけることにより、同心円状に軽微なキズを付与する方法がある。この方法では、研削用の砥粒を、テープから遊離させて用いる場合もある。
しかし、上記「基体の表面粗さ」の項で述べた理由から、上記テクスチャ処理を行わないか、若しくはより軽微なテクスチャ形状でも、目標とする各種の膜特性を得られる作成方法を適宜採用すればよい。
【００４５】
【実施例】
以下に試験例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの試験例に限定されるものではない。
【００４６】
（試験例１）
本試験例では、図１に示す非磁性金属スペーサ層４を備える磁気記録媒体成膜時の酸素（Ｏ2）ガス分圧を１０-7Ｔｏｒｒ〜１０-4.5Ｔｏｒｒの範囲で変化させて作製した。成膜法として直流マグネトロン法を用い、成膜室の到達真空度を１０-9Ｔｏｒｒ台、プロセスガス中の不純物濃度を１ｐｐｂ以下とした超清浄プロセスを用いて成膜を行った。その際、基体温度は放射加熱ヒータを用いて２５０℃とし、基体加熱後、Ａｒガス圧２〜５ｍＴｏｒｒとして上記金属下地層、強磁性金属層、非磁性スペーサ層と保護層を成膜した。非磁性スペーサ層の成膜には、Ａｒガスとともに酸素（Ｏ2）ガスも微量に混ぜて行った。また、金属下地層および強磁性金属層の成膜時に基体へのバイアス印加およびドライエッチングは行わなかった。
【００４７】
本試験例では、基体として、表面を超平滑研磨（Ｒａ＜０．３ｎｍ）され、テクスチャ処理されていないディスク状のＮｉＰメッキＡｌ基板を用い、下地膜形成用のターゲットとしてＣｒＭｏ20ターゲットを用い、第１と第２強磁性膜形成用のターゲットとしてＣｏ−１６at％Ｃｒ−８at％Ｐｔ−４at％Ｂターゲットを用いた。非磁性スペーサ層形成用のターゲットとしてＲｕターゲットを用いた。また、各層の膜厚は、下地膜５ｎｍ、第１強磁性膜２．５ｎｍ、第２強磁性膜９ｎｍ、非磁性金属スペーサ層０．８ｎｍ、保護膜６ｎｍとした。
【００４８】
次に、上記にて得られた磁気記録媒体について、揺らぎ場Ｈf（Ｏｅ）及び耐熱擾乱性の指標であるＫｕＶ／ｋBＴの測定を行った。その結果を図７及び図８に示す。
図７及び図８に示すように、本発明に係る製造方法により製造された磁気記録媒体は、いずれも８０以上のＫｕＶ／ｋBＴを有しており、熱的安定性に優れた磁気記録媒体であることが確認された。また非磁性金属スペーサ層４の成膜時の酸素分圧を高くするほど揺らぎ場Ｈｆは低減され、ＫｕＶ／ｋBＴは増加しており、より詳細には、非磁性金属スペーサ層４の成膜時の酸素分圧を１０-7Ｔｏｒｒとした試料（Ｈex≒１１００Ｏｅ）に比して、酸素分圧を１０-5Ｔｏｒｒとした試料（Ｈex≒２０００Ｏｅ）では、揺らぎ場が約３０％低減され、ＫｕＶ／ｋBＴは約２２％増加している。
また図８に示すように、酸素分圧を３×１０-6Ｔｏｒｒ〜３×１０-5Ｔｏｒｒの範囲とした場合に、１００以上のＫｕＶ／ｋBＴが得られており、特に熱的安定性に優れた磁気記録媒体が得られることが確認された。そして、上記１００以上のＫｕＶ／ｋBＴが得られる範囲では、強磁性膜のＨexは１５００Ｏｅ以上の高い値を示した。
このように本発明に係る製造方法によれば、非磁性金属スペーサ層４の成膜時の酸素分圧を適切な範囲に設定することにより、さらに優れた熱的安定性を有する磁気記録媒体を製造できる。
【００４９】
尚、本試験例では金属下地層、強磁性金属層の成膜法として直流マグネトロンスパッタ法を用いたが、ＲＦスパッタ法、レーザ蒸着法、イオンビーム成膜などの他の成膜法を実施しても良いのはもちろんである。
【００５０】
（磁気記録装置）
次に、本発明に係る磁気記録装置を図面を参照して以下に説明する。図９は、本発明に係る磁気記録装置であるハードディスク装置の一例を示す側断面図であり、図１０は、図９に示す磁気記録層の平断面図である。図８および図９において、５０は磁気ヘッド、７０はハードディスク装置、７１は筐体、７２は磁気記録媒体、７３はスペーサ、７９はスイングアーム、７８はサスペンションである。本実施形態に係るハードディスク装置７０は、先に記載の本発明の磁気記録媒体を搭載している。
【００５１】
ハードディスク装置７０は、円盤状の磁気記録媒体７２や、磁気ヘッド５０などを収納する内部空間を備えた直方体形状の筐体７１が外径を成しており、この筐体７１の内部には複数枚の磁気記録媒体７２がスペーサ７３と交互にスピンドル７４に挿通されて設けられている。また、筐体７１にはスピンドル７４の軸受け（図示せず）が設けられ、筐体７１の外部にはスピンドル７４を回転させるためのモータ７５が配設されている。この構成により、全ての磁気記録媒体７２は、スペーサ７３によって磁気ヘッド５０が入るための間隔を空けて複数枚重ねた状態で、スピンドル７４の周回りに回転自在とされている。
【００５２】
筐体７１の内部であって磁気記録媒体７２の側方位置には、軸受け７６によってスピンドル７４と平行に支持されたロータリ・アクチュエータと呼ばれる回転軸７７が配置されている。この回転軸７７には複数個のスイングアーム７９が各磁気記録媒体７２の間の空間に延出するように取り付けられている。各スイングアーム７９の先端には、その上下位置にある各磁気記録媒体７２の表面と傾斜して向かう方向に固定された、細長い三角板状のサスペンション７８を介して磁気ヘッド５０が取り付けられている。この磁気ヘッド５０は、図示されていないが、磁気記録媒体７２に対して情報を書き込むための記録素子と、磁気記録媒体７２から情報を読み出すための再生素子を備えるものである。
【００５３】
上記構成によれば、磁気記録媒体７２を回転させ、磁気ヘッド５０をスイングアーム７９の移動により磁気記録媒体７２の半径方向に移動させることができるので、磁気ヘッド５０は磁気記録媒体７２上の任意の位置に移動可能となっている。
上述した構成のハードディスク装置７０では、磁気記録媒体７２を回転させるとともに、スイングアーム７９を移動させて磁気ヘッド５０を磁気記録媒体７２を構成している強磁性金属層に磁気ヘッド５０が発生した磁界を作用させることにより磁気記録媒体７２に所望の磁気情報を書き込むことができる。また、スイングアーム７９を移動させて磁気ヘッド５０を磁気記録媒体７２上の任意の位置に移動させ、磁気記録媒体７２を構成している強磁性金属層からの漏れ磁界を磁気ヘッドの再生素子で検出することにより磁気情報を読み出すことができる。
【００５４】
このように磁気情報の読み出しと書き込みを行う場合において、磁気記録媒体７２の強磁性金属層が、先に説明した如く優れた規格化保磁力と熱安定性を有しているならば、ハードディスク装置７０の内部がモータ７５の熱を受けて、例えば、１００℃を越える高い温度に加熱されつつ使用された場合であっても、磁気記録媒体７２の強磁性金属層が劣化することがない。また、長期間使用し、長時間加熱されることがあっても、磁気記録媒体７２の記録再生特性に劣化を生じないハードディスク装置７０を提供することができる。
【００５５】
尚、図９、１０を基に先に説明したハードディスク装置７０は、磁気記録装置の一例を示すものであるので、磁気記録装置に搭載する磁気記録媒体の枚数は、１枚以上の任意の枚数で良く、搭載する磁気ヘッドの数も１個以上であれば任意の数設けてもよい。また、スイングアーム７９の形状や駆動方式も図面に示すものに限らず、リニア駆動方式、その他の方式でも良いのはもちろんである。
【００５６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、磁気記録媒体のＨexを向上することにより、高い記録再生特性Ｓ／Ｎ比と優れた熱安定性を有する磁気記録媒体を得ることができる。
【００５７】
また、前記優れた磁気特性を有する磁気記録媒体を備えた磁気記録装置であるならば、加熱状態で長時間使用しても磁気特性に劣化を生じることのない磁気記録装置を提供することができる。また、先の優れた磁気特性を有する磁気記録媒体を備えた磁気記録装置であるならば、Ｓ／Ｎ比が高く、記録再生特性に優れた磁気記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の一実施の形態である磁気記録媒体の断面構成図である。
【図２】  図２は、本発明に係る磁気記録媒体の他の構成例を示す断面構成図である。
【図３】  図３は、本発明に係る磁気記録媒体の磁化曲線の一例を示す図である。
【図４】  図４は、シフト磁界Ｈexの導出方法を説明するための説明図である。
【図５】  図５は、本実施形態の磁気記録媒体の強磁性金属層を拡大して示す説明図である。
【図６】  図６は、図５に示す平均結晶粒径Ｌと界面粗さｈが強磁性的相互作用Ｊｆに与える影響を示すグラフである。
【図７】  図７は、本発明の実施例における揺らぎ場Ｈｆの測定結果を示すグラフである。
【図８】  図８は、本発明の実施例におけるＫｕＶ／ｋBＴの測定結果を示すグラフである。
【図９】  図９は、本発明に係る磁気記録装置の断面構成図である。
【図１０】  図１０は、図９に示す磁気記録装置の一部断面を含む平面構成図である。
【図１１】  図１１は、磁気記録媒体の一例を示す斜視図である。
【図１２】  図１２は、図１１に示す磁気記録媒体の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
１０、２０  磁気記録媒体
１  非磁性基体
２  金属下地層
３  強磁性金属層
３ａ  第１の強磁性膜
３ｂ  第２の強磁性膜
３ｃ  第３の強磁性膜
４、４ａ、４ｂ  非磁性金属スペーサ層
５  保護膜
【図１】
0004123806.tif 000003
【図２】
0004123806.tif 000004
【図３】
0004123806.tif 000005
【図４】
0004123806.tif 000006
【図５】
0004123806.tif 000007
【図６】
0004123806.tif 000008
【図７】
0004123806.tif 000009
【図８】
0004123806.tif 000010
【図９】
0004123806.tif 000011
【図１０】
0004123806.tif 000012
【図１１】
0004123806.tif 000013
【図１２】
0004123806.tif 000014