(57)【要約】【課題】フォトリソ技術を用いずに製造でき、熱揺らぎ耐性と書き込み易さとが向上した磁気記録媒体、その製造方法および磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】基板１２と、基板１２上に第１磁性層２２と非磁性スペーサ層２４と第２磁性層２６とが順次設けられ、第１磁性層２２が硬磁性で、第２磁性層２６が軟磁性で、第１磁性層２２と第２磁性層２６とが強磁性交換結合する第１の領域２８と、第１磁性層２２と第２磁性層２６とが共に硬磁性で、第１磁性層２２と第２磁性層２６とが非磁性スペーサ層２４を介して反強磁性交換結合する第２の領域３０と、を有する。第１の領域２８を記録領域として用いることで、熱揺らぎ耐性と書き込み易さとを向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に第１磁性層と非磁性層と第２磁性層とが順次設けられ、前記第１磁性層および前記第２磁性層のいずれか一方は軟磁性であり、他方は硬磁性であり、前記第１磁性層と前記第２磁性層とは強磁性交換結合をする第１の領域と、
前記基板上に前記第１磁性層と前記非磁性層と前記第２磁性層とが順次設けられ、前記第１磁性層と前記第２磁性層とは共に硬磁性であり、前記第１磁性層と前記第２磁性層とは前記非磁性層を介して反強磁性交換結合をする第２の領域と、を具備することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
前記第１の領域において、前記第１磁性層および前記第２磁性層のいずれか一方は、不純物が導入されていることで、軟磁性となっていることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
前記不純物は、窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノンのいずれかであることを特徴とする請求項２記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４】
前記第１の領域の周りを前記第２の領域が取り囲んでい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。
【請求項５】
前記第１の領域において、前記第１磁性層は硬磁性であり、前記第２磁性層は軟磁性であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の磁気記録媒体。
【請求項６】
請求項１から５に記載の磁気記録媒体を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項７】
基板上に硬磁性である第１磁性層を形成する工程と、
前記第１磁性層上に非磁性層を形成する工程と、
前記非磁性層上に、硬磁性であり、前記第１磁性層と反強磁性交換結合をする第２磁性層を形成する工程と、
前記第１磁性層および前記第２磁性層のいずれか一方を軟磁性に変化させ、前記第１磁性層と前記第２磁性層とが強磁性交換結合をする第１の領域を形成し、前記第１磁性層と前記第２磁性層とを硬磁性のまま残存させ、前記第１磁性層と前記第２磁性層とが前記非磁性層を介して反強磁性交換結合をする第２の領域を形成する工程と、を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項８】
前記第１の領域の形成は、前記第１磁性層および前記第２磁性層のいずれか一方に不純物をイオン注入することにより、前記第１磁性層および前記第２磁性層のいずれか一方を軟磁性に変化させて、前記第１の領域を形成することを特徴とする請求項７記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項９】
前記第１の領域の形成は、前記第２磁性層に４ｋｅＶ以上、５０ｋｅＶ以下のエネルギーでイオン注入を行い、前記第２磁性層を軟磁性に変化させて、前記第１の領域を形成することを特徴とする請求項８記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の領域の形成は、前記第２磁性層に１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下のドーズ量でイオン注入を行い、前記第２磁性層を軟磁性に変化させて、前記第１の領域を形成することを特徴とする請求項８または９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】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体、その製造方法および磁気記録再生装置に関し、特に微細なパターンを有する磁気記録媒体、その製造方法および磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の高度情報化社会の進展に伴い、ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）等の磁気記録再生装置では大容量化が急速に進んでいる。このため、磁気記録媒体の記録密度の向上が要求されており、現状は磁性粒子を微細化させることで記録密度の向上を図っている。これにより、記録ビットサイズは、トラックピッチおよびビット長がそれぞれ百ｎｍ程度および数十ｎｍ程度と極めて微細なものになっている。今後、このような、記録ビットサイズの微細化が進展することにより、記録ビットを構成する磁性粒子の直径はますます小さくなるために、熱揺らぎによる磁化反転が生じ易くなって来る。
【０００３】
従来、面内磁気記録方式の磁気記録媒体が用いられていた。しかしながら、面内磁気記録方式では、磁性粒子径が比較的大きい段階で、熱揺らぎの影響を受け易いという課題があった。そこで、近年の記録密度の向上に伴い、垂直磁気記録方式の磁気記録媒体が用いられ始めている。垂直磁気記録方式は、面内磁気記録方式に比べて、磁気記録媒体表面の磁性粒子径を小さくしたまま、１ビット当りの体積を大きくすることができる。このため、熱揺らぎの影響を抑制することが可能となる。しかしながら、ＨＤＤ等の磁気記録再生装置の大容量化が更に進めば、この垂直磁気記録方式の磁気記録媒体であっても、熱揺らぎの課題に直面することが十分考えられる。
【０００４】
そこで提案されているのが、パターンドメディアと呼ばれる磁気記録媒体である。パターンドメディアとは、非磁性膜中に記録ビット単位となる磁性領域を孤立するようにパターン形成した磁気記録媒体である。これにより、隣接記録ビット間の磁気的な干渉による磁気情報の消失やノイズを抑制することができる。また、記録ビットとなる磁性領域をドット状にパターニングすることにより、各記録ビット内の磁壁移動抵抗が増大して磁壁のピンニング効果が大きくなるため、磁気特性が向上し、熱揺らぎ耐性が大きくなる。
【０００５】
パターンドメディアを製造するためには、磁性膜をドット状の微細パターンに形成する必要がある。パターンドメディアの製造方法の１つに、フォトリソ技術とエッチング技術とを用いた方法がある。具体的には、磁性膜上にフォトリソ技術を用いてパターン化したレジスト膜を形成する。レジスト膜をマスクに磁性膜をエッチングする。そして、レジスト膜を除去した後、磁性膜間に非磁性膜を埋め込み、平坦化する方法である。
【０００６】
また、非特許文献１には、イオン注入法を用いて、磁性膜の磁化方向を再配向させる技術が開示されている。この技術を用いることで、例えば、磁化方向が基板に垂直方向である領域（記録領域）がドット状に形成され、その周囲に磁化方向が基板に平行方向である領域（非記録領域）が形成されたパターンドメディアを製造することができる。
【０００７】
しかしながら、非特許文献１の技術では、非記録領域は完全な非磁性領域ではないため、ＨＤＤにおける磁気ヘッドの再生素子がこの非記録領域からノイズを検出する場合が生じる。
【０００８】
そこで、このような非特許文献１の課題を解決する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１によれば、非磁性スペーサ膜を介して反強磁性交換結合をする第１硬磁性膜および第２硬磁性膜からなる記録層に対して、非磁性スペーサ膜にイオン注入を行い、非磁性スペーサ膜を実質的に破壊させる。これにより、イオン注入が行われた領域を、反強磁性交換結合から強磁性交換結合に変化させることができる。この技術を用いることで、強磁性交換結合からなる磁性領域（記録領域）がドット状に形成され、その周囲に反強磁性交換結合からなる漏洩磁界を生じさせない領域（非記録領域）が形成されたパターンドメディアを製造することができる。
【非特許文献１】Chappert et al, “Planar Patterned Magnetic Media Obtained by Ion Irradiation” Science, Vol.280, pp.1919-1922, 19.JUNE.1998
【特許文献１】特許第３７０６１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、磁気記録媒体の更なる高記録密度化を実現しようとすると、１ビット当りの体積はこれまで以上に小さくなる。このため、パターンドメディアを以ってしても、熱揺らぎによる磁化反転が生じる場合が考えられる。熱揺らぎは、ＫｕＶ／ｋＢＴの値が小さくなるほど影響を受け易くなる。ここで、Ｋｕは磁気異方性定数、Ｖは１ビット当りの体積、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。このため、熱揺らぎによる磁化反転を回避するために、Ｋｕ（磁気異方性定数）の大きい磁性材料を記録領域に用いることが考えられる。しかしながら、Ｋｕ（磁気異方性定数）の大きい磁性材料を用いると、ＨＤＤにおける磁気ヘッドの記録素子による書き込みが困難となる課題が生じる。
【００１０】
また、フォトリソ技術を用いたパターンドメディアの製造方法は、レジスト膜を除去するためのエッチングプロセス等により、磁性膜がダメージを受ける場合がある。これにより、製造歩留まりが低下するという課題が生じる。さらに、フォトリソ技術を用いた製造方法では、ドット状に形成した磁性膜間に非磁性膜を埋め込み、平坦化する工程が必要となる。このため、製造コストが高くなるという課題が生じる。
【００１１】
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、フォトリソ技術を用いずに製造することができ、熱揺らぎ耐性を向上させつつ、書き込み易さを維持することが可能な磁気記録媒体、その製造方法および磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、明細書開示の磁気記録媒体は、基板と、前記基板上に第１磁性層と非磁性層と第２磁性層とが順次設けられ、前記第１磁性層および前記第２磁性層のいずれか一方は軟磁性であり、他方は硬磁性であり、前記第１磁性層と前記第２磁性層とは強磁性交換結合をしている第１の領域と、前記基板上に前記第１磁性層と前記非磁性層と前記第２磁性層とが順次設けられ、前記第１磁性層と前記第２磁性層とは共に硬磁性であり、前記第１磁性層と前記第２磁性層とは前記非磁性層を介して反強磁性交換結合をしている第２の領域と、を具備するものである。
【００１３】
これによれば、第１の領域は、硬磁性である第１磁性層と軟磁性である第２磁性層とが積層し、強磁性交換結合をしている。このため、第１の領域に外部から磁界が印加されると、第１磁性層がＫｕ（磁気異方性定数）の大きい磁性材料からなる場合でも、軟磁性である第２磁性層の影響により、第１磁性層は磁化反転が起こり易くなる。したがって、熱揺らぎ耐性を向上させるべく、Ｋｕ（磁気異方性定数）の大きい磁性材料を第１磁性層に用いた場合でも、第１磁性層への書き込み易さを向上させることができる。また、第２の領域は、反強磁性交換結合をしている。このため、第２の領域は、漏洩磁界を生じさせない。よって、このような第１の領域と第２の領域とを利用することで、熱揺らぎ耐性と書き込み易さとが向上したパターンドメディア等を得ることができる。
【００１４】
また、明細書開示の磁気記録再生装置は、上記磁気記録媒体を備えるものである。
【００１５】
これによれば、熱揺らぎ耐性と書き込み易さとが向上した磁気記録再生装置を得ることができる。
【００１６】
また、明細書開示の磁気記録媒体の製造方法は、基板上に硬磁性である第１磁性層を形成する工程と、前記第１磁性層上に非磁性層を形成する工程と、前記非磁性層上に、硬磁性であり、前記第１磁性層と反強磁性交換結合をする第２磁性層を形成する工程と、前記第１磁性層および前記第２磁性層のいずれか一方を軟磁性に変化させ、前記第１磁性層と前記第２磁性層とが強磁性交換結合をする第１の領域を形成し、前記第１磁性層と前記第２磁性層とを硬磁性のまま残存させ、前記第１磁性層と前記第２磁性層とが前記非磁性膜を介して反強磁性交換結合する第２の領域を形成する工程と、を有するものである。
【００１７】
これによれば、熱揺らぎ耐性と書き込み易さとが向上したパターンドメディア等をフォトリソ技術等を用いずに形成することができる。このため、パターンドメディア等を製造するに当たって、歩留まりの向上、低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
明細書開示の磁気記録媒体によれば、熱揺らぎ耐性と書き込み易さとが向上したパターンドメディア等を得ることができる。また、明細書開示の磁気記録再生装置によれば、上記磁気記録媒体を備えることで、熱揺らぎ耐性と書き込み易さとが向上した磁気記録再生装置を得ることができる。また、明細書開示の磁気記録媒体の製造方法によれば、熱揺らぎ耐性と書き込み易さとが向上したパターンドメディア等を、高歩留まり、且つ低コストで製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照に、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は実施例１に係る磁気記録媒体としてのパターンドメディアについての断面模式図である。図１において、実施例１に係るパターンドメディア１０は、基板１２上に、軟磁性裏打ち層１４、シード層１６、中間層１８、記録層２０が順次積層されている。記録層２０は、中間層１８側から、第１磁性層２２、非磁性スペーサ層２４、第２磁性層２６がこの順で積層されている。記録層２０は、第１の領域２８と第２の領域３０とを有していて、第１の領域２８の周りを第２の領域３０が取り囲んでいる。この第１の領域２８は記録領域に相当し、第２の領域３０は非記録領域に相当する。
【００２１】
第１の領域２８において、第１磁性層２２は硬磁性であり、第２磁性層２６は軟磁性である（図１中の網線部が軟磁性を表している）。つまり、第１の領域２８は、硬磁性膜と軟磁性膜とが強磁性交換結合をして積層された、ＥＣＣ（Exchange-Coupled Composite）構造となっている。第２の領域３０において、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは共に硬磁性である。このため、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは非磁性スペーサ層２４を介して反強磁性交換結合をしている。即ち、図１中に矢印で磁化状態を示しているが、第２の領域３０においては、第１磁性層２２の磁化と第２磁性層２６の磁化とは反平行になっている。つまり、第２の領域３０は、外部に漏洩磁界を発生させない。なお、学術的な定義は特に見当たらないが、当業者間では、軟磁性とは、例えば保磁力が１〜１００Ｏｅ程度であり、硬磁性とは、例えば保磁力が１０００Ｏｅ以上である材料のことをいう。
【００２２】
基板１２は、例えば、プラスチック基板、ガラス基板、Ｓｉ基板、アルミニウム合金基板等を用いることができる。実施例１においてはガラス基板を用いている。実施例１に用いたガラス基板は、外径寸法が６５ｍｍ程度であり、中心部に２０ｍｍ程度の孔を有する円盤状の形状をしている。
【００２３】
軟磁性裏打ち層１４は、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃ、およびＢから選択された少なくとも１種の元素を含む非晶質の軟磁性材料を用いることができる。具体的材料として、例えば、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＣｒＮｂ、ＣｏＦｅＢ、およびＮｉＦｅＮｂ等を用いることができる。実施例１においてはＣｏＮｂＺｒを用いている。
【００２４】
シード層１６は、例えばＴａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｈｆ、Ｍｇ、およびＰｔのうち少なくとも１種の非晶質の非磁性材料を用いることができ、実施例１においてはＴａを用いている。シード層１６は非晶質状態であるため、中間層１８の結晶配向に影響を与えない。このため、中間層１８の結晶配向性が向上する。また、シード層１６は、非磁性材料であるので、軟磁性裏打ち層１４と中間層１８との磁気的な結合を分断する。
【００２５】
中間層１８は２層構造をしている。シード層１６側の層（下層とする）は、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、ＮｉＦｅ、およびＮｉＦｅＸのうちいずれか１種を用いることができる。ここで、Ｘは、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、およびＳｉＯ２のうち少なくとも１種からなる。記録層２０側の層（上層とする）は、例えばＲｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、およびＲｕ合金のうちいずれか１種の非磁性材料を用いることができる。ここで、下層は、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、およびＮｉＦｅＸのうちいずれか１種を用いる場合が好ましい。この場合は、上層にＲｕおよびＲｕ合金のいずれかを用いた場合に、極めて良好な格子整合で上層が結晶成長する。これにより、中間層１８上の記録層２０の結晶性および結晶配向性が良好となる。実施例１においては、下層にＮｉＦｅＣｒを用い、上層にＲｕを用いている。
【００２６】
記録層２０は、第１磁性層２２、非磁性スペーサ層２４、第２磁性層２６とがこの順で積層されている。第１磁性層２２および第２磁性層２６は、例えばＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、およびＳｉＯ２もしくはＴｉＯ２を添加したＣｏＣｒＰｔ等を用いることができる。実施例１ではＳｉＯ２を添加したＣｏＣｒＰｔを用いている。非磁性スペーサ層２４は、例えばＲｕ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｕおよびこれらの合金を用いることができ、実施例１においてはＲｕを用いている。
【００２７】
次に、実施例１に係るパターンドメディア１０の製造方法を、図２（ａ）から図２（ｃ）を用いて説明する。図２（ａ）において、ガラス基板１２上に、軟磁性裏打ち層１４、シード層１６、中間層１８、記録層２０を順次形成する。記録層２０として、中間層１８側から、第１磁性層２２、非磁性スペーサ層２４、第２磁性層２６を順次形成する。第１磁性層２２と第２磁性層２６とは共に硬磁性であり、第１磁性層２２と第２磁性層２６とが非磁性スペーサ層２４を介して反強磁性交換結合をするよう形成する。即ち、図２（ａ）中の矢印で示す磁化状態のように、第１磁性層２２の磁化と第２磁性層２６の磁化とが反平行になるようにする。
【００２８】
軟磁性裏打ち層１４、シード層１６、中間層１８、記録層２０はそれぞれマグネトロンスパッタ装置を用いたスパッタ法により形成する。軟磁性裏打ち層１４は、ＣｏＮｂＺｒ合金ターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気で、圧力０．５Ｐａ、プラズマパワー１０００Ｗの条件により、例えば厚さが５０ｎｍになるよう、ＣｏＮｂＺｒ膜を成膜した。シード層１６は、Ｔａターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気で、圧力０．５Ｐａ、プラズマパワー４００Ｗの条件で、例えば厚さが３ｎｍになるよう、Ｔａ膜を成膜した。
【００２９】
中間層１８は、ＮｉＦｅＣｒ合金ターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気で、圧力０．５Ｐａ、プラズマパワー１００Ｗの条件で、例えば厚さが５ｎｍになるよう、ＮｉＦｅＣｒ膜を成膜した後、Ｒｕターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気で、圧力４．０Ｐａ、プラズマパワー４００Ｗの条件で、例えば厚さが１５ｎｍになるよう、Ｒｕ膜を成膜した。
【００３０】
記録層２０を構成する第１磁性層２２と第２磁性層２６とは、ＣｏＣｒＰｔ合金とＳｉＯ２との複合ターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気で、圧力４．０Ｐａ、プラズマパワー４００Ｗの条件で、例えば厚さが１１ｎｍになるよう、ＳｉＯ２が添加されたＣｏＣｒＰｔ膜を成膜した。非磁性スペーサ層２４は、Ｒｕターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気で、圧力６．０Ｐａ、プラズマパワー１００Ｗの条件で、例えば厚さが０．２ｎｍになるよう、Ｒｕ膜を成膜した。なお、これら軟磁性裏打ち層１４、シード層１６、中間層１８、記録層２０の形成は、マグネトロンスパッタ装置の真空を破ることなく連続にて処理した。
【００３１】
図２（ｂ）において、第２磁性層２６に接しないように配置したマスク３２を介して、第２磁性層２６に窒素イオンをイオン注入する。マスク３２には予め、パターンドメディアの記録領域に対応する空洞部（パターン）が形成されている。
【００３２】
ここで、空洞部（パターン）を有するマスク３２の形成方法の一例について説明する。まず、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を準備する。ＳＯＩ基板は、例えば厚さ５００μｍのシリコン基板上に、例えば厚さ０．５μｍの酸化膜と厚さ１０μｍのシリコン層とが順次形成されている。フォトリソ技術を用いて、シリコン層上にパターン化したレジスト膜を形成する。次に、レジスト膜をマスクに、シリコン層を例えばＳＦ６ガスを用いたＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法でエッチングする。この際、酸化膜はエッチストップ層として利用することができる。これにより、シリコン層に空洞部が形成される。その後、シリコン基板をＲＩＥ法で除去し、酸化膜をフッ酸によるウエットエッチング法で除去する。以上により、厚さ１０μｍのシリコン層からなり、空洞部（パターン）が形成されたマスク３２を形成することができる。
【００３３】
図２（ｂ）に戻り、第２磁性層２６への窒素イオンのイオン注入は、例えばドーズ量を１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２で、注入エネルギーを４ｋｅＶから５０ｋｅＶと振って行った。イオン注入後に、パターンドメディア１０をＳＩＭＳ分析（二次イオン質量分析）した結果、第２磁性膜２６の表面から１１ｎｍの深さにまで窒素イオンが導入されていることが確認された。
【００３４】
図２（ｃ）において、窒素イオンがイオン注入され、窒素イオンの衝撃を受けた領域（第１の領域２８）の第２磁性層２６は、硬磁性から軟磁性へと変化する（図２（ｃ）中の網線部が軟磁性を表している）。つまり、第１の領域２８においては、第１磁性層２２が硬磁性を示し、第２磁性層２６が軟磁性を示し、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは強磁性交換結合となる。窒素イオンの衝撃を受けなかった領域（第２の領域３０）では、第２磁性層２６は硬磁性を示したままである。したがって、第２の領域３０においては、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは共に硬磁性を示し、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは非磁性スペーサ層２４を介して反強磁性交換結合をする。よって、図２（ｃ）中の矢印で示す磁化状態のように、第２の領域３０においては、第１磁性層２２の磁化と第２磁性層２６の磁化とは反平行になる。一方、第１の領域２８においては、第１磁性層２２の磁化と第２磁性層２６の磁化とは反平行にならない。
【００３５】
次に、イオン注入を行う前（図２（ａ）の状態）のパターンドメディア１０の記録層２０のヒステリシス曲線と、イオン注入を行った後（図２（ｃ）の状態）のパターンドメディア１０の記録層２０のうち、第１の領域２８のヒステリシス曲線と、をＡＧＭ（Alternative Gradient Magnetometer：交番磁界勾配型磁力計）によって評価した結果を示す。図３は、イオン注入前（図２（ａ）の状態）におけるヒステリシス曲線であり、図４は、イオン注入後（図２（ｃ）の状態）におけるヒステリシス曲線である。なお、図３中、Ａ１、Ａ２、Ａ３およびＡ４状態において示した第１磁性層２２および第２磁性層２６における矢印の方向は、印加磁界が正の場合に上向き、印加磁界が負の場合に下向きで表すこととする。
【００３６】
図３において、ヒステリシス曲線は、印加磁界を０（零）ｋＯｅ→−１０ｋＯｅ→０（零）ｋＯｅ→＋１０ｋＯｅ→０（零）ｋＯｅ→−１０ｋＯｅの順に掃引した。なお、図４においても同様の測定条件で行った。まず、第１磁性層２２と第２磁性層２６との反強磁性交換結合に打ち勝つのに十分な大きさである−１０ｋＯｅの垂直磁界を印加した。その結果、ヒステリシス曲線は、第１磁性層２２と第２磁性層２６とが印加磁界方向に平行に揃えられた磁気モーメントを有することを示した（図３中のＡ１状態）。続いて、印加磁界を０（零）ｋＯｅを通過して＋１０ｋＯｅに掃引する過程で、反強磁性交換結合磁界に近い磁界強度において、ヒステリシス曲線は、第１磁性層２２と第２磁性層２６とが反平行に揃うように、第２磁性層２６が磁化方向を切り替える挙動を示した（図３中のＡ２状態）。さらに、印加磁界を増加させて、＋１０ｋＯｅの垂直磁界を印加した結果、ヒステリシス曲線は、第１磁性層２２と第２磁性層２６とが、印加磁界方向に平行に揃えられた磁化を示した（図３中のＡ３状態）。その後、印加磁界を０（零）ｋＯｅを通過して−１０ｋＯｅに掃引する過程で、反強磁性交換結合磁界に近い磁界強度において、ヒステリシス曲線は、第１磁性層２２と第２磁性層２６とが反平行に揃うように、第２磁性層２６が磁化方向を切り替える挙動を示した（図３中のＡ４状態）。引き続き、印加磁界を負の方向に掃引し、−１０ｋＯｅの垂直磁界を印加した結果、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは印加磁界方向に平行に揃えられた磁化を示した（図３中のＡ１状態）。
【００３７】
図３に示すヒステリシス曲線の挙動から、イオン注入を行う前（図２（ａ）の状態）のパターンドメディア１０の記録層２０は、第１磁性層２２と第２磁性層２６とが非磁性スペーサ層２４を介して反強磁性交換結合をしていることが確認された。
【００３８】
次に、図４において、イオン注入を行った後（図２（ｃ）の状態）のパターンドメディア１０の記録層２０のうち、第１の領域２８のヒステリシス曲線は、第１磁性層２２と第２磁性層２６とが反強磁性交換結合であるような挙動は示さず、第２象限および第４象限において、硬磁性膜に比較して軟磁性膜の方が早く磁化反転が起こる挙動を示すＥＣＣ構造に特徴的なヒステリシス曲線が得られた。したがって、イオン注入により窒素イオンの衝撃を受けた第１の領域２８は、第２磁性層２６が硬磁性から軟磁性に変化し、硬磁性を示す第１磁性層２２と軟磁性を示す第２磁性層２６とが積層された、ＥＣＣ構造が形成されたことが確認された。
【００３９】
実施例１のパターンドメディア１０によれば、図１のように、基板１２上に記録層２０として、第１磁性層２２と非磁性スペーサ層２４と第２磁性層２６とがこの順で形成されている。また、記録層２０は記録領域としての第１の領域２８と、非記録領域としての第２の領域３０とを有していて、第１の領域２８の周りを第２の領域３０が取り囲んでいる。第１の領域２８において、第１磁性層２２は硬磁性であり、第２磁性層２６は軟磁性であり、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは強磁性交換結合をしている。つまり、第１の領域２８は、硬磁性膜と軟磁性膜とが積層した、ＥＣＣ構造をしている。一方、第２の領域３０において、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは共に硬磁性であり、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは非磁性スペーサ層２４を介して反強磁性交換結合をしている。つまり、第２の領域３０は、外部に漏洩磁界を発生させない。
【００４０】
このように、実施例１のパターンドメディア１０は、記録領域としての第１の領域２８が、漏洩磁界を発生させない第２の領域３０で囲まれていることで、隣接する第１の領域２８が磁気的、物理的に分離している。
【００４１】
ここで、軟磁性は外部磁界に追従しやすいという性質を有する。このため、それほど大きくない外部磁界が印加された場合でも、磁化反転が生じる。一方、硬磁性は特定の磁化方向を向き易いという性質を有する。このため、磁化反転をさせるには大きな磁界を印加させなければならない。ところが、第１の領域２８のように、硬磁性である第１磁性層２２と軟磁性である第２磁性層２６とを積層させて、強磁性交換結合とすることで、印加磁界をあまり大きくしなくとも、硬磁性である第１磁性層２２の磁化反転を容易に行うことができる。
【００４２】
この第１の領域２８における磁化反転を具体的に説明する。外部磁界が第１の領域２８に印加される。これにより、軟磁性である第２磁性層２６は、印加された外部磁界に追従して、磁化反転を開始する。第１磁性層２２と第２磁性層２６とは、強磁性交換結合をしている。このため、第２磁性層２６の磁化反転の力が、強磁性交換結合を利用して第１磁性層２２に伝達される。これにより、硬磁性である第１磁性層２２は磁化反転し易くなる。このように、硬磁性である第１磁性層２２と軟磁性である第２磁性層２６とを積層させて、強磁性交換結合とすることで、硬磁性である第１磁性層２２の磁化反転を容易に行うことができる。
【００４３】
したがって、この第１の領域２８を記録領域として用いることで、従来のＨＤＤの記録ヘッドでは書き込みが難しかったような、Ｋｕ（磁気異方性定数）の大きな磁性材料を第１磁性層２２に用いた場合でも、書き込み易さを向上させることができる。また、発明が解決しようとする課題で述べたように、Ｋｕ（磁気異方性定数）の大きな磁性材料を用いることで、熱揺らぎの影響を抑制することができる。つまり、実施例１のパターンドメディア１０によれば、熱揺らぎ耐性の向上と書き込み易さの向上とを両方達成することができる。よって、磁気記録媒体の更なる高記録密度化を実現することが可能となる。
【００４４】
実施例１のパターンドメディア１０の製造方法は、図２（ａ）のように、基板１２上に、硬磁性の第１磁性層２２と非磁性スペーサ層２４と硬磁性の第２磁性層２６とを順次形成して、第１磁性層２２と第２磁性層２６とが非磁性スペーサ層２４を介して反強磁性交換結合になるようにする。そして、図２（ｂ）のように、マスク３２を介して、第２磁性層２６に窒素イオンをイオン注入して、第２磁性層２６を硬磁性から軟磁性に変化させる。
【００４５】
これにより、図２（ｃ）のように、イオン注入により窒素イオンが導入された領域（第１の領域２８）は、第２磁性層２６が軟磁性になり、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは強磁性交換結合になる。一方、窒素イオンが導入されない領域（第２の領域３０）は、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは硬磁性のままである。このため、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは非磁性スペーサ層２４を介して反強磁性交換結合をしたままである。
【００４６】
第２磁性層２６を硬磁性から軟磁性に変化させる第１の領域２８は、マスク３２のパターンで決定することができる。よって、図２（ｂ）のように、パターンドメディアの記録領域に対応した空洞部（パターン）を有するマスク３２を用いることで、記録領域としての第１の領域２８と、第１の領域２８の周りを取り囲む、漏洩磁界を生じさせない第２の領域３０と、からなるパターンドメディアを形成することができる。
【００４７】
このように、実施例１のパターンドメディア１０の製造方法によれば、フォトリソ技術やエッチング技術を用いず、イオン注入法により、硬磁性膜と軟磁性膜とが積層したＥＣＣ構造の第１の領域２８（記録領域）を有するパターンドメディアを形成することができる。
【００４８】
したがって、実施例１のパターンドメディア１０の製造方法によれば、レジスト膜を除去する工程や記録層をエッチングする工程等を行わずに済み、記録層に与えるダメージを抑制することができる。これにより、良好な歩留まりで、パターンドメディアを形成することが可能となる。また、フォトリソ技術やエッチング技術を用いたパターンドメディアの製造では、レジスト膜のパターン化、記録層のエッチング、エッチングした領域への非磁性層の埋め込み、および記録層表面の平坦化を行わなければならない。しかしながら、実施例１のパターンドメディア１０の製造方法によれば、これらの工程を行わなくて済むため、低コスト化や短ＴＡＴ化を図ることができる。
【００４９】
図２（ｂ）のように、第２磁性層２６への窒素イオンのイオン注入は、ドーズ量１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２で、注入エネルギー４ｋｅＶから５０ｋｅＶと振って行っている。このような条件でイオン注入を行うことにより、第２磁性層２６を硬磁性から軟磁性に変化させることができる。
【００５０】
また、第２磁性層２６に導入する不純物は窒素に限らず、例えばヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、およびキセノンの場合でもよい。これらの場合でも、第２磁性層２６を硬磁性から軟磁性に変化させることができる。また、不純物にこれらヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、およびキセノンを用いた場合や、第２磁性層２６の厚さや材料が実施例１と異なる場合でも、イオン注入の注入エネルギーを４ｋｅＶ以上、５０ｋｅＶ以下とし、ドーズ量を１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下とすることで、第２磁性層２６を硬磁性から軟磁性に変換させることができる。
【００５１】
実施例１において、図２（ａ）のように、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは同じ材料からなる場合を例に示しているがこれに限られない。図２（ａ）の状態において、第１磁性層２２と第２磁性層２６とが非磁性スペーサ層２４を介して反強磁性交換結合をすれば、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは異なる材料からなる場合でもよい。しかしながら、製造の容易性という観点から、第１磁性層２２と第２磁性層２６とは同じ材料である場合が好ましい。
【００５２】
また、図２（ｂ）のように、第２磁性層２６に窒素イオンをイオン注入することで、第２磁性層２６を硬磁性から軟磁性に変化させる場合を例に示しているがこれに限られない。イオン注入以外の方法により、第２磁性層２６を硬磁性から軟磁性に変化させる場合でもよい。また、第２磁性層２６は硬磁性のままにして、第１磁性層２２を硬磁性から軟磁性に変化させる場合でもよい。この場合でも、第１の領域２８は、硬磁性膜と軟磁性膜とが積層したＥＣＣ構造となるため、熱揺らぎ耐性の向上と書き込み易さの向上とを達成できる。
【００５３】
実施例１では、磁気記録媒体としてパターンドメディアの場合を例に挙げて説明したが、ディスクリートトラックメディアの場合でも同様に適用することができる。
【実施例２】
【００５４】
実施例２は、実施例１に係るパターンドメディア１０を用いた磁気記録再生装置についてである。図５は実施例２に係る磁気記録再生装置としてＨＤＤ５０についての内部構成を示している。図５において、ＨＤＤ５０は、箱型の筐体５２と、筐体５２内部の空間（収容空間）に収容された２枚の実施例１に係るパターンドメディア１０Ａ、１０Ｂ（図５では、パターンドメディア１０Ｂはパターンドメディア１０Ａの裏面側に隠れた状態となっている）と、スピンドルモータ５４と、ヘッドスライダ５６、ヘッド・スタック・アッセンブリ５８等と、を備える。なお、筐体５２は、実際には、ベースと上蓋（トップ・カバー）とにより構成されているが、図５では、図示の便宜上、ベースのみを図示している。
【００５５】
パターンドメディア１０Ａ、１０Ｂは、表面と裏面とのそれぞれが記録面となっており、パターンドメディア１０Ａ、１０Ｂは、スピンドルモータ５４によって、その回転軸回りに一体となって、例えば１００００ｒｐｍから１５０００ｒｐｍなどの高速度で回転駆動される。
【００５６】
ヘッドスライダ５６は、例えば、薄膜コイルパターンで生成される磁界を利用してパターンドメディア１０Ａ（又は１０Ｂ）にデータを書き込む記録素子と、スピンバルブ膜やトンネル接合膜の抵抗変化を利用してパターンドメディア１０Ａ（又は１０Ｂ）からデータを読み出す巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）やトンネル接合磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ）等の再生素子とから構成される記録再生ヘッドと、を有している。このヘッドスライダ５６は、図５では１つしか図示していないが、実際には、パターンドメディア１０Ａの表面用および裏面用、パターンドメディア１０Ｂの表面用および裏面用の合計４つのヘッドスライダ５６が設けられている。
【００５７】
ヘッド・スタック・アッセンブリ５８は、支軸６０に対して回転自在に連結され、ボイスコイルモータ６２により支軸６０を中心とした揺動（図５において一点鎖線で示した軌道に沿った揺動）が実現される。このヘッド・スタック・アッセンブリ５８は、４つのヘッドスライダ５６それぞれに対応する、４本のヘッド・アーム６４と、その一端部が各ヘッド・アーム６４の先端部に取り付けられた４本の弾性サスペンション６６とを有している。
【００５８】
実施例２のＨＤＤによれば、実施例１に係るパターンドメディア１０Ａ、１０Ｂを記録ディスクとして用いている。このため、熱揺らぎ耐性と書き込み易さとが向上したＨＤＤを得ることができる。よって、ＨＤＤの大容量化を実現することが可能となる。
【００５９】
実施例２において、磁気記録再生装置としてＨＤＤの場合を例に挙げて説明したが、その他の磁気記録再生装置の場合でもよい。この場合でも、実施例１に係る磁気記録媒体を記録ディスクに用いることで、熱揺らぎ耐性と書き込み易さとが向上した磁気記録再生装置を得ることができる。
【００６０】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は実施例１に係る磁気記録媒体の断面模式図である。
【図２】図２（ａ）から図２（ｃ）は実施例１に係る磁気記録媒体の製造方法を示す断面模式図である。
【図３】図３はイオン注入前（図２（ａ）の状態）における、実施例１に係る磁気記録媒体の記録層のヒステリシス曲線である。
【図４】図４はイオン注入後（図２（ｃ）の状態）における、実施例１に係る磁気記録媒体の記録層の第１の領域のヒステリシス曲線である。
【図５】図５は実施例２に係る磁気記録再生装置の内部構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  パターンドメディア
１２  基板
１４  軟磁性裏打ち層
１６  シード層
１８  中間層
２０  記録層
２２  第１磁性層
２４  非磁性スペーサ層
２６  第２磁性層
２８  第１の領域
３０  第２の領域
３２  マスク
５０  ＨＤＤ
５２  筐体
５４  スピンドルモータ
５６  ヘッドスライダ
５８  ヘッド・スタック・アッセンブリ
６０  支軸
６２  ボイスコイルモータ
６４  ヘッド・アーム
６６  弾性サスペンション
【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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