垂直磁気記憶媒体および記憶装置並びに多層構造膜
【課題】多層磁性層の薄膜化に大いに寄与することができる多層構造膜を提供する。
【解決手段】多層構造膜の一具体例は、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜４３ａ、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜４３ｂを重ね合わせる積層体４１と、この積層体４１の表面に重ね合わせられ、積層体４１の飽和磁化Ｍｓよりも大きい飽和磁化Ｍｓを有する強磁性膜４２とを備える。
【解決手段】多層構造膜の一具体例は、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜４３ａ、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜４３ｂを重ね合わせる積層体４１と、この積層体４１の表面に重ね合わせられ、積層体４１の飽和磁化Ｍｓよりも大きい飽和磁化Ｍｓを有する強磁性膜４２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はいわゆる垂直磁気記憶媒体および多層構造膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるビットパターンドメディアは広く知られる。ビットパターンドメディアでは記録磁性層の表面で複数列の記録トラックが同心円状に延びる。例えば個々の記録トラックでは１列または複数列に磁性ピラーが配列される。磁性ピラー同士は非磁性体の働きで相互に磁気的に分離される。垂直磁気記録の実現にあたって軟磁性の裏打ち層上に記録磁性層は積層される。書き込みヘッドから漏れ出る磁界は裏打ち層の働きで記録磁性層の表面に垂直に記録磁性層を突き抜ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１０１６４３号公報
【特許文献２】特開２００１−３３１９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パラジウム層およびコバルト層の多層磁性層は広く知られる。ビットパターンドメディアでは、そういった多層磁性層の利用が模索される。利用にあたって多層磁性層の薄膜化が要求される。薄膜化が実現されれば、書き込みヘッドから漏れ出る磁界は確実に裏打ち層に至る。書き込み時に確実に多層磁性層に強い磁界が作用することができる。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、多層磁性層の薄膜化に大いに寄与することができる多層構造膜を提供することを目的とする。本発明は、そういった多層構造膜を利用する垂直磁気記憶媒体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】
【０００６】
上記目的を達成するために、多層構造膜の一具体例は、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備える。
【０００７】
こういった多層構造膜では強磁性膜の働きで全体の飽和磁化は調整されることができる。薄膜の膜厚は原子の大きさ程度の離散値すなわち増減値で設定されることができる。薄膜の膜厚は原子の大きさよりも小さいレベルで微妙に調整される必要はない。その結果、積層体が薄膜化されても、比較的に簡単に所望値の飽和磁化は確立されることができる。
【０００８】
こういった多層構造膜は垂直磁気記憶媒体に用いられることができる。このとき、垂直磁気記憶媒体は、基板と、前記基板の表面に積層される軟磁性の裏打ち層と、前記裏打ち層の表面に積層される非磁性中間層と、前記非磁性中間層に重ね合わせられ、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えればよい。
【０００９】
こういった垂直磁気記憶媒体は記憶装置で利用されることができる。記憶装置は、記憶媒体と、前記記憶媒体の表面に向き合わせられるヘッドスライダーとを備え、前記記憶媒体は、基板と、前記基板の表面に積層される軟磁性の裏打ち層と、前記裏打ち層の表面に積層される非磁性中間層と、前記非磁性中間層に重ね合わせられ、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えればよい。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように開示の構造によれば、多層磁性層の薄膜化に大いに寄与することができる多層構造膜は提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る記憶装置すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の内部構造を示す平面図である。
【図２】磁気ディスクの表面を概略的に示す拡大斜視図である。
【図３】図２の３−３線に沿った垂直断面図であって、第１実施形態に係る磁気ディスクを示す垂直断面図である。
【図４】図３の垂直断面図の部分拡大図である。
【図５】図３に対応し、積層体および強磁性膜の非磁性化の過程で強磁性膜の表面に形成されるレジスト膜を概略的に示す垂直断面図である。
【図６】強磁性膜の膜厚と、飽和磁化および一軸異方性磁界との関係をそれぞれ示すグラフである。
【図７】図３に対応し、第２実施形態に係る磁気ディスクを示す垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１３】
図１は一具体例に係る記憶装置すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は筐体すなわちハウジング１２を備える。ハウジング１２は箱形のベース１３およびカバー（図示されず）から構成される。ベース１３は例えば平たい直方体の内部空間すなわち収容空間を区画する。カバーはベース１３の開口に結合される。カバーとベース１３との間で収容空間は密閉される。
【００１４】
収容空間には記憶媒体の一具体例すなわち１枚以上の磁気ディスク１４が収容される。磁気ディスク１４はスピンドルモーター１５の回転軸に装着される。スピンドルモーター１５は例えば５４００ｒｐｍや７２００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍ、１５０００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１４を回転させることができる。後述されるように、個々の磁気ディスク１４はいわゆる垂直磁気記憶媒体に構成される。
【００１５】
収容空間にはキャリッジ１６がさらに収容される。キャリッジ１６はキャリッジブロック１７を備える。キャリッジブロック１７は、ベース１３の底板から垂直方向に立ち上がる支軸１８に回転自在に連結される。キャリッジブロック１７には、支軸１８から水平方向に延びる複数のキャリッジアーム１９が区画される。
【００１６】
個々のキャリッジアーム１９の先端にはヘッドサスペンション２１が取り付けられる。ヘッドサスペンション２１はキャリッジアーム１９の先端から前方に延びる。ヘッドサスペンション２１にはフレキシャが張り合わせられる。フレキシャ上には浮上ヘッドスライダー２２が支持される。フレキシャに基づき浮上ヘッドスライダー２２はヘッドサスペンション２１に対してその姿勢を変化させることができる。浮上ヘッドスライダー２２にはヘッド素子すなわち電磁変換素子（図示されず）が搭載される。
【００１７】
電磁変換素子は書き込みヘッド素子と読み出しヘッド素子とを備える。書き込みヘッド素子にはいわゆる単磁極ヘッドが用いられる。単磁極ヘッドは薄膜コイルパターンの働きで磁界を生成する。磁界は主磁極および副磁極の働きで単磁極ヘッドおよび磁気ディスク１４を循環する。こういった循環の働きで、磁気ディスク１４の表面に直交する垂直方向に磁界は誘導される。この磁界の働きで磁気ディスク１４に情報は書き込まれる。その一方で、読み出しヘッド素子には巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子やトンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子が用いられる。ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子では、磁気ディスク１４から作用する磁界の向きに応じてスピンバルブ膜やトンネル接合膜の抵抗変化が引き起こされる。こういった抵抗変化に基づき磁気ディスク１４から情報は読み出される。
【００１８】
磁気ディスク１４の回転に基づき磁気ディスク１４の表面で気流が生成されると、気流の働きで浮上ヘッドスライダー２２には正圧すなわち浮力および負圧が作用する。浮力は負圧およびヘッドサスペンション２１の押し付け力に釣り合う。その結果、磁気ディスク１４の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダー２２は浮上し続けることができる。
【００１９】
キャリッジブロック１７にはボイスコイルモーター（ＶＣＭ）２３が連結される。ボイスコイルモーター２３の働きでキャリッジブロック１７は支軸１８回りで回転することができる。こうしたキャリッジブロック１７の回転に基づきキャリッジアーム１９およびヘッドサスペンション２１の揺動は実現される。浮上ヘッドスライダー２２の浮上中に支軸１８回りでキャリッジアーム１９が揺動すると、浮上ヘッドスライダー２２は磁気ディスク１４の半径線に沿って移動することができる。その結果、浮上ヘッドスライダー２２上の電磁変換素子は最内周記録トラックと最外周記録トラックとの間でデータゾーンを横切ることができる。こうした浮上ヘッドスライダー２２の移動に基づき電磁変換素子は目標記録トラックに対して位置決めされる。
【００２０】
ヘッドサスペンション２１の先端には、ヘッドサスペンション２１の先端から前方に延びるロードタブ２４が区画される。ロードタブ２４はキャリッジアーム１９の揺動に基づき磁気ディスク１４の半径方向に移動することができる。ロードタブ２４の移動経路上には磁気ディスク１４の外側でランプ部材２５が配置される。ランプ部材２５はベース１３に固定される。ロードタブ２４はランプ部材２５に受け止められる。
【００２１】
ランプ部材２５にはロードタブ２４の移動経路に沿って延びるランプ２５ａが形成される。このランプ２５ａは磁気ディスク１４の中心から遠ざかるにつれて磁気ディスク１４の表面を含む仮想平面から遠ざかる。したがって、キャリッジアーム１９が支軸１８回りで磁気ディスク１４の回転軸から遠ざかると、ロードタブ２４はランプ２５ａを上っていく。こうして浮上ヘッドスライダー２２は磁気ディスク１４の表面から引き剥がされる。浮上ヘッドスライダー２２は磁気ディスク１４から外側に待避する。反対に、キャリッジアーム１９が支軸１８回りに磁気ディスク１４の回転軸に向かって揺動すると、ロードタブ２４はランプ２５ａを下っていく。回転中の磁気ディスク１４から浮上ヘッドスライダー２２には浮力が作用する。ランプ部材２５およびロードタブ２４は協働でいわゆるロードアンロード機構を構成する。
【００２２】
図２に示されるように、磁気ディスク１４の表面には同心円状に複数列の磁性ドット２６が確立される。個々の磁性ドット２６は、磁気ディスク１４の表面に直交する中心軸を有する円柱すなわち磁性ピラーで構成される。磁性ピラーの直径は例えば２０ｎｍ程度に設定される。中心軸同士の間隔は例えば２２ｎｍ〜２３ｎｍ程度に設定される。磁性ピラー同士は非磁性体２７で分離される。ここでは、例えば３列の磁性ピラーで１記録トラック２８が形成される。したがって、記録トラック２８同士は非磁性体２７で磁気的に分離される。しかも、個々の列中では磁性ピラーは非磁性体２７で個々に分離される。
【００２３】
図３は本発明の一実施形態に係る磁気ディスク１４の断面構造を示す。この磁気ディスク１４は基体すなわち基板３１を備える。基板３１は、例えば、ディスク形のＳｉ本体３１ａと、Ｓｉ本体３１ａの表裏面に広がる非晶質のＳｉＯ２膜３１ｂとで構成されればよい。ここでは、Ｓｉ本体３１ａの表面のみが図示される。その他、基板３１にはガラス基板やアルミニウム基板が用いられてもよい。
【００２４】
基板３１の表面には裏打ち層３２が広がる。裏打ち層３２は例えばＦｅＴａＣ膜やＮｉＦｅ膜といった軟磁性体から構成されればよい。ここでは、例えば膜厚３００［ｎｍ］程度のＦｅＴａＣ膜が用いられる。裏打ち層３２では、基板３１の表面に平行に規定される面内方向に磁化容易軸は確立される。
【００２５】
裏打ち層３２の表面には多層構造膜３３が広がる。多層構造膜３３に磁気情報は記録される。多層構造膜３３の表面は、例えばダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜といった保護膜３４やパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）膜といった潤滑膜３５で被覆される。なお、基板３１の裏面には同様に裏打ち層３２、多層構造膜３３、保護膜３４および潤滑膜３５が順次積層される。
【００２６】
多層構造膜３３は、裏打ち層３２の表面に広がるタンタル（Ｔａ）密着層３７を備える。タンタル密着層３７は裏打ち層３２の表面に重ね合わせられる。タンタル密着層３７は非晶質構造を有する。タンタル密着層３７の膜厚は例えば２．０［ｎｍ］に設定される。
【００２７】
タンタル密着層３７の表面にはパラジウム（Ｐｄ）下地層３８が広がる。パラジウム下地層３８はタンタル密着層３７の表面に重ね合わせられる。パラジウム下地層３８は多結晶構造を有する。隣接する結晶同士は密着する。パラジウム下地層３８の膜厚は５．０［ｎｍ］未満に設定される。ここでは、パラジウム下地層３８の膜厚は３．０［ｎｍ］に設定される。タンタル密着層３７およびパラジウム下地層３８は非磁性中間層として機能する。
【００２８】
多層構造膜３３は、パラジウム下地層３８の表面に広がる積層体４１を備える。積層体４１の表面には強磁性膜４２が重ね合わせられる。強磁性膜４２は直接に積層体４１の表面に受け止められる。積層体４１および強磁性膜４２に前述の磁性ピラーは形成される。
【００２９】
図４は積層体４１の一具体例を示す。積層体４１は少なくとも１層以上の二層構造膜４３を備える。個々の二層構造膜４３は、第１膜厚の第１薄膜４３ａと、第１薄膜４３ａに重ね合わせられる第２膜厚の第２薄膜４３ｂとを備える。第２薄膜４３ｂは第１薄膜４３ａの表面に直接に受け止められる。第２薄膜４３ｂは第１薄膜４３ａの表面に密着する。第１薄膜４３ａは非磁性貴金属原子から形成される。非磁性貴金属原子は例えばパラジウム（Ｐｄ）原子から構成される。したがって、第１薄膜４３ａはパラジウム層を形成する。磁性原子は例えばコバルト（Ｃｏ）原子から構成される。したがって、第２薄膜４３ｂはコバルト層を形成する。その他、パラジウム原子に代えて白金（Ｐｔ）原子が用いられてもよい。ここでは、積層体４１は５層の二層構造膜４３を備える。二層構造膜４３では膜厚０．８［ｎｍ］のパラジウム層すなわち第１薄膜４３ａの表面に膜厚０．２［ｎｍ］のコバルト層すなわち第２薄膜４３ｂが直接に重ね合わせられる。こういった二層構造膜４３ａの働きで積層体４１では基板３１の表面に垂直に磁化容易軸は確立される。第１薄膜４３ａの膜厚および第２薄膜４３ｂの膜厚は適宜に設定されればよい。膜厚の調整に応じて積層体４１の飽和磁化Ｍｓおよび一軸異方性磁界Ｈｋは調整されることができる。
【００３０】
強磁性膜４２は最表面の第２薄膜４３ｂの表面に密着する。強磁性膜４２はコバルト白金基合金から形成される。すなわち、強磁性膜４２はコバルト原子および白金原子を含有する。コバルト白金基合金はクロム原子を含有することが望まれる。クロム原子の添加に基づきコバルト白金基合金では結晶格子は整えられることができる。強磁性膜４２の飽和磁化Ｍｓは積層体４１の飽和磁化Ｍｓよりも大きく設定される。こういった設定にあたってコバルト白金基合金では白金原子（およびクロム原子）の含有量が調整されればよい。同時に、積層体４１および強磁性膜４２の合成の一軸異方性磁界Ｈｋは強磁性膜４２固有の一軸異方性磁界よりも大きく設定される。こういった設定にあたって、後述されるように、強磁性膜４２の膜厚は調整される。
【００３１】
いま、書き込みヘッド素子すなわち単磁極ヘッドが磁気ディスク１４の表面に向き合わせられると、主磁極から漏れ出る磁界は磁性ドット２６で積層体４１および強磁性膜４２に作用する。積層体４１および強磁性膜４２には、積層体４１および強磁性膜４２の表面に直交する垂直方向に磁界は誘導される。磁界は裏打ち層３２から単磁極ヘッドの副磁極に循環する。こうして積層体４１および強磁性膜４２では複数個の磁性ピラーごとに上向き（垂直方向に外向き）の磁化または下向き（垂直方向に内向き）の磁化が確立される。情報は記録される。このとき、タンタル密着層３７、パラジウム下地層３８、積層体４１および強磁性膜４２の総膜厚は十分に縮小されることから、単磁極ヘッドおよび裏打ち層３２の距離は短縮されることができる。その結果、積層体４１および強磁性膜４２には十分な強度の磁化が確立されることができる。積層体４１および強磁性膜４２では、後述されるように、的確に調整された一軸異方性磁界Ｈｋが確保されることから、小さい強度の磁界で確実に正確な情報は書き込まれることができる。
【００３２】
読み出しヘッド素子が磁気ディスク１４の表面に向き合わせられると、積層体４１および強磁性膜４２から漏れ出る磁界はスピンバルブ膜やトンネル接合膜に作用する。スピンバルブ膜やトンネル接合膜の抵抗変化が引き起こされる。こういった抵抗変化に基づき磁気ディスク１４から情報は読み出される。このとき、積層体４１および強磁性膜４２では、後述されるように、強磁性膜４２の働きで積層体４１単独の飽和磁化Ｍｓよりも大きな飽和磁化Ｍｓは確保される。したがって、漏れ出る磁界は増大することができる。しかも、的確に調整された一軸異方性磁界Ｈｋが確保されることから、記録磁化の熱揺らぎ耐性は十分に確保されることができる。確実に正確な情報は復元されることができる。
【００３３】
次に磁気ディスク１４の製造方法を簡単に説明する。まず、基板３１が用意される。基板３１はスパッタリング装置に装着される。スパッタリング装置のチャンバー内には真空環境が確立される。チャンバー内には例えばＦｅＴａＣターゲットがセットされる。チャンバー内で基板３１の表面には裏打ち層３２が形成される。裏打ち層３２の表面には順番に膜厚２．０［ｎｍ］のタンタル密着層３７および膜厚３．０［ｎｍ］のパラジウム下地層３８が形成される。形成にあたってスパッタリング装置が用いられる。スパッタリング装置には、同様に、タンタルターゲットやパラジウムターゲットがセットされる。パラジウム下地層３８の形成にあたって例えばチャンバー内の圧力は０．７［Ｐａ］程度に設定される。その結果、形成されたパラジウム下地層３８では結晶粒同士は密着する。連続構造の多結晶膜が形成される。その一方で、チャンバー内の圧力が例えば７［Ｐａ］といった高圧に設定されると、パラジウム下地層３８では結晶粒同士が分離してしまう。分離構造の多結晶膜が形成される。
【００３４】
その後、パラジウム下地層３８の表面には積層体４１が形成される。５層の二層構造膜４３が積層される。膜厚０．８［ｎｍ］のパラジウム層および膜厚０．２［ｎｍ］のコバルト層が順番に形成される。形成にあたってスパッタリング装置が利用される。スパッタリング装置のチャンバー内にはパラジウムターゲットおよびコバルトターゲットがセットされる。パラジウム層の形成後にコバルト層の形成に先立って所定の待機時間が確保される。パラジウム層の積層にあたって、スパッタリングのレートは、パラジウム下地層３８の積層にあたって設定されるスパッタリングのレートよりも遅いレートに設定される。
【００３５】
積層体４１の表面には強磁性膜４２が形成される。例えば膜厚２．０［ｎｍ］のコバルトクロム白金（ＣｏＣｒＰｔ）合金が積層される。ただし、後述されるように、コバルトクロム白金合金の膜厚は０［ｎｍ］〜７．０［ｎｍ］（「０（ゼロ）」含まれず）の範囲で適宜に設定されればよい。形成にあたってスパッタリング装置が利用される。スパッタリング装置のチャンバー内にはコバルトクロム白金ターゲットがセットされる。こうしてコバルト白金基合金の強磁性膜４２がスパッタリングに基づきコバルトの第２薄膜４３ｂ上で積層形成されることから、強磁性膜４２で結晶格子は整えられる。配向性は高められる。その結果、飽和磁化Ｍｓは高められる。
【００３６】
その後、図５に示されるように、強磁性膜４２の表面には所定のパターンでレジスト膜４６が形成される。レジスト膜４６は前述の磁性ドット２６に相当する領域を覆い隠す。こういったレジスト膜４６の形成にあたって例えばフォトリソグラフィー技術が利用される。レジスト膜４６の形成後、強磁性膜４２の表面にはイオン注入が実施される。イオン注入機では電圧の制御に基づきイオンの到達深度が調整される。その結果、レジスト膜４６の周囲では強磁性膜４２の表面から深さ５．０ｎｍまで満遍なく第１および強磁性膜４１、４２はアモルファス化される。このアモルファス化に応じて第１および強磁性膜４２の磁性は失われる。こうして変質域すなわち非磁性体２７は形成される。レジスト膜４６直下で磁性ピラーは確立される。磁性ピラーの確立後、レジスト膜４６は除去される。
【００３７】
その後、積層体４１および強磁性膜４２の表面には保護膜３４が形成される。形成にあたって例えばＣＶＤ法（化学的気相蒸着法）が用いられる。保護膜３４の表面には潤滑膜３５が塗布される。塗布にあたっていわゆるディップ法が用いられる。ディップ法では基板３１は例えばパーフルオロポリエーテルを含む溶液に浸される。
【００３８】
本発明者は多層構造膜３３の特性を検証した。検証にあたってガラス基板上で膜厚２．０［ｎｍ］のタンタル密着層３７および膜厚３．０［ｎｍ］のパラジウム下地層３８が形成された。パラジウム下地層３８上に積層体４１および強磁性膜４２が形成された。二層構造膜４３では膜厚０．８［ｎｍ］のパラジウム層上に膜厚０．２［ｎｍ］のコバルト層が積層された。強磁性膜４２には例えば膜厚２．０［ｎｍ］のコバルトクロム白金（ＣｏＣｒＰｔ）合金が用いられた。コバルト原子の含有量は７４．２［原子％］に設定された。クロム原子の含有量は３．３［原子％］に設定された。白金原子の含有量は２２．５［原子％］に設定された。４種類の具体例が用意された。具体例ごとに強磁性膜４２の膜厚は２．０［ｎｍ］、３．０［ｎｍ］、４．０［ｎｍ］および５．０［ｎｍ］に設定された。個々の具体例ごとに積層体４１および強磁性膜４２の飽和磁化Ｍｓおよび一軸異方性磁界Ｈｋが測定された。参考例が用意された。第１参考例では強磁性膜４２は省略された。その他の構造は具体例と同様に形成された。第２参考例ではルテニウム下地層上で強磁性膜４２が積層された。第１参考例に基づき積層体４１固有の飽和磁化Ｍｓおよび一軸異方性磁界Ｈｋが測定された。第２参考例に基づき強磁性膜４２固有の飽和磁化Ｍｓおよび一軸異方性磁界Ｈｋが測定された。
【００３９】
図６に示されるように、強磁性膜４２の働きで飽和磁化Ｍｓが高まることが確認された。しかも、強磁性膜４２の膜厚の増大に応じて飽和磁化Ｍｓは増大することが確認された。強磁性膜４２の膜厚の設定に応じて飽和磁化Ｍｓの大きさは調整されることが裏付けられた。その一方で、強磁性膜の膜厚の増大に応じて一軸異方性磁界Ｈｋは低下することが確認された。しかも、積層体４１および強磁性膜４２の一軸異方性磁界Ｈｋは強磁性膜４２単独の一軸異方性磁界Ｈｋを下回ることはないことから、強磁性膜４２の膜厚が７．０［ｎｍ］を超えると一軸異方性磁界Ｈｋは一定値で維持されることが容易く想像される。その結果、強磁性膜４２の膜厚が７．０［ｎｍ］以下で一軸異方性磁界Ｈｋは調整されることが見出された。
【００４０】
本発明者はコンピューターシミュレーションに基づき積層体４１および強磁性膜４２の総飽和磁化Ｍｓを算出した。算出にあたってコバルト層の飽和磁化Ｍｓは１４００［ｅｍｕ／ｃｍ３］に設定された。コバルトクロム白金送金層の飽和磁化Ｍｓは８００［ｅｍｕ／ｃｍ３］に設定された。図６に示されるように、実証値と算出値との間で相似性が見出された。その結果、コンピューターシミュレーションに基づく算出値は磁気ディスク１４の設計にあたって大いに役立つことが確認された。
【００４１】
図７に示されるように、前述の非磁性体２７は、積層体４１および強磁性膜４２に強磁性膜４２の表面から形成される空間４８に埋められる非磁性材料で形成されてもよい。こういった空間４８の形成にあたって例えばリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）が用いられる。リアクティブイオンエッチングの実施にあたって前述と同様に強磁性膜４２の表面にはレジスト膜４６が形成される。レジスト膜４６の周囲でエッチング処理が施されると、レジスト膜４６直下に前述の磁性ピラーが形成される。その後、レジスト膜４６は除去される。磁性ピラーの周囲で空間４８には非磁性材料が充填される。こういった充填にあたって例えばスパッタリングが用いられる。磁性ピラー上の非磁性材料は除去される。非磁性材料の充填後、磁性ピラーおよび非磁性材料の表面には保護膜３４および潤滑膜３５が形成される。
【００４２】
なお、前述の二層構造膜４３では、コバルトに代えてコバルトを主成分とするコバルト合金が用いられてもよく、パラジウムに代えてパラジウムを主成分とするパラジウム合金が用いられてもよい。その他、パラジウムに代えて白金（Ｐｔ）または白金を主成分とする白金合金が用いられてもよい。コバルト白金基合金には例えばボロン（Ｂ）がさらに添加されてもよい。１ビットは必ずしも複数の磁性ピラーで確立される必要はなく、１つの磁性ピラーで１ビットが確立されてもよい。
【００４３】
以上の実施形態に関し出願人はさらに以下の付記を開示する。
【００４４】
（付記１） 非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を繰り返し重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えることを特徴とする多層構造膜。
【００４５】
（付記２） 付記１に記載の多層構造膜において、前記積層体および前記強磁性膜の一軸異方性磁界は前記強磁性膜固有の一軸異方性磁界よりも大きく設定されることを特徴とする多層構造膜。
【００４６】
（付記３） 付記１または２に記載の多層構造膜において、前記磁性原子はコバルトであることを特徴とする多層構造膜。
【００４７】
（付記４） 付記１〜３のいずれか１に記載の多層構造膜において、前記非磁性貴金属原子はパラジウムであることを特徴とする多層構造膜。
【００４８】
（付記５） 付記４に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜は、コバルト原子および白金原子を含有する合金から形成されることを特徴とする多層構造膜。
【００４９】
（付記６） 付記５に記載の多層構造膜において、前記合金はクロム原子をさらに含有することを特徴とする多層構造膜。
【００５０】
（付記７） 付記６に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜の膜厚は７．０ｎｍ以下に設定されることを特徴とする多層構造膜。
【００５１】
（付記８） 付記１〜７のいずれか１に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜は前記第２薄膜の表面に重ね合わせられることを特徴とする多層構造膜。
【００５２】
（付記９） 基板と、前記基板の表面に積層される軟磁性の裏打ち層と、前記裏打ち層の表面に積層される非磁性中間層と、前記非磁性中間層に重ね合わせられ、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を繰り返し重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えることを特徴とする垂直磁気記憶媒体。
【００５３】
（付記１０） 付記９に記載の多層構造膜において、前記積層体および前記強磁性膜の一軸異方性磁界は前記強磁性膜固有の一軸異方性磁界よりも大きく設定されることを特徴とする多層構造膜。
【００５４】
（付記１１） 付記９または１０に記載の多層構造膜において、前記磁性原子はコバルトであることを特徴とする多層構造膜。
【００５５】
（付記１２） 付記９〜１１のいずれか１に記載の多層構造膜において、前記非磁性貴金属原子はパラジウムであることを特徴とする多層構造膜。
【００５６】
（付記１３） 付記１２に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜は、コバルト原子および白金原子を含有する合金から形成されることを特徴とする多層構造膜。
【００５７】
（付記１４） 付記１３に記載の多層構造膜において、前記合金はクロム原子をさらに含有することを特徴とする多層構造膜。
【００５８】
（付記１５） 付記１４に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜の膜厚は７．０ｎｍ以下に設定されることを特徴とする多層構造膜。
【００５９】
（付記１６） 付記９〜１５のいずれか１に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜は前記第２薄膜の表面に重ね合わせられることを特徴とする多層構造膜。
【００６０】
（付記１７） 付記９〜１６のいずれか１に記載の垂直磁気記憶媒体において、前記積層体および前記強磁性膜には、非磁性体で分離される記録トラックごとに配列されて、個々の列ごとに非磁性体で個々に分離される複数個の磁性ピラーが形成されることを特徴とする垂直磁気記憶媒体。
【００６１】
（付記１８） 付記１７に記載の垂直磁気記憶媒体において、前記非磁性体は、前記積層体および前記強磁性膜内に区画される空間に埋められる非磁性材料で形成されることを特徴とする垂直磁気記憶媒体。
【００６２】
（付記１９） 付記１７に記載の垂直磁気記憶媒体において、前記非磁性体は、イオン注入に基づき前記積層体および強磁性膜内に形成される変質域であることを特徴とする垂直磁気記憶媒体。
【００６３】
（付記２０） 記憶媒体と、前記記憶媒体の表面に向き合わせられるヘッドスライダーとを備え、前記記憶媒体は、基板と、前記基板の表面に積層される軟磁性の裏打ち層と、前記裏打ち層の表面に積層される非磁性中間層と、前記非磁性中間層に重ね合わせられ、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を繰り返し重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えることを特徴とする記憶装置。
【符号の説明】
【００６４】
１１ 記憶装置としてのハードディスク駆動装置、１４ 垂直磁気記憶媒体としての磁気ディスク、２６ 磁性ピラーすなわち磁性ドット、２７ 非磁性体、２８ 記録トラック、３２ 裏打ち層、３３ 多層構造膜、３７ 非磁性中間層（タンタル密着層）、３８ 非磁性中間層（パラジウム下地層）、４１ 積層体、４２ 強磁性膜、４３ａ 第１薄膜（パラジウム層）、４３ｂ 第２薄膜（コバルト層）。
【技術分野】
【０００１】
本発明はいわゆる垂直磁気記憶媒体および多層構造膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるビットパターンドメディアは広く知られる。ビットパターンドメディアでは記録磁性層の表面で複数列の記録トラックが同心円状に延びる。例えば個々の記録トラックでは１列または複数列に磁性ピラーが配列される。磁性ピラー同士は非磁性体の働きで相互に磁気的に分離される。垂直磁気記録の実現にあたって軟磁性の裏打ち層上に記録磁性層は積層される。書き込みヘッドから漏れ出る磁界は裏打ち層の働きで記録磁性層の表面に垂直に記録磁性層を突き抜ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１０１６４３号公報
【特許文献２】特開２００１−３３１９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パラジウム層およびコバルト層の多層磁性層は広く知られる。ビットパターンドメディアでは、そういった多層磁性層の利用が模索される。利用にあたって多層磁性層の薄膜化が要求される。薄膜化が実現されれば、書き込みヘッドから漏れ出る磁界は確実に裏打ち層に至る。書き込み時に確実に多層磁性層に強い磁界が作用することができる。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、多層磁性層の薄膜化に大いに寄与することができる多層構造膜を提供することを目的とする。本発明は、そういった多層構造膜を利用する垂直磁気記憶媒体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】
【０００６】
上記目的を達成するために、多層構造膜の一具体例は、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備える。
【０００７】
こういった多層構造膜では強磁性膜の働きで全体の飽和磁化は調整されることができる。薄膜の膜厚は原子の大きさ程度の離散値すなわち増減値で設定されることができる。薄膜の膜厚は原子の大きさよりも小さいレベルで微妙に調整される必要はない。その結果、積層体が薄膜化されても、比較的に簡単に所望値の飽和磁化は確立されることができる。
【０００８】
こういった多層構造膜は垂直磁気記憶媒体に用いられることができる。このとき、垂直磁気記憶媒体は、基板と、前記基板の表面に積層される軟磁性の裏打ち層と、前記裏打ち層の表面に積層される非磁性中間層と、前記非磁性中間層に重ね合わせられ、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えればよい。
【０００９】
こういった垂直磁気記憶媒体は記憶装置で利用されることができる。記憶装置は、記憶媒体と、前記記憶媒体の表面に向き合わせられるヘッドスライダーとを備え、前記記憶媒体は、基板と、前記基板の表面に積層される軟磁性の裏打ち層と、前記裏打ち層の表面に積層される非磁性中間層と、前記非磁性中間層に重ね合わせられ、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えればよい。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように開示の構造によれば、多層磁性層の薄膜化に大いに寄与することができる多層構造膜は提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る記憶装置すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の内部構造を示す平面図である。
【図２】磁気ディスクの表面を概略的に示す拡大斜視図である。
【図３】図２の３−３線に沿った垂直断面図であって、第１実施形態に係る磁気ディスクを示す垂直断面図である。
【図４】図３の垂直断面図の部分拡大図である。
【図５】図３に対応し、積層体および強磁性膜の非磁性化の過程で強磁性膜の表面に形成されるレジスト膜を概略的に示す垂直断面図である。
【図６】強磁性膜の膜厚と、飽和磁化および一軸異方性磁界との関係をそれぞれ示すグラフである。
【図７】図３に対応し、第２実施形態に係る磁気ディスクを示す垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１３】
図１は一具体例に係る記憶装置すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は筐体すなわちハウジング１２を備える。ハウジング１２は箱形のベース１３およびカバー（図示されず）から構成される。ベース１３は例えば平たい直方体の内部空間すなわち収容空間を区画する。カバーはベース１３の開口に結合される。カバーとベース１３との間で収容空間は密閉される。
【００１４】
収容空間には記憶媒体の一具体例すなわち１枚以上の磁気ディスク１４が収容される。磁気ディスク１４はスピンドルモーター１５の回転軸に装着される。スピンドルモーター１５は例えば５４００ｒｐｍや７２００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍ、１５０００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１４を回転させることができる。後述されるように、個々の磁気ディスク１４はいわゆる垂直磁気記憶媒体に構成される。
【００１５】
収容空間にはキャリッジ１６がさらに収容される。キャリッジ１６はキャリッジブロック１７を備える。キャリッジブロック１７は、ベース１３の底板から垂直方向に立ち上がる支軸１８に回転自在に連結される。キャリッジブロック１７には、支軸１８から水平方向に延びる複数のキャリッジアーム１９が区画される。
【００１６】
個々のキャリッジアーム１９の先端にはヘッドサスペンション２１が取り付けられる。ヘッドサスペンション２１はキャリッジアーム１９の先端から前方に延びる。ヘッドサスペンション２１にはフレキシャが張り合わせられる。フレキシャ上には浮上ヘッドスライダー２２が支持される。フレキシャに基づき浮上ヘッドスライダー２２はヘッドサスペンション２１に対してその姿勢を変化させることができる。浮上ヘッドスライダー２２にはヘッド素子すなわち電磁変換素子（図示されず）が搭載される。
【００１７】
電磁変換素子は書き込みヘッド素子と読み出しヘッド素子とを備える。書き込みヘッド素子にはいわゆる単磁極ヘッドが用いられる。単磁極ヘッドは薄膜コイルパターンの働きで磁界を生成する。磁界は主磁極および副磁極の働きで単磁極ヘッドおよび磁気ディスク１４を循環する。こういった循環の働きで、磁気ディスク１４の表面に直交する垂直方向に磁界は誘導される。この磁界の働きで磁気ディスク１４に情報は書き込まれる。その一方で、読み出しヘッド素子には巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子やトンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子が用いられる。ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子では、磁気ディスク１４から作用する磁界の向きに応じてスピンバルブ膜やトンネル接合膜の抵抗変化が引き起こされる。こういった抵抗変化に基づき磁気ディスク１４から情報は読み出される。
【００１８】
磁気ディスク１４の回転に基づき磁気ディスク１４の表面で気流が生成されると、気流の働きで浮上ヘッドスライダー２２には正圧すなわち浮力および負圧が作用する。浮力は負圧およびヘッドサスペンション２１の押し付け力に釣り合う。その結果、磁気ディスク１４の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダー２２は浮上し続けることができる。
【００１９】
キャリッジブロック１７にはボイスコイルモーター（ＶＣＭ）２３が連結される。ボイスコイルモーター２３の働きでキャリッジブロック１７は支軸１８回りで回転することができる。こうしたキャリッジブロック１７の回転に基づきキャリッジアーム１９およびヘッドサスペンション２１の揺動は実現される。浮上ヘッドスライダー２２の浮上中に支軸１８回りでキャリッジアーム１９が揺動すると、浮上ヘッドスライダー２２は磁気ディスク１４の半径線に沿って移動することができる。その結果、浮上ヘッドスライダー２２上の電磁変換素子は最内周記録トラックと最外周記録トラックとの間でデータゾーンを横切ることができる。こうした浮上ヘッドスライダー２２の移動に基づき電磁変換素子は目標記録トラックに対して位置決めされる。
【００２０】
ヘッドサスペンション２１の先端には、ヘッドサスペンション２１の先端から前方に延びるロードタブ２４が区画される。ロードタブ２４はキャリッジアーム１９の揺動に基づき磁気ディスク１４の半径方向に移動することができる。ロードタブ２４の移動経路上には磁気ディスク１４の外側でランプ部材２５が配置される。ランプ部材２５はベース１３に固定される。ロードタブ２４はランプ部材２５に受け止められる。
【００２１】
ランプ部材２５にはロードタブ２４の移動経路に沿って延びるランプ２５ａが形成される。このランプ２５ａは磁気ディスク１４の中心から遠ざかるにつれて磁気ディスク１４の表面を含む仮想平面から遠ざかる。したがって、キャリッジアーム１９が支軸１８回りで磁気ディスク１４の回転軸から遠ざかると、ロードタブ２４はランプ２５ａを上っていく。こうして浮上ヘッドスライダー２２は磁気ディスク１４の表面から引き剥がされる。浮上ヘッドスライダー２２は磁気ディスク１４から外側に待避する。反対に、キャリッジアーム１９が支軸１８回りに磁気ディスク１４の回転軸に向かって揺動すると、ロードタブ２４はランプ２５ａを下っていく。回転中の磁気ディスク１４から浮上ヘッドスライダー２２には浮力が作用する。ランプ部材２５およびロードタブ２４は協働でいわゆるロードアンロード機構を構成する。
【００２２】
図２に示されるように、磁気ディスク１４の表面には同心円状に複数列の磁性ドット２６が確立される。個々の磁性ドット２６は、磁気ディスク１４の表面に直交する中心軸を有する円柱すなわち磁性ピラーで構成される。磁性ピラーの直径は例えば２０ｎｍ程度に設定される。中心軸同士の間隔は例えば２２ｎｍ〜２３ｎｍ程度に設定される。磁性ピラー同士は非磁性体２７で分離される。ここでは、例えば３列の磁性ピラーで１記録トラック２８が形成される。したがって、記録トラック２８同士は非磁性体２７で磁気的に分離される。しかも、個々の列中では磁性ピラーは非磁性体２７で個々に分離される。
【００２３】
図３は本発明の一実施形態に係る磁気ディスク１４の断面構造を示す。この磁気ディスク１４は基体すなわち基板３１を備える。基板３１は、例えば、ディスク形のＳｉ本体３１ａと、Ｓｉ本体３１ａの表裏面に広がる非晶質のＳｉＯ２膜３１ｂとで構成されればよい。ここでは、Ｓｉ本体３１ａの表面のみが図示される。その他、基板３１にはガラス基板やアルミニウム基板が用いられてもよい。
【００２４】
基板３１の表面には裏打ち層３２が広がる。裏打ち層３２は例えばＦｅＴａＣ膜やＮｉＦｅ膜といった軟磁性体から構成されればよい。ここでは、例えば膜厚３００［ｎｍ］程度のＦｅＴａＣ膜が用いられる。裏打ち層３２では、基板３１の表面に平行に規定される面内方向に磁化容易軸は確立される。
【００２５】
裏打ち層３２の表面には多層構造膜３３が広がる。多層構造膜３３に磁気情報は記録される。多層構造膜３３の表面は、例えばダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜といった保護膜３４やパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）膜といった潤滑膜３５で被覆される。なお、基板３１の裏面には同様に裏打ち層３２、多層構造膜３３、保護膜３４および潤滑膜３５が順次積層される。
【００２６】
多層構造膜３３は、裏打ち層３２の表面に広がるタンタル（Ｔａ）密着層３７を備える。タンタル密着層３７は裏打ち層３２の表面に重ね合わせられる。タンタル密着層３７は非晶質構造を有する。タンタル密着層３７の膜厚は例えば２．０［ｎｍ］に設定される。
【００２７】
タンタル密着層３７の表面にはパラジウム（Ｐｄ）下地層３８が広がる。パラジウム下地層３８はタンタル密着層３７の表面に重ね合わせられる。パラジウム下地層３８は多結晶構造を有する。隣接する結晶同士は密着する。パラジウム下地層３８の膜厚は５．０［ｎｍ］未満に設定される。ここでは、パラジウム下地層３８の膜厚は３．０［ｎｍ］に設定される。タンタル密着層３７およびパラジウム下地層３８は非磁性中間層として機能する。
【００２８】
多層構造膜３３は、パラジウム下地層３８の表面に広がる積層体４１を備える。積層体４１の表面には強磁性膜４２が重ね合わせられる。強磁性膜４２は直接に積層体４１の表面に受け止められる。積層体４１および強磁性膜４２に前述の磁性ピラーは形成される。
【００２９】
図４は積層体４１の一具体例を示す。積層体４１は少なくとも１層以上の二層構造膜４３を備える。個々の二層構造膜４３は、第１膜厚の第１薄膜４３ａと、第１薄膜４３ａに重ね合わせられる第２膜厚の第２薄膜４３ｂとを備える。第２薄膜４３ｂは第１薄膜４３ａの表面に直接に受け止められる。第２薄膜４３ｂは第１薄膜４３ａの表面に密着する。第１薄膜４３ａは非磁性貴金属原子から形成される。非磁性貴金属原子は例えばパラジウム（Ｐｄ）原子から構成される。したがって、第１薄膜４３ａはパラジウム層を形成する。磁性原子は例えばコバルト（Ｃｏ）原子から構成される。したがって、第２薄膜４３ｂはコバルト層を形成する。その他、パラジウム原子に代えて白金（Ｐｔ）原子が用いられてもよい。ここでは、積層体４１は５層の二層構造膜４３を備える。二層構造膜４３では膜厚０．８［ｎｍ］のパラジウム層すなわち第１薄膜４３ａの表面に膜厚０．２［ｎｍ］のコバルト層すなわち第２薄膜４３ｂが直接に重ね合わせられる。こういった二層構造膜４３ａの働きで積層体４１では基板３１の表面に垂直に磁化容易軸は確立される。第１薄膜４３ａの膜厚および第２薄膜４３ｂの膜厚は適宜に設定されればよい。膜厚の調整に応じて積層体４１の飽和磁化Ｍｓおよび一軸異方性磁界Ｈｋは調整されることができる。
【００３０】
強磁性膜４２は最表面の第２薄膜４３ｂの表面に密着する。強磁性膜４２はコバルト白金基合金から形成される。すなわち、強磁性膜４２はコバルト原子および白金原子を含有する。コバルト白金基合金はクロム原子を含有することが望まれる。クロム原子の添加に基づきコバルト白金基合金では結晶格子は整えられることができる。強磁性膜４２の飽和磁化Ｍｓは積層体４１の飽和磁化Ｍｓよりも大きく設定される。こういった設定にあたってコバルト白金基合金では白金原子（およびクロム原子）の含有量が調整されればよい。同時に、積層体４１および強磁性膜４２の合成の一軸異方性磁界Ｈｋは強磁性膜４２固有の一軸異方性磁界よりも大きく設定される。こういった設定にあたって、後述されるように、強磁性膜４２の膜厚は調整される。
【００３１】
いま、書き込みヘッド素子すなわち単磁極ヘッドが磁気ディスク１４の表面に向き合わせられると、主磁極から漏れ出る磁界は磁性ドット２６で積層体４１および強磁性膜４２に作用する。積層体４１および強磁性膜４２には、積層体４１および強磁性膜４２の表面に直交する垂直方向に磁界は誘導される。磁界は裏打ち層３２から単磁極ヘッドの副磁極に循環する。こうして積層体４１および強磁性膜４２では複数個の磁性ピラーごとに上向き（垂直方向に外向き）の磁化または下向き（垂直方向に内向き）の磁化が確立される。情報は記録される。このとき、タンタル密着層３７、パラジウム下地層３８、積層体４１および強磁性膜４２の総膜厚は十分に縮小されることから、単磁極ヘッドおよび裏打ち層３２の距離は短縮されることができる。その結果、積層体４１および強磁性膜４２には十分な強度の磁化が確立されることができる。積層体４１および強磁性膜４２では、後述されるように、的確に調整された一軸異方性磁界Ｈｋが確保されることから、小さい強度の磁界で確実に正確な情報は書き込まれることができる。
【００３２】
読み出しヘッド素子が磁気ディスク１４の表面に向き合わせられると、積層体４１および強磁性膜４２から漏れ出る磁界はスピンバルブ膜やトンネル接合膜に作用する。スピンバルブ膜やトンネル接合膜の抵抗変化が引き起こされる。こういった抵抗変化に基づき磁気ディスク１４から情報は読み出される。このとき、積層体４１および強磁性膜４２では、後述されるように、強磁性膜４２の働きで積層体４１単独の飽和磁化Ｍｓよりも大きな飽和磁化Ｍｓは確保される。したがって、漏れ出る磁界は増大することができる。しかも、的確に調整された一軸異方性磁界Ｈｋが確保されることから、記録磁化の熱揺らぎ耐性は十分に確保されることができる。確実に正確な情報は復元されることができる。
【００３３】
次に磁気ディスク１４の製造方法を簡単に説明する。まず、基板３１が用意される。基板３１はスパッタリング装置に装着される。スパッタリング装置のチャンバー内には真空環境が確立される。チャンバー内には例えばＦｅＴａＣターゲットがセットされる。チャンバー内で基板３１の表面には裏打ち層３２が形成される。裏打ち層３２の表面には順番に膜厚２．０［ｎｍ］のタンタル密着層３７および膜厚３．０［ｎｍ］のパラジウム下地層３８が形成される。形成にあたってスパッタリング装置が用いられる。スパッタリング装置には、同様に、タンタルターゲットやパラジウムターゲットがセットされる。パラジウム下地層３８の形成にあたって例えばチャンバー内の圧力は０．７［Ｐａ］程度に設定される。その結果、形成されたパラジウム下地層３８では結晶粒同士は密着する。連続構造の多結晶膜が形成される。その一方で、チャンバー内の圧力が例えば７［Ｐａ］といった高圧に設定されると、パラジウム下地層３８では結晶粒同士が分離してしまう。分離構造の多結晶膜が形成される。
【００３４】
その後、パラジウム下地層３８の表面には積層体４１が形成される。５層の二層構造膜４３が積層される。膜厚０．８［ｎｍ］のパラジウム層および膜厚０．２［ｎｍ］のコバルト層が順番に形成される。形成にあたってスパッタリング装置が利用される。スパッタリング装置のチャンバー内にはパラジウムターゲットおよびコバルトターゲットがセットされる。パラジウム層の形成後にコバルト層の形成に先立って所定の待機時間が確保される。パラジウム層の積層にあたって、スパッタリングのレートは、パラジウム下地層３８の積層にあたって設定されるスパッタリングのレートよりも遅いレートに設定される。
【００３５】
積層体４１の表面には強磁性膜４２が形成される。例えば膜厚２．０［ｎｍ］のコバルトクロム白金（ＣｏＣｒＰｔ）合金が積層される。ただし、後述されるように、コバルトクロム白金合金の膜厚は０［ｎｍ］〜７．０［ｎｍ］（「０（ゼロ）」含まれず）の範囲で適宜に設定されればよい。形成にあたってスパッタリング装置が利用される。スパッタリング装置のチャンバー内にはコバルトクロム白金ターゲットがセットされる。こうしてコバルト白金基合金の強磁性膜４２がスパッタリングに基づきコバルトの第２薄膜４３ｂ上で積層形成されることから、強磁性膜４２で結晶格子は整えられる。配向性は高められる。その結果、飽和磁化Ｍｓは高められる。
【００３６】
その後、図５に示されるように、強磁性膜４２の表面には所定のパターンでレジスト膜４６が形成される。レジスト膜４６は前述の磁性ドット２６に相当する領域を覆い隠す。こういったレジスト膜４６の形成にあたって例えばフォトリソグラフィー技術が利用される。レジスト膜４６の形成後、強磁性膜４２の表面にはイオン注入が実施される。イオン注入機では電圧の制御に基づきイオンの到達深度が調整される。その結果、レジスト膜４６の周囲では強磁性膜４２の表面から深さ５．０ｎｍまで満遍なく第１および強磁性膜４１、４２はアモルファス化される。このアモルファス化に応じて第１および強磁性膜４２の磁性は失われる。こうして変質域すなわち非磁性体２７は形成される。レジスト膜４６直下で磁性ピラーは確立される。磁性ピラーの確立後、レジスト膜４６は除去される。
【００３７】
その後、積層体４１および強磁性膜４２の表面には保護膜３４が形成される。形成にあたって例えばＣＶＤ法（化学的気相蒸着法）が用いられる。保護膜３４の表面には潤滑膜３５が塗布される。塗布にあたっていわゆるディップ法が用いられる。ディップ法では基板３１は例えばパーフルオロポリエーテルを含む溶液に浸される。
【００３８】
本発明者は多層構造膜３３の特性を検証した。検証にあたってガラス基板上で膜厚２．０［ｎｍ］のタンタル密着層３７および膜厚３．０［ｎｍ］のパラジウム下地層３８が形成された。パラジウム下地層３８上に積層体４１および強磁性膜４２が形成された。二層構造膜４３では膜厚０．８［ｎｍ］のパラジウム層上に膜厚０．２［ｎｍ］のコバルト層が積層された。強磁性膜４２には例えば膜厚２．０［ｎｍ］のコバルトクロム白金（ＣｏＣｒＰｔ）合金が用いられた。コバルト原子の含有量は７４．２［原子％］に設定された。クロム原子の含有量は３．３［原子％］に設定された。白金原子の含有量は２２．５［原子％］に設定された。４種類の具体例が用意された。具体例ごとに強磁性膜４２の膜厚は２．０［ｎｍ］、３．０［ｎｍ］、４．０［ｎｍ］および５．０［ｎｍ］に設定された。個々の具体例ごとに積層体４１および強磁性膜４２の飽和磁化Ｍｓおよび一軸異方性磁界Ｈｋが測定された。参考例が用意された。第１参考例では強磁性膜４２は省略された。その他の構造は具体例と同様に形成された。第２参考例ではルテニウム下地層上で強磁性膜４２が積層された。第１参考例に基づき積層体４１固有の飽和磁化Ｍｓおよび一軸異方性磁界Ｈｋが測定された。第２参考例に基づき強磁性膜４２固有の飽和磁化Ｍｓおよび一軸異方性磁界Ｈｋが測定された。
【００３９】
図６に示されるように、強磁性膜４２の働きで飽和磁化Ｍｓが高まることが確認された。しかも、強磁性膜４２の膜厚の増大に応じて飽和磁化Ｍｓは増大することが確認された。強磁性膜４２の膜厚の設定に応じて飽和磁化Ｍｓの大きさは調整されることが裏付けられた。その一方で、強磁性膜の膜厚の増大に応じて一軸異方性磁界Ｈｋは低下することが確認された。しかも、積層体４１および強磁性膜４２の一軸異方性磁界Ｈｋは強磁性膜４２単独の一軸異方性磁界Ｈｋを下回ることはないことから、強磁性膜４２の膜厚が７．０［ｎｍ］を超えると一軸異方性磁界Ｈｋは一定値で維持されることが容易く想像される。その結果、強磁性膜４２の膜厚が７．０［ｎｍ］以下で一軸異方性磁界Ｈｋは調整されることが見出された。
【００４０】
本発明者はコンピューターシミュレーションに基づき積層体４１および強磁性膜４２の総飽和磁化Ｍｓを算出した。算出にあたってコバルト層の飽和磁化Ｍｓは１４００［ｅｍｕ／ｃｍ３］に設定された。コバルトクロム白金送金層の飽和磁化Ｍｓは８００［ｅｍｕ／ｃｍ３］に設定された。図６に示されるように、実証値と算出値との間で相似性が見出された。その結果、コンピューターシミュレーションに基づく算出値は磁気ディスク１４の設計にあたって大いに役立つことが確認された。
【００４１】
図７に示されるように、前述の非磁性体２７は、積層体４１および強磁性膜４２に強磁性膜４２の表面から形成される空間４８に埋められる非磁性材料で形成されてもよい。こういった空間４８の形成にあたって例えばリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）が用いられる。リアクティブイオンエッチングの実施にあたって前述と同様に強磁性膜４２の表面にはレジスト膜４６が形成される。レジスト膜４６の周囲でエッチング処理が施されると、レジスト膜４６直下に前述の磁性ピラーが形成される。その後、レジスト膜４６は除去される。磁性ピラーの周囲で空間４８には非磁性材料が充填される。こういった充填にあたって例えばスパッタリングが用いられる。磁性ピラー上の非磁性材料は除去される。非磁性材料の充填後、磁性ピラーおよび非磁性材料の表面には保護膜３４および潤滑膜３５が形成される。
【００４２】
なお、前述の二層構造膜４３では、コバルトに代えてコバルトを主成分とするコバルト合金が用いられてもよく、パラジウムに代えてパラジウムを主成分とするパラジウム合金が用いられてもよい。その他、パラジウムに代えて白金（Ｐｔ）または白金を主成分とする白金合金が用いられてもよい。コバルト白金基合金には例えばボロン（Ｂ）がさらに添加されてもよい。１ビットは必ずしも複数の磁性ピラーで確立される必要はなく、１つの磁性ピラーで１ビットが確立されてもよい。
【００４３】
以上の実施形態に関し出願人はさらに以下の付記を開示する。
【００４４】
（付記１） 非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を繰り返し重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えることを特徴とする多層構造膜。
【００４５】
（付記２） 付記１に記載の多層構造膜において、前記積層体および前記強磁性膜の一軸異方性磁界は前記強磁性膜固有の一軸異方性磁界よりも大きく設定されることを特徴とする多層構造膜。
【００４６】
（付記３） 付記１または２に記載の多層構造膜において、前記磁性原子はコバルトであることを特徴とする多層構造膜。
【００４７】
（付記４） 付記１〜３のいずれか１に記載の多層構造膜において、前記非磁性貴金属原子はパラジウムであることを特徴とする多層構造膜。
【００４８】
（付記５） 付記４に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜は、コバルト原子および白金原子を含有する合金から形成されることを特徴とする多層構造膜。
【００４９】
（付記６） 付記５に記載の多層構造膜において、前記合金はクロム原子をさらに含有することを特徴とする多層構造膜。
【００５０】
（付記７） 付記６に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜の膜厚は７．０ｎｍ以下に設定されることを特徴とする多層構造膜。
【００５１】
（付記８） 付記１〜７のいずれか１に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜は前記第２薄膜の表面に重ね合わせられることを特徴とする多層構造膜。
【００５２】
（付記９） 基板と、前記基板の表面に積層される軟磁性の裏打ち層と、前記裏打ち層の表面に積層される非磁性中間層と、前記非磁性中間層に重ね合わせられ、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を繰り返し重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えることを特徴とする垂直磁気記憶媒体。
【００５３】
（付記１０） 付記９に記載の多層構造膜において、前記積層体および前記強磁性膜の一軸異方性磁界は前記強磁性膜固有の一軸異方性磁界よりも大きく設定されることを特徴とする多層構造膜。
【００５４】
（付記１１） 付記９または１０に記載の多層構造膜において、前記磁性原子はコバルトであることを特徴とする多層構造膜。
【００５５】
（付記１２） 付記９〜１１のいずれか１に記載の多層構造膜において、前記非磁性貴金属原子はパラジウムであることを特徴とする多層構造膜。
【００５６】
（付記１３） 付記１２に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜は、コバルト原子および白金原子を含有する合金から形成されることを特徴とする多層構造膜。
【００５７】
（付記１４） 付記１３に記載の多層構造膜において、前記合金はクロム原子をさらに含有することを特徴とする多層構造膜。
【００５８】
（付記１５） 付記１４に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜の膜厚は７．０ｎｍ以下に設定されることを特徴とする多層構造膜。
【００５９】
（付記１６） 付記９〜１５のいずれか１に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜は前記第２薄膜の表面に重ね合わせられることを特徴とする多層構造膜。
【００６０】
（付記１７） 付記９〜１６のいずれか１に記載の垂直磁気記憶媒体において、前記積層体および前記強磁性膜には、非磁性体で分離される記録トラックごとに配列されて、個々の列ごとに非磁性体で個々に分離される複数個の磁性ピラーが形成されることを特徴とする垂直磁気記憶媒体。
【００６１】
（付記１８） 付記１７に記載の垂直磁気記憶媒体において、前記非磁性体は、前記積層体および前記強磁性膜内に区画される空間に埋められる非磁性材料で形成されることを特徴とする垂直磁気記憶媒体。
【００６２】
（付記１９） 付記１７に記載の垂直磁気記憶媒体において、前記非磁性体は、イオン注入に基づき前記積層体および強磁性膜内に形成される変質域であることを特徴とする垂直磁気記憶媒体。
【００６３】
（付記２０） 記憶媒体と、前記記憶媒体の表面に向き合わせられるヘッドスライダーとを備え、前記記憶媒体は、基板と、前記基板の表面に積層される軟磁性の裏打ち層と、前記裏打ち層の表面に積層される非磁性中間層と、前記非磁性中間層に重ね合わせられ、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を繰り返し重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えることを特徴とする記憶装置。
【符号の説明】
【００６４】
１１ 記憶装置としてのハードディスク駆動装置、１４ 垂直磁気記憶媒体としての磁気ディスク、２６ 磁性ピラーすなわち磁性ドット、２７ 非磁性体、２８ 記録トラック、３２ 裏打ち層、３３ 多層構造膜、３７ 非磁性中間層（タンタル密着層）、３８ 非磁性中間層（パラジウム下地層）、４１ 積層体、４２ 強磁性膜、４３ａ 第１薄膜（パラジウム層）、４３ｂ 第２薄膜（コバルト層）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を繰り返し重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えることを特徴とする多層構造膜。
【請求項２】
請求項１に記載の多層構造膜において、前記積層体および前記強磁性膜の一軸異方性磁界は前記強磁性膜固有の一軸異方性磁界よりも大きく設定されることを特徴とする多層構造膜。
【請求項３】
請求項１または２に記載の多層構造膜において、前記磁性原子はコバルトであることを特徴とする多層構造膜。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の多層構造膜において、前記非磁性貴金属原子はパラジウムであることを特徴とする多層構造膜。
【請求項５】
請求項４に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜は、コバルト原子および白金原子を含有する合金から形成されることを特徴とする多層構造膜。
【請求項６】
請求項５に記載の多層構造膜において、前記合金はクロム原子をさらに含有することを特徴とする多層構造膜。
【請求項７】
請求項６に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜の膜厚は７．０ｎｍ以下に設定されることを特徴とする多層構造膜。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜は前記第２薄膜の表面に重ね合わせられることを特徴とする多層構造膜。
【請求項９】
基板と、前記基板の表面に積層される軟磁性の裏打ち層と、前記裏打ち層の表面に積層される非磁性中間層と、前記非磁性中間層に重ね合わせられ、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を繰り返し重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えることを特徴とする垂直磁気記憶媒体。
【請求項１０】
記憶媒体と、前記記憶媒体の表面に向き合わせられるヘッドスライダーとを備え、前記記憶媒体は、基板と、前記基板の表面に積層される軟磁性の裏打ち層と、前記裏打ち層の表面に積層される非磁性中間層と、前記非磁性中間層に重ね合わせられ、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を繰り返し重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えることを特徴とする記憶装置。
【請求項１】
非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を繰り返し重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えることを特徴とする多層構造膜。
【請求項２】
請求項１に記載の多層構造膜において、前記積層体および前記強磁性膜の一軸異方性磁界は前記強磁性膜固有の一軸異方性磁界よりも大きく設定されることを特徴とする多層構造膜。
【請求項３】
請求項１または２に記載の多層構造膜において、前記磁性原子はコバルトであることを特徴とする多層構造膜。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の多層構造膜において、前記非磁性貴金属原子はパラジウムであることを特徴とする多層構造膜。
【請求項５】
請求項４に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜は、コバルト原子および白金原子を含有する合金から形成されることを特徴とする多層構造膜。
【請求項６】
請求項５に記載の多層構造膜において、前記合金はクロム原子をさらに含有することを特徴とする多層構造膜。
【請求項７】
請求項６に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜の膜厚は７．０ｎｍ以下に設定されることを特徴とする多層構造膜。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１に記載の多層構造膜において、前記強磁性膜は前記第２薄膜の表面に重ね合わせられることを特徴とする多層構造膜。
【請求項９】
基板と、前記基板の表面に積層される軟磁性の裏打ち層と、前記裏打ち層の表面に積層される非磁性中間層と、前記非磁性中間層に重ね合わせられ、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を繰り返し重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えることを特徴とする垂直磁気記憶媒体。
【請求項１０】
記憶媒体と、前記記憶媒体の表面に向き合わせられるヘッドスライダーとを備え、前記記憶媒体は、基板と、前記基板の表面に積層される軟磁性の裏打ち層と、前記裏打ち層の表面に積層される非磁性中間層と、前記非磁性中間層に重ね合わせられ、非磁性貴金属原子から形成される第１薄膜、および、磁性原子または磁性合金から形成される第２薄膜を繰り返し重ね合わせる積層体と、前記積層体の表面に重ね合わせられ、前記積層体の飽和磁化よりも大きい飽和磁化を有する強磁性膜とを備えることを特徴とする記憶装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１９９１９２（Ｐ２０１０−１９９１９２Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４０５９９（Ｐ２００９−４０５９９）
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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