垂直磁気記録媒体の製造方法、垂直磁気記録媒体、および磁気記録装置
【課題】スパイクノイズを抑制できる垂直磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】ディスク状基板の上に、磁化容易軸が半径方向に配向するように磁性膜を形成する工程を含む垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記マグネトロンスパッタ工程を、前記基板に、中心部に第１の磁極を周辺部に第２の磁極を有する第１の磁石が形成する磁界を前記第１の側から印加し、さらに前記基板に、中心部に前記第１の磁極を周辺部に前記第２の磁極を有する第２の磁石が形成する磁界を第２の側から印加することにより実行し、前記マグネトロンスパッタ工程において前記第１および第２の磁石を、前記ディスク状基板の中心線に対して偏倚した位置に形成し、さらに前記マグネトロンスパッタ工程を、前記第1および第2の磁石を、前記中心線の周りで同時に周回させながら実行し、その際、前記中心線周りでの前記第１の磁石と第２の磁石の位相角のずれを−９０°から+９０°の範囲に設定する。
【解決手段】ディスク状基板の上に、磁化容易軸が半径方向に配向するように磁性膜を形成する工程を含む垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記マグネトロンスパッタ工程を、前記基板に、中心部に第１の磁極を周辺部に第２の磁極を有する第１の磁石が形成する磁界を前記第１の側から印加し、さらに前記基板に、中心部に前記第１の磁極を周辺部に前記第２の磁極を有する第２の磁石が形成する磁界を第２の側から印加することにより実行し、前記マグネトロンスパッタ工程において前記第１および第２の磁石を、前記ディスク状基板の中心線に対して偏倚した位置に形成し、さらに前記マグネトロンスパッタ工程を、前記第1および第2の磁石を、前記中心線の周りで同時に周回させながら実行し、その際、前記中心線周りでの前記第１の磁石と第２の磁石の位相角のずれを−９０°から+９０°の範囲に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に磁気記録技術に係り、特に垂直磁気記録媒体の製造方法、かかる製造方法により製造された垂直磁気記録媒体、さらにかかる垂直磁気記録媒体を有する磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置などの磁気記録装置では、近年の磁気記録媒体の記録密度の急激な増大により、めざましい記録容量の増加が達成されている。
【０００３】
従来の磁気記録装置では、記録媒体中に情報を、面内磁化を有する記録ビットの形で記録する、いわゆる面内記録型の磁気記録装置が主流であったが、かかる面内記録方式では、記録磁界や熱揺らぎにより記録ビットが消失しやすく、記録密度の向上は限界に達しつつある。そこで、記録媒体の面に垂直方向に磁気記録を行う、いわゆる垂直記録型の磁気記録装置について、研究開発がなされている。
【０００４】
図１は、垂直記録型磁気記録装置の原理を説明する図である。
【０００５】
図１を参照するに、垂直磁気記録装置は、基板１１と、前記基板１１上に形成された軟磁性裏打ち層１２と、前記軟磁性裏打ち層１２上に形成された垂直記録層１３とよりなる垂直磁気記録媒体１０を使い、前記垂直磁気記録媒体１０中に、面積の小さい主磁極１４Ａと、前記主磁極よりも面積の大きい副磁極１４Ｂを備えた磁気ヘッド１４により、磁気記録を行う。
【０００６】
すなわち前記主磁極１４Ａから出た磁束は前記垂直磁気記録媒体１０を通過して副磁極１４Ｂに戻るが、前記記録層１３のうち、前記主磁極１４Ａ直下の領域１３Ａにおいては大きな磁束密度が生じ、磁気記録媒体１０の面に対して垂直方向の磁化が、記録ビットとして形成される。
【特許文献１】特開２００１−１５５３２１号公報
【特許文献２】特許第２９４７０２９号公報
【特許文献３】特許第３６１７４００号公報
【特許文献４】米国特許６７０９７７３号公報
【非特許文献１】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇ．38（２００２）１９９１
【非特許文献２】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇ．3３（１９９７）２９８３
【非特許文献３】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇ．４０（２００４）２３８６
【非特許文献４】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇ．４０（２００４）２３８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、このような軟磁性裏打ち層１２を備えた垂直磁気記録媒体では、読み取り時に記録ビット１３Ａ以外に起因する、いわゆるスパイクノイズが観測されることがある。このようなスパイクノイズは、軟磁性裏打ち層１２中に形成された磁壁からの漏洩磁束に起因するもので、垂直磁気記録媒体におけるビット誤り率を抑制するには、軟磁性裏打ち層１２中における磁区の制御が重要となる。
【０００８】
かかる軟磁性裏打ち層の磁区制御については非特許文献１，２に、軟磁性裏打ち層に隣接して、反強磁性層あるいは強磁性層を設け、前記軟磁性裏打ち層の磁化方向を揃え、スパイクノイズを低減する技術が記載されている。
【０００９】
また特許文献１および非特許文献３，４では、軟磁性層中に極薄の非磁性層を設けることにより、前記軟磁性層を上部層と下部層に分割し、これらの間に生じるＲＫＫＹ（Reduerman-Kittel-Kasuya-Yoshida）交換相互作用を利用して、前記上部層および下部層の磁化方向を、反平行に制御する技術が記載されている。
【００１０】
ところで、図１において前記軟磁性裏打ち層１２を磁気ヘッド１４の一部と考えると、前記軟磁性裏打ち層１２の磁化容易軸は、ディスク状の磁気記録媒体の面内において半径方向に配向するのが、前記スパイクノイズを低減する観点から好ましい。
【００１１】
軟磁性裏打ち層の磁化方向制御については、特許文献２〜４に提案がなされているが、特許文献２，３に記載の技術では、前記マグネトロンスパッタ法により硬磁性ピニング層、軟磁性裏打ち層および記録層を、基板近傍において半径方向に磁界を印加した状態で順次形成し、その際、特に前記硬磁性ピニング層に、磁化容易軸が半径方向に配列するような磁気異方性を付与している。このように硬磁性ピニング層に磁気異方性を付与することにより、前記特許文献２，３の技術では、その上に形成される軟磁性裏打ち層の磁化容易軸の方位をも面内半径方向に制御しようとしている。
【００１２】
図２は、上記特許文献２，３で使われるマグネトロンスパッタ装置の主要部を示す。
【００１３】
図２を参照するに、ディスク状の基板１５およびターゲット１６が、マグネトロンスパッタ装置を構成する真空処理容器（図示せず）中に、磁化印加装置１７とマグネトロン１８の間で、互いに対向するように、図示の例では、基板１５が、磁界印加装置１４の側に、またターゲット１６がマグネトロン１８の側に位置するように配置されている。
【００１４】
前記磁界印加装置１４は、純鉄よりなるディスク状ヨーク２０と、前記ヨーク２０上に保持された円柱上の希土類磁石２２、さらに前記ヨーク２０上に前記磁石２２を囲むように配置されたリング状の希土類磁石２４より構成されており、一方、前記マグネトロン１８は、純鉄よりなるディスク状ヨーク３０と、前記ヨーク３０上に保持された円柱上の希土類磁石３２、さらに前記ヨーク３０上に前記磁石２２を囲むように配置されたリング状の希土類磁石３４より構成されている。
【００１５】
前記磁石２２，２４および３２，３４は、前記被処理基板１５に前記磁石２２のＳ極が、また前記磁石２４のＮ極が面するように配置され、また前記磁石３２，２４は、前記ターゲット１６に磁石３２のＳ極と磁石３４のＮ極が面するように配置されており、磁石２２のＮ極から出た磁束は、ヨーク２０を通って磁石２４のＳ極に吸い込まれ、また磁石２４のＮ極から出た磁束は前記被処理基板１５を通って磁石２２のＳ極に吸い込まれる。同様に、磁石３２のＮ極から出た磁束は、ヨーク３０を通って磁石３４のＳ極に吸い込まれ、また磁石３４のＮ極から出た磁束は前記ターゲット１６を通って磁石３２のＳ極に吸い込まれる。
【００１６】
このように、上記特許文献２，３の技術では、硬磁性ピニング層、軟磁性裏打ち層、および記録層をマグネトロンスパッタにより堆積する際に、前記磁石２２，２４および３２，３４の形成する磁界を印加することにより、被処理基板１５上に形成される硬磁性層の磁化容易軸の方位を制御しようとするものであるが、上記磁気異方性を付与する磁石２２，２４，３２，３４は固定されており、このような構成では、上記の磁気回路以外に、例えば磁石２４のＮ極から磁石３２のＳ極に至る磁束、あるいは磁石３４のＮ極から磁石２２のＳ極に至る磁束よりなる磁気回路が形成され、さらにこれらの磁気回路相互間における磁束の干渉効果も生じ、実際に基板１５に印加される磁束分布は非常に複雑なものになる。
【００１７】
このため、上記従来の技術により基板上に形成される軟磁性裏打ち層において、磁化容易軸を所望の、半径方向に向いた面内分布に制御するのは、実際には困難である。
【００１８】
また特許文献４では、上記特許文献２，３における磁界印加装置１４を省略した構成が記載されているが、かかる構成では、基板１５に印加される磁界は単純化されるものの、軟磁性層への異方性付与効果、すなわち磁化容易軸を揃える効果は薄いものと考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
一の側面によれば本発明は、ディスク状基板の上に、磁化容易軸が半径方向に配向するように磁性膜を形成する工程を含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記マグネトロンスパッタ工程は、前記基板に、中心部に第１の磁極を周辺部に第２の磁極を有する第１の磁石が形成する磁界を前記第１の側から印加し、さらに前記基板に、中心部に前記第１の磁極を周辺部に前記第２の磁極を有する第２の磁石が形成する磁界を第２の側から印加することにより実行され、前記マグネトロンスパッタ工程において前記第１および第２の磁石は、前記ディスク状基板の中心線に対して偏倚した位置に形成され、さらに前記マグネトロンスパッタ工程は、前記第1および第2の磁石を、前記中心線の周りで同時に周回させながら実行され、その際、前記中心線周りでの前記第１の磁石と第２の磁石の位相角のずれを−９０°から+９０°の範囲に設定することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、磁気記録媒体のディスク状基板の上にマグネトロンスパッタ工程により、磁化容易軸が半径方向に配向した磁性膜を形成することが可能となり、かかる磁性膜を軟磁性裏打ち層として使うことにより、垂直磁気記録媒体におけるスパイクノイズの発生を効果的に抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［原理］
図３（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施形態による、被処理基板４１上への磁性層のマグネトロンスパッタによる形成の様子を示す図である。ただし図３（Ａ）は、本発明で使われるマグネトロンスパッタ装置を横方向から見た図を示し、図３（Ｂ）は、基板面に垂直方向から見た図を示す。ただし図３（Ａ），（Ｂ）中、マグネトロンスパッタ装置の真空容器や基板保持機構、給電機構の図示は省略する。
【００２２】
図３（Ａ），（Ｂ）を参照するに、ディスク状の被処理基板４１に対向して、第１の側に例えばＦｅＣｏＢ合金よりなるスパッタターゲット４２Ａが、離間して配設されており、また第２の側に、同様なスパッタターゲット４２Ｂが、同様な距離だけ離間して配設されている。
【００２３】
さらに、前記スパッタターゲット４２Ａおよび４２Ｂのそれぞれ外側には、前記ディスク状被処理基板の中心線Ｃから同一の距離偏倚して、図３（Ｃ）に断面構成を示すマグネット４３Ａおよび４３Ｂが配置されている。
【００２４】
図３（Ｃ）に示すように、マグネット４３Ａは、中央のマグネット４３Ａ１とそれを囲むリング状のマグネット４３Ａ２よりなる円形形状を有し、前記ターゲット４２Ａに面した側において、中央のマグネット４３Ａ１のＮ極から出た磁束が外周部のリング状マグネット４３Ａ２のＳ極に還流するように配置されている。同様にマグネット４３Ｂは、中央のマグネット４３Ｂ１とそれを囲むリング状のマグネット４３Ｂ２よりなる円形形状を有し、前記ターゲット４２Ｂに面した側において、中央のマグネット４３Ｂ１のＮ極から出た磁束が、外周部のリング状マグネット４３Ｂ２のＳ極に還流するように配置されている。
【００２５】
さらに本実施形態では、前記基板４１上へのＦｅＣｏＢ膜のマグネトロンスパッタの際に、前記マグネット４３Ａおよび４３Ｂは、前記中心線Ｃの周りで同期して回転される。
【００２６】
その際、本実施形態では、図３（Ｂ）に示すように、前記マグネット４３Ａ，４３Ｂを前記中心線Ｃの回りで同時に、同じ位相角θで回転させ、前記被処理基板４１に与えられる磁界を均一化している。
【００２７】
なお図示の例では、被処理基板４１の外縁とマグネット４３Ａ，４３Ｂが前記中心線Ｃｃの回りで描く円の外縁４３Ｃと一致しているように描かれているが、これは本発明にとって必須のことではなく、前記被処理基板４１は、前記マグネット４３Ａ，４３Ｂが描く円の外縁４３Ｃよりも小さくても大きくてもかまわない。
【００２８】
図４は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように位相角θを０°とした場合に、被処理基板４１にマグネット４３Ａ，４３Ｂから図３（Ｃ）において矢印で示すように印加される漏洩磁界の面内成分をシミュレーションで求めた結果を示す。
【００２９】
図４を参照するに、位相角θを０°とした場合、被処理基板４１の面内方向に５００Ｇの漏洩磁界を印加することが可能で、マグネット４３Ａ，４３Ｂを前記被処理基板４１の中心軸４１Ｃ回りで回動させながら磁性膜のマグネトロンスパッタを実行することにより、図５に示すように、前記被処理基板４１上に、磁化容易軸が半径方向に配列した磁性膜を形成することが可能となるのがわかる。
【００３０】
これに対し、図６（Ａ）は、図６（Ｂ）に示すように前記マグネット４３Ａと４３Ｂの位相角θを１８０°とした場合に、被処理基板４１に印加される漏洩磁界を、位相角以外は同じ条件でシミュレーションにより求めた結果を示す。
【００３１】
図６（Ａ）を参照するに、位相角θを１８０°とした場合には、面内方向での最大漏洩磁界は４００Ｇに過ぎず、しかもディスク４１外周部の一部の領域に限定されているのがわかる。そこで、このような条件下で磁性膜のマグネトロンスパッタを実行した場合、得られる磁性膜の磁化容易軸の配列は、図７に示すように、半径方向の配列以外に周方向、あるいは中間的な方向への配列も生じ、このような磁性膜を垂直磁気記録媒体の軟磁性裏打ち層として使った場合には、先に説明した磁壁からの漏洩磁束により、スパイクノイズが発生してしまう。
［第１の実施形態］
次に、本発明の第1の実施形態による垂直磁気記録媒体の製造工程を、図８（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら説明する。なお以下の説明は、磁性膜の形成は基板の片側のみに行われている場合についてのものであるが、同様な工程で磁性膜を基板の両側に形成することも可能である。
【００３２】
図８（Ａ）を参照するに、Ａｌ合金や化学強化ガラスなどの非磁性材料上にＮｉＰメッキ層（図示せず）を形成したディスク状の基板６１が、先に図３（Ａ）で説明したマグネトロンスパッタ装置中に被処理基板４１として導入され、０．５ＰａのＡｒ雰囲気中、投入電力を１ｋＷに、またマグネット４３Ａ，４３Ｂの位相角θを０°に設定してＤＣスパッタを実行し、前記基板６１上に、例えばアモルファスＦｅＣｏＢ膜よりなり図５に示すような半径方向に配列した磁化容易軸を有する下部軟磁性裏打ち層６２を、２０〜２４ｎｍの膜厚に形成する。なお、前記非磁性基板６１としては、結晶化ガラスや、表面に熱酸化膜が形成されたシリコン基板を使うことも可能である。また前記下部軟磁性裏打ち層６２はＦｅＣｏＢ膜に限定されるものではなく、例えばＣｏ基、Ｆｅ基、Ｎｉ基のいずれかに、Ｚｒ，Ｔａ，Ｃ，Ｎｂ，ＳｉおよびＢのうちから選ばれる少なくとも一つの元素を添加したアモルファス相あるいは微結晶構造の合金層を使うことも可能である。
【００３３】
次に図８（Ｂ）の工程において前記下部軟磁性裏打ち層６２上にＤＣスパッタ法により、Ｒｕ膜よりなる非磁性層６３を、圧力が０．５ＰａのＡｒ雰囲気中、１５０Ｗの投入電力で、例えば０．７ｎｍの膜厚に形成し、さらに前記非磁性層６３上にアモルファスＦｅＣｏＢ膜を上部軟磁性裏打ち層６４として、ＤＣスパッタ法により、２０〜２４ｎｍの膜厚に形成する。
【００３４】
なお、前記非磁性層６３としては、Ｒｈ膜、Ｉｒ膜、Ｃｕ膜、Ｃｒ膜、Ｒｅ膜、Ｍｏ膜、Ｎｂ膜、Ｗ膜、Ｔａ膜、Ｃ膜、あるいはこれらの少なくとも一つの元素を含む合金膜、あるいはＭｇＯ膜を使うことが可能である。また前記上部軟磁性裏打ち層６４も、アモルファスＦｅＣｏＢ膜に限定されるものではなく、例えばＣｏ基、Ｆｅ基、Ｎｉ基のいずれかに、Ｚｒ，Ｔａ，Ｃ，Ｎｂ，ＳｉおよびＢのうちから選ばれる少なくとも一つの元素を添加したアモルファス相あるいは微結晶構造の合金層を使うことも可能である。
【００３５】
このようにして形成された上部軟磁性裏打ち層６４は、前記非磁性層６３を介して下部軟磁性裏打ち層６２と交換結合し、それぞれの磁化が反平行に配列した、安定な反強磁性結合状態を生じる。このような反磁性結合状態では、軟磁性裏打ち層６２と６４の間で磁束が還流し、外部への磁束の漏洩が低減され、先に図５で説明した軟磁性裏打ち層の磁化容易軸の配向制御効果と相まって、垂直磁気記録媒体のスパイクノイズをさらに低減することができる。また、このような交換結合に伴って、前記上部軟磁性層６４の磁化容易軸は、前記上部軟磁性層６４が図３のマグネトロンスパッタ装置以外の堆積装置により形成された場合であっても、前記下部軟磁性層６２の磁化容易軸と共に、ディスク状基板６１の半径方向に配向する。
【００３６】
前記軟磁性裏打ち層６２および６４を合計した膜厚は、例えば飽和磁束密度Ｂｓが１Ｔ以上の場合には、磁気ヘッドによる書き込み容易性や再生容易性の観点から、１０ｎｍ以上、例えば３０ｎｍ以上とするのが好ましい。一方、製造費用の観点からは前記合計膜厚は小さい方が好ましく、前記合計膜厚を１００ｎｍ以下、例えば６０ｎｍ以下とするのが好ましい。
【００３７】
次に図８（Ｃ）の工程において、前記上部軟磁性層６４上に圧力が８ＰａのＡｒ雰囲気中、投入電力を２５０ＷとしたＤＣスパッタ法により、Ｒｕ膜よりなる非磁性下地層６５が、約２０ｎｍの膜厚に形成される。ただし前記非磁性下地層６５はＲｕの単層膜に限定されるものではなく、二層以上の多層構造膜により構成してもよい。この場合には、それぞれの層を、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｇｅ，Ｎｉ，ＭｎのいずれかとＲｕの合金より構成するのが好ましい。
【００３８】
また前記非磁性下地層６５の結晶性向上と結晶粒径制御のために、前記非磁性下地層６５の形成前に、前記上部軟磁性裏打ち層６４上にシード層として、例えばＴａ，Ｔｉ，Ｃ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｈｆ，Ｍｇ，Ｐｔのいずれか、あるいはこれらの合金よりなるアモルファス層を形成するのが好ましい。
【００３９】
次に前記非磁性下地層６５上にグラニュラー構造のＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2膜よりなる主記録層６６を、圧力が約３ＰａのＡｒ雰囲気中、３５０Ｗの投入電力でＤＣスパッタを行うことにより約１０ｎｍの膜厚で形成し、さらに前記主記録層６６上に、ＣｏＣｒＰＢ層よりなる補助記録層６７を、０．５ＰａのＡｒ雰囲気中、４００Ｗの投入電力でスパッタを行うことにより、約６ｎｍの膜厚に形成する。前記主記録層６６と補助記録層６７は、垂直磁気記録媒体の記録層を構成する。
【００４０】
このような条件で形成された主記録層６６および補助記録層６７では、それぞれの異方性磁界Ｈk1，Hk2と磁化反転パラメータα1，α2が、関係Ｈk1>Hk2およびα1<α2を満たすが、これは、主記録層６６の垂直磁気異方性が、補助記録層６７のそれよりも大きい場合に対応しており、上記実施形態では、垂直磁気記録媒体の記録層が、垂直磁気異方性が大きい主記録層６６と垂直磁気異方性がより小さい補助記録層６７が積層された構造となる状況に対応する。
【００４１】
主記録層６６はこのように垂直磁気異方性が大きいため、単独では外部磁界による磁化の反転が生じにくく、磁気情報の書き込みが困難になる。しかし、上記のように垂直磁気異方性が小さく、外部磁界により磁化が容易に反転する補助記録層６７を、前記主記録層６６に接して設けることにより、層６６，６７間におけるスピン相互作用により、補助記録層６７の磁化の反転に伴って主記録層６６も磁化の反転を生じ、主記録層６６への書き込みが容易に行われる。しかも、主記録層６６における磁気異方性が大きいため、主記録層６６では磁区間での磁化相互作用により、各磁区において磁化の向きが安定し、書き込まれた磁化情報の熱揺らぎに対する耐性が向上する。
【００４２】
なお、熱揺らぎ耐性と書き込み容易性を両立させる場合には、このように記録層を主記録層と補助記録層の２層構造とするのが好ましいが、その必要が無い場合には、単層構造の記録層を使うことも可能である。更に、前記記録層を３層以上の積層構造とすることも可能である。
【００４３】
図８（Ｃ）の工程では、このように補助記録層６７を形成した後、Ｃ2Ｈ2ガスを反応ガスとするＲＦプラズマＣＶＤ法により、前記補助記録層６７上にＤＬＣ（diamond-like carbon）膜６８を、例えば４Ｐａの圧力下、２００℃の基板温度において、１０００Ｗの高周波電極を供給し、さらに基板―シャワーヘッド間に２００Ｖのバイアス電圧を印加することにより、例えば４ｎｍの膜厚で形成する。
【００４４】
なお本実施形態では、前記層６３〜６７の形成、すなわち下部軟磁性裏打ち層６２の形成後の成膜工程をＤＣスパッタ法により行う場合を例として説明したが、層６３〜６６の形成はＤＣスパッタ法に限定されるものではなく、ＲＦスパッタ法、パルスＤＣスパッタ法、ＣＶＤ法などにより行うことも可能である。
【００４５】
図９は、前記図８（Ａ）の状態の下部軟磁性裏打ち層６２について、基板方位角および基板中心からの距離で規定される様々な座標位置における磁化特性を、面内Ｋｅｒｒ測定により求めた結果を示す。図９中、方位角は、任意に定めた基準方位から測った周方向の角度であり、Ｒは、基板中心から測った距離を示す。また図中、「Ｒａｄ」とあるのは、外部磁界Ｈを半径方向に印加した場合の磁化特性であり、「Ｃｉｒ」となるのは外部磁界Ｈを周方向に印加した場合の磁化特性を示す。また磁化は縦軸に、Ｋｅｒｒ回転角として示してある。
【００４６】
図９を参照するに、前記図３（Ａ）〜（Ｃ）の工程においてマグネット４３Ａ，４３Ｂのなす位相角θを０°とした場合には、いずれの位置座標においても、外部磁界Ｈを半径方向に印加した場合には角形比ＳＱが１に近い、直立したヒステリシス曲線が見られ、磁性膜はわずかな外部磁界で飽和するのがわかる。これは、磁化容易軸が基板上、半径方向に整列していることを示している。一方、外部磁界Ｈを周方向に印加した場合には、角形比ＳＱが小さく、磁性膜の磁化は外部磁界Ｈと共に緩やかに増加するが、これは、磁化容易軸が周方向には向いていないことを示している。すなわち、図９の結果は、実際に下部軟磁性裏打ち層６２中に、先に図５で示した磁化容易軸の配向が実現されていることを示している。
【００４７】
これに対し、図１０は、図６（Ａ）の下部軟磁性裏打ち層６２の形成を、図６（Ａ），（Ｂ）の比較例に示すようにマグネット４３Ａ，４３Ｂのなす位相角を１８０°に設定し実行した場合の、得られた下部軟磁性裏打ち層６２の磁化特性を示す図である。図１０においても、前記図９に対応したディスク状基板６１上の様々な座標位置について、面内Ｋｅｒｒ効果で求めた磁化曲線を示している。
【００４８】
図１０の場合には、周方向に外部磁界Ｈを印加した場合にも大きな角形比ＳＱを有するヒステリシス曲線が得られる場合があり、図５で示したような基板面内で磁化容易軸が一様に半径方向に配向した磁性膜は得られず、むしろ図７で示したような、磁化容易軸が様々な方向に向いた磁性膜が得られていることがわかる。
【００４９】
さらに図１１は、前記図３（Ａ）〜（Ｃ）の構成において、片側のマグネット４３Ａのみを設け、他方のマグネット４３Ｂを省略した場合に得られる磁性膜の磁化曲線を示す。
【００５０】
このような場合には、半径方向に外部磁化Ｈを印加した場合の周方向に外部磁化Ｈを印加した場合で、大きな差がなく、磁化容易軸の配向制御がなされていないことを示している。
【００５１】
このように、図９の磁化曲線を示す磁性膜を軟磁性裏打ち層として使った場合には、スパイクノイズを効果的に抑制することができるのに対し、図１０，１１の磁化曲線を示す磁性膜を軟磁性裏打ち層として使った場合には、スパイクノイズの抑制は困難である。
【００５２】
以上の実施形態では、図３（Ａ）〜（Ｃ）のマグネトロンスパッタ装置において、マグネット４３Ａ，４３Ｂの位相差θを０°および１８０°に設定した場合を検討したが、本発明の発明者は、さらに前記位相差θを９０°および２７０°にふった場合についても、磁化曲線を求め、評価を行った。
【００５３】
図１２は、このように位相差θを変化させた場合の、観測される磁化曲線の角形比ＳＱを示す。
【００５４】
図１２を参照するに、磁界を半径方向に印加した場合、位相角θが０〜９０°および２７０〜３６０°（θ≦±９０°）の場合には、磁化曲線は理想的なほぼ角形比１を示し、磁化容易軸が図５のように半径方向に配列するのに対し、前記位相角θの絶対値が９０°を超えると、角形比は急激に劣化し、磁化容易軸の配列が半径方向から乱れるのがわかる。これに相反して、磁界を周方向に印加した場合の角形比ＳＱは、位相角θが±９０°以内であればほとんどゼロで、周方向に配向した磁化容易軸はほとんど無いのに対し、位相角θの絶対値が９０°を超えると、角形比が増大し、周方向に配向した磁化容易軸の割合が増加するのがわかる。すなわち、前記位相角θが９０°から２７０°の間では、先に図７で説明したような磁化容易軸の分布が生じているものと考えられる。
【００５５】
図１２より、図３（Ａ）〜（Ｃ）のマグネトロンスパッタ装置においては、前記位相角θを±９０°以内、より好ましくは±４５°以内、最も好ましくは０°に設定するのが好ましいことがわかる。
［第２の実施形態］
図１３は、前記第１の実施形態による垂直磁気記録媒体を磁気ディスク１１０として使った磁気記録装置１０５の構成を示す。
【００５６】
図１３を参照するに、磁気記録装置１０５ではスピンドルモータ１０６により磁気ディスク１１０が回転駆動され、さらに前記磁気ディスク１１０の表面を、略半径方向に、所定の浮上量で走査するアーム１２０が設けられ、前記アーム１２０の先端部に、磁気ヘッド８０が担持される。
【００５７】
かかる磁気記録装置１０５では、媒体のスパイクノイズが低減され、高いＳ／Ｎ比で信号の書き込み・読み出しが可能となる。
【００５８】
以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【００５９】
（付記１） ディスク状基板の上に、磁化容易軸が半径方向に配向するように磁性膜を形成する工程を含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記マグネトロンスパッタ工程は、前記基板に、中心部に第１の磁極を周辺部に第２の磁極を有する第１の磁石が形成する磁界を前記第１の側から印加し、さらに前記基板に、中心部に前記第１の磁極を周辺部に前記第２の磁極を有する第２の磁石が形成する磁界を第２の側から印加することにより実行され、
前記マグネトロンスパッタ工程において前記第１および第２の磁石は、前記ディスク状基板の中心線に対して偏倚した位置に形成され、
さらに前記マグネトロンスパッタ工程は、前記第1および第2の磁石を、前記中心線の周りで同時に回動させながら実行され、その際、前記中心線周りでの前記第１の磁石と第２の磁石の位相角のずれを−９０°から+９０°の範囲に設定することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【００６０】
（付記２） 前記位相角のずれを−４５°から＋４５°の範囲に設定することを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【００６１】
（付記３） 前記位相角のずれは、実質的に０°であることを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【００６２】
（付記４） 前記マグネトロンスパッタ工程は、前記基板と前記第1の磁石の間にターゲットを配設して実行されることを特徴とする付記１〜３のうち、いずれか一項記載の垂直磁気記録媒体の製造方法
（付記５） 前記マグネトロンスパッタ工程では、前記ディスク状基板と前記第2の磁石の間に別のターゲットが配設されることを特徴とする付記４記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【００６３】
（付記６） さらに前記磁性層上に、記録層が形成されることを特徴とする付記１〜５のうち、いずれか一項記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【００６４】
（付記７） 付記１〜６のうち、いずれか一項記載の製造方法で製造された垂直磁気記録媒体。
【００６５】
（付記８）
付記１〜６のうち、いずれか一項記載の製造方法で製造された垂直磁気記録媒体を有する磁気記録装置。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】垂直磁気記録の原理を示す図である。
【図２】従来の垂直磁気記録媒体の製造工程およびその問題点を説明する図である。
【図３】本発明で使われるマグネトロンスパッタ装置およびマグネトロンスパッタ工程の要部を示す図である。
【図４】本発明により被処理基板上に実現される磁界分布を示す図である。
【図５】本発明により被処理基板上に形成される磁性層における磁化容易軸の分布を示す図である。
【図６】本発明の比較例による磁界分布を示す図である。
【図７】本発明の比較例において被処理基板上に形成される磁化容易軸の分布を示す図である。
【図８】本発明の第1の実施形態による垂直磁気記録媒体の製造工程を示す図である。
【図９】図８（Ａ）の工程で得られた軟磁性裏打ち層の磁化特性極性を示す図である。
【図１０】本発明の比較例による軟磁性裏打ち層の磁化特性曲線を示す図である。
【図１１】本発明の別の比較例による軟磁性裏打ち層の磁化特性曲線を示す図である。
【図１２】図３のマグネトロンスパッタ装置において許容される位相角の範囲を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態による磁気記録装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 垂直記録媒体
１１ 基板
１２ 軟磁性裏打ち層
１３ 記録層
１４ 磁気ヘッド
１４Ａ 主磁極
１４Ｂ 副磁極
１５ 被処理基板
１６ ターゲット
１７，１８ 磁化印加装置
２０，３０ ヨーク
２２，２４，３２，３４ 磁石
４１ 被処理基板
４２Ａ，４２Ｂ ターゲット
４３Ａ，４３Ｂ、４３Ａ１，４３Ａ２，４３Ｂ１，４３Ｂ２ マグネット
６１ 基板
６２ 下部軟磁性裏打ち層
６３ 非磁性中間層
６４ 上部軟磁性裏打ち層
６５ 非磁性下地層
６６ 主記録層
６７ 補助記録層
６８ 保護膜
８０ 磁気ヘッド
１０５ 磁気記録装置
１０６ モータ
１１０ 磁気ディスク
１２０ アーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に磁気記録技術に係り、特に垂直磁気記録媒体の製造方法、かかる製造方法により製造された垂直磁気記録媒体、さらにかかる垂直磁気記録媒体を有する磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置などの磁気記録装置では、近年の磁気記録媒体の記録密度の急激な増大により、めざましい記録容量の増加が達成されている。
【０００３】
従来の磁気記録装置では、記録媒体中に情報を、面内磁化を有する記録ビットの形で記録する、いわゆる面内記録型の磁気記録装置が主流であったが、かかる面内記録方式では、記録磁界や熱揺らぎにより記録ビットが消失しやすく、記録密度の向上は限界に達しつつある。そこで、記録媒体の面に垂直方向に磁気記録を行う、いわゆる垂直記録型の磁気記録装置について、研究開発がなされている。
【０００４】
図１は、垂直記録型磁気記録装置の原理を説明する図である。
【０００５】
図１を参照するに、垂直磁気記録装置は、基板１１と、前記基板１１上に形成された軟磁性裏打ち層１２と、前記軟磁性裏打ち層１２上に形成された垂直記録層１３とよりなる垂直磁気記録媒体１０を使い、前記垂直磁気記録媒体１０中に、面積の小さい主磁極１４Ａと、前記主磁極よりも面積の大きい副磁極１４Ｂを備えた磁気ヘッド１４により、磁気記録を行う。
【０００６】
すなわち前記主磁極１４Ａから出た磁束は前記垂直磁気記録媒体１０を通過して副磁極１４Ｂに戻るが、前記記録層１３のうち、前記主磁極１４Ａ直下の領域１３Ａにおいては大きな磁束密度が生じ、磁気記録媒体１０の面に対して垂直方向の磁化が、記録ビットとして形成される。
【特許文献１】特開２００１−１５５３２１号公報
【特許文献２】特許第２９４７０２９号公報
【特許文献３】特許第３６１７４００号公報
【特許文献４】米国特許６７０９７７３号公報
【非特許文献１】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇ．38（２００２）１９９１
【非特許文献２】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇ．3３（１９９７）２９８３
【非特許文献３】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇ．４０（２００４）２３８６
【非特許文献４】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇ．４０（２００４）２３８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、このような軟磁性裏打ち層１２を備えた垂直磁気記録媒体では、読み取り時に記録ビット１３Ａ以外に起因する、いわゆるスパイクノイズが観測されることがある。このようなスパイクノイズは、軟磁性裏打ち層１２中に形成された磁壁からの漏洩磁束に起因するもので、垂直磁気記録媒体におけるビット誤り率を抑制するには、軟磁性裏打ち層１２中における磁区の制御が重要となる。
【０００８】
かかる軟磁性裏打ち層の磁区制御については非特許文献１，２に、軟磁性裏打ち層に隣接して、反強磁性層あるいは強磁性層を設け、前記軟磁性裏打ち層の磁化方向を揃え、スパイクノイズを低減する技術が記載されている。
【０００９】
また特許文献１および非特許文献３，４では、軟磁性層中に極薄の非磁性層を設けることにより、前記軟磁性層を上部層と下部層に分割し、これらの間に生じるＲＫＫＹ（Reduerman-Kittel-Kasuya-Yoshida）交換相互作用を利用して、前記上部層および下部層の磁化方向を、反平行に制御する技術が記載されている。
【００１０】
ところで、図１において前記軟磁性裏打ち層１２を磁気ヘッド１４の一部と考えると、前記軟磁性裏打ち層１２の磁化容易軸は、ディスク状の磁気記録媒体の面内において半径方向に配向するのが、前記スパイクノイズを低減する観点から好ましい。
【００１１】
軟磁性裏打ち層の磁化方向制御については、特許文献２〜４に提案がなされているが、特許文献２，３に記載の技術では、前記マグネトロンスパッタ法により硬磁性ピニング層、軟磁性裏打ち層および記録層を、基板近傍において半径方向に磁界を印加した状態で順次形成し、その際、特に前記硬磁性ピニング層に、磁化容易軸が半径方向に配列するような磁気異方性を付与している。このように硬磁性ピニング層に磁気異方性を付与することにより、前記特許文献２，３の技術では、その上に形成される軟磁性裏打ち層の磁化容易軸の方位をも面内半径方向に制御しようとしている。
【００１２】
図２は、上記特許文献２，３で使われるマグネトロンスパッタ装置の主要部を示す。
【００１３】
図２を参照するに、ディスク状の基板１５およびターゲット１６が、マグネトロンスパッタ装置を構成する真空処理容器（図示せず）中に、磁化印加装置１７とマグネトロン１８の間で、互いに対向するように、図示の例では、基板１５が、磁界印加装置１４の側に、またターゲット１６がマグネトロン１８の側に位置するように配置されている。
【００１４】
前記磁界印加装置１４は、純鉄よりなるディスク状ヨーク２０と、前記ヨーク２０上に保持された円柱上の希土類磁石２２、さらに前記ヨーク２０上に前記磁石２２を囲むように配置されたリング状の希土類磁石２４より構成されており、一方、前記マグネトロン１８は、純鉄よりなるディスク状ヨーク３０と、前記ヨーク３０上に保持された円柱上の希土類磁石３２、さらに前記ヨーク３０上に前記磁石２２を囲むように配置されたリング状の希土類磁石３４より構成されている。
【００１５】
前記磁石２２，２４および３２，３４は、前記被処理基板１５に前記磁石２２のＳ極が、また前記磁石２４のＮ極が面するように配置され、また前記磁石３２，２４は、前記ターゲット１６に磁石３２のＳ極と磁石３４のＮ極が面するように配置されており、磁石２２のＮ極から出た磁束は、ヨーク２０を通って磁石２４のＳ極に吸い込まれ、また磁石２４のＮ極から出た磁束は前記被処理基板１５を通って磁石２２のＳ極に吸い込まれる。同様に、磁石３２のＮ極から出た磁束は、ヨーク３０を通って磁石３４のＳ極に吸い込まれ、また磁石３４のＮ極から出た磁束は前記ターゲット１６を通って磁石３２のＳ極に吸い込まれる。
【００１６】
このように、上記特許文献２，３の技術では、硬磁性ピニング層、軟磁性裏打ち層、および記録層をマグネトロンスパッタにより堆積する際に、前記磁石２２，２４および３２，３４の形成する磁界を印加することにより、被処理基板１５上に形成される硬磁性層の磁化容易軸の方位を制御しようとするものであるが、上記磁気異方性を付与する磁石２２，２４，３２，３４は固定されており、このような構成では、上記の磁気回路以外に、例えば磁石２４のＮ極から磁石３２のＳ極に至る磁束、あるいは磁石３４のＮ極から磁石２２のＳ極に至る磁束よりなる磁気回路が形成され、さらにこれらの磁気回路相互間における磁束の干渉効果も生じ、実際に基板１５に印加される磁束分布は非常に複雑なものになる。
【００１７】
このため、上記従来の技術により基板上に形成される軟磁性裏打ち層において、磁化容易軸を所望の、半径方向に向いた面内分布に制御するのは、実際には困難である。
【００１８】
また特許文献４では、上記特許文献２，３における磁界印加装置１４を省略した構成が記載されているが、かかる構成では、基板１５に印加される磁界は単純化されるものの、軟磁性層への異方性付与効果、すなわち磁化容易軸を揃える効果は薄いものと考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
一の側面によれば本発明は、ディスク状基板の上に、磁化容易軸が半径方向に配向するように磁性膜を形成する工程を含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記マグネトロンスパッタ工程は、前記基板に、中心部に第１の磁極を周辺部に第２の磁極を有する第１の磁石が形成する磁界を前記第１の側から印加し、さらに前記基板に、中心部に前記第１の磁極を周辺部に前記第２の磁極を有する第２の磁石が形成する磁界を第２の側から印加することにより実行され、前記マグネトロンスパッタ工程において前記第１および第２の磁石は、前記ディスク状基板の中心線に対して偏倚した位置に形成され、さらに前記マグネトロンスパッタ工程は、前記第1および第2の磁石を、前記中心線の周りで同時に周回させながら実行され、その際、前記中心線周りでの前記第１の磁石と第２の磁石の位相角のずれを−９０°から+９０°の範囲に設定することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、磁気記録媒体のディスク状基板の上にマグネトロンスパッタ工程により、磁化容易軸が半径方向に配向した磁性膜を形成することが可能となり、かかる磁性膜を軟磁性裏打ち層として使うことにより、垂直磁気記録媒体におけるスパイクノイズの発生を効果的に抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［原理］
図３（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施形態による、被処理基板４１上への磁性層のマグネトロンスパッタによる形成の様子を示す図である。ただし図３（Ａ）は、本発明で使われるマグネトロンスパッタ装置を横方向から見た図を示し、図３（Ｂ）は、基板面に垂直方向から見た図を示す。ただし図３（Ａ），（Ｂ）中、マグネトロンスパッタ装置の真空容器や基板保持機構、給電機構の図示は省略する。
【００２２】
図３（Ａ），（Ｂ）を参照するに、ディスク状の被処理基板４１に対向して、第１の側に例えばＦｅＣｏＢ合金よりなるスパッタターゲット４２Ａが、離間して配設されており、また第２の側に、同様なスパッタターゲット４２Ｂが、同様な距離だけ離間して配設されている。
【００２３】
さらに、前記スパッタターゲット４２Ａおよび４２Ｂのそれぞれ外側には、前記ディスク状被処理基板の中心線Ｃから同一の距離偏倚して、図３（Ｃ）に断面構成を示すマグネット４３Ａおよび４３Ｂが配置されている。
【００２４】
図３（Ｃ）に示すように、マグネット４３Ａは、中央のマグネット４３Ａ１とそれを囲むリング状のマグネット４３Ａ２よりなる円形形状を有し、前記ターゲット４２Ａに面した側において、中央のマグネット４３Ａ１のＮ極から出た磁束が外周部のリング状マグネット４３Ａ２のＳ極に還流するように配置されている。同様にマグネット４３Ｂは、中央のマグネット４３Ｂ１とそれを囲むリング状のマグネット４３Ｂ２よりなる円形形状を有し、前記ターゲット４２Ｂに面した側において、中央のマグネット４３Ｂ１のＮ極から出た磁束が、外周部のリング状マグネット４３Ｂ２のＳ極に還流するように配置されている。
【００２５】
さらに本実施形態では、前記基板４１上へのＦｅＣｏＢ膜のマグネトロンスパッタの際に、前記マグネット４３Ａおよび４３Ｂは、前記中心線Ｃの周りで同期して回転される。
【００２６】
その際、本実施形態では、図３（Ｂ）に示すように、前記マグネット４３Ａ，４３Ｂを前記中心線Ｃの回りで同時に、同じ位相角θで回転させ、前記被処理基板４１に与えられる磁界を均一化している。
【００２７】
なお図示の例では、被処理基板４１の外縁とマグネット４３Ａ，４３Ｂが前記中心線Ｃｃの回りで描く円の外縁４３Ｃと一致しているように描かれているが、これは本発明にとって必須のことではなく、前記被処理基板４１は、前記マグネット４３Ａ，４３Ｂが描く円の外縁４３Ｃよりも小さくても大きくてもかまわない。
【００２８】
図４は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように位相角θを０°とした場合に、被処理基板４１にマグネット４３Ａ，４３Ｂから図３（Ｃ）において矢印で示すように印加される漏洩磁界の面内成分をシミュレーションで求めた結果を示す。
【００２９】
図４を参照するに、位相角θを０°とした場合、被処理基板４１の面内方向に５００Ｇの漏洩磁界を印加することが可能で、マグネット４３Ａ，４３Ｂを前記被処理基板４１の中心軸４１Ｃ回りで回動させながら磁性膜のマグネトロンスパッタを実行することにより、図５に示すように、前記被処理基板４１上に、磁化容易軸が半径方向に配列した磁性膜を形成することが可能となるのがわかる。
【００３０】
これに対し、図６（Ａ）は、図６（Ｂ）に示すように前記マグネット４３Ａと４３Ｂの位相角θを１８０°とした場合に、被処理基板４１に印加される漏洩磁界を、位相角以外は同じ条件でシミュレーションにより求めた結果を示す。
【００３１】
図６（Ａ）を参照するに、位相角θを１８０°とした場合には、面内方向での最大漏洩磁界は４００Ｇに過ぎず、しかもディスク４１外周部の一部の領域に限定されているのがわかる。そこで、このような条件下で磁性膜のマグネトロンスパッタを実行した場合、得られる磁性膜の磁化容易軸の配列は、図７に示すように、半径方向の配列以外に周方向、あるいは中間的な方向への配列も生じ、このような磁性膜を垂直磁気記録媒体の軟磁性裏打ち層として使った場合には、先に説明した磁壁からの漏洩磁束により、スパイクノイズが発生してしまう。
［第１の実施形態］
次に、本発明の第1の実施形態による垂直磁気記録媒体の製造工程を、図８（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら説明する。なお以下の説明は、磁性膜の形成は基板の片側のみに行われている場合についてのものであるが、同様な工程で磁性膜を基板の両側に形成することも可能である。
【００３２】
図８（Ａ）を参照するに、Ａｌ合金や化学強化ガラスなどの非磁性材料上にＮｉＰメッキ層（図示せず）を形成したディスク状の基板６１が、先に図３（Ａ）で説明したマグネトロンスパッタ装置中に被処理基板４１として導入され、０．５ＰａのＡｒ雰囲気中、投入電力を１ｋＷに、またマグネット４３Ａ，４３Ｂの位相角θを０°に設定してＤＣスパッタを実行し、前記基板６１上に、例えばアモルファスＦｅＣｏＢ膜よりなり図５に示すような半径方向に配列した磁化容易軸を有する下部軟磁性裏打ち層６２を、２０〜２４ｎｍの膜厚に形成する。なお、前記非磁性基板６１としては、結晶化ガラスや、表面に熱酸化膜が形成されたシリコン基板を使うことも可能である。また前記下部軟磁性裏打ち層６２はＦｅＣｏＢ膜に限定されるものではなく、例えばＣｏ基、Ｆｅ基、Ｎｉ基のいずれかに、Ｚｒ，Ｔａ，Ｃ，Ｎｂ，ＳｉおよびＢのうちから選ばれる少なくとも一つの元素を添加したアモルファス相あるいは微結晶構造の合金層を使うことも可能である。
【００３３】
次に図８（Ｂ）の工程において前記下部軟磁性裏打ち層６２上にＤＣスパッタ法により、Ｒｕ膜よりなる非磁性層６３を、圧力が０．５ＰａのＡｒ雰囲気中、１５０Ｗの投入電力で、例えば０．７ｎｍの膜厚に形成し、さらに前記非磁性層６３上にアモルファスＦｅＣｏＢ膜を上部軟磁性裏打ち層６４として、ＤＣスパッタ法により、２０〜２４ｎｍの膜厚に形成する。
【００３４】
なお、前記非磁性層６３としては、Ｒｈ膜、Ｉｒ膜、Ｃｕ膜、Ｃｒ膜、Ｒｅ膜、Ｍｏ膜、Ｎｂ膜、Ｗ膜、Ｔａ膜、Ｃ膜、あるいはこれらの少なくとも一つの元素を含む合金膜、あるいはＭｇＯ膜を使うことが可能である。また前記上部軟磁性裏打ち層６４も、アモルファスＦｅＣｏＢ膜に限定されるものではなく、例えばＣｏ基、Ｆｅ基、Ｎｉ基のいずれかに、Ｚｒ，Ｔａ，Ｃ，Ｎｂ，ＳｉおよびＢのうちから選ばれる少なくとも一つの元素を添加したアモルファス相あるいは微結晶構造の合金層を使うことも可能である。
【００３５】
このようにして形成された上部軟磁性裏打ち層６４は、前記非磁性層６３を介して下部軟磁性裏打ち層６２と交換結合し、それぞれの磁化が反平行に配列した、安定な反強磁性結合状態を生じる。このような反磁性結合状態では、軟磁性裏打ち層６２と６４の間で磁束が還流し、外部への磁束の漏洩が低減され、先に図５で説明した軟磁性裏打ち層の磁化容易軸の配向制御効果と相まって、垂直磁気記録媒体のスパイクノイズをさらに低減することができる。また、このような交換結合に伴って、前記上部軟磁性層６４の磁化容易軸は、前記上部軟磁性層６４が図３のマグネトロンスパッタ装置以外の堆積装置により形成された場合であっても、前記下部軟磁性層６２の磁化容易軸と共に、ディスク状基板６１の半径方向に配向する。
【００３６】
前記軟磁性裏打ち層６２および６４を合計した膜厚は、例えば飽和磁束密度Ｂｓが１Ｔ以上の場合には、磁気ヘッドによる書き込み容易性や再生容易性の観点から、１０ｎｍ以上、例えば３０ｎｍ以上とするのが好ましい。一方、製造費用の観点からは前記合計膜厚は小さい方が好ましく、前記合計膜厚を１００ｎｍ以下、例えば６０ｎｍ以下とするのが好ましい。
【００３７】
次に図８（Ｃ）の工程において、前記上部軟磁性層６４上に圧力が８ＰａのＡｒ雰囲気中、投入電力を２５０ＷとしたＤＣスパッタ法により、Ｒｕ膜よりなる非磁性下地層６５が、約２０ｎｍの膜厚に形成される。ただし前記非磁性下地層６５はＲｕの単層膜に限定されるものではなく、二層以上の多層構造膜により構成してもよい。この場合には、それぞれの層を、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｇｅ，Ｎｉ，ＭｎのいずれかとＲｕの合金より構成するのが好ましい。
【００３８】
また前記非磁性下地層６５の結晶性向上と結晶粒径制御のために、前記非磁性下地層６５の形成前に、前記上部軟磁性裏打ち層６４上にシード層として、例えばＴａ，Ｔｉ，Ｃ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｈｆ，Ｍｇ，Ｐｔのいずれか、あるいはこれらの合金よりなるアモルファス層を形成するのが好ましい。
【００３９】
次に前記非磁性下地層６５上にグラニュラー構造のＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2膜よりなる主記録層６６を、圧力が約３ＰａのＡｒ雰囲気中、３５０Ｗの投入電力でＤＣスパッタを行うことにより約１０ｎｍの膜厚で形成し、さらに前記主記録層６６上に、ＣｏＣｒＰＢ層よりなる補助記録層６７を、０．５ＰａのＡｒ雰囲気中、４００Ｗの投入電力でスパッタを行うことにより、約６ｎｍの膜厚に形成する。前記主記録層６６と補助記録層６７は、垂直磁気記録媒体の記録層を構成する。
【００４０】
このような条件で形成された主記録層６６および補助記録層６７では、それぞれの異方性磁界Ｈk1，Hk2と磁化反転パラメータα1，α2が、関係Ｈk1>Hk2およびα1<α2を満たすが、これは、主記録層６６の垂直磁気異方性が、補助記録層６７のそれよりも大きい場合に対応しており、上記実施形態では、垂直磁気記録媒体の記録層が、垂直磁気異方性が大きい主記録層６６と垂直磁気異方性がより小さい補助記録層６７が積層された構造となる状況に対応する。
【００４１】
主記録層６６はこのように垂直磁気異方性が大きいため、単独では外部磁界による磁化の反転が生じにくく、磁気情報の書き込みが困難になる。しかし、上記のように垂直磁気異方性が小さく、外部磁界により磁化が容易に反転する補助記録層６７を、前記主記録層６６に接して設けることにより、層６６，６７間におけるスピン相互作用により、補助記録層６７の磁化の反転に伴って主記録層６６も磁化の反転を生じ、主記録層６６への書き込みが容易に行われる。しかも、主記録層６６における磁気異方性が大きいため、主記録層６６では磁区間での磁化相互作用により、各磁区において磁化の向きが安定し、書き込まれた磁化情報の熱揺らぎに対する耐性が向上する。
【００４２】
なお、熱揺らぎ耐性と書き込み容易性を両立させる場合には、このように記録層を主記録層と補助記録層の２層構造とするのが好ましいが、その必要が無い場合には、単層構造の記録層を使うことも可能である。更に、前記記録層を３層以上の積層構造とすることも可能である。
【００４３】
図８（Ｃ）の工程では、このように補助記録層６７を形成した後、Ｃ2Ｈ2ガスを反応ガスとするＲＦプラズマＣＶＤ法により、前記補助記録層６７上にＤＬＣ（diamond-like carbon）膜６８を、例えば４Ｐａの圧力下、２００℃の基板温度において、１０００Ｗの高周波電極を供給し、さらに基板―シャワーヘッド間に２００Ｖのバイアス電圧を印加することにより、例えば４ｎｍの膜厚で形成する。
【００４４】
なお本実施形態では、前記層６３〜６７の形成、すなわち下部軟磁性裏打ち層６２の形成後の成膜工程をＤＣスパッタ法により行う場合を例として説明したが、層６３〜６６の形成はＤＣスパッタ法に限定されるものではなく、ＲＦスパッタ法、パルスＤＣスパッタ法、ＣＶＤ法などにより行うことも可能である。
【００４５】
図９は、前記図８（Ａ）の状態の下部軟磁性裏打ち層６２について、基板方位角および基板中心からの距離で規定される様々な座標位置における磁化特性を、面内Ｋｅｒｒ測定により求めた結果を示す。図９中、方位角は、任意に定めた基準方位から測った周方向の角度であり、Ｒは、基板中心から測った距離を示す。また図中、「Ｒａｄ」とあるのは、外部磁界Ｈを半径方向に印加した場合の磁化特性であり、「Ｃｉｒ」となるのは外部磁界Ｈを周方向に印加した場合の磁化特性を示す。また磁化は縦軸に、Ｋｅｒｒ回転角として示してある。
【００４６】
図９を参照するに、前記図３（Ａ）〜（Ｃ）の工程においてマグネット４３Ａ，４３Ｂのなす位相角θを０°とした場合には、いずれの位置座標においても、外部磁界Ｈを半径方向に印加した場合には角形比ＳＱが１に近い、直立したヒステリシス曲線が見られ、磁性膜はわずかな外部磁界で飽和するのがわかる。これは、磁化容易軸が基板上、半径方向に整列していることを示している。一方、外部磁界Ｈを周方向に印加した場合には、角形比ＳＱが小さく、磁性膜の磁化は外部磁界Ｈと共に緩やかに増加するが、これは、磁化容易軸が周方向には向いていないことを示している。すなわち、図９の結果は、実際に下部軟磁性裏打ち層６２中に、先に図５で示した磁化容易軸の配向が実現されていることを示している。
【００４７】
これに対し、図１０は、図６（Ａ）の下部軟磁性裏打ち層６２の形成を、図６（Ａ），（Ｂ）の比較例に示すようにマグネット４３Ａ，４３Ｂのなす位相角を１８０°に設定し実行した場合の、得られた下部軟磁性裏打ち層６２の磁化特性を示す図である。図１０においても、前記図９に対応したディスク状基板６１上の様々な座標位置について、面内Ｋｅｒｒ効果で求めた磁化曲線を示している。
【００４８】
図１０の場合には、周方向に外部磁界Ｈを印加した場合にも大きな角形比ＳＱを有するヒステリシス曲線が得られる場合があり、図５で示したような基板面内で磁化容易軸が一様に半径方向に配向した磁性膜は得られず、むしろ図７で示したような、磁化容易軸が様々な方向に向いた磁性膜が得られていることがわかる。
【００４９】
さらに図１１は、前記図３（Ａ）〜（Ｃ）の構成において、片側のマグネット４３Ａのみを設け、他方のマグネット４３Ｂを省略した場合に得られる磁性膜の磁化曲線を示す。
【００５０】
このような場合には、半径方向に外部磁化Ｈを印加した場合の周方向に外部磁化Ｈを印加した場合で、大きな差がなく、磁化容易軸の配向制御がなされていないことを示している。
【００５１】
このように、図９の磁化曲線を示す磁性膜を軟磁性裏打ち層として使った場合には、スパイクノイズを効果的に抑制することができるのに対し、図１０，１１の磁化曲線を示す磁性膜を軟磁性裏打ち層として使った場合には、スパイクノイズの抑制は困難である。
【００５２】
以上の実施形態では、図３（Ａ）〜（Ｃ）のマグネトロンスパッタ装置において、マグネット４３Ａ，４３Ｂの位相差θを０°および１８０°に設定した場合を検討したが、本発明の発明者は、さらに前記位相差θを９０°および２７０°にふった場合についても、磁化曲線を求め、評価を行った。
【００５３】
図１２は、このように位相差θを変化させた場合の、観測される磁化曲線の角形比ＳＱを示す。
【００５４】
図１２を参照するに、磁界を半径方向に印加した場合、位相角θが０〜９０°および２７０〜３６０°（θ≦±９０°）の場合には、磁化曲線は理想的なほぼ角形比１を示し、磁化容易軸が図５のように半径方向に配列するのに対し、前記位相角θの絶対値が９０°を超えると、角形比は急激に劣化し、磁化容易軸の配列が半径方向から乱れるのがわかる。これに相反して、磁界を周方向に印加した場合の角形比ＳＱは、位相角θが±９０°以内であればほとんどゼロで、周方向に配向した磁化容易軸はほとんど無いのに対し、位相角θの絶対値が９０°を超えると、角形比が増大し、周方向に配向した磁化容易軸の割合が増加するのがわかる。すなわち、前記位相角θが９０°から２７０°の間では、先に図７で説明したような磁化容易軸の分布が生じているものと考えられる。
【００５５】
図１２より、図３（Ａ）〜（Ｃ）のマグネトロンスパッタ装置においては、前記位相角θを±９０°以内、より好ましくは±４５°以内、最も好ましくは０°に設定するのが好ましいことがわかる。
［第２の実施形態］
図１３は、前記第１の実施形態による垂直磁気記録媒体を磁気ディスク１１０として使った磁気記録装置１０５の構成を示す。
【００５６】
図１３を参照するに、磁気記録装置１０５ではスピンドルモータ１０６により磁気ディスク１１０が回転駆動され、さらに前記磁気ディスク１１０の表面を、略半径方向に、所定の浮上量で走査するアーム１２０が設けられ、前記アーム１２０の先端部に、磁気ヘッド８０が担持される。
【００５７】
かかる磁気記録装置１０５では、媒体のスパイクノイズが低減され、高いＳ／Ｎ比で信号の書き込み・読み出しが可能となる。
【００５８】
以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【００５９】
（付記１） ディスク状基板の上に、磁化容易軸が半径方向に配向するように磁性膜を形成する工程を含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記マグネトロンスパッタ工程は、前記基板に、中心部に第１の磁極を周辺部に第２の磁極を有する第１の磁石が形成する磁界を前記第１の側から印加し、さらに前記基板に、中心部に前記第１の磁極を周辺部に前記第２の磁極を有する第２の磁石が形成する磁界を第２の側から印加することにより実行され、
前記マグネトロンスパッタ工程において前記第１および第２の磁石は、前記ディスク状基板の中心線に対して偏倚した位置に形成され、
さらに前記マグネトロンスパッタ工程は、前記第1および第2の磁石を、前記中心線の周りで同時に回動させながら実行され、その際、前記中心線周りでの前記第１の磁石と第２の磁石の位相角のずれを−９０°から+９０°の範囲に設定することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【００６０】
（付記２） 前記位相角のずれを−４５°から＋４５°の範囲に設定することを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【００６１】
（付記３） 前記位相角のずれは、実質的に０°であることを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【００６２】
（付記４） 前記マグネトロンスパッタ工程は、前記基板と前記第1の磁石の間にターゲットを配設して実行されることを特徴とする付記１〜３のうち、いずれか一項記載の垂直磁気記録媒体の製造方法
（付記５） 前記マグネトロンスパッタ工程では、前記ディスク状基板と前記第2の磁石の間に別のターゲットが配設されることを特徴とする付記４記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【００６３】
（付記６） さらに前記磁性層上に、記録層が形成されることを特徴とする付記１〜５のうち、いずれか一項記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【００６４】
（付記７） 付記１〜６のうち、いずれか一項記載の製造方法で製造された垂直磁気記録媒体。
【００６５】
（付記８）
付記１〜６のうち、いずれか一項記載の製造方法で製造された垂直磁気記録媒体を有する磁気記録装置。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】垂直磁気記録の原理を示す図である。
【図２】従来の垂直磁気記録媒体の製造工程およびその問題点を説明する図である。
【図３】本発明で使われるマグネトロンスパッタ装置およびマグネトロンスパッタ工程の要部を示す図である。
【図４】本発明により被処理基板上に実現される磁界分布を示す図である。
【図５】本発明により被処理基板上に形成される磁性層における磁化容易軸の分布を示す図である。
【図６】本発明の比較例による磁界分布を示す図である。
【図７】本発明の比較例において被処理基板上に形成される磁化容易軸の分布を示す図である。
【図８】本発明の第1の実施形態による垂直磁気記録媒体の製造工程を示す図である。
【図９】図８（Ａ）の工程で得られた軟磁性裏打ち層の磁化特性極性を示す図である。
【図１０】本発明の比較例による軟磁性裏打ち層の磁化特性曲線を示す図である。
【図１１】本発明の別の比較例による軟磁性裏打ち層の磁化特性曲線を示す図である。
【図１２】図３のマグネトロンスパッタ装置において許容される位相角の範囲を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態による磁気記録装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 垂直記録媒体
１１ 基板
１２ 軟磁性裏打ち層
１３ 記録層
１４ 磁気ヘッド
１４Ａ 主磁極
１４Ｂ 副磁極
１５ 被処理基板
１６ ターゲット
１７，１８ 磁化印加装置
２０，３０ ヨーク
２２，２４，３２，３４ 磁石
４１ 被処理基板
４２Ａ，４２Ｂ ターゲット
４３Ａ，４３Ｂ、４３Ａ１，４３Ａ２，４３Ｂ１，４３Ｂ２ マグネット
６１ 基板
６２ 下部軟磁性裏打ち層
６３ 非磁性中間層
６４ 上部軟磁性裏打ち層
６５ 非磁性下地層
６６ 主記録層
６７ 補助記録層
６８ 保護膜
８０ 磁気ヘッド
１０５ 磁気記録装置
１０６ モータ
１１０ 磁気ディスク
１２０ アーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク状基板の上に、磁化容易軸が半径方向に配向するように磁性膜を形成する工程を含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記マグネトロンスパッタ工程は、前記基板に、中心部に第１の磁極を周辺部に第２の磁極を有する第１の磁石が形成する磁界を前記第１の側から印加し、さらに前記基板に、中心部に前記第１の磁極を周辺部に前記第２の磁極を有する第２の磁石が形成する磁界を第２の側から印加することにより実行され、
前記マグネトロンスパッタ工程において前記第１および第２の磁石は、前記ディスク状基板の中心線に対して偏倚した位置に形成され、
さらに前記マグネトロンスパッタ工程は、前記第1および第2の磁石を、前記中心線の周りで同時に周回させながら実行され、その際、前記中心線周りでの前記第１の磁石と第２の磁石の位相角のずれを−９０°から+９０°の範囲に設定す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】
前記位相角のずれを−４５°から＋４５°の範囲に設定することを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３】
前記位相角のずれは、実質的に０°であることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の製造方法で製造された垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の製造方法で製造された垂直磁気記録媒体を有する磁気記録装置。
【請求項１】
ディスク状基板の上に、磁化容易軸が半径方向に配向するように磁性膜を形成する工程を含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記マグネトロンスパッタ工程は、前記基板に、中心部に第１の磁極を周辺部に第２の磁極を有する第１の磁石が形成する磁界を前記第１の側から印加し、さらに前記基板に、中心部に前記第１の磁極を周辺部に前記第２の磁極を有する第２の磁石が形成する磁界を第２の側から印加することにより実行され、
前記マグネトロンスパッタ工程において前記第１および第２の磁石は、前記ディスク状基板の中心線に対して偏倚した位置に形成され、
さらに前記マグネトロンスパッタ工程は、前記第1および第2の磁石を、前記中心線の周りで同時に周回させながら実行され、その際、前記中心線周りでの前記第１の磁石と第２の磁石の位相角のずれを−９０°から+９０°の範囲に設定す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】
前記位相角のずれを−４５°から＋４５°の範囲に設定することを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３】
前記位相角のずれは、実質的に０°であることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の製造方法で製造された垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の製造方法で製造された垂直磁気記録媒体を有する磁気記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−７１３８３（Ｐ２００８−７１３８３Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４７１０４（Ｐ２００６−２４７１０４）
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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