JP2007087575A - 磁気記録媒体におけるチューニング交換結合 - Google Patents

Abstract

【課題】改善された高い記録性能、特に良好な信号雑音比をもつ磁気記録媒体及び製造法を提供する。
【解決手段】基板、第１及び第２磁性層をもち、第１磁性層２における磁性粒子間の交換結合は、第２磁性層３における磁性粒子間の交換結合より低く、第１及び第２磁性層は膜の積み重ねであり、そのため第１磁性層２における磁気粒子は第２磁性層３を通る通路により交換結合される。前記第１の磁性層は非強磁性材料の領域を包含し、また前記第２の磁性層は本質的に非強磁性材料を包含しない。
【選択図】図２

Description

本発明は、改良された、好ましくは相互に接触する、弱く交換結合された磁性層と強く交換結合された磁性層から成る高い記録性能の磁気記録媒体に関する。より詳しくは、本発明は、磁気記録の間増加した信号対雑音比を提供するハードディスク記録媒体に関する。

薄膜磁気記録媒体において、磁気記録層として役立つ微細粒状化多結晶磁気合金層は、磁気記録層における磁気粒子の磁気ドメイン（ビット）のオリエンテーションに依存して一般に、「長手方向」又は「垂直方向」に分類される。カヌＧ．アシャ（ＫａｎｕＧ．Ａｓｈａｒ），３２２（１９９７）による磁気ディスクドライブ技術から入手した図１は、長手方向及び垂直方向記録における磁気ビット及び遷移を示す。

より高い領域記録密度に対する増加する要求は、飽和保磁力（Ｈｃ）、残留保磁力（Ｈｃｒ）、強磁性体の単位容積当りの磁気モーメントである残留磁気（Ｍｒ）、保磁力の方形性（ｓｑｕａｒｅｎｅｓｓ）（Ｓ^＊）、信号対媒体雑音比（ＳＭＮＲ）、及び媒体の熱安定性に関して薄膜磁気記録媒体に対して増加するより大きな要求を課している。磁気粒子の熱的安定は大部分はＫ_ｕＶにより決定され、ここにＫ_ｕは磁性層の磁気異方性定数であり、Ｖは磁気粒子の容積であり、Ｖは磁性層の厚さ（ｔ）に依存し、ｔが減少すると、Ｖが減少する。これらのパラメーターは記録性能に重要であり、また主として媒体の材料の超小型構造に依存する。

高い信号対雑音比（ＳＮＲ）のために、磁気記録媒体は、小さな均一の大きさの粒子又は粒を持つことが望ましく、また粒子又は粒の間の適度に低い、均一な交換結合が望ましい。長手方向、垂直方向及び傾いた磁気記録媒体に対して、最適の交換結合値は異なる（例えば、典型的に、垂直方向記録媒体のためにはより高い交換結合が望ましい）、しかし各場合に対して、各隣接する粒子の間では一定の適度の値が望ましい。

一般に、隣接する粒子の磁気スイッチングが余りに高く相互に関係しないように低い交換結合が望ましい。交換結合が減少すると、磁気粒子の大きさ又は磁気スイッチング ユニットが減少する。漏話の相互関係長さ及び媒体雑音は対応して減少する。しかし、磁気粒子間のゼロに近い交換結合は、極めて低い方形性で刈られたヒステリシスループ、広いスイッチング 磁界分布、自己減磁に対する低い抵抗及び熱減衰及び垂直媒体デザインの中に低い核発生磁界（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄ）（Ｈｎ）を形成する。均一でない交換結合は、幾つかの粒子が独立して行動することを許し、一方他の粒子は群れとして行動し、結果として磁気粒子の大きさ及び異方性磁界の広い分布となる。

従来使用された記憶媒体はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ及びＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ合金を持つ磁気記録層を含み、ここにＢ及びＴａは主として磁性層におけるＣｒの隔離を改善するため使用される。交換結合は、好ましくは磁気粒子の間の境界に非強磁性材料を形成することにより制御される。非強磁性材料は普通ＣｏＰＣｒＢを含む合金を高温の基盤上に粒子境界へのＣｒ及びＢの好ましい表面拡散によりスパッタ堆積（ｓｐｕｔｔｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の間に形成される。Ｃｏ濃度は粒子中心と粒子境界の間で変化し、そのため磁気から非磁気組成への遷移がある。このような媒体における交換結合は、Ｃｒ及びＢ濃度のようなパラメータ、及び基板温度を変化させることにより制御される。

非強磁性材料はまた磁気粒子境界にＣｏＰを含む合金のスパッタ堆積の間に低温基板の上に、スパッタ対象物に対する金属酸化物の追加により又は酸素を含むスパッタガスの中で対象物を反応的にスパッタすることにより形成できる。これらの媒体における交換結合は、スパッタガス圧力、スパッタガス中の酸素濃度、及びスパッタ対象物中の酸化物濃度により制御される。

如何なる場合にも、非磁性体材料の隔離プロファイルは、磁気粒子と非磁性体Ｃｏの消耗した粒子境界との間のより鋭い遷移を引き起こす。これに対応して、記録媒体は、各粒子の内部により高いＣｏ濃度をもつことが出来る。

しかし、スパッタ・パラメータが、交換減結合（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）磁気粒子を著しく、しかし完全ではなく創るため、非磁気材料の量を制御するため調節されるとき数個の問題がある。著しく、しかし完全でなく交換減結合された磁気粒子を持つ磁気材料は適度に交換結合されていると名つける。

このような交換減結合方法についての１つの問題は、２つの粒子の間の交換が、各対の隣接する粒子の間の粒子境界における極めて少数の原子の配列に対して極度に敏感なことである。従って、幾つかの粒子は他のものより遥かに強く結合される。第２の問題は、半径方向の拡散プロファイルが磁気粒子の大きさに依存することである。従って、より大きな粒子は、より小さな粒子より組織的に異なる組成をもつことができ、またそれ故に組織的に異なる交換結合及び異方性をもつ。第３の問題は、全体の膜の組成が、強磁性粒子を含み、磁気粒子間に弱く交換結合された強磁性領域を含み、また磁気粒子間の交換減結合非強磁性領域は、幾つかの原子種の好ましい横方向トランスポートを除いては本質的に同じであることである。膜の中の交換結合を変化させると、一般に磁気粒子の組成並びに粒子境界材料も変化する。従って、膜の各組成の特性を別個に最適化することは困難である。また、第４の問題が、そのような従来技術から生じる劣化した機械的頑丈さ及び耐腐食性に関連して存在し、そこでは高圧力スパッタ方法は必然的に増加した表面の荒さを増加させる。従って、媒体の頑丈さを保持したまま、磁性層における改善された交換結合及び改善された記録性能を提供する、磁気記録媒体に対する新しい方法の必要性がある。

本発明の実施例は、磁性層内に改善された組成の隔離をもつ長さ方向又は垂直方向の記録媒体を対象とする。１つの実施例は、基板、第１の磁性層及び第２の磁性層から成り、そこに第１の磁性層における交換結合は、第２の磁性層における交換結合より低い磁気記録媒体に関する。好ましくは、第１及び第２の磁性層は、膜の積み重ねの中にあって、そのため第１の磁性層における磁気粒子は、第２の磁性層を通る通路により交換結合される。

別の実施例は基板、第１の磁性層及び第２の磁性層から成る磁気記録媒体に関し、そこに前記第１の磁性層はアモルファス材料から成りまた前記第２の磁性層は本質的にアモルファス材料を包含しない。好ましくは、前記第１の磁性層は、非強磁性材料の領域から成り、また前記第２の磁性層は本質的に非強磁性材料を包含しない。

さらに別の実施例は、基板を入手し、第１の磁性層を反応性酸化で付着させ又は第２の磁性層を本質的に反応性酸化なしで付着させることから成る磁気記録媒体の製造方法に関する。好ましくは、前記第１の磁性層及び前記第２の磁性層は、異なる基板温度で付着させた膜を包含し、さらに、そこに第２の層は５０℃より高い基板温度で付着させる。また、好ましくは、第１の磁性層の付着は、第１のスパッタガス圧力で、また第２の磁性層の付着は第２のスパッタガス圧力で、この順序で行い、そこに、第１のスパッタガス圧力は第２のスパッタガス圧力より高く、また第１の磁性層における交換結合は第２の磁性層における交換結合より低い。

理解されるように、この発明は、他の異なる実施例が可能であり、またその詳細は、種々の自明の点において修正が可能であり、全部がこの発明から逸脱することはない従って、図面及び記載は事実上例示的であり限定ではないと見なすべきである。

Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ及びＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ合金をもつ磁気記録媒体は、磁性層中におけるＣｒの隔離を改善するためＢ及びＴａを含む。Ｃｒのよりよい隔離プロファイルは、磁気粒子と非磁気Ｃｒの豊富な粒子境界との間の鋭い遷移を生じ、また従って、記録媒体は、より高い飽和磁化（Ｍｓ）及び結晶磁気異方性（Ｋ_ｕ）及びより狭い真性スイッチング磁界分布をもつことが期待される。Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−ＭＯ（Ｍは酸素をもつリアクティブ金属）をもつ磁気記録媒体は、金属層中の隔離を改善するためＭＯを含む。酸化物のよりよい隔離プロファイルは、磁気粒子と非磁気酸化物の豊富な粒子境界との間でより鋭い遷移を引き起こし、従って、記録媒体は、より高い飽和磁化（Ｍｓ）及び結晶磁気異方性（Ｋ_ｕ）及びより狭い真性スイッチング磁界分布をもつことが期待される。

垂直記録媒体のために、交換結合を推定する最も簡単な量は、Ｈｃ−Ｈｎである。選択された媒体構造に対して量Ｈｃ−Ｈｎのより大きな値は、より低い交換結合に相当する。Ｈｃが５０００Ｏｅまでの従来の媒体に対して、２０００Ｏｅより低いＨｃ−Ｈｎの値は強く交換結合されていると考えられ、ところが一方、４０００Ｏｅより上のＨｎをもつ媒体は弱く交換結合されている。略２０００−４０００Ｏｅの間のＨｃ−Ｈｎの値は、適度に交換結合されていると言われるであろう。交換結合のより正確な大きさは交換フィールド（Ｈｅｘ）により定義できる。Ｈｅｘは、Ｈｃ及びＨｎを含むヒステリシス・ループ・パラメーターから測定できる。交換結合の良い近似は、方程式Ｈｅｘ＝（（１−Ｎ）^＊４^＊Ｐｉ^＊Ｍｓ）−（Ｈｃ−Ｈｎ）により与えられる。Ｎは磁気粒子の減磁形（ｄｅｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ｓｈａｐｅ）異方性係数で粒子の大きさ及び膜厚に依存する。Ｎは従来技術において知られており、大抵の現在の垂直媒体設計に対して０．１５と０．３の間の値をもつ。低い交換結合は、略１０００Ｏｅより低いＨｅｘにより定義できる。適度の交換結合は、略１０００−３０００Ｏｅの間でよく、また高い交換結合は、略３０００Ｏｅより高くてよい。

本発明の実施例は、弱く交換結合された磁性層及び強く交換結合された磁性層を含む磁気記録媒体のための方法及び装置を包含する。弱く交換結合された磁性層は、磁気粒子の間に充分な非強磁性材料を含み、その交換結合は、磁気記録媒体に対して最適であるよりも低い。強く交換結合された磁性層は高い交換結合をもつので本質的に磁気粒子の全部が強く交換結合される。強く交換結合された磁性層と弱く交換結合された磁性層は膜の積み重ね中で隣接するので、弱く交換結合された磁性層は、強く交換結合された磁性層を通る通路により適度に交換結合される。即ち、弱く結合された磁性層中の粒子の間の交換結合は、強く結合された磁性層を通るそれらの結合接続により最適な適度の値の方へ増加する。

本発明の実施例は、以下のような認識に基づいている。すなわち、
１）弱く交換結合された磁性層における磁気粒子間の交換は、強く交換結合された磁性層の厚さを変更することにより、いずれの層の組成も変更することなく制御することができ、２）強く結合された磁性層を通しての交換結合は、弱く結合された磁性層の粒子の大きさに多くは、依存しない、３）強く結合された磁性層を通しての交換結合は、選択された要素の好ましいトランスポートに多くは依存しない、４）弱く結合された磁性層と強く結合された磁性層との間のインタフェースを通しての交換結合は、弱く交換結合された層における粒子の対の間の交換結合より多くの原子を含む、また５）厚さの制御は正確であり、そのため交換チューニング（同調）において含まれる少数の原子は制御が比較的容易である。

この発明の実施例は、高いＳＭＮＲを示す高い領域記録密度に適した磁気記録媒体を提供する。この発明の記録媒体実施例は、軟磁性基層を形成することによりこのような技術的利点を達成する。「軟磁性材料」は容易に磁化され、また減磁される材料である。軟磁性材料に較べて、「硬磁性」材料は、容易に磁化も減磁もできない材料である。

基層は、「軟磁」であるが、それは、上に定義した、軟磁性材料で作り上げたからであり、また、それが「基層」と呼ばれるのは、それが記録層の下に存在するからである。好ましい実施例において、軟磁層はアモルファスである。用語「アモルファス」は、基層の材料が、背景雑音に較べて、Ｘ線回折パターンにおいて、優勢な鋭いピークを示さないことを意味する。軟磁性基層は、単一又は多重層として製作できる。アモルファス軟磁基層材料は、ＣｒのドープされたＦｅ合金を含む合金を含み、そこにＦｅ合金は、ＣｏＦｅＺｒ，ＣｏＦｅＴａ，ＦｅＣｏＺｒＢ及びＦｅＣｏＢを含むことができる。

接着層を任意に、この発明の実施例に含めることができる。接着層は、基板と軟磁基層との間に横たわる層である。適当な接着層は、また、マグネトロン磁界の影響の下での短距離秩序つけ（ｓｈｏｒｔ−ｒａｎｇｅ ｏｒｄｅｒｉｎｇ）、又は異なる磁気歪みの何れかを示す微細構造を促進することにより軟磁基層の異方性を制御できる。接着層は、また、軟磁基層における局地的応力を変えることができる。

好ましくは、この発明の実施例の垂直記録媒体の軟磁基層における磁化容易軸は、本質的に磁気ヘッドの走行方向に横方向に向けられる。これは、磁化容易軸は、走行方向の方よりも、読取り／書込みヘッドの走行方向に、より横方向の方に向けられることを意味する。また、好ましくは、垂直記録媒体の、基層は、本質的に半径方向又は横方向に異方性をもち、これは基層の軟磁性材料のドメインは、走行方向の方よりは、読取り／書込みヘッドの走行方向に、より横方向の方に向けられることを意味する。

アモルファス・軟磁基層材料は、長距離秩序（ｌｏｎｇ−ｒａｎｇｅ ｏｒｄｅｒ）を欠いている。長距離秩序無しではアモルファス合金は、本質的に、結晶磁気異方性をもたない。アモルファス・軟磁基層の使用は、リップル・ドメイン及び表面の粗さにより生じる雑音を減少させる１つの方法である。アモルファス・軟磁基層は、多結晶基層に較べてより滑らかな表面を作ることができる。従って、アモルファス・軟磁基層は、高密度垂直磁気記録のための磁気記録媒体の粗さを減少させる１つの方法である。

アモルファス・軟磁基層の表面の粗さは、好ましくは０．５ｎｍより小さく、最も好ましくは０．２ｎｍより小さい。

この発明の実施例によれば、発明の実施例において使用できる基板は、ガラス、ガラス−セラミック、ＮｉＰ／アルミニウム、金属合金、プラスチック／ポリマー材料、セラミック、ガラス−ポリマー材料又は他の非磁性材料である。ガラス−セラミック材料は、通常結晶表面を示さない。ガラス及びガラス−セラミックは、一般に衝撃に対して高い抵抗を示す。

この発明の垂直記録媒体の好ましい実施例は、更に中間層を含む。中間層は、非磁気材料の１つより多くの層から作られる。中間層は、アモルファス軟磁性基層と記録層との間の相互作用を防止する。中間層はまた、記録層の望ましい微細構造特性を助長する。幾つかの実施例において、中間層は、強い＜０００１＞成長方向性をもつｈｃｐ材料から成る。好ましい実施例において、中間層は、Ｒｕを含む合金を含む。幾つかの実施例において、Ｒｕを含む合金中間層は、２０ｍＴｏｒｒより大きいアルゴン圧力（ＰＡｒ）の下でスパッタ堆積される。幾つかの実施例において、Ｒｕを含む中間層は、異なるＰＡｒで、スパッタ付着された少なくとも２つのＲｕ合金を含む膜から成る。

軟磁基層及び磁気記録層は、典型的には、マグネトロン・スパッタにより、基板の上に順次にスパッタ堆積することができる。カーボン・オーバーコートは、窒素、水素又はエチレンを含むアルゴン中で典型的に堆積（ｄｅｐｓｉｔｅｄ）できる。従来の潤滑材トップコートは典型的に２０Åの厚さより少ない。

磁気記録媒体の実施例は、単一層の磁気記録媒体に最適よりも低い交換をもつ少なくとも１つの弱く交換結合された磁性層を含む少なくとも２つの磁性層と、また、単一層の磁気記録媒体に最適よりも高い交換結合をもつ少なくとも１つの強く交換結合された磁性層とから成る。少なくとも弱く交換結合された磁性層及び少なくとも１つの強く交換結合された磁性層は、連続的に付着され、そのため、これらは膜の積み重ねにおいて隣接し、また直接物理的に接触する。弱く交換結合された磁性層は、一般にコバルト及びプラチナ（Ｃｏ−Ｐｔ）を含む合金で、これはまた非磁気（非強磁性）要素を含む。弱く交換結合された磁性層は、組成的に隔離された微細構造を形成するように形成され、そこに磁気粒子はＣｏ及びＰｔの高い濃度から成り、一方磁気粒子の境界は、より高い非磁性要素の濃度及びより低いコバルトの濃度から成り、そのため境界の材料は本質的に非磁性である。強く交換結合された磁性層は高い交換結合をもち、そのため本質的に全部の磁気粒子は強く交換結合される。強く交換結合された磁性層は、しばしばＣｏを含む合金から成る。強く交換結合された磁性層は、組成的に隔離されない微細構造、または弱く交換結合された磁性層より隔離の少ないものを形成するように付着される。即ち、強く交換結合された磁性層は、強磁性粒子の間に、少ないか又は幾つかの好ましい実施例では、本質的に非磁性材料を含まない。全体にわたる非磁性要素の濃度及び特別に磁気粒子境界での非磁気材料の濃度は、弱く交換結合された磁性層の場合におけるよりも低い。

１つの実施例において、製造する方法は、接着層、軟磁基層、及び磁性層の生長を最適化する中間層を堆積させ、より高い濃度又は大量の非磁性粒子境界材料をもつＣｏ合金磁性層を堆積させ、そして、保護オーバーコートを堆積させる。

この発明の媒体は、次の実験的に示された利点をもつ。
１．磁気粒子（ＨｃとＨｎとの差により測定されたような）の間交換は、４０００Ｏｅより大きな範囲にわたり強く交換結合された磁性層の厚さを変えることにより、弱く交換結合された磁性層の組成を変更することなく制御できる。
２．交換結合制御は、選択された要素の好ましいトランスポートの如何なる調節も必要としない
３．Ｈｃは、３０００Ｏｅの下から７０００Ｏｅの上までの範囲とすることができる。
４．Ｈｎは、０Ｏｅの下から３０００Ｏｅの上まで調節できる。
５．Ｈｎは、信号対雑音比の如何なる測定可能な損失なしに１０００Ｏｅより多く、強く交換結合された層の厚さのみを増すことにより、如何なる他の組成、厚さ、又はスパッタパラメーターを変えることなく増加させることができる。
６．従来技術の高いＰＡｒ単一磁性層媒体に較べて、表面粗さは減少し、耐腐食性は増加する。

この開示に記載された総てのサンプルは、ＤＣマグネトロン・スパッタを採用して製作された。カーボン・オーバーコート膜は、イオン・ビーム付着された。

この発明の垂直記録媒体の幾つかの実施例は、次の特性及びステップを含む。
ステップ１：
接着層、軟磁性層、及びどのような希望する非磁気積層を含む軟磁性構造も基板の上に付着される。好ましい実施例において、軟磁性構造は、５０−４００ｎｍの厚さである。オリエンテイング・シード（ｏｒｉｅｎｔｉｎｇ−ｓｅｅｄ）層及び中間層構造は、軟磁性構造の上に堆積される。好ましい実施例において、中間層は、ｈｃｐルテニウム（Ｒｕ）を含む合金で、＜０００１＞の好ましい成長方向性をもつ。
ステップ２：
弱く交換結合された磁性層は、ｈｃｐ＜０００１＞の好ましい生成方向性で成長するように基層の上に堆積される。それは、Ｃｏ−Ｐｔを含む合金から成り、それはまた、他の非磁性（非強磁性）要素を含む。好ましい実施例において、Ｐｔ濃度は、約１５アトムパーセント（ａｔ％）より大きい。弱く交換結合された磁性層は、組成的に隔離された微細構造を形成するように付着され、そこに磁気粒子は、Ｃｏ及びＰｔのより高い濃度から成り、ところが一方磁気粒子の境界は、他の非磁気要素のより高い濃度及びより低いコバルト濃度から成り、このため、境界材料は本質的に非磁性である。１つの好ましい実施例において、非磁性材料は、反応性スパッタで誘起されたＣｏＯから成る。別の好ましい実施例において、非磁性材料は、スパッタ目標に含まれる要素又は酸化物材料から形成される酸化物材料から成る。幾つかの好ましい実施例において、酸化物材料は、ＳｉＯ２，ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，Ａｌ２Ｏ３，ＷＯ３，Ｎｂ２Ｏ５，Ａｌ２Ｏ３，及びＹ２Ｏ３を含む安定した酸化物から選ばれる。より好ましい実施例において、酸化物を含有する非磁気粒子境界材料は、アモルフアス外観（例えば、平面図ＴＥＭにより観察されるように）をもち、また、容積により約１０％大きい弱く交換結合された磁性層を包含する。他の好ましい実施例においては、弱く交換結合された磁性層は、約５−２５ｎｍの厚さである。より好ましい実施例において、弱く交換結合された磁性層の付着は、高いスパッタ・ガス圧力（例えば、＞２０ｍＴｏｏｒ）で加熱されていない基板上に行い、また層の厚さは４０００Ｏｅよリ大きなＨｃをもち、またＨｃの２５％より小さなＨｎである。最も好ましい実施例では、弱く交換結合された磁性層は、粒子境界領域に典型的にＴＥＭにより特徴つけられる１０パーセントより多くのアモルフアス材料を所有する。このような構造は、３０００Ｏｅ以下の交換磁界（Ｈｅｘ）を生じるはずであり、好ましくは２０００Ｏｅ以下、そして最も好ましくは１０００Ｏｅ以下である。
ステップ３：
強く交換結合された磁性層は、高い交換結合をもち、そのため、本質的に全部の磁気粒子は強く交換結合される。好ましい実施例において、強く交換結合された磁性層はまたＣｏを含む磁性層から成る。１つの実施例において、強く交換結合された磁性層はさらに、１５ａｔ％より大きいＰｔ濃度をもつ、高い異方性＜０００１＞成長方向性膜から成る。別の実施例において、強く交換結合された磁性層はさらに、１５ａｔ％より少ないＰｔ濃度で、弱く結合された磁性層の異方性より低い異方性をもつ＜０００１＞成長方向性の膜から成る。強く交換結合された磁性層の付着は、低いスパッタ・ガス圧力（例えば、＜２０ｍＴｏｒｒ）で「シャドウイング（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ）」による物理的粒子隔離を減らすように行われる。１つの好ましい実施例において、強く交換結合された磁性層は、弱く交換結合された磁性層より、少なく組成的に隔離された微細構造を形成するように、反応性（ｒｅａｃｔｉｖｅ）酸化なしで付着される。別の好ましい実施例において、スパッタ対象物の中の酸化物材料は、弱く交換結合された磁性層に較べて、除去又は減らされる。種々の実施例において、非磁性要素の全体的濃度及び特に強く結合された磁性層の磁気粒子境界での非磁気材料の濃度は、弱く交換結合された磁性層より低い。これらの実施例において、完全な膜積み重ねの交換結合は、弱く交換結合された磁性層の低い値からより高い値へ、強く交換結合された磁性層の厚さを増すことにより、増加する。好ましい実施例において、１−１０ｎｍの厚さの交換結合された磁性層を付着できるであろう。完全な磁気構造（完成された媒体）のＨｃは、１，０００と３，０００Ｏｅの間であり、また方形度（Ｓｑｕａｒｅｎｅｓｓ）Ｓ＞０．９５である。好ましい実施例において、強く交換結合された磁性層には、ＴＥＭにより観察されるようなアモルフアス酸化物は本質的にない。好ましい媒体構造の概要は図２に示される。媒体１０は、中間層１、弱く交換結合された磁性層２、及び強く交換結合された磁性層３を含む。強く交換結合された磁性層３の厚さの増加と共にＨｃ−Ｈｎの減少の表示は図３に示される。
ステップ４：
保護オーバーコートは、典型的に、大部分はアモルフアスＣを含む合金構造から成り、これとポリマー潤滑材が付着される。他の実施例では、ステップ２および３の遂行の順序は反対にした。

この発明の垂直記録媒体の他の実施例は、次のような修正を除いて、前に記載した酸化物垂直記録媒体実施例と同様なステップ１−４を含む。
ステップ２：
好ましい実施例は、２００℃より高く加熱した基板の上に、低いスパッタ・ガス圧力（例えば、＜１０ｍＴｏｒｒ）でのスパッタ堆積を採用する。このような実施例において、弱く交換結合された磁性層は、約１５ａｔ％より大きなＰｔ及び約１５ａｔ％より大きなクロム（Ｃｒ）から成る。Ｃｒはさらに粒子境界に対して、２０ａｔ％クロムより大きく含む非磁気材料を形成するため隔離する。より好ましい実施例において、弱く交換結合された磁性層は約１０−２５ｎｍの厚さで、４０００Ｏｅより大きなＨｃとＨｃの２５％より少ないＨｎをもつ。
ステップ３：
強く交換結合された磁性層の好ましい実施例は、弱く交換結合された磁性層の場合より、１５ａｔ％より大きなＰｔ濃度を含む＜０００１＞成長方向性のＣｏ−合金膜から成る。粒子境界における交換結合は、堆積された材料のＣｒ含有量を減らすか除去することにより増加する。他の実施例において、粒子境界に対する、Ｃｒ隔離は、不純物の付加、反応性スパッタ、基板温度又はバイアスの低下、又はスパッタの間の吸着原子（ａｄａｔｏｍ）の移動性を減らすための他の機構により減少させることができる。この発明の垂直記録媒体の他の実施例は、前に記載した酸化物垂直記録媒体実施例の１−４に類似したステップを含み、以下に記したような修正を伴う。即ち、弱く交換結合された層は、２つ又はそれより多くの弱く交換結合された薄膜から成ることが出来、強く交換結合された層は、２つ又はそれより多くの強く交換結合された薄膜から成ることが出来、高温で堆積された強く交換結合された層は、弱く交換結合された層の上に低温で堆積されることが出来、２つ又はそれより多くの膜は、少なくとも１つの強く交換結合された磁性層から成り、また弱く結合された磁性層は異なる温度で堆積されることが出来る。
〔長さ方向記録媒体実施例〕

この発明の長さ方向記録媒体の幾つかの実施例は、次の特性及びステップを含む：
ステップ１：
方向づけされた（ｏｒｉｅｎｔｅｄ）シード層（ｓｅｅｄ ｌａｙｅｒ）構造は、基板の上に堆積され、これは、体心立方体（ＢＣＣ）＜２００＞成長方向性を持つＣｒ合金基層を含み、また、＜１１．０＞又は、＜１０．０＞成長方向で方向づけされた非磁気ｈｃｐ材料も含むことが出来る。
ステップ２：
弱く交換結合された磁性層は、ｈｃｐ＜１１．０＞又は＜１０．０＞成長方向で成長するように、基層の上に堆積できるであろう。それは、Ｃｏ−Ｐｔを含む合金から成り、それは、また他の非磁気（強磁性でない）要素を含む。好ましい実施例において、Ｐｔ濃度は、約１０ａｔ％より大きい。弱く交換結合された磁性層は、組成的に隔離された微細構造を形成するように堆積され、そこに、磁気粒子はＣｏ及びＰｔの高い濃度から成り、一方磁気粒子の間の境界は、非磁気要素の高い濃度及び低いコバルトの濃度から成り、そのため、境界材料は本質的に非磁性である。好ましい実施例において、弱く交換結合された磁性層は、１０ａｔ％より大きいＰｔ、１０ａｔ％より大きいＣｒ、及び５ａｔ％より大きいＢを含んでいるＣｏＣｒＰｔＢを含む。より好ましい実施例において、弱く交換結合された磁性層の堆積は、低いスパッタ・ガス圧力（例えば、＜１０ｍＴｏｒｒ）で、２００℃より高く加熱された基板の上に行われる。このような実施例において、Ｃｒ及びＢｏｒｏｎは粒子境界に対して、１５ａｔ％より大きいＣｒ（クロム）及び８ａｔ％Ｂを含む非磁気材料を形成するため、隔離する。より好ましい実施例において、弱く交換結合された磁性層は約１０−２５ｎｍの厚さで、４０００Ｏｅより大きいＨｃを持ちまた２０ａｔ％より大きいＣｒを含む非磁気粒子境界材料を持つ。より好ましい実施例において、容積で約１０％より大きい弱く交換結合された磁性層は、例えば、平面ＴＥＭで観察されるような、アモルファス外観をもつ非磁気境界材料から成る。弱く交換結合された磁性層は、またＴａ、Ｓｉ、Ｏ、及び他の合金要素を含むことができる。磁性層は、普通５０−７０ａｔ％コバルト、及びＭｓ＝２００−５００ｅｍｕ／ｃｃを持つ。
ステップ３：
強く交換結合された磁性層は、高い交換結合をもち、そのため、本質的に全部の磁気粒子が強く交換結合される。好ましい実施例において、強く交換結合された磁性層は、＜１１．０＞又は＜１０．０＞成長方向付けされたＣｏ−合金膜から成り、これは、弱く交換結合された磁性層におけるように１０ａｔ％より大きなＰｔ濃度を含む。粒子境界における交換結合は、堆積された材料のＣｒ及びＢの含有量を減少又は除去することにより、増加する。他の実施例において、粒子境界に対するＣｒ濃度は、不純物の付加、反応性スパッタ、基板温度又はバイアスの低下、又はスパッタ中の吸着原子移動性を減少させるための他のメカニズムにより更に減少できる。種々の実施例において、非磁気要素の全般的濃度及び特に磁気粒子境界における非磁性材料の濃度は弱く交換結合された磁性層におけるよりも低い。これらの実施例において、媒体の交換結合は、弱く交換結合された磁性層の低い値から、強く交換結合された磁性層の厚さを増すことにより、より高い値へ増加する。１つの好ましい実施例において、１−１０ｎｍの厚さの交換結合された磁性層が堆積できるであろう。
ステップ４：
保護オーバーコートで、典型的にアモルファスＣ−合金構造潤滑材が従来技術により堆積できた。

他の実施例において、ステップ２及び３を行う順序は逆に出来るであろう。

この出願は、幾つもの数的範囲限定を開示し、たとえ正確な範囲限定は明細書において逐語的に述べていないが、これらは、開示された数的範囲内の如何なる範囲も支持しており、何故ならこの発明は開示した数的範囲を通じて実施できるからである。最後に、この出願において引用した特許及び刊行物の全体の開示は、ここに引用して組入れる。

長さ方向及び垂直方向記録ビットを示す。 この発明の媒体の構造の実施例を示す。 Ｈｃ（上部の曲線）及びＨｎ（下部の曲線）を、強く交換結合された磁性層の厚さの関数として示す。強く交換結合された磁性層は図３の実施例においてＣｏＰｔ層である。

符号の説明

１ 中間層
２ 弱く交換結合された磁性層
３ 強く交換結合された磁性層
１０ 媒体

Claims (20)

1. 磁気記録媒体であって、基板、第１の磁性層及び第２の磁性層から成り、そこに第１の磁性層における交換結合は第２の磁性層における交換結合より低い、磁気記録媒体。
2. 請求項１の磁気記録媒体であって、そこに第１及び第２の磁性層は膜の積み重ねの中にあり、そのため第１の磁性層における磁気粒子は、第２の磁性層を通る通路により交換結合される、磁気記録媒体。
3. 磁気記録媒体であって、基板、第１の磁性層及び第２の磁性層から成り、そこに前記第１の磁性層はアモルファス材料の領域を包含し、また前記第２の磁性層は本質的にアモルファス材料を包含しない、磁気記録媒体。
4. 請求項３の磁気記録媒体であって、そこに前記第１の磁性層は非強磁性材料の領域を包含し、また前記第２の磁性層は本質的に非強磁性材料を包含しない、磁気記録媒体。
5. 請求項１の磁気記録媒体であって、そこに第２の磁性層は第１の磁性層と直接接触する、磁気記録媒体。
6. 請求項１の磁気記録媒体であって、そこに第１の磁性層は、酸化物を含有する材料から成り、また第２の磁性層は、本質的に酸化物がない、磁気記録媒体。
7. 請求項１の磁気記録媒体であって、そこに第１の磁性層は、平面又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察されるアモルファス外観をもつ材料により分離される結晶質粒子をもち、また第２の磁性層は、粒子を分離しているアモルファス酸化物材料を本質的に持たない、磁気記録媒体。
8. 請求項１の磁気記録媒体であって、そこに第１の磁性層は、平面ＴＥＭによる１０％より大きいアモルファス外観をもち、また完成された媒体層は、約４，０００から７，０００Ｏｅの範囲のＨｃをもち、Ｈｎは約１，０００及び３，０００Ｏｅの範囲にあり、また方形度はＳ＞０．９５である、磁気記録媒体。
9. 請求項１の磁気記録媒体であって、そこに第１の磁性層は、約５−２５ｎｍの範囲の厚さをもち、また第２の磁性層は、約１−１０ｎｍの範囲の厚さをもつ、磁気記録媒体。
10. 請求項１の磁気記録媒体であって、そこに磁気記録媒体は、垂直媒体である、磁気記録媒体。
11. 請求項１の磁気記録媒体であって、そこに磁気記録媒体は長さ方向の媒体である、磁気記録媒体。
12. 請求項１の磁気記録媒体であって、そこに第２の磁性層における粒子境界での１つ又はそれより多い非磁気要素の合計の濃度は、第２の磁性層における粒子境界での１つ又はそれより多い非磁気要素の合計の濃度より低い、磁気記録媒体。
13. 請求項１の磁気記録媒体であって、そこに前記第１の磁性層は、少なくとも２つの弱く結合された磁性薄膜から成り又は第２の磁性層は少なくとも２つの強く結合された磁性薄膜から成る、磁気記録媒体。
14. 請求項１の磁気記録媒体であって、そこに第１の磁性層は、１０アトミックパーセントより大きいＰｔ濃縮をもつ磁気記録媒体。
15. 請求項１の磁気記録媒体であって、そこに前記第１の磁性層は、前記第２の磁性層より前に堆積される、磁気記録媒体。
16. 磁気記録媒体を製造する方法であって、基板を入手し、第１の磁性層を、反応性酸化で堆積し又は第２の磁性層を本質的に反応性酸化なしで付着することから成る、磁気記録媒体を製造する方法。
17. 請求項１６の方法であって、そこに前記第１の磁性層及び前記第２の磁性層は、異なる基板温度で堆積した膜から成り、さらにそこに第２の層は、５０℃より高い基板温度で堆積した膜から成る、方法。
18. 請求項１６の方法であって、そこに第１の磁性層を第１のスパッタ・ガス圧力で付着しまた第２の磁性層を第２のスパッタ・ガス圧力で付着し、この順序で行い、そこに第１のスパッタ・ガス圧力は第２のスパッタ・ガス圧力より高く、また第１の磁性層における交換結合は第２の磁性層における交換結合より低い、方法。
19. 請求項１６の方法であって、そこに第１の磁性層は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察されるアモルファス外観をもつ材料により囲まれた結晶質粒子をもち、また第２の磁性層は本質的にアモルファス酸化物をもたない、方法。
20. 請求項１６の方法であって、そこに第１層スパッタ・ガス圧力は、約２０ｍＴｏｒｒより高く、また第２層スパッタ・ガス圧力は、約２０ｍＴｏｒｒより低い、方法。