(57)【要約】【課題】短時間で、安価な材料を使用して生成することができる垂直磁気記録媒体等を提供する。【解決手段】基板１１上に軟磁性層１２を積層し、その上にコバルトフェライトの格子定数の１／２よりわずかに大きい格子定数を有する立方晶である酸化マグネシウムの単結晶膜又は高配向膜を成膜しシード層１３を形成する。酸化マグネシウムの００１結晶面に対して、酸素を反応性ガスとし鉄コバルト合金をターゲット金属とした高周波マグネトロンスパッタリングを行って、コバルトフェライトの単結晶膜又は高配向膜を成長させ、垂直磁気記録層１４を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コバルトフェライトの格子定数の１／ｎ（ｎは自然数）より大きく、且つ、前記コバルトフェライトの００１結晶面に対する格子不整合が所定の範囲以内の格子定数を有する立方晶からなるシード層の００１結晶面に対して、酸素を反応性ガスとし鉄コバルト合金をターゲット金属とした反応性スパッタリングを行って、前記コバルトフェライトの単結晶膜又は高配向膜を成長させることにより形成した垂直磁気記録層を有する、
ことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記シード層は、酸化マグネシウム又は窒化チタンを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
前記反応性スパッタリングは、高周波マグネトロンスパッタリング又はＤＣパルスマグネトロンスパッタリングである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
前記反応性スパッタリングは、前記シード層の００１結晶面に対して対向する位置に鉄コバルト合金を配置したプラナー型スパッタリングである、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
前記反応性スパッタリング時の前記垂直磁気記録媒体の生成場所の温度は、６００℃以上である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
スピネル型又は逆スピネル型のイオン結晶構造をもつ酸化物からなる第１軟磁性層と、単体で強磁性を有する金属又は単体で強磁性を有する金属を含む合金からなる第２軟磁性層と、を含む軟磁性裏打ち層を更に有し、
前記第２軟磁性層の、前記第１軟磁性層と逆側の面に前記シード層が積層されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
前記酸化物は、四酸化三鉄又はマグヘマイトを含む酸化物であり、前記金属が鉄であり、前記金属を含む合金が鉄を含む合金であり、
前記軟磁性裏打ち層は、前記第１軟磁性層と前記第２軟磁性層の間に絶縁物からなる非磁性層を更に有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体と、前記垂直磁気記録媒体に対して、情報の記録又は再生を行うヘッドと、を備えた磁気記憶装置。
【請求項９】
コバルトフェライトからなる垂直磁気記録層を有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記コバルトフェライトの格子定数の１／ｎ（ｎは自然数）より大きく、且つ、前記コバルトフェライトの００１結晶面に対する格子不整合が所定の範囲以内の格子定数を有する立方晶からなるシード層の００１結晶面に対して、酸素を反応性ガスとし鉄コバルト合金をターゲット金属とした反応性スパッタリングを行って、前記コバルトフェライトの単結晶膜又は高配向膜を成長させることにより前記垂直磁気記録層を形成する工程を有する、
ことを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
前記シード層は、酸化マグネシウムを含み、
前記シード層の表面に、前記酸化マグネシウムの００１結晶面が配向するように、酸化マグネシウム薄膜を形成することにより、シード層を生成する工程を更に有する、
ことを特徴とする請求項９に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１１】
前記シード層は、酸化マグネシウム及び窒化チタンを含み、
前記酸化マグネシウムの００１結晶面が表面に配向するように、酸化マグネシウム薄膜を形成した後に、前記酸化マグネシウムの００１結晶面に前記窒化チタンを成膜することにより、前記シード層の表面に前記窒化チタンの００１結晶面が配向するようにシード層を生成する工程を更に有する、
ことを特徴とする請求項９に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１２】
前記反応性スパッタリングは、ＲＦマグネトロンスパッタリング又はＤＣパルスマグネトロンスパッタリングである、
ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１３】
前記反応性スパッタリングは、前記シード層の００１結晶面に対して対向する位置に鉄コバルト合金を配置したプラナー型スパッタリングである、
ことを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１４】
前記反応性スパッタリング時の前記垂直磁気記録媒体の生成場所の温度は、６００℃以上である、
ことを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の磁性材料製造方法。
【請求項１５】
スピネル型又は逆スピネル型のイオン結晶構造をもつ酸化物からなる第１軟磁性層を生成する工程と、
前記第１軟磁性層に上に絶縁物からなる非磁性層を生成する工程と、
前記非磁性層の上に単体で強磁性を有する金属又は単体で強磁性を有する金属を含む合金からなる第２軟磁性層を生成する工程と、を更に有し、
前記第２軟磁性層の上に前記シード層を生成する、
ことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１６】
前記酸化物は、四酸化三鉄又はマグヘマイトを含む酸化物であり、前記絶縁物は酸化マグネシウムであり、前記金属は鉄であり、前記金属を含む合金は鉄を含む合金である、
ことを特徴とする請求項１５に記載の垂直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、垂直磁気記録媒体、磁気記憶装置及び垂直磁気記録媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報処理技術の発達に伴い、磁気記録媒体の記録密度の向上、磁気記録の安定性の向上等が要求されるが、これらの要求を満たす垂直磁気記録方式を採用した磁気記録媒体が開発、商品化されている。現在の垂直磁気記録方式の垂直磁気記録層の材料としては、コバルトクロム白金（ＣｏＣｒＰｔ）合金等が使用されている。また、近い将来には、更に磁気異方性が大きい鉄白金（ＦｅＰｔ）合金を熱アシスト記録用として使用することが検討されている（例えば引用文献１、２）。
【０００３】
この垂直磁気記録層に用いるコバルトクロム白金合金、鉄白金合金は、いずれも希少金属である白金を使用しているため、材料が高価である。さらに、地球上でこれらの資源が偏在しており、世界情勢により、資源の入手が困難になる虞もある。
【０００４】
これに対して、本出願の発明者らは、磁気異方性が大きいことで知られている安価なコバルトフェライト（ＣｏＦｅ２Ｏ４）を垂直磁気記録層に使用した垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置に係る発明について出願している（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７９０５８号公報
【特許文献２】特開２００８−１７６９２３号公報
【特許文献３】特開２０１１−６０３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３では、純オゾンを酸化源とし、鉄、コバルトを原材料とした分子線エピタキシー法により、酸化マグネシウムの００１結晶面に対し、コバルトフェライト（ＣｏＦｅ２Ｏ４）の結晶成長を行い、コバルトフェライトの単結晶膜からなる垂直磁気記録層を生成している。発明者らは、この手法により成長した垂直磁気記録層について、高い垂直磁気異方性を確認している。
【０００７】
この垂直磁気記録層を、軟磁性裏打ち層の上に形成することにより、白金などの希少金属を用いることなく垂直磁気記録媒体を生成することができる。
【０００８】
しかし、特許文献３に記載の分子線エピタキシー法によるコバルトフェライトの結晶成長には、長時間がかかり量産には適さないため、これまでの白金を使用した垂直磁気記録層に代替できるほどの費用効果はなかった。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、短時間で、安価な材料を使用して生成することができる垂直磁気記録媒体等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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る垂直磁気記録媒体は、
コバルトフェライトの格子定数の１／ｎ（ｎは自然数）より大きく、且つ、前記コバルトフェライトの００１結晶面に対する格子不整合が所定の範囲以内の格子定数を有する立方晶からなるシード層の００１結晶面に対して、酸素を反応性ガスとし鉄コバルト合金をターゲット金属とした反応性スパッタリングを行って、前記コバルトフェライトの単結晶膜又は高配向膜を成長させることにより形成した垂直磁気記録層を有する、
ことを特徴とする。
【００１１】
前記シード層は、酸化マグネシウム又は窒化チタンを含むようにしてもよい。
【００１２】
前記反応性スパッタリングは、高周波マグネトロンスパッタリング又はＤＣパルスマグネトロンスパッタリングであってもよい。
【００１３】
前記反応性スパッタリングは、前記シード層の００１結晶面に対して対向する位置に鉄コバルト合金を配置したプラナー型スパッタリングであってもよい。
【００１４】
前記反応性スパッタリング時の前記垂直磁気記録媒体の生成場所の温度を、６００℃以上としてもよい。
【００１５】
スピネル型又は逆スピネル型のイオン結晶構造をもつ酸化物からなる第１軟磁性層と、単体で強磁性を有する金属又は単体で強磁性を有する金属を含む合金からなる第２軟磁性層と、を含む軟磁性裏打ち層を更に有し、
前記第２軟磁性層の、前記第１軟磁性層と逆側の面に前記シード層が積層されるようにしてもよい。
【００１６】
前記酸化物は、四酸化三鉄又はマグヘマイトを含む酸化物であり、前記金属が鉄であり、前記金属を含む合金が鉄を含む合金であり、
前記軟磁性裏打ち層は、前記第１軟磁性層と前記第２軟磁性層の間に絶縁物からなる非磁性層を更に有してもよい。
【００１７】
また、本発明の第２の観点に係る磁気記憶装置は、第１の観点に係る垂直磁気記録媒体と、前記垂直磁気記録媒体に対して、情報の記録又は再生を行うヘッドと、を備える、ことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第３の観点に係る垂直磁気記録媒体の製造方法は、
コバルトフェライトからなる垂直磁気記録層を有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記コバルトフェライトの格子定数の１／ｎ（ｎは自然数）より大きく、且つ、前記コバルトフェライトの００１結晶面に対する格子不整合が所定の範囲以内の格子定数を有する立方晶からなるシード層の００１結晶面に対して、酸素を反応性ガスとし鉄コバルト合金をターゲット金属とした反応性スパッタリングを行って、前記コバルトフェライトの単結晶膜又は高配向膜を成長させることにより前記垂直磁気記録層を形成する工程を有する、
ことを特徴とする。
【００１９】
前記シード層は、酸化マグネシウムを含み、
前記シード層の表面に、前記酸化マグネシウムの００１結晶面が配向するように、酸化マグネシウム薄膜を形成することにより、シード層を生成する工程を更に有するようにしてもよい。
【００２０】
前記シード層は、酸化マグネシウム及び窒化チタンを含み、
前記酸化マグネシウムの００１結晶面が表面に配向するように、酸化マグネシウム薄膜を形成した後に、前記酸化マグネシウムの００１結晶面に前記窒化チタンを成膜することにより、前記シード層の表面に前記窒化チタンの００１結晶面が配向するようにシード層を生成する工程を更に有するようにしてもよい。
【００２１】
前記反応性スパッタリングは、ＲＦマグネトロンスパッタリング又はＤＣパルスマグネトロンスパッタリングであってもよい。
【００２２】
前記反応性スパッタリングは、前記シード層の００１結晶面に対して対向する位置に鉄コバルト合金を配置したプラナー型スパッタリングであってもよい。
【００２３】
前記反応性スパッタリング時の前記垂直磁気記録媒体の生成場所の温度を、６００℃以上としてもよい。
【００２４】
スピネル型又は逆スピネル型のイオン結晶構造をもつ酸化物からなる第１軟磁性層を生成する工程と、
前記第１軟磁性層に上に絶縁物からなる非磁性層を生成する工程と、
前記非磁性層の上に単体で強磁性を有する金属又は単体で強磁性を有する金属を含む合金からなる第２軟磁性層を生成する工程と、を更に有し、
前記第２軟磁性層の上に前記シード層を生成してもよい。
【００２５】
前記酸化物は、四酸化三鉄又はマグヘマイトを含む酸化物であり、前記絶縁物は酸化マグネシウムであり、前記金属は鉄であり、前記金属を含む合金は鉄を含む合金であってもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、短時間で、安価な材料を使用して生成することができる垂直磁気記録媒体等を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態１に係る垂直磁気記録媒体と記録再生ヘッドの外観図である。
【図２】実施の形態１に係る垂直磁気記録媒体の断面図である。
【図３】コバルトフェライトの結晶構造を説明するための図である。
【図４】実施の形態１に係る垂直磁気記録媒体の製造方法を説明するための図である。
【図５】（ａ）は基板の温度を変えたときの磁化曲線の変化を示す図であり、（ｂ）は垂直磁気記録層の膜厚を変えたときの磁化曲線の変化を示す図である。
【図６】実施の形態に係る磁気記憶装置の外観図である。
【図７】実施の形態２に係る垂直磁気記録媒体の断面図である。
【図８】実施の形態３に係る垂直磁気記録媒体の断面図である。
【図９】実施の形態３に係る垂直磁気記録媒体と記録再生ヘッドの外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について図１乃至６を参照して詳細に説明する。
【００２９】
本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体１０は、図１、図２に示すように、基板１１、軟磁性層１２、シード層１３、垂直磁気記録層１４から構成される。
【００３０】
垂直磁気記録媒体１０に磁気情報を書き込む際には、図１に示すように、記録再生ヘッド５０の書き込み用ヘッド５１に電流を流すことにより、書き込み用ヘッド５１のメインポール５１１から出た磁力線が、垂直磁気記録層１４、シード層１３を突き抜け、軟磁性層１２を通過した後に、シード層１３、垂直磁気記録層１４を突き抜けて、書き込み用ヘッド５１のリターンポール５１２に戻ってくる。このとき、メインポール５１１から出た直後の磁力線の磁束密度は高く、リターンポール５１２に戻る直前の磁力線の磁束密度は低いため、メインポール５１１の下の垂直磁気記録層１４で磁化反転が起こり、磁気記録される。
【００３１】
垂直磁気記録媒体１０に記録された磁気情報を読み取る際には、読み取り用ヘッド５２で垂直磁気記録層１４の各記録ビットにおける磁束の検出を行う。
【００３２】
垂直磁気記録媒体１０の基板１１は、非磁性物質から構成され、例えば、ガラス基板、シリコン基板等から構成される。軟磁性層１２は、保磁力が小さく透磁率が大きい物質から構成され、例えば、鉄等から構成される。本実施の形態では、軟磁性層１２が鉄膜から構成されている場合について説明する。
【００３３】
シード層１３は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の単結晶膜又は高配向膜から構成され、シード層１３の垂直磁気記録層１４側の境界面に、酸化マグネシウムの００１結晶面が配向している。ここで、高配向膜とは、結晶軸の配向性が高く、当該膜の機能上、単結晶膜と同等の性能を有する結晶膜である。
【００３４】
垂直磁気記録層１４は、コバルトフェライト（ＣｏＸＦｅ３−ＸＯ４）の単結晶膜又は高配向膜から構成される。コバルトフェライトは、磁気異方性が大きく、高保磁力を有する材料として知られているスピネル型酸化物である。
【００３５】
酸化マグネシウムの００１結晶面上にコバルトフェライトの単結晶膜又は高配向膜を成長させることにより、垂直磁気記録媒体１０の表面１０１に、コバルトフェライトの００１結晶面を配向させることができる。これにより、垂直磁気記録媒体１０の表面１０１に垂直な方向に、垂直磁気記録層１４のコバルトフェライトが磁気異方性を有する構成となる。
【００３６】
ここで、コバルトフェライト（ＣｏＸＦｅ３−ＸＯ４）のＸの値は、３未満の任意の数であるが、垂直磁気記録層１４に要求される垂直磁気異方性の大きさに合わせて最適化される。本実施の形態では、例えば、Ｘが１のコバルトフェライト（ＣｏＦｅ２Ｏ４）が垂直磁気記録層１４を構成する。
【００３７】
コバルトフェライト（ＣｏＸＦｅ３−ＸＯ４）の単結晶は、図３に示すように、４配位のサイトＡと６配位のサイトＢに、コバルト原子と鉄原子が入った構造が３次元的に隣接した結晶構造を有し、ユニットセルサイズは約０．８３８ｎｍである。コバルト原子数と鉄原子数の比はＸ：３−Ｘである。
【００３８】
ここで、立方晶である、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の単結晶のユニットセルサイズは、約０．４２４ｎｍであり、コバルトフェライトの単結晶のユニットセルサイズの１／２より大きく、格子不整合度が、約−１％となる。ここで、格子不整合度ｆは、以下の式で定義される。以下の（１）式において、ａはシード層１３の材料の格子定数、ｂは垂直磁気記録層１４の材料の格子定数、ｎは任意の自然数である。なお、本実施の形態では、コバルトフェライトの格子定数が酸化マグネシウムの格子定数の約２倍であることから、ｎは２となる。
【００３９】
ｆ＝（ｂ−ｎ・ａ）／（ｎ・ａ）                                  （１）
【００４０】
つまり、酸化マグネシウムの格子定数がコバルトフェライトの格子定数の１／２よりもわずかに大きいために、酸化マグネシウムとコバルトフェライトとの界面でコバルトフェライトの膜面内に引っ張り応力が働き、コバルトフェライトの磁気弾性効果により垂直磁気異方性が現れる。また、結晶不整合度が十分小さいため、酸化マグネシウムの００１結晶面に、コバルトフェライトの単結晶膜又は高配向膜を安定して結晶成長させることができる。
【００４１】
次に、垂直磁気記録媒体１０の製造方法について説明する。
【００４２】
まず、軟磁性層１２の鉄膜を基板１１上に生成する。鉄膜の成膜方法は、周知の蒸着法又はスパッタリング法等でよい。その後、鉄膜上に酸化マグネシウムを蒸着法又はスパッタリング法等を用いて、多結晶又はアモルファス状態で堆積させ、その後、アニール処理等を行って酸化マグネシウムの００１結晶面をシード層１３表面に配向させる。
【００４３】
酸化マグネシウムの００１結晶面にコバルトフェライトの単結晶膜又は高配向膜を成膜する方法について、図４を用いて詳細に説明する。
【００４４】
スパッタリング装置２０は、例えば、ヘリコン波によりプラズマを起こして高周波マグネトロンスパッタリングを行うことができる装置であり、チャンバー２１内に試料台２２、磁石２３、高周波電源２４を備える。また、チャンバー２１内に酸素を導入するための酸素ガス発生装置２５、可変リークバルブ２６、ノズル２７を更に備える。
【００４５】
試料台２２には、基板１１、軟磁性層１２、シード層１３が積層されたものが設置される。磁石２３に沿ってターゲット金属２８が設置されるが、ターゲット金属２８は、試料台２２に対向するように配置される。つまりスパッタリングによる結晶成長の方向に対して垂直の方向にターゲット金属２８を配置するプラナー方式を採用している。プラナー方式は、成膜速度が速いため、量産化に適している。
【００４６】
ターゲット金属２８は、コバルト鉄合金であり、生成するコバルトフェライトのコバルトと鉄の組成比がＸ：３−Ｘとなるように、合金組成比を調整している。
【００４７】
チャンバー２１内には、アルゴンガスが導入されており、高周波電源２４による電圧印加でアルゴンガスがプラズマ状態となり、アルゴンイオンがターゲット金属２８に衝突し、コバルト原子、鉄原子が試料側に飛ばされ、酸化マグネシウムの００１結晶面に堆積する。この時、ノズル２７より導入される酸素が反応性ガスとして基板上で反応されるため、コバルトフェライトの単結晶膜又は高配向膜が酸化マグネシウムの００１結晶面上に成膜される。すなわち、ここでのスパッタリング法は、酸素を反応性ガスとした反応性スパッタリング法である。
【００４８】
ここで、チャンバー２１内に酸素を導入することにより、ターゲット金属２８の表面が酸化することとなるが、ターゲット金属２８に高周波電圧をかけているために、ターゲット金属２８の表面にアルゴンイオンや電子が停滞するのを防ぐことができ、効率的にスパッタリングを行うことができる。
【００４９】
このようなスパッタリングを、コバルトフェライトが所定の膜厚になるまで継続し、垂直磁気記録層１４を形成する。
【００５０】
以上のような方法で製造した垂直磁気記録媒体１０の垂直磁気記録層１４の磁気特性を評価した。実験のために、縦１０ｍｍ、横２０ｍｍの大きさの酸化マグネシウムヘキカイ基板に対して、酸素ガスを反応性ガスとしたＲＦマグネトロンスパッタリングを行ったものについて磁気測定を行った。
【００５１】
スパッタリング時の垂直磁気記録媒体１０の生成場所の温度つまりヘキカイ基板の直近の温度を３００〜６３０℃の範囲で変えて垂直磁気記録層１４を形成した。ここで、垂直磁気記録媒体１０の生成場所の温度は、ヘキカイ基板の裏面に設置したヒータ付近の温度を熱電対により測定により取得したヒータの指示温度である。
【００５２】
スパッタリングの他の条件は、チャンバー２１に酸素導入した後の圧力を０．６Ｐａとし、ＲＦパワーを１００Ｗとした。以下、評価結果について説明する。
【００５３】
ｘ＝０．７５で、膜厚が６０〜１００ｎｍのコバルトフェライトについて評価した。評価結果について、図５を用いて説明する。図５において、横軸は外部磁化、縦軸は磁束密度である。
【００５４】
図５（ａ）は、ｘ＝０．７５、膜厚６７ｎｍのコバルトフェライトからなる垂直磁気記録層１４の面垂直方向の磁化曲線（ヒステリシスループ）である。図５（ａ）から分かるように、磁化曲線はスパッタリング時のヘキカイ基板の直近の温度、すなわち垂直磁気記録媒体１０の生成場所の温度によって変化する。ヘキカイ基板の直近の温度が６００℃の時が最も飽和磁化が大きく、磁化曲線のヒステリシスも角形となっている。残留磁化Ｍｒと飽和磁化Ｍｓの比Ｍｒ／Ｍｓは０．８５であり、１に近くなっている。
【００５５】
また、垂直磁気記録層１４の膜厚が６７ｎｍの時と１００ｎｍの時の磁化曲線を図５（ｂ）に示す。ヘキカイ基板の直近の温度は６００℃とした。図５（ｂ）から分かるように、膜厚１００ｎｍのときの磁化曲線のヒステリシスは、膜厚６７ｎｍよりも更に角形になった。残留磁化Ｍｒと飽和磁化Ｍｓの比Ｍｒ／Ｍｓも０．９５であり、更に１に近くなった。この温度６００℃、膜厚１００ｎｍのときの磁化曲線のヒステリシスは、記録媒体用の磁性材料として十分な特性と言える。
【００５６】
また、飽和磁化Ｍｓは約４００［ｅｍｕ／ｃｃ］であり、バルク体相当の値を有していることが分かる。また、図５（ａ）の磁化曲線のヒステリシスループから算出した保磁力は２０ｋＯｅであった。また、ｘ＝０．７５で、膜厚６０〜１００ｎｍの各コバルトフェライトについて、磁気測定により算出した垂直磁気異方性の大きさは、約１×１０７ｅｒｇ／ｃｍ３であった。
【００５７】
なお、ここではコバルトフェライト（ＣｏＸＦｅ３−ＸＯ４）のＸの値が０．７５の場合について評価を行ったが、Ｘの値を増減することでコバルトの割合を制御すると垂直磁気異方性の大きさをチューニングすることができる。
【００５８】
以上の評価結果より、スパッタリング時の垂直磁気記録媒体１０の生成場所の温度を６００℃以上まで上げることによって、角形の磁化曲線を有する垂直磁気記録層１４を製造することができる。なお、今回実験で用いたスパッタリング装置は温度が６３０℃までしか上がらないため、それ以上の温度については測定していないが、６５０℃以上の温度になると、コバルトフェライトの結晶構造が崩れ垂直磁気異方性が劣化するため、６５０℃以上の温度は望ましくない。
【００５９】
以上のような磁気特性を有する垂直磁気記録層１４を備えた垂直磁気記録媒体１０は、例えば、図６に示すような磁気記憶装置１に組み込まれる。磁気記憶装置１は、垂直磁気記録媒体１０、記録再生ヘッド５０、ハウジング７３、ハブ７５、サスペンション７８、アーム７９を備える。垂直磁気記録媒体１０は、モータ等により回転するハブ７５に取り付けられている。
【００６０】
記録再生ヘッド５０は、ＭＲ（Magneto Resistive）ヘッドや、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）ヘッド等の読み取り用ヘッド５２と、インダクティブヘッド等の書き込み用ヘッド５１からなる複合型の記録再生ヘッドである。記録再生ヘッド５０は、アーム７９の先端にサスペンション７８を介して取り付けられている。垂直磁気記録媒体１０は、複数の枚数を適宜隔ててハブ７５に接続してもよく、それぞれの垂直磁気記憶媒体１０ごとに記録再生ヘッド５０、サスペンション７８、アーム７９を設けてもよい。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態においては、コバルトフェライトの格子定数の１／２よりわずかに大きい格子定数を有する立方晶からなる酸化マグネシウムの００１結晶面に対して、酸素を反応性ガスとし鉄コバルト合金をターゲット金属２８とした反応性スパッタリングを行って、コバルトフェライトの単結晶膜又は高配向膜を成長させることにより、酸化マグネシウムからなるシード層１３とコバルトフェライトからなる垂直磁気記録層１４を形成して垂直磁気記録媒体１０を製造することとした。これにより、コバルトフェライトという安価な材料から構成される垂直磁気記録媒体を短時間で製造することができる。
【００６２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について図７を参照して詳細に説明する。
【００６３】
本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体３０は、実施の形態１と同様に、基板１１、軟磁性層１２、シード層１３、垂直磁気記録層１４を備えるが、シード層１３の構成が実施の形態１と異なる。シード層１３は、図７に示すように、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の単結晶膜又は高配向膜からなる第１層１３１と、窒化チタン（ＴｉＮ）の単結晶膜又は高配向膜からなる第２層１３２から構成される。
【００６４】
立方晶である、酸化マグネシウムと窒化チタンの単結晶のユニットセルサイズは、０．４２４ｎｍであり、コバルトフェライトのユニットセルサイズの１／２よりわずかに大きいため、窒化チタンの００１結晶面に、コバルトフェライトの単結晶膜又は高配向膜を安定して結晶成長させるとともに、コバルトフェライトに垂直磁気異方性を発現させることができる。
【００６５】
本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体３０の製造方法について説明する。
【００６６】
まず、軟磁性層１２の鉄膜を基板１１上に生成する。鉄膜の成膜方法は、周知の蒸着法又はスパッタリング法等でよい。その後、鉄膜上に酸化マグネシウムを、蒸着法又はスパッタリング法等により多結晶又はアモルファス状態で薄く堆積させ、その後、アニール処理を行って酸化マグネシウムの００１結晶面を第１層１３１表面に配向させる。
【００６７】
その後、酸化マグネシウムの００１結晶面に、蒸着法又はスパッタリング法等により窒化チタンの単結晶膜又は高配向膜を結晶成長させる。これにより、第２層１３２の表面、つまり、シード層１３の表面に窒化チタンの００１結晶面が配向した状態のシード層１３を生成することができる。ここで、酸化マグネシウムより窒化チタンの成膜速度の方が早いため、酸化マグネシウムのみでシード層１３を構成する場合より、酸化マグネシウムと窒化チタンとでシード層１３を構成した場合の方が、製造時間を短縮することができる。
【００６８】
このようにして生成したシード層１３の窒化チタンの００１結晶面に対して、コバルトフェライトからなる垂直磁気記録層１４を生成する。コバルトフェライトの成膜方法は、実施の形態１と同様である。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態においては、コバルトフェライトの格子定数の１／２よりわずかに大きい格子定数を有する立方晶からなる酸化マグネシウムの００１結晶面に対して、窒化チタンを成膜し、窒化チタンの００１結晶面上に垂直磁気記録層１４を形成することとした。これにより、シード層１３の生成時間を短縮でき、より短時間で垂直磁気記録媒体３０を製造することができる。
【００７０】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について図８、９を参照して詳細に説明する。
【００７１】
本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体４０は、図８に示すように、基板１１、軟磁性裏打ち層４１、シード層１３、垂直磁気記録層１４から構成される。軟磁性裏打ち層４１は、第１軟磁性層４１１、非磁性層４１２、第２軟磁性層４１３から構成される。
【００７２】
非磁性層４１２は反強磁性層間結合層として機能し、垂直磁気記録層１４への記録により発生した第２軟磁性層４１３の残留磁化を、第１軟磁性層４１１の反平行磁化と結合させる。この反強磁性層間結合により、巨視的な磁束を相殺して読み取り用ヘッド５２への到達を防ぎ、記録磁化の読み取り時のスパイクノイズを抑制することができる（図９）。
【００７３】
ここで、第１軟磁性層４１１はスピネル型又は逆スピネル型のイオン結晶構造をもつ酸化物層であり、例えば、マグヘマイト（γ−Ｆｅ２Ｏ３）又は四酸化三鉄（Ｆｅ５Ｏ４）から構成される。非磁性層４１２は、絶縁物層であり、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）から構成される。第２軟磁性層４１３は金属層であり、例えば、鉄（Ｆｅ）から構成される。これらの層は、従来のルテニウムや白金等の希少材料を使用せず、安価な材料から構成されるため、垂直磁気記録媒体４０の更なる低コスト化に寄与することができる。
【００７４】
本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体４０の製造方法について説明する。
【００７５】
まず、第１軟磁性層４１１の酸化物膜を基板１１上に生成する。第１軟磁性層４１１を四酸化三鉄（Ｆｅ５Ｏ４）で構成する場合には、純酸素ガスを反応性ガスとした鉄の反応性蒸着又は反応性スパッタリングにより成膜し、第１軟磁性層４１１をマグヘマイト（γ−Ｆｅ２Ｏ３）で構成する場合には、純オゾンガスを反応性ガスとした鉄の反応性蒸着又は反応性スパッタリングにより成膜する。
【００７６】
その後、酸化マグネシウム、鉄を順に成膜する。酸化マグネシウム、鉄の成膜方法は、周知の蒸着方法又はスパッタリング方法等である。
【００７７】
その後、酸化マグネシウムからなるシード層１３を生成する。具体的には、蒸着法又はスパッタリング法により酸化マグネシウムを多結晶又はアモルファス状態で堆積させ、その後、アニール処理を行って酸化マグネシウムの００１結晶面をシード層１３表面に配向させる。
【００７８】
シード層１３の酸化マグネシウムの００１結晶面にコバルトフェライトからなる垂直磁気記録層１４を生成するが、コバルトフェライトの成膜方法は実施の形態１と同様である。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態においては、スピネル型又は逆スピネル型酸化物膜からなる第１軟磁性層４１１と絶縁物からなる非磁性層４１２と金属膜からなる第２軟磁性層４１３を順に積層した軟磁性裏打ち層４１の上に、酸化マグネシウムから構成されるシード層１３と、コバルトフェライトから構成される垂直磁気記録層１４を積層して垂直磁気記録媒体４０を製造することとした。これにより、安価な材料から構成される垂直磁気記録媒体４０において、記録磁化の読み取り時のスパイクノイズを抑制することができる。
【００８０】
このように本発明は、コバルトフェライトの格子定数の１／ｎ（ｎは自然数）より大きく、且つ、前記コバルトフェライトの００１結晶面に対する格子不整合が所定の範囲以内の格子定数を有する立方晶からなるシード層の００１結晶面に対して、酸素を反応性ガスとし鉄コバルト合金をターゲット金属とした反応性スパッタリングを行って、前記コバルトフェライトの単結晶膜又は高配向膜を成長させることにより垂直磁気記録層を形成することとした。これにより、短時間で、安価な材料から構成される垂直磁気記録媒体を提供することができる。
【００８１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。
【００８２】
例えば、上記実施の形態では、１枚の垂直磁気記録媒体の片面のみを磁気記録に用いる構成としたが、両面の表面に垂直磁気記録層を形成し、両面を磁気記録に用いてもよい。
【００８３】
また、上記実施の形態において、シード層１３は、酸化マグネシウム又は窒化チタンからなるとしたが、コバルトフェライトの格子定数の１／ｎ（ｎは自然数）より大きく、且つ、前記コバルトフェライトの００１結晶面に対する格子不整合が所定の範囲以内の格子定数を有する立方晶であり、シード層１３の表面に００１結晶面が配向するようにできれば、他の材料でもよい。ここで、シード層１３の材料の格子定数が、コバルトフェライトの格子定数の１／ｎに対して大きいと、界面で膜面内に引っ張り応力が働き、コバルトフェライトの磁気弾性効果により垂直磁気異方性が現れる。したがって、シード層１３の格子定数を反映しながらコバルトフェライトがエピタキシャルに成長する条件でかつ、シード層１３の材料の格子定数が、コバルトフェライトの格子定数の１／ｎに対して大きい必要がある。これらの条件により、許容される格子定数の範囲が決まる。例えば、１×１０７ｅｒｇ／ｃｍ３以上の垂直磁気異方性が要求される場合には、シード層１３の材料の格子定数は、コバルトフェライトの格子定数の１／ｎに対する格子不整合度がｆ＝（−１±０．５）％の範囲内となるように設定される。
【００８４】
また、垂直磁気記録層１４の生成に使用するスパッタリング法は、高周波マグネトロンスパッタリングであるとしたが、ＤＣ（Direct Current）パルススパッタリングでもよい。このとき、スパッタリングの電源としてＤＣ電源を用い、ＯＮ／ＯＦＦの切替を定期的に行うスイッチを回路上に設ける構成とする。
【００８５】
また、実施の形態３では、酸化物からなる第１軟磁性層４１１と、絶縁物からなる非磁性層４１２と、金属からなる第２軟磁性層４１３で構成される軟磁性裏打ち層４１の上にシード層１３、垂直磁気記録層１４を形成するとしたが、軟磁性裏打ち層４１の構成はこれに限られない。シード層１３の表面に００１結晶面が配向するようにシード層１３を形成することができるような構成であれば、他の材料からなる軟磁性裏打ち層４１であってもよい。
【００８６】
また、実施の形態３では、軟磁性裏打ち層４１の上に形成するシード層１３を酸化マグネシウムで構成するとしたが、実施の形態２と同様にシード層１３を酸化マグネシウムからなる第１層１３１と窒化チタンからなる第２層１３２から構成されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１…磁気記憶装置
１０、３０、４０…垂直磁気記録媒体
１０１…垂直磁気記録媒体の表面
１１…基板
１２…軟磁性層
１３…シード層
１３１…第１層
１３２…第２層
１４…垂直磁気記録層
２０…スパッタリング装置
２１…チャンバー
２２…試料台
２３…磁石
２４…高周波電源
２５…酸素ガス発生装置
２６…可変リークバルブ
２７…ノズル
２８…ターゲット金属
４１…軟磁性裏打ち層
４１１…第１軟磁性層
４１２…非磁性層
４１３…第２軟磁性層
５０…記録再生ヘッド
５１…書き込み用ヘッド
５１１…メインポール
５１２…リターンポール
５２…読み取り用ヘッド
７３…ハウジング
７５…ハブ
７８…サスペンション
７９…アーム
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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