(57)【要約】［課題］ＥＣＣ構造を有する垂直磁気記録媒体において、交換結合制御層の膜厚制御性を高め、記録再生特性を向上させる。［解決手段］基板１1上に、強磁性材料からなる第１の記録層１4ａ、交換結合制御層１４ｂ、および強磁性材料からなる第２の記録層１４ｃを備えた垂直磁気記録媒体において、交換結合制御層１４ｂにＣｒ含有率が少なくとも３０原子％のＣｏＣｒ合金を主体とする材料を用いる。
2010038448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、少なくとも、強磁性材料からなる第１の記録層、交換結合制御層および前記第１の記録層と交換結合する強磁性材料からなる第２の記録層を備えた垂直磁気記録媒体であって、
前記交換結合制御層は、Ｃｒ含有率が少なくとも３０原子％であるＣｏＣｒ合金を主体とする材料からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記交換結合制御層は、酸化物が添加されていることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
前記酸化物は、Ｔｉ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｃｒ酸化物およびＭｇ酸化物から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする請求項２記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
前記酸化物は、ＴｉＯ２であることを特徴とする請求項２または３記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
基板上に、少なくとも、下地層、オンセット層および磁気記録層が順次積層されてなる垂直磁気記録媒体において、
前記オンセット層は、飽和磁化が０ｅｍｕ／ｃｃを超えて２５０ｅｍｕ／ｃｃ以下であって、磁性を有するＣｏＣｒ合金を主体とする材料からなる領域を備え、かつ、該領域の膜厚が５ｎｍ以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
前記オンセット層は、前記材料にＲｕまたは／および酸化物を含むことを特徴とする請求項５記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
前記酸化物は、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２O３、Ｗ２Ｏ５、Ｍｏ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、およびＮｂ２Ｏ５から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする請求項６記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項８】
前記下地層は、Ｒｕ（ルテニウム）からなることを特徴とする請求項５、６または７項記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項９】
前記磁気記録層は、ＣｏＣｒＰｔと酸化物とからなるグラニュラー構造を有することを特徴とする請求項５から８いずれか１項記載の垂直磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録方式ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等に搭載される垂直磁気記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報処理の大容量化に伴い、各種の情報記録技術が開発されている。特に、ＨＤＤ(ハードディスクドライブ)等に用いられる磁気記録媒体においては、これまでの面内磁気記録方式に替わり、高記録密度化が可能な垂直磁気記録方式が採用されている。この垂直磁気記録媒体においても、さらなる高記録密度化を実現するには、情報信号の記録を担う磁気記録層を構成する磁性結晶粒子を微細化すると共に、その層厚を低減する必要がある。しかし、磁性結晶粒子の微細化が進んでいくに従い、超常磁性現象により記録信号の熱安定性が損なわれ、記録信号が消失してしまう、いわゆる熱揺らぎ現象の影響を無視できなくなる。これを抑制するためには、高い結晶磁気異方性エネルギーＫｕを持つ材料を用いることが不可欠とされている。一方で、記録ヘッドの書き込み能力の制限により、記録媒体の保磁力Ｈｃが大きくならないように調整する必要もある。
そこで、磁気記録層に高い結晶磁気異方性を有する強磁性材料と低保磁力強磁性材料を積層して用い、実効的に保磁力を低減させるＥＣＣ（Exchange Coupled Composite）構造が提案されている。この構造により、熱的安定性を確保しつつ、記録磁界を低減し、熱揺らぎ耐性と飽和記録特性の両立が実現される（例えば、特許文献１）。さらには、特許文献１に記載されているように、第３の磁気記録層を設けることにより、媒体上層部における磁化方向をほぼ垂直に近づけて、ＳＮ比の向上を図った構造も提案されている。
ＥＣＣ構造においては、強磁性層間の交換相互作用の大きさおよび向きを制御するため、両層の間に非磁性の交換結合制御層(ＥＣＬ層：Exchange Control Layer)を配置して、層間相互作用による交換結合を利用している。従来、このＥＣＬ層には、その上層の磁気記録層がエピタキシャル成長しやすいＲｕ(ルテニウム)が広く用いられている。
また、近年の情報処理の大容量化に伴い、各種の情報記録技術が開発されている。特に、磁気記録技術を用いたＨＤＤ（ハードディスクドライブ）の面記録密度は年率１００％程度の割合で増加し続けている。
ＨＤＤ等に用いられる磁気ディスクにおいて高記録密度を達成するためには、情報信号の記録を担う磁気記録層を構成する磁性結晶粒子を微細化すると共に、その層厚を低減して行く必要があった。ところが、従来から商業化されている面内磁気記録方式(長手磁気記録方式、水平磁気記録方式とも呼称される)の磁気ディスクの場合、磁性結晶粒子の微細化が進展した結果、超常磁性現象により記録信号の熱安定性が損なわれ、記録信号が消失してしまう、いわゆる熱揺らぎ現象が発生するようになり、磁気ディスクの高記録密度化への阻害要因となっていた。この阻害要因解決のために、近年、垂直磁気記録方式の磁気ディスクが提案された。
垂直磁気記録方式の場合、面内磁気記録方式とは異なり、主磁気記録層の磁化容易軸基盤面に対して垂直方向に配向するよう調整されている。垂直磁気記録方式は面内記録方式に比べて、熱揺らぎが現象を抑制することができる。また、垂直磁気記録媒体では、軟磁性層が設けられ、軟磁性層により、記録ヘッドからの磁束を収束させ、また鏡像効果により、長手記録媒体に比べ急峻で大きな磁界を発生させることが可能になるので、高記録密度化に対して好適である。
垂直磁気記録方式において磁気記録層がｈｃｐ（六方最密充填）構造である場合には磁化容易軸はC軸であり、C軸を基板の法線方向に配向させる必要がある。このC軸の配向性を向上させるためには、磁気記録層の下にｈｃｐ構造の非磁性下地層を設けることが有効である。下地層にはＣｏＣｒ合金、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆなどが知られているが、特にＲｕ（ルテニウム）が磁気記録層の結晶配向性を効果的に向上させ、保磁力Ｈｃを高めることができることが知られている。
垂直磁気記録方式では、ＳＮ比（Signal to Noise Ratio）及び保磁力Ｈｃを向上させるために、さまざまな構造を提案されている。例えば、特許文献２に記載されているように、下地層の磁性粒（磁性グレイン）の結晶粒界に非磁性物質または酸化物を偏析させて粒界部を形成したグラニュラー構造とし、磁性粒を孤立微細化する方法が開示されている。また、特許文献３には、磁性粒の微細化を促進するために、下地層の上に微結晶している非磁性グラニュラー構造からなる配向制御層（薄膜層）を積層し、その上に磁性層を成長させる方法が開示されている。さらに、特許文献４には、磁性結晶粒を微細化するために、軟磁性層と記録磁性層との間の中間層として、非磁性物質または非磁性層に酸化物が添加された材料を用いることが開示されている。
【特許文献１】特開２００７−２５０１５０号公報
【特許文献２】特開２００３−０３６５２５号公報
【特許文献３】特開２００６−２６８９７２号公報
【特許文献４】特開２００６−０８５７４２号公報
【非特許文献１】Yoshiyuki Hirayama and Ichiro Tamai, “Effect of Dual-Magnetic-Layer on Performance of CoCrPt-SiO2 Perpendicular Media, IEEE Trans. Magn., Vol. 43, No.6, pp. 2097-2099, Jun. 2007
【０００３】
まず、第一発明について説明する。
[第１発明に関する発明の開示]
[第１発明に関する発明が解決しようとする課題]【０００４】
非磁性層を介した層間相互作用はＲｕよりなるＥＣＬ層厚に敏感であり、理想的な結合を得るためには膜厚を０．１〜０．２ｎｍ程度に制御する必要がある。Ｒｕの膜厚が０．２ｎｍより厚いと、上下の強磁性層の層間相互作用が切れてしまい、強磁性層がそれぞれ独立磁化反転する磁化機構になる。その結果、飽和磁場Ｈｓが大きくなり、書き込み特性が低下してしまう。このように、ＥＣＬ層の生産制御性が低く、大量生産時の特性ばらつきが懸念される。
また、貴金属のＲｕは、この数年間値上がりをし続けているため、ＥＣＬ層としてＲｕを用いると生産コストが増加するという問題がある。【０００５】
第１発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、記録再生特性を向上させ、かつ、生産制御性が高く、コスト削減を実現し得る磁気記録媒体を提供することを目的とするものである。
[第１発明に関する課題を解決するための手段]【０００６】
上記課題を解決するために、第１発明は以下の構成を有する。
（構成１）基板上に、少なくとも、強磁性材料からなる第１の記録層、交換結合制御層および前記第１の記録層と交換結合する強磁性材料からなる第２の記録層を備えた垂直磁気記録媒体であって、
前記交換結合制御層は、Ｃｒ含有率が少なくとも３０原子％であるＣｏＣｒ合金を主体とする材料からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
上記構成１に係る発明によれば、以下の作用効果が得られる。
ＣｏＣｒ合金は、記録層の強磁性材料と同じhcp(六方最密充填)構造をとるため、良好な結晶配向性を得ることができる。また、従来のＲｕを用いる場合よりＣｏＣｒ合金は安価であるため、コスト削減を実現できる。
また、Ｒｕを用いた従来構造では、Ｒｕの膜厚が０．２ｎｍ以上ではＳＮ比が急激に低下するため、Ｒｕの膜厚を０．２ｎｍ以下で制御しなければならなかったが、本発明によれば、交換結合制御層の膜厚をより制御しやすい膜厚（例えば０．５ｎｍ〜１．０ｎｍ以下）に設定し制御することが可能となるので、膜厚制御が容易であり、生産制御性に優れる。
さらに、ＣｏＣｒ合金におけるＣｒ含有率が、少なくとも３０原子％であることにより、非磁性となるため、良好な層間相互作用を得ることができる。このため、ＳＮR（Signal to Noise Ratio）を向上させることができ、記録再生特性を向上させることができる。
本発明において、前記交換結合制御層は、ＣｏＣｒ合金からなる態様の他、上記本発明の作用効果が損なわれない範囲において、他の成分を含む態様とすることができる。【０００７】
（構成２）交換結合制御層は、酸化物を有するものであってもよい。このように、酸化物を有することにより、ＣｏＣｒ−酸化物グラニュラー構造とすることができ、強磁性材料からなる第１および第２の記録層と良好な結晶配向性を得ることができる。【０００８】
（構成３）酸化物は、Ｔｉ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｃｒ酸化物およびＭｇ酸化物から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とするものである。【０００９】
（構成４）さらには、酸化物は、ＴｉＯ２であることが望ましい。
[第１発明に関する発明の効果]【００１０】
本第１発明の垂直磁気記録媒体によれば、記録再生特性を向上させ、かつ、生産制御性が高く、コスト削減を実現することができる。
[第１発明を実施するための最良の形態]【００１１】
本第１発明の実施形態による垂直磁気記録媒体について図１を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態による垂直磁気記録媒体の構造を示す概略断面図である。図２は本実施形態による垂直磁気記録媒体におけるＥＣＬ層の膜厚とＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）の関係を示すグラフである。【００１２】
はじめに、本実施形態による垂直磁気記録媒体の構造について図１を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態による垂直磁気記録媒体１０は、基板１1上に、軟磁性材料よりなる裏打ち層１２、非磁性材料よりなる中間層１3、垂直磁気記録層１４（強磁性材料よりなる第１の記録層１4ａ、交換結合制御層１４ｂ、強磁性材料からなる第２の記録層１４ｃで構成される）、保護層１５を備えてなるものである。
裏打ち層１２は、第１の軟磁性層１２aと非磁性層１２ｂと第2の軟磁性層１ｃとから構成される。第１の軟磁性層１２aと第2の軟磁性層１２ｃとは反強磁性結合した、ＡＦＣ（Anti-ferro-Coupled-Film）−ＳＵＬ(Soft Under Layer)構造を構成しており、これにより、軟磁性層からの漏れ磁束を抑制し、ノイズを低減することができる。
基板１１は、ガラス基板やアルミ基板等、表面平坦性と機械強度に優れた材料からなる。例えば、アルミノシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、ソーダガラス等が挙げられる。
第１の軟磁性層１２ａと第２の軟磁性層１２ｃは、軟磁性材料、例えばＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＣｏＡｌＯ、ＣｏＮｉＦｅＢ、ＣｏＦｅ２Ｏ４、ＺｎＦｅ２Ｏ４、ＣｏＦｅ等により構成される。
非磁性層１２ｂは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｎ、あるいはこれらの合金により構成される。
中間層１３は、垂直磁気記録層１４の結晶配向制御のため及び裏打ち層１２と垂直磁気記録層１４との間の相互作用を防止するための層であり、非磁性材料、例えばＲｕ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｉｒ及びこれらの合金等により構成される。また、Ｔａ等の下地層上にこれら非磁性材料が形成され、中間層１３全体としては、Ｒｕ／ＮｉＦｅ／Ｔａ、Ｒｕ／Ｔａ、Ｒｕ／ＮｉＦｅＣｒ／Ｔａ等の構造が適用される。
垂直磁気記録層１４は、所定の磁気情報を記録するための層である。垂直磁気記録層１４は、第１の記録層１４ａ、交換結合制御層１４ｂ、および第２の記録層１４ｃにより構成されている。
第１の記録層１４ａは、主に記録を担う磁性層であり、磁化容易軸が基板に対して垂直方向を向いている強磁性層であり、例えばＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒＰｔＯ、（Ｐｔ／Ｃｏ）ｎ、（Ｆｅ／Ｐｔ）ｎ等により構成される。
第２の記録層１４ｃは、主に記録時の磁化反転をアシストする層であり、磁化容易軸が基板に対して面内又は斜め方向を向いている強磁性層であり、例えばＣｏ又はＣｏＣｒ等のＣｏ合金等により構成される。
交換結合制御層１４ｂは、Ｃｒ含有量が少なくとも３０原子％であるＣｏＣｒ合金である。また、酸化物が添加されたＣｏＣｒ−ＴｉＯ２、ＣｏＣｒ−Ａｌ２Ｏ３、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒ−Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＣｒ−ＭｇＯ等の酸化物グラニュラー構造としてもよい。
第１の記録層１４ａと第２の記録層１４ｃとの間には、強磁性結合が形成されて、ＥＣＣ構造をなしている。第１の記録層１４ａと第２の記録層１４ｃとの間の交換結合力は、交換結合制御層１４ｂの厚さによって制御されている。
保護層１５は、垂直磁気記録媒体上を磁気ヘッドが走査する際に表面を保護するための層であり、例えば炭素膜等により構成される。
保護層上１５上に、ディップコート法により、例えば、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）からなる潤滑層を設けてもよい。
［実施例］【００１３】
以下、本発明の実施例について、比較例を挙げつつ、詳細に説明する。
ガラス基板１１上に、真空引きを行った成膜装置を用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて、Ａｒガス雰囲気中で、第１の軟磁性層１２ａ、非磁性層１２ｂ、第２の軟磁性層１２ｃ、裏打ち層１２、非磁性材料よりなる中間層１３、磁気記録層１４、保護層１５を順次積層した。
垂直磁気記録層１４は、強磁性材料よりなる第１の記録層１４ａ、交換結合制御層１４ｂおよび強磁性材料よりなる第２の記録層１４ｃから構成され、所定の磁気情報を記録するための層である。
ガラス基板１１には、ディスク直径が６５ｍｍのアルミノシリケートガラスを用いた。
ガラス基板１１上に、膜厚４０nmのＣｏＦｅＴａＺｒからなる第１の軟磁性層１２ａ、膜厚０．７ｎｍのＲｕからなる非磁性層１２ｂおよび膜厚４０ｎｍのＣｏＦｅＴａＺｒからなる第2の軟磁性層１２ｃを順次成膜して、裏打ち層１２を形成した。
裏打ち層１２上に、膜厚２５ｎｍのＲｕ／ＮｉＷを堆積し、中間層１３を形成した。
次に、中間層１３上に、膜厚１０ｎｍの垂直磁気異方性を有する強磁性材料であるＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ２を成膜し、第１の記録層１４aを形成した。
次に、第１の記録層１４a 上に、88｛（100-x）ＣｏｘＣｒ）｝−12ＴｉＯ２で表記される交換結合制御層１４ｂを形成した。ターゲットは、ＣｏＣｒ合金にＴｉＯ２粉末を混ぜ焼結して作製した。
ここで、88｛（100-x）ＣｏｘＣｒ）｝−12ＴｉＯ２は、ＣｏＣｒ合金におけるＣｒの含有量はｘ原子％であり、Ｃｏの含有量が（100-x）原子％であることを示す。また、ＣｏＣｒ合金の含有量は８８mol％であり、ＴｉＯ２の含有量は１２mol％であることを示す。
次に、交換結合制御層１４ｂ上に、第２の記録層１４ｃとして、膜厚７ｎｍの強磁性材料であるＣｏＣｒＰｔ合金を形成した。
最後に、第２の記録層１４ｃ上に、膜厚３nmのカーボン保護膜１５を形成して本発明の垂直磁気記録媒体を得た。【００１４】
ここで、本発明の垂直磁気記録媒体のＳＮＲ改善特性を評価するために、88｛（100-x）ＣｏxＣｒ）｝−12ＴｉＯ２で表記される交換結合制御層１４ｂにおいて、以下のようにＣｒ含有量と膜厚を変化させた試料を作製した。【００１５】
（参考例１）
Ｃｒ含有量ｘ＝１０原子％とした88｛90Ｃｏ10Ｃｒ）｝−12ＴｉＯ２からなる交換結合制御層１４ｂを有する試料を作製した。膜厚は、０ｎｍ、０．１５ｎｍ、０．２５ｎｍ、０．４ｎｍ、０．５ｎｍ、０．７５ｎｍ、１．０ｎｍ、１．２５ｎｍおよび１．５ｎｍのものを作製した。
ここで、88｛90Ｃｏ10Ｃｒ）｝−12ＴｉＯ２は、ＣｏＣｒ合金におけるＣｒの含有量は１０原子％であり、Ｃｏの含有量が９０原子％であることを示す。また、ＣｏＣｒ合金の含有量は８８mol％であり、ＴｉＯ２の含有量は１２mol％であることを示す。【００１６】
（参考例２）
Ｃｒ含有量ｘ＝２０原子％とした88｛80Ｃｏ20Ｃｒ）｝−12ＴｉＯ２からなる交換結合制御層１４ｂを有する試料を作製した。膜厚は、０ｎｍ、０．１５ｎｍ、０．２５ｎｍ、０．４ｎｍ、０．５ｎｍ、０．７５ｎｍ、１．０ｎｍ、１．２５ｎｍおよび１．５ｎｍのものを作製した。【００１７】
（実施例１）
Ｃｒ含有量ｘ＝３０原子％とした88｛70Ｃｏ30Ｃｒ）｝−12ＴｉＯ２からなる交換結合制御層１４ｂを有する試料を作製した。膜厚は、０ｎｍ、０．１５ｎｍ、０．２５ｎｍ、０．４ｎｍ、０．５ｎｍ、０．７５ｎｍ、１．０ｎｍ、１．２５ｎｍおよび１．５ｎｍのものを作製した。【００１８】
（実施例２）
Ｃｒ含有量ｘ＝４０原子％とした88｛60Ｃｏ40Ｃｒ）｝−12ＴｉＯ２からなる交換結合制御層１４ｂを有する試料を作製した。膜厚は、０ｎｍ、０．１５ｎｍ、０．２５ｎｍ、０．４ｎｍ、０．５ｎｍ、０．７５ｎｍ、１．０ｎｍ、１．２５ｎｍおよび１．５ｎｍのものを作製した。【００１９】
（比較例１）
交換結合制御層１４ｂとして、従来用いられていたＲｕからなる試料を作製した。膜厚は、０ｎｍ、０．０８ｎｍ、０．１ｎｍ、０．１３ｎｍ、０．１５ｎｍ、０．２ｎｍのものを作製した。【００２０】
（評価）
上記実施例１〜２と参考例１〜２と比較例１について、ＳＮＲ改善効果について調べた。図２は、交換結合制御層の膜厚とΔＳＮRの関係を示すグラフである。ここで、ΔＳＮＲとは、交換結合制御層を設けた場合のＳＮRと交換結合制御層を設けない場合のＳＮＲとの差を示すものである。
図２に示すように、本発明における参考例１の88｛90Ｃｏ10Ｃｒ）｝−12ＴｉＯ２（グラフ中□で示す。）の場合、および参考例２である88｛80Ｃｏ20Ｃｒ）｝−12ＴｉＯ２（グラフ中▲で示す。）の場合においては、ＳＮＲ改善効果は得られなかった。
実施例１の88｛70Ｃｏ30Ｃｒ）｝−12ＴｉＯ２（グラフ中○で示す。）の場合は、高いＳＮＲ改善効果を得ることができ、さらには、その効果が膜厚０．８ｎｍ付近まで持続しているため、生産制御性が高いことが分かる。すなわち、良好な記録再生特性が得られる。
また、実施例２の88｛60Ｃｏ40Ｃｒ）｝−12ＴｉＯ２（グラフ中△で示す。）の場合は、さらに膜厚１．０ｎｍ付近までＳＮＲ改善効果が持続しており、さらに生産制御性が高いことが分かる。
比較例１である、従来技術のＲｕを交換結合制御層に用いた場合(グラフ中●で示す。)は、０．１ｎｍ付近でΔＳＮＲが一番良く、膜厚増加に従いＳＮＲ改善効果が急激に悪化している。すなわち、膜厚制御が困難であることを示している。
上記のことから、本発明により、ＣｏＣｒ合金のＣｒの含有量を３０原子％以上とすることにより、第１の記録層と第２の記録層との良好な層間相互作用が得られ、ＳＮＲ改善効果を得ることができるが分かった。【００２１】
尚、本実施例では、ＴｉＯ２の含有量は１２mol％として試料を作製したが、ＴｉＯ２を含まない60Ｃｏ40ＣｒでＳＮＲ改善効果があることを確認している。よって、ＴｉＯ２含有量は１２mol％に限られず、他の含有量であっても、同様の効果を得ることができる。
また、本実施例では酸化物としてＴｉＯ２を用いたが、これに限られず、ＣｏＣｒ−Ａｌ２Ｏ３、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒ−Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＣｒ−ＭｇＯであっても同様の効果を得ることができる。【００２２】
次に、第２発明について説明する。
[第２発明に関する発明の開示]
[第２発明に関する発明が解決しようとする課題]
従来構成の垂直磁気記録媒体では、非特許文献１に記載されているように、磁性層の初期層（下地層と磁性層との間）の領域が存在することが記載されている。この初期層では、結晶配向の乱れが存在し、飽和磁化（Ｍｓ）および結晶磁気異方性定数（Ｋｕ）が低下していることが報告されている。これにより、SN比や記録再生特性が悪化するという問題がある。また、上記初期層が存在すると、磁性層の実行膜厚が積層された磁性層よりも薄くなり、媒体を製造するときの余分な材料を使用する必要がある。【００２３】
本第２発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、磁気記録層の初期層を低減を防止し、良好な電磁変換特性の信号出力および磁気特性を得ることができる垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。
[第２発明に関する課題を解決するための手段]【００２４】
上記課題を解決するために発明者が鋭意検討したところ、現行の媒体において磁気記録層の磁性結晶粒の微細化として用いられているオンセット層に着眼した。このオンセット層を微細化の役割の他に、磁気記録層の初期層および結晶配向を制御させる役割を持たせることを考えた。
上記課題を解決するために、本第２発明は以下の構成を有する。
（構成５）
基板上に、少なくとも、下地層、オンセット層および磁気記録層が順次積層されてなる垂直磁気記録媒体において、
前記オンセット層は、飽和磁化が０ｅｍｕ／ｃｃを超えて２５０ｅｍｕ／ｃｃ以下であって、磁性を有するＣｏＣｒ合金を主体とする材料からなる領域を備え、かつ、該領域の膜厚が５ｎｍ以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
上記構成１に係る発明によれば、以下の作用効果が得られる。
オンセット層が、磁性を有するＣｏＣｒ合金を主体とする材料からなる領域を備えたことにより、その上層として成長される磁気記録層が良好に継続してエピタキシャル成長をすることができ、結晶配向制御が容易であり、結晶粒の微細化が可能となる。また、このようなオンセット層が磁気記録層の初期層としての役割を果たすので、磁気記録層の実行膜厚を減少させることが無く、高い信号出力を得ることができるため、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。【００２５】
（構成６）前記オンセット層は、前記材料にＲｕまたは／および酸化物を含むことを特徴とする。
上記構成６によれば、オンセット層が磁性を有するグラニュラー構造となるため、磁気記録層の磁性粒はオンセット層から継続してエピタキシャル成長されるため、上記構成１同様、良好な信号出力および磁気特性を得ることができる。【００２６】
（構成７）
前記酸化物は、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２O３、Ｗ２Ｏ５、Ｍｏ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、およびＮｂ２Ｏ５から選ばれる少なくとも一つであることが望ましい。【００２７】
（構成８）
前記下地層は、Ｒｕ（ルテニウム）からなることを特徴とする。構成５によれば、下地層のＲｕが、オンセット層のＣｏＣｒ合金と同じhcp構造をとるため、良好なエピタキシャル結晶成長を行うことができるので、磁気特性等を向上させることができる。【００２８】
（構成９）
前記磁気記録層は、ＣｏＣｒＰｔと酸化物とからなるグラニュラー構造を有することを特徴とする。
[第２発明に関する発明の効果]【００２９】
本第２発明の垂直磁気記録媒体によれば、オンセット層を磁気記録層の初期層とすることができ、磁気記録層の実行膜厚の低減を防止し、良好な電磁変換特性の信号出力および磁気特性を得ることができる。
[第２発明を実施するための最良の形態]【００３０】
本第２発明の実施形態による垂直磁気記録媒体について図３を参照しながら説明する。
図３は、本実施形態による垂直磁気記録媒体１００の構造を示した断面図である。かかる磁気記録媒体１００は、基体（ディスク基体）１１０、付着層１１２、軟磁性層１１４、配向制御層１１６、下地層１１８、第一オンセット層１２０、第二オンセット層１２２、主磁気記録層１２４、層間結合層１２５、連続層（Continuous層）１２６、媒体保護層１２８、潤滑層１３０で構成することができる。
まず、アモルファスのアルミノシリケートガラスをダイレクトプレスで円盤状に成型し、ガラスディスクを作成する。このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施し、化学強化ガラスディスクからなる平滑な非磁性の基体（以下、「ディスク基体」という。）１１０を得る。アルミノシリケートガラスは、平滑かつ高剛性が得られるので、磁気的スペーシング、特に、磁気ヘッドの浮上量をより安定して低減できる。また、アルミノシリケートガラスは化学強化により、高い剛性強度を得ることができる。このときディスク直径は例えば６５ｍｍである。このディスク基体１１０の主表面の表面粗さをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で測定したところ、Ｒｍａｘが２．１８ｎｍ、Ｒａが０．１８ｎｍという平滑な表面形状であった。なお、ＲｍａｘおよびＲａは、日本工業規格（ＪＩＳ）に従う。
このようにして得られたディスク基体１１０上に、真空引きを行った成膜装置を用い、Ａｒ雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタリング法にて、付着層１１２から連続層１２６まで順次成膜を行い、媒体保護層１２８はＣＶＤ法により成膜する。この後、潤滑層１３０をディップコート法により形成する。なお、均一な成膜が可能であるという点で、インライン型成膜方法を用いることも好ましい。以下、各層の構成および製造方法について説明する。【００３１】
上記付着層１１２は、１０ｎｍのＴｉ合金層となるように、Ｔｉ合金ターゲットを用いて成膜する。付着層１１２を形成することにより、ディスク基体１１０と軟磁性層１１４との間の付着性を向上させることができるので、軟磁性層１１４の剥離を防止することができる。付着層１１２の材料としては、例えばＴｉ含有材料を用いてもよい。実用上の観点からは付着層の膜厚は、１ｎｍ〜５０ｎｍとするのが好ましい。【００３２】
上記軟磁性層１１４は、第一軟磁性層１１４ａ、非磁性スペーサ層１１４ｂ、第二軟磁性層１１４ｃから構成されている。第一軟磁性層１１４aと第二軟磁性層１１４ｃの間に非磁性のスペーサ層１１４ｂを介在させることによって、ＡＦＣ（Antiferro-magnetic exchange coupling：反強磁性交換結合）を備えるように構成した。これにより軟磁性層１１４の磁化方向を高い精度で磁路（磁気回路）に沿って整列させることができ、磁化の垂直成分が極めて少なくなることで軟磁性層１１４から生じるノイズを低減することができる。具体的には、第一軟磁性層１１４ａ、第二軟磁性層１１４ｃの組成はＦｅＣｏＴａＺｒとし、非磁性スペーサ層１１４ｂの組成は非磁性材料の組成はＲｕ（ルテニウム）とした。【００３３】
上記配向制御層１１６は、軟磁性層１１４を防護する作用と、下地層１１８の結晶粒の配向の整列を促進する作用及び結晶粒を微細化する作用を備える。配向制御層１１６は、ＮｉＷを用いて成膜した。【００３４】
上記下地層１１８は、Ｒｕからなり、第一下地層１１８ａと第二下地層１１８ｂとを順次積層させた２層構造となっている。下地層は、その上に形成される磁気記録層の結晶配向を制御するための層である。Ｒｕは非磁性を示し、ｈｃｐ結晶構造を有する。上層側の第二下地層１１８ｂを形成する際に、下層側の第一下地層１１８ａを形成するときよりもＡｒのガス圧を高くすることにより、結晶配向性を改善することができる。【００３５】
第一オンセット層１２０および第二オンセット層１２２は、磁性を有するグラニュラー層である。下地層１１８のｈｃｐ結晶構造の上に磁性のグラニュラー層を形成し、この上に主磁気記録層１２４のグラニュラー層を成長させることにより、磁性のグラニュラー層を初期段階（立ち上がり）から分離させる作用を有している。
第一オンセット層１２０は、（88-ｘ）Ｃｏ−ｘＣｒ−12ＴｉＯ２（ｘ＝９、13、18、22、26、35）、（88-ｘ）Ｃｏ−ｘＣｒ−12ＳｉＯ２（ｘ＝26、35）、（79-ｘ）Ｃｏ−ｘＣｒ９Ｒｕ−12ＴｉＯ２（ｘ＝９、18、26）、（60-ｙ）Ｃｏ−40Ｃｒ−ｙＳｉＯ２（ｙ＝３、６、９、12）、（65-ｚ）Ｃｏ−35Ｃｒ−ｚＴａ（ｚ＝３、５）、あるいは（65-ｚ）Ｃｏ−35Ｃｒ−ｚＷ（ｚ＝３、５）合金が好ましい。
上記組成は、例えば（88-ｘ）Ｃｏ−ｘＣｒ−12ＴｉＯ２において、ｘ＝９の場合、化学式は、79Ｃｏ−９Ｃｒ−12ＴｉＯ２となり、Ｃｏ、ＣｒおよびＴｉO２の原子百分率が、Ｃｏが79at％、Ｃｒが９at％、ＴｉO２が12at％であることを示す。
第二オンセット層１２２の組成は、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３である。【００３６】
本実施形態では、オンセット層を第一オンセット層と第二オンセット層とを積層させた2層構造として、第一オンセット層において上記のような材料としたが、第一オンセット層のみとしてもよい。【００３７】
上記主磁気記録層１２４は、非磁性物質の例としての酸化珪素（ＳｉＯ２）または酸化チタン（ＴｉＯ２）を含有する、ＣｏＣｒＰｔからなる硬磁性体のターゲットを用いて、ｈｃｐ結晶構造を形成する。なお主磁気記録層は５ｎｍ〜１５ｎｍの範囲で適宜設定しうる。主磁気記録層１２４を形成するためのターゲットの組成は、ＣｏＣｒＰｔとＳｉＯ２（またはＴｉＯ２）とを約９：１（ｍｏｌ％）で構成する。非磁性物質は磁性物質の周囲に偏析して粒界を形成し、磁性粒（磁性グレイン）は柱状のグラニュラー構造を形成した。この磁性粒は、オンセット層のグラニュラー構造から継続してエピタキシャル成長した。【００３８】
上記層間結合層１２５は、６２Ｃｏ−30Ｃｒ−12ＴｉＯ２または62Ｃｏ−30Ｃｒ−12ＳｉＯ２からなり、主磁気記録層と連続層との層間の磁気的な結合を制御する作用を有する。
上記連続層１２６は、ＣｏＣｒＰｔＢ膜からなり、低Ａｒガスで形成され、当該連続層１２６の面方向に磁性が連続している。かかる連続層１２６の膜厚は１０ｎｍ以下であることが好ましく、望ましくは５ｎｍ以下である。【００３９】
上記媒体保護層１２８は、真空を保ったままカーボンをＣＶＤ法により成膜して形成する。媒体保護層１２８は、磁気ヘッドの衝撃から主磁気記録層１２４を防護するための保護層である。一般にＣＶＤ法によって成膜されたカーボンはスパッタ法によって成膜したものと比べて膜硬度が向上するので、磁気ヘッドからの衝撃に対してより有効に主磁気記録層１２４を防護することができる。【００４０】
上記潤滑層１３０は、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）をディップコート法により成膜した。潤滑層１３０の膜厚は約１ｎｍである。このパーフルオロポリエーテルは、直鎖構造を備え、磁気ディスク用に適度な潤滑性能を発揮するとともに、末端基に水酸基（ＯＨ）を備えることで、炭素媒体保護層に対して高い密着性能を発揮することができる。
［実施例］【００４１】
以下、本発明の実施例について、比較例を挙げつつ、詳細に説明する。
（実施例１）
ここでは、アモルファスのアルミノシリケートガラスをダイレクトプレスで円盤状に成型し、ガラスディスクを作成した。このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施し、化学強化ガラスディスクからなる平滑な非磁性ディスク基体を得た。ガラス基板の直径は、６５ｍｍ、内径は２０ｍｍ、ディスク厚は０．６３５ｍｍの２．５インチ型磁気ディスク用基板であった。ここで、得られたガラス基板の表面粗さをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で観察したところ、Ｒｍａｘが２．１８ｎｍ、Ｒａが０．１８ｎｍの平滑な表面であることを確認した。なお、Ｒｍａｘ及びＲａは、日本工業規格（ＪＩＳ）に従う。
次に、キヤノンアネルバ社製Ｃ３０４０スパッタ成膜装置を用いて、ディスク基体１１０上に、ＤＣマグネトロンスパッタリングで順次、付着層１１２、軟磁性層１１４、配向制御層１１６、下地層１１８、第一オンセット層１２０、第二オンセット層１２２、主磁気記録層１２４の成膜を行なった。
まず、付着層１１２は、厚さ１０ｎｍのＣｒＴｉ４５（Ｃｒ：５５at％、Ｔｉ：４５at％）層となるように、ＣｒＴｉターゲットを用いて成膜した。
次に、第一軟磁性層１１４ａ、第二軟磁性層１１４ｃを、それぞれ厚さ２０ｎｍのアモルファスＦｅＣｏＴａＺｒ（Ｆｅ：３７at％、Ｃｏ：５５at％、Ｔａ：３at％、Ｚｒ：５at％）層となるように、ＦｅＣｏＴａＺｒターゲットを用いて成膜した。
非磁性スペーサ層１１４ｂとしてはＲｕターゲットを用いて０．５ｎｍのＲｕ層を成膜した。
そして、第二軟磁性層１１４ｃの上に６ｎｍのＮｉＷ（Ｎｉ：９２at％、Ｗ：８at％）からなる配向制御層１１６、Ｒｕからなる下地層（第一下地層のＲｕ層の成膜ガス圧は１．５Ｐａであり、膜厚は１０ｎｍ、第二下地層のＲｕ層の成膜ガス圧は６．０Ｐａであり、膜厚は１０ｎｍである。）を成膜した。
次に、膜厚１．５ｎｍのＣｏＣｒ−ＴｉＯ２（Ｃｏ：６６at％、Ｃｒ：２２at％、TｉＯ２：１２at％）からなる第一オンセット層１２０、および膜厚３nmのＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３（Ｃｏ：６６at％、Ｃｒ：１１at％、Pt：１７at％、ＳｉＯ２：３at％、Ｃｒ2Ｏ3：３at％）からなる第二オンセット層１２２、ＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ２からなる主磁気記録層１２４、連続層１２６、媒体保護層１２８を成膜した。
主磁気記録層１２４は、８ｎｍのｈｃｐ結晶構造のＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ２（Ｃｏ：６４at％、Ｃｒ：１１．５at％、Ｐｔ：１４．５at％、ＴｉＯ２：１０at％）からなる硬磁性体のターゲットを用いて成膜した。
層間結合層１２５には、０．６nmのhcp結晶構造の６２Ｃｏ−２６Ｃｒ−１２ＴｉＯ２のターゲットを用いて成膜した。
さらに、連続層１２６は７．０ｎｍのＣｏＣｒＰｔＢ（Ｃｏ：６２at％、Ｃｒ：１８at％、Ｐｔ：１５at％、Ｂ：５at％）のターゲットを用いて成膜した。
次に、ＣＶＤ法で水素化カーボンからなる媒体保護層１２８を形成した。水素化炭素とすることで、膜硬度が向上するので、磁気ヘッドからの衝撃に対して垂直主磁気記録層を防護することができる。
この後、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）からなる潤滑層１３０をディップコート法により形成した。潤滑層１３０の膜厚は１ｎｍであった。【００４２】
（実施例２）
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ２（Ｃｏ：６２at％、Ｃｒ：２６at％、ＴｉＯ２：１２at％）とした。【００４３】
（実施例３）
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ２（Ｃｏ：６２at％、Ｃｒ：２６at％、ＴｉＯ２：１２at％）とした。【００４４】
（実施例４）
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒＲｕ−ＴｉＯ２（Ｃｏ：５３at％、Ｃｒ：２６at％、Ｒｕ：９at％、ＴｉＯ２：１２at％）とした。【００４５】
（実施例５〜１２）
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ２（Ｃｏ：６２at％、Ｃｒ：２６at％、ＴｉＯ２：１２at％）とし、膜厚を０．９ｎｍ、１．２ｎｍ、１．８ｎｍ、２．１ｎｍ、２．４ｎｍ、２．７ｎｍ、３．０ｎｍ、５．０ｎｍとした。【００４６】
(比較例１)
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ２（Ｃｏ：５３at％、Ｃｒ：３５at％、ＴｉＯ２：１２at％）とした。【００４７】
(比較例２)
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ２（Ｃｏ：６２at％、Ｃｒ：３５at％、ＳｉＯ２：３at％）とした。【００４８】
(比較例３)
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒＴａ（Ｃｏ：６２at％、Ｃｒ：３５at％、ＴｉＯ２：３at％）とした。【００４９】
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒＴａ（Ｃｏ：６０at％、Ｃｒ：３５at％、Ｔａ：５at％）とした。【００５０】
(比較例５)
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒＷ（Ｃｏ：６２at％、Ｃｒ：３５at％、Ｗ：３at％）とした。【００５１】
(比較例６)
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒＷ（Ｃｏ：６０at％、Ｃｒ：３５at％、Ｗ：５at％）とした。【００５２】
(比較例７)
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ２（Ｃｏ：７９at％、Ｃｒ：９at％、ＴｉＯ２：１２at％）とした。【００５３】
(比較例８)
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ２（Ｃｏ：７５at％、Ｃｒ：１３at％、ＴｉＯ２：１２at％）とした。【００５４】
(比較例９)
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ２（Ｃｏ：７０at％、Ｃｒ：１８at％、ＴｉＯ２：１２at％）とした。【００５５】
（比較例１０）
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒＲｕ−ＴｉＯ２（Ｃｏ：７０at％、Ｃｒ：９at％、Ｒｕ：９at％、ＴｉＯ２：１２at％）とした。【００５６】
（比較例１１および１２）
上述した実施例１と同様の膜構成で、第一オンセット層１２０は、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ２（Ｃｏ：６２at％、Ｃｒ：２６at％、ＴｉＯ２：１２at％）とし、膜厚を６．０ｎｍ、８．０ｎｍとした。【００５７】
（評価）
上記で得られた媒体の、飽和磁化Ｍｓ、保磁力Ｈｃ、生成磁界Ｈｎ、およびＳ／Ｎを測定した。その結果を表１に示す。
媒体の磁気特性の飽和磁化（Ｍｓ）の評価には最大印加磁場が１５ｋOeの振動試料型磁力計（VSM）を用いた。VSM測定用のサンプルには、基体（ディスク基体）１１０、付着層１１２、配向制御層１１６、下地層１１８、第一オンセット層１２０、媒体保護層１２８の構成で作製した。その他の磁気特性（Ｈｃ、Ｈｎ）の評価には、最大印加磁場が２０kOeの極Kerr効果測定装置を用いた。また、記録再生特性Ｓ／Ｎの評価には、Ｒ／Ｗアナライザーと、記録側がＳＰＴ素子、再生側がＧＭＲ素子を備える垂直磁気記録方式用磁気ヘッドとを用いて、記録密度を１３００kfciとして測定した。このとき、磁気ヘッドの浮上量は１０ｎｍであった。【００５８】
【表１】
2010038448.tif 000003
【００５９】
表１に示すように、実施例１から１２の、飽和磁化が０[emu/cc]を超えて２４０[emu/cc]以下の材料とすることにより、高記録密度を可能にする、４０００［Ｏｅ］以上の高い保持力Ｈｃと、１８．５[ｄＢ]以上の高いＳ／Ｎとを得ることができた。
また、比較例１１および１２に示すように、第一オンセット層の膜厚が５．０ｎｍを超えると保持力Ｈｃが著しく低下する。第一オンセット層の膜厚は５．０ｎｍ以下、より好ましくは３．０ｎｍ以下である。第一オンセット層が５．０ｎｍを超えると、磁気記録層に比べＣｒの添加量が多く、結晶配向制御が困難となるため、特性の悪化がみられる。
オンセット層を、本発明による構成とすることにより、磁気記録層の配向制御および結晶粒の微細化を可能し、保持力を向上させることが分かった。また、磁気記録層の磁性層の初期層の役割を有するものとすることができるので、磁気記録層の実行膜厚を減少させることが無く、高い信号出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の垂直磁気記録媒体の層構成を示す概略断面図である。
【図２】交換結合制御層厚とΔＳＮＲの関係を示すグラフである。
【図３】本発明の垂直磁気記録媒体の層構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１１  基板
１２  裏打ち層
１３  中間層
１４  垂直磁気記録層
１４ａ  第１の記録層
１４ｂ  交換結合制御層
１４ｃ  第２の記録層
１５  保護層
１１０  ディスク基体
１１２  付着層
１１４ａ  第一軟磁性層
１１４ｂ  非磁性スペーサ
１１４ｃ  第二軟磁性層
１１６  配向制御層
１１８  下地層
１２０  第一オンセット層
１２２  第二オンセット層
１２４  主磁気記録層
１２５  層間結合層
１２６  連続層
１２８  媒体保護層
１３０  潤滑層
【図１】
2010038448.tif 000004
【図２】
2010038448.tif 000005
【図３】
2010038448.tif 000006
【国際調査報告】
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2010038448.tif 000009
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