(57)【要約】【課題】  グラニュラー磁気記録層において強磁性結晶粒子の粒径を一定に保ったまま柱状に成長させる。【解決手段】  グラニュラー磁気記録層において、非磁性粒界を少なくとも２種類の酸化物から構成し、強磁性結晶粒子を構成する強磁性元素の酸化における標準生成ギブズ自由エネルギーの絶対値の内で最大のものをＧ１とし、非磁性粒界を構成する元素の酸化における標準生成ギブズ自由エネルギーの絶対値が小さい順にＧ２、Ｇ３とした時に、Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３であり、かつ（Ｇ２−Ｇ１）＞（Ｇ３−Ｇ２）とすることを特徴とする。窒化物においても同様である。  Ｇ３−Ｇ２は２００ｋＪ／モル未満とし、非磁性粒界がＣｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、ＣｅおよびＢの内の少なくとも２種類の元素の酸化物または窒化物とすることが好ましい。【選択図】    図１
2006164440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基体上に磁気記録層を備えた垂直磁気記録媒体において、
前記磁気記録層は強磁性結晶粒子と、該強磁性結晶粒子を取り巻く非磁性粒界を有し、該非磁性粒界が少なくとも２種類の酸化物からなり、
前記強磁性結晶粒子を構成する強磁性元素の酸化における酸素分子１モルあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーの絶対値の内で最大のものをＧ１とし、前記非磁性粒界を構成する元素の酸化における酸素分子１モルあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーの絶対値の内で小さい順にＧ２、Ｇ３とした時に、Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３であり、かつ（Ｇ２−Ｇ１）＞（Ｇ３−Ｇ２）であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
非磁性基体上に磁気記録層を備えた垂直磁気記録媒体において、
前記磁気記録層は強磁性結晶粒子と、該強磁性結晶粒子を取り巻く非磁性粒界を有し、該非磁性粒界が少なくとも２種類の窒化物からなり、
前記強磁性結晶粒子を構成する強磁性元素の窒化における窒素分子１モルあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーの絶対値の内で最大のものをＧ１１とし、前記非磁性粒界を構成する元素の窒化における窒素分子１モルあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーの絶対値の内で小さい順にＧ１２、Ｇ１３とした時に、Ｇ１１＜Ｇ１２＜Ｇ１３であり、かつ（Ｇ１２−Ｇ１１）＞（Ｇ１３−Ｇ１２）であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
Ｇ３−Ｇ２＜２００ｋＪ／モルである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４】
Ｇ１３−Ｇ１２＜２００ｋＪ／モルであることを特徴とする請求項２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
前記非磁性粒界がＣｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、ＣｅおよびＢの内の少なくとも２種類の元素の酸化物または窒化物であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
前記強磁性結晶粒子は、Ｃｏ及びＰｔを含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
前記非磁性基体と前記磁気記録層の間に下地層を備え、該下地層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、ＩｒおよびＰｔの内のいずれかの元素、またはＲｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、ＩｒおよびＰｔのうちの少なくとも１種類の元素を５０％以上含む合金であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項８】
前記下地層の直下にシード層を設けることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体を備えた磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種磁気記録装置に搭載される垂直磁気記録媒体およびその垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録装置に関し、特に詳細には、固定磁気ディスク装置（ＨＤＤ）に搭載される垂直磁気記録媒体およびその垂直磁気記録媒体を用いた固定磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録の高密度化を実現する技術として、従来の長手磁気記録方式に代えて、記録磁化が基板面に対して垂直な垂直磁気記録方式に関する検討が近年活発に行われている。垂直磁気記録に用いられる垂直磁気記録媒体（略して垂直媒体とも呼ぶ。）は主に、硬質磁性材料の磁気記録層と、磁気記録層の記録磁化を垂直方向に配向させるための下地層、磁気記録層の表面を保護する保護層、そしてこの記録層への記録に用いられる磁気ヘッドが発生する磁束を集中させる役割を担う軟磁性材料の裏打ち層から構成される。垂直媒体においても、長手磁気記録媒体と同様、高記録密度化の為には、低ノイズ化と高熱安定性を両立することが必要である。
低ノイズ化は、強磁性結晶粒子の微細化および均一化を行うこと、或いは強磁性結晶粒子間の磁気的な相互作用を小さくすることで実現される。強磁性結晶粒子サイズの影響を含み、かつその粒間相互作用の大きさを表す指標の一つとして、磁気クラスターサイズと呼ばれるものがある。磁気クラスターは複数の強磁性結晶粒子からなり、低ノイズ化のためには磁気クラスターサイズを低減することが有効である。
【０００３】
磁気クラスターサイズを低減するために各種の手法が提案されている。長手磁気記録媒体にも用いられているＣｏＣｒ基合金を磁気記録層として用いる場合には、非磁性であるＣｒの濃度を粒界において高めることにより粒間相互作用の低減が試みられている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、Ｃｒの粒界への偏析には限界があることから、強磁性結晶粒子をより良く分離して粒間相互作用を低減する手法として、一般にグラニュラー磁気記録層と呼ばれる磁気記録層が近年注目を集めている。グラニュラー磁気記録層は、強磁性結晶粒子間の粒界を酸化物若しくは窒化物で構成して強磁性結晶粒子の磁気的な分離性能を確保している。垂直媒体においては後者のグラニュラー磁気記録層の方が、Ｃｒ偏析を利用する前者の磁気記録層に比べ、高い結晶磁気異方性を保ったまま粒間相互作用を小さくできることが報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。酸化物若しくは窒化物は強磁性結晶粒子に固溶しにくいことから、強磁性結晶粒子の分離性は元来高いが、さらに分離性を高めるために酸化物若しくは窒化物のギブズ自由エネルギーを調整する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。これは、酸化若しくは窒化における標準生成ギブズ自由エネルギー（ΔＧ）に着目して、強磁性結晶粒子と粒界を構成する元素のΔＧを変えるものである。即ち、強磁性結晶粒子を構成する元素のΔＧに比較して、ΔＧの絶対値が大きい元素を粒界を構成する元素として用いることにより、選択的な酸化反応または窒化反応を促進して、粒界を構成したい所望の元素だけの酸化物若しくは窒化物を形成すると共に、その粒界への分離を促進して強磁性結晶粒子の分離を確保するものである。
【０００４】
磁気クラスターサイズ低減のためには、強磁性結晶粒子を微細化することも有効であり、この目的のために下地層を工夫する提案も行われている（例えば、特許文献３参照。）。磁気記録層直下に設ける下地層は、基本的には強磁性結晶粒子を垂直配向させる目的で用いるものであるが、下地層に分離構造を形成して粒径を制御することにより、その上に形成される磁気記録層の粒径を制御するものである。
【特許文献１】特開２００２−３５８６１５号公報
【特許文献２】特開２００２−１９７６３３号公報
【特許文献３】特開２００１−１３４９２８号公報
【非特許文献１】オイカワ（Ｔ．Ｏｉｋａｗａ）他、「ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２垂直記録媒体の微細構造と磁気特性（Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ｍｅｄｉａ）」、アイイーイーイー  トランザクションズ  オン  マグネティックス（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ）、（米国）、２００２年９月、第３８巻、第５号、ｐ．１９７６−１９７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した手法によれば、磁気記録層を巨視的に捉えた場合には、平均的に粒径が微細化され、平均的に強磁性結晶粒子の分離が促進されているものの、より詳細に分析した場合には、微視的に問題が存在し、磁気記録媒体の性能が劣化することが発明者の検討で明らかになった。
即ち、グラニュラー磁気記録層を構成する強磁性結晶粒子は結晶成長により膜厚が増加するが、その途上で粒径の変動、分岐等が生じて性能の劣化をもたらす。例えば、成長して膜厚が増加することに伴い、基板に平行な断面の粒径が増大し、隣接する強磁性結晶粒子との結合が生じることがある。或いは逆に１個の強磁性結晶粒子が成長の途上で枝分かれしてサブグレインが形成されることがある。隣接する強磁性結晶粒子との結合が起こらないまでも、その距離が小さくなる場合、粒間相互作用が増大することになる。また、サブグレインを形成した場合は、その粒子サイズが約４ｎｍ以下になる場合、その粒子は強磁性を失うこととなり、性能に寄与しないことになる。
【０００６】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、グラニュラー磁気記録層において強磁性結晶粒子の粒径を一定に保ったまま柱状に成長させることを可能とし、磁気記録性能が向上した垂直磁気記録媒体ならびに磁気記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、グラニュラー磁気記録層を構成する非磁性粒界として、複数の酸化物若しくは窒化物を用い、さらにこれらの標準生成ギブズ自由エネルギーを適切に制御することにより、強磁性結晶粒子の適切な成長をもたらすものである。
即ち、非磁性基体上に磁気記録層を備えた垂直磁気記録媒体において、磁気記録層を強磁性結晶粒子と、これを取り巻く非磁性粒界を含んで構成する。該非磁性粒界を少なくとも２種類の酸化物から構成し、強磁性結晶粒子を構成する強磁性元素の酸化における酸素分子１モルあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーの絶対値の内で最大のものをＧ１とし、前記非磁性粒界を構成する元素の酸化における酸素分子１モルあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーの絶対値の内で小さい順にＧ２、Ｇ３とした時に、Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３であり、かつ（Ｇ２−Ｇ１）＞（Ｇ３−Ｇ２）とすることを特徴とする。
【０００８】
または、前記非磁性粒界を少なくとも２種類の窒化物から構成し、強磁性結晶粒子を構成する強磁性元素の窒化における窒素分子１モルあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーの絶対値の内で最大のものをＧ１１とし、前記非磁性粒界を構成する元素の窒化における窒素分子１モルあたりの標準生成ギブズ自由エネルギーの絶対値の内で小さい順にＧ１２、Ｇ１３とした時に、Ｇ１１＜Ｇ１２＜Ｇ１３であり、かつ（Ｇ１２−Ｇ１１）＞（Ｇ１３−Ｇ１２）とすることを特徴とする。
Ｇ３−Ｇ２は２００ｋＪ／モル未満であることが好ましい。
Ｇ１３−Ｇ１２は２００ｋＪ／モル未満であることが好ましい。
また、前記非磁性粒界がＣｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、ＣｅおよびＢの内の少なくとも２種類の元素の酸化物または窒化物であることが好ましい。
【０００９】
また、前記強磁性結晶粒子は、Ｃｏ及びＰｔを含むことが好ましい。
また、前記非磁性基体と前記磁気記録層の間に下地層を備えることが好ましく、該下地層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、ＩｒおよびＰｔの内のいずれかの元素、またはＲｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、ＩｒおよびＰｔのうちの少なくとも１種類の元素を５０％以上含む合金であることが好ましい。
また、前記下地層の直下にシード層を設けることが好ましい。
また、これらの垂直磁気記録媒体を備えた磁気記録装置とすることで記録性能に優れた磁気記録装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１０】
垂直磁気記録媒体を上述のように構成することにより、磁気記録層の膜厚を厚くしても、非磁性粒界が成長初期から終期まで均等な幅を保ち、強磁性結晶粒子は粒径をほぼ一定に保ったまま成長することが可能となる。すなわち、隣接する強磁性結晶粒子間の結合、或いはサブグレインの出現が抑制される。この結果、強磁性結晶粒子の粒径分布は分散が小さくなって粒径が均一化され、粒径の微細化も可能になる。また、粒界幅の均一性が向上する結果、非磁性粒界成分の量を少なくすることが可能となり、単位面積あたりの強磁性結晶粒子充填率を向上させることができる。以上の結果、信号対雑音比（ＳＮＲ）が向上し、同時に熱揺らぎ耐性も向上して、記録密度が向上した垂直磁気記録媒体および磁気記録装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の垂直磁気記録媒体の構成例を説明するための図で、軟磁性裏打ち層を有する、いわゆる二層垂直媒体の構成例を示している。垂直磁気記録媒体は、非磁性基体１上に、軟磁性裏打ち層２、シード層３、下地層４、磁気記録層５及び保護層６が順次積層され、更に、保護層６の上には潤滑剤層７が形成されて構成されている。
本発明の垂直磁気記録媒体において、非磁性基体（非磁性基板）１としては、通常の磁気記録媒体用に用いられるＮｉＰメッキを施したＡｌ合金、化学強化ガラス或いは結晶化ガラス等を用いることができる。基板加熱温度を１００℃以内に抑える場合は、ポリカーボネイト、ポリオレフィン等の樹脂からなるプラスチック基板を用いることもできる。その他、Ｓｉ基板を用いることもできる。
【００１２】
軟磁性裏打ち層２は、磁気記録に用いる磁気ヘッドからの磁束を制御して記録・再生特性を向上するために形成することが好ましい層で、軟磁性裏打ち層を省略することも可能である。軟磁性裏打ち層としては、結晶質のＮｉＦｅ合金、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金、ＣｏＦｅ合金等、微結晶質のＦｅＴａＣ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＮｉＰ等を用いることができる。記録能力を向上するためには、軟磁性裏打ち層の飽和磁化は大きい方が好ましく、そのため、結晶質のＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金の場合、Ｆｅを２０％以上含むことが好ましい。また、非晶質のＣｏ合金、例えばＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＴａＺｒなどを用いることでより良好な電磁変換特性を得ることができる。前述のように大きな飽和磁化を得るために、Ｃｏの含有量は８０％以上とすることが好ましい。なお、軟磁性裏打ち層２の膜厚の最適値は、磁気記録に用いる磁気ヘッドの構造や特性によって変化するが、他の層と連続成膜で形成する場合などは、生産性との兼ね合いから１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが望ましい。他の層の成膜前に、めっき法などによって、あらかじめ非磁性基体に成膜しておく場合はこの限りではなく、数百ｎｍ〜数μｍと厚くすることも可能である。
【００１３】
シード層３は、下地層４の配向性を向上するため、或いは粒径を微細化するために、下地層直下に形成することが好ましい層で、シード層３は省略することも可能である。シード層３は非磁性材料、軟磁性材料を用いることができるが、記録能力の観点からは、磁気ヘッド−軟磁性層間の距離は小さくすることが望ましい。従って、シード層３が軟磁性裏打ち層と同様に機能するように、軟磁性材料がより好ましく用いられ、非磁性材料とする場合はできるだけ薄くすることが望ましい。軟磁気特性を示すシード層３の材料としては、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅＳｉ、ＮｉＦｅＢ、ＮｉＦｅＣｒなどのＮｉ基合金を用いることができる。また、Ｃｏ単体、或いはＣｏＢ、ＣｏＳｉ、ＣｏＮｉ、ＣｏＦｅ等のＣｏ基合金、或いはＣｏＮｉＦｅ、ＣｏＮｉＦｅＳｉなどを用いることができる。結晶構造としては、ｈｃｐ若しくはｆｃｃ構造が好ましい。Ｆｅを含有する場合には、含有量が多いとｂｃｃ構造になり易いため、Ｆｅの含有量は２０％以下とすることが好ましい。非磁性を示すシード層３の材料としては、ＮｉＰ等のＮｉ基合金や、ＣｏＣｒ等のＣｏ基合金の他、Ｔａ、Ｔｉなども用いることができる。
【００１４】
下地層４は、磁気記録層５の結晶配向性、結晶粒径、粒径分布、粒界偏析を好適に制御するために磁気記録層５の直下に形成することが好ましい層である。磁気記録層５の結晶粒子はＣｏを主成分としｈｃｐ若しくはｆｃｃ構造をとるため、下地層も同様にｈｃｐ若しくはｆｃｃの結晶構造を取ることが好ましい。下地層４の材料としては、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、ＩｒまたはＰｔが好適に用いられる。また、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、ＩｒまたはＰｔを５０％以上含む合金も好ましく用いられる。
磁気記録層５としては、強磁性結晶粒子を非磁性粒界が取り巻く柱状構造とする。ここで、取り巻くとは、磁気記録層を非磁性基板に平行な断面で観察した場合に、隣接する強磁性粒子同士が接触せずに、非磁性材料で構成される粒界により隔てられる構造を意味している。強磁性粒子が直下の例えば下地層から直接結晶成長している場合も含み、強磁性粒子と下地層の間にも磁気記録層の非磁性粒界を構成する非磁性材料が存在することを必ずしも意味するものではない。磁気記録層の直上に形成される層と強磁性粒子の間の関係においても同様である。また、ごく僅かな比率で強磁性結晶粒子同士が接触していることを妨げるものでもない。
【００１５】
非磁性粒界は少なくとも２種類の酸化物または少なくとも２種類の窒化物を含んで構成する。酸化物を有して構成する場合には、強磁性結晶粒子を構成する強磁性元素の酸素分子１モルあたりのΔＧを比較し、その内で絶対値が最大の強磁性元素のΔＧの絶対値をＧ１とする。非磁性粒界を構成する元素としては、酸素分子１モルあたりのΔＧの絶対値がＧ１より大きな元素を用いる。少なくとも２種類の元素を用い、かつ、２種類の元素のΔＧの絶対値を小さい方から順にそれぞれＧ２、Ｇ３とした時、（Ｇ２−Ｇ１）＞（Ｇ３−Ｇ２）となるように元素を選択する。好ましくはＧ３−Ｇ２＜２００ｋＪ／モルとする。
非磁性粒界を窒化物を有して構成する場合には、強磁性結晶粒子を構成する強磁性元素の窒素分子１モルあたりのΔＧを比較し、その内で絶対値が最大の強磁性元素のΔＧの絶対値をＧ１１とする。非磁性粒界を構成する元素としては、窒素分子１モルあたりのΔＧの絶対値がＧ１１より大きな元素を用いる。少なくとも２種類の元素を用い、かつ、２種類の元素のΔＧの絶対値を小さい方から順にそれぞれＧ１２、Ｇ１３とした時、（Ｇ１２−Ｇ１１）＞（Ｇ１３−Ｇ１２）となるように元素を選択する。好ましくはＧ１３−Ｇ１２＜２００ｋＪ／モルとする。
【００１６】
強磁性結晶粒子と非磁性粒界を構成しようとする成分のΔＧの差を大きくすることにより、両者の分離性を高めることができる。しかしながら、これだけでは、安定して非磁性粒界を形成することができない。即ち、非磁性粒界成分が１種類の場合、非磁性材料は一旦粒界に析出するが、比較的高エネルギーを保っているため、表面マイグレーションを起こして移動し易く、粒界幅が一定に保たれにくい。一方、非磁性粒界成分が２種類以上の場合、非磁性粒界成分間で酸素原子の移動が起こり易くなり、成膜時のマイグレーションエネルギーを失う。すなわち、最終的に形成された酸化物は、粒界から移動しづらく、一定の粒界幅を保つようにできる。特に粒界成分同士のΔＧの差を２００ｋＪ／モル未満とすることにより、この効果はより顕著に得られる。上記は酸化物の場合で説明したが、窒化物の場合も同様である。
【００１７】
更に好ましくは、非磁性粒界をＣｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ｃｅ、Ｂの内のいずれか少なくとも２種類の元素を用いることである。各元素の酸素分子１モルあたりのΔＧを表１に示す。ΔＧは、文献「改訂３版  化学便覧  基礎編II  ｐ．３０５−３１３」を元に算出した値である。（例えば、Ｃｒ２Ｏ３の標準生成ギブスエネルギー＝−１０５８ｋＪ／モルの記載の場合は、酸素分子１モルあたりＣｒ２Ｏ３の２／３とし、ΔＧ＝−７０５ｋＪ／モルとした。）。また、強磁性の結晶粒子は、少なくともＣｏ及びＰｔを含むことができる。
【００１８】
【表１】
2006164440.tif 000003
保護層６は、通常使用されている保護膜を用いることができ、例えば、カーボンを主体とする保護膜を用いることができる。また、潤滑剤層７も、通常使用されている材料を用いることができ、例えば、パーフルオロポリエーテル系の液体潤滑剤を用いることができる。なお、保護層の膜厚等の条件や、潤滑剤層の膜厚等の条件は、通常の磁気記録媒体で用いられる諸条件をそのまま用いることができる。
以下に本発明の垂直磁気記録媒体の実施例について説明する。なお、これらの実施例は、本発明の垂直磁気記録媒体を好適に説明するための代表例に過ぎず、これらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００１９】
非磁性基体１として表面が平滑な化学強化ガラス基板（ＨＯＹＡ社製Ｎ−５ガラス基板）を用い、これを洗浄後スパッタリング装置内に導入し、Ｃｏ５Ｚｒ６Ｎｂターゲット（ここで、大文字の数字は引き続く元素の原子％を表し、Ｚｒが５原子％、Ｎｂが６原子％、残余がＣｏであることを表す。以下同様である。）を用いてＡｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下で非晶質のＣｏＺｒＮｂからなる軟磁性裏打ち層２を膜厚１５０ｎｍで形成した後、Ｃｏ３０Ｎｉ５Ｆｅ５Ｓｉターゲットを用いてＡｒガス圧３０ｍＴｏｒｒ下で軟磁気特性を示す軟磁性ＣｏＮｉＦｅＳｉシード層３を膜厚１０ｎｍで形成した後、Ｒｕを用いガス圧３０ｍＴｏｒｒ下でＲｕ下地層４を膜厚１０ｎｍで成膜する。その後、９３モル％（Ｃｏ１８Ｐｔ）−５モル％（ＳｉＯ２）−２モル％（Ｃｒ２Ｏ３）ターゲットを用いてＣｏＰｔ−ＳｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３磁気記録層５をＡｒガス圧６０ｍＴｏｒｒで膜厚１５ｎｍにて成膜した。最後にカーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護層６を膜厚４ｎｍで成膜後、真空装置から取り出した。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑剤層７を膜厚２ｎｍでディップ法により形成した。各層の成膜は全てＤＣマグネトロンスパッタリング法により行い、基板の加熱処理は行っていない。
【実施例２】
【００２０】
磁気記録層５を形成する際、９５モル％（Ｃｏ１７．２Ｐｔ４．２Ｃｒ）−５モル％（ＳｉＯ２）ターゲットを用いて、Ａｒ＋４重量％Ｏ２ガスを用いて成膜すること以外は全て実施例１と同様にして作製したものを実施例２とした。
【比較例１】
【００２１】
磁気記録層５を形成する際、９３モル％（Ｃｏ１８Ｐｔ）−７モル％（ＳｉＯ２）ターゲットを用いて成膜すること以外は全て実施例１と同様にして作製したものを比較例１とした。
【比較例２】
【００２２】
磁気記録層５を形成する際、９３モル％（Ｃｏ１８Ｐｔ）−７モル％（Ｃｒ２Ｏ３）ターゲットを用いて成膜すること以外は全て実施例１と同様にして作製したものを比較例２とした。
まず、本実施例の磁気記録媒体の微細構造評価結果について述べる。各実施例、比較例の垂直媒体に関してＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）による平面観察及び断面観察、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光分析）及びＴＥＭ−ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）による組成分析を行った。
＜磁気記録層の断面構造＞
ＴＥＭの断面観察から、実施例１及び２の粒界幅はほぼ一定で、強磁性結晶粒子が柱状に形成されている様子が確認された。一方、比較例１及び２では、粒界幅が変動する傾向にあった。この粒界幅の磁気記録層膜厚に対する変化量を、ＴＥＭの断面像から、以下のようにして評価した。基板面内で５個所、それぞれについて面内方向１．０μｍの範囲で観察を行い、計８０〜１００の粒界を無作為に抽出する。次にそれぞれの粒界において粒界幅の変動割合を算出する。１つの粒界における粒界幅の変動割合の算出方法は以下の通り。粒界を、磁気記録層の膜厚方向に１ｎｍおきに１５分割し、その１５箇所の粒界幅の平均値を、その粒界の粒界幅とする。そして、その１５箇所中の最小値及び最大値の粒界幅に対する変動割合を、それぞれ最小変動割合、最大変動割合とする。得られた最小変動割合、最大変動割合のそれぞれについて、抽出した８０〜１００の粒界で平均化し、粒界幅の変動量とした。その結果を表２に示す。実施例１及び２では、粒界幅の変動量は±５％以内と極めて小さく、一定の幅で成長しているといえる。一方、比較例１及び２では、粒界幅の変動量が−２１〜＋２５％と大きいことがわかる。
【００２３】
【表２】
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＜磁気記録層の粒径、粒界幅、粒径分散＞
次に、平面ＴＥＭ像から、磁気記録層の平均粒径ｄ、粒界幅ｔ、粒径ばらつきσ／ｄ（σは粒径分布の標準偏差）、単位面積あたりの粒子数を算出した。具体的には、０．１×０．１μｍの領域の平面ＴＥＭ像を用い、その領域内の結晶粒子の面積を平均化して、それから平均粒径ｄを求め、同時に単位面積あたりの粒子数Ｔも求めた。また、同像より、粒界をトレースし、画像解析装置を用いて、粒界幅ｔ＝（（粒界の面積／測定結晶粒の個数）／平均結晶粒周囲長）×２として粒界幅ｔを算出した。その結果を表３に示す。各実施例及び各比較例において、平均粒径はほぼ同等であったが、平均粒界幅、粒径ばらつき、単位面積あたりの粒子数に関しては、差異が見られた。実施例１及び２では、比較例１及び２に比して、およそ２０％程度平均粒界幅が小さく、単位面積あたりの粒子数は１．４〜１．６倍と多かった。また、実施例１及び２では粒径ばらつきが０．１６〜０．１８と小さいのに対して、比較例１及び２では０．３２〜０．３５と大きかった。粒径ばらつきに関して、前述した断面観察の結果と併せて考えると、比較例１及び２では、粒界幅の変動が大きいため、隣接粒との結合や、サブグレインの出現が起こり、粒径のばらつきが非常に大きくなると考えられる。Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉにおける酸素分子１モルあたりのΔＧは、それぞれΔＧＣｏ＝−４２８ｋＪ／モル、ΔＧＣｒ＝−７０５ｋＪ／モル、ΔＧＳｉ＝−８５７〜−８５５ｋＪ／モルであるから、酸素とはＳｉ＞Ｃｒ＞＞Ｃｏの順に結びつき易い。従って、比較例１及び２の場合はＣｏに比してΔＧの絶対値が非常に大きなＳｉ或いはＣｒは堆積時に即座に酸素と結びつき、一旦粒界に析出するが、比較的高エネルギーを保っているため、表面マイグレーションを起こして移動し易い。よって、粒界幅が一定に保たれにくい。一方、粒界成分がＳｉとＣｒの２種類の場合、非磁性粒界成分同士のΔＧの差は約１５０ｋＪ／モルで、Ｃｏに対する２７０ｋＪ／モル以上という大きな差に比べ小さいために、該非磁性粒界成分の間で酸素原子の移動が支配的に起こり、エネルギーを失う。すなわち、最終的に形成された酸化物は、粒界から移動しづらく、一定の粒界幅を保つと考えられる。
【００２４】
【表３】
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＜磁気記録層の組成分析＞
次に、特に結晶粒界に存在する材料を明らかにするため、ＸＰＳ及びＴＥＭ−ＥＤＸを用いて分析を行った。まず、ＸＰＳの面分析（スポット径：φ１０μｍ）結果から、実施例１及び２では、Ｓｉの酸化物及びＣｒの酸化物が両方存在することが確認された。一方、比較例１では、Ｓｉ酸化物のみ、比較例２ではＣｒ酸化物のみが存在した。次に、結晶粒内と粒界の組成を比較するため、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｓｉ、Ｃｒの元素分析をＴＥＭ−ＥＤＸ（スポット径：φ１ｎｍ）により行った。なお、測定は点分析で行い、結晶粒内及び粒界部分を２０点づつ抽出し、各点で５回繰り返し測定した平均値を測定値とした。その結果、実施例１では、Ｓｉ、Ｃｒに関しては、粒界では結晶粒内に比べ３〜４倍の量が存在していることが判った。実施例２では、粒界では結晶粒内に比べＳｉは３〜４倍の量が存在し、Ｃｒは結晶粒内と粒界にほぼ等しい量が存在していた。比較例１では、Ｓｉは結晶粒内に比べ５倍程度の量が粒界で検出され、比較例２では、Ｃｒは結晶粒内に比べ５倍程度の量が粒界で検出された。ＴＥＭ−ＥＤＸのスポット径が粒界幅に近く、すなわちスポットが結晶粒内にもかかっている可能性が大きいことから、正確な組成量に関して言及することはできないが、実施例１及び２では、Ｓｉ酸化物及びＣｒ酸化物の両方が粒界に偏析していると言え、比較例１ではＳｉ酸化物、比較例２ではＣｒ酸化物が粒界に偏析していると考えることができる。
【００２５】
＜磁気記録媒体の性能評価＞
次に、前述した磁気記録層の構造が、磁気クラスターサイズや、磁気記録媒体の電磁変換特性にどのような影響を及ぼすか調査した。磁気クラスターは円柱と仮定して、ＡＣ消磁後の媒体表面を磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）観察して得た画像より求めた。画像の磁化反転単位を円で近似して、その直径を磁気クラスターサイズとした。電磁変換特性評価は、単磁極／ＧＭＲヘッドを用いてスピンスタンドテスターにて行い、ＳＮＲを求めた。また、線記録密度１００ｋＦＣＩ（ｋｉｌｏ  ｆｌｕｘ  ｃｈａｎｇｅ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）で書き込んだ信号出力の経時変化を１００００秒間測定して求め、信号劣化の割合を求めた。
表４に、各実施例及び各比較例の磁気クラスターサイズ及びＳＮＲの値を示す。なお、ＳＮＲは線記録密度６００ｋＦＣＩでの値を例として示す。ＳＮＲの優劣は、記録密度を変えても変化しないことを確認している。
【００２６】
比較例１及び２に比して、実施例１及び２では、磁気クラスターサイズがおよそ２／３と小さい。前述したＴＥＭの断面及び平面観察結果で得た微細構造を考慮すると、実施例１及び２では、粒界幅が膜厚方向に均一であるために、各強磁性結晶粒子同士がよく分離され、強磁性結晶粒子間の磁気的な相互作用が小さいといえる。一方、比較例１及び２では粒界幅が膜厚方向に対して不均一であり、粒子間距離が狭い部分の影響が大きいために、粒間相互作用が増大し、実施例１及び２に比して磁気クラスタ−サイズが大きいことを示している。ＳＮＲについては、実施例１及び２では、比較例１及び２に比べ、２．５ｄＢ以上高い。これは、実施例１及び２では、比較例１及び２に比べ、媒体ノイズが低減されたためであり、前述した磁気クラスターサイズ低減効果が現れている。また、信号劣化に関しては実施例１、２及び比較例のいずれも０で、熱揺らぎ耐性は良好であった。実施例１及び２において、磁気クラスターサイズが比較的小さいのにもかかわらず、熱揺らぎ耐性が良好であるのは、単位面積あたりの粒子数が多く、かつ粒径ばらつきが低減されているため、強磁性を示さない超微細粒子が少なく、実質的な粒子の充填率も大きいためである。
【００２７】
以上のようにして、本発明の効果は明らかとなった。
【００２８】
【表４】
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なお、上述の実施例では、粒界成分をＳｉ及びＣｒの酸化物の組み合わせとしたが、これらはＣｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、ＣｅまたはＢの酸化物もしくは窒化物から選んだ２種類以上の組み合わせとしても同様な効果が得られる。また、２種類以上の粒界成分の比率を変化させても同様な効果が得られる。その他、強磁性の結晶粒子をＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＣｒの他、ＣｏＰｔＢ、ＣｏＰｔＣｒＢ、ＣｏＰｔＣｒＳｉなどとしても同様な効果が得られる。その他、シード層、軟磁性裏打ち層も種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る垂直磁気記録媒体の構成例を説明するための断面模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  非磁性基体
２  軟磁性裏打ち層
３  シード層
４  下地層
５  磁気記録層
６  保護層
７  潤滑剤層
【図１】
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