(57)【要約】【課題】  熱安定性と磁気クラスタサイズの低減を両立した垂直磁気記録媒体を提供する。【解決手段】  非磁性基体、非磁性中間層および磁気記録層をこの順に備えた垂直磁気記録媒体であって、磁気記録層は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、ＳｉおよびＯを含有したグラニュラー構造を有し、磁性結晶粒径が膜厚方向に実質的に一定であり、非磁性中間層との界面側に磁気記録層の表面側よりも酸素の多い領域を有することを特徴とする。  また、軟磁性裏打ち層、下地層をさらに設け、下地層はＮｉ、Ｆｅを含有し、面心立方格子からなる結晶構造を有し、かつ軟磁性を有することが好ましい。【選択図】    図１
2006302426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基体、非磁性中間層および磁気記録層をこの順に備えた垂直磁気記録媒体であって、
前記磁気記録層は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、ＳｉおよびＯを含有し、酸素を含有する非磁性粒界が磁性結晶粒を取り囲む構造を有し、該磁性結晶粒径が膜厚方向に実質的に一定であり、前記非磁性中間層との界面側に該磁気記録層の表面側よりも酸素の多い領域を有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記磁気記録層に含まれる酸素量が、前記非磁性中間層との界面側から前記磁気記録層の表面側に向かい連続的に低下す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３】
前記非磁性基体と前記非磁性中間層の間に、軟磁性裏打ち層を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
前記軟磁性裏打ち層と前記非磁性中間層の間に、Ｎｉ、Ｆｅを含有し、面心立方格子からなる結晶構造を有し、かつ軟磁性を有する下地層を設けることを特徴とする請求項３に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
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を製造する方法であって、スパッタリングガスが酸素を含み、かつ成膜前半における酸素濃度を成膜後半における酸素濃度よりも高くしてスパッタリング成膜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６】
成膜中に酸素濃度を連続的に低下させながらスパッタリング成膜することを特徴とする請求項５に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項７】
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を製造する方法であって、磁性薄膜を形成するチャンバ内で、酸素を含むスパッタリングガスに基板を０．４秒以上、１．５秒以下の時間曝した後、スパッタリングを開始することを特徴とする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製造方法に関する。特に詳細には、コンピューター、ＡＶ機器等の外部記憶装置として用いられる固定磁気ディスク装置に搭載される垂直磁気記録媒体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９７年以降、ＨＤＤの記録密度は年率６０〜１００％の割合で急速に増加してきた。最近ではその勢いを減じつつあるものの、今後も毎年３０〜６０％の割合で増加し続けると予測されている。このような著しい成長の結果、これまで用いられてきた面内記録方式が、熱揺らぎの問題のため、いよいよその限界に近づこうとしている。熱揺らぎとは、記録した信号を安定に保持できなくなる現象であり、面内記録方式では記録密度が上昇するに従い熱揺らぎが大きくなる。このような状況から、面内記録方式と正反対の特徴、即ち記録密度の増大に伴いビットの安定性が増すという特性を有する垂直記録方式の開発が活発化している。
垂直磁気記録媒体は主に、硬質磁性材料の磁気記録層と、磁気記録層を目的の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。
【０００３】
媒体の基本的な特性を向上させるには、出力−ノイズ比（ＳＮＲ）を向上させることが必要である。特に、低ノイズ化は、媒体の高密度化を進める上で非常に重要な要素であり、これまでに低ノイズ化に向けた様々な取り組みがなされている。中でも、磁気記録層において粒界への非磁性物質の偏析を促進することは、磁性結晶粒間の交換相互作用を低減し、磁化反転単位を小さくして媒体ノイズを低減することに繋がることから、偏析を促進するための材料やプロセスが検討されている。
垂直磁気記録媒体の磁気記録層材料としては、これまで主にＣｏＣｒＰｔやＣｏＣｒＴａなどの合金材料が検討されてきた。これらの合金材料では、磁性結晶粒界に非磁性材料であるＣｒが偏析することにより、個々の磁性結晶粒が磁気的に分離され、高い保磁力（Ｈｃ）など磁気記録媒体として必要な特性を発現する。このような磁性結晶粒界へのＣｒの偏析は、面内媒体では、加熱や基板バイアス印加など成膜プロセスの工夫により促進されてきた。しかしながら、垂直磁気記録媒体では、面内媒体とは異なり、加熱や基板バイアス印加を施してもＣｒの偏析量が少なく、それが原因で媒体ノイズが高くなってしまうことが問題となっていた。
【０００４】
この問題の解決方法として、酸化物を磁性結晶粒界に偏析させることにより、磁性結晶粒の磁気的な分離を促進するＣｏＰｔＣｒＯ磁気記録層（例えば、非特許文献１参照。）やＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２磁気記録層（例えば、非特許文献２参照。）を用いたグラニュラー媒体が提案されている。例えば、ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２グラニュラー膜では、ＣｏＰｔＣｒ磁性結晶粒の周囲をＳｉＯ２が取り囲むように偏析し、それにより個々のＣｏＰｔＣｒ磁性結晶粒は磁気的に分離される。このように、グラニュラー膜では、合金材料の相分離（磁気相分離）を利用するのではなく、酸化物や窒化物など合金材料と固溶しにくい非晶質材料を加えることが特徴である。上述した文献において、グラニュラー媒体では従来のＣｏＣｒ系合金材料を磁気記録層とする垂直磁気記録媒体と比較して媒体ノイズが低減できることが確認されており、将来有望な方式として期待されている。
【特許文献１】特開２００２−３５８６１７号公報
【特許文献２】特開２００３−１２３２３９号公報
【特許文献３】特開平８−６３７３２号公報
【特許文献４】特開２００１−２０２６１１号公報
【非特許文献１】Ｓ．  Ｏｉｋａｗａ，  Ａ．  Ｔａｋｅｏ，  Ｔ．  Ｈｉｋｏｓａｋａ，  ａｎｄ  Ｙ．  Ｔａｎａｋａ，“Ｈｉｇｈ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ＣｏＰｔＣｒＯ  ｓｉｎｇｌｅ  ｌａｙｅｒｅｄ  ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｍｅｄｉａ  ｗｉｔｈ  ｎｏ  ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  ｄｅｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ，”ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，  ｖｏｌ．  ３６，  ｐｐ．  ２３９３−２３９５，  ２０００．
【非特許文献２】Ｔ．  Ｏｉｋａｗａ，  Ｍ．  Ｎａｋａｍｕｒａ，  Ｈ．  Ｕｗａｚｕｍｉ，  Ｔ．  Ｓｈｉｍａｔｓｕ，  Ｈ．  Ｍｕｒａｏｋａ，  ａｎｄ  Ｙ．  Ｎａｋａｍｕｒａ，“Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ｍｅｄｉａ，”ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，  ｖｏｌ．  ３８，  ｐｐ．  １９７６−１９７８，  ２００２
【非特許文献３】Ｊ．  Ｃｈｅｎ，  Ｈ．  Ｓａｉｔｏ，  Ｓ．  Ｉｓｈｉｏ  ａｎｄ  Ｋ．  Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，  “Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｃｌｕｓｔｅｒ  ａｎｄ  ｍｅｄｉｕｍ  ｎｏｉｓｅ  ｉｎ  ＣｏＣｒＴａ／Ｃｒ  ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  ｆｉｌｍ  ｍｅｄｉａ  ｓｔｕｄｉｅｄ  ｂｙ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｏｒｃｅ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，”  Ｊ．  Ａｐｐ．  Ｐｈｙｓ．，  ｖｏｌ．  ８５，  ｐｐ．  １０３７−  １０４２，  １９９９
【非特許文献４】竹野入  俊司，  酒井  泰志，  榎本  一雄，  及川  忠昭，  渡辺  貞幸，  上住  洋之，  島津  武仁，  村岡  裕明，  中村  慶久，  「ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２グラニュラー垂直磁気記録媒体」，  日本応用磁気学会誌，  ｖｏｌ．  ２７，  ｐｐ．  ９４０−  ９４２，  ２００３
【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、ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２グラニュラー膜では、各磁性結晶粒が一見非常に良く分離して見えるが、実際は磁性結晶粒ごとに独立して磁化反転するのではなく、幾つかの磁性結晶粒が同時に磁化反転していることが、最近明らかになってきた。つまり、非常に良く分離して見えるＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２グラニュラー膜でも、磁性結晶粒間の交換相互作用の低減が不十分であり、そのため媒体ノイズが十分に低減できていないのが現状である。
微細な磁性結晶粒からなる磁気記録層において、磁化反転は磁性結晶粒毎におこらず、幾つかの磁性結晶粒が磁気的につながり一つの磁化反転単位として振舞うことが知られている。このような磁化反転単位は磁気クラスタ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｃｌｕｓｔｅｒ）と呼ばれており、測定した磁気クラスタサイズと媒体ノイズが良く相関することが報告されている（例えば、非特許文献３参照。）。
【０００６】
現状のＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２グラニュラー膜は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）像などを見ると非常に良く分離して見えるが、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）を用いてＡＣ消去したグラニュラー媒体の表面を観察し、画像処理により磁気クラスタサイズを測定すると、その大きさは磁性結晶粒径の数倍から１０倍以上もあることが分かってきている。これは、数個から１０個以上の磁性結晶粒が一つの磁気クラスタを形成して同時に磁化反転していることを意味しており、磁性結晶粒径に比べて磁気クラスタサイズが大きくなる原因は、磁性結晶粒間の交換相互作用にあると考えられている。しかしながら、磁性結晶粒の分離性が非常に良く見えるＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２グラニュラー膜において、どの部分の交換相互作用の低減が不十分であるのかという点については、これまで明らかにされていなかった。これに対し、発明者らのグループの検討により、この原因が磁気記録層の初期成長層にあることが、最近分かってきた（例えば、非特許文献４参照。）。
【０００７】
本発明者らはこれまでに軟磁性パーマロイ系材料を下地層とし、非磁性中間層としてＲｕまたはＲｕ基合金を用いることで、磁気記録層の配向性の改善や磁気記録層における初期成長層の低減、磁性結晶粒径の低減などを達成できることを報告してきた（例えば、特許文献１、２参照。）。これらの発明に基づく下地層および中間層を適用することで、良好な結晶性および配向性を有する磁気記録層が得られ、磁気特性や結晶配向性低下の原因となる磁気記録層における初期成長層を低減することが可能となる。しかし、磁気記録層の初期成領域における磁性結晶粒間の交換相互作用を低減するには、下地層や中間層の改善のみでは十分ではなく、磁気記録層自体の改善が望まれていた。
一方、磁気記録層における磁性結晶粒間の交換相互作用を低減する手段として、Ｏ（酸素）を添加するという方法が提案されている。例えば、特許文献３では、ＣｏにＯを添加して成膜することで、磁性結晶粒間の磁気的な相互作用を低減し、かつ膜表面に含有されるＯ量を多くすることで、酸化膜により腐食を防止し、機械的強度を高められると提案している。しかしながら、この方法は、磁気記録層表面における耐磨耗性などの機械的強度を高めることを主目的としているため、磁気記録層の成長初期における磁性結晶粒間の交換相互作用を低減するという目的に対しては十分な効果が得られない。また、熱安定性の観点については全く考慮が払われていない。
【０００８】
また、特許文献４では、磁気記録層に添加する酸化物の量を膜厚方向に変化させ、基板側で多く、膜の中央で少なくすることにより、磁性結晶粒径を膜厚方向に変化させる方法が提案されている。しかしながら、磁性結晶粒径の変化は近接する磁性結晶粒との間隙の変化を伴うことから、磁性結晶粒間の交換相互作用を不安定にしてノイズの増加を招くと共に、磁性結晶粒のサブグレインの発生を招き、熱安定性が低下する問題を抱えている。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、媒体の熱安定性を損ねることなく磁気記録層の成長初期における磁気クラスタサイズを低減することで、媒体の低ノイズ化、ＳＮＲ向上といった媒体性能の向上と熱安定性の維持を同時に実現した垂直磁気記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の問題を解決するために、本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性基体、非磁性中間層および磁気記録層をこの順に備えた垂直磁気記録媒体であって、前記磁気記録層は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、ＳｉおよびＯを含有し、酸素を含有する非磁性粒界が磁性結晶粒を取り囲む構造を有し、該磁性結晶粒径が膜厚方向に実質的に一定であり、前記非磁性中間層との界面側に該磁気記録層の表面側よりも酸素の多い領域を有することを特徴とする。
前記磁気記録層に含まれる酸素量が、前記非磁性中間層との界面側から前記磁気記録層の表面側に向かい連続的に低下することが好ましい。
また、前記非磁性基体と前記非磁性中間層の間に、軟磁性裏打ち層を備えることが好ましい。
また、前記軟磁性裏打ち層と前記非磁性中間層の間に、Ｎｉ、Ｆｅを含有し、面心立方格子からなる結晶構造を有し、かつ軟磁性を有する下地層を設けることが好ましい。
【００１０】
また、上記の垂直磁気記録媒体を製造する方法であって、スパッタリングガスが酸素を含み、かつ成膜前半における酸素濃度を成膜後半における酸素濃度よりも高くしてスパッタリング成膜することを特徴とする。
成膜中に酸素濃度を連続的に低下させながらスパッタリング成膜することが好ましい。
また、上記の垂直磁気記録媒体を製造する方法であって、磁性薄膜を形成するチャンバ内で、酸素を含むスパッタリングガスに基板を０．４秒以上、１．５秒以下の時間曝した後、スパッタリングを開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
垂直磁気記録媒体を上述のように構成し、あるいは製造することにより、一軸異方性の低下やサブグレインの形成を起こすことなく初期成長層における磁性結晶粒界への酸化物の偏析を促進することが可能になる。その結果、熱安定性を低下させることなく磁気記録層の磁気クラスタサイズを低減することができ、低ノイズ化、ＳＮＲ向上等の媒体性能の向上が可能となり、垂直磁気記録媒体の高密度化が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
はじめに、本発明の原理的な説明を行う。
図２は磁気記録層５の詳細を説明するための模式図で、図２ａは磁気記録層５の上部から見た平面図、図２ｂは断面模式図である。磁気記録層５は、初期成長層５１が形成され、引き続いてバルク層５２が成長して構成される。また、磁性結晶粒１０の周囲を非磁性粒界１１が取り囲む構成で、いわゆるグラニュラー型の磁気記録層となっている。
磁性結晶粒１０の粒径は膜厚方向で実質的に一定となるよう構成することで記録・再生性能が向上する。これは、次の２点の理由からである。第１には、磁性結晶粒径が変動する場合、磁性結晶粒間の磁気的相互作用が不安定となり、記録、再生のノイズが増大する。例えば、ある磁性結晶粒において膜厚方向の一部で磁性結晶粒径が増大した場合、隣接する磁性結晶粒との距離が短くなり磁気的相互作用が増大する。即ち、結果的に磁気クラスタサイズの増大を招くことになる。第２には、逆に膜厚方向の一部で磁性結晶粒径が減少した場合、サブグレインの生成を招いて、熱安定性が低下するためである。
【００１３】
一方で、発明者らの検討の結果、磁性結晶粒径を一定にするためには次の困難が生じることが判明した。酸素あるいは酸化物を含む磁気記録層を用いる場合、その成長初期と成長途上では非磁性粒界への酸化物の偏析の程度が異なり、成長初期では非磁性粒界への酸化物の偏析が起こり難い。従って、同一の酸化物濃度では磁性結晶粒径を一定にすることが困難である。
また、図２に示すように、非磁性中間層４の磁気記録層５との界面側には凹部２０が生じている。これは、非磁性中間層を構成する結晶粒が先細りの形状になっているため非磁性中間層表面における結晶粒界が凹形状になっているためである。磁気記録層の磁性結晶粒は非磁性中間層の結晶粒上にエピタキシャル成長を行い、磁気記録層の非磁性粒界は非磁性中間層の結晶粒界上に形成される。従って、磁気記録層の成長初期においては酸化物が非磁性中間層の界面の凹部にも形成される必要があり、凹部を充填するに充分な量の酸化物を付加することが必要である。
【００１４】
以上を併せ考えれば、磁気記録層５の非磁性中間層４との界面側に、磁気記録層５の表面側よりも酸素あるいは酸化物の多い領域を設けることで、良好な結晶性や配向性を維持しながら、磁気記録層の初期成長層における磁気クラスタサイズを低減することができることがわかる。また、一軸異方性の低下やサブグレインの形成を起こすことなく初期成長層における磁性結晶粒界への酸化物の偏析を促進することが可能になり、熱安定性を低下させることなく磁気記録層の磁気クラスタサイズを低減できる。
初期成長層の性能を改善する目的で、磁気記録層中に含まれる酸素量あるいは酸化物量を単純に増加させる場合には、初期成長層を除く上層では酸素過多になり、一軸異方性の低下や微細で無配向のサブグレインの形成が起こり、熱安定性が低下することになるのである。
【００１５】
なお、ここで、磁性結晶粒径が実質的に一定とは、隣接する磁性結晶粒との間隙の変化による磁気的相互作用の変化が実用上問題を生じない程度であることを意味し、磁性結晶粒径の変化にして概ね１０％以内の程度である。
以下、図面を参照して本発明の好ましい形態について説明する。図１は本発明に係る垂直記録媒体の構成例を説明するための断面模式図ある。非磁性基体１上に、軟磁性裏打ち層２、下地層３、非磁性中間層４、磁気記録層５、保護層６、液体潤滑層７を形成する。
非磁性基体１としては表面が平滑である様々な基体であってよく、例えば、磁気記録媒体用に用いられる、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金や強化ガラス、結晶化ガラス等を用いることができる。
軟磁性裏打ち層２は記録・再生を担う磁気ヘッドの磁束を効率的に集中するために設けることが好ましい層で、省略することも可能である。その材料としては、結晶のＦｅＴａＣ、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金等、また非晶質のＣｏ合金であるＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒなどを用いることができる。軟磁性裏打ち層２の膜厚は、記録に使用する磁気ヘッドの構造や特性によって最適値が変化するが、おおむね１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下程度であることが、生産性との兼ね合いから好ましい。
【００１６】
下地層３は、この上に形成する非磁性中間層４の結晶性、配向性等を向上するために設けることが好ましい層で、省略することも可能である。下地層３を設ける場合は、Ｎｉ、Ｆｅを含み、ｆｃｃ構造を有する軟磁性材料を用いることが好ましい。例えば、ＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅＢ、ＮｉＦｅＳｉ、ＣｏＮｉＦｅ、ＣｏＮｉＦｅＳｉ、ＣｏＮｉＦｅＮｂなどを用いることができる。この下地層は軟磁性裏打ち層と同様に機能するため、厚膜としても機能上は特に問題がないが、膜厚の増大に伴い磁性結晶粒径が増大するため、媒体特性との兼合いから、膜厚を３０ｎｍ以下にすることが好ましい。特に好ましくは、１ｎｍ以上、１５ｎｍ以下である。
非磁性中間層４は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｉｒ、ＰｔもしくはＲｈから選択される材料、またはＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｉｒ、ＰｔもしくはＲｈから選択される材料を主成分とする合金を用いて形成することが好ましい。非磁性中間層の膜厚は、磁気記録層の磁気特性や電磁変換特性を劣化させない範囲でできる限り薄くすることが、高密度記録を実現するためには必要であり、２０ｎｍ以下とすることが好ましい。特に好ましくは、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【００１７】
磁気記録層５は、少なくともＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｓｉ、Ｏを含む合金の強磁性材料が用いられ、その六方最密充填構造のｃ軸が膜面に垂直方向に配向していることが垂直磁気記録媒体として用いるために必要である。磁性結晶粒径は、磁気記録層の膜厚方向に実質的に一定とする。材料としては、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒＰｔＳｉＯ、ＣｏＣｒＰｔＳｉＢＯ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３などのグラニュラー材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、磁気記録層５の膜厚は特に限定されるものではないが、生産性と高密度記録の観点から、３０ｎｍ以下が好ましく、また１５ｎｍ以下とすることが更に好ましい。磁気記録層５中に含まれる酸素量は膜厚方向で一定ではなく、非磁性中間層４との界面側に、前記磁気記録層の表面側よりも酸素の多い領域を有するように構成する。また、磁気記録層５に含まれる酸素量が、非磁性中間層４との界面側から表面側に向かい除々に低下するように形成されていても良い。酸素量は、磁気記録層に含まれる磁性合金の結晶性や配向性、また熱揺らぎを考慮した磁性結晶粒径の観点から設定される。酸素量を酸化物の体積分率で規定した場合、初期成長層５１では磁気記録層中に含まれる酸化物の体積分率は３０ｖｏｌ％以上、５０ｖｏｌ％以下が好ましく、バルク層５２における酸化物の体積分率は３５ｖｏｌ％以下が好ましい。初期成長層５１の膜厚は、２ｎｍから６ｎｍである。
【００１８】
磁気記録層中への酸素の添加量を変化させる方法としては、組成の異なるスパッタリングターゲットを複数準備する方法、スパッタリングガスの組成を成膜途上で変化させる方法等を用いることができる。生産性を考慮すれば、後者が好ましい。より具体的には、スパッタリング法において、酸素を含むスパッタリングガスを用い、かつ成膜前半における酸素濃度を成膜後半における酸素濃度よりも高くする方法が好ましい。また、同様に酸素を含むスパッタリングガスを用い、かつ成膜中に酸素濃度を連続的に低下させながら成膜することも好ましい方法である。また、磁気記録層を形成するチャンバ内で、酸素を含むスパッタリングガスに磁気記録層成膜直前の基板を０．４秒以上、１．５秒以下の時間曝した後、磁気記録層のスパッタリングを開始することで初期成長層の酸素量を増大することができる。
【００１９】
保護層６は、例えばカーボンを主体とする薄膜が用いられる。その他、磁気記録媒体の保護層として一般的に用いられる様々な薄膜材料を使用しても良い。
液体潤滑層７は、例えばパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を用いることができる。その他、磁気記録媒体の液体潤滑層材料として一般的に用いられる様々な潤滑材料を使用しても良い。
非磁性基体の上に積層される各層は、磁気記録媒体の分野で通常用いられる様々な成膜技術によって形成することが可能である。液体潤滑層を除く各層の形成には、例えばＤＣマグネトロンスパッタリング法、ＲＦマグネトロンスパッタリング法、真空蒸着法を用いることが出来る。また、液体潤滑層の形成には、例えばディップ法、スピンコート法を用いることができる。しかし、これらに限定されるものではない。
【００２０】
以下に本発明の垂直磁気記録媒体について実施例により詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【実施例１】
【００２１】
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装置内に導入し、Ｃｏ３Ｚｒ５Ｎｂ（ここで、大文字の数字は引き続く元素の原子％を表し、Ｚｒが３原子％、Ｎｂが５原子％、残余がＣｏであることを表す。以下、同様である。）ターゲットを用いてＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層２を膜厚１６０ｎｍにて成膜した。次にＣｏ３５Ｎｉ４Ｆｅ１Ｓｉターゲットを用いてＣｏＮｉＦｅＳｉ下地層３を膜厚６ｎｍにて成膜した。引き続いて、Ｒｕターゲットを用いて、Ａｒガス圧４．０Ｐａ下でＲｕ非磁性中間層４を膜厚１０ｎｍにて成膜した。引き続いて９２モル％（Ｃｏ１２Ｃｒ１４Ｐｔ）−８モル％（ＳｉＯ２）ターゲットを用いてガス圧５．３Ｐａ下でＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層５を膜厚１０ｎｍにて成膜した。この時、前半５ｎｍ分については、Ａｒ中に酸素を３．８体積％含むスパッタリングガスを用い、後半の５ｎｍについては、Ａｒ中に酸素を２．３体積％含むスパッタリングガスを用いた。また、磁気記録層成膜時には基板バイアスを−２００Ｖ印加した。最後にＣＶＤ装置を用いてカーボンからなる保護層６を膜厚３．５ｎｍにて成膜後、真空装置から取り出した。Ｒｕ非磁性中間層およびＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層を除くこれらの成膜はすべてＡｒガス圧０．６７Ｐａ下で行い、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層はパルスＤＣマグネトロンスパッタリング法により、それ以外の各層はＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成した。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑層７を膜厚２ｎｍにてディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体とした。
【実施例２】
【００２２】
磁気記録層５として９０モル％（Ｃｏ１２Ｃｒ１４Ｐｔ）−１０モル％（ＳｉＯ２）ターゲットを用い、ガス圧５．３Ｐａ下でＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層５を膜厚１０ｎｍにてパルスＤＣマグネトロンスパッタリング法により成膜した。スパッタリングにはＡｒと酸素の混合ガスを用い、スパッタリング開始時にはガス中の酸素を３．８体積％とし、スパッタリング中に酸素流量を直線的に減少させ、スパッタリング終了時には酸素流量がゼロ（Ａｒのみ）となるように調整した。磁性膜以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
【実施例３】
【００２３】
磁気記録層として９０モル％（Ｃｏ１２Ｃｒ１４Ｐｔ）−１０モル％（ＳｉＯ２）ターゲットを用い、ガス圧５．３Ｐａ下でＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２磁気記録層５を膜厚１０ｎｍにてパルスＤＣマグネトロンスパッタリング法により成膜した。磁気記録層成膜プロセスにおいては、スパッタリング開始前に、非磁性中間層まで成膜した基板を５体積％の酸素ガスを含有するＡｒガス中に０．８秒暴露した後、成膜開始と同時に酸素ガスの流量をゼロにして酸素ガスの供給を停止した。磁気記録層以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
（比較例１）
磁気記録層として９２モル％（Ｃｏ１２Ｃｒ１４Ｐｔ）−８モル％（ＳｉＯ２）ターゲットを用い、純Ａｒガス中でスパッタリングしたこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
（比較例２）
磁気記録層として９２モル％（Ｃｏ１２Ｃｒ１４Ｐｔ）−８モル％（ＳｉＯ２）ターゲットを用い、酸素とＡｒからなるスパッタリングガス中に含まれる酸素濃度を３．８体積％に固定して成膜したこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
（比較例３）
磁気記録層として９２モル％（Ｃｏ１２Ｃｒ１４Ｐｔ）−８モル％（ＳｉＯ２）ターゲットを用い、酸素とＡｒからなるスパッタリングガス中に含まれる酸素濃度を２．３体積％に固定して成膜したこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
（比較例４）
磁気記録層として９２モル％（Ｃｏ１２Ｃｒ１４Ｐｔ）−８モル％（ＳｉＯ２）ターゲットを用い、前半５ｎｍ分については、Ａｒ中に酸素を２．３体積％含むスパッタリングガスを用い、後半の５ｎｍについては、Ａｒ中に酸素を３．８体積％含むスパッタリングガスを用いたこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
【００２４】
上述のようにして得られた実施例１〜３および比較例１〜４の垂直磁気記録媒体について、Ｋｅｒｒ効果測定装置を用いて保磁力Ｈｃおよび角型比Ｓを測定した。また、リード・ライトテスタを用いて媒体ノイズ、ＳＮＲ（信号−ノイズ比）、Ｄｅｃａｙ（記録した信号の劣化率）を測定し、比較した（以下、Ｒ／Ｗ特性と記述する。）。また、Ｘ線回折（ＸＲＤ）装置を用いて、θ−２θピーク強度から結晶性を、ロッキングカーブから配向分散を評価した。
これらの評価項目に加え、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）を用いて各媒体の磁気クラスタサイズ（Ｄｃｌｕｓｔｅｒ）を評価した。評価の一例を図３に示す。評価方法は次の通りである。先ず、評価する媒体をＡＣ消磁し、その表面をＭＦＭで観察する。次に、得られた画像から反転単位を円で近似する。最後に、近似した円の直径を抽出してヒストグラムを作成し、その平均値をＤｃｌｕｓｔｅｒと定義した。このようにして評価した各媒体のＤｃｌｕｓｔｅｒを比較した。
【００２５】
表１に、実施例１〜３および比較例１〜４に係る垂直磁気記録媒体のＨｃ、角型比Ｓ、線記録密度３７２ｋｆｃｉにおけるＳＮＲ、規格化ノイズ、線記録密度３１ｋｆｃｉにおけるＤｅｃａｙを示す。また、ＸＲＤによるＣｏ（００２）ピークの強度ＩＣｏ（００２）（単位時間におけるカウント数であるｃｐｓで表す）、Ｃｏ（００２）ピークのロッキングカーブ半値幅Δθ５０、ＭＦＭを用いて測定したＤｃｌｕｓｔｅｒも併せて示す。
実施例１と比較例１を比較して考察する。比較例１は、磁気記録層成膜時にスパッタリングガス中への酸素添加を行わずに、Ａｒのみでスパッタした従来の例である。即ち、比較例１の媒体の磁気記録層では、酸化物（或いは酸素）の濃度はターゲット組成で決まり、膜厚方向で一定となっている。表１から、実施例１の媒体は、角型比ＳとＤｅｃａｙは比較例１の媒体とほぼ同等であるが、Ｈｃは約１３％、ＳＮＲは約２．７ｄＢ高くなっている。Ｃｏ（００２）ピークの強度およびΔθ５０は比較例１の媒体の方が若干良好であるので、磁気記録層の結晶性や配向性に関しては、比較例１の媒体に問題は無いと考えられる。これに対し、Ｄｃｌｕｓｔｅｒは比較例１の媒体が実施例１の媒体の２倍近くあることが分かる。このように、実施例１の媒体では、従来の媒体である比較例１に対して、Ｄｃｌｕｓｔｅｒを低減できたことで、低ノイズ化および高ＳＮＲが達成されたものと考えられる。
【００２６】
実施例1の媒体について、透過電子顕微鏡(ＴＥＭ)を用いて断面観察を行った。磁気記録層３０の磁性結晶粒の膜厚方向での粒径の変化を測定したところ、ごく表面を除いて８％以下の変化であった。この結果から、実施例１のプロセスを用いて作製した媒体では、磁気記録層３０の結晶粒径は膜厚方向で実質的に一定であると言える。また、非磁性中間層表面には図２(ｂ)で示した凹部が観察され、この凹部に酸化物が充填されていることも同時に観察された。また、実施例２、３の媒体についても、同様に透過電子顕微鏡(ＴＥＭ)を用いて断面観察を行ったところ、膜厚方向で磁気記録層の磁性結晶粒径は実質的に一定であった。
次に、実施例１と比較例２を比較して考察する。比較例２は、磁気記録層成膜時にスパッタリングガス中への酸素添加濃度を、３．８体積％で一定とした例である。即ち、比較例２の媒体の磁気記録層では、磁気記録層中に含まれる酸化物（或いは酸素）濃度は比較例１と異なるものの、膜厚方向の酸化物（或いは酸素）濃度は一定となっている。表１より明らかであるが、Ｈｃ、ＳＮＲ、規格化ノイズとも実施例１の媒体が優れている。比較例２の媒体は、Ｈｃ、ＳＮＲの点では実施例１の媒体に近いが、Ｄｅｃａｙが大きく、またＣｏ（００２）のピーク強度の低下およびΔθ５０の増大が見られる。これは、結晶性が悪化し、磁性結晶粒のｃ軸の配向分散が大きくなっていることを示している。実際、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）像から、比較例２の媒体では膜の中間付近から微細で無配向のサブグレインが成長していることを確認しており、このようなサブグレインの生成がＤｅｃａｙの増大などＲ／Ｗ特性の低下に影響しているものと考察された。つまり、比較例２の媒体では、磁気記録層の初期では酸素濃度が適当であり、それが初期成長層におけるＤｃｌｕｓｔｅｒの低減に寄与しているものと考えられる。しかし、中間〜表面では酸素濃度が過剰になったため、磁性結晶粒径の微細化を過度に促進してしまい、サブグレインの生成により一軸異方性や配向性が低下してＤｅｃａｙが増加してしまったものと考察できる。また、サブグレインは非磁性粒界となるべき部分で生成しているため、磁性結晶粒の分離性も低下し、初期成長層とは逆に、表面付近ではＤｃｌｕｓｔｅｒの増大を招いてしまったものと考えられる。
【００２７】
次に、実施例１と比較例３を比較して考察する。比較例３は、磁気記録層成膜時にスパッタリングガス中への酸素添加濃度を、２．３体積％で一定とした例である。即ち、比較例３の媒体の磁気記録層では、磁気記録層中に含まれる酸化物（或いは酸素）濃度は比較例１や比較例２と異なるものの、膜厚方向の酸化物（或いは酸素）濃度は一定となっている。ここでも表１より明らかであるが、Ｈｃ、ＳＮＲ、規格化ノイズとも実施例１の媒体が優れている。比較例３の媒体では、実施例１や比較例２の媒体と比較してＤｃｌｕｓｔｅｒが大きく、それに起因して媒体ノイズの増加、ＳＮＲの低下が起こっている。つまり、比較例３の媒体は添加する酸素量が不十分なためＤｃｌｕｓｔｅｒが小さくなっておらず、媒体の諸特性が低くなっているものと考察される。
次に、実施例１と比較例４を比較して考察する。比較例４では、実施例１と同様に磁気記録層成膜時におけるスパッタリングガス中への酸素添加濃度を成膜途中で変化させているが、前半５ｎｍ成膜時の濃度を比較例３と同じ２．３体積％とし、後半５ｎｍ成膜時の濃度を３．８体積％としており、成膜初期の酸素濃度よりも表面付近の酸素濃度を高くしている点が実施例１と異なる。表１から、実施例１の媒体の諸特性は、比較例４の媒体と比較して優れていることが分かる。ここで、比較例４の媒体の諸特性が比較例３の媒体と近くなっていることに着目して更に考察を進める。比較例４では磁気記録層成膜時における後半の酸素添加濃度を比較例３よりも高くしているにも関わらず、諸特性に大差はない。更に、比較例２〜４の媒体のＤｃｌｕｓｔｅｒを比較すると、比較例３，４ではほぼ同等であるのに対し、比較例２では１５〜１７％小さくなっている。つまり、Ｒ／Ｗ特性に大きな影響を及ぼすＤｃｌｕｓｔｅｒは磁性層成膜初期の酸素濃度に大きく依存しており、後半の酸素濃度を高くしてもＤｃｌｕｓｔｅｒ低減への寄与は小さいと考えられる。
【００２８】
以上の結果から、磁気記録層成長初期に含まれる酸化物（或いは酸素）濃度を適当に調整することでＤｃｌｕｓｔｅｒを低減しＲ／Ｗ特性を改善することができるが、膜表面付近における酸化物（或いは酸素）濃度を成長初期における濃度よりも低く設定しない場合は、サブグレインの生成などにより逆にＲ／Ｗ特性の悪化を招いてしまうことが明らかとなった。
最後に、実施例２および３について検討する。実施例２では、磁気記録層成膜時のスパッタリングガス中に含まれる酸素量を出発時が３．８体積％で、スパッタリング終了時にはゼロになるように連続的に変化させている。また、実施例３では、スパッタリング開始前にＡｒ中に酸素を５体積％含むガス中に基板を０．８秒暴露した後、成膜開始と同時に酸素の供給を停止（流量をゼロに）している。実施例３のプロセスでは、酸素の供給を切っても雰囲気中の酸素は直ぐにはなくならないため、スパッタリング中に徐々に酸素濃度が低下しているものと考えられる。何れの実施例でも、成膜開始時の酸素濃度と比較して、成膜終了時の酸素濃度が低くなるように調整されている。表１より、実施例２の媒体では実施例１の媒体よりも優れた特性が得られている。また、実施例３の媒体は実施例１の媒体よりも特性は若干劣るものの、比較例１〜４の媒体と比較すると十分に高い性能が得られている。
【００２９】
以上ように、実施例１〜３で成膜プロセスは異なるものの、磁気記録層成膜初期における膜中に含まれる酸素量を膜表面付近よりも高くすることにより、熱安定性を低下させることなく磁気記録層の磁気クラスタサイズを低減することができ、媒体の低ノイズ化、ＳＮＲ向上等の媒体性能の向上が可能になることが分かった。
【００３０】
【表１】
2006302426.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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。
【図２】磁気記録層の細部を説明するための模式図。
【図３】磁気クラスタサイズの測定結果を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  非磁性基体
２  軟磁性裏打ち層
３  下地層
４  非磁性中間層
５  磁気記録層
５１  初期成長層
５２  バルク層
６  保護層
７  液体潤滑層
１０  磁性結晶粒
１１  非磁性粒界
２０  非磁性中間層の凹部
【図１】
2006302426.tif 000004
【図２】
2006302426.tif 000005
【図３】
2006302426.tif 000006