(57)【要約】【課題】ＣｏＣｒＰｔ合金とＳｉ酸化物を含んで形成されたグラニュラ構造の磁性記録層を有した垂直磁気記録媒体において、高いＳＮＲと耐熱減磁性を両立させる。【解決手段】ＣｏＣｒＰｔ合金とＳｉ酸化物で形成された磁性記録層の略アモルファス粒界層に強磁性元素を３０at.％−５０at.％、さらに好ましくは３５at.％−４７at.％含有させることにより、適度な粒子間交換相互作用を働かせた。これにより、１８ｄＢ以上のＳＮＲと３％／decade以下の熱減磁耐性が実現できた。【選択図】図１
2006127588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、軟磁性層と、非磁性中間層と、結晶粒子が粒界層で分離されたグラニュラ構造を有する磁性記録層とが形成された垂直磁気記録媒体において、
前記磁気記録層の粒界層が強磁性を有する元素を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記結晶粒子は、略柱状構造を有し、基板面に略垂直な磁化容易軸を有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記粒界層に含まれる強磁性元素の割合は、該粒界層を構成する固体元素に対する原子百分率で３０at.％以上、５０at.％以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項３記載の垂直磁気記録媒体において、前記基板はディスク状基板であり、前記粒界層に含まれる強磁性元素の割合は、記録が行われるディスク最内周での測定値であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項３記載の垂直磁気記録媒体において、前記粒界層に含まれる強磁性元素の割合は、該粒界層を構成する固体元素に対する原子百分率で３５at.％以上、４７at.％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】
請求項５記載の垂直磁気記録媒体において、前記基板はディスク状基板であり、前記粒界層に含まれる強磁性元素の割合は、記録が行われるディスク最内周での測定値であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記結晶粒子はＣｏＣｒＰｔ合金、もしくはＣｏＣｒＰｔを主成分とする合金であり、前記粒界層に含まれる強磁性を有する元素はＣｏであることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項８】
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記磁性記録層は、ＣｏＣｒＰｔ合金とＳｉ酸化物を主成分として構成されたことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項９】
請求項８記載の垂直磁気記録媒体において、前記結晶粒子はＣｏＣｒＰｔ合金、もしくはＣｏＣｒＰｔを主成分とする合金であり、前記粒界層に含まれる強磁性を有する元素はＣｏであることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１０】
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記磁性記録層は、六方稠密構造を有する結晶粒子と略非晶質の粒界層で構成されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスク等の磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体に関し、特に、基板面と略垂直方向の磁化を記録する記録方式に用いられる垂直磁気記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ハードディスク装置に用いられている記録方式は、基板面内方向に磁化を向けて記録する面内磁気記録方式が主流であるが、より高い記録密度、すなわち、より大容量のハードディスク装置を実現するために、基板垂直方向に磁化を向ける垂直磁気記録方式が活発に検討されている。垂直磁気記録に用いられる記録媒体は、略基板垂直方向に向いた磁化容易軸を有し、記録を保持する磁性記録層と、磁気ヘッドの磁界を効率よく利用するための軟磁性層などから構成される。垂直記録方式では、記録された磁化領域（記録ビット）の境界部分（磁化遷移領域）で磁化が反平行方向となるため磁気的に安定化し、いわゆるジグザグ磁壁の幅が小さくなることによって、媒体ノイズが低減される。軟磁性層は磁気ヘッド磁界のリターンパスとなるだけでなく、単磁極ヘッドとともに用いると鏡像効果によって磁性記録層部分に強い磁界を発生することができるため、高い保磁力の記録磁性膜を用いることができるようになり、記録磁化の熱安定性を向上させることが出来る。
【０００３】
垂直記録媒体の媒体ノイズを低減するための媒体微細構造に関する条件としては、磁性結晶粒の粒径が微細であること、及び隣接する結晶粒間の交換相互作用が小さいことが必要であると考えられてきた。なぜなら、磁化反転の単位は磁性記録層を構成する結晶粒子１個もしくはこれらが複数結合したものであるため、磁化遷移領域の幅はこの磁化反転単位の大きさに強く依存するためである。ただし、極度な粒径の微細化は、粒子の熱的な安定性を低下させ、室温程度の熱エネルギーでも高い確率で磁化の反転、すなわち記録磁化の減磁が起こるという課題があった。したがって、従来の垂直磁気記録媒体は、１０ｎｍ程度の粒子径を維持したまま、粒子間の交換相互作用を低減させるという方針の元、粒界部分を非磁性とし、磁気的な粒子間距離を大きくする開発が進められていた。これを実現するため、結晶粒子間の相互作用を小さくする目的で、磁性結晶粒の周辺部分（結晶粒界）を非磁性層で取り囲んだ、いわゆるグラニュラ構造の磁気記録媒体が提案され、開発がおこなわれている。たとえば、特開２００２−３５８６１５号公報には、粒子間の平均離間距離を１．０ｎｍ以上とするグラニュラ構造の磁気記録媒体が開示されている。本開示文献で用いられる粒界層としては、酸化物、窒化物、フッ化物、炭化物などが例示されている。また、特開２００３−１７８４１３号公報には、粒界層を構成する非磁性層として酸化物を用い、磁性記録層に含まれる酸化物の体積を規定し、高い保磁力を実現するグラニュラ構造の磁気記録媒体が開示されている。ちなみに、面内記録方式で用いられる磁気記録媒体において、磁性記録層にＣｏＣｒＰｔ系の合金を用いる場合では、粒界部分にＣｒなどの非磁性元素を偏析させることが出来るため、酸化物などの添加なしにグラニュラ構造を形成でき、比較的良好な粒間相互作用の低減を図ることができるが、垂直記録媒体の磁性記録層にＣｏＣｒＰｔ系合金のみを用いた場合には、Ｃｒの粒界への偏析が起こりにくいため、十分な粒界分離構造、すなわちグラニュラ構造を形成することが困難であった。そのため、垂直磁気記録媒体では酸化物の添加などによって粒界形成を促し、グラニュラ構造を形成することによって低ノイズ化を図っていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５８６１５号公報
【特許文献２】特開２００３−１７８４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなグラニュラ垂直媒体であっても、さらに媒体ノイズを低減し、媒体ＳＮＲ（信号対雑音比）を高めるためには、磁性結晶粒の粒子径を微細化してゆく必要がある。グラニュラ垂直媒体の磁性記録層の粒子径は、基板温度、磁性結晶粒形成の際のスパッタガス圧、スパッタガスに含まれる酸素量、粒界の体積など多くのパラメータによって変化する。したがって、所望の結晶粒径を得るには、上記形成条件の１つを制御するのではなく、複数の形成条件を適切に制御する必要がある。結晶粒径は、透過電子顕微鏡による観察から高精度に測定することが可能で、各種形成条件による変化は容易に知ることができる。たとえば、スパッタガス中に含まれる酸素量を増加させると結晶粒径は急激に微細化することが確かめられる。
【０００６】
ところが、前述したように、低ノイズ化のために磁性記録層の結晶粒径を過度に微細化すると、耐熱減磁性すなわち記録磁化の時間的減衰に対する耐性が劣化してしまう。たとえば、粒子径６．２ｎｍ、膜厚２０ｎｍ、一軸異方性定数２２．４ｋＪ／ｍ3の磁性記録層に記録された情報の場合、２００Ｇｂ／ｉｎ2の記録再生条件で、２５ｄＢ以上のＳＮＲが得られるが、１０年後には記録直後の信号量の４０％にまで減衰してしまうことが計算機シミュレーションにより明らかとなっている。すなわち、媒体ノイズ低減と耐熱減磁性確保とはトレードオフの関係にあり、その両立を図ることが、磁気記録媒体としては必要不可欠な課題である。
【０００７】
本発明の目的は、高いＳＮＲと耐熱減磁性を両立した垂直磁気記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、垂直磁気記録媒体の形成条件や構造を変化させた試作、計算機シミュレーションによる検討、透過電子顕微鏡を用いた微細構造の解析等、鋭意検討を進め、グラニュラ構造を有した磁気記録層の組成構造を制御することが、上記目的達成のために重要であることを発見した。さらに、上記目的は、グラニュラ構造を有した磁性記録層の粒界層に強磁性元素を一定量含有させることによって達成されることを見出した。粒界層に含まれる強磁性元素の割合は、粒界層を構成する固体元素に対する原子百分率で３０at.％以上、５０at.％以下である必要があり、好ましくは３５at.％以上、４７at.％以下である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、柱状構造の磁性結晶粒と粒界層からなる磁性記録層の粒界層部分の組成構造を制御することによって、適度な粒子間交換相互作用を働かせ、高い媒体Ｓ／Ｎと高い耐熱減磁耐性を有した磁気記録媒体を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明で採用した手段を、発明者らが得た知見を元に説明する。
【００１１】
図１は、ＣｏＣｒＰｔ合金とＳｉ酸化物から構成される磁性記録層を有した垂直磁気記録媒体に実際に記録再生を行った結果を示しており、粒界層部分に含まれるＣｏ原子の量をＣｏ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｓｉ原子の和で除して得たＣｏの含有率（原子百分率）を横軸に、４００ｋｆｃｉで記録再生したときのＳＮＲの値を縦軸にプロットした図である。図２は、同様に粒界層のＣｏ含有率に対する記録磁化の減衰率を示した図である。
【００１２】
図１より、粒界層のＣｏ含有率に対して記録再生時のＳＮＲはピークを持つことがわかり、特にＣｏ含有率が３０％から５０％の範囲でＳ／Ｎは１７ｄＢ以上を、Ｃｏ含有率３５％から４７％の範囲でＳ／Ｎは１８ｄＢ以上を示すことがわかる。また、図２より、粒界層のＣｏ含有率が３０％以上で磁化減磁率５％以下を、Ｃｏ含有率３５％以上で磁化減磁率３％以下を示すことがわかる。すなわち、粒界層部分に含まれる強磁性元素、すなわちＣｏ量の全固体元素の量に対する割合を原子百分率で３０％から５０％、さらに望ましくは３５％から４７％とするとき、高いＳ／Ｎと耐熱減磁性を両立でき、上記目的を達成することが出来る。ここで固体元素とは、常温で固体である元素のことを指し、酸素、窒素、アルゴンなどの常温気体元素は除く。なぜなら、たとえばＳｉ酸化物を含んだ磁性記録層の場合、固体ではない酸素が含まれることになるが、Ｓｉと結合しており、Ｓｉ酸化物として考慮されるため、Ｃｏ量の定義として固体元素に対する割合とすることができるためである。
【００１３】
次に、粒界層にＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏのような強磁性元素が一定量含まれた場合に、記録再生特性が向上する理由を説明するため、計算機シミュレーションを用いて磁気特性の詳細検討を行った。図３は、粒子間の交換相互作用エネルギーＪ（粒子間の交換スティフネス定数を粒子径と粒界幅の和で除し２倍したもの：粒子間の磁気的結合の強さに対応）に対する、分解能（１３６２ｋｆｃｉの線記録密度での再生出力を低記録密度時の最大再生出力で除した値）をプロットした図である。図より、交換相互作用エネルギーが０．２erg/cm2付近で最大値が得られていることがわかる。すなわち、粒子間に適度な磁気的結合がある場合に特性向上が見込まれる。また、図４には、交換相互作用エネルギーＪと再生信号の時間的減衰量の関係を示す。交換相互作用エネルギーＪが０．２erg/cm2より小さくなると、急激に信号減衰量が増大することがわかる。本検討結果は、粒子間に適度な交換相互作用を導入することによって、記録再生特性及び耐熱減磁性の両立が可能なことを示唆している。粒子間が適度に結合することは、粒子個々の磁化反転を抑制するため、耐熱減磁性が向上し、かつ記録ビット内の逆磁区の形成も抑制できるため分解能向上も可能になると考えることが出来る。
【００１４】
ところで、強い交換相互作用は、強磁性元素間で強く働くため、粒界層に強磁性元素を含有させることにより、交換相互作用の大きさを制御できると考えられる。粒子内部の交換相互作用エネルギーＪは、０．２erg/cm2より数倍大きな値なので、粒界層部分には、粒子内部の濃度より小さい濃度で強磁性元素を含有させたことが、粒子間に適度な交換相互作用エネルギーを実現させ、図１において磁気特性のピークが現れたと考えることが出来る。
【００１５】
より定量的な検討のため、計算機シミュレーションの結果と磁化曲線の実測値との比較を行った。交換相互作用エネルギーの値は直接測定することは出来ないが、磁化曲線の傾きから推定することが可能である。磁化曲線の傾きは、粒子間の交換相互作用エネルギーと、粒子毎の磁気異方性磁界の分散に大きく影響される。計算機シミュレーションで用いた磁気異方性磁界の分散の値は２０−３０％であるが、粒子毎の組成の分散から求めた磁気異方性分散とよく一致している。すなわち、交換相互作用エネルギーの値をパラメータにして計算した磁化曲線の傾きと、実測による磁化曲線の傾きを比較すると、交換相互作用エネルギーの値を定量的に推定することが出来る。図５に、計算機シミュレーションにより求めた、交換相互作用エネルギーＪに対する磁化曲線の保磁力付近の傾きを示す。本発明の実施例で示す一例の磁気記録媒体の媒体磁化曲線の傾きは１．５程度であったため、交換相互作用エネルギーＪは０．２−０．３erg/cm2であると推定できる。すなわち、交換相互作用エネルギーが０．２erg/cm2付近で、磁気特性は向上している結果と一致し、定量的にもよく説明可能である。
【００１６】
次に、粒界層に含まれるＣｏ含有率の制御方法について述べる。Ｃｏ含有率は粒界層の幅と、磁性記録層中に含まれるＳｉ酸化物の量の関係を同時に調整することによって制御することができる。たとえば、粒界幅１．１ｎｍ、Ｓｉ酸化物が８モル磁性記録層に含まれる条件で、スパッタ装置を用いて成膜時のスパッタガス圧２Ｐａ、基板温度６０℃で成膜すると、粒界部分のＣｏ含有率は、４５％であった。また、磁性記録層に含まれるＳｉ酸化物の量を変えずに、成膜時のスパッタガスに含まれる酸素量を増加して粒界幅を広くすると、粒界層に含まれるＣｏ含有率は高くできる。また、成膜時のＡｒガス圧を高くすることによっても粒界幅を広くすることが出来る。磁性記録層に含まれるＳｉ酸化物の量は、基板にバイアス電圧を印加することによって制御することも出来る。たとえば、負のバイアス電圧を印加すると、磁性記録層に含有させるＳｉ酸化物の量を増加させることが出来る。粒界層のＣｏ量制御の一例として、粒界幅を１．１ｎｍに制御し、磁性記録層に含まれるＳｉ酸化物の量を変化させたときのＣｏ含有率の関係を図６に示す。
【００１７】
ここで、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた粒界部分の強磁性元素濃度の測定方法について述べておく。以下は、上記Ｃｏ濃度を得るために用いた透過電子顕微鏡による粒界層部分のＣｏ元素量測定方法を、ＣｏＣｒＰｔ合金とＳｉ酸化物を用いて作成したグラニュラ構造を有す磁性記録層の計測の場合を例にとり説明する。まず、粒界部分の定義方法から述べる。磁性記録層の平面ＴＥＭ像は、六方稠密構造の結晶を００１方位から観察したときの格子像が観察される結晶粒子部分と、それを取り囲むように形成されたほぼアモルファス状の粒界層からなる。磁性記録層部分を断面方向から観察すると、結晶粒子は柱状構造を有しており、アモルファス状の粒界層も膜厚方向にほぼ一定の厚さで形成されている。粒界層の位置は明視野の平面ＴＥＭ像を用いて決定することができ、回折コントラストの強い部分は結晶であるため結晶粒部分を示し、回折コントラストの弱い部分がアモルファスであるため粒界層に相当する。平面ＴＥＭ像のコントラストの値の中央に閾値を設け、２値化すると粒界層部分のみを抽出した像を得ることが出来、この部分を粒界層と定義する。ちなみに、同時に磁性結晶粒部分のみを抽出した像を得ることが出来るが、これを用いて平均結晶粒径を求めることが出来る。個々の粒子の面積を求め、この面積と同じ面積を持つ円の直径として定義した粒子径の１００個以上の算術平均として平均結晶粒径を定義する。粒界層の平均的な厚さは、粒界層の中央に粒界があると仮定して測定した平均粒径と、粒界層を含まず上記の方法で求めた平均結晶粒径の差で定義することが出来る。
【００１８】
粒界層のみを抽出した像を用い、以下に示す元素分布測定法と組み合わせることで粒界部分の元素量を定量化する。ちなみに、粒界層の厚さはＳｉ酸化物の量を、体積換算で１５％から２５％の範囲で変化させてもほとんど変化しない。
【００１９】
磁性記録層に含まれる元素の面内分布は、エネルギー損失分光法を利用した組成分布像から得ることが出来る。磁気記録媒体を基板側から薄膜化し、磁性記録層と保護層のみとなった試料に入射した電子線は試料中の元素を励起し、元素に特有のエネルギーを損失する。試料透過後の電子線を電磁石などにより空間分散させ、特定のエネルギーの電子線のみを抽出すると、特定の元素に対してエネルギー損失した電子線のみを抽出できる。この電子線を再度結像させると、元素分布像を得ることが出来る。磁性記録層を構成する元素に対して元素分布像を得、粒界層部分のみを抽出した平面ＴＥＭ像と比較することによって、粒界層部分を形成している元素を定量的に特定・抽出できる。すなわち、粒界層部分のみを抽出した像を用いて組成分布像をマスクすると、粒界層部分のみの組成分布像を得、粒界の組成量を定量化できる。
【００２０】
透過電子顕微鏡を用いた上記の測定に用いる領域の広さは、少なくとも磁性結晶粒が１００個以上含まれるよう、複数の領域を用いて平均化することが望ましい。なぜなら、１００個以下しか含まれない領域しか用いないと測定値の統計誤差が大きくなるためである。また、測定位置は、記録が書き込まれる磁気ディスクの最内周部分で行うことが望ましい。なぜなら、磁気ディスクの内周部分は、記録ビットの大きさが相対的に小さくなり、ＳＮＲや耐熱減磁特性に対する仕様が最も厳しくなる部分だからである。
【００２１】
図７、及び図８を用いて本発明の磁気記録媒体の構成を示す。図７は、本発明における垂直磁気記録媒体の断面構造を示した図である。ディスク状基板７に、密着層６、軟磁性層５、非磁性の下地層４、垂直磁気異方性を有するグラニュラ構造の磁性記録層３、保護層２、潤滑層１が形成される。これらの層は、ディスク状基板７の両面に形成させることが出来る。前記各層のうち、密着層６、軟磁性層５、下地層４、磁気記録層３は、スパッタ装置を用いて形成することができる。保護層２はスパッタ法、イオンビーム法、ＣＶＤ法などによって形成することができ、潤滑層１は、ディッピング法、スピンコート法などによって形成することができる。さらに、磁性記録層３を除く各層は、他の手段によってそれぞれの層を形成しても、その磁気的、機械的、化学的特性が大きく劣化しない範囲であれば用いることが出来る。たとえば、軟磁性層５はメッキ法を用いて形成してもよい。
【００２２】
基板７には、ＮｉＰメッキしたＡｌ基板、表面を化学強化したガラス基板、結晶化ガラス基板などを用いることができる。その他、非磁性であり、表面の平坦性に優れ、３００℃程度の加熱に対して、磁化したり変形したりしない材質で形成されている基板であれば同様に用いることができる。たとえば、Ｓｉ基板、ＳｉＣ基板などを用いてもよい。基板表面は、平均粗さ３ｎｍ以下の凹凸となるように研磨したり、ディスク円周方向にテクスチャと呼ばれる微細溝を形成したりしてもよい。
【００２３】
密着層６は、基板と軟磁性層の密着性を向上させ、磁気ヘッドとの耐摺動特性を向上させるため、さらには基板と軟磁性層の化学反応や元素拡散を抑制するために用いられ、たとえば、Ｃｒ，ＮｉＴａ，ＮｉＴａＺｒ，ＣｒＴｉ，ＣｒＴｉＴａ，ＴｉＡｌ合金などを用いることが出来る。その他上記目的を達成する非磁性層であれば同様に用いることができる。耐摺動特性の劣化や元素拡散の課題が顕著でない場合には、密着層を省略することもできる。
【００２４】
軟磁性層５は、保磁力の小さな軟磁気特性を示す材料が用いられ、たとえば、ＣｏＴａＺｒ，ＦｅＴａＣ，ＦｅＡｌＳｉ，ＣｏＦｅＢ，ＮｉＦｅなどの合金及びその積層材料を用いることができる。その他、軟磁気特性を示し、飽和磁束密度が１Ｔ以上の材質であれば同様に用いることができる。また、軟磁性層はその磁化の方向をディスク半径方向にそろえるため、磁区制御層を合わせて備えてもよい。たとえば、ＦｅＭｎ，ＩｒＭｎ，ＭｎＰｔ，ＣｒＭｎＰｔなどの反強磁性材料をＣｏＦｅ，ＮｉＦｅなどの強磁性層でコートした層を、軟磁性層の下部、中間部、上部などに挿入し、加熱後、ディスク半径方向の磁場を印加した状態で冷却することで、軟磁性層の磁化方向を固定することができる。また、軟磁性層を１ｎｍ程度の非磁性層で分割して多層とすることにより、各層の磁化が反平行となるように結合させて、磁化方向を固定することもできる。軟磁性層は主に磁気ヘッド磁束のリターンパスとして用いられるため、ヘッド磁束を通すことができる厚さであればよい。たとえば、ＣｏＴａＺｒ軟磁性層を用いた場合、２００ｎｍ程度の厚さで十分な性能を示すことができる。
【００２５】
下地層４は、略柱状構造を有した結晶粒からなる非磁性材料で構成される。下地層はその上部に形成される磁性記録層の結晶配向を制御するために用いられるため、磁性記録層がｈｃｐ構造の場合は、下地層４最上面はｈｃｐ構造であることが好ましく、その優先配向方向は［００１］であることが好ましい。用いられる材料は、Ｒｕ及びその合金、ＣｏＣｒ及びその合金、Ｔｉ及びその合金などであり、合金とされるために添加される元素は、Ｒｕ，Ｃｒ，Ｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｗなどである。合金とすることで格子定数を変化させ、上部に形成される磁性記録層との格子整合を高めることができる。一方、下地層４は複数の層から構成することもできる。たとえば、まず、第１層として、下地層４の粒子径制御や配向制御のため、ＭｇＯなどの酸化物層やＴａなどの金属層を約１ｎｍ形成する。その後、Ｒｕなどの層を少なくとも一層形成すると、［００１］配向したｈｃｐ構造の多結晶膜が形成できる。
【００２６】
下地層４を構成する結晶粒子の平均径は、６ｎｍから１０ｎｍであることが好ましい。これは上部に形成する磁性結晶粒の粒子径を適切な大きさに制御するためである。結晶粒径は、下地層４成膜時の基板温度、スパッタガス圧、成膜レート、膜厚などによって制御することができる。下地層４の全厚さは２−２０ｎｍとすることが好ましい。２ｎｍよりも薄いとＲｕなどの結晶化度及び結晶配向性が不十分となり、磁性記録層３の結晶配向度が低下してしまうためである。また、２０ｎｍよりも厚いと磁気ヘッドから軟磁性層５までの距離が離れすぎてしまい、強い磁気ヘッド磁界が磁性記録層３に印加できないことを要因とするオーバライト特性の低下や、媒体保磁力を高くすることができないことを要因とする記録磁化の熱安定性の低下を招くためである。
【００２７】
磁性記録層３の断面構造の詳細を説明する模式図を図８に示す。磁性記録層１２は、略柱状構造を有した磁性結晶粒１５とその結晶粒のまわりに粒界層１６が形成されたグラニュラ構造である。磁性結晶粒１５、及び粒界層１６は、ＣｏＣｒＰｔ合金、及びこれにＢ，Ｔａ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｔｉ，Ｓｉなどを添加した合金と、Ｓｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｍｇなどの酸化物、又は、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｂなどの窒化物をＣｏＣｒＰｔ合金などと同時にスパッタ成膜することによって形成することができる。たとえば、ＣｏＣｒＰｔ合金と、Ｓｉ酸化物で構成されるグラニュラ構造磁性記録層の形成は、ＣｏＣｒＰｔ合金とＳｉ酸化物を混合したスパッタターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタ法により行うことが出来る。また、ＣｏＣｒＰｔ合金のスパッタターゲットとＳｉ酸化物のスパッタターゲットを回転させながら交互にスパッタ成膜することで行うこともできる。
【００２８】
磁性結晶粒１５はｈｃｐ構造を有しており、下地結晶粒１７と略エピタキシャル関係を有し、優先配向方向は［００１］となる。磁性結晶粒１５の平均結晶粒径は５ｎｍ以上８ｎｍ以下であることが好ましい。５ｎｍより小さいと、熱安定性が低下し、記録磁化の減衰が顕著になるためである。一方、８ｎｍ以上であると媒体ノイズが増加し好ましくない。ここで、下地層１３と磁性記録層１２の粒子径に差があるのは、磁性記録層１２には１−２ｎｍ程度の粒界層１６が形成されているためである。
【００２９】
粒界層１６は、略アモルファス構造を有しており、主に下地結晶粒１７の粒界直上位置に形成されるが、下地結晶粒１７の粒内部直上位置に形成される場合もある。平均的な粒界幅は１ｎｍ以上であることが望ましい。結晶粒径及び粒界幅の制御は、マグネトロンスパッタ成膜装置のスパッタＡｒガス圧、Ａｒガスに含まれる酸素量、投入電力などを制御することによって行うことができる。
【００３０】
磁性記録層１２の膜厚は５ｎｍ−３０ｎｍとすることが好ましい。５ｎｍより薄くなると保磁力の低下や熱安定性の低下が顕著になるためである。また、３０ｎｍより厚くなると磁気ヘッドと軟磁性層１４の距離が遠くなり、ヘッド磁界勾配が小さくなるため記録分解能の低下やヘッド磁界強度が小さくなるためオーバライト特性の低下を招くためである。
【００３１】
保護層１１は、Ｃを主成分とする膜を用いることができる。その他、磁性記録層１２の腐食などを保護できるものであれば同様に用いることができるのは言うまでも無い。保護層１１の膜厚は、１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましい。１ｎｍ以下ではヘッドが媒体表面に衝突したときの保護には不十分であり、５ｎｍ以上では磁気ヘッドと媒体間の距離が広がり、記録分解能の低下を引き起こしてしまうためである。潤滑層１０は、パーフルオロアルキルポリエーテル系材料などを用いることができる。
【実施例】
【００３２】
まず、アルカリ洗浄した化学強化ガラス基板（表面平均粗さ０．２ｎｍ）に、ＮｉＴａ３７．５膜をスパッタ法によりＡｒガス圧１Ｐａの条件で膜厚３０ｎｍ成膜した。ここでＮｉＴａ３７．５におけるＴａ後の数字３７．５は、膜中に含まれるＴａの濃度を原子百分率で表したものである。すなわち、ＮｉＴａ３７．５とは、６２．５at.％Ｎｉ−３７．５at.％Ｔａの略記表示である。また、ＮｉＴａのように数値を示さずに記しているものは、直前に記載した同一元素を含む膜と同一組成比であり、略記表示である。以下同様の略記表示を行う。次に、ＣｏＴａ３Ｚｒ５膜をＡｒガス圧０．５Ｐａで膜厚２００ｎｍ、Ｔａ膜をＡｒガス圧２Ｐａで膜厚１ｎｍ形成した。続いて、ランプヒーターにより約２００℃まで加熱を行い、磁界中で約６０℃まで冷却を行った。磁界はディスク基板の中心から半径方向に沿って４ｋＡ／ｍから８ｋＡ／ｍ付与されていた。その後、Ｒｕ膜はＡｒガス圧２．０Ｐａで膜厚２０ｎｍ形成した。このときの基板温度は６０℃以下であった。次に、ＣｏＣｒ１７Ｐｔ１４とＳｉＯ2の複合ターゲットを用い、スパッタ法で磁性記録層を形成した。Ａｒガス圧２．０Ｐａの条件でスパッタ成膜し、膜厚は１８ｎｍとした。磁性記録層形成時も基板過熱や基板へのバイアス印加は行っていない。その後、保護膜としてＣをＡｒガス圧１Ｐａ、膜厚３ｎｍ成膜した。
【００３３】
形成された磁気記録媒体の記録再生特性評価には、シールドギャップ長６２ｎｍ、トラック幅１２０ｎｍの巨大磁気抵抗効果を利用した再生素子と、トラック幅１５０ｎｍの単磁極書き込み素子からなる複合磁気ヘッドを用いた。周速１０ｍ／ｓ、スキュー角０度、磁気スペーシング約１５ｎｍの条件で、再生出力とノイズを測定した。媒体ＳＮＲは、５０ｋＦＣＩの線記録密度における孤立波再生出力と４００ｋＦＣＩの線記録密度での媒体ノイズの比によって評価した。また、記録分解能は、４００ｋＦＣＩの線記録密度における再生出力と５０ｋＦＣＩの線記録密度における再生出力の比によって評価した。
【００３４】
表１は、粒界層に含まれるＣｏ含有量を３０％から５０％とした本発明による実施例媒体と、Ｃｏ含有量が３０％未満あるいは５０％を超える比較例媒体の記録再生特性及び静磁気特性を示した表である。磁性記録層に含まれるＣｏ含有量の制御は、スパッタターゲットにあらかじめ含まれるＣｏＣｒＰｔとＳｉＯ2のモル比を変えることにより行った。粒界幅は実施例媒体、比較例媒体のどの媒体においても、１．０ｎｍから１．１ｎｍであり、概ね一定であった。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
表１から明らかなように、本発明の実施例媒体は、粒界層のＣｏ含有率が、約４０％で最大の媒体ＳＮＲを示し、３０％から５０％の範囲において、高いＳＮＲを示した。一方、比較例の磁気記録媒体では、ＳＮＲは急激に低下していることがわかる。また、記録磁化の減衰率は、３０％以上のＣｏ含有率で、３％以下の低い値を示しているのに対し、３０％未満のＣｏ含有率では、４％以上の高い値を示していることがわかる。振動試料型磁力計により測定した保磁力や磁化曲線の傾きには、Ｃｏ含有率の増加に伴う単調な変化は見られるものの、特性の極大などの傾向は見られなかった。これらの結果は、前述のように、粒界層に強磁性元素であるＣｏを３０％から５０％含有させたことにより、粒子間に適切な交換相互作用を働かせることができたためにＳＮＲの向上と耐熱減磁特性の両立ができたものと考えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】粒界層のＣｏ含有率に対する媒体ＳＮＲをプロットした図。
【図２】粒界層のＣｏ含有率に対する記録磁化の減衰率をプロットした図。
【図３】計算機シミュレーションにより求めた粒間交換相互作用エネルギーに対する分解能の値をプロットした図。
【図４】計算機シミュレーションにより求めた粒間交換相互作用エネルギーに対する減衰率の値をプロットした図。
【図５】計算機シミュレーションにより求めた粒間交換相互作用エネルギーに対する磁化曲線の傾きの値をプロットした図。
【図６】磁気記録層に含まれるＳｉ酸化物の量と粒界層のＣｏ含有率の関係を示した図。
【図７】本発明による垂直磁気記録媒体の構成を示した図。
【図８】本発明による垂直磁気記録媒体の記録層断面構成を示した図。
【符号の説明】
【００３８】
１：潤滑層、２：保護層、３：磁性記録層、４：下地層、５：軟磁性層、６：密着層、７：基板、１０：潤滑層、１１：保護層、１２：磁性記録層、１３：下地層、１４：軟磁性層、１５：磁性結晶粒、１６：粒界層、１７：下地結晶粒
【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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