(57)【要約】【課題】１平方センチメートルあたり１５ギガビット以上の超高密度記録が可能な大容量の磁気記憶装置を提供する。【解決手段】基板に近い側から第１の中間層は（１１１）面が基板と平行になるように配向した面心立方構造を持つ材料あるいは（０００１）面が基板と平行になるように配向した六方稠密構造を持つ材料であり、第２の中間層は酸素含有層であり、第３の中間層は面心立方構造あるいは六方稠密構造を持つ材料であり、第４の中間層は六方稠密構造を持つ材料であり、垂直記録層はＣｏを主成分とし、かつ酸素を含有する垂直磁気記録媒体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に軟磁性層と中間層と垂直記録層と保護層を有する構造の磁気記録媒体において、基板に近い側から第１の中間層はＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔｉよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とした金属層であり、第２の中間層は酸素含有層であり、第３の中間層はＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔｉよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とした金属層であり、第４の中間層はＣｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｔｉより選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とした金属層であり、前記垂直記録層はＣｏを主成分とし、かつ酸素を含有する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、その断面を透過型電子顕微鏡によって観察した場合、前記第２中間層から記録層の粒界までの平均膜厚が０．５ｎｍ以上４．５ｎｍ以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１または２記載の磁気記録媒体において、前記第２中間層がＭｇＯ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１から３のいずれか記載の磁気記録媒体において、前記垂直記録層がＣｏＣｒＰｔとＳｉＯ２の混合物を主成分とすることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
基板上に軟磁性層と中間層と垂直記録層と保護層を有する構造の磁気記録媒体において、基板に近い側から第１の中間層はＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔｉよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とした金属層であり、第２の中間層は酸素含有層であり、第３の中間層はＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔｉよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とした金属層であり、第４の中間層はＣｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｔｉより選ばれた少なくとも１種の限度を主成分とする金属層であり、前記垂直記録層はＣｏを主成分とし、かつ酸素を含有し、前記第１中間層を形成するときの基板温度が２００℃以上であり、前記記録層を形成するときの基板温度が１５０℃以下であ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】
請求項５記載の垂直磁気記録媒体の製造方法において、その断面を透過型電子顕微鏡によって観察した場合、前記第２中間層から記録層の粒界までの平均膜厚が０．５ｎｍ以上４．５ｎｍ以下であ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７】
請求項５または６記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記第２中間層がＭｇＯであ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８】
請求項５から７のいずれか記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記垂直記録層がＣｏＣｒＰｔとＳｉＯ２の混合物を主成分と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９】
磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を記録方向に駆動する手段と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対的に駆動する手段と、前記磁気ヘッドに対する入力信号および出力信号を波形処理する信号処理手段とを有する磁気記憶装置において、前記磁気記録媒体が請求項１から４のいずれか記載の垂磁気記録媒体で構成されることを特徴とする磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は１平方センチメートルあたり１５ギガビット以上の超高密度記録に適した垂直磁気記録媒体およびその製造方法ならびにそれを用いた磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータが扱う情報量が増大し、補助記憶装置の大容量化が一段と求められている。現在実用化されている磁気ディスク装置は面内記録方式を採用しており、その面記録密度は４．７ギガビット／平方センチメートルに到達している。しかし、この面内記録方式では記録磁化が互いに逆向きで隣接するため、高密度化が進むにつれて記録層の保磁力を高める必要がある。また、高密度化に伴って記録ビットは小さくなり、高感度な再生ヘッドを使用するため、媒体ノイズの低減も必須である。それには記録層の膜厚を薄くする必要があり、同時に熱揺らぎの影響によって記録磁化が減衰するといった問題が発生する。
【０００３】
一方、垂直記録方式では面内記録方式に比べて高密度領域での反磁界が小さいため、面内記録方式に比べて高密度化に有利であると言われている。垂直記録方式には、単層の垂直磁化膜を用いる方式と、軟磁性裏打ち層と垂直磁化膜を積層する方式がある。前者は記録用に薄膜リングヘッドが用いられるが、後者は単磁極型の記録ヘッドと組み合わせることにより急峻な垂直磁界勾配が得られ、高保磁力を有する媒体への記録も容易となる。
【０００４】
この垂直記録媒体においても、媒体ノイズの低減は必須である。それには磁性結晶粒の微細化、粒間相互作用の低減等が必要であり、これまでに記録層に添加する元素や媒体の膜構造の最適化によってノイズ低減が進められてきた。例えば特開２０００−３２２７２６や特開２０００−４０２１６に記載されている酸化物を添加した記録層は、明瞭な結晶粒界を形成し易く、粒間相互作用の低減に有利であると言われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
１平方センチメートルあたり１５ギガビット以上の高密度記録が可能な垂直記録媒体には、更なる低ノイズ化と耐熱減磁特性向上が必要とされる。このためには、軟磁性層と記録層とを磁気的に分断する中間層の膜厚を薄くすると同時に、垂直記録層の磁性結晶粒を微細化し、かつ垂直磁気異方性を増大させるとともに、粒間相互作用を低減する必要がある。しかしながら、粒間相互作用低減を目的に記録層に酸化物を添加した媒体では、中間層の薄膜化が困難であった。
【０００６】
発明者らはこれまでに、中間層として酸素含有層上に金属層を積層することで、島状に孤立した構造からなる金属層を形成させ、この孤立した複数の島構造を核として記録層の結晶粒を成長させることにより、記録層の結晶粒径を微細化し、磁気的に孤立し、さらに均一化させ、同時に、中間層を薄膜化することによって媒体ノイズが小さく、記録効率が高く、しかも記録分解能が高い垂直記録媒体を得ることを検討してきた。
【０００７】
これまで検討を行ってきた、酸素含有層上に金属層を形成し、さらに貴金属元素にＢまたはＳｉを添加して酸素を含有させた中間層においては、磁性結晶粒の孤立化、微細化、均一化は改善されるものの、高密度記録を達成するのに十分な保磁力、角形比と低ノイズ性を同時に得ることができなかった。
【０００８】
本発明の第１の目的は、１平方センチメートルあたり１５ギガビット以上の高密度記録を可能とする垂直記録層を有し、かつ、記録情報を長期間保持できる垂直磁気記録媒体を提供することにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、この垂直磁気記録媒体の性能を充分に活かし、１平方センチメートルあたり１５ギガビット以上の面記録密度を有する磁気記憶装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、基板上に軟磁性層と中間層と垂直記録層と保護層を有する構造の磁気記録媒体において、基板に近い側から第１の中間層はＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔｉよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とした金属層であり、第２の中間層は酸素含有層であり、第３の中間層はＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔｉよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とした金属層であり、第４の中間層はＣｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｔｉより選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とする金属層であり、前記垂直記録層はＣｏを主成分とし、かつ酸素を含有することによって達成される。
【００１１】
本発明者らは、第１中間層によって垂直配向を制御し、第２中間層の酸素含有層と第３中間層の金属層で島状に孤立した構造（凸状の構造）を形成し、この凸形状を核としてさらに六方稠密構造の第４中間層を形成した四層構造中間層を用いて記録層に酸素を含有することで、記録層の保磁力、角形比が向上、媒体ノイズが低減、耐熱減磁特性が向上することを見出した。
【００１２】
上記第４の中間層は六方稠密構造の材料を用い、かつ第３中間層と異なる材料を用いることが好ましい。上記の第１中間層から第３中間層までで垂直配向性、結晶粒径を制御することができるが、より大きな保磁力、角形比を得るにはさらにもう一層の中間層を形成する必要がある。
【００１３】
第３中間層上に直接垂直記録層を形成した場合、酸素含有層が表面に露出している部分では垂直配向性が劣化した結晶粒や粒界偏析が促進されるものと考えられる。酸素含有層上に直接記録層を形成した場合、垂直配向しない結晶粒が数多く存在することとなり、垂直磁気異方性を著しく劣化させるため好ましくない。また、これまでに検討を行ってきたＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇのような貴金属元素にＢまたはＳｉを添加し、さらに酸素を含有させた第４中間層では、ある程度の保磁力は得られるものの、十分な角形比までは得られなかった。
【００１４】
本発明においては、六方稠密構造の第４中間層を適用することにより、３００ｋＡ／ｍ以上の保磁力と０．９５以上の角形比が同時に得られることを見出した。この第４中間層に第３中間層と同一の材料を用いた場合、第３中間層の膜厚を増大させて第４中間層を形成しない場合とほぼ同等の特性を示し、３００ｋＡ／ｍ以上の保磁力と０．９５以上の角形比が得られないため好ましくない。また、Ｂ、Ｏ等を添加して第３中間層と材料を区別化した第４中間層としても、保磁力は僅かに増大するが、角形比がほとんど増加しないため効果は小さい。この第４中間層としてはＣｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｔｉ等を主成分とし、かつ六法稠密構造となる組成比とすることが好ましい。
【００１５】
上記第１の中間層はＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔｉよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とすることが好ましい。本願発明者らが行った検討によると、第１中間層の配向が記録層の配向に大きく影響することがわかった。すなわち、第１中間層で面心立方構造の（１１１）面、もしくは六方稠密構造の（０００１）面を基板と平行になるように配向させると、記録層の（０００１）配向が得られることがわかった。
【００１６】
この第１中間層を非結晶、もしくは体心立方構造の中間層とした場合、記録層は垂直配向せず、保磁力は１００ｋＡ／ｍ以下、角形比は０．３以下となるので好ましくない。この第１中間層の材料としては、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ等を主成分とすることが好ましいが、他の面心立方構造、六方稠密構造、あるいはＬ１０型構造のような規則相を持つ材料を用いてもよい。その場合の膜厚は０．５ｎｍ以上あれば記録層の垂直配向が得られる。
【００１７】
上記第２の中間層は、酸素含有層とすることが好ましい。この酸素含有層は表面エネルギが小さく、この表面に相対的に表面エネルギの大きな金属層を形成すると、金属層が薄い領域において金属層が酸素含有層の表面を覆い尽くすことはなく、島状に孤立した構造を形成することができる。さらに金属膜の材料、膜厚、および形成温度によってこの構造を制御することが可能である。この酸素含有層はＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ、ＮｉＯ等であることが好ましい。
【００１８】
上記第３の中間層はＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔｉよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とすることが好ましい。第３中間層の配向は第１中間層によって決まるため、その配向性を維持する材料を用いることが好ましい。特に第１中間層と同じ材料とすると最も保磁力が高くなるが、他の面心立方構造あるいは六方稠密構造の材料を用いても高い保磁力が得られる。この第３中間層は酸素含有層上に形成することで島状となり、その形状は材料の融点、膜厚および基板温度によって決定される。
【００１９】
上記までの中間層は、垂直記録層としてＣｏを主成分とし、かつ酸素を含有することでその効果が大きくなる。酸化物と金属は固溶しないため、記録層に酸化物、もしくは酸素を添加して酸化物を形成した場合、結晶粒界に酸化物が析出しやすくなる。特に中間層によって形状的に粒界を形成しやすい構造となっているため、粒間相互作用が十分低減された記録層を形成することが可能となる。この場合の記録層を形成する基板温度は１５０℃以下とする必要がある。基板温度が高い場合、結晶粒内にも酸化物や酸素が存在することとなり、垂直磁気異方性が大幅に劣化するので好ましくない。基板温度を１００℃以下、さらには７０℃以下とすると、ＣｏＣｒＰｔと酸化物とが完全に分離するのでより好ましい。
【００２０】
さらに、本発明の垂直磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対的に運動させる手段と、前記磁気ヘッドに対する入力信号および出力信号を波形処理する記録再生信号処理手段とを含む磁気記憶装置において、前記磁気ヘッドの再生部を磁気抵抗効果型の素子で構成し、記録ヘッドを単磁極型とすることによって、１平方センチメートルあたり１５ギガビット以上の記録密度を有する磁気記憶装置を達成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下に、本実施例の磁気記録媒体の作製方法を述べる。図１は本発明の一実施例である磁気記録媒体の構成を模式的に示す断面図である。
【００２２】
外径６５ｍｍφのガラス基板１０に、Ｆｅ−８ａｔ％Ｔａ−１２ａｔ％Ｃ軟磁性層１１、１１’を４００ｎｍ形成した後、基板温度を一旦４４０℃まで上昇させて２８０℃まで冷却し、Ｐｄ第１中間層１２、１２’を１．５ｎｍ形成した。ついで、ＭｇＯ第２中間層１３、１３’を１ｎｍ形成し、Ｐｄ第３中間層１４、１４’を１．５ｎｍ形成し、Ｒｕ第４中間層１５、１５’を３ｎｍ形成した。さらに、基板温度が１５０℃以下になるまで冷却してから、基板の前を円周方向に毎分１００回転の速度で回転するマグネトロンカソードを用い、Ｃｏ−１３ａｔ％Ｃｒ−２０ａｔ％Ｐｔ合金ターゲットとＳｉＯ２ターゲットを同時に放電させ、ＣｏＣｒＰｔ合金中にＳｉＯ２が１５ｍｏｌ％含まれるようにスパッタを行って記録層１６、１６’を２０ｎｍ成膜した。最後に、保護層１７、１７’としてＣを５ｎｍ形成した。
【００２３】
本実施例ではＭｇＯとＳｉＯ２を形成する場合にＲＦスパッタリング法を用い、それ以外の場合にはＤＣマグネトロンスパッタリング法にて膜の形成を行った。また、スパッタガスにはアルゴンを用い、ＤＣスパッタを行う場合には０．５Ｐａ、ＭｇＯと記録層形成時のＲＦスパッタを行う場合には２．０Ｐａの圧力に設定した。ここで、元素の前に付した数字は各元素の濃度を示す。
【００２４】
また比較例１として、中間層１５、１５’の代わりに、アルゴンに３％の酸素を添加した混合ガスを用いて３ｎｍのＰｄ−１０ａｔ％Ｂ中間層を形成した媒体を作製した。作製条件は第４中間層以外は全て同じであり、本実施例１の媒体にはＲｕ第４中間層を用いたのに対し、比較例１の媒体にはＰｄＢ第４中間層を用いたところが相違点である。
【００２５】
表１に本実施例１と比較例１の静磁気特性を示す。静磁気特性の測定にはカー効果型磁力計を用い、磁界をサンプルの膜面垂直に印加しながらカー回転角を検出してカーループを測定した。磁界の掃印は一定速度でプラス１７５０ｋＡ／ｍからマイナス１７５０ｋＡ／ｍ、そしてマイナス１７５０ｋＡ／ｍからプラス１７５０ｋＡ／ｍまでを６４秒間で行った。表１に示すように、本実施例の媒体は比較例の媒体よりも保磁力、角形比が高い結果が得られた。
【００２６】
【表１】
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表２に実施例１と比較例１のスピンスタンドにおけるＲ／Ｗ特性の評価結果を示す。この評価に用いたヘッド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の単磁極型書き込み素子からなる複合型ヘッドである。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、媒体ノイズと熱減磁特性を測定した。
【００２７】
出力分解能は２３６２０ｆｒ／ｍｍの線記録密度における再生出力と１９７０ｆｒ／ｍｍの線記録密度における再生出力の比であり、媒体ノイズは２３６２０ｆｒ／ｍｍの線記録密度におけるノイズとした。熱減磁特性は、３９４０ｆｒ／ｍｍの信号を記録してから１０００秒経過後の再生出力の変化量とした。これらの値は本実施例の値を１として、比較例１の値は相対値で示した。
【００２８】
【表２】
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表２のように、本実施例のほうが出力分解能特性は高く、本発明によって角形比が向上した効果と考えられる。媒体ノイズは本実施例のほうが僅かながら低いことから、粒界偏析も促進されやすいと考えられる。また、再生出力の変化量は本実施例の媒体のほうが小さく、本発明の媒体は耐熱減磁特性にも優れていることがわかった。
【００２９】
ここで、第４中間層の効果について調べた。上記実施例１と同様な構造の媒体を作製し、第４中間層の膜厚を変えた場合の静磁気特性を図２に示す。第４中間層を形成することによって高い角形比が得られていることから、Ｒｕ第４中間層は垂直配向を高める効果があると考えられる。保磁力はＲｕ膜厚が０．５ｎｍで３００ｋＡ／ｍを越えることから、第４中間層には保磁力を増大する効果もあることがわかった。
【００３０】
表３に第４中間層の材料を変えた場合の静磁気特性を示す。大きな保磁力、角形比が得られたのは六方稠密構造を持つ材料であり、他の構造を持つ材料では高い保磁力、角形比を両立できるものはなかった。面心立方構造を持つ材料では保磁力はある程度高くなるが、角形比が０．９以下となる。これは、面心立方構造と六方稠密構造は二次元格子の原子配列は同じだが、記録層が六方稠密構造であるため、面心立方構造の中間層を用いると結晶構造の違いにより初期層で配向の乱れた結晶粒が生成されるため、角形比が高くならないと考えられる。
【００３１】
【表３】
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さらに、第１中間層の効果について調べた。上記実施例１と同様な構造の媒体を作製し、第１中間層の材料を変えた場合の静磁気特性を表４に示す。大きな保磁力、角形比が得られたのは面心立方構造あるいは六方稠密構造を持つ材料を用いた場合であり、体心立方構造を持つ材料もしくはアモルファスな材料を用いた場合では保磁力、角形比ともに低い値しか得られなかった。
【００３２】
【表４】
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表５に第１中間層の材料を変えた場合の媒体について、Ｘ線回折装置によって記録層の（０００１）面の回折強度を調べた結果を示す。この場合の回折強度はＰｄ中間層の場合を１とし、他の中間層の値は相対値で示した。
【００３３】
【表５】
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低い保磁力しか得られなかった媒体では、（０００１）面がほとんど配向せず、アモルファスな材料は回折ピークが観察できなかった。大きな保磁力が得られた材料は面心立方構造と六方稠密構造であった。
【００３４】
次に、Ｐｄ第１中間層の膜厚を変えた場合の静磁気特性を図３に示す。Ｐｄが０．５ｎｍでも形成されていれば高保磁力、高角形比となり、どの膜厚においても角形比は高い値を維持している。また、Ｐｄ膜厚が５ｎｍの媒体について、実施例１と同様な作製方法で第１中間層まで形成した媒体を作成し、Ｘ線回折装置によってＰｄの配向を調べた。このときのＰｄは（１１１）配向しており、それ以外の回折ピークは見られなかった。このことから、第１中間層が（１１１）配向を維持していれば記録層の垂直配向が得られるとわかった。
【００３５】
次に、第２中間層の効果について調べた。表６に上記実施例１と同様な構造の媒体を作製し、第２中間層の材料を変えた場合の静磁気特性を示す。第２中間層を他の酸化物にした場合でも、実施例１と同等の静磁気特性が得られていることから、第２中間層はＭｇＯに限らず酸素含有層であればよいことがわかった。
【００３６】
【表６】
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次に第３中間層の効果について調べた。表７に上記実施例１と同様な構造の媒体を作製し、第３中間層の材料を変えた場合の静磁気特性を示す。大きな保磁力、角形比が得られたのは面心立方構造あるいは六方稠密構造を持つ材料を用いた場合であり、体心立方構造もしくはアモルファスな材料を用いた場合では保磁力、角形比ともに低い値しか得られなかった。第１中間層で最稠密面である面心立方構造の（１１１）面あるいは六方稠密構造の（０００１）面が配向しているため、第３中間層も同じ原子配列をする材料を用いて同様な配向をさせる必要があるとわかった。
【００３７】
【表７】
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次に、図４に第３中間層の膜厚を変えた場合の静磁気特性を示す。保磁力は０．５ｎｍ以上２．５ｎｍ以下で大きな値が得られ、Ｐｄ膜厚１．５ｎｍで最大となった。これらの媒体のＰｄ膜厚が１．５ｎｍ、３ｎｍの試料について断面構造を調べた。
【００３８】
図５に本実施例の媒体の断面構造を約１２５万倍の高倍率で観察した透過電子顕微鏡像を模式的に書き写した図を示す。図において、５０はＰｄ第１中間層、５１はＭｇＯ第２中間層、５２はＰｄ第３中間層、５３はＲｕ第４中間層、５４は記録層である。酸素を含有するＭｇＯ第２中間層５１は明るいコントラストで明瞭に観察される。島状金属層の役割を担うＰｄ第３中間層５２はＲｕ第４中間層５３とのコントラスト差が小さいことから明瞭に認識できない。記録層５４はＳｉＯ２によって粒界が明瞭に認識できる。
【００３９】
図５（ａ）に示すＰｄ第３中間層膜厚１．５ｎｍの場合では、ＭｇＯ第２中間層５１の表面から記録層５４の粒界までの平均膜厚が２．９ｎｍであった。この場合の第３中間層５２と第４中間層５３の膜厚の合計は４．５ｎｍであり、記録層５４の粒界が形成された部分は中間層５２および５３の膜厚が薄くなっていることがわかる。これは中間層に凹凸が付与された状態であることを示しており、凹部には粒界、凸部には結晶粒が形成されることがわかった。
【００４０】
一方、図５の（ｂ）に示すＰｄ第３中間層膜厚が３ｎｍの場合では、ＭｇＯ第２中間層５１の表面から記録層５４の粒界までの平均膜厚が５．４ｎｍであった。これはＰｄがほぼ連続膜となっており、凹凸形状がほとんどつかないことを示している。また、このことは記録層表面にも影響しており、膜厚を１．５ｎｍとした図５（ａ）に示すＰｄ第３中間層５２のほうが記録層表面の凹凸が大きく、第３中間層５２の凹凸が影響していると考えられる。
【００４１】
次に、図４に示す媒体について、ＭｇＯ中間層から記録層の粒界までの平均膜厚を調べた結果を図６に示す。Ｐｄ膜厚が薄い領域では平均膜厚はあまり増加しておらず、Ｐｄ膜厚が１．５ｎｍを超えたあたりから急激に増加することがわかる。図４の結果と比較すると、高い保磁力が得られる平均膜厚は０．５ｎｍ以上４．５ｎｍ以下であった。
【００４２】
次に、垂直記録層の組成について調べた。図７に上記実施例１と同様な構造の媒体について、ＳｉＯ２添加濃度を変えた場合の静磁気特性を示す。３００ｋＡ／ｍ以上の高い保磁力が得られるのはＳｉＯ２の添加濃度を１０ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下とした場合であり、角形比はＳｉＯ２の添加濃度を２０ｍｏｌ％以上とすると劣化する。ＳｉＯ２濃度が低い領域で保磁力が低下するのは、形状的に粒界を形成しやすい中間層であっても粒界偏析する材料が不足するためと考えられる。逆にＳｉＯ２濃度が高い場合に保磁力、角型比が低下するのは、粒界偏析する材料が多すぎるために結晶粒サイズが小さくなりすぎたためと考えられる。
（実施例２）
図８は本発明の第２の実施例である磁気記録媒体の構成を模式的に示す断面図である。以下に、本実施例の磁気記録媒体の作製方法を述べる。
【００４３】
本実施例の垂直磁気記録媒体は第４中間層８５、８５’までは実施例１と同様の膜構成および同じプロセス条件で作製し、記録層８６、８６’についてはアルゴンガスに０．５％の酸素を添加したものをスパッタガスとして用い、ターゲットにはＣｏ−１３ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔを用いて２０ｎｍ形成した。最後に、保護層８７、８７’としてＣを５ｎｍ形成した。
【００４４】
また比較例２として、第４中間層８５、８５’に、Ｒｕの代わりにＰｄ−１０ａｔ％Ｂ中間層を３％の酸素をアルゴンに添加した混合ガスを用いて３ｎｍ形成した媒体を作製した。作製条件は第４中間層以外、全て同じであり、本実施例２の媒体にはＲｕ第４中間層を用いたのに対し、比較例２の媒体にはＰｄＢ第４中間層を用いたところが相違点である。
【００４５】
表８に本実施例媒体と比較例２の静磁気特性を示す。測定条件は上記実施例１と同じとした。保磁力、角型比ともに実施例２のほうが高く、本発明中間層は記録層に酸化物を添加した場合だけでなく、記録層形成時に酸素を添加した場合にも適用できることがわかった。
【００４６】
【表８】
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表９に本実施例２の媒体と比較例２のＲ／Ｗ特性を示す。測定条件は上記実施例１と同じとし、実施例２の値を１として比較例２の値は相対値で示した。本実施例のほうが出力分解能特性は高く、角型比が向上した効果と考える。媒体ノイズは本実施例のほうが低く、粒界偏析も促進されていると考える。また、再生出力の変化量は本実施例媒体のほうが小さく、本発明の媒体は耐熱減磁特性にも優れていることがわかった。酸素導入スパッタによってＣｏもしくはＣｒが酸化物となり、結晶粒界に偏析して粒間相互作用が低減された効果と考えられる。
【００４７】
【表９】
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次に、上記実施例２と同様な構造の媒体において、第１中間層を形成する温度を変えた場合の静磁気特性を図９に示す。このときの基板温度は、軟磁性層加熱後の冷却時間を変えて中間層形成時の基板温度を変え、記録層形成時の基板温度が同じになるように記録層形成前に冷却をした。
【００４８】
保磁力は基板温度を２００℃以上とすると３００ｋＡ／ｍ以上となるが、角型比は基板温度を３５０℃以上とすると急激に劣化する。これは中間層を形成する温度によってＭｇＯ上に形成された中間層の凹凸形状が変化することが配向に影響すると考えられ、３５０℃以上の高温領域で急激に劣化するのは、隣接する層との反応が起こって配向が劣化するためと考えられる。
【００４９】
図１０に、記録層形成時の基板温度を変えた場合の静磁気特性を示す。記録層形成時の基板温度が１５０℃を超えると保磁力は３００ｋＡ／ｍ以下となり、基板温度が低くなるほど保磁力は向上する。記録層を形成するときの温度が高い場合、酸化物が結晶粒内に含まれたり、必要以上にＣｏの酸化が進むことによって磁気異方性が劣化すると考えられる。
（実施例３）
次に、上記実施例２と同様の膜構成の媒体において、記録層に人工格子膜を用いた実施例３を作製した。人工格子膜の形成は、毎分１００回転の速度で回転するマグネトロンカソードを用い、Ｃｏ−１０ａｔ％ＢターゲットとＰｄターゲットを同時に放電させることにより行った。その場合の膜厚はＣｏＢを０．３ｎｍ、Ｐｄを１．２ｎｍとし、それぞれ１５層ずつ積層した。スパッタガスにはアルゴンに酸素を１％添加した混合ガスを用い、ガス圧は７Ｐａとした。
【００５０】
表１０に実施例３と比較例２の静磁気特性を示す。実施例３の保磁力は５３０ｋＡ／ｍと高く、角形比は１．０であった。また、表１１に実施例３と比較例２のＲ／Ｗ特性を示す。測定条件は上記実施例１と同じとし、実施例３の値を１として比較例２の値は相対値で示した。本実施例３のほうが出力分解能特性は高く、媒体ノイズは本実施例のほうが低い。また、本実施例は再生出力の変化がほとんど無く、本発明の媒体は耐熱減磁特性にも優れていることがわかった。このことから、本発明の中間層は記録層を人工格子膜にした場合でも効果があると確認できた。
【００５１】
【表１０】
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【表１１】
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（実施例４）
前記実施例の磁気記録媒体は、図１１に一例を示すような磁気記憶装置に組み込むことによって性能を充分に発揮できる。この磁気記憶装置の上面図を図１１（ａ）に、そのＡＡ’線断面図を図１１（ｂ）に略示する。
【００５２】
磁気記録媒体１１０は、磁気記録媒体駆動部１１１に連結する保持具によって保持され、磁気記録媒体１１０のそれぞれの面に対向して磁気ヘッド１１２が配置される。磁気ヘッド１１２は磁気的浮上高さ０．０１５μｍ以下で安定低浮上させ、さらに０．０３μｍ以下のヘッド位置決め精度で所望のトラックに磁気ヘッド駆動部１１３により駆動される。
【００５３】
磁気ヘッド１１２によって再生した信号は、記録再生信号処理系１１４によって波形処理される。記録再生信号処理系１１４は増幅器、アナログ等化器、ＡＤコンバータ、ディジタル等化器、最尤復号器等で構成されている。磁気抵抗効果を利用したヘッドの再生波形は、ヘッドの特性により正と負の大きさが非対称となったり、記録再生系の周波数特性の影響を受けたりして、記録した信号とは異なった信号に読み誤られることがある。アナログ等化器は再生波形を整えて、これを修復する機能を有する。この修復された波形をＡＤコンバータを通してディジタル変換し、ディジタル等化器によってさらに波形を整える。最後にこの修復された信号を最尤復号器によって、最も確からしいデータに復調する。以上の構成の再生信号処理系によって、極めて低いエラーレートで信号の記録再生が行われる。なお、等化器や最尤復号器は既存のものを用いても構わない。
【００５４】
以上の装置構成にすることによって、１平方センチメートルあたりの記録密度を１５ギガビット以上に対応することができ、従来の磁気記憶装置に比べ３倍以上の記憶容量を持った高密度磁気記憶装置を実現することができた。また、記録再生信号処理系から最尤復号器を取り除き、従来の波形弁別回路に変えた場合にも従来に比べて２倍以上の記憶容量を持った磁気記憶装置を実現することができた。
【００５５】
【発明の効果】
基板上に軟磁性層と中間層と垂直記録層と保護層を有する構造の磁気記録媒体において、基板に近い側から第１の中間層はＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔｉよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とした金属層であり、第２の中間層は酸素含有層であり、第３の中間層はＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔｉよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とした金属層であり、第４の中間層はＣｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｔｉより選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とする金属層であり、前記垂直記録層はＣｏを主成分とし、かつ酸素を含有することによって、高保磁力、高角形比を有しながら低ノイズであり、かつ熱揺らぎの影響が小さな垂直記録媒体を実現できる。
【００５６】
さらに、この磁気記録媒体と磁気抵抗効果を利用した再生専用の素子を有する磁気ヘッドとを組み合わせることによって、１平方センチメートルあたり１５ギガビット以上の記録密度を有する磁気記憶装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である垂直磁気記録媒体の断面模式図。
【図２】静磁気特性の第４中間層膜厚依存性を示す図。
【図３】静磁気特性の第１中間層膜厚依存性を示す図。
【図４】静磁気特性の第３中間層膜厚依存性を示す図。
【図５】本発明の一実施例である垂直磁気記録媒体の断面を透過型電子顕微鏡で観察したときの断面模写図。
【図６】ＭｇＯ中間層から記録層の粒界までの平均膜厚のＰｄ膜厚依存性を示す図。
【図７】静磁気特性の記録層へのＳｉＯ２濃度依存性を示す図。
【図８】本発明の一実施例である磁気記録媒体の断面模式図。
【図９】静磁気特性の中間層形成時の基板温度依存性を示す図。
【図１０】静磁気特性の記録層形成時の基板温度依存性を示す図。
【図１１】本発明の一実施例である磁気記憶装置の模式図。
【符号の説明】
１０…基板、１１，１１’…ＦｅＴａＣ軟磁性層、１２，１２’…Ｐｄ第１中間層、１３，１３’…ＭｇＯ第２中間層、１４，１４’…Ｐｄ第３中間層、１５，１５’…Ｒｕ第４中間層、１６，１６’…ＣｏＣｒＰｔＳｉＯ２記録層、１７，１７’…Ｃ保護層、５０…Ｐｄ第１中間層、５１…ＭｇＯ第２中間層、５２…Ｐｄ第３中間層、５３…Ｒｕ第４中間層、５４…記録層、８０…基板、８１，８１’…ＦｅＴａＣ軟磁性層、８２，８２’…Ｐｄ第１中間層、８３，８３’…ＭｇＯ第２中間層、８４，８４’…Ｐｄ第３中間層、８５，８５’…Ｒｕ第４中間層、８６，８６’…ＣｏＣｒＰｔＯ記録層、８７，８７’…Ｃ保護層、１１０…磁気記録媒体、１１１…磁気記録媒体駆動部、１１２…磁気ヘッド、１１３…磁気ヘッド駆動部、１１４…記録再生信号処理系。
【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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【図１０】
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【図１１】
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