(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板上に、少なくとも軟磁性材料からなる軟磁性下地膜と、結晶粒微細化膜として機能する配向制御下地膜と、直上の膜の配向性を制御する配向制御膜と、磁化容易軸が基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性膜と、保護膜とが設けられ、記録時に磁気ヘッドと垂直磁性膜と軟磁性下地膜との間に閉磁路が形成される垂直磁気記録媒体であって、
配向制御膜は、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｃ、Ｂのうちから選ばれる少なくとも１種を、Ｒｕおよび／またはＲｅに添加した合金からなるものであることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
配向制御下地膜は、ＮｉＡｌ、ＦｅＡｌ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒ、ＮｉＴｉ、ＡｌＣｏ、ＡｌＲｕ、ＣｏＴｉのうち１種または２種以上の合金を主成分とするもの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３】
軟磁性下地膜と垂直磁性膜との間隔が６０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体と、該垂直磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録媒体、およびこの垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁性膜内の磁化容易軸が主に基板に対し平行に配向した面内磁気記録媒体が広く用いられている。
面内磁気記録媒体において、高記録密度化を実現するには、ノイズを低くすることが必要となるが、ノイズ低減のため磁性粒子の小粒径化を図ると、この粒子の体積が小さくなるため、熱揺らぎに起因する再生特性の悪化が生じやすくなる。また、記録密度を高めた際に、記録ビット境界での反磁界の影響により媒体ノイズが増加することがある。
これに対し、磁性膜内の磁化容易軸が主に基板に対し垂直に配向した、いわゆる垂直磁気記録媒体は、高記録密度化した場合でも、ビット境界での反磁界の影響が小さく、境界が鮮明な記録磁区が形成されるため、熱揺らぎ特性およびノイズ特性を高めることができることから、大きな注目を集めている
垂直磁気記録媒体の例としては、特開昭６０−２１４４１７号公報、特開昭６３−２１１１１７号公報に開示されたものを挙げることができる。
垂直磁気記録媒体の垂直磁性膜には、通常、磁気異方性を大きくできるＣｏＣｒ合金などのＣｏ合金が用いられる。
非磁性基板上に直接Ｃｏ合金磁性膜を形成した場合には、磁性膜の結晶配向性が劣化し、柱状結晶の粒径も不均一となるため、非磁性基板と垂直磁性膜との間に下地膜を設けることによって、磁性膜の結晶配向性（Ｃ軸配向性）を向上させる試みがなされてきた。
Ｔｉ等の六方最密充填構造材料は、結晶が（０００１）に配向しやすいため、これを下地膜に用いることによって、Ｃｏ合金磁性膜の配向性を改善することができることが報告されている。Ｔｉを含む下地膜を用いた垂直磁気記録媒体に関しては、IEEE Transactions on Magnetics MAG., 19(1983)1644に記載されている。
特公平７−１０１４９５号公報には、Ｔｉ含有下地膜の下にＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎなどからなる膜を設けることにより、Ｔｉ含有下地膜とＣｏ合金磁性膜のＣ軸配向性を高める手法が提案されている。
また特許第２６６９５２９号公報には、Ｔｉ含有下地膜に他の元素を含有させることにより、下地膜とＣｏ合金磁性膜との間の格子の整合性を高め、Ｃｏ合金磁性膜の結晶配向性を向上させる手法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、垂直磁気記録媒体の磁気特性を向上させ、さらなる高記録密度化を実現するため、再生出力を高め、ノイズを減少させることが要望されている。
しかしながら、上記従来の磁気記録媒体では、結晶配向性が不十分となりやすく、しかも磁性粒子を微細化するのが難しいことから、十分な磁気特性を得ることができないのが現状である。
特に、結晶粒を微細化するために下地膜の膜厚を薄くした場合において、初期成長層の影響によって下地膜の結晶粒が不均一となり、垂直磁性膜の結晶配向性が劣化することがあった。
また近年、垂直磁性膜と基板との間に、軟磁性材料からなる軟磁性下地膜（いわゆる裏打ち層）を設け、磁気ヘッドと磁気記録媒体との間の磁束の出入りの効率を向上させた磁気記録媒体が提案されている。
この磁気記録媒体では、記録再生時において、磁気ヘッドからの磁束が、垂直磁性膜、軟磁性下地膜を経由する閉磁路を形成することから、磁束の出入りの効率が増し、高密度の記録再生が可能になる。
しかしながら、従来の磁気記録媒体では、垂直磁性膜の結晶配向性が不十分で磁気異方性が劣るために上記閉磁路が不安定になりやすく、記録再生特性、熱揺らぎ特性、記録分解能などが不十分となりやすい問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、垂直磁性膜の結晶配向性を高め、かつ磁性粒子を微細化することができる垂直磁気記録媒体、および磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性材料からなる軟磁性下地膜と、結晶粒微細化膜として機能する配向制御下地膜と、直上の膜の配向性を制御する配向制御膜と、磁化容易軸が基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性膜と、保護膜とが設けられ、記録時に磁気ヘッドと垂直磁性膜と軟磁性下地膜との間に閉磁路が形成される垂直磁気記録媒体であって、配向制御膜が、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｃ、Ｂのうちから選ばれる少なくとも１種を、Ｒｕおよび／またはＲｅに添加した合金からなるものであることを特徴とする。
配向制御下地膜は、ＮｉＡｌ、ＦｅＡｌ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒ、ＮｉＴｉ、ＡｌＣｏ、ＡｌＲｕ、ＣｏＴｉのうち１種または２種以上の合金を主成分とするものであるのが好ましい。
軟磁性下地膜と垂直磁性膜との間隔は、６０ｎｍ以下とするのが好ましい。
【０００６】
本発明の磁気記録再生装置は、上記磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施の形態である磁気記録媒体の構成を模式的に示す断面構成図である。
図１に示すように、本実施形態の磁気記録媒体は、非磁性基板１上に、軟磁性下地膜２と、配向制御下地膜３と、配向制御膜４と、垂直磁性膜５と、保護膜６と、潤滑膜７とが設けられて構成されている。
基板１としては、磁気記録媒体用基板として一般に用いられているＮｉＰメッキ膜を有するアルミニウム合金基板、ガラス基板（結晶化ガラス、強化ガラス等）、セラミックス基板、カーボン基板、シリコン基板、シリコンカーバイド基板を挙げることができる。またこれらの基板にＮｉＰ膜をメッキ法やスパッタ法などにより形成した基板を挙げることができる。
基板１の表面の平均粗さＲａは、０．０１〜２ｎｍ（好ましくは０．０５〜１．５ｎｍ）とするのが好適である。
表面平均粗さＲａがこの範囲未満であると、媒体への磁気ヘッドの吸着や、記録再生時の磁気ヘッド振動が起こりやすくなる。また表面平均粗さＲａがこの範囲を越えるとグライド特性が不十分となりやすい。
【０００８】
軟磁性下地膜２は、垂直磁性膜５の磁化をより強固に基板１と垂直な方向に固定するために設けられているものである。
軟磁性下地膜２を構成する軟磁性材料としては、Ｆｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅ合金を用いることができる。この材料としては、ＦｅＣｏ系合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど）、ＦｅＮｉ系合金（ＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど）、ＦｅＡｌ系合金（ＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕなど）、ＦｅＣｒ系合金（ＦｅＣｒ、ＦｅＣｒＴｉ、ＦｅＣｒＣｕなど）、ＦｅＴａ系合金（ＦｅＴａ、ＦａＴａＣなど）、ＦｅＣ系合金、ＦｅＮ系合金、ＦｅＳｉ系合金、ＦｅＰ系合金、ＦｅＮｂ系合金、ＦｅＨｆ系合金を挙げることができる。
軟磁性下地膜２は、ＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮなどの微細結晶を有する構造とすることができる。またこの微細結晶がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する構成とすることもできる。
軟磁性下地膜２には、上記のほかＣｏを８０ａｔ％以上含有し、かつＺｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ等のうち少なくとも１種以上を含有するＣｏ合金を用いることができる。例えば、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＣｒ、ＣｏＺｒＭｏなどを好適なものとして挙げることができる。
また、軟磁性下地膜２は、アモルファス構造をなす合金からなるものとすることもできる。
【０００９】
軟磁性下地膜２は、その飽和磁束密度が０．８Ｔ以上であることが好ましい。飽和磁束密度が０．８Ｔより小さい場合には、再生波形が乱れ、ノイズが増加するおそれがある。
また、軟磁性下地膜２の保磁力は可能な限り小さくすることが好ましいが、実用的には、２００（Ｏｅ）（１５．８×１０3Ａ／ｍ）より小さくすれば十分な磁気特性を得ることができる。
【００１０】
軟磁性下地膜２の厚さは、軟磁性下地膜２を構成する材料の飽和磁束密度によって適宜設定される。具体的には、軟磁性下地膜を構成する材料の飽和磁束密度Ｂｓ（Ｔ）と、軟磁性下地膜２の膜厚ｔ（ｎｍ）の積であるＢｓ・ｔ（Ｔ・ｎｍ）が、４０Ｔ・ｎｍ以上（好ましくは６０Ｔ・ｎｍ以上）であることが望ましい。
【００１１】
軟磁性下地膜２の表面（配向制御下地膜３側の面）は、軟磁性下地膜２を構成する材料が部分的または完全に酸化されて構成されていることが好ましい。
この酸化部分（酸化層）の厚さは０．１ｎｍ以上３ｎｍ未満とするのが好ましい。
軟磁性下地膜２が酸化された状態はオージェ電子分光法、ＳＩＭＳ法などにより確認することができる。また軟磁性下地膜２表面の酸化部分（酸化層）の厚さは、例えば媒体断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真により求めることができる。
【００１２】
配向制御下地膜３は、配向制御膜４の配向性を向上させるとともに、結晶粒を微細化するために設けられるものであり、配向制御下地膜３の材料としては、ＮｉＡｌ、ＦｅＡｌ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒ、ＮｉＴｉ、ＡｌＣｏ、ＡｌＲｕ、ＣｏＴｉのうち１種または２種以上の合金を主成分とするものを挙げることができる。なお主成分とは当該成分を５０ａｔ％を越えて含むことを意味する。
また、これらの合金にＣｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｒｕ、Ｎｄ等を添加した材料を用いることもできる。
上記２元系合金（ＮｉＡｌ、ＦｅＡｌ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒ、ＮｉＴｉ、ＡｌＣｏ、ＡｌＲｕ、ＣｏＴｉ）を用いる場合には、この合金を構成する２つの成分の含有率を、いずれも４０〜６０ａｔ％（好ましくは４５〜５５ａｔ％）とするのが好ましい。
配向制御下地膜３の材料としては、Ｂ２構造をとるものが好適である。
配向制御下地膜３の厚さは、０．１〜２０ｎｍとするのが好ましい。
また、配向制御下地膜３には、融点が１２００℃以上であるものを用いると、結晶粒径を小さくできるため好ましい。
【００１３】
配向制御膜４は、直上に位置する垂直磁性膜５の配向性や結晶粒径を制御するために設けられた膜である。
配向制御膜４は、Ｒｕおよび／またはＲｅ（以下、第１元素ということがある）と、この第１元素に対し固溶可能な第２元素とを含む合金からなるものとすることができる。
【００１４】
第２元素は、第１元素に対し、固溶可能であるが、固溶限界を有する（限られた組成範囲においてのみ固溶する）元素である。
また第２元素は、その単体結晶が常温においてｈｃｐ構造をとらない元素である。
この第２元素としては、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒのうちから選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。
これら元素の常温における単体の結晶構造、ＲｕおよびＲｅに対する最大固溶度、単体結晶のａ軸長さを表１に示す。表１には、ＲｕおよびＲｅの単体結晶構造を併せて示す。
【００１５】
【表１】
0004757400.tif 000002
【００１６】
表１に示すように、ここに示す元素は、ＲｕおよびＲｅに対する固溶度が限界値（最大固溶度）を有する。なおＲｅに対するＭｎの最大固溶度は不明であるが、ＭｎはＲｅに対し固溶限界を有する元素であることが確認されている。
また表１より、ここに示す元素の単体の結晶構造は、ｈｃｐ構造をとらないことがわかる。
【００１７】
配向制御膜４に用いられる合金の具体例としては、Ｒｕ−Ｖ、Ｒｕ−Ｎｂ、Ｒｕ−Ｔａ、Ｒｕ−Ｃｒ、Ｒｕ−Ｍｏ、Ｒｕ−Ｗ、Ｒｕ−Ｍｎ、Ｒｕ−Ｎｉ、Ｒｕ−Ｐｄ、Ｒｕ−Ｐｔ、Ｒｕ−Ｉｒ、Ｒｅ−Ｖ、Ｒｅ−Ｎｂ、Ｒｅ−Ｔａ、Ｒｅ−Ｃｒ、Ｒｅ−Ｍｏ、Ｒｅ−Ｗ、Ｒｅ−Ｍｎ、Ｒｅ−Ｎｉ、Ｒｅ−Ｐｄ、Ｒｅ−Ｐｔ、Ｒｅ−Ｉｒを挙げることができる。
【００１８】
配向制御膜４を構成する合金中の第２元素の含有率は、１〜５０ａｔ％（好ましくは１〜４０ａｔ％）とするのが好適である。
この含有率が上記範囲未満である場合には、配向制御膜４の結晶粒径が大きくなり、垂直磁性膜５における磁性粒子の粗大化を招くため好ましくない。
また第２元素含有率が上記範囲を越える場合には、配向制御膜４の配向性が悪化し、垂直磁性膜５の配向性が劣化しやすくなる。
また、配向制御膜４には、第１および第２元素だけでなく、配向制御膜４の結晶構造を悪化させない範囲で他の元素を含有する合金を用いることもできる。
【００１９】
配向制御膜４には、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｃ、Ｂのうちから選ばれる少なくとも１種を、第１元素（Ｒｕおよび／またはＲｅ）に添加した合金を用いることもできる。
この合金の具体例としては、Ｒｕ−ＳｉＯ2、Ｒｕ−ＺｒＯ2、Ｒｕ−ＨｆＯ2、Ｒｕ−ＴｉＯ2、Ｒｕ−Ａｌ2Ｏ3、Ｒｕ−Ｃ、Ｒｕ−Ｂ、Ｒｅ−ＳｉＯ2、Ｒｅ−ＺｒＯ2、Ｒｅ−ＨｆＯ2、Ｒｅ−ＴｉＯ2、Ｒｅ−Ａｌ2Ｏ3、Ｒｅ−Ｃ、Ｒｅ−Ｂを挙げることができる。
配向制御膜４を構成する合金中において、上記材料（Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｃ、Ｂのうち１種以上）の含有率は、１〜５０ａｔ％（好ましくは１〜４０ａｔ％）とするのが好適である。
この含有率が上記範囲未満である場合には、配向制御膜４の結晶粒径が大きくなり、垂直磁性膜５における磁性粒子の粗大化を招くため好ましくない。
またこの含有率が上記範囲を越える場合には、配向制御膜４の配向性が悪化し、垂直磁性膜５の配向性が劣化しやすくなる。
【００２０】
配向制御膜４の厚さは、１〜５０ｎｍ（好ましくは１〜３０ｎｍ）とするのが好適である。
この膜厚が上記範囲未満であると、垂直磁性膜５の結晶配向性を高める効果が不十分となりやすい。
またこの膜厚が上記範囲を越えると、配向制御膜４内で結晶粒の粒径が大きくなり、垂直磁性膜５における磁性粒子が粗大化しやすくなる。また記録再生時における磁気ヘッドと軟磁性下地膜２との距離が大きくなり、再生信号の分解能が低下し、ノイズ特性が劣化するため好ましくない。
配向制御膜４は、少なくとも表面（図中上面）がｈｃｐ構造をなすものであることが好ましい。
【００２１】
垂直磁性膜５は、磁化容易軸が基板に対し主に垂直に配向した磁性膜であり、この垂直磁性膜５には、Ｃｏ合金を用いることが好ましい。例えば、ＣｏＣｒＰｔ合金やＣｏＰｔ合金を用いることができる。またこれらの合金にＴａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｏ、Ｎなどから選ばれる少なくとも１種の元素を添加した合金を用いることができる。
【００２２】
垂直磁性膜５は、上記Ｃｏ合金からなる均一な単層構造とすることもできるが、遷移金属（Ｃｏ、Ｃｏ合金）からなる層と貴金属（Ｐｔ、Ｐｄ等）からなる層とを積層した多層構造とすることもできる。このＣｏ合金には、上記ＣｏＣｒＰｔ系合金やＣｏＰｔ系合金などを用いることができる。
ＣｏＣｒＰｔ系合金を用いる場合には、垂直磁気異方性を高めるため、Ｐｔ含有率を８〜２４ａｔ％とすることが好ましい。
貴金属からなる層の厚さは、０．４〜１．４ｎｍの範囲とするのが好ましい。
これは、貴金属層の厚さが０．４ｎｍより小さくなると、保磁力Ｈｃや逆磁区核生成磁界が低下するとともにその層厚の設定が難しくなり、１．４ｎｍよりも大きくなると、ノイズ特性が悪化するためである。
遷移金属からなる層の厚さは、０．１〜０．６ｎｍ（好ましくは０．１〜０．４ｎｍ）とするのが好適である。この遷移金属層は、薄すぎれば保磁力Ｈｃ、逆磁区核生成磁界が低下するとともに厚さの設定が難しくなり、厚すぎればノイズ特性が悪化する。
垂直磁性膜５においては、これら遷移金属層と貴金属層のうちいずれを最上層としてもかまわないが、最下層は貴金属層とするのが好ましい。
【００２３】
上記単層構造型、積層構造型の磁性膜の構成材料はいずれも多結晶構造をとるが、本発明の磁気記録媒体では、非晶質構造をとる材料を使用することもできる。
具体的には、希土類元素を含む合金（ＴｂＦｅＣｏ系合金など）を用いることができる。
【００２４】
垂直磁性膜５の膜厚は、目的とする再生出力によって適宜最適化すればよいが、垂直磁性膜５が厚すぎる場合には、ノイズ特性が悪化する、分解能が低下する等の問題が起こりやすいため、実用上は３〜１００ｎｍであることが好ましい。
垂直磁性膜５は、ｈｃｐ構造をなすものであることが好ましい。
【００２５】
垂直磁性膜５と軟磁性下地膜２との間隔、すなわち図１に示す間隔Ａは、６０ｎｍ以下（好ましくは４０ｎｍ以下、さらに好ましくは２０ｎｍ以下）とするのが好ましい。
この間隔Ａを上記範囲とすることによって、記録再生時に磁気ヘッドと垂直磁性膜５と軟磁性下地膜２との間に形成される閉磁路を安定化し、磁束の出入りの効率を高め、記録再生特性、熱揺らぎ特性、記録分解能などを向上させることができるようになる。
間隔Ａが上記範囲を越えると、記録再生時に磁気ヘッドからの磁束が軟磁性下地膜２に届きにくくなり、上記各特性が劣化する。
【００２６】
保護膜６は、垂直磁性膜５の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぎ、かつ磁気ヘッドと媒体の間の潤滑特性を確保するためのもので、従来公知の材料を使用することが可能であり、例えばＣ、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2の単一組成、またはこれらを主成分とし他元素を含むものが使用可能である。
保護膜６の厚さは、１〜１０ｎｍの範囲とするのが望ましい。
【００２７】
潤滑膜７には、パーフルオロポリエーテル、フッ素化アルコール、フッ素化カルボン酸など公知の潤滑剤を使用することができる。その種類および膜厚は、使用される保護膜や潤滑剤の特性に応じて適宜設定することができる。
【００２８】
上記構成の磁気記録媒体を製造するには、図１に示す基板１上に、スパッタ法などにより軟磁性下地膜２を形成し、次いで、必要に応じてこの軟磁性膜２の表面に酸化処理を施し、次いで配向制御下地膜３、配向制御膜４、垂直磁性膜５を順次スパッタ法などにより形成する。
次いで、スパッタ法、ＣＶＤ法、イオンビーム法等によって保護膜６を形成した後、ディップコーティング法、スピンコート法などにより潤滑膜７を形成する。
【００２９】
軟磁性下地膜２の表面に酸化処理を施す場合には、軟磁性下地膜２を形成した後、軟磁性下地膜２を酸素含有ガスに曝す方法や、軟磁性下地膜２の表面に近い部分を成膜する際のプロセスガス中に酸素を導入する方法を採ることができる。
軟磁性下地膜２の表面を酸素含有ガスに曝す場合には、軟磁性下地膜２を、酸素をアルゴンや窒素で希釈した希釈ガスや純酸素に０．１〜３０秒程度接触させればよい。また軟磁性下地膜２を大気に曝す方法を採ることもできる。
具体的には、１０-4〜１０-6Ｐａの真空度に対して１０-3Ｐａ以上の酸素ガス圧の雰囲気に軟磁性下地膜２表面を０．１〜３０秒間曝すことで、好ましい酸化状態を得ることができる。
軟磁性下地膜２を酸素含有ガスに曝す際には、使用する酸素の量、酸素への曝露時間を適宜設定することで酸化の度合いを調節することができる。
特に酸素をアルゴン等の希ガスで希釈したガスを用いる場合には、ガスの希釈率の設定によって軟磁性下地膜２表面の酸化の度合いの調整が容易になる。
軟磁性下地膜２の成膜用のプロセスガスに酸素を導入する場合には、例えば成膜法としてスパッタ法を用い、成膜時間の一部のみ（例えば成膜終了前の１秒間）に、酸素を含有させたプロセスガスを用いてスパッタを行う方法をとることができる。このプロセスガスとしては、例えばアルゴンに酸素を体積率で０．０５〜１０％程度混合したガスが好適に用いられる。
この軟磁性下地膜２の表面酸化によって、軟磁性下地膜２の最表面の磁気的な揺らぎを抑え、軟磁性下地膜２上に形成される配向制御下地膜３、配向制御膜４の結晶粒を微細化してノイズ特性の改善効果を得ることができる。
また軟磁性下地膜２表面の酸化部分のバリア層的機能により、軟磁性下地膜２または非磁性基板１から腐食性物質が媒体表面に移動することを抑え、媒体表面の腐食発生を防ぐことができる。
【００３０】
配向制御膜４に、第１元素（Ｒｕおよび／またはＲｅ）と第２元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒなど）を含む合金を用いる場合には、この合金からなるターゲットを用いて、スパッタ法により配向制御膜４を形成することができる。
【００３１】
配向制御膜４に、上記酸化物（Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ａｌ酸化物のうちから選ばれる少なくとも１種）を含む第１元素合金を用いる場合には、この酸化物と第１元素とを含む材料からなるターゲットを用いて配向制御膜４を形成することができる。
またＳｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ａｌのうち少なくとも１種と、第１元素とを含む材料からなるターゲットを用い、酸素を含有するプロセスガスを用いて配向制御膜４を形成してもよい。
【００３２】
垂直磁性膜５を、遷移金属層と貴金属層からなる多層構造とする場合には、遷移金属（Ｃｏ、Ｃｏ合金）からなる第１のターゲットと、貴金属（Ｐｔ、Ｐｄ等）からなる第２のターゲットを交互に用いて、それぞれのターゲットの材料を交互にスパッタすることにより垂直磁性膜５を形成する。
【００３３】
保護膜６の形成方法としては、カーボンターゲットを用いたスパッタ法や、ＣＶＤ法、イオンビーム法を挙げることができる。
また、ＳｉＯ2やＺｒＯ2のターゲットを用いたＲＦスパッタ、あるいはＳｉやＺｒのターゲットを用い、プロセスガスとして酸素を含むガスを用いる反応性スパッタによって、ＳｉＯ2やＺｒＯ2からなる保護膜６を形成する方法を適用することができる。
ＣＶＤ法、イオンビーム法を用いる場合には、極めて硬度の高い保護膜６を形成することができ、スパッタ法により形成された保護膜に比べ、その膜厚を大幅に小さくすることが可能となるため、記録再生時のスペーシングロスを小さくし、高密度の記録再生を行うことができる。
【００３４】
本実施形態の磁気記録媒体では、配向制御膜４が、第１元素と、この第１元素に対し固溶可能な第２元素とを含む合金からなり、第１元素がＲｕおよび／またはＲｅであり、第２元素が、第１元素に対する固溶限界を有し、かつその単体結晶がｈｃｐ構造をとらないものである構成によって、配向制御膜４の結晶配向性を高め、垂直磁性膜５の結晶配向性を向上させることができる。
また配向制御膜４において結晶粒を小粒径化し、垂直磁性膜５において磁性粒子を微細化することができる。
従って、保磁力を高め、再生出力を向上させるとともに、ノイズ低減が可能となる。
【００３５】
配向制御膜４を、上記第１および第２元素を含む合金からなるものとすることによって、優れた磁気特性が得られる理由は、次に示すとおりであると考えることができる。
第２元素は、第１元素に対し固溶可能であるものの、固溶限界を有する元素である。さらに、第１元素が、単体結晶がｈｃｐ構造をとる元素であるのに対し、第２元素は、単体結晶がｈｃｐ構造をとらない元素である。
このように、第２元素は、固溶性および結晶構造の点で第１元素とは異なる性質をもつため、配向制御膜４内で結晶粒が成長する際に、第２元素が析出した粒界層が形成されやすくなると考えられる。
このため、配向制御膜４内において、粒径が小さく、かつ均一な結晶粒が数多く形成される。
この第２元素を含む粒界層は、配向制御膜４の影響下で成長する垂直磁性膜５における粒界層の形成を促し、垂直磁性膜５において、微細かつ均一な磁性粒子が形成される。
従って、保磁力を高め、再生出力を向上させるとともに、ノイズ低減が可能となる。
【００３６】
また、配向制御膜４において、結晶粒が成長する際に、この結晶粒の配向面は、この結晶粒に隣接して成長する粒界層の影響を受けると考えられる。
この粒界層が第２元素を多く含むため、結晶粒の結晶面は、この第２元素の種類や含有率に応じて一定となりやすい。このため、配向制御膜４の結晶粒の配向面は均一となる。
よって、配向制御膜４の影響下で成長する垂直磁性膜５において、結晶配向性を高めることができる。
従って、保磁力、再生出力などの磁気特性をさらに向上させることができる。
【００３７】
これに対し、第１元素に対し固溶限界をもたず（すなわち全組成にわたって固溶する）、かつｈｃｐ構造をとる元素（例えばＣｏ）を含む合金を配向制御膜４に用いた場合には、この元素（Ｃｏなど）が、第１元素とよく似た性質を持つことから、第１元素に対し抵抗なく固溶するため、粒界層が形成されにくく、結晶粒径が大きくなりやすい。
このため、垂直磁性膜５において、磁性粒子が粗大かつ不均一となりやすくなる。
【００３８】
また配向制御膜４に、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｃ、Ｂのうちから選ばれる少なくとも１種を、Ｒｕおよび／またはＲｅに添加した合金を用いることによって、配向制御膜４および垂直磁性膜５の結晶配向性を向上させることができる。
また配向制御膜４において結晶粒を小粒径化し、垂直磁性膜５において磁性粒子を微細化することができる。
従って、保磁力を高め、再生出力を向上させるとともに、ノイズ低減が可能となる。
【００３９】
配向制御膜４に、上記合金を用いることによって、優れた磁気特性が得られる理由は、次に示すとおりであると考えることができる。
上記酸化物、Ｃ、Ｂは、第１元素（Ｒｕおよび／またはＲｅ）に対し固溶しない物質であるため、配向制御膜４内で結晶粒が成長する際に、結晶粒に比べ粒界層中に析出しやすいことから、配向制御膜４において、粒界層が形成されやすくなる。またこの粒界層が幅の広いものとなりやすくなる。
このため、配向制御膜４内において、粒径が小さく、かつ均一な結晶粒が数多く形成される。また結晶粒が互いに大きく離間した状態となる。
従って、保磁力を高め、再生出力を向上させるとともに、ノイズ低減が可能となる。
【００４０】
また、配向制御膜４において、結晶粒の結晶面は、粒界層に含まれる上記材料（上記酸化物、Ｃ、Ｂ）種類や含有率に応じて一定となりやすい。このため、配向制御膜４の結晶粒の配向面は均一となる。
よって、配向制御膜４の影響下で成長する垂直磁性膜５において、結晶配向性を高めることができる。
従って、保磁力、再生出力などの磁気特性をさらに向上させることができる。
【００４１】
また、垂直磁性膜５の結晶配向性を向上させることができるため、垂直磁性膜５の磁気異方性を高めることができる。
このため、記録再生時において磁気ヘッドと垂直磁性膜５と軟磁性下地膜２との間に形成される閉磁路が、垂直磁性膜５において不安定化するのを防ぎ、安定した閉磁路を形成することができる。
このため、磁束の出入りの効率を高め、記録再生特性、熱揺らぎ特性、記録分解能などを向上させることができる。
【００４２】
また、この磁気記録媒体では、Ｒｕおよび／またはＲｅに、上記材料（第２元素、上記酸化物、Ｃ、Ｂ）を含有させた合金を用いるので、高価なＲｕおよび／またはＲｅを単独で用いる場合に比べ、材料コストを削減することができる。従って、製造コストの低減が可能となる。
【００４３】
本実施形態では、軟磁性下地膜２と配向制御膜４との間に、ＮｉＡｌ等からなる配向制御下地膜３を設けた。
配向制御膜４の構成材料であるＲｕ合金、Ｒｅ合金は結晶粒径が大きくなりやすい性質があるが、本実施形態では、結晶粒微細化膜として機能する配向制御下地膜３を設けることによって、配向制御膜４の結晶を微細化し、その上に形成される垂直磁性膜５の結晶粒径を小さくすることができる。このため、さらなるノイズ低減が可能となる。
配向制御下地膜３を設けることによって配向制御膜４の結晶の微細化が可能となるのは、配向制御下地膜３（ＮｉＡｌ等）の結晶粒径が小さくなるためであると考えられる。
【００４４】
またＣｏ系軟磁性材料（ＣｏＺｒ系、ＣｏＺｒＮｂ系、ＣｏＺｒＴａ系、ＣｏＺｒＣｒ系、ＣｏＺｒＭｏ系合金等）、Ｆｅ系軟磁性材料（ＦｅＣｏ系、ＦｅＮｉ系、ＦｅＡｌ系、ＦｅＣｒ系合金等）などからなる軟磁性下地膜２上に、Ｒｕ合金やＲｅ合金からなる配向制御膜４を、直接形成する場合には、これら軟磁性下地膜２と配向制御膜４との間の結晶性の違いから、配向制御膜４の初期成長時において核形成が起こりにくくなり、配向制御膜４において結晶粒径が不均一となりやすい。
これに対し、本実施形態では、ＮｉＡｌなどからなる配向制御下地膜３が、結晶性の点で配向制御膜４に似通っているため、配向制御膜４の初期成長時における核形成性が良好となり、均一な結晶粒が形成されやすくなる。
従って、本実施形態では、配向制御下地膜３を設けることによって、配向制御膜４において粒径が小さくかつ均一な結晶粒が形成され、いっそうのノイズ低減が可能となる。
【００４５】
本実施形態の製造方法では、配向制御膜４に、上記第１および第２元素を含む合金を用いるので、配向制御膜４および垂直磁性膜５の結晶配向性を向上させることができる。
また配向制御膜４において結晶粒を小粒径化し、垂直磁性膜５において磁性粒子を微細化することができる。
従って、保磁力を高め、再生出力を向上させるとともに、ノイズ低減が可能となる。
【００４６】
また、配向制御膜４に、上記酸化物、Ｃ、Ｂを含む第１元素合金を用いることによって、配向制御膜４および垂直磁性膜５の結晶配向性を向上させ、優れた磁気異方性を得ることができる。
また配向制御膜４において結晶粒を小粒径化し、垂直磁性膜５において磁性粒子を微細化することができる。
従って、保磁力を高め、再生出力を向上させるとともに、ノイズ低減が可能となる。
【００４７】
図２に示すように、本発明の磁気記録媒体では、配向制御膜４と垂直磁性膜５との間に、非磁性材料からなる非磁性中間膜８を設けることができる。
非磁性中間膜８には、Ｃｏ合金を用いることができる。
このＣｏ合金としては、ＣｏＣｒを用いることができる。またＴａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｂから選ばれる１種または２種以上の元素をＣｏＣｒに添加した合金を用いることができる。
またＴａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｂから選ばれる１種または２種以上の元素と、Ｃｏとを含む非磁性のＣｏ合金を用いることもできる。
非磁性中間膜８は、厚すぎると垂直磁性膜５と軟磁性下地膜２との距離が大きくなることにより分解能が低下しノイズ特性が悪化するため、厚さを２０ｎｍ以下とするのが好ましく、１０ｎｍ以下とするのがより好ましい。
非磁性中間膜８を設けることによって、垂直磁性膜５の配向性を向上させ保磁力を高めることができる。
【００４８】
図３に示すように、本発明の磁気記録媒体では、軟磁性下地膜２と基板１との間に、面内磁気異方性を有する硬磁性材料からなる硬磁性膜９を設けることもできる。
硬磁性膜９に用いられる材料としては、ＣｏＣｒ合金を用いることができる。また遷移金属と希土類元素との合金からなる磁性材料（ＣｏＳｍ合金など）を用いることもできる。
硬磁性膜９は、保磁力Ｈｃが５００（Ｏｅ）以上（好ましくは１０００（Ｏｅ）以上）であることが好ましい。
硬磁性膜９の厚さは、２０〜１５０ｎｍ（好ましくは４０〜７０ｎｍ）とするの好ましい。
硬磁性膜９は、軟磁性下地膜２が基板半径方向の磁壁を形成しないようにするため、基板中心から放射状の方向に磁化され、軟磁性下地膜２との間に交換結合が形成されていることが好ましい。
硬磁性膜９の直下には、ＣｒまたはＣｒ合金からなる下地膜（図示略）を設けるのが好ましい。
【００４９】
硬磁性膜９を設けることによって、軟磁性下地膜２が形成する巨大な磁区によるスパイクノイズの発生を防ぐことができ、エラーレート特性に優れ、高密度記録が可能な磁気記録媒体を得ることができる。これは、以下の理由による。
軟磁性下地膜２は、保磁力が小さく磁化の方向が変わりやすいために、基板１の面内方向に巨大な磁区を形成する。この軟磁性下地膜２中の磁区の境界である磁壁は、スパイクノイズ発生の原因となり、磁気記録媒体のエラーレートを低下させる要因となることがある。
硬磁性膜９を軟磁性下地膜２と基板１との間に設けることにより、硬磁性膜９と軟磁性下地膜２を交換結合させ、軟磁性下地膜２の磁化方向を強制的に基板１半径方向に向け、上記巨大磁区が形成されないようにすることができる。このため、スパイクノイズ発生を防ぐことができる。
【００５０】
図４は、本発明に係る磁気記録再生装置の一例を示す断面構成図である。
この図に示す磁気記録再生装置は、上記構成の磁気記録媒体１０と、この磁気記録媒体１０を回転駆動させる媒体駆動部１１と、磁気記録媒体１０に対して情報の記録再生を行う磁気ヘッド１２と、磁気ヘッド１２を駆動させるヘッド駆動部１３と、記録再生信号処理系１４とを備えている。
記録再生信号系１４は、入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド１２に送ったり、磁気ヘッド１２からの再生信号を処理してデータを出力することができるようになっている。
【００５１】
磁気ヘッド１２としては、単磁極ヘッドを用いることができる。
図５は、単磁極ヘッドの一例を示すもので、単磁極ヘッド１２は、磁極１５と、コイル１６とから概略構成されている。磁極１５は、幅の狭い主磁極１７と幅広の補助磁極１８とを有する側面視略コ字状に形成され、主磁極１７は、記録時に垂直磁性膜５に印加される磁界を発生し、かつ再生時に垂直磁性膜５からの磁束を検出することができるようになっている。
【００５２】
単磁極ヘッド１２を用いて、磁気記録媒体１０への記録を行う際には、主磁極１７の先端から発せられた磁束が、垂直磁性膜５を、基板１に対し垂直な方向に磁化させる。
この際、磁気記録媒体１０には軟磁性下地膜２が設けられているため、主磁極１７からの磁束は、垂直磁性膜５、軟磁性下地膜２を通って補助磁極１８に至る閉磁路を形成する。
この閉磁路が単磁極ヘッド１２と磁気記録媒体１０との間に形成されることにより、磁束の出入りの効率が増し、高密度の記録再生が可能になる。
なお、軟磁性膜２と補助磁極１８との間の磁束は、主磁極１７と軟磁性膜２との間の磁束とは逆向きになるが、補助磁極１８の面積は主磁極１７に比べて十分に広いため、補助磁極１８からの磁束密度は十分に小さくなり、この補助磁極１８からの磁束により垂直磁性膜５の磁化が影響を受けることはない。
また本発明では、磁気ヘッドとして、単磁極ヘッド以外のもの、例えば再生部に巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子を備えた複合型薄膜磁気記録ヘッドを用いることもできる。
【００５３】
本発明の磁気記録媒体は、磁気記録媒体１０の配向制御膜４に、上記第１および第２元素を含む合金（または上記酸化物、Ｃ、Ｂを含む第１元素合金）を用いるので、配向制御膜４および垂直磁性膜５の結晶配向性を向上させることができる。また配向制御膜４において結晶粒を小粒径化し、垂直磁性膜５において磁性粒子を微細化することができる。
よって、保磁力を高め、再生出力を向上させるとともに、ノイズ低減が可能となる。従って、高記録密度化を図ることができる。
【００５４】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明の作用効果を明確にする。
（実施例１〜３６）
洗浄済みのガラス基板１（オハラ社製、外径２．５インチ）をＤＣマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製Ｃ−３０１０）の成膜チャンバ内に収容し、到達真空度１×１０-5Ｐａとなるまで成膜チャンバ内を排気した後、このガラス基板１上に、１００℃の温度条件で８９ａｔ％Ｃｏ−４ａｔ％Ｚｒ−７ａｔ％Ｎｂからなる軟磁性下地膜２（厚さ１００ｎｍ）をスパッタ法により形成した。
次いで、２００℃の温度条件で、軟磁性下地膜２上に、５０ａｔ％Ｎｉ−５０ａｔ％Ａｌからなる配向制御下地膜３（厚さ８ｎｍ）と、配向制御膜４（厚さ５ｎｍ）とをスパッタ法により形成した。
配向制御膜４には、第１原料（ＲｕまたはＲｅ）と、第２原料（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｃ、またはＢ）とからなる合金を用いた。第２原料の含有率は表２に示した通りとした。
次いで、６２ａｔ％Ｃｏ−２０ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−４ａｔ％Ｂからなる垂直磁性膜５（厚さ３０ｎｍ）を形成した。
上記スパッタリング工程においては、成膜用のプロセスガスとしてアルゴンを用い、ガス圧力０．５Ｐａにて成膜を行った。
次いで、ＣＶＤ法によりカーボンからなる保護膜６（厚さ５ｎｍ）を形成した。
次いで、ディップコーティング法により、パーフルオロポリエーテルからなる潤滑膜７（厚さ２ｎｍ）を形成し、磁気記録媒体を得た。
【００５５】
（比較例１、２）
配向制御膜を、ＲｕまたはＲｅからなるものとすること以外は実施例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。
【００５６】
各磁気記録媒体の磁気特性を、ＧＵＺＩＫ社製リードライトアナライザＲＷＡ１６３２、およびスピンスタンドＳ１７０１ＭＰを用いて測定した。
磁気特性の評価には、磁気ヘッドとして単磁極ヘッドを用い、線記録密度１００ｋＦＣＩ、エラーレート６００ｋＦＣＩ（再生時）にて測定を行った。結果を表２に示す。
Ｈｃは、磁気記録媒体を基板１に対し垂直な方向に磁化させたときの保磁力を示す。
【００５７】
【表２】
0004757400.tif 000003
【００５８】
表２より、配向制御膜４にＲｕまたはＲｅを用いた比較例に比べ、ＲｕまたはＲｅに上記第２原料を添加した合金を配向制御膜４に用いた実施例では、保磁力Ｈｃ、再生出力、ＳＮＲについて優れた結果が得られたことがわかる。
【００５９】
（実施例３７）
配向制御下地膜３の厚さを変えることによって軟磁性下地膜２と垂直磁性膜５との距離を変化させること以外は実施例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。
これら磁気記録媒体のオーバーライト（Ｏｖｅｒ Ｗｒｉｇｈｔ、以下、ＯＷという）を測定した結果を図６に示す。
図６より、軟磁性下地膜２と垂直磁性膜５との間隔が６０ｎｍを越える場合にはＯＷが３５ｄＢ以下となり再生特性が低くなるのに対し、この間隔を６０ｎｍ以下とすることによって、優れた再生特性を得ることができたことがわかる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の垂直磁気記録媒体にあっては、配向制御膜に、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｃ、Ｂのうちから選ばれる少なくとも１種を、Ｒｕおよび／またはＲｅに添加した合金を用いることによって、配向制御膜および垂直磁性膜の結晶配向性を向上させることができる。
また配向制御膜において結晶粒を小粒径化し、垂直磁性膜において磁性粒子を微細化することができる。
従って、保磁力を高め、再生出力を向上させるとともに、ノイズ低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明の磁気記録媒体の第１の実施形態を示す一部断面図である。
【図２】   本発明の磁気記録媒体の第２の実施形態を示す一部断面図である。
【図３】   本発明の磁気記録媒体の第３の実施形態を示す一部断面図である。
【図４】   本発明の磁気記録再生装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】   図４に示す磁気記録再生装置に使用される磁気ヘッドの一例を示
【図６】   試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１…非磁性基板、２…軟磁性下地膜、３・・・配向制御下地膜、４…配向制御膜、５…垂直磁性膜、６…保護膜、１０…磁気記録媒体、１２…磁気ヘッド
【図１】
0004757400.tif 000004
【図２】
0004757400.tif 000005
【図３】
0004757400.tif 000006
【図４】
0004757400.tif 000007
【図５】
0004757400.tif 000008
【図６】
0004757400.tif 000009