(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた下地層と、
ＣｏとＣｒとＰｔを主体とする柱状磁性粒子及び酸化物を含み、前記下地層の上に形成された磁性層と、
前記磁性層の上に形成された酸化物を含まない強磁性金属層とを有し、
前記磁性層は、少なくとも前記下地層側の第一磁性層と前記強磁性金属層側の第二磁性層の二層からなり、
前記第一磁性層の結晶粒界は、Ｃｒ酸化物と少なくともＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか１つの酸化物を含み、且つＣｒ酸化物を構成するＣｒと酸素の元素濃度の和が７at.％以上２０at.％以下であり、
前記第二磁性層の結晶粒界は、Ｃｒ酸化物と少なくともＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか１つの酸化物を含み、且つＣｒ酸化物を構成するＣｒと酸素の元素濃度の和が５at.％未満であ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、前記第一磁性層の結晶粒界幅より前記第二磁性層の結晶粒界幅が狭い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、前記強磁性金属層の結晶粒子と前記第二磁性層の結晶粒子とが１対複数もしくは複数対１で対応するように存在し、前記強磁性金属層の結晶粒子が前記第二磁性層の結晶粒界を跨ぐ形で連続的に成長した構造を有す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記載の垂直磁気記録媒体において、前記第二磁性層の結晶粒子より前記強磁性金属層の結晶粒子が小さいことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記第二磁性層の前記強磁性金属層側の界面から２ｎｍ程度の膜厚の領域でＣｒ酸化物を構成するＣｒ元素と酸素元素の濃度の和が４．３at.％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１記載の垂直磁気記録媒体において、前記第一磁性層の基板側の界面から４ｎｍ程度の膜厚の領域でＣｒ酸化物を構成するＣｒ元素と酸素元素の濃度の和が７at.％以上２０at.％以下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、前記第二磁性層の酸化物を構成する各元素の総和が３．６at.％以上１３at.％以下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、前記第一磁性層の酸化物を構成する各元素の総和が１５at.％以上３０at.％以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項９】
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記第二磁性層と前記強磁性金属層の間にＣｏＲｕ合金層、ＣｏＣｒ合金層、又はＣｏＣｒとＳｉＯ2のグラニュラー構造を有する層を設けたことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１０】
基板上に設けられた下地層と、
ＣｏとＣｒとＰｔを主体とする柱状磁性粒子及び酸化物を含み、前記下地層の上に形成された磁性層と、
前記磁性層の上に形成された酸化物を含まない強磁性金属層とを有し、
前記磁性層はＣｒ酸化物を含み、
前記下地層側の界面から中央付近までの結晶粒界は、Ｃｒ酸化物と少なくともＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか１つの酸化物を含み、且つＣｒ酸化物を構成するＣｒと酸素の元素濃度の和が７at.％以上２０at.％以下であり、
前記強磁性金属層側の界面付近の結晶粒界は、Ｃｒ酸化物とＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか１つの酸化物を含み、且つＣｒ酸化物を構成するＣｒと酸素の元素濃度の和が５at.％未満であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１１】
請求項１０記載の垂直磁気記録媒体において、前記磁性層の結晶粒界幅は、前記下地層側の界面から中央付近までの結晶粒界幅に比べて前記強磁性金属層側の結晶粒界幅が狭いことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１２】
請求項１０記載の垂直磁気記録媒体において、前記強磁性金属層の結晶粒子と前記磁性層の結晶粒子とが１対複数もしくは複数対１で対応するように存在し、前記強磁性金属層の結晶粒子が前記磁性層の結晶粒界を跨ぐ形で連続的に成長した構造を有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１３】
請求項１０記載の垂直磁気記録媒体において、前記磁性層の結晶粒子より前記強磁性金属層の結晶粒子が小さいことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１４】
請求項１０記載の垂直磁気記録媒体において、前記磁性層の前記強磁性金属層側の界面から２ｎｍ程度の膜厚に領域でＣｒ酸化物を構成するＣｒ元素と酸素元素の濃度の和が４．３at.％以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１５】
請求項１０記載の垂直磁気記録媒体において、前記磁性層の基板側の界面から４ｎｍ程度の膜厚の領域でＣｒ酸化物を構成するＣｒ元素と酸素元素の濃度の和が７at.％以上２０at.％以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１６】
請求項１０記載の垂直磁気記録媒体において、前記磁性層の前記強磁性金属層側の領域における酸化物を構成する各元素の総和が３．６at.％以上１３at.％以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１７】
請求項１０記載の垂直磁気記録媒体において、前記磁性層の前記下地層側の領域における酸化物を構成する各元素の総和が１５at.％以上３０at.％以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１８】
請求項１０記載の垂直磁気記録媒体において、前記磁性層と前記強磁性金属層の間にＣｏＲｕ合金層、ＣｏＣｒ合金層、又はＣｏＣｒとＳｉＯ2のグラニュラー構造を有する層を設けたことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１９】
垂直磁気記録媒体と、前記垂直磁気記録媒体を記録方向に駆動する手段と、記録部と再生部を備える磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記垂直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及び出力信号を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、
前記垂直磁気記録媒体として請求項１〜１８のいずれか１項記載の垂直磁気記録媒体を用いたことを特徴とする磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大容量の情報を記録可能な垂直磁気記録媒体及びそれを用いた磁気記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータの扱う情報量が増大し、補助記憶装置としてハードディスク装置の大容量化が一段と求められている。さらに、家庭用の電気製品へのハードディスク装置の搭載が進むことにより、ハードディスク装置の小型化、大容量化の要望は強くなる一方である。
【０００３】
これまで磁気ディスク装置に用いられていた面内磁気記録方式では、媒体に記録された磁化が互いに逆向きに向き合って隣接するため、線記録密度を高めるには記録層の保磁力を増大させるとともに膜厚を減少させる必要がある。ところが、記録層の保磁力が増大すると記録ヘッドの書き込み能力が不足するという問題が生じ、記録層の膜厚が小さくなると熱減磁により記録情報が失われるという問題が生じ、面内記録方式を用いて記録密度を向上させることが難しくなってきている。これらの問題を解決するため、垂直磁気記録方式を用いた磁気ディスク装置の開発が活発化している。垂直磁気記録方式は、記録媒体の磁化を媒体面に垂直に、かつ隣り合う記録ビット内の磁化が互いに反平行になるように記録ビットを形成する方式であり、面内記録方式に比べて磁化遷移領域での反磁界が小さいため媒体ノイズを低減でき、高密度記録時の記録磁化を安定に保持できる。また、垂直磁気記録媒体と基板との間に磁束のリターンパスとして働く軟磁性下地層を設けた二層垂直磁気記録媒体と単磁極型ヘッド（ＳＰＴヘッドと呼ぶ）とを組み合わせる方式が提案されている。さらに、記録磁界勾配を向上させるために、主磁極のトレーリング側に非磁性のギャップ層を介して磁気シールドを設けた磁気ヘッド（ＴＳヘッドと呼ぶ）が提案されている。
【０００４】
垂直磁気記録媒体の磁気記録層としては、磁性結晶粒の周囲に酸化物や窒化物などの非磁性化合物を偏析させることにより磁性結晶粒を磁気的に分離した構造（グラニュラー構造と呼ぶ）が提案されている。例えば、IEEE Transactions on Magnetics, Vol.40, No.4, July 2004, pp. 2498-2500, “Role of Oxygen Incorporation in Co-Cr-Pt-Si-O Perpendicular Magnetic Recording Media”には、ＣｏＣｒＰｔ合金とＳｉＯ2を含有する複合型ターゲットを用い、アルゴン酸素混合ガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタによりグラニュラー構造を有する記録層を形成する方法が開示されている。
【０００５】
特開２００６−３０２４２６号公報には、媒体の低ノイズ化、ＳＮＲ向上の方法として、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｓｉ，Ｏを含有し、磁性結晶粒径が膜厚方向に実質的に一定であり、中間層との界面側に表面層よりも酸素の多い領域を有するグラニュラー構造を持った磁気記録層が開示されている。特開２００４−２５９４３号公報には、記録層を酸化物含有量の異なる２つ以上の磁性層から形成し、最も基板に近い側の磁性層の酸化物含有量を最も高くすることにより、記録層の最下層の結晶粒を微細化し、その上に最下層の結晶粒より大きな結晶粒の磁性層を積層することが開示されている。特開２００４−３１０９１０号公報には、酸化物を結晶粒界に偏析させたグラニュラー構造の記録層に酸化物を含まないＣｏ−Ｃｒ系合金層を積層した構造が開示されている。また、特開２００６−３０９９１９号公報には、磁性層を、グラニュラー構造を有する二層以上の層から形成し、下層の磁性層は上層の磁性層に比べて非磁性非固溶の原子濃度を大きくする方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３０２４２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２５９４３号公報
【特許文献３】特開２００４−３１０９１０号公報
【特許文献４】特開２００６−３０９９１９号公報
【非特許文献１】IEEE Transactions on Magnetics, Vol.40, No.4, July 2004, pp. 2498-2500
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の技術は、非磁性の酸化物を結晶粒界に偏析させて磁性粒子を磁気的に孤立化させ、粒径を微細化し、磁性層の初期層を改善することにより、磁気特性及び記録再生特性を向上させるのが目的である。しかしながら、非特許文献１のように磁性膜中の酸素濃度を一様に増やしてＣｒ酸化物を粒界に偏析させただけでは、平均的な磁気クラスターサイズ（粒子間に働く交換結合）は低減するものの、反転磁界の分散の増加による分解能の劣化や、保磁力の増加に伴って記録能力が劣化し、記録が困難になるという問題があった。
【０００８】
特開２００６−３０２４２６号公報や特開２００４−２５９４３号公報のように、酸化物生成自由エネルギーの高いＳｉＯ2濃度が高くＣｒ濃度の低いターゲットを用いて磁性層の初期層を形成した場合、平均的な結晶粒径は減少するが、結晶粒界が均一に広がらずに結晶粒界の幅の狭いサブグレインが多く形成されて交換結合にも分散が生じ、結果として磁気的なクラスターサイズが、結晶粒径を小さくしてもそれ以上小さくならず、更なる記録密度の向上が難しいという問題が生じてきた。また、部分的に孤立化した磁性粒子は、Ｃｒが少ないために磁気異方性が非常に大きくなり、ヘッドでの記録が十分にできないという問題も生じる。また、特開２００４−３１０９１０号公報や特開２００６−３０９９１９号公報のようにグラニュラー構造を持つ磁性層上に酸化物を含まない強磁性金属膜を積層しただけでは、グラニュラー磁性層の偏析を促進し交換結合を低減するに伴って十分なＯＷ特性を得るために強磁性金属層を厚くする必要が生じ、その結果、分解能が大幅に劣化するためＳＮＲの改善が頭打ちになるというトレードオフの関係があった。
【０００９】
本発明者らは、強磁性金属層の成長初期段階の構造に着目し、ＴＥＭにより詳細に結晶構造を調べた結果、グラニュラー磁性層の結晶粒界幅が広くなると、強磁性金属層が薄い段階ではグラニュラー層の粒界構造を反映した結晶粒界を持つようになり、連続的な構造を持つようになる強磁性金属層の膜厚が厚くなること、強磁性金属層が薄い段階では不連続な構造を持つため、グラニュラー磁性層の結晶粒子に均一な交換結合を導入できず、その結果、反転磁界の分散の低減や反転磁界強度の低減効果が得られないということを見出した。また、強磁性金属膜はグラニュラー膜に比べて膜中の交換結合が非常に強いために、膜厚の増加に伴って反転磁界分散は低減されるものの磁気クラスターサイズが急激に増加し、高い線記録密度での急激なノイズの増加やあるトラックに信号を記録した際に隣接トラックにおけるビット誤り率が急激に劣化するという問題（隣接トラック消去）を新たに見出した。
【００１０】
本発明はこのような検討に基づいてなされたものであり、その目的は、磁性層の初期層の交換結合を低減するとともに平均的な反転磁界の強度及び反転磁界の分散を抑え、媒体の低ノイズ化と高分解能を両立し優れたＳ／Ｎを有する隣接トラック消去の小さな垂直磁気記録媒体、その製造方法、及び磁気記憶装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の垂直磁気記録媒体は、基板上に設けられた下地層と、ＣｏとＣｒとＰｔを主体とする柱状磁性粒子及び酸化物を含み下地層の上に形成された磁性層と、磁性層の上に形成された酸化物を含まない強磁性金属層とを有し、磁性層は少なくとも下地層側の第一磁性層と強磁性金属層側の第二磁性層の二層からなり、第一磁性層の結晶粒界はＣｒ酸化物と少なくともＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか１つの酸化物とで構成され、第二磁性層の結晶粒界は少なくともＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか１つの酸化物を含み且つＣｒ酸化物を構成するＣｒ元素と酸素の元素の濃度の和が前記第一磁性層に比べて少なく５at.％未満であることを特徴とする。
【００１２】
このとき、第一磁性層の結晶粒界幅より第二磁性層の結晶粒界幅が狭くなる。第二磁性層の強磁性金属層側の界面から２ｎｍ程度の膜厚の領域でＣｒ酸化物を構成するＣｒ元素と酸素の元素濃度の和は４．３at.％以下であるのが好ましく、第一磁性層の基板側の界面から４ｎｍ程度の膜厚の領域でＣｒ酸化物を構成するＣｒと酸素の元素濃度の和が７at.％以上２０at.％以下であることが好ましい。また、第二磁性層の酸化物を構成する各元素の総和は３．６at.％以上１３at.％以下であるのが好ましく、第一磁性層の酸化物を構成する各元素の総和は１５at.％以上３０at.％以下であるのが好ましい。
【００１３】
なお、磁性層は、必ずしも明確な層構造を有する必要はなく、結晶粒界に含まれるＣｒ酸化物が膜厚方向に濃度勾配を有し、強磁性金属層側のＣｒ酸化物を構成するＣｒ元素と酸素の元素濃度の和が基板側に比べて少なく５at.％未満であればよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、平均的な交換結合やヘッドで記録した際の平均的な反転磁界の強度を低減できるだけでなく、交換結合の分散及びヘッドで記録した際の反転磁界の分散を低減でき、従来よりも媒体ノイズを低減でき、また分解能も向上できるため、Ｓ／Ｎ比の改善が可能となる。また、交換結合の強い強磁性金属層厚の低減により、トラック密度を向上すると伴に、隣接トラックの消去耐性も向上できる。媒体表面の凹凸も低減できるため、信頼性も向上する。その結果、高いトラック密度と線記録密度の両立が可能となり、信頼性に優れた高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体及びそれを用いた磁気記憶装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
低ノイズ化を実現するためには、酸化物を含む磁性層の初期層の粒界幅を広げて磁性層の結晶粒子を孤立化させ、磁気クラスターサイズ（交換結合）を低減する必要がある。酸化物を含む磁性層の下層（第一磁性層）の結晶粒界幅を広げるために、酸化物生成自由エネルギーの高いＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａなどの酸化物を増やした場合、サブグレインが多数形成されてしまい、粒界幅が均一に広がりにくいことが解った。一方、酸化物生成自由エネルギーの低いＣｒはそれだけでは均一に粒界を形成しにくいが、酸化物生成自由エネルギーの高いＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａなどの酸化物などにより粒界のきっかけを作ることで、Ｃｒの酸化物が結晶粒界に優先的に析出し、幅の広い結晶粒界が形成されることを見出した。
【００１６】
一方、磁気クラスターサイズの分散及び反転磁界の分散を低減するためには、強磁性金属層を介して磁性層の結晶粒子間に均一な交換結合を導入することが有効である。本発明者らは、酸化物を含む磁性層の上層側（第二磁性層）の粒界幅を狭め、その上に成長する強磁性金属層の粒子が成長初期段階から実質的に連続的な構造を持つようにすることで、磁気クラスターサイズの増加を最小限に抑えつつ磁性層の結晶粒子間に均一な交換結合を導入できることを見出した。このような構造を実現するためには、酸化物を含む磁性層の上層（第二磁性層）の酸化物を酸化物生成自由エネルギーの高いＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａなどの酸化物とし、且つ、Ｃｒ酸化物を下層より少なくすることが重要である。粒界幅を広げる作用を有するＣｒ酸化物を磁性層の上層側で少なくすることで粒界幅が狭まるが、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａなどの酸化物が存在することにより下層の結晶粒界を反映する形で徐々に均一に粒界幅が狭まり、強磁性金属層の結晶粒子がこの結晶粒界を跨ぐような形で成長しやすくできる。この時、酸化物を含む磁性層の上層側には、粒界幅の均一な減少に伴って、強磁性金属層に比べれば弱いが均一な交換結合が働くことで、反転磁界分散及びその平均的な磁界強度の低減にも寄与する。
【００１７】
強磁性金属層の結晶粒子がこの結晶粒界を跨ぐような形で成長することで、第二磁性層粒子上に一対一で強磁性粒子が成長することを抑制でき、一対複数あるいは複数対―の関係で成長させることで第二磁性層粒子間に均一な交換結合を導入でき、クラスターサイズの分散や反転磁界分散を低減できる。より好ましくは、第二磁性粒子上に複数の強磁性粒子が成長している構造である。このような構成とすることで、強磁性金属層の膜厚を最小限に抑えることができるため、分解能が向上し、磁気クラスターサイズの増加も最小限に抑えられるため、高い線記録密度でのノイズの増加、隣接トラック消去を抑えることができることを新たに見出した。
【００１８】
第一磁性層としては、Ｃｏを主成分とし少なくともＣｒとＰｔを含み酸化物を含む、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｍｏ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｎｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ合金とＣｒ酸化物及びＳｉ酸化物、Ｔａ酸化物、Ｎｂ酸化物、Ｔｉ酸化物を少なくとも一種類以上含むグラニュラー膜を用いることができる。交換結合を均一に低減するのに十分な均一で広い結晶粒界を形成するためには、第一磁性層に含まれるＣｒ酸化物を構成するＣｒ元素と酸素元素の濃度の和を、７at.％以上２０at.％以下とするとよい。この時、結晶粒界形成のきっかけとなる酸化物生成能の高いＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａなどの酸化物を構成する各元素とＣｒ酸化物を構成するＣｒ元素と酸素元素の総和を１５at.％から３０at.％程度とすることで、均一で幅の広い結晶粒界が効率的に形成され、交換結合が均一に低減され、低ノイズの磁性層を形成できる。Ｃｒ酸化物は、酸素雰囲気中で反応性スパッタにより形成してもよいし、ターゲットにＣｒ酸化物として導入してもよい。ターゲットにＣｒの酸化物を導入した場合でも、スパッタ中に生じる酸素欠損を補うために、酸素雰囲気中でスパッタする方が好ましい。また、基板に−１００Ｖから−３００Ｖ程度のバイアス電圧を印加することで、酸化物の粒界への偏析を更に促進できる。
【００１９】
上記の範囲のＣｒ酸化物を形成するためには、ターゲットに含まれるＣｒ濃度及びＣｒ酸化物の濃度が重要である。ターゲットにＣｒとして導入する場合には、ＣｏとＣｒとＰｔの総量に対するＣｒ濃度を１６at.％以上２５at.％以下とすることが好ましい。Ｃｒ濃度が１６at.％より小さい場合、Ｃｒ酸化物を得るために酸素量を増加していくと、Ｃｒ濃度が低いために十分なＣｒ酸化物を得る前にＣｏの酸化が始まり磁気異方性を大幅に低下するため好ましくない。またＣｒ濃度が２５at.％以上の場合は、酸化されずに結晶粒内に残るＣｒが多くなり、磁気異方性の低下を招くため好ましくない。より好ましくは１９at.％以上２５at.％以下である。
【００２０】
ターゲットに含まれる酸化物生成能の高いＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａなどの酸化物は、Ｃｒの酸化物を効率よく形成するために、従来のように主としてＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａなどで粒界を形成しようとした場合と比較して少なくする必要がある。酸化物生成自由エネルギーの高い酸化物が多数存在すると、酸素が主としてこれらの元素と反応し、Ｃｒの酸化物が形成されにくくなるからである。ＳｉＯ2やＴｉＯ2を用いた場合には、ターゲットに含まれるこれらの酸化物濃度を４mol％から８mol％程度、Ｎｂ2Ｏ5やＴａ2Ｏ5を用いた場合には、これらの酸化物濃度を１．５mol％から２．５mol％程度とすると良い。
【００２１】
また、第一磁性層の膜厚は熱安定性が満足される範囲内で設定すればよく、通常４ｎｍから１０ｎｍ程度の値が用いられる。また、第一磁性層に含まれるＣｏとＣｒとＰｔの総量に対するＰｔ濃度としては１５at.％から３０at.％程度の値を用いることにより十分な磁気異方性を得ることができ、十分な熱安定性が得られる。
【００２２】
第二磁性層としては、Ｃｏを主成分とし少なくともＣｒを含み酸化物を含む、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｍｏ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｎｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ合金とＳｉ酸化物、Ｔａ酸化物、Ｎｂ酸化物、Ｔｉ酸化物を少なくとも一種類以上含むグラニュラー膜を用いることができる。酸化物を含む磁性層の強磁性金属層界面側約２ｎｍ程度の膜厚領域に含まれるＣｒ酸化物を構成するＣｒ元素及び酸素元素の濃度の和を５at.％未満とすることで、その上に成長する強磁性金属層の結晶粒子を効率よく連続化できる。より好ましくは、４．３at.％以下である。第二磁性層に含まれるＣｒ酸化物とＳｉ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ酸化物を構成する各元素の総和を３．６at.％から１３at.％程度とすることにより、第二磁性層の粒界を均一に狭め、均一な交換結合を導入することにより、磁気クラスターサイズの分散と反転磁界の分散を低減できる。第二磁性層を形成する際には、第一磁性層形成時よりも酸素の少ない雰囲気中でスパッタすることによりＣｒ酸化物の生成を抑制する。酸素のない雰囲気中で形成すると、Ｃｒ酸化物の生成を更に抑制できるのでより好ましい。ターゲットにＣｒ酸化物として導入している場合には、第一磁性層よりも少ないＣｒ酸化物濃度とする。より好ましくは、Ｃｒ酸化物の殆ど含まれないターゲットを用い、第二磁性層形成時のガス圧を下げることも結晶粒界を均一に狭めるのに有効である。
【００２３】
強磁性金属層を構成する材料としては、Ｃｏ／ＰｔやＣｏ／Ｐｄなどの人工格子やＦｅＰｔなどのＣｏを主成とし少なくともＣｒを含有する合金などを用いることができる。特に、Ｃｏを主成分とし少なくともＣｒを含有する合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｃｕ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｍｏ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｎｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｍｏ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｎｂ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｃｕ−Ｂ合金などを用いると、ノイズ増加を最小限に抑えて反転磁界分散を低減でき、耐食性も向上できるため好ましい。また、強磁性金属層の膜厚は、平均的な反転磁界強度、反転磁界の分散を低減でき、且つ、熱安定性が満足される範囲内で、できるだけ薄くすることが好ましい。これにより、隣接トラック消去を抑えることができる。強磁性金属層の膜厚は、好ましくは１ｎｍから５ｎｍ程度である。
【００２４】
強磁性金属層と酸化物を含む磁性層の間に、両者の間の交換結合を制御する層を挿入しても良い。上下層の交換結合を制御する層としては、Ｒｕ，ＣｏＲｕ，ＣｏＣｒ−ＳｉＯ2などを用いることができる。
【００２５】
配向と偏析を制御する下地層（配向制御偏析促進層）は、記録層の結晶配向性や結晶粒径を制御し、記録層の結晶粒間の交換結合の低減に重要な役割を果たす。配向制御偏析促進層の膜厚、構成、材料は、上記効果が得られる範囲で設定すればよい。例えば、Ｔａなどの微結晶層、ＮｉＴａなどのアモルファス層、面心立方格子（ｆｃｃ）構造を有する金属層上に、ＲｕもしくはＲｕ合金層を形成した構成やＴｉ合金上にｆｃｃ金属を介してＲｕ合金層を形成した構成などを用いることができる。
【００２６】
Ｔａなどの微結晶層、ＮｉＴａなどのアモルファス層、面心立方格子（ｆｃｃ）構造を有する金属層の役割は、Ｒｕの膜面垂直方向のｃ軸配向性を高めることである。特に、ｆｃｃ金属はＴａなどの微結晶系やＮｉＴａなどのアモルファス系の材料に比べて粒径及び凹凸の制御に優れており、記録層の偏析の促進と熱安定性を大きく向上できるため好ましい。面心立方格子（ｆｃｃ）構造を有する金属としては、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｎｉやこれらを含有する合金を用いることができる。特に、Ｎｉを主成分とする少なくともＷ，Ｃｒ，ＶもしくはＣｕを含む合金とすると、適度な粒径と凹凸を形成でき記録層の偏析を促進できるため好ましい。例えば、Ｎｉ−６at.％Ｗ合金、Ｎｉ−８at.％Ｗ合金、Ｎｉ−６at.％Ｖ合金、Ｎｉ−１０at.％Ｃｒ合金、Ｎｉ−１０at.％Ｃｒ−６at.％Ｗ合金、Ｎｉ−１０at.％Ｃｒ−３at.％Ｎｂ合金、Ｎｉ−１０at.％Ｃｒ−３at.％Ｂ合金、Ｎｉ−２０at.％Ｃｕ合金、Ｎｉ−２０at.％Ｃｕ−６ａｔ／％Ｗ、Ｎｉ−２０at.％Ｃｕ−３at.％Ｔｉ合金、Ｎｉ−２０at.％Ｃｕ−３at.％Ｔａ合金などを用いるこができる。膜厚は、通常２ｎｍから１２ｎｍ程度の値が用いられる。
【００２７】
ｆｃｃ金属の直下に、Ｃｒ−Ｔｉ合金、Ｃｒ−Ｔａ合金、Ｎｉ−Ｔａ合金、Ａｌ−Ｔｉ合金などのアモルファス層を設けると、ｆｃｃ層の（１１１）配向性を高めることができるため好ましい。アモルファス層の膜厚は、通常１ｎｍから５ｎｍ程度の値が用いられる。
【００２８】
Ｒｕ合金層の役割は、記録層の結晶粒径、結晶配向性の制御と結晶粒間の交換結合の低減である。これが満足される範囲で膜厚を設定すればよく、通常３ｎｍから３０ｎｍ程度の値が用いられる。Ｒｕ層を二層以上に分けて形成し、下層Ｒｕを低ガス圧、高レートで、上層Ｒｕを高ガス圧、低レートで形成することにより、配向の劣化を抑えて、記録層の偏析を促進できるため好ましい。スパッタガスとしてＡｒを用いてもよいし、Ａｒに微量の酸素や窒素を添加したものを用いても良い。また、Ｒｕ層の記録層側との界面部分を、Ｒｕの周りを酸化物や窒化物が取り囲んだグラニュラー膜とすると、磁性層の偏析を更に促進することができるため好ましい。Ｒｕを主成分としＳｉ，Ｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂなど酸化しやすい元素を含んだ合金を微量の酸素や窒素添加したＡｒガスを用いて反応性スパッタでグラニュラー膜を形成したり、ＲｕにＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5などの酸化物を含有させたターゲットを用いてグラニュラー膜を形成することができる。
【００２９】
以下に本発明の実施例を挙げ、図面を参照しながら詳細に説明する。
［実施例１］
図１は、本発明による垂直磁気記録媒体の一例の断面模式図である。この垂直磁気記録媒体は、アネルバ株式会社製のスパッタリング装置（Ｃ−３０１０）を用いて作製した。このスパッタリング装置は１０個のプロセスチャンバと１個の基板導入チャンバからなり、各チャンバは独立に排気されている。すべてのプロセスチャンバを１×１０-5Ｐａ以下の真空度まで排気した後、基板を乗せたキャリアを各プロセスチャンバに移動させることにより順にプロセスを実施した。スパッタ用のプロセスチャンバには磁石回転型のマグネトロンスパッタカソードを設置し、金属膜及びカーボン膜はＤＣスパッタにより形成した。
【００３０】
基板４１には直径６３．５ｍｍのガラス基板を用いた。基板４１上に、基板との密着性を高めるためにＮｉＴａ合金からなる膜厚１０ｎｍの密着層４２を形成した。ここでＮｉＴａ合金としては、Ｎｉ−３７．５at.％Ｔａを用いた。密着層４２は基板と密着層の上の層の両方に対する密着力を確保できれば良く、Ｎｉ系合金、Ｃｏ系合金、Ａｌ系合金等いずれも使用可能である。例えば、ＡｌＴｉ合金、ＮｉＡｌ合金、ＣｏＴｉ合金、ＡｌＴａ合金などを用いることができる。
【００３１】
その上の軟磁性下地層４３は、ＦｅＣｏＴａＺｒ合金を薄いＲｕを介して積層した三層構造とした。ここでＦｅＣｏＴａＺｒ合金としては、５１at.％Ｆｅ−３４at.％Ｃｏ−１０at.％Ｔａ−５at.％Ｚｒを用いた。このようなＡＦＣ（反強磁性結合）構成とすることで、上下のＦｅＣｏＴａＺｒ合金層がＲｕ層を介して反強磁性的に結合し、軟磁性下地層に起因するノイズを低減することができる。この時のＲｕの膜厚はＡＦＣの結合が保たれる範囲で設定すればよく、ここでは０．４ｎｍとした。また、ＡＦＣの結合が保たれる範囲でＲｕに添加元素を加えても良い。一層当りのＦｅＣｏＴａＺｒ合金の膜厚は１５ｎｍとした。軟磁性下地層の構成としては、一層のＦｅＣｏＴａＺｒ合金などの軟磁性材料からなる軟磁性下地層の下に軟磁性下地層の磁区を固定するための磁区制御層を設けた構造や、ＡＦＣ構造の下に磁区制御層を設けた構造を用いても良い。また、軟磁性下地層を構成する材料としては、ＦｅＣｏＴａＺｒ合金、ＦｅＣｏＴａＺｒＣｒ合金、ＣｏＴａＺｒ合金、ＣｏＴａＺｒＣｒ合金、ＦｅＣｏＢ合金、ＦｅＣｏＣｒＢ合金、ＣｏＮｂＺｒ合金、ＣｏＴａＮｂ合金などを用いることができる。
【００３２】
配向制御偏析促進層４４は、膜厚４ｎｍのＮｉ−３７．５at.％Ｔａと膜厚８ｎｍのＮｉ−６at.％Ｗと膜厚１６ｎｍのＲｕを順次形成した構成とした。配向制御偏析促進層４４は、記録層の結晶配向性や結晶粒径を制御し、記録層の結晶粒間の交換結合の低減に重要な役割を果たす。配向制御偏析促進層４４の膜厚、構成、材料は、上記効果が得られる範囲で設定すればよく、特に上記の膜厚、構成、材料に限定するものではない。
【００３３】
上記の配向制御偏析促進層４４の構成において、ＮｉＴａ層の役割はＮｉＷ層の配向を制御し、ＮｉＷの（１１１）配向性を高めることである。ＮｉＴａ層の膜厚は、これが満足される範囲で設定すればよく、通常１ｎｍから５ｎｍ程度の値が用いられる。ＮｉＴａ合金の代わりに、ＡｌＴｉ合金、ＣｒＴｉ合金、ＣｒＴａ合金などのアモルファス材料や、Ｔａなどの微結晶材料を用いてもよい。配向制御偏析促進層４４においてＮｉＷ層の役割は、Ｒｕの膜面垂直方向のｃ軸配向性を高めることと粒径及び凹凸の制御である。ＮｉＷ層の膜厚は、これが満足される範囲で設定すればよく、通常２ｎｍから１２ｎｍ程度の値が用いられる。ＮｉＷ合金の代わりに、面心立方格子（ｆｃｃ）構造を有するＰｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｎｉやこれらを含有する合金を用いてもよい。特に、Ｎｉを主成分とする少なくともＷもしくはＣｒもしくはＶもしくはＣｕを含む合金とすると、記録層の偏析を促進できるため好ましい。
【００３４】
Ｒｕ層の役割は、記録層の結晶粒径、結晶配向性の制御と結晶粒間の交換結合の低減である。これが満足される範囲で膜厚を設定すればよく、通常３ｎｍから３０ｎｍ程度の値が用いられる。本実施例においては、配向制御偏析促進層４４のＲｕ層を二層に分けて形成し、下層半分をガス圧１Ｐａ、４ｎｍ／ｓ、上層半分をガス圧６．５Ｐａ、１．５ｎｍ／ｓで形成した。
【００３５】
磁性層４５は、第一磁性層４５１と第二磁性層４５２の二層構造とし、第一磁性層４５１の膜厚を１０ｎｍ、第二磁性層の膜厚を３ｎｍとした。酸化物を含まない強磁性金属層４６としては、膜厚３．５ｎｍの６０at.％Ｃｏ−１２ａｔ％Ｃｒ−１６ａ．％Ｐｔ−１２at.％Ｂ合金を用い、スパッタガスとしてＡｒを用い、総ガス圧を０．６Ｐａとした。続いて、保護層４７として厚さ３．５ｎｍのＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）膜を形成した。その表面に有機系の潤滑剤を塗布して潤滑層を形成した。
【００３６】
磁気特性の評価は、室温においてKerr効果測定装置を用いて行った。測定波長は３５０ｎｍ、レーザーのスポット径は約１ｍｍである。磁界は試料膜面垂直方向に印加し、最大磁界は１５８０ｋＡ／ｍ（２０ｋＯｅ）とし、掃引速度を一定として６０秒間でカーループの測定を行った。記録層の膜厚が薄い場合にはレーザー光が軟磁性下地層まで到達するため、軟磁性下地層の磁化に起因するKerr回転角の変化が記録層からの信号に加算される。軟磁性下地層に起因する信号は磁化が膜面垂直方向に飽和するまでは磁界に対してリニアに変化するので、３９５〜１５８０ｋＡ／ｍ（５−１０ｋＯｅ）付近の傾きが０になるように補正した。補正後の状態を図２に示す。その後、保磁力（Ｈｃ）、飽和磁界（Ｈｓ）、逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）を求めた。Ｈｓは、図２に示すように磁界を０から１５８０ｋＡ／ｍ（２０ｋＯｅ）と増加させた時に、Kerr回転角が飽和値の９５％となるときの磁界として定義した。−ＨｎはKerr回転角が正に飽和した状態から磁界を下げた時に飽和値の９５％となるときの磁界とし、第二象限にある場合を正と定義した。
【００３７】
記録再生特性評価には、周速１０ｍ／ｓ、スキュー角０度、磁気スペーシング約８ｎｍの条件で、再生出力とノイズを測定した、媒体Ｓ／Ｎは27126ｆｒ／ｍｍの線記録密度における再生出力と上記線記録密度で信号を記録した時の積分ノイズの比によって評価した。ＯＷ特性は27126ｆｒ／ｍｍの信号の上に2713ｆｒ／ｍｍの信号を重ね書きした後の記録密度27126ｆｒ／ｍｍの信号の消え残り成分と2713ｆｒ／ｍｍの信号強度の比を用いて評価した。磁気ヘッドの再生部には、シールドギャップ長６０ｎｍ、トラック幅７０ｎｍの巨大磁気抵抗効果を利用した再生素子を用いた。磁気ヘッドの記録部は、主磁極と補助磁極と薄膜導体コイルを有する単磁極型ヘッドの構造を有し、主磁極は主磁極ヨーク部と主磁極先端部からなり、主磁極先端部のトラック幅方向及びダウントラック方向を覆うようにシールドが形成されている（ラップアラウンドシールドヘッド）。主磁極先端部の幾何学的なトラック幅９０ｎｍ、主磁極−トレーリングシールド間の距離５０ｎｍ、主磁極−サイドシールド間距離１００ｎｍのヘッドを用いた。
【００３８】
磁気ディスク装置に搭載する磁気ヘッドの再生素子としては、巨大磁気抵抗効果素子の他にトンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ）や、素子膜面垂直方向に電流を流す巨大磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ）を用いることもできる。また、記録ヘッドとしては、トラック幅方向のシールドのないシールドヘッドや単磁極ヘッドを用いることができる。ただし、記録磁界勾配を向上できる点で、少なくとも主磁極のダウントラック方向にシールドを設けたシールドヘッドが好ましい。
【００３９】
磁性層の膜厚方向の組成分析の際には、光電子分光法（ＸＰＳ）を用い、加速電圧５００Ｖのイオン銃でサンプル表面からスパッタして深さ方向に掘り進み、アルミニウムのＫα線をエックス線源として、長さ１．５ｍｍで幅０．１ｍｍの範囲を分析した。Ｃの１ｓ電子、Ｏの１ｓ電子、Ｓｉの２ｓ電子、Ｃｒの２ｐ電子、Ｃｏの２ｐ電子、Ｒｕの３ｄ電子、Ｐｔの４ｆ電子などに対応するエネルギー近傍のスペクトルを検出することにより、各元素の含有率を求めた。例えばＣｒ酸化物の量を求める際には、Ｃｒのスペクトルの化学シフトから金属のＣｒとＣｒ酸化物の割合を求めた。
【００４０】
第一磁性層４５１及び第二磁性層４５２は、６１at.％Ｃｏ−２１at.％Ｃｒ−１８．at.％ＰｔとＳｉＯ2を９４mol：６molの比率で含有するターゲットを用い、ガス圧５Ｐａ、３ｎｍ／ｓの製膜レート、基板バイアス−２７５Ｖの条件で形成した。第二磁性層４５２形成のスパッタガスはアルゴンガスのみとし、第一磁性層形成時のスパッタガス中の酸素濃度を２−４％の間で変化させたサンプルを作製した。第二磁性層４５２の上層２ｎｍ付近の酸化物濃度の平均値を求めたところ、酸化物全体を構成する元素濃度は１０．４at.％であり、そのうちＣｒ酸化物を構成する元素濃度は０．３at.％であった。
【００４１】
第一磁性層４５１形成時の酸素濃度を２−４％としたサンプルの第一磁性層４５１の下層側４ｎｍ程度の領域におけるＣｒ酸化物を構成するＣｒ元素と酸素元素の濃度の和を求めた。図３及び図４に、これらのサンプルの媒体Ｓ／Ｎ及び逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）のＣｒ酸化物を構成するCr元素の濃度と酸素元素の濃度の和に対する依存性示す。
【００４２】
Ｃｒ酸化物を構成するCr元素と酸素元素の濃度の和が７at.％未満になると媒体Ｓ／Ｎが急激に劣化する。これはＣｒ酸化物が減少したことにより結晶粒界の形成が不十分となり、第一磁性層４５１の結晶粒間に働く交換結合が急激に強くなったためと考えられる。逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）も小さいことから、Ｃｒが偏析せずに結晶粒界に多く残って磁気異方性が低下し、熱安定性も劣化したと考えられる。
【００４３】
一方、Ｃｒ酸化物の濃度が２０at.％より大きくなった場合にも同様に媒体Ｓ／Ｎ、逆磁区核形成磁界が急激に低下する。第一磁性層４５１まで形成し、第二磁性層４５２及び強磁性金属層４６を形成せずに保護層４７を形成したサンプルを作成し、透過型電子顕微鏡で第一磁性層４５１を観察したところ、平均的な結晶粒は微細化しているものの粒径の分散が大きく、結晶粒の中に幅の狭い粒界が存在するサブグレインも多数みられ、粒径分散の増加が媒体Ｓ／Ｎの劣化の原因と考えられる。また、Ｃｒ酸化物の濃度が２０at.％と大きい場合、第一磁性層の酸化物を構成するすべての元素の濃度の和は約３４at.％と非常に高く、磁性を持った結晶粒の充填率が低下したことも媒体Ｓ／Ｎの劣化の原因と考えられる。組成分析から、Ｃｏの酸化物も多数存在することが確認されており、磁気異方性の低下、粒径の微細化により、熱安定性が劣化したと考えられる。第一磁性層のＣｒ酸化物を構成する元素の濃度としては、７at.％以上２０at.％以下が好ましいことがわかった。この時、図５に示すように酸化物を構成するすべての元素の濃度の和は１５−３０at.％であった。
【００４４】
次に、磁性層４５を形成する際に用いるターゲットの酸化物の種類、濃度を変えた表１に示すサンプルを作製した。第一磁性層４５１の膜厚は１０ｎｍ、第二磁性層４５２の膜厚は３ｎｍである。
【００４５】
【表１】
0005184843.tif 000002
【００４６】
サンプル１−８〜１−１０は、第一磁性層４５１の粒界を形成し得る酸化物の総量としては２０at.％程度とサンプル１−１〜１−７とほぼ同等の量を含んでいる。ここで、Ｃｒの酸化物を構成する元素の濃度が７at.％以上２０at.％以下の範囲にあるサンプル１−１〜１−７とＣｒの酸化物を構成する元素の濃度が７at.％未満のサンプル１−８〜１−１０を比較することにより、酸化物の総量が同じであってもＣｒの酸化物を多く含む方が高い媒体Ｓ／Ｎが得られることがわかる。つまり、酸化物生成自由エネルギーの大きなＳｉなどの酸化物の濃度を高くするよりも、Ｃｒ酸化物を構成する元素の濃度を高くすることが高Ｓ／Ｎ化に効果的であることが解る。
【００４７】
また、サンプル１−１〜１−７とサンプル１−１１の比較から、Ｃｒ酸化物を構成する元素の濃度が高いことに加えて、少なくともＳｉ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂなどの酸化物生成自由エネルギーの高い酸化物を含むことが重要であることがわかる。
【００４８】
第二磁性層４５２，強磁性金属層４６を形成しないサンプルを作製し、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で第一磁性層４５１の構造を観察したところ、多くのＣｒの酸化物を含み、Ｓｉなどの酸化物生成自由エネルギーの高い酸化物を含むサンプル１−１〜１−７では、図６に示すような幅の広い均一な結晶粒界が見られた。一方、酸化物生成自由エネルギーの高いＳｉ酸化物を多数含みＣｒ酸化物が僅かなサンプル１−８〜１−１０では、図７に示すように平均的な結晶粒は小さいものの、粒界の幅が不均一で多数のサブグレインが存在し、粒径分散の増加も見られた。サンプル１−８〜１−１０では、粒径が微細化したように見えても、サブグレイン間の交換結合が強いために、実効的に磁化クラスターサイズが低減されておらず、結果としてＳ／Ｎが向上できないことが解った。また、粒径分散、配向分散の増加により反転磁界分散が増加していることも、媒体Ｓ／Ｎ劣化の原因と考えられる。
【００４９】
サンプル１−１〜１−７の結晶粒界部分を、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）に電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ）を組み合わせたＴＥＭ−ＥＥＬＳで組成を分析したところ、結晶粒界にはＳｉとＣｒとＯ（酸素）が多く存在することが確認された。一方、サンプル１−８〜１−１０では、粒界にはＳｉとＯ（酸素）が多く観測されＣｒの量は僅かであった。また、サンプル１−１１では、Ｓｉ酸化物，Ｔａ酸化物，Ｎｂ酸化物，Ｔｉ酸化物を含むサンプル１−１〜１−７と比較して、広い結晶粒界も存在するがその幅が不均一で結晶粒が互いにくっついた状態が多数みられ、結晶粒径も肥大化していた。これがＳ／Ｎを劣化させた原因と考えられる。つまり、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂなどの酸化物生成自由エネルギーの高い酸化物で粒界のきっかけを作ることでその周りにＣｒ酸化物を偏析して幅の広い均一な結晶粒界を形成できることが解った。
【００５０】
以上の結果から、また、第一磁性層４５１に含まれる酸化物として、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂなどの酸化物生成自由エネルギーの高い酸化物を含み且つＣｒ酸化物を構成する元素の濃度を７at.％以上２０at.％以下とすることで、均一で広い結晶粒界を形成できることができ、交換結合が均一に低減され、Ｓ／Ｎを大幅に向上できることが明らかとなった。
【００５１】
次に、第二磁性層４５２に含まれるＣｒ酸化物の濃度を変化させたサンプルを作製した。第一磁性層４５１及び第二磁性層４５２は、６１at.％Ｃｏ−２１at.％Ｃｒ−１８．at.％ＰｔとＳｉＯ2を９４mol：６molの比率で含有するターゲットを用い、アルゴンと酸素の混合ガス中で３ｎｍ／ｓの製膜レートで基板バイアス−２７５Ｖの条件で形成した。スパッタガス圧は５．５Ｐａとし、第一磁性層４５１形成の際にはスパッタガス中の酸素濃度は３％とし、第二磁性層４５２形成の際にはスパッタガス中の酸素濃度を０−４％の間で変化させた。
【００５２】
第一磁性層４５１の下層４ｎｍの酸化物濃度の平均値を求めたところ、酸化物全体を構成する元素濃度は２５．１at.％であり、そのうちＣｒ酸化物を構成する元素濃度は１５at.％であった。
【００５３】
第二磁性層４５２形成時の酸素濃度を０−４％としたサンプルの第二磁性層４５２の上層側２ｎｍ程度の領域のＣｒ酸化物濃度を求めた。これらのサンプルの媒体Ｓ／Ｎ、ＯＷ特性、反転磁界の分散（Ｈｓ−Ｈｃ）を第二磁性層４５２のＣｒ酸化物を構成する元素の濃度に対してプロットし、図８から図１０にその結果を示す。
【００５４】
第二磁性層４５２のＣｒ酸化物を構成する元素の濃度が第一磁性層４５１のＣｒ酸化物を構成する元素の濃度を超えて増加すると、Ｓ／Ｎが急激に劣化する。これは、Ｃｏが酸化され始めることにより反転磁界分散の増加によるノイズが増加し、分解能が低下したためである。第二磁性層４５２中のＣｒ酸化物を構成する元素濃度は、第一磁性層４５１に比べて低いことが必要である。第二磁性層４５２のＣｒ酸化物を構成する元素の濃度を第一磁性層４５１のそれよりも低くしていくと、徐々に反転磁界分散が低減されて媒体Ｓ／Ｎが向上する。第二記録層４５２のＣｒ酸化物を構成する元素の濃度が５％未満になると反転磁界分散及びＯＷ特性が大きく改善し、それに伴って媒体Ｓ／Ｎが急激に向上する。
【００５５】
媒体Ｓ／Ｎの急激な変化が起こった第二磁性層４５２のＣｒ酸化物を構成する元素濃度が５％前後のサンプルを、ほぼ第二磁性層４５２と強磁性金属層４６だけが含まれる厚さとなるまで基板側から薄く加工し、透過型電子顕微鏡で平面構造を調べた。第二磁性層４５２のＣｒ酸化物を構成する元素濃度が５％未満の場合には、図１２に示すように、強磁性金属層４６が第二磁性層４５２の粒界を跨ぐ形で連続的に成長し幅の広い結晶粒界は観察されない。一方、第二磁性層４５２のＣｒ酸化物を構成する元素濃度が５％以上の場合には、図１１に示すように、強磁性金属層にも磁性層の粒界を反映して結晶粒界が形成され、幅の広い粒界が観察される。つまり、第二磁性層４５２に含まれるＣｒの酸化物が多いほど強磁性金属層４６の結晶粒の分離が起きる確率が高くなることが解った。
【００５６】
ここで、粒界を跨ぐ形で連続的に成長とは、第二磁性層４５２の結晶粒界と強磁性金属層４６の結晶粒界が一致しない場合が支配的という意味である。強磁性金属層４６の結晶粒子が第二磁性層４５２の結晶粒界を跨ぐ形で成長することにより、均一な交換結合が磁性層４５の粒子間に導入され、磁性層４５の反転磁界の大きさ及び分散が低減されたと考えられる。一方、第二磁性層４５２にＣｒの酸化物が多く存在し結晶粒界が広い場合には、強磁性金属層４６の結晶粒子は第二磁性層４５２の主として酸化物からなる結晶粒界上には成長しにくいため、成長初期段階では結晶粒が分離して成長し、強磁性金属層４６の結晶粒子間の交換結合は、粒界構造を反映して不均一になる。結果として、磁性層４５の粒子間に均一な交換結合を導入できなくなり、反転磁界分散が増加したと考えられる。つまり、磁性層４５に均一な交換結合を導入し反転磁界分散を低減するためには、第二磁性層４５２に結晶粒界を広げるＣｒの酸化物が少ないことが好ましいことが解った。とりわけ、Ｃｒ酸化物を構成する元素の和を５at.％未満とした場合に、ＯＷ特性、Ｓ／Ｎの向上が顕著であることが解る。上記サンプルの断面構造をＴＥＭで観察した結果、第二磁性層４５２に含まれるＣｒ酸化物の濃度を第一磁性層４５１よりも低く５％未満とすることにより、第二磁性層４５２の粒界幅が第一磁性層４５１に比べて狭くなっていることが解った。
【００５７】
次に、第一磁性層４５１は図８から図１０に示したサンプルと同一ターゲットを用いて同一条件で形成し、第二磁性層４５２はターゲット中の６１at.％Ｃｏ−２１at.％Ｃｒ−１８．at.％ＰｔとＳｉＯ2の比率を９９mol：１molから９０mol：１０molの間で変化させたターゲットを用いサンプルを作製した。ここで、第二磁性層４５２形成の際には酸素を導入せずＡｒのみで形成した。第二磁性層に含まれるＣｒ酸化物を構成する元素の濃度は１at.％未満であった。作製したサンプルの媒体Ｓ／Ｎの第二磁性層に含まれる酸化物を構成する元素の総和に対する依存性を図１３に示す。
【００５８】
第二磁性層４５２の酸化物を構成する元素の総和が１．８at.％と非常に少ない場合には、Ｓ／Ｎの劣化が見られることが解る。これは、第一磁性層４５１の結晶粒界幅が広く主として酸化物から形成されているため、第二磁性層４５２に含まれる酸化物の量が非常に少なくなると、第一磁性層４５１の結晶粒界を反映して粒界を形成するのに酸化物の総量が不足し、均一に結晶粒界が狭くならずに粒界がところどころで結合し、粒界幅にムラが生じる。その結果、第二磁性層４５２の結晶粒子間に働く交換相互作用が非常に強い領域ができて磁気的なクラスターサイズが増加し、ノイズが増加したためと考えられる。均一に粒界幅を狭めるためには、Ｃｒ酸化物を構成する元素の和を５at.％未満とするとともに、酸化物の総量を１．８at.％より大きくすると良いことが解る。
【００５９】
また、第二磁性層４５２の酸化物を構成する元素の総和が１６．３at.％と大きい場合には、媒体Ｓ／Ｎの劣化が見られることが解る。これは、酸化物を構成する元素の総和が１３％を越えて大きくなると、酸化物生成自由エネルギーの大きいＳｉ酸化物の増加とともにサブグレインが増加するため、その上に成長する強磁性金属層の結晶配向の劣化が生じたり、結晶粒子間の交換結合の分散が増加するためと考えられる。均一に粒界幅を狭めるためには、Ｃｒ酸化物を構成するＣｒ元素と酸素元素の濃度の和を４．３at.％以下とするとともに、酸化物の総量を１３at.％以下とすると良いことが解る。
【００６０】
以上の結果から、第一磁性層４５１の結晶粒界をＣｒの酸化物と少なくともＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか一つ以上の酸化物が結晶粒界に偏析した構造とし、第二磁性層４５２をＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか一つ以上の酸化物を含有し、且つ、Ｃｒ酸化物を第一磁性層４５１に比べて少なくすることで、第二磁性層４５２の結晶粒界幅を狭めてその上に成長する強磁性金属層４６の結晶粒子を磁性層４５の結晶粒界を跨ぐ形で連続的に成長させることで、交換結合及び反転磁界の分散を低減でき、高いＳ／Ｎと分解能と熱安定性を実現できることが明らかとなった。
【００６１】
［実施例２］
図１４は、作製した垂直磁気記録媒体の断面模式図である。本実施例の垂直磁気記録媒体は上述した実施例１と同様なスパッタリング装置で作製し、磁性層４５と強磁性金属層４６以外は、実施例１と同様な層構成及びプロセス条件とした。磁性層４５は、［６７at.％Ｃｏ−２１at.％Ｃｒ−１８at.％Ｐｔ］とＳｉＯ2を９４mol：６molの割合で含有する複合型ターゲットを用い、３ｎｍ／ｓの製膜レートで基板バイアス−２７５Ｖの条件で一チャンバで形成した。膜厚は１３ｎｍとした。磁性層４５の形成の途中で階段状にスパッタガス条件を変更した。磁性層４５の下層側を形成する際には、アルゴンと酸素の混合ガスを用い、総ガス圧を５Ｐａ、酸素濃度を３％に設定し、磁性層４５の上層を形成する際にはＡｒのみを用い、総ガス圧を２Ｐａに設定した。
【００６２】
酸化物を含まない強磁性金属層４６には、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＢ合金、ＣｏＣｒＰｔＢＭｏ合金を用い、スパッタガスとしてＡｒを用い、総ガス圧を０．６Ｐａとした。表２に磁性層４５の上層、下層の膜厚及び、強磁性金属層４６の組成及び膜厚を示す。比較のため、磁性層４５を形成する際にスパッタガス条件を変更せず、スパッタガス中の酸素濃度を３％一定とした媒体、及び磁性層４５を［７２at.％Ｃｏ−１０at.％Ｃｒ−１８at.％Ｐｔ］とＳｉＯ2を８８mol：１２molの割合で含有する複合型ターゲットを用いて形成した媒体を作製した。表２に併せて示す。
【００６３】
【表２】
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【００６４】
本実施例２−１〜２−３と比較例２−１〜２−３を比較すると、強磁性金属層４６の膜厚が同じ場合には、本実施例の媒体の方がＯＷ特性に優れ、Ｓ／Ｎも良いことが解る。これは、本実施例の媒体の飽和磁界（Ｈｓ）が小さく、反転磁界の分散（Ｈｓ−Ｈｃ）も小さいことに対応する。強磁性金属層４６の膜厚を６−７ｎｍまで厚くした比較例２−４〜２−６は、実施例と同等のＨｓ，反転磁界分散（Ｈｓ−Ｈｃ），Ｓ／Ｎを示すが、膜厚の増加に伴う分解能の劣化が見られた。
【００６５】
１ｃｍあたり４．３３×１０5ビット（４３３ｋbit／cm，１１００ｋbit／inch）の線記録密度でデータを記録して１０8ビット（ｂｉｔ）のデータを読み出したときの（誤りビット数）／（読み出しビット数）をビット誤り率（ＢＥＲ）とした。本実施例２−１〜２−５と比較例２−４〜２−６の媒体は、４３３ｋbit／cmの線記録密度におけるビット誤り率（ＢＥＲ：１０8ビットのデータを読み出したときの（誤りビット数）／（読み出しビット数））を測定したとろ、ＢＥＲが１０-5〜１０-6（Log10（ＢＥＲ）＝−５〜−６）であった。この線記録密度においてトラック間隔を変えて複数のトラックに情報を記録した際、ビット誤り率が１０-3以下となるオフトラック許容量が、前記トラック間隔の３０％となるときのトラック間隔よりトラック密度を算出したところ、トラックピッチはおおよそ１ｃｍあたり８．６６×１０4トラック（８６．６ｋtrack／cm，２２０ｋtrack／inch）であった。
【００６６】
上記の方法で求めたトラック密度で、あるトラックにデータを１回記録した後の隣接トラックのビット誤り率ＢＥＲ（１回）と、あるトラックにデータを１００００回記録した後の隣接トラックのビット誤り率ＢＥＲ（１００００回）を測定し、隣接トラックにおけるビット誤り率の劣化量（隣接トラック消去）をその比の対数Log10(ＢＥＲ（１００００回）／ＢＥＲ（１回）)から求めた。その結果、強磁性金属層の厚い比較例２−４〜２−６においては、隣接トラックにおけるビット誤り率が大幅に劣化することが解った。これは、強磁性金属膜はグラニュラー膜に比べて膜中の交換結合が非常に強いために、膜厚の増加に伴って反転磁界分散は低減されるものの磁気クラスターサイズが急激に増加することにより、隣接トラックの影響を受けやすくなり、隣接トラックにおけるビット誤り率の急激な劣化を生じたと考えられる。
【００６７】
実施例２−１〜２−５を比較すると、強磁性金属層４６にホウ素を含む方がＳ／Ｎに優れ、隣接トラック消去が小さいことが解る。ＴＥＭにより強磁性金属層４６の結晶粒径を評価したところ、ホウ素を含む実施例２−１〜２−４の場合には、図１２に示すような磁性層４５よりも小さい結晶粒が連続的に成長しているのに対し、ホウ素を含まない実施例２−６の場合には、強磁性金属層４６の結晶粒子は磁性層４５の結晶粒界を跨いで大きな結晶粒となり、連続的に成長していることが解った。ホウ素を含む強磁性金属層では結晶粒が微細化し粒界の数が増加することで、強磁性金属層４６の膜面内方向に働く交換結合が低減したためＳ／Ｎが向上し、隣接トラック消去が小さくなったと考えられる。強磁性金属層４６の結晶粒子は、磁性層４５よりも小さな結晶粒が連続的に成長していることがより好ましいということが解る。
【００６８】
光電子分光法により膜厚方向に組成分析を行った結果、実施例２−１〜２−５ではスパッタ中に酸素ガスの導入を停止したことに対応して、磁性層４５の上層側でＣｒ酸化物が徐々に減少する様子が見られ、表２に示すように、強磁性金属層４６との界面側２ｎｍ程度の膜厚領域では、Ｃｒ酸化物を構成する元素濃度が５％未満まで減少していることが解った。一方、酸素濃度一定で形成した比較例２−１〜２−６では、強磁性金属層４６との界面側２ｎｍ程度の膜厚領域においてもＣｒ酸化物を構成する元素濃度が１４．５at.％と高い値を示している。
【００６９】
これらの試料を、断面方向に粒子が数個程度になるまで試料を薄膜化し断面構造をＴＥＭで解析した。その結果、比較例２−１のように強磁性金属層が薄い場合には、図１５に示すように、磁性層４５の表面まで広い結晶粒界が観察され、その上に成長する強磁性金属層４６は成長初期段階では、磁性層４５の結晶粒界を引きずって不連続な構造を持つことが解った。一方、実施例２−１〜２−５では、図１６に示すように、磁性層４５の上層側においてＣｒ酸化物濃度の減少に伴って粒界幅が狭くなること、その上に成長する強磁性金属粒子は磁性層４５の結晶粒界をまたいで連続的に成長すること、比較例２−１〜２−６に比べて表面平坦性が増すことが解った。つまり、磁性層４５の強磁性金属層４６側との界面付近では、Ｃｒ酸化物の濃度を低くすることが、強磁性金属層４６の構造を制御し、均一な交換結合を導入するために重要であることが解った。
【００７０】
実施例２−１〜２−３と比較例２−７，２−８を比較すると、磁性層４５下層のＣｒ酸化物濃度が高い実施例の媒体の方がＳ／Ｎが良いことが解る。比較例２−７，２−８のように酸化物生成自由エネルギーの高いＳｉＯ2のみを増やした場合、結晶粒径は減少するものの、多数のサブグレインが形成されるため、粒径や粒界幅の分散が増加する。サブグレイン間の交換結合が強いために磁気クラスターサイズが増加し、結果としてノイズが増加していると考えられる。一方、実施例の媒体では、幅の広い均一な結晶粒界が形成されたために磁気クラスターサイズが低減され、結果として、ノイズが低減されていると考えられる。
【００７１】
実施例２−６〜２−８として、実施例２−２の媒体の強磁性金属層４６と磁性層４５の間に層間の交換結合を制御する層としてＣｏＲｕ合金、ＣｏＣｒ合金、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ2を挿入した媒体を作製した。比較例２−９〜２−１１として、比較例２−１の媒体の強磁性金属層４６と磁性層４５の間にＣｏＲｕ合金、ＣｏＣｒ合金、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ2を挿入した媒体を作製した。表３に強磁性金属層４６と磁性層４５の間に挿入した層の組成、膜厚と、媒体の磁気特性及び記録再生特性を示す。
【００７２】
【表３】
0005184843.tif 000004
【００７３】
強磁性金属層４６と磁性層４５の間に上下層間の交換結合を制御する層を挿入した場合にも、本実施例の媒体の方がＯＷ特性に優れ、Ｓ／Ｎも良いことが解る。これは、本実施例の媒体の飽和磁界（Ｈｓ）が小さく、反転磁界の分散（Ｈｓ−Ｈｃ）も小さいことに対応する。実施例２−２と実施例２−６〜２−８を比較すると、交換結合を制御する層を挿入することでＯＷ特性は向上するが、Ｓ／Ｎ及び隣接トラック消去耐性は僅かに劣化する。これは、磁性層４５のＣｒ酸化物の濃度に勾配をつけて上層側のＣｒ酸化物の濃度を減らし結晶粒界幅を狭めてその上に成長する強磁性金属層４６の結晶粒子を磁性層４５の結晶粒界を跨ぐ形で連続的に成長させることにより反転磁界の大きさ及び分散を低減できるため、ＣｏＲｕ合金、ＣｏＣｒ合金、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ2などの交換結合を制御する層を挿入し磁性層４５と強磁性金属層の交換結合弱めて反転磁界を更に低減した場合、ヘッドの記録磁界とのマッチングが悪くなるためと考えられる。十分な記録磁界が得られる場合には、交換結合を制御する層を挿入する必要はないことがわかる。
一方、比較例２−１と比較例２−９〜２−１１の比較から、磁性層４５の上層の酸化物濃度が高い場合には、交換結合を制御する層を挿入することでＯＷが改善しＳ／Ｎの向上が見られた。しかしながら、実施例２−２に比べると低く、磁性層４５のＣｒ酸化物の濃度に勾配をつけて上層側のＣｒ酸化物の濃度を減らし結晶粒界幅を狭めてその上に成長する強磁性金属層４６の結晶粒子を磁性層４５の結晶粒界を跨ぐ形で連続的に成長させることが重要であることがわかる。
【００７４】
本実施例の媒体においては、熱安定性の指標となる−Ｈｎは１５９ｋＡ／ｍ以上の値を有し、熱的に問題ない。
【００７５】
以上の結果から、磁性層を一つのチャンバ内で形成する場合には、磁性層上層側を形成する際の酸素を減らしてＣｒ酸化物の濃度を下げることで、実施例１と同等の効果を得られることが解る。磁性層４５下層の結晶粒界をＣｒの酸化物と少なくともＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか一つ以上の酸化物が結晶粒界に偏析した構造とし、磁性層４５の上層をＳｉ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか一つ以上の酸化物を含有し、且つ、Ｃｒ酸化物を磁性層４５の下層に比べて少なくすることで、磁性層４５の上層の結晶粒界幅を狭めてその上に成長する強磁性金属層４６の結晶粒子を磁性層４５の結晶粒界を跨ぐ形で連続的に成長させることで、強磁性金属層４６の膜厚を低減しつつ交換結合及び反転磁界の分散を低減でき、その結果、隣接トラックにおけるビット誤り率の劣化を抑え、高いＳ／Ｎと優れた熱安定性を実現できることが明らかとなった。
【００７６】
［実施例３］
図１７に、作製した垂直磁気記録媒体の断面模式図を示す。本実施例の垂直磁気記録媒体は、実施例１と同様なスパッタリング装置で作製し、磁性層４５と強磁性金属層４６以外は、実施例１と同様な層構成及びプロセス条件とした。
【００７７】
酸化物を含む磁性層４５は、第一磁性層４５１、第二磁性層４５２、第三磁性層４５３の三層構造とした。第一磁性層４５１及び第二磁性層４５２は、表４に示すＣｏＣｒＰｔ合金とＳｉＯ2からなる複合型ターゲットを用い、３ｎｍ／ｓの製膜レートで形成した。酸化物を含まない強磁性金属層４６としては、５８at.％Ｃｏ−１２at.％Ｃｒ−at.％１８Ｐｔ−１２at.％Ｂ合金を用い、スパッタガスとしてＡｒを用い、総ガス圧を０．６Ｐａとした。強磁性金属層４６の膜厚は、ＯＷ特性がほぼ一定となるように調節した。第一、第二、第三磁性層の膜厚、組成、スパッタ時の総ガス圧、酸素濃度、基板バイアス条件及び、強磁性金属層４６の膜厚を表４に示す。また、第一磁性層４５１もしくは第二磁性層４５２をＣｒが少なくＳｉＯ2が多い複合ターゲットを用い低い酸素濃度で形成し、Ｃｒ酸化物が少なくＳｉ酸化物が多数含まれる層とした比較例、第三磁性層４５３を酸素雰囲気中で形成しＣｒ酸化物が多く含まれる比較例を作製し、表４に示す。なお、第三磁性層４５３の形成に用いたターゲットは、［５９at.％Ｃｏ−２３at.％Ｃｒ−１８at.％Ｐｔ］とＳｉＯ2を９５mol：５molの割合で含有する複合型ターゲットであり、すべての実施例及び比較例に共通であるため、表４にはターゲット組成の記載を省略した。
【００７８】
【表４】
0005184843.tif 000005
【００７９】
実施例３−１〜３−４と比較例３−１〜３−４の比較から、Ｓｉの酸化物に加えて第一磁性層にＣｒの酸化物を多く含ませることで高いＳ／Ｎが得られることが解る。第二磁性層４５２から強磁性金属層４６を形成しない試料を作製しＴＥＭで構造を観察した結果、Ｃｒの酸化物を多く含む実施例に相当するサンプルにおいて幅の広い均一な結晶粒界が観察されたのに対し、酸化物生成自由エネルギーの大きなＳｉ酸化物を多く含み、Ｃｒ酸化物が少ないサンプルでは、粒界幅が狭く多数のサブグレインが観察された。比較例３−１〜３−４においてはサブグレイン間に働く交換結合が強いため、磁気クラスターサイズが結果として小さくならず、Ｓ／Ｎが向上できていないと考えられる。一方、第一磁性層をＳｉの酸化物に加えてＣｒの酸化物を多く含んだグラニュラー膜とすることによって結晶粒界が均一に広がり、交換結合が均一に低減されて磁気クラスターサイズが低減でき、Ｓ／Ｎが向上できたと考えられる。
【００８０】
また、実施例３−１〜３−４と比較例３−５〜３−８の比較から、強磁性金属層と接する第三磁性層４５３のＣｒ酸化物濃度が高くなると、本実施例と同等のＯＷ特性を得るのに必要な強磁性金属層４６の膜厚が増加するために分解能が大きく低下し、媒体Ｓ／Ｎが低下した。また、あるトラックに信号を記録した際に隣接トラックにおけるビット誤り率の劣化量（隣接トラック消去）が大幅に増加している。これは、強磁性金属膜はグラニュラー膜に比べて膜中の交換結合が非常に強いため、膜厚の増加に伴って反転磁界分散は低減されるものの磁気クラスターサイズが急激に増加して隣接トラックの影響を受けやすくなったためと考えられる。
【００８１】
また、実施例３−２〜３−４と比較例３−９の比較から、磁性層４５の中央付近においても磁性層４５の初期層付近と同様にＳｉ酸化物を含み且つＣｒの酸化物濃度高いことが重要であることがわかる。中央付近のＣｒ酸化物を形成する元素濃度の和が７at.％から２０at.％であれば問題ない。この範囲であれば、磁性層４５の初期層（第一磁性層４５１）に比べて酸化物の濃度が変動しても問題ないことがわかる。
【００８２】
また、磁性層４５において、Ｃｒ酸化物を多く含み粒界幅の広い磁性層の下層の割合が半分以下になると、磁性層内の交換結合が十分に低減できなくなるため好ましくないが、実施例３−１のようにＣｒの酸化物濃度が高い第一磁性層４５１を半分より厚くした場合には、第二磁性層４５２、第三磁性層４５３をともにＳｉ酸化物を含みＣｒ酸化物を殆ど含まない膜としても良いことが解る。
【００８３】
上記条件を満たせば、磁性層４５を４層以上から構成しても良いし、分割した磁性層の各層においてさらに酸素濃度に勾配をつけても良い。
【００８４】
本実施例の媒体においては、熱安定性の指標となる−Ｈｎは１５９ｋＡ／ｍ以上の値を有し、熱的に問題ない。
【００８５】
［実施例４］
本発明による磁気記憶装置の模式図を図１８に示す。図１８（ａ）は平面模式図、図１８（ｂ）は断面模式図である。磁気記録媒体１０は上記実施例１〜３の垂直磁気記録媒体で構成され、磁気記憶装置は、この磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部１１、記録部と再生部を備える磁気ヘッド１２、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対運動させるアクチュエータ１３、磁気ヘッドへの信号の入出力を行うための信号処理系１４を有する。
【００８６】
磁気ヘッド１２と磁気記録媒体１０の関係を図１９に示す。磁気ヘッド１２の磁気的な浮上量を４ｎｍとし、再生部２０の再生素子２１にはトンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ）を使用し、シールドギャップ長５０ｎｍ、トラック幅５０ｎｍである。記録部２２の主磁極２３の周りにはラップアラウンドシールド２４が形成され、主磁極先端部の幾何学的なトラック幅は８０ｎｍ、主磁極−トレーリングシールド間の距離は５０ｎｍ、主磁極−サイドシールド間距離は８０ｎｍとした。主磁極２３、垂直磁気記録媒体１０の軟磁性下地層、補助磁極２５は磁気回路を構成し、その磁気回路に鎖交する薄膜導体コイル２６に通電することによって主磁極２３から発生された記録磁束は、垂直磁気記録媒体１０の磁性層及び軟磁性下地層を通って補助磁極２５に戻る。
【００８７】
本発明の媒体を用いることにより、１ｃｍあたりのトラック密度を86614トラック、１ｃｍあたりの線記録密度を472441ビットとすることによって、１平方センチあたり４０．９ギガビットでの動作を確認でき、隣接トラック消去も実用上問題のないレベル（１以下）を確保できた。また、実施例２−２の媒体との組み合わせにおいて、１ｃｍあたりのトラック密度を87795トラック、１ｃｍあたりの線記録密度を531496ビットとすることによって、１平方センチあたり４６．７ギガビットでの動作を確認でき、隣接トラック消去も実用上問題のないレベル（１以下）を確保できた。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明による垂直磁気記録媒体の一例の断面模式図。
【図２】軟磁性下地層のある二層垂直磁気記録媒体の補正後のカーループと飽和磁界（Ｈｓ）の定義を表す図。
【図３】第一磁性層のＣｒ酸化物を構成する元素濃度と媒体Ｓ／Ｎの関係を示す図。
【図４】第一磁性層のＣｒ酸化物を構成する元素濃度と逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）の関係を示す図。
【図５】第一磁性層のＣｒ酸化物を構成する元素濃度とすべての酸化物を構成する元素濃度の関係を示す図。
【図６】Ｓｉなどの酸化物生成自由エネルギーの高い酸化物を含み、多くのＣｒの酸化物を含む本実施例の第一磁性層の平面構造を透過電子顕微鏡で観察した観察像の模式図。
【図７】Ｓｉなどの酸化物生成自由エネルギーの高い酸化物を多く含み、Ｃｒの酸化物が少ない比較例の第一磁性層の平面構造を透過電子顕微鏡で観察した観察像の模式図。
【図８】媒体Ｓ／Ｎの第二磁性層のＣｒ酸化物を構成する元素濃度に対する依存性を表す図。
【図９】オーバーライト特性の第二磁性層のＣｒ酸化物を構成する元素濃度に対する依存性を表す図。
【図１０】反転磁界分散（Ｈｓ−Ｈｃ）の第二磁性層のＣｒ酸化物を構成する元素濃度に対する依存性を表す図。
【図１１】第二磁性層のＣｒ酸化物を構成する元素濃度が高い比較例の第二磁性層と強磁性金属層の平面構造を透過電子顕微鏡で観察した観察像の模式図。
【図１２】第二磁性層のＣｒ酸化物を構成する元素濃度が低い実施例の第二磁性層と強磁性金属層の平面構造を透過電子顕微鏡で観察した観察像の模式図。
【図１３】媒体Ｓ／Ｎの第二磁性層のすべての酸化物を構成する元素濃度に対する依存性を表す図。
【図１４】本発明による垂直磁気記録媒体の構造例を示す断面模式図。
【図１５】比較例の媒体の断面構造を透過電子顕微鏡で観察した観察像の模式図。
【図１６】本発明の媒体の断面構造を透過電子顕微鏡で観察した観察像の模式図。
【図１７】本発明による垂直磁気記録媒体の構造例を示す断面模式図。
【図１８】磁気記憶装置の断面模式図。
【図１９】磁気ヘッドと磁気記録媒体の関係を示す模式図。
【符号の説明】
【００８９】
１０：垂直磁気記録媒体、１１：媒体駆動部、１２：磁気ヘッド、１３：アクチュエータ、１４：信号処理系、２０：再生部、２１：再生素子、２２：記録部、２３：主磁極、２４：ラップアラウンドシールド、２５：補助磁極、２６：薄膜導体コイル、４１：基板、４２：密着層、４３：軟磁性下地層、４４：配向制御偏析促進層、４５：磁性層、４５１：第一磁性層、４５２：第二磁性層、４５３：第三磁性層、４６：強磁性金属層、４７：保護層
【図１】
0005184843.tif 000006
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005184843.tif 000021
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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