(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板上に裏打磁性膜を介して垂直磁化膜が設けられた垂直磁気記録媒体において、前記裏打磁性膜と前記垂直磁化膜の間に複数の層から構成される中間膜を有し、前記中間膜が酸素含有層と該酸素含有層の表面側に形成され島状に孤立した複数の凸構造からなる金属層の少なくとも２層から構成されており、前記金属層はＴａであり、前記金属層の膜厚が、０．２ｎｍ以上０．７ｎｍ以下であり、前記島状に孤立した複数の凸構造に対応して上記垂直磁化膜の各結晶粒が形成されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
非磁性基板上に裏打磁性膜を介して垂直磁化膜が設けられた垂直磁気記録媒体において、前記裏打磁性膜と前記垂直磁化膜の間に複数の層から構成される中間膜を有し、前記中間膜が酸素含有層と前記酸素含有層の表面側に形成された金属層の少なくとも２層から構成され、前記金属層はＴａであり、前記金属層の膜厚が、０．２ｎｍ以上０．７ｎｍ以下であり、その断面を透過電子顕微鏡により観察した場合に前記酸素含有層の表面側に隣接する厚さ１ｎｍ以内の領域がコントラストの異なる領域によって膜面方向に分断された不連続な形状であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
非磁性基板上に裏打磁性膜を介して垂直磁化膜が設けられた垂直磁気記録媒体であって、前記裏打磁性膜と前記垂直磁化膜の間に設けられた中間膜を有し、該中間膜は、酸素含有層と前記酸素含有層の表面側に形成された金属層とを少なくとも有し、前記金属層はＴａであり、前記金属層の膜厚が、０．２ｎｍ以上０．７ｎｍ以下であり、その断面を透過電子顕微鏡により観察した場合に、前記酸素含有層の表面側に隣接する厚さ１ｎｍ以内の領域がコントラストの異なる領域によって膜面方向に分断された不連続な形状として観察される断面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から３のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体において、断面を透過電子顕微鏡により観察した場合に前記垂直磁化膜の各結晶粒を膜面方向に区切る粒界が前記コントラストの異なる領域の位置に対応してその表面側に形成されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
非磁性基板上に裏打磁性膜を介して垂直磁化膜が設けられた垂直磁気記録媒体において、前記裏打磁性膜と前記垂直磁化膜の間に複数の層から構成される中間膜を有し、前記中間膜が酸素含有層と前記酸素含有層の表面側に形成された金属層の少なくとも２層から構成され、前記金属層はＴａであり、前記金属層の膜厚が、０．２ｎｍ以上０．７ｎｍ以下であり、その断面を透過電子顕微鏡により観察した場合に前記酸素含有層の形状に関して基板側界面が平坦であるのに対して表面側界面が凹凸のある形状となってい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に記載の垂直磁気記録媒体において、前記凹凸のある形状が前記垂直磁化膜の各結晶粒を膜面方向に区切る粒界に対応する位置においておおむね凸形状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から６のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体において、前記酸素含有層がＭｇＯで構成されてい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から６のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体において、前記垂直磁化膜がＣｏとＣｒを主成分とする合金で構成されてい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から６のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体において、前記垂直磁化膜が、ＣｏあるいはＣｏを主成分とする合金からなる層とＰｄあるいはＰｄを主成分とする合金からなる層とが周期的に積み重なった構造の垂直磁化膜で構成されてい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から９のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体において、前記垂直磁化膜が前記金属層上に酸素を含有する合金層を介して形成されてい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、前記酸素を含有する合金層がPd、Pt、Au、あるいはAgを主たる成分とすることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１２】
請求項１０または１１のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体において、前記酸素を含有する合金層がＢまたはＳｉを含有していることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１３】
請求項１から３のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体において、前記金属層はその平均膜厚を０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下とすることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１４】
請求項５に記載の垂直磁気記録媒体において、前記金属層はその平均膜厚を０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下とす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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大容量の情報記録が可能な磁気記録媒体及びその製造方法並びにそれを用いた磁気記憶装置に係り、特に高密度磁気記録に好適な磁気記録媒体およびこれを用いた磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報化社会の進行により日常的に扱う情報量が増加し、これに伴って磁気記憶装置に対する大容量化の要求が強くなっている。これに対応すべく、高感度の磁気ヘッドや低ノイズの磁気記録媒体などの開発が精力的に行われている。現在実用化されている面内磁気記録方式の場合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ので、線記録密度を高めるため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ことが必要である。ところが、記録層の保磁力が大きくなると記録ヘッドの書き込み能力が不足する問題が生じ、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問題が生じる。このような問題のために現在の面内磁気記録方式を用いて記録密度を向上させることが困難となってきている。
【０００３】
これらの問題を克服する手段として垂直磁気記録方式が検討されている。垂直磁気記録方式の場合は隣接する磁化が向き合わないために高密度記録状態が安定であり、本質的に高密度記録に適した方式であると考えられる。また、単磁極型の記録ヘッドと軟磁性裏打層を有する二層垂直磁気記録媒体とを組合せることにより、記録効率を上げることができ、記録膜の保磁力増加に対応することも可能であると考えられる。ただし、垂直磁気記録方式を用いて高密度記録を実現するためには、低ノイズでかつ熱減磁に強い垂直磁気記録媒体を開発する必要がある。
【０００４】
垂直磁気記録媒体の記録層としては、面内磁気記録媒体で実用化されているCo-Cr-Pt系合金膜や磁気異方性の高いCo層とPd層を積層した人工格子膜などが検討されている。これらの記録層を用いた媒体の低ノイズ化と熱減磁特性改善には記録層を構成する結晶粒の微細化、均一化、及び磁気的孤立化を実現させることが重要である。
【０００５】
Co-Cr-Pt系合金膜を記録層に用いた面内磁気記録媒体の場合、結晶粒界へのCr偏析を利用して微細でかつ磁気的に孤立した結晶粒を形成して低ノイズ特性を得ている。ところが、垂直磁気記録媒体の場合は記録層の結晶粒は六方稠密構造のｃ軸が膜面垂直方向に揃った構造になっており、隣接する結晶粒の面内方向の結晶方位が僅かしか異ならないために、記録膜の形成過程で結晶粒が互いに合体して肥大化し、あるいは粒界のCr偏析不足により結晶粒の磁気的孤立化が不十分になって、低ノイズ特性を得るのが困難である。
【０００６】
このような問題を解決するためには記録層と裏打軟磁性層の間に中間層を形成して、この中間層により記録層の結晶粒の成長を制御するのが効果的であると考えられる。垂直磁気記録媒体の中間層に関する検討は、例えば特許文献１には、〔１１１〕の結晶面を有する島状構造の中間軟磁性膜が開示されている。その目的は中間層による記録層の配向性向上であり、結晶粒の磁気的孤立化や低ノイズ化の効果は記載されていない。また、特許文献２には、酸素過剰で結晶性に乏しい酸化層を用いることが開示されている。その目的は軟磁性裏打層と記録層の磁気的、結晶構造的な関係を有効に断ち切って、記録層の磁化の消失や保磁力の低下を防ぐことである。さらに、特許文献３には、MgO膜がCo-Cr合金系記録層の中間層に適していることが開示されている。その目的は磁性結晶粒の配向性を制御して記録磁性膜の垂直磁気異方性を増大させることである。
【０００７】
これら従来の検討においては結晶粒の磁気的孤立化や低ノイズ化の効果は記載されておらず、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を得るためには、記録層の結晶粒を制御して低ノイズ化を図る中間層の技術が必要である。
【０００８】
一方、Co層とPd層を積層した人工格子膜を記録層に用いた垂直磁気記録媒体の場合、記録層の結晶粒間に作用する磁気的相互作用が非常に強いため遷移ノイズが大きく高密度記録が不可能であった。この問題を解決するために、人工格子膜の結晶粒を磁気的に孤立させる技術が検討されている。例えば特許文献４には、記録膜にB及びOを含有させることにより、記録層の結晶粒が結晶学的に孤立し磁気的にも孤立することが開示されている。ただし、結晶粒の配向性やサイズを制御するためには中間層に関する新たな技術が必要である。Co層とPd層を積層した人工格子膜の中間層あるいは下地層に関する検討は、例えば特許文献５には、PdやPtなどの面心立方構造の金属とAl2O3やMgOなどの酸化物との複合材料からなる下地層を用いることが開示されている。その目的は記録層の結晶粒を小さくし、かつ、粒間の磁気的相互作用を小さくして、遷移ノイズを大幅に減少させることである。ただし、記録層の結晶粒径の増大を防ぐには記録層を分断層によって分割する必要があるなど、結晶粒のサイズや配向性の制御は不十分であると考えられる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６‐２９５４３１号公報
【特許文献２】
特開平７‐７３４２９号公報
【特許文献３】
特開２００１‐２３１４０号公報
【特許文献４】
特開２００２‐２５０３２号公報
【特許文献５】
特開２００１−１５５３２９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を得るためには、記録層の結晶粒を制御するための中間層に関する新たな技術が必要である。高密度記録が可能な二層垂直磁気記録媒体の中間層に要求される条件は、上述した記録層の構造制御だけでなく、記録効率を劣化させないために、その膜厚が小さいことが必要である。中間層が厚い場合には記録ヘッドの磁極から軟磁性裏打層までの距離が長くなり、記録効率が低下するとともに記録分解能が低下することが予想される。したがって、薄くてかつ記録層の構造制御が行なえる中間層の技術が必要である。
【００１１】
垂直磁気記録媒体の中間層に関する従来技術は、記録層の結晶粒制御の観点から判断すると、配向性を向上させた場合には微細化、均一化、及び磁気的孤立化の点に配慮がされておらず、磁気的な孤立化を促進させた場合には配向性向上、微細化、均一化の点に配慮がされていない。また、中間層の膜厚の観点からは薄くする配慮が十分されていない。これらの理由により、媒体ノイズが大きい、熱揺らぎに弱い、記録効率が低い、あるいは記録分解能が低いなどの問題により、高密度記録に適した垂直磁気記録媒体の作製が不可能であった。
【００１２】
本発明の目的は、垂直磁気記録媒体の記録層の結晶粒を磁気的に孤立化し、微細化し、更に均一化させると同時に、中間層を薄膜化することによって、媒体ノイズが小さく、熱揺らぎに強く、記録効率が高く、しかも記録分解能が高い垂直磁気記録媒体を提供することである。また、その製造方法及びそれを用いた高密度記録が可能な磁気記憶装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの特徴によれば、非磁性基板上に裏打軟磁性膜を介して垂直磁化膜が設けられた垂直磁気記録媒体の製造方法として、裏打軟磁性を形成するステップと垂直磁化膜を形成するステップの間に、酸素、窒素、珪素、炭素のいずれかを含有する非金属元素含有層を形成するステップとその表面に島状に孤立した構造からなる金属層を形成するステップの少なくとも２つのステップを有する。なお、この島状に孤立した構造の金属層は、その平均膜厚を0.1nm以上でかつ2nm以下とすることがより好ましく、この膜厚設定により金属層は非金属元素含有層の全表面を覆い尽くすことなく島状に孤立した複数の凸構造として形成され、しかもそのサイズが微細となる。この島状に孤立した複数の凸構造のそれぞれを核として記録層の結晶粒を成長させることにより、微細でかつ磁気的に孤立した結晶粒で構成された記録層を得ることができる。
【００１４】
記録層の結晶粒を中間層によって制御する方法として、中間層自体の結晶粒界を明瞭に形成してこの上に直接記録層を形成する方法が考えられる。しかし、このような中間層を形成するためには膜厚を大きくする必要がある。中間層の膜厚が小さいときには微細な結晶粒で構成されるかあるいはアモルファス構造となるために、通常はおおむね均一な膜となり、明瞭な結晶粒界は形成されない。また、中間層に凹凸を付与して記録層の結晶粒を制御する方法も考えられる。しかし、凹凸を付与するためには、やはり膜厚を大きくする必要がある。酸化物層の挿入により凹凸の付与は容易になると考えられるが、この場合も膜厚が大きいほど効果は大きい。また、凹凸の付与だけでは結晶粒サイズの制御は難しく、結晶粒の微細化と均一化に問題が残る。
【００１５】
このような問題に対し、本発明者らは、酸素含有層の表面に平均膜厚が0.1nm以上でかつ2nm以下となるように金属層を形成することにより、島状に孤立した構造からなる金属層を形成することができ、この孤立した複数の島構造（凸構造）のそれぞれを核として記録層の結晶粒を成長させることにより、微細でかつ磁気的に孤立した結晶粒で構成された記録層を得ることができることを見出した。酸素含有層は表面エネルギーが小さいため、この表面に相対的に表面エネルギーの大きな金属層を形成すると、膜厚が極薄い場合に限って、金属層が酸素含有層表面を一様に覆い尽くすことなく島状に孤立した構造が形成される。しかも、そのサイズは微細であり、金属層の材料、膜厚、及び形成温度によって調節も可能であり、直径10nm以下にすることは容易である。この島状の金属層は、その上に形成される中間層または記録層の結晶成長の核となり、かつ配向性を制御する役割を担い、一方で島状金属層の周囲に残された酸素含有層は、その上に形成される中間層または記録層へ酸素を供給したり欠陥を導入して、記録層の結晶粒界の形成に寄与すると考えられる。このようにして形成された結晶粒界は格子欠陥が多く配向性が乱れているので、例えばCo-Cr合金系記録層の場合には粒界へのＣｒ偏析が促進され、他の記録層の場合にも添加物元素が粒界に偏析し易く、結晶粒の磁気的な孤立化に大きな効果を発揮すると考えられる。また、隣接する結晶粒の合体を阻止する効果もあるため、結晶粒サイズの増大阻止と均一化にも役立つと考えられる。中間層の膜厚に関しては、酸素含有層はその表面の役割が重要であるため薄くても問題なく、その他の配向性制御層などを含めても、中間層全体の膜厚として３ｎｍ以下と非常に薄くすることが可能である。
【００１６】
酸素含有層の表面に形成する島状金属層に用いる材料としては、酸素含有層と反応し難いものを選ぶ必要である。例えば、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕなどの高融点金属、あるいはこれら高融点金属元素を主成分とする合金、または、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇなどの貴金属、あるいはこれら貴金属元素を主成分とする合金が適している。これらの材料以外にもＮｉ、Ｃｏ、あるいはこれら金属元素を主成分とする合金を用いた場合にも本発明の効果が得られる。
酸素含有層の表面に形成する金属層を島状に孤立した構造とするためには、金属層の平均膜厚はその材料によって異なり、主に材料の融点に依存すると考えられる。例えば、高融点金属であるＴａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、あるいはこれら金属元素を主成分とする合金の場合には、0.1nm以上1nm以下の範囲であり、Ni、Co、あるいはこれら金属元素を主成分とする合金の場合には0.5nm以上1.2nm以下の範囲であり、Pd、Pt、Au、Ag、あるいはこれら金属元素を主成分とする合金の場合には0.5nm以上2.0nm以下の範囲である。
なお、酸素含有層の表面に金属層を形成すると、この基板温度が、例えば100℃以下と低い場合には、上述した平均膜厚範囲内で平均膜厚を小さく設定したほうが本発明の効果が大きく、例えば200℃以上と高い場合には、上述した平均膜厚範囲内で平均膜厚を大きく設定したほうが本発明の効果が大きい。
【００１７】
酸素含有層に用いる材料としてはMgOが望ましい。記録層にCo-Cr-Pt系合金膜を用いた場合でも、Co層とPd層を積層した人工格子膜を用いた場合でも、このMgO膜を酸素含有層として用いると、記録層の結晶配向性が良好となる。また、このMgO膜の形成前に配向制御用金属膜を形成することにより、記録層の結晶配向性はさらに向上する。
【００１８】
上述した島状金属層の上に直接記録層を形成しても本発明の効果は得られるが、より大きな効果を得るためには、この島状金属層の上に酸素を含有する金属中間層を形成したのち、記録層を形成することがより望ましい。この酸素を含有する金属中間層は、孤立した複数の島構造からなる島状金属層の周囲に残された酸素含有層上に酸化物で構成された明瞭な結晶粒界を形成し、これら結晶粒界が記録層の結晶粒の磁気的孤立化を促進する働きがあると考えられる。上述した酸素を含有する金属中間層の主成分としては貴金属元素であるPd、Pt、Au、Agが望ましく、添加元素としてBまたはSiを含有していることが望ましい。貴金属元素は結晶粒を形成し、記録層が成長するための核となり、記録層の配向性を制御する役割を担い、添加元素は酸素とともに結晶粒界を形成する役割を担う。
【００１９】
前記酸素含有層の代わりに、窒素、珪素、炭素のいずれかを含有する層を用いた場合にも同様の効果が得られる。窒素、珪素、炭素のいずれかを含有する層は酸素含有層と同様に表面エネルギーが小さく、その表面に形成される金属層が島状に孤立した構造となるからであると考えられる。
【００２０】
上述した垂直磁気記録媒体は、記録部が単磁極型ヘッドで構成され、再生部が巨大磁気抵抗効果素子あるいは磁気抵抗効果トンネル接合膜で構成された磁気ヘッドと組合わせることにより、高記録密度における十分な信号強度を得ることができ、高い記録密度を持った信頼性の高い磁気記憶装置を実現することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
＜実施例１＞
本実施例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）を用いて形成した。このスパッタリング装置は８個のプロセスチャンバーと１個の基板導入チャンバーから成り、各チャンバーは独立に排気されている。すべてのプロセスチャンバーを1×10-5Pa以下の真空度まで排気した後、基板を載せたキャリアを各プロセスチャンバー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ー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て、直径110mmのターゲットを用いて膜形成を行なった。金属膜及びカーボン膜はDCスパッタにより、酸化物膜はRFスパッタにより形成した。加熱用のプロセスチャンバーにはランプヒータを設置して、投入電力の調節により基板温度を制御した。基板温度の確認は放射型温度計を用いて行なった。
【００２３】
図１は本発明による垂直磁気記録媒体の一実施形態を表し、その断面構造図である。以下に、この媒体の作製手順を示す。基板10としては、厚さ0.635mm、直径65mmの結晶化ガラスを用いた。まず、基板10の上にNi-37.5at%Ta-10at%Zr合金からなる膜厚30nmのシード層11を形成し、次にFe-8at%Ta-12at%C 合金からなる膜厚400nmの裏打軟磁性層12を形成した。その後、ランプヒータに1600Wの電力を12秒間投入して加熱を行なった。そのときの到達基板温度は約450℃である。次に、基板温度が下がるのを待ってから、Ni-37.5at%Ta-10at%Zr合金からなる膜厚3nmの第一中間層13を、MgOからなる膜厚1nmの第二中間層14を形成し、その上にTaからなる第三中間層15を形成した。Ta中間層形成直後の基板温度は約250℃である。島状金属層として機能するTa中間層に関しては、膜厚の異なるサンプルを数種類作製した。次にCo-17at%Cr-14at%Pt-4at%B合金からなる膜厚20nmの記録層16を、更に膜厚5nmのカーボン保護層17を形成した。これら各層の膜厚は平均的な膜厚であり、スパッタ時間と投入電力により調節した。投入電力はFe-Ta-C裏打軟磁性層及びカーボン保護膜を形成する場合は1000Ｗ、Ni-Ta-Zr第一中間層を形成する場合には100W、Ta第三中間層を形成する場合には70W以上300Ｗ以下の範囲に、Ni-Ta-Zrシード層、MgO第二中間層及びCo-Cr-Pt-B記録層を形成する場合には500Wに設定した。また、スパッタガスとしてはアルゴンを用い、DCスパッタを行なう時には0.5 Pa、RFスパッタを行なう時には2.0Paの圧力に設定した。カーボン保護層まで形成した後、媒体をチャンバーから取り出し、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。
【００２４】
この実施例１の媒体と比較するためのサンプルとして、中間層の構成のみが異なっており、それ以外の膜構成及びプロセス条件は実施例１と同じである垂直磁気記録媒体を作製し、これを比較例１とした。比較例１の媒体の中間層構成は実施例１の媒体とは異なり、酸素含有層として機能するMgO第二中間層14を形成せずに、Ni-Ta-Zr合金の第一中間層13上に直接Ta中間層15を形成した構成となっている。Ta中間層に関しては実施例１と同様に膜厚の異なるサンプルを数種類作製した。
【００２５】
実施例１及び比較例１に記載した媒体について測定した記録層の保磁力及び角形比をそれぞれ図２及び図３に示す。保磁力及び角形比は以下の方法により評価した。測定装置としてはカー効果型磁力計を用いた。サンプル温度が約25℃になるように環境を設定し、磁界をサンプルの膜面垂直方向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1760kA/mからマイナス1760kA/m、そしてマイナス1760kA/mからプラス1760kA/mまでを64秒間で行なった。得られたカーループについて傾き補正とオフセット補正を行ない、保磁力と角形比を求めた。
図２に、保磁力に対するTa中間層（島状金属層）の膜厚依存性を示すが、実施例１では、MgO中間層上にTa中間層を積層した場合でかつTa中間層の膜厚が0.2nm以上で0.7nm以下の場合に限って保磁力が大きくなる。Ta中間層が0.7nmより厚い場合や比較例１のようにMgO中間層を形成しない場合には、200kA/m以下の保磁力しか得られなかった。角形比については、Ta中間層を用いずに、MgO中間層上に直接Co-Cr-Pt-B記録層を形成した場合には記録層の配向性が悪く、角形比は0.3以下と非常に低いが、Ta中間層を膜厚0.2nm以上MgO中間層上に形成することにより、角形比が0.8程度まで回復し記録層の配向性にも問題がなくなる。
【００２６】
実施例１及び比較例１の媒体について、スピンスタンドにおける記録再生特性の評価を行なった。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、トラック幅を150nmの単磁極型書き込み素子からなる複合磁気ヘッドである。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、再生出力とノイズを測定した。媒体Ｓ／Ｎは1970 fr/mm（50 kFCI）の線記録密度における孤立波再生出力と23620 fr/mm（600 kFCI）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23620 fr/mm（600 kFCI）の線記録密度における再生出力と1970 fr/mm（50 kFCI）の線記録密度における再生出力の比によって評価した。媒体Ｓ／Ｎと分解能の評価結果をそれぞれ図４及び図５に示す。酸素含有層であるMgO中間層上に膜厚が0.2nm以上で0.7nm以下のTa中間層を形成した媒体において、媒体S／N及び分解能の向上が確認できた。媒体Ｓ／Ｎは最大で約2dB向上しており、Ta中間層の膜厚に対する傾向は図２の保磁力の結果と同じである。Ta中間層の島状成長がCo-Cr-Pt-B記録層の結晶粒の孤立化を促し、媒体ノイズが低減された結果と考えられる。
【００２７】
このような磁気特性と記録再生特性の向上は、酸素含有層であるMgO中間層上に形成したTaが島状成長したことによると考えられる。これを確認するために、実施例１及び比較例１と同じ膜構成とプロセス条件で媒体を作製する過程において、Ta中間層を形成した時点でスパッタリング装置からサンプルを取りだし、その表面の形状を原子間力顕微鏡によって観察した。図６に、MgO中間層上にTa中間層を膜厚0.1nm形成した場合（ａ）、0.3nm形成した場合（ｂ）、1.0nm形成した場合（ｃ）、及びMgO中間層を形成せずにNi-Ta-Zr合金中間層上に直接Ta中間層を膜厚0.3nm形成した場合（ｄ）の4種類のサンプルについて観察した表面形状の模式図を示す。図６の（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｈ）にはそれぞれ（ａ）のＡ１−Ａ２断面、（ｂ）のＢ１−Ｂ２断面、（ｃ）のＣ１−Ｃ２断面及び（ｄ）のＤ１−Ｄ２断面に対応する表面の高さプロファイルを示す。図６（ｂ）と（ｆ）に示すように、MgO中間層上にTa中間層を膜厚0.3nm形成した場合には、表面に非常に大きな凹凸が形成されており、Taがほぼ島状に孤立した構造に形成され、即ち、孤立した複数の島構造が形成されていると思われる。それに対してTa中間層の膜厚0.1nmの場合（ａ）と（ｅ）にはTaが島状になっているものの被覆率が低く、凹凸も小さい。一方、Ta中間層膜厚1.0nmの場合（ｃ）と（ｇ）及びMgO中間層がない場合（ｄ）と（ｈ）には表面がほぼ一様にTaで覆われることにより、凹凸が小さくなっていると思われる。
【００２８】
この媒体の構造の違いをさらに詳しく調べるために、実施例１で作製したサンプルの中で、MgO中間層上にTa中間層を膜厚0.3nm形成した場合と1.0nm形成した場合の2種類のサンプルについて、高分解能の透過電子顕微鏡を用いて媒体の断面構造の観察を行なった。観察方向から見て前後に隣接する結晶粒が重なって観察されないように、観察サンプルは非常に薄く成形した。観察領域においては約10nmの厚さまで薄くして断面構造の観察行なった。
【００２９】
図７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。酸素を含有するMgO中間層71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Ta中間層72は膜厚が小さいこととCo-Cr-Pt合金記録層73とのコントラストの差が小さいことからほとんど認識できない。Co-Cr-Pt合金記録層73は膜面方向に分割された多結晶構造となっている。その粒径は10nm程度であるが、場所によっては粒界が不明瞭である。観察サンプルの厚さ方向に関して斜めに粒界が存在しているためと考えられる。図７の(a)に示すTa中間層膜厚0.3nmの場合と、(b)に示すTa中間層膜厚1nmの場合を比較すると、酸素を含有するMgO中間層71の形状に違いが観察される。図７の(a)の場合には、MgO中間層の形状に関して基板側界面が平坦であるのに対して表面側界面が凹凸のある形状となっている。一方、図７の(b)の場合には、MgO中間層71の形状に関して基板側界面も表面側界面も同様に平坦である。図７の(a)の場合には、MgO中間層の上に島状に孤立した構造のTa中間層が形成されたことによりMgO中間層の表面側界面に凹凸が形成さる。このような凹凸の表面側界面を有する中間層によって、本発明の効果が得られることが確認できた。
【００３０】
実施例１の媒体において記録層組成の影響を調べるために、実施例１の媒体とは記録層組成のみが異なり、それ以外の膜構成とプロセス条件は同じである垂直磁気記録媒体を作製した。記録層としては実施例１に用いたCo-17at%Cr-14at%Pt-4at%B合金以外に、Co-15at%Cr-14at%Pt-4at%B合金、Co-19at%Cr-14at%Pt合金及びCo-17at%Cr-14at%Pt合金を用いた。保磁力に対するTa中間層の膜厚依存性を図８に示す。いずれの記録層組成の場合でもほぼ同じ中間層膜厚の範囲で保磁力の増加が見られており、記録層の組成に依らず本発明の効果が得られることが確認できた。
【００３１】
実施例１の媒体において基板温度の影響を調べるために、実施例１の媒体とは中間層及び記録層を形成するときの基板温度のみが異なり、それ以外の膜構成とプロセス条件は同じである垂直磁気記録媒体を作製した。Ta中間層形成直後の基板温度が、170℃、250℃及び290℃になるようにNi-Ta-Zr中間層形成前の待ち時間を調節した。保磁力及び角形比に対するTa中間層の膜厚依存性をそれぞれ図９及び図１０に示す。同じ組成の記録層を用いているにもかかわらず、記録層を形成するときの基板温度が異なるために各基板温度条件によって保磁力のレベルが異なっている。保磁力が増加するTa中間層の膜厚範囲は、基板温度が170℃の場合は0.1nm以上で0.4nm以下、基板温度が250℃の場合は0.2nm以上で0.7nm以下、基板温度が290℃の場合は0.2nm以上で1 nm以下であった。Ta中間層の膜厚範囲が形成時の基板温度によって異なる理由は、Ta中間層の島状構造が温度によって異なるためと考えられる。基板温度が低いときには島状のTa中間層がより平らに形成されるため、少しでも膜厚が増えると島状ではなく連続的な膜となり本発明の効果が得られないと考えられる。逆に基板温度が高いときには島状のTa中間層が盛り上がりの大きい形状として形成されるため、Ta中間層の膜厚が足りない場合にはTa中間層のMgO中間層表面の被覆率が低いために記録層の配向性が悪く角形比が低下するが、Ta中間層膜厚が例えば1 nm程度に厚くなっても島状の構造が保たれていると考えられる。以上のように基板温度を変えて媒体を作製した結果、本発明の効果が得られるTa中間層の膜厚は0.1nm以上で1nm以下の範囲であることがわかった。
【００３２】
＜実施例２＞
この実施例２の垂直磁気記録媒体は実施例１と同様の膜構成及び同じプロセス条件で作製した。ただし、中間層の構成は第一中間層13にNi-37.5at%Ta合金を、第二中間層14にMgOを、第三中間層15にNi-37.5at%Ta合金を用いた。Ni-Ta第三中間層形成直後の基板温度は約250℃とし、記録層にはCo-17at%Cr-14at%Pt合金を用いた。
【００３３】
この実施例２の媒体と比較するためのサンプルとして、中間層の構成のみが異なっており、それ以外の膜構成及びプロセス条件は実施例２と同じである垂直磁気記録媒体を作製し、これを比較例２とした。比較例２の媒体の中間層構成は実施例２の媒体とは異なり、酸素を含有するMgO第二中間層14を形成せずにNi-Ta合金第一中間層13上に直接Ni-Ta合金の第三中間層15を形成した構成となっている。すなわち中間層はNi-Ta合金のみで構成されている。
【００３４】
実施例２及び比較例２の媒体について、測定した記録層の保磁力及び角形比をそれぞれ図１１及び図１２に示す。保磁力及び角形比の評価方法は実施例１と同じである。図１１に保磁力のNi-Ta合金中間層の膜厚依存性を示すが、酸素含有層の役割を担うMgO第二中間層を用いた場合で、かつ、島状金属層としての役割を担うようにNi-Ta合金第三中間層の膜厚が0.5nm以上で1.2 nm以下の場合に限って保磁力が大きくなる。Ni-Ta合金第三中間層が1.2nmより厚い場合や比較例２に記載のようにMgO第二中間層を用いない場合には、270kA/m以下の保磁力しか得られなかった。角形比については、MgO第二中間層上に形成されたNi-Ta合金第三中間層が薄い場合には記録層の配向性が悪く、角形比は低いが、Ni-Ta合金第三中間層を膜厚1 nm以上形成することにより、角形比が1.0程度まで増加し記録層の配向性にも問題がなくなった。
【００３５】
実施例２及び比較例２の媒体についてスピンスタンドにおける記録再生特性の評価を行なった。この評価方法は実施例１と同じである。媒体Ｓ／Ｎの評価結果を図１３に示す。MgO中間層上に0.5nm以上で1.2 nm以下の膜厚のNi-Ta合金第三中間層を形成した媒体において、媒体S／Nの向上が確認できた。媒体Ｓ／Ｎは最大で約3dB向上しており、Ni-Ta合金第三中間層の膜厚に対する傾向は図１１の保磁力の結果と同じである。
【００３６】
この実施例の効果は、酸素を含有するMgO中間層上に形成されたNi-Ta合金中間層の島状構造がCo-Cr-Pt記録層の結晶粒の孤立化を促したことによると考えられる。MgO中間層上に形成される島状構造の中間層が、実施例１のようにTaであっても、本実施例のようにNi-Ta合金であっても本発明の効果が得られることがわかった。ただし、中間層を同じ基板温度において形成しているにもかかわらず、効果の得られる中間層の膜厚範囲が、Taの場合には0.2nm以上で0.7nm以下、Ni-Taの場合には0.5nm以上で1.2nm以下と異なっている。これは島状金属層の形状が、それを形成する物質の種類によって異なるためと考えられる。Taのように融点の高い金属を用いた場合は平らな形状になり易く、それに比べて融点が低い金属や合金を用いた場合には盛り上がりの大きい形状になり易いと推察される。
【００３７】
実施例２の媒体においてMgO第二中間層（酸素含有層）の上に形成する第三中間層（島状金属層）に用いる金属元素の影響を調べるために、実施例２の媒体とは第三中間層に用いる材料のみが異なり、それ以外の膜構成とプロセス条件は同じである垂直磁気記録媒体を作製した。第三中間層形成直後の基板温度を170℃、250℃、及び290℃の3種類の異なる条件に設定して、本発明の効果が得られる第三中間層の膜厚範囲を調べた。第三中間層に用いる金属としてW、Nb、Mo、及びCo-40at%Cr合金を選んだ。MgO中間層上にW、Nb、またはMoからなる中間層を形成した場合には、第三中間層膜厚に対する保磁力の変化は実施例１のTa中間層の場合と同じ傾向を示し、本発明の効果が得られる第三中間層の膜厚範囲は0.1nm以上で1nm以下であった。一方、MgO中間層上にCo-Cr合金中間層を形成した場合には、第三中間層膜厚に対する保磁力の変化は実施例２のNi-Ta合金中間層の場合と同じ傾向を示し、本発明の効果が得られる第三中間層の膜厚範囲は0.5nm以上で1.2nm以下であった。
【００３８】
実施例２の媒体において、第二中間層としてMgOの代わりにAl2O3を用い、第三中間層にはRuを用い、それ以外の膜構成とプロセス条件は同じである垂直磁気記録媒体を作製した。第三中間層形成直後の基板温度は約250℃とした。第三中間層膜厚に対する保磁力の変化は実施例１のTa中間層の場合と同じ傾向を示し、本発明の効果が得られるRu中間層の膜厚範囲は0.2nm以上で0.7nm以下であった。第二中間層はMgOである必要はなく、Al2O3でも本発明の効果が得られることを確認した。比較例１に記載されているようにNi-Ta-Zr合金第一中間層上に直接第三中間層を形成した場合や、比較例２に記載されているようにNi-Ta合金第一中間層上に直接第三中間層を形成した場合には、本発明の効果が得られなかったことから判断すると、MgOやAl2O3のような酸化物層（酸素含有層）の上に薄い金属層を積層したときに孤立した島状構造の金属層が形成されると考えられる。
【００３９】
＜実施例３＞
この実施例の垂直磁気記録媒体は上述した実施例１と同様のプロセス条件で作製した。膜構成は以下の通りである。基板10としては、厚さ0.635mm、直径65mmの結晶化ガラスを用い、シード層11には膜厚30nm のNi-37.5at%Ta-10at%Zr合金膜を用い、裏打軟磁性層12には膜厚500nm のFe-8at%Ta-12at%C 合金膜を用いた。第一中間層13には膜厚1nmのNi-37.5at%Ta-10at%Zr合金膜を、第二中間層14には膜厚1nmのMgO膜を、そして第三中間層15にはPd膜を用いた。Pd第三中間層形成直後の基板温度は約120℃となるようにした。島状金属層として機能するPd第三中間層に関しては膜厚の異なるサンプルを数種類作製した。記録層16には膜厚0.3nmのCo-15at%B合金層と膜厚1nmのPd層を15層ずつ積層した人工格子膜を用いた。人工格子膜の形成は、基板の前を毎分100回転の速度で回転するマグネトロンカソードに取付けられた直径90ｍｍのCo-B合金ターゲットとPdターゲットを同時に放電させることにより行なった。人工格子膜を形成するときのスパッタガスとしてはアルゴンと酸素の混合ガスを用い、総ガス圧を5.6Pa、酸素分圧を70mPaとした。保護層17には膜厚5nmのカーボンを用いた。
【００４０】
この実施例３の媒体と比較するためのサンプルとして、中間層の構成のみが異なっており、それ以外の膜構成及びプロセス条件は実施例３と同じである垂直磁気記録媒体を作製し、これを比較例３とした。比較例３の媒体の中間層構成は実施例３の媒体とは異なり、酸素含有層を担うMgO中間層14を形成せずにNi-Ta-Zr合金中間層13上に直接Pd中間層15を形成した構成となっている。Pd中間層に関しては実施例３と同様に膜厚の異なるサンプルを数種類作製した。
【００４１】
実施例３及び比較例３の媒体についてスピンスタンドにおける記録再生特性の評価を行なった。その評価方法は実施例１と同じである。媒体Ｓ／Ｎの評価結果を図１４に示す。比較例３の媒体についてはPd中間層の膜厚によらず媒体Ｓ／Ｎが6dB以下であるのに対し、MgO中間層上に0.5nm以上で2 nm以下の膜厚のPd中間層を形成した媒体において、15dB以上の良好な媒体Ｓ／Ｎを得ることができた。記録層としてCo合金層とPd層を積層した人工格子膜を用いた場合についても、本発明の効果により良好なノイズ特性が得られることがわかった。
【００４２】
上述した媒体のＳ／Ｎの向上は、MgO中間層（酸素含有層）上に形成されたPd中間層が孤立した複数の島状構造となり、これら島状構造のそれぞれを核として成長した記録層の結晶粒により、記録層の磁気的孤立化が促進された結果と考えられる。記録層結晶粒の磁気的孤立化を確かめるために、Fe-8at%Ta-12at%C 合金膜からなる裏打軟磁性層12の代わりに同じ膜厚のNi-37.5at%Ta-10at%Zr合金膜を形成した以外は実施例３及び比較例３と全く同じ媒体を作製し、これらのサンプルの磁気特性を評価した。これらのサンプルに裏打軟磁性層を形成しない理由は振動試料型磁力計により記録層のみの磁化量を測定するためである。サンプル温度が約25℃になるように環境を設定し、磁界をサンプルの膜面垂直方向に印加しながら磁束を検出して磁化曲線を測定した。磁界の掃印は一定速度でプラス1200kA/mからマイナス1200kA/m、そしてマイナス1200kA/mからプラス1200kA/mまでを20分間で行なった。得られた磁化曲線の保磁力付近の傾きを求め、この値を以下αと呼ぶ。αは結晶粒間の交換結合の強さに依存して変化し、交換結合がない場合は１となり、交換結合が強くなると１から増加する。図１５にαのPd中間層膜厚依存性を示す。比較例３に対応するサンプルではαが５以上であるのに対し、実施例３のPd中間層膜厚が0.5nm以上で2nm以下の場合にはαが２以下となっており、結晶粒間の磁気的孤立化が大幅に促進されることが確認できた。
【００４３】
実施例３の媒体においてMgO第二中間層の上に形成する第三中間層（島状金属層を担う）に用いる金属材料としてPdの代わりにPt、Au、Agを用いた垂直磁気記録媒体を作製した。第三中間層膜厚に対する媒体Ｓ／Ｎの変化は実施例３のPd中間層の場合と同じ傾向を示すことがわかった。本実施例による第三中間層では0.5nm以上で2nm以下の膜厚範囲で良好な結果が得られ、Pd中間層の場合と同じあった。
【００４４】
＜実施例４＞
この実施例の垂直磁気記録媒体は実施例３と同様のプロセス条件で作製した。この実施例による垂直磁気記録媒体を表した断面構造図を図１６に示す。膜構成は、第三中間層165のPd膜と記録層167の間に膜厚3nmのPd-10at%B合金膜からなる第四中間層166が形成されていること、及び記録層として膜厚0.35nmのCo-10at%B合金層と膜厚1nmのPd層を15層ずつ積層した人工格子膜を用いたこと以外は実施例３と同じである。Pd-B合金からなる第四中間層はスパッタガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを用い、総ガス圧を2.3Pa、酸素分圧を20ｍPaとして形成した。島状金属層として機能するPd第三中間層に関しては膜厚の異なるサンプルを数種類作製した。
【００４５】
実施例４の媒体についてスピンスタンドにおける記録再生特性の評価を行なった。その評価方法は実施例１と同じである。媒体Ｓ／Ｎの評価結果を図１７に示す。MgO中間層上に0.5nm以上で2 nm以下の膜厚のPd中間層を形成した媒体において、15dB以上の良好な媒体Ｓ／Ｎを得ることができた。これは実施例３と同じ傾向であるが、媒体Ｓ／Ｎは向上しており、Pd-B合金の第四中間層を用いることにより、記録層結晶粒の磁気的孤立化が更に促進されたと考えられる。
【００４６】
実施例４の媒体についてPd-B合金第四中間層の膜厚の効果を調べるために、Pd第三中間層膜厚を1.5nmと固定し、Pd-B合金第四中間層膜厚の異なるサンプルを数種類作製した。比較のために、MgO第二中間層を形成しないこと以外はこれらのサンプルと全く同じ膜構成のサンプルを作製し、これを比較例４とした。スピンスタンドにおける記録再生特性の評価を行なったところ、図１８に示すような媒体Ｓ／Ｎに対するPd-B中間層の膜厚依存性を得た。比較例４の媒体はPd-B中間層膜厚が10nm以下の場合に媒体Ｓ／Ｎが大幅に劣化するのに対して、実施例４の媒体はPd-B中間層膜厚が5nm以下の場合でも良好な媒体Ｓ／Ｎを得ることができる。本実施例によれば、本発明の効果を用いた場合に中間層を厚くすることなく良好なノイズ特性が得られるため、分解能と記録効率を犠牲にすることなく低ノイズ化を実現できる。この効果を第四中間層の材料としてPd-Si合金、Pt-B合金、Au及びAgを用いて確認したところ、同様の結果が得られた。
【００４７】
本実施例において、第二中間層164としてMgO膜を形成する代わりに、膜厚1nmのSi膜を形成した直後に、酸素分圧20mPaとなるようにアルゴンと酸素の混合ガスを５秒間チャンバーに導入することによりSi膜表面を酸素雰囲気に曝したサンプルを作製した。これは、酸化物を直接形成するのではなく、表面酸化により酸素含有層を形成したサンプルであるが、記録層の配向性が僅かに劣化した以外はほぼ同様の特性が得られ、本発明の効果が得られることを確認した。
【００４８】
また、本実施例において、第一中間層163としてNi-Ta-Zr合金膜を形成する代わりに、膜厚1.5nmのPd膜を形成したサンプルを作製した。記録層の配向性をＸ線回折法によって調べたところ、記録層の(１１１)面からの回折ピーク強度が、第一中間層にNi-Ta-Zr合金膜を用いた場合と比較して１０倍以上に大きくなっていた。第一中間層により記録層の配向性を制御できることがわかった。本実施例のようにCo合金層とPd層を積層した人工格子膜を記録層に用いる場合には、面心立方構造のPd、Pt、Au、Ag及びCu、あるいは六方稠密構造のRu及びTiを第一中間層に用いることにより記録層の配向性を向上させることができる。
【００４９】
実施例４の媒体について、その構造の違いをさらに詳しく調べるために、作製したサンプルの中で、MgO中間層上に膜厚1.5nm のPd中間層と膜厚3nmのPd-B合金中間層を形成したサンプル、MgO中間層上に膜厚3nm のPd中間層と膜厚3nmのPd-B合金中間層を形成したサンプル、及びMgO中間層を形成せずに膜厚1.5nmのPd中間層と膜厚20nmのPd-B合金中間層を形成したサンプルの3種類について、高分解能の透過電子顕微鏡を用いて媒体の断面構造の観察を行ない、それぞれ図１９の(a)、(b)及び(c)に観察結果を模式的に書き写した図を示す。観察倍率は約125万倍であり、観察方向から見て前後に隣接する結晶粒が重なって観察されないように観察サンプルは非常に薄く成形した。観察領域においては約10nmの厚さまで薄くして断面構造の観察を行なった。
【００５０】
酸素を含有するMgO中間層191は明るいコントラストで明瞭に観察される。Pd中間層192はPd-B合金中間層193とのコントラストの差が小さいことからほとんど認識できない。Co-B合金層とPd層を積層した人工格子膜194は膜面方向に明瞭に分割された多結晶構造となっている。その粒径はいずれのサンプルにおいても平均すると約11nmである。図１９の(a)に示すPd中間層膜厚1.5nmの場合と、(b)に示すPd中間層膜厚3nmの場合を比較すると、MgO中間層の形状に違いが観察される。図１９の(a)の場合には、MgO中間層の形状に関して基板側界面が平坦であるのに対して表面側界面が凹凸のある形状となっている。一方、図１９の(b)の場合には、MgO中間層の形状に関して基板側界面も表面側界面も同様に平坦である。また、図１９の(a)の場合には記録層の各結晶粒を膜面方向に区切る粒界に対応する位置においてMgO中間層の表面側界面の形状がおおむね凸形状となっている。別の見方をすると、図１９の(a)の場合にはMgO中間層の表面側に隣接する金属層の厚さ1nm以内の領域がコントラストの異なる領域によって膜面方向に分断された不連続な形状となっている。さらに、記録層の結晶粒を膜面方向に区切る粒界が上記のコントラストの異なる領域の位置に対応してその表面側に形成されているという特徴を有している。図１９の3種類の媒体について記録層の結晶粒の形状及びサイズを比較すると、明らかに(a)の場合には均一であり、(b)及び(c)の場合にはバラツキが大きい。膜厚1.5nmのPd中間層を用いることにより記録層の結晶粒が効果的に制御されていることがわかる。以上の観察結果から、本発明の効果を得るためには、図１９の(a)に示されているように、酸素含有層を担うMgO中間層の上に、孤立した島状構造のPd中間層を形成することにより、MgO中間層（酸素含有層）の表面側界面に凹凸を形成し、さらにこの凹凸界面に対応した結晶構造を有する記録層を形成すれば良いことがわかった。
【００５１】
＜実施例５＞
次の実施例による垂直磁気記録媒体は、実施例４と同様の膜構成を有し、同じプロセス条件で作製した。第一中間層163として膜厚1nmのPd膜を用いたこと、及び記録層167としてCo-17at%Cr-14at%Pt合金とSiO2の混合膜を用いたこと以外は実施例４と同じ膜構成である。Co-17at%Cr-14at%Pt合金とSiO2の混合膜の形成は、基板の前を毎分100回転の速度で回転するマグネトロンカソードに取付けられた直径90ｍｍのCo-Cr-Pt合金ターゲットとSiO2ターゲットを同時に放電させることにより行なった。スパッタガスとしてはアルゴンを用い、ガス圧を2.0Paとした。膜厚方向の均一性を確保するために、スパッタレートを低く抑えて24秒間で膜厚20nmを形成した。Co-Cr-Pt合金とSiO2の混合比はそれぞれのカソードに投入する電力の比で調節可能である。本実施例ではSiO2の体積比率が15%となるように設定した。
【００５２】
Pd第三中間層の膜厚を1.5nm、5nm及び20nmの3種類のサンプルを作製し、実施例１と同様の方法を用いてカー効果型磁力計により保磁力を求めた。測定された保磁力はPd第三中間層の膜厚が1.5nm、5nm及び20nmのサンプルについてそれぞれ435kA/m、175kA/m及び256kA/mであった。中間層を厚くすることにより保磁力を増加させることができるが、Pd第三中間層の膜厚を1.5nmとして本発明の効果を利用した場合にはさらに保磁力を増加させることができる。これらのサンプルについて、実施例１と同じ方法を用いてスピンスタンドにおける記録再生特性の評価を行なった。媒体Ｓ／ＮはPd第三中間層の膜厚が1.5nm、5nm及び20nmのサンプルについてそれぞれ17.2dB、5.4dB及び13.7dBであり、Pd第三中間層の膜厚が異なるだけで非常に大きな違いが生じた。記録層にCo-Cr-Pt合金とSiO2の混合膜を用いた場合についても、本発明の効果により媒体Ｓ／Ｎを大幅に改善できることがわかった。
【００５３】
＜実施例６＞
本実施例による垂直磁気記録媒体は、実施例５と同様の膜構成を有し、同様のプロセス条件で作製した。第二中間層16４として膜厚1nmのC膜、Si膜、CN膜、あるいはSiN膜を用いたこと以外は実施例５と同じ膜構成である。Co-17at%Cr-14at%Pt合金とSiO2の混合膜の形成は、Co-Cr-Pt合金に1７％の体積比率でSiO2が混合されたターゲットを用いてRFスパッタにより行なった。スパッタガスとしてはアルゴンを用い、ガス圧を2.0Paとした。
【００５４】
実施例１と同じ方法を用いてスピンスタンドにおける記録再生特性の評価を行なった。媒体Ｓ／Ｎは第二中間層がC膜、Si膜、CN膜及びSiN膜のサンプルについてそれぞれ17.1dB、16.9dB、16.8dB及び16.9dBであり、第二中間層に酸素含有層を用いた場合と同様に良好な媒体Ｓ／Nを得ることができた。第二中間層として酸素含有層の代わりに窒素、珪素、炭素のいずれかを含有する層を用いた場合についても、本発明の効果により媒体Ｓ／Ｎを大幅に改善できることがわかった。
【００５５】
＜実施例７＞
次に、上述した実施例1から６に記載の垂直磁気記録媒体201と、この垂直磁気記録媒体を駆動する駆動部202と、記録部と再生部からなる磁気ヘッド203と、磁気ヘッドを垂直磁気記録媒体に対して相対運動させる手段204と、磁気ヘッドへの信号入力手段と磁気ヘッドからの出力信号再生を行なうための記録再生信号処理手段205とを有する磁気記憶装置を図２０に示すように構成した。磁気ヘッドの記録部には単磁極型の記録用ヘッドを用い、再生部には磁気抵抗センサで構成される再生用ヘッドを用いた。線記録密度1cm当たり294000ビット、トラック密度1cm当たり51000トラックの条件で、磁気ヘッドと磁性膜表面との磁気的スページングを17nmとして記録再生特性を評価したところ、いずれの場合も面記録密度が１平方cm当たり15ギガビットの磁気記憶装置の記録再生特性仕様を充分満たした。さらに、70℃で100時間放置してもビットエラーレートの劣化は0.5桁以下であった。
【００５６】
なお、本発明は基板を結晶化ガラス基板に特定する必要はなく、Al合金基板、ガラス基板、あるいはSi基板等の磁気記録媒体用の基板として知られる材料はいずれにおいても効果がある。また、再生用ヘッドの磁気抵抗センサを磁気抵抗効果トンネル接合膜で構成した場合についても本発明の効果がある。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、垂直磁気記録媒体の記録層の結晶粒を磁気的孤立化、微細化、及び均一化させると同時に中間層を薄膜化することができ、媒体ノイズが小さく、熱揺らぎに強く、記録効率が高く、さらに記録分解能が高い垂直磁気記録媒体及びそれを用いた高密度記録が可能な磁気記憶装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１、実施例２、及び実施例３に記載した垂直磁気記録媒体の断面構造を示す模式図。
【図２】本発明の実施例１及び比較例１に記載した垂直磁気記録媒体の保磁力とTa中間層膜厚の関係を示す図。
【図３】本発明の実施例１及び比較例１に記載した垂直磁気記録媒体の角形比とTa中間層膜厚の関係を示す図。
【図４】本発明の実施例１及び比較例１に記載した垂直磁気記録媒体のＳ／ＮとTa中間層膜厚の関係を示す図。
【図５】本発明の実施例１及び比較例１に記載した垂直磁気記録媒体の分解能とTa中間層膜厚の関係を示す図。
【図６】原子間力顕微鏡により測定されたMgO中間層上に形成されたTa中間層の表面形状を示す図。それぞれ(a)と(e)はMgO中間層上に膜厚0.1nmのTa中間層を形成した場合、(b)と(f)はMgO中間層上に膜厚0.3nmのTa中間層を形成した場合、(c)と(g)はMgO中間層上に膜厚1.0nmのTa中間層を形成した場合、(d)と(h)はMgO中間層を形成せずにNi-Ta-Zr合金中間層上に膜厚0.3nmのTa中間層を形成した場合の表面形状を表す模式図と高さプロファイルである。
【図７】本発明の実施例１に記載した垂直磁気記録媒体の断面を透過電子顕微鏡で観察したときの断面構造を模式的に表した図。(a)はMgO中間層上に膜厚0.3nmのTa中間層を形成した媒体、(b)はMgO中間層上に膜厚1nmのTa中間層を形成した媒体である。
【図８】本発明の実施例１に記載した垂直磁気記録媒体についてCo-Cr-Pt系合金からなる記録層の組成を変えた場合の保磁力とTa中間層膜厚の関係を示す図。
【図９】本発明の実施例１に記載した垂直磁気記録媒体についてTa中間層を形成するときの基板温度を変えた場合の保磁力とTa中間層膜厚の関係を示す図。
【図１０】本発明の実施例１に記載した垂直磁気記録媒体についてTa中間層を形成するときの基板温度を変えた場合の角形比とTa中間層膜厚の関係を示す図。
【図１１】本発明の実施例２及び比較例２に記載した垂直磁気記録媒体の保磁力とNi-Ta合金中間層膜厚の関係を示す図。
【図１２】本発明の実施例２及び比較例２に記載した垂直磁気記録媒体の角形比とNi-Ta合金中間層膜厚の関係を示す図。
【図１３】本発明の実施例２に記載した垂直磁気記録媒体のＳ／ＮとNi-Ta合金中間層膜厚の関係を示す図。
【図１４】本発明の実施例３及び比較例３に記載した垂直磁気記録媒体のＳ／ＮとPd中間層膜厚の関係を示す図。
【図１５】本発明の実施例３及び比較例３に記載した垂直磁気記録媒体のαとPd中間層膜厚の関係を示す図。
【図１６】本発明の実施例４及び実施例５に記載した垂直磁気記録媒体の断面構造を示す模式図。
【図１７】本発明の実施例４に記載した垂直磁気記録媒体のＳ／ＮとPd中間層膜厚の関係を示す図。
【図１８】本発明の実施例４及び比較例４に記載した垂直磁気記録媒体のＳ／ＮとPd-B合金中間層膜厚の関係を示す図。
【図１９】本発明の実施例４に記載した垂直磁気記録媒体の断面を透過電子顕微鏡で観察したときの断面構造を模式的に表した図。(a)はMgO中間層上に膜厚1.5nmのPd中間層と膜厚3nmのPd-B合金中間層を形成した媒体、(b)はMgO中間層上に膜厚3nmのPd中間層と膜厚3nmのPd-B合金中間層を形成した媒体、(c)はMgO中間層を形成せずに膜厚1.5nmのPd中間層と膜厚20nmのPd-B合金中間層を形成した媒体である。
【図２０】本発明の磁気記憶装置の一例を示す模式図。
【符号の説明】
10 ... 基板、11... シード層、12... 裏打軟磁性層、13... 第一中間層、14...第二中間層、15... 第三中間層、16... 記録層、17... 保護層、70 ... Ni-Ta-Zr合金第一中間層、71 ... MgO第二中間層、72 ... Ta第三中間層、73 ... Co-Cr-Pt合金記録層、160 ... 基板、161... シード層、162... 裏打軟磁性層、163... 第一中間層、164... 第二中間層、165... 第三中間層、166... 第四中間層、167... 記録層、168... 保護層、190 ... Ni-Ta-Zr合金第一中間層、191 ... MgO第二中間層、192... Pd第三中間層、193... Pd-B合金第四中間層、194 ... CoB合金層とPd層を積層した人工格子記録層、201...磁気記録媒体、202...磁気記録媒体を駆動する駆動部、203...磁気ヘッド、204...磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対運動させる手段、205...記録再生信号処理手段、206...アンロード時に待避する機構部。
【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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【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】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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