(57)【要約】【課題】ＲｕあるいはＲｕ合金中間層とこの中間層上に形成したＣｏＣｒ合金に酸素あるいは酸化物を添加したグラニュラ型記録層を用いた垂直磁気記録媒体において、記録層の中間層との界面近傍から発生するノイズの影響を低減することにより、低ノイズで高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を提供する。【解決手段】ＲｕもしくはＲｕ合金からなる中間層１４上に、第一の記録層１５と第二の記録層１６をこの順で積層する。第一の記録層と第二の記録層はＣｏを主成分とするとともにＣｒと酸素を含んだグラニュラ構造を有し、第一の記録層の飽和磁化が第二の記録層の飽和磁化よりも低く、第一の記録層の飽和磁化をＭｓ１（ｅｍｕ／ｃｍ３）、第二の記録層の飽和磁化をＭｓ２（ｅｍｕ／ｃｍ３）、第一の記録層の膜厚をｔ１（ｎｍ）とするとき、（Ｍｓ２−Ｍｓ１）×ｔ１を０（ｍｅｍｕ／ｃｍ２）より大きく０．１５（ｍｅｍｕ／ｃｍ２）より小さくする。【選択図】図１
2007184066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に軟磁性層と、ＲｕもしくはＲｕ合金からなる中間層と、第一の記録層と、第二の記録層と、保護層とが順次積層され、
前記第一の記録層と第二の記録層はＣｏを主成分とするとともにＣｒと酸素を含んだグラニュラ構造を有し、
前記第一の記録層の飽和磁化が第二の記録層の飽和磁化よりも低く、
前記第一の記録層の飽和磁化をＭｓ１（ｅｍｕ／ｃｍ３）、前記第二の記録層の飽和磁化をＭｓ２（ｅｍｕ／ｃｍ３）、前記第一の記録層の膜厚をｔ１（ｎｍ）とするとき、（Ｍｓ２−Ｍｓ１）×ｔ１が０（ｍｅｍｕ／ｃｍ２）より大きく、０．１５（ｍｅｍｕ／ｃｍ２）より小さいことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
基板上に軟磁性層と、ＲｕもしくはＲｕ合金からなる中間層と、第一の記録層と、第二の記録層と、保護層とが順次積層され、
前記第一の記録層と第二の記録層はＣｏを主成分とするとともにＣｒと酸素を含んだグラニュラ構造を有し、
前記第一の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔの総量に対するＣｒの濃度をＣ１（ａｔ％）、前記第二の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔの総量に対するＣｒの濃度をＣ２（ａｔ％）、前記第一の記録層の膜厚をｔ１（ｎｍ）とするとき、Ｃ１はＣ２より大きく、（Ｃ１−Ｃ２）×ｔ１が０（ａｔ％・ｎｍ）より大きく、７５（ａｔ％・ｎｍ）より小さいことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項２記載の垂直磁気記録媒体において、前記第一の記録層の膜厚ｔ１（ｎｍ）が０ｎｍより大きく５ｎｍより小さく、前記第一の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔの総量に対するＣｒの濃度Ｃ１（ａｔ％）と前記第二の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔの総量に対するＣｒの濃度Ｃ２（ａｔ％）の差（Ｃ１−Ｃ２）が１４ａｔ％より大きいことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項２記載の垂直磁気記録媒体において、前記第二の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔの総量に対するＣｒの濃度が１２ａｔ％より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３記載の垂直磁気記録媒体において、前記第二の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔの総量に対するＣｒの濃度が１２ａｔ％より小さいことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
請求項２記載の垂直磁気記録媒体において、前記第一の記録層にＰｔが含まれないか、あるいはＰｔが含まれる場合には前記第一の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔの総量に対するＰｔの濃度が１５ａｔ％より小さいことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
請求項３記載の垂直磁気記録媒体において、前記第一の記録層にＰｔが含まれないか、あるいはＰｔが含まれる場合には前記第一の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔの総量に対するＰｔの濃度が１５ａｔ％より小さい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、前記第二の記録層の上にＣｏを主成分として酸化物を含まない第三の記録層が積層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２記載の垂直磁気記録媒体において、前記第二の記録層の上にＣｏを主成分として酸化物を含まない第三の記録層が積層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】
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、記録部と再生部を有する磁気ヘッドと、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し、
前記垂直磁気記録媒体は、基板上に軟磁性層と、ＲｕもしくはＲｕ合金からなる中間層と、第一の記録層と、第二の記録層と、保護層とが順次積層され、前記第一の記録層と第二の記録層はＣｏを主成分とするとともにＣｒと酸素を含んだグラニュラ構造を有し、前記第一の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔの総量に対するＣｒの濃度をＣ１（ａｔ％）、前記第二の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔの総量に対するＣｒの濃度をＣ２（ａｔ％）、前記第一の記録層の膜厚をｔ１（ｎｍ）とするとき、Ｃ１はＣ２より大きく、（Ｃ１−Ｃ２）×ｔ１が０（ａｔ％・ｎｍ）より大きく７５（ａｔ％・ｎｍ）より小さいことを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の磁気記憶装置において、前記磁気ヘッドの記録部は、主磁極、補助磁極、及び前記主磁極の周囲を囲むシールドを有する単磁極型の記録ヘッドであることを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の磁気記録装置において、前記垂直磁気記録媒体は、前記第二の記録層の上にＣｏを主成分として酸化物を含まない第三の記録層を有する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、大容量の情報記録が可能な磁気記録媒体及びそれを用いた磁気記憶装置に関するものである。
【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用いられる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。面内記録方式を用いたハードディスク装置は１平方センチあたり２０ギガビットを超える面記録密度を達成してきたが、この方式を用いてさらに記録密度を向上させるのは困難となってきている。これに代わる方式として垂直記録方式が検討されている。垂直記録方式は面内記録方式に比べて高密度記録領域での反磁界の影響が小さく、高密度化に有利と考えられている。
【０００３】
この垂直記録方式に用いる垂直磁気記録媒体に関して、従来は面内記録媒体で用いられているＣｏＣｒＰｔ系合金からなる記録層が検討されてきた。しかし、更にノイズを低減するために、ＣｏＣｒＰｔ合金に酸素あるいは酸化物を添加したグラニュラ型の記録層が提案され、注目を集めている。このグラニュラ型の記録層に関しては、例えば特開２００１−２２２８０９号公報、特開２００３−１７８４１３号公報に記載されている。従来のＣｏＣｒＰｔ系合金からなる記録層の場合には、ＣｏとＣｒの相分離を利用してＣｒを主とする非磁性材料を粒界に偏析させることにより、磁性結晶粒の磁気的な孤立化を図ってノイズを低減してきた。ノイズ低減の効果をより大きくするためにはＣｒを多く添加する必要があるが、その場合には磁性結晶粒内にもＣｒが多く残り、磁気異方性エネルギーが低下し、記録信号の安定性が劣化することが問題であった。それに対して、ＣｏＣｒＰｔ合金に酸素や酸化物を添加したグラニュラ型の記録層の場合には、酸化物が磁性結晶粒と容易に分離するため、酸化物粒界形成のきっかけとなるテンプレートが下地層として形成されていれば、酸化物が磁性結晶粒を取り囲む構造をＣｒの多量添加なしに形成することができる。その結果、磁性結晶粒に含まれるＣｒ量を低減できるため、磁気異方性エネルギーを低下させることなくノイズの低減が可能である。
【０００４】
このグラニュラ型の記録層の下地層の材料としてはＲｕが適している。このことは例えば特開２００１−２２２８０９号公報、特開２００４−２２１３８号公報に開示されている。Ｒｕ結晶はＣｏＣｒＰｔ合金と同じ六方最密充填構造であるために、ＣｏＣｒＰｔ合金がＲｕ層上にエピタキシャル成長して良好なｃ軸配向性を得ることができる。さらにＲｕは結晶粒に対応した明瞭な表面起伏を持った柱状結晶粒として成長させることができるため、このＲｕ結晶粒の表面起伏がグラニュラ型記録層の酸化物粒界形成のテンプレートとしての役割を果たすと考えられる。さらに、Ｒｕに酸化物などを添加した材料もグラニュラ型記録層の下地層として適していることが、例えば特開２００４−２２０７３７号公報に開示されている。一方、非磁性ＣｏＣｒ合金やＴｉ合金もＣｏＣｒＰｔ合金と同じ六方最密充填構造であるために、ＣｏＣｒＰｔ合金記録層のｃ軸配向性を得るための下地層としては適しているが、酸化物粒界の形成に関しては十分な効果をもっていないため、グラニュラ型記録層の低ノイズ化に有効ではない。また、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ合金のような面心立方構造の材料を用いてもＣｏＣｒＰｔ合金記録層は良好なｃ軸配向性を得ることができるが、やはり酸化物粒界の形成が不十分となるため、グラニュラ型記録層の下地層としては適していない。
【０００５】
一方、グラニュラ型記録層の改良による低ノイズ化の検討も盛んに行われている。その一例として、組成の異なる２層以上の記録層を積層することが、例えば特開２００４−３１０９１０号公報、特開２００４−２５９４２３号公報に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２２２８０９号公報
【特許文献２】特開２００３−１７８４１３号公報
【特許文献３】特開２００４−２２１３８号公報
【特許文献４】特開２００４−２２０７３７号公報
【特許文献５】特開２００４−３１０９１０号公報
【特許文献６】特開２００４−２５９４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようにＣｏＣｒ合金に酸素あるいは酸化物を添加したグラニュラ型の記録層の下地層（以下では、この下地層を軟磁性下地層と区別するために中間層と呼ぶ）としてＲｕ又はＲｕ合金が適しているが、この場合にＲｕとＣｏＣｒ合金の結晶格子間隔に大きなミスマッチがあるために、記録層の中間層との界面近傍に格子歪が発生する。記録層の磁気特性を詳細に検討した結果、中間層との界面近傍の厚さ５ｎｍ未満の部分において磁気異方性が低下していることがわかった。この部分に関してさらに詳しく調べた結果、磁気異方性は著しく低下しているものの、磁化が低下していないために、この部分がノイズの原因となっていることがわかった。特に飽和磁化が大きく、したがって磁気異方性エネルギーが大きいＣｏＣｒ合金を記録層に用いたときに、このノイズが顕著となる。
【０００８】
本発明の第一の目的は、ＲｕあるいはＲｕ合金中間層とこの中間層上に形成したＣｏＣｒ合金に酸素あるいは酸化物を添加したグラニュラ型記録層を用いた垂直磁気記録媒体において、記録層の中間層との界面近傍から発生するノイズの影響を低減することにより、低ノイズで高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を提供することにある。
【０００９】
本発明の第二の目的は、この垂直磁気記録媒体の性能を十分活かした磁気記憶装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、基板上に軟磁性層と、ＲｕもしくはＲｕ合金からなる中間層と、第一の記録層と、第二の記録層と、保護層とが順次積層され、第一の記録層と第二の記録層はＣｏを主成分とするとともにＣｒと酸素を含んだグラニュラ構造を有し、第一の記録層の飽和磁化が第二の記録層の飽和磁化よりも低く、第一の記録層の飽和磁化をＭｓ１（ｅｍｕ／ｃｍ３）、第二の記録層の飽和磁化をＭｓ２（ｅｍｕ／ｃｍ３）、第一の記録層の膜厚をｔ１（ｎｍ）とするとき、（Ｍｓ２−Ｍｓ１）×ｔ１が０（ｍｅｍｕ／ｃｍ２）より大きく、かつ０．１５（ｍｅｍｕ／ｃｍ２）より小さいことを特徴とする垂直磁気記録媒体とすることで達成される。
【００１１】
記録層の中間層との界面近傍から発生するノイズの影響を抑えるには、Ｒｕ又はＲｕ合金中間層とＣｏＣｒ合金記録層の結晶格子間隔のミスマッチを小さくすることが有効な対策であると考えられるが、グラニュラ型の記録層に酸化物粒界を形成させ、低ノイズ特性を得るためには、中間層としてＲｕあるいはＲｕ合金が適しているため、中間層材料の変更による結晶格子間隔のミスマッチ低減は困難である。このような問題に対し、本発明者らは、記録層の中間層との界面近傍に飽和磁化の低い層を極薄く形成することで媒体ノイズの低減が可能であることを見出し、本発明に至った。本発明におけるＲｕ合金中間層とは、Ｒｕを５０ａｔ％以上含む合金である。
【００１２】
上述したような第一の記録層及び第二の記録層の飽和磁化を得るためには、第一の記録層及び第二の記録層に含まれるＣｒの濃度を選ぶ必要がある。すなわち、第一の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔが含まれる場合にはＰｔを加えたその総量に対するＣｒの濃度をＣ１（ａｔ％）、第二の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔが含まれる場合にはＰｔを加えた総量に対するＣｒの濃度をＣ２（ａｔ％）、第一の記録層の膜厚をｔ１（ｎｍ）とした場合に、Ｃ１をＣ２より大きくし、かつ（Ｃ１−Ｃ２）×ｔ１を０（ａｔ％・ｎｍ）より大きく７５（ａｔ％・ｎｍ）より小さくすればよい。
【００１３】
本発明の垂直磁気記録媒体において、第一の記録層の膜厚を０ｎｍより大きく、５ｎｍより小さくし、第一の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔが含まれる場合にはＰｔを加えたその総量に対するＣｒの濃度Ｃ１（ａｔ％）と、第二の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔが含まれる場合にはＰｔを加えたその総量に対するＣｒの濃度Ｃ２（ａｔ％）との差（Ｃ１−Ｃ２）を、１４ａｔ％より大きくした場合に、媒体Ｓ／Ｎの向上効果が大きく、より好ましい。さらに、第二の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔが含まれる場合にはＰｔを加えたその総量に対するＣｒの濃度が１２ａｔ％より小さい場合に、媒体Ｓ／Ｎの向上効果が大きい。また、第一の記録層にＰｔが含まれないか、あるいはＰｔが含まれる場合には第一の記録層に含まれるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔの総量に対するＰｔの濃度が１５ａｔ％より小さい場合に、媒体Ｓ／Ｎの向上効果が大きい。
【００１４】
また、本発明の垂直磁気記録媒体は、第二の記録層の上にＣｏを主成分として酸化物を含まない第三の記録層を形成した場合に良好なオーバーライト特性が得られる。
【００１５】
本発明の垂直磁気記録媒体を組み込むことにより、１平方センチあたり２５ギガビット以上の記録密度を有する磁気記憶装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、垂直磁気記録媒体の媒体Ｓ／Ｎを向上させることが出来るので、高密度記録が可能でかつ長期間の使用にも耐えうる信頼性の高い垂直磁気記録媒体を提供できる。このような垂直磁気記録媒体を用いることで、小型かつ大容量の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】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
[実験例１]
図１は、本発明の垂直磁気記録媒体の断面を模式的に表した図である。本実験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ーと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。全てのチャンバを２×１０−５Ｐａ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て順次プロセスを実施した。
【００１９】
基板１０上にプリコート層１１、軟磁性層１２、シード層１３、中間層１４、第一の記録層１５、第二の記録層１６、保護層１７をＤＣマグネトロンスパッタリング法により順次積層した。基板１０には厚さ０．６３５ｍｍ、直径６５ｍｍのガラス基板を用いた。基板の加熱は行わず、Ａｒガス圧０．７Ｐａの条件で、プリコート層１１として厚さ３０ｎｍのＮｉ−３７．５ａｔ％Ｔａ合金膜を、軟磁性層１２として厚さ０．６ｎｍのＲｕ膜を介して厚さ５０ｎｍのＣｏ−３ａｔ％Ｔａ−５ａｔ％Ｚｒ合金膜を２層積層した膜を、シード層１３として厚さ３ｎｍのＮｉ−７ａｔ％Ｗ膜を形成した。中間層１４として厚さ６ｎｍのＲｕ膜をＡｒガス圧１Ｐａの条件で形成した上に、厚さ６ｎｍのＲｕ膜をＡｒガス圧５Ｐａの条件で積層した。第一の記録層１５及び第二の記録層１６は、アルゴンに０．５％の酸素を混合したガスを用いてガス圧４Ｐａの条件で形成し、記録層の合計膜厚が１４ｎｍとなるようにそれぞれの膜厚を変えた。最後に保護層１７としてアルゴンに８％の窒素を混合したガスを用いて０．６Ｐａの条件で厚さ５ｎｍカーボン膜を形成した。
【００２０】
第一の記録層の組成と、第一の記録層と第二の記録層の膜厚比をパラメータとして種々の媒体を作製し、その記録再生特性を調べた。第二の記録層としてＣｏ−１７ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ合金にＳｉＯ２を８ｍｏｌ％添加したスパッタターゲットを用い、第一記録層としてＣｏ−１７ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−１０ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−２６ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−３１ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−３３ａｔ％Ｃｒ−４ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−４０ａｔ％Ｃｒ合金にそれぞれＳｉＯ２を８ｍｏｌ％添加したスパッタターゲットを用いて媒体を作製した。
【００２１】
上記のように種々のスパッタターゲットを用いて作製した記録層の飽和磁化（Ｍｓ）は、軟磁性層がなく1種類の記録層のみを形成した評価用サンプルを別に作製して、８ｍｍ角に切り出した後、振動試料型磁力計を用いて求めた。サンプル膜面の垂直方向に最大１０３５ｋＡ／ｍの磁化を印加して測定した磁化曲線から飽和磁化を求めた。
【００２２】
記録再生特性はスピンスタンドによって評価した。評価にはトラック幅９５ｎｍの単磁極タイプの記録素子とトラック幅７０ｎｍの巨大磁気抵抗効果を利用した再生素子を有する磁気ヘッドを用いた。周速は１０ｍ／ｓ、スキュー角０度、磁気的スペーシング約１５ｎｍの条件で再生出力とノイズを測定し、媒体Ｓ／Ｎは１９７０ｆｒ／ｍｍの信号を記録したときの再生出力と３１５２０ｆｒ／ｍｍの信号を記録したときの積分ノイズの比とした。
【００２３】
媒体の各層の組成はエックス線光電子分光法を用いて求めた。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電子などのそれぞれ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。なお、以下で「記録層のＣｒ濃度」と表現した場合には、全含有元素に対するＣｒ濃度ではなく、その記録層に含まれるＣｏ、Ｃｒ及びＰｔの総量に対するＣｒの濃度をａｔ％で求めた値を指すことにする。その記録層にＰｔを含まない場合にはＣｏとＣｒの総量に対するＣｒの濃度を指す。また、以下では第一の記録層のＣｒ濃度をＣ１（ａｔ％）、第二の記録層のＣｒ濃度をＣ２（ａｔ％）と表す。
【００２４】
上記の媒体の中で３つの代表的なグループのサンプルについて、媒体Ｓ／Ｎを評価した結果を図２に示す。３つの代表的なグループとは、第一記録層として（Ｃｏ−１７ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲット、（Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲット、及び（Ｃｏ−１０ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲットを用いた場合である。形成される膜の飽和磁化はそれぞれ、５５１ｅｍｕ／ｃｍ３、４１７ｅｍｕ／ｃｍ３、及び６４１ｅｍｕ／ｃｍ３であった。また、形成された膜のＣｒ濃度はそれぞれ、１３．６ａｔ％、２１．４ａｔ％、及び８．５ａｔ％であった。また、第二の記録層の飽和磁化及びＣｒ濃度はそれぞれ、５５１ｅｍｕ／ｃｍ３、及び１３．６ａｔ％であった。グラフの横軸は第一の記録層の膜厚（以下ｔ１と表す）で表した。図２から明らかなように、第一の記録層を（Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲットで形成した場合、すなわち第一の記録層の飽和磁化（以下Ｍｓ１と表す）を第二の記録層の飽和磁化（以下Ｍｓ２と表す）より低くした場合、あるいは第一の記録層のＣｒ濃度Ｃ１を第二の記録層のＣｒ濃度Ｃ２より高くした場合には、媒体Ｓ／Ｎが大幅に向上するｔ１の範囲が存在した。一方、第一の記録層を（Ｃｏ−１７ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲットで形成した場合、すなわち、Ｍｓ１とＭｓ２が同じ場合、あるいはＣ１とＣ２が同じ場合、及び第一の記録層を（Ｃｏ−１０ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲットで形成した場合、すなわち、Ｍｓ１をＭｓ２より高くした場合、あるいはＣ１をＣ２より低くした場合には、媒体Ｓ／Ｎが低下することはあっても増加することはなかった。
【００２５】
上記の媒体の中で、第一記録層として（Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲット、（Ｃｏ−２６ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲット、及び（Ｃｏ−３１ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲット、（Ｃｏ−３３ａｔ％Ｃｒ−４ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲット、（Ｃｏ−４０ａｔ％Ｃｒ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲットを用いて形成したグループのサンプルについて、横軸を（Ｍｓ２−Ｍｓ１）×ｔ１として媒体Ｓ／Ｎをプロットした結果を図３に示す。飽和磁化Ｍｓ１はそれぞれ、４１７ｅｍｕ／ｃｍ３、３５３ｅｍｕ／ｃｍ３、２６３ｅｍｕ／ｃｍ３、１５８ｅｍｕ／ｃｍ３、及び４３ｅｍｕ／ｃｍ３であった。Ｃｒ濃度Ｃ１はそれぞれ、２１．４ａｔ％、２４．６ａｔ％、２７．８ａｔ％、３２．７ａｔ％、及び３８．７ａｔ％であった。いずれのサンプルもＭｓ１はＭｓ２より小さく、Ｃ１はＣ２より大きい。図３から明らかなようにｔ１、Ｍｓ１及びＭｓ２に関して、０＜（Ｍｓ２−Ｍｓ１）×ｔ１＜０．１５（ｍｅｍｕ／ｃｍ２）の関係を満たすサンプルに関して、従来の構成の媒体に比べて非常に高い媒体Ｓ／Ｎが得られた。
【００２６】
また、同じ媒体に関して、第一の記録層のＣｒ濃度と第二の記録層のＣｒ濃度を指標にして、横軸を（Ｃ１−Ｃ２）×ｔ１として媒体Ｓ／Ｎをプロットした結果を図４に示す。図４から明らかなようにｔ１、Ｃ１及びＣ２に関して、０＜（Ｃ１−Ｃ２）×ｔ１＜７５（ａｔ％・ｎｍ）の関係を満たすサンプルに関して、従来の構成の媒体に比べて非常に高い媒体Ｓ／Ｎが得られた。
【００２７】
さらに、図４に示したサンプルの中で０＜（Ｃ１−Ｃ２）×ｔ１＜７５（ａｔ％・ｎｍ）の関係を満たし高い媒体Ｓ／Ｎを示したサンプルに関して、横軸を第一の記録層の膜厚ｔ１として媒体Ｓ／Ｎをプロットした結果を図５に示す。第一記録層として（Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲット、（Ｃｏ−２６ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲット、（Ｃｏ−３１ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲット、（Ｃｏ−３３ａｔ％Ｃｒ−４ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲット、及び（Ｃｏ−４０ａｔ％Ｃｒ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金ターゲットを用いて形成したサンプルの第一の記録層のＣｒ濃度と第二の記録層のＣｒ濃度の差Ｃ１−Ｃ２は、それぞれ７．８ａｔ％、１１．０ａｔ％、１４．３ａｔ％、１９．１ａｔ％、及び２５．１％であった。この結果から２４ｄＢ以上のより高い媒体Ｓ／Ｎを得るためには、第一の記録層の膜厚ｔ１を５ｎｍより小さくし、かつ第一の記録層のＣｒ濃度と第二の記録層のＣｒ濃度の差（Ｃ１−Ｃ２）を１４ａｔ％より大きくすることが有効であった。
【００２８】
本実験例は、ＲｕあるいはＲｕ合金中間層との界面近傍の磁気異方性が低下している部分からのノイズの影響を低減するために第二の記録層よりも飽和磁化の小さい第一の記録層をＲｕあるいはＲｕ合金中間層上に形成することが有効であることを示している。ただし、飽和磁化の差（Ｍｓ２−Ｍｓ１）が大きければ第一の磁性層の膜厚ｔ１は小さくした場合に効果があり、飽和磁化の差（Ｍｓ２−Ｍｓ１）が小さければ第一の磁性層の膜厚ｔ１は大きくしても効果がある。これらの関係には効果の得られる明確な境界が存在し、０＜（Ｍｓ２−Ｍｓ１）×ｔ１＜０．１５（ｍｅｍｕ／ｃｍ２）の関係を満たすことが重要である。この関係をＣｒ濃度で表現すると、０＜（Ｃ１−Ｃ２）×ｔ１＜７５（ａｔ％・ｎｍ）となる。さらに大きな効果を得るためには、ＲｕあるいはＲｕ合金中間層との界面近傍の磁気異方性が低下している部分のみを飽和磁化の小さな記録層で置き換えるのが好ましく、ｔ１を５ｎｍより小さくし、かつ（Ｃ１−Ｃ２）を１４ａｔ％より大きくするのが良い。
【００２９】
本発明の効果は基板の種類やプリコート層１１、軟磁性層１２、シード層１３の材料、形成プロセス、厚さなどに制約されるものではなく、例えばプリコート層を使用しなかった場合、軟磁性層としてＦｅＣｏＢ合金を用いた場合、あるいはシード層としてＮｉＴａ合金を用いた場合にも同じ効果が得られる。
【００３０】
また、第一の記録層に接する中間層としては、Ｒｕに限らず、例えばＲｕ−７ｍｏｌ％ＳｉＯ２、Ｒｕ−１５ａｔ％Ｃｏ、Ｒｕ−１０ａｔ％Ｔｉ、Ｒｕ−５％ＣｒなどのＲｕ合金を用いた場合にも同じ効果が得られる。しかしながら、非磁性ＣｏＣｒ合金やＴｉ合金を第一の記録層に接する中間層として用いた場合には、ＣｏＣｒＰｔ合金と同じ六方最密充填構造であるために、ＣｏＣｒＰｔ合金記録層の良好なｃ軸配向性は得られるが、記録層の酸化物粒界の形成に関しては十分な効果をもっていないため、媒体Ｓ／Ｎが非常に低く、本発明の効果が得られない。また、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ合金のような面心立方構造の材料を用いてもＣｏＣｒＰｔ合金記録層の良好なｃ軸配向性を得ることができるが、やはり酸化物粒界の形成が不十分となるため、媒体Ｓ／Ｎが非常に低く、本発明の効果が得られない。本発明の効果は第一の記録層に接する中間層としてＲｕ又はＲｕ合金を用いたときに発揮されるものであり、これ以外の材料を第一の記録層に接する中間層に用いた場合には記録層の酸化物粒界の形成に問題が生じ、本発明の効果は発揮されない。
【００３１】
また、第一の記録層及び第二の記録層を形成するときに、使用するターゲットに混合させる酸化物の濃度を変えても、あるいは酸化物を混合せずにプロセス中の酸素導入のみよって、記録層の結晶粒界に酸化物を形成した場合にも同じ効果が得られる。また、Ｓｉ酸化物を他の酸化物に代えた場合、例えばＴａ酸化物やＴｉ酸化物に代えた場合でも同じ効果が得られる。記録層の膜厚に関しては、第一の記録層の膜厚と第二の記録層の膜厚の合計が２０ｎｍ以下であるとき、中間層との界面近傍のノイズ低減の効果が顕著である。第一の記録層を酸化物を含まない膜とした場合、例えばＣｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ合金ターゲット、Ｃｏ−２６ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ合金ターゲット、Ｃｏ−３１ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ合金ターゲット、Ｃｏ−３３ａｔ％Ｃｒ−４ａｔ％Ｐｔ合金ターゲット、Ｃｏ−４０ａｔ％Ｃｒ合金ターゲットを用いて形成した場合には、これらが第二の記録層の酸化物粒界形成のテンプレートとならないため、媒体Ｓ／Ｎが非常に低く、本発明の効果が得られない。第一の記録層と第二の記録層はＣｏを主成分とするとともにＣｒと酸素を含んだグラニュラ構造の膜であることで本発明の効果が発揮される。
【００３２】
[実験例２]
実験例１と同様の構造の媒体、ただし第一の記録層の組成、及び第二記録層の組成を変えた媒体を作製し、その記録再生特性を調べた。第二の記録層のＣｒ濃度と第一の記録層の膜厚をパラメータとして媒体Ｓ／Ｎを比較した。第一の記録層としてＣｏ−３３ａｔ％Ｃｒ−４ａｔ％Ｐｔ合金、第二の記録層としてＣｏ−６ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−１０ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−１４ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−１７ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−１９ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ合金にそれぞれＳｉＯ２を８ｍｏｌ％添加したスパッタターゲットを用いて媒体を作製した。第一の記録層の飽和磁化Ｍｓ１及びＣｒ濃度Ｃ１はそれぞれ、１５８ｅｍｕ／ｃｍ３、及び３２．７ａｔ％であった。第二の記録層の飽和磁化Ｍｓ２は上記の順にそれぞれ、７２５ｅｍｕ／ｃｍ３、６４１ｅｍｕ／ｃｍ３、５９７ｅｍｕ／ｃｍ３、５５１ｅｍｕ／ｃｍ３、５１６ｅｍｕ／ｃｍ３、及び４６６ｅｍｕ／ｃｍ３であった。Ｃｒ濃度Ｃ２はそれぞれ、４．７ａｔ％、８．５ａｔ％、１１．２ａｔ％、１３．６ａｔ％、１５．２ａｔ％、及び１７．７ａｔ％であった。
【００３３】
第一の記録層の膜厚が１ｎｍ、１．６ｎｍ、及び２．１ｎｍの３つの場合に関して、横軸を第二の記録層のＣｒ濃度Ｃ２として媒体Ｓ／Ｎをプロットした結果を図６に示す。Ｃ２が１２％よりも小さい場合に、より高い媒体Ｓ／Ｎが得られた。Ｃｒ濃度が小さく、飽和磁化の大きいＣｏＣｒＰｔ合金と酸化物からなるグラニュラ記録層は高い媒体Ｓ／Ｎを得るポテンシャルを持っているものの、ＲｕあるいはＲｕ合金中間層との界面近傍から発生するノイズが大きいために、従来は高い媒体Ｓ／Ｎを示さなかったが、本発明を用いることによりＲｕあるいはＲｕ合金中間層との界面近傍から発生するノイズが抑制され、より大きな媒体Ｓ／Ｎの向上効果が得られたものと推察される。
【００３４】
このより大きな媒体Ｓ／Ｎの向上効果は、本発明の効果が得られる範囲内であれば第一の記録層のＣｏＣｒＰｔ合金の組成に依らず、また第二の記録層のＰｔ濃度にもよらず得られる。第一の記録層の膜厚と第二の記録層の膜厚の合計が１５ｎｍ以下であるときこの効果がより顕著である。
【００３５】
[実験例３]
実験例１と同様の構造の媒体において、ただし第一の記録層の組成、及び第二記録層の組成を変えた媒体を作製し、その記録再生特性を調べた。また第一の記録層と第二の記録層の膜厚合計を１１ｎｍとした。第一の記録層のＰｔ濃度をパラメータとして媒体Ｓ／Ｎを比較した。第一の記録層としてＣｏ−３１ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−３１ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−３１ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ合金、及びＣｏ−３１ａｔ％Ｃｒ−４ａｔ％Ｐｔ合金、第二の記録層としてＣｏ−１０ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ合金にそれぞれＳｉＯ２を９ｍｏｌ％添加したスパッタターゲットを用いて媒体を作製した。第一の記録層のＰｔ濃度は上記の順にそれぞれ、２３．４ａｔ％、１８．０ａｔ％、１４．４ａｔ％、及び７．８ａｔ％であった。ここで述べるＰｔ濃度とは第一の記録層に含まれるＣｏ、Ｃｒ及びＰｔの総量に対するＰｔの濃度である。これらのサンプルについて媒体Ｓ／Ｎを評価した結果を図７に示す。第一の記録層のＰｔ濃度が１５ａｔ％より小さい場合に、より高い媒体Ｓ／Ｎが得られた。
【００３６】
ＣｏＣｒ合金へのＰｔ元素の添加は磁気異方性を増加させる効果があるが、多量に添加した場合には多くの積層欠陥を生成することなどにより、磁気異方性の低下がみられる。本発明の効果を十分発揮するためには、格子欠陥がより少なく結晶性の良いＣｏＣｒＰｔ合金をグラニュラ構造のコアとする記録層を第一の記録層に用いるのが効果的であると考えられる。
【００３７】
[実験例４]
実験例１と同様の構造の媒体、ただし第二の記録層と保護層の間に第三の記録層を形成した媒体を作製した。第三の記録層を設けたこと以外の媒体の構造及び作製条件については、実施例1と同様である。図８は、本実験例の垂直磁気記録媒体の断面を模式的に表した図である。第一の記録層１５は（Ｃｏ−３３ａｔ％Ｃｒ−４ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金、第二の記録層１６は（Ｃｏ−１０ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２合金、第三の記録層８７はＣｏ−２１ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−２５ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ合金、あるいはＣｏ−２９ａｔ％−６ａｔ％Ｐｔ合金をターゲットに用いて形成した。第三の記録層８７の形成にあたってはスパッタ中の酸素導入をせずに、酸素を含まない膜を形成した。第三の記録層８７はＡｒガス圧１Ｐａの条件で形成し、膜厚を６ｎｍとした。
【００３８】
上記媒体について、オーバーライト特性を評価した結果、第三の記録層形成に用いたターゲットがＣｏ−２１ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ合金、Ｃｏ−２５ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ合金、及びＣｏ−２９ａｔ％−６ａｔ％Ｐｔ合金の場合に、第三の記録層がない場合と比較して、オーバーライト特性がそれぞれ１８．３ｄＢ、１５．２ｄＢ、及び１２．８ｄＢ改善した。媒体Ｓ／Ｎに関しては、第三の記録層がない場合とほぼ同じ値を示した。
【００３９】
図１に示す構造の本発明の媒体の第二の記録層の上にＣｏを主成分として酸化物を含まない第三の記録層を形成することにより、高い媒体Ｓ／Ｎを示し、かつ良好なオーバーライト特性を併せ持つ媒体を得ることができる。
【００４０】
[実験例５]
図９は本発明による磁気記憶装置の模式図である。図９（ａ）は平面模式図、図９（ｂ）は断面模式図である。磁気記録媒体９０は上記実験例３でＣｏ−３１ａｔ％Ｃｒ−４ａｔ％Ｐｔ合金にＳｉＯ２を９ｍｏｌ％添加したターゲットを用いて第一の記録層を形成した媒体で構成され、この磁気記録媒体を駆動する駆動部９１と、記録部と再生部からなる磁気ヘッド９２と、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９３と、磁気ヘッドへの信号の入出力を行うための手段９４を有する。磁気ヘッド９２の再生部は磁気抵抗効果を備え、記録部は主磁極と補助磁極を有する単磁極型ヘッドとした。磁気ヘッドの浮上量は１５ｎｍとした。この装置構成とすることによって、１ｃｍ当たりの線記録密度を３５４６００ビット、１ｃｍ当たりのトラック密度を７８７４０トラックとすることによって１平方センチあたり２７．９ギガビットでの動作を確認できた。
【００４１】
また、図９に模式図を示した磁気記憶装置の磁気記録媒体９０として、第三の記録層としてＣｏ−２５ａｔ％Ｃｒ−８ａｔ％Ｐｔ合金を６ｎｍ形成した上記実験例４の媒体を組み込んだ。磁気ヘッド９２の記録部として、主磁極の周りにシールドを形成した単磁極ヘッドを用いた。図１０は、磁気ヘッド９２と磁気記録媒体９０の関係を示す断面模式図である。磁気ヘッド９２は、一対の磁気シールド１０６，１０７に挟まれた巨大磁気抵抗効果素子（GMR）１０１を備える再生部１００と、主磁極１０３、補助磁極１０４、薄膜コイル１０８を有する単磁極ヘッドからなる記録部１０２を有する。また、主磁極１０３の周りにはラップアラウンドシールド１０５を有する。磁気ヘッドの浮上量は１５ｎｍとした。このように、記録部の主磁極の周りにシールドを形成した磁気ヘッドを用いることで記録磁界の勾配を急峻にし、かつ第三の記録層を形成した磁気記録媒体を用いることで高い媒体Ｓ／Ｎを維持しつつオーバーライト特性を改善でき、１ｃｍ当たりの線記録密度を３７４１００ビット、１ｃｍ当たりのトラック密度を８６６２０トラックとすることによって１平方センチあたり３２．４ギガビットでの動作を確認できた。再生部に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、ＣＰＰ）を用いても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例である垂直磁気記録媒体の層構成を示す断面模式図。
【図２】媒体Ｓ／Ｎと第一の記録層の膜厚の関係を示す図。
【図３】媒体Ｓ／Ｎと（Ｍｓ２−Ｍｓ１）×ｔ１の関係を示す図。
【図４】媒体Ｓ／Ｎと（Ｃ１−Ｃ２）×ｔ１の関係を示す図。
【図５】媒体Ｓ／Ｎと第一の記録層の膜厚の関係を示す図。
【図６】媒体Ｓ／ＮとＣ２の関係を示す図。
【図７】媒体Ｓ／Ｎと第一の記録層のＰｔ濃度の関係を示す図。
【図８】本発明の一実施例である垂直磁気記録媒体の層構成を示す断面模式図。
【図９】磁気記憶装置の模式図。
【図１０】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】
【００４３】
１０  基板
１１  プリコート層
１２  軟磁性層
１３  シード層
１４  中間層
１５  第一の記録層
１６  第二の記録層
１７  保護層
８７  第三の記録層
９０  磁気記録媒体
９１  磁気記録媒体駆動部
９２  磁気ヘッド
９３  磁気ヘッド駆動部
９４  信号処理系
１００  再生部
１０１  巨大磁気抵抗効果素子
１０２  記録部
１０３  主磁極
１０４  補助磁極
１０５  ラップアラウンドシールド
１０６，１０７  磁気シールド
１０８  薄膜コイル
【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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