(57)【要約】【課題】良好な垂直磁気記録特性を有する磁気記録媒体を得る。【解決手段】実施形態にかかる垂直磁気記録媒体は、基板、基板上に形成され、３ｎｍないし２０ｎｍの平均距離で配列された複数の凸部をもつ下地層、及び凸部表面から柱状に形成され、膜面垂直方向を磁化容易軸とする複数の磁性粒子を有するアモルファス磁気記録層を含み、下地層は、凸部の断面の曲率半径をｒ、凸部間の平均距離をｄとするとき、式０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄ…（１）を満たす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、該基板上に形成され、３ｎｍないし２０ｎｍの平均距離で配列された複数の凸部をもつ下地層、及び前記凸部表面から柱状に形成され、膜面垂直方向を磁化容易軸とする複数の磁性粒子を有するアモルファス磁気記録層を含み、
前記下地層は、前記凸部の断面の曲率半径をｒ、前記凸部間の前記平均距離をｄとするとき、下記式（１）を満たすことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄ…（１）
【請求項２】
前記下地層は多層であり、凸部を有する第１の下地層と、前記第１の下地層上に形成された凸部を有する第２の下地層とを含む請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
前記第２の下地層はアモルファスである請求項２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
前記第２の下地層は酸化防止層である請求項２または３に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
前記酸化防止層は、チタン、タンタル、ハフニウム、ニオブ、及びジルコニウムからなる第１の群から選択される少なくとも１種の元素と、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、モリブデン、ロジウム、パラジウム、及びイリジウムからなる群から選択される少なくとも１の元素とを含む請求項４に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
前記酸化防止層は、１ｎｍ〜３０ｎｍの厚さを有する請求項４または５のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
前記アモルファス磁気記録層は、希土類−遷移金属合金を含む請求項１ないし６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項８】
前記希土類−遷移金属合金は、サマリウム、ガドリニウム、テルビウム、またはジスプロシウムのいずれかの希土類元素を含む請求項１ないし７のいずれか項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項９】
前記希土類−遷移金属合金は、鉄及びコバルトのうち１つの遷移金属を含む請求項１ないし８のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１０】
前記アモルファス磁気記録層は、テルビウム−コバルト合金を含む請求項１ないし９のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１１】
前記アモルファス磁気記録層は、添加物を含み、前記添加物は、白金、金、銀、インジウム、クロム、チタン、ケイ素、アルミニウム、またはホウ素である請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１２】
前記添加物の添加量は、全組成比に対し３０％以下である請求項１１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１３】
前記アモルファス磁気記録層は、３ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚を有する請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１４】
前記アモルファス磁気記録層は、非磁性保護層をさらに含み、
前記非磁性保護層は前記アモルファス磁気記録層の側壁の一部あるいは全てを保護する請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１５】
前記非磁性保護層の層数は１〜５層である請求項１４に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１６】
前記非磁性保護層の膜厚は０．５〜３ｎｍである請求項１４または１５に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１７】
前記非磁性保護層の合計の厚さは、前記アモルファス磁気記録層全体の厚さの１／３以下である請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１８】
前記非磁性保護層の材料は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、及びＡｌのいずれかあるいはそれらの合金である請求項１４ないし１７のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１９】
前記アモルファス磁気記録層の保磁力交点付近の磁化曲線の傾きαを下記式（２）で表すとき、α＜５である請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
α＝４πｄＭ／ｄＨ｜Ｈ＝Ｈｃ…（２）
（なお、式中、Ｍは磁化、Ｈは磁界、Ｈｃは保磁力を示す。）
【請求項２０】
基板上に凸部を有する下地層を形成する工程、
前記凸部表面にアモルファス磁気記録層を堆積させることを含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記凸部を有する下地層を形成する工程は、
前記基板上に第１の下地層を形成し、
前記第１の下地層上に微粒子分散液を塗布して単層の微粒子層を形成し、及び
前記微粒子を介して該第１の下地層をエッチングする工程を含み、
前記下地層は、
下記式（１）を満たす凸部を有する垂直磁気記録媒体の製造方法。
０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄ…（１）
（なお、式中、ｒは凸部の断面の曲率半径、ｄは凸部間の平均距離を示す。）
【請求項２１】
基板上に凸部を有する下地層を形成する工程、
前記凸部表面にアモルファス磁気記録層を堆積させることを含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記凸部を有する下地層を形成する工程は、
前記基板上に、粒子と粒界からなる共晶構造を有する金属化合物をもちいて第１の下地層を形成し、
前記共晶構造の粒子を残すようにエッチングする工程を含み、
前記下地層は、
下記式（１）を満たす凸部を有する垂直磁気記録媒体の製造方法。
０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄ…（１）
（なお、式中、ｒは凸部の断面の曲率半径、ｄは凸部間の平均距離を示す。）
【請求項２２】
アモルファス磁気記録層を堆積させる前に、凸部を有する第２の下地層を形成し、前記第１の下地層と前記第２の下地層との積層を含む下地層を作成することをさらに含み、
前記下地層は、前記式（１）を満たす請求項２０または２１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２３】
前記第２の下地層はアモルファスである請求項２２に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２４】
前記第２の下地層は酸化防止層である請求項２２または２３に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２５】
前記酸化防止層は、チタン、タンタル、ハフニウム、ニオブ、及びジルコニウムからなる第１の群から選択される少なくとも１種の元素と、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、モリブデン、ロジウム、パラジウム、及びイリジウムからなる群から選択される少なくとも１の元素とを含む請求項２４に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２６】
前記酸化防止層は、１ｎｍ〜３０ｎｍの厚さを有する請求項２４または２５に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２７】
前記アモルファス磁気記録層は、希土類−遷移金属合金を含む請求項２０ないし２６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２８】
前記希土類−遷移金属合金は、サマリウム、ガドリニウム、テルビウム、またはジスプロシウムのいずれかの希土類元素を含む請求項２０ないし２７のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２９】
前記希土類−遷移金属合金は、鉄及びコバルトのうち１つの遷移金属を含む請求項２０ないし２８のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３０】
前記アモルファス磁気記録層は、テルビウム−コバルト合金を含む請求項２０ないし２９のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３１】
前記アモルファス磁気記録層は、添加物を含み、前記添加物は、白金、金、銀、インジウム、クロム、チタン、ケイ素、アルミニウム、またはホウ素である請求項２０ないし３０のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３２】
前記添加物の添加量は、全組成比に対し３０％以下である請求項３１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３３】
前記アモルファス磁気記録層を堆積させることは、アモルファス磁気記録層と、非磁性保護層との積層を１回形成するか、または前記積層を２回以上繰り返すことを含み、
前記非磁性保護層は前記アモルファス磁気記録層の側壁の一部あるいは全てを保護する請求項２０ないし３２のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３４】
前記非磁性保護層の層数は１〜５層である請求項３３に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３５】
前記非磁性保護層の膜厚は０．５〜３ｎｍである請求項３３または３４に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３６】
前記非磁性保護層の合計の厚さは、前記アモルファス磁気記録層全体の厚さの１／３以下である請求項３３ないし３５のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３７】
前記非磁性保護層の材料は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、及びＡｌのいずれかあるいはそれらの合金である請求項３３ないし３６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３８】
前記アモルファス磁気記録層の保磁力交点付近の磁化曲線の傾きαを下記式（２）で表すとき、α＜５である請求項２０ないし３７のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
α＝４πｄＭ／ｄＨ｜Ｈ＝Ｈｃ…（２）
（なお、式中、Ｍは磁化、Ｈは磁界、Ｈｃは保磁力を示す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、垂直磁気記録媒体、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直磁気記録方式が使われている現在の磁気記録媒体において、磁気記録層の垂直配向性と、磁性体粒子の孤立の両立は必須である。従来技術においては、酸化物（ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＡｌＯｘ等）のマトリックス中に垂直配向した強磁性体（ＣｏＰｔ合金、ＦｅＰｔ合金、ＣｏＰｄ合金等）粒子を配置するグラニュラ構造が採用されている。しかし、高密度化に伴う１ビット当たりの粒子数の減少のため、磁性体粒子の粒径分散が問題になっている。この粒径分散は、主に下地層の凹凸、結晶粒サイズからきており、様々な試みがされているにも関わらず、分散を減らすことができないのが現状である。その理由は、ＲｕやＭｇＯ等の特定の材料でしかグラニュラ構造と結晶的な異方性を同時に満足させることができないのと、磁気記録層自体も結晶性であり、独自の粒成長が起こるためである。それに対し、アモルファス磁気記録層は、ほぼ下地によらず垂直配向が可能であり、独自の粒成長をしないがゆえの下地形状のトレースが容易である。アモルファス材料を磁気記録層に用いれば、下地材料にとらわれず、粒径分散の少ない構造を作ることが期待できる。
【０００３】
近年、規則的なパターンをもつ凹凸のついた下地に、柱状成長する遷移金属−希土類合金からなるアモルファス磁気記録層を成長させたボトムアップ媒体が提案されている。このアモルファス磁気記録層には、例えば下地から媒体表面に向かって広がるような、断面から見ると扇形の構造を持つものがある。この構造は、磁性粒子同士の分離は良好なものの、下地側に何もない空間が広がるため、磁気的な体積の損失がある。しかしながら、パターンピッチを狭くすると、磁性粒子同士が接合し、連続膜になるという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５９３５号公報
【特許文献２】特開２００３−３１７２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、良好な垂直磁気記録特性を有する磁気記録媒体を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、基板、該基板上に形成され、３ｎｍないし２０ｎｍの平均距離で配列された複数の凸部をもつ下地層、及び前記凸部表面から柱状に形成され、膜面垂直方向を磁化容易軸とする複数の磁性粒子を有するアモルファス磁気記録層を含み、
前記下地層は、前記凸部の断面の曲率半径をｒ、前記凸部間の前記平均距離をｄとするとき、下記式（１）を満たすことを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
【０００７】
０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄ…（１）
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に磁気記録媒体の一例を表す模式的な断面図である。
【図２】凸部の配列パターンを上から見た様子を表す模式図である。
【図３】凸部の配列パターンを上から見た様子を表す模式図である。
【図４】凸部の配列パターンを上から見た様子を表す模式図である。
【図５】式（１）に該当しない磁気記録層の断面形状の例を表す図である。
【図６】式（１）に対する磁気記録層の断面形状の例を表す図である。
【図７】式（１）に該当しない磁気記録層の断面形状の例を表す図である。
【図８】曲率半径の取り方を説明するための図である。
【図９】曲率半径の取り方を説明するための図である。
【図１０】曲率半径の取り方を説明するための図である。
【図１１】実施形態に使用される下地層の構成の例を表す図である。
【図１２】実施形態に使用される下地層の構成の例を表す図である。
【図１３】実施形態に使用される下地層の構成の例を表す図である。
【図１４】実施形態に使用される下地層の構成の例を表す図である。
【図１５】実施形態にかかる磁気記録媒体の作製工程の一例を表す模式図である。
【図１６】実施形態にかかる磁気記録媒体の作製工程の他の一例を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１の実施形態にかかる垂直磁気記録媒体は、基板と、基板上に形成された下地層と、下地層と接触して形成されたアモルファス磁気記録層とを含む。
【００１０】
下地層は複数の凸部をもつ。
【００１１】
複数の凸部は、前記凸部間の平均距離３ｎｍないし２０ｎｍで配列されている。
【００１２】
ここでは、凸部間の距離とは、隣接する凸部の重心間の距離をいう。
【００１３】
下地層は単層または２以上の多層からなり、基板と対向する表面層がアモルファス磁気記録層と接触することができる。
【００１４】
さらに、下地層は、凸部の断面の曲率半径をｒと、凸部間の平均距離をｄとするとき、下記式（１）を満足する。
【００１５】
０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄ…（１）
アモルファス磁気記録層は凸部表面から形成され、柱状構造を有する。
【００１６】
ここでいう柱状構造は、下地層の１つの凸部の上に互いに分離した１個の柱状の磁性粒子が存在し、磁性粒子の側壁は基板に対し垂直方向に延びており、各柱の先端は、互いに分離している構造をいう。柱状構造の先端は基板と平行である必要はなく、平面あるいは湾曲し得る。また、各柱は、例えば円柱、あるいは六角柱、五角柱等の多角柱の様な形状を有し得る。
【００１７】
また、アモルファス磁気記録層は、膜面垂直方向を磁化容易軸とする複数の磁性粒子を有する。
【００１８】
実施形態にかかる垂直磁気記録媒体によれば、下地層の凸部の形状、特に曲率を限定することにより、狭ピッチにおける柱状構造の磁気記録層を得ることができる。磁気記録層が柱状構造であると、磁気記録層が扇形に広がる構造よりも磁気的な体積を稼ぐことができるため、信号強度が強くなり、磁気記録特性を向上することができる。
【００１９】
また、第２の実施形態にかかる磁気記録媒体の製造方法は、第１の実施形態にかかる垂直磁気記録媒体の製造工程の一例であって、
基板上に第１の下地層を形成し、
第１の下地層上に微粒子分散液を塗布して単層の微粒子層を形成し、
微粒子を介して第１の下地層をエッチングし、下記式（１）を満たす凸部を有する第１の下地層を形成し、
０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄ…（１）
（なお、式中、ｒは凸部の断面の曲率半径、ｄは凸部間の平均距離を示す。）
凸部表面にアモルファス磁気記録層を堆積させることを含む。
【００２０】
さらに、第３の実施形態にかかる磁気記録媒体の製造方法は、第１の実施形態にかかる垂直磁気記録媒体の製造工程の他の一例であって、
基板上に、粒子と粒界からなる共晶構造を有する金属化合物をもちいて第１の下地層を形成し、
共晶構造の粒子を残すようにエッチングし、下記式（１）を満たす凸部を有する第１の下地層を形成し、
０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄ…（１）
（なお、式中、ｒは凸部の断面の曲率半径、ｄは凸部間の平均距離を示す。）
凸部表面にアモルファス磁気記録層を堆積させることを含む。
【００２１】
さらにまた、他の実施形態にかかる磁気記録媒体の製造方法によれば、第２及び第３の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法において、アモルファス磁気記録層を堆積させる前に、第２の下地層を形成して、第１の下地層の表面層として第２の下地層を含む下地層を作成する工程をさらに含み、下地層は式（１）を満たすことができる。
【００２２】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
図１に、実施形態に磁気記録媒体の一例を表す模式的な断面図を示す。
【００２４】
図示するように、この磁気記録媒体１０は、基板１と、基板１上に形成された凹凸下地層２と、凹凸下地層２上に形成された遷移金属―希土類合金からなるアモルファス磁気記録層３と、アモルファス磁気記録層３上に形成された保護層４とを含む。
【００２５】
この磁気記録媒体１０では、下地層は凹凸下地層２の単層であるが、下地層として、凹凸下地層２と酸化防止層や形状改善のための中間層との積層を設けることができる。この場合基板１と対向する表面層がアモルファス磁気記録層３と接触することができる。
【００２６】
アモルファス磁気記録層３は柱状構造を有する。
【００２７】
また、上記式（１）に使用されるｄは、図示するように規則配列領域の隣接する凸部２−１の重心ｃ間の距離をｄ１とするとき、複数の距離ｄ１の平均値とする。さらに、曲率半径ｒは、図示するように、記録層３直下の非磁性層の最表面の曲率半径とする。
【００２８】
図２ないし図４に、凹凸下地層の凸部の配列パターンを上から見た様子を表す模式図を示す。
【００２９】
下地層２の凸部２−１の配列パターンは、規則的にすることができる。規則的なパターンとして、例えば、凹凸下地層２の凸部２−１の配列パターンを上から見た場合、図２のように、例えば３〜２０ｎｍのピッチで六方格子状に最密配列されたパターンや、図３のように、同様のピッチで正方配列したパターンを用いることができる。凸部の形状は円形である必要はなく、六角形や四角形等の多角形でも良い。
【００３０】
配列ピッチが２０ｎｍよりも広いと、磁気記録媒体の記録密度が下がる傾向がある。また、３ｎｍ未満であると、熱揺らぎの効果で記録が消失する傾向がある。
【００３１】
これらのパターンは、図４のように例えば境界線１０１，１０２で囲まれた領域のような数１００ｎｍ以上のドメインすなわち規則配列したパターンの集合体をもっていてもよく、配列も完全に最密配列である必要はない。
【００３２】
このとき、ｄとｒの関係により、アモルファス磁気記録層の成長の仕方が変化する。
【００３３】
図５ないし図７に、凸部間の平均距離ｄ及び曲率半径ｒの関係に対する磁気記録層の断面形状を表す図を示す。
【００３４】
上記式（１）において、例えばｒ＜０．５ｄの場合は、図５に示すように、凸部の中央から側壁近くまで空間があいており、スパッタ粒子が入り込みやすい。その結果、側壁側へスパッタ粒子が付着するような形で磁気記録層３’が堆積し、扇形構造となる。また、０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄの場合、図６に示すように、図５の凸部よりも曲率半径が大きくなるため、凸部上に堆積する磁気記録層の面積が広くなる。そのため、凸部間の溝部分へスパッタ粒子が入り込みにくくなり、凸部の上部にのみ磁気記録層３が堆積することで図６に示すように柱状構造となる。さらに、１．５ｄ＜ｒの場合、スパッタ粒子は凹部と凸部をほぼ区別せず、図７に示すように、磁気記録層３”は連続膜として堆積する。連続的な膜は磁壁を固定できなくなるため、磁気記録媒体には適さない構造となる。
【００３５】
下地の曲率半径を任意のものとするため、下地層を２以上の多層とすることができる。下地層の材料や成膜方法によって、凹凸下地の最表面の曲率半径を制御することができる。特に、多層となった下地層の１つを、下地側からの酸化防止のための酸化防止層として用いても良い。
【００３６】
また、下地層の凸部の高さは、１〜２５ｎｍにすることができる。
【００３７】
２５ｎｍを超えると、構造的に密度が低下し、媒体強度が低下する傾向があり、１ｎｍ未満であると、１．５ｄ＜ｒの時と同様に凹凸を区別しなくなり、アモルファス記録層が連続膜となる傾向がある。
【００３８】
それぞれの材料、構造について、以下に詳細に説明する。
【００３９】
＜第１の凹凸下地層（第１の下地層）＞
第１の凹凸下地層には、腐食性、耐久性を考慮した種々の材料を用いることができる。
【００４０】
第１の凹凸下地層に使用される材料として、例えばＣ、Ｓｉ等の無機材料、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ等の金属材料、あるいはそれらの合金（ＣｒＴｉ、ＮｉＷ等）、酸化物・窒化物等があげられる。特に、Ｃ、Ａｌ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｕ等の材料を用いると、凹凸の形成しやすさとアモルファス材料との親和性が良好となる傾向がある。
【００４１】
第１の凹凸下地層の凹凸パターンは、例えば図４に示されるような数１００ｎｍ以上の領域ドメインからなる規則的な配列を持つことができる。
【００４２】
第１の凹凸下地層の凸部間の平均距離ｄは３ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄの範囲にｄがあったとしても、凸部間の平均距離ｄが２０ｎｍよりも広い場合、凸部間の間隔が開くため、柱状構造形成の効果が得られず扇状構造となる。また、凸部間の平均距離ｄが３ｎｍよりも狭い場合、凸部間の間隔が狭いため、柱状構造を形成する効果が十分に得られず連続膜状構造となる。
【００４３】
第１の凹凸下地層の形状は、加工方法にもよるが、先端の丸くなった円錐台の構造であることが多い。第１の凹凸下地層の凸部の基板に対して垂直方向の断面図から、先端の曲線を円で近似し、その円の半径を下地の曲率半径ｒとする。
【００４４】
図８ないし図１０に、曲率半径の取り方を説明するための図を示す。
【００４５】
曲率半径を取るために、まず、図８のように、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等により、第１の凹凸下地層２の凸部の断面画像を撮影する。続いて、例えば図９において点２ａ，２ｂ，２ｃに示すように、凸部の曲面に３点以上の点を取る。その後、図１０に示すように、３点を通る円の半径ｒを求める。
【００４６】
上記式（１）の曲率半径ｒは、アモルファス磁気記録層と接触する下地層の数値を指すため、第１の凹凸下地層とアモルファス磁気記録層の間に他の下地層を挿入した場合、そちらの層についてこの測定を行う。
【００４７】
第１の凹凸下地層の曲率半径ｒは、０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄの関係を満たす中で、１．５ｎｍから３０ｎｍの範囲であることが好ましい。ｒが小さすぎる場合には、前述のとおり、アモルファス磁気記録層が扇形に成長し、ｒが大きすぎる場合、アモルファス磁気記録層が連続膜状に成長する。
【００４８】
＜第２の凹凸下地層（第２の下地層）＞
下地層は２以上の層からなる多層構造にすることができる。例えば、第１の凹凸下地層とアモルファス記録層の間に、第２の凹凸下地層を挿入することができる。第２の凹凸下地層は、金属、無機物等スパッタリングによって形成可能な多くの材料から選択することができる。強度的な意味では、有機材料の膜よりも無機材料の膜の方が良くなる傾向がある。
【００４９】
第２の凹凸下地層を設けることで、曲率半径ｒを制御することができる。ＣｒＴｉ等のアモルファス状の材料であれば、下層の凹凸をトレースしつつｒを増加させることができる。第２の凹凸下地層がＲｕやＰｄのような結晶性の材料であれば、結晶成長によりｒを小さくすることができる。
【００５０】
第２の凹凸下地層を設けることで、さらに、酸化防止や密着性、腐食防止などの効果を副次的に持たせることもできる。第２の凹凸下地層は第１の凹凸下地層の凸部にのみ形成しても良いし、凸部と凹部の双方に形成しても良い。
【００５１】
図１１ないし図１４に、実施形態に使用される下地層の構成の例を各々示す。
【００５２】
図１１は、下地層が単層すなわち第２の下地層を設けない例を示し、基板１上に軟磁性５を介して第１の凹凸下地層２が設けられている。
【００５３】
図１２は、下地層の凸部が二層構造になった例を示す。
【００５４】
図１２の下地層は、基板１上に軟磁性層５を介して第１の凹凸下地層２と、各凸部上に設けられた第２の凹凸下地層８を含む。
【００５５】
図１３は、下地層が二層構造になった例を示す。
【００５６】
図１３の下地層は、基板１上に軟磁性層５を介して第１の凹凸下地層２と、第１の凹凸下地層２上に設けられた第２の凹凸下地層８’を含む。
【００５７】
図１４は、下地層の凸部が二層構造になった他の例を示す。
【００５８】
図１４の下地層は、基板１上に軟磁性層５を介して凸部を有する第１の凹凸下地層２と、各凸部上に設けられた第２の凹凸下地層８’’を含む。
【００５９】
＜酸化防止層＞
凹凸下地層とアモルファス磁気記録層の間に、第２の凹凸下地層の１つとして例えば酸化防止層を設けることができる。
【００６０】
酸化防止層とは、凹凸下地層作製の際の表面の汚れ例えば、酸素や酸化物、水酸化物等、あるいはまれに窒化物、塩化物、フッ化物等が、反応しやすいアモルファス磁気記録層へと移動するのを防ぐ役割を果たす。そのため、単体ではアモルファス磁気記録層と反応しない材料が好ましい。このような材料として、例えば、ＰｄやＲｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ等の貴金属、及びＴｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｗ等の遷移金属が挙げられる。さらに、形状のトレース性を高めるため、材料は結晶粒を持たないことが好ましい。上記に挙げた材料は、厚さ数ｎｍのオーダーではそれほど大きな結晶粒を持つことはないが、厚さ１０ｎｍ程度では既に５〜６ｎｍ径の結晶粒を持つものもあらわれる。酸化防止層の結晶粒は凹凸下地層の形と対応していないため、酸化防止層の結晶粒に沿ってアモルファス磁気記録層が成長する可能性がある。この結晶粒による影響を避けるため、酸化防止層を厚くする場合には、アモルファス材料を選択することができる。例えば、Ｎｉ−Ｔａ、Ｃｒ−Ｔｉ、及びＺｒ−Ｆｅ等は代表的なアモルファス材料である。例えば、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、及びＺｒからなる群から選択される少なくとも１種の元素と、例えば、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｐｄ、及びＩｒからなる群から選択される少なくとも１種の元素との組み合わせにより、スパッタリングでアモルファス膜を得ることができる。
【００６１】
アモルファス材料は磁性を持たないものを使用することができる。もし磁性があると、酸化によりアモルファス材料の磁気特性が変化し、ひいては酸化防止層上に成長されるアモルファス磁気記録層の磁気特性を変化させるためである。
【００６２】
酸化防止層の膜厚は、酸化防止の観点から２ｎｍ以上にすることができる。例えば、酸化防止層が２ｎｍ未満であれば、膜が連続的に堆積せず酸化を防ぎきれない傾向がある。しかし、３０ｎｍを超える場合、凹凸形状が平坦化される傾向がある。例えば、酸化防止層が３０ｎｍを超える場合、アモルファス磁気記録層は連続的になり、磁壁移動型の磁気特性になる。以上の理由より、酸化防止層は２ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲にすることができる。
【００６３】
また、厚くなるほど平坦化しやすい酸化防止膜の性質を利用して、酸化防止層の曲率半径ｒを任意のものとすることができる。酸化防止層を厚くつけると、凹凸下地層の凹凸が鈍くなり、曲率半径ｒが大きくなる。そのため、曲率半径ｒを大きくしたいときには酸化防止層を厚くし、ｒをあまり変化させたくないときには酸化防止層を薄くすることができる。
【００６４】
また、酸化防止層は多層構造にすることができる。多層構造の場合、各層に酸化防止効果、密着効果などの役割を持つ層を使用することができる。基板側の層がＰｔやＴａ等の結晶性の場合、アモルファス磁気記録層側の層はアモルファスにすることができる。結晶粒がある材料を使用して磁気記録層と接触させた場合、前述したように形状の劣化を招くことがあるが、その上にアモルファス層を設けることで結晶粒の凹凸を鈍らせ、滑らかな凹凸にすることができる。
【００６５】
＜アモルファス磁気記録層＞
アモルファス磁気記録層として使用可能な材料を挙げる。一般的には、アモルファス希土類・遷移金属（Ｒ−ＴＭ）合金膜を使用することができる。具体的には、例えば、Ｇｄ−Ｃｏ、Ｇｄ−Ｆｅ、Ｔｂ−Ｆｅ、Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆｅ、Ｔｂ−Ｃｏ、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｃｏ、及びＳｍ−Ｃｏ等の合金があげられる。
【００６６】
使用される希土類元素が例えばＮｄ等の軽希土類元素の場合、遷移金属と平行な磁化を持つため強磁性体になる。希土類が例えばＧｄ、Ｔｂ、及びＤｙ等の重希土類の場合、遷移金属と反対向きの磁化を持つためフェリ磁性体となる。フェリ磁性体を用いると、飽和磁化Ｍｓが低下するため、保磁力Ｈｃを高くすることができる。また、遷移金属として例えばＦｅ、Ｃｏ、及びＮｉ等が挙げられるが、Ｎｉの場合はキュリー温度Ｔｃが室温以下になることが多いため、使用されないことが多い。
【００６７】
これらの合金に対し、例えばＣｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＢ等の酸化しやすい材料を少量混合することで、磁性材料の酸化を抑制することが可能である。また、例えばＡｕ、Ｐｔ、及びＡｇ等の貴金属を少量混合しても、酸化抑制効果が得られる。上記のような添加物は、好ましくは組成比で全元素の３０原子％まで、さらに好ましくは１０原子％まで混合することができる。添加物が３０原子％を超えると、飽和磁化Ｍｓの低下や、垂直磁気異方性Ｋｕの低下をまねく傾向がある。
【００６８】
また、アモルファス磁気記録層と、非磁性保護層例えばＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、及びＡｌ等の酸化防止効果のある材料を含む層とを積層することもできる。アモルファス磁気記録層の１層分は、１ｎｍ以上にすることができ、さらには、３ｎｍ以上３０ｎｍ以下にすることができる。アモルファス磁気記録層の１層分とは、アモルファス磁気記録層が多層構造を有する場合には、非磁性保護層に分断されない連続的なアモルファス磁気記録層１層のことをいう。アモルファス磁気記録層の膜厚が１ｎｍ未満の場合、前後の層の元素拡散の影響が生じるのと、垂直配向そのものが弱まる傾向にある。また、３０ｎｍを超えると、柱状構造が崩れ、連続膜的になる傾向がある。
【００６９】
多層構造のアモルファス磁気記録層においては、各層の組成が同じでも、異なっていても構わない。例えば、下地層に近い下層側にＫｕの高いＴｂＦｅＣｏを使用し、保護層に近い上層側にＫｕの低いＴｂＣｏＣｒを用いる等の構成にしても良い。
【００７０】
磁気記録層の分離を良好にするため、成膜の際のプロセスガス圧を０．５〜１０Ｐａの範囲にすることが好ましい。０．５Ｐａよりも低いガス圧では粒の分離が不十分となる傾向がある。１０Ｐａより高い場合、膜厚および組成の面内分布が発生する傾向にある。
【００７１】
なお、実施形態に使用されるアモルファス磁気記録層のように、凹凸下地層の上にあってその全てあるいは一部が孤立するような状態を「磁性粒子」と表現することがある。磁性粒子は、グラニュラ構造の粒部分を指すときにも使われる。テンプレートに使われる微粒子とは異なるものである。
【００７２】
＜非磁性保護層＞
アモルファス磁気記録層の間に挿入し、側壁を保護する非磁性保護層について記述する。非磁性保護層の材料は、例えばＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、及びＡｌ等の材料から選択される。これらの材料は貴金属あるいは不動態を作りやすい材料であるため、酸化防止のための保護層としての効果が期待できる。さらに、Ｐｔは分極しやすく、Ｐｄは歪による垂直磁気異方性等、垂直異方性の補助的効果も期待できる。
【００７３】
非磁性保護層の材料は、スパッタリングあるいはＣＶＤ，ＡＬＤ等によってアモルファス磁気記録層の間に成膜される。非磁性保護層はアモルファスである必要はなく、結晶性でも構わない。後述するように膜厚が薄いため、形状への影響は軽微である。
【００７４】
非磁性保護層の形状は、アモルファス磁気記録層と同様、凸部に丸みを帯びた層状である。中央が最も厚く、側壁に近づくに従い、薄膜化する。通常の人工格子等とは異なり、非磁性保護層にはある程度の膜厚が必要である。例えば、人工格子では数オングストロームの膜厚であるのに対し、非磁性保護層は最も厚い場所での定義で、少なくとも０．５ｎｍから厚いものでは３ｎｍまでの範囲にすることができる。０．５ｎｍより薄い場合は酸化防止の効果が少ない傾向があり、３ｎｍより厚すぎると上下の交換結合が切れ、磁気記録層の粒子が１磁性体として磁化反転できなくなる傾向がある。側壁に付着させた非磁性材料をＴＥＭ等で直接観察することは難しい場合もあるが、ＥＤＸやＥＥＬＳ等の元素分析によって付着していることを確認することができる。
【００７５】
非磁性保護層の数は、１層から５層にすることができる。５層より多いとアモルファス磁気記録層の比率が低下し、垂直磁気異方性Ｋｕや磁化Ｍｓの低下をまねく傾向がある。また、連続するアモルファス磁気記録層の膜厚は、３ｎｍ以上にすることができる。３ｎｍ未満の場合、初期層の影響で垂直磁気異方性Ｋｕが不十分となる傾向がある。磁気記録層の総膜厚すなわち、アモルファス磁気記録層の厚さと非磁性保護層の厚さとの和に対する非磁性保護層の厚さの割合は、膜厚比で１／３以下にすることができる。磁気記録層の厚さと非磁性保護層の厚さの合計膜厚が３０ｎｍ以下と考えると、非磁性保護層の総膜厚は１０ｎｍ以下にすることができる。非磁性保護層が含まれる場合、磁気記録層の保磁力Ｈｃの低下をまねくことがある。その場合、磁気記録層に使用するアモルファス材料の組成をＨｃが十分得られるような組成へと変更する必要がある。側壁保護のため、成膜条件をアモルファス磁気記録層と変えても良い。具体的には、スパッタリングで成膜する場合、より低圧で成膜することで側壁への回り込み効果を増すことができる。
【００７６】
＜アモルファス磁気記録層の磁気特性＞
実施形態にかかる磁気記録媒体は、磁化回転型の磁気特性を示す必要がある。磁気特性は振動試料型磁力計（ＶＳＭ）やＫｅｒｒ効果測定装置にて測定することができる。
【００７７】
垂直磁気記録層の保磁力Ｈｃは、２ｋＯｅ以上とすることができる。保磁力Ｈｃが２ｋＯｅ未満であると、高い面記録密度を得にくい傾向がある。
【００７８】
垂直磁気記録層の垂直角型比は、０．９以上にすることができる。ここでいう垂直角型比とは、飽和磁化Ｍｓで残留磁化Ｍｒを割ったものである。垂直角型比が０．９未満であると、結晶配向が悪化しているか、部分的に熱安定性が低下した構造が形成されている可能性がある。
【００７９】
Ｈｃ付近における磁化曲線の接線と負の飽和値との交点の磁界を核生成磁界Ｈｎとすると、ＨｎはＨｃより小さくなるが、再生出力、熱揺らぎ耐性、隣接トラック記録時の情報消去耐性などの観点からはなるべく大きくすることができる。しかしながら、Ｈｎを大きくすると、Ｈｃ付近における磁化曲線の傾きαを大きくすることになり、Ｓ／Ｎ比が低下する傾向がある。
【００８０】
一般に、保磁力Ｈｃ付近における磁化曲線の傾きαは、次の式のように表記される。
【００８１】
α＝４πｄＭ／ｄＨ｜Ｈ＝Ｈｃ…（２）
ここで、Ｍは磁化、Ｈは外部磁界を示す。現在実用化されているグラニュラ型の垂直磁気記録媒体では、多少粒子間結合を強めた方が総合的に良好な記録再生特性が得られるため、αは２前後にすることができる。しかしながら、基本的には粒子間結合が弱い方が高い線記録密度で高いＳ／Ｎ比が得られる傾向があるので、グラニュラ型の垂直磁気記録媒体では、αが３よりも大きくなると粒子間結合が強くなりすぎる傾向がある。αが５以上になると、磁性粒子はそれぞれ独立した磁化反転ではなく、隣接する粒子の反転に引っ張られて反転する傾向がある。
【００８２】
＜第１の凹凸下地層の作成方法＞
第１の凹凸下地層は第１の下地層を様々な方法で加工して作成することができる。
【００８３】
例えば、直径数ｎｍ〜数１０ｎｍの微粒子を基板に一様に配列させることで、凹凸のついた下地層とすることができる。粒径分散の少ない微粒子を用いることで、凹凸下地層の粒径分散も下げることができる。ジブロックコポリマー等の自己組織化材料、アルミナナノホールやメソポーラス材料等を使っても、同様の効果を得ることができる。
【００８４】
陽極酸化アルミナをテンプレートに用いる場合、基板上に予めＡｌの薄膜を堆積させ、電極を作製した後、酸性溶液中で電界をかけることで規則的なナノホールを得ることができる。
【００８５】
メソポーラス材料について、メソポーラスシリカを例として説明する。ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）とトリブロックコポリマー、ＨＣｌ、エタノール、水を混合し、単層配列する濃度に希釈し、スピンコート法により基板上へ単層塗布する。ベークによりブロックコポリマーを除去することで、数ｎｍサイズの孔のあいた規則的なパターンを得ることができる。どちらも平面像は微粒子やジブロックコポリマー等と同様、凹凸は逆で参照符号３の部分が凹となる以外は図２と同様のパターンとなる。この凹部に電鋳やスパッタにより金属材料を埋め込み、エッチングプロセスにより凹凸を逆転させることが可能である。
【００８６】
また、ＡｌＳｉやＡｇＧｅ等の共晶構造を適用することもできる。共晶構造のままでは凹凸がないため、エッチングプロセスにより凹凸をつけてやる必要がある。
【００８７】
列挙した材料をＣ（カーボン）等の第１の下地層材料を堆積させた基板に塗布し、ＲＩＥ等のエッチングプロセスで表面に凹凸をつけ、凹凸下地層とすることができる。基板に転写する場合、微粒子や有機材料を直接下地層に適用するよりも、硬度や密着性に優れる。
【００８８】
第１の下地層のパターニングには、必要に応じて種々のドライエッチングプロセスを使うことができる。例えば、Ｃを使う場合、Ｏ２プラズマによるエッチングを使用することができる。Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ等の場合、ハロゲンガス例えばＣＦ４、ＣＦ４／Ｏ２、ＣＨＦ３、ＳＦ６、Ｃｌ２等を使ったエッチングを用いることができる。また、Ｏ２やハロゲンでエッチングが難しい貴金属類については、希ガスを用いたイオンミリング等の手法が使われる。ハロゲンガスプロセスを用いた場合には、プロセス後に水で十分に洗浄する必要がある。
【００８９】
第１の下地層のパターニングには、ドライエッチだけでなくウェットエッチも用いることができる。ウェットエッチを使うことで、一度に大量の基板の処理が可能となり、生産性が向上する。例えば、共晶構造のＳｉやＧｅの粒界を除去するには、フッ酸、あるいはアルカリエッチング液を用いることができる。
【００９０】
＜微粒子＞
第１の下地層の加工に使用される微粒子の大きさは、粒径１ｎｍ〜数１０μｍ程度にすることができる。形状は多くが球形であるが、球形以外に、例えば四面体、直方体、八面体、三角柱、六角柱、及び円筒形等の形があげられる。規則的に配列させることを考えた場合、形の対称性を高くすることができる。微粒子は、塗布時の配列性を上げるため、粒径分散が小さいことが好ましい。例えば、ＨＤＤ媒体に用いる場合、粒径分散は２０％以下、さらには１５％以下にすることができる。粒径分散が小さいと、ＨＤＤ媒体のジッタノイズを下げることができる。分散が２０％を超えると、ジッタノイズが増えるため媒体Ｓ／Ｎが低下する傾向がある。
【００９１】
微粒子の材料は、金属あるいは無機物、またはそれらの化合物が好ましい。具体的には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＷ等が挙げられる。また、これらの酸化物、窒化物、硼化物、炭化物、及び硫化物等も用いることができる。微粒子は結晶性、あるいはアモルファスのいずれを用いることもできる。例えば、Ｆｅの周囲にＦｅＯｘ（ｘ＝１〜１．５）で覆われた構造のように、コアシェル型の粒子でも良い。コアシェル型の場合、Ｆｅ３Ｏ４の周囲をＳｉＯ２が覆うような、組成の異なる材料でも良い。さらに、Ｃｏ／Ｆｅのような金属コアシェル型の表面が酸化され、Ｃｏ／Ｆｅ／ＦｅＯｘのような３層以上の構造となっても良い。主成分が上記に挙げたものであれば、例えばＦｅ５０Ｐｔ５０のように、ＰｔやＡｇ等の貴金属との化合物を使用することができる。
【００９２】
微粒子の配列は溶液系で行われるため、微粒子は保護基をつけた状態で、溶液に安定に分散した状態で用いられる。基板への塗布のため、使用される溶媒の沸点は２００℃以下にすることができる。さらには１６０℃以下にすることができる。このような溶媒として、例えば、芳香族炭化水素、アルコール、エステル、エーテル、ケトン、グリコールエーテル、脂環式炭化水素、及び脂肪族炭化水素などが挙げられる。沸点と塗布性の観点から、具体的には、ヘキサン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、ジグライム、乳酸エチル、乳酸メチル、及びテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などが用いられる。微粒子はこれらの溶媒に分散された状態で、スピンコート法、ディップコート法、あるいはＬＢ（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法等により、基板上に単層で塗布される。
【００９３】
＜共晶＞
共晶構造は２種類以上の元素の蒸着やスパッタリングによって作製される。代表的なものは、Ａｌ−ＧｅやＡｇ−Ｇｅの共晶構造である。例えばＡｇがシリンダ状に配置されるＡｇ−Ｇｅを使えば、目的の凹凸構造が得られる。この時、ターゲットの組成比はＡｇ２０Ｇｅ８０〜Ａｇ５０Ｇｅ５０程度が好ましい。Ａｇ−Ｇｅを濃度１０％のフッ酸に数分間浸漬することで、Ｇｅを溶かしてＡｇのみを選択的に残すことができる。
【００９４】
＜埋め込み工程＞
実施形態の媒体は、埋め込みにより平坦化するプロセスを加えることができる。埋め込みには、埋め込み材料をターゲットとしたスパッタリング法が簡便なため使用されるが、他にもめっき、イオンビーム蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、及び原子層堆積（ＡＬＤ）等の方法を使用することもできる。ＣＶＤやＡＬＤを用いれば、高テーパーの磁気記録層の側壁に対し、高レートで成膜可能である。また、埋め込み成膜時に基板にバイアスをかけることで、高アスペクトのパターンでも隙間なく埋め込むことができる。ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）やＳＯＣ（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ−Ｃａｒｂｏｎ）等の所謂レジストをスピンコートし、熱処理で硬化させる方法を用いることもできる。
【００９５】
埋め込み材料にはＳｉＯ２を用いることができるが、埋め込み材料はこれに限らず、硬度と平坦性の許す限りの材料を使用できる。例えばＮｉＴａやＮｉＮｂＴｉ等のアモルファス金属は平坦化し易く、埋め込み材料として使用できる。Ｃを主成分とする材料例えばＣＮｘ、ＣＨｘ等を使用すると、硬度が高くなり、ＤＬＣとの密着性を良くすることができる。ＳｉＯ２、ＴｉＯｘ、及びＴａＯｘ等の酸化物あるいはＳｉＮｘ等の窒化物も埋め込み材料として使用できる。上記化合物中、０＜ｘ≦３の範囲である。ただし、磁気記録層と接する際に磁気記録層と反応生成物を作る場合、埋め込み層と磁気記録層の間に保護層を１層挟むことができる。このような保護層としてＳｉ、Ｔｉ、Ｔａ等の保護層の非酸化物があげられる。
【００９６】
＜保護膜形成および後処理＞
カーボン保護膜は、凹凸への被覆を良好にするためにＣＶＤ法で成膜することができる。あるいは、スパッタ法または真空蒸着法により成膜することができる。ＣＶＤ法によれば、ｓｐ３結合炭素を多く含むＤＬＣ膜が形成される。膜厚は２ｎｍ以上１０ｎｍ以下だとカバレッジが悪くなり、１０ｎｍ以上だと、記録再生ヘッドと媒体との磁気スペーシングが大きくなってＳＮＲが低下する傾向がある。保護膜上に潤滑剤を塗布することができる。潤滑剤としては、たとえばパーフルオロポリエーテル、フッ化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いることができる。
【００９７】
＜軟磁性裏打ち層＞
軟磁性裏打ち層（ＳＵＬ）は、垂直磁気記録層を磁化するための単磁極ヘッドからの記録磁界を水平方向に通して、磁気ヘッド側へ還流させるという磁気ヘッドの機能の一部を担っており、磁気記録層に急峻で充分な垂直磁界を印加させ、記録再生効率を向上させる作用を有する。
【００９８】
軟磁性裏打ち層には、Ｆｅ、ＮｉまたはＣｏを含む材料を用いることができる。このような材料として、ＦｅＣｏ系合金たとえばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど、ＦｅＮｉ系合金たとえばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど、ＦｅＡｌ系合金、ＦｅＳｉ系合金たとえばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど、ＦｅＴａ系合金たとえばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど、ＦｅＺｒ系合金たとえばＦｅＺｒＮなどを挙げることができる。Ｆｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮなどの微結晶構造または微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラ構造を有する材料を用いることもできる。軟磁性裏打ち層の他の材料として、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、ＴｉおよびＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を用いることもできる。Ｃｏ合金には８０ａｔ％以上のＣｏが含まれることが好ましい。このようなＣｏ合金は、スパッタ法により成膜した場合にアモルファス層が形成されやすい。アモルファス軟磁性材料は、結晶磁気異方性、結晶欠陥および粒界がないため、非常に優れた軟磁性を示すとともに、媒体の低ノイズ化を図ることができる。好適なアモルファス軟磁性材料としては、たとえばＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂおよびＣｏＺｒＴａ系合金などを挙げることができる。
【００９９】
軟磁性裏打ち層の下に、軟磁性裏打ち層の結晶性の向上または基板との密着性の向上のために、さらに下地層を設けてもよい。こうした下地層の材料としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔ、これらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは窒化物を用いることができる。
【０１００】
スパイクノイズ防止のために軟磁性裏打ち層を複数の層に分け、０．５〜１．５ｎｍのＲｕを挿入することで反強磁性結合させることができる。また、ＣｏＣｒＰｔ、ＳｍＣｏ、ＦｅＰｔなどの面内異方性を持つ硬磁性膜またはＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどの反強磁性体からなるピン層と軟磁性層とを交換結合させることができる。交換結合力を制御するために、Ｒｕ層の上下に磁性膜（たとえばＣｏ）または非磁性膜（たとえばＰｔ）を積層してもよい。
【実施例】
【０１０１】
実施例１
図１５（ａ）ないし図１５（ｅ）に、実施形態にかかる磁気記録媒体の作製工程の一例を表す模式図を示す。
【０１０２】
図１５（ａ）に示すように、ガラス基板１上にＣｏＺｒＮｂからなる厚さ５０ｎｍの軟磁性裏打ち層５、Ｃからなる厚さ２０ｎｍの加工用の第１の下地層２を成膜する。その上に直径７ｎｍのＦｅＯｘ微粒子６を単層で塗布する。微粒子には保護基として分子量１０００のポリスチレンが付着しており、平均距離１０ｎｍで第１の下地層２上へ配列する。配列後は図２のような六方最密パターンとなる。
【０１０３】
図１５（ｂ）に示すように、ドライエッチングにより、ＦｅＯｘ微粒子６をマスクとして微粒子６の周りのポリスチレン７ごと、Ｃからなる第１の下地層２をエッチングし、凹凸をつける。この工程は、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）ＲＩＥ装置により、プロセスガスとしてＯ２ガスを使用し、チャンバー圧を０．１Ｐａとし、コイルＲＦパワーおよびプラテンＲＦパワーをそれぞれ５０Ｗおよび４０Ｗとし、エッチング時間を３０秒として行われる。この工程により、Ｃ下地はエッチングされ、凸部の高さが１０ｎｍとなる。
【０１０４】
図１５（ｃ）に示すように、ＦｅＯｘ微粒子６を第１の下地層２上から除去する。基板１を濃度１ｗｔ％の塩酸に１０分間浸漬することで、ＦｅＯｘは塩酸に溶解され、基板１上から除去される。基板１は純水により洗浄し、塩酸の残留による腐食を防ぐ。
【０１０５】
図１５（ｄ）に示すように、アモルファス磁気記録層３を第１の下地層２上へ堆積させる。まず、Ｔｂ３０Ｃｏ７０を膜厚５ｎｍ、Ｐｔを膜厚１．５ｎｍで堆積させた。さらに、Ｔｂ３０Ｃｏ７０を膜厚５ｎｍ、Ｐｔを膜厚１．５ｎｍを２回堆積させ、Ｔｂ３０Ｃｏ７０とＰｔからなるアモルファス磁気記録層３を合計１９．５ｎｍ積層した。
【０１０６】
図１５（ｅ）に示すように、ＣＶＤ（化学気相堆積）によりＤＬＣ保護膜４を膜厚４ｎｍで磁気記録層３上へ堆積させ、図示しない潤滑剤を塗布することで目的の媒体２０が得られた。
【０１０７】
このようにして得られた媒体をＫｅｒｒ効果測定装置により評価したところ、角型比１、Ｈｃ＝３．２ｋＯｅ，Ｈｎ＝１．２ｋＯｅ，Ｈｓ＝６．１ｋＯｅであることを確認した。また、保磁力Ｈｃ付近におけるループの傾きαは１．０となった。磁化曲線からは、磁壁移動型ではなく、磁気的に孤立した磁性粒子が磁化回転する反転モードと推定される。
【０１０８】
断面ＴＥＭにより媒体の構造を評価した。確認した視野において、アモルファス磁気記録層は柱状構造を保っていた。アモルファス磁気記録層直下の第１の下地層の先端部分の曲率半径ｒを測ったところ、平均で５．５ｎｍとなり、平均距離ｄ＝１０ｎｍに対し、０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄを満たしていることがわかった。
【０１０９】
比較例１
図１５（ｂ）のドライエッチングの工程において、エッチング時間を１５秒とし、Ｃからなる第１の下地層の凸部の高さを２ｎｍとする以外は実施例１と同様にして磁気記録媒体を作成した。
【０１１０】
断面ＴＥＭにより媒体の構造を評価したところ、確認した視野において、アモルファス磁気記録層はほぼ連続的な構造となった。アモルファス磁気記録層直下の凹凸下地層の先端部分の曲率半径ｒを測ったところ、２２ｎｍとなり、平均距離ｄ＝１０ｎｍに対し、１．５ｄ＜ｒとなった。
【０１１１】
実施例１、比較例１の媒体の記録再生特性を評価した。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。記録再生の評価には、書き込みにシールディットポール磁極、再生部にＴＭＲ素子を備えたヘッドを用いた。記録周波数は記録密度で１４００ｋＢＰＩとして測定した。
【０１１２】
得られた結果を下記表１に示す。
【０１１３】
表中、ＴＥＭで観察した粒子の分断については、下地凹凸を９０％以上トレースしている場合を◎、８０％以上トレースしている場合を○、５０％以上を△、及び５０％未満を×と評価した。
【０１１４】
【表１】
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【０１１５】
実施例１においては、ほぼ１００％の磁性粒子が下地の凹凸をトレースし、柱状に成長した。それに対し、比較例１では曲率半径の大きな位置ほど隣接した磁性粒子のつながりが顕著で、５０％程度しかトレースしなかった。それに伴い、磁壁をピン止めできなくなり、ＳＮＲが悪化したと考えられる。
【０１１６】
以上の結果より、第１の下地層の曲率半径ｒが０．５ｄから１．５ｄの間に入っている場合、粒子の分断が良好となり、結果としてＳＮＲの向上につながることが示された。
【０１１７】
実施例２
図１６（ａ）ないし図１６（ｆ）に、実施形態にかかる磁気記録媒体の作製工程の他の一例を表す模式図を示す。
【０１１８】
図１６（ａ）に示すように、ガラス基板１上にＣｏＺｒＮｂからなる厚さ５０ｎｍの軟磁性裏打ち層５、Ｃからなる厚さ２０ｎｍの第１の下地層２を成膜する。その上に直径７ｎｍのＦｅＯｘ微粒子６を単層で塗布する。微粒子には保護基として分子量１０００のポリスチレンが付着しており、１０ｎｍの平均距離で基板上へ配列する。配列後は図２（ａ）のような六方最密パターンとなる。
【０１１９】
図１６（ｂ）に示すように、ドライエッチングにより、ＦｅＯｘ微粒子６をマスクとして微粒子の周りのポリスチレンごと、Ｃからなる第１の下地層２をエッチングして表面に凹凸をつける。この工程は、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）ＲＩＥ装置により、プロセスガスとしてＯ２ガスを使用し、チャンバー圧を０．１Ｐａとし、コイルＲＦパワーおよびプラテンＲＦパワーをそれぞれ５０Ｗおよび４０Ｗとし、エッチング時間を３０秒として行われる。この工程により、Ｃからなる第１の下地層２はエッチングされ、凸部の高さが１０ｎｍとなる。
【０１２０】
図１６（ｃ）に示すように、ＦｅＯｘ微粒子６を第１の下地層２上から除去する。第１の下地層２上が形成された基板１を濃度１ｗｔ％の塩酸に１０分間浸漬することで、ＦｅＯｘは塩酸に溶解され、第１の下地層２上から除去される。基板１は純水により洗浄し、塩酸の残留による腐食を防ぐ。
【０１２１】
図１６（ｄ）に示すように、凹凸を持つ第１の下地層２上に第２の下地層８としての酸化防止層Ｎｉ４０Ｔａ６０を膜厚５ｎｍで堆積させ、凹凸を持つ第１の下地層２及び第２の下地層８としての酸化防止層からなる２層構造の下地層９を得る。
【０１２２】
図１６（ｅ）に示すように、アモルファス磁気記録層３を酸化防止層８上へ堆積させる。まず、Ｔｂ３０Ｃｏ７０を膜厚５ｎｍ、Ｐｔを膜厚１．５ｎｍで堆積させた。さらに、Ｔｂ３０Ｃｏ７０を膜厚５ｎｍ、Ｐｔを膜厚１．５ｎｍを２回堆積させ、Ｔｂ３０Ｃｏ７０とＰｔからなる磁気記録層３を合計１９．５ｎｍ積層した。
【０１２３】
図１６（ｆ）に示すように、ＣＶＤ（化学気相堆積）によりＤＬＣ保護膜４を膜厚４ｎｍで磁気記録層３上へ堆積させ、図示しない潤滑剤を塗布することで目的の磁気記録媒体３０が得られた。
【０１２４】
このようにして得られた媒体をＫｅｒｒ効果測定装置により評価したところ、角型比１、Ｈｃ＝４．０ｋＯｅ，Ｈｎ＝１．８ｋＯｅ，Ｈｓ＝７．４ｋＯｅであることを確認した。また、保磁力Ｈｃ付近におけるループの傾きαは０．５となった。磁化曲線からは，磁壁移動型ではなく，磁気的に孤立した磁性粒子が磁化回転する反転モードと推定される。
【０１２５】
断面ＴＥＭにより媒体の構造を評価した。確認した視野において、アモルファス磁気記録層は柱状構造を保っていた。アモルファス磁気記録層直下の第２の下地層の先端部分の曲率半径ｒを測ったところ、平均で６．０ｎｍとなり、平均距離ｄ＝１０ｎｍに対し、０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄを満たすことがわかった。
【０１２６】
実施例３
磁気記録層直下の下地層および磁気記録層の構成を下記表２のように変更する以外は実施例１と同様にして凸部間の平均距離１０ｎｍの凹凸を有する第１の下地層を形成し、磁気記録媒体を作製した。アモルファス材料を用いた実施例３−１〜３−３、そして結晶性記録層の比較例３−１、３−２を用意した。
【０１２７】
得られた磁気記録媒体の磁気記録層の磁気粒子のＳＥＭ像から粒子面積を測定し、その結果から円形近似した際の直径のばらつき（平均に対する％）を測定した。
【０１２８】
得られた結果を下記表２に示す。表中、ばらつきが１５％以下のものを○、２５％以下のものを△、４０％より大きいものを×とした。
【０１２９】
【表２】
2017123206.tif 000004
【０１３０】
アモルファス材料を使った磁気記録層である実施例３−１〜３−３は、下地層の凹凸形状をトレースし、磁性粒子サイズ分散は１５％以下となった。それに対し、結晶性材料を使った比較例３−１、３−２は、凸部の上に複数の結晶粒が発生したり、下地層の凹凸形状を上手くトレースせずに結晶粒が成長したりと、分散の悪化をもたらした。
【０１３１】
以上の結果より、アモルファス材料を磁気記録層に用いた場合、粒径分散の小さな磁気記録媒体が得られた。磁気記録層の材料が異なるため、ＳＮＲ等で一律に比較することはできないが、粒径分散が小さいことでジッタノイズの低減効果が見込まれることがわかった。
【０１３２】
実施例４
Ｃからなる第１の下地層の凹凸深さと、酸化防止層としてのＮｉＴａ層の厚みを、下記表３のように変更すること以外は実施例２と同様にして、磁気記録媒体を作製した。下記表３には断面ＴＥＭから求めた曲率半径ｒと、ｄとｒの関係も掲載した。
【０１３３】
【表３】
2017123206.tif 000005
【０１３４】
これらの媒体について、実施例１と同様の方法で記録再生特性を評価した。ｒ＜０．５ｄであった比較例４−１は、断面ＴＥＭで扇形状の成長を確認した。この媒体に置いては粒子の分断が良好だったが、ＳＮＲは実施例４−１〜４−４に比べ若干低下した。これは、同じ膜厚で堆積させたにも関わらず、扇形の基板側に空間ができたため、磁気的な体積が比較的少なかったためである。０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄとなる実施例４−１〜４−４については、断面ＴＥＭで柱状の構造を確認できた。また、ＳＮＲも良好だった。１．５ｄ＜ｒとなる比較例４−２においては、磁性粒子の柱状成長は見られず、ＳＮＲも悪化した。この理由は比較例１と同じで、磁壁をピンするものがなく、記録を保持できないためであった。
【０１３５】
以上の結果より、下地の曲率半径ｒが０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄの範囲の場合、良好な記録再生特性を示すことがわかった。
【０１３６】
実施例５
下記表４に示すように凹凸下地層の凸部間の平均距離を変更したこと以外は、実施例２と同様の方法で磁気記録媒体を作製した。実施例５−１〜５−５、比較例５−１、５−２のようにした。尚、下地の最表面の曲率半径ｒは、常に０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄを満たすように作製した。作製後、断面ＴＥＭ測定より、磁気記録層の磁性粒子の成長の様子を観察し、扇形、柱状、膜状の分類を行った。
【０１３７】
【表４】
2017123206.tif 000006
【０１３８】
この結果より、下地層の凸部間の平均距離ｄが３〜２０ｎｍの範囲においては、０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄを満たす場合、磁気記録層の柱状成長が見られた。ｄが３ｎｍよりも小さい場合、０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄの条件を満たしても、溝部分の隙間の絶対値が小さくなることにより、下地層の効果が得られずに膜状成長となってしまった。ｄが２０ｎｍよりも大きい場合、０．５ｄ≦ｒ≦１．５ｄの条件を満たしても、溝部分の隙間の絶対値が大きくなることにより、磁気記録層材料が溝の側壁に付着し、扇形成長となってしまった。
【０１３９】
以上の結果より、下地層の凸部間の平均距離ｄは３〜２０ｎｍの範囲の場合、柱状構造を得られると言える。
【０１４０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４１】
１…基板、２…第１の凹凸下地層、３…磁気記録層、４…保護層、５…軟磁性層、６…微粒子、８…第２の凹凸下地層、９…下地層、１０，２０，３０…磁気記録媒体
【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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