(57)【要約】【課題】磁気記録層の下に中間層やシード層を形成することにより、磁気記録層の結晶粒径を微細化できるものの十分な結晶粒界幅を形成することができないため、磁化反転単位の低減効果が小さい。【解決手段】垂直磁気記録媒体１０は、基板１１の上部に、シード層と中間層と磁気記録層と保護層が積層されて構成される。磁気記録層はCoCrPt合金からなる多数の柱状粒子と酸化物を含む粒界層によって構成されたグラニュラ構造を有する。シード層は、第１のシード層１４ａ、第２のシード層１４ｂ、第３のシード層１４ｃが積層されて構成され、第１のシード層１４ａは六方最密充填構造を有するTiまたはTi合金からなり、第２のシード層１４ｂはが面心立方構造を有するCu，Ag又はAl、あるいはこれらのうちの１種以上の元素を含む合金からなり、第３のシード層１４ｃは面心立方構造を有するNi合金からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上部に、シード層と中間層と磁気記録層と保護層が積層された垂直磁気記録媒体であって、
前記磁気記録層がCoCrPt合金からなる多数の柱状粒子と酸化物を含む粒界層によって構成されたグラニュラ構造を有し、
前記シード層が、順次積層された第１のシード層と、第２のシード層と、第３のシード層を有し、
前記第１のシード層が六方最密充填構造を有するTiまたはTi合金からなり、前記第２のシード層が面心立方構造を有するCu, Ag, Al, Auのうちから選ばれる１種の金属、またはCu, Ag, Al, Auのうちから選ばれる１種以上の元素を含む合金からなり、前記第３のシード層が面心立方構造を有するNi合金からな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に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第１のシード層の膜厚が3nm以上10nm以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第２のシード層の平均膜厚が0.5nm以上3nm以下であ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に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第３のシード層の膜厚が2nm以上9nm以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第１のシード層の膜厚が3nm以上10nm以下であり、前記第２のシード層の平均膜厚が0.5nm以上3nm以下であり、前記第３のシード層の膜厚が2nm以上9nm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に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第３のシード層がWまたはVを含むNi合金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に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第３のシード層がWまたはVを含むNiCr合金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に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第３のシード層がW, V, Ta, Nbの中から選ばれる少なくとも１種の元素を含むNiFe合金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に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第１のシード層の表面に酸化層を有す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に記載の垂直磁気記録媒体において、前記中間層が順次積層された第１の中間層と第２の中間層を有し、前記第１の中間層がRuまたはRu合金であり、前記第２の中間層がSi酸化物、Ｔｉ酸化物、Ta酸化物、Cr酸化物、Al酸化物のうちから選ばれる少なくとも一種をRuに添加した合金からなり、かつRuを主たる成分とする結晶粒とそれを取り巻く酸化物からなる粒界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１１】
請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、前記第１の中間層の膜厚が10nm以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１２】
請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、前記基板とシード層の間に軟磁性層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１に記載の垂直磁気記録媒体において、前記磁気記録層が複数の磁気記録層からなり、CoCrPt合金からなる多数の柱状粒子と酸化物を含む粒界層によって構成されたグラニュラ構造からなる第１の磁気記録層と、Coを主成分としてCrを含み酸化物を含まない第２の磁気記録層を有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１４】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、前記磁気記録媒体に対して記録再生動作を行う磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体の所望のトラック位置に位置決めするヘッド駆動部とを備える磁気記憶装置において、前記磁気記録媒体は、
基板上に、シード層と中間層と磁気記録層と保護層が積層された垂直磁気記録媒体であって、
前記磁気記録層がCoCrPt合金からなる多数の柱状粒子と酸化物を含む粒界層によって構成されたグラニュラ構造を有し、
前記シード層が順次積層された第１のシード層と、第２のシード層と、第３のシード層を有し、
前記第１のシード層が六方最密充填構造を有するTiまたはTi合金からなり、前記第２のシード層が面心立方構造を有するCu, Ag, Al, Auのうちから選ばれる１種の金属、またはCu, Ag, Al, Auのうちから選ばれる１種以上の元素を含む合金からなり、前記第３のシード層が面心立方構造を有するNi合金からなることを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項１５】
請求項１４に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、主磁極とトラック方向リーディング側に設けられた補助磁極とを有する単磁極型ヘッドであり、前記主磁極のトラック方向トレーリング側に非磁性のギャップ層を介してトレーリングシールドを有することを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項１６】
請求項１５に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さらに、前記主磁極のトラック幅方向の両側に非磁性のギャップ層を介してサイドシールド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。また、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り、更なる記録密度の向上が求められている。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り、これに代わる方式として垂直記録方式が検討されてきた。垂直記録方式で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合金からなる磁気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磁気記録層が提案され、注目を集めている。このグラニュラ型の磁気記録層に関しては、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合金からなる磁気記録層の場合には、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、磁性結晶粒を磁気的に孤立させることによ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。このような問題を克服して低ノイズ特性を得るために、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磁気記録層の検討が盛んに行われるようになってきた。例えば、特許文献１にはCoCrPt合金にSi酸化物を添加したグラニュラ型の磁気記録層が開示されている。このように多量の酸化物を添加した場合、磁気記録層の結晶配向性が劣化する、または酸化物が磁性結晶粒界だけでなく磁性結晶粒内にも混入しやすくなる。その結果、保磁力(Hc)、角形比が減少し、媒体S/Nが劣化するという問題があった。
【０００４】
これを解決するために磁気記録層下に備えられる中間層やシード層によって磁気記録層の結晶粒界形成、結晶配向性、結晶粒径などの微細構造を制御することが重要であり、これまで様々な材料や構成が検討されている。その多くがシード層や中間層材料の変更や作製条件の最適化によって微細構造を制御する方法であるのに対し、近年、膜の成長初期段階に形成される島状構造を利用したシード層が検討されている。例えば特許文献２や特許文献３には第１のシード層としてTi, 第２のシード層としてCu, 中間層としてRuを用いた垂直磁気記録媒体が記載されている。これらはTi上のCuが島状成長することを利用したシード層であり、Ru中間層はCuまたはＴｉを核として柱状成長するため良好な結晶配向を維持したまま結晶粒径を微細化できるとされている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４２９０８号公報
【特許文献２】特開２００６−３３１５８２号公報
【特許文献３】特開２００５−１９０５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来技術に記載された膜の成長初期段階に形成される島状構造を利用したシード層を用い、本願発明者らが磁気記録層の結晶粒径、結晶粒界幅などの微細構造と媒体S/Nの関係を調べたところ、従来技術では磁気記録層の結晶粒径を微細化できるものの十分な結晶粒界幅を形成することができないため、磁気クラスターサイズ（磁化反転単位）の低減効果が小さいことがわかった。その結果、従来技術では１平方センチあたり３５ギガビットを超える記録密度を達成するのに十分な媒体S/Nが得られなかった。
【０００７】
本発明は、これら課題に鑑みてなされたものであり、磁気記録層の結晶粒径の増大を抑制しながら結晶粒間の交換結合を低減し、高い媒体S/Nを有する垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。また、他の目的は、高い媒体S/Nを有する垂直磁気記録媒体を利用して、１平方センチあたり３５ギガビットを超える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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の垂直磁気記録媒体においては、基板の上部に、少なくともシード層と中間層と磁気記録層と保護層が積層された垂直磁気記録媒体であって、前記磁気記録層がCoCrPt合金からなる多数の柱状粒子と酸化物を含む粒界層によって構成されたグラニュラ構造を有し、前記シード層が第１のシード層、第２のシード層、第３のシード層を順次積層した構造からなり、前記第１のシード層が六方最密充填構造を有するTiまたはTi合金からなり、前記第２のシード層が面心立方構造を有するCu, Ag, Al, Auのうちから選ばれる１種の金属、またはCu, Ag, Al, Auのうちから選ばれる1種以上の元素を含む合金からなり、第３のシード層が面心立方構造を有するNi合金からなることを特徴とする。
【０００９】
六方最密充填構造を有するTiまたはTi合金からなる第１のシード層上に、面心立方格子構造を有するCu, Ag, Al, Auのうちから選ばれる１種の金属、またはCu, Ag, Al, Auのから選ばれる１種以上の元素を含む合金からなる第２のシード層を形成すると、膜の成長初期段階において周期的な表面凹凸構造が得られる。これは六方最密充填構造を有するTiまたはTi合金からなる第１のシード層と、面心立方格子構造を有するCu, Ag, Al, Auのうちから選ばれる１種の金属、またはCu, Ag, Al, Auのうちから選ばれる１種以上の元素を含む合金からなる第２のシード層の表面エネルギーの差が、界面エネルギーよりも大きいことにより、第２のシード層の成長初期段階は３次元島状成長に従うためと考えられる。
【００１０】
第１のシード層の膜厚は3nm以上10nm以下であることが望ましい。膜厚をこの範囲にすることで十分な結晶配向性と記録磁界勾配が得られ、より高い媒体S/Nが得られる。
【００１１】
第２のシード層の平均膜厚が0.5nm以上3nm以下であることが望ましい。平均的な膜厚をこの範囲に設定することにより、第２のシード層の薄膜成長初期段階にのみ見られる島状構造を利用して十分な表面粗さを持つ周期の小さな凹凸（粒径の小さな島）を形成でき、その上に形成する第３のシード層および中間層の結晶粒の微細化と表面粗さの増加を促進することができる。その結果、磁気記録層の結晶粒の磁気的な分離を促進することができ、より高い媒体Ｓ／Ｎが得られる。
【００１２】
また、第３のシード層はWまたはVを含むNi合金、WまたはVを含むNiCr合金、W, V, Ta, Nbのうちから選ばれる１種以上の元素を含むNiFe合金であることが望ましい。面心立方構造のNi、NiCr合金、NiFe合金に、融点の高い元素であるWや Vを添加することによって、膜成長にともなう結晶粒径の肥大化を抑制しながら、明瞭な結晶粒界を形成するために必要な凹凸を中間層表面に形成することができる。その結果、磁気記録層の磁気クラスターサイズを小さくすることができ、より高い媒体S/Nが得られる。
【００１３】
中間層はRu、Ru合金、CoCr合金から選択されることが望ましい。中間層としてこれらの材料を選択することによって、磁気記録層の結晶配向性が向上し、高い媒体S/Nが得られる。また、中間層が第１の中間層と第２の中間層を順次積層した構造からなり、第１の中間層がRuまたはRu合金であり、第２の中間層がSi酸化物、Ti酸化物、Ta酸化物、Cr酸化物、Al酸化物のうちから選ばれる少なくとも１種をRuに添加した合金からなり、第２の中間層がRuを主たる成分とする結晶粒とそれを取り巻く酸化物からなる粒界で構成されていても良い。このように磁気記録層と中間層の界面にグラニュラ構造の第２の中間層を形成することによって、磁気記録層の初期成長層における結晶粒界形成を促進でき、媒体S/Nが向上する。
【００１４】
また、磁気記録層が複数の磁気記録層からなり、CoCrPt合金からなる多数の柱状粒子と酸化物を含む粒界層によって構成されたグラニュラ構造からなる第１の磁気記録層と、Ｃｏを主成分としてCrを含み酸化物を含まない第２の磁気記録層が積層された構成であっても良い。
【００１５】
上記他の目的を達成するために、本発明の磁気記憶装置においては、磁気記録媒体と、磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、磁気記録媒体に対して記録再生動作を行う磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体の所望のトラック位置に位置決めするヘッド駆動部とを備える磁気記憶装置であって、前記磁気記録媒体として上記した垂直磁気記録媒体を搭載するものである。
【００１６】
前記磁気ヘッドの記録部は、主磁極とトラック方向リーディング側に設けられた補助磁極とを有する単磁極型ヘッドであり、主磁極のトラック方向トレーリング側に非磁性のギャップ層を介してトレーリングシールドを有する。シールドつき磁気ヘッドはシールドのない単磁極ヘッドに比べて、媒体に書き込まれる実効トラック幅を狭くする効果が高いだけでなく、記録磁界勾配を大きくすることができるため、媒体S/Nを向上する効果を有しており、磁気記録層がCoCrPt合金からなる多数の柱状粒子と酸化物を含む粒界層によって構成されたグラニュラ構造からなる第１の磁気記録層と、Coを主成分としてCrを含み酸化物を含まない第２の磁気記録層を有する場合に高い媒体S/Nが得られる。また、さらに、主磁極の両側に、非磁性のギャップ層を介してサイドシールドを有することが望ましい。この場合には、媒体に書き込まれる実効トラック幅を狭くする効果をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、磁気記録層の結晶粒径の増大を抑制しながら結晶粒間の交換結合を低減できるので、高い媒体S/Nを有する垂直磁気記録媒体を提供することができる。また、高い媒体S/Nを有する垂直磁気記録媒体を利用して、１平方センチあたり３５ギガビットを超える高密度記録が可能な磁気記憶装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施例の垂直磁気記録媒体は、インライン型スパッタリング装置を用いてDCスパッタリング法で作製した。 
磁気記録層の静磁気特性はKerr効果型磁力計を用いて評価を行った。磁界を３０秒間で膜面垂直方向に−1592 kA/mから+1592 kA/mまで一定の速度で掃印しKerrループを測定した。
結晶粒の粒径は以下の方法により評価した。結晶粒径の測定は透過電子顕微鏡による結晶粒像の観察、およびその画像解析によって行う。まず、磁気記録媒体試料をディスクから約２ｍｍ角切り出して小片とする。この小片を研磨し、部分的に磁気記録層および保護層だけとなった極薄膜を作製する。この薄膜化試料を基板面に垂直な方向から透過電子顕微鏡を用いて観察し、明視野の結晶粒像を撮影する。明視野像とは、回折した電子線を電子顕微鏡の対物絞りで遮り、回折していない電子線のみを用いて形成した像である。グラニュラ媒体の明視野像では、結晶粒の部分は回折強度が強いため暗いコントラストの部分として表れ、粒界の部分は回折強度が弱いため明るいコントラストの部分として明瞭に分離した像とすることができる。この明視野像においてコントラストの暗い結晶粒の境界部分に線を引くことによって結晶粒像を得る。次に、得られた結晶粒像をスキャナでパーソナルコンピュータ内に取り込んでデジタルデータとする。取りこまれた画像データを市販の粒子解析ソフトウエアを用いて解析し、個々の粒子を構成するピクセル数を求め、さらにピクセルと実スケールとの換算から、個々の粒子の面積を求める。粒子径は、先に求めた粒子面積と等しい面積を持つ円の直径として定義する。この測定を１００個以上の粒子について行ない、得られた粒子径の算術平均として平均粒径を定義する。
【００１９】
次に、磁気記録層の粒界幅の測定方法について述べる。各粒子の重心位置を市販の粒子解析ソフトウエアによって求める。隣接する粒子の重心間に線を引き、その粒界部分にある長さをピクセル数で求める。得られた粒界部分の長さを実スケールに換算して、粒界部分の長さを求め、１００以上の粒界の長さを平均することで、平均粒界幅を定義する。
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１は本発明の一実施例による垂直磁気記録媒体の層構成を示す断面図である。垂直磁気記録媒体１０は、基板１1上にプリコート層１２、軟磁性層１３、第１のシード層１４a、第２のシード層１４b、第３のシード層１４c、第１の中間層１５a、第２の中間層１５b、第１の磁気記録層１６a、第２の磁気記録層１６b、保護層１７を順次積層した構造となっている。
【００２１】
本発明に係る垂直磁気記録媒体を搭載する磁気記憶装置の模式図を図２に示す。図２（ａ）は平面模式図、図２（ｂ）はその断面模式図である。この磁気記憶装置２０は、磁気記録媒体１０と、磁気記録媒体を駆動する駆動部２１と、記録部と再生部からなる磁気ヘッド２２と、磁気ヘッド２２を磁気記録媒体１０に対して相対運動させ、所望のトラック位置に位置決めするヘッド駆動部２３と、磁気ヘッド２２への信号の入出力を行うためのプリアンプ２４と、磁気ディスク装置の動作を司る制御回路を実装する回路基板２５とで構成されている。磁気ヘッド２２と磁気記録媒体１０の関係を図３に示す。再生部３０は一対の磁気シールドで挟まれた再生素子３１を有し、再生素子３１には巨大磁気抵抗効果素子(GMR)、もしくはトンネル磁気抵抗効果型素子(TMR)などを使用している。記録部３２は、主磁極３３、補助磁極３５、薄膜導体コイル３６を有する単磁極ヘッドである。主磁極３３は主磁極先端部３３′と主磁極ヨーク部３３″とからなり、主磁極先端部３３′のトラック方向トレーリング側には非磁性のギャップ層を介してトレーリングシールド３４が形成されている。また、図３に示した磁気ヘッド２２以外に、主磁極先端部３３′のトラック幅方向の両側にも非磁性のギャップ層を介してサイドシールドを有する磁気ヘッドや、シールドのない磁気ヘッドと組み合わせても良い。
【００２２】
以下に、実験例１〜７を参照して、図１に示した実施例による垂直磁気記録媒体の各層の組成、膜厚、製膜条件、記録再生特性について説明する。基板１１の加熱は行わず、Arガス圧0.7Paの条件で、プリコート層１２として厚さ5nmのAl-50at.％Ti合金膜を形成した。プリコート層１２の上に、Arガス圧0.6Paの条件で、軟磁性層１３として総膜厚30nmのFe-34at.%Co-10at.%Ta-5at.%Zr合金膜を形成した。軟磁性層１３はRuを介して２層を反強磁性的に結合させた構造を用いた。軟磁性層１３上に図５に示すシード層をArガス圧0.6Paの条件で形成した。複数の層からなるシード層の上に第１の中間層１５ａとして厚さ6nmのRu膜をArガス圧5.5Ｐａの条件で形成し、次に厚さ1nmのRu-Ti酸化物からなる第２の中間層１５ｂを積層した。第２の中間層１５ｂはRu-10at.%Tiターゲットを用い、Arに0.8％の酸素を混合したガスを用いて総ガス圧3Paの条件で形成した。さらに第２の中間層１５ｂの上に膜厚13.5nmの（Co-1７at.%Cr-18at.%Pｔ）−8mol.%SiO2を第１の磁気記録層１６aとして形成した後、酸化物を含まない第２の磁気記録層１６bとして膜厚4.5nmのCo-15at.%Cr-14at.%Pt-８at.%B合金膜を形成し、最後に保護層１７として厚さ3.5nmのカーボン膜を形成した。酸化物を含んだ第１の磁気記録層１６aは、Arに4％の酸素を混合したガスを用い、総ガス圧4Paの条件で形成した。酸化物を含まない第２の磁気記録層１６bは、Arガス圧0.6Paの条件で作製した。カーボン保護層１７はArに28％の窒素を混合したガスを用い総ガス圧0.6Paの条件で作製した。
【００２３】
記録再生特性の評価に用いた磁気ヘッドは、図３で説明した磁気ヘッド２２と同じ構成であり、図４（ａ）に媒体対向面側からを見た図を示すが、主磁極３３とトラック方向リーディング側に設けられた補助磁極３５からなる一般的な単磁極型ヘッドの構造に、非磁性のギャップ層を介して主磁極３３のトラック方向トレーリング側を覆うように磁気シールド（トレーリングシールド）３４が設けられたシールドつき垂直記録磁気ヘッドを用いた。このヘッドを以下トレーリングシールドヘッドと呼ぶことにする。また、主磁極３３の先端部の幅は133nmとし、再生素子として電極間隔100nm、シールドギャップ長45nmの巨大磁気抵抗(GMR)再生素子を用いた。媒体S/Nは線記録密度21653fr/mで記録を行ったときの信号強度Sと積算媒体ノイズNの比によって求めた。シールドつき磁気ヘッドは、シールドのない単磁極ヘッド（図４（ｃ））に比べて媒体に書き込まれる実効トラック幅を狭くする効果が高いだけでなく、記録磁界勾配を大きくすることができるため、媒体SNRを向上する効果を有している。本実施例のように磁気記録層がCoCrPt合金に酸化物を添加したグラニュラ型の第１の磁気記録層上に、酸化物を含まないCoCr合金からなる第２の磁気記録層を積層した垂直磁気記録媒体は、シールドつき磁気ヘッドとの組み合わせにおいて特に優れたオーバーライト(O/W)特性と高い媒体Ｓ/Nが得られることが報告されている。
【００２４】
＜実験例１＞
次に、シード層の構成が異なる様々な垂直磁気記録媒体を作成し、記録再生特性を評価した結果を説明する。図５に各サンプルのシード層の構成と保磁力、X線回折装置を用いて測定したCo（0004）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ50、媒体S/Nを示す。第１のシード層として用いたＴｉの膜厚は8nm、第２のシード層として用いたCuは平均膜厚1nm、第３のシード層として用いたNi-8at.%Wの膜厚は6nmとした。ただし、サンプル１−８のみCu膜厚を8nmとした。図５において、サンプル１−１が実施例による垂直磁気記録媒体１０のシード層の構成である。図５より、サンプル１−１と１−２を比較すると、サンプル１−１のように第１、第２シード層の上に第３のシード層を挿入することによって保磁力が増加し媒体S/Nも向上している。
【００２５】
第３のシード層を挿入したことによる磁気記録層の微細構造の変化を調べるために、サンプル１−１と１−２と同じ構成で酸化物を含まない第２の磁気記録層を形成しないサンプルを作製し、透過電子顕微鏡(TEM)を用いて磁気記録層の結晶粒径と結晶粒界幅および結晶粒径の分散を解析した。第１の磁気記録層のみからなるサンプルでＴＥＭ観察を行った理由は以下である。本実施例のようにグラニュラ型の第１の磁気記録層上に酸化物を含まないCoCr合金からなる第２の磁気記録層を積層した磁気記録層を用いた場合、媒体S/Nを決めるのは主に酸化物を含むグラニュラ型の磁気記録層であり、酸化物を含まないCoCr合金からなる磁気記録層はO/W特性を高めるための補助的な役割を果たしている。したがって媒体S/Nとの関係を調べるには第１の磁気記録層を比較した方が理解しやすい。
【００２６】
ＴＥＭ観察像の解析を行った結果、第３のシード層がないサンプル１−2の第１の磁気記録層の結晶粒径は6.8nmと小さいが、結晶粒界幅が0.7nmと狭いことがわかった。一方、サンプル１−１の第１の磁気記録層は結晶粒径が8.2nmとサンプル１−２に比べて大きいが、結晶粒界幅は1.1nmであり明瞭な結晶粒界が形成されていた。サンプル１−２がサンプル１−１に比べて遷移ノイズが大きいことから、サンプル１−２のように磁気記録層の結晶粒径を微細化しても結晶粒界幅が十分でない場合、磁気クラスターサイズが大きくなってしまうために高い媒体S/Nが得られなかったと考えられる。一方、サンプル１−１のように第３のシード層を挿入すれば、ＴＥＭ解析によって得られる磁気記録層の結晶粒径はサンプル１−２に比べると増加してしまうが、明瞭な結晶粒界が形成できるので、結晶粒間の交換結合を低減でき、結果的に高い媒体S/Nが得られる。さらに、それぞれのサンプルの結晶粒径の標準偏差を平均結晶粒径で割った値により結晶粒径のばらつきを評価したところ、サンプル１−２は２３％であったのに対し、サンプル１−１は１８％であった。したがって第３のシード層は結晶粒径のばらつきを低減する効果もあるといえる。
【００２７】
また第２のシード層がないサンプル１−３もサンプル１−１に比べて低い媒体Ｓ／Ｎを示した。サンプル１−１、１−２と同様にTEMを用いて第１の磁気記録層の微細構造を解析したところ、サンプル１−３は結晶粒径が8.6nm、結晶粒界幅が0.9nmであった。このことから第２のシード層がないサンプル１−３はサンプル１−１に比べて結晶粒径が増大し、かつ結晶粒界幅が減少したために磁気クラスターサイズが大きくなり、媒体Ｓ／Ｎが劣化したと考えられる。つまり第２のシード層は磁気記録層の結晶粒径の肥大化を抑制しながら結晶粒界形成を促進させる効果があるといえる。
【００２８】
また、第１のシード層がないサンプル１−４や第１、第３のシード層がないサンプル１−６は、サンプル１−１に比べて大幅に低い媒体Ｓ／Ｎを示した。これらのサンプルはΔθ50が大幅に増加していることから、結晶配向性が大幅に劣化したことが主な要因となり媒体S/Nが低下したと考えられる。以上のことから第１、第２、第３すべてのシード層を備えた実施例による垂直磁気記録媒体が結晶配向性、微細構造の観点から最も優れており、高い媒体S/Nが得られることがわかる。
【００２９】
また、サンプル１−５、１−７、１−８のようにシード層が第１、第２、第３のシード層のうちいずれか１つの層からなる場合と比較しても、サンプル１−１が最も高い媒体S/Nを示した。これらのサンプルについてTEMを用いて第１の磁気記録層の微細構造を解析したところ、いずれも結晶粒径が8.5nm-9nm，結晶粒界幅は0.7-0.9nmであった。つまり、第１、第２、第３のシード層のうちいずれか１つの層からなる場合、第１、第２、第３のシード層を備えたサンプル１−１に比べて結晶粒径が大きく、結晶粒界幅が狭くなるために媒体S/Nが劣化したといえる。
【００３０】
また、サンプル１−１と同じ構成で第１のシード層を形成した後、スパッタリングチャンバ内で酸素濃度0.3％のアルゴン酸素混合ガス雰囲気中に4秒間曝し、表面酸化処理を行った上に第２のシード層を形成した場合、17.5dBと高い媒体S/Nが得られた。これは第１のシード層の表面酸化を行うことで、磁気記録層の結晶粒の磁気的な分離がさらに促進されるとともに結晶粒が微細化され、より高い媒体S/Nが得られたと考えられる。
【００３１】
図５に示す結果は、主磁極とトラック方向リーディング側に設けられた補助磁極からなる一般的な単磁極型ヘッドの構造に、非磁性のギャップ層を介して主磁極のトラック幅方向およびトラック方向トレーリング側に磁気シールド（トレーリングサイドシールド）３４′が設けられた磁気ヘッド（図４（ｂ）参照）（以下、トレーリングサイドシールドヘッドと呼ぶ）を用いて記録再生特性を評価した場合も、同様に得られた。また、トレーリングサイドシールドヘッドの主磁極とトレーリングシールド間の距離を５０〜１００ｎｍの範囲で変化させたヘッドや、シールド高さを５０〜２５０ｎｍの範囲で変化させたヘッドを用いて同じサンプルを評価した場合においても図５と同じ結果が得られた。
【００３２】
上記実施例による効果は、基板の種類やプリコート層、軟磁性層、中間層、磁気記録層の材料、形成プロセス、膜厚などに制約されるものではない。例えばプリコート層を使用しなかった場合や軟磁性層としてFeCoB合金を用いた場合、また記録ヘッドからの磁束密度を十分な大きさに維持できる場合には、軟磁性層を省略しても構わない。また、本実施例に示したように２層の軟磁性層間にRu層を挟んで反強磁性的に結合させ、磁束を軟磁性層内で還流させる構造以外にも、軟磁性層の下部にMnIr合金などの反強磁性材料を設けることで、記録時以外の軟磁性層の磁化方向を固定化する構造などが知られている。これらの構造は、主として、再生時の軟磁性層を起因とするノイズを低減する効果がある。
【００３３】
図５と同じ結果は、第１の中間層１５ａであるRuの膜厚を変えても得られるが、Ru膜厚が10nm以下の場合に特に大きい効果が得られた。Ruは希少金属元素であり高価な材料であるため、本実施例は製造コスト低減に効果があるといえる。また第１、または第２の中間層がない場合や、第２の中間層がRu-Si酸化物やRu-Ta酸化物やCoCr酸化物であった場合も同じ効果が得られた。例えば第２の中間層としてRu-10at.%Taターゲットを用い、Arに０．８％の酸素を混合したガスを用いて総ガス圧3Paの条件で形成したRu-Ta酸化物を0.7nm形成した場合、Ru-8mol/%SiO2を2nm形成した場合、または中間層が1層からなり、中間層としてCo-40at.%Crターゲットを用い、Arに12％の酸素を混合したガスを用いて総ガス圧4Paの条件で形成したCoCr酸化物を4nm形成した場合も同じ効果が得られた。
【００３４】
また、第１の記録層の組成が異なる場合にも同じ効果が得られる。例えば(Co-19at.%Cr-18at.%Pt)-8mol.%SiO2、(Co-17at.%Cr-18at.%Pt)-9mol.%SiO2、(Co-15at.%Cr-18at.%Pt-8mol.%SiO2、(Co-12at.%Cr-25at.%Pt)-8mol.%SiO2を用いた場合にも同じ効果が得られる。
【００３５】
また、第１の磁気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、Ti酸化物、Nb酸化物に代えた場合でも同じ効果が得られる。たとえば(Co-19at.%Cr-16at.%Pt)-2mol.%Ta2O5、(Co-19at.%Cr-16at.%Pt)-2mol.%Nb2Ｏ5を第１の磁気記録層として用いた場合にも同じ効果が得られた。また、第２の磁気記録層として厚さ5nmのCo-12at.%Cr-14at.%Pt-10at.%Bを用いた場合や、厚さ5.5nmのCo-14at.%Cr-14at.%Pt-10at.%Bを用いた場合や、厚さ4.5nmのCo-15at.%Cr-16at.%Pt-9at.%Bを用いた場合でも同じ効果が得られた。また、第２の磁気記録層はヘッドの書き込み能力に合わせてその膜厚、組成を変化させることができる。例えば書き込み能力が低いヘッドと組み合わせる場合は、Cr濃度が少なく高い飽和磁化(Ms)をもつ材料や、膜厚を厚くすることによってO/W特性を向上させることができる。
【００３６】
また、第１の磁気記録層と第２の磁気記録層間の強磁性結合を好適な強度に調整するために、第１の磁気記録層と第２の磁気記録層との間にCoRu合金、CoCr合金、CoRuCr合金や、これらの合金にSi, Ti, Taの酸化物等の酸化物を含有した材料からなる結合層を挿入しても同じ効果が得られた。例えば結合層として0.6nmのCo-40at.%Ru合金、第２の磁気記録層として3.5nmのCo-13at.%Cr-18at.%Pt-7at.%Bを用いた場合、結合層として1.2nmの（Co-27at.%Cr）-8mol.%SiO2合金、第２の磁気記録層として3.2nmのCo-13at.%Cr-18at.%Pt-7at.%Bを用いた場合も実験例１と同じ結果が得られた。
【００３７】
＜実験例２＞
実験例２の垂直磁気記録媒体は、第１のシード層、第３のシード層以外は実験例１のサンプル１−１と同じ膜構成および製膜条件で作製した。実験例２のサンプルは全て第３のシード層として膜厚6nmのNi-10at.%Cr-6at.%Wを使用した。実験例２では第１のシード層の材料を変化させた。第１のシード層の膜厚は全て8nmとした。これらのサンプルを実験例１と同じトレーリングシールドヘッドを用いて記録再生特性を評価した。図６に第１のシード層の組成、第１のシード層の結晶構造、保磁力、X線回折装置を用いて測定したCo（0004）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ50、および媒体S/Nの結果を示す。特にサンプル２−１〜２−３のように第１のシード層として六方最密充填(hcp)構造であるTiまたはTi合金を用いた場合に優れた特性を示した。これらの材料は第２のシード層に用いる面心立方(fcc)構造を有する金属もしくは合金との界面相互作用が強いために、濡れ性が良く強い(111)配向が得られる。また、その強い界面相互作用により、成長初期段階の三次元島状成長する際の島の移動と合体が抑制され、その島の密度が増加し島の横方向の大きさが小さくなる。その結果、その島上に成長する第３シード層の結晶粒径が微細化され、高いSNRが得られたと考えられる。一方、サンプル２−４、２−５のようにTi-30at.%CrやTi-30at.%Cuのようにアモルファス構造を有するTi合金を用いた場合は結晶配向性が大幅に劣化し、図６に示すように媒体S/Nが大幅に劣化した。また、サンプル２−６のようにhcp構造でもＨｆを用いた場合、サンプル２−７のようにfcc構造の材料を用いた場合、サンプル２−８のように体心立方(bcc)構造の材料を用いた場合は、いずれもサンプル２−１〜２−３に比べて媒体S/Nが劣化した。いずれのサンプルもサンプル２−１〜２−３に比べて保磁力が低下し、Δθ50が増加していることから、磁気記録層の磁気的分離が十分でなく、結晶配向性が劣化したことが原因で媒体S/Nが劣化したと考えられる。以上のことから、高い媒体S/Nを得るには、第１のシード層としてはhcp構造を有するTiまたはTi合金から選ばれるのが望ましい。
【００３８】
図６の結果は、トレーリングサイドシールドヘッドを用いて記録再生特性を評価した場合も、同様に得られた。また、トレーリングサイドシールドヘッドの主磁極とトレーリングシールド間の距離を５０〜１００ｎｍの範囲で変化させたヘッドや、シールド高さを５０〜２５０ｎｍの範囲で変化させたヘッドを用いて同じサンプルを評価した場合においても図６と同様の結果が得られた。
【００３９】
＜実験例３＞
実験例３のサンプルは、第１のシード層以外は実験例１のサンプル１−１と同じ膜構成および製膜条件で作製した。実験例３のサンプルでは第１のシード層の膜厚を変化させた。これらのサンプルを実験例１と同じタイプのトレーリングシールドヘッドを用いて記録再生特性を評価した。測定した保磁力(Hc)、およびX線回折装置を用いて測定したCo（0004）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ50、媒体S/Nをそれぞれ図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。図１２（ａ），（ｂ）に示すようにTiの膜厚が3nm以上で特に優れた結晶配向性が得られ、高い保磁力を示す。一方、図１２（ｃ）に示すようにΔθ50や保磁力に対応しTiの膜厚が3nm以上で特に高い媒体S/Nが得られるが、Ti膜厚が10nmより厚くなると媒体S/Nが劣化する。このときTi膜厚を10nmから12nmに増やすことによって記録分解能も大きく劣化した。つまりシード層膜厚が10nmより厚い場合は記録磁界勾配劣化の影響が大きくなるために媒体S/Nが劣化したと考えられる。以上の結果から第１のシード層の膜厚は3nm以上10nm以下にすべきであり、膜厚をこの範囲にすることで十分な結晶配向性と記録磁界勾配が得られ、より高い媒体S/Nが得られる。
【００４０】
図１２の結果は、トレーリングサイドシールドヘッドを用いて記録再生特性を評価した場合も、同様に得られた。また、トレーリングサイドシールドヘッドの主磁極とトレーリングシールド間の距離を５０〜１００ｎｍの範囲で変化させたヘッドや、シールド高さを５０〜２５０ｎｍの範囲で変化させたヘッドを用いて同じサンプルを評価した場合においても図１２と同様の結果が得られた。
【００４１】
＜実験例４＞
実験例４のサンプルは、第２のシード層以外は実験例１のサンプル１−１と同じ膜構成および製膜条件で作製した。実験例４のサンプルでは第２のシード層の材料と膜厚を変化させた。図７に本実験例の第２のシード層の材料と第２のシード層の結晶構造を示す。図１３（ａ）に各材料の平均膜厚を変化させた場合の保磁力、図１３（ｂ）に実験例１と同じトレーリングシールドヘッドを用いて記録再生特性を評価した結果を示す。サンプル４−１〜４−6のように第２のシード層がfcc構造を有するCu, Ag, Al, Auから選ばれる金属、またはCu, Ag, Al, Auから選ばれる少なくとも1種以上の元素を含む合金からなる場合、第２のシード層の平均膜厚が0.5nm以上3nm以下で特に大きな保磁力と高い媒体S/Nを示した。第２のシード層の平均膜厚が0.5nmより薄い場合、均一かつ、十分な表面粗さの島状構造が形成されにくいため、磁気記録層の結晶粒の磁気的な分離が起こりにくく、保磁力、媒体S/Nともに低い値となる。また第２のシード層がない場合（実験例１のサンプル１−３と同じ）、実験例１で述べたように結晶粒径が増大し、かつ結晶粒界幅が狭いため、磁気クラスターサイズが大きく媒体S/Nが劣化する。また、第２のシード層の平均膜厚が3nmを越えた場合も、膜の成長初期に形成される島状構造に起因した表面粗さが減少してしまうため、磁気記録層の結晶粒の磁気的な分離が起こりにくい。またTEMを用いて磁気記録層の微細構造を解析した結果、第２のシード層の平均膜厚が3nmを越えた場合、磁気記録層の結晶粒径が10nm以上に肥大化する傾向があった。一方、第２のシード層の平均膜厚が0.5nm以上3nm以下であれば10nmより小さい結晶粒径で1nm以上の明瞭な結晶粒界幅を形成することができる。つまり、第２のシード層の平均膜厚が0.5nm以上3nm以下であれば結晶粒径を肥大化させずに磁気記録層の結晶粒の交換結合を低減することができ、高い媒体S/Nが得られる。
【００４２】
また、サンプル４−7，４−9のように、第２の中間層としてbcc構造を有するTaやhcp構造を有するHfを用いた場合、第２のシード層の平均膜厚の増加に伴う保磁力、媒体S/Nの変化は僅かであり、磁気記録層の結晶粒界の交換結合を低減する効果は殆ど見られない。また、サンプル４−8のように第２のシード層としてアモルファス構造を有するCu-50at.%Alを用いた場合には、サンプル４−５と同じCuAl合金を用いたにもかかわらず、第２のシード層の膜厚の増加に伴い保磁力及びSNRが低下した。
【００４３】
以上の結果から、第２シード層としてbcc構造やhcp構造やアモルファス構造ではなく、fcc構造を有する0.５nm以上から3nm以下の平均膜厚のCu, Ag, Al, Auから選ばれる金属、またはCu, Ag, Al, Auから選ばれる少なくとも1種以上の元素を含む合金からなる第２のシード層を設けることにより、均一かつ十分な表面粗さを持った凹凸が形成され、磁気記録層の結晶粒の微細化と磁気的な分離が促進され、高い媒体S/Nが得られる。
【００４４】
図１３の結果は、トレーリングサイドシールドヘッドを用いて記録再生特性を評価した場合も、同様に得られた。また、トレーリングサイドシールドヘッドの主磁極とトレーリングシールド間の距離を５０〜１００ｎｍの範囲で変化させたヘッドや、シールド高さを５０〜２５０ｎｍの範囲で変化させたヘッドを用いて同じサンプルを評価した場合においても図１３と同様の結果が得られた。
【００４５】
＜実験例５＞
実験例５の垂直磁気記録媒体は、第３のシード層以外は実験例１のサンプル１−１と同じ膜構成および製膜条件で作製した。実験例５では第３のシード層の材料を変化させた。第３のシード層の膜厚は6nmに固定した。これらのサンプルを実験例１と同じトレーリングシールドヘッドを用いて記録再生特性を評価した。第３のシード層材料、第３のシード層の結晶構造、保磁力(Hc)、およびX線回折装置を用いて測定したCo（0004）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ50、媒体S/Nをそれぞれ図８に示す。第３のシード層としてfcc構造を有するNi合金を用いたサンプル５−１〜５−５で特に高い媒体S/Nが得られる。一方、Ni合金でもアモルファス構造を有するNi-37.5at.%Taを用いたサンプル５−６やfcc構造を有するAgやＡｌを用いたサンプル５−７，５−８は媒体S/Nが低下した。これらのサンプルうち、代表的なサンプルを実験例１と同様にTEMを用いて第1の磁気記録層の微細構造を解析した。媒体Ｓ/Nが高いサンプル５−３は結晶粒径が8.1nm，結晶粒界幅が1.1nmであったのに対し、媒体S/Nが低いサンプル５−６は結晶粒径が7.6nm，結晶粒界幅が0.6nm、サンプル５−６の結晶粒径は8.8nm，結晶粒界幅は0.7nmであった。このようにfcc構造を有するNi合金からなる第３のシード層を用いた方がアモルファス構造を有するNi-37.5at.%Taやfcc構造を有するAg，Alを用いた場合より磁気記録層の結晶粒界形成を促進する効果が高い。その結果、磁気クラスターサイズが低減し、高い媒体S/Nが得られると考えられる。
【００４６】
次に、サンプル５−１〜５−５を比較すると、サンプル５−１に比べＷやＶが添加されたサンプル５−２〜５−５が特に高い媒体S/Nを示していることがわかる。これらのサンプルうち、代表的なサンプルを実験例１と同様にTEMを用いて第1の磁気記録層の微細構造を解析した。サンプル５−１は結晶粒径9.2nm，結晶粒界幅が0.7nmであり、結晶粒径の分散（結晶粒径の標準偏差を平均値で割った値）を計算すると24％であった。一方、サンプル５−３は先に述べたように結晶粒径8.1nm，結晶粒界幅は1.1nmであり、結晶粒径の分散求めると17％であった。このように第３のシード層として面心立方構造のNi合金に高融点のWやVを添加することによって、膜成長にともなう結晶粒径の肥大化や粒径分散を抑制しながら明瞭な結晶粒界を形成することができるといえる。その結果、より高い媒体S/Nが得られる。
【００４７】
次にサンプル５−１〜５−５を用いて耐食性の評価を行った。耐食性の評価は以下の手順で行った。まず、温度60°Ｃ、相対湿度90％RH以上の高温多湿状態の条件下にサンプルを96時間放置する。次に、Optical Surface Analyzerを用いて半径14mmから25mmまでの範囲内における腐食点の数をカウントし、以下のようにランク付けした。カウント数が50未満のものをＡ、50以上200未満のものをＢ、200以上500未満のものをＣ、500以上のものをＤとして評価した。実用的にはＢ以上のランクが望ましい。図９に耐食性の結果を示す。いずれもB以上のランクを示したが、Crが添加されたサンプル５−１，５−３，５−５はAランクの優れた耐食性を示した。つまり、NiCrW合金やNiCrVを第３のシード層として用いることにより、高い媒体S/Nとより優れた耐食性を実現する垂直磁気記録媒体を得ることができる。
【００４８】
図８で特に優れた媒体S/Nを示したNiW, NiV, NiCrW合金についてWやVの添加濃度の異なる様々な組成のサンプルを作成し、媒体S/Nを測定した結果を図１４に示す。NiCrW合金はCr濃度を8at.%に固定し、Wの添加濃度を変化させた。図１４にみるようにWを6at.%以上11at.%以下含有するNiW合金、Vを5at.%以上15at.%以下含有するNiV合金、Wを6at.%以上12at.%以下含有するNi-8at.%CrW合金で特に高い媒体S/Nが得られた。WやVの添加濃度が低く、媒体S/Nが比較的低い値を示した組成について第３のシード層のみの磁気特性を調べた結果、強磁性成分が現れていることを確認した。実験例５で用いたヘッドの場合、記録ヘッドからの磁束密度が十分であるため、磁気記録層と軟磁性層の間に強磁性を示すシード層はノイズ源となってしまうため媒体S/Nが劣化したと考えられる。また、WやVの添加濃度が高い場合はX線回折装置を用いて測定したCo（0004）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ50が4.3度以上の大きな値を示した。一方、比較的高い媒体S/Nを示したNi-8at.%Cr-6at.%Vは3.7度であった。このようにWやVを添加しすぎると結晶配向性が悪くなるために媒体S/Nも劣化する。Ni-5at.%Cr-W, Ni-10at.%Cr-W, Ni-12at.%Cr-W, Ni-20at.%Cr-W, Ni-5at.%Cr-V, Ni-10at.%Cr-V, Ni-15at.%Cr-Vを用いた場合にも図１４と同様の傾向を示した。
【００４９】
実験例５の結果は、トレーリングサイドシールドヘッドを用いて記録再生特性を評価した場合も、同様に得られた。また、トレーリングサイドシールドヘッドの主磁極とトレーリングシールド間の距離を５０〜１００ｎｍの範囲で変化させたヘッドや、シールド高さを５０〜２５０ｎｍの範囲で変化させたヘッドを用いて同じサンプルを評価した場合においても実験例５と同様の結果が得られた。
【００５０】
＜実験例６＞
実験例６の垂直磁気記録媒体は、第３のシード層以外は実験例１のサンプル１−１と同じ膜構成および製膜条件で作製した。第３のシード層としてNi-7at.%Cr-6at.%Wを用い、第３のシード層の膜厚を変化させた。これらのサンプルを実験例１と同じトレーリングシールドヘッドを用いて記録再生特性を評価した結果を図１５に示す。第３のシード層が2nm以上9nm以下の場合、より高い媒体S/Nを示した。実験例１と同様にTEMを用いて第1の磁気記録層の微細構造を解析した結果、第３のシード層が2nm以上9nm以下の場合、磁気記録層の結晶粒界幅が1nm以上の値を示し、結晶粒径の分散は20％以下であった。一方、第３のシード層が2nm以上9nm以下の場合に比べて媒体S/Nが低下した第３のシード層の膜厚が10nmの場合、結晶粒界幅は0.9nmに低下し、結晶粒径分散は24％に増加してしまう。したがって第３のシード層の膜厚は2nm以上9nm以下であることが望ましい。
【００５１】
図１５の結果は、トレーリングサイドシールドヘッドを用いて記録再生特性を評価した場合も、同様に得られた。また、トレーリングサイドシールドヘッドの主磁極とトレーリングシールド間の距離を５０〜１００ｎｍの範囲で変化させたヘッドや、シールド高さを５０〜２５０ｎｍの範囲で変化させたヘッドを用いて同じサンプルを評価した場合においても図１５と同様の結果が得られた。
【００５２】
＜実験例７＞
実験例７の垂直磁気記録媒体は、第３のシード層以外は実験例１のサンプル１−１と同じ膜構成および製膜条件で作製した。実験例７のサンプル７−１〜７−５では第３のシード層の材料としてfcc構造を有するパーマロイ系材料を使用し、その組成を変化させた。第３のシード層の膜厚は7 nmに固定した。これらのサンプルを実験例１と同じ主磁極幅133nmのトレーリングシールドヘッドを用いて記録再生特性を評価した。第３のシード層材料、第３のシード層の保磁力(Hc)、媒体S/N、およびO/W特性をそれぞれ図１０に示す。Ｏ/Ｗ特性は、２１６５３ｆｒ／ｍｍの信号の上に４０９４ｆｒ／ｍｍの信号を重ね書きした後の、記録密度２１６５３ｆｒ／ｍｍの信号の消え残り成分と４０９４ｆｒ／ｍｍの信号強度の比を用いて評価した。保磁力の変化に着目するとNi-20at.%Feを用いたサンプル７−１に比べ、NiFe合金にW, V, Ta, Nbを添加したサンプル７−２〜７−５で高い保磁力が得られていることがわかる。実験例５と同様、W, V, Ta, Nbを添加することによって、膜成長にともなう結晶粒径の肥大化や粒径分散を抑制しながら明瞭な結晶粒界を形成する効果があると考えられる。評価に用いた磁気ヘッドとの組み合わせでは全ての媒体において-30dB以下の優れたO/W特性を示した。また、サンプル７−１〜７−５の媒体S/Nを比較すると、保磁力の変化に対応し、サンプル７−２〜７−５は７−１に比べ高い媒体S/N値を示した。ただし、図１０のように十分なO/W特性が得られるヘッドと組み合わせた場合、強磁性成分を持たないNi-11at.%Cr-8at.%Wを第３のシード層として用いたサンプル７−６と比較するとサンプル７−２〜７−５は低い媒体S/Nを示した。
【００５３】
次に主磁極幅が70nmのトレーリングシールドヘッドを用いて、サンプル７−２〜７−６の記録再生特性の評価を行った。このように主磁極幅が狭いヘッドを用いた場合、トラック幅を狭くすることができるが十分なO/W特性を得にくい。図１１に媒体S/N、およびO/W特性を示す。主磁極幅が70nmと狭いトレーリングシールドヘッドを用いて評価した場合、このときサンプル７−６は-25dB以上と不十分なO/W特性を示したのに対し、７−２〜７−５は７−６に比べてO/W特性が向上し高い媒体S/Nが得られた。このように主磁極幅が狭く十分なO/W特性が得られない磁気ヘッドで記録した場合は、サンプル７−２〜７−５のように第３のシード層としてW, V, Ta, Nbを添加したパーマロイ系材料を使用することによってO/W特性を向上することができ、高い媒体S/Nを得られる。実験例７の結果は、トレーリングサイドシールドヘッドを用いて記録再生特性を評価した場合も、同様に得られた。
【００５４】
次に、上記実施例による垂直磁気記録媒体１０を搭載した磁気記憶装置について図２、図３、図４（ｂ）を参照して説明する。垂直磁気記録媒体１０として、上記実験例５のサンプル５−３の媒体を使用した。磁気ヘッド２２の磁気的な浮上量を4nmとし、再生部３０の再生素子３１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は50nm、再生トラック幅は50nmとした。記録部３２の主磁極３３′の周りには、図４（ｂ）に示すように、非磁性層のギャップ層を介してトラック幅方向およびトラック方向トレーリング側を覆うようにトレーリングサイドシールド３４′を有し、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。この磁気記憶装置で1cmあたりのトラック密度を78740トラック、1cmあたりの線記録密度を452756ビットとすることによって、1平方センチあたり35.7ギガビットでの動作を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例による垂直磁気記録媒体の層構成を示す断面模式図である。
【図２】本発明に係る垂直磁気記録媒体を搭載する磁気記憶装置の構成を示す模式図である。
【図３】図２に示す磁気記憶装置に搭載される磁気ヘッドと垂直磁気記録媒体の関係を示す模式図である。
【図４】磁気ヘッドの記録部を媒体対向面側から見た図である。
【図５】シード層の構成と記録再生特性の関係を示す図である。
【図６】第１のシード層の構成と記録再生特性の関係を示す図である。
【図７】第２のシード層の組成と結晶構造の関係を示す図である。
【図８】第３のシード層の構成と記録再生特性の関係を示す図である。
【図９】第３のシード層の組成と耐食性の関係を示す図である。
【図１０】第３のシード層の組成と記録再生特性の関係を示す図である。
【図１１】図１０に示すサンプルの狭トラックヘッドでの記録再生特性を示す図である。
【図１２】第１のシード層の膜厚と記録再生特性の関係を示す図である。
【図１３】第２のシード層の平均膜厚と記録再生特性の関係を示す図である。
【図１４】Ni合金第３のシード層のWまたはV添加量と媒体S/Nの関係を示す図である。
【図１５】第３のシード層の膜厚と媒体S/Nの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０…垂直磁気記録媒体、
１１…基板、
１２…プリコート層、
１３…軟磁性層、
１４a…第１のシード層、
１４b…第２のシード層、
１４ｃ…第３のシード層、
１５a…第１の中間層、
１５b…第２の中間層、
１６a…第１の磁気記録層、
１６b…第２の磁気記録層、
１７…保護層、
２０…磁気記憶装置、
２１…媒体駆動部、
２２…磁気ヘッド、
２３…ヘッド駆動部、
２４…プリアンプ、
２５…回路基板、
３０…再生部、
３１…再生素子、
３２…記録部、
３３…主磁極、
３３′…主磁極先端部、
３３″…主磁極ヨーク部、
３４…トレーリングシールド、
３４′…トレーリングサイドシールド、
３５…補助磁極、
３６…薄膜導体コイル。
【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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【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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