(57)【要約】【課題】グラニュラー構造を有する磁気記録層の初期成長層において、磁気記録層の結晶配向性を劣化させることなく、幅が広く欠陥が無い結晶粒界の形成を促進し、磁性結晶粒子間の交換相互作用を低減する。これによって磁気記録層内の磁化反転を小さい反転単位で正確に制御できるようにし、高密度記録を可能にする。【解決手段】磁気記録層15の下部に、磁気記録層と類似のグラニュラー構造を有する中間層14を形成することで、磁気記録層15と中間層14の界面において連続的な結晶粒界を形成し、磁気記録層15の初期成長層に見られる結晶粒界の不完全な形成を防止する。中間層14はCoおよびCrを主原料とする非磁性合金と、Al, Cr, Hf, Mg, Nb, Si, Ta, Ti, Zr等の酸化物で構成される。さらに前記中間層14における平均的な酸素元素の含有率を6原子%以上20原子%以下とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上部に、少なくとも中間層、磁気記録層および保護層が形成された垂直磁気記録媒体であって、
前記中間層は、第１の材料および第２の材料の混合物で構成されており、前記第１の材料はCoおよびCrを主原料とする非磁性合金であり、前記第２の材料は酸化物であり、かつ前記中間層における平均的な酸素元素の含有比率が6原子%以上20原子%以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記磁気記録層が、CoCrPt合金を主原料とする磁性合金と、酸化物を含むことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
前記中間層と前記磁気記録層とが隣接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
前記中間層において、前記非磁性合金中に占めるCo元素の含有率が45原子%以上65原子%以下であることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
前記中間層の膜厚が2 nm以上6 nm以下であることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
前記中間層において、前記酸化物はSi、Ti、Taからなる群から選択される材料を合わせて10モル%以下含有することを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
前記中間層において、前記第１の材料はさらにPt、Pd、Ni、Cuからなる群から選択される材料を合わせて2原子%以上8原子%以下含有することを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項８】
前記中間層の基板側に面心立方構造のシード層を有し、前記シード層はNiを主原料とする合金であり、かつTa、Wから選択される材料を合わせて10原子%以下含有することを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項９】
前記基板とシード層の間に軟磁性裏打ち層を有することを特徴とする請求項８に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１０】
前記磁気記録層が、CoCrPt合金を主原料とする磁性合金と酸化物を含む第１記録層と、前記第１記録層よりも酸化物の含有量が少ないCoCrPt合金を主原料とする第２記録層とを有することを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１１】
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録再生装置であって、
前記磁気記録媒体は、基板の上部に、少なくとも中間層、磁気記録層および保護層を有し、
前記中間層は、第１の材料および第２の材料の混合物で構成されており、前記第１の材料はCoおよびCrを主原料とする非磁性合金であり、前記第２の材料は酸化物であり、かつ前記中間層における平均的な酸素元素の含有比率が6原子%以上20原子%以下であることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１２】
前記磁気記録録媒体は、前記基板と中間層の間に軟磁性裏打ち層を有することを特徴とする請求項１１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１３】
前記磁気ヘッドは、記録素子と再生素子を有し、前記記録素子は主磁極と、補助磁極と、前記主磁極の周辺に磁気シールドを有することを特徴とする請求項１２に記載の磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録方式の磁気記録媒体、およびそれを用いた磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（HDD）は、コンピュータや様々な民生エレクトロニクス製品、特に大容量情報記憶用途において必要不可欠な情報記憶装置となっている。磁気記録方式は磁気記録媒体中の磁気記録層における磁化ベクトルの方向によって基本的には二種類の技術的方法に分類され、その一つは面内磁気記録であり、もう一つは垂直磁気記録である。垂直磁気記録方式は、記録ビット間の磁化遷移領域近傍に働く反磁界が小さいため、記録磁化状態が安定であり、従来の面内磁気記録方式と比べて高密度記録に有利と考えられている。近年、HDDの記録方式は面内磁気記録方式から垂直磁気記録方式に移行している。面内磁気記録方式によって達成した記録密度が約100 Gb/inch2であるのに対して、垂直磁気記録方式では300 Gb/inch2よりも高い記録面密度を達成することが可能であることが実証されている。
【０００３】
非特許文献１および２には、現状の垂直磁気記録媒体に見られる典型的な構造が開示されている。垂直磁気記録媒体は、軟磁性裏打ち層と磁気記録層の二つの磁性層を有する。これらの磁性層は非磁性中間層によって隔てられている。磁気記録層は結晶c軸が膜面垂直方向に配向したCoCrPt系合金からなる微小な磁性粒子が酸化物等からなる結晶粒界によって分断された構造（グラニュラー構造）となっている。中間層には、磁気記録層の結晶配向性を高めるためにCoCrPt合金と同じ六方最密構造（hcp）を有する多結晶材料が用いられ、特にRuが好ましく用いられる。
【０００４】
グラニュラー構造を有する磁気記録層においては、結晶粒界によって分離された磁性粒子間に働く交換相互作用が各磁性粒子内部に働く交換相互作用と比べて小さいため、この磁性粒子が磁気記録における磁化反転の基本単位となる。しかし、磁性粒子間の交換相互作用は完全になくすことは難しく、磁気記録層における磁化反転単位は磁性粒子の平均粒径よりも大きくなる傾向にある。磁性粒子間の交換相互作用を可能な限り小さくし、各磁性粒子の磁化方向の独立性を高め、磁化情報の高密度な記録を可能にすることは、媒体開発における主要な目標の一つである。それと同時に、磁性粒子の微細化や粒径の均質化も進めていく必要がある。
【０００５】
中間層は磁気記録層の結晶配向性を改善するだけでなく、磁気記録層の微細なグラニュラー構造を調節する役割も果たしており、中間層の材料や作製方法によって、中間層の上に形成される磁気記録層の微細構造は大きく変わることが知られている。したがって、垂直磁気記録媒体の高密度記録性能を改善するために、中間層の設計は極めて重要であり、従来、様々な構造・材料・作製方法の中間層が提案されてきた。
【０００６】
特許文献１は、CoCrPt合金結晶の磁性粒子と酸化物の結晶粒界からなるグラニュラー構造の磁気記録層と、Ruからなる中間層とを有する垂直磁気記録媒体を開示している。Ru中間層は二段階のプロセスで形成し、第１段階では低Arガス圧下で厚さ15 nmのRu層を製膜し、第２段階では高Arガス圧下で厚さ10 nmのRu層を製膜する。この順番で製膜した中間層上に磁気記録層を形成することによって、高い信号対雑音比（SNR）を実現することが出来る。非特許文献３は、同様の方法で作製された垂直磁気記録媒体について、その微細構造を詳細に調査した結果を開示している。異なる製膜条件で作製されたRu層は異なる微細構造を有しており、第１のRu層は密に詰まった構造を、第２のRu層は物理的に分離された粒状構造を有する。第１のRu層と第２のRu層を適切に組み合わせることで、磁気記録層における高い結晶配向性を実現しつつ、磁気記録層の初期領域における結晶粒界の形成を促進できる。ここで、前記第１のRu層は主として結晶配向性を高める役割を、前記第２のRu層は主として粒界形成を促進する役割を担っているものと考えられる。
【０００７】
特許文献２および３は、グラニュラー構造を有する磁気記録層と、Ruに添加物を加えた合金材料からなる中間層とを有する垂直磁気記録媒体を開示している。中間層は、Ru中にC, Cu, W, Mo, Cr, Ir, Pt, Re, Rh, Ta, Vからなる群から選択される材料を１種類以上添加したRu基合金を用いて形成される。中間層の下には、さらに、面心立法（fcc）結晶構造を有し、その(111)軸が膜面垂直方向に配向したシード層を有することが望ましいとされ、例として、Cu, Au, Pd, Pt, Irの何れかを含む金属または合金、または、少なくともNiとFeを含む合金（Ni-Fe-Cr等）を挙げている。特許文献２および３によれば、この構造により、磁気記録層における結晶配向性および初期成長層の改善と同時に、磁気記録層の結晶粒径低減が達成されるため、記録媒体の性能向上が実現される。ここでは、前記シード層が主として結晶配向性を高める役割を、前記Ru合金材料が主として粒界形成を促進する役割を担っているものと考えられる。
【０００８】
特許文献４および５は、RuやRu合金に酸化物を加えた中間層について開示している。酸化物としてはSi酸化物、Al酸化物、Zr酸化物、Ti酸化物、Hf酸化物などを適用することが出来る。また、特許文献４によれば、Ru合金をRe合金に置き換えることも可能である。このような中間層は、酸化物からなる結晶粒界がRu合金からなる微結晶粒を取り囲んだ構造となるので、磁気記録層のグラニュラー構造との相性が極めて良い。よって、磁気記録層の初期成長層における酸化物結晶粒界の形成を促進し、媒体の性能向上を実現することが可能となる。特許文献４および５によれば、この中間層に対しても、中間層および磁気記録層の結晶配向を制御するためのシード層を適用することが望ましい。特許文献４によれば、NiAl, FeAl, CoFe, CoZr, NiTi, AlCo, AlRu, CoTi等の合金によりシード層を形成することが出来る。特許文献５は、シ−ド層にあたる層に適用する材料としてRuCo, RuCr, RuCoCr等の合金を例示している。
【０００９】
中間層の材料を選択する上では、磁気記録層との結晶格子定数のマッチングという観点も重要である。特許文献６は、中間層と磁気記録層の格子整合性を高めることによって、磁気記録層の結晶配向性が高まり、かつ酸化物の粒界への偏析が促進されることを開示している。ここで、中間層は、Ru, Os, Reのうち少なくとも１つの元素を主成分とする非磁性金属で構成することが出来る。特許文献６によれば、共に六方最密(hcp)構造を有する磁気記録層と中間層の結晶格子間で、a軸格子定数のミスマッチを6%以内、c軸格子定数のミスマッチを4%以内とすることによって、媒体SNRの改善が見られたとしている。
【００１０】
【特許文献１】特開2002-197630号公報
【特許文献２】特開2003-123239号公報
【特許文献３】特開2003-178412号公報
【特許文献４】特開2002-334424号公報
【特許文献５】特開2005-93040号公報
【特許文献６】特開2003-203330号公報
【非特許文献１】IEEE Trans. Magn., vol. 36, p.2393 (2000)
【非特許文献２】IEEE Trans. Magn., vol. 38, p.1976 (2002)
【非特許文献３】J. Appl. Phys., vol. 97, p.10N119 (2005)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本願発明者らは、以上に示した中間層の従来技術に鑑み、中間層材料の改良による垂直磁気記録媒体の性能改善を実現すべく、鋭意検討を行った。上記の従来技術の中でも、中間層に酸化物や窒化物等の非金属材料を添加し、磁気記録層のグラニュラー構造と類似の構造を実現する方法は、磁気記録層の初期成長層に見られる構造不全の解決策として最も有望と思われた。磁気記録層の製膜過程で、磁性金属材料は金属材料上に、非金属材料は非金属材料上に、成長することが期待されるため、うまくいけば磁気記録層の初期成長層を完全に取り除くことが可能になる。
【００１２】
そこで、本願発明者らは、RuやRu合金に酸化物を添加した中間層の検討を行った。酸化物の添加量が比較的少量である場合には、磁気記録層の保磁力Hcが増加し、初期成長層における粒界形成にも改善傾向が見られる場合があった。しかし、酸化物の添加量を磁気記録層に含まれる比率に近づけて、より幅の広い（厚い）結晶粒界の形成を目論んだところ、中間層内に形成されるRu金属微結晶粒の粒径が大きく減少し、それに伴って中間層の結晶配向性が劣化することが分かった。この問題は中間層の下に適切なシード層を配したり、純Ruの代わりにRuを主原料とする合金を用いたりすることで僅かに軽減されるが、十分とは言えなかった。
【００１３】
本発明は、こういった事情に鑑みてなされたもので、磁気記録層における結晶配向性を維持しながら初期成長層の微細構造を改善し、高密度記録に適した垂直磁気記録媒体、および磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の代表的な垂直磁気記録媒体は、非磁性基板上部に、少なくとも中間層、磁気記録層および保護層が形成された垂直磁気記録媒体であって、前記中間層は、第１の材料および第２の材料の混合物で構成されており、前記第１の材料はCoおよびCrを主原料とする非磁性合金であり、前記第２の材料は酸化物であり、かつ前記中間層における平均的な酸素元素の含有比率が6原子%以上20原子%以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体である。
前記酸化物は、Al, Cr, Hf, Mg, Nb, Si, Ta, Ti, Zr等の酸化物である。
【００１５】
Ruは、hcp構造を有する他の材料と比較して融点の高い金属であり、結晶粒径が微細化しやすい一般的傾向を有する。Ruの有するこの基本的性質が、酸化物や窒化物等の非金属材料と混合したときに結晶粒径が小さくなりすぎる原因であると推測される。よって、Ruの代替として、Ruよりも結晶粒径の大きくなり易いhcp構造の多結晶金属材料を適用すれば、酸化物と混合した場合に適当な結晶粒径の中間層が形成されることを期待できる。
【００１６】
Coはhcp構造を有する金属の一つで、Cr元素を添加してCoCr合金とすることでhcp構造は安定化される傾向にある。また、スパッタリング法により製膜されたCoCr合金薄膜は、Coの含有率が概ね45原子%以上であれば良好なhcp構造を維持できる。CoCr基合金はRuと比べて融点が低く、薄膜を作製した場合の結晶粒径も大きくなり易いことから、酸化物もしくは窒化物との組み合わせにおいて、高性能な中間層になり得る合金材料系である。
【００１７】
ただし、純Coは強磁性材料である。強磁性を有する中間層を磁気記録層の直下に配置すると、中間層と磁気記録層とが強磁性結合し、中間層に生じた磁化が磁気記録層の磁気記録特性に悪影響を与える可能性が高い。よって、Co合金を中間層として用いるには、不純物の材料および含有率を適当に調整することによって、Co合金層の強磁性を消失させる必要がある。CoCr合金の場合、Co元素の含有率を65原子%以下とすることで中間層に生じる磁化を無視できる程度まで小さくすることが可能である。
【００１８】
CoCr合金を用いても中間層の結晶粒径が小さくなりすぎる場合、単体でfcc結晶構造を有する金属材料をCoCr合金にさらに含有させることが効果的である。その材料としてはPt, Pd, NiおよびCuを挙げることができる。これらの金属材料はCoCr合金の結晶成長を促進する効果があり、添加量が少量であればCoCr合金のhcp結晶構造を乱さない。これらの材料の中で、PtとPdは相対的に結晶格子間隔の大きな元素であり、CoCr合金に添加することで、この合金の結晶格子間隔を拡げる効果を得られる。磁気記録層に使われるCoCrPt磁性合金と比較してCoCr合金の結晶格子間隔は小さいため、PtやPdの添加は、中間層と磁気記録層の間の結晶格子整合性を高める効果も有する。
【００１９】
このように、本発明の垂直磁気記録媒体においては、中間層を金属材料と酸化物の混合材料で構成し、磁気記録層と同様のグラニュラー構造とする。中間層の金属材料としてはCoCr基合金を用い、hcp構造の非磁性金属となるように合金組成を制御する。これにより、磁気記録層の結晶配向性を劣化させることなく、その初期成長層において明瞭な結晶粒界を形成することが出来る。その結果、磁化の反転単位である磁性結晶粒子間の交換相互作用が低減され、磁気記録層内の磁化反転を小さい反転単位で正確に制御することが可能となり、高密度磁気記録に適した垂直磁気記録媒体が得られる。
【００２０】
また、本発明の磁気記録再生装置は、垂直磁気記録媒体と、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トラック位置に位置決めするヘッド駆動部とを備え、前記垂直磁気記録媒体は、非磁性基板と、当該基板上に形成された軟磁性裏打ち層、中間層、磁気記録層および保護層を有する磁気記録媒体であって、中間層は上述の材料および構造で形成されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の垂直磁気記録媒体によれば、磁気記録層と中間層の界面において連続した結晶粒界構造を形成し、従来の磁気記録層の初期成長層に見られる結晶粒界の不完全な構造を廃絶することが可能となる。この構造的な改善に伴って磁性粒子間の交換結合を低減し、磁気記録層内の磁化反転を小さい反転単位で正確に制御することが可能となり、より高い再生信号品質を有する高密度磁気記録に適した垂直磁気記録媒体を提供することができる。
【００２２】
また、本発明の磁気記録再生装置によれば、垂直磁気記録媒体の磁化反転を小さい反転単位で正確に制御することが可能となるので、より高い再生信号品質を有する高密度磁気記録を実現することができる。また、垂直磁気記録媒体の中間層が薄く形成されるので、磁気ヘッドから軟磁性裏打ち層までの距離を詰めることができ、磁気ヘッドによる発生磁界を増加させることにより安定した記録特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
まず、図１〜図３を参照して、本発明に係る垂直磁気記録媒体の基本構成、磁気記録再生装置の概略構成について説明する。
図１は、本発明に係る垂直磁気記録媒体の基本的な構造を、断面図で模式的に示したものである。図１に示される垂直磁気記録媒体は、非磁性基板11、軟磁性裏打ち層12、シード層13、中間層14、磁気記録層15、保護層16、及び液体潤滑膜17をこの順番で形成した構造となっている。
【００２４】
非磁性基体11には、表面が平滑な様々な基板を用いることが出来る。例えば、今まで磁気記録媒体に用いられてきたNiPメッキを施したアルミ合金基板や強化ガラス基板を用いることが出来る。この他にも、光ディスク媒体に用いられているポリカーボネイト等の樹脂からなるプラスチック基板を用いることも出来る。ただし、プラスチック基板には基板の硬度が低いこと、高温で変形しやすいこと等の制約がある。
【００２５】
軟磁性裏打ち層12としては、微結晶構造のFeTaC、FeSiAl（センダスト）合金、アモルファス構造のCo合金であるCoNbZr、CoTaZr、CoFeTaZr合金などを用いることが出来る。軟磁性裏打ち層12は、使用する記録ヘッドからの磁束を吸い寄せ、垂直磁性層15を透過する磁束密度を上げるために配置するものであり、この目的を達成できるように軟磁性合金の飽和磁束密度や膜厚を設計する。最適な膜厚は磁気ヘッドの構造や特性によっても異なるが、生産性との兼ね合いから概ね20 nm以上200 nm以下とされる。記録ヘッドからの磁束密度を必要な大きさに維持できる場合には、軟磁性裏打ち層12を省略しても構わない。
【００２６】
軟磁性裏打ち層12を複数層で構成することも出来る。二層の軟磁性層間にRu層を挟んで反強磁性的に結合させ、磁束を軟磁性裏打ち層12内で還流させる構造や、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、軟磁性裏打ち層12から生じる磁束を起因とする再生ノイズを低減する効果があるとされている。
【００２７】
シード層13は、必要に応じて、軟磁性裏打ち層12と中間層14の間に配置される。シード層13の材料としては、面心立方格子（fcc）構造もしくは六方最密充填（hcp）構造を有する多結晶材料か、もしくは非晶質材料が選択される。例えば、Ta, Ni, Cr, Cu, Ti, Fe, W, Co, Ru, Pt, Pd, Cから選ばれる一種以上の元素を含有する。シード層13は、中間層14の結晶配向性を高めたり、軟磁性裏打ち層12と中間層14の混合を防いだりするため、媒体の記録再生性能の向上にしばしば有効である。
【００２８】
Ta合金層を初めとした非晶質材料をシード層13に用いると、適切な条件下で、六方最密(hcp)結晶構造を有する中間層14はその最稠密面が製膜面に平行になるように結晶成長する性質を持つ。よって、中間層のc軸は膜面垂直方向に配向しやすい。
【００２９】
Ru合金層やNi合金層を初めとした多結晶構造を有する材料をシード層13に用いると、六方最密(hcp)結晶構造を有する中間層14は、シード層上にエピタキシャル成長することが可能である。よって、中間層のc軸は膜面垂直方向に配向しやすい。
【００３０】
多結晶シード層材料の中で、fcc構造を有するNi合金には中間層14および磁気記録層15における微細構造形成に好ましい作用を及ぼすものが多い。特に10原子%以下のTaもしくはWを含むNi合金シード層を用いることにより、磁気記録層15の保磁力が顕著に増加する場合がある。
【００３１】
さらに、シード層13を複数の層から構成することも出来る。例えば、Ti層、Cu層、NiW合金層をこの順番で形成することにより、NiW合金層単層からなるシード層よりも優れた結晶配向性と微細構造を持つシード層を得ることが可能である。
【００３２】
中間層14には、CoとCrを主原料とする非磁性合金と金属酸化物とが混合された材料を用いる。このような材料で構成された中間層は、CoCr基合金からなる微結晶粒子が酸化物粒界によって取り囲まれた所謂グラニュラー構造を有する。この構造は中間層14の上に形成される磁気記録層15と類似の構造であるため、磁気記録層の初期成長層における微細構造の形成を促進する働きがある。CoCr基合金からなる各々の微結晶粒子はhcp結晶構造を有する。中間層14におけるCoCr基合金粒子の結晶配向性を高めることにより、磁気記録層15の結晶配向性を高めることが可能となる。
【００３３】
ここで、中間層14における平均的な酸素元素の含有率は6原子%以上20原子%以下であることが好ましい。これらの酸素元素の多くは中間層14において金属酸化物として存在する。酸素の含有率が6原子%よりも少ないと、酸化物粒界の形成が不完全となり、CoCr基合金粒子の微細化が十分に進まない。酸素の含有率が20原子%よりも多いと、酸素の一部がCoCr基合金粒子の内部に入り込み、高い結晶配向性を維持することが困難となる。中間層14は、酸化物形成のための添加材料として、Al, Cr, Hf, Mg, Nb, Si, Ta, Ti, Zr等を含むことができるが、Si, Ta, Tiは特に好ましい。
【００３４】
また、中間層14において金属元素中に占めるCo元素の含有率は45原子%以上65原子%以下とすることが望ましい。スパッタリング法により製膜されたCoCr基合金薄膜は、Coの含有率が45原子%よりも少ない場合、良好なhcp結晶構造を維持することが困難である。また、Coの含有率が65原子%よりも多いと、中間層に生じる磁化が強くなり、その磁化が磁気記録層15の磁気記録特性に与える悪影響を無視できなくなる。
【００３５】
さらに、中間層14は、Pt, Pd, Ni, Cuからなる群から選択される一種類以上の金属材料を2原子%以上8原子%以下の含有率で含むことが好ましい。これらの金属材料は、CoCr合金の結晶成長を促進する効果があり、酸化物と混ぜ合わせた時に、中間層の結晶粒径を適当な大きさに維持するのに役立つ。また、これらの金属材料は単体でfcc結晶構造を有するので、添加量が少量であればCoCr合金のhcp結晶構造を乱さない。ただし、これらの金属元素の含有率が2原子%より小さい場合、その効果は顕著でない。逆に、これらの金属元素は下地となるシード層13への濡れ性が高いので、その含有率が8原子%よりも大きくなると、中間層14の特に初期層において酸化物からなる結晶粒界の形成を阻害する場合がある。また、これらの金属材料の中でもPtおよびPdはCoCr合金の結晶格子間隔を拡げる効果があるため、中間層と磁気記録層の間の結晶格子整合性を高める上でより好ましい。
【００３６】
中間層14の厚さは2 nm以上6 nm以下であることが好ましい。中間層14の厚さが2 nmよりも薄い領域では、中間層14における微細構造の形成が十分でなく、更に中間層の結晶配向性を高くすることが難しい。この場合、磁気記録層15に良好なグラニュラー構造を付与することは困難である。中間層14の厚さが6 nmよりも厚い場合には、磁気記録層15の磁性粒子の粒径分散が大きくなる傾向があり、更に、磁気ヘッドから軟磁性裏打ち層12までの距離が大きくなる。これらの影響により、媒体の記録再生性能がしばしば著しく低下する。
【００３７】
磁気記録層15は、大きな垂直磁気異方性を有する強磁性合金材料に酸化物等の非金属材料を添加して形成することができる。強磁性合金材料としては、例えば、Co-PtやFe-Pt合金、及びそれらにCr, Ni, Cu, Nb, Ta, B等の元素を添加した合金のほか、Sm-Co合金、[Co/Pd]n多層膜（人工格子膜）などが考えられる。これらの材料の中でも、安定なhcp結晶構造を有するCo-Cr-Pt合金はそのc軸方向に磁化容易軸を有し、上述の中間層14と組み合わせる上で特に好ましい。この場合、中間層14と磁気記録層15の結晶粒子はいずれもhcp結晶構造を有するので、結晶c軸が垂直に配向した中間層14上に磁気記録層15をエピタキシャル成長させることにより、容易に垂直磁化膜を得ることができる。
【００３８】
磁気記録層15はまた、中間層14の場合と同様に、酸素元素を6原子%以上20原子%以下の含有率で含むことが好ましい。酸素元素の大部分は磁気記録層15中で金属酸化物として存在する。酸化物は磁性結晶粒子から偏析して結晶粒界を形成し、その結果、多数の微細な磁性結晶粒子によってグラニュラー構造が形成される。磁気記録層15は、酸化物形成のための添加材料として、Al, Cr, Hf, Mg, Si, Ta, Ti, Zr等を含むことができるが、なかでもSi, Ta, Tiが特に好ましく用いられる。酸素の含有率が6原子%よりも少ないと、磁性粒子が粒界により十分に分離されず、磁性粒子間に強力な交換結合が生じるため、媒体ノイズの低減が困難である。また、酸素の含有率が20原子%よりも多いと、酸素の一部が磁性粒子の内部に入り込み、磁性粒子コアの磁気特性の劣化を招く。なお、結晶粒界の材料として酸化物の変わりに窒化物を用いることも可能である。
【００３９】
磁気記録層15を磁気特性の異なる複数の磁性層より構成することも可能である。ここで磁気記録層15を構成する各磁性層は互いに磁気的に結合させる。中間層14に隣接していない磁性層（第２記録層）はグラニュラー構造を有していなくてもよい。すなわち、中間層に隣接して配置される磁性層（第１記録層）よりも、粒界材料である酸化物の含有量が少ないか、酸化物を全く含まなくても構わない。複数の磁性層間に磁性層間の交換相互作用を弱めるために、薄い非磁性層を挿入することもある。
【００４０】
磁気記録層15全体の厚さは5 nm以上40 nm以下とするのが好ましく、10 nm以上25 nm以下とするのがより好ましい。磁気記録層全体の厚さが5 nmよりも薄い場合には熱安定性が不十分になる場合があり、40 nmよりも厚い場合には粒子サイズが大きすぎてノイズの増大を招く場合がある。
【００４１】
良好な記録再生性能を得るためには、中間層14および磁気記録層15のロッキングカーブの半値全幅(Full Width of Half Maximum)Δθ50が概ね4度以下であることが好ましい。Δθ50は結晶軸配向のばらつきの程度を表し、X線回折法により測定することが出来る。Δθ50値の増加は結晶配向性の劣化を意味しており、垂直磁気記録媒体の反転磁界分布が広がるので、しばしば記録再生性能の低下を招く。
【００４２】
グラニュラー構造を有する中間層14および磁気記録層15は、多数の結晶粒子から構成されるが、これらの結晶粒子の粒径は5 nm以上15 nm以下とすることが好ましい。粒径が5 nmよりも小さい場合には磁気記録層における磁化状態の熱安定性が不十分になる場合があり、粒子サイズが15 nmよりも大きい場合には媒体ノイズが増加しすぎてしまう場合がある。中間層14および磁気記録層15の結晶粒子サイズは、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)によって測定することが可能である。
【００４３】
保護層16には、例えば、カーボンを主体とする硬度の高い薄膜が用いられる。さらに、ヘッドと媒体が接触した場合の潤滑性を高める目的で、保護層16の表面に、パーフルオロポリエーテル(PFPE)油等のフッ素系高分子オイルからなる液体潤滑膜17を塗布する。液体潤滑膜17の塗布方法としては、ディップ法、スピンコート法などがある。
【００４４】
非磁性基体11上に積層される各層の作製には、液体潤滑膜17を除いて、半導体や磁気記録媒体、光記録媒体の作製に用いられている様々な薄膜形成技術を用いることが出来る。薄膜形成技術としては、DCスパッタリング法、RFスパッタリング法、真空蒸着法などが良く知られている。スパッタリング法は、製膜速度が比較的速く、材料によらずに純度の高い膜を得られ、スパッタ条件（導入ガス圧、放電電力）の変更によって薄膜の微細構造や膜厚を制御することが可能なために、大量生産に好適である。グラニュラー構造を有する中間層14や磁気記録層15を製膜する時には、導入ガス中に酸素や窒素などの反応性ガスを混ぜること（反応性スパッタリング法）により、粒界形成を促進させることが可能である。また、基板に負バイアス電圧を印加することによっても、しばしば組成偏析が促進され、優れた粒界構造が得られる。これにより媒体の記録再生特性を改良することが出来る。負バイアス電圧は、例えば-100 Vから-300 Vの間に設定することができる。
【００４５】
図２に、本発明に係る磁気記録再生装置の構造と構成部品の概略図を示す。図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ′線断面図である。この磁気記録再生装置に対して、上述の、本発明に係る垂直磁気記録媒体21を適用する。
垂直磁気記録媒体21は、これを回転駆動するスピンドルモータ（媒体駆動部）22に固定されており、所定の回転数で回転駆動される。垂直磁気記録媒体21にアクセスして記録再生動作を行う磁気ヘッド23は、金属製の板ばねからなるサスペンション24の先端に取り付けられており、サスペンション24はさらに磁気ヘッドの位置を制御するためのアクチュエータ（ヘッド駆動部）25に取り付けられている。電子回路からなるコントローラ26により、記録媒体とヘッドの動作制御や記録再生信号の処理等を行う。
【００４６】
図３は、図２に示した磁気記録再生装置の一例について、垂直磁気記録媒体21と磁気ヘッド23が近接する領域の断面を概略的に示した図である。磁気ヘッド23は、書き込み主磁極（主磁極）31、補助リターン磁極（補助磁極）32、主磁極31に近接して設けられたトレーリングシールド（磁気シールド）33を有する記録素子と、再生シールド35の間に巨大磁気抵抗(GMR)又はトンネル磁気抵抗(TMR)センサ34が配置された再生素子によって構成される。このように主磁極31の周辺に磁気シールド33を有する垂直記録ヘッドは、シールド型(Shielded-pole type)ヘッドと呼ばれ、磁気シールド33を有さない単磁極型(Single-pole type)ヘッドと比較して、より大きな書き込み磁界勾配を有するため、急峻な磁化遷移の形成が可能であり、高密度記録に適する。ただし、書き込み磁界のピーク強度は小さくなる特徴を有する。主磁極11から出た磁束は軟磁性裏打ち層12を通過して補助磁極32に到達し、主磁極31の直下に磁化情報が記録される。
【００４７】
次に、図１、図４〜図１１を参照して実施例による垂直磁気記録媒体を説明する。
＜実施例１＞
洗浄した磁気ディスク用強化ガラス基板11上に、インライン型スパッタリング装置を用いてDCスパッタリング法により多層薄膜を形成した。多層膜としては、始めに、薄膜のガラス基板11への密着性を確保するため、AlTi50ターゲット（下付きの数値は合金中の元素含有率の原子百分率。以下同様。）を用いて厚さ30 nmのAlTiアモルファス合金層を作製した。続けて、FeCo34Ta10Zr5ターゲットを用いて軟磁性アモルファス膜を30 nm、Ruターゲットを用いて反強磁性結合膜を0.5 nm、そして再びFeCo34Ta10Zr5ターゲットを用いて軟磁性アモルファス膜を30 nmを製膜して、３層構造の軟磁性裏打ち層12を形成した。さらに、NiW8ターゲットを用いて厚さ7 nmのNiW合金層を、純Ruターゲットを用いて厚さ7 nmのRu層を、この順番で製膜して２層構造のシード層13を形成した。NiW合金シード層は(111)結晶方位が膜面垂直方向に配向したfcc構造を有していた。また、Ru中間層はc軸が膜面垂直方向に配向したhcp構造を有していた。以上の全ての層を製膜する際は、純Arガスをプロセスガスとして使用し、そのガス圧は1 Paとした。
【００４８】
シード層13に続いて、CoCr40合金ターゲットを用いて中間層14を製膜した。全圧4.0 Paのアルゴンと酸素の混合ガスをプロセスガスとし、-200 Vのバイアス電圧をディスクに印加しつつ、製膜レートを1 nm/sに固定し、厚さが4 nmとなるように製膜を行った。ここで、酸素分圧を0 Paから0.2 Paまでの様々な条件に設定して、様々な中間層を作製した。プロセスガスに酸素を加えて作製した中間層の組成をＸ線光電子分光法によって分析すると、CoとCrに加えてO（酸素）が検出された。導入する酸素ガス分圧が高いほど、酸素の含有率は高かった。
【００４９】
中間層14に続いて、磁気記録層15を製膜した。磁気記録層15は第１磁性層と第２磁性層より構成した。まず、CoCr17Pt18-SiO2(8 mol%)混合ターゲットを用いて、第１磁性層を形成した。プロセスガスとして、酸素ガス比を4%とした全圧4 Paのアルゴンと酸素の混合ガスを用い、-275 Vのバイアス電圧をディスクに印加しつつ、製膜レートを3 nm/sとして、第１磁性層の厚さが13 nmとなるように製膜を行った。さらに、CoCr14Pt14B8ターゲットを用い、0.6 PaのArガス中で、厚さ5.5 nmとなるように第２磁性層を形成した。
【００５０】
磁気記録層15上に、窒素ガス比を10%とした全圧1.5 Paのアルゴンと窒素の混合ガス中で炭素ターゲットを放電させ、保護層16を形成した。保護層16の厚さは約3.5 nmとした。
【００５１】
CoCr40合金中間層を有する本実施例のサンプルに対する比較例として、CoCr40合金ターゲットに換えて、純Ruターゲット（比較例1-1）、およびRuCr10合金ターゲット（比較例1-2）を用いて中間層を製膜したサンプルを作製した。中間層以外の作製条件は全く同一とした。中間層の製膜条件も同一とし、全圧4.0 Paのアルゴンと酸素の混合ガスをプロセスガスとし、-200 Vのバイアス電圧をディスクに印加した。中間層の製膜レートは1 nm/s、厚さは4 nmに揃えた。
【００５２】
上記の実施例および比較例のサンプルを、極カー（Kerr）磁力計を用いて、試作した垂直磁気記録媒体の膜面垂直方向に磁化を印加し、磁気ヒステリシスループ（カーループ）を測定した。測定したカーループから垂直磁気記録媒体の磁気記録層の保磁力Hcを決定した。
【００５３】
図４は、中間層を製膜する時に導入した酸素ガス分圧と磁気記録層の保磁力Hcとの関係を示す図である。図４に示すように、CoCr40合金を中間層に用いた実施例の媒体では、酸素ガス分圧が小さい時に、記録媒体に適した大きな保磁力を得ることは出来なかった。これは、CoCr40合金のみからなる中間層上には酸化物からなる結晶粒界が形成されにくく、磁気記録層中の初期領域に働く磁性粒子間の交換相互作用を十分に弱めることが出来なかったためと考えられる。しかし、CoCr40合金層を製膜する時の酸素ガス分圧を0.055 Pa以上にすると保磁力は急激に増加し、酸素ガス分圧0.1 Pa付近では最大420 kA/m程度の値を示した。CoCr40合金層を製膜する時のプロセスガスに酸素を混ぜた場合、酸素ガスはCoおよびCr（主としてCr）と結合して酸化物を形成する。これらの酸化物が結晶粒界となって中間層内に微細なグラニュラー構造が形成され、その構造を源として磁気記録層に初期領域から良好な結晶粒界を有するグラニュラー構造が作り出されたものと考えられる。ここで、中間層に用いたCoCr40合金は磁化を有さない程度にCr含有率が高いので、中間層が磁性に関与することはなく、磁気記録層中の初期領域における交換相互作用は良好に抑制される。ただし、酸素ガス分圧が大きすぎると中間層および磁気記録層の結晶配向性が劣化し、保磁力は低下した。
【００５４】
これに対して、比較例1-1および比較例1-2のようにRuやRuを主原料とする合金を中間層に用いた媒体では、酸素ガスを全く導入しないか、または酸素ガス分圧を少量に抑えた場合に、もっとも大きな保磁力を発生した。よく知られているように、Ruは融点の高い金属であり、スパッタリング法によって製膜することによって特別な添加物なしでも結晶粒界の明瞭な多結晶構造をとる。しかし、このような性質を持つRu系中間層に対して酸素ガスを導入すれば、Ru結晶粒の微細化が過剰に進んで、中間層の結晶配向性が劣化する原因となる。図４における比較例1-1および比較例1-2の振る舞いは、このようなRuの物理的な性質を反映していると考えられる。
【００５５】
本実施例、比較例1-1、および比較例1-2の媒体の記録再生特性(SNR)を(株)日立ハイテクノロジーズ製のスピンスタンドRH4160Eを用いて評価した。記録再生測定を行う媒体に対しては、前記多層薄膜のスパッタ製膜後、ディップ法を用いてPFPE系潤滑剤を塗布し、表面をバーニッシュして突起部や異物を除去し、グライドヘッドを用いて予めヘッド浮上特性に問題が無いことを確認した。磁気ヘッドには、記録素子として主磁極幅140 nmの垂直記録用素子、再生素子として電極間隔100 nm、シールドギャップ長45 nmの巨大磁気抵抗（GMR）再生素子を用いたヘッドを用いた。記録素子は主磁極の後端部にシールドを有するシールド型ヘッドであった。磁気ヘッドに対するディスクの回転速度は線速度が10 m/sとなるように制御した。この時の磁気ヘッドの浮上量は約8 nmであった。線記録密度20.9 kfr/mm（530 kfci）で記録を行った場合の信号強度Sと積算媒体ノイズNを測定し、その比によって信号対雑音比（SNR）を決定した。
【００５６】
図５は、各中間層を製膜する時に導入した酸素ガス分圧とSNRとの関係を示す図である。CoCr40合金ターゲットを用いて作製した中間層を有する本実施例のサンプルでは、酸素ガス分圧を約0.055 PaとしたサンプルＡと、酸素ガス分圧を約0.120 PaとしたサンプルＢの間で比較例のRuやRuCr10中間層よりも高いSNRを示した。図５において高いSNRを示す酸素ガス分圧は、図４において大きな保磁力を実現した酸素ガス分圧と概ね一致しており、磁気記録層の初期領域における交換相互作用を抑制することが、記録再生性能の改善につながったことが分かる。酸素ガス分圧が大きすぎる領域では、保磁力の低下に先立って、記録再生性能の劣化が顕著になった。これは、磁気記録層の結晶配向性に対して、記録再生性能がより敏感なためと考えられる。ここでサンプルＡおよびサンプルＢにおける酸素元素の含有率をＸ線光電子分光法によって分析したところ、サンプルＡでは約6原子%、サンプルＢでは約20原子%であった。
【００５７】
比較例1-1および比較例1-2の場合は、酸素ガス分圧が高くなるにしたがって、記録再生性能は概ね低下した。これも図４の保磁力の振る舞いと良い相関があり、磁気記録層の結晶配向性の劣化に対応していると考えられる。
【００５８】
以上のように、CoCr系合金に酸素を加えて中間層を作製し、その中間層における酸素元素の含有率を6原子%以上20原子%以下とすることによって、磁気記録層におけるグラニュラー構造を改善し、磁性粒子間の交換相互作用を低減することが出来た。これに対応して、記録媒体の記録再生性能が向上し、Ru中間層やRuCr合金中間層を有する記録媒体よりも優れたSNRを得るに至った。よって、本実施例に示した中間層を用いることによって、より高い記録密度を実現することが可能である。
【００５９】
次に、実施例１による垂直磁気記録媒体の、中間層の厚さによる磁気特性(Hc)および記録再生特性(SNR)の変化を検討する。実施例１に準じた作製方法を用いて、垂直磁気記録媒体を作製した。CoCr40合金ターゲットを用いて中間層を製膜する時のプロセスガスの酸素ガス分圧を0.1 Paに固定し、一方で、中間層の製膜時間を変化させることによって中間層の厚さを0 nm（なし）から10 nmまで変化させた様々なサンプルを作製し、中間層の厚さによる磁気特性および記録再生特性の変化を調べた。
【００６０】
図６は中間層14の厚さと磁気記録層15の保磁力Hcとの関係を示す図である。中間層が薄すぎる場合には磁気記録層の保磁力が十分に大きくならなかった。中間層が薄いと中間層におけるグラニュラー構造の形成が十分に進まず、それに対応して磁気記録層における結晶粒界が劣化するためと考えられる。中間層が厚くなるにしたがって保磁力は急速に増加して4 nm付近で最大値をとり、それ以上では逆に少しずつ減少していく。中間層が厚くなって保磁力が減少したのは、主として、中間層に形成された微結晶粒が中間層上部で分裂等を起こすことによって、磁気記録層における平均的な結晶粒径が減少するためであると考えられる。
【００６１】
なお、磁気記録層15の結晶配向性を調べたところ、Δθ50の値は3.4〜3.7度の間で、中間層の厚さによる大きな変化はなかった。本実施例の場合、磁気記録層15の結晶配向性はシード層13によって維持されていると考えられる。
【００６２】
上記サンプルの垂直磁気記録媒体の記録再生特性(SNR)をスピンスタンドで評価した。図７は中間層14の厚さと磁気記録層15のSNRとの関係を示す図である。図７から、中間層の厚さが2 nm以上6 nm以下であるような場合に、特に良好な記録再生特性が得られたことが分かる。中間層厚さが2 nmより小さい領域では磁気記録層の初期領域における磁性粒子間の交換相互作用低減が十分でないために、好ましい記録再生特性を得ることが出来なかったと考えられる。中間層厚さが6 nmより大きい領域で記録再生性能が低下した理由としては主に２つが考えられる。第一には、磁気記録層15の結晶粒径が減少していく過程で結晶粒径の分散が増大した可能性がある。第二には、磁気記録層15と軟磁性裏打ち層12との距離が大きくなることにより記録磁界分布が鈍った可能性がある。
【００６３】
以上から分かるように、実施例１の垂直磁気記録媒体を作製する場合、中間層の厚さを2 nm以上6 nm以下とすることが望ましい。これにより、大きな保磁力Hcと、高い記録再生性能(SNR)を得ることが可能になる。
【００６４】
次に、実施例１による垂直磁気記録媒体の、中間層の合金組成による磁気特性(Hc)および記録再生特性(SNR)の変化を検討する。実施例１に準じた作製方法を用いて、垂直磁気記録媒体を作製し、磁気特性および記録再生特性を測定した。中間層製膜時のプロセスガスの酸素ガス分圧は0.1 Paとし、中間層の厚さは4 nmに揃えた。一方、中間層のためのCoCr合金ターゲットのCo含有率を30原子%から90原子%まで変化させてサンプルを作製し、中間層の合金組成による磁気特性(Hc)および記録再生特性(SNR)の変化を調べた。
【００６５】
図８は中間層14を製膜するために用いたCoCr合金ターゲットのCo含有率と磁気記録層15の保磁力Hcとの関係を示す図である。また、図９はCoCr合金ターゲットのCo含有率とSNRとの関係を示す図である。組成分析の結果、中間層14におけるCoとCrの比率はCoCr合金ターゲットにおけるCoとCrの比率とほぼ一致した。図８と図９より、大きな保磁力Hcと高いSNRが得られる組成範囲は45原子%以上65原子%以下であることが分かる。この範囲内では、保磁力HcおよびSNRの値に殆ど変化はなく、一様に好ましい特性が得られた。
【００６６】
磁気記録層15の結晶構造を調べたところ、Co含有率が45原子%以上の場合にはhcp構造を有し、そのc軸のΔθ50値は約3.5度に維持されていた。ところがCo含有率が45原子%より小さくなるとΔθ50値は増加し始め、さらに小さくなるとhcp構造そのものが見られなくなった。このことから、Co含有率が45原子%よりも小さいときに保磁力HcおよびSNRが低下したのは、中間層に含まれるCo元素が不足してhcp構造が不安定となり、磁気記録層の結晶配向性が劣化したためであると考えられる。
【００６７】
また、Co含有率が65原子%よりも大きい合金ターゲットを用いてCoCr合金層を作製すると、CoCr合金層に20 kA/mよりも大きな飽和磁化が発生することが、別途行った実験から分かった。このことから、Co含有率が65原子%よりも大きい場合には、中間層に発生した磁化が磁気記録層と磁気的に結合することによって、保磁力Hcの減少、および記録再生特性(SNR)の劣化を引き起こしたと考えられる。
【００６８】
以上から分かるように、実施例１の垂直磁気記録媒体を作製する場合、中間層が実質的に非磁性の金属より成ること、および膜面垂直方向に結晶c軸が配向したhcp構造を有していることは本質的に重要である。そのためには中間層の金属元素に占めるCo元素の含有率を上記の適正な範囲内に収めることが望ましい。これにより、大きな保磁力Hcと、高い記録再生性能(SNR)を得ることが可能になる。
＜実施例２＞
実施例２の垂直磁気記録媒体は、CoCr合金と様々な酸化物材料を混合したターゲットを用いて、中間層を作製することを特徴とする。実施例２では、中間層とシード層を除き、実施例１と同じ材料、構造、および作製方法を用いて垂直磁気記録媒体を作製した。そして、実施例１に示した評価方法により、作製したサンプルの磁気特性および記録再生特性を測定した。
【００６９】
実施例１に示した手順で軟磁性裏打ち層12までを形成した上に、まず純Tiターゲットを用いて厚さ8 nmのTi層を形成した。次に純Cuターゲットを用いて厚さ1 nmのCu層を、続いてNiW8ターゲットを用いて厚さ7 nmのNiW合金層を製膜した。これによりTi層、Cu層、NiW合金層からなる３層スタック構造のシード層13を形成した。プロセスガスには純Arガスを使用し、Ti層とCu層を製膜する時はArガス圧を1 Paとし、NiW合金層を作製する時はArガス圧を2.8 Paをした。本実施例のシード層13にはRu層を一切使用していない。hcp構造を有するRu層は、シード層上に形成される各層の結晶配向性を高める効果が強い。本実施例では、Ru層の代わりに同じhcp構造を有するTi層をシード層の第１層目に適用することで、結晶配向性の劣化を防いだ。また、薄いCu層はTi層上で島状成長し、その上のNiW合金層が粒状に成長しやすい環境を整える役割を有すると考えられる。
【００７０】
NiW合金層に続いて、CoCr40合金と各種酸化物を混合したターゲットを用いて中間層14を製膜した。製膜レートは1 nm/s、厚さは4 nmとした。全圧4.0 Paのアルゴンと酸素の混合ガスをプロセスガスとし、-200 Vのバイアス電圧をディスクに印加しつつ製膜を行った。酸素ガス分圧は、ターゲット毎に保磁力が最も大きくなるように設定した。
【００７１】
中間層14上には、再び実施例１に示した手順で、磁気記録層15以降を形成した。図１０に、中間層14を作製するのに用いたCoCr40合金と酸化物のターゲット組成、中間層製膜時に適用した酸素ガス分圧、磁気特性評価により得られた磁気記録層の保磁力Hc、及び記録再生特性評価により得られたSNRの一覧を示す。
【００７２】
図１０において、サンプル2-1は、実施例１に示したような酸化物をターゲット内に含まないケースである。この場合は酸素ガス分圧を0.1 Paとやや高めに設定することにより、好ましい特性を得ることが可能であった。それ以外のサンプルおよび比較例では、金属と酸化物の混合ターゲットを用いた。この場合には、ターゲット内に含まれる酸素元素の影響により、比較的低い酸素ガス分圧（0.03 Pa以下）で優れた特性が得られた。中でも、サンプル2-2からサンプル2-6までのように、酸化物としてSi、Ti、およびTaの酸化物を用いた場合に、容易に高い記録再生特性(SNR)を得ることが出来た。Cr酸化物と比較して、Si、Ti、およびTaの酸化物が化学的に安定であり、かつ中間層において結晶粒界を形成しやすいことによると思われる。サンプル2-7およびサンプル2-8のように、ZrおよびAlの酸化物を含むターゲットを使用しても、まずまずのSNRが得られたが、サンプル2-2等と比較するとやや劣った。
【００７３】
一方、比較例2-1および比較例2-2のように、酸化物の含有率の合計が10モル%を超えると、記録再生性能(SNR)が急激に低下した。実施例１において、酸素ガス分圧が過剰な場合に記録再生性能が低下したのと同じく、作製した中間層における酸素元素の含有率が大きすぎたものと考えられる。
＜実施例３＞
実施例３の垂直磁気記録媒体は、中間層14に単体でfcc結晶構造を有する金属元素を添加したものである。中間層14を作製するときに使用するターゲットの材料組成を除き、実施例２と同様の方法で垂直磁気記録媒体を作製した。また、実施例１と同様の評価方法を用いて、磁気特性(Hc)および記録再生特性(SNR)を測定した。図１１に、中間層ターゲットの金属合金および酸化物の材料組成、中間層製膜時に適用した酸素ガス分圧、磁気特性評価により得られた磁気記録層の保磁力Hc、記録再生特性評価により得られたSNRの一覧を示す。
【００７４】
図１１に示したサンプル3-1からサンプル3-6は、中間層ターゲットの合金中にCu, Ni, Pd, Ptのいずれかのfcc金属元素を含んでおり、また酸化物材料としてSiO2を含んでいる。これらの媒体は、中間層にfcc金属元素を含まない類似の媒体（サンプル2-2）と比較して、より高い保磁力HcとSNRを示した。また、サンプル3-7についても、中間層にfcc金属元素を含まない類似の媒体（サンプル2-1）と比較して、より高い保磁力HcとSNRを示した。しかし、サンプル3-8やサンプル3-9のように、NiやPdの添加量が多すぎると、磁気記録層15の保磁力Hcが減少し、SNRの改善も見られなくなった。
【００７５】
また、図１１から、中間層14にCuかNiを添加した媒体（サンプル3-1, 3-2, 3-5）と比べて、PdかPtを添加した媒体（サンプル3-3, 3-4, 3-6）の方が、平均して0.7〜0.8 dBほどSNRが高いことも分かる。これは、中間層にPdかPtを添加した方が、中間層と磁気記録層の結晶格子整合性が高く、磁気記録層の結晶配向性が高まるためと考えられる。実際、磁気記録層のΔθ50を測定して、これらの媒体を比較したところ、中間層にPdかPtを添加した媒体の方が0.2度ほど小さい値を示した。
【００７６】
以上のように、中間層内の微結晶粒子内にCu, Ni, Pd, Ptといったfcc金属元素を適量混ぜることで、垂直磁気記録媒体の磁気特性および記録再生特性を更に高めることが可能である。
【００７７】
以上説明したように、上記実施例１〜３の垂直磁気記録媒体によれば、磁気記録層と中間層の界面において連続した結晶粒界構造を形成し、従来の磁気記録層の初期成長層に見られる結晶粒界の不完全な構造を廃絶することが可能となる。この構造的な改善に伴って磁性粒子間の交換結合を低減し、磁気記録層内の磁化反転を小さい反転単位で正確に制御することが可能となり、より高い再生信号品質を有する高密度磁気記録に適した垂直磁気記録媒体を提供することができる。同時に、結晶粒径と結晶配向性を適切に制御することにより、媒体へ記録した磁化情報の熱揺らぎ耐性を高めることが出来る。
【００７８】
また、上記実施例１〜３の垂直磁気記録媒体を、図２に示す磁気記録再生装置に搭載することにより、垂直磁気記録媒体の磁化反転を小さい反転単位で正確に制御することが可能となるので、より高い再生信号品質を有する磁気記録再生装置を実現することができる。また、比較的薄い中間層によって良好な磁気記録層の微細構造を得ることができる。これは、垂直磁気記録媒体における軟磁性裏打ち層と磁気記録層の距離を短縮できることを意味している。磁気記録再生装置において、記録磁化情報の高密度化を推し進めるためには、磁気ヘッドの磁極を微細化するなどの方法により記録磁界勾配を高める必要があるが、この場合、磁気ヘッドの最大発生磁界は減少する。しかし、本発明の垂直磁気記録媒体により、磁気ヘッドから軟磁性裏打ち層までの距離を短縮すれば、磁気ヘッドによる発生磁界を増加させることが出来る。それ故、本発明の磁気記録再生装置では、比較的小さな書き込み磁界しか発生することが出来ない磁気ヘッドを用いた場合にも良好な記録再生特性が維持され、磁気記録再生装置の更なる高密度化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係る垂直磁気記録媒体の典型的な断面構造を表す図である。
【図２】本発明に係る磁気記録再生装置（ハードディスクドライブ）の構造と構成部品を表す図である。
【図３】本発明の係る磁気記録再生装置の垂直磁気記録媒体と磁気ヘッドが近接する領域の断面図である。
【図４】実施例1、比較例1-1および比較例1-2の垂直磁気記録媒体について、中間層製膜時の酸素ガス分圧と磁気記録層の保磁力Hcの関係を示す図である。
【図５】実施例1、比較例1-1および比較例1-2の垂直磁気記録媒体について、中間層製膜時の酸素ガス分圧と記録再生時の信号対雑音比SNRの関係を示す図である。
【図６】実施例１の垂直磁気記録媒体について、中間層の厚さと磁気記録層の保磁力Hcの関係を示す図である。
【図７】実施例１の垂直磁気記録媒体について、中間層の厚さと記録再生時の信号対雑音比SNRの関係を示す図である。
【図８】実施例１の垂直磁気記録媒体について、中間層におけるCo元素の含有率と磁気記録層の保磁力Hcの関係を示す図である。
【図９】実施例１の垂直磁気記録媒体について、中間層におけるCo元素の含有率と記録再生時の信号対雑音比SNRの関係を示す図である。
【図１０】実施例２の垂直磁気記録媒体の中間層の作製に用いたターゲット組成、製膜条件、磁気特性を示す図である。
【図１１】実施例３の垂直磁気記録媒体の中間層の作製に用いたターゲット組成、製膜条件、磁気特性を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
11…非磁性基体、
12…軟磁性裏打ち層、
13…シード層、
14…中間層、
15…磁気記録層、
16…保護層、
17…液体潤滑膜、
21…垂直磁気記録媒体、
22…スピンドルモータ
23…磁気ヘッド、
24…サスペンション、
25…アクチュエータ、
26…コントローラ、
31…書き込み主磁極、
32…補助リターン磁極、
33…トレーリングシールド、
34…磁気抵抗センサ、
35…再生シールド。
【図１】
2009116930.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009116930.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009116930.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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