JP2001229520A - 磁気記録媒体及び磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁性層中の磁性粒子間の磁気的相互作用を低
減し、高密度記録可能な磁気記録媒体を提供する。 【解決手段】 Ｃｏ−Ｃｒ系磁性膜を用いた磁気記録媒
体は、磁性層と直接接する下地層にＣｒを含む。この下
地層を用いることにより、磁性層中のＣｒの偏析が促進
され、Ｃｏを主体とする磁性粒子（結晶粒子）の結晶粒
界部及びその近傍に非磁性のＣｒの偏析部分を存在させ
ることができる。このように磁性粒子同士を非磁性の境
界部で囲むことにより、磁性粒子間の磁気的相互作用を
低減できる。これにより、記録時に磁性粒子の磁化反転
単位を低減し、４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２を超える超
高密度磁気記録媒体を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度記録可能な
磁気記録媒体及びその磁気記録媒体を装着した磁気記録
装置に関し、特に、磁性層中のＣｒの偏析によって磁性
粒子間の磁気的相互作用を低減し、高密度記録を実現し
た磁気記録媒体及びその磁気記録媒体を装着した磁気記
録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の高度情報化社会の進展にはめざま
しいものがあり、各種形態の情報を取り扱うマルチメデ
ィアが急速に普及してきている。マルチメディアの一つ
としてコンピュータ等に装着する磁気記録装置がある。
現在、磁気記録装置は、記録密度を向上させつつ小型化
する方向に開発が進められている。

【０００３】磁気記録装置の高記録密度化を実現するた
めに、（１）磁気記録媒体と磁気ヘッドとの間隔を狭め
ること、（２）磁気記録媒体の保磁力を増大させるこ
と、（３）信号処理を高速化かつ高性能化すること、
（４）熱揺らぎの小さい磁気記録媒体を開発することな
どが要望されている。

【０００４】ところで、磁気記録媒体は基板上に磁性粒
子が集合してなる磁性層を有しており、磁気ヘッドによ
りいくつかの磁性粒子がまとまって（クラスターとし
て）同方向に磁化されることによって情報が記録され
る。それゆえ、高密度記録を実現するには磁性層の保磁
力の増大に加え、この磁性層中で一度に同方向に磁化さ
れ得る最小面積、即ち磁化反転が生じ得る単位面積を小
さくする必要がある。磁化反転単位面積を小さくするに
は、個々の磁性粒子を微細化するか、あるいは磁化反転
単位を構成する磁性粒子数を減らすことが必要である。
例えば、４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２（６．２０Ｇｂｉ
ｔｓ／ｃｍ^２）を超える記録密度を達成するためには、
磁性粒子径を１０ｎｍ以下に制御することが必要とされ
ている。また、磁性粒子を微細化する際に粒子径のばら
つきを低減するとともに、熱揺らぎを小さくする対策も
必要となってきている。これらを実現する試みとして、
例えば、米国特許第４、６５２、４９９号に開示されて
いるように、基板と磁性層との間にシード膜を設けるこ
とが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
米国特許では、シード膜上に形成した磁性層の磁性粒子
径及びその分布は小さくなるものの、４０Ｇｂｉｔｓ／
ｉｎｃｈ^２（６．２０Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ^２）を超える高
密度記録を達成することは困難であった。シード膜の材
料、成膜条件、構造などを調整しても、高密度記録に用
いるには、磁性層の磁性粒子径分布がなおブロードであ
り、磁性粒子の理想的な大きさは直径１０ｎｍ程度であ
るが、平均よりも微小な粒子や粗大化した粒子などがか
なり混在していた。これら粒子径のばらついた磁性粒子
は、情報を記録する場合（磁化を反転させる場合）に、
周囲の磁性粒子からの漏洩磁界の影響である磁気的相互
作用を受けるため、磁化反転単位が磁性粒子５〜１０個
と大きかった。また、微小な磁性粒子が混在する結果、
熱揺らぎなどが生じて高密度記録は安定して行えなかっ
た。加えて、磁化反転の起きた領域と起きていない領域
の境界線は全体としてジグザグのパターンを呈し、この
こともノイズ増大の一因であった。

【０００６】そこで、本発明の第１の目的は、記録や消
去時の磁性粒子の磁化反転単位が低減された磁気記録媒
体及びそれを装着した磁気記録装置を提供することにあ
る。

【０００７】本発明の第２の目的は、低ノイズ、低熱揺
らぎ、及び低熱減磁の磁気記録媒体、並びに、それを装
着した磁気記録装置を提供することにある。

【０００８】本発明の第３の目的は、４０Ｇｂｉｔｓ／
ｉｎｃｈ^２（６．２０Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ^２）を超える超
高密度磁気記録媒体及びそれを装着した磁気記録装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様に従
えば、基板と；Ｃｒを含む下地層と；上記下地層に接
し、情報を記録するためのＣｏ−Ｃｒ系磁性層と；を備
え、上記磁性層が、Ｃｏを含む磁性粒子の粒界にＣｒが
偏析している構造を有することを特徴とする磁気記録媒
体が提供される。

【００１０】本発明の磁気記録媒体は、磁気記録用の磁
性層材料として主成分としてのＣｏとＣｒを含む。Ｃｏ
は主として磁性粒子を構成し、磁性粒子は磁性層中にほ
ぼ揃った形状で配列する。前述のように、磁性粒子間に
は磁気的相互作用が存在するために、磁気記録の際には
この磁性粒子数個がまとまって磁化反転単位として挙動
し、記録磁区を構成する。Ｃｏ磁性層中にＣｒを含む
と、このＣｒが磁性粒子（結晶粒子）の粒界部に偏析し
易くなる。この他に、磁性層中にＴａやＮｂなどの元素
を含むと、Ｃｒの偏析はさらに促進される。しかし、こ
れらの元素を過剰に添加すると、Ｃｒの偏析は促進され
るものの、磁気特性、例えば、保磁力が低下してしまう
ため、添加量には限界があり、Ｃｒの偏析効果と磁気特
性とを両立させることは困難であった。本発明者らは、
そこで、下地層を磁性層と接するように設け、この下地
層中にＣｒを含ませると、磁性層中のＣｒがＣｏを含む
磁性粒子の周囲に一層偏析し易くなることを見出した。
この理由は明確ではないが、下地層中のＣｒが結晶核と
なることで磁性層中のＣｒの偏析の成長を促進している
と考えられる。このようにＣｒの結晶粒界部での偏析が
促進されることにより、磁性粒子同士の磁気的相互作用
が切断され、磁化反転単位を一層小さくすることが可能
となる。

【００１１】下地層を複数設ける場合には、上記のよう
に磁性層と接する最も基板から離れた層には、Ｃｒを含
ませて磁性層中のＣｒの偏析を促進する役割を持たせ
る。本明細書においては、複数の下地層が存在する場合
には基板と接する下地層を第１下地層、第１下地層上に
形成する下地層を第２下地層のように順に番号を付す。
磁性層と接する下地層以下の層は、それぞれの層の組成
に応じて少しずつ異なる格子定数を有し、基板上の第１
下地層上から最終的には磁性層を良好なエピタキシャル
成長させる役割を有している。磁性層の格子定数と、磁
性層に接する下地層の格子定数の差は、５％以下が好ま
しい。磁性層の有する格子定数と、磁性層に接する下地
層との格子定数が１０％以上異なると、磁性層はこの下
地層上からエピタキシャル成長しなくなるためである。
一方で、基板上に形成する第１下地層は、磁性層の構造
や、磁性粒子の結晶配向性などを制御する役割を有して
いる。第１下地層と磁性層との間にさらなる下地層、例
えば、第２、第３下地層を設けることにより、この第１
下地層の構造や配向性を反映させて磁性層を成長させる
ことができ、それによって、磁性層中の磁性粒子に高密
度記録に好適な構造や結晶配向性を持たせることができ
る。第１下地層の膜厚は２ｎｍ〜１０ｎｍであることが
好ましい。そして、上述したように磁性層に接する下地
層にはＣｒを含ませて、磁性層をエピタキシャル成長さ
せると共に磁性層中のＣｒの偏析を促進させる。

【００１２】磁性層中のＣｒの偏析構造は、その磁性粒
子を取り囲む偏析部分の幅（基板と平行な面内における
偏析部分の厚み）が、磁性粒子の平均粒子径の６％〜１
０％であることが好ましい。偏析部分の幅は、磁性粒子
の粒子径にも依存する。磁性粒子の粒子径が１０〜２０
ｎｍの範囲では、偏析部分の幅はその６〜１０％になり
得る。磁性粒子の粒子径が１０ｎｍ以下では、偏析部分
の幅は０．５ｎｍ程度でほぼ一定となる。偏析部分の幅
を考慮すると、磁性粒子の粒子径は８〜２５ｎｍが好ま
しい。また、磁性層中の偏析部分のＣｒの濃度は、磁性
層におけるＣｒの平均濃度よりも５ａｔ％〜１０ａｔ％
高くなっていることが好ましい。このように非磁性を示
すＣｒ偏析部分の濃度が従来の磁性層よりも高くなり、
かつ幅も増すことによって、磁性粒子同士がこの非磁性
部分で隔てられ、磁性粒子間の磁気的相互作用を低減し
て磁化反転単位を微小化するのに効果がある。

【００１３】磁性層材料は、ＣｏとＣｒを主体とし、こ
れにＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓ
ｉ、Ｂ、Ｐ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｂ、Ｐ
ｒ、Ｅｒ若しくはＥｕ、又は、それらの元素の組み合わ
せを含んだ合金を用いるのが好適である。

【００１４】また、下地層は、Ｃｏ系磁性層の六方晶の
結晶構造を考慮すると、ｈｃｐ構造、ｂｃｃ構造、又は
Ｂ２構造の結晶構造が好ましい。さらに、複数の下地層
のうち、磁性層に接する下地層は、その結晶構造が六方
晶であり磁性層と同様であることからｈｃｐ構造である
ことが好ましい。このｈｃｐ構造の下地層を用いること
によって磁性層をこの下地層上からエピタキシャル成長
させることができ、前述のＣｒの偏析の効果を促進する
ことができる。

【００１５】ここで、複数の下地層のうち、磁性層に接
する下地層はＣｒ又はＣｒ合金が好ましい。それ以外の
下地層は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎｉ合金又はＣｒ合金が好まし
い。Ｎｉ合金は、Ｎｂ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、
Ｖ、Ｍｏ若しくはＲｕ、又は、それらの元素の組み合わ
せとＣｒとを含むことが好ましい。Ｃｒ合金は、Ｎｂ、
Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ若しくは
Ｒｕ、又は、それらの元素の組み合わせを含むことが好
ましい。

【００１６】ところで、Ｃｏ−Ｃｒ系磁性層において、
Ｃｏを主成分として含む結晶粒子の周囲にＣｒが偏在
（偏析）することが、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｔａ、Ｎｂ
の内より選ばれる少なくとも１種類の元素の存在によ
り、そしてまた、成膜時あるいは成膜後の熱処理により
促進される。この偏析効果は、先の元素の存在とＣｒを
含む下地層との相乗効果により、さらに促進される。偏
析したＣｒは、後述する実施例で分析結果を示すよう
に、Ｃｏ結晶粒子の粒界近傍あるいは結晶粒界に析出
（偏析）している。

【００１７】この他に、上述したように下地層には、磁
性層の結晶配向性、磁性層の磁性粒子径及びその分布の
制御を行なう役割がある。特に、配向性の制御の結果、
後述する実施例で示すように、得られた磁性層の結晶配
向性は、高密度記録に好適なＣｏの（１１．０）配向で
あった。この他に、高密度記録にはＣｏの(１１２^{＊ ＊}
０)も好適であり、この配向の磁性層を用いてもよい。
本明細書中において、２^＊＊は、アッパーバー付きの２
を意味する。また、それら下地層を用いた結果、磁性層
の磁性粒子の粒子径を微細化でき、その粒子径分布のば
らつきを抑制できる。具体的には、磁性層の磁性粒子の
粒子径は円形近似での平均粒子径が８〜２５ｎｍ、特に
８〜１０ｎｍであり、かつ、その粒子径分布における標
準偏差は平均粒子径の８％以下であることが好ましい。
また、形成した磁性層は、基板に対して垂直方向の構造
が柱状であることが好ましい。

【００１８】ところで、複数の下地層のうち、少なくと
も基板に接する下地層が、共鳴吸収によりプラズマを発
生させ、発生したプラズマをターゲットに衝突させてタ
ーゲット粒子をスパッタさせ、基板とターゲットの間に
バイアス電圧を印加することにより、スパッタしたター
ゲット粒子を基板上に誘導しつつ堆積させて形成されて
いることが好ましい。

【００１９】さらに、上記の共鳴吸収が電子サイクロト
ロン共鳴（Electron Cyclotron Resonance：ＥＣＲ）
であり、成膜に用いる手法がＥＣＲスパッタ法であるこ
とが好ましい。また、共鳴吸収により励起したプラズマ
及び該プラズマによって叩き出されたスパッタ粒子のエ
ネルギーを揃えるために、バイアス電圧を印加するが、
そのバイアス電源として直流（ＤＣ）電源又は無線周波
数（ＲＦ）の交流電源を用いるのが好ましい。このＥＣ
Ｒスパッタ法を用いて第１下地層を形成すると、スパッ
タ粒子の運動エネルギーを揃えることができるため、成
膜条件を適切に選択することで、第１下地層の結晶構造
や結晶粒子径、粒子径分布のばらつきを精密に制御する
ことができる。

【００２０】また、このＥＣＲスパッタ法を用いて膜を
積層すると、形成した層とその層に接する層との間で層
間の物質の移動が生じないので、例えば、磁性層におい
ては、磁性層への他の層からの物質の拡散が生じないた
め、磁気特性など磁性層の特性に劣化を生じることがな
い。特に、記録密度の向上により磁気記録媒体の薄膜化
がさらに進んだ場合にも、層間の物質拡散による磁気特
性の劣化を抑制できるので、ＥＣＲスパッタ法は高密度
記録可能な磁気記録媒体の製造に好適である。この他
に、ＥＣＲスパッタ法には、形成した膜中の結晶欠陥を
低減させ、これにより磁性層中のＣｒの偏析を促進する
ことができるという効果もある。また、磁性層を低温に
て形成できるので、磁性粒子の粒子径を制御することが
容易である。しかも、磁性粒子の微細化に加えて、粒子
径分布におけるばらつきを著しく小さくできる。したが
って、ＥＣＲスパッタ法を用いて製造した磁気ディスク
は、低ノイズであり、熱揺らぎや熱減磁の低減ができ、
高密度記録が可能になる。

【００２１】また、ＥＣＲスパッタ法を用いることによ
り、磁気ディスクの表面の平坦性を基板表面の粗さに影
響されずに一定値に制御できるので、この手法で表面の
保護層を形成した磁気ディスクは、安定して磁気ヘッド
を走行させることができる。特に、形成した膜の平坦性
は、磁気ヘッドと磁気ディスクの距離が２０ｎｍ以下の
近接記録において効果があり、超高密度磁気記録を行う
のに有効である。ＥＣＲスパッタ法により形成した保護
層である炭素膜は、５ｎｍ以下の極薄膜でもアイランド
状になることなく良好な薄膜が形成されており、かつ、
密度も理論密度（炭素原子が空隙なく密に堆積した状態
の密度）の６０％以上の高密度であった。また、硬度も
通常のスパッタ法（ＲＦマグネトロン法など）により形
成した膜の２倍以上であり、薄膜であっても十分な保護
機能を有していた。この炭素膜を磁気ディスク用の保護
膜として用いると、５ｎｍ以下の極薄膜で磁性層表面が
十分に被覆できるので、磁気ヘッドと磁気ディスク間の
距離を狭めて、記録密度を向上させるのに効果がある。
さらに、磁性層がこの保護膜形成時に磁気的な損傷を受
けないので、製造上の効果も大きい。

【００２２】本発明の第２の態様に従えば、本発明の第
１の態様に従った少なくとも一つの磁気記録媒体と；情
報を記録又は消去するための磁気ヘッドと；上記磁気ヘ
ッドを上記磁気記録媒体に対して駆動するための駆動装
置と；を有する磁気記録装置が提供される。

【００２３】本発明の磁気記録装置は、本発明の磁気記
録媒体を装着しているので、画像や音声、コードデータ
などの情報を、低熱揺らぎ、低熱減磁、低ノイズで高密
度記録することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に実施例を用いて本発明を詳
細かつ具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施
例に限定されない。

【００２５】

【実施例１】本実施例では、図１に示すように、基板１
上に第１下地層２、第２下地層３、第３下地層４、磁性
層５及び保護層６を有する磁気ディスク１０を製造する
方法、並びに、磁気ディスクの特性測定の結果を説明す
る。本実施例では、第１下地層にはＭｇＯ膜、第２下地
層にはＣｒ膜、第３下地層にはＣｒ_８５Ｒｕ_１５膜をそ
れぞれ用いた。

【００２６】（１）磁気ディスクの製法 直径２．５ｉｎｃｈ（６．３５ｃｍ）のガラス基板１上
に、マイクロ波を用いたＥＣＲ（Electron Cyclotron
Resonance）スパッタ法により第１下地層としてＭｇ
Ｏ膜２を形成した。ターゲットにはＭｇＯを、放電ガス
にＡｒガスをそれぞれ用いた。スパッタ時のガス圧は
０.３ｍＴｏｒｒ（約３９．９ｍＰａ）、投入マイクロ
波電力（２．９８ＧＨｚ）は０．７ｋＷであった。ま
た、マイクロ波により励起されたプラズマをターゲット
方向に、同時にプラズマによって叩き出されたターゲッ
ト粒子を基板方向に引き込むために、５００ＷのＲＦバ
イアス電圧を基板とターゲット間に印加した。成膜は室
温で行った。このようにして第１下地層であるＭｇＯ膜
２を膜厚２０ｎｍに形成した。

【００２７】上記の第１下地層であるＭｇＯ膜２上に、
第２下地層としてＣｒ膜３を、ＥＣＲスパッタ法により
形成した。ターゲットにはＣｒを、放電ガスにはＡｒを
それぞれ用いた。スパッタ時のガス圧は０．３ｍＴｏｒ
ｒ（約３９．９ｍＰａ）、投入マイクロ波電力は０．７
ｋＷであった。また、マイクロ波により励起されたプラ
ズマをターゲット方向に、同時にプラズマによって叩き
出されたターゲット粒子を基板方向に引き込むために、
５００ＷのＲＦバイアス電圧を基板とターゲット間に印
加した。このようにして第２下地層であるＣｒ膜３を膜
厚５ｎｍに形成した。

【００２８】上記の第２下地層であるＣｒ膜３上に、第
３下地層としてＣｒ_８５Ｒｕ_１５膜４を、ＥＣＲスパッ
タ法により形成した。ターゲットにはＣｒ−Ｒｕ合金
を、放電ガスにはＡｒをそれぞれ用いた。スパッタ時の
ガス圧は０．３ｍＴｏｒｒ（約３９．９ｍＰａ）、投入
マイクロ波電力は０．７ｋＷであった。また、マイクロ
波により励起されたプラズマをターゲット方向に、同時
にプラズマによって叩き出されたターゲット粒子を基板
方向に引き込むために、５００ＷのＲＦバイアス電圧を
基板とターゲット間に印加した。このようにして形成し
た第３下地層であるＣｒ_８５Ｒｕ_１５膜４の膜厚は５ｎ
ｍであった。ここで、第３下地層４の合金組成は、この
上に形成する磁性層の組成や成分により磁性層の格子定
数が異なるため、それに対応させて変化させ得る。

【００２９】上記の第３下地層であるＣｒ_８５Ｒｕ_１５
膜４上に、磁性層としてＣｏ_６９Ｃｒ_１８Ｐｔ_１０Ｔａ
_３膜５を、ＤＣスパッタ法により形成した。ターゲット
にはＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ合金を、放電ガスにはＡｒ
をそれぞれ使用した。スパッタ時のガス圧は３ｍＴｏｒ
ｒ（約３９９ｍＰａ）、投入ＤＣ電力は１ｋＷ／１５０
ｍｍφであった。このようにして磁性層であるＣｏ_６９
Ｃｒ_１８Ｐｔ_１０Ｔａ _３膜５を１０ｎｍの膜厚に形成し
た。

【００３０】最後に、上記の磁性層５上に保護層として
炭素膜６を、ＥＣＲスパッタ法により形成した。ターゲ
ットにはリング状の炭素を、スパッタガスにはＡｒをそ
れぞれ用いた。スパッタ時のガス圧は０．３ｍＴｏｒｒ
（約３９．９ｍＰａ）、投入マイクロ波電力は０．７ｋ
Ｗであった。また、マイクロ波により励起されたプラズ
マをターゲット方向に、同時にプラズマによって叩き出
されたターゲット粒子を基板方向に引き込むために、５
００ＷのＲＦバイアス電圧を基板とターゲット間に印加
した。このようにして、保護層である炭素膜６を３ｎｍ
の膜厚に形成し、図１に示す構造の磁気ディスク１０を
得た。

【００３１】ここで、炭素膜６の形成にＥＣＲスパッタ
法を用いたのは、２〜３ｎｍの極薄膜でも、緻密でピン
ホールがなく、しかも、磁性層を均一な膜厚で被覆でき
る炭素膜が得られるからである。これは、従来のＲＦス
パッタ法やＤＣスパッタ法に比べて顕著な特長である。
これに加えて、炭素膜の形成時に磁性層の受けるダメー
ジが著しく小さいという特長もある。磁性層の高密度記
録化とともに、磁性層は薄膜化されるため、炭素膜成膜
時に受ける磁性層のダメージによる磁気特性の低下が問
題となる。例えば、４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２を越え
る高密度記録を行う場合、磁性層の膜厚は１０ｎｍ以下
になることが予想される。このような場合に、炭素膜の
成膜による磁性層の劣化を抑制できるので、ＥＣＲスパ
ッタ法は有効な成膜手法である。

【００３２】（２）磁性層のＴＥＭによる観察、Ｘ線回
折法による解析、μ−ＥＤＸによる分析及び磁気特性測
定 上記のように磁性層であるＣｏ_６９Ｃｒ_１８Ｐｔ_１０Ｔ
ａ_３膜５を形成後に、高分解能透過型電子顕微鏡（ＴＥ
Ｍ）により、磁性層表面の構造を観察した。磁性層表面
には規則的に配列した結晶粒子（磁性粒子）が観察され
た。結晶粒子は、粒界部を化して互いに隔離されてい
た。まず、この結晶粒子の粒子径を求めた。ランダムに
選択した、一辺が２００ｎｍの正方形中に存在している
粒子について調べたところ、平均粒子径は円形近似で１
０ｎｍであった。この結晶粒子径の分布は正規分布をし
ており、この分布における標準偏差（σ）は０．５ｎｍ
であり、平均粒子径の５％であった。従来に比較して、
粒子径は微細化し、そのばらつきは小さくなっているこ
とが分かった。次に、粒界部を詳細に観察したところ、
粒界部の幅（結晶粒子間の間隔）は、平均で０．６ｎｍ
であり、結晶粒子の平均粒径の約６％であることが分か
った。従来の磁気ディスクでは結晶粒子間の間隔は結晶
粒子の平均粒径の約４％以下であったことからすれば、
本発明の磁気ディスクでは磁性粒子が互いに孤立して隣
接する磁性粒子からの磁気的な影響が低減されていると
いえる。また、この磁性層の断面構造をＴＥＭにより観
察したところ、第３下地層上から磁性層はエピタキシャ
ル成長していることが分かった。一方で、ＥＣＲスパッ
タ法で磁性層を形成すると、平均粒子径は同じであった
が、粒子径分布におけるσが０．４ｎｍ（平均粒子径の
４％）に減少し、粒子径のばらつきがさらに抑制できる
ことが分かった。

【００３３】本実施例では３層の下地層をＥＣＲスパッ
タ法により形成したが、３層全てをＤＣスパッタ法によ
り形成して磁気ディスクを作製した。その結果、室温で
の成膜では、磁性層は第３下地層上からエピタキシャル
成長せず、３次元ランダム配向であった。基板温度を３
００℃にして成膜すると、磁性層の磁性粒子の平均粒子
径は円形近似で２０ｎｍであり、粒子径分布におけるσ
は１．８ｎｍであり、平均粒子径の９％であった。この
ように、ＥＣＲスパッタ法により形成した複数の下地層
を用いることにより、磁性粒子の微細化、粒子径のばら
つきの低減ができた。本実施例で得られた磁性層の構造
は、高密度記録を行うのに好適な構造である。

【００３４】また、この磁気ディスクの構造をＸ線回折
法により解析した。まず、第１下地層であるＭｇＯ膜２
を形成後に行った解析では、ＭｇＯ膜２は、化学量論組
成を有する膜で、２θ＝６３°付近にピークを有してい
た。次に、磁性層であるＣｏ_{６ ９}Ｃｒ_１８Ｐｔ_１０Ｔａ
_３膜５を形成後に、同様にＸ線回折法によりこの積層体
を解析した。得られた回折プロファイルを図２に示す。
図に示すように、２θ＝６２．５°付近にＭｇＯあるい
はＣｒの回折ピークが観測された。この他に、２θ＝７
２．５°付近にピークが観測された。ＴＥＭによる観察
結果と合わせて考えると、２θ＝７２．５°付近のピー
クは磁性層中のＣｏの（１１．０）であり、Ｃｏが強く
配向していることが分かる。よく知られているように、
Ｃｏの（１１．０）の配向は高密度磁気記録に好適な方
向である。ここで、磁性層の形成をＥＣＲスパッタ法に
より行うと、このＣｏ（１１．０）を示す２θ＝７２．
５°付近のピークが、ＤＣスパッタ法により形成した場
合よりも著しく強くなり、かつ、ピークの半値幅も狭く
なった。このことから、磁性層の結晶性が向上している
ことが分かる。このように、共鳴吸収法を用いた成膜法
と下地層群とを組み合わせることにより、磁性層の結晶
性を大きく向上できることが分かった。

【００３５】また、この磁気記録媒体の磁気特性を測定
した。得られた磁気特性は、保磁力が３．５ｋＯｅ（約
２７６．５ｋＡ／ｍ）、Ｉｓｖが２．５×１０^−１６ｅ
ｍｕ、Ｍ−Ｈループにおけるヒステリシスの角型性の指
標であるＳが０．９１、Ｓ^†が０．９４であり、良好な
磁気特性を有していた。このように、角型性を示す指標
が大きい（角型に近い）のは、磁性粒子間の磁気的相互
作用が低減されていることを示している。

【００３６】ここで、第１下地層であるＭｇＯ膜２は配
向性制御を主な役割とし、その上の第２下地層３、第３
下地層４の役割は、磁性層５のエピタキシャル成長を促
進することである。特に、磁性層５のＣｏの配向性の制
御は、格子定数を磁性層５に近づけて格子整合を取るこ
とで促進される。さらに、磁性層５に接する第３下地層
４がＣｒ−Ｒｕ系で、Ｃｒを主体としているので、磁性
層５中のＣｒは、磁性層のＣｏ結晶粒子（磁性粒子）の
粒界近傍に偏析していた。このＣｒの偏析部分は非磁性
の挙動を示すため、磁性粒子がＣｒの偏析部分で周囲を
囲まれることにより隔離され、その結果、磁性粒子間の
磁気的な相互作用を低減することができた。このこと
は、角型性の値（ＳやＳ^＊の値）の変化として現れる。
例えば、ＭｇＯ層の上に直接磁性層を形成すると、配向
性は変化ないが、Ｓが０．８６、Ｓ ^＊が０．８８と角型
性が低下した。これは、Ｃｒを含まない下地層上に形成
した磁性層では、磁気的相互作用が大きくなることを示
している。この点をさらに詳しく調べるために、Ｃｏ結
晶粒子の粒界近傍の極微小領域のエネルギー分散型Ｘ線
分析（μ−ＥＤＸ分析）を行ったところ、磁性層のＣｒ
偏析部分では磁性層全体の平均Ｃｒ濃度よりも約５％Ｃ
ｒ濃度が高かった。さらに、比較例として、Ｃｒを含ま
ないＭｇＯ上に直接磁性層を形成した磁気ディスクを製
造した。この比較例の磁気ディスクの磁性層のＣｒ偏析
部分と本実施例の磁気ディスクの磁性層のＣｒ偏析部分
のＣｒ濃度を比較したところ、本発明の磁気ディスク
は、比較例の磁気ディスクに比べてＣｒ偏析部分のＣｒ
濃度が約５％高いことがわかった。

【００３７】上記のように形成した保護層である炭素膜
６表面に潤滑剤を塗布して磁気ディスク１０を完成させ
た。同様のプロセスにより、複数枚の磁気ディスク１０
を作製し、磁気記録装置に同軸上に組み込んだ。そし
て、この磁気ディスク１０の記録再生特性を評価した。
磁気記録装置の概略構成を図３及び図４に示す。図３は
磁気記録装置６０の上面図であり、図４は図３における
破線Ａ−Ａ’方向の磁気記録装置６０の断面図である。
記録用磁気磁気ヘッドとして、２．１Ｔの高飽和磁束密
度を有する軟磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッドを用いた。
また、記録信号は、巨大磁気抵抗効果を有するデュアル
スピンバルブ型磁気ヘッドにより再生した。磁気ヘッド
のギャップ長は０．１２μｍであった。記録用磁気ヘッ
ド及び再生用磁気ヘッドは一体化されており、図３及び
図４では磁気ヘッド５３として示した。この一体型磁気
ヘッドは磁気ヘッド用駆動系５４により制御される。複
数の磁気ディスク１０はスピンドル５２により同軸回転
される。ここで、磁気ヘッド面と磁性層との距離は１２
ｎｍに保った。この磁気ディスク１０に４０Ｇｂｉｔｓ
／ｉｎｃｈ^２（６．２０Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ^２）に相当す
る信号を記録してディスクのＳ／Ｎを評価したところ、
３４ｄＢの再生出力が得られた。

【００３８】ここで、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）により磁
化反転単位を測定したところ、１ビットのデータを記録
する際に印加した記録磁界に対して粒子２〜３個が一度
に磁化反転した。これは、従来の磁気ディスクの磁化反
転単位である５〜１０個に比較して、十分に小さい。こ
れと共に、磁化反転領域の境界に相当するジグザグパタ
ーンも従来の磁気ディスクより著しく小さかった。ま
た、熱揺らぎや熱による減磁も発生しなかった。これ
は、磁性層の磁性粒子径が微細化し、そのばらつきが小
さくなったことによる効果である。また、このディスク
の欠陥レートを測定したところ、信号処理を行わない場
合の値で、１×１０^−５以下であった。

【００３９】

【実施例２】本実施例は、第２下地層にＮｉ−Ｔａ合
金、第３下地層にＣｒ−Ｔｉ合金を用いた以外は、実施
例１と同様の材料及び方法を用いて磁気ディスクを製造
した。

【００４０】（１）磁気ディスクの製法 直径２．５ｉｎｃｈ（６．３５ｃｍ）のガラス基板上
に、ＥＣＲスパッタ法により第１下地層であるＭｇＯ膜
を形成した。成膜条件は、実施例１と同様であり、形成
したＭｇＯ膜は５ｎｍの膜厚であった。

【００４１】次いで、第２下地層としてＮｉ_５０Ｔａ
_５０合金膜を、ＥＣＲスパッタ法により形成した。ター
ゲットにはＮｉ−Ｔａ合金を、スパッタガスにはＡｒを
それぞれ用いた。スパッタ時のガス圧は０．３ｍＴｏｒ
ｒ（約３９．９ｍＰａ）、投入マイクロ波電力は１ｋＷ
であった。また、マイクロ波により励起されたプラズマ
をターゲット方向に、同時にプラズマによって叩き出さ
れたターゲット粒子を基板方向に引き込むために、５０
０ＶのＤＣバイアス電圧を基板とターゲット間に印加し
た。このようにして形成した第２下地層であるＮｉ_５０
Ｔａ_５０膜の膜厚は、５ｎｍであった。

【００４２】次いで、第３下地層として、Ｃｒ_８５Ｔｉ
_１５膜を、ＥＣＲスパッタ法により形成した。ターゲッ
トにはＣｒ−Ｔｉ合金を、放電ガスとしてＡｒをそれぞ
れ用いた。スパッタ時のガス圧は０．３ｍＴｏｒｒ（約
３９．９ｍＰａ）、投入マイクロ波電力は１ｋＷであっ
た。また、マイクロ波により励起されたプラズマをター
ゲット方向に、同時にプラズマによって叩き出されたタ
ーゲット粒子を基板方向に引き込むために、５００Ｖの
ＤＣバイアス電圧を基板とターゲット間に印加した。こ
のようなＥＣＲスパッタ法により形成した第３下地層で
あるＣｒ_８５Ｔｉ_１５膜の膜厚は５ｎｍであった。

【００４３】上記のように第３下地層であるＣｒ_８５Ｔ
ｉ_１５膜を形成後、実施例１と同様の材料及び方法を用
いて、磁性層としてＣｏ_６９Ｃｒ_１８Ｐｔ_１０Ｔａ_３膜
を、保護層として炭素膜をそれぞれ形成した。このよう
にして、図１と同様の構造の磁気ディスクを形成した。

【００４４】ここで、磁性層に用いた組成及び成分によ
り磁性層の格子定数が異なるので、各下地層の合金組成
は、磁性層の組成及び成分に依存させて変化させ得る。
また、第２下地層として、Ｎｉ−Ｔａ以外に、例えば、
Ｎｉ−Ａｌ合金などのＮｉ合金を用いてもＮｉ−Ｔａ同
様の格子定数を整合する効果が得られた。また、第２下
地層は、磁性層と第１下地層との格子定数の差によって
はＭｇＯ／Ｎｉ−Ｔａ／Ｃｒ−Ｔｉ／Ｃｒ−Ｒｕなどの
ように、４層からなる多層膜を用いると、格子のミスマ
ッチがさらに低減できるので、磁気特性を向上させるこ
とができる。特に、この多層膜は、磁性層の膜厚が１０
ｎｍ以下の極薄膜を用いる場合、磁気特性の維持又は向
上に効果がある。また、第３下地層と磁性層との格子定
数の差が１０％以上の場合は、磁性層は第３下地層上に
エピタキシャル成長しないことが分かった。

【００４５】（２）磁性層のＴＥＭによる観察、Ｘ線回
折法による解析及び磁気特性測定 上記製造プロセスにおいて、磁性層であるＣｏ_６９Ｃｒ
_１８Ｐｔ_１０Ｔａ_３膜を形成後、この磁性層の表面及び
断面をＴＥＭにより観察した。その観察結果により、磁
性層及びこの積層体の構造を解析した。まず、表面の観
察像から、結晶粒子（磁性粒子）の規則的な配列が観察
された。この結晶粒子の粒子径を求めたところ、ランダ
ムに選択した、一辺が２００ｎｍの正方形中に存在して
いる粒子について、平均粒子径は円形近似で１０ｎｍで
あった。また、この粒子径分布は正規分布をしており、
σは０．５ｎｍであり、平均粒子径の５％であった。ま
た、この磁性層の断面構造をＴＥＭにより観察したとこ
ろ、第３下地層上から磁性層はエピタキシャル成長して
いることが分かった。

【００４６】ここで、比較のためにＥＣＲスパッタ法で
磁性層を形成すると、平均粒子径は同じであったが、σ
が０．４ｎｍ（平均粒子径の４％）に減少した。一方、
ＥＣＲスパッタ法を用いずに、全てＤＣスパッタ法によ
り形成した下地層を用いると、磁性層の室温での成膜で
はエピタキシャル成長せず、磁性層は３次元ランダム配
向であった。磁性層を基板温度を３００℃にして成膜す
ると、平均粒子径は円形近似で２０ｎｍであり、粒子径
分布におけるσは１．８ｎｍであり、平均粒子径の９％
であった。このように、ＥＣＲスパッタ法により形成し
た複数の下地層を用いることにより、結晶粒子の微細
化、粒子径分布のばらつきを低減することができる。こ
れは、高密度記録に好適な構造である。

【００４７】次に、この磁気ディスクの構造をＸ線回折
法により解析した。得られた回折プロファイルは、図２
と同様であり、２θ＝６２．５°付近にＭｇＯあるいは
Ｃｒの回折ピークが観測された。この他に、２θ＝７
２．５°付近にピークが観測された。ＴＥＭによる観察
結果と合わせて考えると、２θ＝７２．５°付近のピー
クは磁性層中のＣｏの（１１．０）であり、Ｃｏが強く
配向していることが分かった。この配向は高密度磁気記
録に好適な配向である。

【００４８】ここで、磁性層の形成をＥＣＲスパッタ法
により行うと、２θ＝７２．５°付近のＣｏの（１１．
０）のピークが、ＤＣスパッタ法により磁性層を形成し
た場合よりも著しく強くなり、かつ、ピークの半値幅も
狭くなったことから、磁性層の結晶性が向上しているこ
とが分かった。このように、ＥＣＲスパッタ法と下地層
群とを組み合わせることにより、磁性層の結晶性を大き
く向上させることができることが分かった。

【００４９】また、この磁気ディスクの磁気特性を測定
した。得られた磁気特性は、保磁力が３．５ｋＯｅ（約
２７６．５ｋＡ／ｍ）、Ｉｓｖが２．５×１０^−１６ｅ
ｍｕ、Ｍ−Ｈループにおけるヒステリシスの角型性の指
標であるＳが０．８６、Ｓ^†が０．９１であり、良好な
磁気特性を有していた。このように、角型性を示す指標
が大きい（角型に近い）のは、磁性粒子がＣｒの偏析に
よって隔てられ、磁性粒子間の磁気的相互作用が低減さ
れたことを示している。

【００５０】（３）磁気ディスクの評価 上述のように形成した保護層である炭素膜の表面に潤滑
剤を塗布して磁気ディスクを完成させた。同様のプロセ
スにより複数の磁気ディスクを作製し、磁気記録装置に
同軸上に組み込んだ。磁気記録装置は、実施例１と同様
に図３及び図４に示す構成とした。磁気ヘッドと磁気デ
ィスクとの距離は１２ｎｍに保った。このディスクに４
０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２（６．２０Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ
^２）に相当する信号（７００ｋＦＣＩ）を記録してディ
スクのＳ／Ｎを評価した。その結果、３４ｄＢの再生出
力が得られた。

【００５１】ここで、実施例１におけると同様にＭＦＭ
により磁化反転単位を測定したところ、磁性粒子２〜３
個が一度に磁化反転した。これは、従来の磁気ディスク
の磁化反転単位である５〜１０個に比較して十分に小さ
い。これと共に、磁化反転領域の境界部分に相当するジ
グザグパターンも従来の磁気ディスクより著しく小さか
った。また、熱揺らぎや熱による減磁も発生しなかっ
た。これは、磁性層の結晶粒子サイズの分布が小さいこ
とに起因している。また、このディスクの欠陥レートを
測定したところ、信号処理を行わない場合の値で、１×
１０^−５以下であった。

【００５２】

【実施例３】本実施例では、図５に示すように、基板２
１上に第１下地層２２、第２下地層２３、第３下地層２
４、第４下地層２５、磁性層２６及び保護層２７を有す
る磁気ディスク３０を製造する方法、並びに、製造した
磁気ディスク３０の特性測定の結果について以下に説明
する。本実施例では、第１下地層にＭｇＯ膜２２、第２
下地層にＣｒ膜２３、第３下地層にＣｒ_８５Ｔｉ_１５膜
２４、第４下地層にＣｏ_７５Ｃｒ_２０Ｒｕ_５膜２５をそ
れぞれ用いた。

【００５３】（１）磁気ディスクの製法 第１下地層であるＭｇＯ膜２２は、基板２１上に、マイ
クロ波を用いたＥＣＲスパッタ法を用いて形成した。成
膜条件は実施例１と同様とした。ここで、実施例１と同
様のＥＣＲスパッタ法を用いることにより、ＭｇＯ膜２
２における結晶配向性と表面状態を制御することができ
る。その結果、この上にエピタキシャル成長させて形成
する下地層及び磁性層の構造を制御することができる。

【００５４】次に、第２下地層であるＣｒ膜２３及び第
３下地層であるＣｒ_８５Ｔｉ_１５膜２４(いずれもｂｃ
ｃ構造)を、ＥＣＲスパッタ法により形成した。ターゲ
ットをそれぞれＣｒ及びＣｒ−Ｔｉ合金とした以外は、
第２下地層２３及び第３下地層２４の成膜条件はいずれ
も以下の条件を用いた。スパッタガスにはＡｒを用い、
スパッタ時のガス圧は０．３ｍＴｏｒｒ（約３９．９ｍ
Ｐａ）、投入マイクロ波電力は０．７ｋＷであった。ま
た、マイクロ波により励起されたプラズマをターゲット
方向に、同時に叩き出されたターゲット粒子を基板方向
に引き込むために、５００ＶのＤＣバイアス電圧を基板
とターゲット間に印加した。このようにして形成した第
２下地層であるＣｒ膜２３及び第３下地層であるＣｒ
_８５Ｔｉ_１５膜２４の膜厚はいずれも５ｎｍであった。

【００５５】次いで、第４下地層としてｈｃｐ構造のＣ
ｏ_７５Ｃｒ_２０Ｒｕ_５膜２５を、ＥＣＲスパッタ法によ
り形成した。ターゲットにはＣｏ−Ｃｒ−Ｒｕ合金を、
スパッタガスにはＡｒをそれぞれ用いた。スパッタ時の
ガス圧は０．３ｍＴｏｒｒ（約３９．９ｍＰａ）であ
り、投入マイクロ波電力は０．７ｋＷであった。また、
マイクロ波により励起されたプラズマをターゲット方向
に、同時に叩き出されたターゲット粒子を基板方向に引
き込むために、５００ＶのＤＣバイアス電圧を基板とタ
ーゲット間に印加した。このようにして第４下地層であ
るＣｏ_７５Ｃｒ_{２ ０}Ｒｕ_５膜２５を５ｎｍの膜厚に形成
した。

【００５６】次いで、第４下地層であるＣｏ_７５Ｃｒ
_２０Ｒｕ_５膜２５上に、実施例１と同様のＣｏ−Ｃｒ−
Ｐｔ−Ｔａ系の磁性層２６を、ＤＣスパッタ法により形
成した。基板温度は１００℃であり、スパッタ時のガス
圧は３ｍＴｏｒｒ（約３９９ｍＰａ）であり、投入ＤＣ
電力は１ｋＷであった。このようにして形成した磁性層
であるＣｏ_６９Ｃｒ_１８Ｐｔ_１０Ｔａ_３膜２６の膜厚は
８ｎｍであった。

【００５７】最後に、上記のＣｏ_６９Ｃｒ_１８Ｐｔ_１０
Ｔａ_３膜２６を形成後に、保護層である炭素膜２７を、
ＥＣＲスパッタ法により形成した。成膜条件は実施例１
と同様であり、形成した炭素膜２７の膜厚は５ｎｍであ
った。このようにして、図５に示した構造の磁気ディス
ク３０を作製した。

【００５８】（２）磁性層のＴＥＭによる観察、Ｘ線回
折法による解析、磁気特性測定 上記のように得られた磁性層２６の表面をＴＥＭにより
観察した。観察された表面の組織は、Ｃｏが結晶粒子
（磁性粒子）として析出し、その形状は円形近似で平均
粒子径が１０ｎｍであり、粒子径分布におけるσは０．
６ｎｍであった。また、ＴＥＭによりこの積層体の断面
構造を調べてみると、第１下地層上から磁性層へ上方に
連続した、粒子径を保った良好な柱状組織であった。こ
のように、磁性層を複数の下地層上に成長させることに
より、磁性層の磁性粒子径を制御することができた。

【００５９】また、このようにして作製した磁気ディス
クの構造をＸ線回折法により解析した。得られた回折プ
ロファイルにはまず、２θ＝６２．５°付近に下地層中
に含まれるＣｒの（２２０）面に対応したピークが観測
された。この結果は、ＴＥＭによる格子像観察結果とも
一致していた。また回折プロファイルでこの他に、２θ
＝７３°付近に観測されたピークは、磁性層のＣｏの
（１１．０）に相当していた。また、４層の下地層が存
在しない場合は、Ｃｏの（１１．０）面は観測されず、
Ｃｏの(１０．０)又は（００．２）が観測された。この
ことから、この４層の下地層は磁性層の配向性制御に大
きく寄与していることが分かった。

【００６０】また、この磁性層の磁気特性を測定した。
得られた磁気特性は、保磁力が４．３ｋＯｅ（約３３
９．７ｋＡ／ｍ）、Ｉｓｖが２．５×１０^−１６ｅｍ
ｕ、Ｍ−Ｈループにおけるヒステリシスの角型性の指標
であるＳが０．９０、Ｓ^†が０．９３であり、良好な磁
気特性を有していた。このことは、磁性層の磁性粒子径
が小さく、そのばらつきが小さいこと、さらに、磁性粒
子間の磁気的相互作用が低減された結果を反映してい
る。また、粒子径のばらつきが小さいことから、微小な
磁性粒子がほとんど存在しないので、耐熱揺らぎに優れ
た媒体であることが分かる。さらに、４層からなる下地
層を用いると、高い格子整合が得られるために、磁性層
の膜厚を薄くしても十分大きな保磁力が得られたことが
分かった。本実施例で形成した膜厚より厚くなると、さ
らに、磁性層の保磁力は増大する。

【００６１】（３）磁気ディスクの評価 上述のように形成した保護層である炭素膜２７の表面に
潤滑剤を塗布して磁気ディスク３０を完成させた。同様
のプロセスにより複数の磁気ディスク３０を作製し、磁
気記録装置に同軸上に組み込んだ。磁気記録装置は、実
施例１と同様に図３及び図４に示す構成とした。磁気ヘ
ッドと磁性層との距離は１５ｎｍに保った。このディス
クに４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２（６．２０Ｇｂｉｔｓ
／ｃｍ^２）に相当する信号（７００ｋＦＣＩ）を記録し
てディスクのＳ／Ｎを評価した。その結果、３２ｄＢの
再生出力が得られた。

【００６２】ここで、実施例１と同様にＭＦＭにより磁
化反転単位を測定したところ、磁性粒子２〜３個が一度
に磁化反転した。これは、従来の磁化反転単位である５
〜１０個に比べて十分小さい。これと共に、磁化反転領
域の境界部分に相当するジグザグパターンも従来の磁気
ディスクより著しく小さかった。また、熱揺らぎや熱に
よる減磁も発生しなかった。これは、磁性層の磁性粒子
径のばらつきが小さいことによる効果である。また、こ
のディスクの欠陥レートを測定したところ、信号処理を
行わない場合の値で、１×１０^−５以下であった。

【００６３】ところで、磁気ヘッドと磁気ディスク表面
との距離は１２ｎｍとしたところ、磁気ヘッドは安定に
浮上した。しかし、ＥＣＲスパッタ法により形成した下
地層群を有していない磁気ディスクを同様の条件で駆動
したところ、安定した再生信号が得られなかったり、ヘ
ッドクラッシュが発生して磁性層が損傷したりした。安
定した再生信号が得られないのは、磁気ディスク表面の
凹凸が大きく、磁気記録装置が磁気ヘッドと磁気ディス
クの間の距離を一定に制御できる範囲を超えているため
である。

【００６４】

【実施例４】本実施例では、図６に示すように、基板３
１上に第１下地層３２、第２下地層３３、磁性層３４、
及び保護層３５を有する磁気ディスク４０を製造する方
法、並びに、磁気ディスク４０の特性測定の結果を以下
に説明する。本実施例では、第１下地層にはＮｉ−Ａｌ
膜３２、第２下地層にはＮｉ−Ａｌ−Ｃｒ膜３３をそれ
ぞれ用いた。

【００６５】（１）磁気ディスクの製法 基板３１として、直径２．５ｉｎｃｈ（６．３５ｃｍ）
のガラス円板を用いた。この基板３１上に、第１下地層
として、Ｎｉ_６６Ａｌ_３４膜３２を、ＥＣＲスパッタ法
により形成した。ターゲットにはＮｉ−Ａｌ合金を、放
電ガスにはＡｒをそれぞれ使用した。スパッタ時のガス
圧は０．３ｍＴｏｒｒ（約３９．９ｍＰａ）、投入マイ
クロ波電力は０．７ｋＷであった。また、マイクロ波に
より励起されたプラズマをターゲット方向に、同時にプ
ラズマにより叩き出されたターゲット粒子を基板方向に
引き込むために、５００ＶのＤＣバイアス電圧を基板と
ターゲット間に印加した。このようにして第１下地層で
あるＮｉ_６６Ａｌ_３４膜３２を膜厚１０ｎｍに形成し
た。

【００６６】次に、第１下地層であるＮｉ_５０Ａｌ_５０
膜３２上に、第２下地層として（Ｎｉ_５０Ａｌ_５０）
_９５Ｃｒ_５膜３３を、ＥＣＲスパッタ法により形成し
た。ターゲットにはＮｉ−Ａｌ−Ｃｒ合金を、放電ガス
にＡｒをそれぞれ用いた。スパッタ時のガス圧は０．３
ｍＴｏｒｒ（約３９．９ｍＰａ）、投入マイクロ波電力
は１ｋＷであった。また、マイクロ波により励起された
プラズマをターゲット方向に、同時にプラズマにより叩
き出されたターゲット粒子を基板方向に引き込むため
に、５００ＶのＤＣバイアス電圧を基板とターゲット間
に印加した。このようにして第２下地層である（Ｎｉ
_５０Ａｌ_５０）_９５Ｃｒ_５膜３３を膜厚１０ｎｍに形成
した。また、磁性層の組成及び成分により磁性層の格子
定数が異なるため、第２下地層の合金組成は、磁性層の
組成及び成分に対応させて変化させ得る。

【００６７】第２下地層である（Ｎｉ_５０Ａｌ_５０）
_９５Ｃｒ_５膜３３上に、磁性層としてＣｏ_６８Ｃｒ_１７
Ｐｔ_１２Ｔａ_３膜３４を、ＤＣスパッタ法により形成し
た。ターゲットには、目的の膜組成と同一の組成である
Ｃｏ_６８Ｃｒ_１７Ｐｔ_１２Ｔａ _３合金を、放電ガスには
Ａｒをそれぞれ使用した。スパッタ時のガス圧は、３ｍ
Ｔｏｒｒ（約３９９ｍＰａ）、投入ＤＣ電力は１ｋＷ／
１５０ｍｍφであった。磁性層を成膜している間は、基
板を１５０℃に加熱した。このようにして、磁性層であ
るＣｏ_６８Ｃｒ_１７Ｐｔ_１２Ｔａ_３膜３４を８ｎｍの膜
厚に形成した。

【００６８】最後に、保護膜として炭素膜３５を、ＥＣ
Ｒスパッタ法により形成した。ターゲットには、リング
状の炭素を、放電ガスにはＡｒをそれぞれ用いた。スパ
ッタ時のガス圧は０．３ｍＴｏｒｒ（約３９．９ｍＰ
ａ）、投入マイクロ波電力は１ｋＷ（周波数は２．９３
ＧＨｚ）であった。成膜時の基板温度は室温であった。
また、マイクロ波により励起されたプラズマをターゲッ
ト方向に、同時にプラズマにより叩き出されたターゲッ
ト粒子を基板方向に引き込むために、５００ＶのＤＣバ
イアス電圧を基板とターゲット間に印加した。このよう
にして、保護層である炭素膜３５を３ｎｍの膜厚に形成
し、図６に示す構造の磁気ディスク４０を得た。

【００６９】（２）磁性層のＴＥＭによる観察、Ｘ線回
折法による解析及び磁気特性測定 上記製造プロセスにおいて、磁性層であるＣｏ_６８Ｃｒ
_１７Ｐｔ_１２Ｔａ_３膜３４を形成後に、磁性層３４の表
面をＴＥＭにより観察した。平面観察像から、磁性層３
４中に正六角形の磁性粒子が規則的に配列している様子
が分かった。この観察像から求めた磁性粒子の平均粒子
径は１０ｎｍであり、その粒子径分布におけるσは０．
６ｎｍであった。このように、磁性層３４の磁性粒子は
微細化して、かつ、粒子径分布におけるばらつきが小さ
いことが分かった。次に、１つの磁性粒子の周囲に存在
している磁性粒子の数を求めた。ランダムに選択した５
００個の磁性粒子について調べたところ、平均６．０１
個であった。この値は、先に形成した第１下地層３２で
の観察結果における値とよく一致していた。このこと
は、磁性粒子が、第１下地層３２上から第２下地層３３
を介し、連続して良好なエピタキシャル成長をし、サイ
ズのそろった六角柱状の磁性粒子が、磁性層３４中でハ
ニカム状に極めて規則的に配列していることを示してい
る。

【００７０】さらに、この積層体の断面構造をＴＥＭに
より観察した。その結果、第１下地層であるＮｉ_５０Ａ
ｌ_５０膜３２と第２下地層である（Ｎｉ_５０Ａｌ_５０）
_９５Ｃｒ_５膜３３、第２下地層３３と磁性層であるＣｏ
_６８Ｃｒ_１７Ｐｔ_１２Ｔａ_３膜３４との間には、格子の
つながりが観察され、磁性層３４は第２下地層３３を介
して第１下地層３２上からエピタキシャル成長している
ことが分かった。また、第１下地層３２の結晶粒子上か
ら成長した磁性粒子部分と、第１下地層３２の結晶粒界
部上から成長した磁性層３４中の磁性粒子の境界部分と
では、成長機構が異なり、異なる金属組織を有している
ことが分かった。また、μ−ＥＤＸ分析によれば、Ｃｏ
合金の結晶粒子（磁性粒子）の結晶粒界にはＣｒが偏析
していることが分かった。この非磁性のＣｒ偏析部分で
Ｃｏを主体とする磁性粒子が周囲を囲まれることによ
り、磁性粒子間の磁気的相互作用が低減できる。この偏
析効果は磁性層中にＴａを含むことにより促進される。
Ｔａと同様の偏析促進効果は、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｔｉなどを
添加した場合も生じ、ＴａとＮｂや、ＳｉとＴａなどの
例に代表される２元素を同時に添加させてもよい。特
に、２元素を同時に添加すると偏析の効果が１元素の場
合よりさらに促進される。

【００７１】また、この磁気ディスクの構造をＸ線回折
法により解析した。得られた回折プロファイルからは、
２θ＝６２．５°付近に観測されたＣｒの（１００）の
ピークに加えて、２θ＝７２．５°付近にピークが観測
された。先の第２下地層３３形成後の構造解析及びＴＥ
Ｍ観察結果と合わせて考えると、この２θ＝７２．５°
付近のピークは磁性層であるＣｏ_６８Ｃｒ_１７Ｐｔ_１２
Ｔａ_３膜３４中のＣｏの（１１．０）が強く配向してい
ることを示している。よく知られているように、Ｃｏの
（１１．０）は高密度記録に好適な配向性である。この
他に、Ｃｏの(１１２^＊＊０)配向した磁性層も高密度記
録に好適である。

【００７２】また、この磁性層３４の磁気特性を測定し
た。得られた磁気特性は、保磁力が３．５ｋＯｅ（約２
７６．５ｋＡ／ｍ）、Ｉｓｖが２．５×１０^−１６ｅｍ
ｕ、Ｍ−Ｈループにおけるヒステリシスの角型性の指標
であるＳが０．８６、Ｓ^†が０．９１であり、良好な磁
気特性を有していた。このように、角型性を示す指標が
大きい（角型に近い）のは、第１下地層３２の結晶粒子
と結晶粒界部を反映して磁性層３４が成長したために、
磁性粒子間の磁気的相互作用が低減された結果である。
この結果は、３００℃の高温で磁性層を形成した場合と
同等以上の磁気特性であった。特に、磁性層を高温で形
成した場合よりも、保磁力と磁気異方性が増大した。

【００７３】（３）磁気ディスクの評価 上述のように形成した保護層である炭素膜３５の表面に
潤滑剤を塗布して磁気ディスク４０を完成させた。同様
のプロセスにより複数の磁気ディスク４０を作製し、磁
気記録装置に同軸上に組み込んだ。磁気記録装置は、実
施例１と同様の図３及び図４に示す構成とした。磁気ヘ
ッドと磁気ディスク４０との距離は１１ｎｍに保った。
このディスクに４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２（６．２０
Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ^２）に相当する信号を記録してディス
クのＳ／Ｎを評価した。その結果、３２ｄＢの再生出力
が得られた。

【００７４】ここで、実施例１と同様にＭＦＭにより磁
化反転単位を測定したところ、磁性粒子２〜３個が一度
に磁化反転した。従来の磁気ディスクの磁化反転単位で
ある５〜１０個と比較して、十分に小さい。これと共
に、磁化反転領域の境界に相当するジグザグパターンも
従来の磁気ディスクより著しく小さかった。また、熱揺
らぎや熱による減磁も発生しなかった。これは、磁性層
３４の磁性粒子の粒子径分布におけるばらつきが小さい
ことによる効果である。また、このディスクの欠陥レー
トを測定したところ、信号処理を行わない場合の値で、
１×１０^−６以下であった。

【００７５】基板サイズや材質は上記実施例１〜４にお
いて用いたものに限定されない。基板はいずれのサイズ
でもよく、また、基板はＡｌやＡｌ合金、あるいは樹脂
基板等の材質でもよい。

【００７６】上記実施例１〜４において、磁性層にはＣ
ｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ系を用いたが、Ｐｔの代りにＰ
ｄ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｈｏ又はＥｕを用
いてもよく、また、Ｔａの代りにＮｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｖな
どの元素を用いてもよい。また、これらのうち複数の元
素を含んでもよい。

【００７７】上記実施例１〜４では、磁性層の成膜法に
ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いたが、ＥＣＲスパッ
タ法を用いてもよい。ＥＣＲスパッタ法により、磁性層
の磁性粒子径及び磁性粒子径分布の高精度な制御が可能
になり、より好ましい。さらに、ＥＣＲスパッタ法を用
いると、ＤＣマグネトロンスパッタ法で磁性層を形成し
た上記の場合より、保磁力が０．５〜１．０ｋＯｅ（約
３５．５〜７９ｋＡ／ｍ）程度増大した。また、ＤＣス
パッタ法により形成した１０ｎｍの磁性層と同じ保磁力
を得ようとすると、ＥＣＲスパッタ法では７ｎｍでよ
く、高密度記録に好適な磁性層を得ることができる。こ
の他に、磁気異方性は、ＥＣＲスパッタ法で形成した磁
性層ではＤＣスパッタ法で形成した磁性層の３倍以上に
増大した。

【００７８】上記実施例１〜４では、保護層形成の際の
スパッタガスにＡｒを使用したが、窒素を含む混合ガス
を用いて成膜してもよい。窒素を含む混合ガスを用いる
と、スパッタされた炭素粒子が微細化するとともに、得
られる炭素膜が緻密化し、保護性能をさらに向上させる
ことができる。また、実施例４では、ＤＣ電圧を用いた
が、ＲＦ電圧を印加して炭素粒子を引き込んでもよい。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、Ｃｏ−Ｃｒ系磁性材料
を磁気記録用の磁性層として用いた磁気記録媒体におい
て、磁性層と接する下地層としてＣｒを含む下地層を用
いることにより、磁性層中のＣｒの偏析が促進された。
非磁性のＣｒ偏析部分のＣｒ濃度と幅が増したため、こ
の非磁性部分で取り囲まれた磁性粒子間の磁気的相互作
用を一層低減することができた。これにより、微小磁区
を安定して形成することができ、微小な領域での記録及
び消去が可能であり、磁気記録媒体の高密度記録が可能
になる。

【００８０】本発明に従い、４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ
^２（６．２０Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ^２）を超える超高密度磁
気記録可能な磁気記録媒体を実現することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る磁気ディスクの断面構造を示す
模式図である。

【図２】実施例１に係る第１下地層、第２下地層、第３
下地層及び磁性層の積層体のＸ線回折プロファイルであ
る。

【図３】本発明の一例である磁気記録装置の概略構成図
である。

【図４】図３のＡ−Ａ’方向における断面図である。

【図５】実施例３に係る磁気ディスクの断面構造を示す
模式図である。

【図６】実施例４に係る磁気ディスクの断面構造を示す
模式図である。

【符号の説明】

１、２１、３１ 基板 ２、２２、３２ 第１下地層 ３、２３、３３ 第２下地層 ４、２４ 第３下地層 ５、２５、３４ 磁性層 ６、２７、３５ 保護層 １０、３０、４０ 磁気ディスク ２６ 第４下地層 ５１ 回転駆動系 ５２ スピンドル ５３ 磁気ヘッド ５４ 磁気ヘッド用駆動系 ６０ 磁気記録装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曽谷 朋子 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 竹内 輝明 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 若林 康一郎 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 坂本 晴美 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 水村 哲夫 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 小沼 剛 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 Ｆターム(参考） 5D006 BB02 BB07 BB09 CA01 CA05 CA06 5D091 AA10 CC05 5D112 AA03 AA05 FA04 FB26

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と；Ｃｒを含む下地層と；上記下地
   層に接し、情報を記録するためのＣｏ−Ｃｒ系磁性層
   と；を備え、上記磁性層が、Ｃｏを含む磁性粒子の粒界
   にＣｒが偏析している構造を有することを特徴とする磁
   気記録媒体。
2. 【請求項２】 上記磁性層におけるＣｒの偏析部分の幅
   が、上記磁性粒子の平均粒子径の６〜１０％であること
   を特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
3. 【請求項３】 上記磁性層のＣｒの偏析部分のＣｒ濃度
   が、該磁性層の平均Ｃｒ濃度に対して５〜１０ａｔ％高
   いことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒
   体。
4. 【請求項４】 上記下地層が複数であり、複数の下地層
   のうち上記磁性層に接する下地層がＣｒを含むことを特
   徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気記録
   媒体。
5. 【請求項５】 上記複数の下地層のうち、磁性層と接す
   る下地層が、Ｃｒ又はＣｒ合金であることを特徴とする
   請求項４に記載の磁気記録媒体。
6. 【請求項６】 上記複数の下地層がそれぞれ、ｈｃｐ構
   造、ｂｃｃ構造及びＢ２構造からなる群より選ばれた少
   なくとも１つの結晶構造を有することを特徴とする請求
   項４又は５に記載の磁気記録媒体。
7. 【請求項７】 上記複数の下地層のうち、磁性層に接す
   る下地層がｈｃｐ構造であることを特徴とする請求項６
   に記載の磁気記録媒体。
8. 【請求項８】 上記複数の下地層のうち、磁性層と接触
   しない下地層がＮｉ、Ｃｒ、Ｎｉ合金及びＣｒ合金から
   なる群より選択された一種から構成されていることを特
   徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の磁気記録
   媒体。
9. 【請求項９】 上記Ｎｉ合金が、Ｎｂ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｔ
   ｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ及びＲｕからなる群より選ばれ
   た少なくとも１種類の元素とＣｒとを含み、上記Ｃｒ合
   金が、Ｎｂ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、
   Ｍｏ及びＲｕからなる群より選ばれた少なくとも１種類
   の元素を含むことを特徴とする請求項８に記載の磁気記
   録媒体。
10. 【請求項１０】 上記複数の下地層のうち、基板と接す
    る下地層の膜厚が２〜１０ｎｍであることを特徴とする
    請求項４〜９のいずれか一項に記載の磁気記録媒体。
11. 【請求項１１】 上記複数の下地層のうち、上記磁性層
    に近い下地層の格子定数ほど上記磁性層の格子定数との
    差が小さく、上記磁性層に接する下地層の格子定数と上
    記磁性層の格子定数の差が５％以下であることを特徴と
    する請求項４〜１０のいずれか一項に記載の磁気記録媒
    体。
12. 【請求項１２】 上記磁性層が、該磁性層に接する下地
    層上からエピタキシャル成長していることを特徴とする
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の磁気記録媒体。
13. 【請求項１３】 上記磁性層が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｔ
    ａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎ
    ｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｅｒ及びＥｕからなる群
    より選ばれた少なくとも１種類の元素を含むＣｏ合金で
    あることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に
    記載の磁気記録媒体。
14. 【請求項１４】 上記Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｎｂ、
    Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、
    Ｈｏ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｅｒ及びＥｕからなる群より選ばれ
    た少なくとも１種類の元素が、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｔ
    ａ若しくはＮｂ又はそれら元素の組み合わせであり、該
    元素又は該元素の組み合わせが磁性層中のＣｒの偏析を
    促進していることを特徴とする請求項１３に記載の磁気
    記録媒体。
15. 【請求項１５】 上記磁性層の結晶配向性がＣｏの（１
    １．０）又は、(１１２^＊＊０)であることを特徴とする
    請求項１〜１４のいずれか一項に記載の磁気記録媒体。
16. 【請求項１６】 上記磁性層の磁性粒子の平均粒子径が
    円形近似で平均８〜１０ｎｍであり、かつ、磁性粒子の
    粒子径分布における標準偏差が該平均粒子径の８％以下
    であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項
    に記載の磁気記録媒体。
17. 【請求項１７】 上記磁性層の基板面に対して垂直方向
    における構造が柱状構造であることを特徴とする請求項
    １〜１６のいずれか一項に記載の磁気記録媒体。
18. 【請求項１８】 上記複数の下地層のうち、基板に接す
    る下地層が、共鳴吸収によりプラズマを発生させ、発生
    したプラズマをターゲットに衝突させてターゲット粒子
    をスパッタさせ、上記基板と上記ターゲットの間にバイ
    アス電圧を印加することにより、スパッタしたターゲッ
    ト粒子を上記基板上に誘導しつつ堆積させて形成されて
    いることを特徴とする請求項４〜１７のいずれか一項に
    記載の磁気記録媒体。
19. 【請求項１９】 上記共鳴吸収が、電子サイクロトロン
    共鳴であることを特徴とする請求項１８に記載の磁気記
    録媒体。
20. 【請求項２０】 上記バイアス電圧が、ＤＣ電源又はＲ
    Ｆ電源により印加されることを特徴とする請求項１８又
    は１９に記載の磁気記録媒体。
21. 【請求項２１】 上記磁性層及び上記複数の下地層のう
    ち、連続する二つの層が、共鳴吸収によりプラズマを発
    生させ、発生したプラズマをターゲットに衝突させてタ
    ーゲット粒子をスパッタさせ、上記基板と上記ターゲッ
    トの間にバイアス電圧を印加することにより、スパッタ
    したターゲット粒子を上記基板方向にに誘導しつつ堆積
    させて形成されていることを特徴とする請求項１８〜２
    ０のいずれか一項に記載の磁気記録媒体。
22. 【請求項２２】 少なくとも一つの、上記請求項１〜２
    １に記載の磁気記録媒体と；情報を記録又は消去するた
    めの磁気ヘッドと；上記磁気ヘッドを上記磁気記録媒体
    に対して駆動するための駆動装置と；を有する磁気記録
    装置。
23. 【請求項２３】 上記少なくとも一つの磁気記録媒体の
    面記録密度が６．２０Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ^２を超えること
    を特徴とする請求項２２に記載の磁気記録装置。
24. 【請求項２４】 上記少なくとも一つの磁気記録媒体が
    複数の磁気ディスクであり、該複数の磁気ディスクを同
    軸上に回転させるための回転駆動装置を備える請求項２
    ２又は２３に記載の磁気記録装置。