JP2005166204A - 磁気記録媒体及び磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い静磁気特性で、且つ、記録特性に優れる磁気記録媒体及びそれを備えた磁気記録装置を提供する。
【解決手段】高密度磁気記録媒体として、非磁性基板上に、軟磁性材料により形成された軟磁性裏打ち層、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金により形成される第１格子面間隔制御層、ＣｏもしくはＣｏを主成分とする合金により形成される中間層、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金により形成される第２格子面間隔制御層、酸化物を含有したＣｏＰｔＣｒ合金磁性膜より形成される記録層及び保護層を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は情報の記録再生を行うための磁気記録再生装置に関し、特に高密度記録に適した磁気記録媒体及び磁気記録装置に関する。

情報化社会の発展には目覚しいものがあり、文字情報のみならず音声及び画像情報を高速に処理することができる装置の１つとしてコンピュータ等に装着されている磁気記録装置が知られている。現在は、この磁気記録装置の記録密度を向上させつつ、磁気記録装置を小型化する方向に開発が進められてきている。典型的な磁気記録装置は、複数の磁気ディスクをスピンドル上に回転可能に装着している。各磁気ディスクは、基板とその上に形成された磁性膜からなり、情報の記録は、特定の磁化方向を有する磁区を磁性膜中に形成することにより行われる。従来、記録される磁化の方向は、磁性膜面内であり、面内記録方式と呼ばれている。面内記録方式の磁気記録装置の高密度記録化は、磁性膜の膜厚を薄くし、構成する磁性結晶粒の粒径を微小化させ、且つ、各粒子間の磁気的相互作用を低減させることで達成してきた。しかし、結晶粒の微小化と各粒子間の磁気的相互作用の低減は、記録されたビットを構成する磁化の熱安定性を低下させることが問題となっている。

この問題を緩和するために提案されているのが、垂直磁気記録方式で、これは、記録される磁化の方向を、基板に対して垂直方向にする。その結果、隣接ビット間は、静磁気的に安定で、且つ、記録遷移領域は鋭くなる。さらに記録層と基板の間に軟磁性材料で構成された層（軟磁性裏打ち層）を加えることで、記録時の磁場を急峻にすることができるので、高い磁気異方性をもつ材料への記録が可能になり、磁化の熱安定性が向上するので、より高密度の記録が可能になる。

現在、上述の面内記録方式の記録媒体にはＣｏＰｔＣｒ基合金（以降、ＣｏＰｔＣｒ基合金媒体と称す）が使用されており、垂直磁気記録方式の記録媒体としても同じＣｏＰｔＣｒ基合金媒体が主に研究されてきた。この媒体の特徴は、強磁性を有するＣｏ濃度の高い結晶粒とＣｒ濃度が高く非磁性の結晶粒界部からなり、非磁性粒界部によって結晶粒間の磁気的な相互作用を低減する点である。この効果により、高記録密度に必要な媒体の低ノイズ特性を実現してきた。しかし、より高密度記録に対応するためにはさらに結晶粒間の磁気的相互作用を低減させることと同時にビットの磁気的な熱安定性をさらに高めることが要求されており、記録層に酸素を添加し、結晶粒界を酸化させる方法が提案されている。これは、ターゲット中に酸化物を添加する、もしくは、酸素ガス雰囲気中で成膜することにより得られ、記録層の磁性結晶粒が酸化物に囲われたグラニュラー構造をとっており、酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ基合金媒体と呼ばれている。酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ基合金媒体の場合、酸化物によって結晶粒間の分離を行うことができ、従来のＣｏＰｔＣｒ基合金媒体のような加熱による相分離を必要としない。そのため、結晶粒成長を従来よりも抑制でき、微細な結晶粒に制御しやすい特徴がある。酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ基合金媒体の技術報告として、例えば文献１がある。非特許文献１では、酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ基合金媒体の方が、ＣｏＰｔＣｒ基合金媒体よりも結晶粒間の磁気的な相互作用を低減しながら結晶磁気異方性を向上させることができるので、従来よりも、高記録密度状態でのＳ／Ｎ比が高く、且つ、ビットの熱安定性を高めることが開示されている。

記録層を形成する酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ基膜は六方細密構造（以下ｈｃｐ構造と称す）をとり、磁化容易軸はｃ軸（[００１]方向）方向である。従って、酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ基膜を垂直磁気記録用途として用いるためには、記録層の（００２）面を配向させ、ｃ軸を膜面に対して垂直方向に配向させる必要がある。該磁化容易軸を膜面垂直方向に配向させるための格子面間隔制御層として、ＲｕもしくはＲｕを主成分とした合金が用いられている。この理由は、Ｒｕの結晶構造が酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ基膜と同じｈｃｐ構造であること、記録層の磁化容易軸を垂直方向に配向させるために必要な（００２）面を優先配向し易いことによる。しかしながら、Ｒｕは原子半径がＣｏを主成分とする酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ基合金よりも大きく、格子面間隔制御層と記録層の間には面間隔のミスフィットがあり、記録層の結晶性や磁気特性に悪影響を与える問題がある。

該酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ基膜の配向性を向上する手段としては、第１の下地層としてＣｏあるいはＣｏを主成分とする合金を用い、第1下地層の上に形成される第２の下地層としてＲｕを用いる方法、あるいは、第１の下地層としてＲｕを用い、第２の下地層としてＣｏあるいはＣｏを主成分とする合金を用いる方法が特許文献１に開示されている。

特開２００２−１０００３０号公報 Ｔ．Ｏｉｋａｗａ ｅｔ．ａｌ， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．， ｖｏｌ．３８， ｐｐ．１９７６−１９７８， ２００２

しかし我々が検討した結果、第１の下地層としてＣｏあるいはＣｏを主成分とする合金を用い、第２の下地層としてＲｕを用いた場合、第１の下地層の（００２）面の優先配向性がＲｕよりも劣るため、磁気特性の向上は確認されなかった。一方、第１の下地層としてＲｕを用い、第２の下地層としてＣｏあるいはＣｏを主成分とする合金を用いた場合、第２の下地層を非磁性組成で使用すると、第１の下地層と第２の下地層のミスフィットが大きく結晶成長が乱れる問題が生じた。一方、第２の下地層を強磁性組成で使用すると、結晶成長は良好なものの、記録層と第２の下地層が磁気的に結合し、記録再生特性は劣化してしまうことが分かった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決するもので、高い磁気特性を有し、且つ、記録特性に優れた新規磁気記録媒体の製造方法及び媒体を提供することにある。

本発明の第１の様態は、非磁性基板上に、軟磁性材料により形成された軟磁性裏打ち層の順に形成され、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金より形成される第１格子面間隔制御層、ＣｏもしくはＣｏを主成分とする合金により形成される中間層、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金より形成される第２格子面間隔制御層、残留磁化が膜面内方向より膜面に対して垂直方向の方が大きな酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料で形成される記録層を具備し、磁気特性及び記録特性に優れた垂直磁気記録方式の新規磁気記録媒体を提供する。

我々は、ＲｕあるいはＲｕを主成分とする格子面間隔制御層と記録層のミスフィットを緩和するべく検討した結果、従来の該格子面間隔制御層を、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金より形成される第１格子面間隔制御層、ＣｏもしくはＣｏを主成分とする合金により形成される中間層、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金より形成される第２格子面間隔制御層を具備する新規構造にすることにより、記録層と格子面間隔制御層との面間隔のミスフィットを従来よりも緩和することで、記録層の磁気特性を向上させることができることを見出した。

酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ基膜の（００２）面の面間隔は、該格子面間隔制御層のＲｕあるいはＲｕを主成分とする合金の面間隔よりも狭い。これは主成分であるＣｏの原子半径がＲｕあるいはＲｕを主成分とする合金よりも小さい事に起因し、そのためにミスフィットが生じている。そこで、ＣｏもしくはＣｏを主成分とする合金で形成する中間層を具備する新規構造を用いると、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金で形成される該格子面間隔制御層の結晶成長を阻害せず、第２格子面間隔制御層の面間隔を第１格子面間隔制御層よりも小さくすることができることが分かった。その結果、記録層と格子面間隔制御層の面間隔のミスフィットを従来よりも低減できるので結晶成長が良好になり、従来よりも優れた磁気特性を示すことが分かった。

さらに、ＣｏもしくはＣｏを主成分とする合金層は強磁性を示すため、記録層と軟磁性裏打ち層の間に該元素で形成された中間層は、記録時の記録ヘッドからの磁場を通過させる際の磁路として機能し、従来よりも記録特性を向上させることができる。

非磁性体である第１格子面間隔制御層および第２格子面間隔制御層の膜厚としては、記録ヘッドから軟磁性裏打ち層までの磁気的スペーシングロスを防ぐため、上記ニ層の合計膜厚が、２０ｎｍ以下であることが望ましい。

中間層は、強磁性体であることが望ましいが、再生時のノイズとなる可能性があるため、第１格子面間隔制御層と第２格子面間隔制御層の合計膜厚の３０％未満であることが望ましい。具体的には、膜厚は６ｎｍ未満であることが望ましい。

記録層の膜厚としては、磁界勾配が急峻となる条件で記録し、分解能を高めるために２０ｎｍ以下であることが望ましい。

本発明の磁気記録媒体では、記録層を形成する酸化物を含有したＣｏＰｔＣｒ基酸化物膜中の酸化物含有率を５〜２０ｍｏｌ％とすることが好ましい。酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ基合金磁性膜は、スパッタガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを用いることにより形成され、この混合比を適宣調節することによりＣｏＰｔＣｒ基合金磁性膜中に５〜２０ｍｏｌ％の酸化物を分散した状態で導入することができる。あるいは、スパッタガスにはアルゴンを用い、ターゲット中に含まれる酸素量を調節することによりＣｏＰｔＣｒ基合金磁性膜中の酸化物含有量を変化させることも可能である。例えば、ＣｏＰｔＣｒターゲットとＳｉＯ_２やＭｇＯ等のターゲットとの同時スパッタ法を用い得る。５〜２０ｍｏｌ％の酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ合金磁性膜を用いることにより、磁性結晶粒間の磁気的相互作用を低減させ、低媒体ノイズの媒体を提供することができる。ＣｏＰｔＣｒ合金磁性膜中の酸化物含有量を５ｍｏｌ％より多くすると、磁性粒子間の分離が進み、磁性粒子間の磁気的相互作用が低減するので、媒体ノイズは低減し始め、酸化物含有量が２０ｍｏｌ％を超えると、酸素が磁性結晶粒内に取り込まれ、著しく磁気特性が劣化してしまい、記録層として必要な磁気特性をほとんど示さなくなる。

また、本発明の磁気記録媒体では、酸化物としてＳｉ酸化物もしくはＭｇ酸化物を用いることが好ましい。両者では、微細な結晶粒を得ることが容易であるＳｉ酸化物を用いることが特に望ましい。記録層中にＳｉ酸化物またはＭｇ酸化物を混入させる方法としては、ＣｏＰｔＣｒターゲット中に５〜２０ｍｏｌ％のＳｉＯ_２やＭｇＯを混入させたターゲットを用いてスパッタする方法がある。この方法では、酸化物含有量の調整が容易であり、形成された薄膜は、ＣｏＰｔＣｒ基合金磁性結晶粒の周りを酸化物であるＳｉＯ_２やＭｇＯが取り囲む構造になる。

本発明の磁気記録媒体では、軟磁性裏打ち層は、磁気ヘッドを用いて記録層に情報を記録再生するときに、磁気ヘッドから漏れ出した磁束を記録層に集束させる役割を持つ。軟磁性裏打ち層の材料としては、飽和磁化が大きく、保磁力が小さく、且つ、透磁率が高い軟磁性材料が好ましく、それに対応する材料として、例えば、ＣｏＴａＺｒ膜などがある。また、この軟磁性裏打ち層の膜厚は、５０〜５００ｎｍの範囲であることが望ましい。

本発明の第２の様態に従えば、本発明の磁気記録媒体に対して、記録層の膜面に対して垂直方向の磁化を与え、かつ、上記軟磁性裏打ち層の膜面に対して平行方向の磁化を与え、記録層と軟磁性裏打ち層と協同して磁気回路を構成する磁気ヘッドと、該磁気記録媒体を該ヘッドに対して相対的に駆動するための駆動装置とを備えた磁気記録装置が提供される。

本発明の磁気記録媒体によれば、高密度磁気記録媒体として、非磁性基板上に、軟磁性材料により形成された軟磁性裏打ち層、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金により形成される第１格子面間隔制御層、ＣｏもしくはＣｏを主成分とする合金により形成される中間層、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金により形成される第２格子面間隔制御層、酸化物を含有したＣｏＰｔＣｒ合金磁性膜より形成される記録層及び保護層を具備することにより、高い磁気特性と優れた記録特性を両立する高密度記録可能な磁気記録媒体及びそれを備えた磁気記録装置を提供することができる。

以下に、本発明の磁気記録媒体及び磁気記録装置について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。

（実施例１）
実施例１で作製した磁気ディスクの概略断面図を図１に示す。図１に示すように、磁気ディスク１０は、基板１上に、密着層２、軟磁性裏打ち層３、第１格子面間隔制御層４、中間層５、第２格子面間隔制御層６、記録層７、及び保護層８を順次積層した構造を有する。密着層２は、基板１とその上に積層された膜との剥離を防ぐための層であり、軟磁性裏打ち層３は、情報記録の際に記録層に印加される磁場を集束するための層である。第１格子面間隔制御層４、中間層、及び第２格子面間隔制御層６は、記録層７の配向性を向上させるための層である。記録層７は、情報が磁化情報として記録される層であり、その磁化方向は膜面に対して垂直方向となる。保護層８は、基板１上に順次積層された積層膜２〜７を保護するための層である。以下に、この例で作製した磁気ディスクの作製方法を説明する。

基板１には直径２．５インチ（６．５ｃｍ）の円板状のガラス基板を用いた。その基板１上に、密着層２としてＴｉ膜を、ＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２８Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、ターゲットはＴｉとした。密着層２の膜厚は５ｎｍとした。

次いで、密着層２上に、軟磁性裏打ち層３としてＣｏＴａＺｒ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２８Ｐａ、投入電力４００Ｗとし、ターゲットの組成はＣｏ_８８Ｔａ_１０Ｚｒ_２（ａｔ％）とした。軟磁性裏打ち層３の膜厚は１００ｎｍとした。

次に、軟磁性裏打ち層３上に、第１格子面間隔制御層４としてＲｕ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧１．３Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ｒｕターゲットを用いた。第１格子面間隔制御層４の膜厚は１０ｎｍとした。

次に、第１格子面間隔制御層４上に、中間層５としてＣｏ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．６５Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、Ｃｏターゲットを用いた。中間層５の膜厚は２ｎｍとした。

次に、中間層５上に、第２格子面間隔制御層６としてＲｕ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧１．３Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ｒｕターゲットを用いた。第２格子面間隔制御層５の膜厚は１０ｎｍとした。

さらに、第２格子面間隔制御層６上に、記録層７として酸化物を含有したＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ_２合金磁性膜をＲＦスパッタリングにより形成した。ターゲットの組成はＣｏ_７４Ｐｔ_１６Ｃｒ_１０（ａｔ％）−ＳｉＯ_２（ＣｏＰｔＣｒ：ＳｉＯ_２＝９４：６ｍｏｌ％）とした。スパッタリング条件は、ガス圧２．１Ｐａ、投入電力８００Ｗとした。記録層５の膜厚は１６ｎｍとした。

最後に、記録層５上に、保護層６としてアモルファスカーボン膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２０Ｐａ、投入電力３００Ｗとし、保護層６の膜厚は３ｎｍとした。

（比較例１）
比較例１で作製した磁気ディスクの概略断面図を図２に示す。図２に示すように、磁気ディスク１０は、基板１上に、密着層２、軟磁性裏打ち層３、格子面間隔制御層９、記録層７、及び保護層８を順次積層した構造を有する。密着層２は、基板１とその上に積層された膜との剥離を防ぐための層であり、軟磁性裏打ち層３は、情報記録の際に記録層に印加される磁場を集束するための層である。格子面間隔制御層９は、記録層７の配向性を向上させるための層である。記録層７は、情報が磁化情報として記録される層であり、記録層７の磁化方向は膜面に対して垂直方向となる。保護層８は、基板１上に順次積層された積層膜２〜９を保護するための層である。以下に、この例で作製した磁気ディスクの作製方法を説明する。

基板１には直径２．５インチ（６．５ｃｍ）の円板状のガラス基板を用いた。その基板１上に、密着層２としてＴｉ膜を、ＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２８Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、ターゲットはＴｉとした。密着層２の膜厚は５ｎｍとした。

次いで、密着層２上に、軟磁性裏打ち層３としてＣｏＴａＺｒ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２８Ｐａ、投入電力４００Ｗとし、ターゲットの組成はＣｏ_８８Ｔａ_１０Ｚｒ_２（ａｔ％）とした。軟磁性裏打ち層３の膜厚は１００ｎｍとした。

次に、軟磁性裏打ち層３上に、格子面間隔制御層９としてＲｕ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧１．３Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ｒｕターゲットを用いた。格子面間隔制御層９の膜厚は２０ｎｍとした。

さらに、格子面間隔制御層９上に、記録層７として酸化物を含有したＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ_２合金磁性膜をＲＦスパッタリングにより形成した。ターゲットの組成はＣｏ_７４Ｐｔ_１６Ｃｒ_１０（ａｔ％）−ＳｉＯ_２（ＣｏＰｔＣｒ：ＳｉＯ_２＝９４：６ｍｏｌ％）とした。スパッタリング条件は、ガス圧２．１Ｐａ、投入電力８００Ｗとした。記録層５の膜厚は１６ｎｍとした。

最後に、記録層７上に、保護層８としてアモルファスカーボン膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２０Ｐａ、投入電力３００Ｗとし、保護層８の膜厚は３ｎｍとした。

次に、実施例１及び比較例１の磁気特性を極カー効果測定装置及び振動試料型磁力計を用いて測定した。その結果を表１に示す。

表1のように、実施例1の磁気特性が比較例１よりも優れた磁気特性を示した。この原因を調べるために、実施例１及び比較例１のＸ線回折測定を行った。その結果を図３に示す。

比較例１の場合、Ｒｕ（００２）面に起因するピークは１つであるのに対し、実施例１の場合、Ｒｕ（００２）面に起因するピークが２つ観測された。実施例１において、高角側のＲｕ(００２)面に起因するピークは第２格子面間隔制御層に対応する。該ピーク位置は、比較例１のＲｕ（００２）面に起因するピークの出現角度と比較すると、実施例１の第２格子面間隔制御層に対応するピークは比較例１よりも高角側に出現し、比較例１よりも記録層ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２（００２）面に起因するピークとの面間隔のミスフィットが低減していることがわかる。

さらに、実施例１と比較例１の配向性に差異があるかを調べるために、ロッキングカーブより記録層の（００２）面の△θ_５０を求めることで、記録層の配向性を評価した。その結果を表２に示す。

△θ_５０の値は、結晶の配向性を反映し、その値が小さいほど配向性が高い。実施例１と比較例１の場合、両者の値に大きな差はなく、記録層の配向性に違いはないことがわかる。

以上の結果より、実施例１と比較例１の磁気特性の違いは、中間層の効果により、第２格子面間隔制御層の面間隔を変化させることで、記録層とのミスフィットを低減したためと解釈することができる。

次に、これらの例で作製した磁気ディスクの保護層上に１ｎｍの厚さの潤滑剤を塗布した後、その磁気ディスクを、図４に示した磁気記録装置６０内に装着して記録再生特性を評価した。図４（ａ）は磁気記録装置６０の概略平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）中の破線Ａ−Ａ'における磁気記録装置６０の概略断面図である。図４（ｂ）に示すように、磁気ディスク１０は回転駆動系のスピンドル５２に同軸上に取り付けられ、スピンドル５２により回転される。

この磁気記録装置６０で磁気ディスク１０に情報を記録する際には、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、情報を再生する際には、巨大磁気抵抗効果を有するスピンバルブ型磁気ヘッドを用いた。記録用の薄膜磁気ヘッド及び再生用のスピンバルブ型磁気ヘッドは一体化されており、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５３は磁気ヘッド用駆動系５４により制御される。磁気記録装置６０の磁気ヘッド面と磁気ディスク面との距離は５ｎｍに保った。

この磁気記録装置６０の磁気ヘッド５３により、磁気ディスク１０の第１記録層５及び第２記録層６の膜面に対して垂直方向の磁化を与え、かつ、軟磁性裏打ち層３の膜面に対して平行方向の磁化を与え、記録層及び軟磁性裏打ち層３と協同して磁気回路を構成することができる。また磁気記録装置６０には、この磁気ヘッド５３に対して磁気ディスク１０を相対的に駆動するための駆動装置５４を備えている。

この磁気ディスク１０を用いて、線記録密度２０ｋＦＣＩの信号を記録した際の再生出力（Ｓｌｆ）とし、線記録密度８００ｋＦＣＩでのノイズ（Ｎｄ）との比を磁気ディスクの記録再生特性（Ｓｌｆ／Ｎｄ比）として評価した。表３にＳｌｆ／Ｎｄ比の測定結果を示す。

実施例１のＳｌｆ／Ｎｄ比は比較例１よりも優れた記録再生特性を示すことが分かる。これは、比較例１よりも実施例１の磁気特性が向上したことに対応すると考えられる。

（実施例２）
実施例２では、第1格子面間隔制御層４の膜厚を１５ｎｍ、第２格子面間隔制御層６の膜厚を５ｎｍ、とした。それ以外は、実施例１と同様にして作製した。

（実施例３）
実施例３では、中間層５の膜厚を４ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様にして作製した。

（実施例４）
実施例４では、中間層５としてＣｏ_９０Ｃｒ_１０（ａｔ％）膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．６５Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、Ｃｏ_９０Ｃｒ_１０（ａｔ％）ターゲットを用いた。中間層５の膜厚は２ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様にして作製した。

（実施例５）
実施例５では、中間層５として非磁性組成のＣｏを主成分とする合金であるＣｏ_６６Ｃｒ_３３（ａｔ％）膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．６５Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、Ｃｏ_６６Ｃｒ_３３（ａｔ％）ターゲットを用いた。中間層５の膜厚は２ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様にして作製した。

（比較例２）
比較例２では、中間層５の膜厚を６ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様にして作製した。

実施例２、実施例３、実施例４、実施例５及び比較例２を用い、線記録密度２０ｋＦＣＩの信号を記録した際の再生出力（Ｓｌｆ）とし、線記録密度８００ｋＦＣＩでのノイズ（Ｎｄ）との比を磁気ディスクの記録再生特性（Ｓｌｆ／Ｎｄ比）として評価した。表４にＳｌｆ／Ｎｄ比の測定結果を示す。

実施例２は、実施例１と同様に優れた記録再生特性を示すことが分かる。実施例３は若干記録再生特性が低下するものの、比較例１より優れており、中間層の効果が効いていることが分かる。実施例４では、Ｃｏの代わりに中間層としてＣｏ_９０Ｃｒ_１０を挿入したが、この場合も、記録再生特性は比較例１よりも向上しており、Ｃｏだけでなく、結晶構造がｈｃｐ構造であればＣｏを主成分とする合金でも同様の効果を示すことがわかる。実施例５では、非磁性領域のＣｏを主成分とした合金であるＣｏ_６７Ｃｒ_３３を中間層として用いた。比較例１よりも記録再生特性は向上したが、層構造が同じ実施例１や実施例４よりも記録再生特性は劣っている。この理由として、中間層が強磁性体の場合、記録時に磁路として機能して、従来よりも記録特性が向上していることが考えられる。従って、中間層は強磁性組成のＣｏを主成分とする合金を用いることが望ましい。一方、比較例２では、実施例３よりも劣化しており、比較例１よりも劣化している。これは、中間層は強磁性体で形成した場合、膜厚が厚くなりすぎると、中間層自身がノイズの原因となってしまうためであると解釈することができる。この結果から、中間層の膜厚としては、６ｎｍ未満であることが望まれる。

（比較例３）
比較例３で作製した磁気ディスクの概略断面図を図５に示す。図５に示すように、磁気ディスク１０は、基板１上に、密着層２、軟磁性裏打ち層３、Ｃｏ層６1、Ｒｕ層６２、記録層７、及び保護層８を順次積層した構造を有する。密着層２は、基板１とその上に積層された膜との剥離を防ぐための層であり、軟磁性裏打ち層３は、情報記録の際に記録層に印加される磁場を集束するための層である。Ｃｏ層６1、中間層、及びＲｕ層６２は、記録層７の配向性を向上させるための層である。記録層７は、情報が磁化情報として記録される層であり、酸化物濃度が膜厚方向に連続的に変化している層で、その磁化方向は膜面に対して垂直方向となる。保護層８は、基板１上に順次積層された積層膜２〜７を保護するための層である。以下に、この例で作製した磁気ディスクの作製方法を説明する。

基板１には直径２．５インチ（６．５ｃｍ）の円板状のガラス基板を用いた。その基板１上に、密着層２としてＴｉ膜を、ＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２８Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、ターゲットはＴｉとした。密着層２の膜厚は５ｎｍとした。

次いで、密着層２上に、軟磁性裏打ち層３としてＣｏＴａＺｒ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２８Ｐａ、投入電力４００Ｗとし、ターゲットの組成はＣｏ_８８Ｔａ_１０Ｚｒ_２（ａｔ％）とした。軟磁性裏打ち層３の膜厚は１００ｎｍとした。

次に、軟磁性裏打ち層３上に、Ｃｏ層６1をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．６５Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、Ｃｏターゲットを用いた。Ｃｏ層６1の膜厚は２ｎｍとした。

次に、Ｃｏ層６1上にＲｕ層６２をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧１．３Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ｒｕターゲットを用いた。Ｒｕ層６２の膜厚は２０ｎｍとした。

さらに、Ｒｕ層６２上に、記録層７として酸化物を含有したＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ_２合金磁性膜をＲＦスパッタリングにより形成した。ターゲットの組成はＣｏ_７４Ｐｔ_１６Ｃｒ_１０（ａｔ％）−ＳｉＯ_２（ＣｏＰｔＣｒ：ＳｉＯ_２＝９４：６ｍｏｌ％）とした。スパッタリング条件は、ガス圧２．１Ｐａ、投入電力８００Ｗとした。記録層５の膜厚は１６ｎｍとした。

最後に、記録層５上に、保護層６としてアモルファスカーボン膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２０Ｐａ、投入電力３００Ｗとし、保護層６の膜厚は３ｎｍとした。

（比較例４）
比較例４では、以下の記述以外は、比較例３と同様にして作製した。
軟磁性裏打ち層３上に、Ｒｕ層６２をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧１．３Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ｒｕターゲットを用いた。Ｒｕ層６２の膜厚は２０ｎｍとした。

次に、Ｒｕ層６２上に、Ｃｏ層６1をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．６５Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、Ｃｏターゲットを用いた。Ｃｏ層６1の膜厚は２ｎｍとした。

比較例３及び比較例４を用い、線記録密度２０ｋＦＣＩの信号を記録した際の再生出力（Ｓｌｆ）とし、線記録密度８００ｋＦＣＩでのノイズ（Ｎｄ）との比を磁気ディスクの記録再生特性（Ｓｌｆ／Ｎｄ比）として評価した。表５にＳｌｆ／Ｎｄ比の測定結果を示す。

比較例３、比較例４共に、記録再生特性は劣化しており、中間層の存在しない比較例１よりも記録再生特性はさらに悪い。この原因を調べるためにＸ線回折測定を行い、ロッキングカーブより記録層の（００２）面の△θ_５０を求めた。表６にその結果を示す。

Ｃｏ層６1の上にＲｕ層６２を積層して用いた比較例３の場合、記録層の配向性が実施例１よりも劣化したため、磁気特性が劣化し、記録再生特性が低下した事がわかった。一方、比較例４の場合、配向性は実施例１とさほど変わらない。従って、記録再生特性が劣化した原因として、強磁性であるＣｏ層６1が記録層と磁気的に結合したため、高線記録密度である８００ｋＦＣＩを記録した際には、Ｃｏ層６1が媒体のノイズ源となり、記録再生特性が劣化したと推測している。

（実施例６）
実施例６で作製した磁気ディスクの概略断面図を図１に示す。実施例６では、実施例１と異なり、記録層に添加する酸化物として、ＭｇＯを用いた。以下に、この例で作製した磁気ディスクの作製方法を説明する。

基板１には直径２．５インチ（６．５ｃｍ）の円板状のガラス基板を用いた。その基板１上に、密着層２としてＴｉ膜を、ＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２８Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、ターゲットはＴｉとした。密着層２の膜厚は５ｎｍとした。

次いで、密着層２上に、軟磁性裏打ち層３としてＣｏＴａＺｒ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２８Ｐａ、投入電力４００Ｗとし、ターゲットの組成はＣｏ_８８Ｔａ_１０Ｚｒ_２（ａｔ％）とした。軟磁性裏打ち層３の膜厚は１００ｎｍとした。

次に、軟磁性裏打ち層３上に、第１格子面間隔制御層４としてＲｕ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧１．３Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ｒｕターゲットを用いた。第１格子面間隔制御層４の膜厚は１０ｎｍとした。

次に、第１格子面間隔制御層４上に、中間層５としてＣｏ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．６５Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、Ｃｏターゲットを用いた。中間層５の膜厚は２ｎｍとした。

次に、中間層５上に、第２格子面間隔制御層６としてＲｕ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧１．３Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ｒｕターゲットを用いた。第２格子面間隔制御層５の膜厚は１０ｎｍとした。

さらに、第２格子面間隔制御層６上に、記録層７としてＣｏＰｔＣｒ−ＭｇＯ合金磁性膜をＲＦスパッタリングにより形成した。ターゲットの組成はＣｏ_７４Ｐｔ_１６Ｃｒ_１０（ａｔ％）−ＭｇＯ（ＣｏＰｔＣｒ：ＭｇＯ＝９４：６ｍｏｌ％）とした。スパッタリング条件は、ガス圧２．１Ｐａ、投入電力８００Ｗとした。記録層５の膜厚は１６ｎｍとした。

最後に、記録層５上に、保護層６としてアモルファスカーボン膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２０Ｐａ、投入電力３００Ｗとし、保護層６の膜厚は３ｎｍとした。

実施例４を用い、線記録密度２０ｋＦＣＩの信号を記録した際の再生出力（Ｓｌｆ）とし、線記録密度８００ｋＦＣＩでのノイズ（Ｎｄ）との比を磁気ディスクの記録再生特性（Ｓｌｆ／Ｎｄ比）として評価した。表７にＳｌｆ／Ｎｄ比の測定結果を実施例１の測定結果と共に示す。

実施例５の記録再生特性は、比較例１よりも優れているが、実施例１と比較すると、記録再生特性は劣っていることがわかる。両者の違いを調べるために、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて記録層の平面像を観察した結果、実施例１の平均結晶粒径が７．３ｎｍであるのに対し、実施例５の平均結晶粒径が８．５ｎｍと大きいことがわかった。この粒径の差が、高密度記録時のビット遷移領域でのノイズの差として現れるので、実施例５の方が、記録再生特性が若干劣っていると考えられる。以上の結果より、ＳｉＯ_２を酸化物として用いた方が、結晶粒径が微細になることがわかる。

上記実施例では、磁気ディスクの記録層として酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ合金磁性膜を用いた例で説明したが、本発明はこれに限定されない。酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ合金磁性膜は結晶質であって、結晶粒内にＣｏを主成分とする合金、粒子間に酸化物を含む構造をしているので、結晶質であるＣｏ合金においては、六方最密充填構造をとる限りにおいて、Ｃｒ及びＰｔ以外に、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐｄ、Ｖ、Ｍｇ、Ｇｄ等の元素、またはそれらの組み合わせを含んでいても良い。

上記実施例では、中間層としてＣｏ及びＣｏ_９０Ｃｒ_１０を用いた例で説明したが、本発明はこれに限定されない。六方最密充填構造をとる限りにおいて、Ｃｒ以外に、Ｒｕ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐｄ、Ｖ、Ｍｇ、Ｇｄ等の元素、またはそれらの組み合わせを含んでいても良い。

上記実施例では、格子面間隔制御層としてＲｕを用いた例で説明したが、本発明はこれに限定されない。六方最密充填構造をとる限りにおいて、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐｄ、Ｖ、Ｍｇ、Ｇｄ等の元素、またはそれらの組み合わせを含んでいても良い。

上記実施例では、磁気ディスクの基板材料としてガラスを用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されない。場合によっては、アルミニウム、ポリカーボネードなどのプラスチック、あるいは、樹脂等を用いても良い。

又、この技術は磁気ディスクのみではなく、テープ媒体にも適用可能な技術である。以下に、本技術をテープに適用した実施例を示す。

（実施例７）
実施例７で作製した磁気テープの概略断面図を図６に示す。図６に示すように、磁気テープ２０は、厚さ３μｍのベースフィルム１１上に、密着層２、軟磁性裏打ち層３、第１格子面間隔制御層４、中間層５、第２格子面間隔制御層６、記録層７、及び保護層８を順次積層した構造を有する。密着層２は、ベースフィルム１１とその上に積層された膜との剥離を防ぐための層であり、軟磁性裏打ち層３は、情報記録の際に記録層に印加される磁場を集束するための層である。第１格子面間隔制御層４、中間層５、及び第２格子面間隔制御層６は、記録層７の配向性を向上させるための層である。記録層７は、情報が磁化情報として記録される層であり、酸化物濃度が膜厚方向に連続的に変化している層で、その磁化方向は膜面に対して垂直方向となる。保護層８は、ベースフィルム１１上に順次積層された積層膜２〜５を保護するための層である。以下に、この例で作製した磁気テープの作製方法を説明する。

ベースフィルム１１には厚さ３μｍのＰＥＮフィルムを用いた。そのベースフィルム１上に、密着層２としてＴｉ膜を、ＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２８Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、ターゲットはＴｉとした。密着層２の膜厚は５ｎｍとした。

次いで、密着層２上に、軟磁性裏打ち層３としてＣｏＴａＺｒ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２８Ｐａ、投入電力４００Ｗとし、ターゲットの組成はＣｏ_８８Ｔａ_１０Ｚｒ_２（ａｔ％）とした。軟磁性裏打ち層３の膜厚は１００ｎｍとした。

次に、軟磁性裏打ち層３上に、第１格子面間隔制御層４としてＲｕ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧１．３Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ｒｕターゲットを用いた。第１格子面間隔制御層４の膜厚は１０ｎｍとした。

次に、第１格子面間隔制御層４上に、中間層５としてＣｏ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．６５Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、Ｃｏターゲットを用いた。中間層５の膜厚は２ｎｍとした。

次に、中間層５上に、第２格子面間隔制御層６としてＲｕ膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧１．３Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ｒｕターゲットを用いた。第２格子面間隔制御層５の膜厚は１０ｎｍとした。

さらに、第２格子面間隔制御層６上に、記録層７として酸化物を含有したＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ_２合金磁性膜をＲＦスパッタリングにより形成した。ターゲットの組成はＣｏ_７４Ｐｔ_１６Ｃｒ_１０（ａｔ％）−ＳｉＯ_２（ＣｏＰｔＣｒ：ＳｉＯ_２＝９４：６ｍｏｌ％）とした。スパッタリング条件は、ガス圧２．１Ｐａ、投入電力８００Ｗとした。記録層５の膜厚は１６ｎｍとした。

最後に、記録層５上に、保護層６としてアモルファスカーボン膜をＤＣスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、ガス圧０．２０Ｐａ、投入電力３００Ｗとし、保護層６の膜厚は３ｎｍとした。

さらに、上記記録層が形成される側の裏面に、バックコート層１２としてバックコート塗料を塗布した。

実施例７の磁気テープに対して、１０ＴＢテープの容量に相当する５Ｇｂｉｔ/ｉｎｃｈ^２（５００ｋＦＣＩ、９．８ｋＴＰＩ）に相当する信号を記録してそのＳ/Ｎ比を評価したところ、２６．１ｄＢとシステムが要求する記録再生特性を示した。

以上の実施例では、磁気ディスクもしくは磁気テープの軟磁性裏打ち層としてＣｏＴａＺｒ膜を設けた例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。軟磁性裏打ち層としては、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＣ、ＣｏＢ、ＣｏＴａＮｂ、ＮｉＦｅ、あるいは、それらの軟磁性膜とＣ膜の積層膜であっても良い。ただ、ＣｏＴａＺｒ膜はもっとも望ましい。

上記実施例では、記録層として酸化物を含有したＣｏＰｔＣｒ合金磁性膜を形成する際、ＣｏＰｔＣｒ合金ターゲットと酸化物ターゲットの同時成膜法を用いることにより、記録層中の酸化物の含有量を調整した例を説明したが、本発明はこれに限定されない。酸化物を含まないターゲットに対して酸化物とアルゴンの混合ガスを用いてスパッタを行い記録層中の酸素の含有量を調整しても良いし、また、スパッタガスとして酸化物とアルゴンの混合ガスを用い、さらに、ＣｏＰｔＣｒ合金に酸素を混入したターゲットを用いてスパッタすることにより記録層中の酸化物の含有量を調整しても良い。

上記実施例では、基板上に下地層及び記録層を積層した磁気ディスク及び磁気テープについて説明したが、本発明はこれに限定されない。下地層自体に記録層を支持する機能を有する場合には、基板を備えなくても良い場合がある。

実施例1の磁気ディスクの断面構造を示す概略図である。 比較例1の磁気ディスクの断面構造を示す概略図である。 実施例１及び比較例１のＸ線回折測定結果を示すグラフ図である。 本発明で作製した磁気ディスクを備えた磁気記録装置の概略図であり、図４(a)は平面図であり、図４(b)は図４(a)中のＡ−Ａ'断面図である。 比較例３の磁気ディスクの断面構造を示す概略図である。 実施例７の磁気テープの断面構造を示す概略図である。

符号の説明

１ 基板
２ 密着層
３ 軟磁性裏打ち層
４ 第１格子面間隔制御層
５ 中間層
６ 第２格子面間隔制御層
７ 記録層
８ 保護層
９ 格子面間隔制御層
１０ 磁気ディスク
１１ ベースフィルム
１２ バックコート層
２０ 磁気テープ
６０ 磁気記録装置
５２ スピンドル
５３ 磁気ヘッド
５４ 磁気ヘッド駆動系
６１ Ｃｏ層
６２ Ｒｕ層

Claims (7)

1. 記録層が酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料であって、残留磁化が膜面内方向より膜面に対して垂直方向の方が大きい垂直磁気記録方式の記録媒体において、非磁性基板上に、軟磁性材料により形成された軟磁性裏打ち層、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金により形成される第１格子面間隔制御層、ＣｏもしくはＣｏを主成分とする合金により形成される中間層、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金により形成される第２格子面間隔制御層、記録層の順に具備し、かつ、該中間層の膜厚が６ｎｍ未満であることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 該中間層が、強磁性体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. 該記録層中の酸化物含有率は、５〜２０ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項１又は２いずれか一項に記載の磁気記録媒体。
4. 該記録層中の酸化物がＳｉ酸化物であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気記録媒体。
5. 該記録層の厚さが２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気記録媒体。
6. 記録層が酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料であって、残留磁化が膜面内方向より膜面に対して垂直方向の方が大きい垂直磁気記録方式の記録媒体において、非磁性基板上に、軟磁性材料により形成された軟磁性裏打ち層、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金により形成される第１格子面間隔制御層、ＣｏもしくはＣｏを主成分とする合金により形成される中間層、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金により形成される第２格子面間隔制御層、記録層の順に具備し、かつ、該中間層の膜厚が、該第１格子面間隔制御層と該第２格子面間隔制御層の合計膜厚の３０％未満であることを特徴とする磁気記録媒体。
7. 請求項１記載の磁気記録媒体に対して、上記記録層の膜面に対して垂直方向の磁化を与え、磁気ヘッドと、上記磁気記録媒体を上記磁気ヘッドに対して相対的に駆動するための駆動装置とを備えた垂直磁気記録方式の磁気記録装置。
   
   

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