JP2007273054A - 垂直磁気記録媒体および磁気記憶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の磁性層からなる記録層を有する垂直磁気記録媒体において、それぞれの強磁性層の磁気特性が制御可能で、かつ残留磁化の熱安定性が良好な垂直磁気記録媒体および磁気記憶装置を提供する。
【解決手段】基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打積層体１２、シード層１３、中間層１４、記録層１５、保護膜１９、および潤滑層２０を順次積層した構成からなり、記録層１５は、中間層１４側から第１磁性層１６、成長遮断層１７、および第２磁性層１８がこの順に積層され、成長遮断層１７が非晶質の強磁性材料からなる。成長遮断層１７は非晶質であるので、第２磁性層１８は第１磁性層１６の結晶構造や第１磁性層１６ａの粒径の影響を受けずに結晶成長する。また、成長遮断層１７が強磁性材料からなるので、第１磁性層１６と第２磁性層１８とが強磁性的に結合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、垂直磁気記録媒体および磁気記憶装置に係り、記録層が複数の磁性層からなる垂直磁気記録媒体およびそれを備えた磁気記憶装置に関する。

磁気記憶装置は、大規模なシステムからパーソナルユースのコンピュータや通信機器等の様々な機器に使用されている。そして、磁気記憶装置にはその総ての用途において情報のよりいっそうの高密度記録および高速度転送が望まれている。

垂直磁気記録方式は、垂直磁気記録媒体の記録層を基板面に垂直な方向に磁化させて情報を記録するため、記録された情報が面内記録方式よりも消失し難い。そのため、垂直磁気記録方式は、面内磁気記録方式よりも高密度記録が可能である。

垂直磁気記録媒体の高記録密度化のためには、１ビットに相当する単位磁化領域の微小化が不可欠である。しかし、単位磁化領域の微小化に伴い、熱エネルギーが磁化に与える影響が大きくなる。単位磁化領域内の磁化が熱エネルギーによりランダムな方向に向き安くなり、時間経過につれて残留磁化の大きさが低下し、残留磁化の熱安定性が低下するという、いわゆる熱揺らぎの問題を生じる。そこで、記録層に熱エネルギーに抗し得るより大きな磁気異方性定数を有する強磁性材料を用いることが提案されている。

しかし、記録層の磁気異方性定数を大きくすると記録の際に磁化を反転するために必要な記録磁界が増加するため、記録し難くなる。

このように、熱揺らぎおよび記録磁界の増大を同時に解決するために、磁気異方性定数の互いに異なる２層の強磁性層を積層した記録層を有する垂直磁気記録媒体が提案されている。
特開２００３−１５７５１６号公報

しかしながら、２層の磁性層を積層した場合、上側の磁性層が下側の磁性層の結晶構造や結晶配向性、結晶粒子の粒径分布等の影響を受けてしまう。そのため、２層の磁性層の保磁力等の磁気特性が類似したものとなり、互い異なる磁気特性を有する２層の磁性層を形成することが困難であるという問題を生ずる。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、複数の磁性層からなる記録層を有する垂直磁気記録媒体において、それぞれの磁性層の磁気特性が制御可能で、かつ残留磁化の熱安定性が良好な垂直磁気記録媒体および磁気記憶装置を提供することである。

本発明の一観点によれば、前記基板上に記録層が形成された垂直磁気記録媒体であって、前記記録層は、基板側から第１の磁性層、成長遮断層、および第２の磁性層がこの順に積層されてなり、前記第１の磁性層および第２の磁性層は、基板面に略垂直な磁化容易軸を有する強磁性材料からなる磁性粒子を含み、前記成長遮断層は非晶質の強磁性材料からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。

本発明によれば、成長遮断層は非晶質材料からなるので、第２の磁性層の結晶成長において第１の磁性層の結晶構造、例えば、磁性粒子の粒径や配向等の影響を受けることを回避できる。したがって、第２の磁性層は、その保磁力等の磁気特性や磁性粒子の粒径が第１の磁性層の影響を受けずに制御可能となる。

さらに、成長遮断層が強磁性材料からなるので、成長遮断層は第１の磁性層と強磁性的に結合し、さらに成長遮断層は第２の磁性層に強磁性的に結合するので、第１の磁性層と第２の磁性層とが強磁性的に結合する。したがって、記録層に情報として記録された残留磁化の熱安定性が良好である。

本発明の他の観点によれば、磁気ヘッドを有する記録再生手段と、上記の垂直磁気記録媒体と、を備える磁気記憶装置が提供される。

本発明によれば、磁気記憶装置は、良好な記録容易性を確保可能となり、さらに、残留磁化の熱安定性が良好である。

本発明によれば、複数の磁性層からなる記録層を有する垂直磁気記録媒体において、それぞれの磁性層の磁気特性が制御可能で、かつ残留磁化の熱安定性が良好な垂直磁気記録媒体および磁気記憶装置を提供できる。

以下図面を参照しつつ実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図、図２は、図１に示す垂直磁気記録媒体の要部を模式的に示した拡大図である。

図1および図２を参照するに、第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体１０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打積層体１２、シード層１３、中間層１４、記録層１５、保護膜１９、および潤滑層２０を順次積層した構成からなる。

基板１１は、例えば、プラスチック基板、結晶化ガラス基板、強化ガラス基板、Ｓｉ基板、アルミニウム合金基板などから構成される。垂直磁気記録媒体１０が磁気ディスクの場合は、円盤状の基板が用いられる。また、垂直磁気記録媒体１０が磁気テープの場合はポリエステル（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、耐熱性に優れたポリイミド（ＰＩ）などのフィルムを基板１１として用いることができる。

軟磁性裏打積層体１２は、２つの非晶質軟磁性層１２ａ，１２ｂとそれらの間に形成された非磁性結合層１２ｃからなる。非晶質軟磁性層１２ａ，１２ｂの各々の磁化は、非磁性結合層１２ｃを介して反強磁性的に結合している。非晶質軟磁性層１２ａ，１２ｂは、それぞれ、例えば膜厚が５０ｎｍ〜２μｍであり、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃ、およびＢから選択された少なくとも１種の元素を含む非晶質の軟磁性材料からなる。非晶質軟磁性層１２ａ，１２ｂの具体的材料としては、例えば、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＣｒＮｂ、ＣｏＦｅＢ、およびＮｉＦｅＮｂ等が挙げられる。

非晶質軟磁性層１２ａ，１２ｂは、基板１１が円盤状の場合、磁化容易軸が径方向に設定されることが好ましい。これにより、残留磁化状態では、例えば、非晶質軟磁性層１２ａの磁化の向きが内周方向、非晶質軟磁性層１２ｂの磁化の向きが外周方向となる。このような構成とすることにより、非晶質軟磁性層１２ａ，１２ｂ中に磁区の形成を抑制し、磁区と磁区との界面から漏れ磁界が発生することを抑制できる。

非晶質軟磁性層１２ａ，１２ｂは互いに同じ組成の軟磁性材料を用いることが好ましく、さらには、非晶質軟磁性層１２ａ，１２ｂのそれぞれの膜厚は互いに同等であることが好ましい。これにより、非晶質軟磁性層１２ａおよび１２ｂから漏れるそれぞれの磁界が互いに打ち消し合うので、磁気ヘッドの再生素子のノイズが抑制される。なお、非晶質軟磁性層１２ａおよび１２ｂは互いに異なる組成の軟磁性材料を用いてもよい。

非磁性結合層１２ｃは、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ系合金、Ｒｈ系合金、およびＩｒ系合金からなる群のうちいずれかの非磁性材料から選択される。Ｒｕ系合金としてはＲｕに、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、およびＭｎのうちいずれか一つを少なくとも含む非磁性材料が好適である。非磁性結合層１２ｃは、その膜厚が非晶質軟磁性層１２ａと非晶質軟磁性層１２ｂとが反強磁性的に交換結合する範囲に設定される。その範囲は、０．４ｎｍ〜１．５ｎｍである。

なお、軟磁性裏打積層体１２は、非晶質軟磁性層１２ｂの上にさらに非磁性結合層と非晶質軟磁性層との積層体を設けた構成としてもよく、さらにこの積層体を複数積層した構成としてもよい。但し、この場合、軟磁性裏打積層体１２の各々の非晶質軟磁性層１２ａ，１２ｂの単位体積当たりの残留磁化と膜厚との積の総和を略０（零）とすることが好ましい。これにより、軟磁性裏打積層体１２からの漏れ磁束を略０（零）とすることができる。

シード層１３は、例えば膜厚が２ｎｍ〜１０ｎｍ（好ましくは２ｎｍ〜５ｎｍ）であり、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｈｆ、およびＭｇからなる群のうち少なくとも１種の非晶質の非磁性材料からなる。シード層１３は非晶質状態であるため、この上の中間層１４の結晶配向に影響を与えない。そのため、中間層１４が自己組織的に結晶配向し易くなり、結晶配向性が向上する。

中間層１４は非磁性の材料からなる。中間層１４の材料として、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＴａおよびＲｕ合金からなる群のうちいずれか１種の非磁性材料からなることが好ましい。Ｒｕ合金は、ｈｃｐ（六方細密充填）結晶構造を有するＲｕ−Ｘ合金（ＸはＴａ、Ｎｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、およびＣからなる群のうち少なくとも１種からなる。）からなる。

中間層１４は、第１磁性層１６に後述するＣｏ合金を用いる場合は、格子整合が良好な点でＲｕまたはＲｕ−Ｘ合金が選択されることが好ましい。Ｒｕの（０００２）結晶面にＣｏの（０００２）結晶面が成長し、第１磁性層１６の磁化容易軸が基板面に垂直に配向させられる。

さらに、中間層１４は、ＲｕまたはＲｕ−Ｘ合金からなる結晶粒子（以下、「Ｒｕ結晶粒子」と略称する。）が互いに空間により離隔された構造（「中間層構造Ａ」と称する。）を有してもよい。Ｒｕ結晶粒子が互いに略均等に離隔されるので、第１磁性層１６を構成する磁性粒子１６ａがＲｕ結晶粒子の配置を引き継いで、磁性粒子１６ａの粒径分布の分布幅を狭くできる。その結果、媒体ノイズが低減されてＳＮ比が向上する。なお、Ｒｕ結晶粒子は上述したように（０００２）結晶面が成長するので、第１磁性層１６がＣｏ合金の強磁性材料の場合は、Ｃｏの（０００２）結晶面が成長し、磁化容易軸が基板面に垂直に配向させられる。このような中間層１４の形成方法は、スパッタ法により、上述したＲｕあるいはＲｕ−Ｘ合金からなるスパッタターゲットを用いて、不活性ガス（例えばＡｒガス）雰囲気で、堆積速度を２ｎｍ／秒以下の範囲で、かつ雰囲気ガス圧力を２．６６Ｐａ以上の範囲に設定して成膜する。但し、堆積速度は生産効率が過度に低下しない点で、なお、不活性ガスに酸素ガスを添加してもよく、これによりＲｕ結晶粒子同士の分離が良好となる。

さらに、中間層１４は、Ｒｕ結晶粒子を非固溶層が取り囲み、Ｒｕ結晶粒子同士を互いに離隔する構造（「中間層構造Ｂ」と称する。）を有してもよい。このような構造によっても、Ｒｕ結晶粒子が互いに略均等に離隔されるので、第１磁性層１６を構成する第１磁性層１６ａがＲｕ結晶粒子の配置を引き継いで、第１磁性層１６ａの粒径分布の分布幅が狭くなる。その結果、媒体ノイズが低減されてＳＮ比が向上する。非固溶層は、ＲｕまたはＲｕ−Ｘ合金と固溶しない材料であれば特に限定されないが、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、Ｔｉ、およびＭｇから選択されるいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｎ、およびＣから選択される少なくともいずれか１種の元素との化合物からなることが好ましい。このような非磁性材料としては、例えば、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＭｇＯなどの酸化物や、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＴｉＮ、Ｍｇ₃Ｎ₂などの窒化物や、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、ＴｉＣなどの炭化物が挙げられる。

記録層１５は、中間層１４側から第１磁性層１６、成長遮断層１７、および第２磁性層１８がこの順に積層されてなる。成長遮断層１７は強磁性材料からなるので第１磁性層１６と第２磁性層１８とは成長遮断層１７を介して強磁性的に結合しており、略一体となって記録された情報を保持する。

第１磁性層１６および第２磁性層１８は、多数の磁性粒子（強磁性の結晶粒子）１６ａ，１８ａを含んでいる。具体的には、第１磁性層１６あるいは第２磁性層１８は、磁性粒子１６ａ，１８ａ同士が非磁性の結晶粒界部により離隔された多結晶体（連続膜）でもよく、磁性粒子１６ａ，１８ａ同士が非磁性の非固溶相や空隙部により互いに離隔された、いわゆるグラニュラ構造を有してもよい。なお、図２には、磁性粒子１６ａ，１８ａ同士が非固溶相１６ｂ，１８ｂにより離隔された第１磁性層１６および第２磁性層１８を示している。

成長遮断層１７は非晶質の強磁性材料からなる。成長遮断層１７は強磁性であるので、成長遮断層１７は第１磁性層１６と強磁性的に結合し、さらに成長遮断層１７は第２磁性層１８に強磁性的に結合するので、第１磁性層１６と第２磁性層１８とが強磁性的に結合する。したがって、残留磁化の熱安定性が良好である。

さらに、成長遮断層１７は、非晶質であり結晶構造を有しないので、第２磁性層１８は、第１磁性層１６の結晶構造や第１磁性層１６ａの粒径の影響を受けずに成長遮断層１７の上に結晶成長する。そのため、第２磁性層１８は、その保磁力等の磁気特性や磁性粒子１８ａの粒径が第１磁性層１６の影響を受けずに制御可能となる。

成長遮断層１７の材料としては、例えば、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＮｂ等の遷移元素を含む非晶質強磁性材料や、遷移元素および希土類元素を含む非晶質強磁性材料が挙げられる。

さらに、成長遮断層１７の好ましい材料としては、Ｔｂ、Ｇｄ、およびＤｙからなる群のうち少なくとも１種の希土類元素ＲＥと、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＮｉからなる群のうち少なくとも１種の遷移元素ＴＭとのＲＥ−ＴＭ合金が挙げられる。ＲＥ−ＴＭ合金は、基板面に対して垂直方向に磁化容易軸が配向し易い。そのため、成長遮断層１７の磁化は、第１磁性層１６および第２磁性層１８の磁化とその方向が互いに平行となり、第１磁性層１６と第２磁性層１８との強磁性結合が効率良く形成される。また、記録の際は、記録磁界が基板面に対して垂直に印加されるが、成長遮断層１７の磁化は記録磁界と平行であるので、記録磁界が横方向に広がらずに収斂される。

成長遮断層１７の好ましい材料としては、ＴｂＦｅ、ＴｂＣｏ、ＴｂＮｉ、ＴｂＦｅＣｏ、ＴｂＦｅＮｉ、ＴｂＣｏＮｉ、ＴｂＦｅＣｏＮｉ、ＧｄＦｅ、ＧｄＮｉ、ＧｄＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＮｉ、ＧｄＣｏＮｉ、ＧｄＦｅＣｏＮｉ、ＤｙＦｅ、ＤｙＣｏ、ＤｙＮｉ、ＤｙＦｅＮｉ、ＤｙＦｅＣｏ、ＤｙＣｏＮｉ、ＤｙＦｅＣｏＮｉ、ＣｏＮｂＺｒが挙げられる。

また、ＲＥ−ＴＭ合金は、希土類元素ＲＥの磁気モーメントと遷移元素ＴＭの磁気モーメントが反平行となっているので、第１磁性層１６と第２磁性層１８が安定して強磁性結合する点で、遷移元素ＴＭの含有量が希土類元素ＲＥの含有量よりも多い方が好ましい。

また、成長遮断層１７はその膜厚が１ｎｍ〜４ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。成長遮断層１７の膜厚が１ｎｍを切ると、第１磁性層１６の結晶構造の影響を第２磁性層１８が受け易くなる。また、成長遮断層１７の膜厚が４ｎｍを超えると強磁性材料によっては第１磁性層１６と第２磁性層との強磁性結合が弱くなる傾向がある。

第１磁性層１６および第２磁性層１８の磁性粒子１６ａ，１８ａは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、およびＣｏＣｒＰｔ−Ｍからなる群のうち、いずれかの強磁性材料から構成される。ここで、Ｍは、Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、およびＣｕからなる群のうち少なくとも１種から選択される。磁性粒子１６ａ，１８ａは膜厚方向に磁化容易軸を有する。

第１磁性層１６および第２磁性層１８の磁性粒子１６ａ，１８ａは、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、およびＣｏＣｒＰｔ−Ｍからなる群のうち、いずれかの強磁性材料から構成されることが好ましい。このようなＣｏ合金とすることで、磁化容易軸が基板面に垂直に配向する。特に第２磁性層１８は成長遮断層１７上に自己組織的に磁化容易軸が基板面に垂直に配向し易くなる。また、第１磁性層１６は、中間層１４がＲｕまたはＲｕ−Ｘ合金からなる場合は、Ｒｕ（０００２）面上に、良好な格子整合によりＣｏ（０００２）結晶面が成長し、磁化容易軸が基板面に垂直に配向する。

第１磁性層１６の膜厚は、６ｎｍ〜１５ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。また、第２磁性層１８の膜厚は４ｎｍ〜８ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。

第１磁性層１６あるいは第２磁性層１８が上述した多結晶体の場合、第１磁性層１６および第２磁性層１８自体が、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、およびＣｏＣｒＰｔ−Ｍからなる群のうち、いずれかの強磁性材料から構成されるＣｏ合金であることが好ましい。この場合はＣｒによる偏析構造が生じ、磁性粒子１６ａ，１８ａよりもＣｒを多く含有する非磁性の結晶粒界部によって磁性粒子１６ａ，１８ａ同士が離隔される。

第１磁性層１６あるいは第２磁性層１８がグラニュラ構造を有する場合、非固溶相１６ｂ，１８ｂは、磁性粒子１６ａ，１８ａの強磁性合金と固溶あるいは化合物を形成しない非磁性材料から構成される。非固溶１６ｂ，１８ｂの非磁性材料は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、Ｔｉ、及びＭｇから選択されるいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｎ、及びＣから選択される少なくともいずれか１種の元素との化合物からなり、例えば、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＭｇＯなどの酸化物や、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＴｉＮ、Ｍｇ₃Ｎ₂などの窒化物や、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、ＴｉＣなどの炭化物が挙げられる。磁性粒子１６ａ，１８ａはこのような非磁性材料よりなる非固溶相１６ｂ，１８ｂによって、隣り合う磁性粒子１６ａ，１８ａと物理的に離隔されるので磁気的相互作用が低減され、その結果、媒体ノイズを低減することができる。

また、記録層１５は、図２に示すように、第１磁性層１６および第２磁性層１８がグラニュラ構造を有することが好ましい。これにより、第１磁性層１６および第２磁性層１８の各々の磁性粒子１６ａ，１８ａが非固溶相１６ｂ，１８ｂに離隔されているので、媒体ノイズが低下し、記録層１５全体のＳＮ比が良好となる。以下、第１磁性層１６および第２磁性層１８がグラニュラ構造を有する場合について説明する。

第２磁性層１８の非固溶相１８ｂの含有量は、第１磁性層１６の非固溶相１６ｂの含有量よりも多いことが好ましい。これにより、媒体ノイズが低下し、ＳＮ比が良好となる。さらに、第１磁性層１６の非固溶相１６ｂの含有量は５ａｔ％〜１０ａｔ％の範囲に設定されることが好ましく、第２磁性層１８の非固溶相１８ｂの含有量は１０ａｔ％〜２０ａｔ％の範囲に設定されることが好ましい。さらにこの場合、第２磁性層１８の膜厚は、第１磁性層１６の膜厚よりも小さいことが好ましい。これにより、適度な再生出力を確保できる。

また、第２磁性層１８の異方性磁界は第１磁性層１６の異方性磁界よりも小さく設定されることが好ましい。これにより、記録容易性を向上することができる。この場合、第１磁性層１６および第２磁性層１８の組成がＣｏＣｒＰｔのとき、第２磁性層１８の方が、第１磁性層１６よりもＰｔ含有量を少なく設定される。さらにこの場合、第２磁性層１８のＰｔ含有量を０ａｔ％としてもよい。

さらに、中間層１４がＲｕまたはＲｕ−Ｘ合金からなることが好ましい。これにより、第１磁性層１６は、Ｒｕ（０００２）面上に、良好な格子整合によりＣｏ（０００２）結晶面が成長し、磁化容易軸が基板面に垂直に配向する。このため、第１磁性層１６は、垂直保磁力Ｈｃ（基板面に垂直方向に磁界を印加して得られる保磁力）が向上する。したがって、第１磁性層１６の垂直保磁力Ｈｃと異方性磁界Ｈｋとの比Ｈｃ／Ｈｋを増加できる。これにより、第１磁性層１６の異方性磁界Ｈｋを比較的小さく設定しつつ、垂直保磁力Ｈｃを大きくできるため、記録容易性が良好で、かつ残留磁化の熱安定性が良好な記録層１５を形成し易くなる。なお、記録容易性は異方性磁界Ｈｋが小さいほど良好となる傾向を有する。

なお、以上では記録層１５が２層の磁性層を有する場合を説明したが３層以上の磁性層を有してもよい。その場合、上下に隣接する磁性層の間に必ず成長遮断層１７を設けてもよく、いずれか２層の磁性層の間に成長遮断層１７を設けてもよい。

保護膜１９は、例えば膜厚が０．５ｎｍ〜１５ｎｍのアモルファスカーボン、水素化カーボン、窒化カーボン、酸化アルミニウム等により構成される。

潤滑層２０は、例えば膜厚が０．５ｎｍ〜５ｎｍのパーフルオロポリエーテルが主鎖の潤滑剤などにより構成される。潤滑層２０は、保護膜１９の材料に応じて設けてもよく、設けなくともよい。

本実施の形態の垂直磁気記録媒体１０は、記録層１５が第１磁性層１６、第２磁性層１８、および第１磁性層１６と第２磁性層１８との間に成長遮断層１７が設けられた構成を有する。成長遮断層１７は非晶質材料からなるので、第２磁性層１８が第１磁性層１６の結晶構造に影響を受けることを回避できる。したがって、第２磁性層１８は、その垂直保磁力等の磁気特性や磁性粒子１８ａの粒径等を第１磁性層１６の影響を受けずに制御可能となる。さらに、第１磁性層１６と第２磁性層１８に上述した異方性磁界の関係を設定することで、良好な記録容易性を確保できる。

さらに、成長遮断層１７が強磁性材料からなるので、成長遮断層１７は第１磁性層１６と強磁性的に結合し、さらに成長遮断層１７は第２磁性層１８に強磁性的に結合するので、第１磁性層１６と第２磁性層１８とが強磁性的に結合する。したがって、残留磁化の熱安定性が良好である。

なお、上述したようにシード層１３および中間層１４を設けることが好ましいが、いずれか一方を省略してもよい。また、軟磁性裏打積層体１２は、上述したように軟磁性非晶質層１２ａおよび１２ｂが反強磁性的に交換結合した構造が好ましいが、その代わりに軟磁性非晶質層１２ａが１層のみでもよい。

次に、図１を参照しつつ、第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の製造方法を説明する。

最初に、基板１１の表面を洗浄・乾燥後、基板１１上に上述した軟磁性裏打積層体１２の非晶質軟磁性層１２ａ、非磁性結合層１２ｃ、および非晶質軟磁性層１２ｂを、この順でスパッタ法により形成する。

次いで、軟磁性裏打積層体１２上にスパッタ装置を用いて、上述した材料からなるスパッタターゲットを用いてシード層１３を形成する。スパッタ装置は予め１０^-7Ｐａまで排気可能な超高真空スパッタ装置を用いることが好ましい。具体的には、シード層１３は、例えばＤＣマグネトロン法によりＡｒガス雰囲気中で圧力０．４Ｐａに設定して形成する。この際、基板１１の加熱は行わない方が好ましい。非磁性軟磁性層１２ａ，１２ｂの結晶化を抑制することができる。もちろん、非磁性軟磁性層１２ａ，１２ｂの結晶化を伴わない程度の温度、例えば１５０℃程度あるいはそれ以下の温度に加熱してもよい。なお、基板１１の加熱は、シード層１３〜保護膜１９の各層において同様である。

次いで、シード層１３上にスパッタ装置を用いて、例えばＤＣマグネトロン法によりＡｒガス雰囲気中で圧力０．４Ｐａに設定して中間層１４を形成する。

次いで、中間層１４上にスパッタ装置を用いて、上述した材料からなるスパッタターゲットを用いて第１磁性層１６、成長遮断層１７、第２磁性層１８を順次形成する。スパッタ装置はＤＣマグネトロンスパッタ法でもよく、ＲＦマグネトロンスパッタ法のいずれを用いてもよい。第１磁性層１６あるいは第２磁性層１８にグラニュラ構造を有する磁性層を形成する場合は、磁性粒子１６ａ，１８ａの磁性材料と非固溶相１６ｂ，１８ｂの非磁性材料を複合化したスパッタターゲットを用い、不活性ガス、あるいは、不活性ガスに非固溶相１６ｂ，１８ｂの非磁性材料が含む酸素あるいは窒素を添加した雰囲気で成膜する。なお、磁性粒子１６ａ，１８ａの磁性材料と、非固溶相１６ｂ，１８ｂの非磁性材料のそれぞれのスパッタターゲットを同時スパッタしてもよい。これにより、磁性粒子１６ａ，１８ａと、磁性粒子１６ａ，１８ａを囲む非固溶相１６ｂ，１８ｂからなる磁性層１６，１８が形成される。

なお、第１磁性層１６あるいは第２磁性層１８として、磁性粒子１６ａ，１８ａと、磁性粒子を囲む空隙部からなる磁性層１６ａ，１８ａを形成する場合は、ＤＣマグネトロンスパッタ法あるいはＲＦマグネトロン法ＤＣマグネトロン法により、磁性粒子１６ａ，１８ａの磁性材料のスパッタターゲットを用い、不活性ガス雰囲気、例えばＡｒガス雰囲気で、圧力を２．００Ｐａ〜８．００Ｐａ（好ましくは２．００Ｐａ〜３．９９Ｐａ）の範囲に設定して成膜する。これにより、磁性粒子１６ａ，１８ａの周囲には空隙部が形成される。

次いで、第２磁性層１８上に、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＦＣＡ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｃａｔｈｏｄｉｃ Ａｒｃ）法等を用いて保護膜１９を形成する。次いで、保護膜１９の表面に、引き上げ法、スピンコート法、液面低下法等により潤滑剤を塗布し、潤滑層２０を形成する。以上により、第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体１０が形成される。

次に、第１の実施の形態に係る実施例および本発明によらない比較例を説明する。

［実施例］
実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成で作製した。なお、括弧内の数値は膜厚を示す。

ガラス基板
軟磁性裏打ち層：ＣｏＺｒＮｂ膜（１００ｎｍ）
中間層：Ｒｕ膜（２０ｎｍ）
第１磁性層：（ＣｏＣｒＰｔ₁₀）₉₀−（ＳｉＯ₂）₁₀膜（１０ｎｍ）
成長遮断層：Ｔｂ₁₈Ｆｅ₇₀Ｃｏ₁₂膜（２ｎｍ）
第２磁性層：（Ｃｏ₈₀Ｃｒ₂₀）₈₅−（ＳｉＯ₂）₁₅膜（６ｎｍ）
保護膜：カーボン膜（３ｎｍ）
潤滑層：パーフルオロポリエーテル（１．５ｎｍ）
なお、上記材料の組成は原子％で表している。また、以下も同様である。

実施例の垂直磁気記録媒体は、ガラス基板を洗浄・乾燥後、基板加熱を行わないで、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ａｒガス雰囲気中、圧力０．２６６Ｐａ（２ｍＴｏｒｒ）に設定して、ＣｏＺｒＮｂ膜、Ｔａ膜、Ｒｕ膜を上記の膜厚にこの順で形成した。

次いで、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、第１磁性層の（ＣｏＣｒＰｔ₁₀）₉₀−（ＳｉＯ₂）₁₀膜、Ｔｂ₁₈Ｆｅ₇₀Ｃｏ₁₂膜、第２磁性層の（Ｃｏ₈₀Ｃｒ₂₀）₈₅−（ＳｉＯ₂）₁₅膜、カーボン膜を形成した。さらに、浸漬法によりパーフルオロポリエーテル膜を形成し、実施例の垂直磁気記録媒体を得た。

［比較例］
比較例の垂直磁気記録媒体として、成長遮断層を設けない以外は実施例の垂直磁気記録媒体と同様の構成および作成条件の垂直磁気記録媒体を作製した。

図３は、実施例および比較例の第１および第２磁性層の磁性粒子の特性図である。なお、図３には、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により、総合倍率３０万倍として、４５０個の磁性粒子をサンプリングして、第１磁性層および第２磁性層の磁性粒子の平均粒径および粒径の分散（粒径分散）を求めた。

図３を参照するに、実施例および比較例の第１磁性層の磁性粒子の平均粒径は同等であるが、第２磁性層の磁性粒子の平均粒径は、比較例が９．３ｎｍであるの対して、実施例は６．３ｎｍであり、大幅に低減されていることが分かる。すなわち、比較例の場合は、第２磁性層の磁性粒子が第１磁性層の磁性粒子上に成長しているため、第１磁性層の磁性粒子よりも肥大化するためである。これに対して、実施例の場合は、第２磁性層は成長遮断層上に形成されているので、第１磁性層の磁性粒子の影響を受けず、第２磁性層はそれ自体の形成条件で磁性粒子の粒径が決定されるためである。したがって、第２磁性層の磁性粒子の粒径を制御可能であり、特に、第２磁性層の磁性粒子の平均粒径を小さくできることが分かる。

さらに、本願発明者は、実施例の構成において成長遮断層のＴｂ₁₈Ｆｅ₇₀Ｃｏ₁₂膜の膜厚をそれぞれ１．０ｎｍ、１．５ｎｍ、および３．０ｎｍとした垂直磁気記録媒体を作製して、第２磁性層の平均粒径および粒径分散を求めたが、上記実施例のばあいと略同等であった。このことから、成長遮断層の膜厚が１．０ｎｍ〜３．０ｎｍの範囲で第１磁性層の影響が第２磁性層に及ばないことを確認できた。

また、実施例の第２磁性層の粒径分散は１．３ｎｍであり、比較例の１．５ｎｍよりも小さく、磁性粒子の粒径のばらつきが抑制されていることが分かる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体を備えた磁気記憶装置に係るものである。

図４は、本発明の実施の第２の実施の形態に係る磁気記憶装置の要部を示す図である。図４を参照するに、磁気記憶装置５０は大略ハウジング５１からなる。ハウジング５１内には、スピンドル（図示されず）により駆動されるハブ５２、ハブ５２に固定され回転される垂直磁気記録媒体５３、アクチュエータユニット５４、アクチュエータユニット５４に取り付けられ垂直磁気記録媒体５３の半径方向に移動するアーム５５およびサスペンション５６、サスペンション５６に支持された磁気ヘッド５８が設けられている。

磁気ヘッド５８は、例えば、単磁極型記録ヘッドとＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子（微小なため図示されず。）を備えた再生ヘッドから構成される。

単磁極型記録ヘッドは、図示を省略するが垂直磁気記録媒体５３に記録磁界を印加するための、軟磁性材料からなる主磁極と、主磁極に磁気的に接続されたリターンヨークと、主磁極とリターンヨークに記録磁界を誘導するための記録用コイルなどから構成されている。単磁極型記録ヘッドは、主磁極から記録磁界を垂直磁気記録媒体５３に対して垂直方向に印加して、垂直磁気記録媒体５３の記録層に垂直方向の磁化を形成する。

また、再生ヘッドはＧＭＲ素子を備え、ＧＭＲ素子は、垂直磁気記録媒体５３の磁化が漏洩する磁界の方向を抵抗変化として感知して垂直磁気記録媒体５３の記録層に記録された情報を得ることができる。なお、ＧＭＲ素子の代わりにＴＭＲ（Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子等を用いることができる。

垂直磁気記録媒体５３は、第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体である。垂直磁気記録媒体５３は、第２磁性層が第１磁性層の影響を受けずに磁気特性や磁性粒子の粒径を制御可能である。すなわち、第１磁性層と第２磁性層との磁気特性や磁性粒子の粒径等をそれぞれ制御可能である。これにより、第１磁性層と第２磁性層に上述した関係を設定することで、良好な記録容易性を確保できる。さらに、残留磁化の熱安定性が良好である。

なお、第２の実施の形態に係る磁気記憶装置５０の基本構成は、図４に示すものに限定されるものではなく、磁気ヘッド５８は上述した構成に限定されず、公知の磁気ヘッドを用いることができる。また、本発明で用いる垂直磁気記録媒体５３は、磁気ディスクに限定されず磁気テープであってもよい。

第２の実施の形態によれば、磁気記憶装置５０は、良好な記録容易性を確保可能であり、さらに、残留磁化の熱安定性が良好である。

以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１） 前記基板上に記録層が形成された垂直磁気記録媒体であって、
前記記録層は、基板側から第１の磁性層、成長遮断層、および第２の磁性層がこの順に積層されてなり、
前記第１の磁性層および第２の磁性層は、基板面に略垂直な磁化容易軸を有する強磁性材料からなる磁性粒子を含み、
前記成長遮断層は非晶質の強磁性材料からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
（付記２） 前記成長遮断層は、その膜厚が１ｎｍ〜４ｎｍの範囲に設定されることを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録媒体。
（付記３） 前記成長遮断層は、Ｔｂ、Ｇｄ、およびＤｙからなる群のうち少なくとも１種の希土類元素と、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＮｉからなる群のうち少なくとも１種の遷移元素との合金からなることを特徴とする付記１または２記載の垂直磁気記録媒体。
（付記４） 前記成長遮断層は、遷移元素の含有量が、希土類元素の含有量よりも多いことを特徴とする付記３記載の垂直磁気記録媒体。
（付記５） 前記第１の磁性層および第２の磁性層は、磁性粒子が、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金からなる群のうちいずれか１種の材料からなることを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載の垂直磁気記録媒体（ここで、前記Ｍは、Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕおよびこれらの合金からなる群のうち少なくとも１種の材料からなる。）。
（付記６） 前記第１の磁性層および第２の磁性層は、複数の磁性粒子と、該磁性粒子を互いに離隔する空隙部あるいは非磁性の非固溶相からなり、
前記非固溶層は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、およびＭｇからなる群のうちいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｃ、およびＮからなる群のうち少なくともいずれか１種の元素との化合物であることを特徴とする付記１〜５のうち、いずれか一項記載の垂直磁気記録媒体。
（付記７） 前記第２の磁性層の非固溶層の含有量は、第１の磁性層の非固溶層の含有量よりも多いことを特徴とする付記６記載の垂直磁気記録媒体。
（付記８） 前記第２の磁性層の膜厚は、第１の磁性層の膜厚よりも小さいことを特徴とする付記７記載の垂直磁気記録媒体。
（付記９） 磁気ヘッドを有する記録再生手段と、
付記１〜８のうち、いずれか一項記載の垂直磁気記録媒体と、を備える磁気記憶装置。

本発明の第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の断面図である。 図１に示す垂直磁気記録媒体の要部を模式的に示した拡大図である。 実施例および比較例の第１および第２磁性層の磁性粒子の特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気記憶装置の要部平面図である。

符号の説明

１０，５３ 垂直磁気記録媒体
１１ 基板
１２ 軟磁性裏打積層体
１２ａ，１２ｂ 非晶質軟磁性層
１２ｃ 非磁性結合層
１３ シード層
１４ 中間層
１５ 記録層
１６ 第１磁性層
１６ａ，１８ａ 磁性粒子
１６ｂ，１８ｂ 非固溶相
１７ 成長遮断層
１８ 第２磁性層
１９ 保護膜
２０ 潤滑層
５０ 磁気記憶装置
５８ 磁気ヘッド

Claims (5)

1. 前記基板上に記録層が形成された垂直磁気記録媒体であって、
   前記記録層は、基板側から第１の磁性層、成長遮断層、および第２の磁性層がこの順に積層されてなり、
   前記第１の磁性層および第２の磁性層は、基板面に略垂直な磁化容易軸を有する強磁性材料からなる磁性粒子を含み、
   前記成長遮断層は非晶質の強磁性材料からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 前記成長遮断層は、Ｔｂ、Ｇｄ、およびＤｙからなる群のうち少なくとも１種の希土類元素と、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＮｉからなる群のうち少なくとも１種の遷移元素との合金からなることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
3. 前記成長遮断層は、遷移元素の含有量が、希土類元素の含有量よりも多いことを特徴とする請求項２記載の垂直磁気記録媒体。
4. 前記第１の磁性層および第２の磁性層は、複数の磁性粒子と、該磁性粒子を互いに離隔する空隙部あるいは非磁性の非固溶相からなり、
   前記非固溶層は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、およびＭｇからなる群のうちいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｃ、およびＮからなる群のうち少なくともいずれか１種の元素との化合物であることを特徴とする請求項３記載の垂直磁気記録媒体。
5. 磁気ヘッドを有する記録再生手段と、
   請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の垂直磁気記録媒体と、を備える磁気記憶装置。

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