JP2008084413A - 磁気記録媒体、磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べてＳ／Ｎ比（信号とノイズとの比）が高く且つ実効書き込みコア幅が小くて、記録密度のより一層の向上が可能な磁気記録媒体、その磁気記録媒体の製造方法及びその磁気記録媒体を用いた磁気記録装置を提供する。
【解決手段】基板１の上に、裏打層２、ＦｅＣｏＢシード層３、ｆｃｃ構造の結晶配向制御層４、非磁性下地層５、第１記録層６、第２記録層７及び保護層８を形成する。裏打層２は、第１軟磁性層２ａ、非磁性分断層２ｂ及び第２軟磁性層２ｃの３層により構成される。第１記録層６は磁性粒子６ｂが非磁性体６中に分散したグラニュラ構造を有し、第２記録層７は非グラニュラ構造を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、垂直磁気記録方式の磁気記録媒体、その磁気記録媒体の製造方法及びその磁気記録媒体を用いてデータを磁気的に記録する磁気記録装置に関する。

近年、磁気記録装置（ハードディスク）は、コンピュータだけでなく、ハードディスクビデオレコーダ等の映像記録機器や携帯型音楽再生装置等にも使用されるようになった。それに伴い、磁気記録装置のより一層の小型化及び大容量化が要求されている。

磁気記録装置の小型化及び大容量化を実現するためには、記録密度の向上が必須である。従来は、データを記録する記録層の磁化方向を面内方向とする面内磁気記録方式の記録媒体（磁気ディスク）を用いた磁気記録装置が一般的であった。しかし、この種の磁気記録装置では、記録媒体の記録密度が高くなるのに伴って、記録磁界や熱揺らぎにより記録ビットが消失するという現象が発生し、高密度化が限界に達しつつあると考えられている。そこで、記録ビットが熱的に安定で面内記録方式の記録媒体よりも更に高密度化が可能な垂直磁気記録方式の記録媒体（以下、「垂直磁気記録媒体」という）を用いた磁気記録装置が開発され、実用化されている。垂直磁気記録媒体では、記録層の磁化の方向が記録層の面に対し垂直な方向になる。

垂直磁気記録媒体では、面内記録方式の記録媒体と同様に、熱によって磁化の向きが変化する現象（すなわち、熱揺らぎ）に対する耐性（熱揺らぎ耐性）が求められるとともに、磁気的なノイズが少ないこと（低ノイズ性）が求められる。熱揺らぎ耐性と低ノイズ性とを両立させるためには、記録層の磁化容易軸の方向を揃えること、記録層の磁性粒子の孤立化を促進すること、及び記録層の抗磁力を高くすることが必要となる。

しかし、単に記録層の磁性粒子の孤立化を促進し、記録層の抗磁力を高くすると、磁気ヘッドで発生する記録磁界以上に記録層の飽和磁界が増大してしまうので、記録層の書き込み能力が低下し、その結果ノイズが増加してしまうという問題が発生する。このため、低ノイズ性、熱揺らぎ耐性及び書き込み能力のバランスをとりながら高密度化を図ることが重要となる。

特許文献１には、磁気記録用磁性膜を、フェリ磁性体の非晶質合金からなる磁性層と、その磁性層よりも大きな飽和磁化を有する垂直磁化層との２層構造とすることにより、ノイズが低減し、再生出力が増大することが記載されている。

特許文献２には、基板上に、第１下地膜、第１垂直磁性膜、第２下地膜、非磁性中間膜、第２垂直磁性膜及び保護層がこの順で積層された磁気記録媒体が記載されている。この特許文献２では、第１垂直磁性膜の磁気異方性エネルギーを第２垂直磁性膜の磁気異方性エネルギーよりも高くすることにより、良好なノイズ特性及び熱揺らぎ耐性が得られることが記載されている。

特許文献３には、下地膜を、ｈｃｐ（hexagonal close-peaked：六方最密）構造又は非晶質構造を有する第１下地層と、ｈｃｐ構造を有し優先成長方位が［０００１］の第２下地層との２層構造とし、更に垂直磁化膜を、下層垂直磁化層と該下層垂直磁化層よりも非磁性元素の濃度が低く且つ飽和磁化（Ｍｓ）及び磁気異方性エネルギー（Ｋｗ）が大きい上層垂直磁化層との２層構造とした磁気記録媒体が記載されている。

特許文献４には、裏打膜を、第１及び第２の軟磁性層と、それらの間に配置された非磁性中間層とにより構成した磁気記録媒体が記載されている。

特許文献５には、基板上に軟磁性裏打層、シード層、下地層、記録層、保護層及び潤滑層をこの順で積層した構造の垂直磁気記録媒体が記載されている。この特許文献５では、下地層を構成するＲｕ（ルテニウム）又はＲｕ合金からなる結晶粒子の間に空隙を設けている。

特許文献６の磁気記録媒体は、基板上にシード層、非磁性下地層、磁性層、保護層及び潤滑層を積層して形成されている。この特許文献６の磁気記録媒体では、非磁性下地層をｈｃｐ構造の金属層により形成し、その下のシード層をｆｃｃ（face-centered cubic lattice：面心立方）構造の金属層により形成している。

特許文献７は熱揺らぎ耐性を向上させることを目的としており、この目的を達成するものとして、垂直磁気記録媒体の磁性層を、Ｃｏを主成分とする第１及び第２の層により構成した磁気記録媒体が記載されている。この特許文献７の垂直磁気記録媒体は、第１の層にＰｔ及び酸化物を含み、第２の層にはＣｒを含み且つ酸化物を含まないことを特徴としている。

特許文献８は磁気記録層の配向性を改善することを目的としており、この目的を達成するものとして、磁気記録層の下の下地層に非磁性ＮｉＦｅＣｒを含有させた磁気記録媒体が記載されている。

特許文献９には軟磁性裏打層と磁気記録層との間に、グラニュラ構造のＲｕ金属又はＲｕ合金からなる中間層を設けた垂直磁気記録媒体が記載されている。

その他、本発明に関連する技術が非特許文献１〜４にも記載されている。
特開２００１−１４８１０９号公報 特開２００１−１０１６４３号公報 特開平１１−２９６８３３号公報 特開２００１−１５５３２１号公報 特開２００５−３５３２５６号公報 特開２００３−７７１２２号公報 特開２００４−３１０９１０号公報 特開２００２−３５８６１７号公報 特開２００４−２２０７３７号公報 IEEE Trans. Magn. Mag 38 (2002) 1976 IEEE Trans. Magn Mag-33 (1997) 2983 IEEE Trans. Magn. Mag 40 (2004) 2383 IEEE Trans. Magn. Mag 38 (2002) 1991

本発明の目的は、従来に比べてＳ／Ｎ比（信号とノイズとの比）が高く且つ実効書き込みコア幅が小くて、記録密度のより一層の向上が可能な磁気記録媒体、その磁気記録媒体の製造方法及びその磁気記録媒体を用いた磁気記録装置を提供することにある。

本発明の一観点によれば、基板と、前記基板の上に形成され、軟磁性材料により構成された裏打層と、前記裏打層の上に形成され、ＦｅＣｏＢにより構成されたシード層と、前記シード層の上に形成されたｆｃｃ（面心立方）構造の結晶配向制御層と、前記配向制御層上に形成された非磁性材料からなる下地層と、前記下地層の上に形成されてデータを磁気的に記録する記録層とを有する磁気記録媒体が提供される。

本願発明者等は、垂直磁気記録媒体の記録密度をより一層向上すべく種々実験・研究を行った。その結果、軟磁性体により構成される裏打層の上にＦｅＣｏＢシード層を形成し、そのＦｅＣｏＢシード層の上にｆｃｃ（face-centered cubic lattice：面心立方）構造の結晶配向制御層を形成し、その結晶配向制御層の上に非磁性下地層及び記録層を形成することにより、垂直磁気記録媒体の磁気特性が大幅に改善されるとの知見を得た。本発明は、このような実験・研究に基づいてなされたものである。

ＦｅＣｏＢシード層は、軟磁性であるため、裏打層の上に形成すると裏打層の一部としても機能する。このため、本発明では磁気ヘッドと裏打層との間の距離を拡大させることなく、磁気特性を改善することができる。その結果、Ｓ／Ｎ比が向上するとともに、実効コア幅が縮小する。

なお、磁気特性の改善と実効コア幅の縮小とを実現するために、裏打層をＦｅＣｏＢにより形成することも考えられる。しかしながら、その場合は以下に示す問題が発生する。すなわち、ＦｅＣｏＢ層は、通常、マグネトロンスパッタ装置を用いて基板上に成膜される。しかし、ＦｅＣｏＢは飽和磁化が大きいため、ターゲット（ＦｅＣｏＢ）の厚さを厚くすると、磁界の多くがターゲット内を通って還流するようになり、スパッタができなくなってしまう。従って、現状では、量産ベースでＦｅＣｏＢ層を裏打層として必要な厚さまで厚く形成することは困難である。

一方、本願発明では、裏打層を飽和磁化が小さい金属（例えば、ＣｏＮｂＺｒ等）により形成し、その上にＦｅＣｏＢシード層を薄く形成すればよいので、ＦｅＣｏＢシード層の形成が容易であり、量産化が容易である。

ＦｅＣｏＢシード層の代わりに、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｒ（クロム）、Ｃｕ（銅）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｔａ（タンタル）及びＷ（タングステン）のうちの少なくとも１種の元素を添加した非晶質又は微結晶のＦｅＣｏ合金の層をシード層として用いても、同様の効果を得ることができる。

本発明の他の観点によれば、基板上に、軟磁性体により構成される裏打層を形成する工程と、前記裏打層の上に、ＦｅＣｏＢからなるシード層を形成する工程と、前記シード層の上にｆｃｃ（面心立方）構造の結晶配向制御層を形成する工程と、前記結晶配向制御層の上に非磁性材料により下地層を形成する工程と、前記下地層の上に記録層を形成する工程とを有する磁気記録媒体の製造方法が提供される。

本発明方法により形成された磁気記録媒体は、従来に比べて磁気特性が大幅に改善され、Ｓ／Ｎ比が向上するとともに、実効コア幅を縮小することができて、従来に比べてより一層高密度記録が可能になる。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

（磁気記録媒体及びその製造方法）
図１は、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体を示す断面図である。本実施形態の磁気記録媒体１０は、例えば直径が２．５インチの円盤状の基板１の上に、裏打層２、ＦｅＣｏＢからなるシード層３、ｆｃｃ構造の結晶配向制御層４、非磁性下地層５、第１記録層６、第２記録層７及び保護層８をこの順で積層した構造を有している。裏打層２は、第１軟磁性層２ａ、非磁性分断層２ｂ及び第２軟磁性層２ｃの３層により構成されている。また、第１記録層６は磁化容易軸が基板面に対し垂直に配向した磁性粒子６ｂを非磁性体６ａにより磁気的に分離したグラニュラ構造を有し、第２記録層７は非グラニュラ構造の磁性体により構成されている。

図２〜図４は、本実施形態に係る磁気記録媒体１０の製造方法を工程順に示す断面図である。これらの図を参照して、本実施形態に係る磁気記録媒体１０の詳細を説明する。

最初に、図２に示す構造を形成するまでの工程について説明する。まず、例えば直径が２．５インチの円盤状の基板１を用意し、基板１の表面に例えばＮｉＰめっきを施す。基板１には、非磁性であり、表面が平坦であって、機械的強度が高いことが要求される。基板１としては、例えばアルミニウム合金板、結晶化ガラス板、表面が化学強化処理されたガラス板、表面に熱酸化膜が形成されたシリコン基板、又はプラスチック板等を用いることができる。

次に、基板１の上に、圧力が０．５ＰａのＡｒ（アルゴン）雰囲気中で投入電力を１ｋＷとするＤＣ（直流）スパッタ法でＣｏＮｂＺｒを例えば２５ｎｍの厚さに堆積して、アモルファス構造の第１軟磁性層２ａを形成する。

第１軟磁性層２ａは上述したＣｏＮｂＺｒ層に限定されず、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）及びＮｉ（ニッケル）のうちの１種以上の元素と、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｃ（カーボン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｓｉ（シリコン）及びＢ（ホウ素）のうちの１種以上の元素とを含むアモルファス又は微結晶構造の合金からなる層を第１軟磁性層２ａとしてもよい。そのような材料としては、例えばＣｏＮｂＴａ、ＦｅＣｏＢ、ＮｉＦｅＳｉＢ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＣ及びＦｅＨｆＣ等がある。量産性を考慮すると、第１軟磁性層２ａの飽和磁化は１Ｔ（テスラ）程度とすることが好ましい。

なお、本実施形態では第１軟磁性層２ａをＤＣスパッタ法により形成しているが、ＤＣスパッタ法に代えて、ＲＦ（高周波）スパッタ法、パルスＤＣスパッタ法又はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法等を採用してもよい。以降のＤＣスパッタ法を用いた成膜工程においても同様である。

次に、第１軟磁性層２ａの上に、例えば圧力が０．５ＰａのＡｒ雰囲気中で投入電力を１５０ＷとするＤＣスパッタ法により、非磁性分断層２ｂとしてＲｕ（ルテニウム）層を０．７ｎｍの厚さに形成する。非磁性分断層２ｂはＲｕ層に限定されず、Ｒｕ、Ｒｈ（ロジウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｃｕ（銅）、Ｃｒ（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）及びＣ（カーボン）のうちのいずれか１種の元素からなる層、若しくはそれらのうちの少なくとも１種の元素を含む合金の層、又はＭｇＯの層を非磁性分断層２ｂとしてもよい。

続いて、圧力が０．５ＰａのＡｒ雰囲気中で投入電力を１ｋＷとするＤＣスパッタ法により、非磁性分断層２ｂの上にＣｏＮｂＺｒを例えば５ｎｍの厚さに堆積して、第２軟磁性層２ｃを形成する。第２軟磁性層２ｃを構成する材料はＣｏＮｂＺｒに限定されるものではなく、第１軟磁性層２ａと同様に、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉのうちの１種以上の元素と、Ｚｒ、Ｔａ、Ｃ、Ｎｂ、Ｓｉ及びＢのうちの１種以上の元素とを含むアモルファス又は微結晶構造の合金の層を第２軟磁性層２ｃとしてもよい。

次いで、第２軟磁性層２ｃの上に、例えば圧力が０．６７ＰａのＡｒ雰囲気中でマグネトロンスパッタ法により厚さが約１０．５ｎｍのＦｅＣｏＢ層を形成し、このＦｅＣｏＢ層をシード層３とする。このシード層３は、その上に形成される結晶配向制御層４とともに記録層６，７の結晶構造を制御するために形成される。このＦｅＣｏＢからなるシード層３は軟磁性を有するため、裏打層２の一部ということもできる。しかし、本実施形態では、便宜上、第１軟磁性層２ａ、非磁性分断層２ｂ及び第２軟磁性層２ｃの３つの層で構成される積層体を裏打層２と呼んで、ＦｅＣｏＢシード層３と区別している。

非磁性分断層２ｂを挟んで２つの軟磁性層（第１軟磁性層２ａ及び第２軟磁性層２ｃ）が積層された構造の裏打層２では、図２に示すように、非磁性分断層２ｂを介して隣接する第１軟磁性層２ａ及び第２軟磁性層２ｃの飽和磁化Ｍｓ１，Ｍｓ２が互いに逆向き（反平行）の状態、すなわち第１軟磁性層２ａ及び第２軟磁性層２ｃが反強磁性結合した状態で安定する。このとき、シード層３の磁化Ｍｓ３は隣接する第２軟磁性層２ｃと強磁性結合して、第２軟磁性層２ｃの磁化Ｍｓ２と同じ方向を向く。このような状態は、非磁性分断層２ｂの厚さを増加させることで周期的に現れる。その状態が最初に現れる厚さに非磁性分断層２ｂの厚さを設定することが好ましい。非磁性分断層２ｂとしてＲｕ層を形成する場合、その厚さは例えば０．７〜１ｎｍとする。

このように第１軟磁性層２ａの飽和磁化Ｍｓ１と第２軟磁性層２ｃの飽和磁化Ｍｓ２とが互いに逆向き（反平行）となることで、これらの磁化に起因する磁束が互いに打ち消しあって、外部磁場がないときに裏打層２全体の磁気モーメントが実質的に０になる。その結果、裏打層２から外部に放出される漏洩磁束が低減され、データ読み取り時に漏洩磁束に起因して発生するスパイクノイズが低減される。

裏打層２の全膜厚は、その飽和磁束密度Ｂｓが１Ｔ以上の場合、磁気ヘッドによる書き込み容易性や再生容易性の観点から１０ｎｍ以上とすることが好ましく、３０ｎｍ以上とすることがより一層好ましい。但し、裏打層２の全膜厚が厚すぎると製造コストが上昇するので、裏打層２の全膜厚は１００ｎｍ以下とすることが好ましく、６０ｎｍ以下とすることがより一層好ましい。

なお、シード層３を構成するＦｅＣｏＢ中のＢ濃度が１０ａｔ％未満であると、磁気特性を改善する効果を十分に得ることができない。このため、シード層３を構成するＦｅＣｏＢ中のＢ濃度は１０ａｔ％以上とすることが好ましい。

ＦｅＣｏＢシード層３の厚さは、磁気特性を改善するという観点から３ｎｍ以上とすることが必要である。また、量産時の膜厚制御の容易性と電磁変換特性とを考慮すると、シード層３の厚さは５ｎｍ以上とすることが好ましい。一方、ＦｅＣｏＢシード層３の厚さが厚くなると製造コストが上昇するので、ＦｅＣｏＢシード層３の厚さは２０ｎｍ以下、より好ましくは１２ｎｍ以下とする。ＦｅＣｏＢシード層３の代わりに、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｔａ及びＷのうちの少なくとも１種の元素を添加した非晶質又は微結晶のＦｅＣｏ合金層を形成し、このＦｅＣｏ合金層をシード層３としてもよい。そのような合金層としては、例えばＦｅＣｏＢＮｉ層、ＦｅＣｏＢＣｒ層、ＦｅＣｏＮｄ層及びＦｅＣｏＺｒ層等がある。

なお、このように第１及び第２軟磁性層２ａ，２ｃを非磁性分断層２ｂで分離する構造に代えて、非特許文献２、３に記載されているように、磁化の向きが一方向に揃えられた単層の反強磁性層を裏打層２として用いてもよい。

次に、図３に示す構造を形成するまでの工程について説明する。上述したように裏打層２及びＦｅＣｏＢシード層３を形成した後、ＦｅＣｏＢシード層３の上に例えば圧力が０．６７ＰａのＡｒ雰囲気中でスパッタ法により非磁性ＮｉＦｅＣｒを堆積して、ｆｃｃ（面心立方）構造の結晶配向制御層４を形成する。この結晶配向制御層４は、その下にＦｅＣｏＢシード層３が形成されているため、第２軟磁性層２ｃの表面状態に拘わらず、良好なｆｃｃ構造となる。この結晶配向制御層４の膜厚は、その上に形成される下地層５及び記録層６，７の結晶配向性を制御するという観点から、３ｎｍ以上とすることが好ましい。

なお、結晶配向制御層４は、非磁性材料により形成してもよく、磁性材料により形成してもよい。結晶配向制御層４を非磁性材料により形成する場合は、厚さが厚すぎると磁気ヘッドと裏打ち層２との間の距離が広がって記録密度の向上が困難になる。このため、結晶配向制御層４を非磁性材料により形成する場合は、厚さを２０ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以下とする。また、結晶配向制御層４を磁性材料により形成する場合は、膜厚が厚すぎると結晶配向制御層６４からのノイズが増大してＳ／Ｎ比が劣化してしまう。このため、結晶配向制御層４を磁性材料により形成する場合は、厚さを１０ｎｍ以下とすることが好ましい。

次に、圧力が８ＰａのＡｒ雰囲気中で投入電力を２５０ＷとするＤＣスパッタ法により、結晶配向制御層４の上にＲｕ層を約２０ｎｍの厚さに形成し、そのＲｕ層を非磁性下地層５とする。この非磁性下地層５を構成するＲｕ層は、ｆｃｃ構造の結晶配向制御層４の上に成膜されるため、その結晶構造はｈｃｐ構造となり、結晶性も良好である。

なお、非磁性下地層５は、Ｒｕ層に代えて、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｗ及びＲｅのうちのいずれか１種の元素とＲｕとを含む合金の層により形成してもよい。また、非磁性下地層５は単層構造に限定されず、例えば前述した特許文献９に記載されているように、電磁変換特性向上等の目的のために２層以上の層で構成してもよい。

次に、ＣｏＣｒＰｔ及びＳｉＯ₂により構成されるターゲットを用いたＤＣスパッタ法により、非磁性下地層５の上に第１記録層６を形成する。このときのスパッタは、例えばＡｒ雰囲気中で投入電力が３５０Ｗの条件で行う。これにより、非磁性体（ＳｉＯ₂）６ａ中にＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒子６ｂが分散された構造（グラニュラ構造）の第１記録層６が形成される。この第１記録層６の膜厚は特に限定されないが、本実施形態では１１ｎｍとする。また、本実施形態では、第１記録層６の磁性粒子６ｂを構成するＣｏ、Ｃｒ及びＰｔの組成比（ａｔ％）は、Ｃｏ：Ｃｒ：Ｐｔ＝７０：１０：２０とする。

ここで、第１記録層６の下のＲｕよりなる非磁性下地層５は、その結晶構造がｈｃｐ（六角最密）構造であり、垂直方向に磁性粒子６ｂの配向を揃えるように機能する。その結果、磁性粒子６ｂは、非磁性下地層５と同じように垂直方向に延びたｈｃｐ構造の結晶構造となり、且つｈｃｐ構造の六角柱の高さ方向(Ｃ軸)が磁化容易軸になって、第１記録層６が垂直磁気異方性を示すようになる。

なお、本実施形態では、第１記録層６中の非磁性体６ａの材料としてＳｉＯ₂を用いたが、ＳｉＯ₂以外の酸化物を非磁性体６ａの材料としてもよい。そのような酸化物としては、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｍｇ及びＡｌのいずれかの元素の酸化物がある。また、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｍｇ及びＡｌのいずれかの元素の窒化物を非磁性体６ｂの材料としてもよい。

また、第１記録層６中の磁性粒子６ｂの材料として、上記のＣｏＣｒＰｔの他に、Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅのいずれか一種の金属元素を含む合金を用いてもよい。

次に、図４に示す構造を形成するまでの工程について説明する。上述したように第１記録層６を形成した後、第１記録層６の上に、Ａｒ雰囲気中で投入電力を４００ＷとするＤＣスパッタ法により、第２記録層７としてｈｃｐ構造のＣｏＣｒＰｔＢ層を例えば６ｎｍの厚さに形成する。

本実施形態では、第２記録層７を構成するＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔ及びＢの組成比（ａｔ％）は、Ｃｏ：Ｃｒ：Ｐｔ：Ｂ＝６６：２０：１０：４とする。この第１記録層６上に形成された第２記録層７は、第１記録層６と同様に垂直磁気異方性を示す。第２記録層７を構成するＣｏＣｒＰｔＢ層は、その下の第１記録層６中の磁性粒子６ｂと同じｈｃｐ構造を有するため、第１記録層６の上に結晶性のよい第２記録層７が形成される。なお、第２記録層７はＣｏＣｒＰｔＢ層に限定されず、Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅのうちの少なくとも１種の金属元素を含む合金よりなる層を第２記録層７として形成してもよい。

本実施形態において、第２記録層７を構成するＣｏＣｒＰｔＢでは、Ｃｒが２０ａｔ％、Ｐｔが１０ａｔ％の含有率で含有されているのに対し、第１記録層６の磁性粒子６ｂを構成するＣｏＣｒＰｔでは、Ｃｒが１０ａｔ％、Ｐｔが２０ａｔ％の含有率で含有されている。このように、第２記録層７と比較して磁性粒子６ｂのＣｒ含有率を低くし、且つＰｔの含有率を高くすることにより、第１記録層６の垂直磁気異方性が第２記録層よりも一層高くなる。すなわち、第１記録層６のほうが第２記録層７よりも異方性磁界（Ｈｋ）が大きく、磁化曲線の傾き（α）が小さくなる。その結果、第１記録層６の磁気データの分解能が高くなって書き込みコア幅を狭くすることが可能となり、第１記録層６の記録密度のより一層の向上を図ることができる。

更に、記録層６，７のＣｒ及びＰｔ含有率を上記のようにすることで、第１記録層６の抗磁力Ｈｃが増大し、第１記録層６で発生するノイズ（例えば、遷移ノイズ）をより一層低減することも可能となる。

上述したようにして第２記録層７を形成した後、Ｃ₂Ｈ₂ガスを反応ガスとするＲＦ−ＣＶＤ（Radio Frequency Chemical Vapor Deposition）法により、第２記録層７の上に保護層８としてＤＬＣ（Diamond Like Carbon）層を厚さ約４ｎｍに形成する。この保護層８の成膜条件は、例えば、圧力が約４Ｐａ、高周波投入電力が１０００Ｗ、基板とシャワーヘッドとの間のバイアス電圧が２００Ｖ、基板温度が２００℃である。

次に、保護層８の上に潤滑剤（不図示）を約１ｎｍの厚さに塗布した後、研磨テープを用いて保護層８の表面突起及び異物を除去する。このようにして、本実施形態に係る磁気記録媒体１０が完成する。なお、保護層８及び潤滑剤の層は必要に応じて形成すればよく、本発明において必須の構成要素ではない。

図５は、本実施形態の磁気記録媒体への書き込み動作を説明するための断面図である。

磁気記録媒体への書き込みを行うには、図５に示すように、主磁極１１ｂとリターンヨーク１１ａとを有する磁気ヘッド１１の先端を磁気記録媒体１０に対向させて配置し、磁気ヘッド１１に記録すべきデータに応じた信号を供給する。そうすると、断面積の小さな主磁極１１ｂで発生した記録磁界Ｈは、裏打層２に向けて第１及び第２記録層６，７を垂直方向に貫通する。これにより、第１記録層６のうち主磁極１１ｂの直下にある部分の磁区が記録磁界Ｈによって垂直方向に磁化される。

記録磁界Ｈは、第１記録層６を垂直方向に貫通した後、裏打層２を面内方向に通過し、再び第１及び第２記録層６，７を垂直方向に貫通して、断面積の大きなリターンヨーク１１ａに帰還する。このとき、磁束密度が低いため、第１及び第２記録層６，７の磁化の方向は変化しない。

磁気記録媒体１０を磁気ヘッド１１に対し図中のＡで示す方向に相対的に移動させつつ、記録すべきデータに応じて記録磁界Ｈの向きを変えることにより、垂直方向に磁化された複数の磁区が磁気記録媒体１０のトラック方向に連なって形成され、一連のデータが磁気記録媒体１０に記録される。

ところで、前述したように、本実施形態ではｆｃｃ構造の結晶配向制御層４の膜厚を３ｎｍ以上としている。以下に、結晶配向制御層４の厚さとＳ／Ｎ比との関係について説明する。

図６（ａ）は記録層６，７に記録された高周波信号を磁気ヘッドで読んだときのｆｃｃ構造の結晶配向制御層４の厚さとＳ／Ｎ比との関係を調べた結果を示す図、図６（ｂ）は、記録層６，７に記録された低周波信号を磁気ヘッドで読んだときのｆｃｃ構造の結晶配向制御層４の厚さとＳ／Ｎ比との関係を調べた結果を示す図である。但し、図６（ａ），（ｂ）では、ｆｃｃ構造の結晶配向制御層４を有しないリファレンスの磁気記録媒体（図６（ａ）においてｆｃｃ配向制御層の厚さが０の磁気記録媒体）のＳ／Ｎ比を０として示している。

高周波信号を読み出す場合であって結晶配向制御層４を非磁性体により形成する場合は、図６（ａ）からわかるように、結晶配向制御層４の厚さを３〜２０ｎｍとすることにより、リファレンスよりも良好なＳ／Ｎ比を得ることができる。また、高周波信号を読み出す場合であって結晶配向制御層４を磁性体により形成する場合は、図６（ａ）からわかるように、結晶配向制御層４の厚さを１０ｎｍ以上とすると、リファレンスよりもＳ／Ｎ比が低下してしまう。

低周波信号を読み出す場合であって結晶配向制御層４を非磁性体により形成する場合は、図６（ｂ）からわかるように、結晶配向制御層４の厚さを３〜１０ｎｍとすることにより、リファレンスよりも良好なＳ／Ｎ比を得ることができる。また、低周波信号を読み出す場合であって結晶配向制御層４を磁性体により形成する場合は、図６（ｂ）からわかるように、結晶配向制御層４の厚さが１０ｎｍを超えると、リファレンスよりもＳ／Ｎ比が低下してしまう。

これらのことから、本実施形態においては、結晶配向制御層４を非磁性材料により形成する場合は、その厚さを３ｎｍ以上且つ２０ｎｍ以下（より好ましくは１０ｎｍ以下）とする。また、結晶配向制御層４を磁性材料により形成する場合は、その厚さを３ｎｍ以上且つ１０ｎｍ以下とする。

以下、本実施形態に係る磁気記録媒体の磁気特性を調べた結果について説明する。このでは、図１に示すように、ガラス基板１の上に、第１軟磁性層（ＣｏＺｒＮｂ：厚さ２５ｎｍ）２ａ、非磁性分断層（Ｒｕ：厚さ０．７ｎｍ）２ｂ、第２軟磁性層（ＣｏＺｒＮｂ：厚さｘｎｍ）２ｃ、シード層（ＦｅＣｏＢ：厚さｙｎｍ）３、結晶配向制御層（ＮｉＦｅＣｒ：厚さ５ｎｍ）４、非磁性下地層（Ｒｕ：厚さ２０ｎｍ）５、第１記録層（ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂：厚さ１１ｎｍ）６、第２記録層（ＣｏＣｒＰｔＢ：厚さ８ｎｍ）７及び保護層（ＣＮ：厚さ４ｎｍ）８を形成している。なお、第２軟磁性層２ｃの厚さｘ（ｎｍ）及びＦｅＣｏＢシード層３の厚さｙ（ｎｍ）は、下記（１）式に基づいて決定されている。

ｘ（ｎｍ）・Ｂｓａ＋ｙ・Ｂｓｂ＝２５ｎｍ・Ｂｓｃ …（１）
ここで、Ｂｓａは第２軟磁性層２ｃの飽和磁束密度、ＢｓｂはＦｒＣｏＢシード層３の飽和磁束密度、Ｂｓｃは第１軟磁性層２ａの飽和磁束密度である。このような関係を満たすように第１軟磁性層２ａ、第２軟磁性層２ｃ及びＦｅＣｏＢシード層３の厚さを決定することにより、裏打層２からのノイズ（スパイクノイズ）が電磁変換特性に影響を与えることを回避できる。

図７（ａ）は高周波信号読み出し時におけるＦｅＣｏＢシード層３の厚さとＳ／Ｎ比との関係を示す図、図７（ｂ）は低周波信号読み出し時におけるＦｅＣｏＢシード層３の厚さとＳ／Ｎ比との関係を示す図である。これらの図７（ａ），（ｂ）から、ＦｅＣｏＢシード層３の厚さが厚いほど、Ｓ／Ｎ比が向上することがわかる。例えば、ＦｅＣｏＢシード層３の厚さを３ｎｍ以上とすることにより、Ｓ／Ｎ比は従来よりも１ｄＢ以上向上する。但し、前述したようにＦｅＣｏＢシード層３を厚く形成することは困難であり、２０ｎｍを超えると製造コストが著しく高くなるので、ＦｅＣｏＢシード層３の厚さは２０ｎｍ以下とすることが好ましい。

図８は、ＦｅＣｏＢシード層３の厚さと実効コア幅（ＷＣｗ）との関係を示す図である。この図８に示すように、ＦｅＣｏＢシード層３の厚さを厚くするほど、実効コア幅を縮小することができる。

図９は、ＦｅＣｏＢシード層３の厚さと抗磁力Ｈｃとの関係を示す図である。この図９に示すように、ＦｅＣｏＢシード層３の厚さを厚くするほど、抗磁力Ｈｃが高くなる。

図１０は、横軸に磁界をＨとり、縦軸に磁化４πＭをとって、記録層の磁化曲線を示す図である。この図１０において、実線は記録層に対し垂直方向に磁界を印加したときの磁化曲線を示し、破線は記録層に対し面内方向の磁界を印加したときの磁化曲線を示している。この破線で示す磁化曲線で磁界が飽和したときの値が異方性磁界Ｈｋである。この図１０において、横軸と実線で示す磁化曲線とのなす角度、すなわち磁化曲線の傾き（磁化反転部の傾きともいう）をαとする。この磁化曲線の傾きαが小さいほど異方性磁界Ｈｋが大きいということができる。

図１１は、ＦｅＣｏＢシード層３の厚さと磁化曲線の傾きαとの関係を示す図である。この図１１からＦｅＣｏＢシード層３の厚さを厚くすると磁化曲線の傾きαが小さくなる。すなわち、図１１から、ＦｅＣｏＢシード層３の厚さが厚いほど異方性磁界Ｈｋが大きくなることがわかる。

これらのことから、本発明が垂直磁気記録媒体の記録密度の向上に有用であることが明らかである。

（磁気記録装置）
図１２は、本発明に係る磁気記録装置を示す平面図である。

磁気記録装置５０は、その筐体内に、円盤状の磁気記録媒体（磁気ディスク）５１と、磁気ディスク５１を回転させるスピンドルモータ（図示せず）と、データの書き込み及び読み出しを行う磁気ヘッド（スライダ）５２と、磁気ヘッド５２を保持するサスペンション５３と、サスペンション５３を磁気ディスク５１の半径方向に駆動制御するアクチュエータ（図示せず）とを有している。磁気記録媒体５１は、上述の実施形態で説明した構造を有している。

スピンドルモータにより磁気記録媒体５１が高速で回転すると、磁気記録媒体５１の回転によって生じる空気流により、磁気ヘッド５２は磁気記録媒体５１から若干浮上する。アクチュエータにより磁気ヘッド５２が磁気記録媒体５１の半径方向に移動し、磁気記録媒体５１に対してデータの書き込み又は読み出しが行われる。

磁気ヘッド５２には、データの書き込みに使用される書き込みヘッドと、データの読み出しに使用される読み出しヘッドとが設けられている。読み出しヘッドとしては、例えばＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子又はＴｕＭＲ（Tunneling Magneto resistive）素子等の磁気抵抗センサが用いられる。

このように構成された磁気記録装置は、上述した構造の磁気記録媒体５１を使用しているので、データを高密度に記録することができる。

以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。

（付記１）基板と、
前記基板の上に形成され、軟磁性材料により構成された裏打層と、
前記裏打層の上に形成され、ＦｅＣｏＢにより構成されたシード層と、
前記シード層の上に形成されたｆｃｃ（面心立方）構造の結晶配向制御層と、
前記配向制御層上に形成された非磁性材料からなる下地層と、
前記下地層の上に形成されてデータを磁気的に記録する記録層と
を有することを特徴とする磁気記録媒体。

（付記２）前記シード層の厚さが、３ｎｍ以上且つ２０ｎｍ以下であることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。

（付記３）前記シード層を構成するＦｅＣｏＢ中のＢ濃度が１０ａｔ％以上であることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。

（付記４）前記シード層が、非晶質又は微結晶質のＦｅＣｏＢにより形成されていることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。

（付記５）前記結晶配向制御層が、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ及びＡｇのうちの少なくとも１種の元素を含む合金により形成されていることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。

（付記６）前記結晶配向制御層の厚さが、３ｎｍ以上且つ２０ｎｍ以下であることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。

（付記７）前記シード層が、前記ＦｅＣｏＢに代えて、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｔａ及びＷのうちの少なくとも１種の元素を含む非晶質又は微結晶質のＦｅＣｏ合金により構成されていることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。

（付記８）前記記録層が、グラニュラ構造を有する第１記録層と、前記第１記録層の上に形成された非グラニュラ構造の第２記録層とにより構成されていることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。

（付記９）前記第１記録層が、前記第２記録層よりも異方性磁界Ｈｋが大きく、磁化曲線の傾きαが小さいことを特徴とする付記８に記載の磁気記録媒体。

（付記１０）前記裏打層が、第１軟磁性層と、前記第１軟磁性層の上に形成された非磁性分断層と、前記非磁性分断層の上に形成された第２軟磁性層とにより構成されていることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。

（付記１１）前記第１軟磁性層と前記第２軟磁性層との磁化の向きが逆であることを特徴とする付記１０に記載の磁気記録媒体。

（付記１２）前記第２軟磁性層の厚さをｘ、飽和磁束密度をＢｓａとし、前記シード層の厚さをｙ、飽和磁束密度をＢｓｂとし、前記第１軟磁性層の厚さをｃ、飽和磁束密度をＢｓｃとしたときに、それらの間に、ｘ・Ｂｓａ＋ｙ・Ｂｓｂ＝ｃ・Ｂｓｃの関係があることを特徴とする付記１０に記載の磁気記録媒体。

（付記１３）前記裏打層の厚さが、１０ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下であることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。

（付記１４）基板上に、軟磁性体により構成される裏打層を形成する工程と、
前記裏打層の上に、ＦｅＣｏＢからなるシード層を形成する工程と、
前記シード層の上にｆｃｃ（面心立方）構造の結晶配向制御層を形成する工程と、
前記結晶配向制御層の上に非磁性材料により下地層を形成する工程と、
前記下地層の上に記録層を形成する工程と
を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。

（付記１５）前記ＣｏＦｅＢシード層を、３ｎｍ以上且つ２０ｎｍの厚さに形成することを特徴とする付記１４に記載の磁気記録媒体の製造方法。

（付記１６）前記結晶配向制御層を、３ｎｍ以上且つ２０ｎｍの厚さに形成することを特徴とする付記１４に記載の磁気記録媒体の製造方法。

（付記１７）前記裏打層として、軟磁性体からなる第１軟磁性層と、非磁性体からなる非磁性分断層と、軟磁性体からなる第２軟磁性層とを順次積層することを特徴とする付記１４に記載の磁気記録媒体の製造方法。

（付記１８）前記記録層として、グラニュラ構造を有する第１記録層と、非グラニュラ構造の第２記録層とを順次積層することを特徴とする付記１４に記載の磁気記録媒体の製造方法。

（付記１９）前記ＣｏＦｅＢシード層に代えて、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｔａ及びＷのうちの少なくとも１種の元素を添加した非晶質又は微結晶のＦｅＣｏ合金層を形成することを特徴とする付記１４に記載の記事記録媒体の製造方法。

（付記２０）磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドによりデータの書き込み及び読み出しが可能な磁気記録媒体とを有する磁気記録装置において、
前記磁気記憶媒体が、
基板と、
前記基板の上に形成され、軟磁性材料により構成された裏打層と、
前記裏打層の上に形成され、ＦｅＣｏＢにより構成されたシード層と、
前記シード層の上に形成されたｆｃｃ（面心立方）構造の結晶配向制御層と、
前記配向制御層上に形成された非磁性材料からなる下地層と、
前記下地層の上に形成されてデータを磁気的に記録する記録層とにより構成されていることを特徴とする磁気記録装置。

図１は、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体を示す断面図である。 図２は、実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を示す断面図（その１）である。 図３は、実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を示す断面図（その２）である。 図４は、実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を示す断面図（その３）である。 図５は、実施形態の磁気記録媒体への書き込み動作を説明するための断面図である。 図６（ａ）は高周波信号読み出し時におけるｆｃｃ結晶配向制御層の厚さとＳ／Ｎ比との関係を調べた結果を示す図、図６（ｂ）は低周波信号読み出し時におけるｆｃｃ結晶配向制御層の厚さとＳ／Ｎ比との関係を調べた結果を示す図である。 図７（ａ）は高周波信号読み出し時におけるＦｅＣｏＢシード層の厚さとＳ／Ｎ比との関係を示す図、図７（ｂ）は低周波信号読み出し時におけるＦｅＣｏＢシード層の厚さとＳ／Ｎ比との関係を示す図である。 図８は、ＦｅＣｏＢシード層の厚さと実効コア幅（ＷＣｗ）との関係を示す図である。 図９は、ＦｅＣｏＢシード層の厚さと抗磁力Ｈｃとの関係を示す図である。 図１０は、記録層の磁化曲線を示す図である。 図１１は、ＦｅＣｏＢシード層の厚さと磁化曲線の傾きαとの関係を示す図である。 図１２は、本発明に係る磁気記録装置を示す平面図である。

符号の説明

１…基板、
２…裏打層、
２ａ…第１軟磁性層、
２ｂ…非磁性分断層、
２ｃ…第２軟磁性層、
３…シード層、
４…結晶配向制御層、
５…非磁性下地層、
６…第１記録層、
６ａ…非磁性体、
６ｂ…磁性粒子、
７…第２記録層、
８…保護層、
１０，５１…磁気記録媒体、
１１，５２…磁気ヘッド、
１１ａ…リターンヨーク、
１１ｂ…主磁極、
５０…磁気記録装置、
５３…サスペンション。

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板の上に形成され、軟磁性材料により構成された裏打層と、
   前記裏打層の上に形成され、ＦｅＣｏＢにより構成されたシード層と、
   前記シード層の上に形成されたｆｃｃ（面心立方）構造の結晶配向制御層と、
   前記配向制御層上に形成された非磁性材料からなる下地層と、
   前記下地層の上に形成されてデータを磁気的に記録する記録層と
   を有することを特徴とする磁気記録媒体。
2. 前記シード層の厚さが、３ｎｍ以上且つ２０ｎｍ以下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. 前記シード層を構成するＦｅＣｏＢ中のＢ濃度が１０ａｔ％以上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。
4. 前記結晶配向制御層が、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ及びＡｇのうちの少なくとも１種の元素を含む合金により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
5. 前記結晶配向制御層の厚さが、３ｎｍ以上且つ２０ｎｍ以下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。
6. 前記シード層が、前記ＦｅＣｏＢに代えて、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｔａ及びＷのうちの少なくとも１種の元素を含む非晶質又は微結晶質のＦｅＣｏ合金により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
7. 前記記録層が、グラニュラ構造を有する第１記録層と、前記第１記録層の上に形成された非グラニュラ構造の第２記録層とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
8. 前記裏打層が、第１軟磁性層と、前記第１軟磁性層の上に形成された非磁性分断層と、前記非磁性分断層の上に形成された第２軟磁性層とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
9. 基板上に、軟磁性体により構成される裏打層を形成する工程と、
   前記裏打層の上に、ＦｅＣｏＢからなるシード層を形成する工程と、
   前記シード層の上にｆｃｃ（面心立方）構造の結晶配向制御層を形成する工程と、
   前記結晶配向制御層の上に非磁性材料により下地層を形成する工程と、
   前記下地層の上に記録層を形成する工程と
   を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
10. 磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドによりデータの書き込み及び読み出しが可能な磁気記録媒体とを有する磁気記録装置において、
    前記磁気記憶媒体が、
    基板と、
    前記基板の上に形成され、軟磁性材料により構成された裏打層と、
    前記裏打層の上に形成され、ＦｅＣｏＢにより構成されたシード層と、
    前記シード層の上に形成されたｆｃｃ（面心立方）構造の結晶配向制御層と、
    前記配向制御層上に形成された非磁性材料からなる下地層と、
    前記下地層の上に形成されてデータを磁気的に記録する記録層とにより構成されていることを特徴とする磁気記録装置。

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