JP2011192326A - 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】柱状晶の頂部にドーム状の凸部が形成された配向制御層を有し、なおかつ、平滑性が高く、記録再生特性に優れる高密度記録に適した磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】非磁性基板の上に、軟磁性下地層と、直上の層の配向性を制御する配向制御層３と、磁化容易軸が前記非磁性基板に対して主に垂直に配向した垂直磁性層４とを、少なくとも積層してなる磁気記録媒体であって、前記配向制御層３が、磁性材料を２０ａｔ％〜５０ａｔ％の範囲内で含み、前記磁性材料がＣｏまたはＦｅであるＲｕ合金層を含むものであり、前記垂直磁性層４が、前記配向制御層３を構成する結晶粒子と共に厚み方向に連続した柱状晶を含むものである磁気記録媒体とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気記録媒体及び磁気記録再生装置に関するものである。

磁気記録再生装置の一種であるハードディスク装置（ＨＤＤ）は、現在その記録密度が年率５０％以上増えており、今後も増加傾向が続くと言われている。それに伴って高記録密度化に適した磁気ヘッド及び磁気記録媒体の開発が進められている。

現在市販されている磁気記録再生装置には、磁気記録媒体として、磁性膜内の磁化容易軸が主に垂直に配向した、いわゆる垂直磁気記録媒体が搭載されている。垂直磁気記録媒体は、高記録密度化した際にも記録ビット間の境界領域における反磁界の影響が小さく、鮮明なビット境界が形成されるため、ノイズの増加が抑えられる。しかも、垂直磁気記録媒体は、高記録密度化に伴う記録ビット体積の減少が少なくて済むため、熱揺らぎ特性優れている。

また、磁気記録媒体の更なる高記録密度化という要望に応えるべく、垂直磁性層に対する書き込み能力に優れた単磁極ヘッドを用いることが検討されている。具体的には、記録層である垂直磁性層と非磁性基板との間に、裏打ち層と称される軟磁性材料からなる層を設けることにより、単磁極ヘッドと磁気記録媒体との間の磁束の出入りの効率を向上させた磁気記録媒体が提案されている。

また、垂直磁気記録媒体の記録再生特性、熱揺らぎ特性を向上させるために、配向制御層を用い、多層の磁性層を形成して、それぞれの磁性層の結晶粒子を連続した柱状晶とし、これにより磁性層の垂直配向性を高めることが提案されている（特許文献１参照）。

配向制御層としてはＲｕを用いることが提案されている（特許文献２参照）。Ｒｕは、柱状晶の頂部にドーム状の凸部が形成されるものであるため、この凸部上に磁性層等の結晶粒子を成長させ、成長した結晶粒子の分離構造を促進し、結晶粒子を孤立化させて、磁性粒子を柱状に成長させる効果を有することが知られている（特許文献３参照）。

また、特許文献４には、基板上に、軟磁性下地層、非磁性中間層を介して垂直記録層が形成された垂直磁気記録媒体において、非磁性中間層がＲｕあるいはＲｕにＣｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｂ，Ｍｏの中から選択される１種以上の元素を含む層であり、軟磁性下地層は、ＦｅＣｏ合金にＴａを含有し、さらにＢを５ａｔ％以上含有するものであり、垂直記録層はＣｏＣｒＰｔを主成分とする合金である垂直磁気記録媒体が記載されている。

また、通常、磁気記録媒体をＨＤＤ内で使用する場合、磁気記録媒体にサーボライタでサーボ信号等のパターンを磁気的に書き込んでから用いている。近年、磁気記録媒体にサーボ信号等のパターンを書き込む方法として、予め全てのサーボ信号等の情報が書き込まれたマスター情報担体の凸部に磁気記録媒体を密着させて、外部から磁界を加えることによって、マスター情報担体に書き込まれた信号を磁気記録媒体に磁気転写する方法が提案されている。このような方法として、例えば、特許文献５には、マスター情報担体の表面を磁気記録媒体の表面に接触させ、磁界を印加することにより、磁化パターンを磁気記録媒体に記録する記録方法が記載されている。

特開２００４−３１０９１０号公報 特開平７−２４４８３１号公報 特開２００７−２７２９９０号公報 特開２００９−７０４４４号公報 特開平１０−４０５４４号公報

現在、ＨＤＤには今まで以上の高記録密度化が求められている。高記録密度化を実現するためには、磁気記録媒体の表面を走行する磁気ヘッドの浮上高さを今まで以上に低減する必要がある。磁気ヘッドの浮上高さを低減するためには、磁気記録媒体の表面を今まで以上に平滑化する必要がある。

また、上述したように、最近、磁気転写によってサーボ信号等のパターンを磁気記録媒体に書き込む方法が検討されている。この方法を用いる場合、磁気記録媒体の表面に凹凸があると、磁気記録媒体に書き込んだサーボ信号等のパターンににじみが生じたり、マスター情報担体と磁気記録媒体との間に僅かなダストが噛み込まれて磁気転写できなかったりする場合があった。このため、磁気記録媒体の表面を今まで以上に平滑化することが要求されていた。

本発明は、上記事情に鑑みて提案されたものであり、高密度記録および磁気転写によるパターンの書き込みに適した高い表面平滑性を有する磁気記録媒体を提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題を解決するために、以下に示すように。検討を重ねた。
垂直磁性層を構成する磁性粒子は、配向制御層の柱状晶の頂部から成長され、配向制御層を構成する柱状晶と磁性粒子とは、連続した柱状晶となっている。したがって、磁気記録媒体の表面の凹凸は、垂直磁性層を構成する磁性粒子に対応するものとなっている。
また、配向制御層がＲｕを用いたものである場合、配向制御層の表面の柱状晶の頂部にはドーム状の凸部が形成される。ドーム状の凸部は、凸部上に成長される垂直磁性層等の結晶粒子の分離構造を促進し、結晶粒子を孤立化させて、磁性粒子を柱状に成長させるものである。
したがって、配向制御層のドーム状の凸部の凸形状は、垂直磁性層の表面およびその表面に形成される保護層に引き継がれている。すなわち、磁気記録媒体の表面の凹凸は、配向制御層のＲｕの頂部に形成されたドーム状の凸部に起因するものとなっている。

以上のことから、配向制御層がＲｕを用いたものである場合、磁気記録媒体の表面の凹凸を緩和するには、Ｒｕの頂部に形成されるドーム状の凸部の高さを低くして、ドーム状の凸部の凸形状を緩和すればよいと考えられる。
しかしながら、Ｒｕの頂部に形成されるドーム状の凸部は、磁性粒子を柱状に成長させるものであるため、単に、ドーム状の凸部の凸形状を緩和すると、磁性粒子が柱状に成長しなくなり、磁気記録媒体の垂直配向性が低下してしまう。

そこで、本発明者は、Ｒｕの頂部に形成されるドーム状の凸部の高さを低くしても、ドーム状の凸部上に磁性粒子を柱状に成長させることができる方法について鋭意検討した。
その結果、配向制御層を、ＣｏまたはＦｅからなる磁性材料を２０ａｔ％〜５０ａｔ％の範囲内で含有させたＲｕ合金層を含むものとすることで、Ｒｕの頂部に形成されるドーム状の凸部の高さを低くできるとともに、磁性材料によって配向制御層の表面における磁性粒子の成長を促進させることができ、ドーム状の凸部の高さを低くしてもドーム状の凸部上に磁性粒子を柱状に成長させることができることを見出し、本願発明を完成させた。本発明は、以下の手段を提供する。

（１）非磁性基板の上に、軟磁性下地層と、直上の層の配向性を制御する配向制御層と、磁化容易軸が前記非磁性基板に対して主に垂直に配向した垂直磁性層とを、少なくとも積層してなる磁気記録媒体であって、前記配向制御層が、ＣｏまたはＦｅからなる磁性材料を２０ａｔ％〜５０ａｔ％の範囲内で含有するＲｕ合金層を含むものであり、前記垂直磁性層が、前記配向制御層を構成する結晶粒子と共に厚み方向に連続した柱状晶を含むものであることを特徴とする磁気記録媒体。
（２）前記配向制御層が、前記軟磁性下地層側に配置された第１配向制御層と、前記第１配向制御層の前記垂直磁性層側に配置された第２配向制御層とからなり、前記第１配向制御層が、柱状晶の核となる結晶を含むものであり、前記第２配向制御層が、前記核となる結晶に厚み方向に連続し、頂部にドーム状の凸部が形成された柱状晶を含むものであり、前記第１配向制御層と前記第２配向制御層のいずれか一方または両方が、前記Ｒｕ合金層を含むものであることを特徴とする（１）に記載の磁気記録媒体。
（３）（１）または（２）に記載の磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に対する情報の記録再生を行う磁気ヘッドとを備えることを特徴とする磁気記録再生装置。

本発明の磁気記録媒体は、配向制御層が、ＣｏまたはＦｅからなる磁性材料を２０ａｔ％〜５０ａｔ％の範囲内で含有するＲｕ合金層を含むものであるので、磁気記録媒体の表面の凹凸を緩和するために、Ｒｕ合金層の頂部に形成されるドーム状の凸部の高さを低くしても、磁性材料によって配向制御層の表面における磁性粒子の成長を促進させることができ、ドーム状の凸部上から磁性粒子が柱状に成長されたものとすることができる。したがって、本発明の磁気記録媒体によれば、磁気記録媒体の垂直磁性層の垂直配向性に優れ、かつ表面平滑性の高い、高密度記録に適した磁気記録媒体を実現できる。

また、本発明の磁気記録媒体は、表面平滑性の高いものとすることができるので、磁気転写によるパターンの書き込みを行った場合に、磁気記録媒体に書き込んだサーボ信号等のパターンににじみが生じたり、マスター情報担体と磁気記録媒体との間に僅かなダストが噛み込まれて磁気転写できなかったりすることを防止できる。したがって、本発明の磁気記録媒体は、磁気転写によるパターンの書き込みに適したものとものとなる。

また、本発明の磁気記録再生装置は、磁気記録媒体の垂直磁性層の垂直配向性に優れ、表面平滑性の高い本発明の磁気記録媒体を備えるものであるので、磁気ヘッドの浮上高さを今まで以上に低減でき、高記録密度化に対応可能なものとなる。

図１は、本発明の磁気記録媒体の一例を示したものである。 図２は、配向制御層と垂直磁性層との積層構造を説明するための拡大模式図であり、各層の柱状晶が基板面に対して垂直に成長した状態を示す断面図である。 図３は、垂直磁性層を構成する磁性層と非磁性層との積層構造を拡大して示した断面図である。 図４は、本発明の磁気記録再生装置の一例を示すものである。

以下、本発明の磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録再生装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（磁気記録媒体）
本発明は、非磁性基板の上に、軟磁性下地層と、直上の層の配向性を制御する配向制御層と、磁化容易軸が前記非磁性基板に対して主に垂直に配向した垂直磁性層とを、少なくとも積層してなる磁気記録媒体である。
図１は、本発明の磁気記録媒体の一例を示したものである。以下、本発明の磁気記録媒体の一例として、図１に示す磁気記録媒体を例に挙げて説明する。図１に示す磁気記録媒体は、非磁性基板１の上に、軟磁性下地層２と、配向制御層３と、非磁性下地層８と、垂直磁性層４と、保護層５と、潤滑層６とが順次積層された構造を有している。このうち、軟磁性下地層２と配向制御層３とが下地層を構成している。

「非磁性基板」
非磁性基板１としては、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属材料からなる金属基板を用いてもよいし、ガラスや、セラミック、シリコン、シリコンカーバイド、カーボンなどの非金属材料からなる非金属基板を用いてもよい。また、非磁性基板１としては、これら金属基板や非金属基板の表面に、例えばメッキ法やスパッタ法などを用いて、ＮｉＰ層又はＮｉＰ合金層が形成されたものを用いてもよい。

ガラス基板としては、例えば、アモルファスガラスや結晶化ガラスなどを用いることができ、アモルファスガラスとしては、例えば、汎用のソーダライムガラスや、アルミノシリケートガラスなどを用いることができる。また、結晶化ガラスとしては、例えば、リチウム系結晶化ガラスなどを用いることができる。セラミック基板としては、例えば、汎用の酸化アルミニウムや、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体、又はこれらの繊維強化物などを用いることができる。

非磁性基板１は、その平均表面粗さ(Ｒａ)が２ｎｍ（２０Å）以下、好ましくは１ｎｍ以下であることが、磁気ヘッドを低浮上させた高記録密度記録に適している点から好ましい。また、表面の微小うねり(Ｗａ)が０．３ｎｍ以下（より好ましくは０．２５ｎｍ以下）であることが、磁気ヘッドを低浮上させた高記録密度記録に適している点から好ましい。また、端面のチャンファー部の面取り部と側面部との少なくとも一方の表面平均粗さ(Ｒａ)が１０ｎｍ以下（より好ましくは９．５ｎｍ以下）のものを用いることが、磁気ヘッドの飛行安定性にとって好ましい。なお、微少うねり(Ｗａ)は、例えば、表面荒粗さ測定装置Ｐ−１２（ＫＬＭ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用い、測定範囲８０μｍでの表面平均粗さとして測定することができる。

また、非磁性基板１は、Ｃｏ又はＦｅが主成分となる軟磁性下地層２と接することで、表面の吸着ガスや、水分の影響、基板成分の拡散などにより、腐食が進行する可能性がある。この場合、非磁性基板１と軟磁性下地層２の間に密着層を設けることが好ましく、これにより、これらを抑制することが可能となる。なお、密着層の材料としては、例えば、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金など適宜選択することが可能である。また、密着層の厚みは２ｎｍ（３０Å）以上であることが好ましい。また、密着層は、スパッタリング法などを用いて形成できる。

「軟磁性下地層」
非磁性基板の上には、軟磁性下地層２が形成される。軟磁性下地層２の形成方法は特に限られるものではなく、例えば、スパッタリング法などを用いることができる。
軟磁性下地層２は、磁気ヘッドから発生する磁束の基板面に対する垂直方向成分を大きくするために、また情報が記録される垂直磁性層４の磁化の方向をより強固に非磁性基板１と垂直な方向に固定するために設けられている。この作用は、特に記録再生用の磁気ヘッドとして垂直記録用の単磁極ヘッドを用いる場合に、より顕著なものとなる。

軟磁性下地層２としては、例えば、Ｆｅや、Ｎｉ、Ｃｏなどを含む軟磁性材料を用いることができる。具体的な軟磁性材料としては、例えば、ＣｏＦｅ系合金（ＣｏＦｅＴａＺｒ、ＣｏＦｅＺｒＮｂなど）、ＦｅＣｏ系合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど）、ＦｅＮｉ系合金（ＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど）、ＦｅＡｌ系合金（ＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど）、ＦｅＣｒ系合金（ＦｅＣｒ、ＦｅＣｒＴｉ、ＦｅＣｒＣｕなど）、ＦｅＴａ系合金（ＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど）、ＦｅＭｇ系合金（ＦｅＭｇＯなど）、ＦｅＺｒ系合金（ＦｅＺｒＮなど）、ＦｅＣ系合金、ＦｅＮ系合金、ＦｅＳｉ系合金、ＦｅＰ系合金、ＦｅＮｂ系合金、ＦｅＨｆ系合金、ＦｅＢ系合金などを挙げることができる。

また、軟磁性下地層２としては、Ｆｅを６０ａｔ％（原子％）以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮ等の微結晶構造、又は微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いることができる。

その他にも、軟磁性下地層２としては、Ｃｏを８０ａｔ％以上含有し、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ等のうち少なくとも１種を含有し、アモルファス構造を有するＣｏ合金を用いることができる。この具体的な材料としては、例えば、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＣｒ、ＣｏＺｒＭｏ系合金などを好適なものとして挙げることができる。

軟磁性下地層２の保磁力Ｈｃは、１００（Ｏｅ）以下（好ましくは２０（Ｏｅ）以下）とすることが好ましい。なお、１Ｏｅは７９Ａ／ｍである。軟磁性下地層２の保磁力Ｈｃが上記範囲を超えると、軟磁気特性が不十分となり、再生波形がいわゆる矩形波から歪みをもった波形になるため好ましくない。
軟磁性下地層２の飽和磁束密度Ｂｓは、０．６Ｔ以上（好ましくは１Ｔ以上）とすることが好ましい。軟磁性下地層２のＢｓが上記範囲未満であると、再生波形がいわゆる矩形波から歪みをもった波形になるため好ましくない。
また、軟磁性下地層２の飽和磁束密度Ｂｓ（Ｔ）と軟磁性下地層２の層厚ｔ（ｎｍ）との積Ｂｓ・ｔ（Ｔ・ｎｍ）は、１５（Ｔ・ｎｍ）以上（好ましくは２５（Ｔ・ｎｍ）以上）であることが好ましい。軟磁性下地層２のＢｓ・ｔが上記範囲未満であると、再生波形が歪みを持つようになり、ＯＷ（ＯｖｅｒＷｒｉｔｅ）特性（記録特性）が悪化するため好ましくない。

軟磁性下地層２は、２層の軟磁性膜から構成されていることが好ましく、２層の軟磁性膜の間にはＲｕ膜が設けられていることが好ましい。Ｒｕ膜の膜厚を０．４〜１．０ｎｍ、又は１．６〜２．６ｎｍの範囲で調整することで、２層の軟磁性膜をＡＦＣ構造とすることができる。軟磁性下地層２が、このようなＡＦＣ構造を採用したものである場合、いわゆるスパイクノイズを抑制できる。

軟磁性下地層２の最表面（配向制御層３側の面）は、磁性下地層２を構成する材料が、部分的又は完全に酸化されていることが好ましい。例えば、軟磁性下地層２の表面（配向制御層３側の面）及びその近傍に、軟磁性下地層２を構成する材料が部分的に酸化されるか、若しくは上記材料の酸化物を形成して配されていることが好ましい。これにより、軟磁性下地層２の表面の磁気的な揺らぎを抑えることができ、磁気的な揺らぎに起因するノイズを低減して、磁気記録媒体の記録再生特性を改善することができる。

「配向制御層」
軟磁性下地層２の上には、配向制御層３が形成されている。配向制御層３は、垂直磁性層４の結晶粒を微細化し、記録再生特性を改善するものである。図１に示すように、本実施形態の配向制御層３は、軟磁性下地層２側に配置された第１配向制御層３ａと、第１配向制御層３ａの垂直磁性層４側に配置された第２配向制御層３ｂとからなる。

本実施形態の第１配向制御層３ａおよび第２配向制御層３ｂは、磁性材料を２０ａｔ％〜５０ａｔ％の範囲内で含むＲｕ合金層からなるものである。Ｒｕ合金層に含まれている磁性材料は、ＣｏまたはＦｅである。

本実施形態においては、Ｒｕ合金層に磁性材料であるＣｏまたはＦｅが２０ａｔ％〜５０ａｔ％の範囲内で含有されているので、Ｒｕ合金層の成長表面に形成されるドームの高さを２ｎｍ未満に低くすることができ、磁気記録媒体の表面平滑性を向上させることができる。なお、Ｒｕ合金層の成長表面に形成されるドームの高さを２ｎｍ未満に低くした場合、ドームの頂部から柱状に磁性粒子が成長する確率が低くなり、磁気記録媒体の垂直配向性が不十分となる恐れがある。

しかし、本実施形態においては、Ｒｕ合金層に磁性材料であるＣｏまたはＦｅが２０ａｔ％〜５０ａｔ％の範囲内で含有されているので、磁性材料によってＲｕ合金層の表面における磁性粒子の成長を促進させることができる。このため、本実施形態においては、Ｒｕ合金層の成長表面に形成されるドーム状の凸部の高さを２ｎｍ未満に低くしたとしても、ドーム状の凸部上に選択的に柱状の磁性粒子が成長されると考えられる。その結果、本実施形態では、表面平滑性が高く、しかも、垂直磁性層４の垂直配向性に優れた磁気記録媒体が得られる。

これに対し、配向制御層がＲｕのみからなる場合、Ｒｕ層の成長表面には通常高さ２〜３ｎｍ程度のドーム状の凸部が形成され、このドーム状の凸部の頂部から磁性粒子が成長する。配向制御層がＲｕのみからなる場合であっても、配向制御層の上に形成する磁性層を多層化したり、磁気記録媒体の表面に保護層を設けたりすることによって、Ｒｕ合金層の成長表面に形成されるドームの高さを低くすることなく、磁気記録媒体の表面を平滑化することは可能である。

しかし、多層化した磁性層の合計膜厚は２０ｎｍ程度、保護層の膜厚は５ｎｍ程度であるため、これらの膜を設けたとしても、Ｒｕ層の成長表面に形成されるドーム状の凸部からなる２〜３ｎｍ程度の凹凸を完全になくすには不十分である。このため、配向制御層がＲｕのみからなる場合、配向制御層の上に形成する磁性層を多層化したり、磁気記録媒体の表面に保護層を設けたりした場合であっても、磁気記録媒体の表面には磁性粒子に対応して１ｎｍ程度の凹凸が形成されてしまう。

また、第１配向制御層３ａおよび第２配向制御層３ｂを構成するＲｕ合金層に含まれるＣｏまたはＦｅの含有量が上記範囲未満である場合、Ｒｕ合金の成長表面に形成されるドーム状の凸部の高さを十分に低くすることができなくなり、垂直磁性層の表面粗さが悪化する。また、Ｒｕ合金層に含まれるＣｏまたはＦｅの含有量が上記範囲を越えると、Ｒｕ合金層の成長表面にドーム状の凸部が形成されなくなり、磁性粒子の柱状成長が生じなくなる。

第１配向制御層３ａは、配向制御層３の核発生密度を高めるためのものであり、配向制御層３を構成する柱状晶の核となる結晶を含むものである。本実施形態の第１配向制御層３ａでは、図２に示すように、核となる結晶が成長してなる柱状晶Ｓ１の頂部に、ドーム状の凸部が形成されている。
第１配向制御層３ａの層厚は、５ｎｍ以上であることが好ましい。第１配向制御層３ａの層厚が上記範囲未満であると、Ｒｕ合金層の成長表面にドーム形状が生じにくくなる。

第１配向制御層３ａは、スパッタリング法により、スパッタリングガス圧０．５Ｐａ〜５Ｐａの範囲内で形成することが好ましい。
第１配向制御層３ａのスパッタリングガス圧を上記範囲とすることで、容易に配向制御層３を構成する柱状晶の核となる結晶を含む第１配向制御層３ａが得られる。
第１配向制御層３ａのスパッタリングガス圧が上記範囲未満であると、形成する膜の配向性が低下し、垂直磁性層４を構成する磁性粒子４２を微細化する効果が不十分となる。また、第１配向制御層３ａのスパッタリングガス圧が上記範囲を超えると、形成する膜の結晶性が低下し、膜の硬度が低くなり、磁気記録媒体の信頼性が低下する。

第２配向制御層３ｂは、図２に示すように、第１配向制御層３ａに含まれる柱状晶Ｓ１の核となる結晶に厚み方向に連続し、頂部にドーム状の凸部が形成された柱状晶Ｓ２を含むものである。本実施形態においては、第２配向制御層３ｂは、第１配向制御層３ａに含まれる核となる結晶が成長されてなる柱状晶Ｓ１の凸部上に成長され、第１配向制御層３ａを構成する結晶粒子と共に厚み方向に連続した柱状晶Ｓ２からなる。

第２配向制御層３ｂの層厚は、１０ｎｍ以上であることが好ましい。第２配向制御層３ｂの層厚が上記範囲未満であると、垂直磁性層４の配向性を高め、垂直磁性層４を構成する磁性粒子４２を微細化する効果が不十分となり、良好なＳ／Ｎ比が得られない場合がある。

第２配向制御層３ｂに含まれるＲｕ合金層は、第１配向制御層３ａに含まれるＲｕ合金層と同様のものを用いることができる。
なお、第２配向制御層３ｂに含まれるＲｕ合金層は、第１配向制御層３ａに含まれるＲｕ合金層と同じ材料からなるものであってもよいし、異なる材料からなるものであってもよい。具体的には例えば、第１配向制御層３ａおよび第２配向制御層３ｂのいずれか一方がＣｏＲｕ合金層からなり、他方がＦｅＲｕ合金層からなるものであってもよい。

第２配向制御層３ａは、第１配向制御層３ａと同様にして設けることができるが、スパッタリング法により、第１配向制御層３ａよりも高い圧力であって、スパッタリングガス圧５Ｐａ〜１８Ｐａの範囲内で形成することが好ましい。
第２配向制御層３ｂのスパッタリングガス圧を上記範囲とすることで、容易に第１配向制御層３ａに含まれる柱状晶Ｓ１の核となる結晶に厚み方向に連続し、頂部にドーム状の凸部が形成された柱状晶Ｓ２を含む第２配向制御層３ｂが得られる。
第２配向制御層３ｂのスパッタリングガス圧が上記範囲未満であると、配向制御層３の上に成長される垂直磁性層４の結晶粒子を分離して、垂直磁性層の磁性粒子を微細化する効果が十分に得られなくなり、良好なＳ／Ｎ比および熱揺らぎ特性が得られにくくなる。また、第２配向制御層３ｂのスパッタリングガス圧が上記範囲を超えると、第２配向制御層３ｂの硬度が不十分となる場合がある。

また、本実施形態においては、第１配向制御層３ａおよび第２配向制御層３ｂの両方を、磁性材料を２０ａｔ％〜５０ａｔ％の範囲内で含み、磁性材料がＣｏまたはＦｅであるＲｕ合金層からなるものとしたが、第１配向制御層３ａおよび第２配向制御層３ｂのいずれか一方が、上記Ｒｕ合金層であるものとしてもよい。また、本実施形態においては、配向制御層３が第１配向制御層３ａおよび第２配向制御層３ｂの２層からなるものである場合を例に挙げたが、配向制御層３は１層からなるものであってもよいし、第１配向制御層３ａおよび第２配向制御層３ｂのいずれか一方がまたは両方が複数層からなる３層以上のものであってもよい。

配向制御層３が１層からなるものである場合、配向制御層３は磁性材料を２０ａｔ％〜５０ａｔ％の範囲内で含み、磁性材料がＣｏまたはＦｅであるＲｕ合金層からなるものとされる。また、配向制御層３が複数層からなるものである場合、上記のＲｕ合金層は少なくとも１層含まれていればよく、例えば、Ｒｕ層や、磁性材料からなる結晶粒を含まないＲｕ合金層など、上記のＲｕ合金層以外の層を含んでいてもよい。

ここで、本実施形態の磁気記録媒体において、配向制御層を構成する結晶粒子と垂直磁性層を構成する磁性粒子との関係について図面を用いて説明する。
図２は、配向制御層と垂直磁性層との積層構造を説明するための拡大模式図であり、各層の柱状晶が基板面に対して垂直に成長した状態を示す断面図である。なお、図２においては、配向制御層を構成する第１配向制御層および第２配向制御層と垂直磁性層以外の部材の記載を省略して示している。

図２に示すように、第１配向制御層３ａ上には、第１配向制御層３ａを構成する柱状晶Ｓ１の頂部をドーム状の凸とする凹凸面Ｓ１ａが形成されている。第１配向制御層３ａの凹凸面Ｓ１ａ上には、凹凸面Ｓ１ａから厚み方向に第２配向制御層３ｂを構成する結晶粒子が柱状晶Ｓ２となって成長している。また、第２配向制御層３ｂ上には、第２配向制御層３ｂを構成する柱状晶Ｓ２の頂部をドーム状の凸とする凹凸面Ｓ２ａが形成されている。そして、第２配向制御層３ｂを構成する柱状晶Ｓ２の上には、垂直磁性層４の結晶粒子が柱状晶Ｓ３となって厚み方向に成長している。本実施形態においては、第２配向制御層３ｂのドーム状の凸部上に垂直磁性層４の結晶粒子が成長されることにより、成長した垂直磁性層４の結晶粒子の分離が促進され、垂直磁性層４の結晶粒子が孤立化されて柱状に成長されている。

このように、本実施形態の磁気記録媒体においては、第１配向制御層３ａの柱状晶Ｓ１上に第２配向制御層３ｂの柱状晶Ｓ２と垂直磁性層４の柱状晶Ｓ３とが連続した柱状晶となってエピタキシャル成長されている。なお、本実施形態においては、図１に示すように、垂直磁性層４が多層化されている。多層化された垂直磁性層４の各層を構成する結晶粒子は、配向制御層３から最上層の垂直磁性層に至るまで連続した柱状晶となってエピタキシャル成長を繰り返している。
本実施形態においては、第１配向制御層３ａを構成する結晶粒子を微細化かつ平滑化し、柱状晶Ｓ１を高密度化かつ成長表面を平滑化することで、柱状晶Ｓ１の頂部から厚み方向に柱状に成長する第２配向制御層３ｂの柱状晶Ｓ２および多層化された垂直磁性層４の柱状晶Ｓ３も高密度化されるとともに成長表面が平滑化されている。

「非磁性下地層」
本実施形態の磁気記録媒体においては、配向制御層３と垂直磁性層４の間に、非磁性下地層８が設けられている。なお、配向制御層３と垂直磁性層４の間には、非磁性下地層８が設けられていることが好ましいが、非磁性下地層８が設けられていなくてもよい。配向制御層３直上の垂直磁性層４の初期部には、結晶成長の乱れが生じやすく、これがノイズの原因となる。非磁性下地層８を設けることで、ノイズの発生を抑制できる。
また、非磁性下地層８は、配向制御層３の第１配向制御層３ａおよび第２配向制御層３ｂの柱状晶Ｓ１，Ｓ２と連続した柱状晶として、配向制御層３の第２配向制御層３ｂ上にエピタキシャル成長されている。

非磁性下地層８は、Ｃｒと酸化物とを含んだ材料からなるものであることが好ましい。Ｃｒの含有量は、２５ａｔ％（原子％）以上５０ａｔ％以下とすることが好ましい。酸化物としては、例えばＣｒ、Ｓｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃｏなどの酸化物を用いることが好ましく、その中でも特に、ＴｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２などを好適に用いることができる。酸化物の含有量としては、磁性粒子を構成する、例えばＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔ等の合金を１つの化合物として算出したｍｏｌ総量に対して、３ｍｏｌ％以上１８ｍｏｌ％以下であることが好ましい。

また、非磁性下地層８は、酸化物を２種類以上添加した複合酸化物からなることが好ましい。その中でも特に、Ｃｒ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２などを好適に用いることができる。さらに、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ_２、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ_２、ＣｏＣｒ−Ｃｒ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｏＣｒ−Ｃｒ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２などを好適に用いることができる。また、結晶成長の観点からＰｔを添加してもよい。

非磁性下地層８の厚みは、０．２ｎｍ以上３ｎｍ以下であることが好ましい。非磁性下地層８の厚さが３ｎｍを超えると、Ｈｃ及びＨｎの低下が生じるために好ましくない。

「垂直磁性層」
非磁性下地層８の上には、垂直磁性層４が形成されている。図１に示すように、垂直磁性層４は、非磁性基板１側から、下層の磁性層４ａと、中層の磁性層４ｂと、上層の磁性層４ｃとの３層を含むものである。本実施形態の磁気記録媒体では、磁性層４ａと磁性層４ｂとの間に下層の非磁性層７ａを含み、磁性層４ｂと磁性層４ｃとの間に上層の非磁性層７ｂを含むことで、これら磁性層４ａ〜４ｃと非磁性層７ａ，７ｂとが交互に積層された構造を有している。

各磁性層４ａ〜４ｃ及び非磁性層７ａ，７ｂを構成する結晶粒子は、配向制御層３の第１配向制御層３ａおよび第２配向制御層３ｂの柱状晶と連続した柱状晶として、非磁性下地層８上にエピタキシャル成長されている。

図３は、垂直磁性層を構成する磁性層と非磁性層との積層構造を拡大して示した断面図である。図３に示すように、垂直磁性層４を構成する磁性層４ａは、グラニュラー構造の磁性層であり、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含む磁性粒子（磁性を有した結晶粒子）４２と、酸化物４１とを含むものであることが好ましい。
酸化物４１としては、例えばＣｒ、Ｓｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃｏなどの酸化物を用いることが好ましい。その中でも特に、ＴｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２などを好適に用いることができる。また、磁性層４ａは、酸化物を２種類以上添加した複合酸化物からなることが好ましい。その中でも特に、Ｃｒ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２などを好適に用いることができる。

磁性粒子４２は、磁性層４ａ中に分散していることが好ましい。また、磁性粒子４２は、磁性層４ａ，４ｂ、更には磁性層４ｃを上下に貫いた柱状構造を形成していることが好ましい。このような構造を有することにより、磁性層４ａの配向及び結晶性が良好なものとなり、結果として高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られる。

柱状構造の磁性粒子４２を有する垂直磁性層４を得るためには、磁性層４ａに含まれる酸化物４１の含有量及び磁性層４ａの成膜条件が重要となる。磁性層４ａに含まれる酸化物４１の含有量は、磁性粒子４２を構成する、例えばＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔ等の合金を１つの化合物として算出したｍｏｌ総量に対して、３ｍｏｌ％以上１８ｍｏｌ％以下であることが好ましく、６ｍｏｌ％以上１３ｍｏｌ％以下であることがより好ましい。

磁性層４ａ中の酸化物４１の含有量として上記範囲が好ましいのは、磁性層４ａを形成した際に磁性粒子４２の周りに酸化物４１が析出し、磁性粒子４２の孤立化及び微細化が可能となるためである。一方、酸化物４１の含有量が上記範囲を超えた場合には、酸化物４１が磁性粒子４２中に残留し、磁性粒子４２の配向性及び結晶性を損ねたり、磁性粒子４２の上下に酸化物４１が析出して、磁性粒子４２が磁性層４ａ〜４ｃを上下に貫いてなる柱状構造が形成されなくなったりするため好ましくない。また、酸化物４１の含有量が上記範囲未満である場合には、磁性粒子４２の分離及び微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られなくなるため好ましくない。

磁性層４ａ中のＣｒの含有量は、４ａｔ％以上１９ａｔ％以下（さらに好ましくは６ａｔ％以上１７ａｔ％以下）であることが好ましい。磁性層４ａ中のＣｒの含有量を上記範囲とした場合、磁性粒子４２の磁気異方性定数Ｋｕを下げ過ぎず、また、高い磁化を維持し、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られる。

一方、磁性層４ａ中のＣｒの含有量が上記範囲を超えた場合には、磁性粒子４２の磁気異方性定数Ｋｕが小さくなるため、熱揺らぎ特性が悪化し、また、磁性粒子４２の結晶性及び配向性が悪化することで、結果として記録再生特性が悪くなるため好ましくない。また、Ｃｒの含有量が上記範囲未満である場合には、磁性粒子４２の磁気異方性定数Ｋｕが高くなるため、垂直保磁力が高くなり過ぎてデータを記録する際に、磁気ヘッドで十分に書き込むことができず、結果として高密度記録に適さない記録特性（ＯＷ）となるため好ましくない。

磁性層４ａ中のＰｔの含有量は、８ａｔ％以上２０ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔの含有量が８ａｔ％未満であると、高密度記録に適した熱揺らぎ特性を得るために垂直磁性層４に必要な磁気異方性定数Ｋｕが得られないため好ましくない。Ｐｔの含有量が２０ａｔ％を超えると、磁性粒子４２の内部に積層欠陥が生じ、その結果、磁気異方性定数Ｋｕが低くなる。また、Ｐｔの含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子４２中にｆｃｃ構造の層が形成され、結晶性及び配向性が損なわれるおそれがあるため好ましくない。したがって、高密度記録に適した熱揺らぎ特性及び記録再生特性を得るためには、磁性層４ａ中Ｐｔの含有量を上記範囲とすることが好ましい。

磁性層４ａの磁性粒子４２には、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔの他に、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅの中から選ばれる１種類以上の元素が含まれていてもよい。上記元素を含むことにより、磁性粒子４２の微細化を促進、又は結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。

また、磁性粒子４２中に含まれるＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔの他の上記元素の合計の含有量は、８ａｔ％以下であることが好ましい。上記元素の合計の含有量が８ａｔ％を超えると、磁性粒子４２中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子４２の結晶性及び配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性及び熱揺らぎ特性が得られないため好ましくない。

磁性層４ａに適した材料としては、例えば、９０（Ｃｏ１４Ｃｒ１８Ｐｔ）−１０（ＳｉＯ_２）｛Ｃｒ含有量１４ａｔ％、Ｐｔ含有量１８ａｔ％、残部Ｃｏからなる磁性粒子を１つの化合物として算出したモル濃度が９０ｍｏｌ％、ＳｉＯ_２からなる酸化物組成が１０ｍｏｌ％｝、９２（Ｃｏ１０Ｃｒ１６Ｐｔ）−８（ＳｉＯ_２）、９４（Ｃｏ８Ｃｒ１４Ｐｔ４Ｎｂ）−６（Ｃｒ_２Ｏ_３）の他、（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｔａ_２Ｏ_５）、（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｃｒ_２Ｏ_３）−（ＴｉＯ_２）、（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｃｒ_２Ｏ_３）−（ＳｉＯ_２）、（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｃｒ_２Ｏ_３）−（ＳｉＯ_２）−（ＴｉＯ_２）、（ＣｏＣｒＰｔＭｏ）−（ＴｉＯ）、（ＣｏＣｒＰｔＷ）−（ＴｉＯ_２）、（ＣｏＣｒＰｔＢ）−（Ａｌ_２Ｏ_３）、（ＣｏＣｒＰｔＴａＮｄ）−（ＭｇＯ）、（ＣｏＣｒＰｔＢＣｕ）−（Ｙ_２Ｏ_３）、（ＣｏＣｒＰｔＲｕ）−（ＳｉＯ_２）などを挙げることができる。

図３に示すように、垂直磁性層４を構成する磁性層４ｂも磁性層４ａと同様に、グラニュラー構造の磁性層であり、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含む磁性粒子（磁性を有した結晶粒子）４２と、酸化物４１とを含むものであることが好ましい。
酸化物４１は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃｏの酸化物であることが好ましい。中でも特に、ＴｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２を酸化物４１として好適に用いることができる。また、磁性層４ｂを構成する酸化物４１は、２種類以上の酸化物からなる複合酸化物であることが好ましい。中でも特に、Ｃｒ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２などからなる複合酸化物を酸化物４１として好適に用いることができる。

磁性層４ｂを構成する磁性粒子４２は、磁性層４ｂ中に分散していることが好ましい。磁性粒子４２は、磁性層４ａ，４ｂ、更には磁性層４ｃを上下に貫いた柱状構造を形成していることが好ましい。このような構造を形成することにより、磁性層４ｂの磁性粒子４２の配向及び結晶性が良好なものとなり、結果として高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られる。

磁性層４ｂ中の酸化物４１の含有量は、磁性粒子４２を構成する、例えばＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔ等の化合物の総量に対して、３ｍｏｌ％以上１８ｍｏｌ％以下であることが好ましく、さらに好ましくは６ｍｏｌ％以上１３ｍｏｌ％以下である。磁性層４ｂ中の酸化物４１の含有量として上記範囲が好ましい理由は、垂直磁性層４を構成する磁性層４ａ中の酸化物４１の含有量と同じである。

磁性層４ｂ中のＣｒの含有量は、４ａｔ％以上１８ａｔ％以下（さらに好ましくは８ａｔ％以上１５ａｔ％以下）であることが好ましい。Ｃｒの含有量を上記範囲としたのは、磁性粒子４２の磁気異方性定数Ｋｕを下げ過ぎず、また、高い磁化を維持し、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られるためである。

一方、磁性層４ｂ中のＣｒの含有量が上記範囲を超えた場合には、磁性粒子４２の磁気異方性定数Ｋｕが小さくなるため、熱揺らぎ特性が悪化し、また、磁性粒子４２の結晶性及び配向性が悪化することで、結果として記録再生特性が悪くなるため好ましくない。また、Ｃｒの含有量が上記範囲未満である場合には、磁性粒子４２の磁気異方性定数Ｋｕが高くなるため、垂直保磁力が高くなり過ぎてデータを記録する際に、磁気ヘッドで十分に書き込むことができず、結果として高密度記録に適さない記録特性（ＯＷ）となるため好ましくない。

磁性層４ｂ中のＰｔの含有量は、１０ａｔ％以上２２ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔの含有量が１０ａｔ％未満であると、高密度記録に適した熱揺らぎ特性を得るために垂直磁性層４に必要な磁気異方性定数Ｋｕが得られないため好ましくない。Ｐｔの含有量が２２ａｔ％を超えると、磁性粒子４２の内部に積層欠陥が生じ、その結果、磁気異方性定数Ｋｕが低くなる。また、Ｐｔの含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子４２中にｆｃｃ構造の層が形成され、結晶性及び配向性が損なわれるおそれがあるため好ましくない。したがって、高密度記録に適した熱揺らぎ特性及び記録再生特性を得るためには、磁性層４ｂ中Ｐｔの含有量を上記範囲とすることが好ましい。

磁性層４ｂの磁性粒子４２には、磁性層４ａの磁性粒子４２と同様に、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔの他に、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅの中から選ばれる１種類以上の元素が含まれていてもよい。上記元素を含むことにより、磁性粒子４２の微細化を促進、又は結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。
また、磁性層４ｂの磁性粒子４２中に含まれるＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔの他の上記元素の合計の含有量は、磁性層４ａの磁性粒子４２と同様の理由により、８ａｔ％以下であることが好ましい。

垂直磁性層４を構成する磁性層４ｃは、図３に示すように、Ｃｏ、Ｃｒを含む磁性粒子（磁性を有した結晶粒子）４２を含み、酸化物４１を含まないものであることが好ましい。磁性層４ｃ中の磁性粒子４２は、磁性層４ａ中の磁性粒子４２から柱状にエピタキシャル成長しているものであることが好ましい。この場合、磁性層４ａ〜４ｃの磁性粒子４２が、各層において１対１に対応して、柱状にエピタキシャル成長することが好ましい。また、磁性層４ｂの磁性粒子４２が磁性層４ａ中の磁性粒子４２からエピタキシャル成長していることで、磁性層４ｂの磁性粒子４２が微細化され、さらに結晶性及び配向性が向上したものとなる。

磁性層４ｃ中のＣｒの含有量は、１０ａｔ％以上２４ａｔ％以下であることが好ましい。Ｃｒの含有量を上記範囲とすることで、データの再生時における出力を十分確保でき、更に良好な熱揺らぎ特性を得ることができる。一方、Ｃｒの含有量が上記範囲を超える場合、磁性層４ｃの磁化が小さくなり過ぎるため好ましくない。また、Ｃｒ含有量が上記範囲未満である場合には、磁性粒子４２の分離及び微細化が十分に生じず、記録再生時のノイズが増大し、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られなくなるため好ましくない。

また、磁性層４ｃを構成する磁性粒子４２が、Ｃｏ、Ｃｒの他にＰｔを含んだ材料である場合、磁性層４ｃ中のＰｔの含有量は、８ａｔ％以上２０ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔの含有量が上記範囲である場合、高記録密度に適した十分な保磁力を得ることができ、更に記録再生時における高い再生出力を維持し、結果として高密度記録に適した記録再生特性および熱揺らぎ特性が得られる。一方、磁性層４ｃ中のＰｔの含有量が上記範囲を超えると、磁性層４ｃ中にｆｃｃ構造の相が形成され、結晶性及び配向性が損なわれるおそれがあるため好ましくない。また、Ｐｔの含有量が上記範囲未満である場合、高密度記録に適した熱揺らぎ特性を得るための磁気異方性定数Ｋｕが得られないため好ましくない。

磁性層４ｃを構成する磁性粒子４２は、非グラニュラー構造の磁性層であり、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔの他に、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｍｎの中から選ばれる１種類以上の元素を含むことができる。上記元素を含むことにより、磁性粒子４２の微細化を促進、又は結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性及び熱揺らぎ特性を得ることができる。

また、磁性層４ｃの磁性粒子４２中に含まれるＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔの他の上記元素の合計の含有量は、１６ａｔ％以下であることが好ましい。上記元素の合計の含有量が１６ａｔ％を超えると、磁性粒子４２中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子４２の結晶性及び配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性が得られないため好ましくない。

磁性層４ｃに適した材料としては、特に、ＣｏＣｒＰｔ系、ＣｏＣｒＰｔＢ系を挙げることできる。ＣｏＣｒＰｔＢ系としては、ＣｒとＢとの合計の含有量が１８ａｔ％以上２８ａｔ％以下であるものが好ましい。

磁性層４ｃに適した材料としては、例えば、ＣｏＣｒＰｔ系では、Ｃｏ１４〜２４Ｃｒ８〜２２Ｐｔ｛Ｃｒ含有量１４〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、残部Ｃｏ｝、ＣｏＣｒＰｔＢ系では、Ｃｏ１０〜２４Ｃｒ８〜２２Ｐｔ０〜１６Ｂ｛Ｃｒ含有量１０〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、Ｂ含有量０〜１６ａｔ％、残部Ｃｏ｝が好ましい。その他の系としては、ＣｏＣｒＰｔＴａ系では、Ｃｏ１０〜２４Ｃｒ８〜２２Ｐｔ１〜５Ｔａ｛Ｃｒ含有量１０〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、Ｔａ含有量１〜５ａｔ％、残部Ｃｏ｝、ＣｏＣｒＰｔＴａＢ系では、Ｃｏ１０〜２４Ｃｒ８〜２２Ｐｔ１〜５Ｔａ１〜１０Ｂ｛Ｃｒ含有量１０〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、Ｔａ含有量１〜５ａｔ％、Ｂ含有量１〜１０ａｔ％、残部Ｃｏ｝の他にも、ＣｏＣｒＰｔＢＮｄ系、ＣｏＣｒＰｔＴａＮｄ系、ＣｏＣｒＰｔＮｂ系、ＣｏＣｒＰｔＢＷ系、ＣｏＣｒＰｔＭｏ系、ＣｏＣｒＰｔＣｕＲｕ系、ＣｏＣｒＰｔＲｅ系などの材料を挙げることができる。

垂直磁性層４の垂直保磁力（Ｈｃ）は、３０００［Ｏｅ］以上とすることが好ましい。保磁力が３０００［Ｏｅ］未満である場合には、記録再生特性、特に周波数特性が不良となり、また、熱揺らぎ特性も悪くなるため、高密度記録媒体として好ましくない。
垂直磁性層４の逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は、１５００［Ｏｅ］以上であることが好ましい。逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）が１５００［Ｏｅ］未満である場合には、熱揺らぎ耐性に劣るため好ましくない。

垂直磁性層４を構成する磁性粒子４２の平均粒径は３〜１２ｎｍであることが好ましい。磁性粒子４２の平均粒径は、例えば垂直磁性層４をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察し、観察像を画像処理することにより求めることができる。
垂直磁性層４の厚みは、５〜２０ｎｍとすることが好ましい。垂直磁性層４の厚みが上記未満であると、十分な再生出力が得られず、熱揺らぎ特性も低下する。また、垂直磁性層４の厚さが上記範囲を超えると、垂直磁性層４中の磁性粒子４２の肥大化が生じ、記録再生時におけるノイズが増大し、信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）や記録特性（ＯＷ）に代表される記録再生特性が悪化するため好ましくない。

本発明では、垂直磁性層４を構成する複数の磁性層４ａ，４ｂ、４ｃのうち、非磁性基板１側の磁性層４ａをグラニュラー構造の磁性層とし、保護層５側の磁性層４ｃを、酸化物を含まない非グラニュラー構造の磁性層とすることが好ましい。このような構成とすることにより、磁気記録媒体の熱揺らぎ特性、記録特性（ＯＷ）、Ｓ／Ｎ比等の各特性の制御・調整をより容易に行うことが可能となる。

また、本発明では、上記垂直磁性層４を４層以上の磁性層で構成することも可能である。例えば、上記磁性層４ａ，４ｂに加えて、さらにグラニュラー構造の磁性層を形成し、これら３層のグラニュラー構造の磁性層の上に、酸化物を含まない磁性層４ｃを設けた構成としてもよいし、酸化物を含まない磁性層４ｃを２層構造として、磁性層４ａ，４ｂの上に設けた構成としてもよい。

また、本発明では、垂直磁性層４を構成する複数の磁性層間に非磁性層７（図１および図３では符号７ａ，７ｂで示す）を設けることが好ましい。非磁性層７を適度な厚みで設けることで、個々の膜の磁化反転が容易になり、磁性粒子全体の磁化反転の分散を小さくすることができる。その結果Ｓ／Ｎ比をより向上させることが可能である。
非磁性層７の厚みは、垂直磁性層４を構成する各層の静磁結合を完全に切断しない範囲、具体的には０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下（より好ましくは０．１以上０．８ｎｍ以下）とすることが好ましい。

本発明の３層以上の磁性層４ａ，４ｂ，４ｃが強磁性結合（フェロ・カップリング結合、以下、ＦＣ結合と呼ぶ。）し、また、静磁結合が完全に切れた際には、Ｍ−Ｈループが２段階に反転するループになるために、容易に判別可能である。この２段ループが生じた場合は、磁気ヘッドからの磁界に対して磁気グレインが一斉に反転しないことを意味しており、その結果再生時のＳ／Ｎ比の著しい悪化や分解能の低下が生じるため好ましくない。

非磁性層７としてＲｕ又はＲｕ合金を用いた場合には、０．６ｎｍ以上１．２ｎｍ以下の範囲でＡＦＣ結合が生じる。本発明においては、ＡＦＣ結合ではなく各磁性層４ａ，４ｂ，４ｃがＦＣで静磁結合していることが必須である。

垂直磁性層４を構成する磁性層４ａ，４ｂ，４ｃ間に設ける非磁性層７としては、ｈｃｐ構造を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、例えば、Ｒｕ、Ｒｕ合金、ＣｏＣｒ合金、ＣｏＣｒＸ_１合金（Ｘ_１は、Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｅ，Ｒｕ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｂの中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の元素を表す）などを好適に用いることができる。

垂直磁性層４を構成する磁性層４ａ，４ｂ，４ｃ間に設ける非磁性層７として、ＣｏＣｒ系合金を用いる場合には、Ｃｏの含有量は、３０〜８０ａｔ％の範囲であることが好ましい。この範囲であれば、磁性層間のカップリングを小さく調整することが可能であるからである。
また、磁性層４ａ，４ｂ，４ｃ間に設ける非磁性層７として、ｈｃｐ構造を有する合金を用いる場合、例えばＲｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｙ、Ｈｆ、Ｚｎなどの合金も用いることができる。

また、垂直磁性層４を構成する磁性層４ａ，４ｂ，４ｃ間に設ける非磁性層７として、その上下の磁性層の結晶性や配向性を損ねない範囲で、他の構造をとる金属や合金などを使用することもできる。具体的には、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃ、Ｂ、Ｃｒ又はそれらの合金を用いることができる。特に、Ｃｒ合金としては、ＣｒＸ_２（Ｘ_２は、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｃ、Ｚｒの中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の元素を表す。）などを好適に用いることが可能である。Ｃｒ合金中のＣｒの含有量は６０ａｔ％以上とすることが好ましい。

また、垂直磁性層４を構成する磁性層４ａ，４ｂ，４ｃ間に設ける非磁性層７としては、上記合金の金属粒子が酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物中に分散した構造のものを用いることが好ましい。さらに、この金属粒子が非磁性層７を上下に貫いた柱状構造を有することがより好ましい。このような構造とするためには、酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物を含んだ合金材料を使用することが好ましい。具体的には、酸化物として、例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、Ｙ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２など、金属窒化物として、例えば、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴａＮ、ＣｒＮなど、金属炭化物として、例えば、ＴａＣ、ＢＣ、ＳｉＣなどをそれぞれ用いることができる。さらに、例えば、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ_２、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ_２、ＣｏＣｒ−Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｏＣｒＰｔ−Ｔａ_２Ｏ_５、Ｒｕ−ＳｉＯ_２、Ｒｕ−Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｐｄ−ＴａＣなどを用いることができる。

垂直磁性層４を構成する磁性層４ａ，４ｂ，４ｃ間に設ける非磁性層７中の酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物の含有量としては、垂直磁性膜４の結晶成長や結晶配向を損なわない含有量であることが好ましく、非磁性層７を構成する合金に対して、４ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。

この非磁性層７中の酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物の含有量が上記範囲を超える場合、合金の金属粒子中に酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物が残留し、金属粒子の結晶性や配向性を損ねるほか、金属粒子の上下にも酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物が析出してしまい、金属粒子が非磁性層７を上下に貫く柱状構造となりにくくなり、この非磁性層７の上に形成された磁性層の結晶性や配向性を損ねるおそれがあるため好ましくない。一方、この非磁性層７中の酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物の含有量が上記範囲未満である場合には、酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物の添加による効果が得られないため好ましくない。

「保護層」
垂直磁性層４上には保護層５が形成される。保護層５は、垂直磁性層４の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが磁気記録媒体に接触したときの媒体表面の損傷を防ぐためのものである。保護層５としては、従来公知の材料を使用することができ、例えばＣ、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２を含むものを使用することが可能である。保護層５の厚みは、１〜１０ｎｍとすることが、磁気ヘッドと磁気記録媒体との距離を小さくできるので高記録密度の点から好ましい。保護層５は、例えば、ＣＶＤ（化学気相成長）法などを用いて形成される。

「潤滑層」
保護層５上には潤滑層６が形成される。潤滑層６には、例えば、パーフルオロポリエーテル、フッ素化アルコール、フッ素化カルボン酸などの潤滑剤を用いることが好ましい。潤滑層６は、例えば、ディッピング法などを用いて形成される。

本実施形態の磁気記録媒体は、配向制御層３が、ＣｏまたはＦｅからなる磁性材料を２０ａｔ％〜５０ａｔ％の範囲内で含有するＲｕ合金層を含むものであるので、磁気記録媒体の表面の凹凸を緩和するために、Ｒｕ合金層の頂部に形成されるドーム状の凸部の高さを低くしても、磁性材料によって配向制御層３の表面における磁性粒子の成長を促進させることができ、ドーム状の凸部上から磁性粒子が柱状に成長されたものとすることができる。したがって、本発明の磁気記録媒体によれば、磁気記録媒体の垂直磁性層の垂直配向性に優れ表面平滑性の高い、高密度記録および磁気転写によるパターンの書き込みに適した磁気記録媒体を実現できる。

また、本実施形態の磁気記録媒体は、配向制御層３が、磁性材料を２０ａｔ％〜５０ａｔ％の範囲内で含み、磁性材料がＣｏまたはＦｅであるＲｕ合金層を含むものであるので、配向制御層が磁性を発現するものとなる。したがって、本実施形態の磁気記録媒体では、配向制御層３を構成する結晶粒子と共に厚み方向に連続した柱状晶を含む垂直磁性層４を得るために、配向制御層３の厚みを厚くし、軟磁性下地層２と磁気ヘッドとの記録時における距離が大きくなったとしても、高密度記録に適した十分に高い記録特性（ＯＷ）が得られる。その結果、本実施形態の磁気記録媒体によれば、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）、記録特性（ＯＷ）、及び熱揺らぎ特性を有する磁気記録媒体を実現できる。
また、本実施形態の磁気記録媒体は、垂直磁性層４が、配向制御層３を構成する結晶粒子と共に厚み方向に連続した柱状晶を含むものであるので、垂直磁性層４の垂直配向性が優れたものとなる。

また、本実施形態の磁気記録媒体は、配向制御層３が、軟磁性下地層２側に配置された第１配向制御層３ａと、第１配向制御層３ａの垂直磁性層４側に配置された第２配向制御層３ｂとからなり、第１配向制御層３ａが、柱状晶の核となる結晶を含むものであり、第２配向制御層３ｂが、核となる結晶に厚み方向に連続し、頂部にドーム状の凸部が形成された柱状晶を含むものであり、第１配向制御層３ａと第２配向制御層３ｂの両方が、磁性材料を２０ａｔ％〜５０ａｔ％の範囲内で含み、磁性材料がＣｏまたはＦｅであるＲｕ合金層を含むものであるので、配向制御層３および垂直磁性層４を微細化かつ平滑化することができ、より高密度記録に適した高い記録特性（ＯＷ）を有するのものとなる。

（磁気記録再生装置）
図４は、本発明を適用した磁気記録再生装置の一例を示すものである。
この磁気記録再生装置は、図１に示す構成を有する磁気記録媒体５０と、磁気記録媒体５０を回転駆動させる媒体駆動部５１と、磁気記録媒体５０に情報を記録再生する磁気ヘッド５２と、この磁気ヘッド５２を磁気記録媒体５０に対して相対運動させるヘッド駆動部５３と、記録再生信号処理系５４とを備えている。

記録再生信号処理系５４は、外部から入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド５２に送り、磁気ヘッド５２からの再生信号を処理してデータを外部に送ることが可能となっている。本発明を適用した磁気記録再生装置に用いる磁気ヘッド５２には、再生素子として巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用したＧＭＲ素子などを有した、より高記録密度に適した磁気ヘッドを用いることができる。

図４に示す磁気記録再生装置は、本発明の磁気記録媒体の一例である図１に示す表面平滑性の高い磁気記録媒体５０と、磁気記録媒体５０に対する情報の記録再生を行う磁気ヘッド５２とを備えるものであるので、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）、記録特性（ＯＷ）、及び熱揺らぎ特性が得られる磁気記録媒体を備えた優れたものとなる。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
（比較例１〜５、実施例１〜６）
以下に示す製造方法により、磁気記録媒体を作製し、評価した。

まず、洗浄済みのガラス基板（コニカミノルタ社製、外形２．５インチ）を、ＤＣマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製Ｃ−３０４０）の成膜チャンバ内に収容して、到達真空度１×１０^−５Ｐａとなるまで成膜チャンバ内を排気した後、このガラス基板の上に、Ｃｒターゲットを用いて層厚１０ｎｍの密着層を成膜した。
このようにして得られた密着層の上に、Ｃｏ−２０Ｆｅ−５Ｚｒ−５Ｔａ｛Ｆｅ含有量２０ａｔ％、Ｚｒ含有量５ａｔ％、Ｔａ含有量５ａｔ％、残部Ｃｏ｝のターゲットを用いて１００℃以下の基板温度で、層厚２５ｎｍの軟磁性層を成膜し、この上にＲｕ層を層厚０．７ｎｍで成膜し、さらにＣｏ−２０Ｆｅ−５Ｚｒ−５Ｔａの軟磁性層を層厚２５ｎｍで成膜し、これを軟磁性下地層とした。

次に、軟磁性下地層の上に配向制御層を形成した。配向制御層は第１配向制御層と第２配向制御層の２層構造とし、各層の組成は表１に示すようにした。なお、第１配向制御層および第２配向制御層の膜厚は共に１００Åとした。また、第１配向制御層の成膜圧力は１Ｐａ、第２配向制御層の成膜圧力は８Ｐａとした。

その後、配向制御層上に、垂直磁性層を形成した。
まず、配向制御層上に、（Ｃｏ１５Ｃｒ１６Ｐｔ）９１−（ＳｉＯ_２）６−（ＴｉＯ_２）３｛Ｃｒ含有量１５ａｔ％、Ｐｔ含有量１８ａｔ％、残部Ｃｏの合金を９１ｍｏｌ％、ＳｉＯ_２からなる酸化物を６ｍｏｌ％、Ｃｒ_２Ｏ_３からなる酸化物を３ｍｏｌ％、ＴｉＯ_２からなる酸化物を３ｍｏｌ％｝の組成の磁性層を、スパッタリングガス圧を２Ｐａとして層厚９ｎｍで成膜した。

次に、磁性層の上に、（Ｃｏ３０Ｃｒ）８８−（ＴｉＯ_２）１２からなる非磁性層を層厚０．３ｎｍで成膜した。
次に、非磁性層の上に、（Ｃｏ１１Ｃｒ１８Ｐｔ）９２−（ＳｉＯ_２）５−（ＴｉＯ_２）３からなる磁性層を、スパッタリングガス圧を２Ｐａとして層厚６ｎｍで成膜した。

次に、磁性層の上に、Ｒｕからなる非磁性層を層厚０．３ｎｍで成膜した。
次に、非磁性層の上に、Ｃｏ２０Ｃｒ１４Ｐｔ３Ｂ｛Ｃｒ含有量２０ａｔ％、Ｐｔ含有量１４ａｔ％、Ｂ含有量３ａｔ％、残部Ｃｏ｝からなるターゲットを用いて、スパッタリングガス圧を０．６Ｐａとして磁性層を層厚７ｎｍで成膜した。

次に、ＣＶＤ法により層厚３．０ｎｍの保護層を成膜し、次いで、ディッピング法によりパーフルオロポリエーテルからなる潤滑層を成膜し、磁気記録媒体を作製した。

このようにして得られた磁気記録媒体について、保磁力（Ｈｃ）、信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ）、記録特性（ＯＷ）、表面粗さを測定し、評価した。その結果を表１に示す。
なお、記録再生特性としての信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ）および記録特性（ＯＷ）の評価は、米国ＧＵＺＩＫ社製のリードライトアナライザＲＷＡ１６３２及びスピンスタンドＳ１７０１ＭＰを用いて行った。
また、磁気ヘッドには、書き込み側にシングルポール磁極を用い、読み出し側にＴＭＲ素子を用いたヘッドを使用した。

信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ）については、記録密度７５０ｋＦＣＩとして測定した。
記録特性（ＯＷ）については、先ず、７５０ｋＦＣＩの信号を書き込み、次いで１００ｋＦＣＩの信号を上書し、周波数フィルターにより高周波成分を取り出し、その残留割合によりデータの書き込み能力を評価した。

また、磁気記録媒体の表面形状を、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて調べ、垂直磁性層を構成する磁性粒子に対応して形成された磁気記録媒体の表面の凹凸の段差を測定した。具体的には、磁性粒子によって生じた１００個の凸部の高さを測定し、その高さの平均値を求め、表面粗さとした。

表１に示すように、実施例１〜実施例６の磁気記録媒体は、保磁力（Ｈｃ）、信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ）、記録特性（ＯＷ）、表面粗さが優れている。
これに対し、ＣｏまたはＦｅの含有量が２０ａｔ％未満である比較例１〜比較例３の磁気記録媒体では、信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ）、記録特性（ＯＷ）の評価は良好であるものの、垂直磁性層の表面粗さが大きくなっている。
また、ＣｏまたはＦｅの含有量が５０ａｔ％を超える比較例４および比較例５の磁気記録媒体は、垂直磁性層の表面粗さの評価は良好であるものの、信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ）、記録特性（ＯＷ）の評価が不十分となった。これは、比較例４および比較例５の磁気記録媒体においては、配向制御層を構成するＲｕ合金層の成長表面におけるドーム状の凸部の形成不良により、磁性粒子の柱状成長が不十分となって、磁気記録媒体の垂直配向性が低下したことによるものと考えられる。

１…非磁性基板、２…軟磁性下地層、３…配向制御層、３ａ…第１配向制御層、３ｂ…第２配向制御層、４…垂直磁性層、４ａ…下層の磁性層、４ｂ…中層の磁性層、４ｃ…上層の磁性層、５…保護層、６…潤滑層、７…非磁性層、７ａ…下層の非磁性層、７ｂ…上層の非磁性層、８…非磁性下地層、１５…酸化物、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３…柱状晶、Ｓ１ａ…凹凸面、４１…酸化物、４２…磁性粒子、５０…磁気記録媒体、５１…媒体駆動部、５２…磁気ヘッド、５３…ヘッド駆動部、５４…記録再生信号処理系。

Claims (3)

1. 非磁性基板の上に、軟磁性下地層と、直上の層の配向性を制御する配向制御層と、磁化容易軸が前記非磁性基板に対して主に垂直に配向した垂直磁性層とを、少なくとも積層してなる磁気記録媒体であって、
   前記配向制御層が、ＣｏまたはＦｅからなる磁性材料を２０ａｔ％〜５０ａｔ％の範囲内で含有するＲｕ合金層を含むものであり、
   前記垂直磁性層が、前記配向制御層を構成する結晶粒子と共に厚み方向に連続した柱状晶を含むものであることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 前記配向制御層が、前記軟磁性下地層側に配置された第１配向制御層と、前記第１配向制御層の前記垂直磁性層側に配置された第２配向制御層とからなり、
   前記第１配向制御層が、柱状晶の核となる結晶を含むものであり、前記第２配向制御層が、前記核となる結晶に厚み方向に連続し、頂部にドーム状の凸部が形成された柱状晶を含むものであり、
   前記第１配向制御層と前記第２配向制御層のいずれか一方または両方が、前記Ｒｕ合金層を含むもの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１または請求項２に記載の磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に対する情報の記録再生を行う磁気ヘッドとを備えることを特徴とする磁気記録再生装置。

Images