JP4077680B2

JP4077680B2 - 磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記録再生装置

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Publication number: JP4077680B2
Application number: JP2002223199A
Authority: JP
Inventors: 謙治清水; 彰坂脇; 浩志酒井; 和志彦坂; 太中村
Original assignee: Showa Denko KK; Toshiba Corp
Current assignee: Showa Denko KK; Toshiba Corp
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: JP2004063037A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録再生特性を向上させ、高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体、その製造方法、およびこの磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録再生装置の１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６０％以上で増えており、今後もその傾向は続くと言われている。その為に高記録密度に適した磁気記録用ヘッドの開発、磁気記録媒体の開発が進められている。
【０００３】
現在、市販されている磁気記録再生装置に搭載されている磁気記録媒体は、主に、磁性膜内の磁化容易軸が基板に対して水平に配向した面内磁気記録媒体である。ここで磁化容易軸とは、磁化の向き易い軸のことであり、Ｃｏ基合金の場合、Ｃｏのｈｃｐ構造のｃ軸のことである。
【０００４】
このような面内磁気記録媒体では、高記録密度化すると記録ビットの１ビットあたりの磁性層の体積が小さくなりすぎ、熱揺らぎ効果により記録再生特性が悪化する可能性がある。また、高記録密度化した際に、記録ビット間の境界領域で発生する反磁界の影響により媒体ノイズが増加する傾向がある。
【０００５】
これに対し、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、高記録密度化に伴う記録ビット体積の減少が少なくてすむため、熱揺らぎ効果にも強い。そこで、近年大きな注目を集めており、垂直磁気記録に適した媒体の構造が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、磁気記録媒体の更なる高記録密度化が要望に対して、垂直磁気記録膜に対する書きこみ能力に優れている単磁極ヘッドを用いることが検討されている。そのようなヘッドに対応するために、記録層である垂直磁気記録膜と基板との間に、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。
【０００７】
しかしながら、上記のように単に裏打ち層を設けた磁気記録媒体を用いた場合では、記録再生時の記録再生特性において満足できるものではなく、記録再生特性に優れる磁気記録媒体が要望されていた。
【０００８】
一般に垂直磁気記録媒体は、基板上に裏打ち層（軟磁性下地層）を設け、磁性層の磁化容易軸を基板面に対して垂直に配向させる配向制御膜、Ｃｏ合金からなる垂直磁気記録膜および保護膜の順で構成されている。この中で、磁気記録媒体の記録再生特性を改善するには、垂直磁気記録膜に対して、ノイズの低い磁性材料を使うのは勿論であるが、層構造についても以下に例示するような幾つかの改善手法が提案されている。
【０００９】
特許第２６６９５２９号公報には、非磁性基板と六方晶系の磁性合金膜との間にＴｉ下地膜を設け、Ｔｉ下地膜に他の元素を含有させることにより、Ｔｉ合金下地膜と六方晶系の磁性合金膜との間の格子の整合性を高め、六方晶系の磁性合金膜のｃ軸配向性を向上させる方法が提案されている。
しかしながら、Ｔｉ合金下地を用いると、合金磁性膜中の交換結合が大きくなり、その結果、媒体ノイズが大きくなり、更なる高記録密度化は困難である。
【００１０】
特開平８−１８０３６０号公報には、ＣｏとＲｕからなる下地膜を非磁性基板とＣｏ合金垂直磁気記録膜との間に用いることにより、Ｃｏ合金垂直磁気記録膜のｃ軸配向性を向上させる方法が提案されている。
しかしながら、ＣｏとＲｕからなる下地膜は結晶粒径が大きくなり、その結果Ｃｏ合金磁性膜中の磁性粒子径が大きくなり、媒体ノイズが大きくなり、更なる高密度化は困難である。
【００１１】
特開昭６３−２１１１１７号公報には、炭素含有下地膜を基板とＣｏ合金垂直磁気記録膜との間に用いることが、提案されている。
しかしながら、炭素含有下地膜を用いると、炭素含有下地膜はアモルファス構造下地膜であるために、垂直磁気記録膜のｃ軸配向性が悪化するため、その結果、熱揺らぎ耐性が悪化し、更なる高記録密度化は困難である。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、記録再生特性を向上させ、高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
１）上記課題を解決するための第１の発明として、請求項１に示すように非磁性基板上に、少なくとも、軟磁性下地膜と、直上の膜の配向性を制御する配向制御膜と、中間膜と、磁化容易軸が基板に対して主に垂直に配向した少なくともＣｏとＰｔを含む材料からなる垂直磁気記録膜と、保護膜とが設けられ、配向制御膜と、配向制御膜と、中間膜は接して設けられ、前記中間膜はｈｃｐ構造のＣｏＣｒ合金、ＣｏＣｒＹ１合金、ＣｏＹ１合金（Ｙ１：Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｕ，Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、ＮおよびＢのうち１種または２種以上）であり、前記配向制御膜が少なくともＣｒとＣを含む合金からなり、配向制御膜のＣが１０ａｔ％以上８０ａｔ％以下であり、かつアモルファス構造または微結晶構造であることを特徴とする磁気記録媒体を提案する。
請求項２に示すように前記磁気記録媒体において、配向制御膜のＣが３０ａｔ％以上７０ａｔ％以下であることが望ましい。
請求項３示すように前記磁気記録媒体において、配向制御膜のＣｒが３ａｔ％以上８０ａｔ％以下であることが望ましい。
請求項４に示すように前記磁気記録媒体において、配向制御膜の厚さが０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが望ましい。
【００１４】
２）第２の発明として、請求項５に示すように非磁性基板上に、少なくとも軟磁性下地膜を形成する工程と、直上の膜の配向性を制御する配向制御膜を形成する工程と、磁化容易軸が基板に対して主に垂直に配向した垂直磁気記録膜を形成する工程と、保護膜を形成する工程とを順次行うことにより、請求項１乃至４の何れか１項に記載の磁気記録媒体を作製することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法をも提案する。
【００１５】
３）第３の発明として、請求項６に示すように磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、磁気ヘッドが単磁極ヘッドであり、磁気記録媒体が、請求項１乃至４の何れか１項に記載の磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置をも提案する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の磁気記録媒体の第１の実施形態の一例を示すものである。ここに示されている磁気記録媒体は、非磁性基板１上に、軟磁性下地膜２と、配向制御膜３と、中間膜４と、垂直磁気記録膜５と、保護膜６と、潤滑膜７とが順次形成された構成となっている。以下、非磁性基板１側から順にその構成を説明する。
【００１７】
〔非磁性基板１〕
非磁性基板１としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属材料からなる金属基板を用いてもよいし、ガラス、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。
ガラス基板としては、アモルファスガラス、結晶化ガラスがあり、アモルファスガラスとしては汎用のソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスを使用できる。また、結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスを用いることができる。セラミック基板としては、汎用の酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの繊維強化物などが使用可能である。
【００１８】
上記非磁性基板１は、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望ましい。
【００１９】
また、表面の微小うねり（Ｗａ）が０．３ｎｍ以下（より好ましくは０．２５［ｎｍ］以下。）であることが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。
さらに、端面のチャンファー部の面取り部、側面部の少なくとも一方のいずれの表面平均粗さ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。尚、この微少うねり（Ｗａ）は、例えば、表面粗さ測定装置Ｐ−１２（ＫＬＡ−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。
【００２０】
〔軟磁性下地層２〕
軟磁性下地層２は、磁気ヘッドから発生する磁束の基板に対する垂直方向成分を大きくするためと、情報が記録される垂直磁気記録膜５の磁化の方向をより強固に基板１と垂直な方向に固定するために設けられているものである。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ので好ましい。
【００２１】
上記軟磁性下地膜２は、軟磁性材料からなるものであり、この材料としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏを含む材料を用いることができる。
具体的な材料としては、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Ｆｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮ等の微結晶構造あるい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てもよい。
軟磁性下地膜２の材料としては、上記のほか、Ｃｏを８０ａｔ％以上含有し、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ等のうち少なくとも１種を含有するＣｏ合金を用いることができ、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。
【００２２】
また、軟磁性下地膜２の保磁力Ｈｃは、１００（Ｏｅ）以下（より好ましくは２０（Ｏｅ）以下）とすることが好ましい。
この保磁力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。
【００２３】
さらに、軟磁性下地膜２の飽和磁束密度Ｂｓ（Ｔ）と軟磁性下地膜２の膜厚ｔ（ｎｍ）との積Ｂｓ・ｔ（Ｔ・ｎｍ）が４０（Ｔ・ｎｍ）以上（好ましくは６０（Ｔ・ｎｍ）以上）であること好ましい。
このＢｓ・ｔが上記範囲未満であると、再生波形が歪みをもつようになったり、ＯＷ特性が悪化するため好ましくない。尚、層の膜厚は、例えばＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察することにより求めることができる。
【００２４】
また、軟磁性下地膜２の表面（配向制御膜３側の面）は、軟磁性下地膜２を構成する材料が部分的あるいは完全に酸化されて構成されていることが好ましい。即ち、軟磁性下地膜２の表面（配向制御膜３側の面）およびその近傍に、軟磁性下地膜２を構成する材料が部分的に酸化されるか、もしくは前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、軟磁性下地膜２の表面の磁気的な揺らぎを抑えることができるので、この磁気的な揺らぎに起因するノイズの低減して、磁気記録媒体の記録再生特性を改善することができる。また、軟磁性下地膜２上に形成される配向制御膜３の結晶粒の微細化して、記録再生特性を改善することができる。
【００２５】
上述のように軟磁性下地膜２の表面（配向制御膜３側の面）およびその近傍を、部分的あるいは完全に酸化させるには、例えば軟磁性下地膜２を形成した後、酸素を含む雰囲気に曝す方法、軟磁性下地膜２の表面に近い部分を成膜する際のプロセス中に酸素を導入する方法などによって容易に実施できる。具体的には、軟磁性下地膜２の表面を酸素に曝す場合には、酸素単体、あるいは酸素をアルゴンや窒素などのガスで希釈したガス雰囲気中に０．３〜２０秒程度保持しておけば良い。また、大気中に曝すようにしても良い。特に酸素をアルゴンや窒素などのガスで希釈したガスを用いる場合には、軟磁性下地膜２表面の酸化の度合いの調節が容易になるので、安定した製造を行うことができる。また、軟磁性下地膜２の成膜用のガスに酸素を導入する場合には、例えば成膜法としてスパッタ法を用いるならば、成膜時間の１部のみに酸素を導入したプロセスガスを用いてスパッタを行えば良い。このプロセスガスとしては、例えばアルゴンに酸素を体積率で０．０５％〜５０％（より好ましくは０．１〜２０％）程度混合したガスが好適に用いられる。
【００２６】
〔配向制御膜３〕
配向制御膜３は、直上に設けられた中間膜４および／または垂直磁気記録膜５の配向性や粒径を制御するものである。
本発明の磁気記録媒体において、この配向制御膜３に用いられる材料は、少なくともＣｒとＣを含む合金である。
【００２７】
上記配向制御膜３はＣｒとＣ以外にさらに元素を添加することもできる。添加元素としては特に限定されるものではないが、好ましくはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗのうちから選ばれる１種または２種以上を挙げることができる。ＣｒまたはＣの何れかの元素が含まれないと記録再生特性が不十分となるため好ましくない。
【００２８】
また、配向制御膜３は、Ｃが１０ａｔ％以上８０ａｔ％以下（より好ましくは３０ａｔ％以上７０ａｔ％以下）であることが好ましい。Ｃｏが上記範囲であるとき、記録再生特性は特に優れている。
さらに、配向制御膜３は、Ｃｒが３ａｔ％以上７０ａｔ％以下（より好ましくは５ａｔ％以上５０ａｔ％以下）であることが好ましい。Ｃｒが上記範囲であるとき、記録再生特性は特に優れている。
【００２９】
さらに、配向制御膜３は、その厚さを０．５ｎｍ以上２０ｎｍ（より好ましくは１〜１２ｎｍ）とすることが好ましい。即ち配向制御膜３の厚さが上記範囲であるとき、垂直磁気記録膜５の垂直配向性が特に高くなり、かつ記録時における磁気ヘッドと軟磁性下地膜２との距離を小さくすることができるので、再生信号の分解能を低下させることなく記録再生特性を高めることができるからである。
この厚さが上記範囲未満であると、垂直磁気記録膜５における垂直配向性が低下し、記録再生特性および熱揺らぎ耐性が劣化する。また、この厚さが上記範囲を超えると、垂直磁気記録膜５の垂直配向性が低下し、記録再生特性および熱揺らぎ耐性が劣化する。また記録時における磁気ヘッドと軟磁性下地膜２との距離が大きくなるため、再生信号の分解能や再生出力の低下するため好ましくない。
【００３０】
この配向制御膜３は、アモルファス構造または微細結晶構造であることが好ましい。即ちアモルファス構造または微細結晶構造とすることで、直上に設けられた中間膜４および／または垂直磁気記録膜５の配向性を良くし、粒径を微細化することができるためである。結晶構造については、例えば、Ｘ線回折法や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて確認することができる。
【００３１】
また、配向制御膜３の表面形状は、垂直磁気記録膜５、保護膜６の表面形状に影響を与えるため、磁気記録媒体の表面凹凸を小さくして、記録再生時における磁気ヘッド浮上高さを低くするには、配向制御膜３の表面平均粗さＲａを２ｎｍ以下とすることが好ましい。
この表面平均粗さＲａを２ｎｍ以下とすることによって、磁気記録媒体の表面凹凸を小さくし、記録再生時における磁気ヘッド浮上高さを十分に低くし、記録密度を高めることができる。
【００３２】
さらに、配向制御膜３は、成膜用のガスとして、その上に設けられる垂直磁気記録膜を微細化する目的で、酸素や窒素を含んだプロセスガスを用いて成膜したものが好ましい。例えば成膜法としてスパッタ法を用いて成膜する場合には、プロセスガスとして、アルゴンに酸素を体積率で０．０５〜５０％（より好ましくは０．１〜２０％）程度混合したガス、アルゴンに窒素を体積率で０．０１〜２０％（より好ましくは０．０２〜１０％）程度混合したガスを用いて成膜したものが好ましい。
【００３３】
〔中間膜４〕
図示実施例のように配向制御膜３と垂直磁気記録膜５との間には、中間膜４が設けるようにしても良い。
この中間膜４としては、ｈｃｐ構造を有する材料を用いることが好ましく、特にＣｏＣｒ合金やＣｏＣｒＹ１合金やＣｏＹ１合金（Ｙ１：Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｕ，Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、ＮおよびＢのうち１種または２種以上）を用いることが好適である。
また、中間膜４のＣｏの含有量は、３０〜７０ａｔ％であることが好ましい。
さらに、中間膜４の厚さは、垂直磁気記録膜５における磁性粒子の粗大化による記録再生特性の悪化や、磁気ヘッドと軟磁性下地膜２との距離が大きくなることによる記録分解能の低下を起こさないようにするために、３０ｎｍ以下（より好ましくは２０ｎｍ以下）とすることが好ましい。
このような中間膜４を設けることによって、垂直磁気記録膜５の垂直配向性を高めることができるので、垂直磁気記録膜５の保磁力を高め、記録再生特性および熱揺らぎ耐性をさらに向上させることができる。
【００３４】
〔垂直磁気記録膜５〕
垂直磁気記録膜５は、その磁化容易軸が基板に対して主に垂直方向に向いたものであり、少なくともＣｏ、Ｐｔを含んだ材料からなることが好ましい。
なかでも特に、少なくともＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含んだ材料からなり、Ｃｒの含有量が１４ａｔ％以上２４ａｔ％以下（より好ましくは１６ａｔ％以上２２ａｔ％以下）、Ｐｔの含有量が１４ａｔ％以上２４ａｔ％以下（より好ましくは１５ａｔ％以上２０ａｔ％以下）であることが好ましい。尚、主に垂直方向に向いたものとは垂直方向の保磁力Ｈｃ（Ｐ）と面内方向の保磁力Ｈｃ（Ｌ）がＨｃ（Ｐ）＞Ｈｃ（Ｌ）である垂直磁気記録膜のことである。
さらに、Ｂを０．１以上５ａｔ％以下添加することが好ましい。これにより、磁性粒子間の交換結合を低減することができ、記録再生特性を改善することが可能となる。
また、Ｃｒの含有量が１４ａｔ％未満であると、磁性粒子間の交換結合が大きくなり、その結果磁気クラスター径が大きくなり、ノイズが増大するため好ましくない。このＣｒの含有量が２４ａｔ％を超えると、保磁力および残留磁化（Ｍｒ）と飽和磁化（Ｍｓ）の比Ｍｒ／Ｍｓが低下するため好ましくない。
さらに、Ｐｔの含有量が１４ａｔ％未満であると、記録再生特性の改善効果が不十分であるとともに、残留磁化（Ｍｒ）と飽和磁化（Ｍｓ）の比Ｍｒ／Ｍｓが低下し熱揺らぎ耐性が悪化するため好ましくない。このＰｔの含有量が２４ａｔ％を超えると、ノイズが増大するため好ましくない。
【００３５】
上記垂直磁気記録膜５がＣｏＣｒＰｔ系合金からなる場合においては、Ｂ以外にも任意の元素を添加することも可能である。特に限定されるものではないが、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｎｄ、Ｚｒ、Ｗ、Ｎｄ、Ｓｉ、Ｏなどを挙げることができる。
【００３６】
また、垂直磁気記録膜５は、ＣｏＰｔ系材料からなる１層構造とすることもできるし、組成の異なる材料からなる２層以上の構造とすることもできる。
２層以上の構造とする場合、Ｃｏ系合金（ＣｏＣｒ、ＣｏＢ、Ｃｏ−ＳｉＯ₂等）とＰｄ系合金（ＰｄＢ、Ｐｄ−ＳｉＯ₂等）の積層材料やＣｏＴｂやＣｏＮｄ等のアモルファス材料とＣｏＣｒＰｔ系材料の複層構造とすることもできる。あるいは、ＣｏＰｔ系材料を第１垂直磁気記録膜として設け、組成の異なるＣｏＰｔ系材料を第２垂直磁気記録膜とすることができる。また、ＣｏＰｔ系材料を第１垂直磁気記録膜として設け、ＣｏＮｄを第２垂直磁気記録膜として設けることができる。
【００３７】
さらに、垂直磁気記録膜５の厚さは、７〜６０ｎｍ（より好ましくは１０〜４０ｎｍ）とすることが好ましい。この垂直磁気記録膜５の厚さが７ｎｍ以上であると、十分な磁束が得らて、再生時における出力が低くならず、出力波形がノイズ成分にうずもれてしまうことがないので、より高記録密度に適した磁気記録再生装置として動作するので好ましい。また、垂直磁気記録膜５の厚さが６０ｎｍ以下であると、垂直磁気記録膜５内の磁性粒子の粗大化を抑えることができ、ノイズの増大といった記録再生特性の劣化が生じるおそれがないため好ましい。
【００３８】
また、垂直磁気記録膜５の保磁力は、３０００（Ｏｅ）以上とすることが好ましい。
この保磁力が３０００（Ｏｅ）未満であると、高記録密度における必要な分解能が得られず、また熱揺らぎ耐性が劣るため好ましくない。
【００３９】
加えて、垂直磁気記録膜５の残留磁化（Ｍｒ）と飽和磁化（Ｍｓ）の比Ｍｒ／Ｍｓが０．９以上であることが好ましい。
この比Ｍｒ／Ｍｓが０．９未満の磁気記録媒体は、熱揺らぎ耐性に劣るため好ましくない。
【００４０】
また、垂直磁気記録膜５の逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は、０以上２５００以下であることが好ましい。
この逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）が、０未満の磁気記録媒体は、熱揺らぎ耐性に劣るため好ましくない。また、逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）の上限は、２５００（Ｏｅ）とされている。それ以上の逆磁区核形成磁界(−Ｈｎ)を得ようとすると、磁性粒子の磁気的な分離が不充分となり、活性化磁気モーメント（ｖＩｓｂ）が増大し、結果として記録再生時におけるノイズが増加するといったことがことおきやすくなるため好ましくない。
【００４１】
さらに、垂直磁気記録膜５は、結晶粒子の平均粒径が５〜１５ｎｍであることが好ましい。この平均粒径は、例えば垂直磁気記録膜５の結晶粒子を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。
【００４２】
また、垂直磁気記録膜５のΔＨｃ／Ｈｃは０．３以下であることが好ましい。
このΔＨｃ／Ｈｃが０．３以下であると、磁性粒子の粒径のばらつきが小さくなるので、垂直磁気記録膜の垂直方向への保磁力がより均一となるので、記録再生特性および熱揺らぎ耐性が悪化することを抑えることができるので好ましい。
【００４３】
〔保護膜６〕
保護膜６は、垂直磁気記録膜５の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐためのもので、従来公知の材料を使用でき、例えばＣ、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂を含むものが使用可能である。
この保護層６の厚さは、１〜１０ｎｍとすると、ヘッドと垂直磁気記録膜５の距離を小さくできるので高記録密度の点から望ましい。
【００４４】
〔潤滑膜７〕
潤滑膜７には従来公知の材料、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を用いることが好ましい。
【００４５】
このような構成を有する各層からなる本発明の第１の発明である磁気記録媒体にあっては、配向制御膜が少なくともＣｒとＣを含む合金からなり、より高記録密度で使用した時に記録再生特性が向上（例えば、ノイズの低減）しているので、高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体となる。
【００４６】
図２は、本発明の磁気記録媒体の第２の実施形態の一例を示すものであって、非磁性基板１と軟磁性下地膜２との間に、磁気異方性が主に面内方向を向いた永久磁石膜８を設けたものである。
【００４７】
永久磁石膜８としては、ＣｏＳｍ合金や、ＣｏＣｒＰｔＹ２合金（Ｙ２：Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、ＮおよびＢのうち１種または２種以上）を用いることが好適である。
また、永久磁石膜８は、保磁力Ｈｃが５００（Ｏｅ）以上（より好ましくは１０００（Ｏｅ）以上）であることが好ましい。
さらに、永久磁石膜８の厚さは、１５０ｎｍ以下（より好ましくは７０ｎｍ以下）であることが好ましい。
この厚さが１５０ｎｍを超えると、配向制御膜３の表面平均粗さＲａが大きくなるため好ましくない。
また、永久磁石膜８は、軟磁性下地膜２と交換結合しており、磁化方向が基板半径方向に向けられた構成とすることが好ましい。
【００４８】
このような永久磁石膜８を設けることにより、より効果的に軟磁性下地膜２での巨大な磁区の形成を抑えることができるので、磁壁によるスパイクノイズの発生を防止して、記録再生時のエラーレートを十分に低くすることができる。
また、永久磁石膜８の配向を制御するために、非磁性基板１と永久磁石膜８との間にＣｒ合金材料やＢ２構造材料を用いてもよい。
【００４９】
〔製造方法〕
次に、第１（および第２）の実施形態の磁気記録媒体の製造方法の一例を説明する。
まず、非磁性基板１上にスパッタ法などにより、軟磁性下地膜２を形成し、その後、必要に応じてこの軟磁性下地膜２の表面およびその近傍を、部分的あるいは完全に酸化させる。次いで配向制御膜３、中間膜４、垂直磁気記録膜５をスパッタ法などにより形成する。続いて保護膜６をＣＶＤ法、イオンビーム法、スパッタ法などにより形成する。その後、ディッピング法、スピンコート法などにより潤滑膜７を形成する。
なお、第２の実施形態の磁気記録媒体の製造に際しては、非磁性基板１と軟磁性下地膜２との間に永久磁石膜８を形成する工程を含ませるようにすれば良い。
以下、工程ごとに説明する。
【００５０】
〔軟磁性下地膜の形成工程〕
必要に応じて非磁性基板１を洗浄し、この非磁性基板１を成膜装置のチャンバ内に設置する。また、必要に応じて非磁性基板１は、例えばヒータにより１００〜４００℃に加熱される。そして、この非磁性基板１上に、軟磁性下地層２と、配向制御膜３と、中間層４と、垂直磁気記録膜５を、各層の材料と同じ組成の材料を原料とするスパッタターゲットを用いてＤＣ或いはＲＦマグネトロンスパッタ法により形成する。膜を形成するためのスパッタの条件は例えば次のように設定する。形成に用いるチャンバ内は、真空度が１０^-5〜１０^-7Ｐａとなるまで排気する。チャンバ内に非磁性基板１を収容して、スパッタガスとして、たとえばＡｒガスを導入して放電させてスパッタ成膜をおこなう。このとき、供給するパワーは０．２〜５ｋＷとし、放電時間と供給するパワーを調節することによって、所望の膜厚を得ることができ、具体的には、５０〜４００ｎｍの膜厚で形成することが好ましい。
【００５１】
軟磁性下地層２を形成する際には、既に例示した各種軟磁性材料からなるスパッタターゲット（溶解による合金ターゲットまたは焼結合金ターゲット）を用いるのが軟磁性下地層を容易に形成できるので好ましい。
【００５２】
軟磁性下地層２を形成した後には、既に説明したようにその表面（配向制御膜３側の面）を部分的あるいは完全に酸化させる工程、例えば軟磁性下地層２を形成した後、酸素を含む雰囲気に曝す方法や、軟磁性下地層２の表面に近い部分を成膜する際のプロセス中に酸素を導入する方法を実施することが好ましい。
【００５３】
〔配向制御膜の形成工程〕
軟磁性下地層２を形成後、配向制御膜３を、放電時間と供給するパワーを調節することによって配向制御膜３を１〜２０ｎｍ（より好ましくは１〜１０ｎｍ）の膜厚で形成する。
【００５４】
配向制御膜３を形成する際には、既に例示した各種配向制御膜３の材料からなるスパッタターゲットを用いることが配向制御膜３を容易に形成できるので好ましい。配向制御膜３の形成に用いるスパッタ用ターゲットの材料は、少なくともＣｒとＣを含む合金である。
【００５５】
また、配向制御膜３の成膜用のガスに、既に説明したようにその上に設けられる垂直磁気記録膜を微細化する目的で、酸素や窒素を導入してもよい。
【００５６】
〔垂直磁気記録膜の形成工程〕
配向制御膜を形成した後、垂直磁気記録膜５を成膜する。
垂直磁気記録膜５を形成する際には、既に例示した各種垂直磁気記録膜５の材料からなるスパッタターゲットを用いることが垂直磁気記録膜５を容易に形成できるので好ましい。即ちスパッタターゲットの材料は、Ｃｒの含有量が１４ａｔ％以上２４ａｔ％以下、Ｐｔの含有量が１４ａｔ％以上２４ａｔ％以下であるＣｏＣｒＰｔを主成分とする組成の材料が好ましい。
【００５７】
〔中間層の形成工程〕
また、既に説明したように下地層の配向制御膜３と垂直磁気記録層５との間に中間層４を設け、垂直磁気記録膜５の垂直配向性を高め、垂直磁気記録膜５の保磁力を高め、記録再生特性および熱揺らぎ耐性の更なる向上を図るようにしても良い。
【００５８】
〔保護膜の形成工程〕
垂直磁気記録膜５を形成した後、公知の方法、例えばスパッタ法、プラズマＣＶＤ法またはそれらの組み合わせを用いて保護膜６、たとえばカーボンを主成分とする保護膜６を形成する。
【００５９】
〔潤滑膜の形成工程〕
さらに、保護膜６上には必要に応じて例えばパーフルオロポリエーテルなどのフッ素系潤滑剤をディップ法、スピンコート法などを用いて塗布し潤滑層７を形成する。
【００６０】
これらの各工程からなる本発明の第２の発明である磁気記録媒体の製造方法にあっては、スパッタ法などを用いて実施でき、製造した磁気記録媒体は、配向制御膜が少なくともＣｒとＣを含む合金からなる磁気記録媒体であるので、より高記録密度で使用した時に記録再生特性が向上（例えば、ノイズの低減）しているので、高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体となる。
【００６１】
図３は、本発明の第１の発明であって且つ第２の発明にて製造される磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置の例を示すものであり、本発明の第３の発明の一例である。ここに示す磁気記録再生装置は、磁気記録媒体９と、磁気記録媒体９を回転駆動させる媒体駆動部１０と、磁気記録媒体９に情報を記録再生する磁気ヘッド１１と、ヘッド駆動部１２と、記録再生信号処理系１３とを備えている。記録再生信号処理系１３は、入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド１１に送ったり、磁気ヘッド１１からの再生信号を処理してデータを出力することができるようになっている。
磁気ヘッド１１としては、垂直記録用の単磁極ヘッドを例示することができ、この単磁極ヘッドとしては、図３（ｂ）に示すように、主磁極１１ａと、補助磁極１１ｂと、これら連結部１１ｃに設けられたコイル１１ｄとを有する構成のものを好適に用いることができる。
る。
【００６２】
この磁気記録再生装置は、前記構成の磁気記録媒体９を用いているので、熱揺らぎ耐性および記録再生特性を高めることができ、熱揺らぎによるデータ消失などのトラブルを未然に防ぐとともに、高記録密度化を図ることができる。
【００６３】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明の作用効果を明確にする。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６４】
（実施例１）
洗浄済みのガラス基板（オハラ社製、外直径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−３０１０）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、このガラス基板上に８９Ｃｏ−４Ｚｒ−７Ｎｂ（Ｃｏ含有量８９ａｔ％、Ｚｒ含有量４ａｔ％、Ｎｂ含有量７ａｔ％）のターゲットを用いて１６０ｎｍの軟磁性下地膜をスパッタ法により成膜した。この膜の飽和磁束密度Ｂｓ（Ｔ）と膜厚ｔ（ｎｍ）の積Ｂｓ・ｔ（Ｔ・ｎｍ）が２００（Ｔ・ｎｍ）であることを振動式磁気特性測定装置（ＶＳＭ）で確認した。
次いで、基板を２４０℃に加熱して、上記軟磁性下地膜上に３０Ｃｒ−５０Ｃ−２０Ｗターゲットを用いて５ｎｍの配向制御膜を形成した。続いて６５Ｃｏ−３０Ｃｒ−５Ｂ（Ｃｏ含有量６５ａｔ％、Ｃｒ含有量３０ａｔ％、Ｂ含有量５ａｔ％）ターゲットを用いて１０ｎｍの中間膜、６４Ｃｏ−１７Ｃｒ−１７Ｐｔ−２Ｂ（Ｃｏ含有量６４ａｔ％、Ｃｒ含有量１７ａｔ％、Ｐｔ含有量１７ａｔ％、Ｂ含有量２ａｔ％）ターゲットを用いて２０ｎｍの垂直磁気記録膜を順次形成した。なお、上記スパッタリング工程においては、成膜用のプロセスガスとしてアルゴンを用い、圧力０．６Ｐａにて成膜した。
その後、ＣＶＤ法により５ｎｍの保護膜を形成した。
そして、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膜を形成し、磁気記録媒体を得た。この内容を表１に示す。
【００６５】
（比較例１〜３）
配向制御膜を、６０Ｒｕ−４０Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃターゲットを用いて成膜した以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。この内容を表１に示す。
【００６６】
これら実施例１および比較例１〜３の磁気記録媒体について、記録再生特性を評価した。記録再生特性の評価は、米国ＧＵＺＩＫ社製リードライトアナライザＲＷＡ１６３２、およびスピンスタンドＳ１７０１ＭＰを用いて測定した。
記録再生特性の評価には、書き込みをシングルポール磁極、再生部にＧＭＲ素子を用いたヘッドを用いて、記録周波数条件を線記録密度６００ｋＦＣＩとして測定した。この試験結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】

【００６８】
表１より明らかなように、配向制御膜が３０Ｃｒ−５０Ｃ−２０Ｗからなる合金である実施例１の磁気記録媒体は、比較例１〜３に比べて優れた記録再生特性を示した。
【００６９】
（実施例２〜１３）
配向制御膜の組成を表２に示すとおりとした以外は、実施例１に準じて実施例２〜１３の磁気記録媒体を作製した。尚、比較のため、中間膜および垂直磁気記録膜の組成および厚さは同じとした。
【００７０】
これらの実施例２〜１３の磁気記録媒体について、記録再生特性を評価した。試験結果を表２に示す。
【００７１】
【表２】

【００７２】
表２より明らかなように、配向制御膜の組成がＣｒ−Ｃ−Ｘである実施例２〜１３の磁気記録媒体は優れた記録再生特性を示した。
【００７３】
（実施例１４〜１８）
配向制御膜の膜厚を表３に示すとおりとした以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。尚、比較のため、配向制御膜の組成は同じとした。また、軟磁性下地膜、中間膜および垂直磁気記録膜の組成並びに厚さは同じとした。
【００７４】
これらの実施例の磁気記録媒体について、記録再生特性を評価した。試験結果を表３に示す。
【００７５】
【表３】

【００７６】
表３より明らかなように、配向制御膜の膜厚が０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下（特に１ｎｍ以上１２ｎｍ以下の実施例１５，１６）の実施例１４〜１７は優れた記録再生特性を示した。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁気記録媒体にあっては、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性下地膜と直上の膜の配向性を制御する配向制御膜と、磁化容易軸が基板に対して主に垂直に配向した垂直磁気記録膜と、保護膜が設けられ、前記配向制御膜が少なくともＣｒとＣを含む合金からなるので、記録再生特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気記録媒体の第１の実施形態の一例を示す１部断面図である。
【図２】本発明の磁気記録媒体の第２の実施形態の一例を示す１部断面図である。
【図３】本発明の磁気記録再生装置の１例を示す概略図であり、（ａ）は全体構成を示し、（ｂ）は磁気ヘッドを示す。
【符号の説明】
１非磁性基板
２軟磁性下地膜
３配向制御膜
４中間膜
５垂直磁気記録膜
６保護膜
７潤滑膜
８永久磁石膜
９磁気記録媒体
１０媒体駆動部
１１磁気ヘッド
１１ａ主磁極
１１ｂ補助磁極
１１ｃ連結部
１１ｄコイル
１２ヘッド駆動部
１３記録再生信号処理系

Claims

非磁性基板上に、少なくとも、軟磁性下地膜と、直上の膜の配向性を制御する配向制御膜と、中間膜と、磁化容易軸が基板に対して主に垂直に配向した少なくともＣｏとＰｔを含む材料からなる垂直磁気記録膜と、保護膜とが設けられ、配向制御膜と、配向制御膜と、中間膜は接して設けられ、前記中間膜はｈｃｐ構造のＣｏＣｒ合金、ＣｏＣｒＹ１合金、ＣｏＹ１合金（Ｙ１：Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｕ，Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、ＮおよびＢのうち１種または２種以上）であり、前記配向制御膜が少なくともＣｒとＣを含む合金からなり、配向制御膜のＣが１０ａｔ％以上８０ａｔ％以下であり、かつアモルファス構造または微結晶構造であることを特徴とする磁気記録媒体。
請求項１に記載の磁気記録媒体において、配向制御膜のＣが３０ａｔ％以上７０ａｔ％以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
請求項１乃至２の何れか１項に記載の磁気記録媒体において、配向制御膜のＣｒが３ａｔ％以上８０ａｔ％以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
請求項１乃至３の何れか１項に記載の磁気記録媒体において、配向制御膜の厚さが０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
非磁性基板上に、少なくとも軟磁性下地膜を形成する工程と、直上の膜の配向性を制御する配向制御膜を形成する工程と、磁化容易軸が基板に対して主に垂直に配向した垂直磁気記録膜を形成する工程と、保護膜を形成する工程とを順次行うことにより、請求項１乃至４の何れか１項に記載の磁気記録媒体を作製することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、磁気ヘッドが単磁極ヘッドであり、磁気記録媒体が、請求項１乃至４の何れか１項に記載の磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。