JP4183644B2 - 磁気記録媒体及び磁気記録装置 - Google Patents

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。

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る。この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、微細な結晶粒を得易いという特徴がある。酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ基合金媒体の技術報告として、例えば非特許文献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基膜の結晶構造は六方細密構造（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一般的に用いられている。この理由は、非磁性であるＲｕの結晶構造が酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒ基膜と同じｈｃｐ構造であり、且つ、（００２）面を優先配向し易いことによる。しかしながら、より優れた記録再生特性を得るためには、さらに記録層の配向性及び結晶性を高め、記録層の磁気特性を高めることが要求されている。

ところで、上記の配向面である六方細密構造の（００２）面と同じ原子配列となる面として、面心立方構造の（１１１）面がある。従って、両面における原子間隔が近ければ、当然エピタキシャル成長し得る。面心立方構造の金属もしくは合金をシード層に用い、該シード層上に格子面間隔制御層として六方細密構造の金属もしくは合金を用いて（００２）面配向制御を行い、従来よりも記録層の（００２）面配向を向上させる方法が特許文献１に開示されている。

特開２００３−７７１２２号公報 Ｈ． Ｕｗａｚｕｍｉ ｅｔ．ａｌ， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．， ｖｏｌ．３９， ｐｐ．１９１４−１９１８， ２００３

ところで、記録時に磁路として機能する軟磁性裏打ち層と記録ヘッドとの距離はスペーシングロスを低減するためにできるだけ近いことが望ましい。従って、シード層、中間層及び配向制御層は、できる限り薄いことが要求される。我々が検討した結果、特許文献１で開示されているシード層として面心立方構造を取る金属あるいは合金を用い、配向制御層として六方細密構造をとる金属あるいは合金を用いた場合、シード層が薄くなると記録再生特性の向上が確認されなかった。すなわち、記録再生特性の向上を計りながら、記録ヘッドと軟磁性裏打ち層との距離を縮めるためには、特許文献１とは異なる構造が要求されることになる。

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、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、面心立方結晶構造の金属あるいは合金から形成される第１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、ＣｏもしくはＣｏを主成分とする第２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３格子面間隔制御層、酸化物を含有したＣｏＣｒＰｔ記録層の順に積層され、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もしくはＲｕを主成分とする合金で形成された格子面間隔制御層と記録層の格子定数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で形成される第１格子面間隔制御層、面心立方結晶構造の金属あるいは合金から形成される第１中間層、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金で形成される第２格子面間隔制御層、ＣｏもしくはＣｏを主成分とする第２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３格子面間隔制御層、を積層する新規構造にすることにより、従来よりも記録層の配向性が向上し、静磁気特性及び記録再生特性を改善することができることを見出した。

該第１中間層に用いられる金属及び合金の結晶構造は面心立方構造であることが特徴で、上述のように（１１１）面配向することで、六方細密構造のｃ面である（００２）面とエピタキシャル成長する。中間層の結晶性が高いこととが第２格子面間隔制御層の配向性を改善し、その結果、記録層の配向性が改善されたと考えられる。

具体的な第1中間層の材料としては、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒのいずれかの金属、あるいは、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ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ることが望ましい。

さらに第２中間層を第２格子面間隔制御層と第３格子面間隔制御層の間に形成することにより、記録層と格子面間隔制御層の格子面間隔のミスフィットをより小さくできることが見出された。第２中間層の存在により、記録層が第３格子面間隔制御層とのミスフィットが小さく結晶成長することができ、記録層の結晶性が向上しかつ優れた磁気特性を示すことができる。すなわちすぐれた記録再生特性を有する磁気記録媒体を提供できる。ここで、第１中間層および第２中間層の膜厚は厚すぎると、格子面間隔制御層のエピタキシャル成長が阻害される場合があるので、第１、第２、３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、第１中間層と第２中間層の合計膜厚は６ｎｍ未満であることが望ましい。ここで、格子面間隔制御層を多層に分ける利点として、第１、第２格子面間隔制御層でＲｕの結晶性の高い膜を形成し、かつ第３格子面間隔制御層において記録層との格子面間隔のミスフィットの小さい膜を形成することにより、記録層の結晶性が更に向上することが見込まれる。すなわち記録層の磁気特性が向上し、記録再生特性が向上した磁気記録媒体が提供できる。

さらにわれわれが検討した結果、第1中間層としてＣｏもしくはＣｏを主成分とする合金膜を用いてもよいこと分かった。第１中間層、第２中間層を第１、第２、第３格子面間隔制御層の間に挿入する事により記録層と格子面間隔制御層の格子面間隔のミスフィットをより小さくできることが見出された。ここで、第１中間層および第２中間層の膜厚は厚すぎると、格子面間隔制御層のエピタキシャル成長が阻害される場合があるので、第１、第２、３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、第１中間層と第２中間層の合計膜厚は６ｎｍ未満であることが望ましい。ここで、格子面間隔制御層を多層に分ける利点として、第１、第２格子面間隔制御層でＲｕの結晶性の高い膜を形成しつつ、かつ第３格子面間隔制御層において記録層との格子面間隔のミスフィットの小さい膜を形成することにより、記録層の結晶性が更に向上することが見込まれる。すなわち記録層の磁気特性が向上し、記録再生特性が向上した磁気記録媒体が提供できる。

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、該格子面間隔制御層と中間層の合計膜厚が、２０ｎｍ以下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１８ｎｍ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、２５〜５００ｎｍ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、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金で形成された格子面間隔制御層と記録層の格子定数のミスフィットを緩和するべく検討した結果、高密度の磁気記録媒体として、非磁性基板上から順に、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で形成される第１格子面間隔制御層、面心立方結晶構造の金属あるいは合金から形成される第1中間層、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金で形成される第２格子面間隔制御層、ＣｏもしくはＣｏを主成分とする第２中間層、ＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金で形成される第３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順に積層させることにより、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）

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、第1中間層５、第２格子面間隔制御層６、第２中間層７、第３格子面間隔制御層８、記録層９、及び保護層１１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、第1中間層５、第２格子面間隔制御層６、第２中間層７及び第３格子面間隔制御層８は、記録層９の結晶配向性を向上させるための層である。記録層９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１１は、基板１上に順次積層された積層膜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として膜厚５ｎｍの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０．４Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、ターゲットはＴｉとした。

次いで、密着層２上に、軟磁性裏打ち層３として膜厚１００ｎｍの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０．４Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、ターゲットの組成はＣｏ_８８Ｔａ_１０Ｚｒ_２（ａｔ％）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として膜厚５ｎｍの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１．２Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ｒｕターゲットを用いた。

次に、第１格子面間隔制御層４上に、第1中間層５として膜厚２ｎｍのＰｄ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０．６Ｐａ、投入電力１００Ｗとし、Ｐｄターゲットを用いた。

次に、第１中間層５上に、第２格子面間隔制御層６として膜厚５ｎｍの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１．２Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ｒｕターゲットを用いた。

次に、第２格子面間隔制御層６上に、第２中間層７として膜厚２ｎｍの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０．６Ｐａ、投入電力１００Ｗとし、Ｃｏターゲットを用いた。

次に、第２中間層７上に、第３格子面間隔制御層８として膜厚２０ｎｍの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２．４Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ｒｕターゲットを用いた。

さらに、第３格子面間隔制御層８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＝９２：８ｍｏｌ％）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１４ｎｍとした。

記録層９上に、保護層１１として膜厚５ｎｍの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０．３５Ｐａ、投入電力５００Ｗとした。
（実施例２）

実施例２として実施例１における第１中間層５を膜厚２ｎｍのＣｏ膜とした以外はすべて同じ方法で作製した。第１中間層５のＣｏ膜はＤＣスパッタリングにより形成し、スパッタリング条件はガス圧０．６５Ｐａ、投入電力１００Ｗとし、Ｃｏターゲットを用いた。
（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１３、記録層９、及び保護層１１を順次積層した構造を有する。格子面間隔制御層１３は、記録層９の磁化容易軸が垂直方向に向くよう結晶軸を配向させるための層である。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に密着層２としてＴｉ膜を５ｎｍ、その上に軟磁性裏打ち層３として１００ｎｍのＣｏＴａＺｒ膜を実施例１と同様に形成した。

次いで、軟磁性裏打ち層３上に、格子面間隔制御層１３として膜厚３０ｎｍの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２．４Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ｒｕターゲットを用いた。

さらに、格子面間隔制御層１３上に、記録層９として酸化物を含有した膜厚１４ｎｍの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＝９２：８ｍｏｌ％）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９上に、保護層１１として膜厚５ｎｍの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０．３５Ｐａ、投入電力５００Ｗとした。
（比較例４）

比較例４で作製した磁気ディスクの概略断面図を図３に示す。図３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、Ｐｄ層６１、Ｒｕ層６２、記録層９、及び保護層１１を順次積層した構造を有する。Ｐｄ層６１、Ｒｕ層６２は、記録層９の結晶軸を配向させるための層である。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。基板１上に密着層２としてＴｉ膜を５ｎｍ、その上に軟磁性裏打ち層３として１００ｎｍのＣｏＴａＺｒ膜を実施例１と同様に形成した。

次に、軟磁性裏打ち層３上に、Ｐｄ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１００Ｗとし、Ｐｄターゲットを用いた。膜厚は２ｎｍとした。

次に、Ｐｄ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２．４Ｐａ、投入電力２００Ｗとし、Ｒｕターゲットを用いた。膜厚は３０ｎｍとした。

さらに、Ｒｕ層６２上に、記録層９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＝９２：８ｍｏｌ％）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９の膜厚は１４ｎｍとした。

最後に、同様に、保護層１１として膜厚５ｎｍの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０．３５Ｐａ、投入電力５００Ｗとした。

次に、実施例１、実施例２、比較例３及び比較例４の磁気特性について、極カー効果測定装置を用いて測定した。その結果を表１に示す。

この磁気特性の違いを調べるため、Ｘ線回折装置を用いて、実施例１、実施例２、比較例３及び比較例４の記録層（００２）面のロッキングカーブを測定し、Δθ_５０をより算出することで配向性を評価した。その結果を表２に示す。

Δθ_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及び実施例２と比較例３及び比較例４を比較すると、実施例１及び実施例２の配向性が優れており、磁気特性の差と対応している。つまり、配向性の向上が磁気特性の改善に寄与した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の記録層９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及び実施例２のＳｌｆ／Ｎｄ比は比較例３及び比較例４よりも優れた記録再生特性を示すことが分かる。これは、磁気特性の差に対応すると考えられる。
（比較例５）

比較例５では、実施例1における第1中間層５の膜厚を３ｎｍ、第２中間層の膜厚を３ｎｍ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５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Δθ_５０の測定結果と共に示す。

比較例５では、実施例１の結果と比較してΔθ_５０、記録再生特性共に劣化している。これは、中間層の膜厚が厚くなりすぎると、配向制御層であるＲｕ膜のエピタキシャル成長が阻害することを示唆していると考えられる。検討結果からは、第１および第２中間層の合計膜厚としては、６ｎｍ未満であることが望まれる。

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、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、Ｔｉ、Ｒｅ、Ｏｓ等の元素、またはそれらを主体とする合金を用いても良い。

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６）

実施例６で作製した磁気テープの概略断面図を図５に示す。図５に示すように、磁気テープ３０は、厚さ３μｍのベースフィルム２２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、第１中間層５、第２格子面間隔制御層６、第２中間層７、第３格子面間隔制御層８、記録層９、及び保護層１１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２２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、第１中間層５、第２格子面間隔制御層６、第２中間層７、第３格子面間隔制御層８は、記録層９の配向性を向上させるための層である。記録層９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１１は、ベースフィルム２２上に順次積層された積層膜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。

ベースフィルムには厚さ３μｍのＰＥＮフィルムを用いた。そのベースフィルム２２上に、密着層２として膜厚５ｎｍのＣｒ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０．４Ｐａ、投入電力５００Ｗとし、ターゲットはＣｒとした。密着層２の膜厚は５ｎｍとした。

密着層２上に、軟磁性裏打ち層３として膜厚１００ｎｍの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０．５Ｐａ、投入電力５００Ｗ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上に、第１格子面間隔制御層４として膜厚５ｎｍの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。

次に、第１格子面間隔制御層４上に、第１中間層５として膜厚１．５ｎｍの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０．６Ｐａ、投入電力１００Ｗとし、Ｃｏターゲットを用いた。

次に、中間層５上に、第２格子面間隔制御層６として膜厚５ｎｍの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６上に、第２中間層７として膜厚１．５ｎｍの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０．６Ｐａ、投入電力１００Ｗとし、Ｃｏターゲットを用いた。

次に、第２中間層７上に、第３格子面間隔制御層８として膜厚１５ｎｍの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。

さらに、第３格子面間隔制御層８上に、記録層９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＝９２：８ｍｏｌ％）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。膜厚は１６ｎｍとした。

最後に、記録層９上に、保護層１１として膜厚８ｎｍの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０．３５Ｐａ、投入電力３００Ｗ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６の磁気テープ３０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、２８．５ｄＢ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、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏ−ＳｉＯ２、ＣｏＴａＮｂ、ＮｉＦｅ、あるいは、それらの軟磁性膜とＣ膜やＴｉ膜、Ｒｕ膜との積層膜であっても良い。ただ、ＣｏＴａＺｒ膜を用いて軟磁性裏打ち層を形成するのがもっとも望ましい。また軟磁性層起因のスパイクノイズ低減のためにＩｒＭｎやＰｔＭｎ等の反強磁性膜を軟磁性層の上又は下に積層してもよい。

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合金と酸化物の混合ターゲットを用いて成膜する方法により記録層中の酸化物の含有量を調整する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。ＣｏＰｔＣｒ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てもよいし、酸化物を含まないターゲットまたは酸化物を混入したターゲットに対してアルゴンと酸素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。

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。 比較例３の磁気ディスクの断面構造を示す。 比較例４の磁気ディスクの断面構造を示す。 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。 実施例６の磁気テープの断面構造を示す。

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 第１中間層
６ 第２格子面間隔制御層
７ 第２中間層
８ 第３格子面間隔制御層
９ 記録層
１０ 磁気ディスク
１１ 保護層
１２ バックコート層
１３ 格子面間隔制御層
２２ ベースフィルム
３０ 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 Ｐｄ層
６２ Ｒｕ層

Claims (6)

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る垂直磁気記録媒体であって、
   非磁性基板上に、軟磁性材料から形成される軟磁性裏打ち層、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、面心立方結晶構造の金属あるいは合金から形成される第1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、ＣｏもしくはＣｏを主成分とする第２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３格子面間隔制御層、記録層の順に積層され、
   かつ、該第1、第2中間層の合計膜厚がそれぞれ６ｎｍ未満であることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 該第1中間層が、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒのいずれかの金属、あるいは、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒのうちの少なくとも１種の元素を含む合金であることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
3. 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る垂直磁気記録媒体であって、
   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を主成分とする第1中間層、その上に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、その上にＣｏあるいはＣｏを主成分とする第２中間層、その上にＲｕもしくはＲｕを主成分とする合金により形成される第３格子面間隔制御層最後の該格子面間隔制御層の上に記録層が順に積層され、
   かつ、該第１、第２中間層の合計膜厚が６ｎｍ未満であることを特徴とする磁気記録媒体。
4. 該記録層中の酸化物がＳｉ酸化物であって、かつ酸化物含有率は、５〜２０ｍｏｌ％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１８ｎｍ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. 請求項１から５記載のいずれかの磁気記録媒体に対して、これを膜面方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、前記磁気ヘッドの信号入力と該磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を有する垂直磁気記録方式の磁気記録装置。
   
   

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