JP4223240B2 - 磁気記録媒体、その製造方法および磁気記録再生装置 - Google Patents
磁気記録媒体、その製造方法および磁気記録再生装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体、その製造方法、およびこの磁気記録媒体を備えた磁気記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の面内磁気記録では、記録ビットの微細化により高記録密度を実現しようとすると熱揺らぎが生じるという問題が発生する。
この問題を解決するために、近年、垂直磁気異方性を有する垂直磁気記録方式が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記裏打ち層を設けた磁気記録媒体を用いた場合でも、記録再生時の記録再生特性や、耐熱減磁耐性、記録分解能において満足できるものではなく、これらの特性に優れる磁気記録媒体が要望されていた。
公知の手法としては、中間層の組成をＣｏＣｒにＴａやＢを添加して結晶粒の微細化することにより記録再生特性を改善することが提案されている。しかしながら、非磁性材料を用いた場合には、熱揺らぎ耐性については十分に改善することができない。
【０００４】
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、熱揺らぎ耐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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の磁気記録媒体は、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性材料からなる軟磁性層と、中間膜および垂直磁性膜の配向を制御するための配向制御膜と、記録再生特性と熱揺らぎ耐性を改善する中間膜と、磁化容易軸が前記基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性膜と、前記垂直磁性膜の腐食、損傷を防ぐ保護膜とがこの順で設けられ、前記配向制御膜と前記中間膜とが接して形成され、前記中間膜と前記垂直磁性膜とが接して形成されており、前記中間膜がＣｏＣｒ合金、または、ＣｏＣｒＸ１合金、または、ＣｏＸ１合金（Ｘ１：Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｕ，Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｂから選ばれる１種または２種以上）であり、飽和磁化Ｍｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下であり、前記垂直磁性膜は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含んだ材料からなり、飽和磁化Ｍｓが２５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上であることを特徴とする。
本発明の磁気記録媒体においては、中間膜の飽和磁化Ｍｓが５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上１５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以下であることが好ましい。
本発明の磁気記録媒体においては、中間膜の厚さが２ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることがより好ましい。
本発明の磁気記録媒体においては、中間膜がＣｏＣｒＰｔＢであることが好ましい。
本発明の磁気記録媒体においては、中間膜のＣｒ含有量及びＢ含有量の合計が、２３ａｔ％以上３５ａｔ％以下であることがより好ましく、２０ａｔ％以上３４ａｔ％以下であることがさらに望ましい。
本発明の磁気記録媒体においては、中間膜の初期成長部分であるアモルファス構造部の厚さが、１ｎｍ以下であることが好ましい。
本発明の磁気記録媒体においては、配向制御膜がアモルファス構造である構成とすることができる。
本発明の磁気記録媒体においては、配向制御膜が平均粒径３ｎｍ以下の微細結晶構造を有する構成とすることもできる。
【０００６】
次に、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基板上に、軟磁性材料からなる軟磁性層と、中間膜および垂直磁性膜の配向を制御するための配向制御膜と、記録再生特性と熱揺らぎ耐性を改善する中間膜と、磁化容易軸が前記基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性膜と、前記垂直磁性膜の腐食、損傷を防ぐ保護膜とを順次形成するに際して、前記中間膜を前記配向制御膜と接して形成し、前記垂直磁性膜を前記中間膜と接して形成し、前記中間膜をＣｏＣｒ合金、または、ＣｏＣｒＸ１合金、または、ＣｏＸ１合金（Ｘ１：Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｕ，Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｂから選ばれる１種または２種以上）により構成し、該中間膜の飽和磁化Ｍｓを２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下とし、前記垂直磁性膜をＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含んだ材料からなり、該垂直磁性膜の飽和磁化Ｍｓを２５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上とすることを特徴としている。
【０００７】
次に、本発明の磁気記録再生装置は、先に記載の本発明の磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に情報を記録再生する単磁極ヘッドと、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の磁気記録媒体の第１の実施形態を示すもので、ここに示す磁気記録媒体は、非磁性基板１上に、軟磁性層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とが順次形成されて構成されている。
【０００９】
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。
【００１０】
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、アルミノケートガラス、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。
非磁性基板１としては、上記金属基板、非金属基板の表面にメッキ法やスパッタ法を用いてＮｉＰ膜が形成されたものを用いることもできる。
【００１１】
軟磁性層２は、ヘッドから出てくる磁束を基板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。
【００１２】
上記軟磁性層２は、軟磁性材料からなるもので、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。
この材料としては、ＦｅＣｏ系合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＢ、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。
【００１３】
軟磁性層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る。
この材料としては、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。
【００１４】
軟磁性層２の保磁力Ｈｃは１００（Ｏｅ）以下（好ましくは２０（Ｏｅ）以下）とするのが好ましい。
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。
【００１５】
また、軟磁性層２の飽和磁束密度Ｂｓ（Ｔ）と軟磁性層２の膜厚ｔ（ｎｍ）との積Ｂｓ・ｔ（Ｔ・ｎｍ）が５０（Ｔ・ｎｍ）以上（好ましくは８０（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。
【００１６】
軟磁性層２の最表面（配向制御膜３側の面）は、軟磁性層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。つまり、軟磁性層２の表面（配向制御膜３側の面）およびその近傍に、軟磁性層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、軟磁性層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、軟磁性層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。
【００１７】
この軟磁性層２の表面の酸化された部分は、例えば軟磁性層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により形成することができる。具体的には、軟磁性層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よい。また、大気中に曝すこともできる。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、軟磁性層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、軟磁性層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よい。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％（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。
【００１８】
配向制御膜３は、直上に設けられた中間膜４および垂直磁気記録膜５の配向性や粒径を制御するものである。
配向制御膜３の結晶構造としては、アモルファス構造又は平均粒径３ｎｍ以下の微細結晶構造であることが好ましい。配向制御膜３をアモルファス構造又は微細結晶構造とすることで、中間膜４の初期成長部分を１ｎｍ以下とすることができる。
中間膜４の初期成長部分の厚さは、断面部分をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察し、ＴＥＭ像で結晶が確認されない部分がアモルファス部分であると定義する。
【００１９】
配向制御膜３の材料としては、例えば、Ｃｏ合金やＮｉ合金、Ｆｅ合金を挙げることができる。特に、Ｃｏ及びＦｅと、Ｔａ，Ｗ，Ｍｏとの合金が好ましい。
【００２０】
配向制御膜３の厚さを０．５以上２０ｎｍ（好ましくは１〜１０ｎｍ）とするのが好ましい。配向制御膜３の厚さが０．５〜２０ｎｍ（好ましくは１〜１０ｎｍ）の範囲であるとき、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層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。
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層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。
【００２１】
配向制御層３の成膜用のガスに、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。例えば、成膜法としてスパッタ法を用いるならば、プロセスガスとしては、アルゴンに酸素を体積率で０．０５〜５０％（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％（好ましくは０．０２〜１０％）程度混合したガスが好適に用いられる。
【００２２】
中間膜４はＣｏ合金であり、飽和磁化Ｍｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下であることが好ましい。さらには、Ｍｓが５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上１５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以下であることがより好ましい。
中間膜４の材料としては、例えばＣｏＣｒ合金やＣｏＣｒＸ１合金やＣｏＸ１合金（Ｘ１：Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｕ，Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｂから選ばれる１種または２種以上）を用いるのが好適である。
さらにはＣｏＣｒＰｔＢであることが好ましい。ＣｏＣｒＰｔＢの組成としては、ＣｒとＢの総量が２３ａｔ％以上３５ａｔ％以下であることが好適である。さらにＣｒ含有量が２０ａｔ％以上３４ａｔ％以下であることが好ましい。
【００２３】
中間膜４のＭｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）未満であると、熱揺らぎの改善効果がないため好ましくない。
中間膜４のＭｓが２００（ｅｍｕ／ｃｃ）を超えると、ノイズが増加して記録再生特性が悪化するため好ましくない。
【００２４】
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層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、２ｎｍ以上３０ｎｍ以下（好ましくは３ｎｍ以上２０ｎｍ以下）とするのが好ましい。
中間膜４の厚さが２ｎｍ未満であると、熱揺らぎの改善効果が不十分であるため好ましくない。中間膜４の厚さが３０ｎｍを超えると、角型比ＲＳが低下、垂直磁気記録膜の粒子の肥大化による記録再生特性が悪化するため好ましくない。
【００２５】
中間膜４の初期成長部分の厚さは、１ｎｍ以下であることが好ましい。
この中間膜４の初期成長部分の厚さは、磁気記録媒体の断面部分をＴＥＭにより観察し、得られたＴＥＭ像で結晶が確認されない部分をアモルファス部分であると定義する。
特に、配向制御膜３としてアモルファス構造又は微結晶構造とすることにより、中間膜４の初期成長部分を１ｎｍ以下とすることができる。
【００２６】
垂直磁気記録膜は、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とＰｔを含む組成で、Ｍｓが２５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上であることが好ましい。Ｍｓが２５０（ｅｍｕ／ｃｃ）未満であ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。
特に、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（好ましくは１６ａｔ％以上２２ａｔ％以下）、Ｐｔの含有量が１４ａｔ％以上２４ａｔ％以下（好ましくは１５ａｔ％以上２０ａｔ％以下）であることが好ましい。
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、磁性結晶粒径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。
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。また、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。
Ｐｔの含有量が１４ａｔ％未満であると、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。また、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。
【００２７】
ＣｏＰｔ合金においては、Ｃｒ、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、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｚｒ、Ｗ、Ｎｄなどを挙げることができる。
【００２８】
垂直磁気記録膜５は、ＣｏＰｔ合金以外にも、Ｃｏ系合金（ＣｏＣｒ、ＣｏＢ、Ｃｏ−ＳｉＯ２等）とＰｄ系合金（ＰｄＢ、Ｐｄ−ＳｉＯ２等）の積層構造を用いることもできる。
【００２９】
垂直磁気記録膜５の厚さは、５〜５０ｎｍ（好ましくは１０〜４０ｎｍ）とするのが好ましい。垂直磁気記録膜５の厚さが上記範囲未満であると、再生出力が低下するため好ましくない。また、垂直磁気記録膜５の厚さが上記範囲を超えると、磁性粒子が肥大化し、記録再生特性が低下するため好ましくない。
【００３０】
垂直磁気記録膜の保磁力は、２５００（Ｏｅ）以上とすることが好ましい。保磁力が２５００（Ｏｅ）未満の磁気記録媒体は、高記録密度には不適であり、また熱揺らぎ耐性にも劣るため好ましくない。
【００３１】
垂直磁気記録膜の残留磁化（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。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。
【００３２】
垂直磁気記録膜の逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は、０以上であることが好ましい。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。
図２に示すように、逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は、ＭＨ曲線において、磁化が飽和した状態から外部磁界を減少させる過程で外部磁界が０となる点ａ、保磁力である点ｂでのＭＨ曲線を延長線と飽和磁化との接点における点ｃとすると、点ａと点ｃとの距離（Ｏｅ）で表すことができる。
なお、逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は、図２に示すように点ｃが外部磁界が負となる領域にある場合に正の値をとり、逆に、図３に示すように、点ｃが外部磁界が正となる領域にある場合に負の値をとる。
【００３３】
垂直磁気記録膜は、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。
【００３４】
垂直磁気記録膜の△Ｈｃ／Ｈｃは０．３以下であることが好ましい。
図４に示すように、△Ｈｃは、ＭＨ曲線において、負の最大残留磁化−Ｍｓからのメジャー曲線と負の保磁力−Ｈｃからのマイナー曲線とのＭｓ／２における磁界強度の差である。△Ｈｃ／Ｈｃが０．３を超えると、粒径のばらつきがの悪化や、垂直配向性の悪化が生じ、記録再生特性および熱揺らぎ耐性が悪化するため好ましくない。
【００３５】
保護膜６は垂直磁気記録膜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。
保護膜６の厚さは、１〜１０ｎｍとするのが望ましい。
潤滑剤７には、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のが好ましい。
【００３６】
上記構成の磁気記録媒体を製造するには、基板１上に、軟磁性層２、配向制御膜３、中間膜４、垂直磁気記録膜５を順次、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティングなどにより形成する。次いで保護膜６を、好ましくはプラズマＣＶＤ法、イオンビーム法、スパッタリング法により形成する。
潤滑剤７を形成するには、ディッピング法、スピンコート法などの従来公知の方法を採用することができる。
【００３７】
上記構成を備えた本発明の磁気記録媒体は、前記中間膜の飽和磁化Ｍｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下とされていることで、記録再生特性と熱揺らぎ耐性の両方を改善することができる。本発明者は上記範囲に中間膜のＭｓを調整することで、顕著な効果が得られることを後述の実施例において検証しており、その詳細は（実施例）の項で述べる。
なお、熱揺らぎとは、記録ビットが不安定となり記録したデータの熱消失が起こる現象をいい、磁気記録媒体装置においては、記録したデータの再生出力の経時的な減衰として現れる。
【００３８】
図５は、本発明の磁気記録媒体の第２の実施形態を示すもので、非磁性基板１と軟磁性層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を設けた構成を示す断面図である。
永久磁石膜８にはＣｏＳｍ合金や、ＣｏＣｒＸ２合金（Ｘ２：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）を用いるのが好適である。
永久磁石膜８は、保磁力Ｈｃが５００（Ｏｅ）以上（好ましくは１０００（Ｏｅ）以上）であることが好ましい。
永久磁石膜８の厚さは、１５０ｎｍ以下（好ましくは７０ｎｍ以下）であることが好ましい。永久磁石膜８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。
永久磁石膜８は、軟磁性層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のが好ましい。
永久磁石膜８を設けることにより、、より効果的に軟磁性層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。
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。
【００３９】
以上の構成の磁気記録媒体を製造するには、基板１上にスパッタ法やメッキ法などにより、軟磁性層２を形成し、その後必要に応じてこの軟磁性層２の表面を酸化処理を施し、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し、次いで保護膜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。次いで、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。そして、上記磁気記録媒体の製造方法において、基板１と軟磁性層２との間に永久磁石膜８を形成する工程を含むものである。
【００４０】
（磁気記録再生装置）
図６（ａ）は、上記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る。ここに示す磁気記録再生装置は、複数の磁気記録媒体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る。
図６（ｂ）に示すように、この単磁極ヘッドとしては、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。
【００４１】
上記磁気記録再生装置によれば、上記磁気記録媒体９を用いるので、熱揺らぎ耐性および記録再生特性を高めることができる。従って、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。
【００４２】
【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。
（実施例１）
洗浄済みのガラス基板（オハラ社製、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−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のターゲットを用いて１８０ｎｍの軟磁性層２をスパッタリングにより成膜した。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、上記軟磁性層上に、５０Ｃｏ−５０Ｗターゲットを用いて８ｎｍの配向制御膜３を形成し、６５Ｃｏ−２５Ｃｒ−１０Ｐｔ−７Ｂターゲットを用いて１０ｎｍの中間膜４、６４Ｃｏ−１７Ｃｒ−１７Ｐｔ−２Ｂターゲットを用いて２０ｎｍの垂直磁気記録膜５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。５８Ｃｏ−２５Ｃｒ−１０Ｐｔ−７Ｂの飽和磁化Ｍｓは１２０（ｅｍｕ／ｃｃ）であることを振動式磁気特性測定装置（ＶＳＭ）で確認した。ＴＥＭ像により５８Ｃｏ−２５Ｃｒ−１０Ｐｔ−７Ｂの初期成長部分は０．５ｎｍであることを確認した。
次いで、ＣＶＤ法により５ｎｍの保護膜６を形成した。
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膜７を形成し、磁気記録媒体を得た。この磁気記録媒体の記録再生特性および熱揺らぎ耐性の結果を表１に示す。
【００４３】
（比較例１）
中間膜４を設けないこと以外は実施例１と同様に作製した。
【００４４】
（実施例２〜５）
中間膜４のＭｓを表１に示すとおりとした以外は実施例１と同様に作製した。（表１参照）
【００４５】
（比較例２〜５）
中間膜４のＭｓを表１に示すとおりとした以外は実施例１と同様に作製した。（表１参照）
【００４６】
これら実施例および比較例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、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６００ｋＦＣＩにて測定した。
熱揺らぎ特性の評価は、７０℃の条件下で記録周波数５０ｋＦＣＩにて書き込みをおこなった後の再生出力の減衰率を｛（Ｓ−Ｓｏ）×１００／Ｓｏ｝／３に基づいて算出した。この式において、Ｓｏは磁気記録媒体に書き込み後１秒経過時の再生出力を示し、Ｓは１０００秒後の再生出力を示す。
これらの試験結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１より、中間膜のＭｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下である実施例は比較例に対して記録再生特性、熱揺らぎ耐性とも向上することができた。
【００４９】
（実施例６〜９）
中間膜４の組成を表２に示すとおりとした以外は実施例１と同様に作製した。（表２参照）
【００５０】
【表２】
【００５１】
表２より、中間膜４がＣｏ合金であり、Ｍｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下であれば、優れた記録再生特性、熱揺らぎ耐性を得られることがわかる。中間膜４がＣｏＣｒＰｔＢであると特に優れた記録再生特性、熱揺らぎ耐性を得られることがわかる。
【００５２】
（実施例１０〜１５）
中間膜４の厚さを表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。（表３参照）
【００５３】
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。
【００５４】
【表３】
【００５５】
表３より、中間膜の厚さが２（ｎｍ）以上３０（ｎｍ）以下である磁気記録媒体は優れた記録再生特性、熱揺らぎ耐性であることがわかる。特に中間膜の厚さが３（ｎｍ）以上２０（ｎｍ）以下である磁気記録媒体は優れた特性である。
【００５６】
（実施例１６〜２２）
配向制御膜３の構成材料及び厚さを表４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。（表４参照）
【００５７】
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４に示す。
【００５８】
【表４】
【００５９】
表４より、配向制御膜がアモルファス構造又は微細結晶構造である磁気記録媒体は、特に優れた記録再生特性、熱揺らぎ耐性を有することがわかる。
【００６０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の磁気記録媒体にあっては、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性層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、前記中間膜の飽和磁化Ｍｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下であることにより、熱揺らぎ耐性、記録再生特性ともに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の磁気記録媒体の第１の実施形態を示す１部断面図である。
【図２】 逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）の一例を示す説明図である。
【図３】 逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）の他の例を示す説明図である。
【図４】 △Ｈｃ／Ｈｃの一例を示す説明図である。
【図５】 本発明の磁気記録媒体の第２の実施形態を示す１部断面図である。
【図６】 本発明の磁気記録再生装置の一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…軟磁性層、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
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体、その製造方法、およびこの磁気記録媒体を備えた磁気記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の面内磁気記録では、記録ビットの微細化により高記録密度を実現しようとすると熱揺らぎが生じるという問題が発生する。
この問題を解決するために、近年、垂直磁気異方性を有する垂直磁気記録方式が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記裏打ち層を設けた磁気記録媒体を用いた場合でも、記録再生時の記録再生特性や、耐熱減磁耐性、記録分解能において満足できるものではなく、これらの特性に優れる磁気記録媒体が要望されていた。
公知の手法としては、中間層の組成をＣｏＣｒにＴａやＢを添加して結晶粒の微細化することにより記録再生特性を改善することが提案されている。しかしながら、非磁性材料を用いた場合には、熱揺らぎ耐性については十分に改善することができない。
【０００４】
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、熱揺らぎ耐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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の磁気記録媒体は、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性材料からなる軟磁性層と、中間膜および垂直磁性膜の配向を制御するための配向制御膜と、記録再生特性と熱揺らぎ耐性を改善する中間膜と、磁化容易軸が前記基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性膜と、前記垂直磁性膜の腐食、損傷を防ぐ保護膜とがこの順で設けられ、前記配向制御膜と前記中間膜とが接して形成され、前記中間膜と前記垂直磁性膜とが接して形成されており、前記中間膜がＣｏＣｒ合金、または、ＣｏＣｒＸ１合金、または、ＣｏＸ１合金（Ｘ１：Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｕ，Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｂから選ばれる１種または２種以上）であり、飽和磁化Ｍｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下であり、前記垂直磁性膜は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含んだ材料からなり、飽和磁化Ｍｓが２５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上であることを特徴とする。
本発明の磁気記録媒体においては、中間膜の飽和磁化Ｍｓが５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上１５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以下であることが好ましい。
本発明の磁気記録媒体においては、中間膜の厚さが２ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることがより好ましい。
本発明の磁気記録媒体においては、中間膜がＣｏＣｒＰｔＢであることが好ましい。
本発明の磁気記録媒体においては、中間膜のＣｒ含有量及びＢ含有量の合計が、２３ａｔ％以上３５ａｔ％以下であることがより好ましく、２０ａｔ％以上３４ａｔ％以下であることがさらに望ましい。
本発明の磁気記録媒体においては、中間膜の初期成長部分であるアモルファス構造部の厚さが、１ｎｍ以下であることが好ましい。
本発明の磁気記録媒体においては、配向制御膜がアモルファス構造である構成とすることができる。
本発明の磁気記録媒体においては、配向制御膜が平均粒径３ｎｍ以下の微細結晶構造を有する構成とすることもできる。
【０００６】
次に、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基板上に、軟磁性材料からなる軟磁性層と、中間膜および垂直磁性膜の配向を制御するための配向制御膜と、記録再生特性と熱揺らぎ耐性を改善する中間膜と、磁化容易軸が前記基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性膜と、前記垂直磁性膜の腐食、損傷を防ぐ保護膜とを順次形成するに際して、前記中間膜を前記配向制御膜と接して形成し、前記垂直磁性膜を前記中間膜と接して形成し、前記中間膜をＣｏＣｒ合金、または、ＣｏＣｒＸ１合金、または、ＣｏＸ１合金（Ｘ１：Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｕ，Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｂから選ばれる１種または２種以上）により構成し、該中間膜の飽和磁化Ｍｓを２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下とし、前記垂直磁性膜をＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含んだ材料からなり、該垂直磁性膜の飽和磁化Ｍｓを２５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上とすることを特徴としている。
【０００７】
次に、本発明の磁気記録再生装置は、先に記載の本発明の磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に情報を記録再生する単磁極ヘッドと、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の磁気記録媒体の第１の実施形態を示すもので、ここに示す磁気記録媒体は、非磁性基板１上に、軟磁性層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とが順次形成されて構成されている。
【０００９】
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。
【００１０】
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、アルミノケートガラス、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。
非磁性基板１としては、上記金属基板、非金属基板の表面にメッキ法やスパッタ法を用いてＮｉＰ膜が形成されたものを用いることもできる。
【００１１】
軟磁性層２は、ヘッドから出てくる磁束を基板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。
【００１２】
上記軟磁性層２は、軟磁性材料からなるもので、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。
この材料としては、ＦｅＣｏ系合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＢ、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。
【００１３】
軟磁性層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る。
この材料としては、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。
【００１４】
軟磁性層２の保磁力Ｈｃは１００（Ｏｅ）以下（好ましくは２０（Ｏｅ）以下）とするのが好ましい。
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。
【００１５】
また、軟磁性層２の飽和磁束密度Ｂｓ（Ｔ）と軟磁性層２の膜厚ｔ（ｎｍ）との積Ｂｓ・ｔ（Ｔ・ｎｍ）が５０（Ｔ・ｎｍ）以上（好ましくは８０（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。
【００１６】
軟磁性層２の最表面（配向制御膜３側の面）は、軟磁性層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。つまり、軟磁性層２の表面（配向制御膜３側の面）およびその近傍に、軟磁性層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、軟磁性層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、軟磁性層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。
【００１７】
この軟磁性層２の表面の酸化された部分は、例えば軟磁性層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により形成することができる。具体的には、軟磁性層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よい。また、大気中に曝すこともできる。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、軟磁性層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、軟磁性層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よい。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％（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。
【００１８】
配向制御膜３は、直上に設けられた中間膜４および垂直磁気記録膜５の配向性や粒径を制御するものである。
配向制御膜３の結晶構造としては、アモルファス構造又は平均粒径３ｎｍ以下の微細結晶構造であることが好ましい。配向制御膜３をアモルファス構造又は微細結晶構造とすることで、中間膜４の初期成長部分を１ｎｍ以下とすることができる。
中間膜４の初期成長部分の厚さは、断面部分をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察し、ＴＥＭ像で結晶が確認されない部分がアモルファス部分であると定義する。
【００１９】
配向制御膜３の材料としては、例えば、Ｃｏ合金やＮｉ合金、Ｆｅ合金を挙げることができる。特に、Ｃｏ及びＦｅと、Ｔａ，Ｗ，Ｍｏとの合金が好ましい。
【００２０】
配向制御膜３の厚さを０．５以上２０ｎｍ（好ましくは１〜１０ｎｍ）とするのが好ましい。配向制御膜３の厚さが０．５〜２０ｎｍ（好ましくは１〜１０ｎｍ）の範囲であるとき、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層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。
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層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。
【００２１】
配向制御層３の成膜用のガスに、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。例えば、成膜法としてスパッタ法を用いるならば、プロセスガスとしては、アルゴンに酸素を体積率で０．０５〜５０％（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％（好ましくは０．０２〜１０％）程度混合したガスが好適に用いられる。
【００２２】
中間膜４はＣｏ合金であり、飽和磁化Ｍｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下であることが好ましい。さらには、Ｍｓが５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上１５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以下であることがより好ましい。
中間膜４の材料としては、例えばＣｏＣｒ合金やＣｏＣｒＸ１合金やＣｏＸ１合金（Ｘ１：Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｕ，Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｂから選ばれる１種または２種以上）を用いるのが好適である。
さらにはＣｏＣｒＰｔＢであることが好ましい。ＣｏＣｒＰｔＢの組成としては、ＣｒとＢの総量が２３ａｔ％以上３５ａｔ％以下であることが好適である。さらにＣｒ含有量が２０ａｔ％以上３４ａｔ％以下であることが好ましい。
【００２３】
中間膜４のＭｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）未満であると、熱揺らぎの改善効果がないため好ましくない。
中間膜４のＭｓが２００（ｅｍｕ／ｃｃ）を超えると、ノイズが増加して記録再生特性が悪化するため好ましくない。
【００２４】
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層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、２ｎｍ以上３０ｎｍ以下（好ましくは３ｎｍ以上２０ｎｍ以下）とするのが好ましい。
中間膜４の厚さが２ｎｍ未満であると、熱揺らぎの改善効果が不十分であるため好ましくない。中間膜４の厚さが３０ｎｍを超えると、角型比ＲＳが低下、垂直磁気記録膜の粒子の肥大化による記録再生特性が悪化するため好ましくない。
【００２５】
中間膜４の初期成長部分の厚さは、１ｎｍ以下であることが好ましい。
この中間膜４の初期成長部分の厚さは、磁気記録媒体の断面部分をＴＥＭにより観察し、得られたＴＥＭ像で結晶が確認されない部分をアモルファス部分であると定義する。
特に、配向制御膜３としてアモルファス構造又は微結晶構造とすることにより、中間膜４の初期成長部分を１ｎｍ以下とすることができる。
【００２６】
垂直磁気記録膜は、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とＰｔを含む組成で、Ｍｓが２５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上であることが好ましい。Ｍｓが２５０（ｅｍｕ／ｃｃ）未満であ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。
特に、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（好ましくは１６ａｔ％以上２２ａｔ％以下）、Ｐｔの含有量が１４ａｔ％以上２４ａｔ％以下（好ましくは１５ａｔ％以上２０ａｔ％以下）であることが好ましい。
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、磁性結晶粒径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。
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。また、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。
Ｐｔの含有量が１４ａｔ％未満であると、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。また、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。
【００２７】
ＣｏＰｔ合金においては、Ｃｒ、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、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｚｒ、Ｗ、Ｎｄなどを挙げることができる。
【００２８】
垂直磁気記録膜５は、ＣｏＰｔ合金以外にも、Ｃｏ系合金（ＣｏＣｒ、ＣｏＢ、Ｃｏ−ＳｉＯ２等）とＰｄ系合金（ＰｄＢ、Ｐｄ−ＳｉＯ２等）の積層構造を用いることもできる。
【００２９】
垂直磁気記録膜５の厚さは、５〜５０ｎｍ（好ましくは１０〜４０ｎｍ）とするのが好ましい。垂直磁気記録膜５の厚さが上記範囲未満であると、再生出力が低下するため好ましくない。また、垂直磁気記録膜５の厚さが上記範囲を超えると、磁性粒子が肥大化し、記録再生特性が低下するため好ましくない。
【００３０】
垂直磁気記録膜の保磁力は、２５００（Ｏｅ）以上とすることが好ましい。保磁力が２５００（Ｏｅ）未満の磁気記録媒体は、高記録密度には不適であり、また熱揺らぎ耐性にも劣るため好ましくない。
【００３１】
垂直磁気記録膜の残留磁化（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。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。
【００３２】
垂直磁気記録膜の逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は、０以上であることが好ましい。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。
図２に示すように、逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は、ＭＨ曲線において、磁化が飽和した状態から外部磁界を減少させる過程で外部磁界が０となる点ａ、保磁力である点ｂでのＭＨ曲線を延長線と飽和磁化との接点における点ｃとすると、点ａと点ｃとの距離（Ｏｅ）で表すことができる。
なお、逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は、図２に示すように点ｃが外部磁界が負となる領域にある場合に正の値をとり、逆に、図３に示すように、点ｃが外部磁界が正となる領域にある場合に負の値をとる。
【００３３】
垂直磁気記録膜は、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。
【００３４】
垂直磁気記録膜の△Ｈｃ／Ｈｃは０．３以下であることが好ましい。
図４に示すように、△Ｈｃは、ＭＨ曲線において、負の最大残留磁化−Ｍｓからのメジャー曲線と負の保磁力−Ｈｃからのマイナー曲線とのＭｓ／２における磁界強度の差である。△Ｈｃ／Ｈｃが０．３を超えると、粒径のばらつきがの悪化や、垂直配向性の悪化が生じ、記録再生特性および熱揺らぎ耐性が悪化するため好ましくない。
【００３５】
保護膜６は垂直磁気記録膜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。
保護膜６の厚さは、１〜１０ｎｍとするのが望ましい。
潤滑剤７には、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のが好ましい。
【００３６】
上記構成の磁気記録媒体を製造するには、基板１上に、軟磁性層２、配向制御膜３、中間膜４、垂直磁気記録膜５を順次、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティングなどにより形成する。次いで保護膜６を、好ましくはプラズマＣＶＤ法、イオンビーム法、スパッタリング法により形成する。
潤滑剤７を形成するには、ディッピング法、スピンコート法などの従来公知の方法を採用することができる。
【００３７】
上記構成を備えた本発明の磁気記録媒体は、前記中間膜の飽和磁化Ｍｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下とされていることで、記録再生特性と熱揺らぎ耐性の両方を改善することができる。本発明者は上記範囲に中間膜のＭｓを調整することで、顕著な効果が得られることを後述の実施例において検証しており、その詳細は（実施例）の項で述べる。
なお、熱揺らぎとは、記録ビットが不安定となり記録したデータの熱消失が起こる現象をいい、磁気記録媒体装置においては、記録したデータの再生出力の経時的な減衰として現れる。
【００３８】
図５は、本発明の磁気記録媒体の第２の実施形態を示すもので、非磁性基板１と軟磁性層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を設けた構成を示す断面図である。
永久磁石膜８にはＣｏＳｍ合金や、ＣｏＣｒＸ２合金（Ｘ２：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）を用いるのが好適である。
永久磁石膜８は、保磁力Ｈｃが５００（Ｏｅ）以上（好ましくは１０００（Ｏｅ）以上）であることが好ましい。
永久磁石膜８の厚さは、１５０ｎｍ以下（好ましくは７０ｎｍ以下）であることが好ましい。永久磁石膜８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。
永久磁石膜８は、軟磁性層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のが好ましい。
永久磁石膜８を設けることにより、、より効果的に軟磁性層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。
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。
【００３９】
以上の構成の磁気記録媒体を製造するには、基板１上にスパッタ法やメッキ法などにより、軟磁性層２を形成し、その後必要に応じてこの軟磁性層２の表面を酸化処理を施し、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し、次いで保護膜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。次いで、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。そして、上記磁気記録媒体の製造方法において、基板１と軟磁性層２との間に永久磁石膜８を形成する工程を含むものである。
【００４０】
（磁気記録再生装置）
図６（ａ）は、上記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る。ここに示す磁気記録再生装置は、複数の磁気記録媒体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る。
図６（ｂ）に示すように、この単磁極ヘッドとしては、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。
【００４１】
上記磁気記録再生装置によれば、上記磁気記録媒体９を用いるので、熱揺らぎ耐性および記録再生特性を高めることができる。従って、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。
【００４２】
【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。
（実施例１）
洗浄済みのガラス基板（オハラ社製、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−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のターゲットを用いて１８０ｎｍの軟磁性層２をスパッタリングにより成膜した。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、上記軟磁性層上に、５０Ｃｏ−５０Ｗターゲットを用いて８ｎｍの配向制御膜３を形成し、６５Ｃｏ−２５Ｃｒ−１０Ｐｔ−７Ｂターゲットを用いて１０ｎｍの中間膜４、６４Ｃｏ−１７Ｃｒ−１７Ｐｔ−２Ｂターゲットを用いて２０ｎｍの垂直磁気記録膜５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。５８Ｃｏ−２５Ｃｒ−１０Ｐｔ−７Ｂの飽和磁化Ｍｓは１２０（ｅｍｕ／ｃｃ）であることを振動式磁気特性測定装置（ＶＳＭ）で確認した。ＴＥＭ像により５８Ｃｏ−２５Ｃｒ−１０Ｐｔ−７Ｂの初期成長部分は０．５ｎｍであることを確認した。
次いで、ＣＶＤ法により５ｎｍの保護膜６を形成した。
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膜７を形成し、磁気記録媒体を得た。この磁気記録媒体の記録再生特性および熱揺らぎ耐性の結果を表１に示す。
【００４３】
（比較例１）
中間膜４を設けないこと以外は実施例１と同様に作製した。
【００４４】
（実施例２〜５）
中間膜４のＭｓを表１に示すとおりとした以外は実施例１と同様に作製した。（表１参照）
【００４５】
（比較例２〜５）
中間膜４のＭｓを表１に示すとおりとした以外は実施例１と同様に作製した。（表１参照）
【００４６】
これら実施例および比較例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、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６００ｋＦＣＩにて測定した。
熱揺らぎ特性の評価は、７０℃の条件下で記録周波数５０ｋＦＣＩにて書き込みをおこなった後の再生出力の減衰率を｛（Ｓ−Ｓｏ）×１００／Ｓｏ｝／３に基づいて算出した。この式において、Ｓｏは磁気記録媒体に書き込み後１秒経過時の再生出力を示し、Ｓは１０００秒後の再生出力を示す。
これらの試験結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
表１より、中間膜のＭｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下である実施例は比較例に対して記録再生特性、熱揺らぎ耐性とも向上することができた。
【００４９】
（実施例６〜９）
中間膜４の組成を表２に示すとおりとした以外は実施例１と同様に作製した。（表２参照）
【００５０】
【表２】
表２より、中間膜４がＣｏ合金であり、Ｍｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下であれば、優れた記録再生特性、熱揺らぎ耐性を得られることがわかる。中間膜４がＣｏＣｒＰｔＢであると特に優れた記録再生特性、熱揺らぎ耐性を得られることがわかる。
【００５２】
（実施例１０〜１５）
中間膜４の厚さを表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。（表３参照）
【００５３】
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。
【００５４】
【表３】
表３より、中間膜の厚さが２（ｎｍ）以上３０（ｎｍ）以下である磁気記録媒体は優れた記録再生特性、熱揺らぎ耐性であることがわかる。特に中間膜の厚さが３（ｎｍ）以上２０（ｎｍ）以下である磁気記録媒体は優れた特性である。
【００５６】
（実施例１６〜２２）
配向制御膜３の構成材料及び厚さを表４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。（表４参照）
【００５７】
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４に示す。
【００５８】
【表４】
表４より、配向制御膜がアモルファス構造又は微細結晶構造である磁気記録媒体は、特に優れた記録再生特性、熱揺らぎ耐性を有することがわかる。
【００６０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の磁気記録媒体にあっては、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性層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、前記中間膜の飽和磁化Ｍｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下であることにより、熱揺らぎ耐性、記録再生特性ともに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の磁気記録媒体の第１の実施形態を示す１部断面図である。
【図２】 逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）の一例を示す説明図である。
【図３】 逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）の他の例を示す説明図である。
【図４】 △Ｈｃ／Ｈｃの一例を示す説明図である。
【図５】 本発明の磁気記録媒体の第２の実施形態を示す１部断面図である。
【図６】 本発明の磁気記録再生装置の一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…軟磁性層、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 (11)
- 非磁性基板上に、少なくとも軟磁性材料からなる軟磁性層と、中間膜および垂直磁性膜の配向を制御するための配向制御膜と、記録再生特性と熱揺らぎ耐性を改善する中間膜と、磁化容易軸が前記基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性膜と、前記垂直磁性膜の腐食、損傷を防ぐ保護膜とがこの順で設けられ、前記配向制御膜と前記中間膜とが接して形成され、前記中間膜と前記垂直磁性膜とが接して形成されており、
前記中間膜がＣｏＣｒ合金、または、ＣｏＣｒＸ１合金、または、ＣｏＸ１合金（Ｘ１：Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｕ，Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｂから選ばれる１種または２種以上）であり、飽和磁化Ｍｓが２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下であり、
前記垂直磁性膜は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含んだ材料からなり、飽和磁化Ｍｓが２５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上であることを特徴とする磁気記録媒体。 - 請求項１記載の磁気記録媒体において、中間膜の飽和磁化Ｍｓが５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上１５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
- 請求項１又は２記載の磁気記録媒体において、中間膜の厚さが２ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
- 請求項１ないし３のいずれか１項記載の磁気記録媒体において、中間膜がＣｏＣｒＰｔＢであることを特徴とする磁気記録媒体。
- 請求項１ないし４のいずれか１項記載の磁気記録媒体において、中間膜のＣｒ含有量及びＢ含有量の合計が、２３ａｔ％以上３５ａｔ％以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
- 請求項１ないし５のいずれか１項記載の磁気記録媒体において、中間膜のＣｒ含有量及びＢ含有量の合計が、２０ａｔ％以上３４ａｔ％以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
- 請求項１ないし６のいずれか１項記載の磁気記録媒体において、中間膜の初期成長部分であるアモルファス構造部の厚さが、１ｎｍ以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
- 請求項１ないし７のいずれか１項記載の磁気記録媒体において、配向制御膜がアモルファス構造であることを特徴とする磁気記録媒体。
- 請求項１ないし７のいずれか１項記載の磁気記録媒体において、配向制御膜が平均粒径３ｎｍ以下の微細結晶構造を有することを特徴とする磁気記録媒体。
- 非磁性基板上に、軟磁性材料からなる軟磁性層と、中間膜および垂直磁性膜の配向を制御するための配向制御膜と、記録再生特性と熱揺らぎ耐性を改善する中間膜と、磁化容易軸が前記基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性膜と、前記垂直磁性膜の腐食、損傷を防ぐ保護膜とを順次形成するに際して、
前記中間膜を前記配向制御膜と接して形成し、前記垂直磁性膜を前記中間膜と接して形成し、
前記中間膜をＣｏＣｒ合金、または、ＣｏＣｒＸ１合金、または、ＣｏＸ１合金（Ｘ１：Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｕ，Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｂから選ばれる１種または２種以上）により構成し、該中間膜の飽和磁化Ｍｓを２０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｃ）以下とし、
前記垂直磁性膜をＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含んだ材料からなり、該垂直磁性膜の飽和磁化Ｍｓを２５０（ｅｍｕ／ｃｃ）以上とすることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 請求項１ないし９のいずれか１項記載の磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に情報を記録再生する単磁極ヘッドと、を備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
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