JP4332832B2 - 垂直磁気記録媒体およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の磁気記録装置に搭載される垂直磁気記録媒体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク記録装置の大容量化に伴って、磁気記録媒体の高記録密度化の要求が高まっている。従来の磁気記録方式では、長手磁気記録方式が主流であるが、最近、磁気記録の高記録密度化を実現する技術として、垂直磁気記録方式が注目されつつある。
【０００３】
垂直磁気記録媒体は、硬質磁性材料の磁気記録層と、該磁気記録層への記録に用いられる磁気ヘッドが発生する磁束を集中させる役割を担う軟磁性材料で形成される裏打ち層とを構成要素として備えている。垂直磁気記録媒体の磁気記録層用の材料としては、現在主にＣｏＣｒ系合金結晶質膜が使用されている。今後の更なる高密度化に対し、このＣｏＣｒ系結晶粒の微細化、粒径分布の低減、粒間の相互作用の制御などの試みが行われている。
【０００４】
一方、光磁気記録用材料として使用されている希土類−遷移金属合金非晶質膜は、大きな垂直磁気異方性定数Ｋｕを有し、熱安定性に非常に優れているため、垂直磁気記録媒体の磁気記録層材料として非常に有望である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
現在主に使用されているＣｏＣｒ系合金結晶質磁気記録材料の場合、膜厚方向に結晶粒が成長して構成される柱状構造を有しており、これが記録再生時に発生する媒体起因のノイズの主原因の１つとなる。今後の記録の高密度化に伴い、この結晶粒界が記録信号に及ぼす影響が益々大きな割合を占めるようになってくる。これに対し、結晶粒径を微細化する等により結晶粒界の影響を低減しようとする試みも行われてはいるが、結晶粒径が小さくなり過ぎると記録された信号の熱安定性が急激に劣化し、場合によっては記録された信号が消えてしまうという、いわゆる熱揺らぎの問題が発生する。
【０００６】
一方、希土類−遷移金属合金非晶質膜を使用した場合、非晶質であるために結晶粒界というものは存在せず、上記の問題は発生しない。しかしながら、逆に、結晶粒界が存在しないため、書きこまれた信号をその場所にとどめておくための核となるものが存在せず、信号がシフトまたは消失することがある。特に、この現象は高い周波数での記録時に発生しやすく、高記録密度化を目指す垂直磁気記録媒体用の材料としてはあまり好ましくない。
【０００７】
そこで本発明は、高記録密度においても良好な電磁変換特性を示し、なおかつ熱安定性に非常に優れ、さらに生産性に優れた垂直磁気記録媒体ならびにその製造方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下に示す本発明の垂直磁気記録媒体およびその製造方法により解決される。
【０００９】
本発明の第１は、垂直磁気記録媒体に関し、その第１の形態は、非磁性基板上に少なくとも軟磁性裏打ち層、中間層、二層磁気記録層、保護層、および液体潤滑剤層が順次積層されてなる垂直磁気記録媒体において、前記二層磁気記録層の１層目はＣｏＣｒ系合金結晶質膜からなる磁性層であり、２層目は希土類−遷移金属合金非晶質膜からなる磁性層であり、前記ＣｏＣｒ系合金結晶質膜は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の膜厚を有し、前記希土類−遷移金属合金非晶質膜は２ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚を有し、該ＣｏＣｒ系合金結晶質膜の膜厚をａとし、該希土類−遷移金属合金非晶質膜の膜厚をｂとした時に、膜厚比ａ／ｂが２以上となるように形成される垂直記録媒体である。
【００１０】
同じく第２の形態は、非磁性基板上に少なくとも配向制御層、磁区制御層、軟磁性裏打ち層、中間層、二層磁気記録層、保護層、および液体潤滑剤層が順次積層されてなる垂直磁気記録媒体において、前記二層磁気記録層の１層目はＣｏＣｒ系合金結晶質膜からなる磁性層であり、２層目は希土類−遷移金属合金非晶質膜からなる磁性層であり、前記ＣｏＣｒ系合金結晶質膜は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の膜厚を有し、前記希土類−遷移金属合金非晶質膜は２ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚を有し、該ＣｏＣｒ系合金結晶質膜の膜厚をａとし、該希土類−遷移金属合金非晶質膜の膜厚をｂとした時に、膜厚比ａ／ｂが２以上となるように形成される垂直記録媒体である。
【００１１】
更に本発明の磁気記録媒体は、前記希土類−遷移合金非晶質材料が少なくとも１０原子％以上３５原子％以下のＰｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏのうち少なくとも１種類以上の元素を含み、残部をＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏのうち少なくとも１種類以上の遷移金属を含む。
【００１２】
本発明の第２は、上記第１の形態および第２の形態の磁気記録媒体の製造方法に関する。
【００１３】
具体的には、第１の形態の垂直磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基板上に、軟磁性裏打ち層を成膜する工程と、中間層を成膜する工程と、二層磁気記録層の１層目であるＣｏＣｒ系合金結晶質膜からなる磁性層を成膜する工程と、二層磁気記録層の２層目である希土類−遷移金属合金非晶質膜を成膜する工程と、保護層を成膜する工程と、液体潤滑剤層を成膜する工程とを含む製造方法であり、特に前記希土類−遷移金属合金非晶質膜の成膜時に使用するガス圧が１０ｍＴｏｒｒ以上２００ｍＴｏｒｒ以下、好ましくは２０ｍＴｏｒｒ以上１００ｍＴｏｒｒ以下であることを特徴とする。
【００１４】
また、第２の形態の垂直磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基板上に、配向制御層を成膜する工程と、磁区制御層を成膜する工程と、軟磁性裏打ち層を成膜する工程と、中間層を成膜する工程と、二層磁気記録層の１層目であるＣｏＣｒ系合金結晶質膜からなる磁性層を成膜する工程と、二層磁気記録層の２層目である希土類−遷移金属合金非晶質膜を成膜する工程と、保護層を成膜する工程と、液体潤滑剤層を成膜する工程とを含む製造方法であり、前記希土類−遷移金属合金非晶質膜の成膜時に使用するガス圧が１０ｍＴｏｒｒ以上２００ｍＴｏｒｒ以下、好ましくは２０ｍＴｏｒｒ以上１００ｍＴｏｒｒ以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明は上記の第２の発明にかかる製造方法により製造される垂直磁気記録媒体を含む。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
本発明の第１は、垂直磁気記録媒体に関する。以下に、図１および図２を参照して本発明の磁気記録媒体の第１の形態および第２の形態について説明する。なお、図１および図２は、本発明の例示のために示すものであり、本発明はこれらに限定されない。
【００１８】
図１は本発明の第１の形態である垂直磁気記録媒体の構成を示す断面模式図である。この垂直磁気記録媒体は非磁性基板１上に軟磁性裏打ち層４、中間層５、二層磁気記録層６、および保護層７が順に成膜された構造を有しており、更にその上に液体潤滑剤層８が成膜されている。
【００１９】
本発明において、非磁性基板１は、通常の磁気記録媒体用に用いられるＮｉＰメッキを施したＡｌ合金、強化ガラス、あるいは結晶化ガラスなどを用いることができる。
【００２０】
軟磁性裏打ち層４は、非晶質のＣｏ合金、ＮｉＦｅ合金、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金などを用いることができる。特に非晶質のＣｏ合金、例えばＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＴａＺｒなどを用いることにより良好な電磁変換特性を得ることができる。軟磁性裏打ち層４の膜厚は、記録に使用する磁気ヘッドの構造や特性によって最適値が変化する。生産性を考慮すると、軟磁性裏打ち層４は１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の膜厚を有することが望ましい。
【００２１】
本発明においては、中間層５は、軟磁性裏打ち層４と二層磁気記録層６とを磁気的に分離するため、ならびに二層磁気記録層６の１層目であるＣｏＣｒ系合金結晶質膜の特性を制御するために用いられる。中間層５の材料としては、Ｔｉ、Ｒｕなどの非磁性元素あるいはＴｉＣｒ、ＣｏＣｒなどの非磁性合金が適宜用いられる。中間層５は、５から３０ｎｍの膜厚を有することが好ましい。
【００２２】
本発明では磁気記録層として二層磁気記録層６を設ける。この二層磁気記録層は、１層目９および２層目１０からなる二層構造を有する。
【００２３】
本発明においては、１層目９は、ＣｏＣｒ系合金結晶質を原料とする磁性層であり、２層目１０は、希土類−遷移金属合金非晶質を原料とする磁性層である。本発明の垂直磁気記録媒体では、ＣｏＣｒ系合金結晶質膜として使用できる好ましい材料の例は、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＢなどのＣｏＣｒ合金系である。
【００２４】
１層目の前記ＣｏＣｒ系合金結晶質膜は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の膜厚を有することが好ましい。これは、１０ｎｍ未満の膜厚では良好な磁気特性が得られず、ＳＮＲ（電磁変換特性の信号とノイズの比）が低下し、３０ｎｍより厚い膜厚では、膜厚が厚くなったことによりノイズが増加することによりＳＮＲが低下するためである。
【００２５】
希土類−遷移金属合金非晶質からなる２層目の膜は、少なくとも１０原子％以上３５原子％以下のＰｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏのうち、少なくとも１種類以上の元素を含むことが好ましい。この２層目の膜の残部はＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏのうち少なくとも１種類以上の遷移金属を含む。２層目に使用できる材料の例は、ＴｂＣｏ、ＴｂＦｅＣｏといったＴｂ合金系がある。
【００２６】
前記希土類−遷移金属合金非晶質膜は２ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚を有することが好ましい。これは、２ｎｍ未満の膜厚では、希土類−遷移金属非晶質膜としての特性が得られず、１５ｎｍより厚い膜厚では希土類−遷移金属非晶質膜としての特性が強くなりすぎ、書き込まれた信号に揺らぎが生じることによりＳＮＲが低下するためである。
【００２７】
本発明において、二層磁気記録層６の良好な特性を維持するためには、二層磁気記録層６の１層目９のＣｏＣｒ系合金結晶質膜および２層目１０の希土類−遷移金属合金非晶質膜の膜厚比には一定の条件が存在する。
【００２８】
該ＣｏＣｒ系合金結晶質膜の膜厚をａとし、該希土類−遷移金属合金非晶質膜の膜厚をｂとした時に、膜厚比ａ／ｂが２以上になるように１層目および２層目を形成することが好ましい。膜厚比ａ／ｂが２よりも小さい場合は、希土類−遷移金属合金非晶質膜の特性が強くなり、ＳＮＲが低下するためである。
【００２９】
保護層７は、従来より使用されている材料を用いて成膜することができる。例えば、カーボンを主体とする材料から形成することができる。保護層７の膜厚等の条件は、通常の磁気記録媒体で用いられる諸条件をそのまま用いることができる。
【００３０】
また、液体潤滑層８も従来より使用されている材料を用いることができる。例えば、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を用いることができる。液体潤滑剤層８の膜厚等の条件は、通常の磁気記録媒体で用いられる諸条件をそのまま用いることができる。
【００３１】
図２は本発明の第２の形態である垂直磁気記録媒体の構成を示す断面模式図である。磁気記録媒体は非磁性基板１上に配向制御層２、磁区制御層３、軟磁性裏打ち層４、中間層５、二層磁気記録層６、および保護層７が順に成膜された構造を有しており、更にその上に液体潤滑剤層８が成膜されている。
【００３２】
非磁性基板１は、上記第１の形態で説明した垂直記憶媒体と同様の材料を用いることができる。
【００３３】
磁区制御層３は、Ｍｎを含む合金系からなるＰｔＭｎ、ＩｒＭｎなどの反強磁性膜、あるいは非磁性基板１の半径方向に磁化を配向させたＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢなどの硬質磁性膜を用いることができる。該磁区制御層３は５〜３００ｎｍ程度の膜厚を有することが好ましい。
【００３４】
配向制御層２は、磁区制御層３にＭｎ合金系の反強磁性膜を用いる場合には、面心立方体構造を有するＣｕ、Ｉｒなどの非磁性単金属、あるいはＮｉＦｅＣｒなどの非磁性合金などを用いることが望ましい。その場合非磁性基板１と前記配向制御層２との間に、該配向制御層２の微細構造を制御するために、３ｎｍ〜３０ｎｍ、好ましくは５〜１０ｎｍの膜厚を有するＴａ、Ｚｒ、Ｎｂなどの下地層を設けてもよい。また磁区制御層３に硬質磁性膜を用いた場合には、配向制御層２は、ＣｒＭｏ、ＣｒＷなどのＣｒ合金などを用いることができる。この場合にも、非磁性基板１と前記配向制御層２との間に、該配向制御層２の微細構造を制御するために前記と同様の条件の下地層を設けてもよい。配向制御層２は３ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚を有することが好ましい。
【００３５】
軟磁性裏打ち層４、中間層５、二層磁気記録層６、保護層７、および液体潤滑剤層８は、上記第１の形態で説明した垂直記憶媒体と同様の材料を用いることができる。
【００３６】
次に、第２の発明に係る、上記第１の発明の垂直磁気記録媒体の製造方法について説明する。
【００３７】
第１の発明の第１の形態に係る垂直磁気記録媒体の製造方法を以下に説明する。
【００３８】
この垂直磁気記録媒体の製造方法では、非磁性基板１上に、軟磁性裏打ち層４を成膜する工程と、中間層５を成膜する工程と、二層磁気記録層６の１層目９を成膜する工程と、二層磁気記録層６の２層目１０を成膜する工程と、保護層７を成膜する工程と、液体潤滑剤層８を成膜する工程とを含む。
【００３９】
第１の工程は、非磁性基板１上に、軟磁性裏打ち層４を成膜する工程である。この工程において用いる非磁性基板１は、通常の磁気記録媒体用に用いられるＮｉＰメッキを施したＡｌ合金、強化ガラス、あるいは結晶化ガラスなどを用いることができる。非磁性基板１上に積層が行われていくため、非磁性基板１表面は平滑および汚れのない状態が好ましい。
【００４０】
このような非磁性基板１上にスパッタリング法またはメッキ法によって、軟磁性裏打ち層４を成膜する工程を行う。軟磁性裏打ち層４は、非晶質のＣｏ合金、ＮｉＦｅ合金、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金などを用いることができる。特に非晶質のＣｏ合金、例えばＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＴａＺｒなどを用いることにより良好な電磁変換特性を得ることができる。軟磁性裏打ち層４の膜厚は、記録に使用する磁気ヘッドの構造や特性によって最適値が変化するが、生産性を考慮すると、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の膜厚であることが望ましい。
【００４１】
次に、第２の工程は、中間層５を成膜する工程である。この工程では、基板表面温度を２５０℃まで加熱を行った後、同様にスパッタリング法によって中間層５を成膜する。中間層５は、軟磁性裏打ち層４と二層磁気記録層６とを磁気的に分離するため、ならびに二層磁気記録層６の１層目９であるＣｏＣｒ系合金結晶質膜の特性を制御するために用いられる。中間層５の材料としては、Ｔｉ、Ｒｕなどの非磁性元素、あるいはＴｉＣｒ、ＣｏＣｒなどの非磁性合金が適宜用いられる。中間層５は、５から３０ｎｍの膜厚を有することが好ましい。
【００４２】
次に第３の工程は、二層磁気記録層６を成膜する工程である。この二層磁気記録層６は、１層目９および２層目１０より構成されるので、これらの層を順次成膜する。まず、１層目９はＣｏＣｒ系合金結晶質をターゲットとして用いるスパッタリング法により形成される。この１層目は、ＣｏＣｒ系合金結晶質を材料とし、例えばＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＢなどの合金系を使用することができる。本発明のスパッタリング法は、所望の組成の結晶質膜を形成できるターゲットを用いて行うことが可能である。
【００４３】
ＣｏＣｒ系合金結晶質膜を用いた場合の膜厚は、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下が好ましい。１０ｎｍ未満の膜厚では良好な磁気特性が得られず、ＳＮＲは低下し、３０ｎｍより厚い膜厚では、膜厚が厚くなったことによりノイズが増加するためにＳＮＲは低下するためである。スパッタリングの条件は、例えば、スパッタリングに一般に用いられるＡｒガスを使用し、Ａｒガスの流量を調整するか、あるいは真空ポンプとの間に設けられているバルブの開閉度を調節することによりガス圧を２ｍＴｏｒｒから１０ｍＴｏｒｒ程度とすることが好ましい。
【００４４】
続いて二層磁気記録層６の２層目１０を成膜する。２層目１０の成膜は、例えばＲＥ_{（１−Ｘ）}−ＴＭ_Ｘターゲット（希土類元素（ＲＥ）＝Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ／遷移金属（ＴＭ）＝Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ；ｘ＝０．５〜０．９５）を用いてスパッタリング法により行われる。希土類−遷移金属合金非晶質膜は、上記第１の発明で説明したように、少なくとも１０原子％以上３５原子％以下のＰｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏのうち、少なくとも１種類以上の元素を含み、残部にＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏのうち少なくとも１種類以上の遷移金属を含んでいることが好ましい。したがって、このような組成が得られるようにスパッタリング法の条件を制御する。例えば、前記希土類−遷移金属合金非晶質膜の成膜時において使用するガスは、スパッタリングに一般に用いられるＡｒガスを使用し、Ａｒガスの流量を調整、あるいは真空ポンプとの間に設けられているバルブの開閉度を調節することによりガス圧を１０ｍＴｏｒｒ以上２００ｍＴｏｒｒ以下、好ましくは２０ｍＴｏｒｒ以上１００ｍＴｏｒｒ以下に調整することが好ましい。このような範囲とするのは、１０ｍＴｏｒｒ未満のガス圧では膜中の交換結合が非常に強いために、特に高周波領域において信号が位相シフトあるいは消滅することにより、ＳＮＲが５ｄＢ程度の小さな値となるからであり、また２００ｍＴｏｒｒより高圧のガス圧では面内磁化膜となり、特性が急激に悪化するためである。
【００４５】
なお、前記希土類−遷移金属合金非晶質膜は２ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚を有することが好ましい。これは、２ｎｍ未満の膜厚では、希土類−遷移金属非晶質膜としての特性が得られず、１５ｎｍより厚い膜厚では希土類−遷移金属非晶質膜としての特性が強くなりすぎ、書き込まれた信号に揺らぎが生じることによりＳＮＲが低下するためである。
【００４６】
以上のように１層目９の成膜工程および２層目１０の成膜工程の２つの工程により二層磁気記録層６を成膜する。本発明の垂直磁気記録媒体は第１の発明で説明したように、従って、本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法においても１層目９および２層目１０の膜厚比が一定の条件を満たすように成膜条件を設定することが必要である。すなわち、１層目９である該ＣｏＣｒ系合金結晶質膜の膜厚をａとし、２層目１０である該希土類−遷移金属合金非晶質膜の膜厚をｂとした時に、膜厚比ａ／ｂが２以上になるように１層目９および２層目１０を形成するように成膜条件を設定する。膜厚の調節は、各ターゲットに投入する電力並びに成膜時間を調節して所望の厚さの膜を形成すればよい。このように膜厚比を制限するのは、膜厚比ａ／ｂが２よりも小さい場合は、希土類−遷移金属合金非晶質膜特性が強くなり、ＳＮＲが低下するためである。
【００４７】
次にの工程は、保護層７を成膜する工程である。保護層７を成膜する方法としてはスパッタリング法、ＣＶＤ法およびカソーディック・アーク・カーボン法があげられる。これらの方法によって保護層７が二層磁気記録層６上に成膜される。保護層７は、従来より使用されている材料を用いて成膜することができる。使用できる材料は例えば、カーボンを主体とする材料から形成することができる。保護層７の膜厚等の条件は、通常の磁気記録媒体で用いられる諸条件をそのまま用いることができる。
【００４８】
本発明の上記各工程をスパッタリングで行う場合、成膜時のガス圧は、希土類−遷移金属合金非晶質膜の成膜時において使用するガスの圧力以外は全て２ｍＴｏｒｒから１０ｍＴｏｒｒ程度に調整することが好ましい。ガス圧の調整法は希土類−遷移金属合金非晶質膜の成膜時のガス圧調整法と同様である。また、これ以外の、温度などの条件は、各層の成膜の条件に合わせて適宜選択すればよい。
【００４９】
本発明において、以上の工程まではスパッタリング法を主に使用することができる。この方法は、一連の反応を真空装置内で一括して行うことができるので好ましい。しかし本発明では、上記の二層磁気記録層６の諸条件を満足する限り、他の従来法を使用することができる。
【００５０】
次に、各層が成膜された磁気記録媒体を真空装置から取り出し、最後に液体潤滑剤層８を成膜する。
【００５１】
液体潤滑層８は従来より使用されている材料を用いて成膜することができる。使用できる材料は例えば、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を用いることができる。液体潤滑層８は上記潤滑剤を所定の溶剤に溶かした溶液を、ディップ法、スプレー法、スピンコート法などによって先の工程で得られた磁気記録媒体上に成膜すればよい。液体潤滑剤層８の膜厚等の条件は、通常の磁気記録媒体で用いられる諸条件をそのまま用いることができる。
【００５２】
次に、上記第１の発明の第２の形態の垂直磁気記録媒体の製造方法を以下に説明する。第２の形態の垂直磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基板１上に、配向制御層２を成膜する工程と、磁区制御層３を成膜する工程と、軟磁性裏打ち層４を成膜する工程と、中間層５を成膜する工程と、二層磁気記録層６の１層目９を成膜する工程と、二層磁気記録層６の２層目１０を成膜する工程と、保護層７を成膜する工程と、液体潤滑剤層８を成膜する工程とを含む方法である。
【００５３】
本発明の製造方法は、配向制御層２および磁区制御層３を非磁性基板上に設ける以外、上記第１の形態の垂直磁気記録媒体の製造方法と実質的に同様である。したがって、この２工程について以下に説明する。なお、他の工程は上記第１の形態の垂直磁気記録媒体の製造方法と同じである。
【００５４】
配向制御層２を成膜する工程は、非磁性基板１をスパッタ装置内に導入し、スパッタリング法により配向制御層２を成膜することにより行うことができる。配向制御層２の材料は、次の工程で成膜される磁区制御層３にＭｎ合金系の反強磁性膜を用いる場合には、Ｃｕ、Ｉｒなどの面心立方体構造を有する非磁性単金属あるいはＮｉＦｅＣｒなどの非磁性合金などを用いることが望ましい。その場合非磁性基板と前記配向制御層２との間に、該配向制御層２の微細構造を制御するために、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂなどの下地層を設けてもよい。該下地層は３〜３０ｎｍ、好ましくは５〜１０ｎｍの膜厚を有することが好ましい。下地層は、スパッタ法などの従来法により成膜できる。また磁区制御層３に硬質磁性膜を用いた場合には、配向制御層２は、ＣｒＭｏ、ＣｒＷなどのＣｒ合金などを用いることができる。この場合にも、非磁性基板１と前記配向制御層２との間に、該配向制御層２の微細構造を制御するために前記と同様の条件の下地層を設けてもよい。
【００５５】
配向制御層２は３ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚を有することが好ましい。
【００５６】
次に、磁区制御層３を成膜する工程は、スパッタリング法を用いて行うことができる。スパッタリングの条件としては、ランプヒーター等で基板表面温度を２５０℃に加熱し、ＣｏＣｒＰｔターゲットを用いて成膜する例を挙げることができる。
【００５７】
磁区制御層３の材料は、Ｍｎを含む合金系からなるＰｔＭｎ、ＩｒＭｎなどの反強磁性膜、あるいは非磁性基板１の半径方向に磁化を配向させたＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢなどの硬質磁性膜を用いることができる。該磁区制御層３は５〜３００ｎｍ程度の膜厚を有することが好ましい。
【００５８】
また、配向制御層と非磁性基板の間に下地層を設ける場合には、該下地層はＴａ、Ｚｒ，Ｎｂなどのような材料を用い、３〜３０ｎｍ、好ましくは５〜１０ｎｍの膜厚とすることができる。
【００５９】
軟磁性裏打ち層４、中間層５、二層磁気記録層６、保護層７、および液体潤滑剤層８の材料等は、本発明における第１の形態の磁気記録媒体の製造方法において説明されているものと同様である。
【００６０】
本発明における第３の発明について説明する。本発明における第３の発明は、上記製造方法により製造される垂直磁気記録媒体に関する。本発明における第３の発明の垂直磁気記録媒体は、上記の本発明における第１の発明の第１の形態および第２の形態と同様の構成を有する。
【００６１】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。以下の実施例は、本発明を説明するのに好適な代表例に過ぎず、本発明を何ら限定するものではない。
【００６２】
（実施例１）
非磁性基板１として、表面が平滑な化学強化ガラス基板（例えばＨＯＹＡ製Ｎ−５ガラス基板）を用いた。該基板を洗浄した後にスパッタ装置内に導入し、２００ｎｍのＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層４、引き続いてランプヒータを用いて基板表面温度が２５０℃になるように加熱を行った後、１５ｎｍのＴｉＣｒ中間層５を順次成膜し、ＣｏＣｒＰｔターゲットを用いて２０ｎｍの１層目９、ＲＥ_{（１−Ｘ）}−ＴＭ_Ｘターゲット（希土類元素（ＲＥ）＝Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ／遷移金属（ＴＭ）＝Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ；ｘ＝０．５〜０．９５）を用い、１０ｎｍの２層目１０を成膜して二層磁気記録層６とした。最後にカーボンからなる５ｎｍの保護層７を成膜後、真空装置から取り出した。二層磁気記録層６の２層目１０である希土類−遷移金属合金以外の成膜は、全てガス圧（Ａｒガス）５ｍＴｏｒｒでのＤＣマグネトロンスパッタリング法で行った。二層磁気記録層６の２層目１０の成膜時は、使用する成膜ガスの全流量、ならびに真空装置と真空ポンプの間に設けられたバルブの開度を調整することにより、真空装置内のガス圧（Ａｒガス）を所望の値（図４におけるガス圧、５ｍＴｏｒｒ〜３００ｍＴｏｒｒ）に調整した。
【００６３】
その後、パーフルオロポリエーテルからなる２ｎｍの液体潤滑剤層８をディップ法により成膜し、垂直磁気記録媒体とした。
【００６４】
（実施例２）
非磁性基板１として、表面が平滑な化学強化ガラス基板（例えばＨＯＹＡ製Ｎ−５ガラス基板）を用いた。該基板を洗浄した後にスパッタ装置内に導入し、５ｎｍのＴａ下地層、５ｎｍのＮｉＦｅＣｒ配向制御層２、１０ｎｍのＩｒＭｎ磁区制御層３、２００ｎｍのＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層４、引き続いてランプヒータを用いて基板表面温度が２５０℃になるように加熱を行った後、１５ｎｍのＴｉＣｒ中間層５を順次成膜し、ＣｏＣｒＰｔターゲットを用いて２０ｎｍの１層目９、ＲＥ_{（１−Ｘ）}−ＴＭ_Ｘターゲット（希土類元素（ＲＥ）＝Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ／遷移金属（ＴＭ）＝Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ；ｘ＝０．５〜０．９５）を用い、１０ｎｍの２層目１０を成膜して二層磁気記録層６とした。最後にカーボンからなる５ｎｍの保護層７を成膜後、真空装置から取り出した。二層磁気記録層６の２層目１０である希土類−遷移金属合金以外の成膜は、全てガス圧（Ａｒガス）５ｍＴｏｒｒ下によるＤＣマグネトロンスパッタリング法で行った。二層磁気記録層６の２層目１０の成膜時は、使用する成膜ガスの全流量、ならびに真空装置と真空ポンプの間に設けられたバルブの開度を調整することにより、真空装置内のガス圧（Ａｒガス）を所望の値（図４におけるガス圧、５ｍＴｏｒｒ〜３００ｍＴｏｒｒ）に調整した。
【００６５】
その後、パーフルオロポリエーテルからなる２ｎｍの液体潤滑剤層８をディップ法により成膜し、垂直磁気記録媒体とした。
【００６６】
（比較例）
実施例１に記載の製造方法において、ＣｏＣｒＰｔターゲットを用いて二層磁気記録層６の１層目９を成膜後、２層目１０を成膜しなかったことを除き実施例１と同様の手順で磁気記録媒体を作製した。
【００６７】
＜評価＞
上記方法において、二層磁気記録層６の２層目１０のターゲット組成ならびに成膜時のガス圧を変化させて、垂直磁気記録媒体を作製した。作製された垂直磁気記録媒体の磁気特性は、上記実施例１においては軟磁性裏打ち層４を成膜せずに作製した試料に対して、上記実施例２においては配向制御層３ならびに軟磁性裏打ち層４を成膜せずに作製した試料に対して、磁化曲線を振動試料型磁力計にて測定し、算出した。上記実施例に示した方法において全層成膜した垂直記録媒体の電磁変換特性は、スピンスタンドテスターを用い、ＧＭＲヘッドにより測定を行った。
【００６８】
実施例１の方法において作製した垂直磁気記録媒体、および実施例２の方法において作製した垂直磁気記録媒体において、後述する諸特性に関する差異は認められなかったため、結果は実施例１に示した垂直磁気記録媒体の特性を代表とした。ただし、実施例２に示した層構成にすることにより、軟磁性裏打ち層４に形成される磁壁が原因であるスパイクノイズを完全に抑制することができる。
【００６９】
二層磁気記録層６の１層目９（ＣｏＣｒ系合金結晶質膜）および２層目１０（希土類−遷移金属合金非晶質膜）の膜厚ならびに膜厚比を変化させて作製した垂直磁気記録媒体の記録密度３００ｋＦＣＩでのＳＮＲを表１〜表６に示す。表１〜６は、２層目１０（希土類−遷移金属合金非晶質膜）の材料をそれぞれＴｂＣｏ、ＰｒＣｏ、ＮｄＦｅＮｉ、ＧｄＣｏＮｉ、ＤｙＦｅＣｏ、ＨｏＦｅに変化させた場合を示している。ＳＮＲ＝１５ｄＢを基準に行った良否判定の結果も合わせて表中に示している。表よりＣｏＣｒ系合金結晶質膜の膜厚を１０ｎｍ未満の膜厚にした場合は、良好な磁気特性が得られないためにＳＮＲは低下する。逆にＣｏＣｒ系合金結晶質膜の膜厚を３０ｎｍより厚くした場合は、膜厚が厚くなったことにより、ノイズが増加し、ＳＮＲとしてはやはり低下する。これよりＣｏＣｒ系合金結晶質膜の膜厚は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下とする必要性が見出された。希土類−遷移金属合金非晶質膜の膜厚に関しては、２ｎｍよりも薄い場合には希土類−遷移金属合金非晶質膜としての特性が得られず、また１５ｎｍよりも厚い場合には、希土類−遷移金属合金非晶質膜の特性が強くなりすぎ、書き込まれた信号に揺らぎが生じるためにＳＮＲは低下する。これより１５ｄＢ以上の良好なＳＮＲを得ようとする場合、膜厚は２ｎｍ以上１５ｎｍ以下にする必要性が見出された。更に、ＣｏＣｒ系合金結晶質膜の膜厚をａとし、希土類−遷移金属合金非晶質膜の膜厚をｂとした時の両磁気記録層の膜厚比ａ／ｂに関しては、ａ／ｂが２未満の場合にＳＮＲが低下する。これよりａ／ｂを２以上にする必要性が見出された。これらの条件範囲は表１〜６を通じて共通であり、希土類−遷移金属合金非晶質膜に関して異なる材料系を用いた場合においても同様の条件範囲を適用できることが示された。
【００７０】
【表１】

【００７１】
【表２】

【００７２】
【表３】

【００７３】
【表４】

【００７４】
【表５】

【００７５】
【表６】

【００７６】
表７には希土類−遷移金属合金非晶質膜の遷移金属をＣｏとし、希土類元素の材料を各種変更した時の磁気異方性の向き（垂直／面内）と垂直方向の保磁力Ｈｃの値を示す。今回検討した材料系の中ではＰｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏが垂直磁気異方性を示し、更に垂直磁気記録媒体として必要な垂直方向での良好なＨｃが得られていることが見出された。更にこれらの元素を２種類以上組み合わせた場合においても垂直磁気記録媒体としての良好な特性が得られる。
【００７７】
【表７】

【００７８】
次に希土類−遷移金属合金非晶質材料をＴｂＣｏ、ＰｒＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＮｄＦｅＮｉ、ＨｏＦｅ、ＧｄＣｏＮｉ、ＴｂＧｄＣｏとし、希土類元素（ＲＥ）濃度を変化させたときのＨｃの変化を図３に示す。試験を行った全ての希土類−遷移金属合金非晶質材料において、希土類元素（ＲＥ）の濃度が１０原子％以上３５原子％以下の領域で垂直磁気記録媒体として使用可能な１０００Ｏｅ以上の保磁力が得られている。
【００７９】
図４には、希土類−遷移金属合金非晶質材料をＴｂＣｏ、ＰｒＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＮｄＦｅＮｉ、ＨｏＦｅ、ＧｄＣｏＮｉ、ＴｂＧｄＣｏとし、実施例において作製した垂直記録媒体の希土類−遷移金属合金非晶質膜成膜時の、ガス圧を変更した時の３００ｋＦＣＩにおけるＳＮＲの値を示したグラフである。試験を行った全ての希土類−遷移金属合金非晶質膜において、１０ｍＴｏｒｒ未満のガス圧では膜中の交換結合が非常に強いために、特に高周波領域において信号が位相シフトあるいは消滅することにより、ＳＮＲは５ｄＢ程度の小さな値となる。一方１０ｍＴｏｒｒ以上のガス圧では、保磁力角型比Ｓ^＊（保磁力Ｈｃ近傍での磁化曲線の傾きの度合いを評価する目安となる指標であり、磁化曲線の傾きが大きいほどＳ^＊は小さくなる。一般的に磁化曲線の傾きが大きいほど媒体のノイズが小さくＳＮＲが増加する）が低下傾向にある。それに伴いＳＮＲは急激に増加し、１５ｄＢ程度の良好な特性を示す。そして２０ｍＴｏｒｒから１００ｍＴｏｒｒの範囲では、どの材料においても１５ｄＢ以上の好ましい特性を示し、特にＴｂＣｏ、ＰｒＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＧｄＣｏにおいては、ＳＮＲが２０ｄＢ以上という優れた特性を示した。しかし、２００ｍＴｏｒｒより高圧のガス圧では面内磁化膜となるため、特性は急激に劣化する。
【００８０】
このように、成膜時のガス圧を１０ｍＴｏｒｒ以上２００ｍＴｏｒｒ以下として成膜することにより、高記録密度においても良好な特性を示し、より好ましいガス圧は、２０ｍＴｏｒｒ以上１００ｍＴｏｒｒ以下であることが見出された。
【００８１】
次に実施例１の方法において製造された磁気記録媒体および比較例の方法において製造された磁気記録媒体を用いて熱安定性に関して調査した。
【００８２】
熱安定性を調査する測定は以下の手順で行った。スピンスタンドテスターを用いてＧＭＲヘッドにより信号の書きこみを１回行った後、再生波形の読み込みを連続して行った。書き込みの直後の出力値に対する１０００秒後の出力の低下分を％で表し、熱安定性を示す指標とした。
【００８３】
結果を以下の表８に示す。比較例としたＣｏＣｒＰｔからなる磁性層のみで、希土類−遷移金属合金非晶質を原料とする磁性層を持たない磁気記録媒体は３．２％／ｄｅｃａｄｅ−ｓｅｃという大きな値を示しているが、実施例１の磁気記録媒体は、二層磁気記録層とすることで０．１％／ｄｅｃａｄｅ−ｓｅｃというかなり小さな値とすることができた。このように、本発明に示す層構成にすることにより大幅に熱安定性が改善された。
【００８４】
【表８】

【００８５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、垂直磁気記録媒体の磁気記録層を２層の磁性層を積層することにより構成し、その１層目はＣｏＣｒ系合金結晶質膜からなる磁性層であり、２層目は希土類−遷移金属合金非晶質膜であり、前記ＣｏＣｒ系合金結晶質膜は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の膜厚を有し、前記希土類−遷移金属合金非晶質膜は２ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚を有し、ＣｏＣｒ系合金結晶質膜の膜厚をａとし該希土類−遷移金属合金非晶質膜の膜厚をｂとした時に膜厚比ａ／ｂが２以上とすることにより、高記録密度においても良好なＳＮＲ特性を得ることができる。
【００８６】
更に、前記希土類−遷移合金非晶質材料が少なくとも１０原子％以上３５原子％以下のＰｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏのうち少なくとも１種類以上の元素を含み、残部をＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏのうち少なくとも１種類以上の遷移金属とし、該希土類−遷移金属合金非晶質膜を、１０ｍＴｏｒｒ以上２００ｍＴｏｒｒ以下、好ましくは２０ｍＴｏｒｒ以上１００ｍＴｏｒｒ以下のガス圧条件下にて成膜することにより、垂直磁気記録媒体として良好な特性を得ることができるうえに、このような積層媒体は既存の製造装置を用いて簡単に生産することができるため、今後大容量磁気記録体として大量生産にも非常に適したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１による磁気記録媒体の構成を示す断面模式図である。
【図２】本発明の実施例２による磁気記録媒体の構成を示す断面模式図である。
【図３】本発明の実施例を説明するためのもので、実施例において作製した垂直記録媒体の希土類−遷移金属合金非晶質膜の材料をＴｂＣｏ、ＰｒＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＮｄＦｅＮｉ、ＨｏＦｅ、ＧｄＣｏＮｉ、ＴｂＧｄＣｏとし、希土類元素の濃度を変更したときの保磁力の値を示したグラフである。
【図４】本発明の実施例を説明するためのもので、実施例において作製した垂直記録媒体の希土類−遷移金属合金非晶質膜成膜時の材料をＴｂＣｏ、ＰｒＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＮｄＦｅＮｉ、ＨｏＦｅ、ＧｄＣｏＮｉ、ＴｂＧｄＣｏとし、該希土類−遷移金属合金非晶質膜成膜時のガス圧を変更したときのＳＮＲの値を示したグラフである。
【符号の説明】
１ 非磁性基板
２ 配向制御層
３ 磁区制御層
４ 軟磁性裏打ち層
５ 中間層
６ 二層磁気記録層
７ 保護層
８ 液体潤滑剤層
９ 二層磁気記録層の１層目
１０ 二層磁気記録層の２層目

Claims (8)

1. 非磁性基板上に少なくとも軟磁性裏打ち層、中間層、二層磁気記録層、保護層、および液体潤滑剤層が順次積層されてなる垂直磁気記録媒体において、前記二層磁気記録層の１層目はＣｏＣｒ系合金結晶質膜からなる磁性層であり、２層目は希土類−遷移金属合金非晶質膜からなる磁性層であり、前記ＣｏＣｒ系合金結晶質膜は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の膜厚を有し、前記希土類−遷移金属合金非晶質膜は２ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚を有し、該ＣｏＣｒ系合金結晶質膜の膜厚をａとし該希土類−遷移金属合金非晶質膜の膜厚をｂとした時に膜厚比ａ／ｂが２以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 非磁性基板上に少なくとも配向制御層、磁区制御層、軟磁性裏打ち層、中間層、二層磁気記録層、保護層、および液体潤滑剤層が順次積層されてなる垂直磁気記録媒体において、前記二層磁気記録層の１層目はＣｏＣｒ系合金結晶質膜からなる磁性層であり、２層目は希土類−遷移金属合金非晶質膜からなる磁性層であり、前記ＣｏＣｒ系合金結晶質膜は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の膜厚を有し、前記希土類−遷移金属合金非晶質膜は２ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚を有し、該ＣｏＣｒ系合金結晶質膜の膜厚をａとし該希土類−遷移金属合金非晶質膜の膜厚をｂとした時に膜厚比ａ／ｂが２以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
3. 前記希土類−遷移合金非晶質材料がＰｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏのうち少なくとも１種類以上の元素を含むことを特徴とする請求項１〜２に記載の垂直磁気記録媒体。
4. 前記希土類−遷移合金非晶質材料が少なくとも１０原子％以上３５原子％以下の１種類以上の希土類元素を有し、残部にＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏのうち少なくとも１種類の遷移金属を含むことを特徴とする請求項１〜３に記載の垂直磁気記録媒体。
5. 非磁性基板上に、少なくとも軟磁性裏打ち層を成膜する工程と、中間層を成膜する工程と、二層磁気記録層の１層目であるＣｏＣｒ系合金結晶質膜からなる磁性層を成膜する工程と、前記二層磁気記録層の２層目である希土類−遷移金属合金非晶質膜を成膜する工程と、保護層を成膜する工程と、液体潤滑剤層を成膜する工程とを含む請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記希土類−遷移金属合金非晶質膜の成膜時に使用するガス圧を１０ｍＴｏｒｒ以上２００ｍＴｏｒｒ以下とすることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
6. 非磁性基板上に、少なくとも配向制御層を成膜する工程と、磁区制御層を成膜する工程と、軟磁性裏打ち層を成膜する工程と、中間層を成膜する工程と、二層磁気記録層の１層目であるＣｏＣｒ系合金結晶質膜からなる磁性層を成膜する工程と、前記二層磁気記録層の２層目である希土類−遷移金属合金非晶質膜を成膜する工程と、保護層を成膜する工程と、液体潤滑剤層を成膜する工程とを含む請求項２に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記希土類−遷移金属合金非晶質膜の成膜時に使用するガス圧は１０ｍＴｏｒｒ以上２００ｍＴｏｒｒ以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
7. 前記希土類−遷移金属合金非晶質膜の成膜時に使用するガス圧が２０ｍＴｏｒｒ以上１００ｍＴｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項５または６に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
8. 請求項５〜７に記載された方法により製造される磁気記録媒体。

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