JP4583659B2

JP4583659B2 - Magnetic recording medium, manufacturing method thereof, and magnetic recording / reproducing apparatus

Info

Publication number: JP4583659B2
Application number: JP2001154448A
Authority: JP
Inventors: 謙治清水; 彰坂脇; 浩志酒井
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2021-05-23
Also published as: JP2002352408A

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】
従来、磁性膜内の磁化容易軸が主に基板に対し水平に配向した面内磁気記録媒体が広く用いられている。
面内磁気記録媒体では、高記録密度化するとビット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、記録ビット境界での反磁界の影響により媒体ノイズが増加する。
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垂直磁気記録媒体は、高記録密度化した際にも、ビット境界での反磁界の影響が小さく、境界が鮮明な記録磁区が形成されるため低ノイズ化が可能であり、しかも比較的ビット体積が大きくても高記録密度化が可能であることから熱揺らぎ効果にも強く、近年大きな注目を集めている。
【０００３】
【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されている。
このため、垂直磁性膜に対する書き込み能力に優れる単磁極ヘッドを用いるために、記録層である垂直磁性膜と基板との間に、裏打ち層と称される軟磁性材料からなる膜を設けた磁気記録媒体が提案されている。この磁気記録媒体では、単磁極ヘッドと、磁気記録媒体の間の磁束の出入りの効率を向上させることができる。
しかしながら、上記軟磁性膜（裏打ち層）を設けた磁気記録媒体を用いた場合でも、記録再生特性は満足できるものではなく、この特性に優れる磁気記録媒体が要望されていた。
特開平２−１５２２０８号公報には、Ｃｏ（５０〜７５ａｔ％）−Ｍ'（Ｍ'＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ）（４〜２５ａｔ％）−Ｎ(１〜３５ａｔ％)からなる軟磁性膜（裏打ち層）を用いることが提案されている。
一般にＣｏ合金からなる軟磁性膜は、Ｃｏの含有率が８５ａｔ％未満であると飽和磁化が低下するため、この軟磁性膜を厚くする必要が生じ、その結果、表面粗さが粗くなる。
このため、上記磁気記録媒体では、記録再生時における磁気ヘッド浮上高さを十分に低くすることができなくなり、高記録密度化が困難になる問題があった。
また厚い軟磁性膜を形成するために、生産性が低下する問題があった。
また特開平１１−１４９６２８号公報には、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＮ合金からなる軟磁性下地膜を設けることによって、突発性のスパイクノイズの発生を抑制し、エンベロープ特性を改善することが提案されている。
しかしながら、上記磁気記録媒体では、エンベロープ特性は改善されるが、軟磁性下地膜に起因する媒体ノイズが大きくなるため好ましくない。これは、軟磁性下地膜の結晶粒を微細化しても、結晶粒どうしの磁気的な結合が大きくなることから、磁気クラスターサイズ（磁気的結合粒子径）が大きくなるためである。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、軟磁性下地膜から発生する媒体ノイズを低減することにより、記録再生特性を向上させ高密度の記録再生が可能となる磁気記録媒体、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。
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主に垂直に配向した垂直磁性膜と、保護膜とが設けられ、前記軟磁性下地膜が、以下の組成で表される材料を含むことを特徴とする。
ａＦｅ−ｂＣｏ−ｃＭ−ｄＸ1−ｆＮ
（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏのうち１種または２種以上、Ｘ1＝Ｃｒ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｎｉのうち１種または２種以上。ただし、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｆは百分率で表された原子比であり、６０≦ａ＋ｂ≦９０、３０≦ａ≦９０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｄ≦７、３≦ｆ≦３０である。）
また軟磁性下地膜は、以下の組成で表される材料を含むものであってもよい。
ａＦｅ−ｂＣｏ−ｃＭ−ｄＸ1−ｅＸ2−ｆＮ
（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏのうち１種または２種以上、Ｘ1＝Ｃｒ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｎｉのうち１種または２種以上、Ｘ2＝Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｏのうち１種または２種以上。ただし、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは百分率で表された原子比であり、６０≦ａ＋ｂ≦９０、３０≦ａ≦９０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｄ≦７、０．１≦ｅ≦７、３≦ｆ≦３０である。）
上記ａ〜ｆは、次の範囲にあることが好ましい。
６０≦ａ＋ｂ≦８０、３０≦ａ≦８０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｄ≦３、０．１≦ｅ≦５、８≦ｆ≦２５。
軟磁性下地膜は、Ｆｅを主成分する平均粒径１３ｎｍ以下の微細結晶と、該微細結晶よりもＭとＮ（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏのうち１種または２種以上）を多く含有する非晶質相とからなる構成とするのが好ましい。
微細結晶は、ｂｃｃ構造をとることが好ましい。
軟磁性下地膜の飽和磁束密度Ｂｓが１Ｔ以上とするのが好ましく、１．４Ｔ以上とするのがさらに好ましい。
軟磁性下地膜は、飽和磁束密度Ｂｓと該軟磁性下地膜の膜厚ｔの積Ｂｓ・ｔを５０Ｔ・ｎｍ以上とするのが好ましく、１００Ｔ・ｎｍ以上とするのがさらに好ましい。
配向制御膜は、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｆのうち１種または２種以上を５０％ａｔ以上含有するｈｃｐ構造材料からなる構成とすることができる。
配向制御膜は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｌのうち１種または２種以上を５０％ａｔ以上含有するｆｃｃ構造材料からなる構成とすることができる。
軟磁性下地膜は、垂直磁性膜側の表面の一部または全面が酸化されている構成とするのが好ましい。
垂直磁性膜の逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は、０（Ｏｅ）以上とするのが好ましい。
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、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主に垂直に配向した垂直磁性膜と、保護膜とを設け、前記軟磁性下地膜を、以下の組成で表される材料を含むものとなるように形成することを特徴とする。
ａＦｅ−ｂＣｏ−ｃＭ−ｄＸ1−ｅＸ2−ｆＮ
（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏのうち１種または２種以上、Ｘ1＝Ｃｒ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｎｉのうち１種または２種以上、Ｘ2＝Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｏのうち１種または２種以上。ただし、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは百分率で表された原子比であり、６０≦ａ＋ｂ≦９０、３０≦ａ≦９０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｄ≦７、０．１≦ｅ≦７、３≦ｆ≦３０である。）
本発明の製造方法では、軟磁性下地膜を、Ｆｅを主成分する平均粒径１３ｎｍ以下の微細結晶と、該微細結晶よりもＭとＮ（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏのうち１種または２種以上）を多く含有する非晶質相とからなるものとするのが好ましい。
また本発明の製造方法では、軟磁性下地膜をスパッタ法にて成膜し、成膜の際に用いる成膜ガスの窒素含有率を０．１〜５０ｖｏｌ％とするのが好ましい。
また本発明では、軟磁性下地膜を形成した後、この軟磁性下地膜を２５０℃〜４５０℃で熱処理するのが好ましい。本発明の磁気記録再生装置は、磁気記録媒体と、この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、非磁性基板上に、少なくとも軟磁性材料からなる軟磁性下地膜と、直上の膜の配向性を制御する配向制御膜と、磁化容易膜が基板に対し主に垂直に配向した垂直磁性膜と、保護膜とが設けられ、前記軟磁性下地膜が、以下の組成で表される材料を含むことを特徴とする。
ａＦｅ−ｂＣｏ−ｃＭ−ｄＸ1−ｅＸ2−ｆＮ
（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏのうち１種または２種以上、Ｘ1＝Ｃｒ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｎｉのうち１種または２種以上、Ｘ2＝Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｏのうち１種または２種以上。ただし、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは百分率で表された原子比であり、６０≦ａ＋ｂ≦９０、３０≦ａ≦９０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｄ≦７、０．１≦ｅ≦７、３≦ｆ≦３０である。）
軟磁性下地膜は、Ｆｅを主成分する平均粒径１３ｎｍ以下の微細結晶と、該微細結晶よりもＭとＮ（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏのうち１種または２種以上）を多く含有する非晶質相とからなるものであることが好ましい。
【０００６】
【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、軟磁性下地膜２と、配向制御膜３と、垂直磁性膜４と、保護膜５と、潤滑膜６とが順次形成されて構成されている。
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、カーボンなどな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、アルモファスガラス、結晶化ガラスがあり、アルモ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によりＮｉＰ膜が形成されたものを用いることもできる。
非磁性基板１の表面形状は、媒体表面の形状に影響を与えるため、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、非磁性基板１の表面平均粗さＲａを２ｎｍ以下とするのが好ましい。
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。
【０００７】
軟磁性下地膜２は、ヘッドからの磁束の垂直方向成分を大きくし、かつ垂直磁性膜４の磁化を基板１に対し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。
本実施形態の磁気記録媒体では、軟磁性下地膜２が、以下の組成で表される材料を含む構成を採用できる。
ａＦｅ−ｂＣｏ−ｃＭ−ｄＸ1−ｆＮ・・・(1)
（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏのうち１種または２種以上、Ｘ1＝Ｃｒ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｎｉのうち１種または２種以上。ただし、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｆは百分率で表された原子比（ａｔ％）であり、６０≦ａ＋ｂ≦９０、３０≦ａ≦９０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｄ≦７、３≦ｆ≦３０である。）
ａ〜ｆは、６０≦ａ＋ｂ≦８０、３０≦ａ≦８０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｄ≦３、８≦ｆ≦２５とするのがより好ましい。
軟磁性下地膜２は、式(1)で示される材料を主成分とするものであることが好ましい。なお主成分とは当該成分を５０ａｔ％を越えて含むことを意味する。
式(1)に示す材料の具体例としては、ＦｅＨｆＣｒＮ、ＦｅＨｆＡｌＮ、ＦｅＨｆＳｉＮ、ＦｅＨｆＧａＮ、ＦｅＨｆＣｒＡｌＮ、ＦｅＺｒＣｒＮ、ＦｅＴａＣｒＮ、ＦｅＮｂＣｒＮ、ＦｅＴｉＣｒＮ、ＦｅＣｏＨｆＣｒＮを挙げることができる。
【０００８】
また、軟磁性下地膜２は、以下の組成で表される材料を含むものであってもよい。
ａＦｅ−ｂＣｏ−ｃＭ−ｅＸ2−ｆＮ・・・(2)
（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏのうち１種または２種以上、Ｘ2＝Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｏのうち１種または２種以上。ただし、ａ、ｂ、ｃ、ｅ、ｆは百分率で表された原子比であり、６０≦ａ＋ｂ≦９０、３０≦ａ≦９０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｅ≦１０、３≦ｆ≦３０である。）
ａ〜ｆは、６０≦ａ＋ｂ≦８０、３０≦ａ≦８０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｅ≦５、８≦ｆ≦２５とするのがより好ましい。
軟磁性下地膜２は、式(2)で示される材料を主成分とするものであることが好ましい。
式(2)に示す材料の具体例としては、ＦｅＨｆＢＮ、ＦｅＨｆＣＮ、ＦｅＨｆＰＮ、ＦｅＨｆＯＮ、ＦｅＨｆＢＣＮ、ＦｅＺｒＢＮ、ＦｅＴａＢＮ、ＦｅＮｂＢＮ、ＦｅＴｉＢＮ、ＦｅＨｆＡｌＣＯＮを挙げることができる。
【０００９】
また、軟磁性下地膜２には、以下の組成で表される材料を含むものを用いることもできる。
ａＦｅ−ｂＣｏ−ｃＭ−ｄＸ1−ｅＸ2−ｆＮ・・・(3)
（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏのうち１種または２種以上、
Ｘ1＝Ｃｒ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｎｉのうち１種または２種以上、
Ｘ2＝Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｏのうち１種または２種以上。
ただし、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは百分率で表された原子比であり、６０≦ａ＋ｂ≦９０、３０≦ａ≦９０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｄ≦７、０．１≦ｅ≦７、３≦ｆ≦３０である。）
ａ〜ｆは、６０≦ａ＋ｂ≦８０、３０≦ａ≦８０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｄ≦３、０．１≦ｅ≦５、８≦ｆ≦２５とするのがより好ましい。
軟磁性下地膜２は、式(3)で示される材料を主成分とするものであることが好ましい。
式(3)に示す材料の具体例としては、ＦｅＨｆＣｒＢＮ、ＦｅＨｆＡｌＢＮ、ＦｅＨｆＡｌＰＮ、ＦｅＨｆＣｒＡｌＢＮ、ＦｅＨｆＣｒＢＰＮを挙げることができる。
【００１０】
ＦｅとＣｏの含有率の合計（ａ＋ｂ）が上記範囲未満であると、飽和磁束密度が小さくなり軟磁性下地膜２を厚くする必要が生じるため、表面平均粗さＲａが大きくなる。その結果、記録再生時における磁気ヘッド浮上高さを十分に低くすることができなくなり、高記録密度化が難しくなる。
またＦｅとＣｏの合計含有率が上記範囲を越えると、十分な低ノイズ化が難しくなるため好ましくない。
Ｆｅの含有率（ａ）が上記範囲未満であると、飽和磁束密度が小さくなり軟磁性下地膜２を厚くする必要が生じるため、表面平均粗さＲａ大きくなる。その結果、記録再生時における磁気ヘッド浮上高さを十分に低くすることができなくなり、高記録密度化が難しくなる。
またＦｅの含有率が上記範囲を越えると、十分な低ノイズ化が難しくなるため好ましくない。
Ｍの含有率（ｃ）が上記範囲未満であると、軟磁性下地膜２によるノイズ低減効果が低くなるため好ましくない。またＭの含有率が上記範囲を越えると、軟磁性下地膜２全体が非晶質になり、ノイズ特性が劣化するおそれがあるため好ましくない。
Ｎの含有率（ｆ）が上記範囲未満であると、軟磁性下地膜２の結晶粒径が大きくなりやすくなる。またＮの含有率が上記範囲を越えると、軟磁性下地膜２の飽和磁束密度が低くなるため好ましくない。
【００１１】
Ｘ1の含有率（ｄ）が上記範囲未満であると、結晶粒を微細化する効果が低下し、結晶粒径が大きくなりノイズが増加する。
またＸ1の含有率が上記範囲を越えると、軟磁性下地膜２の磁化が不十分となりやすくなる。また軟磁性下地膜２から発生する媒体ノイズが増加するため好ましくない。
Ｘ2の含有率（ｅ）が上記範囲未満であると、結晶粒が大きくなり媒体ノイズが増加する。
Ｘ2の含有率が上記範囲を越えると、軟磁性下地膜２の磁化が不十分となりやすくなる。また軟磁性下地膜２から発生する媒体ノイズが増加するため好ましくない。
【００１２】
軟磁性下地膜２は、Ｆｅを主成分する微細結晶と、該微細結晶よりもＭとＮ（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏのうち１種または２種以上）を多く含有する非晶質相とからなるものとするのが好ましい。
図２は、微細結晶と非晶質相とを有する軟磁性下地膜２の一例を示すもので、ここに示す例では、軟磁性下地膜２が、多数の微細結晶２ａと、これら微細結晶２ａを隔てる非晶質相２ｂとを有する構造となっている。
この微細結晶２ａの平均粒径は、１３ｎｍ以下となっている。この平均粒径は、１０ｎｍ以下とするのが好ましい。この結晶粒径をこの範囲とすることによって、軟磁性下地膜２および垂直磁性膜４内の磁気クライスターサイズを小さくし、媒体ノイズを低減することができ、記録再生特性を向上させることができる。
【００１３】
微細結晶２ａの平均粒径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察像より求めることができる。すなわちＴＥＭにより観察された微細結晶２ａの画像を、コンピューター上で処理することにより、この微細結晶２ａと同じ面積の円に変換し、この円の直径を、その微細結晶２ａの粒径とする。
同様の手順で複数の微細結晶２ａについて粒径を求め、これら複数の微細結晶２ａの粒径の平均値を平均粒径とする。粒径測定の対象となる微細結晶２ａの数は、１００以上（好ましくは５００以上）とするのが好適である。
【００１４】
微細結晶２ａはｂｃｃ構造をとることが好ましい。微細結晶２ａがｂｃｃ構造をとると、効果的に飽和磁束密度を高めることができるためである。また、微細結晶２ａでは（１１０）面が優先配向していることが好ましい。結晶構造および配向面はＸ線回折法（ＸＲＤ）にて判別することができる。
【００１５】
軟磁性下地膜２の飽和磁束密度Ｂｓは、１Ｔ以上（好ましくは１．４Ｔ以上、さらに好ましくは１．６Ｔ以上）であることが好ましい。飽和磁束密度Ｂｓが上記範囲未満であると、軟磁性下地膜２の膜厚を厚くする必要が生じ、表面平均粗さＲａが大きくなったり、生産性が悪化するため好ましくない。
【００１６】
軟磁性下地膜２の飽和磁束密度Ｂｓと軟磁性下地膜２の膜厚ｔとの積Ｂｓ・ｔは、５０Ｔ・ｎｍ以上（好ましくは１００Ｔ・ｎｍ以上）であることが好ましい。このＢｓ・ｔが５０Ｔ・ｎｍ未満であると、再生波形がいわゆる矩形波でなく歪みをもつものとなり、記録再生特性が悪化するため好ましくない。
【００１７】
軟磁性下地膜２は、表面（垂直磁性膜４側の面）の一部または全面が酸化されている構成とすることができる。
この酸化部分（酸化層）の厚さは３ｎｍ以下（好ましくは２．５ｎｍ以下、より好ましくは２ｎｍ以下）であることが好ましい。
この酸化部分の厚さが３ｎｍを越えると、この上に設けられる配向制御膜３の配向を乱し、記録再生特性の劣化を招くため好ましくない。またこの厚さが３ｎｍを越えると、軟磁性下地膜２の表面酸化が過剰になり、表面平均粗さＲａが大きくなる（例えば２ｎｍを越える値となる）。その結果、記録再生時における磁気ヘッド浮上高さを十分に低くすることができなくなり、高記録密度化が難しくなる。
軟磁性下地膜２が酸化された状態はオージェ電子分光法、ＳＩＭＳ法などにより確認することができる。また軟磁性下地膜２表面の酸化部分（酸化層）の厚さは、例えば媒体断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真により求めることができる。
【００１８】
軟磁性下地膜２の保磁力Ｈｃは１００（Ｏｅ）以下（好ましくは３０（Ｏｅ）以下、さらに好ましくは１０（Ｏｅ）以下）とするのが好ましい。
この保磁力Ｈｃが上記範囲を越えると、軟磁性特性が不十分となり、再生波形がいわゆる矩形波でなく歪みをもつものとなるため好ましくない。
また、軟磁性下地膜２の最大透磁率は、１０００〜１００００００（好ましくは１０００００〜５０００００）とするのが好ましい。
最大透磁率が上記範囲未満であると、記録時に磁気記録媒体への書き込みが不十分となり、十分な記録再生特性を得られないおそれがある。なお、透磁率はＣＧＳ単位系で表した値である。
【００１９】
軟磁性下地膜２の表面形状は、磁気記録媒体表面の形状に影響を与えるため、その表面平均粗さＲａを２ｎｍ以下とするのが好ましい。表面平均粗さＲａをこの範囲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。
【００２０】
配向制御膜３は、垂直磁性膜４の配向性や結晶粒径を制御するためのものである。
配向制御膜３は、少なくとも表面側（垂直磁性膜４側）が、ｈｃｐ構造またはｆｃｃ構造をとるものであることが好ましい。
配向制御膜３に用いられるｈｃｐ構造材料としては、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｆのうち１種または２種以上を５０ａｔ以上含有するものを挙げることができる。
なかでも、ＨｆとＲｕのうちいずれかを５０ａｔ％以上含有する合金を用いると、垂直磁性膜４から発生する媒体ノイズを低減することができ、高記録密度化が可能になるため好ましい。特に、Ｒｕを用いると、垂直磁性膜４の垂直配向性を高めることができるため好ましい。
ｈｃｐ構造材料としては、垂直磁性膜４に対する格子の整合性を考慮して、上記材料（Ｔｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｆのうち１種または２種以上）に、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ等を添加した合金を用いることができる。
また結晶粒を微細化するため、上記材料（Ｔｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｆのうち１種または２種以上）にＣ、Ｏ、Ｎ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐを添加した合金を用いることもできる。
配向制御膜３に好適に用いられるｈｃｐ構造材料の具体例としては、Ｒｕ、ＲｕＣｒ、Ｈｆ、ＨｆＢ、Ｒｅを挙げることができる。
【００２１】
配向制御膜３に用いられるｆｃｃ構造材料としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｌのうち１種または２種以上を５０ａｔ以上含有するものを用いることが好ましい。なかでも特に、Ｎｉを用いると、垂直磁性膜４の垂直配向性を高めることができるため好ましい。
またｆｃｃ構造材料としては、垂直磁性膜４に対する格子の整合性を考慮して、上記材料（Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｌのうち１種または２種以上）に、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ等を添加した合金を用いることができる。
また結晶粒を微細化するため、上記材料（Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｌのうち１種または２種以上）に、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐを添加した合金を用いることもできる。
配向制御膜３に好適に用いられるｆｃｃ構造材料の具体例としては、Ｎｉ、ＮｉＣｒＮ、Ｃｕ、ＰｄＢを挙げることができる。
【００２２】
配向制御膜３の厚さは、１〜５０ｎｍ（好ましくは２〜３０ｎｍ、さらに好ましくは２〜２０ｎｍ）とするのが好ましい。
この厚さが上記範囲未満であると、垂直磁性膜４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越えると、垂直磁性膜４において結晶粒子が粗大化し記録再生特性が悪化する。また記録再生特性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、再生信号の分解能が低下する。
【００２３】
垂直磁性膜４は、その磁化容易軸が基板に対して主に垂直に配向した磁性材料からなるものであり、その材料としては、ＣｏＣｒＸ3系、ＣｏＣｒＰｔ系、ＣｏＣｒＴａ系、ＣｏＣｒＰｔＸ3系、ＣｏＰｔＸ3系（Ｘ3：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）の合金を用いるのが好ましい。
特に、垂直磁性膜４の垂直磁気異方性を高めるために、ＣｏＣｒＰｔＸ3系、ＣｏＰｔＸ3系の合金で、Ｐｔ含有率が８〜２４ａｔ％であるものを用いることが好ましい。またＰｔ含有率を１４〜２２ａｔ％とすると、逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）を確実に０以上とすることができ、優れた熱揺らぎ特性を得ることができるため好ましい。
また、垂直磁性膜４には、遷移金属材料（Ｃｏ、Ｃｏ合金、Ｆｅ、Ｆｅ合金など）と貴金属材料（Ｐｄ、Ｐｄ合金、Ｐｔ、Ｐｔ合金）とを多数回にわたって積層した構造を採用できる。
例えば、Ｃｏ、ＣｏＸ4、Ｆｅ、ＦｅＸ4のいずれかからなる層と、Ｐｄ、ＰｄＸ4、Ｐｔ、ＰｔＸ4（Ｘ4：Ｃｒ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｂ、Ｏ、Ｒｕ、Ｓｉのうち１種または２種以上）のいずれかからなる層を多数回にわたって積層した構造を採用することができる。
上記ＣｏＣｒ系、ＣｏＣｒＰｔ系、ＣｏＣｒＴａ系、ＣｏＣｒＰｔＸ3系、ＣｏＰｔＸ3系の合金、積層構造膜材料はいずれも多結晶構造をとるが、本発明の磁気記録媒体では、非晶質構造の垂直磁性膜を適用することもできる。非晶質構造をとる材料としては、希土類元素を含む合金（ＴｂＦｅＣｏ系合金など）を用いることができる。
【００２４】
垂直磁性膜４の逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は、０（Ｏｅ）以上（好ましくは１０００（Ｏｅ）以上）とするのが好適である。この逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）が、この範囲未満であると熱揺らぎ耐性が低下する。
図３に示すように、逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）とは、履歴曲線（ＭＨ曲線）において、磁化が飽和した状態から外部磁場を減少させる過程で、外部磁場が０となる点ａから磁化反転を起こす点ｂまでの距離（Ｏｅ）で表すことができる。
なお、逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は、磁化反転を起こす点ｂが、外部磁場が負となる領域にある場合に正の値をとり（図３を参照）、逆に、点ｂが、外部磁場が正となる領域にある場合に負の値をとる（図４を参照）。
逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）の測定には、軟磁性下地膜２の影響を除くため、基板１、配向制御膜３、垂直磁性膜４、保護膜５のみからなるディスクを用い、このディスクについて、振動式磁気特性測定装置またはカー効果測定装置を用いて測定を行うのが好適である。また磁気記録媒体をそのまま用いて、振動式磁気特性測定装置またはカー効果測定装置により逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）を測定することもできる。
【００２５】
垂直磁性膜４は、成分組成や結晶構造が異なる２以上の層からなる多層構造とすることもできる。例えば、複数の磁性層と各磁性層間に形成された中間層からなり、この中間層がｈｃｐ構造またはｆｃｃ構造をとる構成とすることができる。
これら複数の磁性層は、成分組成や結晶構造の点で互いに同じものであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
中間層の材料としては、磁性層に対する格子の整合性を考慮すると、Ｒｕ（またはＲｅ）に、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｓｉ、Ｂ等を添加した合金；Ｎｉに、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｓｉ、Ｂ等を添加した合金；Ｃｏに、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｓｉ、Ｂ等を添加した合金；ＣｏＣｒに、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｓｉ、Ｂ等を添加した合金；Ｎｉを用いることができる。
【００２６】
垂直磁性膜４の保磁力Ｈｃは、３０００（Ｏｅ）以上とするのが好ましい。保磁力Ｈｃがこの範囲未満であると、記録特性、熱揺らぎ特性が劣化するため好ましくない。
【００２７】
垂直磁性膜４においては、結晶粒の平均粒径が４〜１５ｎｍであることが好ましい。この平均粒径がこの範囲未満であると、保磁力低下、熱揺らぎ特性劣化が起こりやすくなる。平均粒径が上記範囲を越えると、媒体ノイズが増加する。
結晶粒の平均粒径は、上述の軟磁性下地膜２における微細結晶２ａの平均粒径と同様にして求めることができる。
【００２８】
垂直磁性膜４の厚さは、５〜５０ｎｍ（特に７〜３０ｎｍ）とするのが好ましい。
この厚さが上記範囲未満である場合には、垂直磁性膜４の結晶配向が不十分となりやすくなり、記録再生特性が劣化する。また厚さが上記範囲を越えると、結晶粒の粗大化が起こりやすくなりノイズが増加し記録再生特性が劣化する。
【００２９】
保護膜５は、垂直磁性膜４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ぎ、かつ磁気ヘッドと媒体の間の潤滑特性を確保するためのものである。保護膜５には、従来公知の材料を使用することが可能であり、例えばＣ、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂の単一組成、またはこれらを主成分とし他元素を含むものが使用可能である。
保護膜５の厚さは、１〜１０ｎｍとするのが好ましい。
【００３０】
潤滑膜６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公知の潤滑剤を使用することができる。その種類および膜厚は、使用される保護膜や潤滑剤の特性に応じて適宜設定することができる。
【００３１】
上記構成の磁気記録媒体を製造するには、図１に示す基板１上に、スパッタ法などにより軟磁性下地膜２を形成し、次いで、必要に応じてこの軟磁性下地膜２の表面に酸化処理を施し、次いで配向制御膜３、垂直磁性膜４を順次スパッタ法などにより形成する。
次いで、スパッタ法や、ＣＶＤ法、イオンビーム法等によって保護膜５を形成した後、ディップコーティング法、スピンコート法などにより潤滑膜６を形成する。
【００３２】
軟磁性下地膜２を形成する際には、上記式(1)〜(3)に示す材料からＮを除いた材料からなるターゲットを用いたスパッタ法を採用し、成膜時に用いる成膜ガスに窒素を含有させる方法をとることができる。この成膜ガスの窒素含有率は０．１〜５０ｖｏｌ％とするのが好ましい。
この窒素含有成膜ガスとしては、窒素とアルゴンからなる混合ガスを用いることができる。窒素を含有する成膜ガスを用いることによって、軟磁性下地膜２を均一に形成することができるようになる。
【００３３】
軟磁性下地膜２の表面に酸化処理を施す場合には、軟磁性下地膜２を形成した後、軟磁性下地膜２を酸素含有ガスに曝す方法や、軟磁性下地膜２を形成する際の成膜用ガス中に酸素を導入する方法をとることができる。
軟磁性下地膜２の表面を酸素含有ガスに曝す場合には、軟磁性下地膜２を、酸素をアルゴンや窒素で希釈した希釈ガスや純酸素に０．３〜２０秒程度接触させる方法をとることができる。また軟磁性下地膜２を大気に曝す方法をとることもできる。
特に、酸素をアルゴンや窒素などのガスで希釈した希釈ガスを用いる場合には、酸素の希釈率を選択することによって、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ため、所望の酸化状態を得ることができる。
また軟磁性下地膜２の成膜用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、成膜過程の一部のみ（または全過程）に、酸素を含有する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。
この軟磁性下地膜２の表面酸化によって、軟磁性下地膜２の表面の磁気的な揺らぎを抑え、この揺らぎに起因するノイズ発生を防ぐとともに、軟磁性下地膜２上に形成される配向制御膜３の結晶粒を微細化してノイズ特性、記録再生特性の改善効果を得ることができる。
また軟磁性下地膜２表面の酸化部分（酸化層）によって、非磁性基板１や軟磁性下地膜２の材料がイオン化して媒体表面に移動するのを阻止し、媒体表面の腐食を防ぐことができる。
【００３４】
軟磁性下地膜２を、微細結晶２ａと非晶質相２ｂとを有するものとする場合には、軟磁性下地膜２を形成した後、熱処理（アニール処理）を施すことによって、境界が鮮明な微細結晶２ａおよび非晶質相２ｂを形成し、ノイズを低減し、記録再生特性をさらに向上させることができる。
アニール処理の温度条件は、２５０℃〜４５０℃とする。このアニール処理温度が２５０℃未満であると、媒体ノイズ低減効果が低くなる。またアニール処理温度が４５０℃を越えると、微細結晶２ａの結晶が粗大化し、ノイズ低減効果が低くなるため好ましくない。
アニール処理の時間は特に制限されないが、２〜５０秒（さらに好ましくは２〜２０秒）とするのが望ましい。
アニール処理後の冷却時間は特に制限されないが、生産性を考えると、５０秒以下（好ましくは２０秒以下）とすることが望ましい。
【００３５】
配向制御膜３を形成する際には、成膜ガスに酸素や窒素を導入することによって、配向制御膜３の表面に酸化膜または窒化膜を形成してもよい。例えば、成膜法としてスパッタ法を用いるならば、配向制御膜３の表面付近を形成する際に、プロセスガスとして、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％）程度混合したガスを用いることによって、上記酸化膜または窒化膜を形成することができる。
【００３６】
垂直磁性膜４を単層構造とする場合には、この垂直磁性膜４を構成する材料からなるターゲットを用いて垂直磁性膜４を形成することができる。
垂直磁性膜４を、遷移金属層と貴金属層からなる多層構造とする場合には、遷移金属（Ｃｏ、Ｃｏ合金）からなる第１のターゲットと、貴金属（Ｐｔ、Ｐｄ等）からなる第２のターゲットを交互に用いて、それぞれのターゲットの材料を交互にスパッタすることにより垂直磁性膜４を構成する。
【００３７】
保護膜５の形成方法としては、カーボンターゲットを用いたスパッタ法や、ＣＶＤ法、イオンビーム法を用いることができる。
また、ＳｉＯ₂やＺｒＯ₂のターゲットを用いたＲＦスパッタ、あるいはＳｉやＺｒのターゲットを用い、プロセスガスとして酸素を含むガスを用いる反応性スパッタによって、ＳｉＯ₂やＺｒＯ₂からなる保護膜５を形成する方法などを適用することができる。
ＣＶＤ法、イオンビーム法を用いる場合には、極めて硬度の高い保護膜５を形成することができ、スパッタ法よりも保護膜５を大幅に薄くすることが可能となるため、記録再生時のスペーシングロスを小さくし、高密度の記録再生を行うことができる。
【００３８】
本実施形態の磁気記録媒体では、軟磁性下地膜２の材料として、以下に示す組成で表されるもののうちいずれかを用いるので、記録再生特性を向上させることができる。
ａＦｅ−ｂＣｏ−ｃＭ−ｄＸ1−ｆＮ・・・(1)
（６０≦ａ＋ｂ≦９０、３０≦ａ≦９０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｄ≦７、３≦ｆ≦３０）
ａＦｅ−ｂＣｏ−ｃＭ−ｅＸ2−ｆＮ・・・(2)
（６０≦ａ＋ｂ≦９０、３０≦ａ≦９０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｅ≦１０、３≦ｆ≦３０）
ａＦｅ−ｂＣｏ−ｃＭ−ｄＸ1−ｅＸ2−ｆＮ・・・(3)
（６０≦ａ＋ｂ≦９０、３０≦ａ≦９０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｄ≦７、０．１≦ｅ≦７、３≦ｆ≦３０）
【００３９】
上記材料を用いることによって、記録再生特性を向上させることができる理由を以下に示す。
窒素には、Ｆｅ合金膜において結晶粒を微細化する効果があるため、窒素の添加によってノイズ低減を図ることができる。
さらに、ＦｅＮ合金に、Ｍ（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏのうち１種または２種以上）を添加することによって、ＭとＮが結合した化合物を生成させることができる。このＭとＮを含む化合物は、粒界に偏析しやすいため、Ｍの添加によって、粒界の形成を促進し、結晶粒を孤立化させ、さらにノイズを低く抑えることができる。
またＸ1（Ｃｒ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｎｉのうち１種または２種以上）は、Ｆｅに固溶し、Ｆｅ合金結晶の成長を抑える性質がある。このため、Ｘ1の添加によって、軟磁性下地膜２において過剰な結晶成長を阻止することができる。
従って、結晶粒の粗大化を防ぎ、ノイズ低減を図ることができる。
またＸ2（Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｏ）は、粒界領域に偏析しやすく、粒界においてＦｅやＭと共有結合する性質があるため、Ｘ2の添加によって、上記共有結合性化合物を含む粒界を形成させることができる。このため、幅が広く、かつ安定な粒界を形成するとともに、過剰な結晶成長を抑制することができる。
従って、結晶粒を微細化、孤立化させ、さらなるノイズ抑制が可能となる。
Ｘ1とＸ2のいずれか１つでも媒体ノイズ低減効果があるが、これら双方を添加することによって、いっそう優れた媒体ノイズ低減効果を得ることができる。
以上の理由により、上記材料を用いることによって、軟磁性下地膜２内の結晶粒径を小さくするとともに、結晶粒を孤立化させ、軟磁性下地膜２に起因するノイズを低減することができる。
また結晶粒を孤立化させることができるため、これら結晶粒間の磁気的相互作用を抑制することができる。このため、軟磁性下地膜２中の磁気クラスターサイズを小さくし、この磁気クラスターに基づくノイズを抑えることができる。
【００４０】
また、軟磁性下地膜２において結晶粒を微細化、孤立化できることから、軟磁性下地膜２の影響下で成長する配向制御膜３、垂直磁性膜４においても結晶粒の微細化、孤立化を図ることができる。このため、さらなる媒体ノイズ低減を図ることができる。
また上記磁気記録媒体では、記録再生時において、磁気ヘッドからの磁束が垂直磁性膜４、軟磁性下地膜２を通って再び磁気ヘッドに至る閉磁路が形成される。
このように、軟磁性下地膜２と垂直磁性膜４は共通の磁束により磁化されるため、垂直磁性膜４の磁気クラスターサイズは、軟磁性下地膜２の磁気クラスターサイズに影響されるようになる。このため、垂直磁性膜４の磁気クラスターサイズは、軟磁性下地膜２の磁気クラスターサイズと同様、小さくなる。
【００４１】
以上より、本実施形態の磁気記録媒体では、軟磁性下地膜２および垂直磁性膜４において、結晶粒径および磁気クラスターサイズを小さくし、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となる。
なお、磁気クラスターサイズは、磁気間力顕微鏡（ＭＦＭ）により求めることができる。すなわち軟磁性下地膜２を形成した段階の媒体を交流消磁した後、ＭＦＭで磁化状態を測定して、互いにほぼ同じ方向に向いている磁化の集団の直径を磁気クライスターサイズとすることができる。
【００４２】
また本実施形態の磁気記録媒体では、軟磁性下地膜２に、上記式(1)〜(3)に示す材料を用いるので、軟磁性下地膜２において十分な磁化を得ることができる。
このため、軟磁性下地膜２を過大な厚さに形成する必要がなく、生産性の低下を防ぐことができる。また軟磁性下地膜２の表面粗さを小さくし、グライドハイト特性の劣化を防ぐことができる。
【００４３】
また、軟磁性下地膜２を、微細結晶２ａと、微細結晶２ａよりもＭとＮ（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏのうち１種または２種以上）を多く含有する非晶質相２ｂとからなるものとすることによって、幅が広く、かつ安定な非晶質相２ｂを形成し、微細結晶２ａ間の磁気的相互作用を抑え、磁気クライスターサイズを小さくでき、媒体ノイズを小さくすることができる。
非晶質相２ｂが幅広で安定なものとなるのは、ＭとＮが結合した化合物が形成され、この化合物が非晶質相２ｂに偏析するためであると考えられる。
【００４４】
本実施形態の磁気記録媒体の製造方法では、軟磁性下地膜２に、上記式(1)〜(3)に示す材料を用いるので、軟磁性下地膜２、垂直磁性膜４内の結晶粒径を小さくし、軟磁性下地膜２、垂直磁性膜４に起因するノイズを低減することができる。
また軟磁性下地膜２および垂直磁性膜４の磁気クラスターサイズを小さくし、この磁気クラスターに基づくノイズを抑えることができる。
従って、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となる。
【００４５】
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ある。この磁気記録媒体では、軟磁性下地膜２と配向制御膜３との間に、配向制御下地膜７が設けられている点で、上記第１の実施形態の磁気記録媒体と異なる。
配向制御下地膜７には、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｆのうち１種または２種以上を主成分とする材料を用いることができる。
また、配向制御下地膜７の材料としては、Ｂ２構造をなす材料を用いることもできる。
Ｂ２構造をなす材料としては、ＮｉＡｌ、ＦｅＡｌ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒ、ＮｉＴｉ、ＡｌＣｏ、ＡｌＲｕ、ＣｏＴｉのうち１種または２種以上の合金を主成分とするものが使用できる。
また、これらの合金にＣｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｏ、Ｎ等の元素を添加した材料を用いることもできる。
配向制御下地膜７の厚さは、３０ｎｍ以下とするのが好ましい。この厚さが上記範囲を越えると、垂直磁性膜４と軟磁性下地膜２との距離が大きくなるため分解能およびノイズ特性が劣化する。配向制御下地膜７の厚さは、０．１ｎｍ以上とするのが好ましい。
【００４６】
図６は、本発明の磁気記録媒体の第３の実施形態を示すものである。この磁気記録媒体では、配向制御膜３と垂直磁性膜４との間に、非磁性材料からなる非磁性中間膜８が設けられている点で、図１に示す第１の実施形態の磁気記録媒体と異なる。
非磁性中間膜８には、ｈｃｐ構造をとる非磁性材料を用いるのが好ましい。
この材料としては、ＣｏＣｒ合金、ＣｏＣｒＸ5合金、ＣｏＸ5合金（Ｘ5は、Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｂのうち１種または２種以上）を用いるのが好適である。
非磁性中間膜８の厚さは、垂直磁性膜４における磁性粒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の距離が大きくなることによる記録分解能の低下を防ぐため、２０ｎｍ以下（好ましくは１０ｎｍ以下）とするのが好適である。
本実施形態では、非磁性中間膜８を設けることによって、垂直磁性膜４の配向性を向上させ、保磁力Ｈｃを高め、記録再生特性および熱揺らぎ特性をさらに向上させることができる。
【００４７】
図７は、本発明の磁気記録媒体の第４の実施形態を示すものである。この磁気記録媒体では、非磁性基板１と軟磁性下地膜２との間に、磁化容易軸が面内方向に向いた硬磁性膜９と面内下地膜１０が設けられている点で、図１に示す第１の実施形態の磁気記録媒体と異なる。
硬磁性膜９に用いられる材料としては、ＣｏＣｒ合金、特にＣｏＣｒＸ6（Ｘ6は、Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｂのうちから選ばれる１種または２種以上）を用いるのが好適である。またＣｏＳｍ合金を用いてもよい。
硬磁性膜９は、保磁力Ｈｃが１０００（Ｏｅ）以上（好ましくは２０００（Ｏｅ）以上）であることが好ましい。
硬磁性膜９の厚さは、１０〜１５０ｎｍ（好ましくは４０〜８０ｎｍ）とするの好ましい。
硬磁性膜９は、軟磁性下地膜２が基板半径方向の磁壁を形成しないようにするため、基板中心から放射状の方向に磁化され、硬磁性膜９と軟磁性下地膜２が交換結合していることが好ましい。
面内下地膜１０は、硬磁性膜９の直下に設けられ、その材料としては、ＣｒまたはＣｒ合金を挙げることができる。
面内下地膜１０に用いられるＣｒ合金の例としては、ＣｒＭｏ系、ＣｒＴｉ系、ＣｒＷ系、ＣｒＭｏ系、ＣｒＶ系、ＣｒＳｉ系、ＣｒＮｂ系の合金を挙げることができる。
【００４８】
硬磁性膜９を設けることによって、軟磁性下地膜２での巨大磁区の形成を抑えることができる。このため、外乱磁場が大きい環境下においてもスパイクノイズの発生を防ぐことができ、エラーレート特性に優れ、高密度記録が可能な磁気記録媒体を得ることができる。
【００４９】
図８は、本発明の磁気記録媒体の第５の実施形態を示すものである。ここに示す磁気記録媒体では、垂直磁性膜４と保護膜５との間に、磁化安定膜１１が設けられている点で図１に示す第１の実施形態の磁気記録媒体と異なる。
磁化安定膜１１の材料としては、Ｆｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅ合金を用いることができる。この材料としては、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など）、ＦｅＣｒ系合金（ＦｅＣｒ、ＦｅＣｒＴｉ、ＦｅＣｒＣｕなど）、ＦｅＴａ系合金（ＦｅＴａ、ＦａＴａＣなど）、ＦｅＣ系合金、ＦｅＮ系合金、ＦｅＳｉ系合金、ＦｅＰ系合金、ＦｅＮｂ系合金、ＦｅＨｆ系合金を挙げることができる。
磁化安定膜１１は、ＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮなどの微細結晶を有する構成とすることができる。また微細結晶がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造とすることもできる。
磁化安定膜１１には、Ｃｏを８０ａｔ％以上含有し、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ等のうち少なくとも１種以上を含有するＣｏ合金を用いることもできる。
例えば、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＣｒ、ＣｏＺｒＭｏなどを好適なものとして挙げることができる。
磁化安定膜１１の保磁力Ｈｃは１００（Ｏｅ）以下（好ましくは５０（Ｏｅ）以下）とするのが好ましい。
磁化安定膜１１の飽和磁束密度Ｂｓは、０．４Ｔ以上（好ましくは１Ｔ以上）とするのが好ましい。
また、磁化安定膜１１の飽和磁束密度膜厚積Ｂｓ・ｔは７．２Ｔ・ｎｍ以下であること好ましい。このＢｓ・ｔが上記範囲を越えると再生出力が低下するため好ましくない。
また磁化安定膜１１の最大透磁率は、１０００〜１００００００（好ましくは１００００〜５０００００）とするのが好ましい。
磁化安定膜１１は、構成材料が部分的または完全に酸化された構成とすることができる。すなわち磁化安定膜１１の表面（保護膜５側または垂直磁性膜４側の面）およびその近傍において、構成材料が部分的または全体的に酸化された構成とすることができる。
【００５０】
本実施形態では、磁化安定膜１１を設けることによって、熱揺らぎ特性の向上、再生出力の増大を図ることができる。
再生出力が増大するのは、磁化安定膜１１によって、垂直磁性膜４の表面における磁化の揺らぎが抑えられることから、漏れ磁束が揺らぎの影響を受けなくなるためであると考えられる。
熱揺らぎ特性が向上するのは、磁化安定膜１１によって、垂直磁性膜４の垂直方向の磁化と、軟磁性下地膜２および磁化安定膜１１の面内方向の磁化が、閉磁路を形成するようになり、垂直磁性膜４の磁化がより強固に垂直方向に固定されるためであると考えられる。
また磁化安定膜１１の表面が酸化された構成とする場合には、磁化安定膜１１の表面の磁気的な揺らぎを抑えることができるため、この磁気的な揺らぎに起因するノイズを低減し、磁気記録媒体の記録再生特性を改善することができる。
【００５１】
図９は、本発明に係る磁気記録再生装置の一例を示す構成図である。
この図に示す磁気記録再生装置は、上記構成の磁気記録媒体２０と、この磁気記録媒体２０を回転駆動させる媒体駆動部２１と、磁気記録媒体２０に対して情報の記録再生を行う磁気ヘッド２２と、磁気ヘッド２２を駆動させるヘッド駆動部２３と、記録再生信号処理系２４とを備えている。
記録再生信号系２４は、入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド２２に送ったり、磁気ヘッド２２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。
【００５２】
磁気ヘッド２２としては、単磁極ヘッドを用いることができる。
図１０は、単磁極ヘッドの一例を示すもので、単磁極ヘッド２２は、磁極２５と、コイル２６とから概略構成されている。磁極２５は、幅の狭い主磁極２７と幅広の補助磁極２８とを有する側面視略コ字状に形成され、主磁極２７は、記録時に垂直磁性膜４に印加される磁界を発生し、再生時に垂直磁性膜４からの磁束を検出することができるようになっている。
【００５３】
単磁極ヘッド２２を用いて、磁気記録媒体２０への記録を行う際には、主磁極２７の先端から発せられた磁束が、垂直磁性膜４を、基板１に対しほぼ垂直な方向に磁化させる。
この際、磁気記録媒体２０には軟磁性下地膜２が設けられているため、単磁極ヘッド２２の主磁極２７からの磁束は、垂直磁性膜４、軟磁性下地膜２を通って補助磁極２８に至る閉磁路を形成する。
この閉磁路が単磁極ヘッド２２と磁気記録媒体２０との間に形成されることにより、磁束の出入りの効率が増し、高密度の記録再生が可能になる。
なお、軟磁性下地膜２と補助磁極２８との間の磁束は、主磁極２７と軟磁性下地膜２との間の磁束とは逆向きになるが、補助磁極２８の面積は主磁極２７に比べて十分に広いので、補助磁極２８からの磁束密度は十分に小さくなり、この補助磁極２８からの磁束により垂直磁性膜４の磁化が影響を受けることはない。
また本発明では、磁気ヘッドとして、単磁極ヘッド以外のもの、例えば再生部に巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子を備えた複合型薄膜磁気記録ヘッドを用いることもできる。
【００５４】
本実施形態の磁気記録再生装置は、磁気記録媒体２０の軟磁性下地膜２に、上記式(1)〜(3)に示す材料を用いるので、軟磁性下地膜２内の結晶粒を微細化、孤立化し、軟磁性下地膜２に起因するノイズを低減することができる。
また軟磁性下地膜２中の磁気クラスターサイズを小さくし、これによって垂直磁性膜４内の磁気クラスターサイズを小さくすることができる。このため、この磁気クラスターに基づくノイズを抑えることができる。
従って、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となる。
【００５５】
【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１（オハラ社製、外径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、８４Ｆｅ−１３Ｈｆ−３Ｃｒからなるターゲットを用い、アルゴン・窒素混合ガス（窒素含有率５ｖｏｌ％）中で、軟磁性下地膜２（厚さ１００ｎｍ）を形成した。
次いで、軟磁性下地膜２に３５０℃の条件で１０秒間の熱処理（アニール処理）を施した。
軟磁性下地膜２の組成をオージェ電子分光法（ＡＥＳ）を用いて測定したところ、７５Ｆｅ−１１．６Ｈｆ−２．４Ｃｒ−１１Ｎであることが確認された。また透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いてこの軟磁性下地膜２を観察したところ、この軟磁性下地膜２は、多数の微細結晶２ａが非晶質相２ｂによって隔てられた構造となっており、この微細結晶２ａの平均粒径が１０ｎｍであることが確認された。
また振動式磁気特性測定装置（ＶＳＭ）による測定の結果、軟磁性下地膜２の飽和磁束密度Ｂｓは１．５Ｔであり、Ｂｓ・ｔが１５０Ｔ・ｎｍであることがわかった。
次いで、２００℃の条件で、軟磁性下地膜２上に、５０Ｎｉ−５０Ａｌからなる配向制御下地膜７（厚さ８ｎｍ）と、Ｒｕからなる配向制御膜３（厚さ１０ｎｍ）とからなる配向制御膜３を順次形成した。
次いで、６５Ｃｏ−１７Ｃｒ−１６Ｐｔ−２Ｂからなる垂直磁性膜４（厚さ２５ｎｍ）を形成した。
垂直磁性膜４をＴＥＭを用いて観察した結果、平均結晶粒径が９ｎｍであることが明らかになった。
またＫｅｒｒ効果測定装置を用いて垂直磁性膜４の静磁気特性を調べたところ、保磁力は４５７０（Ｏｅ）、逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は７５０（Ｏｅ）であった。
また軟磁性下地膜２、配向制御膜３、垂直磁性膜４を形成する際には、成膜用のプロセスガスとしてアルゴンを用い、その圧力を０．５Ｐａに設定した。
次いで、ＣＶＤ法により保護膜５（厚さ５ｎｍ）を形成した。
次いで、ディップコーティ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６を形成し、磁気記録媒体を得た。
なお上記合金材料の記載において、ａＡ−ｂＢは、ａ（ａｔ％）Ａ−ｂ（ａｔ％）Ｂを示す。例えば６５Ｃｏ−１７Ｃｒ−１６Ｐｔ−２Ｂは、６５ａｔ％Ｃｏ−１７ａｔ％Ｃｒ−１６ａｔ％Ｐｔ−２ａｔ％Ｂ（Ｃｏ含有率６５ａｔ％、Ｃｒ含有率１７ａｔ％、Ｐｔ含有率１６ａｔ％、Ｂ含有率２ａｔ％）を意味する。
【００５６】
（実施例２〜１５）
軟磁性下地膜２の組成を表１に示すとおりとすること以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した（表１を参照）。
【００５７】
（比較例１〜６）
軟磁性下地膜２の組成を表１に示すとおりとすること以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した（表１を参照）。
【００５８】
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、磁気ヘッドとして垂直記録用の単磁極ヘッドを用い、線記録密度６００ｋＦＣＩにて測定を行った。試験結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】

【００６０】
表１より、上記式(1)に示す材料を軟磁性下地膜２に用いた実施例では、比較例に比べ、優れた記録再生特性を示したことがわかる。
【００６１】
（参考例１６〜２６）軟磁性下地膜２の組成を表２に示すとおりとすること以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した（表２を参照）。
【００６２】
（比較例７、８）
軟磁性下地膜２の組成を表２に示すとおりとすること以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した（表２を参照）。
【００６３】
これら参考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。試験結果を表２に示す。
【００６４】
【表２】

【００６５】
表２より、上記式(2)に示す材料を軟磁性下地膜２に用いた参考例では、比較例に比べ、優れた記録再生特性を示したことがわかる。
【００６６】
（実施例２７〜３５）
軟磁性下地膜２の組成を表３に示すとおりとすること以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した（表３を参照）。
これら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結果を表３に示す。
【００６７】
【表３】

【００６８】
表３より、上記式(3)に示す材料を軟磁性下地膜２に用いた実施例では、優れた記録再生特性を示したことがわかる。また式(1)、(2)に示す材料を用いた実施例及び参考例（表１、表２）に比べて、より優れた記録再生特性が得られたことがわかる。
【００６９】
（実施例３６〜３９）
軟磁性下地膜２の飽和磁束密度Ｂｓおよび厚さｔを表４に示すとおりとすること以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した（表４を参照）。
これら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結果を表４に示す。
【００７０】
【表４】

【００７１】
表４より、飽和磁束密度Ｂｓを１Ｔ以上（特に１．４Ｔ以上）とすることによって、優れた記録再生特性を得ることができたことがわかる。
【００７２】
（実施例４０〜４２）
軟磁性下地膜２の飽和磁束密度Ｂｓおよび膜厚ｔを表５に示すとおりとすること以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した（表５を参照）。
これら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結果を表５に示す。
【００７３】
【表５】

【００７４】
表５より、飽和磁束密度Ｂｓと膜厚ｔの積Ｂｓ・ｔを５０Ｔ・ｎｍ以上（特に１００Ｔ・ｎｍ以上）とすることによって、優れた記録再生特性を得ることができたことがわかる。
【００７５】
（実施例４３〜５４）
配向制御下地膜７および配向制御膜３の材料およびその厚さを表６に示すとおりとすること以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した（表６を参照）。
これら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結果を表６に示す。
【００７６】
【表６】

【００７７】
表６より、配向制御膜３に、ｈｃｐ構造またはｆｃｃ構造材料（特にＲｕ、Ｈｆ、Ｒｕ合金、Ｈｆ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金）を用いた構成によって、記録再生特性に優れた磁気記録媒体を得ることができたことがわかる。
【００７８】
（実施例５５〜６３）
垂直磁性膜４の材料およびその厚さを表７に示すとおりとすること以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した（表７を参照）。
これら磁気記録媒体の熱揺らぎ耐性を評価した結果を表７に示す。熱揺らぎ耐性の評価は、７０℃の条件下で線記録密度５０ｋＦＣＩにて書き込みをおこなった後、書き込み後１秒後の再生出力に対する出力の低下率（％／ｄｅｃａｄｅ）を、（Ｓｏ−Ｓ）×１００／（Ｓｏ×３）に基づいて算出した。この式において、Ｓｏは磁気記録媒体に信号記録後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結果を併せて表７に示す。
【００７９】
【表７】

【００８０】
表７より、垂直磁性膜４の厚さを５〜５０ｎｍ（特に７〜３０ｎｍ）とすることによって、優れた記録再生特性が得られたことがわかる。
また垂直磁性膜４にＣｏＣｒＰｔ合金を用いた場合には、Ｐｔ含有率を８〜２４ａｔ％とすることによって、優れた熱揺らぎ耐性が得られることがわかる。
【００８１】
（実施例６４〜６７）
軟磁性下地膜２の表面を酸素含有ガス（曝露ガス）に曝すことによって、軟磁性下地膜２に酸化処理を施すこと以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した。曝露ガスとしては、純酸素（１００％Ｏ₂）、または酸素アルゴン混合ガス（５０ｖｏｌ％Ｏ₂−５０ｖｏｌ％Ａｒ）を用いた。
上記曝露によって軟磁性下地膜２の表面に形成された酸化層の厚さを表８に示す。
これら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結果を表８に示す。
【００８２】
（実施例６８）
軟磁性下地膜２を形成する際に、プロセスガス（成膜ガス）として、Ａｒ（１００％）を用い、次いで酸素アルゴン混合ガス（混合比：１０ｖｏｌ％Ｏ₂−９０ｖｏｌ％Ａｒ）を用いること以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した（表８を参照）。
酸素アルゴン混合ガスの使用によって、軟磁性下地膜２の表面付近に酸化層が形成された。この酸化層の厚さを表８に併せて示す。
この磁気記録媒体について、記録再生特性を評価した結果を表８に示す。
【００８３】
【表８】

【００８４】
表８より、軟磁性下地膜２の酸化によって、優れた記録再生特性が得られたことがわかる。
【００８５】
（実施例６９〜７６）
配向制御膜３と垂直磁性膜４との間に非磁性中間膜８を設けること以外は実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した（表９を参照）。
これら実施例の磁気記録媒体について、記録再生特性および熱揺らぎ耐性を評価した結果を表９に示す。
【００８６】
【表９】

【００８７】
表９より、非磁性中間膜８を設けることによって、記録再生特性、熱揺らぎ耐性を向上させることができたことがわかる。
特に、非磁性中間膜８の厚さを２０ｎｍ以下（特に１０ｎｍ以下）とすることによって、優れた記録再生特性が得られたことがわかる。
【００８８】
（実施例７７〜８１）
非磁性基板１と軟磁性下地膜２との間に硬磁性膜９、面内下地膜１０を設けること以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した（表１０を参照）。
面内下地膜１０には、９４Ｃｒ６Ｍｏを用い、厚さは１５ｎｍとした。
これら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結果を表１０に示す。表１０には、スパイクノイズの有無も併せて示す。
【００８９】
【表１０】

【００９０】
表１０より、硬磁性膜９、面内下地膜１０を設けることによって、スパイクノイズを抑えることができたことがわかる。また十分な記録再生特性を得ることができたことがわかる。
【００９１】
（実施例８２〜８６）
垂直磁性膜４と保護膜５との間に磁化安定膜１１を設けたこと以外は、実施例１に準じて磁気記録媒体を作製した（表１１を参照）。
これら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結果を表１１に示す。
【００９２】
【表１１】

【００９３】
表１１より、磁化安定膜１１を設けることによって、記録再生特性、再生出力、熱揺らぎ耐性を向上させることができたことがわかる。
【００９４】
【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、軟磁性下地膜の材料として、以下に示す組成で表されるもののうちいずれかを用いるので、記録再生特性を向上させることができる。
ａＦｅ−ｂＣｏ−ｃＭ−ｄＸ1−ｆＮ・・・(1)
（６０≦ａ＋ｂ≦９０、３０≦ａ≦９０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｄ≦７、３≦ｆ≦３０）
ａＦｅ−ｂＣｏ−ｃＭ−ｄＸ1−ｅＸ2−ｆＮ・・・(3)
（６０≦ａ＋ｂ≦９０、３０≦ａ≦９０、５≦ｃ≦２０、０．１≦ｄ≦７、０．１≦ｅ≦７、３≦ｆ≦３０）
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気記録媒体の第１の実施形態を示す一部断面図である。
【図２】図１に示す磁気記録媒体の軟磁性下地膜を示す構造図である。
【図３】履歴曲線の一例を示すグラフである。
【図４】履歴曲線の他の例を示すグラフである。
【図５】本発明の磁気記録媒体の第２の実施形態を示す一部断面図である。
【図６】本発明の磁気記録媒体の第３の実施形態を示す一部断面図である。
【図７】本発明の磁気記録媒体の第４の実施形態を示す一部断面図である。
【図８】本発明の磁気記録媒体の第５の実施形態を示す一部断面図である。
【図９】本発明の磁気記録再生装置の一例を示す概略構成図である。
【図１０】図９に示す磁気記録再生装置に使用される磁気ヘッドの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１…非磁性基板、２…軟磁性下地膜、２ａ・・・微細結晶、２ｂ・・・非晶質相、３…配向制御膜、４…垂直磁性膜、５…保護膜、２０…磁気記録媒体、２２…磁気ヘッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic recording medium, a manufacturing method thereof, and a magnetic recording / reproducing apparatus using the magnetic recording medium.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in-plane magnetic recording media in which the easy magnetization axis in a magnetic film is oriented mainly horizontally with respect to a substrate have been widely used.
In the in-plane magnetic recording medium, when the recording density is increased, the bit volume becomes too small, and the recording / reproducing characteristics may be deteriorated due to the thermal fluctuation effect. Further, when the recording density is increased, the medium noise increases due to the influence of the demagnetizing field at the recording bit boundary.
In contrast, a perpendicular magnetic recording medium in which the easy axis of magnetization in the magnetic film is oriented perpendicularly is less affected by the demagnetizing field at the bit boundary even when the recording density is increased, and the recording magnetic domain has a sharp boundary. Therefore, it is possible to reduce the noise, and even if the bit volume is relatively large, the recording density can be increased.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, there has been a demand for higher recording density of magnetic recording media.
For this reason, in order to use a single-pole head with excellent writing ability for a perpendicular magnetic film, a magnetic recording in which a film made of a soft magnetic material called a backing layer is provided between the perpendicular magnetic film as a recording layer and the substrate. A medium has been proposed. In this magnetic recording medium, the efficiency of magnetic flux entering and exiting between the single pole head and the magnetic recording medium can be improved.
However, even when the magnetic recording medium provided with the soft magnetic film (backing layer) is used, the recording / reproducing characteristics are not satisfactory, and a magnetic recording medium excellent in these characteristics has been demanded.
JP-A-2-152208 discloses Co (50 to 75 at%)-M ′ (M ′ = Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W) (4 to 25 at%) — N (1 to 35 at. %) Is proposed to use a soft magnetic film (backing layer).
In general, in a soft magnetic film made of a Co alloy, the saturation magnetization is lowered when the Co content is less than 85 at%, so that the soft magnetic film needs to be thickened, and as a result, the surface roughness becomes rough.
For this reason, the magnetic recording medium has a problem that the flying height of the magnetic head at the time of recording and reproduction cannot be sufficiently lowered, and it is difficult to increase the recording density.
Further, since a thick soft magnetic film is formed, there is a problem that productivity is lowered.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-149628 proposes to suppress the occurrence of sudden spike noise and improve envelope characteristics by providing a soft magnetic underlayer made of FeAlSi or FeTaN alloy.
However, although the envelope characteristics are improved in the above magnetic recording medium, the medium noise caused by the soft magnetic underlayer becomes large, which is not preferable. This is because even if the crystal grains of the soft magnetic underlayer are miniaturized, the magnetic coupling between the crystal grains increases, so that the magnetic cluster size (magnetic coupling particle diameter) increases.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and by reducing medium noise generated from a soft magnetic undercoat film, a magnetic recording medium capable of improving recording / reproduction characteristics and enabling high-density recording / reproduction, and production thereof It is an object to provide a method and a magnetic recording / reproducing apparatus.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
  The magnetic recording medium of the present invention comprises a nonmagnetic substrate, a soft magnetic underlayer made of at least a soft magnetic material, an orientation control film for controlling the orientation of the film immediately above, and an easy axis of magnetization mainly perpendicular to the substrate. And a protective film, and the soft magnetic underlayer includes a material represented by the following composition.
aFe-bCo-cM-dX1-fN
(M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo, one or more, X1 = Cr, Ga, Al, Si, Ni, one or more. However, a, b , C, d, and f are atomic ratios expressed as percentages, and 60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 7, and 3 ≦ f ≦ 30. .)
  MaFurther, the soft magnetic underlayer may include a material represented by the following composition.
aFe-bCo-cM-dX1-eX2-fN
(M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo, one or more, X1 = Cr, Ga, Al, Si, Ni, one or more, X2 = P, C , B, and O, wherein a, b, c, d, e, and f are atomic ratios expressed as percentages, 60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 7, 0.1 ≦ e ≦ 7, 3 ≦ f ≦ 30.)
  The a to f are preferably in the following range.
60 ≦ a + b ≦ 80, 30 ≦ a ≦ 80, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 3, 0.1 ≦ e ≦ 5, 8 ≦ f ≦ 25.
  The soft magnetic underlayer is composed of fine crystals mainly composed of Fe and having an average particle size of 13 nm or less, and M and N (M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo, It is preferable to have a structure composed of an amorphous phase containing a large amount of two or more.
  The fine crystal preferably has a bcc structure.
  The saturation magnetic flux density Bs of the soft magnetic underlayer is preferably 1T or more, and more preferably 1.4T or more.
  In the soft magnetic underlayer, the product Bs · t of the saturation magnetic flux density Bs and the thickness t of the soft magnetic underlayer is preferably 50 T · nm or more, and more preferably 100 T · nm or more.
  The orientation control film can be made of an hcp structure material containing 50% at least of one or more of Ti, Zn, Y, Zr, Ru, Re, Gd, Tb, and Hf.
  The orientation control film can be made of an fcc structure material containing 50% at or more of one or more of Ni, Cu, Pd, Ag, Pt, Ir, Au, and Al.
  The soft magnetic underlayer preferably has a structure in which a part or the entire surface of the perpendicular magnetic film side is oxidized.
  The reverse domain nucleation magnetic field (-Hn) of the perpendicular magnetic film is preferably 0 (Oe) or more.
  The method of manufacturing a magnetic recording medium of the present invention includes a soft magnetic underlayer made of at least a soft magnetic material, an orientation control film for controlling the orientation of the film immediately above, and an easy magnetization axis on the nonmagnetic substrate. A perpendicular magnetic film oriented mainly vertically and a protective film are provided, and the soft magnetic underlayer is formed so as to include a material represented by the following composition.
aFe-bCo-cM-dX1-eX2-fN
(M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo, one or more, X1 = Cr, Ga, Al, Si, Ni, one or more, X2 = P, C , B, and O, wherein a, b, c, d, e, and f are atomic ratios expressed as percentages, 60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 7, 0.1 ≦ e ≦ 7, 3 ≦ f ≦ 30.)
  In the manufacturing method of the present invention, the soft magnetic undercoat film is formed of fine crystals having an average particle diameter of 13 nm or less, which is mainly composed of Fe, and M and N (M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, and V). And an amorphous phase containing a large amount of one or more of Mo).
  In the production method of the present invention, it is preferable that the soft magnetic underlayer is formed by sputtering, and the nitrogen content of the film forming gas used for the film formation is 0.1 to 50 vol%.
  In the present invention, it is preferable to heat-treat the soft magnetic underlayer at 250 ° C. to 450 ° C. after forming the soft magnetic underlayer. The magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention is a magnetic recording / reproducing apparatus comprising a magnetic recording medium and a magnetic head for recording / reproducing information on the magnetic recording medium, wherein the magnetic head is a single pole head, However, on a nonmagnetic substrate, at least a soft magnetic underlayer made of a soft magnetic material, an orientation control film for controlling the orientation of the film immediately above, and a perpendicular magnetic film in which an easy magnetization film is oriented perpendicularly to the substrate And a protective film, and the soft magnetic underlayer includes a material represented by the following composition.
aFe-bCo-cM-dX1-eX2-fN
(M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo, one or more, X1 = Cr, Ga, Al, Si, Ni, one or more, X2 = P, C , B, and O, wherein a, b, c, d, e, and f are atomic ratios expressed as percentages, 60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 7, 0.1 ≦ e ≦ 7, 3 ≦ f ≦ 30.)
  The soft magnetic underlayer is composed of fine crystals mainly composed of Fe and having an average particle size of 13 nm or less, and M and N (M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo or more than the fine crystals or It is preferably composed of an amorphous phase containing a large amount of two or more.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a first embodiment of the magnetic recording medium of the present invention. The magnetic recording medium shown here has a soft magnetic underlayer 2, an orientation control layer 3, and a perpendicular on a nonmagnetic substrate 1. A magnetic film 4, a protective film 5, and a lubricating film 6 are sequentially formed.
As the nonmagnetic substrate 1, a metal substrate made of a metal material such as aluminum or an aluminum alloy may be used, or a nonmetal substrate made of a nonmetal material such as glass, ceramic, silicon, silicon carbide, or carbon may be used. Good.
As the glass substrate, there are amorphous glass and crystallized glass, and general-purpose soda lime glass, aluminosilicate glass, and aluminosilicate glass can be used as the alumofas glass. Further, as the crystallized glass, lithium-based crystallized glass can be used. As the ceramic substrate, a sintered body mainly composed of general-purpose aluminum oxide, aluminum nitride, silicon nitride, or the like, or a fiber reinforced material thereof can be used.
As the nonmagnetic substrate 1, the above-described metal substrate or a nonmetal substrate having a NiP film formed by plating or sputtering may be used.
Since the surface shape of the nonmagnetic substrate 1 affects the shape of the medium surface, the surface roughness Ra of the nonmagnetic substrate 1 is set to 2 nm or less in order to reduce the flying height of the magnetic head during recording and reproduction. Is preferred.
By setting the average surface roughness Ra to 2 nm or less, the surface roughness of the magnetic recording medium can be reduced, the flying height of the magnetic head during recording and reproduction can be sufficiently lowered, and the recording density can be increased.
[0007]
The soft magnetic underlayer 2 is provided to increase the vertical component of the magnetic flux from the head and to fix the magnetization of the vertical magnetic layer 4 in a direction perpendicular to the substrate 1.
In the magnetic recording medium of the present embodiment, a configuration in which the soft magnetic underlayer 2 includes a material represented by the following composition can be employed.
aFe-bCo-cM-dX1-fN (1)
(M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo, one or more, X1 = Cr, Ga, Al, Si, Ni, one or more. However, a, b , C, d, f are atomic ratios (at%) expressed as percentages, 60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 7, 3 ≦ f ≦ 30.)
It is more preferable that a to f be 60 ≦ a + b ≦ 80, 30 ≦ a ≦ 80, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 3, and 8 ≦ f ≦ 25.
The soft magnetic underlayer 2 is preferably composed mainly of a material represented by the formula (1). The main component means that the component exceeds 50 at%.
Specific examples of the material represented by the formula (1) include FeHfCrN, FeHfAlN, FeHfSiN, FeHfGaN, FeHfCrAlN, FeZrCrN, FeTaCrN, FeNbCrN, FeTiCrN, and FeCoHfCrN.
[0008]
Further, the soft magnetic underlayer 2 may include a material represented by the following composition.
aFe-bCo-cM-eX2-fN (2)
(M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo, one or more, X2 = P, C, B, O, one or more. However, a, b, c , E and f are atomic ratios expressed as percentages, and are 60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ e ≦ 10, 3 ≦ f ≦ 30.)
a to f are more preferably 60 ≦ a + b ≦ 80, 30 ≦ a ≦ 80, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ e ≦ 5, and 8 ≦ f ≦ 25.
The soft magnetic underlayer 2 is preferably composed mainly of a material represented by the formula (2).
Specific examples of the material represented by the formula (2) include FeHfBN, FeHfCN, FeHfPN, FeHfON, FeHfBCN, FeZrBN, FeTaBN, FeNbBN, FeTiBN, and FeHfAlCON.
[0009]
In addition, the soft magnetic underlayer 2 may include a material containing a material represented by the following composition.
aFe-bCo-cM-dX1-eX2-fN (3)
(M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, or one or more of Mo,
X1 = one or more of Cr, Ga, Al, Si, Ni,
X2 = one or more of P, C, B and O.
However, a, b, c, d, e, f are atomic ratios expressed as percentages, 60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 7, 0.1 ≦ e ≦ 7 and 3 ≦ f ≦ 30. )
a to f are more preferably 60 ≦ a + b ≦ 80, 30 ≦ a ≦ 80, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 3, 0.1 ≦ e ≦ 5, and 8 ≦ f ≦ 25. .
The soft magnetic underlayer 2 is preferably composed mainly of a material represented by the formula (3).
Specific examples of the material represented by the formula (3) include FeHfCrBN, FeHfAlBN, FeHfAlPN, FeHfCrAlBN, and FeHfCrBPN.
[0010]
If the total content (a + b) of Fe and Co is less than the above range, the saturation magnetic flux density becomes small and the soft magnetic underlayer 2 needs to be thickened, so that the surface average roughness Ra becomes large. As a result, the flying height of the magnetic head at the time of recording / reproducing cannot be sufficiently lowered, and it becomes difficult to increase the recording density.
Further, if the total content of Fe and Co exceeds the above range, it is not preferable because sufficient noise reduction becomes difficult.
When the Fe content (a) is less than the above range, the saturation magnetic flux density becomes small and the soft magnetic underlayer 2 needs to be thickened, so that the surface average roughness Ra becomes large. As a result, the flying height of the magnetic head at the time of recording / reproducing cannot be sufficiently lowered, and it becomes difficult to increase the recording density.
Further, if the Fe content exceeds the above range, it is difficult to sufficiently reduce noise, which is not preferable.
If the content ratio (c) of M is less than the above range, the noise reduction effect by the soft magnetic underlayer 2 is lowered, which is not preferable. On the other hand, if the M content exceeds the above range, the entire soft magnetic undercoat film 2 becomes amorphous and noise characteristics may be deteriorated.
If the N content (f) is less than the above range, the crystal grain size of the soft magnetic underlayer 2 tends to increase. On the other hand, when the N content exceeds the above range, the saturation magnetic flux density of the soft magnetic underlayer 2 is lowered, which is not preferable.
[0011]
When the content ratio (d) of X1 is less than the above range, the effect of refining the crystal grains decreases, the crystal grain size increases, and noise increases.
If the X1 content exceeds the above range, the magnetization of the soft magnetic underlayer 2 tends to be insufficient. Further, the medium noise generated from the soft magnetic underlayer 2 increases, which is not preferable.
When the content ratio (e) of X2 is less than the above range, the crystal grains become large and medium noise increases.
If the content of X2 exceeds the above range, the magnetization of the soft magnetic underlayer 2 tends to be insufficient. Further, the medium noise generated from the soft magnetic underlayer 2 increases, which is not preferable.
[0012]
The soft magnetic underlayer 2 includes fine crystals containing Fe as a main component, and M and N (M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo or one or more of them) than the fine crystals. It is preferable to consist of an amorphous phase containing a large amount.
FIG. 2 shows an example of a soft magnetic underlayer 2 having fine crystals and an amorphous phase. In the example shown here, the soft magnetic underlayer 2 includes a large number of fine crystals 2a and these fine crystals 2a. And an amorphous phase 2b separating the two.
The average grain size of the fine crystals 2a is 13 nm or less. The average particle size is preferably 10 nm or less. By setting the crystal grain size within this range, the magnetic cryster size in the soft magnetic underlayer film 2 and the perpendicular magnetic film 4 can be reduced, medium noise can be reduced, and recording / reproducing characteristics can be improved. .
[0013]
The average particle diameter of the fine crystal 2a can be obtained from an observation image obtained by a transmission electron microscope (TEM). That is, the image of the fine crystal 2a observed by the TEM is converted into a circle having the same area as the fine crystal 2a by processing on a computer, and the diameter of the circle is set as the particle diameter of the fine crystal 2a.
The particle diameter is obtained for the plurality of fine crystals 2a in the same procedure, and the average value of the particle diameters of the plurality of fine crystals 2a is defined as the average particle diameter. The number of fine crystals 2a to be subjected to particle size measurement is preferably 100 or more (preferably 500 or more).
[0014]
The fine crystal 2a preferably has a bcc structure. This is because when the fine crystal 2a has a bcc structure, the saturation magnetic flux density can be effectively increased. In the fine crystal 2a, the (110) plane is preferably preferentially oriented. The crystal structure and orientation plane can be discriminated by X-ray diffraction (XRD).
[0015]
The saturation magnetic flux density Bs of the soft magnetic underlayer 2 is preferably 1T or more (preferably 1.4T or more, more preferably 1.6T or more). When the saturation magnetic flux density Bs is less than the above range, it is necessary to increase the film thickness of the soft magnetic underlayer 2, which is not preferable because the surface average roughness Ra is increased and the productivity is deteriorated.
[0016]
The product Bs · t of the saturation magnetic flux density Bs of the soft magnetic underlayer 2 and the film thickness t of the soft magnetic underlayer 2 is preferably 50 T · nm or more (preferably 100 T · nm or more). If the Bs · t is less than 50 T · nm, the reproduced waveform is not a so-called rectangular wave but has a distortion, which is not preferable because the recording / reproducing characteristics deteriorate.
[0017]
The soft magnetic underlayer 2 can be configured such that a part of or the entire surface (surface on the perpendicular magnetic film 4 side) is oxidized.
The thickness of the oxidized portion (oxide layer) is preferably 3 nm or less (preferably 2.5 nm or less, more preferably 2 nm or less).
If the thickness of the oxidized portion exceeds 3 nm, the orientation of the orientation control film 3 provided thereon is disturbed, and recording / reproduction characteristics are deteriorated. On the other hand, when the thickness exceeds 3 nm, the surface oxidation of the soft magnetic underlayer 2 becomes excessive, and the surface average roughness Ra increases (for example, a value exceeding 2 nm). As a result, the flying height of the magnetic head at the time of recording / reproducing cannot be sufficiently lowered, and it becomes difficult to increase the recording density.
The state in which the soft magnetic underlayer 2 is oxidized can be confirmed by Auger electron spectroscopy, SIMS, or the like. Further, the thickness of the oxidized portion (oxide layer) on the surface of the soft magnetic underlayer 2 can be obtained, for example, by a transmission electron microscope (TEM) photograph of the medium cross section.
[0018]
The coercive force Hc of the soft magnetic underlayer 2 is preferably 100 (Oe) or less (preferably 30 (Oe) or less, more preferably 10 (Oe) or less).
If the coercive force Hc exceeds the above range, the soft magnetic characteristics are insufficient, and the reproduced waveform is not a so-called rectangular wave but has distortion, which is not preferable.
The maximum magnetic permeability of the soft magnetic underlayer 2 is preferably 1000 to 1000000 (preferably 100000 to 500000).
When the maximum magnetic permeability is less than the above range, writing to the magnetic recording medium becomes insufficient at the time of recording, and sufficient recording / reproducing characteristics may not be obtained. The magnetic permeability is a value expressed in the CGS unit system.
[0019]
Since the surface shape of the soft magnetic underlayer 2 affects the shape of the magnetic recording medium surface, the surface average roughness Ra is preferably 2 nm or less. By setting the surface average roughness Ra within this range, the surface unevenness of the magnetic recording medium can be reduced, the flying height of the magnetic head during recording and reproduction can be sufficiently lowered, and the recording density can be increased.
[0020]
The orientation control film 3 is for controlling the orientation and crystal grain size of the perpendicular magnetic film 4.
It is preferable that at least the surface side (perpendicular magnetic film 4 side) of the orientation control film 3 has an hcp structure or an fcc structure.
Examples of the hcp structure material used for the orientation control film 3 include those containing one or more of Ti, Zn, Y, Zr, Ru, Re, Gd, Tb, and Hf in an amount of 50 at or more.
Among these, it is preferable to use an alloy containing at least 50 at% of Hf and Ru because medium noise generated from the perpendicular magnetic film 4 can be reduced and a high recording density can be achieved. In particular, it is preferable to use Ru because the perpendicular orientation of the perpendicular magnetic film 4 can be improved.
As the hcp structure material, considering the lattice matching with the perpendicular magnetic film 4, the above materials (one or more of Ti, Zn, Y, Zr, Ru, Re, Gd, Tb, and Hf) are used. An alloy to which Co, Cr, Fe, Ni, or the like is added can be used.
In addition, in order to refine crystal grains, C, O, N, Si, B, P is added to the above materials (one or more of Ti, Zn, Y, Zr, Ru, Re, Gd, Tb, Hf) An alloy to which is added can also be used.
Specific examples of the hcp structure material suitably used for the orientation control film 3 include Ru, RuCr, Hf, HfB, and Re.
[0021]
As the fcc structure material used for the orientation control film 3, it is preferable to use a material containing one or more of Ni, Cu, Pd, Ag, Pt, Ir, Au, and Al at least 50 at. In particular, it is preferable to use Ni because the vertical orientation of the perpendicular magnetic film 4 can be improved.
Further, as the fcc structure material, considering the lattice matching with the perpendicular magnetic film 4, the above materials (one or more of Ni, Cu, Pd, Ag, Pt, Ir, Au, Al) may be used. An alloy to which Co, Cr, Fe, Ni, or the like is added can be used.
In order to refine crystal grains, C, O, N, Si, B, and P are added to the above materials (one or more of Ni, Cu, Pd, Ag, Pt, Ir, Au, and Al). An added alloy can also be used.
Specific examples of the fcc structure material suitably used for the orientation control film 3 include Ni, NiCrN, Cu, and PdB.
[0022]
The thickness of the orientation control film 3 is preferably 1 to 50 nm (preferably 2 to 30 nm, more preferably 2 to 20 nm).
If the thickness is less than the above range, the vertical orientation in the perpendicular magnetic film 4 is lowered, and the recording / reproducing characteristics and the resistance to thermal fluctuation are deteriorated.
On the other hand, if the thickness exceeds the above range, crystal grains become coarse in the perpendicular magnetic film 4 and the recording / reproducing characteristics deteriorate. Further, since the distance between the magnetic head and the soft magnetic underlayer 2 at the time of recording / reproducing characteristics is increased, the resolution of the reproduced signal is lowered.
[0023]
The perpendicular magnetic film 4 is made of a magnetic material whose easy magnetization axis is oriented mainly perpendicularly to the substrate. The material is CoCrX3, CoCrPt, CoCrTa, CoCrPtX3, CoPtX3 (X3). : Ta, Zr, Nb, Cu, Re, Ni, Mn, Ge, Si, O, N, and B alloy are preferably used.
In particular, in order to increase the perpendicular magnetic anisotropy of the perpendicular magnetic film 4, it is preferable to use a CoCrPtX3 series or CoPtX3 series alloy having a Pt content of 8 to 24 at%. Further, it is preferable that the Pt content is 14 to 22 at% because the reverse magnetic domain nucleation magnetic field (-Hn) can be surely set to 0 or more and excellent thermal fluctuation characteristics can be obtained.
The perpendicular magnetic film 4 can employ a structure in which a transition metal material (Co, Co alloy, Fe, Fe alloy, etc.) and a noble metal material (Pd, Pd alloy, Pt, Pt alloy) are laminated many times.
For example, a layer made of any one of Co, CoX4, Fe, and FeX4 and Pd, PdX4, Pt, and PtX4 (X4: one or more of Cr, Pt, Ta, B, O, Ru, and Si) A structure in which any one of the layers is laminated many times can be employed.
The above CoCr-based, CoCrPt-based, CoCrTa-based, CoCrPtX3-based alloy and CoPtX3-based alloy film materials have a polycrystalline structure. However, in the magnetic recording medium of the present invention, an amorphous structure perpendicular magnetic film is applied. You can also As a material having an amorphous structure, an alloy containing a rare earth element (such as a TbFeCo alloy) can be used.
[0024]
The reverse magnetic domain nucleation magnetic field (-Hn) of the perpendicular magnetic film 4 is preferably 0 (Oe) or more (preferably 1000 (Oe) or more). When this reverse domain nucleation magnetic field (-Hn) is less than this range, the thermal fluctuation resistance decreases.
As shown in FIG. 3, the reverse domain nucleation magnetic field (−Hn) is a hysteresis curve (MH curve) from the point a at which the external magnetic field becomes 0 in the process of decreasing the external magnetic field from the saturation state. It can be represented by the distance (Oe) to the point b that causes magnetization reversal.
The reverse domain nucleation magnetic field (-Hn) takes a positive value when the point b causing magnetization reversal is in a region where the external magnetic field is negative (see FIG. 3). It takes a negative value when the external magnetic field is in a positive region (see FIG. 4).
In order to eliminate the influence of the soft magnetic underlayer 2, a disk consisting only of the substrate 1, the orientation control film 3, the perpendicular magnetic film 4, and the protective film 5 is used for measuring the reverse magnetic domain nucleation magnetic field (−Hn). Is preferably measured using a vibration type magnetic property measuring device or a Kerr effect measuring device. In addition, using the magnetic recording medium as it is, the reverse domain nucleation magnetic field (-Hn) can also be measured by a vibration magnetic characteristic measuring device or a Kerr effect measuring device.
[0025]
The perpendicular magnetic film 4 may have a multilayer structure including two or more layers having different component compositions and crystal structures. For example, it can be constituted by a plurality of magnetic layers and intermediate layers formed between the respective magnetic layers, and this intermediate layer can have an hcp structure or an fcc structure.
The plurality of magnetic layers may be the same or different from each other in terms of component composition and crystal structure.
As the material of the intermediate layer, in consideration of lattice matching with the magnetic layer, an alloy in which Co, Cr, Fe, Ni, C, O, N, Si, B or the like is added to Ru (or Re); Ni Alloy with addition of Co, Cr, Fe, C, O, N, Si, B, etc .; Alloy with addition of Cr, Fe, Ni, C, O, N, Si, B, etc. to Co; Fe to CoCr An alloy to which Ni, C, O, N, Si, B or the like is added; Ni can be used.
[0026]
The coercive force Hc of the perpendicular magnetic film 4 is preferably 3000 (Oe) or more. If the coercive force Hc is less than this range, the recording characteristics and thermal fluctuation characteristics deteriorate, which is not preferable.
[0027]
In the perpendicular magnetic film 4, the average grain size of the crystal grains is preferably 4 to 15 nm. When this average particle size is less than this range, the coercive force is lowered and the thermal fluctuation characteristics are easily deteriorated. When the average particle size exceeds the above range, the medium noise increases.
The average grain size of the crystal grains can be obtained in the same manner as the average grain size of the fine crystals 2a in the soft magnetic underlayer 2 described above.
[0028]
The thickness of the perpendicular magnetic film 4 is preferably 5 to 50 nm (particularly 7 to 30 nm).
When the thickness is less than the above range, the crystal orientation of the perpendicular magnetic film 4 tends to be insufficient, and the recording / reproducing characteristics are deteriorated. On the other hand, if the thickness exceeds the above range, the crystal grains are likely to be coarsened, increasing noise and deteriorating the recording / reproducing characteristics.
[0029]
The protective film 5 prevents corrosion of the perpendicular magnetic film 4, prevents damage to the surface of the medium when the magnetic head comes into contact with the medium, and ensures lubrication characteristics between the magnetic head and the medium. A conventionally known material can be used for the protective film 5, for example, C, SiO₂, ZrO₂These can be used, or those containing these as a main component and containing other elements.
The thickness of the protective film 5 is preferably 1 to 10 nm.
[0030]
A known lubricant such as perfluoropolyether, fluorinated alcohol, or fluorinated carboxylic acid can be used for the lubricating film 6. The kind and film thickness can be appropriately set according to the characteristics of the protective film and lubricant used.
[0031]
In order to manufacture the magnetic recording medium having the above structure, a soft magnetic underlayer 2 is formed on the substrate 1 shown in FIG. 1 by sputtering or the like, and then the surface of the soft magnetic underlayer 2 is oxidized as necessary. Then, the orientation control film 3 and the perpendicular magnetic film 4 are sequentially formed by a sputtering method or the like.
Next, after forming the protective film 5 by sputtering, CVD, ion beam, or the like, the lubricating film 6 is formed by dip coating, spin coating, or the like.
[0032]
When the soft magnetic underlayer 2 is formed, a sputtering method using a target made of a material obtained by removing N from the materials shown in the above formulas (1) to (3) is adopted, and a film forming gas used for film formation is used. A method of containing nitrogen can be employed. The nitrogen content of the film forming gas is preferably 0.1 to 50 vol%.
As this nitrogen-containing film forming gas, a mixed gas composed of nitrogen and argon can be used. By using a film-forming gas containing nitrogen, the soft magnetic underlayer 2 can be formed uniformly.
[0033]
When the surface of the soft magnetic underlayer 2 is oxidized, after the soft magnetic underlayer 2 is formed, the soft magnetic underlayer 2 is exposed to an oxygen-containing gas, or the soft magnetic underlayer 2 is formed. A method of introducing oxygen into the deposition gas can be employed.
When the surface of the soft magnetic underlayer 2 is exposed to an oxygen-containing gas, the soft magnetic underlayer 2 is brought into contact with a diluted gas obtained by diluting oxygen with argon or nitrogen or pure oxygen for about 0.3 to 20 seconds. be able to. A method of exposing the soft magnetic underlayer 2 to the atmosphere can also be employed.
In particular, when a dilution gas obtained by diluting oxygen with a gas such as argon or nitrogen is used, the degree of oxidation of the surface of the soft magnetic underlayer 2 can be easily adjusted by selecting the oxygen dilution rate. The oxidation state can be obtained.
When oxygen is introduced into the gas for forming the soft magnetic underlayer 2, for example, if a sputtering method is used as a film forming method, oxygen is contained only in part (or all) of the film forming process. Sputtering may be performed using a process gas. As this process gas, for example, a gas in which oxygen is mixed in an amount of 0.05% to 50% (preferably 0.1 to 20%) by volume with argon is suitably used.
The surface oxidation of the soft magnetic underlayer 2 suppresses magnetic fluctuations on the surface of the soft magnetic underlayer 2, prevents noise from being generated due to the fluctuations, and forms an orientation control film formed on the soft magnetic underlayer 2. The effect of improving noise characteristics and recording / reproducing characteristics can be obtained by refining the crystal grains 3.
Further, the oxidized portion (oxide layer) on the surface of the soft magnetic underlayer 2 prevents the material of the nonmagnetic substrate 1 and the soft magnetic underlayer 2 from being ionized and moved to the medium surface, thereby preventing corrosion of the medium surface. it can.
[0034]
When the soft magnetic underlayer 2 has the fine crystals 2a and the amorphous phase 2b, the boundary is clear by performing a heat treatment (annealing) after the soft magnetic underlayer 2 is formed. The fine crystal 2a and the amorphous phase 2b can be formed, noise can be reduced, and the recording / reproducing characteristics can be further improved.
The temperature condition for the annealing treatment is 250 ° C. to 450 ° C. When the annealing temperature is less than 250 ° C., the effect of reducing the medium noise becomes low. On the other hand, if the annealing temperature exceeds 450 ° C., the crystal of the fine crystal 2a becomes coarse and the noise reduction effect becomes low, which is not preferable.
The annealing time is not particularly limited, but is preferably 2 to 50 seconds (more preferably 2 to 20 seconds).
The cooling time after the annealing treatment is not particularly limited, but considering productivity, it is desirable to set it to 50 seconds or less (preferably 20 seconds or less).
[0035]
When forming the orientation control film 3, an oxide film or a nitride film may be formed on the surface of the orientation control film 3 by introducing oxygen or nitrogen into the deposition gas. For example, if a sputtering method is used as the film forming method, when forming the vicinity of the surface of the alignment control film 3, oxygen is used as a process gas in a volume ratio of 0.05 to 50% (preferably 0.1 to 0.1%). The oxide film or the nitride film is formed by using a gas mixed with about 20%) or a gas mixed with argon in a volume ratio of about 0.01 to 20% (preferably 0.02 to 10%). Can do.
[0036]
When the perpendicular magnetic film 4 has a single layer structure, the perpendicular magnetic film 4 can be formed using a target made of a material constituting the perpendicular magnetic film 4.
When the perpendicular magnetic film 4 has a multilayer structure composed of a transition metal layer and a noble metal layer, a first target composed of a transition metal (Co, Co alloy) and a second target composed of a noble metal (Pt, Pd, etc.). The perpendicular magnetic film 4 is formed by alternately sputtering the target materials alternately using the targets.
[0037]
As a method for forming the protective film 5, a sputtering method using a carbon target, a CVD method, or an ion beam method can be used.
In addition, SiO₂And ZrO₂SiO sputtering by using a target of Si or reactive sputtering using Si or Zr target and a gas containing oxygen as a process gas.₂And ZrO₂A method of forming the protective film 5 made of or the like can be applied.
When the CVD method or ion beam method is used, the protective film 5 having extremely high hardness can be formed, and the protective film 5 can be made much thinner than the sputtering method. Pacing loss can be reduced and high-density recording / reproduction can be performed.
[0038]
In the magnetic recording medium of the present embodiment, any one of the materials represented by the following compositions is used as the material of the soft magnetic underlayer 2, so that the recording / reproducing characteristics can be improved.
aFe-bCo-cM-dX1-fN (1)
(60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 7, 3 ≦ f ≦ 30)
aFe-bCo-cM-eX2-fN (2)
(60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ e ≦ 10, 3 ≦ f ≦ 30)
aFe-bCo-cM-dX1-eX2-fN (3)
(60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 7, 0.1 ≦ e ≦ 7, 3 ≦ f ≦ 30)
[0039]
The reason why the recording / reproducing characteristics can be improved by using the above materials will be described below.
Since nitrogen has the effect of refining crystal grains in the Fe alloy film, the addition of nitrogen can reduce noise.
Further, by adding M (one or more of Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, and Mo) to the FeN alloy, a compound in which M and N are combined can be generated. Since the compound containing M and N is easily segregated at the grain boundary, the addition of M can promote the formation of the grain boundary, isolate the crystal grain, and further suppress the noise.
X1 (one or more of Cr, Ga, Al, Si, and Ni) has the property of being dissolved in Fe and suppressing the growth of Fe alloy crystals. For this reason, excessive crystal growth in the soft magnetic underlayer 2 can be prevented by adding X1.
Accordingly, the coarsening of crystal grains can be prevented and noise can be reduced.
X2 (P, C, B, O) is easily segregated in the grain boundary region and has a property of covalently bonding to Fe and M at the grain boundary. Therefore, the grain boundary containing the above-mentioned covalently bonded compound is added by adding X2. Can be formed. For this reason, a wide and stable grain boundary can be formed, and excessive crystal growth can be suppressed.
Therefore, the crystal grains can be refined and isolated to further suppress noise.
Either one of X1 and X2 has a medium noise reduction effect, but by adding both of these, a further excellent medium noise reduction effect can be obtained.
For the above reasons, by using the above materials, the crystal grain size in the soft magnetic underlayer 2 can be reduced, the crystal grains can be isolated, and noise caused by the soft magnetic underlayer 2 can be reduced.
Further, since the crystal grains can be isolated, the magnetic interaction between these crystal grains can be suppressed. For this reason, the magnetic cluster size in the soft magnetic underlayer 2 can be reduced, and noise based on the magnetic cluster can be suppressed.
[0040]
Further, since the crystal grains can be refined and isolated in the soft magnetic underlayer 2, the crystal grains can also be refined and isolated in the orientation control film 3 and the perpendicular magnetic film 4 grown under the influence of the soft magnetic underlayer 2. Can be planned. For this reason, further media noise reduction can be achieved.
In the magnetic recording medium, a closed magnetic path is formed in which the magnetic flux from the magnetic head reaches the magnetic head again through the perpendicular magnetic film 4 and the soft magnetic underlayer 2 during recording and reproduction.
Thus, since the soft magnetic underlayer 2 and the perpendicular magnetic layer 4 are magnetized by a common magnetic flux, the magnetic cluster size of the perpendicular magnetic layer 4 is affected by the magnetic cluster size of the soft magnetic underlayer 2. . For this reason, the magnetic cluster size of the perpendicular magnetic film 4 becomes smaller as the magnetic cluster size of the soft magnetic underlayer 2.
[0041]
As described above, in the magnetic recording medium of this embodiment, in the soft magnetic underlayer 2 and the perpendicular magnetic film 4, the crystal grain size and the magnetic cluster size are reduced, the recording / reproducing characteristics are improved, and high-density information recording / reproducing is performed. It becomes possible.
The magnetic cluster size can be obtained by a magnetic force microscope (MFM). That is, after the medium at the stage where the soft magnetic underlayer 2 is formed is subjected to alternating current demagnetization, the magnetization state is measured by the MFM, and the diameter of the group of magnetizations oriented in substantially the same direction can be made the magnetic cryster size. .
[0042]
In the magnetic recording medium of the present embodiment, since the materials represented by the above formulas (1) to (3) are used for the soft magnetic underlayer 2, sufficient magnetization can be obtained in the soft magnetic underlayer 2.
For this reason, it is not necessary to form the soft magnetic underlayer 2 with an excessive thickness, and a reduction in productivity can be prevented. Further, the surface roughness of the soft magnetic underlayer 2 can be reduced, and the deterioration of the glide height characteristics can be prevented.
[0043]
Also, the soft magnetic underlayer 2 contains fine crystals 2a and M and N (M = one or more of Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo) more than the fine crystals 2a. By forming the amorphous phase 2b, the wide and stable amorphous phase 2b can be formed, the magnetic interaction between the fine crystals 2a can be suppressed, and the magnetic crystal size can be reduced. The medium noise can be reduced.
The reason why the amorphous phase 2b becomes wide and stable is considered to be that a compound in which M and N are bonded is formed, and this compound segregates in the amorphous phase 2b.
[0044]
In the method of manufacturing a magnetic recording medium according to the present embodiment, the soft magnetic underlayer 2 is made of the material represented by the above formulas (1) to (3), so that the crystal grain sizes in the soft magnetic underlayer 2 and the perpendicular magnetic film 4 are as follows. , And noise caused by the soft magnetic underlayer 2 and the perpendicular magnetic layer 4 can be reduced.
Moreover, the magnetic cluster size of the soft magnetic underlayer film 2 and the perpendicular magnetic film 4 can be reduced, and noise based on the magnetic cluster can be suppressed.
Therefore, recording / reproduction characteristics can be improved and high-density information can be recorded / reproduced.
[0045]
FIG. 5 shows a second embodiment of the magnetic recording medium of the present invention. This magnetic recording medium is different from the magnetic recording medium of the first embodiment in that an orientation control base film 7 is provided between the soft magnetic base film 2 and the orientation control film 3.
For the orientation control base film 7, a material mainly composed of one or more of Ti, Zn, Y, Zr, Ru, Re, Gd, Tb, and Hf can be used.
Further, as the material of the orientation control base film 7, a material having a B2 structure can also be used.
As a material forming the B2 structure, a material mainly composed of one or more of NiAl, FeAl, CoFe, CoZr, NiTi, AlCo, AlRu, and CoTi can be used.
In addition, materials obtained by adding elements such as Cr, Mo, Si, Mn, W, Nb, Ti, Zr, B, O, and N to these alloys can also be used.
The thickness of the orientation control base film 7 is preferably 30 nm or less. If the thickness exceeds the above range, the distance between the perpendicular magnetic film 4 and the soft magnetic underlayer 2 becomes large, and the resolution and noise characteristics deteriorate. The thickness of the orientation control base film 7 is preferably 0.1 nm or more.
[0046]
FIG. 6 shows a third embodiment of the magnetic recording medium of the present invention. In this magnetic recording medium, the nonmagnetic intermediate film 8 made of a nonmagnetic material is provided between the orientation control film 3 and the perpendicular magnetic film 4, so that the magnetic recording of the first embodiment shown in FIG. Different from the medium.
The nonmagnetic intermediate film 8 is preferably made of a nonmagnetic material having an hcp structure.
As this material, CoCr alloy, CoCrX5 alloy, CoX5 alloy (X5 is one or two of Pt, Ta, Zr, Ru, Nb, Cu, Re, Ni, Mn, Ge, Si, O, N, B) It is preferable to use a seed or more.
The thickness of the nonmagnetic intermediate film 8 prevents deterioration in recording and reproducing characteristics due to the coarsening of magnetic grains in the perpendicular magnetic film 4 and deterioration in recording resolution due to an increase in the distance between the magnetic head and the soft magnetic underlayer 2. , 20 nm or less (preferably 10 nm or less).
In the present embodiment, by providing the nonmagnetic intermediate film 8, the orientation of the perpendicular magnetic film 4 can be improved, the coercive force Hc can be increased, and the recording / reproducing characteristics and the thermal fluctuation characteristics can be further improved.
[0047]
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the magnetic recording medium of the present invention. In this magnetic recording medium, a hard magnetic film 9 and an in-plane underlayer film 10 having an easy axis of magnetization oriented in the in-plane direction are provided between the nonmagnetic substrate 1 and the soft magnetic underlayer film 2. 1 is different from the magnetic recording medium of the first embodiment shown in FIG.
The material used for the hard magnetic film 9 is a CoCr alloy, particularly CoCrX6 (X6 is selected from Pt, Ta, Zr, Nb, Cu, Re, Ni, Mn, Ge, Si, O, N, and B). It is preferable to use one or more). A CoSm alloy may also be used.
The hard magnetic film 9 preferably has a coercive force Hc of 1000 (Oe) or more (preferably 2000 (Oe) or more).
The thickness of the hard magnetic film 9 is preferably 10 to 150 nm (preferably 40 to 80 nm).
The hard magnetic film 9 is magnetized in a radial direction from the center of the substrate so that the soft magnetic under film 2 does not form a domain wall in the radial direction of the substrate, and the hard magnetic film 9 and the soft magnetic under film 2 are exchange coupled. Preferably it is.
The in-plane underlayer film 10 is provided directly below the hard magnetic film 9, and the material thereof may be Cr or Cr alloy.
Examples of the Cr alloy used for the in-plane underlayer film 10 include CrMo-based, CrTi-based, CrW-based, CrMo-based, CrV-based, CrSi-based, and CrNb-based alloys.
[0048]
By providing the hard magnetic film 9, the formation of giant magnetic domains in the soft magnetic underlayer 2 can be suppressed. For this reason, the occurrence of spike noise can be prevented even in an environment with a large disturbance magnetic field, and a magnetic recording medium having excellent error rate characteristics and capable of high density recording can be obtained.
[0049]
FIG. 8 shows a fifth embodiment of the magnetic recording medium of the present invention. The magnetic recording medium shown here differs from the magnetic recording medium of the first embodiment shown in FIG. 1 in that a magnetization stabilizing film 11 is provided between the perpendicular magnetic film 4 and the protective film 5.
As the material of the magnetization stabilizing film 11, an Fe alloy containing 60 at% or more of Fe can be used. Examples of this material include FeCo alloys (FeCo, FeCoV, etc.), FeNi alloys (FeNi, FeNiMo, FeNiCr, FeNiSi, etc.), FeAl alloys (FeAl, FeAlSi, FeAlSiCr, FeAlSiTiRu, etc.), FeCr alloys (FeCr, FeCrTi, etc.). , FeCrCu, etc.), FeTa alloys (FeTa, FaTaC, etc.), FeC alloys, FeN alloys, FeSi alloys, FeP alloys, FeNb alloys, and FeHf alloys.
The magnetization stabilizing film 11 can be configured to have fine crystals such as FeAlO, FeMgO, FeTaN, and FeZrN. A granular structure in which fine crystals are dispersed in a matrix can also be used.
For the magnetization stabilizing film 11, a Co alloy containing 80 at% or more of Co and containing at least one of Zr, Nb, Ta, Cr, Mo and the like can also be used.
For example, CoZr, CoZrNb, CoZrTa, CoZrCr, CoZrMo, etc. can be mentioned as suitable ones.
The coercive force Hc of the magnetization stabilizing film 11 is preferably 100 (Oe) or less (preferably 50 (Oe) or less).
The saturation magnetic flux density Bs of the magnetization stabilizing film 11 is preferably 0.4 T or more (preferably 1 T or more).
In addition, the saturation magnetic flux density film thickness product Bs · t of the magnetization stabilizing film 11 is preferably 7.2 T · nm or less. If this Bs · t exceeds the above range, the reproduction output is lowered, which is not preferable.
The maximum magnetic permeability of the magnetization stabilizing film 11 is preferably 1000 to 1000000 (preferably 10000 to 500000).
The magnetization stabilizing film 11 can be configured such that the constituent material is partially or completely oxidized. That is, the constituent material can be partially or wholly oxidized on the surface of the magnetization stabilizing film 11 (the surface on the protective film 5 side or the perpendicular magnetic film 4 side) and in the vicinity thereof.
[0050]
In the present embodiment, by providing the magnetization stabilizing film 11, it is possible to improve the thermal fluctuation characteristics and increase the reproduction output.
It is considered that the reproduction output is increased because the magnetization stabilizing film 11 suppresses the fluctuation of magnetization on the surface of the perpendicular magnetic film 4 and the leakage magnetic flux is not affected by the fluctuation.
The thermal fluctuation characteristic is improved because the magnetization stabilizing film 11 causes the perpendicular magnetization of the perpendicular magnetic film 4 and the magnetization in the in-plane direction of the soft magnetic underlayer 2 and the magnetization stabilizing film 11 to form a closed magnetic circuit. This is considered to be because the magnetization of the perpendicular magnetic film 4 is more firmly fixed in the vertical direction.
Further, when the surface of the magnetization stabilizing film 11 is oxidized, the magnetic fluctuation of the surface of the magnetization stabilizing film 11 can be suppressed. Therefore, noise caused by this magnetic fluctuation is reduced, and the magnetic The recording / reproducing characteristics of the recording medium can be improved.
[0051]
FIG. 9 is a block diagram showing an example of a magnetic recording / reproducing apparatus according to the present invention.
The magnetic recording / reproducing apparatus shown in this figure includes a magnetic recording medium 20 having the above-described configuration, a medium drive unit 21 that rotationally drives the magnetic recording medium 20, and a magnetic head 22 that records and reproduces information with respect to the magnetic recording medium 20. And a head driving unit 23 for driving the magnetic head 22 and a recording / reproducing signal processing system 24.
The recording / reproducing signal system 24 can process the input data and send the recording signal to the magnetic head 22, or can process the reproducing signal from the magnetic head 22 and output the data.
[0052]
As the magnetic head 22, a single pole head can be used.
FIG. 10 shows an example of a single magnetic pole head. The single magnetic pole head 22 is schematically composed of a magnetic pole 25 and a coil 26. The magnetic pole 25 is formed in a substantially U shape in a side view having a narrow main magnetic pole 27 and a wide auxiliary magnetic pole 28, and the main magnetic pole 27 generates a magnetic field applied to the perpendicular magnetic film 4 during recording and reproduces it. Sometimes the magnetic flux from the perpendicular magnetic film 4 can be detected.
[0053]
When recording on the magnetic recording medium 20 using the single magnetic pole head 22, the magnetic flux generated from the tip of the main magnetic pole 27 magnetizes the perpendicular magnetic film 4 in a direction substantially perpendicular to the substrate 1. .
At this time, since the magnetic recording medium 20 is provided with the soft magnetic underlayer 2, the magnetic flux from the main magnetic pole 27 of the single pole head 22 passes through the perpendicular magnetic film 4 and the soft magnetic underlayer 2 and the auxiliary magnetic pole 28. To form a closed magnetic circuit.
By forming this closed magnetic path between the single-pole head 22 and the magnetic recording medium 20, the efficiency of entering and exiting the magnetic flux increases, and high-density recording / reproduction becomes possible.
The magnetic flux between the soft magnetic underlayer 2 and the auxiliary magnetic pole 28 is opposite to the magnetic flux between the main magnetic pole 27 and the soft magnetic underlayer 2, but the area of the auxiliary magnetic pole 28 is in the main magnetic pole 27. Compared with this, the magnetic flux density from the auxiliary magnetic pole 28 is sufficiently small, and the magnetization of the perpendicular magnetic film 4 is not affected by the magnetic flux from the auxiliary magnetic pole 28.
In the present invention, as the magnetic head, a composite thin film magnetic recording head having a giant magnetoresistive (GMR) element in the reproducing unit, for example, other than a single pole head can be used.
[0054]
In the magnetic recording / reproducing apparatus of the present embodiment, since the material represented by the above formulas (1) to (3) is used for the soft magnetic underlayer 2 of the magnetic recording medium 20, the crystal grains in the soft magnetic underlayer 2 are made finer. Therefore, it is possible to isolate the noise caused by the soft magnetic underlayer 2.
In addition, the magnetic cluster size in the soft magnetic underlayer 2 can be reduced, whereby the magnetic cluster size in the perpendicular magnetic film 4 can be reduced. For this reason, the noise based on this magnetic cluster can be suppressed.
Therefore, recording / reproduction characteristics can be improved and high-density information can be recorded / reproduced.
[0055]
【Example】
Hereinafter, an example is shown and the operation effect of the present invention is clarified. However, the present invention is not limited to the following examples.
Example 1
The cleaned glass substrate 1 (Ohara, 2.5 inch outside diameter) is accommodated in the film forming chamber of a DC magnetron sputtering apparatus (C-3010, Anelva), and the ultimate vacuum is 1 × 10.^-FiveAfter evacuating the film forming chamber until it reaches Pa, a soft magnetic underlayer 2 is used on this glass substrate using a target composed of 84Fe-13Hf-3Cr in an argon / nitrogen mixed gas (nitrogen content: 5 vol%). (Thickness 100 nm) was formed.
Next, the soft magnetic underlayer 2 was subjected to heat treatment (annealing treatment) for 10 seconds under the condition of 350 ° C.
When the composition of the soft magnetic underlayer 2 was measured using Auger electron spectroscopy (AES), it was confirmed to be 75Fe-11.6Hf-2.4Cr-11N. When the soft magnetic underlayer 2 was observed using a transmission electron microscope (TEM), the soft magnetic underlayer 2 had a structure in which a large number of fine crystals 2a were separated by an amorphous phase 2b. It was confirmed that the average grain size of the fine crystals 2a was 10 nm.
Further, as a result of measurement by a vibration type magnetic property measuring apparatus (VSM), it was found that the saturation magnetic flux density Bs of the soft magnetic underlayer 2 was 1.5T and Bs · t was 150T · nm.
Next, on the soft magnetic underlayer 2 at 200 ° C., an orientation control comprising an orientation control underlayer 7 (thickness 8 nm) made of 50Ni-50Al and an orientation control layer 3 (thickness 10 nm) made of Ru. Film 3 was formed sequentially.
Next, a perpendicular magnetic film 4 (thickness 25 nm) made of 65Co-17Cr-16Pt-2B was formed.
As a result of observing the perpendicular magnetic film 4 using TEM, it was found that the average crystal grain size was 9 nm.
Further, when the magnetostatic characteristics of the perpendicular magnetic film 4 were examined using a Kerr effect measuring apparatus, the coercive force was 4570 (Oe), and the reverse domain nucleation magnetic field (-Hn) was 750 (Oe).
Further, when forming the soft magnetic underlayer 2, the orientation control layer 3, and the perpendicular magnetic layer 4, argon was used as a film forming process gas, and the pressure was set to 0.5 Pa.
Subsequently, the protective film 5 (thickness 5 nm) was formed by CVD method.
Next, a lubricating film 6 made of perfluoropolyether was formed by a dip coating method to obtain a magnetic recording medium.
In the description of the alloy material, aA-bB indicates a (at%) Ab (at%) B. For example, 65Co-17Cr-16Pt-2B is 65at% Co-17at% Cr-16at% Pt-2at% B (Co content 65at%, Cr content 17at%, Pt content 16at%, B content 2at%) Means.
[0056]
(Examples 2 to 15)
A magnetic recording medium was produced according to Example 1 except that the composition of the soft magnetic underlayer 2 was as shown in Table 1 (see Table 1).
[0057]
(Comparative Examples 1-6)
A magnetic recording medium was produced according to Example 1 except that the composition of the soft magnetic underlayer 2 was as shown in Table 1 (see Table 1).
[0058]
The recording / reproducing characteristics of the magnetic recording media of these examples and comparative examples were evaluated. The recording / reproduction characteristics were evaluated using a read / write analyzer RWA1632 manufactured by GUZIK and a spin stand S1701MP.
For the evaluation of recording / reproducing characteristics, a single magnetic pole head for perpendicular recording was used as a magnetic head, and measurement was performed at a linear recording density of 600 kFCI. The test results are shown in Table 1.
[0059]
[Table 1]

[0060]
From Table 1, it can be seen that the example in which the material represented by the above formula (1) was used for the soft magnetic underlayer 2 exhibited excellent recording / reproducing characteristics as compared with the comparative example.
[0061]
(Reference example16-26) A magnetic recording medium was produced according to Example 1 except that the composition of the soft magnetic underlayer 2 was as shown in Table 2 (see Table 2).
[0062]
(Comparative Examples 7 and 8)
A magnetic recording medium was manufactured according to Example 1 except that the composition of the soft magnetic underlayer 2 was as shown in Table 2 (see Table 2).
[0063]
theseReference exampleThe recording / reproduction characteristics of the magnetic recording media of Comparative Examples were evaluated. The test results are shown in Table 2.
[0064]
[Table 2]

[0065]
From Table 2, the material shown in the above formula (2) was used for the soft magnetic underlayer 2.Reference exampleThus, it can be seen that the recording / reproducing characteristics were superior to those of the comparative example.
[0066]
(Examples 27 to 35)
A magnetic recording medium was manufactured according to Example 1 except that the composition of the soft magnetic underlayer 2 was as shown in Table 3 (see Table 3).
Table 3 shows the results of evaluating the recording / reproducing characteristics of the magnetic recording media of these examples.
[0067]
[Table 3]

[0068]
From Table 3, it can be seen that the example in which the material represented by the above formula (3) was used for the soft magnetic underlayer 2 exhibited excellent recording / reproducing characteristics. Examples using the materials shown in formulas (1) and (2)And reference examplesCompared to Tables 1 and 2, it can be seen that more excellent recording / reproduction characteristics were obtained.
[0069]
(Examples 36 to 39)
A magnetic recording medium was manufactured according to Example 1 except that the saturation magnetic flux density Bs and the thickness t of the soft magnetic underlayer 2 were as shown in Table 4 (see Table 4).
Table 4 shows the results of evaluating the recording / reproduction characteristics of the magnetic recording media of these examples.
[0070]
[Table 4]

[0071]
From Table 4, it can be seen that by setting the saturation magnetic flux density Bs to 1T or more (particularly 1.4T or more), excellent recording / reproducing characteristics could be obtained.
[0072]
(Examples 40 to 42)
A magnetic recording medium was produced according to Example 1 except that the saturation magnetic flux density Bs and the film thickness t of the soft magnetic underlayer 2 were as shown in Table 5 (see Table 5).
Table 5 shows the results of evaluating the recording / reproduction characteristics of the magnetic recording media of these examples.
[0073]
[Table 5]

[0074]
From Table 5, it can be seen that by setting the product Bs · t of the saturation magnetic flux density Bs and the film thickness t to 50 T · nm or more (particularly 100 T · nm or more), excellent recording / reproducing characteristics could be obtained.
[0075]
(Examples 43 to 54)
A magnetic recording medium was manufactured according to Example 1 except that the materials and thicknesses of the orientation control underlayer film 7 and the orientation control film 3 were as shown in Table 6 (see Table 6).
Table 6 shows the results of evaluating the recording / reproduction characteristics of the magnetic recording media of these examples.
[0076]
[Table 6]

[0077]
From Table 6, a magnetic recording medium having excellent recording / reproducing characteristics is obtained by using the hcp structure or fcc structure material (particularly Ru, Hf, Ru alloy, Hf alloy, Ni, Ni alloy) for the orientation control film 3. I understand that I was able to.
[0078]
(Examples 55-63)
A magnetic recording medium was manufactured according to Example 1 except that the material of the perpendicular magnetic film 4 and the thickness thereof were as shown in Table 7 (see Table 7).
Table 7 shows the results of evaluating the thermal fluctuation resistance of these magnetic recording media. Evaluation of thermal fluctuation resistance was performed by writing the rate of decrease in output (% / decade) with respect to the playback output 1 second after writing after writing at a linear recording density of 50 kFCI under the condition of 70 ° C. (So-S) It calculated based on * 100 / (So * 3). In this equation, So indicates the reproduction output when 1 second has elapsed after signal recording on the magnetic recording medium, and S indicates the reproduction output after 1000 seconds.
Table 7 shows the results of evaluating the recording / reproducing characteristics of the magnetic recording media of these examples.
[0079]
[Table 7]

[0080]
From Table 7, it can be seen that when the thickness of the perpendicular magnetic film 4 is 5 to 50 nm (especially 7 to 30 nm), excellent recording and reproducing characteristics are obtained.
It can also be seen that when a CoCrPt alloy is used for the perpendicular magnetic film 4, excellent thermal fluctuation resistance can be obtained by setting the Pt content to 8 to 24 at%.
[0081]
(Examples 64-67)
A magnetic recording medium was manufactured in accordance with Example 1 except that the surface of the soft magnetic underlayer 2 was exposed to an oxygen-containing gas (exposure gas) to subject the soft magnetic underlayer 2 to an oxidation treatment. The exposure gas is pure oxygen (100% O₂) Or oxygen-argon mixed gas (50 vol% O)₂−50 vol% Ar) was used.
Table 8 shows the thickness of the oxide layer formed on the surface of the soft magnetic underlayer 2 by the exposure.
Table 8 shows the results of evaluating the recording / reproducing characteristics of the magnetic recording media of these examples.
[0082]
Example 68
When forming the soft magnetic underlayer 2, Ar (100%) is used as a process gas (film forming gas), and then an oxygen-argon mixed gas (mixing ratio: 10 vol% O).₂A magnetic recording medium was prepared according to Example 1 except that -90 vol% Ar) was used (see Table 8).
An oxide layer was formed in the vicinity of the surface of the soft magnetic underlayer 2 by using the oxygen-argon mixed gas. The thickness of this oxide layer is also shown in Table 8.
Table 8 shows the results of evaluating the recording / reproducing characteristics of this magnetic recording medium.
[0083]
[Table 8]

[0084]
From Table 8, it can be seen that excellent recording / reproducing characteristics were obtained by oxidation of the soft magnetic underlayer 2.
[0085]
(Examples 69 to 76)
A magnetic recording medium was manufactured according to Example 1 except that a nonmagnetic intermediate film 8 was provided between the orientation control film 3 and the perpendicular magnetic film 4 (see Table 9).
Table 9 shows the results of evaluating the recording / reproduction characteristics and the thermal fluctuation resistance of the magnetic recording media of these examples.
[0086]
[Table 9]

[0087]
From Table 9, it can be seen that the recording / reproducing characteristics and the thermal fluctuation resistance can be improved by providing the nonmagnetic intermediate film 8.
In particular, it can be seen that when the thickness of the nonmagnetic intermediate film 8 is 20 nm or less (particularly 10 nm or less), excellent recording / reproducing characteristics are obtained.
[0088]
(Examples 77 to 81)
A magnetic recording medium was produced according to Example 1 except that the hard magnetic film 9 and the in-plane under film 10 were provided between the nonmagnetic substrate 1 and the soft magnetic under film 2 (see Table 10).
94Cr6Mo was used for the in-plane underlying film 10, and the thickness was 15 nm.
Table 10 shows the results of evaluating the recording / reproducing characteristics of the magnetic recording media of these examples. Table 10 also shows the presence or absence of spike noise.
[0089]
[Table 10]

[0090]
From Table 10, it can be seen that spike noise could be suppressed by providing the hard magnetic film 9 and the in-plane underlying film 10. It can also be seen that sufficient recording / reproduction characteristics could be obtained.
[0091]
(Examples 82 to 86)
A magnetic recording medium was manufactured according to Example 1 except that the magnetization stabilizing film 11 was provided between the perpendicular magnetic film 4 and the protective film 5 (see Table 11).
Table 11 shows the results of evaluating the recording / reproduction characteristics of the magnetic recording media of these examples.
[0092]
[Table 11]

[0093]
From Table 11, it can be seen that by providing the magnetization stabilizing film 11, the recording / reproduction characteristics, reproduction output, and thermal fluctuation resistance could be improved.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, in the magnetic recording medium of the present invention, since any of the materials represented by the compositions shown below is used as the material of the soft magnetic underlayer, the recording / reproducing characteristics can be improved. .
aFe-bCo-cM-dX1-fN (1)
(60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 7, 3 ≦ f ≦ 30)
aFe-bCo-cM-dX1-eX2-fN (3)
(60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 7, 0.1 ≦ e ≦ 7, 3 ≦ f ≦ 30)
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a first embodiment of a magnetic recording medium of the present invention.
2 is a structural diagram showing a soft magnetic underlayer of the magnetic recording medium shown in FIG.
FIG. 3 is a graph showing an example of a history curve.
FIG. 4 is a graph showing another example of a history curve.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a second embodiment of the magnetic recording medium of the present invention.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a third embodiment of the magnetic recording medium of the present invention.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a fourth embodiment of the magnetic recording medium of the present invention.
FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing a fifth embodiment of the magnetic recording medium of the present invention.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of a magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention.
10 is a block diagram showing an example of a magnetic head used in the magnetic recording / reproducing apparatus shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nonmagnetic substrate, 2 ... Soft magnetic base film, 2a ... Fine crystal, 2b ... Amorphous phase, 3 ... Orientation control film, 4 ... Perpendicular magnetic film, 5 ... Protective film, 20 ... Magnetic recording Medium, 22 ... Magnetic head

Claims

On a nonmagnetic substrate, at least a soft magnetic underlayer made of a soft magnetic material, an orientation control film for controlling the orientation of the film immediately above, a perpendicular magnetic film having an easy axis of magnetization oriented perpendicularly to the substrate, A magnetic recording medium comprising: a protective film; and the soft magnetic underlayer includes a material represented by the following composition:
aFe-bCo-cM-dX1-fN
(M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo, one or more, X1 = Cr, Ga, Al, Si, Ni, one or more. However, a, b , C, d, and f are atomic ratios expressed as percentages: 60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 7, 3 ≦ f ≦ 30 .)

On a nonmagnetic substrate, at least a soft magnetic underlayer made of a soft magnetic material, an orientation control film for controlling the orientation of the film immediately above, a perpendicular magnetic film having an easy axis of magnetization oriented perpendicularly to the substrate, A magnetic recording medium comprising: a protective film; and the soft magnetic underlayer includes a material represented by the following composition:
aFe-bCo-cM-dX1-eX2-fN
(M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo, one or more, X1 = Cr, Ga, Al, Si, Ni, one or more, X2 = P, C , B, and O, wherein a, b, c, d, e, and f are atomic ratios expressed as percentages, 60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 7, 0.1 ≦ e ≦ 7, 3 ≦ f ≦ 30.)

3. The present invention is characterized in that 60 ≦ a + b ≦ 80, 30 ≦ a ≦ 80, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 3, 0.1 ≦ e ≦ 5, and 8 ≦ f ≦ 25. The magnetic recording medium described.

The soft magnetic underlayer is composed of fine crystals containing Fe as a main component and having an average particle diameter of 13 nm or less, and M and N (M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo, or more than the fine crystals or 4. The magnetic recording medium according to claim 1, comprising an amorphous phase containing a large amount of two or more). 5.

The magnetic recording medium according to claim 4, wherein the fine crystal has a bcc structure.

6. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein the soft magnetic underlayer has a saturation magnetic flux density Bs of 1 T or more.

7. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein the soft magnetic underlayer has a saturation magnetic flux density Bs of 1.4 T or more.

8. The product of any one of claims 1 to 7, wherein a product Bs · t of a saturation magnetic flux density Bs of the soft magnetic underlayer and a thickness t of the soft magnetic underlayer is 50 T · nm or more. Magnetic recording media.

9. The product according to claim 1, wherein the product Bs · t of the saturation magnetic flux density Bs of the soft magnetic underlayer and the thickness t of the soft magnetic underlayer is 100 T · nm or more. Magnetic recording media.

The alignment control film is made of an hcp structure material containing 50% at or more of one or more of Ti, Zn, Y, Zr, Ru, Re, Gd, Tb, and Hf. 10. The magnetic recording medium according to any one of items 9 to 9.

10. The orientation control film is made of an fcc structure material containing 50% at least of one or more of Ni, Cu, Pd, Ag, Pt, Ir, Au, and Al. The magnetic recording medium according to any one of the above.

12. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein a part or the entire surface of the soft magnetic underlayer on the side of the perpendicular magnetic film is oxidized.

13. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein a reverse magnetic domain nucleation magnetic field (−Hn) of the perpendicular magnetic film is 0 (Oe) or more.

On a nonmagnetic substrate, at least a soft magnetic underlayer made of a soft magnetic material, an orientation control film for controlling the orientation of the film immediately above, a perpendicular magnetic film having an easy axis of magnetization oriented perpendicularly to the substrate, A method for producing a magnetic recording medium, comprising: providing a protective film; and forming the soft magnetic underlayer so as to include a material represented by the following composition.
aFe-bCo-cM-dX1-eX2-fN
(M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo, one or more, X1 = Cr, Ga, Al, Si, Ni, one or more, X2 = P, C , B, and O, wherein a, b, c, d, e, and f are atomic ratios expressed as percentages, 60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 7, 0.1 ≦ e ≦ 7, 3 ≦ f ≦ 30.)

The soft magnetic underlayer is made of fine crystals containing Fe as a main component and having an average particle size of 13 nm or less, and M and N (M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo or more than the fine crystals or The method for producing a magnetic recording medium according to claim 14, comprising an amorphous phase containing a large amount of two or more.

The magnetic recording according to claim 14 or 15, wherein the soft magnetic underlayer is formed by a sputtering method, and a nitrogen content of a film forming gas used for the film formation is 0.1 to 50 vol%. A method for manufacturing a medium.

The method of manufacturing a magnetic recording medium according to any one of claims 14 to 16, wherein after the soft magnetic underlayer is formed, the soft magnetic underlayer is heat-treated at 250 ° C to 450 ° C.

A magnetic recording / reproducing apparatus comprising a magnetic recording medium and a magnetic head for recording / reproducing information on the magnetic recording medium, wherein the magnetic head is a single-pole head, and the magnetic recording medium is at least on a nonmagnetic substrate. A soft magnetic underlayer made of a soft magnetic material, an orientation control film for controlling the orientation of the film immediately above, a perpendicular magnetic film in which an easy magnetization film is oriented mainly perpendicularly to the substrate, and a protective film are provided, The magnetic recording / reproducing apparatus, wherein the soft magnetic underlayer includes a material represented by the following composition:
aFe-bCo-cM-dX1-eX2-fN
(M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo, one or more, X1 = Cr, Ga, Al, Si, Ni, one or more, X2 = P, C , B, and O, wherein a, b, c, d, e, and f are atomic ratios expressed as percentages, 60 ≦ a + b ≦ 90, 30 ≦ a ≦ 90, 5 ≦ c ≦ 20, 0.1 ≦ d ≦ 7, 0.1 ≦ e ≦ 7, 3 ≦ f ≦ 30.)

The soft magnetic underlayer is composed of fine crystals containing Fe as a main component and having an average particle diameter of 13 nm or less, and M and N (M = Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, V, Mo, or more than the fine crystals or 19. The magnetic recording / reproducing apparatus according to claim 18, wherein the magnetic recording / reproducing apparatus comprises an amorphous phase containing a large amount of two or more.