JP6109655B2 - 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、磁気記録媒体及び磁気記録再生装置に関する。

コンピュータを中心に利用されている情報記録、再生を行う磁気記憶装置（ＨＤＤ）は、その大容量、安価性、データアクセスの速さ、データ保持の信頼性などの理由により、家庭用ビデオデッキ、オーディオ機器、車載ナビゲーションシステムなど様々な分野で利用されている。ＨＤＤの利用の幅が広がるにつれ、その記憶容量の高密度化の要求も増し、近年ＨＤＤの高密度化開発はますます激しさを増している。

現在市販されているＨＤＤの磁気記録方式として、いわゆる垂直磁気記録方式が近年主流となっている。垂直磁気記録方式は、情報を記録する磁気記録層を構成する磁性結晶粒子が、基板に対して垂直方向にその磁化容易軸を持つ。このため、高密度化の際にも記録ビット間の反磁界の影響が少なく、また高密度化においても静磁気的に安定である。垂直磁気記録媒体は、一般に、基板と、記録時に磁気ヘッドから発生する磁束を集中させる役割を担う軟磁性下地層と、垂直磁気記録層の磁性結晶粒を（００．１）面配向させ、かつその配向分散を低減する非磁性シード層及び／または非磁性下地層と、硬質磁性材料を含む垂直磁気記録層と、垂直磁気記録層の表面を保護する保護層から形成されている。

磁性結晶粒子が非磁性物質からなる粒界領域に取り囲まれた、いわゆるグラニュラ構造を有するグラニュラ型記録層は、磁性結晶粒子同士が非磁性粒界領域によって二次元的に、物理的に孤立化された構造となっているため、磁性粒子間に働く磁気的な交換相互作用が低減される。このため、記録・再生特性における遷移ノイズが低減でき、限界ビットサイズを低減することが可能となる。その反面、グラニュラ型記録層では粒子間の交換相互作用が低減されているため、粒子の組成、粒径の分散に伴う反転磁界の分散（ＳＦＤ）が増大してしまう傾向があり、記録・再生特性における遷移ノイズやジッターノイズの増大を招く傾向がある。

また、記録ビットサイズの下限値はグラニュラ型記録層の磁性結晶粒径に強く依存しているため、ＨＤＤの高記録密度化には、グラニュラ型記録層の粒径微細化を行う必要がある。グラニュラ型記録層の粒径微細化法としては、微細な結晶粒径を有する下地層を用いて、その上に積層されるグラニュラ型記録層粒径を微細化する手法がある。下地層の粒径を微細化するために、例えば、シード層を工夫したり、下地層をグラニュラ化したりする等の方法が考えられる。

特開２００３−１２３２４５号公報

本発明の実施形態は、上記事情に鑑みてなされたものであり、磁性粒子の粒径分散を抑制して、良好な記録再生特性を有し、高密度記録を可能とする垂直磁気記録媒体、及びこれを用いた磁気記録再生装置を提供することを目的とする。

実施形態によれば、非磁性基板、
該非磁性基板上に形成された軟磁性下地層、
該軟磁性下地層上に形成され、ｆｃｃ構造を持つ銀粒子と該銀粒子間に設けられた非晶質のゲルマニウム粒界とからなる非磁性シード層、
該非磁性シード上に直接形成され、９０原子％以上の銀を含み、２ｎｍ以下の厚さを有する反応バリア層、
該反応バリア層上に直接形成され、ルテニウム、またはルテニウム合金からなる非磁性中間層、及び
該非磁性中間層上に形成された垂直磁気記録層を具備することを特徴とする垂直磁気記録媒体を提供する。

実施形態に係る磁気記録媒体の一例を模式的に表す断面図である。 比較の磁気記録媒体の一例を模式的に表す断面図である。 比較の磁気記録媒体の他の一例を模式的に表す断面図である。 比較の磁気記録媒体の他の一例を模式的に表す断面図である。 比較の磁気記録媒体の他の一例を模式的に表す断面図である。 比較の磁気記録媒体の他の一例を模式的に表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録再生装置の一例を模式的に表す断面図である。

実施形態に係る垂直磁気記録媒体は、非磁性基板と、非磁性基板上に形成された軟磁性下地層、軟磁性下地層上に形成され、ｆｃｃ構造を持つＡｇ粒子とＡｇ粒子間に設けられた非晶質のゲルマニウム粒界とからなる非磁性シード層と、非磁性シード層上に形成され、Ｒｕ、またはＲｕ合金からなる非磁性中間層、及び非磁性中間層上に形成された垂直磁気記録層とを含み、非磁性シード層と非磁性中間層との間に、９０原子％以上のＡｇまたはＡｌを含有し、かつ２ｎｍ以下の厚さを有する反応バリア層がさらに設けられ、この反応バリア層は非磁性シード上に直接形成されている。

また、実施形態に係る磁気記録再生装置は、上記垂直磁気記録媒体と、垂直磁気記録媒体を支持および回転駆動する機構と、垂直磁気記録媒体に対して情報の記録を行うための素子及び記録された情報の再生を行うための素子を有する磁気ヘッドと、磁気ヘッドを垂直磁気記録媒体に対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリとを具備する。

例えば１５％以下の粒径分散を持つＡｇＧｅ膜からなる非磁性シード層とＲｕまたはＲｕ合金からなる非磁性中間層を接触させると、その界面においてＲｕ−Ｇｅ合金が形成され粒子構造の伝達が不十分となる傾向があるが、実施形態によれば、二元系状態図上でほぼＧｅ合金を形成しないＡｇまたはＡｌを９０原子％以上含む反応バリア層を、非磁性シード層と非磁性中間層の間に非磁性シード層と接触するように形成することでＧｅとＲｕ間の反応が抑制され、非磁性シード層の粒子構造を垂直磁気記録層まで十分伝達させることが可能となる。結果として、垂直磁気記録層の磁性粒子の粒径分散が低減し、記録再生特性の良い垂直磁気記録媒体を提供することができる。

反応バリア層の厚みが厚いと粒径が肥大化して非磁性シード層の粒子構造の伝達がキャンセルされることから、実施形態に使用される反応バリア層の厚さは２ｎｍ以下であり、好ましくは１ｎｍ以下である。

反応バリア層には、反応バリア層の粒界を強調する目的で１０原子％（またはモル％）未満の添加物を含有させることができる。添加物として、炭素、二酸化ケイ素、銅、及びネオジムから選択される少なくとも一つの材料を使用することができる。

反応バリア層にＣ、ＳｉＯ_２を添加するとグラニュラを形成し得る。また、非磁性シード層のＧｅと合金を形成することで、反応バリア層のＡｇ粒子またはＡｌ粒子の周りをＧｅ反応物で取り囲む目的で、反応バリア層にＣｕやＮｄを添加することが出来る。添加物を多く含有させると、Ａｇ粒子またはＡｌ粒子の結晶配向性が悪くなるため、添加物の配合量は１０原子％（またはモル％）未満であり、さらには５原子％（またはモル％）未満であることすなわちＡｇまたはＡｌの含有量が９５原子％以上あることが好ましい。

反応バリア層に使用される金属として好ましくはＡｇを使用することができる。

ＡｇＧｅ非磁性シード層に含まれるＧｅ組成量は好ましくは５５原子％以上７０原子％以下である。

Ｇｅ組成量が５５原子％未満であると、粒界形成物質であるＧｅの量が少なすぎて、Ａｇ粒子同士が繋がってしまう傾向があり、７０原子％を越えると、粒界形成物質であるＧｅが多すぎて、膜がアモルファス状となる傾向がある。

実施形態に使用可能な基板としては、たとえばガラス基板、Ａｌ系合金基板、セラミック基板、カーボン基板、酸化表面を有するＳｉ単結晶基板などがあげられる。ガラス基板としては、アモルファスガラスおよび結晶化ガラスが挙げられる。アモルファスガラスとしては、汎用のソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスが挙げられる。結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスが挙げられる。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挙げられる。基板としては、上述した金属基板や非金属基板の表面にメッキ法やスパッタ法を用いてＮｉＰ層などの薄膜が形成されたものを用いることもできる。基板上への薄膜の形成方法としてスパッタリングのみならず、真空蒸着や電解メッキなどでも同様の効果を得ることができる。

非磁性基板と磁気記録層との間には、さらに、密着層や軟磁性下地層（ＳＵＬ）、非磁性下地層を設けることができる。

密着層は、基板との密着性の向上のために設けられる。密着層の材料としては、非晶質構造を持つ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔやこれらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは窒化物を用いることができる。

密着層は例えば５ないし３０ｎｍの厚さを有し得る。

５ｎｍ未満では、充分な密着性を確保することができず膜が剥がれる現象が起きやすくなる傾向があり、３０ｎｍを越えると、プロセス時間が長くなりスループットが悪くなる傾向がある。

ＳＵＬは、垂直磁磁気記録層を磁化するための単磁極ヘッドからの記録磁界を水平方向に通して、磁気ヘッド側へ還流させるという磁気ヘッドの機能の一部を担っており、磁界の記録層に急峻で充分な垂直磁界を印加させ、記録再生効率を向上させる作用を有する。軟磁性下地層には、Ｃｏ，ＦｅまたはＮｉを含む材料を用いることができる。このような材料として、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、及びＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を挙げることができる。Ｃｏ合金は８０原子％以上のＣｏが含むことができる。このようなＣｏ合金は、スパッタ法により製膜した場合にアモルファス層が形成されやすい。アモルファス軟磁性材料は、結晶磁気異方性、結晶欠陥および粒界がないため、非常に優れた軟磁性を示すとともに、媒体の低ノイズ化を図ることができる。好適なアモルファス軟磁性材料としては、たとえばＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂおよびＣｏＺｒＴａ系合金などを挙げることができる。他の軟磁性下地層の材料として、ＣｏＦｅ系合金たとえばＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＶなど、ＦｅＮｉ系合金たとえばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど、ＦｅＡｌ系合金、ＦｅＳｉ系合金たとえばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど、ＦｅＴａ系合金たとえばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど、ＦｅＺｒ系合金たとえばＦｅＺｒＮなどを挙げることができる。また、Ｆｅを６０原子％以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮなどの微結晶構造または微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラ構造を有する材料を用いることもできる。

軟磁性下地層は例えば１０ないし１００ｎｍの厚さを有し得る。

１０ｎｍ未満では、磁気ヘッドからの記録磁界を充分取り込めずに記録再生効率を向上させることができない傾向があり、１００ｎｍを越えると、プロセス時間が長くなりスループットが悪くなる傾向がある。

さらに、スパイクノイズ防止のために軟磁性下地層を複数の層に分け、０．５〜１．５ｎｍの非磁性分断層を挿入することで反強磁性結合させてもよい。その場合、Ｒｕ、Ｒｕ合金、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｐｔなどを用いることができる。また、ＣｏＣｒＰｔ、ＳｍＣｏ、ＦｅＰｔなどの面内異方性を持つ硬磁性膜またはＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどの反強磁性体からなるピン層と軟磁性層とを交換結合させてもよい。交換結合力を制御するために、非磁性分断層の上下に磁性膜たとえばＣｏなど、または非磁性膜たとえばＰｔなどを積層することができる。

実施形態に使用可能な磁気記録層は、鉄またはコバルトから選ばれるいずれか一種とプラチナを主成分とすることができる。また、基板に対して垂直方向に磁気異方性を持った垂直磁気記録層を用いることが望ましい。垂直磁気記録層を用いると、高密度化した場合に、記録ドットから出る外部磁界が周囲の記録ドットの信号を保つ方向に働くため、熱揺らぎによって信号が消えにくく、高密度化を達成しやすいという傾向を持っている。

磁気記録層の厚さは、例えば３ないし３０ｎｍ、さらには５ないし１５ｎｍにすることができる。この範囲であると、より高記録密度に適した磁気記録再生装置を作製することができる。磁気記録層の厚さが３ｎｍ未満であると、再生出力が低過ぎてノイズ成分の方が高くなる傾向がある。磁気記録層の厚さが３０ｎｍを超えると、再生出力が高過ぎて波形を歪ませる傾向がある。磁気記録層は二層以上の積層膜にすることもできるが、その際は、積層した合計を上述の範囲内にすることができる。磁気記録層の保磁力は、２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）以上とすることができる。保磁力が２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）未満であると、熱揺らぎ耐性が劣る傾向がある。磁気記録層の垂直角型比は、０．８以上であることが好ましい。垂直角型比が０．８未満であると、熱揺らぎ耐性に劣る傾向がある。

Ｃｏを用いたグラニュラ型記録層の場合、磁気記録層のＰｔ含有量は、１０原子％以上２５原子％以下であることが好ましい。Ｐｔ含有量として上記範囲が好ましいのは、磁気記録層に必要な一軸結晶磁気異方性定数（Ｋｕ）が得られ、さらに磁性粒子の結晶配向性が良好であり、結果として高密度記録に適した熱揺らぎ特性、記録再生特性が得られるためである。Ｐｔ含有量が上記範囲を超えた場合も、上記範囲未満である場合も、どちらも高密度記録に適した熱揺らぎ特性に十分なＫｕが得られない傾向がある。

実施形態に使用可能な保護膜は、磁気記録層の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐ目的で設けられる。保護膜の材料としては、たとえばＣを含むものが挙げられる。保護膜の厚さは１ないし１０ｎｍとすることが好ましい。これにより、ヘッドと媒体の距離を小さくできるので、高密度記録が可能である。カーボンは、ｓｐ２結合炭素（グラファイト）とｓｐ３結合炭素（ダイヤモンド）に分類できる。耐久性、耐食性はｓｐ３結合炭素のほうが優れるが、結晶質であることから表面平滑性はグラファイトに劣る。通常、カーボンの製膜はグラファイトターゲットを用いたスパッタリング法で形成される。この方法では、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素が混在したアモルファスカーボンが形成される。ｓｐ３結合炭素の割合が大きいものはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）と呼ばれ、耐久性、耐食性に優れ、アモルファスであることから表面平滑性にも優れるため、磁気記録媒体の表面保護膜として利用されている。ＣＶＤ法によるＤＬＣの製膜は、原料ガスをプラズマ中で励起、分解し、化学反応によってＤＬＣを生成させるため、条件を合わせることで、よりｓｐ３結合炭素に富んだＤＬＣを形成することができる。

図７に、実施形態にかかる磁気記録再生装置の一例を一部分解した斜視図を示す。

実施形態にかかる磁気記録再生装置５００において、実施形態にかかる情報を記録するための剛構成の磁気ディスク６２はスピンドル６３に装着されており、図示しないスピンドルモータによって一定回転数で回転駆動される。磁気ディスク６２にアクセスして情報の記録再生を行う第４の実施形態にかかる磁気ヘッドを搭載したスライダー６４は、薄板状の板ばねからなるサスペンション６５の先端に取付けられている。サスペンション６５は図示しない駆動コイルを保持するボビン部等を有するアーム６６の一端側に接続されている。

アーム６６の他端側には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ６７が設けられている。ボイスコイルモータ６７は、アーム６６のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、それを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークにより構成される磁気回路とから構成されている。

アーム６６は、固定軸の上下２カ所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ６７によって回転揺動駆動される。すなわち、磁気ディスク６２上におけるスライダー６４の位置は、ボイスコイルモータ６７によって制御される。なお、図７中、６１は筐体を示している。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

実施例１及び比較例１
図１に、実施例１にかかる垂直磁気記録媒体を表す概略的な断面図を示す。

非磁性ガラス基板１（コニカミノルタ社製アモルファス基板ＭＥＬ６、直径２．５インチ）を、ＤＣマグネトロンスパッタ装置（キヤノンアネルバ社製Ｃ−３０１０）の製膜チャンバー内に収容して、到達真空度１×１０^−５Ｐａとなるまで製膜チャンバー内を排気した。この基板１上に、製膜チャンバー内に、ガス圧が０．７ＰａとなるようにＡｒガスを導入して、密着層２として、Ｃｒ−２５原子％ＴｉをＤＣ５００Ｗで１０ｎｍ形成した。

次いで、軟磁性層３として、Ｃｏ−２０原子％Ｆｅ−７原子％Ｔａ−５原子％Ｚｒを、Ａｒ圧０．７Ｐａ、ＤＣ５００Ｗで、４０ｎｍ形成した。

さらに、非磁性シード層４として、Ａｒ圧０．１Ｐａ、ＲＦ１００Ｗで、Ａｇ−６０原子％Ｇｅ膜を５ｎｍ形成した。

その後、反応バリア層５として、Ａｇ−５原子％Ｃを、Ａｒ圧０．７Ｐａ、ＤＣ５００Ｗで１ｎｍ形成した。

次いで、非磁性中間層６として、Ｒｕを、ＤＣ５００Ｗ、Ａｒ圧０．７Ｐａで８ｎｍ形成した後、Ａｒ圧を６．０Ｐａに変更し、さらに８ｎｍ形成した。

さらに、垂直磁気記録層７として、Ｃｏ−１８原子％Ｐｔ−１４原子％Ｃｒ−１０モル％ＳｉＯ_２を、Ａｒ圧０．７Ｐａ、ＤＣ５００Ｗで１２ｎｍ形成した。

次いで、ＣＶＤ法により、２．５ｎｍのＤＬＣ保護層８を形成した。

その後、ディッピング法により図示しない潤滑剤を塗布し、実施形態に係る垂直磁気記録媒体１０を得た。

得られた垂直磁気記録媒体は、非磁性ガラス基板１／ＣｒＴｉ密着層２／ＣｏＦｅＴａＺｒ軟磁性層３／非磁性シード層４／反応バリア層５／非磁性中間層６／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層７／ＤＬＣ保護層８の順で積層された構造を有する。

図２ないし図６に、比較の磁気記録媒体の一例を模式的に表す断面図を各々示す。

図２に示すように、反応バリア層５を形成しない以外は、実施例１と同様にして、比較例１に係る垂直磁気記録媒体２０を得た。

得られた垂直磁気記録媒体は、非磁性ガラス基板１／ＣｒＴｉ密着層２／ＣｏＦｅＴａＺｒ軟磁性層３／非磁性シード層４／Ｒｕ非磁性中間層６／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層７／ＤＬＣ保護層８の順に積層された構造を有する。

比較例２，３
図３に示すように、反応バリア層５を形成せずに、非磁性シード層４と非磁性中間層６の間に、Ｐｄからなる非磁性下地層９をＤＣ５００Ｗ、Ａｒ圧０．７Ｐａで５ｎｍ形成した以外は、実施例１同様にして比較例２に係る垂直磁気記録媒体３０を得た。

また、非磁性下地層９として、Ｐｄの代わりに、ＮｉＷをＡｒ圧０．７Ｐａで５ｎｍ形成すること以外は比較例２と同様にして、比較例３に係る垂直磁気記録媒体を得た。

得られた垂直磁気記録媒体は、いずれも非磁性ガラス基板１／ＣｒＴｉ密着層２／ＣｏＦｅＴａＺｒ軟磁性層３／非磁性シード層４／非磁性下地層９／非磁性中間層６／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層７／ＤＬＣ保護層８の順に積層された構造を有する。

比較例４
図４に示すように、非磁性シード層４を形成しない以外は、実施例１の媒体と同様にして比較例４に係る垂直磁気記録媒体４０を作製した。

得られた垂直磁気記録媒体は、非磁性ガラス基板１／ＣｒＴｉ密着層２／ＣｏＦｅＴａＺｒ軟磁性層３／反応バリア層５／Ｒｕ非磁性中間層６／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層７／ＤＬＣ保護層８の順で積層された構造を有する。

比較例５
図５に示すように、非磁性シード層４を形成せずに、軟磁性層３と非磁性中間層６の間にＰｄからなる非磁性下地層９をＤＣ５００Ｗ、Ａｒ圧０．７Ｐａで５ｎｍ形成した以外は、実施例１の媒体と同様にして垂直磁気記録媒体５０を得た。

得られた垂直磁気記録媒体は、非磁性ガラス基板１／ＣｒＴｉ密着層２／ＣｏＦｅＴａＺｒ軟磁性層３／非磁性下地層９／反応バリア層５／非磁性中間層６／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層７／ＤＬＣ保護層８の順に積層された構造を有する。

比較例６
また、非磁性下地層９として、Ｐｄの代わりに、ＮｉＷをＡｒ圧０．７Ｐａで５ｎｍ形成すること以外は、比較例５の媒体と同様にして作製し、比較例６に係る垂直磁気記録媒体を得た。

得られた垂直磁気記録媒体は、比較例５と同様に、非磁性ガラス基板１／ＣｒＴｉ密着層２／ＣｏＦｅＴａＺｒ軟磁性層３／非磁性下地層９／反応バリア層５／非磁性中間層６／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層７／ＤＬＣ保護層８の順に積層された構造を有する。

比較例７
図６に示すように、非磁性シード層４と反応バリア層５との間にＰｄからなる非磁性下地層９をＤＣ５００Ｗ、Ａｒ圧０．７Ｐａで５ｎｍ形成した以外は、実施例１の媒体と同様にして比較例７にかかる垂直磁気記録媒体６０を得た。

得られた垂直磁気記録媒体は、非磁性ガラス基板１／ＣｒＴｉ密着層２／ＣｏＦｅＴａＺｒ軟磁性層３／非磁性シード層４／非磁性下地層９／反応バリア層５／非磁性中間層６／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層７／ＤＬＣ保護層８の順に積層された構造を有する。

比較例８
非磁性下地層９として、Ｐｄの代わりに、ＮｉＷをＡｒ圧０．７Ｐａで５ｎｍ形成すること以外は、比較例７の媒体と同様にして作製し、比較例８に係る垂直磁気記録媒体６０を得た。

得られた垂直磁気記録媒体は、比較例７と同様に非磁性ガラス基板１／ＣｒＴｉ密着層２／ＣｏＦｅＴａＺｒ軟磁性層３／非磁性シード層４／非磁性下地層９／反応バリア層５／非磁性中間層６／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層７／ＤＬＣ保護層８の順に積層された構造を有する。

得られた実施例１、及び比較例１ないし８にかかる垂直磁気記録媒体に対して、以下の通り、測定、評価を行なった。

まず、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）測定を用いて断面方向の粒子構造を観測した。さらにエネルギー分散型Ｘ線分光（ＴＥＭ−ＥＤＸ）を用いて組成分析も行った。

結果、実施例１の媒体について、ＡｇＧｅ非磁性シード層のＡｇ粒子が４ｎｍ程度の粒径を持ち、Ｇｅ粒界が２ｎｍ程度の厚みを持っていることが分かった。さらに、ＡｇＧｅ非磁性シード層のＡｇ粒子が基板に対して垂直方向に柱状に延びており、ＡｇＣ反応バリア層を介して、非磁性中間層のＲｕ粒子、垂直磁気記録層のＣｏＣｒＰｔ粒子へとエピタキシャル成長をしていることが分かった。即ち、非磁性シード層のＡｇ粒子と非磁性中間層のＲｕ粒子および垂直磁気記録層のＣｏＣｒＰｔ粒子が、それぞれ１対１成長していることが分かった。

一方、比較例１では、ＡｇＧｅ非磁性シード層とＲｕ非磁性中間層の界面付近に１ないし２ｎｍ程度のアモルファス層が観測されていることが分かった。このアモルファス層をＴＥＭ−ＥＤＸで分析したところ、非磁性シード層のＡｇ、Ｇｅおよび非磁性中間層のＲｕが観測されたものの、ＧｅとＲｕ成分が強く観測され、ＲｕとＧｅによる合金相（反応層）が形成されている可能性が高いことが分かった。すなわち、比較例１の媒体では、このアモルファス層によりＡｇＧｅ非磁性シード層からＲｕ非磁性中間層への粒子構造の伝達が部分的に阻害され、結果として、非磁性シード層のＡｇ粒子の位置に非磁性中間層のＲｕ粒子の位置に対応せずに、Ａｇ粒子とＲｕ粒子の１対１成長ができていないことが分かった。

同様に、比較例２、３の媒体について、非磁性シード層と非磁性下地層（Ｐｄ、ＮｉＷ）の界面に３ｎｍ程度のアモルファス状の反応層が観測されていることが分かった。このアモルファス層をＴＥＭ−ＥＤＸで分析したところ、非磁性シード層のＡｇ、Ｇｅおよび非磁性下地層のＰｄ（またはＮｉとＷ）が観測されたものの、ＧｅとＰｄ成分（またはＮｉとＷ成分）が強く観測され、Ｐｄ（またはＮｉとＷ）とＧｅによる合金相（反応層）が形成されていると考えられる。結果、このアモルファス層によって、非磁性シード層のＡｇ粒子から非磁性中間層のＲｕ粒子への１対１成長が阻害され、伝達が十分ではないことが分かった。

比較例４の媒体について、ＡｇＣ反応バリア層の構造がアモルファス状に観測された。比較例４の媒体において、ＡｇＣ反応バリア層は、１ｎｍの薄い膜厚で軟磁性層上に形成されているが、軟磁性層は非晶質構造で粒子構造を持っていないために、ＡｇＣ反応バリア層も非晶質化していることが分かった。

比較例５、６の媒体について、非磁性下地層であるＰｄやＮｉＷが８〜１２ｎｍ程度の結晶質の粒子を形成していることが分かった。その粒子構造はＡｇＣ反応バリア層を介して、Ｒｕ非磁性中間層、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層へと伝達されているものの、元々の粒径が８〜１２ｎｍと大きいことが分かった。この時、非磁性下地層と反応バリア層や反応バリア層と非磁性中間層の間に、アモルファス状の反応層は観測されなかった。最後に、比較例７、８の媒体について、比較例２、３と同様に、ＡｇＧｅ非磁性シード層と非磁性下地層のＰｄやＮｉＷとの界面に３ｎｍ程度の反応層が観測されていた。これは、非磁性シード層と反応バリア層が接触していないために、反応層の形成を抑制できなかったものと考えられる。これにより、非磁性シード層から非磁性中間層のＲｕ粒子への１対１成長が阻害され、伝達が十分ではないことが分かった。

次に、実施例１の媒体および比較例１ないし８の媒体に対して、平面方向のＴＥＭ分析を行った。

実施例１の媒体および比較例１ないし３、７ないし８の媒体の非磁性シード層について、非磁性シード層のＡｇＧｅ膜は粒径４ｎｍ程度の結晶質のＡｇ粒子と、粒界幅２ｎｍ程度の非晶質のＧｅ粒界からなることが分かった。この時、粒径分散は１３％程度で低粒径分散であった。なお、粒径分散は平面ＴＥＭ像をコンピュータを用いて画像解析することにより測定した。

一方、比較例５、６の媒体の非磁性下地層について、結晶粒子がＰｄまたはＮｉＷからなり、粒径は８ないし１２ｎｍ程度であり、結晶粒子同士が互いに接しており、粒界幅が実質的に０であった。この時、非磁性シード層の粒径分散は２３〜２４％であり、粒径分散の改善は見られなかった。続いて、実施例１の媒体および比較例１ないし８の媒体の垂直磁気記録層について、実施例１の媒体では、垂直磁気記録層の粒子の粒径分散は１３〜１４％程度と低粒径分散であった。一方、比較例１の媒体の垂直磁気記録層の粒子の粒径分散は２０程度であった。比較例２ないし８の媒体の垂直磁気記録層では、粒径分散は２２〜２５％程度と改善効果が無いことが分かった。

続いて、これらの媒体において、記録再生特性を評価した。記録再生特性の評価は、米国ＧＵＺＩＫ社製リードライトアナライザＲＷＡ１６３２、およびスピンスタンドＳ１７０１ＭＰを用いて測定した。記録再生特性の評価には、書き込みにシールド付（シールドは、磁気ヘッドから出る磁束を収束させる働きを持つ）のシングルポール磁極であるシールディットポール磁極、再生部にＴＭＲ素子を用いたヘッドを用いて、記録周波数の条件を線記録密度２５００ｋＢＰＩとして測定した。結果を表１に示す。

実施例１にかかる媒体は、２２．６ｄＢと良好な記録再生特性を示すことが分かった。表１の通り、実施例１の媒体の方が比較例１ないし８の媒体より良好な記録再生特性を示すことが分かった。

Ａｇ−Ｃからなる反応バリア層をＡｇＧｅ非磁性シード層に接触させるように形成することで、ＡｇＧｅ非磁性シード層とＲｕ非磁性中間層の間に生成する反応層を抑制できた
ＡｇＣ反応バリア層により、低粒径分散を持つＡｇＧｅ非磁性シード層のＡｇ粒子と非磁性中間層のＲｕ粒子との１対１成長する確率が改善され、低粒径分散のＡｇＧｅ非磁性シード層の粒子構造が、より正確にＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層まで伝達できた。結果として、転移ノイズが低減し、良好な記録再生特性を実現できる。

実施例２ないし８
反応バリア層５の材料を下記表２の通りに変化させた以外は、実施例１の媒体と同様にして、実施例２ないし８に係る垂直磁気記録媒体１０を得た。

得られた垂直磁気記録媒体は、非磁性ガラス基板１／ＣｒＴｉ密着層２／ＣｏＦｅＴａＺｒ軟磁性層３／非磁性シード層４／反応バリア層５／非磁性中間層６／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２垂直磁気記録層７／ＤＬＣ保護層８を順に積層した構成を有する。

これらの媒体に対して、実施例１と同様に、記録再生特性を調査した。表２の通り、実施例１ないし８の本願の媒体は、比較例の媒体と比べて良好な記録再生特性を持つことが分かった。

実施例９ないし１２、および比較例９ないし１２
反応バリア層５のＣ添加量を下記表３の通りに変化させた以外は、実施例１の媒体と同様にして、実施例９ないし１２および比較例９ないし１２に係る垂直磁気記録媒体１０を得た。

得られた垂直磁気記録媒体は、非磁性ガラス基板１／ＣｒＴｉ密着層２／ＣｏＦｅＴａＺｒ軟磁性層３／非磁性シード層４／反応バリア層５／非磁性中間層６／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層７／ＤＬＣ保護層８の順に積層した構成を有する。

これらの媒体に対して、まず断面方向のＴＥＭ分析を行った。結果、実施例１、９ないし１２の媒体においては、ＡｇＧｅ非磁性シード層のＡｇ粒子が基板に対して垂直方向に柱状に延びており、ＡｇＣ反応バリア層を介して、非磁性中間層のＲｕ粒子、垂直磁気記録層のＣｏＣｒＰｔ粒子へとエピタキシャル成長をしていることが分かった。即ち、非磁性シード層のＡｇ粒子と非磁性中間層のＲｕ粒子および垂直磁気記録層のＣｏＣｒＰｔ粒子が、それぞれ１対１成長していることが分かった。一方、比較例９ないし１２の媒体では、ＡｇＣ反応バリア層の構造がアモルファス状に観測されており、非磁性シード層から非磁性中間層のＲｕ粒子への１対１成長が阻害され、伝達が十分ではないことが分かった。これは、Ｃの添加量が多すぎて、ＡｇＣ反応バリア層のＡｇ粒子の結晶性が維持できずに、アモルファス化したものと考えられる。続いて平面方向のＴＥＭ分析を行ったところ、実施例１、９ないし１２の媒体においては、垂直磁気記録層の粒径分散が１３〜１５％程度と改善が見られるのに対し、比較例の媒体では、垂直磁気記録層の粒径分散が２２〜２５％程度と改善が見られなかった。続いて、実施例１と同様に記録再生特性を調査した。表３の通り、実施例９ないし１２の本願の媒体は、比較例の媒体と比べて良好な記録再生特性を持つことが分かった。

実施例１３ないし１６、及び比較例１３ないし１６
反応バリア層５の材料を下記表４の通りに変化させた以外は、実施例１の媒体と同様にして、本発明の実施例１３ないし１６および比較例１３ないし１６に係る垂直磁気記録媒体１０を得た。

得られた垂直磁気記録媒体は、非磁性ガラス基板１／ＣｒＴｉ密着層２／ＣｏＦｅＴａＺｒ軟磁性層３／非磁性シード層４／反応バリア層５／非磁性中間層６／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層７／ＤＬＣ保護層８の順に積層した構造を有する。

これらの媒体に対して、まず断面方向のＴＥＭ分析を行った。結果、実施例５、１３ないし１６の媒体においては、ＡｇＧｅ非磁性シード層のＡｇ粒子が基板に対して垂直方向に柱状に延びており、ＡｌＣ反応バリア層を介して、非磁性中間層のＲｕ粒子、垂直磁気記録層のＣｏＣｒＰｔ粒子へとエピタキシャル成長をしていることが分かった。即ち、非磁性シード層のＡｇ粒子と非磁性中間層のＲｕ粒子および垂直磁気記録層のＣｏＣｒＰｔ粒子が、それぞれ１対１成長していることが分かった。一方、比較例１３ないし１６の媒体では、ＡｌＣ反応バリア層の構造がアモルファス状に観測されており、非磁性シード層から非磁性中間層のＲｕ粒子への１対１成長が阻害され、伝達が十分ではないことが分かった。これは、Ｃの添加量が多すぎて、ＡｌＣ反応バリア層のＡｌ粒子の結晶性が維持できずに、アモルファス化したものと考えられる。また、平面方向のＴＥＭ分析を行ったところ、実施例５、１３ないし１６の媒体においては、垂直磁気記録層の粒径分散が１３〜１５％程度と改善が見られるのに対し、比較例の媒体では、垂直磁気記録層の粒径分散が２２〜２５％程度と改善が見られなかった。続いて、実施例１と同様に記録再生特性を調査した。表４の通り、実施例１３ないし１６の本願の媒体は、比較例の媒体と比べて良好な記録再生特性を持つことが分かった。

実施例１７ないし２０、比較例１７、１８
反応バリア層５の厚みを表５の通りに変化させた以外は、実施例１の媒体と同様にして作製し、本発明の実施例１７ないし２０および比較例１７、１８に係る垂直磁気記録媒体１０を得た。

得られた垂直磁気記録媒体は、非磁性ガラス基板１／ＣｒＴｉ密着層２／ＣｏＦｅＴａＺｒ軟磁性層３／非磁性シード層４／反応バリア層５／非磁性中間層６／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層７／ＤＬＣ保護層８順に積層した構成を有する。

これらの媒体に対して、実施例１と同様に記録再生特性を調査した。表５の通り、実施例１７ないし２０の本願の媒体は、比較例の媒体と比べて良好な記録再生特性を持つことが分かった。

実施例２１ないし２３、比較例１９ないし２４
非磁性シード層のＧｅの組成量を、４０原子％ないし８５原子％まで変更させたＡｇ−Ｇｅターゲットを用いて、非磁性シード層４を形成した以外は、実施例１と同様にして作製し、実施例２１ないし２３、比較例１９ないし２４に係る垂直磁気記録媒体１０を得た。

得られた垂直磁気記録媒体は、非磁性ガラス基板１／ＣｒＴｉ密着層２／ＣｏＦｅＴａＺｒ軟磁性層３／非磁性シード層４／反応バリア層５／非磁性中間層６／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層７／ＤＬＣ保護層８を順に積層した構成を有する。

これらの媒体の非磁性シード層に対して、平面方向のＴＥＭ分析を行った。実施例１、２１ないし２３の媒体の非磁性シード層について、非磁性シード層のＡｇＧｅ膜は粒径４〜６ｎｍ程度の結晶質のＡｇ粒子と、粒界幅１〜２ｎｍ程度の非晶質のＧｅ粒界からなることが分かった。この時、粒径分散は１３〜１５％程度で低粒径分散であった。一方、比較例１９ないし２１の媒体の非磁性シード層について、数個のＡｇ粒子が繋がったような構造を取っていることが分かった。これは、粒界物質であるＧｅ量が少なすぎて、Ａｇ粒子間を十分に分断できていないためと考えられる。次に、比較例２２ないし２４の媒体の非磁性シード層について、ＡｇＧｅ非磁性シード層がアモルファス構造を取っていることが分かった。これは粒界物質であるＧｅ量が多すぎて、粒子構造が壊されてしまったものと考えられる。これらの媒体に対して、実施例１と同様に記録再生特性を調査した。下記表６の通り、実施例２１ないし２３の本願の媒体は、比較例の媒体と比べて良好な記録再生特性を持つことが分かった。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…基板、２…密着層、３…軟磁性層、４…非磁性シード層、５…反応バリア層、６…非磁性中間層、７…垂直磁気記録層、８…保護層、９…非磁性下地層、１０，２０，３０，４０，５０，６０…垂直磁気記録媒体

Claims (3)

1. 非磁性基板、
   該非磁性基板上に形成された軟磁性下地層、
   該軟磁性下地層上に形成され、ｆｃｃ構造を持つ銀粒子と該銀粒子間に設けられた非晶質のゲルマニウム粒界とからなる非磁性シード層、
   該非磁性シード上に直接形成され、９０原子％以上の銀を含み、２ｎｍ以下の厚さを有する反応バリア層、
   該反応バリア層上に直接形成され、ルテニウム、またはルテニウム合金からなる非磁性中間層、及び
   該非磁性中間層上に形成された垂直磁気記録層を具備することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 該反応バリア層は、炭素、銅、及びネオジムから選択される少なくとも一つの材料を含有することを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
3. 請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体、
   前記垂直磁気記録媒体を支持および回転駆動する機構、
   前記垂直磁気記録媒体に対して情報の記録を行うための素子及び記録された情報の再生を行うための素子を有する磁気ヘッド、及び
   前記磁気ヘッドを前記垂直磁気記録媒体に対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリを具備することを特徴とする磁気記録再生装置。

Images