JP6284125B2 - 垂直磁気記録媒体、垂直磁気記録媒体の製造方法、垂直記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、垂直磁気記録媒体、垂直磁気記録媒体の製造方法、垂直記録再生装置に関する。

近年、磁気ディスク装置、可撓性ディスク装置、磁気テープ装置等の磁気記録装置の適用範囲は著しく増大され、その重要性が増すと共に、これらの装置に用いられる磁気記録媒体について、その記録密度の著しい向上が図られつつある。特にＨＤＤ（ハードディスクドライブ）では、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）ヘッド、およびＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）技術の導入以来、面記録密度の上昇はさらに激しさを増し、近年ではさらにＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）ヘッド、ＴｕＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）ヘッドなども導入され、面記録密度は１年に約１．５倍ものペースで増加を続けている。

一方、ＨＤＤの磁気記録方式として、いわゆる垂直磁気記録方式が主流となっている。垂直磁気記録方式は、情報を記録する記録層の結晶粒子が基板に対して垂直方向に磁化容易軸をもっているため、面記録密度を高めるのに適している。

垂直磁気記録媒体は、非磁性基板上に軟磁性材料で構成される裏打ち層と、磁気記録層の垂直磁気異方性を制御する下地層と、垂直磁化した磁気記録層から構成するのが一般的である。

しかしながら、面記録密度の増大にともない、従来の垂直磁気記録再生方式では、その記録を"磁気（磁界）"でおこなうことによる限界がある。

高密度に記録することは、１ビット（磁気記録したデータの最少単位）の媒体上における占有面積を小さくすることに等しい。これに対応するには、磁気記録媒体の磁気記録層は粒子径や磁気クラスタをより小さくすることが求められる。粒子径や磁気クラスタを現行通りとすると、データの再生信号のＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が悪化し、十分な特性を得ることができないためである。

粒子径や磁気クラスタを小さくしていくと、熱による影響のため、記録データの保持が不安定になることが知られている（熱揺らぎ現象）。これに耐えるため高Ｋｕを有する磁性材料を使う必要がある。しかし、高Ｋｕ材料を使った場合、磁気記録層の保磁力が増大するため、データを記録する際により高い書き込み磁界を必要とする。

一方で、記録再生ヘッド側では、記録磁界が記録素子（磁極）に使われる磁性材料によるところが大きく、このため発生させられる書き込み磁界には限界がある。

この問題を解決する案として、電界により磁気記録層にデータを記録する案が提案されている。例えば、磁気により記録する際、媒体側に電界を発生させ、磁気記録層の保磁力を低下させる方法や（例えば、特許文献１参照。）、高周波電界と磁気記録層の磁気スピンとの共鳴を利用して記録層の保磁力を下げる方法（マイクロ波アシスト記録、ＭＡＭＲ）がある（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、前者では、磁気記録装置内で磁気記録媒体側をアーシングする必要がある上、磁界と電界を同時に発生・制御するためヘッドの構造が複雑になる問題がある。後者は、ヘッドに高周波磁界の発生機構を組み込むため構造がより複雑になるという問題がある。

その他、強誘電体を記録層として用いることで、磁気による記録再生ではなく電界によりデータを記録再生する方式も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。この方式によれば、記録媒体にデータを書き込む際に電圧のみを印加すれば良く、またデータの再生も電界で行うため、記録再生素子を磁性材料ではなく導電性の探針と磁界を発生させるコイルにより構成することができ、書き込みの能力の限界は解消される。しかしながらこの方式では、磁気記録方式に比べて、局在した分極の不安定性や記録再生速度が遅いといった問題がある。

近年、新しい材料として、磁性と誘電性を併せ持つ材料が研究されている。中でも強磁性と強誘電性を併せ持つマルチフェロイック材料が注目されている。マルチフェロイック材料としては、例えば、磁性を有する強誘電材料であるＢｉＦｅＯ_３、及び、ＢｉをＢａ、ＦｅをＭｎで置換した材料が知られている。これらの材料を従来の磁性材料からなる磁気記録層に組み込むことで、電界により書き込みを行い、磁界により再生を行う技術が報告されている（例えば、非特許文献１〜３参照）。

磁性と誘電性を併せ持つ材料を用いた磁気記録媒体は、電界による書き込みが可能であるため、電界を発生する書き込み素子の小形化により高記録密度を実現できる可能性を有している。

特開２００６−１３９８５４号公報 特開２００７−２６５５１２号公報 特開２００８−２１９００７号公報

第６０回応用物理学会春季学術講演会講演予稿集、２８ａ−Ｄ３−８、ｐｐ．０６−０１７（２０１３年） 第３７回 日本磁気学会学術講演会概要集、３ａＣ−６、ｐｐ．４１（２０１３） Ｔｈｅ ５８ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ （ＭＭＭ） Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， Ａｂｓｔｒａｃｔ， ＦＳ−１５， ｐ．５８７ （２０１３）

しかしながら、磁性と誘電性を併せ持つ材料を用いて垂直磁気記録媒体を作製した場合、記録再生時にノイズが発生し、ＳＮＲを十分に高くすることが困難であるという問題があった。

本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、ＳＮＲに優れた記録再生特性を有する垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。

本発明は、非磁性基板上に、少なくとも一層の下地層と、垂直記録層と、を有しており、
前記垂直記録層は、
磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む非磁性粒界領域を有する強磁性層と、
磁性及び誘電性を併せ持ち、結晶粒子及び前記結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する誘電磁性層と、を有し、
前記磁性結晶粒子は、Ｆｅと、Ｐｔと、を含む垂直磁気記録媒体を提供する。

本発明によれば、ＳＮＲに優れた記録再生特性を有する垂直磁気記録媒体を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る垂直磁気記録媒体の断面模式図。 本発明の第１の実施形態に係る垂直磁気記録媒体の垂直記録層の断面模式図。 本発明の第２の実施形態に係る垂直記録再生装置を表す模式図。

以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
［第１の実施態様］

本実施形態の垂直磁気記録媒体の構成例について説明する。

本実施形態の垂直磁気記録媒体は、非磁性基板上に、少なくとも一層の下地層と、垂直記録層と、を有している。そして、垂直記録層は、磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む非磁性粒界領域を有する強磁性層と、磁性及び誘電性を併せ持ち、結晶粒子及び結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する誘電磁性層と、を有することができる。また、磁性結晶粒子は、Ｆｅと、Ｐｔと、を含むことが好ましい。

上述のように従来、磁性と誘電性を併せ持つ材料を用いて垂直磁気記録媒体を作製すると、記録再生時にノイズが発生し、ＳＮＲを十分に高くすることができなかった。

そこで、本発明の発明者らがＳＮＲを十分に高めることができなかった理由について検討を行った。

まず、磁性と誘電性を併せ持つ材料として既述のようにマルチフェロイック材料が知られている。これらの材料は酸素を含んだペロブスカイト構造等を取る場合が多く、構造が複雑であり特性発現には結晶性が重要な因子となる他、成膜が難しいため組成の化学量論比からのずれや酸素欠損等を起こしやすい。そして、これらの構造上の欠陥は、本発明の発明者らの検討によると磁気ヘッドによる情報の読み込みに際してノイズの発生原因となる。また、磁性と誘電性を併せ持つ材料では結晶性を向上させると、結晶粒の肥大化が著しい。このため平滑な媒体表面が得られにくく、ヘッドの飛行を不安定にさせる他、酸素欠損や肥大化した結晶粒による構造上の欠陥は、磁気ヘッドを用いた情報の読み込みに際して磁気ノイズの発生原因となることが明らかになった。

本発明の発明者らは上記課題を解決すべく検討を行った。その結果、非磁性基板上に少なくとも一層の下地層と、垂直記録層と、を有する垂直磁気記録媒体において、垂直記録層が、磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む非磁性粒界領域を有する、いわゆるグラニュラー構造の強磁性層と、磁性及び誘電性を併せ持ち、結晶粒子及び結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有するグラニュラー構造の誘電磁性層と、を有する構造とすることが好ましいことを見出した。このように、誘電磁性層を結晶粒子及び結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する構造とすることにより、誘電磁性層のノイズを低減可能となりＳＮＲに優れた記録再生特性が得られることを見出し本発明を完成させた。

すなわち、垂直記録層がグラニュラー構造の誘電磁性層を有することにより、誘電磁性層の結晶粒の肥大化抑制と粒径の均一化（径分散の減少）が生じ、ＳＮＲに優れた記録再生特性が得られる。

また、誘電磁性層がグラニュラー構造を有するため誘電磁性層の結晶粒子の結晶粒径も小さくでき、誘電磁性層の表面が滑らかになる。これにより記録再生ヘッドの飛行が安定してスペーシングロスを低減可能となり、ＳＮＲに優れた記録再生特性が得られることを見出した。

図１（ａ）〜（ｄ）に本実施形態に係る垂直磁気記録媒体の構成例を表す断面模式図を示す。

図１（ａ）に示した垂直磁気記録媒体１０Ａは、例えば、非磁性基板１１上に下地層１２、垂直記録層１３を有する構造とすることができる。そして、垂直記録層１３は、強磁性層１３１と、誘電磁性層１３２と、を含むことができる。この際、強磁性層１３１と、誘電磁性層１３２の積層順は特に限定されるものではなく、例えば図１（ｂ）に示した垂直磁気記録媒体１０Ｂのように、誘電磁性層１３２、強磁性層１３１の順に積層されていてもよい。また、図１（ｃ）に示した垂直磁気記録媒体１０Ｃのように、強磁性層（１３１Ａ〜１３１Ｃ）、誘電磁性層（１３２Ａ〜１３２Ｃ）が複数層積層されていてもよい。なお、図１（ｃ）に示した垂直磁気記録媒体１０Ｃにおいて、強磁性層、誘電磁性層の積層順は限定されるものではなく、任意の順番に積層することができる。

また、図１（ａ）〜（ｃ）に示したように、最表面には、保護層１４を配置することもできる。

垂直磁気記録媒体においては、非磁性基板１１上に、下地層１２、垂直記録層１３に限定されず、他の層を含む形態とすることもできる。例えば、図１（ｄ）に示すように、非磁性基板１１と、下地層１２との間には、密着層１５および／または裏打ち層１６を配置することができる。また、上述の層以外にも任意の層を配置することもできる。

以下に各層について説明する。

（非磁性基板）
非磁性基板１１としては非磁性の基板であれば特に限定されず任意の基板を用いることができるが、耐熱性を備えた基板であることが望ましい。例えば、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、アモルファスガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、サファイア、石英から選択されたいずれかの材料からなる基板等を用いることができる。

（密着層）
密着層１５は、非磁性基板１１の表面を平滑化して、非磁性基板１１と下地層１２との密着性を高めると共に、非磁性基板１１からのアルカリ性イオンが下地層１２に拡散して、下地層１２が腐食するのを防ぐことができる。

密着層１５としては、非磁性金属材料を使うことができるが、アモルファス構造であることが望ましい。アモルファス構造とすることで、緻密な構造となり非磁性基板１１からのアルカリ性イオンの拡散を防ぐ作用が優れる他、表面粗さ（Ｒａ）を低く保つことができるため、ヘッドの浮上量を低減することが可能となり、さらなる高記録密度化が可能となるためである。このような材料としては例えば、ＣｒＴｉ、ＮｉＴａ、ＡｌＴｉ合金等を好ましく用いることができる。

（裏打ち層）
裏打ち層（軟磁性裏打ち層）１６は、垂直記録層１３の磁化の方向をより強固に非磁性基板１１と垂直な方向に固定し、再生信号を安定化させることができる。
裏打ち層１６は軟磁性材料から構成することが好ましい。例えば、裏打ち層１６の材料としてはＣｏＦｅ系合金（ＣｏＦｅＴａＺｒ、ＣｏＦｅＺｒＮｂ、ＣｏＦｅＢ等）、ＦｅＣｏ合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶ等）、ＣｏＺｒ系合金（ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ等）、ＣｏＴａ系合金（ＣｏＴａ、ＣｏＴａＺｒ等）、ＦｅＢ系合金等の軟磁気特性を有する材料を好ましく用いることができる。

裏打ち層１６は、アモルファス構造を有することが特に好ましい。裏打ち層１６がアモルファス構造を有することで、垂直磁気記録媒体表面の表面粗さ（Ｒａ）が大きくなることを防ぎ、ヘッドの浮上量をさらに低減することが可能となり、さらなる高記録密度化が可能となるためである。また、裏打ち層１６の構造としては、軟磁性層単層の場合に限定されるものではない。例えば、２層の軟磁性層間にＲｕなどの極薄い非磁性薄膜を挟み、軟磁性層間に反強磁性結合を持たせた構造とすることもでき、このように軟磁性層を複数層含む形態がより好ましい。

裏打ち層１６の保磁力（Ｈｃ）は特に限定されないが、１００Ｏｅ以下とすることが好ましく、２０Ｏｅ以下とすることがより好ましい。なお１Ｏｅは７９Ａ／ｍである。裏打ち層１６の保磁力（Ｈｃ）が上記範囲にある場合、より確実に再生波形をいわゆる矩形波に保つことができ、好ましいためである。

裏打ち層１６の飽和磁束密度（Ｂｓ）は特に限定されないが、０．６Ｔ以上であることが好ましく、１Ｔ以上であることがより好ましい。飽和磁束密度（Ｂｓ）が上記範囲にある場合、より確実に再生波形を矩形波に保つことができ好ましいためである。

また、裏打ち層１６の飽和磁束密度（Ｂｓ）と裏打ち層１６の膜厚との積（Ｂｓ・Ｔ）が１５Ｔｎｍ以上であることが好ましく、２５Ｔｎｍ以上であることがより好ましい。裏打ち層１６の飽和磁束密度と、膜厚との積（Ｂｓ・Ｔ）が上記範囲であると、より確実に再生波形をいわゆる矩形波に保つことができるためである。

裏打ち層１６は、外部から磁界を印加しない状態で、非磁性基板１１の表面と平行かつ半径方向に磁化が向いていることが好ましい。裏打ち層１６の磁化方向が制約されることで、再生時におけるいわゆるスパイクノイズを特に抑制することができるためである。

外部から磁界を印加しない状態で、非磁性基板の表面と平行かつ半径方向に裏打ち層１６の磁化が向いた構造とするため、裏打ち層１６は例えば、２層の軟磁性層の間に非磁性金属膜を設けた積層構造を有することが好ましい。そして、上下の軟磁性層間に磁気的な結合（バイアス磁界ＨＢｉａｓ）を発生させることで実現できる。

また、裏打ち層１６は、導電体であることが好ましい。これにより、データの書き込み時に電界を印加した際、裏打ち層１６が対電極の働きをするため、垂直記録層１３に印加される電界の面積を狭くすることができる。これにより一ビットの占有面積を小さくなり、記録密度を増大させることができる。

なお、裏打ち層１６を絶縁体とした場合には、チャージアップにより電界によりデータを書き込む際、垂直記録層１３に印加される電界の面積が広がってしまい、記録密度を低下させてしまう場合がある。このため、上述のように裏打ち層１６は導電体とすることが好ましい。

（下地層）
本実施形態の垂直磁気記録媒体においては、少なくとも直上の膜の垂直磁気異方性を制御できる下地層１２を設けることができる。下地層１２は例えば垂直記録層の配向性を制御することができる。

下地層１２は、既述のように非磁性基板１１上に設けられており、非磁性基板１１と下地層１２との間には、例えば密着層１５や裏打ち層１６等を配置することもできる。

下地層１２の材料としては特に限定されないが、強磁性層１３１をＬ１_０構造を有する合金を主成分とするために適した構成とすることが望ましい。このため、下地層１２の材料としては、例えばｆｃｃ構造（面心立方構造）やｂｃｃ構造（体心立方格子）を有する非磁性材料、アモルファスあるいは微結晶構造を有する非磁性材料を好ましく用いることができる。また、ｈｃｐ構造（六方最密充填構造）を有する非磁性材料も用いることができる。

ｆｃｃ構造を有する非磁性材料としては、例えばＮｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｎｉ系合金（ＮｉＮｂ系合金、ＮｉＴａ系合金、ＮｉＶ系合金、ＮｉＷ系合金、ＮｉＰｔ系合金、ＮｉＣｒ系合金等）、Ｐｔ系合金（ＰｔＣｒ系合金等）、ＣｏＰｄ系合金、ＡｌＴｉ系合金、ＭｇＯ、Ｍｇ系合金等が挙げられる。下地層１２がｆｃｃ構造を有する非磁性材料の場合、強磁性層１３１に大きな垂直磁気異方性を持たせるための（００１）配向面が基板面に平行であるＬ１_０構造をとらせるためには、下地層１２は（１００）配向面が基板面に平行していることが望ましい

ｂｃｃ構造を有する非磁性材料としては、例えばＣｒやＣｒＴｉ、ＣｒＭｏ、ＣｒＶ、ＣｒＭｎなどのＣｒ系合金、ＡｌＮｉ、ＡｌＲｕなどのＡｌ系合金等があげられる。下地層１２がｂｃｃ構造を有する非磁性材料の場合、強磁性層１３１に大きな垂直磁気異方性を持たせるための（００１）配向面が基板面に平行であるＬ１_０構造をとらせるためには、下地層１２は（１００）配向面が基板面に平行していることが望ましい

ｈｃｐ構造を有する非磁性材料としては、例えばＲｕ、Ｒｅ、ＣｏＣｒ系合金、ＲｕＣｏ系合金等が挙げられる。下地層１２がｈｃｐ構造を有する非磁性材料の場合、強磁性層１３１に大きな垂直磁気異方性を持たせるための（００１）配向面が基板面に平行であるＬ１_０構造をとらせるためには、下地層１２は（１１０）配向面が基板面に平行していることが望ましい。

アモルファスあるいは微結晶構造を有する非磁性材料としては、例えばＴａ、Ｈｆ、Ｚｒあるいはこれらを主成分とする合金、ＰｄＳｉ系合金、ＣｒＢ系合金、ＣｏＢ系合金等が挙げられる。

下地層１２は単層構造に限定されるものではなく、多層構造とすることもできる。これにより強磁性層１３１のＬ１_０構造かつ（００１）面配向をより強くすることができる。

下地層１２を多層構造とする場合、下地層１２に含まれる各層の構成は特に限定されるものではない。例えば下地層１２は、ＮｉＷ系合金のようなｆｃｃ構造を有する微結晶構造の層の上に、ＰｔあるいはＰｔ系合金などのｆｃｃ構造を有する非磁性材料の層を配置した構造とすることができる。この場合、下地層１２の結晶配向性が強くなり、強磁性層１３１のＬ１_０構造かつ（００１）面配向がより強くなるため好ましい。

また、例えば下地層１２は、Ｃｒ系合金のようなｂｃｃ構造を有する非磁性材料を（１００）面が基板面に平行となるように層を形成し、その上にＲｕあるいはＲｕ系合金などのｈｃｐ構造を有する非磁性材料の層を配置した構造とすることもできる。このような構造とすることで、ｈｃｐ構造の（１１０）面配向がより強くなり、強磁性層１３１のＬ１_０構造かつ（００１）面配向がより強くなるため好ましい。

特に下地層１２を多層とし、垂直記録層１３側にＭｇＯを主成分とする非磁性材料の層を設けることで強磁性層１３１のＬ１_０構造かつ（００１）面配向や結晶性を特に高めることができるため、より好ましい。この場合、ＭｇＯは（１００）配向面が基板面に平行であることが望ましい。垂直記録層１３側にＭｇＯを主成分とする非磁性材料の層を設けた構成例としては、例えばＣｒ（１００）層の上にＭｇＯ（１００）層を積層した構成や、ＮｉＴａ（１００）層の上にＲｕ（１１０）層、ＭｇＯ（１００）層の順で積層した構成などを挙げることができる。

下地層１２として、下地層１２を構成する材料に酸化物を添加した材料により構成することができる。具体的には、Ｒｕ−Ｓｉ酸化物、Ｒｕ−Ｂ酸化物、Ｒｕ−Ｔｉ酸化物、Ｐｔ−Ｓｉ酸化物、Ｐｔ−Ｃｒ酸化物、Ｐｔ−Ｗ酸化物、Ｎｉ−Ｔａ酸化物、Ｐｄ−Ｔｉ酸化物、ＣｒＭｏ−Ｔｉ酸化物、Ｔｉ−Ｓｉ酸化物、ＡｌＴｉ−Ｃｒ酸化物などである。

下地層１２の厚さは特に限定されないが、５ｎｍ以上４０ｎｍ以下とするのが好ましく、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることがより好ましい。下地層１２の厚さを係る範囲とすることで、垂直記録層１３の磁化の垂直磁気異方性を特に強くすることができ、再生信号の分解能をより高めることができるためである。

下地層１２の厚さを、５ｎｍ以上とすることにより、垂直記録層１３の結晶配向性をより高め、電磁変換特性も高めることができる。また、下地層１２の厚さを４０ｎｍ以下とすることにより、垂直記録層１３の粒子径をより適切なサイズとすることができるため、再生信号のノイズを抑制し、分解能を十分に高めることができ、電磁変換特性を高めることができる。

また、下地層１２は、導電体であることが好ましい。これにより、データの書き込み時に電界を印加した際、下地層１２が対電極の働きをするため、垂直記録層に印加される電界の面積を狭くすることができる。これにより一ビットの占有面積を小さくなり、記録密度を増大させることができる。下地層１２を絶縁体とした場合には、チャージアップにより電界によりデータを書き込む際、垂直記録層に印加される電界の面積が広がってしまい、記録密度を低下させてしまう場合があるため好ましくない。

（垂直記録層）
上述のように、本実施形態の垂直磁気記録媒体において垂直記録層１３は、強磁性層１３１と、磁性と誘電性を併せ持つ誘電磁性層１３２と、を有することができる。

まず、強磁性層１３１について説明する。

強磁性層１３１は、誘電磁性層１３２と同様にグラニュラー構造を有する。具体的には、磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む非磁性粒界領域を有する構造とする。

このため、強磁性層１３１の強磁性材料としては、磁性結晶粒子が、非磁性粒界領域中に分散した構造（グラニュラー構造）にできる材料を用いる。

磁性結晶粒子は、Ｆｅと、Ｐｔと、を含み、（００１）面が基板面に平行な配向を有していることが好ましく、さらにＬ１_０の規則化合金であることがより好ましい。

強磁性層１３１に含まれる磁性結晶粒子をＦｅＰｔを主成分としたＬ１_０規則化合金とすることで、一般的なＣｏＣｒＰｔ系の磁性材料よりも磁気異方性定数（Ｋｕ）を大きくでき、熱揺らぎを抑制できる。このため、ＦｅＰｔを主成分としたＬ１_０規則化合金は、１ビットあたりの占有面積を小さくしなければならない、より高密度な記録に適した材料である。

ＦｅとＰｔとの規則化合金としては例えば、５０Ｆｅ−５０Ｐｔ＜Ｌ１_０型＞などが挙げられる。

ＦｅとＰｔとの規則化合金の場合Ｐｔの含有量は特に限定されず、規則化合金を得る上で最適な含有量とすることが好ましい。

規則化合金の製造方法は特に限定されないが、例えば上述した組成を有するターゲットにより成膜することができる。また、成膜する際、下地層１２としては上述のように特に限定されないが、ＲｕやＲｅの他に、Ｃｒ、ＭｇＯとＰｔの順で形成した３層、またはＴａとＰｔの順で形成した２層とすることでより大きい磁気異方性定数（Ｋｕ）を得ることができ好ましい。

そして、強磁性層１３１の材料としては、例えば、上述した磁性結晶粒子（磁性合金）の原料となる物質に、酸化物、窒化物、炭素系材料から選択された１種類以上の材料を添加した材料を好ましく用いることができる。なお、後述のように、酸化物、窒化物、炭素系材料から選択された１種類以上の材料は磁性結晶粒子を囲むように非磁性粒界領域を形成することができる。このため、非磁性粒界領域は酸化物、窒化物、炭素系材料から選択された１種類以上の材料を含有することが好ましい。

磁性結晶粒子の原料となる物質に酸化物を添加する場合、酸化物としては例えば、Ｓｉ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｗ酸化物、Ｃｒ酸化物、Ｃｏ酸化物、Ｔａ酸化物、Ｂ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ｃｅ酸化物、Ｙ酸化物、Ｎｉ酸化物、Ａｌ酸化物およびＲｕ酸化物から選択される１種以上を好適に用いることができる。

磁性結晶粒子の原料となる物質に酸化物を添加した強磁性層１３１の材料としては、例えばＦｅＰｔ−Ｓｉ酸化物、ＦｅＰｔ−Ｔｉ酸化物、ＦｅＰｔ−Ｗ酸化物、ＦｅＰｔ−Ｃｒ酸化物、ＦｅＰｔ−Ｃｏ酸化物、ＦｅＰｔ−Ｔａ酸化物、ＦｅＰｔ−Ｂ酸化物、ＦｅＰｔ−Ｒｕ酸化物、などを挙げることができる。

磁性結晶粒子の原料となる物質に窒化物を添加する場合、窒化物としては例えば、Ｓｉ窒化物、Ｔｉ窒化物、Ｃｒ窒化物、Ｔａ窒化物、Ｂ窒化物、Ａｌ窒化物から選択される１種以上を好適に用いることができる。

磁性結晶粒子の原料となる物質に窒化物を添加した強磁性層１３１の材料としては、例えばＦｅＰｔ−Ｓｉ窒化物、ＦｅＰｔ−Ｔｉ窒化物、ＦｅＰｔ−Ｃｒ窒化物、ＦｅＰｔ−Ｔａ窒化物、ＦｅＰｔ−Ｂ窒化物、などを挙げることができる。

磁性結晶粒子の原料となる物質に炭素系材料を添加する場合、炭素系材料としては、単体の炭素の他、Ｓｉ炭化物、Ｔａ炭化物、Ｃｒ炭化物、Ｂ炭化物、Ｖ炭化物、Ｗ炭化物などのカーバイト系材料から選択される１種以上を好適に用いることができる。

磁性結晶粒子の原料となる物質に炭素系材料を添加した強磁性層１３１の材料としては、例えばＦｅＰｔ−Ｃ、ＦｅＰｔ−Ｓｉ炭化物、ＦｅＰｔ−Ｔａ炭化物、ＦｅＰｔ−Ｃｒ炭化物、ＦｅＰｔ−Ｂ炭化物、ＦｅＰｔ−Ｖ炭化物、ＦｅＰｔ−Ｗ炭化物などを挙げることができる。

なお、ここでは、強磁性層１３１の材料として磁性結晶粒子に、酸化物、窒化物、炭素系材料のいずれかを１種類添加した例を挙げたが、上述のように酸化物、窒化物、炭素系材料から選択された材料を同時に２種類以上添加することも可能である。

強磁性層１３１に含まれる磁性結晶粒子の平均粒径は、３ｎｍ以上１２ｎｍ以下であることが好ましく、３ｎｍ以上８ｎｍ以下であることがより好ましい。磁性結晶粒子の平均粒径は、平面ＴＥＭ観察像を用いて算出することができ、例えば、ＴＥＭの観察画像から、２００個の粒子について粒径（円相当径）を測定し、積算値５０％での粒径を平均粒径とすることができる。

磁性結晶粒子の平均粒径は、熱的な安定性を得るために上記範囲であることが好ましい。これは、磁性結晶粒子の平均粒径を３ｎｍ以上とすることにより、熱揺らぎによる影響を抑制し、データをより確実に維持することができ好ましいためである。また、磁性結晶粒子の平均粒径を１２ｎｍ以下とすることにより、１ビットあたりの粒子数を十分に確保し、再生時のＳＮＲを高めることができるため好ましい。

強磁性層１３１の中に酸化物、窒化物、炭素系材料から選択された１種類以上の材料（以下、「酸化物等の添加材料」とも記載する）を添加した場合、酸化物等の添加材料の含有量は、強磁性層１３１中の酸化物等の添加材料以外の組成を一つの化合物として算出したｍｏｌ総量に対して、３ｍｏｌ％以上１８ｍｏｌ％以下が好ましい。特に、６ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下がより好ましい。酸化物等の添加材料の含有量が上記範囲にある場合、強磁性層を形成した際、磁性結晶粒子の周りに酸化物等の添加材料が析出し、層全体に渡ってより均一に磁性結晶粒子の孤立化、微細化を達成できるため好ましい。強磁性層１３１の中に存在する酸化物等の添加材料の含有量を１８ｍｏｌ％以下とすることにより、酸化物等の添加材料が磁性結晶粒子内に残留することや、磁性結晶粒子の上下に酸化物等の添加材料が析出することを抑制し、強磁性層１３１の配向性や結晶性を十分に保つことができるため好ましい。また、酸化物等の添加材料の含有量を３ｍｏｌ％以上とすることにより、磁性結晶粒子を十分に分離、微細化することができ、電磁変換特性の劣化を抑制することができるため好ましい。

磁性結晶粒子は上述のようにＦｅとＰｔとを含む。そして、強磁性層１３１に含まれる磁性結晶粒子中のＰｔ含有量は４０ａｔ％以上６０ａｔ％以下であることが好ましく、４５ａｔ％以上５５ａｔ％以下であることがより好ましい。Ｐｔ含有量が上記範囲であることにより、Ｌ１_０規則度の高いＦｅＰｔ相が得られ易く、高密度記録に適した電磁変換特性が得られるため好ましい。

Ｐｔの含有量が４０ａｔ％未満の場合、磁性結晶粒子中にＦｅ成分が多く、Ｌ１_０の規則性の低い相が生成し易くなる。そして、Ｌ１_０の規則性の低い相が生成すると、磁性結晶粒子全体のＫｕが下がり、熱的な安定性が悪くなるほか、層中の磁性結晶粒子間の磁気特性にバラつきが生じやすくなる。このため、ノイズが高くなる要因となるため好ましくない。

また、Ｐｔの含有量が６０ａｔ％を超えると、磁性結晶粒子中に積層欠陥が多くなることでＬ１_０の規則度が下がる恐れがあり、Ｌ１_０の規則度が下がると磁性結晶粒子全体のＫｕが下がり、熱的な安定性が悪くなるため好ましくない。

強磁性層１３１の材料は、磁性結晶粒子及び例えば上述の酸化物、窒化物、炭素系材料等の他にＣｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅから選ばれる１種類以上の元素を含むことができる。上記元素を含むことにより、磁性結晶粒子の微細化を促進、あるいは結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した電磁変換特性を得ることができる。

上述のようにＣｕ等から選択される１種類以上の元素を添加する場合、上記元素の含有量の合計は、強磁性層１３１に含まれる物質について１８ａｔ％以下であることが好ましい。これは、１８ａｔ％以下とすることにより、Ｌ１_０の規則化度を妨げることなく、電磁変換特性の劣化を特に抑制することができるためである。上記元素の含有量は８ａｔ％以下とすることが電磁変換特性の劣化をさらに抑制する観点からより好ましい。

ここまで強磁性層１３１について説明してきたが、強磁性層１３１は１層に限定されるものではなく、２層以上の多層構造としてもよい。

なお、垂直記録層１３に含まれる強磁性層１３１の総膜厚は３ｎｍ以上１２ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上７ｎｍ以下であることがより好ましい。

強磁性層１３１は、導電体であることが好ましい。これにより、データの書き込み時に電界を印加した際、強磁性層１３１が電界を引き込むことで拡散を抑える働きをするため、垂直記録層に印加される電界の面積を狭くすることができる。これにより一ビットの占有面積が小さくなり、記録密度を増大させることができる。

次に誘電磁性層について説明する。

誘電磁性層１３２は、磁性及び誘電性を併せ持っている。

なお、ここでいう磁性とは強磁性（硬磁性又は軟磁性）又は反磁性のことを意味している。

そして、誘電磁性層１３２は、強磁性と誘電性又は強誘電性を持っていることが好ましく、強磁性と強誘電性を持っていることがより好ましい。

誘電磁性層１３２を構成する材料は特に限定されるものではないが、誘電磁性層は、（Ｂｉ_１−ａＢａ_ａ）ＦｅＯ_３を含むことが好ましい。この場合、置換率ａは０．０５≦ａ≦０．８を満たすことが好ましく、置換率ａを係る範囲とすることにより、特に好適な強磁性と強誘電性を併せ持つ材料とすることができる。置換率ａは０．１≦ａ≦０．５を満たすことがより好ましい。

ＢｉＦｅＯ_３は誘電性材料として知られているが、ＢｉＦｅＯ_３の材料のＢｉの一部をＢａで置換することで、特に好適な強磁性と誘電性を発現する。この場合の置換率ａを、０．０５以上０．８以下の範囲内とすることで、上述のように特に好適な強磁性と強誘電性を併せ持つ好適な材料を形成できる。（Ｂｉ_１−ａＢａ_ａ）ＦｅＯ_３を含む誘電磁性層１３２の成膜方法は特に限定されないが、例えば、上記組成と同一組成材料のターゲットを用いたスパッタリング法により形成できる。ただし、成膜した膜の酸素欠損を防ぐため、酸素濃度を高めたターゲットを用いることが好ましい。

また、誘電磁性層１３２は、Ｂｉ（Ｆｅ_１−ｂＭｎ_ｂ）Ｏ_３を含むことができる。この場合、置換率ｂは０．０１≦ｂ≦０．５を満たすことが好ましく、置換率ｂを係る範囲とすることにより特に好適な強磁性と強誘電性を併せ持つ材料とすることができる。前述のように、ＢｉＦｅＯ_３は誘電磁性材料として知られているが、この材料のＦｅの一部をＭｎで置換することで、強磁性と誘電性を発現するが、置換率ｂを０．０１以上０．５以下とすることで、より好適な強磁性と強誘電性を併せ持つ材料を形成できる。置換率ｂは０．０５≦ｂ≦０．４を満たすことがより好ましい。

Ｂｉ（Ｆｅ_１−ｂＭｎ_ｂ）Ｏ_３（０．０１≦ｂ≦０．５）を含む誘電磁性層１３２の成膜方法は特に限定されないが、例えば、上記組成と同一組成材料のターゲットを用いたスパッタリング法により形成できる。ただし、成膜した膜の酸素欠損を防ぐため、酸素濃度を高めたターゲットを用いることが好ましい。

誘電磁性層１３２は、（Ｂｉ_{１−ａ―ｃ}Ｂａ_ａＬａ_ｃ）（Ｆｅ_１−ｂＭｎ_ｂ）Ｏ_３を含むことができる。この場合の置換率ａは０≦ａ≦０．８、ｂは０．０１≦ｂ≦０．５、ｃは０≦ｃ≦０．８、かつ０．０５≦ａ＋ｃ≦０．８を満たすことが好ましく、係る範囲とすることにより特に好適な強磁性と強誘電性を併せ持つ材料を形成することができる。置換率ａ、ｂ、ｃは、０．１≦ａ＋ｃ≦０．５、０．０５≦ｂ≦０．４、を満たすことがより好ましい。

また、誘電磁性層１３２は、（Ｂｉ_{１−ａ−ｃ}Ｂａ_ａＬａ_ｃ）（Ｆｅ_{１−ｂ−ｄ}Ｍｎ_ｂＴｉ_ｄ）Ｏ_３を含むことができる。この場合の置換率ａ、ｂ、ｃ、ｄは、０≦ａ≦０．８、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．８、０．０１≦ｄ≦０．５、かつ０≦ａ＋ｃ≦０．８、０．０１≦ｂ＋ｄ≦０．５とすることが好ましい。係る範囲とすることにより特に好適な強磁性と強誘電性を併せ持つ材料を形成することができる。置換率ａ、ｂ、ｃ、ｄは、０．１≦ａ＋ｃ≦０．５、０．０５≦ｂ＋ｄ≦０．４とすることがより好ましい。

また、誘電磁性層１３２は、（Ｂｉ_１−ｃＬａ_ｃ）ＦｅＯ_３を含むことができる。この場合の置換率ｃは、０．０１≦ｃ≦０．８とすることが好ましく、係る範囲とすることにより特に好適な強磁性と強誘電性を併せ持つ材料を形成することができる。

また、誘電磁性層１３２は、Ｍ−Ｆｅ−Ｏ系、Ｍ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｏ系、Ｍ−Ｃｏ−Ｏ系、Ｍ−Ｎｉ−Ｏ系、Ｍ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ系、Ｍ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系、Ｍ−Ｃｏ−Ｍｎ−Ｏ系、Ｍ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｏ系、Ｍ−Ｖ−Ｏ系（Ｍは、希土類元素、Ｂｉ、Ｙ、アルカリ土類元素の中から選択された１種類以上の元素）等を含むことができる。例えば、ＢｉＬａＦｅＯ_３、ＢｉＮｄＭｎＯ_３、ＢｉＦｅＣｏＯ_３、ＢｉＰｒＦｅＯ_３などである。

誘電磁性層１３２で使用する材料は、既述のように反磁性特性と誘電特性を有する材料でも構わない。その場合、書き込んだデータ列と再生時のデータ列の極性が逆になることを注意すればよい。

誘電磁性層１３２の膜厚は特に限定されないが、５０ｎｍ以下であることが好ましい。誘電磁性層１３２の厚さを５０ｎｍ以下とすることにより、誘電磁性層１３２内の結晶粒の肥大化を抑制することができ、誘電磁性層１３２の表面粗さを小さくすることができる。このため、得られた磁気記録媒体の表面形状を平滑にできるため、ヘッドの飛行高さを低くすることができ、電磁変換特性を向上させることができる。

誘電磁性層１３２の膜厚は２０ｎｍ以下とするのがさらに好ましい。特に誘電磁性層１３２を垂直磁気記録媒体の表層側に設けた構成とする場合、誘電磁性層１３２の厚さ分だけ強磁性層１３１とヘッドの再生素子との距離が離れることとなる。このため、ヘッドと強磁性層１３１との間の距離を十分短くするために上記範囲とすることがより好ましい。

誘電磁性層の膜厚の下限値は特に限定されるものではないが、例えば２ｎｍ以上であることが好ましく、３ｎｍ以上であることがより好ましい。２ｎｍ以上であれば、誘電磁性層を形成した際、層中に結晶粒子が形成されやすくなるため好ましい。

誘電磁性層１３２に含まれる結晶粒子の平均粒径は特に限定されるものではないが、結晶粒子が十分な誘電特性および磁性特性を得るため３ｎｍ以上１２ｎｍ以下が好ましい。結晶粒子の平均粒径（平均結晶粒子径）は平面ＴＥＭ観察像を用いて算出することができる。平面ＴＥＭ観察像による結晶粒子の平均粒径の算出は既述の方法により行うことができる。

結晶粒子の平均粒径を１２ｎｍ以下とすることにより、１ビットあたりの粒子数を十分に確保でき再生時のＳＮＲを高めることができるため好ましい。

そして、誘電磁性層１３２は既述のように、誘電磁性層が、結晶粒子及び該結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有することが好ましい。

また、強磁性層１３１を構成する粒子と、誘電磁性層１３２を構成する粒子とが、厚み方向に連続した柱状結晶（柱状構造）を構成することが好ましい。具体的な構成例を図２を用いて説明する。図２は、強磁性層１３１と、誘電磁性層１３２と、を積層した構造を模式的に示したものであり、積層順番は係る形態に限定されるものではない。なお、その他の層については記載を省略している。図２に示すように、強磁性層１３１の磁性結晶粒子１３１２と、誘電磁性層１３２の結晶粒子１３２２とが厚み方向に連続した柱状結晶を構成していることが好ましい。

磁性結晶粒子１３１２と、結晶粒子１３２２と、が柱状結晶を形成することで、誘電磁性層１３２の結晶粒の結晶性を高めることが可能となり、また、結晶粒径を下げることが可能となるので、ＳＮＲの優れた磁性層を構成することが可能となる。

既述のように、本実施形態の垂直磁気記録媒体では、強磁性層１３１もグラニュラー構造とする。強磁性層１３１がグラニュラー構造を有する場合、誘電磁性層１３２を強磁性層１３１と積層することにより、強磁性層及び誘電磁性層を構成する粒子が厚み方向に連続した柱状結晶を構成しやすくなる。また、各層の結晶粒子の結晶粒径を下げることが可能となる。

本実施形態の垂直磁気記録媒体の垂直記録層１３は強磁性層１３１と誘電磁性層１３２とを含んでおり、強磁性層１３１と、誘電磁性層１３２との積層により構成することができる。なお、垂直記録層１３に含まれる、強磁性層１３１、誘電磁性層１３２の層数は特に限定されるものではない。例えば、図１（ｃ）に示したように垂直記録層１３は、２層以上の強磁性層１３１と、２層以上の誘電磁性層１３２と、が積層した構造を有することもできる。また、一方を単層とし他方のみを複数層設けたような構造でも構わない。また、垂直記録層１３を強磁性層１３１と誘電磁性層１３２とをそれぞれ一層ずつ含むように構成することもできる。

また、強磁性層１３１と誘電磁性層１３２の積層順については特に限定されるものではない。例えば、強磁性層１３１を非磁性基板１１側に配置しその上面に誘電磁性層１３２を積層することができる。この場合、強磁性層１３１が磁性結晶粒子１３１２及び非磁性粒界領域１３１１を含むグラニュラー構造を有していることが好ましい。強磁性層１３１がかかる構造を有している場合、磁性結晶粒子１３１２及び非磁性粒界領域１３１１それぞれの上に、誘電磁性層１３２の結晶粒子１３２２と非晶質粒界領域１３２１とを容易に成長させることができる。このため、誘電磁性層１３２も容易にグラニュラー構造とすることができる。係る構造とすることにより、誘電磁性層１３２のノイズを抑えることができ、電磁変換特性が向上する。また、下地層１２による配向制御の効果により強磁性層１３１の結晶性及び配向性が向上するため、誘電磁性層１３２の結晶性及び配向性も向上し結果としてさらに電磁変換特性が向上する効果が得られる。

また、強磁性層１３１が非磁性基板１１側にあることで、電界によりデータを書き込む際の対電極の働きをするため、垂直記録層に印加される電界の面積を狭くすることができる。これにより一ビットの占有面積を小さくなり、記録密度を増大させることができる。

また、誘電磁性層１３２が表層側にあることで、記録再生ヘッドとの物理的な距離が近くなる上、前記誘電磁性層１３２のグラニュラー化の効果により結晶粒子径の増大が抑えられる。このため、垂直磁気記録媒体の表面を平坦にすることができ、より記録再生ヘッドに設けた電界書き込み素子と誘電磁性層１３２との距離が近くできることから、誘電磁性層１３２への書き込みが容易となることで、垂直磁気記録媒体の高記録密度化が容易となる。

一方で誘電磁性層１３２を非磁性基板１１側とすることもできる。例えば、下地層１２の垂直記録層１３側にグラニュラー構造をもった配向調整層を設けることで、強磁性層１３１のグラニュラー構造と同じ効果をえることができる。すなわち、粒子を囲むように粒界層が形成された配向調整層により、配向調整層中の結晶性の粒子の上に誘電磁性層１３２の結晶粒子が、配向調整層中の非晶質性の粒界層の上には誘電磁性層１３２の非晶質構造が成長することができる。このため、この場合も誘電磁性層１３２をグラニュラー構造とすることができる。

配向調整層の構成は特に限定されないが、例えば下地層１２を構成する材料に酸化物を添加した材料により構成することができる。具体的には、Ｒｕ−Ｓｉ酸化物、Ｒｕ−Ｂ酸化物、Ｒｕ−Ｔｉ酸化物、Ｐｔ−Ｓｉ酸化物、Ｐｔ−Ｃｒ酸化物、Ｐｔ−Ｗ酸化物、Ｎｉ−Ｔａ酸化物、Ｐｄ−Ｔｉ酸化物、ＣｒＭｏ−Ｔｉ酸化物、Ｔｉ−Ｓｉ酸化物、ＡｌＴｉ−Ｃｒ酸化物などである。

さらに、誘電磁性層１３２中の結晶粒子１３２２の上に強磁性層１３１中の磁性結晶粒子１３１２が、誘電磁性層１３２中の非晶質粒界領域１３２１の上に強磁性層１３１中の非磁性粒界領域１３１１が成長することができる。このため、垂直記録層の粒子の肥大化を抑制し、均一性を維持することができ、結果として電磁変換特性が向上する効果が得られる。

また、強磁性層１３１が表層側にあることで、記録再生ヘッドとの物理的な距離が近くなり、再生時の信号出力が大きくでき、ＳＮＲが良好な再生信号が得られる。

さらに電界によりデータを書き込む際、電界は強磁性層１３１の中を通って誘電磁性層１３２に印加される。この時、強磁性層１３１が表面側にあることで電界の広がり抑制することができ、さらに下地層１２の対電極効果と相まって、垂直記録層に印加される電界の面積をより狭くすることができる。これにより一ビットの占有面積を小さくなり、より記録密度を増大させることができる。

（保護層）
保護層１４は記録再生ヘッドと垂直磁気記録媒体との接触によるダメージから垂直磁気記録媒体を保護するためのものである。保護層１４の構成は特に限定されるものではないが、保護層１４としては例えばカーボン膜、ＳｉＯ_２膜などを用いることができ、カーボン膜を好ましく用いることができる。保護層１４の形成方法は特に限定されるものではないが、例えばスパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム法などにより形成することができる。特にイオンビーム法を好ましく用いることができる。保護層１４の膜厚についても特に限定されないが、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることが好ましく、１．５ｎｍ以上５ｎｍ以下であることがより好ましい。

次に、本実施形態の垂直磁気記録媒体の製造方法の構成例について説明する。

本実施形態の垂直磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基板上に、少なくとも一層の下地層と、垂直記録層と、を有している垂直磁気記録媒体の製造方法に関する。そして、垂直記録層は、磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む非磁性粒界領域を有する強磁性層と、磁性と誘電性を併せ持ち、結晶粒子と、前記結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域と、を有する誘電磁性層と、を有する構成とする。

また、磁性結晶粒子は、Ｆｅと、Ｐｔと、を含む構成とする。

なお、本実施形態の垂直磁気記録媒体の製造方法は、例えば以下の工程を有することができる。

非磁性基板を準備する非磁性基板準備工程。

非磁性基板の少なくとも一方の面側に、少なくとも一層の下地層を形成する下地層形成工程。

非磁性基板の少なくとも一方の面側に垂直記録層を形成する垂直記録層形成工程。

そして、垂直記録層形成工程は、強磁性層形成工程、及び誘電磁性層形成工程を有することができる。強磁性層形成工程は、磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む非磁性粒界領域を有する強磁性層を形成する工程とすることができる。また、誘電磁性層形成工程は、磁性と誘電性を併せ持ち、結晶粒子と、結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域と、を有する誘電磁性層を形成する工程とすることができる。

また、上記工程に限定されるものではなく、さらに必要に応じて例えば密着層を形成する密着層形成工程や、裏打ち層を形成する裏打ち層形成工程、保護層を形成する保護層形成工程等を実施することもできる。

非磁性基板１１、下地層１２の構成については既に説明したとおりであるため、ここでは説明を省略する。また、上述のように、密着層１５や裏打ち層１６等を任意に形成することができる。

なお、下地層形成工程については、例えば既述の目的組成を有するターゲットを用いてスパッタリング法により実施することができる。また、密着層１５や裏打ち層を形成する場合も同様にスパッタリング法で目的組成に応じたターゲットを用いて成膜することができる。

以下に垂直記録層１３の形成方法を中心に説明する。

まず、強磁性層について説明する。

垂直記録層１３を形成する垂直記録層形成工程のうち、強磁性層１３１を形成する強磁性層形成工程については、既述のように例えば磁性結晶粒子を構成する材料と、酸化物等の添加材料とを基板上に供給することにより実施できる。具体的には、例えば既述の磁性結晶粒子を構成する材料と、酸化物等の添加材料とを含むターゲットを用い、スパッタリング法等により実施できる。

また、既述のように強磁性層１３１には、Ｃｕ等の元素を添加することもできる。

そして、強磁性層は既述のように磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む非磁性粒界領域を有する構成とする。

次に、誘電磁性層１３２について説明する。

本実施形態の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、垂直記録層１３は、グラニュラー構造を有する強磁性層１３１と、グラニュラー構造を有する誘電磁性層１３２と、が積層された構造を有していることが好ましい。特に、強磁性層１３１の磁性結晶粒子１３１２と、誘電磁性層１３２の結晶粒子１３２２とが、積層するように配置されていることが好ましい。すなわち、強磁性層の磁性結晶粒子と、誘電磁性層の結晶粒子とが厚み方向に連続した柱状結晶を構成していることが好ましい。また、同時に、強磁性層１３１の非磁性粒界領域１３１１と、誘電磁性層１３２の非晶質粒界領域１３２１と、が積層するように配置されていることが好ましい。

そして、誘電磁性層を形成する誘電磁性層形成工程は、基板温度を誘電磁性層１３２に含まれる材料の結晶化温度未満として実施することが好ましい。なお、ここでいう基板温度とは、誘電磁性層１３２を形成する被成膜基板の温度のことを指しており、非磁性基板１１上に形成された下地層１２等を含む基板の温度を意味している。

また、誘電磁性層１３２に含まれる材料の結晶化温度とは、非晶質基板上でも誘電磁性層１３２に含まれる材料が結晶化する温度である。

これは、基板温度を、誘電磁性層１３２に含まれる材料の結晶化温度以上とすると、例えば強磁性層１３１の上面に誘電磁性層１３２を形成した場合、強磁性層１３１の非磁性粒界領域１３１１上の対応する部分に結晶が生じ、誘電磁性層１３２がグラニュラー構造とならない場合がある。このため、誘電磁性層１３２の結晶粒子１３２２の肥大が生じ、また該非磁性粒界領域１３１１上の部分は結晶の配向が異なるためノイズの増大につながり、結果として平坦性や電磁変換特性を損ねる場合があり好ましくないからである。

また誘電磁性層１３２を成膜する際には、非磁性基板１１にバイアスを印加することが好ましい。

基板温度が誘電磁性層１３２に含まれる材料の結晶化温度未満でも、例えば強磁性層の磁性結晶粒子のように高配向の部分の上面については誘電磁性層１３２は結晶粒子を形成する場合がある。しかし、係る温度域で形成される結晶粒子の結晶性は十分ではないことがある。このため、上述のように誘電磁性層１３２を形成する際に、非磁性基板１１にバイアスを印加し、結晶粒子の結晶性を高めることが好ましい。

係る条件で例えばグラニュラー構造をもった強磁性層１３１上や、配向調整層上に、誘電磁性層１３２を形成することにより、容易に誘電磁性層が、結晶粒子と、該結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域と、を有する構造とすることができる。すなわち、誘電磁性層１３２を容易にグラニュラー構造を有する構造とすることができ好ましい。

誘電磁性層１３２を成膜する際の基板温度は、誘電磁性層１３２に含まれる材料の結晶化温度より３００度低い温度から結晶化温度に達しない範囲であることがより好ましい。さらには基板温度が、結晶化温度より３００度低い温度から結晶化温度より５０度低い範囲であることが特に好ましい。すなわち、誘電磁性層１３２に含まれる材料の結晶化温度をＴｃ、誘電磁性層１３２を成膜する際の非磁性基板１１の基板温度をＴｓとした場合、Ｔｃ−３００≦Ｔｓ＜Ｔｃであることがより好ましく、Ｔｃ−３００≦Ｔｓ≦Ｔｃ−５０であることが特に好ましい。

誘電磁性層１３２を成膜する際の基板温度を係る温度範囲とすることで容易に誘電磁性層１３２を結晶粒子１３２２を非晶質粒界領域１３２１が囲んだグラニュラー構造とすることができる。

誘電磁性層１３２を成膜する際、基板温度（Ｔｓ）を結晶化温度より３００度低い温度（Ｔｃ−３００）よりも低い温度とした場合、非磁性基板１１にバイアスをかけても誘電磁性層１３２の結晶が得られない場合がある。この場合、誘電磁性層１３２に誘電特性と磁性特性が得られないため好ましくない。

誘電磁性層に含まれる材料として例えば、ＢｉＦｅＯ_３系の材料、（Ｂｉ_１−ａＢａ_ａ）ＦｅＯ_３系の材料、Ｂｉ（Ｆｅ_１−ｂＭｎ_ｂ）Ｏ_３系の材料、（Ｂｉ_{１−ａ―ｃ}Ｂａ_ａＬａ_ｃ）（Ｆｅ_１−ｂＭｎ_ｂ）Ｏ_３系の材料、（Ｂｉ_{１−ａ−ｃ}Ｂａ_ａＬａ_ｃ）（Ｆｅ_{１−ｂ−ｄ}Ｍｎ_ｂＴｉ_ｄ）Ｏ_３系の材料、（Ｂｉ_１−ｃＬａ_ｃ）ＦｅＯ_３系の材料を用いる場合、基板温度は３００℃以上６００℃未満とすることが好ましい。特に誘電磁性層に含まれる材料として上記材料を用いる場合、基板温度は３００℃以上５５０℃以下とすることがより好ましい。

非磁性基板にバイアス（Ｂｉａｓ）を印加する場合、バイアスは交流バイアスであることが好ましく、特に高周波バイアスであることが好ましい。これは、ＤＣ（直流）バイアスの場合、誘電磁性層１３２のチャージアップにより非磁性基板１１にバイアスを印加する効果が十分得られない場合があるためである。非磁性基板１１に印加するバイアスは、周波数は特に限定されないが、実用上の観点から周波数は０．１ｋＨｚ以上２．５ＧＨｚ以下であることが好ましく、１５０ｋＨｚ以上２．４５ＧＨｚ以下であることがより好ましい。

以下に強磁性層１３１上に誘電磁性層１３２を形成した場合を例に説明する。

既述のように、強磁性層１３１に含まれる磁性結晶粒子１３１２としてＦｅとＰｔとを含んだ物質を用いるため、そのＬ１_０結晶はｃ軸が基板面に対して垂直な（００１）面配向をとる。この強磁性層１３１の上に誘電磁性層１３２を形成することで、誘電磁性層１３２中の結晶粒子１３２２の結晶性が磁性結晶粒子１３１２に重なるように成長する。このため基板面に対して垂直に印加した磁界を制御することで、垂直記録層１３にデータを記録することができる。

この時、強磁性層１３１の磁性結晶粒子１３１２の格子定数と、誘電磁性層１３２の結晶粒子１３２２の格子定数とを近い値とすることが好ましい。このように構成することにより、あたかも強磁性層１３１が、誘電磁性層１３２の配向制御層のごとく機能する。このため、強磁性層１３１の磁性結晶粒子１３１２上に誘電磁性層１３２の結晶粒子１３２２の成長が容易となる。

発明者らの検討によると係る条件下で、誘電磁性層１３２を形成する際に、非磁性基板１１にバイアスを印加することで、誘電磁性層１３２に含まれる材料の結晶化温度未満であっても高い結晶性を有する誘電磁性層１３２の結晶粒子を得られることが確認できた。このため、例えば強磁性層の磁性結晶粒子と、誘電磁性層の結晶粒子とが厚み方向に連続した柱状結晶をより確実に構成することができる。

一方で、強磁性層１３１の非磁性粒界領域１３１１は、既述のように例えば強磁性材料に酸化物を含有させた場合、該酸化物の析出により形成される。このため明確な結晶構造を有しない。そして、例えば強磁性層１３１の上に誘電磁性層１３２を形成した場合、強磁性層１３１の非磁性粒界領域１３１１に対応した部分である、誘電磁性層１３２の一部は、結晶化温度未満では非晶質となり、誘電特性および磁気特性を発現しない。このような条件下では非磁性基板１１に交流バイアスを印加しても、誘電磁性層１３２のうち、強磁性層１３１の非磁性粒界領域１３１１の上面部分は結晶粒子を形成しないことが実験により確かめられた。

以上のように、本実施形態の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、誘電磁性層１３２は、例えば、グラニュラー構造を有する強磁性層１３１の上に、基板温度を誘電磁性層１３２に含まれる材料の結晶化温度未満として成膜することが好ましい。さらに成膜時に非磁性基板１１に交流バイアスを印加することが好ましい。これにより、誘電磁性層１３２を容易に、結晶粒子と、該結晶粒子を取り囲む非晶質粒界層と、を有する構造、すなわち、グラニュラー構造とすることができる。

またこの方法によれば、前記強磁性層１３１を構成する磁性結晶粒子１３１２と、誘電磁性層１３２を構成する結晶粒子１３２２とが、厚み方向に連続した柱状結晶を構成することができる。このような構成を採用することで、強磁性層１３１の磁性結晶粒子１３１２の結晶性を高めることが可能となり、また、結晶粒径の肥大化を抑制することが可能となるので、ＳＮＲの優れた表面の平滑な垂直記録層１３を構成することが可能となる。

なお、ここで、強磁性層１３１上に誘電磁性層１３２を形成する場合を例に説明したが、誘電磁性層１３２は既述のように非磁性基板１１側に形成することもできる。この際、誘電磁性層１３２をグラニュラー構造とする場合には、既述のように、例えば配向調整層上に形成することができる。この場合、配向調整層が上記強磁性層１３１と同様の機能を果たすことから、上述の条件で成膜を行うことにより誘電磁性層１３２を容易にグラニュラー構造とすることができる。

［第２の実施形態］
本実施形態では、垂直記録再生装置の構成例について説明する。

本実施形態の垂直記録再生装置は、第１の実施形態で説明した垂直磁気記録媒体を備えた垂直記録再生装置とすることができる。

図３は、第１の実施形態で説明した垂直磁気記録媒体を用いた垂直記録再生装置３０の一例を示すものである。図３に示す垂直記録再生装置は、第１の実施形態で説明した垂直磁気記録媒体３１を備えている。そしてさらに、垂直磁気記録媒体３１を回転駆動させる媒体駆動部３２と、垂直磁気記録媒体３１に情報を記録再生する記録再生ヘッド３３と、記録再生ヘッド３３を垂直磁気記録媒体３１に対して相対運動させるヘッド駆動部３４と、記録再生信号処理系３５とを備えた構成とすることができる。

記録再生信号処理系３５は、外部から入力されたデータを処理して記録信号を記録再生ヘッド３３に送り、記録再生ヘッド３３からの再生信号を処理してデータを外部に送ることができるようになっている。

本実施形態の垂直記録再生装置３０に用いる記録再生ヘッド３３には記録素子と再生素子とを独立して設けることができる。そして、記録素子には針状電極を用いた電界書き込み素子、再生素子には巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用したＧＭＲ素子、トンネル効果を利用したＴｕＭＲ素子などを用いることができる。

本実施形態の垂直記録再生装置３０においては、第１の実施形態で説明した垂直磁気記録媒体を用いているため、データの記録再生信号のＳＮＲが高く、高密度の垂直記録再生装置とすることができる。

以下に具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
本実施例では以下の手順で図１（ａ）に示した垂直磁気記録媒体を形成した。なお、以下に記述のように、本実施例の垂直磁気記録媒体においては、図１（ａ）に示した層の構成に加えて、非磁性基板１１と下地層１２との間に密着層を、保護層１４の上面に潤滑膜をさらに設けている。

非磁性基板１１として、洗浄済みのガラス基板（コニカミノルタ社製、外径２．５インチ）を用意した。

そして、上記ガラス基板をマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製 型式：Ｃ−３０４０）の成膜チャンバー内に収容して、到達真空度１×１０^−５Ｐａとなるまで成膜チャンバー内を排気した後、Ａｒガスを導入しチャンバー内圧力を０．８Ｐａにした。次いで、ガラス基板上にＴｉ含有量５０ａｔ％、残部がＣｒからなる（以下、係る組成を「５０Ｃｒ−５０Ｔｉ」と記載する）ターゲットを用いて１０ｎｍの密着層を形成した。

次に、基板を２５０℃まで加熱したのち、Ｖ含有量２０ａｔ％、残部がＣｒからなる（以下、係る組成を「８０Ｃｒ−２０Ｖ」と記載する）ターゲット、ＭｇＯターゲットを用いて、膜厚が１０ｎｍの８０Ｃｒ−２０Ｖ層と、膜厚が５ｎｍの厚さのＭｇＯ層とをその順に成膜した。

さらに、基板を４５０℃まで加熱したあと、Ｐｔ含有量５０ａｔ％、残部がＦｅからなる合金を９０ｍｏｌ％と、ＳｉＯ_２を１０ｍｏｌ％と、含むターゲットである９０（５０Ｆｅ５０Ｐｔ）−１０（ＳｉＯ_２）を用い、強磁性層１３１を成膜した。成膜の際、チャンバー内の圧力を３Ｐａとして行い、強磁性層１３１は膜厚が６ｎｍになるように成膜した。

次いで誘電磁性層１３２を成膜した。基板温度を４５０℃とし、Ｂｉ：Ｆｅ：Ｍｎ：Ｏの含有モル比が１：０．９：０．１：３の化合物合金である、Ｂｉ（Ｆｅ_０．９Ｍｎ_０．１）Ｏ_３をターゲットを使い、膜厚１２ｎｍの誘電磁性層を形成した。なお、Ｂｉ（Ｆｅ_０．９Ｍｎ_０．１）Ｏ_３の非晶質基板上で結晶化する結晶化温度は６５０℃である。

また、誘電磁性層１３２を成膜する際、非磁性基板１１にＶＨＦバイアスを５Ｗ印加した。なお、ここでいうＶＨＦバイアスとは、４０．６８ＭＨｚの高周波バイアスである。

次にイオンビーム法にて保護層１４としてＤＬＣ膜を厚さ３ｎｍ形成し、潤滑膜として、テトラオール系潤滑剤を膜厚が２ｎｍになるように塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。

得られた垂直磁気記録媒体について以下の評価を行った。

（表面粗さ）
垂直磁気記録媒体の潤滑膜表面の表面粗さをＡＦＭを用いて観察したところ、表面粗さ（Ｒａ）は０．２８ｎｍであった。

（ＳＮＲ、ＯＷ特性）
垂直磁気記録媒体の記録媒体特性を、リードライトアナライザー（米国ＧＵＺＩＫ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥＳ社製 型式：ＲＷ１６３２）、および、スピンスタンド（米国ＧＵＺＩＫ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥＳ社製 型式：Ｓ１７０１ＭＲ）を用いて測定、評価した。

測定に当たっては、測定半径２１ｍｍ、回転数５４００ｒｐｍ、最大信号周波数５１４．０２ＭＨｚ（１インチあたり２１３９キロビットの線記録密度）、書き込み電圧１．５Ｖの条件で垂直磁気記録媒体の電磁変換特性を測定した。測定に用いた記録再生ヘッドは、書き込み素子として先端径１０ｎｍの電極針を、再生素子としてＴＭＲ薄膜を有しており、データの書き込みにはデータ列を電気の極性に変換し電極針から電圧を印加する方法を用いた。

記録媒体特性評価の結果、ＳＮＲは１９．４ｄＢであった。

また、オーバーライト（ＯＷ）は１０７０ｋＦＣＩの信号を書き込み、次いで１４３ｋＦＣＩの信号を上書きし、周波数フィルターにより高周波数成分を取り出し、その残留割合によりデータの書き込み能力を評価しところ、３８ｄＢの値が得られた。

（垂直記録層の粒子の成長状態の評価）
さらに、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて誘電磁性層１３２の微細構造を観察した。非磁性基板１１に垂直な面で観察（断面ＴＥＭ観察）したところ、誘電磁性層１３２の結晶粒が柱状に形成しており、隣接する柱状の結晶粒同士を非晶質の粒界層により分割している構造を明確に観察できた。また、強磁性層１３１は磁性結晶粒子１３１２及び磁性結晶粒子１３１２を取り囲む非磁性粒界領域１３１１を有することが確認できた。そして、強磁性層１３１の磁性結晶粒子１３１２上に誘電磁性層１３２の結晶粒子１３２２が、ほぼ同じ幅で積み重なって連続した柱状構造になっていることを確認できた。すなわち、垂直記録層１３は、強磁性層１３１の磁性結晶粒子１３１２と、誘電磁性層１３２の結晶粒子１３２２とが厚み方向に連続した柱状結晶を構成していることを確認できた。従って、強磁性層１３１及び誘電磁性層１３２がグラニュラー構造を有することが分かる。なお、誘電磁性層１３２がグラニュラー構造を有するとは、結晶粒子１３２２を非晶質粒界領域１３２１が取り囲んだ構造を有することを意味する。強磁性層１３１及び誘電磁性層１３２が、このような構造になっていることを以後、柱状構造として示す。

（誘電磁性層の結晶粒子の平均粒径）
次に、平面方向からの観察（平面ＴＥＭ）により誘電磁性層１３２において、結晶粒子１３２２を非晶質粒界領域１３２１が囲んだグラニュラー構造を観察できた。この平面ＴＥＭ像から見積もった誘電磁性層１３２の結晶粒子１３２２の平均粒径は５．９ｎｍであった。

なお測定に当たっては、ＴＥＭの観察画像から、２００個の粒子について粒径（円相当径）を測定し、積算値５０％での粒径を平均粒径とした。

［実施例２〜１９］
誘電磁性層および強磁性層を表１に記載の材料、膜厚に変更した他は、実施例１と同様に垂直磁気記録媒体を作製した。得られた垂直磁気記録媒体を実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。

なお、実施例２〜１９で誘電磁性層１３２を成膜する際に用いた材料はいずれも非晶質基板上で結晶化する結晶化温度は５００℃以上７５０℃以下の範囲内であった。

［比較例１］
強磁性層１３１、誘電磁性層１３２を以下の手順で成膜した点以外は実施例１と同様にして、垂直磁気記録媒体を作製した。

基板温度を４５０℃に加熱した後、下地層１２上にＰｔ含有量５０ａｔ％、残部Ｆｅからなる合金である５０Ｆｅ５０Ｐｔのターゲットを用い、チャンバー内の圧力を３Ｐａとして強磁性層１３１を膜厚が６ｎｍになるように成膜した。

基板を４５０℃とし、Ｂｉ：Ｆｅ：Ｍｎ：Ｏの含有モル比が１：０．９：０．１：３の合金であるＢｉ（Ｆｅ_０．９Ｍｎ_０．１）Ｏ_３のターゲットを使い、膜厚１２ｎｍの誘電磁性層１３２を形成した。

誘電磁性層１３２上には、実施例１と同様にイオンビーム法にて保護層１４としてＤＬＣ膜を厚さ３ｎｍ形成し、潤滑膜として、テトラオール系潤滑剤を膜厚が２ｎｍになるように塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。

得られた垂直磁気記録媒体について、実施例１と同様にして評価を行なった。

（表面粗さ）
実施例１と同様に得られた垂直磁気記録媒体の表面粗さをＡＦＭを用いて観察したところ、表面粗さ（Ｒａ）は１．１０ｎｍであった。

（ＳＮＲ、ＯＷ特性）
実施例１と同じ条件でＳＮＲ、ＯＷ特性の評価を行った。

ＳＮＲは１０．１ｄＢであった。また、オーバーライト（ＯＷ）は２１ｄＢの値が得られた。

（垂直記録層の粒子の成長状態の評価）
また、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて誘電磁性層１３２の微細構造を観察した。非磁性基板１１に垂直な面で観察（断面ＴＥＭ観察）したところ、誘電磁性層１３２の結晶粒は形状が不規則であり結晶粒と結晶粒の境界も明確に観察できなかった。また、強磁性層１３１の磁性結晶粒子１３１２と無関係に誘電磁性層１３２の結晶粒子１３２２が形成されていた。以下、このような構造を不規則形状と記載する。

次に、平面方向からの観察（平面ＴＥＭ）により誘電磁性層１３２の結晶粒子１３２２の粒界部分を明確に観測できなかった。また、誘電磁性層１３２は、結晶粒子及び結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する構造とはなっていなかった。この平面ＴＥＭ像から見積もった誘電磁性層１３２の結晶粒子の平均粒径は１６．３ｎｍであった。

［比較例２］
強磁性層１３１を除いた他は比較例１と同様にして垂直磁気記録媒体を作成した。

得られた磁気記録媒体を比較例１と同様に評価した。結果を表１に示す。

なお、比較例２の試料についても平面方向からの観察（平面ＴＥＭ）により誘電磁性層１３２を観察したところ、いずれの試料でも結晶粒子及び結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する構造とはなっていなかった。

実施例１〜１９と比較例１および２の比較から、強磁性層１３１にグラニュラー構造を有するＦｅＰｔ系磁性材料を用い、その上に誘電磁性層１３２を積層することにより、優れた磁気記録媒体を得られることが確認できた。

これは、実施例１〜１９では、強磁性層１３１のグラニュラー構造を引き継ぐ形で、誘電磁性層１３２が結晶粒子を非晶質粒界層が囲うようなグラニュラー構造になることで、誘電磁性層１３２からの磁気ノイズが低減したためである。

また、実施例１〜５の結果を比較すると、誘電磁性層１３２の膜厚を５０ｎｍ以下、さらに好ましくは２０ｎｍ以下とすることで高ＳＮＲが得られることが分る。

これは、誘電磁性層１３２の膜厚を薄くすることで結晶粒子の径が小さくなり、磁気的なノイズを抑制し、強磁性層１３１と記録再生ヘッドとの間の距離が短くなることによる再生信号の強度増加により、電磁変換特性が改善するためである。

実施例１と実施例７〜１０との結果から、誘電磁性層１３２にＢｉ（Ｆｅ_１−ｂＭｎ_ｂ）Ｏ_３を用いることで、ＢｉＦｅＯ_３よりも優れた特性を示すことがわかる。また、ｂについて、０．０１≦ｂ≦０．５の範囲とすることにより、特に電磁変換特性が良好であることがわかる。

実施例１０〜１４の結果から、誘電磁性層１３２に（Ｂｉ_１−ａＢａ_ａ）ＦｅＯ_３を用いることで、ＢｉＦｅＯ_３、ＢａＦｅＯ_３よりも優れた特性を示すことがわかる。また、ａについて０．０５≦ａ≦０．８の範囲とすることにより電磁変換特性が良好であることがわかる。

実施例１５〜１９の結果から、誘電磁性層として、（Ｂｉ_１−ａＢａ_ａ）（Ｆｅ_１−ｂＭｎ_ｂ）Ｏ_３を誘電磁性層として使えることが分る。一方で、強磁性層の膜厚は３ｎｍ以上１２ｎｍ以下がより好ましいことがわかる。
また、比較例２の結果から、誘電磁性層１３２のみでは十分な特性を示しておらず、誘電磁性層１３２の上に強磁性層１３１を形成することにより優れたＳＮＲ、ＯＷ特性を示すことが確認できた。

［実施例２０〜３２］
強磁性層１３１および誘電磁性層１３２を表２に記載の材料に変更した他は、実施例１と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。得られた垂直磁気記録媒体を実施例１と同様に評価した。結果を表２に示す。

なお、実施例２０〜３２で誘電磁性層１３２を成膜する際に用いた材料はいずれも非晶質基板上で結晶化する結晶化温度は５００℃以上７５０℃以下であった。

実施例２０〜２３の結果から、強磁性層１３１に添加する酸化物は１８ｍｏｌ％以下が良いことが分る。強磁性層１３１に添加する酸化物を１８ｍｏｌ％以下とすることにより、酸化物を非磁性粒界領域１３１１に確実に偏析させ、磁性結晶粒子１３１２内に残留することを抑制できるため、磁気特性を十分に高めることができることを確認できた。

また、実施例２０〜２３の結果から、強磁性層１３１に添加する酸化物は３ｍｏｌ％以上であることが好ましいことが確認できた。強磁性層１３１に添加する酸化物を３ｍｏｌ％以上とすることにより、非磁性粒界領域１３１１を十分に形成し、磁性粒子の肥大化を特に抑制できるため磁気特性を向上させることが可能になる。

実施例２４〜３２の結果から、強磁性層１３１に添加する元素は、Ｆｅ、Ｐｔ、及び酸化物等の添加材料を除いた合計が１８ａｔ％以下であることが好ましいことが分る。強磁性層１３１に添加する元素を、Ｆｅ、Ｐｔ、及び酸化物等の添加材料を除いた合計が１８ａｔ％以下とすることにより、磁性結晶粒子１３１２の配向を向上させ、磁気特性を高めることができることが確認できた。

また、表２の結果より、強磁性層には各種酸化物、各種窒化物、各種炭化物を添加できることが確認できた。

実施例３１、３２と実施例１０、１４の結果より、（Ｂｉ_{１−ａ−ｃ}Ｂａ_ａＬａ_ｃ）（Ｆｅ_{１−ｂ−ｄ}Ｍｎ_ｂＴｉ_ｄ）Ｏ_３、または（Ｂｉ_１−ｃＬａ_ｃ）ＦｅＯ_３を用いることで、ＢｉＦｅＯ_３、ＢａＦｅＯ_３、よりも優れた特性を示すことが確認できた。

［実施例３３］
垂直記録層１３を、表３に示す構成とした点以外は実施例１と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。

本実施例では、垂直記録層１３の第１層として第１の強磁性層、第２層として第２の強磁性層、第３層として誘電磁性層を積層した。各層の形成手順について説明する。

実施例１と同様にして下地層１２まで成膜した後、下地層１２上に第１の強磁性層を成膜した。第１の強磁性層は、Ｐｔ含有量４５ａｔ％、残部Ｆｅからなる合金を９１ｍｏｌ％、Ａｌ_２Ｏ_３からなる酸化物を９ｍｏｌ％含む、９１（５５Ｆｅ４５Ｐｔ）−９（Ａｌ_２Ｏ_３）のターゲットを用いて成膜した。成膜の際、チャンバー内の圧力を３Ｐａとし、第１の強磁性層の膜厚が５ｎｍになるように成膜した。

第１の強磁性層に続けて、Ｐｔ含有量４５ａｔ％、残部Ｆｅからなる合金を９０ｍｏｌ％、ＷＣからなる炭化物を１０ｍｏｌ％含む、９０（５５Ｆｅ４５Ｐｔ）−１０（ＷＣ）のターゲットを用いて第２の強磁性層を成膜した。成膜の際、チャンバー内の圧力を３Ｐａとし、第２の強磁性層の膜厚が３ｎｍになるように成膜した。

次に、基板を４００℃まで加熱し、Ｂｉ：Ｂａ：Ｆｅ：Ｏの含有モル比が０．６：０．４：１：３の化合物合金である、（Ｂｉ_０．６Ｂａ_０．４）ＦｅＯ_３のターゲットを用い、膜厚が１０ｎｍの誘電磁性層１３２を形成した。なお、（Ｂｉ_０．６Ｂａ_０．４）ＦｅＯ_３の非晶質基板上で結晶化する結晶化温度は６５０℃である。また、誘電磁性層１３２を成膜する際、非磁性基板１１にＶＨＦ バイアスを５Ｗ印加した。ここでいうＶＨＦバイアスとは、４０．６８ＭＨｚの高周波バイアスである。

誘電磁性層１３２を成膜後、実施例１と同様にイオンビーム法にて保護層としてＤＬＣ膜を厚さ３ｎｍ形成し、潤滑膜を２ｎｍ塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。

得られた垂直磁気記録媒体を実施例１と同様に評価した。結果を表３に示す。

［実施例３４］
垂直記録層１３を、表３に示す構成とした点および下地層の垂直記録層側に９５Ｐｔ−５（ＳｉＯ_２）を５ｎｍの厚さで設けた以外は実施例１と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。

本実施例では、垂直記録層１３の第１層として第１の誘電磁性層、第２層として第１の強磁性層、第３層として第２の誘電磁性層、第４層として第２強磁性層を積層した。各層の形成手順について説明する。

実施例１と同様にしてＭｇＯ層を５ｎｍまで成膜したあと、Ｐｔを９５ｍｏｌ％と、ＳｉＯ_２を５ｍｏｌ％と、含むターゲットである９５（Ｐｔ）−５（ＳｉＯ_２）を用いて膜厚５ｎｍの９５（Ｐｔ）−５（ＳｉＯ_２）を成膜し、下地層１２とした後、下地層１２上に第１の誘電磁性層を成膜した。基板を４５０℃まで加熱し、Ｂｉ：Ｂａ：Ｆｅ：Ｏの含有モル比が０．８：０．２：１：３の化合物合金である、（Ｂｉ_０．８Ｂａ_０．２）ＦｅＯ_３のターゲットを使い、膜厚１０ｎｍの誘電磁性層を形成した。なお、（Ｂｉ_０．８Ｂａ_０．２）ＦｅＯ_３の非晶質基板上で結晶化する結晶化温度は６００℃である。また、第１の誘電磁性層を成膜する際、非磁性基板１１にＶＨＦ バイアスを５Ｗ印加した。ここでいうＶＨＦバイアスとは、４０．６８ＭＨｚの高周波バイアスである。

そして、第１の誘電磁性層の上にＰｔ含有量５２ａｔ％、残部Ｆｅからなる合金を８６ｍｏｌ％、ＴａＣからなる炭化物を１４ｍｏｌ％含む８６（４８Ｆｅ５２Ｐｔ）−１４（ＴａＣ）のターゲットを用い、第１の強磁性層を成膜した。強磁性層を成膜する際、チャンバー内の圧力を３Ｐａとし、第１の強磁性層の膜厚が５ｎｍになるように成膜した。

次に第２の誘電磁性層として、Ｂｉ：Ｂａ：Ｆｅ：Ｏの含有モル比が０．８：０．２：１：３の化合物合金である、（Ｂｉ_０．８Ｂａ_０．２）ＦｅＯ_３のターゲットを使い、膜厚８ｎｍの誘電磁性層を形成した。第２の誘電磁性層を成膜する際、基板を４５０℃まで加熱し、非磁性基板１１にＶＨＦ バイアスを５Ｗ印加した。なお、ここでいうＶＨＦバイアスとは、４０．６８ＭＨｚの高周波バイアスである。

そして、第２の誘電磁性層の上にＰｔ含有量５０ａｔ％、残部Ｆｅからなる合金を８９ｍｏｌ％、Ｖ_４Ｃ_３からなる炭化物を１１ｍｏｌ％含む８９（５０Ｆｅ５０Ｐｔ）−１１（Ｖ_４Ｃ_３）のターゲットを用い、第２の強磁性層を成膜した。第２の強磁性層を成膜する際、チャンバー内の圧力を３Ｐａとし、強磁性層の膜厚が４ｎｍになるように成膜した。

次に実施例１と同様にしてイオンビーム法にて保護層としてＤＬＣ膜を厚さ３ｎｍ形成し、潤滑膜を２ｎｍ塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。

得られた垂直磁気記録媒体を実施例１と同様に評価した。結果を表３に示す。

実施例３３、３４の結果から、強磁性層１３１と誘電磁性層１３２とを積層することでＳＮＲ、ＯＷ特性について良好な特性が得られたことがわかる。

実施例３４の結果から、誘電磁性層１３２を非磁性基板１１側に設ける構造でもＳＮＲ、ＯＷ特性について良好な特性が得られたことがわかる。

［実施例３５］
実施例１と同様にして下地層１２まで成膜した後、Ｐｔ含有量５０ａｔ％、残部がＦｅからなる合金を９０ｍｏｌ％と、ＳｉＯ_２を１０ｍｏｌ％と、含むターゲットである９０（５０Ｆｅ５０Ｐｔ）−１０（ＳｉＯ_２）を用い、強磁性層１３１を成膜した。成膜の際、チャンバー内の圧力を３Ｐａとして行い、強磁性層１３１は膜厚が５ｎｍになるように成膜した。

次いで誘電磁性層１３２を成膜した。基板を３５０℃とし、Ｂｉ：Ｂａ：Ｆｅ：Ｍｎ：Ｏの含有モル比が０．７：０．３：０．９：０．１：３の化合物合金である、（Ｂｉ_０．７Ｂａ_０．３）（Ｆｅ_０．９Ｍｎ_０．１）Ｏ_３ターゲットを使い、膜厚１０ｎｍの誘電磁性層を形成した。なお、（Ｂｉ_０．７Ｂａ_０．３）（Ｆｅ_０．９Ｍｎ_０．１）Ｏ_３の非晶質基板上で結晶化する結晶化温度は６５０℃である。

また、誘電磁性層１３２を成膜する際、非磁性基板１１にＶＨＦ バイアスを５Ｗ印加した。なお、ここでいうＶＨＦバイアスとは、４０．６８ＭＨｚの高周波バイアスである。

次にイオンビーム法にて保護層１４としてＤＬＣ膜を厚さ３ｎｍ形成し、潤滑膜として、テトラオール系潤滑剤を膜厚が２ｎｍになるように塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。

得られた垂直磁気記録媒体を実施例１と同様に評価した。結果を表４に示す。

［実施例３６、３７、比較例３〜５］
誘電磁性層１３２の成膜条件を表４に記載の条件とした点以外は実施例３５と同様にして磁気記録媒体を作製した。得られた磁気記録媒体を実施例１と同様に評価した。結果を表４に示す。

なお、比較例３、４の試料について透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて誘電磁性層１３２の微細構造を観察したところ、誘電磁性層には結晶粒子が見られず、結晶粒子及び結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する構造とはなっていなかった。また、比較例５の試料については、誘電磁性層全体に結晶粒子が析出し、結晶粒子及び結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する構造とはなっていなかった。

表４の結果から、誘電磁性層を成膜する際の基板温度を結晶化温度−３００度以上結晶化温度未満の範囲とし、かつ、基板にＶＨＦバイアスを印加することが好ましいことが分かる。係る条件で誘電磁性層を成膜することで、より確実に誘電磁性層が結晶粒子と、結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域と、を有する構造となり、優れた特性を得られることがわかる。

［実施例４０］
非磁性基板１１として、洗浄済みのガラス基板（コニカミノルタ社製、外径２．５インチ）を用意した。

そして、上記ガラス基板をマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製 型式：Ｃ−３０４０）の成膜チャンバー内に収容して、到達真空度１×１０^−５Ｐａとなるまで成膜チャンバー内を排気した後、Ａｒガスを導入しチャンバー内圧力を０．８Ｐａにした。次いで、ガラス基板上にＴｉ含有量５０ａｔ％、残部がＣｒからなる５０Ｃｒ−５０Ｔｉターゲットを用いて１０ｎｍの密着層１５を形成した。

次に、Ｂ含有量２０ａｔ％、残部がＦｅからなる８０Ｆｅ２０Ｂターゲット、Ｒｕターゲットを用いて裏打ち層を形成した。具体的には、８０Ｆｅ２０Ｂターゲット、Ｒｕターゲット、８０Ｆｅ２０Ｂターゲットの順で用いて裏打ち層を形成した。これにより、膜厚が２０ｎｍの８０Ｆｅ２０Ｂ層、膜厚が０．８ｎｍのＲｕ層、膜厚が２０ｎｍの８０Ｆｅ２０Ｂ層をその順に積層し、裏打ち層とした。

次に、基板を２５０℃まで加熱したのち、Ｖ含有量２０ａｔ％、残部がＣｒからなる８０Ｃｒ−２０Ｖターゲット、ＭｇＯターゲットを用いて、膜厚が１０ｎｍの８０Ｃｒ−２０Ｖ層と、膜厚が５ｎｍの厚さのＭｇＯ層とをその順に成膜した。

さらに、基板を４５０℃まで加熱したあと、Ｐｔ含有量５０ａｔ％、残部がＦｅからなる合金を９０ｍｏｌ％と、ＳｉＯ_２を１０ｍｏｌ％と、含むターゲットである９０（５０Ｆｅ５０Ｐｔ）−１０（ＳｉＯ_２）を用い、強磁性層１３１を成膜した。成膜の際、チャンバー内の圧力を３Ｐａとして行い、強磁性層１３１は膜厚が６ｎｍになるように成膜した。

次いで誘電磁性層１３２を成膜した。基板温度を４５０℃とし、Ｂｉ：Ｆｅ：Ｍｎ：Ｏの含有モル比が１：０．９：０．１：３の化合物合金である、Ｂｉ（Ｆｅ_０．９Ｍｎ_０．１）Ｏ_３ターゲットを使い、膜厚１２ｎｍの誘電磁性層を形成した。なお、Ｂｉ（Ｆｅ_０．９Ｍｎ_０．１）Ｏ_３の非晶質基板上で結晶化する結晶化温度は６５０℃である。

また、誘電磁性層１３２を成膜する際、非磁性基板１１にＶＨＦ バイアスを５Ｗ印加した。なお、ここでいうＶＨＦバイアスとは、４０．６８ＭＨｚの高周波バイアスである。

次にイオンビーム法にて保護層１４としてＤＬＣ膜を厚さ３ｎｍ形成し、潤滑膜として、テトラオール系潤滑剤を膜厚が２ｎｍになるように塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。

得られた磁気記録媒体を実施例１と同様に評価した。結果を表５に示す。

実施例１と実施例４０との比較から、下地層の下に裏打ち層を設けることができることがわかる。また、裏打ち層を設けることにより磁気特性の向上効果が得られることがわかる。これは、裏打ち層により再生波形の矩形性が向上し、また対電極の効果がプラスされたことにより電界の引き込みが容易になったことで、信号の分解能が向上した効果である。

１０Ａ〜１０Ｄ、３１ 垂直磁気記録媒体
１１ 非磁性基板
１２ 下地層
１３ 垂直記録層
１３１ 強磁性層
１３２ 誘電磁性層
１３１１ 非磁性粒界領域
１３１２ 磁性結晶粒子
１３２１ 非晶質粒界領域
１３２２ 結晶粒子
３０ 垂直記録再生装置

Claims (15)

1. 非磁性基板上に、少なくとも一層の下地層と、垂直記録層と、を有しており、
   前記垂直記録層は、
   磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む非磁性粒界領域を有する強磁性層と、
   磁性及び誘電性を併せ持ち、結晶粒子及び前記結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する誘電磁性層と、を有し、
   前記磁性結晶粒子は、Ｆｅと、Ｐｔと、を含む垂直磁気記録媒体。
2. 前記強磁性層の前記磁性結晶粒子と、前記誘電磁性層の前記結晶粒子とが厚み方向に連続した柱状結晶を構成している請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
3. 前記非磁性粒界領域が、酸化物、窒化物、炭素系材料から選択された１種類以上の材料を含有する請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体。
4. 前記誘電磁性層が、（Ｂｉ_１−ａＢａ_ａ）ＦｅＯ_３（０．０５≦ａ≦０．８）を含む請求項１乃至３いずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。
5. 前記誘電磁性層が、Ｂｉ（Ｆｅ_１−ｂＭｎ_ｂ）Ｏ_３（０．０１≦ｂ≦０．５）を含む請求項１乃至３いずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。
6. 前記誘電磁性層が、（Ｂｉ_{１−ａ―ｃ}Ｂａ_ａＬａ_ｃ）（Ｆｅ_１−ｂＭｎ_ｂ）Ｏ_３（０≦ａ≦０．８、０．０１≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．８、かつ０．０５≦ａ＋ｃ≦０．８）を含む請求項１乃至３いずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。
7. 前記誘電磁性層が、（Ｂｉ_{１−ａ−ｃ}Ｂａ_ａＬａ_ｃ）（Ｆｅ_{１−ｂ−ｄ}Ｍｎ_ｂＴｉ_ｄ）Ｏ_３（ａおよびｃは０≦ａ≦０．８、０≦ｃ≦０．８、かつ０≦ａ＋ｃ≦０．８の範囲、ｂおよびｄは０≦ｂ≦０．５、０．０１≦ｄ≦０．５かつ０．０１≦ｂ＋ｄ≦０．５の範囲。）を含む請求項１乃至３いずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。
8. 前記誘電磁性層が、（Ｂｉ_１−ｃＬａ_ｃ）ＦｅＯ_３（０．０１≦ｃ≦０．８）を含む請求項１乃至３いずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。
9. 前記垂直記録層は、２層以上の前記強磁性層と、２層以上の前記誘電磁性層と、が積層した構造を有する請求項１乃至８いずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。
10. 非磁性基板上に、少なくとも一層の下地層と、垂直記録層と、を有しており、
    前記垂直記録層は、
    磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む非磁性粒界領域を有する強磁性層と、
    磁性と誘電性を併せ持ち、結晶粒子と、前記結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域と、を有する誘電磁性層と、を有し、
    前記磁性結晶粒子は、Ｆｅと、Ｐｔと、を含む垂直磁気記録媒体の製造方法。
11. 前記非磁性基板を準備する非磁性基板準備工程と、
    前記非磁性基板の少なくとも一方の面側に、少なくとも一層の前記下地層を形成する下地層形成工程と、
    前記非磁性基板の少なくとも一方の面側に前記垂直記録層を形成する垂直記録層形成工程と、を有し、
    前記垂直記録層形成工程は、
    前記磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む前記非磁性粒界領域を有する前記強磁性層を形成する強磁性層形成工程と、
    磁性と誘電性を併せ持ち、前記結晶粒子と、前記結晶粒子を取り囲む前記非晶質粒界領域と、を有する前記誘電磁性層を形成する誘電磁性層形成工程と、
    を有する請求項１０に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
12. 前記誘電磁性層を、基板温度を前記誘電磁性層に含まれる材料の結晶化温度未満として形成する請求項１０または１１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
13. 前記誘電磁性層を形成する際に、前記非磁性基板に交流バイアスを印加する請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
14. 前記垂直記録層が、
    前記強磁性層の前記磁性結晶粒子と、前記誘電磁性層の前記結晶粒子とが厚み方向に連続した柱状結晶を構成している請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
15. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体を備えた垂直記録再生装置。

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