JPWO2012157600A1 - 磁気記録媒体及びその製造方法、並びに磁気記録再生装置 - Google Patents
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Abstract
本発明により、垂直磁性層の高い垂直配向性を維持し、更なる高記録密度化を可能とした磁気記録媒体が提供される。本発明の磁気記録媒体は、少なくとも非磁性基板の上に、軟磁性下地層（３０）と、シード層（３１，３２）と、配向制御層（３３）と、垂直磁性層とを、この順で積層される。軟磁性下地層（３０）は、アモルファス若しくは微結晶構造を有する。シード層（３１，３２）は、金属酸化物又は金属窒化物からなる第１のシード層（３１）と、この上に島状又は網状に形成された金属からなる第２のシード層（３２）とを含む。配向制御層（３３）及び垂直磁性層は、第２のシード層（３２）を起点にして、それぞれの結晶粒子が厚み方向に連続した柱状晶を構成している。
Description
本発明は、磁気記録媒体及びその製造方法、並びに磁気記録再生装置に関するものである。
本願は、２０１１年５月１７日に日本に出願された特願２０１１−１１０３５４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１１年５月１７日に日本に出願された特願２０１１−１１０３５４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
磁気記録再生装置の一種であるハードディスク装置（ＨＤＤ）は、現在その記録密度が年率５０％以上で増えており、今後もその傾向は続くと言われている。それに伴って高記録密度化に適した磁気ヘッド及び磁気記録媒体の開発が進められている。
現在、市販されている磁気記録再生装置に搭載されている磁気記録媒体は、磁性膜内の磁化容易軸が主に垂直に配向した、いわゆる垂直磁気記録媒体である。垂直磁気記録媒体は、高記録密度化した際にも、記録ビット間の境界領域における反磁界の影響が小さく、鮮明なビット境界が形成されるため、ノイズの増加が抑えられる。しかも高記録密度化に伴う記録ビット体積の減少が少なくて済むため、熱揺らぎ効果にも強い。このため、近年大きな注目を集めており、垂直磁気記録に適した媒体の構造が提案されている。
また、磁気記録媒体の更なる高記録密度化という要望に応えるべく、垂直磁性層に対する書き込み能力に優れた単磁極ヘッドを用いることが検討されている。このような単磁極ヘッドに対応するために、記録層である垂直磁性層と非磁性基板との間に、裏打ち層と称される軟磁性材料からなる層を設けることにより、単磁極ヘッドと磁気記録媒体との間の磁束の出入りの効率を向上させた磁気記録媒体が提案されている。
しかしながら、上述した裏打ち層を単に設けた磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置では、記録再生時の記録再生特性や、熱揺らぎ耐性、記録分解能において満足できるものではなく、これらの特性に優れた磁気記録媒体が要望されている。
とりわけ記録再生特性として、再生時における信号とノイズの比（Ｓ／Ｎ比）を大きくする高Ｓ／Ｎ化と、熱揺らぎ耐性の向上が重要であり、これらの両立は、これからの高記録密度化においては必須事項である。しかしながら、この２項目は相反する関係を有しているため、一方を向上させれば、一方が不十分となり、高レベルでの両立は重要な課題となっている。
このような課題を解決するために、３層の磁性層を、非磁性層等を用いてＡＦＣ（アンチ・フェロ・カップリング）結合させることにより、合成Ｍｒｔ並びにＰＷ５０の低下という長所を享受しながら、Ｓ／Ｎ比の低下を起こさないことを特徴とする磁気記録媒体が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
具体的に、この特許文献１には、基板と、前記基板上に設けられ、残留磁化Ｍｒ、厚さｔ、及び残留磁化・厚さ積Ｍｒｔを有する第１下部強磁性層と、前記第１下部強磁性層上に設けられた強磁性結合層と、前記強磁性結合層上に設けられ、Ｍｒｔ値を有する第２下部強磁性層と、前記第２下部強磁性層上に設けられた反強磁性結合層と、前記反強磁性結合層上に設けられ、前記第１及び第２下部強磁性層のＭｒｔ値の合計よりも大きなＭｒｔ値を有する上部強磁性層とを有することを特徴とする磁気記録媒体が記載されている。
一方、垂直磁気記録媒体の記録再生特性、熱揺らぎ特性を向上させるために、配向制御層を用い、多層の磁性層を形成して、それぞれの磁性層の結晶粒子を連続した柱状晶とし、これにより磁性層の垂直配向性を高めることが提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。
また、配向制御層としては、例えばＲｕを用いることが開示されている。Ｒｕは、その柱状晶の頂部にドーム状の凸部を有するため、この凸部上に磁性層等の結晶粒子を成長させ、また成長した結晶粒子の分離構造を促進し、また結晶粒子を孤立化させ、磁性粒子を柱状に成長させる効果を有する（例えば、特許文献３を参照。）。
また、配向制御層を構成する柱状晶を微細化するため、軟磁性層と配向制御層との間に、シード層として、ＮｉＷ合金層を設けることが提案されている（例えば、特許文献４を参照。）。
また、基板上に軟磁性層と中間層と垂直記録層と保護層を有する構造の磁気記録媒体において、基板に近い側から第１の中間層はＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔｉよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とした金属層であり、第２の中間層は酸素含有層であり、第３の中間層はＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔｉよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とした金属層であり、第４の中間層はＣｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｔｉより選ばれた少なくとも１種の元素を主成分とする金属層であり、前記垂直記録層はＣｏを主成分とし、かつ酸素を含有する磁気記録媒体が提案されている（例えば、特許文献５を参照。）。
そして、この特許文献５の段落［００１０］〜［００１１］には、第１中間層によって垂直配向を制御し、第２中間層の酸素含有層と第３中間層の金属層において島状に孤立した構造（凸状の構造）を形成し、この凸形状を核としてさらに六方稠密構造の第４中間層を形成した四層構造中間層を用いて記録層に酸素を含有することで、記録層の保磁力及び角形比が向上、媒体ノイズが低減、耐熱減磁特性が向上することが記載されている。
ところで、磁気記録媒体に対する高記録密度化の要求は留まることがなく、磁気記録媒体には今まで以上に高い特性の向上が求められている。具体的に、磁気記録媒体の記録密度を高めるためには、上述した配向制御層を構成する結晶を微細化し、この上に形成される柱状構造の磁性粒子を微細化する必要がある。
なお、上記特許文献５に記載の発明では、軟磁性層や第１中間層の形成に高温での熱処理を伴うため（段落［００２２］を参照。）、これらの層の結晶化や結晶粒の肥大化が進行してしまい、磁性粒子の微細化が阻害されることがわかった。
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、垂直磁性層の高い垂直配向性を維持し、更なる高記録密度化を可能とした磁気記録媒体及びその製造方法、並びにそのような磁気記録媒体を備えた磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、アモルファス若しくは微結晶構造を有する軟磁性下地層の上に、表面エネルギーの小さい金属酸化物又は金属窒化物からなる第１のシード層を形成し、その表面に、比較的融点が低く、且つ表面エネルギーが大きいｆｃｃ構造又はｈｃｐ構造を有する金属からなる第２のシード層を形成することによって、この第２のシード層の成長初期核の発生時に、軟磁性下地層や第１のシード層を構成する結晶粒子の影響を受けずに、第２のシード層を構成する結晶粒子が微細且つ均質なものとなることを見出した。そして、この第２のシード層を起点にして、配向制御層から垂直磁性層の最上層に至るまで厚み方向に連続して結晶成長させた各層の柱状晶を、微細且つ均質な粒径を有する結晶粒子によって構成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の手段を提供する。
（１） 非磁性基板の上に、軟磁性下地層と、シード層と、配向制御層と、垂直磁性層とを、この順で積層した構成を少なくとも有する磁気記録媒体であって、
前記軟磁性下地層は、アモルファス若しくは微結晶構造を有し、
前記シード層は、金属酸化物又は金属窒化物からなる第１のシード層と、この上に島状又は網状に形成された金属からなる第２のシード層とを含み、
前記配向制御層及び前記垂直磁性層は、前記第２のシード層を起点にして、それぞれの結晶粒子が厚み方向に連続した柱状晶を構成していることを特徴とする磁気記録媒体。
（２） 前記第１のシード層は、ＣｒＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＴｉＯ、ＭｇＯからなる群から選ばれる何れか１種を含むことを特徴とする前項（１）に記載の磁気記録媒体。
（３） 前記第１のシード層は、ＺｎＯ又はＡｌＮを含むことを特徴とする前項（２）に記載の磁気記録媒体。
（４） 前記第１のシード層の膜厚は、０．４ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内であることを特徴とする前項（１）〜（３）の何れか一項に記載の磁気記録媒体。
（５） 前記第２のシード層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇからなる群から選ばれる何れか１種を含むことを特徴とする前項（１）〜（４）の何れか一項に記載の磁気記録媒体。
（６） 前記第２のシード層は、Ａｕ又はＡｇを含むことを特徴とする前項（５）に記載の磁気記録媒体。
（７） 前記配向制御層は、Ｒｕ、Ｒｕ合金、ＣｏＣｒ合金からなる群から選ばれる何れか１種を含むことを特徴とする前項（１）〜（６）の何れか一項に記載の磁気記録媒体。
（８） 前記配向制御層は、Ｒｕを含むことを特徴とする前項（７）に記載の磁気記録媒体。
（９） 非磁性基板の上に、軟磁性下地層と、シード層と、配向制御層と、垂直磁性層とを、この順で積層した構成を少なくとも有する磁気記録媒体の製造方法であって、
前記軟磁性下地層をアモルファス若しくは微結晶構造とし、
前記シード層を、金属酸化物又は金属窒化物からなる第１のシード層と、この上に島状又は網状に形成された金属からなる第２のシード層とを含む構造とし、
前記第２のシード層を起点にして、前記配向制御層及び前記垂直磁性層を構成する結晶粒子が、それぞれ厚み方向に連続した柱状晶を形成するように各層を結晶成長させることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
（１０） 前項（１）〜（８）の何れか一項に記載の磁気記録媒体、又は、前項９）に記載の製造方法により製造された磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対する情報の記録再生を行う磁気ヘッドとを備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
（１） 非磁性基板の上に、軟磁性下地層と、シード層と、配向制御層と、垂直磁性層とを、この順で積層した構成を少なくとも有する磁気記録媒体であって、
前記軟磁性下地層は、アモルファス若しくは微結晶構造を有し、
前記シード層は、金属酸化物又は金属窒化物からなる第１のシード層と、この上に島状又は網状に形成された金属からなる第２のシード層とを含み、
前記配向制御層及び前記垂直磁性層は、前記第２のシード層を起点にして、それぞれの結晶粒子が厚み方向に連続した柱状晶を構成していることを特徴とする磁気記録媒体。
（２） 前記第１のシード層は、ＣｒＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＴｉＯ、ＭｇＯからなる群から選ばれる何れか１種を含むことを特徴とする前項（１）に記載の磁気記録媒体。
（３） 前記第１のシード層は、ＺｎＯ又はＡｌＮを含むことを特徴とする前項（２）に記載の磁気記録媒体。
（４） 前記第１のシード層の膜厚は、０．４ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内であることを特徴とする前項（１）〜（３）の何れか一項に記載の磁気記録媒体。
（５） 前記第２のシード層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇからなる群から選ばれる何れか１種を含むことを特徴とする前項（１）〜（４）の何れか一項に記載の磁気記録媒体。
（６） 前記第２のシード層は、Ａｕ又はＡｇを含むことを特徴とする前項（５）に記載の磁気記録媒体。
（７） 前記配向制御層は、Ｒｕ、Ｒｕ合金、ＣｏＣｒ合金からなる群から選ばれる何れか１種を含むことを特徴とする前項（１）〜（６）の何れか一項に記載の磁気記録媒体。
（８） 前記配向制御層は、Ｒｕを含むことを特徴とする前項（７）に記載の磁気記録媒体。
（９） 非磁性基板の上に、軟磁性下地層と、シード層と、配向制御層と、垂直磁性層とを、この順で積層した構成を少なくとも有する磁気記録媒体の製造方法であって、
前記軟磁性下地層をアモルファス若しくは微結晶構造とし、
前記シード層を、金属酸化物又は金属窒化物からなる第１のシード層と、この上に島状又は網状に形成された金属からなる第２のシード層とを含む構造とし、
前記第２のシード層を起点にして、前記配向制御層及び前記垂直磁性層を構成する結晶粒子が、それぞれ厚み方向に連続した柱状晶を形成するように各層を結晶成長させることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
（１０） 前項（１）〜（８）の何れか一項に記載の磁気記録媒体、又は、前項９）に記載の製造方法により製造された磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対する情報の記録再生を行う磁気ヘッドとを備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
以上のように、本発明では、第２のシード層を起点にして、配向制御層から垂直磁性層の最上層に至るまで厚み方向に連続して結晶成長させた各層の柱状晶を、微細且つ均質な粒径を有する結晶粒子によって構成することができる。これにより、垂直磁性層の高い垂直配向性を維持し、更なる高記録密度化を可能とした磁気記録媒体及びその製造方法、並びにそのような磁気記録媒体を備えた磁気記録再生装置を提供することが可能である。
以下、本発明を適用した磁気記録媒体及び磁気記録再生装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らないものとする。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、多層化した磁性層の垂直配向性を高め、なお且つ、磁性粒子を微細化し、その結晶粒径を均質化するためには、配向制御層を構成する結晶粒子を微細化し、その結晶粒径を均質化する必要があることを解明した。
すなわち、図１に示すように、配向制御層１１には、この配向制御層１１を構成する各柱状晶Ｓの頂部をドーム状の凸とする凹凸面１１ａが形成され、この凹凸面１１ａから厚み方向に磁性層（又は非磁性層）１２の結晶粒子が柱状晶Ｓ１となって成長する。また、この柱状晶Ｓ１の上に形成される非磁性層（又は磁性層）１３及び最上層の磁性層１４の結晶粒子も、柱状晶Ｓ１に連続した柱状晶Ｓ２，Ｓ３となってエピタキシャル成長する。
このように、磁性層１２〜１４を多層化した場合、これら各層１２〜１４を構成する結晶粒子は、配向制御層１１から最上層の磁性層１４に至るまで連続した柱状晶Ｓ１〜Ｓ３となってエピタキシャル成長を繰り返す。なお、図１に示す層１３は、グラニュラー構造を有する層であり、この層１３を形成する柱状晶Ｓ２の周囲には酸化物１５が形成されている。
したがって、配向制御層１１の結晶粒子を微細化し、その結晶粒径を均質化すれば、この配向制御層１１を構成する各柱状晶Ｓを高密度化し、更に、これら各柱状晶Ｓの頂部から厚み方向に柱状に成長する各層１２〜１４の柱状晶Ｓ１〜Ｓ３も高密度化することが可能となる。
そして、本発明者は、このような知見に基づいて更なる検討を重ねた結果、少なくとも非磁性基板の上に、軟磁性下地層と、シード層と、配向制御層と、垂直磁性層とを、この順で積層した磁気記録媒体において、軟磁性下地層をアモルファス若しくは微結晶構造とし、シード層を、金属酸化物又は金属窒化物からなる第１のシード層と、この上に島状又は網状に形成された金属からなる第２のシード層とを含む構造とすることで、第２のシード層を起点にして、配向制御層から垂直磁性層の最上層に至るまで厚み方向に連続して結晶成長させた各層の柱状晶を、微細且つ均質な粒径を有する結晶粒子によって構成できることを見出した。
すなわち、本発明における第２のシード層は、島状又は網状に形成された金属によって微細且つ均質な粒径を有する結晶粒子を構成しており、この第２のシード層を起点にして、配向制御層から垂直磁性層の最上層に至るまで厚み方向に連続した柱状晶を結晶成長させた場合、各層の柱状晶を微細且つ均質な粒径を有する結晶粒子によって構成することが可能である。
これにより、本発明では、垂直磁性層の高い垂直配向性を維持し、更なる高記録密度化を可能とした磁気記録媒体を提供することが可能である。
以下、本発明を適用した磁気記録媒体の特徴部分について、図２を参照しながら更に詳細に説明する。
本発明を適用した磁気記録媒体では、図２において模式的に示すように、非磁性基板（図示せず。）の上に形成される軟磁性下地層３０がアモルファス若しくは微結晶構造を有することで、この軟磁性下地層３０の表面３０ａにおける平滑性を高め、この上に形成される第１のシード層３１の表面３１ａにおける平滑性も高めている。さらに、第１のシード層３１は、金属酸化物又は金属窒化物からなることで、その表面３１ａの平滑性を高めることが可能である。
本発明を適用した磁気記録媒体では、図２において模式的に示すように、非磁性基板（図示せず。）の上に形成される軟磁性下地層３０がアモルファス若しくは微結晶構造を有することで、この軟磁性下地層３０の表面３０ａにおける平滑性を高め、この上に形成される第１のシード層３１の表面３１ａにおける平滑性も高めている。さらに、第１のシード層３１は、金属酸化物又は金属窒化物からなることで、その表面３１ａの平滑性を高めることが可能である。
そして、本発明では、この第１のシード層３１の上に、島状又は網状に形成された金属からなる第２のシード層３２を形成する。上述したように、第１シード層３１の表面３１ａにおける平滑性は高められているため、この上に形成される金属（第２のシード層３２）の成長初期核の発生確率を均一にすることができる。これにより、第２のシード層３２を構成する結晶粒子は微細且つ均質なものとなる。
また、本発明では、第１のシード層３１に表面エネルギーの小さい金属酸化物又は金属窒化物を選択し、この上に形成される第２のシード層３２には、比較的融点が低く、且つ、表面エネルギーの大きいｆｃｃ構造又はｈｃｐ構造を有する金属を連続膜とならないような膜厚以下で成膜することで、金属（第２のシード層３２）の結晶を島状又は網状に形成することができる。また、この金属の結晶粒径は均質なものとなる。
第１のシード層３１については、ＣｒＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＴｉＯ、ＭｇＯからなる群から選ばれる何れか１種を含む金属酸化物又は金属窒化物を用いることが好ましく、この中でも特に、ＺｎＯ又はＡｌＮを用いることが好ましい。また、第１のシード層３１を成膜する際は、スパッタリング法等を用いることができる。
本発明では、このような金属酸化物又は金属窒化物を用いることで、第１のシード層３１の表面エネルギーを小さくすると共に、その表面３１ａにおける平滑性を高めることができる。また、第１のシード層３１の表面が平坦化されることによって、この上に成膜される第２のシード層３２は、核発生密度が均質化し、且つ、その核が第１のシード層３１との表面エネルギー差により微細化する。すなわち、図２に示すように、第１のシード層３１を構成する結晶粒子と第２のシード層３２を構成する結晶粒子とは、１：１に対応したエピタキシャル成長になるとは限らず、第２のシード層３２を構成する結晶粒子の核発生密度を、第１のシード層３１を構成する結晶粒子に対して同等以上とすることが可能である。
第１のシード層の膜厚は、０．４ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内とすることが好ましく、０．６ｎｍ〜６ｎｍとすることがより好ましく、０．８ｎｍ〜４ｎｍとすることがもっとも好ましい。第１シード層の膜厚を上記の範囲内とすることで、その成膜後の表面平滑性を高めることができる。第１のシード層の膜厚を制御することにより表面平滑性が高まる理由は、金属酸化物もしくは金属窒化物はアモルファスもしくは結晶成長する材料であるが、アモルファス材料の場合は、連続化膜厚以上にすることが平坦化のために重要であり、また、結晶材料の場合は、連続化膜厚以上でかつ膜厚を薄く保つことが、平坦化のために重要だからである。
第２のシード層３２については、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇからなる群から選ばれる何れか１種を含む金属を用いることが好ましく、その中で特に、Ａｕ又はＡｇを用いることが好ましい。このような金属は、ｃ面が配向し易く、また表面エネルギーが大きいため、微細で均質な島状又は網状の結晶を形成し易い。また、第２のシード層３２を成膜する際は、スパッタリング法等を用いることができるが、この第２のシード層３２を島状又は網状とするためには、成膜時間を短くして、第２のシード層３２が連続膜となることを防ぐ必要がある。
そして、本発明では、この第２のシード層３２の上に、配向制御層３３を形成する。配向制御層３３については、Ｒｕ、Ｒｕ合金、ＣｏＣｒ合金からなる群から選ばれる何れか１種を用いることが好ましく、その中で特に、Ｒｕを用いることが好ましい。これにより、配向制御層３３を構成する結晶粒子は、第２のシード層３２を構成する結晶粒子と１：１で対応しながら、厚み方向に連続した柱状晶となってエピタキシャル成長する。
また、この配向制御層３３を構成する各柱状晶の頂部には、ドーム状の凸部３３ａが形成されるため、この凸部３３ａ上に形成される垂直磁性層（図示せず。）の結晶粒子を１：１で対応させながら、厚み方向に連続した柱状晶となるようにエピタキシャル成長させることができる。
配向制御層３３を構成する結晶粒子の平均粒径は、６ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは４ｎｍ以下である。従来の配向制御層を構成する結晶粒子は、その平均粒径が７〜９ｎｍ程度である。これに対して、本発明では、配向制御層３３を構成する結晶粒子の平均粒径を６ｎｍ以下とすることができる。これにより、本発明では、磁気記録媒体の磁性粒子密度を２倍以上に高めることができ、その結果、磁気記録媒体の記録密度も２倍以上に高めることが可能である。
図３は、本発明を適用した磁気記録媒体の一例を示したものである。
この磁気記録媒体は、図３に示すように、非磁性基板１の上に、軟磁性下地層２と、シード層９と、配向制御層３と、垂直磁性層４と、保護層５と、潤滑層６とを順次積層した構造を有している。
この磁気記録媒体は、図３に示すように、非磁性基板１の上に、軟磁性下地層２と、シード層９と、配向制御層３と、垂直磁性層４と、保護層５と、潤滑層６とを順次積層した構造を有している。
垂直磁性層４は、非磁性基板１側から、下層の磁性層４ａと、中層の磁性層４ｂと、上層の磁性層４ｃとの３層を含み、磁性層４ａと磁性層４ｂとの間に下層の非磁性層７ａと、磁性層４ｂと磁性層４ｃとの間に上層の非磁性層７ｂを含むことで、これら磁性層４ａ〜４ｃと非磁性層７ａ，７ｂとが交互に積層された構造を有している。
さらに、図示を省略するものの、各磁性層４ａ〜４ｃ及び非磁性層７ａ，７ｂを構成する結晶粒子は、配向制御層３を構成する結晶粒子と共に、厚み方向に連続した柱状晶を形成している。
非磁性基板１としては、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属材料からなる金属基板を用いてもよく、例えば、ガラスや、セラミック、シリコン、シリコンカーバイド、カーボンなどの非金属材料からなる非金属基板を用いてもよい。また、これら金属基板や非金属基板の表面に、例えばメッキ法やスパッタ法などを用いて、ＮｉＰ層又はＮｉＰ合金層が形成されたものを用いることもできる。
ガラス基板としては、例えば、アモルファスガラスや結晶化ガラスなどを用いることができ、アモルファスガラスとしては、例えば、汎用のソーダライムガラスや、アルミノシリケートガラスなどを用いることができる。また、結晶化ガラスとしては、例えば、リチウム系結晶化ガラスなどを用いることができる。セラミック基板としては、例えば、汎用の酸化アルミニウムや、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体、又はこれらの繊維強化物などを用いることができる。
非磁性基板１は、その平均表面粗さ(Ｒａ)が２ｎｍ（２０Å）以下、好ましくは１ｎｍ以下であるとことが、磁気ヘッドを低浮上させた高記録密度記録に適している点から好ましい。また、表面の微小うねり(Ｗａ)が０．３ｎｍ以下（より好ましくは０．２５ｎｍ以下。）であることが、磁気ヘッドを低浮上させた高記録密度記録に適している点から好ましい。また、端面のチャンファー部の面取り部と、側面部との少なくとも一方の表面平均粗さ(Ｒａ)が１０ｎｍ以下（より好ましくは９．５ｎｍ以下。）のものを用いることが、磁気ヘッドの飛行安定性にとって好ましい。なお、微少うねり(Ｗａ)は、例えば、表面荒粗さ測定装置Ｐ−１２（ＫＬＭ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用い、測定範囲８０μｍでの表面平均粗さとして測定することができる。
また、非磁性基板１は、Ｃｏ又はＦｅが主成分となる軟磁性下地層２と接することで、表面の吸着ガスや、水分の影響、基板成分の拡散などにより、腐食が進行する可能性がある。この場合、非磁性基板１と軟磁性下地層２の間に密着層を設けることが好ましく、これにより、これらを抑制することが可能となる。なお、密着層の材料としては、例えば、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金など適宜選択することが可能である。また、密着層の厚みは２ｎｍ（３０Å）以上であることが好ましい。
軟磁性下地層２は、磁気ヘッドから発生する磁束の、基板面に対する垂直方向成分を大きくするために、また情報が記録される垂直磁性層４の磁化の方向をより強固に非磁性基板１と垂直な方向に固定するために設けられている。この作用は、特に記録再生用の磁気ヘッドとして垂直記録用の単磁極ヘッドを用いる場合に、より顕著なものとなる。
軟磁性下地層２としては、例えば、Ｆｅや、Ｎｉ、Ｃｏなどを含むアモルファス若しくは微結晶構造の軟磁性材料を用いることができる。具体的な軟磁性材料としては、例えば、ＣｏＦｅ系合金（ＣｏＦｅＴａＺｒ、ＣｏＦｅＺｒＮｂなど。）、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、ＦｅＡｌＯなど。）、ＦｅＣｒ系合金（ＦｅＣｒ、ＦｅＣｒＴｉ、ＦｅＣｒＣｕなど。）、ＦｅＴａ系合金（ＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど。）、ＦｅＭｇ系合金（ＦｅＭｇＯなど。）、ＦｅＺｒ系合金（ＦｅＺｒＮなど。）、ＦｅＣ系合金、ＦｅＮ系合金、ＦｅＳｉ系合金、ＦｅＰ系合金、ＦｅＮｂ系合金、ＦｅＨｆ系合金、ＦｅＢ系合金などを挙げることができる。
その他にも、軟磁性下地層２としては、Ｃｏを８０ａｔ％以上含有し、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ等のうち少なくとも１種を含有し、アモルファス若しくは微結晶構造を有するＣｏ合金を用いることができる。この具体的な材料としては、例えば、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＣｒ、ＣｏＺｒＭｏ系合金などを好適なものとして挙げることができる。
軟磁性下地層２は、２層の軟磁性膜から構成されており、２層の軟磁性膜の間にはＲｕ膜を設けることが好ましい。Ｒｕ膜の膜厚を０．４〜１．０ｎｍ、又は１．６〜２．６ｎｍの範囲で調整することで、２層の軟磁性膜がＡＦＣ構造となる。このようなＡＦＣ構造を採用することで、いわゆるスパイクノイズを抑制することができる。
シード層９及び配向制御層３には、上述した図２に示す第１のシード層３１、第２のシード層３２及び配向制御層３３を順に積層したものを採用できるため、その説明を省略するものとする。
また、配向制御層３と垂直磁性層４の間には、非磁性下地層８を設けることが好ましい。配向制御層３直上の垂直磁性層４の初期部には、結晶成長の乱れが生じやすく、これがノイズの原因となる。この初期部の乱れた部分を非磁性下地層８で置き換えることで、ノイズの発生を抑制することができる。
非磁性下地層８は、Ｃｏを主成分とし、さらに酸化物を含んだ材料からなることが好ましい。酸化物としては、例えばＣｒ、Ｓｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃｏなどの酸化物を用いることが好ましく、その中でも特に、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２などを好適に用いることができる。酸化物の含有量としては、磁性粒子を構成する、例えばＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔ等の合金を１つの化合物として算出したｍｏｌ総量に対して、３ｍｏｌ％以上１８ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
また、非磁性下地層８は、酸化物を２種類以上添加した複合酸化物からなることが好ましい。その中でも特に、Ｃｒ２Ｏ３−ＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３−ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＴｉＯ２などを好適に用いることができる。さらに、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ２、ＣｏＣｒ−Ｃｒ２Ｏ３−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＣｒ−Ｃｒ２Ｏ３−ＴｉＯ２−ＳｉＯ２などを好適に用いることができる。また、結晶成長の観点からＰｔを添加してもよい。
非磁性下地層８の厚みは、０．２ｎｍ以上３ｎｍ以下であることが好ましい。３ｎｍの厚さを超えると、Ｈｃ及びＨｎの低下が生じるために好ましくない。
磁性層４ａは、Ｃｏを主成分とし、さらに酸化物を含んだ材料からなり、この酸化物としては、例えばＣｒ、Ｓｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃｏなどの酸化物を用いることが好ましい。その中でも特に、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２などを好適に用いることができる。また、磁性層４ａは、酸化物を２種類以上添加した複合酸化物からなることが好ましい。その中でも特に、Ｃｒ２Ｏ３−ＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３−ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＴｉＯ２などを好適に用いることができる。
磁性層４ａは、図４に示すように、酸化物４１を含む層中に磁性粒子（磁性を有した結晶粒子）４２が分散していることが好ましい。また、磁性粒子４２は、磁性層４ａ，４ｂ、更には磁性層４ｃを上下に貫いた柱状構造を形成していることが好ましい。このような構造を有することにより、磁性層４ａの磁性粒子４２の配向及び結晶性を良好なものとし、結果として高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を得ることができる。
このような構造を得るためには、含有させる酸化物４１の量及び磁性層４ａの成膜条件が重要となる。すなわち、酸化物４１の含有量としては、磁性粒子４２を構成する、例えばＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔ等の合金を１つの化合物として算出したｍｏｌ総量に対して、３ｍｏｌ％以上１８ｍｏｌ％以下であることが好ましい。さらに好ましくは６ｍｏｌ％以上１３ｍｏｌ％以下である。
磁性層４ａ中の酸化物４１の含有量として上記範囲が好ましいのは、この磁性層４ａを形成した際、磁性粒子４２の周りに酸化物４１が析出し、磁性粒子４２の孤立化及び微細化が可能となるためである。一方、酸化物４１の含有量が上記範囲を超えた場合には、酸化物４１が磁性粒子４２中に残留し、磁性粒子４２の配向性及び結晶性を損ね、更には磁性粒子４２の上下に酸化物４１が析出し、結果として磁性粒子４２が磁性層４ａ〜４ｃを上下に貫いた柱状構造が形成されなくなるため好ましくない。また、酸化物４１の含有量が上記範囲未満である場合には、磁性粒子４２の分離及び微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られなくなるため好ましくない。
磁性層４ａ中のＣｒの含有量は、２０ａｔ％以下（さらに好ましくは６ａｔ％以上１６ａｔ％以下）であることが好ましい。Ｃｒの含有量を上記範囲としたのは、磁性粒子４２の磁気異方性定数Ｋｕを下げ過ぎず、また、高い磁化を維持し、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られるからである。
一方、Ｃｒの含有量が上記範囲を超えた場合には、磁性粒子４２の磁気異方性定数Ｋｕが小さくなるため熱揺らぎ特性が悪化し、また、磁性粒子４２の結晶性及び配向性が悪化することで、結果として記録再生特性が悪くなるため好ましくない。また、Ｃｒの含有量が上記範囲未満である場合には、磁性粒子４２の磁気異方性定数Ｋｕが高いため、垂直保磁力が高くなり過ぎ、データを記録する際、磁気ヘッドで十分に書き込むことができず、結果として高密度記録に適さない記録特性（ＯＷ）となるため好ましくない。
磁性層４ａ中のＰｔの含有量は、８ａｔ％以上２５ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔの含有量を上記範囲としたのは、８ａｔ％未満であると、垂直磁性層４に必要な磁気異方性定数Ｋｕが低くなるためである。一方、２５ａｔ％を超えると、磁性粒子４２の内部に積層欠陥が生じ、その結果磁気異方性定数Ｋｕが低くなる。したがって、高密度記録に適した熱揺らぎ特性及び記録再生特性を得るためには、Ｐｔの含有量を上記範囲とすることが好ましい。
また、Ｐｔの含有量が上記範囲を超えた場合には、磁性粒子４２中にｆｃｃ構造の層が形成され、結晶性及び配向性が損なわれるおそれがあるため好ましくない。一方、Ｐｔの含有量が上記範囲未満である場合には、高密度記録に適した熱揺らぎ特性を得るための磁気異方性定数Ｋｕが得られないため好ましくない。
磁性層４ａは、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、酸化物４１の他に、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅの中から選ばれる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、磁性粒子４２の微細化を促進、又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記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。
また、上記元素の合計の含有量は、８ａｔ％以下であることが好ましい。８ａｔ％を超えた場合、磁性粒子４２中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子４２の結晶性及び配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性及び熱揺らぎ特性が得られないため好ましくない。
磁性層４ａに適した材料としては、例えば、９０（Ｃｏ１４Ｃｒ１８Ｐｔ）−１０（ＳｉＯ２）｛Ｃｒ含有量１４ａｔ％、Ｐｔ含有量１８ａｔ％、残部Ｃｏからなる磁性粒子を１つの化合物として算出したモル濃度が９０ｍｏｌ％、ＳｉＯ２からなる酸化物組成が１０ｍｏｌ％｝、９２（Ｃｏ１０Ｃｒ１６Ｐｔ）−８（ＳｉＯ２）、９４（Ｃｏ８Ｃｒ１４Ｐｔ４Ｎｂ）−６（Ｃｒ２Ｏ３）の他、（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｔａ２Ｏ５）、（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｃｒ２Ｏ３）−（ＴｉＯ２）、（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｃｒ２Ｏ３）−（ＳｉＯ２）、（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｃｒ２Ｏ３）−（ＳｉＯ２）−（ＴｉＯ２）、（ＣｏＣｒＰｔＭｏ）−（ＴｉＯ）、（ＣｏＣｒＰｔＷ）−（ＴｉＯ２）、（ＣｏＣｒＰｔＢ）−（Ａｌ２Ｏ３）、（ＣｏＣｒＰｔＴａＮｄ）−（ＭｇＯ）、（ＣｏＣｒＰｔＢＣｕ）−（Ｙ２Ｏ３）、（ＣｏＣｒＰｔＲｕ）−（ＳｉＯ２）などの組成物を挙げることができる。
磁性層４ｂには、磁性層４ａと同様の材料を用いることができるため、説明を省略するものとする。また、磁性層４ｂは、層中に磁性粒子（磁性を有した結晶粒子）４２が分散していることが好ましい。この磁性粒子４２は、図４に示すように、磁性層４ａ，４ｂ、更には磁性層４ｃを上下に貫いた柱状構造を形成していることが好ましい。このような構造を形成することにより、磁性層４ｂの磁性粒子４２の配向及び結晶性を良好なものとし、結果として高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得ることができる。
磁性層４ｃは、Ｃｏを主成分とするとともに酸化物を含まない材料から構成することが好ましく、図６に示すように、層中の磁性粒子４２が磁性層４ａ中の磁性粒子４２から柱状にエピタキシャル成長している構造であることが好ましい。この場合、磁性層４ａ〜４ｃの磁性粒子４２が、各層において１対１に対応して、柱状にエピタキシャル成長することが好ましい。また、磁性層４ｂの磁性粒子４２が磁性層４ａ中の磁性粒子４２からエピタキシャル成長していることで、磁性層４ｂの磁性粒子４２が微細化され、さらに結晶性及び配向性がより向上したものとなる。
磁性層４ｃ中のＣｒの含有量は、１０ａｔ％以上２４ａｔ％以下であることが好ましい。Ｃｒの含有量を上記範囲とすることで、データの再生時における出力が十分確保でき、更に良好な熱揺らぎ特性を得ることができる。一方、Ｃｒの含有量が上記範囲を超える場合には、磁性層４ｃの磁化が小さくなり過ぎるため好ましくない。また、Ｃｒ含有量が上記範囲未満である場合には、磁性粒子４２の分離及び微細化が十分に生じず、記録再生時のノイズが増大し、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られなくなるため好ましくない。
また、磁性層４ｃは、Ｃｏ、Ｃｒの他に、Ｐｔを含んだ材料であってもよい。磁性層４ｃ中のＰｔの含有量は、６ａｔ％以上２０ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔの含有量が上記範囲にある場合には、高記録密度に適した十分な保磁力を得ることができ、更に記録再生時における高い再生出力を維持し、結果として高密度記録に適した記録再生特性および熱揺らぎ特性を得ることができる。
一方、Ｐｔの含有量が上記範囲を超えた場合には、磁性層４ｃ中にｆｃｃ構造の相が形成され、結晶性及び配向性が損なわれるおそれがあるため好ましくない。また、Ｐｔの含有量が上記範囲未満である場合には、高密度記録に適した熱揺らぎ特性を得るための磁気異方性定数Ｋｕが得られないため好ましくない。
磁性層４ｃは、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔの他に、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｍｎの中から選ばれる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、磁性粒子４２の微細化を促進、又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記録再生特性及び熱揺らぎ特性を得ることができる。
また、上記元素の合計の含有量は、１６ａｔ％以下であることが好ましい。一方、１６ａｔ％を超えた場合には、磁性粒子４２中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子４２の結晶性及び配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性が得られないため好ましくない。
磁性層４ｃに適した材料としては、特に、ＣｏＣｒＰｔ系、ＣｏＣｒＰｔＢ系を挙げることできる。ＣｏＣｒＰｔＢ系の場合、ＣｒとＢの合計の含有量は、１８ａｔ％以上２８ａｔ％以下であることが好ましい。
磁性層４ｃに適した材料としては、例えば、ＣｏＣｒＰｔ系では、Ｃｏ１４〜２４Ｃｒ８〜２２Ｐｔ｛Ｃｒ含有量１４〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、残部Ｃｏ｝、ＣｏＣｒＰｔＢ系では、Ｃｏ１０〜２４Ｃｒ８〜２２Ｐｔ０〜１６Ｂ｛Ｃｒ含有量１０〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、Ｂ含有量０〜１６ａｔ％、残部Ｃｏ｝が好ましい。その他の系でも、ＣｏＣｒＰｔＴａ系では、Ｃｏ１０〜２４Ｃｒ８〜２２Ｐｔ１〜５Ｔａ｛Ｃｒ含有量１０〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、Ｔａ含有量１〜５ａｔ％、残部Ｃｏ｝、ＣｏＣｒＰｔＴａＢ系では、Ｃｏ１０〜２４Ｃｒ８〜２２Ｐｔ１〜５Ｔａ１〜１０Ｂ｛Ｃｒ含有量１０〜２４ａｔ％、Ｐｔ含有量８〜２２ａｔ％、Ｔａ含有量１〜５ａｔ％、Ｂ含有量１〜１０ａｔ％、残部Ｃｏ｝の他にも、ＣｏＣｒＰｔＢＮｄ系、ＣｏＣｒＰｔＴａＮｄ系、ＣｏＣｒＰｔＮｂ系、ＣｏＣｒＰｔＢＷ系、ＣｏＣｒＰｔＭｏ系、ＣｏＣｒＰｔＣｕＲｕ系、ＣｏＣｒＰｔＲｅ系などの材料を挙げることができる。
垂直磁性層４の垂直保磁力（Ｈｃ）は、３０００［Ｏｅ］以上とすることが好ましい。保磁力が３０００［Ｏｅ］未満である場合には、記録再生特性、特に周波数特性が不良となり、また、熱揺らぎ特性も悪くなるため、高密度記録媒体として好ましくない。
垂直磁性層４の逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）は、１５００［Ｏｅ］以上であることが好ましい。逆磁区核形成磁界（−Ｈｎ）が１５００［Ｏｅ］未満である場合には、熱揺らぎ耐性に劣るため好ましくない。
垂直磁性層４は、磁性粒子の平均粒径が３〜１２ｎｍであることが好ましい。この平均粒径は、例えば垂直磁性層４をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察し、観察像を画像処理することにより求めることができる。
垂直磁性層４の厚みは、５〜２０ｎｍとすることが好ましい。垂直磁性層４の厚みが上記未満であると、十分な再生出力が得られず、熱揺らぎ特性も低下する。また、垂直磁性層４の厚さが上記範囲を超えた場合には、垂直磁性層４中の磁性粒子の肥大化が生じ、記録再生時におけるノイズが増大し、信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）や記録特性（ＯＷ）に代表される記録再生特性が悪化するため好ましくない。
保護層５は、垂直磁性層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ぐためのもので、従来公知の材料を使用することができ、例えばＣ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２を含むものを使用することが可能である。保護層５の厚みは、１〜１０ｎｍとすることがヘッドと媒体の距離を小さくできるので高記録密度の点から好ましい。
潤滑層６には、例えば、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の潤滑剤を用いることが好ましい。
本発明では、非磁性基板１側の磁性層をグラニュラー構造の磁性層とし、保護層５側の磁性層を、酸化物を含まない非グラニュラー構造の磁性層とすることが好ましい。このような構成とすることにより、磁気記録媒体の熱揺らぎ特性、記録特性（ＯＷ）、Ｓ／Ｎ比等の各特性の制御・調整をより容易に行うことが可能となる。
また、本発明では、上記垂直磁性層４を４層以上の磁性層で構成することも可能である。例えば、上記磁性層４ａ，４ｂに加えて、グラニュラー構造の磁性層を３層で構成し、その上に、酸化物を含まない磁性層４ｃを設けた構成とし、また、酸化物を含まない磁性層４ｃを２層構造として、磁性層４ａ，４ｂの上に設けた構成とすることができる。
また、本発明では、垂直磁性層４を構成する３層以上の磁性層間に非磁性層７（図４では符号７ａ，７ｂで示す。）を設けることが好ましい。非磁性層７を適度な厚みで設けることで、個々の膜の磁化反転が容易になり、磁性粒子全体の磁化反転の分散を小さくすることができる。その結果Ｓ／Ｎ比をより向上させることが可能である。
垂直磁性層４を構成する磁性層間に設ける非磁性層７としては、ｈｃｐ構造を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、例えば、Ｒｕ、Ｒｕ合金、ＣｏＣｒ合金、ＣｏＣｒＸ１合金（Ｘ１は、Ｐｔ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｅ，Ｒｕ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｂの中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の元素を表す。）などを好適に用いることができる。
垂直磁性層４を構成する磁性層間に設ける非磁性層７として、ＣｏＣｒ系合金を用いる場合には、Ｃｏの含有量は、３０〜８０ａｔ％の範囲であることが好ましい。この範囲であれば、磁性層間のカップリングを小さく調整することが可能であるからである。
また、垂直磁性層４を構成する磁性層間に設ける非磁性層７として、ｈｃｐ構造を有する合金として、Ｒｕ以外では、例えばＲｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｙ、Ｈｆ、Ｚｎなどの合金も用いることができる。
また、垂直磁性層４を構成する磁性層間に設ける非磁性層７として、その上下の磁性層の結晶性や配向性を損ねない範囲で、他の構造をとる金属や合金などを使用することもできる。具体的には、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃ、Ｂ、Ｃｒ又はそれらの合金を用いることができる。特に、Ｃｒ合金としては、ＣｒＸ２（Ｘ２は、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｃ、Ｚｒの中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の元素を表す。）などを好適に用いることが可能である。この場合のＣｒの含有量は６０ａｔ％以上とすることが好ましい。
また、垂直磁性層４を構成する磁性層間に設ける非磁性層７としては、上記合金の金属粒子が酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物中に分散した構造のものを用いることが好ましい。さらに、この金属粒子が非磁性層７を上下に貫いた柱状構造を有することがより好ましい。このような構造とするためには、酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物を含んだ合金材料を使用することが好ましい。具体的には、酸化物として、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２など、金属窒化物として、例えば、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴａＮ、ＣｒＮなど、金属炭化物として、例えば、ＴａＣ、ＢＣ、ＳｉＣなどをそれぞれ用いることができる。さらに、例えば、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ２、ＣｏＣｒ−Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＣｒＰｔ−Ｔａ２Ｏ５、Ｒｕ−ＳｉＯ２、Ｒｕ−Ｓｉ３Ｎ４、Ｐｄ−ＴａＣなどを用いることができる。
垂直磁性層４を構成する磁性層間に設ける非磁性層７中の酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物の含有量としては、垂直磁性膜の結晶成長や結晶配向を損なわない含有量であることが好ましい。また、酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物の含有量としては、合金に対して、４ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
この非磁性層７中の酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物の含有量が上記範囲を超える場合には、金属粒子中に酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物が残留し、金属粒子の結晶性や配向性を損ねるほか、金属粒子の上下にも酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物が析出してしまい、金属粒子が非磁性層７を上下に貫く柱状構造となりにくくなり、この非磁性層７の上に形成された磁性層の結晶性や配向性を損ねるおそれがあるため好ましくない。一方、この非磁性層７中の酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物の含有量が上記範囲未満である場合には、酸化物、金属窒化物、又は金属炭化物の添加による効果が得られないため好ましくない。
図５は、本発明を適用した磁気記録再生装置の一例を示すものである。
この磁気記録再生装置は、図３に示す構成を有する磁気記録媒体５０と、磁気記録媒体５０を回転駆動させる媒体駆動部５１と、磁気記録媒体５０に情報を記録再生する磁気ヘッド５２と、この磁気ヘッド５２を磁気記録媒体５０に対して相対運動させるヘッド駆動部５３と、記録再生信号処理系５４とを備えている。また、記録再生信号処理系５４は、外部から入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド５２に送り、磁気ヘッド５２からの再生信号を処理してデータを外部に送ることが可能となっている。また、本発明を適用した磁気記録再生装置に用いる磁気ヘッド５２には、再生素子として巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用したＧＭＲ素子などを有した、より高記録密度に適した磁気ヘッドを用いることができる。
この磁気記録再生装置は、図３に示す構成を有する磁気記録媒体５０と、磁気記録媒体５０を回転駆動させる媒体駆動部５１と、磁気記録媒体５０に情報を記録再生する磁気ヘッド５２と、この磁気ヘッド５２を磁気記録媒体５０に対して相対運動させるヘッド駆動部５３と、記録再生信号処理系５４とを備えている。また、記録再生信号処理系５４は、外部から入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド５２に送り、磁気ヘッド５２からの再生信号を処理してデータを外部に送ることが可能となっている。また、本発明を適用した磁気記録再生装置に用いる磁気ヘッド５２には、再生素子として巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用したＧＭＲ素子などを有した、より高記録密度に適した磁気ヘッドを用いることができる。
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
（実施例１）
実施例１では、先ず、洗浄済みのガラス基板（コニカミノルタ社製、外形２．５インチ）を、ＤＣマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製Ｃ−３０４０）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減圧排気した後、このガラス基板の上に、Ｃｒターゲットを用いて、層厚１０ｎｍの密着層を成膜した。また、この密着層の上に、基板温度を１００℃以下とし、Ｃｏ−２０Ｆｅ−５Ｚｒ−５Ｔａ｛Ｆｅ含有量２０ａｔ％、Ｚｒ含有量５ａｔ％、Ｔａ含有量５ａｔ％、残部Ｃｏ｝のターゲットを用いて、層厚２５ｎｍの軟磁性層を成膜し、この上に層厚０．７ｎｍのＲｕ層を成膜した後、再びＣｏ−２０Ｆｅ−５Ｚｒ−５Ｔａのターゲットを用いて、層厚２５ｎｍの軟磁性層を成膜して、これを軟磁性下地層とした。
実施例１では、先ず、洗浄済みのガラス基板（コニカミノルタ社製、外形２．５インチ）を、ＤＣマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製Ｃ−３０４０）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減圧排気した後、このガラス基板の上に、Ｃｒターゲットを用いて、層厚１０ｎｍの密着層を成膜した。また、この密着層の上に、基板温度を１００℃以下とし、Ｃｏ−２０Ｆｅ−５Ｚｒ−５Ｔａ｛Ｆｅ含有量２０ａｔ％、Ｚｒ含有量５ａｔ％、Ｔａ含有量５ａｔ％、残部Ｃｏ｝のターゲットを用いて、層厚２５ｎｍの軟磁性層を成膜し、この上に層厚０．７ｎｍのＲｕ層を成膜した後、再びＣｏ−２０Ｆｅ−５Ｚｒ−５Ｔａのターゲットを用いて、層厚２５ｎｍの軟磁性層を成膜して、これを軟磁性下地層とした。
次に、軟磁性下地層の上に、ＺｎＯターゲットを用いて、層厚２０ｎｍの第１のシード層を成膜した後、その表面に、Ａｕターゲットを用いて、第２のシード層を成膜した。このとき、第２のシード層の層厚を０．５ｎｍ（実施例１−１）、１ｎｍ（実施例１−２）、１．５ｎｍ（比較例１−１）とした各サンプルを作製した。また、比較のため、ＺｎＯの表面にＡｕを成膜しないサンプル（比較例１−２）も作製した。
そして、これら実施例１−１，１−２及び比較例１−１，１−２の各サンプルについて、その表面をＳＥＭで観察したところ、比較例１−２では、ＺｎＯの連続膜が形成されており、実施例１−１では、このＺｎＯの表面にＡｕの結晶が島状に成長していた。一方、実施例１−２では、このＺｎＯの表面にＡｕの結晶が網状に成長していた。一方、比較例１−１では、このＺｎＯの表面にＡｕが連続膜として成長していた。なお、実施例１−２、実施例１−１、比較例１−２の各表面のＳＥＭ写真を、それぞれ図６、図７、図８に示す。
（実施例２）
実施例２では、上記実施例１で作製した実施例１−１，１−２及び比較例１−１，１−２の各サンプルを用いて、実際に磁気記録媒体を作製し、作製された各磁気記録媒体を、それぞれ実施例２−１，２−２及び比較例２−１，２−２とした。
実施例２では、上記実施例１で作製した実施例１−１，１−２及び比較例１−１，１−２の各サンプルを用いて、実際に磁気記録媒体を作製し、作製された各磁気記録媒体を、それぞれ実施例２−１，２−２及び比較例２−１，２−２とした。
磁気記録媒体を作製する際は、先ず、各サンプルの上に、Ｒｕターゲットを用いて、層厚２０ｎｍの配向制御層を成膜した。なお、配向制御層を成膜する際は、スパッタ圧力を０．８Ｐａとして層厚１０ｎｍのＲｕを成膜した後、スパッタ圧力を１．５Ｐａとして層厚１０ｎｍのＲｕを成膜した。
次に、配向制御層の上に、９１（Ｃｏ１５Ｃｒ１６Ｐｔ）−６（ＳｉＯ２）−３（ＴｉＯ２）｛Ｃｒ含有量１５ａｔ％、Ｐｔ含有量１８ａｔ％、残部Ｃｏの合金を９１ｍｏｌ％、ＳｉＯ２からなる酸化物を６ｍｏｌ％、ＴｉＯ２からなる酸化物を３ｍｏｌ％｝のターゲットを用いて、層厚９ｎｍの磁性層を成膜した。なお、このときのスパッタ圧力は２Ｐａとした。
次に、磁性層の上に、８８（Ｃｏ３０Ｃｒ）−１２（ＴｉＯ２）｛Ｃｒ含有量３０ａｔ％、残部Ｃｏの合金を８８ｍｏｌ％、ＴｉＯ２からなる酸化物を１２ｍｏｌ％｝のターゲットを用いて、層厚０．３ｎｍの非磁性層を成膜した。
次に、非磁性層の上に、９２（Ｃｏ１１Ｃｒ１８Ｐｔ）−５（ＳｉＯ２）−３（ＴｉＯ２）｛Ｃｒ含有量１１ａｔ％、Ｐｔ含有量１８ａｔ％、残部Ｃｏの合金を９２ｍｏｌ％、ＳｉＯ２からなる酸化物を５ｍｏｌ％、ＴｉＯ２からなる酸化物を３ｍｏｌ％｝のターゲットを用いて、層厚６ｎｍの磁性層を成膜した。なお、このときのスパッタ圧力は２Ｐａとした。
次に、磁性層の上に、Ｒｕターゲットを用いて層厚０．３ｎｍの非磁性層を成膜した。
次に、非磁性層の上に、Ｃｏ２０Ｃｒ１４Ｐｔ３Ｂ｛Ｃｒ含有量２０ａｔ％、Ｐｔ含有量１４ａｔ％、Ｂ含有量３ａｔ％、残部Ｃｏ｝のターゲットを用いて、層厚７ｎｍの磁性層を成膜した。なお、このときのスパッタ圧力は０．６Ｐａとした。
次に、磁性層の上に、ＣＶＤ法により層厚３．０ｎｍの保護層を成膜し、次いで、ディッピング法によりパーフルオロポリエーテルからなる潤滑膜を成膜し、実施例２−１，２−２及び比較例２−１，２−２の各磁気記録媒体を得た。
そして、これら実施例２−１，２−２及び比較例２−１，２−２の各磁気記録媒体について、保磁力分散「ΔＨｃ／Ｈｃ」、「ＳＮＲ（ｄＢ）」、オーバーライト特性「ＯＷ（ｄＢ）」、ビットエラーレート「ＢＥＲ」を測定した。その測定結果を表１に示す。なお、ビットエラーレートは、「−ｌｏｇ（エラービット数／総ビット数）」で算出した。
また、各磁気記録媒体について、それぞれ上記Ｃｏ２０Ｃｒ１４Ｐｔ３Ｂの磁性層を形成しないサンプルを作製して磁性粒子の平均粒径を評価し易くし、このサンプルのグラニュラー構造を有する磁性層の平面ＴＥＭ観察を行い、その磁性粒子の平均粒径＜Ｄ＞、及び、この平均粒径で規格化した粒径分散σ／＜Ｄ＞を測定した。その結果を表１に示す。
表１に示すように、実施例２−１，２−２の磁気記録媒体は、磁性層が微細且つ均質な粒径を有する結晶粒子によって構成されているため、比較例２−１，２−２の磁気記録媒体よりも優れた電磁変換特性を示していることがわかる。
（実施例３）
実施例３では、表２に示すように、上記実施例２−２と同様の磁気記録媒体を作製すると共に、第１のシード層、第２のシード層、配向制御層を変更した以外は上記実施例２−２と同様の条件で磁気記録媒体を作製し、これらを実施例３−１〜３−９とした。
実施例３では、表２に示すように、上記実施例２−２と同様の磁気記録媒体を作製すると共に、第１のシード層、第２のシード層、配向制御層を変更した以外は上記実施例２−２と同様の条件で磁気記録媒体を作製し、これらを実施例３−１〜３−９とした。
そして、これら実施例３−１〜３−９の各磁気記録媒体について、保磁力分散「ΔＨｃ／Ｈｃ」、「ＳＮＲ（ｄＢ）」、オーバーライト特性「ＯＷ（ｄＢ）」、ビットエラーレート「ＢＥＲ」を測定した。その測定結果を表２に示す。
表２に示すように、実施例３−１〜３−９の磁気記録媒体は、実施例２−１，２−２の磁気記録媒体と同様に、比較例２−１，２−２の磁気記録媒体よりも優れた電磁変換特性を示していることがわかる。
（実施例４）
実施例４では、表３に示すように、上記実施例２−２の磁気記録媒体において第１のシード層の膜厚を変化させ、他の条件は実施例２−２と同じにして磁気記録媒体を作製した。作製した磁気記録媒体について、保磁力分散「ΔＨｃ／Ｈｃ」、「ＳＮＲ（ｄＢ）」、オーバーライト特性「ＯＷ（ｄＢ）」、ビットエラーレート「ＢＥＲ」を測定した。その測定結果を表３に示す。
実施例４では、表３に示すように、上記実施例２−２の磁気記録媒体において第１のシード層の膜厚を変化させ、他の条件は実施例２−２と同じにして磁気記録媒体を作製した。作製した磁気記録媒体について、保磁力分散「ΔＨｃ／Ｈｃ」、「ＳＮＲ（ｄＢ）」、オーバーライト特性「ＯＷ（ｄＢ）」、ビットエラーレート「ＢＥＲ」を測定した。その測定結果を表３に示す。
表３に示すように、第１のシード層の膜厚を変化させることにより、電磁変換特性が変化している。その中でも、実施例４−２〜４−６の磁気記録媒体は、特に優れた電磁変換特性を示していることがわかる。
本発明によれば、第２のシード層を起点にして、配向制御層から垂直磁性層の最上層に至るまで厚み方向に連続して結晶成長させた各層の柱状晶を、微細且つ均質な粒径を有する結晶粒子によって構成することができる。これにより、垂直磁性層の高い垂直配向性を維持し、更なる高記録密度化を可能とした磁気記録媒体及びその製造方法、並びにそのような磁気記録媒体を備えた磁気記録再生装置を提供することが可能である。よって、本発明は、磁気記録媒体及びその製造方法、並びにそのような磁気記録媒体を備えた磁気記録再生装置に好適に用いることができる。
１…非磁性基板
２…軟磁性下地層
３…配向制御層
４…垂直磁性層
４ａ…下層の磁性層
４ｂ…中層の磁性層
４ｃ…上層の磁性層
５…保護層
６…潤滑層
７…非磁性層
７ａ…下層の非磁性層
７ｂ…上層の非磁性層
８…非磁性下地層
９…シード層
１１…配向制御層
１１ａ…凹凸面
１２〜１４…磁性層又は非磁性層
Ｓ，Ｓ１〜Ｓ３…柱状晶
３０…軟磁性下地層
３１…第１のシード層
３２…第２のシード層
３３…配向制御層
５０…磁気記録媒体
５１…媒体駆動部
５２…磁気ヘッド
５３…ヘッド駆動部
５４…記録再生信号処理系
２…軟磁性下地層
３…配向制御層
４…垂直磁性層
４ａ…下層の磁性層
４ｂ…中層の磁性層
４ｃ…上層の磁性層
５…保護層
６…潤滑層
７…非磁性層
７ａ…下層の非磁性層
７ｂ…上層の非磁性層
８…非磁性下地層
９…シード層
１１…配向制御層
１１ａ…凹凸面
１２〜１４…磁性層又は非磁性層
Ｓ，Ｓ１〜Ｓ３…柱状晶
３０…軟磁性下地層
３１…第１のシード層
３２…第２のシード層
３３…配向制御層
５０…磁気記録媒体
５１…媒体駆動部
５２…磁気ヘッド
５３…ヘッド駆動部
５４…記録再生信号処理系
Claims (10)
- 非磁性基板の上に、軟磁性下地層と、シード層と、配向制御層と、垂直磁性層とを、この順で積層した構成を少なくとも有する磁気記録媒体であって、
前記軟磁性下地層は、アモルファス若しくは微結晶構造を有し、
前記シード層は、金属酸化物又は金属窒化物からなる第１のシード層と、この上に島状又は網状に形成された金属からなる第２のシード層とを含み、
前記配向制御層及び前記垂直磁性層は、前記第２のシード層を起点にして、それぞれの結晶粒子が厚み方向に連続した柱状晶を構成していることを特徴とする磁気記録媒体。 - 前記第１のシード層は、ＣｒＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＴｉＯ、ＭｇＯからなる群から選ばれる何れか１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
- 前記第１のシード層は、ＺｎＯ又はＡｌＮを含むことを特徴とする請求項２に記載の磁気記録媒体。
- 前記第１のシード層の膜厚は、０．４ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の磁気記録媒体。
- 前記第２のシード層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇからなる群から選ばれる何れか１種を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の磁気記録媒体。
- 前記第２のシード層は、Ａｕ又はＡｇを含むことを特徴とする請求項５に記載の磁気記録媒体。
- 前記配向制御層は、Ｒｕ、Ｒｕ合金、ＣｏＣｒ合金からなる群から選ばれる何れか１種を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の磁気記録媒体。
- 前記配向制御層は、Ｒｕを含むことを特徴とする請求項７に記載の磁気記録媒体。
- 非磁性基板の上に、軟磁性下地層と、シード層と、配向制御層と、垂直磁性層とを、この順で積層した構成を少なくとも有する磁気記録媒体の製造方法であって、
前記軟磁性下地層をアモルファス若しくは微結晶構造とし、
前記シード層を、金属酸化物又は金属窒化物からなる第１のシード層と、この上に島状又は網状に形成された金属からなる第２のシード層とを含む構造とし、
前記第２のシード層を起点にして、前記配向制御層及び前記垂直磁性層を構成する結晶粒子が、それぞれ厚み方向に連続した柱状晶を形成するように各層を結晶成長させることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 請求項１に記載の磁気記録媒体、又は、請求項９に記載の製造方法により製造された磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対する情報の記録再生を行う磁気ヘッドとを備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
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