JP2006120231A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 二層垂直磁気記録媒体の中間層を薄膜化して、磁気特性および電磁変換特性を向上する。
【解決手段】 非磁性基体１上に、軟磁性裏打ち層２、下地層３、非磁性中間層４および磁気記録層５を順次備えた垂直磁気記録媒体において、下地層をＣｏ、ＮｉおよびＦｅを含有し、ｆｃｃ構造ならびに軟磁性を有して構成する。Ｎｉは３０〜８８原子％、Ｆｅは０．１〜２２原子％が好ましい。Ｓｉ、Ｂ、Ｎｂ、Ｎ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、ＣｒまたはＭｏを添加しても良い。非磁性中間層は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｉｒ、ＰｔまたはＲｈの内の少なくともひとつの元素を含有することが好ましい。磁気記録層はグラニュラー構造が好ましく、軟磁性裏打ち層と下地層の間にシード層を備えても良い。
【選択図】 図１

Description

本発明は各種磁気記録装置に搭載される垂直磁気記録媒体に関する。特に詳細には、コンピューター、ＡＶ機器等の外部記憶装置として用いられる固定磁気ディスク装置（ＨＤＤ）に搭載される垂直磁気記録媒体に関する。

ＨＤＤの記録密度は急速に増加してきた結果、これまで用いられてきた面内磁気記録方式は、「熱揺らぎ」問題の克服がいよいよ困難になろうとしている。熱揺らぎとは、記録した信号を安定に保持できなくなる現象であり、面内磁気記録方式では記録密度が上昇する程、熱揺らぎが大きくなる傾向がある。このような状況から、面内磁気記録方式と正反対の特徴、即ち記録密度の増大に伴いビットの安定性が増すという特性を有する垂直磁気記録方式の開発が活発化している。
垂直磁気記録媒体は主に、硬質磁性材料の磁気記録層と、磁気記録層を目的の方向に配向させるための下地層、磁気記録層の表面を保護する保護層、そしてこの記録層への記録に用いられる磁気ヘッドが発生する磁束を集中させる役割を担う軟磁性裏打ち層等の軟磁性層から構成される。磁気記録層と軟磁性裏打ち層が直接接触すると、相互作用によりノイズが発生することが知られており、磁気記録層と軟磁性裏打ち層の間には非磁性層を配置することが好ましく、下地層としては非磁性層が用いられてきた。

磁気記録媒体の基本的な特性のひとつに、出力対ノイズ比（ＳＮＲ）がある。ＳＮＲを向上するためには、磁気記録媒体からの出力を向上させ、ノイズを低減することが必要となるが、出力低下およびノイズ増加の原因の一つに、磁気記録層の配向分散（結晶配向のバラツキ）の悪化がある。垂直磁気記録媒体では磁気記録層の磁化容易軸を媒体面と垂直に配向させる必要があるが、その磁化容易軸の配向分散が大きくなると、垂直方向の磁束が低下して信号出力が低下する。また、発明者らの検討では、配向分散の大きな媒体では、磁気記録層を構成する磁性結晶粒の磁気的な分離性が低下して磁気クラスタサイズが増加し、媒体ノイズが増加するという結果が得られている（例えば、非特許文献１参照。）。そのため、垂直磁気記録媒体の高出力化および低ノイズ化のためには、磁気記録層の配向分散を可能な限り小さくする必要がある。

垂直磁気記録媒体の低ノイズ化のためには上記に加え、磁気記録層の磁性結晶粒径の低減が必要である。磁性結晶粒径が大きくなると、記録ビットの遷移領域がギザギザになり、遷移ノイズが増加する。従って、磁性結晶粒径を低減し、記録ビットの遷移領域を可能な限り直線的にすることが、遷移ノイズを低下させるために必要となる。
以上のように、垂直磁気記録媒体の性能向上を実現するためには、磁気記録層の配向分散および磁性結晶粒径の低減が必要となるが、このような磁気記録層の磁気特性、配向、結晶性などの制御には、下地層が重要な役割を果たすことが知られている。例えば、磁気記録層が下地層に対してエピタキシャルに成長した場合、磁気記録層の磁性結晶粒径が下地層の結晶粒径に従うことはよく知られている。そのため、磁気記録層の結晶粒径を低減するには、下地層の結晶粒径を低減することが重要となる。

垂直磁気記録媒体の下地層としては、古くはＴｉまたはＴｉＣｒなどのＴｉ系合金を単層で用いる方法が提案されていた。しかし、Ｔｉ系合金を用いることで磁気記録層の結晶粒径は微細になるものの、配向分散が大きく、磁気記録層の成長初期に結晶性の乱れた初期成長層が生じるなどの問題点が指摘されており、Ｔｉ系合金に代わる下地層材料が模索されていた。
これに対し、上述したような下地層として、Ｆｅ系合金、ＣｒもしくはＣｏ系合金とＲｕとの２層の下地層を用いる方法（例えば、特許文献１参照。）、あるいは軟磁性裏打ち層をＣｏＦｅ合金としてＲｕを下地層とする方法（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。これらの提案では、磁気特性の向上や軟磁性層に起因するノイズの低減による電磁変換特性の向上がなされている。

また、下地層を２層用いる点に関しては、ＣｏＰｄ、ＣｏＡｌ、Ｎｉ_３Ａｌ等の第１の下地層と、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｐｔ等の第２の下地層を積層して用いることで垂直磁気記録媒体の記録特性が向上するとの提案もある（例えば、特許文献３参照。）。
一方、これらの提案はいずれも下地層を十分に厚くして３０ｎｍ以上とする場合には、結晶性や結晶の分離性が良好となり、十分な磁気特性が得られるものの、下地層の膜厚が薄い場合には、磁気特性が大きく劣化する傾向を有している。
しかしながら、より高記録密度が要求されるに従い、下地層の膜厚はより低い値が要求されることとなってきた。即ち、垂直磁気記録媒体の遷移ノイズ低減や記録密度の向上のためには、急峻な記録磁界を確保して、記録ビットの遷移を可能な限り直線的にし、かつ小さな記録ビットを形成する必要がある。このためには軟磁性裏打ち層と磁気ヘッド間の距離を可能な限り小さくする必要があり、保護層の膜厚の低減や磁気ヘッドの浮上量の低減に加え、軟磁性裏打ち層と磁気記録層の間に配置される非磁性層の膜厚を低減することが重要となる。

しかしながら、単に下地層の膜厚を薄くした場合、磁気記録層の結晶配向性が低下したり、磁性結晶粒の磁気的な分離性が悪くなり、磁気特性が低下することとなる。
特開２００２−１０００３０号公報 特開２００２−２９８３２３号公報 特開２００３−２２８８１５号公報 竹野入 俊司、酒井 泰志、榎本 一雄、渡辺 貞幸、上住 洋之、「ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２垂直媒体の開発と課題」、応用磁気学会第１３５回研究会予稿集、２００４年３月、ｐｐ．９−１６

本発明は、前述の問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁気記録層を構成する磁性結晶粒の配向分散および結晶粒径の低減と、軟磁性裏打ち層等の軟磁性層と磁気記録層の間に配置される非磁性層の膜厚の低減を両立することにより、磁気特性および電磁変換特性を向上した垂直磁気記録媒体を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、非磁性基体上に、軟磁性裏打ち層、下地層、非磁性中間層および磁気記録層を順次備えた垂直磁気記録媒体において、下地層がＣｏ、ＮｉおよびＦｅを含有し、ｆｃｃ構造ならびに軟磁性を有することを特徴とする。
磁性薄膜が軟磁気特性を有するためには、一般的には、磁性結晶粒同士が磁気的に強く結合している必要がある。このため、軟磁性膜の膜構造は、結晶粒界の不明瞭な連続膜となる場合が多い。これに対し、下地層の結晶粒径により磁気記録層の結晶粒径を制御し、かつ磁気記録層の結晶粒の磁気的な分離を促進するためには、下地層の結晶粒も明瞭な結晶粒界で分離されている必要がある。このように、軟磁性を有するために必要な膜構造と磁気記録層の下地層に要求される膜構造が矛盾することから、これまでは軟磁性膜を下地層として用いることは困難であった。しかしながら本発明者らが検討を繰返した結果、Ｃｏ、ＮｉおよびＦｅを含み、ｆｃｃ構造を有する軟磁性材料を用いることにより、軟磁性を有し、かつ明瞭な結晶粒界で分離された下地層を得ることが可能であることを見出した。

また、下地層を、ｆｃｃ構造を有しながら軟磁性とするためには、Ｎｉ含有量を３０原子％以上、８８原子％以下、Ｆｅの含有量を０．１原子％以上、２２原子％以下とすることが好ましい。
また、下地層が、Ｓｉ、Ｂ、Ｎｂ、Ｎ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、ＣｒまたはＭｏの内の少なくともひとつの元素をさらに含有することが好ましい。
また、下地層の膜厚は３０ｎｍ以下とすることが好ましい。更に好ましくは、３ｎｍ以上、１５ｎｍ以下とする。
また、非磁性中間層の膜厚は２０ｎｍ以下とすることが好ましい。更に好ましくは、１ｎｍ以上、１５ｎｍ以下とする。
下地層の保磁力は１０ｋＡ／ｍ以下とすることが好ましい。更に好ましくは、１．５ｋＡ／ｍ以下とする。

磁気記録層と軟磁性を有する下地層の磁気的な相互作用を遮断するために、下地層と磁気記録層の間に非磁性中間層を配置する。下地層に対して良好なエピタキシャル成長を行う材料を非磁性中間層の材料として選択することにより、非磁性中間層は薄膜においても良好な結晶性を有することとなり、非磁性中間層の膜厚は薄くすることが可能となる。この結果、磁気記録層の配向分散と結晶粒径を低減し、結晶粒の磁気的な分離を促進するとともに、軟磁性裏打ち層等の軟磁性層と磁気記録層の間に配置される非磁性層の膜厚の低減を両立することことが可能となる。
このような非磁性中間層としては、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｉｒ、ＰｔまたはＲｈの内の少なくともひとつの元素を含有することが好ましい。
また、下地層の結晶性を良好とするために、軟磁性裏打ち層と下地層の間にシード層を備えることが好ましく、該シード層はＴａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ、ＰｄまたはＰｔの内の少なくともひとつの元素を含有することが好ましい。

シード層の膜厚は５ｎｍ以下とすることが好ましく、更に好ましくは、３ｎｍ以下とする。
また、磁気記録層は、非磁性酸化物または非磁性窒化物のマトリクス中に磁性結晶粒子が分散してなるグラニュラー構造を有することが好ましい。

垂直磁気記録媒体を以上のように構成することにより、垂直磁気記録媒体の軟磁性を有する層と磁気記録ヘッドの間の磁気的な距離を広げることなく、磁気記録層の配向分散と磁性結晶粒径を低減し、また磁性結晶粒の磁気的な分離を促進することができる。加えて、軟磁性を有する層と磁気記録ヘッドの間の磁気的な距離を広げることがないため、垂直磁気記録媒体の書込み性能が向上し、また急峻な記録磁界の確保がなされる結果、垂直磁気記録媒体の記録分解能が向上する。これらの結果、媒体ノイズの低減、ＳＮＲの向上、高記録密度化が達成される。また、非磁性中間層の薄膜化により、コストダウンも同時に達成される。
また、上述した下地層および非磁性中間層は、非加熱成膜でも優れた配向性や結晶性を得ることができることから、非加熱成膜に適した、非磁性酸化物または非磁性窒化物のマトリクス中に磁性結晶粒子が分散してなるグラニュラー磁気記録層と組合わせることにより、磁気記録媒体を非加熱で成膜することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい形態について説明する。図１は本発明に係る垂直記録媒体を説明するための断面模式図である。図１に示すように、本発明に係る垂直磁気記録媒体は、非磁性基体１、軟磁性裏打ち層２、軟磁性の下地層３、非磁性中間層４、磁気記録層５、保護層６、液体潤滑層７を有する。また、軟磁性裏打ち層２と下地層３の間に適宜シード層を設けても良い。
非磁性基体１としては磁気記録媒体に通常用いられる種々の基体を用いることができ、例えば、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金、強化ガラス、結晶化ガラスあるいは樹脂等を用いることができる。
軟磁性裏打ち層２としては、結晶のＦｅＴａＣ、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金等、また非晶質のＣｏ合金であるＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒなどを用いることができる。軟磁性裏打ち層２の膜厚は、記録に使用する磁気ヘッドの構造や特性によって最適値が変化するが、おおむね１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下程度であることが、生産性との兼ね合いから好ましい。

軟磁性裏打ち層上にシード層を設ける場合は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ、ＰｄまたはＰｔの内から選択される材料もしくはこれらの内の少なくともひとつを主成分とする合金からなる材料を用いることができる。シード層を用いることで、下地層３の結晶粒径の低減や結晶配向性の向上などの効果を得ることができる。しかしながら、シード層の材料は非磁性であることから、記録ヘッドが発生する磁場を軟磁性裏打ち層に効果的に集中させるためには膜厚が薄い程良く、シード層の膜厚としては５ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以下であることが好ましい。
軟磁性の下地層３には、Ｃｏ、ＮｉおよびＦｅを含み、ｆｃｃ構造を有する軟磁性材料を用いる。このようにすることで、ｆｃｃ（１１１）結晶格子面が基板面に並行に良好に配向し、結晶性に優れる下地層を形成することができる。

また、下地層に、更に、Ｓｉ、Ｂ、Ｎｂ、Ｎ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、ＣｒまたはＭｏから選択される材料を１種類以上添加することで、下地層の軟磁気特性を向上させ、かつ結晶粒径を微細化することができる。下地層の結晶粒径を微細化することにより、磁気記録層の結晶粒径を低減することに繋がる。下地層３は軟磁性裏打ち層と同様の機能も有するため、磁気ヘッドと軟磁性を有する層との距離だけを考える場合は、厚膜としても機能上は特に問題がないが、膜厚の増大に伴い結晶粒径が増大するため、磁気記録層の結晶粒径の低減を考慮すれば、膜厚を３０ｎｍ以下にすることが好ましい。３ｎｍ以上、１５ｎｍ以下とすることが更に好ましい。また、下地層３の保磁力が１０ｋＡ／ｍ以上となると、軟磁気特性を有する層として機能することが困難になるため、１０ｋＡ／ｍ以下とすることが好ましい。更に好ましくは、１．５ｋＡ／ｍ以下である。

非磁性中間層４は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｉｒ、ＰｔまたはＲｈの内から選択される材料、もしくはＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｉｒ、ＰｔまたはＲｈの内から選択される材料を主成分とする合金を用いて形成することが好ましい。非磁性中間層の膜厚は、磁気記録層の磁気特性や電磁変換特性を劣化させない範囲でできる限り薄くすることが、高密度記録を実現するためには必要であり、２０ｎｍ以下とすることが好ましい。更に好ましくは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下とする。
また、上述した下地層および非磁性中間層は、非加熱成膜でも優れた配向性や結晶性を得ることができる。非磁性酸化物または非磁性窒化物をマトリクスとするグラニュラー磁気記録層は低ノイズかつ高い熱安定性を有するなど優れた特性を示すが、非加熱成膜を必要とするため、従来は、非磁性中間層を薄くできない、高い配向性や結晶性を得難い等の問題点があったが、上記の下地層および非磁性中間層を適用することで、優れたグラニュラー磁気記録層を得ることが可能になる。

磁気記録層５は、少なくともＣｏとＰｔを含む合金の強磁性材料が好適に用いられ、その六方最密充填構造（ｈｃｐ）のｃ軸が膜面に垂直方向に配向していることが垂直磁気記録媒体として用いるために必要である。磁気記録層５としては、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａなどの合金材料、［Ｃｏ／Ｐｔ］_ｎ、［Ｃｏ／Ｐｄ］_ｎなどの多層積層膜、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ_２、ＣｏＣｒＰｔＯ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２、ＣｏＣｒＰｔ−Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｏＰｔ−ＡｌＮ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｓｉ_３Ｎ_４などのグラニュラー材料が挙げられる。また、磁気記録層５の膜厚は、生産性と高密度記録の観点から、３０ｎｍ以下が好ましく、１５ｎｍ以下とすることが更に好ましい。
保護層６は、磁気記録媒体の保護層として一般的に用いられる様々な薄膜材料を使用して良く、例えばカーボンを主体とする薄膜が用いられる。

液体潤滑層７は、磁気記録媒体の液体潤滑層材料として一般的に用いられる様々な潤滑材料を使用して良く、例えばパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を用いることができる。
非磁性基体の上に積層される各層は、磁気記録媒体の分野で通常用いられる様々な成膜技術によって形成することが可能である。液体潤滑層を除く各層の形成には、例えばＤＣマグネトロンスパッタリング法、ＲＦマグネトロンスパッタリング法、真空蒸着法を用いることが出来る。また、液体潤滑層の形成には、例えばディップ法、スピンコート法を用いることができる。
以下に本発明の垂直磁気記録媒体について実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

非磁性基体１として表面が平滑な化学強化ガラス基板（ＨＯＹＡ社製Ｎ−５ガラス基板）を用い、これを洗浄後、スパッタ装置内に導入し、Ｃｏ３Ｚｒ５Ｎｂターゲット（ここで、大文字の数字は原子％を表し、Ｚｒが３原子％、Ｎｂが５原子％、残余がＣｏであることを表す。以下、同様である。）を用いてＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層２を１６０ｎｍ成膜した。次にＣｏ３５Ｎｉ４Ｆｅターゲットを用いてＣｏＮｉＦｅ下地層３を６ｎｍ成膜した。引き続いて、Ｒｕターゲットを用いて、Ａｒガス圧４．０Ｐａ下でＲｕ中間層４を１０ｎｍ成膜した。引き続いて９０モル％（Ｃｏ１２Ｃｒ１４Ｐｔ）−１０モル％（ＳｉＯ_２）ターゲットを用いてガス圧５．３Ｐａ下でＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２磁気記録層５を１０ｎｍ成膜した。最後にカーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護層６を７ｎｍ成膜後、真空装置から取り出した。Ｒｕ中間層およびＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２磁気記録層を除くこれらの成膜はすべてＡｒガス圧０．６７Ｐａ下で行い、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２磁気記録層はＲＦマグネトロンスパッタリング法により、それ以外の各層はＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成した。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑層７をディップ法により２ｎｍ形成し、垂直磁気記録媒体とした。また、下地層の磁気特性を評価するため、ガラス基板上にＣｏＮｉＦｅ下地層だけを１００ｎｍ成膜したサンプルを作製した。

下地層として、Ｃｏ３５Ｎｉ４Ｆｅ２Ｓｉターゲットを用いてＣｏＮｉＦｅＳｉ下地層を６ｎｍ成膜したこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。また、下地層の磁気特性を評価するため、ガラス基板上にＣｏＮｉＦｅＳｉ下地層だけを１００ｎｍ成膜したサンプルを作製した。

下地層として、Ｃｏ３５Ｎｉ４Ｆｅ４Ｂターゲットを用いてＣｏＮｉＦｅＢ下地層を６ｎｍ成膜したこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。また、下地層の磁気特性を評価するため、ガラス基板上にＣｏＮｉＦｅＢ下地層だけを１００ｎｍ成膜したサンプルを作製した。

下地層として、Ｃｏ３５Ｎｉ４Ｆｅ３Ｎｂ１Ｂターゲットを用いてＣｏＮｉＦｅＮｂＢ下地層を６ｎｍ成膜したこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。また、下地層の磁気特性を評価するため、ガラス基板上にＣｏＮｉＦｅＮｂＢ下地層だけを１００ｎｍ成膜したサンプルを作製した。

軟磁性裏打ち層成膜後、Ｔａターゲットを用いてＡｒガス圧０．６７Ｐａ下でＤＣマグネトロンスパッタリングによりＴａシード層を０．５ｎｍ成膜したこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。また、下地層の磁気特性を評価するため、ガラス基板上にＴａシード層を０．５ｎｍ設けた後、ＣｏＮｉＦｅ下地層を１００ｎｍ成膜したサンプルを作製した。

軟磁性裏打ち層として、Ｆｅ２７Ｃｏ６Ｂターゲットを使用してＦｅＣｏＢ軟磁性裏打ち層を１００ｎｍ成膜した後、Ｔａターゲットを用いてＴａシード層を０．５ｎｍ成膜したこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。なおＦｅＣｏＢ軟磁性裏打ち層およびＴａシード層は、Ａｒガス圧０．６７Ｐａ下でＤＣマグネトロンスパッタリングにより成膜した。
（比較例１）
ＣｏＮｉＦｅ下地層を成膜せず、Ｒｕ中間層膜厚を３５ｎｍとしたこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
（比較例２）
ＣｏＮｉＦｅ下地層を成膜せず、Ｒｕ中間層膜厚を１５ｎｍとしたこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
（比較例３）
下地層として、Ｃｏ１３Ｎｉ２５Ｆｅターゲットを用いてＣｏＮｉＦｅ下地層を６ｎｍ成膜したこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。また、下地層の磁気特性を評価するため、ガラス基板上にＣｏＮｉＦｅ下地層だけを１００ｎｍ成膜したサンプルを作製した。
（比較例４）
下地層として、Ｃｏ３５Ｎｉ４Ｆｅ８Ｃターゲットを用いてＣｏＮｉＦｅＣ下地層を６ｎｍ成膜したこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。また、下地層の磁気特性を評価するため、ガラス基板上にＣｏＮｉＦｅＣ下地層だけを１００ｎｍ成膜したサンプルを作製した。
（比較例５）
下地層として、Ｃｏ４Ｆｅターゲットを用いてＣｏ４Ｆｅ下地層を６ｎｍ成膜したこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。また、下地層の構造を評価するため、ガラス基板上にＣｏＦｅ下地層だけを１００ｎｍ成膜したサンプルを作製した。

上述のようにして得られた垂直磁気記録媒体について、カー（Ｋｅｒｒ）効果測定装置を用いて保磁力Ｈｃおよび角型比Ｓを測定し、リード・ライトテスタを用いて、媒体ノイズ、ＳＮＲを測定して比較した（以下、媒体ノイズとＳＮＲを併せてＲ／Ｗ特性と記述する。）。磁気記録層の結晶粒径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の画像から評価した。また、下地層の特性については、振動試料磁力計（ＶＳＭ）を用いてＨｃを、Ｘ線回折（ＸＲＤ）装置を用いて結晶構造を評価した。
表１に、実施例１〜６および比較例１〜５に係る垂直磁気記録媒体のＨｃ、Ｓ、３３６ｋｆｃｉにおけるＳＮＲ、規格化ノイズを示す。また、下地層のＨｃと結晶構造についても併せて示す。

まず、実施例１と比較例１、２を比較して考察する。比較例１、２は、軟磁性の下地層を用いない従来の垂直磁気記録媒体であり、比較例１ではＲｕ中間層膜厚を３５ｎｍとしているのに対し、比較例２ではＲｕ中間層を１５ｎｍまで薄膜化している。表から明らかなように、下地層を用いない場合、Ｒｕ膜厚を１５ｎｍとすると、Ｈｃは半減し、ＳＮＲも−８ｄＢと大幅に低下している。このように、軟磁性の下地層を用いない従来の垂直磁気記録媒体では、Ｒｕ中間層を薄膜化することは困難であった。これに対し、ＣｏＮｉＦｅ軟磁性下地層を用いた実施例１の垂直磁気記録媒体では、Ｒｕ中間層膜厚が１０ｎｍと薄いにもかかわらず、比較例１の垂直磁気記録媒体と比べて、Ｈｃは約８％、ＳＮＲは２ｄＢ増加しており、媒体ノイズは大幅に低減している。このように、ＣｏＮｉＦｅ軟磁性下地層を用いることで、Ｒｕ中間層を薄膜化しても垂直磁気記録媒体の磁気特性、Ｒ／Ｗ特性を改善することが可能であることが分かった。また、角型比Ｓと垂直磁気記録媒体の熱安定性は良く相関することが知られているが、実施例１の垂直磁気記録媒体の角型比Ｓは１．０であり、熱安定性に関しても問題が無いことが分かる。また、ＴＥＭにより磁気記録層の結晶粒径を評価したところ、比較例１、２の垂直磁気記録媒体では約９ｎｍであったのに対し、実施例１の垂直磁気記録媒体では６．７ｎｍであった。更に、ＸＲＤにより、磁気記録層のｃ軸配向を示すピークであるＣｏ（００２）ピークのロッキングカーブを測定したところ、実施例１の垂直磁気記録媒体ではロッキングカーブ半値幅が３．４°であったのに対し、比較例１、２の垂直磁気記録媒体では、それぞれ７．６°、８．２°であった。この結果から、下地層の付与は、結晶粒径の微細化に加えて、磁気記録層の結晶配向性の改善にも寄与していることが分かった。媒体ノイズの低下やＳＮＲの増加は、結晶粒径が微細化されたことや、配向分散が低減したことによるものであると考えられる。以上のように、熱安定性を損ねることなく、低ノイズ化、ＳＮＲ向上がなされ、垂直磁気記録媒体の高密度化が達成された。また、非磁性中間層の薄膜化も可能となり、書込み性能の向上、コストダウンも同時に達成された。

次に、実施例１と実施例２〜４を比較して、ＣｏＮｉＦｅ軟磁性下地層へ他元素を添加する効果について考察する。実施例１では下地層に含まれる元素がＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅだけであるのに対し、実施例２ではＳｉ、実施例３ではＢ、実施例４ではＮｂおよびＢを添加している。下地層のＨｃを比較すると、実施例２〜４では実施例１の約１／２〜１／３になっており、Ｓｉ、Ｂ、Ｎｂの添加により軟磁気特性が改善されていることが分かる。なお、ＸＲＤにより評価したところ、実施例１〜４の下地層は何れもｆｃｃ−ＣｏＮｉＦｅ（１１１）面のピークのみが観測された。垂直磁気記録媒体の磁気特性およびＲ／Ｗ特性を比較すると、実施例２〜４の垂直磁気記録媒体は、実施例１の垂直磁気記録媒体と比較して、Ｈｃが５％増加し、ＳＮＲは０．５〜０．７ｄＢ改善している。また、ＴＥＭにより磁気記録層の結晶粒径を評価したところ、実施例２〜４の垂直磁気記録媒体では、それぞれ６．４ｎｍ、６．４ｎｍ、６．３ｎｍであり、何れも実施例１の垂直磁気記録媒体よりも約４％粒径が小さくなっていた。また、実施例２〜４の垂直磁気記録媒体の角型比は誤差の範囲でほぼ１であり、熱安定性上も問題は無い。以上のように、ＣｏＮｉＦｅ下地層にＳｉ、Ｂ、Ｎｂを添加することで、ＣｏＮｉＦｅ軟磁性下地層の軟磁気特性が改善されるとともに、結晶粒径が微細化され、媒体特性が向上することが分かった。

次に、実施例１と実施例５を比較して、シード層の効果について考察する。実施例５では、実施例１の層構成に加えて、軟磁性裏打ち層とＣｏＮｉＦｅ軟磁性下地層の間にＴａシード層を０．５ｎｍ設けている。下地層のＨｃを比較すると、Ｔａを設けることで、下地層の軟磁気特性が改善されていることが分かる。また、垂直磁気記録媒体の磁気特性およびＲ／Ｗ特性を比較すると、実施例５の垂直磁気記録媒体は、実施例１の垂直磁気記録媒体と比較して、Ｈｃが約１１％と大幅に向上し、ＳＮＲも約１ｄＢ向上している。ＴＥＭにより磁気記録層の結晶粒径を評価したところ、実施例５の垂直磁気記録媒体は、６．３ｎｍであり、実施例２〜４の垂直磁気記録媒体と同じく、実施例１の垂直磁気記録媒体よりも約４％粒径が小さくなっていた。また、ＸＲＤにより磁気記録層のＣｏ（００２）ピークのロッキングカーブを測定したところ、実施例１の垂直磁気記録媒体ではロッキングカーブ半値幅が３．４°であったのに対し、実施例５の垂直磁気記録媒体では２．９°であった。これらの結果から、Ｔａシード層を設けたことによる磁気特性およびＲ／Ｗ特性の向上は、結晶粒径の微細化に加え、配向性の向上が寄与しているものと考えられる。以上から、ＣｏＮｉＦｅ軟磁性下地層に加えてＴａシード層を設けることにより、更なる磁気記録層の結晶粒径の微細化および結晶配向性の向上が達成され、媒体特性が向上することが分かった。

次に、実施例５と実施例６を比較して、軟磁性裏打ち層の違いが及ぼす影響について考察する。実施例６では、ｂｃｃ構造の微結晶からなるでＦｅＣｏＢを軟磁性裏打ち層として用いている。表１から明らかであるが、実施例５と実施例６の磁気特性およびＲ／Ｗ特性は測定誤差の範囲内でほぼ一致している。この結果から、軟磁性裏打ち層を非晶質のＣｏＺｒＮｂから結晶質のＦｅＣｏＢに変更しても、磁気特性およびＲ／Ｗ特性には影響なく、ほぼ同等の特性が得られることが分かった。
次に、実施例１〜５と比較例３を比較して、ＣｏＮｉＦｅ軟磁性下地層の結晶構造が媒体特性に及ぼす影響について考察する。実施例１〜５と比較例３では、下地層におけるＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅの組成比が異なる。下地層をＸＲＤにより分析した結果、実施例１〜５ではｆｃｃ−ＣｏＮｉＦｅ（１１１）ピークのみが検出され、ｆｃｃ単相であることが確認された。これに対し比較例３の組成では、弱いｆｃｃ−ＣｏＮｉＦｅ（１１１）ピークに加えてｂｃｃ−ＣｏＮｉＦｅ（１１０）ピークが強く検出され、主にｂｃｃ相から成ることが確認された。磁気特性およびＲ／Ｗ特性を比較すると、比較例３の垂直磁気記録媒体のＨｃは実施例１〜５の垂直磁気記録媒体と比べて４０％低く、ＳＮＲも半分程度と非常に低い。また、垂直磁気記録媒体のＸＲＤを測定したが、比較例３の垂直磁気記録媒体では、磁気記録層のピークはＣｏ（００２）ピークを含めて明確には検出されなかった。これは、比較例３の垂直磁気記録媒体において磁気記録層のｃ軸配向が非常に乱れていることを示している。また、配向の乱れは角型比によく表れており、比較例３では角型比が０．７５と低くなっている。角型比の低下は熱安定性の低下を意味しており、比較例３の垂直磁気記録媒体は熱安定性の低い垂直磁気記録媒体となっていることが分る。以上のように、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅを含む下地層であってもｆｃｃ構造でない場合には磁気記録層の配向が乱れ、磁気特性や電磁変換特性が大きく劣化することが明らかとなった。

次に、実施例１〜５と比較例４を比較して、ＣｏＮｉＦｅ軟磁性下地層の軟磁気特性が媒体特性に及ぼす影響について考察する。比較例４は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅに加えＣを添加した下地層を用いていることが、実施例１〜５と異なる。比較例４では、下地層のＨｃが１７．５１ｋＡ／ｍとなっており、実施例１〜５と比較して１〜２桁高い値になっている。ＶＳＭの測定からは、比較例４の下地層では、磁化の垂直成分が多く存在することが確認された。磁気特性およびＲ／Ｗ特性を比較すると、比較例４の垂直磁気記録媒体のＨｃは実施例１〜５の垂直磁気記録媒体と比べて１５％以上低く、ＳＮＲは３ｄＢ前後低くなっている。ＸＲＤにより磁気記録層のＣｏ（００２）ピークのロッキングカーブを測定したところ、比較例４の垂直磁気記録媒体では半値幅が９．８°と大きくなっており、磁気記録層のｃ軸配向が乱れていることが確認された。それに加え、比較例４の垂直磁気記録媒体では、低周波のノイズが増加していることが、Ｒ／Ｗ測定から明らかとなった。測定されたノイズの増加分は、いわゆるホワイトノイズと呼ばれるもので、今回のホワイトノイズの増加は下地層に起因していることがほぼ特定されている。以上のように、添加元素がＣである場合、結晶配向性の劣化を招くこと、また、比較例４のように高いＨｃを有する（即ち軟磁気特性の劣化した）下地層を用いた場合、垂直磁気記録媒体のノイズが増加し、ＳＮＲの低下を招くことが明らかになった。

次に、実施例１〜５と比較例５を比較して、ＣｏＮｉＦｅ系以外の下地層であるＣｏＦｅを使用した場合と本発明のＣｏＮｉＦｅ軟磁性下地層を使用した場合の特性の違いについて考察する。表１における実施例１〜５と比較例５の磁気特性およびＲ／Ｗ特性を比較すると、比較例５では実施例１〜５と比べて、Ｈｃは約５０％低く、ＳＮＲは７〜８ｄＢ低くなっており、磁気特性、Ｒ／Ｗ特性とも大きく劣化していることが分かる。この原因を調べるため、ＣｏＦｅ下地層のみをガラス基板上に成膜した試料のＸＲＤを測定した。その結果、非常に弱いｈｃｐ（１００）、ｈｃｐ（００２）、ｈｃｐ（１０１）のピークおよび強いｆｃｃ（１１１）ピークが観察されたことから、ＣｏＦｅ下地層の結晶構造はほとんどｆｃｃ構造であることが分かった。実施例１〜５に用いたＣｏＮｉＦｅ系の軟磁性下地層と比較例５に用いたＣｏＦｅ下地層は、ともにｆｃｃ構造であるにも係らず、特性が大きく異なっていることになる。そこで、比較例５の垂直磁気記録媒体の平面ＴＥＭ観察をおこない、実施例１〜５の垂直磁気記録媒体の微細構造と比較した。ＴＥＭ観察の結果、比較例５の垂直磁気記録媒体の結晶粒径は６ｎｍであり、実施例１〜５の垂直磁気記録媒体とほぼ同程度であった。但し、比較例５の垂直磁気記録媒体では結晶粒の分離性が悪く、結晶粒が繋がっている部分が多く観察された。この結果から、比較例５の垂直磁気記録媒体では、粒径は微細であるものの磁気的に繋がっている部分が多く存在するため、磁気クラスタサイズが粗大化してしまい、ノイズやＳＮＲが劣化したものと考察された。

本発明の垂直磁気記録媒体の構成例を説明するための断面模式図である。

符号の説明

１ 非磁性基体
２ 軟磁性裏打ち層
３ 下地層
４ 非磁性中間層
５ 磁気記録層
６ 保護層
７ 液体潤滑層

Claims (9)

1. 非磁性基体上に、軟磁性裏打ち層、下地層、非磁性中間層および磁気記録層を順次備えた垂直磁気記録媒体であって、
   前記下地層がＣｏ、ＮｉおよびＦｅを含有し、ｆｃｃ構造ならびに軟磁性を有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 前記下地層が、３０原子％以上、８８原子％以下のＮｉ、および０．１原子％以上、２２原子％以下のＦｅ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. 前記下地層が、Ｓｉ、Ｂ、Ｎｂ、Ｎ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、ＣｒまたはＭｏの内の少なくともひとつの元素をさらに含有することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
4. 前記下地層の膜厚を３０ｎｍ以下、前記非磁性中間層の膜厚を２０ｎｍ以下とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
5. 前記下地層の保磁力を１０ｋＡ／ｍ以下とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
6. 前記非磁性中間層が、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｉｒ、ＰｔまたはＲｈの内の少なくともひとつの元素を含有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
7. 前記軟磁性裏打ち層と下地層の間にシード層を備え、該シード層はＴａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ、ＰｄまたはＰｔの内の少なくともひとつの元素を含有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
8. 前記シード層の膜厚を５ｎｍ以下とすることを特徴とする請求項７に記載の垂直磁気記録媒体。
9. 前記磁気記録層が、非磁性酸化物または非磁性窒化物のマトリクス中に磁性結晶粒子が分散してなるグラニュラー構造を有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。

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