JP4761224B2 - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

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。より詳細には、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ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に搭載される垂直磁気記録媒体に関する。

１９９７年以降、ＨＤＤの記録密度は年率６０〜１００％の割合で急速に増加してきた。このような著しい成長の結果、これまで用いられてきた面内記録方式が高密度化の限界に近づこうとしている。このような状況から、近年、高密度化が可能な垂直記録方式が注目を浴び、盛んにその研究開発がなされてきた。そしていよいよ２００５年より、一部の機種で垂直記録方式を採用したＨＤＤの製品化が始まっている。

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膜、および磁気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材料の裏打ち層から構成される。

媒体の基本的な特性を向上させるには、信号出力−ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を向上させることが必要である。つまり、媒体からの信号出力を向上させ、ノイズを低減することが必要となる。信号出力低下およびノイズ増加の原因の１つに、磁気記録層の配向分散（結晶配向のバラツキ）の増大がある。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、垂直方向の磁束の低下から信号出力が低下する。また、本発明者らの検討では、配向分散の大きな媒体では、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、ノイズが増加するという結果が得られている（非特許文献１参照）。

また、磁気特性の向上および軟磁性裏打ち層に起因するノイズの低減による電磁変換特性の向上を目的として、磁気記録層と軟磁性裏打ち層との間に配設する下地層あるいは中間層として、従来は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ合金とＲｕとの２層の下地層を使用すること（特許文献１参照）、軟磁性裏打ち層をＣｏＦｅ合金としてＲｕの下地層を使用すること（特許文献２参照）が提案されている。

また、軟磁性パーマロイ系材料を下地層とし、ＲｕまたはＲｕ基合金を比較的に厚い膜厚を有する非磁性中間層として用いることで、磁気記録層における配向分散の減少、初期成長層の低減、結晶粒径の低減などを行うことが提案されている（特許文献３、特許文献４参照）。さらに、軟磁性パーマロイ系材料の下地層ならびにＲｕまたはＲｕ基合金材料の中間層を用いる場合に、下地層と中間層の間に軟磁性Ｃｏ層または軟磁性Ｃｏ基合金層を挿入することで、中間層の膜厚を低減させると同時に、磁気記録層の保磁力および角型比を増大させ、従来用いられている記録密度における記録信号のＳ／Ｎを向上させることが提案されている（特許文献５参照）。

しかしながら、さらなる高記録密度化に向けて、高密度記録時においても高い信号出力と低いノイズとを実現し、高いＳ／Ｎを達成することができる垂直磁気記録媒体に対する要求が依然として存在する。

特開２００２−１０００３０号公報 特開２００２−２９８３２３号公報 特開２００２−３５８６１７号公報 特開２００３−１２３２３９号公報 特開２００４−２８８３４８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）

垂直磁気記録媒体の信号出力の増大およびノイズの低減によって高いＳ／Ｎを実現するためには、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。

上記の点に加え、磁気記録媒体の低ノイズ化のためには、磁気記録層の結晶粒径を縮小することが必要である。磁気記録層の結晶粒径が大きくなると、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。そのため、遷移ノイズを低下させるためには、結晶粒径を低減し、ビットの遷移領域を直線的にすることが必要となる。

さらに、垂直磁気記録媒体の記録密度向上の観点からも、ビットの遷移領域におけるノイズを低減する必要がある。そのためには、急峻な記録磁界を確保して、遷移をできる限り直線的にすることが有効である。ここで、急峻な記録磁界を得るためには軟磁性裏打ち層と磁気ヘッド間の距離を、できる限り小さくする必要がある。また、記録密度が向上するにつれて磁気ヘッドの記録磁界が低下するため、十分な記録磁界を確保するためにも軟磁性裏打ち層と磁気ヘッド間の距離を低減する必要がある。一般に、磁気記録層と軟磁性裏打ち層との間には、非磁性の下地層あるいは中間層が設けられるが、現時点においてこの非磁性下地層・中間層の膜厚は２０〜３０ｎｍ程度と厚く、軟磁性裏打ち層−磁気ヘッド間距離を増加させる要因となっている。実際、前述のように現在提案されている構成においては、非磁性下地層・中間層の膜厚が大きく（たとえば、特許文献１および特許文献２に記載の構成において３５ｎｍ以上）、磁気ヘッドと軟磁性裏打ち層との間の距離を短縮して、高密度記録時に高いＳ／Ｎを得るという点では不十分であった。

さらに、下地層または中間層は、その上に形成される磁気記録層の結晶性、配向性および結晶粒径などを制御する機能を有し、磁気記録層の特性に影響を及ぼすことが知られている。特に、下地層または中間層の上にエピタキシャル成長によって磁気記録層を形成する場合、磁気記録層材料の結晶粒径が下地層または中間層の材料の結晶粒径に従うことがよく知られている。したがって、磁気記録層材料の結晶粒径を低減させるためには、下地層または中間層の結晶粒径を低減させることが有効である。しかしながら、下地層または中間層の膜厚を減少させた場合、磁気記録層材料の結晶配向性の低下、磁性結晶粒間の磁気的分離の阻害が起こり、磁気記録層の磁気特性が低下することが知られている。以上の点を考慮すると、下地層または中間層は、単に膜厚を減少させるのではなく、磁気記録層の磁気特性を維持ないし向上させると同時に、膜厚の減少を行う必要がある。

したがって、本発明の課題は、磁気記録層の配向分散低減および結晶粒径微細化と同時に、下地層または中間層の膜厚の低減を可能とし、それによって低ノイズ化、Ｓ／Ｎ向上、記録容易性(Write-ability)向上といった性能向上を可能とする垂直磁気記録媒体を提供することである。

このような状況を鑑み、本発明者らは鋭意検討を進めた結果、第１下地層、第１非磁性中間層、第２下地層、および第２非磁性中間層を順次積層して非磁性中間層を２層に分割するとともに、第１および第２下地層材料としてｆｃｃ構造を有する軟磁性材料を用いることによって、第２非磁性中間層の膜厚を０．１ｎｍ以上２０ｎｍ以下に低減して急峻な記録磁界を確保し、垂直磁気記録媒体の低ノイズ化、Ｓ／Ｎ向上、記録容易性向上といった媒体性能の向上を同時に実現できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

本発明に係る垂直磁気記録媒体は、非磁性基体上に軟磁性裏打ち層、第１下地層、第１非磁性中間層、第２下地層、第２非磁性中間層、磁気記録層、保護膜、液体潤滑材層を順次積層してなる垂直記録媒体であって、第１下地層が少なくともＮｉおよびＦｅを含むｆｃｃ構造を有する軟磁性材料で構成され、第２下地層が少なくともＣｏを含むｆｃｃ構造を有する軟磁性材料で構成されていることを特徴とする。本発明における第１下地層は、３０ａｔ％以上８８ａｔ％以下のＮｉ、および０．１ａｔ％以上２２ａｔ％以下のＦｅを含有することが望ましい。さらに、第１下地層は、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｂ、Ｎｂ、Ｎ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏから選択される１種または複数種の材料をさらに含んでもよい。本発明における第１非磁性中間層が、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｗ、ＲｅおよびＩｒからなる群から選択される金属、または前記金属を主成分とする合金から構成されていてもよい。ここで、第１非磁性中間層の膜厚が０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることが望ましい。また、本発明における第１非磁性中間層は、少なくともＣｏを含む非磁性の合金から構成されていても良い。この場合、第１非磁性中間層の膜厚が３ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることが望ましい。本発明における第２下地層は、Ｆｅ、Ｂ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｍｇ、およびＳｉからなる群から選択される１種または複数種の材料をさらに含んでもよい。ここで、第２下地層は、第２下地層を構成する全原子数を基準として、１０ａｔ％以下のＦｅ、５０ａｔ％以下のＢ、４０ａｔ％以下のＡｌ、１５ａｔ％以下のＺｒ、５２ａｔ％以下のＭｇ、または３３ａｔ％以下のＳｉを含むことが望ましい。また、第２下地層は、ＯおよびＮから成る群から選択される１種の材料を含んでもよい。本発明における第２非磁性中間層はＲｕまたはＲｕ基合金から構成することができる。また、第２非磁性中間層の膜厚が０．１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。本発明における磁気記録層が、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されているグラニュラー構造を有する材料からなってもよい。

前述のような構成を採ることによって、第２非磁性中間層の膜厚を０．１ｎｍ以上２０ｎｍ以下に低減して、磁気記録層の配向分散と結晶粒径を低減し、磁気記録層における磁性結晶粒の磁気的な分離を促進することが可能となる。その結果、媒体ノイズの低減およびＳ／Ｎの向上と、軟磁性膜−磁気ヘッド間距離の低減による記録容易性の向上が同時に達成される。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なされる。

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、第１下地層３、第１非磁性中間層４、第２下地層５、第２非磁性中間層６、磁気記録層７、保護膜８、液体潤滑層９を有する。

非磁性基体１としては、当該技術において知られている、表面が平滑である様々な基体を用いることができる。例えば、磁気記録媒体用に用いられる、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金または強化ガラス、結晶化ガラス等を、非磁性基体１として用いることができる。

軟磁性裏打ち層２としては、ＦｅＴａＣ、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金などの結晶性材料、またはＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒなどのＣｏ合金を含む非晶質材料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望ましい。

第１下地層３は、少なくともＮｉおよびＦｅを含む面心立方（ｆｃｃ）構造を有する軟磁性材料を用いて形成することができる。ＮｉおよびＦｅに加え、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｂ、Ｎｂ、Ｎ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏから選択される１種または複数種の材料をさらに含む軟磁性材料を使用することで、第１下地層３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。第１下地層３は軟磁性裏打ち層と同様に、磁気ヘッドが発生する磁界を磁気記録層７へと誘導する機能を有するため、厚膜としても機能上は特に問題がない。しかしながら、膜厚の増大に伴って結晶粒径が増大するため、遷移ノイズなどの磁気記録媒体性能を考慮すると、膜厚を１ｎｍ以上２０ｎｍ以下にすることが望ましい。好ましくは３ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることがさらに望ましい。本発明における第１下地層は、３０ａｔ％以上８８ａｔ％以下のＮｉ、および０．１ａｔ％以上２２ａｔ％以下のＦｅを含有することが望ましい。

第１非磁性中間層４は、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｗ、ＲｅおよびＩｒからなる群から選択される金属、またはこれら金属を主成分とする合金を用いて形成することができる。第１非磁性中間層４を設けることで、磁気記録層７の結晶性および配向性が向上するだけではなく、非磁性材料を使用しているにもかかわらず、その膜厚を小さくすることによって媒体の記録容易性がほとんど阻害されないという特徴を有する。このような特徴を最大限に発揮するために、第１非磁性中間層４の膜厚を０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下とすることが好ましい。

また、第１非磁性中間層４は、少なくともＣｏを含む非磁性の合金を用いて形成することもできる。たとえば、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＭｎ、ＣｏＮｉＦｅＭｎ、ＣｏＣｒＦｅＢ−Ｎなどを使用することができるが、これらに限定されるものではない。Ｃｏを含む非磁性合金からなる第１非磁性中間層４を設けることで、磁気記録層７の結晶性および配向性が向上することは上記と同様であるが、この場合、３ｎｍ以上の膜厚とすることで、その効果をより高めることが出来る。第１非磁性中間層の膜厚が厚くなると、媒体の記録容易性が阻害されることが懸念されるが、高密度記録時に第２下地層が軟磁性裏打ち層の役割を果たすことで、記録密度が高い場合には媒体の記録容易性がほとんど阻害されないという特徴を有する。しかしながら、高密度記録媒体においても、サーボ信号のような低密度の記録をする際の記録容易性も考慮する必要があることから、Ｃｏを含む非磁性の合金を用いて第１非磁性中間層４を形成する場合には、その膜厚を３ｎｍ以上１５ｎｍ以下とすることが好ましい。

第２下地層５は、Ｃｏを含むｆｃｃ構造を有する軟磁性材料を用いて形成することができる。六方最密充填（ｈｃｐ）構造を有する場合には一軸異方性が発現し、軟磁気特性が得られないからである。また、体心立方（ｂｃｃ）構造を有する場合には、上に形成される第２非磁性中間層のエピタキシャル成長が困難となる。Ｃｏに加えて、Ｆｅ、Ｂ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｍｇ、およびＳｉからなる群から選択される１種または複数種の材料をさらに含む軟磁性材料を用いることによって、第２下地層５の軟磁気特性を向上させ、同時に結晶粒径を微細化することができる。ｆｃｃ構造を維持して軟磁性を発現させるために、これらの材料のそれぞれについて好ましい添加量が存在し、第２下地層５を構成する全原子数を基準として、Ｆｅ：１０ａｔ％以下、Ｂ：５０ａｔ％以下、Ａｌ：４０ａｔ％以下、Ｚｒ：１５ａｔ％以下、Ｍｇ：５２ａｔ％以下、およびＳｉ：３３ａｔ％以下とすることが好ましい。また、第２下地層５は、ＯおよびＮから成る群から選択される１種の材料を含んでもよい。第２下地層５がＯまたはＮを含むことによって、第２下地層５の結晶粒径を微細化することができる。第２下地層５にＯまたはＮを添加するためには、成膜時に酸素または窒素を添加することが効果的である。酸素を添加する場合には、成膜ガス中に含まれる酸素量を５％以下、より好ましくは１％程度とすることが望ましい。窒素を添加する場合には、成膜ガス中に含まれる窒素量を１０％以下、より好ましくは５％程度とすることが望ましい。第２下地層５の膜厚は、磁気記録層の磁気特性および電磁変換特性が最適になるように調整することが望ましい。加えて、膜厚が増加するにつれ結晶粒径が大きくなる点および生産性を考慮して、第２下地層５の膜厚を２ｎｍ以上１５ｎｍ以下とすることが望ましい。

第２非磁性中間層６は、Ｒｕ、もしくはＲｕを主成分とする合金を用いて形成することができるが、これらに限定されるものではない。第２非磁性中間層６は、０．１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲内の膜厚を有する。このような範囲内の膜厚とすることによって、磁気記録層７の磁気特性や電磁変換特性を劣化させることなしに、高密度記録に必要な特性を磁気記録層７に付与することが可能となる。

磁気記録層７は、好適には、少なくともＣｏとＰｔを含む合金の強磁性材料を用いて形成することができる。本発明の磁気記録媒体を垂直磁気記録媒体として用いるためには、磁気記録層７の材料の磁化容易軸（六方最密充填（ｈｃｐ）構造のｃ軸）が非磁性基体１表面に垂直方向に配向していることが必要である。たとえば、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａなどの合金材料の単層膜、あるいは［Ｃｏ／Ｐｔ］_n、［Ｃｏ／Ｐｄ］_nなどの多層積層膜を、磁気記録層７として使用することができる。

あるいはまた、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されているグラニュラー構造を有する材料を用いて、単層または多層からなる磁気記録層７を形成することがさらに好ましい。用いることができるグラニュラー構造を有する材料は、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ₂、ＣｏＣｒＰｔＯ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂、ＣｏＣｒＰｔ−Ａｌ₂Ｏ₃、ＣｏＰｔ−ＡｌＮ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｓｉ₃Ｎ₄などを含むが、これらに限定されるものではない。本発明においては、グラニュラー構造を有する材料を用いることによって、磁気記録層７内で近接する磁性結晶粒間の磁気的分離を促進し、ノイズの低減、ＳＮＲの向上および記録分解能の向上といった媒体特性の改善を図ることができる。

磁気記録層７の膜厚は、特に限定されるものではない。しかしながら、生産性と高密度記録の観点から、磁気記録層７は、好ましくは３０ｎｍ以下、より好ましくは１５ｎｍ以下の膜厚を有することができる。

保護膜８は、下にある磁気記録層７以下の各構成層を保護するための層であり、たとえば、カーボンを主成分とする薄膜を用いることができる。その他にも、当該技術において磁気記録媒体保護膜用の材料として知られている種々の薄膜材料を使用して、保護膜８を形成してもよい。

液体潤滑材層９は、記録／読み出し用ヘッドが磁気記録媒体上を浮上または接触する際の潤滑を付与するための層であり、たとえば、パーフルオロポリエーテル系の液体潤滑剤、または当該技術において知られている種々の液体潤滑剤材料を使用して形成することができる。

非磁性基体１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。軟磁性裏打ち層２から保護膜８に至る各層の形成には、たとえば、スパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法などを含む）、真空蒸着法などを用いることが出来る。また、カーボンを主成分とする保護膜８の形成においては、前記の方法に加えてプラズマＣＶＤ法を用いることもできる。一方、液体潤滑材層９の形成には、たとえば、ディップ法、スピンコート法などを用いることができる。

本発明の垂直磁気記録媒体においては、第１下地層３としてｆｃｃ構造を有する材料を使用することによって、その上に形成される非磁性中間層などにおける結晶の配向性を向上させると同時に、結晶粒径を微細化することが可能となる。この効果によって、非磁性中間層の膜厚を小さくした場合であっても、磁気記録層７の磁気特性および電磁変換特性を維持することが可能となる。

加えて、非磁性中間層を第１非磁性中間層４および第２非磁性中間層６に分割し、その間に第２下地層５を介在させる構造を採ることによって、本発明の磁気記録媒体においては以下の３つの効果を得ることが可能となる。

第１に、成膜を連続的に行わずに、断続的に行うことで結晶成長を抑制することができる。本発明においては、第１非磁性中間層４／第２下地層５／第２非磁性中間層６の３つの層を形成することによって、これら各層における結晶成長を抑制して結晶粒径を微細化することが可能となる。この効果は、前述の第１下地層３による結晶粒径を微細化する効果と相乗的に作用して、磁気記録層７の結晶粒径を微細化して、高密度記録を可能にする。

第２に、第２下地層５をｆｃｃ構造を有する軟磁性材料とすることによって、第２非磁性中間層６のエピタキシャル成長を行うことが可能となる。これに対して、ｂｃｃ構造を有する材料を第２下地層５として使用した場合には、前述のエピタキシャル成長は困難である。エピタキシャル成長を行うことによって、第２下地層５の挿入は、結晶成長の観点からは、非磁性中間層の膜厚を増大させるのと同一の効果を示し、これによって磁気記録層の配向分散を低減することが可能となる。配向分散の低減によって磁気記録層の磁化容易軸が１方向（非磁性基体１表面と垂直方向）に整列するので、得られる信号出力を増大させることが可能である。また、配向分散を低減させることは、磁気記録層の磁性結晶粒が１つの方向に向かって成長することに相当し、それによって隣接する磁性結晶粒が接合する頻度を低下させ、磁性結晶粒の磁気的分離を促進する。磁気記録層７中の磁性結晶粒間の磁気的分離を促進することによって、媒体ノイズを低減することが可能となる。

第３に、ｆｃｃ構造の材料を用いて第２下地層５を形成することによって、第２下地層５に軟磁気特性を付与することが容易になる。これに反して、たとえばｈｃｐ構造を有する材料を用いた場合には、一軸磁気異方性が発現し、軟磁気特性を得ることが困難となる。第１非磁性中間層４と第２非磁性中間層との間に軟磁気特性を有する第２下地層５を挿入することによって、軟磁性膜−磁気ヘッド間の距離（本発明においては軟磁性裏打ち層３−磁気ヘッド間の距離ではなく、第２下地層５−磁気ヘッド間の距離）を短縮して、磁気記録媒体の記録容易性を向上させるとともに、ビット遷移領域における急峻な記録磁界を実現して同領域における遷移ノイズを低減することが可能となる。そして、本発明の構成によれば、磁気記録媒体の他の構成層の薄膜化による問題点（たとえば、保護層薄膜化による信頼性低下、磁気記録層薄膜化による熱安定性の低下、非磁性中間層薄膜化による媒体特性の低下など）の発生を伴うことなしに、上述の効果を得ることが可能となる。

以上の効果によって、本発明の垂直磁気記録媒体は、高密度記録時においても高い信号出力と低いノイズとを実現し、高いＳ／Ｎおよび高い記録容易性を達成することが可能となる。

［実施例１］
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ＤＣマグネトロンスパッタ装置内に導入し、圧力０．６７ＰａのＡｒガス中にてＣｏ３Ｚｒ５Ｎｂ（全原子を基準として、３ａｔ％のＺｒ、５ａｔ％のＮｂおよび残余のＣｏで構成される。以下同様。）ターゲットを用いて、膜厚６０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層２を成膜した。次に、圧力０．６７ＰａのＡｒガス中にてＣｏ３５Ｎｉ４Ｆｅ２Ｓｉターゲットを用いて、膜厚６ｎｍのＣｏＮｉＦｅＳｉ第１下地層３を成膜した。得られたＣｏＮｉＦｅＳｉ膜はｆｃｃ構造を有した。引き続いて、圧力０．６７ＰａのＡｒガス中にてＲｕターゲットを用いて、膜厚０．７ｎｍのＲｕ第１非磁性中間層４を成膜した。次に、圧力０．６７ＰａのＡｒ−４％Ｎ₂ガス中にてＣｏ４Ｆｅターゲットを用いて、膜厚６ｎｍのＣｏＦｅ−Ｎ第２下地層５を成膜した。得られたＣｏＦｅ−Ｎ膜はｆｃｃ構造を有した。引き続いて、圧力４．０ＰａのＡｒガス中にてＲｕターゲットを用いて、膜厚８ｎｍのＲｕ第２非磁性中間層６を成膜した。引き続いて、２層構成の磁気記録層７を成膜した。最初に、圧力５．３Ｐａにて９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１６Ｐｔ）−１０ＳｉＯ₂ターゲットを用いて、膜厚８ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂第１磁気記録層を成膜し、次いで、圧力１．２Ｐａにて９６（Ｃｏ２０Ｃｒ１２Ｐｔ）−４ＳｉＯ₂ターゲットを用いて膜厚８ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂第２磁気記録層を成膜し、総膜厚１６ｎｍの磁気記録層７を得た。次に、圧力０．１３Ｐａにおいて、エチレンを材料ガスとするプラズマＣＶＤ法により、膜厚４ｎｍのカーボンからなる保護膜８を成膜後、真空装置から取り出した。最後に、ディップ法を用いて膜厚２ｎｍのパーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑材層９を形成し、垂直磁気記録媒体を得た。

［実施例２］
Ｎｉ１２Ｆｅ４Ｓｉターゲットを用いて膜厚６ｎｍのＮｉＦｅＳｉ第１下地層３を成膜したことを除いて実施例１と同一の方法を繰り返して、垂直磁気記録媒体を作製した。ここで、得られたＮｉＦｅＳｉ膜はｆｃｃ構造を有した。

［実施例３］
Ｒｕターゲットを用いて膜厚１．６ｎｍのＲｕ第１非磁性中間層４を成膜したことを除いて実施例１と同一の方法を繰り返して、垂直磁気記録媒体を作製した。

［実施例４］
Ｃｕターゲットを用いて膜厚０．６ｎｍのＣｕ第１非磁性中間層４を成膜したことを除いて実施例１と同一の方法を繰り返して、垂直磁気記録媒体を作製した。

［実施例５］
圧力０．８９ＰａのＡｒ−１％Ｏ₂ガス中にてＣｏ６Ｂターゲットを用い、膜厚６ｎｍのＣｏＢ−Ｏ第２下地層５を成膜したことを除いて実施例１と同一の方法を繰り返して、垂直磁気記録媒体を作製した。得られたＣｏＢ−Ｏ膜はｆｃｃ構造を有した。

［実施例６］
圧力１．３ＰａのＡｒガス中にてＣｏ２５Ｃｒ３０Ｍｎターゲットを用いて、膜厚５ｎｍのＣｏＣｒＭｎ第１非磁性中間層４を成膜したことを除いて実施例１と同一の方法を繰り返して、垂直磁気記録媒体を作製した。

［実施例７］
圧力０．６７ＰａのＡｒガス中にてＣｏ１７Ｎｉ２Ｆｅ５０Ｍｎターゲットを用いて、膜厚１０ｎｍのＣｏＮｉＦｅＭｎ第１非磁性中間層４を成膜したことを除いて実施例１と同一の方法を繰り返して、垂直磁気記録媒体を作製した。

［実施例８］
圧力２．６ＰａのＡｒ−１．８％Ｎ₂ガス中にてＣｏ３２Ｃｒ４Ｆｅ２Ｂターゲットを用いて、膜厚１０ｎｍのＣｏＣｒＦｅＢ−Ｎ第１非磁性中間層４を成膜したことを除いて実施例１と同一の方法を繰り返して、垂直磁気記録媒体を作製した。

［比較例１］
第１下地層３を成膜しなかったことを除いて実施例１と同一の方法を繰り返して、垂直磁気記録媒体を作製した。

［比較例２］
第１非磁性中間層４を成膜しなかったことを除いて実施例１と同一の方法を繰り返して、垂直磁気記録媒体を作製した。

［比較例３］
第１非磁性中間層４および第２下地層５を成膜せず、Ｒｕ第２非磁性中間層６の膜厚を１５ｎｍとしたことを除いて実施例１と同一の方法を繰り返して、垂直磁気記録媒体を作製した。

［評価］
上記の実施例および比較例で得られた垂直磁気記録媒体について、Ｋｅｒｒ効果測定装置を用いて保磁力Ｈ_cを測定した。さらに、リード・ライトテスタを用いて、媒体ノイズ、Ｓ／Ｎ、オーバーライト特性（ＯＷ）を測定した。なお、媒体ノイズおよびＳ／Ｎの評価は、記録密度５１０ｋｆｃｉにて行った。媒体ノイズは、信号出力に対して規格化した値を示す。ＯＷは、最初に、トラックに記録密度５１０ｋｆｃｉの第１信号を記録し、その信号の信号出力（Ｔ１）を測定し、次いで、同一トラックに記録密度６８ｋｆｃｉの第２信号を上書きし、上書き後の第１信号の消し残り信号出力（Ｔ２）を測定し、以下の式（「ｌｏｇ」は常用対数を示す）によって得られる値として評価した。
ＯＷ＝２０×ｌｏｇ（Ｔ２／Ｔ１） ［単位：ｄＢ］
このように高密度記録信号上に低密度記録信号を上書きするＯＷはリバースオーバーライトと呼ばれ、垂直磁気記録媒体における記録容易性を明確に評価できる指標となっている。

さらに、磁気記録層７の結晶粒径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて平面を観察した画像から評価した。また、Ｘ線回折（ＸＲＤ）装置を用いて、磁気記録層７中のＣｏＣｒＰｔ（００２）のロッキングカーブを測定し、そのピークの半値幅を配向分散（Δθ₅₀）と規定した。

第１表に、実施例１〜５および比較例１〜３に係る垂直磁気記録媒体の層構成を示す。第２表に、実施例１〜５および比較例１〜３に係る垂直磁気記録媒体のＨ_c、電磁変換特性（Ｓ／Ｎ、媒体ノイズ（規格化値）、ＯＷ）、磁気記録層７の結晶粒径、Δθ₅₀を示す。

最初に、第１下地層を有する実施例１〜５および比較例２，３と、第１下地層のない比較例１とを比較する。第２表に示すように、比較例１に係る垂直磁気記録媒体では、磁気記録層の配向分散（Δθ₅₀）が大幅に増大し、かつ磁気記録層の結晶粒径も同様に増大している。そして、比較例１においては、磁気記録媒体の保磁力Ｈ_cが著しく減少し、Ｓ／Ｎの低下、媒体ノイズの増加など電磁変換特性の劣化が顕著である。以上の結果から、第１下地層が、磁気記録層の配向分散の減少ならびに結晶粒径の微細化に重要であり、垂直磁気記録媒体の電磁変換特性の向上に有効であることが明らかとなった。また、実施例１および２に係る垂直磁気記録媒体は、第１下地層の材料の差異にかかわらず、磁気記録層の結晶構造は同等であり、かつ垂直磁気記録媒体としても同等の保磁力および電磁変換特性を示している。この比較から、第１下地層の材料としてＮｉおよびＦｅを用いることが重要であることが分かる。

次に、比較的薄い第１非磁性中間層を有する実施例１〜５と、第１非磁性中間層のない比較例２とを比較する。比較例２に係る垂直磁気記録媒体は、実施例１〜５と比較して同等ないし若干低い程度の保磁力Ｈ_cおよび若干増大した配向分散（Δθ₅₀）を有する。しかしながら、媒体ノイズが増大しＳ／Ｎが低下している。この原因の１つとして、磁気記録層の結晶粒径の増大が考えられる。比較例２の磁気記録層の結晶粒径は、実施例１〜５の結晶粒径と比較して１０％程度増大しており、これによって媒体ノイズが増大したものと考えられる。また、別の原因として、軟磁性を有する第１下地層の上に、軟磁性を有する第２下地層を直接積層したことが考えられる。図２に、記録密度５１０ｋｆｃｉの信号を記録した際の実施例１および比較例２に係る垂直磁気記録媒体の周波数スペクトルの低周波部分を示す。周波数スペクトルとは、信号出力をフーリエ変換して周波数に対してプロットしたものであり、１２０ＭＨｚ（５１０ｋｆｃｉに相当する）およびその整数倍の周波数成分以外の出力は全てノイズである。なお実施例２〜５の垂直磁気記録媒体は、実施例１と同等の周波数スペクトルを示した。図２から明らかなように、比較例２の垂直磁気記録媒体は、実施例１と比較して低周波数域のノイズが増大している。また、当該技術において、低周波数のノイズは軟磁性層に起因することが知られている。実施例１と比較例２の層構成の差を考慮すると、軟磁性を有する第１下地層および第２下地層を直接接触して積層したことがノイズ増大の原因の１つであると考えられる。以上の結果から、第１非磁性中間層が磁気記録層の結晶粒径の微細化に有効なだけではなく、軟磁性を有する第１下地層と第２下地層を離間することによって、媒体ノイズの低減およびＳ／Ｎの向上などの電磁変換特性の向上に有効であることが分かる。

次に、比較的厚い第１非磁性中間層を有する実施例６〜８と、薄い第１非磁性中間層を有する実施例１〜５および第１非磁性中間層のない比較例２とを比較する。実施例６〜８に係る垂直磁気記録媒体は、実施例１〜５と比較して同等の保磁力Ｈ_cおよびΔθ₅₀を有する。また比較例２と比較すると、若干高い保磁力Ｈ_cと若干低いΔθ₅₀を有する。実施例６〜８において比較例２よりも低い媒体ノイズと高いＳ／Ｎが得られる理由は、前述の実施例１〜５の場合と全く同様に、結晶粒径の低減や軟磁性裏打ち層起因のノイズ低減にあると考えられる。ここで、実施例６〜８と実施例１〜５を比較すると、結晶粒径およびΔθ₅₀は同等であるにも係らず、実施例６〜８では媒体ノイズが低く、より高いＳ／Ｎが得られている。この理由は、磁性層結晶粒の粒径は変らないものの、磁気的な孤立化がより促進されたことによるものであると推測している。また、ＯＷの値に着目すると、実施例６〜８では、実施例１〜５および比較例２と比べて若干低下しているが、その低下量は小さく、−３０ｄＢを下回る値が得られていることから、十分な書込み容易性が実現されているものと判断できる。以上の結果から、比較的厚い第１非磁性中間層を用いても、書込み容易性を阻害することなく、媒体ノイズの低減やＳ／Ｎ増加といった、媒体特性の向上を実現できることが明らかとなった。

次に、第２下地層を有する実施例１〜５と、第２下地層を有さない比較例３とを比較する。比較例３に係る垂直磁気記録媒体は、実施例１〜５と同等の保磁力Ｈ_cを有しており、その磁気記録層の結晶粒径および配向分散（Δθ₅₀）も同程度である。比較例３の垂直磁気記録媒体は、第２下地層によって分割されておらず、実施例１〜５の第１非磁性中間層、第２下地層、第２非磁性中間層の膜厚の総和に相当する膜厚を有する単一の非磁性中間層（第２非磁性中間層）を有する。非磁性中間層の膜厚を増大させることで垂直磁気記録媒体の磁気特性（Ｈ_c）および該媒体の磁気記録層の結晶性（結晶粒径および配向分散）が改善されていることはよく知られている。しかしながら、比較例３の垂直磁気記録媒体においては、実施例１〜５の垂直磁気記録媒体と比較してＯＷが著しく劣化しており、これに伴って媒体ノイズが増大し、同時にＳ／Ｎが０．５〜１ｄＢ程度低下している。この結果は、記録容易性（ＯＷ）の低下によって、媒体ノイズの増加およびＳ／Ｎの低下が起こったことを示す。以上の結果から、第２下地層を設けて第２非磁性中間層を薄膜化することによって、膜厚の大きな単一の非磁性中間層を有する垂直磁気記録媒体と同等の磁気特性、ならびに記録容易性の改善によって向上した電磁変換特性を有する垂直磁気記録媒体が得られることが明らかとなった。また、Ｒｕに代表される非磁性中間層材料は、下地層に用いられる軟磁性層材料に比較して高価であるため、本発明における非磁性中間層の薄膜化によって、垂直磁気記録媒体のコストダウンも同時に達成することができる。

さらに、比較的厚い第１非磁性中間層を有しかつ第２下地層も有する実施例６〜８と、比較例３とを比較して考える。比較例３に係る垂直磁気記録媒体は、実施例６〜８と同等の保磁力Ｈ_cを有しており、磁気記録層のΔθ₅₀はやや大きいものの、結晶粒径は同等である。また、実施例６〜８における非磁性中間層の総膜厚（第１非磁性中間層と第２非磁性中間層の和）は、１３ｎｍ（実施例６）、１８ｎｍ（実施例７、８）であり、比較例３の１５ｎｍと同等か、むしろ厚くなっている。しかしながら、実施例６〜８は比較例３と比べてＯＷが６ｄＢ程度良好であり、Ｓ／Ｎも１ｄＢ以上高くなっている。これは、第１非磁性中間層と第２非磁性中間層の間に軟磁性を有する第２下地層が設けられている効果であり、第２下地層が高密度記録時に軟磁性裏打ち層の役割を果たすためＯＷが劣化していないものと考えられる。以上の結果から、第１非磁性中間層の膜厚を比較的厚くしても、第２下地層を設けることで、媒体の書込み容易性が損なわれないことが明らかとなった。また、非磁性中間層の総膜厚は厚いものの、高価なＲｕを厚く使うのではなく、Ｒｕの膜厚は寧ろ薄くでき、その分を安価なＣｏ系の合金で代替する形になるため、媒体のコストダウンも同時に達成することが出来る。

以上のように、本発明に係る媒体構成を用いて、磁気記録層の配向分散を低減して磁気記録層中の磁性結晶粒の磁気的な分離を促進するとともに、磁性結晶粒の結晶粒径を微細化することで、ノイズを低減し、Ｓ／Ｎを向上させることができた。また、非磁性中間層膜厚を低減して、軟磁性膜−ヘッド間の距離を低減し、垂直磁気記録媒体の記録容易性を向上させることができた。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することができる。

本発明に係る垂直二層磁気記録媒体の断面模式図である。 実施例１および比較例２に係る垂直二層磁気記録媒体の周波数スペクトルを示す図である。

符号の説明

１ 非磁性基体
２ 軟磁性裏打ち層
３ 第１下地層
４ 第１非磁性中間層
５ 第２下地層
６ 第２非磁性中間層
７ 磁気記録層
８ 保護膜
９ 液体潤滑剤層

Claims (9)

1. 非磁性基体上に軟磁性裏打ち層、第１下地層、第１非磁性中間層、第２下地層、第２非磁性中間層、磁気記録層、保護膜、液体潤滑材層を順次積層してなる垂直記録媒体であって、
   第１下地層が少なくともＮｉおよびＦｅを含むｆｃｃ構造を有する軟磁性材料で構成され、
   第１非磁性中間層が、ＣｕおよびＲｕからなる群から選択される金属から構成されており、
   第２下地層が、Ｃｏと、０ａｔ％以上１０ａｔ％以下のＦｅ、０ａｔ％以上５０ａｔ％以下のＢ、０ａｔ％以上４０ａｔ％以下のＡｌ、０ａｔ％以上１５ａｔ％以下のＺｒ、０ａｔ％以上５２ａｔ％以下のＭｇ、および０ａｔ％以上３３ａｔ％以下のＳｉからなる群から選択される１種の金属とを含むｆｃｃ構造を有する軟磁性材料で構成され、ここで、ａｔ％の値は第２下地層を構成する全原子数を基準とし、
   第２非磁性中間層がＲｕまたはＲｕ基合金から構成されており、
   前記磁気記録層が、ｈｃｐ構造を有する強磁性材料を含む
   ことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 第１非磁性中間層の膜厚が０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下であ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. 非磁性基体上に軟磁性裏打ち層、第１下地層、第１非磁性中間層、第２下地層、第２非磁性中間層、磁気記録層、保護膜、液体潤滑材層を順次積層してなる垂直記録媒体であって、
   第１下地層が少なくともＮｉおよびＦｅを含むｆｃｃ構造を有する軟磁性材料で構成され、
   第１非磁性中間層が、Ｃｏを主成分とする非磁性の合金から構成されており、
   第２下地層が、Ｃｏと、０ａｔ％以上１０ａｔ％以下のＦｅ、０ａｔ％以上５０ａｔ％以下のＢ、０ａｔ％以上４０ａｔ％以下のＡｌ、０ａｔ％以上１５ａｔ％以下のＺｒ、０ａｔ％以上５２ａｔ％以下のＭｇ、および０ａｔ％以上３３ａｔ％以下のＳｉからなる群から選択される１種の金属とを含むｆｃｃ構造を有する軟磁性材料で構成され、ここで、ａｔ％の値は第２下地層を構成する全原子数を基準とし、
   第２非磁性中間層がＲｕまたはＲｕ基合金から構成されており、
   前記磁気記録層が、ｈｃｐ構造を有する強磁性材料を含む
   ことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
4. 第１非磁性中間層の膜厚が３ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の垂直磁気記録媒体。
5. 第１下地層が、３０ａｔ％以上８８ａｔ％以下のＮｉ、および０．１ａｔ％以上２２ａｔ％以下のＦｅを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
6. 第１下地層が、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｂ、Ｎｂ、Ｎ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏから選択される１種または複数種の材料をさらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
7. 第２下地層が、ＯおよびＮからなる群から選択される１種の材料をさらに含むことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
8. 第２非磁性中間層の膜厚が０．１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれか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ｈｃｐ構造を有する磁性結晶粒子が分散されているグラニュラー構造を有する材料からなることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。

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