JP4213001B2 - 垂直磁気記録媒体、及び磁気記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気記録技術を用いたハードディスク装置等に用いられる磁気記録媒体、及びそれを用いた磁気記録再生装置に用いて好適な技術に関する。

従来技術として、面内磁気記録方式を用いた磁気記録媒体はよく知られている。一方、磁気記録媒体に対する将来的な高密度化の要求に対応するために、面内磁気記録方式に代わる方式として、垂直磁気記録方式が注目されつつある。垂直磁気記録媒体は、主に、略垂直方向に磁化された強磁性の磁気記録層と、磁気記録層を垂直方向に配向させるための下地層と、磁気記録層の表面を保護する保護膜とから構成されている。更に、この他に、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からなる軟磁性裏打ち層を設ける場合もある。

面内磁気記録媒体と同様に、垂直磁気記録媒体に対しても、高記録密度化が求められている。磁気記録媒体の高記録密度化を達成するためには、低ノイズ化とともに高い熱揺らぎ耐性を両立させることが必要不可欠である。すわなち、熱揺らぎ耐性を高めるために結晶磁気異方性Ｋｕを増大させながら、低ノイズ化を目的とした磁気記録層の結晶粒子径の微細化、および磁性粒子間の磁気的相互作用の低減を達成しなければならない。
低ノイズ化とともに高い熱揺らぎ耐性を両立させるために、従来から様々な磁性層および下地層の組成、構造、材質等が提案されてきた。特に近年、結晶粒子を、非磁性の酸化物や窒化物などの粒界相で包囲したグラニュラ磁性層を用いた磁気記録媒体が提案されている。（例えば、特許文献１、２参照）

従来用いられてきたＣｒ偏析型のＣｏＣｒ系金属磁性膜では、高温で製膜することにより、Ｃｒが粒界に析出し、磁性粒子間の磁気的相互作用を低減させている。しかしながら、Ｃｒは、Ｃｏと一部固溶するため、磁性粒子内からＣｒを充分に析出させて、Ｃｒのみの粒界相を形成することは困難であった。一方、グラニュラ磁性層の場合は、Ｃｏと非固溶の非磁性化合物を粒界相として用いるため、従来のＣｒに比べて偏析し易く、比較的容易に磁性粒子の孤立化が促進できる利点がある。

特公平０７−３１１９２９号公報 特開２００２−１５４１７号公報

しかしながら、非磁性化合物を添加したグラニュラ膜の場合、化合物の一部が分解することで磁性粒子にまで拡散して、磁気記録層の結晶配向性や磁気特性の劣化がしばしば発生する。そのため、非磁性化合物の添加量は、少量に抑えられるのが一般的である。一方で、今後の磁気記録媒体の高密度化に対応するためには、さらなる磁気記録層の結晶粒子径の微細化や粒子間磁気的相互作用の低減などが必要であり、そのためには、結晶配向性や磁気特性を劣化させずに非磁性化合物の添加量を増やす必要があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
本発明の第１の目的は、磁気記録層の結晶粒界相を２種類以上の酸化物で形成することで、安定な結晶粒界相を提供し、磁性粒子間の相互作用を低減することで低ノイズ化を実現し、より高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を得ることにある。
また、本発明の第２の目的は、磁気記録層に安定な結晶粒界相を提供し、磁性粒子間の相互作用を低減することで低ノイズ化を実現し、より高密度記録が可能な磁気記録再生装置を得ることにある。

本発明は以下の手段を提供する。すなわち、
（１）非磁性基板上に、少なくとも非磁性下地層と磁性層と保護膜とが順次積層されてなる垂直磁気記録媒体であって、
前記磁性層は、強磁性の結晶粒と非磁性の結晶粒界相とからなり、
該結晶粒界相が２種類以上の酸化物からなり、
前記結晶粒界相を形成する酸化物が、Ｙ, Ｗ, Ｍｇ, Ａｌ, ＺｒおよびＨｆからなるＡ群から選ばれる少なくとも一つの酸化物と、Ｔｉ, Ｃｅ, Ｓｉ, Ｃｒ, ＮｉおよびＴａからなるＢ群から選ばれる少なくとも一つの酸化物とから構成され、
前記結晶粒界相を形成する酸化物のうち、Ａ群から選ばれる酸化物の含有量（モル百分率）が、Ｂ群より選ばれる酸化物の含有量（モル百分率）より少ないことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
（２）前記Ａ群から選ばれる酸化物が、
ＹおよびＷから選ばれる酸化物から構成されることを特徴とする前項１記載の垂直磁気記録媒体。
（３）前記Ｂ群から選ばれる酸化物が、
Ｓｉ, ＣｒおよびＴａから選ばれる酸化物から構成されることを特徴とする前項１または２に記載の垂直磁気記録媒体。
（４）前記結晶粒界相を形成する酸化物のうち、
Ｂ群から選ばれる酸化物の酸素濃度が、化学量論比から算出される濃度比より少ないことを特徴とする前項１ないし３に記載の垂直磁気記録媒体。
（５）結晶粒界相における全ての被酸化元素に対する酸素の濃度比が、全ての酸化物の化学量論比の和から算出される濃度比より少ないことを特徴とする前項１ないし４に記載の垂直磁気記録媒体。
（６）前記結晶粒界相を形成する酸化物が、
併せて０．１ないし３０ｍｏｌ％磁性層中に含有されることを特徴とする前項１ないし５に記載の垂直磁気記録媒体。
（７）前記結晶粒界相を形成する酸化物が、
併せて１ないし２０ｍｏｌ％磁性層中に含有されることを特徴とする前項１ないし６に記載の垂直磁気記録媒体。
（８）前記磁性層に含まれる結晶粒子が、ＣｏＰｔ合金を主成分とすることを特徴とする前項１ないし７に記載の垂直磁気記録媒体。
（９）前記非磁性下地層が、Ｒｕを主成分とすることを特徴とする前項１から８のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
（１０）前記非磁性基板と非磁性下地層の間に、少なくとも一層の軟磁性層を有することを特徴とする前項１から９のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
（１１）前項１ないし１０のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体と、
該垂直磁気記録媒体を支持および回転駆動する機構と、
該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、
該磁気ヘッドを該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、を具備することを特徴とする磁気記録再生装置。
（１２）前記記録再生ヘッドは、単磁極記録ヘッドである前項１１に記載の磁気記録再生装置。

本発明は、第１に、非磁性基板と、該非磁性基板上に形成された少なくとも１層の非磁性下地層と、該非磁性下地層上に形成され、結晶粒子及び該結晶粒子を分離する結晶粒界相を有する磁性層（垂直磁気記録層）を有する垂直磁気記録媒体であって、前記結晶粒界相に２種類以上の酸化物を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体を提供する。
本発明は、第２に、上記垂直磁気記録媒体と、該垂直磁気記録媒体を支持および回転駆動する機構と、該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、該磁気ヘッドを該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ことを特徴とする磁気記録再生装置を提供する。
本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性基板、該非磁性基板上に順に形成された非磁性下地層、及び磁性層を有する。この磁性層は、結晶粒子及び該結晶粒子を分離する結晶粒界相とを含み、この結晶粒界相は、２種類以上の酸化物を含有する。本発明の磁気記録再生装置は、上述の垂直磁気記録媒体を適用した装置であって、この垂直磁気記録媒体と、記録再生ヘッドとを含む。

本発明の垂直磁気記録媒体は、その磁性層（垂直磁気記録層）が、多数の結晶粒子と、それを分離する結晶粒界相を含む。本発明では、結晶粒界相として、２種類以上の酸化物を使用している。
一般に、化合物の標的物質からスパッタリング法などの蒸着法により基板上に薄膜を作製する際、標的物質は原子状態となって基板上に飛来し、その後、再結合を経て化合物を形成する。この時、磁性層における結晶粒界相を形成する物質として１種類の酸化物を用いた場合、製膜中に一部が酸素として気化、あるいは膜中で原子単位に分解してしまい、化合物中に酸素欠損が発生しやすくなる。この時、分解した元素が拡散することで、結晶粒子中に取り込まれ、結晶配向性の乱れや結晶磁気異方性エネルギーの低下をもたらす。

一方、磁性層における結晶粒界相を形成する物質として、２種類以上の酸化物を用いると、たとえ気化等で酸素欠損が発生しても、酸化物同士で酸素を補うような働きを持たせることによって、結晶粒界相から結晶粒子への拡散を起こりにくくすることができる。また、２種類以上の酸化物で粒界相を形成した場合には、１種類で形成する場合に比べ、強固で安定な粒界相を形成することが可能となる。これにより、結晶粒界相を１種類の酸化物で形成する場合に比べて、２種類以上の酸化物で形成する方が、酸化物の組成量を少なくすることが可能となる。

また、２種類以上の酸化物として、酸化物生成標準自由エネルギー（ΔＧ^０）の異なる酸化物を用いることで、ΔＧ^０の大きい酸化物からΔＧ^０の小さい酸化物への還元作用が発生する。この際、ΔＧ^０の大きい酸化物に幾らかの酸素欠損が生じるが、還元反応によって発生するエネルギーによって、磁性層内に再拡散が起こり、粒子内から粒界への酸化物の偏析が促進される。

本発明によれば、磁性層（垂直磁気記録層）の結晶粒界相を２種類以上の酸化物で形成することで、磁性層において充分な結晶粒界相ができると同時に、結晶粒界相物質の磁性粒子内への拡散が起こりにくくなり、磁性層の結晶配向性および磁気的特性を良好とすることができるとともに、磁性層の磁性粒子を微細化できるため、安定な結晶粒界相を提供し、磁性粒子間の相互作用を低減することで低ノイズ化を実現し、より高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を得ることができるという効果を奏することができる。

以下、本発明に係るの第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における垂直垂直磁気記録媒体の一例を表す断面図であり、図において、符号１０は垂直磁気記録媒体である。

本実施形態における垂直磁気記録媒体１０は、図１に示すように、非磁性基板１上に、非磁性下地層２、磁性層（垂直磁気記録層）３、および保護膜４が順に積層された構造を有する。

非磁性基板１として、ガラス基板、Ａｌ系の合金基板あるいは表面が酸化したＳｉ単結晶基板，セラミックス，及びプラスチック等を使用することができる。さらに，それら非磁性基板表面にＮｉＰ合金などのメッキが施されている場合でも、同様の効果が期待されるため適応することができる。

また、非磁性基板１と磁性層３との間に、非磁性下地層２を含む少なくとも１層の下地層を設けることができる。非磁性下地層２を含む下地層としては、例えばＲｕ，ＲｕＣｒ，Ｈｆ，ＣｏＣｒＰｔおよびＣｏＣｒＰｔＢを使用することができる。

本実施形態に用いられる非磁性下地層２の好ましい厚さは、１ないし５０ｎｍ、さらに好ましくは１ないし３０ｎｍである。１ｎｍ未満であると、非磁性下地層２の結晶性が悪く、よって磁性層（垂直磁性記録層）３の結晶性も悪くなり、ノイズが大きくなる傾向があり、５０ｎｍを超えると、垂直磁性記録層３の磁性粒子が大きくなりノイズが増大する傾向がある。

上記非磁性下地層２の結晶性をさらに改善するために、非磁性基板１と上記非磁性下地層２の間に、さらにもう一層の図示しない下地層（シード層）を使用することができる。
シード層としては、例えばＴｉ，ＴｉＣｒ，Ｈｆ，Ｐｔ，Ｐｄ，ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＭｏ，ＮｉＦｅＣｒ，ＮｉＡｌ、ＮｉＴａおよびＮｉＮｂを使用することができる。

磁性層（垂直磁気記録層）３は、２種類以上の酸化物より形成される結晶粒界相と、ＣｏＰｔを主成分とする磁性結晶粒子から形成される。また、磁性層３は、異なった組成の磁性層を２層以上積層させることもできる。
磁性層３の結晶粒子を構成する物質として、ＣｏＰｔ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＣｏＣｒＰｔ系合金、ＣｏＣｒＰｔＢ系合金、及びＣｏＣｒＰｔＴａ系合金等を使用することができる。 これらの合金は、結晶配向性が良い、磁気異方性が大きい、熱ゆらぎ耐性に優れているという利点を有する。

磁性層３の結晶粒界相を構成する物質として、Ｙ, Ｗ, Ｍｇ, Ａｌ, Ｚｒ, Ｈｆ, Ｔｉ, Ｃｅ, Ｓｉ, Ｃｒ, ＮｉおよびＴａから選ばれる２種類以上の酸化物を含むことが好ましい。このとき、酸化物生成標準自由エネルギー（ΔＧ^{０）の差から酸化物間に酸化還元反応が起こり、その発生したエネルギーによって拡散が促進され、粒界相が成長して、磁性粒子（結晶粒子）間の磁気的相互作用を低減することができる。}
さらに好ましくは、磁性層３の結晶粒界相を構成する物質が、Ｙ, Ｗ, Ｍｇ, Ａｌ, Ｚｒ，およびＨｆからなるＡ群から選ばれる少なくとも一つの酸化物と、Ｔｉ, Ｃｅ, Ｓｉ, Ｃｒ, ＮｉおよびＴａからなるＢ群から選ばれる少なくとも一つの酸化物とから構成されることができ、これらの組み合わせの酸化物を用いることにより、酸化物生成標準自由エネルギー（ΔＧ^０）の差が大きくなり、酸化物間に酸化還元反応が起こりやすくなり、その発生したエネルギーによって拡散が促進され、結晶粒界相がさらに成長して、磁性粒子（結晶）間の磁気的相互作用を低減することができる。

さらに、磁性層３の結晶粒界相を構成する物質が、Ａ群よりＹおよびＷから選ばれる少なくとも一つの酸化物と、Ｂ群よりＳｉ, ＣｒおよびＴａから選ばれる少なくとも一つの酸化物とから構成されることがより好ましい。ＹやＷはΔＧ^０が小さくて還元作用が強く、酸化還元反応が起こった際に発生するエネルギーが大きいことが期待される。一方、Ｓｉ, ＣｒおよびＴａは仮に分解によって磁性粒子内に入っても、その磁気特性を乱しにくいという特徴を持っている。

また、上述の酸化還元反応によって、Ｂ群の酸化物はＡ群の酸化物に酸素を奪われるために、Ｂ群の酸化物に酸素欠乏が生じることとなる。結果として、Ｂ群の酸化物は化学量論比から算出される濃度比より少なくなっている。
また、これらの酸化還元反応は、磁性層３の粒界相構成時に、結晶粒界相を構成する酸化物にいくらかの酸素欠損を生じていたほうが反応が促進されやすい。すなわち、結晶粒界相における全ての被酸化元素に対する酸素濃度比が、それら全ての酸化物の化学量論比の和から算出される濃度比より少なくなっているほうが、酸化還元反応は促進され、拡散のエネルギーを得ることができる。
ここで、化合物の化学量論比とは、スパッタリング等の蒸着法に用いられる標的物質を構成する化合物の組成比を指している。また、酸素ガス雰囲気中で被酸化元素を飛ばして酸化物を形成する反応性スパッタリング法等を用いる場合には、その元素の化学的に最も安定な組成比のことを指している。

また、磁性層３における結晶粒界相を形成する酸化物の含有量（モル百分率）として、上記Ａ群から選ばれる酸化物の含有量（モル百分率）がＢ郡から選ばれる酸化物の含有量（モル百分率）より少ないことが好ましい。Ａ群の酸化物が多すぎると、Ｂ群の酸化物が還元されすぎて、Ｂ群の物質が磁性粒子内に拡散して結晶性が悪化する。
また、磁性層３中における結晶粒界相を形成する酸化物の含有量が、０．１ないし３０ｍｏｌ％であることが好ましく、より好ましくは、１ないし２０ｍｏｌ％であることができる。磁性層３中における結晶粒界相を形成する酸化物の含有量が０．１ｍｏｌ％未満であると、結晶粒界相の形成が不十分で磁性層３の磁気的相互作用が強くなる傾向があり、３０ｍｏｌ％を超えると、結晶粒界相物質の一部が結晶粒子内に拡散し、磁性層（垂直磁気記録層）３の結晶配向性を低下させる傾向がある。結晶粒界相を形成する物質（酸化物）が０．１から３０ｍｏｌ％の範囲内であると、充分な結晶粒界相ができると同時に、結晶粒界相物質の磁性粒子（結晶）内への拡散が起こりにくくなり、磁性層３の結晶配向性および磁気的特性を良好とすることができる。

さらに、本実施形態においては、得られた垂直磁気記録媒体１０表面、例えば磁気記録層である磁性層３表面、あるいは保護層４表面の上に、例えばディップ法等によりパーフルオロポリエーテル等の潤滑剤を塗布し、図示しない潤滑層を形成することができる。

磁性層（垂直磁気記録層）３上には、少なくとも１層の保護層４を設けることができる。保護層４としては、例えばＣ，ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ），ＳｉＮ_ｘ，ＳｉＯ_ｘ，ＣＮ_ｘ、およびＣＨ_ｘが挙げられる。

本実施形態における垂直磁気記録媒体１０を製造する際に、各層を積層する際の製造方法としてはスパッタリング法等の蒸着法が適応でき、特に、スパッタリング法として、コンポジットターゲットを用いた単元のスパッタリング法を用いることができる。また、それぞれの物質のターゲットを用いた、多元同時スパッタリング法を用いることもできる。

本実施形態における垂直磁気記録媒体１０は、上記のような構成としたため、磁性層（垂直磁気記録層）３の結晶粒界相を２種類以上の酸化物で形成することで、磁性層３において充分な結晶粒界相ができると同時に、結晶粒界相物質の磁性粒子内への拡散が起こりにくくなり、磁性層３の結晶配向性および磁気的特性を良好とすることができる。このため、安定な結晶粒界相を提供し、磁性粒子間の相互作用を低減することで低ノイズ化を実現し、より高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を得ることができる。

以下、本発明に係るの第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
図２は、本実施形態における垂直垂直磁気記録媒体２０の一例を表す断面図である。
本実施形態において、上述の第１実施形態と異なるのは、図２に示すように、非磁性基板１と非磁性下地層２との間に、軟磁性層５が形成されている点であり、それ以外の相当する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態における垂直垂直磁気記録媒体２０のように、高透磁率な軟磁性層５を設けることにより、軟磁性層５上に磁性層（垂直磁気記録層）３を有するいわゆる垂直二層媒体が構成される。この垂直二層媒体において、軟磁性層５は、垂直磁磁気記録層３を磁化するための磁気ヘッド、例えば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、磁界を記録する磁性層（垂直磁気記録層）３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役目を果たし得る。
軟磁性層５における軟磁性材料としては、飽和磁束密度が高く、軟磁気特性が良好なＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒ、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＮ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＮｉ、及びＦｅＡｌＳｉなどが用いられる。

以下、本発明に係るの第３実施形態を、図面に基づいて説明する。
図３は、本実施形態における垂直垂直磁気記録媒体３０の一例を表す断面図である。
本実施形態において、上述の第２実施形態と異なるのは、図３に示すように、非磁性基板１と軟磁性層５との間に、バイアス付与層６が形成されている点であり、それ以外の相当する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態における垂直垂直磁気記録媒体３０では、図３に示すように、軟磁性層５と非磁性基板１との間に、例えば面内硬磁性膜及び反強磁性層等のバイアス付与層６を設けることができる。軟磁性層５は磁区を形成しやすく、この磁区からスパイク状のノイズが発生することから、バイアス付与層６の半径方向の一方向に磁界を印加することにより、その上に形成された軟磁性層５にバイアス磁界をかけて磁壁の発生を防ぐことができる。バイアス付与層６を積層構造として異方性を細かく分散して大きな磁区を形成しにくくすることもできる。
バイアス付与層６材料としては、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＣ、ＣｏＣｒＰｔＣｕＢ、ＣｏＣｒＲｕＢ、ＣｏＣｒＰｔＷＣ、ＣｏＣｒＰｔＷＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａＮｄ、ＣｏＳｍ、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＯ、ＣｏＣｒＰｔＯ、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ_２、及びＣｏＣｒＰｔＯ−ＳｉＯ_２が挙げられる。

図４に、本発明の磁気記録再生装置の一例を一部分解した斜視図を示す。
図４に示されるように、本発明の垂直磁気記録装置は、上面の開口した矩形箱状の筐体６１と、複数のねじにより筐体６１にねじ止めされる筐体の上端開口を閉塞する図示しないトップカバーを有している。

筐体６１内には、上述した実施形態の垂直磁気記録媒体１０を用いた磁気記録媒体６２、この磁気記録媒体６２を支持及び回転させる駆動手段としてのスピンドルモータ６３、磁気記録媒体６２に対して磁気信号の記録及び再生を行う磁気ヘッド６４、磁気ヘッド６４を先端に搭載したサスペンションを有し且つ磁気ヘッド６４を磁気記録媒体６２に対して移動自在に支持するヘッドアクチュエータ６５、ヘッドアクチュエータ６５を回転自在に支持する回転軸６６、回転軸６６を介してヘッドアクチュエータ６５を回転及び位置決めするボイスコイルモータ６７、ヘッドアンプ回路６８が収納されている。
このように、垂直磁気記録装置６０の磁気記録媒体６２に、本発明の各実施形態に係る垂直磁気記録媒体１０を用いることができる。
本実施形態の垂直磁気記録再生装置によれば、上記の垂直磁気記録媒体１０を用いることで、垂直磁気記録層３に安定な結晶粒界相を提供し、磁性粒子間の相互作用を低減することで低ノイズ化を実現し、より高密度記録が可能な磁気記録再生装置を得ることができる。

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
＜実施例１＞
２．５インチ磁気ディスク用のガラス基板からなる非磁性基板を用意した。
１×１０^−５Ｐａの真空度の真空チャンバー内に非磁性基板を設置し、基板温度を２５０℃まで加熱して、ガス圧０．６ＰａのＡｒ雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタリングを行った。
まず、非磁性基板をターゲットに対向するように配置し、ＤＣ５００Ｗをターゲットに放電し、裏打ち非磁性層として、Ｃｒ層を厚さ４０ｎｍ形成した。その上に厚さ２５ｎｍになるようにバイアス付与層として、ＣｏＣｒＰｔ強磁性層を製膜した。得られたＣｏＣｒＰｔ強磁性層上に、厚さ２００ｎｍのＣｏＺｒＮｂ軟磁性層を形成した。

その後、１×１０^−５Ｐａの真空度の真空チャンバー内において、基板温度を室温まで低下させた。ＣｏＺｒＮｂ軟磁性層上に、非磁性シード層として、ＮｉＴａターゲットを用いて、ＤＣ５００Ｗで放電し、厚さ１０ｎｍになるように製膜してＮｉＴａ層を形成した。次に、非磁性シード層上に、非磁性下地層として、Ｒｕターゲットを用いて、ＤＣ５００Ｗで放電し、厚さ２０ｎｍになるように製膜してＲｕ層を形成した。次に、Ｒｕ層上に、（Ｃｏ−１６ａｔ％Ｐｔ−１０ａｔ％Ｃｒ）−３ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３−５ｍｏｌ％ＳｉＯ_２のコンポジットターゲットを用意し、Ｒｕ下地膜上に、ＣｏＰｔＣｒ−Ｙ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層を１２ｎｍ製膜した。
最後に、Ｃ保護層を７ｎｍの厚さで製膜した。
このように真空容器内で連続して製膜した基板を大気中に取り出した後、ディップ法によりパーフルオロポリエーテル系潤滑膜を１．５ｎｍの厚さに形成し、垂直磁気記録媒体を得た。

図５に、得られた垂直磁気記録媒体の構成を表す概略断面図を示す。
図示するように、この垂直磁気記録媒体４０は、非磁性基板１上に、Ｃｒ非磁性膜１８、ＣｏＣｒＰｔ強磁性層１６、ＣｏＺｒＮｂ軟磁性層１５、ＮｉＴａシード層１９、Ｒｕ下地層１２、ＣｏＰｔＣｒ−Ｙ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層（垂直磁性層）１３、Ｃ保護層１４、及び図示しない潤滑層を順次積層した構造を有する。

まず、得られた垂直磁気記録媒体４０の垂直磁気記録層１３に対して透過型分析電子顕微鏡（ＴＥＭ）測定を行い、垂直磁気記録層１３中の磁性粒子の粒径分布を調べた。その結果、４ないし６ｎｍの粒径分布を持った微細なＣｏ磁性粒子と１ｎｍ程度の厚さを持った結晶粒界相を観測することができた。
また、透過型分析電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型Ｘ線分光装置（ＴＥＭ−ＥＤＸ）を用いて、垂直磁気記録層１３に対して局所的な元素濃度分布を調べたところ、Ｃｏを主成分としたＣｏ系磁性結晶粒子と、各Ｃｏ系磁性結晶粒子の周りにＹやＳｉ、Ｏ_２を主成分とした結晶粒界相が存在する構造を確認することができた。

得られた垂直磁気記録媒体４０について、電磁石を備えた着磁装置を用いて、円板上基板の半径方向外向きに１１８５Ａ／ｍ（１５０００ Ｏｅ）の磁界を印加し、バイアス付与層１６である強磁性層の面内半径方向への磁化を行った。
着磁された垂直磁気記録媒体４０について、米国ＧＵＺＩＫ社製リードライトアナライザ１６３２及びスピンスタンドＳ１７０１ＭＰを用いて、記録再生特性の評価を行った。記録再生ヘッドは、記録部に単磁極、再生素子に磁気抵抗効果を利用した、記録トラック幅０．２５μｍ、再生トラック幅０．１５μｍのヘッドを用いた。また、測定はディスクの回転数は４２００ｒｐｍで、中心より半径位置２２．２ｍｍと一定の位置で行った。

その結果、媒体のＳＮＲｍ（再生信号出力Ｓ ： 線記録密度１１９ｋＦＣＩの出力、Ｎｍ ： ７１６ｋＦＣＩでのｒｍｓ値（ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ））が２３．８ｄＢという良好な媒体を得ることができた。

＜比較例１＞
比較例の垂直磁気記録媒体として、（Ｃｏ−１６ａｔ％Ｐｔ−１０ａｔ％Ｃｒ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ_２のコンポジットターゲットを用い、垂直磁気記録層としてＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ_２層を１２ｎｍの厚さで形成した以外は、上記の実施例１の垂直磁気記録媒体４０と同様にして垂直磁気記録媒体を得た。
得られた比較例１の垂直磁気記録媒体は、垂直磁気記録層が異なること以外は、図５に示す垂直磁気記録媒体と同様の層構成を有する。

また、比較例１として得られた垂直磁気記録媒体の垂直磁気記録層に対してＴＥＭ測定を行い、この垂直磁気記録層中の磁性粒子の粒径分布を調べた。その結果、７ないし１０ｎｍの粒径分布を持つことが分かった。
実施例１と同様に比較例１の垂直磁気記録媒体における記録再生特性の評価を行ったところ、ＳＮＲｍが１８．５ｄＢであった。
粒界形成相として、１種類の酸化物を用いた比較例１の従来の媒体よりも、２種類の酸化物を用いた実施例１の本発明の媒体の方が、良い特性を示すことが分かった。

＜実施例２＞
実施例２の垂直磁気記録層として、Ｃｏ−１６ａｔ％Ｐｔ−１０ａｔ％Ｃｒと、下記表１に示すような様々な元素の酸化物の組み合わせからなるＣｏＰｔＣｒ−４ｍｏｌ％Ａ−４ｍｏｌ％Ｂコンポジットターゲット（ここで、Ａは、Ｙ_２Ｏ_３，ＷＯ_３，ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＺｒＯ_２，ＨｆＯ_２から選択された少なくとも一種以上、Ｂは、ＴｉＯ_２，ＣｅＯ_２，ＳｉＯ_２，Ｃｒ_２Ｏ_３，ＮｉＯ，Ｔａ_２Ｏ_５から選択された少なくとも一種以上）を用意した。ＣｏＰｔＣｒ−３ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３−５ｍｏｌ％ＳｉＯ_２のコンポジットターゲットの代わりに、これらの様々な酸化物コンポジットターゲットを使用する以外は、実施例１と同様にして、垂直磁気記録媒体を作成した。

得られた垂直磁気記録媒体は、垂直磁気記録層が異なること以外は、図５に示す垂直磁気記録媒体と同様の層構成を有する。
得られた垂直磁気記録媒体に対して、実施例１と同様にして記録再生特性評価を行った。その結果を表１に示す。

表１の結果から、Ａ群としてＹ，Ｗ，Ｍｇ，Ａｌ，ＺｒおよびＨｆより選ばれた少なくとも一つの酸化物と、Ｂ群としてＴｉ，Ｃｅ，Ｓｉ，Ｃｒ，ＮｉおよびＴａより選ばれた少なくとも一つの酸化物を用いたことにより、比較例１の従来の媒体よりも、良い特性を示すことが分かった。

＜実施例３＞
実施例３の垂直磁気記録層として、下記表２に示すような様々な組成比からなるＣｏＰｔＣｒ−ｘ ｍｏｌ％Ａ−ｙ ｍｏｌ％Ｂコンポジットターゲット（ここで、Ａは、Ｙ_２Ｏ_３，ＷＯ_３から選択された少なくとも一種以上、Ｂは、ＳｉＯ_２，Ｃｒ_２Ｏ_３，Ｔａ_２Ｏ_５から選択された少なくとも一種以上）を用意し、ＣｏＰｔＣｒ−３ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３−５ｍｏｌ％ＳｉＯ_２のコンポジットターゲットの代わりに、これらの様々な組成比の酸化物コンポジットターゲットを使用した以外は実施例１と同様にして、垂直磁気記録媒体を作成した。
得られた垂直磁気記録媒体は、垂直磁気記録層が異なること以外は、図５に示す垂直磁気記録媒体と同様の層構成を有する。

得られた実施例３の垂直磁気記録媒体に対して、実施例１と同様にして記録再生特性評価を行った。
図６ないし図１１に、ＣｏＰｔＣｒ−ｘ ｍｏｌ％Ａ−ｙ ｍｏｌ％Ｂ（Ａ＝Ｙ_２Ｏ_３，ＷＯ_３， Ｂ＝ＳｉＯ_２，Ｃｒ_２Ｏ_３，Ｔａ_２Ｏ_５）垂直磁気記録層に関する粒界相形成物質の含有量とＳＮＲｍとの関係を表すグラフ図を示す。

図６ないし図８において、曲線１０１、１１１、１２１は、粒界相形成物質がＡ＝ＷＯ_３かつＢ＝ＳｉＯ_２，Ｃｒ_２Ｏ_３，Ｔａ_２Ｏ_５であり、かつ組成量ｘ＝ｙ＝ｚ／２（０≦ｚ≦４０ｍｏｌ％）のときのグラフ図を各々表している。
また、図６ないし図８において、曲線１０２、１１２、１２２は、粒界相形成物質がＷＯ_３のみであるとき、すなわち組成量ｘ＝ｚ，ｙ＝０（０≦ｚ≦４０ｍｏｌ％）のときのグラフ図を表している。
さらに、図６ないし図８において、曲線１０３、１１３、１２３は、粒界相形成物質がＳｉＯ_２，Ｃｒ_２Ｏ_３あるいは、Ｔａ_２Ｏ_５のみであるとき、すなわち組成量ｘ＝０，ｙ＝ｚ（０≦ｚ≦４０ｍｏｌ％）のときのグラフ図を各々表している。

これらを比較すると分かるように、図６ないし図８に示す曲線１０２，１１２、１２２や曲線１０３、１１３、１２３のように１種類の酸化物を用いるより、図６ないし図８に示す曲線１０１、１１１、１２１のように２種類の酸化物を用いた方が、ＳＮＲｍが良好であることが分かった。

同様に、図９ないし図１１において、曲線２０１、２１１、２２１は、粒界相形成物質がＡ＝Ｙ_２Ｏ_３かつＢ＝ＳｉＯ_２，Ｃｒ_２Ｏ_３，Ｔａ_２Ｏ_５であり、かつ組成量ｘ＝ｙ＝ｚ／２（０≦ｚ≦４０ｍｏｌ％）のときのグラフ図を各々表している。
また、図９ないし図１１において、曲線２０２、２１２、２２２は、粒界相形成物質がＹ_２Ｏ_３のみであるとき、すなわち組成量ｘ＝ｚ，ｙ＝０（０≦ｚ≦４０ｍｏｌ％）のときのグラフ図を表している。
さらに、図９ないし図１１において、曲線２０３、２１３、２２３は、粒界相形成物質がＳｉＯ_２，Ｃｒ_２Ｏ_３あるいは、Ｔａ_２Ｏ_５のみであるとき、すなわち組成量ｘ＝０，ｙ＝ｚ（０≦ｚ≦４０ｍｏｌ％）のときのグラフ図を各々表している。

これらを比較すると分かるように、図９ないし図１１に示す曲線２０２，２１２、２２２や曲線２０３、２１３、２２３のように１種類の酸化物を用いるより、図９ないし図１１に示す曲線２０１、２１１、２２１のように２種類の酸化物を用いた方が、ＳＮＲｍが良好であることが分かった。
また、図６ないし図１１から、粒界相形成物質の含有量が併せて０．１ないし３０ｍｏｌ％でより良い特性を示すことが分かった。また、粒界相形成物質の含有量が１ないし２０ｍｏｌ％の場合において、さらに良い特性を示すことが分かった。

＜実施例４＞
実施例４の垂直磁気記録層として、表２に示すような様々な組成比からなるＣｏＰｔＣｒ−ｘ ｍｏｌ％Ａ−ｙ ｍｏｌ％Ｂコンポジットターゲット（Ａ＝Ｙ_２Ｏ_３, ＷＯ_３, Ｂ＝ＳｉＯ_２, Ｃｒ_２Ｏ_３, Ｔａ_２Ｏ_５）を用意し、ＣｏＰｔＣｒ−３ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３−５ｍｏｌ％ＳｉＯ_２のコンポジットターゲットの代わりに、これらの様々な酸化物コンポジットターゲットを使用した以外は実施例１と同様にして、垂直磁気記録媒体を作成した。
得られた垂直磁気記録媒体は、垂直磁気記録層が異なること以外は、図５に示す垂直磁気記録媒体と同様の層構成を有する。

まず、実施例４の得られた垂直磁気記録媒体に対して、ＴＥＭ−ＥＤＸを用いて、局所的な元素濃度分布を調べたところ、Ｃｏを主成分としたＣｏ系磁性結晶粒子と、各Ｃｏ系磁性結晶粒子の周りにＹ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、ＴａおよびＯ２を主成分とした結晶粒界相が存在する構造を確認することができた。

さらに、実施例４の得られた磁気記録媒体に対して、Ｘ線光電子分光測定を行い、酸化物のピーク、および被酸化物質（単体）のピークを調べた。
その結果、Ｙ，Ｗ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔａは、主にＹ_２Ｏ_３, ＷＯ_３,ＳｉＯ_２, Ｃｒ_２Ｏ_３, Ｔａ_２Ｏ_５の化学量論比で存在することがわかった。一方で、Ｂ群（Ｓｉ，Ｃｒ，およびＴａ）のピークを調べると、Ａ群（Ｙ，Ｗ等）に比べて、酸化物のピーク積分強度が弱く、被酸化物質（単体）のピーク積分強度が強いことが分かった。これは、Ｂ群の酸化物の一部がＡ群の酸化物によって、還元されていることを示している。以上より、結晶粒界相の酸素濃度は、酸化物の化学量論比より算出される濃度比より減少していることがわかった。
また、実施例４の得られた垂直磁気記録媒体に対して、実施例１と同様にして記録再生特性評価を行った。その結果を表２に示す。

表２の結果から分かるように、酸化物を様々な組成比で用いると、Ａ群の酸化物の量より、Ｂ群の酸化物の量が多い方が、良い特性を示すことが分かった。また、Ａ群、Ｂ群の組み合わせで結晶粒界を形成した場合、特にＡ群に比べてＢ群の酸化物に酸素濃度の減少が見られることがわかった。

＜実施例５＞
実施例５の垂直磁気記録層として、表３に示すような様々な粒界相構成物質からなるＣｏＰｔＣｒ−ａ ｍｏｌ％Ａ−ｂ ｍｏｌ％Ｂ−ｃ ｍｏｌ％Ｃ−ｄ ｍｏｌ％Ｄ−ｅ ｍｏｌ％Ｅコンポジットターゲット（Ａ＝Ｙ_２Ｏ_３，ＷＯ_３，ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＺｒＯ_２，ＨｆＯ_２，Ｂ＝ＳｉＯ_２，Ｃ＝Ｃｒ_２Ｏ_３，Ｄ＝Ｔａ_２Ｏ_５，Ｅ＝ＣｅＯ_２、かつ、ａ＝ｂ＝ｃ＝２ｍｏｌ％，ｄ＝０，２ｍｏｌ％，ｅ＝０，２ｍｏｌ％）を用意し、ＣｏＰｔＣｒ−３ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３−５ｍｏｌ％ＳｉＯ_２のコンポジットターゲットの代わりに、これらの様々な酸化物コンポジットターゲットを使用した以外は実施例１と同様にして、垂直磁気記録媒体を作成した。

＜比較例２＞
次に、比較のために、比較例２の垂直磁気記録媒体として、（Ｃｏ−１６ａｔ％Ｐｔ−１０ａｔ％Ｃｒ）−ｘｍｏｌ％ＳｉＯ_２（ｘ＝６，８，１０ｍｏｌ％）のコンポジットターゲットを用い、垂直磁気記録層としてＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ_２層を１２ｎｍの厚さで形成した以外は、実施例１の垂直磁気記録媒体と同様にして垂直磁気記録媒体を得た。

実施例５の垂直磁気記録媒体、および、比較例２の垂直磁気記録媒体は、垂直磁気記録層が異なること以外は、図５に示す垂直磁気記録媒体と同様の層構成を有する。
以上得られた実施例５の垂直磁気記録媒体、および、比較例２の垂直磁気記録媒体に対して、実施例１と同様にして記録再生特性評価を行った。その結果を表３に示す。

表３の結果から分かるように、粒界形成相として、１種類のみの酸化物を用いる場合に比べ、３種類以上の酸化物を用いた方が良い特性を示すことが分かった。

＜実施例６＞
実施例６の垂直磁気記録媒体として、Ｃｒ非磁性層、ＣｏＣｒＰｔ強磁性層、及びＣｏＺｒＮｂ軟磁性層を製膜しない以外は、実施例１と同様にして、垂直磁気記録媒体を作製した。
図１２に、本発明の垂直磁気記録媒体のさらに他の例の構成を表す断面図を示す。
図１２に示するように、実施例６の垂直磁気記録媒体５０は、非磁性基板１上に、ＮｉＴａシード層２９、Ｒｕ下地層２２、ＣｏＰｔＣｒ−Ｙ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２垂直磁気記録層２３、Ｃ保護層２４、及び図示しない潤滑膜を順次積層した構成を有する。

実施例６で得られた垂直磁気記録媒体に対して、実施例１と同様にしてＴＥＭ測定を行った。その結果、垂直磁気記録層は５〜７ｎｍの粒径分布を持つことが分かった。
この垂直磁気記録媒体について、磁気抵抗効果を用いた記録トラック幅０．２５μｍ、再生トラック幅０．１５μｍのリング型ヘッドを用いて、記録再生特性の評価を行ったところ、ＳＮＲｍが２１．５ｄＢであった。

＜比較例３＞
比較例３における垂直磁性層として、ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ_２のターゲットを用いて、ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ_２垂直磁性層を厚さ１２ｎｍの厚さで形成した以外は、実施例５と同様にして従来の垂直磁気記録媒体を得た。
得られた垂直磁気記録媒体は、垂直磁性層が異なる以外は、図１２と同様の層構成を有する。
得られた垂直磁気記録媒体に対して、実施例６と同様にしてＴＥＭ測定を行った。その結果、垂直磁気記録層は９〜１２ｎｍの粒径分布を持つことが分かった。
この垂直磁気記録媒体について、磁気抵抗効果を用いた記録トラック幅０．２５μｍ、再生トラック幅０．１５μｍのリング型ヘッドを用いて、記録再生特性の評価を行ったところ、ＳＮＲｍが１６．８ｄＢであった。

本発明の活用例として、本発明の垂直磁気記録媒体は、磁気トラック幅０．２５μｍ、０．１５μｍ程度で、再生信号出力、線記録密度が良好な磁気記録装置として適用することができる。

本発明に係る垂直磁気記録媒体の第１実施形態を示す断面図である。 本発明に係る垂直磁気記録媒体の第２実施形態を示す断面図である。 本発明に係る垂直磁気記録媒体の第３実施形態を示す断面図である。 本発明に係る垂直磁気記録装置の一例を一部分解した斜視図である。 本発明の実施例に係る垂直磁気記録媒体を示す断面図である。 ＣｏＰｔＣｒ−ｘ ｍｏｌ％ ＷＯ_３−ｙ ｍｏｌ％ ＳｉＯ_２垂直磁気記録層に関する粒界相形成物質の含有量とＳＮＲｍとの関係を表すグラフである。 ＣｏＰｔＣｒ−ｘ ｍｏｌ％ ＷＯ_３−ｙ ｍｏｌ％ Ｃｒ_２Ｏ_３垂直磁気記録層に関する粒界相形成物質の含有量とＳＮＲｍとの関係を表すグラフである。 ＣｏＰｔＣｒ−ｘ ｍｏｌ％ ＷＯ_３−ｙ ｍｏｌ％ Ｔａ_２Ｏ_５垂直磁気記録層に関する粒界相形成物質の含有量とＳＮＲｍとの関係を表すグラフである。 ＣｏＰｔＣｒ−ｘ ｍｏｌ％ Ｙ_２Ｏ_３−ｙ ｍｏｌ％ ＳｉＯ_２垂直磁気記録層に関する粒界相形成物質の含有量とＳＮＲｍとの関係を表すグラフである。 ＣｏＰｔＣｒ−ｘ ｍｏｌ％ Ｙ_２Ｏ_３−ｙ ｍｏｌ％ Ｃｒ_２Ｏ_３垂直磁気記録層に関する粒界相形成物質の含有量とＳＮＲｍとの関係を表すグラフである。 ＣｏＰｔＣｒ−ｘ ｍｏｌ％ Ｙ_２Ｏ_３−ｙ ｍｏｌ％ Ｔａ_２Ｏ_５垂直磁気記録層に関する粒界相形成物質の含有量とＳＮＲｍとの関係を表すグラフである。 本発明の実施例に係る垂直磁気記録媒体を示す断面図である。

符号の説明

１…非磁性基板、２、１２…非磁性下地層、１９、２９…シード層、３、１３…垂直磁性層（垂直磁気記録層）、５、１５…軟磁性層、６、１６…バイアス付与層、１８…裏打ち非磁性層、４、１４…保護層、１０、２０、３０、４０、５０…垂直磁気記録媒体、６０・・・垂直磁気記録装置、６１・・・筐体、６２…磁気記録媒体、６３…スピンドルモータ、６４・・・磁気ヘッド、６５・・・ヘッドアクチュエータ、６６・・・回転軸、６７…ボイスコイルモータ、６８…ヘッドアンプ回路

Claims (12)

1. 非磁性基板上に、少なくとも非磁性下地層と磁性層と保護膜とが順次積層されてなる垂直磁気記録媒体であって、
   前記磁性層は、強磁性の結晶粒と非磁性の結晶粒界相とからなり、
   該結晶粒界相が２種類以上の酸化物からなり、
   前記結晶粒界相を形成する酸化物が、Ｙ, Ｗ, Ｍｇ, Ａｌ, ＺｒおよびＨｆからなるＡ群から選ばれる少なくとも一つの酸化物と、Ｔｉ, Ｃｅ, Ｓｉ, Ｃｒ, ＮｉおよびＴａからなるＢ群から選ばれる少なくとも一つの酸化物とから構成され、
   前記結晶粒界相を形成する酸化物のうち、Ａ群から選ばれる酸化物の含有量（モル百分率）が、Ｂ群より選ばれる酸化物の含有量（モル百分率）より少ないことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 前記Ａ群から選ばれる酸化物が、
   ＹおよびＷから選ばれる酸化物から構成されることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
3. 前記Ｂ群から選ばれる酸化物が、
   Ｓｉ, ＣｒおよびＴａから選ばれる酸化物から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体。
4. 前記結晶粒界相を形成する酸化物のうち、
   Ｂ群から選ばれる酸化物の酸素濃度が、化学量論比から算出される濃度比より少ないことを特徴とする請求項１ないし３に記載の垂直磁気記録媒体。
5. 結晶粒界相における全ての被酸化元素に対する酸素の濃度比が、全ての酸化物の化学量論比の和から算出される濃度比より少ないことを特徴とする請求項１ないし４に記載の垂直磁気記録媒体。
6. 前記結晶粒界相を形成する酸化物が、
   併せて０．１ないし３０ｍｏｌ％磁性層中に含有されることを特徴とする請求項１ないし５に記載の垂直磁気記録媒体。
7. 前記結晶粒界相を形成する酸化物が、
   併せて１ないし２０ｍｏｌ％磁性層中に含有されることを特徴とする請求項１ないし６に記載の垂直磁気記録媒体。
8. 前記磁性層に含まれる結晶粒子が、ＣｏＰｔ合金を主成分とすることを特徴とする請求項１ないし７に記載の垂直磁気記録媒体。
9. 前記非磁性下地層が、Ｒｕを主成分とすることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
10. 前記非磁性基板と非磁性下地層の間に、少なくとも一層の軟磁性層を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体と、
    該垂直磁気記録媒体を支持および回転駆動する機構と、
    該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、
    該磁気ヘッドを該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、を具備することを特徴とする磁気記録再生装置。
12. 前記記録再生ヘッドは、単磁極記録ヘッドである請求項１１に記載の磁気記録再生装置。

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