JP2008108380A - 磁気記録媒体及び磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録層の保磁力が高く、かつ情報の書き込み及び読み出しの信頼性が高い磁気記録媒体及びその磁気記録媒体を用いた磁気記録装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る磁気記録媒体は、非磁性の基材１１と、基材１１上に積層された裏打層１３、中間層１４、記録層１５及び保護層１８により構成されている。裏打層１３は、下側軟磁性層１３ａ、磁区制御層（非磁性層）１３ｂ及び上側軟磁性層１３ｂにより構成されており、下側軟磁性層１３ａ及び上側軟磁性層１３ｃは体心立方（ｂｃｃ）構造となる組成のＦｅＣｏ合金にＺｒ及びＴａのうちの少なくとも一方の元素を添加してアモルファス化した材料により形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報を磁気的に記録する磁気記録媒体及びその磁気記録媒体を用いた磁気記録装置に関し、特に垂直磁気記録方式の磁気記録媒体及びその磁気記録媒体を用いた磁気記録装置に関する。

コンピュータで処理する情報量は年々増大しており、それにともなって情報を記録する記録装置のより一層の高密度化が要求されている。コンピュータ用記録装置として、従来から円盤状の磁気ディスク（記録媒体）に情報を磁気的に記録する磁気記録装置（いわゆるハードディスクドライブ）が使用されている。近年、この種の磁気記録装置（ハードディスクドライブ）は、コンピュータだけでなく、ハードディスクビデオレコーダ等の映像記録機器や携帯音楽再生装置等にも使用されるようになった。

磁気記録装置に使用される記録媒体として、従来は記録層の磁化方向を面内方向とする面内磁気記録方式の記録媒体（以下、「面内磁気記録媒体」という）が一般的であった。この面内磁気記録媒体において、記録密度を向上させるためには、記録層を薄くするとともに記録層の磁性粒子を微細化して、磁性粒子同士の相互作用を低減することが必要とされていた。しかし、記録層の磁性粒子の微細化にともなって、熱により情報が消失する現象が発生するようになった。この現象は熱揺らぎと呼ばれており、磁気記録媒体の記録密度の向上を阻む要因となっている。熱揺らぎが発生する割合は磁性粒子の体積に関係し、磁性粒子の体積が小さくなるほど熱揺らぎが発生しやすくなる。

近年、記録層の磁化方向を面内方向に対し垂直とする垂直磁気記録方式の記録媒体（以下、「垂直磁気記録媒体」という）が実用化されている。垂直磁気記録媒体では、記録層の厚さ方向に延びた形状の磁性粒子を使用するので、面内磁気記録媒体に比べて記録層の表面における磁区の面積が小さくなり、より一層の記録密度の向上が可能となる。また、磁性粒子を過剰に微細化することなく記録密度の向上が可能となるので、熱揺らぎの発生を抑制することができる。

垂直磁気記録媒体は、一般的に、基板上に裏打層、中間層及び記録層を積層した構造を有している。裏打層は、磁気ヘッドで発生した磁界の広がりを抑えて記録層を効率的に磁化させるために設けられている。また、中間層は、記録層と裏打層とを磁気的に分離するとともに、記録層を構成する磁性粒子の配向を制御するために設けられている。

垂直磁気記録媒体には、一般的に、グラニュラ構造の記録層（グラニュラ記録層）が使用されている。グラニュラ記録層は、記録層の厚さ方向を長手方向とする柱状の磁性粒子と、それらの磁性粒子を磁気的に分離する非磁性体（酸化物又は窒化物）とにより構成されている。グラニュラ記録層の磁性粒子は例えばＣｏＣｒＰｔにより構成されており、非磁性体は例えばＳｉＯ₂により構成されている。

特許文献１には、ＦｅＣｏ合金磁性粒子と、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｓｉ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓｎ及びＧｅのうちの少なくとも１種の元素を含有する非磁性粒間物質とにより構成される軟磁性層を有する垂直磁気記録媒体が記載されている。

また、特許文献２には、第１非晶質軟磁性層及び第２非晶質軟磁性層と、それらの非晶質軟磁性層間に配置された非磁性層とにより構成された裏打層を有する垂直磁気記録媒体が記載されている。この特許文献２には、非晶質軟磁性層を、例えばＦｅ含有量が５２ａｔ％、Ｃｏ含有量が３１ａｔ％、Ｂ含有量が１２ａｔ％のＦｅＣｏＢ合金により形成することが記載されている。

更に、特許文献３には、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＮｉ又はＦｅＣｏにより構成された軟磁性裏打層を有する垂直磁気磁気記録媒体が記載されている。更にまた、特許文献４には、記録層中のチタン酸化物含有量を５ｍｏｌ％〜１５ｍｏｌ％とした磁気記録媒体が記載されている。
特開２００４−３０８５１号公報 特開２００５−３０２２３８号公報 特開２００２−２５０３０号公報 特開２００５−１９６８１３号公報

垂直磁気記録媒体においても、記録密度の向上をより一層促進し、かつ情報の書き込み及び読み出しの信頼性を向上させるために、記録層の保磁力（Ｈｃ）を高くする必要がある。記録層の保磁力（Ｈｃ）を高くするためには、記録層及び中間層の厚さや材料を最適化することが重要である。

垂直磁気記録媒体に一般的に用いられているＣｏＣｒＰｔ−酸化物系グラニュラ記録層では、Ｃｒ含有量や酸化物含有量を低減することで保磁力が向上することが知られている。しかし、Ｃｒ含有量や酸化物含有量を低減すると、ノイズが増大するという問題がある。中間層及び記録層の膜厚を厚くすることでも、保磁力（Ｈｃ）を向上させることが可能である。しかし、中間層及や記録層の膜厚を厚くすると、磁気ヘッドと裏打層との間の距離が大きくなり、信号品質が劣化する。

このように、記録層及び中間層の厚さや材料を変更することで記録層の保磁力を向上させることは可能であるが、そうするとノイズが増大したり信号品質が劣化して、情報の書き込み及び読み出しの信頼性が低下するという問題が発生する。

本発明の目的は、記録層の保磁力が高く、かつ情報の書き込み及び読み出しの信頼性が高い磁気記録媒体及びその磁気記録媒体を用いた磁気記録装置を提供することである。

本発明の一観点によれば、非磁性基材と、前記非磁性基材の上に形成された裏打層と、前記裏打層の上に形成された中間層と、前記中間層の上に形成されて垂直磁気異方性を有する記録層とを有し、前記裏打層が、体心立方構造となる組成のＦｅＣｏ合金にＺｒ及びＴａのうちの少なくとも１種の元素を添加してアモルファス化した材料により形成されている磁気記録媒体が提供される。

本願発明者等は、垂直磁気記録媒体の記録層の保磁力を向上させるべく、種々実験研究を行った。その結果、裏打層を構成する磁性材料として、体心立方（body-centered cubic：ｂｃｃ）構造となるＦｅＣｏ（鉄コバルト）合金にＺｒ（ジルコニウム）及びＴａ（タンタル）のうちの少なくとも１種の元素を添加してアモルファス化した材料を用いることにより、従来の磁気記録媒体に比べて記録層の保磁力を向上させることができるとの知見を得た。本発明は、このような実験研究に基づいてなされたものである。

ＦｅＣｏ合金に添加する元素として、Ｚｒ及びＴａに替えてＮｂ（ニオブ）、Ｓｉ（シリコン）、Ｂ（ホウ素）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｃｒ（クロム）及びＣ（カーボン）のうちの少なくとも１種の元素を用いてもよい。この場合も、従来の磁気記録媒体に比べて記録層の保磁力を向上させることができる。しかし、これらの元素を添加したＦｅＣｏ合金よりも、Ｚｒ又はＴａを添加したＦｅＣｏ合金を使用したほうが記録層の保磁力の向上の度合いが大きいことが、本願発明者等の実験により判明している。

裏打層は、前述のアモルファス化した材料からなる第１及び第２の軟磁性層と、それらの軟磁性層の間に配置された非磁性層とにより構成され、第１及び第２の軟磁性層が反強磁性結合した構造とすることが好ましい。また、第１及び第２の軟磁性層の厚さは、２０〜３０ｎｍとすることが好ましい。更に、前述のアモルファス化した材料中のＦｅ含有量は３０ａｔ％以上とすることが好ましい。

なお、裏打層の上に形成する中間層は、面心立方（face-centered cubic lattice：ｆｃｃ）構造の多結晶膜と、その多結晶膜の上に形成された六方最密（hexagonal close-packed lattice：ｈｃｐ）構造の多結晶膜との積層構造とすることが好ましい。また、記録層は、グラニュラ構造を有する第１の記録層と、この第１の記録層の上に形成されたＣｏ基合金からなる第２の記録層とにより構成することが好ましい。この場合、第１の記録層がＣｏＣｒＰｔ合金からなる磁性粒子とチタン酸化物からなる非磁性体とにより構成され、ＣｏＣｒＰｔ合金中のＣｒ含有量が１１〜１５ａｔ％、Ｐｔ含有量が１５〜２１ａｔ％であり、第１の記録層中のＣｏＣｒＰｔ合金とチタン酸化物とのモル比が９３：７〜９１：９とすることにより、Ｓ／Ｎ（信号／ノイズ）比を増大することができて、より一層高性能の磁気記録媒体を得ることができる。

本発明によれば、垂直磁気記録媒体の記録層の保磁力を向上させることができる。それにより、従来に比べて記録層により一層の高記録密度で情報を記録することが可能になり、Ｓ／Ｎ比が高くなって、磁気記録装置の書き込み及び読み出しの信頼性が向上する。

また、組成及びモル比が所定の範囲のＣｏＣｒＰｔ合金及びチタン酸化物により構成されるグラニュラ構造の記録層を用いることにより、磁気記録媒体から発生するノイズをより一層低減することができて、磁気記録装置の信頼性をより一層向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して説明する。

（磁気記録媒体）
１．第１の実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態に係る磁気記録媒体を示す断面図である。本実施形態の磁気記録媒体１０は、例えば直径が２．５インチの円盤状の基材１１の上に、シード層１２、裏打層１３、中間層１４、記録層１５及び保護層１８をこの順で積層した構造を有している。裏打層１３は、下側軟磁性層１３ａ、磁区制御層（非磁性層）１３ｂ及び上側軟磁性層１３ｃの３層により構成されている。また、中間層１４は配向制御層１４ａ及び非磁性層１４ｂにより構成され、記録層１５は主記録層（第１の記録層）１６及び書き込み補助層（第２の記録層）１７により構成されている。

更に、主記録層１６は磁化容易軸が磁気記録媒体１０の表面に対し垂直に配向した磁性粒子１６ｂを非磁性体１６ａにより磁気的に分離したグラニュラ構造を有している。また、書き込み補助層１７は、Ｃｏ基合金からなる非グラニュラ構造の磁性体により構成されている。

本実施形態に係る磁気記録媒体１０は、軟磁性層１３ａ，１３ｃが、ｂｃｃ（体心立方）構造となる組成のＦｅＣｏ合金にＺｒ及びＴａを添加してアモルファス化した軟磁性材料により形成されている。

図２〜図３は、本実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を工程順に示す断面図である。これらの図を参照して、本実施形態に係る磁気記録媒体１０の詳細を説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、基材１１として、例えば表面を化学処理して剛性を高めたガラス基板を用意する。そして、基材１１の上に、成膜圧力を約０．３〜０．８Ｐａとするスパッタ法によりＣｒ（クロム）を約３ｎｍの厚さに堆積して、シード層１２を形成する。このとき、シード層１２の成長レートは特に限定されないが、本実施形態では５ｎｍ／ｓｅｃとする。このシード層１２は、次工程で形成される下側軟磁性層１３ａに基材１１の表面状態を伝えないようにする役割を担うとともに、密着層としての機能も有している。下側軟磁性層１３ａの結晶性及び密着性に問題がないのであれば、シード層１２を省略してもよい。

なお、本実施形態では基材１１としてガラス基板を使用しているが、基材１１としてガラス基板以外のものを用いてもよい。例えば、ハードディスクのようなソリッドな磁気記録媒体の場合には、前述のガラス基板以外に、プラスチック基板、ＮｉＰめっきアルミニウム合金基板又はシリコン基板などを使用することができる。また、テープ状又はシート状の磁気記録媒体を製造する場合には、ＰＥＴ（Poly Ethylene Telephtharate）、ＰＥＮ（Ploy Ethylene Naphthalate）又はポリイミドなどの樹脂からなるテープ又はシートを基材２１として使用してもよい。

次に、図２（ｂ）に示すように、成膜圧力を０．３〜０．８Ｐａ、成長レートを５ｎｍとするスパッタ法により、シード層１２の上に軟磁性のアモルファスＦｅＣｏＺｒＴａからなる層を例えば３０ｎｍの厚さに形成して、下側軟磁性層１３ａとする。本実施形態では、下側軟磁性層１３ａをＦｅＣｏＺｒＴａにより形成しているが、下側軟磁性層１３ａはｂｃｃ（体心立方）構造となる組成のＦｅＣｏ合金に、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ及びＣのうちの少なくとも１種の元素を添加したアモルファス材料により形成すればよい。下側軟磁性層１３ａの厚さは２０〜３０ｎｍとすることが好ましい。

次に、下側軟磁性層１３ａの上に、スパッタ法によりＲｕ（ルテニウム）を例えば０．４〜３ｎｍの厚さに堆積して、磁区制御層（非磁性層）１３ｂを形成する。この磁区制御層１３ｂは、Ｒｈ（ロジウム）、Ｉｒ（イリジウム）又はＣｕ（銅）等により形成してもよい。

次に、磁区制御層１３ｂの上に、軟磁性のアモルファスＦｅＣｏＺｒＴａからなる層を例えば３０ｎｍの厚さに形成して、上側軟磁性層１３ｃとする。上側軟磁性層１３ｃの成膜条件は、下側軟磁性層１３ａ形成時と同じとする。上側軟磁性層１３ｃも、ｂｃｃ（体心立方）構造となる組成のＦｅＣｏ合金に、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ及びＣのうちの少なくとも１種の元素を添加したアモルファス材料により形成すればよい。上側軟磁性層１３ｂの厚さは、２０〜３０ｎｍとすることが好ましい。

このようにして、シード層１２の上に、下側軟磁性層１３ａ、磁区制御層１３ｂ及び上側軟磁性層１３ｃを積層してなる裏打層１３が形成される。このような積層構造の裏打層１３では、磁区制御層１３ｂを介して下側軟磁性層１３ａと上側軟磁性層１３ｃとが反強磁性結合をするため、それらの軟磁性層１３ａ，１３ｃの磁化Ｍ１は互いに反平行の状態で安定する。そして、上側軟磁性層１３ａ又は下側軟磁性層１３ｃ内に相互に反対方向の磁化が隣り合って存在するいわゆる「突合せ（磁壁）」が発生しても、そこから漏れる磁束は軟磁性層１３ａ，１３ｃの磁化が反平行状態にあるため、裏打層１３内で還流する。その結果、磁壁を発生源とする磁束が裏打層１３の上方に漏れにくくなり、その磁束が磁気ヘッドで検出されることに起因するスパイクノイズが抑制される。

なお、スパイクノイズが抑制される構造として、反強磁性体層の上に単層の軟磁性裏打層を形成する構造もある。この場合の反強磁性層は、ＩｒＭｎ又はＦｅＭｎなどで構成される。例えば図４に示すように、シード層１２の上にＮｉＦｅ層２１、ＩｒＭｎ層（反強磁性層）２２及びＮｉＦｅ層２３を形成し、その上にｂｃｃ構造となる組成のＦｅＣｏ合金にＺｒ又はＴａを添加してアモルファス化した軟磁性材料により軟磁性裏打層２４を形成してもよい。

次に、図２（ｃ）に示すように、上側軟磁性層１３ｃの上に、成膜圧力を０．３〜０．８Ｐａ、成長レートを２ｎｍ／ｓｅｃとするスパッタ法により、厚さが約５ｎｍの軟磁性ＮｉＦｅＣｒからなる層を形成し、配向制御層１４ａとする。

本実施形態では、ＦｅＣｏ合金基のアモルファス材料からなる上側軟磁性層１３ｃの上に配向制御層（ＮｉＦｅＣｒ層）１４ａを成膜しているので、配向制御層１４ａは良好なｆｃｃ（face-centered cubic：面心立方）構造の結晶構造となる。このようなｆｃｃ構造の配向制御層１４ａは、上述のＮｉＦｅＣｒの他に、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＳｉ、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ、又はＩｎ（インジウム）により形成することができる。

また、配向制御層１４ａをＮｉＦｅなどの軟磁性材料で構成すると、配向制御層１４ａが上側軟磁性層１３ｃの一部として機能するので、磁気ヘッドから裏打層１３までの距離が見かけ上短くなり、磁気ヘッドの感度が向上するという効果が得られる。

次に、図２（ｄ）に示すように、配向制御層１４ａの上に、成膜圧力を４〜１０Ｐａとするスパッタ法によりＲｕを約１０ｎｍの厚さに堆積して、非磁性層１４ｂを形成する。このとき、非磁性層１４ｂの成長レートは低いことが好ましい。本実施形態では、非磁性層１４ｂの成長レートを０．５ｎｍ／ｓｅｃとする。このようにして、配向制御層１４ａ及び非磁性層１４ｂからなる中間層１４が形成される。

非磁性層１４ｂを構成するＲｕの結晶構造はｈｃｐ（hexagonal close-packed：六方最密）構造である。このｈｃｐ構造は配向制御層１４ａの結晶構造であるｆｃｃ構造と格子マッチングがよいため、結晶性が良好な非磁性層１４ｂが得られる。このような配向制御層１４ａの作用によって、非磁性層１４ｂの結晶配向が一方向に揃えられて、非磁性層１４ｂの結晶性が良好となる。

なお、ｈｃｐ構造の非磁性層１４ｂは、Ｃｏ（コバルト）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）又はＲｅ（レニウム）を含有するＲｕ合金により形成することもできる。

次に、図３（ａ）に示すように、非磁性層１４ｂの上にグラニュラ構造の主記録層１６を形成する。すなわち、スパッタ装置のチャンバ内に非磁性層１４ｂが形成された基材１１を入れ、Ｃｏ含有量が６６ａｔ％、Ｃｒ含有量が１４ａｔ％、Ｐｔ含有量が２０ａｔ％のＣｏＣｒＰｔ合金（以下、Ｃｏ66Ｃｒ14Ｐｔ20というように各元素の含有量を記載する。）ターゲットとＳｉＯ₂ターゲットとをセットする。そして、Ａｒを主成分とし、微量のＯ₂（例えば、流量比で０．２％〜２％）を添加してなるスパッタガスをチャンバ内に導入し、圧力を比較的高圧（約３〜７Ｐａ）に安定させるとともに、基板温度を比較的低温（１０〜８０℃）に保持する。

そして、このような状態で、ターゲットと基材１１との間に４００〜１０００Ｗの高周波電力を印加してスパッタを開始する。スパッタ時の高周波電力の周波数は特に限定されず、例えば１３．５６ＭＨｚでよい。また、高周波電力に替えて、４００〜１０００Ｗ程度のＤＣ（直流）電力を用いてスパッタを行ってもよい。

上記のように、スパッタ法において比較的高圧（約３〜７Ｐａ）且つ低温（約１０〜８０℃）の成膜条件を採用すると、低圧且つ高温で成膜する場合と比較して疎な膜となる。そのため、非磁性層１４ｂの上では、ターゲット材料のＣｏＣｒＰｔ合金とＳｉＯ₂とが互いに混ざり合わず、ＳｉＯ₂からなる非磁性材料１６ａ中にＣｏＣｒＰｔ（Ｃｏ66Ｃｒ14Ｐｔ20）からなる磁性粒子１６ｂが分散されたグラニュラ構造の主記録層１６が形成される（図１参照）。

主記録層１６中の非磁性材料１６ａの含有率は約５〜１５ａｔ％とすることが好ましい。本実施形態では、主記録層１６中の非磁性材料１６ａの含有率が７ａｔ％であるものとする。主記録層１６の厚さは特に限定されないが、本実施形態では１２ｎｍとする。また、主記録層１６形成時の成長レートは、例えば５ｎｍ／ｓｅｃとする。

主記録層１６の下のｈｃｐ構造の非磁性層１４ｂは、膜面に対して垂直方向に磁性粒子１６ｂの配向を揃えるように機能するため、磁性粒子１６ｂは、非磁性層１４ｂと同じように垂直方向に延びたｈｃｐ構造の結晶構造となるとともに、ｈｃｐ構造の六角柱の高さ方向が磁化容易軸になり、主記録層１６が垂直磁気異方性を示すようになる。

このようなグラニュラ構造の主記録層１６では、各磁性粒子１６ｂが磁化容易軸を垂直方向に揃えて孤立化しているため、主記録層１６が原因となるノイズが低減される。

また、磁性粒子１６ｂのＰｔ含有率を２５ａｔ％以上とすると、主記録層１６の磁気異方性定数Ｋｕが低下する。このため、磁性粒子１６ｂのＰｔ含有率は２５ａｔ％未満とすることが好ましい。上記のように、スパッタガス中に流量比で０．２％〜２％程度の微量のＯ₂を添加することにより、主記録層１６における磁性粒子１６ｂの孤立化が促進され、電磁変換特性を向上させることが可能になる。

なお、磁性粒子１６ｂの孤立化、つまり各磁性粒子１６ｂ同士の間隔の拡大は、主記録層１６の下に形成する非磁性層１４ｂの表面の凹凸を大きくすることによっても促進することができる。このように凹凸を大きくするには、非磁性層１４ｂを構成するＲｕ層を、０．５ｎｍ／ｓｅｃ程度の低成長レートで成長すればよい。

本実施形態では、非磁性材料１６ａが酸化シリコンからなる場合について説明したが、酸化シリコン以外の酸化物を非磁性材料１６ａとして用いてもよい。そのような酸化物としては、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ及びＺｒのいずれかの酸化物がある。更に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ及びＺｒのいずれかの窒化物を非磁性材料１６ｂとしてもよい。

また、磁性粒子１６ｂとして、ＣｏＦｅ合金で構成される粒子を採用してもよい。ＣｏＦｅ合金を使用する場合、主記録層１６に対して熱処理を施して、磁性粒子１６ｂの結晶構造をＨＣＴ（Honeycomb Chained Triangle）構造にすることが好ましい。また、そのＣｏＦｅ合金にＣｕ又はＡｇを添加してもよい。

次に、Ａｒガスをスパッタガスとするスパッタ法により、Ｃｏ及びＣｒを主成分とする合金（例えば、Ｃｏ67Ｃｒ19Ｐｔ10Ｂ4）を主記録層１６の上に約６ｎｍの厚さに堆積して、書き込み補助層１７を形成する。書き込み補助層１７の成膜条件は特に限定されないが、本実施形態では、成膜圧力が０．３〜０．８Ｐａ、成長レートが５ｎｍ／ｓｅｃとする。

書き込み補助層１７を構成するＣｏＣｒＰｔＢ（Ｃｏ67Ｃｒ19Ｐｔ10Ｂ4）の結晶は、その下の主記録層１６中の磁性粒子１６ｂの結晶と同じｈｃｐ構造となるため、磁性粒子１６ｂと書き込み補助層１７との格子マッチングは良好であり、結晶性のよい書き込み補助層１７が主記録層１６上に成長する。

次いで、図３（ｂ）に示すように、Ｃ₂Ｈ₂ガスを反応ガスとするＲＦ−ＣＶＤ（Radio Frequency-Chemical Vapor Deposition）法により、記録層１５の上に保護層１８としてＤＬＣ（Diamond Like Carbon）層を厚さ約４ｎｍに形成する。この保護層１８の成膜条件は、例えば、成膜圧力が約４Ｐａ、高周波電力のパワーが１０００Ｗ、基材−シャワーヘッド間のバイアス電圧が２００Ｖである。

このようにして、本実施形態に係る磁気記録媒体１０が完成する。

図５は、本実施形態の磁気記録媒体１０に情報を書き込むときの動作を説明するための模式図である。

磁気記録媒体１０に情報を書き込むときは、図５に示すように、主磁極３１ｂとリターンヨーク３１ａとを有する磁気ヘッド（書き込みヘッド）３１の先端を磁気記録媒体１０に対向させて配置し、磁気ヘッド３１に記録すべき情報に応じた信号を供給する。そうすると、断面積の小さな主磁極３１ｂで発生した記録磁界Ｈは、裏打層１３に向けて記録層１５を垂直方向に貫通する。これにより、記録層１５のうち主磁極３１ｂの直下にある部分の磁区が記録磁界Ｈによって垂直方向に磁化される。

記録磁界Ｈは、記録層１５を垂直方向に貫通した後、裏打層１３を面内方向に通過し、再び記録層１５を垂直方向に貫通して、断面積の大きなリターンヨーク３１ａに帰還する。このとき、磁束密度が低いため、記録層１５の磁化方向は変化しない。

磁気記録媒体１０を磁気ヘッド３１に対し図中のＡで示す方向に相対的に移動させつつ、記録すべき情報に応じて記録磁界Ｈの向きを変えることにより、垂直方向に磁化された複数の磁区が磁気記録媒体１０のトラック方向に連なって形成され、一連の情報が磁気記録媒体１０に記録される。

前述したように、本実施形態では、裏打層１３を構成する軟磁性層１３ａ，１３ｃを、ｂｃｃ構造となる組成のＦｅＣｏ合金にＺｒ又はＴａ等の元素を添加してアモルファス化した材料により形成する。以下に、軟磁性層１３ａ，１３ｃの材料と記録層の保磁力との関係を調べた結果について説明する。

図６にＮｏ．１〜１２で示す材料を用いて軟磁性層を形成した。この図６において、「元結晶系」は、アモルファス化させる元素を除いた金属の結晶系を示している。例えばＮｏ．１のＣｏＺｒＮｂ（Ｃｏ87Ｚｒ5Ｎｂ8）合金ではアモルファス化のために添加するＺｒ及びＮｂを除いたＣｏのみの結晶系を示し、Ｎｏ．６〜８のＦｅＣｏＺｒＴａ合金ではアモルファス化のために添加するＺｒ及びＴａを除いたＦｅＣｏ合金の結晶系を示している。これらの合金の結晶系は、その合金を構成する元素の組成比で決定される。なお、図６において、ｆｃｃメインとしているのは、全体的に見ればｆｃｃ構造であるが部分的にｆｃｃ構造でないところが存在し得るためであり、同様にｂｃｃメインとしているのは全体的に見ればｂｃｃ構造であるが部分的にｂｃｃ構造でないところが存在し得るためである。

図７はスレーターポーリング曲線を示す図である。この図７から、例えばＦｅＣｏ合金の場合、Ｆｅ含有量が３０ａｔ％以上のときにｂｃｃ構造となることがわかる。また、Ｃｒ、Ｍｎ及びＦｅは、単体ではｂｃｃ構造となり、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕは、単体ではｆｃｃ構造となることがわかる。これらの元素の組成比によって合金の結晶構造が決定される。

図６にＮｏ．１〜１２で示す組成の合金により形成した裏打層を有する磁気記録媒体（試験体）を製造し、それらの磁気記録媒体の主記録層の保磁力（Ｈｃ）を測定した。その結果を、図６に併せて示している。なお、保磁力の測定には、Ｋｅｒｒ効果を用いた磁化ループトレーサーを用いた。また、保磁力の測定に用いた試験体では、書き込み補助層の形成を省略している。

図６からわかるように、元結晶系がｂｃｃ構造のＦｅＣｏ合金（Ｎｏ．５〜１２）が高い保磁力（Ｈｃ）を有している。特に、元結晶系がｂｃｃ構造のＦｅＣｏ合金にＺｒ及びＴａを添加したＮｏ．６〜８の合金を使用した場合、いずれも保磁力が５０００Ｏｅ以上となり、記録密度の向上や情報の書き込み及び読み出しの信頼性の向上に有効であることがわかる。

次に、これらの裏打層のＸＲＤ（エックス線回折）測定を行った。その結果を図８に示す。この図８から、いずれの試験体においても明確な回折線は観測されず、全ての試験体の裏打層がアモルファス化していることがわかる。なお、このＸＲＤ測定に使用した試験体は、ガラス基板上に裏打層のみを前述の方法で５０ｎｍの厚さに形成したものを用いている。

次に、これらの裏打層を用いた磁気記録媒体のリード／ライト（Ｒ／Ｗ）特性を調べた。このとき用いた試験体は、保磁力の測定に用いた試験体と基本的に同じであるが、裏打層の材料と記録層の厚さは若干変更している。

図９に、各試験体のリード／ライト特性を調べた結果を示す。この図９において、横軸は情報の書き込み易さの指標であるＯＷ（オーバーライト）特性を表し、縦軸に信号品質の指標であるＳ／Ｎ（信号／ノイズ）特性を表している。ＯＷ特性の数値が小さい（マイナス側に大きい）ほど、情報を容易に書き込むことができるということができる。また、Ｓ／Ｎ特性の数値が大きいほど、信号品質が良好であるということができる。なお、ＯＷ特性測定時の書き込み電流は３５ｍＡとしている。また、リファレンスとして、裏打層の材料にＦｅＣｏＢ合金を用いた従来の磁気記録媒体を用いている。

この図９から、元結晶系がｆｃｃ基の合金を用いた試験体は全体的にＳ／Ｎが低く、元結晶系がｂｃｃ基の合金を用いた試験体はＳ／Ｎが高い傾向があり、特にＦｅＣｏＺｒＴａ合金を用いた試験体（○印）では、ＯＷ特性及びＳ／Ｎ特性がいずれも極めて良好であることがわかる。

２．第２の実施形態
図１０は，本発明の第２の実施形態に係る磁気記録媒体を示す断面図である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、主記録層（第１の記録層）の構成が異なることにあり、その他の構成は基本的に第１の実施形態と同様であるので、図１０において図１と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

本実施形態においては、主記録層３６が、ＣｏＣｒＰｔ合金からなる磁性粒子３６ｂをチタン酸化物（ＴｉＯ₂）からなる非磁性体３６ａにより磁気的に分離したグラニュラ構造を有している。磁性粒子３６ｂ中のＣｒ含有量は１１ａｔ％以上かつ１５ａｔ％以下であり、Ｐｔ含有量は１５ａｔ％以上かつ２１ａｔ％以下である。また、磁性粒子（ＣｏＣｒＰｔ合金）３６ｂと非磁性体（ＴｉＯ₂）３６ａとのモル比は、９３：７〜９１：９である。

図１１は、横軸に主記録層３６中のチタン酸化物（ＴｉＯ₂）含有量量をとり、縦軸に保磁力（Ｈｃ）をとって、それらの関係を調べた結果を示す図である。但し、保磁力の測定に用いた試験体では、書き込み補助層の形成を省略している。また、各層の厚さは第１の実施形態で保磁力を測定した試験体と異なっている。

この図１１から、主記録層中のチタン酸化物含有量を１０ｍｏｌ％以上とすると、磁気記録媒体の保磁力が低下する。これは、チタン酸化物の含有量を１０ｍｏｌ％以上とすると、磁性粒子（ＣｏＣｔＰｒ合金）のエピタキシャル成長が阻害され、結晶配向性が劣化するとともに結晶粒が微細化するためと考えられる。

一方、主記録層中のチタン酸化物の含有量が６ｍｏｌ％以下の場合は、磁性粒子（ＣｏＣｒＰｔ合金）の結晶粒の孤立化が十分でなくなり、保磁力が低下する。このため、本実施形態では、主記録層中のチタン酸化物（ＴｉＯ₂）の含有量を７〜９ｍｏｌ％とする。

なお、図１１中に、主記録層中の非磁性体としてシリコン酸化物（ＳｉＯ₂）を使用し、同一条件で保磁力を調べた結果（×印）を示している。この図から、非磁性体としてチタン酸化物を用いた場合の磁気記録媒体の保磁力は、非磁性体としてシリコン酸化物を用いた場合の保磁力とほぼ同等であることがわかる。

図１２は、磁性粒子３６ｂを構成するＣｏ、Ｃｒ及びＰｔの組成を種々変化させ、非磁性体がシリコン酸化物（ＳｉＯ₂）又はチタン酸化物の場合の磁気記録媒体の保磁力及びＳ／Ｎ（信号とノイズとの比）を調べた結果を示す図である。但し、保磁力及びＳ／Ｎの測定に用いた試験体では、書き込み補助層の形成を省略している。また、各層の厚さは、第１の実施形態で保磁力を測定した試験体と異なっている。

この図１２から、非磁性体にチタン酸化物（ＴｉＯ₂）を使用すると、シリコン酸化物（ＳｉＯ₂）を使用したときに比べてＳ／Ｎが大きくなることがわかる。但し、磁性粒子中のＰｔ含有量が１５ａｔ％未満の場合及び２１ａｔ％を超える場合は、いずれも異方性磁界（Ｈｋ）が小さくなり、磁気記録媒体の磁気特性が劣化する。このため、本実施形態では、磁性粒子中のＰｔ含有量を１５ａｔ％以上かつ２１ａｔ％以下とする。

また、磁性粒子中のＣｒ含有量が１１ａｔ％未満であると、飽和磁化（Ｍｓ）及び異方性磁界（Ｈｋ）が大きくなって規格化ノイズが増大し、Ｓ／Ｎが小さくなる。一方、磁性粒子中のＣｒ含有量が１５ａｔ％を超えると、磁気特性が劣化してＳ／Ｎが小さくなる。このため、本実施形態においては磁性粒子中のＣｒ含有量を１１ａｔ％以上かつ１５ａｔ％以下とする。

このように、本実施形態においては、主記録層（グラニュラ層）３６中の非磁性体３６ａにチタン酸化物を使用し、かつ磁性粒子３６ｂ中のＣｒ及びＰｔ含有量、並びに磁性粒子３６ｂと非磁性体３６ａとのモル比を所定の範囲に設定しているので、第１の実施形態に比べてＳ／Ｎが大きくなり、より一層高性能の磁気記録媒体が得られる。

（磁気記録装置）
図１３は、本発明の実施形態に係る磁気記録装置を示す平面図である。

磁気記録装置１００は、その筐体内に、円盤状の磁気記録媒体（磁気ディスク）１０１と、磁気記録媒体１０１を回転させるスピンドルモータ（図示せず）と、データの書き込み及び読み出しを行う磁気ヘッド１０２と、磁気ヘッド１０２を保持するサスペンション１０３と、サスペンション１０３を磁気記録媒体１０１の半径方向に駆動制御するアクチュエータ１０４とを有している。磁気記録媒体１０１は、上述の第１の実施形態又は第２に実施形態で説明した構造を有している。

スピンドルモータにより磁気記録媒体１０１が高速で回転すると、磁気記録媒体１０１の回転によって生じる空気流により、磁気ヘッド１０２は磁気記録媒体１０１から若干浮上する。アクチュエータ１０４により磁気ヘッド１０２が磁気記録媒体１０１の半径方向に移動し、磁気記録媒体１０１に対して情報の書き込み又は読み出しが行われる。

このように構成された磁気記録装置は、第１の実施形態又は第２の実施形態に記載した構造の磁気記録媒体１０１を使用しているので、情報を高密度に記録することができ、且つ書き込み及び読み出しの信頼性が高い。

以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。

（付記１）非磁性基材と、
前記非磁性基材の上に形成された裏打層と、
前記裏打層の上に形成された中間層と、
前記中間層の上に形成されて垂直磁気異方性を有する記録層とを有し、
前記裏打層が、体心立方構造となる組成のＦｅＣｏ合金にＺｒ及びＴａのうちの少なくとも１種の元素を添加してアモルファス化した材料により形成されていることを特徴とする磁気記録媒体。

（付記２）非磁性基材と、
前記非磁性基材の上に形成された裏打層と、
前記裏打層の上に形成された中間層と、
前記中間層の上に形成されて垂直磁気異方性を有する記録層とを有し、
前記裏打層が、体心立方構造となる組成のＦｅＣｏ合金にＮｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ及びＣのうちの少なくとも１種の元素を添加してアモルファス化した材料により形成されていることを特徴とする磁気記録媒体。

（付記３）前記中間層が、面心立方構造の多結晶膜と、該多結晶膜の上に形成された六方最密構造の多結晶膜とにより構成されていることを特徴とする付記１又は２に記載の磁気記録媒体。

（付記４）前記記録層がグラニュラ構造を有することを特徴とする付記１又は２に記載の磁気記録媒体。

（付記５）前記記録層がＣｏＣｒＰｔ合金からなる磁性粒子とチタン酸化物からなる非磁性層とにより構成されたグラニュラ構造を有し、前記ＣｏＣｒＰｔ合金中のＣｒ含有量が１１ａｔ％以上かつ１５ａｔ％以下、Ｐｔ含有量が１５ａｔ％以上かつ２１ａｔ％以下であり、前記ＣｏＣｒＰｔ合金と前記チタン酸化物とのモル比が９３：７乃至９１：９の範囲内であることを特徴とする付記１又は２に記載の磁気記録媒体。

（付記６）前記記録層が、グラニュラ構造を有する第１の記録層と、該第１の記録層の上に形成されたＣｏ基合金からなる第２の記録層とにより構成されていることを特徴とする付記１又は２に記載の磁気記録媒体。

（付記７）前記裏打層が、前記アモルファス化した材料からなる第１の軟磁性層と、該第１の軟磁性層の上に形成された非磁性層と、前記アモルファス化した材料により前記非磁性層の上に形成された第２の軟磁性層とにより構成されていることを特徴とする付記１又は２に記載の磁気記録媒体。

（付記８）前記第１及び第２の軟磁性層の厚さが２０ｎｍ以上かつ３０ｎｍ以下であることを特徴とする付記７に記載の磁気記録媒体。

（付記９）前記第１の軟磁性層と前記第２の軟磁性層とが反強磁性結合していることを特徴とする付記７に記載の磁気記録媒体。

（付記１０）前記アモルファス化した材料中のＦｅ含有量が３０ａｔ％以上であることを特徴とする付記１又は２に記載の磁気記録媒体。

（付記１１）情報を磁気的に記録可能な磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対し情報の書き込み及び読み出しを行う磁気ヘッドと、
前記磁気記録媒体を前記磁気ヘッドに対し相対的に移動させる移動手段とを有し、
前記磁気記録媒体が、非磁性基材と、前記非磁性基材の上に形成された裏打層と、前記裏打層の上に形成された中間層と、前記中間層の上に形成されて垂直磁気異方性を有する記録層とにより構成され、
前記裏打層が、体心立方構造となる組成のＦｅＣｏ合金にＺｒ及びＴａのうちの少なくとも１種の元素を添加してアモルファス化した材料により形成されていることを特徴とする磁気記録装置。

（付記１２）情報を磁気的に記録可能な磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対し情報の書き込み及び読み出しを行う磁気ヘッドと、
前記磁気記録媒体を前記磁気ヘッドに対し相対的に移動させる移動手段とを有し、
前記磁気記録媒体が、非磁性基材と、前記非磁性基材の上に形成された裏打層と、前記裏打層の上に形成された中間層と、前記中間層の上に形成されて垂直磁気異方性を有する記録層とにより構成され、
前記裏打層が、体心立方構造となる組成のＦｅＣｏ合金にＮｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ及びＣのうちの少なくとも１種の元素を添加してアモルファス化した材料により形成されていることを特徴とする磁気記録装置。

（付記１３）前記中間層が、面心立方構造の多結晶膜と、該多結晶膜の上に形成された六方最密構造の多結晶膜とにより構成されていることを特徴とする付記１１又は１２に記載の磁気記録装置。

（付記１４）前記記録層がグラニュラ構造を有することを特徴とする付記１１又は１２に記載の磁気記録装置。

（付記１５）前記記録層がＣｏＣｒＰｔ合金からなる磁性粒子とチタン酸化物からなる非磁性層とにより構成されたグラニュラ構造を有し、前記ＣｏＣｒＰｔ合金中のＣｒ含有量が１１ａｔ％以上かつ１５ａｔ％以下、Ｐｔ含有量が１５ａｔ％以上かつ２１ａｔ％以下であり、前記ＣｏＣｒＰｔ合金と前記チタン酸化物とのモル比が９３：７乃至９１：９の範囲内であることを特徴とする付記１１又は１２に記載の磁気記録装置。

（付記１６）前記記録層が、グラニュラ構造を有する第１の記録層と、該第１の記録層の上に形成されたＣｏ基合金からなる第２の記録層とにより構成されていることを特徴とする付記１１又は１２に記載の磁気記録装置。

（付記１７）前記裏打層が、前記アモルファス化した材料からなる第１の軟磁性層と、該第１の軟磁性層の上に形成された非磁性層と、前記アモルファス化した材料により前記非磁性層の上に形成された第２の軟磁性層とにより構成されていることを特徴とする付記１１又は１２に記載の磁気記録装置。

（付記１８）前記第１及び第２の軟磁性層の厚さが２０ｎｍ以上かつ３０ｎｍ以下であることを特徴とする付記１７に記載の磁気記録装置。

（付記１９）前記第１の軟磁性層と前記第２の軟磁性層とが反強磁性結合していることを特徴とする付記１７に記載の磁気記録装置。

（付記２０）前記アモルファス化した材料中のＦｅ含有量が３０ａｔ％以上であることを特徴とする付記１１又は１２記載の磁気記録装置。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る磁気記録媒体を示す断面図である。 図２は、第１の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を示す断面図（その１）である。 図３は、第１の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を示す断面図（その２）である。 図４は、反強磁性体層の上に単層の軟磁性裏打層を形成した例を示す断面図である。 図５は、第１の実施形態の磁気記録媒体に情報を書き込むときの動作を説明するための模式図である。 図６は、第１の実施形態において保磁力の測定に用いた試験体の材料組成を示す図である。 図７は、スレーターポーリング曲線を示す図である。 図８は、裏打層のＸＲＤ（エックス線回折）測定を行った結果を示す図である。 図９は、試験体のリード／ライト特性を調べた結果を示す図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態に係る磁気記録媒体を示す断面図である。 図１１は、主記録層中のチタン酸化物含有量と保磁力との関係を示す図である。 図１２は、第２の実施形態において保磁力及びＳ／Ｎの測定に用いた試験体の材料組成を示す図である。 図１３は、本発明の実施形態に係る磁気記録装置を示す平面図である。

符号の説明

１０…磁気記録媒体、
１１…基材、
１２…シード層、
１３…裏打層、
１３ａ…下側軟磁性層、
１３ｂ…磁区制御層、
１３ｃ…上側軟磁性層、
１４…中間層、
１４ａ…配向制御層、
１４ｂ…非磁性層、
１５…記録層、
１６，３６…主記録層（第１の記録層）、
１６ａ，３６ａ…非磁性体、
１６ｂ，３６ｂ…磁性粒子、
１７…書き込み補助層（第２の記録層）、
１８…保護層、
２１，２３…ＮｉＦｅ層、
２２…ＩｒＭｎ層（反強磁性層）、
３１…磁気ヘッド、
３１ａ…リターンヨーク、
３１ｂ…主磁極、
１００…磁気記録装置、
１０１…磁気記録媒体（磁気ディスク）、
１０２…磁気ヘッド、
１０３…サスペンション。

Claims (8)

1. 非磁性基材と、
   前記非磁性基材の上に形成された裏打層と、
   前記裏打層の上に形成された中間層と、
   前記中間層の上に形成されて垂直磁気異方性を有する記録層とを有し、
   前記裏打層が、体心立方構造となる組成のＦｅＣｏ合金にＺｒ及びＴａのうちの少なくとも１種の元素を添加してアモルファス化した材料により形成されていることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 非磁性基材と、
   前記非磁性基材の上に形成された裏打層と、
   前記裏打層の上に形成された中間層と、
   前記中間層の上に形成されて垂直磁気異方性を有する記録層とを有し、
   前記裏打層が、体心立方構造となる組成のＦｅＣｏ合金にＮｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ及びＣのうちの少なくとも１種の元素を添加してアモルファス化した材料により形成されていることを特徴とする磁気記録媒体。
3. 前記記録層がＣｏＣｒＰｔ合金からなる磁性粒子とチタン酸化物からなる非磁性層とにより構成されたグラニュラ構造を有し、前記ＣｏＣｒＰｔ合金中のＣｒ含有量が１１ａｔ％以上かつ１５ａｔ％以下、Ｐｔ含有量が１５ａｔ％以上かつ２１ａｔ％以下であり、前記ＣｏＣｒＰｔ合金と前記チタン酸化物とのモル比が９３：７乃至９１：９の範囲内であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒体。
4. 前記記録層が、グラニュラ構造を有する第１の記録層と、該第１の記録層の上に形成されたＣｏ基合金からなる第２の記録層とにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒体。
5. 情報を磁気的に記録可能な磁気記録媒体と、
   前記磁気記録媒体に対し情報の書き込み及び読み出しを行う磁気ヘッドと、
   前記磁気記録媒体を前記磁気ヘッドに対し相対的に移動させる移動手段とを有し、
   前記磁気記録媒体が、非磁性基材と、前記非磁性基材の上に形成された裏打層と、前記裏打層の上に形成された中間層と、前記中間層の上に形成されて垂直磁気異方性を有する記録層とにより構成され、
   前記裏打層が、体心立方構造となる組成のＦｅＣｏ合金にＺｒ及びＴａのうちの少なくとも１種の元素を添加してアモルファス化した材料により形成されていることを特徴とする磁気記録装置。
6. 情報を磁気的に記録可能な磁気記録媒体と、
   前記磁気記録媒体に対し情報の書き込み及び読み出しを行う磁気ヘッドと、
   前記磁気記録媒体を前記磁気ヘッドに対し相対的に移動させる移動手段とを有し、
   前記磁気記録媒体が、非磁性基材と、前記非磁性基材の上に形成された裏打層と、前記裏打層の上に形成された中間層と、前記中間層の上に形成されて垂直磁気異方性を有する記録層とにより構成され、
   前記裏打層が、体心立方構造となる組成のＦｅＣｏ合金にＮｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ及びＣのうちの少なくとも１種の元素を添加してアモルファス化した材料により形成されていることを特徴とする磁気記録装置。
7. 前記記録層がＣｏＣｒＰｔ合金からなる磁性粒子とチタン酸化物からなる非磁性層とにより構成されたグラニュラ構造を有し、前記ＣｏＣｒＰｔ合金中のＣｒ含有量が１１ａｔ％以上かつ１５ａｔ％以下、Ｐｔ含有量が１５ａｔ％以上かつ２１ａｔ％以下であり、前記ＣｏＣｒＰｔ合金と前記チタン酸化物とのモル比が９３：７乃至９１：９の範囲内であることを特徴とする請求項５又は６に記載の磁気記録装置。
8. 前記記録層が、グラニュラ構造を有する第１の記録層と、該第１の記録層の上に形成されたＣｏ基合金からなる第２の記録層とにより構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の磁気記録装置。

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