JP5128930B2 - 垂直磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高密度磁気記録を実現する垂直磁気記録媒体及びその製造方法に関する。

特許文献１には、基体への熱の影響を最小限に抑えながら磁気記録層を加熱することを目的とし、断熱層を基体と磁気記録層との間に形成する磁気記録媒体が提案されている。特許文献３には、熱伝導率の低い材料で形成されたディスクの表面に、磁性膜を形成した磁気ディスクが提案されている。特許文献４には、非磁性基体上に非磁性下地層及び強磁性層を積層し、非磁性下地層は熱伝導率が、２０℃〜３００℃の温度範囲で３０Ｗ／（ｍ・ｋ）以下を示す材料により構成し、強磁性層はＣｒを含有する強磁性金属からなる磁気記録媒体が提案されている。これらの磁気記録媒体は、いずれも記録層に熱を閉じ込めるために、記録層の下部に記録層よりも熱伝導率の低い層を設けている。

一方、特許文献２には、少なくとも部分的に薄膜の膜厚を貫通して延在する低熱伝導率材料の領域と、低熱伝導率材料の領域を分離する高熱伝導率材料の領域とを備え、これらの領域が、低熱伝導率の領域よりも高熱伝導率の領域で、薄膜の膜厚を貫通する熱伝導がより大きくなるように構成及び配置された薄膜が提案されている。また、特許文献５には、Ｌ１₀構造の規則化を高めるためにＣｕ，Ａｕ，Ｚｎ，Ｓｎ及びＰｄを添加したＦｅＰｔ合金利用の垂直磁気記録媒体が提案されている。或いはＦｅＰｔ合金に替わりＣｏＰｔ，ＦｅＰｄ合金の規則度を向上させた垂直磁気記録媒体が提案されている。特許文献６には、基板上に第一の下地層、第二の下地層及び第三の下地層と、第三の下地層の上に磁性層を有し、第一の下地層が非晶質構造の合金を有し、第二の下地層がＷ単体もしくはＷを含む合金を有し、第三の下地層がＣｒを主成分としＴｉ又はＢを含む体心立方構造の合金を有し、磁性層が１層以上のＣｏを主成分とした六方稠密充填構造の合金層である磁気記録媒体が提案されている。

特許文献７には、熱支援記録の方式例が示されている。特許文献８には、ニア−フィールドのヒーター（Near Field Heater）利用等、局所的に加熱する方法が例示されている。また、特許文献９に記載のように、必要に応じて通電して発熱させることにより磁極先端部を熱膨張させて突出させるようにした薄膜抵抗体を形成した薄膜磁気ヘッド素子を有する磁気ヘッドや、磁気ヘッドが磁気ディスクに対してリード・ライトを行うときに、通電して発熱させることにより、磁極先端部を熱膨張させて突出させるようにした薄膜抵抗体を薄膜磁気ヘッド素子の絶縁体層の内部に形成し、磁極先端部の突出によりこれと磁気ディスク面との間隙を小さくするように構成することが提案されている。特許文献１０には、スライダの底部に近接場光を発生させるための散乱体の上部に磁極が配置されている熱アシスト記録装置用ヘッドも提案されている。

特開平７−６５３５７号公報 特開２００６−１９６１５１号公報 特開昭５９−１６５２４３号公報 特開昭６３−２４９９２５号公報 特許第３７３０５１８号 特開２００５−１９０５１２号公報 ＵＳ２００６／０１５４１１０Ａ１ ＵＳ２００２／０１０１６７３Ａ１ 特開平５−２０６３５号公報 特開２００７−１２８５７３号公報

面記録密度の増加に対応し、記録層に用いる結晶粒径を微細化する必要がある。しかしながら、記録層の結晶粒径を微細化すると、熱的な揺らぎによる記録磁化の不安定性が顕著になる。この対策として、（１）記録層の結晶性の向上、（２）結晶粒径分散の低減、（３）磁気異方性の大きな記録材料の利用、（４）書き込み性能の異なる磁性層の積層化等が提案されている。特に、磁気異方性の大きな記録材料を利用する際には、記録層を加熱し、保磁力を低減して書き込み性能を向上することが提案されている。

しかしながら、金属間化合物の強磁性体を利用した磁気記録媒体では、加熱による書き込みを繰り返していくことにより、規則化が進んだ段階でＬ１₀構造をとることが期待される組成で構成される金属間化合物の規則度が向上し、結果として磁気異方性が増加するため書き込み性能が劣化する可能性があることについて十分な対策がなされていなかった。また、軟磁性下地層を用いた垂直磁気記録媒体で熱伝導率を考慮し、同時に書き込み性能を向上させた磁気記録媒体は提案されていなかった。磁気記録を行なう上での軟磁性下地層の役割を考慮し、軟磁性下地層と記録層の間隔を詰められる結晶性が高くかつ薄い低熱伝導率層を設けた磁気記録媒体も提案されていなかった。

このような背景から、本発明が解決しようとする課題は、磁気記録媒体に磁気的な書き込みをする際に熱伝導率を考慮して、少ないエネルギ消費で効率良く磁気記録媒体を加熱し、同時に記録層に用いる規則合金の規則度が変化しても長期間にわたり書き込み性能を向上することを実現することにある。

本発明の垂直磁気記録媒体は、剛体基板上に直接或いは接着層を介して軟磁性下地層を形成し、その軟磁性下地層上に非磁性中間層を介して軟磁性下地層、酸化物からなる低熱伝導中間層を形成後、直接或いは結晶配向性制御層を介して結晶粒径制御層を形成し、直接或いは結晶配向性制御兼低熱伝導中間層を介して、規則化が進んだ段階でＬ１₀構造をとることが期待される組成で構成されるＦｅ−Ｐｔ合金或いはＣｏ−Ｐｔ合金を主成分とするグラニュラ記録層、Ｆｅ−Ｐｔ合金或いはＣｏ−Ｐｔ合金からなるキャップ層、保護層及び潤滑層をこの順に形成した構造を有する。接着層としてＡｌ−Ｔｉ合金だけでなくＣｒ−Ｔｉ合金等を用いることもできる。結晶粒径制御層としては、Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗからなる群Ｍから選ばれる少なくとも１元素を添加したＣｒ−Ｍ−Ｂ合金層を用いることができる。また、結晶粒径制御層としてＣｒ−Ｍ−Ｂ合金層を形成後、結晶配向性制御兼低熱伝導中間層としてＭｇＯ層を設けることもできる。

規則化が進んだ段階でＬ１₀構造をとることが期待される組成で構成されるＦｅ−Ｐｔ合金を主成分とするグラニュラ記録層は、Ｃｕを含有してもよい。これらのＦｅ−Ｐｔ合金或いはＦｅ−Ｃｕ−Ｐｔ合金は規則化が進んだ段階でＬ１₀構造をとることが期待される組成で構成され、これらの金属間化合物を構成する組成に対しさらに、ＳｉＯ₂或いはＴｉＯ₂やＴａの酸化物から選ばれる少なくとも１種の酸化物を添加してグラニュラ記録層を構成する。

或いは規則化が進んだ段階でＬ１₀構造をとることが期待される組成で構成されるＣｏ−Ｐｔ合金を主成分とするグラニュラ記録層は、Ｃｏに対してＮｉを置換するように添加したものであってもよい。これらのＣｏ−Ｐｔ合金或いはＣｏ−Ｎｉ−Ｐｔ合金は、規則化が進んだ段階でＬ１₀構造をとることが期待される組成で構成され、これらの金属間化合物を構成する組成に対しさらにＳｉＯ₂或いはＴｉＯ₂やＴａの酸化物から選ばれる少なくとも１種の酸化物を添加してグラニュラ記録層を構成する。

結晶配向性制御層は、Ｗ−Ｃｏ合金とすることができる。Ｗ−Ｃｏ合金の組成としては、特開２００５−１９０５１２号公報に記載のように、例えばＷ単体もしくはＷを含む合金としてＷ−３０at.%ＣｏやＷ−４０at.%Ｃｏ合金が挙げられる。

剛体基板上に接着層を介して或いは直接基板上に軟磁性下地層を形成し、軟磁性下地層上に非磁性中間層を介して軟磁性下地層を形成した基板を大気中に取り出し、別の真空プロセスで基板を加熱後、酸化物からなる低熱伝導中間層、結晶配向性制御層、結晶粒径制御層をこの順に形成し、結晶配向性制御兼低熱伝導中間層を介して或いは直接結晶粒径制御層上に、規則化が進んだ段階でＬ１₀構造をとることが期待される組成で構成されるＦｅ−Ｐｔ合金或いはＣｏ−Ｐｔ合金を主成分とするグラニュラ記録層、Ｆｅ−Ｐｔ合金或いはＣｏ−Ｐｔ合金からなるキャップ層、保護層を形成後、熱処理を行ない、その後潤滑層を形成することにより、本発明の垂直磁気記録媒体を作製することができる。キャップ層に用いるＦｅ−Ｐｔ合金、或いはＣｏ−Ｐｔ合金のＰｔ組成は４０at.%から６０at.%であれば良い。Ｐｔの添加濃度を減らしすぎると結晶性が変化するため、ｆｃｃ構造或いはｆｃｔ構造をとる組成であれば良い。

本発明によれば、消費電力を低減して磁気記録媒体を加熱でき、同時に書き込み性能が常に優れた垂直磁気記録媒体を提供できる。

本発明では、軟磁性下地層を用いた垂直磁気記録媒体において、軟磁性下地層と記録層の距離を低減するために、結晶配向性制御層上に記録層をヘテロエピタキシャル成長させ軟磁性下地層と記録層間の距離を最適化した。同時に結晶低熱伝導中間層を用いて熱伝導率を低下することにより、軟磁性下地層まで加熱しなくても記録層の保磁力を低下でき、低消費電力で磁化反転が可能となる。

剛体基板上に接着層を介して軟磁性下地層を形成すると機械的な信頼性が向上するため好ましい。軟磁性下地層の膜厚が３０ｎｍ程度以下の場合には、膜応力が小さいため接着層は必ずしも設ける必要はない。軟磁性下地層上に酸化被膜を形成すると、酸化被膜の熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度と金属膜に比べ小さいため、記録時に軟磁性下地層を加熱せずに記録層を加熱しやすくなる。さらにこの酸化物からなる低熱伝導中間層上に結晶配向性制御層を介して、あるいは直接Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗからなる群Ｍから選ばれる少なくとも１元素を添加したＣｒ−Ｍ−Ｂ合金層からなる結晶粒径制御層を形成すると、図１に示すように体心立方構造をとる合金中間層の（１００）面が基板面に平行に成長する。図１の矢印が体心立方構造のａ軸に相当する。結果として、この結晶粒径制御層上に形成するグラニュラ記録層中のｆｃｃ或いはｆｃｔ構造をとる部分の（００１）面が、図２に示すように基板面と平行にヘテロエピタキシャル成長する。図２の矢印がｆｃｃ或いはｆｃｔ構造のａ軸に相当する。

体心立方構造をとる結晶粒径制御層のＣｒ−Ｍ−Ｂ合金膜に含まれるＭ濃度を調整し、体心立方構造のａ軸長の√２倍の長さが、グラニュラ記録層のＬ１₀規則合金構造のａ軸長より長くなるよう図３に示すように格子定数を制御すれば、グラニュラ記録層中のｆｃｔ構造の（１００）面は基板面と平行にヘテロエピタキシャル成長しにくくなり、グラニュラ記録層を形成後の熱処理により、歪解消を駆動力として合金の規則度の向上と粒界偏析の促進が期待される。

規則合金のＣｏＰｔはａ軸の格子定数が０．３８ｎｍ、ｃ軸の格子定数が０．３６８ｎｍであるのに対して、ＦｅＰｔは、ａ＝０．３８５ｎｍ、ｃ＝０．３７１ｎｍである。よって、それぞれの記録層の合金に対して０．２７２，０．２６９ｎｍ以上のｂｃｃ構造をとる結晶粒径制御層を形成すれば、グラニュラ記録層中のｆｃｃ或いはｆｃｔ構造をとる部分の（００１）面が図３のように配向させやすくなる。

Ｃｒ−Ｍ合金に含まれるＭ濃度を増加していくと結晶粒径が増加する。Ｃｒ−Ｍ合金にＢを添加すると、結晶粒を微細化できる。Ｂの添加濃度を１０at.%以上とした場合、結晶粒の微細化の効果が大きくなりすぎるため、効果的なＢの添加濃度範囲は２at.%から８at.%、より好ましくは４at.%以上８at.%以下のＢを添加することが好ましい。このＣｒ−Ｍ−Ｂ合金からなる結晶粒径制御層上にさらにＭｇＯからなる結晶配向性制御兼低熱伝導中間層を設けることにより、結晶配向を向上させ、同時に記録層から基板側への断熱性を高めることもできる。

Ｆｅ−Ｐｔ合金を主成分とするグラニュラ記録層を形成する際に、ＦｅをＣｕで置換するように添加すると、Ｌ１₀規則構造を形成しやすくなるので好ましい。Ｃｏ−Ｐｔ合金を主成分とするグラニュラ記録層を形成する際に、ＣｏをＮｉで置換するように添加しても、Ｌ１₀規則構造を形成しやすくなるので好ましい。記録層をグラニュラ化するのにＳｉＯ₂やＴｉＯ₂の他、Ｔａ酸化物あるいはこれらの混合物を添加することもできる。

磁気記録媒体を形成した直後にはＬ１₀規則合金の規則度は必ずしも高くない。しかしながら、加熱記録を繰り返すうちに徐々に規則度が向上し、保磁力が増加する。グラニュラ記録層の保磁力が増加しても、磁化反転のきっかけを与えるキャップ層をグラニュラ記録層の上に形成することにより、書き込み性能に問題が生じない。

キャップ層として用いることができる材料はグラニュラ記録層よりも異方性磁界が小さな材料であれば良い。例えば規則度が低いｆｃｃ構造或いはｆｃｔ構造をとるＦｅをＣｕで置換していないＦｅ−Ｐｔ合金や、ＣｏをＮｉで置換していないＣｏ−Ｐｔ合金などからなるキャップ層を用いることができる。キャップ層を形成した後に設ける保護層としては、窒素あるいは水素を含んだ炭素を主成分とする保護層のほか、窒化珪素を主成分とする保護層を形成することも加熱のしやすさの観点からから好ましい。保護層を形成後、熱処理を行ない、その後潤滑層を形成することにより、グラニュラ記録層のＬ１₀構造が期待される合金部分の規則度を向上させることができる。

以下、図面を参照して、実施例について説明する。

図４は、実施例による磁気記録媒体の構成を示す断面図である。この磁気記録媒体は、基板１０上に接着層１２、軟磁性下地層１４１、非磁性層１４２、軟磁性下地層１４３、酸化物からなる低熱伝導中間層１４４、結晶粒径制御層１８、グラニュラ記録層２０、キャップ層２２、保護層２４及び潤滑層２６を有する。

次に磁気記録媒体の製造方法について説明する。基板１０として厚さ０．５０８ｍｍ、外径４８ｍｍの化学強化したガラス基板を用いた。インライン式の枚葉式ＤＣ／ＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い、全てのチャンバを２×１０^-5Ｐａ以下の真空まで排気した。その後、基板１０を載せたキャリアを各プロセスチャンバに移動させて、グラニュラ記録層２０を除き、放電用Ａｒガス圧を０．７ＰａとしてＤＣマグネトロンスパッタリング法で以下の薄膜形成を行なった。薄膜の形成方法はＤＣマグネトロンスパッタに限定されない。特にグラニュラ記録層２０の形成には、期待される規則合金の結晶性を高めるため、高周波マグネトロンスパッタ法を用いた。また、酸化物を含有した薄膜形成時にＤＣパルススパッタ法やバイアス電圧を引加することも可能である。

本実施例では、ガラス基板１０として、硼珪酸ガラス、或いはアルミノシリケートガラスからなる基板表面を化学強化した基板を洗浄後、乾燥して用いた。化学強化したガラス基板に替え、アルミニウム合金基板上にＮｉ−Ｐめっき後表面研磨した基板や、ＳｉやＴｉ合金からなる剛体基板を用いることもできる。基板の外径は４８ｍｍに限定されることなく、６５ｍｍや８４ｍｍ等から選択できる。基板の厚みも剛性が保たれる範囲で選択でき、０．６３５ｍｍや０．８ｍｍ等から選択できる。接着層１２として厚さ５ｎｍの５０at.%Ａｌ−５０at.%Ｔｉ合金膜を形成した。

軟磁性下地層１４１として厚さ２０ｎｍの５１at.%Ｆｅ−３４at.%Ｃｏ−１０at.%Ｔａ−５at.%Ｚｒ合金膜を形成し、非磁性層１４２として厚さ０．７ｎｍのＲｕ膜を形成後、軟磁性下地層１４３として厚さ２０ｎｍの５１at.%Ｆｅ−３４at.%Ｃｏ−１０at.%Ｔａ−５at.%Ｚｒ合金膜を形成した。軟磁性下地層１４１，１４３の組成は前記組成に限定されないが、ＴａとＺｒの添加元素の濃度は合計で５at.%添加されている場合、基板を３００℃に加熱すると５秒以内の酸化プロセスで酸化物からなる低熱伝導中間層１４４を形成することができる。ＴａとＺｒの添加元素の濃度は、合計で２０at.%添加されている場合に軟磁性下地層１４１と１４３をそれぞれ２０ｎｍより厚くすれば書き込み特性が向上した。ＴａとＺｒの添加元素の濃度を１５at.%に固定したまま、５１at.%Ｆｅ−３４at.%Ｃｏ−１０at.%Ｔａ−５at.%Ｚｒ合金の替わりに例えば４８at.%Ｆｅ−３７at.%Ｃｏ−１０at.%Ｔａ−５at.%Ｚｒ合金に変更することも可能である。Ｘ線回折による反射曲線の測定結果から、これらのＦｅ−Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ合金膜はいずれも微結晶あるいは非晶質であると考えられる。

非磁性層１４２はＲｕ或いはＲｕを主成分とする合金として、Ｒｕ−５０at.%Ｆｅ合金、Ｒｕ−４０at.%Ｃｒ合金、Ｒｕ−３０at.%Ｃｏ合金などを用いることができる。その膜厚は、軟磁性下地層１４１と１４３が反強磁性結合できる範囲で変えることもできる。さらに、この反強磁性結合を用いて軟磁性下地層１４１と１４３の残留磁化を等しく反平行にすれば、再生ノイズを低減することができる。軟磁性下地層１４３を形成後、基板を３００℃に加熱し、１vol.%酸素を含有したＡｒガスを５秒暴露することにより、酸化物からなる低熱伝導中間層１４４を形成した。

酸化物からなる低熱伝導中間層１４４を形成後、結晶粒径制御層１８としてＣｒ−１８at.%Ｔｉ−４at.%Ｂ合金膜を３ｎｍから１０ｎｍ形成した。さらにグラニュラ記録層２０として９２ mol%（５０at.%Ｆｅ−５０at.%Ｐｔ）−８mol%ＳｉＯ₂膜を１２ｎｍ形成した。グラニュラ記録層２０を形成する際の放電用Ａｒガス圧を２Ｐａとした。

これらの試料について銅の特性Ｘ線を用いた反射回折曲線を測定した。結果、Ｃｒ−Ｔｉ−Ｂ合金膜の膜が厚くなるに従い、ｂｃｃ構造に由来する２００回折強度が増加することが確認された。この回折強度の増加に伴い、グラニュラ記録層に起因すると考えられるｆｃｃ構造或いはｆｃｔ構造に由来する００２回折強度とｆｃｔ構造に由来する００１回折強度の増加が観測された。このことから、この媒体は記録層の磁化容易軸が膜面垂直方向に向いた垂直磁気記録媒体であることが確認された。

グラニュラ記録層２０を形成後、６０at.%Ｆｅ−４０at.%Ｐｔ合金からなるキャップ層２２を３ｎｍから１２ｎｍ形成し、窒素あるいは水素を含有し炭素を主成分とする保護層２４を３ｎｍ形成した。さらに窒素置換した不活性雰囲気中で３００℃に１時間保持後、大気圧に戻し、フッ素を主成分とする潤滑層２６を形成した。

機械的な浮上特性を確認後、幾何学トラック幅ＰＷ １０５ｎｍの書き込み極で記録しシールドギャップ長３５ｎｍを有するＴＭＲヘッドを用いて磁気記録媒体の電磁変換特性を測定した。図５に、単磁極ヘッドと近接場光を発生させるための散乱体を組み合わせた記録ヘッドを中心とした断面図を示す。スライダ３２の表面に近接場光を発生させるための散乱体３４を形成し、その上に磁極３６を形成した。波長７８５ｎｍの半導体レーザ３８を用いて光を発生させ、半導体レーザ３８から発生する光をコア部４０とクラッド部４２から構成される導波路を用いて散乱体３４まで導いた。導波路のコア部４０はクラッド部４２で囲まれている。薄膜コイル４４を用いて発生させた磁界を、主磁極４６によって散乱体３４の近くに導いた。主磁極４６及び薄膜コイル４４は、導波路に対して流出端４８側に配置した。散乱体３４の上部にある磁極３６と主磁極４６は、磁極５０を用いて結合した。薄膜コイル４４の反対側には、磁極５１を介して閉磁路を形成するための補助磁極５２を形成した。散乱体３４上の磁極３６と磁極５０、主磁極４６、磁極５１、補助磁極５２によって形成される磁気回路に、コイル４４が鎖交している。導波路の横には、記録信号を再生するための、磁気再生素子５４を形成した。磁気再生素子５４の周辺には、周りからの磁界を遮蔽するためのシールド５６を形成した。この再生素子は、補助磁極５２の横（流出端４８側）に置いても良いが、本実施例では図５に示す再生素子の配置とし、磁気再生素子５４としてＴＭＲ素子を用いた。必要に応じて通電して発熱させることにより再生素子５４を熱膨張させ突出させるようにした薄膜抵抗体５８を形成した。

記録時には１２０ｍＷの波長７８５ｎｍの半導体レーザ３８を用いて光を発生させ、加熱した。再生時には半導体レーザ３８を用いず、薄膜抵抗体５８に６０ｍＷ通電する条件で電磁変換特性を評価した。

磁気記録媒体を９０／ｓ（＝５４００ｐｍ）で回転させ、半径２１ｍｍでヘッドのskew角度を０度とした。オーバーライト特性（Ｏ／Ｗ）は、４７．２ｋＦＣ／ｍｍ（＝１２００ｋＦＣＩ）で消磁後、３５．４ｋＦＣ／ｍｍ（＝９００ｋＦＣＩ）の信号を書き、７．０１ｋＦＣ／ｍｍ（＝１７８ｋＦＣＩ）の信号を重ね書きし、３５．４ｋＦＣ／ｍｍの信号の消し残りを評価した。磁気記録媒体に対してリード・ライトを行うときに、６０ｍＷ通電して薄膜抵抗体５８を発熱させ電磁変換特性を測定した。並行して同時に加熱して書き込み回数に対する経時変化を同一トラック上で測定した。

その結果、加熱初期のオーバーライト特性に対して１万回の重ね書きを実施後でもオーバーライト特性は±０．２ｄＢの誤差範囲に入っており、規則合金の規則度が仮に変化したとしても長期間にわたり書き込み性能に問題ないことが明らかになった。また、キャップ層２２として４ｎｍ以上の厚さとなるように形成すると、図６に示すようにオーバーライト特性が改善された。

幾何学トラック幅（Ｐｗ）で規格化した書き込みトラック幅（Ｔｗ）とキャップ層２２の厚さの関係を図７に示す。キャップ層の膜厚を増加すると（Ｔｗ／Ｐｗ）値が増加する傾向は、キャップ層の材料によらなかった。これらの結果から、キャップ層の厚さは少なくとも４ｎｍ程度必要であるが、トラック幅の広がりを考慮すると５ｎｍから８ｎｍ程度形成すれば良いと考えられる。

〔比較例１〕
結晶粒径制御層１８としてＣｒ−１８at.%Ｔｉ−４at.%Ｂ合金膜を形成せずに、酸化物からなる低熱伝導中間層１４４を形成後、直接グラニュラ記録層２０として９２mol%（５０at.%Ｆｅ−５０at.%Ｐｔ）−８mol%ＳｉＯ₂膜を１２ｎｍ形成したことを除き、他のプロセス条件はすべて実施例１に記載の条件で形成した。この磁気記録媒体について９０／ｓ（＝５４００ｐｍ）で回転させ、半径２１ｍｍでヘッドのskew角度を０度でオーバーライト特性（Ｏ／Ｗ）を測定した。その結果、１２０ｍＷの波長７８５ｎｍの半導体レーザ３８を用いて光を発生させ記録時に加熱した場合に、Ｏ／Ｗは、−１１ｄＢ程度であった。半導体レーザの投入電力を１４０ｍＷに増加しても、Ｏ／Ｗは、−１５．４ｄＢであった。

また、軟磁性下地層１４３を形成後、基板を３００℃に加熱し、１vol.%酸素を含有したＡｒガスに暴露することなく、結晶粒径制御層１８としてＣｒ−１８at.%Ｔｉ−４at.%Ｂ合金膜を５ｎｍ形成した。その後、直接グラニュラ記録層２０として９２ mol%（５０at.%Ｆｅ−５０at.%Ｐｔ）−８mol%ＳｉＯ₂膜を１２ｎｍ形成したことを除き、他のプロセス条件はすべて実施例１に記載の条件で形成した。この磁気記録媒体についてオーバーライト特性（Ｏ／Ｗ）を測定した結果、１２０ｍＷの波長７８５ｎｍの半導体レーザ３８を用いて光を発生させ記録時に加熱した場合に、Ｏ／Ｗは、−１２．３ｄＢ程度であった。半導体レーザの投入電力を１４０ｍＷに増加しても、Ｏ／Ｗは、−１６．５ｄＢであった。

これらの結果から、実施例１に記載したように、１２０ｍＷの加熱で−２３ｄＢ以下のオーバーライト特性を得るには、軟磁性下地層１４３、酸化物からなる低熱伝導中間層１４４、結晶粒径制御層１８、グラニュラ記録層２０、キャップ層２２、保護層２４を順に形成し、不活性雰囲気中で熱処理した磁気記録媒体が有効であることが明らかとなった。

実施例１で軟磁性下地層１４３を形成後、一旦大気中に取り出し、別の製膜装置で以下のような後工程を設定した。２×１０^-5Ｐａ以下まで真空排気後、３００℃に加熱し、軟磁性下地層１４３の表面に酸化層からなる低熱伝導中間層１４４を形成後、Ｗ−３０at.%Ｃｏ合金からなる結晶配向性制御層１６を３ｎｍ形成し、その表面をＡｒで希釈した酸素雰囲気中に暴露して制御して酸化した。

さらに、結晶粒径制御層１８としてＣｒ−１８at.%Ｔｉ−４at.%Ｂ合金膜を３ｎｍから１０ｎｍ形成した。さらにグラニュラ記録層２０として（５０at.%Ｆｅ−５０at.%Ｐｔ）−８mol%ＳｉＯ₂膜を１２ｎｍ形成した。グラニュラ記録層２０を形成する際の放電用Ａｒガス圧を２Ｐａとした。

図８に示す断面構成を有するこれらの試料について、グラニュラ磁性層の平均結晶粒径を測定した。平均結晶粒径＜Ｄ＞は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）像から算出した。まず、基板面に平行な方向の記録層の結晶粒像を透過電子顕微鏡により撮影した。次に、得られた写真をスキャナで取り込み、画像のコントラストが観察されるコア部分を結晶粒と定義し、各結晶粒に存在するピクセル数を計算した。ピクセル数とスケールとの換算から、各結晶の面積を求め、得られた各結晶粒の面積と同じ面積の真円の直径として結晶粒径を定義し、個々の結晶粒の粒径Ｄｉを求めた。この計算を３００個程度の結晶粒について行ない、得られた粒子径の算術平均値を平均結晶粒径＜Ｄ＞とした。

８mol%ＳｉＯ₂を添加したＦｅ−Ｐｔ−ＳｉＯ₂膜では、平均結晶粒径＜Ｄ＞が約８ｎｍであった。１０mol%ＳｉＯ₂を添加したＦｅ−Ｐｔ−ＳｉＯ₂膜では、＜Ｄ＞が６．２ｎｍあった。さらに１２mol%ＳｉＯ₂を添加したＦｅ−Ｐｔ−ＳｉＯ₂膜では、＜Ｄ＞が５ｎｍまで減少した。

結晶粒径制御層として形成したｂｃｃ構造を有するＣｒ−Ｔｉ−Ｂ合金層が厚くなると、ｂｃｃ構造に由来する２００回折強度が増加した。この結晶粒径制御層によるＸ線回折強度の増加に伴い、記録層のｆｃｃ構造或いはｆｃｔ構造に由来する００２回折強度とｆｃｔ構造に由来する００１回折強度の増加も観測された。これらのＸ線回折強度の挙動から、ｂｃｃ構造をとる結晶粒径制御層とこの上に形成するｆｃｃ構造或いはｆｃｔ構造を有する記録層はヘテロエピタキシャル成長の関係にあると考えられる。

グラニュラ記録層２０を形成後、図９に示すように６０at.%Ｆｅ−４０at.%Ｐｔ合金、或いはＣｏ−４０at.%Ｐｔ合金からなるキャップ層２２を３ｎｍから１０ｎｍ形成し、窒素あるいは水素を含有し炭素を主成分とする保護層２４を２．５ｎｍ形成した。さらに窒素置換した不活性雰囲気中で３００℃に１時間保持後、大気圧に戻し、フッ素を主成分とする潤滑層２６を形成した。

機械的な浮上特性を確認後、実施例1と同じヘッドを用い、記録時には１２０ｍＷの波長７８５ｎｍの半導体レーザ３８を用いて加熱した。再生時には半導体レーザ３８を用いず、薄膜抵抗体５８に６０ｍＷ通電する条件で電磁変換特性を測定した。その結果、前記キャップ層２２として４ｎｍ以上の厚さとなるように形成するとオーバーライト特性が実施例１に比べ１ｄＢから４ｄＢ改善された。一方、書き込みトラック幅はキャップ層２２が厚くなると広くなった。この傾向、すなわちキャップ層が厚くなるとトラック幅が広くなるという傾向は、キャップ層の材料を変えても同様であった。これらの結果から、キャップ層の厚さは少なくとも４ｎｍ程度必要であるが、トラック幅の広がりを考慮すると６〜８ｎｍ程度形成すれば良いと考えられる。

並行して同時に加熱書き込み回数に対する経時変化を同一トラック上で測定した。結果、加熱初期のオーバーライト特性に対して１万回の重ね書きを実施後でもオーバーライト特性は±０．２ｄＢの誤差範囲に入っており、規則合金の規則度に変化があったとしても長期間にわたり書き込み性能に問題ないことを確認した。

実施例１では軟磁性下地層１４３を形成後、基板を３００℃に加熱し、１vol.%酸素を含有したＡｒガスを５秒暴露することにより酸化物からなる低熱伝導中間層１４４を形成し、直接結晶粒径制御層１８としてＣｒ−１８at.%Ｔｉ−４at.%Ｂ合金膜を形成した。

一方、本実施例２では、軟磁性下地層１４３を形成後、一旦大気中に取り出し、別の製膜装置で２×１０^-5Ｐａ以下まで真空排気後、３００℃に加熱し、軟磁性下地層１４３の表面に酸化層からなる低熱伝導中間層１４４を形成後、Ｗ−３０at.%Ｃｏ合金からなる結晶配向性制御層１６を３ｎｍ形成し、その表面をＡｒで希釈した酸素雰囲気中に暴露して制御して酸化後に、結晶粒径制御層１８としてＣｒ−１８at.%Ｔｉ−４at.%Ｂ合金膜を形成することにより、結晶粒径制御層１８の結晶性を高めることが可能となった。結晶粒径制御層として８ｎｍの厚さとなるように形成したｂｃｃ構造を有するＣｒ−Ｔｉ−Ｂ合金層に起因すると考えられる２００回折強度の半値幅は、実施例１の場合に５．４度であったのに対し、実施例２では同じ厚さのＣｒ−Ｔｉ−Ｂ合金層起因の２００回折強度の半値幅は３．８度であった。実施例１に比べて実施例２のオーバーライト特性が改善したのは、この２００回折強度の半値幅の減少に対応していると考えられる。

図１０に断面模式図を示す垂直磁気記録媒体を作製した。実施例１で軟磁性下地層１４３を形成後、３００℃に加熱し、軟磁性下地層１４３の表面に酸化物層からなる低熱伝導中間層１４４を形成した。その後、結晶配向性制御層１６としてＷ−４０at.%Ｃｏ合金膜を４ｎｍ形成し、Ａｒガスで１００倍に希釈した酸素ガス雰囲気中に４秒間暴露した。さらに結晶粒径制御層１８としてＣｒ−２０at.%Ｔｉ−５at.%Ｂ合金層を５ｎｍ形成後、ＲＦマグネトロンスパッタ法で結晶配向性制御兼低熱伝導中間層１９としてＭｇＯ層を４ｎｍ形成した。さらに９０mol%（５０at.%Ｆｅ−５０at.%Ｐｔ）−（１０mol%ＳｉＯ₂）膜を１１ｎｍ形成後、Ｃｏ−４５at.%Ｐｔ合金からなるキャップ層２２を厚さで３ｎｍから１０ｎｍ形成し、窒素あるいは水素を含有し炭素を主成分とする保護層２４を３ｎｍ形成した。さらに窒素置換した不活性雰囲気中で３００℃に１時間保持後、大気圧に戻し、パーフルオロポリエーテルを主成分とする潤滑層２６を形成した。

機械的な浮上特性を確認後、実施例１と同じヘッドを用い、記録時には１００ｍＷの波長７８５ｎｍの半導体レーザ３８を用いて加熱した。再生時には半導体レーザ３８を用いず、薄膜抵抗体５８に６０ｍＷ通電する条件でヘッドの保護膜と媒体の保護層２４の間隔を２ｎｍに保持して電磁変換特性を測定した。その結果、キャップ層２２として４ｎｍ以上の厚さとなるように形成するとキャップ層２２を形成しない場合に比べオーバーライト特性が４ｄＢ以上改善された。一方、キャップ層２２が厚くなると書き込みトラック幅は広くなっていた。

１２０ｍＷ（実施例１）から１００ｍＷ（実施例３）まで投入電力を低減しても−２５ｄＢ以下のＯ／Ｗ特性が得られたのは、結晶配向性制御兼低熱伝導中間層１９としてＭｇＯ層を４ｎｍ形成し、実効的に記録層の温度上昇しやすくなったことによると考えられる。

実施例３に記載のグラニュラ記録層形成時に９０mol%（５０at.%Ｆｅ−５０at.%Ｐｔ）−１０mol%ＳｉＯ₂膜を１１ｎｍ形成する代わりに、以下の合金からなるグラニュラ記録層を形成したことを除き、実施例３と同様にして磁気記録媒体を形成した。
８８mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−１２mol%ＳｉＯ₂
８８mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−１０mol%ＳｉＯ₂−２mol%ＴｉＯ₂
８８mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−８mol%ＳｉＯ₂−４mol%ＴｉＯ₂
８８mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−６mol%ＳｉＯ₂−６mol%ＴｉＯ₂
８８mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−４mol%ＳｉＯ₂−８mol%ＴｉＯ₂
８８mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−１２mol%ＴｉＯ₂
８８mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−１２mol%Ｔａ₂Ｏ₅
８８mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−６mol%ＳｉＯ₂−６mol%Ｔａ₂Ｏ₅
９２mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−８mol%ＴｉＯ₂
９２mol%［（５０at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−４５at.%Ｐｔ）］−８mol%ＴｉＯ₂
９２mol%［（５０at.%Ｆｅ−０at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−８mol%ＴｉＯ₂

上記グラニュラ記録層２０を形成後、Ｆｅ−４０at.%Ｐｔ合金からなるキャップ層２２を厚さで３ｎｍから１０ｎｍ形成した。さらに窒素あるいは水素を含有し炭素を主成分とする保護層２４を３．３ｎｍ形成した。さらに窒素置換した不活性雰囲気中で３００℃に１時間保持後、大気圧に戻し、フッ素を主成分とする潤滑層２６を形成した。

機械的な浮上特性を確認後、実施例１と同じヘッドを用い、記録時には１００ｍＷの波長７８５ｎｍの半導体レーザ３８を用いて加熱した。再生時には半導体レーザ３８を用いず、薄膜抵抗体５８に６０ｍＷ通電する条件で電磁変換特性を測定した。

その結果、キャップ層２２として４ｎｍ以上の厚さとなるように形成すると、キャップ層２２を形成しない場合に比べオーバーライト特性が４ｄＢ以上改善され、キャップ層２２が厚くなると書き込みトラック幅は広くなった。４ｎｍ厚のキャップ層を形成した場合のグラニュラ記録層８８mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−ｘmol%ＳｉＯ₂−（１２−ｘ）mol%ＴｉＯ₂の組成とオーバーライト特性の関係を図１１に示す。ＴｉＯ₂の添加濃度を増加するとオーバーライト特性は３ｄＢ程度劣化した。

４ｎｍ厚のキャップ層を形成した場合について、グラニュラ記録層８８mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−ｘmol%ＳｉＯ₂−（１２−ｘ）mol%ＴｉＯ₂の組成と媒体ノイズＮｄと再生信号出力Ｓｏの割合を対数表示したＳｏ／Ｎｄの関係を図１２に示す。８８mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−６mol%ＳｉＯ₂−６mol%ＴｉＯ₂では、オーバーライト特性の劣化が少ない割に良好なＳｏ／Ｎｄが得られた。

透過電子顕微鏡で８８mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−１２mol%ＳｉＯ₂グラニュラ記録層と８８mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｃｕ−５０at.%Ｐｔ）］−１２mol%ＴｉＯ₂グラニュラ記録層を比べた結果、ＴｉＯ₂を添加したグラニュラ記録層でＴｉＯ₂を主成分とする粒界が明瞭になり、ＳｉＯ₂を添加したグラニュラ記録層に比べ相対的に粒界幅が広くなっていた。この結果から、ＴｉＯ₂の濃度が高い媒体では磁性粒子が磁気的に孤立し易くなり、媒体ノイズＮｄが低下し、ＳｉＯ₂の濃度の高い媒体に比べＳｏ／Ｎｄが改善し、ＴｉＯ₂とＳｉＯ₂を同時に含んだ組成域でオーバーライト特性とＳｏ／Ｎｄを両立できる組成があることが明らかになった。

〔比較例２〕
実施例３に記載のグラニュラ記録層形成時に９０mol%（５０at.%Ｆｅ−５０at.%Ｐｔ）−１０mol%ＳｉＯ₂膜を１１ｎｍ形成する代わりに９２mol%［（４５at.%Ｆｅ−５at.%Ｚｎ−５０at.%Ｐｔ）］−８mol%ＳｉＯ₂膜を形成した。初期に形成したグラニュラ膜と翌日試作したグラニュラ膜について蛍光Ｘ線分析した結果、グラニュラ記録層に含有されるＺｎの組成が低下していた。この結果から、量産時の組成変動と磁気特性の安定性を考慮すると、グラニュラ膜形成用の合金ターゲットを真空中に保持する場合、Ｚｎ濃度の変化を管理する必要があることが明らかとなった。

実施例１でグラニュラ記録層２０として、（５０at.%Ｆｅ−５０at.%Ｐｔ）−８mol%ＳｉＯ₂膜に代わり（５０at.%Ｃｏ−５０at.%Ｐｔ）−１０mol%ＳｉＯ₂膜或いは（４０at.%Ｃｏ−１０at.%Ｎｉ−５０at.%Ｐｔ）−１０mol%ＳｉＯ₂膜を１２ｎｍ形成した。グラニュラ記録層２０を形成する際の放電用Ａｒガス圧を２．５Ｐａとした。グラニュラ記録層２０を形成後、５０at.%Ｃｏ−５０at.%Ｐｔ合金、又は５０at.%Ｎｉ−５０at.%Ｆｅ合金からなるキャップ層２２を３ｎｍから１２ｎｍ形成、窒化珪素を主成分とする保護層２４を２ｎｍ形成した。さらに窒素置換した不活性雰囲気中で３００℃に１時間保持後、大気圧に戻し、フッ素を主成分とする潤滑層２６を形成した。

機械的な浮上特性を確認後、実施例1と同じヘッドを用い、記録時には１００ｍＷの波長７８５ｎｍの半導体レーザ３８を用いて加熱した。再生時には半導体レーザ３８を用いず、薄膜抵抗体５８に６０ｍＷ通電する条件で電磁変換特性を測定した。その結果、前記キャップ層２２として４ｎｍ以上の厚さとなるように形成するとオーバーライト特性が、−２５ｄＢ以下まで改善された。特に、５０at.%Ｎｉ−５０at.%Ｆｅ合金を用いた場合、キャップ層２２の厚さが４ｎｍから６ｎｍ程度の場合にオーバーライト特性が−３０ｄＢ以下であり、かつ幾何学トラック幅で規格化した書き込みトラック幅の割合も１．２から１．３の範囲に入り改善が顕著であった。

一方、書き込みトラック幅は、キャップ層２２が４ｎｍから１２ｎｍへ厚くなると広くなった。この傾向はキャップ層の材料によらなかった。これらの結果から、キャップ層の厚さは少なくとも４ｎｍ程度必要であるが、トラック幅の広がりを考慮すると、厚い場合でも８ｎｍ程度形成すれば良いことが明らかとなった。

実施例３で結晶粒径制御層１８としてＣｒ−２０at.%Ｔｉ−５at.%Ｂ合金層を５ｎｍ形成する代わりに、Ｃｒ−１６at.%Ｍｏ−４at.%Ｂ合金層、Ｃｒ−３０at.%Ｍｏ−４at.%Ｂ合金層、Ｃｒ−３０at.%Ｍｏ−８at.%Ｂ合金層、Ｃｒ−３０at.%Ｍｏ−１０at.%Ｂ合金層、Ｃｒ−１５at.%Ｗ−４at.%Ｂ合金層、Ｃｒ−２５at.%Ｗ−４at.%Ｂ合金層、Ｃｒ−２５at.%Ｗ−８at.%Ｂ合金層、Ｃｒ−２５at.%Ｗ−１０at.%Ｂ合金層をそれぞれ４ｎｍ形成して垂直磁気記録媒体を作製した。垂直方向に室温で測定した保磁力の結晶粒径制御層の濃度依存性を図１３に示す。Ｃｒ−３０at.%Ｍｏ−Ｂ合金とＣｒ−２５at.%Ｗ−Ｂ合金を用いた結晶粒径制御層に含まれるＢ添加濃度を８at.%から１０at.%に増加した場合に、急激に保磁力が低下した。この結果から、Ｂ添加濃度の上限は８at.%程度とすることが好ましい。

本発明の磁気記録媒体は、熱支援磁気記録媒体として使用することができる。

体心立方構造をとる結晶粒径制御層の（１００）面の原子配列の概念図。 面心立方構造或いはＬ１₀構造をとるグラニュラ記録層のうち粒界部を除く（１００）面の原子配列の概念図。 結晶粒径制御層とグラニュラ記録層の原子配列の概念図。 本発明による磁気記録媒体の断面構成図。 熱支援記録の概念図。 オーバーライト特性とキャップ層の厚さの関係を示す図。 幾何学トラック幅で規格化した書き込みトラック幅とキャップ層の厚さの関係を示す図。 平均結晶粒径を測定するための試料の断面構成図。 本発明による磁気記録媒体の断面構成図。 本発明による磁気記録媒体の断面構成図。 グラニュラ記録層の組成とオーバーライト特性の関係を示す図。 グラニュラ記録層の組成とＳｏ／Ｎｄの関係を示す図。 結晶粒径制御層に含有されるＢ添加濃度と室温で測定した磁気記録媒体の垂直保磁力の関係を示す図。

符号の説明

１０…基板
１２…接着層
１４…軟磁性下地層
１４１…軟磁性下地層
１４２…非磁性層
１４３…軟磁性下地層
１４４…低熱伝導中間層
１６…結晶配向性制御層
１８…結晶粒径制御層
１９…結晶配向性制御兼低熱伝導中間層
２０…グラニュラ記録層
２２…キャップ層
２４…保護層
２６…潤滑層
３０…磁気記録媒体
３２…スライダ
３４…近接場光を発生させるための散乱体
３６…磁極
３８…半導体レーザ
４０…導波路コア部
４２…導波路クラッド部
４４…磁界発生用薄膜コイル
４６…主磁極
４８…流出端
５０，５１…磁極
５２…補助磁極
５４…磁気再生素子
５６…シールド
５８…薄膜抵抗体

Claims (5)

1. 剛体基板上に直接あるいは接着層を介して形成した第１の軟磁性下地層と、
   前記第１の軟磁性下地層上に非磁性中間層を介して形成した第２の軟磁性下地層と、
   前記第２の軟磁性下地層上に形成した酸化物からなる低熱伝導中間層と、
   前記低熱伝導中間層上に直接或いは結晶配向性制御層を介して形成した結晶粒径制御層と、
   前記結晶粒径制御層上にＭｇＯ層を介して形成した、規則化が進んだ段階でＬ１₀構造をとることが期待される組成で構成されるＦｅ−Ｐｔ合金或いはＣｏ−Ｐｔ合金を主成分とするグラニュラ記録層と、
   前記グラニュラ記録層上に形成したＦｅ−Ｐｔ合金或いはＣｏ−Ｐｔ合金からなるキャップ層と、
   前記キャップ層上に形成した保護層と
   を有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、前記結晶粒径制御層としてＴｉ，Ｍｏ，Ｗからなる群Ｍから選ばれる少なくとも１元素を添加したＣｒ−Ｍ−Ｂ合金層を設けたことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
3. 請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、前記Ｆｅ−Ｐｔ合金を主成分とするグラニュラ記録層がＣｕを含有していることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
4. 請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、前記結晶配向性制御層がＷ−Ｃｏ合金からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
5. 剛体基板上に接着層を介して或いは直接基板上に軟磁性下地層を形成し、前記軟磁性下地層上に非磁性中間層を介して軟磁性下地層を形成した基板を大気中に取り出し、別の真空プロセスで基板を加熱後、酸化物からなる低熱伝導中間層、結晶配向性制層、結晶粒径制御層をこの順に形成し、ＭｇＯ層を介して前記結晶粒径制御層上に、規則化が進んだ段階でＬ１₀構造をとることが期待される組成で構成されるＦｅ−Ｐｔ合金或いはＣｏ−Ｐｔ合金を主成分とするグラニュラ記録層、Ｆｅ−Ｐｔ合金或いはＣｏ−Ｐｔ合金からなるキャップ層、保護層を形成後、熱処理を行ない、その後潤滑層を形成したことを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。

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