垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法
【課題】磁気記録層の保磁力ＨｃおよびＳＮＲの向上を図り、更なる高記録密度化を達成し得る垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかる垂直磁気記録媒体は、基体上に少なくとも、柱状に連続して成長した磁性粒子の間に非磁性の粒界部を形成したグラニュラー構造の磁気記録層１２２を備える垂直磁気記録媒体１００において、磁気記録層１２２の磁性粒子はＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含み、磁気記録層１２２はＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ｂ群の酸化物を還元する還元剤とを含むことを特徴とする。
【解決手段】本発明にかかる垂直磁気記録媒体は、基体上に少なくとも、柱状に連続して成長した磁性粒子の間に非磁性の粒界部を形成したグラニュラー構造の磁気記録層１２２を備える垂直磁気記録媒体１００において、磁気記録層１２２の磁性粒子はＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含み、磁気記録層１２２はＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ｂ群の酸化物を還元する還元剤とを含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録方式のＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などに搭載される垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報処理の大容量化に伴い、各種の情報記録技術が開発されている。特に磁気記録技術を用いたＨＤＤの面記録密度は年率１００％程度の割合で増加し続けている。最近では、ＨＤＤ等に用いられる２．５インチ径の磁気記録媒体にして、１枚あたり２００ＧＢを超える情報記録容量が求められるようになってきており、このような要請にこたえるためには１平方インチあたり４００ＧＢを超える情報記録密度を実現することが求められる。
【０００３】
ＨＤＤ等に用いられる磁気記録媒体において高記録密度を達成するために、近年、垂直磁気記録方式が提案されている。垂直磁気記録方式に用いられる垂直磁気記録媒体は、磁気記録層の磁化容易軸が基板面に対して垂直方向に配向するよう調整されている。垂直磁気記録方式は従来の面内記録方式に比べて、超常磁性現象により記録信号の熱的安定性が損なわれ、記録信号が消失してしまう、いわゆる熱揺らぎ現象を抑制することができるので、高記録密度化に対して好適である。
【０００４】
垂直磁気記録方式に用いる磁気記録媒体としては、高い熱安定性と良好な記録特性を示すことから、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２垂直磁気記録媒体（非特許文献１参照）が提案されている。これは磁気記録層において、Ｃｏのｈｃｐ構造（六方最密結晶格子）の結晶が柱状に連続して成長した磁性粒子の間に、ＳｉＯ２が偏析した非磁性の粒界部を形成したグラニュラー構造を構成し、磁性粒子の微細化と保磁力Ｈｃの向上をあわせて図るものである。非磁性の粒界（磁性粒子間の非磁性部分）には酸化物を用いることが知られており、例えばＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５のいずれか１つを用いることが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０２４３４６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】T. Oikawa et. al.、 IEEE Trans. Magn、 vol.38、 1976-1978(2002)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の如く高記録密度化している磁気記録媒体であるが、今後さらなる記録密度の向上が要請されている。高記録密度化のために重要な要素としては、保磁力Ｈｃや逆磁区核形成磁界Ｈｎなどの静磁気特性の向上と、オーバーライト特性（ＯＷ特性）やＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：シグナルノイズ比）、トラック幅の狭小化などの電磁変換特性の向上がある。その中でもＳＮＲの向上は、面積の小さな記録ビットにおいても正確に且つ高速に読み書きするために重要である。
【０００８】
ＳＮＲの向上は、主に磁気記録層の磁化遷移領域ノイズの低減により行われる。ノイズ低減のために有効な要素としては、磁気記録層の結晶配向性の向上、磁性粒子の粒径の微細化、および磁性粒子の孤立化が挙げられる。中でも、磁性粒子の孤立化が促進されると、隣接する磁性粒子との磁気的相互作用が遮断されるため、ノイズを大幅に低減することができ、ＳＮＲを著しく向上させることが可能となる。上述のグラニュラー構造の垂直磁気記録媒体では、酸化物によって粒界を形成することによって磁性粒子を孤立化および微細化し、ＳＮＲを向上させている。
【０００９】
しかし、むやみに磁性粒子の孤立化を促進させることは、磁気記録層の結晶配向性の劣化に繋がるおそれがある。磁気記録層の結晶配向性を劣化させてしまえば、当初の目的であるＳＮＲの向上は成し得ない。このように、磁気記録媒体の更なる高記録密度化の達成には、高い保磁力Ｈｃの確保と、ＳＮＲのさらなる向上を両立可能な新たな手法の確立が課題となっている。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑み、磁気記録層のＳＮＲの向上を図り、更なる高記録密度化を達成し得る垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために発明者らが鋭意検討したところ、磁気記録層の成分分析を行うと、酸化物として含有されているはずの酸素の分量が少ないことに着目した。ここで、酸化物がスパッタリングの際にＳｉやＴｉ等の元素と酸素に分解されているのか、当初からターゲット内で酸素が欠損しているのかは不明である。ともあれ成膜された磁気記録層に酸素が欠損しているとなると、余剰の元素が単体の原子として存在することになる。そして単体で存在する原子は、Ｃｏが結晶化する際に粒界に吐き出されず、磁性粒子の中に取り込まれると考えられる。その結果として磁性粒子の結晶配向性が低下し、ＳＮＲが低下している可能性があると考えた。
【００１２】
そこで、発明者は研究を重ね、欠損した酸素を付加して補うことにより、単体で存在する元素を酸化物にし、予定通り粒界に偏析させることができることを見出した。そして、磁気記録層の成分に酸化剤を混入して垂直磁気記録媒体を作製し、そのＳＮＲの評価を行った。
【００１３】
しかし、上記の手法を用いた垂直磁気記録媒体のＳＮＲは、酸化剤の混入による磁性粒子の結晶配向性の向上に伴って一旦は向上するものの、結晶配向性がある程度に達すると低下し始めることがわかった。したがって、その原因を突き止めるべく、かかる垂直磁気記録媒体を精査した結果、磁性粒子内における酸素量が大幅に変動し過ぎたため、今度は酸素過多の状態となり、結果としてＳＮＲの低下に繋がっているということが考察された。
【００１４】
さらにしかし、酸化剤の混入量の変更のみでは、酸素の付加量の微細な調整が極めて困難であった。そこで、発明者は適正な量の酸素を付加すべく更に検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
【００１５】
すなわち、上記課題を解決するために本発明にかかる垂直磁気記録媒体の代表的な構成は、基体上に少なくとも、柱状に連続して成長した磁性粒子の間に非磁性の粒界部を形成したグラニュラー構造の磁気記録層を備える垂直磁気記録媒体において、磁気記録層の磁性粒子はＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含み、磁気記録層はＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ｂ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが小さい酸化物からなるＣ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物を含むことを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、磁気記録層の粒界部に含有される酸化物（Ａ群）よりも、ギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物（Ｂ群）を含有させて、磁気記録層の成膜を行う。また、Ａ群を酸化するＢ群の酸素量を制御するため還元剤としての酸化物（Ｃ群）を含有させる。したがって、Ａ群の酸化物により磁性粒子の微細化、孤立化、電磁変換特性を向上させることができ、またＡ群の酸化物において酸素欠損が生じても、Ｂ群の酸化物が酸化剤となり補うことができる。さらにギブスの自由エネルギーΔＧが小さい酸化物（Ｃ群）からなる還元剤によって、Ｂ群からＡ群に供給される酸素量を、Ｂ群自体の混入量を変更するよりも微細に調節することができる。これにより、酸化物の元素を磁性粒子から確実に排斥（粒界部に析出）させ、酸化物が磁性粒子の結晶中に残留することによる磁性粒子の結晶配向性の低下を防止することで、磁気記録層のＳＮＲの向上を図り、更なる高記録密度化を達成し得る垂直磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【００１７】
なお、Ｃ群の酸化物は、粒界部に含まれる酸化物から酸素が欠乏した組成であるとよい。これによれば、還元剤を混入して磁気記録層の成膜を行っても、還元剤は磁性粒子の結晶中に取り込まれることなく、粒界部に析出されることになる。したがって、磁性粒子の結晶配向性に影響を与えることなく、酸素を適正に調節することが可能となる。
【００１８】
なお、上記のＡ群とＢ群、Ｂ群とＣ群の関係は、ギブスの自由エネルギーΔＧの関係であり、Ａ群とＣ群の間には大小の制限はない。一方、Ｂ群とＣ群の関係においては、Ｂ群の酸化物とＣ群の酸化物で分子中の酸素数が異なることが好ましい。これにより、Ｂ群またはＣ群を単位量（例えばｍｏｌ％）ごとに添加した場合に、最終的な酸素数を微調整することができる。例えば、Ｂ群がＣｏ３Ｏ４であって酸素数が４であるとき、Ｃ群をＳｉＯとして酸素数が１であれば、Ｃｏ３Ｏ４によって大幅に増加させた酸素の一部を、少しずつＳｉＯによって還元することができる。
【００１９】
Ｃ群の酸化物はＳｉＯ、ＴｉＯ、Ｃｒ２Ｏ２、Ｃｒ３Ｏ３であることよい。この構成によれば、Ｓｉ、Ｔｉ、ＣｒはＡ群に含まれる元素であり、Ａ群の元素は磁気記録層の粒界部に排斥される。これにより、還元剤が磁性粒子に取り込まれることによる磁性粒子の結晶配向性の低下を防ぎ、ＳＮＲを担保したままの還元剤の供給が可能となる。
【００２０】
Ｂ群の酸化物はＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｕＯ、Ａｇ２Ｏ、ＷＯ３を含むとよい。これらの酸化物の元素は、磁性粒子の結晶中に取り込まれたとしても磁性粒子の結晶配向性を低下させることはない。よって、磁気記録層のＳＮＲを担保したままの酸素の供給が可能となる。
【００２１】
磁気記録層はＣｏＣｒＰｔ-ＴｉＯ２-ＳｉＯ２-Ｃｏ３Ｏ４-ＳｉＯで構成されることよい。この構成によれば、磁性粒子であるＣｏＣｒＰｔの微細化および孤立化を、ＳｉＯ２によって促進させることができ、またＴｉＯ２によって電磁変換特性（特にＳＮＲ）を向上させることができる。さらにＣｏ３Ｏ４によって、ＣｏＣｒＰｔの結晶配向性を低下させることなくＳｉＯ２、ＴｉＯ２へ酸素の供給ができ、ＳｉＯがＣｏ３Ｏ４に対する還元剤となることで、磁性粒子の結晶の結合性を担保したまま酸素量の微細な調整が可能となる。これにより、ＳＮＲが向上した垂直磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【００２２】
本発明にかかる垂直磁気記録媒体の製造方法の代表的な構成は、基体上に、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含む金属と、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ｂ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが小さい酸化物からなるＣ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物とを含むターゲットを用いて磁気記録層を成膜することを特徴とする。
【００２３】
上述した垂直磁気記録媒体の技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該垂直磁気記録媒体の製造方法にも適用可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、磁気記録層のＳＮＲの向上を図り、更なる高記録密度化を達成し得る垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態における垂直磁気記録媒体の構成を説明する図である。
【図２】酸化物の自由エネルギーを示すエリンガム図である。
【図３】酸化剤と還元剤を混在させた場合に排出される単元素の酸素の量を説明する図である。
【図４】Ｃ群の酸化物としてのＳｉＯを添加した実施例の有効性を説明する図である。
【図５】Ｃ群の酸化物としてのＳｉＯを添加した実施例の有効性をさらに説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
（実施形態）
【００２７】
［垂直磁気記録媒体］
図１は、本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体１００の構成を説明する図である。図１に示す垂直磁気記録媒体１００は、ディスク基体１１０、付着層１１２、第１軟磁性層１１４ａ、スペーサ層１１４ｂ、第２軟磁性層１１４ｃ、前下地層１１６、第１下地層１１８ａ、第２下地層１１８ｂ、非磁性グラニュラー層１２０、第１磁気記録層１２２ａ、第２磁気記録層１２２ｂ、補助記録層１２４、保護層１２６、潤滑層１２８で構成されている。なお第１軟磁性層１１４ａ、スペーサ層１１４ｂ、第２軟磁性層１１４ｃは、あわせて軟磁性層１１４を構成する。第１下地層１１８ａと第２下地層１１８ｂはあわせて下地層１１８を構成する。第１磁気記録層１２２ａと第２磁気記録層１２２ｂとはあわせて磁気記録層１２２を構成する。
【００２８】
ディスク基体１１０は、アモルファスのアルミノシリケートガラスをダイレクトプレスで円板状に成型したガラスディスクを用いることができる。なおガラスディスクの種類、サイズ、厚さ等は特に制限されない。ガラスディスクの材質としては、例えば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノケイ酸ガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラス、石英ガラス、チェーンシリケートガラス、又は、結晶化ガラス等のガラスセラミックなどが挙げられる。このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施し、化学強化ガラスディスクからなる平滑な非磁性のディスク基体１１０を得ることができる。
【００２９】
ディスク基体１１０上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて付着層１１２から補助記録層１２４まで順次成膜を行い、保護層１２６はＣＶＤ法により成膜することができる。この後、潤滑層１２８をディップコート法により形成することができる。なお、生産性が高いという点で、インライン型成膜方法を用いることも好ましい。以下、各層の構成について説明する。
【００３０】
付着層１１２はディスク基体１１０に接して形成され、この上に成膜される軟磁性層１１４とディスク基体１１０との付着強度を高める機能と、この上に成膜される各層の結晶グレインを微細化及び均一化させる機能を備えている。付着層１１２は、ディスク基体１１０がアモルファスガラスからなる場合、そのアモルファスガラス表面に対応させる為にアモルファス（非晶質）の合金膜とすることが好ましい。
【００３１】
付着層１１２としては、例えばＣｒＴｉ系非晶質層、ＣｏＷ系非晶質層、ＣｒＷ系非晶質層、ＣｒＴａ系非晶質層、ＣｒＮｂ系非晶質層から選択することができる。中でもＣｏＷ系合金膜は、微結晶を含むアモルファス金属膜を形成するので特に好ましい。付着層１１２は単一材料からなる単層でも良いが、複数層を積層して形成してもよい。例えばＣｒＴｉ層の上にＣｏＷ層またはＣｒＷ層を形成してもよい。またこれらの付着層１１２は、二酸化炭素、一酸化炭素、窒素、又は酸素を含む材料によってスパッタを行うか、もしくは表面層をこれらのガスで暴露したものであることが好ましい。
【００３２】
軟磁性層１１４は、垂直磁気記録方式において記録層に垂直方向に磁束を通過させるために、記録時に一時的に磁路を形成する層である。軟磁性層１１４は第１軟磁性層１１４ａと第２軟磁性層１１４ｃの間に非磁性のスペーサ層１１４ｂを介在させることによって、ＡＦＣ（Antiferro-magnetic exchange coupling：反強磁性交換結合）を備えるように構成することができる。これにより軟磁性層１１４の磁化方向を高い精度で磁路（磁気回路）に沿って整列させることができ、磁化方向の垂直成分が極めて少なくなるため、軟磁性層１１４から生じるノイズを低減することができる。第１軟磁性層１１４ａ、第２軟磁性層１１４ｃの組成としては、ＣｏＴａＺｒなどのコバルト系合金、ＣｏＣｒＦｅＢ、ＣｏＦｅＴａＺｒなどのＣｏ−Ｆｅ系合金、［Ｎｉ−Ｆｅ／Ｓｎ］ｎ多層構造のようなＮｉ−Ｆｅ系合金などを用いることができる。
【００３３】
前下地層１１６は非磁性の合金層であり、軟磁性層１１４を防護する作用と、この上に成膜される下地層１１８に含まれる六方最密充填構造（ｈｃｐ構造）の磁化容易軸をディスク垂直方向に配向させる機能を備える。前下地層１１６は面心立方構造（ｆｃｃ構造）の（１１１）面がディスク基体１１０の主表面と平行となっていることが好ましい。また前下地層１１６は、これらの結晶構造とアモルファスとが混在した構成としてもよい。前下地層１１６の材質としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａから選択することができる。さらにこれらの金属を主成分とし、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのいずれか１つ以上の添加元素を含む合金としてもよい。例えばｆｃｃ構造を取る合金としてはＮｉＷ、ＣｕＷ、ＣｕＣｒを好適に選択することができる。
【００３４】
下地層１１８はｈｃｐ構造であって、磁気記録層１２２のＣｏのｈｃｐ構造の結晶をグラニュラー構造として成長させる作用を有している。したがって、下地層１１８の結晶配向性が高いほど、すなわち下地層１１８の結晶の（０００１）面がディスク基体１１０の主表面と平行になっているほど、磁気記録層１２２の配向性を向上させることができる。下地層１１８の材質としてはＲｕが代表的であるが、その他に、ＲｕＣｒ、ＲｕＣｏから選択することができる。Ｒｕはｈｃｐ構造をとり、また結晶の格子間隔がＣｏと近いため、Ｃｏを主成分とする磁気記録層１２２を良好に配向させることができる。
【００３５】
下地層１１８をＲｕとした場合において、スパッタ時のガス圧を変更することによりＲｕからなる２層構造とすることができる。具体的には、下層側の第１下地層１１８ａを形成する際にはＡｒのガス圧を所定圧力、すなわち低圧にし、上層側の第２下地層１１８ｂを形成する際には、下層側の第１下地層１１８ａを形成するときよりもＡｒのガス圧を高くする、すなわち高圧にする。これにより、第１下地層１１８ａによる磁気記録層１２２の結晶配向性の向上、および第２下地層１１８ｂによる磁気記録層１２２の磁性粒子の粒径の微細化が可能となる。
【００３６】
また、ガス圧を高くするとスパッタリングされるプラズマイオンの平均自由行程が短くなるため、成膜速度が遅くなり、皮膜が粗になるため、Ｒｕの結晶粒子の分離微細化を促進することができ、Ｃｏの微細化も可能となる。
【００３７】
さらに、下地層１１８のＲｕに酸素を微少量含有させてもよい。これによりさらにＲｕの結晶粒子の分離微細化を促進することができ、磁気記録層のさらなる孤立化と微細化を図ることができる。なお酸素はリアクティブスパッタによって含有させてもよいが、スパッタリング成膜する際に酸素を含有するターゲットを用いることが好ましい。
【００３８】
非磁性グラニュラー層１２０はグラニュラー構造を有する非磁性の層である。下地層１１８のｈｃｐ結晶構造の上に非磁性のグラニュラー層を形成し、この上に第１磁気記録層１２２ａ（または磁気記録層１２２）のグラニュラー層を成長させることにより、磁性のグラニュラー層を初期成長の段階（立ち上がり）から分離させる作用を有している。これにより、磁気記録層１２２の磁性粒子の孤立化を促進することができる。非磁性グラニュラー層１２０の組成は、Ｃｏ系合金からなる非磁性の結晶粒子の間に、非磁性物質を偏析させて粒界を形成することにより、グラニュラー構造とすることができる。
【００３９】
本実施形態においては、かかる非磁性グラニュラー層１２０にＣｏＣｒ−ＳｉＯ２を用いる。これにより、Ｃｏ系合金（非磁性の結晶粒子）の間にＳｉＯ２（非磁性物質）が偏析して粒界を形成し、非磁性グラニュラー層１２０がグラニュラー構造となる。なお、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ２は一例であり、これに限定されるものではない。他には、ＣｏＣｒＲｕ−ＳｉＯ２を好適に用いることができ、さらにＲｕに代えてＲｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ（銀）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ａｕ（金）も利用することができる。また非磁性物質とは、磁性粒（磁性グレイン）間の交換相互作用が抑制、または、遮断されるように、磁性粒の周囲に粒界部を形成しうる物質であって、コバルト（Ｃｏ）と固溶しない非磁性物質であればよい。例えば酸化珪素（ＳｉＯｘ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）を例示できる。
【００４０】
なお本実施形態では、下地層１８８（第２下地層１８８ｂ）の上に非磁性グラニュラー層１２０を設けているが、これに限定されるものではなく、非磁性グラニュラー層１２０を設けずに垂直磁気記録媒体１００を構成することも可能である。
【００４１】
磁気記録層１２２は、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金から選択される硬磁性体の磁性粒の周囲に非磁性物質を偏析させて粒界を形成した柱状のグラニュラー構造を有している。この磁性粒は、非磁性グラニュラー層１２０を設けることにより、そのグラニュラー構造から継続してエピタキシャル成長することができる。磁気記録層１２２は単層でもよいが、本実施形態では組成および膜厚の異なる第１磁気記録層１２２ａと、第２磁気記録層１２２ｂとから構成されている。第１磁気記録層１２２ａは膜厚は薄いが酸化物を少なめにして磁性粒子を大きくすることにより保磁力Ｈｃを獲得し、主記録層たる第２磁気記録層１２２ｂでは膜厚を厚くして保磁力Ｈｃを確保すると共に、酸化物を多めにして磁性粒子の孤立微細化を図ることによりＳＮＲの向上を図っている。
【００４２】
本実施形態では、第１磁気記録層１２２ａに（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｃｒ２Ｏ５）や（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｃｒ２Ｏ５）−（ＳｉＯ２）を用いることができる。これらの組成であれば、ＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒（グレイン）の周囲に、非磁性物質であるＣｒ２Ｏ５およびＳｉＯ２（酸化物）が偏析して粒界を形成するため、磁性粒が柱状に成長したグラニュラー構造を形成させることができる。この磁性粒は、非磁性グラニュラー層のグラニュラー構造から継続してエピタキシャル成長している。第１磁気記録層１２２ａの非磁性領域を形成するための非磁性物質としては、例えば酸化珪素（ＳｉＯｘ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＸＯＹ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）等の酸化物を例示できる。なお、ＢＮ等の窒化物、Ｂ４Ｃ３等の炭化物も好適に用いることができる。
【００４３】
また、第２磁気記録層１２２ｂには非磁性物質として、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧ（以下、単に「△Ｇ」として記載）が大きい酸化物であるＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｕＯ、Ａｇ２Ｏ、ＷＯ３等からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物とを含む。具体例としては、（ＣｏＣｒＰｔ）-（ＴｉＯ２）-（ＳｉＯ２）-（Ｃｏ３Ｏ４）を用いることができる。第２磁気記録層１２２ｂにおいても、ＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒（グレイン）の周囲に、非磁性物質であるＴｉＯ２およびＳｉＯ２（複合酸化物）が偏析して粒界を形成するため、磁性粒が柱状に成長したグラニュラー構造を形成することができる。またＢ群の酸化物であるＣｏ３Ｏ４はＣｏとＯに分離し、Ｃｏは磁性粒子に入り込み（磁性粒子から排出されず）、ＯはＡ群の酸化物であるＳｉＯ２、ＴｉＯ２の酸素欠損を補填する。
【００４４】
またさらに、第２磁気記録層１２２ｂには、上記のＢ群の酸化物を還元するＣ群の酸化物（還元剤）が含まれる。還元剤を構成するＣ群の酸化物としては、酸素に対するΔＧがＢ群の酸化物以下である元素、例えば、ＳｉＯ、ＴｉＯ、Ｃｒ２Ｏ２、Ｃｒ３Ｏ３等の、粒界部に含まれる酸化物から酸素が欠乏した組成の元素を用いることができる。すなわち、第２磁気記録層１２２ｂは、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含む金属と、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ｂ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが小さい酸化物からなるＣ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物とを含むターゲットを用いて磁気記録層を成膜する。
【００４５】
これにより、還元剤が酸素を得たときに粒界に存在する酸化物と同一の組成となり、磁気記録層としての所望の機能を損なうことがない。還元剤はＢ群の酸化物から分離したＯと結合（還元）し、Ｂ群からＡ群に供給される酸素量をＢ群自体の混入量を変更するよりも微細に調節することができる。また還元剤は、粒界部を形成する元素を用いているため、Ｏと結合した還元剤は磁性粒子から排出され、酸化物が磁性粒子の結晶中に残留することによる磁性粒子の結晶配向性の低下を防止できる。
【００４６】
図２は酸化物の自由エネルギーを示すエリンガム図である。図２に示すように、磁気記録層の粒界を構成するために有益な酸化物（Ａ群）であるＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３よりも、Ｂ群の酸化物（酸化剤）はΔＧが大きい必要がある。さらに、Ｂ群の酸化物の元素は単体の原子として排出され、磁性粒子の中に取り込まれる可能性がある。このためＢ群の酸化物は、酸化物として磁気記録層の特性を向上する必要はないが、単体の元素が磁性粒子の中に取り込まれても結晶配向性が低下しないものを選択する必要がある。そして種々の酸化物を検討した結果、Ｂ群の酸化物の元素をＣｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗのいずれかとすることができることがわかった。
【００４７】
なお、Ｂ群の酸化物としてはＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｕＯ、Ａｇ２Ｏ、ＷＯ３から選択することができるが、１つとは限らず、複数の酸化物を選択することができる。Ａ群の酸化物は、第１磁気記録層１２２ａの酸化物と同様に、例えば酸化珪素（ＳｉＯｘ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒxＯy）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）等の酸化物を例示できる。中でもＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３を含んでいることが好ましい。
【００４８】
また、Ｃ群の還元剤は、Ｂ群よりもΔＧが小さい必要がある。Ｂ群のＡ群に対する酸化剤としての機能を確保する必要があるからである。また、酸素と結合したＣ群の還元剤が、磁性粒子の結晶配向性に影響することがないようにその材料を選択する必要がある。この踏まえて検討した結果、Ｃ群の還元剤をＳｉＯ、ＴｉＯ、Ｃｒ２Ｏ２、Ｃｒ３Ｏ３からなる酸化物から選択できるということが判明した。このＳｉ、Ｔｉ、ＣｒはＡ群に含まれる元素であり、Ａ群の元素は磁気記録層の粒界部に排斥される。このため、還元剤が磁性粒子に取り込まれることによる磁性粒子の結晶配向性の低下を防ぎ、ＳＮＲを担保したままの還元剤の供給が可能となる。
【００４９】
また、酸化剤としてのＢ群の酸化物の酸素数（例えばＣｏ３Ｏ４の場合、酸素数は４）よりも、Ｃ群の還元剤において欠乏した酸素数（例えばＳｉＯがＳｉＯ２に対して欠乏する酸素数は１）の方が、少ないことが望ましい。これにより、最終的に分離する酸素の量をより適切に調節することが可能となる。
【００５０】
図３は酸化剤と還元剤を混在させた場合に排出される単元素の酸素の量を説明する図である。例えば還元剤（Ｂ群の酸化物）がＣｏ３Ｏ４であり、還元剤がＳｉＯであるとする。この場合、Ｃｏ３Ｏ４を１ｍｏｌ％添加させ、仮に全ての酸素が分離したとすると、４ｍｏｌ％の単原子の酸素が排出される。これに対し還元剤としてのＳｉＯの添加量を０ｍｏｌ％から１ｍｏｌ％ずつ増やしていくと、ＳｉＯが酸素を取り込んでＳｉＯ２になるために、排出される単原子の酸素の量が１ｍｏｌ％ずつ減っていくことがわかる。実際には完全に分離・結合するわけではないので数値は例示に過ぎないが、多すぎる単原子の酸素を取り込むことができることに変わりはない。
【００５１】
なお、本実施形態では、第１磁気記録層１２２ａにおいて１種類の酸化物、第２磁気記録層１２２ｂにおいてＡ群、Ｂ群の酸化物および還元剤を用いているが、これに限定されるものではなく、第１磁気記録層１２２ａまたは第２磁気記録層１２２ｂのいずれかまたは両方においてＡ群、Ｂ群の酸化物および還元剤を用いることも可能である。したがって、本実施形態とは異なり、磁気記録層１２２が１層のみで構成される場合、かかる磁気記録層１２２はＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ２−ＳｉＯ２-Ｃｏ３Ｏ４-ＳｉＯからなることが好ましい。
【００５２】
補助記録層１２４は基体主表面の面内方向に磁気的にほぼ連続した磁性層である。補助記録層１２４は磁気記録層１２２に対して磁気的相互作用を有するように、隣接または近接している必要がある。補助記録層１２４の材質としては、例えばＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、またはこれらに微少量の酸化物を含有させて構成することができる。補助記録層１２４は逆磁区核形成磁界Ｈｎの調整、保磁力Ｈｃの調整を行い、これにより耐熱揺らぎ特性、ＯＷ特性、およびＳＮＲの改善を図ることを目的としている。この目的を達成するために、補助記録層は垂直磁気異方性Ｋｕおよび飽和磁化Ｍｓが高いことが望ましい。なお本実施形態において補助記録層１２４は磁気記録層１２２の上方に設けているが、下方に設けてもよい。
【００５３】
なお、「磁気的に連続している」とは磁性が連続していることを意味している。「ほぼ連続している」とは、補助記録層１２４全体で観察すれば一つの磁石ではなく、結晶粒子の粒界などによって磁性が不連続となっていてもよいことを意味している。粒界は結晶の不連続のみではなく、Ｃｒが偏析していてもよく、さらに微少量の酸化物を含有させて偏析させても良い。ただし補助記録層１２４に酸化物を含有する粒界を形成した場合であっても、磁気記録層１２２の粒界よりも面積が小さい（酸化物の含有量が少ない）ことが好ましい。補助記録層１２４の機能と作用については必ずしも明確ではないが、磁気記録層１２２のグラニュラー磁性粒と磁気的相互作用を有する（交換結合を行う）ことによってＨｎおよびＨｃを調整することができ、耐熱揺らぎ特性およびＳＮＲを向上させていると考えられる。またグラニュラー磁性粒と接続する結晶粒子（磁気的相互作用を有する結晶粒子）がグラニュラー磁性粒の断面よりも広面積となるため磁気ヘッドから多くの磁束を受けて磁化反転しやすくなり、全体のＯＷ特性を向上させるものと考えられる。
【００５４】
保護層１２６は、真空を保ったままカーボンをＣＶＤ法により成膜して形成することができる。保護層１２６は、磁気ヘッドの衝撃から垂直磁気記録媒体１００を防護するための層である。一般にＣＶＤ法によって成膜されたカーボンはスパッタ法によって成膜したものと比べて膜硬度が向上するので、磁気ヘッドからの衝撃に対してより有効に垂直磁気記録媒体１００を防護することができる。
【００５５】
潤滑層１２８は、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）をディップコート法により成膜することができる。ＰＦＰＥは長い鎖状の分子構造を有し、保護層１２６表面のＮ原子と高い親和性をもって結合する。この潤滑層１２８の作用により、垂直磁気記録媒体１００の表面に磁気ヘッドが接触しても、保護層１２６の損傷や欠損を防止することができる。
【００５６】
以上の製造工程により、垂直磁気記録媒体１００を得ることができた。次に、本発明の特徴である磁気記録層１２２についてさらに詳述する。
【００５７】
上記のように、磁気記録層１２２（第２磁気記録層１２２ｂ）は、Ｃｏ系合金と、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ａ群よりもΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ｂ群の酸化物を還元する還元剤とを含んで構成されている。
【００５８】
換言すれば、磁気記録層１２２の粒界部に含有される酸化物（Ａ群）よりも、ギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物（Ｂ群）と、ΔＧがＢ群より小さい還元剤を含有させて、磁気記録層１２２の成膜を行う。ΔＧが大きいほど元素と酸素が分離しやすく、ΔＧが小さいと安定な酸化物になりやすいことを意味している。このため、Ａ群とＢ群と還元剤を混在させてスパッタリングを行うと、Ａ群の酸化物はＢ群の酸化物よりも酸化されやすいため、Ｂ群の酸化物は還元され、Ａ群の酸化物が酸化される。つまり、Ｂ群の酸化物から分離した酸素が、Ａ群の酸化物の元素と結合して酸化物を構成する。また、そのときの余剰した酸素は還元剤と結合する。すなわちＢ群の酸化物の元素はＡ群の酸化物の元素に対して酸素を供給する担体として、還元剤の元素は余剰な酸素を回収する担体として機能する。これによりＡ群の酸化物において酸素欠損が生じていても、Ｂ群の酸化物から分離した酸素によって補われて酸化物となり、Ａ群の酸化物は粒界に偏析して析出し、余剰な酸素は、還元剤と結合することで、磁性粒子の結晶中に残留することなく粒界部に析出される。したがって、Ａ群の酸化物を用いて磁性粒子の孤立化や微細化などの効果を得ると共に、Ａ群の酸化物の元素を磁性粒子から確実に排斥する（粒界に析出させる）ことによって結晶配向性の低下を防止し、ＳＮＲの向上を図ることができる。なお、還元剤は、Ｂ群より供給される酸素の量を調節するという役割のため、当該還元剤とＡ群との△Ｇの大小関係は不問である。
【００５９】
一方、Ｂ群の酸化物においては、より大きな酸素欠損が生じることになり、Ｂ群の酸化物の元素が単体の原子として排出される。このＢ群の酸化物の元素は磁性粒子の中に取り込まれる可能性があるが、Ｂ群の酸化物の元素をＣｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗのいずれかとすることにより、磁性粒子の中に取り込まれても結晶配向性が低下することはない。
【００６０】
また、余剰な酸素と結合する還元剤は、粒界部に含まれる酸化物から酸素が欠乏した組成、例えばＳｉＯ、ＴｉＯ、Ｃｒ２Ｏ２、Ｃｒ３Ｏ３からなるＣ群の酸化物から選択されているため、粒界部に排斥される。このため、還元剤が磁性粒子に取り込まれることによる磁性粒子の結晶配向性の低下を防ぎ、ＳＮＲを担保したままの還元剤の供給が可能となる。
【００６１】
（実施例）
ディスク基体１１０上に、真空引きを行った成膜装置を用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にてＡｒ雰囲気中で、付着層１１２から補助記録層１２４まで順次成膜を行った。なお、スパッタリング成膜時の圧力については、断りのない場合は０．６Ｐａ、磁気記録層１２２の成膜時は３Ｐａとした。付着層１１２は、Ｃｒ−５０Ｔｉ（１０ｎｍ）とした。軟磁性層１１４は、第１軟磁性層１１４ａ、第２軟磁性層１１４ｃの組成は９２（６０Ｃｏ−４０Ｆｅ）−５Ｚｒ−３Ｔａ（それぞれ２０ｎｍ）とし、スペーサ層１１４ｂの組成はＲｕ（０．７ｎｍ）とした。前下地層１１６の組成はｆｃｃ構造の９３Ｎｉ−７Ｗ合金（８ｎｍ）とした。第１下地層１１８ａは所定圧力（低圧：例えば０．６〜０．７Ｐａ）のＡｒ雰囲気下でＲｕ膜を１０ｎｍ成膜した。第２下地層１１８ｂは、酸素が含まれているターゲットを用いて所定圧力より高い圧力（高圧：例えば４．５〜７Ｐａ）のＡｒ雰囲気下で、Ｒｕ膜を１０ｎｍ成膜した。非磁性グラニュラー層１２０の組成は非磁性の８８（Ｃｏ−５０Ｃｒ）−１２（ＳｉＯ２）とした。第１磁気記録層１２２ａは粒界部に酸化物の例としてＣｒ２Ｏ３を含有し、９５（７０Ｃｏ−１２Ｃｒ−１８Ｐｔ−）−５（Ｃｒ２Ｏ３）を２ｎｍ形成した。第２磁気記録層１２２ｂは、粒界部にＡ群からなる酸化物とＢ群からなる酸化物とＣ群からなる酸化物（還元剤）を含有させ、その組成および有無を下記のように様々に変えて実施例と比較例を作成した。補助記録層１２４の組成は６２Ｃｏ−１８Ｃｒ−１５Ｐｔ−５Ｂ（５．５ｎｍ）とした。保護層１２６はＣＶＤ法によりＣ２Ｈ４およびＣＮを用いて４ｎｍ成膜し、潤滑層１２８はディップコート法によりＰＦＰＥを用いて１ｎｍ形成した。
【００６２】
以下に、本実施形態にかかるＣ群からなる酸化物（還元剤）を添加した実施例の有効性を検討する。上述したように、本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体では、磁気記録層１２２（詳細には第２磁気記録素１２２ｂ）に酸化剤であるＢ群の酸化物と、還元剤であるＣ群の酸化物とを含有させている。例えば、酸化剤であるＢ群の酸化物としてはＣｏ３Ｏ４を用い、還元剤であるＣ群の酸化物としてはＳｉＯを用いることができる。
【００６３】
例えば、Ｃｏ３Ｏ４を１ｍｏｌ％添加したとき、全ての酸素原子が単原子として排出されたと仮定すると、４ｍｏｌ％の酸素原子が排出される。このとき、酸化剤も還元剤も添加しない場合に比べてＳＮＲが向上したとする。ここで、還元剤としてのＳｉＯを１ｍｏｌ％添加した場合、全てのＳｉＯがＳｉＯ２になると仮定すると、単原子の酸素は３ｍｏｌ％に減少する。このとき、Ｃｏ３Ｏ４を１ｍｏｌ％添加した時点、すなわち４ｍｏｌ％の酸素原子を第２磁気記録層１２２ｂへ添加した時点でのＳＮＲの値が、Ｃｏ３Ｏ４の添加量の増大とともにＳＮＲの値が描くピークを過ぎていた場合、ＳｉＯの添加によって磁気記録層１２２への酸素原子の添加量が減少することで、ＳＮＲの値をよりピークに近い値に向上できると考えられる。
【００６４】
上記の説明で挙げた組成やピークの位置等は一例に過ぎず、磁気記録層全体の組成によって適宜変更される。しかし、ここで重要なことは、Ｂ群の酸化剤とＣ群の還元剤とを併用することにより、任意の量の単原子の酸素を膜中に排出できることである。これにより酸素欠損により不足した酸素を適切に過不足なく補うことが可能となり、磁気記録層１２２の本来の機能を十分に発揮させることが可能となる。
【００６５】
図４は本実施形態にかかるＣ群の酸化物としてのＳｉＯを添加した実施例の有効性を説明する図である。図４（ａ）は実施例および比較例の磁気記録層１２２（詳細には第２磁気記録層１２２ｂ）の組成とそのＳＮＲの測定値を示す表、図４（ｂ）は図４（ａ）のＳＮＲの測定値を例示するグラフであって、実施例および比較例を、Ｃｏ３Ｏ４が０ｍｏｌ％の場合の測定値を標準値としてそれぞれ標準化したグラフである。なお、図４（ａ）では、実施例においてＣｏ３Ｏ４が０ｍｏｌ％の場合（ＳＮＲ＝１７．３）は比較例に分類されるが、実施例の標準化にあたってはその値を標準値として利用している。また、図４（ｂ）の横軸は、Ｂ群の酸化物の例として添加したＣｏ３Ｏ４の添加量であり、縦軸はＳＮＲである。
【００６６】
図４（ａ）に示すように、実施例の磁気記録層１２２（第２磁気記録層１２２ｂ）の組成は、（８９−ｘ）（７０Ｃｏ−１３Ｃｒ−１７Ｐｔ）-５（ＳｉＯ２）-５（ＴｉＯ２）-ｘ（Ｃｏ３Ｏ４）−１（ＳｉＯ）とし、Ｃｏ３Ｏ４の添加量（ｘ＝ｍｏ１％）を順次変更して試験を行った。比較例の磁気記録層１２２（第２磁気記録層１２２ｂ）の組成は、（９０−ｘ）（７０Ｃｏ−１３Ｃｒ−１７Ｐｔ）-５（ＳｉＯ２）-５（ＴｉＯ２）-ｘ（Ｃｏ３Ｏ４）とし、実施例と同様にＣｏ３Ｏ４の添加量（ｘ＝ｍｏ１％）を順次変更して試験を行った。なお、第２磁気記録層１２２ｂ以外の膜組成については、実施例および比較例ともに同様の組成とした。
【００６７】
図４（ｂ）においてまず比較例を参照すると、Ｃｏ３Ｏ４を１ｍｏ１％添加することによってＳＮＲが向上している。これは、ＳｉＯ２等の酸化物を含むターゲットを用いて成膜した際に、ＳｉＯ２等よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい（不安定な）Ｃｏ３Ｏ４を添加することで、成膜中にＣｏ３Ｏ４から分離したＯ（酸素原子）が供給され、単原子となったＳｉおよびＣｒを酸化させ、磁性粒子の分離が促進されたためと考えられる。また、添加したＣｏ３Ｏ４から分離したＣｏが磁性粒子内部へ入り、磁気記録層１２２の出力が増加するためと考えられる。
【００６８】
しかし、Ｃｏ３Ｏ４の添加量が２ｍｏｌ％以上になると、ＳＮＲが急激に低下する傾向にある。これは、Ｃｏ３Ｏ４の添加量が２ｍｏｌ％以上になると、Ｃｏ３Ｏ４から分離したＯおよびＣｏの磁性粒子への供給が過剰になり、磁性粒子内部のＣｒが過剰に酸化して磁性粒子同士の相互作用が強くなること、および磁性粒子内部のＣｏの量が過剰になること等によってノイズが増え、ＳＮＲが低下したものと考えられる。そして、Ｃｏ３Ｏ４を３ｍｏｌ％添加させた時点で、ＳＮＲの値が、Ｃｏ３Ｏ４の添加量が０ｍｏｌ％である標準値よりも低下している。
【００６９】
比較例では、Ｃｏ３Ｏ４の添加量は１ｍｏｌ％にＳＮＲのピークを有していることから、真のピークは０〜１ｍｏｌ％に存在すると考えられる。換言すれば、Ｃｏ３Ｏ４を１ｍｏｌ％添加した時点で、その添加量は既に過剰であると考えることができる。
【００７０】
一方、実施例を参照すると、Ｃｏ３Ｏ４を１ｍｏｌ％添加することによって、比較例と同じくＳＮＲが向上している。しかしそれだけではなく、Ｃｏ３Ｏ４を１ｍｏｌ％添加した実施例のＳＮＲの値は、同じくＣｏ３Ｏ４を１ｍｏｌ％添加した比較例の値を超えている。実施例では、Ｃｏ３Ｏ４を３ｍｏｌ％添加させても、そのＳＮＲの値は標準値１７．３ｄＢよりも約０．８ｄＢ高く、その値は１８．１ｄＢと一般に高記録密度化に必要とされるＳＮＲ１８．０ｄＢ以上という条件を満たしている。そして、Ｃｏ３Ｏ４を５ｍｏｌ％添加しても比較例のような急激なＳＮＲの低下は現れなかった。これらは、ＳｉＯがＣｏ３Ｏ４に対する還元剤として機能することで、Ｃｏ３Ｏ４による磁性粒子へのＯの供給が微細に調節され、上述した０〜１ｍｏｌ％に存在すると考えられるＳＮＲの真のピークにより近い値のＳＮＲが発揮された結果であると考えられる。
【００７１】
上記のように、図４からは、酸化剤であるＣｏ３Ｏ４と還元剤であるＳｉＯとを組み合わせて磁気記録層１２２の成膜に用いることにより、酸素原子の供給量の微細な調節が可能となり、より適正な量の酸素原子を供給できるようになったことが分かる。またＳｉＯを添加することによって、Ｃｏ３Ｏ４の添加量の増加によるＳＮＲの急激な低下を防止できるため、磁気記録層１２２の成膜時、ひいては垂直磁気記録媒体１００の生産時の安定性も高まることが予想される。
【００７２】
図５は、本実施形態にかかるＣ群の酸化物としてのＳｉＯを添加した実施例の有効性をさらに説明する図である。図５（ａ）は、実施例の磁気記録層１２２（第２磁気記録層１２２ｂ）の組成とそのＳＮＲの測定値を示す表、図５（ｂ）は図５（ａ）のＳＮＲの測定値を例示するグラフである。図５（ｂ）の横軸は、Ｃ群の酸化物としてのＳｉＯの添加量であり、縦軸はＳＮＲである。なお、図５（ａ）および図５（ｂ）においても、図４と同様に、Ｃｏ３Ｏ４が０ｍｏｌ％の場合（比較例に分類）のＳＮＲの測定値を標準値とし、それぞれのＳＮＲの値を標準化している。
【００７３】
図５（ａ）および図５（ｂ）では、図４においてＣｏ３Ｏ４を３ｍｏｌ％添加させた場合の実施例に対し、ＳｉＯの添加量（ｙ＝ｍｏ１％）を変更することによるＳＮＲの値の推移を示している。図５（ａ）に例示するように、実施例の組成は（８７−ｙ）（７０Ｃｏ−１３Ｃｒ−１７Ｐｔ）-５（ＳｉＯ２）-５（ＴｉＯ２）-３（Ｃｏ３Ｏ４）−ｙ（ＳｉＯ）である。図５（ａ）では、ＳｉＯの添加量（ｙ＝ｍｏ１％）が０ｍｏｌ％の場合を比較例としている。
【００７４】
図５（ｂ）に示すように、ＳｉＯを１ｍｏｌ％添加することによって、実施例のＳＮＲは比較例よりも向上する。そして、ＳｉＯの添加量が２ｍｏｌ％以上になると、ＳＮＲの値は低下する傾向に推移する。そして、ＳｉＯの添加量が３ｍｏｌ％まで増加すると、ＳＮＲの値はＳｉＯの添加量が０ｍｏｌ％の場合とほぼ同じ値にまで低下する。これは、ＳｉＯの添加が過剰量となると、Ｃｏ３Ｏ４による磁性粒子の分離促進作用が失われてしまうためと考えられる。
【００７５】
図５からは、Ｃｏ３Ｏ４を３ｍｏｌ％添加させたターゲットの場合、ＳｉＯの添加量は、少なくとも０ｍｏｌ％〜２ｍｏｌ％の範囲であれば、ＳＮＲを向上させることが可能であることが分かる。
【００７６】
上記説明したように、実施例では、酸化剤としてのＣｏ３Ｏ４を添加するだけでなく、さらに還元剤としてのＳｉＯを含有することで、ＳＮＲを向上させることができた。これは、Ｃｏ３Ｏ４よりもギブスの自由エネルギーΔＧが小さいＳｉＯを含有させることで、Ｃｏ３Ｏ４から生じる余剰のＯを吸着させ、磁性粒子を構成するＣｒの酸化を最低限に留めることにより、ＳＮＲのさらなる向上を図ることができたものと考えることができる。
【００７７】
上記のとおり、磁気記録層を成膜するためのターゲットに、粒界部を主に形成するＡ群の酸化物と、Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物と、Ｂ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが小さいＣ群の酸化物を含ませることにより、磁気記録媒体の結晶配向性を向上させ、ＳＮＲを向上させることができた。ここで、Ｃ群の酸化物は、Ｂ群の酸化物の放出酸素数よりも少ない数の酸素欠損を有することが好ましい。特に、Ｂ群の酸化物から出る酸素の数とＣ群の酸化物が吸着する酸素の数が異なることにより、Ｂ群またはＣ群を単位量（例えばｍｏｌ％）ごとに添加した場合に、最終的な酸素数を微調整することができる。
【００７８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、垂直磁気記録方式のＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などに搭載される垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１００…垂直磁気記録媒体
１１０…ディスク基体
１１２…付着層
１１４…軟磁性層
１１４ａ…第１軟磁性層
１１４ｂ…スペーサ層
１１４ｃ…第２軟磁性層
１１６…前下地層
１１８…下地層
１１８ａ…第１下地層
１１８ｂ…第２下地層
１２０…非磁性グラニュラー層
１２２…磁気記録層
１２２ａ…第１磁気記録層
１２２ｂ…第２磁気記録層
１２４…補助記録層
１２６…保護層
１２８…潤滑層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録方式のＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などに搭載される垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報処理の大容量化に伴い、各種の情報記録技術が開発されている。特に磁気記録技術を用いたＨＤＤの面記録密度は年率１００％程度の割合で増加し続けている。最近では、ＨＤＤ等に用いられる２．５インチ径の磁気記録媒体にして、１枚あたり２００ＧＢを超える情報記録容量が求められるようになってきており、このような要請にこたえるためには１平方インチあたり４００ＧＢを超える情報記録密度を実現することが求められる。
【０００３】
ＨＤＤ等に用いられる磁気記録媒体において高記録密度を達成するために、近年、垂直磁気記録方式が提案されている。垂直磁気記録方式に用いられる垂直磁気記録媒体は、磁気記録層の磁化容易軸が基板面に対して垂直方向に配向するよう調整されている。垂直磁気記録方式は従来の面内記録方式に比べて、超常磁性現象により記録信号の熱的安定性が損なわれ、記録信号が消失してしまう、いわゆる熱揺らぎ現象を抑制することができるので、高記録密度化に対して好適である。
【０００４】
垂直磁気記録方式に用いる磁気記録媒体としては、高い熱安定性と良好な記録特性を示すことから、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２垂直磁気記録媒体（非特許文献１参照）が提案されている。これは磁気記録層において、Ｃｏのｈｃｐ構造（六方最密結晶格子）の結晶が柱状に連続して成長した磁性粒子の間に、ＳｉＯ２が偏析した非磁性の粒界部を形成したグラニュラー構造を構成し、磁性粒子の微細化と保磁力Ｈｃの向上をあわせて図るものである。非磁性の粒界（磁性粒子間の非磁性部分）には酸化物を用いることが知られており、例えばＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５のいずれか１つを用いることが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０２４３４６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】T. Oikawa et. al.、 IEEE Trans. Magn、 vol.38、 1976-1978(2002)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の如く高記録密度化している磁気記録媒体であるが、今後さらなる記録密度の向上が要請されている。高記録密度化のために重要な要素としては、保磁力Ｈｃや逆磁区核形成磁界Ｈｎなどの静磁気特性の向上と、オーバーライト特性（ＯＷ特性）やＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：シグナルノイズ比）、トラック幅の狭小化などの電磁変換特性の向上がある。その中でもＳＮＲの向上は、面積の小さな記録ビットにおいても正確に且つ高速に読み書きするために重要である。
【０００８】
ＳＮＲの向上は、主に磁気記録層の磁化遷移領域ノイズの低減により行われる。ノイズ低減のために有効な要素としては、磁気記録層の結晶配向性の向上、磁性粒子の粒径の微細化、および磁性粒子の孤立化が挙げられる。中でも、磁性粒子の孤立化が促進されると、隣接する磁性粒子との磁気的相互作用が遮断されるため、ノイズを大幅に低減することができ、ＳＮＲを著しく向上させることが可能となる。上述のグラニュラー構造の垂直磁気記録媒体では、酸化物によって粒界を形成することによって磁性粒子を孤立化および微細化し、ＳＮＲを向上させている。
【０００９】
しかし、むやみに磁性粒子の孤立化を促進させることは、磁気記録層の結晶配向性の劣化に繋がるおそれがある。磁気記録層の結晶配向性を劣化させてしまえば、当初の目的であるＳＮＲの向上は成し得ない。このように、磁気記録媒体の更なる高記録密度化の達成には、高い保磁力Ｈｃの確保と、ＳＮＲのさらなる向上を両立可能な新たな手法の確立が課題となっている。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑み、磁気記録層のＳＮＲの向上を図り、更なる高記録密度化を達成し得る垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために発明者らが鋭意検討したところ、磁気記録層の成分分析を行うと、酸化物として含有されているはずの酸素の分量が少ないことに着目した。ここで、酸化物がスパッタリングの際にＳｉやＴｉ等の元素と酸素に分解されているのか、当初からターゲット内で酸素が欠損しているのかは不明である。ともあれ成膜された磁気記録層に酸素が欠損しているとなると、余剰の元素が単体の原子として存在することになる。そして単体で存在する原子は、Ｃｏが結晶化する際に粒界に吐き出されず、磁性粒子の中に取り込まれると考えられる。その結果として磁性粒子の結晶配向性が低下し、ＳＮＲが低下している可能性があると考えた。
【００１２】
そこで、発明者は研究を重ね、欠損した酸素を付加して補うことにより、単体で存在する元素を酸化物にし、予定通り粒界に偏析させることができることを見出した。そして、磁気記録層の成分に酸化剤を混入して垂直磁気記録媒体を作製し、そのＳＮＲの評価を行った。
【００１３】
しかし、上記の手法を用いた垂直磁気記録媒体のＳＮＲは、酸化剤の混入による磁性粒子の結晶配向性の向上に伴って一旦は向上するものの、結晶配向性がある程度に達すると低下し始めることがわかった。したがって、その原因を突き止めるべく、かかる垂直磁気記録媒体を精査した結果、磁性粒子内における酸素量が大幅に変動し過ぎたため、今度は酸素過多の状態となり、結果としてＳＮＲの低下に繋がっているということが考察された。
【００１４】
さらにしかし、酸化剤の混入量の変更のみでは、酸素の付加量の微細な調整が極めて困難であった。そこで、発明者は適正な量の酸素を付加すべく更に検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
【００１５】
すなわち、上記課題を解決するために本発明にかかる垂直磁気記録媒体の代表的な構成は、基体上に少なくとも、柱状に連続して成長した磁性粒子の間に非磁性の粒界部を形成したグラニュラー構造の磁気記録層を備える垂直磁気記録媒体において、磁気記録層の磁性粒子はＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含み、磁気記録層はＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ｂ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが小さい酸化物からなるＣ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物を含むことを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、磁気記録層の粒界部に含有される酸化物（Ａ群）よりも、ギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物（Ｂ群）を含有させて、磁気記録層の成膜を行う。また、Ａ群を酸化するＢ群の酸素量を制御するため還元剤としての酸化物（Ｃ群）を含有させる。したがって、Ａ群の酸化物により磁性粒子の微細化、孤立化、電磁変換特性を向上させることができ、またＡ群の酸化物において酸素欠損が生じても、Ｂ群の酸化物が酸化剤となり補うことができる。さらにギブスの自由エネルギーΔＧが小さい酸化物（Ｃ群）からなる還元剤によって、Ｂ群からＡ群に供給される酸素量を、Ｂ群自体の混入量を変更するよりも微細に調節することができる。これにより、酸化物の元素を磁性粒子から確実に排斥（粒界部に析出）させ、酸化物が磁性粒子の結晶中に残留することによる磁性粒子の結晶配向性の低下を防止することで、磁気記録層のＳＮＲの向上を図り、更なる高記録密度化を達成し得る垂直磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【００１７】
なお、Ｃ群の酸化物は、粒界部に含まれる酸化物から酸素が欠乏した組成であるとよい。これによれば、還元剤を混入して磁気記録層の成膜を行っても、還元剤は磁性粒子の結晶中に取り込まれることなく、粒界部に析出されることになる。したがって、磁性粒子の結晶配向性に影響を与えることなく、酸素を適正に調節することが可能となる。
【００１８】
なお、上記のＡ群とＢ群、Ｂ群とＣ群の関係は、ギブスの自由エネルギーΔＧの関係であり、Ａ群とＣ群の間には大小の制限はない。一方、Ｂ群とＣ群の関係においては、Ｂ群の酸化物とＣ群の酸化物で分子中の酸素数が異なることが好ましい。これにより、Ｂ群またはＣ群を単位量（例えばｍｏｌ％）ごとに添加した場合に、最終的な酸素数を微調整することができる。例えば、Ｂ群がＣｏ３Ｏ４であって酸素数が４であるとき、Ｃ群をＳｉＯとして酸素数が１であれば、Ｃｏ３Ｏ４によって大幅に増加させた酸素の一部を、少しずつＳｉＯによって還元することができる。
【００１９】
Ｃ群の酸化物はＳｉＯ、ＴｉＯ、Ｃｒ２Ｏ２、Ｃｒ３Ｏ３であることよい。この構成によれば、Ｓｉ、Ｔｉ、ＣｒはＡ群に含まれる元素であり、Ａ群の元素は磁気記録層の粒界部に排斥される。これにより、還元剤が磁性粒子に取り込まれることによる磁性粒子の結晶配向性の低下を防ぎ、ＳＮＲを担保したままの還元剤の供給が可能となる。
【００２０】
Ｂ群の酸化物はＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｕＯ、Ａｇ２Ｏ、ＷＯ３を含むとよい。これらの酸化物の元素は、磁性粒子の結晶中に取り込まれたとしても磁性粒子の結晶配向性を低下させることはない。よって、磁気記録層のＳＮＲを担保したままの酸素の供給が可能となる。
【００２１】
磁気記録層はＣｏＣｒＰｔ-ＴｉＯ２-ＳｉＯ２-Ｃｏ３Ｏ４-ＳｉＯで構成されることよい。この構成によれば、磁性粒子であるＣｏＣｒＰｔの微細化および孤立化を、ＳｉＯ２によって促進させることができ、またＴｉＯ２によって電磁変換特性（特にＳＮＲ）を向上させることができる。さらにＣｏ３Ｏ４によって、ＣｏＣｒＰｔの結晶配向性を低下させることなくＳｉＯ２、ＴｉＯ２へ酸素の供給ができ、ＳｉＯがＣｏ３Ｏ４に対する還元剤となることで、磁性粒子の結晶の結合性を担保したまま酸素量の微細な調整が可能となる。これにより、ＳＮＲが向上した垂直磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【００２２】
本発明にかかる垂直磁気記録媒体の製造方法の代表的な構成は、基体上に、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含む金属と、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ｂ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが小さい酸化物からなるＣ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物とを含むターゲットを用いて磁気記録層を成膜することを特徴とする。
【００２３】
上述した垂直磁気記録媒体の技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該垂直磁気記録媒体の製造方法にも適用可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、磁気記録層のＳＮＲの向上を図り、更なる高記録密度化を達成し得る垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態における垂直磁気記録媒体の構成を説明する図である。
【図２】酸化物の自由エネルギーを示すエリンガム図である。
【図３】酸化剤と還元剤を混在させた場合に排出される単元素の酸素の量を説明する図である。
【図４】Ｃ群の酸化物としてのＳｉＯを添加した実施例の有効性を説明する図である。
【図５】Ｃ群の酸化物としてのＳｉＯを添加した実施例の有効性をさらに説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
（実施形態）
【００２７】
［垂直磁気記録媒体］
図１は、本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体１００の構成を説明する図である。図１に示す垂直磁気記録媒体１００は、ディスク基体１１０、付着層１１２、第１軟磁性層１１４ａ、スペーサ層１１４ｂ、第２軟磁性層１１４ｃ、前下地層１１６、第１下地層１１８ａ、第２下地層１１８ｂ、非磁性グラニュラー層１２０、第１磁気記録層１２２ａ、第２磁気記録層１２２ｂ、補助記録層１２４、保護層１２６、潤滑層１２８で構成されている。なお第１軟磁性層１１４ａ、スペーサ層１１４ｂ、第２軟磁性層１１４ｃは、あわせて軟磁性層１１４を構成する。第１下地層１１８ａと第２下地層１１８ｂはあわせて下地層１１８を構成する。第１磁気記録層１２２ａと第２磁気記録層１２２ｂとはあわせて磁気記録層１２２を構成する。
【００２８】
ディスク基体１１０は、アモルファスのアルミノシリケートガラスをダイレクトプレスで円板状に成型したガラスディスクを用いることができる。なおガラスディスクの種類、サイズ、厚さ等は特に制限されない。ガラスディスクの材質としては、例えば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノケイ酸ガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラス、石英ガラス、チェーンシリケートガラス、又は、結晶化ガラス等のガラスセラミックなどが挙げられる。このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施し、化学強化ガラスディスクからなる平滑な非磁性のディスク基体１１０を得ることができる。
【００２９】
ディスク基体１１０上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて付着層１１２から補助記録層１２４まで順次成膜を行い、保護層１２６はＣＶＤ法により成膜することができる。この後、潤滑層１２８をディップコート法により形成することができる。なお、生産性が高いという点で、インライン型成膜方法を用いることも好ましい。以下、各層の構成について説明する。
【００３０】
付着層１１２はディスク基体１１０に接して形成され、この上に成膜される軟磁性層１１４とディスク基体１１０との付着強度を高める機能と、この上に成膜される各層の結晶グレインを微細化及び均一化させる機能を備えている。付着層１１２は、ディスク基体１１０がアモルファスガラスからなる場合、そのアモルファスガラス表面に対応させる為にアモルファス（非晶質）の合金膜とすることが好ましい。
【００３１】
付着層１１２としては、例えばＣｒＴｉ系非晶質層、ＣｏＷ系非晶質層、ＣｒＷ系非晶質層、ＣｒＴａ系非晶質層、ＣｒＮｂ系非晶質層から選択することができる。中でもＣｏＷ系合金膜は、微結晶を含むアモルファス金属膜を形成するので特に好ましい。付着層１１２は単一材料からなる単層でも良いが、複数層を積層して形成してもよい。例えばＣｒＴｉ層の上にＣｏＷ層またはＣｒＷ層を形成してもよい。またこれらの付着層１１２は、二酸化炭素、一酸化炭素、窒素、又は酸素を含む材料によってスパッタを行うか、もしくは表面層をこれらのガスで暴露したものであることが好ましい。
【００３２】
軟磁性層１１４は、垂直磁気記録方式において記録層に垂直方向に磁束を通過させるために、記録時に一時的に磁路を形成する層である。軟磁性層１１４は第１軟磁性層１１４ａと第２軟磁性層１１４ｃの間に非磁性のスペーサ層１１４ｂを介在させることによって、ＡＦＣ（Antiferro-magnetic exchange coupling：反強磁性交換結合）を備えるように構成することができる。これにより軟磁性層１１４の磁化方向を高い精度で磁路（磁気回路）に沿って整列させることができ、磁化方向の垂直成分が極めて少なくなるため、軟磁性層１１４から生じるノイズを低減することができる。第１軟磁性層１１４ａ、第２軟磁性層１１４ｃの組成としては、ＣｏＴａＺｒなどのコバルト系合金、ＣｏＣｒＦｅＢ、ＣｏＦｅＴａＺｒなどのＣｏ−Ｆｅ系合金、［Ｎｉ−Ｆｅ／Ｓｎ］ｎ多層構造のようなＮｉ−Ｆｅ系合金などを用いることができる。
【００３３】
前下地層１１６は非磁性の合金層であり、軟磁性層１１４を防護する作用と、この上に成膜される下地層１１８に含まれる六方最密充填構造（ｈｃｐ構造）の磁化容易軸をディスク垂直方向に配向させる機能を備える。前下地層１１６は面心立方構造（ｆｃｃ構造）の（１１１）面がディスク基体１１０の主表面と平行となっていることが好ましい。また前下地層１１６は、これらの結晶構造とアモルファスとが混在した構成としてもよい。前下地層１１６の材質としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａから選択することができる。さらにこれらの金属を主成分とし、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのいずれか１つ以上の添加元素を含む合金としてもよい。例えばｆｃｃ構造を取る合金としてはＮｉＷ、ＣｕＷ、ＣｕＣｒを好適に選択することができる。
【００３４】
下地層１１８はｈｃｐ構造であって、磁気記録層１２２のＣｏのｈｃｐ構造の結晶をグラニュラー構造として成長させる作用を有している。したがって、下地層１１８の結晶配向性が高いほど、すなわち下地層１１８の結晶の（０００１）面がディスク基体１１０の主表面と平行になっているほど、磁気記録層１２２の配向性を向上させることができる。下地層１１８の材質としてはＲｕが代表的であるが、その他に、ＲｕＣｒ、ＲｕＣｏから選択することができる。Ｒｕはｈｃｐ構造をとり、また結晶の格子間隔がＣｏと近いため、Ｃｏを主成分とする磁気記録層１２２を良好に配向させることができる。
【００３５】
下地層１１８をＲｕとした場合において、スパッタ時のガス圧を変更することによりＲｕからなる２層構造とすることができる。具体的には、下層側の第１下地層１１８ａを形成する際にはＡｒのガス圧を所定圧力、すなわち低圧にし、上層側の第２下地層１１８ｂを形成する際には、下層側の第１下地層１１８ａを形成するときよりもＡｒのガス圧を高くする、すなわち高圧にする。これにより、第１下地層１１８ａによる磁気記録層１２２の結晶配向性の向上、および第２下地層１１８ｂによる磁気記録層１２２の磁性粒子の粒径の微細化が可能となる。
【００３６】
また、ガス圧を高くするとスパッタリングされるプラズマイオンの平均自由行程が短くなるため、成膜速度が遅くなり、皮膜が粗になるため、Ｒｕの結晶粒子の分離微細化を促進することができ、Ｃｏの微細化も可能となる。
【００３７】
さらに、下地層１１８のＲｕに酸素を微少量含有させてもよい。これによりさらにＲｕの結晶粒子の分離微細化を促進することができ、磁気記録層のさらなる孤立化と微細化を図ることができる。なお酸素はリアクティブスパッタによって含有させてもよいが、スパッタリング成膜する際に酸素を含有するターゲットを用いることが好ましい。
【００３８】
非磁性グラニュラー層１２０はグラニュラー構造を有する非磁性の層である。下地層１１８のｈｃｐ結晶構造の上に非磁性のグラニュラー層を形成し、この上に第１磁気記録層１２２ａ（または磁気記録層１２２）のグラニュラー層を成長させることにより、磁性のグラニュラー層を初期成長の段階（立ち上がり）から分離させる作用を有している。これにより、磁気記録層１２２の磁性粒子の孤立化を促進することができる。非磁性グラニュラー層１２０の組成は、Ｃｏ系合金からなる非磁性の結晶粒子の間に、非磁性物質を偏析させて粒界を形成することにより、グラニュラー構造とすることができる。
【００３９】
本実施形態においては、かかる非磁性グラニュラー層１２０にＣｏＣｒ−ＳｉＯ２を用いる。これにより、Ｃｏ系合金（非磁性の結晶粒子）の間にＳｉＯ２（非磁性物質）が偏析して粒界を形成し、非磁性グラニュラー層１２０がグラニュラー構造となる。なお、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ２は一例であり、これに限定されるものではない。他には、ＣｏＣｒＲｕ−ＳｉＯ２を好適に用いることができ、さらにＲｕに代えてＲｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ（銀）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ａｕ（金）も利用することができる。また非磁性物質とは、磁性粒（磁性グレイン）間の交換相互作用が抑制、または、遮断されるように、磁性粒の周囲に粒界部を形成しうる物質であって、コバルト（Ｃｏ）と固溶しない非磁性物質であればよい。例えば酸化珪素（ＳｉＯｘ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）を例示できる。
【００４０】
なお本実施形態では、下地層１８８（第２下地層１８８ｂ）の上に非磁性グラニュラー層１２０を設けているが、これに限定されるものではなく、非磁性グラニュラー層１２０を設けずに垂直磁気記録媒体１００を構成することも可能である。
【００４１】
磁気記録層１２２は、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金から選択される硬磁性体の磁性粒の周囲に非磁性物質を偏析させて粒界を形成した柱状のグラニュラー構造を有している。この磁性粒は、非磁性グラニュラー層１２０を設けることにより、そのグラニュラー構造から継続してエピタキシャル成長することができる。磁気記録層１２２は単層でもよいが、本実施形態では組成および膜厚の異なる第１磁気記録層１２２ａと、第２磁気記録層１２２ｂとから構成されている。第１磁気記録層１２２ａは膜厚は薄いが酸化物を少なめにして磁性粒子を大きくすることにより保磁力Ｈｃを獲得し、主記録層たる第２磁気記録層１２２ｂでは膜厚を厚くして保磁力Ｈｃを確保すると共に、酸化物を多めにして磁性粒子の孤立微細化を図ることによりＳＮＲの向上を図っている。
【００４２】
本実施形態では、第１磁気記録層１２２ａに（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｃｒ２Ｏ５）や（ＣｏＣｒＰｔ）−（Ｃｒ２Ｏ５）−（ＳｉＯ２）を用いることができる。これらの組成であれば、ＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒（グレイン）の周囲に、非磁性物質であるＣｒ２Ｏ５およびＳｉＯ２（酸化物）が偏析して粒界を形成するため、磁性粒が柱状に成長したグラニュラー構造を形成させることができる。この磁性粒は、非磁性グラニュラー層のグラニュラー構造から継続してエピタキシャル成長している。第１磁気記録層１２２ａの非磁性領域を形成するための非磁性物質としては、例えば酸化珪素（ＳｉＯｘ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＸＯＹ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）等の酸化物を例示できる。なお、ＢＮ等の窒化物、Ｂ４Ｃ３等の炭化物も好適に用いることができる。
【００４３】
また、第２磁気記録層１２２ｂには非磁性物質として、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧ（以下、単に「△Ｇ」として記載）が大きい酸化物であるＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｕＯ、Ａｇ２Ｏ、ＷＯ３等からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物とを含む。具体例としては、（ＣｏＣｒＰｔ）-（ＴｉＯ２）-（ＳｉＯ２）-（Ｃｏ３Ｏ４）を用いることができる。第２磁気記録層１２２ｂにおいても、ＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒（グレイン）の周囲に、非磁性物質であるＴｉＯ２およびＳｉＯ２（複合酸化物）が偏析して粒界を形成するため、磁性粒が柱状に成長したグラニュラー構造を形成することができる。またＢ群の酸化物であるＣｏ３Ｏ４はＣｏとＯに分離し、Ｃｏは磁性粒子に入り込み（磁性粒子から排出されず）、ＯはＡ群の酸化物であるＳｉＯ２、ＴｉＯ２の酸素欠損を補填する。
【００４４】
またさらに、第２磁気記録層１２２ｂには、上記のＢ群の酸化物を還元するＣ群の酸化物（還元剤）が含まれる。還元剤を構成するＣ群の酸化物としては、酸素に対するΔＧがＢ群の酸化物以下である元素、例えば、ＳｉＯ、ＴｉＯ、Ｃｒ２Ｏ２、Ｃｒ３Ｏ３等の、粒界部に含まれる酸化物から酸素が欠乏した組成の元素を用いることができる。すなわち、第２磁気記録層１２２ｂは、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含む金属と、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ｂ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが小さい酸化物からなるＣ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物とを含むターゲットを用いて磁気記録層を成膜する。
【００４５】
これにより、還元剤が酸素を得たときに粒界に存在する酸化物と同一の組成となり、磁気記録層としての所望の機能を損なうことがない。還元剤はＢ群の酸化物から分離したＯと結合（還元）し、Ｂ群からＡ群に供給される酸素量をＢ群自体の混入量を変更するよりも微細に調節することができる。また還元剤は、粒界部を形成する元素を用いているため、Ｏと結合した還元剤は磁性粒子から排出され、酸化物が磁性粒子の結晶中に残留することによる磁性粒子の結晶配向性の低下を防止できる。
【００４６】
図２は酸化物の自由エネルギーを示すエリンガム図である。図２に示すように、磁気記録層の粒界を構成するために有益な酸化物（Ａ群）であるＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３よりも、Ｂ群の酸化物（酸化剤）はΔＧが大きい必要がある。さらに、Ｂ群の酸化物の元素は単体の原子として排出され、磁性粒子の中に取り込まれる可能性がある。このためＢ群の酸化物は、酸化物として磁気記録層の特性を向上する必要はないが、単体の元素が磁性粒子の中に取り込まれても結晶配向性が低下しないものを選択する必要がある。そして種々の酸化物を検討した結果、Ｂ群の酸化物の元素をＣｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗのいずれかとすることができることがわかった。
【００４７】
なお、Ｂ群の酸化物としてはＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｕＯ、Ａｇ２Ｏ、ＷＯ３から選択することができるが、１つとは限らず、複数の酸化物を選択することができる。Ａ群の酸化物は、第１磁気記録層１２２ａの酸化物と同様に、例えば酸化珪素（ＳｉＯｘ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒxＯy）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）等の酸化物を例示できる。中でもＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３を含んでいることが好ましい。
【００４８】
また、Ｃ群の還元剤は、Ｂ群よりもΔＧが小さい必要がある。Ｂ群のＡ群に対する酸化剤としての機能を確保する必要があるからである。また、酸素と結合したＣ群の還元剤が、磁性粒子の結晶配向性に影響することがないようにその材料を選択する必要がある。この踏まえて検討した結果、Ｃ群の還元剤をＳｉＯ、ＴｉＯ、Ｃｒ２Ｏ２、Ｃｒ３Ｏ３からなる酸化物から選択できるということが判明した。このＳｉ、Ｔｉ、ＣｒはＡ群に含まれる元素であり、Ａ群の元素は磁気記録層の粒界部に排斥される。このため、還元剤が磁性粒子に取り込まれることによる磁性粒子の結晶配向性の低下を防ぎ、ＳＮＲを担保したままの還元剤の供給が可能となる。
【００４９】
また、酸化剤としてのＢ群の酸化物の酸素数（例えばＣｏ３Ｏ４の場合、酸素数は４）よりも、Ｃ群の還元剤において欠乏した酸素数（例えばＳｉＯがＳｉＯ２に対して欠乏する酸素数は１）の方が、少ないことが望ましい。これにより、最終的に分離する酸素の量をより適切に調節することが可能となる。
【００５０】
図３は酸化剤と還元剤を混在させた場合に排出される単元素の酸素の量を説明する図である。例えば還元剤（Ｂ群の酸化物）がＣｏ３Ｏ４であり、還元剤がＳｉＯであるとする。この場合、Ｃｏ３Ｏ４を１ｍｏｌ％添加させ、仮に全ての酸素が分離したとすると、４ｍｏｌ％の単原子の酸素が排出される。これに対し還元剤としてのＳｉＯの添加量を０ｍｏｌ％から１ｍｏｌ％ずつ増やしていくと、ＳｉＯが酸素を取り込んでＳｉＯ２になるために、排出される単原子の酸素の量が１ｍｏｌ％ずつ減っていくことがわかる。実際には完全に分離・結合するわけではないので数値は例示に過ぎないが、多すぎる単原子の酸素を取り込むことができることに変わりはない。
【００５１】
なお、本実施形態では、第１磁気記録層１２２ａにおいて１種類の酸化物、第２磁気記録層１２２ｂにおいてＡ群、Ｂ群の酸化物および還元剤を用いているが、これに限定されるものではなく、第１磁気記録層１２２ａまたは第２磁気記録層１２２ｂのいずれかまたは両方においてＡ群、Ｂ群の酸化物および還元剤を用いることも可能である。したがって、本実施形態とは異なり、磁気記録層１２２が１層のみで構成される場合、かかる磁気記録層１２２はＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ２−ＳｉＯ２-Ｃｏ３Ｏ４-ＳｉＯからなることが好ましい。
【００５２】
補助記録層１２４は基体主表面の面内方向に磁気的にほぼ連続した磁性層である。補助記録層１２４は磁気記録層１２２に対して磁気的相互作用を有するように、隣接または近接している必要がある。補助記録層１２４の材質としては、例えばＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、またはこれらに微少量の酸化物を含有させて構成することができる。補助記録層１２４は逆磁区核形成磁界Ｈｎの調整、保磁力Ｈｃの調整を行い、これにより耐熱揺らぎ特性、ＯＷ特性、およびＳＮＲの改善を図ることを目的としている。この目的を達成するために、補助記録層は垂直磁気異方性Ｋｕおよび飽和磁化Ｍｓが高いことが望ましい。なお本実施形態において補助記録層１２４は磁気記録層１２２の上方に設けているが、下方に設けてもよい。
【００５３】
なお、「磁気的に連続している」とは磁性が連続していることを意味している。「ほぼ連続している」とは、補助記録層１２４全体で観察すれば一つの磁石ではなく、結晶粒子の粒界などによって磁性が不連続となっていてもよいことを意味している。粒界は結晶の不連続のみではなく、Ｃｒが偏析していてもよく、さらに微少量の酸化物を含有させて偏析させても良い。ただし補助記録層１２４に酸化物を含有する粒界を形成した場合であっても、磁気記録層１２２の粒界よりも面積が小さい（酸化物の含有量が少ない）ことが好ましい。補助記録層１２４の機能と作用については必ずしも明確ではないが、磁気記録層１２２のグラニュラー磁性粒と磁気的相互作用を有する（交換結合を行う）ことによってＨｎおよびＨｃを調整することができ、耐熱揺らぎ特性およびＳＮＲを向上させていると考えられる。またグラニュラー磁性粒と接続する結晶粒子（磁気的相互作用を有する結晶粒子）がグラニュラー磁性粒の断面よりも広面積となるため磁気ヘッドから多くの磁束を受けて磁化反転しやすくなり、全体のＯＷ特性を向上させるものと考えられる。
【００５４】
保護層１２６は、真空を保ったままカーボンをＣＶＤ法により成膜して形成することができる。保護層１２６は、磁気ヘッドの衝撃から垂直磁気記録媒体１００を防護するための層である。一般にＣＶＤ法によって成膜されたカーボンはスパッタ法によって成膜したものと比べて膜硬度が向上するので、磁気ヘッドからの衝撃に対してより有効に垂直磁気記録媒体１００を防護することができる。
【００５５】
潤滑層１２８は、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）をディップコート法により成膜することができる。ＰＦＰＥは長い鎖状の分子構造を有し、保護層１２６表面のＮ原子と高い親和性をもって結合する。この潤滑層１２８の作用により、垂直磁気記録媒体１００の表面に磁気ヘッドが接触しても、保護層１２６の損傷や欠損を防止することができる。
【００５６】
以上の製造工程により、垂直磁気記録媒体１００を得ることができた。次に、本発明の特徴である磁気記録層１２２についてさらに詳述する。
【００５７】
上記のように、磁気記録層１２２（第２磁気記録層１２２ｂ）は、Ｃｏ系合金と、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ａ群よりもΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物と、Ｂ群の酸化物を還元する還元剤とを含んで構成されている。
【００５８】
換言すれば、磁気記録層１２２の粒界部に含有される酸化物（Ａ群）よりも、ギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物（Ｂ群）と、ΔＧがＢ群より小さい還元剤を含有させて、磁気記録層１２２の成膜を行う。ΔＧが大きいほど元素と酸素が分離しやすく、ΔＧが小さいと安定な酸化物になりやすいことを意味している。このため、Ａ群とＢ群と還元剤を混在させてスパッタリングを行うと、Ａ群の酸化物はＢ群の酸化物よりも酸化されやすいため、Ｂ群の酸化物は還元され、Ａ群の酸化物が酸化される。つまり、Ｂ群の酸化物から分離した酸素が、Ａ群の酸化物の元素と結合して酸化物を構成する。また、そのときの余剰した酸素は還元剤と結合する。すなわちＢ群の酸化物の元素はＡ群の酸化物の元素に対して酸素を供給する担体として、還元剤の元素は余剰な酸素を回収する担体として機能する。これによりＡ群の酸化物において酸素欠損が生じていても、Ｂ群の酸化物から分離した酸素によって補われて酸化物となり、Ａ群の酸化物は粒界に偏析して析出し、余剰な酸素は、還元剤と結合することで、磁性粒子の結晶中に残留することなく粒界部に析出される。したがって、Ａ群の酸化物を用いて磁性粒子の孤立化や微細化などの効果を得ると共に、Ａ群の酸化物の元素を磁性粒子から確実に排斥する（粒界に析出させる）ことによって結晶配向性の低下を防止し、ＳＮＲの向上を図ることができる。なお、還元剤は、Ｂ群より供給される酸素の量を調節するという役割のため、当該還元剤とＡ群との△Ｇの大小関係は不問である。
【００５９】
一方、Ｂ群の酸化物においては、より大きな酸素欠損が生じることになり、Ｂ群の酸化物の元素が単体の原子として排出される。このＢ群の酸化物の元素は磁性粒子の中に取り込まれる可能性があるが、Ｂ群の酸化物の元素をＣｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗのいずれかとすることにより、磁性粒子の中に取り込まれても結晶配向性が低下することはない。
【００６０】
また、余剰な酸素と結合する還元剤は、粒界部に含まれる酸化物から酸素が欠乏した組成、例えばＳｉＯ、ＴｉＯ、Ｃｒ２Ｏ２、Ｃｒ３Ｏ３からなるＣ群の酸化物から選択されているため、粒界部に排斥される。このため、還元剤が磁性粒子に取り込まれることによる磁性粒子の結晶配向性の低下を防ぎ、ＳＮＲを担保したままの還元剤の供給が可能となる。
【００６１】
（実施例）
ディスク基体１１０上に、真空引きを行った成膜装置を用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にてＡｒ雰囲気中で、付着層１１２から補助記録層１２４まで順次成膜を行った。なお、スパッタリング成膜時の圧力については、断りのない場合は０．６Ｐａ、磁気記録層１２２の成膜時は３Ｐａとした。付着層１１２は、Ｃｒ−５０Ｔｉ（１０ｎｍ）とした。軟磁性層１１４は、第１軟磁性層１１４ａ、第２軟磁性層１１４ｃの組成は９２（６０Ｃｏ−４０Ｆｅ）−５Ｚｒ−３Ｔａ（それぞれ２０ｎｍ）とし、スペーサ層１１４ｂの組成はＲｕ（０．７ｎｍ）とした。前下地層１１６の組成はｆｃｃ構造の９３Ｎｉ−７Ｗ合金（８ｎｍ）とした。第１下地層１１８ａは所定圧力（低圧：例えば０．６〜０．７Ｐａ）のＡｒ雰囲気下でＲｕ膜を１０ｎｍ成膜した。第２下地層１１８ｂは、酸素が含まれているターゲットを用いて所定圧力より高い圧力（高圧：例えば４．５〜７Ｐａ）のＡｒ雰囲気下で、Ｒｕ膜を１０ｎｍ成膜した。非磁性グラニュラー層１２０の組成は非磁性の８８（Ｃｏ−５０Ｃｒ）−１２（ＳｉＯ２）とした。第１磁気記録層１２２ａは粒界部に酸化物の例としてＣｒ２Ｏ３を含有し、９５（７０Ｃｏ−１２Ｃｒ−１８Ｐｔ−）−５（Ｃｒ２Ｏ３）を２ｎｍ形成した。第２磁気記録層１２２ｂは、粒界部にＡ群からなる酸化物とＢ群からなる酸化物とＣ群からなる酸化物（還元剤）を含有させ、その組成および有無を下記のように様々に変えて実施例と比較例を作成した。補助記録層１２４の組成は６２Ｃｏ−１８Ｃｒ−１５Ｐｔ−５Ｂ（５．５ｎｍ）とした。保護層１２６はＣＶＤ法によりＣ２Ｈ４およびＣＮを用いて４ｎｍ成膜し、潤滑層１２８はディップコート法によりＰＦＰＥを用いて１ｎｍ形成した。
【００６２】
以下に、本実施形態にかかるＣ群からなる酸化物（還元剤）を添加した実施例の有効性を検討する。上述したように、本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体では、磁気記録層１２２（詳細には第２磁気記録素１２２ｂ）に酸化剤であるＢ群の酸化物と、還元剤であるＣ群の酸化物とを含有させている。例えば、酸化剤であるＢ群の酸化物としてはＣｏ３Ｏ４を用い、還元剤であるＣ群の酸化物としてはＳｉＯを用いることができる。
【００６３】
例えば、Ｃｏ３Ｏ４を１ｍｏｌ％添加したとき、全ての酸素原子が単原子として排出されたと仮定すると、４ｍｏｌ％の酸素原子が排出される。このとき、酸化剤も還元剤も添加しない場合に比べてＳＮＲが向上したとする。ここで、還元剤としてのＳｉＯを１ｍｏｌ％添加した場合、全てのＳｉＯがＳｉＯ２になると仮定すると、単原子の酸素は３ｍｏｌ％に減少する。このとき、Ｃｏ３Ｏ４を１ｍｏｌ％添加した時点、すなわち４ｍｏｌ％の酸素原子を第２磁気記録層１２２ｂへ添加した時点でのＳＮＲの値が、Ｃｏ３Ｏ４の添加量の増大とともにＳＮＲの値が描くピークを過ぎていた場合、ＳｉＯの添加によって磁気記録層１２２への酸素原子の添加量が減少することで、ＳＮＲの値をよりピークに近い値に向上できると考えられる。
【００６４】
上記の説明で挙げた組成やピークの位置等は一例に過ぎず、磁気記録層全体の組成によって適宜変更される。しかし、ここで重要なことは、Ｂ群の酸化剤とＣ群の還元剤とを併用することにより、任意の量の単原子の酸素を膜中に排出できることである。これにより酸素欠損により不足した酸素を適切に過不足なく補うことが可能となり、磁気記録層１２２の本来の機能を十分に発揮させることが可能となる。
【００６５】
図４は本実施形態にかかるＣ群の酸化物としてのＳｉＯを添加した実施例の有効性を説明する図である。図４（ａ）は実施例および比較例の磁気記録層１２２（詳細には第２磁気記録層１２２ｂ）の組成とそのＳＮＲの測定値を示す表、図４（ｂ）は図４（ａ）のＳＮＲの測定値を例示するグラフであって、実施例および比較例を、Ｃｏ３Ｏ４が０ｍｏｌ％の場合の測定値を標準値としてそれぞれ標準化したグラフである。なお、図４（ａ）では、実施例においてＣｏ３Ｏ４が０ｍｏｌ％の場合（ＳＮＲ＝１７．３）は比較例に分類されるが、実施例の標準化にあたってはその値を標準値として利用している。また、図４（ｂ）の横軸は、Ｂ群の酸化物の例として添加したＣｏ３Ｏ４の添加量であり、縦軸はＳＮＲである。
【００６６】
図４（ａ）に示すように、実施例の磁気記録層１２２（第２磁気記録層１２２ｂ）の組成は、（８９−ｘ）（７０Ｃｏ−１３Ｃｒ−１７Ｐｔ）-５（ＳｉＯ２）-５（ＴｉＯ２）-ｘ（Ｃｏ３Ｏ４）−１（ＳｉＯ）とし、Ｃｏ３Ｏ４の添加量（ｘ＝ｍｏ１％）を順次変更して試験を行った。比較例の磁気記録層１２２（第２磁気記録層１２２ｂ）の組成は、（９０−ｘ）（７０Ｃｏ−１３Ｃｒ−１７Ｐｔ）-５（ＳｉＯ２）-５（ＴｉＯ２）-ｘ（Ｃｏ３Ｏ４）とし、実施例と同様にＣｏ３Ｏ４の添加量（ｘ＝ｍｏ１％）を順次変更して試験を行った。なお、第２磁気記録層１２２ｂ以外の膜組成については、実施例および比較例ともに同様の組成とした。
【００６７】
図４（ｂ）においてまず比較例を参照すると、Ｃｏ３Ｏ４を１ｍｏ１％添加することによってＳＮＲが向上している。これは、ＳｉＯ２等の酸化物を含むターゲットを用いて成膜した際に、ＳｉＯ２等よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい（不安定な）Ｃｏ３Ｏ４を添加することで、成膜中にＣｏ３Ｏ４から分離したＯ（酸素原子）が供給され、単原子となったＳｉおよびＣｒを酸化させ、磁性粒子の分離が促進されたためと考えられる。また、添加したＣｏ３Ｏ４から分離したＣｏが磁性粒子内部へ入り、磁気記録層１２２の出力が増加するためと考えられる。
【００６８】
しかし、Ｃｏ３Ｏ４の添加量が２ｍｏｌ％以上になると、ＳＮＲが急激に低下する傾向にある。これは、Ｃｏ３Ｏ４の添加量が２ｍｏｌ％以上になると、Ｃｏ３Ｏ４から分離したＯおよびＣｏの磁性粒子への供給が過剰になり、磁性粒子内部のＣｒが過剰に酸化して磁性粒子同士の相互作用が強くなること、および磁性粒子内部のＣｏの量が過剰になること等によってノイズが増え、ＳＮＲが低下したものと考えられる。そして、Ｃｏ３Ｏ４を３ｍｏｌ％添加させた時点で、ＳＮＲの値が、Ｃｏ３Ｏ４の添加量が０ｍｏｌ％である標準値よりも低下している。
【００６９】
比較例では、Ｃｏ３Ｏ４の添加量は１ｍｏｌ％にＳＮＲのピークを有していることから、真のピークは０〜１ｍｏｌ％に存在すると考えられる。換言すれば、Ｃｏ３Ｏ４を１ｍｏｌ％添加した時点で、その添加量は既に過剰であると考えることができる。
【００７０】
一方、実施例を参照すると、Ｃｏ３Ｏ４を１ｍｏｌ％添加することによって、比較例と同じくＳＮＲが向上している。しかしそれだけではなく、Ｃｏ３Ｏ４を１ｍｏｌ％添加した実施例のＳＮＲの値は、同じくＣｏ３Ｏ４を１ｍｏｌ％添加した比較例の値を超えている。実施例では、Ｃｏ３Ｏ４を３ｍｏｌ％添加させても、そのＳＮＲの値は標準値１７．３ｄＢよりも約０．８ｄＢ高く、その値は１８．１ｄＢと一般に高記録密度化に必要とされるＳＮＲ１８．０ｄＢ以上という条件を満たしている。そして、Ｃｏ３Ｏ４を５ｍｏｌ％添加しても比較例のような急激なＳＮＲの低下は現れなかった。これらは、ＳｉＯがＣｏ３Ｏ４に対する還元剤として機能することで、Ｃｏ３Ｏ４による磁性粒子へのＯの供給が微細に調節され、上述した０〜１ｍｏｌ％に存在すると考えられるＳＮＲの真のピークにより近い値のＳＮＲが発揮された結果であると考えられる。
【００７１】
上記のように、図４からは、酸化剤であるＣｏ３Ｏ４と還元剤であるＳｉＯとを組み合わせて磁気記録層１２２の成膜に用いることにより、酸素原子の供給量の微細な調節が可能となり、より適正な量の酸素原子を供給できるようになったことが分かる。またＳｉＯを添加することによって、Ｃｏ３Ｏ４の添加量の増加によるＳＮＲの急激な低下を防止できるため、磁気記録層１２２の成膜時、ひいては垂直磁気記録媒体１００の生産時の安定性も高まることが予想される。
【００７２】
図５は、本実施形態にかかるＣ群の酸化物としてのＳｉＯを添加した実施例の有効性をさらに説明する図である。図５（ａ）は、実施例の磁気記録層１２２（第２磁気記録層１２２ｂ）の組成とそのＳＮＲの測定値を示す表、図５（ｂ）は図５（ａ）のＳＮＲの測定値を例示するグラフである。図５（ｂ）の横軸は、Ｃ群の酸化物としてのＳｉＯの添加量であり、縦軸はＳＮＲである。なお、図５（ａ）および図５（ｂ）においても、図４と同様に、Ｃｏ３Ｏ４が０ｍｏｌ％の場合（比較例に分類）のＳＮＲの測定値を標準値とし、それぞれのＳＮＲの値を標準化している。
【００７３】
図５（ａ）および図５（ｂ）では、図４においてＣｏ３Ｏ４を３ｍｏｌ％添加させた場合の実施例に対し、ＳｉＯの添加量（ｙ＝ｍｏ１％）を変更することによるＳＮＲの値の推移を示している。図５（ａ）に例示するように、実施例の組成は（８７−ｙ）（７０Ｃｏ−１３Ｃｒ−１７Ｐｔ）-５（ＳｉＯ２）-５（ＴｉＯ２）-３（Ｃｏ３Ｏ４）−ｙ（ＳｉＯ）である。図５（ａ）では、ＳｉＯの添加量（ｙ＝ｍｏ１％）が０ｍｏｌ％の場合を比較例としている。
【００７４】
図５（ｂ）に示すように、ＳｉＯを１ｍｏｌ％添加することによって、実施例のＳＮＲは比較例よりも向上する。そして、ＳｉＯの添加量が２ｍｏｌ％以上になると、ＳＮＲの値は低下する傾向に推移する。そして、ＳｉＯの添加量が３ｍｏｌ％まで増加すると、ＳＮＲの値はＳｉＯの添加量が０ｍｏｌ％の場合とほぼ同じ値にまで低下する。これは、ＳｉＯの添加が過剰量となると、Ｃｏ３Ｏ４による磁性粒子の分離促進作用が失われてしまうためと考えられる。
【００７５】
図５からは、Ｃｏ３Ｏ４を３ｍｏｌ％添加させたターゲットの場合、ＳｉＯの添加量は、少なくとも０ｍｏｌ％〜２ｍｏｌ％の範囲であれば、ＳＮＲを向上させることが可能であることが分かる。
【００７６】
上記説明したように、実施例では、酸化剤としてのＣｏ３Ｏ４を添加するだけでなく、さらに還元剤としてのＳｉＯを含有することで、ＳＮＲを向上させることができた。これは、Ｃｏ３Ｏ４よりもギブスの自由エネルギーΔＧが小さいＳｉＯを含有させることで、Ｃｏ３Ｏ４から生じる余剰のＯを吸着させ、磁性粒子を構成するＣｒの酸化を最低限に留めることにより、ＳＮＲのさらなる向上を図ることができたものと考えることができる。
【００７７】
上記のとおり、磁気記録層を成膜するためのターゲットに、粒界部を主に形成するＡ群の酸化物と、Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物と、Ｂ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが小さいＣ群の酸化物を含ませることにより、磁気記録媒体の結晶配向性を向上させ、ＳＮＲを向上させることができた。ここで、Ｃ群の酸化物は、Ｂ群の酸化物の放出酸素数よりも少ない数の酸素欠損を有することが好ましい。特に、Ｂ群の酸化物から出る酸素の数とＣ群の酸化物が吸着する酸素の数が異なることにより、Ｂ群またはＣ群を単位量（例えばｍｏｌ％）ごとに添加した場合に、最終的な酸素数を微調整することができる。
【００７８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、垂直磁気記録方式のＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などに搭載される垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１００…垂直磁気記録媒体
１１０…ディスク基体
１１２…付着層
１１４…軟磁性層
１１４ａ…第１軟磁性層
１１４ｂ…スペーサ層
１１４ｃ…第２軟磁性層
１１６…前下地層
１１８…下地層
１１８ａ…第１下地層
１１８ｂ…第２下地層
１２０…非磁性グラニュラー層
１２２…磁気記録層
１２２ａ…第１磁気記録層
１２２ｂ…第２磁気記録層
１２４…補助記録層
１２６…保護層
１２８…潤滑層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に少なくとも、柱状に連続して成長した磁性粒子の間に非磁性の粒界部を形成したグラニュラー構造の磁気記録層を備える垂直磁気記録媒体において、
前記磁性粒子はＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含み、
前記磁気記録層は、
ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、
前記Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物と、
前記Ｂ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが小さい酸化物からなるＣ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記Ｃ群の酸化物はＳｉＯ、ＴｉＯ、Ｃｒ２Ｏ２、Ｃｒ３Ｏ３からなる群から選択される少なくとも１つの化合物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。
【請求項３】
前記Ｂ群の酸化物はＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｕＯ、Ａｇ２Ｏ、ＷＯ３からなる群から選択される少なくとも１つの化合物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。
【請求項４】
前記磁気記録層はＣｏＣｒＰｔ-ＴｉＯ２-ＳｉＯ２-Ｃｏ３Ｏ４-ＳｉＯで構成され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。
【請求項５】
基体上に、
Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含む金属と、
ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、
前記Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物と、
前記Ｂ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが小さい酸化物からなるＣ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物とを含むターゲットを用いて磁気記録層を成膜することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１】
基体上に少なくとも、柱状に連続して成長した磁性粒子の間に非磁性の粒界部を形成したグラニュラー構造の磁気記録層を備える垂直磁気記録媒体において、
前記磁性粒子はＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含み、
前記磁気記録層は、
ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、
前記Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物と、
前記Ｂ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが小さい酸化物からなるＣ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記Ｃ群の酸化物はＳｉＯ、ＴｉＯ、Ｃｒ２Ｏ２、Ｃｒ３Ｏ３からなる群から選択される少なくとも１つの化合物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。
【請求項３】
前記Ｂ群の酸化物はＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｕＯ、Ａｇ２Ｏ、ＷＯ３からなる群から選択される少なくとも１つの化合物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。
【請求項４】
前記磁気記録層はＣｏＣｒＰｔ-ＴｉＯ２-ＳｉＯ２-Ｃｏ３Ｏ４-ＳｉＯで構成され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。
【請求項５】
基体上に、
Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含む金属と、
ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３からなるＡ群から選択される少なくとも１つの酸化物と、
前記Ａ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが大きい酸化物からなるＢ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物と、
前記Ｂ群よりもギブスの自由エネルギーΔＧが小さい酸化物からなるＣ群の酸化物から選択される少なくとも１つの酸化物とを含むターゲットを用いて磁気記録層を成膜することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２５７５６８（Ｐ２０１０−２５７５６８Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８２３８４（Ｐ２０１０−８２３８４）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（５１０２１０９１１）ダブリュディ・メディア・シンガポール・プライベートリミテッド (53)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（５１０２１０９１１）ダブリュディ・メディア・シンガポール・プライベートリミテッド (53)
【Ｆターム（参考）】
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