JP2010086587A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】軟磁性層を構成する元素を工夫することで、軟磁性層のＨｅｘを増大させることができ、これによりＳＮＲを向上させることが可能となる。
【解決手段】 本発明の垂直磁気記録媒体１００は、ディスク基体１１０上に少なくとも第１軟磁性層１１４ａと、非磁性のスペーサ層１１４ｂと、第２軟磁性層１１４ｃと、磁気記録層１２２とをこの順に備え、第１軟磁性層１１４ａ及び第２軟磁性層１１４ｃが反強磁性交換結合を構成する垂直磁気記録媒体１００であって、第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃには希土類金属が含まれていることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、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に関する。

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インチ径磁気ディスク（磁気記録媒体）にして、１枚あたり２５０ＧＢ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４００ＧＢｉｔを超える情報記録密度を実現することが求められる。

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、垂直磁気記録方式の磁気記録媒体（垂直磁気記録媒体）が提案されている。従来の面内磁気記録方式は磁気記録層の磁化容易軸が基体面の平面方向に配向されていたが、垂直磁気記録方式は磁化容易軸が基体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面内磁気記録方式に比べて磁性粒が微細化するほど反磁界（Ｈｄ）が小さくなって保磁力Ｈｃが向上し、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。

上記垂直磁気記録方式においては、単磁極型垂直ヘッドが用いられ磁気記録層に対して垂直方向の磁界を生じさせている。しかし、単に単磁極型垂直ヘッドを用いるのみでは、単磁極端部を出た磁束が直ぐに反対側のリターン磁極に戻ろうとするため十分な強度の磁界を磁気記録層に印加することができない。そこで、垂直磁気記録媒体の磁気記録層の下に軟磁性層を設け、軟磁性層に磁路を形成することで磁気記録層に垂直方向の強い磁界を印加している。すなわち軟磁性層は、書き込むときの磁場によって磁化方向が整列し、動的に磁路を形成する層である。

軟磁性層は書き込む際に利用される層であり、書き込む際の磁場に沿って磁化方向が整列する。しかし読み出す際には軟磁性層に磁化方向を整列させる磁場は書き込み時ほど強くはかからないので、原則として磁化方向は不規則な方向に散乱している。この不規則な方向は３次元方向であり、軟磁性層の磁化方向に垂直成分が含まれていると、磁気ヘッドで読み出す際に磁気記録層の信号と共にノイズとして拾ってしまうおそれがある。

そこで軟磁性層については、２層に分割し、間に非磁性のスペーサ層を介在させたＡＦＣ（Antiferro-magnetic exchange coupling：反強磁性交換結合）構造が提案され、実施されている。ＡＦＣ構造においては、下層と上層で磁化方向が逆転し、相互に引き合うことで結合して固定される（交換結合）。したがって磁場がかかっていないときの各軟磁性層の磁化方向は互いに反平行（平行かつ互いに逆向き）となり、すなわち基体主表面と平行になる。これにより、磁化の垂直成分が極めて少なくなることで軟磁性層から生じるノイズを低減することができる。

ＡＦＣ構造における交換結合の強さは、交換結合磁界Ｈｅｘで表される。Ｈｅｘが強いほど軟磁性層の磁化方向は外部磁場の影響を受けにくくなり、漏れ磁場による磁路形成を防止できるため、ＳＮＲ（Signal-Noise Ratio：シグナルノイズ比）を向上させることができる。

また、本来軟磁性層は、保磁力（Ｈｃ）が弱いこと、アモルファスであることなどから、磁区が形成されることについては議論されていなかった。しかしその後の研究によって、ＡＦＣ媒体以前の単層の軟磁性層には磁区が形成されており、ＡＦＣ媒体においては磁区が形成されなくなっていることが判明した。

磁区とは磁化方向が同じ方向を向いている領域であって、磁区（ドメイン）が形成されると磁区間の境界には磁壁（ドメインウォール）が形成される。磁壁は磁化方向が反転しているため、磁気ヘッドが磁壁を通過する際には突発的に信号レベルが押し上げられ、スパイクノイズとして検出される。

しかし、ＡＦＣを形成することにより２層の軟磁性層がそれぞれ単磁区化し、磁壁の発生を防ぐことが可能となっていることから、スパイクノイズを低減することができる。すなわちＡＦＣ媒体は、磁化方向の垂直成分をなくすだけでなく、スパイクノイズの防止にも寄与していたことがわかった（例えば、特許文献１）。
特開２００３−４５０１５号公報

上述したように、ＡＦＣを構成する媒体においては、交換結合磁界（Ｈｅｘ）が大きいほど軟磁性層の磁化安定性が増し、軟磁性層起因のノイズを抑制することができる。したがって、ＳＮＲを向上させるためには軟磁性層のＨｅｘの増大が不可欠であるが、現在主流となっている軟磁性層のＡＦＣ構造において、Ｈｅｘの大きさは必ずしも十分ではない。

そこで本発明は、軟磁性層を構成する元素を工夫することで、軟磁性層のＨｅｘを増大させることができ、これによりＳＮＲを向上させることが可能な垂直磁気記録媒介を提供することを目的としている。

発明者らが鋭意検討したところ、軟磁性層の異方性磁界（以下、Ｈｋと称する）を高めれば、Ｈｅｘが増加することを見出した。Ｈｅｘと、Ｈｋと比例関係にある異方性定数Ｋｕとは、以下に示す式１の関係を満たす。式１において、Ｍｓは飽和磁化、ｄｓｍは軟磁性層の膜厚、Ｋｕは異方性定数、Ｊ_１は双線交換結合定数、Ｊ_２は双二次曲線交換結合定数である。

ここでＨｋとは磁性体の磁気異方性の指標の一つであり、結晶内でスピンを所定の方向にそろえようとする磁場の強さである。したがって、Ｋｕ値が大きい、すなわちＨｋ値が大きいほど、スピンが磁化容易軸に向き易いことを示している。また、磁性体が単結晶や軟磁性アモルファス材料で構成されている場合、磁化困難軸に磁化した際の飽和磁界Ｈｓを近似的にＨｋとみなすことができる。

そこで発明者らは、軟磁性層を構成する元素を工夫することでＨｋの向上を図ることができ、Ｈｅｘを増大させることを見出し、本発明を完成するに到った。

すなわち上記課題を解決するために本発明の代表的な構成は、基体上に少なくとも第１軟磁性層と、非磁性のスペーサ層と、第２軟磁性層と、磁気記録層とをこの順に備え、第１軟磁性層及び第２軟磁性層が反強磁性交換結合を構成する垂直磁気記録媒体において、第１軟磁性層および第２軟磁性層には希土類金属が含まれていることを特徴とする。

発明者らは、第１軟磁性層および第２軟磁性層に希土類金属を含ませると、当該第１軟磁性層および第２軟磁性層のＨｅｘを増大させることができることを見出した。したがって、第１軟磁性層および第２軟磁性層に希土類金属を含ませる構成により、Ｈｅｘを増大させることができ、ＳＮＲを向上させることが可能となる。

上記第１軟磁性層および第２軟磁性層に含まれる希土類金属の含有率は、８ａｔｏｍ％以下であるとよい。

希土類金属の含有率が８ａｔｏｍ％を超えると、第１軟磁性層および第２軟磁性層の飽和磁化Ｍｓが低下するためである。

上記第１軟磁性層および第２軟磁性層に含まれる希土類金属は特に限定されないが、Ｎｄであるとよい。かかる構成により、好適に第１軟磁性層および第２軟磁性層のＨｅｘを向上させることが可能となる。

上記第１軟磁性層および第２軟磁性層には、Ｆｅが含まれているとよい。かかる構成により、第１軟磁性層および第２軟磁性層の飽和磁化Ｍｓを向上させることができる。

当該垂直磁気記録媒体は、第２軟磁性層の上に、ＮｉＷを含む層をさらに備えるとよい。

第１軟磁性層および第２軟磁性層に含まれるＮｄおよびＦｅは、酸化物となりやすい傾向にある。ＮｄおよびＦｅといった金属の酸化物がコロージョンとして当該垂直磁気記録媒体の表面に析出すると、その位置に記録されたデータが消失してしまうほか、磁気ヘッドの低浮上量化もあいまってクラッシュ障害が発生し、ディスクドライブの故障に発展するおそれがある。

上記第２軟磁性層の上にＮｉＷを含む層を備える構成により、ＮｉＷで構成される緻密な層が、当該層の下に位置する第１軟磁性層および第２軟磁性層の酸化を防止することができ、第１軟磁性層および第２軟磁性層から発生するコロージョンを抑制することが可能となる。

本発明にかかる垂直磁気記録媒体は、軟磁性層を構成する元素を工夫することで、軟磁性層のＨｅｘを増大させることができ、これによりＳＮＲを向上させることが可能となる。

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）
本発明にかかる垂直磁気記録媒体の実施形態について説明する。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、媒体保護層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。

[基体成型工程]
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。

[成膜工程]
上述した基体成型工程で得られたディスク基体１１０上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて付着層１１２、軟磁性層１１４、前下地層１１６、下地層１１８、非磁性グラニュラー層１２０、磁気記録層１２２、補助記録層１２４を順次成膜を行い、媒体保護層１２６はＣＶＤ法により成膜する。この後、潤滑層１２８をディップコート法により成膜する。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、各層の構成および製造方法について説明する。

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との剥離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。

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。

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。

図２は、ＡＦＣ構造による磁化特性を説明するための説明図である。かかる磁化特性を参照すると、ＡＦＣ構造をとらない軟磁性層が外部磁界Ｈを印加していないとき正負いずれかの磁化状態を維持するのに対して、ＡＦＣ構造を有する軟磁性層は、磁界Ｈを印加していないときには、第１軟磁性層１１４ａと第２軟磁性層１１４ｃの間で磁束が図２（ｂ）に示すように閉路を構成し、磁化Ｍが０になる。そして、いずれかの方向に磁界Ｈを印加すると、両軟磁性層１１４ａ、１１４ｃの磁束が矢印（ａ）、矢印（ｃ）のように同一方向に配向する。

上記ＡＦＣ構造の結合の強さは、図２に示した交換結合磁界（Ｈｅｘ）に基づいて決まり、Ｈｅｘが大きいほどＡＦＣのカップリング（交換結合）が強いこととなる。かかるＨｅｘは、対応する磁気記録層１２２の書き込みに対する磁界に対しては磁化され、隣接する磁気記録層１２２の書き込みに対する磁界に対しては反応しないように設定される。

本実施形態において、第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃの組成はＣｏＦｅＮｄＺｒであり、Ｎｄの含有率は８ａｔｏｍ％以下であり、望ましくは約３ａｔｏｍ％である。

第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃにＮｄ等の希土類金属を含ませる構成により、好適に第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃのＨｅｘを向上させることが可能となる。

また、希土類金属の含有率が８ａｔｏｍ％を超えると、第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃの飽和磁化Ｍｓが低下してしまうので、希土類金属の含有率は８ａｔｏｍ％以下が好ましい。

本実施形態において、第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃの組成はＣｏＣｒＮｄＺｒとしたが、これに限定されず、公知の軟磁性材料にＮｄを添加したものを用いてもよい。例えば、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系合金などにＮｄを添加したものを用いることができる。

ただし、第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃにＦｅが含まれているとよい。かかる構成により、第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃの飽和磁化Ｍｓを向上させることができる。

スペーサ層１１４ｂは、Ｒｕを含ませて構成する。

軟磁性層１１４の膜厚は２０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下、好ましくは３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。軟磁性層１１４の膜厚が２０ｎｍ未満であるとオーバーライト（ＯＷ）特性に影響を及ぼすおそれがある。

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、ＮｉＷを用いている。

第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃに含まれるＮｄおよびＦｅは、酸化物となりやすい傾向にある。ＮｄおよびＦｅといった金属の酸化物（コロージョン）が当該垂直磁気記録媒体１００の表面に析出すると、その位置に記録されたデータが消失してしまうほか、磁気ヘッドの低浮上量化もあいまってクラッシュ障害が発生し、ディスクドライブの故障に発展するおそれがある。

ＮｉＷを含む前下地層１１６を備える構成により、ＮｉＷで構成される緻密な前下地層１１６が、前下地層１１６の下に位置する第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃの酸化を防止することができ、第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃから発生するコロージョンを抑制することが可能となる。

本実施形態において、前下地層１１６は、ＮｉＷを含んで構成されるが、これに限定されず、第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃの酸化を防止できれば足り、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａから選択してもよい。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構造をとる元素としては、ＣｕＷ、ＣｕＣｒを好適に選択してもよい。

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。

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。

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。

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。

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−ＳｉＯ_２を用いる。これにより、Ｃｏ系合金（非磁性の結晶粒子）の間にＳｉＯ_２（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−ＳｉＯ_２は一例であり、これに限定されるものではない。他には、ＣｏＣｒＲｕ−ＳｉＯ_２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（Ｃｒ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）を例示できる。

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。

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た強磁性層である。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。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と第２磁気記録層１２２ｂは、いずれも非磁性物質としてはＳｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３等の酸化物や、ＢＮ等の窒化物、Ｂ_４Ｃ_３等の炭化物を好適に用いることができる。本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体１００は、ディスクリート型であるため、磁気記録層１２２がグラニュラー構造をとる構成により、ＳＮＲを向上させることが可能となる。

本実施形態では、第１磁気記録層１２２ａにＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ_２Ｏ_３を用いる。ＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ_２Ｏ_３は、ＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒（グレイン）の周囲に、非磁性物質であるＣｒおよびＣｒ_２Ｏ_３（酸化物）が偏析して粒界を形成し、磁性粒が柱状に成長したグラニュラー構造を形成した。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た。

また第２磁気記録層１２２ｂには、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２を用いる。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ＣｒおよびＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２（複合酸化物）が偏析して粒界を形成し、磁性粒が柱状に成長したグラニュラー構造を形成した。

なお、上記に示した第１磁気記録層１２２ａおよび第２磁気記録層１２２ｂに用いた物質は一例であり、これに限定されるものではない。また、本実施形態では、第１磁気記録層１２２ａと第２磁気記録層１２２ｂで異なる材料（ターゲット）であるが、これに限定されず組成や種類が同じ材料であってもよい。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（ＳｉＯ_ｘ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（Ｃｒ_ＸＯ_Ｙ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化ボロン（Ｂ_２Ｏ_３）等の酸化物を例示できる。また、ＢＮ等の窒化物、Ｂ_４Ｃ_３等の炭化物も好適に用いることができる。

さらに本実施形態では、第１磁気記録層１２２ａにおいて１種類の、第２磁気記録層１２２ｂにおいて２種類の非磁性物質（酸化物）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２種類以上の非磁性物質を複合して用いることも可能である。このとき含有する非磁性物質の種類には限定がないが、本実施形態の如く特にＳｉＯ_２およびＴｉＯ_２を含むことが好ましい。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−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２からなることが好ましい。

補助記録層１２６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１２６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１２６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１２６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１２６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。

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１２６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１２６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１２６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。

なお補助記録層１２４として、単一の層ではなく、高い垂直磁気異方性かつ高い飽和磁化Ｍｓを示す薄膜を形成するＣＧＣ構造（Coupled Granular Continuous）としてもよい。なおＣＧＣ構造は、グラニュラー構造を有する磁気記録層と、ＰｄやＰｔなどの非磁性物質からなる薄膜のカップリング制御層と、ＣｏＢとＰｄとの薄膜を積層した交互積層膜からなる交換エネルギー制御層とから構成することができる。

媒体保護層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。媒体保護層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り、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を含んで構成される。したがって、緻密で耐久性のある媒体保護層１２６とすることができる。

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。

本実施形態では、媒体保護層１２６を成膜した後さらに窒化処理を遂行する。窒化処理は、媒体保護層１２６を成膜する際に用いるＣＶＤチャンバと同一のＣＶＤチャンバで気体をエチレンから窒素に変更して行う。詳しくはチャンバ内に窒素を導入してプラズマ化し、基体に高周波バイアスをかけて窒素イオンをカーボン層に打ち込む（窒素トリートメント）。なお窒化炭素を用いたＣＶＤ法やスパッタリング法によって窒化炭素膜を形成してもよい。

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。ＰＦＰＥは長い鎖状の分子構造を有し、末端に水酸基（ＯＨ⁻）を配している。ＰＦＰＥの末端に配される水酸基は媒体保護層１２６の表面に存在する窒素と高い親和性がある。したがって、本実施形態にかかる媒体保護層１２６の表面には窒素が含有する構成により、潤滑層１２８の媒体保護層１２６に対する付着率（ＢＲ）を向上させることができる。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、媒体保護層１２６の損傷や欠損を防止することができる。

（実施例と評価）
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。付着層１１２は、ＣｒＴｉ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ＣｏＦｅＮｄＺｒ（Ｎｄの含有率は約３ａｔｏｍ％とした）とし、スペーサ層１１４ｂの組成はＲｕとした。前下地層１１６の組成はｆｃｃ構造のＮｉＷ合金とした。下地層１１８は、第１下地層１１８ａは低圧Ａｒ下でＲｕを成膜し、第２下地層１１８ｂは高圧Ａｒ下でＲｕを成膜した。非磁性グラニュラー層１２０の組成は非磁性のＣｏＣｒ−ＳｉＯ_２とした。第１磁気記録層１２２ａの組成は、ＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ_２Ｏ_３とし、第２磁気記録層１２２ｂの組成は、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２とした。補助記録層１２４の組成はＣｏＣｒＰｔＢとした。媒体保護層１２６はＣＶＤ法によりＣ_２Ｈ_４を用いて成膜し、同一チャンバ内で、窒素を導入して窒化処理を行った。潤滑層１２８はディップコート法によりＰＦＰＥを用いて形成した。

また比較例として、第１軟磁性層、第２軟磁性層の組成をＣｏＦｅＴａＺｒとし、他の膜の組成を実施例と等しくした垂直磁気記録媒体を作成した。

図３は、実施例と比較例のヒステリシス曲線を説明するための説明図である。図３に示すように、比較例のＨｋは６０Ｏｅであるが、実施例のＨｋは８７Ｏｅとなった。したがって、第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃにＮｄを含む構成により、Ｎｄを含まない垂直磁気記録媒体と比較して４０％程度Ｈｋが向上した。

同様に、比較例のＫｕは４５００００であるが、実施例のＫｕは６５２５００となった。したがって、第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃにＮｄを含む構成により、Ｎｄを含まない垂直磁気記録媒体と比較して４０％程度Ｋｕが向上した。

図４は、実施例と比較例のＨｅｘを比較した図である。軟磁性層の膜厚が２５ｎｍである場合において、比較例では、Ｈｅｘが１６０Ｏｅであったが、実施例では、Ｈｅｘが１９０Ｏｅに向上することが確認された。

以上説明したように、本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体１００は、軟磁性層１１４に希土類金属であるＮｄを含ませることにより、軟磁性層１１４のＨｅｘを増大させることができ、これによりＳＮＲを向上させることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例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。

本発明は、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として利用することができる。

本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体の構成を説明する図である。 ＡＦＣ構造による磁化特性を説明するための説明図である。 実施例と比較例のヒステリシス曲線を説明するための説明図である。 実施例と比較例のＨｅｘを比較した図である。

符号の説明

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 …媒体保護層
１２８ …潤滑層

Claims (5)

1. 基体上に少なくとも第１軟磁性層と、非磁性のスペーサ層と、第２軟磁性層と、磁気記録層とをこの順に備え、前記第１軟磁性層及び第２軟磁性層が反強磁性交換結合を構成する垂直磁気記録媒体において、
   前記第１軟磁性層および第２軟磁性層には希土類金属が含まれていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 前記希土類金属の含有率は、８ａｔｏｍ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
3. 前記希土類金属は、Ｎｄであ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. 前記第１軟磁性層および第２軟磁性層には、Ｆｅが含まれていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
5. 前記第２軟磁性層の上に、ＮｉＷを含む層をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。

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