JP2010238331A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 第１軟磁性層と第２軟磁性層の結晶性を略等しくし、軟磁性層の面内磁気異方性を大きくすることにより、ＯＷ特性およびＳＮＲを向上させた垂直磁気記録媒体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１００の構成は、ディスク基体１１０上に少なくとも、軟磁性層１１４と、磁気記録層１２２を備える垂直磁気記録媒体１００であって、軟磁性層１１４は、第１軟磁性層１１４ｂおよび第２軟磁性層１１４ｄと、第１軟磁性層１１４ｂの下に設けられた結晶調整層１１４ａと、第１軟磁性層１１４ｂと前記第２軟磁性層１１４ｄの間に第１軟磁性層１１４ｂおよび第２軟磁性層１１４ｄが反強磁性交換結合相互作用を及ぼすように設けられたスペーサ層１１４ｃとを備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

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に関するものである。

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。

また、上記垂直磁気記録方式では、単磁極型垂直ヘッドが用いられている。この単磁極型垂直ヘッドで、磁気記録層に対して垂直方向の磁界を生じさせているが、単に単磁極型垂直ヘッドを用いるのみでは、単磁極ヘッド端部を出た磁束がす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、軟磁性層を設けている。これにより、記録書き込みの際に、軟磁性層に動的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化を印加している。

しかし軟磁性層に形成される磁壁は、垂直磁気記録媒体において問題となるノイズの原因のひとつであることが知られている。磁壁では磁化軸が反転するため垂直方向成分の磁束を生じることとなり、再生時に軟磁性層に形成された磁壁から生じる磁束をスパイクノイズとして拾ってしまうおそれがある。

このようなノイズを抑制するために、軟磁性層の磁壁の制御、すなわち、軟磁性層を単磁区化する必要が生じた。そこで軟磁性層を２層に分割して、間に非磁性のスペーサ層を挿入し、軟磁性層の下層（第１軟磁性層）と上層（第２軟磁性層）でＡＦＣ（Anti-Ferro Coupled：反強磁性交換結合）構造を用いる方法が提案され、実施されている（例えば、特許文献１）。

ＡＦＣ構造では、軟磁性層の第１軟磁性層と第２軟磁性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。したがって外部磁場が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、ディスク基体主表面と平行になる。すなわち、面内磁気異方性を軟磁性層に付与することによって、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、垂直磁気記録媒体のＯＷ特性およびＳＮＲを向上させることができる。

特開２００３−４５０１５号公報

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、今後記録密度の更なる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。このため、磁気記録媒体の更なる高記録密度化の達成には、ＯＷ特性およびＳＮＲを更に向上することが可能な新たな手法を確立する必要があった。

そこで、発明者らが検討し、軟磁性層の面内磁気異方性をより大きくさせることが課題として挙げられた。すなわち、ＡＦＣ構造における交換結合の強さの向上が課題となる。そこで、軟磁性層を精査したところ、第１軟磁性層と第２軟磁性層の結晶性に違いが生じていることが判明した。

これまでの軟磁性層の第１軟磁性層は、第２軟磁性層と略等しい強さの磁気異方性を有すると考えられてきた。しかしながら、第１軟磁性層の結晶性が、第２軟磁性層の結晶性と異なるということは、第１軟磁性層と第２軟磁性層の磁気異方性の大きさは異なるということである。その結果、ＡＦＣ構造を構成する、第１軟磁性層と第２軟磁性層のカップリングが弱くなり、軟磁性層の面内磁気異方性が小さくなっていることが考えられる。

本発明は、このような課題に鑑み、第１軟磁性層と第２軟磁性層の結晶性を略等しくし、軟磁性層の面内磁気異方性を大きくすることにより、ＯＷ特性およびＳＮＲを向上させた垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、発明者は鋭意検討し、第１軟磁性層の結晶性に着目した。さらに研究を重ねた結果、軟磁性層を成膜する際にその下にある層が結晶性に影響を及ぼしていることがわかった。そこで第１軟磁性層の下に、第２軟磁性層の下にある層と同様の層を結晶調整層として設けることで、第１軟磁性層の結晶性を調整し、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明にかかる垂直磁気記録媒体の代表的な構成は、ディスク基体上に少なくとも、軟磁性層と、信号を記録する磁気記録層を備える垂直磁気記録媒体であって、軟磁性層は、第１軟磁性層および第２軟磁性層と、第１軟磁性層と第２軟磁性層の間に、第１軟磁性層および第２軟磁性層が反強磁性交換結合相互作用を及ぼすように設けられたＲｕまたはＲｕ化合物からなるスペーサ層と、第１軟磁性層の下に設けられたＲｕまたはＲｕ化合物からなる結晶調整層とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、本発明において軟磁性層は４層で構成される。まず、ディスク基体上に結晶調整層を形成する。次に、第１軟磁性層と第２軟磁性層との間に反強磁性交換結合を及ぼすように設けられた第２非磁性結合層を備えることによって、第１磁性層と第２磁性層の磁化方向を垂直磁気記録媒体のディスク面に平行かつ互いに逆向きに構成する。すなわち、構成されたＡＦＣ構造の直下に結晶調整層が構成され、軟磁性層形成時に第１軟磁性層の結晶性が向上することとなる。これにより軟磁性層に形成された第１軟磁性層と第２軟磁性層で構成されるＡＦＣ構造のカップリングが強くなり、軟磁性層の面内磁気異方性が大きくなる。したがって、軟磁性層の飽和磁化が大きくなるため、垂直磁気記録媒体のＯＷ特性が向上する。また、軟磁性層に形成された結晶構造にゆがみが少ないため、ＳＮＲも向上する。

第１軟磁性層および第２軟磁性層は、Ｆｅと、Ｃｏとを主として含むことが好ましい。

上記構成にように、結晶調整層をスペーサ層と同様の組成のもので形成することによって、第１軟磁性層の結晶性が第２軟磁性層と同様の特性となり、ＡＦＣのカップリングが強くなる。特に、ＲｕまたはＲｕ化合物の上にＣｏ−Ｆｅを主成分とする軟磁性層を形成することにより、軟磁性層の結晶性を向上させることができる。

結晶調整層は、スペーサ層と略等しい層厚を有するとよい。これにより、その上部に形成される第１軟磁性層が第２軟磁性層と同等の結晶性を有することが可能となる。

結晶調整層は、スペーサ層と同じ材質で形成されるとよい。これにより、その上部に形成される第１軟磁性層が第２軟磁性層と同等の結晶性を有することが可能となる。

結晶調整層は、ディスク基体上に積層される層のうち、最初に形成されるとよい。これによれば、結晶調整層を、これまで設けていた付着層と置き換え可能であると共に、第１軟磁性層の結晶性が向上することが可能となる。

本発明によれば、第１軟磁性層と第２軟磁性層の結晶性を略等しくし、軟磁性層の面内磁気異方性を大きくすることにより、ＯＷ特性およびＳＮＲを向上させた垂直磁気記録媒体を提供することができる。

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。 実施例の軟磁性層を説明する図である。 比較例として結晶調整層を備えない垂直磁気記録媒体を示す図である。 実施例と比較例のトラック幅、ＯＷ特性、およびＳＮＲ特性の関係を示す図である。

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。

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、結晶調整層１１４ａ、第１軟磁性層１１４ｂ、スペーサ層１１４ｃ、第２軟磁性層１１４ｄ、第１前下地層１１６ａ、第２前下地層１１６ｂ、第１下地層１１８ａ、第２下地層１１８ｂ、非磁性グラニュラ層１２０、下記録層１２２ａ、介在層１２２ｂ、第１主記録層１２２ｃ、第２主記録層１２２ｄ、分断層１２４、補助記録層１２６、媒体保護層１２８、潤滑層１３０で構成されている。なお結晶調整層１１４ａ、第１軟磁性層１１４ｂ、スペーサ層１１４ｃ、第２軟磁性層１１４ｄはあわせて軟磁性層１１４を構成する。第１前下地層１１６ａと第２前下地層１１６ｂはあわせて前下地層１１６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。下記録層１２２ａと介在層１２２ｂ、第１主記録層１２２ｃ、第２主記録層１２２ｄはあわせて磁気記録層１２２を構成する。

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軟磁性層１１４から補助記録層１２６まで順次成膜を行い、媒体保護層１２８はＣＶＤ法により成膜することができる。この後、潤滑層１３０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。

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、軟磁性材料で構成される、第１軟磁性層１１４ｂと第２軟磁性層１１４ｄ、非磁性材料で構成される、スペーサ層１１４ｃと結晶調整層１１４ａの４層からなる。

第１軟磁性層１１４ｂと第２軟磁性層１１４ｄの間に、非磁性のスペーサ層１１４ｃを介在させることによって、ＡＦＣ構造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１１４ｂ、第２軟磁性層１１４ｄ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系合金などを用いることができる。さらにＡＦＣ構造の直下に結晶調整層１１４aを形成する。結晶調整層１１４aとスペーサ層１１４ｃの組成としては、ＲｕまたはＲｕ化合物を用いることができる。軟磁性層１１４の構成については、後に詳述する。

前下地層１１６は、非磁性層すなわち非磁性の合金層であり、２層の非磁性層である第１前下地層１１６ａおよび第２前下地層１１６ｂから構成される。

第１前下地層１１６ａは軟磁性層１１４を第２前下地層のスパッタ成膜から防護し、軟磁性層１１４の表面粗さが低下することを防止する。これにより、軟磁性層１１４より上に成膜される複数の層における各界面の粗さが改善され、これらの層の結晶配向性を向上することが可能となる。したがって、ＳＮＲの向上および高記録密度化の達成を図ることができる。第１前下地層１１６ａは、例えばＮｉＴａやＮｉＴｉなどのＮｉ化合物（Ｎｉ合金）、ＣｒＴａやＣｒＴｉなどのＣｒ化合物（Ｃｒ合金）で形成することができ、非晶質であることが好ましい。

第２前下地層１１６ｂは、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。第２前下地層１１６ｂは面心立方構造（ｆｃｃ構造）であることが好ましく、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。第２前下地層１１６ｂは、例えば結晶質のＮｉ化合物から構成することができ、Ｗ、Ｃｒの群から選択される１または複数の元素、もしくは、元素の化合物を更に含むとよい。中でもＷは、原子間隔がＮｉよりもＲｕに近いため、第２前下地層１１６ｂのＮｉ化合物の原子間隔を、Ｒｕからなる下地層１１８の原子間隔に近づけることが可能となるため好適である。

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の結晶粒子の微細化も可能となる。

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。

非磁性グラニュラ層１２０はグラニュラ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層を形成し、この上に下記録層１２２ａ（すなわち磁気記録層１２２全体）のグラニュラ層を成長させることにより、磁性のグラニュラ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、非磁性グラニュラ層１２０がグラニュラ構造となる。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?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（ＳｉＯ_ｘ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯ_２、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子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構造を有している。この磁性粒子は、非磁性グラニュラ層１２０を設けることにより、そのグラニュラ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、本実施形態では下記録層１２２ａ、介在層１２２ｂ、第１主記録層１２２ｃ、第２主記録層１２２ｄから構成されている。これにより、下記録層１２２ａの結晶粒子（磁性粒子）から継続して第１主記録層１２２ｃ、第２主記録層１２２ｄの小さな結晶粒子が成長し、主記録層の微細化を図ることができ、ＳＮＲの向上が可能となる。

下記録層１２２ａは、本実施形態ではＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ_２Ｏ_５−ＳｉＯ_２を用いる。ＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ_２Ｏ_５−ＳｉＯ_２は、ＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒子（グレイン）の周囲に、非磁性物質であるＣｒ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２（酸化物）が偏析して粒界を形成し、磁性粒子が柱状に成長したグラニュラ構造を形成する。この磁性粒子は、非磁性グラニュラ層１２０のグラニュラ構造から継続してエピタキシャル成長した。

介在層１２２ｂは非磁性の薄膜であって、下記録層１２２ａと第１主記録層１２２ｃの間に介在させることにより、これらの間の磁気的な連続性は分断される。このとき介在層１２２ｂの膜厚を所定の膜厚（０．７〜０．９ｎｍ）とすることにより、下記録層１２２ａと第１主記録層１２２ｃとの間には反強磁性交換結合（ＡＦＣ）が発生する。これにより介在層１２２ｂの上下の層の間では磁化が引き合い、相互に磁化方向を固定するように作用するため、磁化軸の揺らぎが低減し、ノイズを低減することができる。

介在層１２２ｂは、Ｒｕ又はＲｕ化合物で構成されるとよい。Ｒｕは磁性粒子を構成するＣｏと原子間隔が近いため、磁気記録層１２２の間に介在させてもＣｏの結晶粒子のエピタキシャル成長を阻害しにくいからである。また介在層１２２ｂが極めて薄いことによっても、エピタキシャル成長を阻害しにくいものとなっている。

ここで下記録層１２２ａは、介在層１２２ｂがなければ第１主記録層１２２ｃおよび第２主記録層１２２ｄと連続した磁石であったところ、介在層１２２ｂによって分断されるために個別の短い磁石となる。そして、さらに下記録層１２２ａの膜厚を薄くすることにより、グラニュラ磁性粒子の縦横比が短くなることから（垂直磁気記録媒体においては、膜厚方向が磁化容易軸の縦方向にあたる）、磁石の内部に発生する反磁界が強くなる。このため下記録層１２２ａは硬磁性であるにもかかわらず、外部に出す磁気モーメントが小さくなり、磁気ヘッドによって拾われにくくなる。すなわち、下記録層１２２ａの膜厚を調節することによって、磁気ヘッドまで磁束が到達しにくく、かつ第１主記録層１２２ｃに対しては磁気的相互作用を有する程度に磁気モーメント（磁石の強さ）を設定することにより、高い保磁力を発揮しながらもノイズの少ない磁気記録層とすることができる。

本実施形態において第１主記録層１２２ｃはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２を用いる。これにより、第１主記録層１２２ｃ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構造を形成した。

また本実施形態において第２主記録層１２２ｄは第１主記録層１２２ｃと連続しているが、組成および膜厚が異なっている。第２主記録層１２２ｄはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−Ｃｏ_３Ｏ_４を用いる。これにより、第２主記録層１２２ｄ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ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｃｏ_３Ｏ_４（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構造を形成した。

上記のように、本実施形態では第２主記録層１２２ｄが第１主記録層１２２ｃよりも多くの酸化物を含む構成としている。これにより、第１主記録層１２２ｃから第２主記録層１２２ｄにかけて、結晶粒子の分離を段階的に促進することができる。

また上記のように、第２主記録層１２２ｄにＣｏ酸化物を含有させている。ＳｉＯ_２やＴｉＯ_２を酸化物として混入すると、酸素欠損が生じる事実があり、ＳｉイオンやＴｉイオンが磁性粒子に混入して結晶配向性が乱れ、保持力Ｈｃが低下してしまう。そこでＣｏ酸化物を含有させることにより、この酸素欠損を補うための酸素担持体として機能させることができる。Ｃｏ酸化物としてはＣｏ_３Ｏ_４を例示するが、ＣｏＯでもよい。

Ｃｏ酸化物はＳｉＯ_２やＴｉＯ_２よりもギブスの自由化エネルギーΔＧが大きく、Ｃｏイオンと酸素イオンが分離しやすい。したがってＣｏ酸化物から優先的に酸素が分離し、ＳｉＯ_２やＴｉＯ_２において生じた酸素欠損を補って、ＳｉやＴｉのイオンを酸化物として完成させ、粒界に析出させることができる。これにより、ＳｉやＴｉなどの異物が磁性粒子に混入することを防止し、その混入によって磁性粒子の結晶性を乱すことを防止することができる。このとき余剰となったＣｏイオンは磁性粒子に混入すると考えられるが、そもそも磁性粒子がＣｏ合金であるために、磁気特性を損なうことはない。したがって磁性粒子の結晶性および結晶配向性が向上し、保持力Ｈｃを増大させることが可能となる。また、飽和磁化Ｍｓが向上することから、オーバーライト特性も向上するという利点を有している。

ただし、磁気記録層にＣｏ酸化物を混入すると、ＳＮＲが低下するという問題がある。そこで、上記のようにＣｏ酸化物を混入しない第１主記録層１２２ｃを設けることにより、第１主記録層１２２ｃで高いＳＮＲを確保しつつ、第２主記録層１２２ｄで高い保持力Ｈｃおよびオーバーライト特性を得ることが可能となる。なお第１主記録層１２２ｃの膜厚よりも第２主記録層１２２ｄの膜厚が厚いことが好ましく、好適な一例として第１主記録層１２２ｃを２ｎｍ、第２主記録層１２２ｄを８ｎｍとすることができる。

なお、上記に示した下記録層１２２ａおよび第１主記録層１２２ｃ、第２主記録層１２２ｄに用いた物質は一例であり、これに限定するものではない。粒界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、下記録層１２２ａおよび第１主記録層１２２ｃにおいて２種類、第２主記録層１２２ｄにおいて３種類の非磁性物質（酸化物）を用いているが、これに限定するものではない。例えば、下記録層１２２ａから第２主記録層１２２ｄのいずれかまたはすべてにおいて、１種類の非磁性物質を用いてもよいし、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、下記録層１２２ａから第２主記録層１２２ｄが１層のみで構成される場合（介在層１２２ｂを設けない場合）、かかる磁気記録層はＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２からなることが好ましい。

分断層１２４は、磁気記録層１２２（第２主記録層１２２ｄ）と補助記録層１２６との間に設けられた非磁性の層である。ただし分断層１２４は、介在層１２２ｂよりも厚く形成する。これにより、磁気記録層１２２と補助記録層１２６の間には磁気的効果として反強磁性交換結合ではなく、強磁性交換結合が発生する。これにより磁気記録層１２２が補助記録層１２６に対するピン層（磁化方向固定層）として作用し、補助記録層１２６に起因するノイズを低減させてＳＮＲを向上させることができる。

また本実施形態において分断層１２４は、Ｒｕ、Ｒｕ化合物、Ｒｕと酸素、またはＲｕと酸化物を含む薄膜によって構成することができる。これによっても、補助記録層１２６に起因するノイズを低減させることができる。分断層１２４を成膜する際に、分断層１２４に含有される酸素が磁気記録層１２２の酸化物の上に偏析し、磁性粒子の上にＲｕが偏析することにより、磁気記録層１２２のＣｏの結晶構造を補助記録層１２６のＣｏまで継承させられるためと考えられる。

分断層１２４のＲｕに含有させる酸化物としては様々なものが考えられるが、特にＷ、Ｔｉ、Ｒｕの酸化物を用いることにより、電磁変換特性（ＳＮＲ）を向上させることができる。例えば分断層１２４は、ＲｕＯ、ＲｕＷＯ_３、またはＲｕＴｉＯ_２であってもよい。中でも、ＷＯ_３は高い効果を得ることができる。

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１２６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。

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ことができる。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。

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、媒体保護層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、媒体保護層１２６の損傷や欠損を防止することができる。

以上の製造工程により、垂直磁気記録媒体１００を得ることができる。次に、本発明の特徴である軟磁性層１１４（第１軟磁性層１１４ｂ、第２軟磁性層１１４ｄ、これらの間に設けたスペーサ層１１４ｃ、および結晶調整層１１４ａ）についてさらに詳述する。

上述したように、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、軟磁性材料で構成される、第１軟磁性層１１４ｂと第２軟磁性層１１４ｄ、非磁性材料で構成される、スペーサ層１１４ｃと結晶調整層１１４ａの４層からなる。

第１軟磁性層１１４ｂと第２軟磁性層１１４ｄの間に、非磁性のスペーサ層１１４ｃを介在させることによって、ＡＦＣ構造を備えるように構成することができる。さらにＡＦＣ構造の直下に結晶調整層１１４aを形成する。結晶調整層１１４aとスペーサ層１１４ｃの組成としては、ＲｕまたはＲｕ化合物を用いる。

結晶調整層１１４ａは、その上に成膜される第１軟磁性層１１４ｂの面内磁気異方性を向上させる。これは、Ｒｕの結晶の上にＣｏＦｅ系合金からなる第１軟磁性層１１４ｂを成膜することにより、結晶性が向上するためと考えられる。一方、第２軟磁性層１１４ｄはＲｕからなるスペーサ層１１４ｃの上に成膜されていることにより、同様に高い結晶性と面内磁気異方性を備えている。

このように、第１軟磁性層１１４ｂの結晶性および面内磁気異方性が第２軟磁性層１１４ｄと同程度になるまで向上することから、第１軟磁性層１１４ｂと第２軟磁性層１１４ｄで構成されるＡＦＣ構造のカップリングが強くなり、軟磁性層１１４全体としての面内磁気異方性が大きくなる。したがって、軟磁性層１１４の飽和磁化が大きくなり、垂直磁気記録媒体１００のＯＷ特性が向上する。また、軟磁性層１１４に形成された結晶構造にゆがみが少ないため、ＳＮＲも向上する。

なお、結晶調整層１１４aをスペーサ層１１４ｃと同じ組成で形成することによって、第１軟磁性層１１４ｂの結晶性が第２軟磁性層１１４ｄと同様の特性となり、ＡＦＣ構造のカップリングが強くなる。特に、ＲｕまたはＲｕ化合物の上にＣｏ−Ｆｅを主成分とする軟磁性層１１４ｂ、１１４ｄを形成することにより、軟磁性層１１４ｂ、１１４ｄの結晶性を向上させることができる。

また結晶調整層１１４ａは、スペーサ層１１４ｃと略等しい層厚を有するとよい。これにより、その上部に形成される第１軟磁性層１１４ｂが第２軟磁性層１１４ｄと同等の結晶性を有することが可能となる。

結晶調整層１１４ａは、ディスク基体１１０上に積層される層のうち、最初に形成されるとよい。結晶調整層１１４ａを、これまで設けていたディスク基体１１０直上の付着層（図示せず）と置き換え可能であると共に、第１軟磁性層１１４ｂの結晶性が向上することが可能となる。

（実施例）
図２は実施例の軟磁性層１１４のみを説明する図、図３は比較例として結晶調整層１１４ａを備えない垂直磁気記録媒体を示す図、図４は実施例と比較例のトラック幅、ＯＷ特性、およびＳＮＲ特性の関係を示す図である。

図１および図２に示す実施例は、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、軟磁性層１１４から補助記録層１２６まで順次成膜を行った。軟磁性層１１４は、第１軟磁性層１１４ｂ、第２軟磁性層１１４ｄは膜厚約２０ｎｍのＣｏＦｅＴａＺｒとし、結晶調整層１１４ａ、スペーサ層１１４ｂは膜厚約０．７ｎｍのＲｕとした。第１前下地層１１６ａはＮｉＴａ、第２前下地層１１６ｂはＮｉＷ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、酸素を含有するＲｕ（ＲｕＯ）膜を成膜した。非磁性グラニュラ層１２０の組成は非磁性のＣｏＣｒ−ＳｉＯ_２とした。下記録層１２２ａは粒界部に酸化物の例としてＣｒ_２Ｏ_５およびＳｉＯ_２を含有し、ＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ_２Ｏ_５−ＳｉＯ_２のｈｃｐ結晶構造を形成した。介在層１２２ｂはＲｕから形成した。第１主記録層１２２ｃは、粒界部に複合酸化物（複数の種類の酸化物）の例としてＳｉＯ_２およびＴｉＯ_２を含有し、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２のｈｃｐ結晶構造を形成した。第２主記録層１２２ｄは、粒界部に複合酸化物（複数の種類の酸化物）の例としてＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２およびＣｏ_３Ｏ_４を含有し、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−Ｃｏ_３Ｏ_４のｈｃｐ結晶構造を形成した。分断層１２４はＲｕＷＯ_３から形成した。補助記録層１２６の組成はＣｏＣｒＰｔＢとした。媒体保護層１２８はＣＶＤ法によりＣ_２Ｈ_４およびＣＮを用いて成膜し、潤滑層１３０はディップコート法によりＰＦＰＥを用いて形成した。

図３に示す比較例は、Ｒｕからなる結晶調整層１１４ａを備えず、変わりにＣｒＴｉからなる付着層１１２を備えた。他の層については、上記実施例と同様の構成とした。

図４（ａ）は実施例と比較例のトラック幅（ＭＷＷ）、ＯＷ特性、およびＳＮＲ特性のデータである。トラック幅ＭＷＷ（半値幅と言われる場合もある）について説明する。まず磁気ディスクをＡＣイレースし、記録ヘッドによって所定の周波の信号を書き込んだ後に、半径方向に磁気ヘッドをシフトしながら書き込んだ信号を読み取ってトラックプロファイルを生成する。そしてトラックプロファイルのピーク値の５０％の値における幅を、トラック幅（以下ＭＷＷと称する）とする。書き込む際の周波数によってＭＷＷは変化するが、このときＳＮＲや他の特性の値も変化する。高記録密度化のためには磁気ビットの極小化と同等またはそれ以上にトラック幅（トラックの間隔）が重要であるため、ＭＷＷとあわせて他の特性の評価をすることによって適切な磁気記録媒体の評価をすることができる。

図４（ｂ）はトラック幅とＯＷ特性の関係を示すグラフである。比較例と比べて、実施例は、すべてのＭＷＷにおいて比較例よりも高いＯＷ特性を得られることが理解できる。

図４（ｃ）はトラック幅とＳＮＲの関係を示すグラフである。一般には、比較例に示されるように、ＭＷＷが小さくなるに比例してＳＮＲが低下する。しかし図４（ｃ）に示すように、実施例では、すべてのＭＷＷにおいて比較例よりも高いＳＮＲを得られることが理解できる。さらに、実施例のＳＮＲが山なりのカーブを描いていることから、ＭＷＷが小さくなってもある程度ＳＮＲが高い値を維持することがわかる。すなわち、狭いトラック幅でも効率的に高ＳＮＲを得られることができ、飛躍的な高記録密度化を図ることができる。

上記のようにＯＷ特性およびＳＮＲが向上するのは、結晶調整層１１４ａを形成させることで、その上部に形成される第１軟磁性層１１４ｂの結晶性が向上し、第１軟磁性層１１４ｂが第２軟磁性層１１４ｄと同等の結晶性を有することで、軟磁性層１１４ｂと第２軟磁性層１１４ｄとで構成されるＡＦＣ構造のカップリングが強くなったためと推察される。これにより、更なる高記録密度化の達成が可能となる。

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。

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に利用することができる。

１００ … 垂直磁気記録媒体
１１０ … ディスク基体
１１４ … 軟磁性層
１１４ａ … 結晶調整層
１１４ｂ … 第１軟磁性層
１１４ｃ … スペーサ層
１１４ｄ … 第２軟磁性層
１１６ … 前下地層
１１６ａ … 第１前下地層
１１６ｂ … 第２前下地層
１１８ … 下地層
１１８ａ … 第１下地層
１１８ｂ … 第２下地層
１２０ … 非磁性グラニュラ層
１２２ … 磁気記録層
１２２ａ … 下記録層
１２２ｂ … 介在層
１２２ｃ … 第１主記録層
１２２ｄ … 第２主記録層
１２４ … 分断層
１２６ … 補助記録層
１２８ … 媒体保護層
１３０ … 潤滑層

Claims (5)

1. ディスク基体上に少なくとも、軟磁性層と、信号を記録する磁気記録層を備える垂直磁気記録媒体であって、
   前記軟磁性層は、
   第１軟磁性層および第２軟磁性層と、
   前記第１軟磁性層と前記第２軟磁性層の間に、該第１軟磁性層および該第２軟磁性層が反強磁性交換結合を及ぼすように設けられたＲｕまたはＲｕ化合物からなるスペーサ層と、
   前記第１軟磁性層の下に設けられたＲｕまたはＲｕ化合物からなる結晶調整層と、
   を備えることを特徴とする垂直記録媒体。
2. 前記第１軟磁性層および前記第２軟磁性層は、Ｆｅと、Ｃｏとを主として含む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. 前記結晶調整層は、前記スペーサ層と略等しい層厚を有す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。
4. 前記結晶調整層は、前記スペーサ層と同じ材質で形成されることを特徴とする請求項1に記載の垂直記録媒体。
5. 前記結晶調整層は、前記ディスク基体上に積層される層のうち、最初に形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。

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