JP2011248966A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 軟磁性層の交換結合磁界Ｈｅｘを増大させることで、トラック幅の狭小化を図り、更なる高記録密度化を達成することが可能な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の構成は、主表面上にテクスチャを形成した基体１１０上に、信号を記録する磁気記録層１２２と、磁気記録層より下に設けられる軟磁性層１１４とを備える垂直磁気記録媒体において、テクスチャは、一定の方向を向いた直線上の軌跡である第１テクスチャ１１０ａと、第１テクスチャに対して所定の角度で交差する軌跡である第２テクスチャ１１０ｂとからなり、第１テクスチャと第２テクスチャとの交差角度は１０°以下であることを特徴とする。
【選択図】図１

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２００ＧＢｙｔｅ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。

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−ＳｉＯ_２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、ＳｉＯ_２が偏析した非磁性の粒界部を形成したグラニュラ構造を構成し、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ＳｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＴｉＯ、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５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）。

上記垂直磁気記録方式においては、磁気ヘッドとして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、垂直磁気記録ディスク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、書き込むときの磁界（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。

上述したように、軟磁性層は書き込む時に利用される層であり、書き込むときの磁界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界はかからないので、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）。したがって磁界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、すなわち基板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界の影響を受けにくくなり、漏れ磁界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。

特開２００６−０２４３４６号公報

T. Oikawa et. al.、 IEEE Trans. Magn、 vol.38、 1976-1978(2002)

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 Noise Ratio）、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、トラック幅の狭小化を図ることにより、磁気記録媒体の記録密度を飛躍的に高めることができる。

トラック幅の狭小化を図るためには、磁気記録媒体への信号書き込み時に生じる「書きにじみ」を低減する必要がある。「書きにじみ」とは、磁気記録媒体のトラックへの信号書き込み時における磁気ヘッドからの漏れ磁束によって、信号を書き込もうとしているトラックと隣接するトラックにおいても磁化方向の反転が生じ、かかるトラックの信号が書き換えられてしまうという現象である。このため、「書きにじみ」が生じやすい磁気記録媒体では、「書きにじみ」を回避するために、トラック間の幅を広く取らなくてはならず、トラック幅の狭小化が阻害されてしまう。

「書きにじみ」の低減には、上述した軟磁性層のＡＦＣ構造における交換結合を強める、すなわち交換結合磁界Ｈｅｘを増大させることが有効である。詳細には、交換結合磁界Ｈｅｘを増大させると、磁気ヘッドから軟磁性層へ通過する磁束を収束させ、磁束密度を高めることができる。これにより、漏れ磁束が減少するため、「書きにじみ」が低減される。

したがって、上述したように、「書きにじみ」を低減し、トラック幅の狭小化、ひいては磁気記録媒体の高記録密度化を図るためには、軟磁性層の交換結合磁界Ｈｅｘの増大が不可欠である。しかし、現在主流となっている軟磁性層のＡＦＣ構造において、交換結合磁界Ｈｅｘの大きさは必ずしも十分ではない。

本発明は、このような課題に鑑み、軟磁性層の交換結合磁界Ｈｅｘを増大させることで、トラック幅の狭小化を図り、更なる高記録密度化を達成することが可能な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が磁気記録媒体を精査したところ、軟磁性層の磁化方向は、かかる軟磁性層をＤＣマグネトロンスパッタリング（以下、スパッタリングと略称する）にて成膜する際に使用する回転マグネットの磁界の影響を受けていることがわかった。すなわち、軟磁性層を成膜する際に回転マグネットが回転することで、基体には多方向から磁界が印加されるため、成膜された軟磁性層の磁化容易軸は、不規則な方向に散乱してしまう。

このとき、磁化容易軸の垂直成分（垂直な磁化方向）はＡＦＣにより低減されるが、水平成分（水平な磁化方向）は、依然として不規則なままとなる。したがって、発明者は、磁化容易軸の水平成分を所定の方向に向かせることで、ＡＦＣの強度を高められるのではないかと考えた。

そして、研究を重ねた結果、基体上に成膜される層では、かかる基体の形状に応じて形状磁気異方性が生じることに着目し、基体の形状を、軟磁性層において形状磁気異方性が生じるような形状とすることで、軟磁性層の磁化容易軸の水平成分を所定の方向に整列させ、上記課題を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、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、主表面上にテクスチャを形成した基体上に、信号を記録する磁気記録層と、磁気記録層より下に設けられる軟磁性層とを備える垂直磁気記録媒体において、テクスチャは、一定の方向を向いた直線上の軌跡である第１テクスチャと、第１テクスチャに対して所定の角度で交差する軌跡である第２テクスチャとからなり、第１テクスチャと第２テクスチャとの交差角度は１０°以下、さらに好ましくは３°以上８°以下であることを特徴とする。

上記構成によれば、基体の主表面上に形成された、第１テクスチャおよび第２テクスチャからなるクロス状のテクスチャ（クロステクスチャ）により、軟磁性層は形状磁気異方性を有することとなる。このため、軟磁性層の磁化容易軸の水平成分を所定の方向に整列させることができる。そして、テクスチャを構成する第１テクスチャと第２テクスチャとの交差角度（クロスアングル）を１０°以下、さらに好ましくは３°以上８°以下とすることにより、上記所定の方向は、基体の円周方向となる。したがって、軟磁性層の磁化容易軸の水平成分を基体の円周方向を向くように配向させることが可能となり、交換結合磁界Ｈｅｘを増大させ、トラック幅の狭小化、ひいては更なる高記録密度化を達成することができる。

上記の基体の表面粗さＲａは０．０８５ｎｍ以上０．０９０ｎｍ以下であるとよい。０．０８５ｎｍ以下であると、テクスチャの形成が不十分となり、上述した効果を十分に得ることができない。反対に、０．０９０ｎｍ以上であると、基体の表面粗さが磁気記録層まで継承され、磁気記録層の磁性粒子の結晶配向性の低下を招いてしまう。したがって、基体の表面粗さを上記範囲内とすることにより、磁気記録層への悪影響を回避しつつ、上述した効果を十分に得ることが可能となる。

上記のテクスチャは、基体と、当該基体の主表面を研磨する研磨テープとを相対的に移動させることにより形成されるとよい。かかる構成により、基体上にテクスチャを好適に形成することが可能となる。

本発明によれば、軟磁性層の交換結合磁界Ｈｅｘを増大させることで、トラック幅の狭小化を図り、更なる高記録密度化を達成することが可能な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。 ディスク基体へのテクスチャ形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。 実施例および比較例にかかる垂直磁気記録媒体の評価を説明する図である。

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。

（実施形態）
［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。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。

本実施形態では、上記のディスク基体１１０の主表面上にテクスチャを形成する。図２は、ディスク基体１１０へのテクスチャ形成を説明する図である。図２（ａ）は、研磨テープによるディスク基体１１０の主表面の研磨を説明する図であり、図２（ｂ）は、ディスク基体１１０主表面の部分拡大図であり、図２（ｃ）はディスク基体１１０の部分拡大図の断面図である。

ディスク基体１１０の主表面上にテクスチャを形成する場合、図２（ａ）に示すように、ディスク基体１１０は、スピンドル１０２に支持され、所定の速度で回転駆動される。スラリーノズル１０４からは、研磨材を含む研磨液が吐出され、研磨テープ１０６に供給される。研磨テープ１０６はローラ１０８に巻き付けられており、ローラ１０８は研磨テープ１０６をディスク基体１１０の両主表面に押圧する。すると、研磨テープ１０６はディスク基体１１０との接触部位においてディスク基体１１０の回転方向と逆方向に巻き取られ、常に新しい面がディスク基体１１０に接触する。これによりディスク基体１１０の主表面は摺擦研磨され、テクスチャが形成される。

特に、本実施形態では、スピンドル１０２をローラ１０８の軸方向、すなわち上下方向に移動させることで、スピンドル１０２に支持されたディスク基体１１０と、研磨テープ１０６とを相対的に移動させる。すると、図２（ｂ）に示すように、ディスク基体１１０上に、一定の方向を向いた直線上の軌跡である（ディスク基体１１０の円周方向に対して所定の角度で交差する軌跡である）第１テクスチャ１１０ａと、第１テクスチャに対して所定の角度で交差する軌跡である（ディスク基体１１０の円周方向に対して第１テクスチャ１１０ａとは異なる角度で交差する軌跡である）第２テクスチャ１１０ｂとからなるクロス状のテクスチャ（クロステクスチャ）を好適に形成することができる。これにより、後述する軟磁性層１１４に形状磁気異方性を生じさせ、その磁化容易軸の水平成分を所定の方向に整列させることができる。なお、理解を容易にするために、図２（ｂ）では第２テクスチャ１１０ｂを破線で示しているが、実際は線状の溝である。

第１テクスチャ１１０ａは、ディスク基体１１０を回転させながら下方に移動させることより形成される溝であり、第２テクスチャ１１０ｂは、ディスク基体１１０を上方に移動させることにより形成される溝である。かかる第１テクスチャ１１０ａと第２テクスチャ１１０ｂとは交差角度（クロスアングル）θで交差する。かかる交差角度は、ディスク基体１１０の回転速度（スピンドルの回転速度）と、ディスク基体１１０と研磨テープ１０６との相対的な移動の周期を調節することで調節することができる。

本実施形態においては、第１テクスチャ１１０ａと第２テクスチャ１１０ｂとの交差角度を１０°以下となるテクスチャをディスク基体１１０に形成する。これにより、軟磁性層１１４の磁化容易軸の整列する方向（所定の方向）は、ディスク基体１１０の円周方向と略平行となる。したがって、軟磁性層１１４の磁化容易軸の水平成分をディスク基体１１０の円周方向を向くように配向させることが可能となり、交換結合磁界Ｈｅｘを増大させ、トラック幅の狭小化、ひいては更なる高記録密度化を達成することができる。

上記のようにしてテクスチャが形成されたディスク基体１１０の断面は、図２（ｃ）に示すように凹凸（凹部および凸部）を有することとなる。そして、ディスク基体１１０の主表面上の凹部の最低点から凸部の最高点までの高さを複数点測定し、その平均を求めることより、テクスチャ形成後のディスク基体１１０の表面粗さＲａ（平均算術粗さ）を算出することができる。

本実施形態では、テクスチャ形成後のディスク基体１１０の表面粗さＲａを０．０８５ｎｍ以上０．０９０ｎｍ以下の範囲内となるように調整する。これにより、磁気記録層１２２への悪影響を回避しつつ、テクスチャによる軟磁性層１１４への効果を十分に得ることができる。

なお、表面粗さＲａが、０．０８５ｎｍ以下であると、テクスチャの形成が不十分となり、上述した効果を十分に得ることができず、０．０９０ｎｍ以上であると、ディスク基体１１０の表面粗さが磁気記録層１２２まで継承され、磁気記録層１２２の磁性粒子の結晶配向性の低下を招いてしまうため、好ましくない。

上記のようにしてテクスチャが形成されたディスク基体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。

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、軟磁性層１１４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。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磁気記録層１２２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。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。

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（AntiFerromagnetic exchange Coupling）を備えるように構成することができる。

図３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。ＡＦＣ構造の結合の強さは、図３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２２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。

図３を参照すると、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、および印加される磁界Ｈが交換結合磁界Ｈｅｘよりも小さいときには、第１軟磁性層１１４ａと第２軟磁性層１１４ｃの間で磁束が（ｂ）に示すように閉路を構成し、磁化Ｍが０である。そして、正または負のいずれかの方向に磁界Ｈを印加し、かかる磁界Ｈが交換結合磁界Ｈｅｘよりも大きくなると、第１軟磁性層１１４ａおよび第２軟磁性層１１４ｃの磁束が（ａ）および（ｃ）に示す矢印のように同一方向に配向する。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。

上述したように軟磁性層１１４がＡＦＣ構造を有することにより、磁化容易軸の垂直成分（垂直な磁化方向）は低減されるが、水平成分（水平な磁化方向）は、依然として不規則なままとなる。そこで、本実施形態では軟磁性層１１４を成膜するガラス基板の主表面上に、第１テクスチャ１１０ａと第２テクスチャ１１０ｂとの交差角度は１０°以下となるクロステクスチャを形成する。これにより、軟磁性層１１４の磁化容易軸の水平成分をディスク基体１１０の円周方向を向くように配向させることができ、交換結合磁界Ｈｅｘを更に増大させることが可能となる。

更に好ましくは、上記の交差角度は３°以上８°以下であるとよい。これにより、交換結合磁界Ｈｅｘをより増大させることができ、トラック幅の更なる狭小化を図ることができる。

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、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。

なお、本実施形態においては、前下地層１１６を１層としたが、これに限定するものではなく、前下地層１１６を２層以上で構成してもよく、例えば、前下地層１１６を２層で構成し、基体側に配置される（軟磁性層１１４上に成膜される）前下地層を非晶質とし、その上に配置される前下地層を結晶質とすることができる。

これによれば、非晶質材料の粒子は結晶配向性を有さず不規則に成膜するため、ディスク基体１１０の主表面上に形成されたテクスチャの形状を継承することにより、テクスチャの凹凸に対応した凹凸を有することとなった軟磁性層１１４の表面を平滑化且つ平坦化することができる。これにより、軟磁性層１１４上に成膜される層（皮膜）における、テクスチャの形状の継承を防止することができ、軟磁性層１１４上に成膜される層の結晶配向性の低下、特に磁気記録層１２２の磁性粒子の結晶配向性の低下を防止することが可能となる。

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、また結晶の原子間隔が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１２２のさらなる孤立化と微細化を図ることができる。したがって、本実施形態では、２層で構成される下地層１１８のうち、磁気記録層の直下に成膜される第２下地層に酸素を含ませる。すなわち第２下地層をＲｕＯにより構成する。これにより、上記の利点を最も効果的に得ることができる。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グラニュラ層１２０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、これに限定するものではない。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、磁性粒子（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、磁性粒子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（Ｃｒ₂Ｏ₃）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ジルコニウム（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。

本実施形態では、下記録層１２２ａに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１００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１２２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）、酸化ジルコニウム（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。

これは、Ｒｕに含有させた酸素がスパッタ中に解離され、解離された酸素が、酸素添加の効果も示すためと考えられる。つまり、ＷＯ_３を使うことにより、酸素添加の効果と酸化物添加の効果を併せ持つことができるので、好適である。酸化物の他の例としては、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）、酸化ジルコニウム（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。

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のグラニュラ磁性粒子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子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子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１２８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１２８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１３０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１２８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１３０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１２８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を得ることができた。次に、本実施形態の実施例を説明する。

（実施例）
テクスチャを形成したディスク基体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１２６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ＣｏＦｅＴａＺｒ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、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４は、実施例および比較例にかかる垂直磁気記録媒体の評価を説明する図である。実施例１〜５および比較例１、２は、いずれも表面粗さＲａが０．０８５〜０．０９０［ｎｍ］のテクスチャを形成した。そして実施例１〜５は、順に１°、３°、５°、８°、１０°の交差角度によってクロステクスチャを形成した。比較例１、２は、順に１５°、３０°のクロステクスチャを形成した。そして、それぞれについて交換結合磁界ＨｅｘおよびＭＥＷ（Magnet Erase Width：磁気的消去幅）を測定した。ＭＥＷはイレース幅を含んだトラック幅である。なお、図中の「Ｓｔｄ」とは、クロステクスチャをつけない（ストレートテクスチャ）場合のＭＥＷを基準としている（ストレートテクスチャについては不図示）。

図４を参照すると、実施例１〜実施例５のように交差角度を１°〜１０°とすることにより、交換結合磁界Ｈｅｘを増大させることができ、クロステクスチャをつけない場合（Ｓｔｄ）よりもＭＥＷの狭小化を図れることがわかる。また、実施例１〜実施例５では、交差角度によって交換結合磁界ＨｅｘおよびＭＥＷにピークがあることがわかる。実施例２〜実施例８のように交差角度が３°〜８°のとき、交換結合磁界Ｈｅｘが最も高く、ＭＥＷも極めて狭小化される。これに対し、１°（実施例１）と１０°（実施例５）のときは、交換結合磁界ＨｅｘおよびＭＥＷともに同程度であった。このことから、交差角度は、３°〜８°をすることが更に好ましいことが理解できる。

一方、交差角度が１５°（比較例１）のときは、クロステクスチャをつけない場合と同程度である。そして、それ以上に交差角度が大きい３０°（比較例２）では、ＭＥＷが低下してしまっている。したがって、交差角度が１０°を超えてしまうと、かかる角度が大きくなるにつれて交換結合磁界Ｈｅｘの減少を招き、ＭＥＷの増大を招いてしまうことがわかる。

上記のことから、クロステクスチャの交差角度（クロスアングル）を１０°以下、さらに好ましくは３°以上８°以下とすることにより、トラック幅の狭小化を図ることができ、ひいては更なる高記録密度化を達成することができることが確認された。

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、本発明はかかる実施形態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。

１００…垂直磁気記録媒体、１０２…スピンドル、１０４…スラリーノズル、１０６…研磨テープ、１０８…ローラ、１１０…ディスク基体、１１０ａ…第１テクスチャ、１１０ｂ…第２テクスチャ、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 (3)

1. 主表面上にテクスチャを形成した基体上に、信号を記録する磁気記録層と、該磁気記録層より下に設けられる軟磁性層とを備える垂直磁気記録媒体において、
   前記テクスチャは、一定の方向を向いた直線上の軌跡である第１テクスチャと、該第１テクスチャに対して所定の角度で交差する軌跡である第２テクスチャとからなり、
   前記第１テクスチャと前記第２テクスチャとの交差角度は１０°以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. さらに、前記第１テクスチャと前記第２テクスチャとの交差角度は３°以上８°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. 前記テクスチャは、前記基体と、該基体の主表面を研磨する研磨テープとを相対的に移動させることにより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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