JP5261001B2 - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

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。

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インチ径垂直磁気記録媒体にして、１枚あたり１６０ＧＢ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２５０Ｇビット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垂直磁気記録媒体が提案されている。垂直磁気記録方式は、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）。

また磁気記録層の下層には、ＣｏＣｒの非磁性金属の粒界にＳｉＯ２を偏析させた非磁性グラニュラー構造の微細化促進層（オンセット層と呼ばれるときもある）を設ける場合がある（特許文献２）。微細化促進層はＲｕ下地層の上に成膜されるが、Ｒｕ下地層は孤立化していない連続的な結晶である。したがってＲｕ層の上にグラニュラー層を形成しようとしたとき、初期段階では分離化が必ずしも完全ではなく、グラニュラーの柱の底辺は結晶配向性が乱れ、かつ左右に広がって連結してしまっているような状態となる。結晶配向性の乱れはＳＮＲや保磁力Ｈｃの低下を招き、結晶粒子の連結はやはりＳＮＲの低下を招く。そこで微細化促進層は、そのようなグラニュラーの根底部分を非磁性物質で形成することにより、たとえつながってしまったとしても、磁気記録層のグラニュラー（磁性粒子）の分離孤立化を促進させるものである。
T. Oikawa et. al., IEEE Trans. Magn, vol.38, 1976-1978(2002) 特開２００６−０２４３４６号公報 特開２００６−２６８９７２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やＳＮＲ（Signal-Noise Ratio）などの電磁変換特性の向上など、様々なものがある。特に高記録密度化を図るためには磁性粒子を分離孤立化し、ＳＮＲを向上させることが極めて重要である。

上述したように垂直磁気記録媒体においては磁気記録層において酸化物を粒界に偏析させることで孤立化および微細化を実現しており、酸化物としては様々な材料が検討されている。さらに近年では２層以上の磁気記録層を設け、高い保磁力ＨｃとＳＮＲ、オーバーライト特性などの両立を図るべく研究されている。

磁性粒子の微細化や孤立化は、粒界に偏析した酸化物の水平方向（面内方向）の厚みに影響される。酸化物の量を増加させると、高記録密度時のＳＮＲは向上する。一方、酸化物の量を過度に増加させると保磁力Ｈｃおよび垂直磁気異方性が劣化し、熱安定性の劣化やノイズの増大が問題となる。すなわち、粒界に酸化物を含有させることは有効であるが、含有させられる酸化物の量には自ずと上限があり、微細化や孤立化の向上にも限界が見え始めている。

そこで本発明は、磁気記録層の磁性粒子の分離孤立化をさらに促進することにより、電磁変換特性（特にＳＮＲ）を高めることのできる垂直磁気記録媒体を提供することを目的としている。

発明者らが磁性粒子の分離孤立化を目的として粒界を形成する酸化物について検討したところ、従来は磁気記録層の磁性粒子の結晶配向性を向上させるためにＲｕ下地層を設け、また結晶成長の初期段階の影響を絶つために微細化促進層を設けていた。これらは総てＲｕのｈｃｐ結晶から始まり、Ｃｏ粒子の結晶粒子が継続して柱状にエピタキシャル成長することを想定していた。

これに対し、発明者らは、微細化促進層、第１磁気記録層、第２磁気記録層と複数の層を亘って結晶粒子が成長するとき、その界面において必ずしも結晶粒子が１対１に対応して成長するとは限らないことに着目した。すなわち、下側の層において順調にグラニュラー構造が形成されていたとしても、次のチャンバーに移動して新たな材料の組合せで上側の層を成膜するとき、例えば２つの柱の上に１つの柱が立ってしまうと、結晶粒子の孤立微細化が不十分となってしまう。

発明者らは、結晶粒子を継続して成長させるのみでなく、粒界も継続的に成長させれば、結晶粒子を１対１に対応させて成長させられることに想到した。一方、微細化促進層、第１磁気記録層、第２磁気記録層には、それぞれに求められる機能に応じて酸化物の種類を選択する必要がある。そこで発明者らは、異なる酸化物を用いていても粒界を連続させることができれば磁性粒子の分離孤立化を更に促進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、基板上に少なくとも、柱状に連続して成長した非磁性粒子の間に第１酸化物を含む粒界部を形成したグラニュラー構造を有し磁気記録層の磁性粒子を微細化する微細化促進層と、柱状に連続して成長した磁性粒子の間に第１酸化物および第２酸化物を含む粒界部を形成したグラニュラー構造を有する第１磁気記録層と、柱状に連続して成長した磁性粒子の間に第２酸化物を含む粒界部を形成したグラニュラー構造を有する第２磁気記録層と、をこの順に備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、第１磁気記録層に微細化促進層と第２磁気記録層に含まれる酸化物を両方添加したことにより、それぞれの界面において粒界同士の親和性を高めることができる。したがって結晶粒子のみでなく粒界も継続して成長し、主記録層である第２磁気記録層の磁性粒子の分離孤立化をさらに促進することができ、電磁変換特性（特にＳＮＲ）を高めることができる。

第１酸化物または第２酸化物としては、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＣｒＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５から選択することができる。酸化物としては、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ればよい。

特に第１酸化物はＳｉＯ２であり、第２酸化物はＴｉＯ２であってもよい。ＳｉＯ２は微細化を促進するため微細化促進層に用いることが好ましく、ＴｉＯ２は高いＳＮＲを得られるため第２磁気記録層に用いることが好ましいためである。

本発明にかかる垂直磁気記録媒体によれば、磁気記録層の磁性粒子の分離孤立化を促進し、電磁変換特性（特にＳＮＲ）を高めることにより、さらなる高記録密度化を図ることができる。

［第１実施形態］
本発明にかかる垂直磁気記録媒体の製造方法の第１実施形態について説明する。図１は第１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。なお、以下の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。

図１は第１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１０、付着層１２、第１軟磁性層１４ａ、スペーサ層１４ｂ、第２軟磁性層１４ｃ、配向制御層１６、第１下地層１８ａ、第２下地層１８ｂ、微細化促進層２０、第１磁気記録層２２ａ、第２磁気記録層２２ｂ、補助記録層２４、媒体保護層２６、潤滑層２８で構成されている。なお第１軟磁性層１４ａ、スペーサ層１４ｂ、第２軟磁性層１４ｃは、あわせて軟磁性層１４を構成する。第１下地層１８ａと第２下地層１８ｂはあわせて下地層１８を構成する。第１磁気記録層２２ａと第２磁気記録層２２ｂとはあわせて磁気記録層２２を構成する。

まず、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盤状に成型し、ガラスディスクを作成した。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１０を得た。

得られたディスク基体１０上に、真空引きを行った成膜装置を用いて、Ａｒ雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタリング法にて、付着層１２から補助記録層２４まで順次成膜を行い、媒体保護層２６はＣＶＤ法により成膜した。この後、潤滑層２８をディップコート法により形成した。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１２は１０ｎｍのＴｉ合金層となるように、Ｔｉ合金ターゲットを用いて成膜した。付着層１２を形成することにより、ディスク基体１０と軟磁性層１４との間の付着性を向上させることができるので、軟磁性層１４の剥離を防止することができる。付着層１２の材料としては、例えばＣｒＴｉ合金を用いることができる。

軟磁性層１４は、第１軟磁性層１４ａと第２軟磁性層１４ｃの間に非磁性のスペーサ層１４ｂ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した。これにより軟磁性層１４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１４から生じるノイズを低減することができる。具体的には、第１軟磁性層１４ａ、第２軟磁性層１４ｃの組成はＣｏＦｅＴａＺｒとし、スペーサ層１４ｂの組成はＲｕ（ルテニウム）とした。

配向制御層１６は、軟磁性層１４を防護する作用と、下地層１８の結晶粒の配向の整列を促進する作用を備える。配向制御層の材質としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ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、Ｔａ、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ＮｉＷ、ＣｕＷ、ＣｕＣｒを好適に選択することができる。

下地層１８はｈｃｐ構造であって、磁気記録層２２のｈｃｐ構造の結晶をグラニュラー構造として成長させることができる。したがって、下地層１８の結晶配向性が高いほど、磁気記録層２２の配向性を向上させることができる。下地層の材質としては、Ｒｕ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、Ｃｏを主成分とする磁気記録層を良好に配向させることができる。

本実施例において下地層１８は、Ｒｕからなる２層構造となっている。上層側の第２下地層１８ｂを形成する際に、下層側の第１下地層１８ａを形成するときよりもＡｒのガス圧を高くしている。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自由移動距離が短くなるため、成膜速度が遅くなり、結晶配向性を改善することができる。また高圧にすることにより、結晶格子の大きさが小さくなる。Ｒｕの結晶格子の大きさはＣｏの結晶格子よりも大きいため、Ｒｕの結晶格子を小さくすればＣｏのそれに近づき、Ｃｏのグラニュラー層の結晶配向性をさらに向上させることができる。

微細化促進層２０は非磁性のグラニュラー層である。下地層１８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２２ａ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。微細化促進層２０の組成は第１酸化物としてＳｉＯ_２を含有し、非磁性の（ＣｏＣｒ）８８ｍｏｌ％−（ＳｉＯ_２）１２ｍｏｌ％とした。

磁気記録層２２は、膜厚の薄い第１磁気記録層２２ａと、膜厚の厚い第２磁気記録層２２ｂとから構成されている。

以下に説明するように、本実施形態に示す垂直磁気記録媒体１００は、磁気記録層２２の第１磁気記録層２２ａに複数の種類の酸化物（以下、「複合酸化物」という。）を含有させることにより、非磁性の粒界に複合酸化物を偏析させている。

第１磁気記録層２２ａは、複数の種類の酸化物（以下、「複合酸化物」という。）を含有している。具体例としては、複合酸化物（第１酸化物および第２酸化物）の例としてＳｉＯ_２とＴｉＯ_２をそれぞれ５ｍｏｌ％ずつ含有し、（ＣｏＣｒＰｔ）９０ｍｏｌ％−（ＳｉＯ_２）５ｍｏｌ％−（ＴｉＯ_２）５ｍｏｌ％のｈｃｐ結晶構造を形成した。第１磁気記録層２２ａの膜厚は５ｎｍとした。非磁性物質であるＣｒおよび複合酸化物は磁性物質であるＣｏの周囲に偏析して粒界を形成し、磁性粒（磁性グレイン）は柱状のグラニュラー構造を形成した。この磁性粒は、微細化促進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。

第２磁気記録層２２ｂは、第２酸化物の例としてＴｉＯ_２を１０ｍｏｌ％含有し、（ＣｏＣｒＰｔ）９０ｍｏｌ％−（ＴｉＯ_２）１０ｍｏｌ％のｈｃｐ結晶構造を形成した。第２磁気記録層２２ｂの膜厚は１０ｎｍとした。第２磁気記録層２２ｂにおいても磁性粒はグラニュラー構造を形成した。

すなわち微細化促進層２０の組成をＣｏＣｒＸ（Ｘは第１酸化物）、第２磁気記録層２２ｂの組成をＣｏＣｒＰｔＹ（Ｙは第２酸化物）とすれば、第１磁気記録層２２ａの組成はＣｏＣｒＰｔ（Ｘ＋Ｙ）とした。

図２は微細化促進層、第１磁気記録層、第２磁気記録層の組成を、上記のｍｏｌ％表記から原子％表記に変換したものである。図２を参照すれば、微細化促進層２０の組成をＣｏＣｒＸ_１、第２磁気記録層２２ｂの組成をＣｏＣｒＰｔＹ_１、第１磁気記録層２２ａの組成をＣｏＣｒＰｔ（Ｘ_２＋Ｙ_２）とすると、Ｘ_１＞Ｘ_２、Ｙ_１＞Ｙ_２の関係にあることがわかる。

補助記録層２４はグラニュラー磁性層の上に高い垂直磁気異方性かつ高い飽和磁化ＭＳを示す薄膜（連続層）である。補助記録層２４は、逆磁区核形成磁界Ｈｎ、耐熱揺らぎ特性の改善、オーバーライト特性の改善を目的とする。補助記録層２４の組成は、ＣｏＣｒＰｔＢとした。

媒体保護層２６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した。媒体保護層２６は、磁気ヘッドの衝撃から垂直磁気記録層を防護するための保護層である。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層を防護することができる。

潤滑層２８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した。潤滑層２８の膜厚は約１ｎｍである。

以上の製造工程により、垂直磁気記録媒体１００が得られた。

（実施例と評価）
微細化促進層２０の酸化物（Ｘ１）は、上述のようにＳｉＯ_２であり、１２ｍｏｌ％とした。

図３は、酸化物の含有量（ｍｏｌ％）に対するＳＮＲ［ｄＢ］を示す図である。この図から、まず第２磁気記録層２２ｂの酸化物であるＴｉＯ_２の含有量を検討すれば、１０ｍｏｌ％のときにＳＮＲが最も高いため、第２磁気記録層２２ｂの酸化物（Ｙ１）の量は８ｍｏｌ％〜１２ｍｏｌ％の範囲が好ましい。本実施例では、Ｙ１は１０ｍｏｌ％とした。

図４は、第１磁気記録層２２ａにおけるＸ２（微細化促進層２０と同じ酸化物）、Ｙ２（第２磁気記録層２２ｂと同じ酸化物）の量と比に対するＳＮＲ［ｄＢ］を示す図である。図において実施例１は酸化物の合計量（以下「合計酸化物量」という）が６ｍｏｌ％、実施例２は合計酸化物量が１０ｍｏｌ％、実施例３は合計酸化物量が１２ｍｏｌ％である。比較例１は、単一の酸化物としてＣｒ_２Ｏ_３を含有させたＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ_２Ｏ_３である。

図４を参照すると、実施例１から実施例３とは、いずれも酸化物Ｘ２、Ｙ２が同量含有されている場合が最もＳＮＲが高い。したがって、２つの酸化物を複合させた場合には、ほぼ１：１の比率とすることが好ましいことがわかる。

また実施例１〜３を参照すると、合計酸化物量が１０ｍｏｌ％の実施例２が最もＳＮＲが高い。しかし、さらにＸ２が３ｍｏｌ％以下や７ｍｏｌ％以上の場合は、比較例よりもＳＮＲが低下してしまう。これらのことから、合計酸化物量が１０ｍｏｌ％であって、Ｘ２は、３ｍｏｌ％＜Ｘ２＜７ｍｏｌ％であることが好ましく、これに従ってＹ２は７ｍｏｌ％＞Ｙ２＞３ｍｏｌ％であることが好ましい。

上記説明した如く、第１磁気記録層２２ａに微細化促進層２０と第２磁気記録層２２ｂに含まれる酸化物（Ｘ、Ｙ）を両方添加したことにより、それぞれの界面において粒界同士の親和性を高めることができる。したがって結晶粒子のみでなく粒界も継続して成長し、主記録層である第２磁気記録層の磁性粒子の分離孤立化をさらに促進することができ、電磁変換特性（特にＳＮＲ）を高めることができる。

また、第１磁気記録層２２ａの粒界部に複数の種類の酸化物（第１酸化物と第２酸化物）を含有させたことにより、複数の酸化物の特性をあわせて得ることができる。したがって静磁気特性（特に保磁力Ｈｃ）を高めつつ、電磁変換特性（特にＳＮＲ）を高めることができ、さらなる高記録密度化を図ることのできる垂直磁気記録媒体を得ることができる。

［第２実施形態］
本発明にかかる垂直磁気記録媒体の製造方法の第２実施形態について説明する。なお、以下の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。上記第１実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図５は第２実施形態にかかる垂直磁気記録媒体１０２の構成を説明する図である。図５に示す垂直磁気記録媒体１０２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、配向制御層１１６、第１下地層１１８ａ、第２下地層１１８ｂ、微細化促進層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。

以下に説明するように、本実施形態に示す垂直磁気記録媒体１０２は、磁気記録層１２２の第１磁気記録層１２２ａおよび第２磁気記録層１２２ｂのいずれかまたは両方に複数の種類の酸化物（以下、「複合酸化物」という。）を含有させることにより、非磁性の粒界に複合酸化物を偏析させている。

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盤状に成型したガラスディスクを用いることができる。なおガラス基板の種類、サイズ、厚さ等は特に制限されない。ガラス基板の材質としては、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１０を得ることができる。

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付着層１１２から補助記録層１２４まで順次成膜を行い、媒体保護層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、各層の構成および製造方法について説明する。

付着層１１２は非晶質の下地層であって、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ＣｒＴｉ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（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、ＦｅＣｏＴａＺｒ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。

配向制御層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に含まれる六方細密充填構造（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。配向制御層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。また配向制御層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。配向制御層の材質としては、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、Ｔａ、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ＮｉＷ、ＣｕＷ、ＣｕＣｒを好適に選択することができる。

下地層１１８はｈｃｐ構造であって、磁気記録層２２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１８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２２の配向性を向上させることができる。下地層の材質としては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、上層側の第２下地層１１８ｂを形成する際に、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。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自由移動距離が短くなるため、成膜速度が遅くなり、結晶配向性を改善することができる。また高圧にすることにより、結晶格子の大きさが小さくなる。Ｒｕの結晶格子の大きさはＣｏの結晶格子よりも大きいため、Ｒｕの結晶格子を小さくすればＣｏのそれに近づき、Ｃｏのグラニュラー層の結晶配向性をさらに向上させることができる。

微細化促進層１２０は非磁性のグラニュラー層である。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。微細化促進層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。特にＣｏＣｒ−ＳｉＯ_２、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（ＣｒＯ_２）、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。

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、微細化促進層２０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。

本実施形態では、第１磁気記録層１２２ａに２以上の非磁性物質を複合して用いる。そしてすなわち微細化促進層１２０の組成をＣｏＣｒＸ（Ｘは第１酸化物）、第２磁気記録層１２２ｂの組成をＣｏＣｒＰｔＹ（Ｙは第２酸化物）とすれば、第１磁気記録層１２２ａの組成はＣｏＣｒＰｔ（Ｘ＋Ｙ）としている。なお、さらに第２磁気記録層１２２ｂにも２以上の非磁性物質を複合して用いてもよく、ＣｏＣｒＰｔ（Ｙ＋α）としてもよい。このとき含有する非磁性物質の種類には限定がないが、特にＳｉＯ_２およびＴｉＯ_２を含むことが好ましく、次にいずれかに代えて／加えてＣｒ_２Ｏ_３を好適に用いることができる。例えば微細化促進層１２０の粒界部には酸化物の例としてＣｒ_２Ｏ_３を含有し、第１磁気記録層１２２ａの粒界部には複合酸化物（複数の種類の酸化物）の例としてＣｒ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２を含有し、第２磁気記録層２２ｂはＳｉＯ_２を含有するように構成することができる。

補助記録層１２４はグラニュラー構造を有する磁気記録層１２２の上に、面内方向に磁気的に連続した層（連続層とも呼ばれる）である。補助記録層１２４は必ずしも必要ではないが、これを設けることにより磁気記録層１２２の高密度記録性と低ノイズ性に加えて、逆磁区核形成磁界Ｈｎの向上、耐熱揺らぎ特性の改善、オーバーライト特性の改善を図ることができる。

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（連続層）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層を防護するための保護層である。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層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１０２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１０２を得ることができる。以下に、実施例と比較例を用いて本発明の有効性について説明する。

（実施例と評価）
図６は非磁性物質の組成を変化させたときの保磁力Ｈｃ、ＳＮＲ、および総合評価を示す図である。なお図６では理解を容易とするために、酸化物のみを記載しており、ＳｉはＳｉＯ_２、ＴｉはＴｉＯ_２、ＣｒはＣｒ_２Ｏ_３の略記である。下記においてＸは微細化促進層１２０が含む酸化物（ＣｏＣｒＸ：Ｘは第１酸化物）、Ｙは第２磁気記録層１２２ｂが含む酸化物（ＣｏＣｒＰｔ（Ｙ＋α）：Ｙは第２酸化物、αは第３酸化物）である。第１磁気記録層１２２ａの組成がＣｏＣｒＰｔ（Ｘ＋Ｙ）のものが実施例であり、この規則に沿わないものは比較例である。

実施例１０は、ＸとしてＣｒ_２Ｏ_３、ＹとしてＳｉＯ_２を含有している。実施例１１はＸとしてＳｉＯ_２を、ＹとしてもＳｉＯ_２を含有しており、すなわち３層全てにＳｉＯ_２を含有している。また実施例１１は、第２磁気記録層１２２ｂのαとしてＴｉＯ_２を含んでいる。実施例１２も３層全てにＳｉＯ_２を含有しているが、さらに第１磁気記録層１２２ａと第２磁気記録層１２２ｂは共にＳｉＯ_２とＴｉＯ_２を含んでいる。この場合ＹはＳｉＯ_２であると考えてもよいし、ＴｉＯ_２であると考えてもよい。実施例１３は、ＸとしてＣｒ_２Ｏ_３、ＹとしてＳｉＯ_２を含有している。

比較例１０は、ＸはＣｒ_２Ｏ_３、ＹはＳｉＯ_２であるが、第１磁気記録層１２２ａはＳｉＯ_２＋ＴｉＯ_２であって、Ｘを含んでいない。比較例１１はＸがＳｉＯ_２、ＹはＳｉＯ_２またはＴｉＯ_２であるが、第１磁気記録層１２２ａはＣｒ_２Ｏ_３であってＸもＹも含んでいない。比較例１２はＸがＳｉＯ_２、ＹはＴｉＯ_２であるが、第１磁気記録層１２２ａはいずれも含んでいない。比較例１３はＸがＴａ_２Ｏ_５、ＹはＴｉＯ_２であるが、第１磁気記録層１２２ａはいずれも含んでいない。

図６からわかるように、第１磁気記録層１２２ａの組成がＣｏＣｒＰｔ（Ｘ＋Ｙ）となっている実施例１０〜１３は、保磁力ＨｃおよびＳＮＲが所要量を満たしている。これに対し比較例１０〜１３は、ＨｃまたはＳＮＲのいずれもが低くなり、特にＳＮＲは所要量を満たしていない。このことから、単に複数の酸化物を複合させればよいわけではなく、第１磁気記録層１２２ａに微細化促進層１２０および第２磁気記録層１２２ｂに含まれている酸化物（Ｘ、Ｙ）を両方含む複合酸化物とすることが磁気記録層の非磁性物質として好適であることがわかる。

上記説明した如く、第１磁気記録層２２ａに微細化促進層２０と第２磁気記録層２２ｂに含まれる酸化物（Ｘ、Ｙ）を両方添加したことにより、それぞれの界面において粒界同士の親和性を高めることができる。したがって結晶粒子のみでなく粒界も継続して成長し、第１磁気記録層１２２ａの分離孤立化をさらに促進することができ、これに伴って主記録層である第２磁気記録層の磁性粒子の分離孤立化をさらに促進することができる。

上記構成によれば、保持力ＨｃとＳＮＲを共に向上させることができる。保磁力Ｈｃが向上することにより、トラック幅の狭化を図ることができる。またＳＮＲが向上することにより、記録ビット長を短縮することができる。これらのことから、さらなる高記録密度化を図ることができる。

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、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可能である。

第１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。 微細化促進層、第１磁気記録層、第２磁気記録層の組成を、上記のｍｏｌ％表記から原子％表記に変換したものである。 酸化物の含有量に対するＳＮＲを示す図である。 第１磁気記録層におけるＸ２、Ｙ２の量と比に対するＳＮＲを示す図である。 第２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。 非磁性物質の組成を変化させたときの保磁力Ｈｃ、ＳＮＲ、および総合評価を示す図である。

符号の説明

１０ …ディスク基体
１２ …付着層
１４ …軟磁性層
１４ａ …第１軟磁性層
１４ｂ …スペーサ層
１４ｃ …第２軟磁性層
１６ …配向制御層
１８ …下地層
１８ａ …第１下地層
１８ｂ …第２下地層
２０ …微細化促進層
２２ …磁気記録層
２２ａ …第１磁気記録層
２２ｂ …第２磁気記録層
２４ …補助記録層
２６ …媒体保護層
２８ …潤滑層
１００ …垂直磁気記録媒体

Claims (3)

1. 基板上に少なくとも、
   柱状に連続して成長した非磁性粒子の間に第１酸化物を含む粒界部を形成したグラニュラー構造を有し磁気記録層の磁性粒子を微細化する微細化促進層と、
   柱状に連続して成長した磁性粒子の間に第１酸化物および第２酸化物を含む粒界部を形成したグラニュラー構造を有する第１磁気記録層と、
   柱状に連続して成長した磁性粒子の間に第２酸化物を含む粒界部を形成したグラニュラー構造を有する第２磁気記録層と、
   をこの順に備えたことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 前記第１酸化物はＳｉＯ２であり、前記第２酸化物はＴｉＯ２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. 前記第１酸化物または第２酸化物は、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＣｒＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５から選択した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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