JP5524464B2

JP5524464B2 - 垂直磁気記録媒体

Info

Publication number: JP5524464B2
Application number: JP2008259930A
Authority: JP
Inventors: 和昭坂本
Original assignee: WD Media Singapore Pte Ltd
Current assignee: WD Media Singapore Pte Ltd
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2008-10-06
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2028-10-06
Also published as: JP2010092525A

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。

垂直磁気記録方式は、面内磁気記録方式の場合とは異なり、磁気記録層の磁化容易軸は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おいて磁気記録層がｈｃｐ構造（六方最密充填構造）である場合には磁化容易軸はＣ軸方向であり、Ｃ軸を基板の法線方向に配向させる必要がある。このＣ軸の配向性を向上させるためには、特許文献１（特開２００３−７７１２２）に示されるように、磁気記録層の下にｈｃｐ構造の非磁性の下地層を設けることが有効である。

また垂直磁気記録方式では、特許文献２（特開２００２−７４６４８）に示されるように磁気記録層の下に軟磁性層を備えた、いわゆる二層型垂直磁気を用いることが好ましい。これにより磁気記録時において、磁気ヘッド、磁気記録層及び軟磁性層間に磁気回路を形成し、磁束を集中させて磁界強度（磁束密度）を高めることができる。

ところが、軟磁性層を形成すると下地層の配向性や平滑性を乱し、磁気記録層の垂直配向性に影響を及ぼしてしまうという問題があった。これに対し特許文献３（特開２００５−０４４４６４）では、単体でｆｃｃ構造（面心立方結晶構造）を形成する金属元素からなるアモルファスの第一非磁性下地層（前下地層）と、ｈｃｐ構造を有する第二非磁性下地層（下地層）と、垂直磁気記録層（磁気記録層）とをそれぞれ接して形成した構成が記載されている。特許文献３によれば、上記構成により、垂直磁気記録層の垂直配向性を厳密に制御できるとしている。
特開２００３−７７１２２号公報特開２００２−７４６４８号公報特開２００５−０４４４６４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（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。その中でも保磁力Ｈｃの向上と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。

すなわち、上述したように高記録密度化を図るためには磁性粒を微細化することが有効である。しかしながら、過度に磁性粒を微細化すれば、磁性粒を構成する原子が少なくなりすぎるため、面内磁気記録媒体と同様に熱揺らぎ現象が問題となってしまう。この熱揺らぎの問題を回避するために、これまでは次のような方法が採られてきた。一つは、磁気記録層の組成を最適化することで異方性定数（Ｋｕ）を増大させ、媒体の保磁力を向上させる方法である。他の一つは、スパッタリング成膜時に用いる雰囲気ガスの圧力（成膜ガス圧）を高くすることにより微細化を促進させる方法である。もう一つは、下地層や前下地層の材料、あるいはそれらの膜構成の最適化により磁気記録層の結晶配向性を改善することにより保磁力を向上させる方法である。

しかし、近年に求められている高記録密度において、もはや組成の調整のみで磁性粒を充分に微細化することは困難である。また成膜ガス圧を高くすると膜の組織が粗になるために強度が低下し、またコロージョンの発生原因ともなるため、媒体の信頼性が低下してしまうという問題がある。

そこで本発明は、前下地層の改善を図り、もって下地層および磁気記録層の結晶配向性を向上させることにより、さらなる高記録密度化を図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している。

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、ｈｃｐ構造の磁気記録層の結晶配向性を向上させるためには、その成長の基礎となるｈｃｐ構造の下地層が重要であり、下地層の結晶の状態はその基礎となる前下地層に大きく影響を受けることに着眼した。一方、非晶質である軟磁性層の上に単に前下地層を成膜すると、下地層の結晶配向性を向上させるほどの前下地層の結晶配向性を得るためには、前下地層の膜厚が厚くなってしまうという問題がある。そこで発明者らがさらに研究を重ねたところ、前下地層を初期成長層と配向性成長層とに分けることにより、薄い膜厚で高い結晶配向性が得られることを見出し、本発明を完成するに到った。

すなわち本発明に係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、軟磁性を示す軟磁性層と、軟磁性層の上に形成された結晶性の前下地層と、前下地層の上に形成された下地層と、信号を記録する磁気記録層とがこの順に成膜された垂直磁気記録媒体において、前下地層は、第１前下地層と、第１前下地層の上に形成され結晶粒子が第１前下地層より小さい第２前下地層とからなることを特徴とする。

このように、初期成長層である第１前下地層と、配向性成長層である第２前下地層とを成膜することにより、軟磁性層の非晶質による影響を軽減し、前下地層の結晶配向性を向上させることができる。そして第２前下地層の結晶粒子を小さくすることにより、その上に成膜される下地層の微細化および配向性向上を図ることができる。したがって磁気記録層の結晶配向性を向上させることができ、さらなる高記録密度化を図ることができる。

第１前下地層は、スパッタリングによって成膜する際に、第２前下地層よりも低いバイアス電圧を印加し、またはバイアス電圧を印加しなくともよい。換言すれば、第２前下地層は第１前下地層よりも高いバイアス電圧を印加して成膜を行ってもよい。これにより、第２前下地層の結晶粒子を第１前下地層より小さくすることができる。

第２前下地層は、スパッタリングによって成膜する際に、第１前下地層よりも大きいアーク電流（スパッタ出力）で成膜を行ってもよい。なお、アーク電流に代えてアーク電圧によって制御してもよい。アーク電流が大きいと成膜速度が速くなり、結晶成長が間に合わないために結晶粒子は微細化する。これにより、第２前下地層の結晶粒子を第１前下地層より小さくすることができる。

前下地層は、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｐｔ（プラチナ）、Ｐｄ（パラジウム）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（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｃｒ、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）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。添加元素の濃度は、３〜２０ａｔ％（原子％）とすることができる。添加元素の種類と濃度によって、結晶粒子の大きさを調節することができる。

前下地層がＮｉを主成分とする場合において、添加元素の濃度は、５〜２０ａｔ％であることが好ましい。Ｎｉの結晶の（１１１）面の原子間距離はＲｕとＣｏの間にあり、Ｎｉの影響を受けたＲｕの結晶の状態はＣｏの結晶配向性を高めることができる。５〜２０ａｔ％としたのは、５％未満ではＮｉが本来の強磁性体の性質を発揮してしまうためであり、２０ａｔ％より多くてはＮｉが結晶構造を維持できなくなってアモルファスになってしまうためである。

本発明によれば、前下地層の改善を図り、もって下地層および磁気記録層の結晶配向性を向上させることにより、さらなる高記録密度化を図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。

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、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、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。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、非磁性グラニュラ層１２０、磁気記録層１２２、補助記録層１２４を順次成膜を行い、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。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。

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。

本実施形態において前下地層１１６は、上述のように、結晶粒子が比較的大きい第１前下地層１１６ａと、第１前下地層１１６ａの上に形成された結晶粒子が比較的小さい第２前下地層１１６ｂとからなる。

前下地層１１６は非晶質である軟磁性層１１４の上に成膜するものであり、膜厚が成長するに従って結晶配向性が向上する。したがって、単に前下地層１１６を成膜すると、下地層１１８の結晶配向性を向上させるほどの前下地層１１６の結晶配向性を得るためには、前下地層１１６の膜厚が厚くなってしまう。

そこで本実施形態においては、前下地層１１６を、初期成長層である第１前下地層１１６ａと、配向性成長層である第２前下地層１１６ｂとに分けて成膜している。これにより、単に連続的に１層の前下地層１１６を成膜するよりも、薄い膜厚で高い結晶配向性を得ることができる。すなわち、第１前下地層１１６ａによって軟磁性層の非晶質による影響を軽減し、結晶性の第１前下地層１１６ａの上に第２前下地層１１６ｂを成膜することによって前下地層の結晶配向性を向上させることができる。

そして、第２前下地層１１６ｂの結晶粒子を第１前下地層１１６ａよりも小さくすることにより、その上に成膜される下地層１１８の微細化および配向性向上を図ることができる。したがって連鎖的に、磁気記録層１２２の結晶配向性を向上させることができ、さらなる高記録密度化を図ることができる。

第２前下地層１１６ｂの結晶粒子を第１前下地層１１６ａよりも小さくする手段として、第１前下地層１１６ａをスパッタリングによって成膜する際に、第２前下地層１１６ｂよりも低いバイアス電圧を印加し、またはバイアス電圧を印加しないことで実現できる。この理由については定かではないが、第２前下地層１１６ｂを第１前下地層１１６ａよりも高いバイアス電圧を印加して成膜することにより、第２前下地層１１６ｂが元素を引き寄せる力が大きくなる。すると成膜速度が速くなり、結晶成長が間に合わないために結晶粒子は微細化すると考えられる。

また第２前下地層１１６ｂの結晶粒子を第１前下地層１１６ａよりも小さくする他の手段として、第２前下地層１１６ｂをスパッタリングによって成膜する際に、第１前下地層１１６ａよりも大きいアーク電流（スパッタ出力）で成膜を行うことで実現できる。なお、アーク電流に代えてアーク電圧によって制御してもよい。アーク電流が大きい場合にもやはり成膜速度が速くなり、結晶成長が間に合わないために結晶粒子は微細化すると考えられる。

また第２前下地層１１６ｂの結晶粒子を第１前下地層１１６ａよりも小さくする他の手段として、第１前下地層１１６ａと第２前下地層１１６ｂとで組成を異ならせることが考えられる。全く異なる元素を主成分としてもよいが、主成分を同じにして添加元素の量または種類を異ならせてもよい。例えば、両方とも主成分をＮｉ、添加元素をＷとしたとき、第１前下地層１１６ａはＮｉＷ_５、第２前下地層１１６ｂはＮｉＷ_１０というように構成してもよい。また酸素または酸化物が混入すると結晶粒子が微細化することから、第２前下地層１１６ｂに微量の酸素または酸化物を添加してもよい。

前下地層１１６の材質としては、ＮｉＷを好適に用いることができる。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。

前下地層１１６がＮｉを主成分とする場合において、添加元素の濃度は、５〜２０ａｔ％であることが好ましい。Ｎｉの結晶の（１１１）面の原子間距離はＲｕとＣｏの間にあり、Ｎｉの影響を受けたＲｕの結晶の状態はＣｏの結晶配向性を高めることができる。５〜２０ａｔ％としたのは、５％未満ではＮｉが本来の強磁性体の性質を発揮してしまうためであり、２０ａｔ％より多くてはＮｉが結晶構造を維持できなくなってアモルファスになってしまうためである。

なお前下地層１１６の材質としてはＮｉＷに限られず、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。

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。このため、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、この上に第１磁気記録層１２２ａ（または磁気記録層１２２）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−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、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た強磁性層である。この磁性粒は、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。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構造を形成した。この磁性粒は、非磁性グラニュラ層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。

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。

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。

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。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、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、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、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ＣｏＦｅＴａＺｒとし、スペーサ層１１４ｂの組成はＲｕとした。前下地層１１６は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。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。

評価のために、実施例として第１前下地層１１６ａおよび第２前下地層１１６ｂをＮｉＷ_８とした。第１前下地層１１６ａはバイアス電圧をかけずに成膜し、膜厚を２．５ｎｍとした。第２前下地層１１６ｂは−４００Ｖのバイアス電圧をかけて成膜し、膜厚を３．０ｎｍとした。そして、実施例１として第２下地層１１８ｂの膜厚を５ｎｍとし、実施例２として第２下地層１１８ｂの膜厚を８．５ｎｍとした。

比較例としては、単層の前下地層を成膜した。このとき組成はＮｉＷ_８とし、−４００Ｖのバイアス電圧をかけて成膜し、その膜厚を７ｎｍとした。そして、比較例１として第２下地層１１８ｂの膜厚を１０．５ｎｍとした。

図２は第２下地層１１８ｂの膜厚を変化させた場合の下地層１１８と磁気記録層１２２の結晶配向性の関係を説明する図である。結晶配向性は、Ｘ線回折（X-ray diffraction; XRD）によってΔθ５０を測定した。

図２を参照すると、比較例１における下地層１１８のΔθ５０に比して、下地層１１８および磁気記録層１２２の両方において、実施例１および実施例２は大幅にΔθ５０が小さくなっている。このことから、実施例にかかる前下地層１１６によって、それより上の層の結晶配向性が向上していることがわかる。これにより一つには、磁気記録媒体のＳＮＲおよび保磁力Ｈｃを向上させることができ、高記録密度化を図ることができる。もう一つには、同じ静磁気特性および電磁変換特性であっても第２下地層１１８ｂの膜厚を薄くすることができ、磁気ヘッドから軟磁性層１１４に到る磁気的スペーシングを狭くすることができるため、高記録密度化を図ることができる。

図３は、第２下地層１１８ｂの膜厚を変化させた場合の記録再生特性の評価を説明する図である。記録再生特性としては、リード／ライトアナライザーと垂直磁気記録方式用磁気ヘッドを用いて、ｂＥＲ（ビットエラーレート）によって評価した。

図３を参照すると、比較例におけるｂＥＲに対して、実施例１および実施例２はいずれもｂＥＲが大幅に向上している。このことからも、記録ビットの極小化による高記録密度化を図り、または下地層１１８の薄膜化による高記録密度化を図ることができることがわかる。

図４は、さらに第１前下地層１１６ａと第２前下地層１１６ｂの膜厚を変更した場合の記録再生特性（ｂＥＲ）の評価を説明する図である。図４において第１前下地層１１６ａを変更している場合は、第２前下地層１１６ｂは３ｎｍに固定している。また第２前下地層１１６ｂを変更している場合は、第１前下地層１１６ａを３ｎｍに固定している。

図４に示すように、第１前下地層１１６ａ、第２前下地層１１６ｂのいずれも、膜厚が薄いほどｂＥＲが向上する傾向を見せている。しかし比較すれば、第１前下地層１１６ａの方が薄くなるにしたがって急激に特性の向上が見られている。このことから、下地層１１８の薄膜化を図ることができることがわかるとともに、特に第１前下地層１１６ａの薄膜化を図れることがわかる。

図５は、第１前下地層１１６ａおよび第２前下地層１１６ｂをスパッタリングによって成膜する際のバイアス電圧を変更した場合の記録再生特性（ｂＥＲ）の評価を説明する図である。図５において第１前下地層１１６ａのバイアスを変更している場合は、第２前下地層１１６ｂには−５００Ｖのバイアス電圧をかけている。また第２前下地層１１６ｂのバイアスを変更している場合には、第１前下地層１１６ａにはバイアス電圧をかけていない。

図５に示すように、第１前下地層１１６ａはバイアス電圧が低くなるにしたがって特性が向上する傾向にあるのに対し、第２前下地層１１６ｂはバイアス電圧が高くなるにしたがって特性が向上する傾向がある。この結果から、第１前下地層１１６ａは低いバイアス電圧で成膜し、第２前下地層１１６ｂは第１前下地層１１６ａよりも高いバイアス電圧で成膜することにより、ｂＥＲを向上させられることがわかる。

ここで、スパッタリング成膜においては、バイアス電圧を高くするほど結晶粒子が小さくなることがわかっている。したがって図５に示される実験結果から、前下地層１１６を、第１前下地層１１６ａと、第１前下地層１１６ａの上に形成され結晶粒子が第１前下地層１１６ａより小さい第２前下地層１１６ｂとから構成することにより、ｂＥＲを向上させられることが確認できた。これは、第２前下地層１１６ｂの結晶粒子を小さくすることにより、その上に成膜される下地層１１８の微細化および配向性向上を図ることができるためと考えられる。

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、前下地層１１６の改善を図り、もって下地層１１８および磁気記録層１２２の結晶配向性を向上させることにより、さらなる高記録密度化を図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。第２下地層の膜厚を変化させた場合の下地層と磁気記録層の結晶配向性の関係を説明する図である。第２下地層の膜厚を変化させた場合の記録再生特性の評価を説明する図である。第１前下地層と第２前下地層の膜厚を変更した場合の記録再生特性（ｂＥＲ）の評価を説明する図である。第１前下地層および第２前下地層をスパッタリングによって成膜する際のバイアス電圧を変更した場合の記録再生特性（ｂＥＲ）の評価を説明する図である。

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
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 …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

Claims

基体上に少なくとも、軟磁性を示す軟磁性層と、前記軟磁性層の上に形成された結晶性の前下地層と、前記前下地層の上に形成された下地層と、信号を記録する磁気記録層とがこの順に成膜された垂直磁気記録媒体において、
前記前下地層は、第１前下地層と、前記第１前下地層の上に形成され結晶粒子が前記第１前下地層より小さい第２前下地層とからなり、
前記第１前下地層は、スパッタリングによって成膜する際に、前記第２前下地層よりも低いバイアス電圧を印加し、またはバイアス電圧を印加しないことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
基体上に少なくとも、軟磁性を示す軟磁性層と、前記軟磁性層の上に形成された結晶性の前下地層と、前記前下地層の上に形成された下地層と、信号を記録する磁気記録層とがこの順に成膜された垂直磁気記録媒体において、
前記前下地層は、第１前下地層と、前記第１前下地層の上に形成され結晶粒子が前記第１前下地層より小さい第２前下地層とからなり、
前記第２前下地層は、スパッタリングによって成膜する際に、前記第１前下地層よりも大きいアーク電流で成膜を行うことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
前記前下地層は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄのいずれかを主成分とし、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からな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。
前記前下地層は、Ｎｉを主成分とし、前記添加元素の濃度は、５〜２０ａｔ％であることを特徴とする請求項３に記載の垂直磁気記録媒体。