WO2009119709A1 - 垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

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WO2009119709A1
WO2009119709A1 PCT/JP2009/056051 JP2009056051W WO2009119709A1 WO 2009119709 A1 WO2009119709 A1 WO 2009119709A1 JP 2009056051 W JP2009056051 W JP 2009056051W WO 2009119709 A1 WO2009119709 A1 WO 2009119709A1
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magnetic recording
recording layer
layer
magnetic
crystal grains
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PCT/JP2009/056051
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貴弘 尾上
Original Assignee
Hoya株式会社
ホーヤ マグネティクス シンガポール プライベートリミテッド
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    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/64—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent
    • G11B5/66—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent the record carriers consisting of several layers
    • G11B5/674—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent the record carriers consisting of several layers having differing macroscopic or microscopic structures, e.g. differing crystalline lattices, varying atomic structures or differing roughnesses
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/64—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent
    • G11B5/66—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent the record carriers consisting of several layers
    • G11B5/672—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent the record carriers consisting of several layers having different compositions in a plurality of magnetic layers, e.g. layer compositions having differing elemental components or differing proportions of elements
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • G11B5/851—Coating a support with a magnetic layer by sputtering

Definitions

  • the present invention relates to a perpendicular magnetic recording medium mounted on a perpendicular magnetic recording type HDD (hard disk drive) and the like and a method of manufacturing the perpendicular magnetic recording medium.
  • a perpendicular magnetic recording medium mounted on a perpendicular magnetic recording type HDD (hard disk drive) and the like and a method of manufacturing the perpendicular magnetic recording medium.
  • perpendicular magnetic recording type magnetic disks have been recently proposed.
  • the easy axis of magnetization of the magnetic recording layer is aligned in the plane direction of the substrate surface, but in the perpendicular magnetic recording method, the easy magnetization axis is adjusted to be aligned in the direction perpendicular to the substrate surface. ing.
  • the perpendicular magnetic recording method is more suitable for increasing the recording density because the thermal fluctuation phenomenon can be more suppressed during high-density recording than the in-plane recording method.
  • CoCrPt—SiO 2 or CoCrPt—TiO 2 having a granular structure has been widely used as the magnetic recording layer.
  • crystals having an hcp structure hexagonal close-packed crystal lattice
  • Cr and SiO 2 or TiO 2
  • a single pole type perpendicular head is used to generate a perpendicular magnetic field with respect to the magnetic recording layer.
  • a single magnetic pole type vertical head makes it impossible to apply a sufficiently strong magnetic field to the magnetic recording layer because the magnetic flux exiting the single magnetic pole end immediately returns to the return magnetic pole on the opposite side. Therefore, a strong magnetic field in the perpendicular direction can be applied to the magnetic recording layer by providing a soft magnetic layer under the magnetic recording layer of the perpendicular magnetic recording disk and forming a magnetic flux path (magnetic path) in the soft magnetic layer. It becomes. That is, the soft magnetic layer is a layer in which the magnetization direction is aligned by a magnetic field when writing and dynamically forms a magnetic path.
  • the continuous layer also has a role of improving the writeability, that is, the overwrite characteristic, by improving the saturation magnetization Ms.
  • the purpose of providing a continuous layer on the magnetic recording layer is to improve the reverse domain nucleation magnetic field Hn to reduce noise and to improve the saturation magnetization Ms and to improve the overwrite characteristics.
  • the continuous layer is also referred to as an auxiliary recording layer or a cap layer. In the present application, it is referred to as a continuous layer unless otherwise specified. JP 2003-346315 A
  • the overwrite characteristic can be improved by the continuous layer having a high saturation magnetization Ms, the noise is increased. Since the continuous layer is located above the medium, the influence on noise increase is large.
  • the recording magnetic field strength decreases remarkably as the distance from the recording head increases.
  • the inventor has the function of the conventional continuous layer also in the first magnetic recording layer, so that the ideal magnetic field strength is weaker than the head magnetic field strength above the medium (a layer close to the surface layer of the medium). It came to be thought that the structure which achieves a typical magnetization reversal was ideal.
  • the configuration of the present invention it is possible to achieve higher overwrite characteristics more efficiently, and the first magnetic recording layer is located in a part sufficiently away from the reproducing head, so that the increase in noise is reduced. The contribution is small.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the continuous layer provided in the perpendicular magnetic recording medium.
  • the object of the present invention is to devise the interval between the crystal grains of the first magnetic recording layer. It is to provide a perpendicular magnetic recording medium in which one magnetic recording layer also has a function as a continuous layer, and a method for manufacturing the perpendicular magnetic recording medium.
  • the inventors of the present invention diligently studied and found that the overwrite characteristics are improved when the interval between the crystal grains of the first magnetic recording layer has a predetermined value.
  • the invention has been completed.
  • a typical configuration of the perpendicular magnetic recording medium according to the present invention is a perpendicular magnetic recording medium having at least a first magnetic recording layer and a second magnetic recording layer in this order on a substrate.
  • the first magnetic recording layer and the second magnetic recording layer are a ferromagnetic layer having a granular structure in which a grain boundary portion made of a non-magnetic substance is formed between crystal grains grown in a columnar shape.
  • the crystal grains The distance between the grains determined by the average of the shortest distances between the grain boundaries between the crystal grains adjacent to each other is 1 nm or less.
  • the first magnetic recording layer has the same function as the continuous layer due to the configuration in which the inter-particle distance between the crystal grains of the first magnetic recording layer and the adjacent crystal grains is 1 nm or less. Therefore, it is possible to reliably improve the reverse domain nucleation magnetic field Hn, improve the heat-resistant fluctuation characteristics, and improve the overwrite characteristics. If the inter-particle distance between the crystal grains in the first magnetic recording layer and the adjacent crystal grains is 1 nm or more, the function as a continuous layer cannot be achieved, and improvement of the overwrite characteristics cannot be expected.
  • the inter-particle distance determined by the average of the shortest distances between the grain boundaries between the crystal grains and the adjacent crystal grains is preferably 0.5 nm or more.
  • the high coercive force Hc and the high SNR can be maintained optimally. If the distance between the crystal grains in the second magnetic recording layer is 0.5 nm or less, the granular structure cannot be maintained, and the SNR is lowered.
  • the average particle diameter of the crystal particles in the first magnetic recording layer is Anm and the average particle diameter of the crystal particles in the second magnetic recording layer is Bnm, A> B may be satisfied.
  • the overwrite characteristic can be improved while fulfilling the function as a continuous layer. Further, the high magnetic coercive force Hc and the high SNR can be optimally maintained in the second magnetic recording layer.
  • the ratio of the average grain size of the crystal grains in the first magnetic recording layer to the average grain size of the crystal grains in the second magnetic recording layer may be 1 ⁇ A / B ⁇ 1.2.
  • the total thickness of the first magnetic recording layer and the second magnetic recording layer is preferably 15 nm or less.
  • the film thickness of the first magnetic recording layer is preferably 5 nm or less, and desirably 3 nm to 4 nm. This is because the composition separation of the second magnetic recording layer cannot be promoted when the thickness is smaller than 3 nm, and the R / W characteristics (read / write characteristics) are deteriorated when the thickness is larger than 4 nm.
  • the thickness of the second magnetic recording layer is preferably 5 nm or more, and desirably 7 nm to 15 nm. This is because if it is smaller than 7 nm, a sufficient coercive force cannot be obtained, and if it is larger than 15 nm, high Hn cannot be obtained. Therefore, in order to obtain high Hn, the total thickness of the first magnetic recording layer and the second magnetic recording layer is preferably 15 nm or less.
  • the film thickness of the first magnetic recording layer may be about 0.2 to about 1 times the film thickness of the second magnetic recording layer.
  • a continuous layer magnetically continuous in the direction of the substrate surface is provided on the side farther from the substrate than the second magnetic recording layer, and the film thickness of the first magnetic recording layer is about 0.2 to about 2 of the film thickness of the continuous layer. It should be double.
  • a continuous layer magnetically continuous in the direction of the substrate surface is provided on the side farther from the substrate than the second magnetic recording layer, and the film thickness of the second magnetic recording layer is about 0.7 to about 2 of the film thickness of the continuous layer. It should be double.
  • Magnetic substance contained in the first magnetic recording layer selected from SiO 2, TiO 2, Cr 2 O 3, Ta 2 O 5, Nb 2 O 5, the group of B 2 O 3 or ZrO 2, 1 Or it is good to include a plurality.
  • a non-magnetic substance is a substance that can form a grain boundary around magnetic grains so that exchange interaction between crystal grains (magnetic grains or magnetic grains) is suppressed or blocked, and cobalt ( Any nonmagnetic substance that does not dissolve in Co) may be used.
  • SiO 2 promotes miniaturization and isolation of magnetic particles (separation from adjacent magnetic particles), and TiO 2 has an effect of suppressing particle size dispersion of crystal particles.
  • Cr 2 O 3 can increase the coercive force Hc. Furthermore, by combining these oxides and segregating at the grain boundaries of the magnetic recording layer, both benefits can be enjoyed.
  • Magnetic substance contained in the second magnetic recording layer selected from SiO 2, TiO 2, Cr 2 O 3, Ta 2 O 5, Nb 2 O 5, the group of B 2 O 3 or ZrO 2, 1 Or it is good to include a plurality. Thereby, a grain boundary part can be formed reliably and a crystal grain can be separated clearly. Therefore, the SNR can be improved.
  • a typical configuration of a method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium according to the present invention is a perpendicular magnetic recording medium comprising at least a first magnetic recording layer and a second magnetic recording layer in this order on a substrate.
  • a manufacturing method, wherein the first magnetic recording layer is selected from the group consisting of oxygen or SiO 2 , TiO 2 , Cr 2 O 3 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , B 2 O 3 or ZrO 2
  • a magnetic target containing a plurality of oxides by using a magnetic target containing a plurality of oxides and setting the gas pressure to about 0.5 to about 5 Pa and the power to about 100 to about 700 W, a nonmagnetic grain boundary is formed between the crystal grains grown in a columnar shape.
  • a ferromagnetic layer having a granular structure is formed and selected from the group consisting of oxygen or SiO 2 , TiO 2 , Cr 2 O 3 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , B 2 O 3 or ZrO 2
  • One more Uses a magnetic target containing a plurality of oxides, a gas pressure of about 0.5 to about 5 Pa, and a power of about 100 to about 1000 W, so that the crystal grains grown as columnar second magnetic recording layers In the first magnetic recording layer, the intergranular distance determined by the average of the shortest distances between the grain boundaries of the crystal grains and the adjacent crystal grains is formed. It is 1 nm or less.
  • the constituent elements based on the technical idea of the perpendicular magnetic recording medium and the explanation thereof can be applied to the method for manufacturing the perpendicular magnetic recording medium.
  • the first magnetic recording layer can have a function as a continuous layer by devising the interval between the crystal grains of the first magnetic recording layer, and the SNR and the overwrite characteristics can be improved. It becomes possible to improve appropriately.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Perpendicular magnetic recording medium 110 ... Disk base
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a perpendicular magnetic recording medium 100 according to the present embodiment.
  • a perpendicular magnetic recording medium 100 shown in FIG. 1 includes a disk substrate 110 as a substrate, an adhesion layer 112, a first soft magnetic layer 114a, a spacer layer 114b, a second soft magnetic layer 114c, a pre-underlayer 116, and a first underlayer 118a.
  • the first soft magnetic layer 114a, the spacer layer 114b, and the second soft magnetic layer 114c together constitute the soft magnetic layer 114.
  • the first base layer 118a and the second base layer 118b together constitute the base layer 118.
  • the first magnetic recording layer 122a and the second magnetic recording layer 122b together constitute the magnetic recording layer 122.
  • the perpendicular magnetic recording medium 100 shown in the present embodiment includes a plurality of types of oxides (one or both of the first magnetic recording layer 122a and the second magnetic recording layer 122b of the magnetic recording layer 122).
  • the composite oxide is segregated at the nonmagnetic grain boundaries by containing “composite oxide”.
  • the disk substrate 110 may be a glass disk obtained by forming amorphous aluminosilicate glass into a disk shape by direct pressing.
  • the type, size, thickness, etc. of the glass disk are not particularly limited.
  • Examples of the material of the glass disk include aluminosilicate glass, soda lime glass, soda aluminosilicate glass, aluminoborosilicate glass, borosilicate glass, quartz glass, chain silicate glass, or glass ceramic such as crystallized glass. It is done.
  • the glass disk is subjected to grinding, polishing, and chemical strengthening sequentially to obtain a smooth non-magnetic disk base 110 made of a chemically strengthened glass disk.
  • the adhesion layer 112 to the continuous layer 124 are sequentially formed by the DC magnetron sputtering method, and the medium protective layer 126 can be formed by the CVD method. Thereafter, the lubricating layer 128 can be formed by dip coating. Note that it is also preferable to use an in-line film forming method in terms of high productivity. Hereinafter, the configuration and manufacturing method of each layer will be described.
  • the adhesion layer 112 is an amorphous underlayer, which is formed in contact with the disk base 110 and has a function of increasing the peel strength between the soft magnetic layer 114 and the disk base 110 formed thereon.
  • the adhesion layer 112 is preferably an amorphous alloy film so as to correspond to the amorphous glass surface.
  • adhesion layer 112 for example, a CrTi-based amorphous layer can be selected.
  • the soft magnetic layer 114 is a layer that temporarily forms a magnetic path during recording in order to pass magnetic flux in a direction perpendicular to the recording layer in the perpendicular magnetic recording method.
  • the soft magnetic layer 114 is provided with AFC (Antiferro-magnetic exchange coupling) by interposing a nonmagnetic spacer layer 114b between the first soft magnetic layer 114a and the second soft magnetic layer 114c.
  • AFC Antiferro-magnetic exchange coupling
  • the magnetization direction of the soft magnetic layer 114 can be aligned along the magnetic path (magnetic circuit) with high accuracy, and the vertical component of the magnetization direction is extremely reduced, so that noise generated from the soft magnetic layer 114 is reduced. Can do.
  • compositions of the first soft magnetic layer 114a and the second soft magnetic layer 114c include cobalt-based alloys such as CoTaZr, Co—Fe-based alloys such as CoCrFeB, and Ni—Fe such as [Ni—Fe / Sn] n multilayer structure.
  • cobalt-based alloys such as CoTaZr
  • Co—Fe-based alloys such as CoCrFeB
  • Ni—Fe such as [Ni—Fe / Sn] n multilayer structure.
  • a system alloy or the like can be used.
  • the pre-underlayer 116 is a non-magnetic alloy layer, and acts to protect the soft magnetic layer 114 and the easy magnetization axis of the hexagonal close packed structure (hcp structure) included in the underlayer 118 formed thereon is a disk. A function for aligning in the vertical direction is provided.
  • the pre-underlayer 116 preferably has a (111) plane having a face-centered cubic structure (fcc structure) or a (110) plane having a body-centered cubic structure (bcc structure) parallel to the main surface of the disk substrate 110. Further, the pre-underlayer 116 may have a configuration in which these crystal structures and amorphous are mixed.
  • the material of the pre-underlayer 116 can be selected from Ni, Cu, Pt, Pd, Zr, Hf, Nb, and Ta. Furthermore, it is good also as an alloy which contains these metals as a main component and contains any one or more additional elements of Ti, V, Ta, Cr, Mo, and W. For example, NiW, CuW, CuCr as the fcc structure, and Ta as the bcc structure can be suitably selected.
  • the underlayer 118 has an hcp structure, and has a function of growing a Co hcp crystal of the magnetic recording layer 122 as a granular structure. Therefore, the higher the crystal orientation of the underlayer 118, that is, the more the (0001) plane of the crystal of the underlayer 118 is parallel to the main surface of the disk substrate 110, the more the orientation of the magnetic recording layer 22 is improved. Can do.
  • Ru is a typical material for the underlayer 118, but in addition, it can be selected from RuCr and RuCo. Since Ru has an hcp structure and the lattice spacing of crystals is close to Co, the magnetic recording layer 122 containing Co as a main component can be well oriented.
  • the underlayer 118 is made of Ru
  • a two-layer structure made of Ru can be obtained by changing the gas pressure during sputtering. Specifically, when forming the second base layer 118b on the upper layer side, the Ar gas pressure is set higher than when forming the first base layer 118a on the lower layer side.
  • the gas pressure is increased, the free movement distance of the Ru ions to be sputtered is shortened, so that the film formation rate is reduced and the crystal separation can be improved. Further, by increasing the pressure, the size of the crystal lattice is reduced. Since the size of the Ru crystal lattice is larger than that of the Co crystal lattice, if the Ru crystal lattice is made smaller, it approaches that of Co, and the crystal orientation of the Co granular layer can be further improved.
  • the nonmagnetic granular layer 120 is a nonmagnetic granular layer.
  • a nonmagnetic granular layer is formed on the hcp crystal structure of the underlayer 118, and the granular layer of the first magnetic recording layer 122a is grown thereon, so that the magnetic granular layer can be grown from the initial growth stage (rise). Has the effect of separating.
  • the composition of the nonmagnetic granular layer 120 can be a granular structure by forming a grain boundary by segregating a nonmagnetic substance between nonmagnetic crystal grains made of a Co-based alloy. In particular, CoCr—SiO 2 and CoCrRu—SiO 2 can be suitably used.
  • a nonmagnetic substance is a substance that can form a grain boundary around magnetic grains so that exchange interaction between magnetic grains (magnetic grains) is suppressed or blocked, and is cobalt (Co). Any non-magnetic substance that does not dissolve in solution can be used. Examples thereof include silicon oxide (SiOx), chromium (Cr), chromium oxide (CrO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), zircon oxide (ZrO 2 ), and tantalum oxide (Ta 2 O 5 ).
  • the magnetic recording layer 122 has a columnar granular structure in which a nonmagnetic substance is segregated around magnetic grains of a hard magnetic material selected from a Co-based alloy, an Fe-based alloy, and a Ni-based alloy to form a grain boundary. It is a magnetic layer.
  • the nonmagnetic granular layer 120 By providing the nonmagnetic granular layer 120, the magnetic grains can be continuously epitaxially grown from the granular structure.
  • the first magnetic recording layer 122a and the second magnetic recording layer 122b having different compositions and film thicknesses are used.
  • the first magnetic recording layer 122a and the second magnetic recording layer 122b are all non-magnetic materials such as oxides such as SiO 2 , Cr 2 O 3 , TiO 2 , B 2 O 3 , Fe 2 O 3 , BN, etc. Nitride and carbides such as B 4 C 3 can be preferably used.
  • the inter-particle distance determined by the average of the shortest distances between the grain boundaries between the magnetic grains (crystal grains) and the adjacent magnetic grains is 1 nm or less.
  • the first magnetic recording layer 122a has the same function as the continuous layer 124 described later. Therefore, it is possible to reliably improve the reverse domain nucleation magnetic field Hn, improve the heat-resistant fluctuation characteristics, and improve the overwrite characteristics. If the distance between the crystal grains in the first magnetic recording layer 122a and the adjacent crystal grains is 1 nm or more, the function as the continuous layer 124 is not achieved, and the improvement of the overwrite characteristics cannot be expected.
  • the overwrite characteristic can be improved while fulfilling the function as the continuous layer 124, and the high coercive force Hc and the high SNR can be optimally maintained in the second magnetic recording layer 122b.
  • two or more nonmagnetic substances can be used in combination in either or both of the first magnetic recording layer 122a and the second magnetic recording layer 122b.
  • the kind of nonmagnetic substance contained at this time it is particularly preferable to include SiO 2 and TiO 2 , and Cr 2 O 3 can be suitably used instead of / in addition to either of them.
  • the first magnetic recording layer 122a contains Cr 2 O 3 and SiO 2 as an example of a complex oxide (a plurality of types of oxides) at the grain boundary, and an hcp crystal of CoCrPt—Cr 2 O 3 —SiO 2 .
  • a structure can be formed.
  • the second magnetic recording layer 122b contains SiO 2 and TiO 2 as examples of complex oxides at the grain boundary portion, and can form a CoCrPt—SiO 2 —TiO 2 hcp crystal structure.
  • the continuous layer 124 is a layer (also referred to as a continuous layer) that is magnetically continuous in the in-plane direction on the magnetic recording layer 122 having a granular structure.
  • the medium protective layer 126 can be formed by depositing carbon by a CVD method while maintaining a vacuum.
  • the medium protective layer 126 is a protective layer for protecting the perpendicular magnetic recording medium from the impact of the magnetic head.
  • carbon deposited by the CVD method has improved film hardness compared to that deposited by the sputtering method, so that the perpendicular magnetic recording medium can be more effectively protected against an impact from the magnetic head.
  • the lubricating layer 128 can be formed of PFPE (perfluoropolyether) by dip coating.
  • PFPE perfluoropolyether
  • PFPE has a long chain molecular structure and binds with high affinity to N atoms on the surface of the medium protective layer 126. Due to the action of the lubricating layer 128, even if the magnetic head comes into contact with the surface of the perpendicular magnetic recording medium 100, damage or loss of the medium protective layer 126 can be prevented.
  • the perpendicular magnetic recording medium 100 can be obtained.
  • the effectiveness of the present invention will be described below using examples and comparative examples.
  • a film was formed in order from the adhesion layer 112 to the continuous layer 124 in an Ar atmosphere by a DC magnetron sputtering method using a film forming apparatus that was evacuated.
  • the adhesion layer 112 was made of CrTi.
  • the composition of the first soft magnetic layer 114a and the second soft magnetic layer 114c was FeCoTaZr, and the composition of the spacer layer 114b was Ru.
  • the composition of the pre-underlayer 116 was a NiW alloy having an fcc structure.
  • the first underlayer 118a was formed with Ru under low-pressure Ar
  • the second underlayer 118b was formed with Ru under high-pressure Ar.
  • the composition of the nonmagnetic granular layer 120 was nonmagnetic CoCr—SiO 2 .
  • the magnetic recording layer 122 was formed by the configurations of the following examples and comparative examples.
  • the composition of the continuous layer 124 was CoCrPtB.
  • the medium protective layer 126 was formed using C 2 H 4 and CN by the CVD method, and the lubricating layer 128 was formed using PFPE by the dip coating method.
  • the thickness of the continuous layer 124 was 7 nm
  • the thickness of the first magnetic recording layer 122a was 3 nm
  • the thickness of the second magnetic recording layer 122b was 10 nm.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the relationship between gas pressure and SNR and the relationship between input power and SNR when the magnetic recording layer 122 is formed.
  • the thickness of the continuous layer 124 is fixed to 7 nm
  • the thickness of the first magnetic recording layer 122a is set to 3 nm
  • the average particle size of the magnetic grains is fixed to 7 nm
  • the average inter-particle distance is fixed to 0.8 nm. It is the figure which showed the relationship (gas pressure and input electric power) at the time of forming the 2nd magnetic recording layer 122b, and the relationship of SNR.
  • FIG. 2A the thickness of the continuous layer 124 is fixed to 7 nm
  • the thickness of the first magnetic recording layer 122a is set to 3 nm
  • the average particle size of the magnetic grains is fixed to 7 nm
  • the average inter-particle distance is fixed to 0.8 nm.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between conditions (gas pressure and input power) and SNR when forming the first magnetic recording layer 122a. In any case, the film formation time is adjusted so that the product of the input power and the film formation time is constant, so that the film thickness is constant.
  • the first magnetic recording layer 122a contained Cr 2 O 3 and SiO 2 as an example of a composite oxide to form a hcp crystal structure of CoCrPt—Cr 2 O 3 —SiO 2 .
  • the second magnetic recording layer 122b contained SiO 2 and TiO 2 as an example of a complex oxide to form a CoCrPt—SiO 2 —TiO 2 hcp crystal structure.
  • the second magnetic recording layer 122b when the second magnetic recording layer 122b is formed at a gas pressure of 3 Pa and an input power of 400 W, an optimum SNR can be obtained.
  • the average particle diameter and the distance between the particles of the second magnetic recording layer 122b can be measured with a transmission electron microscope (TEM), and the average particle diameter is 6.7 nm.
  • the average interparticle distance was 1.4 nm.
  • the average particle diameter of crystal grains As a specific example for obtaining the average particle diameter of crystal grains, all crystal grains included in an area of 100 nm 2 in the TEM measurement result are approximated using a circle. And the average particle diameter of a crystal grain can be calculated
  • the inter-particle distance it can be obtained by measuring and averaging the shortest distance between each crystal particle and the crystal particle adjacent to the particle in the same TEM measurement range of 100 nm 2 .
  • the distance between the centers of crystal grains approximated by a circle using the area is measured to determine the average inter-center distance, and the average diameter (2 of the radius) is calculated from the average inter-center distance. It can be obtained by subtracting (times).
  • the average particle diameter of the magnetic particles of the first magnetic recording layer 122a can be measured with a transmission electron microscope, the average particle diameter is 6.3 nm, and the average inter-particle distance is 0.6 nm. .
  • the first magnetic recording layer 122a having an average magnetic particle diameter of 7 nm and an average interparticle distance of 0.7 nm, and an average particle diameter of 6.7 nm and an average interparticle distance of 1.3 nm.
  • the first magnetic recording layer 122b that is, the average magnetic grain size of the first magnetic recording layer 122a> the second magnetic recording layer 122b is referred to as Example 1.
  • the first magnetic recording layer 122a having an average particle diameter of 6.7 nm and an average interparticle distance of 1.3 nm and an average particle diameter of 7 nm and an average interparticle distance of 0.7 nm. 2
  • the magnetic recording layer 122b that is, the average grain size of the magnetic grains is the first magnetic recording layer 122a ⁇ the second magnetic recording layer 122b.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the average grain distance of the magnetic grains of the first magnetic recording layer 122a and the average grain distance of the magnetic grains of the second magnetic recording layer 122b, the overwrite characteristics, and the SNR. It is.
  • the first magnetic recording layer is such that the average interparticle distance of the magnetic grains contained in the first magnetic recording layer 122a is smaller than the average intergrain distance of the magnetic grains contained in the second magnetic recording layer 122b.
  • the average interparticle distance of the magnetic grains contained in the layer 122a is smaller than the average interparticle distance of the magnetic grains contained in the second magnetic recording layer 122b, high overwrite characteristics can be obtained.
  • the overwrite characteristics can be improved optimally. Can do.
  • the overwrite characteristics Will fall.
  • the first magnetic recording layer 122a can be easily formed.
  • the inter-particle distance of the magnetic particles inside can be made 1 nm or less.
  • the overwrite characteristic can be optimally improved. Note that if the inter-particle distance of the magnetic grains in the first magnetic recording layer 122a is 1 nm or more, the improvement of the overwrite characteristics cannot be expected.
  • the second magnetic recording layer 122b can be easily formed.
  • the inter-particle distance of the magnetic particles inside can be set to 0.5 nm or more. As a result, the high coercive force Hc and the high SNR can be optimally maintained. If the distance between the magnetic grains in the second magnetic recording layer 122b is 0.5 nm or less, the granular structure cannot be maintained and the SNR is lowered.
  • Example 2 the first magnetic recording layer 122a was incorporated as an example of a composite oxide, and Cr 2 O 3 and SiO 2 were contained therein to obtain CoCrPt—Cr 2 O 3. forming a hcp crystal structure of -SiO 2, the second magnetic recording layer 122b composite oxide (plural kinds of oxide) by incorporating a SiO 2 and TiO 2 as an example of CoCrPt-SiO 2 -TiO 2 of hcp A crystal structure was formed.
  • the characteristics of a plurality of oxides can be obtained by forming the second magnetic recording layer 122b by containing a composite oxide of SiO 2 and TiO 2 . Therefore, by further miniaturizing and isolating the magnetic particles of the magnetic recording layer 122, noise can be reduced and SNR can be improved while maintaining high overwrite characteristics.
  • SiO 2 promotes miniaturization and isolation of magnetic particles
  • TiO 2 has an effect of suppressing the particle size dispersion of crystal particles.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the perpendicular magnetic recording medium 100 manufactured by using the method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium according to the present embodiment.
  • the perpendicular magnetic recording medium 100 manufactured by using the method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium according to the present embodiment has magnetic grains adjacent to the magnetic grains (crystal grains) in the first magnetic recording layer 122a.
  • the film is formed such that the distance between the crystal grains is smaller than the distance between the magnetic grains (crystal grains) adjacent to the magnetic grains (crystal grains) in the second magnetic recording layer 122b.
  • the first magnetic recording layer 122 a has the same function as the continuous layer 124. Therefore, it is possible to reliably improve the overwrite characteristics.
  • the second magnetic recording layer can have a function as a continuous layer. Therefore, even when a weak head magnetic field is applied compared to the upper side of the medium, ideal magnetization reversal is achieved, and the function can be appropriately exhibited. As a result, the SNR and the overwrite characteristics can be appropriately improved.
  • the magnetic recording layer is composed of two layers of the first magnetic recording layer and the second magnetic recording layer.
  • the magnetic recording layer is composed of three or more layers, at least the average grain size of the magnetic grains of the lower magnetic recording layer is made larger than the average grain size of the magnetic grains of the upper magnetic recording layer.
  • the present invention can be used as a perpendicular magnetic recording medium mounted on a perpendicular magnetic recording type HDD or the like and a method of manufacturing the perpendicular magnetic recording medium.

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Abstract

　本発明は、第１磁気記録層の結晶粒子の間隔を工夫することで、連続層としての機能をも備えさせた連続層を備える垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的としている。本発明にかかる垂直磁気記録媒体１００は、第１磁気記録層１２２ａおよび第２磁気記録層１２２ｂは柱状に成長した結晶粒子の間に非磁性物質からなる粒界部を形成したグラニュラー構造の強磁性層であり、第１磁気記録層１２２ａにおいて結晶粒子と隣接する結晶粒子との粒界部の最短距離の平均により定められる粒子間距離は１ｎｍ以下であることを特徴としている（図４）。

Description

垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法
　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および垂直磁気記録媒体の製造方法に関する。
　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２５０ＧＢｉｔ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ディスク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ディスク（垂直磁気記録ディスク）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、高密度記録時に、より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。
　従来、磁気記録層としては、グラニュラー構造を有するＣｏＣｒＰｔ－ＳｉＯ２やＣｏＣｒＰｔ－ＴｉＯ２が広く用いられている。Ｃｏはｈｃｐ構造（六方最密結晶格子）の結晶が柱状に成長し、ＣｒおよびＳｉＯ２（またはＴｉＯ２）が偏析して非磁性の粒界を形成する。かかるグラニュラー構造を用いることにより、物理的に独立した微細な磁性粒子を形成しやすく、高記録密度を達成しやすい。
　上記垂直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、軟磁性層に磁束の通り道（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することが可能となる。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。
　しかし磁気記録層に強い磁界を印加すると、隣接トラックへの漏れ磁場も大きくなる。このことから、ＷＡＴＥ（Wide Area Track Erasure）、すなわち、書込みの対象となるトラックを中心に数μｍにわたって記録情報が消失する現象が問題となる。ＷＡＴＥを低減させる手法として、磁気記録層の逆磁区核形成磁界Ｈｎを負とし、さらにその絶対値を大きくすることが重要といわれている。高い（絶対値の大きい）Ｈｎを得るために、グラニュラー構造を有する磁気記録層の上方又は下方に高い垂直磁気異方性を示す薄膜（連続層）が形成されたＣＧＣ（Coupled Granular Continuous）媒体が考案されている（特許文献１）。
　また磁気記録層の保磁力Ｈｃを向上させていくと、高記録密度化が達成できる反面、磁気ヘッドによる書き込みが困難になる傾向にある。そこで連続層は、飽和磁化Ｍｓを向上させることにより、書き込みやすさ、すなわちオーバーライト特性を向上させる役割も有している。
　言い換えれば、磁気記録層の上に連続層を設ける目的は、逆磁区核形成磁界Ｈｎを向上させてノイズを低減し、飽和磁化Ｍｓを向上させてオーバーライト特性も向上させることである。なお連続層は補助記録層またはキャップ層とも呼ばれるが、本願では、特に断らない限り、連続層と呼ぶこととする。
特開２００３－３４６３１５号公報
　しかし、従来技術では、高い飽和磁化Ｍｓを有する連続層によりオーバーライト特性を改善できる反面、ノイズの増加を招くこととなる。当該連続層は、媒体の上方に位置することになるため、ノイズ増加に対する影響は大きい。
　一般に、垂直磁気記録媒体においては、記録ヘッドからの距離が遠ざかるにつれて、記録磁界強度は著しく減少する。発明者は、従来の連続層の機能を第1磁気記録層にも備えさせることにより、媒体の上方(媒体の表層に近い層)でのヘッド磁界強度と比較して弱いヘッド磁界強度においても理想的な磁化反転を達成させる構成が理想的であると想到するに至った。本発明の構成を用いることにより、より効率的に高いオーバーライト特性を達成でき、かつ、第1磁気記録層は、再生ヘッドから十分に離れた部分に位置しているために、ノイズ増加への寄与も小さい。
　本発明は、垂直磁気記録媒体に設けられる連続層が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、第１磁気記録層の結晶粒子の間隔を工夫することで、第１磁気記録層に連続層としての機能をも備えさせた垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することである。
　上記課題を解決するために、本発明の発明者らが鋭意検討したところ、第１磁気記録層の結晶粒子の間隔が所定の値を有することで、オーバーライト特性が向上することを見出し、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、基体上に少なくとも第１磁気記録層、第２磁気記録層をこの順に備える垂直磁気記録媒体であって、第１磁気記録層および第２磁気記録層は柱状に成長した結晶粒子の間に非磁性物質からなる粒界部を形成したグラニュラー構造の強磁性層であり、第１磁気記録層において結晶粒子と隣接する結晶粒子との粒界部の最短距離の平均により定まる粒子間距離は１ｎｍ以下であることを特徴とする。
　上記第１磁気記録層の結晶粒子と隣接する結晶粒子との粒子間距離を１ｎｍ以下にする構成により、第１磁気記録層が連続層と同様の機能を有することとなる。したがって、確実に逆磁区核形成磁界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、第１磁気記録層中の結晶粒子と隣接する結晶粒子との粒子間距離が、１ｎｍ以上であると、連続層としての機能を果たさなくなり、オーバーライト特性の向上が見込めなくなる。
　上記第２磁気記録層において、結晶粒子と隣接する結晶粒子との粒界部の最短距離の平均により定まる粒子間距離は０．５ｎｍ以上であるとよい。
　これにより、最適に高保磁力Ｈｃおよび高ＳＮＲを維持することができる。なお、第２磁気記録層中の結晶粒子の粒子間距離が、０．５ｎｍ以下であると、グラニュラー構造を保つことができなくなり、ＳＮＲが低下する。
　第１磁気記録層中の結晶粒子の平均粒径をＡｎｍ、第２磁気記録層中の結晶粒子の平均粒径をＢｎｍとした場合、Ａ＞Ｂであってもよい。
　これにより、第１磁気記録層において、連続層としての機能を果たしつつオーバーライト特性を向上させることができる。また、第２磁気記録層において、最適に高保磁力Ｈｃおよび高ＳＮＲを維持することができる。
　上記第１磁気記録層中の結晶粒子の平均粒径と、第２磁気記録層中の結晶粒子の平均粒径との比が１＜Ａ／Ｂ＜１．２であるとよい。
　これにより、最適にオーバーライト特性を向上させることができる。なお、第１磁気記録層中の結晶粒子の平均粒径と第２磁気記録層中の結晶粒子の平均粒径との比Ａ／Ｂが１．２よりも大きいと、オーバーライト特性が低下してしまう。
　上記第１磁気記録層と第２磁気記録層の総厚が１５ｎｍ以下であるとよい。
　第１磁気記録層の膜厚は５ｎｍ以下が好ましく、望ましくは３ｎｍ～４ｎｍである。３ｎｍより小さいと第２磁気記録層の組成分離を促進することができないためであり、４ｎｍより大きいとＲ／Ｗ特性（リード・ライト特性）が低下するためである。第２磁気記録層の膜厚は５ｎｍ以上が好ましく、望ましくは７ｎｍ～１５ｎｍである。７ｎｍより小さいと十分な保磁力が得られなくなるためであり、１５ｎｍより大きいと高いＨｎが得られなくなってしまうためである。したがって、高いＨｎを得るためには、第１磁気記録層と第２磁気記録層の総厚が１５ｎｍ以下であることが好ましい。
　上記第１磁気記録層の膜厚は、第２磁気記録層の膜厚の約０．２～約１倍であってもよい。上記第２磁気記録層より基体から遠い側に、基体面方向に磁気的に連続した連続層を備え、第１磁気記録層の膜厚は、連続層の膜厚の約０．２～約２倍であるとよい。上記第２磁気記録層より基体から遠い側に、基体面方向に磁気的に連続した連続層を備え、第２磁気記録層の膜厚は、連続層の膜厚の約０．７～約２倍であるとよい。
　これにより、最適に高ＳＮＲを維持しつつ高オーバーライト特性を得ることができる。
　上記第１磁気記録層に含まれる非磁性物質は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３またはＺｒＯ２の群から選択された、１または複数を含むとよい。非磁性物質とは、結晶粒子（磁性粒もしくは磁性グレイン）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。特に、ＳｉＯ２は磁性粒子の微細化および孤立化（隣接する磁性粒子との分離）を促進し、ＴｉＯ２は結晶粒子の粒径分散を抑制させる効果がある。またＣｒ２Ｏ３は保磁力Ｈｃを増加させることが可能となる。さらに、これらの酸化物を複合させて磁気記録層の粒界に偏析させることにより、双方の利益を享受することができる。
　上記第２磁気記録層に含まれる非磁性物質は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３またはＺｒＯ２の群から選択された、１または複数を含むとよい。これにより、粒界部を確実に形成し結晶粒子を明確に分離することができる。したがって、ＳＮＲを向上させることができる。
　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製造方法の代表的な構成は、基体上に少なくとも第１磁気記録層、第２磁気記録層をこの順に備える垂直磁気記録媒体の製造方法であって、第１磁気記録層として酸素もしくはＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３またはＺｒＯ２の群から選択された、１または複数の酸化物を含む磁性ターゲットを用いて、ガス圧を約０．５～約５Ｐａ、電力を約１００～約７００Ｗとすることにより、柱状に成長した結晶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の強磁性層を形成し、酸素もしくはＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３またはＺｒＯ２の群から選択された、１または複数の酸化物を含む磁性ターゲットを用いて、ガス圧を約０．５～約５Ｐａ、電力を約１００～約１０００Ｗとすることにより、第２磁気記録層として柱状に成長した結晶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の強磁性層を形成し、第１磁気記録層において、結晶粒子と隣接する結晶粒子との粒界部の最短距離の平均により定まる粒子間距離は１ｎｍ以下であることを特徴とする。
　上述した垂直磁気記録媒体の技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該垂直磁気記録媒体の製造方法にも適用可能である。
　本発明にかかる垂直磁気記録媒体は、第１磁気記録層の結晶粒子の間隔を工夫することで、第１磁気記録層に連続層としての機能を持たせることができ、ＳＮＲおよびオーバーライト特性を適切に向上させることが可能となる。
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。 磁気記録層を成膜する際のガス圧とＳＮＲの関係と投入電力とＳＮＲ特性の関係を説明するための説明図である。 第１磁気記録層の磁性粒の粒子間距離および第２磁気記録層の磁性粒の粒子間距離の関係とオーバーライト特性、ＳＮＲの関係を説明するための説明図である。 実施形態にかかる垂直磁気記録媒体の製造方法を用いて製造した垂直磁気記録媒体を説明するための説明図である。
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  …連続層
１２６  …媒体保護層
１２８  …潤滑層
　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すぎず、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製造方法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、基体としてのディスク基体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、連続層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１００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。
　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から連続層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系非晶質層を選択することができる。
　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。前下地層１１６は面心立方構造（ｆｃｃ構造）の（１１１）面、または体心立方構造（ｂｃｃ構造）の（１１０）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、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ｆｃｃ構造としてはＮｉＷ、ＣｕＷ、ＣｕＣｒ、ｂｃｃ構造としてはＴａ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２２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、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Ｒｕ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、結晶分離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。
　非磁性グラニュラー層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。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。特にＣｏＣｒ－ＳｉＯ２、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（ＳｉＯｘ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）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ＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３等の酸化物や、ＢＮ等の窒化物、Ｂ４Ｃ３等の炭化物を好適に用いることができる。
　また本実施形態では、第１磁気記録層１２２ａにおいて、磁性粒（結晶粒子）と隣接する磁性粒との粒界部の最短距離の平均により定まる粒子間距離は１ｎｍ以下としている。第１磁気記録層１２２ａの結晶粒子と隣接する結晶粒子との粒子間距離を１ｎｍ以下にする構成により、第１磁気記録層１２２ａが後述する連続層１２４と同様の機能を有することとなる。したがって、確実に逆磁区核形成磁界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、第１磁気記録層１２２ａ中の結晶粒子と隣接する結晶粒子との粒子間距離が、１ｎｍ以上であると、連続層１２４としての機能を果たさなくなり、オーバーライト特性の向上が見込めなくなる。
　さらに本実施形態では、第１磁気記録層１２２ａ中の磁性粒（結晶粒子）の平均粒径をＡｎｍ、第２磁気記録層１２２ｂ中の磁性粒（結晶粒子）の平均粒径をＢｎｍとした場合、Ａ＞Ｂとしている。これにより、第１磁気記録層１２２ａにおいて、連続層１２４としての機能を果たしつつオーバーライト特性を向上させ、第２磁気記録層１２２ｂにおいて、最適に高保磁力Ｈｃおよび高ＳＮＲを維持することができる。
　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以上の非磁性物質を複合して用いることもできる。このとき含有する非磁性物質の種類には限定がないが、特にＳｉＯ２およびＴｉＯ２を含むことが好ましく、次にいずれかに代えて／加えてＣｒ２Ｏ３を好適に用いることができる。例えば第１磁気記録層１２２ａは、粒界部に複合酸化物（複数の種類の酸化物）の例としてＣｒ２Ｏ３とＳｉＯ２を含有し、ＣｏＣｒＰｔ－Ｃｒ２Ｏ３－ＳｉＯ２のｈｃｐ結晶構造を形成することができる。また例えば第２磁気記録層１２２ｂは、粒界部に複合酸化物の例としてＳｉＯ２とＴｉＯ２を含有し、ＣｏＣｒＰｔ－ＳｉＯ２－ＴｉＯ２のｈｃｐ結晶構造を形成することができる。
　連続層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。連続層１２４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。
　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当該垂直磁気記録媒体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当該垂直磁気記録媒体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。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）
　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から連続層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ＦｅＣｏＴａＺｒ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－ＳｉＯ２とした。磁気記録層１２２は下記の実施例および比較例の構成で形成した。連続層１２４の組成はＣｏＣｒＰｔＢとした。媒体保護層１２６はＣＶＤ法によりＣ２Ｈ４およびＣＮを用いて成膜し、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。
　本実施例において、連続層１２４の膜厚を７ｎｍと、第１磁気記録層１２２ａの膜厚を３ｎｍと、第２磁気記録層１２２ｂの膜厚を１０ｎｍとした。
　図２は、磁気記録層１２２を成膜する際のガス圧とＳＮＲの関係と投入電力とＳＮＲの関係を説明するための説明図である。特に図２（ａ）は、連続層１２４の膜厚を７ｎｍ、第１磁気記録層１２２ａの膜厚を３ｎｍ、磁性粒の平均粒径を７ｎｍと、平均粒子間距離を０．８ｎｍと固定し第２磁気記録層１２２ｂを成膜する際の条件（ガス圧および投入電力）とＳＮＲの関係を示した図である。また、図２（ｂ）は、連続層１２４の膜厚を７ｎｍ、第２磁気記録層１２２ｂの膜厚を１０ｎｍ、磁性粒の平均粒径を６ｎｍと、平均粒子間距離を１．２ｎｍと固定し第１磁気記録層１２２ａを成膜する際の条件（ガス圧および投入電力）とＳＮＲの関係を示した図である。なお、いずれの場合においても投入電力と成膜時間の積が一定となるように成膜時間を調整し、膜厚を一定としている。この際、第１磁気記録層１２２ａは、複合酸化物の例としてＣｒ２Ｏ３とＳｉＯ２を含有させてＣｏＣｒＰｔ―Ｃｒ２Ｏ３―ＳｉＯ２のｈｃｐ結晶構造を形成した。また、第２磁気記録層１２２ｂは、複合酸化物の例としてＳｉＯ２とＴｉＯ２を含有させてＣｏＣｒＰｔ－ＳｉＯ２－ＴｉＯ２のｈｃｐ結晶構造を形成した。
　図２（ａ）に示すように、第２磁気記録層１２２ｂは、ガス圧３Ｐａ、投入電力４００Ｗで成膜を行うと最適なＳＮＲを得ることができる。この際の第２磁気記録層１２２ｂの磁性粒の平均粒径および粒子間距離は、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope：ＴＥＭ）で計測することができ、平均粒径は６．７ｎｍであり、平均粒子間距離は１．４ｎｍであった。
　結晶粒子の平均粒径を求める具体例としては、ＴＥＭの測定結果における１００ｎｍ２面積に含まれるすべての結晶粒子を面積を用いて円近似する。そして、円近似した結晶粒子の平均直径を計算することによって結晶粒子の平均粒径を求めることができる。粒子間距離を求める具体例としては、同様にＴＥＭの測定範囲である１００ｎｍ２において、各結晶粒子と粒子に隣接する結晶粒子との最短距離をそれぞれ計測して平均することにより求めることができる。また粒子間距離を求める他の例としては、面積を用いて円近似した結晶粒子の中心間の距離をそれぞれ計測して平均中心間距離を求め、この平均中心間距離から平均直径（半径の２倍）を差し引くことで求めることができる。
　図２（ｂ）に示すように、第１磁気記録層１２２ａは、ガス圧２．５Ｐａ、投入電力２００Ｗで成膜を行うと最適なオーバーライト特性を得ることができる。この際の第１磁気記録層１２２ａの磁性粒の平均粒径は、透過型電子顕微鏡で計測することができ、平均粒径は６．３ｎｍであり、平均粒子間距離は０．６ｎｍであった。
　以下、磁性粒の平均粒径が７ｎｍ、平均粒子間距離が０．７ｎｍである第１磁気記録層１２２ａおよび磁性粒の平均粒径が６．７ｎｍ、平均粒子間距離が１．３ｎｍである第２磁気記録層１２２ｂすなわち磁性粒の平均粒径が第１磁気記録層１２２ａ＞第２磁気記録層１２２ｂを実施例１とする。また、磁性粒の平均粒径が６．７ｎｍ、平均粒子間距離が１．３ｎｍである第１磁気記録層１２２ａおよび磁性粒の平均粒径が７ｎｍ、平均粒子間距離が０．７ｎｍである第２磁気記録層１２２ｂすなわち磁性粒の平均粒径が第１磁気記録層１２２ａ＜第２磁気記録層１２２ｂを比較例とする。
　図３は、第１磁気記録層１２２ａの磁性粒の平均粒子間距離および第２磁気記録層１２２ｂの磁性粒の平均粒子間距離の関係とオーバーライト特性、ＳＮＲの関係を説明するための説明図である。
　図３に示すように、第１磁気記録層１２２ａに含まれる磁性粒の平均粒子間距離が第２磁気記録層１２２ｂに含まれる磁性粒の平均粒子間距離よりも小さい方が、第１磁気記録層１２２ａに含まれる磁性粒の平均粒子間距離が第２磁気記録層１２２ｂに含まれる磁性粒の平均粒子間距離よりも小さい場合と比較して、高オーバーライト特性を得ることができる。
　また第１磁気記録層１２２ａ中の磁性粒の平均粒径が、第２磁気記録層１２２ｂ中の磁性粒の平均粒径よりも約０．３ｎｍ大きいことにより、最適にオーバーライト特性を向上させることができる。なお、比較例に示すように、第１磁気記録層１２２ａ中の磁性粒の平均粒径が第２磁気記録層１２２ｂ中の磁性粒の平均粒径よりも約０．３ｎｍ小さいと、オーバーライト特性が低下してしまう。
　また第１磁気記録層１２２ａ中の磁性粒の平均粒径を、第２磁気記録層１２２ｂ中の磁性粒の平均粒径よりも約０．３ｎｍ大きくすることにより、容易に第１磁気記録層１２２ａ中の磁性粒の粒子間距離を１ｎｍ以下にすることができる。その結果、最適にオーバーライト特性を向上させることができる。なお、第１磁気記録層１２２ａ中の磁性粒の粒子間距離が、１ｎｍ以上であると、オーバーライト特性の向上が見込めなくなる。
　さらに第１磁気記録層１２２ａ中の磁性粒の平均粒径を、第２磁気記録層１２２ｂ中の磁性粒の平均粒径よりも約０．３ｎｍ大きくすることにより、容易に第２磁気記録層１２２ｂ中の磁性粒の粒子間距離を、０．５ｎｍ以上にすることができる。その結果、最適に高保磁力Ｈｃおよび高ＳＮＲを維持することができる。なお、第２磁気記録層１２２ｂ中の磁性粒の粒子間距離が、０．５ｎｍ以下であると、グラニュラー構造を保つことができなくなり、ＳＮＲが低下する。
　高オーバーライト特性を実現したままＳＮＲ向上を目指すために、実施例２では、第１磁気記録層１２２ａを複合酸化物の例としてＣｒ２Ｏ３とＳｉＯ２を含有させてＣｏＣｒＰｔ―Ｃｒ２Ｏ３―ＳｉＯ２のｈｃｐ結晶構造を形成し、第２磁気記録層１２２ｂを複合酸化物（複数の種類の酸化物）の例としてＳｉＯ２とＴｉＯ２を含有させてＣｏＣｒＰｔ－ＳｉＯ２－ＴｉＯ２のｈｃｐ結晶構造を形成した。
　図３に示すように、第２磁気記録層１２２ｂをＳｉＯ２とＴｉＯ２の複合酸化物を含有させて形成することにより、複数の酸化物の特性を得ることができる。したがって、磁気記録層１２２の磁性粒子のさらなる微細化と孤立化を図ることによりノイズを低減し、高オーバーライト特性を維持したままＳＮＲを向上させることができた。
　特に、ＳｉＯ２は磁性粒子の微細化および孤立化を促進し、ＴｉＯ２は結晶粒子の粒径分散を抑制させる効果がある。そしてこれらの酸化物を複合させて磁気記録層１２２の粒界に偏析させることにより、双方の利益を享受することができる。
　図４は、本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体の製造方法を用いて製造した垂直磁気記録媒体１００を説明するための説明図である。
　図４に示すように、本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体の製造方法を用いて製造した垂直磁気記録媒体１００は、第１磁気記録層１２２ａ中の磁性粒（結晶粒子）と隣接する磁性粒（結晶粒子）の粒子間距離は、第２磁気記録層１２２ｂ中の磁性粒（結晶粒子）と隣接する磁性粒（結晶粒子）の粒子間距離よりも小さくなるように成膜される。このため、第１磁気記録層１２２ａが連続層１２４と同様の機能を有することとなる。したがって、確実にオーバーライト特性を向上させることが可能となる。
　上記構成によれば、第２磁気記録層に連続層としての機能を持たせることができる。したがって、媒体の上方と比較して弱いヘッド磁界が加えられた場合であっても理想的な磁化反転が達成され、その機能を適切に発揮させることができる。これにより、ＳＮＲおよびオーバーライト特性を適切に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。
　例えば、上記実施形態および実施例においては、磁気記録層を第１磁気記録層と第２磁気記録層の２層からなると説明した。しかし磁気記録層がさらに３以上の層からなる場合であっても、少なくとも下層の磁気記録層の磁性粒の平均粒径を上層の磁気記録層の磁性粒の平均粒径よりも大きくすることにより、上記と同様に本発明の利益を得ることができる。
　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および垂直磁気記録媒体の製造方法として利用可能である。

Claims (11)

  1. 　基体上に少なくとも第１磁気記録層、第２磁気記録層をこの順に備える垂直磁気記録媒体であって、
    　第１磁気記録層および第２磁気記録層は柱状に成長した結晶粒子の間に非磁性物質からなる粒界部を形成したグラニュラー構造の強磁性層であり、
    　前記第１磁気記録層において、前記結晶粒子と隣接する結晶粒子との最短距離の平均により定まる粒子間距離は１ｎｍ以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
  2. 　前記第２磁気記録層において、前記結晶粒子と隣接する結晶粒子との粒界部の最短距離の平均により定まる粒子間距離は０．５ｎｍ以上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磁気記録層中の前記結晶粒子の平均粒径をＡｎｍ、前記第２磁気記録層中の前記結晶粒子の平均粒径をＢｎｍとした場合、Ａ＞Ｂ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磁気記録層中の前記結晶粒子の平均粒径と、前記第２磁気記録層中の前記結晶粒子の平均粒径との比が１＜Ａ／Ｂ＜１．２であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
  5. 　前記第１磁気記録層と第２磁気記録層の総厚が１５ｎｍ以下であ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。
  6. 　前記第１磁気記録層の膜厚は、第２磁気記録層の膜厚の約０．２～約１倍であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
  7. 　前記第２磁気記録層より基体から遠い側に、基体面方向に磁気的に連続した連続層を備え、
    　前記第１磁気記録層の膜厚は、前記連続層の膜厚の約０．２～約２倍であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
  8. 　前記第２磁気記録層より基体から遠い側に、基体面方向に磁気的に連続した連続層を備え、
    　前記第２磁気記録層の膜厚は、前記連続層の膜厚の約０．７～約２倍であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
  9. 　前記第１磁気記録層に含まれる非磁性物質は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３またはＺｒＯ２の群から選択された、１または複数の酸化物を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
  10. 　前記第２磁気記録層に含まれる非磁性物質は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３またはＺｒＯ２の群から選択された、１または複数の酸化物を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の垂直磁気媒体。
  11. 　基体上に少なくとも第１磁気記録層、第２磁気記録層をこの順に備える垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
    　前記第１磁気記録層として酸素もしくはＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３またはＺｒＯ２の群から選択された、１または複数の酸化物を含む磁性ターゲットを用いて、ガス圧を約０．５～約５Ｐａ、電力を約１００～約７００Ｗとすることにより、柱状に成長した結晶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の強磁性層を形成し、
    　酸素もしくはＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３またはＺｒＯ２の群から選択された、１または複数の酸化物を含む磁性ターゲットを用いて、ガス圧を約０．５～約５Ｐａ、電力を約１００～約１０００Ｗとすることにより、前記第２磁気記録層として柱状に成長した結晶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の強磁性層を形成し、
    　前記第１磁気記録層において、前記結晶粒子と隣接する結晶粒子との粒界部の最短距離の平均により定まる粒子間距離は１ｎｍ以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
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