JP2010257564A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 補助記録層の膜厚を保ち、ＯＷ特性を良好な状態に保持しつつ、トラック幅を狭小化してＳＮＲを向上させるという、トラック幅とＳＮＲとの両立を図り、高記録密度化の達成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１００の構成は、基体上に少なくとも、柱状に連続して成長したＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒子の間に非磁性の粒界部を形成したグラニュラ構造を有し信号を記録する磁気記録層１２２と、補助記録層１２６とを、この順に備える垂直磁気記録媒体において、補助記録層は、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非グラニュラ補助記録層１２６ｂと、非グラニュラ補助記録層の下に設けられ、非グラニュラ補助記録層に比較して保磁力が高く、グラニュラ構造を有するグラニュラ補助記録層１２６ａと、を含むことを特徴とする。
【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いて、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いて、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）。

ところで、高記録密度化のために重要な要素としては、上記の保磁力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。

なかでもＯＷ特性を向上させるために、磁気記録層の上方または下方に補助記録層を設ける技術が存在する。補助記録層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り、磁気記録層に対して磁気的相互作用を及ぼして、逆磁区核形成磁界Ｈｎを向上させることにより、ＯＷ特性を向上させている。

特開２００６−０２４３４６号公報

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

しかし補助記録層を設けると、ＯＷ特性の向上と引き換えに、いわゆる「書きにじみ」が生じ、トラック幅が増大する。また書きにじみは隣接する記録ビットやトラックに対して影響を及ぼし、隣接するトラックの信号品質を劣化させる。すなわち、補助記録層は、保磁力Ｈｃを下げてＳＮＲを向上させ、線記録密度の向上による面記録密度の向上を本来目的としているが、このように、補助記録層の存在による隣接トラックへの影響がトラック密度を低下させ、面記録密度の低下の原因となってしまう。

一方、補助記録層の膜厚を薄くして、書きにじみを回避しようとすると、こんどは記録自体が困難になり（ＯＷ特性悪化）、ノイズの増加を引き起こす。

これらのことから補助記録層は適切な膜厚に成膜する必要がある。しかし、補助記録層の挙動は膜厚に対して非常に敏感であり、わずかでも理想値からずれると、書きにじみが増大したり、ＯＷ特性が悪化したりしてしまう。すなわち、補助記録層において書きにじみとＯＷ特性はトレードオフの関係にあり、かつ安定して所望のバランスを得ることは難しい。

本発明は、このような課題に鑑み、補助記録層の膜厚を保ち、ＯＷ特性を良好な状態に保持しつつ、トラック幅を狭小化してＳＮＲを向上させるという、トラック幅とＳＮＲとの両立を図ることで、高記録密度化の達成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は鋭意検討し、補助記録層を２層構造とし、磁気記録層に近い側の１層をグラニュラ構造を有する層とし、これを、遠い側の１層に対するピン層（磁化方向固定層）として作用させることを着想し、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、柱状に連続して成長したＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒子の間に非磁性の粒界部を形成したグラニュラ構造を有し信号を記録する磁気記録層と、補助記録層とを、この順に備える垂直磁気記録媒体において、前記補助記録層は、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非グラニュラ補助記録層と、前記非グラニュラ補助記録層の下に設けられ、前記非グラニュラ補助記録層に比較して保磁力が高く、グラニュラ構造を有するグラニュラ補助記録層を含むことを特徴とする。

換言すれば、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、柱状に連続して成長したＣｏＣｒＰｔを含む合金からなる磁性粒子の間に非磁性の粒界部を形成したグラニュラ構造を有する磁気記録層と、ＣｏＰｔを含む補助記録層とを、この順に備える垂直磁気記録媒体において、前記補助記録層は、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非グラニュラ補助記録層と、非グラニュラ補助記録層に接して直下に設けられ、前記磁気記録層と同様の材料及び構造を有するグラニュラ補助記録層を含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、保磁力の高いグラニュラ補助記録層が、非グラニュラ補助記録層のピン層として作用する。したがって、通常、補助記録層を厚くすれば書きにじみが増えるところ、厚い補助記録層を設けてもトラック幅を狭小化（書きにじみ減少）することができ、ＳＮＲが向上する。このように、トラック幅とＳＮＲとの両立が図れる。

上記のグラニュラ補助記録層は、磁気記録層に比較してＣｒのａｔ％が小さくＣｏＰｔのａｔ％が大きいとよい。換言すれば、上記のグラニュラ補助記録層の磁性粒は、前記磁気記録層の磁性粒に比較してＣｒのａｔ％が同等以下でＰｔのａｔ％が同等以上であるとよい。かかる組成によれば、磁気記録層よりグラニュラ補助記録層の磁気異方性Ｋｕのほうが高くなり、非グラニュラ補助記録層のピン層として理想的に作用すると考えられる。

上記の磁気記録層のＣｒ濃度（Ａ）とグラニュラ補助記録層のＣｒ濃度（Ｂ）の差（Ａ−Ｂ）が１ａｔ％以上であり、４ａｔ％以下であるとよい。換言すれば、上記の磁気記録層の磁性粒のＣｒ濃度（Ａ）とグラニュラ補助記録層の磁性粒のＣｒ濃度（Ｂ）の差（Ａ−Ｂ）が１ａｔ％以上であり、４ａｔ％以下であるとよい。すなわち金属層において、Ｃｒ濃度の差（Ａ−Ｂ）が１ａｔ％以上であり、４ａｔ％以下であるとよい。

上記のグラニュラ補助記録層は、非グラニュラ補助記録層に比較して膜厚が薄いとよい。非グラニュラ補助記録層の厚みを薄くすると、ＯＷ特性が低下して書き込みづらくなってしまう。そこで非グラニュラ補助記録層の厚みを厚くしてＯＷ特性を確保しながら、薄いグラニュラ補助記録層を非グラニュラ補助記録層のピン層として作用させて、書きにじみしないようにするためである。例えば、上記のグラニュラ補助記録層の膜厚は０．５ｎｍ〜５．０ｎｍ、非グラニュラ補助記録層の膜厚は４．０〜８．０ｎｍとしてよい。

上記の磁気記録層と補助記録層との間に非磁性の分断層を設けて、磁気記録層と補助記録層との間の強磁性結合の強さを調節できるようにすることが好ましい。これにより、磁気記録層とグラニュラ補助記録層との間を磁気的に分断して磁気的相互作用（強磁性交換結合）の強さを調整することができる。したがって磁気記録層よりも優先的にグラニュラ補助記録層と非グラニュラ補助記録層が１つの群として優先的に磁化反転しやすくなり、より明確に補助記録層としての役割を果たさせることができる。

上記の磁気記録層を複数の層で形成することが好ましい。これにより、磁性粒子が成膜されるにつれて肥大化することを抑制し、下層から上層までの粒径を均一にすることができる。なお、積層する膜は同一の材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。

本発明によれば、補助記録層の膜厚を保ち、ＯＷ特性を良好な状態に保持しつつ、トラック幅を狭小化してＳＮＲを向上させるという、トラック幅とＳＮＲとの両立を図ることで、高記録密度化の達成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。 図１の主記録層から補助記録層までの層構造を説明する図である。 グラニュラ補助記録層、非グラニュラ補助記録層の膜厚を様々に変化させた実施例と、非グラニュラ補助記録層しか有しない比較例との、トラック幅およびＳＮＲを比較する図である

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（密着層）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（非磁性層）、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、グラニュラ補助記録層１２６ａ、非グラニュラ補助記録層１２６ｂ、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。グラニュラ補助記録層１２６ａ、非グラニュラ補助記録層１２６ｂはあわせて補助記録層１２６を形成する。

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。

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）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（配向制御層）１１６は、非磁性層すなわち非磁性の合金層であり、軟磁性層１１４を防護する作用と、下地層１１８の結晶粒の配向の整列を促進する作用を備える。前下地層１１６の材質としては、具体的には、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｔａ、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、ＮｉＣｒ、ＮｉＴａ合金、ＣｕＷ合金、ＣｕＣｒ合金を好適に選択することができる。また、複数層として形成してもよい。

これにより、軟磁性層１１４上に成膜される複数の層における各境界面の粗さが改善され、これらの層の結晶配向性を向上することが可能となる。したがって、ＳＮＲの向上および高記録密度化の達成を図ることができる。

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。なお、さらに分離性を付与するために、成膜時のＡｒ圧力が低圧の下層と高圧の上層に分けて形成するとよい。下地層１１８の材質としてはＲｕが代表的であるが、その他に、Ｒｅ、Ｐｔ、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。また、酸化物を添加してもよい。

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（Ｃｒ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）を例示できる。

なお本実施形態では、下地層１８８（第２下地層１８８ｂ）の上に非磁性グラニュラ層１２０を設けているが、これに限定されるものではなく、非磁性グラニュラ層１２０を設けずに垂直磁気記録媒体１００を構成することも可能である。

磁気記録層１２２は、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金から選択される硬磁性体の磁性粒子の周囲に非磁性物質を偏析させて粒界を形成した柱状のグラニュラ構造を有している（グラニュラ磁気記録層）。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を分断して調節することができる。このとき介在層１２２ｂの膜厚を所定の膜厚（０．２〜０．９ｎｍ）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）が発生すると考えられる。これにより介在層１２２ｂの上下の層の間では磁化が引き合い、相互に磁化方向を固定するように作用するため、磁化軸の揺らぎが低減し、ノイズを低減することができる。

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

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

本実施形態において第１主記録層１２２ｃはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２を用いる。これにより、第１主記録層１２２ｃにおいても、ＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒（グレイン）の周囲に非磁性物質であるＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２（複合酸化物）が偏析して粒界を形成し、磁性粒が柱状に成長したグラニュラ構造を形成した。

また本実施形態において第２主記録層１２２ｄは第１主記録層１２２ｃと連続しているが、組成および膜厚が異なっている。第２主記録層１２２ｄはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−Ｃｏ_３Ｏ_４を用いる。これにより、第２主記録層１２２ｄにおいても、ＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒（グレイン）の周囲に非磁性物質であるＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｃｏ_３Ｏ_４（複合酸化物）が偏析して粒界を形成し、磁性粒が柱状に成長したグラニュラ構造を形成した。

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

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

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

ただし、磁気記録層にＣｏ酸化物を混入すると、ＳＮＲが低下するという問題がある。そこで、上記のようにＣｏ酸化物を混入しない第１主記録層１２２ｃを設けることにより、第１主記録層１２２ｃで高いＳＮＲを確保しつつ、第２主記録層１２２ｄで高い保持力Ｈｃおよびオーバーライト特性を得ることが可能となる。なお第１主記録層１２２ｃの膜厚よりも第２主記録層１２２ｄの膜厚が厚いことが好ましく、好適な一例として第１主記録層１２２ｃを４ｎｍ、第２主記録層１２２ｄを６ｎｍとすることができる。

なお、上記に示した下記録層１２２ａおよび第１主記録層１２２ｃ、第２主記録層１２２ｄに用いた物質は一例であり、これに限定するものではない。粒界を形成するための非磁性物質としては、例えば酸化珪素（ＳｉＯ_ｘ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（Ｃｒ_ＸＯ_Ｙ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化ボロン（Ｂ_２Ｏ_３）等の酸化物を例示できる。また、ＢＮ等の窒化物、Ｂ_４Ｃ_３等の炭化物も好適に用いることができる。

さらに本実施形態では、下記録層１２２ａおよび第１主記録層１２２ｃにおいて２種類、第２主記録層１２２ｄにおいて３種類の非磁性物質（酸化物）を用いているが、これに限定するものではない。例えば、下記録層１２２ａから第２主記録層１２２ｄのいずれかまたはすべてにおいて、１種類の非磁性物質を用いてもよいし、２種類以上の非磁性物質を複合して用いることも可能である。このとき含有する非磁性物質の種類には限定がないが、本実施形態の如く特にＳｉＯ_２およびＴｉＯ_２を含むことが好ましい。したがって、本実施形態とは異なり、下記録層１２２ａから第２主記録層１２２ｄが１層のみで構成される場合（介在層１２２ｂを設けない場合）、かかる磁気記録層はＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２からなることが好ましい。

分断層１２４は、磁気記録層１２２（第２主記録層１２２ｄ）と補助記録層１２６との間に設けられた非磁性の層である。この分断層１２４を設けることで磁気記録層１２２と補助記録層１２６の間の強磁性交換結合の強さを調整することが可能となる。分断層１２４の膜厚は、０．１〜１．０ｎｍの範囲内とするとよい。

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の合金や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、ＲｕＣｒ、ＲｕＣｏ、ＲｕＯ、ＲｕＷＯ_３、ＲｕＴｉＯ_２、さらにはＲｕＣｒやＲｕＣｏなどに酸化物を含ませたものであってもよい。中でも、ＲｕＣｒ、ＲｕＣｏ、ＲｕＷＯ_３は高い効果を得ることができる。

ＲｕＷＯ_３については、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。また、本実施形態においては、分断層の上下の層に酸化物が含まれるため、積層した際の材料的な親和性が高いことも一因と推察される。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。なお、ＲｕＣｒやＲｕＣｏについては、ＣｒやＣｏが上下の層に含まれるために親和性が高くなり良好な特性を示すと考えられる。

本実施形態では、補助記録層１２６は、グラニュラ補助記録層１２６ａと非グラニュラ補助記録層１２６ｂとの２層で構成されている。まず非グラニュラ補助記録層１２６ｂについて説明する。非グラニュラ補助記録層１２６ｂ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。非グラニュラ補助記録層１２６ｂ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。非グラニュラ補助記録層１２６ｂ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。非グラニュラ補助記録層１２６ｂ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、非グラニュラ補助記録層１２６ｂ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、「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、非グラニュラ補助記録層１２６ｂ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。ただし非グラニュラ補助記録層１２６ｂ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。非グラニュラ補助記録層１２６ｂ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。

図２は、主記録層から補助記録層までの層構造を説明する図である。本実施形態では、非グラニュラ補助記録層１２６ｂの下に、非グラニュラ補助記録層１２６ｂに比較して保磁力が高く、グラニュラ構造を有するグラニュラ補助記録層１２６ａが設けられている。図２において斜線部分はグラニュラ磁性粒子である。グラニュラ補助記録層１２６ａは第２主記録層１２２ｄとの間を分断層１２４によって磁気的に分断されていて、第２主記録層１２２ｄとは別に磁化方向が反転しうる。そして非グラニュラ補助記録層１２６ｂに対して磁気的相互作用を及ぼし、補助記録層１２６の磁化方向を反転しにくくさせるように作用する。なお、分断層１２４は極めて薄く成膜されていることから（約０．７ｎｍ）、グラニュラ補助記録層１２６ａは第２主記録層１２２ｄのグラニュラ構造を継承して結晶成長する。

上記の構成によれば、保磁力の高いグラニュラ補助記録層１２６ａが、非グラニュラ補助記録層１２６ｂのピン層として作用する。したがって、通常、補助記録層１２６を厚くすれば書きにじみが増えるところ、厚い補助記録層１２６を設けてもトラック幅を狭小化（書きにじみ減少）することができ、ＳＮＲが向上する。このように、トラック幅とＳＮＲとの両立が図れる。

上記のグラニュラ補助記録層１２６ａは、第１主記録層１２２ｃおよび第２主記録層１２２ｄに比較してＣｒのａｔ％が小さくＣｏＰｔのａｔ％が大きい。かかる組成によれば、第１主記録層１２２ｃおよび第２主記録層１２２ｄよりグラニュラ補助記録層１２６ａ保磁力のほうが高くなり、非グラニュラ補助記録層１２６ｂのピン層として理想的に作用するからである。

本実施形態では、磁気記録層１２２のＣｒ濃度（Ａ）とグラニュラ補助記録層１２６ａのＣｒ濃度（Ｂ）の差（Ａ−Ｂ）が１ａｔ％以上であり、４ａｔ％以下である。第１主記録層１２２ｃおよび第２主記録層１２２ｄに比較してＣｒのａｔ％を小さくしＣｏＰｔのａｔ％を大きくして、保磁力を高めたものである。

本実施形態では、グラニュラ補助記録層１２６ａは、非グラニュラ補助記録層１２６ｂに比較して膜厚が薄い。非グラニュラ補助記録層１２６ｂの厚みを薄くすると、記録自体が不能となってしまうので、その厚みは維持してＯＷ特性を保持しながら、非グラニュラ補助記録層１２６ｂのピン層として作用するグラニュラ補助記録層１２６ａによって、書きにじみもしないようにするためである。本実施形態では、グラニュラ補助記録層の膜厚は０．５ｎｍ〜５．０ｎｍ、非グラニュラ補助記録層の膜厚は４．０〜８．０ｎｍとするとよい。

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）
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。なお、スパッタリング成膜時の圧力は、特に断りのない場合は０．６Ｐａで成膜した。付着層１１２は、Ｃｒ−５０Ｔｉのターゲットを用いて１０ｎｍ形成した。軟磁性層１１４は、第１軟磁性層１１４ａ、第２軟磁性層１１４ｃは９２（Ｃｏ−４０Ｆｅ）−３Ｔａ−５Ｚｒのターゲットを用いてそれぞれ２０ｎｍ成膜し、スペーサ層１１４ｂはＲｕのターゲットを用いて０．７ｎｍ成膜した。前下地層１１６はＮｉ−５Ｗのターゲットを用いて５ｎｍ成膜した。第１下地層１１８ａは０．６ＰａでＲｕのターゲットを用いて１０ｎｍ成膜した。第２下地層１１８ｂは、Ｒｕのターゲットを用いて５．０Ｐａで１０ｎｍ成膜した。非磁性グラニュラ層１２０は、８８（Ｃｏ−４０Ｃｒ）−１２ＳｉＯ_２のターゲットを用いて４Ｐａにて１ｎｍ成膜した。下記録層１２２ａは、（Ｃｏ−１２Ｃｒ−１６Ｐｔ）−２．５（Ｃｒ_２Ｏ_５）−２．５（ＳｉＯ_２）のターゲットを用いて４Ｐａにて２．０ｎｍ形成した。介在層１２２ｂはＲｕのターゲットを用いて０．４ｎｍ形成した。第１主記録層１２２ｃは、９０（Ｃｏ−１２Ｃｒ−１６Ｐｔ）−５（ＳｉＯ_２）−５（ＴｉＯ_２）のターゲットを用いて４Ｐａにて４ｎｍ形成した。第２主記録層１２２ｄは、９０（Ｃｏ−１２Ｃｒ−１６Ｐｔ）−４．５（ＳｉＯ_２）−４．５（ＴｉＯ_２）−１（Ｃｏ_３Ｏ_４）のターゲットを用いて４Ｐａにて６ｎｍ形成した。分断層１２４はＲｕ−１０（ＷＯ_３）のターゲットを用いて０．５ｎｍ形成した。グラニュラ補助記録層１２６ａは、９０（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ）−５（ＳｉＯ_２）−５（ＴｉＯ_２）のターゲットを用いて４Ｐａにて所定の膜厚を成膜した。Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔの詳細組成及び膜厚は後述する値とした。非グラニュラ補助記録層１２６ｂはＣｏ−１８Ｃｒ−１５Ｐｔ−５Ｂのターゲットを用いて６．４ｎｍ形成した。媒体保護層１２８はＣＶＤ法によりＣ_２Ｈ_４を用いて成膜し、潤滑層１３０はディップコート法によりＰＦＰＥを用いて形成した。

図３は、グラニュラ補助記録層１２６ａの膜厚を様々に変化させた実施例１〜１６と、比較例１〜２との、トラック幅およびＳＮＲを比較する図であり、図３（ａ）がデータ、図３（ｂ）がそれをプロットしたグラフである。

本実施例および比較例では、主記録層の金属相（主相）のＣｏ：Ｃｒ：Ｐｔのａｔ％は、いずれも７２Ｃｏ−１２Ｃｒ−１６Ｐｔとした上で、グラニュラ補助記録層１２６ａのＣｏＣｒＰｔ金属相の組成と膜厚を変化させた。なお、主記録層とグラニュラ補助記録層の酸化物のモル数は同じである。

実施例１〜実施例３（グラフの「◆」）では、グラニュラ補助記録層１２６ａのＣｏ：Ｃｒ：Ｐｔのａｔ％比を７３Ｃｏ−１１Ｃｒ−１６Ｐｔとし、それぞれ膜厚を１．４ｎｍ、２．６ｎｍ、３．６ｎｍとした。また、実施例４〜実施例５（グラフの「■」）では、７６Ｃｏ−８Ｃｒ−１６Ｐｔとし、それぞれ膜厚を０．７ｎｍ、１．４ｎｍとした。また、実施例６〜実施例７（グラフの「▲」）では、７７Ｃｏ−７Ｃｒ−１６Ｐｔとし、それぞれ膜厚を０．７ｎｍ、１．４ｎｍとした。また、実施例８〜実施例９（グラフの「●」）では、７２Ｃｏ−１２Ｃｒ−１６Ｐｔとし、それぞれ膜厚を１．４ｎｍ、２．５ｎｍとした。

また実施例１０〜１２では、グラニュラ補助記録層１２６ａのＣｏ：Ｃｒ：Ｐｔのａｔ％比を７３Ｃｏ−１１Ｃｒ−１６Ｐｔとし、膜厚を１．４ｎｍ一定とし、分断層１２４の組成を、実施例１０ではＲｕ、実施例１１ではＲｕ−５０Ｃｒ、実施例１２ではＲｕ−５０Ｃｏとした。実施例１３〜１６では、グラニュラ補助記録層１２６ａのＣｏ：Ｃｒ：Ｐｔのａｔ％比を７３Ｃｏ−１１Ｃｒ−１６Ｐｔとし、７３Ｃｏ−１１Ｃｒ−１６Ｐｔ：ＳｉＯ_２：ＴｉＯ_２のｍｏｌ比を、実施例１３では９１：４．５：４．５とし、実施例１４では９２：４．０：４．０とし、実施例１５では９３：３．５：３．５とし、実施例１６では８９：５．５：５．５とした。

また、比較例１〜比較例２（グラフの「○」）ではグラニュラ補助記録層１２６ａを形成しなかった。グラニュラ補助記録層１２６ａのように、酸化物を含有する層では、酸化物量の他に、主相であるＣｏＣｒＰｔの組成により保磁力Ｈｃが変化する。特に反磁性であるＣｒ含有量を上げると、Ｃｏの磁性がキャンセルされ、保磁力Ｈｃが低下する。

また、図３（ａ）に示すように、実施例１〜実施例９のグラニュラ補助記録層１２６ａは、非グラニュラ補助記録層１２６ｂに比較して膜厚を薄く形成している。

図３（ａ）および（ｂ）に示すように、グラニュラ補助記録層の各材料において膜厚を薄くすると、トラック幅は広がり、ＳＮＲが高くなる傾向を示す。これはグラニュラ補助記録層の膜厚依存においては、トラック幅とＳＮＲがトレードオフとなるため、高記録密度化が達成できないことを示唆している。一方、グラニュラ補助記録層の有り無しという観点では、比較例１〜比較例２に対して実施例１〜実施例９のほうがトレードオフを考慮しても特性が向上していることが分かり、トラック幅とＳＮＲとの両立が図られていることが分かる。

また実施例１と実施例１０〜１２を比較すると、分断層１２４の組成をＲｕ−１０（ＷＯ_３）からＲｕまたは他のＲｕ化合物に変更しても、実施例１とほぼ同等の良好な特性が得られることが理解できる。更に、実施例１と実施例１３〜１６を比較すると、グラニュラ補助記録層の酸化物のｍｏｌ比を変化させても、実施例１と同様にトラック幅とＳＮＲとの両立が図られた磁気記録媒体が得られることがわかる。

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
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
１２６ａ …グラニュラ補助記録層
１２６ｂ …非グラニュラ補助記録層
１２８ …媒体保護層
１３０ …潤滑層

Claims (6)

1. 基体上に少なくとも、柱状に連続して成長したＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒子の間に非磁性の粒界部を形成したグラニュラ構造を有し信号を記録する磁気記録層と、補助記録層とを、この順に備える垂直磁気記録媒体において、
   前記補助記録層は、
   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非グラニュラ補助記録層と、
   前記非グラニュラ補助記録層の下に設けられ、該非グラニュラ補助記録層に比較して保磁力が高く、グラニュラ構造を有するグラニュラ補助記録層と、
   を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 前記グラニュラ補助記録層は、前記磁気記録層に比較してＣｒのａｔ％が小さくＣｏＰｔのａｔ％が大きい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. 前記磁気記録層のＣｒ濃度（Ａ）とグラニュラ補助記録層のＣｒ濃度（Ｂ）の差（Ａ−Ｂ）が１ａｔ％以上であり、４ａｔ％以下であることを特徴とする請求項２に記載の垂直磁気記録媒体。
4. 前記グラニュラ補助記録層は、前記非グラニュラ補助記録層に比較して膜厚が薄い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。
5. 前記磁気記録層と前記補助記録層との間に非磁性の分断層を設けることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
6. 前記磁気記録層を複数の層で形成することを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。

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