垂直磁気ディスク
【課題】補助記録層としての機能を維持しつつ薄膜化を図り、ＳＮＲの向上を図る。
【解決手段】本発明に係る垂直磁気ディスクの代表的な構成は、基板上に、グラニュラ磁性層１６０と、該グラニュラ磁性層１６０より上方に配置された補助記録層１８０とを備え、グラニュラ磁性層１６０は柱状に成長したＣｏＣｒＰｔ合金を主成分とする磁性粒子の周囲に酸化物を主成分とする非磁性物質が偏析して粒界部が形成されたグラニュラ構造を有し、補助記録層１８０はＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を主成分とし、膜厚が１．５ｎｍ〜４．０ｎｍであることを特徴とする。
【解決手段】本発明に係る垂直磁気ディスクの代表的な構成は、基板上に、グラニュラ磁性層１６０と、該グラニュラ磁性層１６０より上方に配置された補助記録層１８０とを備え、グラニュラ磁性層１６０は柱状に成長したＣｏＣｒＰｔ合金を主成分とする磁性粒子の周囲に酸化物を主成分とする非磁性物質が偏析して粒界部が形成されたグラニュラ構造を有し、補助記録層１８０はＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を主成分とし、膜厚が１．５ｎｍ〜４．０ｎｍであることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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ディスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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約６０％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、３２０ＧＢｙｔｅ／プラッタ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５００ＧＢｉｔ／Ｉｎｃｈ２を超える情報記録密度を実現することが求められる。
【０００３】
垂直磁気ディスクの高記録密度化のために重要な要素としては、トラック幅の狭小化によるＴＰＩ(Tracks per Inch)の向上、及び、ＢＰＩ(Bits per Inch)向上時のシグナルノイズ比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）やオーバーライト特性（ＯＷ特性）などの電磁変換特性の確保、さらには、前記により記録ビットが小さくなった状態での熱揺らぎ耐性の確保、などが上げられる。中でも、高記録密度条件でのＳＮＲの向上は重要である。
【０００４】
グラニュラ磁性層は酸化物相と金属相が分離し、微細な粒を形成する為、高ＳＮＲに有効である。高記録密度のためにはグラニュラ磁性層の粒を微細化する必要があるが、微細化により粒の磁気的エネルギーも小さくなってしまい、熱揺らぎの問題が発生する。一方、熱揺らぎの問題を回避するためには媒体の保磁力を高くする必要があるが、保磁力が高くなりすぎると書き込みが困難になってしまう。すなわち、保磁力とオーバーライト特性とは本来トレードオフであるところ、両方を高めたいという要請がある。
【０００５】
特許文献１には、主記録層の上又は下に該主記録層に接して形成された書き込み補助層（補助記録層に相当する）が提案されている。特許文献１において主記録層はグラニュラ構造を有する磁性層であって、書き込み補助層はＣｏＣｒ合金（例えばＣｏＣｒＰｔＢ）である。特許文献１では、書き込み補助層を設けることにより、オーバーライト特性と熱揺らぎ耐性とを両立させることが可能であると述べている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３０９９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし補助記録層は、オーバーライト特性と熱揺らぎ耐性を改善する一方、面内方向に磁気的に連続していることから、ノイズ源であり、書きにじみも大きい。この為、補助記録層の膜厚が厚いほどノイズが大きくなってしまい、高記録密度化を阻害する要因となる。また、補助記録層の膜厚が厚いと磁気ヘッド−軟磁性層間の磁気的スペーシングが増大し、書き込みを補助するはずの層がそれ自身の膜厚により逆に書き込みを阻害する方向へと作用してしまう。そこでノイズの低減とオーバーライト特性の向上を図るために、補助記録層を薄くしたいという要請がある。
【０００８】
補助記録層を磁気的な機能を損なうことなく薄くするためには、材料の飽和磁化Ｍｓを大きくすることが考えられる。薄膜の磁性層の強さは、飽和磁化・膜厚積（Ｍｓ・ｔ）によって決定されるためである。
【０００９】
しかし、補助記録層の場合はＭｓを上げれば薄くできるという単純なものではなく、Ｍｓを高くするとＳＮＲが極端に低下し、また薄膜にした場合もＳＮＲが極端に低下するという問題がある。このため従来は、補助記録層のＭｓを低めに設定し、膜厚を厚めに設定することを余儀なくされていた。
【００１０】
そこで本発明は、補助記録層としての機能を維持しつつ薄膜化を図り、ＳＮＲの向上の向上を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者が鋭意検討したところ、補助記録層はそもそも面内方向に磁気的に連続し、ｃ軸が垂直方向に配向している必要がある。一方、グラニュラ磁性層は、磁性結晶粒子の周囲に酸化物を主成分とする粒界が形成されている。このため、グラニュラ磁性層の上に補助記録層を成膜すると、粒界の上では補助記録層の初期成長段階の結晶に乱れが生じ、結晶性が低下してしまうのだろうと考えた。結晶性の低下した部分が存在すると、Ｍｓの高い材料ほどノイズの増加量は大きくなるため、従来はＭｓを高くするほどＳＮＲが低下していたものと考えられる。また一般に膜厚を増やすと薄膜の成長に従って結晶性は改善する傾向にあるため、従来膜厚を厚くする必要があったのは、初期成長段階の結晶の乱れを補うためであったと考えられる。
【００１２】
そこで、たとえ薄くても結晶性を向上させることができれば、Ｍｓを高くしてもノイズが増大することがなく、また補助記録層を薄くすることも可能になると考え、さらに研究を重ねることにより発明完成に至った。
【００１３】
すなわち上記課題を解決するために、本発明に係る垂直磁気ディスクの代表的な構成は、基板上に、グラニュラ磁性層と、グラニュラ磁性層より上方に配置された補助記録層とを備え、グラニュラ磁性層は柱状に成長したＣｏＣｒＰｔ合金を主成分とする磁性粒子の周囲に酸化物を主成分とする非磁性物質が偏析して粒界部が形成されたグラニュラ構造を有し、補助記録層はＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を主成分とし、膜厚が１．５ｎｍ〜４．０ｎｍであることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、補助記録層をＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を主成分としたことにより、補助記録層の結晶性を改善することができるため、補助記録層としての性能を維持しつつ薄膜化できる。そして膜厚を１．５ｎｍ〜４．０ｎｍ程度の薄膜とすることにより、補助記録層から生じるノイズの低減を図ることができる。なお、本願で言うところの「主成分」とは、全体組成をａｔ％（もしくはｍｏｌ％）としたときに、最も多く含まれる成分を指す。
【００１５】
補助記録層は、Ｃｒが４ａｔ％〜８ａｔ％、Ｒｕが３ａｔ％〜１０ａｔ％であることが好ましい。ＣｒとＲｕはいずれも添加するほどＭｓを低下させるが、上記範囲とすることにより、高いＭｓと高い結晶性のバランスを得ることができる。
【００１６】
補助記録層は、７ａｔ％≦（Ｃｒの含有量＋０．６５＊Ｒｕの含有量）≦１２ａｔ％を満たすことが好ましい。合計量をこの範囲とすることにより、薄膜化に適した飽和磁化Ｍｓを得ることができる。合計量が１２ａｔ％より多くなると、Ｃｏが少なくなってＭｓが落ちてしまうため好ましくない。また合計量が７ａｔ％より少なくなると、Ｍｓが高くなりすぎてノイズ源になってしまうため好ましくない。
【００１７】
補助記録層は、飽和磁化Ｍｓが５５０［ｅｍｕ／ｃｃ］〜７５０［ｅｍｕ／ｃｃ］であることが好ましい。Ｍｓが５５０より小さいと、オーバーライト特性が低下するためにＳＮＲが悪化する。またＭｓが７５０より大きいと、ノイズが増大するためＳＮＲが低下する。したがってＭｓを上記範囲とすることにより、補助記録層の機能を維持しつつＳＮＲを高めることができる。
【００１８】
グラニュラ磁性層の磁性粒子に１ａｔ％〜５ａｔ％のＲｕを含有することが好ましい。これによりグラニュラ磁性層の結晶性を向上させることができるため、補助記録層においても初期成長段階から結晶性をさらに向上させることができるため、ＳＮＲをさらに高めることができる。
【００１９】
グラニュラ磁性層と補助記録層との間に、Ｒｕ合金を主成分とする分断層を備えることが好ましい。この分断層の膜厚を調整することにより、グラニュラ磁性層と補助記録層の間の磁気的な相互作用（カップリング）の強さを調整することができる。これによりオーバーライト特性を向上させることができるため、補助記録層をさらに薄くすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、補助記録層をＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を主成分としたことにより、補助記録層の結晶性を改善することができるため、補助記録層としての性能を維持しつつ薄膜化できる。そして膜厚を１．５ｎｍ〜４．０ｎｍ程度の薄膜とすることにより、補助記録層から生じるノイズの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】垂直磁気ディスクの構成を説明する図である。
【図２】補助記録層にＲｕを添加した場合としていない場合を比較する例である。
【図３】ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金からなる補助記録層のＣｒとＲｕの含有量を説明する図である。
【図４】ＣｒとＲｕがＭｓに与える影響を説明する図である。
【図５】グラニュラ磁性層が含有するＲｕの濃度の影響を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
［第１実施形態］
【００２３】
（垂直磁気ディスク）
図１は、第１実施形態にかかる垂直磁気ディスク１００の構成を説明する図である。図１に示す垂直磁気ディスク１００は、基板１１０、付着層１２０、軟磁性層１３０、前下地層１４０、下地層１５０、グラニュラ磁性層１６０、分断層１７０、補助記録層１８０、保護層１９０、潤滑層２００で構成されている。
【００２４】
基板１１０は、例えば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基板１１０を得ることができる。
【００２５】
基板１１０上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて付着層１２０から補助記録層１８０まで順次成膜を行い、保護層１９０はＣＶＤ法により成膜することができる。この後、潤滑層２００をディップコート法により形成することができる。以下、各層の構成について説明する。
【００２６】
付着層１２０は基板１１０に接して形成され、この上に成膜される軟磁性層１３０と基板１１０との密着強度を高める機能を備えている。付着層１２０は、例えばＣｒＴｉ系非晶質合金、ＣｏＷ系非晶質合金、ＣｒＷ系非晶質合金、ＣｒＴａ系非晶質合金、ＣｒＮｂ系非晶質合金等のアモルファス（非晶質）の合金膜とすることが好ましい。付着層１２０の膜厚は、例えば２〜２０ｎｍ程度とすることができる。付着層１２０は単層でも良いが、複数層を積層して形成してもよい。
【００２７】
軟磁性層１３０は、垂直磁気記録方式において信号を記録する際、ヘッドからの書き込み磁界を収束することによって、磁気記録層への信号の書き易さと高密度化を助ける働きをする。軟磁性材料としては、ＣｏＴａＺｒなどのコバルト系合金の他、ＦｅＣｏＣｒＢ、ＦｅＣｏＴａＺｒ、ＦｅＣｏＮｉＴａＺｒなどのＦｅＣｏ系合金、や、ＮｉＦｅ系合金などの軟磁気特性を示す材料を用いることができる。また、軟磁性層１３０のほぼ中間にＲｕからなるスペーサ層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。こうすることで磁化の垂直成分を極めて少なくすることができるため、軟磁性層１３０から生じるノイズを低減することができる。スペーサ層を介在させた構成の場合、軟磁性層１３０の膜厚は、スペーサ層が０．３〜０．９ｎｍ程度、その上下の軟磁性材料の層をそれぞれ１０〜５０ｎｍ程度とすることができる。
【００２８】
前下地層１４０は、この上方に形成される下地層１５０の結晶配向性を促進する機能と、粒径等の微細構造を制御する機能とを備える。前下地層１４０は、ｈｃｐ構造であってもよいが、（１１１）面が基板１１０の主表面と平行となるよう配向した面心立方構造（ｆｃｃ構造）であることが好ましい。前下地層１４０の材料としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｈｆや、さらにこれらの金属を主成分として、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、等を１つ以上添加させた合金とすることができる。具体的には、ＮｉＶ、ＮｉＣｒ、ＮｉＴａ、ＮｉＷ、ＮｉＶＣｒ、ＣｕＷ、ＣｕＣｒ等を好適に選択することができる。前下地層１４０の膜厚は１〜２０ｎｍ程度とすることができる。また前下地層１４０を複数層構造としてもよい。
【００２９】
下地層１５０はｈｃｐ構造であって、この上方に形成されるグラニュラ磁性層１６０のｈｃｐ構造の磁性結晶粒子の結晶配向性を促進する機能と、粒径等の微細構造を制御する機能とを備え、グラニュラ構造のいわば土台となる層である。ＲｕはＣｏと同じｈｃｐ構造をとり、また結晶の格子間隔がＣｏと近いため、Ｃｏを主成分とする磁性粒を良好に配向させることができる。したがって、下地層１５０の結晶配向性が高いほど、グラニュラ磁性層１６０の結晶配向性を向上させることができる。また、下地層１５０の粒径を微細化することによって、グラニュラ磁性層の粒径を微細化することができる。下地層１５０の材料としてはＲｕが代表的であるが、さらにＣｒ、Ｃｏなどの金属や、酸化物を添加することもできる。下地層１５０の膜厚は、例えば５〜４０ｎｍ程度とすることができる。
【００３０】
また、スパッタ時のガス圧を変更することにより下地層１５０を２層構造としてもよい。具体的には、下地層１５０の上層側を形成する際に下層側を形成するときよりもＡｒのガス圧を高圧にすると、上方のグラニュラ磁性層１６０の結晶配向性を良好に維持したまま、磁性粒子の粒径の微細化が可能となる。
【００３１】
グラニュラ磁性層１６０は、Ｃｏ−Ｐｔ系合金を主成分とする強磁性体の磁性粒子の周囲に、酸化物を主成分とする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。例えば、ＣｏＣｒＰｔ系合金にＳｉＯ２や、ＴｉＯ２などを混合したターゲットを用いて成膜することにより、ＣｏＣｒＰｔ系合金からなる磁性粒子（グレイン）の周囲に非磁性物質であるＳｉＯ２や、ＴｉＯ２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とができる。
【００３２】
なお、上記に示したグラニュラ磁性層１６０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。ＣｏＣｒＰｔ系合金としては、ＣｏＣｒＰｔに、Ｂ、Ｔａ、Ｃｕ、などを１種類以上添加してもよい。さらにグラニュラ磁性層１６０の磁性粒子に、１ａｔ％〜５ａｔ％のＲｕを含有することが好ましい。これによりグラニュラ磁性層の結晶性を向上させることができるため、補助記録層においても初期成長段階から結晶性をさらに向上させることができる。また、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（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化ジルコン（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化コバルト（ＣｏＯまたはＣｏ３Ｏ４）、等の酸化物を例示できる。また、１種類の酸化物のみならず、２種類以上の酸化物を複合させて使用することも可能である。
【００３３】
分断層１７０は、グラニュラ磁性層１６０と補助記録層１８０の間に設けられ、これらの層の間の交換結合の強さを調整する作用を持つ。これによりグラニュラ磁性層１６０と補助記録層１８０の間、およびグラニュラ磁性層１６０内の隣接する磁性粒子の間に働く磁気的な相互作用の強さを調節することができるため、ＨｃやＨｎといった熱揺らぎ耐性に関係する静磁気的な値は維持しつつ、オーバーライト特性、ＳＮＲ特性などの記録再生特性を向上させることができる。また、オーバーライト特性を高めることにより補助記録層１８０の役割を軽減することができるため、補助記録層１８０を薄くすることができる。
【００３４】
分断層１７０は、結晶配向性の継承を低下させないために、ｈｃｐ結晶構造を持つＲｕやＣｏを主成分とする層であることが好ましい。Ｒｕ系材料としては、Ｒｕの他に、Ｒｕに他の金属元素や酸素または酸化物を添加したものが使用できる。また、Ｃｏ系材料としては、ＣｏＣｒ合金などが使用できる。具体例としては、Ｒｕ、ＲｕＣｒ、ＲｕＣｏ、Ｒｕ−ＳｉＯ２、Ｒｕ−ＷＯ３、Ｒｕ−ＴｉＯ２、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ２などが使用できる。なお分断層１７０には通常非磁性材料が用いられるが、弱い磁性を有していてもよい。また、良好な交換結合強度を得るために、分断層１７０の膜厚は、０．２〜１．０ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００３５】
また分断層１７０の構造に対する作用としては、上層の補助記録層１８０の結晶粒子の分離の促進である。例えば、上層が酸化物のように非磁性物質を含まない材料であっても、磁性結晶粒子の粒界を明瞭化させることができる。本実施形態では、上層の補助記録層にＲｕを含有させて結晶配向性を向上させていることから、Ｒｕ合金を主成分とした材料とすることが好ましい。
【００３６】
補助記録層１８０は基板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１８０は、グラニュラ磁性層１６０に対して磁気的相互作用（交換結合）を有するため、保磁力Ｈｃや逆磁区核形成磁界Ｈｎ等の静磁気特性を調整することが可能であり、これにより熱揺らぎ耐性、ＯＷ特性、およびＳＮＲの改善を図ることを目的としている。
【００３７】
なお、「磁気的に連続している」とは、磁性が途切れずにつながっ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１８０全体で観察すれば必ずしも単一の磁石ではなく、部分的に磁性が不連続となっていてもよいことを意味している。すなわち補助記録層１８０は、複数の磁性粒子の集合体にまたがって（かぶさるように）磁性が連続していればよい。この条件を満たす限り、補助記録層１８０において例えばＣｒが偏析した構造であっても良い。
【００３８】
補助記録層１８０の材料としては、ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を主成分とし、さらにＢ、Ｔａ、Ｃｕ等の添加物を加えてもよい。特にＲｕを含有することにより、補助記録層１８０の結晶性を向上させることができる。具体的には、ＣｏＣｒＰｔＲｕ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＢ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＴａ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＣｕ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＣｕＢなどとすることができる。
【００３９】
補助記録層１８０にＲｕを添加したことにより、グラニュラ磁性層の粒界（酸化物）の上部に積層される補助記録層１８０においても初期成長段階の結晶の乱れを低減させることができ、結果補助記録層全体の結晶配向性を向上させることができる。したがってＭｓを高くしても増加するノイズを抑えることができると共に、膜厚を薄くすることも可能となる。
【００４０】
そして補助記録層１８０の膜厚は、１．５ｎｍ〜４．０ｎｍとするのがよい。補助記録層１８０をこの程度の薄膜とすることにより、補助記録層１８０から生じるノイズの低減を図ることができる。なお１．５ｎｍ未満とすると、ＳＮＲが低下してしまう。これは、補助記録層１８０を上記材料としても初期成長段階の結晶性の乱れの影響が大きくなってしまうためと考えられる。また４．０ｎｍより厚くなると、ノイズを低減する効果が得られない。
【００４１】
また補助記録層１８０の組成としては、Ｃｒが４ａｔ％〜８ａｔ％、Ｒｕが３ａｔ％〜１０ａｔ％であることが好ましい。ＣｒとＲｕはいずれも添加するほどＭｓを低下させるが、上記範囲とすることにより、高いＭｓと高い結晶性のバランスを得ることができる。
【００４２】
さらに、７ａｔ％≦（Ｃｒの含有量＋０．６５＊Ｒｕの含有量）≦１２ａｔ％を満たすことが好ましい。合計量をこの範囲とすることにより、薄膜化に適した飽和磁化Ｍｓを得ることができる。ここで、Ｒｕを添加すると、Ｃｒの０．６５倍のＭｓ低下が見られる。したがって、ＣｒとＲｕの合計量を考えるとき、Ｃｒの含有量＋０．６５＊Ｒｕの含有量とすることによって包括的に考えることができる。そして、これらの合計量が１２ａｔ％より多くなると、Ｃｏが少なくなってＭｓが落ちてしまうため好ましくない。また合計量が７ａｔ％より少なくなると、Ｍｓが高くなりすぎてノイズ源になってしまうため好ましくない。
【００４３】
補助記録層１８０は、飽和磁化Ｍｓが５５０［ｅｍｕ／ｃｍ３］〜７５０［ｅｍｕ／ｃｍ３］であることが好ましい。これにより、補助記録層１８０のオーバーライト特性の確保などの機能を維持しつつノイズを低減できるような薄い膜厚を得ることができる。
【００４４】
保護層１９０は、磁気ヘッドの衝撃から垂直磁気ディスク１００を防護するための層である。保護層１９０は、カーボンを含む膜をＣＶＤ法により成膜して形成することができる。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ディスク１００を防護することができるため好適である。保護層１９０の膜厚は、例えば２〜６ｎｍとすることができる。
【００４５】
潤滑層２００は、垂直磁気ディスク１００の表面に磁気ヘッドが接触した際に、保護層１９０の損傷を防止するために形成される。例えば、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）をディップコート法により塗布して成膜することができる。潤滑層２００の膜厚は、例えば０．５〜２．０ｎｍとすることができる。
【００４６】
（実施例）
上記構成の垂直磁気ディスク１００の有効性を確かめるために、以下の実施例と比較例を用いて説明する。
【００４７】
実施例として、基板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１２０から補助記録層１３２まで順次成膜を行った。なお、断らない限り成膜時のＡｒガス圧は０．６Ｐａである。付着層１２０はＣｒ−５０Ｔｉを１０ｎｍ成膜した。軟磁性層１３０は、０．７ｎｍのＲｕ層を挟んで、９２（４０Ｆｅ−６０Ｃｏ）−３Ｔａ−５Ｚｒをそれぞれ２０ｎｍ成膜した。前下地層１４０はＮｉ−５Ｗを８ｎｍ成膜した。下地層１５０は０．６ＰａでＲｕを１０ｎｍ成膜した上に５ＰａでＲｕを１０ｎｍ成膜した。グラニュラ磁性層１６０は、３Ｐａで９０（７０Ｃｏ−１０Ｃｒ−２０Ｐｔ）−１０（Ｃｒ２Ｏ３）を２ｎｍ成膜した上に、さらに３Ｐａで９０（６９Ｃｏ−１０Ｃｒ−１８Ｐｔ−３Ｒｕ）−５（ＳｉＯ２）−５（ＴｉＯ２）を１２ｎｍ成膜した。分断層１７０はＲｕを０．３ｎｍ成膜した。補助記録層１８０は下記に示すように実施例と比較例を製作して比較した。保護層１９０はＣＶＤ法によりＣ２Ｈ４を用いて４．０ｎｍ成膜し、表層を窒化処理した。潤滑層２００はディップコート法によりＰＦＰＥを用いて１ｎｍ形成した。
【００４８】
図２は、補助記録層１８０にＲｕを添加した場合としていない場合を比較する例である。Ｒｕを添加した例として、ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金（６８Ｃｏ−６Ｃｒ−１５Ｐｔ−６Ｒｕ−５Ｂ）を、膜厚を変えて成膜した。Ｒｕを添加しない例としては、ＣｏＣｒＰｔ合金（６２Ｃｏ−１８Ｃｒ−１５Ｐｔ−５Ｂ）を膜厚を変えて成膜した。
【００４９】
図２を参照すれば、ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金からなる補助記録層１８０は、ＣｏＣｒＰｔ合金と比較して、膜厚が薄い範囲からＳＮＲが高くなっていることがわかる。全体的に観察すれば、ＳＮＲの動きを示すカーブが１．５ｎｍ程度薄い膜厚に推移していて、さらにＳＮＲが向上している。このことから、補助記録層１８０の薄膜化を図れることがわかる。さらに具体的には、ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金からなる補助記録層１８０では、膜厚１．５ｎｍ〜４．０ｎｍの範囲において極めて高いＳＮＲを得られることがわかる。一方、ＣｏＣｒＰｔ合金からなる補助記録層１８０（Ｒｕを含有させない場合）では、膜厚が５ｎｍ程度と厚い領域で最も良好なＳＮＲが得られるものの、ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金からなる補助記録層１８０と同程度のＳＮＲを得ることができない。これらのことから、ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を用いて、膜厚を１．５ｎｍ〜４．０ｎｍの範囲とすることにより、補助記録層としての性能を維持しつつ薄膜化でき、補助記録層から生じるノイズの低減を図ることができることがわかる。
【００５０】
図３はＣｏＣｒＰｔＲｕ合金からなる補助記録層のＣｒとＲｕの含有量を説明する図である。まず、実施例１〜実施例３は膜厚が１．５ｎｍ〜４．０ｎｍの範囲にあるものであり、比較例１は１．３ｎｍ、比較例２は５．４ｎｍのものである。必要とされるＳＮＲの閾値を１６．０［ｄＢ］とすると、実施例１〜３はこの値を満たしていることがわかる。これらは図２に示したデータと同じものである。
【００５１】
次にＣｒの含有量に着目すると、比較例３は３ａｔ％、実施例４は４ａｔ％、実施例５は８ａｔ％、比較例４は９ａｔ％である。これらのうち実施例４、５はＳＮＲが閾値を超えていることから、Ｃｒの含有量は４ａｔ％〜８ａｔ％がよいことがわかる。
【００５２】
Ｒｕの含有量に着目すると、比較例５は２ａｔ％、実施例６は３ａｔ％、実施例７は１０ａｔ％、比較例６は１１ａｔ％である。これらのうち実施例６，７はＳＮＲが閾値を超えていることから、Ｒｕの含有量は３〜１０ａｔ％がよいことがわかる。ＣｒとＲｕはいずれも添加するほどＭｓを低下させるが、上記範囲とすることにより、高いＭｓと高い結晶性のバランスを得ることができ、結果として高いＳＮＲを得ることができる。
【００５３】
さらに、ＣｒとＲｕの含有量は、いずれもＭｓを低下させる材料であるから、合計量もあわせて検討する。ただし、ＣｒとＲｕとでは、Ｍｓに与える影響が同じではないため、その程度を勘案する必要がある。
【００５４】
図４はＣｒとＲｕがＭｓに与える影響を説明する図である。図４では、ＣｏＣｒＰｔ合金にＲｕまたはＣｒのみを添加して、Ｍｓの値を比較している。図４に示すように、ＣｒおよびＲｕは、いずれも添加するほどＭｓが低下する。しかし、実験によればＲｕがＭｓを低下させる程度は、Ｃｒの０．６５倍であった。換言すれば、同程度のＭｓを得ようとしたとき、ＲｕはＣｒよりも１／０．６５倍を添加できることを意味している。
【００５５】
そこで合計量としてＣｒの含有量＋０．６５＊Ｒｕの含有量に着目したとき、図３に示すように、合計量が１２．５ａｔ％の比較例７は、ＳＮＲが閾値に達していない。またこのとき、Ｍｓは５５０［ｅｍｕ／ｃｍ３］未満となっている。Ｍｓが低いのは合計量が多いためと考えられるが、Ｍｓが低いためにオーバーライト特性が低下し、ＳＮＲが悪化したものと考えられる。同じようにＲｕの含有量が１０ａｔ％である実施例７と比較すれば、合計量の上限は１２ａｔ％が好ましいことがわかる。
【００５６】
また合計量が６．０％の比較例８も、やはりＳＮＲが閾値に達していない。またこのとき、Ｍｓは７５０［ｅｍｕ／ｃｍ３］より高くなっている。Ｍｓが高いのは合計量が少ないためと考えられるが、Ｍｓが高いためにノイズが増大し、ＳＮＲが悪化したものと考えられる。同じようにＲｕの含有量が３ａｔ％である実施例６と比較すれば、合計量の下限は７ａｔ％が好ましいことがわかる。
【００５７】
このように、ＣｒとＲｕの合計量を、Ｍｓに与える影響を勘案して合計量＝Ｃｒの含有量＋０．６５＊Ｒｕの含有量とし、７ａｔ％≦合計量≦１２ａｔ％とすることにより、薄膜化に適した飽和磁化Ｍｓを得ることができる。なお合計量が１２ａｔ％より大きくなるとＭｓが低下してしまって、補助記録層１８０の薄膜化が図れなくなるため好ましくない。一方、７ａｔ％より少なくなるとＭｓが高くなりすぎるため、ノイズが増加してしまうため好ましくない。
【００５８】
図５はグラニュラ磁性層１６０が含有するＲｕの濃度の影響を説明する図である。図に示すように、実施例８〜実施例１２は、それぞれＲｕを０ａｔ％、１ａｔ％、３ａｔ％、５ａｔ％、６ａｔ％含有させた例である。実施例８と実施例９、１０を対比すると、Ｒｕを含有させることによってＳＮＲが向上し、Ｒｕの含有量が増加するほどＳＮＲが向上することがわかる。これは、グラニュラ磁性層１６０の結晶性を向上させることができるため、補助記録層１８０においても初期成長段階から結晶性がさらに向上したものと考えられる。
【００５９】
しかし実施例１１（５ａｔ％）ではＳＮＲが却って低下し、実施例１２（６ａｔ％）では実施例８（０ａｔ％）よりも低下してしまっている。これは、グラニュラ磁性層１６０に添加するＲｕが多くなりすぎて、Ｃｏの量が不足し、信号強度が弱まってしまうためと考えられる。これらのことから、グラニュラ磁性層１６０に１ａｔ％〜５ａｔ％のＲｕを含有することが好ましいことがわかる。
【００６０】
以上、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。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
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ディスクおよびその製造方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１００…垂直磁気ディスク、１１０…基板、１２０…付着層、１３０…軟磁性層、１４０…前下地層、１５０…下地層、１６０…グラニュラ磁性層、１７０…分断層、１８０…補助記録層、１９０…保護層、２００…潤滑層
【技術分野】
【０００１】
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ディスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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約６０％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、３２０ＧＢｙｔｅ／プラッタ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５００ＧＢｉｔ／Ｉｎｃｈ２を超える情報記録密度を実現することが求められる。
【０００３】
垂直磁気ディスクの高記録密度化のために重要な要素としては、トラック幅の狭小化によるＴＰＩ(Tracks per Inch)の向上、及び、ＢＰＩ(Bits per Inch)向上時のシグナルノイズ比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）やオーバーライト特性（ＯＷ特性）などの電磁変換特性の確保、さらには、前記により記録ビットが小さくなった状態での熱揺らぎ耐性の確保、などが上げられる。中でも、高記録密度条件でのＳＮＲの向上は重要である。
【０００４】
グラニュラ磁性層は酸化物相と金属相が分離し、微細な粒を形成する為、高ＳＮＲに有効である。高記録密度のためにはグラニュラ磁性層の粒を微細化する必要があるが、微細化により粒の磁気的エネルギーも小さくなってしまい、熱揺らぎの問題が発生する。一方、熱揺らぎの問題を回避するためには媒体の保磁力を高くする必要があるが、保磁力が高くなりすぎると書き込みが困難になってしまう。すなわち、保磁力とオーバーライト特性とは本来トレードオフであるところ、両方を高めたいという要請がある。
【０００５】
特許文献１には、主記録層の上又は下に該主記録層に接して形成された書き込み補助層（補助記録層に相当する）が提案されている。特許文献１において主記録層はグラニュラ構造を有する磁性層であって、書き込み補助層はＣｏＣｒ合金（例えばＣｏＣｒＰｔＢ）である。特許文献１では、書き込み補助層を設けることにより、オーバーライト特性と熱揺らぎ耐性とを両立させることが可能であると述べている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３０９９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし補助記録層は、オーバーライト特性と熱揺らぎ耐性を改善する一方、面内方向に磁気的に連続していることから、ノイズ源であり、書きにじみも大きい。この為、補助記録層の膜厚が厚いほどノイズが大きくなってしまい、高記録密度化を阻害する要因となる。また、補助記録層の膜厚が厚いと磁気ヘッド−軟磁性層間の磁気的スペーシングが増大し、書き込みを補助するはずの層がそれ自身の膜厚により逆に書き込みを阻害する方向へと作用してしまう。そこでノイズの低減とオーバーライト特性の向上を図るために、補助記録層を薄くしたいという要請がある。
【０００８】
補助記録層を磁気的な機能を損なうことなく薄くするためには、材料の飽和磁化Ｍｓを大きくすることが考えられる。薄膜の磁性層の強さは、飽和磁化・膜厚積（Ｍｓ・ｔ）によって決定されるためである。
【０００９】
しかし、補助記録層の場合はＭｓを上げれば薄くできるという単純なものではなく、Ｍｓを高くするとＳＮＲが極端に低下し、また薄膜にした場合もＳＮＲが極端に低下するという問題がある。このため従来は、補助記録層のＭｓを低めに設定し、膜厚を厚めに設定することを余儀なくされていた。
【００１０】
そこで本発明は、補助記録層としての機能を維持しつつ薄膜化を図り、ＳＮＲの向上の向上を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者が鋭意検討したところ、補助記録層はそもそも面内方向に磁気的に連続し、ｃ軸が垂直方向に配向している必要がある。一方、グラニュラ磁性層は、磁性結晶粒子の周囲に酸化物を主成分とする粒界が形成されている。このため、グラニュラ磁性層の上に補助記録層を成膜すると、粒界の上では補助記録層の初期成長段階の結晶に乱れが生じ、結晶性が低下してしまうのだろうと考えた。結晶性の低下した部分が存在すると、Ｍｓの高い材料ほどノイズの増加量は大きくなるため、従来はＭｓを高くするほどＳＮＲが低下していたものと考えられる。また一般に膜厚を増やすと薄膜の成長に従って結晶性は改善する傾向にあるため、従来膜厚を厚くする必要があったのは、初期成長段階の結晶の乱れを補うためであったと考えられる。
【００１２】
そこで、たとえ薄くても結晶性を向上させることができれば、Ｍｓを高くしてもノイズが増大することがなく、また補助記録層を薄くすることも可能になると考え、さらに研究を重ねることにより発明完成に至った。
【００１３】
すなわち上記課題を解決するために、本発明に係る垂直磁気ディスクの代表的な構成は、基板上に、グラニュラ磁性層と、グラニュラ磁性層より上方に配置された補助記録層とを備え、グラニュラ磁性層は柱状に成長したＣｏＣｒＰｔ合金を主成分とする磁性粒子の周囲に酸化物を主成分とする非磁性物質が偏析して粒界部が形成されたグラニュラ構造を有し、補助記録層はＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を主成分とし、膜厚が１．５ｎｍ〜４．０ｎｍであることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、補助記録層をＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を主成分としたことにより、補助記録層の結晶性を改善することができるため、補助記録層としての性能を維持しつつ薄膜化できる。そして膜厚を１．５ｎｍ〜４．０ｎｍ程度の薄膜とすることにより、補助記録層から生じるノイズの低減を図ることができる。なお、本願で言うところの「主成分」とは、全体組成をａｔ％（もしくはｍｏｌ％）としたときに、最も多く含まれる成分を指す。
【００１５】
補助記録層は、Ｃｒが４ａｔ％〜８ａｔ％、Ｒｕが３ａｔ％〜１０ａｔ％であることが好ましい。ＣｒとＲｕはいずれも添加するほどＭｓを低下させるが、上記範囲とすることにより、高いＭｓと高い結晶性のバランスを得ることができる。
【００１６】
補助記録層は、７ａｔ％≦（Ｃｒの含有量＋０．６５＊Ｒｕの含有量）≦１２ａｔ％を満たすことが好ましい。合計量をこの範囲とすることにより、薄膜化に適した飽和磁化Ｍｓを得ることができる。合計量が１２ａｔ％より多くなると、Ｃｏが少なくなってＭｓが落ちてしまうため好ましくない。また合計量が７ａｔ％より少なくなると、Ｍｓが高くなりすぎてノイズ源になってしまうため好ましくない。
【００１７】
補助記録層は、飽和磁化Ｍｓが５５０［ｅｍｕ／ｃｃ］〜７５０［ｅｍｕ／ｃｃ］であることが好ましい。Ｍｓが５５０より小さいと、オーバーライト特性が低下するためにＳＮＲが悪化する。またＭｓが７５０より大きいと、ノイズが増大するためＳＮＲが低下する。したがってＭｓを上記範囲とすることにより、補助記録層の機能を維持しつつＳＮＲを高めることができる。
【００１８】
グラニュラ磁性層の磁性粒子に１ａｔ％〜５ａｔ％のＲｕを含有することが好ましい。これによりグラニュラ磁性層の結晶性を向上させることができるため、補助記録層においても初期成長段階から結晶性をさらに向上させることができるため、ＳＮＲをさらに高めることができる。
【００１９】
グラニュラ磁性層と補助記録層との間に、Ｒｕ合金を主成分とする分断層を備えることが好ましい。この分断層の膜厚を調整することにより、グラニュラ磁性層と補助記録層の間の磁気的な相互作用（カップリング）の強さを調整することができる。これによりオーバーライト特性を向上させることができるため、補助記録層をさらに薄くすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、補助記録層をＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を主成分としたことにより、補助記録層の結晶性を改善することができるため、補助記録層としての性能を維持しつつ薄膜化できる。そして膜厚を１．５ｎｍ〜４．０ｎｍ程度の薄膜とすることにより、補助記録層から生じるノイズの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】垂直磁気ディスクの構成を説明する図である。
【図２】補助記録層にＲｕを添加した場合としていない場合を比較する例である。
【図３】ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金からなる補助記録層のＣｒとＲｕの含有量を説明する図である。
【図４】ＣｒとＲｕがＭｓに与える影響を説明する図である。
【図５】グラニュラ磁性層が含有するＲｕの濃度の影響を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
［第１実施形態］
【００２３】
（垂直磁気ディスク）
図１は、第１実施形態にかかる垂直磁気ディスク１００の構成を説明する図である。図１に示す垂直磁気ディスク１００は、基板１１０、付着層１２０、軟磁性層１３０、前下地層１４０、下地層１５０、グラニュラ磁性層１６０、分断層１７０、補助記録層１８０、保護層１９０、潤滑層２００で構成されている。
【００２４】
基板１１０は、例えば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基板１１０を得ることができる。
【００２５】
基板１１０上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて付着層１２０から補助記録層１８０まで順次成膜を行い、保護層１９０はＣＶＤ法により成膜することができる。この後、潤滑層２００をディップコート法により形成することができる。以下、各層の構成について説明する。
【００２６】
付着層１２０は基板１１０に接して形成され、この上に成膜される軟磁性層１３０と基板１１０との密着強度を高める機能を備えている。付着層１２０は、例えばＣｒＴｉ系非晶質合金、ＣｏＷ系非晶質合金、ＣｒＷ系非晶質合金、ＣｒＴａ系非晶質合金、ＣｒＮｂ系非晶質合金等のアモルファス（非晶質）の合金膜とすることが好ましい。付着層１２０の膜厚は、例えば２〜２０ｎｍ程度とすることができる。付着層１２０は単層でも良いが、複数層を積層して形成してもよい。
【００２７】
軟磁性層１３０は、垂直磁気記録方式において信号を記録する際、ヘッドからの書き込み磁界を収束することによって、磁気記録層への信号の書き易さと高密度化を助ける働きをする。軟磁性材料としては、ＣｏＴａＺｒなどのコバルト系合金の他、ＦｅＣｏＣｒＢ、ＦｅＣｏＴａＺｒ、ＦｅＣｏＮｉＴａＺｒなどのＦｅＣｏ系合金、や、ＮｉＦｅ系合金などの軟磁気特性を示す材料を用いることができる。また、軟磁性層１３０のほぼ中間にＲｕからなるスペーサ層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。こうすることで磁化の垂直成分を極めて少なくすることができるため、軟磁性層１３０から生じるノイズを低減することができる。スペーサ層を介在させた構成の場合、軟磁性層１３０の膜厚は、スペーサ層が０．３〜０．９ｎｍ程度、その上下の軟磁性材料の層をそれぞれ１０〜５０ｎｍ程度とすることができる。
【００２８】
前下地層１４０は、この上方に形成される下地層１５０の結晶配向性を促進する機能と、粒径等の微細構造を制御する機能とを備える。前下地層１４０は、ｈｃｐ構造であってもよいが、（１１１）面が基板１１０の主表面と平行となるよう配向した面心立方構造（ｆｃｃ構造）であることが好ましい。前下地層１４０の材料としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｈｆや、さらにこれらの金属を主成分として、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、等を１つ以上添加させた合金とすることができる。具体的には、ＮｉＶ、ＮｉＣｒ、ＮｉＴａ、ＮｉＷ、ＮｉＶＣｒ、ＣｕＷ、ＣｕＣｒ等を好適に選択することができる。前下地層１４０の膜厚は１〜２０ｎｍ程度とすることができる。また前下地層１４０を複数層構造としてもよい。
【００２９】
下地層１５０はｈｃｐ構造であって、この上方に形成されるグラニュラ磁性層１６０のｈｃｐ構造の磁性結晶粒子の結晶配向性を促進する機能と、粒径等の微細構造を制御する機能とを備え、グラニュラ構造のいわば土台となる層である。ＲｕはＣｏと同じｈｃｐ構造をとり、また結晶の格子間隔がＣｏと近いため、Ｃｏを主成分とする磁性粒を良好に配向させることができる。したがって、下地層１５０の結晶配向性が高いほど、グラニュラ磁性層１６０の結晶配向性を向上させることができる。また、下地層１５０の粒径を微細化することによって、グラニュラ磁性層の粒径を微細化することができる。下地層１５０の材料としてはＲｕが代表的であるが、さらにＣｒ、Ｃｏなどの金属や、酸化物を添加することもできる。下地層１５０の膜厚は、例えば５〜４０ｎｍ程度とすることができる。
【００３０】
また、スパッタ時のガス圧を変更することにより下地層１５０を２層構造としてもよい。具体的には、下地層１５０の上層側を形成する際に下層側を形成するときよりもＡｒのガス圧を高圧にすると、上方のグラニュラ磁性層１６０の結晶配向性を良好に維持したまま、磁性粒子の粒径の微細化が可能となる。
【００３１】
グラニュラ磁性層１６０は、Ｃｏ−Ｐｔ系合金を主成分とする強磁性体の磁性粒子の周囲に、酸化物を主成分とする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。例えば、ＣｏＣｒＰｔ系合金にＳｉＯ２や、ＴｉＯ２などを混合したターゲットを用いて成膜することにより、ＣｏＣｒＰｔ系合金からなる磁性粒子（グレイン）の周囲に非磁性物質であるＳｉＯ２や、ＴｉＯ２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とができる。
【００３２】
なお、上記に示したグラニュラ磁性層１６０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。ＣｏＣｒＰｔ系合金としては、ＣｏＣｒＰｔに、Ｂ、Ｔａ、Ｃｕ、などを１種類以上添加してもよい。さらにグラニュラ磁性層１６０の磁性粒子に、１ａｔ％〜５ａｔ％のＲｕを含有することが好ましい。これによりグラニュラ磁性層の結晶性を向上させることができるため、補助記録層においても初期成長段階から結晶性をさらに向上させることができる。また、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（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化ジルコン（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化コバルト（ＣｏＯまたはＣｏ３Ｏ４）、等の酸化物を例示できる。また、１種類の酸化物のみならず、２種類以上の酸化物を複合させて使用することも可能である。
【００３３】
分断層１７０は、グラニュラ磁性層１６０と補助記録層１８０の間に設けられ、これらの層の間の交換結合の強さを調整する作用を持つ。これによりグラニュラ磁性層１６０と補助記録層１８０の間、およびグラニュラ磁性層１６０内の隣接する磁性粒子の間に働く磁気的な相互作用の強さを調節することができるため、ＨｃやＨｎといった熱揺らぎ耐性に関係する静磁気的な値は維持しつつ、オーバーライト特性、ＳＮＲ特性などの記録再生特性を向上させることができる。また、オーバーライト特性を高めることにより補助記録層１８０の役割を軽減することができるため、補助記録層１８０を薄くすることができる。
【００３４】
分断層１７０は、結晶配向性の継承を低下させないために、ｈｃｐ結晶構造を持つＲｕやＣｏを主成分とする層であることが好ましい。Ｒｕ系材料としては、Ｒｕの他に、Ｒｕに他の金属元素や酸素または酸化物を添加したものが使用できる。また、Ｃｏ系材料としては、ＣｏＣｒ合金などが使用できる。具体例としては、Ｒｕ、ＲｕＣｒ、ＲｕＣｏ、Ｒｕ−ＳｉＯ２、Ｒｕ−ＷＯ３、Ｒｕ−ＴｉＯ２、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ２、ＣｏＣｒ−ＴｉＯ２などが使用できる。なお分断層１７０には通常非磁性材料が用いられるが、弱い磁性を有していてもよい。また、良好な交換結合強度を得るために、分断層１７０の膜厚は、０．２〜１．０ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００３５】
また分断層１７０の構造に対する作用としては、上層の補助記録層１８０の結晶粒子の分離の促進である。例えば、上層が酸化物のように非磁性物質を含まない材料であっても、磁性結晶粒子の粒界を明瞭化させることができる。本実施形態では、上層の補助記録層にＲｕを含有させて結晶配向性を向上させていることから、Ｒｕ合金を主成分とした材料とすることが好ましい。
【００３６】
補助記録層１８０は基板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１８０は、グラニュラ磁性層１６０に対して磁気的相互作用（交換結合）を有するため、保磁力Ｈｃや逆磁区核形成磁界Ｈｎ等の静磁気特性を調整することが可能であり、これにより熱揺らぎ耐性、ＯＷ特性、およびＳＮＲの改善を図ることを目的としている。
【００３７】
なお、「磁気的に連続している」とは、磁性が途切れずにつながっ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１８０全体で観察すれば必ずしも単一の磁石ではなく、部分的に磁性が不連続となっていてもよいことを意味している。すなわち補助記録層１８０は、複数の磁性粒子の集合体にまたがって（かぶさるように）磁性が連続していればよい。この条件を満たす限り、補助記録層１８０において例えばＣｒが偏析した構造であっても良い。
【００３８】
補助記録層１８０の材料としては、ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を主成分とし、さらにＢ、Ｔａ、Ｃｕ等の添加物を加えてもよい。特にＲｕを含有することにより、補助記録層１８０の結晶性を向上させることができる。具体的には、ＣｏＣｒＰｔＲｕ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＢ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＴａ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＣｕ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＣｕＢなどとすることができる。
【００３９】
補助記録層１８０にＲｕを添加したことにより、グラニュラ磁性層の粒界（酸化物）の上部に積層される補助記録層１８０においても初期成長段階の結晶の乱れを低減させることができ、結果補助記録層全体の結晶配向性を向上させることができる。したがってＭｓを高くしても増加するノイズを抑えることができると共に、膜厚を薄くすることも可能となる。
【００４０】
そして補助記録層１８０の膜厚は、１．５ｎｍ〜４．０ｎｍとするのがよい。補助記録層１８０をこの程度の薄膜とすることにより、補助記録層１８０から生じるノイズの低減を図ることができる。なお１．５ｎｍ未満とすると、ＳＮＲが低下してしまう。これは、補助記録層１８０を上記材料としても初期成長段階の結晶性の乱れの影響が大きくなってしまうためと考えられる。また４．０ｎｍより厚くなると、ノイズを低減する効果が得られない。
【００４１】
また補助記録層１８０の組成としては、Ｃｒが４ａｔ％〜８ａｔ％、Ｒｕが３ａｔ％〜１０ａｔ％であることが好ましい。ＣｒとＲｕはいずれも添加するほどＭｓを低下させるが、上記範囲とすることにより、高いＭｓと高い結晶性のバランスを得ることができる。
【００４２】
さらに、７ａｔ％≦（Ｃｒの含有量＋０．６５＊Ｒｕの含有量）≦１２ａｔ％を満たすことが好ましい。合計量をこの範囲とすることにより、薄膜化に適した飽和磁化Ｍｓを得ることができる。ここで、Ｒｕを添加すると、Ｃｒの０．６５倍のＭｓ低下が見られる。したがって、ＣｒとＲｕの合計量を考えるとき、Ｃｒの含有量＋０．６５＊Ｒｕの含有量とすることによって包括的に考えることができる。そして、これらの合計量が１２ａｔ％より多くなると、Ｃｏが少なくなってＭｓが落ちてしまうため好ましくない。また合計量が７ａｔ％より少なくなると、Ｍｓが高くなりすぎてノイズ源になってしまうため好ましくない。
【００４３】
補助記録層１８０は、飽和磁化Ｍｓが５５０［ｅｍｕ／ｃｍ３］〜７５０［ｅｍｕ／ｃｍ３］であることが好ましい。これにより、補助記録層１８０のオーバーライト特性の確保などの機能を維持しつつノイズを低減できるような薄い膜厚を得ることができる。
【００４４】
保護層１９０は、磁気ヘッドの衝撃から垂直磁気ディスク１００を防護するための層である。保護層１９０は、カーボンを含む膜をＣＶＤ法により成膜して形成することができる。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ディスク１００を防護することができるため好適である。保護層１９０の膜厚は、例えば２〜６ｎｍとすることができる。
【００４５】
潤滑層２００は、垂直磁気ディスク１００の表面に磁気ヘッドが接触した際に、保護層１９０の損傷を防止するために形成される。例えば、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）をディップコート法により塗布して成膜することができる。潤滑層２００の膜厚は、例えば０．５〜２．０ｎｍとすることができる。
【００４６】
（実施例）
上記構成の垂直磁気ディスク１００の有効性を確かめるために、以下の実施例と比較例を用いて説明する。
【００４７】
実施例として、基板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１２０から補助記録層１３２まで順次成膜を行った。なお、断らない限り成膜時のＡｒガス圧は０．６Ｐａである。付着層１２０はＣｒ−５０Ｔｉを１０ｎｍ成膜した。軟磁性層１３０は、０．７ｎｍのＲｕ層を挟んで、９２（４０Ｆｅ−６０Ｃｏ）−３Ｔａ−５Ｚｒをそれぞれ２０ｎｍ成膜した。前下地層１４０はＮｉ−５Ｗを８ｎｍ成膜した。下地層１５０は０．６ＰａでＲｕを１０ｎｍ成膜した上に５ＰａでＲｕを１０ｎｍ成膜した。グラニュラ磁性層１６０は、３Ｐａで９０（７０Ｃｏ−１０Ｃｒ−２０Ｐｔ）−１０（Ｃｒ２Ｏ３）を２ｎｍ成膜した上に、さらに３Ｐａで９０（６９Ｃｏ−１０Ｃｒ−１８Ｐｔ−３Ｒｕ）−５（ＳｉＯ２）−５（ＴｉＯ２）を１２ｎｍ成膜した。分断層１７０はＲｕを０．３ｎｍ成膜した。補助記録層１８０は下記に示すように実施例と比較例を製作して比較した。保護層１９０はＣＶＤ法によりＣ２Ｈ４を用いて４．０ｎｍ成膜し、表層を窒化処理した。潤滑層２００はディップコート法によりＰＦＰＥを用いて１ｎｍ形成した。
【００４８】
図２は、補助記録層１８０にＲｕを添加した場合としていない場合を比較する例である。Ｒｕを添加した例として、ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金（６８Ｃｏ−６Ｃｒ−１５Ｐｔ−６Ｒｕ−５Ｂ）を、膜厚を変えて成膜した。Ｒｕを添加しない例としては、ＣｏＣｒＰｔ合金（６２Ｃｏ−１８Ｃｒ−１５Ｐｔ−５Ｂ）を膜厚を変えて成膜した。
【００４９】
図２を参照すれば、ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金からなる補助記録層１８０は、ＣｏＣｒＰｔ合金と比較して、膜厚が薄い範囲からＳＮＲが高くなっていることがわかる。全体的に観察すれば、ＳＮＲの動きを示すカーブが１．５ｎｍ程度薄い膜厚に推移していて、さらにＳＮＲが向上している。このことから、補助記録層１８０の薄膜化を図れることがわかる。さらに具体的には、ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金からなる補助記録層１８０では、膜厚１．５ｎｍ〜４．０ｎｍの範囲において極めて高いＳＮＲを得られることがわかる。一方、ＣｏＣｒＰｔ合金からなる補助記録層１８０（Ｒｕを含有させない場合）では、膜厚が５ｎｍ程度と厚い領域で最も良好なＳＮＲが得られるものの、ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金からなる補助記録層１８０と同程度のＳＮＲを得ることができない。これらのことから、ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を用いて、膜厚を１．５ｎｍ〜４．０ｎｍの範囲とすることにより、補助記録層としての性能を維持しつつ薄膜化でき、補助記録層から生じるノイズの低減を図ることができることがわかる。
【００５０】
図３はＣｏＣｒＰｔＲｕ合金からなる補助記録層のＣｒとＲｕの含有量を説明する図である。まず、実施例１〜実施例３は膜厚が１．５ｎｍ〜４．０ｎｍの範囲にあるものであり、比較例１は１．３ｎｍ、比較例２は５．４ｎｍのものである。必要とされるＳＮＲの閾値を１６．０［ｄＢ］とすると、実施例１〜３はこの値を満たしていることがわかる。これらは図２に示したデータと同じものである。
【００５１】
次にＣｒの含有量に着目すると、比較例３は３ａｔ％、実施例４は４ａｔ％、実施例５は８ａｔ％、比較例４は９ａｔ％である。これらのうち実施例４、５はＳＮＲが閾値を超えていることから、Ｃｒの含有量は４ａｔ％〜８ａｔ％がよいことがわかる。
【００５２】
Ｒｕの含有量に着目すると、比較例５は２ａｔ％、実施例６は３ａｔ％、実施例７は１０ａｔ％、比較例６は１１ａｔ％である。これらのうち実施例６，７はＳＮＲが閾値を超えていることから、Ｒｕの含有量は３〜１０ａｔ％がよいことがわかる。ＣｒとＲｕはいずれも添加するほどＭｓを低下させるが、上記範囲とすることにより、高いＭｓと高い結晶性のバランスを得ることができ、結果として高いＳＮＲを得ることができる。
【００５３】
さらに、ＣｒとＲｕの含有量は、いずれもＭｓを低下させる材料であるから、合計量もあわせて検討する。ただし、ＣｒとＲｕとでは、Ｍｓに与える影響が同じではないため、その程度を勘案する必要がある。
【００５４】
図４はＣｒとＲｕがＭｓに与える影響を説明する図である。図４では、ＣｏＣｒＰｔ合金にＲｕまたはＣｒのみを添加して、Ｍｓの値を比較している。図４に示すように、ＣｒおよびＲｕは、いずれも添加するほどＭｓが低下する。しかし、実験によればＲｕがＭｓを低下させる程度は、Ｃｒの０．６５倍であった。換言すれば、同程度のＭｓを得ようとしたとき、ＲｕはＣｒよりも１／０．６５倍を添加できることを意味している。
【００５５】
そこで合計量としてＣｒの含有量＋０．６５＊Ｒｕの含有量に着目したとき、図３に示すように、合計量が１２．５ａｔ％の比較例７は、ＳＮＲが閾値に達していない。またこのとき、Ｍｓは５５０［ｅｍｕ／ｃｍ３］未満となっている。Ｍｓが低いのは合計量が多いためと考えられるが、Ｍｓが低いためにオーバーライト特性が低下し、ＳＮＲが悪化したものと考えられる。同じようにＲｕの含有量が１０ａｔ％である実施例７と比較すれば、合計量の上限は１２ａｔ％が好ましいことがわかる。
【００５６】
また合計量が６．０％の比較例８も、やはりＳＮＲが閾値に達していない。またこのとき、Ｍｓは７５０［ｅｍｕ／ｃｍ３］より高くなっている。Ｍｓが高いのは合計量が少ないためと考えられるが、Ｍｓが高いためにノイズが増大し、ＳＮＲが悪化したものと考えられる。同じようにＲｕの含有量が３ａｔ％である実施例６と比較すれば、合計量の下限は７ａｔ％が好ましいことがわかる。
【００５７】
このように、ＣｒとＲｕの合計量を、Ｍｓに与える影響を勘案して合計量＝Ｃｒの含有量＋０．６５＊Ｒｕの含有量とし、７ａｔ％≦合計量≦１２ａｔ％とすることにより、薄膜化に適した飽和磁化Ｍｓを得ることができる。なお合計量が１２ａｔ％より大きくなるとＭｓが低下してしまって、補助記録層１８０の薄膜化が図れなくなるため好ましくない。一方、７ａｔ％より少なくなるとＭｓが高くなりすぎるため、ノイズが増加してしまうため好ましくない。
【００５８】
図５はグラニュラ磁性層１６０が含有するＲｕの濃度の影響を説明する図である。図に示すように、実施例８〜実施例１２は、それぞれＲｕを０ａｔ％、１ａｔ％、３ａｔ％、５ａｔ％、６ａｔ％含有させた例である。実施例８と実施例９、１０を対比すると、Ｒｕを含有させることによってＳＮＲが向上し、Ｒｕの含有量が増加するほどＳＮＲが向上することがわかる。これは、グラニュラ磁性層１６０の結晶性を向上させることができるため、補助記録層１８０においても初期成長段階から結晶性がさらに向上したものと考えられる。
【００５９】
しかし実施例１１（５ａｔ％）ではＳＮＲが却って低下し、実施例１２（６ａｔ％）では実施例８（０ａｔ％）よりも低下してしまっている。これは、グラニュラ磁性層１６０に添加するＲｕが多くなりすぎて、Ｃｏの量が不足し、信号強度が弱まってしまうためと考えられる。これらのことから、グラニュラ磁性層１６０に１ａｔ％〜５ａｔ％のＲｕを含有することが好ましいことがわかる。
【００６０】
以上、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。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
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ディスクおよびその製造方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１００…垂直磁気ディスク、１１０…基板、１２０…付着層、１３０…軟磁性層、１４０…前下地層、１５０…下地層、１６０…グラニュラ磁性層、１７０…分断層、１８０…補助記録層、１９０…保護層、２００…潤滑層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、グラニュラ磁性層と、該グラニュラ磁性層より上方に配置された補助記録層とを備え、
前記グラニュラ磁性層は柱状に成長したＣｏＣｒＰｔ合金を主成分とする磁性粒子の周囲に酸化物を主成分とする非磁性物質が偏析して粒界部が形成されたグラニュラ構造を有し、
前記補助記録層はＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を主成分とし、膜厚が１．５ｎｍ〜４．０ｎｍであることを特徴とする垂直磁気ディスク。
【請求項２】
前記補助記録層は、Ｃｒが４ａｔ％〜８ａｔ％、Ｒｕが３ａｔ％〜１０ａｔ％であることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項３】
前記補助記録層は、７ａｔ％≦（Ｃｒの含有量＋０．６５＊Ｒｕの含有量）≦１２ａｔ％を満たすことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項４】
前記補助記録層は、飽和磁化Ｍｓが５５０［ｅｍｕ／ｃｃ］〜７５０［ｅｍｕ／ｃｃ］であることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項５】
前記グラニュラ磁性層の磁性粒子に１ａｔ％〜５ａｔ％のＲｕを含有することを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項６】
前記グラニュラ磁性層と前記補助記録層との間に、Ｒｕ合金を主成分とする分断層を備えることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項１】
基板上に、グラニュラ磁性層と、該グラニュラ磁性層より上方に配置された補助記録層とを備え、
前記グラニュラ磁性層は柱状に成長したＣｏＣｒＰｔ合金を主成分とする磁性粒子の周囲に酸化物を主成分とする非磁性物質が偏析して粒界部が形成されたグラニュラ構造を有し、
前記補助記録層はＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を主成分とし、膜厚が１．５ｎｍ〜４．０ｎｍであることを特徴とする垂直磁気ディスク。
【請求項２】
前記補助記録層は、Ｃｒが４ａｔ％〜８ａｔ％、Ｒｕが３ａｔ％〜１０ａｔ％であることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項３】
前記補助記録層は、７ａｔ％≦（Ｃｒの含有量＋０．６５＊Ｒｕの含有量）≦１２ａｔ％を満たすことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項４】
前記補助記録層は、飽和磁化Ｍｓが５５０［ｅｍｕ／ｃｃ］〜７５０［ｅｍｕ／ｃｃ］であることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項５】
前記グラニュラ磁性層の磁性粒子に１ａｔ％〜５ａｔ％のＲｕを含有することを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項６】
前記グラニュラ磁性層と前記補助記録層との間に、Ｒｕ合金を主成分とする分断層を備えることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ディスク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２３３２１２（Ｐ２０１１−２３３２１２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０４７０４（Ｐ２０１０−１０４７０４）
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（５１０２１０９１１）ダブリュディ・メディア・シンガポール・プライベートリミテッド (53)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（５１０２１０９１１）ダブリュディ・メディア・シンガポール・プライベートリミテッド (53)
【Ｆターム（参考）】
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