垂直磁気ディスク
【課題】Ｎｉ系合金からなる前下地層についてさらに微細化および粒径均一化、および結晶配向性向上を図ることにより、ＳＮＲの向上と高記録密度化を図った垂直磁気ディスクを提供する。
【解決手段】基板１１０上に、第１Ｎｉ合金層１４２及び第２Ｎｉ合金層１４４と、Ｒｕを主成分とする下地層１５０と、ＣｏＰｔ系合金と酸化物を含む垂直磁気記録層１６０とをこの順に備え、第１Ｎｉ合金層１４２及び第２Ｎｉ合金層１４４は、それぞれ単体においてｂｃｃ結晶構造を取る元素を少なくとも一つ含み、第２Ｎｉ合金層１４４は、酸化物をさらに含むことを特徴とする。
【解決手段】基板１１０上に、第１Ｎｉ合金層１４２及び第２Ｎｉ合金層１４４と、Ｒｕを主成分とする下地層１５０と、ＣｏＰｔ系合金と酸化物を含む垂直磁気記録層１６０とをこの順に備え、第１Ｎｉ合金層１４２及び第２Ｎｉ合金層１４４は、それぞれ単体においてｂｃｃ結晶構造を取る元素を少なくとも一つ含み、第２Ｎｉ合金層１４４は、酸化物をさらに含むことを特徴とする。
【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５０％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】
近年主流になっているグラニュラ構造の磁性層は、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ている。この構成では磁性粒子同士が分離されているためにノイズが低減され、高ＳＮＲに有効である。さらにＳＮＲを高めるための重要な要素は、結晶粒子の微細化および粒径均一化（あわせて「粒径制御」ともいう。）、および結晶配向性の向上である。Ｃｏはｈｃｐ構造（六方最密格子構造）を取り、ｃ軸方向（結晶格子である六角柱の軸方向）が磁化容易軸となる。したがって、より多くの結晶のｃ軸をより垂直方向に配向させることにより、ノイズが低減し、またシグナルが強くなって、相乗効果的にＳＮＲを向上させることができる。
【０００５】
スパッタによって結晶の上に結晶を成膜するとき、エピタキシャル成長により膜厚が厚くなるほど結晶配向性は向上する傾向にある。そこで垂直磁気記録層を初期成長段階から微細化および粒径均一化し、また結晶配向性を高めるために、従来からｈｃｐ構造の金属であるＲｕで下地層（中間層とも呼ばれている）を成膜し、その上に垂直磁気記録層を成膜することが行われている。そしてさらに、Ｒｕ下地層の下に結晶性の前下地層（シード層とも呼ばれている）を設け、Ｒｕ下地層の結晶配向性を向上させることが行われている。
【０００６】
特許文献１には、Ｎｉを主材料とし酸化物が添加された配向制御層（シード層）が記載されている。特許文献１によれば、配向制御層として、酸化物を添加した材料を用いることにより、磁性層での磁性粒密度を下げずに磁性粒の大きさを微細化することができる。また、磁性粒の結晶配向もほとんど劣化させずに磁性層を積層することができ、垂直記録媒体の記録再生特性を改善することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２４５４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
今後、さらなる高記録密度化を図るために、さらにＳＮＲを向上させる必要がある。その手法の1つとして、前下地層（シード層）の構成をさらに発展させることにより、磁性層の微細化および粒径均一化、結晶配向性向上を推進することが考えられる。
【０００９】
ここで特許文献１に記載の技術においては、前下地層（配向制御層）に酸化物を添加することによって、結晶配向性を劣化させずに磁性粒子の微細化を図れたと述べている。そこで本発明は、Ｎｉ系合金からなる前下地層についてさらに微細化および粒径均一化、および結晶配向性向上を図ることにより、ＳＮＲの向上と高記録密度化を図った垂直磁気ディスクを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために発明者が検討したところ、前下地層に酸化物を添加すると確かに微細化の効果が認められるが、その代わりに結晶配向性が若干低下する傾向にある。そこで前下地層の基板側に酸化物を有しないもう一つの前下地層を成膜することによって配向性の向上も図れることを突きとめ、さらに研究を重ねることにより本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち本発明にかかる垂直磁気ディスクの代表的な構成は、基板上に、第１Ｎｉ合金層及び第２Ｎｉ合金層と、Ｒｕを主成分とする下地層と、ＣｏＰｔ系合金と酸化物を含む垂直磁気記録層とをこの順に備え、第１Ｎｉ合金層及び第２Ｎｉ合金層は、それぞれ単体においてｂｃｃ結晶構造を取る元素を少なくとも一つ含み、第２Ｎｉ合金層は、酸化物をさらに含むことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、第１Ｎｉ合金層で結晶配向性を向上させ、第２Ｎｉ合金層で微細化を図ることができる。Ｎｉ合金層に酸化物を添加すると微細化を図れると考えられるが、アモルファス層の上に酸化物を含む層を直接成膜すると、結晶配向性向上の効果が小さいため、ＳＮＲの改善が小さい。そこで、酸化物を含む第２Ｎｉ合金層によって結晶の微細化を図ると共に、酸化物を含まない第１Ｎｉ合金層によって結晶配向性低下を抑制することにより、その相乗効果としてＳＮＲを向上することができる。
【００１３】
特にｂｃｃ結晶構造を取る元素を添加することにより、Ｎｉ合金のｆｃｃ構造の格子定数を調整して、上層のＲｕ下地層との接続を調整して磁性層の結晶配向性を向上させることができる。
【００１４】
第２Ｎｉ合金層が含む酸化物は１ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。上記範囲を外れるとＳＮＲ向上の効果が得られないためである。これは、１ｍｏｌ％より少ないと微細化の効果が得られないためであると考えられる。また１０ｍｏｌ％より多いと却って結晶配向性が劣化してしまうためであると考えられる。
【００１５】
第２Ｎｉ合金層の膜厚は１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましい。１ｎｍより薄いと結晶配向性向上の効果が得られないためである。また５ｎｍより厚くなると結晶粒子が成長して大きくなってしまい、微細化の効果を得られないためである。
【００１６】
第１Ｎｉ合金層及び第２Ｎｉ合金層に含むｂｃｃ結晶構造を取る元素は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒから選択される１または複数の元素であってもよい。ｂｃｃ結晶構造を取る元素としてＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒの少なくとも１つの元素を添加することにより、これらの元素はＮｉよりも原子半径が大きいために、その上に成膜される下地層のＲｕとの格子間隔のマッチングを図ることができる。したがって下地層の結晶配向性を向上させ、ＳＮＲの向上を図ることができる。
【００１７】
第１Ｎｉ合金層に含むｂｃｃ結晶構造を取る元素の含有量は、３ａｔ％以上１０ａｔ％以下であることが好ましい。上記範囲を外れると結晶配向性の効果が得られないためである。これは、３ａｔｍ％より少ないと結晶配向性の改善が得られないだけでなく、母材であるＮｉからの磁気的なノイズが大きくなるためと考えられる。１０ａｔｍ％より多いとＮｉの結晶粒子の成長を阻害してしまうためと考えられる。
【００１８】
第１Ｎｉ合金層に、さらにＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂの少なくとも１つの元素を添加することが好ましい。第２添加元素としてＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂを添加することにより、第１Ｎｉ合金層においても酸化物を入れずに微細化を推進することができる。
【００１９】
第１Ｎｉ合金層の基板側に、さらに非磁性の非晶質合金層を備えることが好ましい。これによりＮｉ合金層と軟磁性層の界面の乱れを防止し、結晶配向性を更に向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、Ｎｉ系合金からなる前下地層についてさらに微細化および粒径均一化、および結晶配向性向上を図ることにより、ＳＮＲの向上と高記録密度化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】垂直磁気ディスクの他の構成を説明する図である。
【図３】各種の要素を変更して比較説明する図である。
【図４】各種の要素を変更して比較説明する図である。
【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。
【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（第１Ｎｉ合金層１４２および第２Ｎｉ合金層１４４を含む）、下地層１５０、垂直磁気記録層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、第１Ｎｉ合金層１４２および第２Ｎｉ合金層１４４から構成される。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。
【００２９】
第１Ｎｉ合金層１４２は、ｆｃｃ結晶構造（面心立方構造）のＮｉ系合金からなり、ｂｃｃ結晶構造を取る元素を含有させて、（１１１）面が基板１１０の主表面と平行となるよう配向している。Ｎｉ系合金とは、Ｎｉを主成分としていることを意味している。なお主成分とは、最も多く含まれている成分をいう。Ｎｉにｂｃｃ結晶構造を取る元素を添加することにより、Ｎｉ合金のｆｃｃ構造の格子定数を調整して、上層のＲｕ下地層との接続を調整して磁性層の結晶配向性を向上させることができる。
【００３０】
第２Ｎｉ合金層１４４は、ｆｃｃ結晶構造（面心立方構造）のＮｉ系合金からなり、ｂｃｃ結晶構造を取る元素を含有させて、（１１１）面が基板１１０の主表面と平行となるよう配向している。そしてさらに、第２Ｎｉ合金層１４４には、酸化物を添加している。酸化物はＮｉ合金と固溶せずに偏析するため、第２Ｎｉ合金層１４４の結晶を微細化することができる。
【００３１】
したがって上記構成によれば、第１Ｎｉ合金層１４２で結晶配向性を向上させ、第２Ｎｉ合金層１４４で微細化を図ることができる。Ｎｉ合金層に酸化物を添加すると微細化を図れると考えられるが、アモルファス層の上に酸化物を含む層を直接成膜すると、結晶配向性向上の効果が小さいため、ＳＮＲの改善が小さい。そこで、酸化物を含む第２Ｎｉ合金層１４４によって結晶の微細化を図ると共に、酸化物を含まない第１Ｎｉ合金層１４２によって結晶配向性低下を抑制することにより、その相乗効果としてＳＮＲを向上することができる。
【００３２】
第１Ｎｉ合金層１４２および第２Ｎｉ合金層１４４に含むｂｃｃ結晶構造を取る元素としては、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒから選択される１または複数の元素とすることができる。ｂｃｃ結晶構造を取る元素としてＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒの少なくとも１つの元素を添加することにより、これらの元素はＮｉよりも原子半径が大きいために、その上に成膜される下地層のＲｕとの格子間隔のマッチングを図ることができる。したがって下地層の結晶配向性を向上させ、ＳＮＲの向上を図ることができる。Ｎｉ合金の具体例としては、ＮｉＷ、ＮｉＭｏ、ＮｉＴａ、ＮｉＣｒ等を好適に選択することができる。ただし第１Ｎｉ合金層１４２と第２Ｎｉ合金層１４４ディスクの「ｂｃｃ結晶構造を取る元素」を同一にする必要はない。
【００３３】
第１Ｎｉ合金層１４２に含むｂｃｃ結晶構造を取る元素の含有量は、３ａｔ％以上１０ａｔ％以下であることが好ましい。上記範囲を外れると結晶配向性の効果が得られないためである。これは、３ａｔｍ％より少ないと結晶配向性の改善が得られないだけでなく、母材であるＮｉからの磁気的なノイズが大きくなるためと考えられる。１０ａｔｍ％より多いとＮｉの結晶粒子の成長を阻害してしまうためと考えられる。
【００３４】
さらに、第１Ｎｉ合金層１４２に、第２添加元素としてＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂの少なくとも１つの元素を添加することが好ましい。Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂを添加することにより、第１Ｎｉ合金層１４２においても酸化物を入れずに微細化を推進することができる。
【００３５】
第２Ｎｉ合金層１４４が含む酸化物の例としては、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＴｉＯ２，ＴｉＯ，Ｃｒ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，Ａｌ２Ｏ３，Ｗ２Ｏ５，Ｍｏ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５等の酸化物を例示できる。
【００３６】
第２Ｎｉ合金層１４４が含む酸化物は１ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。上記範囲を外れるとＳＮＲ向上の効果が得られないためである。これは、１ｍｏｌ％より少ないと微細化の効果が得られないためであると考えられる。また１０ｍｏｌ％より多いと却って結晶配向性が劣化してしまうためであると考えられる。
【００３７】
第２Ｎｉ合金層の膜厚は１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましい。１ｎｍより薄いと結晶配向性向上の効果が得られないためである。また５ｎｍより厚くなると結晶粒子が成長して大きくなってしまい、微細化の効果を得られないためである。
【００３８】
また図２に示すように、前下地層１４０の基板側に、さらに非磁性の非晶質合金層１３８を備えていてもよい。図２は垂直磁気ディスクの他の構成を説明する図である。これによりＮｉ合金層と軟磁性層の界面の乱れを防止し、結晶配向性を更に向上させることができる。非晶質合金層にＴａを含有させることにより非晶質性を高めることができ、極めて表面の平坦な膜を形成することができる。Ｔａの高い非晶質性を確保するために、Ｔａは３０ａｔ％以上含むことが好ましい。具体例としては、ＮｉＴａ、ＣｒＴａとすることができる。またＴａを含む非晶質合金層１３８の上に第１Ｎｉ合金層１４２を成膜しても界面が荒れることがなく、平坦性が確保される。これによりＮｉ合金層と軟磁性層の界面の乱れを防止し、結晶配向性を更に向上させることができる。
【００３９】
下地層１５０はｈｃｐ構造であって、この上方に形成される垂直磁気記録層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、垂直磁気記録層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、垂直磁気記録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。
【００４０】
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、上方の垂直磁気記録層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。
【００４１】
垂直磁気記録層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。
【００４２】
なお、上記に示した垂直磁気記録層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、Ｒｕなどを１種類以上添加してもよい。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。
【００４３】
分断層１７０は、垂直磁気記録層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。これにより垂直磁気記録層１６０と補助記録層１８０の間、および垂直磁気記録層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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、垂直磁気記録層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。補助記録層１８０の材料としてはＣｏＣｒＰｔ合金を用いることができ、さらに、Ｂ、Ｔａ、Ｃｕ等の添加物を加えてもよい。具体的には、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＣｕ、ＣｏＣｒＰｔＣｕＢなどとすることができる。また、補助記録層１８０の膜厚は、例えば３〜１０ｎｍとすることができる。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
（実施例１）
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。図３および図４は、各種の要素を変更して比較説明する図である。
【００５１】
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。非晶質合金層１３８は５０Ｎｉ−５０Ｔａで１．８ｎｍ成膜した。第１Ｎｉ合金層１４２はＮｉ−４Ｗを７ｎｍ成膜することを基本構成として、下記のように組成や膜厚を変化させて比較した。第２Ｎｉ合金層１４４はＮｉ−４Ｗ−１ＭｇＯを１．５ｎｍ成膜することを基本構成として、下記のように組成や膜厚を変化させて比較した。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。垂直磁気記録層１６０は、３Ｐａで９０（７０Ｃｏ−１０Ｃｒ−２０Ｐｔ）−１０（Ｃｒ２Ｏ３）を２ｎｍ成膜した上に、さらに３Ｐａで９０（７２Ｃｏ−１０Ｃｒ−１８Ｐｔ）−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６２Ｃｏ−１８Ｃｒ−１５Ｐｔ−５Ｂを６ｎｍ成膜した。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。
【００５２】
図３（ａ）は第２Ｎｉ合金層１４４のＭｇＯの含有量を変化させた場合の比較を示す図である。サンプル１−１は９６Ｎｉ−４Ｗ（ＭｇＯを含まない）、サンプル１−２は９９（９６Ｎｉ−４Ｗ）−１ＭｇＯ、以後サンプル１−３からサンプル１−５までＭｇＯの含有量をそれぞれ５、８、１２ｍｏｌ％と変化させた。なおＭｇＯの含有量を変化させるとき、ＮｉとＷの比率は一定とした。
【００５３】
図３（ａ）に示すように、ＭｇＯを添加しないサンプル１−１に比して、ＭｇＯを添加したサンプル１−２はＳＮＲが向上している。これは酸化物を添加することによって第２Ｎｉ合金層１４４が微細化された結果であると考えられる。しかしサンプル１−３、１−４のようにＭｇＯが３ｍｏｌ％、５ｍｏｌ％と増えるほどにＳＮＲは徐々に低下し、ＭｇＯが１２ｍｏｌ％となるサンプル１−５では添加しないサンプル１−１よりもＳＮＲが低下してしまっている。これは、酸化物が１０ｍｏｌ％より多いと却って結晶配向性が劣化してしまうためであると考えられる。したがって、第２Ｎｉ合金層１４４が含む酸化物は１ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下であることが好ましいことがわかる。
【００５４】
図３（ｂ）は第２Ｎｉ合金層１４４の膜厚を変化させた場合の比較を示す図である。サンプル２−１から２−５まで、いずれも第２Ｎｉ合金層１４４を９９（Ｎｉ−４Ｗ）−１ＭｇＯとして、それぞれの膜厚を０．８ｎｍ、１．５ｎｍ、３．０ｎｍ、５．０ｎｍ、７．０ｎｍとした。膜厚０．８ｎｍのサンプル２−１に対して、１．５ｎｍのサンプル２−２ではＳＮＲが向上している。しかし、さらに膜厚を増加させたサンプル２−３以降ではＳＮＲが低下し、膜厚７．０ｎｍのサンプル２−５ではサンプル２−１よりも値が低くなってしまっている。これは、５ｎｍより厚くなると結晶粒子が成長して大きくなってしまい、微細化の効果を得られないためと考えられる。したがって、第２Ｎｉ合金層１４４の膜厚は１ｎｍ以上５ｎｍ以下の範囲が好ましいことが確認できる。
【００５５】
図３（ｃ）は第１Ｎｉ合金層１４２のｂｃｃ結晶構造を取る元素の含有量を変化させた場合の比較を示す図である。サンプル３−１から３−６まで、ｂｃｃ結晶構造を取る元素としてＷを用いて、それぞれ０、３、７、１０、１２ａｔ％とした。Ｗを含んでいないサンプル３−１に対し、３ａｔ％、７ａｔ％のＷを含むサンプル３−２、３−３は結晶配向性（Δθ５０）が向上しているが、１０ａｔ％のサンプル３−４では下がり調子になり、１２ａｔ％のサンプル３−５ではＷを含まないサンプル３−１よりもΔθ５０が低下してしまっている。このことから、第１Ｎｉ合金層１４２に含むｂｃｃ結晶構造を取る元素の含有量は、３ａｔ％以上１０ａｔ％以下であることが好ましいことが確認できる。
【００５６】
図４（ａ）は、第１Ｎｉ合金層１４２のｂｃｃ結晶構造を取る元素を変更した場合の比較を説明する図である。サンプル４−１から４−７まで、ｂｃｃ結晶構造を取る元素としてそれぞれＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｂをいずれも４ａｔ％添加している。これらの中では、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒを用いた場合にＳＮＲが高かった。これは、これらの元素はＮｉよりも原子半径が大きいために、その上に成膜される下地層１５０のＲｕとの格子間隔のマッチングを図ることができたものと考えられる。
【００５７】
図４（ｂ）は、第１Ｎｉ合金層１４２に対する第２添加元素を変更した場合の比較を説明する図である。サンプル５−１は第２添加元素を含んでいない。サンプル５−２から５−５はいずれも９５Ｎｉ−４Ｗと１ａｔ％の第２添加元素を含んでいる。サンプル５−２から５−５はいずれもサンプル５−１よりもＳＮＲが向上している。これは、適量のＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂを添加することにより、第１Ｎｉ合金層１４２においても酸化物を入れずに微細化を推進することができたものと考えられる。
【００５８】
図４（ｃ）は、非晶質合金層１３８の組成を変更した場合の比較を説明する図である。サンプル６−１は非晶質合金層１３８なし、サンプル６−２から６−５はそれぞれ５０Ｎｉ−５０Ｔａ、５０Ｃｒ−５０Ｔｉ、５０Ｃｒ−５０Ｔａ、Ｔａとした。サンプル６−２から６−５はいずれもサンプル６−１よりもＳＮＲが向上している。これは、非晶質合金層１３８を成膜することによって第１Ｎｉ合金層１４２と軟磁性層１３０の界面の乱れを防止し、下地層１５０の結晶配向性を更に向上させられたためと考えられる。
【００５９】
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】
【００６０】
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として利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１００…垂直磁気ディスク、１１０…基板、１２０…付着層、１３０…軟磁性層、１３８…非晶質合金層、１４０…前下地層、１４２…第１Ｎｉ合金層、１４４…第２Ｎｉ合金層、１５０…下地層、１６０…垂直磁気記録層、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５０％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】
近年主流になっているグラニュラ構造の磁性層は、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ている。この構成では磁性粒子同士が分離されているためにノイズが低減され、高ＳＮＲに有効である。さらにＳＮＲを高めるための重要な要素は、結晶粒子の微細化および粒径均一化（あわせて「粒径制御」ともいう。）、および結晶配向性の向上である。Ｃｏはｈｃｐ構造（六方最密格子構造）を取り、ｃ軸方向（結晶格子である六角柱の軸方向）が磁化容易軸となる。したがって、より多くの結晶のｃ軸をより垂直方向に配向させることにより、ノイズが低減し、またシグナルが強くなって、相乗効果的にＳＮＲを向上させることができる。
【０００５】
スパッタによって結晶の上に結晶を成膜するとき、エピタキシャル成長により膜厚が厚くなるほど結晶配向性は向上する傾向にある。そこで垂直磁気記録層を初期成長段階から微細化および粒径均一化し、また結晶配向性を高めるために、従来からｈｃｐ構造の金属であるＲｕで下地層（中間層とも呼ばれている）を成膜し、その上に垂直磁気記録層を成膜することが行われている。そしてさらに、Ｒｕ下地層の下に結晶性の前下地層（シード層とも呼ばれている）を設け、Ｒｕ下地層の結晶配向性を向上させることが行われている。
【０００６】
特許文献１には、Ｎｉを主材料とし酸化物が添加された配向制御層（シード層）が記載されている。特許文献１によれば、配向制御層として、酸化物を添加した材料を用いることにより、磁性層での磁性粒密度を下げずに磁性粒の大きさを微細化することができる。また、磁性粒の結晶配向もほとんど劣化させずに磁性層を積層することができ、垂直記録媒体の記録再生特性を改善することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２４５４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
今後、さらなる高記録密度化を図るために、さらにＳＮＲを向上させる必要がある。その手法の1つとして、前下地層（シード層）の構成をさらに発展させることにより、磁性層の微細化および粒径均一化、結晶配向性向上を推進することが考えられる。
【０００９】
ここで特許文献１に記載の技術においては、前下地層（配向制御層）に酸化物を添加することによって、結晶配向性を劣化させずに磁性粒子の微細化を図れたと述べている。そこで本発明は、Ｎｉ系合金からなる前下地層についてさらに微細化および粒径均一化、および結晶配向性向上を図ることにより、ＳＮＲの向上と高記録密度化を図った垂直磁気ディスクを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために発明者が検討したところ、前下地層に酸化物を添加すると確かに微細化の効果が認められるが、その代わりに結晶配向性が若干低下する傾向にある。そこで前下地層の基板側に酸化物を有しないもう一つの前下地層を成膜することによって配向性の向上も図れることを突きとめ、さらに研究を重ねることにより本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち本発明にかかる垂直磁気ディスクの代表的な構成は、基板上に、第１Ｎｉ合金層及び第２Ｎｉ合金層と、Ｒｕを主成分とする下地層と、ＣｏＰｔ系合金と酸化物を含む垂直磁気記録層とをこの順に備え、第１Ｎｉ合金層及び第２Ｎｉ合金層は、それぞれ単体においてｂｃｃ結晶構造を取る元素を少なくとも一つ含み、第２Ｎｉ合金層は、酸化物をさらに含むことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、第１Ｎｉ合金層で結晶配向性を向上させ、第２Ｎｉ合金層で微細化を図ることができる。Ｎｉ合金層に酸化物を添加すると微細化を図れると考えられるが、アモルファス層の上に酸化物を含む層を直接成膜すると、結晶配向性向上の効果が小さいため、ＳＮＲの改善が小さい。そこで、酸化物を含む第２Ｎｉ合金層によって結晶の微細化を図ると共に、酸化物を含まない第１Ｎｉ合金層によって結晶配向性低下を抑制することにより、その相乗効果としてＳＮＲを向上することができる。
【００１３】
特にｂｃｃ結晶構造を取る元素を添加することにより、Ｎｉ合金のｆｃｃ構造の格子定数を調整して、上層のＲｕ下地層との接続を調整して磁性層の結晶配向性を向上させることができる。
【００１４】
第２Ｎｉ合金層が含む酸化物は１ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。上記範囲を外れるとＳＮＲ向上の効果が得られないためである。これは、１ｍｏｌ％より少ないと微細化の効果が得られないためであると考えられる。また１０ｍｏｌ％より多いと却って結晶配向性が劣化してしまうためであると考えられる。
【００１５】
第２Ｎｉ合金層の膜厚は１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましい。１ｎｍより薄いと結晶配向性向上の効果が得られないためである。また５ｎｍより厚くなると結晶粒子が成長して大きくなってしまい、微細化の効果を得られないためである。
【００１６】
第１Ｎｉ合金層及び第２Ｎｉ合金層に含むｂｃｃ結晶構造を取る元素は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒから選択される１または複数の元素であってもよい。ｂｃｃ結晶構造を取る元素としてＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒの少なくとも１つの元素を添加することにより、これらの元素はＮｉよりも原子半径が大きいために、その上に成膜される下地層のＲｕとの格子間隔のマッチングを図ることができる。したがって下地層の結晶配向性を向上させ、ＳＮＲの向上を図ることができる。
【００１７】
第１Ｎｉ合金層に含むｂｃｃ結晶構造を取る元素の含有量は、３ａｔ％以上１０ａｔ％以下であることが好ましい。上記範囲を外れると結晶配向性の効果が得られないためである。これは、３ａｔｍ％より少ないと結晶配向性の改善が得られないだけでなく、母材であるＮｉからの磁気的なノイズが大きくなるためと考えられる。１０ａｔｍ％より多いとＮｉの結晶粒子の成長を阻害してしまうためと考えられる。
【００１８】
第１Ｎｉ合金層に、さらにＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂの少なくとも１つの元素を添加することが好ましい。第２添加元素としてＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂを添加することにより、第１Ｎｉ合金層においても酸化物を入れずに微細化を推進することができる。
【００１９】
第１Ｎｉ合金層の基板側に、さらに非磁性の非晶質合金層を備えることが好ましい。これによりＮｉ合金層と軟磁性層の界面の乱れを防止し、結晶配向性を更に向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、Ｎｉ系合金からなる前下地層についてさらに微細化および粒径均一化、および結晶配向性向上を図ることにより、ＳＮＲの向上と高記録密度化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】垂直磁気ディスクの他の構成を説明する図である。
【図３】各種の要素を変更して比較説明する図である。
【図４】各種の要素を変更して比較説明する図である。
【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。
【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（第１Ｎｉ合金層１４２および第２Ｎｉ合金層１４４を含む）、下地層１５０、垂直磁気記録層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、第１Ｎｉ合金層１４２および第２Ｎｉ合金層１４４から構成される。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。
【００２９】
第１Ｎｉ合金層１４２は、ｆｃｃ結晶構造（面心立方構造）のＮｉ系合金からなり、ｂｃｃ結晶構造を取る元素を含有させて、（１１１）面が基板１１０の主表面と平行となるよう配向している。Ｎｉ系合金とは、Ｎｉを主成分としていることを意味している。なお主成分とは、最も多く含まれている成分をいう。Ｎｉにｂｃｃ結晶構造を取る元素を添加することにより、Ｎｉ合金のｆｃｃ構造の格子定数を調整して、上層のＲｕ下地層との接続を調整して磁性層の結晶配向性を向上させることができる。
【００３０】
第２Ｎｉ合金層１４４は、ｆｃｃ結晶構造（面心立方構造）のＮｉ系合金からなり、ｂｃｃ結晶構造を取る元素を含有させて、（１１１）面が基板１１０の主表面と平行となるよう配向している。そしてさらに、第２Ｎｉ合金層１４４には、酸化物を添加している。酸化物はＮｉ合金と固溶せずに偏析するため、第２Ｎｉ合金層１４４の結晶を微細化することができる。
【００３１】
したがって上記構成によれば、第１Ｎｉ合金層１４２で結晶配向性を向上させ、第２Ｎｉ合金層１４４で微細化を図ることができる。Ｎｉ合金層に酸化物を添加すると微細化を図れると考えられるが、アモルファス層の上に酸化物を含む層を直接成膜すると、結晶配向性向上の効果が小さいため、ＳＮＲの改善が小さい。そこで、酸化物を含む第２Ｎｉ合金層１４４によって結晶の微細化を図ると共に、酸化物を含まない第１Ｎｉ合金層１４２によって結晶配向性低下を抑制することにより、その相乗効果としてＳＮＲを向上することができる。
【００３２】
第１Ｎｉ合金層１４２および第２Ｎｉ合金層１４４に含むｂｃｃ結晶構造を取る元素としては、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒから選択される１または複数の元素とすることができる。ｂｃｃ結晶構造を取る元素としてＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒの少なくとも１つの元素を添加することにより、これらの元素はＮｉよりも原子半径が大きいために、その上に成膜される下地層のＲｕとの格子間隔のマッチングを図ることができる。したがって下地層の結晶配向性を向上させ、ＳＮＲの向上を図ることができる。Ｎｉ合金の具体例としては、ＮｉＷ、ＮｉＭｏ、ＮｉＴａ、ＮｉＣｒ等を好適に選択することができる。ただし第１Ｎｉ合金層１４２と第２Ｎｉ合金層１４４ディスクの「ｂｃｃ結晶構造を取る元素」を同一にする必要はない。
【００３３】
第１Ｎｉ合金層１４２に含むｂｃｃ結晶構造を取る元素の含有量は、３ａｔ％以上１０ａｔ％以下であることが好ましい。上記範囲を外れると結晶配向性の効果が得られないためである。これは、３ａｔｍ％より少ないと結晶配向性の改善が得られないだけでなく、母材であるＮｉからの磁気的なノイズが大きくなるためと考えられる。１０ａｔｍ％より多いとＮｉの結晶粒子の成長を阻害してしまうためと考えられる。
【００３４】
さらに、第１Ｎｉ合金層１４２に、第２添加元素としてＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂの少なくとも１つの元素を添加することが好ましい。Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂを添加することにより、第１Ｎｉ合金層１４２においても酸化物を入れずに微細化を推進することができる。
【００３５】
第２Ｎｉ合金層１４４が含む酸化物の例としては、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＴｉＯ２，ＴｉＯ，Ｃｒ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，Ａｌ２Ｏ３，Ｗ２Ｏ５，Ｍｏ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５等の酸化物を例示できる。
【００３６】
第２Ｎｉ合金層１４４が含む酸化物は１ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。上記範囲を外れるとＳＮＲ向上の効果が得られないためである。これは、１ｍｏｌ％より少ないと微細化の効果が得られないためであると考えられる。また１０ｍｏｌ％より多いと却って結晶配向性が劣化してしまうためであると考えられる。
【００３７】
第２Ｎｉ合金層の膜厚は１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましい。１ｎｍより薄いと結晶配向性向上の効果が得られないためである。また５ｎｍより厚くなると結晶粒子が成長して大きくなってしまい、微細化の効果を得られないためである。
【００３８】
また図２に示すように、前下地層１４０の基板側に、さらに非磁性の非晶質合金層１３８を備えていてもよい。図２は垂直磁気ディスクの他の構成を説明する図である。これによりＮｉ合金層と軟磁性層の界面の乱れを防止し、結晶配向性を更に向上させることができる。非晶質合金層にＴａを含有させることにより非晶質性を高めることができ、極めて表面の平坦な膜を形成することができる。Ｔａの高い非晶質性を確保するために、Ｔａは３０ａｔ％以上含むことが好ましい。具体例としては、ＮｉＴａ、ＣｒＴａとすることができる。またＴａを含む非晶質合金層１３８の上に第１Ｎｉ合金層１４２を成膜しても界面が荒れることがなく、平坦性が確保される。これによりＮｉ合金層と軟磁性層の界面の乱れを防止し、結晶配向性を更に向上させることができる。
【００３９】
下地層１５０はｈｃｐ構造であって、この上方に形成される垂直磁気記録層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、垂直磁気記録層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、垂直磁気記録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。
【００４０】
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、上方の垂直磁気記録層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。
【００４１】
垂直磁気記録層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。
【００４２】
なお、上記に示した垂直磁気記録層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、Ｒｕなどを１種類以上添加してもよい。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。
【００４３】
分断層１７０は、垂直磁気記録層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。これにより垂直磁気記録層１６０と補助記録層１８０の間、および垂直磁気記録層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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、垂直磁気記録層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。補助記録層１８０の材料としてはＣｏＣｒＰｔ合金を用いることができ、さらに、Ｂ、Ｔａ、Ｃｕ等の添加物を加えてもよい。具体的には、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＣｕ、ＣｏＣｒＰｔＣｕＢなどとすることができる。また、補助記録層１８０の膜厚は、例えば３〜１０ｎｍとすることができる。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
（実施例１）
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。図３および図４は、各種の要素を変更して比較説明する図である。
【００５１】
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。非晶質合金層１３８は５０Ｎｉ−５０Ｔａで１．８ｎｍ成膜した。第１Ｎｉ合金層１４２はＮｉ−４Ｗを７ｎｍ成膜することを基本構成として、下記のように組成や膜厚を変化させて比較した。第２Ｎｉ合金層１４４はＮｉ−４Ｗ−１ＭｇＯを１．５ｎｍ成膜することを基本構成として、下記のように組成や膜厚を変化させて比較した。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。垂直磁気記録層１６０は、３Ｐａで９０（７０Ｃｏ−１０Ｃｒ−２０Ｐｔ）−１０（Ｃｒ２Ｏ３）を２ｎｍ成膜した上に、さらに３Ｐａで９０（７２Ｃｏ−１０Ｃｒ−１８Ｐｔ）−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６２Ｃｏ−１８Ｃｒ−１５Ｐｔ−５Ｂを６ｎｍ成膜した。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。
【００５２】
図３（ａ）は第２Ｎｉ合金層１４４のＭｇＯの含有量を変化させた場合の比較を示す図である。サンプル１−１は９６Ｎｉ−４Ｗ（ＭｇＯを含まない）、サンプル１−２は９９（９６Ｎｉ−４Ｗ）−１ＭｇＯ、以後サンプル１−３からサンプル１−５までＭｇＯの含有量をそれぞれ５、８、１２ｍｏｌ％と変化させた。なおＭｇＯの含有量を変化させるとき、ＮｉとＷの比率は一定とした。
【００５３】
図３（ａ）に示すように、ＭｇＯを添加しないサンプル１−１に比して、ＭｇＯを添加したサンプル１−２はＳＮＲが向上している。これは酸化物を添加することによって第２Ｎｉ合金層１４４が微細化された結果であると考えられる。しかしサンプル１−３、１−４のようにＭｇＯが３ｍｏｌ％、５ｍｏｌ％と増えるほどにＳＮＲは徐々に低下し、ＭｇＯが１２ｍｏｌ％となるサンプル１−５では添加しないサンプル１−１よりもＳＮＲが低下してしまっている。これは、酸化物が１０ｍｏｌ％より多いと却って結晶配向性が劣化してしまうためであると考えられる。したがって、第２Ｎｉ合金層１４４が含む酸化物は１ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下であることが好ましいことがわかる。
【００５４】
図３（ｂ）は第２Ｎｉ合金層１４４の膜厚を変化させた場合の比較を示す図である。サンプル２−１から２−５まで、いずれも第２Ｎｉ合金層１４４を９９（Ｎｉ−４Ｗ）−１ＭｇＯとして、それぞれの膜厚を０．８ｎｍ、１．５ｎｍ、３．０ｎｍ、５．０ｎｍ、７．０ｎｍとした。膜厚０．８ｎｍのサンプル２−１に対して、１．５ｎｍのサンプル２−２ではＳＮＲが向上している。しかし、さらに膜厚を増加させたサンプル２−３以降ではＳＮＲが低下し、膜厚７．０ｎｍのサンプル２−５ではサンプル２−１よりも値が低くなってしまっている。これは、５ｎｍより厚くなると結晶粒子が成長して大きくなってしまい、微細化の効果を得られないためと考えられる。したがって、第２Ｎｉ合金層１４４の膜厚は１ｎｍ以上５ｎｍ以下の範囲が好ましいことが確認できる。
【００５５】
図３（ｃ）は第１Ｎｉ合金層１４２のｂｃｃ結晶構造を取る元素の含有量を変化させた場合の比較を示す図である。サンプル３−１から３−６まで、ｂｃｃ結晶構造を取る元素としてＷを用いて、それぞれ０、３、７、１０、１２ａｔ％とした。Ｗを含んでいないサンプル３−１に対し、３ａｔ％、７ａｔ％のＷを含むサンプル３−２、３−３は結晶配向性（Δθ５０）が向上しているが、１０ａｔ％のサンプル３−４では下がり調子になり、１２ａｔ％のサンプル３−５ではＷを含まないサンプル３−１よりもΔθ５０が低下してしまっている。このことから、第１Ｎｉ合金層１４２に含むｂｃｃ結晶構造を取る元素の含有量は、３ａｔ％以上１０ａｔ％以下であることが好ましいことが確認できる。
【００５６】
図４（ａ）は、第１Ｎｉ合金層１４２のｂｃｃ結晶構造を取る元素を変更した場合の比較を説明する図である。サンプル４−１から４−７まで、ｂｃｃ結晶構造を取る元素としてそれぞれＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｂをいずれも４ａｔ％添加している。これらの中では、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒを用いた場合にＳＮＲが高かった。これは、これらの元素はＮｉよりも原子半径が大きいために、その上に成膜される下地層１５０のＲｕとの格子間隔のマッチングを図ることができたものと考えられる。
【００５７】
図４（ｂ）は、第１Ｎｉ合金層１４２に対する第２添加元素を変更した場合の比較を説明する図である。サンプル５−１は第２添加元素を含んでいない。サンプル５−２から５−５はいずれも９５Ｎｉ−４Ｗと１ａｔ％の第２添加元素を含んでいる。サンプル５−２から５−５はいずれもサンプル５−１よりもＳＮＲが向上している。これは、適量のＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂを添加することにより、第１Ｎｉ合金層１４２においても酸化物を入れずに微細化を推進することができたものと考えられる。
【００５８】
図４（ｃ）は、非晶質合金層１３８の組成を変更した場合の比較を説明する図である。サンプル６−１は非晶質合金層１３８なし、サンプル６−２から６−５はそれぞれ５０Ｎｉ−５０Ｔａ、５０Ｃｒ−５０Ｔｉ、５０Ｃｒ−５０Ｔａ、Ｔａとした。サンプル６−２から６−５はいずれもサンプル６−１よりもＳＮＲが向上している。これは、非晶質合金層１３８を成膜することによって第１Ｎｉ合金層１４２と軟磁性層１３０の界面の乱れを防止し、下地層１５０の結晶配向性を更に向上させられたためと考えられる。
【００５９】
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】
【００６０】
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として利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１００…垂直磁気ディスク、１１０…基板、１２０…付着層、１３０…軟磁性層、１３８…非晶質合金層、１４０…前下地層、１４２…第１Ｎｉ合金層、１４４…第２Ｎｉ合金層、１５０…下地層、１６０…垂直磁気記録層、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、第１Ｎｉ合金層及び第２Ｎｉ合金層と、Ｒｕを主成分とする下地層と、ＣｏＰｔ系合金と酸化物を含む垂直磁気記録層とをこの順に備え、
前記第１Ｎｉ合金層及び第２Ｎｉ合金層は、それぞれ単体においてｂｃｃ結晶構造を取る元素を少なくとも一つ含み、
前記第２Ｎｉ合金層は、酸化物をさらに含むことを特徴とする垂直磁気ディスク。
【請求項２】
前記第２Ｎｉ合金層が含む酸化物は１ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下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】
前記第２Ｎｉ合金層の膜厚は１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項４】
前記第１Ｎｉ合金層及び第２Ｎｉ合金層に含むｂｃｃ結晶構造を取る元素は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒから選択される１または複数の元素であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項５】
前記第１Ｎｉ合金層に含むｂｃｃ結晶構造を取る元素の含有量は、３ａｔ％以上１０ａｔ％以下であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項６】
前記第１Ｎｉ合金層に、さらにＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂの少なくとも１つの元素を添加したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項７】
前記第１Ｎｉ合金層の基板側に、さらに非磁性の非晶質合金層を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項１】
基板上に、第１Ｎｉ合金層及び第２Ｎｉ合金層と、Ｒｕを主成分とする下地層と、ＣｏＰｔ系合金と酸化物を含む垂直磁気記録層とをこの順に備え、
前記第１Ｎｉ合金層及び第２Ｎｉ合金層は、それぞれ単体においてｂｃｃ結晶構造を取る元素を少なくとも一つ含み、
前記第２Ｎｉ合金層は、酸化物をさらに含むことを特徴とする垂直磁気ディスク。
【請求項２】
前記第２Ｎｉ合金層が含む酸化物は１ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下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】
前記第２Ｎｉ合金層の膜厚は１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項４】
前記第１Ｎｉ合金層及び第２Ｎｉ合金層に含むｂｃｃ結晶構造を取る元素は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒから選択される１または複数の元素であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項５】
前記第１Ｎｉ合金層に含むｂｃｃ結晶構造を取る元素の含有量は、３ａｔ％以上１０ａｔ％以下であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項６】
前記第１Ｎｉ合金層に、さらにＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂの少なくとも１つの元素を添加したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項７】
前記第１Ｎｉ合金層の基板側に、さらに非磁性の非晶質合金層を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の垂直磁気ディスク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２４８９６８（Ｐ２０１１−２４８９６８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２２５８９（Ｐ２０１０−１２２５８９）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【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１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【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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