垂直磁気ディスク
【課題】Ｎｉ系合金からなる前下地層の結晶配向性をさらに向上させることにより、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】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１１０上に、軟磁性層１３０と、軟磁性層１３０の上に設けられたＴａ合金層１４０と、Ｔａ合金層１４０の上に設けられたＮｉ合金層１４２と、Ｎｉ合金層１４２の上に設けられたＲｕを主成分とする下地層１５０と、下地層１５０の上に設けられたグラニュラ磁性層１６０とを備え、Ｔａ合金層１４０は、Ｔａを１０ａｔ％以上４５ａｔ％以下含む非晶質かつ軟磁気特性を有する層であることを特徴とする。
【解決手段】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１１０上に、軟磁性層１３０と、軟磁性層１３０の上に設けられたＴａ合金層１４０と、Ｔａ合金層１４０の上に設けられたＮｉ合金層１４２と、Ｎｉ合金層１４２の上に設けられたＲｕを主成分とする下地層１５０と、下地層１５０の上に設けられたグラニュラ磁性層１６０とを備え、Ｔａ合金層１４０は、Ｔａを１０ａｔ％以上４５ａｔ％以下含む非晶質かつ軟磁気特性を有する層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】
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、結晶配向性を高めることである。Ｃｏはｈｃｐ構造（六方細密格子構造）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ｈｃｐ構造の金属を成膜するとき、膜厚が厚くなるほど結晶配向性は向上する傾向にある。そこでグラニュラ磁性層の結晶配向性を初期成長段階から高めるために、従来からｈｃｐ構造の金属であるＲｕで下地層を成膜し、その上にグラニュラ磁性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、裏打ち層を構成する軟磁性膜を非晶質構造、下地膜（本願でいう前下地層に相当する）をＮｉＷ合金、中間膜（本願でいう下地層に相当する）をＲｕ合金とする構成が記載されている。特許文献１によれば、下地膜をＮｉＷ合金、中間膜をＲｕ合金とすることにより、生産性に優れ、かつ高密度の情報の記録再生が可能であると述べている。
【０００７】
しかし軟磁性層より上に層を増やした結果として、膜厚が増大すると、磁性層と軟磁性層の間の距離（以下、「中間層膜厚」という。）が大きくなる。中間層膜厚が大きくなると、軟磁性層とヘッドの距離が遠くなり、軟磁性層がヘッドから出る書込み磁界を充分引き込めなくなる。その結果、媒体のオーバーライト特性(ＯＷ特性)が悪くなり、書き込みの信号品質が劣化し、ひいては読み出しの信号品質（ＳＮＲ）が劣化する。
【０００８】
オーバーライト特性とＳＮＲの劣化を低減するために、軟磁性層に前下地層の機能を持たせて軟磁性層より上部の膜厚を低減することが検討されている。特許文献２には、軟磁性材料でシード層（前下地層）を形成することによって、中間層を薄くする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１７９５９８号公報
【特許文献２】特開２００５−１９６８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。ＳＮＲ向上のための１つの手段としては中間層膜厚の低減が考えられる。しかし、特許文献２の構成では中間層膜厚は低減できるものの、ＳＮＲの改善が進まなかった。これは、軟磁性を有する前下地層では、結晶配向性の向上が難しかったためと考えられる。
【００１１】
そこで本発明は、Ｎｉ系合金からなる前下地層の結晶配向性をさらに向上させることにより、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】
【００１２】
軟磁性を有する前下地層について発明者が鋭意研究したところ、前下地層の軟磁性材料としてＣｏＦｅ合金を用いると表面が粗くなりやすく、結晶配向性を低下させる原因となっていることがわかった。そこで軟磁性材料からなる膜の表面粗さを低減すべくさらに研究を重ね、本発明の完成に至った。
【００１３】
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、軟磁性層と、軟磁性層の上に設けられたＴａ合金層と、Ｔａ合金層の上に設けられたＮｉ合金層と、Ｎｉ合金層の上に設けられたＲｕを主成分とする下地層と、下地層の上に設けられたグラニュラ磁性層とを備え、Ｔａ合金層は、Ｔａを１０ａｔ％以上４５ａｔ％以下含む非晶質かつ軟磁気特性を有する層であることを特徴とする。
【００１４】
上記範囲のＴａを含有させた非晶質のＴａ合金層は、高い非晶質性を確保し、表面の平坦な膜を形成することができる。このため、その上に成膜したＮｉ合金層の結晶配向性を向上させることができる。また、Ｔａ合金層が軟磁性を有することにより、Ｔａ合金層が軟磁性層の一部として振舞うことで中間層膜厚を低減させることができる。換言すれば、これまで前下地層は結晶配向のためだけに使用されていたので中間層膜厚を増大させていたが、Ｔａ合金層が軟磁性層の役割の一部を担うことにより、中間層膜厚に含まれなくなった。これらのことからＳＮＲを向上させることができ、高記録密度化を図ることができる。
【００１５】
Ｔａ合金層は、ＦｅＣｏ系合金、ＦｅＮｉ系合金、またはＣｏ系合金にＴａを含有させてなることが好ましい。
【００１６】
上記いずれの系の合金であっても、上記範囲のＴａを含有させることにより、その表面を平坦にすることができる。また、これらの系の合金を用いることにより、軟磁性層の機能と前下地層の機能を両立させることができる。
【００１７】
軟磁性層は、Ｔａを５ａｔ％以下含むＦｅＣｏ系合金であることが好ましい。
【００１８】
軟磁性層に飽和磁化Ｍｓの高いＦｅＣｏ系合金を用いることにより、軟磁性層のＡＦＣ結合（Antiferro-magnetic exchange coupling：反強磁性交換結合）が強くなり、高いＨｅｘを得ることができる。ＡＦＣ結合が弱いと、軟磁性層の磁化方向が局所的に揺らいでしまうので軟磁性層のノイズが大きくなる。一方、ＡＦＣ結合が強いと、磁化の方向はしっかりと固定され、上下の軟磁性層で磁化は完全に打ち消されるため軟磁性層に起因するノイズが低下し、結果としてＳＮＲが改善する。
【００１９】
すなわち、軟磁性層においては強いＡＦＣ結合を得るために大きなＭｓが必要であるが、オーバーライト改善のためだけであればさほど大きなＭｓは必要ないため、軟磁性層ではＴａを少量にして高いＭｓを得て、Ｔａ合金層ではＭｓが低下する代わりに高い平坦性を得ている。このように軟磁性層とＴａ合金層で機能分離することにより、飽和磁化と平坦性の両立を図ることができる。
【００２０】
Ｔａ合金層の膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍ未満であることが好ましい。
【００２１】
１ｎｍ以下では、平坦化の効果が得られないためである。また１０ｎｍ以上ではもはや効果の向上が見られず、それ以上厚くすると軟磁性層のＡＦＣカップリングが弱くなり、トラック幅が増加してしまうためである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、軟磁性を有する非晶質のＴａ合金層によって、軟磁性層の役割の一部を担いつつ、平坦化を図って結晶配向性を向上させることができる。これにより、オーバーライト特性を改善しつつＳＮＲを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】垂直磁気ディスクの構成を説明する図である。
【図２】実施例と比較例を説明する図である。
【図３】Ｔａ合金層の磁性材料を検討する図である。
【図４】軟磁性層のＴａの濃度（Ｔａ合金層ではない）を検討する図である。
【図５】Ｔａ合金層の膜厚を検討する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
（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（第１軟磁性層１３２、スペーサ層１３４、第２軟磁性層１３６）、Ｔａ合金層１４０、Ｎｉ合金層１４２、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。軟磁性層１３０は、基板１１０側に配置された第１軟磁性層１３２と、表面側に配置された第２軟磁性層１３６との間に、Ｒｕからなる薄膜のスペーサ層１３４が配置されている。この構造により第１軟磁性層１３２と第２軟磁性層１３６の間にはＡＦＣ結合を構成している。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１３４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。
【００３０】
軟磁性材料としては、Ｔａを５ａｔ％以下含むＦｅＣｏ系合金とすることが好ましい。軟磁性層に飽和磁化Ｍｓの高いＦｅＣｏ系合金を用いることにより、軟磁性層のＡＦＣ結合（Antiferro-magnetic exchange coupling：反強磁性交換結合）が強くなり、高いＨｅｘを得ることができる。ここで、仮にＴａ濃度を増大させるとＭｓが急激に低下し、ＡＦＣ結合が消失し、軟磁性層からのノイズが増大してしまう。
【００３１】
Ｔａ合金層１４０は軟磁性層１３０の上に設けられ、Ｔａを１０ａｔ％以上４５ａｔ％以下含む非晶質かつ軟磁気特性を有する層である。上記範囲のＴａを含有させた非晶質のＴａ合金層１４０は、高い非晶質性を確保し、表面の平坦な膜を形成することができる。Ｔａは非晶質性を高める働きを有しており、極めて表面の平坦な膜を形成することができる。このため、その上に成膜したＮｉ合金層１４２の結晶配向性を向上させることができる。
【００３２】
また、Ｔａ合金層１４０が軟磁性を有することにより、Ｔａ合金層が軟磁性層の一部として振舞うことでスペーシングロスを低減させることができる。換言すれば、これまで前下地層は結晶配向のためだけに使用されていたので中間層膜厚が大きかったが、Ｔａ合金層が軟磁性層の役割の一部を担うことにより、中間層膜厚に含まれなくなった。これらのことからＳＮＲを向上させることができ、高記録密度化を図ることができる。
【００３３】
Ｔａ合金層の組成としては、ＦｅＣｏ系合金、ＦｅＮｉ系合金、またはＣｏ系合金にＴａを含有させてなることが好ましい。上記いずれの系の合金であっても、１０ａｔ％以上４５ａｔ％以下のＴａを含有させることにより、非晶質化を促進してその表面を平坦にすることができる。また、これらの系の合金を用いることにより、軟磁性層１３０の機能と前下地層の機能を両立させることができる。
【００３４】
Ｔａ合金層１４０の膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍ未満であることが好ましい。１ｎｍ以下では、平坦化の効果が得られないためである。また１０ｎｍ以上ではもはや効果の向上が見られず、それ以上厚くすると軟磁性層１３０のＡＦＣカップリングが弱くなり、ノイズが増大してしまうためである。
【００３５】
Ｎｉ合金層１４２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。Ｎｉ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、（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合金層１４２の材料としては、例えば、Ｎｉ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等を好適に選択することができる。なお主成分とは、最も多く含まれている成分をいう。Ｎｉ合金層１４２の膜厚は１〜２０ｎｍ程度とすることができる。
【００３６】
ここで、軟磁性層１３０の上にＮｉ合金層１４２を直接を成膜した場合よりも、軟磁性層１３０の上にＴａ合金層１４０を成膜してからＮｉ合金層１４２を成膜した方が結晶配向性を向上させることができる。上述したように、５ａｔ％以下のＴａを含むＦｅＣｏ系合金の軟磁性は、大きな飽和磁化Ｍｓを得られる代わりに、表面粗さが粗い。一方、１０ａｔ％以上４５ａｔ％以下のＴａを含有するＴａ合金層１４０は、非晶質化が促進されてその表面が平坦となっているため、Ｎｉ合金層１４２の結晶が精緻に成長するため、結晶配向性が向上する。
【００３７】
なお、軟磁性層１３０においては、強いＡＦＣ結合を得るために大きなＭｓが必要であるが、オーバーライト特性改善のためだけであればさほど大きなＭｓは必要ない。そこで上記構成のように、軟磁性層１３０ではＴａを少量にして高いＭｓを得て、Ｔａ合金層１４０ではＴａを多くして低いＭｓの代わりに高い平坦性を得ている。このように軟磁性層１３０とＴａ合金層１４０で機能分離することにより、強いＡＦＣ結合と高い平坦性（結晶配向性）の両立を図ることができる。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、オーバーライト特性、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、Ｒｕ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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
（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。
【００５０】
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。第１軟磁性層１３２は９２（４０Ｆｅ−６０Ｃｏ）−３Ｔａ−５Ｚｒを１８ｎｍ成膜した。スペーサ層１３４はＲｕを０．７ｎｍ成膜した。第２軟磁性層１３６は第１軟磁性層１３２と同じ組成で１５ｎｍ成膜した。Ｔａ合金層１４０はＴａを含む４０Ｆｅ−６０Ｃｏ系合金を用いて６ｎｍ成膜した。Ｎｉ合金層１４２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（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。
【００５１】
図２は実施例と比較例を説明する図である。比較例および実施例はいずれもＴａを含む４０Ｆｅ−６０Ｃｏ系合金であって、Ｔａの濃度を増減させている。Ｔａの濃度が増減した分は、ＦｅとＣｏの比率を維持したまま増減させている。例えば比較例１は９５（４０Ｆｅ−６０Ｃｏ）−５Ｔａ、実施例１は９０（４０Ｆｅ−６０Ｃｏ）−１０Ｔａである。同様にして実施例２、実施例３、実施例４、比較例２は、それぞれＴａの濃度が１５ａｔ％、２５ａｔ％、４０ａｔ％、５５ａｔ％である。
【００５２】
図２において下地層のΔθ５０とは、Ｘ線回折装置を用いてロッキングカーブ法により測定した、Ｒｕ結晶の結晶配向性である。この値は、結晶子の配向のバラつきの大きさを表す配向分散（ｃ軸分散角）であり、小さいほど配向性が優れていることを示す。図２を参照すると、Ｔａの濃度が増大するほどにΔθ５０が小さくなっていて、結晶配向性が高くなっていることがわかる。これは、Ｔａの濃度が増大するほどその表面の平坦性が向上し、Ｔａ合金層１４０より後に成膜されるＮｉ合金層１４２等の結晶配向性が向上するためと考えられる。
【００５３】
図２のＯＷは、グラニュラ磁性層１６０等も成膜して垂直磁気ディスク１００を完成させた状態でオーバーライト特性（書き込みやすさ）を測定したものである。図２を参照すると、Ｔａの濃度が増大するほどにオーバーライト特性が低下していることがわかる。なおΔθ５０は４０ａｔ％以上で飽和傾向が若干見られたが、オーバーライト特性は２５ａｔ％近傍から飽和傾向が見られる。Ｔａの濃度に応じてオーバーライト特性が低下するのは、Ｔａ合金層の磁性が弱くなったことによるものと考えられる。
【００５４】
図２のＳＮＲは、グラニュラ磁性層１６０等も成膜して垂直磁気ディスク１００を完成させた状態でのＳＮＲを測定したものである。比較例１の５ａｔ％から実施例１の１０ａｔ％になったところで大幅な向上が見られるが、実施例２の１５ａｔ％でピークを有して徐々に低下しはじめ、比較例２の５５ａｔ％では大幅に低下してしまっている。Ｔａが１５ａｔ％より多くなるとＳＮＲが低下していくのは、Ｔａ合金層１４０の磁性が弱くなっていくために軟磁性層の一部としての機能を失っていくためと考えられる。またＴａが５ａｔ％より小さいと下地層の結晶配向が悪くなり、磁性層のノイズが増加するためＳＮＲが低下すると考えられる。
【００５５】
上記結果を参酌すると、Ｔａの濃度は１０ａｔ％以上４５ａｔ％以下であることが好ましいことがわかる。すなわち、比較例１の５ａｔ％ではΔθ５０、ＳＮＲのいずれも特性向上の効果が少ない。一方、比較例２の５５ａｔ％ではＳＮＲとオーバーライト特性が低下してしまっている。そして、Ｔａの濃度を上記範囲とすることにより、Ｔａ合金層１４０を軟磁性層１３０の一部として機能させて中間層膜厚を低減し、かつ、Ｎｉ合金層１４２より上の層の結晶配向性を向上させてＳＮＲを向上させることができる。
【００５６】
図３はＴａ合金層の磁性材料を検討する図である。比較例３はＴａのみ、実施例５はＣｏ系合金の例として９０Ｃｏ−１０Ｔａ、実施例６はＦｅＮｉ系合金の例として９０（６８Ｆｅ−４２Ｎｉ）−１０Ｔａ、実施例２はＦｅＣｏ系合金の例として８５（４０Ｆｅ−６０Ｃｏ）−１５Ｔａを用いている。
【００５７】
図３を参照すれば、非磁性であるＴａを用いた比較例３では、オーバーライト特性およびＳＮＲの両方が実施例５、実施例６、実施例２のいずれよりも低い。これは、比較例３の構成では軟磁性層の一部としての機能を有しないために中間層膜厚が大きくなっているためと考えられる。一方、実施例５、実施例６、実施例２の結果により、上記いずれの系の合金であっても、軟磁性層の機能と前下地層の機能を両立させることができることが確認された。
【００５８】
図４は軟磁性層のＴａの濃度（Ｔａ合金層ではない）を検討する図である。軟磁性層１３０の組成は（９５−Ｘ）（４０Ｆｅ−６０Ｃｏ）−５Ｚｒ−Ｘ（Ｔａ）とし、Ｔａの濃度が増減した分は、ＦｅとＣｏの比率を維持したまま増減させている。実施例７はＴａを含んでおらず、実施例８は１ａｔ％、実施例９は３ａｔ％、実施例２は５ａｔ％、実施例１０は７ａｔ％のＴａを含んでいる。なお、このときのＴａ合金層１４０の構成は、実施例２と同様のものとする。
【００５９】
図４を参照すると、軟磁性層が含むＴａの濃度を高くするほど、オーバーライト特性およびＳＮＲの両方が低下していくことがわかる。これは、飽和磁化Ｍｓの高いＦｅＣｏ系合金であっても、Ｔａの濃度を高くするほどＭｓが低下してＡＦＣ結合が弱くなり、ノイズが大きくなってしまうためである。そして７ａｔ％のＴａを含む実施例１０では、図２に示した比較例２と同程度のＳＮＲになってしまっている。このことから、軟磁性層１３０が含むＴａは５ａｔ％以下がよいことがわかる。なお、Ｔａ合金層１４０の効果を得る上においては、軟磁性層１３０にＴａを含んでいる必要はない（軟磁性層１３０のＴａは０ａｔ％でもよい）。
【００６０】
図５はＴａ合金層の膜厚を検討する図である。比較例４はＴａ合金層１４０を成膜しないものであり、実施例１１は１ｎｍ、実施例１２は３ｎｍ、実施例２は６ｎｍ、実施例１３は１０ｎｍ、実施例１４は１３ｎｍのＴａ合金層１４０を成膜している。
【００６１】
図５を参照すれば、実施例１１と比較例４を比較すると、Δθ５０、オーバーライト特性、ＳＮＲのいずれも大幅な向上が見られる。したがってＴａ合金層１４０は、１ｎｍ成膜しただけでも有意な効果が見られる。Ｔａ合金層１４０を３ｎｍ、６ｎｍと厚くしていくと特性はさらに向上する。しかし、ＳＮＲは６ｎｍをピークとしてそれ以上厚くすると特性が低下し、１３ｎｍの比較例１４では比較例４と同程度になってしまっている。これは、Ｔａ合金層１４０をある程度以上厚くすると軟磁性層のＡＦＣカップリングが弱くなり、ノイズが増大してしまうためと考えられる。このことから、Ｔａ合金層１４０の膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍ未満であることが好ましいことが確認された。
【００６２】
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】
【００６３】
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】
【００６４】
１００…垂直磁気ディスク、１１０…基板、１２０…付着層、１３０…軟磁性層、１３２…第１軟磁性層、１３４…スペーサ層、１３６…第２軟磁性層、１４０…Ｔａ合金層、１４２…Ｎｉ合金層、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】
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、結晶配向性を高めることである。Ｃｏはｈｃｐ構造（六方細密格子構造）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ｈｃｐ構造の金属を成膜するとき、膜厚が厚くなるほど結晶配向性は向上する傾向にある。そこでグラニュラ磁性層の結晶配向性を初期成長段階から高めるために、従来からｈｃｐ構造の金属であるＲｕで下地層を成膜し、その上にグラニュラ磁性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、裏打ち層を構成する軟磁性膜を非晶質構造、下地膜（本願でいう前下地層に相当する）をＮｉＷ合金、中間膜（本願でいう下地層に相当する）をＲｕ合金とする構成が記載されている。特許文献１によれば、下地膜をＮｉＷ合金、中間膜をＲｕ合金とすることにより、生産性に優れ、かつ高密度の情報の記録再生が可能であると述べている。
【０００７】
しかし軟磁性層より上に層を増やした結果として、膜厚が増大すると、磁性層と軟磁性層の間の距離（以下、「中間層膜厚」という。）が大きくなる。中間層膜厚が大きくなると、軟磁性層とヘッドの距離が遠くなり、軟磁性層がヘッドから出る書込み磁界を充分引き込めなくなる。その結果、媒体のオーバーライト特性(ＯＷ特性)が悪くなり、書き込みの信号品質が劣化し、ひいては読み出しの信号品質（ＳＮＲ）が劣化する。
【０００８】
オーバーライト特性とＳＮＲの劣化を低減するために、軟磁性層に前下地層の機能を持たせて軟磁性層より上部の膜厚を低減することが検討されている。特許文献２には、軟磁性材料でシード層（前下地層）を形成することによって、中間層を薄くする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１７９５９８号公報
【特許文献２】特開２００５−１９６８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。ＳＮＲ向上のための１つの手段としては中間層膜厚の低減が考えられる。しかし、特許文献２の構成では中間層膜厚は低減できるものの、ＳＮＲの改善が進まなかった。これは、軟磁性を有する前下地層では、結晶配向性の向上が難しかったためと考えられる。
【００１１】
そこで本発明は、Ｎｉ系合金からなる前下地層の結晶配向性をさらに向上させることにより、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】
【００１２】
軟磁性を有する前下地層について発明者が鋭意研究したところ、前下地層の軟磁性材料としてＣｏＦｅ合金を用いると表面が粗くなりやすく、結晶配向性を低下させる原因となっていることがわかった。そこで軟磁性材料からなる膜の表面粗さを低減すべくさらに研究を重ね、本発明の完成に至った。
【００１３】
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、軟磁性層と、軟磁性層の上に設けられたＴａ合金層と、Ｔａ合金層の上に設けられたＮｉ合金層と、Ｎｉ合金層の上に設けられたＲｕを主成分とする下地層と、下地層の上に設けられたグラニュラ磁性層とを備え、Ｔａ合金層は、Ｔａを１０ａｔ％以上４５ａｔ％以下含む非晶質かつ軟磁気特性を有する層であることを特徴とする。
【００１４】
上記範囲のＴａを含有させた非晶質のＴａ合金層は、高い非晶質性を確保し、表面の平坦な膜を形成することができる。このため、その上に成膜したＮｉ合金層の結晶配向性を向上させることができる。また、Ｔａ合金層が軟磁性を有することにより、Ｔａ合金層が軟磁性層の一部として振舞うことで中間層膜厚を低減させることができる。換言すれば、これまで前下地層は結晶配向のためだけに使用されていたので中間層膜厚を増大させていたが、Ｔａ合金層が軟磁性層の役割の一部を担うことにより、中間層膜厚に含まれなくなった。これらのことからＳＮＲを向上させることができ、高記録密度化を図ることができる。
【００１５】
Ｔａ合金層は、ＦｅＣｏ系合金、ＦｅＮｉ系合金、またはＣｏ系合金にＴａを含有させてなることが好ましい。
【００１６】
上記いずれの系の合金であっても、上記範囲のＴａを含有させることにより、その表面を平坦にすることができる。また、これらの系の合金を用いることにより、軟磁性層の機能と前下地層の機能を両立させることができる。
【００１７】
軟磁性層は、Ｔａを５ａｔ％以下含むＦｅＣｏ系合金であることが好ましい。
【００１８】
軟磁性層に飽和磁化Ｍｓの高いＦｅＣｏ系合金を用いることにより、軟磁性層のＡＦＣ結合（Antiferro-magnetic exchange coupling：反強磁性交換結合）が強くなり、高いＨｅｘを得ることができる。ＡＦＣ結合が弱いと、軟磁性層の磁化方向が局所的に揺らいでしまうので軟磁性層のノイズが大きくなる。一方、ＡＦＣ結合が強いと、磁化の方向はしっかりと固定され、上下の軟磁性層で磁化は完全に打ち消されるため軟磁性層に起因するノイズが低下し、結果としてＳＮＲが改善する。
【００１９】
すなわち、軟磁性層においては強いＡＦＣ結合を得るために大きなＭｓが必要であるが、オーバーライト改善のためだけであればさほど大きなＭｓは必要ないため、軟磁性層ではＴａを少量にして高いＭｓを得て、Ｔａ合金層ではＭｓが低下する代わりに高い平坦性を得ている。このように軟磁性層とＴａ合金層で機能分離することにより、飽和磁化と平坦性の両立を図ることができる。
【００２０】
Ｔａ合金層の膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍ未満であることが好ましい。
【００２１】
１ｎｍ以下では、平坦化の効果が得られないためである。また１０ｎｍ以上ではもはや効果の向上が見られず、それ以上厚くすると軟磁性層のＡＦＣカップリングが弱くなり、トラック幅が増加してしまうためである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、軟磁性を有する非晶質のＴａ合金層によって、軟磁性層の役割の一部を担いつつ、平坦化を図って結晶配向性を向上させることができる。これにより、オーバーライト特性を改善しつつＳＮＲを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】垂直磁気ディスクの構成を説明する図である。
【図２】実施例と比較例を説明する図である。
【図３】Ｔａ合金層の磁性材料を検討する図である。
【図４】軟磁性層のＴａの濃度（Ｔａ合金層ではない）を検討する図である。
【図５】Ｔａ合金層の膜厚を検討する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
（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（第１軟磁性層１３２、スペーサ層１３４、第２軟磁性層１３６）、Ｔａ合金層１４０、Ｎｉ合金層１４２、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。軟磁性層１３０は、基板１１０側に配置された第１軟磁性層１３２と、表面側に配置された第２軟磁性層１３６との間に、Ｒｕからなる薄膜のスペーサ層１３４が配置されている。この構造により第１軟磁性層１３２と第２軟磁性層１３６の間にはＡＦＣ結合を構成している。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１３４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。
【００３０】
軟磁性材料としては、Ｔａを５ａｔ％以下含むＦｅＣｏ系合金とすることが好ましい。軟磁性層に飽和磁化Ｍｓの高いＦｅＣｏ系合金を用いることにより、軟磁性層のＡＦＣ結合（Antiferro-magnetic exchange coupling：反強磁性交換結合）が強くなり、高いＨｅｘを得ることができる。ここで、仮にＴａ濃度を増大させるとＭｓが急激に低下し、ＡＦＣ結合が消失し、軟磁性層からのノイズが増大してしまう。
【００３１】
Ｔａ合金層１４０は軟磁性層１３０の上に設けられ、Ｔａを１０ａｔ％以上４５ａｔ％以下含む非晶質かつ軟磁気特性を有する層である。上記範囲のＴａを含有させた非晶質のＴａ合金層１４０は、高い非晶質性を確保し、表面の平坦な膜を形成することができる。Ｔａは非晶質性を高める働きを有しており、極めて表面の平坦な膜を形成することができる。このため、その上に成膜したＮｉ合金層１４２の結晶配向性を向上させることができる。
【００３２】
また、Ｔａ合金層１４０が軟磁性を有することにより、Ｔａ合金層が軟磁性層の一部として振舞うことでスペーシングロスを低減させることができる。換言すれば、これまで前下地層は結晶配向のためだけに使用されていたので中間層膜厚が大きかったが、Ｔａ合金層が軟磁性層の役割の一部を担うことにより、中間層膜厚に含まれなくなった。これらのことからＳＮＲを向上させることができ、高記録密度化を図ることができる。
【００３３】
Ｔａ合金層の組成としては、ＦｅＣｏ系合金、ＦｅＮｉ系合金、またはＣｏ系合金にＴａを含有させてなることが好ましい。上記いずれの系の合金であっても、１０ａｔ％以上４５ａｔ％以下のＴａを含有させることにより、非晶質化を促進してその表面を平坦にすることができる。また、これらの系の合金を用いることにより、軟磁性層１３０の機能と前下地層の機能を両立させることができる。
【００３４】
Ｔａ合金層１４０の膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍ未満であることが好ましい。１ｎｍ以下では、平坦化の効果が得られないためである。また１０ｎｍ以上ではもはや効果の向上が見られず、それ以上厚くすると軟磁性層１３０のＡＦＣカップリングが弱くなり、ノイズが増大してしまうためである。
【００３５】
Ｎｉ合金層１４２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。Ｎｉ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、（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合金層１４２の材料としては、例えば、Ｎｉ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等を好適に選択することができる。なお主成分とは、最も多く含まれている成分をいう。Ｎｉ合金層１４２の膜厚は１〜２０ｎｍ程度とすることができる。
【００３６】
ここで、軟磁性層１３０の上にＮｉ合金層１４２を直接を成膜した場合よりも、軟磁性層１３０の上にＴａ合金層１４０を成膜してからＮｉ合金層１４２を成膜した方が結晶配向性を向上させることができる。上述したように、５ａｔ％以下のＴａを含むＦｅＣｏ系合金の軟磁性は、大きな飽和磁化Ｍｓを得られる代わりに、表面粗さが粗い。一方、１０ａｔ％以上４５ａｔ％以下のＴａを含有するＴａ合金層１４０は、非晶質化が促進されてその表面が平坦となっているため、Ｎｉ合金層１４２の結晶が精緻に成長するため、結晶配向性が向上する。
【００３７】
なお、軟磁性層１３０においては、強いＡＦＣ結合を得るために大きなＭｓが必要であるが、オーバーライト特性改善のためだけであればさほど大きなＭｓは必要ない。そこで上記構成のように、軟磁性層１３０ではＴａを少量にして高いＭｓを得て、Ｔａ合金層１４０ではＴａを多くして低いＭｓの代わりに高い平坦性を得ている。このように軟磁性層１３０とＴａ合金層１４０で機能分離することにより、強いＡＦＣ結合と高い平坦性（結晶配向性）の両立を図ることができる。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、オーバーライト特性、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、Ｒｕ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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
（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。
【００５０】
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。第１軟磁性層１３２は９２（４０Ｆｅ−６０Ｃｏ）−３Ｔａ−５Ｚｒを１８ｎｍ成膜した。スペーサ層１３４はＲｕを０．７ｎｍ成膜した。第２軟磁性層１３６は第１軟磁性層１３２と同じ組成で１５ｎｍ成膜した。Ｔａ合金層１４０はＴａを含む４０Ｆｅ−６０Ｃｏ系合金を用いて６ｎｍ成膜した。Ｎｉ合金層１４２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（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。
【００５１】
図２は実施例と比較例を説明する図である。比較例および実施例はいずれもＴａを含む４０Ｆｅ−６０Ｃｏ系合金であって、Ｔａの濃度を増減させている。Ｔａの濃度が増減した分は、ＦｅとＣｏの比率を維持したまま増減させている。例えば比較例１は９５（４０Ｆｅ−６０Ｃｏ）−５Ｔａ、実施例１は９０（４０Ｆｅ−６０Ｃｏ）−１０Ｔａである。同様にして実施例２、実施例３、実施例４、比較例２は、それぞれＴａの濃度が１５ａｔ％、２５ａｔ％、４０ａｔ％、５５ａｔ％である。
【００５２】
図２において下地層のΔθ５０とは、Ｘ線回折装置を用いてロッキングカーブ法により測定した、Ｒｕ結晶の結晶配向性である。この値は、結晶子の配向のバラつきの大きさを表す配向分散（ｃ軸分散角）であり、小さいほど配向性が優れていることを示す。図２を参照すると、Ｔａの濃度が増大するほどにΔθ５０が小さくなっていて、結晶配向性が高くなっていることがわかる。これは、Ｔａの濃度が増大するほどその表面の平坦性が向上し、Ｔａ合金層１４０より後に成膜されるＮｉ合金層１４２等の結晶配向性が向上するためと考えられる。
【００５３】
図２のＯＷは、グラニュラ磁性層１６０等も成膜して垂直磁気ディスク１００を完成させた状態でオーバーライト特性（書き込みやすさ）を測定したものである。図２を参照すると、Ｔａの濃度が増大するほどにオーバーライト特性が低下していることがわかる。なおΔθ５０は４０ａｔ％以上で飽和傾向が若干見られたが、オーバーライト特性は２５ａｔ％近傍から飽和傾向が見られる。Ｔａの濃度に応じてオーバーライト特性が低下するのは、Ｔａ合金層の磁性が弱くなったことによるものと考えられる。
【００５４】
図２のＳＮＲは、グラニュラ磁性層１６０等も成膜して垂直磁気ディスク１００を完成させた状態でのＳＮＲを測定したものである。比較例１の５ａｔ％から実施例１の１０ａｔ％になったところで大幅な向上が見られるが、実施例２の１５ａｔ％でピークを有して徐々に低下しはじめ、比較例２の５５ａｔ％では大幅に低下してしまっている。Ｔａが１５ａｔ％より多くなるとＳＮＲが低下していくのは、Ｔａ合金層１４０の磁性が弱くなっていくために軟磁性層の一部としての機能を失っていくためと考えられる。またＴａが５ａｔ％より小さいと下地層の結晶配向が悪くなり、磁性層のノイズが増加するためＳＮＲが低下すると考えられる。
【００５５】
上記結果を参酌すると、Ｔａの濃度は１０ａｔ％以上４５ａｔ％以下であることが好ましいことがわかる。すなわち、比較例１の５ａｔ％ではΔθ５０、ＳＮＲのいずれも特性向上の効果が少ない。一方、比較例２の５５ａｔ％ではＳＮＲとオーバーライト特性が低下してしまっている。そして、Ｔａの濃度を上記範囲とすることにより、Ｔａ合金層１４０を軟磁性層１３０の一部として機能させて中間層膜厚を低減し、かつ、Ｎｉ合金層１４２より上の層の結晶配向性を向上させてＳＮＲを向上させることができる。
【００５６】
図３はＴａ合金層の磁性材料を検討する図である。比較例３はＴａのみ、実施例５はＣｏ系合金の例として９０Ｃｏ−１０Ｔａ、実施例６はＦｅＮｉ系合金の例として９０（６８Ｆｅ−４２Ｎｉ）−１０Ｔａ、実施例２はＦｅＣｏ系合金の例として８５（４０Ｆｅ−６０Ｃｏ）−１５Ｔａを用いている。
【００５７】
図３を参照すれば、非磁性であるＴａを用いた比較例３では、オーバーライト特性およびＳＮＲの両方が実施例５、実施例６、実施例２のいずれよりも低い。これは、比較例３の構成では軟磁性層の一部としての機能を有しないために中間層膜厚が大きくなっているためと考えられる。一方、実施例５、実施例６、実施例２の結果により、上記いずれの系の合金であっても、軟磁性層の機能と前下地層の機能を両立させることができることが確認された。
【００５８】
図４は軟磁性層のＴａの濃度（Ｔａ合金層ではない）を検討する図である。軟磁性層１３０の組成は（９５−Ｘ）（４０Ｆｅ−６０Ｃｏ）−５Ｚｒ−Ｘ（Ｔａ）とし、Ｔａの濃度が増減した分は、ＦｅとＣｏの比率を維持したまま増減させている。実施例７はＴａを含んでおらず、実施例８は１ａｔ％、実施例９は３ａｔ％、実施例２は５ａｔ％、実施例１０は７ａｔ％のＴａを含んでいる。なお、このときのＴａ合金層１４０の構成は、実施例２と同様のものとする。
【００５９】
図４を参照すると、軟磁性層が含むＴａの濃度を高くするほど、オーバーライト特性およびＳＮＲの両方が低下していくことがわかる。これは、飽和磁化Ｍｓの高いＦｅＣｏ系合金であっても、Ｔａの濃度を高くするほどＭｓが低下してＡＦＣ結合が弱くなり、ノイズが大きくなってしまうためである。そして７ａｔ％のＴａを含む実施例１０では、図２に示した比較例２と同程度のＳＮＲになってしまっている。このことから、軟磁性層１３０が含むＴａは５ａｔ％以下がよいことがわかる。なお、Ｔａ合金層１４０の効果を得る上においては、軟磁性層１３０にＴａを含んでいる必要はない（軟磁性層１３０のＴａは０ａｔ％でもよい）。
【００６０】
図５はＴａ合金層の膜厚を検討する図である。比較例４はＴａ合金層１４０を成膜しないものであり、実施例１１は１ｎｍ、実施例１２は３ｎｍ、実施例２は６ｎｍ、実施例１３は１０ｎｍ、実施例１４は１３ｎｍのＴａ合金層１４０を成膜している。
【００６１】
図５を参照すれば、実施例１１と比較例４を比較すると、Δθ５０、オーバーライト特性、ＳＮＲのいずれも大幅な向上が見られる。したがってＴａ合金層１４０は、１ｎｍ成膜しただけでも有意な効果が見られる。Ｔａ合金層１４０を３ｎｍ、６ｎｍと厚くしていくと特性はさらに向上する。しかし、ＳＮＲは６ｎｍをピークとしてそれ以上厚くすると特性が低下し、１３ｎｍの比較例１４では比較例４と同程度になってしまっている。これは、Ｔａ合金層１４０をある程度以上厚くすると軟磁性層のＡＦＣカップリングが弱くなり、ノイズが増大してしまうためと考えられる。このことから、Ｔａ合金層１４０の膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍ未満であることが好ましいことが確認された。
【００６２】
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】
【００６３】
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】
【００６４】
１００…垂直磁気ディスク、１１０…基板、１２０…付着層、１３０…軟磁性層、１３２…第１軟磁性層、１３４…スペーサ層、１３６…第２軟磁性層、１４０…Ｔａ合金層、１４２…Ｎｉ合金層、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、
軟磁性層と、
前記軟磁性層の上に設けられたＴａ合金層と、
前記Ｔａ合金層の上に設けられたＮｉ合金層と、
前記Ｎｉ合金層の上に設けられたＲｕを主成分とする下地層と、
前記下地層の上に設けられたグラニュラ磁性層とを備え、
前記Ｔａ合金層は、Ｔａを１０ａｔ％以上４５ａｔ％以下含む非晶質かつ軟磁気特性を有する層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Ｔａ合金層は、ＦｅＣｏ系合金、ＦｅＮｉ系合金、またはＣｏ系合金にＴａを含有させてな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】
前記軟磁性層は、Ｔａを５ａｔ％以下含むＦｅＣｏ系合金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４】
前記Ｔａ合金層の膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の垂直磁気ディスク。
【請求項１】
基板上に、
軟磁性層と、
前記軟磁性層の上に設けられたＴａ合金層と、
前記Ｔａ合金層の上に設けられたＮｉ合金層と、
前記Ｎｉ合金層の上に設けられたＲｕを主成分とする下地層と、
前記下地層の上に設けられたグラニュラ磁性層とを備え、
前記Ｔａ合金層は、Ｔａを１０ａｔ％以上４５ａｔ％以下含む非晶質かつ軟磁気特性を有する層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Ｔａ合金層は、ＦｅＣｏ系合金、ＦｅＮｉ系合金、またはＣｏ系合金にＴａを含有させてな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】
前記軟磁性層は、Ｔａを５ａｔ％以下含むＦｅＣｏ系合金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４】
前記Ｔａ合金層の膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１から請求項３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５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２４８９６９（Ｐ２０１１−２４８９６９Ａ）
【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２０１０−１２２５９０（Ｐ２０１０−１２２５９０）
【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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