(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、
複数のグラニュラ構造の磁性層からなる第１グラニュラ磁性層群と、
ＲｕまたはＲｕ合金を主成分とする非磁性層と、
複数のグラニュラ構造の磁性層からなる第２グラニュラ磁性層群と、
ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を主成分とする補助記録層とをこの順に備え、
前記第１グラニュラ磁性層群に含まれる複数の磁性層は、表面に近い層ほどＰｔの含有量が少なくなり、酸化物の含有量が多くなり、
前記第２グラニュラ磁性層群に含まれる複数の磁性層は、表面に近い層ほどＰｔの含有量が少なくなり、酸化物の含有量が多くなり、
前記第１グラニュラ磁性層群の膜厚と前記第２グラニュラ磁性層群の膜厚と前記補助記録層の膜厚の和をＴ１、
前記第２グラニュラ磁性層群の膜厚と前記補助記録層の膜厚の和をＴ２、
前記補助記録層の膜厚をＴ３とすると、
Ｔ１／２＞Ｔ２かつ、Ｔ２／２＞Ｔ３を満たすことを特徴とする垂直磁気ディスク。
【請求項２】
前記第１グラニュラ磁性層群および第２グラニュラ磁性層群のそれぞれの最も下の層は、Ｐｔが１８ａｔ％以上２４ａｔ％以下であって、酸化物が４ｍｏｌ％以上８ｍｏｌ％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１グラニュラ磁性層群および第２グラニュラ磁性層群のそれぞれの最も下の層はグラニュラ構造の粒界を形成する酸化物としてＳｉＯ２およびＴｉＯ２を含まず、
前記第１グラニュラ磁性層群および第２グラニュラ磁性層群の基板側からみて２層目の層にはグラニュラ構造の粒界を形成する酸化物としてＳｉＯ２またはＴｉＯ２を含む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２グラニュラ磁性層群の総膜厚は、１．５ｎｍ以上７．０ｎｍ以下、更に好ましくは２．０ｎｍ以上６．０ｎｍ以下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。
【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、信号の書き込み易さである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とオーバーライト特性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磁気異方性を高くする必要があるが、磁気異方性とともに保磁力も高くなるため書き込みが困難になってしまう。すなわち、熱揺らぎ防止とオーバーライト特性の向上は本質的にはトレードオフであるが、これを両方とも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】
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、面内方向に磁気的な連続性を持っていることから、ノイズ源でもあり、書きにじみも大きくなり易い。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】
しかし、補助記録層によるオーバーライト特性の向上を得るためには、グラニュラ構造を有する磁性層の保磁力に応じた大きさの磁化膜厚積（飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔの積Ｍｓ・ｔ）が必要である。すなわち、グラニュラ磁性層の保磁力を磁気ヘッドから記録可能になるまで充分低減できる程度のＭｓ・ｔが必要である。補助記録層のＭｓ・ｔが高いほど、グラニュラ磁性層の磁性粒子同士の交換結合を強くすることができるため、保磁力を低減することができるためである。
【０００９】
一方、グラニュラ磁性層においては高記録密度を実現するために磁性粒子の粒径は縮小傾向にあり、したがって磁気異方性および保磁力はますます増大する傾向にある。このため補助記録層にはさらに高いＭｓ・ｔが求められるようになっており、大幅な薄膜化は難しい。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑み、補助記録層としての機能を維持しつつ薄膜化を図り、ＳＮＲの向上を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、発明者らが鋭意検討したところ、補助記録層が書き込みを補助する対象であるグラニュラ磁性層の保磁力が小さくなれば、補助記録層のＭｓ・ｔを小さくすることができるから、補助記録層を薄くできると考えた。そしてグラニュラ磁性層全体の保磁力を小さくしなくても、補助記録層が磁化反転を補助する範囲をグラニュラ磁性層の一部に限定することができれば、補助記録層を薄くすることが可能になると考えた。そして、さらにＳＮＲを向上させるべく諸条件を検討し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
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ディスクの代表的な構成は、基板上に、複数のグラニュラ構造の磁性層からなる第１グラニュラ磁性層群と、ＲｕまたはＲｕ合金を主成分とする非磁性層と、複数のグラニュラ構造の磁性層からなる第２グラニュラ磁性層群と、ＣｏＣｒＰｔＲｕ合金を主成分とする補助記録層とをこの順に備え、第１グラニュラ磁性層群に含まれる複数の磁性層は、表面に近い層ほどＰｔの含有量が同じかまたは少なくなり、酸化物の含有量が同じかまたは多くなり、第２グラニュラ磁性層群に含まれる複数の磁性層は、表面に近い層ほどＰｔの含有量が同じかまたは少なくなり、酸化物の含有量が同じかまたは多くなることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、第１グラニュラ磁性層群（以下、単に「下群」という。）と第２グラニュラ磁性層群（以下、単に「上群」という。）を非磁性層で分断することによって、上群と下群の磁気的相互作用が弱められる。このため、磁気ヘッドから書き込みが行われる際にはまず補助記録層が磁化反転し、これと強磁性結合する上群が磁化反転し、次に上群と強磁性結合する下群が磁化反転する。このように、補助記録層がその磁化反転を補助する磁性層をグラニュラ層の一部（上群）に限定することにより、補助記録層に要求される保磁力低減効果を小さくすることができるため、補助記録層の薄膜化を図ることができる。したがって、補助記録層から生じるノイズを低減させることができ、ＳＮＲを向上して高記録密度化を図ることができる。
【００１４】
ここで、上群も下群も、それぞれが一般的な磁気記録ディスクと同様の構成となっている。すなわち、いずれも基板側にＰｔが多く結晶配向性の高い層を形成し、表面側に酸化物が多くＳＮＲの高い層を形成し、その上に熱揺らぎを防止するための補助記録層（または補助記録層および上群）を備えている。このことから、単に補助記録層を厚くしたり、補助記録層を２層設けたりした場合とは異なり、補助記録層としての機能を維持しつつ薄膜化を図り、かつＳＮＲの向上の向上を図ることができる。
【００１５】
第１グラニュラ磁性層群および第２グラニュラ磁性層群のそれぞれの最も下の層は、Ｐｔが１８ａｔ％以上２４ａｔ％以下であって、酸化物が４ｍｏｌ％以上８ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
【００１６】
これにより、下群および上群の最も下の層は、高い結晶配向性と保磁力を有する磁性層とすることがきる。また上記したように、これらより上の磁性層はＰｔが同等以下、かつ酸化物が同等以上であるため、ＳＮＲの高い層とすることができる。これにより、高い保磁力とＳＮＲを得つつ膜厚の低減を図ることができる。
【００１７】
第１グラニュラ磁性層群および第２グラニュラ磁性層群のそれぞれの最も下の層はグラニュラ構造の粒界を形成する酸化物としてＳｉＯ２およびＴｉＯ２を含まず、第１グラニュラ磁性層群および第２グラニュラ磁性層群の基板側からみて２層目の層にはグラニュラ構造の粒界を形成する酸化物としてＳｉＯ２またはＴｉＯ２を含むことが好ましい。
【００１８】
Ｃｒ２Ｏ３は、グラニュラ磁性層によく使用されるＳｉＯ２やＴｉＯ２に比較すれば、分離性が低い代わりに結晶配向性が高い。したがって、最も下の層にＣｒ２Ｏ３を添加することにより、その上に位置する記録層の結晶配向性を向上させることができる。そして各磁性層群において２層目の層にＳｉＯ２またはＴｉＯ２を用いることで分離性を向上させることができ、全体として結晶配向性と分離性の両立を図ることができる。
【００１９】
第１グラニュラ磁性層群の膜厚と第２グラニュラ磁性層群の膜厚と補助記録層の膜厚の和をＴ１、第２グラニュラ磁性層群の膜厚と補助記録層の膜厚の和をＴ２、補助記録層の膜厚をＴ３とすると、Ｔ１／２＞Ｔ２かつ、Ｔ２／２＞Ｔ３を満たすことが好ましい。
【００２０】
上記のような膜厚の関係とすることにより、補助記録層が磁化反転し、次に上群が磁化反転し、そして下群が磁化反転するという動作を確保することができる。したがって、これらを確実に連鎖反応的に磁化反転させることができる。
【００２１】
第２グラニュラ磁性層群の総膜厚は、１．５ｎｍ以上７．０ｎｍ以下、更に好ましくは２．０ｎｍ以上６．０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
１．５ｎｍより薄くなると、補助記録層と上群をあわせても、下群を反転させにくくなるためである。また、７．０ｎｍより厚くなると、補助記録層を薄くできる効果が得られないためである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、補助記録層としての機能を維持しつつ薄膜化を図り、ＳＮＲの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】垂直磁気ディスクの構成を説明する図である。
【図２】比較例の膜構成を説明する図である。
【図３】補助記録層の膜厚を変化させた場合のＳＮＲを比較する図である。
【図４】実施例の構成において第１下磁性層および第１上磁性層の組成を検討する図である。
【図５】上群において第１上磁性層および第２上磁性層の酸化物を検討する図である。
【図６】膜厚の関係を検討する図である。
【図７】上群の総膜厚を検討する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
（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、第１グラニュラ磁性層群（以下、「下群１６０」という。）、非磁性層１７０、第２グラニュラ磁性層群（以下、「上群１８０」という。）、分断層１９０、補助記録層２００、保護層２１０、潤滑層２２０で構成されている。
【００２７】
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。
【００２８】
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２００まで順次成膜を行い、保護層２１０はＣＶＤ法により成膜することができる。この後、潤滑層２２０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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、後述する磁性層（下群１６０および上群１８０）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。
【００３１】
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。
【００３２】
下地層１５０はｈｃｐ構造であって、この上方に形成される磁性層（下群１６０および上群１８０）のｈｃｐ構造の磁性結晶粒子（以下、磁性粒子と称する）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子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、磁性層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、磁性層の磁性粒子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。
【００３３】
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、上方の磁性層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。
【００３４】
下群１６０（第１グラニュラ磁性層）は本実施形態では３層からなり、第１下磁性層１６２、第２下磁性層１６４、第３下磁性層１６６から構成される。これらの磁性層は、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。
【００３５】
本実施形態では、これら３層において、表面に近い層ほどＰｔの含有量が同じかまたは少なくなり、酸化物の含有量が同じかまたは多くなるように設定している。Ｐｔは含有量が増えるほど結晶配向性が向上して保磁力が高くなるが、ノイズも多くなる傾向にある。酸化物は含有量が増えるほど磁性粒子の分離性が向上してＳＮＲが低減するが、過剰に添加すると細くなりすぎてシグナルが弱まったり熱揺らぎに弱くなったりするおそれがある。このトレードオフの関係において、上記のようなＰｔと酸化物の含有量とすることにより、第１下磁性層１６２は結晶配向性を向上させる役割を有し、第２下磁性層１６４および第３下磁性層１６６はＳＮＲを向上させる役割を有することになる。このような機能分離（役割分担）により、結晶配向性とＳＮＲの向上の両立を図ることができる。
【００３６】
なお、これら３層において、表面に近い層ほど膜厚が厚くなるように設定することが好ましい。それはすなわち、ＳＮＲの高い層ほど厚くすることを意味しており、下群１６０全体としてＳＮＲを重視した設計とすることにより、高記録密度化を推進することができる。
【００３７】
具体的には、第１下磁性層１６２は、Ｐｔが１８ａｔ％以上２４ａｔ％以下であって、酸化物が４ｍｏｌ％以上８ｍｏｌ％以下であることが好ましい。これにより、下群１６０の最も下の層である第１下磁性層１６２は、高い結晶配向性と保磁力を有する磁性層とすることがきる。また上記したように、これらより上の磁性層である第２下磁性層１６４および第３下磁性層１６６はＰｔが同等以下、かつ酸化物が同等以上であるため、ＳＮＲの高い層とすることができる。
【００３８】
なお、上記に示し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。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。
【００３９】
なかでも、下群１６０の最も下の層である第１下磁性層１６２は酸化物としてＳｉＯ２およびＴｉＯ２を含まず、基板側からみて２層目の層である第２下磁性層１６４には酸化物としてＳｉＯ２またはＴｉＯ２を含むことが好ましい。本実施形態では、第１下磁性層１６２にはＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ２Ｏ３を用いて、第２下磁性層１６４および第３下磁性層１６６にはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２−ＴｉＯ２を用いる。
【００４０】
Ｃｒ２Ｏ３は、グラニュラ磁性層によく使用されるＳｉＯ２やＴｉＯ２に比較すれば、分離性が低い代わりに結晶配向性が高い。したがって、最も下の第１下磁性層１６２にＣｒ２Ｏ３を添加することにより、その上に位置する第２下磁性層１６４、第３下磁性層１６６の結晶配向性を向上させることができる。そして各磁性層群において２層目の層にＳｉＯ２またはＴｉＯ２を用いることで分離性を向上させることができ、全体として結晶配向性と分離性の両立を図ることができる。
【００４１】
非磁性層１７０は非磁性の薄膜であって、下群１６０と上群１８０の間に介在させることにより、これらの間の強磁性結合の強さを調整する。これにより下群１６０と上群１８０は独立して磁化反転可能となると共に、適度な相互作用により下磁性層の反転を補助することができる。
【００４２】
非磁性層１７０は、Ｒｕ又はＲｕ化合物（例えば５０Ｒｕ−５０Ｃｏ）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。また非磁性層１７０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。
【００４３】
上群１８０（第２グラニュラ磁性層）は本実施形態では２層からなり、第１上磁性層１８２、第２上磁性層１８４から構成される。これらの磁性層は、下群１６０と同様にいずれもグラニュラ構造を有している。
【００４４】
本実施形態では、上群１８０の２層においても下群１６０と同様に、表面に近い層ほどＰｔの含有量が同じかまたは少なくなり、酸化物の含有量が同じかまたは多くなるように設定している。このようなＰｔと酸化物の含有量とすることにより、第１上磁性層１８２は結晶配向性を向上させる役割を有し、第２上磁性層１８４はＳＮＲを向上させる役割を有することになる。このような機能分離（役割分担）により、結晶配向性とＳＮＲの向上の両立を図ることができる。また上群１８０においても、表面に近い層ほど膜厚が厚くなるように設定することにより、全体としてＳＮＲを重視した設計とすることができる。
【００４５】
第１上磁性層１８２は第１下磁性層１６２と同様に、Ｐｔが１８ａｔ％以上２４ａｔ％以下であって、酸化物が４ｍｏｌ％以上８ｍｏｌ％以下であることが好ましい。これにより、上群１８０の最も下の層である第１上磁性層１８２は、高い結晶配向性と保磁力を有する磁性層とすることがきる。また上記したように、これらより上の磁性層である第２上磁性層１８４はＰｔが同等以下、かつ酸化物が同等以上であるため、ＳＮＲの高い層とすることができる。
【００４６】
また、上群１８０の最も下の層である第１上磁性層１８２は酸化物としてＳｉＯ２およびＴｉＯ２を含まず、基板側からみて２層目の層である第２上磁性層１８４には酸化物としてＳｉＯ２またはＴｉＯ２を含むことが好ましい。本実施形態では、第１上磁性層１８２にはＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ２Ｏ３を用いて、第２上磁性層１８４にはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２−ＴｉＯ２を用いる。これにより、第１上磁性層１８２で結晶配向性を向上し、第２上磁性層１８４でＳＮＲを向上させるという機能分離により、結晶配向性とＳＮＲの向上の両立を図ることができる。
【００４７】
分断層１９０は、上群１８０と補助記録層２００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。これにより上群１８０と補助記録層２００の間、および上群１８０（特に第２上磁性層１８４）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、保磁力Ｈｃや逆磁区核形成磁界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。
【００４８】
分断層１９０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１９０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１９０の膜厚は、０．２〜１．０ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００４９】
また分断層１９０の構造に対する作用としては、上層の補助記録層２００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。
【００５０】
なお、本実施形態においては、上群１８０と補助記録層２００との間に分断層１９０を設ける構成としたが、これに限定するものではない。したがって、分断層１９０を設けずに、補助記録層２００を上群１８０の直上に成膜する構成としてもよい。なぜならば、上群１８０は媒体表面に近いため比較的ヘッドの書込み磁界が強く、分断層１９０で磁気的相互作用を調整しなくとも、ほとんど同様の特性を得ることができるからである。
【００５１】
補助記録層２００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２００としては、ＣｏＣｒＰｔＲｕ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、補助記録層２００を、ＣｏＣｒＰｔＲｕ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＢ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＴａ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＣｕ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＣｕＢなどとすることができる。補助記録層２００は、上群１８０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。
【００５２】
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２００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２００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２００において例えばＣｒが偏析した構造であっても良い。
【００５３】
保護層２１０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２１０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２１０の膜厚は、例えば２〜６ｎｍとすることができる。
【００５４】
潤滑層２２０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２１０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２２０の膜厚は、例えば０．５〜２．０ｎｍとすることができる。
【００５５】
さて、上記構成によれば、下群１６０および上群１８０を非磁性層１７０で分断することによって、上群１８０と下群１６０の磁気的相互作用が弱められる。また、上群１８０と補助記録層２００の間は、分断層１９０によって磁気的相互作用の強さが調整される。このため、磁気ヘッドから書き込みが行われる際にはまず補助記録層２００が磁化反転し、これと強磁性結合する上群１８０が磁化反転し、次に上群１８０と強磁性結合する下群１６０が磁化反転する。
【００５６】
すなわち、補助記録層２００と上群１８０をあわせた磁性層の群が、下群１６０に対する記録を補助するように機能する。するとあたかも、大きなメディア（補助記録層２００と上群１８０と下群１６０）の中に小さなメディア（補助記録層２００と上群１８０）が存在するような状態となる。そして補助記録層２００が磁化反転することにより、メディア全体になだれのように（連鎖反応的に）磁化反転が生じる。
【００５７】
このように、補助記録層２００がその磁化反転を補助する磁性層をグラニュラ層の一部（上群１８０）に限定することにより、補助記録層２００に要求される保磁力低減効果を小さくすることができるため、補助記録層２００の薄膜化を図ることができる。したがって、補助記録層２００から生じるノイズを低減させることができ、ＳＮＲを向上して高記録密度化を図ることができる。
【００５８】
ここで、上群１８０も下群１６０も、それぞれが一般的な磁気記録ディスクと同様の構成となっている。すなわち、いずれも基板側にＰｔが多く結晶配向性の高い層を形成し、表面側に酸化物が多くＳＮＲの高い層を形成し、その上に熱揺らぎを防止するための補助記録層２００（または補助記録層２００および上群１８０）を備えている。このことから、単に補助記録層２００を厚くしたり、補助記録層２００を２層設けたりした場合とは異なり、補助記録層２００としての機能を維持しつつ薄膜化を図り、かつＳＮＲの向上を図ることができる。
【００５９】
さらに、下群１６０の膜厚と上群１８０の膜厚と補助記録層２００の膜厚の和をＴ１、上群１８０の膜厚と補助記録層２００の膜厚の和をＴ２、補助記録層２００の膜厚をＴ３とすると、Ｔ１／２＞Ｔ２かつ、Ｔ２／２＞Ｔ３を満たすことが好ましい。上記のような膜厚の関係とすることにより、補助記録層２００が磁化反転し、次に上群１８０が磁化反転し、そして下群１６０が磁化反転するという動作を確保することができる。したがって、これらを確実に連鎖反応的に磁化反転させることができる。
【００６０】
（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。
【００６１】
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２００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。下群１６０は、３Ｐａで第１下磁性層１６２として９３（６８Ｃｏ−１０Ｃｒ−２０Ｐｔ−）−７（Ｃｒ２Ｏ３）を１．１ｎｍ、第２下磁性層１６４として９０（７１Ｃｏ−１１Ｐｔ−１８Ｃｒ）−５ＳｉＯ２−５ＴｉＯ２を４．６ｎｍ、第３下磁性層１６６として９０（６９Ｃｏ−１２Ｐｔ−１６Ｃｒ−３Ｒｕ）−５ＳｉＯ２−５ＴｉＯ２を８．８ｎｍ成膜した。非磁性層１７０は３Ｐａで５０Ｒｕ５０Ｃｏを０．４８ｎｍ成膜した。上群１８０は、３Ｐａで第１上磁性層１８２として９３（６８Ｃｏ−１０Ｃｒ−２０Ｐｔ−）−７（Ｃｒ２Ｏ３）を３．２ｎｍ、第２上磁性層１８４として９０（６７Ｃｏ−１４Ｃｒ−１６Ｐｔ−３Ｒｕ）−５ＳｉＯ２−５ＴｉＯ２を１．３ｎｍ成膜した。分断層１９０はＲｕを０．３ｎｍ成膜した。補助記録層２００は６４Ｃｏ−５Ｐｔ−１５Ｃｒ−８Ｂ−８Ｒｕを３．３ｎｍ成膜した。保護層２１０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２２０はディップコート法によりＰＦＰＥを用いて１．０ｎｍ形成した。
【００６２】
上記実施例において第１下磁性層１６２と第１上磁性層１８２の組成は同じである。なお補助記録層２００の膜厚、および第１下磁性層１６２と第１上磁性層１８２の組成については、後述するように変更して比較検討する。
【００６３】
図２は比較例の膜構成を説明する図である。図２（ａ）は比較例１の垂直磁気ディスク３００の膜構成であって、下記録層３１０として３Ｐａで９０（７０Ｃｏ−１０Ｃｒ−２０Ｐｔ）−１０（Ｃｒ２Ｏ３）を２ｎｍ成膜した上に、主記録層３２０を３Ｐａで９０（７２Ｃｏ−１０Ｃｒ−１８Ｐｔ）−５（ＳｉＯ２）−５（ＴｉＯ２）を１２ｎｍ成膜した。非磁性層３３０はＲｕを０．３ｎｍ成膜した。補助記録層３５０は６２Ｃｏ−１８Ｃｒ−１５Ｐｔ−５Ｂを成膜した。残りの膜については上記実施例と同様である。図１に示した実施例と図２（ａ）の比較例１の構成を対比すると、下記録層３１０が第１下磁性層１６２に相当し、主記録層３２０が第２下磁性層１６４および第３下磁性層１６６に相当する。
【００６４】
図２（ｂ）は比較例２の垂直磁気ディスク３０２の膜構成であって、比較例１の構成に加えて、非磁性層３３０と補助記録層３５０の間に上記録層３４０を追加したものである。上記録層３４０はグラニュラ構造を有し、下記録層３１０と同様に３Ｐａで９０（７０Ｃｏ−１０Ｃｒ−２０Ｐｔ）−１０（Ｃｒ２Ｏ３）を２ｎｍ成膜した。上記録層３４０は主記録層３２０との間に非磁性層３３０が配置されていることから補助記録層３５０と共に磁化反転し、下磁性層の反転を補助する。換言すれば、比較例２の構成は２層構造の補助記録層を備えている。図１に示した実施例と図２（ｂ）の比較例２の構成を対比すると、下記録層３１０が第１下磁性層１６２に相当し、主記録層３２０が第２下磁性層１６４および第３下磁性層１６６に相当し、上記録層３４０が第２上磁性層１８４に相当する（第１上磁性層１８２に相当する層はない）。
【００６５】
図３は補助記録層の膜厚を変化させた場合のＳＮＲを比較する図である。実施例１〜実施例７は、図１に示した実施例の構成において補助記録層２００の膜厚を２．２ｎｍ〜４．４ｎｍまで変化させている。比較例１−１〜比較例１−６は、図２（ａ）に示した比較例１の構成において補助記録層３５０の膜厚を２．２ｎｍ〜４．６ｎｍまで変化させている。比較例２−１〜比較例２−６は、図２（ｂ）に示した比較例２の構成において補助記録層３５０の膜厚を２．４ｎｍ〜５．５ｎｍまで変化させている。
【００６６】
図３を参照すると、まず単層の補助記録層３５０のみを備える比較例１に比べて、上記録層３４０と補助記録層３５０の２層構造となる比較例２は、補助記録層３５０の膜厚が同程度であるときにＳＮＲが高くなっていることがわかる。これは上記録層３４０が備えられていることにより書きにじみが抑えられてノイズが低減したものと考えられる。
【００６７】
これらに対して実施例は、さらに飛躍的にＳＮＲが向上し、補助記録層の膜厚が薄い領域から十分なＳＮＲが得られていることがわかる。これは、単に上記録層３４０を追加した比較例２と比べて、結晶配向性と保磁力を担保する第１上磁性層１８２の上に、ＳＮＲの高い第２上磁性層１８４を備えたためであると考えられる。すなわち、非磁性層１７０より上を、あたかも小さなメディアが存在するような膜構成としたことにより、薄い補助記録層２００でＳＮＲを飛躍的に向上させることが可能となる。
【００６８】
図４は実施例の構成において第１下磁性層１６２および第１上磁性層１８２の組成を検討する図である。図４では、第１下磁性層１６２および第１上磁性層１８２を両方とも表記の組成に変化させている。
【００６９】
図４（ａ）はＰｔの含有量を変化させていて、実施例８から実施例１２までＰｔの含有量を１７ａｔ％から２６ａｔ％まで変化させている。図に示されるように、実施例８から実施例１０まではＰｔが増えるに従ってＳＮＲが向上しているが、これを過ぎるとＰｔが増えるほどにＳＮＲが低下してしまっている。図３を参照すれば比較例２が到達するＳＮＲの上限がおおむね１６．８ｄＢであるから、これ以上を達成しうるＰｔの含有量は１８ａｔ％〜２４ａｔ％であり、この範囲とすることが好ましいことがわかる。
【００７０】
図４（ｂ）は酸化物の含有量を変化させていて、実施例１３から実施例１７まで酸化物の含有量を２ｍｏｌ％から９ｍｏｌ％まで変化させている。なお、実施例１０と実施例１６は同じ組成であるが、説明の便宜上別の番号を付している。図に示されるように、実施例１３から実施例１６までは酸化物が増えるに従ってＳＮＲが向上しているが、さらに多く酸化物を含む実施例１７ではＳＮＲが低下してしまっている。すると、比較例２のＳＮＲの上限１６．８ｄＢ以上を達成しうる酸化物の含有量は４ｍｏｌ％〜８ｍｏｌ％であり、この範囲とすることが好ましいことがわかる。
【００７１】
図５は上群１８０において第１上磁性層１８２および第２上磁性層１８４の酸化物を検討する図である。上記した実施例１０と実施例１８、実施例１９を対比する。実施例１０の構成は、第１上磁性層１８２が９３（７０Ｃｏ−１０Ｃｒ−２０Ｐｔ）−７（Ｃｒ２Ｏ３）、第２上磁性層１８４が９０（６７Ｃｏ−１４Ｃｒ−１６Ｐｔ−３Ｒｕ）−５（ＳｉＯ２）−５（ＴｉＯ２）である。実施例１８は第２上磁性層１８４に酸化物としてＣｒ２Ｏ３を用いており、９３（６８Ｃｏ−１４Ｃｒ−１８Ｐｔ）−７（Ｃｒ２Ｏ３）である。実施例１９は第１上磁性層１８２にＳｉＯ２およびＴｉＯ２を用いており、９０（７１Ｃｏ−１１Ｃｒ−１８Ｐｔ）−５（ＳｉＯ２）−５（ＴｉＯ２）である。これらを比較すると、実施例１０が実施例１８、実施例１９よりもＳＮＲが高いことがわかる。なお図示しないが、下群１６０においても同様の結果であった。
【００７２】
図５から、上群１８０の最も下の層である第１上磁性層１８２は酸化物としてＳｉＯ２およびＴｉＯ２を含まず、基板側からみて２層目の層である第２上磁性層１８４には酸化物としてＳｉＯ２またはＴｉＯ２を含むことが好ましいことがわかる。これは、下の層においてＣｒ２Ｏ３によって結晶配向性を高め、２層目の層にＳｉＯ２またはＴｉＯ２を用いることで分離性を向上させて、全体として結晶配向性と分離性の両立が達成されたものと考えられる。
【００７３】
図６は膜厚の関係を検討する図である。上記した実施例１０の膜厚は図６に示す通りである。下群１６０と上群１８０と補助記録層２００の膜厚の和をＴ１、上群１８０と補助記録層２００の膜厚の和をＴ２、補助記録層２００の膜厚をＴ３とする。下群１６０の膜厚（第１下磁性層１６２〜第３下磁性層１６６の合計）が１．１ｎｍ＋４．６ｎｍ＋８．８ｎｍ＝１４．５ｎｍ、上群１８０の膜厚（第１上磁性層１８２と第２上磁性層１８４の合計）が３．２ｎｍ＋１．３ｎｍ＝４．５ｎｍ、補助記録層２００の膜厚が３．３ｎｍであるから、Ｔ１＝２２．３ｎｍ、Ｔ２＝７．８ｎｍ、Ｔ３＝３．３ｎｍとなる。したがってこれらは、Ｔ１／２＞Ｔ２かつ、Ｔ２／２＞Ｔ３の関係を満たす。
【００７４】
実施例２０は、同じ組成で、下群１６０を薄くして上群１８０を厚くしたものである。詳細な各膜厚は図に示す通りであり、Ｔ１＝２２．５ｎｍ、Ｔ２＝１５．３ｎｍ、Ｔ３＝３．３ｎｍとなる。これらは、Ｔ１／２＞Ｔ２かつ、Ｔ２／２＞Ｔ３の関係を満たさない。
【００７５】
図６を参照すれば、実施例１０の方が実施例２０よりもＳＮＲが高いことがわかる。これは、実施例１０では上記のような膜厚の関係とすることにより、補助記録層２００が磁化反転し、次に上群１８０が磁化反転し、そして下群１６０が磁化反転するという動作を確保することができ、これらを確実に連鎖反応的に磁化反転させることができたためと考えられる。
【００７６】
図７は上群１８０の総膜厚を検討する図である。図７に示すように、実施例１０および実施例２１〜実施例２５では、第１上磁性層１８２と第２上磁性層１８４の膜厚を様々に変えて、ＳＮＲを比較している。いずれも組成は実施例１０と同じである。
【００７７】
図７を参照すれば、上群１８０の総膜厚を変化させると、１．５ｎｍでも高いＳＮＲを得られるが、４．０ｎｍ近傍にピークを有し、７．５ｎｍではＳＮＲが低下してしまっている。１．５ｎｍより薄くなると、補助記録層２００と上群１８０をあわせても、下群１６０を反転させにくくなるためＳＮＲが低下すると考えられる。また、７．０ｎｍより厚くなると、補助記録層２００を薄くできる効果が得られないためＳＮＲが低下すると考えられる。このことから上群１８０の総膜厚は、１．５ｎｍ以上７．０ｎｍ以下が好ましいことがわかる。更に好ましくは、比較例２のＳＮＲの上限１６．８ｄＢ以上を達成しうる範囲として、２．０ｎｍ以上６．０ｎｍ以下が好ましい。
【００７８】
なお、上記実施例および図４の検討では、第１下磁性層１６２と第１上磁性層１８２とを同じ組成であるとして説明した。しかし第１下磁性層１６２および第１上磁性層１８２はいずれも結晶配向性と保磁力を担保するという目的を達成する限りにおいて、すなわち結晶配向性が高い構成であれば、必ずしも同じ組成である必要はない。
【００７９】
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】
【００８０】
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】
【００８１】
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…下群、１６２…第１下磁性層、１６４…第２下磁性層、１６６…第３下磁性層、１７０…非磁性層、１８０…上群、１８２…第１上磁性層、１８４…第２上磁性層、１９０…分断層、２００…補助記録層、２１０…保護層、２２０…潤滑層、３１０…下記録層、３２０…主記録層、３３０…非磁性層、３４０…上記録層、３５０…補助記録層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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