CN107836022A - 磁记录介质及其制造方法 - Google Patents

Abstract

使用种子层提供具有包含适合于垂直磁记录的有序合金的磁记录层的垂直磁记录介质。或者，在确保必要的热稳定性的同时提高记录密度。或者，兼顾磁性层的增厚和粒径的微细化。是一种磁记录介质，其特征在于依次包括基板、第1种子层、含有ZnO的第2种子层、含有MgO的第3种子层、和含有有序合金的磁记录层，且所述第1种子层含有Ru、和选自由氧化物、碳化物及氮化物组成的组中的至少一种。

Description

磁记录介质及其制造方法

技术领域

本发明涉及磁记录介质。典型地，本发明涉及被用于硬盘磁记录装置(HDD)的磁记录介质。

背景技术

垂直磁记录方式被用作实现磁记录的高密度化的技术。垂直磁记录介质至少包括非磁性基板和由硬磁材料形成的磁记录层。可选的，垂直磁记录介质由软磁性材料形成，并可进一步含有软磁背衬层，以起到使磁头产生的磁通量集中于磁记录层上的作用。可选地，垂直磁记录介质也可进一步包括用于使磁记录层的硬磁性材料沿目标方向取向的底层和用于保护磁记录层表面的保护层等。

为获得良好的磁特性，已有提出使用粒状磁性材料形成垂直磁记录介质的磁记录层。粒状磁性材料包含磁晶粒、和偏析后围绕在磁晶粒周围的非磁性材料。粒状磁性材料中的各个磁晶粒由非磁性材料进行磁分离。

近年，为了进一步提高垂直磁记录介质的记录密度，迫切需要缩小粒状磁性材料中的磁晶粒的粒径。另一方面，磁晶粒的粒径的缩小会使所记录的磁化(信号)的热稳定性降低。为了补偿由于磁晶粒的粒径的缩小导致的热稳定性的降低，要求通过使用具有更高的磁晶各向异性的材料来形成粒状磁性材料中的磁晶粒。L1₀型有序合金被提出作为所要求的具有更高的磁晶各向异性的材料。代表性的L1₀型有序合金包含FePt、CoPt、FePd、CoPd等。

在具有包含现有技术的类无序磁性合金的磁记录层的垂直磁记录介质中，经常使用由Ru或Ru合金制成的种子层。该种子层具有(002)取向的六方最密堆积(hcp)结构。这是为了使磁记录层中的CoCrPt类无序磁性合金的易磁化轴垂直取向。例如，日本专利特开2012-195027号公报(专利文献1)及日本专利特开2013-54819号公报(专利文献2)提出具有含有Ru的种子层、和含有CoCrPt类无序磁性合金的磁记录层的离散磁记录介质及图案化磁记录介质。在该提案中，种子层是Ru层和Ru合金层的层叠体。进一步，作为比较对照例公开的种子层是Ru层单层种子层、Ru层、和具有包含Ru及氧化物的粒状结构的含Ru层的层叠体。此外，日本专利特开2015-135713号公报(专利文献3)提出了离散磁记录介质和图案化的磁记录介质，具有在金属氧化物柱中被分割成多个部分的、由Ru制成的种子层和包含CoCrPt类无序磁性合金的磁记录层。

然而，在形成包含L1₀型有序合金的磁记录层的情况下，曾被认为难以使用由具有(002)取向的hcp结构的Ru所制成的种子层。原因是四方对称的正方形的L1₀型有序合金的(001)面被认为不会在六方对称的hcp结构的(002)面之上外延生长。

针对该问题，日本专利特开2012-014750号公报(专利文献4)提出在由具有(110)取向的hcp结构的Ru或Ru合金所制成的种子层上形成由(001)取向的L1₀型有序合金制成的磁记录层的磁记录介质。此外，日本专利特开2006-19000公告(专利文献5)提出了一种有望提高磁记录密度的倾斜磁记录介质的制造方法，提出在具有(100)取向的hcp结构的包含Ru、Re或Os的种子层上形成由(111)取向的L1₀型有序合金制成的磁记录层的磁记录介质。

然而，在Ru等金属单质或合金的种子层上形成由有序合金制成的磁记录的情况下，为使有序合金有序化，需通过必要的加热处理凝集Ru等金属单质或合金的种子层的晶粒。为此，在有序合金中存在不能同时实现高有序度和良好的粒状结构的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-195027号公报

专利文献2：日本专利特开2013-54819号公报

专利文献3：日本专利特开2015-135713号公报

专利文献4：日本专利特开2012-014750号公报

专利文献5：日本专利特开2006-19000号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题的一个例子是提供一种具有包含适合于垂直磁记录的有序合金的磁记录层的磁记录介质。或者，本发明要解决的技术问题的另一个例子是在确保必要的热稳定性的同时提高记录密度。或者，本发明要解决的技术问题的另一个例子是同时实现磁性层的增厚和粒径的微细化。

解决技术问题的技术方案

用于解决本发明的技术问题的方案的1个实例是一种磁记录介质，其特征在于依次包括基板、第1种子层、含有ZnO的第2种子层、含有MgO的第2种子层、和含有有序合金的磁记录层，且所述第1种子层含有Ru、和选自由氧化物、碳化物及氮化物组成的组中的至少一种。在此，优选地，所述第1种子层含有Ru、和TiO_m(m＝1.5～2.5)或SiO_n(n＝1.5～2.5)。或者，优选地，在所述第1种子层和第2种子层之间还包含非磁性中间层，所述非磁性中间层含有Pt、和选自由氧化物、碳、碳化物及氮化物组成的组中的至少一种。此时，优选地，所述非磁性中间层包括Pt、和TiO_m(m＝1.5～2.5)或C。或者，优选地，还可以在第1种子层和第2种子层之间还包括非磁性中间层，所述非磁性中间层本质上由Pt组成，且所述非磁性中间层具有0.1～3.0nm的膜厚。此外，优选地，在所述基板和所述第1种子层之间还包含由Ru或Ru合金形成的取向控制层。

此外，优选地，所述有序合金是含有选自Fe和Co中的至少一种元素、和选自由Pt、Pd、Au、Ir、及Rh组成的组中的至少一种元素的L1₀型有序合金。在此，优选地，所述有序合金还含有选自由Ni、Mn、Cu、Ru、Ag、Au、及Cr组成的组中的至少一种元素。此外，优选地，所述有序合金是含有选自由FePt、CoPt、FePd、及CoPd组成的组的L1₀型有序合金。并且，优选磁记录层具有包含磁晶粒、和包围所述磁晶粒的非磁性晶粒边界的粒状结构，所述磁晶粒含有所述有序合金。

用于解决本发明的技术问题的方案的另1个实例是制造磁记录介质的方法，该方法是包括准备基板的工序、作为在所述基板上形成第1种子层的工序的使所述第1种子层含有Ru、和选自由氧化物、碳化物及氮化物组成的组中的至少一种的工序、在所述第1种子层上形成含有ZnO的第2种子层的工序、在所述第2种子层上形成含有MgO的第3种子层的工序、和在所述第3种子层上形成含有有序合金的磁记录层的工序，并在形成所述磁记录层时，在300℃至600℃的范围内加热所述基板的方法。在此，优选地，所述第1种子层含有Ru、和TiO_m(m＝1.5～2.5)或SiO_n(n＝1.5～2.5)。此外，优选地，还包括在所述第1种子层和第2种子层之间形成非磁性中间层的工序，所述非磁性中间层含有Pt、和选自由氧化物、碳、碳化物及氮化物组成的组中的至少一种。此时，优选地，所述非磁性中间层含有Pt、和TiO_m(m＝1.5～2.5)或C。或者，优选地，还包括在所述第1种子层和第2种子层之间形成非磁性中间层的工序，所述非磁性中间层本质上由Pt制成，所述非磁性中间层具有0.1～0.3nm的膜厚。此外，优选地，还包括在所述基板和所述第1种子层之间形成取向控制层的工序，取向控制层由Ru或Ru合金所形成。

在所述方法中，优选地，所述有序合金是含有选自Fe及Co中的至少一种元素、和选自由Pt、Pd、Au、Ir、及Rh组成的组中的至少一种元素的L1₀型有序合金。在此，优选地，所述有序合金还含有选自由Ni、Mn、Cu、Ru、Ag、Au、及Cr组成的组中的至少一种元素。此外，优选地，所述有序合金是选自由FePt、CoPt、FePd、及CoPd组成的组的L1₀型有序合金。所述磁记录层具有包含磁晶粒、和包围所述磁晶粒的非磁性晶粒边界的粒状结构，优选地，所述磁晶粒含有所述有序合金。

发明效果

根据本发明，可以形成由适合于垂直磁记录的有序合金制成的磁记录介质。特别地，即便使用Ru-TiO₂或Ru-SiO₂种子层，也可以形成由适合于垂直磁记录的有序合金制成的磁记录介质。或者，可以在确保必要的热稳定性的同时提高记录密度。或者，可以同时实现磁性层的增厚和粒径的细微化。

附图说明

图1是示出本发明的磁记录介质的1个结构例的示意剖视图。

图2是示出本发明的磁记录介质的另一结构例的示意剖视图。

图3是在形成Ru-TiO₂层，并在450℃的加热温度下进行60分钟的加热处理之后、通过SEM(扫描电子显微镜)观察到的照片。

图4是在Ru-TiO₂层上形成Pt层，并在450℃的加热温度下进行60分钟的加热处理之后、通过SEM观察到的照片。

图5是在Ru-TiO₂层上形成Pt-C层，并在450℃的加热温度下进行60分钟的加热处理之后、通过SEM观察到的照片。

图6是在Ru-TiO₂层上形成Pt-TiO₂层，并在450℃的加热温度下进行60分钟的加热处理之后、通过SEM观察到的照片。

图7是在Ru-TiO₂层上形成Pt-TiO₂层，并进一步形成ZnO层，并在450℃的加热温度下进行60分钟的加热处理之后、通过SEM观察到的照片。

图8示出Ru-TiO₂上的Pt层的粒密度。

图9示出X射线衍射(XRD)的Pt(111)峰强度。

图10是观察Ta底层和Ru-TiO₂底层的比较的SEM照片。

图11是作为图10的参考的到Ru-24vol％TiO₂停止的SEM照片。

图12示出图10的例子的XRD结果。

图13是示出各层停止形成时的粒密度的图。

图14示出实验例4的SEM观察结果。

图15是示出本发明的磁记录介质的另一结构例的示意剖视图。

图16是通过SEM观察非磁性中间层的粒径的结果。

图17是利用ZnO(002)峰的积分强度来比较第2种子层的结晶取向的图。

具体实施方式

用于实施本发明的方式的1例依次包括：基板1、第1种子层2、含有ZnO的第2种子层3、含有MgO的第2种子层4、和含有有序合金的磁记录层5，且第1种子层2是包含Ru、和选自由氧化物、碳化物及氮化物组成的组中的至少一种的磁记录介质10。在此，优选地，第1种子层2含有Ru、和TiO_m(m＝1.5～2.5)或SiO_n(n＝1.5～2.5)。或者，优选地，在第1种子层和第2种子层之间还包含非磁性中间层6，上述上述非磁性中间层6含有Pt、和选自由氧化物、碳、碳化物及氮化物组成的组中的至少一种。此时，优选地，非磁性中间层6含有Pt、和TiO_m(m＝1.5～2.5)或C。或者，优选地，上述非磁性中间层本质上由Pt组成，并且上述非磁性中间层具有0.1至3.0nm的膜厚。此外，优选地，在基板1和第1种子层2之间还包含由Ru或Ru合金形成的取向控制层。

此外，优选地，上述有序合金是含有选自Fe及Co中的至少一种元素、和选自由Pt、Pd、Au、Ir、及Rh组成的组中的至少一种元素的L1₀型有序合金。或者，优选地，上述有序合金还含有选自由Ni、Mn、Cu、Ru、Ag、Au、及Cr组成的组中的至少一种元素。或者，优选地，上述有序合金是还是选自由FePt、CoPt、FePd、及CoPd组成的组的L1₀型有序合金。此外，优选地，上述磁记录层5具有包含磁晶粒、和包围上述磁晶粒的非磁性晶粒边界的粒状结构，且上述磁晶粒含有上述有序合金。此外，优选地，非磁性晶粒边界含有选自由碳、氧化物、及氮化物组成的组中的非磁性材料。

在图1中，示出磁记录介质10的1个结构例，其依次包括基板1、第1种子层2、含有ZnO的第2种子层3、含有MgO的第2种子层4以及含有有序合金的磁记录层5，且第1种子层2包含Ru、和选自由氧化物、碳化物及氮化物组成的组中的至少一种。另外，在本申请的以下说明中，对于通用结构附加相同的标号，并将省略其说明。此外，A/B等符号，A表示上层，B表示下层。

基板1可以是表面平滑的各种板状部件。例如，能使用普遍用于磁记录介质的材料来形成基板1。能使用的材料包括施加了NiP合金镀层的Al合金、MgO单晶、MgAl₂O₄、SrTiO₃、强化玻璃、玻璃陶瓷等。

可选地，基板1和下文详述的第1种子层2之间也可设置粘合层、软磁背衬层、散热层、取向控制层等。

可选地，也可设置粘合层(无图示)。粘合层被用于增强形成在粘合层上面的层和形成在粘合层下面的层之间的粘合性。形成在粘合层下面的层包括基板1。用于形成粘合层的材料包含Ni、W、Ta、Cr、Ru等金属、及上述上述金属的合金。粘合层可以是单层，也可以具有多层的层叠结构。在本结构例中，优选地，粘接层由CrTi构成。

可选地，也可设置软磁背衬层(无图示)。软磁背衬层控制来自磁头的磁通量，以提高磁记录介质的记录·重放特性。用以形成软磁背衬层的材料包括NiFe合金、铁硅铝(FeSiAl)合金、CoFe合金等晶体材料、FeTaC、CoFeNi、CoNiP等微晶材料、含有CoZrNb、CoTaZr等Co类合金的无定形材料。软磁背衬层的厚度的最佳值依赖于用于磁记录的磁头的结构及特性。在与其它层连接形成软磁背衬层的情况下，为保持与生产率的协调，优选地，软磁背衬层的厚度在10nm～500nm(包括两端)的范围内。

在热辅助磁记录方法中使用本发明的磁记录介质时，也可设置散热层。散热层是用于有效地吸收在热辅助磁记录期间产生的磁记录层5的多余热量的层。能使用具有高导热性及高比热容的材料来形成散热层。这种材料包括Cu单质、Ag单质、Au单质、或以这些材料作为主体的合金材料。这里，所谓「作为主体」表示材料的含量在50wt％以上。此外，出于强度等观点，可使用Al-Si合金、Cu-B合金等形成散热层。此外，能使用铁硅铝(FeSiAl)合金、软磁性的CoFe合金等形成散热层。通过使用软磁性材料，能赋予散热层将由磁头产生的垂直磁场集中在磁记录层5上的功能，以弥补软磁背衬层的功能。散热层的厚度的最优值随着热辅助磁记录中的热量及热分布、以及磁记录介质的层结构和各构成层的厚度而变化。在与其它构成层连续形成的情况下，为保持与生产率的协调，优选地，散热层的厚度在10nm以上100nm以下。散热层能通过溅射法或真空蒸镀法等在该技术中已知的任何方法形成。在通常情况下，散热层通过使用溅射法形成。考虑到磁记录介质所需的特性，散热层能设置在基板1和粘合层之间、粘合层和取向控制层之间等。

可选地，也可设置取向控制层(无图示)。取向控制层是用于将后述第1种子层2变成(002)取向的hcp结构的层。上述取向控制层形成在第1种子层2的下面。上述取向控制层可以是单层、也可以具有多层的层叠结构。能用于形成取向控制层的材料，优选地，是具有与磁记录层相同的晶体结构的hcp结构或面心立方(fcc)结构的材料，但不限于这些材料。例如，能用于形成取向控制层的材料包括Ru或Ru合金、Co-Ni系合金、Ni合金、Pt合金、Pd合金、Ta合金、Cr合金、Si合金、及Cu合金。此外，为提高种子层的晶格尺寸的整合性，该材料还可包含选自由Ru、W、Mo、Ta、Nb、及Ti组成的组中的一种或多种元素。或者，为降低种子层的粒度，该材料还可包含选自由B、Mn、Al、Si氧化物、及Ti氧化物组成的组中的一种或多种材料。在本结构例中，优选的取向控制层具有NiW合金层、Ru层、或其层叠结构。此外，取向控制层能通过溅射法等在该技术中已知的任何方法形成。另外，从第1种子层的取向性的角度，优选的取向控制层的厚度合计为1～20nm。

第1种子层2包含Ru、和选自由氧化物，碳化物、及氮化物组成的组中的至少一种。另外，与Ru一起被包含的、选自由氧化物、碳化物、及氮化物组成的组中的至少一种也能被称为晶界材料。晶界材料能是例如SiO₂、TiO₂、ZnO等的氧化物、SiC、TiC、WC等的碳化物、SiN、TiN等的氮化物。此外，第1种晶体层2中所含的作为杂质的或非预期的氧化物等，被明确地区分于与Ru一起被包含的、选自由氧化物、碳化物、及氮化物组成的组中的至少一种。选自由氧化物、碳化物、及氮化物组成的组中的至少一种，例如在以Ru的总量为基准的5vol％以上时，能与Ru一起被包含在第1种子层2中。

第1种子层2通常具有使第2种子层3取向晶体取向分散较小的(002)取向的六方纤锌矿结构，并且还是用于将良好的粒状结构引导到磁记录层5的层。优选的，该粒状结构在平行于基板的平面中是各种晶粒被其他材料包围的结构，而在与基板垂直的截面中，每个分离的晶粒具有柱状结构。更具体而言，优选地，在垂直于基板的截面中，不在每个晶粒的上部及下部形成晶界材料。在此情况下，Ru相当于晶粒。第1种子层2能通过溅射法等在该技术中已知的任何方法形成。优选地，第1种子层2含有Ru、和TiO_m(m＝1.5～2.5)或SiO_n(n＝1.5～2.5)。第1种子层2通常含有Ru-TiO₂、或Ru-SiO2。优选地，含有上述Ru-TiO2等的第1种子层2具有粒状结构。在该粒状结构，TiO₂等晶界材料在平行于衬底的平面中处于包围Ru晶粒的偏析状态。另外，Ru-TiO₂表示Ru和TiO₂共存的状态，Ru-SiO₂表示Ru和SiO₂共存的状态。另外，上述第1种子层可以是单层也可以是多层。可以层叠晶界材料不同的层，也可以层叠浓度不同的晶界材料的层。

如图2所示，优选在第1种子层2和在后详述的第2种子层3之间设置非磁性中间层。在此情况下，非磁性中间层可以含有Pt、和选自由氧化物、碳、碳化物、及氮化物组成的组中的至少一种。另外，与Pt一起被包含的、选自由氧化物、碳、碳化物、及氮化物组成的组中的至少一种能称为晶界材料，能够是如SiO₂、TiO₂、ZnO等的氧化物、碳(C)、如SiC、TiC、WC等的碳化物，如SiN、TiN等的氮化物。例如，非磁性中间层含有Pt、和TiO_m(m＝1.5至2.5)或C。此外，作为非磁性中间层中所含的杂质或非预期的氧化物等，被明确地区分于与Pt一起被包含的、选自由氧化物、碳(C)、碳化物、及氮化物组成的组中的至少一种。选址氧化物、碳、碳化物、及氮化物组成的组中的至少一种，例如在以Pt的总量为基准的5vol％以上时，能与Pt一起被包含在非磁性中间层中。

如图2所示，可以在第1种子层2和在后详述的第2种子层3之间设置由Pt-C或Pt-TiO₂形成的非磁性中间层6。上述非磁性中间层6(参照图2)是用于促进在第2种子层3之后形成的层的外延生长的层。在本结构的磁记录介质20中，非磁性中间层6能形成从第1种子层2继承的第2种子层3的粒状结构。能用溅射法等在本技术中已知的任何方法形成非磁性中间层6。此外，含有上述Pt-TiO2等的非磁性中间层6优选具有粒状结构。另外，Pt-C表示Pt和碳(C)共存的状态。上述非磁性中间层可以是单层也可以是多层。可以层叠晶界材料不同的层，也可以层叠浓度不同的晶界材料的层。

或者，在第1种子层2和在后详述的第2种子层3之间设置本质上由Pt组成的非磁性中间层，优选地，上述非磁性中间层具有0.1～3.0nm的膜厚。上述非磁性中间层更优选具有0.5～2.5nm的膜厚，进一步更优选具有0.5～2.0nm的膜厚。最优选具有0.5～1.5nm的膜厚。当非磁性中间层本质上由Pt组成时，非磁性中间层通常不含晶界材料。另外，在本申请中的「A本质上由B制成」的表述是被用来规定，虽然除了B，A还可例如进一步含有C，但进一步含有的C本质上不影响A的特性。进一步含有C的典型实例是非预期地混入的杂质等。只要在上述膜厚的范围内，则能够保持第1种子层的粒状结构不被破坏。

第2种子层3含有ZnO。此外，第2种子层3优选含有70wt％以上的ZnO。ZnO可以是化学计量组成，也可以是非化学计量组成。在本结构例中，第2种子层3中的ZnO通常具有(002)取向的六方纤锌矿晶体结构。在本结构例中的ZnO是化合物组，上述化合物组包含：通过使用例如X射线衍射测定正交方向的θ-2θ而获得的XRD曲线在作为ZnO晶体的代表性峰的2θ＝33.4°～35.4的°范围内具有峰的化合物组。第2种子层3在由hcp结构的(002)面形成的第1种子层2的上面，具有使包含MgO的第3种子层4成为(002)取向的氯化钠型结构的效果。而且，即便在第3种子层4由于第2种子层3的存在而较薄的情况下，也可认为具有降低磁记录层5的晶体取向分散的效果。此外，为了将第1种子层2的晶粒的分离结构引入与第3种子层4，其厚度不可太厚。为达成上述效果，第2种子层3优选具有1nm～20nm的范围内的厚度。

第3种子层4含有MgO。此外，第3种子层4优选含有70wt％以上的MgO。MgO可以是化学计量组成，也可以是非化学计量组成。在本构成例中，第3种子层4中的MgO通常具有(002)取向的氯化钠型晶体结构。在本结构例中的MgO是化合物组，上述化合物组包含通过使用例如X射线衍射测定正交方向的θ-2θ而获得的XRD曲线在作为MgO晶体的代表性峰的2θ＝42.0°～44.0的°范围内具有峰的化合物组。第3种子层4提高了在其上所形成的有序合金制成的磁记录层5的有序度。此外，第3种子层4被认为其将第2种子层3的晶粒的分离结构引到磁记录层5，并促进磁记录层5中的磁晶粒的分离。为达成上述效果，第3种子层4优选在从1nm至20nm的范围内的厚度。

第2种子层3及第3种子层4能使用溅射法等在该技术中已知的任何方法形成。在此，当形成第3种子层4时，优选地，将基板1的温度设定在从300℃至500℃的范围内。通过该加热，能降低含有MgO的第3种子层4的表面粗糙度。另一方面，在含有ZnO的第2种子层3中，在形成时不必加热基板1。不经基板1的加热所形成的第2种子层3能实现与伴随基板1的加热所形成的第3种子层4相同的或比其更小的表面粗糙度。

通过使用具有包括第1种子层2、第2种子层3及第3种子层4的层叠结构的上述种子层，可以使在磁记录层5中的有序合金的晶体取向成为适合于磁记录介质的取向。特别地，可以使L1₀型有序合金的晶体取向适合于垂直磁记录介质的(001)取向。

磁记录层5含有有序合金。上述有序合金包含选自由Fe及Co组成的组中的至少1种第1元素、和选自由Pt、Pd、Au、Ir、及Rh中的至少1种第2元素。优选地，有序合金是选自由FePt、CoPt、FePd及CoPd组成的组的L1₀型有序合金。为了特性调制，有序合金还可包含选自由Ni、Mn、Cu、Ru、Ag、Au、及Cr组成的组中的至少1种元素。期望的特征调制包括合金的有序化所需的降温。

在本发明中所使用的有序合金中，第1元素对于第2元素的比率以原子数为基准时在0.7至1.3的范围内，优选在0.8至1.1的范围内。通过使用该范围内的构成比，能获得具有较大磁各向异性常数Ku的L1₀型有序结构。

或者，磁记录层5也可具有包括磁晶粒和包围磁晶粒的非磁性晶粒边界的粒状结构。磁晶粒可含有上述有序合金。非磁性晶粒边界可含有SiO₂、TiO₂、ZnO等的氧化物、SiN、TiN等的氮化物、碳(C)、硼(B)等材料。

此外，磁记录层5可由多个磁性层组成。多个磁性层中的每一个都可以是非粒状结构，也可具有粒状结构。还可以具有将Ru等的结合层夹在磁性层之间并层压的ECC(Exchange-coupled composite)结构。此外，也可以将作为不含粒状结构的连续层(CAP层)的第2磁性层设置在具有粒状结构的磁性层的上部。

磁记录层5能通过溅射法堆积预定材料而形成。在形成包含有序合金的磁记录层5时，能使用包含形成有序合金的材料的标靶。更详细地，能使用含有规定比例的、构成上述有序合金的元素的标靶。或者，也可使用含有单一元素的标靶，通过调整施加在各个标靶上的电力来控制元素的比例，形成磁记录层5。在形成具有粒状结构的磁记录层5的情况下，能使用按规定比例包含形成磁晶粒的材料和形成非磁性晶界的材料的标靶。或者，能使用包括形成磁晶粒的材料的标靶和形成非磁性晶粒边界的材料的标靶。也可通过调整施加在这些标靶的每一个上的电力来控制磁晶粒和非磁性晶粒边界的构成比，以形成磁记录层5。在此，在由有序合金形成磁晶粒的情况下，也可使用分别含有构成有序合金的元素的多个标靶。

在磁记录层5含有有序合金的情况下，在形成磁记录层5时伴随着基板1的加热。此时的基板1的温度在300℃～600℃的范围内。通过采用在该范围内的基板1的温度，能提高磁记录层5中有序合金的有序度。因为在300℃以上，所以具有能提高L1₀有序合金的有序度的效果。因为在600℃以下，所以具有抑制表面粗糙度的效果。

可选地，也可设置保护层(无图示)。能使用在磁记录介质的领域中常用的材料来形成保护层。具体而言，能使用Pt等的非磁性金属、类金刚石等的碳基材料、或氮化硅等的硅基材料来形成保护层。此外，保护层可以是单层，也可以是多层的层叠结构。例如，层叠结构的保护层可以是例如特性不同的两种碳基材料的层叠结构、金属和碳基材料的层叠结构、或金属氧化物层和碳基材料的层叠结构。保护层能通过溅射法、CVD法、真空蒸镀法等在本技术中已知的任何方法形成。

可选地，也可设置液体润滑剂层(无图示)。能使用在磁记录介质领域中惯用的材料来形成液体润滑剂层。例如，能使用全氟聚醚型润滑剂等。能使用例如浸涂法、旋涂法等的涂敷法来形成液体润滑剂层。

实施例

(实验例1)

实验例1是Ru-TiO₂第1种子层2的实验例。在表1示出制作的8种样本No.1～8的细节。样本No.1～2是在玻璃基板上形成5.9nmRu层的样本。样本No.3～8还在其上形成0.65～2.6nm的Ru-TiO₂层。Ru-TiO₂层中的TiO₂的添加量为以Ru为基准的24vol％。Ru-TiO₂层的厚度有0.65、1.3、2.6nm三种。在这些样本中，只对偶数番号的样本进行加热处理。加热温度为通常形成FePt时的温度450℃，加热时间为60分钟。用扫描电子显微镜(SEM)观察制作的样本的表面形状，并测量其粒径。另外，粒径是由上样本表面上产生的晶界材料包围的晶粒的直径。具体而言，通过图像分析软件(三谷商事有限公司制造，商品名：WinRoof)从通过SEM观察所获的图像中分析圆当量直径，导出平均粒径(D)，标准偏差(σ)粒密度。另外，上述粒密度是每10000nm²的平均晶粒数。

[表1]粒径测定结果

(样本No1～2)

说明具体的样本制作程序。首先，洗净具有光滑表面的化学强化玻璃基板(由HOYA公司制造的N-10玻璃基板)，准备好基板。将洗净后的基板引入直列式溅镀装置。

在形成层时，首先，通过使用作为粘合层的Cr₅₀Ti₅₀标靶的DC磁控溅射法形成厚度为15nm的CrTi层。接着，通过使用Ru₇₀Cr₃₀标靶的DC磁控溅射法形成厚度为5nm的RuCr的第1取向控制层。还通过使用Ru标靶的DC磁控溅射法形成厚度为5.9nm的Ru的第2取向控制层。在上述层形成时都在压力为0.3Pa的Ar气中，基板温度为室温(25℃)。此外，Ru取向控制层形成时的溅射功率为200W。如上上述制作成样本No.1～2。

(样本No.3～8)

说明具体的样本制作程序。和样本No.1～2一样，首先，洗净具有光滑表面的化学强化玻璃基板(由HOYA公司制造的N-10玻璃基板)，准备基板。将洗净后的基板引入直列式溅镀装置。

在形成层时，首先，通过使用作为粘合层的Cr₅₀Ti₅₀标靶的DC磁控溅射法形成厚度为15nm的CrTi层。接着，通过使用Ru₇₀Cr₃₀标靶的DC磁控溅射法形成厚度为5nm的RuCr的第1取向控制层。还通过使用Ru标靶的DC磁控溅射法形成厚度为5.9nm的Ru的第2取向控制层。在上述层形成时都在压力为0.3Pa的Ar气中基板温度为室温(25℃)。此外，Ru取向控制层形成时的溅射功率为200W。

接着，在压力为0.3Pa的Ar气体中，通过使用Ru-24vol％TiO₂标靶的DC磁控溅射法形成厚度为0.65～2.6nm的Ru-TiO₂第1种子层(样本No.3～8)。Ru-TiO₂第1种子层形成时的基板温度为室温(25℃)。Ru-TiO₂第1种子层形成时的溅射功率为50W。如上上述制作成样本No.3～8。

如表1所示，未形成磁记录层、未进行热处理的样本的平均粒径为6.4～6.5nm。形成Ru-TiO₂层的样本在有或无热处理的情况下，未能观察到粒径的较大变化。然而，在未形成Ru-TiO₂层而进行了热处理的样本No.2中，被观察到了Ru颗粒的异常粗大化。结果，不能在该样本中测定粒径。

由上上述，在第2取向控制层的Ru层上所形成的Ru-TiO₂第1种子层具有抑制因加热产生的Ru晶粒的粗大化的效果。另外，可以预料，即使在基板上形成Ru-TiO₂层，也能抑制Ru晶粒的粗大化，得到同样的效果。换言之，可认为由于TiO₂等形成为围绕在微细的Ru晶粒的周围，因此抑制了Ru晶粒的粗大化。由于能维持微细的Ru晶粒，一对一生长的磁性晶粒也能制成为微细晶粒。此外，不仅在Ru-TiO₂层中，在Ru-SiO₂层中也可获得同样的效果。这样，在FePt磁记录层通过Ru-TiO₂层或Ru-SiO₂层的晶粒结构而外延生长时，能接受Ru-TiO₂层的粒状结构，并使磁性晶粒具有漂亮的粒状结构。

根据该实验例，FePt磁记录层在外延生长时变得能接受氧化物的晶粒围绕Ru的结构，并使磁性晶粒采用漂亮的结构。特别地，在使用FePt磁记录层等的有序合金的磁记录层中，通过形成磁记录层时的加热处理抑制取向控制层的Ru晶粒的粗大化。就是说，在形成磁记录层时即使加热，Ru也不会粗大化，并可变得微细化。从种子层或取向控制层到磁记录层，可以实现各层晶粒的一对一生长。

(实验例2)

实验例2是涉及磁记录介质20的实验例，其中磁记录介质20包括Ru-TiO₂第1种子层2、ZnO第2种子层3、及MgO第3种子层4，还包括在Ru-TiO₂第1种子层2和ZnO第2种子层3之间的Pt-C非磁性中间层6a或Pt-TiO₂非磁性中间层6b。实验例2探讨在ZnO层/Pt层/Ru-TiO₂层的层结构中，是否能通过在Pt层中添加晶界材料来抑制Pt层和ZnO层中由加热引起的晶粒的凝集。特别地，通过Ru取向控制层使晶粒一对一生长，以求减少FePt磁性晶粒的粒径及粒径变化的波动。另外，通过与上述实验例1同样的方法，在玻璃基板和第1种子层之间设置粘合层、取向控制层(Ru)。具体而言，首先，通过使用作为粘合层底层的Cr₅₀Ti₅₀标靶的DC磁控溅射法，形成厚度为15nm的CrTi层。接着，通过使用Ru标靶的DC磁控溅射法，形成作为第1取向控制层的、厚度为10nm的Ru的取向控制层。

在表2示出作为非磁性中间层的、使用Pt、Pt-C、或Pt-TiO₂的层的形成条件。直至上述非磁性中间层形成之后，实施450℃×60分钟的后加热。各个样本的构成如表3所示。另外，在表3中，例如，Ru-TiO₂/Ru/粘附层/玻璃基板的样本表示直至Ru-TiO₂形成之后，实施450℃×60分钟的后加热。

[表2]非磁性中间层的形成条件

[表3]

样本结构	后加热
			Ru-TiO2/Ru/CrTi/玻璃基板	450℃×60min	图3
Pt/Ru-TiO2/Ru/CrTi/玻璃基板	450℃×60min	图4
			Pt-C/Ru-TiO2/Ru/CrTi/玻璃基板	450℃×60min	图5
Pt-TiO2/Ru-TiO2/Ru/CrTi/玻璃基板	450℃×60min	图6
			ZnO/Pt-TiO2/Ru-TiO2/Ru/CrTi/玻璃基板	450℃×60min	图7

评价方法采用通过SEM的表面观察。通过SEM观察到的照片在图3至图6示出。通常，为使FePt有序化，需要在高温下形成层。然而，在Pt层的膜厚为8nm且不添加晶界材料的情况下，经确认Pt由于加热而聚集以致不能继承第1种子层的Ru的粒径。对此，经确认能通过添加晶界材料(本实验例中为C或TiO₂)，继承取向控制层及第1种子层的Ru的粒径。另外，在图3～图6上述的样本No.对应于在后述表5中上述的样本No.。

在表4中示出作为上述非磁性中间层的Pt层、Pt-C层、或Pt-TiO₂层之上形成ZnO时的条件。在层形成后，实施450℃×60分钟的后加热。

[表4]层的形成条件

层	标靶	厚度[nm]	基板加热温度[℃]	电力[W]	Ar气压[Pa]
						ZnO	ZnO	2	室温	RF200W	0.3

图7示出了通过SEM观察到的照片。经确认，通过防止Pt层的聚集，能在维持Ru底层的粒径的同时直至形成ZnO层。

根据该实验例可确认,Pt-C非磁性中间层或Pt-TiO₂非磁性中间层通过在磁性层形成时加热来抑制取向控制层及第1种子层的晶粒聚集。经确认，即使进行后加热也能维持取向控制层及第1种子层的粒径。特别地，在使用hcp-Ru(001)粒状第1种子层的、ZnO/Pt层/Ru-TiO₂晶粒的层结构中，如果是在Pt层中添加了晶界材料的、ZnO/Pt粒状/Ru-TiO₂粒状的层结构，则能抑制因在形成磁记录层时的加热而产生的种子层的晶粒凝集，即使实行后加热也能维持种子层的粒径。

(实验例3)

实验例3是用于确认Ru-TiO₂第1种子层的效果的实验例。在实验例中的层结构为Pt-X层/Ru-TiO₂层/Ru取向控制层/粘合层/基板。直至形成Ru-TiO₂第1种子层的实验条件与实验例2中相同。比较并探讨在Ru-TiO₂第1种子层、及作为比较对象的Ta第1种子层上形成的Pt层(Pt、Pt-24vol％C、或Pt-24vol％TiO₂)的晶粒形状。另外，部分探讨了TiO₂添加量的增量(24→30vol％)。另外，在各样本的层形成后，实施450℃×60分钟的后加热。结果在表5示出。另外，表中的SEM粒密度是通过计数进入一边长为100nm的正方形范围内的晶粒的数量而求得。

[表5]结果

图10示出观察比较Ta第1种子层和Ru-TiO₂第1种子层的SEM照片。在图11示出作为图10的参考的Ru-24vol％TiO₂停止基板的SEM照片。另外，在本申请中，「停止」是指在该层之后不再形成其它层。具体而言，表中的“Ru-TiO₂停止sub”表示在玻璃基板上形成了直至Ru-TiO₂层的状态。此外，图10中的「良好」是指粒径约为5～10nm。在样本NO.12～14及16中的Ta层中，与图10相比，粒度模糊，经确认Pt晶粒的分离进行得不充分。因此，在此情况下，可认为无法获得Pt-X层的粒状结构。另一方面，在第1种子层由Ru-TiO₂制成的样本No.10、11及15中，晶粒的分离鲜明，经确认，Pt-X层获得了粒状结构。经确认，通过Pt-C或Pt-TiO₂能获得在Ru-TiO₂上的粒状化。此外，经确认，若仅采用样本No.9的Pt，则结晶生长，未观察到晶粒分离。

图8示出了Ru-TiO₂上Pt层的粒密度。在样本No.11的Pt-24vol％TiO₂中，粒密度减小。较小的晶粒减少，从而变成均匀的粒径分布。即使设为样本No.15的30vol％，结果也没有太大变化。

表5中的样本的XRD结果在图12示出。这是通过使用X射线衍射的、正交方向上的θ-2θ测定获得的XRD曲线。在图12中的2θ为39.76度的单点划线的垂直线是源于Pt非磁性中间层的(111)Pt峰位置，在85.71°的点划线的垂直线是源于Pt非磁性中间层(222)的Pt峰位置。

图9示出图12的X射线衍射(XRD)的Pt(111)峰强度。示出了Ta第1种子层和Ru-TiO₂第1种子层的Pt非磁性中间层的取向性的比较。如样本No.9和12，只有Pt时，峰强度在No.12的Ta上和No.9的Ru-TiO₂上没有变化。另一方面，非磁性中间层在采用Pt-C和Pt-TiO₂时，Ru-TiO₂上更大。这是由于Pt和C(或Pt和TiO₂)在Ru-TiO₂上更容易分离，因此可假定其促进了Pt的结晶。

(实验例4)

实验例4是旨在确认在从Ru-TiO₂第1种子层至FePt-C层中的晶粒的分离结构的实验例。实际层结构为FePt-C层/MgO层/ZnO层/Pt-TiO₂层/Ru-TiO₂层/Ru取向控制层/底层/基板。直至Ru-TiO₂层形成的实验条件与实验例2中相同。另外，从样本No.18至样本No.20是在各样本的层全部形成后实施450℃×60分钟的后加热的样本。此外，通过在400℃加热形成上述MgO和FePt-C。形成在各层停止的样本，并比较直至各层的晶粒结构。表6和图14示出实验例4的SEM观察结果。图13是示出此时的粒密度的图。另外，样本No.17和样本No.18是相同的样本。

[表6]SEM观察结果

经本实验例确认，即使通过在形成第3种子层和磁性层时的加热，在Ru-TiO₂层、MgO层、直至磁性层的粒密度几乎不变，并且受下层的影响形成良好的粒状结构。

(实验例5)

为了提高热辅助磁记录介质的高记录密度化，优选将磁记录层的磁性粒径微细化至6nm以下。形成在磁记录层下的种子层的微粒化对于磁记录层的微细化是有效的。例如，在包括磁记录层/第3种子层(MgO)/第2种子层(ZnO)/非磁性中间层(Pt+晶界材料)/第1种子层(Ru+晶界物质))的结构的磁记录介质中，被包含在非磁性中间层的晶界材料虽然具有抑制粒径粗大化的作用，但有时会劣化作为非磁性中间层的固有职能的、对第2种子层(ZnO种子层)的晶体取向性的改善效果。

实验例5是旨在确认本质上由Pt组成的非磁性中间层的结构的实验例。图15示出了包含本质上由Pt组成的非磁性中间层6c的磁记录介质30。通过溅射在玻璃基板1上形成在下表7和下表8所示的多层薄膜。各个试料为了遵守MgO种子层和磁记录层的成膜工序，在成膜后施加400℃、60分钟的后加热。参考例被制作成具有采用了含有作为非磁性中间层的晶界材料的Pt-24vol％TiO₂所形成的结构，并被进行评价。参考例的成膜工序与实验例5相同。使用了SEM以确认非磁性中间层的粒径。使用了XRD以确认第2种子层(ZnO种子层)的晶体取向。表7及表8示出实验条件。表9、图16、图17示出结果。另外，表9中的变动系数是将标准偏差除以平均值而得到的值。另外，ZnO(002)积分强度是指在XRD曲线中源于ZnO(002)的2θ在33.4～35.4°时的峰强度的积分值。

[表7]非磁性中间层的粒径的确认

[表8]第2种子层(ZnO种子层)的取向的确认

[表9]非磁性中间层的结果

※1因Pt凝集而无法测定粒径。

[评价结果]

当使用非磁性中间层以一对一的关系从第1种子层外延生长到磁记录层时，非磁性中间层的粒径容易被原样反映在磁记录层的磁性粒径上。因此，为了达到6nm以下的磁性粒径，优选地，作为底层的非磁性中间层的粒径在6nm以下。如图16所示，当使用Pt作为非磁性中间层时，相对于Pt-TiO₂的情况，当膜厚达到2nm时，其粒径几乎相同。然而，当膜厚在4nm以上时，Pt聚集，无法再看到粒状结构。非磁性中间层的膜厚达到2nm时，粒径的粗大化受到抑制，粒径能达到6nm。此外，如图17所示，对于将Pt用作非磁性中间层的情况和使用Pt-TiO₂的情况，通过ZnO(002)峰的积分强度对在其正上方形成的第2种子层(ZnO种子层)的晶体取向进行了比较。其结果是，相比不使用非磁性中间层(在图7中膜厚为0nm的积分强度)的情况，无论是使用Pt还是使用Pt-TiO₂的非磁性中间层，当非磁性中间层的膜厚为2nm时，表现出更高的强度。这表明晶体取向得到改善。由上上述，通过使用Pt作为非磁性中间层，并将其膜厚设定为2nm，能同时实现6nm以下的微细粒径和良好的晶体取向。另外，虽然在本实验例中是膜厚为0.5～2nm的结果，但膜厚即便为0.1～3nm，也可得到同等的效果。

可知当由添加了晶界材料的Ru组成的第1种子层、和膜厚为0.1～3nm以下的Pt非磁性中间层组合在一起时，即使不在Pt非磁性中间层进一步添加其它晶界材料也不会变成连续膜，而会变成岛状结构。第1种子层中晶界宽度的保证、非磁性中间层的薄膜厚、及Pt因此没有凝集被认为是其主要原因。如Pt非磁性中间层的膜厚薄，则在第1种子层的每个Ru晶粒的上部的头部，选择性地形成Pt。换言之，Pt不是连续地形成在相邻的Ru之间，而是被分离形成。另一方面，当Pt膜厚变厚时，Ru上部的Pt与相邻的Pt连接，使Pt凝集，从而晶粒分离恶化。如使用本结构，与在非磁性中间层使用Pt+晶界材料的结构一样，相比不使用非磁性中间层的情况，能够进一步提高ZnO种子的晶体取向。能同时得到微细粒径(～6nm)和良好的晶体取向。标号说明

1 基板

2 第1种子层

3 含有ZnO的第2种子层

4 含有MgO的第3种子层

5 磁记录层

6 非磁性中间层

6a Pt-C非磁性中间层

6b Pt-TiO₂非磁性中间层

6c Pt非磁性中间层

10、20、30 磁记录介质

Claims (20)

1.一种磁记录介质，其特征在于，

依次包括基板、第1种子层、含有ZnO的第2种子层、含有MgO的第3种子层、和含有有序合金的磁记录层，且所述第1种子层含有Ru、和选自由氧化物、碳化物及氮化物组成的组中的至少一种。

2.如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，

所述第1种子层含有Ru、和TiO_m(m＝1.5～2.5)或SiO_n(n＝1.5～2.5)。

3.如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，

在所述第1种子层和第2种子层之间还包含非磁性中间层，所述非磁性中间层含有Pt、和选自由氧化物、碳、碳化物及氮化物组成的组中的至少一种。

4.如权利要求3所述的磁记录介质，其特征在于，

所述非磁性中间层含有Pt、以及TiO_m(m＝1.5～2.5)或C。

5.如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，

在所述第1种子层和所述第2种子层之间还包含非磁性中间层，所述非磁性中间层本质上由Pt组成，且所述非磁性中间层具有0.1～3.0nm的膜厚。

6.如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，

在所述基板和所述第1种子层之间还包含由Ru或Ru合金形成的取向控制层。

7.如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，

所述有序合金是含有选自Fe及Co中的至少一种元素、和选自由Pt、Pd、Au、Ir、及Rh组成的组中的至少一种元素的L1₀型有序合金。

8.如权利要求7所述的磁记录介质，其特征在于，

所述有序合金还含有选自由Ni、Mn、Cu、Ru、Ag、Au、及Cr组成的组中的至少一种元素。

9.如权利要求7所述的磁记录介质，其特征在于，

所述有序合金是选自由FePt、CoPt、FePd、及CoPd组成的组的L1₀型序合金。

10.如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，

所述磁记录层具有包含磁晶粒、和包围所述磁晶粒的非磁性晶粒边界的粒状结构，且所述磁晶粒含有所述有序合金。

11.一种制造磁记录介质的方法，所述方法包括：

准备基板的工序；

在所述基板上形成第1种子层的工序，并且所述第1种子层含有Ru、和选自由氧化物、碳化物及氮化物组成的组中的至少一种；

在所述第1种子层上形成含有ZnO的第2种子层的工序；

在所述第2种子层上形成含有MgO的第3种子层的工序；以及

在所述第3种子层上形成含有有序合金的磁记录层的工序，

在形成所述磁记录层时，在300℃～600℃的范围内加热所述基板。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，

所述第1种子层含有Ru、以及TiO_m(m＝1.5～2.5)或SiO_n(n＝1.5～2.5)。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，

还包括在所述第1种子层和所述第2种子层之间形成非磁性中间层的工序，所述非磁性中间层含有Pt、和选自由氧化物、碳、碳化物及氮化物组成的组中的至少一种。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于所述非磁性中间层含有Pt、和TiO_m(m＝1.5～2.5)或C。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，

还包括在所述第1种子层和所述第2种子层之间形成非磁性中间层的工序，所述非磁性中间层本质上由Pt组成，且所述非磁性中间层具有0.1～3.0nm的膜厚。

16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，

还包括在所述基板和所述第1种子层之间形成取向控制层的工序，所述取向控制层由Ru或Ru合金形成。

17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，

所述有序合金是含有选自Fe及Co中的至少一种元素、和选自由Pt、Pd、Au、Ir、及Rh组成的组中的至少一种元素的L1₀型有序合金。

18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，

所述有序合金还含有选自由Ni、Mn、Cu、Ru、Ag、Au及Cr组成的组中的至少一种元素。

19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述有序合金是含有选自由FePt、CoPt、FePd及CoPd组成的组的L1₀型有序合金。

20.如权利要求11所述的方法，其特征在于，

所述磁记录层具有包含磁晶粒、和包围所述磁晶粒的非磁性晶粒边界的粒状结构，且所述磁晶粒含有所述有序合金。