JP2005108268A - 垂直磁気記録媒体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 結晶粒の磁気的分離状態を劣化させることなく、高い媒体S/Nを実現する
【解決手段】 基板と、前記基板上に形成された軟磁性層と、前記軟磁性層上に形成された中間層と、前記中間層上に形成された磁気記録層とを備え、前記中間層は少なくとも２層以上であり、RuあるいはRu合金を含有し、前記磁気記録層はCoCrPt合金と酸素を含む材料からなり、X線回折装置を用いて測定したRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が5度以下とすることにより、結晶粒径を大きくせずに結晶配向性を十分に高めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、垂直磁気記録媒体及びその製造方法に関する。

1998年より磁気ディスク装置の面記録密度は、年率100％増の伸び率で拡大している。ところが、面記録密度が高まるにつれ、磁気的に記録したデータが周囲の熱の影響により消えてしまうという、いわゆる熱減磁問題が顕在化し始めている。このため、従来の面記録方式では１平方センチあたり15.5ギガビットを超える面記録密度を達成することは難しいと考えられている。

一方、垂直記録方式は面内記録方式と異なり、線記録密度を上げるほど隣接ビット間に働く反磁界が減少し、記録磁化が安定に保たれる特性を持つため、高密度記録を実現する技術として有効である。

近年、優れた熱安定性と高い媒体S/Nを示す垂直磁気記録媒体として、CoCrPt合金に酸化物を添加した材料を磁気記録層に用いたいわゆる酸化物グラニュラ媒体を用いることが提案されている。例えば、文献１には、CoCrPt-SiO₂を磁気記録層とした酸化物グラニュラ媒体が開示されている。

高密度記録を実現するためには媒体の高S/N化が必要であり、磁気記録層の結晶粒の微細化、結晶粒の磁気的分離の促進が有効であると考えられている。磁気記録層の結晶粒のサイズや構造を制御するためには磁気記録層と軟磁性層の間に形成する非磁性層、いわゆる中間層の改良が必要である。

文献２にはRu中間層へ第２元素を添加する方法が提案されており、この方法は磁気記録層の結晶粒の微細化と結晶粒の磁気的分離に有効であるが、良好な結晶配向性が得られないために、高S/N化の効果は小さいと考えられる。

また、文献３にはRu中間層を製膜する際のAｒガス圧を変化させる方法が提案されており、結晶粒の磁気的分離を促進することができるが、同時に結晶配向性が劣化するためにやはり高S/N化の効果は小さいと考えられる。このように結晶粒の微細化や磁気的分離を優先するあまり、結晶配向性が犠牲になる場合が多い。

一方、文献４や文献５に記載されているように中間層の下に結晶配向性を高めることに有効なシード層や配向制御層を用いる方法や、文献６や文献７に記載されているように中間層と磁気記録層の格子定数のミスマッチを小さくすることによって、結晶配向性を高める方法が提案されている。

特開2002-334424号公報

特開2002-197630号公報 特開2003-178412号公報 特開2003-123239号公報 特開2003-178413号公報 特開2003-203330号公報 IEEE Trans. Magn., vol. 38, p. 1976 (2002)

これらの方法を用いた場合、中間層から磁気記録層まで連続的に成長して結晶粒径が増大しやすく、また結晶粒界における欠陥や歪の生成が抑えられるために非磁性粒界が形成されにくく結晶粒の磁気的分離が起こりにくくなる。その結果、十分高いS/Nが得られない。

本発明は、結晶粒の磁気的分離状態を劣化させることなく、高い媒体S/Nを実現することを目的とする。また、結晶粒界の分離を促進、結晶粒径を微細化することによって、より高い媒体S/Nを実現する。

上述の目的を達成するために、本発明に係る垂直磁気記録媒体は、基板と、前記基板上に形成された軟磁性層と、前記軟磁性層上に形成された中間層と、前記中間層上に形成された磁気記録層とを備え、前記中間層は少なくとも２層以上であり、RuあるいはRu合金を含有し、前記磁気記録層はCoCrPt合金と酸素を含む材料からなり、X線回折装置を用いて測定したRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が5度以下であることを特徴とする。

また、前記中間層は、下部中間層及び上部中間層を有し、前記上部中間層がSi酸化物、Al酸化物、Ag，Cuのうちから選ばれる少なくとも一種をRuに添加した合金からなり、前記下部中間層がRuあるいはCo，Crから選ばれる少なくとも一種をRuに添加したRu合金からななることを特徴とする。

以上のように構成される垂直磁気記録媒体は、磁気記録層の結晶粒径を大きくせずに結晶配向性が十分に高められており、高S/Nが実現される。

また、本発明に係る垂直磁気記録媒体の製造方法は、基板上に軟磁性層を形成し、前記軟磁性層上に、RuあるいはCo，Crから選ばれる少なくとも一種をRuに添加したRu合金を含有する下部中間層を形成し、前記下部中間層上に、Si酸化物、Al酸化物、Ag，Cuのうちから選ばれる少なくとも一種をRuに添加した合金を含有する上部中間層を前記下部中間層よりも低い製膜レートで形成し、前記上部中間層上に磁気記録層を形成することを特徴とする。

または、基板上に軟磁性層を形成し、前記軟磁性層上に、RuあるいはCo，Crから選ばれる少なくとも一種をRuに添加したRu合金を含有する下部中間層をＡｒガス雰囲気中で形成し、前記下部中間層上に、Si酸化物、Al酸化物、Ag，Cuのうちから選ばれる少なくとも一種をRuに添加した合金を含有する上部中間層を前記下部中間層よりも高ガス圧のＡｒガス雰囲気中で形成し、前記上部中間層上に磁気記録層を形成することを特徴とする。

以上のように構成される垂直磁気記録媒体の製造方法によれば、磁気記録層の結晶粒径を大きくせずに結晶配向性を十分に高めることが可能となり、高S/Nの垂直磁気記録媒体を製造できる。

本発明によれば、結晶粒界の磁気的分離状態を劣化するさせることなく、結晶粒径を大きくせずに結晶配向性を十分に高めることによって高い媒体S/Nを実現することができる。また、結晶配向性を十分に高めた上でさらに結晶粒界の分離を促進、結晶粒径を微細化することによって、より高い媒体S/Nを実現することができる。

以下、本発明を適用した垂直磁気記録媒体について、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。

本発明を適用した垂直磁気記録媒体は、基板上に少なくとも軟磁性層、中間層、磁気記録層、保護層が順次積層され、前記中間層がRuあるいはRu合金からなり、前記磁気記録層がCoCrPt合金と酸素を含む合金からなり、X線回折装置を用いて測定したRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が5度以下であることを特徴とする。さらに好ましくは前記Ru合金がRuを50at.%以上含有していることを特徴とする。

このように、中間層としてRuまたはRuを50at.%以上含有したRu合金を用いた場合、中間層と磁気記録層のCoCrPt合金との格子定数のミスマッチが大きく、中間層の結晶配向性を高めて中間層自体の粒界形成は抑えられたとしても磁気記録層においては格子定数ミスマッチによる格子歪みを緩和する作用が働くため結晶粒界が形成されやすくなる。

その結果、結晶配向性が高くて、かつ結晶粒が小さくて磁気的に分離した磁気記録層が得られ、高い媒体S/Nを得ることができる。ただし、RuまたはRu合金中間層の結晶配向性を十分に高くしなかった場合、具体的にはX線回折装置を用いて測定したRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が5度より大きい場合には、中間層と磁気記録層の格子定数ミスマッチが大きいことが原因で、磁気記録層の結晶配向性が著しく劣化し媒体S/Nも低下してしまう。

すなわち、RuまたはRu合金の結晶配向性を十分高めた上で、中間層と磁気記録層の格子定数ミスマッチを利用することが、媒体S/Nを向上させる有効な手段であることを見出した。

これを実現する媒体構成の一つとして、本発明を適用した垂直磁気記録媒体は、前記下部中間層がRuあるいはRu合金からなり、前記上部中間層がSi酸化物、Al酸化物、Ag，Cuのうちから選ばれる少なくとも一種をRuに添加した合金からなり、前記磁気記録層がCoCrPt合金と酸素を含む合金からなり、X線回折装置を用いて測定したRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が5度以下であることを主な特徴とする。

この媒体では、中間層がRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が5度以下という高い結晶配向性を示すことに加え、磁気記録層の直下に位置する上層中間層に酸化物などを添加することによって、結晶配向性が高く、結晶粒間が十分に分離しており、かつ7nm以下の小さい結晶粒径の磁気記録層を得ることが可能となり、より高い媒体S/Nを得ることができる。

このような垂直磁気記録媒体を製造するには、基板上に軟磁性層を形成し、前記軟磁性層上に、RuあるいはCo，Crから選ばれる少なくとも一種をRuに添加したRu合金を含有する下部中間層を形成し、前記下部中間層上に、Si酸化物、Al酸化物、Ag，Cuのうちから選ばれる少なくとも一種をRuに添加した合金を含有する上部中間層を前記下部中間層よりも低い製膜レートで形成し、前記上部中間層上に磁気記録層を形成する。

または、基板上に軟磁性層を形成し、前記軟磁性層上に、RuあるいはCo，Crから選ばれる少なくとも一種をRuに添加したRu合金を含有する下部中間層をＡｒガス雰囲気中で形成し、前記下部中間層上に、Si酸化物、Al酸化物、Ag，Cuのうちから選ばれる少なくとも一種をRuに添加した合金を含有する上部中間層を前記下部中間層よりも高ガス圧のＡｒガス雰囲気中で形成し、前記上部中間層上に磁気記録層を形成する。

より具体的には、前記中間層が製膜プロセスの異なる下部中間層と上部中間層を順次積層して形成され、前記下部中間層が0.5Pa以上１Pa以下のArガス雰囲気中でのスパッタリング、あるいは毎秒2nm以上の製膜レートでのスパッタリングの少なくとも１種の方法で形成され、前記上部中間層が２Pa以上６Pa以下のArガス雰囲気中でのスパッタリング、あるいは毎秒１nm以下の製膜レートでのスパッタリングの少なくとも１種の方法で形成されることがよい。

または、前記下部中間層が0.5Pa以上１Pa以下のArガス雰囲気中でのスパッタリング、あるいは毎秒２nm以上の製膜レートでのスパッタリングの少なくとも１種の方法で形成され、前記上部中間層としてSi酸化物、Al酸化物、Ag，Cuのうちから選ばれる少なくとも一種をRuに添加した合金を形成することがよい。

さて、本実施例の垂直磁気記録媒体を、ANELVA製高速スパッタ装置(C3010)を用いて作製した。本装置は、10個のプロセスチャンバと1個の基板導入チャンバから構成され、それぞれのチャンバは独立に排気されている。全てのチャンバの排気能力は6×10^-6Pa以下である。

スパッタ用のプロセスチャンバには磁石回転型のマグネトロンスパッタカソードが設置してあり、そのうち1個プロセスチャンバには回転カソードと呼ばれる特殊なカソードが設置してある。回転カソードとは、独立に導入電力を制御できる３つのカソードが基板の前で公転するカソードであり、公転速度の最大速度は毎分100回転である。磁気記録層および中間層は回転カソードが設置してあるプロセスチャンバで形成した。加熱用プロセスチャンバには赤外線ランプヒーターを設置し、ヒーターへの投入電力と時間によって加熱温度を制御した。基板温度は放射型温度計で測定した。

結晶粒の粒径の評価方法は以下の通りである。結晶粒径の測定は透過電子顕微鏡による結晶粒像の観察、およびその画像解析によって行う。まず、磁気記録媒体試料をディスクから約２ｍｍ角切り出して小片とする。この小片を研磨し、部分的に磁気記録層および保護層だけとなった極薄膜を作成作製する。この薄膜化試料を基板面に垂直な方向から透過電子顕微鏡を用いて観察し、明視野の結晶粒像を撮影する。明視野像とは、回折した電子線を電子顕微鏡の対物絞りで遮り、回折していない電子線のみを用いて形成した像である。

グラニュラ媒体の明視野像では、結晶粒の部分は回折強度が強いため暗いコントラストの部分として表れ、粒界の部分は回折強度が弱いため明るいコントラストの部分として明瞭に分離した像とすることができる。この明視野像においてコントラストの暗い結晶粒の境界部分に線を引くことによって結晶粒像を得る。次に、得られた結晶粒像をスキャナでパーソナルコンピュータ内に取り込んでデジタルデータとする。

取りこまれた画像データを解析し、個々の粒子を構成するピクセル数を求め、さらにピクセルと実スケールとの換算から、個々の粒子の面積を求める。粒子径は、先に求めた粒子面積と等しい面積を持つ円の直径として定義する。この測定を３００個以上の粒子について行ない、得られた粒子径の算術平均として平均粒径を定義する。

次に、磁性記録層の粒界幅の測定方法について述べる。各粒子の重心位置を求め、隣接する粒子の重心間に線を引き、その粒界部分にある長さをピクセル数で求める。得られた粒界部分の長さを実スケールに換算して、粒界部分の長さを求め、３００以上の粒界の長さを算術平均することで、平均粒界幅を定義する。

RuまたはRu合金中間層の結晶配向性については、X線回折装置を用いてRu（0002）回折のロッキングカーブを測定し、その半値幅Δθ₅₀によって評価した。

磁気記録層の保磁力Hcは、以下の方法により評価した。測定装置としてはKerr効果型磁力計を用いた。磁界を膜面垂直方向に印加しながらKerr回転角を検出し、Kerrループを測定した。その際、磁界は６４秒間で＋22kOeから−22kOeまで一定の速度で掃印した。同じ組成の記録層を用いた場合、Hcは結晶粒間における交換相互作用の大きさの目安となる。結晶粒間における交換相互作用が大きい場合、Kerrループの傾きが大きく、Hcが小さくなる。一方、結晶粒間における交換相互作用が小さい場合、Kerrループの傾きが小さくなり、Hcが大きな値を示す。

記録再生特性はスピンスタンドによって評価した。評価に用いたヘッドはシールドギャップ長62nm、トラック幅120nmの巨大磁気抵抗効果を利用した再生素子と、トラック幅150nmの単磁極書き込み素子からなる複合磁気ヘッドである。周速10m/s、スキュー角0度、磁気スペーシング約15nmの条件で再生出力とノイズを測定し、媒体S/Nは50ｋFCIの線記録密度における孤立波再生出力と600ｋFCIの線記録密度での媒体ノイズの比によって評価した。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は実施例１の垂直磁気記録媒体の構成例を示す説明するための図で、基板上11にプリコート層12、軟磁性層1３、シード層1４、下部中間層1５、上部中間層1６、磁気記録層1７、保護層1８を順次積層した構造となっている。

基板11としては、厚さ0.635mm、直径65mmの結晶化ガラス基板を使用した。まず、基板表面の化学的な不均一性および熱処理時の温度の不均一性が軟磁性下地層の特性に及ぼす影響を抑える目的で、基板上にNi-37.5at.%Ta-10at.%Zrプリコート層12(Ni-37.5at.%Ta-10at.%Zr以下、NiTa_37.5Zr₁₀と記す)を形成し、その上に軟磁性層13として総膜厚200nmのFe-8at.%Ta-12at.%₈C₁₂を形成した。

ここで、軟磁性層1３はスパイクノイズを低減するために、軟磁性層は0.3nmのTaを中間に挟んだスパイクノイズ低減効果が得られる2多層構造にし、結晶化熱処理は到達温度約380約400℃、投入電力1920W、加熱時間12秒で行った。

その後、基板温度が80度以下になるまで基板の冷却を行った後、シード層1４、下部中間層15、上部中間層16を形成し、その上にCo-17at%Cr-14-at%Pt合金にSi酸化物を17.5 vol. %添加した膜厚14nmの磁気記録層17、膜厚4nmのCN保護層18を形成した。

スパッタガスとしてはArを使用し、プリコート層12、軟磁性層1３およびシード層1４形成時は1.0Pa,磁気記録層1７形成時は４Paの圧力に設定した。

記録層を形成する際には、Arガスに加えて酸素を10％混合したAr酸素混合ガスを用い、酸素を15 mPaの分圧で添加した。保護層18を形成する時は、製膜時のAr圧力0.6 Paに対し窒素を50 mPaの分圧で添加した。

また、実施例１と比較するためのサンプルとして上部中間層16は下部中間層15と同じ条件で製膜した中間層を用いた媒体を比較例１とする。

表１に、実施例１のシード層1４および下部中間層1５、上部中間層1６の製膜条件、材料、膜厚を示す。実施例１、比較例１のサンプルは全て下部中間層1５、上部中間層16としてRuを用いた。なお、実施例１と比較例１のサンプルの透過電子顕微鏡による結晶粒像の観察およびその画像解析によって算出した磁気記録層の平均結晶粒径と平均粒界幅はほぼ同じ（平均粒径：約7.5nm、平均粒界幅：1.1nm）であった。

図２にX線回折装置を用いて測定したRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀と媒体S/Nの関係を示した。図２からわかるように、下部中間層15と上部中間層16を同じ製膜条件で作成作製した比較例１ではいずれも、Δθ₅₀が5度以上の値を示しており実施例１のサンプルに比べて媒体S/Nが著しく低下していることがわかる。

一方、0.5Pa以上１Pa以下のArガス雰囲気中でのスパッタリング、あるいは毎秒1nm2nm以上の製膜レートでのスパッタリングの少なくとも１種の方法で製膜形成した下部中間層15と、２Pa以上6Pa以下のArガス雰囲気中でのスパッタリング、あるいは毎秒１nm以下の製膜レートでのスパッタリングの少なくとも１種の方法で形成した上部中間層16を用いた実施例１のサンプルではX線回折装置を用いて測定したRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が5度以下の高い結晶配向性を有し、比較例１のサンプルに比べて媒体S/Nが非常に高くなっていることがわかる。

すなわち、X線回折装置を用いて測定したRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が5度以下の高い結晶配向性を有する媒体により、前記の半値幅Δθ₅₀が5度より大きい結晶配向性の媒体では得られない高い媒体S/Nが得られる。

実施例２の垂直磁気記録媒体は、上部中間層16の材料以外は実施例１のサンプル1−7と同じ膜構成および製膜条件で作成作製した。実施例２では上部中間層1６としてRuの含有量を変化させたRuCo合金を用いた。

図３にRu含有量に対する媒体S/Nの関係を示す。50at. %以下のRuの含有量において媒体S/Nが著しく低下していることがわかる。これはCo含有量が増加しRu含有量が減少するほど磁気記録層と中間層の格子定数のミスマッチが小さくなるため、隣接結晶粒同士が合体しやすくなることが原因と考えられる。

すなわち、高い媒体S/Nを得るためには、Ru合金中間層においてRu含有量は50at.%以上とし磁気記録層と中間層の格子定数のミスマッチを大きくする必要がある。上部中間層としてRuCr, RuCrCo合金を用いた場合にも同様の結果が得られた。

また、実施例２の媒体について透過電子顕微鏡による結晶粒像の観察およびその画像解析によって算出した磁気記録層の平均結晶粒径を測定し、Ru含有量依存性を調べた結果を図４に示す。50at. %以下のRuの含有量において、磁気記録層の結晶粒径が急激に増加していることがわかる。

したがって図３および図４から、高い媒体S/Nを得るためには、Ru合金中間層においてRu含有量を50at.%以上とし磁気記録層の結晶粒径を7.5nm以下にする必要がある。また、上部中間層としてRuCr, RuCrCo合金を用いた場合にも同様の結果が得られた。

図５に実施例１および２で作成作製した媒体について透過電子顕微鏡による結晶粒像の観察およびその画像解析によって算出した磁気記録層の平均結晶粒界幅を測定し、媒体S/Nとの関係を調べた結果を示す。

いずれのサンプルも結晶粒界幅1nm以下では著しく媒体S/Nが減少していることがわかる。また、平均結晶粒界幅が1nm以上の媒体では、中間層の（0002）回折ピークのΔθ₅₀が小さく中間層の結晶配向性が良いほど高い媒体S/Nを示す傾向が確認できる。

このように磁気記録層の結晶粒界幅が１nm以下で磁気記録層の結晶粒界分離が十分でない場合には、結晶配向性を良くしても高い媒体S/Nを得ることができない。したがって磁気記録層の結晶粒界幅は１nm以上とする必要がある。

実施例３の垂直磁気記録媒体は、上部中間層以外は実施例１のサンプル1−7と同じ膜構成および製膜条件で作成作製した。実施例３では上部中間層としてSi酸化物を添加した膜厚5nmのRu合金を用いた。上部中間層のSi酸化物の添加量を変化させ、磁気記録層の平均結晶粒径が異なるサンプルを作成作製した。

図６に、実施例３のサンプル3−11と3−14についてのX線光電子分光法による組成分析結果を示す。サンプル3−14は上部中間層にSi酸化物を含有していることがわかる。

実施例３と比較するサンプルとして、下部中間層と上部中間層以外の膜構成およびプロセス条件は実施例３と同じである垂直磁気記録媒体を作成作製し、これを比較例3とした。比較例3では、上部中間層は下部中間層と同じ製膜条件で作製した。

実施例３および比較例３の製膜条件をそれぞれ表２、表３に示す。表2、表３には媒体の保磁力Hc、透過電子顕微鏡による結晶粒像の観察およびその画像解析によって算出した磁気記録層の平均結晶粒径と平均結晶粒界幅平均粒径の値も示した。

図７に実施例３および比較例３の媒体について保磁力Hcと磁気記録層の平均結晶粒径との関係、図８に実施例３および比較例３の媒体について磁気記録層の平均結晶粒径と平均結晶粒界幅の関係を示した。

図７からわかるように、比較例3では結晶粒径７nm以下の媒体を作製した場合、保磁力Hcが著しく低下する。

図８をみると、結晶粒径７nm以下では保磁力Hcと対応して結晶粒界幅もに減少していることから、結晶粒の磁気的分離が困難になったことが原因と考えられる。一方、実施例３の上部中間層にSi酸化物を添加した中間層では結晶粒径７nmの媒体では比較例3に見られたHcの急激な低下は見られない。

また、磁気記録層の平均結晶粒界幅も1nm以上を示しており、結晶粒の磁気的分離が十分に行われている。すなわち、上部中間層としてRuにSi酸化物を添加したRu合金を用いることによって、結晶粒径が７nm以下、かつ結晶粒界幅が1nm以上の磁気記録媒体を実現できることがわかる。その結果、高い媒体S/Nが期待できる。なお、Si酸化物のかわりにAl酸化物、Ag、Cuを添加した場合にも同様の結果が得られた。

実施例４の垂直磁気記録媒体は、下部中間層以外は実施例３のサンプル3-14と同様の膜構成および製膜条件で作成作製した。実施例４では下部中間層製膜時のArガス圧は0.9Paとし、毎秒6.5nmと毎秒1.0nmの製膜レートそれぞれについて膜厚を変化させた。

図９には、下部中間層の膜厚と規格化保磁力Hcの関係、図１０には実施例４の媒体について、下部中間層の膜厚とX線回折装置を用いて測定したRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀の関係を示す。

図９の規格化保磁力Hcは下部中間層が20nmの保磁力Hcの値で規格化した保磁力Hcの値である。図９と図１０を比較すると、いずれの製膜レートの場合もRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が5度以上となる膜厚を境に、Hcが減少していることがわかる。これは、Ru（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が5度以上になると、磁気記録層の結晶配向性が急激に劣化することが原因と考えられる。

すなわち、磁気記録層の結晶配向性を劣化させずに結晶粒径を微細化するためには、X線回折装置を用いて測定したRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が5度以下でなくてはならないことがわかる。また、Si酸化物のかわりにAl酸化物、Ag、Cuを添加した場合にも同様の結果が得られた。

実施例５の垂直磁気記録媒体は、上部中間層および下部中間層以外は実施例３と同様の膜構成および製膜条件で作成作製した。実施例５では下部中間層としてArガス圧0.5Pa、製膜レート毎秒6.5nmで形成した膜厚15nmのRuを用い上部中間層のSi酸化物の添加量を変化させた。

実施例５と対比するサンプルとして、上部中間層にSi酸化物を添加しないこと以外は実施例５と同じ膜構成およびプロセス条件である実施例３−１１を用いる。

図１１には上部中間層のSi酸化物の上部中間層に占める割合（vol. %）と媒体S/Nの関係を示す。このとき、記録層に添加されたSi酸化物の記録層にしめる割合は17.5 vol.%である。図１１にみるように、Si酸化物の上部中間層に占める割合が記録層に添加されたSi酸化物の記録層にしめる割合である17.5 vol.%以下の場合において、実施例３−１１より、より高い媒体S/Nを示している。

しかしながら、17.5 vol.%以上のSi酸化物が上部中間層に添加された場合、媒体S/Nの値が急激に減少している。これは記録層に添加されたSi酸化物の記録層にしめる割合より多い割合で上部中間層にSi酸化物が添加された場合、記録層の配向性が劣化するためと考えられる。

つまり、磁気記録層の高い結晶配向性を維持したまま結晶粒径を微細化するためには、（上部中間層の粒界体積が上部中間層全体に占める割合）≦（磁気記録層における粒界体積が磁気記録層全体に占める割合）の関係を満たさなくてはならないことがわかる。また、Si酸化物のかわりにAl酸化物、Ag、Cuを添加した場合にも同様の結果が得られた。

実施例６の垂直磁気記録媒体は、上部中間層の膜厚以外は実施例３のサンプル3−14と同じ膜構成および製膜条件で作成作製した。実施例６では上部中間層の膜厚を変化させた。

図１２には上部中間層の膜厚とHcの関係を示す。図１２にみるように、実施例６では上部中間層の膜厚が増えるに従いHcが徐々に増加するが、膜厚を5nmより厚くした場合、Hcは減少する。これは上部中間層が厚すぎる場合には、記録層の結晶配向性が劣化してしまうためと考えられる。

つまり、磁気記録層の高い結晶配向性を維持したまま結晶粒径を微細化するためには、上部中間層の膜厚は5nm以下とする必要があることがわかる。なお、Si酸化物のかわりにAl酸化物、Ag、Cuを添加した場合にも同様の結果が得られた。

実施例７および比較例７の垂直磁気記録媒体は、下部中間層および上部中間層以外は実施例１と同様の膜構成および製膜条件で作成作製した。それぞれの製膜条件を表４に示す。

サンプル７−１は上部中間層は下部中間層と同じ製膜条件で作製した。上部中間層を下部中間層より高い製膜レートで作製したサンプル７−２、上部中間層を下部中間層より低いArガス圧で製膜したサンプル７−３、上部中間層を下部中間層より高い製膜レートかつ、低いArガス圧で製膜したサンプル７−４はいずれもサンプル７−１に比較してRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が小さくなっており、結晶配向性は改善されているものの、磁気記録層の結晶粒界幅が小さくなっているために、媒体S/Nが低い。

一方、上部中間層を下部中間層より高いArガス圧で製膜したサンプル７−5、上部中間層を下部中間層より低い製膜レートで作製したサンプル７−6、上部中間層を下部中間層より高いArガス圧かつ、低い製膜レートで作製したサンプル７−７は、いずれもサンプル７−１と比較してRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が小さく、かつ磁気記録層の平均結晶粒界幅が1nm以上となっており、高い媒体S/Nを示していることがわかる。

したがって、上部中間層は下部中間層に比べて低い製膜レートでスパッタリング、あるいは上部中間層は下部中間層に比べて高いArガス圧でスパッタリングの少なくとも一種の方法で形成される必要があることがわかる。

本発明の実施例１から６に記載した垂直磁気記録媒体の構造を示す図。 本発明の実施例１および比較例１に記載した垂直磁気記録媒体のX線回折装置を用いて測定したRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀の値と媒体S/Nの関係を示す図。 本発明の実施例２に記載した垂直磁気記録媒体の上部中間層のRu含有量と媒体S/Nの関係を示す図。 本発明の実施例２に記載した垂直磁気記録媒体の上部中間層のRu含有量と透過電子顕微鏡による結晶粒像の観察およびその画像解析によって算出した磁気記録層の平均結晶粒径の関係を示す図。 本発明の実施例１、実施例２、および比較例１に記載した垂直磁気記録媒体の透過電子顕微鏡による結晶粒像の観察およびその画像解析によって算出した磁気記録層の平均結晶粒界幅と媒体S/Nの関係を示す図。 本発明の実施例３に記載した垂直磁気記録媒体のX線光電子分光法による深さ方向の組成分析結果を示す図。 本発明の実施例３、および比較例３に記載した垂直磁気記録媒体の透過電子顕微鏡による結晶粒像の観察およびその画像解析によって算出した磁気記録層の平均結晶粒径と保磁力Hcの関係を示す図。 本発明の実施例３、および比較例３に記載した垂直磁気記録媒体の透過電子顕微鏡による結晶粒像の観察およびその画像解析によって算出した磁気記録層の平均結晶粒径と平均結晶粒界幅の関係を示す図。 本発明の実施例４に記載した垂直磁気記録媒体の下部中間層膜厚と下部中間層膜厚２０nmの保磁力の値で規格化した規格化保磁力Hcの関係を示す図。 本発明の実施例４に記載した垂直磁気記録媒体の下部中間層膜厚とX線回折装置を用いて測定したRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀の値の関係を示す図。 本発明の実施例５および比較例５に記載した垂直磁気記録媒体の上部中間層に添加したSi酸化物の添加量と媒体S/Nの関係を示す図。 本発明の実施例６に記載した垂直磁気記録媒体の上部中間層膜厚と保磁力Hcの関係を示す図。

符号の説明

11・・・基板、12・・・プリコート層、13・・・軟磁性層、14・・・シード層、15・・・下部中間層、16・・・上部中間層、17・・・磁気記録層、18・・・保護層。

Claims (16)

1. 基板と、前記基板上に形成された軟磁性層と、前記軟磁性層上に形成された中間層と、前記中間層上に形成された磁気記録層とを備える垂直磁気記録媒体において、
   前記中間層は少なくとも２層以上であり、RuあるいはRu合金を含有し、
   前記磁気記録層はCoCrPt合金と酸素を含む材料からなり、
   X線回折装置を用いて測定したRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が5度以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記Ru合金がRuを50at.%以上含有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
3. 透過電子顕微鏡による結晶粒像の観察およびその画像解析によって算出した前記磁気記録層の平均結晶粒径が7.5nm以下であることを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録媒体。
4. 透過電子顕微鏡による結晶粒像の観察およびその画像解析によって算出した前記磁気記録層の平均結晶粒界幅が、1nm以上であることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
5. 基板と、前記基板上に形成された軟磁性層と、前記軟磁性層上に形成された中間層と、前記中間層上に形成された磁気記録層とを備える垂直磁気記録媒体において、
   前記磁気記録層がCoCrPt合金と酸素を含む合金からなり、
   前記中間層は、下部中間層及び上部中間層を有し、
   前記上部中間層がSi酸化物、Al酸化物、Ag，Cuのうちから選ばれる少なくとも一種をRuに添加した合金からなり、
   前記下部中間層がRuあるいはCo，Crから選ばれる少なくとも一種をRuに添加したRu合金からななることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
6. X線回折装置を用いて測定したRu（0002）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ₅₀が5度以下であることを特徴とする請求項５記載の垂直磁気記録媒体。
7. 透過電子顕微鏡による結晶粒像の観察およびその画像解析によって算出した前記磁気記録層の平均結晶粒径が7nm以下であることを特徴とする請求項５記載の垂直磁気記録媒体。
8. 透過電子顕微鏡による結晶粒像の観察およびその画像解析によって算出した前記磁気記録層の平均結晶粒界幅が1nm以上であることを特徴とする請求項５記載の垂直磁気記録媒体。
9. 前記上部中間層および磁気記録層が、（前記上部中間層の粒界体積が前記上部中間層全体に占める割合）≦（前記磁気記録層における粒界体積が前記磁気記録層全体に占める割合）の関係を満たすことを特徴とする請求項５記載の垂直磁気記録媒体。
10. 前記上部中間層の膜厚が5nm以下であることを特徴とする請求項５記載の垂直磁気記録媒体。
11. 前記上部中間層の製膜レートは、前記下部中間層の製膜レートよりも低いことを特徴とする請求項５記載の垂直磁気記録媒体。
12. 前記中間層は希Ａｒガス雰囲気中で製膜され、前記上部中間層を形成するときのガス圧は、前記下部中間層を形成するときのガス圧よりも高いことを特徴とする請求項５記載の垂直磁気記録媒体。
13. 基板上に軟磁性層を形成し、
    前記軟磁性層上に、RuあるいはCo，Crから選ばれる少なくとも一種をRuに添加したRu合金を含有する下部中間層を形成し、
    前記下部中間層上に、Si酸化物、Al酸化物、Ag，Cuのうちから選ばれる少なくとも一種をRuに添加した合金を含有する上部中間層を前記下部中間層よりも低い製膜レートで形成し、
    前記上部中間層上に磁気記録層を形成することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
14. 前記上部中間層及び下部中間層をＡｒガス雰囲気中で製膜し、前記上部中間層を前記下部中間層よりも高いガス圧で製膜することを特徴とする請求項１３記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
15. 基板上に軟磁性層を形成し、
    前記軟磁性層上に、RuあるいはCo，Crから選ばれる少なくとも一種をRuに添加したRu合金を含有する下部中間層をＡｒガス雰囲気中で形成し、
    前記下部中間層上に、Si酸化物、Al酸化物、Ag，Cuのうちから選ばれる少なくとも一種をRuに添加した合金を含有する上部中間層を前記下部中間層よりも高ガス圧のＡｒガス雰囲気中で形成し、
    前記上部中間層上に磁気記録層を形成することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
16. 前記上部中間層を前記下部中間層よりも低い製膜レートで形成することを特徴とする請求項１４記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
    
    

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