JP2008084479A - 垂直磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高Ｓ／Ｎ比の実現に適した粒径分布を持ち、互いに孤立して一様に分布する磁性粒子を有する垂直磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】 基板の上に、Ｒｕを主成分とする六方最密充填構造の合金、またはＲｕからなる多結晶の下地層が配置されている。下地層の上に、中間層が配置されている。中間層は、Ｒｕを主成分とする六方最密充填構造の合金、またはＲｕで形成され、面内に分布する複数の結晶粒で構成されている。結晶粒の各々の上面は、上方に向かって凸状の形状を有する。中間層の上に、磁気記録層が配置されている。磁気記録層内では、磁性材料からなる複数の磁性粒子が面内に分布し、相互に隣り合う磁性粒子同士が、両者の間に配置された非磁性材料からなる非磁性領域によって磁気的に分離されている。
【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し、特に磁気記録層の磁性粒子が非磁性領域で相互に隔離された垂直磁気記録媒体及びその製造方法に関する。

磁気記憶装置、例えば、ハードディスクドライブ装置は、他の記憶装置に比べて、記憶容量１ビット当たりの単価が安く、大容量化を図ることが容易である。このため、近年、パーソナルコンピュータ等に大量に使用されている。さらに、デジタル音響画像関連機器での利用が牽引役となって、飛躍的な需要の増大と共に、ビデオ信号の記録のためにさらなるハードディスクドライブ装置の大容量化が望まれている。

大容量化と低価格化とを両立するために、磁気記録媒体の記録密度を高めることが望まれる。記録密度が高まると、ハードディスクドライブ装置に格納される磁気記録媒体の枚数を削減し、それに伴って磁気ヘッド数を削減することが可能になる。これにより、部品数の削減による低価格化を図ることが可能になる。

磁気記録媒体の高記録密度化の手法として、高分解能化と低ノイズ化による信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）の向上が挙げられる。低ノイズ化は、従来、記録層を構成する磁性粒子の微細化と磁性粒子の磁気的な孤立化により促進されてきた。

垂直磁気記録媒体は、基板上に軟磁性材料からなる軟磁性裏打層と、その上に記録層が積層されて構成されている。記録層は通常、ＣｏＣｒ基合金からなり、基板を加熱した状態で、スパッタリング法により形成される。このとき、ＣｏリッチなＣｏＣｒ基合金の多数の磁性粒子が形成されると共に、磁性粒子の粒界に、非磁性であるＣｒが偏析する。このため、磁性粒子間の磁気的な孤立化が図られる。

一方、軟磁性裏打層は、再生の際に磁気ヘッドに流れ込む磁束の磁路の一部を形成する。裏打層を結晶質の軟磁性材料で形成すると、磁区が形成されることによりスパイクノイズが発生する。スパイクノイズの発生を抑制するために、裏打層は、磁区を形成し難い非晶質あるいは微結晶体により構成することが好ましい。裏打層の結晶化を回避するために、記録層を形成する際の加熱温度が制限される。

そこで、高温の加熱処理を行うことなく、記録層の磁性粒子の孤立化を図るために、ＣｏＣｒ基合金からなる磁性粒子を、ＳｉＯ_２等の酸化物、窒化物、及びカーボン等の非磁性の母相により互いに離隔した構造の記録層が検討されている。さらに、磁性粒子のｃ軸が基板面に垂直方向に成長した柱状構造を形成すると共に、磁性粒子をほぼ等間隔に成長させるために、記録層の下地にＲｕからなる下地層を形成することが提案されている（例えば、下記の特許文献１及び２参照）。

単にＲｕからなる下地層を配置すると、記録層の磁性粒子は下地層の結晶粒の表面に結晶成長する。下地層の結晶粒の大きさや配置によっては、記録層の磁性粒子同士が結合して、十分な磁性粒子の孤立化を図ることができない。また、磁性粒子の粒径が大きくなり、その結果、媒体ノイズが増大する場合がある。

一方、隣接する磁性粒子同士を略等距離に形成しようとすると、Ｒｕからなる下地層の下に、シード層を設け、下地層の結晶粒の形成を制御する必要がある。下地層の結晶粒を、好ましい大きさ及び分布にするために、従来、シード層を積層体で構成することが必要とされていた。シード層を積層体で構成すると、シード層が厚膜化してしまう。シード層が厚くなると、軟磁性裏打層と記録層との距離が離れてしまうため、記録の際に必要なヘッド磁界を増加させなければならない。またヘッド磁界の分布が拡大し、隣接トラックの情報を消去してしまうサイドイレーズ等の書き滲みの問題も生じる。

下記の特許文献３及び４に、下地層を、下部中間層と上部中間層との２層構造とした構造が開示されている。下部中間層は、Ｒｕ、ＲｕＣｏ合金、またはＲｕＣｒ合金で形成され、上部中間層は、Ｓｉ酸化物、Ａｌ酸化物、ＲｕＡｇ合金、またはＲｕＣｕ合金で形成される。この構造を採用することにより、磁性粒子の結晶配向性を高め、かる磁性粒子同士を十分に分離させることができる。これにより、高いＳ／Ｎ比を得ることができる。

特開２００３−２１７１０７号公報 特開２００３−３４６３３４号公報 特開２００５−０９３０４０号公報 特開２００５−１０８２６８号公報

本発明の目的は、高Ｓ／Ｎ比の実現に適した粒径分布を持ち、互いに孤立して一様に分布する磁性粒子を有する垂直磁気記録媒体及びその製造方法を提供することである。

本発明の一観点によると、
基板の上に配置され、Ｒｕを主成分とする六方最密充填構造の合金、またはＲｕからなる多結晶の下地層と、
前記下地層の上に配置され、Ｒｕを主成分とする六方最密充填構造の合金、またはＲｕで形成され、面内に分布する複数の結晶粒で構成され、該結晶粒の各々の上面が上方に向かって凸状の形状を有する中間層と、
前記中間層の上に配置され、磁性材料からなる複数の磁性粒子が面内に分布し、相互に隣り合う磁性粒子同士が、両者の間に配置された非磁性材料からなる非磁性領域によって磁気的に分離されている磁気記録層と
を有する垂直磁気記録媒体が提供される。

本発明の他の観点によると、
基板の上に、Ｒｕを主成分とする六方最密充填構造の合金、またはＲｕからなる多結晶の下地層を形成する工程と、
前記下地層の上に、Ｒｕを主成分とする六方最密充填構造の合金、またはＲｕで形成され、面内に分布する複数の結晶粒で構成され、該結晶粒の各々の上面が上方に向かって凸状の形状を有する中間層を形成する工程と、
前記中間層の上に、磁性材料からなる複数の磁性粒子が面内に分布し、相互に隣り合う磁性粒子同士が、両者の間に配置された非磁性材料からなる非磁性領域によって磁気的に分離されている磁気記録層を形成する工程と
を有する垂直磁気記録媒体の製造方法が提供される。

図１に、実施例による磁気記録媒体の断面図を示す。実施例による磁気記録媒体は、基板１の上に、軟磁性裏打層２、シード層３、下地層４、中間層５、磁気記録層６、保護層７、及び潤滑層８がこの順番に積層された構造を有する。

基板１として、例えば、プラスチック基板、結晶化ガラス基板、強化ガラス基板、シリコン基板、及びアルミニウム合金基板等を用いることができる。磁気記録媒体がテープ状である場合には、基板１として、ポリエステル、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド等のフィルムを用いることができる。本実施例では、製造段階で基板加熱を行わないため、樹脂製の基板を用いることができる。

軟磁性裏打層２は、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉからなる群より選択された少なくとも１つの元素と、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃ、及びＢからなる群より選択された少なくとも１つの元素とを含む非晶質または微結晶の合金で形成され、その厚さは３０ｎｍ〜２μｍの範囲内である。

軟磁性裏打層２は、記録ヘッドから発生するほぼすべての磁束を吸収するためのものであり、飽和記録するために、軟磁性裏打層２の飽和磁束密度Ｂｓと膜厚との積を大きくすることが好ましい。このために、飽和磁束密度Ｂｓが１．０Ｔ以上の軟磁性材料を用いることが好ましい。このような軟磁性材料の例として、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＣｒＮｂ、ＮｉＦｅＮｂ、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＣｒＢ、ＦｅＣｏＮｉＢ、ＦｅＣｏＮｉＣｒＢ等が挙げられる。さらに、高転送レートでの書き込み特性の観点から、高周波における透磁率が高い材料を用いることが好ましい。

また、軟磁性裏打層２は、これらの合金から選択された２種類以上の合金からなる層を含む積層構造としてもよい。

軟磁性裏打層２は、例えば、めっき、スパッタリング、蒸着、化学気相成長（ＣＶＤ）等により形成することができる。

シード層３は、非晶質のＴａ、Ｔｉ、Ｃ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｐｔ、またはこれらの金属の合金、結晶性のＴｉ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、ＮｉＣｒ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒ、またはＮｉＦｅＳｉで形成され、その厚さは１．０ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内である。シード層３は、この上に形成される下地層４の結晶粒のｃ軸を基板面に垂直な方向に配向させると共に、面内方向に関して結晶粒を一様に分布させる機能を持つ。

下地層４の結晶配向性の観点から、シード層３を、Ｔａ、または面心立方（ｆｃｃ）構造の結晶性膜とすることが好ましい。また、サイドイレーズ等を防止するために、軟磁性裏打層２と磁気記録層６とを近づけることが好ましい。このために、シード層３の厚さを１ｎｍ〜５ｎｍの範囲内とすることが好ましい。

下地層４は、Ｒｕ、またはＲｕを主成分とするＲｕ−Ｘ合金（Ｘは、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＭｎからなる群より選択された少なくとも１つの元素）で形成され、その厚さは２ｎｍ〜３０ｎｍである。Ｒｕ及びＲｕ−Ｘ合金の結晶構造は六方最密（ｈｃｐ）構造である。下地層４は、柱状の多数の結晶粒４ａにより構成される。結晶粒４ａの平均粒径は、２ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内にすることが好ましく、５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内にすることがより好ましい。

下地層４を２ｎｍより薄くすると、下地層４の結晶性が劣化する。逆に３０ｎｍよりも厚くすると、磁気記録ヘッドと軟磁性裏打層２との間の距離が離れすぎて、記録磁界の低減、書き滲み等の問題が発生する。さらに、磁気記録層６の結晶粒を孤立化させるという観点から、下地層４の厚さを３ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内とすることが好ましい。

下地層４をＲｕ−Ｘ合金のようなｈｃｐ構造の材料で形成することにより、磁気記録層６のｈｃｐ構造を有する磁性粒子の磁化容易軸を基板面に対して垂直方向に配向させることができる。

中間層５は、下地層４の表面上に隈なく分布する複数の結晶粒５ａにより構成される。各結晶粒５ａの上面は、上方に向かって凸状の形状を有する。各結晶粒５ａの高さ（中間層５の厚さ）は、例えば５ｎｍである。中間層５は、下地層４と同様に、Ｒｕ、またはＲｕを主成分とするＲｕ−Ｘ合金（Ｘは、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＭｎからなる群より選択された少なくとも１つの元素）で形成され、その厚さ（結晶粒５ａの高さ）は２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内である。また、中間層５はカーボンを含み、その濃度は、下地層４のカーボン濃度よりも高い。

中間層５を２ｎｍよりも薄くすると、各結晶粒５ａの結晶性が劣化する。逆に、１０ｎｍよりも厚くすると、磁気記録ヘッドと軟磁性裏打層２との間の距離が離れすぎて、記録磁界の低減、書き滲み等の問題が発生する。さらに、磁気記録層６の結晶粒を孤立化させるという観点から、中間層５の厚さを３ｎｍ〜７ｎｍの範囲内とすることが好ましい。

磁気記録層６は、磁性粒子６ａと、非磁性領域６ｂとで構成され、その厚さは６ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内である。磁性粒子６ａは、中間層５の結晶粒５ａの上面の頂点を含む領域上に配置されて基板面内に離散的に分布し、その各々は柱状構造を有する。非磁性領域６ｂは、中間層５の結晶粒界に沿って配置されて、磁性粒子６ａを取り囲み、隣り合う磁性粒子６ａ同士を物理的に離隔させる。このように、磁気記録層６は、いわゆる「グラニュラ構造」を有する。

磁性粒子６ａは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金、またはＣｏ系合金で形成してもよい。Ｃｏ系合金として、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍ（Ｍは、Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ、またはこれらの金属の合金）が挙げられる。

磁性粒子６ａの磁化容易軸は、膜厚方向と平行である。磁性粒子６ａを形成する強磁性材料がｈｃｐ構造を有する場合には、膜厚方向、すなわち結晶成長方向が［００１］方向となることが好ましい。

磁性粒子６ａがＣｏＣｒＰｔ合金で形成される場合には、Ｃｏ含有量を５０原子％〜８０原子％の範囲内とし、Ｃｒ含有量を５原子％〜２０原子％の範囲内とし、Ｐｔ含有量を１５原子％〜３０原子％の範囲内とすることが好ましい。Ｐｔ含有量を、従来一般的であった含有量よりも多くすることにより、垂直異方性磁界を増加させ、保磁力を高めることができる。

非磁性領域６ｂは、磁性粒子６ａを形成する強磁性材料と固溶しない、あるいは化合物を形成しない非磁性材料で形成される。例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、Ｔｉ、Ｃｒ及びＭｇからなる群より選択された少なくとも１つの元素と、Ｏ、Ｎ、及びＣからなる群より選択された少なくとも１つの元素との化合物で形成される。このような材料として、例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＭｇＯ等の酸化物、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＴｉＮ、Ｍｇ_３Ｎ_２等の窒化物、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、ＴｉＣ等の炭化物が挙げられる。

複数の磁性粒子６ａが、非磁性領域６ｂによって物理的に相互に離隔されるので、磁性粒子６ａ間の磁気的相互作用が低減される。その結果、媒体ノイズを低減させることができる。

非磁性領域６ｂの体積密度は、磁気記録層６の体積を基準として、２体積％〜４０体積%の範囲内とすることが好ましい。非磁性領域６ｂの体積密度が２体積％よりも低くなると、磁性粒子６ａ間を十分離隔することができなくなり、磁性粒子６ａの磁気的な孤立化が不十分になる。非磁性領域６ｂの体積密度が４０体積％を超えると、磁気記録層６の飽和磁化が著しく低下し、再生時の出力が低下する。なお、磁性粒子６ａの孤立化、及び垂直配向性の分散の観点から、非磁性領域６ｂの体積密度を８体積％〜３０体積％の範囲内とすることが好ましい。

保護層７は、例えば、アモルファスカーボン、水素化カーボン、窒化カーボン、または酸化アルミニウム等で形成され、その厚さは０．５ｎｍ〜１５ｎｍの範囲内である。

潤滑層８は、例えば、パーフルオロポリエーテルを主鎖とする潤滑剤で形成され、その厚さは０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲内である。潤滑剤として、例えば、Monte Fluos社から提供されているＺＤｏｌ、Ｚ２５、アウジモント社から提供されているＺテトラオール、ＡＭ３００１等を使用することができる。なお、保護層７の材料によっては、潤滑層８を省略できる場合もある。

次に、実施例による磁気記録媒体の製造方法について説明する。まず、基板１の表面を洗浄し、乾燥させた後、軟磁性裏打層２を、無電解めっき、電気めっき、スパッタリング、真空蒸着等により形成する。ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、軟磁性裏打層２の上にシード層３を形成する。スパッタリングガス導入前に、スパッタリングチャンバ内を、１×１０^−７Ｐａ程度の超高真空状態になるまで真空排気しておく。スパッタリングガスとしてＡｒを用い、スパッタリング時の圧力を０．４Ｐａとする。例えば、２〜４秒程度で所望の膜厚のシード層３が堆積するように、ＤＣパワーを調節する。

シード層３の成膜時に基板加熱は行わない。これにより、軟磁性裏打層２の結晶化または微結晶の肥大化を抑制することができる。なお、軟磁性裏打層２の結晶化または微結晶の肥大化が生じない程度、例えば２５０℃以下の温度まで基板加熱を行ってもよい。逆に、基板を冷却してもよい。例えば、−１００℃またはこれよりも低い温度まで冷却してもよい。

上述の基板加熱または基板冷却条件は、下地層４、中間層５、及び磁気記録層６の成膜時にも適用される。

シード層３の上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、下地層４を形成する。スパッタリングガスとしてＡｒを用い、スパッタリング時の圧力を２．６６Ｐａ〜２６．６Ｐａの範囲内とする。堆積速度が２ｎｍ／ｓよりも速く、かつ８ｎｍ／ｓ以下になるように、ＤＣパワーを制御する。この条件で、高い結晶配向性と均一な粒径を有する下地層４が得られる。

下地層４の上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、中間層５を形成する。スパッタリングガスとしてＡｒを用い、スパッタリング時の圧力を２．６６Ｐａ〜２６．６Ｐａの範囲内とする。堆積速度が０．１ｎｍ／ｓよりも速く、かつ２ｎｍ／ｓ以下になるように、ＤＣパワーを制御する。すなわち、下地層４の堆積時に比べて、ＤＣパワーを低下させることにより、成膜速度を遅くする。例えば、ＤＣパワーを１００Ｗとする。

成膜速度を遅くすると、各結晶粒５ａの上面は、上方に向かって凸状になる。すなわち、各結晶粒５ａの平断面の寸法は、下地層４の上面から離れるに従って小さくなる。下地層４の上面においては、図２Ａに示すように、結晶粒５ａが面内に隈なく配置されているが、下地層４の上面よりも高い位置における切断面においては、図２Ｂに示すように、結晶粒５ａが相互に離れて分布する。中間層５の厚さ方向の中央における切断面で、相互に隣り合う結晶粒５ａの間隔が１ｎｍ〜２ｎｍの範囲内になるように、中間層５を形成することが好ましい。図２Ｂの切断面よりも高い位置における切断面では、図２Ｃに示すように、結晶粒５ａの寸法が、より小さくなる。

下地層４の成膜速度は、その表面がほぼ平坦になる条件とし、中間層５の成膜時には、上述の構造の中間層５が形成されるように、成膜速度を遅くすればよいこのように、成膜速度、具体的にはＤＣパワーを調整することにより、所望の形状の結晶粒からなる多結晶膜を形成することができる。

中間層５の形成時の圧力を２．６６Ｐａよりも低くすると、結晶粒５ａの間に空隙部が形成されず、中間層５が連続体になってしまう。また、圧力を２６．６Ｐａよりも高くすると、結晶粒５ａ内にＡｒ原子が取り込まれ、結晶性が低下してしまう。

中間層５を形成した後、その表面をカーボンを含むガス、例えば二酸化炭素（ＣＯ_２）に晒す。例えば、二酸化炭素の圧力を０．２Ｐａとし、ＣＯ_２に晒す時間（暴露時間）を６秒とする。これにより、中間層５の表面にカーボンが吸着される。

その後、中間層５の上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、磁気記録層６を形成する。ターゲットとして、磁性粒子６ａの磁性材料と、非磁性領域６ｂの非磁性材料とが複合化されたものを用いる。スパッタリングガスとして、Ａｒ等の不活性ガスを用いる。また、非磁性領域６ｂが酸化物である場合には、Ａｒガスに酸素ガスを混合してもよい。非磁性領域６ｂが窒化物である場合には、Ａｒガスに窒素ガスを混合してもよい。スパッタリング時の圧力は、２Ｐａ〜８Ｐａの範囲内とすることが好ましく、３Ｐａ〜６Ｐａの範囲内とすることがより好ましい。なお、磁性材料のターゲットと、非磁性材料のターゲットとを別々に準備し、この２枚のターゲットをスパッタリングすることにより、磁気記録層６を成膜してもよい。

シード層３の形成から、磁気記録層６の形成までは、各層の表面の清浄性を維持するために、基板を大気に晒すことなく、基板を真空、または成膜時の雰囲気内に配置しておくことが好ましい。

磁気記録層６の上に、スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）、フィルタを用いた陰極アーク堆積（ＦＣＡ：Filtered Cathodic Arc deposition）等により、保護層７を形成する。保護層７の上に、引き上げ法、スピンコート法、液面低下法等により、潤滑層８を塗布する。

次に、上記実施例による磁気記録媒体の構造及び製造条件の一具体例について説明する。軟磁性裏打層２を、厚さ５０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ膜とする。シード層３、厚さ３ｎｍのＮｉＦｅＣｒ膜とする。下地層４を、厚さ２０ｎｍのＲｕ膜とする。中間層５を、厚さ５ｎｍのＲｕ膜とする。磁気記録層６を形成するためのスッパタリングターゲットの組成をＣｏ_６７Ｃｒ_１３Ｐｔ_２１とＳｉＯ_２との混合物とし、ＳｉＯ_２の濃度を９ｍｏｌ％とする。磁気記録層６の厚さは１６ｎｍとする。保護層７を、厚さ３ｎｍのカーボン膜とする。

ＣｏＺｒＮｂ膜、ＮｉＦｅＣｒ膜、及びカーボン膜成膜時のＡｒガス圧を０．３９９Ｐａ（３ｍＴｏｒｒ）とする。下地層４の成膜時のＡｒガス圧を２Ｐａとし、成膜速度を５ｎｍ／ｓとする。中間層５の成膜時のＡｒガス圧を８Ｐａとし、成膜速度を１ｎｍ／ｓとする。磁気記録層６の成膜時のＡｒガス圧を３Ｐａとする。なお、各層の成膜時に、基板加熱は行わない。

上記実施例では、磁気記録層６の下地に中間層５が配置されている。中間層５の表面は、結晶粒５ａの寸法及び形状に応じた凹凸を有する。磁気記録層６の磁性粒子６ａは、中間層５の表面の凸状部分に優先的に成長する。このため、中間層５の結晶粒５ａの寸法を制御することにより、磁気記録層６の磁性粒子６ａの分布密度を制御することができる。結晶粒５ａの寸法を揃えることにより、磁性粒子６ａをほぼ均一に分布させることができる。

図３Ａ及び図３Ｂを参照して、下地層４及び中間層５を配置したことの効果について定量的に説明する。

図３Ａは、中間層５を形成するときのＤＣパワーと、磁気記録層６の保磁力との関係を示す。横軸は、ＤＣパワーを単位「Ｗ」で表し、縦軸は保磁力を単位「Ｏｅ」で表す。下地層４及び中間層５は、ともにＲｕで形成した。また、スパッタリング時の圧力は８Ｐａとし、下地層４及び中間層５の各々の成膜時間を４秒とした。下地層４を成膜するときのＤＣパワーと中間層５を成膜するときのＤＣパワーとの合計が１１００Ｗになるように、ＤＣパワーを制御した。例えば、図３Ａにおいて、中間層成膜時のＤＣパワーを２００Ｗにして作製した試料の下地層は、ＤＣパワー９００Ｗで成膜されている。このため、下地層４と中間層５との合計の厚さが、試料によらず一定になる。図３Ａに示した例では、各試料の下地層４と中間層５との膜厚の合計が２５ｎｍになる。図３Ａの横軸に、中間層５及び下地層４の成膜時のＤＣパワーに対応する成膜レートを記している。下地層４と中間層５以外の構成は、上記具体例と同じ構成である。

中間層５の成膜速度が０．５ｎｍ／ｓ〜１ｎｍ／ｓの範囲内で、相対的に高い保磁力が得られていることがわかる。

図３Ｂは、中間層５の厚さと、トータルＳ／Ｎ比との関係を示す。横軸は、中間層５の厚さを単位「ｎｍ」で表し、縦軸はトータルＳ／Ｎ比を単位「ｄＢ」で表す。下地層４及び中間層５は、ともにＲｕで形成した。また、スパッタリング時の圧力、ＤＣパワー、成膜時間等の条件は、図３Ａに示した試料作製時の条件と同一である。このため、下地層４と中間層５との合計の厚さは２５ｎｍになる。

中間層５の成膜速度が１ｎｍ／ｓ〜１．５ｎｍ／ｓの範囲内で、トータルＳ／Ｎ比が相対的に高くなっていることがわかる。

図３Ａ及び図３Ｂの評価結果から、保磁力及びＳ／Ｎ比の両方を高くするために、中間層５の成膜速度を１ｎｍ／ｓ近傍に設定することが好ましいことがわかる。また、図３Ａ及び図３Ｂから、中間層５の成膜速度を０．５ｎｍ／ｓ〜２ｎｍ／ｓの範囲内としても、十分高い保磁力とＳ／Ｎ比が得られることがわかる。

図３Ａ及び図３Ｂの評価実験では、下地層４及び中間層５の各々の成膜時間を４秒に固定したが、中間層５の成膜速度を遅くし、かつ成膜時間を４秒よりも長くすると、成膜時間が４秒のときと同等の膜厚の中間層５が形成される。従って、中間層５の成膜速度を０．５ｎｍ／ｓ以下にしても、成膜時間を長くすれば、十分な保磁力及びＳ／Ｎ比を確保することができるであろう。

次に、図４Ａ〜図５を参照して、中間層５の表面を、カーボンを含むガスに晒すことの効果について説明する。上記具体例と同一の構成の評価用試料を、ＣＯ_２暴露量のみを異ならせて複数個作製し、その保磁力とＭＨループの傾きαとを測定した。

図４Ａは、ＣＯ_２ガスへの暴露量と保磁力との関係を示し、図４Ｂは、ＣＯ_２ガスへの暴露量とＭＨループの傾きαとの関係を示す。図４Ａ及び図４Ｂの横軸は、ＣＯ_２ガスへの暴露量を任意単位で表す。図４Ａの縦軸は保磁力を単位「Ｏｅ」で表し、図４Ｂの縦軸はＭＨループの傾きαを表す。ここで、ＣＯ_２ガスへの暴露量は、ＣＯ_２ガスの圧力と暴露時間との積で定義される。傾きαは、磁気記録層６内の磁性粒子６ａの孤立化の目安となる物理量であり、孤立化の程度が高くなるに従って、αが小さくなる。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ＣＯ_２暴露量を大きくするに従って、保磁力が高くなり、かつ磁性粒子６ａの孤立化の程度が高くなる。

発明者らの評価実験によると、ＣＯ_２ガス圧を０．０１Ｐａ〜２Ｐａの範囲内とし、暴露時間を１秒程度にすれば、十分有意な効果が得られることがわかった。また、ＣＯ_２ガス以外のカーボンを含むガスに晒してもよい。例えば、ＣＯガスやＣＨ_４ガスに晒してもよい。さらに、これらのガスに、Ｏ_２ガスやＮ_２ガスを混合してもよい。

図５に、従来の垂直磁気記録媒体の、深さ方向に関する種々の元素濃度分布を示す。測定は、ＳＩＭＳにより行った。横軸は、深さを単位「ｎｍ」で表し、縦軸は、濃度を単位「原子／ｃｃ」で表す。ＣｏＺｒＮｂからなる軟磁性裏打層の上に、Ｔａ層、ＮｉＦｅ層、Ｒｕ層、及びＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２磁気記録層が形成されている。Ｒｕ層内の浅い領域（深さ１２〜１３ｎｍの領域）に、カーボン濃度の小さなピークが現れている。

Ｒｕ層の浅い領域においてカーボン濃度が高くなっている構造が、磁気記録層の磁性粒子の分離構造に何らかの影響を与えていると推測される。実施例において中間層５の表面を、カーボンを含むガスに晒すことにより、Ｒｕ層の浅い領域のカーボン濃度を積極的に高めることができる。例えば、中間層５のカーボン濃度を、下地層４のカーボン濃度よりも高くすることができる。これにより、磁気記録層６において、より良好な磁性粒子の分離構造を得ることができると考えられる。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

上記実施例から、以下の付記に示される発明が導出される。

（付記１）
基板の上に配置され、Ｒｕを主成分とする六方最密充填構造の合金、またはＲｕからなる多結晶の下地層と、
前記下地層の上に配置され、Ｒｕを主成分とする六方最密充填構造の合金、またはＲｕで形成され、面内に分布する複数の結晶粒で構成され、該結晶粒の各々の上面が上方に向かって凸状の形状を有する中間層と、
前記中間層の上に配置され、磁性材料からなる複数の磁性粒子が面内に分布し、相互に隣り合う磁性粒子同士が、両者の間に配置された非磁性材料からなる非磁性領域によって磁気的に分離されている磁気記録層と
を有する垂直磁気記録媒体。

（付記２）
前記中間層がカーボンを含み、中間層のカーボン濃度は、前記下地層のカーボン濃度よりも高い付記１に記載の垂直磁気記録媒体。

（付記３）
前記磁気記録層の磁性粒子が、前記中間層の結晶粒の凸状の上面の頂点を含む領域上に配置され、前記非磁性領域が、前記中間層の結晶粒界に沿って配置されている付記１または２に記載の垂直磁気記録媒体。

（付記４）
さらに、前記基板の上に配置され、軟磁性材料で形成された裏打層と、
前記裏打層の上に配置され、非晶質のＴａ、Ｔｉ、Ｃ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｐｔ、及びこれらの合金、及び結晶性のＴｉ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、ＮｉＣｒ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＦｅＳｉからなる群より選択された少なくとも１つの材料で形成され、厚さが１ｎｍ〜５ｎｍの範囲内であるシード層と
を有し、
前記下地層が前記シード層の上に配置されている付記１乃至３のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。

（付記５）
基板の上に、Ｒｕを主成分とする六方最密充填構造の合金、またはＲｕからなる多結晶の下地層を形成する工程と、
前記下地層の上に、Ｒｕを主成分とする六方最密充填構造の合金、またはＲｕで形成され、面内に分布する複数の結晶粒で構成され、該結晶粒の各々の上面が上方に向かって凸状の形状を有する中間層を形成する工程と、
前記中間層の上に、磁性材料からなる複数の磁性粒子が面内に分布し、相互に隣り合う磁性粒子同士が、両者の間に配置された非磁性材料からなる非磁性領域によって磁気的に分離されている磁気記録層を形成する工程と
を有する垂直磁気記録媒体の製造方法。

（付記６）
前記中間層の堆積速度が、前記下地層の堆積速度よりも遅い付記５に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。

（付記７）
前記中間層の堆積速度が、０．１ｎｍ／ｓよりも速くかつ２ｎｍ／ｓ以下であり、前記下地層の堆積速度が、２ｎｍ／ｓよりも速くかつ８ｎｍ／ｓ以下である付記６に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。

（付記８）
前記中間層を形成した後、前記磁気記録層を形成する前に、該中間層の表面を、カーボンを含む雰囲気に晒す工程を含む付記５乃至７のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。

実施例による磁気記録媒体の断面図である。 （２Ａ）、（２Ｂ）及び（２Ｃ）は、それぞれ実施例による磁気記録媒体の中間層の、底面、中央部分、及び上面近傍における平断面図である。 （３Ａ）は、中間層成膜時のＤＣパワーと保磁力との関係を示すグラフであり、（３Ｂ）は、中間層の厚さとトータルＳ／Ｎ比との関係を示すグラフである。 （４Ａ）は、中間層表面のＣＯ_２暴露量と保磁力との関係を示すグラフであり、（４Ｂ）は、中間層表面のＣＯ_２暴露量とＭＨループの傾きαとの関係を示すグラフである。 従来の磁気記録媒体の深さ方向に関する種々の元素濃度分布を示すグラフである。

符号の説明

１ 基板
２ 軟磁性裏打層
３ シード層
４ 下地層
４ａ 結晶粒
５ 中間層
５ａ 結晶粒
６ 磁気記録層
６ａ 磁性粒子
６ｂ 非磁性領域
７ 保護層
８ 潤滑層

Claims (5)

1. 基板の上に配置され、Ｒｕを主成分とする六方最密充填構造の合金、またはＲｕからなる多結晶の下地層と、
   前記下地層の上に配置され、Ｒｕを主成分とする六方最密充填構造の合金、またはＲｕで形成され、面内に分布する複数の結晶粒で構成され、該結晶粒の各々の上面が上方に向かって凸状の形状を有する中間層と、
   前記中間層の上に配置され、磁性材料からなる複数の磁性粒子が面内に分布し、相互に隣り合う磁性粒子同士が、両者の間に配置された非磁性材料からなる非磁性領域によって磁気的に分離されている磁気記録層と
   を有する垂直磁気記録媒体。
2. 前記磁気記録層の磁性粒子が、前記中間層の結晶粒の凸状の上面の頂点を含む領域上に配置され、前記非磁性領域が、前記中間層の結晶粒界に沿って配置されている請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
3. 基板の上に、Ｒｕを主成分とする六方最密充填構造の合金、またはＲｕからなる多結晶の下地層を形成する工程と、
   前記下地層の上に、Ｒｕを主成分とする六方最密充填構造の合金、またはＲｕで形成され、面内に分布する複数の結晶粒で構成され、該結晶粒の各々の上面が上方に向かって凸状の形状を有する中間層を形成する工程と、
   前記中間層の上に、磁性材料からなる複数の磁性粒子が面内に分布し、相互に隣り合う磁性粒子同士が、両者の間に配置された非磁性材料からなる非磁性領域によって磁気的に分離されている磁気記録層を形成する工程と
   を有する垂直磁気記録媒体の製造方法。
4. 前記中間層の堆積速度が、前記下地層の堆積速度よりも遅い請求項３に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
5. 前記中間層を形成した後、前記磁気記録層を形成する前に、該中間層の表面を、カーボンを含む雰囲気に晒す工程を含む請求項３または４に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。

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