JPWO2009014205A1

JPWO2009014205A1 - 垂直磁気記録媒体、その製造方法および磁気記録再生装置

Info

Publication number: JPWO2009014205A1
Application number: JP2009524519A
Authority: JP
Inventors: 有三佐々木; 篤志橋本
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2010-10-07
Also published as: US20100209741A1; CN101828222A; WO2009014205A1; TW200929186A

Abstract

非磁性基板上に、少なくとも軟磁性裏打ち層と下地層と中間層と垂直磁気記録層を有する垂直磁気記録媒体において、前記垂直磁気記録層は１層以上の磁性層から構成され、そのうちの少なくとも１層が、Ｃｏを主成分とする強磁性結晶粒と、酸化物の結晶粒界とから構成され、かつ、該強磁性結晶粒がＲｕを含む垂直磁気記録媒体。この垂直磁気記録媒体は、垂直磁気記録層の結晶粒径の分離、結晶粒径の微細化と、垂直配向性とが両立することで、高密度の情報の記録再生が可能であるという特性を有する。

Description

本発明は、磁気記録媒体、その製造方法、およびこの磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置に関する。

近年、磁気ディスク装置、可撓性ディスク装置、磁気テープ装置などの磁気記録装置の適用範囲は著しく増大され、その重要性が増すと共に、これらの装置に用いられる磁気記録媒体について、その記録密度の著しい向上が図られつつある。特に、ＭＲヘッドおよびＰＲＭＬ技術の導入以来、面記録密度の上昇はさらに激しさを増し、近年ではさらにＧＭＲヘッド、ＴｕＭＲヘッドなども導入され１年に約１００％という高いペースで増加を続けている。

このように、磁気記録媒体については今後更に高記録密度化を達成することが要求されており、そのために磁気記録層の高保磁力化と高信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）、高分解能を達成することが要求されている。これまで広く用いられてきた長手磁気記録方式においては、線記録密度が高まるにつれて、磁化の遷移領域の隣接する記録磁区同士がお互いの磁化を弱めあおうとする自己減磁作用が支配的になるため、それを避けるために磁気記録層をどんどん薄くして形状磁気異方性を高める必要がある。

その一方で、磁気記録層の膜厚を薄くしていくと、磁区を保つためのエネルギー障壁の大きさと熱エネルギーの大きさが同レベルに近づいてきて、記録された磁化量が温度の影響によって緩和される現象（熱揺らぎ現象）が無視できなくなり、これが線記録密度の限界を決めてしまうといわれている。

このような状況において、長手磁気記録方式の線記録密度改良に応える技術として最近ではＡＦＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＣｏｕｐｌｉｎｇ）媒体が提案され、長手磁気記録で問題となる熱磁気緩和の問題を回避しようという努力がなされている。
また、今後いっそうの面記録密度を実現するための有力な技術として注目されているのが垂直磁気記録技術である。従来の長手磁気記録方式が、媒体を面内方向へ磁化させるのに対し、垂直磁気記録方式では媒体面に垂直な方向に磁化させることを特徴とする。このことにより、長手磁気記録方式で高線記録密度を達成する妨げとなる自己減磁作用の影響を回避することができ、より高密度記録に適していると考えられている。また一定の磁性層膜厚を保つことができるため、長手磁気記録で問題となっている熱磁気緩和の影響も比較的少ないと考えられている。

垂直磁気記録媒体は、非磁性基板上に下地層、中間層、磁気記録層、保護層の順に成膜して作成されるのが一般的である。また、保護層まで成膜した上で、表面に潤滑層を塗布する場合が多い。また、多くの場合、軟磁性裏打ち層とよばれる磁性膜が下地層の下に設けられる。下地層や中間層は磁気記録層の特性をより高める目的で形成される。具体的には、磁気記録層の結晶配向を整えると同時に磁性結晶の形状を制御する働きをするといわれている。

高密度記録が達成され、かつ、優れた諸特性を有する垂直磁気記録媒体を製造するためには、磁気記録層の結晶構造と結晶粒の分離・粒径の微細化が重要である。垂直磁気記録媒体においては、多くの場合その磁気記録層の結晶構造はｈｃｐ構造をとるが、その（００２）結晶面が基板面に対して平行であること、換言するならば結晶ｃ軸［００２］軸が垂直な方向にできるだけ乱れなく配列していることで、垂直方向への信号強度が増す。また、磁気記録層の結晶粒同士の分離が進み、交換結合を遮断できれば、高密度記録再生時にノイズを低減できる。

磁気記録層の材料としては、従来ではＣｏＣｒＰｔとＳｉやＴｉなどの酸化物の合金ターゲットが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
これらの酸化物磁性層では、ｈｃｐ構造をとるＣｏＣｒＰｔ結晶粒を非磁性のＳｉやＴｉの酸化物粒界で取り囲むグラニュラ構造となり、結晶配向性と結晶粒の微細化・分離の両立が可能となる。ＳｉやＴｉの酸化物が粒界材料として選ばれているのは、磁性元素のＣｏが酸化されると磁性を失うため、Ｃｏより酸化物になり易い、言い換えると酸化反応において、Ｃｏよりも自由エネルギーの変化量が大きい元素であるためである（例えば、特許文献２参照。）。

つまり、ＳｉやＴｉの酸化物を用いるとＣｏが酸化されにくくなり、磁気モーメント量の低減を防ぐことができる。ただし、ＳｉやＴｉの酸化物がＣｏＣｒＰｔ粒内に存在すると磁性結晶の配向性が悪化し、また結晶粒同士の分離が不十分になることでノイズも増えてしまう。
さらなる記録再生特性の向上のため、結晶粒径の分離・結晶粒径の微細化と垂直配向性を両立させ、記録再生特性に優れた垂直磁気記録媒体を得る必要がある。この問題を解決しかつ安易に製造が可能な垂直磁気記録媒体が要望されていた。

特開２００４-３２７００６号公報特開２００６-１６４４４０号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、垂直磁気記録層の結晶粒径の分離・結晶粒径の微細化と垂直配向性を両立することで、高密度の情報の記録再生が可能な磁気記録媒体を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記の特性を有する磁気記録媒体の製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上記の特性を有する磁気記録媒体を具えた磁気記録再生装置を提供することにある。

本発明によれば、以下に記載する磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記録再生装置が提供される。
（１）非磁性基板上に、少なくとも軟磁性裏打ち層と下地層と中間層と垂直磁気記録層を有する垂直磁気記録媒体において、前記垂直磁気記録層は１層以上の磁性層から構成され、そのうちの少なくとも１層が、Ｃｏを主成分とする強磁性結晶粒と、酸化物の結晶粒界とから構成され、かつ、該強磁性結晶粒がＲｕを含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体。

（２）前記強磁性結晶粒に含まれるＲｕの量が、１ａｔ％〜１５ａｔ％である上記（１）に記載の垂直磁気記録媒体。
（３）前記強磁性結晶粒と、酸化物の結晶粒界とから構成される前記磁性層に含まれる酸化物が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｗ、Ｎｂ、Ｒｕから選ばれる元素の酸化物の少なくとも１種である上記（１）または（２）の何れかに記載の垂直磁気記録媒体。
（４）前記強磁性結晶粒と、酸化物の結晶粒界とから構成される前記磁性層に含まれる酸化物の総量が、２モル％〜２０モル％である上記（１）〜（３）の何れかに記載の垂直磁気記録媒体。

（５）前記強磁性結晶の平均粒径が、３ｎｍ〜１２ｎｍである上記（１）〜（４）の何れかに記載の垂直磁気記録媒体。
（６）前記強磁性結晶粒と、酸化物の結晶粒界とから構成される前記磁性層の膜厚が１ｎｍ〜２０ｎｍであり、そして、前記垂直磁気記録層が、複数の磁性層から構成される場合は、該垂直磁気記録層の総膜厚が２ｎｍ〜４０ｎｍである上記（１）〜（５）の何れかに記載の垂直磁気記録媒体。
（７）軟磁性裏打ち層が、軟磁性の非結晶質構造または微結晶構造である上記（１）〜（６）の何れかに記載の垂直磁気記録媒体。

（８）少なくともＣｏを含む強磁性材料と酸化物材料とからなるターゲット材料であって、該強磁性材料と該酸化物材料の少なくとも一方がＲｕを含むターゲット材料を用いて、スパッタすることにより垂直磁気記録層を形成する工程を含むことを特徴とする、上記（１）〜（７）の何れかに記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。

（９）垂直磁気記録媒体と、該垂直磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、垂直磁気記録媒体が、上記（１）〜（７）の何れかに記載の垂直磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。

本発明によれば、垂直磁性層の結晶構造、特にｈｃｐ構造の結晶ｃ軸が基板面に対して極めて角度分散の小さい状態で配向し、かつ、垂直磁性層を構成する強磁性結晶粒の平均粒径が極めて微細な高記録密度特性に優れた垂直磁気記録媒体を供することができる。

本発明の垂直磁気記録媒体の断面構造を示す図である。本発明の垂直磁気記録再生装置の構造を示す図である。

１非磁性基板、
２軟磁性裏打ち層、
３下地層、
４中間層、
５垂直磁気記録層、
６保護層、
１０磁気記録媒体、
１１媒体駆動部、
１２磁気ヘッド、
１３ヘッド駆動部、
１４記録再生信号系

以下、添付図面を参照して、本発明の内容を具体的に説明する。
本発明の垂直磁気記録媒体（「磁気記録媒体」と略すこともある）１０は、図１に示すように、非磁性基板１上に少なくとも軟磁性裏打ち層２、その直上の膜の配向性を制御する配向制御層を構成する下地層３および中間層４、磁化容易軸（結晶ｃ軸）が基板に対し主に垂直に配向した垂直磁気記録層（「磁気記録層」と略すこともある）５、および、所望により保護層６を有する垂直磁気記録媒体である。
磁気記録層５は、１層以上の磁性層から構成され、その少なくとも１層は、強磁性の結晶粒と非磁性である酸化物の結晶粒界とから構成されるグラニュラ構造をとる。

本発明の磁気記録媒体に使用される非磁性基板は、非磁性基板であれば格別限定されることはなく、任意のものを用いることができる。その具体例としては、Ａｌ−Ｍｇ合金などのＡｌを主成分とするＡｌ合金基板、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、アモルファスガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、サファイア、石英、各種樹脂からなる基板などが挙げられる。中でも、Ａｌ合金基板、結晶化ガラス、アモルファスガラスなどのガラス製基板を用いられることが多い。ガラス基板の場合、ミラーポリッシュ基板やＲａ＜１（Å）のような低Ｒａ基板などが好ましい。軽度であれば、基板にテクスチャが入っていても構わない。

磁気ディスクの製造工程においては、まず、基板の洗浄・乾燥が行われるのが通常であり、本発明においても各層の密着性を確保する見地からもその形成前に洗浄、乾燥を行うことが望ましい。洗浄には、水洗浄だけでなく、エッチング（逆スパッタ）による洗浄も含まれる。また、基板サイズも特に限定されない。

次に、磁気記録媒体の各層について説明する。
軟磁性裏打ち層（裏打ち層と略すこともある）は多くの垂直磁気記録媒体に設けられている。軟磁性裏打ち層は、磁気記録媒体に信号を記録する際、ヘッドからの記録磁界を導き、磁気記録層に対して記録磁界の垂直成分を効率よく印加する働きをする。軟磁性裏打ち層形成材料としては、ＦｅＣｏ系合金、ＣｏＺｒＮｂ系合金、ＣｏＴａＺｒ系合金などいわゆる軟磁気特性を有する材料ならば使用することができる。

軟磁性裏打ち層は、表面粗さ：Ｒａを低減することにより、ヘッドの浮上量を低減させることができ、さらなる高記録密度化へとつながる。この観点から、軟磁性裏打ち層材料としては非晶質もしくは微結晶構造であることが好ましい。特に二つの軟磁性層間にＲｕなどの極薄い非磁性薄膜をはさみ、軟磁性層間にＡＦＣを持たせた裏打ち層も多く用いられるようになっており、本発明でも使用することができる。
軟磁性裏打ち層の総膜厚は２０（ｎｍ）〜１２０（ｎｍ）程度であるが、記録再生特性とＯＷ特性とのバランスにより適宜決定される。

本発明では、軟磁性裏打ち層の上に、磁気記録層の配向性を制御する配向制御層を設ける。配向制御層は複数層から構成され、基板側から下地層、中間層と呼ぶ。下地層の材料としては、Ｔａや、（１１１）面配向するｆｃｃ構造を有する金属または合金、例えばＮｉ、Ｎｉ-Ｎｂ、Ｎｉ-Ｔａ、Ｎｉ-Ｖ、Ｎｉ-Ｗ、Ｐｔなどが用いられる。

軟磁性裏打ち層が微結晶または非晶質構造をとる場合でも、材料や成膜条件によってＲａが大きくなることがあるため、裏打ち層と配向制御層の間に非磁性の非晶質層を成膜することでＲａを下げ、磁気記録層の結晶配向性を向上させることができる。
下地層上の中間層の材料は、磁気記録層と同様にｈｃｐ構造をとる、ＲｕやＲｅ、またはそれらの合金が一般的である。中間層の働きは、磁気記録層の配向を制御することにあるので、ｈｃｐ構造をとらなくても磁気記録層の配向を制御できる材料であれば、用いることができる。

本発明における垂直磁気記録層がグラニュラ構造をとるため、中間層は成膜ガス圧を高くして表面の凹凸をつけることが好ましい。ただし、ガス圧を上げることで中間層の結晶配向性が悪化し、また表面粗さが大きくなりすぎる恐れがある。配向性と表面凹凸の両立のため、ガス圧の最適化または、中間層を２層化し低ガス圧成膜層と高ガス圧成膜層に分けて成膜することが行われる。

磁気記録層は文字通り、実際に信号の記録がなされる層である。
本発明における磁気記録層は、１層以上の磁性層からなり、その少なくとも１層が、Ｃｏを主成分とし、Ｒｕを含む合金の強磁性結晶粒と、酸化物の結晶粒界とから構成されるグラニュラ構造をとるものである。

強磁性結晶粒の具体例としては、ＣｏＣｒＰｔＲｕ、ＣｏＣｒＲｕ，ＣｏＣｒＰｔＲｕＢ，ＣｏＰｔＲｕ、ＣｏＰｔＲｕＢ，ＣｏＣｒＲｕＢなどが挙げられる。
酸化物としては、好ましくは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｗ、Ｎｂ、Ｒｕの中から選ばれる元素の酸化物の少なくとも１種を用いる。Ｃｏを主成分とし、Ｒｕを含む合金の強磁性結晶粒と、酸化物の結晶粒界とから構成される上記磁性層に含まれるこれらの酸化物の総量は２モル％〜２０モル％であることが好ましい。

本発明では、１層以上の磁性層のうち少なくとも一層が、Ｃｏを主成分とする強磁性結晶粒中にＲｕを含むことを特徴とする。強磁性結晶粒中に存在するＲｕのは１〜１５ａｔ％が好ましい。
この磁性層の膜厚は１ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましい。強磁性結晶の平均粒径は３ｎｍ〜１２ｎｍであることが好ましい。平均粒径は平面ＴＥＭ画像から測定することができる。

本発明において、磁性層（磁気記録層）は一層でも可能であるが、さらに、上記のような第１の磁性層（磁気記録層）の上または下に第２の磁性層（磁気記録層）を形成し、磁気記録層を複数とすることができる。第２の磁気記録層の強磁性材料および酸化物は前記した第１の材料の中で種類を変えて用いることが可能である。ただし、第２の磁気記録層には、Ｒｕは含まれていても含まれていなくてもよい。
磁気記録層が複数の磁性層から構成される場合、その総膜厚は２ｎｍ〜４０ｎｍであることが好ましい。

本発明の垂直磁気記録媒体は、各層を形成するための材料をターゲットとし、それぞれスパッタにより製造することができる。
磁気記録層用ターゲットの強磁性合金材料としては、Ｃｏを必須成分とし、好ましくはさらにＣｒを含むものが用いられる。強磁性合金材料としては、例えば、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＲｕ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＢ、ＣｏＣｒＰｔＢ−Ｘ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＢ−Ｘ、ＣｏＣｒＰｔＢ−Ｘ−Ｙ、ＣｏＣｒＰｔＲｕＢ−Ｘ−ＹなどのＣｏ系合金が使用される。Ｘ、Ｙは前記の酸化物である。

特に、前記磁気記録層用ターゲットの酸化物材料として、ＲｕＯ₂を用いる場合は、強磁性合金材料にＲｕを含んでいなくても、スパッタ条件によっては使用できる場合がある。この際、Ｒｕよりも酸素親和性の高い元素をＣｏ基強磁性結晶粒への添加元素として選択することが重要である。このようなＣｏ基強磁性結晶粒への添加元素としては、Ｃｒのみならず、Ｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕなどを用いることができる。

一般に、スパッタ粒子のエネルギーは、酸化物の結合エネルギーよりも大きい。そのため、金属酸化物を含む合金ターゲットがスパッタされる際には、酸化物が酸素原子と金属原子とに分離して飛散し、それらの粒子が基板にたどり着いた後に、再び金属原子が酸化して酸化物を形成する、と考えられる。
一般に、酸化物が形成される際には、酸素親和性の大きな元素から酸化される。酸素親和性とは、ある元素と酸素とが結合した際の結合エネルギーであり、この値が大きければ大きいほど酸化物が安定、すなわち酸化されやすい元素である。

前記の現象を鑑みると、Ｒｕ酸化物を含むターゲットをスパッタすると、Ｒｕよりも酸素親和性の高い元素から先に酸化物を形成できる場合があると考えられる。例えば、Ｃｏを主成分とする強磁性合金への添加元素として一般的に用いられるＣｒは、Ｒｕよりも酸素親和性が高いため、Ｃｒ酸化物として粒界へ析出し、Ｒｕは金属として強磁性合金に固溶できる場合がある。この現象は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）および特性Ｘ線分光法（ＥＤＳ）を用いて各元素の化学結合状態および偏析状態を分析することにより確認できる。

これらの現象が起こることにより、金属Ｒｕを含むターゲットをスパッタした場合のみならず、Ｒｕ酸化物を含むＣｏ合金ターゲットをスパッタした場合にも、強磁性結晶粒中に金属Ｒｕが含まれることとなる。したがって、このような成膜条件の場合は、スパッタするターゲットの材料中のＲｕは、合金、酸化物の少なくとも一方に存在していればよい。
グラニュラ構造をとる磁気記録層において、酸化物種の違いにより磁性結晶粒を取り囲む粒界の幅や磁性結晶の粒径が変わってくるため、記録再生特性に差が現われる。また、磁性結晶粒からの偏析が進みにくい酸化物種では、磁性結晶粒内に酸化物が残ることで結晶配向性が悪化し特性を下げることになる。

垂直磁気記録媒体において、磁気記録層の結晶ｃ軸［００２］軸が基板に対して垂直な方向に、できるだけ乱れなく配列しているか否かを評価する方法としてロッキングカーブの半値幅を用いることができる。すなわち、先ず、基板上に成膜した膜をＸ線回折装置にかけ、基板面に対して平行な結晶面を分析する。Ｘ線の入射角を走査することで、結晶面に対応する回折ピークが観測される。Ｃｏ系合金を用いた垂直磁気記録媒体の場合、ｈｃｐ構造のｃ軸［００２］方向が基板面に垂直になるような配向をするので、（００２）面に対応するピークを観測することになる。次にこの（００２）面を回折するブラッグ角を維持したまま光学系を基板面に対してスイングさせる。このときに光学系を傾けた角度に対して（００２）面の回折強度をプロットすると、スイング角０°を中心とした回折強度曲線を描くことができる。これをロッキングカーブと呼ぶ。このとき（００２）面が基板面に対して極めてよく平行にそろっている場合は鋭い形状のロッキングカーブが得られるが、逆に（００２）面の向きが広く分散しているとブロードなカーブが得られる。そこで、ロッキングカーブの半値幅△（デルタ）θ５０を垂直磁気記録媒体の結晶配向の良否の指標として用いることが多い。

本発明によれば、グラニュラ構造をとる磁気記録層の少なくとも１層に、Ｒｕを含む磁気記録層、従来のＲｕを含まない媒体に対して、磁性結晶粒径が小さく、かつ磁気記録層のデルタθ５０の値が小さい垂直磁気記録媒体を作製することができる。グラニュラ構造をとる磁気記録層において、粒径や結晶配向の違いにより、磁性結晶粒に偏析している酸化物粒界の幅が変わってくるため、記録再生特性に差が現われる。

以上の各層の成膜には通常ＤＣマグネトロンスパッタリング法またはＲＦスパッタリング法が用いられる。ＲＦバイアス、ＤＣバイアス、パルスＤＣ、パルスＤＣバイアス、Ｏ₂ガス、Ｈ₂Ｏガス導入、Ｎ₂ガスを用いることも可能である。そのときのスパッタリングガス圧力は各層ごとに特性が最適になるように適宜決定されるが、一般に０．１〜３０（Ｐａ）程度の範囲にコントロールされる。適正なガス圧は、媒体の性能を見ながら調整される。

保護層はヘッドと媒体との接触によるダメージから媒体を保護するためのものであり、カーボン膜、ＳｉＯ₂膜などが用いられるが、多くの場合はカーボン膜が用いられる。膜の形成にはスパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などが用いられるが、近年ではプラズマＣＶＤ法が用いられることが多い。マグネトロンプラズマＣＶＤ法も可能である。膜厚は、１（ｎｍ）〜１０（ｎｍ）程度であり、好ましくは２（ｎｍ）〜６（ｎｍ）程度、さらに好ましくは２（ｎｍ）〜４（ｎｍ）である。

図２は、上記垂直磁気記録媒体を用いた垂直磁気記録再生装置の一例を示すものである。図２に示す磁気記録再生装置は、図１に示す構成の磁気記録媒体１０と、磁気記録媒体１０を回転駆動させる媒体駆動部１１と、磁気記録媒体１０に情報を記録再生する磁気ヘッド１２と、この磁気ヘッド１２を磁気記録媒体１０に対して相対運動させるヘッド駆動部１３と、記録再生信号処理系１４とを備えて構成されている。
記録再生信号処理系１４は、外部から入力されたデ−タを処理して記録信号を磁気ヘッド１２に送り、磁気ヘッド１２からの再生信号を処理してデ−タを外部に送ることができるようになっている。

本発明の磁気記録再生装置に用いる磁気ヘッド１２には、再生素子として異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）を利用したＭＲ（ＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子だけでなく、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用したＧＭＲ素子、トンネル効果を利用したＴｕＭＲ素子などを有した、より高記録密度に適した磁気ヘッドを用いることができる。

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
（実施例１、比較例１）
ＨＤ用ガラス基板をセットした真空チャンバをあらかじめ１．０×１０^-5（Ｐａ）以下に真空排気した。
次に、この基板上にスパッタリング法を用いて軟磁性裏打ち層ＣｏＮＢＺｒを５０（ｎｍ）、下地層としてｆｃｃ構造をとるＮｉＦｅを５（ｎｍ）、ガス圧０．６（Ｐａ）のＡｒ雰囲気中でそれぞれ成膜した。中間層としては、ＲｕをＡｒガス圧０．６（Ｐａ）で１０（ｎｍ）で成膜後、ガス圧を上げて１０（Ｐａ）にしてさらに１０（ｎｍ）で成膜した。

実施例の磁気記録層の膜組成は、下記のとおりとした。
実施例１−１：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-１０（ＳｉＯ₂）
実施例１−２：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-１０（Ｃｒ₂Ｏ₃）
実施例１−３：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-１０（ＲｕＯ₂）
実施例１−４：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-１０（ＴｉＯ₂）
実施例１−５：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-１０（ＷＯ₃）
実施例１−６：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-１０（ＷＯ₂）
実施例１−７：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-１０（Ａｌ₂Ｏ₃）
実施例１−８：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-１０（Ｔａ₂Ｏ₅）
実施例１−９：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-３（ＳｉＯ₂）−７（ＴｉＯ₂）
実施例１−１０：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-２（ＳｉＯ₂）−８（ＲｕＯ₂）実施例１−１１：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-６（ＴｉＯ₂）−４（Ｔａ₂Ｏ₅）
膜厚は１０（ｎｍ）で、ガス圧２（Ｐａ）のＡｒ雰囲気中でスパッタリング法により成膜した。

比較例の磁気記録層の膜組成は、下記のとおりとした。
比較例１−１：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ）-１０（ＳｉＯ₂）
比較例１−２：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ）-１０（ＴｉＯ₂）
比較例１−３：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ）-３（ＳｉＯ₂）-７（ＴｉＯ₂）
膜厚１０（ｎｍ）で、ガス圧２（Ｐａ）のＡｒ雰囲気中でスパッタリング法により成膜した。
上記の実施例１−１における膜組成「９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）―１０（ＳｉＯ₂）」において、９０−１０は、強磁性結晶粒と酸化物のモル％を表し、１２、１８、３は、Ｃｒが１２モル％、Ｐｔが１８モル％、Ｒｕが３モル％、残りがＣｏであることを意味する。その他の組成も同様である。

次いで、実施例、比較例ともに、磁気記録層の上に、保護層としてＣ膜を成膜して垂直磁気記録媒体とした。
得られた垂直磁気記録媒体（実施例１−１〜１−１１と比較例１−１〜１−３）について、潤滑剤を塗布し、米国ＧＵＺＩＫ社製リードライトアナライザ１６３２およびスピンスタンドＳ１７０１ＭＰを用いて、記録再生特性（信号雑音比：ＳＮＲ）の評価を行った。さらに、Ｋｅｒｒ測定装置により静磁気特性（保磁力：Ｈｃ）の評価を行った。また、磁気記録層のＣｏ基磁性結晶粒の結晶配向性を調べるため、Ｘ線回折装置により記録層のｃ軸配向分散（△θ５０）の測定を行った。最後に、磁気記録層の平面ＴＥＭ画像から、磁気記録層の平均結晶粒径を求めた。いずれのパラメータも垂直磁気記録媒体の性能を評価する際に広く用いられる指標である。評価結果をを表１に示す。

表１の実施例１−１〜１−１１に示すように、強磁性結晶粒中にＲｕを含有させることにより、Ｒｕを用いない比較例１−１〜３に比較して磁性結晶粒の微細化および結晶配向性の向上が実現している。このため、Ｒｕを用いない媒体よりも優れた静磁気特性、電磁気変換特性が得られている。これは、強磁性結晶粒中にＲｕを含有した媒体の酸化物偏析度合いが、Ｒｕを用いない媒体に比較して高いためと推察される。また、実施例１−９〜１−１１より、強磁性結晶粒中にＲｕを含む磁性層は、２種類以上の酸化物を含んでいても構わないことがわかる。

（実施例２、比較例２）
実施例１とは異なり、ガラス基板として非磁性アモルファス材料のＣｒ５０Ｔｉを用い膜圧２０（ｎｍ）、ガス圧０．８（Ｐａ）でスパッタリング法により成膜した。下地層と中間層は、実施例１と同様に、それぞれＮｉＦｅ、Ｒｕから成膜した。それらの上に磁気記録層を成膜した。

磁気記録層の膜組成は、下記のとおりとした。
実施例２−１：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-１０（ＳｉＯ₂）
実施例２−２：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-１０（ＷＯ₃）
比較例２−１：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ）-１０（ＳｉＯ₂）
比較例２−２：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ）-１０（ＷＯ₃）
磁気記録層の上に保護層としてＣ膜を成膜した。
得られた磁気記録媒体について、磁気記録層の飽和磁化（Ｍｓ）と垂直磁気異方性（Ｋｕ）をそれぞれ、ＶＳＭ（振動試料型磁力計）とトルク測定により評価した。軟磁性裏打ち層の代わりに、非磁性のＣｒ５０Ｔｉを成膜したのは、軟磁性裏打ち層の磁化の影響を除去するためである。評価結果を表２に示す。

表２に示すように、強磁性結晶粒中にＲｕを含む媒体（実施例）の飽和磁化は、Ｒｕを含まない媒体（比較例）の飽和磁化より数％低い程度である。これに対し、垂直磁気異方性については、実施例１の高い結晶配向性や高保磁力の結果から予想されたように、強磁性結晶粒中にＲｕを含有させることにより、高い値を示している。これは、六方最密構造を有するＣｏ基磁性結晶粒に同じ六方最密構造であるＲｕを含有させることにより、Ｃｏ基磁性結晶粒の結晶磁気異方性を高く維持できたためと推察される。

（実施例３、比較例３）
実施例１と同様に、ガラス基板に軟磁性裏打ち層、下地層、中間層、磁気記録層をそれぞれ成膜した。実施例において、磁気記録層の膜組成は、下記のとおりとした。
実施例３−１：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ１Ｒｕ）-１０（ＳｉＯ₂）
実施例３−２：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ５Ｒｕ）-１０（ＳｉＯ₂）
実施例３−３：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ１０Ｒｕ）-１０（ＳｉＯ₂）
実施例３−４：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ１５Ｒｕ）-１０（ＳｉＯ₂）
膜厚は１２（ｎｍ）で、ガス圧２（Ｐａ）のＡｒ雰囲気中でスパッタリング法により成膜した。比較例では、磁気記録層の膜組成は下記のとおりとした。
比較例３−１：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ）-１０（ＳｉＯ₂）
膜厚１０（ｎｍ）で、ガス圧２（Ｐａ）のＡｒ雰囲気中でスパッタリング法により成膜した。

次いで、実施例、比較例ともに磁気記録層の上に保護層としてＣ膜を成膜して垂直磁気記録媒体とした。これらの媒体について信号雑音比：ＳＮＲ、保磁力：Ｈｃ、Ｃｏ基磁性結晶粒のｃ軸配向分散△θ５０、Ｃｏ基磁性結晶粒の平均粒径を求めた。その結果を表３に示す。

表３に示すように、磁性結晶粒中のＲｕ量が１〜１５ａｔ％である実施例では、Ｒｕを含有しない比較例３−１に比較して、微細な磁性結晶粒と高い結晶配向性を有しており、記録再生特性と静磁気特性も高い値を示している。この結果より、強磁性結晶粒中のＲｕ含有量の範囲は１〜１５ａｔ.％が好ましいことがわかる。

（実施例４、比較例４）
実施例１と同様に、ガラス基板に軟磁性裏打ち層、下地層、中間層、磁気記録層をそれぞれスパッタリング法により成膜した。磁気記録層の膜組成は、下記のとおりであった。実施例４−１：９８（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-２（ＳｉＯ₂）
実施例４−２：９６（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-４（ＳｉＯ₂）
実施例４−３：９２（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-８（ＳｉＯ₂）
実施例４−４：８８（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-１２（ＳｉＯ₂）
実施例４−５：８４（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-１６（ＳｉＯ₂）
実施例４−６：８０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-２０（ＳｉＯ₂）
膜厚は１２（ｎｍ）で、ガス圧２（Ｐａ）のＡｒ雰囲気中でスパッタリング法により成膜した。
比較例４−１の磁気記録層の膜組成はＣｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕとした。膜厚は１０（ｎｍ）で、ガス圧２（Ｐａ）のＡｒ雰囲気中でスパッタリング法により成膜した。

次いで、実施例、比較例ともに磁気記録層の上に保護層としてＣ膜を成膜して垂直磁気記録媒体とした。これらの媒体について信号雑音比：ＳＮＲ、保磁力：Ｈｃ、Ｃｏ基磁性結晶粒のｃ軸配向分散△θ５０、Ｃｏ基磁性結晶粒の平均粒径を求めた。その結果を表４に示す。

表４に示すように、磁気記録層中の酸化物量が２〜２０モル％の範囲では、微細な磁性結晶粒および高い結晶配向性を実現しており、静磁気特性と記録再生特性も高い値を示している。酸化物が無い比較例４−１では、粒径が大きいため配向分散は実施例以上に良好な値を示す。しかし磁性結晶粒間の交換結合が強いため、静磁気特性が劣化かつノイズが増大し、記録再生特性が５ｄＢ以上低下する。

（実施例５、比較例５）
実施例１と同様に、ガラス基板に軟磁性裏打ち層、下地層、中間層、磁気記録層をそれぞれスパッタリング法により成膜した。実施例の磁気記録層は第一記録層、第二記録層の二層構成とした。各記録層の膜組成としては、下記３種のものを表５に示すように組み合わせて用いた。
９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ３Ｒｕ）-６（ＳｉＯ₂）-４（ＲｕＯ₂）
９０（Ｃｏ１０Ｃｒ２０Ｐｔ）-１０（ＳｉＯ₂）
９０（Ｃｏ１０Ｃｒ２０Ｐｔ）-１０（ＴｉＯ₂）
膜厚は１２（ｎｍ）で、ガス圧２（Ｐａ）のＡｒ雰囲気中でスパッタリング法により成膜した。
比較例の磁気記録層は単層で、下記膜組成とした。
比較例５−１：９０（Ｃｏ１０Ｃｒ２０Ｐｔ）-１０（ＳｉＯ₂）
比較例５−２：９０（Ｃｏ１０Ｃｒ２０Ｐｔ）-１０（ＴｉＯ₂）
膜厚は１０（ｎｍ）、ガス圧２（Ｐａ）のＡｒ雰囲気中でスパッタリング法により成膜した。

次いで、実施例、比較例ともに磁気記録層の上に保護層としてＣ膜を成膜して垂直磁気記録媒体とした。これらの媒体について信号雑音比：ＳＮＲ、保磁力：Ｈｃ、Ｃｏ基磁性結晶粒のｃ軸配向分散△θ５０、Ｃｏ基磁性結晶粒の平均粒径を求めた。その結果を表５に示す。

表５に示すように、第一または第二記録層のうち少なくとも一層に、磁性結晶粒中にＲｕを含む磁気記録層を用いることにより、磁性結晶粒の微細化と高い配向性を維持できる。それにより優れた静磁気特性と電磁気特性が得られる。

（実施例６、比較例６）
実施例１と同様に、ガラス基板に軟磁性裏打ち層、下地層、中間層、磁気記録層をそれぞれスパッタリング法により成膜した。実施例の磁気記録層の作製に用いたターゲットの組成は、下記のとおりとした。
実施例６−１：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ）-１０（ＲｕＯ₂）
実施例６−２：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ）-７（ＴｉＯ₂）-３（ＲｕＯ₂）
実施例６−３：９２（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ４Ｔｉ）-４（ＳｉＯ₂）-４（ＲｕＯ₂）
膜厚は１２（ｎｍ）で、ガス圧２（Ｐａ）のＡｒ雰囲気中でスパッタリング法により成膜した。
比較例の磁気記録層の作製には、下記組成のターゲットを用いた。
比較例６−１：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ）-１０（ＳｉＯ₂）
比較例６−２：９０（Ｃｏ１２Ｃｒ１８Ｐｔ４Ｔｉ）-６（ＳｉＯ₂）-４（Ｃｒ₂Ｏ₃）
膜厚１０（ｎｍ）で、ガス圧２（Ｐａ）のＡｒ雰囲気中でスパッタリング法により成膜した。
実施例、比較例の磁気記録層の膜組成を表６に示す。

次いで実施例、比較例ともに磁気記録層の上に保護層としてＣ膜を成膜して垂直磁気記録媒体とした。これらの媒体について信号雑音比：ＳＮＲ、保磁力：Ｈｃ、Ｃｏ基磁性結晶粒のｃ軸配向分散△θ５０、Ｃｏ基磁性結晶粒の平均粒径を求めた。その結果を表６に示す。

表６に示すように、金属Ｒｕを含んでいない強磁性結晶形成用ターゲットを用いた場合でも、ターゲットにＲｕ酸化物が含まれていれば、スパッタされた膜では強磁性結晶粒中に金属Ｒｕが含まれることがわかる。この結果、ターゲットにＲｕ酸化物を含んでいない場合と比較して磁性結晶粒径が低減し記録再生特性が向上する。これは、スパッタの過程でＲｕ酸化物に含まれる酸素が乖離し、酸素親和性の高いＣｒやＴｉと結合することにより、金属Ｒｕが磁性結晶粒に取り込まれるためと推察される。

本発明の垂直磁気記録媒体は垂直磁性層の結晶構造、特にｈｃｐ構造の結晶ｃ軸が基板面に対して極めて角度分散の小さい状態で配向し、かつ、垂直磁性層を構成する強磁性結晶粒の平均粒径が極めて微細であって、優れた高記録密度特性を示す。
上記特性を活かして、本発明の垂直磁気記録媒体は、磁気ディスク装置などの磁気記録再生装置などに利用できる。
本発明の垂直磁気記録媒体は、今後のさらなる記録密度の向上が期待される、ＥＣＣ媒体や、ディスクリートトラックメデイア、パターンメディアのような新しい垂直磁気記録媒体においても適用可能である。

Claims

非磁性基板上に、少なくとも軟磁性裏打ち層と下地層と中間層と垂直磁気記録層を有する垂直磁気記録媒体において、前記垂直磁気記録層は１層以上の磁性層から構成され、そのうちの少なくとも１層が、Ｃｏを主成分とする強磁性結晶粒と、酸化物の結晶粒界とから構成され、かつ、該強磁性結晶粒がＲｕを含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
前記強磁性結晶粒に含まれるＲｕの量が、１ａｔ％〜１５ａｔ％である請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
前記強磁性結晶粒と、酸化物の結晶粒界とから構成される前記磁性層に含まれる酸化物が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｗ、Ｎｂ、Ｒｕから選ばれる元素の酸化物の少なくとも１種である請求項１または２のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
前記強磁性結晶粒と、酸化物の結晶粒界とから構成される前記磁性層に含まれる酸化物の総量が、２モル％〜２０モル％である請求項１〜３のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
前記強磁性結晶の平均粒径が、３ｎｍ〜１２ｎｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
前記強磁性結晶粒と、酸化物の結晶粒界とから構成される前記磁性層の膜厚が１ｎｍ〜２０ｎｍであり、そして、前記垂直磁気記録層が、複数の磁性層から構成される場合は、該垂直磁気記録層の総膜厚が２ｎｍ〜４０ｎｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
軟磁性裏打ち層が、軟磁性の非結晶質構造または微結晶構造である請求項１〜６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
少なくともＣｏを含む強磁性材料と酸化物材料とからなるターゲット材料であって、該強磁性材料と該酸化物材料の少なくとも一方がＲｕを含むターゲット材料を用いて、スパッタすることにより垂直磁気記録層を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
垂直磁気記録媒体と、該垂直磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、該垂直磁気記録媒体が、請求項１〜７のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。