(57)【要約】【課題】媒体Ｓ／Ｎが高く、かつ耐食性、スクラッチ耐力に優れた媒体を実現する。【解決手段】基板上１１に少なくとも軟磁性層１３、シード層１４、中間層１５、磁気記録層１６、保護層１７が順次積層されてなる垂直磁気記録媒体において、磁気記録層１６をＣｏＣｒＰｔ合金からなる多数の柱状粒子と酸化物を含む粒界層によって構成されたグラニュラ構造とし、シード層１４をＷＣｏ合金で構成し、中間層１５をＲｕ又はＲｕ合金によって構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも軟磁性層、シード層、中間層、磁気記録層、保護層が順次積層されてなる垂直磁気記録媒体であって、
前記シード層がＣｏを２０at.％以上６０at.％以下含有するＷＣｏ合金からなり、前記中間層がＲｕ又はＲｕ合金からなり、前記磁気記録層がＣｏＣｒＰｔ合金からなる柱状粒子と酸化物を含む粒界層とによって構成されたグラニュラ構造を有していることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、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が５度以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、前記シード層の膜厚が０ｎｍより大きく１０ｎｍより小さい、好ましくは２ｎｍ以上８ｎｍ以下であることを特徴とするとする垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、前記磁気記録層は、構成する前記柱状粒子を囲む粒界層の平均幅が１ｎｍ以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項４に記載の垂直磁気記録媒体において、前記磁気記録層を透過電子顕微鏡によって明視野像を観察した際に、前記柱状粒子の部分は暗いコントラストとして観察され、前記粒界層の部分は明るいコントラストとして観察されることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、媒体Ｓ／Ｎが１７ｄＢ以上であり、かつ、スクラッチ破壊荷重が１５０ｍＶ以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、前記中間層は、Ａｒガス圧もしくは製膜レートが異なる２層の積層体からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項８】
請求項１に記載の垂直磁気記録媒体において、前記中間層は、前記シード層に接する層は結晶配向性が高く、前記磁気記録層に接する層はその表面凹凸が大きいことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項９】
基板上に少なくとも軟磁性層、シード層、中間層、磁気記録層、保護層が順次積層されてなる垂直磁気記録媒体であって、
前記磁気記録層がＣｏＣｒＰｔ合金からなる柱状粒子と酸化物を含む粒界層とによって構成されたグラニュラ構造を有しており、
前記シード層がＷＣｏ合金からなると共に、前記中間層がＲｕ又はＲｕ合金からなり、媒体Ｓ／Ｎが１７ｄＢ以上であり、かつ、スクラッチ破壊荷重が１５０ｍＶ以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１０】
請求項９に記載の垂直磁気記録媒体において、前記シード層がＣｏを２０at.％以上６０at.％以下含有するＷＣｏ合金からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１１】
請求項９に記載の垂直磁気記録媒体において、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が５度以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１２】
請求項９に記載の垂直磁気記録媒体において、記磁気記録層を透過電子顕微鏡によって観察した際に、前記柱状粒子の部分は暗いコントラストとして観察され、前記粒界層の部分は明るいコントラストとして観察されると共に、前記磁気記録層を構成する前記柱状粒子を囲む粒界層の平均幅が１ｎｍ以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１３】
請求項９に記載の垂直磁気記録媒体において、前記中間層は、Ａｒガス圧もしくは製膜レートが異なる２層の積層体からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１４】
請求項９に記載の垂直磁気記録媒体において、前記中間層は、前記シード層に接する層は結晶配向が高く、前記磁気記録層に接する層はその表面凹凸が大きいことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項１５】
軟磁性層を形成する工程と、
前記軟磁性層上にＷＣｏ合金からなるシード層を形成する工程と、
前記シード層上にＲｕあるいはＲｕ合金からなる中間層を形成する工程と、
前記中間層上にＣｏＣｒＰｔ合金からなる柱状粒子と酸化物を含む粒界層とによって構成されたグラニュラ構造を有する磁気記録層を形成する工程と
を有することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記中間層を形成する工程は、第１のガス圧によりＲｕあるいはＲｕ合金からなる第一中間層を形成する工程と、前記第一中間層上に前記第１のガス圧よりも高い第２のガス圧によりＲｕあるいはＲｕ合金からなる第二中間層を形成する工程とからなることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記中間層を形成する工程は、第１の製膜レートでＲｕあるいはＲｕ合金からなる第一中間層を形成する工程と、前記第一中間層上に前記第１の製膜レートよりも低い第２の製膜レートでＲｕあるいはＲｕ合金からなる第二中間層を形成する工程とからなることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大容量の情報記録が可能な磁気記録媒体に係り、特に高密度磁気記録に好適な磁気記録媒体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータのみならず家庭用の電気製品にも小型で大容量の磁気ディスク装置が搭載されるなど、磁気記憶装置の大容量化の要求は強く、記録密度の向上が求められている。これに対応すべく、磁気ヘッドや磁気記録媒体などの開発が精力的に行われている。しかしながら、現在実用化されている面内磁気記録方式を用いて記録密度を向上させることが困難となってきている。そこで面内磁気記録方式に代わる方式として垂直磁気記録が検討されている。垂直磁気記録は、隣接する磁化が向き合わないために高密度記録状態が安定であり、本質的に高密度記録に適した方式であると考えられる。また、垂直記録層と軟磁性下地層とを有する二層垂直磁気記録媒体と、単磁極型の記録ヘッドとを組合せることにより、記録効率を上げることができ、記録膜の保磁力増加に対応することも可能である。ただし、垂直磁気記録方式を用いて高密度記録を実現するためには、低ノイズでかつ熱減磁に強い垂直磁気記録媒体を開発する必要がある。
【０００３】
垂直磁気記録媒体の記録層としては、面内磁気記録媒体で実用化されているＣｏＣｒＰｔ系合金膜が従来から検討されている。ＣｏＣｒＰｔ系合金膜を用いて低ノイズ特性を得るためには、結晶粒界へのＣｒ偏析を利用して磁性結晶粒子間の交換結合を低減して、磁化反転単位を小さくする必要がある。ところが、Ｃｒ量が不十分な場合には、記録層の形成過程で粒子が互いに合体して肥大化し、あるいは粒子間の交換結合低減が不十分となり、低ノイズ特性を得ることができない。一方、Ｃｒ量を多くした場合には、粒子内に多くのＣｒが残留することにより磁性粒子の磁気異方性エネルギーが低下し、熱減磁に対する十分な耐性が得られない。
【０００４】
このような問題を克服して低ノイズ特性を得るために、例えば特開２００３−１７８４１３号公報に示されているように、ＣｏＣｒＰｔ合金に酸化物を添加したグラニュラ型の記録層の検討が盛んに行われるようになってきた。このグラニュラ型の記録層を用いる場合には、磁性粒子を取り囲むように酸化物の粒界層を形成することにより磁性粒子間の交換結合を低減させるため、ＣｏＣｒＰｔ合金としてはＣｒ濃度に関係なく高い磁気異方性エネルギーを有する材料を用いることができる。また、酸化物の粒界層は磁性粒子とは結晶的に不連続で、かつある程度の厚みを有するため、記録層の形成過程での粒子同士の合体は起こり難い。したがって、ＣｏＣｒＰｔ合金に酸化物を添加したグラニュラ型の垂直磁気記録媒体は、低ノイズでかつ熱減磁に強い垂直磁気記録媒体の候補として注目されている。垂直磁気記録媒体のシード層及び中間層についてはこれまでにも幅広く検討されている。例えば、酸化物グラニュラ型の垂直磁気記録媒体の中間層としてＲｕが適していることが、IEEE Transactions on Magnetics, Vol.38, No.5, p.1976 (2002)に報告されており、またＴａシード層によってＲｕ中間層の結晶配向性を向上できることがIEEE Transactions on Magnetics, Vol.38, No.5, p.1979 (2002)に報告されている。
【０００５】
また、特開2004-70980号公報には、Ti, V, Sr, Y, Nb, Mo, Zr, Hf, Ta, Ni及びWのうち１種または２種とCoとを組み合わせたWCoシード層と、CoCr中間層とを有し、Ｓ/Ｎ向上および熱揺らぎを改善した垂直磁気記録媒体が開示されている。
【０００６】
また、US2004-0072072号公報には、Ru中間層と、CoCrRu, CoCr, W, Ta, Mo, Hf又はTiを用いたシード層とを有する垂直磁気記録媒体が開示されている。
【０００７】
また、特開2004-178748号公報には、第２下地層の選択肢としてWCo、第１下地層の選択肢としてＲｕ、記録層は非グラニュラー系の加熱偏析型である垂直磁気記録媒体が開示されている。
【０００８】
【非特許文献１】IEEE Transactions on Magnetics, Vol.38, No.5, p.1976 (2002)
【非特許文献２】IEEE Transactions on Magnetics, Vol.38, No.5, p.1979 (2002)
【非特許文献３】Journal of Materials Research Vol. 16, pp.1789-1794(2001)
【特許文献１】特開2004-70980号公報
【特許文献２】US2004-0072072号公報
【特許文献３】特開2004-178748号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これまで酸化物グラニュラ型の垂直磁気記録媒体に関してノイズ特性や熱減磁特性は検討されてきたが、耐食性やスクラッチ耐力については十分な検討が行われてこなかった。そこで、高い媒体Ｓ／Ｎが得られるＴａシード層とＲｕ中間層を用いた酸化物グラニュラ型の垂直磁気記録媒体に関して耐食性及びスクラッチ耐力試験を行ったところ、スクラッチ強度が弱く、また、数多くの腐食点が観察され耐食性にも問題があることが分かった。また、Ｒｕの代わりに、従来の面内磁気記録媒体の中間層としてよく知られている非磁性のＣｏＣｒ合金を中間層に用いた場合には、耐食性は改善されるが、媒体Ｓ／Ｎが大幅に低下することが分かった。つまり、従来知られている中間層材料とシード層材料との組み合わせでは、高い媒体Ｓ／Ｎと耐食性、スクラッチ耐力を両立することができないという問題があることが判明した。
【００１０】
本発明の目的は、ＣｏＣｒＰｔ合金に酸化物を添加したグラニュラ型記録層を有する垂直磁気記録媒体に関して、中間層とシード層の材料や構造との組み合わせを選ぶことよって、従来技術では両立させることが困難と考えられていた、高い媒体Ｓ／Ｎと耐食性、スクラッチ耐力とを両立させ、媒体Ｓ／Ｎが高く、かつ、耐食性及びスクラッチ耐力に優れた垂直磁気記録媒体を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するために、本発明の一つの特徴によれば、基板上に少なくとも軟磁性層、シード層、中間層、磁気記録層、保護層が順次積層されてなる垂直磁気記録媒体において、磁気記録層をＣｏＣｒＰｔ合金からなる多数の柱状粒子と酸化物を含む粒界層によって構成されたグラニュラ構造とし、シード層をＷＣｏ合金で構成し、中間層をＲｕあるいはＲｕ合金によって構成する。本発明のグラニュラ型垂直磁気記録媒体は、ＷＣｏ合金からなるシード層とＲｕあるいはＲｕ合金からなる中間層とを組み合わせることによって、高い媒体Ｓ／Ｎと優れた耐食性及びスクラッチ耐力とを両立させる。この垂直磁気記録媒体は、本発明者らの解析によれば、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が５度以下であることを特徴とする。また、ＷＣｏ合金シード層のＣｏ含有量は、２０at.％以上６０at.％以下が好ましい。
【００１２】
垂直磁気記録媒体の耐食性を改善するためには、これまでの考えによれば、媒体を構成するそれぞれの層に用いる材料として耐食性の優れた材料を用いることが有効であるとされていた。ところが、同等の耐食性を有する材料を用いても、垂直磁気媒体としての耐食性に大きな差異が生じることが分かった。本発明者らが詳細に検討を行った結果、用いる各材料自体の耐食性だけでなく、むしろ、媒体を構成する層構成の材料間の組み合わせが垂直磁気媒体の耐食性に影響を及ぼすことを見出した。材料間の電気化学的性質や密着性などが耐食性を決める重要な要素となっていると考えられる。さらに、垂直磁気記録媒体のスクラッチ耐力の改善には、材料間の密着性だけでなく結晶性が重要な要素となっていることが、本発明者らの解析で分かった。本発明の垂直磁気記録媒体は、ＷＣｏ合金のシード層とＲｕ中間層との組み合わせにより、高い媒体Ｓ／Ｎ特性を損なうことなく、優れた耐食性及びスクラッチ耐力を実現するものであり、さらにＲｕの結晶配向性を制御することが重要であることを見出してＷＣｏ合金シード層のＣｏ含有量を適切な範囲に設定した結果なされたものである。
【００１３】
なお、高い媒体Ｓ／Ｎを得るためには、記録層側の中間層の表面凹凸を大きくして磁気記録層の結晶粒界への酸化物の偏析を促進することがより好ましい。つまり、高い媒体Ｓ／Ｎと優れた耐食性を両立するためには、結晶配向性が良く表面凹凸の大きな中間層を用いることがより好ましい。このような中間層を実現するために、本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法では、中間層を製造方法の異なる第一中間層と第二中間層を積層したＲｕあるいはＲｕ合金から構成し、第二中間層を形成するときのガス圧を、第一中間層を形成するときのガス圧より高くすることが望ましい。第一中間層と第二中間層を形成する際のガス圧を変化させる代わりに、製膜レートを変化させてもよい。その場合には第一中間層を第二中間層より高い製膜レートで形成する。また、第一中間層と第二中間層の形成時に、ガス圧と製膜レートの両方を変化させてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＲｕあるいはＲｕ合金からなる中間層と、ＷＣｏ合金からなるシード層との組み合わせを選択することによって、従来技術では両立させることが困難と考えられていた、高い媒体Ｓ／Ｎと耐食性、スクラッチ耐力とを両立させ、媒体Ｓ／Ｎが高く、耐食性及びスクラッチ耐力に優れた、酸化物グラニュラ型垂直磁気記録媒体を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の垂直磁気記録媒体の一例として、ANELVA製スパッタ装置（C3010）を用いて作製した。このスパッタ装置は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。
【００１６】
磁気記録層結晶粒の粒界幅は、透過電子顕微鏡によって磁気記録層平面の明視野像を観察することによって求めた。明視野像では試料を構成する原子の原子番号が大きいほど電子の散乱角度が大きくなり、暗いコントラストとなる。グラニュラ構造の磁気記録層の明視野像では、結晶粒の部分は暗いコントラストの部分として、酸化物からなる粒界の部分は明るいコントラストの部分として観察される。隣接する結晶粒の重心位置を結ぶ線を引き、その線上の粒界部分の長さを求めることにより個々の粒界幅を求めた。１００箇所以上の粒界について粒界幅を求め、これらを平均することで、平均粒界幅とした。
【００１７】
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５５ｎｍ、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１７０ｎｍ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は線記録密度１９７０ｆｒ／ｍｍの信号を記録したときの孤立波再生出力と線記録密度２３６２０ｆｒ／ｍｍの信号を記録したときの積分ノイズとの比として求めた。
【００１８】
耐食性の評価は以下の手順で行った。まず、温度６０℃、相対湿度９０％ＲＨ以上の高温多湿状態の条件下にサンプルを９６時間放置する。次に、Optical Surface Analyzerを用いて半径１４ｍｍから２５ｍｍまでの範囲内における腐食点の数をカウントし、以下のようにランク付けした。カウント数が５０未満のものをＡ、５０以上２００未満のものをＢ、２００以上５００未満のものをＣ、５００以上のものをＤとして評価した。実用的にはＢ以上のランクが望ましい。
【００１９】
スクラッチ試験は、５μｍＲのダイアモンド針をセラミックアクチュエーターにより強制励振させ、ステージを５度傾けた状態で３０μｍ／ｓｅｃの速度で移動させて行った。ステージを横に移動することで荷重が徐々に増加し、サンプルが破壊する。この破壊する荷重が大きいほどスクラッチ耐力が強いことを意味している。
【００２０】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について、図面を参照して説明する。
【００２１】
〔実験例１〕
図１に、本実験例の垂直磁気記録媒体の層構成を示す。基板１１には厚さ０．６３５ｍｍ、直径６５ｍｍ（２．５インチ型）のガラス基板を使用し、スパッタリング法により密着層１２、軟磁性下地層１３、シード層１４、中間層１５、磁気記録層１６、保護層１７を順次形成した。表１に各層の作製に用いたターゲットとＡｒガス圧、成膜レート及び膜厚を示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
まず、基板１１上に密着層であるＮｉＴａを３０ｎｍ、その上に第一軟磁性層１３１であるＣｏＴａＺｒを５０ｎｍ、非磁性層１３２であるＲｕを０．８ｎｍ、第二軟磁性層１３３であるＣｏＴａＺｒを５０ｎｍ順に形成し、基板を８０℃以下まで磁界中冷却して軟磁性下地層１３を形成した。ここで第一軟磁性層１３１と第二軟磁性下地層１３３はＲｕ非磁性層１３２を介して反強磁性的に結合している。さらにシード層１４であるＷＣｏを１ｎｍ、中間層１５であるＲｕを１８ｎｍ、記録層１６であるＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２を１６ｎｍ、保護層１７であるカーボンを５ｎｍ形成した。その後、パーフルオロアルキルポリエーテル系の材料をフルオルカーボン材で希釈した潤滑剤を塗布し、表面にバニッシュをかけて本実施例である垂直記録媒体を作製した。スパッタガスとしてはＡｒを使用し、磁気記録層を形成する際には酸素を２０ｍＰａの分圧で添加した。保護層１７を形成する時は、製膜時のＡｒ圧力０．６Ｐａに対し窒素を５０ｍＰａの分圧で添加した。
【００２４】
中間層とシード層との組み合わせが記録再生特性及び耐食性に及ぼす影響を調べる目的で、シード層と中間層材料が異なる様々なサンプルを作製した。いずれのサンプルもシード層と中間層の膜厚及び製膜条件は一定とし、その他の構成は上記本実験例と同じである。作製したサンプルのシード層と中間層の材料、及び媒体Ｓ／Ｎと透過電子顕微鏡を用いて求めた磁気記録層の結晶粒界幅、耐食性の評価結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
まず、媒体Ｓ／Ｎに着目すると、中間層としてＲｕを用いたサンプル１−６〜１−１０は、中間層としてＣｏＣｒ合金を用いたサンプル１−１〜１−５に比べて高い媒体Ｓ／Ｎ（１７ｄＢ以上）が得られている。透過電子顕微鏡を用いてサンプル１−２の磁気記録層の結晶粒界幅を求めると０．４ｎｍであった。一方、最も高い媒体Ｓ／Ｎが得られているサンプル１−７の結晶粒界幅は１．１ｎｍであり、サンプル１−２に比べて大幅に結晶粒界幅が増加していた。その他のサンプルについても結晶粒界幅を求めたところ、媒体Ｓ／Ｎが低い（例えば１３ｄＢ以下の）サンプルではいずれも結晶粒界幅は０．５ｎｍ以下であった。このように、ＣｏＣｒＰｔ合金に酸化物を添加したグラニュラ型の磁気記録層を有する垂直磁気記録媒体において、高い媒体Ｓ／Ｎ（例えば１７ｄＢ以上）を得るためには、酸化物からなる結晶粒界の幅を大きくすることがより好ましく、これを実現する中間層としてＲｕが適していることが分かる。
【００２７】
次に、耐食性評価の結果に着目する。中間層としてＣｏＣｒ合金を用いたサンプル１−１〜１−５に関しては、シード層にＮｉＦｅ及びＷを用いた場合、耐食性は良くない結果（ランクＣ）を示したが、それ以外は比較的良好な耐食性（ランクＢ）を示している。しかしながら、先に述べたようにいずれの場合も媒体Ｓ／Ｎが低い（１３ｄＢ以下）ために耐食性と両立できていないことが問題である。一方、高い媒体Ｓ／Ｎ（１７ｄＢ以上）が得られていているＲｕ中間層との組み合わせではシード層の材料による耐食性ランクのバラツキが大きい。特に、シード層にＴａ或いはＮｉＦｅを用いたサンプル１−７、１−８は高い媒体Ｓ／Ｎが得られているにもかかわらず耐食性がＤランクと非常に悪い。サンプル１−７から、Ｔａシード層はＲｕ中間層の結晶配向性を向上させ、高い媒体Ｓ／Ｎを得る上では非常に有効であるが、Ｒｕ中間層と組み合わせた場合に、耐食性に問題があることが分かった。これに対して、Ｗ或いはＷＣｏをシード層として用いた場合は比較的良好な耐食性を示し、特に、サンプル１−１０では、ＷＣｏシード層とＲｕ中間層とを組み合わせることによって、１７ｄＢ以上の高い媒体Ｓ/Ｎを維持しながら、Ｂランク以上の優れた耐食性を得ることができた。
【００２８】
本実験例ではＣｏ−１３Ｃｒ−１４Ｐｔ(at.%)合金にＳｉ酸化物を１７．５vol.％添加した磁気記録層を用いたが、Ｓｉ酸化物の添加量を１５vol.％，２０vol.％に変化させた場合や、ＣｏＣｒＰｔ合金の組成が異なるＣｏ−１５Ｃｒ−１４Ｐｔ(at.%)，Ｃｏ−１９Ｃｒ−１４Ｐｔ(at.%)，Ｃｏ−１７Ｃｒ−１６Ｐｔ(at.%)を用いた場合も本実験例と同様の傾向が得られた。また、磁気記録層に添加する酸化物として様々な材料を検討した結果、Ｓｉ酸化物以外にＡｌ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｔａ酸化物、Ｂ酸化物において本実験例と同様の傾向がみられた。酸化物が安定に生成されやすく、１ｎｍ以上の幅の結晶粒界を形成するのに適した材料が磁気記録層に添加された場合に、本発明の効果が顕著に現れる。
【００２９】
次にサンプル１−７〜１−１０のシード層について、分子動力学シミュレーションを用いてＲｕ中間層との界面及びＣｏＴａＺｒ軟磁性層との界面の剥離強度を計算した。計算結果と実測結果を併せて表３に示す。計算では軟磁性層をＣｏ−３Ｔａ−５Ｚｒ(at.%)とし、シード層の組成を表３に例示した。計算はJournal of Materials Research Vol. 16, pp.1789-1794(2001)に開示されている方法で行った。
【００３０】
【表３】
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【００３１】
シード層にＴａを用いた場合（サンプル１−７）、Ｒｕ中間層との界面或いはＣｏＴａＺｒ軟磁性層との界面いずれにおいても剥離エネルギーが小さく、スクラッチ破壊荷重も８５ｍＶと弱いことが分かった。シード層にＷＣｏを用いた場合（サンプル１−１０）に剥離エネルギーは最も大きく、スクラッチ破壊荷重はＴａの場合と比較して２倍近く増加した。この結果から、ＷＣｏシード層を用いることによってＣｏＴａＺｒ軟磁性層及びＲｕ中間層との界面における剥離強度が増加し、スクラッチ耐力が向上したと考えられる。本発明で要求とされるスクラッチ耐力としては、スクラッチ破壊荷重で１５０ｍＶ以上が必要であり、望ましくは、１６０ｍＶ以上がより好ましい。なお、耐食性ではＮｉＦｅシード層より優れた特性が得られたＷシード層（表２のサンプル１-８と１-９の比較）が、スクラッチ耐力ではＮｉＦｅシード層より劣る（表３のサンプル１-８と１-９の比較）ことからも明らかなように、優れた耐蝕性と高いスクラッチ耐力とを同時に達成するためには、シード層と中間層との最適な組み合わせが重要であり、種々の材料の組み合わせを詳細に検討した結果、ＷＣｏ合金シード層とＲｕ中間層との組み合わせがより好ましいことが分かった。
【００３２】
本実験例では軟磁性層にＣｏ−３Ｔａ−５Ｚｒ(at.%)を用いたが、例えば組成の異なるＣｏ−５Ｔａ−５Ｚｒ(at.%)、Ｃｏ−５Ｎｂ−５Ｚｒ(at.%)、Ｃｏ−５Ｔａ−５Ｈｆ(at.%)など、他のＣｏ系アモルファス合金を用いた場合も同様の傾向が得られた。
【００３３】
〔実験例２〕
本実験例の垂直磁気記録媒体は、シード層の材料以外は実験例１のサンプル１−１０と同じ膜構成及び製膜条件で作製した。本実験例ではシード層のＷＣｏ合金組成を変化させた。図２（ａ）にシード層のＷＣｏ合金組成と腐食点のカウント数との関係、図２（ｂ）にシード層のＷＣｏ合金組成と媒体Ｓ／Ｎとの関係を示す。ＷＣｏ合金がＣｏを２０at.％〜７０at.％含有する場合にＢランク以上の優れた耐食性が得られ、Ｃｏを６０at.％以下含有する場合に高い媒体Ｓ／Ｎ（１７ｄＢ以上）が得られた。中間層としてＲｕの代わりにＲｕ−５Ｔｉ（at.％）やＲｕ−１０Ｃｏ（at.％）、Ｒｕ−１５ＳｉＯ２（Vol.％）を用いた場合にも同様の傾向が得られた。
【００３４】
以上の結果より、ＷＣｏシード層をＲｕあるいはＲｕ合金中間層と組み合わせて高い媒体Ｓ／Ｎと優れた耐食性を実現するためには、シード層のＷＣｏ合金がＣｏを２０at.％以上６０at.％以下含有することが望ましい。
【００３５】
〔実験例３〕
図３に本実験例の垂直磁気記録媒体の層構成を示す。本実験例では、中間層３５が第一の中間層３５１と第二の中間層３５２の積層構造となっている。中間層３５以外の膜構成及び製膜条件は、実験例１のサンプル１−１０と同じである。本実験例では中間層３５の製膜条件（Ａｒガス圧と製膜レート）を変化させており、第一中間層３５１及び第二中間層３５２の膜厚はそれぞれ８ｎｍとした。
【００３６】
表４に、それぞれのサンプルの中間層の製膜条件と、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、耐食性の評価結果及びスクラッチ破壊加重を示す。
【００３７】
【表４】
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【００３８】
まず耐食性の結果に着目すると、いずれも同じＲｕ中間層とＷＣｏシード層との組み合わせを用いているにもかかわらず、耐食性の評価結果に差異が現れた。第一中間層３５１と第二中間層３５２を同じ製膜条件で作製したサンプル２−１と２−２を比較すると、Δθ５０が小さく、Ｒｕ中間層の結晶配向性が良いサンプル２−1の方が高い耐食性が得られている。また、第一中間層３５１を第二中間層３５２より低いガス圧或いは高い成膜レートで形成したサンプル２−４、２−５、２−６は、ランクＡの高い耐食性を示している。中間層Ｒｕを２層構造とし、第一中間層を第二中間層より低いガス圧或いは高い成膜レートで形成することによって耐食性が更に改善し、本発明の効果が顕著に現れることが分かった。
【００３９】
次に、Ｒｕ（０００２）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ５０に着目し耐食性との関係を調べた結果、Δθ５０が５度以下の高い結晶配向性を示すサンプル２−１、２−４、２−５、２−６に関してＡランクの非常に優れた耐食性が得られた。つまり、耐食性を向上させるためには膜の材料の組み合わせだけではなく、Ｒｕ中間層の結晶配向性も重要であることが分かった。本実験例のサンプルの媒体Ｓ/Ｎを調べたところ、すべて必要とされる媒体Ｓ/Ｎ（１７ｄＢ）の基準を満たしていた。サンプル２−１と２−２の媒体Ｓ/Ｎはそれぞれ１７．１ｄＢ、１７．３ｄＢであり、サンプル２−３に比較して媒体Ｓ/Ｎが高く、サンプル２−４は１７．８ｄＢと更に高いことがわかった。これは低ガス圧で製膜した中間層は表面凹凸がつきにくいために、磁気記録層の結晶粒界への偏析が起こりにくいことが原因と考えられる。このように高い媒体Ｓ/Ｎと優れた耐食性を両立するためには、シード層に接する中間層は結晶配向が高く、記録層に接する中間層は表面凹凸を大きくすることがより好ましい。
【００４０】
このような特徴を持つ中間層を実現するためには、まず中間層が製造方法の異なる第一中間層３５１と第二中間層３５２により構成されること、さらにサンプル２−４のように、第一中間層３５１が低ガス圧雰囲気中で製膜され、高い結晶配向性を示す膜であることがより好ましいことが分かった。
【００４１】
サンプル２−５は、第一中間層３５１と第二中間層３５２の形成する際のガス圧を変化させる代わりに製膜レートを変化させた。低い製膜レートで形成した場合、高ガス圧雰囲気中で形成することと同様の効果が得られ、表面凹凸がつきやすく結晶配向性が劣化する。一方、高い製膜レートで形成した場合、低ガス圧雰囲気中で形成することと同様の効果が得られ、表面凹凸がつきにくいが結晶配向性が向上する。サンプル２−５は、第一中間層３５１を高い製膜レートで形成し、第二中間層３５２を低い製膜レートで形成した。サンプル２−５もサンプル２−４と同様、高い媒体Ｓ/Ｎ（１７．９ｄＢ）とＡランクの優れた耐食性を両立することができた。
【００４２】
サンプル２−６は、第二中間層３５２を第一中間層３５１より高いガス圧雰囲気中かつ低い製膜レートで形成した。サンプル２−６もサンプル２−４と同等の媒体Ｓ／Ｎ（１８．０ｄＢ）とＡランクの耐食性が得られた。
【００４３】
また、これらのサンプルのスクラッチ破壊強度を測定したところ、結晶配向の良かったサンプル２−４、２−５、２−６がスクラッチ耐力に特に優れていることが分かった。
【００４４】
〔実験例４〕
本実験例の垂直磁気記録媒体は、実験例３のサンプル２−４と同じ膜構成及び製膜条件で作製した。本実施例ではＷＣｏシード層の膜厚を１ｎｍから８ｎｍの範囲で変えてサンプル３−１から３−５の５種類を作製し、媒体Ｓ／Ｎやスクラッチ耐力及び耐食性に与える影響を調べた。その結果を表５に示す。
【００４５】
【表５】
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【００４６】
図４（ａ）にＷＣｏシード層の膜厚と腐食ポイントとの関係を、図４（ｂ）にスクラッチ破壊荷重との関係を示す。ここで、ＷＣｏシード層のＣｏ含有量は２５at.％であり、本実験例の媒体はいずれの膜厚においてもＡランクの優れた耐食性が得られ、膜厚を厚くするほど腐食ポイントが減少してより耐食性が向上することが分かった。また、スクラッチ破壊荷重も同様にＷＣｏシード層の膜厚の増加とともに増大した。つまり、耐食性やスクラッチ耐力を改善するためにはＷＣｏシード層の膜厚を厚くすることが効果的であることが分かった。そこで次に、ＷＣｏシード層の膜厚と媒体Ｓ／Ｎの関係を調べた。その結果を図５に示す。
【００４７】
図５には、ＷＣｏシード層との比較のために、シード層にＷ、ＷＡｌ、ＷＣｒ、ＷＮｉ等のＷＣｏ以外のＷ系合金を用いた場合の媒体を作製し、それらのシード層膜厚と媒体Ｓ／Ｎとの関係をも例示した。なお、比較のために作製した媒体は、いずれもシード層以外の層構成、それらの組成、膜厚、製膜条件は実験例３のサンプル２−４と同じである。図５に示したように、シード層にＷＣｏを用いた媒体（◆で図示）は、膜厚が８ｎｍまではいずれも高い媒体Ｓ／Ｎが得られ、膜厚の増加にかかわりなく１７．６ｄＢ以上の特性が得られた。ただし、膜厚が１０ｎｍ以上厚くなると媒体Ｓ／Ｎは劣化する。これはＷＣｏシード層の膜厚増加によって記録効率が下がることが原因と考えられる。一般に、Ｗ系シード層は、媒体Ｓ／Ｎの点から優れていると言われており、表６に例示した比較例のＷ、ＷＡｌ、ＷＣｒ、ＷＮｉ等のＷ系シード層では、Ｒｕ中間層と組み合わせることにより、極薄い１ｎｍ−３ｎｍの範囲ではある程度良好な媒体Ｓ／Ｎ特性（１５ｄＢ以上）が得られている。しかし如何にＲｕ中間層と組み合わせても、図５に示したようにＷＣｏ以外のＷ系シード層はいずれも膜厚が厚くなるほど媒体Ｓ／Ｎが低下してしまう。特にＷ（●で図示）やＷＡｌ（▲で図示）は膜厚を１ｎｍから２ｎｍ厚くしただけで媒体Ｓ／Ｎが１ｄＢ近く劣化してしまう。つまりＷ合金系シード層は媒体Ｓ/Ｎの膜厚依存性が大きすぎるため、耐食性やスクラッチ耐力を高めるために膜厚を厚くすることがでず、高い媒体Ｓ／Ｎと優れた耐食性及びスクラッチ耐力とを両立させることはできなかった。
【００４８】
【表６】
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【００４９】
表６にシード層の膜厚が３ｎｍの場合の媒体Ｓ／Ｎ、耐食性ランク及びＲｕ（０００２）回折のロッキングカーブの半値幅Δθ５０を示す。比較例のシード層は本実施例のＷＣｏシード層に比較していずれもΔθ５０が大きいことが分かった。Ｗ、ＷＡｌ、ＷＣｒ、ＷＮｉシード層は表面凹凸が大きくなって中間層Ｒｕの結晶配向が悪くなり、従って媒体Ｓ／Ｎが劣化したと考えられる。
【００５０】
これらの結果から、良好な媒体Ｓ／Ｎと優れた耐食性、スクラッチ耐力の両立を実現するためには、ＷＣｏ合金シード層とＲｕ中間層との組み合わせが最も望ましいことが分かった。特に、ＣｏＣｒＰｔ合金からなる多数の柱状粒子と酸化物を含む粒界層によって構成された酸化物グラニュラ型垂直磁気記録媒体において、ＷＣｏ合金シード層とＲｕ中間層との組み合わせが最も良く、その組み合わせ効果を発揮する。一般に、Ｗ系シード層は媒体Ｓ／Ｎの点から優れていると言われていたが、媒体Ｓ／Ｎの膜厚依存性が大きすぎるため、シード層の膜厚を厚くすることが出来なかった。つまり耐食性やスクラッチ耐力を高めるために膜厚を厚くすると媒体Ｓ／Ｎが大きく劣化してしまい、高い媒体Ｓ／Ｎと優れた耐食性及びスクラッチ耐力とを両立させることができなかった。しかし本発明は、ＷＣｏシード層は膜厚の増加によらず高い媒体Ｓ／Ｎが維持できることを見出した結果なされたものであり、ＷＣｏ合金のシード層とＲｕ中間層との組み合わせにより、高い媒体Ｓ／Ｎ特性を損なうことなく、優れた耐食性及びスクラッチ耐力を実現するものである。さらに、Ｒｕ中間層の結晶配向性を制御するため、ＷＣｏ合金シード層のＣｏ含有量を適切な範囲に設定したものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実験例１と実験例２に記載した垂直磁気記録媒体の構造を示す図。
【図２】ＷＣｏシード層におけるＣｏ含有量と腐食点の数及び媒体Ｓ／Ｎの関係を示す図。
【図３】本発明の実験例３と実験例４に記載した垂直磁気記録媒体の構造を示す図。
【図４】ＷＣｏシード層における膜厚と腐食点の数及びスクラッチ破壊荷重の関係を示す図。
【図５】シード層の膜厚と媒体Ｓ／Ｎの関係を示す図。
【符号の説明】
【００５２】
１１，３１…基板、１２，３２…密着層、１３，３３…軟磁性層下地層、１４，３４…シード層、１５，３５…中間層、１６，３６…磁気記録層、１７，３７…保護層、１３１，３３１…第一軟磁性層、１３２，３３２…非磁性層、１３３，３３３…第二軟磁性層、３５１…第一中間層、３５２…第二中間層
【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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