CN104885154B - 磁记录介质及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能以高吞吐量生产将磁各向异性大的L1₀型的有序合金用于磁记录层、具有高矫顽力的磁记录介质的、磁记录介质及其制造方法。通过在用于提高包含具有L1₀型结构的有序合金的磁记录层的结晶性的取向控制层的下层设置具有面心立方结构的金属基底层，从而即使在使该取向控制层薄膜化时也能够形成具有充分的矫顽力的磁记录层，能够使主要由氧化物构成的取向控制层薄膜化，因此能够提高吞吐量。

Description

磁记录介质及其制造方法

技术领域

本发明涉及搭载于各种磁记录装置的磁记录介质及其制造方法。

背景技术

作为实现磁记录的高密度化的技术，采用垂直磁记录方式。作为用于形成垂直磁记录介质的磁记录层的材料，例如使用颗粒磁性膜。

近年来，迫切需要缩小磁性膜中的磁性晶粒的粒径，更进一步提高垂直磁记录介质的记录密度。另一方面，磁性晶粒的粒径的缩小会降低被记录的磁化的热稳定性。因此，为了弥补由磁性晶粒的粒径的缩小导致的热稳定性的降低，需要使用磁晶各向异性(magnetocrystalline anisotropy)更高的材料来形成磁性膜中的磁性晶粒。

作为所需的具有高磁晶各向异性的材料，信息的保存稳定性优异且磁晶各向异性大的具有L1₀型结构的L1₀型FePt、L1₀型CoPt等受到关注。为了使该L1₀型FePt具有高磁各向异性，需要使L1₀型FePt膜的[001]轴相对于膜面垂直地取向。

另一方面，磁记录介质中，从强度、耐冲击性等的观点出发，使用铝、玻璃制的基板。在这种基板的表面上成膜具有L1₀型结构的L1₀型有序合金膜时，为了赋予高磁晶各向异性，需要使L1₀型有序合金的晶体(001)取向。因此，通常，在L1₀型有序合金膜的基底层上设置用于提高L1₀型有序合金的晶体取向的具有NaCl结构、CsCl结构的取向控制层。特别是具有NaCl结构的MgO膜对于L1₀型有序合金的晶格匹配性高，广泛用作取向控制层。

由迄今的实验结果可知，为了得到磁特性而使用MgO膜作为L1₀型FePt膜的基底层时，其膜厚需要为10～20nm。但是，由于MgO靶为绝缘物，因此需要利用RF溅射法进行成膜，此时的成膜速率非常低，为0.1nm/s左右。另外，即使在使用Mg靶在Ar气体与O₂气体的混合气氛中利用反应性溅射法进行成膜的情况下，其成膜速率最多也就是使用MgO靶的RF溅射法的2倍左右。

通常的磁记录介质的量产工艺中，从吞吐量的观点出发，理想的是，尽可能地缩短各层的成膜时间，并且使各层的成膜时间相等。在上述溅射速率下进行膜厚为10nm～20nm的MgO膜的成膜时，MgO膜的成膜需要较长时间，因此大大降低吞吐量。因此，希望进一步减薄用于得到期望的矫顽力的MgO膜的膜厚。

专利文献1中公开了如下的技术：通过设置钛酸锶、氧化铟锡、氮化钛等立方晶系的导电性化合物层作为MgO膜的基底层，从而成膜即使是3nm以下的薄膜也对于L1₀型有序合金表现出优异的取向控制性的MgO膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-174320号

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1公开的磁记录介质中，作为MgO膜的基底层的导电性化合物层利用DC溅射法而非成膜速率慢的RF溅射法而进行成膜，但是，此时成为一边导入氧气、氮气之类的反应性气体一边利用反应性溅射法进行成膜。

然而，反应性溅射法中，几％这样微量的反应性气体的控制并不容易，成膜的再现性存在问题。另外，也存在自导入反应性气体至成膜气氛稳定为止耗费时间之类的问题。

本发明的目的在于，解决上述问题，提供能再现性良好地以高吞吐量生产将磁各向异性大的L1₀型有序合金用于磁记录层的具有高矫顽力的磁记录介质的、磁记录介质及其制造方法。

用于解决问题的方案

用于解决上述问题的本发明的磁记录介质的特征在于，具备：金属基底层、形成在前述金属基底层上的取向控制层、以及形成在前述取向控制层上的包含具有L1₀型结构的有序合金的磁记录层，前述金属基底层具有面心立方结构。

另外，本发明的磁记录介质的制造方法的特征在于，具有以下的工序：在基板上形成金属基底层的工序；在前述金属基底层上形成取向控制层的工序；以及在前述取向控制层上形成包含具有L1₀型结构的有序合金的磁记录层的工序，前述金属基底层具有面心立方结构。

发明的效果

本发明中，通过采用作为取向控制层的基底层使用能以短时间再现性良好地成膜的金属基底层的技术方案，从而即使减薄取向控制层的膜厚也能够成膜包含具有高磁晶各向异性的L1₀型有序合金的磁记录层，能够再现性良好地以高吞吐量生产具有高矫顽力的磁记录介质。

附图说明

图1为示出本发明中优选使用的磁记录介质的制造装置的概要结构的俯视图。

图2为示意性地示出本发明的实施例的磁记录介质的结构的截面图。

具体实施方式

以下，参照附图针对本申请发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是，本发明不限定于以下的实施方式，可以在不改变其要旨的范围内适当变更来实施。

图1为示出本发明中优选使用的磁记录介质的制造装置的俯视图。图1的制造装置为在线式的成膜装置。在线式是指，经由被连接的多个腔室输送基板的形式的装置。图1的成膜装置中，多个腔室110～131介由闸阀沿着方形的轮廓而连接成环形状。基板1在加载互锁室111中向载体10上被搭载，载体10依次通过各腔室112～130，在卸载互锁室131中回收基板1。各腔室111～131为利用专用或共用的排气系统进行排气的真空容器。

腔室112、116、123、127为具备使载体10的输送方向转90度的方向转换机构的方向转换室。除腔室116、123、127之外，各腔室113～130为进行各种处理的处理室。具体而言，为：用于在基板1上形成软磁性层的软磁性层形成室114、用于在形成有软磁性层的基板1上形成金属基底层的金属基底层形成室115、用于在形成有金属基底层的基板1上形成取向控制层的取向控制层形成室118、用于在形成有取向控制层的基板1上形成磁记录层的磁记录层形成室124、具备对形成有磁记录层的基板1进行加热的机构的基板加热室125、以及用于在磁记录层的上部形成保护层的保护层形成室129。其它处理室包括用于冷却基板1的基板冷却室、用于更换基板1的基板更换室等。腔室110中，在送出基板1后进行载体10的处理。

本实施方式中，向基板1上成膜的成膜处理使用溅射(以下也称为溅射)法来进行。溅射室主要由排气系统、用于导入工艺气体的气体导入系统、以使被溅射面露出的方式设置于内部空间的靶、用于施加放电用电压的电源、和设置于靶背后的磁体机构构成。

各处理室具有如下的结构：以载体10(基板1)为基准左右对称地构成，能够向保持于载体10的基板1的两面同时进行成膜的结构。一边导入工艺气体一边利用排气系统使膜形成室内保持在规定的压力，在该状态下令连接于靶保持件的电源工作。其结果，在靶附近产生放电，靶被溅射，被溅射出的靶材料到达至基板1而在基板1的表面上形成规定的膜。需要说明的是，仅取向控制层形成室118使用RF电源作为溅射电源，其它膜形成室使用DC电源。

图2为示出本发明的磁记录介质7的截面结构的图。磁记录介质7中，在基板1上依次沉积软磁性层2、金属基底层3、取向控制层4、磁记录层5、保护层6。需要说明的是，本发明不限定于该形态，也可以进一步在基板1与软磁性层2之间、在软磁性层2与金属基底层3之间、或在磁记录层5的上部追加沉积由其它材料形成的层来使用。

作为基板1的材料，除了钠钙玻璃之外，可以使用由经化学加强的硅酸铝、经化学镀镍磷的Al-Mg合金基板、硅、硼硅酸盐玻璃等形成的陶瓷、或施有玻璃釉的陶瓷等形成的非磁性的刚性体基板。

作为软磁性层2的材料，可以使用FeCo合金、FeTa合金、Co合金等。保护层6的材料例如有类金刚石碳(diamond-like carbon)、氮化碳、氮化硅等。

金属基底层3选自采取面心立方结构的金属组。具体而言，选自具有面心立方结构的Ag、Al、Au、Cu、Ir、Ni、Pt、Pd、Rh。或者由含有它们当中的至少1种的具有面心立方结构的合金形成。

上述金属基底层3的材料组在常温/常压下采取面心立方结构，其晶格常数为0.353nm～0.410nm左右，因此与L1₀型有序合金的a、b轴长0.385nm的晶格匹配性良好。

本发明的金属基底层3可以利用成膜速率快的DC溅射法进行成膜，而且，不需要导入反应性气体，因此能够再现性良好地在短时间内成膜所需膜厚的金属基底层3。

作为取向控制层4，用于提高L1₀型有序合金的结晶性。可以使用(100)取向的NaCl型晶体、(100)取向的CsCl型晶体、(001)取向的具有L1₀型结构的金属间化合物、或(001)取向的具有L1₂型结构的金属间化合物等。特别适宜使用与L1₀型有序合金的晶格匹配性良好的具有NaCl结构的MgO。

作为取向控制层4使用MgO膜时，也可以在维持MgO的NaCl结构的范围内包含MgO以外的元素。作为MgO中添加的元素，例如可列举出具有选自Nb、Mo、Ru、Ta、W等的组中的至少1种元素的熔点为2000℃以上的金属元素。通过添加这些金属元素，从而能够使MgO膜的粒径微细化。

磁记录层5可以使用L1₀型有序合金。尤其理想的是使用L1₀型FePt有序合金、或L1₀型CoPt有序合金。另外，为了促进L1₀型FePt有序合金的有序化，也可以在磁记录层中添加Ag、Au、Cu等第三元素。另外，为了获得微细的磁性晶粒在晶界彼此孤立化的、作为磁记录层而优选的结构(颗粒结构)，磁记录层5中也可以添加SiO₂、TiO₂、MgO等氧化物、碳系的非金属元素作为在磁性晶粒的晶界发生偏析的材料。

实施例

(实施例1)

制作图1中示出的层叠结构的磁记录介质7。首先，在玻璃基板1上成膜作为软磁性层2的膜厚为40nm的CoTaZr膜、作为金属基底层3的膜厚为3nm的Pd膜。金属基底层3是在压力0.6Pa的Ar气体气氛中使用DC溅射法而成膜的。在其上部依次成膜由膜厚为20nm的MgO膜形成的取向控制层4，作为磁记录层5的层叠膜厚为3nm的Fe膜和膜厚为3nm的Pt膜各1层，在其上部成膜作为保护层6的膜厚为3nm的碳膜。另外，成膜磁记录层5后将基板加热至500℃左右，从而将作为磁记录层5而层叠的Fe膜和Pt膜制成L1₀型FePt有序合金膜。

本实施例中，也可以作为磁记录层5逐次分别层叠1层Fe膜和Pt膜后，进行加热，制成L1₀型FePt有序合金膜，进行使用Fe和Pt的合金靶的溅射、或分别使用Fe和Pt的单独的靶的同时溅射，然后进行加热，成膜L1₀型FePt有序合金膜。

(实施例2)

实施例2中，将取向控制层4的膜厚设为5nm，通过其它膜的厚度及成膜条件等均与实施例1相同的方法制作磁记录介质7。

(实施例3)

实施例3中，将金属基底层3的膜厚设为10nm，通过其它膜的厚度及成膜条件等均与实施例1相同的方法制作磁记录介质7。

(比较例1)

比较例1中，未成膜金属基底层3，通过其它膜的厚度及成膜条件等均与实施例1相同的方法制作磁记录介质7。

(比较例2)

比较例2中，作为金属基底层3，以10nm的厚度成膜具有体心立方结构的Cr膜来代替具有面心立方结构的Pd膜，除此之外，通过与实施例2同样的方法制作磁记录介质7。

表1中示出实施例1～3及比较例1～2的磁记录介质7的取向控制层4的膜厚和金属基底层3的材料及膜厚、以及磁记录介质7的矫顽力。矫顽力的测定利用NEOARKCorporation制造的极向Kerr效应测定装置BH-800UVHD来实施。

[表1]

实施例1的磁记录介质的矫顽力为8927Oe，与不具有作为金属基底层3的Pd膜的比较例1的磁记录介质的矫顽力5300Oe相比显示出较高的值。

另外，将取向控制层4的膜厚减薄为5nm的实施例2的磁记录介质7的矫顽力也维持7100Oe这一较高的值。该值与无Pd膜、MgO膜厚为20nm的比较例1相比为较高的值。可知，通过成膜Pd膜作为金属基底层3，从而即使减薄MgO膜厚，也得到了作为磁记录介质7足够大的矫顽力。

另外，即使是将Pd膜厚加厚为10nm的实施例3，矫顽力也为8333Oe。即使加厚Pd膜厚，矫顽力也维持较高的值。

作为金属基底层3以10nm的厚度成膜体心立方结构的Cr膜的比较例2中，矫顽力为2910Oe，与未成膜金属基底层3时的比较例1相比为较低的值。作为矫顽力大大减少的理由，认为是由于Cr向磁记录层5中扩散。这是因为以Cr为代表的体心立方结构的金属明显损害3d铁磁性元素的铁磁性。另一方面，具有面心立方结构的Pd等金属不会使3d铁磁性元素的磁特性大幅劣化。

使用金属基底层3并减薄取向控制层4时，构成金属基底层3的原子透过取向控制层4而扩散到磁记录层5中的概率变高，但是通过使用具有面心立方结构的金属基底层3，从而即使在构成金属基底层3的原子扩散到磁记录层5中的情况下也能够抑制磁记录层5的磁特性劣化。

附图标记说明

1：基板

2：软磁性层

3：金属基底层

4：取向控制层

5：磁记录层

6：保护层

7：磁记录介质

10：载体

111：加载互锁室

112、116、123、127：方向转换室

114：软磁性层形成室

115：金属基底层形成室

118：取向控制层形成室

124：磁记录层形成室

125：基板加热室

129：保护层形成室

131：卸载互锁室

Claims (6)

1.一种磁记录介质，其特征在于，具备：

软磁性层；

在所述软磁性层上形成的金属基底层；

在所述金属基底层上、与所述金属基底层接触而形成的取向控制层；以及

在所述取向控制层上、与所述取向控制层接触而形成的包含具有L1₀型结构的有序合金的磁记录层，

所述金属基底层的晶格常数为0.353nm～0.410nm，在常温且常压下具有面心立方结构，

所述金属基底层使用Ag、Al、Au、Cu、Ir、Ni、Pt、Pd、Rh中的1种而构成、或者使用包含Ag、Al、Au、Cu、Ir、Ni、Pt、Pd、Rh中的1种以上的合金而构成。

2.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，所述金属基底层仅由Pd形成。

3.根据权利要求1或2所述的磁记录介质，其特征在于，所述取向控制层将MgO作为主要成分。

4.一种磁记录介质的制造方法，其特征在于，具有以下的工序：

在基板上形成软磁性层的工序；

在所述软磁性层上形成金属基底层的工序；

在所述金属基底层上形成与所述金属基底层接触的取向控制层的工序；以及

在所述取向控制层上形成与所述取向控制层接触的包含具有L1₀型结构的有序合金的磁记录层的工序，

所述金属基底层的晶格常数为0.353nm～0.410nm，在常温且常压下具有面心立方结构，

所述金属基底层使用Ag、Al、Au、Cu、Ir、Ni、Pt、Pd、Rh中的1种而构成、或者使用包含Ag、Al、Au、Cu、Ir、Ni、Pt、Pd、Rh中的1种以上的合金而构成。

5.根据权利要求4所述的磁记录介质的制造方法，其特征在于，所述金属基底层仅由Pd形成。

6.根据权利要求4或5所述的磁记录介质的制造方法，其特征在于，所述取向控制层将MgO作为主要成分。