JP6260517B2

JP6260517B2 - 磁気記録媒体およびその製造方法

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Publication number: JP6260517B2
Application number: JP2014235894A
Authority: JP
Inventors: 旭古田; 洋人菊池; 弘康片岡; 島津　武仁; 武仁島津
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2034-11-20
Also published as: WO2016079916A1; JP2016100036A; MY178603A; US20170206919A1

Description

本発明は、磁気記録媒体およびその製造方法に関する。具体的には、ハードディスク磁気記録装置（ＨＤＤ）に用いられる磁気記録媒体およびその製造方法に関する。

磁気記録の高密度化を実現する技術として、垂直磁気記録方式が採用されている。垂直磁気記録媒体は、非磁性基板と、硬質磁性材料から形成される磁気記録層を少なくとも含む。垂直磁気記録媒体は、任意選択的に、軟磁性材料から形成されて、磁気ヘッドが発生する磁束を磁気記録層に集中させる役割を担う軟磁性裏打ち層、磁気記録層の硬質磁性材料を目的の方向に配向させるための下地層、磁気記録層の表面を保護する保護膜などをさらに含んでもよい。

良好な磁気特性を得ることを目的として、グラニュラー磁性材料を用いて垂直磁気記録媒体の磁気記録層を形成することが提案されている。グラニュラー磁性材料は、磁性結晶粒と、磁性結晶粒の周囲を取り囲むように偏析した非磁性結晶粒界とを含む。グラニュラー磁性材料中の個々の磁性結晶粒は、非磁性結晶粒界によって磁気的に分離されている。

近年、垂直磁気記録媒体の記録密度のさらなる向上を目的として、グラニュラー磁性材料中の磁性結晶粒の粒径を縮小させる必要に迫られている。一方で、磁性結晶粒の粒径の縮小は、記録された磁化の熱安定性を低下させる。そのため、磁性結晶粒の粒径の縮小による熱安定性の低下を補償するために、グラニュラー磁性材料中の磁性結晶粒を、より高い結晶磁気異方性を有する材料を用いて形成することが求められている。求められる高い結晶磁気異方性を有する材料として、Ｌ１₀型規則合金が提案されている。代表的なＬ１₀型規則合金は、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｄ、ＣｏＰｄなどを含む。一方、非磁性結晶粒界の材料として、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）、酸化物、窒化物などが研究されてきた。

Ｌ１₀型規則合金を含む磁気記録層を形成する場合、合金を構成する原子のそれぞれを定められた位置に配列して、柱状成長させる必要がある。特に、Ｌ１₀型規則合金を含むグラニュラー構造の磁気記録層を形成する場合、上記の原子の配列に加えて、磁性結晶粒および非磁性結晶粒界を分離することが必要である。磁性結晶粒の上面に非磁性結晶粒界を構成する材料の薄膜が形成されると、磁性結晶粒の「二次成長」が起こり、磁気記録層の特性が低下する。本発明における「二次成長」とは、非磁性結晶粒界を構成する材料の薄膜の上方において、当該薄膜の下にある磁性結晶粒とは異なる配向を有する磁性結晶粒が成長する現象を意味する。したがって、グラニュラー構造の磁気記録層を形成する場合に、「二次成長」をいかに抑制するかという点について、鋭意研究が行われている。

一方、Ｂｉを用いて、Ｌ１_０型規則合金を含む磁気記録層を形成する方法が研究されている。特開２０１４−１３４０４０号公報は、低融点マトリクス中にＬ１_０型ＦｅＰｔナノ粒子が散在した構造を有する磁気記録媒体およびその製造方法を提案している（特許文献１参照）。この磁気記録媒体は、規則合金の材料を含む層を、低融点マトリックスからなる２つの層で挟む工程と、加熱によって低融点マトリックスを溶融させ、その中に浮遊する規則合金粒子の規則化およびｃ軸配向を行う工程と、磁場中冷却により低融点マトリクスを固化させて、ｃ軸が基板面垂直方向に向いた状態でｃ軸配向規則合金粒子を固定する工程を含む方法によって製造される。低融点マトリクスは、Ｂ_２Ｏ_３のような酸化物、またはＢｉのような金属を含んでもよい。

特開２００４−１７８７５３号公報は、Ｌ１_０型規則合金を含む磁気記録層のための下地層として、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｈなどのＬ１_０型構造と同等の格子定数を有する元素と、（１）高融点添加元素、（２）低融点添加元素、または（３）化合物とを含む材料で形成することを提案している（特許文献２参照）。この中で、低融点添加元素は結晶粒界に偏析して、磁気記録層中の磁性結晶粒の分離を促進すると説明されている。用いることができる低融点添加元素は、Ｂｉ、Ｍｇ、Ａｌなどを含む。

上記の提案においては、Ｂｉの低い融点を利用して、磁気記録層の特性を向上させている。しかしながら、Ｂｉの他の特性を利用することについては、ほとんど研究がなされていない。

特開２０１４−１３４０４０号公報特開２００４−１７８７５３号公報

R. F. Penoyer、「Automatic Torque Balance for Magnetic Anisotropy Measurements」、The Review of Scientific Instruments、１９５９年８月、第３０巻第８号、７１１−７１４近角聰信、強磁性体の物理（下）裳華房、１０−２１

良好な結晶性を有する規則合金を得ることが求められている。さらには、規則合金を含む磁性結晶粒の二次成長を抑制すると同時に、磁気記録層の膜厚を増大させることができる構造を有する磁気記録媒体、およびその製造方法に対する要求が存在する。

１つの実施形態に係る磁気記録媒体は、基板と、下層および上層を含む磁気記録層とを含み、下層および上層は、規則合金からなる磁性結晶粒と、非磁性結晶粒界とを含み、下層は、規則合金を構成する元素と、Ｂｉと、Ｃとを堆積させることによって形成されており、上層は、規則合金を構成する元素と、Ｃとを堆積させることによって形成されていることを特徴とする。ここで、規則合金は、ＦｅおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、Ｐｔ、Ｐｄ、ＡｕおよびＩｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素とを含んでもよい。また、規則合金は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕおよびＣｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素をさらに含んでもよい。好ましくは、規則合金は、Ｌ１_０型ＦｅＰｔである。また、下層は、０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下の膜厚を有することが望ましい。

別の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法は、（１）基板を準備する工程と、（２）規則合金を構成する元素と、Ｂｉと、Ｃとをスパッターして、磁気記録層の下層を形成する工程と、（３）前記規則合金を構成する元素と、Ｃとをスパッターして、磁気記録層の上層を形成する工程とを含むことを特徴とする。ここで、前記磁気記録層の下層および上層は、前記規則合金からなる磁性結晶粒と、Ｃを含む非磁性結晶粒界とを含んでもよい。また、規則合金は、ＦｅおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、Ｐｔ、Ｐｄ、ＡｕおよびＩｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素とを含んでもよい。また、規則合金は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕおよびＣｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素をさらに含んでもよい。好ましくは、規則合金は、Ｌ１_０型ＦｅＰｔである。また、下層は、０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下の膜厚を有することが望ましい。

良好な結晶性を有する規則合金を提供することができる。さらには、規則合金を含む磁性結晶粒の二次成長を抑制することによって、大きな膜厚の磁気記録層を有する磁気記録媒体を提供することができる。非磁性結晶粒界によって磁性結晶粒が磁気的に良好に分離されている磁気記録層を有する磁気記録媒体は、優れた磁気特性を有する。

磁気記録媒体の１つの構成例を示す断面図である。サーファクタント効果を説明する概略図であり、（ａ）〜（ｅ）は各段階を示す概略図である。実施例６および比較例６の磁気記録媒体のＭ−Ｈヒステリシスループを示す図であり、（ａ）は実施例６の磁気記録媒体のＭ−Ｈヒステリシスループを示し、（ｂ）は比較例６の磁気記録媒体のＭ−Ｈヒステリシスループを示す。上層のＣ含有量を固定した場合の、磁気記録層の膜厚とα値との関係を示すグラフである。磁気記録層の膜厚を固定した場合の、上層のＣ含有量とα値との関係を示すグラフである。磁気記録層の膜厚および上層のＣ含有量を固定した場合の、下層の膜厚とα値との関係を示すグラフである。磁気記録層の膜厚および上層のＣ含有量を固定した場合の、下層の膜厚と磁性結晶粒の正味の磁気異方性定数Ｋｕ＿ｇｒａｉｎとの関係を示すグラフである。磁気記録層の膜厚および上層のＣ含有量を固定した場合の、下層の膜厚と保磁力Ｈｃとの関係を示すグラフである。

磁気記録媒体は、基板と、下層および上層を含む磁気記録層とを含み、前記下層および上層は、規則合金からなる磁性結晶粒と、非磁性結晶粒界とを含み、前記下層は、規則合金を構成する元素と、Ｂｉと、Ｃとを堆積させることによって形成されており、前記上層は、規則合金を構成する元素と、Ｃとを堆積させることによって形成されていることを特徴とする。本発明の磁気記録媒体は、基板と磁気記録層との間に、密着層、軟磁性裏打ち層、ヒートシンク層、下地層および／またはシード層のような当該技術において知られている層をさらに含んでもよい。加えて、本発明の磁気記録媒体は、磁気記録層の上に、保護層および／または液体潤滑剤層のような当該技術において知られている層をさらに含んでもよい。図１に、基板１０、密着層２０、下地層３０、シード層４０、下層５１および上層５２からなる磁気記録層５０、および保護層６０を含む磁気記録媒体の１つの構成例を示す。

基板１０は、表面が平滑である様々な基板であってもよい。たとえば、磁気記録媒体に一般的に用いられる材料を用いて、基板１０を形成することができる。用いることができる材料は、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金、ＭｇＯ単結晶、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＳｒＴｉＯ_３、強化ガラス、結晶化ガラス等を含む。

任意選択的に設けてもよい密着層２０は、密着層２０の上に形成される層と密着層２０の下に形成される層との密着性を高めるために用いられる。密着層２０の下に形成される層としては基板１０を含む。密着層２０を形成するための材料はＮｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｒｕなどの金属、前述の金属を含む合金を含む。密着層２０は、単一の層であってもよいし、複数の層の積層構造を有してもよい。

任意選択的に設けてもよい軟磁性裏打ち層（不図示）は、磁気ヘッドからの磁束を制御して、磁気記録媒体の記録・再生特性を向上させる。軟磁性裏打ち層を形成するための材料は、ＮｉＦｅ合金、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金、ＣｏＦｅ合金などの結晶質材料、ＦｅＴａＣ，ＣｏＦｅＮｉ，ＣｏＮｉＰなどの微結晶質材料、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒなどのＣｏ合金を含む非晶質材料を含む。軟磁性裏打ち層の膜厚の最適値は、磁気記録に用いる磁気ヘッドの構造および特性に依存する。他の層と連続成膜で軟磁性裏打ち層を形成する場合、生産性との兼ね合いから、軟磁性裏打ち層が１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内（両端を含む）の膜厚を有することが好ましい。

本発明の磁気記録媒体を熱アシスト磁気記録方式において使用する場合、ヒートシンク層（不図示）を設けてもよい。ヒートシンク層は、熱アシスト磁気記録時に発生する磁気記録層５０の余分な熱を効果的に吸収するための層である。ヒートシンク層は、熱伝導率および比熱容量が高い材料を用いて形成することができる。そのような材料は、Ｃｕ単体、Ａｇ単体、Ａｕ単体、またはそれらを主体とする合金材料を含む。ここで、「主体とする」とは、当該材料の含有量が５０ｗｔ％以上であることを示す。また、強度などの観点から、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ｃｕ−Ｂ合金などを用いて、ヒートシンク層を形成することができる。さらに、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金、軟磁性のＣｏＦｅ合金などを用いてヒートシンク層を形成することができる。軟磁性材料を用いることによって、ヘッドの発生する垂直方向磁界を磁気記録層５０に集中させる機能をヒートシンク層に付与し、軟磁性裏打ち層の機能を補完することもできる。ヒートシンク層の膜厚の最適値は、熱アシスト磁気記録時の熱量および熱分布、ならびに磁気記録媒体の層構成および各構成層の厚さによって変化する。他の構成層との連続成膜で形成する場合などは、生産性との兼ね合いから、ヒートシンク層の膜厚は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。ヒートシンク層は、スパッタ法、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。通常の場合、ヒートシンク層は、スパッタ法を用いて形成される。ヒートシンク層は、磁気記録媒体に求められる特性を考慮して、基板１０と密着層２０との間、密着層２０と下地層３０との間などに設けることができる。

下地層３０は、上方に形成されるシード層４０の結晶性および／または結晶配向を制御するための層である。下地層３０は単層であっても多層であってもよい。下地層３０は、非磁性であることが好ましい。下地層３０の形成に用いられる非磁性材料は、Ｐｔ金属、Ｃｒ金属、または主成分であるＣｒにＭｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔａ、およびＺｒからなる群から選択される少なくとも１種の金属が添加された合金を含む。下地層３０は、スパッタ法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。

シード層４０の機能は、上層である磁気記録層５０中の磁性結晶粒の粒径および結晶配向を制御することである。シード層４０に、シード層４０の下にある層と磁気記録層５０との間の密着性を確保する機能を持たせてもよい。また、シード層４０と磁気記録層５０の間に中間層等の他の層を配置してもよい。中間層等を配置する場合は、中間層等の結晶粒の粒径および結晶配向を制御することにより磁気記録層５０の磁性結晶粒の粒径および結晶配向を制御する機能を担うことになる。シード層４０は非磁性であることが好ましい。シード層４０の材料は、磁気記録層５０の材料に合わせて適宜選択される。より具体的には、シード層４０の材料は、磁気記録層の磁性結晶粒の材料に合わせて選択される。たとえば、磁気記録層５０の磁性結晶粒がＬ１_０型規則合金で形成される場合、ＮａＣｌ型の化合物を用いてシード層４０を形成することが好ましい。特に好ましくは、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ_３などの酸化物、あるいはＴｉＮなどの窒化物を用いてシード層４０を形成する。また、上記の材料からなる複数の層を積層して、シード層４０を形成することもできる。磁気記録層５０の磁性結晶粒の結晶性の向上、および生産性の向上の観点から、シード層４０は、１ｎｍ〜６０ｎｍ、好ましくは１ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚を有することが好ましい。シード層４０は、スパッタ法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。

磁気記録層５０の下層５１は、規則合金の構成元素、Ｃ、およびＢｉをスパッタ法により堆積させることにより形成される。得られる下層５１は、規則合金を含む磁性結晶粒と、Ｃを含む非磁性結晶粒界からなるグラニュラー構造を有する。Ｂｉは、磁性結晶粒中に存在してもよいし、非磁性結晶粒界中に存在してもよい。規則合金は、ＦｅおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、Ｐｔ、Ｐｄ、ＡｕおよびＩｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素とを含む。好ましい規則合金は、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｄ、およびＣｏＰｄからなる群から選択されるＬ１_０型規則合金である。特性変調のために、規則合金は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、およびＣｒからなる群から選択される少なくとも１種の元素をさらに含んでもよい。望ましい特性変調は、規則合金の規則化に必要な温度の低下を含む。特に好ましい規則合金は、Ｌ１_０型ＦｅＰｔである。

規則合金を構成する元素と、Ｂｉと、Ｃとをスパッターすることによって、下層５１を形成することができる。本明細書における「スパッターする」工程とは、高エネルギーイオンの衝突によりターゲットから原子、クラスターまたはイオンを射出させる段階のみを意味し、射出された原子、クラスターまたはイオンに含まれる元素の全てが被成膜基板上に固定されることを意味しない。言い換えると、本明細書における「スパッターする」工程で得られる薄膜は、被成膜基板に到達した元素を必ずしも到達量の比で含有しない。下層５１の形成において、規則合金の構成元素とＣとを所定の比率で含むターゲット、ならびにＢｉターゲットを用いることができる。あるいはまた、規則合金の構成元素を含むターゲットと、Ｃターゲットと、Ｂｉターゲットとを用いてもよい。いずれの場合においても、それぞれのターゲットに印加する電力を調整して磁性結晶粒および非磁性結晶粒界の構成比率を制御することができる。なお、規則合金の構成元素を含むターゲットは、規則合金を構成する元素を別個に含む複数のターゲットの組であってもよい。下層５１を形成する際に被堆積表面に到達するＢｉの量は、被堆積表面に到達する全原子を基準として１〜５０原子％とすることが好ましい。Ｂｉの添加量は、Ｂｉターゲットに印加する電力によって調整することができる。

下層５１を形成する際に基板の加熱を伴う。この際の基板温度は、３００℃〜４５０℃の範囲内である。この範囲内の基板温度を採用することによって、下層５１中の規則合金の規則度を向上させることができる。

また、下層５１は、被堆積表面に到達するＢｉの量に依存するが、０．１〜３ｎｍ、好ましくは０．５〜２ｎｍの膜厚を有する。前述の範囲内の膜厚を有することによって、磁気記録層３０全体にわたって、磁性結晶粒の磁気的分離の促進、および磁性結晶粒の二次成長の抑制という効果が得られる。

図２を参照して、下層５１の形成過程における「サーファクタント効果」を説明する。最初に、図２（ａ）に示すように、規則合金およびＣからなるグラニュラー構造構成原子群５３およびＢｉからなるサーファクタント原子５４が、シード層４０の表面に堆積して、第１層を形成する。堆積がさらに進行すると、図２（ｂ）に示すように第２層が形成され始める。このときに、第１層中に存在するサーファクタント原子５４が第２層に移動して、第１層中に空隙５５を形成する。これは、Ｂｉが、規則合金の構成元素およびＣに比較してより小さい表面エネルギーを有するためと考えられる。そして、図２（ｃ）に示すように、第１層に形成された空隙５５を利用して、第１層の原子の再配列が促進される。この際に、所望されない位置に堆積した規則合金を構成する原子およびＣ原子が所定の位置に移動して、非磁性結晶粒界によって分離された磁性結晶粒を含む構造が確立される。また、第２層に移動したサーファクタント原子５４の一部は、再蒸発を起こして、下層５１から除去される。なお、下層５１から除去される過程は再蒸発に限定されない。続いて、図２（ｄ）および（ｅ）に示すように、第２層と第３層との間で前述のサーファクタント原子５４の移動および第２層の原子の再配列が起こる。その結果、規則合金を構成する原子およびＣ原子が所定の位置に移動して、非磁性結晶粒界によって分離された磁性結晶粒を含む構造が確立される。この過程を反復することによって、所望の膜厚を有する下層５１を得ることができる。また、たとえＣ原子が磁性結晶粒の上に堆積したとしても、前述のサーファクタント効果によりＣ原子が非磁性結晶粒界に移動するため、磁性結晶粒の二次成長を抑制することができる。

磁気記録層５０の上層５２は、規則合金の構成元素、およびＣをスパッターすることによって形成される。得られる上層５２は、規則合金を含む磁性結晶粒と、Ｃを含む非磁性結晶粒界からなるグラニュラー構造を有する。上層５２の形成では、Ｂｉターゲットを用いないことを除いて、下層５１と同様のターゲットを用いることができる。また、上層５２中の規則合金およびその構成元素は、下層５１のものと同様である。なお、上層５２の形成中においても、下層５１の最上面に残存するＢｉによるサーファクタント効果が発揮される。したがって、より大きな膜厚を有する上層５２においても、非磁性結晶粒界によって分離された磁性結晶粒を含む構造が確立される。

前述のように、サーファクタント原子５３であるＢｉが再蒸発などによって磁気記録層５０から除去されるため、得られた磁気記録層５０中のＢｉの残存量は、下層５１を形成する際に被堆積表面に到達するＢｉの量と一致しない。また、Ｂｉは、非磁性結晶粒界中に残存すると推定されるが、磁性結晶粒中に残存していてもよい。さらに、Ｂｉの過剰な残存は、飽和磁化Ｍｓの減少ならびに磁気スペーシングの損失を起こす可能性がある。したがって、磁気記録層５０、すなわち下層５１および上層５２を形成する際の温度を上昇させて、Ｂｉの残存量をできる限り少なくすることが好ましい。

磁気記録層５０は、下層５１および上層５２に加えて、１つまたは複数の追加の磁性層をさらに含んでもよい。１つまたは複数の追加の磁性層のそれぞれは、グラニュラー構造または非グラニュラー構造のいずれを有してもよい。たとえば、下層５１および上層５２からなる積層構造と、追加の磁性層とで、Ｒｕなどの結合層を挟んで積層したＥＣＣ（Ｅｘｃｈａｎｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅ）構造を形成してもよい。あるいはまた、連続層として、グラニュラー構造を含まない磁性層を、下層５１および上層５２からなる積層構造の上部に設けてもよい。連続層としては、いわゆるＣＡＰ層を含む。

保護層６０は、磁気記録媒体の分野で慣用的に使用されている材料を用いて形成することができる。具体的には、Ｐｔなどの非磁性金属、ダイアモンドライクカーボンなどのカーボン系材料、あるいは窒化シリコンなどのシリコン系材料を用いて、保護層６０を形成することができる。また、保護層６０は、単層であってもよく、積層構造を有してもよい。積層構造の保護層６０は、たとえば、特性の異なる２種のカーボン系材料の積層構造、金属とカーボン系材料との積層構造、または金属酸化物膜とカーボン系材料との積層構造であってもよい。保護層６０は、ＣＶＤ法、スパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタリング法などを含む）、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。

また、任意選択的に、本発明の磁気記録媒体は、保護層６０の上に設けられる液体潤滑剤層（不図示）をさらに含んでもよい。液体潤滑剤層は、磁気記録媒体の分野で慣用的に使用されている材料を用いて形成することができる。液体潤滑剤層の材料は、たとえば、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤などを含む。液体潤滑剤層は、たとえば、ディップコート法、スピンコート法などの塗布法を用いて形成することができる。

（実施例１〜６）
平滑な表面を有する化学強化ガラス基板（ＨＯＹＡ社製Ｎ−１０ガラス基板）を洗浄し、基板１０を準備した。洗浄後の基板１０を、インライン式のスパッタ装置内に導入した。圧力０．５ＰａのＡｒガス中で純Ｔａターゲットを用いたＤＣマグネトロンスパッタ法により、膜厚５ｎｍのＴａ密着層２０を形成した。Ｔａ密着層形成時の基板温度は室温（２５℃）であった。Ｔａ密着層形成時のスパッタ電力は１００Ｗであった。

次に、圧力０．５ＰａのＡｒガス中で純Ｃｒターゲットを用いたＤＣマグネトロンスパッタ法により、膜厚２０ｎｍのＣｒ下地層３０を得た。Ｃｒ下地層３０形成時の基板温度は室温（２５℃）であった。Ｃｒ下地層３０形成時のスパッタ電力は３００Ｗであった。

次に、圧力０．１ＰａのＡｒガス中でＭｇＯターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタ法により膜厚５ｎｍのＭｇＯシード層４０を形成した。ＭｇＯシード層４０形成時の基板温度は、室温（２５℃）であった。ＭｇＯシード層４０形成時のスパッタ電力は２００Ｗであった。

次に、ＭｇＯシード層４０を形成した積層体を４３０℃に加熱し、圧力１．５ＰａのＡｒガス中でＦｅＰｔターゲット、ＣターゲットおよびＢｉターゲットを用いたＤＣマグネトロンスパッタ法により、ＦｅＰｔ−Ｃ−Ｂｉからなる下層５１を形成した。下層５１の膜厚は１ｎｍであった。下層５１形成時の各ターゲットに印加した電力は、それぞれ、４０Ｗ（ＦｅＰｔ）、１３２Ｗ（Ｃ）、２０Ｗ（Ｂｉ）であった。得られた下層５１は、２５体積％のＣを含んだ。

引き続いて、下層５１を形成した積層体を４３０℃に加熱し、圧力１．５ＰａのＡｒガス中でＦｅＰｔターゲットおよびＣターゲットを用いたＤＣマグネトロンスパッタ法により、ＦｅＰｔ−Ｃからなる上層５２を形成して、磁気記録層５０を得た。形成時間およびターゲットに印加する電力を制御して、上層５２の膜厚およびＣ含有量を第１表に記載のように変化させた。

最後に、圧力０．５ＰａのＡｒガス中でＰｔターゲットを用いたＤＣスパッタ法により膜厚５ｎｍのＰｔ保護層６０を形成して、磁気記録媒体を得た。保護層形成時の基板温度は、室温（２５℃）であった。Ｐｔ保護層６０の形成時のスパッタ電力は５０Ｗであった。

ＰＰＭＳ装置（Quantum Design社製；Physical Property Measurement System）により、得られた磁気記録媒体のＭ−Ｈヒステリシスループを測定した。得られたＭ−Ｈヒステリシスループから、飽和磁化Ｍｓ、残留磁化Ｍｒ、保磁力Ｈｃ、およびＭ−Ｈヒステリシスループのα値を決定した。α値は、保磁力付近（Ｈ＝Ｈｃ）における磁化曲線の傾きを意味し、α＝４π×（ｄＭ／ｄＨ）の式で求められる。α値の決定においては、Ｍの単位として「ｅｍｕ／ｃｍ^３」を用い、Ｈの単位として「Ｏｅ」を用いる。磁気記録層５０中の磁性結晶粒が磁気的に良好に分離されていない場合、α値が増大する。一方、たとえば二次成長による結晶粒が存在する場合のような、磁性結晶粒の磁気特性のバラツキが大きい場合、α値が減少する。α値は、１に接近した値を有することが望ましい。α値は、０．７５以上、３．０未満、より好ましくは０．９以上、２．０未満とすることが好ましい。また、ＰＰＭＳ装置を用いて自発磁化の磁場印加角度依存性を評価し、磁気異方性定数Ｋｕを決定した。磁気異方性定数Ｋｕの決定には、R. F. Penoyer、「Automatic Torque Balance for Magnetic Anisotropy Measurements」、The Review of Scientific Instruments、１９５９年８月、第３０巻第８号、７１１−７１４、ならびに近角聰信、強磁性体の物理（下）裳華房、１０−２１に記載の手法を用いた（非特許文献１および２参照）。ここで、磁気異方性定数Ｋｕは、磁性結晶粒および非磁性結晶粒界の総体積あたりのエネルギー値として測定される。そこで、磁性結晶粒の正味の磁気異方性定数Ｋｕ＿ｇｒａｉｎを算出した。正味の磁気異方性定数Ｋｕ＿ｇｒａｉｎは、測定された磁気異方性定数Ｋｕを磁気記録層５０中の磁性結晶粒の体積比率で除算して得た。測定結果を第２表に示す。

（比較例１〜６）
下層５１を形成せず、上層５２の膜厚を第１表に記載のように変更したことを除いて、実施例１〜６と同様の手順を用いて、磁気記録媒体を得た。実施例１〜６と同様の手順を用いて、磁気記録媒体の特性を評価した。測定結果を第２表に示す。

（実施例７、８）
下層５１の膜厚を０．５ｎｍ（実施例７）または１．５ｎｍ（実施例８）に変更したことを除いて実施例１と同様の手順を用いて、磁気記録媒体を得た。下層５１および上層５２の膜厚およびＣ含有量を第３表に示す。また、実施例１と同様の手順を用いて、磁気記録媒体の特性を評価した。測定結果を第４表に示す。

（評価）
実施例６および比較例６で得られた磁気記録媒体のＭ−Ｈヒステリシスループを図３（ａ）および（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示す比較例６の磁気記録媒体のＭ−Ｈヒステリシスループでは、曲線の平滑性が失われ、二段に分離したヒステリシスループが観察された。この結果は、Ｂｉを使用せずに形成したＦｅＰｔ−Ｃ膜において、ＦｅＰｔ磁性結晶粒の柱状成長が一定の膜厚で停止し、その後にＦｅＰｔ磁性結晶粒の二次成長が起きたためと考えられる。一方、図３（ａ）に示す実施例６の磁気記録媒体のＭ−Ｈヒステリシスループでは、得られる曲線が平滑であり、ヒステリシスループの二段分離は観察されなかった。この結果は、Ｂｉを併用して下層５１を形成することによりＦｅＰｔ磁性結晶粒の二次成長が抑制され、下層５１および上層５２全体を通してＦｅＰｔ磁性結晶粒の柱状成長がなされたためと考えられる。

次に、下層５１の膜厚を１ｎｍに固定し、上層５２の膜厚を変化させた磁気記録層５０の膜厚の影響を説明する。ここで、上層５２のＣ含有量を２５体積％に固定した。Ｂｉを併用して下層５１を形成した実施例１、２および３、ならびに下層５１を形成しなかった比較例１、２および３の磁気記録媒体について、磁気記録層５０の膜厚とα値との関係を図４に示す。磁気記録層５０の膜厚の増大にともなってα値が減少するものの、いずれの膜厚においても、Ｂｉを併用して下層５１を形成した実施例１、２および３のα値が、比較例１、２および３のα値よりも大きかった。この結果から、Ｂｉを併用する下層５１の形成がＦｅＰｔ磁性結晶粒の磁気的分離の促進および二次成長の抑制に有効であることが分かる。

次に、上層５２のＣ含有量の影響を説明する。ここで、実施例としては、下層５１および上層５２の膜厚をそれぞれ１ｎｍおよび３ｎｍに固定した。比較例としては、磁気記録層５０の膜厚が実施例と同じ４ｎｍである例を用いて比較した。Ｂｉを併用して下層５１を形成した実施例１、４、５および６、ならびに下層５１を形成しなかった比較例１、４、５および６の磁気記録媒体について、上層５２のＣ含有量とα値との関係を図５に示す。下層５１を形成しなかった比較例１、４、５および６の磁気記録媒体において、上層５２のＣ含有量の増大に伴ってα値が減少した。一方、Ｂｉを併用して下層５１を形成した実施例１、４、５および６において、上層５２のＣ含有量とα値との間に明瞭な相関が認められなかった。いずれのＣ含有量においても、Ｂｉを併用して下層５１を形成した実施例１、４、５および６のα値が、比較例１、４、５および６のα値よりも大きかった。この結果からも、Ｂｉを併用する下層５１の形成がＦｅＰｔ磁性結晶粒の磁気的分離の促進および二次成長の抑制に有効であることが分かる。

次に、Ｂｉを併用して形成した下層５１の膜厚の影響を説明する。ここで、上層５２の膜厚を変化させて磁気記録層５０の膜厚を４ｎｍに固定し、上層５２のＣ含有量を２５体積％に固定した。Ｂｉを併用して下層５１を形成した実施例７、１、および８、ならびに下層５１を形成しなかった比較例１の磁気記録媒体について、下層５１の膜厚とα値との関係を図６に示し、下層５１の膜厚と磁性結晶粒の正味の磁気異方性定数Ｋｕ＿ｇｒａｉｎとの関係を図７に示し、下層５１の膜厚と保磁力Ｈｃとの関係を図８に示す。図６から分かるように、下層５１の膜厚の増大につれてα値が１に接近し、磁性結晶粒が磁気的に良好に分離され、かつ磁性結晶粒の二次成長が抑制される。一方、図７および図８から分かるように、Ｋｕ＿ｇｒａｉｎおよび保磁力Ｈｃは、下層５１の膜厚に伴って減少する傾向がある。一般的に、１Ｔｂｐｓｉ（テラビット毎平方インチ）より高い磁気記録密度を達成するためには、Ｋｕ＿ｇｒａｉｎが１．５×１０^７ｅｒｇ／ｃｍ^３（１．５Ｊ／ｃｍ^３）以上であることが必要である。図７のデータを外挿すると、１．５×１０^７ｅｒｇ／ｃｍ^３（１．５Ｊ／ｃｍ^３）以上のＫｕ＿ｇｒａｉｎを有するためには、下層５１の膜厚を約３ｎｍ以下とすることが好ましいことが分かる。

さらに、Ｘ線電子分光法（ＥＳＣＡ）を用いて、実施例１の磁気記録媒体の深さ方向の元素分布を分析した。その結果、４３０℃において形成された磁気記録層５０中に、磁気記録層５０の全原子を基準として約０．１原子％のＢｉが残存していることが分かった。Ｂｉの残存量は、下層５１の形成の際に積層体表面に到達したＢｉの量に比較して著しく小さかった。この結果から、磁気記録層５０の形成時にＢｉの再蒸発などが起こっていることが分かる。飽和磁化Ｍｓの減少ならびに磁気スペーシングの損失を防止するためにＢｉの残存量をできるだけ少なくすることが好ましいこと、ならびに磁性結晶粒中の規則合金の規則化を促進することから、磁気記録層５０、すなわち下層５１および上層５２の形成温度を上昇させることが好ましい。

１０基板
２０密着層
３０下地層
４０シード層
５０磁気記録層
５１下層
５２上層
５３グラニュラー構造構成原子
５４サーファクタント原子
５５サーファクタント原子の移動により発生する空隙
６０保護層

Claims

基板と、下層および上層を含む磁気記録層とを含む磁気記録媒体であって、前記下層および上層は、規則合金からなる磁性結晶粒と、非磁性結晶粒界とを含み、
前記下層は、規則合金を構成する元素と、Ｂｉと、Ｃとを堆積させることによって形成されており、
前記上層は、規則合金を構成する元素と、Ｃとを堆積させることによって形成されている
ことを特徴とする磁気記録媒体。
前記規則合金は、ＦｅおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、Ｐｔ、Ｐｄ、ＡｕおよびＩｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素とを含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
前記規則合金は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕおよびＣｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の磁気記録媒体。
前記規則合金は、Ｌ１_０型ＦｅＰｔであることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
前記下層は、０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下の膜厚を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の磁気記録媒体。
基板を準備する工程と
規則合金を構成する元素と、Ｂｉと、Ｃとをスパッターして、磁気記録層の下層を形成する工程と、
前記規則合金を構成する元素と、Ｃとをスパッターして、磁気記録層の上層を形成する工程と
を含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
前記磁気記録層の下層および上層は、前記規則合金からなる磁性結晶粒と、Ｃを含む非磁性結晶粒界とを含むことを特徴とする請求項６に記載の磁気記録媒体の製造方法。
前記規則合金は、ＦｅおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、Ｐｔ、Ｐｄ、ＡｕおよびＩｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素とを含むことを特徴とする請求項６に記載の磁気記録媒体の製造方法。
前記規則合金は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕおよびＣｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の磁気記録媒体の製造方法。
前記規則合金は、Ｌ１_０型ＦｅＰｔであることを特徴とする請求項６に記載の磁気記録媒体の製造方法。
前記下層は、０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下の膜厚を有することを特徴とする請求項６から１０のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。