WO2015174083A1 - 垂直磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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- H01F10/12—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
- H01F10/123—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys having a L10 crystallographic structure, e.g. [Co,Fe][Pt,Pd] thin films
Definitions
- the invention in which some of the configuration examples are disclosed in the present specification relates to a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording medium.
- a perpendicular magnetic recording medium based on this method includes at least a nonmagnetic substrate and a magnetic recording layer containing a hard magnetic material.
- the perpendicular magnetic recording medium is formed of a soft magnetic material in addition to the above elements, and a soft magnetic backing layer that plays a role of concentrating the magnetic flux generated by the magnetic head on the magnetic recording layer, and the hard magnetic material of the magnetic recording layer in the target direction.
- a base layer for orienting, a protective film for protecting the surface of the magnetic recording layer, and the like may optionally be further included.
- a granular magnetic material is used as a material for forming a magnetic recording layer of a perpendicular magnetic recording medium.
- This granular magnetic material is composed of a magnetic material and a nonmagnetic material, and provides a granular structure composed of magnetic crystal grains and a nonmagnetic material segregated so as to surround the periphery of the magnetic crystal grains.
- ordered alloys have attracted attention as magnetic materials, and carbon-based, oxide-based, nitride-based, and the like are known as nonmagnetic materials (see, for example, Patent Document 1).
- Patent Document 2 discloses a perpendicular magnetic recording medium including a magnetic recording layer using B 4 C as a nonmagnetic material.
- Patent Document 2 reports that high thermal stability, high magnetic anisotropy constant (Ku) and the like can be realized, and that film formation can be performed by a DC sputtering method.
- Patent Document 2 does not mention using B 4 C in combination with an ordered alloy.
- Patent Document 3 uses a granular magnetic material obtained by adding an oxide such as SiO 2 as a non-magnetic material in ordered alloy having an L1 0 type crystal structure into the first magnetic layer, does not contain such an oxide continuous
- a thermally assisted magnetic recording medium having a two-layered magnetic layer using a second magnetic layer as a layer (CAP layer) is disclosed.
- the invention of Patent Document 3 is characterized in that the content of the nonmagnetic material in the first magnetic layer decreases from the substrate side toward the second magnetic layer side. By doing so, an excessive nonmagnetic material is deposited on the upper part of the crystal grains of the ordered alloy, and the growth of the crystal grains is prevented from being divided in the vertical direction. This also realizes ordered alloy crystal grains having a fine grain size and continuously grown in a direction perpendicular to the substrate surface.
- FePt-C the L1 0 type, such as FePt-SiO 2 ordered alloy -
- the non-magnetic material with the increase of the film thickness of the magnetic recording layer, a so-called magnetic crystal grains of the secondary growth problems, specific seed It has been clarified by the present inventors that there is a problem that a granular structure cannot be formed on a layer.
- the L1 0 type FePt—C material when an L1 0 type FePt—C material is deposited in a vertical direction on the seed layer 210 made of MgO or the like by sputtering (FIGS. 3A and 3B), the L1 0 type FePt alloy of FIG. As shown in the crystal lattice diagram, a structure (230, 250) in which layers of Fe atoms and layers of Pt atoms are alternately stacked is formed [magnetization easy axis 290, FIG. 3A].
- Patent Document 2 a magnetic recording medium having a granular structure made of a magnetic material containing B 4 C as a nonmagnetic material is known (Patent Document 2).
- Patent Document 2 the magnetic recording medium actually produced in this document does not use ordered alloys.
- the FePt magnetic crystal grains 200 are formed as shown in FIG. 4 (FIG. 4A).
- the nonmagnetic crystal grain boundaries 320 surrounding the magnetic layer 320 are not formed, or even if they are formed (FIG. 4B), the magnetic crystal grains are not separated from each other and become a mixed state (400). From their research.
- B 4 C which is a non-magnetic material, is not easily discharged from the FePt magnetic crystal grains and remains in the crystal even when the FePt magnetic crystal grains grow. It is done. As described above, when the nonmagnetic material remains in the magnetic crystal grains, B 4 C also grows in the magnetic crystal grains with the deposition of FePt—B 4 C, and eventually leads to destruction of the magnetic crystal grains. Such destruction reduces the magnetic anisotropy.
- the FePt—B 4 C material may not be thickened by a single layer.
- the present inventors can form an ordered alloy-carbon (for example, FePt-C) layer having a granular structure as a template layer on the seed layer in advance, and the ordered alloy-carbonized material on the ordered alloy-carbon. It has been found that a (for example, FePt—B 4 C) layer can be grown with a granular structure and a magnetic recording layer can be formed with a desired film thickness.
- an ordered alloy-carbon for example, FePt-C
- a (for example, FePt—B 4 C) layer can be grown with a granular structure and a magnetic recording layer can be formed with a desired film thickness.
- the invention in which some of the configuration examples are disclosed in the present specification includes a magnetic recording layer having a desired film thickness while maintaining high magnetic anisotropy, and a magnetic anisotropy constant for each magnetic particle. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium in which variation in (Ku) is reduced and magnetic characteristics are made more uniform.
- a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording medium includes: (A) preparing a non-magnetic substrate; (B) laminating a magnetic recording layer including at least a first magnetic recording layer and a second magnetic recording layer on the nonmagnetic substrate; (C) heating the nonmagnetic substrate on which the magnetic recording layer is laminated to a temperature of 400 ° C.
- a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording medium comprising: The step (B) includes at least a step of forming the first magnetic recording layer, and a step of laminating the second magnetic recording layer on the first magnetic recording layer,
- the first magnetic recording layer has a granular structure including a first magnetic crystal grain and a first nonmagnetic crystal grain boundary surrounding the first magnetic crystal grain, and the first magnetic crystal grain Is composed of an ordered alloy, and the first non-magnetic grain boundary is composed of carbon
- the second magnetic recording layer has a granular structure including a second magnetic crystal grain and a second nonmagnetic crystal grain boundary surrounding the second magnetic crystal grain, and the second magnetic crystal grain Is composed of an ordered alloy, and the second nonmagnetic grain boundary is composed of a nonmagnetic material composed of boron and carbon.
- the first magnetic recording layer having the granular structure of ordered alloy-carbon (for example, FePt—C) is formed in advance, and the first magnetic recording layer functions as a template layer.
- a granular structure of a nonmagnetic material composed of ordered alloy-boron and carbon can be formed and grown as a second magnetic recording layer, and a magnetic recording layer can be formed with a desired film thickness. Magnetic anisotropy can be obtained.
- a magnetic anisotropy constant (Ku) for each magnetic particle in the magnetic recording layer is included by including a step (C) of heating to a predetermined temperature after forming the magnetic recording layer. It is possible to make the magnetic characteristics more uniform by reducing the variation of the magnetic field.
- the magnetic layer can be thickened while maintaining high magnetic anisotropy, and the variation in the magnetic anisotropy constant (Ku) for each magnetic particle can be reduced to further improve the magnetic characteristics.
- Ku magnetic anisotropy constant
- FIG. 6 is a schematic diagram for explaining problems in the process of growing a granular magnetic material (FePt—C) of a magnetic recording layer.
- FIG. 6 is a schematic diagram for explaining problems in the process of growing a granular magnetic material (FePt—C) of a magnetic recording layer.
- FIG. 6 is a schematic diagram for explaining problems in the process of growing a granular magnetic material (FePt—C) of a magnetic recording layer.
- FIG. 6 is a schematic diagram for explaining problems in the process of growing a granular magnetic material (FePt—C) of a magnetic recording layer.
- FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a process of growing a granular magnetic material (FePt—B 4 C) of a magnetic recording layer.
- FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a process of growing a granular magnetic material (FePt—B 4 C) of a magnetic recording layer.
- Magnetic hysteresis curves [vertical axis: magnetization M (emu / cm 3 ), horizontal axis of each of the magnetic recording media having the layer configuration A manufactured by the manufacturing processes of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2.
- 6 is a planar TEM observation photograph of a magnetic recording medium having a layer structure B manufactured by the manufacturing process of Comparative Example 3.
- FIG. 3 External magnetic field
- ⁇ D> and ⁇ indicate the average particle size and standard deviation obtained by analyzing the particle size of the planar TEM observation image, respectively.
- 6 is a planar TEM observation photograph of a magnetic recording medium having a layer structure B manufactured by the manufacturing process of Example 4.
- FIG. In the figure, ⁇ D> and ⁇ indicate the average particle size and standard deviation obtained by analyzing the particle size of the planar TEM observation image, respectively.
- 5 is a magnetic hysteresis curve [vertical axis: magnetization M (emu / cm 3 ), horizontal axis: external magnetic field H (Oe)] of the magnetic recording medium having the layer configuration B manufactured by the manufacturing process of Comparative Example 3.
- Example 4 is a magnetic hysteresis curve [vertical axis: magnetization M (emu / cm 3 ), horizontal axis: external magnetic field H (Oe)] of the magnetic recording medium having the layer configuration B manufactured by the manufacturing process of Example 4.
- the nonmagnetic substrate 20 may be various substrates having a smooth surface.
- the nonmagnetic substrate 20 can be formed using a material generally used for magnetic recording media.
- a material such as an Al alloy plated with NiP, tempered glass, or crystallized glass can be used as the nonmagnetic substrate.
- the magnetic recording layer 60 includes at least two layers of a first magnetic recording layer 62 and a second magnetic recording layer 64. Then, the second magnetic recording layer is stacked on the first magnetic recording layer.
- the first magnetic recording layer 62 includes a first magnetic crystal grain composed of an ordered alloy and a first nonmagnetic crystal grain boundary composed of carbon surrounding the first magnetic crystal grain.
- the second magnetic recording layer includes a second magnetic crystal grain made of an ordered alloy and a second non-magnetic material made of boron and carbon surrounding the second magnetic crystal grain. It has a granular structure including a magnetic grain boundary.
- Ordered alloy constituting the first magnetic crystal grains and the second magnetic crystal grains of the first and second magnetic recording layer may be the same or different from each other, preferably, L1 0 type ordered alloy.
- L1 0 type ordered alloy Fe, Co, and at least one element selected from Ni,, Pt, Pd, Au, Cu , L1 0 type ordered alloy containing at least one element selected from Ir, and the like are preferable.
- the ordered alloy is an L1 0 type ordered alloy made of a material selected from the group consisting of FePt, CoPt, FePd, and CoPd, and most preferably an L1 0 type FePt ordered alloy.
- nonmagnetic material composed of boron and carbon examples include various boron-carbon binary materials, and more specifically, various boron carbides such as BC to B 6 C are included. Can do.
- the carbon content in the first magnetic recording layer is preferably 20 to 50% by volume, more preferably 20 to 40% by volume from the viewpoint of magnetic properties and particle size.
- the content of the nonmagnetic material composed of boron and carbon in the second magnetic recording layer is preferably 20 to 50% by volume and more preferably 20 to 30% by volume from the viewpoint of magnetic properties and particle size. preferable.
- the ratio [B (atomic%) / C (atomic%)] based on the atomic% of boron and carbon in the nonmagnetic material composed of boron and carbon constituting the second nonmagnetic crystal grain boundary is magnetic. From the viewpoint of characteristics, it is preferably 0.3 or more, more preferably 0.4 or more, preferably 10 or less, and more preferably 5 or less.
- the magnetic recording layer 60 may have a structure obtained by stacking more magnetic recording layers.
- the magnetic recording layer 60 may have a structure obtained by stacking a plurality of sets of the first magnetic recording layer and the second magnetic recording layer as a set.
- a magnetic recording layer made of a material having a composition or a constituent element different from those of the magnetic recording layer may be further laminated.
- the magnetic recording layer 60 may have a structure in which a first magnetic recording layer, a second magnetic recording layer, and a first magnetic recording layer are stacked in this order.
- the first magnetic recording layer is formed on the nonmagnetic substrate 20, preferably on a seed layer 40, which will be described later, by a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like using an alloy target mixed with a metal that constitutes an ordered alloy and carbon.
- One magnetic recording layer 62 is formed.
- the second magnetic recording layer 64 is formed on the first magnetic recording layer 62.
- the second magnetic recording layer 64 can be formed by a sputtering method or a vacuum deposition method using a metal constituting an ordered alloy and an alloy target in which desired carbon and boron are mixed.
- the nonmagnetic substrate 20 that is a deposition target substrate or the nonmagnetic substrate 20 on which an appropriate configuration layer is formed is heated to 300 to 500 ° C. heating to a temperature, ordered alloy, preferably desirable in terms of promoting the regularization of the L1 0 type ordered alloy.
- an ordered alloy is used as a method for forming the first magnetic recording layer 62 and the second magnetic recording layer 64.
- a co-sputtering method in which (for example, Fe, Pt) and C, or an alloy thereof is sputtered individually can also be employed.
- a nonmagnetic material composed of boron and carbon is formed on the first magnetic recording layer 62 having a granular structure including the first nonmagnetic material composed of carbon.
- the second magnetic recording layer 64 is formed using a granular magnetic material including the second nonmagnetic material that is configured. Thereby, it is possible to efficiently form the second magnetic recording layer 64 having a granular structure following the granular structure of the first magnetic recording layer, and to maintain high magnetic anisotropy and to increase the thickness of the entire magnetic recording layer 60. it can.
- the thickness of the first magnetic recording layer is preferably 4 nm or less, more preferably 2 to 4 nm, from the viewpoint of suppressing growth inhibition and secondary growth of the ordered alloy. From the viewpoint of maintaining high magnetic anisotropy, the thickness of the second magnetic recording layer is preferably 3 to 7 nm.
- the magnetic recording layer 60 desirably has a film thickness of at least 5 nm or more, preferably 8 nm or more.
- the preferred film thickness for the magnetic recording layer 60 is 6 to 16 nm, more preferably 8 to 11 nm.
- the magnetic recording medium of one structural example of the present invention preferably has a magnetic anisotropy constant (Ku) value of at least 1.0 ⁇ 10 7 erg / cm 3 or more, more preferably 1.2 ⁇ 10 7. erg / cm 3 or more.
- the nonmagnetic substrate on which the magnetic recording layer including the first and second magnetic recording layers is formed is heated to a temperature of 400 ° C. to 600 ° C.
- post-heat treatment In order to distinguish from the heat treatment at the time of forming the magnetic recording layer in the step (B), it may be referred to as post-heat treatment.
- This step makes it possible to reduce the variation of the magnetic anisotropy constant (Ku) for each magnetic particle in the magnetic recording layer and to make the magnetic characteristics more uniform.
- the movement of the magnetic recording layer, particularly the nonmagnetic material composed of boron and carbon in the second magnetic recording layer, into the nonmagnetic grain boundary is more completely performed. It is considered that the degree of ordering of the alloy is further improved and the homogeneity of the magnetic properties is also improved.
- This step is performed at least after the magnetic recording layer 60 is formed in the step (B).
- This step can be performed using a heat treatment furnace that can be depressurized in vacuum, and the degree of vacuum is preferably 10 ⁇ 4 Pa or less in terms of preventing deterioration of characteristics due to oxidation of the magnetic layer.
- Such homogenization of magnetic characteristics can be estimated from the ⁇ value of the magnetic hysteresis curve of the magnetic recording medium obtained with the vertical axis indicating the magnetization M (emu / cm 3 ) and the horizontal axis indicating the external magnetic field H (Oe).
- the ⁇ value is preferably 0.8 or more from the viewpoint of homogenization of magnetic properties, more preferably 1.0 or more, and the ⁇ value is 2.0 or less from the viewpoint of particle isolation. Preferably, it is 1.4 or less.
- the demagnetizing factor in the direction perpendicular to the film surface is N film
- the film surface perpendicular direction in the minute inversion region corresponding to one particle in the case of the granular structure is used.
- the magnetic field coefficient is N B
- the magnetic hysteresis curve when a magnetic field is applied in the vertical direction of the film is inclined by 1 / (N film ⁇ N B ). Therefore, the ⁇ value is 4 ⁇ / (N film ⁇ N B ).
- the N film is approximately 4 ⁇ .
- the N B is determined by the relationship between the small inversion region and a film thickness ([delta]), when the diameter of the small inversion region corresponding to the particle diameter is D in granular structure, N B as [delta] / D is large Approaching zero.
- the ⁇ value approaches 1.
- the ⁇ value is 1 or more, and the ⁇ value approaches 1 if ⁇ / D is small for isolated particles.
- the ⁇ value is smaller than 1, it can be considered that the magnetic properties are not uniform in the film.
- the film formation step of the magnetic recording layer in the step (B) desirably includes a heat treatment.
- the heat treatment in the film formation step tends to enlarge the magnetic particles. From the viewpoint of particle miniaturization, it is disadvantageous, and the ⁇ value does not improve even if the temperature in the film forming process of the magnetic recording layer is increased. If the heat treatment is performed after the magnetic recording layer is formed as in this step, the ⁇ value can be improved without enlarging the magnetic particles in the formed magnetic recording layer as long as it is within a predetermined temperature range. Can do.
- the heating temperature of the substrate in this step is 400 to 600 ° C., but is 400 ° C. or more from the viewpoint of homogenization of magnetic properties and 600 ° C. or less from the viewpoint of preventing particle enlargement due to heating.
- the heat treatment time in this step is 10 seconds or more, more preferably 1000 seconds or more from the viewpoint of homogenization of magnetic properties, and preferably 2 hours or less, more preferably 1000 seconds or less from the viewpoint of mass productivity.
- Patent Document 4 a magnetic material containing at least one element of Cu, Ni, and B at 1 atom% to 40 atom% is precipitated from a plating solution into a CoPt or FePt alloy magnetic material, and this is added to 500P.
- a technique for forming an L10 ordered alloy by annealing at a temperature of 0 ° C. or lower is disclosed (for example, claim 8 of Patent Document 4).
- what has actually been prepared is Fe 28 Ni 22 Pt 45 B 5 to which Ni and B are added in order to effectively add B and which uses eutectoid with Ni (paragraph of Patent Document 4). 0055-0056, etc.), and is not composed of a nonmagnetic material composed of boron and carbon.
- the first magnetic recording layer which is an ordered alloy-carbon, serves as a template layer.
- a granular structure of a nonmagnetic material composed of ordered alloy-boron and carbon is not formed or grown on the layer as the second magnetic recording layer.
- Patent Document 5 has a CuAu type ordered structure having the composition of F 1-x M x, and B prevalence in F 1-x M x is from 0.01 to 0.30 ferromagnetic It is disclosed that a heat treatment is performed at 200 to 600 ° C. after forming a magnetic recording layer containing a body in a nonmagnetic matrix (claims 10 and 16 of Patent Document 5).
- F 1-x M x in the example of Patent Document 5, an FePt alloy having a B abundance of 0 to 0.35 obtained by sputtering using a Fe-50 atomic% Pt target with a B chip disposed A film was prepared, and then heated in a vacuum of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 Torr or less at 350 ° C.
- the first magnetic recording layer which is an ordered alloy-carbon, serves as a template layer
- the second magnetic recording layer is formed on the template layer as a non-ordered alloy-boron and carbon. It is not formed or grown with a granular structure of magnetic material, and it is temporarily included whether the FePt alloy film having the B abundance of 0 to 0.35 contains a nonmagnetic material composed of boron and carbon. Does not disclose how much the C content is.
- Patent Documents 4 and 5 has at least an explicit description in terms of improving the ⁇ value of the obtained magnetic recording medium and making the magnetic properties more uniform.
- the seed layer, the nonmagnetic underlayer, the second underlayer, the adhesion layer, and the like are formed before the step (B) that is the step of forming the magnetic recording layer.
- the layer and the like are formed after the step (B).
- the liquid lubricant layer is formed after the step (C).
- the protective layer and the like can be formed before or after the step (C), but are preferably formed after the step (C) from the viewpoint of preventing diffusion of the magnetic recording layer.
- the soft magnetic backing layer is a layer having a function of concentrating the magnetic flux generated by the magnetic head on the magnetic recording layer during recording on the magnetic recording layer.
- the soft magnetic backing layer can be formed on a nonmagnetic substrate using a crystalline material such as FeTaC, Sendust (FeSiAl) alloy, or an amorphous material containing a Co alloy such as CoZrNb, CoTaZr, or CoFeZrTa. In this case, it is necessary to select a material that does not cause a change in surface roughness due to crystallization at the formation temperature of the magnetic layer.
- the optimum value of the thickness of the soft magnetic underlayer varies depending on the structure and characteristics of the magnetic head used for recording, but is preferably about 10 nm to 500 nm in consideration of productivity.
- the soft magnetic underlayer can be formed by a well-known and conventional film formation technique, for example, a sputtering method.
- the function of the seed layer seed layer 40 is to control the crystal orientation of the magnetic crystal grains of the magnetic recording layer 60 that is the upper layer.
- the seed layer 40 is preferably a nonmagnetic material.
- the seed layer 40 is a layer that is intended to be oriented crystals of the ordered alloy in the magnetic recording layer 60 (for example, in the case of such L1 0 type FePt alloy), for example (001). By adopting such an orientation, perpendicular magnetic recording becomes possible.
- the material of the seed layer 40 is appropriately selected according to the material of the magnetic crystal grains of the magnetic recording layer 60.
- the magnetic crystal grains in the magnetic recording layer 60 is formed by L1 0 type ordered alloy, preferably a material of the cubic, SrTiO 3, MgO, TiN, particularly preferably such CrN, and most preferably MgO It is.
- the seed layer 40 can be formed using a mixture of the above oxides.
- the seed layer 40 can also be formed by stacking a plurality of layers made of the above materials. From the viewpoint of improving the crystallinity and productivity of the magnetic crystal grains of the magnetic recording layer 60, the seed layer 40 desirably has a thickness of 1 nm to 60 nm, preferably 1 to 20 nm.
- the seed layer 40 can be formed by using an arbitrary method known in the art such as a sputtering method (including a DC magnetron sputtering method, an RF sputtering method, etc.), a vacuum evaporation method, or the like.
- a sputtering method including a DC magnetron sputtering method, an RF sputtering method, etc.
- a vacuum evaporation method or the like.
- Nonmagnetic Underlayer A nonmagnetic underlayer can be formed on the nonmagnetic substrate 20, and then the seed layer 40 can be formed.
- the nonmagnetic underlayer is a layer for the purpose of ensuring adhesion between the soft magnetic underlayer and the seed layer 40 and for allowing the seed layer 40 to obtain a desired orientation.
- the nonmagnetic underlayer can be formed using Cr or an alloy containing Cr. Further, the nonmagnetic underlayer may have a laminated structure including a plurality of layers made of NiW, Ta, Cr, or an alloy containing Ta and / or Cr. Considering the improvement in crystallinity and productivity of the seed layer 40 and the magnetic recording layer 60 and the optimization to the magnetic field generated by the head during recording, the nonmagnetic underlayer has a thickness of 5 nm to 30 nm. It is desirable.
- the nonmagnetic underlayer 20 can be formed using any method known in the art such as sputtering (including DC magnetron sputtering, RF sputtering, etc.), vacuum deposition, and the like.
- sputtering including DC magnetron sputtering, RF sputtering, etc.
- vacuum deposition and the like.
- the second underlayer can be formed under the nonmagnetic underlayer.
- the second underlayer is a layer provided to block the influence of the crystal structure of the layer formed thereunder on the crystal orientation of the magnetic recording layer 60 and the size of the magnetic crystal grains. Further, when the soft magnetic underlayer is provided, the second underlayer is required to be nonmagnetic in order to suppress the magnetic influence on the soft magnetic underlayer.
- Materials for forming the second underlayer include oxides such as MgO and SrTiO 3 , nitrides such as TiN, metals such as Cr and Ta, NiW alloys, and Cr such as CrTi, CrZr, CrTa, and CrW. Including alloys based on The seed layer 30 can be formed using any method known in the art such as sputtering.
- Adhesion made of a material having excellent adhesion such as a metal such as Ta or Cr, or CrTi which is a metal alloy thereof, on a non-magnetic substrate such as an adhesion layer glass substrate.
- a layer can be formed.
- a protective layer 80 can be formed on the magnetic recording layer 60.
- the protective layer is a layer for protecting each constituent layer below the magnetic recording layer 60 underneath.
- the protective layer 80 can be formed using a material conventionally used in the field of magnetic recording media, such as a material mainly composed of carbon or a nonmagnetic metal such as Pt or Ta.
- the protective layer 80 may be a single layer or may have a laminated structure.
- the protective layer 80 having a laminated structure may be, for example, a laminated structure of two types of carbon materials having different characteristics, a laminated structure of a metal and a carbon material, or a laminated structure of a metal oxide film and a carbon material. Good.
- the thickness of the protective layer is typically preferably 10 nm or less.
- the protective layer 80 can be formed using the above-described materials, for example, by any method known in the art such as sputtering (including DC magnetron sputtering) and vacuum deposition.
- a liquid lubricant layer may be formed using a material conventionally used in the field of magnetic recording media (for example, a perfluoropolyether lubricant). it can.
- the liquid lubricant layer can be formed using, for example, a coating method such as a dip coating method or a spin coating method.
- the film thickness of the liquid lubricating layer is preferably a film thickness that can exhibit the function of the liquid lubricating layer in consideration of the film quality of the protective layer and the like.
- layers necessary for various perpendicular magnetic recording media can be appropriately formed.
- a heat sink layer or the like can be further formed below or above the magnetic recording layer.
- an additional layer such as a CAP layer may be stacked on the magnetic recording layer 60.
- Example 1 to 3 Comparative Examples 1 and 2
- each magnetic recording medium was obtained by laminating with the following layer structure A.
- an MgO substrate manufactured by Tateho Chemical Industry Co., Ltd.
- the first magnetic recording layer FePt—C layer
- the second magnetic recording layer FePt—C
- -BC layer is formed, and each layer in the layer configuration A is formed by an in-line film forming apparatus without introducing a nonmagnetic substrate into the sputtering apparatus and releasing it to the atmosphere. The order was shown in the layer configuration A.
- the first magnetic recording layer (FePt—C layer) was formed with DC power of 40 W (FePt target) and 232 W (C target) in an Ar gas atmosphere with a degree of vacuum of 1.5 Pa, respectively.
- the substrate on which each of the above layers was formed was heated to 430 ° C., and the composition at the time of film formation was such that the carbon content was 40% by volume using a FePt target and a C target by DC magnetron sputtering.
- a first magnetic recording layer having a thickness of 2 nm was formed by co-sputtering.
- the second magnetic recording layer (nonmagnetic material layer composed of FePt-boron and carbon) is applied with a DC power of 40 W (FePt) in an Ar gas atmosphere with a vacuum degree of 1.5 Pa. Target), 47 W (C target) and RF power 220 W (B target). That is, when the substrate on which the first magnetic recording layer is formed as described above is heated to 430 ° C., the FePt target, the C target, and the boron content are 20 vol% and the carbon content is 5 vol%. Using the B target, a second magnetic recording layer having a thickness of 5 nm was formed by DC magnetron sputtering (FePt target and C target) and RF magnetron sputtering (B target).
- Example 4 Comparative Example 3
- the respective magnetic recording media were obtained by laminating with the following layer structure B.
- Layer structure B Glass substrate / Ta (film thickness 5nm) / MgO (film thickness 5nm) / Cr (film thickness 20 nm) / MgO (film thickness 5nm) / FePt-C (40% by volume) (film thickness 2 nm) / FePt-B (17% by volume) -C (5% by volume) (film thickness 5 nm)
- a glass substrate [chemically tempered glass substrate (N-10 glass substrate manufactured by HOYA)] is used as a nonmagnetic substrate, and a Ta adhesion layer, a MgO second underlayer, a Cr underlayer, and an MgO seed layer are sequentially laminated. Thereafter, a first magnetic recording layer (FePt—C layer) and a second magnetic recording layer (FePt—B—C layer) were formed.
- each layer in the layer structure B was performed in the order shown in the layer structure B by an in-line film forming apparatus without introducing a nonmagnetic substrate into the sputtering apparatus and releasing it to the atmosphere.
- the Ta adhesion layer was first formed with a film thickness of 5 nm by a DC magnetron sputtering method in an Ar atmosphere using a pure Ta target.
- a seed layer having a thickness of 5 nm was formed by RF sputtering using an MgO target at room temperature. More specifically, the film was formed with an RF power of 200 W in an Ar gas atmosphere with a degree of vacuum of 0.1 Pa.
- the Cr underlayer was formed to a thickness of 20 nm by a DC magnetron sputtering method in an Ar atmosphere using a pure Cr target.
- the substrate was heated to 300 ° C., and a seed layer having a thickness of 5 nm was formed by RF sputtering using an MgO target. More specifically, the film was formed with an RF power of 200 W in an Ar gas atmosphere with a degree of vacuum of 0.1 Pa.
- the first magnetic recording layer (FePt—C layer) was prepared such that the substrate on which each of the above layers was formed was heated to 400 ° C., and the composition at the time of film formation was such that the carbon content was 40% by volume.
- a first magnetic recording layer having a thickness of 2 nm was formed by a DC magnetron sputtering method using a target containing FePt and C. More specifically, the film was formed at a DC power of 100 W in an Ar gas atmosphere having a degree of vacuum of 1.0 Pa.
- a second magnetic recording layer (non-magnetic material layer composed of FePt-boron and carbon) was formed. That is, FePt and boron prepared so that the boron content is 17 vol% and the carbon content is 5 vol% in a state where the substrate on which the first magnetic recording layer is formed as described above is heated to 400 ° C.
- a second magnetic recording layer having a thickness of 5 nm was formed by a DC magnetron sputtering method using a target containing a nonmagnetic material composed of carbon. More specifically, the film was formed at a DC power of 100 W in an Ar gas atmosphere having a degree of vacuum of 1.0 Pa.
- Comparative Example 4 and Comparative Example which is a magnetic recording medium having the following layer configuration C (the magnetic recording layer has only a single magnetic recording layer corresponding to the first magnetic recording layer) according to the production method of the layer configuration B Example 5 (with different film thicknesses of the magnetic recording layers) was prepared.
- a carbon protective film (thickness 3 nm) that is not in the layer configuration B is also formed.
- the carbon protective film was formed by DC magnetron sputtering using a carbon target in an Ar gas atmosphere.
- Comparative Example 6 In accordance with the manufacturing method of the layer configuration B, a comparative example 6 which is a magnetic recording medium of the following layer configuration D (the magnetic recording layer has a single magnetic recording layer only corresponding to the second magnetic recording layer) is manufactured. did.
- a carbon protective film (film thickness 3 nm) which is not in the layer configuration B is also formed.
- the carbon protective film was formed by DC magnetron sputtering using a carbon target in an Ar gas atmosphere.
- Magnetic performance evaluation The magnetic recording medium was evaluated by evaluating the magnetic anisotropy constant (Ku). Specifically, using a PPMS device (Physical Property Measurement System) (manufactured by Quantum Design), the magnetic field application angle dependence of spontaneous magnetization is evaluated, and saturation magnetization (Ms) using a sample vibration magnetometer (VSM). The Ku value was calculated based on Non-Patent Documents 3 and 4.
- the coercive force (Hc), magnetic hysteresis curve [vertical axis: magnetization M (emu / cm 3 ), horizontal axis: external magnetic field H (Oe)] ⁇ value (in the vicinity of the coercive force)
- the magnetic hysteresis curve was evaluated using a PPMS apparatus, and ⁇ was determined from the slope (dM / dH) near the coercive force (Hc) from the saturation magnetization (Ms) obtained using VSM. Note that ⁇ is in a favorable range of 0.8 or more and 2.0 or less.
- the particle size (Dn) of the magnetic particles is obtained by calculating the activation volume Vact, dividing this by the film thickness, and converting the particle size into a particle size when the magnetic particles are cylindrical (Non-Patent Document 5). reference).
- the activation volume Vact was calculated from the frequency dependence of the coercive force (see Non-Patent Document 6).
- Example 2 having the same layer structure A and Comparative Example 2 are compared, in Comparative Example 2 in which the heat treatment in the step (C) was not performed, the ⁇ value was 0.67, which is an ideal value of 1. However, in Example 2 in which the heat treatment in the step (C) was performed at 600 ° C., the ⁇ value was 1.29 or more, which is 1 or more. Is in a uniform state and a value close to the ideal value of 1, and it is considered that the magnetic particles in the formed magnetic recording layer are not enlarged.
- Example 4 having the same layer structure B and Comparative Example 3 are compared, in Comparative Example 3 in which the heat treatment in the step (C) was not performed, the ⁇ value was 0.79, which is an ideal value.
- the heat treatment (400 ° C.) in the step (C) is considered to be in a state where the magnetic property is lower than 1 which is 1 and the ⁇ value is 1.33 or more.
- the magnetic properties are uniform and close to the ideal value of 1. It is considered that the magnetic particles in the formed magnetic recording layer are not enlarged.
- Example 2 and Comparative Example 2 having the same layer configuration A the heat treatment in the step (B) at 430 ° C. is similarly performed during the formation of the first and second magnetic recording layers. Also in Example 4 and Comparative Example 3 having the layer structure B, the heat treatment in the step (B) at 400 ° C. was similarly performed during the formation of the first and second magnetic recording layers. This shows that improvement in homogenization of magnetic properties cannot be expected by the heat treatment at the time of film formation of the magnetic recording layer in step (B), not the heat treatment after the formation of the magnetic recording layer in step (C). Yes.
- Comparative Examples 4 and 5 are magnetic recording media having only a magnetic recording layer corresponding to the first magnetic recording layer, and although a simple comparison with the layer configuration of the example cannot be made, the ⁇ value is in a preferable ⁇ value range. It was lower than. In addition, it is considered that the magnetic anisotropy constant is inferior to Examples 1 to 4.
- Comparative Example 6 is a magnetic recording medium having only a magnetic recording layer corresponding to the second magnetic recording layer, and although it cannot be simply compared with the layer configuration of the example, the ⁇ value is larger than the preferable ⁇ value range. It was much bigger. Also, the magnetic anisotropy constant is considered to be inferior to that of Examples 1 to 4.
- FIG. 5 magnetic hysteresis curves in which the vertical axis of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 having the layer configuration A is the magnetization M (emu / cm 3 ) and the horizontal axis is the external magnetic field H (Oe) are shown.
- Comparative Example 2 without heat treatment in Step (C) Example 1 in which the heat treatment temperature in Step (C) is 450 ° C.
- Step (C And the heat treatment temperature of 750 ° C. in Comparative Example 1 and as the temperature rises, the ⁇ value, which is the slope of the magnetization curve near the coercive force, increases, and a tendency to homogenize the magnetic properties is observed.
- Example 2 is most preferable in that the magnetic characteristics are homogenized within a range in which the magnetic particles are not enlarged.
- FIG. 6A, 6B, 7A, and 7B show the magnetic recording obtained by the manufacturing method of Comparative Example 3 [FIGS. 6A and 7A] and Example 4 [FIGS. 6B and 7B] having the layer structure B.
- a plane TEM observation photograph of the medium and a magnetic hysteresis curve with the vertical axis representing the magnetization M (emu / cm 3 ) and the horizontal axis representing the external magnetic field H (Oe) are shown.
- the comparative example 3 is a case where the heat processing of a process (C) is abbreviate
- the ⁇ value which is the slope of the magnetization curve in the vicinity of the coercive force, increased from 0.79 to 1.33 by the heat treatment in the step (C), and the magnetic characteristics were homogenized. Indicates that has occurred.
- a method of manufacturing a magnetic recording medium according to a manufacturing method of one configuration example of the present invention includes a magnetic recording apparatus including a perpendicular magnetic recording medium including an energy-assisted magnetic recording medium such as a heat-assisted type and a microwave-assisted type.
- An available magnetic recording medium can be provided.
- Nonmagnetic substrate 40 210 Seed layer 60 Magnetic recording layer 62 First magnetic recording layer 64 Second magnetic recording layer 80 Protective layer 100 Magnetic recording medium 200 Magnetic crystal grain 230 First component of ordered alloy 250 First of ordered alloy 250 Two-component 270 Nonmagnetic grain boundary 290, 292, 294 Easy axis of magnetization 320 Precipitation portion of additive material (nonmagnetic material) of ordered alloy 400 Mixed region of magnetic crystal grain (200) and nonmagnetic material (320)
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Abstract
高い磁気異方性を維持しつつ所望の膜厚を有する磁気記録層を含み、磁気特性をより均質化した、垂直磁気記録媒体の製造方法。非磁性基板を準備する工程と、非磁性基板上に磁気記録層を積層する工程と、磁気記録層を積層された非磁性基板を、４００℃～６００℃の温度に加熱する工程と、を含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、工程（Ｂ）が少なくとも、第１の磁気記録層を形成する工程と、第１の磁気記録層上に第２の磁気記録層を形成する工程とを含み、第１の磁気記録層が、規則合金で構成される第１の磁性結晶粒と、それを取り囲む炭素で構成される第１の非磁性結晶粒界と、を含むグラニュラー構造を有し、第２の磁気記録層が、規則合金で構成される第２の磁性結晶粒と、それを取り囲むホウ素及び炭素で構成される非磁性材料で構成される第２の非磁性結晶粒界と、を含むグラニュラー構造を有する、垂直磁気記録媒体の製造方法。
Description
本明細書に構成例のいくつかが開示される発明は、垂直磁気記録媒体の製造方法に関する。
近年、磁気記録の高密度化の要請が著しい。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。この方式に基づいた垂直磁気記録媒体は、非磁性基板と、硬質磁性材料を含む磁気記録層を少なくとも含む。垂直磁気記録媒体は、前記要素に加え、軟磁性材料から形成され、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、任意選択的に、更に含んでいてもよい。
垂直磁気記録媒体の磁気記録層を形成するための材料として、グラニュラー磁性材料が用いられる。このグラニュラー磁性材料は、磁性材料と非磁性材料とから構成され、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材料から構成されるグラニュラー構造をもたらす。磁性材料は、近年では例えば規則合金が注目されており、非磁性材料には、炭素系、酸化物系、窒化物系等が知られている（例えば、特許文献１等を参照）。
垂直磁気記録媒体では、グラニュラー磁性材料として各種材料が提案されているが、磁性結晶粒としての規則合金と、非磁性材料との組み合わせによっては、磁気記録層の膜厚が大きくなると、非磁性材料が磁性結晶粒の粒界のみならず磁性結晶粒の表面にも析出し、磁性結晶粒の成長を妨げるという現象が起こることがある（非特許文献１参照）。このような表面への析出が起こった後に、更に磁気記録層の膜厚を厚くしていくと、磁性結晶粒の表面に析出した非磁性材料上に磁性結晶粒子が成長する、所謂二次成長が起こる。このような二次成長は、結果的に、垂直磁気記録媒体の磁気異方性を低下させることになっていた。
このため、グラニュラー磁性材料に含まれる非磁性材料についても種々の材料が検討されている。例えば、特許文献２は、Ｂ4Ｃを非磁性材料として用いた磁気記録層を含む垂直磁気記録媒体を開示している。特許文献２は、高い熱安定性、高い磁気異方性定数（Ｋｕ）等を実現できること、及びＤＣスパッタリング法により成膜が行えることを報告している。しかし、特許文献２は、規則合金と組み合わせてＢ4Ｃを用いることの言及はない。
特許文献３は、Ｌ１0型の結晶構造を有する規則合金にＳｉＯ2等の酸化物を非磁性材料として添加したグラニュラー磁性材料を第１の磁性層に用い、このような酸化物を含まない連続層（ＣＡＰ層）としての第２の磁性層を用いた二層構造の磁性層を有する熱アシスト磁気記録媒体を開示している。特許文献３の発明では、第１の磁性層中の非磁性材料の含有率が、前記基板側から前記第２の磁性層側に向かって減少していることを特徴としており、このような構成にすることによって、過剰な非磁性材料が規則合金の結晶粒の上部に析出し、結晶粒の成長が垂直方向に分断されることを防いでいる。また、これによって、粒径が微細で、且つ、基板面に対して垂直な方向に連続成長した規則合金の結晶粒を実現している。
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垂直磁気記録媒体においては、高い磁気異方性を維持する必要がある。また、垂直磁気記録媒体では、グラニュラー構造中の規則合金の粒径を微細化することが望まれる（特許文献３参照）。更に、近年、熱アシスト式、マイクロ波アシスト式等のエネルギーアシスト式の磁気記録媒体が、上記の高密度化した磁気記録媒体として注目を集めている（非特許文献２参照）。これらのエネルギーアシスト式の磁気記録媒体では、磁気記録層がある程度の膜厚を有することが有利であることが、本発明者らの研究で分かってきた。このように、垂直磁気記録媒体の磁気記録層には、高い磁気異方性を維持しながら微細な規則合金で所定の膜厚を持たせるという要請が存在する。
しかし、従来から用いられている規則合金－非磁性材料の組み合わせでは、単層として十分な膜厚を実現することはできなかった。
また、近年の垂直磁気記録媒体では、規則合金からなる磁性結晶粒と、これを取り囲む非磁性結晶粒界とからなるグラニュラー構造をもたらす規則合金－非磁性材料で磁気記録層を構成する研究が盛んに行われているが、これまで十分に高い磁気異方性を維持しながら、所定の膜厚を実現した磁気記録媒体は得られていなかった。例えば、ＦｅＰｔ－Ｃ、ＦｅＰｔ－ＳｉＯ2等のＬ１0型の規則合金－非磁性材料には、磁気記録層の膜厚の増加に伴う、所謂磁性結晶粒の二次成長の問題、特定のシード層上でグラニュラー構造を形成できない等の問題があることが、本発明者らの研究により明らかになってきた。
たとえば、Ｌ１0型のＦｅＰｔ－Ｃ材料をスパッタリング法によりＭｇＯ等を材料としたシード層２１０上に垂直な方向に堆積させると（図３Ａ、図３Ｂ）、図２のＬ１0型のＦｅＰｔ合金の結晶格子図に示したような、Ｆｅ原子の層とＰｔ原子の層が交互に積層した構造（２３０、２５０）を形成する［磁化容易軸２９０、図３Ａ］。
しかし、更に膜厚を厚くするために、ＦｅＰｔ－Ｃの堆積を進めると、磁性結晶粒の表面上に炭素が回り込み、磁性結晶粒の表面上で炭素が堆積し（図３Ｂのｄ）、磁性結晶粒２００の成長を妨げる（図３Ｂ）。更にＦｅＰｔ－Ｃの堆積を進めると、磁性結晶粒の二次成長が起こり［図３Ｃ）、磁性結晶粒２００’、２００”］、磁気記録層全体としての磁気異方性が低下することになる。
従って、高い磁気異方性を維持しながら膜厚を厚くすることは、ＦｅＰｔ－Ｃ単層では難しいことが分かった。
一方、非磁性材料としてＢ4Ｃを含む磁性材料で、グラニュラー構造を形成した磁気記録媒体が知られている（特許文献２）。しかし、この文献で実際に作製された磁気記録媒体は、規則合金を用いたものではない。
例えば、ＦｅＰｔ－Ｂ4Ｃでは、ＭｇＯ等を材料としたシード層２１０を用いると、図４に示したように、ＦｅＰｔ磁性結晶粒２００の形成は行われるが（図４Ａ）、この磁性結晶粒を取り囲む非磁性結晶粒界３２０が形成されないか、形成されたとしてもわずかであり（図４Ｂ）、磁性結晶粒を互いに分離するには至らず、混合状態（４００）となることが、本発明者らの研究で分かった。
理論に拘束されるものではないが、これは、非磁性材料であるＢ4Ｃが、ＦｅＰｔ磁性結晶粒から排出されにくく、ＦｅＰｔ磁性結晶粒が成長しても、結晶内に留まることによると考えられる。このように、非磁性材料が磁性結晶粒内に残留すると、ＦｅＰｔ－Ｂ4Ｃの堆積に伴い、磁性結晶粒内でＢ4Ｃも成長し、次第に磁性結晶粒を破壊することに繋がる。このような破壊は、磁気異方性を低下させることになる。
このように、ＦｅＰｔ－Ｂ4Ｃ材料も、単層では厚膜化を行うことができない場合があることが、本発明者らの研究により分かってきた。
かかる状況下で、本発明者らは、シード層上にあらかじめテンプレート層としてグラニュラー構造を有する規則合金－炭素（たとえばＦｅＰｔ－Ｃ）層を形成すれば、この規則合金－炭素上に規則合金－炭化物（たとえばＦｅＰｔ－Ｂ4Ｃ）層がグラニュラー構造を形成して成長でき、所望の膜厚で磁気記録層を形成できることを見出した。
もっとも、磁気記録層成膜時に加熱温度を上げても、磁気特性の均質化の改善がみられなかったことから、このようにして得られた所望の膜厚の磁気記録層中に含まれる磁性粒子毎の磁気異方性定数（Ｋｕ）のばらつきをより小さくして、磁気特性をより均質化することがさらに望まれた。
従って、本明細書に構成例のいくつかが開示される発明は、高い磁気異方性を維持しながら、所望の膜厚を有する磁気記録層を含み、かつ磁性粒子毎の磁気異方性定数（Ｋｕ）のばらつきを小さくして、磁気特性をより均質化した、垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一つの構成例の垂直磁気記録媒体の製造方法は、
（Ａ）非磁性基板を準備する工程と、
（Ｂ）前記非磁性基板上に、少なくとも第１及び第２の磁気記録層を含む磁気記録層を積層する工程と、
（Ｃ）前記磁気記録層を積層された非磁性基板を、４００℃～６００℃の温度に加熱する工程と、
を含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記工程（Ｂ）が少なくとも、前記第１の磁気記録層を形成する工程と、該第１の磁気記録層上に前記第２の磁気記録層を積層する工程とを含み、
前記第１の磁気記録層が、第１の磁性結晶粒と、前記第１の磁性結晶粒を取り囲む第１の非磁性結晶粒界とを含むグラニュラー構造を有し、前記第１の磁性結晶粒が規則合金で構成され、前記第１の非磁性結晶粒界が炭素で構成され、
前記第２の磁気記録層が、第２の磁性結晶粒と、前記第２の磁性結晶粒を取り囲む第２の非磁性結晶粒界とを含むグラニュラー構造を有し、前記第２の磁性結晶粒が規則合金で構成され、前記第２の非磁性結晶粒界がホウ素及び炭素で構成される非磁性材料で構成される。
（Ａ）非磁性基板を準備する工程と、
（Ｂ）前記非磁性基板上に、少なくとも第１及び第２の磁気記録層を含む磁気記録層を積層する工程と、
（Ｃ）前記磁気記録層を積層された非磁性基板を、４００℃～６００℃の温度に加熱する工程と、
を含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記工程（Ｂ）が少なくとも、前記第１の磁気記録層を形成する工程と、該第１の磁気記録層上に前記第２の磁気記録層を積層する工程とを含み、
前記第１の磁気記録層が、第１の磁性結晶粒と、前記第１の磁性結晶粒を取り囲む第１の非磁性結晶粒界とを含むグラニュラー構造を有し、前記第１の磁性結晶粒が規則合金で構成され、前記第１の非磁性結晶粒界が炭素で構成され、
前記第２の磁気記録層が、第２の磁性結晶粒と、前記第２の磁性結晶粒を取り囲む第２の非磁性結晶粒界とを含むグラニュラー構造を有し、前記第２の磁性結晶粒が規則合金で構成され、前記第２の非磁性結晶粒界がホウ素及び炭素で構成される非磁性材料で構成される。
上記の製造方法においては、あらかじめ規則合金－炭素（例えば、ＦｅＰｔ－Ｃ）のグラニュラー構造を有する第１の磁気記録層を形成することで、該第１の磁気記録層がテンプレート層として働く。そして、このテンプレート層上に、第２の磁気記録層として規則合金－ホウ素及び炭素で構成される非磁性材料のグラニュラー構造が形成・成長でき、所望の膜厚で磁気記録層を形成でき、高い磁気異方性を得ることができる。
さらに、上記の製造方法においては、上記磁気記録層を形成後、所定の温度に加熱する工程（Ｃ）を含むことにより、前記磁気記録層中の磁性粒子毎の磁気異方性定数（Ｋｕ）のばらつきを小さくして、磁気特性をより均質化することができる。
上記の製造方法によれば、高い磁気異方性を維持しながら該磁性層を厚膜化でき、かつ磁性粒子毎の磁気異方性定数（Ｋｕ）のばらつきを小さくして、磁気特性をより均質化した、垂直磁気記録媒体を製造することができる。
以下、図１に記載される符号を用いて本発明の一つの構成例の製造方法につき説明する。
［工程（Ａ）について］
非磁性基板を準備する工程である。
非磁性基板を準備する工程である。
非磁性基板２０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、非磁性基板２０を形成することができる。例えば、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金、強化ガラス、結晶化ガラス等の材料を非磁性基板として用いることができる。
［工程（Ｂ）について］
非磁性基板上に、少なくとも第１及び第２の磁気記録層を含む磁気記録層を積層する工程である。
非磁性基板上に、少なくとも第１及び第２の磁気記録層を含む磁気記録層を積層する工程である。
（磁気記録層６０について）
磁気記録層６０は、少なくとも第１の磁気記録層６２と第２の磁気記録層６４の２層を含む。そして、前記第２の磁気記録層は前記第１の磁気記録層上に積層される。
磁気記録層６０は、少なくとも第１の磁気記録層６２と第２の磁気記録層６４の２層を含む。そして、前記第２の磁気記録層は前記第１の磁気記録層上に積層される。
第１の磁気記録層６２は、規則合金で構成される第１の磁性結晶粒と、この第１の磁性結晶粒を取り囲む、炭素で構成される第１の非磁性結晶粒界とを含むグラニュラー構造を有し、
第２の磁気記録層は、規則合金で構成される第２の磁性結晶粒と、この第２の磁性結晶粒を取り囲む、ホウ素及び炭素で構成される非磁性材料で構成される第２の非磁性結晶粒界とを含むグラニュラー構造を有する。
第２の磁気記録層は、規則合金で構成される第２の磁性結晶粒と、この第２の磁性結晶粒を取り囲む、ホウ素及び炭素で構成される非磁性材料で構成される第２の非磁性結晶粒界とを含むグラニュラー構造を有する。
第１及び第２の磁気記録層中の第１の磁性結晶粒及び第２の磁性結晶粒を構成する規則合金は、互いに同種でも異種でもよいが、好ましくは、Ｌ１0型規則合金である。特に、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等から選択される少なくとも一種の元素と、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｉｒ等から選択される少なくとも一種の元素とを含むＬ１0型規則合金が好ましい。より好ましくは、規則合金はＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｄ、およびＣｏＰｄからなる群から選択される材料で構成されるＬ１0型規則合金であり、最も好ましくは、Ｌ１0型のＦｅＰｔ規則合金である。
前記ホウ素及び炭素で構成される非磁性材料としては、種々のホウ素と炭素の２成分系材料を例示することができ、より具体的にはＢＣ～Ｂ6Ｃ等の種々のホウ素炭化物を含むことができる。
前記第１の磁気記録層中の炭素含量は、磁気特性と粒径の観点から、２０～５０体積％が好ましく、２０～４０体積％がより好ましい。
前記第２の磁気記録層中のホウ素及び炭素で構成される非磁性材料の含量は、磁気特性と粒径の観点から、２０～５０体積％が好ましく、２０～３０体積％であることがより好ましい。
また、第２の非磁性結晶粒界を構成するホウ素及び炭素で構成される非磁性材料中のホウ素と炭素の原子％に基づく割合［Ｂ（原子％）／Ｃ（原子％）］は、磁気特性の観点から、０．３以上であることが好ましく、０．４以上であることがさらに好ましく、１０以下であることが好ましく、５以下であることがさらに好ましい。
磁気記録層６０は、更に多くの磁気記録層を積層して得られた構造を有していてもよい。例えば、磁気記録層６０は、前記の第１の磁気記録層及び第２の磁気記録層を１組として、これらが複数組、積層して得られた構造を有してもよく、前記の第１の磁気記録層及び第２の磁気記録層上に、これらの磁気記録層とは組成又は構成元素の異なる材料からなる磁気記録層を更に積層した構造を有していてもよい。また、磁気記録層６０は、第１の磁気記録層、第２の磁気記録層、第１の磁気記録層の順に積層された構造を有してもよい。
（磁気記録層６０の成膜について）
第１の磁気記録層は、規則合金を構成する金属及び炭素を混合した合金ターゲット等を用いるスパッタ法、真空蒸着法などによって、非磁性基板２０上に、好ましくは後記するシード層４０上に第１の磁気記録層６２を形成する。
第１の磁気記録層は、規則合金を構成する金属及び炭素を混合した合金ターゲット等を用いるスパッタ法、真空蒸着法などによって、非磁性基板２０上に、好ましくは後記するシード層４０上に第１の磁気記録層６２を形成する。
次に第２の磁気記録層６４を第１の磁気記録層６２上に形成する。規則合金を構成する金属及び所望の炭素とホウ素を混合した合金ターゲット等を用いるスパッタ法、真空蒸着法によって、第２の磁気記録層６４を形成することができる。
本発明の一つの構成例の製造方法では、磁気記録層を成膜する時に、被成膜基板である非磁性基板２０または適切な構成層が形成された非磁性基板２０を３００～５００℃の温度に加熱することが、規則合金、好ましくはＬ１0型規則合金の規則化を促進する観点で望ましい。
本発明の一つの構成例の製造方法において、第１の磁気記録層６２及び第２の磁気記録層６４を形成する方法として、上記のような合金ターゲットを用いたスパッタリング法以外にも、規則合金（例えば、Ｆｅ、Ｐｔ）及びＣ、或いはこれらの合金を個別にスパッタリングする共スパッタ法を採用することもできる。
本発明の一つの構成例の製造方法では、炭素で構成される第１の非磁性材料を含むグラニュラー構造を有する第１の磁気記録層６２上に、ホウ素及び炭素で構成される非磁性材料で構成される第２の非磁性材料を含むグラニュラー磁性材料を用いて、第２の磁気記録層６４を形成する。これにより、第１の磁気記録層のグラニュラー構造にならったグラニュラー構造の第２の磁気記録層６４を効率よく形成でき、高い磁気異方性の維持及び磁気記録層６０全体の厚膜化を実現できる。
第１の磁気記録層の膜厚は、規則合金の成長阻害及び二次成長を抑制する観点から、好ましくは４ｎｍ以下、より好ましくは２～４ｎｍである。また、高い磁気異方性を維持する観点から、第２の磁気記録層の膜厚は３～７ｎｍであることが好ましい。
高い生産性および高い記録密度を両立させる観点から、磁気記録層６０は、少なくとも５ｎｍ以上、好ましくは８ｎｍ以上の膜厚を有することが望ましい。磁気記録層６０としての好ましい膜厚は、６～１６ｎｍ、より好ましくは、８～１１ｎｍである。更に、本発明の一つの構成例の磁気記録媒体は、磁気異方性定数（Ｋｕ）の値として少なくとも１．０×１０7ｅｒｇ／ｃｍ3以上が好ましく、より好ましくは１．２×１０7ｅｒｇ／ｃｍ3以上を有する。
［工程（Ｃ）について］
第１及び第２の磁気記録層を含む磁気記録層を形成された非磁性基板を、４００℃～６００℃の温度に加熱する工程である。前記工程（Ｂ）の磁気記録層成膜時の加熱処理と区別するために、後加熱処理と呼ぶ場合もある。
第１及び第２の磁気記録層を含む磁気記録層を形成された非磁性基板を、４００℃～６００℃の温度に加熱する工程である。前記工程（Ｂ）の磁気記録層成膜時の加熱処理と区別するために、後加熱処理と呼ぶ場合もある。
本工程により、磁気記録層中の磁性粒子毎の磁気異方性定数（Ｋｕ）のばらつきを小さくして、磁気特性をより均質化することができる。
本工程により、前記磁気記録層、特に第２の磁気記録層中のホウ素及び炭素で構成される非磁性材料の非磁性粒界中へ移動がより完全に行われて、磁気記録層中の規則合金の規則度がさらに向上すると共に、磁気特性の均質性も改善するものと考えられる。
本工程は少なくとも前記工程（Ｂ）の磁気記録層６０形成後に行われる。
真空に減圧可能な熱処理炉を用いて本工程を行うことができ、好ましくは真空度が、磁性層の酸化による特性劣化を防ぐ点で１０-4Ｐａ以下であることが好ましい。
このような磁気特性の均質化は、縦軸を磁化Ｍ（ｅｍｕ／ｃｍ3）、横軸を外部磁場Ｈ（Ｏｅ）として得られた磁気記録媒体の磁気ヒステリシス曲線のα値により見積もることができる。ここで、α値は保磁力Ｈｃ近傍での磁気ヒステリシス曲線の傾きであり、α＝４π（ｄＭ／ｄＨ）H=Hcである。磁気特性の均質化の観点からα値は０．８以上であることが好ましく、１．０以上であることがより好ましく、粒子の孤立性の観点からα値は２．０以下であることが好ましく、１．４以下であることがより好ましい。
なお、理想的なグラニュラー媒体の場合、α値は１になることが知られている。
すなわち、非特許文献７によれば、垂直磁化膜において、膜面垂直方向の反磁界係数をＮfilm、グラニュラー構造の場合の粒子1個に対応する微小な反転領域内の膜面垂直方向の反磁界係数をＮBとした時、この膜の垂直方向に磁界を印加したときの磁気ヒステリシス曲線は、１／（Ｎfilm－ＮB）で傾く。したがって、上記のα値は４π／（Ｎfilm－ＮB）となる。
ここで、前記Ｎfilmはおよそ４πである。
そして、前記ＮBは微小な反転領域と膜厚（δ）の関係で決まり、グラニュラー構造では粒径に相当する微小な反転領域の直径をＤとした時、δ／Ｄが大きいほどＮBは０に近づく。
したがって、グラニュラー粒子が完全に孤立していて、粒径に比べて膜厚が大きい場合、α値は１に近づく。
また、粒子が完全に孤立していない場合は、δ／Ｄが小さくなるためＮBが大きい値となり、α値も大きい値をとる。
このように、膜全体で磁気特性が均一な状態を仮定した場合、α値が１以上となり、孤立粒子でδ／Ｄが小さければ、α値は１に近づく。そして、α値が１より小さくなる場合は、膜内で磁気特性が不均一な状態の時と考えることができる。
また、上記工程（Ｂ）の磁気記録層の成膜工程においても、望ましくは加熱処理が含まれているが、該成膜工程における加熱処理では、磁気粒子が肥大化する傾向があるため、磁気粒子微細化の観点からみると不利であり、磁気記録層の成膜工程における温度を上げても、α値は改善しない。本工程のような磁気記録層成膜後の加熱処理であれば、所定の温度範囲にある限りは、成膜した磁気記録層中の磁性粒子を肥大化させることなく、α値を改善することができる。
本工程における基板の加熱温度は、４００～６００℃であるが、磁気特性の均質化の観点から、４００℃以上であり、加熱による粒子の肥大化防止の観点から６００℃以下である。
また、本工程の加熱処理時間については、磁気特性の均質化の観点から１０秒以上、より好ましくは１０００秒以上、量産性の観点から２時間以下が好ましく、１０００秒以下がより好ましい。
なお、特許文献４には、めっき液からＣｏＰｔまたはＦｅＰｔ合金磁性体にＣｕ、Ｎｉ、Ｂの少なくとも１つ以上の元素が１原子％～４０原子％で含まれる磁性体を析出させ、これを５００℃以下のアニール処理によりＬ１0規則合金化させる技術が開示されている（たとえば特許文献４の請求項８）。しかし、実際に調製されているのは、効果的にＢを添加するためにＮｉとの共析を利用したＮｉ及びＢの添加したＦｅ28Ｎｉ22Ｐｔ45Ｂ5であり（特許文献４の段落００５５－００５６等）、ホウ素及び炭素で構成される非磁性材料で構成されるものではないし、本願発明のように、規則合金－炭素である第１の磁気記録層をテンプレート層として働かせ、このテンプレート層上に、第２の磁気記録層として規則合金－ホウ素及び炭素で構成される非磁性材料のグラニュラー構造を形成・成長させたものでもない。
また、特許文献５には、Ｆ1-xＭxの組成からなるＣｕＡｕ型規則構造を有し、かつＦ1-xＭx中のＢ存在率が０．０１～０．３０である強磁性体を非磁性マトリックス中に含む磁気記録層を形成後、２００～６００℃で熱処理を行うことが開示されている（特許文献５の請求項１０及び１６等）。Ｆ1-xＭxとして、特許文献５の実施例では、Ｂチップを配置したＦｅ－５０原子％Ｐｔのターゲットを用いたスパッタリングにより得られた、Ｂ存在率が０～０．３５のＦｅＰｔ合金膜が作製され、その後、１×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空中、３５０℃で０．５時間加熱している（特許文献５の段落００３２）。しかし、本願発明のように、規則合金－炭素である第１の磁気記録層をテンプレート層として働かせ、このテンプレート層上に、第２の磁気記録層として規則合金－ホウ素及び炭素で構成される非磁性材料のグラニュラー構造を形成・成長させたものではないし、前記Ｂ存在率が０～０．３５のＦｅＰｔ合金膜にホウ素及び炭素で構成される非磁性材料が含まれるのかどうか、仮に含まれるとしてもＣ含量がどの程度あるのかにつき、何ら開示していない。
また、上記特許文献４及び５いずれについても、得られる磁気記録媒体のα値を改善して、磁気特性をより均質化する点につき、少なくとも明示の記載はない。
［その他任意の工程について］
本発明の一つの構成例の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、上記工程（Ａ）～（Ｃ）以外に、以下に列挙するような任意の層を形成するための工程をさらに含んでも良い。
本発明の一つの構成例の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、上記工程（Ａ）～（Ｃ）以外に、以下に列挙するような任意の層を形成するための工程をさらに含んでも良い。
これら任意の層のうち、シード層、非磁性下地層、第２下地層、密着層などは、磁気記録層の形成工程である工程（Ｂ）よりも前に形成され、保護層や液体潤滑剤層などは、工程（Ｂ）よりも後に形成される。
工程（Ｂ）よりも後に形成される層のうち、液体潤滑剤層は工程（Ｃ）の後に形成される。保護層などについては、工程（Ｃ）の前に形成することも、後に形成することもできるが、磁気記録層の拡散を防ぐ観点からは、工程（Ｃ）の後に形成するのが好ましい。
軟磁性裏打ち層
軟磁性裏打ち層は、磁気記録層への記録の際に、磁気ヘッドが発生する磁束を磁気記録層に集中させる機能を有する層である。軟磁性裏打ち層は、ＦｅＴａＣ、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金などの結晶性材料、またはＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＦｅＺｒＴａなどのＣｏ合金を含む非晶質材料を用いて、非磁性基板上に形成することができる。この場合、磁性層の形成温度で結晶化による表面粗さの変化が生じないような材料を選択する必要がある。
軟磁性裏打ち層は、磁気記録層への記録の際に、磁気ヘッドが発生する磁束を磁気記録層に集中させる機能を有する層である。軟磁性裏打ち層は、ＦｅＴａＣ、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金などの結晶性材料、またはＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＦｅＺｒＴａなどのＣｏ合金を含む非晶質材料を用いて、非磁性基板上に形成することができる。この場合、磁性層の形成温度で結晶化による表面粗さの変化が生じないような材料を選択する必要がある。
軟磁性裏打ち層の膜厚は、記録に使用する磁気ヘッドの構造および特性によって最適値が変化するが、生産性との兼ね合いから、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下程度であることが望ましい。
軟磁性裏打ち層は、周知慣用の成膜技術、たとえばスパッタ法により成膜できる。
シード層
シード層４０の機能は、上層である磁気記録層６０の磁性結晶粒の結晶配向等を制御することである。また、シード層４０は非磁性体であることが望ましい。
シード層４０の機能は、上層である磁気記録層６０の磁性結晶粒の結晶配向等を制御することである。また、シード層４０は非磁性体であることが望ましい。
より具体的には、シード層４０は、磁気記録層６０中の規則合金の結晶（例えばＬ１0型のＦｅＰｔ合金等の場合）を例えば（００１）に配向させることを目的とする層である。このような配向とすることで、垂直磁気記録が可能になる。
上記の機能を達成するために、シード層４０の材料は、磁気記録層６０の磁性結晶粒の材料に合わせて適宜選択される。例えば、磁気記録層６０の磁性結晶粒がＬ１0型規則合金で形成される場合、立方晶系の材料であることが好ましく、ＳｒＴｉＯ3、ＭｇＯ、ＴｉＮ、ＣｒＮ等が特に好ましく、最も好ましくはＭｇＯである。また、上記の酸化物の混合物を用いてシード層４０を形成することもできる。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６０の磁性結晶粒の結晶性の向上、生産性の向上などの観点から、シード層４０は、１ｎｍ～６０ｎｍ、好ましくは１～２０ｎｍの膜厚を有することが望ましい。
上記のシード層４０は、スパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタリング法、ＲＦ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。
非磁性下地層
非磁性基板２０の上に非磁性下地層を形成することができ、次いでシード層４０を形成することができる。
非磁性基板２０の上に非磁性下地層を形成することができ、次いでシード層４０を形成することができる。
非磁性下地層は、軟磁性裏打ち層とシード層４０との間の密着性を確保すること、およびシード層４０が所望の配向を得ることができるようにさせることを目的とする層である。
非磁性下地層は、ＣｒまたはＣｒを含む合金を用いて形成することができる。また、非磁性下地層をＮｉＷ、Ｔａ、Ｃｒ、あるいは、Ｔａおよび／またはＣｒを含む合金による複数の層からなる積層構造としてもよい。シード層４０および磁気記録層６０の結晶性の向上、生産性の向上、および記録時にヘッドが発生させる磁界への最適化を考慮すると、非磁性下地層は、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の膜厚を有することが望ましい。
上記の非磁性下地層２０は、スパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタリング法、ＲＦ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。
第２下地層
第２下地層は前記非磁性下地層の下に形成することができる。第２下地層は、その下に形成される層の結晶構造が、磁気記録層６０の結晶配向性および磁性結晶粒のサイズなどに及ぼす影響を遮断するために設けられる層である。また、軟磁性裏打ち層を設ける場合、軟磁性裏打ち層に対する磁気的影響を抑制するために、第２下地層は非磁性であることが要求される。第２下地層を形成するための材料は、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3などの酸化物、あるいはＴｉＮなどの窒化物、ＣｒおよびＴａなどの金属、ＮｉＷ合金、およびＣｒＴｉ、ＣｒＺｒ、ＣｒＴａ、およびＣｒＷなどのＣｒをベースとする合金を含む。シード層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。
第２下地層は前記非磁性下地層の下に形成することができる。第２下地層は、その下に形成される層の結晶構造が、磁気記録層６０の結晶配向性および磁性結晶粒のサイズなどに及ぼす影響を遮断するために設けられる層である。また、軟磁性裏打ち層を設ける場合、軟磁性裏打ち層に対する磁気的影響を抑制するために、第２下地層は非磁性であることが要求される。第２下地層を形成するための材料は、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3などの酸化物、あるいはＴｉＮなどの窒化物、ＣｒおよびＴａなどの金属、ＮｉＷ合金、およびＣｒＴｉ、ＣｒＺｒ、ＣｒＴａ、およびＣｒＷなどのＣｒをベースとする合金を含む。シード層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。
密着層
ガラス基板などに代表されるような非磁性基板上に、必要に応じて、Ｔａ、Ｃｒなどの金属、又は、これらの金属系合金であるＣｒＴｉなどの密着性に優れた材料からなる密着層を形成することができる。
ガラス基板などに代表されるような非磁性基板上に、必要に応じて、Ｔａ、Ｃｒなどの金属、又は、これらの金属系合金であるＣｒＴｉなどの密着性に優れた材料からなる密着層を形成することができる。
保護層
磁気記録層６０上に保護層８０を形成することができる。保護層は、下にある磁気記録層６０以下の各構成層を保護するための層である。
磁気記録層６０上に保護層８０を形成することができる。保護層は、下にある磁気記録層６０以下の各構成層を保護するための層である。
前記保護層８０は、磁気記録媒体の分野で慣用的に使用されている材料、例えばカーボンを主体とする材料やＰｔ，Ｔａなどの非磁性金属などを用いて形成することができる。また、保護層８０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８０は、例えば、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。保護層の膜厚は、典型的には１０ｎｍ以下であることが好ましい。
保護層８０は、上述の材料を用いて、例えばスパッタ法（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。
液体潤滑剤層
さらに、任意選択的に、磁気記録媒体の分野で慣用的に使用されている材料（たとえば、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤など）を用いて液体潤滑剤層を形成することもできる。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。
さらに、任意選択的に、磁気記録媒体の分野で慣用的に使用されている材料（たとえば、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤など）を用いて液体潤滑剤層を形成することもできる。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。
液体潤滑層の膜厚は、保護層の膜質等を考慮して液体潤滑層の機能を発揮できる膜厚とすることが好ましい。
その他
上記の製造方法では、上述した各種の層に加え、さらに種々の垂直磁気記録媒体に必要な層を適宜形成することができる。例えば、熱アシスト式垂直磁気記録媒体では、ヒートシンク層等を磁気記録層の下部または上部に更に形成することができる。また、磁気記録層６０の上部にＣＡＰ層のような追加の層を積層してもよい。
上記の製造方法では、上述した各種の層に加え、さらに種々の垂直磁気記録媒体に必要な層を適宜形成することができる。例えば、熱アシスト式垂直磁気記録媒体では、ヒートシンク層等を磁気記録層の下部または上部に更に形成することができる。また、磁気記録層６０の上部にＣＡＰ層のような追加の層を積層してもよい。
以下、実施例により、本発明の一つの構成例の製造方法を更に詳細に説明する。
（実施例１～３、比較例１～２）
実施例１、２、３、比較例１～２については、下記の層構成Ａで積層することにより、それぞれの磁気記録媒体を得た。
実施例１、２、３、比較例１～２については、下記の層構成Ａで積層することにより、それぞれの磁気記録媒体を得た。
層構成Ａ
ＭｇＯ基板／
ＦｅＰｔ－Ｃ（４０体積％）（膜厚２ｎｍ）／
ＦｅＰｔ－Ｂ（２０体積％）－Ｃ（５体積％）（膜厚５ｎｍ）
ＭｇＯ基板／
ＦｅＰｔ－Ｃ（４０体積％）（膜厚２ｎｍ）／
ＦｅＰｔ－Ｂ（２０体積％）－Ｃ（５体積％）（膜厚５ｎｍ）
層構成Ａでは、非磁性基板としてＭｇＯ基板（タテホ化学工業株式会社製）を用い、該基板上に直接、第１の磁気記録層（ＦｅＰｔ－Ｃ層）、次いで第２の磁気記録層（ＦｅＰｔ－Ｂ－Ｃ層）が成膜され、上記層構成Ａにおける、各層の成膜は、非磁性基体を、スパッタ装置内に導入し、大気解放することなく、インライン式の成膜装置により、上記層構成Ａに示される順番で行った。
より具体的には、まず、第１の磁気記録層（ＦｅＰｔ－Ｃ層）については、真空度１．５ＰaのＡｒガス雰囲気中、それぞれＤＣパワー４０Ｗ（ＦｅＰｔターゲット）及び２３２Ｗ（Ｃターゲット）で成膜した。すなわち、上記の各層を成膜した基板を４３０℃に加熱し、成膜時の組成が、炭素含量が４０体積％となるように、ＦｅＰｔターゲット及びＣターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、共スパッタリングして、２ｎｍの膜厚の第１の磁気記録層を成膜した。
第１の磁気記録層を成膜後、第２の磁気記録層（ＦｅＰｔ－ホウ素及び炭素で構成される非磁性材料層）を、真空度１．５ＰaのＡｒガス雰囲気中、ＤＣパワー４０Ｗ（ＦｅＰｔターゲット）、４７Ｗ（Ｃターゲット）及びＲＦパワー２２０Ｗ（Ｂターゲット）で成膜した。すなわち、上記のように第１の磁気記録層を成膜した基板を４３０℃に加熱した状態で、ホウ素含量が２０体積％、炭素含量が５体積％となるように、ＦｅＰｔターゲット、Ｃターゲット及びＢターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタ（ＦｅＰｔターゲット及びＣターゲット）及びＲＦマグネトロンスパッタ法（Ｂターゲット）により、５ｎｍの膜厚の第２の磁気記録層を成膜した。
（実施例４、比較例３）
実施例４、比較例３については下記の層構成Ｂで積層することにより、それぞれの磁気記録媒体を得た。
実施例４、比較例３については下記の層構成Ｂで積層することにより、それぞれの磁気記録媒体を得た。
層構成Ｂ
ガラス基板／
Ｔａ（膜厚５ｎｍ）／
ＭｇＯ（膜厚５ｎｍ）／
Ｃｒ（膜厚２０ｎｍ）／
ＭｇＯ（膜厚５ｎｍ）／
ＦｅＰｔ－Ｃ（４０体積％）（膜厚２ｎｍ）／
ＦｅＰｔ－Ｂ（１７体積％）－Ｃ（５体積％）（膜厚５ｎｍ）
ガラス基板／
Ｔａ（膜厚５ｎｍ）／
ＭｇＯ（膜厚５ｎｍ）／
Ｃｒ（膜厚２０ｎｍ）／
ＭｇＯ（膜厚５ｎｍ）／
ＦｅＰｔ－Ｃ（４０体積％）（膜厚２ｎｍ）／
ＦｅＰｔ－Ｂ（１７体積％）－Ｃ（５体積％）（膜厚５ｎｍ）
層構成Ｂでは、非磁性基板としてガラス基板［化学強化ガラス基板（ＨＯＹＡ社製Ｎ－１０ガラス基板）］を用い、Ｔａ密着層、ＭｇＯ第２下地層、Ｃｒ下地層、ＭｇＯシード層を順に積層後、第１の磁気記録層（ＦｅＰｔ－Ｃ層）及び第２の磁気記録層（ＦｅＰｔ－Ｂ－Ｃ層）を成膜した。
上記層構成Ｂにおける、各層の成膜は、非磁性基体を、スパッタ装置内に導入し、大気解放することなく、インライン式の成膜装置により、上記層構成Ｂに示される順番で行った。
より具体的には、まずＴａ密着層は、純Ｔａターゲットを用いて、Ａｒ雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタ法により、膜厚５ｎｍで成膜した。
ＭｇＯ第２下地層については、室温において、ＭｇＯターゲットを用いて、ＲＦスパッタリング法で、膜厚５ｎｍのシード層を成膜した。より具体的には、真空度０．１ＰaのＡｒガス雰囲気中で、ＲＦパワー２００Ｗで成膜した。
Ｃｒ下地層は、純Ｃｒターゲットを用いて、Ａｒ雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタ法により、膜厚２０ｎｍで成膜した。
ＭｇＯシード層については、基板を３００℃に加熱し、ＭｇＯターゲットを用いて、ＲＦスパッタリング法で、膜厚５ｎｍのシード層を成膜した。より具体的には、真空度０．１ＰaのＡｒガス雰囲気中で、ＲＦパワー２００Ｗで成膜した。
第１の磁気記録層（ＦｅＰｔ－Ｃ層）については、上記の各層を成膜した基板を４００℃に加熱し、成膜時の組成が、炭素含量が４０体積％となるように調製されたＦｅＰｔ及びＣを含むターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、２ｎｍの膜厚の第１の磁気記録層を成膜した。より具体的には、真空度１．０ＰaのＡｒガス雰囲気中、ＤＣパワー１００Ｗで成膜した。
第１の磁気記録層を成膜後、第２の磁気記録層（ＦｅＰｔ－ホウ素及び炭素で構成される非磁性材料層）を成膜した。すなわち、上記のように第１の磁気記録層を成膜した基板を４００℃に加熱した状態で、ホウ素含量が１７体積％、炭素含量が５体積％となるように調製されたＦｅＰｔ及びホウ素及び炭素で構成される非磁性材料を含むターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、５ｎｍの膜厚の第２の磁気記録層を成膜した。より具体的には、真空度１．０ＰaのＡｒガス雰囲気中、ＤＣパワー１００Ｗで成膜した。
（実施例１～４及び比較例１の工程（Ｃ）の加熱処理）
実施例１～４、比較例１のいずれについても、下記の表１に示す加熱条件で、第１及び第２の磁気記録層が成膜された非磁性基板を、真空度５×１０-4Ｐa以下の真空中で、ＵＬＶＡＣ理工社製のランプ加熱炉（ＭＩＬＡ－３０００）を用いて加熱した。昇温は目標温度まで３０秒で到達させ、降温は自然冷却させることにより行って、実施例１～４及び比較例１の各磁気記録媒体等を得た。
実施例１～４、比較例１のいずれについても、下記の表１に示す加熱条件で、第１及び第２の磁気記録層が成膜された非磁性基板を、真空度５×１０-4Ｐa以下の真空中で、ＵＬＶＡＣ理工社製のランプ加熱炉（ＭＩＬＡ－３０００）を用いて加熱した。昇温は目標温度まで３０秒で到達させ、降温は自然冷却させることにより行って、実施例１～４及び比較例１の各磁気記録媒体等を得た。
これに対して、比較例２及び３については、磁気記録層成膜後の工程（Ｃ）の加熱処理は行わなかった。
（比較例４、５）
層構成Ｂの作製方法に準じて、下記層構成Ｃの磁気記録媒体（磁気記録層が第１の磁気記録層に対応する層のみの単一磁気記録層を有する）である比較例４及び比較例５(互いに磁気記録層の膜厚が異なる）を作製した。
層構成Ｂの作製方法に準じて、下記層構成Ｃの磁気記録媒体（磁気記録層が第１の磁気記録層に対応する層のみの単一磁気記録層を有する）である比較例４及び比較例５(互いに磁気記録層の膜厚が異なる）を作製した。
もっとも、層構成Ｃにおいては、層構成Ｂにはないカーボン保護膜（膜厚３ｎｍ）も形成されている。該カーボン保護膜については、Ａｒガス雰囲気中でカーボンターゲットを用いたＤＣマグネトロンスパッタリング法により、形成した。
層構成Ｃ
ガラス基板／
Ｔａ（膜厚５ｎｍ）／
Ｃｒ（膜厚２０ｎｍ）／
ＭｇＯ（膜厚５ｎｍ）／
ＦｅＰｔ－Ｃ（２５体積％）［膜厚７．８ｎｍ（比較例４）または４．５ｎｍ（比較例５）］／
Ｃ（膜厚３ｎｍ）
もっとも、比較例２、３と同様、磁気記録層成膜後の工程（Ｃ）の加熱処理を行なわなかった。
ガラス基板／
Ｔａ（膜厚５ｎｍ）／
Ｃｒ（膜厚２０ｎｍ）／
ＭｇＯ（膜厚５ｎｍ）／
ＦｅＰｔ－Ｃ（２５体積％）［膜厚７．８ｎｍ（比較例４）または４．５ｎｍ（比較例５）］／
Ｃ（膜厚３ｎｍ）
もっとも、比較例２、３と同様、磁気記録層成膜後の工程（Ｃ）の加熱処理を行なわなかった。
（比較例６）
層構成Ｂの作製方法に準じて、下記層構成Ｄの磁気記録媒体（磁気記録層が第２の磁気記録層に対応する層のみの単一磁気記録層を有する）である比較例６を作製した。
層構成Ｂの作製方法に準じて、下記層構成Ｄの磁気記録媒体（磁気記録層が第２の磁気記録層に対応する層のみの単一磁気記録層を有する）である比較例６を作製した。
もっとも層構成Ｄにおいては、層構成Ｂにはないカーボン保護膜（膜厚３ｎｍ）も形成されている。該カーボン保護膜については、Ａｒガス雰囲気中でカーボンターゲットを用いたＤＣマグネトロンスパッタリング法により、形成した。
層構成Ｄ
ガラス基板／
Ｔａ（膜厚５ｎｍ）／
Ｃｒ（膜厚２０ｎｍ）／
ＭｇＯ（膜厚５ｎｍ）／
ＦｅＰｔ－Ｂ（２０体積％）－Ｃ（５体積％）（膜厚４ｎｍ）／
Ｃ（膜厚３ｎｍ）
ガラス基板／
Ｔａ（膜厚５ｎｍ）／
Ｃｒ（膜厚２０ｎｍ）／
ＭｇＯ（膜厚５ｎｍ）／
ＦｅＰｔ－Ｂ（２０体積％）－Ｃ（５体積％）（膜厚４ｎｍ）／
Ｃ（膜厚３ｎｍ）
（磁気性能評価）
磁気記録媒体の評価は、磁気異方性定数（Ｋｕ）を評価することにより行った。具体的には、ＰＰＭＳ装置（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｅｓｉｇｎ社製）を用い、自発磁化の磁場印可角度依存性を評価し、試料振動型磁力計（ＶＳＭ）を用いて飽和磁化（Ｍｓ）を求め、非特許文献３及び４に基づいてＫｕ値を算出した。
磁気記録媒体の評価は、磁気異方性定数（Ｋｕ）を評価することにより行った。具体的には、ＰＰＭＳ装置（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｅｓｉｇｎ社製）を用い、自発磁化の磁場印可角度依存性を評価し、試料振動型磁力計（ＶＳＭ）を用いて飽和磁化（Ｍｓ）を求め、非特許文献３及び４に基づいてＫｕ値を算出した。
上記磁気異方性定数に加え、保磁力（Ｈｃ）、磁気ヒステリシス曲線［縦軸：磁化Ｍ（ｅｍｕ／ｃｍ3）、横軸：外部磁場Ｈ（Ｏｅ）］のα値（保磁力近傍での磁化曲線の傾き）及び活性化体積Ｖから算出される磁気粒子の粒径（Ｄｎ）を求めた。なお、磁気ヒステリシス曲線のα値は、理想的なグラニュラー媒体の場合、α＝１になることが知られている。
具体的な測定方法は、ＰＰＭＳ装置を用い磁気ヒステリシス曲線を評価し、ＶＳＭを用いて得た飽和磁化（Ｍｓ）から、保磁力（Ｈｃ）付近の傾き（ｄＭ／ｄＨ）からαを求めた。なお、αは０．８以上、２．０以下を良好な範囲とした。
また、磁気粒子の粒径（Ｄｎ）は、活性化体積Ｖactを求め、これを膜厚で割り、磁気粒子が円柱形状であるとした場合の粒径に換算したものである（非特許文献５参照）。また、活性化体積Ｖactは保磁力の周波数依存性から算出した（非特許文献６参照）。
結果を表２にまとめた。
＊１：複：第１の磁気記録層及び第２の磁気記録層を有する。
単：単一の磁気記録層を有する。
＊２：工程（Ｃ）の加熱工程を含まない。
単：単一の磁気記録層を有する。
＊２：工程（Ｃ）の加熱工程を含まない。
上記表２からも明らかなように、４００～６００℃の温度で工程（Ｃ）の加熱処理を行った実施例１～４においては、α値はすべて０．８～２．０の範囲に入る良好な値を示し、磁気特性の均質性が良好であることがわかる。磁気異方性定数の値も１４．３～１８．４×１０6ｅｒｇ／ｃｍ3の良好な値を示している。
特に同じ層構成Ａである実施例２と比較例２を比べた場合、工程（Ｃ）の加熱処理を行わなかった比較例２では、α値は０．６７と理想的な値である１よりもかなり低く、磁気特性が不均一な状態と考えられるのに対して、特に６００℃で工程（Ｃ）の加熱処理をした実施例２ではα値が１．２９という１以上の値となり磁気特性が均一な状態であるとともに、理想的な値である１に近い値となっており、成膜した磁気記録層中の磁性粒子が肥大化していないと考えられる。
同様に、同じ層構成Ｂをとる実施例４と比較例３を比べた場合にも、工程（Ｃ）の加熱処理を行わなかった比較例３では、α値は０．７９と理想的な値である１よりも低く、磁気特性が不均一な状態と考えられるのに対して、工程（Ｃ）の加熱処理（４００℃）をした実施例４ではα値が１．３３という１以上の値となり磁気特性が均一な状態であるとともに、理想的な値である１に近い値となっており、成膜した磁気記録層中の磁性粒子が肥大化していないと考えられる。
なお、同じ層構成Ａである実施例２及び比較例２共に、第１及び第２の磁気記録層成膜時には４３０℃での工程（Ｂ）の加熱処理を同様に行っており、また、同じ層構成Ｂである実施例４及び比較例３でも、第１及び第２の磁気記録層成膜時には４００℃での工程（Ｂ）の加熱処理を同様に行っていた。このことは、工程（Ｃ）の磁気記録層成膜後の加熱処理ではなく、工程（Ｂ）の磁気記録層成膜時の加熱処理では磁気特性の均質化の改善は期待できないことを示している。
これに対して、比較例１では、磁気異方性定数はかなり高いものの、磁気粒子が肥大化してしまい、α値が好ましい範囲よりも大きかった。これは工程（Ｃ）の加熱温度が高すぎたためであると考えられる。
比較例４、５は、第１の磁気記録層に対応する磁気記録層のみを有する磁気記録媒体であり、実施例の層構成と単純な比較はできないものの、α値が、好ましいα値の範囲よりも低かった。また、実施例１～４に比べて、磁気異方性定数の点でも劣ると考えられる。
比較例６は、第２の磁気記録層に対応する磁気記録層のみを有する磁気記録媒体であり、実施例の層構成と単純な比較はできないものの、α値が、好ましいα値の範囲よりもずっと大きかった。また、磁気異方性定数も実施例１～４に比べて、劣ると考えられる。
なお、図５では、層構成Ａを有する実施例１、２及び比較例１、２の縦軸を磁化Ｍ（ｅｍｕ／ｃｍ3）、横軸を外部磁場Ｈ（Ｏｅ）とする磁気ヒステリシス曲線を示す。工程（Ｃ）の加熱処理のない比較例２、工程（Ｃ）の加熱処理温度が４５０℃である実施例１、工程（Ｃ）の加熱処理温度が６００℃である実施例２、工程（Ｃ）の加熱処理温度が７５０℃である比較例１と、温度が上昇するにつれて、保磁力近傍での磁化曲線の傾きであるα値が増加しており、磁気特性の均質化傾向がみられる。もっとも、磁性粒子を肥大化させない範囲で磁気特性の均質化がなされた点で、実施例２がもっとも好ましい。
また、図６Ａ、図６Ｂ及び図７Ａ、図７Ｂには層構成Ｂを有する比較例３［図６Ａ、図７Ａ］及び実施例４［図６Ｂ、図７Ｂ］の製造方法で得られた磁気記録媒体の平面ＴＥＭ観察写真及び、縦軸を磁化Ｍ（ｅｍｕ／ｃｍ3）、横軸を外部磁場Ｈ（Ｏｅ）とする磁気ヒステリシス曲線を示す。比較例３は、実施例４において工程（Ｃ）の加熱処理を省略した場合であるが、図６Ａ、図６Ｂから平均粒径＜Ｄ＞はほぼ同じであり、工程（Ｃ）の加熱処理による粒子の肥大化は生じていないことを示す。また、図７Ａ、図７Ｂから、工程（Ｃ）の加熱処理により、保磁力近傍での磁化曲線の傾きであるα値が０．７９から１．３３に増加しており、磁気特性の均質化が生じたことを示す。
本発明の一つの構成例の製造方法の磁気記録媒体の製造方法は、熱アシスト式、マイクロ波アシスト式等のエネルギーアシスト式の磁気記録媒体を含めた、垂直磁気記録媒体を含む磁気記録装置に利用可能な磁気記録媒体を提供しうる。
２０ 非磁性基板
４０、２１０ シード層
６０ 磁気記録層
６２ 第１の磁気記録層
６４ 第２の磁気記録層
８０ 保護層
１００ 磁気記録媒体
２００ 磁性結晶粒
２３０ 規則合金の第１成分
２５０ 規則合金の第２成分
２７０ 非磁性結晶粒界
２９０、２９２、２９４ 磁化容易軸
３２０ 規則合金の添加材料（非磁性材料）の析出部分
４００ 磁性結晶粒（２００）と非磁性材料（３２０）の混合領域
４０、２１０ シード層
６０ 磁気記録層
６２ 第１の磁気記録層
６４ 第２の磁気記録層
８０ 保護層
１００ 磁気記録媒体
２００ 磁性結晶粒
２３０ 規則合金の第１成分
２５０ 規則合金の第２成分
２７０ 非磁性結晶粒界
２９０、２９２、２９４ 磁化容易軸
３２０ 規則合金の添加材料（非磁性材料）の析出部分
４００ 磁性結晶粒（２００）と非磁性材料（３２０）の混合領域
Claims (7)
- （Ａ）非磁性基板を準備する工程と、
（Ｂ）前記非磁性基板上に、少なくとも第１及び第２の磁気記録層を含む磁気記録層を積層する工程と、
（Ｃ）前記磁気記録層を積層された非磁性基板を、４００℃～６００℃の温度に加熱する工程と、
を含む垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記工程（Ｂ）が少なくとも、前記第１の磁気記録層を形成する工程と、該第１の磁気記録層上に前記第２の磁気記録層を形成する工程とを含み、
前記第１の磁気記録層が、第１の磁性結晶粒と、前記第１の磁性結晶粒を取り囲む第１の非磁性結晶粒界と、を含むグラニュラー構造を有し、前記第１の磁性結晶粒が規則合金で構成され、前記第１の非磁性結晶粒界が炭素で構成され、
前記第２の磁気記録層が、第２の磁性結晶粒と、前記第２の結晶粒を取り囲む第２の非磁性結晶粒界と、を含むグラニュラー構造を有し、前記第２の磁性結晶粒が規則合金で構成され、前記第２の非磁性結晶粒界がホウ素及び炭素で構成される非磁性材料で構成される、垂直磁気記録媒体の製造方法。 - 前記工程（Ｃ）の加熱時間が、１０秒～２時間である、請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記ホウ素及び炭素で構成される非磁性材料中のホウ素と炭素の原子％に基づく割合［Ｂ（原子％）／Ｃ（原子％）］が０．３～１０である、請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記第１及び第２の磁性結晶粒に含まれる規則合金が、互いに同種のまたは異種のＬ１0型規則合金である、請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記Ｌ１0型規則合金がＦｅ及びＰｔを含む、請求項４に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記工程（Ａ）の非磁性基板がシード層を備え、前記工程（Ｂ）が該シード層上に前記第１の磁気記録層を形成する工程を含む、請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 製造される前記垂直記録媒体の磁気ヒステリシス曲線［縦軸：磁化（ｅｍｕ／ｃｍ3）、横軸：外部磁場（Ｏｅ）］のα値が０．８～２．０である、請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
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