磁记录介质和磁存储装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种磁记录介质和磁存储装置。该磁记录介质具有：基板；磁性层，包含具有L10结构的合金；及多个底层，配置在所述基板和所述磁性层之间。其中，所述多个底层中的至少1层为软磁性底层，该软磁性底层由(11·0)面被排列为与所述基板面平行的、具有以Co金属或Co为主成分的密排六方结构的合金所构成。
【专利说明】磁记录介质和磁存储装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种磁记录介质和磁存储装置。
【背景技术】
[0002] 近年，对硬盘驱动器HDD的大容量化的要求日益提高。作为满足该要求的手段，已 经提出了热辅助记录方式和高频辅助记录方式。
[0003] 热辅助记录是指采用安装了激光光源的磁头对磁记录介质进行加热并进行记录 的方式。另一方面，高频辅助记录是指进行从安装了 ST0(Spin· Torque· Oscillator)的 磁头所发生的高频磁场的施加并进行记录的方式。
[0004] 在热辅助记录和高频辅助记录中，因为藉由热或高频可对反转磁场进行大幅度的 降低，所以可在记录介质的磁性层中使用磁晶异方性常数Ku较高的材料。为此，可在维持 热稳定性的同时进行磁性粒径的微细化，并可实现lTbit/inch 2级别的面密度。
[0005] 作为高Ku磁性材料，提出了 L1。型FePt合金、L1。型CoPt合金、LL型CoPt合金 等的有序合金等。
[0006] 另外，在磁性层中，为了对由上述有序合金所组成的结晶粒进行隔离（isolate)， 还添加了作为粒界相材料（grain boundary phase material)的Si02、Ti02等的氧化 物或C、BN等。藉由构成为在粒界相被分离的磁性结晶粒的粒状结构，与没有包含粒界 相材料的情况相比，可降低磁性颗粒间的交换结合（耦合），并可实现较高的介质SN比 (Signal-to-Noise ratio)，这是熟知的。
[0007] 另一方面，藉由形成软磁性底层（软磁性衬里层）可改善写入特性和重写特性，这 也是熟知的。
[0008] 作为软磁性底层，例如，专利文献1中公开了使用FeCoTaZr非结晶合金。另外，专 利文献2、3中公开了使用NiFe、CoF合金等的结晶质结构的软磁性底层和FeTaC合金等的 微结晶结构的软磁性底层。在磁性层中使用LL型FePt合金的高Ku介质的情况下，为了 对LL型结晶结构的有序度进行改善，一般要进行500°C以上的基板加热。为此，在软磁性 底层中使用了即使在500°C以上加热的情况下软磁气特性也不会恶化的材料。
[0009] [现有技术文献]
[0010] [专利文献]
[0011] [专利文献1]特开2009 - 158053号公报
[0012] [专利文献2]特开2010 - 182386号公报
[0013] [专利文献3]特开2011 - 146089号公报
【发明内容】
[0014] [发明要解决的课题]
[0015] 然而，近年，需要进一步提高磁记录介质的介质SN比和重写特性的呼声越来越 高，因此，仅采用向磁性层添加粒界相材料的方法或上述专利文献所开示的设置软磁性底 层的方法等，已经不能满足所要求的性能。
[0016] 本发明是鉴于上述现有技术中的问题而提出的，其目的在于，提供一种介质SN比 较高、重写特性较好的磁记录介质。
[0017] [用于解决课题的手段]
[0018] 本发明的实施例所提供的磁记录介质的特征在于，具有：
[0019] 基板；
[0020] 磁性层，包含具有L1。结构的合金；及
[0021] 多个底层，配置在所述基板和所述磁性层之间，
[0022] 其中，
[0023] 所述多个底层中的至少1层是软磁性底层，其由（11 · 0)面被排列（oriented) 为与所述基板面平行的、具有以Co金属或Co为主成分的密排六方（hexagonal close-packed)结构的合金所构成。
[0024][发明的效果]
[0025] 根据本发明的实施例，可提供一种介质SN比较高、重写特性较好的磁记录介质。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] [图1]本发明第2实施方式的磁气记录装置的结构图。
[0027] [图2]本发明第2实施方式的磁头的结构图。
[0028] [图3]实验例1所制作的磁记录介质的层结构的截面图。
[0029] [图4]实验例2所制作的磁记录介质的层结构的截面图。
[0030] [符号说明]
[0031] 100 磁存储装置
[0032] 101，212磁记录介质
[0033] 301，401 玻璃基板
[0034] 304,406软磁性底层
[0035] 308,409 磁性层
【具体实施方式】
[0036] 以下，对本发明的实施方式进行说明，然而，本发明并不限定于下述实施方式，只 要不脱离本发明的技术范围，可对下述实施方式进行各种各样的变形和置换。
[0037][第1实施方式]
[0038] 以下对本实施方式的磁记录介质的结构例进行说明。
[0039] 本实施方式的磁记录介质具有：基板；包含具有LL结构的合金的磁性层；及配置 在基板和磁性层之间的多个底层。另外，多个底层中的至少1层由软磁性底层构成，该软磁 性底层由（11 · 〇)面被排列为与基板面平行的、具有以Co金属或Co为主成分的密排六方 结构的合金构成。
[0040] 这里，对各层进行说明。
[0041] 作为基板对其并无特别的限定，然而，例如可使用玻璃基板，尤其是优选使用耐热 玻璃基板。
[0042] 另外，在本实施方式的磁记录介质中，在基板和包含具有后述的LL结构的合金的 磁性层之间可设置多个底层。
[0043] 另外，多个底层中的至少1层可由软磁性底层构成。下面对该软磁性底层进行说 明。
[0044] 这里，软磁性底层的磁气异方性最好为朝向膜面内方向。另外，后述的磁性层中的 具有LL结构的合金优选为（001)排列。为此，在软磁性底层中，优选使用不会对具有LL 结构的合金的（001)排列进行妨碍的材料。
[0045] 上述软磁性底层可由（11 ·0)面被排列为与所述基板面平行的、具有以Co金属或 Co为主成分的密排六方结构（以下，也记为「HCP结构」）的合金（以下，也记为「Co合金」） 所构成。
[0046] 软磁性底层中使用的Co金属、Co合金为结晶质，具有可使介质SN比、写入特性、 重写特性0W改善的功能。另外，如上所述，因为（11 ·0)面具有与基板面大致平行的配向 (排列），磁化方向为膜面内，所以信号再生时，不会对再生磁头产生较大的影响。
[0047] 因为软磁性底层最好具有较高的磁化，所以Co合金中所包含的添加元素的添加 量最好为较少。但是，为了对晶格错合（misfit)进行缓和或为可了提高磁化，软磁性底层优 选为含有从Fe、Ni、Cr、Μη、V、Ru、Re、Pt、Pd所组成的元素群中所选择的至少一种元素。只 要在不使Co合金的HCP结构劣化的范围内，对上述添加元素的添加量并无特别的限定，但 是，最好为大致30at%以下。
[0048] 软磁性底层可为由上述预定的Co金属或Co合金所构成的单层结构，也可为介由 了非磁性中间层的积层结构。对非磁性中间层并无特别的限定，例如可由V、Cr、Ru、Cu、Ir、 Nb、Mo、Re、Rh、Ta、W、Re、Ir等构成。介由上述非磁性中间层，使由Co金属或Co合金所构 成的软磁性底层进行反强磁性结合，据此，漏泄磁化相杀，可降低介质噪音。
[0049] 软磁性底层如上所述具有（11 ·0)面与基板面平行的配向性。对使软磁性底层变 为这样的配向性的方法并无特别的限定，例如可列举出设置第1配向控制底层，并在第1配 向控制底层上形成软磁性底层的方法。即，优选为，多个底层包含配向控制底层，软磁性底 层被形成在配向控制底层之上。
[0050] 对第1配向控制底层的结构并无特别的限定，只要为可使具有HCP结构的由Co金 属或Co合金所构成的软磁性底层成为（11 ·0)配向的结构即可。另外，也可由多个层构成。 作为第1配向控制底层，优选为使用例如以Cr金属或Cr为主成分并具有BCC结构的合金 所构成的底层。
[0051] 以Cr为主成分并具有BCC结构的合金优选为含有从Μη、V、Ti、Mo、W、Nb、Ru所组 成的元素群中所选择的至少一种元素。即，作为以Cr主成分并具有BCC结构的合金，可使 用例如 CrTi、CrV、CrMn、CrMo、CrW、CrRu 等合金。
[0052] 需要说明的是，这里，以Cr为主成分的合金是指，该合金中所含所有成分（元素） 中的Cr的物质量比率为最大的意思。
[0053] 另外，作为第1配向控制底层，也优选使用例如由具有B2结构的NiAl合金或RuAl 合金所构成的底层。另外，作为第1配向控制底层，也优选使用由MgO所构成的底层。
[0054] 在形成这样的第1配向控制底层的情况下，如上所述，软磁性底层优选为形成在 第1配向控制底层之上，尤其是优选为形成在第1配向控制底层的正上方。
[0055] 这里需要说明的是，第1配向控制底层在设置了例如散热层和隔热层等的情况 下，对软磁性底层以外的这些层也进行预期的配向（orientation)。
[0056] 第1配向控制底层因为上述软磁性底层为（11 · 0)配向，所以优选为具有（100) 配向。另外，在该第1配向控制底层上由Co金属或Co合金形成软磁性底层，可使由该Co 金属或Co合金所形成的软磁性底层为（11· 0)配向。其原因在于，Co金属或Co合金在第 1配向控制底层上进行了磊晶（epitaxial)成长。此时，为了促进良好的磊晶成长，尤其优 选为，将Co金属或Co合金底层的（11 · 0)面和第1配向控制底层的（100)面的晶格错合 控制在大致10%以下。就第1配向控制底层的晶格常数而言，在例如第1配向控制底层由 Cr合金所构成的情况下，根据向Cr所添加的元素的添加量，可对其进行调整。
[0057] 多个底层中还可包含散热层。对散热层的结构并无特别的限定，例如可由Cu、Ag、 Au、A1、或以这些为主成分的材料所构成。
[0058] 对散热层的配置并无特别的限定，例如，可设置多个上述第1配向控制底层，并将 散热层配置在这些第1配向控制底层的层间。
[0059] 接下来，对磁性层进行说明。
[0060] 磁性层可为包含具有LL结构的合金的结构。这里，作为具有LL结构的合金，对 其并无特别的限定，然而，优选为使用例如具有LL结构的FePt合金、或、具有LL结构的 CoPt合金。在磁性层中，优选为包含具有^^结构的合金并将其作为主成分。这里，主成分 是指，在磁性层中的各物质量的比率中，含有量比率最大的成分的意思。
[0061] 另外，在磁性层中，因为优选为对具有LL结构的合金的结晶粒进行磁气隔离，所 以磁性层优选为包含粒界相。具体而言，在磁性层中，作为粒界相，优选为含有例如从Si0 2、 Ti02、Cr203、A1203、Ta 205、Zr02、Y203、Ce0 2、MnO、TiO、ZnO、C、B、B203、BN 中所选择的至少一种 物质。通过在磁性层中含有粒界相，结晶粒间的交换结合被分断，这样，可降低介质噪音。
[0062] 为了对具有ΙΛ结构的合金的有序化进行促进，磁性层形成时的基板温度最好为 600°C以上。另外，为了降低有序化温度，也可在具有L1。结构的合金中添加 Ag、Au、Cu、Ni 等。在此情况下，磁性层形成时的基板温度可降低至400?500°C左右。这里需要说明的 是，基板优选为使用耐热玻璃基板，以可被加热至上述温度。
[0063] 另外，磁性层优选为在软磁性底层上介由隔热层而形成。隔热层在磁性层进行记 录而被激光加热时，可对从磁性层向基板方向的热扩散进行抑制，进而可提高磁性层的温 度。另外，通过设置隔热层，也可容易地使磁性层中所使用的具有1^结构的合金具有（001) 配向。
[0064] 在设置隔热层的情况下，作为隔热层的材料，优选为使用热传导率较低、晶格常数 与具有ΙΛ结构的合金的（001)面相近的材料。具体而言，优选为使用例如具有NaCl结构 的 TiN、TaN、TiC、MgO、NiO 等。
[0065] 为了使具有匕^结构的合金具有（001)配向，在设置隔热层的情况下，隔热层优选 为具有（100)配向。另外，因为可使隔热层具有良好的（100)配向，所以在软磁性底层和隔 热层之间还可配置第2配向控制底层。
[0066] 在软磁性底层和隔热层之间设置第2配向控制底层的情况下，对第2配向控制底 层的材料并无特别的限定，然而，优选为使用与软磁性底层和隔热层双方的晶格错合都较 小的材料。另外，为了沿隔热层的膜面内方向导入拉伸应力（tensile stress)，也可使用晶 格常数较高的材料。通过使隔热层的结晶晶格沿膜面内方向进行扩大，具有[^结构的合 金的结晶晶格也沿膜面内方向被扩大，这样，可进一步对具有LL结构的合金的有序度进行 改善。另外，在第2配向控制底层中也可使用热传导率高的材料，使其发挥作为散热层的功 能。
[0067] 从以上的观点来看，在软磁性底层和隔热层之间配置第2配向控制底层的情况 下，作为第2配向控制底层的材料，优选为使用例如从Cr、V、Mo、W、Ta、Nb中所选择的任意 的金属、或者、具有以从Cr、V、Mo、W、Ta、Nb中所选择的1种以上的金属（兀素）为主成分 的BCC结构的合金。另外，作为在软磁性底层和隔热层之间配置的第2配向控制底层的材 料，优选为使用具有以Ag或Ag为主成分的FCC结构的合金等。
[0068] 对构成上述第2配向控制底层的材料而言，因为其在具有（11 ·0)配向的软磁性底 层上进行磊晶成长并具有（100)配向，所以在其上所形成的隔热层可具有（100)配向。第 2配向控制底层可为上述金属或合金的单层，或者，可为由上述金属或合金所构成的多个层 所构成的多层结构。在为多层结构的情况下，可使所构成的一部分或全部的层发挥作为散 热层的功能。
[0069] 磁性层上优选为再形成DLC(diamond-like carbon)保护膜。
[0070] 对DLC保护膜的制造方法并无特别的限定。例如，可采用：对由碳化氢所组成的 原料气体由高频等离子体进行分解以形成膜的RF-CVD法、由灯丝所放出的电子对原料气 体进行离子化以形成膜的IBD法、不使用原料气体而使用固体C靶材（Target)以形成膜的 FCVA法等。
[0071] 对DLC保护膜的膜厚并无特别的限定，例如，优选为lnm以上、6nm以下。其原因 在于，如果DLC保护膜的膜厚低于lnm，则存在着磁头的浮上特性恶化的情况，并非较好者。 另外，如果DLC保护膜的膜厚高于6nm，则磁隙（magnetic spacing)变大，存在着介质SN比 下降的情况，也非较好者。
[0072] 在DLC保护膜上，还可涂敷由全氟聚醚（PFPE)系氟树脂所组成润滑剂。
[0073] 另外，除了上述的层之外，根据需要，还可任意地设置种晶（seed)层、黏着层等。
[0074] 本实施方式的磁记录介质因为具有由Co金属或Co合金所构成的预定的软磁性底 层，所以其为介质SN比较高、重写特性较优的磁记录介质。另外，本实施方式的磁记录介质 优选为例如作为热辅助记录方式的磁记录介质和高频辅助记录方式的磁记录介质来使用。 [0075][第2实施方式]
[0076] 以下对本实施方式的磁存储装置的结构例进行说明。这里需要说明的是，在本实 施方式中，尽管对基于热辅助记录方式的磁存储装置的结构例进行了说明，但是，本发明并 不限定于该形态，也可将第1实施方式中所说明的磁记录介质使用于基于微波辅助磁记录 方式的磁存储装置。
[0077] 本实施方式的磁存储装置可为具有第1实施方式中所说明的磁记录介质的磁存 储装置。
[0078] 在磁存储装置中，例如可为，还具有用于使磁记录介质旋转的磁记录介质驱动部、 及在前端部具有近场光发生元件的磁头的结构。另外，还可具有：用于对磁记录介质进行加 热的激光发生部；将激光发生部所发生的激光导引至近接场光发生元件的导波路；用于使 磁头移动的磁头驱动部；及信号记录再生（recording/reproduction)处理系统。
[0079] 磁存储装置的具体结构例示于图1中。
[0080] 例如，本实施方式的磁存储装置100可为图1所示的结构。具体而言，可为由磁记 录介质101、用于使磁记录介质旋转的磁记录介质驱动部102、磁头103、用于使磁头移动的 磁头驱动部104、及信号记录再生处理系统105等所构成的结构。
[0081] 另外，作为磁头103,例如，可使用图2所示的热辅助记录用磁头200。该热辅助记 录用磁头200具有记录头208和再生头211。记录头208具有：主磁极201 ;辅助磁极202 ;用 于产生磁场的线圈203 ;作为激光发生部的激光二极管（LD) 204 ;及用于将LD所发出的激 光205引导至近接场光发生元件206的导波路207。再生头211具有由保护部（shield) 209 所夹持的再生元件210。
[0082] 另外，作为磁记录介质212(101)，如上所述，使用了第1实施方式中所说明的磁记 录介质。为此，可获得出错率（Error Rate)较低的磁记录装置。
[0083] [实施例]
[0084] 以下参照具体实施例进行说明，但是，本发明并不限定于下述的实施例。
[0085] (实验例1)
[0086] 图3中示出了本实施例所制作的磁记录介质300的层结构的一例。
[0087] 在2. 5英寸的耐热玻璃基板301上，形成膜厚为30nm的由Ti 一 45at% A1所构成 的粘着层302,然后进行300°C的基板加热。
[0088] 接下来，形成膜厚为30nm的由Cr 一 10at% Μη所构成的第1配向控制底层303。 再形成膜厚为l〇〇nm的软磁性底层304。软磁性底层使用表1所示的材料来形成。具体而 言，实施例1. 1中使用Co - 10at% Fe，实施例1. 2中使用Co - 20at% Ni，实施例1. 3中使 用Co - 5at% Fe - 5at% Ni，实施例L 4中使用Co - 15at% Mn，实施例L 5中使用Co - 25at% V，实施例 L 6 中使用 Co - 20at% Ru，实施例 L 7 中使用 Co - 10at% Fe - 10at% Ru，实施例1· 8中使用Co - 20at% Re，实施例L 9中使用Co - 6at% Pt，实施例L 10中 使用Co - 12at%Pd，来分别进行上述的形成。这里需要说明的是，作为比较例1，还制作了 不形成软磁性底层，而在第1配向控制底层303上直接形成第2配向控制底层305的磁记 录介质。
[0089] 接下来，形成膜厚为10nm的由Cr - 30at% Mo所构成的第2配向控制底层305、膜 厚为30nm的由Ag - 10% Pd所构成的散热层306、及、膜厚为4nm的由TiN所构成的隔热层 307,并在600°C下进行基板加热。另外，再形成膜厚为8nm的由（Fe - 50%Pt) -30at% C 一 5m〇l% BN所构成的磁性层308、及、膜厚为3nm的作为DLC膜的保护膜309。
[0090] 对所制作的实施例1. 1?实施例1. 10的磁记录介质进行了 X线衍射测定。由此 可知，在任意的介质中，从TiAl粘着层302都没有观察到明显的衍射峰值。所以，TiAl粘着 层可被认为是非结晶结构。另外，从CrMn第1配向控制底层303仅观察到了 BCC(200)峰 值，从软磁性底层304仅观察到了 HCP(11 · 0)衍射峰值。这说明了，在具有（100)配向的 CrMn第1配向控制底层303上，具有HCP结构的Co合金进行了磊晶成长并具有（11 ·0)配 向。另外，从在软磁性底层304上所形成的CrMo第2配向控制底层305、AgPd散热层306 仅观察到了（200)峰值。所以可知，这些层也藉由磊晶成长都具有了（100)配向。由于TiN 隔热层307的膜厚较薄，所以没有观察到明显的衍射峰值。但是，因为从磁性层308仅观察 到了 ΙΛ - FePt(001)衍射峰值、及、ΙΛ - FePt(002)和 FCC - FePt(200)的混合衍射峰 值，所以可推知，TiN隔热层307具有（100)配向的NaCl型结构。
[0091] 另外，因为上述磁性层308的相对于L1。一 FePt (002)和FCC - FePt (200)的混 合峰值的LL 一 FePt(OOl)峰值强度比为1. 8的高值，所以可确认到，FePt合金的LL有序 度极为良好。
[0092] 在所制作的实施例1. 1?实施例1. 10和比较例1的磁记录介质的表面涂敷 Perfluoroether(PFPE)系润滑剂，并使用图2所示的热辅助记录用磁头对记录再生特性进 行了评价。
[0093] 本实验例中所使用的热辅助记录用磁头200如图2所示，具有记录磁头208和再 生磁头211。记录磁头208具有主磁极201、补助磁极202、使磁场产生的线圈203、激光二 极管（LD) 204、以及、用于将LD所发出的激光205导引至近接场光发生元件206的导波路 207。再生磁头211具有由保护部209所夹持的再生元件210。藉由近接场光元件所发出的 近接场光，对介质212进行加热，并使介质的保磁力降低至磁头磁场以下，可进行记录。
[0094] 使用上述热辅助记录用磁头200,对作为记录再生特性的、实施例1. 1?实施例 1. 10和比较例1的磁记录介质的介质SN比和重写特性0W进行了评价。评价是在对激光 二极管（LD)204的功率进行调整，以使线记录密度为1600kFCI、track profile (磁道高低） 的半值幅为55nm的条件下进行的。结果示于表1中。
[0095] [表 1]
[0096]
【权利要求】
1. 一种磁记录介质，具有： 基板； 磁性层，包含具有LL结构的合金；及 多个底层，配置在所述基板和所述磁性层之间， 其中， 所述多个底层中的至少1层为软磁性底层，该软磁性底层由（11 · 〇)面被排列为与所 述基板面平行的、具有以Co金属或Co为主成分的密排六方结构的合金所构成。
2. 如权利要求1所述的磁记录介质，其中： 所述软磁性底层含有从Fe、Ni、Cr、Μη、V、Ru、Re、Pt、Pd所组成的元素群中所选择的至 少一种元素。
3. 如权利要求1或2所述的磁记录介质，其中： 所述多个底层包含由以Cr金属或Cr为主成分并具有BCC结构的合金所构成的底层， 所述软磁性底层形成在由以所述Cr金属或Cr为主成分并具有BCC结构的合金所构成 的底层之上。
4. 如权利要求3所述的磁记录介质，其中： 以所述Cr为主成分并具有BCC结构的合金含有从Μη、V、Ti、Mo、W、Nb、Ru所组成的元 素群中所选择的至少一种元素。
5. 如权利要求1或2所述的磁记录介质，其中： 所述多个底层包含由具有B2结构的NiAl合金或RuAl合金所构成的底层， 所述软磁性底层形成在由具有所述B2结构的NiAl合金或RuAl合金所构成的底层之 上。
6. 如权利要求1或2所述的磁记录介质，其中： 所述磁性层包含具有结构的FePt合金或具有结构的CoPt合金，并且，含有从 Si02、Ti02、Cr203、A120 3、Ta205、Zr02、Y20 3、Ce02、MnO、TiO、ZnO、C、B、B203、BN 中所选择的至少 一种物质。
7. -种磁存储装置,具有权利要求1至6的任1项所述的磁记录介质。
【文档编号】G11B5/66GK104282318SQ201410312115
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2013年7月3日
【发明者】神边哲也, 丹羽和也, 村上雄二, 张磊 申请人:昭和电工株式会社