专利名称：热辅助磁记录介质和磁存储装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及热辅助磁记录介质和使用了该介质的磁存储装置。
背景技术：
对介质照射近场光等，局部地加热表面，使介质的矫顽カ降低来进行写入的热辅助记录，作为可以实现约ITbit/英寸2或其以上的面记录密度的下一代记录方式受到关注。作为热辅助记录介质，采用在磁性 层中使用了具有Lltl型晶体结构的FePt合金的介质。由于上述FePt合金具有106J/m3程度的高的晶体磁各向异性Ku，因此可以在維持热稳定性的状态下将磁性粒径微细化到6nm左右以下。由此，可以在维持热稳定性的状态下降低介质噪声。为了得到具有高的垂直磁各向异性的热辅助记录介质，磁性层中使用的Lltl型FePt合金需要采取良好的(001)取向。为了实现该目的，基底层需要使用适当的材料。例如，专利文献I显示了 通过使用MgO基底层，FePt磁性层显示(001)取向。MgO采取NaCl型结构，晶格常数为0.421nm，接近Lltl结构的FePt合金的a轴长。因此，通过在(100)取向了的MgO基底层上形成FePt磁性层，可以使该磁性层取得(001)取向。非专利文献I记载了通过使用TiN基底层，FePt磁性层显示(001)取向。TiN也与MgO同样采取NaCl型结构，其晶格常数接近MgO。因此，与MgO的场合同样可以使FePt磁性层取得(001)取向。现有技术文献专利文献I :日本特开平11-353648号公报非专利文献I J. Vac. Sci. Technol. B 25 (6)，1892-1895 (2007)
发明内容
提高构成磁性层的LI。型FePt合金的有序度，并且使之取得良好的(001)取向，在得到显示高的介质SNR的热辅助记录介质方面是重要的课题。该课题虽然可以通过使用MgO基底层或TiN基底层来某种程度地改善，但依然不充分。因此，需要通过开发新型的基底层材料，来进ー步提高FePt合金的LI。有序度、(001)取向性。上述课题可以通过使用下述的热辅助磁记录介质来解决，所述热辅助磁记录介质包含基板；形成于该基板上的多个基底层；和以具有Lltl结构的合金为主成分的磁性层，其特征在于，该基底层的至少ー个为MnO。这样，根据本申请发明，可提供下述的磁记录介质和磁存储装置。(I) 一种热辅助磁记录介质，包含基板；形成于该基板上的多个基底层；和以具有Lltl结构的合金为主成分的磁性层，其特征在于，该基底层的至少ー个含有MnO。(2)根据(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述含有MnO的基底层形成于由Cr构成的、或者以Cr为主成分并含有Ti、V、Mo、W、Mn、Ru之中的至少I种的具有BCC结构的基底层之上。
(3)根据(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述含有MnO的基底层形成于由Cr构成的、或者以Cr为主成分并含有Ti、V、Mo、W、Mn、Ru之中的至少I种且还含有B、C之中的至少I种的具有BCC结构的基底层之上。(4)根据(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述含有MnO的基底层形成于含有Mo、W、Ta、Nb之中的至少I种的具有晶格常数为0. 3nm以上的BCC结构的基底层之上。(5)根据(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述含有MnO的基底层形成于由具有B2结构的NiAl、或者具有B2结构的RuAl构成的基底层之上。(6)根据(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述含有MnO的基底层形成于由MgO构成的基底层之上。(7)根据(6)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述由MgO构成的基底层形 成于由Cr构成的、或者以Cr为主成分并含有Ti、V、Mo、W、Mn、Ru之中的至少I种的具有BCC结构的基底层之上。(8)根据(6)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述由MgO构成的基底层形成于由Cr构成的、或者以Cr为主成分并含有Ti、V、Mo、W、Mn、Ru之中的至少I种且还含有B、C之中的至少I种的具有BCC结构的基底层之上形成。(9)根据(6)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述由MgO构成的基底层形成于含有Mo、W、Ta、Nb之中的至少I种的具有晶格常数为0. 3nm以上的BCC结构的基底层之上。(10)根据(6)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述由MgO构成的基底层形成于由具有B2结构的NiAl、或者具有B2结构的RuAl构成的基底层之上。(11)根据⑴ (10)的任一项所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，磁性层以具有LI。结构的FePt、或者具有LI。结构的CoPt合金为主成分，并且含有选自Si02、TiO2,Cr203、A1203、Ta2O5, ZrO2, Y2O3> Ce02、Mn0、TiO、ZnO, C 中的至少ー种的氧化物或元素。(12) ー种磁存储装置，由磁记录介质、用于使该磁记录介质旋转的驱动部、磁头、用于使该磁头移动的驱动部和记录再生信号处理系统构成，所述磁头具备用于加热该磁记录介质的激光发生部、将从该激光发生部发生的激光引导到磁头前端的波导和安装于磁头前端的近场光发生部，该磁存储装置的特征在于，该磁记录介质是(I) (11)的任ー项所述的热辅助介质。通过本发明，可以实现磁性层具有良好的有序度和(001)取向，且矫顽力高的热辅助记录介质，进而可以提供使用了该热辅助记录介质的磁存储装置。
图I是表示本发明的磁记录介质的层构成的一例的图。图2是表示本发明的磁记录介质的积分強度比的基板温度依赖性的图。图3是表示本发明的磁记录介质的矫顽カ的基板温度依赖性的图。图4是本发明的磁记录介质的层构成的另一例的图。图5是表示本发明的磁存储装置的一例的立体图。图6是表示本发明的磁头的构成的图。
附图标记说明101···玻璃基板102. ·· NiTa 粘结层103. . . CuZr 热沉层(heat sink layer)104. . . NiTi 基底层105. . . CrTi 基底层106. . . MnO 基底层 107...磁性层108...盖层(帽层；cap layer)109. . . DLC 保护膜401...玻璃基板402. ·· CrTi 粘结层403. · · AgPd 热沉层404···软磁性基底层405. . . CoTi 基底层406. . . CrMn 基底层407. . . MgO 基底层408. . . MnO 基底层409...磁性层410...盖层411·· .DLC 保护膜5OI···磁记录介质502...介质驱动部503...磁头504...磁头驱动部505...记录再生信号处理系统601···主磁极602···辅助磁极603···线圈604···半导体激光二极管605...激光606···近场光发生部607...波导608...记录磁头609...屏蔽件(shield)610...再生元件611···再生磁头
具体实施方式
本申请发明的磁记录介质，其包含基板；形成于该基板上的多个基底层；和以具有Lltl结构的合金为主成分的磁性层，其特征在于，将基底层的至少一个设为含有MnO的构成。在本申请发明中，通过采用这样的构成，使含有MnO的基底层(以下，有时称为「含有MnO的层」)进行(100)取向，在该(100)取向了的含有MnO的基底层上，在500 600°C以上的高温下形成由FePt合金构成的磁性层，由此可以使该FePt合金取得良好的LI。有序度和(001)取向性。另外，在本申请发明中，为了使含有MnO的基底层采取(100)取向，优选将含有MnO的基底层形成于(100)取向了的Cr基底层或Cr合金基底层之上。作为Cr合金,可米用以Cr为主成分，并含有Ti、V、Mo、W、Mn、Ru之中的至少I种的合金，作为其具体例，可以使用CrTi、CrV> CrMo> Crff> CrMn> CrRu等。另外，也可以向这些合金中添加B、C的至少I种。通过这样的构成，可以大幅度地降低反转场分布SFD(开关场分布，Switching FieldDistribution)。上述Cr基底层或Cr合金基底层，优选在150°C以上的高温下形成于由例如Ni-50 原子％了&、祖-50原子％11等的非晶合金构成的种子层(晶种层)上。由此，可以使Cr基底层或Cr合金基底层取得良好的(100)取向。上述非晶种子层，若为由Co-50原子％ Ti、Co-50原子％ Ta, Cr-50原子％ Ti合金等非晶合金构成的层就没有特别限制。另外，也可以在(100)取向了的具有B2结构的NiAl合金或RuAl合金基底层上形成含有MnO的基底层。该情况下通过外延生长，MnO取得(100)取向。对于NiAl基底层、RuAl基底层，也与Cr基底层或Cr合金基底层同样地，通过形成于非晶合金基底层上，可以使之取得(100)取向。该情况下，也可以没有基板的加热，但为了取得良好的(100)取向，优选进行150°C以上的基板加热。也可以将含有MnO的基底层形成于由含有Mo、W、Ta、Nb之中的至少I种的BCC结构的合金构成的(100)取向了的基底层上。该情况下，优选上述BCC合金的晶格常数为O. 3nm以上。由此,可以通过含有MnO的基底层向磁性层中的LI。型FePt合金导入拉伸应力，可以更加提闻有序度。以后，将上述由含有Mo、W、Ta、Nb之中的至少I种的晶格常数为O. 3nm以上的BCC合金构成的基底层记为应力导入层。应力导入层需要采取(100)取向，因此优选形成于(100)取向了的Cr基底层、Cr合金基底层、NiAl基底层、RuAl基底层之上。此外，也可以将含有MnO的基底层形成于(100)取向了的MgO基底层之上。为了使含有MgO的基底层采取(100)取向，优选将含有MgO的基底层形成于上述(100)取向了的Cr基底层、或以Cr为主成分并含有Ti、V、Mo、W、Mn、Ru之中的至少I种的Cr合金基底层之上。另外，也优选将含有MgO的基底层形成于(100)取向了的具有B2结构的NiAl合金或RuAl合金基底层上。另外，也可以在含有MgO的基底层与(100)取向了的Cr基底层、Cr合金基底层、NiAl基底层、RuAl基底层之间形成上述应力导入层。该情况下，也可以通过含有MgO的基底层和形成于其上的MnO基底层向磁性层中的LI。型FePt合金导入拉伸应力，可以更加提
闻有序度。本申请发明中的含有MnO的基底层，可以使用Mn在氩和氧的混合气体气氛中形成，也可以使用Mn-50原子％ O复合祀形成。MnO基底层优选采取NaCl型结构,但若为不大幅度地阻碍形成于含有MnO的基底层上的LI。型FePt的外延生长的程度，则也可以混有产生应变从而成为正方晶、斜方晶、二方晶等的MnO晶体。在MnO米取正方晶或斜方晶结构形式的情况下，虽然(010)面、(001)面应该与(100)面区別，但对于MnO，为方便起见它们的晶面指数全部记为(100)面。另外，若为不大幅度地阻碍Lltl型FePt的外延生长的程度，则也可以混有因MnO膜形成时的过剩氧而生成的Mn02、Mn3O3、Mn304。在热辅助记录中，如果在记录时被加热的磁性层的冷却速度慢，则磁化迁移宽度宽，SNR劣化，因此磁性层需要快速地冷却。因此，优选形成由热导率高的材料构成的热沉层。作为热沉层，可以使用Cu、Ag、Al、Au或以这些元素为主成分的合金。另外，也可以形成软磁性基底层。在软磁性基底层中可以使用CoTaZr、CoFeTaB、CoFeTaSiXoFeTaZr等的非晶合金、FeTaC、FeTaN等的微晶合金、NiFe等的多晶合金。软磁性基底层可以是由上述合金构成的单层膜，也可以是夹着适当的膜厚的Ru层进行了反铁磁性耦合了的叠层膜。
在磁性层中优选使用LI。型的FePt合金、或者LI。型的CoPt合金。另外，为了降低晶粒间的交换耦合，优选以LI。型的FePt合金、或者LI。型的CoPt合金为主成分，并且添加选自 SiO2, Ti02、Cr2O3> Al2O3' Ta2O5' ZrO2, Y203、CeO2, MnO、TiO、ZnO, C 之中的氧化物或碳作为晶界相材料的磁性层。实施例实施例I图I表示在本实施例中制作的磁记录介质的层构成的一例。在该磁记录介质的制作时，在玻璃基板上(101)形成5nm的Ni-37原子％ Ta粘结层(102)、50nm的Cu-0. 5原子1^ Zr热沉层(103)、5nm的Ni_50原子％ Ti基底层(104)，进行基板加热直到220°C。其后，形成IOnm的Cr-5原子％ Ti基底层(105)、3nm的MnO基底层(106)，再次进行基板加热直到480 640 0C o其后，形成了 15nm的(Fe_47原子％ Pt_3原子％ Cu)-50原子％ C磁性层(107)、5nm的Co-20原子％Cr-16原子％Pt-10原子盖层(108)。进而，作为保护膜，形成了
3.2nm的DLC膜(109)。在此，MnO基底层是通过使Mn靶在Ar和氧的混合气体气氛中进行DC放电来形成的。另外，作为比较例，制作了形成3nm的MgO基底层来替代上述MnO基底层的介质。进行了上述磁记录介质的X射线衍射測定，从全部的介质的磁性层仅观察到Ll0-FePt(OOl)峰、和Llci-FePt (002)峰与FCC-FePt (200)峰的混合峰。因此，认为磁性层中的FePt合金通过外延生长取得了良好的(001)取向。图2表示上述磁记录介质的积分強度比的基板温度依赖性。S卩，将以上述(001)峰的积分强度、和(002)峰与(200)峰的混合峰的积分强度的比率作为基板温度的函数绘图的结果示于图2。上述积分强度比是表示磁性层中的LlcrFePt合金的有序度的指标，该值越高则显示有序度越良好。在该图中，为了比较，也表示了形成了 MgO基底层的比较例介质的值。就积分强度比而言，实施例介质、比较例介质都随着基板温度的增加而増大，但实施例介质不依赖于基板温度，显示出比比较例介质高0. 15 0.25左右的值。这表明实施例介质的磁性层中的Ll0-FePt合金取得了更良好的有序度。图3表示实施例介质和比较例介质的矫顽力He的基板温度依赖性。再者，He从使用PPMS施加7T的最大磁场在室温下测定了磁滞回线进行估算。如图3所见，就He而言，实施例介质、比较例介质都随着基板温度的增加而增大，但实施例介质不依赖于基板温度，显示出比比较例介质高3 5k0e左右的值。特别是在基板温度为600°C以上制作了的实施例介质，显示了 30k0e以上的高的He。由以上可知，通过使用MnO基底层替代MgO，有序度被改善，可得到He更高的热辅助介质。实施例2利用与实施例I同样的膜构成，制作了磁记录介质。但是，在Cr-5原子％基底层和MnO基底层之间，形成了 5nm的Mo_20原子％ Cr (实施例2. I)、ff-20原子％ V(实施例
2.2)、Ta-50原子％ Mo (实施例2. 3)、Nb_50原子％ ff(实施例2. 4)、Mo(实施例2. 5)、W (实 施例2. 6)、Ta(实施例2. 7)、Nb(实施例2. 8)作为应力导入层。在此，MnO基底层形成后的基板加热温度设为560°C。进行了得到的磁记录介质的X射线衍射测定，从全部的介质的磁性层仅观察到Ll0-FePt(OOl)峰、和Llci-FePt (002)峰与FCC-FePt (200)峰的混合峰。因此，认为磁性层中的FePt合金与在没有形成取向导入层的实施例I中示出的介质同样，通过外延生长取得了良好的(001)取向。表I表示本实施例的磁记录介质的(001)峰的积分强度、和(002)峰与(200)峰的混合峰的积分强度比、以及He的值。在此，He采用与实施例I同样的方法估算。在该表中也表不了在实施例I不出的没有形成应力导入层、并在560°C的基板加热后形成了磁性层的介质(实施例I)的值。本实施例介质(实施例介质2. I 2. 8)的积分强度，比没有形成应力导入层的介质高，He也高I 5k0e左右。表I
权利要求
1.一种热辅助磁记录介质，包含基板；形成于该基板上的多个基底层；和以具有LI。结构的合金为主成分的磁性层，其特征在于，该基底层的至少一个含有MnO。
2.根据权利要求I所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述含有MnO的基底层形成于由Cr构成的、或者以Cr为主成分并含有Ti、V、Mo、W、Mn、Ru之中的至少I种的具有BCC结构的基底层之上。
3.根据权利要求I所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述含有MnO的基底层形成于由Cr构成的、或者以Cr为主成分并含有Ti、V、Mo、W、Mn、Ru之中的至少I种且还含有B、C之中的至少I种的具有BCC结构的基底层之上。
4.根据权利要求I所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述含有MnO的基底层形成于含有Mo、W、Ta、Nb之中的至少I种的具有晶格常数为O. 3nm以上的BCC结构的基底层之上。
5.根据权利要求I所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述含有MnO的基底层形成于由具有B2结构的NiAl、或者具有B2结构的RuAl构成的基底层之上。
6.根据权利要求I所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述含有MnO的基底层形成于由MgO构成的基底层之上。
7.根据权利要求6所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述由MgO构成的基底层形成于由Cr构成的、或者以Cr为主成分并含有Ti、V、Mo、W、Mn、Ru之中的至少I种的具有BCC结构的基底层之上。
8.根据权利要求6所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述由MgO构成的基底层形成于由Cr构成的、或者以Cr为主成分并含有Ti、V、Mo、W、Mn、Ru之中的至少I种且还含有B、C之中的至少I种的具有BCC结构的基底层之上形成。
9.根据权利要求6所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述由MgO构成的基底层形成于含有Mo、W、Ta、Nb之中的至少I种的具有晶格常数为O. 3nm以上的BCC结构的基底层之上。
10.根据权利要求6所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述由MgO构成的基底层形成于由具有B2结构的NiAl、或者具有B2结构的RuAl构成的基底层之上。
11.根据权利要求I 10的任一项所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，磁性层以具有Lltl结构的FePt、或者具有Lltl结构的CoPt合金为主成分，并且，含有选自Si02、Ti02、Cr203、A1203、Ta2O5, ZrO2, Y2O3> Ce02、Mn0、TiO、ZnO, C 中的至少一种的氧化物或元素。
12.—种磁存储装置，由磁记录介质、用于使该磁记录介质旋转的驱动部、磁头、用于使该磁头移动的驱动部和记录再生信号处理系统构成，所述磁头具备用于加热该磁记录介质的激光发生部、将从该激光发生部发生的激光引导到磁头前端的波导和安装于磁头前端的近场光发生部，该磁存储装置的特征在于，该磁记录介质是权利要求I 11的任一项所述的热辅助介质。
全文摘要
一种热辅助磁记录介质，包含基板；形成于该基板上的多个基底层；和以具有L10结构的合金为主成分的磁性层，其特征在于，该基底层的至少一个含有MnO。含MnO基底层优选形成于由Cr构成的、或者以Cr为主成分并含有Ti、V、Mo、W、Mn、Ru之中的至少1种的具有BCC结构的基底层之上。所述热辅助磁记录介质具有磁性层有良好的有序度和(001)取向、Hc高、并且Hc分布较窄的特性。
文档编号G11B5/66GK102646421SQ20121003408
公开日2012年8月22日 申请日期2012年2月15日 优先权日2011年2月15日
发明者丹羽和也, 原克哉, 神边哲也 申请人:昭和电工株式会社