磁记录介质及其制造方法以及磁记录再生装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种维持垂直磁性层的高的垂直取向性，并能够实现更高记录密度化的磁记录介质。本发明的磁记录介质，至少在非磁性基板之上按顺序层叠有软磁性基底层（30）、种子层（31、32）、取向控制层（33）和垂直磁性层。软磁性基底层（30）具有非晶或微晶结构。种子层（31、32）包含第1种子层（31）和在其上以岛状或网状形成的第2种子层（32），所述第1种子层（31）包含金属氧化物或金属氮化物，所述第2种子层（32）包含金属。取向控制层（33）以及垂直磁性层中，以第2种子层（32）为起点，各自的晶粒构成了在厚度方向连续的柱状晶。
【专利说明】磁记录介质及其制造方法以及磁记录再生装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁记录介质及其制造方法以及磁记录再生装置。
[0002]本申请基于在2011年5月17日在日本提出申请的专利申请2011-110354号要求优先权，将其内容援引于本申请中。
【背景技术】
[0003]作为磁记录再生装置的一种的硬盘装置(HDD)，现在其记录密度正以年率50%以上增加，一般认为今后该倾向也会持续。与之相伴适合于高记录密度化的磁头和磁记录介质的开发正在推进。
[0004]现在，市售的磁记录再生装置中所搭载的磁记录介质，是磁性膜内的易磁化轴主要垂直地取向的所谓的垂直磁记录介质。垂直磁记录介质在高记录密度化时记录位间的边界区域的反磁场的影响也小，可形成鲜明的位边界，因此噪声的增加受到抑制。而且，与高记录密度化相伴的记录位体积的减少较少，因此也抗热摆效应。因此，近年引起了较大的关注，曾提出了适合于垂直磁记录的介质的结构。
[0005]另外，为了对应于磁记录介质的更加高记录密度化这一迫切要求，曾研究了使用对垂直磁性层的写入能力优异的单磁极磁头。为了对应于这样的单磁极磁头，曾提出了通过在作为记录层的垂直磁性层和非磁性基板之间设置被称为衬里层的包含软磁性材料的层，来使单磁极磁头和磁记录介质之间的磁通的出入效率提高的磁记录介质。
[0006]但是，使用简单地设置了上述衬里层的磁记录介质的磁记录再生装置，在记录再生时的记录再生特性、抗热摆性、记录分辨能力上并不能满足，迫切希望获得这些特性优异的磁记录介质。
[0007]尤其是作为记录再生特性，增大再生时的信号与噪声之比(S/N比)的高S/N比、和抗热摆性的提高是重要的，它们的兼具在今后的高记录密度化方面是必需事项。但是，由于这两个项目具有相反的关系，因此如果提高一方，则另一方变得不充分，在高水平下的兼具成为重要的课题。
[0008]为了解决这样的课题，曾提出了一种磁记录介质，其特征在于，通过使用非磁性层等使三层磁性层AFC (反铁磁耦合)结合，来一边享受合成Mrt和PW50降低这一优点，一边不引起S/N比的降低(例如，参照专利文献I)。
[0009]具体地讲，该专利文献I中记载了一种磁记录介质，其特征在于，具备:基板；设置于上述基板上，具有剩余磁化Mr、厚度t和剩余磁化X厚度积Mrt的第I下部铁磁性层；设置于上述第I下部铁磁性层上的铁磁性耦合层；设置于上述铁磁性耦合层上，具有Mrt值的第2下部铁磁性层；设置于上述第2下部铁磁性层上的反铁磁性耦合层；和设置于上述反铁磁性耦合层上，具有比上述第I和第2下部铁磁性层的Mrt值的合计大的Mrt值的上部铁磁性层。
[0010]另一方面，为了使垂直磁记录介质的记录再生特性、热摆特性提高，曾提出了下述方案:使用取向控制层，形成多层磁性层，形成为将各个磁性层的晶粒连续的柱状晶，由此提高磁性层的垂直取向性(例如，参照专利文献2 )。
[0011]另外，公开了作为取向控制层使用例如Ru。Ru在其柱状晶的顶部具有拱顶状的凸部，因此具有在该凸部上生长磁性层等的晶粒，并且促进生长了的晶粒的分离结构，并且使晶粒孤立化，使磁性粒子柱状地生长的效果(例如，参照专利文献3)。
[0012]另外，曾提出了为将构成取向控制层的柱状晶微细化，在软磁性层和取向控制层之间设置作为种子层(seed layer)的NiW合金层(例如，参照专利文献4)。
[0013]另外，曾提出了一种磁记录介质，其是在基板上具有软磁性层、中间层、垂直记录层和保护层的结构的磁记录介质，从接近于基板的一侧起，第I中间层是以选自Pd、Pt、Au、Ag,Rh,Ru,Ti中的至少一种元素为主成分的金属层，第2中间层是含氧层，第3中间层是以选自Pd、Pt、Au、Ag、Rh、Ru、Ti中的至少一种元素为主成分的金属层,第4中间层是以选自Co、Cr、Ru、Ti中的至少一种元素为主成分的金属层，上述垂直记录层以Co为主成分，并且含有氧(例如，参照专利文献5)。
[0014]而且,在该专利文献5的段落[0010]?[0011]中记载了:通过使用由第I中间层控制垂直取向，在第2中间层的含氧层和第三中间层的金属层中形成岛状地孤立的结构(凸状的结构)，以该凸形状为核进一步形成密排六方结构的第4中间层的四层结构中间层，且在记录层中含有氧，从而记录层的矫顽力和角形比提高，介质噪声降低，抗热退磁特性提闻。
[0015]在先技术文献
[0016]专利文献1:日本特开2005-276410号公报
[0017]专利文献2:日本特开2004-310910号公报
[0018]专利文献3:日本特开2007-272990号公报
[0019]专利文献4:日本特开2007-179598号公报
[0020]专利文献5:日本特开2004-134041号公报
【发明内容】
[0021]然而,对磁记录介质的高记录密度化的要求不会停止,对磁记录介质要求比以往更高的特性的提高。具体地讲，为了提高磁记录介质的记录密度，需要将构成上述的取向控制层的晶体微细化，将形成于其上的柱状结构的磁性粒子微细化。
[0022]再者，可知:上述专利文献5所记载的发明中，软磁性层和第I中间层的形成伴有高温下的热处理(参照段落[0022])，因此这些层的结晶化和晶粒的粗大化会进行，磁性粒子的微细化被阻碍。
[0023]本发明是鉴于这样的现有情况而提出的，其目的在于提供一种维持垂直磁性层的高的垂直取向性，并能够进行更高记录密度化的磁记录介质及其制造方法、以及具备这样的磁记录介质的磁记录再生装置。
[0024]本发明人为了解决上述课题而反复专心研究的结果发现:通过在具有非晶或微晶结构的软磁性基底层之上形成包含表面能小的金属氧化物或金属氮化物的第I种子层，并在其表面形成包含熔点比较低、且表面能大的具有fee结构或hep结构的金属的第2种子层，由此在该第2种子层的生长初始核的产生时，不受构成软磁性基底层和/或第I种子层的晶粒的影响，构成第2种子层的晶粒成为微细且均质的晶粒。而且发现:能够由微细且具有均质的粒径的晶粒构成以该第2种子层为起点，从取向控制层到垂直磁性层的最上层在厚度方向连续地结晶生长的各层的柱状晶，从而完成了本发明。
[0025]S卩，本发明提供以下的方案。
[0026](I) 一种磁记录介质，是至少具有在非磁性基板之上按顺序层叠了软磁性基底层、种子层、取向控制层和垂直磁性层的构成的磁记录介质，其特征在于，
[0027]上述软磁性基底层具有非晶或微晶结构，
[0028]上述种子层包含第I种子层和在其上以岛状或网状形成的第2种子层，所述第I种子层包含金属氧化物或金属氮化物，所述第2种子层包含金属，
[0029]上述取向控制层以及上述垂直磁性层中，以上述第2种子层为起点，各自的晶粒构成了在厚度方向连续的柱状晶。
[0030](2)根据前项(I)所述的磁记录介质，其特征在于，上述第I种子层含有选自CrN、TiN、AIN、ZnO, TiO、MgO 中的任一种。
[0031](3)根据前项(2)所述的磁记录介质，其特征在于，上述第I种子层含有ZnO或A1N。
[0032](4)根据前项(I)?(3)的任一项所述的磁记录介质，其特征在于，上述第I种子层的膜厚在0.4nm?IOnm的范围内。
[0033](5)根据前项(I)?(4)的任一项所述的磁记录介质，其特征在于，上述第2种子层含有选自Cu、Au、Ag中的任一种。
[0034](6)根据前项(5)所述的磁记录介质，其特征在于，上述第2种子层含有Au或Ag。
[0035](7)根据前项(I)?(6)的任一项所述的磁记录介质,其特征在于,上述取向控制层含有选自Ru、Ru合金、CoCr合金中的任一种。
[0036](8)根据前项(7)所述的磁记录介质，其特征在于，上述取向控制层含有Ru。
[0037](9) 一种磁记录介质的制造方法，所述磁记录介质至少具有在非磁性基板之上按顺序层叠了软磁性基底层、种子层、取向控制层和垂直磁性层的构成，该制造方法的特征在于，
[0038]将上述软磁性基底层形成为非晶或微晶结构，
[0039]将上述种子层形成为包含第I种子层和在其上以岛状或网状形成的第2种子层的结构，所述第I种子层包含金属氧化物或金属氮化物，所述第2种子层包含金属，
[0040]以上述第2种子层为起点而使各层结晶生长，使得构成上述取向控制层以及上述垂直磁性层的晶粒分别形成在厚度方向连续的柱状晶。
[0041](10)—种磁记录再生装置，其特征在于，具备:
[0042]前项(I)?(8)的任一项所述的磁记录介质、或者采用前项(9)所述的制造方法制造的磁记录介质；和
[0043]对上述磁记录介质进行信息的记录再生的磁头。
[0044]如以上那样，在本发明中，能够由微细且具有均质的粒径的晶粒构成以第2种子层为起点，从取向控制层到垂直磁性层的最上层在厚度方向连续地结晶生长的各层的柱状晶。由此，能够提供维持垂直磁性层的高的垂直取向性，并能够进行更高记录密度化的磁记录介质及其制造方法、以及具备这样的磁记录介质的磁记录再生装置。【专利附图】
【附图说明】
[0045]图1是表示各层的柱状晶相对于基板面垂直地生长的状态的截面图。
[0046]图2是模式地表示应用了本发明的磁记录介质的特征部分的截面图。
[0047]图3是表示应用了本发明的磁记录介质的一例的截面图。
[0048]图4是放大表示磁性层和非磁性层的叠层结构的截面图。
[0049]图5是表示磁记录再生装置的一例的立体图。
[0050]图6是拍摄了实施例1-1的样品表面的SEM照片。
[0051 ]图7是拍摄了实施例1-2的样品表面的SEM照片。
[0052]图8是拍摄了比较例1-2的样品表面的SEM照片。
【具体实施方式】
[0053]以下，对于应用了本发明的磁记录介质和磁记录再生装置，参照附图详细说明。再者，在以下的说明中使用的附图，有时为了易于理解特征，方便起见将成为特征的部分放大表示，各构成要素的尺寸比率等未必与实际相同。
[0054]本发明人为了解决上述课题而进行了专心研讨的结果，弄清了:为了提高多层化了的磁性层的垂直取向性，并且将磁性粒子微细化，将其晶体粒径均质化，需要将构成取向控制层的晶粒微细化，将该晶体粒径均质化。
[0055]S卩，如图1所示，在取向控制层11上，形成有使构成该取向控制层11的各柱状晶S的顶部成为拱顶状的凸部的凹凸面11a，磁性层(或非磁性层)12的晶粒从该凹凸面Ila沿厚度方向生长成为柱状晶SI。另外，形成于该柱状晶SI之上的非磁性层(或磁性层)13和最上层的磁性层14的晶粒也外延生长成为与柱状晶SI连续的柱状晶S2、S3。
[0056]这样，在将磁性层12?14多层化了的情况下，构成这些各层12?14的晶粒，反复外延生长而成为从取向控制层11到最上层的磁性层14连续的柱状晶SI?S3。再者，图1所示的层13，是具有粒状结构的层，在形成该层13的柱状晶S2的周围形成有氧化物15。
[0057]因此，如果将取向控制层11的晶粒微细化，将其晶体粒径均质化，则能够将构成该取向控制层11的各柱状晶S高密度化，进而从这些各柱状晶S的顶部沿厚度方向柱状地生长的各层12?14的柱状晶SI?S3也能够高密度化。
[0058]而且，本发明人基于这样的见解反复进一步研讨的结果发现:至少在非磁性基板之上按顺序层叠了软磁性基底层、种子层、取向控制层和垂直磁性层的磁记录介质中，通过将软磁性基底层设为非晶或微晶结构，将种子层设为包含含有金属氧化物或金属氮化物的第I种子层、和在其上以岛状或网状形成的包含金属的第2种子层的结构，能够由微细且具有均质的粒径的晶粒构成以第2种子层为起点，从取向控制层到垂直磁性层的最上层在厚度方向连续地结晶生长的各层的柱状晶。
[0059]S卩，本发明中的第2种子层中，由形成为岛状或网状的金属构成了微细且具有均质粒径的晶粒，在以该第2种子层为起点，结晶生长从取向控制层到垂直磁性层的最上层在厚度方向连续的柱状晶的情况下，能够由微细且具有均质粒径的晶粒构成各层的柱状晶。
[0060]由此，在本发明中，能够提供维持垂直磁性层的高的垂直取向性，且能够进行更高记录密度化的磁记录介质。[0061]以下，对于应用了本发明的磁记录介质的特征部分，一边参照图2—边更详细地说明。
[0062]在应用了本发明的磁记录介质中，如图2中模式地表示那样，通过形成于非磁性基板(未图示)之上的软磁性基底层30具有非晶或微晶结构，提高了该软磁性基底层30的表面30a的平滑性，也提高了形成于其上的第I种子层31的表面31a的平滑性。进而，通过第I种子层31包含金属氧化物或金属氮化物，能够提高其表面31a的平滑性。
[0063]而且，在本发明中，在该第I种子层31之上，形成以岛状或网状形成的包含金属的第2种子层32。如上所述，由于第I种子层31的表面31a的平滑性被提高，因此能够使形成于其上的金属(第2种子层32)的生长初期核的产生概率均一。由此，构成第2种子层32的晶粒成为微细且均质的晶粒。
[0064]另外，在本发明中，通过第I种子层31选择表面能小的金属氧化物或金属氮化物，形成于其上的第2种子层32是将熔点比较低、且表面能大的具有fee结构或hep结构的金属以不成为连续膜的膜厚以下成膜，从而能够以岛状或网状形成金属(第2种子层32)的晶体。另外，该金属的晶体粒径成为均质的粒径。
[0065]关于第I种子层31，优选使用含有选自CrN、TiN、AIN、ZnO, TiO、MgO中的任一种物质的金属氧化物或金属氮化物，其中，特别优选使用ZnO或A1N。另外，在形成第I种子层31时，可以使用溅射法等。
[0066]在本发明中，通过使用这样的金属氧化物或金属氮化物，能够减小第I种子层31的表面能，并且提高其表面31a的平滑性。另外，通过第I种子层31的表面被平坦化，形成于其上的第2种子层32的核发生密度均质化，并且该核由于与第I种子层31的表面能差而微细化。即，如图2所示，构成第I种子层31的晶粒和构成第2种子层32的晶粒，不一定是对应于1:1的外延生长，能够使构成第2种子层32的晶粒的核发生密度相对于构成第I种子层31的晶粒为同等及其以上。
[0067]第I种子层的膜厚优选设为0.4nm?IOnm的范围内，更优选设为0.6nm?6nm,最优选设为0.Snm?4nm。通过将第I种子层的膜厚设为上述范围内，能够提高其成膜后的表面平滑性。通过控制第I种子层的膜厚从而表面平滑性提高的原因，是由于金属氧化物或金属氮化物是非晶或结晶生长的材料，但在非晶材料的情况下，形成为连续化膜厚以上对于平坦化很重要，另外，在结晶材料的情况下，为连续化膜厚以上且保持膜厚较薄对平坦化很重要。
[0068]关于第2种子层32，优选使用含有选自Cu、Au、Ag中的任一种的金属，其中，特别优选使用Au或Ag。这样的金属，c面容易取向，并且表面能大，因此容易形成微细且均质的岛状或网状的晶体。另外，形成第2种子层32时，可以使用溅射法等，但为了使该第2种子层32成为岛状或网状，需要缩短成膜时间，防止第2种子层32成为连续膜。
[0069]而且，在本发明中，在该第2种子层32之上形成取向控制层33。关于取向控制层33,优选使用选自Ru、Ru合金、CoCr合金中的任一种,其中，特别优选使用Ru。由此,构成取向控制层33的晶粒，一边与构成第2种子层32的晶粒以1:1对应，一边成为在厚度方向连续的柱状晶地外延生长。
[0070]另外，在构成该取向控制层33的各柱状晶的顶部，形成拱顶状的凸部33a，因此能够一边使形成于该凸部33a上的垂直磁性层(未图示)的晶粒以1:1对应，一边以成为在厚度方向连续的柱状晶的方式外延生长。
[0071]构成取向控制层33的晶粒的平均粒径，优选为6nm以下，更优选为4nm以下。以往的构成取向控制层的晶粒，其平均粒径为7?9nm左右。与此相对，在本发明中，能够将构成取向控制层33的晶粒的平均粒径设为6nm以下。由此，在本发明中，能够将磁记录介质的磁性粒子密度提高到2倍以上，其结果，磁记录介质的记录密度也能够提高到2倍以上。
[0072]图3是表示应用了本发明的磁记录介质的一例的图。
[0073]该磁记录介质如图3所示，具有:在非磁性基板I之上依次层叠了软磁性基底层
2、种子层9、取向控制层3、垂直磁性层4、保护层5和润滑层6的结构。
[0074]垂直磁性层4，从非磁性基板I侧起，包含下层的磁性层4a、中层的磁性层4b、上层的磁性层4c这三层，在磁性层4a和磁性层4b之间包含下层的非磁性层7a，在磁性层4b和磁性层4c之间包含上层的非磁性层7b，由此具有这些磁性层4a?4c和非磁性层7a、7b交替层叠的结构。
[0075]此外，虽然省略图示，但构成各磁性层4a?4c和非磁性层7a、7b的晶粒，与构成取向控制层3的晶粒一同形成在厚度方向连续的柱状晶。
[0076]作为非磁性基板1，可以使用由例如铝、铝合金等的金属材料构成的金属基板，也可以使用由例如玻璃、陶瓷、硅、碳化硅、碳等的非金属材料构成的非金属基板。另外，也可以使用在这些金属基板或非金属基板的表面，采用例如镀敷法、溅射法等形成NiP层或NiP合金层的基板。
[0077]作为玻璃基板，可以使用例如非晶玻璃、结晶化玻璃等，作为非晶玻璃，可以使用例如通用的钠玻璃、铝硅酸盐玻璃等。另外，作为结晶化玻璃，可以使用例如锂系结晶化玻璃等。作为陶瓷基板，可以使用例如通用的以氧化铝、氮化铝、氮化硅等为主成分的烧结体、或者它们的纤维强化物等。
[0078]非磁性基板1，其平均表面粗糙度(Ra)为2nm (2θΑ)以下、优选为Inm以下，这从适合于使磁头低浮起的高记录密度记录的观点来看优选。另外，表面的微小起伏(Wa)为0.3nm以下(更优选为0.25nm以下),这从适合于使磁头低浮起的高记录密度记录的观点来看优选。另外，使用端面的倒棱部的倒角部、和侧面部的至少一方的表面平均粗糙度(Ra)为IOnm以下(更优选为9.5nm以下)的基板，这对磁头的飞行稳定性来说是优选的。再者，微小起伏(Wa)可以使用例如表面粗糙度测定装置P-12 (KLM-Tencor公司制)，作为在测定范围80 μ m下的表面平均粗糙度测定。
[0079]另外，非磁性基板I与Co或Fe为主成分的软磁性基底层2接触，由于表面的吸附气体、水分的影响、基板成分的扩散等，有进行腐蚀的可能性。该情况下，优选在非磁性基板I和软磁性基底层2之间设置密着(密合)层，由此，能够抑制这些现象。再者，作为密着层的材料，可以适当选择例如Cr、Cr合金、T1、Ti合金等。另外，密着层的厚度优选为2nmGOA )以上。
[0080]软磁性基底层2，是为了增大从磁头产生的磁通的相对于基板面的垂直方向分量，并且为了使被记录信息的垂直磁性层4的磁化方向更牢固地固定在与非磁性基板I垂直的方向而设置的。该作用特别是在使用垂直记录用的单磁极磁头作为记录再生用的磁头的情况下变得更加显著。
[0081]作为软磁性基底层2，可以使用包含例如Fe、N1、Co等的非晶或微晶结构的软磁性材料。作为具体的软磁性材料，可以列举例如CoFe系合金(CoFeTaZrXoFeZrNb等)、FeCo系合金(FeCo、FeCoV 等)、FeNi 系合金(FeN1、FeNiMo、FeNiCr、FeNiSi 等)、FeAl 系合金(FeAl、FeAlSi,FeAlSiCr,FeAlSiTiRu,FeAlO 等)、FeCr 系合金(FeCr、FeCrT1、FeCrCu 等)、FeTa 系合金(FeTa、FeTaC、FeTaN 等)、FeMg 系合金(FeMgO 等)、FeZr 系合金(FeZrN 等)、FeC 系合金、FeN系合金、FeSi系合金、FeP系合金、FeNb系合金、FeHf系合金、FeB系合金等。
[0082]除此之外，作为软磁性基底层2，也可以使用含有80原子％以上的Co，含有Zr、Nb、Ta、Cr、Mo等中的至少一种，且具有非晶或微晶结构的Co合金。作为其具体的材料，可以列举例如CoZr、CoZrNb> CoZrTa、CoZrCr> CoZrMo系合金等作为优选的材料。
[0083]优选软磁性基底层2由两层软磁性膜构成，并在两层软磁性膜之间设置Ru膜。通过将Ru膜的膜厚在0.4?1.0nm、或1.6?2.6nm的范围调整，两层软磁性膜成为AFC结构。通过采用这样的AFC结构,能够抑制所谓的尖峰噪声(spike noise)。
[0084]种子层9和取向控制层3，可以采用将上述的图2所示的第I种子层31、第2种子层32和取向控制层33依次层叠了的结构，因此省略其说明。
[0085]另外，优选在取向控制层3和垂直磁性层4之间设置非磁性基底层8。在取向控制层3正上方的垂直磁性层4的初期部，容易产生结晶生长的混乱，这成为噪声的原因。通过用非磁性基底层8置换该初期部的混乱的部分，可以抑制噪声的产生。
[0086]非磁性基底层8优选包含以Co为主成分、而且含有氧化物的材料。作为氧化物，优选使用例如Cr、S1、Ta、Al、T1、Mg、Co等的氧化物，其中，可特别优选使用Ti02、Cr203、Si02等。作为氧化物的含量，相对于将构成磁性粒子的例如Co、Cr、Pt等的合金作为I种化合物算出的摩尔总量，优选为3摩尔％以上18摩尔％以下。
[0087]另外，非磁性基底层8优选包含添加了 2种以上的氧化物的复合氧化物。其中，可特别优选使用 Cr203-Si02、Cr2O3-TiO2, Cr2O3-SiO2-TiO2 等。此外可优选使用 CoCr_Si02、CoCr-TiO2, CoCr-Cr2O3-SiO2、CoCr-TiO2-Cr2O3、CoCr-Cr2O3-TiO2-SiO2 等。另外，从结晶生长的观点来看也可以添加Pt。
[0088]非磁性基底层8的厚度,优选为0.2nm以上3nm以下。如果超过3nm的厚度,贝丨J产生He和Hn的降低，因此不优选。
[0089]磁性层4a包含以Co为主成分、而且含有氧化物的材料，作为该氧化物，优选使用例如Cr、S1、Ta、Al、T1、Mg、Co等的氧化物。其中，可特别优选使用Ti02、Cr2O3> SiO2等。另外，磁性层4a优选包含添加了 2种以上的氧化物的复合氧化物。其中，可特别优选使用Cr2O3-SiO2, Cr2O3-TiO2, Cr2O3-SiO2-TiO2 等。
[0090]磁性层4a，优选如图4所示那样，在包含氧化物41的层中分散有磁性粒子(具有磁性的晶粒)42。另外，磁性粒子42，优选形成了在磁性层4a、4b中、进而在磁性层4c中上下贯通的柱状结构。通过具有这样的结构，能使磁性层4a的磁性粒子42的取向和结晶性良好，作为结果，能得到适合于高密度记录的信噪比(S/N比)。
[0091]为了得到这样的结构，含有的氧化物41的量和磁性层4a的成膜条件变得重要。即，作为氧化物41的含量，相对于将构成磁性粒子42的例如Co、Cr、Pt等的合金作为I种化合物算出的摩尔总量，优选为3摩尔％以上18摩尔％以下。进一步优选为6摩尔％以上13摩尔％以下。
[0092]作为磁性层4a中的氧化物41的含量优选上述范围是因为，在形成了该磁性层4a时，氧化物41在磁性粒子42的周围析出，能够实现磁性粒子42的孤立化和微细化。另一方面，在氧化物41的含量超过上述范围的情况下，氧化物41残留在磁性粒子42中，损害磁性粒子42的取向性和结晶性，进而氧化物41在磁性粒子42的上下析出，作为结果，磁性粒子42不能形成在磁性层4a~4c中上下贯通的柱状结构，因此不优选。另外，在氧化物41的含量低于上述范围的情况下，磁性粒子42的分离和微细化变得不充分，作为结果，记录再生时的噪声增大，得不到适合于高密度记录的信噪比(S/N比)，因此不优选。[0093]磁性层4a中的Cr的含量,优选为20原子％以下(进一步优选为6原子％以上16原子％以下)。将Cr的含量设为上述范围是因为，不会过于降低磁性粒子42的磁各向异性常数Ku，并且，维持高磁化，作为结果能得到适合于高密度记录的记录再生特性和充分的热摆特性。
[0094]另一方面，在Cr的含量超过上述范围的情况下，磁性粒子42的磁各向异性常数Ku变小，因此热摆特性恶化，并且，磁性粒子42的结晶性和取向性恶化，作为结果，记录再生特性变差，因此不优选。另外，在Cr的含量低于上述范围的情况下，磁性粒子42的磁各向异性常数Ku高，因此垂直矫顽力过高，在记录数据时，不能够用磁头充分地写入，作为结果，成为不适合于高密度记录的记录特性(0W)，因此不优选。
[0095]磁性层4a中的Pt的含量,优选为8原子％以上25原子％以下。将Pt的含量设为上述范围是因为，如果低于8原子％，则垂直磁性层4所需要的磁各向异性常数Ku就变低。另一方面，如果超过25原子％，则在磁性粒子42的内部产生层积缺陷，其结果，磁各向异性常数Ku变低。因此，为了得到适合于高密度记录的热摆特性和记录再生特性，优选将Pt的含量设为上述范围。
[0096]另外，在Pt的含量超过上述范围的情况下，有可能在磁性粒子42中形成fee结构的层，损害结晶性和取向性，因此不优选。另一方面，在Pt的含量低于上述范围的情况下，得不到用于得到适合于高密度记录的热摆特性的磁各向异性常数Ku，因此不优选。
[0097]磁性层4a，除了 Co、Cr、Pt以及氧化物41以外，还能够含有选自B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru、Re之中的I种以上的元素。通过含有上述元素，能够促进磁性粒子42的微细化，或者使结晶性和取向性提高，能够得到更适合于高密度记录的记录再生特性、热摆特性。
[0098]另外，上述元素的合计的含量，优选为8原子％以下。在超过8原子％的情况下，在磁性粒子42中形成hep相以外的相，因此磁性粒子42的结晶性和取向性混乱，作为结果得不到适合于高密度记录的记录再生特性和热摆特性，因此不优选。
[0099]作为适合于磁性层4a的材料，除了例如90 (Col4Crl8Pt) -10 (SiO2) {将Cr含量14原子％、Pt含量18原子％、其余部分由Co构成的磁性粒子作为I种化合物算出的摩尔浓度为90摩尔％、由SiO2构成的氧化物组成为10摩尔%}、92 (ColOCrl6Pt)-8 (SiO2),94(Co8Crl4Pt4Nb)-6 (Cr2O3)以外，还可以举出(CoCrPt)- (Ta2O5),(CoCrPt)- (Cr2O3)- (TiO2),(CoCrPt)- (Cr2O3)- (SiO2 )、(CoCrPt) - (Cr2O3)- (SiO2)- (TiO2)^(CoCrPtMo)- (TiO)、(CoCrPtff)- (TiO2)、(CoCrPtB) - (Al2O3)'(CoCrPtTaNd) - (MgO)、(CoCrPtBCu) - (Y2O3)'(CoCrPtRu) - (SiO2)等的组合物。
[0100]磁性层4b，能够使用与磁性层4a同样的材料，因此省略说明。另外，磁性层4b，优选在层中分散有磁性粒子(具有磁性的晶粒)42。该磁性粒子42，优选如图4所示那样，形成了在磁性层4a、4b中进而在磁性层4c中上下贯通的柱状结构。通过形成这样的结构，能使磁性层4b的磁性粒子42的取向和结晶性良好，作为结果能得到适合于高密度记录的信噪比(S/N比)。
[0101]磁性层4c优选由以Co为主成分、并且不含有氧化物的材料构成，优选如图6所示那样，是层中的磁性粒子42从磁性层4a中的磁性粒子42以柱状外延生长的结构。该情况下，优选磁性层4a?4c的磁性粒子42在各层中I对I地对应，外延生长为柱状。另外，通过磁性层4b的磁性粒子42从磁性层4a中的磁性粒子42外延生长，由此磁性层4b的磁性粒子42被微细化，而且结晶性和取向性更加提高。
[0102]磁性层4c中的Cr的含量，优选为10原子％以上24原子％以下。通过将Cr的含量设为上述范围，能够充分确保数据再生时的输出，能够得到进一步良好的热摆特性。另一方面，在Cr的含量超过上述范围的情况下，磁性层4c的磁化过于变小，因此不优选。另外，在Cr含量低于上述范围的情况下，磁性粒子42的分离和微细化未充分产生，记录再生时的噪声增大，得不到适合于高密度记录的信噪比(S/N比)，因此不优选。
[0103]另外，磁性层4c，也可以为除了 Co和Cr以外还含有Pt的材料。磁性层4c中的Pt的含量，优选为6原子％以上20原子％以下。在Pt的含量在上述范围的情况下，能够得到适合于高记录密度的充分的矫顽力，进而维持记录再生时的高的再生输出，作为结果能够得到适合于高密度记录的记录再生特性和热摆特性。
[0104]另一方面，在Pt的含量超过上述范围的情况下，有可能在磁性层4c中形成fee结构的相，损害结晶性和取向性，因此不优选。另外，在Pt的含量低于上述范围的情况下，得不到用于得到适合于高密度记录的热摆特性的磁各向异性常数Ku，因此不优选。
[0105]磁性层4c，除了 Co、Cr、Pt 以外，还能够含有选自 B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru、Re和Mn之中的I种以上的元素。通过含有上述元素，能够促进磁性粒子42的微细化，或者使结晶性和取向性提高，能够得到更适合于高密度记录的记录再生特性和热摆特性。
[0106]另外，上述兀素的合计的含量优选为16原子％以下。另一方面,在超过16原子％的情况下，在磁性粒子42中形成hep相以外的相，因此磁性粒子42的结晶性和取向性混舌L作为结果得不到适合于高密度记录的记录再生特性、热摆特性，因此不优选。
[0107]作为适合于磁性层4c的材料，可以特别地例举出CoCrPt系、CoCrPtB系。在CoCrPtB系的情况下，Cr和B的合计的含量优选为18原子％以上28原子％以下。
[0108]作为适合于磁性层4c的材料，例如，在CoCrPt系中，优选Col4?24Cr8?22Pt {Cr含量14?24原子％、Pt含量8?22原子％、其余部分为Co}，在CoCrPtB系中，优选ColO?24Cr8?22PtO?16B{Cr含量10?24原子％、Pt含量8?22原子％、B含量O?16原子％、其余部分为Co}。在其他的体系中，除了在CoCrPtTa系中可举出ColO?24Cr8?22Ptl?5Ta{Cr含量10?24原子％、Pt含量8?22原子％、Ta含量I?5原子％、其余部分为Co}，在CoCrPtTaB系中可举出ColO?24Cr8?22Ptl?5Tal?IOB {Cr含量10?24原子％、Pt含量8?22原子％、Ta含量I?5原子％、B含量I?10原子％、其余部分为Co}以外，还可以举出 CoCrPtBNd 系、CoCrPtTaNd 系、CoCrPtNb 系、CoCrPtBW 系、CoCrPtMo系、CoCrPtCuRu系、CoCrPtRe系等的材料。
[0109]垂直磁性层4的垂直矫顽力(He)优选为3000[Oe]以上。在矫顽力低于3000[Oe]的情况下，记录再生特性、特别是频率特性变得不良，另外，热摆特性也变差，因此作为高密度记录介质不优选。
[0110]垂直磁性层4的逆磁畴核形成磁场(-Hn)优选为1500[Oe]以上。在逆磁畴核形成磁场(-Hn)低于1500[Oe]的情况下，抗热摆性差，因此不优选。
[0111]垂直磁性层4的磁性粒子的平均粒径优选为3?12nm。该平均粒径可以通过例如用TEM (透射型电子显微镜)观察垂直磁性层4，将观察像进行图像处理来求得。
[0112]垂直磁性层4的厚度优选为5?20nm。如果垂直磁性层4的厚度低于上述范围，则得不到充分的再生输出，热摆特性也降低。另外，在垂直磁性层4的厚度超过上述范围的情况下，垂直磁性层4中的磁性粒子发生粗大化，记录再生时的噪声增大，信噪比(S/N比)和记录特性(OW)所代表的记录再生特性恶化，因此不优选。
[0113]保护层5是用于防止垂直磁性层4的腐蚀，并且在磁头与介质接触时防止介质表面损伤的层，可以使用以往公知的材料，能够使用包含例如C、SiO2, ZrO2的材料。保护层5的厚度设为I?IOnm时能够减小磁头和介质的距离，所以从高记录密度方面考虑是优选的。
[0114]在润滑层6中，优选使用例如全氟聚醚、氟代醇、氟代羧酸等的润滑剂。
[0115]在本发明中，优选:将非磁性基板I侧的磁性层设为粒状结构的磁性层，将保护层5侧的磁性层设为不含氧化物的非粒状结构的磁性层。通过形成为这样的构成，能够更容易地进行磁记录介质的热摆特性、记录特性(0W)、S/N比等各特性的控制和调整。
[0116]另外，在本发明中，也能够用4层以上的磁性层构成上述垂直磁性层4。例如，可以为:除了上述磁性层4a、4b以外，用3层构成粒状结构的磁性层，并在其上设置了不含氧化物的磁性层4c的构成，另外，还可以为:将不含氧化物的磁性层4c设为2层结构，并设置于磁性层4a、4b之上的构成。
[0117]另外，在本发明中，优选在构成垂直磁性层4的3层以上的磁性层间设置非磁性层7(在图4中用标记7a、7b表示)。通过以适当的厚度设置非磁性层7，每个膜的磁化反转变得容易，能够减小磁性粒子整体的磁化反转的分散。其结果，能够更加提高S/N比。
[0118]作为设在构成垂直磁性层4的磁性层间的非磁性层7，优选使用具有hep结构的材料。具体而言，能够优选使用例如Ru、Ru合金、CoCr合金、CoCrXI合金(XI表示选自Pt、Ta、Zr、Re、Ru、Cu、Nb、N1、Mn、Ge、S1、0、N、W、Mo、T1、V、Zr 和 B 之中的至少 I 种或 2 种以上的元素)等。
[0119]作为设在构成垂直磁性层4的磁性层间的非磁性层7，使用CoCr系合金的情况下，Co的含量优选为30?80原子％的范围。因为若为该范围，则可以将磁性层间的耦合调整为较小。
[0120]另外，作为设在构成垂直磁性层4的磁性层间的非磁性层7，作为具有hep结构的合金，除了 Ru以外，也可以使用例如Ru、Re、T1、Y、Hf、Zn等的合金。
[0121]另外，作为设在构成垂直磁性层4的磁性层间的非磁性层7，在不损害其上下的磁性层的结晶性和取向性的范围，也能够使用采取别的结构的金属、合金等。具体而言，能够使用例如 Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Ir、Mo、W、Ta、Nb、V、B1、Sn、S1、Al、C、B、Cr 或它们的合金。特别是作为Cr合金，能够优选使用CrX2 (X2表示选自T1、W、Mo、Nb、Ta、S1、Al、B、C、Zr之中的至少I种或2种以上的元素)等。该情况下的Cr的含量优选为60原子％以上。
[0122]另外，作为设在构成垂直磁性层4的磁性层间的非磁性层7，优选使用上述合金的金属粒子分散在氧化物、金属氮化物或金属碳化物中的结构的层。进一步地，更优选具有该金属粒子在非磁性层7中上下贯通的柱状结构。为了形成为这样的结构，优选使用含有氧化物、金属氮化物或金属碳化物的合金材料。具体而言，作为氧化物能够使用例如Si02、Al2O3' Ta2O5' Cr203、Mg。、Y2O3> TiO2 等，作为金属氮化物能够使用例如 AIN、Si3N4' TaN或CrN等，作为金属碳化物能够使用例如TaC、BC、SiC等。进而，能够使用例如CoCr_Si02、CoCr-TiO2, CoCr-Cr2O3> CoCrPt-Ta2O5, Ru-SiO2' Ru-Si3N4' Pd-TaC 等。
[0123]作为设在构成垂直磁性层4的磁性层间的非磁性层7中的氧化物、金属氮化物或金属碳化物的含量，优选为不损害垂直磁性膜的结晶生长和结晶取向的含量。另外，作为氧化物、金属氮化物或金属碳化物的含量，相对于合金，优选为4摩尔％以上30摩尔％以下。
[0124]在该非磁性层7中的氧化物、金属氮化物或金属碳化物的含量超过上述范围的情况下，在金属粒子中残留氧化物、金属氮化物或金属碳化物，损害金属粒子的结晶性和取向性，除此以外，有可能在金属粒子的上下析出氧化物、金属氮化物或金属碳化物，难以成为金属粒子在非磁性层7中上下贯通的柱状结构，损害形成于该非磁性层7之上的磁性层的结晶性和取向性，因此不优选。另一方面，在该非磁性层7中的氧化物、金属氮化物、或金属碳化物的含量低于上述范围的情况下，得不到由氧化物、金属氮化物或金属碳化物的添加所带来的效果，因此不优选。
[0125]图5表示应用了本发明的磁记录再生装置的一例。
[0126]该磁记录再生装置具备:具有图3所示的构成的磁记录介质50 ;使磁记录介质50旋转驱动的介质驱动部51 ;对磁记录介质50记录再生信息的的磁头52 ;使该磁头52相对于磁记录介质50相对运动的磁头驱动部53 ;和记录再生信号处理系统54。另外,记录再生信号处理系统54能够处理从外部输入的数据，将记录信号送到磁头52，并处理来自磁头52的再生信号，将数据送到外部。另外，在应用了本发明的磁记录再生装置中使用的磁头52中，能够使用具有作为再生元件的利用了巨磁阻效应(GMR)的GMR元件等的适合于更高记录密度的磁头。
[0127]实施例
[0128]以下利用实施例使本发明的效果更加清楚。再者，本发明并不限定于以下的实施例，可以在不改变其要旨的范围进行适当变更来实施。
[0129](实施例1)
[0130]在实施例1中，首先，将洗涤过的玻璃基板(柯尼卡美能达(KonicaMinoltaHoldings)公司制，外径2.5英寸)收纳至Ij DC磁控溅射装置(了彳、A K (ANELVA)公司制的C-3040)的成膜室内，将成膜室内减压排气直到到达真空度变为lX10_5Pa后，使用Cr靶在该玻璃基板之上形成层厚为IOnm的密着层。另外，在该密着层之上，将基板温度设为100°C以下，使用Co-20Fe-5Zr-5Ta{Fe含量20原子％，Zr含量5原子％，Ta含量5原子％，其余部分为Co}的靶，形成层厚25nm的软磁性层，在其上形成层厚为0.7nm的Ru层后，再使用Co-20Fe-5Zr-5Ta的靶，形成层厚25nm的软磁性层，将其作为软磁性基底层。
[0131]接着，在软磁性基底层之上，使用ZnO靶，形成层厚20nm的第I种子层后，在其表面使用Au靶形成第2种子层。此时，制作出将第2种子层的层厚设为0.5nm(实施例1_1)、Inm (实施例l-2)、1.5nm (比较例1-1)的各样品。另外，为了比较，也制作了在ZnO的表面没有形成Au膜的样品(比较例1-2)。[0132]然后，对于这些实施例1-1、1-2和比较例1-1、1-2的各样品，利用SEM观察了其表面，结果，在比较例1-2中，形成有ZnO的连续膜，在实施例1-1中，在该ZnO的表面Au的晶体以岛状生长。另一方面，在实施例1-2中，在该ZnO的表面Au的晶体以网状生长。另一方面，在比较例1-1中，在该ZnO的表面Au以连续膜的形式生长。再者，将实施例1-2、实施例1-1、比较例1-2的各表面的SEM照片分别示于图6、图7、图8。(实施例2)
[0133]在实施例2中，使用在上述实施例1中制成的实施例1-1、1-2和比较例1_1、1_2的各样品，实际制作磁记录介质，将制成的各磁记录介质分别作为实施例2-1、2-2和比较例 2-1、2-2。
[0134]制作磁记录介质时，首先，在各样品之上，使用Ru靶形成层厚20nm的取向控制层。再者，在形成取向控制层时，将溅射压力设为0.SPa形成层厚IOnm的Ru膜后，将溅射压力设为1.5Pa形成层厚IOnm的Ru膜。
[0135]接着，在取向控制层之上，使用91 (Col5Crl6Pt)-6 (SiO2)-3 (TiO2) {Cr 含量 15原子％、Pt含量18原子％、其余部分为Co的合金为91摩尔％、由SiO2构成的氧化物为6摩尔％、由1102构成的氧化物为3摩尔％}的靶，形成层厚9nm的磁性层。再者，此时的溅射压力设为2Pa。
[0136]接着，在磁性层之上，使用88 (Co30Cr)-12 (TiO2) {Cr含量30原子％、其余量为Co的合金为88摩尔％、由TiO2构成的氧化物为12摩尔％}的祀，形成层厚0.3nm的非磁性层。
[0137]接着，在非磁性层之上，使用92 (CollCrl8Pt)-5 (Si02)_3 (TiO2) {Cr 含量 11 原子％、Pt含量18原子％、其余量为Co的合金为92摩尔％、由SiO2构成的氧化物为5摩尔％、由TiO2构成的氧化物为3摩尔％}的靶，形成层厚6nm的磁性层。再者，此时的溅射压力设为 2Pa。
[0138]接着，在磁性层之上，使用Ru靶形成层厚0.3nm的非磁性层。
[0139]接着，在非磁性层之上，使用Co20Crl4Pt3B{Cr含量20原子％，Pt含量14原子％，B含量3原子％，其余部分为Co}的靶，形成层厚7nm的磁性层。再者，此时的溅射压力设为
0.6Pa。
[0140]接着，在磁性层之上，采用CVD法形成层厚3.0nm的保护层，接着，采用浸溃法形成由全氟聚醚构成的润滑膜，得到了实施例2-1、2-2和比较例2-1、2-2的各磁记录介质。
[0141]然后，对于这些实施例2-1、2-2和比较例2-1、2-2的各磁记录介质，测定矫顽力分散「AHc/Hc」、「SNR (dB)」、重写特性(0W (dB))、比特误码率「BER」。将其测定结果示于表
1。再者，比特误码率用「-log(误码比特数/总比特数)」算出。
[0142]另外，对于各磁记录介质，分别制作没有形成上述Co20Crl4Pt3B的磁性层的样品，使磁性粒子的平均粒径容易评价，进行该样品的具有粒状结构的磁性层的平面TEM观察，测定了其磁性粒子的平均粒径< D >、以及用该平均粒径标准化了的粒径分散σ / < D>。将其结果不于表I。[0143]
【权利要求】
1.一种磁记录介质，是至少具有在非磁性基板之上按顺序层叠了软磁性基底层、种子层、取向控制层和垂直磁性层的构成的磁记录介质，其特征在于， 所述软磁性基底层具有非晶或微晶结构， 所述种子层包含第I种子层和在其上以岛状或网状形成的第2种子层，所述第I种子层包含金属氧化物或金属氮化物，所述第2种子层包含金属， 所述取向控制层以及所述垂直磁性层中，以所述第2种子层为起点，各自的晶粒构成了在厚度方向连续的柱状晶。
2.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，所述第I种子层含有选自CrN、TiN、AIN、ZnO, TiO、MgO 中的任一种。
3.根据权利要求2所述的磁记录介质，其特征在于，所述第I种子层含有ZnO或A1N。
4.根据权利要求1?3的任一项所述的磁记录介质，其特征在于，所述第I种子层的膜厚在0.4nm?IOnm的范围内。
5.根据权利要求1?3的任一项所述的磁记录介质，其特征在于，所述第2种子层含有选自Cu、Au、Ag中的任一种。
6.根据权利要求5所述的磁记录介质，其特征在于，所述第2种子层含有Au或Ag。
7.根据权利要求1?3的任一项所述的磁记录介质，其特征在于，所述取向控制层含有选自Ru、Ru合金、CoCr合金中的任一种。
8.根据权利要求7所述的磁记录介质，其特征在于，所述取向控制层含有Ru。
9.一种磁记录介质的制造方法，所述磁记录介质至少具有在非磁性基板之上按顺序层叠了软磁性基底层、种子层、取向控制层和垂直磁性层的构成，该制造方法的特征在于， 将所述软磁性基底层形成为非晶或微晶结构， 将所述种子层形成为包含第I种子层和在其上以岛状或网状形成的第2种子层的结构，所述第I种子层包含金属氧化物或金属氮化物，所述第2种子层包含金属， 以所述第2种子层为起点而使各层结晶生长，使得构成所述取向控制层以及所述垂直磁性层的晶粒分别形成在厚度方向连续的柱状晶。
10.一种磁记录再生装置，其特征在于，具备: 权利要求1所述的磁记录介质、或者采用权利要求9所述的制造方法制造的磁记录介质；和 对所述磁记录介质进行信息的记录再生的磁头。
【文档编号】G11B5/851GK103534757SQ201280023252
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年5月14日 优先权日:2011年5月17日
【发明者】桥本笃志 申请人:昭和电工株式会社