专利名称：热辅助磁记录介质和磁记录再生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于硬盘装置(HDD )等的热辅助磁记录介质和使用了该热辅助磁记录介质的磁记录再生装置。本申请基于在2012年I月31日在日本提出的专利申请2012-019185号要求优先权，将其内容援引于本申请中。
背景技术：
近年来，对磁记录介质照射近场光等将表面局部地加热，使该磁记录介质的矫顽力降低进行写入的热辅助记录，作为能够实现ITbit/英寸2级的面记录密度的下一代记录方式受到关注。在使用该热辅助记录的情况下，即使是室温下的矫顽力为数十kOe的磁记录介质，也可通过现有磁头的记录磁场容易地进行写入。因此，在热辅助磁记录介质中，磁性层可使用具有IO6JAi3程度的高的晶体磁各向异性(Ku)的材料，可以在维持热稳定性的状态下将磁性粒径微细化到6nm·以下。作为这样的高Ku材料，已知例如具有Lltl型的晶体结构的FePt合金(Ku:约7X 106J/m3)和具有LI。型的晶体结构的CoPt合金(Ku:约5X 106J/m3)
坐寸ο然而，为了使FePt合金有序化(规则化)并取得Lltl结构，需要将基板温度加热到60(T70(TC以上。但是，从玻璃基板的耐热性的观点出发，希望基板温度设定为约600°C以下。上述有序化温度可以通过向FePt添加第三元素来降低。例如，在非专利文献I中记载了，通过向FePt添加Cu，可以大幅度地降低上述的有序化温度。另外，在非专利文献2中记载了，通过除了 Cu以外还添加Ag、Au，可以降低上述的有序化温度。现有技术文献非专利文献I:Appl.Phys.Lett.80，2147 (2002)非专利文献2:J.Appl.Phys.92，6104 (2002)
发明内容
如上述那样，为使用于热辅助磁记录介质的FePt合金或CoPt合金有序化并取得Ll0结构，需要将基板加热到60(T70(TC以上。另外，上述的有序化温度可以通过向FePt合金添加Cu、Ag、Au等的第三元素来降低。但是，该情况下，会招致Ku的降低。此外，在添加了第三元素的情况下，与该第三元素的浓度分布相伴，矫顽力分散AHc/Hc增大。因此，需要不向FePt合金或CoPt合金添加第三元素而将上述的有序化温度降低到作为玻璃基板的耐热温度的600°C以下。 另外,在热辅助磁记录介质的磁性层使用FePt合金或CoPt合金的情况下,这些合金膜需要在取得有序度高的Lltl结构的同时，设为使(001)面与基板面平行的取向。为使FePt合金采取(001)取向，优选在(100 )取向了的MgO基底层上形成该FePt合金。已知MgO通常通过在玻璃基板上直接形成或在Ta等的基底层上形成来取得(100)取向。但是，为了实现良好的(100)取向，优选将该MgO基底层的厚度设定为IOnm以上，但从生产效率的观点出发，希望MgO基底层的厚度为5nm以下，优选为3nm以下。此外，从抑制微粒产生的观点出发，优选MgO基底层较薄。因此，需要形成厚度为3nm以下、并且显示良好的(100 )取向的MgO基底层。本发明是鉴于这样的现有状况而提出的，其目的是提供有序化温度低、可将MgO基底层的膜厚降低到5nm以下的热辅助磁记录介质、以及具备这样的热辅助磁记录介质的磁记录再生装置。本发明提供以下的方案。(1) —种热辅助磁记录介质,其特征在于,具备:基板；在上述基板上形成的基底层；和在上述基底层上形成的磁性层，上述磁性层含有具有LlO结构的合金作为主成分，上述基底层由下述层构成:第I基底层，该第I基底层由非晶合金或具有微晶结构的合金构成;第2基底层，该第2基底层由Cr或以Cr为主成分的具有BCC结构的合金构成；第3基底层，该第3基底层由具有晶格常数为2.98埃(A )以上的BCC结构的金属或合金构成；和第4基底层，该第4基底层由MgO构成。(2)根据上述(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述第I基底层由非磁性或磁化强度为 100emu/cc 以下的 NiTa、NiT1、CoTa、CoT1、CrTa、CrT1、CoCrZr、CoCrTa 合金构成。(3)根据上述(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述第2基底层，由以Cr为主成分、含有选自T1、V、Mo、W、Ru、Mn之中的至少一种元素的合金构成。(4)根据上述(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述第2基底层，由以Cr为主成分、含有选自T1、V、Mo、W、Ru、Mn之中的至少一种元素、并且含有选自B、S1、C之中的至少一种元素的合金构成。(5)根据上述(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述第2基底层的晶格常数为2.98埃以下。(6)根据上述(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述第3基底层，由含有选自V、Mo、W、Ta、Nb之中的至少一种元素的合金构成。(7)根据上述(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述第3基底层，由含有选自V、Mo、W、Ta、Nb之中的至少一种元素、并且含有选自Cr、Mn、Ru、Ti之中的至少一种元素的合金构成。(8)根据上述(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述第3基底层，由Mo或W金属构成。(9)根据上述(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述第3基底层的晶格常数比上述第2基底层的晶格常数大。(10)根据上述(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，在第I基底层和第2基底层之间、或者基板和第I基底层之间，形成有由以Co或Fe为主成分、含有选自Ta、B、S1、Zr、Al、C之中的至少一种元素的软磁性合金构成的基底层。 (11)根据上述(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，上述磁性层，由以具有Ll0结构的FePt或CoPt合金为主成分，并且含有选自Si02、TiO2, Cr2O3> A1203、Ta2O5, ZrO2,Y2O3> CeO2、MnO、TiO、ZnO, C之中的至少一种的氧化物或元素的合金构成。(12)根据上述(I)所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，具备在上述磁性层上形成的盖层(帽层，caplayer),上述盖层，由以Co、Ni或Fe为主成分、并且磁各向异性比上述磁性层低的合金构成。(13) 一种磁记录再生装置，其特征在于，具备:上述(I)所述的热辅助磁记录介质；将上述热辅助磁记录介质沿记录方向驱动的介质驱动部；针对上述热辅助磁记录介质进行记录动作和再生动作的磁头，其具有对上述热辅助磁记录介质进行加热的激光发生部和将从上述激光发生部发生的激光引导到前端部的波导；使上述磁头相对于上述热辅助磁记录介质进行相对移动的磁头移动部；和用于进行向上述磁头输入信号和从上述磁头再生输出信号的记录再生信号处理系统。 根据本发明的热辅助磁记录介质，能够实现有序化温度低、将MgO基底层(第4基底层)的膜厚降低到5nm以下的热辅助磁记录介质。因此，通过应用这样的热辅助磁记录介质，可以提供大容量的磁记录再生装置。
图1是表示第I实施例中制作的热辅助磁记录介质的层构成的一例的截面图。图2是表示第I实施例中制作的热辅助磁记录介质的X射线衍射光谱的图。图3是表示第2实施例中制作的热辅助磁记录介质的层构成的一例的截面图。图4是表示第3实施例中制作的热辅助磁记录介质的层构成的一例的截面图。图5是表示在第4实施例中制作的本实施例介质和比较例介质的矫顽力(He)和MgO膜厚的关系的曲线图。图6是表示在第5实施例中使用的磁记录再生装置的构成的一例的立体图。图7是模式地表示图6所示的磁记录再生装置具备的磁头的构成的截面图。
具体实施例方式以下，对于本发明涉及的热辅助磁记录介质和磁记录再生装置的优选例，参照附图详细地说明，但本发明不限定于这些例子。在不脱离本发明的要旨的范围，可以进行构成的附加、省略、置换和其他的变更。再者，为易于明白本发明的特征，在以下的说明中使用的附图有时为方便起见将成为特征的部分放大地表示，各构成要素的尺寸比率等未必与实际的热辅助磁记录介质和磁记录再生装置相同。应用了本发明的热辅助磁记录介质，其特征在于，具备:基板、在基板上形成的基底层、和在基底层上形成的磁性层，磁性层含有具有LlO结构的合金作为主成分，基底层由下述基底层构成:第I基底层，该第I基底层由非晶合金或具有微晶结构的合金构成；第2基底层，该第2基底层由Cr或以Cr为主成分的BCC合金构成；第3基底层，该第3基底层由晶格常数为2.98埃以上的BCC合金构成；和第4基底层，该第4基底层由MgO构成。制造本发明的热辅助磁记录介质时，首先，在基板上形成由非晶合金或具有微晶结构的合金构成的第I基底层后，将该基板加热到15(T200°C以上。通过在该第I基底层上，形成由Cr或以Cr为主成分的BCC合金构成的第2基底层，可以使该第2基底层取得(100)取向。第I基底层，只要是由具有非晶或微晶结构的合金构成就没有特别的限制，可以使用例如 NiTa、NiT1、CoTa、CoT1、CrTa、CrTi, CoCrZr, CoCrTa 合金等。另外，第 I 基底层优选是非磁性的，但若为lOOemu/cc以下则即使具有微弱的磁化也没有问题。因此，上述合金之中的、含有N1、Co等磁性元素的合金，该磁性元素的含量优选为70原子％以下，更优选为60原子％以下。第2基底层可以使用Cr、或由以Cr为主成分并含有选自T1、V、Mo、W、Ru、Mn之中的至少一种元素的合金，例如CrT1、CrV> CrMo> Crff> CrRu> CrMn等的Cr合金。此外，第2基底层也可以使用向上述Cr合金添加了 B、C、Si等的元素的合金。通过添加这些元素，可以将第2基底层的粒径微细化。另外，通过向第2基底层添加上述元素，也能够将形成于第2基底层上的第3基底层和第4基底层的粒径微细化，可将最终形成于基底层上的磁性层的粒径均匀化。上述元素向Cr合金的添加量，虽然只要是在该Cr合金取得BCC结构的范围内就没有特别的限制，但是大量的添加会·使第2基底层的(100)取向劣化，因此不优选。因此，向第2基底层添加的上述添加元素的合计，优选为约40原子％以下左右。在本发明中，通过在上述第2基底层上形成MgO基底层，能够使该MgO基底层成为(100)取向。另外，通过在(100)取向了的MgO基底层上形成FePt合金或CoPt合金(磁性层)，可以使这些合金成为(001)取向了的Lltl结构。但是，该情况下，需要将基板温度加热到60(T70(TC以上。本发明者们研讨了各种的基底层的构成的结果，发现了通过在第2基底层上形成由晶格常数为2.98埃以上的BCC合金构成的第3基底层，并在该第3基底层上形成MgO基底层(第4基底层)，可以降低有序化温度。由此，通过600°C以下的基板加热，可以得到具有高的矫顽力的热辅助磁记录介质。对于能够降低该有序化温度的原因，可以考虑如下。即，具有LI。结构的FePt合金或CoPt合金，采取在与膜面垂直的方向上收缩的FCT结构。该情况下，通过在膜面内方向上导入拉伸应力，可促进有序化，能够降低有序化温度。MgO基底层的晶格常数，比Llc1-FePt合金或Llc1-CoPt合金的a轴长度大了约10%。因此，Ll0-FePt合金或Llc1-CoPt合金在MgO基底层上外延生长时，这些合金在膜面内方向上被导入拉伸应力。如本发明那样，在具有晶格常数的λ/ 倍的值比MgO的晶格常数大的BCC结构的第3基底层上，使由MgO构成的第4基底层外延生长的情况下，能够将该MgO的晶格常数在膜面内方向上扩大。由此，可以进一步增大对FePt合金或CoPt合金施加的面内拉伸应力。因此，可促进FePt合金或CoPt合金的有序化，能够降低有序化温度。第3基底层，如果为具有晶格常数为2.98埃以上的BCC结构的金属或合金，则没有特别的限制。在BCC (100)取向了的第3基底层(UL3)上，MgO外延生长并进行(100)取向的情况下，在面内方向上UL3 < 100 > //MgO < 100 >的方位关系成立。因此，如果第3基底层的晶格常数(a3)为2.98埃以上，则致3为4.23埃以上，闻于MgO的晶格常数。由此，在MgO的膜面内方向导入拉伸应力，可以扩大晶格常数。另外，由此，在FePt合金或CoPt合金的面内方向上导入拉伸应力，能够促进有序化。对于第3基底层的晶格常数的上限，虽然没有特别的限制，但是由于需要在第2基底层上进行外延生长并取得(100)取向，因此优选设为与用于第2基底层的合金的晶格失配度不低于约10%的范围内。这样的第3基底层，可以使用含有选自V、Mo、W、Ta、Nb之中的至少一种元素的合金，具体地讲，可以使用VCr、VT1、MoCr, MoT1、MoV、MoMn, MoRu, MoW、MoTa、MoNb、WCr、WT1、WV、WMn、WRu、WTa、WNb、TaCr、TaT1、TaZr、TaNb、NbCr、NbT1、NbZr 等。另外，也可以以单质的形式使用V、Mo、W、Ta、Nb。再者，可以考虑通过第2基底层使用晶格常数(&3)为2.98埃以上的Cr合金，即使不设置第3基底层也能够向MgO导入拉伸应力的可能性。但是，这个实现困难。即，为了向Cr添加其他元素，使晶格常数为2.98埃以上， 需要将元素的添加量设定为约40原子％，但该情况下，第2基底层的结晶性、取向性大幅度地劣化。因此，不设置第3基底层就向MgO导入拉伸应力较困难。由MgO构成的第4基底层，通过形成于上述第3基底层上，可以不使MgO的取向性、结晶性劣化而将该MgO的厚度减薄到5nm以下。由此，可以得到MgO的膜厚为5nm以下、并且有序化温度为600°C以下的热辅助磁记录介质。磁性层可以使用具有Lltl结构的FePt合金或CoPt合金。磁性层优选采取上述FePt合金或CoPt合金由晶界偏析材料包围的粒状结构。作为晶界偏析材料，可以使用例如Si02、Ti02、Cr2O3'Al2O3' Ta2O5' ZrO2, Y2O3> Ce02、MnO、TiO、ZnO, C 或它们的混合物。在上述磁性层上也可以设置盖层。该情况下，可以经由盖层向磁性层中的粒子间导入交换耦合，降低矫顽力分散。但是，过度的交换耦合使团簇尺寸增加，因此盖层的饱和磁化强度(Ms)和膜厚需要考虑这些因素进行设计。另外，盖层的Ku优选设定得比磁性层低。由此，可使磁性层的磁化翻转(反转)容易，改善写入特性。在本发明中，除了上述以外，还可以将Cu、Ag、Al或以这些元素为主成分的导热率高的合金材料作为热沉层而形成。优选热沉层设置在第I基底层和基板之间。另外，为了改善写入特性，也可以设置以Co或Fe为主成分的具有非晶或微晶结构的软磁性基底层。软磁性基底层可以使用以Co或Fe为主成分，并含有选自Ta、B、S1、Zr、Al、C之中的至少一种元素的软磁性合金，例如CoTaZr、CoNbZr、CoFeTaZr、CoFeTaB、CoFeTaS1、CoFeZrS1、CoFeZrB, FeAlS1、FeTaC合金等。此外，软磁性基底层可以是上述合金的单层结构，也可以是夹持Ru进行反铁磁耦合了的叠层结构。具有非晶或微晶结构的软磁性基底层，具有将第2基底层进行(100)取向的功能，因此可以设置在第I基底层和第2基底层之间。另外，也可以将软磁性基底层设置在第I基底层和基板之间。此外，在本发明中，除了上述的各层以外，还可以在基板上形成用于改善与基板的密着性的密着层。实施例以下，通过实施例使本发明的效果更加清楚。再者，本发明不限定于以下的实施例，在不变更其要旨的范围可以适当变更地实施。
(第I实施例)图1示出第I实施例中制作的热辅助磁记录介质(以下，称为实施例介质)的层构成的一例。制作本实施例介质时,在玻璃基板101上，依次层叠形成了:层厚为IOOnm的由N1-38原子％Ta构成的第I基底层102、层厚为IOnm的由Cr_15原子％Ti_5原子％B构成的第2基底层103、层厚为IOnm的由Mo_40原子％Cr (实施例1_1)、Mo-20原子％Cr (实施例1-2)、或Mo (实施例1-3)构成的第3基底层104、层厚为2nm的由MgO构成的第4基底层105、层厚为IOnm的由(Fe_55原子％Pt)_40原子％C构成的磁性层106、层厚为3nm的由碳(C)构成的保护层107。另外，在第I基底层102形成后和第4基底层105形成后，进行二次基板加热，加热温度分别为150°C和500°C。另外，作为比较例1，制成不形成第3基底层104而在第2基底层(Cr) 103上直接形成了第4基底层(MgO) 105的热辅助磁记录介质(以下，称为比较例介质)。将本实施例介质(实施例1-广1-3)的X射线衍射光谱示于图2。如图2所示，可以确认出来自作为第2基底层103使用的Cr的(200)峰、来自作为第3基底层104使用的MoCr或Mo的(200)峰。这显示在第I基底层(NiTa) 102上形成的第2基底层(Cr)103取得(100)取向，在该第2基底层上形成的第3基底层(CrMo或Mo)104进行了外延生长。另外，从第I基底层(NiTa) 102没有观察到明显的衍射峰。因此，认为第I基底层102取得非晶结构或微晶结构。将用于本实施例介质(实施例1-广1-3)的第3基底层104的MoCr合金或Mo的晶格常数a3、和33的值不于表I。表I
权利要求
1.一种热辅助磁记录介质，其特征在于，具备: 基板； 在所述基板上形成的基底层；和 在所述基底层上形成的磁性层， 所述磁性层含有具有LlO结构的合金作为主成分， 所述基底层由下述层构成: 第I基底层，该第I基底层由非晶合金或具有微晶结构的合金构成； 第2基底层，该第2基底层由Cr或以Cr为主成分的具有BCC结构的合金构成； 第3基底层，该第3基底层由具有晶格常数为2.98埃以上的BCC结构的金属或合金构成；和 第4基底层，该第4基底层由MgO构成。
2.根据权利要求1所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述第I基底层由非磁性或磁化强度为 100emu/cc 以下的 NiTa、NiT1、CoTa、CoT1、CrTa、CrT1、CoCrZr、CoCrTa 合金构成。
3.根据权利要求1所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述第2基底层，由以Cr为主成分、含有选自T1、V、Mo、W、Ru、Mn之中的至少一种元素的合金构成。
4.根据权利要求1所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述第2基底层，由以Cr为主成分、含有选自T1、V、 Mo、W、Ru、Mn之中的至少一种元素、并且含有选自B、S1、C之中的至少一种元素的合金构成。
5.根据权利要求1所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述第2基底层的晶格常数为2.98埃以下。
6.根据权利要求1所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述第3基底层，由含有选自V、Mo、W、Ta、Nb之中的至少一种元素的合金构成。
7.根据权利要求1所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述第3基底层，由含有选自V、Mo、W、Ta、Nb之中的至少一种元素、并且含有选自Cr、Mn、Ru、Ti之中的至少一种元素的合金构成。
8.根据权利要求1所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述第3基底层，由Mo或W金属构成。
9.根据权利要求1所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述第3基底层的晶格常数比所述第2基底层的晶格常数大。
10.根据权利要求1所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，在第I基底层和第2基底层之间、或者基板和第I基底层之间，形成有由以Co或Fe为主成分、含有选自Ta、B、S1、Zr、Al、C之中的至少一种元素的软磁性合金构成的基底层。
11.根据权利要求1所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，所述磁性层，由以具有LlO结构的FePt或CoPt合金为主成分，并且含有选自Si02、Ti02、Cr203、A1203、Ta205、Zr02、Y203、Ce02、MnO、TiO、ZnO, C之中的至少一种的氧化物或元素的合金构成。
12.根据权利要求1所述的热辅助磁记录介质，其特征在于，具备在所述磁性层上形成的盖层， 所述盖层，由以Co、Ni或Fe为主成分、并且磁各向异性比所述磁性层低的合金构成。
13.—种磁记录再生装置，其特征在于，具备: 权利要求1所述的热辅助磁记录介质； 将所述热辅助磁记录介质沿记录方向驱动的介质驱动部； 针对所述热辅助磁记录介质进行记录动作和再生动作的磁头，其具有对所述热辅助磁记录介质进行加热的激光发生部和将从所述激光发生部发生的激光引导到前端部的波导； 使所述磁头相对于所述热辅助磁记录介质进行相对移动的磁头移动部；和 用于进行向所述 磁头输入信号和从所述磁头再生输出信号的记录再生信号处理系统。
全文摘要
本发明的热辅助磁记录介质，具备基板、在基板上形成的基底层、和在基底层上形成的磁性层，磁性层含有具有L10结构的合金作为主成分，基底层由下述层构成第1基底层，该第1基底层由非晶合金或具有微晶结构的合金构成；第2基底层，该第2基底层由Cr或以Cr为主成分的具有BCC结构的合金构成；第3基底层，该第3基底层由具有晶格常数为2.98埃以上的BCC结构的金属或合金构成；和第4基底层，该第4基底层由MgO构成。
文档编号G11B5/73GK103226954SQ20131003200
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月28日 优先权日2012年1月31日
发明者神边哲也, 桥本笃志, 福岛隆之 申请人:昭和电工株式会社