磁记录介质及磁存储装置制造方法
【专利摘要】一种磁记录介质及磁存储装置，其目的在于提高记录容量。该磁记录介质具有依次堆叠取向控制层、下层记录层、中间层及上层记录层的结构，下层记录层具有比上层记录层更高的矫顽力，中间层包括含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/cc的层，上层记录层连同构成中间层的晶体粒子均包括沿厚度方向连续的柱状晶体。
【专利说明】磁记录介质及磁存储装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磁记录介质及磁存储装置。
【背景技术】
[0002]硬盘装置(HDD =Hard Disk Drive)等磁存储装置的适用范围在增大，磁存储装置的重要性在增加。另外，对于磁盘等磁记录介质，记录密度每年增长50%以上，推测增长趋势今后仍将继续。随着这样的记录密度的增长趋势，适合高记录密度化的磁头及磁记录介质的开发也被推进。
[0003]在磁存储装置中存在一种磁存储装置，其安装有记录层内的易磁化轴主要为垂直取向的所谓的垂直磁记录媒体。对于垂直磁记录媒体，由于在进行了高记录密度化时记录位之间的边界区域中的抗磁场的影响也较小、并形成鲜明的位边界，因此噪声的增加被抑制。另外，对于垂直磁记录介质，由于随着记录密度化记录位体积的减少较少，因此耐热起伏特性也较好。
[0004]响应磁记录介质的进一步的高记录密度化的需求，正在研究使用对垂直记录层写入能力好的单磁极头。具体来说，提出一种磁记录介质，其于垂直记录层与非磁性基片之间设置由软磁性材料形成的衬层，使单磁极头与磁记录媒体之间的磁通量的进出效率(efficiency of exchange)提高。
[0005]另外，为了提高垂直磁记录介质的记录再现特性、耐热起伏特性，提出通过使用取向控制层、形成多层结构的记录层、并使形成记录层的各个磁性层的晶体粒子为连续的柱状晶体，从而记录层的垂直取向性。
[0006]提出了在取向控制层中使用钌(Ru)(例如，专利文献2)。另外，对于Ru报告了以下内容:由于在柱状晶体的顶部形成圆顶状的凸部，因此在此凸部上使记录层等晶体粒子生长，促进生长的晶体粒子的分离结构并隔离晶体粒子，具有使磁性粒子生长成柱状的效果(例如，专利文献3)。
[0007]提出了在基片上透过软磁性底涂层及非磁性中间层而形成垂直记录层的垂直磁记录介质中，用以CoCrPt为主成分的合金来形成垂直记录层(例如，专利文献4)。
[0008]提出了一种通过用两层以上的磁性层来形成垂直记录层，使至少一个磁性层以Co为主成分并包含Pt及氧化物，使另一个磁性层以Co为主成分并包含Cr且不包含氧化物，从而提高记录再现特性及耐热起伏特性，并进行高密度的信息记录再现(例如，专利文献5)。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:(日本)特开2004-310910号公报
[0012]专利文献2:(日本)特开平7-244831号公报
[0013]专利文献3:(日本)特开2007-272990号公报
[0014]专利文献4:(日本)特开2009-70444号公报[0015]专利文献5:(日本)特开2004-310910号公报
[0016]专利文献6:(日本)特开2003-228801号公报
【发明内容】
[0017]<本发明所要解决的技术问题>
[0018]在以往的磁记录介质及磁存储装置中，难以提高记录容量。
[0019]因此，本发明的目的在于提供一种可提高记录容量的磁记录介质及磁存储装置。
[0020]<用于解决技术问题的方案>
[0021]根据本发明的一个方案，提供一种磁记录介质，其特征在于，所述磁记录介质具有依次堆叠取向控制层、下层记录层、中间层及上层记录层的结构，所述下层记录层具有比所述上层记录层更高的矫顽力，所述中间层包括含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/CC的层，所述上层记录层连同构成所述中间层的晶体粒子均包括沿厚度方向连续的柱状晶体。
[0022]根据本发明的一个方案，提供一种磁记录介质，其特征在于，所述磁记录介质具有依次堆叠取向控制层、下层记录层、中间层及上层记录层的结构，所述下层记录层具有比所述上层记录层更高的矫顽力，所述取向控制层包括含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emU/CC的层，所述下层记录层连同构成所述取向控制层的晶体粒子均包括沿厚度方向连续的柱状晶体。
[0023]根据本发明的一个方案，提供一种磁存储装置，其特征在于，该磁存储装置具备:上述的磁记录介质；以及磁头，对由所述磁记录介质的所述上层记录层及所述下层记录层所形成的垂直磁性层进行信息的读写。
[0024]〈发明的效果〉
[0025]根据磁记录介质及磁存储装置，能够提高记录容量。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是表示本发明的一个实施方式中的磁记录介质的一个例子的构成的一部分的剖视图。
[0027]图2是放大表示取向控制层及下层记录层的柱状晶体相对于基片面垂直生长的状态的剖视图。
[0028]图3是放大表示形成下层记录层的磁性层的叠层结构的一部分的剖视图。
[0029]图4是放大表示中间层及上层记录层的柱状晶体相对于基片面垂直生成的状态的剖视图。
[0030]图5是放大表示形成上层记录层的磁性层和非磁性层的层叠结构的一部分的剖视图。
[0031]图6是表示本发明的一个实施方式中的磁存储装置的一个例子的立体图。
【具体实施方式】
[0032]磁记录介质具有依次堆叠取向控制层、下层记录层、中间层、及矫顽力比下层记录层更低的上层记录层的结构。取向控制层可包括含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emU/CC的层，下层记录层可连同构成取向控制层的晶体粒子均包括沿厚度方向连续的柱状晶体。中间层可包括含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/CC的层，上层记录层可连同构成中间层的晶体粒子均包括沿厚度方向连续的柱状晶体。下层记录层及上层记录层之中至少一个可包括柱状晶体。磁存储装置具备磁记录介质，该磁记录介质的下层记录层及上层记录层之中至少一个如上所述包括沿厚度方向连续的柱状晶体。
[0033]以下参照附图对本发明的各实施方式中的磁记录介质及磁存储装置进行说明。
[0034]对于磁盘等磁记录介质,要求对于提高记录容量的要求进一步提高记录密度。对于一般的磁盘，在记录面的独立的区域中设有记录伺服信息的伺服信息区域、以及读写信息(或数据)的数据区域。由于磁头能够通过读取伺服信息区域的伺服信息来检测自己的位置，因此能够根据所检测的位置来使磁头移动到读写数据的指定位置而进行数据的读写。因此，伺服信息区域会占用磁盘的比较大的部分，会妨碍磁盘的记录容量(即可记录数据的记录容量)的进一步提高。
[0035]例如如在专利文献6中所提出的，考虑用下层部、及矫顽力比下层部更低的上层部形成磁记录介质的记录层，将伺服信息记录到矫顽力高的下层部，将数据记录到矫顽力低的上层部。记录伺服信息的伺服信息区域与读写数据的数据区域由于在磁记录介质的平面图上重叠，因此与将伺服信息区域与数据区域设置在同一记录层的情况相比，能够增加数据区域。对于从磁记录介质同时再现的伺服信息和数据，通过以各个记录频率不同的方式进行记录，从而能够在再现时按照不同的频带进行分离。
[0036]然而，为了将记录层的上层部与下层部之间的磁结合阻断，记录层的上层部与下层部被分离设置。因此，记录层的上层部与位于记录层的下层部的下方的软磁性层之间的距离远离，磁头和记录层的上层部和软磁性层之间的磁通量的进出效率降低。另外，记录层的下层部与磁头之间的距离远离，对于记录层的下层部的记录再现特性降低。再有，难以实现特别是记录层的上层部的磁性粒子的微小化和高垂直取向性。因此，提高磁记录介质的记录容量并不容易。
[0037]因此，本发明的发明人对在形成记录层的下层记录层与下方的软磁性底涂层之间设置的取向控制层的材料、以及在形成记录层的上层记录层与下方的下层记录层之间设置的中间层的材料积极地进行了研究。作为研究的结果，发现:如果用含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/cc的材料形成取向控制层、并且构成下层记录层晶体粒子连同构成取向控制层的晶体粒子均包括沿厚度方向连续的柱状晶体，或者用含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emU/CC的材料形成中间层、并且构成上层记录层的晶体粒子连同构成中间层的晶体粒子均包括沿厚度方向连续的柱状晶体，则能够实现适合高密度记录的具有由信号噪声比(S/N比(Signal-to-Noise Ratio))或记录特性(0W:0ver_Write特性)所表示的记录再现特性、以及耐热起伏特性的磁记录介质。磁记录介质例如可以是磁盘。
[0038]磁记录介质具有例如在非磁性基片上依次堆叠软磁性底涂层、控制正上的层的取向性的取向控制层、下层记录层、中间层、及矫顽力比下层记录层更低的上层记录层的结构。中间层包括含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/CC的层、或者取向控制层包括含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/CC的层，下层记录层连同构成取向控制层的晶体粒子均包括沿厚度方向连续的柱状晶体、或者上层记录层连同构成中间层的晶体粒子均包括沿厚度方向连续的柱状晶体。[0039]当取向控制层及中间层两者包括含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/cc的层时，下层记录层连同构成取向控制层的晶体粒子均包括沿厚度方向连续的柱状晶体，并且上层记录层连同构成中间层的晶体粒子均包括沿厚度方向连续的柱状晶体。
[0040]含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/cc的层优选例如是钌(Ru)合金层。磁性材料优选例如是钴(Co)或铁(Fe)。
[0041]钌合金层优选是在66原子％(at%)?80原子％的范围内含有钴并具有50emu/cc?700emu/CC的范围内的饱和磁化强度的钴钌合金层(CoRu合金层)、和/或在73原子％?80原子％的范围内含有铁并具有50emu/CC?500emu/CC的范围内的饱和磁化强度的铁钌合金层(FeRu合金层)。
[0042]磁存储装置具备:具有上述构成的磁记录介质；以及磁头，具有对磁记录介质进行信息(数据)的读写的功能。当向磁记录介质读写数据时，磁头通过读取在下层记录层中记录的伺服信息、并利用磁头检测出的自己的位置将磁头定位在磁记录介质上的特定位置上，从而利用磁头对上层记录层进行数据的读写。
[0043]下面，参照附图对本发明的各实施方式中的磁记录介质、磁存储装置、以及对磁记录介质的数据读写方法进行说明。
[0044](磁记录介质)
[0045]图1是表示本发明的一个实施方式中的磁记录介质的一个例子的构成的一部分的剖视图。图1中的各层的膜厚并不是与实际的尺寸成比例缩小而图示的膜厚。图1所示的磁盘I为磁记录介质的一个例子。
[0046]如图1所示，磁盘I具有例如在非磁性基片11上依次堆叠软磁性底涂层12、取向控制层13、下层记录层14、中间层15、上层记录层16、保护层17、并在保护层17上设置润滑层18的结构。取向控制层13具有第I取向控制层13a及第2取向控制层13b。下层记录层14具有第I下层记录层14a及第2下层记录层14b。中间层15具有第I中间层15a及第2中间层15b。上层记录层16具有第I上层记录层16a及第2上层记录层16b。在此例子中，夹着中间层15的上层记录层16及下层记录层14形成垂直记录层(或垂直磁性层)。
[0047](非磁性基片)
[0048]非磁性基片11可由铝、铝合金等金属材料形成的金属基片、由玻璃、陶瓷、硅、金刚砂、碳等非金属材料形成的非金属基片等形成。另外，非磁性基片11也可以是在金属基片或非金属基片的表面利用例如电镀法、喷溅法等形成NiP层或NiP合金层的基片。
[0049]再有，非磁性基片11通过与以Co或Fe为主成分的软磁性底涂层12相接，由于表面的吸附气体、水分的影响、基片成分的扩散等，有可能会被腐蚀。这里，主成分是指在合金中最多的元素。从防止此腐蚀的观点来看，优选在非磁性基片11与软磁性底涂层12之间设置紧贴层(未示出)。需要说明的是，紧贴层例如可由Cr、Cr合金、T1、Ti合金等形成。另外，紧贴层的厚度优选大于等于2nm(20埃)。紧贴层可使用例如喷溅法等形成。
[0050](软磁性底涂层)
[0051]在非磁性基片11上形成软磁性底涂层12。软磁性底涂层12的形成方法并无特别限定，例如可使用喷溅法等。
[0052]软磁性底涂层12是为了增大由下述磁头(未示出)所产生的磁通量的相对于非磁性基片11的表面(以下也称为基片面)的垂直方向成分、并将记录信息的垂直磁性层的磁化的方向更坚固的固定在垂直于非磁性基片11的方向上而被设置。此软磁性底涂层12的作用特别是在将垂直记录用的单磁极头用作记录再现用的磁头时更加显著。
[0053]软磁性底涂层12例如可以由包含Fe、N1、Co等的软磁性材料形成。软磁性材料例如包括 CoFeTaZr、CoFeZrNb 等 CoFe 系合金、FeCo、FeCoV 等 FeCo 系合金、FeN1、FeNiMo、FeNiCr、FeNiSi 等 FeNi 系合金、FeAl、FeAlS1、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu、FeAlO 等 FeAl 系合金、FeCr、FeCrT1、FeCrCu 等 FeCr 系合金、FeTa、FeTaC、FeTaN 等 FeTa 系合金、FeMgO 等 FeMg系合金、FeZrN等FeZr系合金、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。
[0054]另外，软磁性底涂层12可以由具有Fe含量大于等于60原子％的FeAlO、FeMgO,FeTaN, FeZrN等微晶结构、或者精细的晶体粒子散布在阵列中的颗粒结构的材料形成。
[0055]再有，软磁性底涂层12可以由Co含量大于等于80原子％，含有Zr、Nb、Ta、Cr、Mo等之中至少一种，并具有无定形(amorphous)结构的Co合金形成。具有无定形结构的Co合金包括例如 CoZr、CoZrNb> CoZrTa、CoZrCr> CoZrMo 系合金等。
[0056]软磁性底涂层12优选由两层的软磁性膜(未示出)形成，优选在两层的软磁性膜之间设置Ru膜(未示出)。通过将Ru膜的膜厚调整为0.4nm?1.0nm或1.6nm?2.6nm的范围，从而两层的软磁性膜能够形成反铁磁性稱合(AFC:Ant1-Ferromagnetically-Coupled)结构，并抑制所谓的波尖噪声(spike noise)。
[0057](取向控制层)
[0058]在软磁性底涂层12上形成取向控制层13。取向控制层13是为了使下层记录层14的结晶颗粒细微化、并改善记录再现特性而被设置。如图1所示，本实施方式中的取向控制层13具有配置在软磁性底涂层12侧的第I取向控制层13a、及配置在第I取向控制层13a的下层记录层14侧的第2取向控制层13b。
[0059]第I取向控制层13a是为了提高取向控制层13的晶核产生密度而设置，包括作为形成取向控制层13的柱状晶体的晶核的结晶。在本实施方式中的第I取向控制层13a中，如下述图2所示，在作为晶核的结晶生长的柱状晶体SI的顶部形成圆顶状的凸部。
[0060]第I取向控制层13a的膜厚优选为大于等于3nm。如果第I取向控制层13a的膜厚小于3nm，则有时提高下层记录层14的取向性、对形成下层记录层14的磁性粒子42进行细微化的效果不充分，不能得到良好的S/N比。
[0061]第I取向控制层13a优选由含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/cc的Ru合金层(钌合金层)形成。当第I取向控制层13a由含有磁性材料的Ru合金层形成但饱和磁化强度小于50emu/cc、下述第2取向控制层13b未由含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/cc的Ru合金层形成时,有时不能得到适合高密度记录的充分高的记录特性(Off特性)。
[0062]第I取向控制层13a中所包括的Ru合金层优选包含Co (钴)或Fe (铁)等磁性材料,Ru合金层优选为CoRu合金层(钴钌合金层)或FeRu合金层(铁钌合金层)。当Ru合金层中所包含的磁性材料为Co时，Ru合金层中所包含的Co的含量优选大于等于66原子％。另外，当Ru合金层中所包含的磁性材料为Fe时，Ru合金层中所包含的Fe的含量优选大于等于73原子％。通过将Ru合金层中所包含的Co的含量设为大于等于66原子％、或者将Ru合金层中所包含的Fe的含量设为大于等于73原子％，能够形成发现充分的磁性、并且饱和磁化强度大于等于50emu/cc的Ru合金层。
[0063]表I表示出Co、Coru合金、FeRu合金、Fe的饱和磁化强度(Ms)的理论值的一个例子。如表I所示，当是Ru合金层中所包含的Co的含量大于等于66原子％、Fe的含量大于等于73原子％的组成时,饱和磁化强度(Ms)大于等于50emu/cc。
[0064]另外，由表I可知，如果Ru合金层中所包含的Co的含量小于等于80原子％，则饱和磁化强度(Ms)变成小于等于700emu/cc。另外,如表I所示，如果Ru合金层中所包含的Fe的含量小于等于80原子％,则饱和磁化强度(Ms)变成小于等于500emu/cc。
[0065][表 I]
[0066]
【权利要求】
1.一种磁记录介质，其特征在于， 所述磁记录介质具有依次堆叠取向控制层、下层记录层、中间层及上层记录层的结构， 所述下层记录层具有比所述上层记录层更高的矫顽力， 所述中间层包括含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/cc的层， 所述上层记录层连同构成所述中间层的晶体粒子均包括沿厚度方向连续的柱状晶体。
2.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于， 所述取向控制层包括含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/CC的层， 所述下层记录层连同构成所述取向控制层的晶体粒子均包括沿厚度方向连续的柱状晶体。
3.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，所述含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/cc的层是钌合金层。
4.根据权利要求3所述的磁记录介质，其特征在于，所述磁性材料是钴或铁。
5.根据权利要求3所述的磁记录介质，其特征在于， 所述钌合金层是在66原子％~80原子％的范围内含有钴并具有50emu/cc~700emu/cc的范围内的饱和磁化强度的钴钌合金层、和/或在73原子％~80原子％的范围内含有铁并具有50emu/cc~500emu/cc的范围内的饱和磁化强度的铁钌合金层。
6.一种磁存储装置，其特征在于，该磁存储装置具备: 根据权利要求1所述的磁记录介质；以及 磁头，对由所述磁记录介质的所述上层记录层及所述下层记录层所形成的垂直磁性层进行/[目息的读与。
7.根据权利要求6所述的磁存储装置，其特征在于，所述磁头具有读取在所述下层记录层中记录的伺服信息、并对所述上层记录层进行数据的读写的功能。
8.—种磁记录介质,其特征在于， 所述磁记录介质具有依次堆叠取向控制层、下层记录层、中间层及上层记录层的结构， 所述下层记录层具有比所述上层记录层更高的矫顽力， 所述取向控制层包括含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/CC的层， 所述下层记录层连同构成所述取向控制层的晶体粒子均包括沿厚度方向连续的柱状晶体。
9.根据权利要求8所述的磁记录介质，其特征在于，所述含有磁性材料的饱和磁化强度大于等于50emu/cc的层是钌合金层。
10.根据权利要求9所述的磁记录介质，其特征在于，所述磁性材料是钴或铁。
11.根据权利要求9所述的磁记录介质，其特征在于， 所述钌合金层是在66原子％~80原子％的范围内含有钴并具有50emu/cc~700emu/cc的范围内的饱和磁化强度的钴钌合金层、和/或在73原子％~80原子％的范围内含有铁并具有50emu/cc~500emu/cc的范围内的饱和磁化强度的铁钌合金层。
12.一种磁存储装置，其特征在于，该磁存储装置具备: 根据权利要求8所述的磁记录介质；以及 磁头，对由所述磁记录介质的所述上层记录层及所述下层记录层所形成的垂直磁性层进行信息的读写。
13.根据权利要求12所述的磁存储装置，其特征在于，所述磁头具有读取在所述下层记录层中记录的伺服信息、 并对所述上层记录层进行数据的读写的功能。
【文档编号】G11B5/66GK103456320SQ201310198498
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月24日 优先权日:2012年5月28日
【发明者】高星英明, 网屋大辅, 酒井浩志 申请人:昭和电工株式会社