專利名稱：磁記錄介質(zhì)、磁記錄介質(zhì)的制造方法及磁記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁記錄介質(zhì)、其制造方法及用了它的磁記錄裝置，更具體地說(shuō)，涉及用于迅速而正確地儲(chǔ)存大量信息的磁記錄介質(zhì)及其制造方法、及用了它的磁記錄裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)應(yīng)于近年來(lái)的高度信息化社會(huì)的進(jìn)展，對(duì)信息記錄裝置的大容量化和高密度化的需求不斷提高。例如，大型服務(wù)器、并行計(jì)算機(jī)、個(gè)人電腦、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、電影服務(wù)器、可攜帶PC等用作大容量記錄裝置的磁記錄裝置是由利用濺射法等在圓板狀的襯底上形成鈷合金等強(qiáng)磁性薄膜，并且為了提高耐滑動(dòng)性和耐腐蝕性再在它上面形成保護(hù)膜和潤(rùn)滑膜的磁記錄介質(zhì)和用于進(jìn)行記錄再生的磁頭構(gòu)成的。
伴隨著磁記錄裝置的大容量化，磁記錄裝置的面密度的提高也得到進(jìn)展。為了對(duì)記錄比特進(jìn)行微細(xì)地記錄，已知的方式有使記錄磁化方向垂直于膜面進(jìn)行記錄，即垂直磁記錄方式。作為垂直磁記錄膜的材料，以前一直用的是Co-Cr系的多晶膜。該材料的組成分離成具有強(qiáng)磁性的富Co區(qū)和非磁性的富Cr區(qū)，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)非磁性區(qū)來(lái)阻斷強(qiáng)磁性顆粒間的磁相互作用。
為了進(jìn)一步提高它們的面記錄密度，需要降低介質(zhì)噪音，為此，有效的是使磁化反轉(zhuǎn)單位微細(xì)化。但是，眾所周知，若過(guò)度微細(xì)化，磁化狀態(tài)存在熱不穩(wěn)定，即導(dǎo)致所謂的熱減磁。因此，為了能以更低的噪音得到可高密度記錄的磁記錄介質(zhì)，就需要進(jìn)一步提高磁化的熱穩(wěn)定性，因此，需要在記錄層里使用具有比CoCr系合金的磁各向異性更大的材料。
作為該材料，探討了例如交替疊層Co和Pd或Co和Pt的多層膜(人造超晶格薄膜)。但是，這些材料由于晶粒間的磁結(jié)合力強(qiáng)，存在最小磁疇尺寸變大，記錄時(shí)相鄰的記錄比特間的記錄遷移區(qū)域的遷移噪音變大的問題。
為了防止以上問題，例如，如專利文獻(xiàn)1-日本特開2002-25032號(hào)公報(bào)所公開的內(nèi)容，提出了在交替疊層了Co和Pd或Co和Pt的多層膜中添加B和O的磁記錄介質(zhì)的方案。用這方法，通過(guò)添加B和O，可減弱強(qiáng)磁性顆粒間沿膜面方向的磁交換結(jié)合力，從而降低了遷移性噪音。然而，另一方面，由于B和O的添加使得記錄層的磁各向異性降低，從而使得上述的熱減磁再度成為問題。另外，由于伴隨著磁各向異性的降低矯頑力也降低，在用磁頭進(jìn)行記錄時(shí)在記錄電流高的區(qū)域還產(chǎn)生再生輸出降低的現(xiàn)象，即所謂記錄減磁的現(xiàn)象。由于產(chǎn)生了記錄減磁的介質(zhì)得不到穩(wěn)定的記錄再生特性而不適合用作實(shí)用介質(zhì)。
人造超晶格多層膜由于其高的磁各向異性，可以期待它具有固有的高的耐熱減磁性。然而，當(dāng)為了降低遷移噪音而添加第三元素等時(shí)，磁各向異性和矯頑力降低，會(huì)有產(chǎn)生熱減磁和記錄減磁的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種人造超晶格多層膜介質(zhì)及磁記錄裝置，該人造超晶格多層膜介質(zhì)通過(guò)同時(shí)降低遷移噪音和提高磁各向異性，而兼?zhèn)鋬?yōu)越的信噪比(S/N)和高的矯頑力及耐減磁性；而該磁記錄裝置使用了上述人造超晶格多層膜介質(zhì)，并在面記錄密度高的情況下仍具備高的S/N和耐減磁性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的而進(jìn)行了各種各樣的探討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)以下方式就可以實(shí)現(xiàn)上述目的，即，一種磁記錄介質(zhì)，是在非磁性襯底上至少依次疊層由軟磁性層、種晶層、具有Co和Pd交互疊層的多層膜結(jié)構(gòu)的記錄層而成的磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述記錄層包含B，并滿足0.07≤B原子濃度/(Pd原子濃度+B原子濃度)≤0.15的關(guān)系，而且，上述記錄層由面心立方(fcc)結(jié)構(gòu)的集合體組成，上述fcc結(jié)晶的(111)面間隔的平均值d(111)在2.25_以下。
這里，軟磁性層是為了在用磁頭記錄時(shí)使記錄磁場(chǎng)突變的層。另外種晶層是用于控制記錄層的結(jié)晶性和結(jié)晶尺寸的層。
為了獲得高S/N的記錄介質(zhì)，降低遷移噪音是有效的。通過(guò)在記錄層添加B、使B在晶粒邊界產(chǎn)生偏析，雖能減弱磁性顆粒間的磁結(jié)合，但根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的研究發(fā)現(xiàn)，若B的添加量過(guò)多，將對(duì)后述的晶粒的面間隔的控制造成壞的影響。其原因可認(rèn)為是B進(jìn)入直到PdCo晶粒內(nèi)擠壓并增大晶格間隔。因此，B與Pd的原子濃度比最好在0.07≤CB≤0.15。
本發(fā)明中，記錄層的晶粒的面間隔的控制是重要的。即，Pd/Co多層膜的磁各向異性雖主要源于Pd和Co的界面所產(chǎn)生的界面各向異性，但通過(guò)將構(gòu)成記錄層的PdCo-fcc晶粒的d(111)控制在2.25_以下，產(chǎn)生因結(jié)晶晶格的畸變而導(dǎo)致的畸變磁各向異性，記錄層就得到更高的磁各向異性，與此相伴矯頑力也大幅度上升。結(jié)果，可認(rèn)為得到了沒有記錄減磁和熱減磁的介質(zhì)。
d(111)若大于2.25_，由于得到畸變磁各向異性的效果減小，從而不能得到高的磁各向異性和高的矯頑力。
為了使記錄層的PdCo晶粒的d(111)在2.25_以下，在緊鄰記錄層的下面插入種晶層作為晶格間隔控制層，及選定種晶層及記錄層在濺射時(shí)的氣體種類和條件是有效的。
作為一個(gè)例子，在緊鄰記錄層的下面通過(guò)在Kr氣體環(huán)境中施加RF偏壓的同時(shí)濺射形成至少由Pd和B組成的種晶層，可將記錄層的晶粒的面間隔d(111)做在2.25_以下。這可以認(rèn)為是由于在種晶層中得到的晶格畸變因種晶層中的Pd的作用在形成于該種晶層上的PdCo晶粒中延續(xù)了晶格畸變，因而控制了記錄層的PdCo晶粒的長(zhǎng)大。
另外，利用Kr氣體的濺射法來(lái)形成記錄層也是有效的。通過(guò)Kr氣體濺射使晶格畸變被引入記錄層的PdCo晶粒而使得d(111)縮小，提高了磁各向異性。
在本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)中，最好用以Co及Fe的至少一種為主體，在其中包含B及C的至少一種元素的合金來(lái)形成軟磁性襯里層。另外，軟磁性襯里層也可以用以CoZr為主體，在其中包含從由Ta、Nb及Ti組成的組中所選的的至少一種元素的非晶態(tài)合金來(lái)形成。再有，軟磁性襯里層也可以用具有將從由Ta、Nb及Zr組成的組中所選的的至少一種元素的氮化物或碳化物分散在Fe中的結(jié)構(gòu)的合金來(lái)形成。
本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的襯底所使用的是鋁鎂合金襯底、玻璃襯底、石墨襯底等非磁性襯底。
為了在成膜上述軟磁性層之前提高與襯底的密合性，也可以在磁記錄介質(zhì)的襯底上形成Ti等連接層。
另外，在包含本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的磁記錄裝置中，能夠提供以高的S/N且具有良好的耐減磁性可高密度記錄的磁記錄裝置。
圖1是表示本發(fā)明的磁盤的剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是表示實(shí)施例及比較例的磁盤的CB與d(111)的關(guān)系圖。
圖3是表示實(shí)施例及比較例的磁盤的Hc與SIf/Nd的關(guān)系圖。
圖4是表示本發(fā)明的磁記錄裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下用實(shí)施例來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)、磁記錄介質(zhì)的制造方法及磁記錄裝置。還有，作為磁記錄介質(zhì)雖然用的是磁盤(硬盤)，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于軟盤、磁帶、磁卡等記錄磁頭要與磁記錄介質(zhì)接觸的記錄介質(zhì)。
實(shí)施例圖1所示的是在實(shí)施例1所制作的磁盤的概略剖面圖。如圖1所示，磁盤是在襯底11上依次疊層連接層12、軟磁性層13、種晶層14、記錄層15及保護(hù)層16制作而成。連接層12是用于防止襯底11和疊層膜剝離的層，軟磁性層13是用于在用磁頭記錄時(shí)使記錄磁場(chǎng)突變的層。種晶層14是用于控制記錄層15的結(jié)晶性和結(jié)晶尺寸的層，記錄層15是將信息作為磁化信息記錄下來(lái)的層，記錄層15的磁化方向?yàn)榇怪庇谀っ娴姆较?。保護(hù)層16是用于保護(hù)依次疊層在襯底11上的疊層膜12～15的層。
本實(shí)施例的磁記錄裝置的磁記錄介質(zhì)是用數(shù)個(gè)濺射室連結(jié)起來(lái)的連續(xù)濺射裝置來(lái)制造的。
首先，在Ar氣氛中利用DC磁控濺射法在直徑2.5英寸的玻璃襯底11上形成5nm厚的Ti膜作為連接層12。
其次，在Ar氣氛中用Co80B20合金靶利用DC磁控濺射法在連接層12上形成CoB膜作為軟磁性層13。軟磁性層13的膜厚為200nm。
然后，在軟磁性層13上形成PdB膜作為種晶層14。成膜是在Kr氣氛中用Pd50B50的靶利用DC磁控濺射法來(lái)進(jìn)行的。這時(shí)，通過(guò)在襯底側(cè)加上150W的RF電能，在襯底表面上施加RF偏壓。種晶層14的膜厚為3nm。
在上述那樣形成的種晶層14上，形成具有垂直磁化的CoB/PdB交互多層膜作為記錄層15。CoB/PdB交互多層膜的成膜方法是在能夠同時(shí)濺射三種元素的轉(zhuǎn)靶式濺射室內(nèi)進(jìn)行的。使3元靶自轉(zhuǎn)并公轉(zhuǎn)，并在CoB層的成膜時(shí)使Co靶和B靶同時(shí)放電，在PdB層的成膜時(shí)使Pd靶和B靶同時(shí)放電。Co和Pd是用DC磁控濺射法，B是用RF磁控濺射法濺射的。濺射氣體使用Kr氣，靶的旋轉(zhuǎn)速度為100rpm。
通過(guò)調(diào)整將Co的放電功率控制為40～50W、Pd的放電功率控制為40～50W，B的放電功率控制為0～300W的范圍，制作了PdB膜厚、CoB膜厚、CB不同的磁盤。在部分磁盤中，還制作了在Co層中不含B的Co/PdB多層膜。另外，還制作了在140～200sccm的范圍內(nèi)改變Kr氣流量的磁盤。
最后，在Ar氣氛中利用DC磁控濺射法在記錄層15上形成C膜作為保護(hù)層16。保護(hù)層16的膜厚為3nm。
用X射線衍射裝置分析了這樣制作的磁盤的晶體結(jié)構(gòu)。X射線源用的是Cu-Kα線，利用廣角X射線衍射法測(cè)定了θ-2θ曲線。這里，θ是X射線對(duì)磁盤膜面的入射角，2θ是X射線的衍射角。從來(lái)自fcc-PdCo晶粒的(111)面的衍射峰的峰的位置求出了PdCo晶粒(111)面的面間隔。
另外，通過(guò)使用了X射線光電子光譜法(XPS)沿深度方向分析了所制作的磁盤的記錄層的組成。從記錄層的Pd和B的原子濃度計(jì)算出了B原子濃度/(Pd原子濃度+B原子濃度)＝CB。
另外，用χ轉(zhuǎn)角測(cè)定裝置測(cè)定了所制作的磁盤的磁化特性。從記錄層的垂直方向的磁滯回線求出了垂直方向的矯頑力(Hc)。
其次，在所制作的磁盤的保護(hù)層16上涂上潤(rùn)滑劑(未圖示)后，評(píng)<p>●退回—指示失敗的變更請(qǐng)求已經(jīng)成功退回<xssimpleType name＝″changeStatus″>
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3.14.4 具體對(duì)象實(shí)例(Concrete object instance)具體對(duì)象實(shí)例代表實(shí)例為由類型屬性確定的具體類型。由于實(shí)例存在實(shí)字表達(dá)，因此我們需要跟蹤實(shí)例與它現(xiàn)實(shí)中的對(duì)應(yīng)部分是否相一致。作為該變更的結(jié)果，我們也想知道該實(shí)例是否聯(lián)機(jī)。聯(lián)機(jī)實(shí)例應(yīng)當(dāng)相對(duì)所有它的約束有效。脫機(jī)實(shí)例對(duì)它參與的通信關(guān)系的其它參與者顯示出不可見。如果實(shí)例不完整，那么在實(shí)例聯(lián)機(jī)之前需要進(jìn)一步的變更請(qǐng)求。
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3.14.5 關(guān)系實(shí)例(Relationship Instances)關(guān)系實(shí)例代表確認(rèn)關(guān)系類型的實(shí)例。由于關(guān)系沒有直接的現(xiàn)實(shí)表示，我們不需要保留關(guān)于關(guān)系是否一致或聯(lián)機(jī)的信息。由于關(guān)系相對(duì)簡(jiǎn)單我們也不期望外，其余以與實(shí)施例同樣的方法制作了磁盤。表2給出了比較例1中制作的磁盤的Kr流量、記錄層的PdB厚度和CoB厚度、CB、d(111)、Hc、SIf/Nd、有無(wú)記錄減磁。由于在CB＜0.07的磁盤中Hc高但S/N低，在CB＞0.15的磁盤中Hc低而產(chǎn)生了記錄減磁。
表2比較例1
比較例2除了在PdB種晶層成膜時(shí)沒有施加RF偏壓以外，其余以與實(shí)施例同樣的方法制作了磁盤。表3給出了比較例2中制作的磁盤的Kr流量、記錄層的PdB厚度和CoB厚度、CB、d(111)、Hc、SIf/Nd、有無(wú)記錄減磁。由于在比較例2中所產(chǎn)生的晶格畸變不足，因而為0.07≤CB而d(111)＞2.25_。因此磁各向異性和Hc較低，產(chǎn)生了記錄減磁。
表3比較例2
比較例3除了用Ar氣濺射記錄層及種晶層，且Ar氣流量在80～200sccm的范圍改變以外，其余以與實(shí)施例同樣的方法制作了磁盤。表4給出了比較例3中制作的磁盤的Ar流量、記錄層的PdB厚度和CoB厚度、CB、d(111)、Hc、SIf/Nd、有無(wú)記錄減磁。CB增加同時(shí)d(111)顯著增大，Hc急劇降低。CB＝0.02的磁盤(比較例4-5)Hc雖為4.1KOe，但SIf/Nd則低至19.4dB。其它的磁盤由于Hc低而全部產(chǎn)生了記錄減磁。
表4比較例3
圖2給出了實(shí)施例及比較例1～3的磁盤的CB與d(111)的關(guān)系，圖3給出了實(shí)施例及比較例的磁盤的Hc與SIf/Nd的關(guān)系。實(shí)施例的磁盤所有的d(111)都在2.25_以下，其CB都在0.07≤CB≤0.15內(nèi)，具有4KOe以上的高的Hc，及25dB以上的優(yōu)良的SIf/Nd。
將在實(shí)施例1-8中所制作的磁盤安裝到圖4所示的磁記錄裝置上，進(jìn)行了磁盤的記錄再生試驗(yàn)。該磁記錄裝置主要由磁頭41、控制磁頭的磁頭驅(qū)動(dòng)部42、用于使磁盤43旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)部44、及用于信號(hào)處理的電路系統(tǒng)45構(gòu)成。磁頭41是由記錄用磁頭和再生用磁頭一體化形成。在記錄用磁頭上用了具有2.1T的高飽和磁通密度的雙自旋閥型磁頭。
在這里，在磁盤43上記錄了相當(dāng)于80G比特/英寸2的信號(hào)。磁記錄裝置的磁頭面與磁盤表面的距離保持為10nm。再生試驗(yàn)的結(jié)果是得到了信噪比S/N＝29dB的再生信號(hào)，在沒有進(jìn)行信號(hào)處理的場(chǎng)合，誤碼率在1×10-5以下。
采用本發(fā)明，得到了高Hc但沒有記錄減磁，介質(zhì)噪音低的高S/N的磁記錄介質(zhì)。另外，在備有本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的磁記錄裝置中，能夠提供可記錄80G比特/英寸2以上的高密度記錄的磁記錄裝置。
權(quán)利要求
1.一種磁記錄介質(zhì)，是在非磁性襯底上至少依次疊層由軟磁性層、種晶層、具有Co和Pd交互疊層的多層膜結(jié)構(gòu)的記錄層而成的磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述記錄層包含B，并滿足0.07≤B原子濃度/(Pd原子濃度+B原子濃度)≤0.15的關(guān)系，而且，上述記錄層由fcc結(jié)構(gòu)的晶粒的集合體組成，上述fcc結(jié)晶的(111)面間隔的平均值d(111)在2.25_以下。
2.如權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述種晶層包含Pd和B。
3.一種磁記錄介質(zhì)的制造方法，在權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的磁記錄介質(zhì)的制造方法中，其特征在于，上述種晶層是在施加RF(射頻)偏壓的同時(shí)濺射成膜的。
4.一種磁記錄介質(zhì)的制造方法，在權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的磁記錄介質(zhì)的制造方法中，其特征在于在種晶層及記錄層的濺射成膜中用的是Kr氣。
5.一種磁記錄裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的磁記錄介質(zhì)；用于在上述磁記錄介質(zhì)上記錄或再生信息的磁頭；用于使上述磁記錄介質(zhì)相對(duì)于上述磁頭運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置；用于對(duì)上述磁頭輸入信號(hào)和對(duì)從上述磁頭的輸出信號(hào)進(jìn)行再生的記錄再生信號(hào)處理機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及磁記錄介質(zhì)、其制造方法及用了它的磁記錄裝置。本發(fā)明提供一種通過(guò)同時(shí)實(shí)現(xiàn)遷移噪音的降低和大的磁各向異性，而兼?zhèn)淞己玫男旁氡?S/N)和高的矯頑力及耐減磁性的人造超晶格多層膜介質(zhì)，及用了這種介質(zhì)的以高面記錄密度但仍具高的S/N和耐減磁特性的磁記錄裝置。本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)是在非磁性襯底上至少依次疊層由軟磁性層、種晶層、具有Co和Pd交互疊層的多層膜結(jié)構(gòu)的記錄層而成的磁記錄介質(zhì)，其特征是，上述記錄層包含B，并滿足0.07≤B原子濃度/(Pd原子濃度+B原子濃度)≤0.15，而且，上述記錄層由fcc結(jié)構(gòu)的晶粒的集合體組成，上述fcc結(jié)晶的(111)面間隔的平均值d(111)在2.25以下。
文檔編號(hào)G11B5/84GK1551121SQ20041003417
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者矢野亮, 山中英明, 小沼剛, 松沼悟, 明 申請(qǐng)人:日立麥克賽爾株式會(huì)社