專利名稱：垂直磁盤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個實施例涉及采用垂直磁記錄系統(tǒng)的磁盤裝置。
背景技術(shù)：
最近，在用于各種用途的硬盤驅(qū)動器領(lǐng)域，正進行對記錄介質(zhì)的小型化和高密度化。然而，目前廣泛采用的縱向記錄系統(tǒng)具有這樣的問題，隨著記錄密度增高，由熱起伏引起的磁化反轉(zhuǎn)的可能性增大。因此，縱向記錄系統(tǒng)在維持記錄穩(wěn)定性與高密度化之間的兼容性方面已達到其極限。
為解決以上問題，已發(fā)展了垂直磁記錄系統(tǒng)以用于實際應(yīng)用。在垂直磁記錄系統(tǒng)中，反平行對準地耦合其間被插入有磁化轉(zhuǎn)變的相鄰的磁化。通過該結(jié)構(gòu)，采用垂直磁記錄系統(tǒng)的記錄介質(zhì)具有這樣的特性，隨著記錄密度變高，消磁場降低，并從而可維持抗熱起伏的更穩(wěn)定的記錄狀態(tài)。
采用垂直磁記錄系統(tǒng)的磁盤裝置包括垂直磁記錄介質(zhì)，以及包括寫入頭和磁阻讀取頭的磁頭。寫入頭包括主磁極、勵磁線圈以及返回磁軛。垂直磁記錄介質(zhì)具有這樣的結(jié)構(gòu)，在非磁性基底上層疊軟下層、非磁性中間層以及由具有垂直各向異性的磁性材料形成的垂直記錄層。
在垂直磁記錄介質(zhì)中，讀取輸出電壓取決于垂直記錄層的垂直取向。垂直記錄層的差垂直取向使初始層(晶體未被垂直取向的區(qū)域)延伸，并阻礙介質(zhì)噪聲的降低。由于垂直記錄介質(zhì)在非磁性基底、軟下層以及非磁性中間層的疊層上形成，從而要求改善各層的表面平滑度，以提高垂直記錄層的垂直取向。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已提出了一種垂直磁記錄介質(zhì)，其中在基底與軟下層之間提供平滑度控制膜以改善在其上層疊的軟下層、非磁性中間層以及垂直記錄層的表面平滑度。從而，降低介質(zhì)噪聲，并且改善信噪比(SNR)(見日本專利申請公開11-203653)。
此外，已提出了一種磁盤裝置，其旨在通過使用表面粗糙度小于等于0.3nm的盤基底來改善磁頭的浮動性能和SNR(見日本專利申請公開2004-280961)。
然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，垂直磁記錄介質(zhì)的表面的平滑化改善了介質(zhì)的浮動穩(wěn)定性，但也加重了在減壓下將磁頭附著在介質(zhì)上的問題。
然而，現(xiàn)有技術(shù)未考慮在減壓下將磁頭附著在介質(zhì)上的問題。此外，如在日本專利申請公開11-203653中的平滑度控制膜的添加增加了制造步驟和成本。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種磁盤裝置，包括垂直磁記錄介質(zhì)，其包括表面粗糙度(Ra)小于等于0.35nm的非磁性基底、軟下層、垂直取向(Δθ50)小于等于4°的非磁性中間層、以及由具有垂直各向異性的磁性材料制成的垂直記錄層；以及磁頭，其包括寫入頭和磁阻讀取頭，所述寫入頭具有主磁極、返回磁軛以及勵磁線圈，其中所述磁頭的浮動高度(f)和所述垂直磁記錄介質(zhì)的平均表面粗糙度(Ra)滿足以下關(guān)系f＞0.61Ra2-3.7Ra+5.9。


現(xiàn)在將參考

實現(xiàn)本發(fā)明的各種特征的總體結(jié)構(gòu)。附圖和相關(guān)描述用于說明本發(fā)明的實施例，而非限制本發(fā)明的范圍。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的垂直磁盤裝置的示意性截面圖；圖2示出基底表面粗糙度Ra與非磁性中間層的垂直取向Δθ50之間的關(guān)系；圖3示出獲得的線記錄密度(kBPI)與非磁性中間層的Δθ50之間的關(guān)系；
圖4示出基底表面粗糙度Ra與著陸壓和移開壓之間的關(guān)系；以及圖5示出基底表面粗糙度Ra與達到確保磁頭裝置工作的0.6個大氣壓的移開性能的磁頭的浮動高度之間的關(guān)系。
具體實施例方式
在下文中，將參考

根據(jù)本發(fā)明的各個實施例。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的磁盤裝置1的結(jié)構(gòu)。磁盤裝置1包括垂直記錄介質(zhì)2和磁頭3。圖1的垂直記錄介質(zhì)2具有這樣的結(jié)構(gòu)，將非磁性基底21、軟下層22、非磁性中間層23以及由具有垂直各向異性的磁性材料制成的垂直記錄層24從底部以此順序依次層疊。磁頭3具有寫入頭4和磁阻讀取頭5。寫入頭4包括主磁極41、勵磁線圈42以及返回磁軛43。磁阻讀取頭5包括磁阻膜51和將磁阻膜51夾入其中的屏蔽52和53。
將通過任何方法適當(dāng)拋光的Si單晶基底、玻璃基底或者Al基底用作非磁性基底21。非磁性基底21具有小于等于0.35的表面粗糙度(Ra)。
將具有高磁導(dǎo)率的軟磁性材料用作軟下層22。軟磁性材料的實例為CoZrNb、FeTaC、FeZrN、FeSi合金、FeAl合金、例如Permally的FeNi合金、例如Permendur的FeCo基合金、例如Perminvar的FeCoNi合金、NiCo合金、例如Sendust的FeAlSi合金、MnZr基鐵酸鹽、MgMn基鐵酸鹽、MgZn基鐵酸鹽、FeAlGa、FeCuNbSiB、FeGeSi、FeSiC、FeZrB、FeZrBCu、CoFeSiB、CoTi以及CoZrTa。軟下層22的厚度為大于等于10nm，優(yōu)選為20nm至200nm。軟下層22可具有這樣的結(jié)構(gòu)，其包括磁耦合的兩個或多個軟磁性層，該軟磁性層通過在其間插入例如Ru的非磁性層地層疊而成。
用作垂直記錄層24的材料包括CoCrPt合金、CoCr合金、CoPt合金、CoPtB或CoPtCrB；通過交替層疊Co層和至少一種選自于Pt、Pd、Rh和Ru的層獲得的多層膜；或者通過向以上多層膜的各層添加Cr、B或O獲得的例如CoCr/PtCr、CoB/PdB以及CoO/RhO的多層膜。
在根據(jù)本發(fā)明實施例的磁盤裝置中，垂直磁記錄介質(zhì)2的表面粗糙度(Ra)和磁頭3的浮動高度(f)滿足以下關(guān)系f＞0.61Ra2-3.7Ra+5.9。
接著，說明規(guī)定非磁性基底21的表面粗糙度Ra的原因。
垂直記錄層的垂直取向主要取決于在垂直記錄層正下方的非磁性中間層的垂直取向。因此，通過確定非磁性中間層的垂直取向，而檢測垂直記錄層的垂直取向。通過在表面粗糙度(Ra)不同的每種非磁性基底上濺射而沉積軟下層、非磁性中間層以及垂直記錄層，從而制備介質(zhì)。對這些介質(zhì)進行X射線衍射，以確定Δθ50，即hcp(0002)峰的搖擺曲線的半高全寬。圖2示出了非磁性基底的Ra與非磁性中間層的Δθ50之間的關(guān)系。通過將非磁性基底的表面粗糙度Ra從0.9nm降低到0.21nm，hcp(0002)峰的搖擺曲線的半高全寬Δθ50從5.3度降低到2.5度，其垂直取向得到改善。
此外，對介質(zhì)進行寫入和讀取實驗。利用磁寫入磁道寬度(MWW)約為0.2μm、磁讀取磁道寬度(MRW)約為0.1μm、以及讀取間隙長度約為0.06μm的磁頭，進行對介質(zhì)的測量。讀取信號的質(zhì)量用誤碼率(BER)評估。例如，如果在特定記錄密度下磁道上(on-track)BER為小于等于10-4，則被視為達到記錄密度。圖3示出了從讀取特性的測量結(jié)果獲得的非磁性中間層的Δθ50與達到的以kBPI(每英寸千比特)表示的記錄密度之間的關(guān)系。隨著非磁性中間層的Δθ50降低，垂直取向改善，從而達到的記錄密度得到改善。具體地說，隨著垂直記錄膜的垂直取向改善，SNR得到改善。為了提高面記錄密度，存在兩種途徑，以提高每英寸磁道(TPI)和每英寸比特(BPI)。窄記錄磁道寬度減弱從磁頭的末端產(chǎn)生的磁場強度，并使得提高SNR很難。因此，為提高面記錄密度，優(yōu)選通過改善介質(zhì)提高線記錄密度。為達到每平方英寸150Gbit的面記錄密度，假定要求設(shè)計1000kBPI×150kTPI的密度，為達到1000kBPI的Δθ50為小于等于4°，以及在這種情況下非磁性基底的表面粗糙度為小于等于0.35nm。
接著，說明規(guī)定垂直磁記錄介質(zhì)2的表面粗糙度Ra與磁頭3的浮動高度之間的關(guān)系的原因。
磁頭接觸介質(zhì)的大氣壓稱為著陸壓(TD)，以及磁頭在進行著陸一次后再次移開的大氣壓稱為移開壓(TO)。圖4示出了在垂直磁頭的浮動高度為3.3nm的情況下在減壓下的測試結(jié)果。假定浮動高度為3.3nm，以及滿足TO特性的大氣壓為作為磁盤裝置的工作保證值的0.6個大氣壓，則要求非磁性基底21的表面粗糙度Ra為0.8nm。假定非磁性基底的表面粗糙度Ra等于介質(zhì)的表面粗糙度Ra。圖5示出了使用不同浮動高度的磁頭在減壓下的類似測試的結(jié)果。根據(jù)圖5，如果磁頭的浮動高度(f)和介質(zhì)的平均表面粗糙度(Ra)滿足關(guān)系f＞0.61Ra2-3.7Ra+5.9，則在0.6個大氣壓下獲得良好的TO特性。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，基底的表面粗糙度Ra被限制在小于等于0.35nm，從而可以將垂直磁記錄介質(zhì)的垂直記錄層的垂直取向(非磁性中間層的Δθ50)設(shè)定為小于等于4°，并從而實現(xiàn)具有面記錄密度為每平方英寸150Gbit的垂直磁記錄介質(zhì)的磁盤裝置。此外，將磁頭的浮動高度f和介質(zhì)的平均表面粗糙度Ra設(shè)定為具有“f＞0.61Ra2-3.7Ra+5.9”的關(guān)系，從而可以獲得在減壓下足夠的TO特性。
雖然已說明了本發(fā)明的特定實施例，這些實施例僅通過示例的方式示出，而非旨在限制本發(fā)明的范圍。實際上，這里所述的新穎方法和系統(tǒng)可以各種其它形式得以實施；此外，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，可在這里所述的方法和系統(tǒng)的形式上進行各種省略、替代和變化。所述權(quán)利要求書及其等同物旨在覆蓋落入本發(fā)明的范圍和精神的這些形式或修改。
權(quán)利要求
1.一種垂直磁盤裝置，包括垂直磁記錄介質(zhì)(2)，其包括表面粗糙度(Ra)小于等于0.35nm的非磁性基底(21)、軟下層(22)、垂直取向(Δθ50)小于等于4°的非磁性中間層(23)、以及由具有垂直各向異性的磁性材料制成的垂直記錄層(24)；以及磁頭(3)，其包括寫入頭(4)和磁阻讀取頭(5)，所述寫入頭(4)具有主磁極(41)、返回磁軛(43)以及勵磁線圈(42)，其特征在于，所述磁頭(3)的浮動高度(f)和所述垂直磁記錄介質(zhì)(2)的平均表面粗糙度(Ra)滿足以下關(guān)系f＞0.61Ra2-3.7Ra+5.9。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的垂直磁盤裝置，其特征在于，所述非磁性基底(21)選自Si單晶基底、玻璃基底以及Al基底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的垂直磁盤裝置，其特征在于，所述軟下層(22)包括選自于如下的軟磁性材料CoZrNb、FeTaC、FeZrN、FeSi、FeAl、FeNi、FeCo、FeCoNi、NiCo、FeAlSi、MnZr基鐵酸鹽、MgMn基鐵酸鹽、MgZn基鐵酸鹽、FeAlGa、FeCuNbSiB、FeGeSi、FeSiC、FeZrB、FeZrBCu、CoFeSiB、CoTi以及CoZrTa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的垂直磁盤裝置，其特征在于，所述軟下層(22)的厚度大于等于10nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的垂直磁盤裝置，其特征在于，所述軟下層(22)的厚度為20nm至100nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的垂直磁盤裝置，其特征在于，所述軟下層(22)包括其間被插入非磁性層的層疊的至少兩個軟磁性層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的垂直磁盤裝置，其特征在于，被包括在所述軟下層(22)中的所述非磁性層是Ru層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的垂直磁盤裝置，其特征在于，所述垂直磁記錄層(24)選自CoCrPt、CoCr、CoPt、CoPtB、CoPtCrB、以及通過交替層疊Co與Pt、Pd、Rh和Ru中的一種獲得的多層膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的垂直磁盤裝置，其特征在于，Cr、B或O被添加到所述多層膜的各層。
全文摘要
根據(jù)一個實施例，提供了一種垂直磁盤裝置，包括垂直磁記錄介質(zhì)(2)，其包括表面粗糙度(Ra)小于等于0.35nm的非磁性基底(21)、軟下層(22)、垂直取向(Δθ
文檔編號G11B5/65GK1841513SQ20061006547
公開日2006年10月4日 申請日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者阿部剛志, 青柳由果 申請人:株式會社東芝