專利名稱：垂直磁記錄媒體、其制造方法以及磁記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被搭載于各種磁記錄裝置的垂直磁記錄媒體、其制造方法，以及使用了該垂直磁記錄媒體的磁記錄裝置。
背景技術(shù)：
作為實現(xiàn)磁記錄的高密度化的技術(shù)，代替現(xiàn)有的縱向磁記錄方式，記錄磁化相對媒體面內(nèi)方向垂直的垂直磁記錄方式正在受到矚目。垂直磁記錄媒體，主要由以下各層構(gòu)成，即硬質(zhì)磁性材料的磁記錄層；用于使磁記錄層向目的方向取向的基底層；保護磁記錄層的表面的保護層；用于集中在向該記錄層記錄中使用的磁頭產(chǎn)生的磁束的軟磁性材料的推進層。軟磁性推進層，有些提高媒體性能，但沒有也可以記錄，所以有時不設(shè)置該層而構(gòu)成。沒有這樣的軟磁性推進層的被稱為單層垂直磁記錄媒體(簡稱單層垂直媒體)，具有的被稱為二層垂直磁記錄媒體(簡稱二層垂直媒體)。即使在垂直磁記錄媒體(簡稱垂直媒體)中，與縱向磁記錄媒體一樣，為了高記錄密度化，需要兼具低噪音化和高熱穩(wěn)定性。
低噪音化通過使磁性粒子微細化，或者減小磁性粒子間的磁相互作用來實現(xiàn)。含有磁性粒子尺寸的影響，而且作為表示其粒間相互作用的大小的指標(biāo)之一，有時被稱為磁束尺寸。磁束由很多磁性粒子構(gòu)成，粒間相互作用越小，磁束尺寸越小，為了低噪音化而必須降低磁束尺寸。但是，減小磁束尺寸，意味著減小其體積，會產(chǎn)生熱波動的問題。即，產(chǎn)生輸入信號的劣化，數(shù)據(jù)消失。為了克服該問題，必須加大磁記錄層的垂直磁各向異性常數(shù)Ku。另外，為了提高可靠性，需要提高耐環(huán)境性，防止材料的腐蝕。
至今，在現(xiàn)有的縱向磁記錄媒體中，已提出了各種磁記錄層的組成、結(jié)構(gòu)和非磁性基底層的材料等。被實用化的磁記錄層，使用具有Co、Cr的合金(以下簡稱CoCr合金)，通過在晶界使Cr偏析，得到孤立的磁性粒子。作為使用CoCr合金的例子，可以舉出在磁記錄層中使用CoCrP-X，設(shè)Cr的濃度為12～26原子％，而且晶界的Cr濃度的比率提高到晶內(nèi)的1.4倍以上，由此而形成偏析結(jié)構(gòu)的例子(例如參照專利文獻1)。此外，還有使用CoCrPtBO的例子(例如參照專利文獻2)。
作為其它磁記錄層材料，還提出了被稱為粒狀磁記錄層的、作為晶界相例如使用氧化物或氮化物等的非磁性非金屬的物質(zhì)的磁記錄層(例如參照專利文獻3、4)。
為了實現(xiàn)由粒狀磁記錄層材料的偏析結(jié)構(gòu)，例如在250～500℃下熱處理0.1～10小時(例如參照專利文獻5、6)。最近，提出了使用CoCrPt-SiO2磁記錄層的粒狀媒體，即使不進行熱處理，也可以實現(xiàn)偏析結(jié)構(gòu)的形成(例如參照非專利文獻1)。另外，在非專利文獻1中，與將現(xiàn)有的CoCr合金材料作為磁記錄層的媒體相比，粒狀媒體被確認(rèn)為可以降低媒體噪音或作為熱穩(wěn)定性的指標(biāo)的Ku大，將來很有希望作為材料使用。
另外，為了提高使用粒狀磁記錄層的情況下的耐腐蝕性，也有使用由通常使用的碳為主體的層和Ti等金屬的多層構(gòu)成的保護膜的例子(例如參照專利文獻7)。
專利文獻1特開2003-358615號公報專利文獻2特開平3-58316號公報專利文獻3美國專利第5679473號說明書專利文獻4特開2001-101651號公報專利文獻5特開2000-306228號公報專利文獻6特開2000-311329號公報專利文獻7特開2001-43526號公報非專利文獻1T.Oikawa，“Microstructure and Magnetic Properties ofCoPtCr-SiO2Perpendicular Media”，IEEE Transactions on Magnetics，38(5)，1976-1978(September，2002)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明人為了優(yōu)化生產(chǎn)性，不需要長時間/高溫的加熱工序，作為垂直媒體的磁記錄層，對粒狀磁記錄層材料進行了研究，特別探討了CoPtCr-M(M為氧化物、氮化物、或氧化物和氮化物)粒狀垂直媒體。在粒狀垂直媒體中，從確保熱穩(wěn)定性的觀點出發(fā)，重要的是提高成為強磁性結(jié)晶粒的CoPtCr的結(jié)晶性或取向性，從低噪音化的觀點出發(fā)，重要的是通過成為非磁性晶界層的氧化物或氮化物形成分離結(jié)構(gòu)、即偏析結(jié)構(gòu)。
在沒有使用現(xiàn)有的粒狀結(jié)構(gòu)的CoCr合金中，為了提高晶界層中的Cr的濃度并使其非磁性化，需要20原子％左右較高濃度的Cr。另一方面，在將非磁性晶界層作為氧化物或氮化物的粒狀媒體中，認(rèn)為不一定需要Cr。但是，本發(fā)明人著眼于在CoPtCr-M系材料中Cr的作用而進行了潛心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)如果增加Cr的含有率，就會降低強磁性結(jié)晶粒間的磁的粒間相互作用，具有有效地降低媒體噪音的效果。但是，相反可知，Ku降低，熱穩(wěn)定性劣化，其結(jié)果，具有信號劣化變大的傾向。為了避免Ku降低而將Cr量抑制得較低時，為了確保分離結(jié)構(gòu)，即使單純地增加非磁性晶界層的比例，晶界層的區(qū)域也會過于擴張。其結(jié)果，結(jié)晶粒徑例如被微細化到約4nm以下，在本來應(yīng)該變?yōu)閺姶判缘慕Y(jié)晶粒內(nèi)已順磁性化的粒子的比例增加，產(chǎn)生熱波動(熱穩(wěn)定性的劣化)。因此，在含有適當(dāng)?shù)腃r量的基礎(chǔ)上，需要抑制Ku的降低，而且減低強磁性結(jié)晶粒間的磁的粒間相互作用。
另外，從耐環(huán)境性的觀點出發(fā)，需要抑制Co腐蝕。為了完全地抑制Co腐蝕，在使用Ti等金屬保護膜的情況下，例如需要保護膜的總膜厚為5nm以上的厚膜厚。其結(jié)果，具有如下缺點，即，除了磁性層～磁頭的磁間隔擴張，讀取時的敏感度降低以外，在寫入時從頭發(fā)生的寫入磁場降低。
發(fā)明人進行了潛心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，作為Cr量增加后Ku降低的主要原因，是因為由于Cr量增加而強磁性結(jié)晶粒的結(jié)晶性和取向性發(fā)生劣化，特別是可知，在磁記錄層的初期成長區(qū)域(有基底層時，基底層與磁記錄層的界面部分，大約2nm)中的劣化大，這是因為阻止了在其之上繼續(xù)的結(jié)晶成長。另外，在這種存在初期生長區(qū)域的情況下，有Co腐蝕增加的傾向。非晶質(zhì)通常比結(jié)晶質(zhì)在耐腐蝕性方面差。所以，以微小缺陷為誘因，從靠近初期生長層區(qū)域的非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的部分開始Co原子向磁性膜表面析出，被認(rèn)為是Co腐蝕增加的原因之一。
本發(fā)明正是鑒于上述問題而產(chǎn)生的，其目的在于，改善粒狀磁記錄層的初期生長區(qū)域的結(jié)晶性和取向性，同時實現(xiàn)低噪音和熱穩(wěn)定性，實現(xiàn)媒體性能的提高、即高記錄密度化。
本發(fā)明是一種在非磁性基體上至少依次層疊基底層、磁記錄層、保護層和潤滑劑層而成的垂直磁記錄媒體，其特征在于其構(gòu)成為，上述基底層由從Ru、Rh、Os、Ir或Pt中選擇的至少一種元素構(gòu)成，上述磁記錄層至少含有Co、Pt、Cr和B，而且含有氧化物或氮化物中的至少一種；上述磁記錄層的組成比，相對Co、Pt、Cr和B的總和，Cr為2原子％以上、12原子％以下，B為0.5原子％以上、5原子％以下，進而，上述氧化物和氮化物的總和為上述磁記錄層的4摩爾％以上、12摩爾％以下。
另外，上述磁記錄層的結(jié)構(gòu)優(yōu)選為如下結(jié)構(gòu)，即，由上述氧化物或氮化物中的至少一種構(gòu)成的非磁性晶界包圍六方最緊密填充的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的具有強磁性的由Co、Pt、Cr和B構(gòu)成的結(jié)晶粒的結(jié)構(gòu)。
另外，構(gòu)成上述磁記錄層的結(jié)晶粒，優(yōu)選在上述基底層的結(jié)晶粒上晶體取向(epitaxial)生長。
另外，上述氧化物或氮化物優(yōu)選為Cr、Al、Ti、Si、Ta、Hf、Zr、Y或Ce中的至少一種元素的氧化物或氮化物。
另外，在上述基底層的正下方還優(yōu)選設(shè)有晶種(seed)層。
另外，在上述非磁性基體與上述基底層之間優(yōu)選設(shè)有軟磁性推進層。
本發(fā)明提供一種垂直磁記錄媒體的制造方法，是在非磁性基體上至少依次層疊基底層、磁記錄層、保護層和潤滑劑層而成的垂直磁記錄媒體，其特征在于通過使用由從Ru、Rh、Os、Ir或Pt中選擇的至少一種元素構(gòu)成的靶的濺射法形成上述基底層，通過使用如下的靶，通過濺射法而形成上述磁記錄層，該靶至少含有Co、Pt、Cr和B，而且含有氧化物或氮化物中的至少一種，組成比相對Co、Pt、Cr和B的總和，Cr為2原子％以上、12原子％以下，B為0.5原子％以上、5原子％以下，此外上述氧化物和氮化物的總和為上述磁記錄層的4摩爾％以上、12摩爾％以下。
本發(fā)明提供一種磁記錄裝置，具有如下特征的媒體，即，在非磁性基體上依次至少層疊基底層、磁記錄層、保護層和潤滑劑層而成的垂直磁記錄媒體中，上述基底層由從Ru、Rh、Os、Ir或Pt中選擇的至少一種元素構(gòu)成，上述磁記錄層至少含有Co、Pt、Cr和B，而且至少含有氧化物或氮化物中的至少一種，上述磁記錄層的組成比相對Co、Pt、Cr和B的總和，Cr為2原子％以上、12原子％以下，B為0.5原子％以上、5原子％以下，此外上述氧化物和氮化物的總和為上述磁記錄層的4摩爾％以上、12摩爾％以下。
如上所述，由從Ru、Rh、Os、Ir、Pt或這些中選擇的至少一種元素構(gòu)成的合金材料構(gòu)成基底層，通過適當(dāng)設(shè)定在其正上方形成的CoPtCrB-M系磁記錄層(M為氧化物、氮化物、或氧化物和氮化物)中含有的Cr、B、氧化物、氮化物的量，可以同時實現(xiàn)高Ku和低噪音。
在12原子％以下的Cr的濃度中，B為5原子％以下的添加量，基底層為上述材料的情況下，已添加的B內(nèi)的大部分優(yōu)先配置在基底層的結(jié)晶粒上，成為強磁性結(jié)晶粒的核形成點。其結(jié)果，從磁記錄層的生長初期開始，實現(xiàn)良好的結(jié)晶性。此外，已添加的B內(nèi)的一部分被配置在基底層的晶界，而被晶界成分的M中含有的氧或氮導(dǎo)致氧化或氮化，直接作為非磁性的晶界成分留存，發(fā)揮與M相同的作用。另一方面，添加量超過上述范圍時，在基底層的結(jié)晶粒上，M中含有的氧或氮使B氧化或氮化。即，由于到處覆蓋基底層表面的結(jié)晶面，所以結(jié)果相反，使磁記錄層的結(jié)晶性劣化或者結(jié)晶粒子的均一性降低等。利用這樣的B的效果，Cr為12原子％以下時，有充分的降低噪音的效果，而且Ku不會降低。這樣以較低Cr濃度而達到噪音降低效果是因為B變?yōu)楹诵纬牲c，成為Co結(jié)晶粒生長的起點，結(jié)果現(xiàn)有的在晶內(nèi)存在的Cr的一部分向晶界偏析。即，改善了在磁記錄層的初期生長區(qū)域的偏析結(jié)構(gòu)，降低磁束尺寸，并且減低磁相互作用。除此以外，在初期生長區(qū)域的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的紊亂部分變小，通過抑制Co原子的移動，降低Co腐蝕。這樣，可以實現(xiàn)粒狀磁記錄層的低噪音、高熱穩(wěn)定性以及高耐腐蝕性。


圖1是表示本發(fā)明中的二層垂直磁記錄媒體的截面模式圖。
圖2是表示本發(fā)明中的單層垂直磁記錄媒體的截面模式圖。
圖3是表示B和Cr濃度變化引起的垂直磁各向異性常數(shù)Ku的變化的圖。
圖4是表示B和Cr濃度變化引起的磁束尺寸的變化的圖。
圖5是表示SiN濃度變化引起的頑磁力Hc的變化的圖。
圖6是表示B和Cr濃度的變化引起的Co溶出量的變化的表。
圖中，1、11-非磁性基體，2-軟磁性推進層，3、13-晶種層，4、14-基底層，5、15-磁記錄層，6、16-保護層，7、17-潤滑劑層，131-第1晶種層，132-第2晶種層。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
圖1是用于說明本發(fā)明的垂直磁記錄媒體的第1結(jié)構(gòu)例的圖，具有2層垂直媒體的結(jié)構(gòu)。垂直磁記錄媒體在非磁性基體1上依次層疊軟磁性推進層2、晶種層3、基底層4、磁記錄層5和保護層6，此外在保護層6上形成有潤滑劑層7而構(gòu)成。
另外，圖2是用于說明本發(fā)明的垂直磁記錄媒體的第2結(jié)構(gòu)例的圖，具有單層垂直媒體的結(jié)構(gòu)。垂直磁記錄媒體在非磁性基體11上依次層疊由多層而構(gòu)成的晶種層13、基底層14、磁記錄媒體15和保護層16，此外在保護層16上形成有潤滑劑層17而構(gòu)成。晶種層13由第1晶種層131、第2晶種層132構(gòu)成。
在本發(fā)明的垂直磁記錄媒體中，作為非磁性基體(非磁性基板)1、11，可以使用通常的磁記錄媒體用中使用的實施了NiP鍍敷的Al合金或強化玻璃或者結(jié)晶化玻璃等。另外，在將基板加熱溫度抑制在100℃以內(nèi)的情況下，也可以使用聚碳酸酯、聚烯烴等樹脂構(gòu)成的塑料基板。
軟磁性推進層2是用于控制來自用在磁記錄中的磁頭的磁束而提高記錄/再生特性而形成的優(yōu)選的層，也可以省略軟磁性推進層。作為軟磁性推進層，可以使用結(jié)晶性的NiFeNi合金、鐵硅鋁磁性合金(FeSiAl)合金、CoFe合金等、微結(jié)晶性的FeTaC、CoFeNi、CoNiP等，而通過使用非晶質(zhì)的Co合金例如CoNbZr、CoTaZr等，可以得到更良好的電磁轉(zhuǎn)換特性。還有，軟磁性推進層2的膜厚的最適值根據(jù)用在磁記錄中的磁頭的結(jié)構(gòu)或特性而發(fā)生變化，在由與其它層連續(xù)成膜形成等的情況下，從兼顧生產(chǎn)性出發(fā)，優(yōu)選為10nm以上500nm以下。在其它層的成膜之前，利用鍍敷法等，預(yù)先在非磁性基體上成膜時，可以加厚幾μm。軟磁性推進層因為具有磁化，所以有時也可能成為噪音源。可以利用將反強磁性膜或硬磁性膜賦予到軟磁性推進層的正下方(或者正上方，或者它們交互地層疊)，以一定的強度將軟磁性層磁化向基板面內(nèi)方向固定的方法，或通過將軟磁性層與非磁性層層疊的方法，可以抑制軟磁性層引起的噪音。
晶種層3、13是為了提高基底層4、14的取向性，而在基底層正下方形成的優(yōu)選層，也可以省略晶種層。晶種層可以使用非磁性材料、軟磁性材料。
在晶種層3、13的下層形成軟磁性推進層的情況下，更優(yōu)選使用可以具有作為軟磁性推進層的一部分的作用的軟磁性材料。
作為顯示軟磁性特性的晶種層3、13的材料，可以為NiFe、NiFeNb、NiFeB、NiFeCr等Ni基合金，或Co或者CoB、CoSi、CoNi、CoFe等Co基合金。也可以同時含有Co、Ni。任意材料都與基底層4一樣，優(yōu)選面心立方晶格(fcc)或六方最緊密填充(hcp)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。還有，為了提高軟磁特性，添加Fe是有效的，但考慮到與基底層的晶格整合性，F(xiàn)e的添加量優(yōu)選為15％以下，進一步優(yōu)選10％以下。
作為顯示非磁性的晶種層3、13的材料，可以為NiP、NiFeCr等Ni基合金或CoCr等Co基合金。任意材料都與基底層4相同，優(yōu)選面心立方晶格(fcc)或六方最緊密填充(hcp)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
另外，在功能分離結(jié)晶晶格整合性的確保和結(jié)晶粒徑的控制等的方面，層疊上述軟磁性、非磁性材料的任意一個，使其成為多層，例如可以構(gòu)成為如第1晶種層131、第2晶種層132。
在構(gòu)成第1晶種層131的情況下，可以適當(dāng)?shù)剡x擇用于良好地形成第2晶種層132的材料，除了上述材料，可以使用Ta、Ti、Cr、W、V或這些的合金材料。這些可以為結(jié)晶結(jié)構(gòu)，或者非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。
如上所述，基底層4、14是用于適當(dāng)?shù)乜刂拼庞涗泴?、15的結(jié)晶取向性、結(jié)晶粒徑和晶界偏析，而在磁記錄層的正下方形成的層，使用從Ru、Rh、Os、Ir和Pt中選擇的一種元素，或者具有從Ru、Rh、Os、Ir或Pt中選擇的元素的合金。使用這些材料時，磁記錄層中含有的B被優(yōu)先配置在基底層的結(jié)晶粒上，成為磁記錄層的強磁性結(jié)晶粒的核形成點。還有，為了充分地達到上述效果，使用具有從Ru、Rh、Os、Ir、Pt中選擇的元素的合金時，Ru、Rh、Os、Ir、Pt的總含量優(yōu)選為90％以上。作為基底層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，為了促進作為正上方的磁記錄層的主要成分、具有六方最緊密填充(hcp)結(jié)構(gòu)的Co的晶體取向生長，考慮到晶格整合性，優(yōu)選為hcp結(jié)構(gòu)或面心立方晶格(fcc)結(jié)構(gòu)。另外，設(shè)置軟磁性推進層時，為了阻斷磁記錄層與軟磁性推進層之間的磁相互作用，優(yōu)選基底層為非磁性。對基底層的膜厚沒有特別限定，但從記錄再生分解能的提高或生產(chǎn)效率的觀點出發(fā)，優(yōu)選形成為為了控制磁記錄層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)所必需的最小限度的膜厚，優(yōu)選基底層自身的結(jié)晶生長為可以充分得到的3nm以上。
磁記錄層5、15至少含有Co、Pt、Cr和B，進而含有氧化物和氮化物中的至少一個而構(gòu)成。
磁記錄層優(yōu)選由至少具有Co、Pt、Cr和B的強磁性結(jié)晶粒和圍住該結(jié)晶粒的非磁性結(jié)晶晶界構(gòu)成。非磁性結(jié)晶晶界由氧化物或氮化物中的至少一個和作為構(gòu)成強磁性結(jié)晶粒的元素的一部分、從強磁性結(jié)晶粒偏析的元素構(gòu)成。
氧化物和氮化物不與作為磁性粒子的Co固溶，容易形成分離結(jié)構(gòu)。即，由于Co粒子之間物理性分離，所以可以減小粒間相互作用。此外，在垂直媒體中，沒有添加現(xiàn)有的氧化物或氮化物的CoCr合金難以發(fā)生Cr的偏析，很難形成Co粒子分離的偏析結(jié)構(gòu)。
磁性粒子僅為Co，各向異性小，熱穩(wěn)定性不充分，所以通過添加Pt，提高垂直磁各向異性。
在減低粒間相互作用中，如上所述，利用氧化物或氮化物，對物理地分離磁性粒子十分有效。但是，在簡單地擴張晶界的情況下，每單位體積的磁性粒子數(shù)降低，即1比特中含有的磁性粒子數(shù)降低，所以在熱穩(wěn)定性方面也不為優(yōu)選。因此，即使由氧化物或氮化物形成的晶界的寬度狹窄，為了減低晶間相互作用，而添加具有使晶間相互作用減低的效果的Cr。
但是，如果增加Cr的添加量，則Ku降低，熱穩(wěn)定性降低。因此，為了抑制Cr添加量增加引起的Ku的降低，在使用上述基底層的基礎(chǔ)上添加B。這樣，可以同時實現(xiàn)低噪音和熱穩(wěn)定性，而且還可以提高耐腐蝕性。
磁記錄層的組成比，相對Co、Pt、Cr和B的總和，Cr為2原子％以上、12原子％以下，B為0.5原子％以上、5原子％以下。氧化物和氮化物的總和為磁記錄層的4摩爾％以上、12摩爾％以下(將構(gòu)成磁記錄層的材料的摩爾數(shù)的總和作為基準(zhǔn)。此外，強磁性結(jié)晶粒的材料作為具有平均組成的化合物處理。例如Co76Pt15Cr6B3的情況下，作為平均分子量77.49的化合物計算摩爾數(shù))。
通過將組成比設(shè)在上述范圍，可以同時實現(xiàn)高Ku和低噪音，而且可以提高耐腐蝕性成。B的添加量如果在上述范圍，在基底層的結(jié)晶粒上優(yōu)先配置，成為強磁性結(jié)晶粒的核形成點。其結(jié)果，磁記錄層的磁性粒子從生長初期開始實現(xiàn)良好的結(jié)晶性，帶來Ku的提高和耐腐蝕性的提高。B的添加量大于5％時，B在來源于氧化物或氮化物的磁記錄層內(nèi)，不會成為化合物而被微量存在的氧或氮氧化或氮化，不僅沒有實現(xiàn)其作用，相反會使結(jié)晶性劣化。
通過添加2原子％以上的Cr，磁束尺寸降低，帶來減低噪音效果。另一方面，Cr添加量如果超過12原子％，Ku降低，熱穩(wěn)定性劣化。利用B的效果，Cr在12原子％以下的較低濃度范圍顯示噪音減低效果，而且沒有發(fā)生Ku降低。如此，由比現(xiàn)有低的Cr濃度帶來減低效果，是因為B成為核形成點，變?yōu)镃o結(jié)晶粒生長的起點，結(jié)果在不添加B的情況下，在強磁性結(jié)晶粒內(nèi)存在的Cr的一部分向結(jié)晶晶界偏析。即，在磁記錄層的初期生長區(qū)域的偏析結(jié)構(gòu)被改善，減低磁的相互作用。
Pt為了提高垂直磁各向異性而添加。Pt量越高，Ku越大，但過多的情況下，作為Pt的結(jié)晶取向的fcc結(jié)構(gòu)變得被支配，所以相反Ku降低。因此，Pt的添加量優(yōu)選為40原子％以下。
作為構(gòu)成強磁性結(jié)晶粒的材料，除此以外，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，可以適當(dāng)?shù)靥砑覰i、Ta等元素。另外，不排除微量存在構(gòu)成非磁性結(jié)晶晶界的元素或氧化物、氮化物的情況。
氧化物、氮化物是為了通過偏析促進非磁性結(jié)晶晶界的形成而添加，優(yōu)選Cr、Al、Ti、Si、Ta、Hf、Zr、Y或Ce中的至少一種元素的氧化物或氮化物。為了同時實現(xiàn)磁記錄層的噪音、熱穩(wěn)定性，添加量相對磁記錄層需要為4摩爾％以上、12摩爾％以下。添加量低于4摩爾％時，由于強磁性結(jié)晶粒的分離變得不充分，所以Hc降低，噪音增加。另一方面，超過12摩爾％時，結(jié)晶粒徑例如微細化到大約4nm以下，其結(jié)果，本來應(yīng)該成為強磁性的結(jié)晶粒中，已經(jīng)順磁性化的粒子的比例增加，Hc降低，產(chǎn)生熱波動的問題。
磁記錄層優(yōu)選為氧化物或氮化物構(gòu)成的非磁性結(jié)晶晶界圍住由Co、Pt、Cr和B構(gòu)成的hcp結(jié)構(gòu)的強磁性結(jié)晶粒的結(jié)構(gòu)。通過成為這樣的結(jié)構(gòu)，可以減低強磁性結(jié)晶粒相互間的磁的相互作用，進一步減低噪音。
保護層6、16可以使用現(xiàn)有使用的保護膜，例如可以使用將碳作為主體的保護膜。另外，潤滑劑層7、17也可以使用現(xiàn)有使用的材料，例如，可以使用全氟聚醚系的液體潤滑劑。還有，保護層的膜厚等條件或潤滑劑層的膜厚等條件，可以直接使用在通常的磁記錄媒體中使用的各種條件。
本發(fā)明的磁記錄媒體至少包括由本發(fā)明的垂直磁記錄媒體形成的記錄機構(gòu)；用于驅(qū)動(旋轉(zhuǎn))上述記錄手段的驅(qū)動機構(gòu)(主軸電動機等)；包括寫入用頭(單磁極頭等)和讀取用頭(GMR頭等)的讀取/輸入(read/write)機構(gòu)；使上述讀取/寫入機構(gòu)移動到上述鍍覆裝置(plater)的適當(dāng)?shù)奈恢玫亩ㄎ粰C構(gòu)(音圈電動機(voice coil motor)和控制部等)；用于控制與外部機器進行通信并向外部機器的信息的發(fā)送和從外部機器收信的信息的記錄的控制機構(gòu)(由LSI等電子零部件和通信用連接器等構(gòu)成)。
下面對本發(fā)明的垂直磁記錄媒體的制造方法的實施例進行說明。還有，這些實施例只不過是優(yōu)選說明本發(fā)明的垂直磁記錄媒體的制造方法的代表例，不對本發(fā)明進行限定。
實施例1在本實施例中，對在圖2的結(jié)構(gòu)的單層垂直媒體中，改變Cr、B的添加量制作的例子進行說明。
作為非磁性基體11使用表面平滑的化學(xué)強化玻璃基板(例如，HOYA公司制的N-5玻璃基板)，將其清洗后，導(dǎo)入到濺射裝置內(nèi)，使用Ta靶，在Ar氣壓5mTorr下，以膜厚10nm形成由非晶質(zhì)的Ta構(gòu)成的第1晶種層131，然后，使用作為非磁性的Ni基合金的Ni65Fe20Cr15靶(下標(biāo)數(shù)字表示用原子％表示的組成比。以下相同。)，在Ar氣壓20mTorr下，以膜厚15nm成膜由非磁性NiFeCr構(gòu)成的第2晶種層132。進而使用Ir靶，在Ar氣壓30mTorr下，以膜厚15nm成膜基底層14。其后，使用93摩爾％(Co85-x-yPt15CrxBy)-7摩爾％(SiN)靶，在Ar氣壓30mTorr下，以膜厚12nm成膜CoPtCrB-SiN磁記錄層15。此時，在x＝2～14、y＝0～7的范圍內(nèi)，使B添加量改變而分別制作。為了比較，還制作了沒有添加B的例子。最后，使用碳靶成膜由碳構(gòu)成的保護層4nm之后，從真空裝置取出。其后，利用浸滲法形成由全氟聚醚構(gòu)成的液體潤滑劑層2nm，作為單層垂直媒體。
在磁記錄層中使用的RF濺射，其它各層全部通過DC磁控濺射法進行。另外，沒有進行基板的加熱處理。
實施例2在本實施例中，對在圖1的結(jié)構(gòu)的二層垂直媒體中，改變Cr、B的添加量制作的例子進行說明。
作為軟磁性推進層2，使用Co91Ta4Zr5靶，在Ar氣壓5mTorr下，以膜厚150nm形成非晶質(zhì)CoTaZr軟磁性推進層，作為由非磁性NiFeCr構(gòu)成的單層的晶種層3(與實施例1的第2晶種層一致)，除了沒有形成由Ta構(gòu)成的第1晶種層以外，全部與實施例1一樣，而制作了二層垂直媒體。
實施例3在本實施例中，對在圖2的結(jié)構(gòu)的單層垂直媒體中，改變SiN的添加量制作的例子進行說明。
作為磁記錄層形成CoPtCrB-SiN磁記錄層時，使用(100-z)摩爾％(Co75Pt15Cr7B3)-z摩爾％(SiN)靶，在z＝2～14的范圍內(nèi)，使SiN添加量改變，而分別制作，除此以外全部與實施例1一樣，制作了單層垂直媒體。
實施例4在本實施例中，對在圖1的結(jié)構(gòu)的二層垂直媒體中，改變SiN的添加量制作的例子進行說明。
作為磁記錄層形成CoPtCrB-SiN磁記錄層時，使用(100-z)摩爾％(Co75Pt15Cr7B3)-z摩爾％(SiN)靶，在z＝2～14的范圍內(nèi)，使SiN添加量改變，而分別制作，除此以外全部與實施例2一樣，制作了二層垂直媒體。
(基底層、Cr、B添加量的作用、效果)對實施例1、2的磁記錄媒體評價結(jié)果進行了說明。在實施例1的單層垂直媒體中，使用磁扭矩計，求得垂直磁各向異性常數(shù)Ku，根據(jù)用磁力顯微鏡(MFM)觀察AC消磁后的媒體表面得到的圖像，求得磁束尺寸。在實施例2的二層垂直媒體中，使用單磁極/GMR頭，用旋轉(zhuǎn)支架測試器(spin stand tester)評價電磁轉(zhuǎn)換特性。還有，由單層垂直媒體的Ta構(gòu)成的第1晶種層、二層垂直媒體的CoTaZr軟磁性推進層，由于同時具有非晶質(zhì)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，所以可以認(rèn)為不影響上層的NiFeCr晶種層(或第2晶種層)、以及與其接續(xù)的Ir基底層、CoPtCrB-SiN磁記錄層的結(jié)晶取向或微細結(jié)構(gòu)，單層垂直媒體與二層垂直媒體的CoPtCrB-SiN磁記錄層的特性一致。
第3圖中，顯示B濃度分別在0、0.5、3、5、7原子％的各濃度下的Ku的Cr濃度依存性。在相對本發(fā)明的比較例中，沒有添加B的B＝0原子％的情況下，隨著Cr濃度的增加，Ku單純地降低。另一方面，B＝0.5、3、5原子％的情況下，Cr濃度在12原子％以下的范圍內(nèi)，與Cr濃度的大小無關(guān)，顯示Ku＝5.0×106erg/cc以上這樣大的值，但若比Cr＝12原子％大時，Ku開始降低。這樣，通過添加B，在基底層表面上形成核形成點，強磁性結(jié)晶粒的結(jié)晶性被改善，其結(jié)果可知，Ku提高，Cr濃度在12原子％以下的范圍內(nèi)，不依存于Cr濃度，維持這樣大的Ku。在此，B＝7的情況下，與B＝0原子％的情況相比，Ku小，而且相對Cr濃度的減少比例也大。可知，這是因為B添加量過大，被SiN非磁性晶粒成分中含有的氮氮化的B開始出現(xiàn)，相反妨礙了強磁性結(jié)晶粒的取向。
在第4圖中，顯示B濃度分別在0、0.5、3、5、7原子％的各濃度下的磁束尺寸的Cr濃度依存性。在相對本發(fā)明的比較例中，沒有添加B的B＝0原子的情況下，隨著Cr濃度的增加，磁束單純地減低，但Cr濃度少的情況下，例如Cr＝2原子％時，磁束尺寸為86nm，非常大。B＝0.5、3、5原子％的情況下，Cr濃度增加會引起磁束減低。此趨勢與B＝0原子％的情況相同，但在Cr濃度少的范圍內(nèi)，磁束尺寸小，這一點不同。例如，B＝3原子％的情況下，Cr＝2原子％時，磁束尺寸為42nm，在B＝0原子％的情況的一半以下。這樣，即使在較低的Cr濃度下，也會帶來磁束尺寸的減低效果，是因為B變?yōu)楹诵纬牲c，成為Co結(jié)晶粒生長的起點，其結(jié)果，以往在結(jié)晶粒內(nèi)存在的Cr的一部分向晶界偏析。即，改善了在磁記錄層的初期生長區(qū)域的偏析結(jié)構(gòu)，減低磁的相互作用。進一步增加B量的B＝7原子％的情況下，與B＝0.5～5原子％的情況相比，磁束尺寸大，其值為49～62nm。如上所述，這是因為沒有成為核產(chǎn)生點而氮化了的B，阻礙了初期生長區(qū)域的偏析結(jié)構(gòu)。另外，使Cr濃度增加時的磁束尺寸的減低比例非常小，被氮化的B存在時，難以發(fā)生Cr的偏析。
接著，評價耐腐蝕性，檢測了Co的溶出量。具體如下所述。將磁記錄媒體放置在溫度85℃而且相對濕度80％的高溫高濕環(huán)境下96小時，然后在50ml的純水中，搖動磁記錄媒體3分鐘，提取溶出的Co，通過ICP發(fā)光分光分析法檢測純水中的Co濃度，算出磁記錄媒體的每單位表面積的Co溶出量。在實施例1中制作的二層垂直媒體中，檢查Co溶出量的結(jié)果在圖6顯示。顯示對于Cr＝2、7、12原子％的各種情況下，Co溶出量的B濃度依存性。在該范圍的Cr濃度下，在B添加濃度0.5～5原子％的范圍內(nèi)，Co溶出量成為最小。如上所述，可知B添加在耐腐蝕性的提高方面有效。
總結(jié)在第3圖的說明中所述的Ku和在第4圖的說明中所述的磁束尺寸的結(jié)果，添加B而且添加濃度在5原子％以下的情況下，Cr濃度在12原子％以下的范圍、Ku＞5.0×106erg/cc，高熱穩(wěn)定性，而且磁束尺寸可以可以減小到約20nm這樣非常地小。另外，Co溶出量也大幅度地減低。即，同時實現(xiàn)高熱穩(wěn)定性和低噪音化，也可以實現(xiàn)高耐腐蝕性。
接著，對二層垂直媒體的電磁轉(zhuǎn)換特性評價結(jié)果進行說明。評價線記錄密度600kFCI(kilo Flux Change per Inch)下的SNR，SNR與磁束尺寸相關(guān)，磁束尺寸越小，SNR越高。例如，Cr濃度12原子％下，B濃度為0、0.5、3.5、7原子％的情況下的SNR分別為3.9、8.1、8.4、8.2、4.1dB。以5原子％添加B時，與沒有添加B的情況相比，SNR為4.0dB以上，即可見倍以上的增加。進而，評價以線記錄密度100kFCI寫入的信號的經(jīng)時變化。其結(jié)果，具有Ku越大或者磁束尺寸越大，信號劣化的比例越小的傾向，其中，Ku＞5.0×106erg/cc的信號劣化為-0.01％decade以下，信號劣化極小。例如，即使在前面的SNR的說明中，被舉作例子的Cr濃度12原子％下，B濃度為0、0.5、3、5、7原子％的情況下的信號劣化分別為-0.12、-0.002、-0.005、-0.004、-4.71％/decade。與前面的SNR的結(jié)果一起考慮，可知在5原子％以下的B添加的情況下，熱穩(wěn)定性優(yōu)異，而且高SNR也優(yōu)異。這些反映了上述Ku和磁束尺寸的結(jié)果。
在實施例1、2中，對將SNR濃度設(shè)為7摩爾％一定作為例子進行了說明，但即使在4～12摩爾％的范圍內(nèi)，也同樣得到B添加的效果。即，非磁性晶界成分的濃度為適度，如果在形成非磁性的結(jié)晶晶界圍住具有強磁性的結(jié)晶粒的偏析結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)，則可以發(fā)揮B添加的效果。另外，即使Pt量發(fā)生變化，上述的趨勢不變，還可以看到B添加的效果。
另外，在實施例1、2中，對非磁性晶界成分為Si的氮化物的情況進行了說明，但即使在將其改為SiO2等的氧化物、或者Cr、Al、Ti、Ta、Hf、Zr、Y、Ce的氧化物或者氮化物的情況，也可以發(fā)揮完全相同的效果。
(氧化物、氮化物的作用、效果)接著，對實施例3、4的磁記錄媒體評價結(jié)果進行說明。在實施例3的單層垂直媒體中，根據(jù)使用振動樣品型磁力計(VSM)得到的磁滯曲線，求得頑磁力Hc。在實施例4的二層垂直媒體中，使用單磁極/GMR頭，通過旋轉(zhuǎn)支架測試器評價電磁轉(zhuǎn)換特性，求得在線記錄密度600kFCI下的SNR。第5圖中，顯示Hc的SiN濃度依存性。Hc以2～4摩爾％急劇地上升，然后，在8摩爾％左右，取得極大值，在12～14摩爾％急劇地降低。SiN濃度如果過低，則不會形成偏析結(jié)構(gòu)，Hc很低。另一方面，SiN濃度如果過高，結(jié)晶粒徑微細化到4nm以下，順磁性化的粒子的比例增加，Hc受熱波動的影響變小。在本實施例中，可知在Hc＞5000Oe的12～14摩爾％下，形成良好的偏析結(jié)構(gòu)。相對于從評價電磁轉(zhuǎn)換特性得到的SNR的SiN濃度的變化，與上述Hc的傾向一致。在SiN濃度低時，SNR小，是因為偏析結(jié)構(gòu)的形成不充分，磁束尺寸大，噪音大。另一方面，pSiN大時SNR劣化，是因為熱波動導(dǎo)致的信號輸出降低的影響大。這樣可知，形成偏析結(jié)構(gòu)首先需要最適化非磁性晶界成分的濃度。
在實施例3、4中，顯示了氮化物為SiN的情況，在(100-d)摩爾％(Co100-a-b-cPtaCrbBc)-d摩爾％M(在這里，M為Cr、Al、Ti、Si、Ta、Hf、Zr、Y、Ce中的至少一個元素的氧化物或氮化物)中，在0＜a≤40、2≤b≤12、0.5≤c≤5的范圍中，確認(rèn)到在4≤d≤12，Hc和SNR取極大值。
此外，在實施例1至4中，基底層為Ir，但在Ru、Rh、Os、Pt或這些元素構(gòu)成的合金材料中，得到了與Ir基底層的情況完全相同的結(jié)果。除此以外的結(jié)晶結(jié)構(gòu)為hcp或fcc的情況下，使用適合磁記錄層的取向控制的Ti或Ni作為基底層，進行相同的實驗，但未見B添加的效果，隨著B添加量的增加，Ku單純地降低。這樣，為了使磁記錄層中含有的B可以成為核形成點，必須由Ru、Rh、Os、Ir、Pt或這些元素構(gòu)成的合金材料作為基底層的材料。
權(quán)利要求
1.一種垂直磁記錄媒體，由在非磁性基體上至少依次層疊基底層、磁記錄層、保護層和潤滑劑層而形成，其特征在于，所述基底層，由從Ru、Rh、Os、Ir或Pt中選擇的至少一種元素構(gòu)成，所述磁記錄層，至少含有Co、Pt、Cr和B，而且含有氧化物或氮化物中的至少一種，所述磁記錄層的組成比，相對于Co、Pt、Cr和B的總和，Cr為2原子％以上但在12原子％以下，B為0.5原子％以上但在5原子％以下，此外所述氧化物和氮化物的總和，為所述磁記錄層的4摩爾％以上但在12摩爾％以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄媒體，其特征在于，所述磁記錄層的結(jié)構(gòu)為，由所述氧化物或氮化物中的至少一種構(gòu)成的非磁性的結(jié)晶晶界，包圍六方最緊密填充的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的、具有強磁性的、由Co、Pt、Cr和B構(gòu)成的結(jié)晶粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的垂直磁記錄媒體，其特征在于，構(gòu)成所述磁記錄層的結(jié)晶粒，在所述基底層的結(jié)晶粒上晶體取向生長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項所述的垂直磁記錄媒體，其特征在于，所述氧化物或氮化物為Cr、Al、Ti、Si、Ta、Hf、Zr、Y或Ce中的至少一種元素的氧化物或氮化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的垂直磁記錄媒體，其特征在于，在所述基底層的正下方還設(shè)有晶種層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項所述的垂直磁記錄媒體，其特征在于，在所述非磁性基體與所述基底層之間還設(shè)有軟磁性推進層。
7.一種垂直磁記錄媒體的制造方法，其特征在于，在非磁性基體上至少依次層疊基底層、磁記錄層、保護層和潤滑劑層而成的垂直磁記錄媒體中，通過使用靶的濺射法形成所述基底層，該靶由從Ru、Rh、Os、Ir或Pt中選擇的至少一種元素構(gòu)成，通過使用靶的濺射法形成所述磁記錄層，該靶至少含有Co、Pt、Cr和B，而且含有氧化物或氮化物中的至少一種，組成比相對于Co、Pt、Cr和B的總和，Cr為2原子％以上但在12原子％以下，B為0.5原子％以上但在5原子％以下，此外所述氧化物和氮化物的總和，為所述磁記錄層的4摩爾％以上但在12摩爾％以下。
8.一種磁記錄裝置，具有在非磁性基體上至少依次層疊基底層、磁記錄層、保護層和潤滑劑層而成的垂直磁記錄媒體，其特征在于，所述基底層，由從Ru、Rh、Os、Ir或Pt中選擇的至少一種元素構(gòu)成，所述磁記錄層，至少含有Co、Pt、Cr和B，而且含有氧化物或氮化物中的至少一種，所述磁記錄層的組成比，相對于Co、Pt、Cr和B的總和，Cr為2原子％以上但在12原子％以下，B為0.5原子％以上但在5原子％以下，此外所述氧化物和氮化物的總和，為所述磁記錄層的4摩爾％以上但在12摩爾％以下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以同時實現(xiàn)低噪音和高穩(wěn)定性的垂直磁記錄媒體。該垂直記錄媒體，由在非磁性基體(1)上至少依次層疊了基底層(4)、磁記錄層(5)、保護層(6)和潤滑劑層(7)而構(gòu)成，其中，基底層由從Ru、Rh、Os、Ir或Pt中選擇的至少一種元素構(gòu)成，磁記錄層為粒狀結(jié)構(gòu)，其組成比為(Co
文檔編號G11B5/738GK1860530SQ20058000116
公開日2006年11月8日 申請日期2005年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月15日
發(fā)明者渡邊貞幸, 酒井泰志 申請人:富士電機電子技術(shù)株式會社