專利名稱：磁記錄介質(zhì)和磁記錄/再現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用磁記錄技術(shù)的硬盤驅(qū)動(dòng)器等中所使用的垂直磁記錄介質(zhì)和磁記錄/再現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
主要用于計(jì)算機(jī)內(nèi)的用于信息記錄/再現(xiàn)的磁記錄設(shè)備(HDD)因其大容量，廉價(jià)，高數(shù)據(jù)訪問速度以及高數(shù)據(jù)保持可靠性，被用于各種領(lǐng)域，諸如家用錄像機(jī)，音頻裝置以及汽車導(dǎo)航系統(tǒng)。隨著HDD使用范圍的加寬，對(duì)高存儲(chǔ)容量的需求日益增加，并且這在近年來促進(jìn)了高密度HDD開發(fā)的競爭。
當(dāng)前商業(yè)上使用的磁記錄/再現(xiàn)裝置使用縱向磁記錄方法。在該方法中，形成用于記錄信息的垂直磁記錄層的磁晶粒具有基底的縱向方向上的易磁化軸。易磁化軸是易于朝向該方向磁化的軸。在鈷基合金中，易磁化軸是Co的六方緊密堆積結(jié)構(gòu)(hcp)的(0001)平面的法線的縱向方向。減小縱向磁記錄介質(zhì)的記錄位面積以便增加記錄密度可能使得記錄層的磁化逆轉(zhuǎn)單元直徑太小。根據(jù)熱擦除磁層內(nèi)的信息的所謂的熱衰減效應(yīng)，這可能惡化記錄/再現(xiàn)特性。另外，由于記錄位間的邊界區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)生的消磁場的影響，密度的增加通常增加介質(zhì)產(chǎn)生的噪聲。
相反，在所謂的垂直磁記錄方法中-其中垂直磁記錄層內(nèi)的易磁化軸朝向基本上垂直于基底的方向-即使在高密度時(shí)，記錄位間的消磁場的影響也是小的，并且即使在高密度時(shí)操作也是靜磁穩(wěn)定的。因此，作為取代縱向記錄方法的技術(shù)，垂直磁記錄方法近來吸引了大量關(guān)注。垂直磁記錄介質(zhì)一般包括基底，使得垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒對(duì)齊在(0001)平面并且減小對(duì)齊散布的對(duì)齊控制底層，包含硬磁材料的垂直磁記錄層，以及保護(hù)垂直磁記錄層表面的保護(hù)層。另外，在基底和對(duì)齊控制底層間形成將記錄過程中從磁頭產(chǎn)生的磁通量會(huì)聚的軟磁層。
為了增加記錄密度，在該垂直磁記錄介質(zhì)中也必須減小噪聲，同時(shí)保持熱穩(wěn)定性。噪聲減小方法一般是減小記錄層中的磁晶粒大小的方法。
如由Jpn.Pat.Appln.KOKAI公開No.2002-83411中描述的，減小這種磁性相互作用的方法的一個(gè)例子是給垂直磁記錄層增加SiO2等，以便賦予其由磁晶粒構(gòu)成的粒狀結(jié)構(gòu)，以及由添加劑制成的包圍磁晶粒的顆粒邊界區(qū)域。
不幸的是，僅僅是這些方法不能足夠地減小記錄層中的磁晶粒的大小并且磁隔離記錄層中的磁晶粒。因此除了這些方法之外，如Jpn.Pat.Appln.KOKAI公開No.2003-36525中描述的，公開了一種通過給所述底層添加SiO2等減小底層中的晶粒大小，進(jìn)一步減小垂直磁記錄層中磁晶粒大小的技術(shù)。
然而，如果與此類似的方法減小了底層中的晶粒大小，一般會(huì)惡化底層晶粒的結(jié)晶性和對(duì)齊。這種惡化的影響降低了垂直磁記錄層內(nèi)的晶粒的結(jié)晶性和(0001)對(duì)齊。結(jié)果，降低了信噪比(SNR)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮上述情況做出本發(fā)明，并且其目的是通過減小磁晶粒的平均顆粒大小并且改進(jìn)磁晶粒的結(jié)晶對(duì)齊，從而提供具有高信噪比(SNR)和高密度記錄能力的垂直磁記錄介質(zhì)，以及使用該記錄介質(zhì)的磁記錄裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種磁記錄介質(zhì)，包括基底，形成在基底上的軟磁層多層底層，包括形成在軟磁層上的包含銅作為主要成分，并且包含基本上對(duì)齊在(111)平面的具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)的晶粒的第一底層，以及形成在第一底層上的包含銅和氮作為主要成分的第二底層，以及形成在該多層底層上的，包含鈷作為主要成分，并且包含基本上對(duì)齊在(0001)平面內(nèi)的具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)的晶粒的垂直磁記錄層。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種磁記錄/再現(xiàn)裝置，包括磁記錄介質(zhì)，包括基底，形成在基底上的軟磁層多層底層，包括形成在軟磁層上、包含銅作為主要成分的，并且包含基本上對(duì)齊在(111)平面的具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)的晶粒的第一底層，以及形成在第一底層上的包含銅和氮作為主要成分的第二底層，以及形成在該多層底層上、包含鈷作為主要成分的，并且包含基本上對(duì)齊在(0001)平面內(nèi)的具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)的晶粒的垂直磁記錄層，以及記錄/再現(xiàn)頭。
使用通過減小垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒的顆粒大小，并且改進(jìn)磁晶粒的對(duì)齊，從而實(shí)現(xiàn)高SNR的磁記錄介質(zhì)，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)高密度記錄。
下面的描述中將提出本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，并且根據(jù)該描述，這些優(yōu)點(diǎn)部分地是顯而易見的，或可以從本發(fā)明的實(shí)踐中學(xué)習(xí)到?？梢越柚竺嫣貏e指出的手段和組合實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。


結(jié)合在說明書中，并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與上面給出的一般描述和下面給出的實(shí)施例的詳細(xì)描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第一個(gè)例子的截面圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第二個(gè)例子的截面圖；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第三個(gè)例子的截面圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第四個(gè)例子的截面圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第五個(gè)例子的截面圖；圖6是示出了本發(fā)明的磁記錄/再現(xiàn)裝置的例子的部分分解立體圖；
圖7是示出了第二底層的厚度和dMag之間的關(guān)系的圖；圖8是示出了第二底層的厚度和Δθ50之間的關(guān)系的圖；圖9是示出了第二底層的厚度和SNR之間的關(guān)系的圖；圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第六個(gè)例子的截面圖；圖11是示出了第三底層的厚度和平均晶粒大小dMag之間的關(guān)系的圖；圖12是示出了第三底層的厚度和Δθ50之間的關(guān)系的圖；圖13是示出了第三底層的厚度和SNR之間的關(guān)系的圖；圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第七個(gè)例子的截面圖；以及圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第八個(gè)例子的截面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)具有基底，形成在該陳底上的軟磁層，形成在軟磁層上的多層底層，以及形成在多層底層上的垂直磁記錄層。
垂直磁記錄層具有Co作為主要成分，并且包含具有基本上對(duì)齊(align)在(0001)平面的六方緊密堆積結(jié)構(gòu)的晶粒。
多層底層包括包含Cu作為主要成分，并且包含具有基本上對(duì)齊在(111)平面的面心立方晶格結(jié)構(gòu)的晶粒的第一底層，以及形成在第一底層上的包含銅和氮作為主要成分的第二底層。
本發(fā)明的磁記錄/再現(xiàn)裝置具有上述的垂直磁記錄介質(zhì)以及記錄/再現(xiàn)頭。
注意，本發(fā)明中使用的術(shù)語“主要成分”指構(gòu)成包含在該材料內(nèi)的成分的最大含量的成分，或是組成成分排序高的多個(gè)成分。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第一個(gè)例子的截面圖。
如圖1所示，磁記錄介質(zhì)10具有在基底1上順序?qū)盈B的軟磁層2，包括第一底層3和第二底層4的多層底層7，以及垂直磁記錄層5。
底層3包括Cu作為主要成分，并且包含具有基本上對(duì)齊在(111)平面的面心立方晶格(Fcc)結(jié)構(gòu)的晶粒。第二底層4包含Cu和氮作為主要成分。垂直磁記錄層5包含Co作為主要成分，并且包含具有基本上對(duì)齊在(0001)平面的六方緊密堆積(hcp)結(jié)構(gòu)的晶粒。
具有所謂的粒狀結(jié)構(gòu)的層可被用作本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層，在粒狀結(jié)構(gòu)中非磁性材料的顆粒邊界區(qū)域圍繞著各個(gè)磁性晶粒。垂直磁記錄層內(nèi)的圍繞磁晶粒的非磁性顆粒邊界區(qū)域可以減小磁晶粒間的交互作用，從而減小記錄/再現(xiàn)特性中的轉(zhuǎn)變?cè)肼暋?br> 具有基本上對(duì)齊在(0001)平面的Hcp結(jié)構(gòu)，并且包含Co作為主要成分的合金材料被用作垂直磁記錄層的磁晶粒材料。當(dāng)具有Hcp結(jié)構(gòu)的Co合金晶粒對(duì)齊在(0001)平面內(nèi)時(shí)，易磁化軸朝向垂直于基底表面的方向。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用，例如，基于Co-Cr和基于Co-Pt的合金材料。由于這些合金具有高的晶體磁性各向異性能(magnetic anisotropicenergy)，通常產(chǎn)生熱衰變阻抗(thermal decay resistance)。如果必要，可以給這些合金添加諸如Ta，Cu，B，Cr和Nd的添加劑元素，以便改進(jìn)磁性特性。
在某些實(shí)施例中，可以使用，例如，CoCrPt，CoCrPtB，CoCrPtTa，CoCrPtNd，或CoCrPtCu作為垂直磁記錄層的磁晶粒材料。
諸如氧化物，氮化物或碳化物的化合物可以用作形成顆粒邊界區(qū)域的材料。這些化合物易于沉淀，因?yàn)樗鼈冸y于與上面所述的磁晶粒材料形成固熔體。實(shí)際的例子是SiOx，TiOx，CrOx，AlOx，MgOx，TaOx，YOx，TiNx，CrNx，SiNx，AlNx，TaNx，SiCx，TiCx和TaCx。
形成晶粒邊界區(qū)域的材料可以是結(jié)晶性的或非晶的。
在一個(gè)實(shí)施例中，可將形成顆粒邊界區(qū)域的材料以1％到50％(包含1％和50％)的分子數(shù)比添加到磁晶粒材料。如果分子數(shù)比小于1％，磁晶粒間的磁隔離往往是不夠的。如果分子數(shù)比超過50％，磁晶粒的(0001)對(duì)齊(alignment)往往會(huì)惡化。
通過使用，例如，透射電子顯微鏡觀察垂直磁記錄層平面，可以檢查垂直磁記錄層是否具有粒狀結(jié)構(gòu)。通過同時(shí)應(yīng)用能量頻散(energydispersion)X射線光譜學(xué)(EDX)，還可以識(shí)別出晶粒部分和顆粒邊界區(qū)域內(nèi)的元素并且估計(jì)成分。
如果必要，垂直磁記錄層可以具有由兩個(gè)或多個(gè)層構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)。在該情況下，至少一個(gè)層可以是包含，例如，Co作為主要成分，并且包含基本上對(duì)齊在(0001)平面具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)的晶粒的磁性層。在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)成垂直磁記錄層的至少一個(gè)層可以是具有粒狀結(jié)構(gòu)的磁性層。
如之前所述，作為減小垂直磁記錄層內(nèi)的晶粒大小的方法，可以使用給垂直磁記錄層添加SiO2等的方法，以及通過給底層添加SiO2等減小底層內(nèi)的晶粒大小，從而進(jìn)一步減小記錄層內(nèi)的晶粒大小的方法。然而，當(dāng)前這些方法的減小大小的效果已經(jīng)達(dá)到了極限。另外，當(dāng)通過這些方法減小底層晶粒大小時(shí)，一般會(huì)惡化底層晶粒的結(jié)晶性，特別是對(duì)齊。因此垂直磁記錄層的(0001)平面對(duì)齊被惡化，并且這降低磁性特性和記錄/再現(xiàn)特性。
為了解決上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了廣泛研究，并且發(fā)現(xiàn)當(dāng)在包含Cu作為主要成分，并且具有基本上對(duì)齊在(111)平面的面心立方晶格結(jié)構(gòu)的第一底層上形成包含Cu和氮作為主要成分，并且其中Cu被改性了的薄層作為第二底層時(shí)，可以減小垂直磁記錄層內(nèi)的平均晶粒大小，并且改進(jìn)垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒的(0001)平面對(duì)齊。
本發(fā)明的方法不直接減小第一底層內(nèi)的Cu晶粒的大小，并且因此可以改進(jìn)垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒的(0001)平面對(duì)齊，而不惡化Cu底層的結(jié)晶性。因此，可以改進(jìn)記錄/再現(xiàn)特性。
通過使用，例如，通用X射線衍射裝置(XRD)，可以用所謂的θ-2θ方法估計(jì)各層內(nèi)的晶粒的對(duì)齊平面。另外，可以由搖擺曲線(rockingcurve)的半峰值處的全寬Δθ50估計(jì)對(duì)齊散布。
在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)在Cu底層形成之前和/或之后執(zhí)行基底加熱時(shí)，某些時(shí)候Cu晶粒的(111)平面對(duì)齊得到改進(jìn)。
在包含Cu作為主要成分的第一底層上形成包含Cu和氮作為主要成分的第二底層的方法的例子是這樣的方法，其中形成Cu底層，并且將Cu底層的表面暴露于氮等離子體或氮基團(tuán)，以便通過在Cu底層的表面區(qū)域內(nèi)的Cu中摻雜氮形成改性層。還可以執(zhí)行所謂的逆濺射(reversesputtering)，其中，在氮?dú)夥罩休p微濺射Cu層表面。
通過執(zhí)行EDX和同時(shí)使用，例如，TEM進(jìn)行介質(zhì)部分觀察，可以檢查Cu底層的表面區(qū)域內(nèi)是否存在包含Cu和氮作為主要成分的第二底層。這還可以通過諸如二次離子質(zhì)譜(SIMS)，Rutherford反向散射(RBS)，X射線光電子譜(XPS)，Auger電子譜(AES)和三維原子探測(cè)方法等分析手段進(jìn)行檢查。
通過使用，例如，TEM觀察介質(zhì)部分，可以檢查第二底層的厚度。當(dāng)形成包含Cu和氮作為主要成分的第二底層時(shí)，作為第一底層的Cu底層中的成分和結(jié)晶性與作為第二底層的改性層(modified layer)不同。由于這在截面TEM圖中在兩個(gè)層間產(chǎn)生了相對(duì)的差異，可以估計(jì)包含Cu和氮作為主要成分的第二底層的厚度。
另外，通過在第一底層和基底之間形成軟磁層，獲得在高磁導(dǎo)率軟磁層上具有垂直磁記錄層的所謂的垂直雙層介質(zhì)。在該垂直雙層介質(zhì)中，軟磁層水平地傳遞來自磁頭，例如，用于磁化垂直磁記錄層的單極磁頭的記錄磁場，并且將該磁場返回到磁頭，即，執(zhí)行磁頭的部分功能。因此，軟磁層可以給磁場記錄層施加充分陡峭的垂直磁場，從而增加記錄/再現(xiàn)效率。
該軟磁層中使用的材料的例子是CoZrNb，F(xiàn)eSiAl，F(xiàn)eTaC，CoTaC，NiFe，F(xiàn)e，F(xiàn)eCoB，F(xiàn)eCoN，F(xiàn)eTaN和CoIr。
軟磁層可以是包括兩或三層的多層薄膜。在該情況下，可以使用在材料，成分和薄膜厚度方面不同的層。還可以通過在兩個(gè)軟磁層間夾入薄Ru層形成三層結(jié)構(gòu)。
另外，可以在軟磁層和基底間形成偏置應(yīng)用層，諸如縱向硬磁薄膜或反鐵磁性薄膜。
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第二個(gè)例子的截面圖。
如圖2中所示，除了在基底1和軟磁層2間形成偏置應(yīng)用層8之外，磁記錄介質(zhì)20具有與圖1相同的結(jié)構(gòu)。
軟磁層易于形成磁疇，并且這個(gè)磁疇產(chǎn)生尖鋒噪音。因此，在偏置應(yīng)用層的徑向方向中在一個(gè)方向上施加磁場，以便給形成在偏置應(yīng)用層上的軟磁層施加偏置磁場。還可以給予偏置應(yīng)用層一個(gè)層疊結(jié)構(gòu)以便精細(xì)地分散各向異性，從而防止容易形成大磁疇。偏置應(yīng)用層材料的例子是CoCrPt，CoCrPtB，CoCrPtTa，CoCrPtTaNd，CoSm，CoPt，F(xiàn)ePt，CoPtO，CoPtCrO，CoPt-SiO2，CoCrPt-SiO2，CoCrPtO-SiO2，F(xiàn)eMn，IrMn和PtMn。
非磁性基底的例子是玻璃基底，Al基合金基底，具有氧化表面的Si單晶基底，陶瓷和塑料。另外，即使當(dāng)給任意這些非磁性基底的表面鍍以NiP合金等時(shí)，也可以期待有類似的效果。
可以在垂直磁記錄層上形成保護(hù)層。
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第三個(gè)例子的截面圖。
如圖3所示，除了在垂直磁記錄層5上形成保護(hù)層6之外，磁記錄介質(zhì)30具有與圖1相同的結(jié)構(gòu)。
保護(hù)層的例子是C，類金剛石碳(DLC)，SiNx，SiOx和CNx。
可以由真空氣相沉積，各種濺射方法，分子束外延，離子束氣相沉積，激光剝蝕以及化學(xué)氣相沉積形成每個(gè)層。
在一個(gè)實(shí)施例中，包含Cu和氮作為主要成分的第二底層可以具有0.1到4nm(包括0.1和4nm)的厚度。如果厚度大于4nm，垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒的(0001)平面對(duì)齊通常會(huì)惡化。如果厚度小于0.1nm，磁晶粒的顆粒大小的減小通常是無意義的。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一底層可以具有0.5到100nm(包括0.5和100nm)的厚度。如果厚度小于0.5nm，磁晶粒的(0001)對(duì)齊通常會(huì)惡化。如果厚度超過100nm，R/W特性的記錄分辨率通常會(huì)降低。
在一個(gè)實(shí)施例中，包含在第一底層內(nèi)的Cu金屬顆粒可以具有1nm或更大的平均顆粒大小。當(dāng)Cu底層內(nèi)的平均晶粒大小為1nm或更大時(shí)，可以改進(jìn)垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒的(0001)平面對(duì)齊。在某些實(shí)施例中，Cu底層中的平均晶粒大小可以是50nm或更大。在一個(gè)實(shí)施例中，第一底層可以是沒有晶粒邊界的單晶薄膜。如果Cu的平均晶粒大小小于1nm，Cu晶粒的(111)對(duì)齊則會(huì)惡化。這通常降低垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒的(0001)平面對(duì)齊。
通過例如使用TEM觀察所述層的所述平面，可以估計(jì)每個(gè)層內(nèi)的平均晶粒大小。本發(fā)明從平面TEM圖估計(jì)200個(gè)晶粒的面積，將這些晶粒的半徑近似為與這些晶粒具有相同面積的圓的半徑，并且使用這些圓的半徑的平均值作為平均晶粒大小。
在包含Cu和氮作為主要成分的第二底層上，還可以形成一個(gè)層作為第三層，該層具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中顆粒大小小于第一底層內(nèi)的Cu晶粒的顆粒大小的金屬顆粒被以島的形式隔離開。
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第四個(gè)例子的截面圖。
如圖4所示，除了在第二底層4和垂直磁記錄層5之間形成具有島狀的隔離結(jié)構(gòu)的第三底層9之外，磁記錄介質(zhì)40具有與圖1相同的結(jié)構(gòu)。
在一個(gè)實(shí)施例中，具有金屬顆粒被以島的形式隔離開的結(jié)構(gòu)的第三底層可以進(jìn)一步減小垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒的顆粒大小。當(dāng)插入像這樣的至少一個(gè)第三底層時(shí)，金屬顆粒影響形成在第三底層上的層內(nèi)的晶粒的生長，從而可以減小晶粒大小。
如上所述形成第三底層的方法的例子是在包含Cu和氮作為主要成分的第二底層上沉積非常薄的一層適當(dāng)?shù)慕饘僭?。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬元素的例子是Ag，Au，Pt，Pd，Ir，Co和Fe。這些金屬元素可以容易地在包含Cu和氮作為主要成分的第二底層上形成島狀的隔離結(jié)構(gòu)。
通過例如使用TEM觀察介質(zhì)截面，可以檢查第三底層是否具有島狀的隔離結(jié)構(gòu)。
在一個(gè)實(shí)施例中，具有金屬顆粒被以島的形式隔離開的結(jié)構(gòu)的第三底層內(nèi)的平均顆粒大小可以是0.1到1nm(包括0.1和1nm)。如果平均顆粒大小小于0.1nm，垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒的顆粒大小減小的效果通常變的不明顯。如果所述平均顆粒大小超過1nm，金屬晶粒通常會(huì)聚在一起形成連續(xù)的薄膜，從而增加垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒的顆粒大小。
在一個(gè)實(shí)施例中，使用TEM觀察的具有金屬顆粒被以島的形式隔離開的結(jié)構(gòu)的第三底層的截面可以具有0.1到1nm(包括0.1和1nm)的高度。通過截面TEM觀察，測(cè)量20個(gè)島狀金屬顆粒的垂直于薄膜表面的方向上的直徑，并且對(duì)測(cè)量的直徑進(jìn)行平均以便作為高度，可以獲得第三底層的高度。
如果具有金屬顆粒被以島的形式隔離開的結(jié)構(gòu)的第三底層的高度小于0.1nm，則垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒的顆粒大小減小的效果通常成不明顯。如果所述高度大于1nm，金屬晶粒通常會(huì)聚在一起形成連續(xù)的薄膜，從而增加垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒的顆粒大小。
另外，通過在所述多層底層和所述垂直磁記錄層之間，例如，在具有金屬顆粒被以島的形式隔離開的結(jié)構(gòu)的第三底層和垂直磁記錄層之間，或在改性層和垂直磁記錄層之間插入非磁性中間層，可以改進(jìn)垂直磁記錄層的結(jié)晶對(duì)齊。
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第五個(gè)例子的截面圖。
如圖5中所示，除了在具有金屬顆粒被以島的形式隔離開的結(jié)構(gòu)的第三底層9和垂直磁記錄層5之間形成有非磁性中間層11之外，磁記錄介質(zhì)50具有與圖4相同的結(jié)構(gòu)。
所述非磁性中間層的非磁性結(jié)晶材料的例子是對(duì)齊在(0001)平面的Ru或Ti。這些元素可以與上述的磁性結(jié)晶材料很好地晶格匹配，并且可以改進(jìn)垂直磁記錄層的結(jié)晶對(duì)齊。
在一個(gè)實(shí)施例中，在軟磁層和Cu底層間形成籽晶層，以便改進(jìn)Cu底層內(nèi)的晶粒的(111)平面對(duì)齊。該籽晶層的材料的例子是Pt，Pd，Ni，NiFe，Co，Ti和TiN。該對(duì)齊控制底層不需要是直接與Cu底層接觸的層。
圖6是示出了本發(fā)明的磁記錄/再現(xiàn)裝置的例子的部分分解立體圖。
根據(jù)本發(fā)明用于信息記錄的剛性磁盤61安裝在主軸62上，并且由主軸電機(jī)(未示出)以預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。載著用于訪問磁盤61以記錄信息的記錄頭和用于再現(xiàn)信息的MR頭的滑塊63附在懸架64的末端上，懸架64是薄片簧。懸架64連接具有例如用于保持驅(qū)動(dòng)線圈(未示出)的線軸的臂65的一端。
作為一種直線電機(jī)的音圈電機(jī)66附在臂65的另一端。音圈電機(jī)66包括繞在臂65的線軸上的驅(qū)動(dòng)線圈(未示出)，和磁路，該磁路具有彼此相對(duì)的永磁體和對(duì)應(yīng)的磁軛以便將驅(qū)動(dòng)線圈夾在它們之間。
形成在固定桿67的上和下兩部分內(nèi)的球軸承(未示出)保持著臂65，并且音圈電機(jī)66使得臂65繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。即，音圈電機(jī)66控制滑塊63在磁盤61上的位置。圖6中的參考號(hào)68表示蓋。
下面將借助本發(fā)明的例子更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
例1準(zhǔn)備具有硬盤形狀的2.5英寸玻璃基底(由ohara制造的TS-10SX)。
將該基底裝入由anelva制造的C-3010濺射裝置的真空室內(nèi)。
在將濺射裝置的真空室抽空到1×10-5Pa或更低后，形成100nm厚的Co90Zr5Nb5薄膜作為軟磁層，并且通過使用紅外燈加熱器將基底加熱到180℃。
然后，在軟磁層上形成15nm厚的Cu薄膜作為第一底層。
在該Cu薄膜形成之后，Cu表面被逆濺射(reversely sputtered)，并且在Cu層的表面區(qū)域內(nèi)摻雜氮以便形成第二底層。通過在3Pa的氮環(huán)境中對(duì)Cu表面施加70W RF功率5秒鐘，來執(zhí)行對(duì)Cu表面的逆濺射。
之后，形成15nm厚的(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％SiO2薄膜作為垂直磁記錄層。
隨后，形成5nm厚的C薄膜作為保護(hù)層。
然后，通過浸漬，保護(hù)層的表面被涂上13厚的全氟聚醚油(perfluoropolyether，PFPE)潤滑劑以形成潤滑層，從而獲得磁記錄介質(zhì)。
獲得的磁記錄介質(zhì)具有與圖3相同的結(jié)構(gòu)，雖然圖3未示出潤滑層。
注意，Co90Zr5Nb5，Cu，(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％SiO2和C薄膜是在0.7，0.7，5和0.7Pa的Ar壓力下，通過分別使用Co90Zr5Nb5，Cu，(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％SiO2和C靶以DC濺射形成的。每個(gè)靶的輸入功率是1,000W。
通過在400kV的加速電壓下使用透射電子顯微鏡(TEM)，在所述平面和截面上觀察和測(cè)量獲得的磁記錄介質(zhì)的精細(xì)結(jié)構(gòu)以及垂直磁記錄層的平均晶粒大小dMag。
使用Cs+離子以二次離子質(zhì)譜法(SIMS)測(cè)量Cu和氮原子在每個(gè)磁記錄介質(zhì)的深度方向上的分布。
通過使用由荷蘭菲利普制造的X射線衍射裝置X’pert-MRD，分別以θ-2θ方法和搖擺曲線測(cè)量每個(gè)層的結(jié)晶對(duì)齊平面和垂直磁記錄層內(nèi)的晶粒的(0001)平面內(nèi)的對(duì)齊散布Δθ50。
通過使用自旋支架，檢查磁記錄介質(zhì)的R/W特性。使用具有寬度為0.3μm的記錄磁道的單極頭和具有寬度為0.2μm的再現(xiàn)磁道的MR頭的組合作為磁頭。
在以4,200rpm旋轉(zhuǎn)該盤的同時(shí)，在20nm的固定徑向位置內(nèi)執(zhí)行所述測(cè)量。
作為介質(zhì)SNR，測(cè)量通過微分電路的微分波形的信噪比(SNRm)的值(S是119kfci的線性記錄密度的輸出，并且Nm是716kfci的rms[方均根]的值)。
下面的表1示出了垂直磁記錄層的平均晶粒大小dMag，垂直磁記錄層的(0001)平面內(nèi)的對(duì)齊散布Δθ50，以及垂直磁記錄介質(zhì)的R/W特性。比較例1遵從與例1中相同的過程，在具有硬盤形狀的2.5英寸的非磁性玻璃基底上形成軟磁層。
隨后，在軟磁層上形成10nm厚的Ta薄膜，5nm厚的Pt薄膜和20nm厚的Ru薄膜。然后，形成15nm厚的(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％SiO2薄膜作為垂直磁記錄層，并且形成5nm厚的C保護(hù)層。之后，以和例1相同的方式給表面涂敷上潤滑劑。
注意，Co90Zr5Nb5，Ta，Pt，Ru，(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％SiO2和C薄膜是在0.7，0.7，0.7，5，5和0.7Pa的Ar壓力下，通過分別使用Co90Zr5Nb5，Ta，Pt，Ru，(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％SiO2和C靶以DC濺射形成的。每個(gè)靶的輸入功率是1,000W。
同樣，遵從與例1中相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
比較例2除了將Ru改變?yōu)镽u-10mol％SiO2之外，遵從與比較例1中相同的過程，獲得垂直磁記錄介質(zhì)。
使用Ru-10mol％SiO2靶，以1,000W的輸入功率和5Pa的Ar壓力，通過DC濺射形成Ru-10mol％SiO2薄膜。
同樣，遵從與例1中相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
比較例3除了將作為第一底層的Cu底層改變?yōu)?5nm厚的Ru底層之外，遵從與例1中相同的過程制造垂直磁記錄介質(zhì)。
在軟磁層上形成Ru薄膜之后，順序執(zhí)行逆濺射，垂直磁記錄層形成，保護(hù)層形成和潤滑劑涂覆以獲得磁記錄介質(zhì)。
同樣，遵從與例1中相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
比較例4除了不在第一底層的Cu表面上執(zhí)行逆濺射之外，遵從與例1中相同的過程制造磁記錄介質(zhì)。
同樣，遵從與例子1中相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且測(cè)量dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
從根據(jù)例1和比較例1到4的磁記錄層內(nèi)的晶粒的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距。因此，磁記錄層內(nèi)的晶粒具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)。
同樣，從根據(jù)例子1和比較例4的Cu底層的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距離。因此，Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)。
X射線衍射裝置(XRD)的結(jié)果估計(jì)例子1和比較例1到4中的任意一個(gè)的磁記錄層內(nèi)的磁晶粒具有hcp結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(0001)平面，即，垂直對(duì)齊。
例子1和比較例4的每一個(gè)的Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有fcc結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(111)平面內(nèi)。
平面TEM觀察的結(jié)果例子1和比較例1到4中的任意一個(gè)的垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層具有粒狀結(jié)構(gòu)。
截面TEM觀察的結(jié)果指出在例1的介質(zhì)的Cu底層上形成了具有不同對(duì)比的1nm厚的第二底層。相反，在比較例1到4內(nèi)未發(fā)現(xiàn)這樣的第二底層。
在例1中，在垂直磁記錄層和Cu底層間形成了包含Cu和N作為主要成分的層。在比較例1到4的介質(zhì)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)這樣的層。
表1示出了每個(gè)磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層的平均晶粒大小dMag，Δθ50和SNR。
表1

例1和比較例1和2的比較示出，本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)在減小平均晶粒大小dMag，減小對(duì)齊散布Δθ50和增加垂直磁記錄層的SNR的任和方面都優(yōu)于傳統(tǒng)介質(zhì)。
例1和比較例3的比較示出，當(dāng)以Ru底層取代Cu底層時(shí)，不能象本發(fā)明那樣獲得平均晶粒大小dMag的顯著的減小，或者SNR的顯著的增加。
例1和比較例4和5的比較表明，當(dāng)未在Cu底層上形成包含Cu和N作為主要成分的第二底層時(shí)，不能象本發(fā)明那樣獲得平均晶粒大小dMag的顯著的減小，或者SNR的顯著的增加。
例2除了將逆濺射時(shí)間從1改變?yōu)?20秒之外，遵從與例1相同的過程制造介質(zhì)。同樣，遵從與例1相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
由根據(jù)磁記錄層內(nèi)的晶粒的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距離。因此，磁記錄層內(nèi)的晶粒具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)。
同樣，從根據(jù)Cu底層的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距離。因此，Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)。
XRD測(cè)量的結(jié)果每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的磁記錄層內(nèi)的磁晶粒具有hcp結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(0001)平面。
每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有fcc結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(111)平面。
平面TEM觀察的結(jié)果每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層具有粒狀結(jié)構(gòu)。
截面TEM觀察的結(jié)果Cu底層上的第二底層的厚度根據(jù)逆濺射時(shí)間從0變到14nm(包括0和14nm)。
SIMS的結(jié)果在垂直磁記錄層和Cu底層間形成了包含Cu和N作為主要成分的層。
圖7，8和9是分別示出了包含Cu和N作為主要成分的第二底層的厚度和dMag間的關(guān)系，包含Cu和N作為主要成分的第二底層的厚度和Δθ50間的關(guān)系，包含Cu和N作為主要成分的第二底層的厚度和SNR間的關(guān)系的圖。
如圖7到9所示，當(dāng)包含Cu和N作為主要成分的第二底層的厚度為0.1到4nm(包括)時(shí)，SNR顯著地增加。
例3除了在第二底層上形成Ag薄膜作為第三底層，并且在與例1相同的方式的步驟之后形成垂直磁記錄層之外，遵從與例1相同的過程獲得垂直磁記錄介質(zhì)。
圖10是示意地示出了獲得的垂直磁記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)的截面圖。
如圖10中所示，除了在磁記錄層5上形成保護(hù)層6和潤滑層(未示出)之外，垂直磁記錄介質(zhì)60具有與圖4相同的結(jié)構(gòu)。
注意，通過使用Ag靶以4秒鐘的薄膜形成時(shí)間，以0.05nm/s的薄膜形成速度作為連續(xù)薄膜的值，通過DC濺射形成Ag第三底層。
另外，使用Au，Pt，Pd，Ir，Co和Fe而不是Ag作為第三底層制造介質(zhì)。
同樣，遵從與例1相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
比較例5除了以與例子3相同的方式，在Ru層上形成Ag薄膜作為第三底層，并且之后形成磁記錄層之外，遵從與比較例1相同的過程獲得垂直磁記錄介質(zhì)。
還使用Au，Pt，Pd，Ir，Co和Fe而不是Ag作為第三底層制造介質(zhì)。
另外，遵從與例1相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
比較例6除了以與例子3相同的方式，在Ru-10mol％SiO2層上形成Ag薄膜作為第三底層，并且之后形成磁記錄層之外，遵從與比較例2相同的過程獲得垂直磁記錄介質(zhì)。
還使用Au，Pt，Pd，Ir，Co和Fe而不是Ag作為第三底層制造介質(zhì)。
另外，遵從與例1相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
比較例7除了以與例子3相同的方式，在Ru層上形成Ag薄膜作為第三底層，并且之后形成磁記錄層之外，遵從與比較例3相同的過程獲得垂直磁記錄介質(zhì)。
還使用Au，Pt，Pd，Ir，Co和Fe而不是Ag作為第三底層制造介質(zhì)。
另外，遵從與例1相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
比較例8除了以與例子3相同的方式，在Cu層上形成Ag薄膜作為第三底層，并且之后形成磁記錄層之外，遵從與比較例4相同的過程獲得垂直磁記錄介質(zhì)。
還使用Au，Pt，Pd，Ir，Co和Fe而不是Ag作為第三底層制造介質(zhì)。
另外，遵從與例1相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
由根據(jù)磁記錄層內(nèi)的晶粒的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距離。因此，磁記錄層內(nèi)的晶粒具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)。
同樣，由根據(jù)Cu底層的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距離。由此，Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)。
XRD測(cè)量的結(jié)果每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的磁記錄層內(nèi)的磁晶粒具有hcp結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(0001)平面內(nèi)。
例3和比較例8中的每一個(gè)的Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有fcc結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(111)平面。
平面TEM觀察的結(jié)果每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層具有粒狀結(jié)構(gòu)。
截面TEM觀察的結(jié)果指出，在例子3的介質(zhì)的Cu底層上形成了具有不同對(duì)比的1nm厚第二底層。在其他介質(zhì)中未發(fā)現(xiàn)這樣的第二底層。
SIMS的結(jié)果在例子3的介質(zhì)的記錄層和Cu底層間形成了包含Cu和N作為主要成分的層。在其他介質(zhì)中未發(fā)現(xiàn)這樣的層。
截面TEM觀察的結(jié)果在例子3的介質(zhì)的包含Cu和N作為主要成分的第二底層和垂直磁記錄層之間形成了由以島的形式隔開的Ag顆粒形成的0.3nm厚的層。平面TEM觀察的結(jié)果表明，Cu底層內(nèi)的平均晶粒大小大約為12nm。由于Ag顆粒的平均顆粒大小小于Cu底層的顆粒，該層是具有這樣結(jié)構(gòu)的第三底層，其中金屬顆粒被隔離為島的形式。在介質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)構(gòu)，其中金屬顆粒是Au，Pt，Pd，Ir，Co和Fe。在另一方面，在比較例5，6，7和8的介質(zhì)中，第三底層具有連續(xù)的薄膜狀的結(jié)構(gòu)，而不是島狀隔開的結(jié)構(gòu)。
下面的表2示出了每個(gè)磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層的平均晶粒大小dMag，Δθ50和SNR。
表2


例3和例1的比較表明，當(dāng)在包含Cu和N作為主要成分的第二底層上形成具有金屬顆粒被以島的形式隔開的結(jié)構(gòu)的第三底層時(shí)，改進(jìn)了垂直磁記錄層的平均晶粒大小dMag，Δθ50和SNR。
例3和比較例5和6的比較表明，在Ru或Ru-SiO2底層上未形成具有金屬顆粒被以島的形式隔開的結(jié)構(gòu)的第三底層，從而未能如本發(fā)明那樣顯著改進(jìn)平均晶粒大小dMag，Δθ50和SNR。
例3和比較例7的比較證明，當(dāng)取代Cu底層使用Ru底層時(shí)，未形成包含Cu和N作為主要成分的第二底層，或具有金屬顆粒被以島的形式隔開的結(jié)構(gòu)的第三底層，從而未顯著改進(jìn)dMag和SNR。
例3和比較例8的比較表明，當(dāng)未在Cu底層上形成包含Cu和N作為主要成分的第二底層時(shí)，就不會(huì)形成具有金屬顆粒被以島的形式隔開的結(jié)構(gòu)的第三底層，從而未顯著改進(jìn)dMag和SNR。
例4除了以作為連續(xù)薄膜的值的0.05nm/s的薄膜形成速度，同時(shí)將薄膜形成時(shí)間從0.5改變?yōu)?5秒(包括)來沉積第三底層之外，遵從與例3相同的過程獲得各垂直磁記錄介質(zhì)。
同樣，遵從與例1相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
由根據(jù)垂直磁記錄層內(nèi)的晶粒的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距。由此，磁記錄層內(nèi)的晶粒具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)。
同樣，由根據(jù)Cu底層的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距。由此，Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)。
XRD測(cè)量的結(jié)果每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的磁記錄層內(nèi)的磁晶粒具有hcp結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(0001)平面。
每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有fcc結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(111)平面。
平面TEM觀察的結(jié)果每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層具有粒狀結(jié)構(gòu)。
截面TEM觀察的結(jié)果在每個(gè)介質(zhì)的Cu底層上形成了具有不同對(duì)比的1nm厚第二底層。
SIMS的結(jié)果在每個(gè)介質(zhì)的Cu底層上形成了包含Cu和N作為主要成分的層。
截面TEM觀察的結(jié)果在第三底層材料為Ag的介質(zhì)中，在包含Cu和N作為主要成分的第二底層上形成了隔離成島的形式的Ag第三底層。
在第三底層材料為Au，Pt，Pd，Ir，Co和Fe的介質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了類似結(jié)構(gòu)。
圖11，12和13是分別示出了Ag第三底層的厚度和平均晶粒大小dMag間的關(guān)系，Ag第三底層的厚度和Δθ50間的關(guān)系，Ag第三底層的厚度和SNR間的關(guān)系的圖。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖11到13所示，當(dāng)Ag第三底層的厚度是0.1到1nm(包括0.1和1nm)時(shí)，顯著地改進(jìn)了dMag和SNR。在第三底層由Au，Pt，Pd，Ir，Co和Fe構(gòu)成的介質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了類似趨勢(shì)。
例5除了在第二底層上形成20nm厚的Ru薄膜作為非磁性中間層，并且在與創(chuàng)1相同的方式之后形成磁記錄層之外，遵從與例1相同的過程獲得垂直磁記錄介質(zhì)。
圖14是示意地示出了獲得的垂直磁記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)的截面圖。
如圖14所示，除了在第二底層4和磁記錄層5間形成非磁性中間層11，并且在保護(hù)層6上形成潤滑層(未示出)之外，垂直磁記錄介質(zhì)70具有與圖3相同的結(jié)構(gòu)。
注意，通過使用Ru靶，以DC濺射形成Ru中間層。該靶的輸入功率為1,000W，并且濺射過程中的Ar壓力為5Pa。類似地制造使用Ti而不是Ru作為中間層的介質(zhì)。
同樣，遵從與例1相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
比較例9除了形成20nm厚的Cr薄膜而不是Ru薄膜作為中間層之外，遵從與例子5相同的過程獲得垂直磁記錄介質(zhì)。
同樣，遵從與例1相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
由根據(jù)磁記錄層內(nèi)的晶粒的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距。由此，磁記錄層內(nèi)的晶粒具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)。
同樣，由根據(jù)Cu底層的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距。由此，Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)。
另外，根據(jù)Ru，Ti和Cr中間層的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距。由此，Ru和Ti中間層內(nèi)的Ru和Ti晶粒具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)。在另一方面，Cr中間層內(nèi)的Cr晶粒具有體心立方結(jié)構(gòu)。
XRD測(cè)量的結(jié)果例5的垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒具有hcp結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(0001)平面。在另一方面，比較例9的垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒具有hcp結(jié)構(gòu)，但是不對(duì)齊在(0001)平面。
例5的垂直磁記錄介質(zhì)內(nèi)的Ru和Ti晶粒具有hcp結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(0001)平面。
例5的垂直磁記錄介質(zhì)的Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有fcc結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(111)平面。
平面TEM觀察的結(jié)果每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層具有粒狀結(jié)構(gòu)。
截面TEM觀察的結(jié)果表明，在每個(gè)介質(zhì)的Cu底層上形成了具有不同對(duì)比的1nm厚第二底層。
SIMS的結(jié)果顯示，在每個(gè)介質(zhì)的Cu底層上形成了包含Cu和N作為主要成分的層。
下面的表3示出了每個(gè)磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層的平均晶粒大小dMag，Δθ50和SNR。
表3

例5和例1的比較示出，當(dāng)在包含Cu和N作為主要成分的第二層上形成Ru和Ti中間層時(shí)，顯著地改進(jìn)了Δθ50和SNR。
例5和比較例9的比較示出，當(dāng)在包含Cu和N作為主要成分的第二層上形成Cr中間層時(shí)，垂直磁記錄層不對(duì)齊在(0001)平面。
例6除了在被形成為島的第三層和垂直磁記錄層之間形成類似于例5的Ru中間層之外，遵從與例3相同的過程獲得垂直磁記錄介質(zhì)。另外，制造使用Ti而不是Ru作為中間層的介質(zhì)。
除了形成在磁記錄層5上的保護(hù)層6和潤滑層(未示出)之外，每個(gè)獲得的磁記錄介質(zhì)具有與圖4相同的結(jié)構(gòu)。
同樣，遵從與例1相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
比較例10除了形成20nm厚的Cr薄膜而不是Ru薄膜作為中間層之外，遵從與例6相同的過程獲得垂直磁記錄介質(zhì)。
同樣，遵從與例1相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
由根據(jù)磁記錄層內(nèi)的晶粒的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距。由此，磁記錄層內(nèi)的晶粒具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)。
同樣，由根據(jù)Cu底層的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距離。由此，Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)。
另外，根據(jù)Ru，Ti和Cr中間層的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距。由此，Ru和Ti中間層內(nèi)的Ru和Ti晶粒具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)。在另一方面，Cr中間層內(nèi)的Cr晶粒具有體心立方結(jié)構(gòu)。
XRD測(cè)量的結(jié)果例6的每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒具有hcp結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(0001)平面。然而，比較例10內(nèi)的磁晶粒具有hcp結(jié)構(gòu)，但是不對(duì)齊在(0001)平面。
每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)內(nèi)的Ru和Ti非磁性晶粒具有hcp結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(0001)平面。然而，比較例10內(nèi)的Cr晶粒不具有hcp結(jié)構(gòu)，并且不在(0001)平面對(duì)齊。
每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有fcc結(jié)構(gòu)，并且在(111)平面對(duì)齊。
平面TEM觀察的結(jié)果每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層具有粒狀結(jié)構(gòu)。
截面TEM觀察的結(jié)果在每個(gè)介質(zhì)的Cu底層上形成了具有不同對(duì)比的1nm厚第二底層。
SIMS的結(jié)果在每個(gè)介質(zhì)的Cu底層上形成了包含Cu和N作為主要成分的層。
截面TEM觀察的結(jié)果在每個(gè)介質(zhì)的包含Cu和N作為主要成分的第二底層上形成有被隔離為島的形式的第三底層。
下面的表4示出了每個(gè)獲得的磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層的平均晶粒大小dMag，Δθ50和SNR。
表4

例6和例3的比較示出，當(dāng)在具有金屬顆粒被以島的形式隔開的結(jié)構(gòu)的第三底層上形成Ru或Ti中間層時(shí)，Δθ50和SNR被提高了。
例6和例5的比較示出，當(dāng)在包含Cu和N作為主要成分的第二層和所述中間層之間形成具有金屬顆粒被以島的形式隔開的結(jié)構(gòu)的第三底層時(shí)，進(jìn)一步改進(jìn)了平均晶粒大小dMag和SNR。
在比較例10中，與例6不同，由于在具有金屬顆粒被以島的形式隔開的結(jié)構(gòu)的第三底層上形成Cr中間層，垂直磁記錄層不對(duì)齊在(0001)平面。
例7除了在基底和軟磁層之間形成3nm厚的Pd層作為籽晶層，并且使用Ru作為中間層之外，遵從與例6相同的過程獲得垂直磁記錄介質(zhì)。
通過使用Pd靶，以DC濺射形成Pd籽晶層。該靶的輸入功率為1,000W，并且濺射過程中的Ar壓力為0.7Pa。類似地，制造使用Pt，Ni，NiFe，Co，Ti和TiN而不是Pd作為籽晶層的介質(zhì)。
圖15是示意地示出了獲得的垂直磁記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)的截面圖。
如圖15中所示，除了在基底1和軟磁層2之間形成籽晶層8，并且在磁記錄層5上形成保護(hù)層6和潤滑層(未示出)之外，垂直磁記錄介質(zhì)80具有與圖5相同的結(jié)構(gòu)。
同樣，遵從與例1相同的過程，執(zhí)行使用TEM，SIMS和X射線衍射裝置的測(cè)量以及R/W特性測(cè)試，并且獲得dMag，Δθ50和介質(zhì)SNR。
由根據(jù)磁記錄層內(nèi)的晶粒的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距。由此，磁記錄層內(nèi)的晶粒具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)。
同樣，由根據(jù)Cu底層的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距。由此，Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)。
另外，由根據(jù)Ru中間層的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距。由此，Ru中間層內(nèi)的Ru晶粒具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)。
XRD測(cè)量的結(jié)果每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒具有hcp結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(0001)平面。
每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)內(nèi)的Ru晶粒具有hcp結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(0001)平面。
每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有fcc結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(111)平面。
平面TEM觀察的結(jié)果每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層具有粒狀結(jié)構(gòu)。
截面TEM觀察的結(jié)果在每個(gè)介質(zhì)的Cu底層上形成了具有不同對(duì)比的1nm厚的第二底層。
同樣，在每個(gè)介質(zhì)中在包含Cu和N作為主要成分的第二底層上形成被以島的形式隔開的第三底層。
SIMS的結(jié)果在每個(gè)介質(zhì)的Cu底層上形成了包含Cu和N作為主要成分的層。
下面的表5示出了如上所述的使用Ag第三底層和Ru中間層獲得的每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層的平均晶粒大小dMag，Δθ50和SNR。
表5

例7和例6的比較示出，當(dāng)在Cu底層上形成Pd，Pt，Ni，NiFe，Co，Ti或TiN籽晶層時(shí)，進(jìn)一步改進(jìn)了Δθ50和SNR。在使用Au，Pt，Pd，Ir，Co或Fe作為具有金屬顆粒被以島的形式隔開的結(jié)構(gòu)的第三底層，并且使用Ti作為中間層的介質(zhì)中，發(fā)現(xiàn)了類似的效果。
例8除了使用(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％TiO2，(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％Cr2O3，(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％Al2O3，(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％Ta2O5，(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％Y2O3，以及(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％MgO取代(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％SiO2作為垂直磁記錄層之外，遵從與例7相同的過程獲得垂直磁記錄介質(zhì)。
由根據(jù)垂直磁記錄層內(nèi)的晶粒的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距。由此，磁記錄層內(nèi)的晶粒具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)。
同樣，由根據(jù)Cu底層的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距。由此，Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)。
另外，由根據(jù)Ru中間層的平面和截面TEM圖中的選擇區(qū)域的電子束衍射模式獲得的衍射斑估計(jì)晶格間距。因此，Ru中間層內(nèi)的Ru晶粒具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)。
XRD測(cè)量的結(jié)果每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層內(nèi)的磁晶粒具有hcp結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(0001)平面。
每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)內(nèi)的Ru晶粒具有hcp結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(0001)平面。
每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的Cu底層內(nèi)的Cu晶粒具有fcc結(jié)構(gòu)，并且對(duì)齊在(111)平面。
平面TEM觀察的結(jié)果每個(gè)垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層具有粒狀結(jié)構(gòu)。
截面TEM觀察的結(jié)果在每個(gè)介質(zhì)的Cu底層上形成了具有不同對(duì)比的1nm厚的第二底層。
同樣，在包含Cu和N作為主要成分的第二底層上形成被以島的形式隔開的第三底層。
SIMS的結(jié)果在每個(gè)介質(zhì)的Cu底層上形成了包含Cu和N作為主要成分的層。
下面的表6示出了每個(gè)磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層的平均晶粒大小dMag，Δθ50和SNR。
表6

即使當(dāng)使用(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％TiO2，(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％Cr2O3，(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％Al2O3，(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％Ta2O5，(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％Y2O3，以及(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％MgO取代(Co78-Cr10-Pt12)-10mol％SiO2作為垂直磁記錄層時(shí)，與傳統(tǒng)介質(zhì)相比，平均晶粒大小dMag，Δθ50和SNR也得到顯著的改進(jìn)。在使用Pd，Pt，Ni，Co，Ti和TiN作為籽晶層，使用Au，Pt，Pd，Ir，Co和Fe作為具有金屬顆粒被以島的形式隔開的結(jié)構(gòu)的第三底層，并且以Ti作為中間層的介質(zhì)中，發(fā)現(xiàn)了類似的效果。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于想到其他的優(yōu)點(diǎn)和修改。因此，本發(fā)明在其較寬的方面不限于此處示出和描述的具體細(xì)節(jié)和代表性的實(shí)施例。因此，可以做出各種修改，而不脫離所附的權(quán)利要求及其等同物定義的一般性的發(fā)明概念的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種磁記錄介質(zhì)，其特征在于包括基底；形成在所述基底上的軟磁層；多層底層，包括形成在所述軟磁層上的包含銅作為主要成分，并且包含基本上對(duì)齊在(111)平面的具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)的晶粒的第一底層，以及形成在第一底層上的并且包含銅和氮作為主要成分的第二底層；以及形成在所述多層底層上的，包含鈷作為主要成分，并且包含基本上對(duì)齊在(0001)平面的具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)的晶粒的垂直磁記錄層。
2.如權(quán)利要求1的介質(zhì)，其特征在于第二底層的厚度是0.1到4nm(包括0.1和4nm)。
3.如權(quán)利要求1的介質(zhì)，其特征在于所述多層底層還包括形成在第二底層上的島狀的第三底層。
4.如權(quán)利要求3的介質(zhì)，其特征在于所述第三底層包括金屬晶粒，該金屬晶粒包含從由銀，金，鉑，鈀，銥，鈷和鐵構(gòu)成的組中選擇的至少一種金屬，并且所述金屬晶粒的平均顆粒大小小于第一底層內(nèi)的晶粒的平均晶粒大小。
5.如權(quán)利要求3的介質(zhì)，其特征在于第三底層的高度是0.1到1nm(包括0.1和1nm)。
6.如權(quán)利要求1的介質(zhì)，其特征在于還包括在所述多層底層和所述垂直磁記錄層間形成的，由釕和鈦中的至少一個(gè)構(gòu)成的，并且包含基本上對(duì)齊在(0001)平面的具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)的晶粒的非磁性中間層。
7.如權(quán)利要求1的介質(zhì)，其特征在于還包括形成在所述多層底層和所述軟磁層之間，并且包含從由鉑，鈀，鎳，鎳-鐵，鈷，鈦和鈦氮化物構(gòu)成的組中選擇的至少一種材料的籽晶層。
8.如權(quán)利要求1的介質(zhì)，其特征在于所述垂直磁記錄層包括包含Co-Cr合金和Co-Pt合金中的至少一個(gè)作為主要成分的磁晶粒，以及包含氧化物、氮化物和碳化物中的至少一個(gè)作為主要成分的顆粒邊界區(qū)域。
9.一種磁記錄/再現(xiàn)裝置，其特征在于包括磁記錄介質(zhì)，包括基底；形成在所述基底上的軟磁層；多層底層，包括形成在所述軟磁層上的包含銅作為主要成分，并且包含基本上對(duì)齊在(111)平面的具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)的晶粒的第一底層，以及形成在第一底層上的并且包含銅和氮作為主要成分的第二底層；以及形成在所述多層底層上的，包含鈷作為主要成分，并且包含基本上對(duì)齊在(0001)平面的具有六方緊密堆積結(jié)構(gòu)的晶粒的垂直磁記錄層；和記錄/再現(xiàn)磁頭。
全文摘要
一種磁記錄介質(zhì)(10)，其中形成多層底層(7)，多層底層(7)包括包含對(duì)齊在(111)平面的Cu的第一底層(3)，以及形成在第一底層上的并且包含Cu和氮作為主要成分的第二底層(4)。
文檔編號(hào)G11B5/667GK1988004SQ20061016878
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者前田知幸, 高橋研, 岡正裕 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 國立大學(xué)法人東北大學(xué), 昭和電工株式會(huì)社