專(zhuān)利名稱：垂直磁記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可大容量記錄信息的磁記錄介質(zhì)及其制造方法，以及使用該介質(zhì)的磁存儲(chǔ)裝置，特別是涉及適宜高密度磁記錄的磁記錄介質(zhì)，及使用該介質(zhì)的磁存儲(chǔ)裝置。
作為克服這些問(wèn)題的方法，研究了垂直磁記錄方式。垂直磁記錄方式時(shí)，由于鄰接磁化不相互相對(duì)，所以高密度記錄狀態(tài)是穩(wěn)定的，可認(rèn)為本質(zhì)上是適宜高密度記錄的一種方式。另外，可以認(rèn)為，通過(guò)將單磁極型的記錄磁頭和具有軟磁性襯里層的二層垂直磁記錄介質(zhì)進(jìn)行組合，可提高記錄效率、也能相應(yīng)增加記錄膜的矯頑力。但是，為了使用垂直磁記錄方式，實(shí)現(xiàn)高密度記錄，必須開(kāi)發(fā)低噪音，而且抗受熱減磁強(qiáng)的垂直磁記錄介質(zhì)。
作為垂直磁記錄介質(zhì)的記錄層，研究了在面內(nèi)磁記錄介質(zhì)中已實(shí)用化的Co-Cr-Pt系合金膜和將磁各向異性高的Co層和Pd層形成疊層的人工晶體膜等。在改善使用這些記錄層的介質(zhì)的抗熱減磁特性和使其低噪音化中，最重要的是實(shí)現(xiàn)構(gòu)成記錄層的晶粒子的細(xì)微化、均勻化和磁孤立化。
記錄層中使用Co-Cr-Pt系合金膜的面內(nèi)磁記錄介質(zhì)時(shí)，利用Cr對(duì)晶粒邊界的偏析，得到形成細(xì)微而且磁孤立的晶粒的低噪音特性?？墒?，在垂直磁記錄介質(zhì)時(shí)，記錄層的晶粒形成使六方稠密構(gòu)造的C軸與膜面垂直方向一致的構(gòu)造，為了使領(lǐng)接的晶粒的面內(nèi)方向的結(jié)晶方位只略有不同，在形成記錄膜的過(guò)程中，很難使晶粒相互合成一體并增大，或由于晶粒邊界的Cr偏析不足，晶粒的磁孤立化變得不充分，難于獲得低噪音特性。
為了解決這樣的問(wèn)題，在記錄層和襯里軟磁性層之間形成中間層，認(rèn)為利用該中間層可有效控制記錄層的晶粒成長(zhǎng)。關(guān)于垂直磁記錄介質(zhì)的中間層的研究，例如，在特開(kāi)平6-295431號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了具有[111]結(jié)晶面的島狀構(gòu)造的中間軟磁性膜。其目的是利用中間層提高記錄層的定向性，但沒(méi)有記載晶粒的磁孤立化和低噪音化的效果。在特開(kāi)平7-73429號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了使用由過(guò)量氧降低結(jié)晶性的氧化層。其目的是有效切斷軟磁性襯里層和記錄層的磁的、結(jié)晶構(gòu)造的關(guān)系，防止記錄層磁化消失和矯頑力降低。進(jìn)而，在特開(kāi)2001-23140號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了將MgO膜作Co-Cr合金系記錄層的中間層。其目的是控制磁晶粒的定向性，增大記錄磁性膜的垂直磁各向異性。
在以前的這些研究中，沒(méi)有記載晶粒的磁孤立化和低噪音化的效果，為了獲得可高密度記錄的垂直磁記錄介質(zhì)，必需控制記錄層的晶粒并獲得低噪音化的中間層技術(shù)。
另一方面，在記錄層中使用形成Co層和Pd層疊層的人工晶體膜的垂直磁記錄介質(zhì)時(shí)，由于作用在記錄層的晶粒之間的磁相互作用非常強(qiáng)，所以躍遷噪音很大，不可能獲得高密度記錄。為了解決此問(wèn)題，研究了對(duì)人工晶體膜的晶粒進(jìn)行磁孤立技術(shù)。例如，在特開(kāi)2002-25032號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了通過(guò)使記錄膜中含有B和O，使記錄層的晶粒在結(jié)晶學(xué)上形成孤立，從而也形成磁孤立。但是，為了控制晶粒的定向性和尺寸，必需有關(guān)中間層的新型的技術(shù)。關(guān)于形成Co層和Pd層疊層的人工晶體膜的中間層或襯底層的研究，例如在特開(kāi)2001-155329號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了使用由Pd和Pt等面心立方構(gòu)造的金屬和Al2O3及MgO等氧化物的復(fù)合材料構(gòu)成的襯底層。其目的是減小記錄層的晶粒，而且減小晶粒間的磁相互作用，可大幅度減小躍遷噪音。但是，可以認(rèn)為，為防止記錄層的晶粒直徑的增大，需要利用分割層將記錄層進(jìn)行分割等，不能充分控制晶粒的尺寸和定向性。
為了獲得可高密度記錄的垂直磁記錄介質(zhì)，需要有關(guān)用于控制記錄層晶粒的中間層的新型技術(shù)?？筛呙芏扔涗浀亩哟怪贝庞涗浗橘|(zhì)的中間層所要求的條件，不僅要控制上述記錄層的構(gòu)造，為了不使記錄效率惡化，還需減小其膜厚?？梢怨烙?jì)到，在中間層很厚時(shí)，從記錄磁頭的磁極到軟磁性襯里層的距離會(huì)加大，導(dǎo)致記錄效率降低，同時(shí)，導(dǎo)致記錄分辨能力的降低。因此，需要形成很薄，而且能控制記錄層構(gòu)造的中間層技術(shù)。
有關(guān)垂直磁記錄介質(zhì)中間層的現(xiàn)有技術(shù)，當(dāng)從控制記錄層中的晶粒方面判斷時(shí)，在提高定向性時(shí)沒(méi)有考慮到細(xì)微化、均勻化，及磁孤立化等，在促進(jìn)磁孤立化時(shí)，沒(méi)有考慮到提高定向性、細(xì)微化、和均勻化等。而從中間層的膜厚度方面也沒(méi)有充分考慮薄膜化。根據(jù)這些理由，由于存在介質(zhì)噪音大，熱波動(dòng)弱、記錄效率低，或記錄分辨能力低等問(wèn)題，所以不可能制作出適宜高密度記錄的垂直磁記錄介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，作為通過(guò)襯里軟磁性膜，在非磁性基板上設(shè)置垂直磁化膜的垂直磁記錄介質(zhì)的制造方法，在形成襯里軟磁性膜步驟和形成垂直磁化膜步驟之間，具有形成含有氧、氮、硅、碳中任一種非金屬元素含有層的步驟和在其表面上形成由孤島狀構(gòu)造構(gòu)成的金屬層的步驟的至少2個(gè)步驟。該孤島狀構(gòu)造的金屬層，其平均膜厚最好在0.1-2nm，用設(shè)定該膜厚的金屬層，不會(huì)完全覆蓋住含非金屬金屬元素層的整個(gè)表面，而形成很多個(gè)孤島狀的凸?fàn)顦?gòu)造，而且其尺寸做得很微細(xì)。將這些多個(gè)孤島狀的凸?fàn)顦?gòu)造分別作為核心，通過(guò)使記錄層的晶粒成長(zhǎng)，可得到由細(xì)小的，而且是磁孤立的晶粒構(gòu)成的記錄層。
作為利用中間層控制記錄層的晶粒的方法，可考慮以下方法，即明確形成中間層自身的晶粒邊界，再在其上直接形成記錄層的方法。然而，為了形成這樣的中間層，必須增大膜厚。當(dāng)中間層的膜厚很小時(shí)，為了以細(xì)小的晶粒構(gòu)成或做成非晶構(gòu)造，通常形成大致均勻的膜、不形成明確的晶粒邊界。另外，也可考慮以下方法，即在中間層上付與凹凸?fàn)?，控制記錄層的晶粒的方法。然而，為了付與凹凸?fàn)?，同樣需要增大膜厚。雖可以想到，通過(guò)插入氧化物層很容易付與凹凸?fàn)?，但這種情況下，也是膜厚越大效果也越好。但仍存在的問(wèn)題是只付與凹凸?fàn)睿茈y控制晶粒的尺寸，晶粒難以細(xì)微化和均勻化。
對(duì)于這樣的問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在含氧層的表面上形成平均膜厚為0.1-2nm的金屬層，可形成由孤島狀構(gòu)造構(gòu)成的金屬層，通過(guò)將這些孤立的多個(gè)島狀構(gòu)造(凸?fàn)顦?gòu)造)分別作為核心使記錄層的晶粒成長(zhǎng)，可獲得由細(xì)小而且磁孤立的晶粒構(gòu)成的記錄層。由于含氧層的表面能量很小，在該表面上形成相對(duì)表面能量很大的金屬層時(shí)，限于膜厚極薄時(shí)，金屬層一樣不能完全覆蓋含氧層表面，形成孤島狀的構(gòu)造。而且，其尺寸細(xì)小，也可利用金屬層的材料、膜厚、及形成溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，很容易使直徑達(dá)到10nm以下。可以認(rèn)為，該島狀金屬層，在其上形成的中間層或記錄層成為結(jié)晶成長(zhǎng)的核，而且起到控制定向性的作用；另一方面，在島狀金屬層周?chē)鷼埩舻暮鯇?，向其上形成的中間層或記錄層供氧，而引入缺陷，付與記錄層形成晶粒邊界。這樣形成的晶粒邊界，由于晶格缺陷很多，擾亂了定向性，例如，Co-Cr合金系記錄層時(shí)，促進(jìn)了Cr向晶粒邊界的偏析，在其他記錄層時(shí)，添加元系也容易在晶粒邊界偏析，可認(rèn)為對(duì)晶粒的磁孤立化發(fā)揮了很大的效果。另外，可以認(rèn)為，由于也具有阻止鄰接的晶粒合成一體的效果，所以也起到了阻止晶粒尺寸增大和均勻化的作用。關(guān)于中間層的膜厚，由于含氧層的表面的作用是很重要的，即使很薄也不成問(wèn)題，即使含有其他的定向性控制層等，作為中間層的總膜厚，也可以做得非常薄，達(dá)3nm以下。
作為在含氧層的表面上形成的島狀金屬層所用的材料，必須選擇與含氧層難以反應(yīng)的。例如，Ta、W、Nb、Mo、Ru等高熔點(diǎn)金屬、或者，以這些高熔點(diǎn)金屬元素為主成分的合金，或者，Pd、Pt、Au、Ag等貴金屬，或者，以這些貴金屬元素為主成分的合金。除了這些材料以外使用Ni、Co、或以這些金屬元素為主成分的合金時(shí)，也可獲得本發(fā)明的效果。
為了使在含氧層的表面上形成的金屬層做成孤島狀的構(gòu)造，可以認(rèn)為，金屬層的平均膜厚隨其材料不同，主要依賴于材料的熔點(diǎn)。例如，在高熔點(diǎn)金屬的Ta、W、Nb、Mo、Ru，或以這些金屬元素為主成分的合金時(shí)，為0.1-1nm范圍，在Ni、Co、或以這些金屬元素為主成分的合金時(shí)，為0.5-1.2nm范圍，在Pd、Pt、Au、Ag，或以這些金屬元素為主成分的合金時(shí)，為0.5-2.0nm范圍。
當(dāng)在含氧層的表面上形成金屬層時(shí)，該基板溫度，例如，低到100℃以下時(shí)，在上述平均膜厚范圍內(nèi)，將平均膜厚設(shè)定小的一方本發(fā)明的效果很大，例如高到200℃以上時(shí)，在上述平均膜厚范圍內(nèi)，將平均膜厚設(shè)定大的一方，本發(fā)明的效果很大。
作為含氧層中使用的材料，最好是MgO。在記錄層中使用Co-Cr-Pt系合金膜時(shí)，或者使用Co層和Pd層形成疊層的人工晶體膜時(shí)，將該MgO膜用作含氧層時(shí)，可使記錄層獲得良好的結(jié)晶定向性。在形成該MgO膜之前，通過(guò)形成控制定向用的金屬膜，可進(jìn)一步提高記錄層的結(jié)晶定向性。
即使在上述島狀金屬層上直接形成記錄層，雖也能獲得本發(fā)明的效果，但為了獲得更大的效果，最好在該島狀金屬層上形成含有氧的金屬中間層后，再形成記錄層。含有該氧的金屬中間層，在由很多孤立的島構(gòu)造構(gòu)成的島狀金屬層的周?chē)鷼埩舻暮鯇由闲纬捎裳趸飿?gòu)成的明確的晶粒邊界，認(rèn)為這些晶粒邊界對(duì)促進(jìn)記錄層的晶粒的磁孤立化起到了很大作用。作為上述的含氧金屬中間層的主成分，最好是貴金屬元素Pd、Pt、Au、Ag，作為添加元素，最好含有B或Si。貴金屬元素對(duì)形成晶粒、作為用于記錄層成長(zhǎng)的核心，控制記錄層的定向性，擔(dān)負(fù)著很重要的作用，添加元素與氧一起對(duì)形成晶粒邊界起到了重要作用。
使用含有氮、硅、碳中任何一種元素的層取代上述含氧層時(shí)，也可獲得同樣的效果。含有氮、硅、碳中任一種元素的層和含氧層一樣，其表面能很小，可認(rèn)為是在其表面上形成的金屬層構(gòu)成了孤島狀的構(gòu)造。
上述的垂直磁記錄介質(zhì)，通過(guò)將記錄部分由單磁極型磁頭構(gòu)成，再生部分由巨大的磁阻效應(yīng)元件或磁阻效應(yīng)隧道接合膜構(gòu)成的磁頭兩部分組合，可獲得高記錄密度的足夠強(qiáng)度的信號(hào)，并可實(shí)現(xiàn)具有高記錄密度的可靠性高的磁存儲(chǔ)裝置。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施例1和比較例1中記載的垂直磁記錄介質(zhì)的矯頑力和Ta中間層膜厚的關(guān)系圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例1和比較例1中記載的垂直磁記錄介質(zhì)的矩形比和Ta中間層膜厚的關(guān)系圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施例1和比較例1中記載的垂直磁記錄介質(zhì)的S/N和Ta中間層膜厚的關(guān)系圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施例1和比較例1中記載的垂直磁記錄介質(zhì)的分辨能力和Ta中間層膜厚的關(guān)系圖。
圖6是表示利用電子顯微鏡測(cè)定的在MgO中間層上形成的Ta中間層的表面形狀圖。(a)和(e)是在MgO中間層上形成膜厚0.1nm的Ta中間層的狀況，(b)和(f)是在MgO中間層上形成膜厚0.3nm的Ta中間層的狀況，(c)和(g)是在MgO中間層上形成膜厚1.0nm的Ta中間層的狀況，(d)和(h)是表示未形成MgO中間層，而是在Ni-Ta-Zr合金中間層上形成膜厚0.3nmTa的中間層時(shí)的表面形狀的模式圖和高度分布圖。
圖7是模式地表示用透過(guò)電子顯微鏡觀察本發(fā)明的實(shí)施例1記載的垂直磁記錄介質(zhì)的斷面時(shí)的斷面構(gòu)造圖。(a)是在MgO中間層上形成膜厚0.3nm的Ta中間層的介質(zhì)，(b)是在MgO中間層上形成膜厚1nm的Ta中間層的介質(zhì)。
圖8是表示對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例1中記載的垂直磁記錄介質(zhì)，改變由Co-Cr-Pt系合金構(gòu)成的記錄層的組成時(shí)，矯頑力和Ta中間層膜厚的關(guān)系圖。
圖9是表示對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例1中記載的垂直磁記錄介質(zhì)，改變形成Ta中間層時(shí)的基板溫度時(shí)，矯頑力和Ta中間層膜厚的關(guān)系圖。
圖10是表示對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例1記載的垂直磁記錄介質(zhì)，改變形成Ta中間層時(shí)的基板溫度時(shí)，矩形比和Ta中間層膜厚的關(guān)系圖。
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施例2和比較例2中記載的垂直磁記錄介質(zhì)的矯頑力和Ni-Ta合金中間層膜厚的關(guān)系圖。
圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施例2和比較例2中記載的垂直磁記錄介質(zhì)的矩形比和Ni-Ta合金中間層膜厚的關(guān)系圖。
圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施例2中記載的垂直磁記錄介質(zhì)的S/N和Ni-Ta合金中間層膜厚的關(guān)系圖。
圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施例3和比較例3中記載的垂直磁記錄介質(zhì)的S/N和Pd中間層膜厚的關(guān)系圖。
圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施例3和比較例3中記載的垂直磁記錄介質(zhì)的α和Pd中間層膜厚的關(guān)系圖。
圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施例4和實(shí)施例5中記載的垂直磁記錄介質(zhì)的斷面構(gòu)造示意模式圖。
圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施例4中記載的垂直磁記錄介質(zhì)的S/N和Pd中間層膜厚的關(guān)系圖。
圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施例4和比較例4中記載的垂直磁記錄介質(zhì)的S/N和Pd-B合金中間層膜厚的關(guān)系圖。
圖19是模式地表示用透過(guò)電子顯微鏡，觀察本發(fā)明的實(shí)施例4中記載的垂直磁記錄介質(zhì)的斷面時(shí)，斷面構(gòu)造圖。(a)是在MgO中間層上形成膜厚1.5nm的Pd中間層和膜厚3nm的Pd-B合金中間層的介質(zhì)，(b)是在MgO中間層上形成膜厚3nm的Pd中間層和膜厚3nm的Pd-B合金中間層的介質(zhì)，(c)是未形成MgO中間層，而形成膜厚1.5nm的Pd中間層和膜厚20nm的Pd-B合金中間層的介質(zhì)。
圖20是表示本發(fā)明的磁存儲(chǔ)裝置的一例的模式圖。
圖1表示本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)的一例實(shí)施例，是其斷面構(gòu)造圖。以下，示出了該介質(zhì)的制作順序。作為基板10，使用厚度0.635mm、直徑65mm的結(jié)晶化玻璃。首先，在基板10上形成由Ni-37.5at％Ta-10at％Zr合金構(gòu)成的膜厚30nm的種子層11，接著，形成由Fe-8at％Ta-12at％C合金構(gòu)成的膜厚400nm的襯里軟磁性層12。隨后，用1600W電力的燈加熱器加熱12秒鐘。此時(shí)，基板溫度達(dá)到越450℃。接著，等基板溫度下降后，再形成由Ni-37.5at％Ta-10at％Zr合金構(gòu)成的膜厚3nm的第一中間層13，由MgO構(gòu)成的膜厚1nm的第二中間層14，在其上再形成由Ta構(gòu)成的第三中間層15。Ta中間層剛形成后的基板溫度約為250℃。有關(guān)作為島狀金屬層發(fā)揮作用的Ta中間層，制作數(shù)種膜厚不同的樣品。接著，形成Co-17at％Cr-14at％Pt-4at％B合金構(gòu)成的膜厚20nm的記錄層16，再形成膜厚5nm的碳保護(hù)層17。各層的膜厚為平均膜厚，利用噴濺時(shí)間和施加電力進(jìn)行調(diào)節(jié)。施加的電力，在形成Fe-Ta-C襯里軟磁性層和碳保護(hù)膜時(shí)，為1000W、形成Ni-Ta-Zr第一中間層時(shí)，為100W、形成Ta第三中間層時(shí)，在70-300W范圍內(nèi)，形成Ni-Ta-Zr種子層、MgO第二中間層和Co-Cr-Pt-B記錄層時(shí)，設(shè)定為500W。作為噴濺氣體，使用氬氣，進(jìn)行DC噴濺時(shí)的壓力為0.5Pa、進(jìn)行RF噴濺時(shí)的壓力為2.0Pa。直到形成碳保護(hù)層后，將介質(zhì)從室內(nèi)取出，在其表面上涂布有機(jī)系潤(rùn)滑劑，形成潤(rùn)滑層。
作為用于與該實(shí)施例1的介質(zhì)進(jìn)行比較的樣品，只是中間層的構(gòu)成不同，除此之外的膜構(gòu)成及處理?xiàng)l件與實(shí)施例1相同，制作這樣的垂直磁記錄介質(zhì)，將其作為比較例1。比較例1的介質(zhì)的中間層構(gòu)成與實(shí)施例1的介質(zhì)不同，其構(gòu)成是不形成發(fā)揮含氧層作用的MgO第二中間層14，而在Ni-Ta-Zr合金的第一中間層13上直接形成Ta中間層15。關(guān)于Ta中間層，與實(shí)施例1同樣，制作數(shù)種不同膜厚的樣品。
對(duì)于實(shí)施例1和比較例1記載的介質(zhì)，將測(cè)定的記錄層的矯頑力和矩形比分別示于圖2和圖3。利用以下方法評(píng)價(jià)矯頑力和矩形比。作為測(cè)定裝置使用力—效應(yīng)型磁強(qiáng)計(jì)。設(shè)定環(huán)境使樣品溫度達(dá)到約25℃，一邊對(duì)樣品的膜面垂直方向施加磁場(chǎng)，一邊檢測(cè)力—旋轉(zhuǎn)角度，測(cè)定力—回線。在64秒鐘內(nèi)，以一定速度，從正1760KA/m到負(fù)1760KA/m，再?gòu)呢?fù)1760KA/m到正1760KA/m，進(jìn)行磁場(chǎng)掃描。對(duì)于得到的力—回線不進(jìn)行傾斜修正和補(bǔ)償修正，求出矯頑力和矩形比。圖2中示出了Ta中間層(島狀金屬層)的膜厚對(duì)矯頑力的依賴性，在實(shí)施例1中，在MgO中間層上形成Ta中間層疊層時(shí)，而且Ta中間層的膜厚限定在0.2-0.7nm時(shí)，矯頑力達(dá)到很大。在Ta中間層比0.7nm厚時(shí)或像比較例1一樣不形成MgO中間層時(shí)，只能得到200KA/m以下的矯頑力。對(duì)于矩形比，不使用Ta中間層，在MgO中間層上直接形成Co-Cr-Pt-B記錄層時(shí)，記錄層的定向性很差，矩形比非常低、達(dá)0.3以下，通過(guò)在膜厚0.2nm以上的MgO中間層上形成Ta中間層，矩形比恢復(fù)到0.8，記錄層的定向性也不存在問(wèn)題。
對(duì)于實(shí)施例1和比較例1的介質(zhì)，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)臺(tái)的記錄再生特性的評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)使用的磁頭是由利用了密封間隙長(zhǎng)62nm、磁道寬120nm的巨大磁阻效應(yīng)的再生元件，和由磁道寬度150nm的單磁極型書(shū)寫(xiě)元件構(gòu)成的復(fù)合磁頭。在圓周速度10m/S，偏轉(zhuǎn)角0度、磁間距約15nm的條件下，測(cè)定再生輸出和噪音。用1970fr/mm(50KFCI)的線記錄密度大孤立波再生輸出和23620fr/mm(600KFCI)的線記錄密度的介質(zhì)噪音之比，評(píng)價(jià)介質(zhì)S/N。利用23620fr/mm(600KFCI)的線記錄密度的再生輸出和1970fr/mm(50KFCI)的線記錄密度的再生輸出之比，評(píng)價(jià)記錄分辨能力。將介質(zhì)S/N和分辨能力的評(píng)價(jià)結(jié)果分別示于圖4和圖5。在含氧層、即MgO中間層上形成膜厚為0.2-0.7nm的Ta中間層的介質(zhì)中，可以確認(rèn)提高了介質(zhì)S/N和分辨能力。介質(zhì)S/N最大約提高了2dB，對(duì)于Ta中間層膜厚的傾向和圖2中矯頑力的結(jié)果相同?？梢哉J(rèn)為，Ta中間層的島狀成長(zhǎng)促進(jìn)了Co-Cr-Pt-B記錄層的晶粒的孤立比，降低介質(zhì)噪音的結(jié)果。
這種磁特性和記錄再生特性的提高，可以認(rèn)為是在含氧層、即MgO中間層上形成的Ta進(jìn)行島狀成長(zhǎng)的結(jié)果。為了確認(rèn)這一結(jié)論，在實(shí)施例1和比較例1相同膜構(gòu)成和處理?xiàng)l件下制作介質(zhì)的過(guò)程中，在形成Ta中間層的時(shí)刻，從噴濺裝置中取出樣品，用電子顯微鏡觀察其表面形狀。圖6中，示出了對(duì)以下4種樣品觀察的表面形狀模式圖，即在MgO中間層上形成膜厚0.1nm的Ta中間層時(shí)(a)，形成膜厚0.3nm時(shí)(b)，形成膜厚1.0nm時(shí)(c)，及不形成MgO中間層，而直接在Ni-Ta-Zr合金中間層上形成膜厚0.3nmTa中間層時(shí)(d)。圖6中的(e)、(f)、(g)和(h)分別示出了與(a)的A1-A2斷面、(b)的B1-B2斷面，(c)的C1-C2斷面及(d)的D1-D2斷面相對(duì)應(yīng)的表面高度分布。如圖6(b)和(f)所示，在MGO中間層上形成膜厚0.3nm的Ta中間層時(shí)，表面上形成非常大的凹凸?fàn)?，Ta形成大致似孤島狀結(jié)構(gòu)，即，可以認(rèn)為形成了很多孤立的島狀構(gòu)造。與其相反，在Ta中間層的膜厚為0.1nm時(shí)的(a)和(e)中，Ta形成島狀的被覆率很低，凹凸?fàn)钜残 Ａ硪环矫?，在Ta中間層膜厚為1.0nm時(shí)的(c)和(g)，及沒(méi)有MgO中間層時(shí)的(d)和(h)中，表面幾乎一樣由Ta覆蓋住，可以認(rèn)為凹凸?fàn)詈苄 ?br>
為了更詳細(xì)研究該介質(zhì)的構(gòu)造差異，在以實(shí)施例1制作的樣品中，對(duì)于在MgO中間層上形成膜厚0.3nm的Ta中間層時(shí)和形成1.0nm的Ta中間層時(shí)的2種樣品，使用高分辨率的透過(guò)電子顯微鏡對(duì)介質(zhì)的斷面的構(gòu)造進(jìn)行了觀察。從觀察方向看，前后鄰接的晶粒重疊而未觀察到，觀察樣品形成的非常薄，在觀察區(qū)域內(nèi)進(jìn)行觀察斷面構(gòu)造時(shí)，薄到約10nm厚。
圖7中示出了以125萬(wàn)倍的高倍率觀察本實(shí)施例的介質(zhì)的斷面構(gòu)造的透過(guò)電子顯微鏡像的模式描繪圖。以明亮的對(duì)比度明晰地觀察到了含氧的MgO中間層71。由于作為島狀金屬層起作用的Ta中間層72膜厚很小，與Co-Cr-Pt合金記錄層73的對(duì)比度差異很小，幾乎無(wú)法辨別。Co-Cr-Pt合金記錄層73為在膜面方向上被分割的多結(jié)晶構(gòu)造。其粒徑為10nm左右，隨部位不同，其晶粒邊界不明晰。關(guān)于觀察樣品的厚度方向，可以認(rèn)為晶粒邊界以傾斜狀存在。當(dāng)比較圖7的(a)所示的Ta中間層膜厚0.3nm時(shí)和(b)所示的Ta中間層膜厚1nm時(shí)，觀察到含氧的MgO中間層71的形狀不同。在圖7的(a)時(shí)，關(guān)于MgO中間層的形狀，與基板側(cè)界面為平坦面者相反，面表側(cè)界面為有凹凸的形狀。另一方面，在圖7的(b)時(shí)，關(guān)于MgO中間層71的形狀，基板側(cè)界面和表面?zhèn)冉缑嬉粯佣际瞧教姑?。在圖7的(a)時(shí)，通過(guò)在MgO中間層上形成孤島狀構(gòu)造的Ta中間層，在MgO中間層的表面?zhèn)冉缑嫔闲纬砂纪範(fàn)睢８鶕?jù)具有這種凹凸的表面?zhèn)冉缑娴闹虚g層，可確認(rèn)獲得了本發(fā)明的效果。
為了研究實(shí)施例1的介質(zhì)中記錄層組成的影響，制作了與實(shí)施例1的介質(zhì)只有記錄層的組成不同，除此之外，膜構(gòu)成和處理?xiàng)l件都相同的垂直磁記錄介質(zhì)。作為記錄層，除了實(shí)施例1中使用的Co-17at％Cr-14at％Pt-4at％B合金外，使用了Co-15at％Cr-14at％Pt-4at％B合金、Co-19at％Cr-14at％Pt合金以及Co-17at％Cr-14at％Pt合金。將Ta中間層的膜厚對(duì)矯頑力的依賴性示于圖8。在任何一種記錄層的組成的情況下，在幾乎相同的中間層膜厚的范圍內(nèi)，都見(jiàn)到了矯頑力的增加，可以確認(rèn)不依賴于記錄層的組成，獲得了本發(fā)明的效果。
為了研究實(shí)施例1的介質(zhì)中基板溫度的影響，制作了在形成中間層和記錄層時(shí)只有基板溫度與實(shí)施例1的介質(zhì)不同，除此之外，膜構(gòu)成和處理?xiàng)l件相同的垂直磁記錄介質(zhì)。Ta中間層剛形成后的基板溫度，通過(guò)調(diào)節(jié)形成中間層前的等待時(shí)間，使其為170℃、250℃和290℃。Ta中間層的膜厚對(duì)于矯頑力和矩形比的依賴性分別示于圖9和圖10。盡管使用了相同組成的記錄層，但由于形成記錄層時(shí)的基板溫度不同，矯頑力的水平也隨著基板溫度的條件而不同。矯頑力增加的Ta中間層的膜厚范圍，基板溫度在170℃時(shí)為O.1-0.4nm，基板溫度在250℃時(shí)為0.2-0.7nm，基板溫度在290℃時(shí)為0.2-1nm。Ta中間層的膜厚范圍隨形成時(shí)的基板溫度而不同的理由，可以認(rèn)為是由于Ta中間層的島狀構(gòu)造隨溫度而異所致?？梢哉J(rèn)為，基板溫度很低時(shí)，島狀的Ta中間層形成的更平坦，膜厚即使增加也不是島狀，而是形成連續(xù)的膜，所以得不到本發(fā)明的效果。反之，基板溫度很高時(shí)，由于形成島狀的Ta中間層隆起很大的形狀，在Ta中間層的膜厚不足時(shí)，由于Ta中間層的MgO中間層表面的被覆率很低，記錄層的定向性惡化，導(dǎo)致矩形比降低，但Ta中間層膜厚，例如，即使達(dá)到1nm厚，也可認(rèn)為保持著島狀的構(gòu)造。如上所述改變基板溫度，制作介質(zhì)的結(jié)果可以看到，獲得本發(fā)明效果的Ta中間層的膜厚為0.1-1nm范圍。
作為用于與該實(shí)施例2的介質(zhì)進(jìn)行比較的樣品，制作只是中間層的構(gòu)成不同，除此之外，膜構(gòu)成和處理?xiàng)l件都與實(shí)施例2相同的垂直磁記錄介質(zhì)，將其作為比較例2。比較例2的介質(zhì)的中間層構(gòu)成與實(shí)施例2的介質(zhì)不同，其構(gòu)成是不形成含氧的MgO第二中間層14，而在Ni-Ta合金第一中間層13上直接形成Ni-Ta合金的第三中間層。即，中間層只由Ni-Ta合金構(gòu)成。
關(guān)于實(shí)施例2和比較例2的介質(zhì)，將測(cè)定的記錄層的矯頑力和矩形比分別示于圖11和圖12。矯頑力和矩形比的評(píng)價(jià)方法與實(shí)施例1相同。圖11中示出了矯頑力與Ni-Ta合金中間層的膜厚的依賴性，但在使用起含氧層作用的MgO第二中間層時(shí)，而且，作為島狀金屬層起作用的Ni-Ta合金第三中間層的膜厚限定為0.5-1.2nm時(shí)，矯頑力增大。Ni-Ta合金第三中間層厚于1.2nm時(shí)和像比較例2記載的不用MgO第二中間層時(shí)，只能得到270KA/m以下的矯頑力。關(guān)于矩形比，在MgO第二中間層上形成的Ni-Ta合金第三中間層很薄時(shí)，記錄層的定向性很差，矩形比很低，但通過(guò)將Ni-Ta合金第三中間層膜厚形成在1nm以上時(shí)，矩形比增加到1.0，記錄層的定向性也不存在問(wèn)題。
關(guān)于實(shí)施例2和比較例2的介質(zhì)，對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的記錄再生特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)方法與實(shí)施例1相同。介質(zhì)S/N的評(píng)價(jià)結(jié)果示于圖13。在MgO中間層上形成膜厚0.5-1.2nm的Ni-Ta合金第三中間層的介質(zhì)中，可確認(rèn)提高了介質(zhì)S/N。介質(zhì)S/N最大提高了約3dB，對(duì)于Ni-Ta合金第三中間層的膜厚的傾向與圖11的矯頑力結(jié)果相同。
該實(shí)施例的效果，可以認(rèn)為是在含氧的MgO中間層上形成的Ni-Ta合金中間層的島狀構(gòu)造，促進(jìn)了Co-Cr-Pt記錄層的晶粒的孤立化所致。MgO中間層上形成的島狀構(gòu)造的中間層，如實(shí)施例1即使是Ta，如本實(shí)施例即使是Ni-Ta合金，都可以看到獲得了本發(fā)明的效果。但是，盡管在相同基板溫度下形成中間層，可獲得效果的中間層的膜厚范圍不同，Ta時(shí)為0.2-0.7nm，Ni-Ta時(shí)為0.5-1.2nm。這可以認(rèn)為是，島狀金屬層的形狀隨形成該形狀的物質(zhì)種類(lèi)而不同所致。使用像Ta這種高熔點(diǎn)的金屬時(shí)，很容易形成平緩的形狀，與其相比，使用低熔點(diǎn)的金屬和合金時(shí)，推測(cè)很容易形成隆起大的形狀。
在實(shí)施例2的介質(zhì)中，為了研究在MgO第二中間層(含氧層)上形成的第三中間層(島狀金屬層)中所用金屬元素的影響，制作了只是在第三中間層中使用了與實(shí)施例2的介質(zhì)不同的材料，除此之外，膜構(gòu)成和處理?xiàng)l件都相同的垂直磁記錄介質(zhì)。將剛形成第三中間層后的基板溫度設(shè)定為170℃、250℃和290℃的3種不同的條件，研究獲得本發(fā)明的效果的第三中間層的膜厚范圍。作為第三中間層使用的金屬，可選擇W、Nb、Mo、和Co-40at％Cr合金。在MgO中間層上形成由W、Nb、或Mo構(gòu)成的中間層時(shí)，矯頑力相對(duì)于第三中間層膜厚的變化，呈現(xiàn)出與實(shí)施例1的Ta中間層的情況相同的傾向，獲得本發(fā)明效果的第三中間層的膜厚范圍為0.1-1nm。另一方面，在MgO中間層上形成Co-Cr合金中間層時(shí)，矯頑力相對(duì)于第三中間層膜厚的變化，呈現(xiàn)出與實(shí)施例2的Ni-Ta合金中間層的情況相同的傾向，獲得本發(fā)明效果的第三中間層的膜厚范圍為0.5-1.2nm。
在實(shí)施例2的介質(zhì)中，作為第二中間層，用Al2O3代替MgO，在第三中間層中使用Ru，除此之外，制作膜構(gòu)成和處理?xiàng)l件相同的垂直磁記錄介質(zhì)。將剛形成第三中間層后的基板溫度定為約250℃。矯頑力相對(duì)于第三中間層膜厚的變化，呈現(xiàn)出與實(shí)施例1的Ta中間層相同的情況，獲得本發(fā)明效果的Ru中間層膜厚范圍為0.2-0.7nm。所以可以確認(rèn)第二中間層不必是MgO，用Al2O3也能獲得本發(fā)明的效果。像比較例1記載的那樣，在Ni-Ta-Zr合金第一中間層上直接形成第三中間層時(shí)，和像比較例2記載的那樣，在Ni-Ta合金第一中間層上直接形成第三中間層時(shí)，根據(jù)不能獲得本發(fā)明的效果進(jìn)行判斷時(shí)，可以認(rèn)為，在像MgO和Al2O3一類(lèi)的氧化物層(含氧層)上，形成很薄的金屬層疊層時(shí)，可形成孤島構(gòu)造的金屬層。
作為用于與本實(shí)施例3的介質(zhì)進(jìn)行比較的樣品，制作了只是中間層的構(gòu)成不同，除此之外，膜構(gòu)成和處理?xiàng)l件與實(shí)施例3相同的垂直磁記錄介質(zhì)，將其作為比較例3。比較例3的介質(zhì)的中間層構(gòu)成與實(shí)施例3的介質(zhì)不同，其構(gòu)成是不形成承擔(dān)含氧層的MgO中間層14，而在Ni-Ta-Zr合金中間層13上直接形成Pd中間層15。關(guān)于Pd中間層，和實(shí)施例3一樣制作數(shù)種膜厚不同的樣品。
關(guān)于實(shí)施例3和比較例3的介質(zhì)，對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的記錄再生特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)方法和實(shí)施例1相同。介質(zhì)S/N的評(píng)價(jià)結(jié)果示出圖14。關(guān)于比較例3的介質(zhì)，沒(méi)有受Pd中間層的膜厚的影響，介質(zhì)S/N在6dB以下，與其相反，在MgO中間層上形成0.5-2nm膜厚的Pd中間層的介質(zhì)中，可得到15dB以上良好的介質(zhì)S/N。作為記錄層，即使使用將Co合金層和Pd層疊層的人工晶體膜時(shí)，可以看到可由本發(fā)明的效果獲得良好的低噪音特性。
上述介質(zhì)的S/N的提高，可以認(rèn)為是在MgO中間層(含氧層)上形成的Pd中間層，構(gòu)成很多孤島狀的構(gòu)造，通過(guò)以這些島狀構(gòu)造分別作為核心成長(zhǎng)的記錄層的晶粒，促進(jìn)了記錄層的磁孤立化的結(jié)果。為了確認(rèn)記錄層晶粒的磁孤立化，除了形成相同膜厚的Ni-37.5at％Ta-10at％Zr合金膜代替由Fe-8at％Ta-12at％C合金膜構(gòu)成的襯里軟磁性層12之外，制作與實(shí)施例3和比較例3完全相同的介質(zhì)，評(píng)價(jià)這些樣品的磁特性。在這些樣品中不形成襯里軟磁性層的理由，是因?yàn)槔谜駝?dòng)試樣型磁強(qiáng)計(jì)只測(cè)定記錄層的磁化量。設(shè)定使樣品溫度達(dá)到約25℃的環(huán)境，一邊向樣品的膜面垂直方向上施加磁場(chǎng)，一邊檢測(cè)磁通測(cè)定磁化曲線。在20分鐘內(nèi)，以一定速度進(jìn)行磁場(chǎng)掃描，使其從正1200KA/m到負(fù)1200KA/m，再?gòu)呢?fù)1200KA/m到1200KA/m。求出所得磁化曲線的矯頑力附近的傾角，下面將該值稱作α。α的變化取決于晶粒之間的交換結(jié)合強(qiáng)度，沒(méi)有交換結(jié)合時(shí)為1，當(dāng)交換結(jié)合很強(qiáng)時(shí)，由1開(kāi)始增加。圖15中示出了α對(duì)Pd中間層膜厚的依賴性。在與比較例3相對(duì)應(yīng)的樣品中，α在5以上，與其相反，實(shí)施例3中Pd中間層膜厚為0.5-2nm時(shí)，α在2以下，從而可確認(rèn)大幅度地促進(jìn)了晶粒間的磁孤立化。
在實(shí)施例3的介質(zhì)中，制作了作為在MgO第二中間層上形成的第三中間層(承擔(dān)島狀金屬層)所使用的金屬材料，使用Pt、Au、Ag代替Pd的垂直磁記錄介質(zhì)?？梢钥吹剑橘|(zhì)S/N對(duì)于第三中間層膜厚的變化，呈現(xiàn)出與實(shí)施例3的Pd中間層情況相同的傾向。在使用本實(shí)施例的第三中間層中，在0.5-2nm的膜厚范圍內(nèi)，可得到良好的結(jié)果，與Pd中間層的情況相同。
關(guān)于實(shí)施例4的介質(zhì)，對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的記錄再生特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。其評(píng)價(jià)方法和實(shí)施例1相同。介質(zhì)S/N的評(píng)價(jià)結(jié)果示于圖17。在MgO中間層上形成0.5-2nm膜厚的Pd中間層的介質(zhì)中，可獲得15dB以上良好的介質(zhì)S/N?？梢哉J(rèn)為，這和實(shí)施例3是相同的傾向，但介質(zhì)S/N提高，通過(guò)使用Pd-B合金的第四中間層，進(jìn)一步促進(jìn)了記錄層晶粒的磁孤立化。
關(guān)于實(shí)施例4的介質(zhì)，為了研究Pd-B合金第四中間層膜厚的效果，將Pd第三中間層膜厚固定為1.5nm，制作數(shù)種Pd-B合金第四中間層膜厚不同的樣品。為了比較，除了不形成MgO第二中間層外，制作和這些樣品完全相同膜構(gòu)成的樣品，將其作為比較例4。對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的記錄再生特性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，得到如圖18所示的Pd-B中間層膜厚對(duì)于介質(zhì)S/N的依賴性。比較例4的介質(zhì)，Pd-B中間層膜厚在10nm以下時(shí)，介質(zhì)S/N大幅度劣化，與其相反，實(shí)施例4的介質(zhì)，Pd-B中間層膜厚即使在5nm以下時(shí)，仍能得到良好的介質(zhì)S/N。根據(jù)本實(shí)施例，使用本發(fā)明的效果時(shí)，由于不形成厚的中間層，可獲得良好的低噪音特性，所以可不用犧牲分辨能力和記錄效率，即就能實(shí)現(xiàn)低噪音化。作為第四中間層的材料，使用Pd-Si合金、Pt-B合金、Au和Ag確認(rèn)該效果時(shí)，可獲得同樣的結(jié)果。
在本實(shí)施例中，作為第二中間層164，取代形成MgO膜，在形成膜厚1nm的Si膜后，通過(guò)向處理室內(nèi)通入5秒鐘氧分壓為20mPa的氬和氧的混合氣體，使Si膜表面曝露于氧環(huán)境中，制作成樣品。這種樣品不是直接形成氧化物，而是利用表面氧化形成含氧層的樣品，除了記錄層的定向性稍有惡化外，可得到大致相同的特性，確認(rèn)了可獲得本發(fā)明的效果。
在本實(shí)施例中，作為第一中間層163，制作了形成膜厚1.5nm的Pd膜的樣品來(lái)代替形成Ni-Ta-Zr合金膜。利用X射線衍射法研究記錄層的定向性時(shí)，由記錄層的(111)面形成衍射峰的強(qiáng)度，與第一中間層使用Ni-Ta-Zr合金膜的情況比較，增大了10倍以上，由此可知，利用第一中間層能控制記錄層的定向性。如本實(shí)施例，在記錄層中使用由Co合金層和Pd層疊層的人工晶體膜時(shí)，通過(guò)在第一中間層中使用面心立方構(gòu)造的Pd、Pt、Au、Ag和Cu，或六方緊密構(gòu)造的Ru和Ti，可提高記錄層的定向性。
對(duì)于實(shí)施例4的介質(zhì)，為進(jìn)一步詳細(xì)研究其構(gòu)造的不同，在制作的樣品中，使用高分辨能力的透過(guò)電子顯微鏡，對(duì)以下3種樣品觀察其介質(zhì)的斷面構(gòu)造，即，在MgO中間層上形成膜厚1.5nm的Pd中間層和膜厚3nm的Pd-B合金中間層的樣品，在MgO中間層上形成膜厚3nm的Pd中間層和膜厚3nm的Pd-B合金中間層的樣品，及不形成MgO中間層，而形成膜厚1.5nm的Pd中間層和膜厚20nm的Pd-B合金中間層的樣品。對(duì)各樣品的觀察結(jié)果，圖19中(a)、(b)和(c)分別示出了模式描繪圖。觀察倍率約為125萬(wàn)倍，觀察樣品成形得非常薄，使得從觀察方向看，前后鄰接的晶粒重疊而不能觀察到。在觀察區(qū)域內(nèi)進(jìn)行斷面構(gòu)造的觀察時(shí)，形成的厚度薄到約10nm。
以明亮的對(duì)比度，可明晰地觀察到含氧的MgO中間層191。由于Pd中間層192和Pd-B合金中間層193的對(duì)比度差很小，幾乎不能辨認(rèn)。Co-B合金層和Pd層疊層的人工晶體膜194，在膜面方向上形成被明晰分割的多晶粒構(gòu)造。任何一個(gè)樣品，其粒徑平均約為11nm。將圖19的(a)所出的Pd中間層膜厚1.5nm的情況，與(b)所示的Pd中間層膜厚3nm的情況比較時(shí)，觀察到MgO中間層的形狀不同。圖19的(a)的情況是關(guān)于MgO中間層的形狀，其板側(cè)界面呈平坦面，與此相反，表面?zhèn)冉缑嫘纬删哂邪纪沟男螤?。另一方面，圖19的(b)的情況是關(guān)于MgO中間層的形狀，其基板側(cè)界面和表面?zhèn)冉缑嬉粯佣紴槠教姑?。圖19的(a)的情況，是在膜面方向上局部切割記錄層的各晶粒的晶粒邊界的對(duì)應(yīng)位置上，MgO中間層的表面?zhèn)冉缑娴男螤畲笾滦纬赏剐螤睢Ｗ鳛榱硪环N看法，圖19的(a)的情況，在與MgO中間層的表面?zhèn)揉徑拥慕饘賹拥暮穸仍?nm以內(nèi)的區(qū)域，由對(duì)比度不同的區(qū)域在膜面方向上形成分割不連續(xù)的形狀。進(jìn)而，在膜面方向上對(duì)記錄層的晶粒進(jìn)行局部切割的晶粒邊界具有的特征是，與上述對(duì)比度不同區(qū)域的位置相對(duì)應(yīng)，而形成在其表面?zhèn)?。?duì)圖19的3種介質(zhì)，當(dāng)比較記錄層的晶粒形狀和尺寸時(shí)，很明顯(a)的情況是均勻的，(b)和(c)的情況是波動(dòng)很大的?？梢钥吹?，通過(guò)使用膜厚1.5nm的Pd中間層，可有效地控制記錄層的晶粒。由以上觀察結(jié)果可知，為了獲得本發(fā)明的效果，如圖19的(a)所示，在承擔(dān)含氧層的MgO中間層上，通過(guò)形成孤立島狀構(gòu)造的Pd中間層，在MgO中間層(含氧層)的表面?zhèn)冉缑嫔闲纬砂纪?，進(jìn)而，即可形成具有與凹凸界面相對(duì)應(yīng)的結(jié)晶構(gòu)造的記錄層。
制作膜厚為1.5nm、5nm和20nm3種Pd第三中間層膜厚的樣品，利用和實(shí)施例1相同的方法，用力—效應(yīng)型磁強(qiáng)計(jì)求出矯頑力。對(duì)于Pd第三中間層的膜厚為1.5nm、5nm和20nm的樣品，測(cè)定的矯頑力分別為435KA/m、175KA/m、和256KA/m。通過(guò)形成厚的中間層，可增加矯頑力，但將Pd第三中間層的膜厚取為1.5nm，利用本發(fā)明的效果時(shí)，可進(jìn)一步增加矯頑力。對(duì)于這些樣品，利用和實(shí)施例1相同的方法，對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的記錄再生特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于Pd第三中間層的膜厚為1.5nm、5nm和20nm樣品，介質(zhì)S/N分別為17.2dB、5.4dB和13.7dB，只因Pd第三中間層的膜厚不同，就產(chǎn)生了非常大的不同。即使記錄層使用Co-Cr-Pt合金和SiO2的混合膜時(shí)，可以看到，根據(jù)本發(fā)明的效果，可大幅度改善介質(zhì)的S/N。
利用和實(shí)施例1相同的方法，對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的記錄再生特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于第二中間層為C膜、Si膜、CN膜、或SiN膜的樣品，介質(zhì)的S/N分別為17.1dB、16.9dB、16.8dB和16.9dB，可獲得和第二中間層使用含氧層時(shí)一樣良好的介質(zhì)S/N?？梢钥吹?，作為第二中間層，利用含有氮、硅、碳中的任何一種的層取代含氧層時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的效果，都可大幅度改善介質(zhì)的S/N。
本發(fā)明沒(méi)有必要將基板特定為結(jié)晶化玻璃基板，A1合金基板、玻璃基板、或Si基板等，作為磁記錄介質(zhì)用的基板的公知材料，任何一種都具有效果。另外，即使再生用磁頭的磁阻傳感器，由磁阻效應(yīng)隧道接合膜構(gòu)成時(shí)，也具有本發(fā)明的效果。
使用本發(fā)明，通過(guò)襯里軟磁性膜，在非磁性基板上設(shè)置垂直磁化膜的垂直磁記錄介質(zhì)的制造方法中，也可以采用具有以下至少2個(gè)步驟的垂直磁記錄介質(zhì)的制作方法，即在形成上述襯里軟磁性膜的步驟和形成上述垂直磁化膜的步驟之間，具有形成含氧層或含有氮、硅、碳中任何一種非金屬元素含有層的步驟，和在上述含氧層或非金屬元素含有層的表面上形成孤島狀構(gòu)造的金屬層的步驟。
也可以采用上述金屬層的平均膜厚為0.1-2nm的垂直磁記錄介質(zhì)的制造方法。
進(jìn)而，使用本發(fā)明，可以制作磁存儲(chǔ)裝置，該裝置具有通過(guò)襯里軟磁性膜在非磁性基板上設(shè)置了垂直磁化膜的垂直磁記錄介質(zhì)、驅(qū)動(dòng)該垂直磁記錄介質(zhì)的驅(qū)動(dòng)部分、由記錄部分和再生部分構(gòu)成的磁頭，使該磁頭相對(duì)于上述垂直磁記錄介質(zhì)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置、用于向該磁頭輸入信號(hào)的裝置和對(duì)磁頭輸出信號(hào)進(jìn)行再生的記錄再生信號(hào)處理裝置，其特征是上述垂直磁記錄介質(zhì)在上述襯里磁性膜和上述垂直磁化膜之間具有由數(shù)層構(gòu)成的中間膜、該中間膜至少由含氧層和在該表面上形成的許多孤島狀的凸構(gòu)造構(gòu)成的金屬層中的2層構(gòu)成，對(duì)應(yīng)于上述許多孤島狀的凸構(gòu)造形成上述垂直磁化膜的各晶粒，上述磁頭的記錄部分由單磁極型頭構(gòu)成、再生部分由巨大磁阻效應(yīng)元件或呈現(xiàn)磁阻效應(yīng)的隧道接合膜構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，可提供使垂直磁記錄介質(zhì)的記錄層的晶粒形成磁孤立化、細(xì)微化、及均勻化，同時(shí)可使中間層形成薄膜化，可提供一種介質(zhì)噪音小、熱波動(dòng)強(qiáng)、記錄效率高、記錄分辨能力高的垂直磁記錄介質(zhì)，以及使用該介質(zhì)的可進(jìn)行高密度記錄的磁存儲(chǔ)裝置。
權(quán)利要求
1.一種垂直磁記錄介質(zhì)，通過(guò)襯里磁性膜在非磁性基板上設(shè)置了垂直磁化膜的垂直磁記錄介質(zhì)中，其特征是在上述襯里磁性膜和上述垂直磁化膜之間，具有由數(shù)層構(gòu)成的中間膜，上述中間膜至少由含氧層或含有氧、硅、碳中任何一種的非金屬元素含有層，和在該含氧層或含非金屬元素含有層的表面?zhèn)刃纬傻脑S多孤島狀構(gòu)造構(gòu)成的金屬層的2層構(gòu)成，與上述許多的孤島狀構(gòu)造相對(duì)應(yīng)，形成上述垂直磁化膜的各個(gè)晶粒。
2.一種垂直磁記錄介質(zhì)，通過(guò)襯里磁性膜在非磁性基板上設(shè)置了垂直磁化膜的垂直磁記錄介質(zhì)中，其特征是在上述襯里磁性膜和上述垂直磁化膜之間，具有由數(shù)層構(gòu)成的中間膜，上述中間膜至少由含氧層或含有氮、硅、碳中任何一種的非金屬元素含有層，和在含氧層或含非金屬元素含有層的表面?zhèn)刃纬傻慕饘賹?層構(gòu)成，利用透過(guò)電子顯微鏡觀察其斷面時(shí)，與上述含氧層表面?zhèn)揉徑拥?nm厚以內(nèi)的區(qū)域?yàn)橛蓪?duì)比度不同的區(qū)域在膜面方向上分割的、不連續(xù)形狀。
3.一種垂直磁記錄介質(zhì)，通過(guò)襯里磁性膜在非磁性基板上設(shè)置了垂直磁化膜的垂直磁記錄介質(zhì)中，其特征是具有設(shè)置在上述襯里磁性膜和上述垂直磁化膜之間的中間膜，該中間膜至少具有含氧層或含有氮、硅、碳中任何一種的非金屬元素含有層，利用透過(guò)電子顯微鏡觀察其斷面時(shí)，與上述含氧層或非金屬元素含有層的表面?zhèn)揉徑拥?nm厚以內(nèi)的區(qū)域，具有所觀察到的斷面為由對(duì)比度不同的區(qū)域在膜面方向上分割的、不連續(xù)形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2記載的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征是利用透過(guò)電子顯微鏡觀察斷面時(shí)，在膜面方向上局部切割上述垂直磁化膜的各晶粒的晶粒邊界，與上述對(duì)比度不同的區(qū)域的位置相對(duì)應(yīng)而形成在該表面?zhèn)取?br>
5.根據(jù)權(quán)利要求3記載的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征是利用透過(guò)電子顯微鏡觀察斷面時(shí)，在膜面方向上局部切割上述垂直磁化膜的各晶粒的晶粒邊界，與上述對(duì)比度不同的區(qū)域的位置相對(duì)應(yīng)而形成在該表面?zhèn)取?br>
6.一種垂直磁記錄介質(zhì)，通過(guò)襯里磁性膜在非磁性基板上設(shè)置了垂直磁化膜的垂直磁記錄介質(zhì)中，其特征是在上述襯里磁性膜和上述垂直磁化膜之間，具有由數(shù)層構(gòu)成的中間膜，上述中間膜至少由含氧層或含有氮、硅、碳中任何一種的非金屬元素含有層，和在上述含氧層或非金屬元素含有層的表面?zhèn)刃纬傻慕饘賹拥?層構(gòu)成，利用透過(guò)電子顯微鏡觀察其斷面時(shí)，關(guān)于上述含氧層或非金屬元素含有層的形狀，與基板側(cè)界面是平坦的相反，表面?zhèn)冉缑嫘纬砂纪沟男螤睢?br>
7.根據(jù)權(quán)利要求6記載的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征是上述凹凸的形狀在膜面方向上局部切割上述垂直磁化膜的各晶粒的晶粒邊界相對(duì)應(yīng)的位置中大致呈凸?fàn)钚巍?br>
8.一種垂直磁記錄介質(zhì)，通過(guò)襯里磁性膜在非磁性基板上設(shè)置了垂直磁化膜的垂直磁記錄介質(zhì)中，其特征是在上述襯里磁性膜和上述垂直磁化膜之間，具有由數(shù)層構(gòu)成的中間膜，上述中間膜至少由含氧層或含有氮、硅、碳中任何一種的非金屬元素含有層，和在上述含氧層或非金屬元素含有層的表面?zhèn)刃纬善骄ず駷?.1-2nm范圍內(nèi)的金屬層的2層構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8記載的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征是上述金屬層是由Ta、W、Nb、Mo、Ru或者以這些金屬元素為主成分的合金構(gòu)成，上述金屬層的平均膜厚在0.1-1nm的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8記載的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征是上述金屬層是由Ni、Co或以這些金屬元素為主成分的合金構(gòu)成，上述金屬層的平均膜厚在0.5-1.2nm范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8記載的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征是上述金屬層是由Pd、Pt、Au、Ag或以這些貴金屬元素為主成分的合金構(gòu)成，上述金屬層的平均膜厚在0.5-2nm的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1記載的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征是上述含氧層是由MgO構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1記載的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征是上述垂直磁化膜是由以Co和Cr為主成分的合金構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1記載的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征是上述垂直磁化膜是由以Co和以Co為主成分的合金形成的層和由Pd或以Pd為主成分的合金形成的層，以周期性重疊而成的構(gòu)造的垂直磁化膜構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求1記載的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征是上述垂直磁化膜，通過(guò)含氧的合金層，形成在上述金屬層上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15記載的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征是上述含氧的合金層，是以Pd、Pt、Au或Ag作為主要成分。
17.根據(jù)權(quán)利要求15記載的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征是上述含氧的合金層含有B或Si。
全文摘要
本發(fā)明涉及可大容量記錄信息的磁記錄介質(zhì)及其制造方法，以及使用該介質(zhì)的磁存儲(chǔ)裝置。作為通過(guò)襯里軟磁性膜，在非磁性基板上設(shè)置垂直磁化膜的垂直磁記錄介質(zhì)的制造方法，在形成襯里軟磁性膜的步驟和形成垂直磁化膜的步驟之間，具有形成含有氧、硅、碳中任何一種非金屬元素含有層的步驟和在含非金屬元素含有層的表面上形成孤島狀構(gòu)造的金屬層的步驟的至少2個(gè)步驟，最好使孤島狀構(gòu)造的金屬層平均膜厚為0.1－2nm。由此可使垂直磁記錄介質(zhì)的記錄層的晶粒形成磁孤立化、細(xì)微化、及均勻化，同時(shí)使中間層形成薄膜化，從而可提供介質(zhì)噪音小、熱波動(dòng)強(qiáng)、記錄效率高、和記錄分辨能力高的垂直磁記錄介質(zhì)，及使用該介質(zhì)可進(jìn)行高密度記錄的磁存儲(chǔ)裝置。
文檔編號(hào)G11B5/65GK1479276SQ0310471
公開(kāi)日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2003年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月26日
發(fā)明者平山義幸, 中川宏之, 根本廣明, 玉井一郎, 武隈育子, 之, 子, 明, 郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所