垂直磁記錄媒體、其製造方法以及磁記錄裝置的製作方法
2023-05-22 13:29:31
專利名稱：垂直磁記錄媒體、其製造方法以及磁記錄裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及被搭載於各種磁記錄裝置的垂直磁記錄媒體、其製造方法，以及使用了該垂直磁記錄媒體的磁記錄裝置。
背景技術：
作為實現磁記錄的高密度化的技術，代替現有的縱向磁記錄方式，記錄磁化相對媒體面內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，主要由以下各層構成，即硬質磁性材料的磁記錄層；用於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；用於集中在向該記錄層記錄中使用的磁頭產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，所以有時不設置該層而構成。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。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之一，有時被稱為磁束尺寸。磁束由很多磁性粒子構成，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，會產生熱波動的問題。即，產生輸入信號的劣化，數據消失。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Ku。另外，為了提高可靠性，需要提高耐環境性，防止材料的腐蝕。
至今，在現有的縱向磁記錄媒體中，已提出了各種磁記錄層的組成、結構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的1.4倍以上，由此而形成偏析結構的例子(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的磁記錄層(例如參照專利文獻3、4)。
為了實現由粒狀磁記錄層材料的偏析結構，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，也可以實現偏析結構的形成(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，粒狀媒體被確認為可以降低媒體噪音或作為熱穩定性的指標的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)發明內容本發明人為了優化生產性，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，從確保熱穩定性的觀點出發，重要的是提高成為強磁性結晶粒的CoPtCr的結晶性或取向性，從低噪音化的觀點出發，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構、即偏析結構。
在沒有使用現有的粒狀結構的CoCr合金中，為了提高晶界層中的Cr的濃度並使其非磁性化，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，認為不一定需要Cr。但是，本發明人著眼於在CoPtCr-M系材料中Cr的作用而進行了潛心研究，結果發現如果增加Cr的含有率，就會降低強磁性結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，熱穩定性劣化，其結果，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，為了確保分離結構，即使單純地增加非磁性晶界層的比例，晶界層的區域也會過於擴張。其結果，結晶粒徑例如被微細化到約4nm以下，在本來應該變為強磁性的結晶粒內已順磁性化的粒子的比例增加，產生熱波動(熱穩定性的劣化)。因此，在含有適當的Cr量的基礎上，需要抑制Ku的降低，而且減低強磁性結晶粒間的磁的粒間相互作用。
另外，從耐環境性的觀點出發，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，在寫入時從頭發生的寫入磁場降低。
發明人進行了潛心研究，結果發現，作為Cr量增加後Ku降低的主要原因，是因為由於Cr量增加而強磁性結晶粒的結晶性和取向性發生劣化，特別是可知，在磁記錄層的初期成長區域(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的結晶成長。另外，在這種存在初期生長區域的情況下，有Co腐蝕增加的傾向。非晶質通常比結晶質在耐腐蝕性方面差。所以，以微小缺陷為誘因，從靠近初期生長層區域的非晶質結構的部分開始Co原子向磁性膜表面析出，被認為是Co腐蝕增加的原因之一。
本發明正是鑑於上述問題而產生的，其目的在於，改善粒狀磁記錄層的初期生長區域的結晶性和取向性，同時實現低噪音和熱穩定性，實現媒體性能的提高、即高記錄密度化。
本發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，其特徵在於其構成為，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，上述磁記錄層的結構優選為如下結構，即，由上述氧化物或氮化物中的至少一種構成的非磁性晶界包圍六方最緊密填充的結晶結構的具有強磁性的由Co、Pt、Cr和B構成的結晶粒的結構。
另外，構成上述磁記錄層的結晶粒，優選在上述基底層的結晶粒上晶體取向(epitaxial)生長。
另外，上述氧化物或氮化物優選為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選設有晶種(seed)層。
另外，在上述非磁性基體與上述基底層之間優選設有軟磁性推進層。
本發明提供一種垂直磁記錄媒體的製造方法，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，其特徵在於通過使用由從Ru、Rh、Os、Ir或Pt中選擇的至少一種元素構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。
本發明提供一種磁記錄裝置，具有如下特徵的媒體，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成的合金材料構成基底層，通過適當設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內的大部分優先配置在基底層的結晶粒上，成為強磁性結晶粒的核形成點。其結果，從磁記錄層的生長初期開始，實現良好的結晶性。此外，已添加的B內的一部分被配置在基底層的晶界，而被晶界成分的M中含有的氧或氮導致氧化或氮化，直接作為非磁性的晶界成分留存，發揮與M相同的作用。另一方面，添加量超過上述範圍時，在基底層的結晶粒上，M中含有的氧或氮使B氧化或氮化。即，由於到處覆蓋基底層表面的結晶面，所以結果相反，使磁記錄層的結晶性劣化或者結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變為核形成點，成為Co結晶粒生長的起點，結果現有的在晶內存在的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域的偏析結構，降低磁束尺寸，並且減低磁相互作用。除此以外，在初期生長區域的結晶結構的紊亂部分變小，通過抑制Co原子的移動，降低Co腐蝕。這樣，可以實現粒狀磁記錄層的低噪音、高熱穩定性以及高耐腐蝕性。
圖1是表示本發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明的實施方式進行說明。
圖1是用於說明本發明的垂直磁記錄媒體的第1結構例的圖，具有2層垂直媒體的結構。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而構成。
另外，圖2是用於說明本發明的垂直磁記錄媒體的第2結構例的圖，具有單層垂直媒體的結構。垂直磁記錄媒體在非磁性基體11上依次層疊由多層而構成的晶種層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而構成。晶種層13由第1晶種層131、第2晶種層132構成。
在本發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晶化玻璃等。另外，在將基板加熱溫度抑制在100℃以內的情況下，也可以使用聚碳酸酯、聚烯烴等樹脂構成的塑料基板。
軟磁性推進層2是用於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，可以使用結晶性的NiFeNi合金、鐵矽鋁磁性合金(FeSiAl)合金、CoFe合金等、微結晶性的FeTaC、CoFeNi、CoNiP等，而通過使用非晶質的Co合金例如CoNbZr、CoTaZr等，可以得到更良好的電磁轉換特性。還有，軟磁性推進層2的膜厚的最適值根據用在磁記錄中的磁頭的結構或特性而發生變化，在由與其它層連續成膜形成等的情況下，從兼顧生產性出發，優選為10nm以上500nm以下。在其它層的成膜之前，利用鍍敷法等，預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，優選面心立方晶格(fcc)或六方最緊密填充(hcp)的結晶結構。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，Fe的添加量優選為15％以下，進一步優選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，優選面心立方晶格(fcc)或六方最緊密填充(hcp)的結晶結構。
另外，在功能分離結晶晶格整合性的確保和結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，例如可以構成為如第1晶種層131、第2晶種層132。
在構成第1晶種層131的情況下，可以適當地選擇用於良好地形成第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。這些可以為結晶結構，或者非晶質結構。
如上所述，基底層4、14是用於適當地控制磁記錄層5、15的結晶取向性、結晶粒徑和晶界偏析，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被優先配置在基底層的結晶粒上，成為磁記錄層的強磁性結晶粒的核形成點。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的總含量優選為90％以上。作為基底層的結晶結構，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)結構的Co的晶體取向生長，考慮到晶格整合性，優選為hcp結構或面心立方晶格(fcc)結構。另外，設置軟磁性推進層時，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效率的觀點出發，優選形成為為了控制磁記錄層的結晶結構所必需的最小限度的膜厚，優選基底層自身的結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成。
磁記錄層優選由至少具有Co、Pt、Cr和B的強磁性結晶粒和圍住該結晶粒的非磁性結晶晶界構成。非磁性結晶晶界由氧化物或氮化物中的至少一個和作為構成強磁性結晶粒的元素的一部分、從強磁性結晶粒偏析的元素構成。
氧化物和氮化物不與作為磁性粒子的Co固溶，容易形成分離結構。即，由於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，沒有添加現有的氧化物或氮化物的CoCr合金難以發生Cr的偏析，很難形成Co粒子分離的偏析結構。
磁性粒子僅為Co，各向異性小，熱穩定性不充分，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降低，即1比特中含有的磁性粒子數降低，所以在熱穩定性方面也不為優選。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上添加B。這樣，可以同時實現低噪音和熱穩定性，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(將構成磁記錄層的材料的摩爾數的總和作為基準。此外，強磁性結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)。
通過將組成比設在上述範圍，可以同時實現高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範圍，在基底層的結晶粒上優先配置，成為強磁性結晶粒的核形成點。其結果，磁記錄層的磁性粒子從生長初期開始實現良好的結晶性，帶來Ku的提高和耐腐蝕性的提高。B的添加量大於5％時，B在來源於氧化物或氮化物的磁記錄層內，不會成為化合物而被微量存在的氧或氮氧化或氮化，不僅沒有實現其作用，相反會使結晶性劣化。
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，熱穩定性劣化。利用B的效果，Cr在12原子％以下的較低濃度範圍顯示噪音減低效果，而且沒有發生Ku降低。如此，由比現有低的Cr濃度帶來減低效果，是因為B成為核形成點，變為Co結晶粒生長的起點，結果在不添加B的情況下，在強磁性結晶粒內存在的Cr的一部分向結晶晶界偏析。即，在磁記錄層的初期生長區域的偏析結構被改善，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的結晶取向的fcc結構變得被支配，所以相反Ku降低。因此，Pt的添加量優選為40原子％以下。
作為構成強磁性結晶粒的材料，除此以外，在不脫離本發明的主旨的範圍內，可以適當地添加Ni、Ta等元素。另外，不排除微量存在構成非磁性結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晶晶界的形成而添加，優選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。為了同時實現磁記錄層的噪音、熱穩定性，添加量相對磁記錄層需要為4摩爾％以上、12摩爾％以下。添加量低於4摩爾％時，由於強磁性結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，結晶粒徑例如微細化到大約4nm以下，其結果，本來應該成為強磁性的結晶粒中，已經順磁性化的粒子的比例增加，Hc降低，產生熱波動的問題。
磁記錄層優選為氧化物或氮化物構成的非磁性結晶晶界圍住由Co、Pt、Cr和B構成的hcp結構的強磁性結晶粒的結構。通過成為這樣的結構，可以減低強磁性結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。
本發明的磁記錄媒體至少包括由本發明的垂直磁記錄媒體形成的記錄機構；用於驅動(旋轉)上述記錄手段的驅動機構(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；使上述讀取/寫入機構移動到上述鍍覆裝置(plater)的適當的位置的定位機構(音圈電動機(voice coil motor)和控制部等)；用於控制與外部機器進行通信並向外部機器的信息的發送和從外部機器收信的信息的記錄的控制機構(由LSI等電子零部件和通信用連接器等構成)。
下面對本發明的垂直磁記錄媒體的製造方法的實施例進行說明。還有，這些實施例只不過是優選說明本發明的垂直磁記錄媒體的製造方法的代表例，不對本發明進行限定。
實施例1在本實施例中，對在圖2的結構的單層垂直媒體中，改變Cr、B的添加量製作的例子進行說明。
作為非磁性基體11使用表面平滑的化學強化玻璃基板(例如，HOYA公司制的N-5玻璃基板)，將其清洗後，導入到濺射裝置內，使用Ta靶，在Ar氣壓5mTorr下，以膜厚10nm形成由非晶質的Ta構成的第1晶種層131，然後，使用作為非磁性的Ni基合金的Ni65Fe20Cr15靶(下標數字表示用原子％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。其後，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的範圍內，使B添加量改變而分別製作。為了比較，還製作了沒有添加B的例子。最後，使用碳靶成膜由碳構成的保護層4nm之後，從真空裝置取出。其後，利用浸滲法形成由全氟聚醚構成的液體潤滑劑層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的結構的二層垂直媒體中，改變Cr、B的添加量製作的例子進行說明。
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CoTaZr軟磁性推進層，作為由非磁性NiFeCr構成的單層的晶種層3(與實施例1的第2晶種層一致)，除了沒有形成由Ta構成的第1晶種層以外，全部與實施例1一樣，而製作了二層垂直媒體。
實施例3在本實施例中，對在圖2的結構的單層垂直媒體中，改變SiN的添加量製作的例子進行說明。
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的範圍內，使SiN添加量改變，而分別製作，除此以外全部與實施例1一樣，製作了單層垂直媒體。
實施例4在本實施例中，對在圖1的結構的二層垂直媒體中，改變SiN的添加量製作的例子進行說明。
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的範圍內，使SiN添加量改變，而分別製作，除此以外全部與實施例2一樣，製作了二層垂直媒體。
(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Ku，根據用磁力顯微鏡(MFM)觀察AC消磁後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，用旋轉支架測試器(spin stand tester)評價電磁轉換特性。還有，由單層垂直媒體的Ta構成的第1晶種層、二層垂直媒體的CoTaZr軟磁性推進層，由於同時具有非晶質的結晶結構，所以可以認為不影響上層的NiFeCr晶種層(或第2晶種層)、以及與其接續的Ir基底層、CoPtCrB-SiN磁記錄層的結晶取向或微細結構，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％以下的範圍內，與Cr濃度的大小無關，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，強磁性結晶粒的結晶性被改善，其結果可知，Ku提高，Cr濃度在12原子％以下的範圍內，不依存於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，相反妨礙了強磁性結晶粒的取向。
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濃度少的範圍內，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變為核形成點，成為Co結晶粒生長的起點，其結果，以往在結晶粒內存在的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域的偏析結構，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生點而氮化了的B，阻礙了初期生長區域的偏析結構。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℃而且相對溼度80％的高溫高溼環境下96小時，然後在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中製作的二層垂直媒體中，檢查Co溶出量的結果在圖6顯示。顯示對於Cr＝2、7、12原子％的各種情況下，Co溶出量的B濃度依存性。在該範圍的Cr濃度下，在B添加濃度0.5～5原子％的範圍內，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％以下的範圍、Ku＞5.0×106erg/cc，高熱穩定性，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，同時實現高熱穩定性和低噪音化，也可以實現高耐腐蝕性。
接著，對二層垂直媒體的電磁轉換特性評價結果進行說明。評價線記錄密度600kFCI(kilo Flux Change per Inch)下的SNR，SNR與磁束尺寸相關，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寫入的信號的經時變化。其結果，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的結果一起考慮，可知在5原子％以下的B添加的情況下，熱穩定性優異，而且高SNR也優異。這些反映了上述Ku和磁束尺寸的結果。
在實施例1、2中，對將SNR濃度設為7摩爾％一定作為例子進行了說明，但即使在4～12摩爾％的範圍內，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晶晶界圍住具有強磁性的結晶粒的偏析結構的範圍內，則可以發揮B添加的效果。另外，即使Pt量發生變化，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果進行說明。在實施例3的單層垂直媒體中，根據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，通過旋轉支架測試器評價電磁轉換特性，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，然後，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，則不會形成偏析結構，Hc很低。另一方面，SiN濃度如果過高，結晶粒徑微細化到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，形成良好的偏析結構。相對於從評價電磁轉換特性得到的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，是因為偏析結構的形成不充分，磁束尺寸大，噪音大。另一方面，pSiN大時SNR劣化，是因為熱波動導致的信號輸出降低的影響大。這樣可知，形成偏析結構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(在這裡，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的範圍中，確認到在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或這些元素構成的合金材料中，得到了與Ir基底層的情況完全相同的結果。除此以外的結晶結構為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或這些元素構成的合金材料作為基底層的材料。
權利要求
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，其特徵在於，所述基底層，由從Ru、Rh、Os、Ir或Pt中選擇的至少一種元素構成，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，相對於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.根據權利要求1所述的垂直磁記錄媒體，其特徵在於，所述磁記錄層的結構為，由所述氧化物或氮化物中的至少一種構成的非磁性的結晶晶界，包圍六方最緊密填充的結晶結構的、具有強磁性的、由Co、Pt、Cr和B構成的結晶粒。
3.根據權利要求2所述的垂直磁記錄媒體，其特徵在於，構成所述磁記錄層的結晶粒，在所述基底層的結晶粒上晶體取向生長。
4.根據權利要求1～3中任一項所述的垂直磁記錄媒體，其特徵在於，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.根據權利要求1～4中任一項所述的垂直磁記錄媒體，其特徵在於，在所述基底層的正下方還設有晶種層。
6.根據權利要求1～5中任一項所述的垂直磁記錄媒體，其特徵在於，在所述非磁性基體與所述基底層之間還設有軟磁性推進層。
7.一種垂直磁記錄媒體的製造方法，其特徵在於，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，組成比相對於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，其特徵在於，所述基底層，由從Ru、Rh、Os、Ir或Pt中選擇的至少一種元素構成，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，相對於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
本發明提供一種可以同時實現低噪音和高穩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成，磁記錄層為粒狀結構，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 優先權日2004年3月15日
發明者渡邊貞幸, 酒井泰志 申請人:富士電機電子技術株式會社