专利名称：磁记录介质及其制造方法以及磁记录装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁记录介质及其制造方法以及磁记录装置，特别是涉及适合高密度记录的垂直磁记录方式的磁记录介质及其制造方法以及磁记录装置。
背景技术：
近年来，信息化社会取得了令人瞩目的发展，不仅是文字信息，声音和图像信息也可以进行高速处理。作为可以高速处理这些信息的装置，安装在计算机(computer)等上的磁记录装置是其中之一。目前，在这种磁记录装置中，正在进行增大记录密度和实现小型化方面的开发。
在典型的磁记录装置中，多个磁盘(disk)可旋转地安装在心轴(spindle)上。各磁盘由基板和形成在基板上的磁性膜(记录层)构成，信息的记录是通过在记录层上形成具有特定磁化方向的磁畴来进行。
目前，记录在磁盘记录层上的磁化方向是记录层的面内方向，称为面内磁记录方式。面内磁记录方式的磁记录介质的高密度记录可通过减小记录层的膜厚度，使构成记录层的磁性晶粒的粒径微小化，并减小各磁性粒子间的磁相互作用来实现。但是，由于晶粒的微小化和各晶粒粒子间磁相互作用的减小，产生所记录的凹槽(pit)(磁标记(mark))的磁化热稳定性降低的问题。
为解决上述面内磁记录方式的问题而提出的方案是垂直磁记录方式。在该方式中使用的是相对记录层上剩余磁化膜面的垂直成分比面内成分大的材料，并且记录层中所记录的磁化方向为相对基板垂直的方向。其结果是，相邻凹槽间静磁化特性稳定，并且记录过渡区域变尖。而且，通过在记录层和基板之间增加由软磁性材料构成的层(软磁性衬里层)，可以在记录信息时使施加在记录层上的磁场变陡。其结果是可以向具有高的磁各向异性的材料记录信息，并且可以提高凹槽的磁化热稳定性，从而可以进行更高密度的记录。
目前，在面内磁记录方式的磁记录介质的记录层中使用的是CoPtCr基合金(以下，将这样的介质称为CoPtCr基合金介质)，与面内磁记录方式相同，在垂直磁记录方式的磁记录介质中，主要研究的也是在记录层中使用CoPtCr基合金的磁记录介质。CoPtCr基合金介质的特征在于，它采取具有强磁性的Co浓度高的晶粒和Cr浓度高的非磁性晶粒边界构成的两相分离结构，并通过非磁性晶粒边界来减小晶粒间的磁相互作用。通过这种效应可以实现高记录密度中必要的低介质噪声。
但是，为了满足更高密度的记录，要求在进一步减小晶粒间的磁相互作用的同时，进一步提高凹槽的磁热稳定性。其方法当中包括向记录层中添加氧并使晶粒边界氧化的方法。这可以通过在利用阴极溅射(sputtering)法形成记录层时向对阴极中添加氧化物，或者在氧气环境中形成记录层来实现(例如，参照非专利文献1-及川(T.Oikawa)及其他5人，《微结构介质》“Microstructure Media”，IEEE Trans.Magn.，vol.38，pp.1976-1978，2002)。在利用这些方法形成的记录层中，形成记录层的磁性晶粒被氧化物包围的结构，即所谓粒状(granular)结构。具有这样的粒状构造记录层的磁记录介质被称为含有氧化物的CoPtCr基合金介质。
对于含有氧化物的CoPtCr基合金介质，可以通过氧化物来进行晶粒间的分离，因此不必象不含有氧化物的CoPtCr基合金介质那样通过加热进行相分离。因此，含有氧化物的CoPtCr基合金介质具有晶粒生长更易于控制、微小晶粒更易于形成的特征。另外，在非专利文献1中公开了含有氧化物的CoPtCr基合金介质与不含有氧化物的CoPtCr基合金介质相比，晶粒间的磁相互作用减小并且结晶的磁各向异性提高，因此高记录密度状态下的S/N比(信噪比)高并且可以提高凹槽的热稳定性的方案。
另外，目前在面内磁记录方式的磁记录介质中，为了减小高密度记录时的介质噪声，还提出有具有粒状构造记录层的磁记录介质的方案(例如，参照专利文献1-日本特开2002-208127号公报，第3-5页，第1-2图)。在专利文献1中公开了在底层上形成的记录层由含有氧化物等的多个磁性层构成，并且使构成记录层的各磁性层的氧化物等的浓度发生变化的方案。在专利文献1的磁记录介质中，为了兼顾记录层的外延(epitaxial)生长和记录再生特性提高两个方面，而使记录层内的最上层(设在与底层最相反一侧的磁性层)的氧化物浓度增加，并使其以下的磁性层上的氧化物浓度减小。通过增加最上层的氧化物浓度，可以实现低噪声，而通过减小其以下磁性层上的氧化物浓度，可以提高底层和记录层的晶格匹配，从而有助于记录层内晶粒的外延生长。而且，专利文献1中公开了为了助长记录层内晶粒的外延生长，在记录层内的下层的磁性层上使用可使Pt、Cr增减的粒状磁性膜的方案。
根据本发明的发明人的检验实验发现，在垂直磁记录方式的含有氧化物的CoPtCr基合金介质中，为了实现更高的记录密度而进一步提高记录层的氧化物浓度从而使晶粒更为微小化后，磁化特性劣化。具体地说，在测定与含有氧化物的CoPtCr基合金介质的膜面相垂直方向(易磁化轴方向)的磁化曲线时发现，记录层内的氧化物浓度过高时，磁化曲线的矩形比大幅度下降。在矩形比低的磁记录介质中，以剩余磁化状态在记录层内形成相对磁场的施加方向逆向磁化的磁畴(逆磁畴)。这样，在再生随机(random)记录的信息时，介质噪声的低频成分大幅度增加，并且凹槽错误率(pit error rate)劣化。因此，在垂直磁记录方式的含有氧化物的CoPtCr基合金介质中，为了满足更高记录密度的希望，就要求抑制记录层的磁化特性的劣化。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种具有更优异的磁化特性并且介质噪声低的垂直磁记录方式的磁记录介质及其制造方法以及磁记录装置。
本发明的第一方案是提供一种磁记录介质，属于垂直磁记录方式的磁记录介质，其特征在于，它包括由非磁性材料形成的基板，由软磁性材料形成、并形成在该基板上的软磁性衬里层，形成在该软磁性衬里层上的底层，及由以含有氧化物的CoPtCr为主体的合金磁性材料形成、并形成在该底层上的记录层；该记录层由氧化物含有率不同的2个以上的磁性层构成，构成该记录层的2个以上的磁性层当中，设置在最靠近该底层一侧的磁性层的该氧化物含有率是该记录层内最高的。
本发明的磁记录介质是垂直磁记录方式的含有氧化物的CoPtCr基合金介质。在含有氧化物的CoPtCr基合金介质中，记录层中的氧化物含有率(以下也称为氧化物浓度)对记录层内晶粒的大小有影响。氧化物浓度越高，记录层的晶粒粒径越小。在高记录密度区域内，为了实现低的介质噪声，晶粒的微小化是必须的，因此在高记录密度区域内，记录层中的氧化物浓度最好较高。但是，如上所述，如果氧化物浓度过高，则会产生记录层的磁特性劣化的问题。
因此，在本发明的垂直磁记录方式的含有氧化物的CoPtCr基合金介质中，记录层由氧化物浓度不同的多个磁性层构成。在氧化物浓度较低的磁性层中，晶粒变大且磁特性提高。另一方面，在氧化物浓度较高的磁性层中，磁特性劣化但晶粒微小。因此，象本发明的磁记录介质那样，通过层叠氧化物浓度低的磁性层和氧化物浓度高的磁性层来形成记录层，就可利用氧化物浓度低的磁性层的磁特性弥补氧化物浓度高的磁性层的磁特性的劣化，从而使本发明的记录层整体的磁特性与单纯由氧化物浓度高的磁性层形成记录层的情况相比得到提高。其结果是可以通过由氧化物浓度不同的多个磁性层构成记录层来抑制磁特性的劣化。
另外，在垂直磁记录方式的含有氧化物的CoPtCr基合金介质中，为了实现低的介质噪声，有必要在晶粒的磁特性没有劣化的范围内，尽可能地使记录层的晶粒微小化并降低晶粒的分散程度(提高晶粒的取向性)。因此，在底层上形成记录层时，初始形成的磁性膜的结晶性很重要，并且在初始形成的磁性膜中有必要形成更微小的结晶生长的核。
因此，在本发明的垂直磁记录方式的含有氧化物的CoPtCr基合金介质中，在形成记录层的多个磁性层当中，形成在最靠近底层一侧的磁性层(以下也称为最下层)的氧化物浓度是记录层内最高的。通过使最下层的氧化物浓度最高，可使记录层的最下层的晶粒在记录层内最微小，可将该微小的晶粒作为结晶生长的核。因此，通过在最下层上层叠氧化物浓度比最下层的氧化物浓度低的磁性层，即晶粒粒径比最下层的晶粒大的磁性层，由于其磁性层内的晶粒在最下层的微小晶粒上生长，从而也可形成结晶取向性良好的磁性层。其结果是作为记录层整体也形成结晶取向性非常良好的膜。而且，在记录层内的最下层上形成多个磁性层时，这些磁性层间的氧化物浓度的大小关系可任意设定。
如上所述，在本发明的垂直磁记录方式的磁记录介质中，记录层由氧化物浓度不同的2个以上磁性层构成，并且通过在这些磁性层当中使离底层最近的磁性层的氧化物浓度最高，从而可以兼顾提高磁特性和实现低的介质噪声两方面。
在此，通过将本发明的垂直磁记录方式的含有氧化物的CoPtCr基合金介质的记录层的结构与上述专利文献1中所公开的面内磁记录方式的磁记录介质进行比较来进一步详细说明。
与本发明的垂直磁记录方式的含有氧化物的CoPtCr基合金介质相同，专利文献1中所公开的面内磁记录方式的磁记录介质也具有由氧化物等的浓度不同的多个磁性层构成的记录层。而且，其记录层与本发明的磁记录介质同样属于粒状构造的记录层。本发明和专利文献1的磁记录介质的粒状构造的记录层所使用的CoPtCr结晶结构为六方细密结构(以下称为hcp结构)，其易磁化轴为c轴。因此，在专利文献1中所公开的面内磁记录方式的磁记录介质中，必须使记录层的c轴在记录层面内取向，而在如本发明的垂直磁记录方式的磁记录介质中，必须使记录层的c轴相对记录层面垂直取向。
一般情况下，在形成hcp结构的薄膜时，其优先取向面为细密重点面(001)面，因此hcp结构的薄膜的易磁化轴(c轴)优先在相对膜面垂直的方向上取向。因此，在面内磁记录方式的磁记录介质的记录层中，为了使c轴在面内取向来提高结晶取向性，因而有必要助长记录层的外延生长从而使记录层在作为记录层的底层的Cr基合金的(211)面上进行(100)面取向。因此，在专利文献1所公开的面内磁记录方式的磁记录介质中，如上所述，通过降低构成记录层的多个磁性层当中下层的氧化物浓度来助长记录层的外延生长。而且，在专利文献1所公开的面内磁记录方式的磁记录介质中，通过增大记录层的最上层的氧化物浓度来实现晶粒的微小化，从而提高记录再生特性。即，在专利文献1的面内磁记录方式的磁记录介质中，通过使构成记录层的多个磁性层当中下层的氧化物浓度比最上层的氧化物浓度低来兼顾提高磁记录介质的磁化特性和实现低的介质噪声两方面。另外，专利文献1中没有涉及垂直磁记录方式的磁记录介质。
另一方面，在本发明的垂直磁记录方式的磁记录介质中，如前所述，在hcp结构的薄膜形成时，优先取向(001)面与必要的记录层的取向面(c轴)一致，因此在形成记录层时的结晶生长方面，垂直磁记录方式比面内磁记录方式更为有利。因此，在垂直磁记录方式的磁记录介质中，为了兼顾提高磁化特性和实现低介质噪声两方面，与注意记录层内的结晶生长相比，注意记录层内的晶粒粒径(氧化物浓度)和特性之间的关系显得更为重要。本发明的发明人通过制造具有由氧化物浓度不同的2个以上磁性层构成的记录层的种种垂直磁记录方式的磁记录介质来进行检验实验时认识到，由于记录层内的磁性层间氧化物浓度的大小关系，在高密度记录区域中产生记录再生特性的差异。具体地说是认识到，记录层最下层的氧化物浓度比形成在其上的磁性层的氧化物浓度高的磁记录介质与具有相反的氧化物浓度关系的磁记录介质相比，其记录再生特性更为优异。这可以认为是由于通过使记录层最下层的氧化物浓度比形成在其上的磁性层的氧化物浓度高，可使最下层内的晶粒粒径最微小，并且层叠在最下层上的磁性层的晶粒以其晶粒作为结晶生长的核生长，从而可提高记录层整体的结晶取向性。
在本发明的磁记录介质中，构成上述记录层的2个以上的磁性层最好按照从上述底层一侧上述氧化物含有率高的顺序层叠。在这样的磁记录介质中，越靠近底层一侧的磁性层，形成记录层的磁性层内的晶粒的大小越小。
另外，在本发明的磁记录介质中，上述记录层最好设置成与上述底层相接。
在本发明的磁记录介质中，构成上述记录层的2个以上磁性层的氧化物含有率最好分别为5～20mol％。
在本发明的磁记录介质中，上述记录层由第1记录层和第2记录层构成，第1记录层配置在上述底层一侧，第1记录层中的氧化物含有率A1和第2记录层的氧化物含有率A2之间最好使下述的关系成立5mol％≤A2＜12mol％≤A1≤20mol％。
以CoPtCr合金材料形成的记录层中的氧化物浓度为5mol％以上时，磁性粒子间分离增大，磁性粒子间的磁相互作用更为减小，并且介质噪声也降低。但是，记录层中的氧化物浓度为12mol％以上时，记录层内的晶粒粒径变得过小而使磁特性劣化。而记录层中的氧化物浓度超过20mol％时，氧进入磁性晶粒内，磁特性显著劣化，并且几乎表现不出作为记录层所必要的磁特性。
因此，例如由氧化物浓度不同的2个磁性层(第1记录层和第2记录层)在底层上形成记录层并且第1记录层配置在底层一侧的情况下，最好做成使第1记录层的氧化物浓度A1和第2记录层的氧化物浓度A2之间具有如下关系的磁记录介质，即5mol％≤A2＜12mol％≤A1≤20mol％。由于第1记录层的氧化物浓度A1的范围为12mol％≤A1≤20mol％，因此虽然第1记录层的磁化特性劣化，但可以使第1记录层的晶粒粒径微小化。由于第2记录层的氧化物浓度A2的范围为5mol％≤A2＜12mol％，因此虽然比第1记录层的晶粒大，但可以得到非常良好的磁化特性。因此，通过在第1记录层上形成第2记录层，第2记录层内的晶粒以第1记录层内的微小晶粒为结晶生长的核进行结晶生长，因而可以提高结晶取向性并实现低的介质噪声。另外，通过在第1记录层上形成第2记录层，第1记录层的磁化特性劣化可以由第2记录层的磁化特性进行弥补。因此，通过使第1记录层的氧化物浓度A1和第2记录层的氧化物浓度A2之间按照建立的上述关系式来制造磁记录介质，可以实现低的介质噪声，同时抑制磁化特性的劣化。
在本发明的磁记录介质中，上述记录层中所含有的氧化物最好是Si氧化物。另外，除了Si氧化物，在记录层中所含有的氧化物中还可以使用Mg氧化物。但是，与Mg氧化物相比，使用Si氧化物时能容易得到微小晶粒，因此特别适合以Si氧化物作为记录层中所含有的氧化物。
含有氧化物的CoPtCr基合金介质的记录层是通过利用氩(Ar)和氧的混合气体作为阴极溅射气体来形成，并通过适当调节其混合比可以以希望的氧化物浓度将氧化物在分散状态下导入记录层中。另外，通过在阴极溅射气体中使用氩并调节对阴极中含有的氧化物量，可改变CoPtCr基合金介质记录层中的氧化物浓度。例如，可以使用以5～20mol％的比例在CoPtCr对阴极中混入SiO2和MgO的对阴极等。该方法容易调节氧化物浓度，并且在形成的记录层中成为氧化物SiO2和MgO包围CoPtCr基合金磁性晶粒周围的结构。
在本发明的磁记录介质中，上述记录层的膜厚度最好为8～20nm。为了以高分辨力进行信息记录，最好在施加在记录层上的记录磁场梯度陡的磁场部分进行记录。记录层的膜厚度如果过厚，则也在记录磁场梯度不太陡的磁场部分进行记录时，有可能使分辨力降低的问题。因此，记录层最好薄到一定程度，具体地说最好为20nm以下。但如果记录层的膜厚度过薄，则磁特性不稳定，不满足作为介质必要的磁特性，因此记录层最好为8nm以上。
另外，在本发明的磁记录介质中，最好使用以CoCrRu为主体的合金作为底层的形成材料。通过以CoCrRu为主体的合金来形成底层，可以进一步提高形成在底层上的记录层的结晶性，结果可以得到更高的磁特性。
在本发明的磁记录介质中，在利用磁头在记录层上记录和再生信息时，软磁性衬里层具有将从磁头漏出的磁通聚合在记录层上的作用。作为软磁性衬里层的形成材料，最好为饱和磁化大、矫顽力小，并且导磁率高的软磁材料，例如最好为CoTaZr膜等。另外，该软磁性衬里层的膜厚度范围最好为50～500nm。
本发明的第二方案是提供一种磁记录介质的制造方法，其特征在于，它包括在基板上形成软磁性衬里层的工序、在该软磁性衬里层上形成底层的工序，及利用以含有氧化物的CoPtCr为主体的合金磁性材料在底层上形成记录层的工序；形成该记录层的工序包括由氧化物含有率不同的2个以上磁性层构成该记录层，并且该记录层的形成是使构成该记录层的2个以上的磁性层当中，形成在最靠近该底层一侧的磁性层的氧化物含有率是该记录层中最高的。
在本发明的磁记录介质的制造方法中，在形成上述记录层的工序中，构成上述记录层的2个以上磁性层最好按照从上述底层一侧上述氧化物含有率高的顺序层叠。
在本发明的磁记录介质的制造方法中，在形成上述记录层的工序中，最好利用阴极溅射法(sputtering)形成上述记录层。
在本发明的磁记录介质的制造方法中，在形成上述记录层的工序中，最好利用相同组成的阴极溅射对阴极，并利用RF阴极溅射法和DC阴极溅射法来形成上述氧化物含有率不同的2个以上磁性层。
在本发明的磁记录介质的制造方法中，在形成上述记录层的工序中，利用阴极溅射法在上述底层上依次层叠第1记录层和第2记录层来形成上述记录层，此时最好使用的是相同组成的阴极溅射对阴极，并且通过RF阴极溅射法形成第1记录层，通过DC阴极溅射法形成第2记录层。
本发明的发明人通过检验实验发现，在利用阴极溅射法形成由氧化物浓度不同的多个磁性层构成的记录层时，即使使用相同组成的阴极溅射对阴极，也可以通过改变阴极溅射法来改变磁性层内的氧化物浓度。具体地说是发现，使用具有规定组成的对阴极并利用RF阴极溅射法形成含有氧化物的磁性层时，磁性层内的氧化物浓度与对阴极相同，与之相反，使用相同组成的对阴极并利用DC阴极溅射法形成磁性层时，磁性层内的氧化物浓度比对阴极的氧化物浓度低。这可以认为是由于在利用DC阴极溅射法的情况下，对阴极内的导电部分(金属部分)与利用RF阴极溅射法的情况相比优先进行阴极溅射。
因此，例如记录层由2个磁性层(第1记录层和第2记录层)构成，并且第1记录层形成在底层一侧的情况下，通过利用RF阴极溅射法形成第1记录层，并且利用DC阴极溅射法形成第2记录层，第1记录层的氧化物浓度比第2记录层的氧化物浓度高，从而可以得到如本发明第一方案所述的磁记录介质。利用这样的制造方法可以减少要准备的氧化物浓度不同的对阴极的数目。
本发明的第三方案是提供一种磁记录装置，用于在磁记录介质上记录和再生信息，其特征在于，它包括权利要求1所记载的磁记录介质，在该磁记录介质上记录信息时协同该磁记录介质的记录层和软磁性衬里层形成磁回路的磁头，及用于相对该磁记录介质驱动该磁头的驱动装置。
根据本发明的磁记录介质及其制造方法，在底层上形成由以含有氧化物的CoPtCr为主体的合金磁性材料形成的记录层，进而，记录层由氧化物含有量不同的2个以上磁性层构成，并且记录层的形成是使越靠近底层的磁性层的氧化物浓度越高，因此如上所述可以提供一种具有高的静磁特性、且低介质噪声的可进行高密度记录的垂直磁记录方式的磁记录介质及其制造方法。
图1所示为实施例1中所制造的磁盘的概略截面图。
图2所示为比较例1中所制造的磁盘的概略截面图。
图3为表示实施例1和比较例1～3中所制造的与磁盘的膜面垂直方向的磁化特性图。
图4为具有实施例1中所制造的磁盘的磁记录装置的概略图，图4(a)为平面图，图4(b)是图4(a)的A-A’截面图。
图5为表示实施例1和比较例1～3中所制造的磁盘的SIf/Nd比与线记录密度的依赖关系图。
图6为表示实施例1和2中所制造的磁盘的SIf/Nd比与线记录密度的依赖关系图。
图7所示为实施例3中所制造的磁盘的概略截面图。
图8为表示实施例1和3中所制造的磁盘的SIf/Nd比与线记录密度的依赖关系图。
具体实施例方式
以下通过实施例具体说明本发明的磁记录介质及其制造方法以及磁记录装置，但本发明并不限于此。
实施例1图1所示为实施例1中所制造的磁盘的概略截面图。本例中所制造的磁盘10具有如图1所示的构造，即，在基板1上依次层叠有粘合层2、软磁性衬里层3、底层4、第1记录层5a、第2记录层5b以及保护层6。在本例中，记录层5包括第1记录层5a和第2记录层5b这2层。
粘合层2用于防止基板1和层叠在其上的膜之间的剥离，软磁性衬里层3用于在记录信息时聚合施加在记录层上的磁场。底层4用于增强第1记录层5a和第2记录层5b的结晶取向性。第1记录层5a和第2记录层5b将信息记录为磁化信息，并且第1记录层5a和第2记录层5b的磁化方向是与膜面垂直的方向。即，本例的磁盘是垂直磁记录方式的磁盘。保护层6用于保护依次叠层在基板1上的2～6层。以下说明本例中所制造的磁盘10的制造方法。
基板1利用的是直径2.5英寸(6.5cm)的圆板状的玻璃基板。在该基板1上通过DC阴极溅射形成Ti膜作为粘合层2。阴极溅射条件为气压0.28Pa、接通功率500W，并在对阴极上使用Ti。粘合层2的膜厚度为5nm。
然后在粘合层2上通过DC阴极溅射形成CoTaZr膜作为软磁性衬里层3。阴极溅射条件为气压0.28Pa、接通功率400W，并且对阴极的组成为Co88Ta10Zr2(at％)。软磁性衬里层3的膜厚度为200nm。
然后在软磁性衬里层3上通过DC阴极溅射形成CoCrRu膜作为底层4。阴极溅射条件为气压4.2Pa、接通功率500W，并且对阴极的组成为Co55Cr25Ru20(at％)。底层4的膜厚度为20nm。
然后在底层4上通过RF阴极溅射形成CoPtCr-SiO2合金磁性膜作为第1记录层5a。阴极溅射条件为气压4.2Pa、接通功率400W，并且对阴极的组成为Co70Pt20Cr10(at％)-SiO2(CoPtCr∶SiO2＝88∶12mol％)。第1记录层5a的膜厚度为5nm。
然后在第1记录层5a上通过RF阴极溅射形成CoPtCr-SiO2合金磁性膜作为第2记录层5b。阴极溅射条件为气压4.2Pa、接通功率400W，并且对阴极的组成为Co70Pt20Cr10(at％)-SiO2(CoPtCr∶SiO2＝95∶5mol％)。第2记录层5b的膜厚度为10nm。
最后，在第2记录层5b上通过DC阴极溅射形成非晶碳(amorphouscarbon)膜作为保护层6。阴极溅射条件为气压0.20Pa、接通功率300W，保护层6的膜厚度为3nm。
比较例1比较例1的磁盘是利用组成为Co70Pt20Cr10(at％)-SiO2(CoPtCr∶SiO2＝95∶5mol％)的对阴极形成第1记录层5a，利用组成为Co70Pt20Cr10(at％)-SiO2(CoPtCr∶SiO2＝88∶12mol％)的对阴极形成第2记录层5b。第1记录层5a的膜厚度为10nm，第2记录层5b的膜厚度为5nm。即，在比较例1的磁盘中，第1记录层5a的氧化物浓度比第2记录层5b的氧化物浓度低。除此之外的磁盘制造与实施例1相同。
比较例2图2所示为比较例2中所制造的磁盘的概略截面图。本例中所制造的磁盘20具有如图2所示的构造，即，在基板1上依次层叠有粘合层2、软磁性衬里层3、底层4、记录层7以及保护层6。即，在本例中记录层做成单层。以下说明本例中制造的磁盘20的制造方法。
首先，基板1利用的是直径2.5英寸(6.5cm)的圆板状玻璃基板，在该基板1上通过DC阴极溅射形成Ti膜作为粘合层2。阴极溅射条件为气压0.28Pa、接通功率500W，对阴极为Ti。粘合层2的膜厚度为5nm。
然后，在粘合层2上通过DC阴极溅射形成CoTaZr膜作为软磁性衬里层3。阴极溅射条件为气压0.28Pa、接通功率500W，并且对阴极的组成为Co88Ta10Zr2(at％)。软磁性衬里层3的膜厚度为200nm。
然后，在软磁性衬里层3上通过DC阴极溅射形成CoCrRu膜作为底层4。阴极溅射条件为气压0.28Pa、接通功率500W，并且对阴极的组成为Co55Cr25Ru20(at％)。底层4的膜厚度为10nm。
然后，在底层4上通过RF阴极溅射形成CoPtCr-SiO2合金磁性膜作为记录层7。阴极溅射条件为气压4.2Pa、接通功率400W，并且对阴极的组成与实施例1中所制造磁盘10的第1记录层5a相同，为Co70Pt20Cr10(at％)-SiO2(CoPtCr∶SiO2＝88∶12mol％)。记录层7的膜厚度为15nm。
最后，在记录层7上通过DC阴极溅射形成非晶碳膜作为保护层6。阴极溅射条件为气压0.20Pa、接通功率300W，保护层6的膜厚度为3nm。
比较例3
在比较例3中，利用组成为Co70Pt20Cr10(at％)-SiO2(CoPtCr∶SiO2＝95∶5mol％)的对阴极形成比较例2的记录层7，除此之外的磁盘制造与比较例2相同。
磁化特性对上述实施例1和比较例1～3中制造的磁盘测定膜面垂直方向的磁化特性。从各磁盘得到的磁化曲线如图3所示。测定结果是，实施例1的磁盘的矫顽力为3.5kOe，矩形比为1，逆磁畴产生磁场为-0.7kOe，如后所述，在实施例1和比较例1～3中所制造的磁盘当中可以得到最好的静磁特性。
在比较例1的磁盘中，矫顽力和矩形比的值与实施例1的磁盘的值相同，但磁化曲线的梯度α(矫顽力附近的磁滞回线(hysteresis loop)的梯度)如图3所示，比较例1的磁盘(α＝2.5)比实施例1中制造的磁盘(α＝2.2)大。磁化曲线的梯度α与形成记录层的晶粒间的磁相关有关，其值越接近于1磁相关越低，由于各晶粒个别地进行磁化逆转，从而可以形成微小的磁畴，并且可以降低介质的噪声，因而梯度α最好较小。
在比较例2的磁盘中，磁化曲线的梯度α为1.8，如图3所示，在实施例1和比较例1～3中所制造的磁盘当中其值最小，矩形比为0.6，比实施例1的磁盘的矩形比小。
另外，在比较例3的磁盘中，矩形比为1，而逆磁畴产生磁场为-1.0kOe，显示出良好的特性。但是，比较例3的磁盘的磁化曲线的梯度α值非常大，为4.0。这可以认为是由于在比较例3的磁盘中，以单层形成的记录层的氧化物浓度低(5mol％)，因而晶粒间的磁相互作用强。
从以上结果可明显看出，象实施例1中制造的磁盘那样以氧化物浓度不同的多个磁性层(实施例1中为第1记录层和第2记录层)构成记录层的磁盘与以单层形成记录层的磁盘相比可得到良好的磁化特性。而且，从实施例1与比较例1的比较可以发现，通过使底层一侧的磁性层(第1记录层)的氧化物浓度比与底层相反一侧的磁性层(第2记录层)的氧化物浓度高，可以得到更好的静磁特性。
记录再生特性在上述实施例1和比较例1～3中所制造的磁盘的保护层上涂布1nm厚度的润滑剂后，将这些磁盘分别安装在如图4所示的磁记录装置60中，然后评价其记录再生特性。但在图4的例子中，表示的是安装有实施例1中所制造的磁盘10的情况下的磁记录装置60的概略图。此外，图4(a)是磁记录装置60的概略平面图，图4(b)是图4(a)中磁记录装置60沿虚线A-A’的概略截面图。如图4(b)所示，磁盘10同轴安装在旋转驱动系统的心轴52上，通过心轴52旋转。另外，磁记录装置60具有用于相对磁盘10驱动磁头53的驱动装置54。
利用如图4所示的磁记录装置60在磁盘10上记录信息时，利用的是具有软磁性膜的薄膜磁头，其中软磁性膜具有2.1T的高饱和磁通密度；在信息再生时使用的是具有磁阻效应巨大的元件的旋转阀(spin valve)型磁头。记录用的薄膜磁头和再生用的旋转阀型磁头形成为一体，在图4中表示为磁头53。该一体型磁头53的位置由磁头用驱动系统54控制。磁记录装置60的磁头面和磁盘面之间的距离保持为5nm。
在磁盘10上施加磁场后利用该磁记录装置60的磁头53记录信息时，在磁盘10的第1记录层5a和第2记录层5b内产生相对膜面垂直方向的磁化，并且在软磁性衬里层3内产生膜面方向的磁化。这样，第1记录层5a、第2记录层5b以及软磁性衬里层3与磁头53协同构成磁回路。
分别将上述实施例1和比较例1～3中制造的磁盘安装在图4的磁记录装置上，然后测定磁盘的记录再生特性。在此评价的是作为信噪比指标的SIf/Nd比(dB)与线记录密度的依赖关系。其中，SIf是记录线记录密度为20kFCI的信号时的再生输出，Nd是线记录密度为0、200、400、600和800kFCI时的噪声水平。其结果如图5所示。
从图5可明确看出，在此处测定的线记录密度范围内，实施例1的磁盘的SIf/Nd比大于比较例1～3的磁盘当中的任何一个。另外，实施例1的磁盘的SIf/Nd比随着线记录密度的增加而减小，其减小的比例也小于比较例1～3的磁盘。即，在此处测定的线记录密度范围内，实施例1的磁盘与比较例1～3的磁盘相比显示出良好的记录再生特性。
从图5可明确看出，在测定的线记录密度范围内，比较例1的磁盘比实施例1的磁盘的SIf/Nd比低若干。另外，从图5的结果可看出，在作为第二代记录方式的垂直磁记录方式的最重要的高记录密度区域(600～800kFCI)中，象实施例1那样使记录层内底层一侧的磁性层(第1记录层)的氧化物浓度高于与底层相反一侧的磁性层(第2记录层)的氧化物浓度的磁盘可得到更为良好的记录再生特性。可认为其原因如下。
如图3的磁化曲线所示，比较例1的磁记录介质的磁化曲线的梯度α(矫顽力附近的磁滞回线的梯度)比实施例1的磁盘大。该磁化曲线的梯度差可认为是源于比较例1的磁盘与实施例1的磁盘相比，记录层内晶粒间的磁相互作用更强。在记录层内晶粒间的磁相互作用增强时，由于磁化逆转过程不同于理想的旋转磁化，因而磁化曲线的梯度变大。可以认为，在高线记录密度区域中，该记录层内晶粒间的磁相互作用强度的差异表现为噪声的差异，并且比较例1的磁盘的SIf/Nd比低于实施例1的磁盘。
从上述磁化特性的测定结果可明确看出，比较例2的磁盘的矩形比比实施例1的磁盘差，因而在低线记录密度区域(图5中的0～200kFCI)中，SIf/Nd比变差。但是，从图5可明确看出，线记录密度一旦高到某种程度，就显示出SIf/Nd比改善的特异现象。这可以认为是由于比较例2的磁盘的磁化曲线的矩形比不理想，因而在低线记录密度区域中记录层的凹槽内产生逆磁畴从而噪声增大，但随着线记录密度的增大，源于凹槽内产生的逆磁畴的噪声也相对减小。
另外，从图5可明确看出，在线记录密度约0kFCI附近的区域中，比较例3的磁盘的SIf/Nd比接近实施例1的磁盘的SIf/Nd比，并且可以得到良好的SIf/Nd比。但是，从图5可明确看出，随着线记录密度的增大，SIf/Nd比急剧下降。这可以认为是由于在比较例3的磁盘中，记录层由单层形成并且氧化物浓度低(5mol％)，因而记录层内晶粒间的磁相互作用强，磁化逆转单位也大于实施例1的磁盘，因此，随着线记录密度的增大，SIf/Nd比急剧下降。
实施例2在实施例2所制造的磁盘中，通过阴极溅射形成第1记录层5a和第2记录层5b时使用的是相同组成的对阴极，并且第1记录层5a是利用RF阴极溅射法形成，第2记录层5b是利用DC阴极溅射法形成。对阴极的组成为Co70Pt20Cr10(at％)-SiO2(CoPtCr∶SiO2＝88∶12mol％)。第1记录层5a的阴极溅射条件为气压4.2Pa、接通功率400W，膜厚度为5nm。另一方面，第2记录层5b的阴极溅射条件为气压4.2Pa、接通功率250W，膜厚度为10nm。除此之外的磁盘制造与实施例1相同。
本例中制造的磁盘的第1记录层5a和第2记录层5b的氧化物浓度通过俄歇电子光谱分析来测定。其结果如表1所示。
表1
从表1可明确看出，利用RF阴极溅射法形成的第1记录层5a的氧化物浓度与对阴极的氧化物浓度的值相同，与之相反，利用DC阴极溅射法形成的第2记录层5b的氧化物浓度则低于对阴极的氧化物浓度。这可以认为是由于在利用DC阴极溅射法的情况下，对阴极内的导电部分(金属部分)与利用RF阴极溅射法的情况相比更优先进行阴极溅射。从表1的结果可看出，在通过阴极溅射形成第1记录层5a和第2记录层5b时，即使使用相同组成的对阴极，也可以通过改变阴极溅射法来改变各记录层中含有的氧化物浓度。另外，利用DC阴极溅射法形成的第2记录层5b的氧化物浓度可通过改变成膜时的接通功率来进行适当调整。因此，在实施例2的磁盘制造方法中，不必在形成记录层时准备氧化物浓度不同的多个阴极溅射对阴极。
与实施例1相同，在本例所制造磁盘的保护层上涂布1nm厚度的润滑剂后，将磁盘安装在如图4所示的磁记录装置60中，然后评价其记录再生特性。在此，与实施例1同样测定SIf/Nd比与线记录密度的依赖关系。其结果如图6所示。为了比较，图6中还记载了实施例1的结果。从图6可明确看出，本例中所制造的磁盘的SIf/Nd比与线记录密度的依赖关系可得到与实施例1的测定结果大致相同的记录再生特性。
实施例3图7所示为实施例3中所制造的磁盘的概略截面图。本例中所制造的磁盘30具有如图7所示的构造，即，在基板1上依次层叠有粘合层2、软磁性衬里层3、底层4、第1记录层5a、第2记录层5b、第3记录层5c以及保护层6。即，在本例中，记录层5为3层结构。以下说明本例中制造的磁盘30的制造方法。
首先，基板1利用的是直径2.5英寸(6.5cm)的圆板状的玻璃基板，在该基板1上通过DC阴极溅射形成Ti膜作为粘合层2。阴极溅射条件为气压0.28Pa、接通功率500W，对阴极为Ti。粘合层2的膜厚度为5nm。
然后，在粘合层2上通过DC阴极溅射形成CoTaZr膜作为软磁性衬里层3。阴极溅射条件为气压0.28Pa、接通功率500W，并且对阴极的组成为Co88Ta10Zr2(at％)。软磁性衬里层3的膜厚度为200nm。
然后，在软磁性衬里层3上通过DC阴极溅射形成CoCrRu膜作为底层4。阴极溅射条件为气压0.28Pa、接通功率500W，并且对阴极的组成为Co55Cr25Ru20(at％)。底层4的膜厚度为10nm。
然后，在底层4上通过RF阴极溅射形成CoPtCr-SiO2合金磁性膜作为第1记录层5a。阴极溅射条件为气压4.2Pa、接通功率400W，并且对阴极的组成为Co70Pt20Cr10(at％)-SiO2(CoPtCr∶SiO2＝88∶12mol％)。第1记录层5a的膜厚度为5nm。
然后，在第1记录层5a上通过RF阴极溅射形成CoPtCr-SiO2合金磁性膜作为第2记录层5b。阴极溅射条件为气压4.2Pa、接通功率400W，并且对阴极的组成为Co70Pt20Cr10(at％)-SiO2(CoPtCr∶SiO2＝92∶8mol％)。第2记录层5b的膜厚度为5nm。
然后，在第2记录层5b上通过RF阴极溅射形成CoPtCr-SiO2合金磁性膜作为第3记录层5c。阴极溅射条件为气压4.2Pa、接通功率400W，并且对阴极的组成为Co70Pt20Cr10(at％)-SiO2(CoPtCr∶SiO2＝95∶5mol％)。第3记录层5c的膜厚度为5nm。
最后，在第3记录层5c上通过DC阴极溅射形成非晶碳膜作为保护层6。阴极溅射条件为气压0.20Pa、接通功率300W，保护层6的膜厚度为3nm。
与实施例1相同，在本例中所制造的磁盘的保护层上涂布1nm厚度的润滑剂后，将磁盘安装在如图4所示的磁记录装置60中，然后评价其记录再生特性。在此，与实施例1同样测定SIf/Nd比与线记录密度的依赖关系。其结果如图8所示。为了比较，图8中还记载了实施例1的结果。
从图8可明确看出，在所测定的线记录密度范围内，本例中所制造的磁盘的SIf/Nd比与线记录密度的依赖关系比实施例1的测定结果提高若干。即，象本例中所制造的磁盘那样，记录层为3层结构，并且按照从底层一侧起氧化物浓度高的顺序形成各层，从而与实施例1所示的具有2层结构的记录层的磁盘相比，可以使记录再生特性提高若干。从该结果可以预测，通过使记录层多于3层并且按照从底层一侧起氧化物浓度高的顺序形成各层，可以进一步提高记录再生特性。
实施例4在实施例4中，使用MgO代替SiO2作为添加到记录层中的氧化物。除此之外的磁盘制造与实施例1相同。因此，本例中所制造的磁盘的结构与图1所示的结构相同。本例中所制造的磁盘的第1记录层和第2记录层的形成方法如下。
在底层4上通过RF阴极溅射形成CoPtCr-MgO合金磁性膜作为第1记录层5a。阴极溅射条件为气压4.2Pa、接通功率400W，并且对阴极的组成为Co70Pt20Cr10(at％)-MgO(CoPtCr∶MgO＝88∶12mol％)。第1记录层5a的膜厚度为5nm。
然后，在第1记录层5a上通过RF阴极溅射形成CoPtCr-MgO合金磁性膜作为第2记录层5b。阴极溅射条件为气压4.2Pa、接通功率400W，并且对阴极的组成为Co70Pt20Cr10(at％)-MgO(CoPtCr∶MgO＝95∶5mol％)。第2记录层5b的膜厚度为10nm。
与实施例1相同，在本例中所制造的磁盘的保护层上涂布1nm厚度的润滑剂后，将磁盘安装在如图4所示的磁记录装置60中，然后评价其记录再生特性。在此，与实施例1同样测定SIf/Nd比与线记录密度的依赖关系。其结果如表2所示。为了比较，表2中还记载了实施例1以及记录层为单层结构的比较例2和3的结果。
表2
从表2可明确看出，在所测定的线记录密度范围内，实施例4中所制造的磁盘的SIf/Nd比与单层形成记录层的比较例2和3的磁盘相比进一步提高。另外，实施例4中所制造的磁盘的SIf/Nd比在低线记录密度区域可得到与实施例1大致相同的值。但是，可看出随着线记录密度的增大，实施例4的磁盘的SIf/Nd比与实施例1的磁盘的值相比要低若干。这可以认为是由于以下原因。
为了研究实施例4和实施例1的磁盘的差异，利用透射电子显微镜(TEM)来观察记录层的平面成像。从其结果可知，实施例1的记录层的平均晶粒粒径为7nm，与之相反，实施例4的记录层的平均晶粒粒径要大若干，为8.5nm。该粒径之差可以认为是，表现为高密度记录时的凹槽过渡区域的噪声之差的、实施例4的磁盘的高记录密度区域的记录再生特性与实施例1的磁盘相比要劣化若干。从该结果可知，作为记录层中含有的氧化物，与使用MgO相比，使用SiO2的晶粒粒径更微小、更合适。
在上述实施例1～4中，虽说明了利用含有氧化物的CoPtCr合金磁性膜形成磁盘记录层的例子，但本发明不限于此。只要是含有氧化物的CoPtCr合金磁性膜为晶质、由在晶粒内以Co为主要成分的合金形成、并在晶粒间含有氧化物的结构即可，在作为晶质的Co合金中，只要形成六方最密填充结构，除了Cr和Pt外，还可以含有Ta、Nb、Ti、Si、B、Pd、V、Mg、Gd等元素或者其组合。
在上述实施例1～4中，虽说明了使用玻璃作为磁盘的基板材料的例子，但本发明不限于此。基板材料可根据用途等可进行适当改变，例如，还可以使用铝(Al)，聚碳酸脂(polycarbonate)等塑料(plastic)或者树脂等。
在上述实施例1～4中，虽说明了以CoTaZr膜作为磁盘软磁性衬里层的例子，但本发明不限于此。作为软磁性衬里层，CoTaZr膜虽最合适，但除此以外也可以是例如FeTaC、FeTaN、FeAlSi、FeC、CoB、CoTaNb、NiFe或者这些的软磁性膜和C膜的层叠膜。
在上述实施例1～4中，虽说明了在形成含有氧化物的CoPtCr合金磁性膜作为记录层时，利用在CoPtCr合金中混入氧化物的对阴极来调整记录层中的氧化物浓度的例子，但本发明不限于此。对于不含氧化物的对阴极，可以使用氧化物和氩的混合气体来进行阴极溅射从而调整记录层中氧化物的浓度，另外还可以使用氧化物和氩的混合气体作为阴极溅射气体，进而利用在CoPtCr合金中混入氧的对阴极来进行阴极溅射从而调整记录层中氧化物的浓度。此外，从容易调整氧化物浓度这方面考虑，最好利用在CoPtCr合金中混入氧化物的对阴极来调整记录层中氧化物浓度的方法。
在上述实施例1～4中，虽说明了在形成记录层的多个磁性层中，按照从底层一侧起氧化物浓度高的顺序来层叠多个磁性层的例子，但本发明不限于此。在构成记录层的多个磁性层当中，只要设在最靠近底层一侧的磁性层(最下层)的氧化物浓度是记录层中最高的即可，除此而外的磁性层间的氧化物浓度的大小关系可任意设定。例如，如实施例3所示(参照图7)，记录层由3层磁性层(第1、2和3记录层)构成的情况下，若将第1、第2和第3记录层的氧化物浓度分别设为A1、A2和A3，则可以制造使A2＜A3＜A1的关系成立的磁盘，并且可以得到同样的效果。
在上述实施例1～4中，虽说明了在基板上层叠底层和记录层的磁盘，但本发明不限于此。在底层自身具有支承记录层的功能时，有时也可以没有基板。
根据本发明的磁记录介质及其制造方法，在底层上形成以含有氧化物的CoPtCr为主体的合金磁性材料构成的记录层，而记录层由氧化物浓度不同的2个以上的磁性层构成，并且记录层的形成使越靠近底层的层，其氧化物浓度越高，因而可以提供一种具有高静磁特性、低介质噪声的可高密度记录的垂直磁记录方式的磁记录介质。因此，本发明的磁记录介质以及具有该介质的磁记录装置适合作为第二代更高记录密度的磁记录介质及磁记录装置。
权利要求
1.一种磁记录介质，属于垂直磁记录方式的磁记录介质，其特征在于，它包括由非磁性材料形成的基板，由软磁性材料形成、并形成在该基板上的软磁性衬里层，形成在该软磁性衬里层上的底层，及由以含有氧化物的CoPtCr为主体的合金磁性材料形成、并形成在该底层上的记录层；该记录层由氧化物含有率不同的2个以上的磁性层构成，构成该记录层的2个以上的磁性层当中，设置在最靠近该底层一侧的磁性层的该氧化物含有率是该记录层内最高的。
2.如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，构成上述记录层的2个以上磁性层按照从上述底层一侧上述氧化物含有率高的顺序层叠。
3.如权利要求1或2所述的磁记录介质，其特征在于，上述记录层与上述底层相接。
4.如权利要求1～3中任何一项所述的磁记录介质，其特征在于，构成上述记录层的2个以上磁性层的氧化物含有率分别为5～20mol％。
5.如权利要求4所述的磁记录介质，其特征在于，上述记录层由第1记录层和第2记录层构成，第1记录层配置在上述底层一侧，第1记录层中的氧化物含有率A1和第2记录层的氧化物含有率A2之间的关系为5mol％≤A2＜12mol％≤A1≤20mol％。
6.如权利要求1～5中任何一项所述的磁记录介质，其特征在于，上述记录层中所含的氧化物为Si的氧化物。
7.如权利要求1～6中任何一项所述的磁记录介质，其特征在于，上述记录层的膜厚度为8～20nm。
8.一种磁记录介质的制造方法，其特征在于，它包括在基板上形成软磁性衬里层的工序、在该软磁性衬里层上形成底层的工序，及利用以含有氧化物的CoPtCr为主体的合金磁性材料在底层上形成记录层的工序；形成该记录层的工序包括由氧化物含有率不同的2个以上磁性层构成该记录层，并且该记录层的形成是使构成该记录层的2个以上的磁性层当中，形成在最靠近该底层一侧的磁性层的氧化物含有率是该记录层中最高的。
9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，在形成上述记录层的工序中，构成上述记录层的2个以上的磁性层按照从上述底层一侧起上述氧化物含有率高的顺序层叠。
10.如权利要求8或9所述的制造方法，其特征在于，在形成上述记录层的工序中，利用阴极溅射法(sputtering)形成上述记录层。
11.如权利要求10所述的制造方法，其特征在于，在形成上述记录层的工序中，利用相同组成的阴极溅射对阴极，并利用RF阴极溅射法和DC阴极溅射法来形成上述氧化物含有率不同的2个以上磁性层。
12.如权利要求11所述的制造方法，其特征在于，在形成上述记录层的工序中，利用阴极溅射(sputtering)法在上述底层上依次层叠第1记录层和第2记录层从而形成上述记录层，此时使用的是相同组成的阴极溅射对阴极(sputter target)，并且通过RF阴极溅射法形成第1记录层，通过DC阴极溅射法形成第2记录层。
13.一种磁记录装置，用于在磁记录介质上记录和再生信息，其特征在于，它包括权利要求1所记载的磁记录介质，在该磁记录介质上记录信息时协同该磁记录介质的记录层和软磁性衬里层形成磁回路的磁头(head)，及用于相对该磁记录介质驱动该磁头的驱动装置。
全文摘要
本发明涉及磁记录介质及其制造方法及磁记录装置。本发明提供一种具有更优异的磁特性并且介质噪声低的垂直磁记录方式的磁记录介质及其制造方法以及磁记录装置。一种垂直磁记录方式的磁记录介质，包括由非磁性材料形成的基板，由软磁性材料形成、并形成在该基板上的软磁性衬里层，形成在该软磁性衬里层上的底层，及由以含有氧化物的CoPtCr为主体的合金磁性材料形成的、并形成在该底层上的记录层，其特征在于，记录层由氧化物含有率不同的2个以上磁性层构成，构成该记录层的2个以上磁性层当中，设置在最靠近该底层一侧的磁性层的氧化物含有率是该记录层内最高的。
文档编号G11B5/66GK1558399SQ20041003953
公开日2004年12月29日 申请日期2004年2月5日 优先权日2003年2月7日
发明者神田哲典, 山中英明, 藤田盐地, 松沼悟, 地, 明 申请人:日立麦克赛尔株式会社