专利名称：磁记录介质的制造技术
方法
技术领域：
本发明涉及用于制造磁记录介质的方法。具体地，本发明涉及用于制造适用于垂直磁记录技术的磁记录介质的方法。
背景技术：
作为用于改进面记录密度以实现磁记录装置容量增加的技术，垂直磁记录系统已被给予关注。垂直磁记录系统是用于形成记录位的手段，在所述记录位中，使记录介质的磁化正交于介质面，并且使相邻记录位中的磁化相互反平行。在垂直磁记录系统中，由于磁转变区中的反磁场小，所以与纵向磁记录系统相比，产生了锐磁转变区，导致磁化在高密度下稳定。因此，与纵向磁记录系统相比，可以使膜厚度更大并且铁磁颗粒的体积更大以获得相同的分辨率，这样一来就可以控制记录的磁化的时变衰减，亦即热退磁。此外，当与垂直磁记录介质结合时，所述垂直磁记录介质具有单极型磁头、垂直记录层以及软磁底层，能够获得高记录磁场，并且选择用于垂直记录层的具有高磁各向异性的材料成为可能，所以能够进一步控制热退磁。
近来，CoCr基合金结晶膜已成为垂直磁记录介质的记录层的材料的主流。通过控制结晶结构以使CoCr晶体的c轴具有正交于介质面的六角密堆(hcp)结构，能够使记录层的易磁化轴维持垂直。在此，通过使CoCr基晶体的粒度更小、降低分布以及减少颗粒间磁交换相互作用，能够减少介质噪声，从而能够改善记录密度。作为用于控制这样的记录层结构的手段，提议了这样的记录层，其通常为所谓的粒状薄膜，在所述记录层中，铁磁颗粒由诸如氧化物之类的非磁性材料包围。在粒状记录层中，非磁性晶界相分开磁性颗粒，颗粒间交换耦合降低，并且能够减少磁转变区的噪声。JP-A NO.178413/2003披露了垂直磁记录介质，其具有记录层，所述记录层由包含Co和Pt的铁磁合金以及具有从15％到40％的体积密度的氧化物组成。此外，在IEEE磁学学报Vol.40，No.4，July 2004，pp.2498-2500，“Role of OxygenIncorporation in Co-Cr-Pt-Si-O Perpendicular Magnetic Recording Media”中，披露了一种方法，用于使用包含CoCrPt合金和SiO2的复合靶在氩氧混和气氛中通过DC磁控管溅射方法沉积具有粒状结构的记录层。据报导，通过在包括氧的气氛中进行反应溅射，增加了矫顽磁力并且改善了读/写特性。
此外，在用于传统上已使用的纵向记录系统的磁记录介质中，具有粒状结构的记录层的磁记录介质已在JP-A No.178423/2003中披露。
专利文件1JP-A 178413/200专利文件2JP-A 178423/200非专利文件1IEEE磁学学报，Vol.40，No.4，July 2004，pp.2498-2500发明内容在用于磁记录介质的前述制造方法中，通常靶被用于沉积记录层，其中CoPt合金和粉末状无定形SiO2被混和并且使用烧结方法等沉积到靶中。在这种制造方法中，存在下述问题具有比较大的微粒尺寸的二氧化硅从靶分散并沉积在介质上，导致产生突起缺陷。在磁头的飞行高度小于20nm的情况下，存在磁头和磁记录介质通过磁头与突起碰撞而被破坏以及装置故障的担心。此外，即使在突起通过用于磁记录介质的表面抛光处理而被去除的情况下，也仍然存在下述问题通过记录层的去除部分和保护层的丢失，以及通过由剥落微粒造成的介质表面的破坏，显著恶化了飞行能力和耐蚀性。
本发明的目的是提供用于磁记录介质的制造方法以解决这些问题，其中，飞行能力和耐蚀性极好，并且减少了磁记录装置的故障率。
为了实现上述目的，本发明提供了以下方法当通过溅射方法在非磁性基片上沉积由磁性晶粒和主要成分是Si氧化物的包围它们的非磁性晶界组成的记录层时，使用由包含至少Co的合金和粉末状结晶SiO2的混合物组成的靶通过溅射方法形成记录层。使用DC溅射和DC脉冲电源的溅射方法(DC脉冲溅射方法)和RF溅射方法能够用于该溅射方法。
根据本发明，使用在其中混和粉末状结晶SiO2的靶通过溅射方法沉积记录层，从而控制了二氧化硅的大微粒从靶的飞出，并且减少了介质表面上的突起。因此，可以提供用于磁记录介质的制造方法，所述磁记录介质具有极好的飞行能力和可靠性并且具有高产出。
图1是显示通过实施例1和比较例子1的制造方法沉积的以产品数目方式的垂直磁记录介质的表面突起缺陷的数目变化的曲线图；图2是显示用于实施例1的制造方法中的垂直磁记录介质的膜沉积设备的示意图；图3是显示通过使用实施例1的制造方法制造的垂直磁记录介质的截面结构的示意图；图4是显示实施例1的制造方法中的垂直磁记录介质的膜沉积过程的示意图；图5显示了实施例1的制造方法中的用于记录层的靶中添加的粉末状结晶SiO2的XRD图；图6显示了实施例1的制造方法中的用于记录层的靶中添加的无定形SiO2粉末的XRD图；图7显示了实施例1的制造方法中的用于记录层的靶的XRD图；图8显示了比较例子1中描述的制造方法中的用于记录层的靶的XRD图；
图9显示了生产3000层之后的用于实施例1的制造方法的用于记录层的靶的表面显微照片；图10显示了生产3000层之后的用于比较例子1的制造方法的用于记录层的靶的表面显微照片；图11是显示用于实施例2的制造方法的纵向磁记录介质的截面结构的示意图。
具体实施例方式
在下文中，将参考如下的附图来说明优选实施例，在所述优选实施例中，本发明的制造方法应用于垂直磁记录介质和纵向磁记录介质。
实施例1通过使用图2中显示的联机型溅射设备来沉积本发明的垂直磁记录介质。每个室都是独立抽排的。通过将所有的室事先抽排到低于或等于1×10-5Pa的背景压力，并且向每个处理室传送支撑基片的传送器，按顺序执行处理。碳保护层通过化学气相沉积(CVD)方法沉积，而其他层则通过DC磁控管溅射方法沉积。
图3是显示通过实施例1的制造方法制造的垂直磁记录介质的截面结构的示意图。这种垂直磁记录介质具有这样的结构，在所述结构中，在基片11上按顺序沉积种晶层12、软磁底层13、粒度控制层14、粒状记录层15、保护层16以及液体润滑层17。然而，图3中描述的结构显示了一个例子，并且可以理解，通过本发明的制造方法制造的垂直磁记录介质并不限于图3中显示的结构。
图4是这种介质的制造过程的示意图，并且制造条件显示如下。具有63.5mm直径的玻璃基片用于基片11。从装载室201传送基片11；基片被传送到抽排之后的种晶层溅射室202中；并且在基片11上沉积由NiTa合金组成的30nm厚的种晶层12，以增强与基片的粘附性。在此，Ni-37.5at.％Ta靶用于种晶层12的沉积。种晶层12只须能够维持对于基片以及种晶层的上层的粘附性，所以能够使用任何的Ni基合金、Co基合金和A1基合金。例如，能够使用NiTaZr合金、NiAl合金、CoTi合金以及AlTa合金。
下一步，在软磁底层溅射室203到205中，沉积50nm厚的CoTaZr合金、0.8nm厚的Ru和50nm厚的CoTaZr，以便使软磁底层13具有三层结构。在此，Co-3at.％Ta-5at.％Zr靶用于CoTaZr层的沉积。通过做成这样的三层结构，能够减少软磁底层造成的噪声，因为上下CoTaZr合金层通过Ru层相互反铁磁耦合。
能够在获得用于写入的充分重写性能的范围之内选择软磁材料的种类和膜厚度。例如，CoNbZr合金、CoTaNb合金和FeCoB合金等能够代替CoTaZr合金使用，并且如果软磁底层的总膜厚度为从50nm到300nm，则没有问题。在由诸如CoTaZr合金等之类的软磁材料的一个层组成的软磁底层下面提供磁畴控制层以固定软磁底层的磁畴的结构，以及在三层结构下面提供磁畴控制层的结构，可以用于软磁底层的结构。
下一步，在中间层溅射室206和207中按顺序沉积1nm厚的Ta和20nm厚的Ru。中间层14控制记录层的结晶结构和粒度，并且扮演重要角色以减少记录层的颗粒间交换耦合。可以在能够获得前述效果的范围之内选择中间层14的膜厚度、构造和材料，并且可以理解，本发明并不限于前述特定的膜厚度、构造和材料。中间层的前述结构中Ta层的作用是改善垂直于膜平面的方向上的c轴取向。可以在满足这个的范围之内控制膜厚度，并且典型地使用从大约1nm到5nm的值。具有面心立方(fcc)晶格结构的Pd、Pt和Cu、基于这些元素的合金、诸如NiFe等之类的铁磁FCC材料、以及诸如NiTa之类的具有无定形结构的材料可以代替Ta使用。Ru层的任务是控制粒度和结晶取向，并且减少颗粒间交换耦合。可以在满足这个的范围之内控制膜厚度，并且典型地使用从大约3nm到30nm的值。此外，Ru基合金以及在Ru中包含诸如SiO2等之类的氧化物的合金可以代替Ru使用。
下一步，在递送到记录层溅射室208之后，引入氩氧混和气体，沉积14nm厚的第一记录层15，并且室中剩余的氧通过真空泵送被减少到0.5Pa或以下。合金-氧化物复合靶用于记录层15的沉积，在所述合金-氧化物复合靶中，Co-13at.％Cr-20at.％Pt合金和具有1μm的粒度的结晶SiO2以88∶12mol％的比率混和，并且通过烧结技术形成。记录层15的沉积速率控制在2.6nm/s。
随后，在递送到碳保护层CVD室209之后，通过使用化学气相沉积(CVD)方法，沉积4nm厚的DLC(有金刚石特征的碳)膜作为保护层16。厚度控制在4nm。然后，在从卸载室210取出基片之后，卸载室向大气压开放并将基片从溅射设备取出，并且通过应用有机基润滑剂在其上沉积润滑层17。
当沉积中间层14的Ru层时，氩气用作溅射气体。当气压控制在从大约2Pa到6Pa时，没有问题，但是在此选择5Pa。当沉积记录层15时，氩氧混和气体用作溅射气体。当总的气压为从大约3Pa到6Pa时，没有问题，但是在此选择4Pa。氩氧混和气体中氧的浓度可以控制在用于获得充分SNR的范围之内，并且在此选择2.5％。氢和氮分别与乙烯混和到20％和2％的混和气体用于碳保护层的沉积，并且选择2Pa作为总的气压。在1Pa的气压下执行其他层的沉积，并且氩用作溅射气体。
为了实施例1与传统制造方法相比较起见，包括下述过程的制造方法被作为比较例1，所述过程用于使用包含无定形SiO2的靶通过溅射沉积记录层15。在比较例1的制造方法中，Co-13at.％Cr-20at.％Pt合金和具有1μm的粒度的无定形SiO2以88∶12mol％的比率混和并且通过烧结技术沉积的靶用于记录层15的沉积。用于制造记录层的膜结构和处理条件，除了靶之外与实施例1相同。
通过使用CuKa射线的X射线衍射系统，执行添加到靶的SiO2粉末的晶体结构的估计。使用光学表面分析仪通过对每个介质表面计数大于等于0.2μm的突起的数目执行磁记录介质的表面突起的数目的估计。使用具有170nm的写磁极宽度和125nm的读元件宽度的复合单极型磁头，通过典型的记录性能估计测试器估计制造的磁记录介质的信号-介质噪声比率SNRd。通过15.7kfr/mm的线性记录密度下的读回输出和介质噪声的比率来估计SNRd。
图5是添加到实施例1的记录层的靶的粉末状结晶SiO2的XRD图。此外，图6是添加到比较例1的记录层的靶的无定形SiO2的XRD图。如图5所示，添加到用于本发明的制造方法的用于记录层的靶的SiO2粉末，在布拉格角2θ＝26.6±0.1°处具有主峰值。
图7是用于实施例1的制造方法的用于记录层的靶的XRD图。此外，图8是用于比较例1的制造方法的用于记录层的靶的XRD图。如图7所示，用于本发明的制造方法的用于记录层的靶同样在布拉格角2θ＝26.6±0.1°处具有峰值。
图1显示了当通过实施例1和比较例1的制造方法制造3000层的垂直记录介质时，以产品数目方式的介质表面处大于等于0.2μm的突起缺陷的数目变化。在沉积开始时，在由靶表面处污染物的影响造成的两种制造方法中突起缺陷数目都很大。然而，在实施例1的制造方法中，在生产大约300层之后，突起缺陷数目变为每表面少于200个，并且在所有的以后沉积中都保持良好状况，其中突起缺陷数目保持在每表面少于等于200个。另一方面，在比较例1中，当产品的数目达到比实施例1大的大约500个时，能够实现少于等于200个的突起缺陷数目，并且某些介质在以后的沉积中具有大于等于200个的突起缺陷数目。
图9和10显示了生产3000层之后的分别用于实施例1和比较例1的用于记录层的靶的表面显微照片。用于比较例1的靶具有粗糙表面，而另一方面，实施例1中使用的靶的表面粗糙度小并且相对平滑。可以理解，用于比较例1的靶中的溅射产生了大的SiO2微粒。
上述结果将讨论如下。在粉末状结晶SiO2中，Si原子和O原子之间的共价键形成SiO2四面体结构，并且由于四面体的所有O原子与另一个四面体共价连接，所以原子之间的键强度非常强。另一方面，粉末状无定形SiO2具有SiO2四面体结构，但是所有四面体之间的键是无序的，结果与结晶SiO2的相比键强度较弱。因此，在使用包括无定形SiO2的靶的情况下，可以理解，具有相对较大尺寸的二氧化硅微粒在微弱结合的部分处分开并在低碰撞能下从粉末脱离，并且到达介质的表面，这就是突起缺陷的原因。另一方面，在使用包括结晶SiO2的靶的情况下，微粒变为从SiO2粉末分开的能量高并且一致，所以可以理解，突起缺陷由于具有较大尺寸的微粒变成分开的概率减少而减少。
表1显示了通过实施例1和比较例1的制造方法制造的垂直记录介质的产出率，其中它们通过介质信号-噪声比率SNRd和介质缺陷造成的输出变化来估计。实施例1和比较例1具有相同的SNRd值，并且通过实施例1的制造方法制造的磁记录介质的电磁转换特性优于比较例子1的。另一方面，在通过实施例1的制造方法制造的磁记录介质中减少了突起缺陷，导致产出率改善。
表1
在下述情况下，即当在添加到靶的SiO2粉末中混和粉末状结晶SiO2和粉末状无定形SiO2时，不能获得产出的充分改善，因为大的微粒从无定形SiO2飞出并产生突起缺陷。因此，在本发明的磁记录介质的制造方法中，清楚的是，通过对添加到靶以形成粒状记录层的粉末状SiO2的整个量使用粉末状结晶SiO2，能够获得最大的效果。
实施例2图11是通过实施例2的制造方法制造的纵向磁记录介质的截面结构的示意图。这种纵向磁记录介质是这样的一种，其中，在基片101上按顺序沉积第一种晶层102、第二种晶层103、底层104、第一记录层105、Ru中间层106、第二记录层107、保护层108以及液体润滑层109。然而，图11中显示的结构显示了一个例子，并且可以理解，通过本发明的制造方法制造的纵向磁记录介质并不限于图11中显示的结构。
介质的制造条件显示如下。具有63.5mm直径的玻璃基片用于基片101。通过溅射方法在基片101上沉积由Ti-Al合金组成的30nm厚的第一种晶层102。在此，Ti-52at.％Al靶用于第一种晶层102的沉积。下一步，通过溅射方法在其上沉积由Ru-Al合金组成的30nm厚的第二种晶层103。在此，Ru-50at.％Al靶用于第二种晶层103的沉积。通过溅射方法在其上沉积由Cr-Mo合金组成的5nm厚的底层104。在此，Cr-20at.％Mo靶用于底层104的沉积。
在底层104上按顺序沉积5nm厚的第一记录层105、0.6nm厚的Ru中间层106以及15nm厚的记录层107。通常可以理解，通过将记录层做成这样的三层结构并且通过Ru中间层106反铁磁耦合第一记录层105和第二记录层107，热起伏抵抗性变得极好并且能够减少介质噪声。
在此，与实施例1的制造方法相同，使用由CoCrPt合金和粉末状结晶SiO2的混合物组成的靶，在氩氧混和气体中通过DC溅射方法沉积第一记录层105和第二记录层107。以94∶6mol％的比率由Co-12at.％Cr-12at.％Pt合金和具有1μm的粒度的结晶SiO2的混合物组成的靶，用于第一记录层105的沉积。以93∶7mol％的比率由Co-11at.％Cr-13at.％Pt合金和具有1μm的粒度的结晶SiO2的混合物组成的靶，用于第二记录层107的沉积。
然后，与实施例1的制造方法相同，通过CVD技术沉积4nm的DLC保护层108，并且在从膜沉积设备中卸载之后，沉积润滑层109。
为了估计本发明的制造方法，包括用于形成第一记录层105和第二记录层107的过程的制造方法被假定为比较例2，其中无定形SiO2代替结晶SiO2被添加到前述靶。
表2显示了通过由介质缺陷造成的输出变化估计的产出率。由于纵向记录介质通常具有比垂直记录介质更小的膜厚度并且抗划伤性极好，所以产出率极好。然而，变得清楚的是，与比较例2的制造方法相比，使用添加了结晶SiO2的靶的实施例2的制造方法能够改善产出。
表2
根据上面的说明，通过本发明的磁记录介质的制造方法，能够提供磁记录介质，其具有极好的飞行能力和耐蚀性，并且能够减少故障率。特别地，能够显著改善具有比纵向记录介质更大的膜厚度的垂直记录介质的生产效率。
权利要求
1.一种用于制造磁记录介质的方法，包括用于在非磁性基片之上形成非磁性底层的过程；用于通过溅射方法在所述非磁性底层之上形成包含至少Co、硅和氧的记录层的过程；其中，用于形成所述记录层的过程中使用的靶包含从Co和Co基合金中选择的至少一种以及粉末状二氧化硅，其中所述二氧化硅粉末是结晶体。
2.根据权利要求1的用于制造磁记录介质的方法，其中在通过使用CuKa射线的粉末X射线衍射光谱中的26.6±0.1°的布拉格角(2θ)处，所述靶中包含的粉末状二氧化硅具有主峰值。
3.根据权利要求1的用于制造磁记录介质的方法，其中在通过使用CuKa射线的X射线衍射光谱中的26.6±0.1°的布拉格角(2θ)处，所述靶具有峰值。
4.根据权利要求1所述的用于制造磁记录介质的方法，包括用于在所述非磁性基片之上形成软磁底层的过程，以及用于在其上形成中间层的过程。
全文摘要
通过控制由大二氧化硅微粒的沉积造成的介质表面上的突起，所述大二氧化硅微粒是在包括Si和氧的粒状记录层的膜沉积期间产生的，以高产出的方式提供了具有极好飞行能力和耐蚀性的磁记录介质。使用由包括至少Co的合金和粉末状结晶SiO
文档编号G11B5/65GK1858846SQ200610079469
公开日2006年11月8日 申请日期2006年5月8日 优先权日2005年5月6日
发明者市原贵幸, 本田好范 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司