专利名称:垂直磁记录介质和使用该磁记录介质的磁存储器的制作方法
技术领域：
本发明涉及能记录大容量信息的磁记录介质，更具体地说，涉及一种适合于高密度磁记录的磁记录介质和使用它的磁存储器。
背景技术：
最近，因为在大容量磁盘设备不仅被安装在个人电脑上而且被安装在家用电器设备上的情况下，对于制造具有大容量的磁存储器的需求是强烈的，因此要求磁存储器具有增加的记录密度。为了处理该问题，正在努力地研制磁头、磁记录介质等等。但是，使用目前已投入实际使用的纵向磁记录提高记录密度是困难的。于是，正在研究垂直磁记录作为代替纵向磁记录方法的方法。考虑到在垂直磁记录的情况下，互相邻近的磁化矢量不互相相反，由此高密度记录状态是稳定的；因此，它本质上是适合于高密度记录的方法。而且，在该记录方法中，通过将单磁极型的写磁头和具有软底层的双层垂直磁记录介质结合，可以增加记录效率，以及该方法与记录膜增加的矫顽力是兼容的。但是，为了借助于垂直磁记录实现高密度纪录，必须研制一种垂直磁记录介质，该磁记录介质是低噪声的以及高度地阻止热退磁。
作为垂直磁记录介质的记录层，迄今为止正在研究CoCrPt-基合金薄膜，该CoCrPt-基合金薄膜已经投入实际用于纵向磁记录介质。为了使用该CoCrPt-基合金薄膜获得低噪声特性，必须使用晶粒边界上的Cr偏析(segregation)减小磁晶粒之间的磁交换耦合，以便使磁化反转单元(magnetization reversal unit)较小。但是，在Cr量不足够的情况下，在记录层的形成工序中，该晶粒易于相互接合以扩大或晶粒之间的磁交换耦合的减少变得不充足，由此不能获得低噪声特性。另一方面，在Cr量增加的情况下，在晶粒中剩下大量Cr，这降低磁晶粒的磁各向异性能量，由此不能获得阻止热退磁的充分抵抗性。
为了克服这种问题，以获得低噪声特性，如日本专利特许-公开申请JP 2003-178413A所示，已经开始积极地研究由具有其中添加的氧化物CoCrPt合金构成的粒状型记录层。在使用该粒状型记录层的情况下，由于通过形成氧化物的晶粒层，使得它围绕磁晶粒，减小了磁晶粒之间的磁交换耦合，因此可以使用具有高磁各向异性能量的材料作为CoCrPt合金，而与Cr浓度无关。而且，由于氧化物的晶粒层是与磁晶粒结晶地间断，以及具有一定数量的厚度，因此不容易发生记录层形成工序中的晶粒接合。因此，由具有其中添加的氧化物的CoCrPt合金构成的粒状型垂直磁记录介质作为垂直磁记录介质的候选物而引起注意，该垂直磁记录介质是低噪声的以及阻止热退磁的。
直到现在已经大致地研究了垂直磁记录介质的晶种层和中间层。例如，在IEEE Transactions on Magnetics，Vol.38，No.5，p.1976(2002)中报道了发现Ru适用于氧化物粒状型的垂直磁记录介质的中间层。而且，在IEEE Transactions on Magnetics，Vol.38，No.5，p.1979(2002)中报道了发现通过Ta晶种层可以改进Ru中间层的晶体取向。
IEEE Transactions on Magnetics，Vol.38，No.5，p.1976(2002)[非专利文献2]IEEE Transactions on Magnetics，Vol.38，No.5，p.1979(2002)
发明内容
本发明解决的问题至今，考虑与垂直磁记录介质有关的晶种层，仅仅关注中间层Ru的晶体取向的改进，迄今为止没有完全研究抗腐蚀性。然后，使用可获得高介质S/N的Ta晶种层和Ru中间层，在氧化物粒状型的垂直磁记录介质周围进行抗腐蚀性测试，观察到许多腐蚀点，表明存在抗腐蚀性问题。另一方面，在使用众所周知的作为常规纵向磁记录介质的中间层的非磁性CoCr合金用于中间层的情况下，已发现尽管抗腐蚀性被提高，但是介质S/N被显著地降低。亦即，发明人已经揭示至今已知的中间层材料和晶种层材料的结合存在问题，高介质S/N和抗腐蚀性不能彼此兼容。
本发明的第一目的是通过选择中间层和晶种层的材料以及关于垂直磁记录介质的材料组合，实现一种具有高介质S/N和优异抗腐蚀性的介质。
本发明的第二目的是提供一种充分利用该垂直磁记录介质的性能的磁存储器。
解决问题的方法为了实现上述目的，在基底上至少顺序地层叠软层、晶种层、中间层、磁记录层以及上敷层的这种垂直磁记录介质中，该晶种层被规定为具有双层结构；其下层由包含Cr的非晶合金构成，以及其上层由结晶合金构成，该结晶合金主要由具有面心立方晶格(fcc)结构的Ni构成。
其中腐蚀变为垂直磁性介质中的主要问题的层是用于软底层的Co合金层。Co合金的抗腐蚀性不是优异的，此外，因为它在水溶液环境中具有极其小的贵电势(noble potentional)，所以在本身和相邻的Ru或Ru合金之间导致电化腐蚀(各种金属之间的腐蚀)。由于Ru或Ru合金因为是贵金属，具有极其高电位，因此Co合金和Ru合金(或Ru)之间的电位差高达约1.0V；因此，与单体的腐蚀相比较，Co合金的腐蚀被电化腐蚀显著地促进。在使用粒状型氧化物用于磁记录层的情况下，Ru或Ru合金是中间层，底下的层必须制成具有优异的晶体取向和大表面不均匀度，以便加速氧化物偏析到记录层的晶粒边界。由于在这种结构中，在腐蚀方面存在许多缺陷，该层没有显示出抑制软层的腐蚀的保护效果，尽管Ru或Ru合金具有优异的抗腐蚀性。因为这点，晶种层的任务变得重要，以便抑制软底层的腐蚀。
从腐蚀的观点要求晶种层的性能如下(1)用于晶种层的金属或合金在水溶液中容易被钝化，以及其氧化物在水溶液中是稳定的和高度抗腐蚀的。
(2)金属或合金的电位处于中间层和软层之间的中点，如有可能，具有电位梯度。
(3)形成的薄膜是光滑的和致密的。
(4)分别被布置为晶种层的上和下层的中间层和软层的剥离(Debond)能量，与晶种层相比较高，以及该两个层具有优异的粘性。腐蚀环境基本上是水溶液。但是，由于润滑剂的分解、氯化物的混合等，存在可能发生酸化或碱化的可能性，由此要求晶种层在宽的pH范围的环境中是抗腐蚀的。
发明人发现作为满足这种需要的晶种层的构成，一种双层结构的晶种层，其上层是主要由Ni构成的合金层，下层是包含Cr的非晶层，该双层结构可以实现高抗腐蚀性，同时该结构允许作为中间层的Ru的晶体取向被最优化。
考虑上述项(1)，通过甫尔拜图可以估计对每个层的钝化和氧化物的稳定性的敏感性。就Ni而言，由于其氧化物在中性至碱性范围中是稳定的，因此认为在这些范围中抗腐蚀性变高。在酸范围中，由于Ni在酸范围中不形成稳定的氧化物或氢氧化物，如果氧化剂共存，它腐蚀。进一步提高抗Ni层的腐蚀性的一种方法是加入合金成分。作为对于所有比率的Ni形成固体溶液的金属，有Co、Cu和Fe。作为具有30％或以上的固溶度的金属，有Cr、Mo、W、Pt、Ta、V等。在这些金属当中，Cr被认为能通过其添加极大地提高抗腐蚀性。该原因可能是通过添加Cr至氧化酸而形成充分的钝化。除Cr之外，由于Ta在宽的pH范围中也钝化Ni，可预计Ta与Cr一样提高抗腐蚀性。W和Mo尽管钝化范围是窄的，但是在酸范围至中性范围中形成稳定的氧化物。V与Ni一样，在碱性范围中形成稳定的氧化物，尽管从甫尔拜图估计，可能的范围比Ni的更宽。因此，可以认为通过添加这些金属来形成合金，在提高抗腐蚀性方面具有可识别的效果，尽管与添加Cr相比提高度较低。
另一方面，据预计，由于Cr在从弱酸范围至碱性范围的宽pH范围中形成稳定的氧化物或氢氧化物，Cr对提高抗腐蚀性是有利的。Cr通过形成合金可以进一步扩大钝化范围。作为用于形成合金的添加元素，可以列举Ti、Zr、Ta、Mo、W、Ni、Ru等。由于这些金属当中的Ti、Ta等等示出在宽的pH范围中的钝化范围，因此可以认为任意这些金属的添加进一步提高抗腐蚀性。本发明人发现，尤其作为添加元素的Ta，当Ta的比率被增加到50％以上时，对于提高抗腐蚀性是极其优异的。而且，添加元素的Ti具有在常温附近的氯化物水溶液中不会引起点状腐蚀(局部腐蚀)的特性。这是因为Ti离子不形成络合物，而是直接水解为TiO2。
本发明人发现在其中预计垂直磁记录介质被暴露的水溶液中金属的电位从高金属按以下顺序排列Ru、Ru合金＞Ni、Ni合金和Cr、Cr合金＞Co、Co合金。而且，本发明人发现在其中混合氯化物的水溶液中，Ni的电位高于Cr的电位。因此，它表示Ni、Ni合金、Cr和Cr合金满足上述需要(2)。
而且，在酸性环境中，Ni合金的电位变得几乎等于软底层的电位，变得低于Cr合金的电位。在此情况下，由于Ni合金充当包含Cr的合金的牺牲阳极，保护软底层，因此可以提高Cr合金的抗腐蚀性，因此它变得可以防止软底层的腐蚀。从上面的性能，认为通过层叠Ni-基合金和Cr基合金，可以构成在宽的pH范围中具有抗腐蚀性的层，以及通过布置Ni-基合金作为上层和布置Cr-基合金作为下层，可以抑制中间层和软底层之间的电化腐蚀。
考虑上述项(3)，Cr晶化并且其表面的不均匀性变大。由于晶种层仅仅几纳米厚度，可以想象到由覆盖度减小引起的抗腐蚀性退化。与它相反，据发现，其中添加了50％的Ti的Cr-Ti合金变为非晶结构，光滑度优秀。在Ni-基合金中，当V、Cr、Ta等等被添加时，它在光滑度方面是优秀的，以及用它均匀地覆盖基底的表面。
考虑上述项(4)，使用分子动力学模拟，计算中间层和晶种层之间的界面以及晶种层和软底层之间界面的剥离强度。Cr的特点在于对于中间层的Ru以及对于软底层的Co合金具有低剥离强度，并且不具有高粘性。但是，如果Ti、Mo、W、Co等等被加到Cr，剥离强度，特别与软层的剥离强度增加以及粘性增加。而且，据发现剥离强度，特别与Ru的剥离强度，随Ta、Cr、Mo、W等添加到Ni而增加。在粘性方面，晶种层被分为两个层；在上层和下层中分别布置Ni-基合金和Cr-基合金，与抑制电化腐蚀的情况中一样。通过该结构，介质可以形成为具有高粘性的垂直磁记录介质。
即使金属单独，如Ta和Zr，在甫尔拜图中的宽pH范围中也形成稳定的氧化物。但是，由于这些金属，不能满足以上项(3)和(4)，因此认为它们不能被用作晶种层。
发明的效果根据该发明，通过选择由包含Cr的非晶合金和主要由具有面心立方晶格(fcc)结构的Ni构成的结晶合金构成的晶种层，该结晶合金形成在非晶合金上，可以实现具有高介质S/N和优异抗腐蚀性的双层垂直磁记录介质。
此外，本发明通过构成一磁存储器，可以实现具有25Gbit/cm2或以上的记录密度的磁存储器，该磁存储器具有上述发明的垂直磁记录介质，用于在记录方向上驱动磁记录介质的装置，由记录单元和再现单元构成的磁头，用于相对于磁记录介质移动磁头的装置，以及用于波形-处理到磁头的输入信号和来自磁头的输出信号的信号处理装置。
图1示出了本发明的垂直磁记录介质的构成例子。
图2示出了本发明的垂直磁记录介质的介质S/N和腐蚀点数目与第一晶种岁层的薄膜厚度的关系。
图3示出了磁存储器的剖面示意图，该磁存储器是本发明的一个实施例。
图4示出了磁头和磁记录介质之间的关系示意图。
具体实施方式使用ANELVA溅射系统(C3010)制造垂直磁记录介质。该溅射系统用十个处理室和一个基底引入室构成，以及每个室被独立地抽成真空。所有室的抽气能力是6×10-6Pa或更好。
本发明的垂直磁记录介质是这样的在基底上形成粘附层，在粘附层上形成软底层，在软底层上形成晶种层，在晶种层上形成中间层，以及在中间层上形成垂直记录层。
对于粘附层的材料，该材料不被具体地限制，只要它与基底的粘性和表面光滑度优秀。但是，该粘附层由包含选自Ni、Al、Ti、Ta、Cr、Zr、Co、Hf、Si以及B当中的至少两种金属的合金构成是合符需要的。更具体地说，可以使用NiTa、AlTi、AlTa、CrTi、CoTi、NiTaZr、NiCrZr、CrTiAl、CrTiTa、CoTiNi、CoTiAl等等。
对于软底层的材料，该材料不被具体地限制，只要满足以下条件饱和磁通密度(Bs)至少是1T或以上，磁盘基底在其径向上给出单轴各向异性，磁头运行方向上测量的矫顽力是1.6kA/m或以下，以及其表面光滑度是优异的。具体地，当使用主要由其中添加有Ta、Hf、Nb、Zr、Si、B、C等等的Co或Fe构成的非晶合金时，容易获得上述性能。使用20nm或以上厚度的薄膜允许矫顽力被控制较小，以及使用150nm或以下厚度的薄膜允许尖峰噪声的控制被控制，以及能够提高浮动磁阻。
为了进一步减小软底层的噪声，非磁性层被插入软底层中，以及通过该非磁性层，用反铁磁性的方法结合上和下软层。优选如果非磁性层上的上-侧软层和磁层下面的下-侧软层的磁矩被制成相等，那么在该两层之间建立闭合磁通量，以及两层的磁畴状态更稳定。使用Ru、Cr或Cu作为非磁性层的材料是理想的。
为了稳妥地给予软底层单轴各向异性，期望在磁场中进行冷却处理。优选在基底的径向上施加磁场。由于必需在径向上的软层的饱和磁化，在磁盘基底上磁场的大小必须是至少4kA/m或以上。至于冷却温度，尽管需要将软层冷却到常温，但是，当考虑缩短介质制造工序的时间时，降温到约60-100℃是理想现实的。而且，何时应该进行冷却处理时的时间未必在软层的形成之后，该时间取决于介质形成工序。在中间层或记录层的形成之后，可以执行该工序。
晶种层具有由从基底侧至外侧命名的第一晶种层和第二晶种层构成的双层结构。在基底侧上形成的第一晶种层主要形成用于抑制软底层的腐蚀，以及为此可以使用包含Cr的非晶合金。这里，“非晶”意味着在X射线衍射谱中不示出除晕圈图案以外的明显衍射峰的材料状态，或从用高分辨电子显微镜拍摄的晶格图像获得的平均晶粒尺寸不超过5nm的状态。具体地，第一晶种层由包含选自Ta、Ti、Nb、Al和Si当中的一种或多种元素与Cr结合的合金构成是合符需要的。更具体地说，使用CrTi、CrTa、CrNb、CrTiNb、CrTiSi、CrTiAl、TaCrNb或TaCrSi是合符需要的。在记录层侧上形成的第二晶种层旨在控制中间层的取向和控制中间层的晶粒尺寸。为此，可以使用主要由具有面心立方晶格(fcc)结构的Ni构成的结晶合金。具体地，第二晶种层由包含选自Ta、Ti、Nb、W、Cr、V、Mo和Cu当中的一种或多种元素与Ni结合的合金构成。更具体地说，使用NiW、NiCr、NiTa、NiTi、NiV、NiMo、NiCu、NiCrTa、NiCrNb、NiCrW、NiTiNb、NiCuNb等等是合符需要的。
对于中间层，可以使用Ru的纯金属、主要由Ru构成具有六方密堆积(hcp)结构或面心立方晶格(fcc)结构的合金或具有粒状结构的合金。而且，中间层可以是单层薄膜，或可以使用其晶体结构相互不同的材料的多层膜。
对于垂直记录层，可以使用至少包含Co和Pt的合金。而且，可以使用主要由其中添加有氧化物的CoCrPt构成的具有粒状结构的合金，具体地CoCrPt-SiO2、CoCrPt-MgO、CoCrPt-TaO等。此外，可以使用人造晶格薄膜如(Co/Pd)多层、(CoB/Pd)多层、(Co/Pt)多层、(CoB/Pt)多层。
需要形成主要由碳构成的、具有2nm或以上且8nm或以下厚度的薄膜作为垂直记录层的上覆层，以及进一步，需要使用润滑剂层如全氟代烷基聚醚。通过这些选择，可以获得高度可靠的垂直磁记录介质。
对于基底，可以使用玻璃基底、其上涂覆有NiP电镀膜的Al合金基底、陶瓷基底以及在其表面上通过纹理处理形成同心圆形沟槽的基底。
使用旋转支架评估介质的记录和再现性能。用于评估的磁头是复合磁头，由使用具有55nm的屏蔽间隙长度和120nm的磁道宽度的巨磁阻的读传感器和具有170nm的磁道宽度的单磁极写元件构成。在10m/s的圆周速度、0°的斜角以及约15nm的磁间隔的条件下，测量再现输出和噪声。介质S/N被计算作为用1970fr/mm的磁道记录密度记录信号时的孤波再现输出与记录23620fr/mm的磁道记录密度的信号时的累积噪声的比率。
为了评估抗腐蚀性采取以下过程。首先，在60℃或以上的温度和90％RH或以上的相对湿度的高温高湿度的条件下，暴露样品96小时。接下来，使用光学表面分析器计算从14mm至25mm的半径范围内存在的腐蚀点，样品被放入下列等级中。计算小于50的样品被评价作为等级A，计算从50(包括50)至200(不包括200)的样品被评估作为等级B，计算从200(包括200)至500(不包括500)的样品评估作为等级C，以及计算500或以上的样品评估作为等级D。从实际观点，等级B或更高是合符需要的。
此后，将参考附图描述应用本发明的具体实施例。
第一实施例图1示出了该实施例的垂直磁记录介质的层结构。在其表面上形成同心圆形沟槽的0.63mm厚度和6.5mm直径的玻璃磁盘基底(2.5-英寸型)被用作基底11。在基底11上，通过溅射方法，顺次形成粘附层12、软底层13、第一晶种层141、第二晶种层142、中间层15、垂直记录层16以及上覆层17。表1概述了在该实施例中使用的目标成分、Ar气压以及薄膜厚度。
表1
首先，在基底11上顺次地形成具有各种厚度的以下层10nm厚度的NiTa，是粘附层12；10nm厚度的CoTaZr(at％)，是第一软层131，0.8nm厚度的Ru，是非磁性层132；以及0.8nm厚度的CoTaZr(at％)，是第二软层133。然后，在磁场中，基底11被冷却至约80℃。接下来，在其上形成以下层2nm厚度的50Cr-50Ti，是第一晶种层141；5nm厚度的94Ni-6W(at％)，是第二晶种层142；16nm厚度的Ru，是中间层15；16nm厚度的CoCrPt-SiO2，是记录层16；以及5nm厚度的碳，是上覆层17。然后，施加用碳氟化合物材料稀释的全氟烷基聚醚系统材料的润滑剂，以及用消没(vanishing)处理其表面，以制造垂直磁记录介质1-1，也就是是该实施例。当形成磁记录层时，Ar被用作溅射气体，以及在其处添加具有20mPa的分压的氧气。当形成上覆层17时，在薄膜形成的时候，利用50mPa的分压添加氮气至0.6Pa的Ar压力。
该实施例的介质1-1的介质S/N和抗腐蚀性的检查揭示了获得了18dB以上的高介质S/N以及等级A的优异抗腐蚀性。
接下来，通过改变第一晶种层CrTi的薄膜厚度，分别检查抗腐蚀性和介质S/N的关系。图2A示出了介质S/N和CrTi的薄膜厚度之间的关系，CrTi是第一晶种层，以及图2B示出了腐蚀点的数目和CrTi的薄膜厚度之间的关系。这里，NiW的薄膜厚度被固定为5nm，NiW是第二晶种层。对于高达7nm的每个薄膜厚度，获得高介质S/N以及获得接近18dB的特性值，与薄膜厚度的增加无关。但是，如果薄膜厚度变为8nm或以上，那么介质S/N变得退化。考虑到这些原因，通过增加晶种层的薄膜厚度来减小记录效率。另一方面，如果CrTi的薄膜厚度是1nm或以上，则获得等级B的优异抗腐蚀性。发现随着增加的薄膜厚度，腐蚀计数减小和抗腐蚀性增加。
此外，制造具有NW的第二晶种层的几个介质，每个具有不同的薄膜厚度，以及评估介质S/N和抗腐蚀性。表2示出了该结果。这里，CrTi的薄膜厚度被固定为2nm，CrTi是第一晶种层。对于介质2-1至2-4的每一个，获得约18dB的高介质S/N，但是介质2-5的介质S/N退化。这是因为当为第二晶种层的NiW的薄膜厚度变厚时，表面不均匀性变大，由此记录层的性能退化，导致降低介质S/N。关于抗腐蚀性，每个介质位于等级A中。
表2
接下来，针对第一晶种层和第二晶种层的不同成分，研究介质S/N和抗腐蚀性的关系。表3示出了结果。这里，CrTi的第一晶种层的薄膜厚度和NiW的第二晶种层的薄膜厚度分别被设为2nm和5nm。首先，关注CrTi的Cr含量。对于介质3-1至3-3的每个，获得18dB或以上的高介质S/N和等级A的优异抗腐蚀性，与Cr含量无关。具有70at％的Cr含量的介质3-4具有增加的腐蚀计数和抗腐蚀性退化。在每种成分周围执行X射线衍射测量，以及检查CrTi的晶体结构。该结果显示具有20-55at％的Cr含量的CrTi是非晶结构以及70Cr-30Ti具有混合有体心立方晶格(bcc)的晶体结构。
研究CrTi上形成的NiW的晶体结构表明，每个NiW层具有面心立方晶格(fcc)晶体结构，但是其介质S/N退化的70Cr-30Ti，与其他成分相比较，具有差的NiW(111)取向。亦即，用于获得具有高介质S/N和优异抗腐蚀性的介质的CrTi成分中的比率被确定处于这样的范围允许CrTi具有非晶结构和使得在其上形成的NiW的面心立方晶格(fcc)(111)取向优异。
接下来，关注NiW的W含量，NiW是第二晶种层。介质3-5至3-7的每一个实现约18dB的高介质S/N和优异的抗腐蚀性，与W含量无关。如在介质3-8中所示，20％的W含量导致介质S/N减少。通过X射线衍射研究晶体结构，如上所述，表明具有15at％或以下的W含量的NiW具有面心立方晶格(fcc)晶体结构，而80Ni-20W具有混合有体心立方晶格(bcc)的晶体结构。亦即，发现当NiW合金具有面心立方晶格(fcc)晶体结构时，可以获得高介质S/N。从这些发现，发现为了制成互相兼容的高介质S/N和优异的抗腐蚀性，需要在基底侧上形成非晶合金作为第一晶种层和在其上形成具有面心立方晶格(fcc)结构的结晶合金作为第二晶种层。
表3
在该实施例中，具有以下条件的介质是最佳的为第一晶种层的CrTi的薄膜厚度是1nm至7nm(包括7nm)，Cr含量小于70at％；以及为第二晶种层的NiW的薄膜厚度小于20nm，W含量小于20at％。
但是，根据记录层和中间层的材料和材料厚度以及它们与用于评估的磁头的组合，上面所示的最佳薄膜厚度和成分可能变得不同。
第二实施例制造具有与第一实施例的介质1-1相同的层结构但是具有不同晶种层的介质，以及用与第一实施例中使用的相同的技术来评估其介质S/N和抗腐蚀性。除晶种层之外，每个层的成分、薄膜厚度和薄膜形成工序与介质1-1的相同。这里，用于第一晶种层的每个材料是非晶合金，用于第二晶种层的每个材料是具有面心立方晶格(fcc)结构的结晶合金。薄膜厚度分别被设为2nm和5nm。
表4
介质4-1至4-8是这样的介质它们的第一晶种层被固定到CrTi，它们的第二晶种层的材料被改变。此外，介质4-9至4-15是这样的介质它们的第二晶种层被固定到NiW，而它们的第一晶种层的材料被改变。如表4所示，发现每个介质显示出18dB或以上的高介质S/N和等级A的优异抗腐蚀性。而且，利用除在该实施例中所示的组合以外的组合，可以获得相同的效果，只要满足第一晶种层是包含Cs的非晶合金并且第二晶种层是主要由具有面心立方晶格(fcc)结构的Ni构成结晶合金的条件。如果满足以上条件，利用除该实施例中所示的成分以外的成分，可以获得相同的效果。
第三实施例制造具有与第一实施例的介质1-1相同的层结构但是具有不同于那些介质的记录层的几个介质，以及使用与第一实施例中使用的相同技术来评估它们的介质S/N和抗腐蚀性。除记录层之外，每个层的成分、薄膜厚度和薄膜形成工序与介质1-1的相同。介质5-1由具有粒状结构的记录层构成，粒状结构由其中添加有Ta氧化物的CoCrPt构成。介质5-2和介质5-3的记录层分别由Co和Pd的多层和Co和Pt的多层构成。
如表5所示，每个的抗腐蚀性是优异的，且处于等级A中。在介质S/N方面，介质5-1是最好的。因此，发现即使Co/Pd或Co/Pt多层用于该记录层，用本发明的晶种层也可获得优异的介质S/N以及对于具有由其中添加有氧化物的CoCrPt-基合金构成的粒状结构的记录层给出最好的效果。
表5
第四实施例图3示出了磁存储器的剖面示意图，该磁存储器是本发明的一个实施例。磁记录介质30具有与该试验性例子的介质1-1相同的层结构。该磁存储器由用于驱动该磁记录介质30的驱动器31、由记录单元和再现单元构成的磁头、用于相对于磁记录介质移动磁头的装置33以及用于输出信号到磁头和从磁头输入信号的装置34构成。磁头32的磁浮动高度被确定为15nm。再现单元使用磁阻效应，而记录单元的主磁极使用单磁极型磁头。利用该装置结构，通过将每厘米磁道记录密度设置为354600位和将每平方厘米的磁道密度设置为78740磁道，成功地检查27.9Gbit/cm2的操作。
第五实施例图3示出了磁存储器的剖面示意图，该磁存储器是本发明的一个实施例。磁记录介质30具有与本试验性例子的介质1-1相同的层结构。该磁存储器由用于驱动该磁记录介质30的驱动器31、由记录单元和再现单元构成的磁头32、用于相对于磁记录介质移动磁头的装置33以及用于输出信号到磁头和从磁头输入信号的装置34构成。图4示出了磁头32和磁记录介质30之间的关系。磁头32的磁浮动高度被确定为15nm。使用巨磁阻(GMR)元件用于再现单元40的读传感器41，以及磁头具有围绕记录单元42的主磁极43形成的环绕屏蔽件44。因此，通过使用磁头使记录磁场的斜率陡峭，以致围绕记录单元的主磁极形成屏蔽件。同时，在通过使用其上形成有第三记录层的磁记录介质保持高介质S/N的同时，可以提高重写性能。即，通过将每厘米的磁道记录密度设置为374100位和将每平方厘米的磁道密度设置为86620磁道，成功地检查32.4Gbit/cm2的操作。
而且，使用除巨磁阻效应的读传感器41以外的隧道磁阻(TMR)元件(CPP)可以获得相同的效果，如图4所示。
比较例子作为比较例子，制备介质6-1和介质6-2，其中介质6-1的晶种层14仅仅是由2nm厚度的CrTi构成的第一晶种层，介质6-2的晶种层14仅仅是由5nm厚度的NiW构成的第二晶种层142。此外，制备其中在软底层13上形成5nm厚度的NiW和在其上形成2nm厚度的CrTi的介质6-3，制备其中在软底层13上形成具有2nm厚度的体心立方晶格(bcc)结构的Cr和在其上形成5nm厚度的NiW的介质6-4，以及制备其中在CrTi(2nm)上形成5nm厚度的非晶合金NiTa的介质6-5。此外附加地，制备其中形成不包含2nm厚度的Cr的非晶合金NiTa作为第一晶种层的介质6-6，制备其中形成具有面心立方晶格(fcc)晶体结构的5nmb厚度的Pt作为第二晶种层的介质6-7，以及制备其中形成5nm厚度的PtNi的介质6-8。在介质6-6中，形成5nm厚度的NiW作为第二晶种层；在介质6-7和介质6-8中，分别形成2nm厚度的CrTi作为第一晶种层。层结构的其他部分与实施例的介质1-1的对应部分相同。
表6在一起示出了用于该实施例的介质1-1和比较例子的介质6-1至6-8的抗腐蚀性等级、介质S/N以及Ru(0002)衍射的摇摆曲线的半宽度的结果。
表6
首先，关注抗腐蚀性的结果。如在实施例的介质1-1和比较例子的介质6-5中所示，通过使用包含Cr的非晶态材料用于第一晶种层，以及使用包含Ni的材料用于第二晶种层，该介质显示出等级A的优异抗腐蚀性。但是，在仅仅形成NiW的情况下，如介质6-2所示，以及在反转介质1-1的层结构的情况下，如介质6-3(即，在包含Ni的材料上形成包含Cr材料的情况)中所示，获得等级C或更坏的结果。尽管其中仅仅形成CrTi的介质6-1处于等级B中，但是与介质1-1相比较，其抗腐蚀性略变坏。尽管使用Cr用于第一晶种层和使用包含Ni的合金用于第二晶种层，但是介质6-4的抗腐蚀性显示出差异。而且，尽管使用非晶合金用于第一晶种层，但是介质6-6的抗腐蚀性处于等级C中或更坏。
这些可以如下解释。Ni-基合金在酸性溶液中不形成具有保护效应的氧化物或氢氧化物。而且，由于Ni-基合金呈现面心立方晶格(fcc)晶体结构，在薄膜中有许多缺陷，由此抗腐蚀性是差的。与此相反，Cr-基合金形成在酸范围中稳定的氧化物或氢氧化物，以及因为是非晶合金，具有较少的缺陷。因此，它的抗腐蚀性优秀。当腐蚀从介质表面前进并到达第二晶种层表面时，由于第二晶种层的Ni合金的抗腐蚀性不是很好，如介质6-2所示，该腐蚀照原样继续前进到第一晶种层侧。当腐蚀到达第一晶种层时，由于用于第一籽晶层的Cr合金具有一定程度的抗腐蚀性，如介质6-1中所示，腐蚀的前进被略微地减小。但是，在该腐蚀点的周围存在Ni合金。由于与Cr合金相比较，Ni合金具有低电位，在与Cr合金接触的部分中，Ni合金溶解和导致急速地减小Cr合金的腐蚀的阴极抗腐蚀状态。因此，腐蚀的前进几乎停止在Cr合金，并且不到达它底下的软底层。
如介质6-6中所示，如果在第一晶种层中不形成Cr合金，那么腐蚀的前进不能被抑制。如介质6-3中所示，如果Ni合金和Cr合金的顺序在它们之间改变，Ni合金的阴极抗腐蚀功能不发挥，由此不能提高抗腐蚀性。亦即，尽管Cr合金具有一定程度上的抗腐蚀性，但是这是不够的。因此，只有当在Cr合金层上层叠Ni合金时，介质可以给出极其优异的抗腐蚀性。在介质6-4中有许多缺陷，因为第一晶种层的Cr具有晶体结构，因此降低抗腐蚀性。
介质6-7和介质6-8使用Pt或Pt合金用于第二晶种层。Pt合金本身是具有优异的抗腐蚀性的金属。但是，如介质6-7和介质6-8中所示，当它用于晶种层时，介质的抗腐蚀性等级处于等级C。由于Pt是具有很高电位的贵金属以及具有晶体结构，在Pt层中有许多缺陷。正如如上所述，Ru未显示出用于软底层的腐蚀抑制的保护效应一样，Pt合金不能提高抗腐蚀性。如介质6-8中所示，发现在Ni被添加到Pt的情况中，如果Ni的含量是小的，那么Ni几乎不发挥该效果。
接下来，关注介质S/N。尽管用该实施例的介质1-1和介质6-2、6-6、6-7以及6-8获得18dB或以上的高介质S/N，但是其他每个介质显示出16dB以下的低介质S/N。对于每个介质，使用x-射线衍射仪测量Ru(0002)衍射的摇摆曲线的半宽Δθ50。结果，事实表明，具有低介质S/N的任意样品具有大的Δθ50，表示Ru的坏结晶取向。如介质6-4中所示，发现在用具有晶体结构的材料形成第一晶种层的情况下，晶体取向变得特别坏。介质6-5由由CrTi构成的第一晶种层和由NiTa构成的第二晶种层构成。尽管，该层结构几乎与第二实施例的介质4-4的相同，但是在两种情况之间观察到介质S/N的差异。而介质4-4的第二晶种层具有低至10at％的Ta含量，以及具有晶体结构，介质6-5具有大的Ta含量和非晶结构。此外，本发明人发现与介质1-1相比较，介质6-5的Ru(0002)的摇摆曲线的半宽Δθ50略大，以及Ru的其晶体取向是坏的。因此，在具有由其中添加有氧化物的CoCrPt合金构成的粒状型记录层的垂直磁记录介质中，为了获得高介质S/N(例如，18dB以上)，更需要改善Ru的晶体取向。事实表明为了实现这些，主要由Ni构成的结晶合金适合于第二晶种层。
从上文，本发明人解释了为了制造互相兼容的高介质S/N和优异的抗腐蚀性，需要形成包含Cr的非晶合金作为衬底侧上的第一晶种层，以及在其上形成主要由具有面心立方晶格(fcc)结构的Ni构成的结晶合金作为第二晶种层。
参考数字的描述11...衬底12...粘附层13...软底层14...晶种层15...中间层16...记录层17...上覆层131...第一软层132...非磁性层133...第二软层141...第一晶种层142...第二晶种层30...磁记录介质31...磁记录介质驱动器32...磁头33...磁头驱动器34...信号处理系统40...再现单元41...读传感器42...记录单元43...主磁极44...环绕屏蔽件
权利要求
1.一种垂直磁记录介质，在衬底上顺次地层叠软层、晶种层、中间层、记录层以及上覆层，其中籽晶层在软层侧上具有第一晶种层以及在中间层侧上具有第二晶种层，第一晶种层由包含Cr的非晶合金构成，第二晶种层由结晶合金构成，该结晶合金主要由Ni构成。
2.根据权利要求
1所述的垂直磁记录介质，其中该第一晶种层是非晶合金，包含与Cr结合的选自Ta、Ti、Nb、Si和Al当中的一种或多种元素。
3.根据权利要求
1所述的垂直磁记录介质，其中该第二晶种层由具有面心立方晶格(fcc)结构的结晶合金构成。
4.根据权利要求
1所述的垂直磁记录介质，其中第二晶种层具有面心立方晶格结构，并包含与Ni结合的选自Cr、Ta、Ti、Nb、V、W、Mo和Cu当中的一种或多种元素。
5.根据权利要求
1所述的垂直磁记录介质，其中该中间层由Ru或Ru合金构成。
6.一种磁记录设备，包括磁记录介质；用于在记录方向上驱动该磁记录介质的装置，由记录单元和再现单元构成的磁头，用于相对于该磁记录介质移动磁头的装置，以及用于波形-处理到磁头的输入信号和来自磁头的输出信号的信号处理装置，其中磁记录介质是在衬底上顺次地层叠软层、晶种层、中间层以及上覆层，该晶种层在软层侧上具有第一晶种层并在中间层侧上具有第二晶种层，该第一晶种层由包含Cr的非晶合金构成，以及第二晶种层由结晶合金构成，该结晶合金主要由Ni构成。
7.根据权利要求
6所述的磁记录设备，其中该第一晶种层是非晶合金，包含与Cr结合的选自Ta、Ti、Nb、Si和Al当中的一种或多种元素。
8.根据权利要求
6所述的磁记录设备，其中该第二晶种层由具有面心立方晶格(fcc)结构的结晶合金构成。
9.根据权利要求
6所述的磁记录设备，其中该第二晶种层具有面心立方晶格(fcc)结构，包含与Ni结合的选自Cr、Ta、Ti、Nb、V、W、Mo和Cu当中的一种或多种元素。
10.根据权利要求
6所述的磁记录设备，其中该中间层由Ru或Ru合金构成。
11.根据权利要求
6所述的磁记录设备，其中该磁头是这样的，使得记录单元是单磁极型以及具有用屏蔽件包围单磁极部分的周围的结构。
专利摘要
本发明实现一种具有高介质S/N和优异抗腐蚀性的垂直磁记录介质。在通过在衬底上顺次地形成粘附层、底层、晶种层、中间层以及记录层制备的垂直磁记录介质中，该晶种层被规定具有由第一晶种层和第二晶种层构成的层叠结构。第一晶种层由包含Cr的非晶合金构成，以及第二晶种层由主要由具有面心立方晶格(fcc)结构的Ni构成的非晶合金构成。
文档编号G11B5/738GK1996466SQ200610170165
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月25日
发明者荒井礼子, 马渊胜美, 正田光弘, 松本浩之, 中川宏之 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan