专利名称：制造双晶族磁记录介质的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造磁记录介质，例如薄膜磁记录盘的方法。本发明特别适于制造低噪声、高密度的磁记录介质。
高面记录密度的需要使得在矫顽磁力、残余垂直度、低介质噪声及窄轨距记录性能方面对薄膜磁记录介质产生了日益巨大的需要。制造一种满足这些要求的磁记录介质，尤其是高密度硬磁盘介质特别困难。
通过增加磁记录介质的矫顽磁力可以增加线性记录密度。但是这一目的只能通过降低介质噪声，正如通过保持很细的磁性非耦合晶粒一样来实现。介质噪声是限制高密度硬磁盘驱动机的记录密度增长的主要因素。薄膜中的介质噪声主要是由晶粒尺寸不均匀性及晶粒间的交换耦结引起的。因此为了增加线密度，就必须通过适当的微观结构控制使介质噪声最小。
图1示意地示出常规的纵向记录磁盘介质，它包括基体10，一般为铝(Al)合金，例如镀敷一层非晶态镍-磷(NiP)的铝-镁(Al-Mg)合金。基体10通常包括有在其上顺序沉积的铬(Cr)垫层11，钴(Co)基合金磁性层12，防护性碳涂层13和润滑剂14。一般采用溅射技术沉积铬垫层11，钴基合金磁性层12和防护性碳涂层13。钴基合金磁性层一般包括在多晶铬垫层上外延生产的多晶体。
铝合金基体上的常规镍-磷镀层主要是用于提高铝合金基体的硬度，从而提供用于抛光的适当表面，以便提供必需的表面粗糙度或织构。一般采用化学镀敷约15微米厚的镍-磷镀层。
沃纳(Werner)等人的美国专利No.4,900,397号提出利用射频溅射蚀刻除去铝合金基体的常规镍-磷镀层上的表面沉积物，之后对其进行氧化，以改善铬垫层的附着力。多尔纳(Doerner)等人的美国专利No.5,302,434号发现在镀敷过度抛光的无织构镍-磷的基体上难以获得高矫顽磁力，并建议在空气中退火，以便在镍-磷镀层的表面形成一层氧化镍薄膜，增强矫顽磁力。抛光的镍-磷层的光滑表面通过后续各层被保持。一般认为通过改变垫层及磁性层的晶向，氧化镍薄膜减少了调制。
已采用了诸如玻璃之类的其它基体材料，例如非晶态玻璃，和非晶态和晶态材料混合的玻璃-陶瓷材料。玻璃-陶瓷材料通常不具有晶体表面。玻璃和玻璃-陶瓷一般来说有很好的抗冲击性。胡佛(Hoover)等人的美国专利No.5,273,834公开了玻璃基材料，例如玻璃-陶瓷材料的使用。
由于期望高矫顽磁力、低噪声及高残余垂直度，因此双晶簇微观结构的磁性薄膜一直是近来研究的主题。但是双晶簇磁性薄膜一直未被证明具有商业实用性。翁(Wong)等人(IEEE Trans.Magn.，MAG-27，P4733，1991)，米尔扎马阿尼(Mirzamaani)等人(J.Appl.Phys.，69，P5169，1991)，米恩(Min)和朱(Zhu)(J.Appl.Phys.，75，P6129，1994)，丁(Ding)和朱(Zhu)(IEEE Trans.Magn.，MAG-30，P3978，1994)以及富塔莫托(Futamoto)等人(IEEE Trans.Magn.，MAG-30，P3975，1994)在单晶基体上成功地得到了双晶介质。叶(Ye)和朱(Zhu)采用计算机来模拟双晶结构(J.Appl.Phys.，75，P6135，1994)。但是相应于叶(Ye)和朱(Zhu)的计算机产生的完美微观结构的实际双晶簇介质的制造一直是难以捉摸的。
诺兰(Nolan)等人(J.Appl.Phys.，73，P5566，1993)，彭(Peng)等人(JA-01，Intermag Conference，San Antonio，Texas，1995年4月)及细江(Hosoe)等人(JA-02，Intermag Conference，San Antonio，Texas，1995年4月)在镀镍-磷的铝基体上沉积的铬/钴合金中得到了双晶簇结构。另外参见丁(Ding)等人“Fabrication and Recording Performances of BicrystalDisks on GaAs Substrates”，Journal of The Magnetics Society ofJapan，Vol.18，Supplement，No.S1(1994)及丁(Ding)等人“ExperimentalStudy on Recording and Track Edge Characteristics of Bicrystal Thin FilmMedia”，IEEE Trans.Magn.，Mag-31，P2827，1995。但是包括双晶簇微观结构的磁记录介质在市场上还没有实现任何实际的应用，这大概是由于单晶基体费用高并且生产要求复杂的缘故。
在申请号No.08/586,571的申请中公开了一种磁记录介质，它包括一个玻璃或玻璃-陶瓷基体，并且由于在具有(200)晶向的垫层上外延生长的具有双晶簇微观结构的磁性合金层，介质噪声显著降低了。通过在玻璃或玻璃-陶瓷基体上沉积一籽晶层实现(200)晶向的形成。在一个实施例中，籽晶层的表面被粗化。
需要一种以低费用，高效率的方式制造用于纵向记录，具有低介质噪声、高矫顽磁力，具有双晶簇介质的磁性合金层的，适于商业应用的硬磁盘介质的方法。
本发明的一个目的是提供一种制造低噪声、高矫顽磁力的薄膜磁记录介质的方法。
本发明的另一个目的是提供一种制造具有双晶簇微观结构的磁性层的薄膜磁记录介质的方法。
本发明的其它目的、优点和特征的一部分将在下面的说明中陈述，对于本领域的普通技术人员来说，依据对下面说明的分析，将是显而易见的，或者从本发明的实践中他们可在权利要求中特别指出的那样实现及达到本发明的目的和优点。
根据本发明，前述及其它的目的部分地由一种制造磁记录介质的方法来实现，这种方法包括在由玻璃或玻璃-陶瓷材料构成的基体上沉积一籽晶层；氧化该籽晶层；在氧化的籽晶层上沉积一垫层；并在该垫层上沉积一磁性层，其中沉积的磁性层具有双晶簇微观结构。
对于本领域普通技术人员来说，本发明的其它目的和优点是显而易见的，例举的本发明的实施例只是作为实施本发明的最佳方式的举例说明。在不脱离本发明的情况下，本发明可以用其它的和不同的实施例实现，而且本发明的几个细节可以作各种明显的修改。因此附图和说明应被看作只是对发明原理的举例说明，而不是对发明的限制。
图1为常规磁记录介质的结构示意图。
图2为根据本发明生产的双晶簇微观结构示意图。
图3为根据本发明的一个实施例制造的磁记录介质的结构示意图。
图4为本发明的一个实施例的加工步骤示意图。
由于在双晶簇微观结构中形成了一个磁性合金层，申请号08/586,571(该申请公开的全部内容在此作为参考)的申请中公开的磁记录介质的介质噪声显著降低。参考图2，在有(200)结晶织构或晶向的铬垫层20上形成了一层具有双晶簇微观结构22的(钴)基合金。箭头23表示了沉积的钴基合金微观结构的C轴。有(200)晶向的垫层的形成，使得在该垫层上外延生长的磁性合金层中可得到双晶簇微观结构。
图3表示了申请号08/586,571的申请中公开的改进的磁记录介质，它包括一个玻璃或玻璃陶瓷材料之类的基体30，在基体30上有一籽晶层31。籽晶层31可包括象磷化3镍(Ni3P)、镍-磷(NiP)或钽(Ta)之类的材料。在籽晶层31上形成一垫层32，例如铬垫层，在垫层32上沉积并外延生长一层磁性合金层33，例如钴基合金。和常规的磁记录介质中一样，依次地在磁性合金层33上沉积一层碳之类的防护层34和润滑剂层35。籽晶层导致在其上沉积的垫层出现(200)晶向，从而导致在垫层上沉积并外延生长的磁性合金层呈现双晶簇微观结构。在公开的某些实施例中，籽晶层具有粗糙的表面，便于铬垫层的优先定向，从而使其呈现出(200)晶向。在公开的实施例之一中，通过氧化籽晶层来形成粗糙的表面。
本发明的目的在于提供一种制造介质噪声低、矫顽磁力高并且具有双晶簇微观结构的磁性合金层的磁记录介质。所得到的磁记录介质包括一个表面氧化的籽晶层31，如图3所示。根据本发明，沉积籽晶层之后，对该籽晶层进行氧化以形成适当的表面组织，从而随后在其上沉积的垫层，例如铬垫层呈现出优先的(200)晶向。一旦形成带有(200)结晶结构的垫层，那么在其上沉积并外延生长的磁性合金，例如钴基合金就呈现出如图2所示的双晶微观结构。
在本发明的一个实施例中，在一个直列式溅射机中溅射沉积籽晶层、垫层、磁性层及防护层，其中籽晶层被常规氧化。这样，可通过修改常规的溅射系统使其包括，尤其是氧化沉积的籽晶层的装置来实现本发明。这样，在不对现有的制造过程或方法作实质性修改，也不需要获得复杂的新设备的情况下，即可采用一种有效的方法制造低噪声磁记录介质。
在本发明的方法中采用的基体可包括玻璃或玻璃-陶瓷材料。籽晶层可包括磷化3镍(Ni3P)、镍-磷(NiP)或钽(Ta)，并且溅射沉积厚度可为约200埃到约2000埃，例如约为500埃。
垫层可包括铬、铬-钒合金(CrV)或铬-钛合金(CrTi)，并且溅射沉积厚度可为约100埃到约2000埃，例如约500埃。在垫层上沉积的磁性层可包括任何适于在磁记录介质中使用的磁性合金。例如，钴基合金可以是钴-铬合金(CoCr)、钴-铬-钽合金(CoCrTa)、钴-镍-铬合金(CoNiCr)、钴-铬-铂-钽合金(CoCrPtTa)、钴-铬-铂合金(CoCrPt)、钴-镍-铂合金(CoNiPt)、钴-镍-铬-铂合金(CoNiCrPt)或钴-铬-铂-硼合金(CoCrPtB)。磁性合金的沉积厚度可为任何适宜的厚度，例如约100埃到约1000埃，约200埃到约500埃。
同样可采用溅射沉积在磁性合金层上沉积一防护层。防护层可以用碳、碳化硅(SiC)、二氧化锆(ZrO2)，或氮化碳(CN)。防护层的沉积厚度应能为其下面的各层提供所必需的保护。已经发现沉积厚度为约50埃到约300埃，例如约100埃到约200埃就足够了。在防护层上可涂敷一层厚度约为5埃到50埃，例如约10埃到约20埃的润滑剂。
在本发明的一个实施例中，在具有氧化室的直列式溅射系统中，按照常规对籽晶层进行氧化。可用常规的方法溅射沉积垫层、磁性合金层及防护层。这样，本发明能够以一种效率高成本低的方法在玻璃或玻璃-陶瓷基体上制造有双晶簇微观结构的磁性层的磁记录介质。
图4示出了本发明的一个实施例的加工步骤。图4中，在直列式溅射系统的第一级中装入基体，在第二级中对基体加热，并在第三级中在基体上溅射沉积籽晶层。沉积籽晶层之后，在第四级中对籽晶层进行氧化。随后在第五级中进行加热处理，并在第六级中沉积铬垫层。铬垫层表现出(200)晶向，该晶向导致第七级中在铬垫层上沉积的钴基合金呈现双晶簇微观结构。在第八级中沉积防护性碳涂层，并在第九级中取出得到的磁记录介质。在前一基体被移到第二级进行加热处理之后，装入下一个基体，这样本方法可以连续地进行。另外，在每一级中均可同时处理多个基体。
图4所示实施例的氧化顺序如下时间1打开氧化室的入口门，并向氧化室中加入氩气。
时间2一个或多个基体到达氧化室。
时间3关闭进入氧化室的门。
时间4停止向氧化室供给氩气。
时间5将氧化室抽真空。
时间6向氧化室中输入氧化气体。
时间7在氧化室中进行氧化。
时间8停止向氧化室中输入氧化气体。
时间9将氧化室抽真空。
时间10向氧化室中输入氩气。
时间11打开氧化室的出口门。
时间12把包括氧化籽晶层的基体转到邻室加热。
时间13关闭氧化室的出口门。
时间14打开氧化室的入口门，送入一个或多个新的基体。
氧化气体可用任何适宜的氧化气体，例如空气、氧气或氧气和氩气的混合物。在特定的情况下可选择适当的最佳温度和时间。适当的条件包括氧气分压约为0.1mTorr到约200Torr，温度约为20℃到约280℃，例如约50℃到250℃，氧化时间大于5秒。在本发明的一个实施例中，在由20％(体积百分数)的氧气和80％(体积百分数)的氩气组成的气体气氛中，在温度约为100℃，压强约为10mTorr情况下，氧化进行约1分钟。
本发明不限于在此举例说明的特定操作步骤或氧化条件。根据本发明，提供了一种制造包括呈现双晶簇微观结构的磁性层，介质噪声显著降低的磁记录介质。根据本发明可得到信噪比超过15dB的磁记录介质，包括信噪比超过20dB的磁记录介质，在393.7磁通量反转/厘米(127KFCI，即1000磁通量反转/英寸)下测定。本发明适用于生产各种类型的磁记录介质，特别是高密度记录介质，例如用于纵向记录的薄膜硬盘驱动机。
本发明公开中不仅只表示和描述了本发明的某些实施例，而且还表示和描述了本发明通用性方面的几个例子。应该明白的是在本发明构思的范围之内，本发明能够在各种其它系统和环境中使用，并且能够作出各种变更和改进。
权利要求
1.一种制造磁记录介质的方法，其特征在于它包括在由玻璃或玻璃-陶瓷材料构成的基体上沉积一籽晶层；氧化该籽晶层；在氧化的籽晶层上沉积垫层；及在垫层上沉积一磁性层，其中沉积的磁性层具有双晶簇微观结构。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述磁记录介质是薄膜磁记录介质。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括溅射沉积所述籽晶层。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括溅射沉积所述垫层。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括溅射沉积所述磁性层。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于基体的表面平均粗糙度Ra约为2埃到约100埃。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于所述基体的表面平均粗糙度Ra约为5埃到约20埃。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括一个溅射沉积籽晶层含有磷化3镍(Ni3P)、镍-磷(NiP)和钽(Ta)中的一种材料。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于所述籽晶层的厚度约为200埃到约2000埃。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于所述籽晶层的厚度约为500埃。
11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括在氧气分压约为0.1mTorr到约200Torr的空气气氛或氩气和氧气的混合气氛中氧化所述籽晶层。
12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于在约20℃到约280℃的温度下氧化所述籽晶层。
13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于所述籽晶层的氧化时间大于约5秒。
14.按照权利要求13所述的方法，其特征在于所述籽晶层的氧化时间高达约1分钟。
15.按照权利要求12所述的方法，其特征在于氧化导致RP-V(峰谷粗糙度)约为10埃到约100埃的诱导表面粗糙度。
16.按照权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括沉积含有铬、铬-钒合金(CrV)或铬-钛合金(CrTi)的垫层。
17.按照权利要求16所述的方法，其特征在于所述垫层的厚度约为100埃到约2000埃。
18.按照权利要求17所述的方法，其特征在于所述垫层的厚度约为500埃。
19.按照权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括沉积含有钴(Co)基合金的磁性层。
20.按照权利要求19所述的方法，其特征在于所述钴(Co)基合金选自钴-铬合金(CoCr)、钴-铬-钽合金(CoCrTa)、钴-镍-铬合金(CoNiCr)、钴-铬-铂-钽合金(CoCrPtTa)、钴-铬-铂合金(CoCrPt)、钴-镍-铂合金(CoNiPt)、钴-镍-铬-铂合金(CoNiCrPt)及钴-铬-铂-硼合金(CoCrPtB)。
21.按照权利要求20所述的方法，其特征在于所述钴(Co)基磁性合金的厚度约为100埃到约1000埃。
22.按照权利要求21所述的方法，其特征在于所述钴(Co)基磁性合金的厚度约为200埃到约500埃。
23.按照权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括在所述磁性层上沉积一层约50埃到约300埃的防护层。
24.按照权利要求23所述的方法，其特征在于所述防护层的厚度约为100埃到约200埃。
25.按照权利要求23所述的方法，其特征在于防护层包括碳、碳化硅(SiC)、二氧化锆(ZrO2)或氮化碳(CN)。
26.按照权利要求23所述的方法，其特征在于它还包括在防护层上沉积一层厚度约为5埃到约50埃的润滑剂。
27.按照权利要求26所述的方法，其特征在于所述润滑剂的厚度约为10埃到约20埃。
全文摘要
通过在玻璃或玻璃—陶瓷材料基体(30)上沉积一籽晶层(31),氧化该籽晶层,在氧化的籽晶层上沉积一垫层(32),例如铬,使垫层表现出(200)晶向,这样来形成一种有双晶簇微观结构的磁性合金层(33),从而得到降低了介质噪声的磁记录介质。在具有(200)晶向的垫层上外延生产的磁性合金呈现出双晶簇微观结构。在该磁性合金上沉积一防护层(34)和一润滑剂层(35),防护层可以是碳。
文档编号H01F10/26GK1207778SQ96199649
公开日1999年2月10日 申请日期1996年12月23日 优先权日1996年1月16日
发明者陈嘉伦, 陈其旭 申请人:西格特技术有限公司