專利名稱：磁記錄介質的制作方法
技術領域：
本發明涉及能夠記錄大容量信息的磁記錄介質，尤其是適合進行高密度磁記錄的磁記錄介質。
背景技術：
對增加通常以磁盤驅動器為代表的磁記錄設備的容量的需求越來越大。為了應付這種需求，希望得到高靈敏度的磁頭或者能夠獲得高的信號輸出噪聲比S/Nd的記錄介質。
通常，一個記錄介質包括稱為籽晶層的第一底層、一個包括鉻合金的體心立方結構的第二底層、一個磁性層和一個以碳為主要成分的保護膜，它們都形成在一個襯底上。對于磁性層，使用以鈷為主要成分的具有六方密堆積結構的合金。
為了改善S/Nd，提供具有下述晶向的磁性層是有效的所述晶向中，(11.0)面或者(10.0)面基本上與襯底表面平行，作為易磁化軸的六方密堆積結構的c軸在薄膜平面內。已經知道，可以用籽晶層控制磁性層的晶向，并可以用鉭或者B2結構NiAl合金用作籽晶層來獲得所述晶向。還知道，圓周方向的磁特性可以這樣得到改善對襯底的表面施加機械變形工藝，從而在圓周方向引入磁各向異性。
為了改善S/Nd，下述方式是有效的對磁性層采用多層構造，細化晶粒尺寸，減小磁性層殘余磁通密度(Br)和膜厚(t)的積Brt。也就是，提出了一種磁記錄介質，其中，在一個襯底上形成一個底層，借助于非磁性層比如釕層在其上設置疊層磁性膜作為多層構造，所述疊層磁性膜由包括兩層相互接觸的不同組分的磁性層構成。另外，提出了包括在襯底上的底層及在底層上形成的磁性記錄層的另一種磁記錄介質，其中，磁記錄層具有在垂直方向上由中間層隔開的多層結構，該中間層由選自下述材料中的一種材料構成Ru，Rh，Ir以及它們的合金，選自范圍0.2nm到0.4nm和1.0nm到17nm，被中間層垂直隔開的磁記錄層的磁化方向相互平行。這種具有多層結構的磁記錄層的磁記錄介質的使用實現了熱穩定性、噪聲低，并且磁特性的保持好。
當把用于磁記錄層的晶粒極度細化時，或者大大縮減Brt時，熱穩定性惡化，因此噪聲的減少有一個限度。在近年來，提出了下面將要說明的反鐵磁耦合(AFC)介質作為使熱穩定性和噪聲的降低相互兼容的技術。這種介質具有雙層結構，其中，通過一個Ru中間層，兩個磁性層反鐵磁耦合，這樣能夠更多地減小Brt，同時保持可與包括單層磁性膜的介質相比的磁性膜厚度。這使得能夠降低介質噪聲，同時維持熱穩定性。
專利文獻1提出了一種具有襯底和在襯底上的磁記錄層的磁記錄介質，其中，磁記錄層包括一個AFC層、一個鐵磁層和一個用于將AFC層和鐵磁層隔開的非磁性隔離層，該AFC層包括第一鐵磁層、第二鐵磁層和存在于該第一和第二鐵磁層之間用于使它們反鐵磁耦合的層，AFC層的該反鐵磁耦合層的膜厚和組成用于在第一和第二鐵磁層之間提供反鐵磁交換耦合，形成在AFC層的第二磁性層和鐵磁層之間的非磁性隔離層的膜厚和組成在AFC層的第二磁性層和鐵磁層之間不提供交換耦合。
專利文獻1美國專利申請公開號No.2002/98390A1(第5頁，圖8)發明內容〔本發明要解決的問題〕但是，上述技術即使組合起來也不足以獲得每平方毫米100Mbit或更大的面記錄密度，因此需要進一步改進讀輸出并改進S/Nd。
本發明的一個目的是提供一種縱向磁記錄介質，其具有高的介質S/N，出色的重寫性能和足以抗熱波動的穩定性。
〔解決上述問題的手段〕
本發明要解決的上述問題可以通過一種具有下述結構的磁記錄介質來解決。也就是，在一種磁記錄介質中，在襯底上按照下述列舉順序形成一個底層、一個第一磁性層、一個第一中間層、一個第二磁性層、一個第二中間層、一個第三磁性層、一個保護層和一個潤滑層，所述第三磁性層和所述第二磁性層均包括鈷基合金，其中至少包含Pt、Cr和B，第二磁性層中的Pt的含量不高于在第三磁性層中的含量。進一步，第三磁性層中包含的Pt為15at％或以下，第三磁性層中包含的Cr的含量為15at％或以上以及18at％或以下，第三磁性層中包含的B的含量為7at％或以上以及10at％或以下。
所述第一中間層最好包括Ru作為主要成分。另外，所述第二中間層最好包括Ru作為主要成分，并且厚度最好為0.6nm-1nm。
所述底層按照下述列舉順序包括一個包含Ta的Ni合金層、一個包括Ta作為主要成分的層以及一個包含Ti和B的Cr合金層。
形成在所述第一磁性層和所述第二磁性層之間的所述第一中間層最好包括Ru作為主要成分，并具有0.5nm-0.9nm的厚度。這使得所述第一磁性層和所述第二磁性層容易反鐵磁耦合，抑制熱波動的發生。最好形成所述第一磁性層和所述第一中間層，因為，即使增加第二磁性層的厚度，與不形成第一磁性層和第一中間層的情形相比，對于較小的Brt容易獲得大的矯頑力。
在利用包含Ru和不可缺的組成元素的濺射靶提供以Ru為主要成分的厚度小于或等于1.5nm的層的情況下，即使使用的Ru合金靶沒有明確含有用于形成第一中間層的Co，所述層有時候也包含上層和下層的組成元素。對于所述第一中間層，可以使用至少一種選擇自下述元素的元素Ru，Ir和Rh，或者包含前述元素作為主要成分的合金。
最好，所述第一磁性層薄到這樣的程度，使得能夠實現反鐵磁耦合。其膜厚也取決于磁性層的組成。
最好，形成在所述第二磁性層和所述第三磁性層之間的第二中間層包含Ru作為主要成分并且具有0.6-1.0nm的厚度。同樣，在通過濺射包含Ru和不可缺的組成元素的靶來形成第二中間層的情況下，所述層有時候包含上層和下層的組成元素。在將第二中間層的厚度降到小于0.5nm時，使得可歸因于交換耦合的增加和S/Nd的下降的介質噪聲增加。另外，當將第二中間層的厚度降到0.6nm以下時，在65攝氏度發生熱退磁。另一方面，在形成厚度為0.6-1.0nm的第二中間層的情況下，在65攝氏度的熱退磁在可以允許的范圍內。當第二中間層的厚度從0.8nm增加到1nm時，重寫特性稍微降低，S/Nd也不能提高。因此，最好第二中間層包含Ru作為主要成分，并且厚度在0.6nm到1.0nm范圍內，更好的是在0.6nm到0.8nm的范圍內。
第三磁性層和第二磁性層中的每一個包括Co基合金，其至少包含Pt、Cr和B。因為Pt對于提高矯頑力是不可少的，Cr和B對于降低介質噪聲是不可少的。特別是，添加元素B提供了細化晶粒和降低介質噪聲的效果。
包含在第二磁性層中的Pt濃度不大于包含在第三磁性層中的Pt濃度。這可以確保重寫特性。包含在第二磁性層中的Pt濃度大于包含在第三磁性層中的Pt濃度的情況不是優選的，因為此時重寫特性會惡化。
包含在第三磁性層中的Pt為小于等于15at％，因為更高的Pt濃度會惡化重寫特性。
包含在第三磁性層中的Cr濃度在大于等于15at％小于等于18at％的范圍內，這個范圍被確定為在降低介質噪聲的范圍內，也就是，高的S/Nd和重寫特性相互兼容。
在第三磁性層中的Cr濃度降低到低于15at％時，由于介質噪聲增加，S/Nd比例下降。另一方面，當第三磁性層中的Cr濃度超過18at％時，磁性層的厚度變得太大，足以滿足熱波動，結果重寫特性惡化，介質噪聲增加。
有必要使第三磁性層中的B濃度大于等于7at％，因為磁性膜中晶粒尺寸的細化對于獲得高的S/Nd是必要的。為了達到可加工性目標，第三磁性層中的B濃度需要小于或等于10at％。當要用含超過10at％的高濃度的B的合金在真空熔融后制造靶時，容易發生破裂，使得靶的制造變得困難。
當第二磁性層中的Pt濃度小于第三磁性層中的濃度，第二磁性層中的Cr濃度大于第三磁性層中的濃度時，重寫特性和S/Nd得到改善。
最好，第一磁性層為包含Cr的Co基合金，或者包含Cr和Pt的Co基合金，因為這樣容易在底層上形成面內(in-plane)磁定向的薄膜。
由于對底層使用無定形結構的材料來代替在襯底上形成包含Ta的Ni合金層、包含Ta作為主要成分的層或者包含Ti和B的Cr合金層也能獲得類似的效果，對于除了包含Ta的Ni合金之外的其它合金材料沒有特別的限制。當使用Cu特征X射線(Cu characteristic X-ray)獲得的X射線衍射曲線除了寬化的衍射峰圖案(hallow pattern)外沒有表現出明顯的衍射峰，或者從高分辨率電子顯微鏡攝取的晶格圖像獲得的平均晶粒尺寸小于或等于5nm時，則可以確定是無定形結構的合金。當在無定形合金層上形成包含Ta作為主要成分的層時，可將(100)晶向引入到包含以Cr為主要成分的體心立方結構的合金的底層。為了在Cr合金底層中提供強的(100)取向，包含Ta作為主要成分的層的厚度最好在1到10nm范圍內。另外，可以用下述手段改善Cr合金底層的(100)定向在形成包含Ta作為主要成分的所述層后，在氧氣氛圍中，或者在Ar中添加氧氣的混合氣體氛圍中，人工氧化包含Ta作為主要成分的所述層的表面。
由于形成在包含Ti和B的Cr合金層上的磁性層的晶粒被細化以減少介質噪聲，這對解決上述問題是優選的。取代Cr合金，也可以使用包含以下至少一種元素的Cr合金Ti，Mo，W，或者使用包含Cr為主要成分的體心立方結構合金。另外，也可以采用包含合金層比如(Cr-Mo)/(Cr-Ti)的多層結構。
所述磁性層也可以這樣形成使用于形成第二磁性層的合金靶的組成與用于第三磁性層的合金靶相同。
前述目的也可以通過下述方式來達到使用表面經過了變形工藝(texturing)的襯底，并借助于該襯底上的一個底層形成一個磁性層和一個保護層。可以用在這里的襯底可以包括玻璃襯底，通過鍍覆一個鎳磷(Ni-P)鍍膜形成的含鎂鋁合金襯底(Al-Mg)，以及陶瓷襯底。當使用表面上通過變形工藝形成有同心槽的襯底時，由于在圓周方向測量的Brt大于在徑向測量的Brt，可以降低磁性層的厚度以提高輸出分辨率。盡管可以在形成底層之后應用所述變形工藝，但最好直接對襯底表面應用變形工藝，然后在進行清潔和干燥之后形成連續的薄膜。


圖1是一個剖面圖，圖示了本發明的一個例子的磁記錄介質的構成；附圖標記說明10襯底；11第一底層；12第二底層；13；第三底層；14第一磁性層；15第一中間層；16第二磁性層；17第二中間層；18第三磁性層；19保護層；20潤滑層。
具體實施例方式
下面參照附圖具體描述本發明的若干例子。
(例1)圖1圖示了根據本發明的磁記錄介質的例1的剖面結構。在對表面被化學加強的鋁硅酸鹽玻璃襯底進行堿洗和干燥之后，將Ar氣引入到真空中，在室溫下用濺射方法形成通過將35at％的Ta添加到Ni中而形成的作為第一底層11的30nm厚的合金膜和一個以Ta為主要成分的作為第二底層12的2nm厚的層。然后，用加熱燈(lamp heater)在真空中加熱，使襯底的溫度約為300攝氏度，形成作為第三底層13的10nm厚的Cr-15at％Ti-5at％B合金層。另外，形成10nm厚的Cr-15at％Ti-5at％B合金層作為第三底層13。另外，依次形成3nm厚的包含Co-14at％Cr-6at％Pt合金的第一磁性層14、0.6nm厚的包括Ru的第一中間層、以Co為主要成分的第二磁性層16、包括Ru的厚0.6nm的第二中間層17以及以Co為主要成分的第三磁性層，然后形成3.2nm厚的碳膜作為保護層。
在形成所述碳膜后，鍍覆以全氟烷基聚醚(perfluoro alkylpolyether)為主要成分的潤滑物質，形成18nm厚的潤滑層20。用Intevac公司制造的薄膜型濺射設備(MDP250B)形成所述多層膜。該設備的背底真空度(base vacuum degree)為1.0-1.2×10-4Pa，在濺射設備中的節拍時間(tact time)為7秒。在0.93Pa的Ar氣氛圍中形成從第一底層到上面的磁性層的各層，在包含Ar氣并添加10％的氮氣的混合氣體氛圍中形成所述碳保護膜。
對于以Co為主要成分的第二磁性層16以及以Co為主要成分的第三磁性層18，使用一種Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B合金靶。
以變化的膜厚形成磁記錄介質，同時使得用于形成第二磁性膜16的靶的組成與第三磁性膜18的相同。另外，形成包括全氟聚醚(prefluoro polyether)的潤滑層20。
在一個與復合磁頭相結合的旋轉臺上評估磁記錄介質的電磁轉換特性，所述復合磁頭具有電磁感應型記錄磁頭和自旋閥型再現磁頭。在用于評估的磁頭中，寫間隙長度為110nm，屏蔽間間隙長度為70nm，讀出數據道的幾何寬度為230nm。重寫了作為用于低記錄密度的1F信號的135kFCI(每毫米5.31k通量變化)信號，以及作為用于高記錄密度的2F信號的810kFCI(每毫米31.9k通量變化)信號，并基于1F信號的衰減測定重寫特性O/Wn′n。
在使用磁合金靶，使用于第二磁性層的組成與用于第三磁性層的組成相同，并使第二磁性層和第三磁性層的膜厚相同的情況下，在疊層膜的Brt在4Tnm到10Tnm的范圍內時，O/Wn′n隨著Brt的增加而單調下降，基本上在一個相同的曲線上而不管組成如何。Brt和O/Wn′n具有如下關系Brt＝5Tnm時O/Wn′n＝-35 dB，Brt＝10Tnm時O/Wn′n＝-27dB。
在使第二磁性層和第三磁性層的組成相同并使它們的膜厚相等的情況下，由于熱波動導致的輸出的降低隨著Brt的增加而減少了。當在此例所描述的介質中測量的Brt值大于或等于5Tnm時，輸出的降低率(output reduction rate)為約-1.4％/位(％/digit)到-1.5％/位，得到的結果是對于熱波動足夠穩定，在可靠性方面沒有問題。通過將介質在記錄后放置1到1000秒，并基于讀輸出(reading output)的衰減速率，評估了在65攝氏度的熱退磁。
上面描述的三種組成的靶被直接形成在玻璃襯底上，并基于等離子體發射光譜測定(ICPS)來分析其組成。結果，靶的組成和薄膜的組成幾乎是相同的。
在利用使用銅特征X射線的X射線衍射曲線來分析只形成第一底層而沒有形成第二底層和接下來的各層的樣品的情況下，沒有表現出除了寬化的衍射峰圖案(hallow pattern)之外的明顯的衍射峰。另外，作為對一直形成到保護膜的樣品測量X射線衍射曲線的結果，除了可歸因于具有體心立方結構的第三底層的200衍射峰和可歸因于具有六方密堆積結構的第二磁性層和第三磁性層的110衍射峰之外，沒有表現出明顯的衍射峰。
(比較例1)按照與例1所述的磁記錄介質相同的方式形成一種磁記錄介質，不同之處在于形成包括Ru的0.6nm厚的第二中間層17和以Co為主要成分的第三磁性層13。在對表面被化學加強的鋁硅酸鹽玻璃襯底10進行堿洗和干燥之后，將Ar氣引入到真空中，在室溫下用濺射方法形成通過將35at％的Ta添加到Ni中而形成的作為第一底層11的30nm厚的Ni-35at％Ta合金膜和一個以Ta為主要成分的作為第二底層12的2nm厚的層。然后，用加熱燈(lamp heater)在真空中加熱，使襯底的溫度約為300攝氏度，形成作為第三底層13的10nm厚的Cr-15at％Ti-5at％B合金層。另外，依次形成3nm厚的包含Co-14at％Cr-6at％Pt合金的第一磁性層14、0.6nm厚的包括Ru的第一中間層15、使用Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B合金靶的第二磁性層16，然后形成3.2nm厚的碳膜19作為保護層。
具有比較例1的構成的介質中，由于Brt被降低，S/Nd得到改善，同時，增加了在65攝氏度的輸出降低率(output reduction rate)。當在65攝氏度時輸出降低率為-1.5％/位時，Brt的下限為4Tnm。作為在Brt＝8Tnm與例1的介質的S/Nd比較的結果(Brt＝8Tnm能夠提供與例1所述介質相同的輸出降低率)，例1所述介質的S/Nd與比較例1的介質的S/Nd相比提高了約1dB。
另外，在Brt＝8Tnm時，例1的介質的S/Nd與比較例1的S/Nd相比提高了2.2dB。
從上述結果可以發現，具有例1所述構成的介質對于熱波動足夠穩定，從而在可靠性方面沒有問題，在重寫特性方面也沒有問題，因此與比較例1所述的雙層AFC介質相比能夠改善S/Nd。
(例2)按照與例1相同的方式，通過將Pt和B的含量設為恒定而改變Co與Cr的比例來準備下述合金靶，作為用于以Co為主要成分的第二磁性層16和用于以Co為主要成分的第三磁性層13的材料Co-13at％Cr-14at％Pt-8at％Co-14at％Cr-14at％Pt-8at％Co-15at％Cr-14at％Pt-8at％Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％Co-17at％Cr-14at％Pt-8at％Co-18at％Cr-14at％Pt-8at％Co-19at％Cr-14at％PL-8at％使第二磁性層和第三磁性層的厚度相同從而Brt＝8Tnm，并使用7種組分的靶形成磁記錄介質。表1示出了重寫特性(O/W)、S/Nd和在65攝氏度時的輸出降低率的評估結果。
表1

如表1所示，對于第三磁性層和第二磁性層，Cr組分在15at％到18at％的范圍內時獲得小于或等于-30dB的重寫特性(O/W)。輸出降低率也約為-1.3到-1.4/位，對于熱波動它們足夠穩定，從而在可靠性方面沒有問題。對于第三磁性層和第二磁性層，當Cr成分在16at％時S/Nd最大。
對于用于形成第三磁性層和第二磁性層的靶以及在玻璃襯底上由各自形成為單層的磁性層形成的膜的組分，利用等離子體發射光譜測定來進行成分分析。結果，靶的組成和薄膜的組成基本上相同。
(例3)按照與例1相同的方式形成磁記錄介質，不同之處在于改變磁性層的成分。形成第二磁性層和第三磁性層的合金靶的組成被限定為以下5種組成。Cr的添加濃度被設定為15at％，B的添加濃度被設置為8at％，用Co取代Pt進行對比。
Co-15at％Cr-12at％Pt-8at％BCo-15at％Cr-13at％Pt-8at％BCo-15at％Cr-14at％Pt-8at％B
Co-15at％Cr-15at％Pt-8at％BCo-15at％Cr-16at％Pt-8at％B按照與例1相同的方式準備磁記錄介質，使用于形成第二磁性層和第三磁性層的合金靶的組成相同，并使第二磁性層和第三磁性層的厚度相同。表2表示了對介質進行評估的結果。
表2

對于樣品201和202的磁記錄介質，在形成第二磁性層和第三磁性層時使用Co-15at％Cr-12at％Pt-8at％B合金靶。在樣品201的磁記錄介質中，在65攝氏度測得的輸出降低率為-2.1％/時間位(per timedigit)，這導致了熱退磁特性方面的問題。另一方面，在樣品202中，增加了第二磁性層和第三磁性層的厚度，Brt為10Tnm，在65攝氏度的輸出降低率為-15％每時間位，這在熱退磁特性方面沒有問題。但是，介質的重寫特性(O/W)小，為-24dB。
另一方面，對于用Co-15at％Cr-16at％Pt-8at％B合金靶形成的磁記錄介質樣品205，在65攝氏度測量的輸出降低率約為-1.1％每時間位，這在熱退磁特性方面沒有問題。但是磁記錄介質的重寫特性降低到-23dB。
在用將Cr濃度設置為15at％、B濃度設置為8at％、Pt濃度設置為13-15at％的合金靶形成的磁記錄介質樣品203、103和201中，也可以在Brt＝7.9Tnm到8.8Tnm時相對于-26dB改善重寫特性(O/W)，在65攝氏度的輸出降低率為-1.3到1.4％/位，這在熱退磁特性方面沒有問題。
從上述結果可以發現，在將Co-Cr-Pt-B合金中的Pt添加濃度控制為13at％到15at％時，可以獲得能夠降低輸出降低率同時在重寫特性和高S/Nd之間兼容的磁記錄介質。
(例4)按照與例1相同的方式形成磁記錄介質以使Brt＝8Tnm，不同之處在于改變第二和第三磁性層的成分。形成第二磁性層和第三磁性層的合金靶的組成被限定為以下4種組成Co-16at％Cr-14at％Pt-6at％BCo-16at％Cr-14at％Pt-7at％BCo-16at％Cr-14at％Pt-8at％BCo-16at％Cr-14at％Pt-10at％B除了上述合金靶之外，還準備提供Co-16at％Cr-14at％Pt-11at％B合金靶。但是，在包含11at％B的合金中，在制造時合金容易破裂，因此靶的成品率低。
使用例1所述的磁頭，對使用上述4種組成的合金靶形成的磁記錄介質進行重寫特性(O/W)的評估，在每一種磁記錄介質中，都獲得比-27dB好的特性。
表3表示了對磁記錄介質的測量結果。除了樣品303外，每一種介質的輸出降低率都在-1.5％/位之內。在用Co-16at％Cr-14at％Pt-10at％B合金靶形成的磁記錄介質樣品303中，輸出降低率升高到約-2.2％/位。為了對使用該合金靶的介質將輸出降低率降低到-1.5％/位，必須將Brt提高到Brt＝9Tnm。
表3

表3表示了在透射電子顯微鏡下對磁性層的平均晶粒尺寸<D>的平面觀測結果。當Co被7at％到10at％的B取代時，平均晶粒尺寸<D>從8.7nm下降到8.1nm，并且發現，晶粒尺寸可以下降到小于9nm。隨著磁性層中晶粒尺寸的細化，S/Nd得到提高。
鑒于上述研究結果，發現，B的添加濃度最好是大于等于7at％小于等于10at％，以將平均晶粒尺寸降低到小于9nm同時減小熱波動。
(例5)按照與例1同樣的方式形成磁記錄介質，不同之處在于將0.6nm厚的Ru膜的厚度改變0nm，0.3nm，0.4nm，0.5nm，0.8nm和1.0nm。將第二磁性層16和第三磁性層18的膜厚設置為使得在用0.6nm厚的Ru作為第二中間層7的情況下，Brt＝7.8Tnm。
測量磁記錄介質的電磁轉換特性的結果如表4所示，在磁記錄介質樣品404中S/Nd表現出最大值，其中第二中間層為0.5nm。隨著第二中間層17的厚度增加，重寫特性稍許下降。
從65攝氏度的熱退磁的測量結果，可以在磁記錄介質樣品403、404(其中第二中間層17的厚度為0.4nm和0.5nm)中觀察到-2.4％到-2.2％每時間位的輸出降低(output reduction)。另一方面，當把第二中間層17的厚度增加到大于或等于0.6nm時，在65攝氏度的輸出降低可以被降低到約-1.5％每時間位。
另外，對于沒有形成第二中間層17的樣品401，或者對于第二中間層的厚度為0.3nm的樣品402，與第二中間層17的厚度為大于等于0.6nm的磁記錄介質相比，測得的S/Nd下降了。
從上述結果，可以看出，形成為第二中間層的Ru的厚度最好在0.6nm到1nm的范圍內，以便同時滿足熱退磁的減弱和重寫特性的改善，以及高的S/Nd。
表4

(例6)通過使用Ni-25at％Ta合金、Ni-50at-％Ta合金和Co-30at％Cr-10at％Zr代替Ni-35at％Ta合金作為第一底層11，形成各厚30nm的合金層。在上面形成以1nm、4nm和8nm厚的Ta為主要成分的層作為第二底層。在暴露于0.27Pa的添加了1％氧氣的Ar氣中5秒鐘，同時用加熱燈加熱而使襯底溫度約為300攝氏度之后，形成10nm厚的Cr-15at％Ti-5at％B合金作為第三底層13。按照與例1所述相同的方式形成磁記錄介質，不同之處在于使用Co-16at％Cr-14at％Pt-9at％B合金作為第二磁性層和第三磁性層。
將磁記錄介質與復合磁頭(具有電磁感應型記錄磁頭和自旋閥型讀出磁頭)組合起來，并用一個用于評估的自選自旋臺和與例1所描述相同規格的磁頭評估其電磁轉換特性。
作為結果，在每一個所述磁記錄介質中，S/Nd可以改善至少24.5dB，重寫特性(O/W)也可以改善至少-28dB，在熱退磁方面沒有問題。當在2nm、4nm和8nm三個級別比較用作第二底層12的以Ta為主要成分的層的厚度時，隨著膜厚增加，重寫特性(O/W)傾向于降低。這個趨勢與用于第一底層11的材料沒有相關性。
還制備了形成了第一底層但是沒有形成第二底層和隨后的各層的樣品，并對第一底層測量了使用銅特征X射線的X射線衍射曲線。作為結果，證實了在使用所述每一種合金的情況下，除了寬化的衍射峰圖案(hallow pattern)之外，沒有表現出明顯的衍射峰。作為對一直形成到所述保護層的樣品的X射線衍射曲線的測量結果，證實了除了可歸因于第三底層、第二磁性層和第三磁性層的衍射峰之外，沒有表現出明顯的衍射峰。
(例7)用與例1相同的方式形成磁記錄介質，區別在于，使用Co-14at％Cr，Co-14at％Cr-10at％Pt，Co-19at％Cr-8at％Pt合金取代3nm厚的包含Co-14at％Cr-6at％Pt合金的磁性層14作為第一磁性層。評估其電磁轉換特性。改變膜厚，同時將第二磁性層和第三磁性層的膜厚比設置為1∶1，使得Brt＝8Tnm。
當僅僅改變第一磁性層的組成，同時將第一磁性層的厚度設置為3nm時，在使用Co-19at％Cr-8at％Pt作為第一磁性層的情況下，重寫特性得到改善，如表5所示。
表5

(例8)在同時堿洗和干燥一個表面被化學加強并進行變形工藝而得到約40槽每微米的鋁硅酸鹽玻璃襯底10和一個表面進行了化學加強但沒有進行變形工藝的鋁硅酸鹽玻璃襯底10后，在室溫下形成30nm厚的Ni-35at％Ta合金作為第一底層11和一個2nm厚的以Ta為主要成分的層作為第二底層12。用加熱燈加熱而使襯底溫度約為300攝氏度之后，形成10nm厚的Cr-10at％Ti-5at％B合金作為第三底層13。接著，在形成包括3nm厚的Co-16at％Cr-6at％Pt合金的下磁性層14之后，將含Ru的第一中間層15的厚度改變為0.2nm、0.3nm、0.5nm、0.6nm、0.7nm、0.9nm和1.2nm，然后依次形成包括Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B合金的第二磁性層16、包括Ru的6nm厚的第二中間層17以及包括Co-16at％Cr-14at～Pt-8at％B的第三磁性層18，然后形成3nm厚的碳膜19作為保護層。使第二磁性層16和第三磁性層18的膜厚相同。在形成所述碳膜后，鍍覆以全氟烷基聚醚為主要成分的潤滑物質而形成1.9nm厚的潤滑層20。用Intevac公司制造的薄膜型濺射設備(MDP250B)形成所述多層膜。背底真空度(base vacuum degree)為1.0-1.1×10-4Pa，在濺射設備中的節拍時間(tact time)為7秒。在0.93Pa的Ar氣氛圍中進行濺射形成從底層到第三磁性層的各層，在包含Ar氣并添加10％的氮氣的混合氣體氛圍中形成所述碳保護膜。
包括Ru的第一中間層15的厚度被限定為0.6nm，第二磁性層和第三磁性層的膜厚被確定為使得整個疊層膜的Brt為8Tnm。作為固定第二磁性層和第三磁性層的膜厚并改變第一中間層15的厚度的結果，在將第一中間層15的厚度改變到0.2nm的情況下，整個疊層膜的Brt增加到大于8Tnm，重寫特性和S/Nd被惡化。
在經過變形工藝的襯底上，在盤的圓周方向測得的矯頑力Hc(C)與在盤的徑向測得的矯頑力Hc(R)的比值(Hc(C)/Hc(R))約為1.07，它與第一中間層的厚度無關。另一方面，在不經過變形工藝的通常的襯底中，該比值(Hc(C)/Hc(R))為1.00，在襯底的平面內矯頑力是等比例的。通過使用經過變形工藝的襯底使(Hc(C)/Hc(R))增加到大于1，提高了輸出分辨率。
(例9)取代作為第三底層13的10nm厚的Cr-15at％Ti-5at％B合金，在形成Cr-20％Ti合金底層膜后形成一個Cr-40％Mo合金底層。隨后，按照與例3相同的方式形成磁記錄介質，不同之處在于形成厚度為3nm的包括Co-14at％Cr-6at％Pt-4at％B合金的第一磁性層14。同樣，在使用含B合金作為第一磁性層的情況下，能夠形成面內取向的磁記錄介質。
(例10)在室溫下形成30nm厚的Ni-40at％Ta合金作為第一底層18，以及2nm厚的Ta層作為第二底層12。在用加熱燈加熱而使得襯底溫度達到約300攝氏度后，形成Cr-15at％Ti-5at％B合金層作為第三底層13。接下來，在形成Co-19at％Cr-8at％Pt合金層作為第一磁性層14、形成含Ru的0.5nm厚的第一中間層15、并形成如表6所示的第二磁性層16之后，不形成第二中間層17和第三磁性層18而直接形成3.2nm厚的碳膜作為保護層19。對于前述疊層膜，預先確定了提供4.5Tnm的Brt的第二磁性層16厚度tx。下面的介質是用這個厚度tx形成的。
在室溫下形成30nm厚的Ni-40at％Ta合金層作為第一底層11、2nm厚的Ta層作為第二底層12，并用加熱燈加熱使得襯底溫度達到約300攝氏度之后，形成5nm厚的Cr-15at％Ti-5at％B合金層作為第三底層13。接下來，在形成3nm厚的Co-19at％Cr-8at％Pt合金層作為第一磁性層14、形成0.5nm厚的含Ru的第一中間層之后，形成表6所示的第二磁性層16、0.8nm厚的含Ru的第二中間層17和表6所示的第三磁性層18，從而使得疊層膜的Brt為9Tnm。
表6

形成3nm厚的碳膜作為保護層19。在形成該碳膜之后，鍍覆以全氟烷基聚醚為主要成分的潤滑物質而形成1.8nm厚的潤滑層20。用Intevac公司制造的薄膜型濺射設備(MDP250B)形成所述多層膜。將它們放在每一個放電室中的時間長度設置為6秒。在0.93Pa的Ar氣氛圍中形成從第一底層到上面的磁性層的各層，在向Ar氣中添加10％的氮氣的混合氣體氛圍中形成所述碳保護膜比較了表6所示的第三磁性層和第二磁性層之間的Pt組分和電磁轉換特性。根據磁記錄介質樣品602和603之間的比較，當第二磁性層中的Pt濃度從13％減少到12％時，重寫特性改善了4dB，S/Nd也改善了0.6dB。根據磁記錄介質樣品604和605之間的比較，當第二磁性層中的Pt濃度從14％減少到12％時，重寫特性改善了1dB，S/Nd也改善了1.1dB。根據磁記錄介質樣品605和603之間的比較，當第二磁性層中的Cr濃度從16％增加到18％時，重寫特性改善了4dB，S/Nd也改善了1.1dB。
從上述結果發現，通過將第二磁性層中的Pt濃度降低到小于第三磁性層中的Pt濃度，可以改善重寫特性、提高S/Nd。另外，還發現，當將第二磁性層中的Cr濃度增加到大于第三磁性層中的Cr濃度時，可以改善重寫特性并提高S/Nd。
(比較例2)在室溫下形成30nm厚的Ni-40at％Ta合金作為第一底層11，以及2nm厚的Ta層作為第二底層12。用加熱燈加熱使得襯底的溫度達到約300攝氏度之后，形成5nm厚的Cr-15at％Ti-5at％B合金層作為第三底層13。接下來，在形成3nm厚的Co-19at％Cr-8at％Pt合金層作為第一磁性層14、形成含Ru的0.5nm厚的第一中間層15、并形成如表6所示的第二磁性層16之后，不形成第二中間層17和第三磁性層18而直接形成3.2nm厚的碳膜作為保護層19。對于上述疊層膜將Brt控制為9Tnm。用與例10的評估使用的磁頭相同的磁頭評估比較例2中的磁記錄介質的電磁轉換特性。作為結果，在比較例2的磁記錄介質中，與具有表6所示構成和9Tnm的Brt的例10的介質相比，S/Nd從1.6dB下降到0.4dB。
也就是，當基于相同的Brt進行比較時，與在形成第一中間層15之后只形成表6所示的第二磁性層的情況相比，可以通過形成第一中間層15然后形成表6所示的第二磁性層16、第二中間層17和表6所示的第三磁性層18來改善S/Nd。
(例11)用與例1所述相同的濺射設備形成下述磁記錄介質。首先，在對表面被化學加強并進行了40槽每微米的變形工藝后的鋁硅酸鹽玻璃襯底10進行堿洗和干燥之后，在室溫下形成28nm厚的Ni-35％Ta合金作為第一底層11，以及一個以Ta為主要成分的作為第二底層12的2nm厚的層。然后，用加熱燈(1amp heater)加熱，使襯底的溫度約為300攝氏度，并將其在含氧氛圍中暴露4秒鐘，形成作為第三底層13的11-12nm厚的Cr-10at％Ti-3at％B合金。另外，在形成包含Co-16at％Cr-9％Pt合金的3.5nm厚的下磁性層14、將含Ru的第一中間層15的厚度固定為0.5nm之后，依次形成3nm厚的包含Co-16at％Cr-12at％Pt-8at％B合金的第二磁性層16、包括Ru的厚0.6nm的第二中間層17以及包括Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B的12nm厚的第三磁性層，然后形成3nm厚的碳膜作為保護層。
使用例1所述的磁頭評估所述磁記錄介質的電磁轉換特性。作為結果，重寫特性為O/Wn′n＝-31dB，S/Nd也是有益的24.1dB。另外，65攝氏度時的輸出降低率為-1.4％每時間位，在可靠性方面沒有問題。
(例12)以與例11相同的方式形成磁記錄介質，不同之處在于用Co-18at％Cr-12at％Pt-8at％B合金靶作為第二磁性層16來形成磁記錄介質。控制第二磁性層16的厚度，以獲得與例11相同的單一的讀波形輸出。
使用例1所述的磁頭評估所述磁記錄介質的電磁轉換特性。作為結果，重寫特性為O/Wn′n＝-34dB，S/Nd也是有益的24.7dB。另外，65攝氏度時的輸出降低率為-1.5％每時間位，可以獲得可靠的高性能磁記錄介質。
從前述可以看到，本發明能夠提供具有高S/Nd、優異的重寫特性和對熱波動充分穩定的縱向磁記錄介質。
權利要求
1.一種磁記錄介質，包括在襯底上按照下述列舉順序形成的一個底層、一個第一磁性層、一個第一中間層、一個第二磁性層、一個第二中間層、一個第三磁性層、一個保護層和一個潤滑層，其中所述第三磁性層和所述第二磁性層均包括至少包含Pt和Cr的鈷基合金，所述第二磁性層中的Pt的含量不高于在第三磁性層中的含量，第三磁性層中包含的Pt為15at％或以下，第三磁性層中包含的Cr的含量大于或等于15at％且小于或等于18at％，第三磁性層中包含的B的含量大于或等于7at％且小于或等于10at％。
2.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中，所述第一中間層包括Ru作為主要成分。
3.如權利要求2所述的磁記錄介質，其中，所述第二中間層包括Ru作為主要成分，其厚度為0.6nm-1.0nm。
4.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中，所述底層包括按照下述列舉順序疊加的一個包含Cr和Zr的Co合金層，一個包含Ta作為主要成分的層以及一個包含Ti和B的Cr合金層。
5.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中，所述底層包括按照下述列舉順序疊加的一個包含Ta的Ni合金層，一個包含Ta作為主要成分的層，一個包含Ti的Cr合金層以及一個包含Mo的Cr合金層。
6.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中，所述襯底具有紋理，所述紋理具有在徑向上形成的多個環形槽。
7.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中，所述第二磁性層中的Pt濃度低于所述第三磁性層中的濃度，所述第二磁性層中的Cr濃度高于所述第三磁性層中的Cr濃度。
8.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中，所述第一磁性層包括含Cr的Co基合金或者含Cr和Pt的Co基合金。
9.一種磁記錄介質，包括在襯底上按照下述列舉順序形成的一個底層、一個第一磁性層、一個第一中間層、一個第二磁性層、一個第二中間層、一個第三磁性層、一個保護層和一個潤滑層，其中所述底層包括按照下述列舉順序疊加的含Ta的Ni基合金、一個含Ta作為主要成分的層以及一個含Ti和B的Cr合金層，所述第三磁性層和所述第二磁性層均包括至少包含Pt、Cr和B的鈷基合金，所述第二磁性層中的Pt的含量不高于在第三磁性層中的含量，第三磁性層中包含的Pt為15at％或以下，第三磁性層中包含的Cr的含量大于或等于15at％且小于或等于18at％，第三磁性層中包含的B的含量大于或等于7at％且小于或等于10at％。
10.如權利要求9所述的磁記錄介質，其中，所述第一中間層包括Ru作為主要成分。
11.如權利要求10所述的磁記錄介質，其中，所述第二中間層包括Ru作為主要成分，其厚度為0.6nm-1.0nm。
12.如權利要求9所述的磁記錄介質，其中，所述襯底具有紋理，所述紋理具有在徑向上形成的多個環形槽。
13.如權利要求9所述的磁記錄介質，其中，所述第二磁性層中的Pt濃度低于所述第三磁性層中的Pt濃度，所述第二磁性層中的Cr濃度高于所述第三磁性層中的Cr濃度。
14.如權利要求9所述的磁記錄介質，其中，所述第一磁性層包括含Cr的Co基合金或者含Cr和Pt的Co基合金。
全文摘要
本申請提供了一種磁記錄介質，其能夠獲得每平方毫米不低于100Mbit的面內記錄密度(in－plane recording density)。在該磁記錄介質中，在襯底10上按照下述列舉順序形成底層11，12，23、一個第一磁性層14、一個第一中間層15、一個第二磁性層16、一個第二中間層17、一個第三磁性層18、一個保護層19和一個潤滑層20。所述第三磁性層18和所述第二磁性層16均包括至少包含Pt、Cr和B的鈷基合金，所述第二磁性層16中的Pt的含量不高于在第三磁性層18中的含量，第三磁性層18中包含的Pt為15at％或以下，第三磁性層18中包含的Cr的含量大于或等于15at％且小于或等于18at％，第三磁性層中包含的B的含量大于或等于7at％且小于或等于10at％。
文檔編號G11B5/66GK1573944SQ200410047228
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月31日 優先權日2003年5月29日
發明者鈴木博之, 神邊哲也, 山本朋生, 檜上龍也 申請人:日立環球儲存科技荷蘭有限公司