專利名稱：垂直磁記錄介質(zhì)、其制造方法以及垂直磁記錄和再現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垂直磁記錄介質(zhì)、制造該記錄介質(zhì)的方法、以及垂直磁記錄裝置。本發(fā)明尤其涉及包括磁膜的垂直磁記錄介質(zhì)，在所述磁膜中，易磁化軸的取向垂直于襯底，所述磁膜用作記錄層。
背景技術(shù)：
實際中使用的磁記錄介質(zhì)是縱向記錄型，其采用這樣的磁膜，所述磁膜的易磁化軸的取向平行于襯底表面。然而，在這種磁記錄介質(zhì)中，用作信號源的相鄰磁疇被磁化成相反的方向，并且，由此磁化的磁疇相斥地作用，從而減弱了其磁化強度。因此，當(dāng)增加記錄介質(zhì)的記錄密度時，由該現(xiàn)象引起的不利影響變得明顯。
為了獲得更高的記錄密度，必須微粉化構(gòu)成磁疇的磁顆粒。然而，當(dāng)微粉化磁顆粒時，由于磁顆粒的體積減少引起的熱擾動導(dǎo)致的退磁變得顯著，并且熱穩(wěn)定性下降。
關(guān)于用于避免由于記錄密度增加而引起的不利影響的技術(shù)，例如，已經(jīng)提出了一種包括如下磁膜的垂直磁記錄介質(zhì)，在所述磁膜中，易磁化軸的取向垂直襯底表面，所述磁膜由磁各向異性能(Ku)高的磁材料形成。在這種磁記錄介質(zhì)中，在相反方向上磁化的相鄰磁疇有利地具有穩(wěn)定的靜磁能。記錄介質(zhì)的記錄密度越高，則該特性特征越顯著。
通常，為了在磁記錄層上記錄信號，必須通過從磁頭發(fā)出的磁場使在磁記錄層的磁疇中的磁顆粒的磁化強度飽和。公知的是，為了在縱向記錄介質(zhì)中完全獲得這種飽和磁化強度，希望將介質(zhì)的磁記錄層的厚度減少到最可能的限度。
同時，在垂直磁記錄系統(tǒng)中，當(dāng)采用單極磁頭和層疊型介質(zhì)時，所述層疊型介質(zhì)包括垂直磁記錄層、以及在記錄層下提供的高飽和磁通密度的軟磁膜，則用作底涂層膜的軟磁膜的作用為，極大地吸收從磁頭發(fā)出的磁場、并將所述磁場返回到磁頭，從而，即使磁記錄層的厚度沒有減少，但是磁記錄層的磁化強度更容易飽和了。
上述軟磁膜希望地是這樣的軟磁膜，其具有高磁滲透性和高飽和磁通密度。然而，通常，在該軟磁膜中產(chǎn)生磁疇壁，從而該軟磁膜導(dǎo)致了問題，包括，由于疇壁的移動或擾動導(dǎo)致的尖峰噪音、以及記錄磁化強度的不穩(wěn)定性；例如，由外部浮動磁場導(dǎo)致的疇壁的移動引起的退磁和記錄數(shù)據(jù)的丟失(見例如JP-A HEI 6-187628，5-81662，7-105501以及7-220921；TheJournal of Electroanalytical Chemistry，Vol.491(2000)，p.197-202；以及Proceedings of 25thAcademic Lecture Meeting of The Magnetics Societyof Japan，2001，26aA-2)。
日本專利2,911,050公開了通過鍍敷形成條狀磁疇，以及用于制造垂直磁膜的方法。然而，從未公開過通過化學(xué)鍍?nèi)缦碌谋∧ざa(chǎn)生的產(chǎn)物，其中所述膜的易磁化軸的取向垂直襯底。通常，趨向于在平行于襯底的方向上形成易磁化軸。
注意，這里使用的術(shù)語“底涂層膜”不是指位于磁膜下面的膜，雖然該術(shù)語通常指這樣的下層(underlying)膜，但是這里，該術(shù)語是指通常稱為“襯底(backing)層(膜)”的膜。
為了解決上述問題，本發(fā)明人進行了廣泛的研究，并且發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在非磁性襯底上形成金屬核或籽晶層時，關(guān)于磁疇壁的上述問題可以得以解決；通過化學(xué)鍍，在金屬核或籽晶層上形成包括例如磷(P)或硼(B)的軟磁膜；并且軟磁膜尤其在襯底縱向上表現(xiàn)出磁各向同性，或具有取向垂直于襯底的易磁化軸。根據(jù)該發(fā)現(xiàn)已經(jīng)實現(xiàn)了本發(fā)明。
從而，本發(fā)明的目的是提供垂直磁記錄介質(zhì)，其底涂層膜不產(chǎn)生磁疇壁，并實現(xiàn)低噪音。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種垂直磁記錄介質(zhì)，包括非磁性襯底、以及至少由軟磁性材料形成的軟磁性底涂層膜、對準(zhǔn)控制膜，用于控制在其上直接設(shè)置的膜的晶體對準(zhǔn)、垂直磁膜，其易磁化軸的取向一般垂直于襯底、以及保護層，所述膜和層被設(shè)置在襯底上方，其中軟磁性底涂層膜表現(xiàn)出磁各向同性。
優(yōu)選的是，軟磁性底涂層膜在襯底的縱向上表現(xiàn)出磁各向同性。
優(yōu)選的是，當(dāng)在盤狀非磁性襯底上形成軟磁性底涂層膜時，在底涂層膜切向上的Hs(當(dāng)測量到飽和磁通密度時，所獲得的施加到底涂層膜上的最小磁場強度)與在底涂層膜徑向上的Hs的比值，即各向同性的程度，落入1.0±0.2的范圍中。
優(yōu)選的是，軟磁性底涂層膜的飽和磁通密度(Bs)落入0.2T至1.7T的范圍中。
優(yōu)選的是，軟磁性底涂層膜由微晶形成，所述微晶的晶體顆粒尺寸為5nm或更少，或者所述軟磁性底涂層膜具有無定形結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的是，軟磁性底涂層膜的厚度落入50nm至5000nm的范圍中。
軟磁性底涂層膜的表面的平均表面粗糙度(Ra)可以是0.8nm或更少，在所述表面上將層疊垂直磁記錄層。
軟磁性底涂層膜可以包括磷或硼。
優(yōu)選的是，非磁性襯底是硅襯底。
本發(fā)明還提供了垂直磁記錄介質(zhì)，其包括，非磁性襯底；以及至少由軟磁性材料形成的軟磁性底涂層膜、對準(zhǔn)控制膜，其用于控制在其上直接設(shè)置的膜的晶體對準(zhǔn)、垂直磁膜，其易磁化軸的取向一般垂直于襯底、以及保護層，所述膜和層被設(shè)置在襯底的上方，其中，軟磁性底涂層膜的易磁化軸的取向垂直于襯底。
優(yōu)選的是，軟磁性底涂層膜表現(xiàn)出垂直磁各向異性，并且，所具有的各向異性場(Hk)落入395A/m至3950A/m(5Oe至50Oe)的范圍中。
優(yōu)選的是，軟磁性底涂層膜的飽和磁通密度(Bs)落入0.2T至1.7T的范圍中。
優(yōu)選的是，軟磁性底涂層膜的厚度落入50nm至5000nm的范圍中。
軟磁性底涂層膜的表面的平均表面粗糙度(Ra)可以是0.8nm或更少，在所述表面上將層疊垂直磁記錄層。
軟磁性底涂層膜可以包括磷或硼。
優(yōu)選的是，非磁性襯底是硅襯底。
本發(fā)明提供了一種用于制造垂直磁記錄介質(zhì)的方法，包括，在非磁性襯底上形成金屬核或籽晶層、以及通過化學(xué)鍍在金屬核或籽晶層上形成軟磁性底涂層膜，其中，當(dāng)將外部平行磁場施加到非磁性襯底上、并這樣旋轉(zhuǎn)襯底使得其保持平行于平行磁場時，而形成軟磁性底涂層膜。
本發(fā)明還提供了通過所述制造方法制造的垂直磁記錄介質(zhì)。
本發(fā)明還提供了垂直磁記錄和再現(xiàn)裝置，包括如上述的垂直磁記錄介質(zhì)、以及磁頭，所述磁頭用于將數(shù)據(jù)記錄到介質(zhì)上、并用于通過其再現(xiàn)數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還提供了一種非磁性襯底，在所述襯底上具有軟磁性底涂層膜，其中，所述襯底采用盤狀形狀，并且在底涂層膜切向上的Hs(當(dāng)測量到飽和磁通密度時，所獲得的施加到底涂層膜上的最小磁場強度)與在底涂層膜徑向上的Hs的比值，即各向同性的程度，落入1.0±0.2的范圍中。
優(yōu)選的是，軟磁性底涂層膜的飽和磁通密度(Bs)落入0.2T至1.7T的范圍中。
本發(fā)明還提供了一種非磁性襯底，在所述襯底上具有軟磁性底涂層膜，其中，所述襯底采用盤狀形狀，并且具有取向垂直于襯底的易磁化軸。
優(yōu)選的是，軟磁性底涂層膜表現(xiàn)出垂直磁各向異性，并且，所具有的各向異性場(Hk)落入395A/m至3950A/m(5Oe至50Oe)的范圍中。
本發(fā)明還提供了用于制造其上具有軟磁性底涂層膜的非磁性襯底的方法，包括，在非磁性襯底上形成金屬核或籽晶層、以及通過化學(xué)鍍在金屬核或籽晶層上形成軟磁性底涂層膜，其中，所述方法還包括，在形成金屬核或籽晶層之前拋光非磁性襯底的表面，或在形成軟磁性底涂層膜后拋光軟磁性底涂層膜的表面。
本發(fā)明還提供了用于制造其上具有軟磁性底涂層膜的非磁性襯底的方法，包括，在非磁性襯底上形成金屬核或籽晶層、以及通過化學(xué)鍍在金屬核或籽晶層上形成軟磁性底涂層膜，其中，所述方法還包括，在形成金屬核或籽晶層之前拋光非磁性襯底的表面，并在形成軟磁性底涂層膜后拋光軟磁性底涂層膜的表面。
在上述方法中，在拋光襯底表面前，可以以在100℃至350℃范圍內(nèi)的溫度加熱處理非磁性襯底。
根據(jù)本發(fā)明，可以形成沒有磁疇壁的底涂層膜。當(dāng)采用底涂層膜時，本發(fā)明可以提供垂直磁記錄介質(zhì)和垂直磁記錄和再現(xiàn)裝置，其表現(xiàn)出較高的熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的噪音特征，并實現(xiàn)高密度記錄。
當(dāng)結(jié)合附圖參考下文對本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細描述時，將更容易理解本發(fā)明的各種其它目的、特征、以及多種附帶優(yōu)點。


圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的磁記錄介質(zhì)的截面圖；圖1B是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的磁記錄介質(zhì)的截面圖；圖2示出了用于本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)的軟磁性底涂層膜的磁特征；圖3示出了對用于本發(fā)明中的底涂層膜的VSM測量的過程；圖4示出了當(dāng)在本發(fā)明的制造方法中進行鍍敷期間，施加外部磁場、以及移動襯底的情況；圖5示出了用于本發(fā)明中的示例鍍敷裝置；
圖6是示出示例MH回線的曲線圖；圖7是示出另一示例MH回線的曲線圖；圖8A示出了本發(fā)明的垂直磁記錄和再現(xiàn)裝置實例的整體結(jié)構(gòu)；圖8B示出了垂直磁記錄和再現(xiàn)裝置的磁頭；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明確定垂直磁各向異性(Hk)的過程的曲線圖。在圖中右邊部分的“Hk”后的標(biāo)記表示“垂直”。
具體實施例方式
圖1A示出了本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的一個實例。磁記錄介質(zhì)10包括，軟磁性底涂層膜2、對準(zhǔn)控制膜3、中間膜4、垂直磁膜5、保護膜6以及潤滑膜7，其以上述次序被沉積在非磁性襯底1上。
圖1B示出了本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)10的另一實例，其中，在第一實例的非磁性襯底1和軟磁性底涂層膜2之間設(shè)置了永磁膜8，其具有主要為平面內(nèi)方向的磁各向異性。
在本發(fā)明中采用的軟磁性底涂層膜由例如軟磁膜形成，所述軟磁膜通過在金屬核或籽晶層上進行化學(xué)鍍形成，所述核或?qū)颖恍纬捎诜谴判砸r底上，并且，所述軟磁性底涂層膜表現(xiàn)出磁各向同性。
本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)優(yōu)選具有軟磁性底涂層膜，其在襯底縱向上表現(xiàn)出磁各向同性。
尤其是，當(dāng)在盤狀襯底上形成底涂層膜時，在底涂層膜切向上的Hs與在底涂層膜的徑向上的Hs的比值，即各向同性的程度，優(yōu)選落入1.0±0.2的范圍中。
圖2示出了用于本發(fā)明中的軟磁性底涂層膜的磁特征。通過利用VSM(振動樣品磁強計)測量底涂層膜的磁特征，并獲得如圖2所示的磁滯回線。通過從磁滯回線獲得的飽和磁通密度(Bs)計算出Hs。
一般，當(dāng)通過化學(xué)鍍形成軟磁膜時，在膜中發(fā)生各向異性磁晶對準(zhǔn)，這導(dǎo)致產(chǎn)生磁疇壁。通常，這種軟磁膜不適合在制造垂直磁記錄介質(zhì)中用作底涂層膜，因為所述磁膜導(dǎo)致產(chǎn)生例如尖峰噪音。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在施加外部平行磁場下，通過化學(xué)鍍形成軟磁膜時，可以防止軟磁膜的各向異性磁晶對準(zhǔn)的發(fā)生，而可以使所述膜為磁各向同性，本發(fā)明人由此實現(xiàn)了本發(fā)明。將在通過VSM測量獲得Bs時測量的施加磁場的強度定義為“Hs”(見圖2)。Hs是用于確定磁化容易發(fā)生的方向的指示。當(dāng)Hs在軟磁性底涂層膜的一個方向上較低時，則所述膜具有取向為該方向的易磁化軸。在軟磁膜的第一方向上的Hs與在該膜第二方向即與第一方向成90°的方向上的Hs的比值，即各向同性的程度，表示整個膜的磁各向同性。當(dāng)該比值接近1.0時，則認為所述軟磁膜表現(xiàn)磁各向同性。通過常規(guī)化學(xué)鍍技術(shù)形成的軟磁膜表現(xiàn)各向異性磁晶體對準(zhǔn)。因此，當(dāng)對所述軟磁膜進行上述VSM測量時，在膜的徑向上的Bs等于在其切向上的Bs，但是用于獲得前一Bs的施加磁場的強度不同于用于獲得后一Bs的施加磁場的強度?？紤]上文，如圖3所示，從在盤狀非磁性襯底上形成的軟磁性底涂層膜切下測試片，使得所述測試片包括底涂層膜和襯底，從而獲得在測試片切向上的Hs和在其徑向上的Hs，并且通過使用下面的公式確定各向同性的程度。
各向同性的程度＝Hs(切向)/Hs(徑向)一般，在Bs附近，即使施加磁場的強度改變，B的變化率較小。因此，為了方便起見，對于Hs的值，將采用這樣的H值，所述H值通過對Bs乘特定系數(shù)(如95％)而從B的值計算得出。
當(dāng)通過常規(guī)化學(xué)鍍技術(shù)形成軟磁膜時，得到的膜表現(xiàn)出各向異性磁晶對準(zhǔn)，因此，對應(yīng)于在膜切向上的Bs的Hs不同于對應(yīng)于在膜徑向上的Bs的Hs。例如，當(dāng)膜的晶體取向為膜的切向時，由于易磁化軸的取向在其切向上，因此Hs(徑向)變得比Hs(切向)高。
對于可以用于本發(fā)明中的襯底的材料沒有特定限制，任何材料，只要其是非磁性的、并具有單晶、多晶或無定形結(jié)構(gòu)，則都可以使用。襯底的實例包括玻璃晶片、硅晶片、以及鋁盤。其中，尤其優(yōu)選硅晶片和玻璃晶片。當(dāng)然，在本發(fā)明中，可以使用這樣的襯底，在所述襯底上預(yù)先涂覆有例如Ni-P的非磁性物質(zhì)。
在本發(fā)明中，通過化學(xué)鍍形成包括例如P的軟磁膜，所述軟磁膜用作底涂層膜。在化學(xué)鍍中，重要的是，預(yù)先將外部平行磁場施加到襯底上，使所述磁場的方向平行于襯底表面，并且這樣旋轉(zhuǎn)襯底，使得襯底保持平行于磁場。當(dāng)在如下的條件下進行化學(xué)鍍時，即沿襯底的徑向?qū)⑼獠看艌鲱A(yù)先施加到襯底上，則所得的軟磁膜表現(xiàn)出磁各向同性。襯底與平行磁場之間的角度優(yōu)選在±20°的范圍中或其附近。圖4圖解示出了鍍敷方法。
在本發(fā)明中，當(dāng)在襯底的中心附近測量時，用于鍍敷的外部磁場的強度(磁通密度)優(yōu)選為約10G到約500G(10,000G＝1T)，尤其優(yōu)選為25G到150G。對于用于獲得該磁場強度的磁體沒有特定限制，所述磁體可以是永磁體，例如鐵磁體、釹-鐵-硼磁體、或釤-鈷磁體；或者可以是電磁體。在本發(fā)明中，將磁體固定，而使襯底可以轉(zhuǎn)動。然而，如果將襯底固定，并轉(zhuǎn)動磁體，可以獲得與本發(fā)明中相同的效果。如圖4所示，在施加平行磁場下，所述襯底可以垂直地往復(fù)移動。
用于本發(fā)明中的含例如P的軟磁性材料優(yōu)選為Co-Ni-P、Co-Fe-P、Co-Ni-Fe-P，或者類似的材料。其中，尤其優(yōu)選這樣的材料，在所述材料中包括可以獲得高Bs的成分。在本發(fā)明中，Co-Ni-Fe-B，即含B材料也是優(yōu)選的。
在將軟磁膜形成于襯底上之前，為了便于形成膜，必須在襯底上形成這樣的表面，所述表面對化學(xué)鍍?nèi)芤罕憩F(xiàn)出催化活性。通過常規(guī)催化方法、或用于在襯底上形成金屬核或籽晶層的方法，形成表現(xiàn)催化活性的表面。該表面形成方法必須根據(jù)襯底的類型適當(dāng)?shù)剡x擇。然而，對于表面形成方法沒有特定的限制，只要該方法可以形成這樣的表面，所述表面允許均勻地開始化學(xué)鍍，所述化學(xué)鍍用于形成用作底涂層膜的軟磁膜。
在形成金屬核或籽晶層之前，優(yōu)選拋光非磁性襯底的表面?？蛇x的是，可以拋光形成的軟磁性底涂層膜的表面?？梢院喜⑦M行兩個拋光步驟。在拋光襯底的表面前，可以以在100℃到350℃范圍內(nèi)的溫度加熱非磁性襯底。
催化方法的實例包括，常規(guī)單溶液型Pd催化方法、常規(guī)雙溶液型Pd催化方法、以及利用置換的Pd催化方法。在進行這樣的活化方法前，可以對襯底進行已知的預(yù)處理，例如磷酸處理或酸處理，或利用例如氧等離子體的灰化處理。上述金屬核的實例包括例如Ni核或Cu核的金屬核?？梢酝ㄟ^例如將Ni或Cu直接沉積到Si晶片上的方法，將Ni核或Cu核形成在襯底表面上。所述金屬核優(yōu)選表現(xiàn)出非磁性特征。
在形成籽晶層的情況中，優(yōu)選的是，籽晶層由這樣的金屬形成，所述金屬表現(xiàn)出對于下述還原劑的活性，所述還原劑被包含在用于形成底涂層膜的化學(xué)鍍?nèi)芤褐?。籽晶層由例如Ni、Cu或其合金形成，其厚度優(yōu)選為5到100nm，尤其優(yōu)選為10到50nm。在形成籽晶層的情況中，優(yōu)選將Zn添加到籽晶層中，以增加襯底與籽晶層之間的粘性。
用于形成籽晶層的方法實例包括，干式方法，如濺鍍或氣相沉積；以及濕式方法，例如置換鍍或化學(xué)鍍。當(dāng)通過化學(xué)鍍形成籽晶層時，必須在形成籽晶層之前形成金屬核。在該情況下，優(yōu)選通過常規(guī)Pd活化方法形成金屬核。類似于上述催化方法的情況，在形成金屬核前，可以對襯底進行已知的預(yù)處理，如磷酸處理或酸處理，或采用例如氧等離子體的灰化處理。
在形成籽晶層的情況中，為了增強襯底與籽晶層之間的粘性，優(yōu)選的是，通過已知技術(shù)，例如濺射，在襯底和籽晶層之間形成包括Ti、Cr或類似金屬的粘合層。在該情況下，粘合層的厚度優(yōu)選為5至50nm，尤其優(yōu)選為10至30nm。
在本發(fā)明中，用于形成底涂層膜的化學(xué)鍍?nèi)芤簽槔邕@樣的鍍敷溶液，所述溶液包括金屬離子物質(zhì)，例如鈷離子、鎳離子、以及鐵離子；含磷還原劑，例如次磷酸或次磷酸鈉、或含硼還原劑，例如二甲基胺硼烷；以及用于形成上述金屬離子物質(zhì)的絡(luò)合物的試劑。
金屬離子物質(zhì)的供給源實例包括水溶性的鈷鹽、鎳鹽、以及鐵鹽，如硫酸鈷、硫酸鎳、以及硫酸鐵。適當(dāng)?shù)卮_定供給源中的成分比例(鈷、鎳和鐵的成分比例)和鍍敷溶液中包括的金屬鹽的濃度，使得所得的底涂層膜表現(xiàn)希望的磁特征。金屬鹽的總濃度優(yōu)選為0.01至3.0mol/dm3，尤其優(yōu)選為0.05至0.3mol/dm3。
另外，適當(dāng)?shù)卮_定還原劑的濃度。鍍敷溶液中包括的還原劑的濃度優(yōu)選為0.01至0.5mol/dm3，尤其優(yōu)選為0.01至0.2mol/dm3。
將要采用的絡(luò)合物形成劑是用于形成上述金屬離子物質(zhì)的絡(luò)合物的已知試劑，例如，羧酸鹽，如檸檬酸鈉或酒石酸鈉；或銨鹽，如硫酸銨。鍍敷溶液中包括的絡(luò)合物形成劑的濃度優(yōu)選為0.05mol/dm3或更大，尤其優(yōu)選為0.1至1.0mol/dm3。鍍敷溶液優(yōu)選包括例如磷酸的晶體控制(crystal-regulating)劑。晶體控制劑的濃度尤其優(yōu)選為0.01mol/dm3或更大。
鍍敷溶液可以包括例如硼酸的pH緩沖劑。鍍敷溶液還可以包括潤滑劑，用于增強通過化學(xué)鍍形成的膜的均勻性。潤滑劑優(yōu)選為十二烷基硫酸鈉或聚乙二醇。鍍敷溶液還可以包括常規(guī)添加劑，如含硫添加劑，以增強膜的平滑度。
根據(jù)溶液的組成，適當(dāng)?shù)卮_定鍍敷溶液的溫度和pH。鍍敷溶液的溫度優(yōu)選為50℃或更高，尤其優(yōu)選為70℃至95℃；而溶液的pH優(yōu)選為8或更大，尤其優(yōu)選為9或附近?？梢詫νㄟ^利用化學(xué)鍍?nèi)芤盒纬傻牡淄繉幽みM行熱處理，以增強其軟磁性特征。在該情況下，熱處理溫度優(yōu)選為150至300℃。
本發(fā)明中使用的底涂層膜所具有的各向同性的程度優(yōu)選在1.0±0.2的范圍中，尤其優(yōu)選為1.0±0.15的范圍。膜的飽和磁通密度(Bs)優(yōu)選在0.2T至1.7T的范圍中，尤其優(yōu)選在0.8T至1.5T的范圍中。膜的厚度(t)優(yōu)選為在50nm至5000nm的范圍中，尤其優(yōu)選在200nm至3000nm的范圍中。
根據(jù)本發(fā)明形成的底涂層膜所具有的易磁化軸的取向可以垂直襯底。該垂直取向的易磁化軸尤其有效地防止磁疇壁的形成。在該情況下，取向垂直襯底的易磁化軸的各向異性場(Hk)，即垂直磁各向異性，優(yōu)選為5至50Oe，尤其優(yōu)選為10至30Oe。注意，1Oe等于約79A/m。
軟磁性底涂層膜優(yōu)選由微晶形成，所述微晶包括的晶體顆粒的尺寸為5nm或更小；或者所述底涂層膜具有無定形結(jié)構(gòu)。
當(dāng)確定了垂直磁各向異性，如上所述，各向異性場(Hk)對應(yīng)從Bs計算出的磁場值，而Bs是從利用VSM記錄的磁滯回線中獲得(見圖9)。
如上所述，當(dāng)將磁各向同性施加到底涂層膜上時，防止了磁疇壁的產(chǎn)生，并且，獲得的垂直磁記錄介質(zhì)表現(xiàn)低噪音和高性能，以及增強的S/N比值和過寫入特征。對于用作底涂層膜的軟磁膜的矯頑力(Hc)沒有特別的限制，但是所述矯頑力優(yōu)選為40Oe或更小(1Oe＝約79A/m)，尤其優(yōu)選為10Oe或更小。
當(dāng)例如通過一般采用的技術(shù)對包括底涂層膜的襯底還進行表面光滑處理、并形成垂直磁記錄層時，則可以制造出高性能的垂直磁記錄介質(zhì)。下面將描述該磁記錄介質(zhì)的實例。
對于本發(fā)明的垂直磁膜的組成沒有特定地限制，只要該磁膜的易磁化軸的取向基本垂直于襯底。通常，優(yōu)選使用鈷基合金材料(例如，CoCrPt、CoCrPtB、CoCrPt-SiO2、Co/Pd多層膜、CoB/PdB多層膜、CoSiO2/PdSiO2多層膜)或類似的材料。
垂直磁膜可以具有由上述鈷基合金材料形成的單層結(jié)構(gòu)、或者如下的雙層或多層結(jié)構(gòu)，所述雙層或多層結(jié)構(gòu)包括一層上述鈷基合金材料、以及一層除鈷基合金材料以外的材料。
垂直磁膜優(yōu)選具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中將由鈷基合金形成的一層與由Pd基合金形成的一層層疊起來；或者具有復(fù)合層結(jié)構(gòu)，其包括由例如TbFeCo的無定形材料形成的一層和由CoCrPt基合金材料形成的一層。
垂直磁膜的厚度優(yōu)選為3到60nm，尤其優(yōu)選為5到40nm。當(dāng)垂直磁膜的厚度低于上述范圍時，將不能獲得足夠的磁通量，并降低了再現(xiàn)輸出，而當(dāng)垂直磁膜5的厚度高于上述范圍時，磁膜中的磁顆粒變大，削弱了記錄和再現(xiàn)特征。
垂直磁膜的矯頑力(Hc)優(yōu)選為3000Oe或更大。當(dāng)矯頑力低于3000Oe時，所得的磁記錄介質(zhì)不適于獲得高記錄密度，并表現(xiàn)出差的熱穩(wěn)定性。
垂直磁膜的剩余磁化強度(Mr)與飽和磁化強度(Ms)的比值，即Mr/Ms優(yōu)選為0.9或更大。當(dāng)比值Mr/Ms小于0.9時，所得的磁記錄介質(zhì)表現(xiàn)出差的熱穩(wěn)定性。
垂直磁膜的核場(-Hn)優(yōu)選在0Oe到2500Oe的范圍中。當(dāng)核場(-Hn)低于0Oe時，所得的磁記錄介質(zhì)表現(xiàn)出差的熱穩(wěn)定性。
下面將描述核場(-Hn)。
尤其是，通過利用如圖6所示的MH回線來說明核場(-Hn)。如果，點a表示這樣的點，在點a上，當(dāng)外部磁場在磁化強度飽和后而下降時，外部磁場變?yōu)榱?，點b表示磁化強度變?yōu)榱愕狞c，以及點c表示在點b與MH回線相切的直線與飽和磁化強度線的交點，那么，可以將核場(-Hn)表示為點a與點c之間的距離(Oe)。
當(dāng)點c位于外部磁場為負數(shù)的區(qū)域中時，則核場(-Hn)變?yōu)檎龜?shù)(見圖6)。相反，當(dāng)c位于外部磁場為正數(shù)的區(qū)域中時，則核場(-Hn)變?yōu)樨摂?shù)(見圖7)。
在本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)中，對準(zhǔn)控制膜由非磁性材料形成，其包括33至80原子％量的Ni、以及一種或多種選自如下的元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、以及Ta。因此，該磁記錄介質(zhì)表現(xiàn)出優(yōu)良的錯誤率特征和熱穩(wěn)定性。
當(dāng)將本發(fā)明的包括底涂層膜的磁記錄介質(zhì)與常規(guī)復(fù)合型記錄頭結(jié)合時，可以制造磁記錄裝置。在該情況下，優(yōu)選的是，復(fù)合型記錄頭可以產(chǎn)生3.0kOe或更大的記錄磁場。
圖8A圖解示出了引入本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄和再現(xiàn)裝置。圖8B示出了垂直磁記錄和再現(xiàn)裝置的磁頭。該磁記錄和再現(xiàn)裝置配置有磁記錄介質(zhì)10，其具有如圖1A或圖1B所示的結(jié)構(gòu)；介質(zhì)驅(qū)動部分11，其用于轉(zhuǎn)動磁記錄介質(zhì)10；磁頭12，其將信息記錄到磁記錄介質(zhì)10上，并再現(xiàn)記錄的信息；頭驅(qū)動部分，其相對于磁記錄介質(zhì)10移動磁頭12；以及記錄和再現(xiàn)信號處理系統(tǒng)14。記錄和再現(xiàn)信號處理系統(tǒng)14適于處理從外部輸入的數(shù)據(jù)，以將記錄的信號傳輸給磁頭12，以及處理來自磁頭12的再現(xiàn)信號，以將處理的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠?。作為用于本發(fā)明的磁記錄和再現(xiàn)裝置中的磁頭12，可以使用這樣的磁頭，所述磁頭具有利用大磁阻(GMR)元件的GMR元件作為再現(xiàn)元件，并且適于高密度記錄。
根據(jù)上述磁記錄和再現(xiàn)裝置，由于使用本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)作為磁記錄介質(zhì)10，促進了磁顆粒的微粉化和磁隔離，從而在進行再現(xiàn)時將信號/噪音(S/N)比提高到較大程度。另外，還可以提高核場(-Hn)，而增強了熱擾特征，并獲得記錄特征(OW)更優(yōu)的介質(zhì)。因此，可以提供一種適于高密度記錄的優(yōu)良的磁記錄和再現(xiàn)裝置。
下面將通過實例和比較實例詳細描述本發(fā)明，所述實例和比較實例不能被看成是對本發(fā)明的限制。
實例1對平均表面粗糙度(Ra)為0.5nm或更小的玻璃襯底進行化學(xué)清洗，然后，通過DC磁控濺射，依次形成由Ti膜構(gòu)成的粘合層(厚度為10nm)和由Ni膜構(gòu)成的籽晶層(厚度為20nm)。接著，對獲得的層疊產(chǎn)物進行常規(guī)的預(yù)處理，然后通過利用表1中的化學(xué)鍍?nèi)芤盒纬捎米鞯淄繉幽さ腃oNiFeP軟磁膜(厚度為3000nm)。
圖5示出了用于形成軟磁膜的裝置11的實例。將裝有鍍敷溶液的鍍槽18放入水池12中，將玻璃襯底20浸入鍍槽18中的鍍敷溶液中，在所述玻璃襯底上形成有籽晶層，并且其被保持在設(shè)置有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(未示出)的襯底固定器19上。通過襯底固定鉤17以垂直可移的方式支撐襯底固定器19。跨過鍍槽18設(shè)置N極磁體15和S極磁體16，從而可以沿每個其上形成有籽晶層的玻璃襯底的徑向施加外部磁場。為了保持水池12中的水溫恒定，在水池12中提供了攪拌棒14，在所述攪拌棒的下端配置有攪拌葉13。
使用上述裝置，并將35G的磁通強度施加到每個玻璃襯底的中心，將每個玻璃襯底的轉(zhuǎn)動速度控制在6.5rpm，從而在每個玻璃襯底上形成軟磁膜。
隨后，通過利用主要包括鋁和硅的研磨液對由此形成的底涂層膜進行化學(xué)機械拋光。通過該過程，將底涂層膜的平均表面粗糙度(Ra)控制在0.6到0.8nm。在完成拋光后，獲得底涂層膜的厚度為300nm，以及其飽和磁通密度(Bs)為1.3T。通過VSM測量，測量出在底涂層膜切向上的Hs和在膜的徑向上的Hs，從而獲得各向同性的程度。結(jié)果為，得出各向同性的程度為1.11。如上所述，確定了垂直的易磁化軸。從磁滯回線確定出垂直磁各向異性的各向異性場為10Oe。另外，在OSA(光學(xué)表面分析儀)下觀察了底涂層膜，以確定磁疇壁的存在/不存在，結(jié)果為，發(fā)現(xiàn)沒有產(chǎn)生磁疇壁。
隨后，在已在潔凈條件下被干燥的底涂層膜上，在室溫下通過DC磁控濺射形成Si膜(厚度5nm)和Pd膜(厚度5nm)，從而形成中間層。包括Si和Pd膜的層疊膜具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中Si和Pd部分地相互擴散。
在完成形成中間層后，交替層疊10層每層厚度為0.2nm的Co層與10層每層厚度為0.8nm的Pd層，從而形成垂直磁記錄層(厚度10nm)。
在完成形成垂直磁記錄層后，形成用作保護層的C膜(厚度5nm)，從而形成磁記錄介質(zhì)。通過利用復(fù)合型磁頭測量了由此形成的磁記錄介質(zhì)的讀寫轉(zhuǎn)換特征，從而估測MF-S/N比值，所述磁頭包括用作寫部分的單極頭、以及用作讀部分的屏蔽型磁阻頭。表4示出了估測結(jié)果，以及觀測磁疇壁的結(jié)果。
實例2重復(fù)實例1的過程，不同的是，將在鍍敷中施加的外部磁場的強度從35G變?yōu)?00G(釹-鐵-硼磁體)。表4示出了結(jié)果，即，Bs、各向同性程度、垂直磁各向異性、MF-S/N比值、以及磁疇壁的存在/不存在。
實例3重復(fù)實例1的過程，不同的是，將鍍敷溶液的組成換成如表2所示。表4示出了結(jié)果，即，Bs、各向同性程度、垂直磁各向異性、MF-S/N比值、以及磁疇壁的存在/不存在。
實例4重復(fù)實例1的過程，不同的是，采用的鍍敷溶液包括表1中除FeSO4以外的成分。表4示出了結(jié)果，即，Bs、各向同性程度、垂直磁各向異性、MF-S/N比值、以及磁疇壁的存在/不存在。
實例5重復(fù)實例1的過程，不同的是，將在實例1中使用的玻璃襯底換成雙面拋光硅晶片襯底(1英寸)，其平均表面粗糙程度Ra為0.3nm或更低。表4示出了結(jié)果，即，Bs、各向同性程度、垂直磁各向異性、MF-S/N比值、以及磁疇壁的存在/不存在。
實例6重復(fù)實例1的過程，不同的是，將鍍敷溶液的組成換成如表3所示(含硼鍍敷溶液)。表4示出了結(jié)果，即，Bs、各向同性程度、垂直磁各向異性、MF-S/N比值、以及磁疇壁的存在/不存在。
實例7使用2.5英寸的Al襯底替換在實例1中使用的玻璃板。以通常的方法對襯底進行雙面拋光和活化處理。在襯底上鍍敷12μm厚的NiP膜作為籽晶層。然后將襯底在250℃下加熱30分鐘，以防止籽晶層變形。利用主要包括鋁基研磨材料的研磨液將所得的籽晶層拋光除去約2μm，以使所述籽晶層的平均表面粗糙度Ra為2nm。隨后，在與實例1中相同的條件下利用化學(xué)鍍槽形成作為底涂層膜的CoNiFeP軟磁膜，其厚度為600nm。將底涂層膜在150℃下加熱處理15分鐘，然后利用主要包括硅的研磨液拋光除去約300nm，以使底涂層膜的平均表面粗糙度Ra為0.1到0.3nm。隨后，進行與在實例1中相同的操作。表4示出了底涂層膜的Bs、各向同性程度、垂直各向異性磁場、MF-S/N比值、以及磁疇壁的存在/不存在。
比較實例1重復(fù)實例1的過程，不同的是，在不放置磁鐵，即沒有外部平行磁場的情況下，通過化學(xué)鍍形成底涂層膜，而制造垂直磁記錄介質(zhì)。得出底涂層膜的Bs和厚度分別為1.3T和300nm。通過利用OSA的觀測，發(fā)現(xiàn)底涂層膜具有磁疇壁。
比較實例2重復(fù)實例1的過程，不同的是，通過濺射形成用作底涂層膜的NiFe軟磁膜(厚度100nm，飽和磁通密度(Bs)1.0T)，并且對由此形成的膜不進行平滑處理，從而制造磁記錄介質(zhì)。以類似于實例1中的方式測量了由此制造的磁記錄介質(zhì)的讀寫轉(zhuǎn)換特征，從而估測了S/N比值。通過OSA測量確定了磁疇壁是否存在。
比較實例3重復(fù)了比較實例2的過程，不同的是，從替換NiFe的CoNiFe形成軟磁膜。表4示出了結(jié)果。
表4中清楚示出，相比于比較實例的磁記錄介質(zhì)，實例的磁記錄介質(zhì)表現(xiàn)出高MF-S/N比值，并且在實例的磁記錄介質(zhì)中沒有產(chǎn)生磁疇壁。實例1的磁記錄介質(zhì)表現(xiàn)出尤其高的S/N比值的原因認為如下。因為采用了高Bs的軟磁膜作為底涂層膜，因此，從記錄頭發(fā)出的大量磁通量得到了會聚，從而增強了再現(xiàn)信號。
表1


表2

表3


表4

工業(yè)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明，可以形成沒有磁疇壁的底涂層膜。當(dāng)采用該底涂層膜時，可以提供垂直磁記錄介質(zhì)和垂直磁記錄和再現(xiàn)裝置，其表現(xiàn)出較高的熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的噪音特征，并且實現(xiàn)了高密度記錄。
權(quán)利要求
1.一種垂直磁記錄介質(zhì)，其包括非磁性襯底(1)、以及至少由軟磁性材料形成的軟磁性底涂層膜(2)、對準(zhǔn)控制膜(3)，其用于控制被直接設(shè)置在其上的膜的晶體對準(zhǔn)、垂直磁膜(5)，其易磁化軸的取向一般垂直于所述襯底、以及保護層(6)，所述膜和所述層被設(shè)置在所述襯底的上方，其中所述軟磁性底涂層膜(2)表現(xiàn)出磁各向同性。
2.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中所述軟磁性底涂層膜(2)在所述襯底的縱向上表現(xiàn)出磁各向同性。
3.如權(quán)利要求1或2所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中當(dāng)在盤狀非磁性襯底上形成所述軟磁性底涂層膜(2)時，在所述底涂層膜切向上的Hs(當(dāng)測量到飽和磁通密度時，所獲得的施加到所述底涂層膜上的最小磁場強度)與在所述底涂層膜徑向上的Hs的比值，即各向同性的程度，落入1.0±0.2的范圍中。
4.一種垂直磁記錄介質(zhì)，其包括非磁性襯底(1)、以及至少由軟磁性材料形成的軟磁性底涂層膜(2)、對準(zhǔn)控制膜(3)，其用于控制被直接設(shè)置在其上的膜的晶體對準(zhǔn)、垂直磁膜(5)，其易磁化軸的取向一般垂直于所述襯底、以及保護層，所述膜和所述層被設(shè)置在所述襯底的上方，其中所述軟磁性底涂層膜具有取向垂直于所述襯底的易磁化軸。
5.如權(quán)利要求4所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中所述軟磁性底涂層膜(2)表現(xiàn)出垂直磁各向異性，所述垂直磁各向異性的各向異性場(Hk)落入395A/m至3950A/m(5Oe至50Oe)的范圍中。
6.如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中所述軟磁性底涂層膜(2)具有的飽和磁通密度(Bs)落入0.2T至1.7T的范圍中。
7.如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中所述軟磁性底涂層膜(2)由微晶形成，所述微晶的晶體顆粒尺寸為5nm或更少，或者所述軟磁性底涂層膜(2)具有無定形結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中所述軟磁性底涂層膜(2)的厚度落入50nm至5000nm的范圍中。
9.如權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中所述軟磁性底涂層膜的表面的平均表面粗糙度(Ra)為0.8nm或更少，在所述表面上將層疊有垂直磁記錄層。
10.如權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中所述軟磁性底涂層膜(2)包含磷。
11.如權(quán)利要求1至10中任一權(quán)利要求所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中所述軟磁性底涂層膜(2)包含硼。
12.如權(quán)利要求1至11中任一權(quán)利要求所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中所述非磁性襯底(1)為硅襯底。
13.一種用于制造垂直磁記錄介質(zhì)的方法，所述方法包括，在非磁性襯底上形成金屬核或籽晶層、以及通過化學(xué)鍍在所述金屬核或所述籽晶層上形成軟磁性底涂層膜，其中，當(dāng)將外部平行磁場施加到所述非磁性襯底上、并這樣旋轉(zhuǎn)所述襯底使得所述襯底保持平行于所述平行磁場時，形成所述軟磁性底涂層膜。
14.一種通過如權(quán)利要求13所述的制造方法制造的垂直磁記錄介質(zhì)。
15.一種垂直磁記錄和再現(xiàn)裝置，其包括如權(quán)利要求1至12和權(quán)利要求14中任一權(quán)利要求所述的垂直磁記錄介質(zhì)、以及磁頭，所述磁頭用于將數(shù)據(jù)記錄到所述介質(zhì)上、并用于通過其再現(xiàn)所述數(shù)據(jù)。
16.一種其上具有軟磁性底涂層膜的非磁性襯底，其中所述襯底采用盤狀形狀，并且在所述底涂層膜切向上的Hs(當(dāng)測量到飽和磁通密度時，所獲得的施加到所述底涂層膜上的最小磁場強度)與在所述底涂層膜徑向上的Hs的比值，即各向同性的程度，落入1.0±0.2的范圍中。
17.如權(quán)利要求16所述的其上具有軟磁性底涂層膜的非磁性襯底，其中所述軟磁性底涂層膜的飽和磁通密度(Bs)落入0.2T至1.7T的范圍中。
18.一種其上具有軟磁性底涂層膜的非磁性襯底，其中所述襯底采用盤狀形狀，并且具有取向垂直于所述襯底的易磁化軸。
19.如權(quán)利要求18所述的其上具有軟磁性底涂層膜的非磁性襯底，其中所述軟磁性底涂層膜表現(xiàn)出垂直磁各向異性，所述垂直磁各向異性的各向異性場(Hk)落入395A/m至3950A/m(5Oe至50Oe)的范圍中。
20.一種制造其上具有軟磁性底涂層膜的非磁性襯底的方法，所述方法包括，在非磁性襯底上形成金屬核或籽晶層、以及通過化學(xué)鍍在所述金屬核或所述籽晶層上形成軟磁性底涂層膜，其中所述方法還包括，在形成所述金屬核或所述籽晶層之前拋光所述非磁性襯底的表面，或在形成所述軟磁性底涂層膜后拋光所述軟磁性底涂層膜的表面。
21.一種制造其上具有軟磁性底涂層膜的非磁性襯底的方法，所述方法包括，在非磁性襯底上形成金屬核或籽晶層、以及通過化學(xué)鍍在所述金屬核或所述籽晶層上形成軟磁性底涂層膜，其中所述方法還包括，在形成所述金屬核或所述籽晶層之前拋光所述非磁性襯底的表面，并在形成所述軟磁性底涂層膜后拋光所述軟磁性底涂層膜的表面。
22.如權(quán)利要求20或21所述的一種制造其上具有軟磁性底涂層膜的非磁性襯底的方法，其中所述方法還包括，在拋光所述襯底的表面前，可以以在100℃至350℃范圍內(nèi)的溫度加熱處理所述非磁性襯底。
全文摘要
一種垂直磁記錄介質(zhì)(10)，包括非磁性襯底(1)、以及至少由軟磁性材料形成的軟磁性底涂層膜(2)、對準(zhǔn)控制膜(3)，其用于控制被直接設(shè)置在其上的膜的晶體對準(zhǔn)、垂直磁膜(5)，其易磁化軸的取向一般垂直于襯底、以及保護層(6)，所述膜和層被設(shè)置在所述襯底的上方，其中所述軟磁性底涂層膜表現(xiàn)出磁各向同性或具有取向垂直于襯底的易磁化軸。根據(jù)本發(fā)明，可以形成沒有磁疇壁的底涂層膜(2)。當(dāng)采用該底涂層膜時，本發(fā)明提供垂直磁記錄介質(zhì)和垂直磁記錄和再現(xiàn)裝置，其表現(xiàn)出較高的熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的噪音特征，并且實現(xiàn)了高密度記錄。
文檔編號G11B5/73GK1717722SQ200380104120
公開日2006年1月4日 申請日期2003年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月31日
發(fā)明者大森將弘, 太田浩志, 逢坂哲彌, 朝日透, 橫島時彥 申請人:昭和電工株式會社, 學(xué)校法人早稻田大學(xué)