專利名稱：磁記錄介質(zhì)和磁記錄裝置的制作方法
技術領域：
本公開于此致力于提供一種磁記錄介質(zhì)和磁記錄裝置。
背景技術：
隨著信息社會的發(fā)展，對于支持信息記錄裝置的中心任務的磁記錄裝置，針對安裝在這種磁記錄裝置上的磁記錄介質(zhì)尋求記錄密度方面的
進一步改進。在硬盤驅(qū)動器(HDD)的情況下，例如，硬盤的記錄密度每年改進50%或以上。為了實現(xiàn)這種高記錄密度，與磁化取向為面內(nèi)方向的面內(nèi)記錄介質(zhì)相比，記錄層磁化取向與面內(nèi)方向垂直的垂直磁記錄介質(zhì)被認為更有利。在垂直磁記錄介質(zhì)中，記錄層中的相鄰位的磁化方向為反平行，其導致加強磁化。結果，在垂直磁記錄介質(zhì)中更容易實現(xiàn)高記錄密度。
應注意到，如果記錄密度較高，則減小了攜帶一位磁信息的磁域的面積，并且繼而減小了該磁域的磁化強度。結果，"熱起伏"效應變得更突出，其中，磁化取向因熱而按隨機方式反轉，由此導致丟失磁信息。使用具有高磁各向異性能量的材料是防止熱起伏效應的一種方式；然而，如果磁各向異性能量較高，則用于寫入磁記錄信息的記錄磁場變得較強，由此，減小了記錄層的可寫性。
因而，記錄層的熱起伏耐受性與記錄層的可寫性彼此沖突，怎樣實現(xiàn)這兩者之間的良好平衡已經(jīng)成為開發(fā)垂直磁記錄介質(zhì)的關鍵問題。
為了實現(xiàn)這種平衡，在專利文獻l中提出了所謂的ECC (交換耦合型合成物)磁記錄介質(zhì)。在ECC磁記錄介質(zhì)中，按一個記錄層的易磁化的軸與基片垂直而另一記錄層的易磁化的軸沿面內(nèi)方向、或者兩個記錄層的易磁化的軸彼此傾斜相交的方式，將兩個記錄層設置成一個在另一個上方。在兩個記錄層之間設置了非磁性或高飽和磁性交換耦合能量控制層(中間層)，以控制記錄層之間的交換耦合能量，由此減小記錄磁場的強度。專利文獻l公開了作為非磁性交換耦合能量控制層的RU (釕)層和作為高飽和磁性交換耦合能量控制層的CO (鈷)層。具體來說，使
用Ru作為交換耦合能量控制層的材料較為優(yōu)選，因為它具有與記錄層相
匹配的良好晶格。
專利文獻1:日本特開2005-56555號公報。
然而，如果非磁性交換耦合能量控制層僅由Ru制成并且較厚，則上記錄層與下記錄層之間的交換耦合能量較小。因此，盡管一個記錄層的磁化因記錄磁場而反轉，但另一記錄層的磁化沒有反轉，在這種情況下，需要增加記錄磁場強度以便寫入磁信息。因此，在ECC磁記錄介質(zhì)中設置非磁性交換耦合能量控制層的情況下，交換耦合能量控制層需要薄為大約0.2nm或以下。然而，很難生產(chǎn)這種超薄交換耦合能量控制層，由此造成ECC磁記錄介質(zhì)的大規(guī)模生產(chǎn)方面的問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開的一個方面， 一種磁記錄介質(zhì)包括基片；設置在所述基片上的軟磁性襯墊層(backing layer);設置在所述軟磁性襯墊層上的中間層；設置在所述中間層上并且具有垂直磁各向異性的第一記錄層；設置在所述第一記錄層上的交換耦合能量控制層，該交換耦合能量控制層由粒狀材料制成，在該粒狀材料中向包括釕的金屬添加了氧化物；以及設置在所述交換耦合能量控制層上的第二記錄層，該第二記錄層具有垂直磁各向異性，并且經(jīng)由所述交換耦合能量控制層與所述第一記錄層強磁性耦合。
根據(jù)本公開的另一方面， 一種磁記錄裝置包括磁記錄介質(zhì)和面對該磁記錄介質(zhì)的磁頭。該磁記錄介質(zhì)包括基片；設置在所述基片上的軟磁性襯墊層；設置在所述軟磁性襯墊層上的中間層；設置在所述中間層上并且具有垂直磁各向異性的第一記錄層；設置在所述第一記錄層上的交換耦合能量控制層，該交換耦合能量控制層由粒狀材料制成，在該粒狀材料中向包括釕的金屬添加了氧化物；以及設置在所述交換耦合能量控制層上的第二記錄層，該第二記錄層具有垂直磁各向異性，并且經(jīng)由所述交換耦合能量控制層與所述第一記錄層強磁性耦合。
本實施方式的其它目的和優(yōu)點的一部分將在下面的描述中加以闡述， 一部分從下面的描述將顯而易見，或者可以通過實施本公開而獲知。通過在所附權利要求中具體指出的部件和組合將認識到并獲得本公開的目的和優(yōu)點。
應當明白，前述一般描述和下面的詳細描述僅是示范性和解釋性的，而非對如權利要求所述的本公開的限制。


圖1是本公開的實施方式的磁記錄介質(zhì)的示意圖2示出了交換耦合能量控制層的厚度與反轉磁場的強度之間的關
系；
圖3示出了對Ru的Si02添加量與Ru層厚度容限之間的關系；圖4是根據(jù)本公開的實施方式的磁記錄/回放裝置的平面圖。
具體實施例方式
接下來，參照附圖，對描述執(zhí)行本公開的最佳模式的實施方式進行說明。
圖1是示出根據(jù)本公開的實施方式的ECC垂直磁記錄介質(zhì)10的基本構造的示意圖。如圖i所示，ECC垂直磁記錄介質(zhì)iO具有分層結構，該分層結構包括設置在底部的基片1、軟磁性襯墊層2、非磁性中間層3、磁記錄層9以及保護層7。
基片1是由非磁性材料(如玻璃、鋁，或硅(Si))制成的非磁性基片。設置在基片1的頂部上的軟磁性襯墊層2由具有高導磁率和非晶結構的FeCo合金制成。軟磁性襯墊層2可以具有包括非磁性層的多層結構，例如，按所述順序設置有FeCoB層、Ru層以及FeCoB層的分層結構。
設置非磁性中間層3是為了通過使磁記錄介質(zhì)9的易磁化的軸取向與ECC垂直磁記錄介質(zhì)10的面內(nèi)方向垂直來改進磁記錄層9的結晶度。非磁性中間層3可以由單層形成，或者可以是多層的。在本實施方式中，
將具有與磁記錄層9相匹配的良好晶格的釕(Ru)用于非磁性中間層3。然而，非磁性中間層3例如可以具有包括非晶Ta層、NiFeCr層和Ru層的分層結構，或者包括NiFeCr層和Ru層的分層結構。
磁記錄層9具有這樣的結構第一記錄磁性層4和第二記錄磁性層6通過交換耦合能量控制層5相耦合。第一記錄磁性層4具有高磁各向異性(高Hk)。通過使用如下的粒狀材料而獲得高磁各向異性，所述粒狀材料為添加了 Si02的CoCrPt合金，其中Pt的成分量為20 at. % (原子百分比)或以上。第二記錄磁性層6是具有比第一記錄磁性層4低的磁各向異性(低Hk)的磁性層。通過使用如下的粒狀材料將第二記錄磁性層6的磁各向異性設置成低于第一記錄磁性層4的磁各向異性，所述粒狀材料為添加Si02的CoCrPt合金，其中Pt的成分量為15 at. %或以上。
應注意到，在本實施方式中，磁記錄層9具有這樣的結構第一記錄磁性層4被設置為下層，第二記錄磁性層6層疊在第一記錄磁性層4的頂部上，在它們之間插入有交換耦合能量控制層5;然而，磁記錄層9可以具有這樣的結構低Hk記錄磁性層被設置為下層，高Hk記錄磁性層層疊在低Hk記錄磁性層的頂部上，在它們之間插入有交換耦合能量控制層5。
需要交換耦合能量控制層5來實現(xiàn)有利的ECC結構。本實施方式的特征在于，交換耦合能量控制層5由通過將6 at. °/。的Si02添加至釕(Ru)而產(chǎn)生的粒狀材料制成。關于保護層7，例如可以使用DLC (鉆石狀碳)層?？梢詫櫥瑒┩扛苍诒Ｗo層上。
接下來，對根據(jù)本實施方式的磁記錄介質(zhì)10的制造過程進行描述。
為了制造磁記錄介質(zhì)IO，首先，通過濺射在諸如玻璃基片的非磁性基片1上形成厚度為50nm到100nm、優(yōu)選為50 nm的CoNbZr層，作為軟磁性襯墊層2。在濺射過程中，將基片的溫度保持在室溫，并且將Ar氣用作處理氣體(濺射氣體)。膜形成壓力大約為0.5Pa。
應注意到，基片l不限于玻璃基片，而可以是A1合金基片、表面上具有熱氧化膜的硅基片、或塑料基片。而且，軟磁性襯墊層2不限于單層結構，而可以具有分層結構，其中通過插入在軟磁性襯墊子層之間的非磁性子層(例如RU層)來分離軟磁性襯墊子層，并且分離的軟磁性襯墊子層反強磁性耦合，從而防止導致尖峰噪聲的漏磁場發(fā)散到軟磁性襯墊層2之外。
接下來，作為非磁性中間層3，通過濺射在軟磁性襯墊層2上形成具有20 nm到30 nm的厚度的Ru層，其中將Ar氣用作處理氣體并且膜形成壓力為0.5 Pa。當形成非磁性中間層3時，將基片的溫度保持在室溫。
接著，作為第一記錄磁性層4，通過濺射按大約10 nm的厚度形成具有如下的粒狀結構的CoCrPt ，Si02層其中CoCrPt微粒散布在二氧化硅(Si〇2)中。如上所述，Pt的成分量為20at.。/。或以上，由此，將第一記錄磁性層4制成為具有高Hk。形成第一記錄磁性層4的條件沒有具體限制；然而，在本實施方式中，將Ar氣用作處理氣體，并且膜形成壓力為0.5 Pa。
第一記錄磁性層4下面的由Ru制成的非磁性中間層3具有hcp (六方緊密堆積)晶體結構，這起到將第一記錄磁性層4中的CoCrPt微粒的取向調(diào)整為垂直于面內(nèi)方向的作用。結果，CoCrPt微粒具有hcp晶體結構，其如在非磁性中間層3中那樣向垂直方向延伸。易磁化的軸位于hcp結構的六方柱的高度方向，并且第一記錄磁性層4表現(xiàn)出垂直磁各向異性。
應注意到，第一記錄磁性層4不限于粒狀結構，只要它表現(xiàn)出垂直磁各向異性即可。例如，可以將具有垂直磁各向異性的CoCr系合金層用作第一記錄磁性層4。
接下來，作為交換耦合能量控制層5，通過濺射按0.3 nm到0.5 nm的厚度形成具有如下的粒狀結構的Ru Si02層其中Ru微粒散布在二氧化硅(Si02)中。在本實施方式中，因為將交換耦合能量控制層5形成得較厚，所以可以改進交換耦合能量控制層5的膜形成效率，由此改進垂直磁記錄介質(zhì)10的大規(guī)模生產(chǎn)情況。
在形成了交換耦合能量控制層5之后，如上所述，在交換耦合能量控制層5的頂部上形成第二記錄磁性層6。具體來說，作為第二記錄磁性層6，通過濺射在交換耦合能量控制層5上形成厚度大約為6 nm的CoCrPt層，其中將Ar氣用作處理氣體并且膜形成壓力為0.5 Pa。如上所述，Pt的成分量為15at,。/?；蛞陨希?由此，將第二記錄磁性層6制成得具有比第一記錄磁性層4的磁各向異性低的磁各向異性。
第二記錄磁性層6像第一記錄磁性層4那樣表現(xiàn)出垂直磁各向異性。第一記錄層4和第二記錄層6彼此強磁性耦合，它們之間插入有交換耦合能量控制層5。記錄層4和6之間的交換耦合能量受到交換耦合能量控制層5的控制。應注意到，第一記錄磁性層4和第二記錄磁性層6的制造過程不限于以上在本實施方式中描述的過程，第一記錄磁性層4和第二磁性記錄層6可以按相反順序形成。
接下來，作為保護層7，使用C2H2氣體作為反應氣體，通過RF-CVD(射頻化學氣相淀積)在第二記錄磁性層6上按大約4 nm的厚度形成DLC (鉆石狀碳)層。接著，可以在保護層的頂部上涂覆潤滑劑。按上述方式，制造出根據(jù)本實施方式的磁記錄介質(zhì)10。
本實施方式的垂直磁記錄介質(zhì)10的特征在于，向釕添加氧化物以產(chǎn)生交換耦合能量控制層5。向釕添加氧化物使得可以增大Ru層厚度容限。術語"Ru層厚度容限"表示使得反轉磁場的強度與目標值的偏差在士200Oe之內(nèi)的Ru層厚度。通過將氧化物(二氧化硅)添加至釕，獲得在氧化物基體(matrix)中包含Ru的粒狀結構。
交換耦合能量控制層5通過在上磁性層和下磁性層之間引起稱為RKKY (Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida)相互作用的相互作用來控制交換耦合能量。在交換耦合能量控制層5按粒狀結構形成的情況下，這種相互作用減小。因此，為了增強減小的交互作用，考慮可以增加交換耦合能量控制層5的厚度。
如果交換耦合能量控制層5按粒狀結構形成，則設置在交換耦合能量控制層5上的磁性層(本實施方式中為第二記錄磁性層6)跟隨著交換耦合能量控制層5的結構而生長。因此，第二記錄磁性層6具有或接近粒狀結構。在第二記錄磁性層6原本由形成粒狀結構的材料制成的情況下，更易于形成粒狀結構。結果，促進了第二記錄磁性層6中的面內(nèi)方向的磁耦合的分離，由此改進了第二記錄磁性層6的記錄分辨率。
在本實施方式中，使用通過將氧化物添加至釕所產(chǎn)生的材料，然而，
使用包括足夠量的Ru的合金有望獲得同樣的效果，所述足夠量的Ru使得該合金可以具有與第一記錄磁性層4和第二記錄磁性層6相匹配的良好晶格。
接下來，參照圖2和3，對按上述方式制造的垂直磁記錄介質(zhì)10獲得的有利效果進行描述。
圖2示出了當交換耦合能量控制層5的厚度在0到0.6nm的范圍中改變時觀察到的減小反轉磁場強度的效果。在圖2中，垂直軸是反轉磁場的強度，而水平軸是交換耦合能量控制層5的厚度。
圖2的實施例1是通過上述制造過程制造的垂直磁記錄介質(zhì)10。實施例2是具有和實施例1相同的結構并且由和實施例1的材料相同的材料制成的記錄介質(zhì)，但不同之處在于交換耦合能量控制層5由將3 at. %的Si02添加至Ru所產(chǎn)生的粒狀材料制成。常規(guī)例是具有和實施例1相同的結構并且由和實施例1的材料相同的材料制成的記錄介質(zhì)，但不同之處在于交換耦合能量控制層5僅由Ru (純Ru)制成。圖2在單個曲線圖中一起例示了實施例1、實施例2以及常規(guī)例。
根據(jù)圖2，關于常規(guī)例，交換耦合能量控制層5的減小反轉磁場強度的最佳厚度大約為0.15nm。然而，如上所述，交換耦合能量控制層5的如此小的最佳厚度導致在垂直磁記錄介質(zhì)10的大規(guī)模生產(chǎn)方面有問題。
另一方面，關于實施例1和實施例2，交換耦合能量控制層5的最佳厚度大約為0.40 nm，比常規(guī)例的厚度大了大約2.7倍。因此，根據(jù)本實施方式的垂直磁記錄介質(zhì)10，可以改進大規(guī)模生產(chǎn)情況。在其中將3 at. %SiCV添加至Ru的實施例2的情況下，層厚度改變的效果基本上和實施例1的t青況相同。因此，通過至少在3 at. %到6 at. °/。的范圍內(nèi)添加Si02的量，可以獲得其層厚度(0.4 nm)允許大規(guī)模生產(chǎn)的交換耦合能量控制層
圖3示出了 Ru層厚度容限與Si02添加量的關系。根據(jù)圖3，可以看出，通過將SiO2的添加量從0at。/Q增加至3at 。/。到6at。/Q的范圍，可以將Ru層厚度容限增加大約1.5倍至兩倍。因而，根據(jù)圖3所示的結果也證明了本實施方式能夠改進垂直磁記錄介質(zhì)10的大規(guī)模生產(chǎn)情況。
接下來，對包括本實施方式的磁記錄介質(zhì)10的磁記錄/回放裝置20進行描述。圖4是磁記錄/回放裝置20的平面圖。磁記錄/回放裝置20是硬盤裝置，安裝在個人計算機或TV記錄裝置中。
在磁記錄/回放裝置20中，在可由主軸電機等旋轉的外殼17中容納有磁記錄介質(zhì)ll，作為硬盤。在外殼17中，設置有可由VCM (音圈電機)18繞軸16旋轉的滑架臂14。在滑架臂14的尖端處設置有磁頭13，隨著磁頭13掃過磁記錄介質(zhì)11的表面，向磁記錄介質(zhì)11寫入磁信息/從磁記錄介質(zhì)11讀取磁信息。
磁頭13的類型沒有具體限制，磁頭13可以由諸如GMR (巨磁阻)元件或TuMR (隧道磁阻)元件的磁阻元件形成。磁記錄/回放裝置20不限于上述硬盤裝置，可以是用于在柔性帶狀磁記錄介質(zhì)上記錄磁信息的裝置。'
根據(jù)本公開，即使將交換耦合能量控制層制成得較厚，也可以保持記錄層的高交換耦合能量，由此，既可以改進垂直磁記錄介質(zhì)的特性又可以改進垂直磁記錄介質(zhì)的大規(guī)模生產(chǎn)情況。
因而，在此已經(jīng)參照優(yōu)選實施方式對本公開進行了描述。雖然使用具體實施例示出并描述了本公開，但應當明白，在不脫離如權利要求所限定的本公開的廣義精神和范圍的情況下，可以對具體實施例進行各種改變和修改。
在此使用的全部實施例和條件化語言旨在用于教導的目的，以幫助讀者理解本公開的原理和發(fā)明者為促進本領域而貢獻的概念，并且應當被視為不限于這些具體陳述的實施例和條件，在本說明書中這些實施例的組成也不涉及展示本公開的優(yōu)劣性。盡管詳細描述了本公開的實施方式，但應當明白，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，可以對本公開進行各種改變、替換以及修改。
權利要求
1、一種磁記錄介質(zhì)，該磁記錄介質(zhì)包括基片；設置在所述基片上的軟磁性襯墊層；設置在所述軟磁性襯墊層上的中間層；設置在所述中間層上并且具有垂直磁各向異性的第一記錄層；設置在所述第一記錄層上的交換耦合能量控制層，該交換耦合能量控制層由粒狀材料制成，在該粒狀材料中向包括釕的金屬添加了氧化物；以及設置在所述交換耦合能量控制層上的第二記錄層，該第二記錄層具有垂直磁各向異性，并且經(jīng)由所述交換耦合能量控制層與所述第一記錄層強磁性耦合。
2、 根據(jù)權利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述氧化物是二氧化硅。
3、 根據(jù)權利要求2所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述二氧化硅是按3個原子百分比到6個原子百分比的范圍添加的，包括3個原子百分比和6個原子百分比。
4、 根據(jù)權利要求l所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述交換耦合能量控制層的厚度在0.3 nm到0.5 nm的范圍內(nèi)，包括0.3 nm和0.5 nm。
5、 根據(jù)權利要求l所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述粒狀材料是通過向所述氧化物添加釕而制成的。
6、 一種磁記錄裝置，該磁記錄裝置包括.-磁記錄介質(zhì)；和面對所述磁記錄介質(zhì)的磁頭，其中，所述磁記錄介質(zhì)包括基片；設置在所述基片上的軟磁性襯墊層；設置在所述軟磁性襯墊層上的中間層；設置在所述中間層上并且具有垂直磁各向異性的第一記錄層；設置在所述第一記錄層上的交換耦合能量控制層，該交換耦合能量控制層由粒狀材料制成，在該粒狀材料中向包括釕的金屬添加了氧化物；以及設置在所述交換耦合能量控制層上的第二記錄層，該第二記錄層具有垂直磁各向異性，并且經(jīng)由所述交換耦合能量控制層與所述第一記錄層強磁性耦合。
全文摘要
本發(fā)明涉及磁記錄介質(zhì)和磁記錄裝置。公開的磁記錄介質(zhì)包括基片；設置在所述基片上的軟磁性襯墊層；設置在所述軟磁性襯墊層上的中間層；設置在所述中間層上并且具有垂直磁各向異性的第一記錄層；設置在所述第一記錄層上的交換耦合能量控制層，該交換耦合能量控制層由粒狀材料制成，在該粒狀材料中向包括釕的金屬添加了氧化物；以及設置在所述交換耦合能量控制層上的第二記錄層，該第二記錄層具有垂直磁各向異性，并且經(jīng)由所述交換耦合能量控制層與所述第一記錄層強磁性耦合。
文檔編號G11B5/65GK101546563SQ20081018156
公開日2009年9月30日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權日2008年3月26日
發(fā)明者栗田亮, 田口潤 申請人:富士通株式會社