CN100351905C - 磁记录介质及其制造方法、以及磁记录装置和磁记录方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种能进行高密度记录和高速记录的、重写特性优良的、具有均匀特性的高品质、大容量的磁记录介质等。本发明的磁记录介质是在基板上具有在与该基板面大致垂直的方向上形成了多个细孔的多孔质层而构成，在该细孔的内部，从上述基板侧开始依次具有软磁性层和强磁性层，(1)该强磁性层的厚度为该软磁性层的厚度或其以下，(2)该强磁性层的厚度是由在记录时使用的线记录密度决定的最小位长的1/3倍～3倍的任意一个。本发明的磁记录介质的制造方法是上述磁记录介质的记录方法，包括：多孔质层形成工序，在基板上形成多孔质层形成材料层后，对该多孔质层形成材料层进行多孔质化处理，在与该基板面大致垂直的方向上形成多个细孔，形成多孔质层；软磁性层形成工序，在该细孔的内部形成软磁性层；以及，强磁性层形成工序，在该软磁性层上形成强磁性层。
Description
技术领域
本发明涉及能最佳适用于作为计算机的外部存储装置和民用视频记录装置等而广泛使用的硬盘装置等的、能大容量高速记录的磁记录介质及其高效低成本的制造方法，以及使用了该磁记录介质的垂直记录方式的磁记录装置和磁记录方法。
背景技术
近年来，伴随着IT产业等的技术革新，逐渐盛行磁记录介质的大容量化、高速化、低成本化的研究。为了该磁记录介质的大容量化、高速化和低成本化，就必须要提高该磁记录介质的记录密度。根据现有技术，已尝试了利用该磁记录介质的连续磁性膜的水平记录来提高该磁记录介质的记录密度，但技术上遇到了限制。其原因在于，第一，若形成上述连续磁性膜的磁性粒子的晶粒大，就产生复杂磁区，噪声就变大，另一方面，若为了避免该情况而减小上述晶粒，就由于热波动而磁化随时间减少从而产生错误。第二，由于若提高上述磁记录介质的记录密度，相对地记录退磁场就变大，因此，需要增大该磁记录介质的矫磁力，另一方面，记录磁头的写入能力不足而不能确保重写特性。
最近正盛行进行有关取代上述水平记录的新的记录方式的研究。一种是这样的记录方式：通过不使上述磁记录介质中的磁性膜为连续膜，而使其成为点、条、柱等的图形状，使其尺寸成为纳米等级，从而使用不是复杂磁区而是单磁区结构的图形媒体(例如，参照非专利文献1)。另一种是利用垂直记录的记录方式，该方式与上述水平记录相比，由于记录退磁场小而能高密度化，由于不需要使记录层极薄而能提高对于记录磁化的热波动的耐性(例如，参照专利文献1)。关于利用该垂直记录的记录方式，已提出了并用软磁性膜和垂直磁化膜的提案(例如，参照专利文献2)，但从利用单磁极头的写入性不充分等这点出发，还进一步提出了形成软磁性基底层的提案(例如，参照专利文献3)。作为由利用上述垂直记录的记录方式对磁记录介质进行磁记录的一例，如图1所示，使垂直磁记录方式的写入兼读取用磁头(单磁极头)的主磁极52与磁记录介质的记录层30对置。该磁记录介质在基板上依次具有软磁性层10、中间层(非磁性层)20和记录层(垂直磁化膜)30。按照从写入兼读取用磁头(单磁极头)的主磁极52向记录层(垂直磁化膜)30侧以高的磁通密度被输入的记录磁场，从记录层(垂直磁化膜)30流向软磁性层10、从软磁性层10流向写入兼读取用磁头(写&读的磁头)的后半部50，形成磁回路。由于大面积形成与后半部50中的记录层(垂直磁化膜)30对置的部分，因此，不对记录层(垂直磁化膜)30给予磁化的影响。
在使上述磁性膜为图形状的情况下，有不容易形成图形且高成本等的问题。另一方面，在形成上述软磁性基底层的情况下，必须要在磁记录时缩短上述单磁极头与该软磁性基底层之间的距离，若该距离大，就如图2A所示，有从写入兼读取用磁头(单磁极头)的主磁极52向着软磁性基底层10的磁通随着距离而发散，在设置在软磁性层10上的记录层(垂直磁化膜)30的下部只能进行宽磁场下的记录，只能书写大位的问题。该情况下，有不得不增加写入兼读取用磁头(单磁极头)的写入电流，此外，若在书写了大位之后书写小位，则大位的没完全消失部分就变大，有重写特性恶化的问题。
因此，作为并用了使用上述图形媒体的记录方式和利用上述垂直记录的记录方式的新的磁记录介质，也提出了一种在阳极氧化铝氧化膜孔隙的孔隙中填充磁性金属而成的磁记录介质(例如，参照专利文献4)。该磁记录介质如图3所示，在基板100上依次具有基底电极层120和阳极氧化铝氧化膜层130，在阳极氧化铝氧化膜层130上顺序排列了许多铝氧化膜孔隙140，在该铝氧化膜孔隙中填充强磁性金属而形成了强磁性层。
但是，该情况下，为了在阳极氧化铝氧化膜层130上形成顺序排列的铝氧化膜孔隙140，通常需要厚度超过500nm的阳极氧化铝氧化膜层130，例如即使设置了上述软磁性基底层，就如前所述，单磁极头与软磁性基底层之间的距离变大，有不能进行高密度记录的问题。因此，也关于磨削阳极氧化铝氧化膜层130使其变薄的情况进行了研究，但该磨削不容易且需要时间而高成本，有成为品质劣化的原因的问题。实际中为了用以1Tb/in2为目标的线记录密度1500kBPI进行磁记录，需要使上述单磁极头与上述软磁性基底层之间的距离在25nm左右，使阳极氧化铝氧化膜层130的厚度在20nm左右，成为阳极氧化铝氧化膜层130的磨削费功夫的问题。
非专利文献1
S.Y.Chou Proc.IEEE 85(4)，652(1997)
专利文献1
特开平6-180834号公报
专利文献2
特开昭52-134706号公报
专利文献3
特开2001-283419号公报
专利文献4
特开2002-175621号公报
本发明的目的在于提供一种解决现有的各问题、能最佳适用于作为计算机的外部存储装置和民用视频记录装置等而广泛使用的硬盘装置等、不增加磁头的写入电流而能进行高密度记录和高速记录、重写特性优良、具有均匀特性的高品质、大容量的磁记录介质及其高效低成本的制造方法，以及通过使用了该磁记录介质的垂直记录方式而可高密度记录的磁记录装置和磁记录方法。
发明的公开
本发明的第一方式涉及的磁记录介质的特征在于，在基板上具有在与该基板面大致垂直的方向上形成了多个细孔的多孔质层而构成，在该细孔的内部，从上述基板侧开始依次具有软磁性层和强磁性层，该强磁性层的厚度是该软磁性层的厚度或者该软磁性层的厚度以下。
在该磁记录介质中，在上述多孔质层中的细孔的内部形成的上述软磁性层上层叠了上述强磁性层，厚度比该多孔质层薄。因此，在对该磁记录介质使用单磁极头进行了磁记录的情况下，上述单磁极头与上述软磁性层之间的距离比上述多孔质层的厚度短，与上述强磁性层的厚度大致相等，因此，不管上述多孔质层的厚度如何，仅用上述强磁性层的厚度就能控制来自上述单磁极头的磁通的集中和使用的记录密度下的最佳磁记录再生特性等，此外，如图2B和图4所示，来自上述单磁极头的主磁极52的磁通集中在上述强磁性层(垂直磁化膜)30上的结果，在该磁记录介质中，与现有的磁记录介质相比，写入效率大幅度地提高，写入电流很小就行，重写特性显著提高。
本发明的第二方式涉及的磁记录介质的特征在于，在基板上具有在与上述基板面大致垂直的方向上形成了多个细孔的多孔质层而构成，在该细孔的内部，从上述基板侧开始依次具有软磁性层和强磁性层，该强磁性层的厚度是由在记录时使用的线记录密度决定的最小位长的1/3倍～3倍。
在该磁记录介质中，在上述多孔质层中的细孔的内部形成的上述软磁性层上层叠了上述强磁性层，其厚度是用记录时使用的线记录密度决定的最小位长的1/3倍～3倍。因此，在对该磁记录介质使用单磁极头进行了磁记录的情况下，在该磁记录介质中，能控制来自上述单磁极头的磁通的集中和使用的记录密度下的最佳磁记录再生特性等，此外，如图2B和图4所示，来自上述单磁极头的主磁极52的磁通集中在上述强磁性层(垂直磁化膜)30上的结果，与现有的磁记录介质相比，写入效率大幅度地提高，写入电流很小就行，重写特性显著提高。
本发明的第三方式涉及的磁记录介质的特征在于，在基板上具有软磁性基底层、和在与上述基板面大致垂直的方向上形成了多个细孔的多孔质层而构成，在该细孔的内部，从上述基板侧开始依次具有软磁性层和强磁性层，该强磁性层的厚度是该软磁性层和上述软磁性基底层的厚度总和或者该软磁性层和上述软磁性基底层的厚度总和以下。
在该磁记录介质中，上述强磁性层的厚度为上述软磁性层和上述软磁性基底层的厚度总和或其以下，在上述软磁性基底层上的多孔质层中的细孔的内部形成的上述软磁性层上层叠了上述强磁性层，厚度比该多孔质层薄。因此，在对该磁记录介质使用单磁极头进行了磁记录的情况下，上述单磁极头与上述软磁性层之间的距离比上述多孔质层的厚度短，与上述强磁性层的厚度大致相等，因此，不管上述多孔质层的厚度如何，仅用上述强磁性层的厚度就能控制来自上述单磁极头的磁通的集中和使用的记录密度下的最佳磁记录再生特性等，此外，如图2B和图4所示，来自上述单磁极头的主磁极52的磁通集中在上述强磁性层(垂直磁化膜)30上的结果，在该磁记录介质中，与现有的磁记录介质相比，写入效率大幅度地提高，写入电流很小就行，重写特性显著提高。
本发明的磁记录介质的制造方法是制造本发明的磁记录介质的磁记录介质的制造方法，其特征在于包括：多孔质层形成工序，通过在基板上形成软磁性基底膜，在其上面形成了多孔质层形成材料层之后，对该多孔质层形成材料层进行多孔质化处理，在与上述基板面大致垂直的方向上形成多个细孔，形成多孔质层；软磁性层形成工序，在该细孔的内部形成软磁性层；强磁性层形成工序，在该软磁性层上形成强磁性层。
在该磁记录介质的制造方法中，在上述多孔质层形成工序中，在基板上形成了多孔质层形成材料层之后，对该多孔质层形成材料层进行多孔质化处理，在与上述基板面大致垂直的方向上形成多个细孔，形成多孔质层。在上述软磁性层形成工序中，在该细孔的内部形成软磁性层。在上述强磁性层形成工序中，在该软磁性层上形成强磁性层。其结果，制造本发明的磁记录介质。
本发明的磁记录装置的特征在于具有本发明的上述磁记录介质和垂直磁记录用磁头。
在该磁记录装置中，上述垂直磁记录用磁头对本发明的上述磁记录介质进行磁记录。该磁记录介质在上述多孔质层的细孔的内部形成的上述软磁性层上层叠了上述强磁性层，厚度比该多孔质层薄。因此，在对该磁记录介质使用单磁极头等的上述垂直磁记录用磁头进行了磁记录的情况下，该垂直磁记录用磁头与上述软磁性层之间的距离比上述多孔质层的厚度短，与上述强磁性层的厚度大致相等，因此，不管上述多孔质层的厚度如何，仅用上述强磁性层的厚度就能控制来自上述单磁极头的磁通的集中和使用的记录密度下的最佳磁记录再生特性等。在利用上述磁记录装置进行了磁记录的情况下，如图2B和图4所示，来自上述单磁极头的主磁极52的磁通集中在上述强磁性层(垂直磁化膜)30上的结果，与现有的磁记录介质相比，写入效率大幅度地提高，写入电流很小就行，重写特性显著提高。
本发明的磁记录方法的特征在于，包括对本发明的上述磁记录介质使用垂直磁记录用磁头进行记录。
在该磁记录方法中，利用上述垂直磁记录用磁头对本发明的上述磁记录介质进行磁记录。该磁记录介质是在上述多孔质层的细孔的内部形成的上述软磁性层上层叠了上述强磁性层，厚度比该多孔质层薄。因此，在对该磁记录介质使用单磁极头等的上述垂直磁记录用磁头进行了磁记录的情况下，该垂直磁记录用磁头与上述软磁性层之间的距离比上述多孔质层的厚度短，与上述强磁性层的厚度大致相等，因此，不管上述多孔质层的厚度如何，仅用上述强磁性层的厚度就能控制来自上述单磁极头的磁通的集中和使用的记录密度下的最佳磁记录再生特性等。在利用上述磁记录装置进行了磁记录的情况下，如图2B和图4所示，来自上述单磁极头的主磁极52的磁通集中在上述强磁性层(垂直磁化膜)30上的结果，与现有的磁记录介质相比，写入效率大幅度地提高，写入电流很小就行，重写特性显著提高。
附图的简单说明
图1是示出使用了现有的磁记录介质的情况下的利用垂直记录方式进行磁记录的一例的概念图。
图2A是用于说明在使用了现有的磁记录介质的情况下的利用垂直记录方式进行磁记录时磁通扩散的状态的一例的概念图，图2B是用于说明在使用了本发明的磁记录介质的情况下的利用垂直记录方式进行磁记录时磁通不扩散而集中的状态的一例的概念图。
图3是示出现有技术中的在阳极氧化铝氧化膜孔隙的孔隙中填充了磁性金属、并用了图形媒体和垂直记录方式的磁记录介质的一例的概略说明图。
图4是示出对本发明的磁记录介质使用单磁极头利用垂直磁记录方式进行磁记录的状态的一例的局部截面概略说明图。
图5是示出本发明的磁记录介质与现有的磁记录介质的S/N比和重写特性的比较实验数据的曲线图。
实施发明的最佳方式
(磁记录介质)
本发明的磁记录介质在基板上具有多孔质层，另外还根据需要具有适当选择的其他层。
上述多孔质层在大致正交于上述基板面的方向上形成多个细孔，在该细孔的内部，从上述基板侧开始依次层叠了软磁性层和强磁性层，另外还根据需要形成了非磁性层(中间层)。
作为本发明的磁记录介质，例举了各种方式，但特别最佳例举下述四种方式：第一方式，上述强磁性层的厚度为上述软磁性层的厚度或其以下；第二方式，上述强磁性层的厚度是用记录时使用的线记录密度决定的最小位长的1/3倍～3倍；第三方式，上述强磁性层的厚度为上述软磁性层和上述软磁性基底层的厚度总和或其以下；第四方式，组合了2个或其以上的这些方式。
作为上述基板，不特殊限定其形状、结构、大小和材质等，可以按照目的适当选择，但例如作为上述形状，在上述磁记录介质是硬盘等磁盘的情况下就是圆板状，此外，作为上述结构，可以是单层结构，也可以是层叠结构，此外，作为上述材质，可以从周知的材质中适当选择用作磁记录介质的基材材料，例如，例举有铝、玻璃、硅、石英、在硅表面上形成了热氧化膜的SiO2/Si等。这些基板材料可以单独使用一种，也可以并用两种或其以上。
再有，上述基板可以是适当制造后的，也可以使用市场销售产品。
作为上述多孔质层，若在大致正交于上述基板面的方向上形成了多个细孔就不特殊限制，可以根据目的适当选择，但作为其材料，最佳例举有铝氧化膜(氧化铝)、多孔二氧化硅等，此外，作为上述结构，可以是单层结构，也可以是层叠结构。
作为上述细孔中的开口直径，若能使上述强磁性层为单磁区就不特殊限制，可以根据目的适当选择，例如，最好为100nm或其以下，5～60nm更好。
上述细孔中的开口直径若超过100nm，有时就不成为单磁区结构。
作为上述细孔在上述多孔质层的表面中的排列状态，不特殊限制，可以根据目的适当选择，但最好规则排列，例如，排列成蜂窝状的形式和排列成正方格子状的形式等更好，其中，从均匀且细密地排列上述细孔的这点来说，排列成蜂窝状的形式特别好。
作为上述细孔中的深度与开口直径的纵横尺寸比(深度/开口直径)，不特殊限制，可以根据目的适当选择，但若是高纵横尺寸比，则形状各向异性就变大，从提高磁记录介质的矫磁力这点来说好，例如，最好是2或其以上，3～15更好。
上述纵横尺寸比若不足2，有时就不能够充分地提高磁记录介质的矫磁力。
作为上述多孔质层的厚度，不特殊限制，可以根据目的适当选择，但例如最好为500nm或其以下，300nm或其以下更好，20～200nm特别好。
上述多孔质层的厚度若超过500nm，有时即使在上述磁记录介质上设置了上述软磁性基底层，也不能进行高密度记录，就需要该多孔质层的磨削，该情况下需要时间而高成本，有时成为品质劣化的原因。
上述多孔质层的形成不特殊限制，可以按照周知的方法进行，例如，可以在利用溅射法、蒸镀法等形成了该多孔质膜的材料的连续膜之后，通过利用阳极氧化法等的刻蚀法形成上述细孔来进行。
上述强磁性层在上述磁记录介质中具有记录层的功能，与上述软磁性层共同构成磁性层。
作为上述强磁性层的材料，不特殊限制，可以根据目的从周知的材料中适当选择，但最佳例举有从Fe、Co、Ni、FeCo、FeNi、CoNi、CoNiP、FePt、CoPt和NiPt中选择的至少一种等。
这可以单独使用一种，也可以并用两种或其以上。
上述强磁性层若利用上述材料形成为垂直磁化膜，就不特殊限制，可以根据目的适当选择，但最佳例举有例如具有L10规则结构，C轴在垂直于上述基板的方向上取向的和具有fcc结构或bcc结构，C轴在垂直于上述基板的方向上排列的等。
作为上述强磁性层的厚度，只要不危害本发明的效果就不特殊限制，可以根据记录时使用的线记录密度等适当选择，但例如在上述第一方式的情况下，需要为上述软磁性层的厚度或其以下，在上述第二方式的情况下，需要是用记录时使用的线记录密度决定的最小位长的1/3倍～3倍，在上述第三方式的情况下，需要为上述软磁性层和上述软磁性基底层的厚度总和或其以下，例如，通常最好是5～100nm，5～50nm更好，在用以1Tb/in2为目标的线记录密度1500kBPI进行磁记录的情况下，最好设为50nm或其以下(20nm)。
再有，在该强磁性层具有层叠结构或分割为多层的结构(例如，还没成为被非磁性层等中间层分割的连续层)的情况下，上述第一方式～上述第四方式中的“强磁性层”的厚度是指各强磁性层的厚度总和。此外，在该软磁性层具有层叠结构或分割为多层的结构(例如，还没成为被非磁性层等中间层分割的连续层)的情况下，上述第一方式中的“软磁性层”的厚度是指各软磁性层的厚度总和。此外，在该软磁性层和该软磁性基底层至少某一个具有层叠结构或分割为多层的结构(例如，还没成为被非磁性层等中间层分割的连续层)的情况下，上述第三方式中的“软磁性层和软磁性基底层的厚度总和”是指各软磁性层的厚度总和。
本发明的磁记录介质的情况下，由于能够使磁记录时使用的单磁极头与上述软磁性层之间的距离比上述多孔质层的厚度短，与该强磁性层的厚度大致相等，因此，不管上述多孔质层的厚度，仅用该强磁性层的厚度就能控制来自上述单磁极头的磁通的集中和使用的记录密度中的最佳的磁记录再生特性等。其结果，在该磁记录介质中，与现有的磁记录介质相比，能够大幅度地提高写入效率，写入电流很小就行，显著提高了重写特性。
上述强磁性层的形成不特殊限制，可以按照周知的方法进行，但例如可以利用电极沉积(电极沉积法)等进行。
作为上述软磁性层，不特殊限制，可以根据目的从周知的材料中适当选择，但最佳的例举有从NiFe、FeSiAl、FeC、FeCoB、FeCoNiB和CoZrNb中选择的至少一种等。
这可以单独使用一种，也可以并用两种或其以上。
作为上述软磁性层的厚度，只要不危害本发明的效果就不特殊限制，可以根据上述多孔质层中的上述细孔的深度和上述强磁性层的厚度等适当选择，但例如在上述第一方式的情况下需要超过上述强磁性层的厚度，在上述第三方式的情况下需要上述软磁性基底层的厚度总和超过上述强磁性层的厚度。
上述软磁性层能够有效地将来自磁记录中使用的磁头的磁通聚束在上述强磁性层上，能够增大该磁头的磁场的垂直成分，从上述这点来说有利。此外，上述软磁性层最好能与软磁性基底膜一起和上述磁头共同形成从该磁头输入的记录磁场的磁回路。
上述软磁性层的形成不特殊限制，可以按照周知的方法进行，但例如可以利用电极沉积(电极沉积法)等进行。
在上述多孔质层中的上述细孔中，也可以在上述强磁性层与上述软磁性层之间具有非磁性层(中间层)。若存在该非磁性层(中间层)，就减弱上述强磁性层与上述软磁性层之间的交换结合力的作用，其结果，在变成了与预想不同的磁记录再生特性的情况下，能够将其控制为期望的再生特性。
作为上述非磁性层的材料，不特殊限制，可以从周知的材料中适当选择，但例如例举有从Cu、Al、Cr、Pt、W、Nb和Ti中选择的至少一种等。
这可以单独使用一种，也可以并用两种或其以上。
作为上述非磁性层的厚度，不特殊限制，可以根据目的适当选择。
上述非磁性层的形成不特殊限制，可以按照周知的方法进行，但例如可以利用电极沉积(电极沉积法)等进行。
在上述基板与上述多孔质层之间，在上述第一方式和上述第二方式的情况下也可以具有上述软磁性基底层，在上述第三方式的情况下必须要具有上述软磁性基底层。
作为上述软磁性基底层的材料，不特殊限制，可以从周知的材料中适当选择，但例如最佳例举有作为上述软磁性层的材料的上述材料。这些材料可以单独使用一种，也可以并用两种或其以上，此外，可以与上述软磁性层的材料相互相同，也可以不同。
上述软磁性基底层最好在上述基板面的面内方向上具有易磁化轴。该情况下，来自磁记录中使用的磁头的磁通有效地形成闭合磁回路，能够增大该磁头的磁场的垂直成分。
上述软磁性基底层的形成不特殊限制，可以按照周知的方法进行，但例如可以利用电极沉积(电极沉积法)等进行。
作为上述以外的其他层，不特殊限制，可以根据目的适当选择，但例如例举有电极层、保护层等。
上述电极层是利用电极沉积等形成磁性层(上述强磁性层和上述软磁性层)时的作为电极功能的层，一般地设置在上述基板上的上述强磁性层的下方。再有，在利用电极沉积形成上述磁性层的情况下，可以使用该电极层作为电极，但也可以使用上述软磁性基底层等作为电极。
作为上述电极层的材料，不特殊限制，可以根据目的适当选择，例如，例举有Cr、Co、Pt、Cu、Ir、Rh和它们的合金等。这些材料可以单独使用一种，也可以并用两种或其以上。此外，该电极层除了这些材料以外，也可以进一步含有W、Nb、Si、O等。
作为上述电极层的厚度，不特殊限制，可以根据目的适当选择。该电极层可以仅设置1层，也可以设置2层或其以上。
上述电极层的形成不特殊限制，可以按照周知的方法进行，但例如可以利用溅射法、蒸镀法等进行。
上述保护层是具有保护上述强磁性层的功能的层，设置在上述强磁性层的表面乃至上方。该保护层可以仅设置1层，也可以设置2层或其以上，此外，可以是单层结构，也可以是层叠结构。
作为上述保护层的材料，不特殊限制，可以根据目的适当选择，例如例举有DLC(金刚石类碳)等。
作为上述保护层的厚度，不特殊限制，可以根据目的适当选择。
上述保护层的形成不特殊限制，可以根据目的按照周知的方法进行，但例如可以利用等离子体CVD法、涂覆法等进行。
本发明的磁记录介质能够在使用了磁头的各种磁记录中使用，但最佳使用于利用单磁极头的磁记录，特别是最佳使用于后述的本发明的磁记录装置和磁记录方法。
本发明的磁记录介质不增加磁头的写入电流而能进行高密度记录和高速记录，大容量，重写特性优良，具有均匀的特性，高品质。因此，该磁记录介质能够作为各种磁记录介质来设计并使用，例如，能够设计并使用于作为计算机的外部存储装置和民用视频记录装置等的广泛使用的硬盘装置等中，特别是最佳设计并使用于硬盘等磁盘中。
本发明的磁记录介质的制造不特殊限制，可以按照周知的方法进行制造，但最好利用以下说明的本发明的磁记录介质的制造方法进行制造。
(磁记录介质的制造方法)
本发明的磁记录介质的制造方法是制造本发明的上述磁记录介质的方法，包括多孔质层形成工序、软磁性层形成工序和强磁性层形成工序，另外还包括根据需要选择的软磁性基底层形成工序、非磁性层形成工序、保护层形成工序等其他工序。
上述软磁性基底层形成工序是在基板上形成软磁性基底层的工序。
作为上述基板，例举有上述的各基板。
上述软磁性基底层的形成可以按照周知的方法进行，但例如可以用溅射法(溅射)、蒸镀法等真空制膜法、电极沉积(电极沉积法)等形成，或者也可以用无电解电极沉积形成。
利用上述软磁性基底层形成工序，在上述基板上形成上述软磁性基底层。
上述多孔质层形成工序是在基板上(在利用上述软磁性基底层形成工序形成了上述软磁性基底层的情况下，在该软磁性基底层上)形成了多孔质层形成材料层后，通过对该多孔质层形成材料层进行多孔质化处理，在大致正交于该基板面的方向上形成多个细孔后形成多孔质层的工序。
作为上述多孔质层形成材料，例举有作为上述多孔质层的材料的上述材料，例如最佳例举有铝氧化膜(氧化铝)、多孔二氧化硅等。
上述多孔质层形成材料层的形成可以按照周知的方法进行，但例如更好的是利用溅射法(溅射)、蒸镀法等进行。作为该多孔质层形成材料层的形成条件，不特殊限制，可以根据目的适当选择。再有，在上述溅射法的情况下，可以使用由上述多孔质形成材料形成的靶进行溅射。该情况下，上述靶最好是高纯度，在上述多孔质形成材料是铝的情况下，最好为99.990％或其以上。
作为上述多孔质化处理，不特殊限制，可以根据目的适当选择，但最佳的例举有阳极氧化法、刻蚀法等。当中，从能够在上述多孔质层形成材料层上在大致正交于上述基板面的方向上大致等间隔且均匀地排列形成许多细孔等这点来说，阳极氧化法特别好。
在上述阳极氧化法的情况下，可以在硫酸或草酸的水溶液中，通过电气分解刻蚀与上述多孔质层形成材料层相接的电极作为阳极来进行。作为该电极，例举有在形成上述多孔质层形成材料层之前形成的上述软磁性基底膜和上述电极层等。作为使上述刻蚀作用于上述多孔质层形成材料层时的温度、电压、时间等条件，不特殊限制，可以按照形成的细孔的数量、大小、纵横尺寸比等适当选择，但作为上述电压，例如5～100V较充分。
再有，若利用上述阳极氧化法进行上述多孔质化处理，就能够在该多孔质层形成材料层上形成许多细孔，但有时在该细孔的下部形成了势垒层，该情况下，可以通过使用磷酸等周知的刻蚀液进行周知的刻蚀处理来容易地去除该势垒层。根据以上所述，能够在上述多孔质层形成材料层上，在大致正交于上述基板面的方向上形成许多使上述软磁性基底层和上述基板露出的上述细孔。
利用上述多孔质层形成工序，在上述基板上或上述软磁性基底层上形成上述多孔质层。
上述软磁性层形成工序是在上述细孔的内部形成软磁性层的工序。
可以通过利用电极沉积等使上述软磁性层的材料堆积直至填充在上述细孔的内部来进行上述软磁性层的形成。
上述电极沉积的方法和条件等不特殊限制，可以根据目的适当选择，例如，最佳的例举有将上述软磁性基底层或上述电极层作为电极，使用包含上述软磁性层的材料的一种或者两种或其以上的溶液并施加电压，来使其析出直至堆积在上述电极上的方法等。
利用上述软磁性层形成工序，在上述多孔质层中的细孔的内部的上述基板上、上述软磁性基底层上或上述电极层上形成上述软磁性层。
上述强磁性层形成工序是在上述软磁性层上(或者，在该软磁性层上形成了上述非磁性层的情况下，在该非磁性层上)形成强磁性层的工序。
通过利用电极沉积等使上述强磁性层的材料堆积直至填充在上述细孔的内部，来进行上述强磁性层的形成。
上述电极沉积的方法和条件等不特殊限制，可以根据目的适当选择，例如，最佳例举有将上述软磁性基底层或上述电极层(晶种层)作为电极，使用包含上述强磁性层的材料的一种或者两种或其以上的溶液并施加电压，来使其析出直至堆积在上述细孔内的方法等。
利用上述强磁性层形成工序，在上述多孔质层中的细孔的内部的上述软磁性层上或上述非磁性层上形成上述强磁性层。
上述非磁性层形成工序是在上述软磁性层上形成非磁性层的工序。
通过利用电极沉积等使上述非磁性层的材料堆积直至填充在形成在上述细孔的内部中的上述软磁性层上，来进行上述非磁性层的形成。
上述电极沉积的方法和条件等不特殊限制，可以根据目的适当选择，例如，最佳例举有将上述软磁性基底层或上述电极层作为电极，使用包含上述非磁性层的材料的一种或者两种或其以上的溶液并施加电压，来使其析出直至堆积在细孔内的方法等。
利用上述非磁性层形成工序，在上述多孔质层中的细孔的内部的上述软磁性层等上形成上述非磁性层。
根据本发明的磁记录介质的制造方法，能够高效低成本地制造本发明的上述磁记录介质。
(磁记录装置和磁记录方法)
本发明的磁记录装置具有本发明的上述磁记录介质和垂直磁记录用磁头，另外还具有根据需要适当选择的其他装置和部件等。
本发明的磁记录方法包括对本发明的磁记录介质使用垂直磁记录用磁头进行记录的工序，另外还包括根据需要适当选择的其他处理和工序。本发明的磁记录方法最好能够使用本发明的上述磁记录装置来实施。再有，可以利用上述其他装置和部件来进行上述其他处理和工序。以下，与本发明的磁记录装置的说明共同对本发明的磁记录方法进行说明。
作为上述垂直磁记录用磁头，不特殊限制，可以根据目的适当选择，但例如最佳例举有单磁极头等。此外，该垂直磁记录用磁头可以是写入专用，也可以是与GMR头等读取用磁头一体的写入兼读入用。
在本发明的磁记录装置涉及的磁记录或本发明的磁记录方法涉及的磁记录中，由于使用本发明的上述磁记录介质，因此，上述垂直磁记录用磁头与上述磁记录介质中的上述软磁性层之间的距离比上述多孔质层的厚度短，与上述强磁性层的厚度大致相等，因此，不管上述多孔质层的厚度，仅用该强磁性层的厚度就能控制来自上述垂直磁记录用磁头的磁通的集中和使用的记录密度中的最佳的磁记录再生特性等。因此，如图2B所示，来自上述垂直磁记录用磁头(写入兼读取用磁头)的主磁极52的磁通集中在上述强磁性层(垂直磁化膜)30上，其结果，与现有的磁记录装置相比，写入效率大幅度地提高，写入电流很小就行，重写特性显著提高。
再有，在上述磁记录介质上形成了上述软磁性基底层的情况下，最好在上述垂直磁记录用磁头与该软磁性基底层之间形成磁回路。该情况下，在可高密度记录这点上有利。
在本发明的磁记录装置涉及的磁记录或本发明的磁记录方法涉及的磁记录中，在上述磁记录介质中的上述强磁性层上，来自上述垂直磁记录用磁头的磁通在该强磁性层的下表面、即与上述软磁性层或上述非磁性层的界面附近保持集中并不扩散，因此，能够书写小位。
再有，作为该强磁性层中的上述磁通的聚束的程度(扩散的程度)，只要不危害本发明的效果就不特殊限制，可以根据目的适当选择。
以下，关于本发明的实施例进行说明，但本发明不限定于这几个实施例。以下的实施例利用本发明的磁记录介质的制造方法制造本发明的磁记录介质，利用本发明的磁记录装置进行磁记录，实施本发明的磁记录方法。
(实施例1)
如下制造了磁记录介质。即，在作为上述基板的硅基板上，利用溅射法使作为上述软磁性基底层的材料的CoZrNb成膜，使得厚度成为500nm，形成了上述软磁性基底层。以上是本发明的磁记录介质的制造方法中的上述软磁性基底层形成工序。
接着，作为溅射的上述靶，使用纯度为99.995％的铝(Al)，利用溅射法，在上述软磁性基底层上制膜厚度500nm的作为上述多孔质层形成材料层的铝层。通过将上述软磁性基底层(CoZrNb)作为电极，对该多孔质层形成材料层使用硫酸水溶液，在10℃施加电压25V的条件下进行阳极氧化，就进行多孔质化形成许多上述细孔，形成了作为上述多孔质层的铝氧化膜孔隙(孔隙的间距(网格直径)：60nm、孔隙直径：40nm、上述纵横尺寸比：12.5、蜂窝状排列)。再有，由于在作为上述多孔质层的铝氧化膜孔隙的底部存在势垒层，因此，使用磷酸刻蚀进行去除，使上述软磁性基底层(CoZrNb)露出后使其全部贯通。以上是本发明的磁记录介质的制造方法中的上述多孔质层形成工序。
接着，将上述软磁性基底层(CoZrNb)作为负电压施加的上述电极，使用含有硫酸镍和硫酸铁的溶液，在收容该溶液的浴中，利用电极沉积，在上述多孔质层(铝氧化膜孔隙)中的细孔(孔隙)的内部形成了作为上述软磁性层的NiFe。再有，作为上述硫酸镍和上述硫酸铁的上述溶液中的组成，设为坡莫合金组成(Ni80％-Fe20％)，上述软磁性层的厚度约是250nm。以上是本发明的磁记录介质的制造方法中的上述软磁性层形成工序。
接着，将上述浴中的溶液从含有上述硫酸铁和上述硫酸钴的溶液取代为含有FeCo的溶液，利用电极沉积，在上述多孔质层(铝氧化膜孔隙)中的细孔(孔隙)的内部形成的上述软磁性层上形成了作为上述强磁性层的FeCo。以上是本发明的磁记录介质的制造方法中的上述强磁性层形成工序。
接着，磨削了上述多孔质层的表面之后，利用溅射法制膜了作为上述保护膜的SiO2。另外，通过进行辊光处理/润滑处理，制造了作为本发明的上述磁记录介质的样盘A。再有，该样盘A中的上述强磁性层的厚度是250nm。
在此，为了比较，在上述样盘A中，除了不形成上述软磁性层，而在上述多孔质层(铝氧化膜孔隙)中的上述细孔(孔隙)中仅形成上述强磁性层(形成为上述样盘A中的上述强磁性层和软磁性层的厚度的总和厚度)以外，与该样盘A同样地制造了样盘B(比较例)。
此外，在上述样盘A中，除了不形成上述软磁性层，而磨削处理上述多孔质层(铝氧化膜孔隙)到厚度为250nm后，在上述细孔(孔隙)中仅形成上述强磁性层(形成为与上述样盘A中的上述强磁性层相同的厚度)以外，与该样盘A同样地制造了样盘C(比较例)。
关于制造好的样盘A、B和C，使用具有作为写入用的磁头的单磁极头和作为读出用的磁头的GMR头的磁记录装置，进行利用该单磁极头的写入和利用该GMR头的读出的磁记录，评价了记录再生特性。图5中示出了结果。图5的上部(a)是示出了相当于60nm间距的400kBPI中的写入电流与再生信号S/N的关系的曲线图。图5的从横轴往下的部分(b)是示出评价了书写了200kBPI的信号后(用大位写入后)重写了400kBPI的信号(用小位写入)，200kBPI信号的没完全消失部分(大位的没完全消失部分)的重写特性，作为写入电流的函数的曲线图。
如图5所示，样盘A(本发明的磁记录介质)S/N和重写特性都比样盘B(比较例的磁记录介质)良好。样盘C(比较例的磁记录介质)由于盘一周的输出包络线不良，因此，没得到正确的测定数据，但推测为因磨削量多而厚度不均是其原因。
(实施例2)
在实施例1中，除了将上述基板从硅基板取代为铝基板，使用该铝基板作为电极，取代CoZrNb的上述软磁性基底层，使用含有硫酸镍和硫酸铁的溶液电极沉积形成了厚500nm的坡莫合金(Ni80％-Fe20％)的上述软磁性基底层以外，与实施例1同样地制造了样盘。
在实施例2的样盘中，与实施例1同样地进行了评价，可以确认，实施例2的样盘具有与实施例1的样盘A同样的磁记录特性。
(实施例3)
在实施例1的样盘A和B中，分别将上述软磁性层的材料取代为FeSiAl、FeC、FeCoB、FeCoNiB、CoZrNb，分别将上述强磁性层的材料取代为Fe、Co、Ni、FeNi、CoNi、CoNiP和FePt、CoPt、NiPt，制造了各种样盘，关于这些样盘进行了与实施例1同样的评价，可以确认，示出了与实施例1的样盘A和B相对应的结果，即示出了如图5所示的磁记录特性。
(实施例4)
如下制造了磁记录介质。即，在作为上述基板的硅基板上，利用溅射法成膜了厚度500nm的作为上述软磁性基底层的材料的NiFe(Ni80％-Fe20％)，形成了上述软磁性基底层。以上是本发明的磁记录介质的制造方法中的上述软磁性基底层形成工序。
接着，作为溅射的上述靶，使用纯度为99.995％的铝(Al)，利用溅射法，在上述软磁性基底层上制膜厚度500nm的作为上述多孔质层形成材料层的铝层。将上述软磁性基底层(NiFe)作为电极，对该多孔质层形成材料层使用硫酸水溶液，在4℃施加电压3V的条件下进行阳极氧化，进行上述连续的多孔质化后形成许多上述细孔，形成了作为上述多孔质层的铝氧化膜孔隙(孔隙的间距(网格直径)：20nm、孔隙直径：13nm、上述纵横尺寸比：38.5、蜂窝状排列)。再有，由于在作为上述多孔质层的铝氧化膜孔隙的底部存在势垒层，因此，使用磷酸刻蚀进行去除，使上述软磁性基底层(NiFe)露出后使其全部贯通。以上是本发明的磁记录介质的制造方法中的上述多孔质层形成工序。
接着，将上述软磁性基底层(NiFe)作为负电压施加的上述电极，使用含有硫酸镍和硫酸铁的溶液，在收容该溶液的浴中，利用电极沉积，在上述多孔质层(铝氧化膜孔隙)中的细孔(孔隙)的内部形成了作为上述软磁性层的NiFe。再有，作为上述硫酸镍和上述硫酸铁的上述溶液中的组成，设为坡莫合金组成(Ni80％-Fe20％)，上述软磁性层的厚度约是470nm。以上是本发明的磁记录介质的制造方法中的上述软磁性层形成工序。
接着，将上述软磁性基底层(NiFe)作为负电压施加的上述电极，使用含有硫酸铜的溶液，在收容该溶液的浴中，利用电极沉积，在上述多孔质层(铝氧化膜孔隙)中的细孔(孔隙)的内部形成的上述上述软磁性层上形成了作为上述非磁性层的Cu。该非磁性层的厚度约是5nm。以上是本发明的磁记录介质的制造方法中的上述非磁性层形成工序。
接着，将上述浴中的溶液取代为含有上述硫酸钴和六氯络铂酸的溶液，利用电极沉积，在上述多孔质层(铝氧化膜孔隙)中的细孔(孔隙)的内部形成的上述非磁性层上形成了作为上述强磁性层的CoPt。以上是本发明的磁记录介质的制造方法中的上述强磁性层形成工序。
接着，磨削了上述多孔质层的表面之后，利用溅射法制膜了作为上述保护膜的SiO2(厚度3nm)。另外，通过进行辊光处理/润滑处理，制造了作为本发明的上述磁记录介质的样盘K。再有，该样盘K中的上述强磁性层的厚度是20nm。
在此，为了比较，在上述样盘K中，除了不形成上述多孔质层和上述软磁性层，而在上述软磁性基底层(NiFe(Ni80％-Fe20％))上形成了与样盘K中的组成和厚度相同的上述非磁性层(Cu)和上述强磁性层(CoPt)以外，与该样盘K同样地制造了样盘L(比较例)。
关于制造好的样盘K和L，与实施例1同样地，使用具有作为写入用的磁头的单磁极头(磁极尺寸：20nm)的磁记录装置，进行了利用该单磁极头的写入的磁记录(单磁极头的上浮量是5nm)。
然后，用磁力显微镜观察样盘K和L中的记录部分，在该样盘K中，观察与记录部分的磁化方向相对应的最小20nm尺寸的明部和暗部，可以确认，填充了磁性材料的一个个细孔(铝氧化膜孔隙)成为单区域。另一方面，在样盘L中，在与样盘K同样的写入电流(写入条件)中，没观察到任何与记录频率相对应的磁化图形，在设为该样盘K的写入电流的1.5倍以上的写入电流的情况下，看到了记录位长30nm或其以上的记录图形，但这些磁化图形的形状和尺寸紊乱了。根据本发明的样盘K认为，1个位是20nm尺寸、1.6Tb/in2的记录密度也能实现。
工业上的可利用性
根据本发明，提供一种解决现有的各问题、最佳适用于作为计算机的外部存储装置和民用视频记录装置等而广泛使用的硬盘装置等、不增加磁头的写入电流而能进行高密度记录和高速记录、重写特性优良、具有均匀特性的高品质、大容量的磁记录介质及其高效低成本的制造方法，以及利用使用了该磁记录介质的垂直记录方式而可高密度记录的磁记录装置和磁记录方法。
Claims (42)
1、一种磁记录介质，其特征在于，在基板上具有在与该基板面大致垂直的方向上形成了多个细孔的多孔质层而构成，在该细孔的内部，从上述基板侧开始依次具有软磁性层和强磁性层，该强磁性层的厚度是该软磁性层的厚度或者该软磁性层的厚度以下。
2、如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，强磁性层的厚度是由在记录时使用的线记录密度决定的最小位长的1/3倍～3倍。
3、如权利要求1或2所述的磁记录介质，其特征在于，在基板与多孔质层之间具有软磁性基底层。
4、如权利要求3所述的磁记录介质，其特征在于，强磁性层的厚度小于软磁性层和软磁性基底层的厚度总和。
5、如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，在强磁性层与软磁性层之间具有非磁性层。
6、如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，多孔质层由铝氧化膜形成。
7、如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，细孔的深度与开口直径的纵横尺寸比、即深度/开口直径为2或2以上。
8、如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，细孔的开口直径为100nm或100nm以下，该细孔在多孔质层的表面上呈蜂窝状排列。
9、如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，多孔质层的厚度为500nm或500nm以下。
10、如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，强磁性层由从Fe、Co、Ni、FeCo、FeNi、CoNi、CoNiP、FePt、CoPt以及NiPt中选择出的至少一种形成。
11、如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，软磁性层由从NiFe、FeSiAl、FeC、FeCoB、FeCoNiB以及CoZrNb中选择出的至少一种形成。
12、如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，细孔内的软磁性层在与基板面大致垂直的方向上具有易磁化轴。
13、如权利要求5所述的磁记录介质，其特征在于，上述非磁性层由从Cu、Al、Cr、Pt、W、Nb以及Ti中选择出的至少一种形成。
14、如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，该磁记录介质使用于利用单磁极头的磁记录。
15、如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，该磁记录介质是磁盘。
16、一种磁记录介质，其特征在于，在基板上具有软磁性基底层、和在与上述基板面大致垂直的方向上形成了多个细孔的多孔质层而构成，在该细孔的内部，从上述基板侧开始依次具有软磁性层和强磁性层，该强磁性层的厚度是该软磁性层和上述软磁性基底层的厚度总和或者该软磁性层和上述软磁性基底层的厚度总和以下。
17、如权利要求16所述的磁记录介质，其特征在于，在强磁性层与软磁性层之间具有非磁性层。
18、如权利要求16所述的磁记录介质，其特征在于，多孔质层由铝氧化膜形成。
19、如权利要求16所述的磁记录介质，其特征在于，细孔的深度与开口直径的纵横尺寸比、即深度/开口直径为2或2以上。
20、如权利要求16所述的磁记录介质，其特征在于，细孔的开口直径为100nm或100nm以下，该细孔在多孔质层的表面上呈蜂窝状排列。
21、如权利要求16所述的磁记录介质，其特征在于，多孔质层的厚度为500nm或500nm以下。
22、如权利要求16所述的磁记录介质，其特征在于，强磁性层由从Fe、Co、Ni、FeCo、FeNi、CoNi、CoNiP、FePt、CoPt以及NiPt中选择出的至少一种形成。
23、如权利要求16所述的磁记录介质，其特征在于，软磁性层由从NiFe、FeSiAl、FeC、FeCoB、FeCoNiB以及CoZrNb中选择出的至少一种形成。
24、如权利要求16所述的磁记录介质，其特征在于，细孔内的软磁性层在与基板面大致垂直的方向上具有易磁化轴。
25、如权利要求17所述的磁记录介质，其特征在于，上述非磁性层由从Cu、Al、Cr、Pt、W、Nb以及Ti中选择出的至少一种形成。
26、如权利要求16所述的磁记录介质，其特征在于，该磁记录介质使用于利用单磁极头的磁记录。
27、如权利要求16所述的磁记录介质，其特征在于，该磁记录介质是磁盘。
28、一种磁记录介质的制造方法，制造权利要求1至27中任一项所述的磁记录介质，其特征在于，包括：多孔质层形成工序，通过在基板上形成了多孔质层形成材料层之后，对该多孔质层形成材料层进行多孔质化处理，从而在与该基板面大致垂直的方向上形成多个细孔，形成多孔质层；软磁性层形成工序，在该细孔的内部形成软磁性层；以及，强磁性层形成工序，在该软磁性层上形成强磁性层。
29、如权利要求28所述的磁记录介质的制造方法，其特征在于，多孔质层形成材料是铝。
30、如权利要求28或29所述的磁记录介质的制造方法，其特征在于，多孔质层形成材料层通过溅射而形成。
31、如权利要求28所述的磁记录介质的制造方法，其特征在于，多孔质化处理通过阳极氧化而进行。
32、如权利要求28所述的磁记录介质的制造方法，其特征在于，软磁性层和强磁性层的至少任意一个通过电极沉积而形成。
33、如权利要求28所述的磁记录介质的制造方法，其特征在于，包括有在基板上形成软磁性基底层的软磁性基底层形成工序，在该软磁性基底层上形成多孔质层。
34、如权利要求28所述的磁记录介质的制造方法，其特征在于，包括有在软磁性层上形成非磁性层的非磁性层形成工序，在该非磁性层上形成强磁性层。
35、如权利要求34所述的磁记录介质的制造方法，其特征在于，软磁性层、非磁性层以及强磁性层的至少任意一个通过电极沉积而形成，软磁性基底层在该电极沉积时被用作电极。
36、如权利要求34所述的磁记录介质的制造方法，其特征在于，包括有在多孔质层与软磁性基底层之间形成电极层的电极层形成工序，使用该电极层作为电极，通过电极沉积形成软磁性层、非磁性层以及强磁性层的至少任意一个。
37、一种磁记录装置，其特征在于，具有权利要求1至27中任一项所述的磁记录介质和垂直磁记录用磁头。
38、如权利要求37所述的磁记录装置，其特征在于，垂直磁记录用磁头是单磁极头。
39、如权利要求37或38所述的磁记录装置，其特征在于，磁记录介质在基板和多孔质层之间具有软磁性基底层，由该软磁性基底层和垂直磁记录用磁头形成了磁回路。
40、一种磁记录方法，其特征在于，对权利要求1至27中任一项所述的磁记录介质使用垂直磁记录用磁头进行记录。
41、如权利要求40所述的磁记录方法，其特征在于，磁记录介质在基板和多孔质层之间具有软磁性基底层，由该软磁性基底层和垂直磁记录用磁头形成磁回路。
42、如权利要求40或41所述的磁记录方法，其特征在于，根据在记录时使用的线记录密度来控制强磁性层的厚度。
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