CN100405465C - 垂直磁记录媒体、其制造方法以及磁记录装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以同时实现低噪音和高稳定性的垂直磁记录媒体。该垂直记录媒体，由在非磁性基体(1)上至少依次层叠了基底层(4)、磁记录层(5)、保护层(6)和润滑剂层(7)而构成，其中，基底层由从Ru、Rh、Os、Ir或Pt中选择的至少一种元素构成，磁记录层为粒状结构，其组成比为(Co_100-a-b-cPt_aCr_bB_c)_100-dM_d。其中，M为从Cr、Al、Ti、Si、Ta、Hf、Zr、Y、Ce中至少一种元素的氧化物或氮化物，0＜a≤40、2≤b≤12、0.5≤c≤5、4≤d≤12。在非磁性基体与基底层之间，也可以形成软磁性衬垫层(2)和晶种层(3)。

Description

垂直磁记录媒体、其制造方法以及磁记录装置

技术领域

本发明涉及被搭载于各种磁记录装置的垂直磁记录媒体、其制造方法，以及使用了该垂直磁记录媒体的磁记录装置。

背景技术

作为实现磁记录的高密度化的技术，代替现有的纵向磁记录方式，记录磁化相对媒体面内方向垂直的垂直磁记录方式正在受到瞩目。垂直磁记录媒体，主要由以下各层构成，即：硬质磁性材料的磁记录层；用于使磁记录层向目的方向取向的基底层；保护磁记录层的表面的保护层；用于集中在向该记录层记录中使用的磁头产生的磁束的软磁性材料的衬垫层。软磁性衬垫层，有些提高媒体性能，但没有也可以记录，所以有时不设置该层而构成。没有这样的软磁性衬垫层的被称为单层垂直磁记录媒体(简称单层垂直媒体)，具有的被称为二层垂直磁记录媒体(简称二层垂直媒体)。即使在垂直磁记录媒体(简称垂直媒体)中，与纵向磁记录媒体一样，为了高记录密度化，需要兼具低噪音化和高热稳定性。

低噪音化通过使磁性粒子微细化，或者减小磁性粒子间的磁相互作用来实现。含有磁性粒子尺寸的影响，而且作为表示其粒间相互作用的大小的指标之一，有时被称为磁束尺寸。磁束由很多磁性粒子构成，粒间相互作用越小，磁束尺寸越小，为了低噪音化而必须降低磁束尺寸。但是，减小磁束尺寸，意味着减小其体积，会产生热波动的问题。即，产生输入信号的劣化，数据消失。为了克服该问题，必须加大磁记录层的垂直磁各向异性常数Ku。另外，为了提高可靠性，需要提高耐环境性，防止材料的腐蚀。

至今，在现有的纵向磁记录媒体中，已提出了各种磁记录层的组成、结构和非磁性基底层的材料等。被实用化的磁记录层，使用具有Co、Cr的合金(以下简称CoCr合金)，通过在晶界使Cr偏析，得到孤立的磁性粒子。作为使用CoCr合金的例子，可以举出在磁记录层中使用CoCrP-X，设Cr的浓度为12～26原子％，而且晶界的Cr浓度的比率提高到晶内的1.4倍以上，由此而形成偏析结构的例子(例如参照专利文献1)。此外，还有使用CoCrPtBO的例子(例如参照专利文献2)。

作为其它磁记录层材料，还提出了被称为粒状磁记录层的、作为晶界相例如使用氧化物或氮化物等的非磁性非金属的物质的磁记录层(例如参照专利文献3、4)。

为了实现由粒状磁记录层材料的偏析结构，例如在250～500℃下热处理0.1～10小时(例如参照专利文献5、6)。最近，提出了使用CoCrPt-SiO₂磁记录层的粒状媒体，即使不进行热处理，也可以实现偏析结构的形成(例如参照非专利文献1)。另外，在非专利文献1中，与将现有的CoCr合金材料作为磁记录层的媒体相比，粒状媒体被确认为可以降低媒体噪音或作为热稳定性的指标的Ku大，将来很有希望作为材料使用。

另外，为了提高使用粒状磁记录层的情况下的耐腐蚀性，也有使用由通常使用的碳为主体的层和Ti等金属的多层构成的保护膜的例子(例如参照专利文献7)。

专利文献1：特开2003-358615号公报

专利文献2：特开平3-58316号公报

专利文献3：美国专利第5679473号说明书

专利文献4：特开2001-101651号公报

专利文献5：特开2000-306228号公报

专利文献6：特开2000-3 11329号公报

专利文献7：特开2001-43526号公报

非专利文献1：T.Oikawa，“Microstructure and Magnetic Properties ofCoPtCr-SiO₂ Perpendicular Media”，IEEE Transactions on Magnetics，38(5)，1976-1978(September，2002)

发明内容

本发明人为了优化生产性，不需要长时间/高温的加热工序，作为垂直媒体的磁记录层，对粒状磁记录层材料进行了研究，特别探讨了CoPtCr-M(M为氧化物、氮化物、或氧化物和氮化物)粒状垂直媒体。在粒状垂直媒体中，从确保热稳定性的观点出发，重要的是提高成为强磁性晶粒的CoPtCr的结晶性或取向性，从低噪音化的观点出发，重要的是通过成为非磁性晶界层的氧化物或氮化物形成分离结构、即偏析结构。

在没有使用现有的粒状结构的CoCr合金中，为了提高晶界层中的Cr的浓度并使其非磁性化，需要20原子％左右较高浓度的Cr。另一方面，在将非磁性晶界层作为氧化物或氮化物的粒状媒体中，认为不一定需要Cr。但是，本发明人着眼于在CoPtCr-M系材料中Cr的作用而进行了潜心研究，结果发现如果增加Cr的含有率，就会降低强磁性晶粒间的磁的粒间相互作用，具有有效地降低媒体噪音的效果。但是，相反可知，Ku降低，热稳定性劣化，其结果，具有信号劣化变大的倾向。为了避免Ku降低而将Cr量抑制得较低时，为了确保分离结构，即使单纯地增加非磁性晶界层的比例，晶界层的区域也会过于扩张。其结果，结晶粒径例如被微细化到约4nm以下，在本来应该变为强磁性的晶粒内已顺磁性化的粒子的比例增加，产生热波动(热稳定性的劣化)。因此，在含有适当的Cr量的基础上，需要抑制Ku的降低，而且减低强磁性晶粒间的磁的粒间相互作用。

另外，从耐环境性的观点出发，需要抑制Co腐蚀。为了完全地抑制Co腐蚀，在使用Ti等金属保护膜的情况下，例如需要保护膜的总膜厚为5nm以上的厚膜厚。其结果，具有如下缺点，即，除了磁性层～磁头的磁间隔扩张，读取时的敏感度降低以外，在写入时从头发生的写入磁场降低。

发明人进行了潜心研究，结果发现，作为Cr量增加后Ku降低的主要原因，是因为由于Cr量增加而强磁性晶粒的结晶性和取向性发生劣化，特别是可知，在磁记录层的初期成长区域(有基底层时，基底层与磁记录层的界面部分，大约2nm)中的劣化大，这是因为阻止了在其之上继续的结晶成长。另外，在这种存在初期生长区域的情况下，有Co腐蚀增加的倾向。非晶质通常比结晶质在耐腐蚀性方面差。所以，以微小缺陷为诱因，从靠近初期生长层区域的非晶质结构的部分开始Co原子向磁性膜表面析出，被认为是Co腐蚀增加的原因之一。

本发明正是鉴于上述问题而产生的，其目的在于，改善粒状磁记录层的初期生长区域的结晶性和取向性，同时实现低噪音和热稳定性，实现媒体性能的提高、即高记录密度化。

本发明是一种在非磁性基体上至少依次层叠基底层、磁记录层、保护层和润滑剂层而成的垂直磁记录媒体，其特征在于：其构成为，上述基底层由从Ru、Rh、Os、Ir或Pt中选择的至少一种元素构成，上述磁记录层至少含有Co、Pt、Cr和B，而且含有氧化物或氮化物中的至少一种；上述磁记录层的组成比，相对Co、Pt、Cr和B的总和，Cr为2原子％以上、12原子％以下，B为0.5原子％以上、5原子％以下，Pt为0原子％以上、40原子％以下，进而，上述氧化物和氮化物的总和为上述磁记录层的4摩尔％以上、12摩尔％以下。

另外，上述磁记录层的结构优选为如下结构，即，由上述氧化物或氮化物中的至少一种构成的非磁性晶界包围具有密排六方结晶结构并具有强磁性的由Co、Pt、Cr和B构成的晶粒的结构。

另外，构成上述磁记录层的晶粒，优选在上述基底层的晶粒上晶体取向(epitaxial)生长。

另外，上述氧化物或氮化物优选为Cr、Al、Ti、Si、Ta、Hf、Zr、Y或Ce中的至少一种元素的氧化物或氮化物。

另外，在上述基底层的正下方还优选设有晶种(seed)层。

另外，在上述非磁性基体与上述基底层之间优选设有软磁性衬垫层。

本发明提供一种垂直磁记录媒体的制造方法，是在非磁性基体上至少依次层叠基底层、磁记录层、保护层和润滑剂层而成的垂直磁记录媒体，其特征在于：通过使用由从Ru、Rh、Os、Ir或Pt中选择的至少一种元素构成的靶的溅射法形成上述基底层，通过使用如下的靶，通过溅射法而形成上述磁记录层，该靶至少含有Co、Pt、Cr和B，而且含有氧化物或氮化物中的至少一种，组成比相对Co、Pt、Cr和B的总和，Cr为2原子％以上、12原子％以下，B为0.5原子％以上、5原子％以下，Pt为0原子％以上、40原子％以下，此外上述氧化物和氮化物的总和为上述磁记录层的4摩尔％以上、12摩尔％以下。

本发明提供一种磁记录装置，具有如下特征的媒体，即，在非磁性基体上依次至少层叠基底层、磁记录层、保护层和润滑剂层而成的垂直磁记录媒体中，上述基底层由从Ru、Rh、Os、Ir或Pt中选择的至少一种元素构成，上述磁记录层至少含有Co、Pt、Cr和B，而且至少含有氧化物或氮化物中的至少一种，上述磁记录层的组成比相对Co、Pt、Cr和B的总和，Cr为2原子％以上、12原子％以下，B为0.5原子％以上、5原子％以下，Pt为0原子％以上、40原子％以下，此外上述氧化物和氮化物的总和为上述磁记录层的4摩尔％以上、12摩尔％以下。

如上所述，由从Ru、Rh、Os、Ir、Pt或这些中选择的至少一种元素构成的合金材料构成基底层，通过适当设定在其正上方形成的CoPtCrB-M系磁记录层(M为氧化物、氮化物、或氧化物和氮化物)中含有的Cr、B、氧化物、氮化物的量，可以同时实现高Ku和低噪音。

在12原子％以下的Cr的浓度中，B为5原子％以下的添加量，基底层为上述材料的情况下，已添加的B内的大部分优先配置在基底层的晶粒上，成为强磁性晶粒的核形成点。其结果，从磁记录层的生长初期开始，实现良好的结晶性。此外，已添加的B内的一部分被配置在基底层的晶界，而被晶界成分的M中含有的氧或氮导致氧化或氮化，直接作为非磁性的晶界成分留存，发挥与M相同的作用。另一方面，添加量超过上述范围时，在基底层的晶粒上，M中含有的氧或氮使B氧化或氮化。即，由于到处覆盖基底层表面的结晶面，所以结果相反，使磁记录层的结晶性劣化或者晶粒子的均一性降低等。利用这样的B的效果，Cr为12原子％以下时，有充分的降低噪音的效果，而且Ku不会降低。这样以较低Cr浓度而达到噪音降低效果是因为B变为核形成点，成为Co晶粒生长的起点，结果现有的在晶内存在的Cr的一部分向晶界偏析。即，改善了在磁记录层的初期生长区域的偏析结构，降低磁束尺寸，并且减低磁相互作用。除此以外，在初期生长区域的结晶结构的紊乱部分变小，通过抑制Co原子的移动，降低Co腐蚀。这样，可以实现粒状磁记录层的低噪音、高热稳定性以及高耐腐蚀性。

附图说明

图1是表示本发明中的二层垂直磁记录媒体的截面模式图。

图2是表示本发明中的单层垂直磁记录媒体的截面模式图。

图3是表示B和Cr浓度变化引起的垂直磁各向异性常数Ku的变化的图。

图4是表示B和Cr浓度变化引起的磁束尺寸的变化的图。

图5是表示SiN浓度变化引起的顽磁力Hc的变化的图。

图6是表示B和Cr浓度的变化引起的Co溶出量的变化的表。

图中，1、11-非磁性基体，2-软磁性衬垫层，3、13-晶种层，4、14-基底层，5、15-磁记录层，6、16-保护层，7、17-润滑剂层，131-第1晶种层，132-第2晶种层。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是用于说明本发明的垂直磁记录媒体的第1结构例的图，具有2层垂直媒体的结构。垂直磁记录媒体在非磁性基体1上依次层叠软磁性衬垫层2、晶种层3、基底层4、磁记录层5和保护层6，此外在保护层6上形成有润滑剂层7而构成。

另外，图2是用于说明本发明的垂直磁记录媒体的第2结构例的图，具有单层垂直媒体的结构。垂直磁记录媒体在非磁性基体11上依次层叠由多层而构成的晶种层13、基底层14、磁记录媒体15和保护层16，此外在保护层16上形成有润滑剂层17而构成。晶种层13由第1晶种层131、第2晶种层132构成。

在本发明的垂直磁记录媒体中，作为非磁性基体(非磁性基板)1、11，可以使用通常的磁记录媒体用中使用的实施了NiP镀敷的Al合金或强化玻璃或者结晶化玻璃等。另外，在将基板加热温度抑制在100℃以内的情况下，也可以使用聚碳酸酯、聚烯烃等树脂构成的塑料基板。

软磁性衬垫层2是用于控制来自用在磁记录中的磁头的磁束而提高记录/再生特性而形成的优选的层，也可以省略软磁性衬垫层。作为软磁性衬垫层，可以使用结晶性的NiFeNi合金、铁硅铝磁性合金(FeSiAl)合金、CoFe合金等、微结晶性的FeTaC、CoFeNi、CoNiP等，而通过使用非晶质的Co合金例如CoNbZr、CoTaZr等，可以得到更良好的电磁转换特性。还有，软磁性衬垫层2的膜厚的最适值根据用在磁记录中的磁头的结构或特性而发生变化，在由与其它层连续成膜形成等的情况下，从兼顾生产性出发，优选为10nm以上500nm以下。在其它层的成膜之前，利用镀敷法等，预先在非磁性基体上成膜时，可以加厚几μm。软磁性衬垫层因为具有磁化，所以有时也可能成为噪音源。可以利用将反强磁性膜或硬磁性膜赋予到软磁性衬垫层的正下方(或者正上方，或者它们交互地层叠)，以一定的强度将软磁性层磁化向基板面内方向固定的方法，或通过将软磁性层与非磁性层层叠的方法，可以抑制软磁性层引起的噪音。

晶种层3、13是为了提高基底层4、14的取向性，而在基底层正下方形成的优选层，也可以省略晶种层。晶种层可以使用非磁性材料、软磁性材料。

在晶种层3、13的下层形成软磁性衬垫层的情况下，更优选使用可以具有作为软磁性衬垫层的一部分的作用的软磁性材料。

作为显示软磁性特性的晶种层3、13的材料，可以为NiFe、NiFeNb、NiFeB、NiFeCr等Ni基合金，或Co或者CoB、CoSi、CoNi、CoFe等Co基合金。也可以同时含有Co、Ni。任意材料都与基底层4一样，优选面心立方晶格(fcc)或密排六方(hcp)的结晶结构。还有，为了提高软磁特性，添加Fe是有效的，但考虑到与基底层的晶格整合性，Fe的添加量优选为15％以下，进一步优选10％以下。

作为显示非磁性的晶种层3、13的材料，可以为NiP、NiFeCr等Ni基合金或CoCr等Co基合金。任意材料都与基底层4相同，优选面心立方晶格(fcc)或密排六方(hcp)的结晶结构。

另外，在功能分离结晶晶格整合性的确保和结晶粒径的控制等的方面，层叠上述软磁性、非磁性材料的任意一个，使其成为多层，例如可以构成为如第1晶种层131、第2晶种层132。

在构成第1晶种层131的情况下，可以适当地选择用于良好地形成第2晶种层132的材料，除了上述材料，可以使用Ta、Ti、Cr、W、V或这些的合金材料。这些可以为结晶结构，或者非晶质结构。

如上所述，基底层4、14是用于适当地控制磁记录层5、15的结晶取向性、结晶粒径和晶界偏析，而在磁记录层的正下方形成的层，使用从Ru、Rh、Os、Ir和Pt中选择的一种元素，或者具有从Ru、Rh、Os、Ir或Pt中选择的元素的合金。使用这些材料时，磁记录层中含有的B被优先配置在基底层的晶粒上，成为磁记录层的强磁性晶粒的核形成点。还有，为了充分地达到上述效果，使用具有从Ru、Rh、Os、Ir、Pt中选择的元素的合金时，Ru、Rh、Os、Ir、Pt的总含量优选为90％以上。作为基底层的结晶结构，为了促进作为正上方的磁记录层的主要成分、具有密排六方(hcp)结构的Co的晶体取向生长，考虑到晶格整合性，优选为hcp结构或面心立方晶格(fcc)结构。另外，设置软磁性衬垫层时，为了阻断磁记录层与软磁性衬垫层之间的磁相互作用，优选基底层为非磁性。对基底层的膜厚没有特别限定，但从记录再生分解能的提高或生产效率的观点出发，优选形成为为了控制磁记录层的结晶结构所必需的最小限度的膜厚，优选基底层自身的结晶生长为可以充分得到的3nm以上。

磁记录层5、15至少含有Co、Pt、Cr和B，进而含有氧化物和氮化物中的至少一个而构成。

磁记录层优选由至少具有Co、Pt、Cr和B的强磁性晶粒和围住该晶粒的非磁性结晶晶界构成。非磁性结晶晶界由氧化物或氮化物中的至少一个和作为构成强磁性晶粒的元素的一部分、从强磁性晶粒偏析的元素构成。

氧化物和氮化物不与作为磁性粒子的Co固溶，容易形成分离结构。即，由于Co粒子之间物理性分离，所以可以减小粒间相互作用。此外，在垂直媒体中，没有添加现有的氧化物或氮化物的CoCr合金难以发生Cr的偏析，很难形成Co粒子分离的偏析结构。

磁性粒子仅为Co，各向异性小，热稳定性不充分，所以通过添加Pt，提高垂直磁各向异性。

在减低粒间相互作用中，如上所述，利用氧化物或氮化物，对物理地分离磁性粒子十分有效。但是，在简单地扩张晶界的情况下，每单位体积的磁性粒子数降低，即1比特中含有的磁性粒子数降低，所以在热稳定性方面也不为优选。因此，即使由氧化物或氮化物形成的晶界的宽度狭窄，为了减低晶间相互作用，而添加具有使晶间相互作用减低的效果的Cr。

但是，如果增加Cr的添加量，则Ku降低，热稳定性降低。因此，为了抑制Cr添加量增加引起的Ku的降低，在使用上述基底层的基础上添加B。这样，可以同时实现低噪音和热稳定性，而且还可以提高耐腐蚀性。

磁记录层的组成比，相对Co、Pt、Cr和B的总和，Cr为2原子％以上、12原子％以下，B为0.5原子％以上、5原子％以下。氧化物和氮化物的总和为磁记录层的4摩尔％以上、12摩尔％以下(将构成磁记录层的材料的摩尔数的总和作为基准。此外，强磁性晶粒的材料作为具有平均组成的化合物处理。例如Co₇₆Pt₁₅Cr₆B₃的情况下，作为平均分子量77.49的化合物计算摩尔数)。

通过将组成比设在上述范围，可以同时实现高Ku和低噪音，而且可以提高耐腐蚀性成。B的添加量如果在上述范围，在基底层的晶粒上优先配置，成为强磁性晶粒的核形成点。其结果，磁记录层的磁性粒子从生长初期开始实现良好的结晶性，带来Ku的提高和耐腐蚀性的提高。B的添加量大于5％时，B在来源于氧化物或氮化物的磁记录层内，不会成为化合物而被微量存在的氧或氮氧化或氮化，不仅没有实现其作用，相反会使结晶性劣化。

通过添加2原子％以上的Cr，磁束尺寸降低，带来减低噪音效果。另一方面，Cr添加量如果超过12原子％，Ku降低，热稳定性劣化。利用B的效果，Cr在12原子％以下的较低浓度范围显示噪音减低效果，而且没有发生Ku降低。如此，由比现有低的Cr浓度带来减低效果，是因为B成为核形成点，变为Co晶粒生长的起点，结果在不添加B的情况下，在强磁性晶粒内存在的Cr的一部分向结晶晶界偏析。即，在磁记录层的初期生长区域的偏析结构被改善，减低磁的相互作用。

Pt为了提高垂直磁各向异性而添加。Pt量越高，Ku越大，但过多的情况下，作为Pt的结晶取向的fcc结构变得被支配，所以相反Ku降低。因此，Pt的添加量优选为40原子％以下。

作为构成强磁性晶粒的材料，除此以外，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以适当地添加Ni、Ta等元素。另外，不排除微量存在构成非磁性结晶晶界的元素或氧化物、氮化物的情况。

氧化物、氮化物是为了通过偏析促进非磁性结晶晶界的形成而添加，优选Cr、Al、Ti、Si、Ta、Hf、Zr、Y或Ce中的至少一种元素的氧化物或氮化物。为了同时实现磁记录层的噪音、热稳定性，添加量相对磁记录层需要为4摩尔％以上、12摩尔％以下。添加量低于4摩尔％时，由于强磁性晶粒的分离变得不充分，所以Hc降低，噪音增加。另一方面，超过12摩尔％时，结晶粒径例如微细化到大约4nm以下，其结果，本来应该成为强磁性的晶粒中，已经顺磁性化的粒子的比例增加，Hc降低，产生热波动的问题。

磁记录层优选为氧化物或氮化物构成的非磁性结晶晶界围住由Co、Pt、Cr和B构成的hcp结构的强磁性晶粒的结构。通过成为这样的结构，可以减低强磁性晶粒相互间的磁的相互作用，进一步减低噪音。

保护层6、16可以使用现有使用的保护膜，例如可以使用将碳作为主体的保护膜。另外，润滑剂层7、17也可以使用现有使用的材料，例如，可以使用全氟聚醚系的液体润滑剂。还有，保护层的膜厚等条件或润滑剂层的膜厚等条件，可以直接使用在通常的磁记录媒体中使用的各种条件。

本发明的磁记录媒体至少包括：由本发明的垂直磁记录媒体形成的记录机构；用于驱动(旋转)上述记录手段的驱动机构(主轴电动机等)；包括写入用头(单磁极头等)和读取用头(GMR头等)的读取/输入(read/write)机构；使上述读取/写入机构移动到上述镀覆装置(plater)的适当的位置的定位机构(音圈电动机(voice coil motor)和控制部等)；用于控制与外部机器进行通信并向外部机器的信息的发送和从外部机器收信的信息的记录的控制机构(由LSI等电子零部件和通信用连接器等构成)。

下面对本发明的垂直磁记录媒体的制造方法的实施例进行说明。还有，这些实施例只不过是优选说明本发明的垂直磁记录媒体的制造方法的代表例，不对本发明进行限定。

实施例1

在本实施例中，对在图2的结构的单层垂直媒体中，改变Cr、B的添加量制作的例子进行说明。

作为非磁性基体11使用表面平滑的化学强化玻璃基板(例如，HOYA公司制的N-5玻璃基板)，将其清洗后，导入到溅射装置内，使用Ta靶，在Ar气压5mTorr下，以膜厚10nm形成由非晶质的Ta构成的第1晶种层131，然后，使用作为非磁性的Ni基合金的Ni₆₅Fe₂₀Cr₁₅靶(下标数字表示用原子％表示的组成比。以下相同。)，在Ar气压20mTorr下，以膜厚15nm成膜由非磁性NiFeCr构成的第2晶种层132。进而使用Ir靶，在Ar气压30mTorr下，以膜厚15nm成膜基底层14。其后，使用93摩尔％(Co_85-x-yPt₁₅Cr_xB_y)-7摩尔％(SiN)靶，在Ar气压30mTorr下，以膜厚12nm成膜CoPtCrB-SiN磁记录层15。此时，在x＝2～14、y＝0～7的范围内，使B添加量改变而分别制作。为了比较，还制作了没有添加B的例子。最后，使用碳靶成膜由碳构成的保护层4nm之后，从真空装置取出。其后，利用浸渗法形成由全氟聚醚构成的液体润滑剂层2nm，作为单层垂直媒体。

在磁记录层中使用的RF溅射，其它各层全部通过DC磁控溅射法进行。另外，没有进行基板的加热处理。

实施例2

在本实施例中，对在图1的结构的二层垂直媒体中，改变Cr、B的添加量制作的例子进行说明。

作为软磁性衬垫层2，使用Co₉₁Ta₄Zr₅靶，在Ar气压5mTorr下，以膜厚150nm形成非晶质CoTaZr软磁性衬垫层，作为由非磁性NiFeCr构成的单层的晶种层3(与实施例1的第2晶种层一致)，除了没有形成由Ta构成的第1晶种层以外，全部与实施例1一样，而制作了二层垂直媒体。

实施例3

在本实施例中，对在图2的结构的单层垂直媒体中，改变SiN的添加量制作的例子进行说明。

作为磁记录层形成CoPtCrB-SiN磁记录层时，使用(100-z)摩尔％(Co₇₅Pt₁₅Cr₇B₃)-z摩尔％(SiN)靶，在z＝2～14的范围内，使SiN添加量改变，而分别制作，除此以外全部与实施例1一样，制作了单层垂直媒体。

实施例4

在本实施例中，对在图1的结构的二层垂直媒体中，改变SiN的添加量制作的例子进行说明。

作为磁记录层形成CoPtCrB-SiN磁记录层时，使用(100-z)摩尔％(Co₇₅Pt₁₅Cr₇B₃)-z摩尔％(SiN)靶，在z＝2～14的范围内，使SiN添加量改变，而分别制作，除此以外全部与实施例2一样，制作了二层垂直媒体。

(基底层、Cr、B添加量的作用、效果)

对实施例1、2的磁记录媒体评价结果进行了说明。在实施例1的单层垂直媒体中，使用磁扭矩计，求得垂直磁各向异性常数Ku，根据用磁力显微镜(MFM)观察AC消磁后的媒体表面得到的图像，求得磁束尺寸。在实施例2的二层垂直媒体中，使用单磁极/GMR头，用旋转支架测试器(spin stand tester)评价电磁转换特性。还有，由单层垂直媒体的Ta构成的第1晶种层、二层垂直媒体的CoTaZr软磁性衬垫层，由于同时具有非晶质的结晶结构，所以可以认为不影响上层的NiFeCr晶种层(或第2晶种层)、以及与其接续的Ir基底层、CoPtCrB-SiN磁记录层的结晶取向或微细结构，单层垂直媒体与二层垂直媒体的CoPtCrB-SiN磁记录层的特性一致。

第3图中，显示B浓度分别在0、0.5、3、5、7原子％的各浓度下的Ku的Cr浓度依存性。在相对本发明的比较例中，没有添加B的B＝0原子％的情况下，随着Cr浓度的增加，Ku单纯地降低。另一方面，B＝0.5、3、5原子％的情况下，Cr浓度在12原子％以下的范围内，与Cr浓度的大小无关，显示Ku＝5.0×10⁶erg/cc以上这样大的值，但若比Cr＝12原子％大时，Ku开始降低。这样，通过添加B，在基底层表面上形成核形成点，强磁性晶粒的结晶性被改善，其结果可知，Ku提高，Cr浓度在12原子％以下的范围内，不依存于Cr浓度，维持这样大的Ku。在此，B＝7的情况下，与B＝0原子％的情况相比，Ku小，而且相对Cr浓度的减少比例也大。可知，这是因为B添加量过大，被SiN非磁性晶粒成分中含有的氮氮化的B开始出现，相反妨碍了强磁性晶粒的取向。

在第4图中，显示B浓度分别在0、0.5、3、5、7原子％的各浓度下的磁束尺寸的Cr浓度依存性。在相对本发明的比较例中，没有添加B的B＝0原子的情况下，随着Cr浓度的增加，磁束单纯地减低，但Cr浓度少的情况下，例如Cr＝2原子％时，磁束尺寸为86nm，非常大。B＝0.5、3、5原子％的情况下，Cr浓度增加会引起磁束减低。此趋势与B＝0原子％的情况相同，但在Cr浓度少的范围内，磁束尺寸小，这一点不同。例如，B＝3原子％的情况下，Cr＝2原子％时，磁束尺寸为42nm，在B＝0原子％的情况的一半以下。这样，即使在较低的Cr浓度下，也会带来磁束尺寸的减低效果，是因为B变为核形成点，成为Co晶粒生长的起点，其结果，以往在晶粒内存在的Cr的一部分向晶界偏析。即，改善了在磁记录层的初期生长区域的偏析结构，减低磁的相互作用。进一步增加B量的B＝7原子％的情况下，与B＝0.5～5原子％的情况相比，磁束尺寸大，其值为49～62nm。如上所述，这是因为没有成为核产生点而氮化了的B，阻碍了初期生长区域的偏析结构。另外，使Cr浓度增加时的磁束尺寸的减低比例非常小，被氮化的B存在时，难以发生Cr的偏析。

接着，评价耐腐蚀性，检测了Co的溶出量。具体如下所述。将磁记录媒体放置在温度85℃而且相对湿度80％的高温高湿环境下96小时，然后在50ml的纯水中，摇动磁记录媒体3分钟，提取溶出的Co，通过ICP发光分光分析法检测纯水中的Co浓度，算出磁记录媒体的每单位表面积的Co溶出量。在实施例1中制作的二层垂直媒体中，检查Co溶出量的结果在图6显示。显示对于Cr＝2、7、12原子％的各种情况下，Co溶出量的B浓度依存性。在该范围的Cr浓度下，在B添加浓度0.5～5原子％的范围内，Co溶出量成为最小。如上所述，可知B添加在耐腐蚀性的提高方面有效。

总结在第3图的说明中所述的Ku和在第4图的说明中所述的磁束尺寸的结果，添加B而且添加浓度在5原子％以下的情况下，Cr浓度在12原子％以下的范围、Ku＞5.0×10⁶erg/cc，高热稳定性，而且磁束尺寸可以可以减小到约20nm这样非常地小。另外，Co溶出量也大幅度地减低。即，同时实现高热稳定性和低噪音化，也可以实现高耐腐蚀性。

接着，对二层垂直媒体的电磁转换特性评价结果进行说明。评价线记录密度600kFCI(kilo Flux Change per Inch)下的SNR，SNR与磁束尺寸相关，磁束尺寸越小，SNR越高。例如，Cr浓度12原子％下，B浓度为0、0.5、3.5、7原子％的情况下的SNR分别为3.9、8.1、8.4、8.2、4.1dB。以5原子％添加B时，与没有添加B的情况相比，SNR为4.0dB以上，即可见倍以上的增加。进而，评价以线记录密度100kFCI写入的信号的经时变化。其结果，具有Ku越大或者磁束尺寸越大，信号劣化的比例越小的倾向，其中，Ku＞5.0×10⁶erg/cc的信号劣化为-0.01％decade以下，信号劣化极小。例如，即使在前面的SNR的说明中，被举作例子的Cr浓度12原子％下，B浓度为0、0.5、3、5、7原子％的情况下的信号劣化分别为-0.12、-0.002、-0.005、-0.004、-4.71％/decade。与前面的SNR的结果一起考虑，可知在5原子％以下的B添加的情况下，热稳定性优异，而且高SNR也优异。这些反映了上述Ku和磁束尺寸的结果。

在实施例1、2中，对将SNR浓度设为7摩尔％一定作为例子进行了说明，但即使在4～12摩尔％的范围内，也同样得到B添加的效果。即，非磁性晶界成分的浓度为适度，如果在形成非磁性的结晶晶界围住具有强磁性的晶粒的偏析结构的范围内，则可以发挥B添加的效果。另外，即使Pt量发生变化，上述的趋势不变，还可以看到B添加的效果。

另外，在实施例1、2中，对非磁性晶界成分为Si的氮化物的情况进行了说明，但即使在将其改为SiO₂等的氧化物、或者Cr、Al、Ti、Ta、Hf、Zr、Y、Ce的氧化物或者氮化物的情况，也可以发挥完全相同的效果。

(氧化物、氮化物的作用、效果)

接着，对实施例3、4的磁记录媒体评价结果进行说明。在实施例3的单层垂直媒体中，根据使用振动样品型磁力计(VSM)得到的磁滞曲线，求得顽磁力Hc。在实施例4的二层垂直媒体中，使用单磁极/GMR头，通过旋转支架测试器评价电磁转换特性，求得在线记录密度600kFCI下的SNR。第5图中，显示Hc的SiN浓度依存性。Hc以2～4摩尔％急剧地上升，然后，在8摩尔％左右，取得极大值，在12～14摩尔％急剧地降低。SiN浓度如果过低，则不会形成偏析结构，Hc很低。另一方面，SiN浓度如果过高，结晶粒径微细化到4nm以下，顺磁性化的粒子的比例增加，Hc受热波动的影响变小。在本实施例中，可知在Hc＞5000Oe的12～14摩尔％下，形成良好的偏析结构。相对于从评价电磁转换特性得到的SNR的SiN浓度的变化，与上述Hc的倾向一致。在SiN浓度低时，SNR小，是因为偏析结构的形成不充分，磁束尺寸大，噪音大。另一方面，SiN大时SNR劣化，是因为热波动导致的信号输出降低的影响大。这样可知，形成偏析结构首先需要最适化非磁性晶界成分的浓度。

在实施例3、4中，显示了氮化物为SiN的情况，在(100-d)摩尔％(Co_100-a-b-cPt_aCr_bB_c)-d摩尔％M(在这里，M为Cr、Al、Ti、Si、Ta、Hf、Zr、Y、Ce中的至少一个元素的氧化物或氮化物)中，在0＜a≤40、2≤b≤12、0.5≤c≤5的范围中，确认到在4≤d≤12，Hc和SNR取极大值。

此外，在实施例1至4中，基底层为Ir，但在Ru、Rh、Os、Pt或这些元素构成的合金材料中，得到了与Ir基底层的情况完全相同的结果。除此以外的结晶结构为hcp或fcc的情况下，使用适合磁记录层的取向控制的Ti或Ni作为基底层，进行相同的实验，但未见B添加的效果，随着B添加量的增加，Ku单纯地降低。这样，为了使磁记录层中含有的B可以成为核形成点，必须由Ru、Rh、Os、Ir、Pt或这些元素构成的合金材料作为基底层的材料。

Claims (8)

1.一种垂直磁记录媒体，由在非磁性基体上至少依次层叠基底层、磁记录层、保护层和润滑剂层而形成，其特征在于，

所述基底层，由从Ru、Rh、Os、Ir或Pt中选择的至少一种元素构成，

所述磁记录层，至少含有Co、Pt、Cr和B，而且含有氧化物或氮化物中的至少一种，

所述磁记录层的组成比，相对于Co、Pt、Cr和B的总和，Cr为2原子％以上但在12原子％以下，B为0.5原子％以上但在5原子％以下，Pt为0原子％以上但在40原子％以下，此外所述氧化物和氮化物的总和，为所述磁记录层的4摩尔％以上但在12摩尔％以下。

2.根据权利要求1所述的垂直磁记录媒体，其特征在于，

所述磁记录层的结构为，由所述氧化物或氮化物中的至少一种构成的非磁性的结晶晶界，包围具有密排六方结晶结构并具有强磁性的由Co、Pt、Cr和B构成的晶粒。

3.根据权利要求1所述的垂直磁记录媒体，其特征在于，

构成所述磁记录层的晶粒，在所述基底层的晶粒上晶体取向生长。

4.根据权利要求1所述的垂直磁记录媒体，其特征在于，

所述氧化物或氮化物为Cr、Al、Ti、Si、Ta、Hf、Zr、Y或Ce中的至少一种元素的氧化物或氮化物。

5.根据权利要求1所述的垂直磁记录媒体，其特征在于，

在所述基底层的正下方还设有晶种层。

6.根据权利要求1所述的垂直磁记录媒体，其特征在于，

在所述非磁性基体与所述基底层之间还设有软磁性衬垫层。

7.一种垂直磁记录媒体的制造方法，其特征在于，

在非磁性基体上至少依次层叠基底层、磁记录层、保护层和润滑剂层而成的垂直磁记录媒体中，

通过使用靶的溅射法形成所述基底层，该靶由从Ru、Rh、Os、Ir或Pt中选择的至少一种元素构成，

通过使用靶的溅射法形成所述磁记录层，该靶至少含有Co、Pt、Cr和B，而且含有氧化物或氮化物中的至少一种，组成比相对于Co、Pt、Cr和B的总和，Cr为2原子％以上但在12原子％以下，B为0.5原子％以上但在5原子％以下，Pt为0原子％以上但在40原子％以下，此外所述氧化物和氮化物的总和，为所述磁记录层的4摩尔％以上但在12摩尔％以下。

8.一种磁记录装置，具有在非磁性基体上至少依次层叠基底层、磁记录层、保护层和润滑剂层而成的垂直磁记录媒体，其特征在于，

所述基底层，由从Ru、Rh、Os、Ir或Pt中选择的至少一种元素构成，

所述磁记录层，至少含有Co、Pt、Cr和B，而且含有氧化物或氮化物中的至少一种，

所述磁记录层的组成比，相对于Co、Pt、Cr和B的总和，Cr为2原子％以上但在12原子％以下，B为0.5原子％以上但在5原子％以下，Pt为0原子％以上但在40原子％以下，此外所述氧化物和氮化物的总和，为所述磁记录层的4摩尔％以上但在12摩尔％以下。

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