CN101183533A - 垂直磁性记录介质和使用它的磁性存储设备 - Google Patents

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CN101183533A CNA2007101869071A CN200710186907A CN101183533A CN 101183533 A CN101183533 A CN 101183533A CN A2007101869071 A CNA2007101869071 A CN A2007101869071A CN 200710186907 A CN200710186907 A CN 200710186907A CN 101183533 A CN101183533 A CN 101183533A
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Abstract

得到一种垂直磁性记录介质，其中记录层具有粒状结构，保证优秀的记录/再现性能，及得到优秀的耐久性。记录层包括具有主要由钴组成的晶粒和主要由氧化物组成的晶粒边界的层；记录层的氧含量沿膜厚度方向变化；使在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低；及使在记录层与保护层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低。

Description

垂直磁性记录介质和使用它的磁性存储设备
技术领域
本发明涉及一种能够记录大量信息的磁性记录介质和一种使用它的磁性存储设备。
背景技术
在最近几年，已经出现不仅将硬盘驱动器安装在个人计算机中还安装在家用电气产品中，并且强烈需要尺寸比现有技术的尺寸更小并且可以进行大容量记录的硬盘驱动器。另外，需要抗冲击性以便把硬盘驱动器安装在诸如音乐播放机、峰窝电话及摄像机之类的移动产品内。为了获得大容量，开始采用垂直磁性记录方法来代替常规纵向磁性记录方法。因为相邻磁化在垂直磁性记录中彼此不相反，所以高密度记录状态是稳定的，从而认为它基本适于高密度记录。此外，通过把单极型记录磁头与具有软磁底层的垂直磁性记录介质相结合，可改进记录效率。为了改进抗冲击性，重要的是要通过使磁头变轻而减小冲击力。然而，也重要的是开发具有高强度的介质。不仅从记录/再现性能的观点而且从强度的观点看，必须讨论构成介质的材料和组合。
对于垂直磁性记录介质的记录层，使用其中将氧或氧化物添加到CoCrPt合金中的粒型材料。粒型记录层包括由CoCrPt合金组成的磁性晶粒、和围绕它们的非磁性氧化物晶粒边界。通过使用其中氧化物偏析到晶粒边界的效果来减小在磁性晶粒之间的交换耦合，从而实现低噪声。因此，因为氧化物晶粒边界的形成状态控制噪声性能，所以要包括在记录层中的氧和氧化物的量是很重要的。
作为具有粒型记录层的垂直磁性记录介质，例如，JP 2003-178413A公开了一种垂直磁性记录介质，其中主要包括氧化物的非磁性晶粒边界的体积是整个磁性层的体积的15％或更大且40％或更小。为了通过控制粒状磁性层的偏析结构来保证低噪声性能，指出控制在磁性层中包含的氧化物的量很重要。此外，JP 2004-310910A公开了一种垂直磁性记录介质，其中不包括氧化物的磁性层被层叠在包括氧化物的磁性层上。指出因为这样的一种磁性层的结构，在记录/再现性能与对于热波动的抵抗之间的兼容性是可能的。JP 2005-141825A描述了一种粒型磁性记录介质，其中，在磁性层中的氧化物含量在从基片到膜表面的方向上连续地减小。指出，通过实现氧化物含量的这样一种分布是可以减少噪声的。JP 2006-120290 A描述了一种用于在保证磁头在粒型垂直磁性记录介质中的可飞行性和耐久性的同时改进记录/再现性能的技术。在该专利文件中，提出了一种介质，其特征在于，一种其中就磁性记录层中的柱形晶粒而论保护层侧部分的直径大于中间层侧部分的直径的形状。
[专利文件1]JP 2003-178413 A
[专利文件2]JP 2004-310910 A
[专利文件3]JP 2005-141825 A
[专利文件4]JP 2006-120290 A
发明内容
关于粒型垂直磁性记录介质，据报道通过控制氧含量和氧化物来改进记录/再现性能和对于热波动的抵抗，但还没有从抗冲击性的观点进行足够的讨论。
当以高速转动的磁头接触介质的表面时，接触标记也就是所谓的划痕可能在硬盘驱动器中的介质的表面上形成接触标记也就是所谓的划痕。在其中形成划痕的介质部分中，不仅形状已经变化，而且磁性信息也在多数情况下被丢失或者它不能被写入，从而读取变得不可能。因此，为了得到具有高抗冲击性和高可靠性的磁性存储设备，必须开发一种具有优秀耐久性的磁性记录介质，其中如果它接触磁头也难以形成划痕。为了防止磁性记录介质形成划痕和改进耐久性，至今已经改进了保护层。然而，即使使用了硬保护层，当在该硬保护层下面存在软层时，容易由软层的变形导致形成划痕。明确地说，为了防止形成划痕和改进耐久性，必须不仅讨论保护层，而且也讨论在介质中包括的所有层及其组合。明确地说，由于粒型记录层不具有足够的强度，所以担心它引起变形的开始点，但至今还没有涉及强度的足够讨论。
为了减小在其中记录层具有包括多个柱状晶粒和包含氧化物的晶粒边界的粒状结构的垂直磁性记录介质中的介质噪声，这样一种方法是有效的：增加形成记录层的晶粒边界的氧化物的添加，并且减小在磁性晶粒之间的交换耦合。然而，当采取这样一种方法时，不仅通过粒状层的表面粗糙度的增加而损坏可飞行性，而且因为在粒状层成为开始点的地方容易产生变形，所以划痕的形成也频繁地发生。另一方面，当氧化物的添加急剧减小时，尽管期望粒状层的强度增大，但不可能得到对于高密度记录足够的记录/再现性能。
本发明的目的是，在一种其中记录层具有粒状结构的垂直磁性记录介质中确保优秀的读取/再现性能并得到优秀的耐久性。此外，目的是使用这样一种垂直磁性记录介质，提供一种其中高密度记录是可能的、具有高可靠性的磁性存储设备。
本发明提供一种包括在基片上按顺序层叠的底层、中间层、记录层及保护层的垂直磁性记录介质，其中记录层包括一个包括主要由钴组成的晶粒和主要由氧化物组成的晶粒边界的层，记录层的氧含量沿膜厚度方向变化，在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低，并且在记录层与保护层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低。或者，其特征在于，具有沿膜厚度方向的氧含量的分布，以致于在记录层与中间层之间的界面附近的区域中氧含量从与中间层的界面到保护层侧增大，并且在记录层与保护层之间的界面附近的区域中氧含量从与保护层的界面到中间层侧增大。通过制造具有这样一种氧含量分布的垂直记录介质，可确保优秀的记录/再现性能并且可得到优秀的耐久性。
然而，如果硬材料被用于中间层和底层，则有可能防止它当施加重负载时的巨大变形，但不可能防止由轻负载造成的小变形。当它是垂直磁性记录介质时，通过施加约100μN的轻负载形成约3nm深的划痕，并且产生问题，因为这种划痕成为错误的原因。这种浅划痕由于粒型记录层而频繁地产生生成，从而必须改进粒状层的结构。作为研究在粒状层的结构与耐久性之间的关系的结果，减小在粒状层中包括的氧或氧化物的量并且使整个本体各处的晶粒边界的宽度较窄是有效的。然而，记录/再现性能在这种情况下广泛地变坏，从而它不能作为磁性记录介质。然后，本发明提供一种不仅减小整个粒状层的氧含量而且也减小仅在保护层与中间层之间的界面附近的区域中的氧含量的方法。在这种情况下发现，把记录/再现性能变坏抑制到很小，并且大大地改进耐久性。加强其中应力集中的部分以便改进耐久性是重要的。由于记录层的内部包括相同的钴合金，所以即使当通过层叠多个层来改变成分时或当改变氧化物含量时，钴合金作为保持外延关系的等同晶粒生长。因此，应力集中的点如晶粒的颈缩不存在。另一方面，在记录层与保护层之间和在记录层与中间层之间的界面是接触不同材料的部分，并且即使部分地保持外延生长，它们也不作为同一晶粒连续地生长。结果，不能避免在界面处的应力集中。基于这种想法，试图改进在不同材料之间的界面。作为减小在记录层与保护层之间和在记录层与中间层之间的界面附近的厚度为几纳米的区域中的氧含量的结果，发现可抑制通过施加轻负载造成的划痕形成。另外发现，即使只改进一个接合界面也不能抑制划痕的形成，而是必须改进两个接合界面。
此外，发现如下三种方法对于在得到优秀记录/再现性能的同时保持优秀的耐久性是有效的。
(1)记录层包括铬，在记录层中的铬含量沿膜厚度方向变化，并且在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的铬含量高于在记录层中心附近的区域中的铬含量。它是一种当减小在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的氧含量时减小区域的饱和磁化以便防止区域作为噪声源施加不利影响的方法。
(2)中间层包括一个包括主要由至少钌组成的晶粒和主要由氧化物组成的晶粒边界的层，并且包括主要由钌组成的晶粒和主要由氧化物组成的晶粒边界的层与记录层邻近地形成。它是用来帮助在记录层与中间层之间的界面附近的区域中形成偏析结构的方法。
(3)记录层包括铂；在记录层中的铂含量沿膜厚度方向变化；在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的铂含量比在记录层中心附近区域中的铂含量低；并且在与中间层的界面附近的区域与在记录层中心附近的区域之间形成非磁性层。它是这样一种方法：通过利用在与中间层的界面附近中的区域中的较低氧含量使该区域成为由包含低铂含量而且具有较小磁性各向异性的材料组成的磁化反转的辅助层。在这种情况下，使得夹层磁性耦合通过在它与上部主记录层之间形成薄非磁性层而变弱适当的量，导致磁化反转的辅助效果变得更强。
而且，通过组合磁性记录介质、用来在记录方向上驱动垂直磁性记录介质的装置、包括记录单元和读取元件的磁头、相对于垂直磁性记录介质驱动磁头的装置、及处理来自磁头的输入信号和到磁头的输出信号的信号处理单元，可得到其中高记录密度是可能的、具有高可靠性的磁性存储设备。
根据本发明，关于垂直磁性记录介质，在确保优秀记录/再现性能的同时可改进耐久性。明确地说，可得到用来抑制创建由小负载引起的划痕的显著效果。并且，通过使用本发明的垂直磁性记录介质，可改进磁性存储设备的可靠性。
附图说明
图1是示意图，表明在本发明实施例1中描述的垂直磁性记录介质的层构造。
图2示出在本发明实施例1中描述的样本1A的成分分布图。
图3示出在本发明实施例1中描述的样本1A的成分分布图。
图4是磁性存储设备的示意图，其中(a)是平面图，而(b)是截面图。
图5示出在本发明的比较例1中描述的样本1P的记录层的成分分布图。
图6示出在本发明的比较例1中描述的样本1Q的记录层的成分分布图。
图7示出在本发明的比较例1中描述的样本1R的记录层的成分分布图。
图8是在本发明实施例2中描述的垂直磁性记录介质的层构造的示意图。
图9示出在本发明实施例2中描述的样本2A的记录层的成分分布图。
图10示出在本发明的比较例2中描述的样本2P的记录层的成分分布图。
图11示出在本发明的比较例2中描述的样本2Q的记录层的成分分布图。
图12是在本发明实施例3中描述的垂直磁性记录介质的层构造的示意图。
图1 3是在本发明实施例4中描述的垂直磁性记录介质的层构造的示意图。
具体实施方式
图1是示意图，表明这个实施例的垂直磁性记录介质的横断面。这个实施例的垂直磁性记录介质通过使用由ANELVACORPORATIONLRD制造的溅射设备(C-3010)制造。这种溅射设备包括十个处理腔室、一个加载腔室、及一个卸载腔室，并且每个腔室被独立地排气抽空。所有腔室被排气抽空到1×10-5Pa或更小的真空级，并且通过把上面加载有基片的载体移动到每个处理腔室中来按顺序进行处理。粘合层11、软磁底层12、籽晶层13、第一中间层14、第二中间层15、记录层1 6及保护层17按顺序层叠到基片10上方。
具有0.635mm厚度和65mm直径的玻璃基片用于基片10。尽管在这个实施例中使用具有其中不施加织构处理的光滑表面的玻璃基片，但如果使用织构化的基片则也没有问题。并且，如果使用具有不同厚度和不同直径的基片，对于本发明的效力也没有影响。10nm厚的Al-50at％(原子百分数)的Ti合金膜被形成为粘合层11。粘合层不限于AlTi合金，并且可以使用其它材料。可使用非晶体合金，比如NiTa、NiTaZr、CrTi及AlTa。具有其中将两个15nm厚的Co-8st％Ta-5at％的Zr合金膜通过0.5nm厚Ru膜进行层叠的结构的膜被形成为软磁底层12。优选的是，使用非晶体合金或微晶合金，如CoNbZr和FeTaZr，其中选自Fe、Co及Ni的一种或多种元素作为主要成分被包括，并且在其上添加选自Ta、Hf、Nb、Zr、Si及B的至少一种或多种元素。2 nm厚Ni-37.5at％的Ta合金膜被形成为籽晶层13。籽晶层如果是非晶体合金，则不限于NiTa合金，并且比如可使用AlTi、NiTaZr、CrTi及AlTa。7 nm厚Ni-6at％的W合金膜被形成为第一中间层14。尽管如果没有第一中间层也是可接受的，但优选地使用具有面心立方晶格结构的合金，以便得到优秀的记录/再现性能。比如，可使用NiCr、NiCrW、NiV及PtCr。通过使用氩气作为溅射气体在1Pa的气体压力下溅射来完成至此的膜形成工艺。接着，14nm Ru膜被形成为第二中间层15。关于Ru膜，在1Pa的气体压力下形成7nm厚的膜，并且在4Pa的气体压力下层叠7nm厚的膜。使用氩气作为溅射气体。
使用Co-22at％Cr-19at％的Pt合金靶来形成记录层16。将两种气体也就是氩气和氩气与10％氧气的混合气体用于溅射气体，总气体压力被控制到5Pa。在下文中，在添加的氩气-氧气混合气体中对于氩气的流量比被称为氩气-氧气流量比，并且通过在过程期间改变该流量比而改变在记录层中的氧含量。在6.3秒的溅射时间内，氩气-氧气流量比在初始0.7秒内被控制为5.0％，在以后的4.0秒内被控制为11.7％，及在最后1.6秒内被控制为0％。记录层的厚度被控制为总共是19nm。通过在其中将在0.05Pa下的氮气添加到具有0.6Pa气体压力的氩气中的混合气体中使用碳靶的溅射技术，形成保护层17。保护层的厚度被控制为4nm。此外，将1nm厚的润滑剂膜涂敷在保护层的表面上。当通过使用高分辨率透射电子显微镜观察制造的样本的记录层的显微结构时，证实这样一种结构，其中由氧化物形成的晶粒边界作为亮颜色可与由金属元素形成的、具有暗颜色的晶粒区分开，并且其中各个晶粒由氧化物晶粒边界包围。
通过使用X射线光电子能谱得到垂直磁性记录介质的记录层的成分。通过使用具有500 V加速电压的离子枪以及使用铝的Kα线作为x射线源，从样本表面利用溅射在深度方向上挖入，来分析具有1.5mm长度和0.1mm宽度的区域。通过检测在与C的1s电子、O的1s电子、Si的2s电子、Cr的2p电子、Co的2p电子、Ru的3d电子、及Pt的4f电子的每一个相对应的能量附近的能谱，以得到以at％计的每种元素的含量。图2表示这个实施例的样本的分析结果。图2是其中在离膜表面大约2nm到32nm的深度的区域内以深度间隔测量C、O、Cr、Co、Ru及Pt的含量并且绘制出该含量的图。从其中在保护层中的C成为50at％或更小的6nm深度至其中在中间层中的Ru成为50at％或更大的25nm深度的区域被判断为记录层，并且得到在记录层中包含的每种元素的浓度变化。
图3表示把注意力仅集中在是记录层的主要元素的O、Cr、Co及Pt上的这些含量比值的计算结果。氧含量依据氩气-氧气的流量而变化。记录层的氧含量从图的右端到中心增大，就是说，在记录层与中间层之间的界面附近的区域中从与中间层的界面到保护层侧增大。此外，记录层的氧含量从图的左端到中心增大，就是说，在记录层与保护层之间的界面附近的区域中，从与保护层的界面到中间层侧增大。在8至10nm左右和在22至24nm左右的分布模式在图2和3中看起来不同。这是由于在图3中除C和Ru之外再次计算含量比值的事实。在两张图中的分布由于8至10nm左右C的效果和22至24nm左右Ru的效果而看起来不同。
此外，使用图3的结果，由在记录层与中间层之间的界面附近的4nm的区域、在记录层中心附近的4nm的区域、及在与保护层的界面附近的4nm的区域，得到每个氧含量的平均值，并且结果表示在表1中(样本1A)。作为结果，可确认的是，在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低，并且在记录层与保护层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低。
[表1]
表1
样本号   氧含量(at％) 划痕深度(nm) SNR(dB)
  与中间层的界面附近   记录层中心   与保护层的界面附近
1A   8.3   15.8   2.1  1.44   20.1
在样本1A上进行的划痕试验和SNR估计的结果表示在表1中。通过对划痕针施加100μN的负载来划刻介质表面并且使用原子力显微镜来测量创建划痕标记的深度。通过沿与划痕横交(cross)的线扫描探针并且测量横截面的形状，来完成深度的测量。对于每个样本形成五个划痕，并且得到这些深度的平均值。对于这个实施例的样本1A测量的划痕的深度是1.44nm，并且划痕可被抑制到比现有技术更小的水平。此外，借助于旋转台来估计SNR。使用磁头，该磁头具有：单极型记录元件，具有95nm的磁道宽度；和读取元件，使用具有70nm的磁道宽度的巨磁阻效应。该记录元件包括主极和副极，并且具有其中在磁道宽度方向侧和在尾随方向侧中提供屏蔽以围绕主极的结构。在10m/sec的圆周速度、0度的倾斜角度、及约15nm的磁性空间的条件下测量再现输出和噪声，并且介质SNR被定义成是当记录1970fr/mm的信号时的再现输出与当记录41730fr/mm的信号时的集成噪声的比值。
图4是表明磁性存储设备的一个例子的图。该磁性存储设备包括磁性记录介质40、用来转动磁性记录介质的致动器41、磁头42、用于磁头的致动器43、及用来进行向/从磁头输入/输出信号的装置44。磁头42包括记录元件和读取元件，其中读取元件使用磁阻效应并且记录元件包括主极和副极。在磁道宽度侧和尾随方向侧中提供屏蔽以围绕记录元件的主极。通过把这个实施例的垂直磁性记录介质安装在这种设备中并且把磁头飞行高度控制为9nm、把每厘米的线性记录密度控制为393,700比特、及把每厘米的磁道密度控制为78,740个磁道，可确保每平方厘米31.0千兆位的操作。此外，在重复磁头的加载、卸载、及搜索1.5百万次之后，每单面的位错计数是10或更少。根据本发明，可得到其中高密度记录是可能的、具有高可靠性的磁性存储设备。
在这个实施例中，对从基片、底层、中间层及记录层选择的至少一个上执行处理，并且可对于其中记录层在盘面面中被周期性地定界成不连续结构的所谓离散磁道介质或图案介质进行处理，从而在保证优秀记录/再现性能的同时，可改进耐久性。由于这些介质更确切地通过定界在盘平面中的记录层而具有不连续结构，所以强烈要求耐久性的改进，并且本发明所起的改进耐久性的作用是巨大的。离散磁道介质具有其中在相邻数据磁道之间不存在记录层的结构、或其中在数据磁道处的凸起部分上方形成并且在相邻数据磁道之间的间隙处的凹下部分中形成记录层的结构。图案介质具有其中在相邻数据位之间的间隙处不存在记录层的结构，或具有其中在数据位处的凸起部分上方以及在相邻数据位之间的间隙处的凹下部分中形成记录层的结构。
[比较例1]
除记录层之外，关于构造元素在与实施例1相同的处理条件下通过使用完全相同的材料来制造该比较例的垂直磁性记录介质。与实施例相同，通过使用Co-22at％Cr-19at％的Pt合金靶形成记录层。将氩气和氩气与10％氧气的混合气体的两类气体用于溅射气体，把总气体压力控制为5Pa。通过在过程中间改变氩气-氧气流量比而改变记录层的氧含量。在与实施例不同的条件下设置氧含量的变化。为了制备样本1P，氩气-氧气流量比正好在溅射之前的0.2秒内控制为30％，在初始4.7秒内控制为11.7％，及在最后1.6秒内控制为0％。记录层的厚度总共是10nm。为了制备样本1Q，氩气-氧气流量比在初始0.7秒内控制为5.0％，在接着的4秒内控制为11.7％，及在最后1.6秒内控制为0％。记录层的厚度总共是14nm。为了制备样本1R，氩气-氧气流量比正好在溅射之前的0.2秒内控制为30％，并且在溅射期间的4.7秒内控制为8.3％。记录层的厚度总共是14nm。在样本1P和1R中将氩气-氧气流量比正好在溅射之前的0.2秒内控制为高达30％的原因是：促进在记录层的初始生长部分中的氧化物偏析结构的形成，并且有效地改进记录/再现性能。
类似于实施例1，这些样本的记录层的成分通过使用X射线光电子能谱而得到。与实施例1一样，从其中在保护层中的C成为50 at％或更小的深度至其中在中间层中的Ru成为50at％或更大的深度的区域被判断为记录层，并且得到在记录层中包含的每种元素的浓度变化。图5、6、及7表示把注意力仅集中在是记录层的主要元素的O、Cr、Co及Pt上的这些含量比值的计算结果。关于样本1P和样本1R，氧含量从图的右端到中心减小，就是说，在与中间层的界面附近的区域中从与中间层的界面到保护层侧减小，导致与实施例1不同的氧含量分布。此外，关于样本1Q和样本1R，氧含量从图的左端到中心减小，就是说，在与保护层的界面附近的区域中从与保护层的界面到中间层侧减小，导致与实施例不同的氧含量分布。
此外，使用图5、6及7的结果，由在记录层与中间层之间的界面附近的4nm的区域、在记录层中心附近的4nm的区域、及在记录层与保护层之间的界面附近的4nm的区域得到每个氧含量的平均值，并且结果表示在表2中。在这些样本上进行划痕试验的结果也表示在表2中。借助于与实施例1相同的技术进行划痕试验。对于样本1P、样本1Q及样本1R测得的划痕深度分别是2.86nm、2.98nm及3.21nm，并且当与实施例1(表1)比较时清楚地观察到较深划痕。作为结果，可确认的是，对于粒型垂直磁性记录介质的耐久性的改进有效的是，使在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低，并且使在记录层与保护层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的氧含量低。
[表2]
表2
样本号   氧含量(at％) 划痕深度(nm) SNR(dB)
  与中间层的界面附近   记录层中心   与保护层的界面附近
  1A   19.1   16.0   2.3   2.86     20.2
  1Q   8.4   14.2   18.5   2.98     12.1
  1R   17.0   12.2   12.8   3.21     10.5
当把这个比较例的垂直磁性记录介质安装在与实施例1相同的磁性存储设备中并且操作时，尽管在样本1P中可确保具有31.0千兆位每平方厘米的操作，但由于正好从样本1Q和样本1R的开始出现的频繁位差错，具有31.0千兆位每平方厘米的操作是不可能的。当对于样本1P进行其中重复磁头的加载、卸载及搜索1.5百万次的试验时，位差错频繁地发生，并且最后它变得不可操作。当它被拆开以观察介质表面时，观察到多个划痕。
[实施例2]
在这个实施例中，将解释在具有在实施例1中描述的特征的垂直磁性记录介质中保持优秀耐久性的同时得到较好记录/再现性能的方法。特征是：记录层包含铬；铬含量沿膜厚度方向变化；及在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的铬含量比在记录层中心附近的区域中的铬含量高。这是一种用来减小在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的饱和磁化以便减小有害影响的方法，注意当在记录层与中间层之间的界面附近的区域中减小氧含量时，区域作为噪声源具有不利影响。
图8是表明这个实施例的垂直磁性记录介质的横截面的示意图。这个实施例的垂直磁性记录介质通过使用与在实施例1中相同的溅射设备在类似条件下制造。粘合层81、软磁底层82、籽晶层83、第一中间层84、第二中间层85、第一记录层86、第二记录层87、第三记录层88、及保护层89按顺序层叠在基片80上。
具有0.635mm厚度和65mm直径的玻璃基片被用于基片80；10nm厚的Al-50at％的Ti合金膜被形成为粘合层81；及具有其中两个20nm厚的Fe-34at％Co-10at％Ta-5at％的Zr合金膜通过0.5 nm厚的Ru膜进行层叠的结构的膜被形成为软磁底层82。2nm厚Ni-37.5at％的Ta合金膜被形成为籽晶层83，并且7nm厚Ni-6at％的W合金膜被形成为第一中间层84。通过使用氩气作为溅射气体在1 Pa的气体压力中溅射来完成至此的膜形成处理。接着，12nm厚的Ru膜被形成为第二中间层85。关于Ru膜，在1Pa的气体压力中形成6nm厚的膜，并且在4Pa的气体压力中层叠6nm厚的膜。氩气被用于溅射气体。记录层被假定是三层的层叠结构，其中在5Pa的气体压力中使用两种气体形成第一记录层86和第二记录层87，该两种气体是氩气和10％氧气与氩气混合的混合气体，并且在1Pa的气体压力条件下仅使用氩气形成第三记录层88。通过在处理期间改变氩气-氧气流量比而改变在记录层中的氧含量。通过在其中将0.05Pa的氮气添加到具有0.6Pa的气体压力的氩气中的混合气体中使用碳靶的溅射技术，形成保护层89。保护层的厚度被控制为4nm。并且，将1nm厚的润滑剂膜涂敷在保护层的表面上。
在样本2A中，通过在0％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将8mol％的SiO2添加到Co-33at％Cr-8at％的Pt合金上的靶，从而形成5nm厚的膜作为第一记录层；通过在11.7％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将8mol％的SiO2添加到Co-19at％Cr-18at％的Pt合金上的靶，从而形成12nm厚的膜作为第二记录层；及通过使用Co-26at％Cr-10at％的Pt合金的靶形成8nm厚的膜作为第三记录层。
在样本2B中，除在形成第一记录层的同时氩气-氧气流量比是5％之外，通过使用与样本2A相同的材料和相同的条件形成记录层。在样本2C中，除在形成第一记录层的同时使用其中将6mol％的SiO2添加到Co-33at％Cr-8at％的Pt合金上的靶之外，通过使用与样本2B相同的材料和相同的条件形成记录层。在样本2D中，除在形成第一记录层和使第一记录层的厚度是3nm的同时使用其中将7mol％的SiO2添加到Co-38at％Cr-4at％的Pt合金上的靶之外，通过使用与样本2A相同的材料和相同的条件形成记录层。在样本2E中，除在形成第一记录层和使第一记录层的厚度是1.5nm的同时使用其中将6mol％的SiO2添加到Co-43at％的Cr合金上的靶之外，通过使用与样本2A相同的材料和相同的条件形成记录层。
在样本2F中，通过在0％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将7mol％的SiO2添加到Co-38at％Cr-4at％的Pt合金上的靶，从而形成2nm厚的膜作为第一记录层；通过在13.3％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将7mol％的SiO2添加到Co-17at％Cr-16at％的Pt合金上的靶，从而形成11nm厚的膜作为第二记录层；及通过使用Co-28at％Cr-8at％Pt-2at％的B合金的靶形成8nm厚的膜作为第三记录层。在样本2G中，通过使用与样本2F相同的材料和相同的条件形成第一记录层；通过在10.0％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将8mol％的SiO2添加到Co-15at％Cr-18at％的Pt合金上的靶，形成10nm厚的膜作为第二记录层；及通过使用Co-14at％Cr-6at％Pt-4at％的B合金的靶形成4nm厚的膜作为第三记录层。
在样本2H中，通过在0％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将6mol％的TiO2添加到Co-38at％Cr-4at％的Pt合金上的靶，形成2nm厚的膜作为第一记录层；通过在8.3％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将6mol％的TiO2添加到Co-19at％Cr-16at％的Pt合金上的靶，形成13nm厚的膜作为第二记录层；及通过使用与样本2G相同的材料和相同的条件形成第三记录层。在样本2I中，通过在0％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将2.5mol％的Ta2O5添加到Co-38at％Cr-4at％的Pt合金上的靶，形成2 nm厚的膜作为第一记录层；通过在11.7％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将2.5mol％的Ta2O5添加到Co-19at％Cr-16at％Pt的合金上的靶，形成13nm厚的膜作为第二记录层；及通过使用与样本2G相同的材料和相同的条件形成第三记录层。
类似于实施例1，通过使用X射线光电子能谱得到样本2A的记录层的成分。与实施例1一样，从其中在保护层中的C成为50 at％或更小的深度至其中在中间层中的Ru成为50 at％或更大的深度的区域被判断为记录层，并且得到在记录层中包含的每种元素的浓度变化。图9表示把注意力仅集中在是记录层的主要元素的O、Si、Cr、Co及Pt上的这些元素的这些含量比值的计算结果。记录层的氧含量从图的右端到中心增大，就是说，在与中间层的界面附近的区域中从与中间层的界面到保护层侧增大，并且记录层的氧含量从图的左端到中心增大，就是说，在与保护层的界面附近的区域中从与保护层的界面到中间层侧增大。此外，记录层的铬含量从图的右端到中心减小，就是说，在与中间层的界面附近的区域中从与中间层的界面到保护层侧减小。
根据在这个实施例中的样本的成分分析，由在记录层与中间层之间的界面附近的4nm的区域、在记录层中心附近的4nm的区域、及在记录层与保护层之间的界面附近的4nm的区域得到每个氧含量(平均值)，并且结果表示在表3中。类似地得到在记录层的深度的每个区域中的铬含量(平均值)，并且表示在表4中。在这个实施例中的所有样本中，要理解，在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低，并且在记录层与保护层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低。并且，在这个实施例中的所有样本中，在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的铬含量比在记录层中心附近的区域中的铬含量高。在这些样本上进行的划痕试验和SNR估计的结果表示在表3中。划痕试验和SNR估计是通过使用与在实施例1中相同的技术完成的。
在这个实施例中的样本中，所有划痕深度可被控制为小于1.5nm，并且它们拥有优秀的耐久性。并且，所有SNR都大于22dB，并且具有优秀的记录/再现性能。明确地说，在其中在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低、并且在记录层与保护层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低的垂直磁性记录介质中，通过使在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的铬含量比在记录层中心附近的区域中的铬含量高，在保持优秀耐久性的同时，可得到优秀的记录/再现性能。
[表3]
表3
样本号               氧含量(at％) 划痕深度(nm) SNR(dB)
 与中间层的界面附近    记录层中心 与保护层的界面附近
  2A     7.3     15.7     1.1     1.30     22.5
2B 9.7 16.1 1.3 1.43 22.3
  2C     9.2     16.2     1.3     1.39     22.3
  2D     6.5     15.3     1.2     1.32     22.6
  2E     5.9     15.6     1.4     1.37     22.7
  2F     6.7     16.8     1.7     1.45     22.4
  2G     6.8     13.9     1.9     1.23     22.3
  2H     5.8     12.2     2.3     1.10     22.5
  2I     6.1     13.7     2.4     1.27     22.7
[表4]
表4
样本号                         铬含量(at％)
与中间层的界面附近  记录层中心 与保护层的界面附近
  2A       29.0     13.8        25.7
  2B       28.6     14.2        25.9
  2C       30.1     14.1        25.7
  2D       33.5     14.3        25.5
  2E       38.7     14.4        25.8
  2F       33.3     13.5        27.8
  2G       33.2     11.2        14.7
  2H       34.1     15.0        14.6
  2I       33.0     14.9        14.4
通过把这个实施例的垂直磁性记录介质安装在磁性存储设备中并且把磁头飞行高度控制为8nm、把每厘米的线性记录密度控制为472,400比特、及把每厘米的磁道密度控制为78,740个磁道，可确保每平方厘米37.2千兆位的操作。并且，在重复磁头的加载、卸载、及搜索1.5百万次之后，每单面的位差错计数是10或更少。根据本发明，可得到其中高密度记录是可能的、具有高可靠性的磁性存储设备。
在这个实施例中，对从基片、底层、中间层、及记录层选择的至少一个施加处理，并且可将处理应用于其中记录层在盘面的面中被周期性地定界成不连续结构的所谓离散磁道介质或图案介质，从而在保证优秀记录/再现性能的同时，可改进耐久性。由于这些介质更确切地通过定界在盘面中的记录层来具有不连续结构，所以强烈需要耐久性的改进，而本发明所起的改进耐久性的作用是巨大的。
[比较例2]
除记录层之外，关于构造要素，这个比较例的垂直磁性记录介质通过在与实施例2相同的处理条件下使用完全相同的材料而制造。在样本2P中，除在形成第一记录层的同时氩气-氧气流量比是11.7％之外，通过使用与样本2A相同的材料和相同的条件来形成记录层。在样本2Q中，不形成第一记录层，并且通过使用与样本2A相同的材料和相同的条件形成第二记录层和第三记录层。
在样本2R中，通过在0％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将7mol％的SiO2添加到Co-38at％Cr-4at％的Pt合金上的靶，形成3nm厚的膜作为第一记录层；通过使用与样本2A相同的材料和相同的条件形成第二记录层；及不形成第三记录层。在样本2S中，不形成第一记录层；通过在13.3％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将7mol％的SiO2添加到Co-21at％Cr-20at％的Pt合金上的靶，形成14nm厚的膜作为第二记录层；及不形成第三记录层。
在样本2T中，通过在11.7％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将2.5mol％的Ta2O5添加到Co-38at％Cr-4at％的Pt合金上的靶，形成2nm厚的膜作为第一记录层；通过在11.7％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将2.5mol％的Ta2O5添加到Co-19at％Cr-16at％的Pt合金上的靶，形成13nm厚的膜作为第二记录层；及通过使用与样本2I相同的材料和相同的条件形成第三记录层。在样本2U中，通过在0％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将2mol％的Ta2O5添加到Co-38at％Cr-4at％的Pt合金上的靶，形成2nm厚的膜作为第一记录层；通过在13.3％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将2.5mol％的Ta2O5添加到Co-15at％Cr-18at％的Pt合金上的靶，形成10nm厚的膜作为第二记录层；及不形成第三记录层。
类似于实施例1，样本2P和样本2Q的记录层的成分通过使用X射线光电子能谱得到。与实施例1一样，从其中在保护层中的C成为50at％或更小的深度至其中在中间层中的Ru成为50at％或更大的深度的区域被判断为记录层，并且得到在记录层中包含的每种元素的浓度变化。图10和图11表示把注意力仅集中在是记录层的主要元素的O、Si、Cr、Co及Pt上的这些元素的含量率的计算结果。氧含量从图的右端到中心减小，就是说，在与中间层的界面附近的区域中从与中间层的界面到保护层侧减小，导致与实施例2不同的氧含量分布。
根据在这个比较例中的样本的成分分析，由在记录层与中间层之间的界面附近的4 nm的区域、在记录层中心附近的4nm的区域、及在记录层与保护层之间的界面附近的4nm的区域得到每个氧含量(平均值)，并且结果表示在表5中。类似地得到在记录层的深度的每个区域中的铬含量(平均值)，并且表示在表6中。在样本2P、样本2Q、样本2S及样本2T中，在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量高，在样本2R、样本2S、及样本2U中，在记录层与保护层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量高。
集中(focus on)在铬含量上，与记录层中心附近的铬含量进行的比较中，包括其中在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的铬含量和在记录层与保护层之间的界面附近的区域中的铬含量都较高的情形(样本2P和样本2T)、其中只有在记录层与保护层之间的界面附近的区域中的铬含量较高的情形(样本2Q)、其中只有在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的铬含量较高的情形(样本2R和样本2U)、及其中在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的铬含量和在记录层与保护层之间的界面附近的区域中的铬含量都较低的情形(样本2S)。就是说，关于在记录层中的铬含量，包括所有情形。
在这些样本上进行的划痕试验和SNR估计的结果表示在表5中。通过使用与在实施例1中相同的技术完成划痕试验和SNR估计。与实施例2相比观察到明显更深的划痕。可确认的是：只有当使在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低，并且使在记录层与保护层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低时，才可改进粒型垂直磁性记录介质的耐久性；并且它不依赖于在记录层中的铬含量的分布。此外，样本2P、样本2Q、及样本2T的SNR大于20dB且小于22dB，并且它们小于在实施例2中的样本的SNR。当使在记录层与保护层之间的界面附近的区域中的氧含量低时，在陡磁头磁场梯度下的记录通过减小用于记录层的磁反转的磁场成为可能的，并且得到高于20dB的SNR。然而，由于在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量高，所以即使使得在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的铬含量比在记录层中心附近的区域中的铬含量高，也得不到比22dB高的SNR。
[表5]
表5
样本号                氧含量(at％) 划痕深度(nm) SNR(dB)
  与中间层的界面附近     记录层中心   与保护层的界面附近
  2P     21.4     16.1     1.1     2.76     21.2
  2Q     23.1     16.2     1.3     2.80     20.3
  2R     6.7     15.8     16.2     3.14     12.5
  2S     21.7     16.5     16.9     3.68     1 3.2
  2T     18.2     14.2     2.1     2.67     21.2
  2U     5.7     16.1     16.3     3.18     13.1
[表6]
表6
样本号                       铬含量(at％)
与中间层的界面附近 记录层中心   与保护层的界面附近
    2P       24.8     14.5         26.1
    2Q       12.0     14.7         26.4
    2R       33.4     14.4         14.0
    2S       15.6     17.8         17.3
    2T       32.2     18.7         20.1
    2U       32.9     15.2         14.7
当把这个比较例的垂直磁性记录介质安装在与实施例1相同的磁性存储设备中时，具有每平方厘米37.2千兆位的操作是不可能的，因为位差错在所有样本中频繁地出现。然而，在样本2P、样本2Q、及样本2T中，可确保具有每平方厘米31.0千兆位的操作。对于这三个样本进行其中将磁头的加载、卸载、及搜索重复1.5百万次的试验，导致位差错频繁地发生并且变得不可操作。当它被拆开以观察介质表面时，在每个样本中观察到多个划痕。
[实施例3]
在这个实施例中，将解释在具有在实施例1中描述的特征的垂直磁性记录介质中保持优秀耐久性的同时得到较好记录/再现性能的方法。特征是，与记录层邻近的中间层包括主要由钌组成的晶粒和主要由氧化物组成的晶粒边界。这是一种用来帮助在记录层与中间层之间的界面附近的区域中形成偏析结构的方法。
图12是表明这个实施例的垂直磁性记录介质的横截面的示意图。这个实施例的垂直磁性记录介质通过在类似条件下使用与实施例1相同的溅射设备制造。粘合层121、软磁底层122、籽晶层123、第一中间层124、第二中间层125、第三中间层126、第一记录层127、第二记录层128、第三记录层129、及保护层130按顺序层叠在基片120上。
具有0.635mm厚度和65mm直径的玻璃基片被用于基片120；10nm厚的Al-50at％的Ti合金膜被形成为粘合层121；及形成具有其中将两个15nm厚的Fe-34at％Co-10at％Ta-5at％的Zr合金膜通过0.5 nm厚的Ru膜进行层叠的结构的膜作为软磁底层122。2nm厚的Ni-37.5at％的Ta合金膜被形成为籽晶层123，并且8 nm厚的Ni-6at％的Cr合金膜被形成为第一中间层124。通过使用氩气作为溅射气体在1Pa的气体压力中溅射来完成至此的膜形成处理。接着，形成12nm厚的Ru膜作为第二中间层125。关于Ru膜，在1Pa的气体压力中形成6nm厚的膜，并且在4Pa的气体压力中层叠4nm厚的膜。形成其中将氧化物添加到Ru的粒状膜作为第三中间层126。使用氩气作为溅射气体以形成第二中间层和第三中间层。记录层被假定是三层的层叠结构，其中，使用两种气体在5Pa的气体压力中形成第一记录层127和第二记录层128，该两种气体是氩气和其中将10％氧气添加到氩气中的混合气体，而仅仅使用氩气在1Pa的气体压力的条件下形成第三记录层129。在记录层中的氧含量通过在处理期间改变氩气-氧气流量比而改变。通过在其中将0.05Pa的氮气添加在具有0.6Pa的气体压力的氩气中的混合气体中使用碳靶的溅射技术，形成保护层130。保护层的厚度被控制为4nm。此外，将1nm厚的润滑剂膜涂敷在保护层的表面上。
在样本3A中，通过使用其中将4mol％的SiO2添加到Ru中的靶形成2nm厚的粒状膜作为第三中间层；通过在3.3％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将7mol％的SiO2添加到Co-20at％Cr-18at％的Pt合金的靶，形成2nm厚的膜作为第一记录层；通过在11.7％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将7mol％的SiO2添加到Co-20at％Cr-18at％的Pt合金的靶，形成12nm厚的膜作为第二记录层；及通过使用Co-26at％Cr-8at％Pt-4at％的B合金的靶，形成6nm厚的膜作为第三记录层。
在样本3B中，通过使用其中将4mol％的TiO2添加到Ru中的靶，形成2nm厚的粒状膜作为第三中间层；通过在3.3％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将7mol％的TiO2添加到Co-20at％Cr-18at％的Pt合金中的靶，形成2nm厚的膜作为第一记录层；通过在8.3％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将7mol％的TiO2添加到Co-20at％Cr-18at％的Pt合金中的靶，形成12nm厚的膜作为第二记录层；及通过使用Co-26at％Cr-8at％Pt-4at％的B合金的靶，形成6nm厚的膜作为第三记录层。
在样本3C中，通过使用其中将1.5mol％的Ta2O5添加到Ru中的靶，形成2nm厚的粒状膜作为第三中间层；通过在3.3％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将2.5mol％的Ta2O5添加到Co-20at％Cr-18at％的Pt合金中的靶，形成2nm厚的膜作为第一记录层；通过在11.7％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将2.5mol％的Ta2O5添加到Co-20at％Cr-18at％的Pt合金中的靶，形成12nm厚的膜作为第二记录层；及通过使用Co-26at％Cr-8at％Pt-4at％的B合金的靶，形成6nm厚的膜作为第三记录层。
根据在这个实施例中的样本的成分分析，由在记录层与中间层之间的界面附近的4nm的区域、在记录层中心附近的4nm的区域、及在记录层与保护层之间的界面附近的4nm的区域得到每个氧含量(平均值)，并且结果表示在表7中。在这个实施例中的所有样本中，在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低，并且在记录层与保护层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低。在这些样本中进行的划痕试验和SNR估计的结果表示在表7中。划痕试验和SNR估计通过使用与在实施例1中的相同技术完成。在这个实施例中的样本中，所有划痕深度可被控制为小于1.5nm，并且确保它们拥有优秀的耐久性。此外，所有SNR都大于22dB，并且具有优秀的记录/再现性能。
[表7]
表7
样本号               氧含量(at％) 划痕深度(nm) SNR(dB)
  与中间层的界面附近     记录层中心  与保护层的界面附近
  3A     7.8     14.9     1.9     1.39     22.6
  3B     8.2     12.3     1.8     1.17     22.8
  3C     8.3     15.2     2.1     1.33     22.9
通过把这个实施例的垂直磁性记录介质安装在磁性存储设备中并且把磁头飞行高度控制为8nm、把每厘米的线性记录密度控制为472,400位、及把每厘米的磁道密度控制为78,740个磁道，可确保每平方厘米37.2千兆位的操作。并且，在将磁头的加载、卸载、及搜索重复1.5百万次之后，位差错计数是每单面10或更少。根据本发明，可得到其中高密度记录是可能的、具有高可靠性的磁性存储设备。
在这个实施例中，将处理应用于从基片、底层、中间层及记录层选择的至少一个上，并且该处理可被应用于其中记录层在盘面面中被周期性地定界成不连续结构的所谓离散磁道介质或图案介质，从而在保证优秀记录/再现性能的同时，可改进耐久性。由于这些介质更确切地通过定界在盘面中的记录层而具有不连续结构，所以强烈需要耐久性的改进，并且本发明所起的改进耐久性的作用是巨大的。
[比较例3]
除记录层之外，关于结构要素这个比较例的垂直磁性记录介质在与实施例3相同的处理条件下通过使用完全相同的材料而制造。关于记录层，对于样本3P、样本3Q、及样本3R，在形成第一记录层的同时的氩气-氧气流量比分别被控制为11.7％、8.3％、及11.7％。除此之外，用来制造样本3P、样本3Q、及样本3R的记录层的条件和材料分别与样本3A、样本3B、及样本3C的那些相同。
根据在这个比较例中的样本的成分分析，由在记录层与中间层之间的界面附近的4nm的区域、在记录层中心附近的4nm的区域、及在记录层与保护层之间的界面附近的4nm的区域得到每个氧含量(平均值)，并且结果表示在表8中。在这个比较例中的所有样本中，在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量高。在这些样本中进行的划痕试验和SNR估计的结果表示在表8中。通过使用与实施例1中相同的技术完成划痕试验和SNR估计。在这个比较例中的样本中，所有划痕都比2.5nm深，并且有关于耐久性的问题。并且，所有SNR都大于20dB，但没有达到22dB。
[表8]
表8
样本号                氧含量(at％) 划痕深度(nm) SNR(dB)
  与中间层的界面附近     记录层中心  与保护层的界面附近
    3P     15.2     14.8     1.7     2.70     20.7
    3Q     15.1     12.1     1.8     2.52     20.0
    3R     15.7     15.4     1.9     2.76     21.0
当把这个比较例的垂直磁性记录介质安装在与实施例1中相同的磁性存储设备中时，可确保具有每平方厘米31.0千兆位的操作，尽管因为发生频繁的位差错具有每平方厘米37.2千兆的操作是不可能的。对于这些样本进行其中将磁头的加载、卸载、及搜索重复1.5百万次的试验，导致位差错频繁地发生并且变得不可操作。当它被拆开以观察介质表面时，在每个样本中观察到多个划痕。
[实施例4]
在这个实施例中，将解释在具有在实施例1中描述的特征的垂直磁性记录介质中保持优秀耐久性的同时得到较好记录/再现性能的方法。特征是：记录层包含铂，铂含量沿膜厚度方向变化；及在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的铂含量比在记录层中心附近的区域中的铂含量低；并且在与中间层的界面附近的区域和在记录层中心附近的区域之间形成非磁性层。它是一种通过利用在界面与界面的附近的区域中的低氧含量使该区域成为由包含低铂含量并且具有小磁性各向异性的的材料组成的磁化反转的辅助层方法。在这种情况下，夹层磁性耦合通过在它与上部主记录层之间形成薄非磁性层而使得变弱适当的量，导致磁化反转的辅助效果变得更强。
图13是表明这个实施例的垂直磁性记录介质的横截面的示意图。这个实施例的垂直磁性记录介质通过在相似条件下使用与实施例1相同的溅射设备制造。粘合层132、软磁底层133、籽晶层134、第一中间层135、第二中间层136、第一记录层137、非磁性层138、第二记录层139、第三记录层140、及保护层141按顺序层叠在基片131上。
基片131、粘合层132、软磁底层133、籽晶层134、第一中间层135、第二中间层136都由与实施例2相同的材料在相同的条件下形成。记录层假定是四层的层叠结构，其中，第一记录层137和第二记录层139在5Pa的气体压力中形成，并且非磁性层138和第三记录层140在1Pa的气体压力中形成。只有氩气被用于溅射气体以形成第一记录层、非磁性层、及第三记录层，并且两种气体也就是氩气和其中将10％氧气与氩气相混合的混合气体被用于溅射气体以形成第二记录层，通过在其中将0.05Pa的氮气添加在具有0.6Pa的气体压力的氩气中的混合气体中使用碳靶的溅射技术，形成保护层141。保护层的厚度被控制为4nm。此外，将1nm厚的润滑剂膜涂敷在保护层的表面上。
在样本4A中，通过使用其中将5mol％的SiO2添加到Co-11at％Cr-4at％的Pt合金上的靶，形成6nm厚的膜作为第一记录层；通过使用Co-40at％Ru-20at％的Cr合金的靶，形成0.8nm厚的膜作为非磁性层；通过在11.7％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将7mol％的SiO2添加到Co-15at％Cr-20at％的Pt合金上的靶，形成10nm厚的膜作为第二记录层；及通过使用Co-25at％Cr-6st％Pt-6at％的B合金的靶，形成3nm厚的膜作为第三记录层。
在样本4B中，通过使用其中将5mol％的SiO2添加到Co-7at％的Cr合金上的靶，形成4nm厚的膜作为第一记录层；通过使用Co-50at％的Ru合金的靶，形成1.0nm厚的膜作为非磁性层；通过在11.7％的氩气-氧气流量比的条件下使用其中将8mol％的SiO2添加到Co-13at％Cr-18at％的Pt合金上的靶，形成8nm厚的膜作为第二记录层；及通过在使用Co-28at％Cr-6at％的Pt合金的靶形成的2nm厚的膜上，使用Co-19at％Cr-8at％Pt-4at％的B合金的靶层叠2nm厚的膜作为第三记录层。
根据在这个实施例中的样本的成分分析，从在记录层与中间层之间的界面附近的4nm的区域、在记录层中心附近的4nm的区域、及在记录层与保护层之间的界面附近的4nm的区域得到每个氧含量(平均值)，并且将结果表示在表9中。类似地得到在记录层深度的每个区域中的铂含量(平均值)，并且表示在表10中。在这个实施例中的所有样本中，要理解，在记录层与中间层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低，并且在记录层与保护层之间的界面附近的区域中的氧含量比在记录层中心附近的区域中的氧含量低。此外，在这个实施例中的所有样本中，要理解，在记录层与中间层之间附近的区域中的铂含量比在记录层中心附近的区域中的铂含量低。在这些样本上进行的划痕试验和SNR估计的结果表示在表9中。划痕试验和SNR估计通过使用与在实施例1中的相同技术完成。在这个实施例中的样本中，所有划痕深度可被控制为小于1.5nm，并且它们具有优秀的耐久性。并且，SNR都大于23dB，并且它具有极优秀的记录/再现性能。
[表9]
表9
样本号                氧含量(at％) 划痕深度(nm) SNR(dB)
  与中间层的界面附近     记录层中心   与保护层的界面附近
    4A     6     15.2     2.3     1.32     23.5
    4B     6.3     15.4     2.4     1.35     23.4
[表10]
表10
样本号                       铂含量(at％)
与中间层的界面附近 记录层中心   与保护层的界面附近
  4A        4.7     21.2          7.0
  4B        0.0     18.9          8.1
通过把这个实施例的垂直磁性记录介质安装在磁性存储设备中并且把磁头飞行高度控制为8nm、把每厘米的线性记录密度控制为472,400位、及把每厘米的磁道密度控制为78,740个磁道，可确保每平方厘米37.2千兆位的操作。况且，在将磁头的加载、卸载、及搜索重复1.5百万次之后，每单面的位差错计数是10或更少。根据本发明，可得到其中高密度记录是可能的、具有高可靠性的磁性存储设备。
在这个实施例中，在从基片、底层、中间层、及记录层选择的至少一个上进行处理，并且处理可被应用于其中记录层在盘面面中被周期地定界成不连续结构的所谓离散磁道介质或图案介质，从而在保证优秀记录/再现性能的同时，可改进耐久性。由于这些介质更确切地通过定界在盘面中的记录层而具有不连续结构，所以强烈要求耐久性的改进，并且本发明所起的改进耐久性的作用是巨大的。
[工业适用性]
根据本发明，由于在保证优秀记录/再现性能的同时可改进垂直磁性记录介质的耐久性，所以本发明的垂直磁性记录介质可被应用于其中要求高可靠性的磁盘设备。比如，它适用于可用于移动装置的小尺寸且大容量的磁盘设备。

Claims (20)

1.一种垂直磁性记录介质，包括：
按顺序在基片上层叠的底层、中间层、记录层及保护层，
其中，所述记录层包括一个包括主要由钴组成的晶粒和主要由氧化物组成的晶粒边界的层，
其中，所述记录层的氧含量沿膜厚度方向变化，在所述记录层与所述中间层之间的界面附近的区域中的氧含量比在所述记录层中心附近的区域中的氧含量低，并且在所述记录层与所述保护层之间的界面附近的区域中的氧含量比在所述记录层中心附近的区域中的氧含量低。
2.一种垂直磁性记录介质，包括：
按顺序在基片上层叠的底层、中间层、记录层及保护层，
其中，所述记录层包括一个包括主要由钴组成的晶粒和主要由氧化物组成的晶粒边界的层，并且
其中，在所述记录层与所述中间层之间的界面附近的区域中，所述氧含量从与所述中间层的界面到所述保护层侧增加，并且在所述记录层与所述保护层之间的界面附近的区域中，所述氧含量从与所述保护层的界面到所述中间层侧增加。
3.根据权利要求1所述的垂直磁性记录介质，其中
所述记录层包含铬，在所述记录层中的铬含量沿所述膜厚度方向变化，并且
在所述记录层与所述中间层之间的界面附近的区域中的所述铬含量高于在所述记录层中心附近的区域中的所述铬含量。
4.根据权利要求1所述的垂直磁性记录介质，其中
所述中间层包括与所述记录层邻近地形成的层，并且包括主要由钌组成的晶粒和主要由氧化物组成的晶粒边界。
5.根据权利要求1所述的垂直磁性记录介质，其中
所述记录层包含铂，并且在所述记录层中的铂含量沿所述膜厚度方向变化，
在所述记录层与所述中间层之间的界面附近的区域中的铂含量比在所述记录层中心附近区域中的铂含量低，及
在所述记录层与所述中间层的界面附近的区域与在所述记录层中心附近的区域之间形成非磁性层。
6.根据权利要求1所述的垂直磁性记录介质，其中
所述记录层具有在所述膜平面中周期性地定界的不连续结构。
7.根据权利要求2所述的垂直磁性记录介质，其中
所述记录层包含铬，
在所述记录层中的铬含量沿所述膜厚度方向变化，及
在所述记录层与所述中间层之间的界面附近的区域中的铬含量高于在所述记录层中心附近的区域中的铬含量。
8.根据权利要求2所述的垂直磁性记录介质，其中
所述中间层包括与所述记录层邻近地形成的层，并且包括主要由钌组成的晶粒和主要由氧化物组成的晶粒边界。
9.根据权利要求2所述的垂直磁性记录介质，其中
所述记录层包含铂，并且所述记录层的铂含量沿所述膜厚度方向变化，
在所述记录层与所述中间层之间的界面附近的区域中的铂含量比在所述记录层中心附近区域中的铂含量低，及
在所述记录层与所述中间层的界面附近的区域与在所述记录层中心附近的区域之间形成非磁性层。
10.根据权利要求2所述的垂直磁性记录介质，其中
所述记录层具有在所述膜平面中周期性地定界的离散结构。
11.一种磁性存储设备，包括：
磁性记录介质；
用来在记录方向上驱动所述磁性记录介质的装置；
磁头，包括记录单元和读取元件；
相对于所述垂直磁性记录介质驱动所述磁头的装置；及
信号处理单元，处理来自所述磁头的输入信号和到所述磁头的输出信号，
其中，所述磁性记录介质包括基片，底层、中间层、记录层及保护层按顺序层叠在所述基片上，所述记录层包括一个包括主要由钴组成的晶粒和主要由氧化物组成的晶粒边界的层，并且
其中，所述记录层的氧含量沿所述膜厚度方向变化，在所述记录层与所述中间层之间的界面附近的区域中的氧含量比在所述记录层中心附近的区域的氧含量低，并且在所述记录层与所述保护层之间的界面附近的区域中的氧含量比在所述记录层中心附近的区域的氧含量低。
12.根据权利要求11所述的磁性存储设备，其中
所述记录层包含铬，
在所述记录层中的铬含量沿所述膜厚度方向变化，及
在所述记录层与所述中间层之间的界面附近的区域中的铬含量高于在所述记录层中心附近的区域中的铬含量。
13.根据权利要求11所述的磁性存储设备，其中
所述中间层包括与所述记录层邻近地形成的层，并且包括主要由钌组成的晶粒和主要由氧化物组成的晶粒边界。
14.根据权利要求11所述的磁性存储设备，其中
所述记录层包含铂，并且所述记录层的铂含量沿所述膜厚度方向变化，
在所述记录层与所述中间层之间的界面附近的区域中的铂含量比在所述记录层中心附近区域中的铂含量低，及
在所述记录层与所述中间层的界面附近的区域与在所述记录层中心附近的区域之间形成非磁性层。
15.根据权利要求11所述的磁性存储设备，其中
所述记录层具有在所述膜平面中周期性地定界的不连续结构。
16.一种磁性存储设备，包括：
磁性记录介质；
用来在记录方向上驱动所述磁性记录介质的装置；
磁头，包括记录单元和读取元件；
相对于所述磁性记录介质来驱动所述磁头的装置；及
信号处理单元，处理来自所述磁头的输入信号和到所述磁头的输出信号，
其中，所述磁性记录介质包括基片，底层、中间层、记录层及保护层按顺序层叠在所述基片上，并且所述记录层包括一个包括主要由钴组成的晶粒和主要由氧化物组成的晶粒边界的层，并且
其中，在所述记录层到所述中间层之间的界面附近的区域中，氧含量从与所述中间层的界面到所述保护层侧增加，并且在所述记录层与所述保护层之间的界面附近的区域中，氧含量从与所述保护层的界面到所述中间层侧增加。
17.根据权利要求16所述的磁性存储设备，其中
所述记录层包含铬，
在所述记录层中的铬含量沿所述膜厚度方向变化，及
在所述记录层与所述中间层之间的界面附近的区域中的铬含量高于在所述记录层中心附近的区域中的铬含量。
18.根据权利要求16所述的磁性存储设备，其中
所述中间层包括与所述记录层邻近地形成的层，并且包括主要由钌组成的晶粒和主要由氧化物组成的晶粒边界。
19.根据权利要求16所述的磁性存储设备，其中
所述记录层包含铂，并且所述记录层的铂含量沿所述膜厚度方向变化，
在所述记录层与所述中间层之间的界面附近的区域中的铂含量比在所述记录层中心附近的区域中的铂含量低，及
在所述记录层与所述中间层的界面附近的区域与在所述记录层中心附近的区域之间形成非磁性层。
20.根据权利要求16所述的磁性存储设备，其中
所述记录层具有在所述膜平面中周期性地定界的不连续结构。
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