CN101536089A - 磁存储装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磁存储装置，其具备：垂直磁记录介质(20)，其由圆盘状的基板(21)、形成于基板上的软磁性衬底层(22)、和形成于软磁性衬底层(22)上的易磁化轴垂直于膜面的记录层(25)构成；以及磁头，其具有露出于介质相对面的记录元件和再现元件。软磁性衬底层(22)构成为：易磁化轴的取向沿周方向；磁头的记录元件具有施加记录磁场的主磁极部(71)和使记录磁场环流的旁轭部；在介质相对面(52a)，副旁轭(72)配置在主磁极部(71)的直径方向，记录磁场的磁通在软磁性衬底层(22)中在直径方向流通。

Description

磁存储装置
技术领域
本发明涉及具备垂直磁记录介质的磁存储装置。
背景技术
近年来，由于磁盘的介质噪声的减小以及对磁头采用了自旋阀再现元件，磁存储装置，例如磁盘装置的记录密度得到了显著的提高，实现了超过每平方英寸为100Gbit的面记录密度。
以往，作为磁存储装置的磁记录介质，使用面内记录方式的磁记录介质。已知的是，该方式通过磁记录介质的残留磁膜厚积(tBr)的缩小和高矫顽力(Hc)，实现介质噪声的减小。如果推进tBr的缩小，则记录层的晶粒发生细微化，并且由于热能的影响，记录层的残留磁逐渐减少，发生所谓的热起伏的问题。此外，由于高Hc化也受限于记录头磁场的大小，因此很难实现这之上的高Hc化。由于这样的背景，面内记录方式的磁记录介质很难实现这之上的高记录密度化。
近年来，为了实现磁记录介质的进一步高记录密度化，对垂直磁记录方式的磁记录介质(垂直磁记录介质)的开发变得活跃起来。垂直磁记录方式具有如下优点：由于相邻记录位的反磁场的影响，记录在垂直磁记录介质的记录位越是高记录密度，残留磁的大小越稳定。其结果是，耐热起伏性也得到强化。
此外，在垂直记录介质中，在基板和记录层之间加有由软磁性材料构成的软磁性衬底层。即使不加软磁性衬底层，也能够进行记录/再现，但是通过将单磁极头和衬底层组合，与以往的面内记录用头相比，由记录时的记录元件产生的磁场能够大幅度地增加到约1.3倍以上。由此，能够对垂直介质提供比面内记录介质高的Hc。此外，软磁性衬底层由于急剧地引入由记录元件产生的磁场，因此磁场梯度变小，信号的写入宽度的影响也减小。这样，垂直磁记录介质与面内磁记录介质相比，具有各种优越性。
在具有这种记录层和软磁性衬底层的结构中，存在如下的广域磁道擦除(WATER；Wide AdjacentTrack Erasure：广域相邻磁道擦除)的问题：由于不经由磁极而在旁轭(returnyoke)和屏蔽层(shield)之间环流的磁通以及由软磁性衬底层的磁壁产生的磁通，记录层的信息不期望地被擦除。
为了解决这个问题，在磁头中采用了防止旁轭和屏蔽层之间的磁通环流的两层线圈方式。另一方面，在垂直磁记录介质中，采用了在两个软磁性层中夹持预定厚度的Ru膜而具有彼此平行反向的磁性的反强磁性结构体的软磁性衬底层。
【专利文献1】日本特开平6—103554号公报
发明内容
本发明在于提供一种磁存储装置，其具备在能够抑制广域磁道擦除的新颖且有用的垂直磁记录介质。
根据本发明的一个观点，提供一种磁存储装置，其具备：垂直磁记录介质，其由圆盘状的基板、形成于该基板上的软磁性衬底层、以及形成于该软磁性衬底层上的易磁化轴垂直于膜面的记录层构成；以及磁头，其具有露出于介质相对面的记录元件和再现元件，其中，所述软磁性衬底层的易磁化轴的取向沿周方向，所述记录元件具有用于施加记录磁场的由软磁性材料构成的主磁极部和用于使记录磁场环流的由软磁性材料构成的旁轭部，所述旁轭部具有在介质相对面配置在主磁极部的直径方向的副旁轭，所述记录磁场的磁通在软磁性衬底层中沿直径方向流通。
根据本发明，由于在介质相对面沿主磁极部的直径方向配置了副旁轭，因此，在记录时，在软磁性衬底层中，记录磁场的磁通沿直径方向流通。而且，易磁化轴的取向沿软磁性衬底层的周方向，因此直径方向成为难磁化轴，所以直径方向比周方向的高频磁导率高。因此，在高频之下切换的磁通在直径方向上更容易流通，能够抑制记录磁场在记录层中向面内方向扩展。其结果是，能够抑制广域磁道擦除。
附图说明
图1是示出本发明实施方式的磁存储装置的要部的图。
图2是构成本实施方式的垂直磁记录介质的剖视图。
图3是形成有离子束织构的基板的一部分的示意图。
图4是用于说明软磁性衬底层的易磁化轴的取向的图。
图5是用于说明离子束织构的形成方法的图(其一)。
图6是用于说明离子束织构的形成方法的图(其二)。
图7是实施例的软磁性衬底层的磁特性图。
图8是比较例的软磁性衬底层的磁特性图。
图9是构成本实施方式的磁头的要部的放大立体图。
图10是示出磁头的元件部的介质相对面的结构图。
图11是磁头的元件部和垂直磁记录介质的剖视图。
图12是从磁头的元件部和垂直磁记录介质的空气流出端侧观察的剖视图。
图13是构成本实施方式的另一垂直磁记录介质的立体图。
图14是图13所示的另一垂直磁记录介质的剖视图。
图15是示出磁头的元件部的另一结构例的图。
标号说明
10磁存储装置；20，80垂直磁记录介质；21基板
21a织构；21—1基板表面；21G沟槽区域
21L平台区域；21D凹部；22软磁性衬底层
23晶种层；24中间层；25记录层；26保护膜；30织构形成装置
31基板保持座；35离子枪；42遮蔽板；42a开口部
48基板保持部件；50磁头；51悬架；52磁头滑块
52a介质相对面；53侧梁；54中间梁；55，90元件部
56信号布线；60再现元件；61，63屏蔽层；62磁阻效应元件
68非磁性绝缘材料；70记录元件；71主磁极
72副旁轭；73下轭；74后轭；75线圈
81磁道区域；82磁道间区域；83记录单元；84单元间区域
具体实施方式
下面，参照附图说明实施方式。
图1是示出本发明实施方式的磁存储装置的要部的图。另外，图1示出了将用于密闭磁存储装置的盖拆开的状态。
参照图1，磁存储装置10由壳体11、收容在壳体11内的垂直磁记录介质20、磁头50、通过音圈马达(VCM，省略而未图示)使磁头50在直径方向转动的致动器单元14以及集线器12等构成。此外，虽然在垂直磁记录介质20和集线器12中省略而未图示，但是，集线器下方设置有使垂直磁记录介质20旋转驱动的主轴马达(SPM)。此外，磁盘装置10经由信号布线(图9所示的56)传送与磁头50进行输入输出的信号。信号布线与安装于壳体11的与垂直磁记录介质20的相对侧的印刷电路板(未图示)连接。印刷电路板上设置有VCM及SPM的驱动电路和处理记录及再现信号的读/写/信道电路、硬盘/控制器等。
图2是构成本实施方式的垂直磁记录介质的剖视图，是沿直径方向的剖视图。
参照图2，垂直磁记录介质20具有如下结构：具有圆盘状的基板21，并在该基板21上依次层叠有软磁性衬底层22、晶种层23、中间层24、记录层25、保护膜26以及润滑层27，此外，基板的表面形成有织构，软磁性衬底层与织构相接。另外，图2中，虽然有时在层叠在织构21a上面的晶种层23等的表面存在受到织构21a的凹凸影响而形成凹凸，但是为了说明方便，省略凹凸的图示。这里，垂直磁记录介质20以形成于圆盘状的基板21上的磁盘为例进行说明。即，记录方向为周方向，与记录方向垂直的方向为直径方向。下面，详细说明垂直磁记录介质20。
基板21可以使用公知的基板材料。基板21可以使用例如，玻璃基板、镀NiP的铝合金基板、硅基板、塑料基板、陶瓷基板、碳基板等。作为基板21，考虑到在其表面能够形成后述优选的织构，优选玻璃基板和镀NiP的铝合金基板。作为玻璃基板，可以列举经过化学强化处理的钠钙玻璃、硼硅玻璃或铝硼硅玻璃基板和晶化玻璃基板。
织构具有沿着周方向延伸的许多槽，并使与其连接的软磁性衬底层的易磁化轴取向为周方向。后面将会具体介绍织构。
软磁性衬底层22的膜厚例如为10nm～2μm，由包含从Fe、Co、Ni、Al、Si、Ta、Ti、Zr、Hf、V、Nb、C和B中选择的至少一种元素的非晶质或微晶的软性材料构成。软磁性衬底层12例如由CoNbZr、CoTaZr、FeCoB、FeTaC、FeAlSi、CoFeZrTa和NiFe等构成。通过选择这种软磁性材料，能够抑制记录磁场的饱和并抑制侧面去磁(side erase)。此外，软磁性衬底层12不限于一层，还可以层叠多层。
晶种层23的膜厚例如为2.0nm～10nm，由例如包含Ta、W、Mo等的非晶质的非磁性材料构成。晶种层13使形成于其上的中间层14的晶粒的晶体取向性得到提高。而且，晶种层23使中间层24的晶粒的颗粒直径均匀，进而使记录层25的晶粒的颗粒直径均匀，减小了介质噪声。
此外，考虑到进一步提高中间层24的晶体取向性，进而提高记录层25的晶体取向性，晶种层23优选在由上述非晶质的非晶质材料构成的层之上，进一步层叠具有面心立方晶格(fcc)晶体结构的晶质层，未图示这一点。作为相关晶质层的材料，可以列举Cu、Ni、NiFe、NiCr、NiCu等，这些晶质层的各个(111)晶面优先生长。由于中间层14由具有六方最密堆积(hcp)晶体结构的材料构成，所以在具有fcc晶体结构的晶质层的(111)晶面上，中间层14的(0002)面优先生长，进而，其上的记录层25的(0002)面优先生长，所以晶体取向性良好。另外，如上所述，设置晶种层23的做法优选，但是也可以省略。
中间层24由具有hcp晶体结构的非磁性材料构成。中间层24可以列举例如具有Ru、hcp晶体结构的非磁性的Ru-X合金(X由Co、Fe、Ni、Ta、B、Si、Ti和Mn构成的组中的至少一种构成)。中间层24的(0002)面在由非晶质的非磁性材料构成的晶种层23上优先生长。此外，在由非晶质的非磁性材料构成的层和具有fcc晶体结构的晶质层以这种顺序层叠晶种层23的情况下，中间层24的(0002)面在晶质层上优先外延生长，晶体性和晶体取向性良好，中间层14自身的晶体性良好。与此同时，中间层14的c轴的取向为垂直于基板面，并且该晶体取向性良好。其结果是，中间层24使记录层25的晶体取向性得到提高，从而记录再现特性得到提高。
此外，优选为中间层24由Ru、RuCo、RuCoCr、RuCoB、RuCoCrTa、RuSiO2、RuTiO2构成的组中的任意一种构成。因为这些材料的晶格间隔与记录层25的晶格间隔大致相等，因此晶格彼此匹配良好，记录层15的易磁化轴(c轴)的取向分散减小，记录再生特性得到提高。
另外，如上所述，从取得良好的磁特性和记录特性这方面考虑，设置中间层24的做法是优选的，但是根据垂直磁记录介质20所要求的特性，也不是必须设置的。
记录层25由强磁性材料构成，包含具有例如hcp晶体结构的强磁性材料。作为具有hcp晶体结构的强磁性材料，可以列举CoCr、CoPt、CoCrTa、CoCrPt以及CoCrPt—M(M是从由B、Mo、Nb、Ta、W和Cu构成的组中的至少一种选择出来的)(下面称作记录层强磁性材料)。记录层25也可以是仅由记录层强磁性材料构成的强磁性层，所谓的连续膜。
此外，记录层25也可以为，当利用溅射法对记录层强磁性材料进行成膜时，在包含氧气的环境下成膜，从而在膜中含有氧的强磁性材料。由此，由于磁性颗粒间的界面即粒界部含有氧气，因此粒界部的厚度增大并且磁性颗粒彼此相离更远。由此介质噪声得到减小，SN比得到提高。这种记录层25的组成为在记录层强磁性材料中包含有O(氧)，例如，为CoCr—O、CoCrPt—O、CoCrPt—O、CoCrPt—M—O。
此外，记录层25还可以为由磁性颗粒和非固溶层构成的所谓的颗粒膜，其中，上述磁性颗粒由记录层强磁性材料构成，非固溶层由包围磁性颗粒的非磁性材料构成。磁性颗粒具有从中间层24的表面向基板面以大致垂直方向生长的柱状结构，并且在基板面内方向上通过非固溶相而彼此隔离。非固溶相由形成磁性颗粒的强磁性材料和不固溶即不形成化合物的非磁性材料构成。非固溶相由从Si、Al、Ta、Zr、Y、Ti、及Mg中选择的任一种元素和从O、N及C中选择的至少一种元素的化合物构成，可以列举例如SiO2、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、Y2O3、TiO2、MgO等的氧化物和Si3N4、AlN、TaN、ZrN、TiN、Mg3N2等的氮化物以及SiC、TaC、ZrC、TiC等的碳化物。通过由这种非磁性材料构成的非固溶相，磁性颗粒与邻接的磁性颗粒物理地隔离，所以磁相互作用减小，其结果是，介质噪声减小，SN比提高。
上述颗粒膜的组成中，优选为磁性颗粒由CoCrPt和CoCrPt—M中的任意一种构成，非固溶层由氧化物构成，非固溶层优选为由SiO2或TiO2构成。通过这种组合，磁性颗粒通过非固溶层大致均匀地隔离，取得了良好的磁特性和记录再现特性。
此外，记录层25还可以是将强磁性元素和非强磁性元素的各个薄膜交替层叠而得到的强磁性人工晶格膜。作为这种强磁性人工晶格膜，可以列举将Co层和Pd层多次交替层叠而得到的Co/Pd人工晶格膜以及将Co层和Pt层多次交替层叠而得到的Co/Pt人工晶格膜。强磁性人工晶格膜在垂直于膜面的方向上具有易磁化轴。在强磁性人工晶格膜中，由于实现了单轴各向异性常数比上述记录层强磁性材料大的材料，因此能够容易增加矫顽力。另外，Co层、Pd层和Pt层各自的重复单位可以是单层也可以是2层。
另外，记录层25不限于单层，还可以是多层的层叠体。层叠体由包含互不相同组成的记录层强磁性材料的强磁性层构成。即，记录层25由互不相同元素的组合的记录层强磁性材料、或者相同元素的组合且元素含有量不同的记录层强磁性材料构成。从适合高记录密度化方面考虑，记录层25的膜厚优选设定在3nm～25nm的范围内。
保护膜26没有特殊的限制，例如由膜厚为0.5nm～15nm的无定形碳、氢化碳、氮化碳以及氧化铝等的任一种构成。
润滑层27没有特殊的限制，可以使用例如膜厚为0.5nm～5nm的以全氟聚醚为主链的润滑剂。根据保护膜26的材料，可以设置润滑层27，也可以不设置润滑层27。
接着，详细说明构成本发明的垂直磁气记录介质织构21a。织构的大多数槽沿周方向延伸。作为织构可以列举机械织构。机械织构是通过使金刚石微粒和氧化铝微粒的研磨剂介于焊盘和基板21之间，使焊盘和基板21相对移动，由此在基板表面形成研磨痕来得到的，其中，该焊盘将金刚石微粒和氧化铝微粒的研磨剂与基板21压接。在本实施方式中，例如通过使基板21旋转，形成沿周方向延伸的许多研磨痕。由此，如后面的图4所示，软磁性衬底层22的易磁化轴的取向为周方向。其效果在后面叙述。
另外，还可以形成为：使焊盘或基板21在直径方向摇动，研磨痕的延伸方向相对于周方向为几度以内，例如5度以内。研磨痕的直径方向的平均间隔优选设定在1nm～100nm的范围内。此外，织构21a也可以是接下来说明的所谓离子束织构。
图3是形成有离子束织构的基板的一部分的示意图。图4是用于说明软磁性衬底层的易磁化轴的取向的图。图3中箭头CIR所示的方向为基板21的周方向，箭头RAD所示的方向为基板21的直径方向。
同时参照图3、图4以及图2，形成于基板21的表面的织构21a通过由后面说明的织构形成装置从预定方向向基板表面照射离子束，来在照射了离子束的区域内自组织地形成许多槽。织构21a沿着周方向(图3所示的CIR方向)形成彼此大致平行的许多槽21a—1，并且，槽21a—1在直径方向(图3所示的RAD方向)以大致预定的间隔形成。因此，如图4所示，软磁性衬底层22的易磁化轴EA借助织构21a而取向沿周方向。由此，借助织构的槽21a—1，易磁化轴EA的周方向的取向性提高，各向异性磁场Hk增加，周方向的高频磁导率降低，另一方面，直径方向的高频磁导率提高。如后面说明的那样，通过配置记录元件的旁轭部，使记录磁场的磁通在软磁性衬底层22中沿着直径方向、即沿着磁导率变高的方向通过，因此从主磁极经由记录层到软磁性衬底层，记录磁场的平行于膜面方向的展宽被抑制，其结果是，可以减小宽域磁道擦除。
离子束所致的织构21a的槽21a—1通过沿着周方向配置许多长的凸状体11a—2而成。凸状体21a—2大致沿周方向排列，但是，并不是严格按照沿周方向的直线排列为一列，而在直径方向上略微错开来进行了排列。通过这样排列凸状体21a—2，槽21a—1虽然不构成延周方向的直线，但槽21a—1的大部分延周方向形成，因此软磁性衬底层12的易磁化轴EA与周方向之间的偏离变小。即，软磁性衬底层12的易磁化轴EA相对于周方向的角度分散与机械织构相比能够减小。因此，可以进一步减小宽域磁道擦除。
另外，在本说明书和权利要求书中，所说的“大致等间隔”或“大致预定间隔”，如下面说明的那样，还包括相邻的槽彼此交错的情况、如存在跨过多个槽的凹部的情况那样局部形成周方向上槽不构成等间隔的区域的情况。
从提供良好的磁各向异性方面考虑，织构的槽21a—1的周方向的间隔优选形成为从1nm～100nm的范围中选择的间隔。即，从提供良好的磁各向异性方面考虑，将织构21a的周方向的每1μm的槽的个数优选设定在1000个～10个的范围内。
优选为槽21a—1的深度设定在平均槽深度为0.3nm～5.0nm(进而0.3nm～2.0nm)的范围内。如果平均槽深比0.3nm浅，则记录层25的RAD方向的取向度不充分。此外，如果平均槽深超过5.0nm，则垂直磁记录介质20的表面粗糙度恶化，容易产生磁头撞毁。另外，槽21a—1的深度设定为通过如下方式得到的垂线长度：用AFM测定与槽方向垂直的方向的剖面形状，从该剖面形状的谷底的最深位置开始引到连接夹着该谷底的两个顶峰的直线。而且，平均槽深度设定为40个左右的槽深度的测定值的平均值。
此外，由于织构21a，各向异性磁场Hk增加，因此，软磁性衬底层12为单层即可。软磁性衬底层12的结构比层叠铁氧体结构的软磁性衬底层叠体更简单，因此能够减小制造成本。此外，还可以不使用昂贵的Ru材料。
另外，虽然省略图示，但是，还可以取代在基板21的表面形成织构21a，而在基板21和软磁性衬底层22之间进一步形成介电层，在介电层的表面形成织构。作为该介电层的材料，可以列举金属元素的氧化物、氮化物以及碳化物、玻璃材料、陶瓷材料等，例如，可以列举二氧化硅膜、氮化硅膜、碳化硅膜等。由此，取得与在基板表面形成织构的情况相同的效果。
接着，参照图2说明垂直磁记录介质10的制造方法。
首先，洗净基板21的表面并干燥之后，利用织构形成装置，在基板21的表面形成由沿着周方向延伸的许多槽构成的织构21a。织构21a可以是机械织构，也可以是由离子束形成的离子束织构。下面，详细说明离子束织构的形成工艺。
织构形成装置30设置有向真空容器44内载置基板21的基板保持座31和经由基板保持座31使基板11绕旋转轴旋转的旋转驱动部32，其中，该旋转轴与基板保持座31的主面垂直。为了对真空容器44进行排气并保持为真空环境，织构形成装置30中设置有由旋转式泵或涡轮分子泵等构成的排气系统45。
在基板21的上方，设置有将离子束41照射到基板21的离子枪35。离子枪35可以使用例如卡夫曼(Kaufman)式离子枪，还可以使用阴极跟随式、ECR(Electron Cyclotron Resonance电子回旋谐振)式等的离子枪。卡夫曼式离子枪的束直径大，例如可以得到直径为几cm～十几cm的离子束，从这方面考虑为优选的。此外，从离子束41的线性良好的方面考虑，卡夫曼式离子枪为优选的。
离子枪35由如下部分构成：热阴极36、圆柱状的磁控管阳极38、向磁控管阳极38的中心轴方向施加磁场的线圈39、遮蔽电极37、抽出已经离子化的气体并对其进行加速的加速电极40等。遮蔽电极37和加速电极40以相对的方式设置有许多直径为几百微米的开口部37a、40a。另外，在热阴极36、磁控管阳极38和加速电极40上分别连接有电源装置(未图示)。另外，在离子枪35中还可以设置中和器(neutralizer)，其将热电子释放到由加速电极40进行了加速的离子束中。通过该热电子，抑制照射了离子束的基板21的表面21—1和遮蔽板42带电。
下面说明离子枪35的动作。首先，从热阴极36释放的电子一边进行余摆线(trochoid)运动，一边被封闭在圆筒状的磁控管阳极38内。被封闭的电子与所提供的气体发生冲撞，使气体电离，从而生成气体离子(为阳离子)。然后，根据施加给加速电极40的负加速电压，从开口部40a抽取气体离子，并对其进行加速以形成离子束41。离子束41以预定的照射方向照射到基板21的表面。
离子束41的照射方向设定为在照射位置(开口部42a的正下方)与基板21的直径方向平行。此外，如图5所示，离子束41的照射方向设定为从与基板21的表面21—1垂直的方向向基板21的直径方向侧倾斜照射角θ的方向。即，离子束41的照射方向是在由基板21的直径方向和与基板21的表面21—1垂直的方向形成的平面内，从与基板的表面21—1垂直的方向倾斜了照射角θ的方向。这样，通过设定照射方向并照射离子束，在基板表面21—1上延周方向以自组织的方式形成有许多细微的槽，并且该槽以大致预定的间隔沿直径方向形成。
这里，自组织是指自动形成与离子束的剖面尺寸相比非常微细的槽的意思。即，不是通过横截离子束而在基板表面上形成一个个槽，而是在照射了离子束41的区域中形成许多槽。
这里，优选将离子束41的照射角θ设定在45度～70度的范围内。当照射角θ小于45度和超过70度时，很难形成足够深的槽。从形成更深的槽的方面考虑，优选将照射角θ设定在55度到65度的范围内。
作为用于离子束41的气体，可以列举如Ar、Kr、Xe等的惰性气体，还可以混合它们中的至少两种气体来使用。从能够有效地形成深的槽以及所形成的槽的均匀性良好的方面考虑，用于离子束的气体优选为Kr和Xe。
优选将对离子枪35的气体供给量设定在例如2sccm到20sccm的范围内。此外，优选将离子束的加速电压(施加给图7的加速电极40的电压)设定在0.4kV到1.0kV。此外，加速电压越低槽的间隔越窄，与槽方向垂直的方向的每单位长度的槽的个数存在增加的倾向。因此，根据记录层的晶粒的平均颗粒直径等来适当地选择加速电压，由此可以获得记录层在周方向上的适当取向度。此外，尽管按照与处理时间的关系适当选择离子束电流，但是将其设定在100mA到500mA的范围内。
此外，还可以在利用离子枪35照射离子束41的同时，通过旋转驱动单元(未图示)使基板11旋转。基板11是按照绕穿过基板11的中心且与其表面垂直的中心轴的任一旋转方向旋转，或按照组合两个方向而成的方向旋转。旋转速度例如设定为15转/分左右。另外，尽管省略了图示，但是还可以在织构形成装置中配置多个离子枪，同时照射基板的表面整体，从而形成织构，此时可以使基板旋转，也可以使基板不旋转。
此外，为了限制离子束41照射基板11的范围，可以在离子束的加速电极40和基板11之间设置遮蔽板42。遮蔽板42的开口部42a优选设为沿着基板11的直径方向延伸的狭缝形状。通过这样设置开口部42a，限制了向基板11的周方向扩散的离子束41的照射范围。因此，通过限制周方向的照射范围，沿着周方向形成槽，能够形成与直径方向的偏移较小的槽。通过由这种槽构成的织构，可以期待提高记录层在周方向上的取向度。当使用具有这种开口部42a的遮蔽板42时，如上所述，在使基板11旋转的同时，照射离子束41。
接着，在织构形成之后的工艺中，对形成有织构21a的基板21的表面，使用纯水或表面活性剂和纯水进行擦洗等的湿洗。通过进行湿洗，可从基板11的表面去除在织构形成中产生的基板材料的微粒等。其结果是，在形成垂直磁记录介质后，能够避免在垂直磁记录介质表面产生微粒所致的凸起等。可以进行超声波清洗来取代擦洗，还可以组合擦洗和超声波清洗，还可以使用公知的清洗方法。另外，也可以根据基板材料的颗粒等的附着程度，使用公知的干洗来取代湿洗。
接着，将基板21载置在腔室内。另外，为了使基板表面干燥，可以在真空中进行加热，但是在对软磁性衬底层进行成膜之前，冷却基板。
接着，在形成有织构21a的基板21上，通过非电解浸镀法、电镀法、溅射法、真空蒸镀法等形成上述的软磁性衬底层22。
接着，在软磁性衬底层22上，使用溅射装置，使用由上述材料构成的溅射靶形成晶种层23。溅射装置优选使用预先可排气到10-7Pa的超高真空溅射装置。具体而言，通过例如DC磁控管法，在惰性气体环境下、例如Ar气体环境中，将压力设定为例如0.4Pa，将输入功率设定为例如0.5kW来形成晶种层23。此时，优选为不进行基板21的加热。由此能够抑制软磁性衬底层22的晶化或微晶的肥大化。当然，也可以在不导致软磁性衬底层22的晶化或微晶的肥大化程度的温度、即150℃以下的温度下进行加热。另外，在形成中间层24和记录层25的工艺中，基板21的温度条件与形成晶种层23的情况相同。
接着，在晶种层23上，使用上述材料的溅射靶依次形成中间层24和记录层25。中间层24和记录层25的形成条件与晶种层23的形成条件相同。
另外，在记录层25的形成工艺中，还可以取代惰性气体环境，在惰性气体中添加氧气或氮气的环境，或者氧气或氮气的环境下形成。由此，记录层25的磁性颗粒间的分离状态良好，介质噪声减小，SN比良好。
此外，当记录层25是颗粒膜时，使用上述的强磁性材料的溅射靶和非固溶相的非磁性材料的溅射靶，在惰性气体环境下同时溅射而形成。此时，当非磁性材料是氧化物、氮化物、或碳化物时，作为环境气体，可以分别使用氧气、氮气、碳酸气体，也可以添加到惰性气体中。由此，能够抑制非固溶相中的氧、氮、碳各自的含有量比化学量论组成减少，可以形成优质的记录层。其结果是，垂直磁记录介质20的耐久性和耐蚀性良好。另外，作为溅射靶，还可以使用由将强磁性材料和非强磁性材料复合而成的材料构成的一个溅射靶取代上述的两种溅射靶。由此，记录层15的膜的磁性颗粒与非固溶相的摩尔比的控制变得容易。
接着，在记录层25上，利用溅射法、CVD(化学汽相淀积)法、FCA(Filtered Cathodic Arc：过滤阴极电弧)法等形成保护膜26。进而，在保护膜16的表面，通过提升法、旋涂法、液面降低法等涂敷润滑层28。通过以上处理，形成第一实施方式的垂直磁记录介质20。
另外，在从上述的形成晶种层23的工艺到形成记录层25的工艺中，以DC磁控管法为例进行了说明，但是也可以使用其他的溅射法(例如RF溅射法)或真空蒸镀法。
此外，在从上述的形成晶种层23的工艺到形成保护膜26的工艺中，从基板21或已经形成的各层的表面的清洁性方面考虑，保持真空或成膜环境为优选。
接着，为了确认织构影响软磁性衬底层的易磁化轴取向的效果，在基板表面形成机械织构，在其上生成形成软磁性衬底层的试样(称作实施例)。此外，为了进行比较，还形成如下试样(称作比较例)：其除了不形成机械织构以外，与上述实施例相同。
通过如下方式制作实施例的试样。利用对表面进行清洗并干燥的外径65mm的圆盘状的玻璃基板，通过织构形成装置，在玻璃基板的表面，形成了延周方向延伸的研磨痕。由原子间力显微镜测定的形成织构后的基板表面的平均表面粗糙度为0.45nm。针对形成织构的基板，配置在真空容器内，在将真空容器内排气到压力为1.0×10-5Pa之后，在压力为6.7×10-1Pa的Ar气体环境中，通过DC磁控管溅射法，在不对基板加热的情况下，利用Co87Zr5Nb8(组成由原子百分比表示)的溅射靶，形成厚度为200nm的软磁性衬底层。
利用振动试样磁力计(VSM)，对这样形成的实施例和比较例的试样，在膜面内且对直径方向和周方向分别施加磁场并测定了磁滞曲线。
图7是实施例的软磁性衬底层的磁特性图，图8是比较例的软磁性衬底层的磁特性图。另外，由直径方向、周方向所示的曲线是分别向直径方向、周方向施加磁场而测定的磁滞曲线。
图7所示的实施例，周方向的磁滞曲线比直径方向的磁滞曲线更接近矩形，易磁化轴取向为周方向。另外，根据直径方向的磁滞曲线，各向异性磁场大约是5Oe。另一方面，图8所示的比较例，直径方向的磁滞曲线比周方向的磁滞曲线更接近矩形，易磁化轴取向为直径方向。由此可知：在比较例中，通过DC磁控管溅射法的磁场分布，易磁化轴取向为直径方向，而在形成机械织构的实施例中，尽管通过DC磁控管溅射法形成，但是易磁化轴取向为周方向，难磁化轴取向为直径方向。因此，由于难磁化轴取向为直径方向，因此直径方向的高频磁导率比周方向更高，记录磁场的磁通容易向直径方向通过。
接着，说明构成本发明的磁存储装置的磁头。
图9是构成本实施方式的磁头的要部放大立体图，磁头滑块附近的放大立体图。
参照图9，磁头50在悬架51的前端部配置有磁头滑块52，配置有向元件部55传送记录电流并传送来自元件部55的再现信号的布线信号56。磁头滑块52的介质相对面52a(当在垂直磁记录介质上上浮时，与垂直磁记录介质相对的面)，配置有处于空气流入端LD侧的中间梁54、处于靠近侧部SD的从空气流入端LD跨越至空气流出端TR的侧梁53、处于空气流出端TR侧的中央的元件部55。当垂直磁记录介质旋转时，中间梁54和侧梁53由于气流而受到压力，产生上浮力，磁头滑块52能够在垂直磁记录介质上上浮。
图10是示出磁头的元件部的介质相对面的结构的图，图11是磁头的元件部和垂直磁记录介质的剖视图，图12是从磁头元件部和垂直磁记录介质的空气流出端侧观察的剖视图。图10至图12中所示的X轴表示图9所示的空气流入端LD—空气流出端TR方向，Y轴表示核心宽度方向(磁头滑块的宽度方向)、Z轴表示从磁头滑块的介质相对面52a向内的方向。此外，图11和图12中，为了方便说明，对于垂直磁记录介质20的结构，省略了一部分，仅示出基板21、软磁性衬底层22和记录层25。
参照图10至图12，元件部55由再现元件60和记录元件70构成。再现元件60由两个晶种层61、63和磁阻效应元件62构成，该磁阻效应元件62经由非磁性绝缘材料68(例如，铝膜)而夹持在这些晶种层61、63之间。磁阻效应元件62是表示所谓的旋转阀门(SV)式或强磁性隧道接合式等的磁阻效应的元件。磁阻效应元件62检测来自垂直磁记录介质的记录层的信号磁场，并读出记录在记录层的信息。另外，对于磁阻效应元件62，只要是能够检测信号磁场，也可以使用其他类型的元件。
记录元件70由主磁极71、旁轭部和记录线圈75等构成，其中，主磁极71由软磁性材料构成，旁轭部由副旁轭72、下轭73、和后轭74构成，副旁轭72由软磁性材料构成。
如图10所示，在介质相对面52a上，露出有主磁极71和副旁轭72。主磁极71的端面71a是空气流出端侧比空气流入端侧长的等腰梯形。由此，即使磁头斜度(垂直磁记录介质的周方向与空气流入端LD—空气流出端TR方向形成的角度)从0度开始增加，也能够抑制由记录元件在记录层25上以磁方式形成的磁道宽度的变动。
此外，在介质相对面52a，副旁轭72配置成相对于主磁极71为Y轴方向，即，磁头上浮时的垂直磁记录介质的大致直径方向。如图11所示，副旁轭72在X轴方向延伸并接触到下轭73。下轭73从介质相对面52a起经由非磁性绝缘材料68而向内方向进行配置，不露出于介质相对面52a。后轭74的一端与下轭73接触，另一端与主磁极71接触。此外，在后轭74上，经由非磁性绝缘材料68缠绕有记录线圈，通过向记录线圈75供给记录电流，在后轭74中引发记录磁场。
主磁极71、副旁轭72、下轭73以及后轭74由软磁性材料构成，例如，利用NiFe、CoZrNb、FeN、FeSiN、FeCo、CoNiFe等构成。
接着，参照图11和图12，说明记录时的记录磁场的磁通的流动。另外，对于记录磁场而言，通过在介质相对面切换从主磁极71流出的方向和流入主磁极71的方向，在记录层25中记录信息，而这里，以从主磁极71流出的方向为例进行说明。另外，图中，以“O”包围“X”的记号表示磁通的方向为纸面向内，以“O”包围“·”的记号表示磁通的方向为纸面向外。
如果记录线圈75中流过记录电流，则在后轭74引发磁通，引发的磁通流过主磁极71，从主磁极71的端面71a流出，形成记录磁场，在记录层25垂直流过膜面，并流入软磁性衬底层22。并且，因为副旁轭72配置在主磁极71的直径方向的两侧，所以在软磁性衬底层22中向直径方向(Y轴方向)两侧流通，通过记录层25从副旁轭72的端面72a流入副旁轭72。并且，从副旁轭72经由下轭73返回至后轭74。这里，如上所述，在软磁性衬底层22中，通过配置副旁轭72，磁通在直径方向流通，进而，易磁化轴取向为软磁性衬底层22的周方向，因此直径方向为难磁化轴，直径方向的高频磁导率比周方向高。因此，在高频下进行切换的磁通更容易在直径方向上流通，记录磁场的记录层25中向面内方向的扩散被抑制。其结果是，通过具有这样结构的记录元件70和软磁性衬底层22的组合，能够抑制宽域磁道擦除。
另外，磁头50的再现元件60和记录元件70的形成方法是公知的方法，例如，可以使用溅射法、真空蒸镀法、化学气相生长法等成膜方法以及由照相平版印刷法和干法蚀刻法组合而成的构图方法。
如上面的说明那样，本实施方式的磁存储装置，软磁性衬底层的易磁化轴取向为周方向，另外，记录元件在介质相对面的主磁极的直径方向配置了副旁轭，因此，记录时的磁通的流通在软磁性衬底层中容易流向直径方向，能够抑制尖峰噪声的产生以及宽域磁道擦除。
图13是构成本实施方式的另一垂直磁记录介质的立体图，图14是图13所示的另一垂直磁记录介质的剖视图。另外，图14是沿着图13的垂直磁记录介质的直径方向的剖视图。图中，对与先前说明的部分对应的部分赋予相同的参考标号并省略说明。另外，图13中为了说明的方便，省略一部分的膜的图示。
参照图13和图14，垂直磁记录介质80由磁道区域81和磁道间区域82构成，该磁道区域81在周方向延伸并用于记录/再现信息，该磁道间区域82处于磁道区域81的直径方向的两侧，在周方向延伸并用于隔离邻接磁道区域81。此外，磁道区域81沿着周方向设置有记录单元83和处于记录单元83的周方向的前后的单元间区域84。垂直磁记录介质50具有如下特征：磁道区域81由沿着周方向被单元间区域84分离的许多记录单元83构成。
基板21由凸部的平台区域21L和凹部的沟槽区域21G构成，平台区域21L(在周方向不连续)和沟槽区域21G形成为同心圆状，该平台区域21L设置在磁道区域81的位置，沟槽区域21G设置在磁道间区域82的位置。平台区域21L和沟槽区域21G的级差设定为至少大于记录层25的厚度。通过这样设定，由磁道间区域82将相邻的磁道区域81隔离，因此能够切断相邻磁道区域81间的磁相互作用。此外，平台区域21L沿周方向被凹部21D相互分离。凹部21D形成为与沟槽区域11G相等的深度。
此外，在基板21的表面，与第一实施方式同样，延周方向(CIR方向)形成有织构21a。另外，织构21a只要形成在平台区域21L的表面即可。
垂直磁记录介质80在这样的表面形状的基板11上具有与第一实施方式相同的结构。即，垂直磁记录介质50依次层叠有软磁性衬底层22、晶种层23、中间层24、记录层25、保护膜26、润滑层27而构成。
记录单元83形成为高于单元间区域84和磁道间区域82，记录单元83的记录层15上记录/再现有数据。由于记录单元83的记录单元83的记录层25与相邻的记录单元83的记录层25相隔开，因此受到来自相邻记录单元83的记录层25的磁相互作用较弱，所以即使是高记录密度，记录层25的磁化方向和大小也稳定。其结果是，提高了高记录密度中的SN比，进而能够提高记录密度。
记录单元83的尺寸根据垂直磁记录介质80的线记录密度和磁道密度适当地进行选择。例如，当线记录密度(周方向的记录密度)为40kbit/mm(1.0Mbit/英寸)时，设定记录单元83的长度(周方向的长度)例如为20nm，单元间区域84的长度(记录单元83的周方向的间隙)例如为5nm。从切断相邻记录单元83间的磁相互作用方面考虑，优选单元间区域84的长度设定为0.5nm以上。另外，线记录密度的单位中，“比特”意味着一个磁通反转。
此外，当磁道密度(直径方向的磁道密度)为40k磁道/mm(1.0M磁道/英寸)时，设定记录单元83的宽度(直径方向的长度)、即磁道区域61的宽度例如为20nm，磁道间区域82的宽度例如为5nm。通过这样设定，线记录密度和磁道密度分别为40k比特/mm、40k磁道/mm的垂直磁记录介质，每单位面积的记录密度为1.6比特/mm2、(1T比特/平方英寸)。
另外，垂直磁记录介质80与图2所示的垂直磁记录介质20一样，软磁性衬底层22的易磁化轴由织构21a取向为周方向。通过织构21a的槽，易磁化轴的周方向的取向性提高，各向异性磁场Hk增加。因此，软磁性衬底层22的周方向的高频磁导率提高。因此，能够更加减小宽域磁道擦除。
另外，垂直磁记录介质50的制造方法，与图2所示的垂直磁记录介质20的制造方法大致相同，因此，省略详细的说明，而在离子束所致的织构的形成中，由于照射离子束，在具有凹凸的基板表面的平台区域21L(凸部)的表面上也能够容易形成织构。因此，与机械织构相比，离子束所致的织构法为优选。
图15是示出磁头的元件部的其他构成例的图。对与先前说明的部分对应的部分赋予相同的参考标号，并省略说明。
参照图15，磁头的元件部90配置在磁头滑块的靠近空气流出端TR的侧部SD。在介质相对面，副旁轭72设置在主磁极71的一侧，下轭73A的宽度为图10所示的下轭73的宽度的大约一半，除此之外，元件部90具有与图10至图12所示的元件部55相同的结构，发挥同样的效果。另外，也可以将副旁轭72配置在侧部SD侧。另外，元件部90也可以与图10至图12所示的元件部55一样配置在磁头滑块的宽度方向的中央。
以上详细说明了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于特定的实施方式，可以在权利要求书所记载的本发明的范围内进行各种变形和变更。
另外，在上述的实施方式中，以垂直磁记录介质是形成于圆盘状的基板上的垂直磁记录介质为例进行了说明，但是，本发明中，取代圆盘状的基板，当然还可以应用使用带形状的基板，例如，带状的PET、PEN、聚酰亚胺等的塑料膜的磁带。此时，“周方向”是“记录方向”，“直径方向”是“与记录方向垂直的方向”即可。
产业上的可利用性
通过上面的详细描述可以明白的是，根据本发明，能够提供一种磁存储装置，其具备在能够抑制宽域磁道擦除的新颖且有用的垂直磁记录介质。

Claims (14)

1.一种磁存储装置，其具备：
垂直磁记录介质，其由圆盘状的基板、形成于该基板上的软磁性衬底层、和形成于该软磁性衬底层上的易磁化轴垂直于膜面的记录层构成；以及
磁头，其具有露出于介质相对面的记录元件和再现元件，
所述软磁性衬底层的易磁化轴的取向沿周方向，
所述记录元件具有用于施加记录磁场的主磁极部和用于使记录磁场环流的旁轭部，该主磁极部由软磁性材料构成，该旁轭部由软磁性材料构成，
所述旁轭部具有在介质相对面配置在主磁极部的直径方向的副旁轭，所述记录磁场的磁通在软磁性衬底层中在直径方向流通。
2.根据权利要求1所述的磁存储装置，其特征在于，在所述基板的表面具备织构，且与该织构相接地形成有软磁性衬底层，其中，该织构具有沿周方向延伸的多个槽。
3.根据权利要求2所述的磁存储装置，其特征在于，在所述织构上沿周方向延伸有以机械方式形成的研磨痕。
4.根据权利要求2所述的磁存储装置，其特征在于，所述织构由大致沿一个方向延长的多个凸状体构成，该凸状体是沿周方向排列多个其长度方向而成的。
5.根据权利要求4所述的磁存储装置，其特征在于，所述织构是沿直径方向且从相对于基板的表面倾斜的方向照射离子束来形成的。
6.根据权利要求2所述的磁存储装置，其特征在于，在所述基板与软磁性衬底层之间还具备介电层，所述织构形成于介电层的表面而取代形成于基板的表面。
7.根据权利要求1所述的磁存储装置，其特征在于，所述基板具有沿周方向交替延伸的凸部和凹部，所述凸部和凹部沿直径方向交替配置。
8.根据权利要求7所述的磁存储装置，其特征在于，在所述凸部的表面形成有织构，并与该织构相接地形成有软磁性衬底层。
9.根据权利要求8所述的磁存储装置，其特征在于，在所述织构上沿周方向延伸有以机械方式形成的研磨痕。
10.根据权利要求8所述的磁存储装置，其特征在于，所述织构由大致沿一个方向延长的多个凸状体构成，该凸状体是沿周方向排列多个其长度方向而成的。
11.根据权利要求10所述的磁存储装置，其特征在于，所述织构是沿直径方向且从相对于基板的表面倾斜的方向照射离子束来形成的。
12.根据权利要求7所述的磁存储装置，其特征在于，在所述凸部上的记录层记录信息。
13.根据权利要求1所述的磁存储装置，其特征在于，所述介质相对面的主磁极部具有空气流出侧比空气流入侧长的等腰梯形的形状。
14.根据权利要求1所述的磁存储装置，其特征在于，所述副旁轭配置在介质相对面的主磁极部的直径方向的两侧。
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