CN1066741A - 在薄膜磁介质中的基底层掺杂 - Google Patents

Abstract

本发明使钴基薄膜磁记录层的磁性质得到控制 而不依赖于对沉积该磁层本身的过程控制，其作法是 在铬基基底层(其后磁层要沉积到它上面)的真空沉 积(即溅射过程或蒸镀过程)过程中将过程相容的掺 杂剂气体引入到氩气中。其同样的或不同的掺杂剂 也可引入到磁层中。所描述的过程相容掺杂剂气体 含有：氧、氮和/或碳以及它们的混合物，包括一组提 纯空气、氧、氮、氧氮混合物、一氧化碳、二氧化碳、甲 烷和水蒸汽。

Description

本发明涉及数据处理领域，更具体地说，涉及薄膜磁记录介质（例如用于磁盘元件或直接存取存贮装置（DASD）的磁盘）的生产。

为了使磁介质（诸如刚性或者说硬记录盘）能适用于在通常数据处理装备中使用的数字数据高密度存贮器，必须严格控制薄膜磁记录层的磁性质。

薄膜磁记录介质的有代表性的磁性质，例如在描述一种磁性材料的磁带回线时使用的那些量，是矫顽力（Hc）、剩磁（Mr）、剩磁厚度积（MrT）、直方度（Squreness）（S）以及矫顽直方度（S^＊）。

在制造或生产薄膜磁记录介质中的一个目标是得到整体（bulk）磁性质与使用这种介质的数据处理单元的读/写换能头相容（Compatable），而这一点的确也是必须的。例如，一个磁膜的矫顽力是为使磁膜内的磁化强度方向反转所需要从换能头得到的磁场的有效度量。

在工艺方面已经实践过多种手段来控制薄膜磁介质的磁性质。例如，直接在薄膜磁层下而使用不同的材料（即使用基底层（un-derlayer）），改变磁层厚度，以及在磁层中使用不同的磁性合金。然而，当对磁层规定不可以改变的一套材料和厚度要求时，在控制薄膜磁层大多数磁性质方面的工艺一般都不成功。对这一点的一个可能的例外是采用对盘（disk）基（substrate）的可变预热。然而，这种预热步骤可能会导致与磁盘的剩磁和/或变形有关的其他不一致性。

在这里列入作为参考的美国专利4，749，459号描述了可能控制薄膜磁记录层矫顽力的多种方法，包括：在铬基底层上构成磁膜并通过控制基底层厚度来控制磁膜矫顽力;控制磁层中的铂含量;以及在含有氩和微量的选定气体（如氮、氨、或氧和氮）的气体环境中溅射沉积磁层。美国专利4，231，816号、4，640，775号以及4，803，130号描述了如何在含有选定气体（包括氮气）的气体环境中溅射金属合金。

尽管在工艺上实践过的控制薄膜磁介质磁性质的多种手段通常是成功的，但在工艺上还需要一种简单的手段，利用这种手段来控制薄膜记录层的磁性质，能为磁盘生产过程提供大的活动余地（宽容度，latitude），而不依赖于诸如薄膜磁层厚度等控制参数。

本发明是关于一种可靠的和可重复的控制薄膜磁记录介质磁性质的手段，其作法是在存在氩气的环境中沉积磁膜基底导层的真空沉积过程中引入一种或多种杂质气体或蒸气。根据本发明，杂质气体必须与存在氩气的环境中沉积铬基基底层的过程相容，而且根据本发明，杂质气体必须含有氧、氮和/或碳。典型的杂质气体包括：氧、氮、空气、氧和氮的混合物、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和水蒸气。

接下来，磁膜沉积到这种掺杂质的基底层上。相同或不同的杂质也可以引入到磁层中。本发明发现这种方法可用于刚性或柔性磁记录介质。

当不加限制时，根据本发明的受控磁参数是矫顽力（Hd）、剩磁（Mr）和矫顽力直方度（S^＊）。

人们知道，一个铬基基底层的结晶学性质和晶粒结构在决定其重迭上面的钴基磁合金膜的整体磁性质方面起主要作用。

根据本发明，薄膜磁记录层的结晶学性质、晶粒结构和整体磁性质是可以控制的，一般与沉积成磁薄膜的磁性材料的类型无关，而且一般与磁薄膜的厚度无关。

更具体地说，本发明的目标和优越性是通过对铬基基底层进行气体掺杂来实现的。用于掺杂的是与过程相容的气体或蒸气，包含有氧、氮、和/或碳，其中有组氧、氮、纯空气，例如20%氧和80%氮的混合气，一氧化碳、二氧化碳、氨和水蒸气。这种铬基基底层的实例，如果不加限定时有Cr，CrW，CrV和CrNb。然后，在这种掺杂Cr基基底层上沉积薄膜磁记录层。

本发明提供了一种很简单的手段，以此能控制上复薄膜记录层的总体磁性质而不需要对该磁层加以限制条件或对磁层在基底层上的沉积过程加以限制条件。

应用本发明的薄膜记录层是真空沉积的钴基磁记录层，例如溅射沉积（Sputter  deposition）溅射沉积溅射喷镀溅镀或蒸发（evaporatiue）沉积的薄膜。这种钴基薄膜的一种典型组合物是Co75/Pt12/Cr13。其他可用于钴基磁记录层的金属包括Ni（镍）和Ta（钽）。

本发明的一个重要应用是通过控制层下基底层的掺杂（doping）来使钴基记录层产生预定的矫顽力、剩磁、和/或直方度性质，根据需要或增大或减小这些磁性质参数以达到预定值。

本发明的一个目标是提供一种控制薄膜磁记录层总体磁性质的方法，这里首先用真空沉积的铬基基底层为记录层提供一个衬底（subatrate  member），这个基底层掺杂了与过程相容的杂质气体，包括含氧、氮和/或碳，最好从组氧、氮、氧氮混合物、一氧化碳、二氧化碳、甲烷及水蒸气中选择，然后将薄膜磁记录层真空沉积到这一铬基基底层上。

在本发明的实施例中，这个铬基基底层是在存在氩气和所选掺杂气体或蒸气的环境下溅射沉积到由热等压压制、真空铸造或其他高纯度目标物构成的衬底物上。

如下文中将会清楚看到的那样，从氮、氧氮混合物、甲烷、一氧化碳或二氧化碳中选择掺杂气体能使薄膜记录层的矫顽力减小，而选择氧气或水蒸气作为掺杂气体能使薄膜记录层的矫顽力增加。

同样将会清楚看到的是，当希望减小薄膜记录层的磁滞回线直方度时，所选掺杂气体可以是氮、空气、一氧化碳、二氧化碳或甲烷。

参考下面的详细描述（这些描述将参考图件）将使精通本技术领域的人们明了本发明的这些和其他目标及优点。

图1是利用本发明的刚性薄膜磁记录盘的一部分的侧截面图;

图2是溅射室的简图，在这个溅射室中，掺杂铬基基底层和本发明的掺杂或不掺杂钴基薄膜依次溅射沉积到由图1中的铝衬底所载有的NiP涂层上。图2只给出根据本发明所必须的几个目标部件（target  members）中的一个;

图3说明了在沉积铬基基底层和钴基薄膜（图1）过程中如何能通过改变进入溅射室（图2）的气体流中氮/氩比例来控制薄膜磁记录层（图1）的总体磁性质（即Hc、Mrt和S＊）;

图4说明在只沉积铬基基底层（图1）的过程中如何能通过改变进入溅射室（图2）气流中的氮/氩比来控制薄膜磁记录层（图1）的总体磁性质;

图5说明在只沉积钴基薄膜（图1）的过程中如何能通过改变进入溅射室（图2）气流中的氮/氩比来控制薄膜磁记录层（图1）的总体磁性质;

图6中比较了图1中的钴基薄膜的矫顽力：（1）当通过改变进入溅射室（图2）气流中的氮/氩比只对铬基基底层掺杂时的情况;（2）当通过改变进入溅射室（图2）气流中的氮/氩比只对钴基薄膜掺杂时的情况;（3）当通过改变进入溅射室（图2）气流中的氮/氩比对铬基基底层和钴基薄膜者掺杂时的情况;

图7中比较了图1中钴基薄膜的矫顽力：（1）当通过改变进入溅射室（图2）气流中的氧/氩比只对铬基基底层掺杂时的情况;（2）当通过改变进入溅射室（图2）气流中的氧/氩比只对钴基薄膜掺杂时的情况;

图8与图3类似，说明在沉积铬基基底层和钴基薄膜（图1）过程中如何能通过改变进入溅射室（图2）气流中的空气/氩比例来控制薄膜磁记录层（图1）的总体磁性质（即Hc、MrT及S＊）;

图9与图6类似，对图1中的钴基薄膜矫顽力进行了比较：（1）当通过改变进入溅射室（图2）气流中的空气/氩比例只对铬基基底掺杂时的情况;（2）当通过改变进入溅射室（图2）气流中的空气/氩比例只对钴基薄膜掺杂时的情况;（3）当通过改变进入溅射室（图2）气流中的空气/氩比例对铬基基底层和钴基薄膜者掺杂时的情况;

图10给出在不使用本发明时图1所示磁薄膜的典型磁滞回线，即使用不掺杂铬基基底层的情况，以便与图11和12所示使用本发明时的情况进行比较;

图11给出根据本发明当铬基基底层和钴基薄膜（图1）都是在存在3%氮/氩气体的环境中溅射沉积时图4所示薄膜的磁滞回线;

图12给出根据本发明当铬基基底层和钴基薄膜（图1）都是在存在7%氮/氩气体的环境中溅射沉积时图1所示薄膜的磁滞回线;

图13说明在沉积铬基基底层和钴基薄膜（图1）过程中如何能通过改变在氩气中甲烷的比例来控制薄膜磁记录层（图1）的矫顽力;

图14说明在沉积铬基基底层和钴基薄膜（图1）过程中如何能通过改变在氩气中一氧化碳掺杂比例水平来控制薄膜磁记录层（图1）的矫顽力。

图15-17给出在沉积锋基基底层（图1）过程中分别使用一氧化碳和甲烷作为掺杂气体分别对薄膜磁记录层的矫顽力、剩磁、以及矫顽直方度进行的控制。

本发明提供了一种方法和设备，用于简单地控制磁记录薄膜的磁性质，诸如矫顽力、剩磁、以及矫顽直方度等。

本发明的一个典型应用是生产出用于直接存取数据存贮装置（DASD）的磁记录硬盘，也叫做磁盘文件（disk  files）。

利用本发明的方法，通过对基底层掺杂，再将记录膜沉积在这一基底层上来实现对记录膜宏观磁特性的控制。在其后的记录膜沉积过程中，根据要求，可控制记录膜的微观磁性质。这样，所生产的磁记录介质具有的磁性质与该介质用于常规数据处理时所使用的读/写换能头相容。此外，本发明扩大了生产过程中的可选择性（options），这种可选择性能用于产生在某种具体的磁头/介质环境中可能需要的磁性质（例如矫顽力和剩磁厚度积）。

根据本发明，钴基记录膜被沉积在含有杂质的铬基基底层上，这种杂质与基底层的沉积过程相容。其底层掺杂是在含有小百分比的过程相容杂质气体或蒸气的氩气中进行真空沉积时实现的，这种杂质气体或蒸气含有氧、氮和/或碳，或它们的混合物，掺杂气体最好是从组氧、氮、纯化空气（以氮为主要成分）、一氧化碳、二氧化碳、甲烷及水蒸气中选择，其中尤以氮为首选掺杂气体，这是由于使用它可以提供的生产过程活动余地（latitude）大。

根据本发明的特点，也可以在磁层中引入杂质，以帮助控制其微观磁性质。溅射沉积也是沉积磁层的优选方式。

正如精通本技术领域的人们所易于理解的那样，希望对薄膜记录层的总体磁性质（即宏观磁性质）的控制不依赖于对薄膜中磁材料类型的控制，也不依赖于对磁薄膜厚度的控制。本发明提供了一种实现这一结果的很简单的手段。

根据本发明，基底层掺杂是这样实现的，在由铬基靶（targer）溅射沉积基底层的过程中将控制在一定量的选定掺杂气体或蒸气引入到真空沉积室。首先将的掺杂气体与氩溅射气体混合，然后将混合气体送入沉积室。对于给定的沉积速率，掺杂气体与氩气的比例（表示成掺杂气体所占进分率或百万分率，即ppm）决定了在基底层中将产生的掺杂程度，进而决定了该基底层对其后沉积到它上面的钴基记录膜磁性质的控制效应。

图1是实施本发明的这种磁记录硬盘10的部分侧截面。在该图中参考数字11标出的是磁盘的硬衬底，它是刚性的、盘状、无磁性的衬底部分，具有精通本技术领域的人们所熟知类型的铝盘形式。按照惯例，衬底部11最好是镀上或溅射上一个涂层，如NiP涂层12。

NiP涂层12通常被抛光，以提供一个光滑的平表面。在这个NiP表面上也可以加上某种形式的粗糙，通常称作纹理（texture）。

根据本发明，NiP涂层现在加上了真空沉积基底层13，其厚度在25埃左右至4000埃左右，例如250埃左右。基底层13在其沉积过程中用杂质气体掺杂，这种掺杂气体是从组氧、氮、氧氮混合物（其主要成分是氮，例如20%氧和80%氮）、一氧化碳、二氧化碳、甲烷及水蒸气中选定的。基底层13最好是溅射沉积的铬基层，它是在存在氩气和选室的过程相容杂质气体或蒸气的情况下沉积而成的。

作为本发明的一个特点，基底层膜13是一种选自Cr、CrW、CrV和CrNb的材料，以Cr为首选材料。

现在，基底层膜13又被敷上了真空沉积的钴基薄膜磁记录层14。典型的钴基磁膜14（如果对此不加限制的话）包括CoPtCr、CoTaCr、CoNiCr和CoTaPtCr。尽管记录层14的厚度对本发明不是至关重要的，但最好是在大约25埃至1000埃的范围，典型厚度是650埃左右。

最好是，磁薄膜14是一种溅射沉积膜，它是在存在氩气或者是存在氩气与掺杂气体的情况下沉积到基底层13上。这里的掺杂气体选自氧、氮、氧氮混合物（主要成分是氮，例如20%氧和80%氮）、一氧化碳、二氧化碳、甲烷及水蒸气。

作为本发明的一个特点，薄膜磁层14由Co/Pt/Cr组成，例如Co75/Pt12/Cr13。

如精通本技术领域的人们所知，必须适当地控制在沉积薄层13和沉积薄层14之间的时间间隔内沉积室中存在的掺杂气体剩余量。

如精通本技术领域的人们所知，磁盘10还可以包括磁基外层15和润滑层16。

如前已说明，在生产磁盘10过程中沉积基底层13和磁薄膜14的最佳方式是溅射沉积。图2是溅射室的简化图，在该溅射室中依次将掺杂铬基基底层13和掺杂或不掺杂钴基薄膜14溅射沉积到铝衬底部11承载的NiP层上（见图1）。

在图2中，氩和所选掺杂气体或蒸气（例如氮）沿着一系列不锈钢入口管道21进入室内，再用泵22来减小那里的氮的浓度，使其排出溅射室。在图2中，磁盘的带NiP涂层的铝衬底部分用号码23表示。

参考数字24标出铬基靶，图1所示基底层13是以精通本技术领域的人们所熟知的方式由该靶溅射沉积成的。用于溅射沉积基底层13的靶24最好具有极高的纯度，例如在大约99.9%或更高的范围。尽管粉末压制的靶24也能使用，但根据本发明的特点，靶24是高纯度的而且是均匀一致（uniformly  consistency）的真空铸造或热等压压制靶（却HIPED靶），它们不含有在粉末压制靶中时而发现的潜入杂质。获得这种高纯度的手段为精通本技术领域的人们所熟知，它对本发明而言不是关键问题。

参考数字24也代表钴基靶，由它溅射沉积磁膜14（图1）于基底层13之上，其方式也是精通本技术领域的人们所熟知。用于溅射沉积磁膜14的靶24也是极高纯度的，最好是真空铸造或HIPED靶。

当使用这种高纯度靶（例如Co75/Pt12/Cr13靶）来溅射沉积磁膜14（图1）时，其结果往往是使记录膜的矫顽力大大高于与磁盘10联合使用的换能头的要求值。在这种情况下，根据本发明在基底层13中掺杂即用来将这个矫顽力减小到换能头所要求的预计水平。

精通本技术领域的人们都知道这样的事实，即记录介质基底层（例如Cr基底层13）可以沉积成非常厚的膜，以产生所希望的记录介质噪声特性。然而，当把这种厚的基底层结构用于产生具有低噪声特性的介质时，经常会发现介质的矫顽力现在太高了，不能满足介质的预期用途。本发明所提供的又一个好处便是对基底层13掺杂能用来将这一高矫顽力降低到介质预期用途所需要的预计水平。

在本发明的一个典型实施例中，图1所示衬底部分11是一个抛光的铝（镁）盘，直径为130毫米，厚度75密耳^（＊），上敷NiP层12，其厚度约为12微米。然后对层12用周围刻线（circumferential scratches）加上纹理，以增加头一般介面（interface）的摩擦性能，同时也为了减小制成的磁盘周围的磁场易变性。

在进行溅射沉积之前，使用石英灯对带有NiP敷层的衬底部分除气（degas）和加热。也可以使用辐射加热器，或许与石英灯结合使用。

在溅射沉积层13和层14的过程中，沉积温度保持在大约100°至210℃范围，而以180℃为最好。溅射室20的基础（base）压强首先降到一般小于1×10^-6乇^（＊）。然后对溅射室充以氩-掺杂气体混合物，达到总压强在大约4至50毫乇范围内，最好是压强范围在4至25毫乇左右。在沉积过程中向溅射靶24发送的功率对于大约4.75×15英寸大小的矩形靶鸡为1千瓦。

对于层13和层14的最佳沉积速率在每分钟约500至3，000埃的范围内，最好是每分钟1，000埃左右。

铬基基底层13被溅射沉积到NiP层12上，厚度达到250埃左右，然后溅射沉积Co75/Pt12/Cr13组成的层14，厚度达到650埃左右。

然后再加上一个碳外层15，厚约300埃，再加上润滑层16，于是盘10便制造完成了。

如前所述，图1所示磁薄膜14可以在含有纯氩气的溅射室（图2）中溅射沉积而成，或者在含有氩气为主要成分其余为选定的与过程相容的掺杂气体的溅射室中溅射沉积。通常使用的氮氧混合气中以氮为主要成分，其余为氧，尽管这一点对本发明而言不是至关重要的。在磁膜14的溅射沉积过程中使用掺杂氩气能够控制磁膜的磁性质，如图4所示。

图3说明在沉积铬基基底层13和沉积钴基薄膜14过程中如何能够通过改变进入溅射室20（图2）的气流中的氮/氩比例来控制薄膜磁记录层14（图1）的总体磁性质。

该图表明三个磁滞回线参数直方度（S＊）、矫顽力（Hc）和剩在厚度积（MrT）的大小都随着基底层13和磁膜14沉积过程中氩溅射气体内氮掺杂含量的增加而减小。然而，对于低度掺杂，磁膜矫顽力比其他两个参数减小得快。

图3中所用磁记录介质的层厚度通常是本发明的典型厚度。铬基基底层是厚度约为250埃的纯铬，钴基磁记录层是厚度约为650埃的Co75/Pt13/Cr13。这样，MrT表现出的变化反映了Mr发生的变化。

根据本发明，只有铬基基底层13需要按所描述那样掺杂。

图4说明只在沉积铬基基底层13（图1）过程中改变进入溅射室（图2）气流中氮/氩比例而其后使磁层14用纯氩气沉积的情况下如何能够控制薄膜磁记录层14（图1）的磁性质。图4表明，当含氮百分比增大时所指出的磁性质参数减小。

图5说明只在沉积钴基薄膜14过程中改变进入溅射室（图2）的气流中氮/氩比例如何能够控制薄膜磁记录层14（图1）的磁性质。它再次表明，当氮的百分比增大时所指出的磁性质参数减小。

由于平均而言矫顽力是这三个磁参数Hc、MrT和S＊中受影响最强烈的参数，故给出图6来比较下述三种情况下氮掺杂对矫顽力的影响：（1）只对铬基基底层13掺杂;（2）只对钴基记录层14掺杂;（3）对层13和14都掺杂。当只对基底层掺杂时，可以看到变化率影响慢，而当对层13和14都掺杂时可以得到最快的效应。一般则言，看来对层13和层14都掺杂所产生的变化是分别只对单个层13和层14掺杂所产生的变化之和。

使用透射电子显微镜对未掺杂和氮掺杂基底层13进行的微观结构分析表明，作为氮掺杂的结果，使平均晶粒尺度减小了。

本发明的一个有价值的应用是使那些精通本技术领域的人们能够增大或减小磁记录层14（图1）的矫顽力，从而以这种方式调整层14的总体磁性质，使之达到与磁盘10联用的换能头所要求的性质。本发明的这一特点示于图3-9。

在图7中，较上面的曲线说明，根据本发明如何在溅射沉积铬基基底层13（图1）过程中通过改变氧掺杂气体流速（相对于氩气流速100sccm）来增大钴基磁薄膜14（图1）的矫顽力。对于图7中上部曲线所显示的数据，磁膜14溅射沉积时没有掺杂，而是在纯氩气中完成的。由上面的这条曲线可以看出，在低掺杂和曲线的倾斜部分（用数字70表示）有一个控制范围（即一般小于0.1%掺杂的情况）。在这一控制区间内，可以通过增加氩溅射气中氧掺杂量来增大磁膜14的矫顽力。在曲线上用数字71表示的那一部分，通常矫顽力饱和了。当用氧掺杂时，磁膜的MrT特性几乎没显出什么变化。精通本技术领域的人们会看到，当掺杂气体由水蒸气（H₂O）组成时会得到图7所地的一般效应。

图7中下面一条曲线说明怎样能够利用只对钴基磁记录层14进行氧掺杂来减小这一记录层的矫顽力。

图8说明根据本发明如何能够通过改变在铬基基底层13的溅射沉积过程中和在磁层14溅射沉积过程中的空气（即20%氧和80%氮的干混合物）掺杂流速（相对于氩的100sccm流速）来减小钴基磁薄膜14（图1）的磁性质参数。从该图可以看出，在基本上是矫顽曲线的整个部分都存在矫顽力的控制范围。在这个控制范围内，通过增大氩溅射气中的提纯空气掺杂量能减小磁膜14的矫顽力。在这种情况下磁膜的MrT和S＊特性也减小了。

图9比较了在下述情况下在氩溅射气中增加提纯空气掺杂百分率造成的矫顽力的减小：（1）当沉积铬基基底层时提供空气掺杂;（2）当沉积钴基磁薄膜14时提供空气掺杂;（3）当沉积基底层13和其后沉积薄膜14时，对层13和层14都提供空气掺杂。

本发明的另一个有价值的应用是使精能本技术领域的人们能够减小磁层14（图1）的磁滞回线直方度，并以这种方式来修改磁层14的总体磁性质，使之满足与磁盘10联用的换能头所要求的特性。本发明的这一特点示于图10-12。

图10比较了图1所示一般类型磁薄膜的磁滞回线，这里的磁膜是在没有使用本发明的情况下产生的。就是说，具有图10所示磁滞回线的磁盘不包括使用掺杂钴基基底层。图10用和使用本发明的情况（如图11和12所示）进行对比，这一比较说明了如何使用本发明来减小磁膜的磁滞曲线直方度，其目的也是为了修改膜14的总体磁性质，使之满足与磁盘10联用的换能头所需要的磁性质。

图11显示出根据本发明对铬基基底层13和磁薄膜14都在3%氮和97%氩气状况下溅射沉积时，所得到的磁薄膜的磁滞回线面积与图10相比有某种程度的减小。

图12表明，当根据本发明使铬基基底层13和磁薄膜14都在7%氮和93%氩气状况下溅射沉积时所得到的磁薄膜的磁滞回线面积与图10相比有所减小。

图13表明在沉积铬基基底层13和钴基薄膜14过程中改变氩气中甲烷掺杂比例对薄膜磁记录层14（图1）的矫顽力的影响。如图所示，当在基底层13和记录层14中都使用过程相容的掺杂剂甲烷时，其效果是减小矫顽力。

图14表明，使用一氧化碳作为过程相容掺杂剂也会对记录层矫顽力的控制起作用。精通本技术领域的人们会理解，使用二氧化碳会产生同样的总体效果。在图14中，所指出的CO在氩中的百分比是在沉积铬基基底层13和钴基（即Co/Pt/Cr）薄膜14时都使用的。

图15-17显示当基底层13分别以一氧化碳和甲烷掺杂在记录层14中发生的磁效应。同样，在这些图中显示的对于一氧化碳的作用一般在使用二氧化碳作为过程相容掺杂剂时也会出现我。图15-17中，所指示的在氩气中掺杂剂CO和CH₄的百分率只有钴基基底层13沉积过程中使用。

从图15-17中应该注意到，在氩中高程度的CO掺杂（一般高于0.06%）会导致图中所示磁效应的增大。

从上述对本发明的各实施例的详细描述可以看出，本发明提供了一种可靠的可重复的手段来控制薄膜磁记录盘的磁性质，其作法是：在氩气中沉积磁盘磁膜的基底层的溅射沉积过程中引入过程相容掺杂气体（一种或多种）或蒸气。然后再将磁膜溅射沉积到这个掺杂基底层上。该磁膜也可以在存在掺剂气体（一种或多种）或蒸气的情况下沉积而成。

通过参考几个实施例，已对本发明作了详细描述。精通本技术领域的人们在知道本发明之后不难看到还有其实施例属于本发明的精神和范围内。这样，拟由下述权利要求来定义本发明。

Claims (33)

1、一种控制薄膜磁记录层磁性质的方法，以下述步骤为特征：

提供衬底手段，

在该衬底手段上真空沉积一种铬基基底层，该基底层以一种过程相容掺杂剂气体掺杂，该掺杂剂气体包括氧、氮、和/或碳，和它们的混合物，以及

在所述铬基基底层上真空沉积所述薄膜磁记录层。

2、如权利要求1的方法，其特点在于所述过程相容掺杂剂气体选自组氧、氮、氧氮混合物、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和水蒸气。

3、如权利要求2的方法，其特点在于沉积所述铬基基底层步骤包含在存在氩气和所述选定掺杂剂气体的情况下将所述铬基基底层溅射沉积到所述衬底手段上。

4、如权利要求3的方法，其特点在于所述溅射沉积步骤包含由高纯度溅射靶来溅射沉积所述铬基基底层。

5、如权利要求4的方法，其特征在于所述靶是从组Cr、CrW、CrV及CrNb选出的。

6、如权利要求5的方法，其特点在于所述薄膜磁记录层是钴基记录层。

7、如权利要求6的方法，其特点在于所述钴基记录层选自组Co/Pt/Cr、Co/Ta/Cr、Co/N/C、和Co/Ta/Pt/Cr。

8、如权利要求1的方法，其特点在于沉积所述薄膜记录层步骤包括：在存在一种未掺杂氩气的情况下在所述铬基基底层上溅射沉积所述薄膜层。

9、如权利要求1的方法，其特点在于沉积所述薄膜记录层步骤包含：在存在氩气和一种掺杂剂气体的情况下在所述铬基基底层上溅射沉积所述薄膜层，其掺杂剂气体包括氧、氮、和/或碳，以及它们的混合物。

10、如权利要求2的方法，其特点在于：为增大所述薄膜磁记录层的矫顽力，所述掺杂剂气体是氧或水蒸气。

11、如权利要求2的方法，其特点在于：为减小所述薄膜磁记录层的矫顽力，所述掺杂剂气体选自组氮、氧和氮的混合物、一氧化碳、二氧化碳和甲烷。

12、如权利要求2的方法，其特点在于：为减小所述薄膜磁记录层的磁滞回线直方度，所述掺杂剂气体选自组氮、空气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷。

13、如权利要求1的方法，其特点在于：为减小所述薄膜磁记录层的磁滞回线直方度，其沉积所棕铬基基底层步骤和沉积所述薄膜记录层步骤包括：在存在氩气和氮掺杂气的情况下沉积所述基底层和薄膜层。

14、如权利要求13的方法，其特点在于所述氩气和所述氮掺杂气的组成是含有3%左右至7%左右氮的混合物。

15、一种磁记录硬盘，其特点是：

一个刚性的盘状非磁性衬底部分，

在所述衬底部分之上溅射沉积的铬基基底层，所述基底层以掺杂剂掺杂，其掺杂剂选自组氧、氮、氧氮混合物、一氧化碳、二氧化碳、甲烷及水蒸气，所述铬基基底层是存在氩气和所述选定掺杂剂的情况下溅射沉积到所述衬底部分上的，以及

在所述铬基基底层上溅射沉积的磁记录膜。

16、如权利要求15的记录盘，其特点在于所述磁记录腊是在氩气中溅射沉积到所述名基基底层上的。

17、如权利要求16的记录盘，其特点在于所棕铬基基底层是由选自组Cr、CrW、CrV和CrNb的靶在所述衬底部分上溅射沉积而成的。

18、如权利要求17的记录盘，其特点在于所述磁记录薄膜是一种钴基膜。

19、如权利要求18的记录盘，其特点在于所述钴基膜选自组Co/Pt/Cr、Co/Ta/Cr、Co/Ni/Cr和Co/Ta/Pt/Cr。

20、如权利要求17的记录盘，其特点在于所述磁记录膜是一种钴基膜，而且这里所述铬基基底层选自组Cr、CrW、CrV和CrNb。

21、如权利要求20的记录盘，其特点在于所述钴基膜选自组Co/Pt/Cr、Co/Ta/Cr、Co/Ni/Cr和Co/Ta/Pt/Cr。

22、如权利要求21的磁盘，其特点在于：所述铬基基底层厚约250埃，而且这里所述钴基膜厚约650埃。

23、一种制造在记录硬盘的方法，其特点在于下述步骤：

提供一种刚性盘状非磁性衬底部分，

提供一个溅射沉积室，

在所述溅射沉积室内提供一个铬基靶，用所述沉积室在所述衬底部分上溅射沉积一个薄有钴基基底层，所述基底层是在存在氩气和过程相容掺杂剂气体的情况下溅射沉积到所述衬底部分上，该掺杂剂气体包含氧、氮和/或碳，以及

在所述沉积室内提供一个钴基靶，用所述沉积室在所述基底层上溅射沉积一个钴在磁记录薄膜。

24、如权利要求23的方法，其特点在于所述过程相容气体选自组氧、氮、氧氮混合物、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和水蒸气。

25、如权利要求24的方法，其特点在于：在沉积所述基底层和所述磁膜之前，所述沉积室被抽空到一般小于1×10^-6乇的基础压强，然后所述沉积室以所述氩气和所述掺杂剂气体充气，使之压强达到约4至50毫乇的范围，这里在所述沉积过程中，其提供的温度范围为100至210℃左右。

26、如权利要求25的方法，其特点在于下述步骤：提供所述靶为HIPED靶，并在沉积所述基底层和所述磁膜时向所述靶提供大约1千瓦的功率。

27、如权利要求26的方法，其特点在于所述基底层和所述磁膜的沉积速率在每分钟在约500埃至大约300埃的范围。

28、如权利要求27的方法，其特点在于所述基底层和所述磁层的沉积速率为每分钟1000埃左右。

29、如权利要求27的方法，其特征在于所述基底层厚约250埃，所述磁膜厚约650埃。

30、如权利要求29的方法，其特点在于下述步骤：向所述非磁性衬底部分提供一个带有纹理表面的NiP涂层。

31、如权利要求30的方法，其特点在于下述步骤：在溅射沉积所述基底层之前，对所述带有NiP涂层的衬底部分进行除气处理。

32、如权利要求31的方法，其特点在于：所述铬基基底层厚约250埃，它选自组Cr、CrW、CrV和CrNb，而这里所述钴基磁膜厚约650埃，它选自组Co/Pt/Cr、Co/Ta/Cr、Co/Ni/Cr和Co/Ta/Pt/Cr。

33、如权利要求32的方法，其特点在于下述步骤：在所述磁膜上提供一个磁基外层膜，在所述外层膜上提供一个润滑膜。

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