专利名称：磁记录装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁记录装置，其包含基底处理型的被构图介质。
背景技术：
将被构图介质作为高密度磁记录介质已经得到研究，所述被构图介质包含与伺服信号和磁道或数据位对应的结构。特别是，利用如下的方法制造被构图介质利用常规工艺(以下称为基底处理型)，将基底处理为上述结构，并沉积包括磁性膜的多层膜，其优势在于，由于过程简单，其额外的加工成本较低。另一方面，提出利用如下方法制造的被构图介质沉积在平面基底上包括磁性膜的多层膜，并通过蚀刻等处理磁性膜(称为磁性层处理型)。虽然其优点在于，可将常规工艺应用在该过程直至蚀刻步骤，但是需要关注的是，当进行对磁性层的精细处理时，磁特征的退化和尘埃的产生。
对于基底处理型的被构图介质已经研究了很长时间(参见日本专利申请公开9-282648和2000-293843)。
日本专利申请公开9-282648披露了一种补偿伺服信号强度不足的技术，其中在包含突出和凹陷形式的数据区域和伺服区域的磁盘中，将磁头滑块在伺服区域上方的浮动高度设置为小于在数据区域上方的浮动高度、并将其设置为大于滑行高度。该文献描述了基底上凹陷的深度，浮动高度和线速度分别是200nm、50nm和7m/s。该文件还描述了伺服信号的最短波长为1.6μm，并推出磁道间距为1μm至几个μm。
日本专利申请公开2000-293843披露了一种抑制在包含凸起和凹陷形式的数据区域和伺服区域的磁盘中的磁头的浮动高度的起伏的技术，其中通过将伺服区域中凹陷的槽宽L和槽深W的关系设置为满足下列公式L/W＜0.8。
为了开发一种高密度磁记录装置，本发明人试图根据上面所述的技术，利用磁道间距为300nm的被构图介质，制造磁记录装置，所述300nm的磁道间距相比于上述的被构图介质小了一个量级。结果发现伺服信号的信噪比(SNR)太低以至于无法用于寻道操作。
发明内容
根据本发明一个方面的磁记录装置，包括磁记录介质，所述磁记录介质包括基底，在所述基底上形成与伺服区域对应的凸起和凹陷的图形和与数据区域对应的凸起和凹陷的图形，以及位于基底上的磁性层；旋转磁记录介质的主轴电动机；以及安装在滑块上的读/写磁头，滑块被放置为处于浮动在所述磁记录介质的上方的状态，所述读/写磁头包括一对磁屏蔽罩和夹在所述磁屏蔽罩之间的巨磁阻元件，其特征在于，所述磁记录介质的数据区域中的磁道间距大于等于20nm且小于等于300nm，所述读/写磁头与所述磁记录介质之间的相对线速度为11m/s或更小，以及，当将所还读/写磁头的磁屏蔽罩至所述磁记录介质的凸起上的磁性层之间的距离定义为“m”、并将所述磁记录介质的伺服区域中的凸起和凹陷上的磁性层之间的距离定义为“d”时，则比率d/m在0.2至3之间。
图1为根据本发明实施例的磁记录装置中磁记录介质的透视图；图2为根据本发明实施例的磁记录装置中磁记录介质的实例的俯视图；图3为根据本发明实施例的磁记录装置中磁记录介质的另一个实例的俯视图；图4为根据本发明实施例的磁记录装置中磁记录介质的截面图；图5为根据本发明实施例的磁记录装置中读/写磁头的读取元件(传感器)的截面图；图6为根据本发明实施例的磁记录装置的透视图；图7为根据本发明实施例的磁记录装置中磁记录介质和读/写磁头的位置截面示意图；图8为根据本发明实施例的磁记录装置中磁记录介质和读/写磁头的位置截面示意图；以及图9为根据本发明实施例的磁记录装置中磁记录介质凸起上的磁性层和其中一个磁屏蔽罩的位置的俯视示意图。
具体实施例方式
本发明人详细地研究上述高磁道间距下制造的基底处理型被构图介质的SNR减小的原因。结果发现伺服信号中噪声变大取决于介质中凸起上的磁性层和凹陷上的磁性层间的距离。从而推断出，在读取伺服信号的过程中，磁头的磁屏蔽罩中的不稳定的磁化结构产生了噪声。
在前述现有技术的被构图介质的情况下，推断出未产生这种噪声，因为，尽管没有对磁头结构进行描述，然而磁头可能是没有磁屏蔽罩的感应环磁头。另一个可能的原因是，在该大磁道间距下，被构图介质的边缘处的信号强度的改变较小。
根据本发明实施例的磁记录装置实现较好的寻道操作，同时通过适当设置磁记录介质的数据区域中的磁道间距、读/写头和磁记录介质间的相对线速度、以及d/m比率，来抑制伺服信号的SNR的减小，其中“m”为从读/写头的磁屏蔽罩至沉积在磁记录介质的凸起上的磁性层间的距离，“d”为沉积在磁记录介质的伺服区域中的凸起上的磁性层与凹陷上的磁性层间的距离。
图1为被构图介质的透视示意图。在磁记录介质(被构图介质)11的表面上包括伺服区域13，其包括脉冲信号、地址和用于寻道和数据存取控制的前导部分或类似物；以及被写入用户数据的数据区域12。图1以线条的形式示意性地示出了磁盘表面这些区域的设置。
图2为图1所示被构图介质中数据区域和伺服区域的实例的放大俯视图。在图2所示伺服区域13中，基底的凸起上的磁性层图形与现有磁记录介质中用到的伺服图形相对应，所述基底被构图为形成凸起和凹陷。伺服区域13包括例如用于寻道控制的脉冲信号14。在图2所示的数据区域12中，由磁性层形成的磁道图形在由凹陷隔开的圆周方向上连续地形成。这种被构图介质也称为离散磁道介质。
图3为图1所示被构图介质中数据区域和伺服区域的另一个实例的放大俯视图。在图3所示数据区域12中，由磁性层形成的数据位被凹陷隔开，这种介质是狭义的被构图介质。
在图2所示的离散磁道介质中，根据通过与当前磁记录介质中相似的机制在磁道上形成的磁化转换宽度来确定线记录密度。在图3所示的狭义的被构图介质中，通过对数据位的处理图形确定线记录密度。图3中的被构图介质，与图2中的介质相比，其优势在于高密度记录，但其制造过程和磁头存取控制较难。本发明可应用在图2和图3中所示的类型中。
因此本发明通过下文的在基底上的形成步骤，地减小了在读取伺服信号时的噪音。因此本发明还可用在相差伺服和任何其他的伺服系统中而不限于ABCD脉冲，虽然图2以示例的形式示出了ABCD脉冲信号。即本发明可用于在任何从基底上的图形提供伺服信号的被构图介质中。
图4为被构图介质的截面图。对基底21进行处理以使之具有对应于伺服区域和数据区域的凸起和凹陷图形。在该基底21上，形成衬层22、由磁性层形成的磁记录层23、以及保护层24。为了使磁记录介质表面平整，可在凹陷中填充非磁性材料。
为了在基底上形成凸起和凹陷的图形，利用具有希望图形的掩模如同半导体制造工艺那样进行蚀刻处理，从而将掩模图形转变成凸起和凹陷。此外，可使用所谓的压印方法，其中将软的掩模材料涂敷在平坦的基底上，将具有希望图形的主板压入掩模材料以形成处理掩模。用于压印处理的掩模材料包括光固化树脂、SOG(旋涂玻璃)、氧化铝精细颗粒等。可使用这样的方法，其中在基底上涂敷抗蚀剂，随后利用例如电子束的高能束直接写入图形而形成掩模。
图5为读取头的截面图。读取头包括一对磁屏蔽罩31和用作磁屏蔽罩31之间的读取元件的巨磁阻元件(GMR元件)33。在磁屏蔽罩31的空气轴承表面形成保护膜32。将读/写头安装在滑块上、并设置为浮动在磁记录介质上方。图5中所示箭头表示的x方向为磁头的移动方向(下行磁道方向)。
磁屏蔽罩31可由通常用于现有磁记录装置中的材料制成。磁屏蔽罩31可由与用于垂直磁记录材料中的软磁性衬层(SUL)的材料相似的软磁性材料制成。优选用于磁屏蔽罩31的软磁性材料相比于SUL具有较高的导磁率、较小的矫顽力和较高的饱和磁化强度。为了获得有效的读取输出信号，磁屏蔽罩优选需要在高频区域具有较高的导磁率，以在高速工作时从磁记录介质检测非常微弱的漏磁场。保护膜32可由与用于介质的保护膜24相似的材料制成。
读取元件(传感器)可以是用于常规磁记录装置中的一种。在现有的产品中，通常使用称为巨磁阻元件(GMR元件)的多层膜作为读取元件，所述多层膜具有磁性材料/金属隔层/磁性材料的结构。此外，可使用隧穿磁阻元件(TMR元件)和例如电流垂直平面型、纳米氧化物层(NOL)插入型和电流约束通路型等高级GRM元件。在本发明中，对读取元件的类型并没有特别限定。虽然对图5中GMR元件33没有提供保护膜，可在GMR元件33的空气轴承表面提供保护膜。GMR元件33可凹入磁头的空气轴承表面。
在图5中，为方便起见，省略了用于至/自读取元件(传感器)和写入头等的电信号的输入/输出引线。然而，可以将现有磁记录装置中使用的元件用于本发明中。
图6为根据本发明实施例的磁记录装置的透视图。磁记录装置在底盘50中包括，磁记录介质11、用于旋转磁记录介质11的主轴电动机51、包括使用巨磁阻元件的读取头的磁头滑块55、用于支撑磁头滑块55的磁头悬架组件(悬架54和致动器臂53)、音圈电动机(VCM)56和电路板。
将磁记录介质11安装在主轴电动机51上并旋转，并且根据垂直或纵向磁记录系统记录多个数字数据。结合在磁头滑块55中的磁头为所谓的集成型。作为写入头，在垂直磁记录的情况下使用单极磁头，在纵向磁记录的情况下使用环形磁头。可使用上述类型以外的写入头。作为读取头，可使用如上所述的GMR元件或TMR元件或任意其他类型的元件。读取头具有一对将读取元件夹在其间的磁屏蔽罩。
将悬架54保持在致动器臂53的一端，并支撑磁头滑块55以使其通过悬架54面向磁记录介质11的记录表面。致动器臂53连至枢轴52。在致动器臂53的另一端，提供音圈电动机(VCM)56作为致动器。磁头悬架组件通过音圈电动机(VCM)56驱动，磁头位于磁记录介质11的任意径向位置上面。电路板包括磁头IC，其通过磁头产生用于音圈电动机(VCM)的驱动信号和用于控制读/写操作的控制信号。
在根据本发明实施例的磁记录装置中，磁记录介质的数据区域中磁道间距大于等于20nm且小于等于300nm，读/写头和磁记录介质11间的相对线速度为11m/s或更小，以及当将读/写头的磁屏蔽罩至磁记录介质的凸起上的磁性层间距离定义为“m”，而将磁记录介质伺服区域的凸起和凹陷上的磁性层间的距离定义为“d”时，比率d/m在0.2至3之间。
图7为根据本发明实施例的磁记录装置中磁记录介质和读/写头的设置的示意截面图。该图示出了其中磁头的磁屏蔽罩31位于磁记录介质伺服区域中的凸起上方的状态。磁头移动方向为与绘图纸面垂直的方向。图7中箭头表示的“y”方向定义为磁盘径向，即横穿磁道的方向。符号“m”表示从磁屏蔽罩31的下端至磁记录介质凸起上的磁性层23的距离。需要指出，忽略了磁屏蔽罩31的保护膜32的厚度和磁记录介质的保护膜24的厚度。距离“m”还用来指磁间隔。符号“d”表示伺服区域中凸起上的磁性层和凹陷上的磁性层间的距离。距离“d”近似等于蚀刻的基底中凹陷的深度。然而，距离“d”并不总是与凹陷深度相同，这取决于衬层或中间层中的沉积情况。
如上所述，至此对基底处理类型的磁记录介质进行了研究。本发明人针对离散磁道介质和磁道间距在500nm或以下的基底处理类型的被构图介质进行了实验。他们发现现有技术中没能成功解决的一个问题。这个问题是，在读/写头和磁记录介质间的相对线速度为11m/s或更小、以及磁记录介质的数据区域中磁道间距为300nm或以下的情况下，在伺服信号中出现非线性噪声，使得很难执行适当的伺服操作。他们发现在例如施加外部磁场或提高温度的环境测试中，噪声变得更加严重。噪声问题对实际产品是不利的。
作为详细研究的结果，估计噪声归结于此后描述的原因。图8为磁记录介质和读/写头的位置截面示意图。图8中箭头表示的“x”方向为磁头移动方向(下行磁道方向)。图9为磁记录介质凸起上的磁性层和磁屏蔽罩对31一端的位置的俯视示意图。
如图8所示，当磁头的磁屏蔽罩31经过伺服区域时，GMR元件检测的磁场取决于磁屏蔽罩31和磁屏蔽罩下的磁性层23之间的距离的变化，即“m”和“d”的组合的变化。在高密度记录中，因为磁道间距变小，磁屏蔽罩的窗口面积(图9所示附图标记31表示的区域的面积)变小，所述磁屏蔽罩检测磁记录介质的漏磁场。在磁屏蔽罩31的边缘，因为缺陷等，磁性特征倾向于变差。已知磁化强度(磁畴壁)可能在此处止住并导致磁场的较差响应。此外，磁屏蔽罩31体积的减小可能导致热起伏问题。如果在这种情况下d/m较大，磁屏蔽罩中磁场的变化(磁通量)变大，并且由于磁屏蔽罩边缘处局部磁性特征中的偏差，产生磁化强度的不稳定移动。本发明人推断出，这种磁化强度的移动会造成噪声。接着，本发明人制造具有各种d/m比率的介质并检查它们的效果。结果发现在d/m比在0.2至3之间的情况下，可减小噪声。通过将d/m比设置为大于等于0.25且小于等于2，得到噪声进一步减小的有利效果。d/m值通过装置的规格决定，其并不限于本发明的实例。
此外，在读/写头和磁记录介质间的相对线速度高于11m/s的情况下，在检查的范围内噪声并不大。可能是，磁通量的变化很快，以至于磁屏蔽罩内部的磁化强度的响应被延迟，从而抑制不稳定的局部磁化结构。然而，仍然不知道确切的原因。当类似于具有不同磁道间距的介质对噪音特性进行研究时，在磁道间距为300nm或更大时并没有观察到不稳定的噪声。
作为检查线速度和磁道间距容限的结果，发现当线速度为11m/s或更小时、且磁记录介质的磁道间距在50nm至300nm之间时，通过将d/m比定义在0.2至3的范围内时成功地取得抑制噪声产生的有利效果。当d/m比为0.2或更小时无法获得足够的信号强度。因为尚未检查磁道间距为50nm或更小的介质，本发明虽然预期了有利效果，但所述效果尚未核实。
可以在纵向磁记录介质或垂直磁记录介质中获得本发明的有利效果，在所述纵向磁记录介质中易磁化轴取向为平面内方向，在所述垂直磁记录介质中易磁化轴取向为垂直于介质的方向。因为即使在纵向记录或垂直记录中，通过将在屏蔽罩中产生的漏磁场的改变转换成信号而相似地提供伺服信号，本发明得到相似的效果。
实例(实例1)制造具有图1或图2所示的平面结构和图4所示的截面结构的离散磁道介质。
首先，制造用作离散磁道介质图形模板的主板。在Si基底上涂敷光敏树脂，随后进行电子束曝光以形成潜象。在此过程中使用的电子束曝光装置包括，用于以预定时序辐射电子束的信号源、和用于与信号源同步地高精度移动基底的工作台。在同一主板上形成具有50nm、120nm、200nm300nm和400nm五种磁道间距(Tp)的图形。通过显影潜象形成凸起和凹陷的图形。
在该抗蚀剂主板上通过常规溅射形成Ni导电膜。接着，在导电膜上电镀一层大约300μm厚的镍膜。在电镀中使用从Showa Chemical Co.，Ltd获得的高浓度的氨基磺酸镍电镀溶液(NS-160)。电成形条件如下氨基磺酸镍600g/L；硼酸40g/L；表面活性剂(十二烷基硫酸纳)0.15g/L；
溶液温度55摄氏度；pH3.8至4.0；以及电流密度20A/dm2。
然后，将电成形膜从抗蚀剂主板上剥去，由此得到包含导电膜、电成形膜和残余抗蚀剂的压模。接着，通过氧等离子体灰化工艺去除残余的抗蚀剂。通过以100毫升/分钟引入氧气以将腔内气压调至4Pa、然后在100W下燃烧等离子体10分钟，而进行氧等离子体灰化。
得到的压模为父压模。父压模自身可在以后的压印工艺中用作压模。然而通过向父压模重复如上所述的电成形过程来复制压模。首先通过类似于去除残余抗蚀剂的步骤的氧等离子体灰化工艺，在父压模的表面形成氧化物膜。以100毫升/分钟的速率引入氧气以将腔内气压调至4Pa，然后将父模板放在200w的等离子体中达3分钟。然后，利用如上所述的过程电成形一层镍膜。随后从父压模上将电成形膜剥离以得到母压模，其与父压模为相反的模板。通过重复从父压模得到母压模的步骤，得到10个或更多结构相同的母压模。
随后，与从父压模得到母压模的步骤类似，在母压模的表面形成氧化物膜，并形成电成形膜并随后剥离。如此得到具有与父压模相同的凸起和凹陷图形的子压模。
用丙酮对子压模进行5分钟的超声清洗过程。然后将子压模浸入如下制备的溶液30分钟或更久，所述溶液利用乙醇稀释到2％的氟烷基硅烷(CF3(CF2)7CH2CH2Si(OMe)3)得到，所述氟烷基硅烷为包含氯系氟化树脂作为氟基隔离剂的硅烷偶联剂(可从GE Toshiba silicone Co.，Ltd.获得商品名为TSL8233)。当用鼓风机向溶液吹风后，在氮气氛中在120摄氏度下退火1小时。
利用旋涂机在1.8英寸的玻璃盘基底上涂敷这样的抗蚀剂，所述抗蚀剂通过用丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)将S1818(商品名，产自Rhomeand hearth Electronics Material Co.，Ltd)稀释5倍而制备。抗蚀剂的厚度大约为100nm。通过以450巴将子压模按在抗蚀剂上60秒，可以将子压模的图形转移到抗蚀剂上。然后，用真空钳将压模剥离。图形已经被转移至抗蚀剂膜上，然后通过UV照射5秒钟，使表面上的凸起和凹陷硬化。然后在160摄氏度下退火30分钟，并将整个抗蚀剂膜交联。
为了从磁盘基底的凹陷中去除残余抗蚀剂，利用氧气进行RIE工艺。然后进行利用CF4气体蚀刻玻璃基底的RIE工艺。在蚀刻时，选择RIE的时间从而可以提供三种具有不同凹陷深度的基底。然后利用氧气通过RIE去除残余抗蚀剂，从而制造出具有与图1或图2相应的平面结构的1.8英寸玻璃盘基底。
在盘基底上形成纵向磁记录介质。通过溅射沉积具有NiAl(20nm)/CrMo(10nm)/CoCrPtTaB(15nm)/C(3nm)的层结构的介质。通过CVD沉积碳(C)。此时将基底加热至150摄氏度。之后通过浸渍将全氟聚醚作为润滑剂加到介质上。
通过振动样品磁强计(VSM)估计该介质的矫顽力为3800Oe。
利用介质制造磁记录装置。如上所述，在相同的介质上形成具有50nm、120nm、200nm、300nm和400nm五种磁道间距(Tp)的图形。分别有距离“d”为5nm、10nm和20nm的三种介质。“d”值通过截面TEM进行估计。将与线记录密度相应的伺服信号的时钟设为1Mbpi。对线速度2m/s、6m/s、10m/s、11m/s和12m/s提前确定5nm、10nm或15nm的浮动高度条件，其中在位于可改变气压的腔中的磁记录装置使用四种滑块，并调整滑块类型和气压。此外，通过制备可以进行接触操作的滑块，制造用于进行零浮动高度的读/写测试的装置。使用的读取元件为TMR传感器。磁屏蔽罩在横穿磁道的方向中的宽度为75nm。磁屏蔽罩上的保护膜由3nm厚的C制成，介质保护膜的厚度也是3nm。因此“m”值为6nm、11nm、16nm或21nm。所述装置的d/m值如表1所示。
通过执行擦除操作在介质上执行DC去磁化，其中从磁头施加单向磁场。随后，基于ABCD脉冲信号在任意选定的100个位置通过寻道操作估计寻道精度。寻道精度定义为通过一圈磁道从伺服信号中收集寻道误差信号而计算得到的3σ值。
作为这些实验的结果，虽然所有寻道精度在线速度12m/s下都在20％Tp内，发现寻道精度在线速度11m/s下根据d/m值不同而不同。寻道精度比线速度更强地依赖于d/m。结果如表2所示。在该表中，“非常好”表示寻道精度在所有线速度下都小于10％Tp；“好”表示寻道精度在所有线速度下大于等于10％Tp且小于20％Tp；“不好”表示寻道精度在所有线速度下大于等于20％Tp。
当需要高精度的磁记录装置时，例如优选寻道精度小于10％Tp。对于将便宜供应的具有中等记录密度的通用HDD装置，小于20％Tp的寻道精度就已经足够了。因此，在线速度为11m/s或更小的情况下，优选d/m为大于等于0.2且小于等于3，优选为大于等于0.25且小于等于2。
表1
表2
当对寻道精度较差的样品的伺服信号进行进一步研究后，发现伺服信号上叠加的大量噪音使寻道误差信号的线性度变差，所述寻道误差信号优选为三角波形式。发现即使在监测期间噪声强度也会扰动。推断噪声由上述磁屏蔽罩内部不稳定的磁畴造成，但是仍然还不清楚。当d/m小于0.2时，预计噪声较小。然而这点还不清楚，因为还没有在这种条件下进行实验。至于Tp为400nm的介质，在检查的线速度下没有观察到很差的寻道精度。
接着，利用磁屏蔽罩宽度180nm的磁头在d/m为0.24、0.31、1.25、1.82或3.33的情况下对寻道精度进行研究。结果在所有11m/s或更小的线速度下得到与表2所示类似的结果。由此发现寻道精度变差与磁屏蔽罩宽度没有较大关系。
(实例2)根据与实例1相似的方法制造如图3所示的具有平面结构的所谓被构图介质。利用直径为0.85英寸的玻璃盘作为基底。制造过程如下通过旋涂在基底上施加SOG，在基底上压印与实例1相同的压模，随后将压模烘焙至250摄氏度，从而直接形成图形。利用SF6将RIE施加至SOG来制造具有不同凹陷深度的三种基底，其中控制RIE时间。
利用溅射在基底上形成垂直磁记录膜。层结构如下基底/FeCoTa软磁性衬层(60nm)/Ta(5nm)/Ru(10nm)/CoCrPt(15nm)/C(3nm)。基底没有被加热。通过CVD形成碳(C)。在从溅射腔移出介质后，通过浸渍将全氟聚醚作为润滑剂施加到介质上。
通过振动样品磁强计(VSM)估计该介质的矫顽力为4500Oe。
利用介质制造如上所述的磁记录装置。如实例1那样，在相同的介质上形成具有50nm、120nm、200nm、300nm和400nm五种磁道间距(Tp)的图形。分别有距离“d”为5nm、10nm和20nm的三种介质。“d”值通过截面TEM进行估计。对线速度2m/s、6m/s、10m/s、11m/s和12m/s提前确定5nm、10nm或15nm的浮动高度条件，其中在可改变气压的腔中的磁记录装置中使用四种滑块并调整滑块类型和气压。此外，通过制备可以进行接触操作的滑块，制造可进行零浮动高度读/写测试的装置。
使用含用于隔层的NOL的电流垂直平面(CPP)GMR传感器作为读取元件。磁屏蔽罩在横穿磁道的方向上的宽度为75nm。磁屏蔽罩上的保护膜由3nm厚的C制成，介质保护膜的厚度也是3nm。因此m(41)值为6nm、11nm、16nm或21nm。所述装置的d/m值如实例1中的表1所示。
通过执行擦除操作在介质上执行DC去磁化，其中从磁头施加单向磁场。随后，通过与实例1同样的方式估计寻道精度。
作为实验结果，虽然所有寻道精度在线速度12m/s下都在20％Tp内，发现寻道精度在线速度11m/s下根据d/m值不同而不同。寻道精度比线速度更强地依赖于d/m，与实例1中表2所示类似。在该表中，“非常好”表示寻道精度在所有线速度下都小于8％Tp；“好”表示寻道精度在所有线速度下大于等于10％Tp且小于20％Tp；“不好”表示寻道精度在所有线速度下大于等于20％Tp。如同实例1的情况，当线速度为11m/s或更小时，发现优选d/m大于等于0.2且小于等于3，更优选大于等于0.25且小于等于2。该结果看上去表明，相比于记录系统中纵向和垂直的不同，噪声的产生更强地依赖于上述磁屏蔽罩内部的不稳定的磁化。对于Tp为400nm的介质，在检查的线速度下没有观察到较差的寻道精度。
下面对根据本发明实施例的磁记录介质的每层的材料和层结构进行描述。
<基底>
作为基底，可使用例如玻璃基底、铝基合金基底、陶瓷基底、碳基底、Si单晶基底等。可使用无定形玻璃或结晶玻璃作为玻璃基底。无定形玻璃包括苏打石灰玻璃、铝硅酸盐玻璃等。结晶玻璃包括锂基结晶玻璃等。作为陶瓷基底，可使用主要由氧化铝、氮化铝、氮化硅等构成的烧结材料。可使用如上所述的纤维增强烧结材料。Si单晶基底即所谓的硅晶片可在其表面具有一层氧化物膜。可使用这样的材料，其中通过电镀或溅射在上述金属基底或非金属基底表面形成NiP层。
<衬层>
衬层用来控制磁记录层的结晶度和颗粒大小并提高粘着度。可使用用于现有磁记录介质的衬层材料。衬层可由多层构成以有效地取得上述目的。衬层可由金属或介质或其混合物组成。衬层的表面可通过离子辐射或气体曝光等被改性。
衬层可以是磁性层。特别是，在磁记录层由垂直磁性膜制成的情况下可以使用所谓的双层介质，其中将高导磁率的软磁性衬层(SUL)和垂直磁记录层堆叠在一起。垂直双层介质的软磁性衬层流通来自记录磁极的记录磁场。提供衬层以将记录磁场返回至设置在记录磁极附近的返回磁轭。即软磁性衬层参与写入头的部分功能而提高记录效率。
使用具有高导磁率、包括Fe、Ni和Co中的至少一种的材料作为软磁性衬层。所述材料包括例如FeCo或FeCoV的FeCo基合金；例如FeNi、FeNiMo、FeNiCr或FeNiSi的FeNi基合金；例如FeAl、FeAlSi、FeAlSiCr或FeAlSiTiRu或FeAlO的FeAl基和FeSi基合金；例如FeTa、FeTaC或FeTaN的FeTa基合金；以及例如FeZrN的FeZr基合金。
对于软磁性衬层，可使用含60原子％Fe的例如FeAlO、FeMgO、FeTaN和FeZrN的精细晶体结构或粒状结构，其中上述材料的精细晶粒分散在阵列中。
作为用于软磁性衬层的其他材料，可使用包含Co和Zr、Hf、Nb、Ta、Ti和Y中至少一种的Co合金。优选地，包含80原子％或更多的Co。当通过溅射工艺沉积这种Co合金膜时，容易形成无定形层。无定形软磁性材料具有很好的软磁特性，因为其不存在晶体磁各向异性、晶体缺陷或晶界。此外，可利用无定形软磁性材料实现低介质噪声。优选的无定形软磁性材料可包括例如CoZr、CoZrNb和CoZrTa基合金等。
在软磁性衬层下面，可另外提供衬层以改进软磁性衬层的晶体特性或改进对基底的附着力。作为衬层材料，可使用Ti、Ta、W、Cr、Pt或包括这些元素或这些元素的氧化物或氮化物的合金。
可在软磁性衬层和垂直磁记录层间提供一层由非磁性材料制成的中间层。中间层的作用是抑制软磁性衬层和记录层之间的交换耦合相互作用，并控制记录层的结晶度。作为中间层的材料，可使用Ru、Pt、Pd、W、Ti、Ta、Cr、Si或包括这些元素的合金或这些元素的氧化物或氮化物。
为了防止尖峰噪声，软磁性衬层包含多个层，其中夹有厚度为0.5nm至1.5nm的Ru以产生反铁磁性交换耦合相互作用。软磁性层可与钉扎层(pinning laver)交换耦合，所述钉扎层由例如CoCrPt、SmCo和FePt等具有平面内各向异性的硬磁性层、或例如IrMn或PtMn的反铁磁性材料制成。在这些交换耦合的情况下，为了控制交换耦合力，可以将例如Co的磁性层或例如Pt的非磁性层叠在Ru层的上面或下面。
<磁记录层>
作为磁记录层，可使用其中易磁化轴取向为垂直于介质的方向的垂直磁性膜，或使用其中易磁化轴取向为平面内方向的平面内磁性膜。在磁记录层由例如CoPt的主要由Co构成成的合金形成的情况下，可优选获得大的磁各向异性能。磁记录层可由包括氧化物的材料制成。作为所述氧化物，优选使用Co氧化、硅氧化物、钛氧化物或组成磁记录层的金属的氧化物。
磁记录层可以是所谓的粒状介质，其中磁性颗粒(具有磁特性的晶粒)分散在层中。在离散磁道介质的情况下，线记录密度似乎由与常规介质相似的机制确定。因此优选使用已知可以用来提高常规介质中的线记录密度的粒状介质。在图3所示被构图介质中，线记录密度根据处理精度而确定，因此可使用具有非粒状精细结构的磁性膜。
磁记录层可包含选自Co、Cr、Pt以及B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru和Re的元素中的一种或多种和其氧化物。这些元素可有效地取得适于高密度记录的读/写特性和/或热稳定性，因为它们具有减小磁性颗粒尺寸和改进磁性颗粒的结晶度和取向的功能。可使用通过多次层压Co和贵金属(例如Pt和/或Pd)得到的所谓磁性人造晶格作为磁记录层。也可使用磁性元素(Fe和/或Co)和贵金属(Pt和/或Pd)的有序合金。
磁记录层可具有多层结构。可利用由两种或更多具有不同磁特征的磁性层制成的堆叠磁记录层进行高密度记录。磁记录层可以是包括多个磁性层和多个非磁性层的叠层结构。例如，在纵向介质的情况下，已知插在多个磁性层之间的Ru层引起反铁磁性交换耦合，并提高了线记录密度。因此该技术可以用于本发明。
磁记录层的厚度优选为2nm至60nm之间，更优为5nm至30nm之间。在该范围内，可获得适于高记录密度的磁记录/再现装置。如果磁记录层厚度小于2nm，再现输出变小而噪音增大。如果磁记录层厚度超过60nm，再现输出变大而信号波形畸变。
优选磁记录层的矫顽力为237000A/m(3000Oe)或更大。如果矫顽力小于237000A/m(3000Oe)，则热稳定性将下降。
<保护层>
保护层具有在磁头与介质接触时防止磁记录层被侵蚀、并防止介质表面受到损坏的功能。用于保护层的材料可包括含有C、Si-N、Zr-O或Si-N的材料。优选保护层的厚度在0.5nm至10nm之间。当保护层的厚度处于上述范围时，可减小磁头和介质之间的距离。因此所述范围适于高密度记录。
<润滑层>
作为润滑剂，可使用全氟聚醚、氟化醇、氟代羧酸等。
权利要求
1.一种磁记录装置，包括磁记录介质(11)，其包括基底(21)，在所述基底上形成对应于伺服区域的凸起和凹陷的图形、以及对应于数据区域的凸起和凹陷的图形；以及位于所述基底(21)上的磁性层(23)；主轴电动机(51)，其旋转所述磁记录介质(11)；以及读/写磁头，其被安装在滑块(55)上，所述滑块(55)被放置为处于浮动在所述磁记录介质(11)的上方的状态，所述读/写磁头包括一对磁屏蔽罩(31)和夹在所述磁屏蔽罩(31)之间的巨磁阻元件(32)，其特征在于，所述磁记录介质(11)的数据区域中的磁道间距大于等于20nm且小于等于300nm，所述读/写磁头与所述磁记录介质(11)之间的相对线速度为11m/s或更小，以及，当将所述读/写磁头的磁屏蔽罩(31)至所述磁记录介质(11)的凸起上的磁性层(23)之间距离定义为“m”、并将所述磁记录介质(11)的伺服区域中的凸起和凹陷上的磁性层(23)之间的距离定义为“d”时，则比率d/m大于等于0.2且小于等于3。
2.根据权利要求1所述的磁记录装置，其特征在于d/m值大于等于0.25且小于等于2。
3.根据权利要求1所述的磁记录装置，其特征在于所述磁记录介质(11)是纵向磁记录介质。
4.根据权利要求1所述的磁记录装置，其特征在于所述磁记录介质(11)是垂直磁记录介质。
全文摘要
一种磁记录装置，包括磁记录介质(11)，所述磁记录介质包括基底(21)，所述基底具有与伺服区域和数据区域对应的凸起和凹陷，还包括沉积在基底上的磁性层(23)；以及，读/写磁头，其包括一对磁屏蔽罩(31)和巨磁阻元件(32)，其中介质(11)上的磁道间距在20nm至300nm之间，磁记录介质(11)的线速度为11m/s，以及当将磁屏蔽罩(31)至介质(11)的凸起上的磁性层(23)间的距离定义为“m”，而将介质(11)伺服区域的凸起和凹陷上的磁性层(23)间的距离定义为“d”时，则满足下列条件即d/m在0.2至3之间。
文档编号G11B5/012GK1892831SQ20061009423
公开日2007年1月10日 申请日期2006年6月27日 优先权日2005年6月28日
发明者喜喜津哲, 樱井正敏, 冈正裕 申请人:株式会社东芝, 昭和电工株式会社