JP2003272944A - 磁性多層膜の製造方法、磁気記録媒体の製造方法、磁性多層膜、及び、磁気記録媒体 - Google Patents
磁性多層膜の製造方法、磁気記録媒体の製造方法、磁性多層膜、及び、磁気記録媒体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 損傷を抑制できる磁性多層膜の製造方法、磁
気記録媒体の製造方法、磁性多層膜、及び、磁気記録媒
体を提供する。 【解決手段】 基板の温度を120〜240℃とし、こ
の基板にFe単原子層とPt単原子層とを交互に積層す
る。このような製造方法により得られる磁性多層膜は、
L10規則構造を有して磁気異方性エネルギー定数が大
きく、さらに、(001)面が基板面に対して平行とさ
れており、垂直磁気異方性が高く、基板面に垂直な方向
の保磁力及び基板面に垂直な方向の磁化曲線の角形比が
大きく、磁気記録媒体等の磁気記録膜として有用であ
る。また、基板温度を120〜240℃として磁性多層
膜を形成するので、基板温度が500℃程度にされる従
来の製造方法に比して基板等への温度負荷が低減され
る。
気記録媒体の製造方法、磁性多層膜、及び、磁気記録媒
体を提供する。 【解決手段】 基板の温度を120〜240℃とし、こ
の基板にFe単原子層とPt単原子層とを交互に積層す
る。このような製造方法により得られる磁性多層膜は、
L10規則構造を有して磁気異方性エネルギー定数が大
きく、さらに、(001)面が基板面に対して平行とさ
れており、垂直磁気異方性が高く、基板面に垂直な方向
の保磁力及び基板面に垂直な方向の磁化曲線の角形比が
大きく、磁気記録媒体等の磁気記録膜として有用であ
る。また、基板温度を120〜240℃として磁性多層
膜を形成するので、基板温度が500℃程度にされる従
来の製造方法に比して基板等への温度負荷が低減され
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、L10規則構造を
有するFePtの磁性多層膜の製造方法、磁気記録媒体
の製造方法、磁性多層膜、及び、磁気記録媒体に関す
る。
有するFePtの磁性多層膜の製造方法、磁気記録媒体
の製造方法、磁性多層膜、及び、磁気記録媒体に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば、特開平8−1860
22号公報に開示されているように、Fe単原子層とP
t単原子層とを交互に積層してなるFePtの磁性多層
膜が知られている。この磁性多層膜は、L10規則構造
を有して磁気異方性エネルギー定数が大きく、高密度記
録媒体や、モノリシックマイクロ波集積回路のバイアス
マグネット等への応用が期待されている。
22号公報に開示されているように、Fe単原子層とP
t単原子層とを交互に積層してなるFePtの磁性多層
膜が知られている。この磁性多層膜は、L10規則構造
を有して磁気異方性エネルギー定数が大きく、高密度記
録媒体や、モノリシックマイクロ波集積回路のバイアス
マグネット等への応用が期待されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな磁性多層膜及びこれを利用した磁気記録媒体の性能
を向上させるために、磁性多層膜に与える損傷を抑制で
きる製造方法が求められている。
うな磁性多層膜及びこれを利用した磁気記録媒体の性能
を向上させるために、磁性多層膜に与える損傷を抑制で
きる製造方法が求められている。
【0004】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、損傷を抑制できる磁性多層膜の製造方法、磁気
記録媒体の製造方法、磁性多層膜、及び、磁気記録媒体
を提供することを目的とする。
であり、損傷を抑制できる磁性多層膜の製造方法、磁気
記録媒体の製造方法、磁性多層膜、及び、磁気記録媒体
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を進めた結果、単原子層を積層する際の基板温度に着目
することにより、損傷を抑制できる磁性多層膜の製造方
法を見出した。
を進めた結果、単原子層を積層する際の基板温度に着目
することにより、損傷を抑制できる磁性多層膜の製造方
法を見出した。
【0006】本発明に係る磁性多層膜の製造方法は、基
板の温度を120〜240℃とし、基板にFe単原子層
とPt単原子層とを交互に積層する単原子層積層工程を
含むことを特徴とする。
板の温度を120〜240℃とし、基板にFe単原子層
とPt単原子層とを交互に積層する単原子層積層工程を
含むことを特徴とする。
【0007】本発明の磁性多層膜の製造方法により得ら
れる磁性多層膜は、L10規則構造を有して磁気異方性
エネルギー定数が大きく、さらに、(001)面が基板
面に対して平行とされており、垂直磁気異方性が高く、
基板面に垂直な方向の保磁力及び基板面に垂直な方向で
の磁化曲線の角形比が大きく、磁気記録媒体等の磁気記
録膜として有用である。また、基板温度を120〜24
0℃として磁性多層膜を形成するので、基板温度が50
0℃程度にされる従来の製造方法に比して基板等への温
度負荷が低減され、磁性多層膜の損傷が低減される。
れる磁性多層膜は、L10規則構造を有して磁気異方性
エネルギー定数が大きく、さらに、(001)面が基板
面に対して平行とされており、垂直磁気異方性が高く、
基板面に垂直な方向の保磁力及び基板面に垂直な方向で
の磁化曲線の角形比が大きく、磁気記録媒体等の磁気記
録膜として有用である。また、基板温度を120〜24
0℃として磁性多層膜を形成するので、基板温度が50
0℃程度にされる従来の製造方法に比して基板等への温
度負荷が低減され、磁性多層膜の損傷が低減される。
【0008】ここで、上記単原子層積層工程を、1×1
0-6Pa以下の圧力下で行うことが好ましい。このよう
な超高真空下で単原子層の積層をすることにより、磁性
多層膜の純度が向上し、また、膜の酸化等も低減され
る。
0-6Pa以下の圧力下で行うことが好ましい。このよう
な超高真空下で単原子層の積層をすることにより、磁性
多層膜の純度が向上し、また、膜の酸化等も低減され
る。
【0009】また、上記単原子層積層工程の前に、上記
基板にバッファ層を形成するバッファ層形成工程を含む
ことが好ましい。
基板にバッファ層を形成するバッファ層形成工程を含む
ことが好ましい。
【0010】バッファ層を形成することによって基板の
濡れ性や平坦性が改善され、磁性多層膜のL10構造の
規則性が高くなって、磁性多層膜の性能が向上する。
濡れ性や平坦性が改善され、磁性多層膜のL10構造の
規則性が高くなって、磁性多層膜の性能が向上する。
【0011】また、上記バッファ層をPt,Auまたは
Agの何れかにより形成し、上記バッファ層の厚みを1
0〜50nmとすることが好ましく、これによってバッ
ファ層の機能が十分発揮される。
Agの何れかにより形成し、上記バッファ層の厚みを1
0〜50nmとすることが好ましく、これによってバッ
ファ層の機能が十分発揮される。
【0012】また、上記バッファ層形成工程の前に、上
記基板にシード層を形成するシード層形成工程を含むこ
とが好ましい。
記基板にシード層を形成するシード層形成工程を含むこ
とが好ましい。
【0013】シード層を形成することにより、その上に
積層されるバッファ層を(001)面配向とすることが
でき、磁性多層膜の(001)面の配向をより確実に基
板面に対して平行とすることができ、垂直磁気異方性の
高い磁性多層膜が好適に形成される。
積層されるバッファ層を(001)面配向とすることが
でき、磁性多層膜の(001)面の配向をより確実に基
板面に対して平行とすることができ、垂直磁気異方性の
高い磁性多層膜が好適に形成される。
【0014】また、上記シード層をFe,Au,Ag,
NiまたはCoの何れかにより形成し、上記シード層の
厚みを0.2〜2nmとすることが好ましく、これによ
ってシード層の機能が十分発揮される。
NiまたはCoの何れかにより形成し、上記シード層の
厚みを0.2〜2nmとすることが好ましく、これによ
ってシード層の機能が十分発揮される。
【0015】本発明に係る磁気記録媒体の製造方法は、
上記磁性多層膜の製造方法を含むことを特徴とする。
上記磁性多層膜の製造方法を含むことを特徴とする。
【0016】本発明に係る磁気記録媒体によれば、上記
磁性多層膜の製造方法を含んでいるので、上記のような
磁気的性能の高い磁性多層膜が得られると共に磁性多層
膜の損傷が少なくされ、磁気記録媒体の信頼性が高くな
る。
磁性多層膜の製造方法を含んでいるので、上記のような
磁気的性能の高い磁性多層膜が得られると共に磁性多層
膜の損傷が少なくされ、磁気記録媒体の信頼性が高くな
る。
【0017】本発明に係る磁性多層膜は、基板上に、シ
ード層、バッファ層が順に積層され、その上にFe単原
子層とPt単原子層とが交互に積層されてなることを特
徴とする。
ード層、バッファ層が順に積層され、その上にFe単原
子層とPt単原子層とが交互に積層されてなることを特
徴とする。
【0018】本発明に係る磁性多層膜によれば、シード
層によりバッファ層が(001)面に確実に配向され、
バッファ層上に積層される磁性多層膜の(001)面の
配向をより確実に基板面に対して平行とすることがで
き、垂直磁気異方性が高くなると共に、基板面に垂直な
方向の保磁力及び基板面に垂直な方向の磁化曲線の角形
比が大きくなる。
層によりバッファ層が(001)面に確実に配向され、
バッファ層上に積層される磁性多層膜の(001)面の
配向をより確実に基板面に対して平行とすることがで
き、垂直磁気異方性が高くなると共に、基板面に垂直な
方向の保磁力及び基板面に垂直な方向の磁化曲線の角形
比が大きくなる。
【0019】ここで、上記シード層は、0.2〜2nm
の厚みを有すると共にFe,Au,Ag,NiまたはC
oの何れかにより形成され、上記バッファ層は、10〜
50nmの厚みを有すると共にPt,AuまたはAgの
何れかによって形成されることが好ましい。これによっ
て、シード層とバッファ層の機能が十分に発揮される。
の厚みを有すると共にFe,Au,Ag,NiまたはC
oの何れかにより形成され、上記バッファ層は、10〜
50nmの厚みを有すると共にPt,AuまたはAgの
何れかによって形成されることが好ましい。これによっ
て、シード層とバッファ層の機能が十分に発揮される。
【0020】本発明に係る磁気記録媒体は、上記磁性多
層膜を磁気記録膜として有することを特徴とする。シー
ド層とバッファ層とを有しているので、上記のように垂
直磁気異方性が高く、基板面に垂直な方向の保磁力及び
基板面に垂直な方向の磁化曲線の角形比が大きい磁気記
録媒体が得られる。
層膜を磁気記録膜として有することを特徴とする。シー
ド層とバッファ層とを有しているので、上記のように垂
直磁気異方性が高く、基板面に垂直な方向の保磁力及び
基板面に垂直な方向の磁化曲線の角形比が大きい磁気記
録媒体が得られる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて詳細に説明する。
ついて詳細に説明する。
【0022】本実施形態の磁性多層膜の製造方法は、基
板上にシード層を形成するシード層形成工程と、シード
層上にバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、バ
ッファ層上にFe単原子層とPt単原子層を交互に積層
する単原子層積層工程とを含む。
板上にシード層を形成するシード層形成工程と、シード
層上にバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、バ
ッファ層上にFe単原子層とPt単原子層を交互に積層
する単原子層積層工程とを含む。
【0023】まず、シード層形成工程において、基板上
に所定の厚みのシード層を形成する。このシード層は、
その上に積層されるバッファ層を(001)面配向にす
るものである。
に所定の厚みのシード層を形成する。このシード層は、
その上に積層されるバッファ層を(001)面配向にす
るものである。
【0024】ここで、基板としては、例えば、MgO
(001),GaAs(001),Si(001)等が
使用でき、シード層としては、Fe,Au,Ag,N
i,Co等が使用できる。また、シード層の厚みは、
0.2〜2nmとすることが好ましく、0.5〜1.5
nmとすることがより好ましい。シード層が薄すぎると
その上に積層されるバッファ層を(001)面配向させ
ることが難しい傾向があり、また、厚すぎるとその上に
バッファ層をエピタキシャルに成長させることが難しく
なる傾向がある。
(001),GaAs(001),Si(001)等が
使用でき、シード層としては、Fe,Au,Ag,N
i,Co等が使用できる。また、シード層の厚みは、
0.2〜2nmとすることが好ましく、0.5〜1.5
nmとすることがより好ましい。シード層が薄すぎると
その上に積層されるバッファ層を(001)面配向させ
ることが難しい傾向があり、また、厚すぎるとその上に
バッファ層をエピタキシャルに成長させることが難しく
なる傾向がある。
【0025】次に、バッファ層形成工程において、シー
ド層上に、バッファ層をエピタキシャル成長させる。こ
のバッファ層は、主として、基板の濡れ性及び平坦性を
向上させるものである。
ド層上に、バッファ層をエピタキシャル成長させる。こ
のバッファ層は、主として、基板の濡れ性及び平坦性を
向上させるものである。
【0026】ここで、バッファ層としては、L10構造
のFePtと格子面間隔が近いものが使用でき、例え
ば、Pt,Au,Ag等が使用できる。また、バッファ
層の厚みは、10〜50nmとすることが好ましい。バ
ッファ層が薄すぎると平坦性を確保することが難しくな
る傾向があり、また、厚すぎるとその上にFeやPtの
単原子層をエピタキシャルに成長させることが難しくな
る傾向がある。
のFePtと格子面間隔が近いものが使用でき、例え
ば、Pt,Au,Ag等が使用できる。また、バッファ
層の厚みは、10〜50nmとすることが好ましい。バ
ッファ層が薄すぎると平坦性を確保することが難しくな
る傾向があり、また、厚すぎるとその上にFeやPtの
単原子層をエピタキシャルに成長させることが難しくな
る傾向がある。
【0027】ここで、これらのシード層形成工程や、バ
ッファ層形成工程においては、基板の温度を常温〜24
0℃程度とすることが好ましい。基板の温度を高温にす
ると、シード原子やバッファ原子が島状に成長する傾向
がある。また、基板を常温程度として島状にならないよ
うに成膜を行ったのち、各々の膜毎に200〜240℃
程度で膜の加熱処理を行って、表面拡散等により各々の
膜の平坦化を行うことがより好ましい。
ッファ層形成工程においては、基板の温度を常温〜24
0℃程度とすることが好ましい。基板の温度を高温にす
ると、シード原子やバッファ原子が島状に成長する傾向
がある。また、基板を常温程度として島状にならないよ
うに成膜を行ったのち、各々の膜毎に200〜240℃
程度で膜の加熱処理を行って、表面拡散等により各々の
膜の平坦化を行うことがより好ましい。
【0028】次に、単原子層積層工程として、このよう
にして得られたバッファ層上に、Fe単原子層とPt単
原子層とを交互に積層し、[Fe(1ML)/Pt(1
ML)]多層膜を形成する。なお、MLは単原子層を示
す。
にして得られたバッファ層上に、Fe単原子層とPt単
原子層とを交互に積層し、[Fe(1ML)/Pt(1
ML)]多層膜を形成する。なお、MLは単原子層を示
す。
【0029】ここで、このような単原子層積層工程に際
しては、基板温度を120〜240℃とすることが好ま
しく、さらに200℃〜240℃とすることが好適であ
る。基板温度を120〜240℃として磁性多層膜を形
成することにより、十分な磁気的性能を有する磁性多層
膜が得られると共に、基板温度が500℃程度にされる
従来の製造方法に比して基板等への温度負荷が低減さ
れ、磁性多層膜に対する損傷が低減される。また、基板
温度を200℃〜240℃とすることにより、より磁気
的性能の高い磁性多層膜が得られる。
しては、基板温度を120〜240℃とすることが好ま
しく、さらに200℃〜240℃とすることが好適であ
る。基板温度を120〜240℃として磁性多層膜を形
成することにより、十分な磁気的性能を有する磁性多層
膜が得られると共に、基板温度が500℃程度にされる
従来の製造方法に比して基板等への温度負荷が低減さ
れ、磁性多層膜に対する損傷が低減される。また、基板
温度を200℃〜240℃とすることにより、より磁気
的性能の高い磁性多層膜が得られる。
【0030】また、Fe(1ML)/Pt(1ML)を
1単位としたときの積層単位数は特に限定されないが、
10〜300とすることが好ましい。
1単位としたときの積層単位数は特に限定されないが、
10〜300とすることが好ましい。
【0031】なお、このような、シード層形成工程、バ
ッファ層形成工程及び単原子層積層工程における、シー
ド層、バッファ層、及び[Fe(1ML)/Pt(1M
L)]多層膜の成膜は、10-6Pa以下の超高真空(U
HV)下で行うことが好ましく、1×10-8〜4×10
-7Pa程度で行うことがより好ましい。超高真空下で成
膜することにより、磁性多層膜の純度が向上し、また、
膜の酸化等も低減される。
ッファ層形成工程及び単原子層積層工程における、シー
ド層、バッファ層、及び[Fe(1ML)/Pt(1M
L)]多層膜の成膜は、10-6Pa以下の超高真空(U
HV)下で行うことが好ましく、1×10-8〜4×10
-7Pa程度で行うことがより好ましい。超高真空下で成
膜することにより、磁性多層膜の純度が向上し、また、
膜の酸化等も低減される。
【0032】また、シード層、バッファ層、及び[Fe
(1ML)/Pt(1ML)]多層膜の成膜に用いる成
膜方法は特に限定されず、スパッタ法等あらゆる成膜法
が適用できるが、特に、上記の様な超高真空下での成膜
が容易に行える真空蒸着法により行うことが好ましい。
(1ML)/Pt(1ML)]多層膜の成膜に用いる成
膜方法は特に限定されず、スパッタ法等あらゆる成膜法
が適用できるが、特に、上記の様な超高真空下での成膜
が容易に行える真空蒸着法により行うことが好ましい。
【0033】このようにして製造された磁性多層膜はL
10規則構造を有して磁気異方性エネルギー定数が大き
く、さらに、(001)面が基板面に対して平行とされ
ていて、垂直磁気異方性が高く、基板面に垂直な方向の
保磁力及び基板面に垂直な方向の磁化曲線の角形比が大
きく、磁気記録媒体等の磁気記録膜として有用である。
10規則構造を有して磁気異方性エネルギー定数が大き
く、さらに、(001)面が基板面に対して平行とされ
ていて、垂直磁気異方性が高く、基板面に垂直な方向の
保磁力及び基板面に垂直な方向の磁化曲線の角形比が大
きく、磁気記録媒体等の磁気記録膜として有用である。
【0034】また、Fe単原子層とPt単原子層とを交
互に積層する際や、シード層やバッファ層の積層の際の
基板温度が240℃以下とされ、従来のように、500
℃程度にまで基板を加熱しないので、基板等に対する温
度負荷が低減され、また、シード層等の下地層の拡散等
が低減されて磁性多層膜の損傷が低減される。
互に積層する際や、シード層やバッファ層の積層の際の
基板温度が240℃以下とされ、従来のように、500
℃程度にまで基板を加熱しないので、基板等に対する温
度負荷が低減され、また、シード層等の下地層の拡散等
が低減されて磁性多層膜の損傷が低減される。
【0035】そして、このような損傷等が少ない磁性多
層膜は、光磁気記録媒体、ハードディスク、薄膜磁石
(パターンドメディア)等の磁気記録媒体の磁気記録膜
として好適に利用でき、信頼性が高い磁気記録媒体が得
られる。特に、薄膜磁石等においては、リソグラフィー
によって磁性多層膜のパターンを描画する際のレジスト
膜の耐熱性がほとんど問題とならず好適である。
層膜は、光磁気記録媒体、ハードディスク、薄膜磁石
(パターンドメディア)等の磁気記録媒体の磁気記録膜
として好適に利用でき、信頼性が高い磁気記録媒体が得
られる。特に、薄膜磁石等においては、リソグラフィー
によって磁性多層膜のパターンを描画する際のレジスト
膜の耐熱性がほとんど問題とならず好適である。
【0036】次に、本実施形態の磁性多層膜の製造方法
の実施例について説明する。 (実施例1)本実施例においては、Fe原子、Pt原子
に対応する2つの独立した電子銃と、基板を保持する基
板ホルダと、を備える超高真空蒸着装置を用い、基板上
に所望の厚みで原子の蒸着膜を形成した。この超高真空
蒸着装置においては、基板ホルダの裏側に取り付けられ
たタングステン−レニウム熱電対によって基板の温度を
高精度で測定することができる。なお、この熱電対は、
あらかじめ、銅箔に包まれ基板ホルダ上の基板と直接接
触された他のタングステン−レニウム熱電対による測定
値に基づいて精確に校正されている。
の実施例について説明する。 (実施例1)本実施例においては、Fe原子、Pt原子
に対応する2つの独立した電子銃と、基板を保持する基
板ホルダと、を備える超高真空蒸着装置を用い、基板上
に所望の厚みで原子の蒸着膜を形成した。この超高真空
蒸着装置においては、基板ホルダの裏側に取り付けられ
たタングステン−レニウム熱電対によって基板の温度を
高精度で測定することができる。なお、この熱電対は、
あらかじめ、銅箔に包まれ基板ホルダ上の基板と直接接
触された他のタングステン−レニウム熱電対による測定
値に基づいて精確に校正されている。
【0037】また、この超高真空蒸着装置は、基板に積
層される膜の厚みを精確に測定する水晶発信式の膜厚測
定装置を備えている。この膜厚測定装置も、あらかじ
め、Fe層及びPt層各々について、RHEED(refl
ection high-energy electrondiffraction)強度の振動
挙動の観察等によって、十分に校正されており、本実施
例において、積層する各々の層の厚みは、この膜厚測定
装置によってモニターすることにより制御した。
層される膜の厚みを精確に測定する水晶発信式の膜厚測
定装置を備えている。この膜厚測定装置も、あらかじ
め、Fe層及びPt層各々について、RHEED(refl
ection high-energy electrondiffraction)強度の振動
挙動の観察等によって、十分に校正されており、本実施
例において、積層する各々の層の厚みは、この膜厚測定
装置によってモニターすることにより制御した。
【0038】まず、容器内の圧力を1×10-8Pa程度
にまで減圧した後、MgO(001)基板上に、1×1
0-7Pa程度の超高真空(UHV)下で、基板の温度を
70℃として1nmの厚みのFeのシード層を形成し
た。そして、積層後に、基板を200℃程度に加熱し
て、シード層の平坦化を行った。
にまで減圧した後、MgO(001)基板上に、1×1
0-7Pa程度の超高真空(UHV)下で、基板の温度を
70℃として1nmの厚みのFeのシード層を形成し
た。そして、積層後に、基板を200℃程度に加熱し
て、シード層の平坦化を行った。
【0039】続いて、基板の温度を70℃として、シー
ド層上に、40nmのPt(001)のバッファ層をエ
ピタキシャル成長させた。そして、積層後に、基板を2
00℃程度に加熱して、バッファ層の平坦化を行った。
ド層上に、40nmのPt(001)のバッファ層をエ
ピタキシャル成長させた。そして、積層後に、基板を2
00℃程度に加熱して、バッファ層の平坦化を行った。
【0040】続いて、単原子層積層工程として、バッフ
ァ層上に、Fe単原子層と、Pt単原子層と、を交互に
各々50回ずつ積層し、[Fe(1ML)/Pt(1M
L)]50多層膜を形成し実施例1の磁性多層膜サンプル
を得た。ここで、Feの単原子層の厚みを0.14n
m、Ptの単原子層の厚みを0.2nmとした。また、
各々の原子の析出速度を略0.01nm/sとし、基板
の温度を120℃として積層を行った。
ァ層上に、Fe単原子層と、Pt単原子層と、を交互に
各々50回ずつ積層し、[Fe(1ML)/Pt(1M
L)]50多層膜を形成し実施例1の磁性多層膜サンプル
を得た。ここで、Feの単原子層の厚みを0.14n
m、Ptの単原子層の厚みを0.2nmとした。また、
各々の原子の析出速度を略0.01nm/sとし、基板
の温度を120℃として積層を行った。
【0041】(実施例2〜4)Fe単原子層とPt単原
子層とを交互に積層する際の基板の温度を各々160,
200,230℃とする以外は実施例1と同様にして、
さらに実施例2〜4の3つの磁性多層膜サンプルを得
た。
子層とを交互に積層する際の基板の温度を各々160,
200,230℃とする以外は実施例1と同様にして、
さらに実施例2〜4の3つの磁性多層膜サンプルを得
た。
【0042】このようにして作成された磁性多層膜のP
t最上層のRHEEDパターンの一例として、実施例3
で得られた磁性多層膜のRHEEDパターンを図1に示
す。シャープな縞状のパターンが確認されることから、
原子スケールでみて比較的平坦な表面が形成され、表面
拡散等によってPtやFeが1層ずつエピタキシャル成
長したことが確認される。
t最上層のRHEEDパターンの一例として、実施例3
で得られた磁性多層膜のRHEEDパターンを図1に示
す。シャープな縞状のパターンが確認されることから、
原子スケールでみて比較的平坦な表面が形成され、表面
拡散等によってPtやFeが1層ずつエピタキシャル成
長したことが確認される。
【0043】実施例1〜4で得られた磁性多層膜の組成
をRBS(Rutherford Backscattering Spectrometry)
で測定したところ、すべての磁性多層膜サンプルについ
て、FeとPtの原子比の誤差は±3%以内であった。
をRBS(Rutherford Backscattering Spectrometry)
で測定したところ、すべての磁性多層膜サンプルについ
て、FeとPtの原子比の誤差は±3%以内であった。
【0044】実施例1〜4で得られた磁性多層膜をCu
Kα線によってX線回折分析した結果を、図2に各々示
す。(002)面及び(004)面の基本反射ピークに
加え、すべての基板温度について、(001)面、(0
03)面の面心正方格子の超格子ピークが明確に観察さ
れ、L10規則構造が形成していることが確認できる。
なお、L10規則構造の他の方向の面からのピークは特
に観察されず、原子レベルで規則構造を有する膜が形成
されたことがわかる。
Kα線によってX線回折分析した結果を、図2に各々示
す。(002)面及び(004)面の基本反射ピークに
加え、すべての基板温度について、(001)面、(0
03)面の面心正方格子の超格子ピークが明確に観察さ
れ、L10規則構造が形成していることが確認できる。
なお、L10規則構造の他の方向の面からのピークは特
に観察されず、原子レベルで規則構造を有する膜が形成
されたことがわかる。
【0045】また、230℃で積層された磁性多層膜
(実施例4)において、特にシャープで強い超格子のピ
ークが観察された。超格子ピークは単原子層積層工程で
の基板温度の低下と共に減少していくことから、基板温
度が低下すると共に磁性多層膜の化学的規則性が徐々に
低下していくことがわかる。
(実施例4)において、特にシャープで強い超格子のピ
ークが観察された。超格子ピークは単原子層積層工程で
の基板温度の低下と共に減少していくことから、基板温
度が低下すると共に磁性多層膜の化学的規則性が徐々に
低下していくことがわかる。
【0046】ここで、図2におけるFePt(00L)
(L=1,2,3及び4)の各々のピークを、各基板温
度について積分することにより、規則度Sを次式のよう
に定義する。
(L=1,2,3及び4)の各々のピークを、各基板温
度について積分することにより、規則度Sを次式のよう
に定義する。
【0047】
【数1】
【0048】ここで、Ifund,Isuperは、各々基本ピ
ーク強度、超格子ピーク強度を示す。また、Ifund及び
Isuperの計算値は、原子分率、原子散乱因子、デバイ
−ワーラー因子、ローレンツ(分極)因子及び構造因子
によって推算される。
ーク強度、超格子ピーク強度を示す。また、Ifund及び
Isuperの計算値は、原子分率、原子散乱因子、デバイ
−ワーラー因子、ローレンツ(分極)因子及び構造因子
によって推算される。
【0049】各々の基板温度で得られた磁性多層膜につ
いて、計算された規則度Sの値を表1に示す。
いて、計算された規則度Sの値を表1に示す。
【0050】
【表1】
【0051】規則度Sの値は、単原子層積層工程での基
板温度の上昇に伴って0.3から0.8にまで増加し
た。磁性多層膜の高レベルの化学的規則性は、特に基板
温度が約200℃以上で得られることがわかる。
板温度の上昇に伴って0.3から0.8にまで増加し
た。磁性多層膜の高レベルの化学的規則性は、特に基板
温度が約200℃以上で得られることがわかる。
【0052】また、得られた磁性多層膜について、SQ
UID(Superconducting quantuminterference devic
e)磁気メータにより、常温で5.5Tまでの範囲の磁
界をかけて、基板面に垂直な方向(H⊥)と平行な方向
(H//)とで磁化曲線を測定した結果を図3に示す。
UID(Superconducting quantuminterference devic
e)磁気メータにより、常温で5.5Tまでの範囲の磁
界をかけて、基板面に垂直な方向(H⊥)と平行な方向
(H//)とで磁化曲線を測定した結果を図3に示す。
【0053】L10規則構造の[001]方向が基板面
に対して垂直になることから予想されるように、すべて
の基板温度で得られた磁性多層膜において、磁化容易軸
は基板面に対して垂直となり、垂直磁気異方性を示し
た。
に対して垂直になることから予想されるように、すべて
の基板温度で得られた磁性多層膜において、磁化容易軸
は基板面に対して垂直となり、垂直磁気異方性を示し
た。
【0054】特に、基板温度200℃以上で得られた磁
性多層膜においては、55kOeの磁界でも基板面に平
行な向きの飽和磁化ができず、大きな単軸磁気異方性の
存在を示している。
性多層膜においては、55kOeの磁界でも基板面に平
行な向きの飽和磁化ができず、大きな単軸磁気異方性の
存在を示している。
【0055】得られた磁性多層膜について、磁気異方性
の強さを示す一軸磁気異方性エネルギー定数Kuと、基
板面に対して垂直に磁界を作用させた場合の磁化曲線の
角形比(Mr/Ms)と、基板面に対して垂直な方向の
保磁力Hcと、をさらに表1に示す。
の強さを示す一軸磁気異方性エネルギー定数Kuと、基
板面に対して垂直に磁界を作用させた場合の磁化曲線の
角形比(Mr/Ms)と、基板面に対して垂直な方向の
保磁力Hcと、をさらに表1に示す。
【0056】実施例1〜4で得られた磁性多層膜の一軸
磁気異方性エネルギー定数Kuは単原子層積層工程の際
の基板温度の上昇と共に増加し、規則度Sの増加と共に
上昇した。また、一軸磁気異方性エネルギー定数Kuの
値は、どの基板温度の場合も磁気記録媒体として好まし
い1×107erg/cc以上となり、L10規則構造の
FePtバルク合金の7×107erg/ccと匹敵す
るほどの非常に大きい値となった。
磁気異方性エネルギー定数Kuは単原子層積層工程の際
の基板温度の上昇と共に増加し、規則度Sの増加と共に
上昇した。また、一軸磁気異方性エネルギー定数Kuの
値は、どの基板温度の場合も磁気記録媒体として好まし
い1×107erg/cc以上となり、L10規則構造の
FePtバルク合金の7×107erg/ccと匹敵す
るほどの非常に大きい値となった。
【0057】また、実施例1〜4で得られた磁性多層膜
の角形比(Mr/Ms)は0.5以上となり、磁気記録
膜としての実用性を備えている。
の角形比(Mr/Ms)は0.5以上となり、磁気記録
膜としての実用性を備えている。
【0058】また、実施例1〜4で得られた磁性多層膜
の保磁力Hcは800Oe以上の大きな値を示し、磁気
記録膜としての実用性を備えている。なお、基板温度2
30℃から160℃まで、磁性多層膜の保磁力Hcは1
700Oeから800Oeまで減少するが、基板温度1
20℃で得られた磁性多層膜の保磁力Hcは1400O
eに増加した。これは、120℃では160℃に比べて
規則度Sがかなり減少しており、磁性多層膜の磁区構造
が変化してこのような現象が起きたものと考えられる。
の保磁力Hcは800Oe以上の大きな値を示し、磁気
記録膜としての実用性を備えている。なお、基板温度2
30℃から160℃まで、磁性多層膜の保磁力Hcは1
700Oeから800Oeまで減少するが、基板温度1
20℃で得られた磁性多層膜の保磁力Hcは1400O
eに増加した。これは、120℃では160℃に比べて
規則度Sがかなり減少しており、磁性多層膜の磁区構造
が変化してこのような現象が起きたものと考えられる。
【0059】なお、実施例3及び実施例4、すなわち、
基板温度200℃以上では、3.0×107erg/c
c以上という非常に高い一軸磁気異方性エネルギー定数
Kuを有し、かつ、1500Oe以上の高い保磁力Hc
を示し、加えて、約0.9程度の特に良好な角形比(M
r/Ms)を備えた磁性多層膜が得られ、磁気記録膜と
して極めて好適である。
基板温度200℃以上では、3.0×107erg/c
c以上という非常に高い一軸磁気異方性エネルギー定数
Kuを有し、かつ、1500Oe以上の高い保磁力Hc
を示し、加えて、約0.9程度の特に良好な角形比(M
r/Ms)を備えた磁性多層膜が得られ、磁気記録膜と
して極めて好適である。
【0060】
【発明の効果】上述のように、本発明に係る磁性多層膜
の製造方法は、基板の温度を120〜240℃とし、当
該基板にFe単原子層とPt単原子層とを交互に積層す
る。この製造方法により得られる磁性多層膜は、L10
規則構造を有して磁気異方性エネルギー定数が大きく、
さらに、(001)面が基板面に対して平行とされてお
り、垂直磁気異方性が高く、基板面に垂直な方向の保磁
力及び基板面に垂直な方向の磁化曲線の角形比が大き
く、磁気記録媒体等の磁気記録膜として有用である。ま
た、基板温度を120〜240℃として磁性多層膜を形
成するので、基板温度が500℃程度にされる従来の製
造方法に比して基板等への温度負荷が低減され、磁性多
層膜の損傷が抑制される。
の製造方法は、基板の温度を120〜240℃とし、当
該基板にFe単原子層とPt単原子層とを交互に積層す
る。この製造方法により得られる磁性多層膜は、L10
規則構造を有して磁気異方性エネルギー定数が大きく、
さらに、(001)面が基板面に対して平行とされてお
り、垂直磁気異方性が高く、基板面に垂直な方向の保磁
力及び基板面に垂直な方向の磁化曲線の角形比が大き
く、磁気記録媒体等の磁気記録膜として有用である。ま
た、基板温度を120〜240℃として磁性多層膜を形
成するので、基板温度が500℃程度にされる従来の製
造方法に比して基板等への温度負荷が低減され、磁性多
層膜の損傷が抑制される。
【0061】本発明に係る磁気記録媒体の製造方法は、
上記磁性多層膜の製造方法を含んでいるので、上記のよ
うに磁気的性能が高い磁性多層膜が得られると共に、磁
性多層膜の損傷が少なくされ、磁気記録媒体の信頼性が
高くなる。
上記磁性多層膜の製造方法を含んでいるので、上記のよ
うに磁気的性能が高い磁性多層膜が得られると共に、磁
性多層膜の損傷が少なくされ、磁気記録媒体の信頼性が
高くなる。
【0062】本発明に係る磁性多層膜は、基板上に、シ
ード層、バッファ層が順に積層され、その上にFe単原
子層とPt単原子層とが交互に積層されているので、シ
ード層によりバッファ層が(001)面に確実に配向さ
れ、バッファ層上に積層される磁性多層膜の(001)
面の配向をより確実に基板面に対して平行とすることが
できる。このため、垂直磁気異方性が高くなり、基板面
に垂直な方向の保磁力及び基板面に垂直な方向の磁化曲
線の角形比が大きくなる。
ード層、バッファ層が順に積層され、その上にFe単原
子層とPt単原子層とが交互に積層されているので、シ
ード層によりバッファ層が(001)面に確実に配向さ
れ、バッファ層上に積層される磁性多層膜の(001)
面の配向をより確実に基板面に対して平行とすることが
できる。このため、垂直磁気異方性が高くなり、基板面
に垂直な方向の保磁力及び基板面に垂直な方向の磁化曲
線の角形比が大きくなる。
【0063】本発明に係る磁気記録媒体は、シード層と
バッファ層とを有する磁性多層膜を磁気記録膜として有
しているので、上記のように垂直磁気異方性が高く、基
板面に垂直な方向の保磁力及び基板面に垂直な方向の磁
化曲線の角形比が大きい磁気記録媒体が得られる。
バッファ層とを有する磁性多層膜を磁気記録膜として有
しているので、上記のように垂直磁気異方性が高く、基
板面に垂直な方向の保磁力及び基板面に垂直な方向の磁
化曲線の角形比が大きい磁気記録媒体が得られる。
【図1】実施例3の磁性多層膜における最上層のPt層
のRHEEDパターンである。
のRHEEDパターンである。
【図2】図2(a)は実施例1で得られた磁性多層膜の
X線回折パターン、図2(b)は実施例2で得られた磁
性多層膜のX線回折パターン、図2(c)は実施例3で
得られた磁性多層膜のX線回折パターン、図2(d)は
実施例4で得られた磁性多層膜のX線回折パターンであ
る。
X線回折パターン、図2(b)は実施例2で得られた磁
性多層膜のX線回折パターン、図2(c)は実施例3で
得られた磁性多層膜のX線回折パターン、図2(d)は
実施例4で得られた磁性多層膜のX線回折パターンであ
る。
【図3】基板面に垂直な方向(H⊥)と平行な方向(H
//)についての磁化曲線であって、図3(a)は実施例
1で得られた磁性多層膜の磁化曲線、図3(b)は実施
例2で得られた磁性多層膜の磁化曲線、図3(c)は実
施例3で得られた磁性多層膜の磁化曲線、図3(d)は
実施例4で得られた磁性多層膜の磁化曲線である。
//)についての磁化曲線であって、図3(a)は実施例
1で得られた磁性多層膜の磁化曲線、図3(b)は実施
例2で得られた磁性多層膜の磁化曲線、図3(c)は実
施例3で得られた磁性多層膜の磁化曲線、図3(d)は
実施例4で得られた磁性多層膜の磁化曲線である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 三谷 誠司
宮城県仙台市太白区西の平1−23−16−
203
(72)発明者 森口 拓人
宮城県仙台市青葉区川内山屋敷85−204
(72)発明者 荒木 悟
東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ
ーディーケイ株式会社内
Fターム(参考) 5D006 BB01 BB08 CA02 CA05 CA06
EA03
5D112 AA03 AA05 BB02 BB07 BD03
FA01 GB01
5E049 AA04 BA08 EB03
Claims (10)
- 【請求項1】 基板の温度を120〜240℃とし、前
記基板にFe単原子層とPt単原子層とを交互に積層す
る単原子層積層工程を含むことを特徴とする、磁性多層
膜の製造方法。 - 【請求項2】 前記単原子層積層工程を、1×10-6P
a以下の圧力下で行うことを特徴とする、請求項1に記
載の磁性多層膜の製造方法。 - 【請求項3】 前記単原子層積層工程の前に、前記基板
にバッファ層を形成するバッファ層形成工程を含むこと
を特徴とする、請求項1又は2に記載の磁性多層膜の製
造方法。 - 【請求項4】 前記バッファ層をPt,AuまたはAg
の何れかにより形成し、前記バッファ層の厚みを10〜
50nmとすることを特徴とする、請求項3に記載の磁
性多層膜の製造方法。 - 【請求項5】 前記バッファ層形成工程の前に、前記基
板にシード層を形成するシード層形成工程を含み、前記
シード層上に前記バッハ層を形成することを特徴とす
る、請求項3又は4に記載の磁性多層膜の製造方法。 - 【請求項6】 前記シード層をFe,Au,Ag,Ni
またはCoの何れかにより形成し、前記シード層の厚み
を0.2〜2nmとすることを特徴とする、請求項5に
記載の磁性多層膜の製造方法。 - 【請求項7】 請求項1〜6の磁性多層膜の製造方法を
含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 【請求項8】 基板上に、シード層、バッファ層が順に
積層され、その上にFe単原子層とPt単原子層とが交
互に積層されてなることを特徴とする、磁性多層膜。 - 【請求項9】 前記シード層は、0.2〜2nmの厚み
を有すると共にFe,Au,Ag,NiまたはCoの何
れかにより形成され、前記バッファ層は、10〜50n
mの厚みを有すると共にPt,AuまたはAgの何れか
によって形成されることを特徴とする、請求項8に記載
の磁性多層膜。 - 【請求項10】 請求項8又は9の磁性多層膜を磁気記
録膜として有することを特徴とする磁気記録媒体。
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2002070632A JP2003272944A (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 磁性多層膜の製造方法、磁気記録媒体の製造方法、磁性多層膜、及び、磁気記録媒体 |
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Family
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US8867157B2 (en) | 2012-04-04 | 2014-10-21 | Imation Corp. | Perpendicular pole head for servo writing magnetic media |
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US8760802B2 (en) | 2012-04-26 | 2014-06-24 | Imation Corp. | Systems and methods for processing magnetic media with first and second magnetic gaps adjacent opposite sides of the recording layer |
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-
2002
- 2002-03-14 JP JP2002070632A patent/JP2003272944A/ja active Pending
- 2002-09-18 US US10/245,591 patent/US6824817B2/en not_active Expired - Fee Related
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