JP2005078796A - ＣｒＴｉ／ＮｉＰから成る二層構造を有する薄膜磁気媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄膜磁気媒体において、高いＭｒｔ配向比（ＯＲ）を得る。
【解決手段】 非晶質クロムチタン（ＣｒＴｉ）とこれに続いて形成されるニッケルリン（ＮｉＰ）の非晶質層からなる二層構造を有する薄膜磁気媒体において、ＮｉＰが堆積された後、酸化表面を形成するために酸素に曝される。好ましくは、下地層は酸化ＮｉＰ表面に直接堆積される。ＣｒＴｉ／ＮｉＰの二層構造は、コバルト合金磁気層における優れた面内結晶配向を促進し、粒子サイズや分布のよりよい制御を齎すために用いられる超薄クロム下地層形成を可能にする。ＣｒＴｉ／ＮｉＰ二層構造が円周方向に施されたテクスチャ基板、好ましくはガラス基板、と結び付けられると、高いＭｒｔ配向比（ＯＲ）が得られる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、薄膜磁気媒体及びその製法更には、特に、薄膜磁気ディスクにおいて下地層より先に用いられる物質に関する。

従来技術のヘッドおよびディスクシステム１０は図１に示される。操作において、磁気トランスジューサ２０はそれがディスク１６上を浮上走行する時、サスペンション１３によって支持される。通常、“ヘッド”あるいは“スライダ”と呼ばれる磁気トランスジューサ２０は磁気変換を書き込む仕事をする要素（書込みヘッド２３）と磁気変換を読み出す仕事をする要素（読出しヘッド１２）からなる。読出し及び書込みヘッド１２、２３からの電気信号はサスペンション１３に塔載されあるいは埋め込められた導電路（リード）１４に沿って伝えられる。磁気トランスジューサ２０は円形のトラック（図示せず）を読み書きするためディスク１６の中心から半径方向の距離を変えた点上に位置付けされる。ディスク１６は該ディスク１６を回転させるためのスピンドルモータ２４によって駆動されるスピンドル１８に装着されている。ディスク１６は、その上に複数の薄膜２１が堆積された基板から成る。該薄膜２１は強磁性物質を含み、そこには書込みヘッド２３が磁気変換を記録し、その情報はコード化されている。歴史的にその基板は湿式無電解メッキにより堆積された非晶質ＮｉＰ表面膜を有するＡｌＭｇであった。そのＡｌＭｇ／ＮｉＰディスクはその上に薄膜が真空堆積されて磁気媒体層を形成するための基板であるとされてきた。

ガラス基板を典型的に用いた該薄膜２１の一つの具体例はプレシード層と呼ばれる最初の非晶質薄膜を含み、続いて形成される結晶シード層を含む。典型的には、プレシード層及びシード層はともに相対的に薄膜である。バイアンらによる特許文献１（米国特許５，７８９，０５６号公報）には、結晶ＣｒＴｉシード層を用いることが記載されている。シード層に続くのは、典型的には、Ｃｒ、ＣｒＶ、および、ＣｒＴｉのようなクロムあるいはクロム合金である。各種のコバルト合金に基づく一層あるいはより多くの強磁性層が前記下地層に続く。例えば、普通に用いられる合金はＣｏＰｔＣｒである。タンタルやホウ素のような添加元素が同様にしばしば磁気合金中に用いられる。保護オーバコート層が磨耗や腐食に対する抵抗性を改良するために用いられる。上記に記載したディスク例は多くの可能性の中の一例である。例えば、多重シード層、多重下地層および多重磁気層はすべて従来技術の中で提案されている。

２００３年７月１５日にバイアンらに帰属して発行された特許文献２（米国特許６，５９３，００９号公報）は非晶質あるいはナノ結晶質構造を示すプレシード層のＣｒＴｉを含む薄膜磁気構造を記載している。それに続く説明において、非晶質なる用語はナノ結晶質を含んで使用されるものとしている。好ましいシード層はＲｕＡｌであるとされている。ＣｒＴｉ／ＲｕＡｌ二層構造の使用は、従来技術に比較して、基板へのより優れた接着およびスクラッチへの耐性、と同時に、優れた抗磁力および信号対雑音比（ＳＮＲ）とコスト低減をもたらす。

デルナーらによる特許文献３（米国特許６，５６７，２３６号公報）は、好ましい具体例として、ＣｒＴｉからなる非晶質プレシード層、ＲｕＡｌからなるシード層、ＣｏＣｒからなる強磁性下層、Ｒｕからなる反強磁性カップリング／スペーサ層、および、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＢあるいはＣｏＰｔＣｒＢからなる薄い第１副次層と、第１副次層よりも低いモーメントを持つＣｏＰｔＣｒＢのより薄い第二副次層とを含む強磁性構造上層からなる層構造を記載している。

チャンらによる特許文献４（米国特許５，８７９，７８３号公報）は、ガラスあるいはガラスセラミックス基板上にスパッタにより堆積され、酸化によりその表面を粗くされたＮｉＰシード層の使用を記載している。チャンらによる特許文献５（米国特許６、５９６，４１９号公報）には、磁気記録媒体が、酸化ＮｉＰ（ＮｉＰＯｘ）およびＣｒＴｉからなる群から選ばれた物質からなるシード層を含むことが記載されている。そのシード層の厚さはおよそ４ｎｍから６ｎｍであるとされている。ＣｒＴｉとＮｉＰＯｘシード層はＣｏＴｉ／Ｃｒ（２００）とＣｏ（１１．０）結晶配向の成長を促進すること、そして、ＣｏＴｉ／Ｃｒ−合金下地層の粒子サイズの低減を助長することが述べられている。

ディスク上の層を形成する種々の結晶物質の好ましい配向（ＰＯ）は、ここに検討されたごとく、その物質において見出され得る独占的な配向では必ずしもないが、ただ最も重要な配向である。Ｃｒ下地層がＮｉＰがコートされたＡｌＭｇ基板上に十分に高い温度でスパッタ-により堆積される時、［２００］ＰＯが形成される。このＰＯは六方最密（ｈｃｐ）コバルト（Ｃｏ）合金の［１１−２０］ＰＯのエピタキシャル成長を促進し、それにより、ディスクの磁気的性能を改良する。この［１１−２０］ＰＯは、その［１１−２０］面がフィルムの表面に主に平行である六方晶系のフィルムに当てはまる。同様に、その［１０−１０］ＰＯは、その［１０−１０］面がフィルム表面に主に平行な六方晶系のフィルムに当てはまる。［１０−１０］ＰＯは［１１２］のＰＯを持つ適当な下地層の上にエピタキシャルに成長させることができる。

薄膜ディスクの磁気記録性能を改良するために従来技術において用いられるひとつの手法はディスク表面のトラック（同心円）に沿って一般的に配向している精密な“スクラッチ”（円周のテクスチャ）のパターンを作り出すための円周のポリッシングである。商用薄膜ディスクのテクスチャの大きさは、概して５ｎｍより小さい山谷をもつ極微なものである。５ｎｍのテクスチャは訓練されていない眼には鏡のようにみえる。特別なポリッシング装置がこの微細な円周のテクスチャを実現するために必要である。薄膜が堆積される表面のトポグラフィは、膜の核形成や成長の際に、またその特性に重要な影響を与えることができる。磁気ディスクのいわゆる円周のテクスチャは広範囲の磁気合金の面内磁気異方性に通例影響を与えるとされてきた。長手記録に対しては、半径方向よりも円周方向において、より高い抗磁力（Ｈｃ）とＭｒｔを持つことが時として有用である。円周方向Ｈｃの半径方向Ｈｃに対する比は抗磁力配向比（ＯＲ）と呼ばれる。同様に、円周方向Ｍｒｔの半径方向Ｍｒｔに対する比はＭｒｔ配向比（ＯＲ）と呼ばれる。現行のディスクは一般には六方最密（ｈｃｐ）コバルト合金を用い、大抵の（全部ではないが）円周のテクスチャディスクはＨｃあるいはＭｒｔＯＲは1より大きい。

米国特許５，７８９，０５６号公報 米国特許６，５９３，００９号公報 米国特許６，５６７，２３６号公報 米国特許５，８７９，７８３号公報 米国特許６、５９６，４１９号公報

円周にテクスチャを有する薄膜磁気媒体において、面内結晶配向を促進し、粒子サイズや分布をより良く制御し、磁気変換トランスジューサによる記録再生特性を向上させる。

下地層より先に堆積された非晶質クロムチタン（ＣｒＴｉ）層と続いて形成されたニッケルリン（ＮｉＰ）の非晶質層の二層を有する薄膜磁気媒体構造において、ＮｉＰが堆積された後、酸素に曝し、酸化表面を形成する。好ましくは、下地層は酸化ＮｉＰ表面に直接堆積される。

上記のＣｒＴｉ／ＮｉＰの二層構造はコバルト合金磁気層におけるよりすぐれた面内結晶配向を促進し、粒子サイズや分布をより良く制御するために用いられる超薄クロム下地層を可能にするという効果を奏する。さらに、ＣｒＴｉ／ＮｉＰ二層構造が円周にテクスチャを有するディスク、好ましくはガラスと結びつくと高いＭｒｔ配向比（ＯＲ）を得るという効果を奏する。

ガラスあるいは他の非金属基板上の長手媒体に対して、ｃ−軸面内結晶配向を最大にし、配向比を維持することは重要である。ある種のシード層物質は、円滑あるいはランダムにポリッシュした基板を用いる時に良好な面内ｃ−軸配向に寄与する。しかし、円周方向にテクスチャを持つ基板を用いる時には、配向比（ＯＲ）の大幅低下を招くため満足すべきものでないことが明らかになった。本発明において記載された二層構造は二つの非晶質あるいはナノ結晶層からなる。この構造は、高い配向比と同様、良好な面内ｃ−軸配向を得るのを助けるので、特に、円周にテクスチャを施された基板に対して使用するのに適している。

図２を参照すると、そこには、本発明の実施例として薄膜磁気ディスク１６中の薄膜層が図示されている。図２において示される実施例において、基板２６はガラスであることが好ましいが、他の任意の適当な物質でもよい。さらに、その基板は円周にテクスチャを施された基板であることが好ましい。ＣｒＴｉ層３１は基板表面２６に直接真空堆積される。ＮｉＰ層３２はＣｒＴｉ層３１上に真空堆積される。これらの層は室温で基板電圧バイアス無しに堆積されるのが好ましい。ＣｒＴｉ層とＮｉＰ層はＣｒＴｉ／ＮｉＰ二層構造として一まとめにして参照されることになる。ＮｉＰ層が真空堆積された後、ＮｉＰの表面は堆積チャンバに酸素ガスを供給すること、あるいは真空を破り、大気中にその表面を曝すことにより酸化される。ＮｉＰ表面が酸化された後、下地層３３がＮｉＰ上に直接真空堆積される。その下地膜はクロムであることが望ましいが、同様に、クロム合金でも良い。本発明の二層構造は下地層３３が非常に薄い状態であることを可能にする。超薄下地層を有する利点は粒子サイズ及びその分布の制御が改良されることにある。磁気層構造３４はその後に保護オーバコート層３５が続いて形成される。

ＣｒＴｉ／ＮｉＰ二層構造と下地層の合計膜厚の好ましい範囲は６０から１５０ｎｍである。図に示すように、本発明の一つの実施例は、合計膜厚１０５オングストロームに対して、２０オングストロームのＣｒＴｉ層と、４５オングストロームのＮｉＰ層と４０オングストロームの下地層とからなる。これが、２００オングストロームのＣｒＴｉ層と、６０オングストロームのＲｕＡｌ層と、６０オングストロームのＣｒＴｉ下地層からなる、バイアンらによって開示された米国特許６，５９３，００９号公報の具体例と比較されるべきものである。

本発明の二層構造は広汎な磁気層構造３４において用いることができる。磁気層構造３４はこの技術において知られるように、単一磁気層でもあり得るし、あるいは、多重磁気層、スペーサ層、オンセット層等の組み合わせを含むこともできる。反強磁性的に結合された磁気層スタックもまた用いることができる。図３は本発明の二層構造を用いることが出来た磁気層構造３４の特別な実施例を示す。オンセット層４１の役割は従来技術において記述されている。この実施例においては、ＣｒＭｏが好ましい。下部磁気層４２はＣｏＣｒが好ましい。スペーサ層はルテニウムが好ましい。上部磁性層４４はＣｏＰｔＣｒＢが好ましい。

実験において、唯一のシード層としてＮｉＰを用いて、本発明のＣｒＴｉ／ＮｉＰ二層構造を用いて、磁気ディスクが製作された。下地層はクロムであり、磁気層構造は上述の通りである。基板は円周方向にテクスチャが施されたガラスである。測定結果は表１に示される。

Ｍｒｔ配向比（ＯＲ）はＮｉＰシードに対し１．５である。しかし、本発明のＣｒＴｉ／ＮｉＰはＭｒｔＯＲの値が２．０という結果をもたらす。より高いＯＲが望ましい。ＦＷＨＭ（半波高全幅値）ロッキングカーブ測定は結晶配向の分布に関連する。より低い値は配向のより小さな（より良い）分布を示す。ＣｒＴｉ／ＮｉＰ二層構造は、Ｃｒ（２００）配向およびＣｏ（１１−２０）配向の双方に対して、より小さなロッキングカーブ値をもたらした。

ＣｒＴｉ層のより好ましい組成範囲は非晶質を維持しているという条件によって限定される。故に、近似的に４５から５５原子％のチタンが５０原子％を適値として用いられるべきである。ＮｉＰ層の望ましい組成範囲は、同様に非晶質を維持しなければならないので、１５から２５原子％のリンである。１９原子％のリンが特に好ましい。原子パーセント組成は、この分野の専門家によく知られているようにスパッタ薄膜に不可避的に存在する少量の不純物を考慮すること無しに与えられる。

本発明は、特別な実施例に関して記述された。しかし、本発明のシード層構造に対するその他の使用や応用はこの分野の専門家に明らかとなるものである。

図１はディスクドライブにおけるヘッドと関連する部品の関係を示す従来技術を表象的に示す図である。 図２は本発明におけるＣｒＴｉ／ＮｉＰ二層構造を具現化した薄膜磁気ディスクのための薄膜層スタックを示す図である。 図３は図２の層スタックにおいて用いるための磁気薄膜層の一実施形態を示す図である。

符号の説明

１０…ヘッドおよびディスクシステム、１２…読出しヘッド、１３…サスペンション、１４…導電路（リード）、１６…薄膜磁気ディスク（ディスク）、１８…スピンドル、２０…磁気トランスジューサ、２１…薄膜、２３…書込みヘッド、２４…スピンドルモータ、２６…基板、３１…ＣｒＴｉ層、３２…ＮｉＰ層、３３…下地層、３４…磁気層構造、３５…保護オーバコート層、４１…オンセット層、４２…下部磁気層、４３…スペーサ層、４４…上部磁性層。

Claims (20)

1. 基板と、該基板の上に堆積された非晶質ＣｒＴｉの一層と、該ＣｒＴｉ層の上の非晶質ＮｉＰの一層と、該非晶質ＮｉＰの層の上の少なくとも一つの下地層と、該下地層の上の少なくとも一つの磁気層とを有する薄膜磁気記憶媒体。
2. 前記非晶質ＮｉＰ層は非晶質ＮｉＰが堆積された後に形成された酸化表面を有する請求項１に記載の薄膜磁気記憶媒体。
3. 前記下地層は前記非晶質ＮｉＰの酸化表面上に堆積されたクロムである請求項１に記載の薄膜磁気記憶媒体。
4. 前記基板は、円周にテクスチャが施されたガラスである請求項１に記載の薄膜磁気記憶媒体。
5. 前記下地層はクロムあるいはクロム合金である請求項１に記載の薄膜磁気記憶媒体。
6. 前記非晶質ＣｒＴｉ層は近似的に４５から５５原子％がＴｉである請求項１に記載の薄膜磁気記憶媒体。
7. 前記非晶質ＮｉＰは近似的に１５から２５原子％がリンである請求項１に記載の薄膜磁気記憶媒体。
8. 読出しおよび書込みヘッドを含む磁気トランスデューサと、スピンドルと、該スピンドルに装着された薄膜磁気ディスクを含み、該薄膜磁気ディスクは非晶質ＣｒＴｉの一層と、続いて形成された非晶質ＮｉＰの一層と、少なくとも一層の磁気層とを含むディスクドライブ。
9. 前記非晶質ＮｉＰ層は該非晶質ＮｉＰが堆積された後形成された酸化表面を有する請求項８に記載のディスクドライブ。
10. 前記下地層は、クロムあるいはクロム合金であり、前記非晶質ＮｉＰ層の前記酸化表面の上に堆積されている請求項９に記載のディスクドライブ。
11. 前記基板は、円周にテクスチャが施されたガラスである請求項９に記載のディスクドライブ。
12. 前記非晶質ＣｒＴｉは近似的に４５から５５原子％がＴｉである請求項９に記載のディスクドライブ。
13. 前記非晶質ＮｉＰは近似的に１５から２５原子％がリンである請求項９に記載のディスクドライブ。
14. 基板上にＣｒＴｉ薄膜を堆積する工程と、該ＣｒＴｉ薄膜の上にＮｉＰ薄膜を形成する工程をふくむ薄膜磁気記憶媒体の製造方法。
15. 前記ＮｉＰ薄膜の露出表面を酸化する工程をさらに含む請求項１４に記載の薄膜磁気記憶媒体の製造方法。
16. 前記非晶質ＮｉＰ薄膜の上に薄膜クロム下地層を堆積する工程を更に含む請求項１５に記載の薄膜磁気記憶媒体の製造方法。
17. 前記基板は円周にテクスチャが施されたガラスである請求項１５に記載の薄膜磁気記憶媒体の製造方法。
18. 前記非晶質ＮｉＰの上にクロム合金薄膜を堆積する工程を更に含む請求項１５に記載の薄膜磁気記憶媒体の製造方法。
19. 前記ＣｒＴｉ薄膜は近似的に４５から５５原子％がＴｉである請求項１５に記載の薄膜磁気記憶媒体の製造方法。
20. 前記ＮｉＰ薄膜は、近似的に１５から２５原子％がリンである請求項１５に記載の薄膜磁気記憶媒体の製造方法。

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