JP2005526352A - 磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents

Abstract

磁気記録媒体は、基板と、Ｃｏ合金又はＣｏＣｒ合金からなる磁気記録層と、基板と磁気記録層との間に設けられたシード層と、Ｂ２構造を有する２元合金材料からなりシード層と磁気記録層との間に設けられた下地層とを備える。シード層は、下地層を形成している２元合金材料を構成する一方の元素で実質的に構成されている材料からなる。

Description

本発明は、磁気記録媒体及び磁気記憶装置に係り、特にシード層と２元合金からなる下地層を有する磁気記録媒体と、そのような磁気記録媒体を用いる磁気記憶装置に関する。

典型的な面内磁気記録媒体は、基板、シード層、Ｃｒ又はＣｒ合金からなる下地層、ＣｏＣｒ合金からなる中間層、Ｃｏ合金からなり情報が記録される磁性層、Ｃからなる保護層及び有機物潤滑層がこの順序で積層された構造を有する。現在使用されている基板は、ＮｉＰメッキされたＡｌＭｇ合金からなる基板やガラス基板等である。ガラス基板の方が一般的に使用されている。これは、ガラス基板の耐衝撃性能、平滑性、硬度、軽量であることや、磁気ディスクの場合は特にディスク端部でのフラッタが小さいという理由による。

磁気記録には、通常、ＮｉＰが電気メッキされたＡｌ基板が長年にわたり使用されてきた。成膜時の基板温度Ｔｓが１５０℃を超える高温で膜が形成されると、Ｃｒ合金からなる下地層は望ましい（００２）配向となる。米国特許第５，８６６，２２７号に開示されているように、ＮｉＰがスパッタリングされたガラス又はＡｌ基板も、Ｃｒ下地層の適切な結晶配向を促進するのに同様に効果的であることがわかっている。従って、同じシード層を用いて、その上に形成される層を既存のＡｌ媒体技術を適用して形成することができる。図１〜図３は、従来の磁気記録媒体の層構造の例を示す。図１〜図３において、同一部分には同一符号を付す。

図１に示す第１の例では、ガラス基板１の上にＮｉＰからなるアモルファス層３が形成されている。ＮｉＰ層３は、好ましくは酸化されている。ＮｉＰ層３の上には、下地層が形成されている。この下地層は、磁性層７が形成される（００２）配向を有する２つの実質的にＣｒからなる下地層４，５からなり、この上に磁性層７が形成される。第２のＣｒ下地層５は、通常第１のＣｒ下地層４より大きな格子パラメータを有する。磁性層７は、（１１−２０）結晶配向を有し、単一層から構成されていても、若しくは互いに直接接触しており磁気的に単一層として振舞う複数層から構成されていても良い。磁性層７と下地層４，５との間には、ＣｏＣｒ合金からなる中間層６が設けられていても良い。ＮｉＰのガラス基板への接着をより強固なものとするためには、Ｃｒ等の元素をＮｉＰに含めて合金化したり、又は、実質的にＣｒからなる別の接着層２を用いることもできる。しかし、Ａｌ等の金属からなる基板の場合には、このようは接着層２を用いる必要はない。磁性層７の上には、Ｃからなる保護層８と、有機物潤滑層９が、スピンバルブヘッド等の磁気トランスデューサとの使用のために形成されている。

図２に示す第２の例の層構造は、図１に示す層構造に似ている。しかし、図２においては、所謂シンセティックフェリ磁性媒体（ＳＦＭ：Synthetic Ferrimagnetic Medium）を構成するために、磁性層７の代わりにＲｕからなるスペーサ層１０を介して反強磁性結合している複数の層７−ａ，７−ｂが設けられている。第１の層７−ａは安定化層として機能し、第２の層７−ｂは主記録層として機能する。

図３に示す第３の例は、Ｔａ−Ｍからなる高融点金属シード層３−ａを用いる。ここで、Ｍは窒素か酸素である。ガラス基板１の上には、Ａｒ+Ｎ_２ガス又はＡｒ+Ｏ_２ガスを用いる反応性スパッタリングによりＴａ−Ｍシード層３−ａが形成され、Ｔａ−Ｍシード層３−ａの上には下地層４が形成される。米国特許第５，６８５，９５８号には（００２）結晶配向についての記載があるが、下地層はＣｒ又はＣｒ合金に限定されており、例えばＢ２構造の材料等といった材料で構成されている下地層についての記載はない。磁性層７は、上記第１の例の場合と同様に、中間層６又は下地層５の上に（１１−２０）の優先配向で形成されている。

粒子サイズ、粒子サイズ分布、優先配向及びＣｒ偏析を含む磁性層の微細構造は、磁気記録媒体の記録特性を大きく左右する。磁性層の微細構造は、通常は１又は複数のシード層及び１又は複数の下地層を用いることにより制御される。

通常、ガラス又はＡｌからなる適切な基板上に形成されるシード層にはＮｉＰが用いられる。ＣｏＣｒＺｒ，ＮｉＡｌ，ＲｕＡｌ等の各種材料をシード層に用いることで、面内記録に求められる面内磁化を得ることができる。ＡｌＲｕシード層は、その上に形成される下地層及び磁気記録層の結晶配向を大きく左右するので、より一般的に用いられている。更に、ＡｌＲｕシード層は、その上に形成される下地層及び磁気記録層の粒子サイズを減少させることも確認されている。

ＡｌＲｕは、組成範囲がＲｕ５０％でＡｌ５０％であるとＢ２構造を有する材料である。Ｂ２構造を有するＡｌＲｕは有用であるが、ＡｌＲｕの他の組成範囲を見つけるのは非常に難しくなってきている。この問題を解決する１つの方法としては、同じチャンバ内で夫々純Ａｌ及び純Ｒｕからなる２つの異なるターゲットを用いてスパッタリングによりＡｌＲｕを形成する、即ち、マルチカソードシステムを用いてＡｌＲｕを形成する方法がある。ＡｌＲｕ合金からなる各種単一合金ターゲットを用いたのでは調べるのに非常に費用がかかってしまうが、この方法では２つのターゲット間でパワー比率を変えることで、大きな組成範囲を簡単に調べることができる。

このようなマルチカソードシステムは、ＡｌＲｕがＢ２構造となる組成範囲を見つける新たな方法を提供するものである。しかし、単一合金ターゲットを用いる場合と、マルチカソードシステムを用いる場合とでは、膜の成長が大きく異なることがある。例えばＡｌＲｕ_５０が単一合金ターゲットとして用いられる場合、通常のスパッタリングのパラメータの範囲内で、その上にＣｒ（００２）及びＣｏ合金磁性層を（１１−２０）面に配向させるＡｌＲｕ_５０（００１）面を形成するのは容易である。ところが、マルチカソードシステムを用いてＡｌ及びＲｕの層を形成する場合、特にＡｌＲｕ_５０の良好な（００２）結晶配向を形成するのは非常に難しい。

このため、マルチカソードシステムを用いてＡｌＲｕの（００１）結晶配向を形成可能な他の構造を実現する要望がある。又、面内磁気記録媒体のために（００１）面の優先配向を得るのに用い得る他のＢ２構造の材料に対してマルチカソードシステムの使用を拡大する要望もある。

本発明は、上記の要望を満足し得る磁気記録媒体及び磁気記憶装置を提供することを概括的目的とする。

本発明のより具体的な目的は、基板と、Ｃｏ合金又はＣｏＣｒ合金からなる磁気記録層と、該基板と該磁気記録層との間に設けられたシード層と、Ｂ２構造を有する２元合金材料からなり該シード層と該磁気記録層との間に設けられた下地層とを備え、該シード層は、該下地層を形成している２元合金材料を構成する一方の元素で実質的に構成されている材料からなる磁気記録媒体を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、基板と、Ｃｏ合金又はＣｏＣｒ合金からなる磁気記録層と、該基板と該磁気記録層との間に設けられたシード層と、Ｂ２構造を有する２元合金材料からなり該シード層と該磁気記録層との間に設けられた下地層とを備え、該シード層は、該下地層を形成している２元合金材料を構成する一方の元素で実質的に構成されている材料からなる少なくとも１つの磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に対して情報の記録及び／又は情報の再生を行うヘッドとを備えた磁気記憶装置を提供することにある。

本発明の他の目的及び特長は、以下に図面と共に述べる説明より明らかとなろう。

本発明になる磁気記録媒体によれば、下地層と磁気記録層の粒子サイズを減少させて、磁気記録層の所望の配向を促進することができる。この結果、向上された性能を有する磁気記録媒体を実現することが可能となる。

本発明になる磁気記憶装置によれば、磁気記録媒体の下地層と磁気記録層の粒子サイズが減少され、磁気記録層の所望の配向を促進することができるので、向上された性能を有する磁気記憶装置を実現することが可能となる。

従来の磁気記録媒体の第１の例の一部を示す断面図である。 従来の磁気記録媒体の第２の例の一部を示す断面図である。 従来の磁気記録媒体の第３の例の一部を示す断面図である。 本発明になる磁気記録媒体の第１実施例の要部を示す断面図である。 本発明になる磁気記録媒体の第２実施例の要部を示す断面図である。 本発明になる磁気記録媒体の第３実施例の要部を示す断面図である。 Ａｌ及びＲｕターゲットから同時にスパッタリングされたＡｌＲｕサンプルのＸＲＤスペクトルを異なるＡｌＲｕ膜厚について示す図である。 Ａｌ及びＲｕターゲットから同時にスパッタリングされたＡｌＲｕサンプルのＸＲＤスペクトルを異なる基板温度について示す図である。 Ａｌ及びＲｕターゲットから同時にスパッタリングされたＡｌＲｕサンプルのＸＲＤスペクトルを異なるスパッタリングＡｒ圧力について示す図である。 Ａｌ及びＲｕターゲットから同時にスパッタリングされたＡｌＲｕサンプルのＸＲＤスペクトルを−１５０Ｖの基板バイアスを印加した場合について示す図である。 ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造について得られる垂直カーループを示す図である。 基板バイアス効果及びＡｌＲｕ層の初期成長を示す概略図である。 基板バイアス効果及びＡｌＲｕ層の初期成長を説明する図である。 同一面に１種類の元素しか存在しない場合のＡｌＲｕの（００１）配向を示す図である。 ＡｌＲｕが主に（００１）配向を有する場合のガラス／Ａｌ／ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造のＸＲＤスペクトルを示す図である。 ＡｌＲｕが主に（００１）配向を有する場合のガラス／Ｒｕ／ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造のＸＲＤスペクトルを示す図である。 Ａｌ（又はＲｕ）／ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造の垂直保磁力を示す図である。 本発明になる磁気記憶装置の一実施例の要部を示す断面図である。 磁気記憶装置の一実施例の要部を示す平面図である。

図４は、本発明になる磁気記録媒体の第１実施例の要部を示す断面図である。図４において、ガラス又はＡｌ基板１１の上には、シード層１３及び金属間２元合金からなる下地層１４が形成されている。シード層１３は、下地層１４を形成している２元合金を構成する一方の元素で実質的に構成されている材料からなる。シード層１３は、例えばＮ_２又はＯ_２分圧で反応性スパッタリングにより形成されていても良い。下地層１４の上には、Ｃｏ合金又はＣｏＣｒ合金からなる磁性層１７が形成されている。磁性層１７は、（１１−２０）結晶配向を有し、単一層から構成されていても、互いに直接接触しており磁気的に単一層として振舞う複数層から構成されていても良い。磁性層１７の上には、Ｃからなる保護層１８と、有機物潤滑層１９が、スピンバルブヘッド等の磁気トランスデューサとの使用のために形成されている。

ガラス又はＡｌ基板１１は、機械的にテキスチャリングされていても良い。

下地層１４は、好ましくはＢ２構造を有するＡｌＲｕ等の２元合金からなる。使用される２元合金は、格子整合とその上に形成される層の結晶配向を促進する。例えばＲｕＡｌ，ＣｏＴｉ等は、その上に成長されるＣｒ（００２）面と良い格子整合を得ると共に、磁性層の（１１−２０）結晶配向を得るのに適している。下地層１４は、１つの元素の組成範囲が約４０％〜６０％であるＲｕＡｌ，ＮｉＡｌ，ＣｏＡｌ，ＦｅＡｌ，ＦｅＴｉ，ＣｏＨｆ，ＣｏＺｒ，ＮｉＴｉ，ＣｕＢｅ，ＣｕＺｎ，ＡｌＭｎ，ＡｌＲｅ，ＡｇＭｇ，ＭｎＲｈ，ＩｒＡｌ，ＯｓＡｌ等のＢ２構造を有する材料で形成可能である。通常、Ｂ２構造が形成されるのは、上記の如き２元合金の１つの元素の組成範囲が約５０％のときである。しかし、ＶＡｌのように、Ｂ２構造と同様の構造を得るためには約７５％程度の高いＡｌの組成範囲を必要とする場合もある。

下地層１４を形成するＢ２構造の材料は、２つの別々の金属ターゲット、又は、２元合金を構成する一方の元素で主に構成されている２つの別々の金属ターゲットを用いてスパッタリング可能である。下地層１４は、例えば約５ｎｍ〜６０ｎｍの膜厚に形成される。

バッファ層として機能するシード層１３は、下地層１４が形成される前に形成され、下地層１４を形成している２元金属を構成する一方の元素で形成されている。例えば、ＡｌＲｕ下地層１４に対してはＡｌ又はＲｕシード層１３が用いられ、ＦｅＴｉ下地層１４に対してはＦｅ又はＴｉシード層１３が用いられる。又、シード層１３は、下地層１４を形成している２元合金を構成する一方の元素の窒化又は酸化金属で実質的に形成されていても良い。つまり、ＡｌＲｕ下地層１４に対してはＡｌ−Ｎ又はＡｌ−Ｏシード層１３を用いることができ、ＦｅＴｉ下地層１４に対してはＴｉ−Ｏ又はＴｉ−Ｎシード層１３を用いることができる。窒化又は酸化金属のシード層１３は、下地層１４の良好な結晶配向を促進すると共に、その上に形成されるＣｒ系の層の良好な（００２）成長と磁性層１７の非常に良好な（１１−２０）面の成長を促進する。

シード層１３は、例えば約０．５ｎｍ〜５０ｎｍの膜厚に形成される。望ましくは、シード層１３と下地層１４の合計の膜厚は約３０ｎｍ〜６０ｎｍである。このような望ましい合計の膜厚までの成長は、２つのチャンバを用いるだけで実現できるので、その上に層を形成する際のガラス基板１１の温度の低下を抑制することができる。シード層１３は、約１００℃〜２３０℃の適切な温度範囲及び約５ｍＴｏｒｒ〜５０ｍＴｏｒｒの圧力下で、基板バイアス有り又は無しで処理可能である。基板バイアスは、Ａｌ等の材料からなる金属基板に印加しても良いが、ガラス基板を用いる場合にはＣｒ等の材料からなるプリシード層を用いてバイアスを印加することが望ましい。

保護層１８は、例えば約１ｎｍ〜５ｎｍの膜厚に形成されたＣからなる。又、有機物潤滑層１９は、約１ｎｍ〜３ｎｍの膜厚を有する。Ｃ保護層１８はＣＶＤにより形成可能であり、硬いので、磁気記録媒体を大気劣化のみならずヘッドとの物理的な接触からも保護する。潤滑層１９は、ヘッドと磁気記録媒体との間のスティクションを減少させる。

図５は、本発明になる磁気記録媒体の第２実施例の要部を示す断面図である。図５中、図４と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

図５においては、Ｎ又はＯが反応性スパッタリングされたシード層１３を用いる。このシード層１３は、上記第１実施例と比較して面内配向を大幅に向上することができる。

図６は、本発明になる磁気記録媒体の第３実施例の要部を示す断面図である。図６中、図４と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

図６においては、所謂シンセティックフェリ磁性媒体（ＳＦＭ：Synthetic
Ferrimagnetic Medium）を構成するために、Ｒｕからなるスペーサ層２０を介して反強磁性結合している複数の層１７−ａ，１７−ｂが設けられている。磁性層構造（１７−ａ，１７−ｂ）との格子整合のため及び下地層１４から磁性層構造（１７−ａ，１７−ｂ）への拡散を防止するために、磁性層構造（１７−ａ，１７−ｂ）と下地層１４との間に格子整合層１５を設けても良い。磁性層構造（１７−ａ，１７−ｂ）と下地層１４との間に、ｈｃｐ構造の中間層１６を設けても良い。ｈｃｐ構造の中間層１６も、ｂｃｃ構造の下地層１４とｈｃｐ構造の磁性層構造（１７−ａ，１７−ｂ）との間のバッファとして機能する。

格子整合層１５は、約１ｎｍ〜１０ｎｍの膜厚を有するＣｒ−Ｍで形成されていても良い。ここで、ＭはＭｏ，Ｔｉ，Ｖ，Ｗからなる群から選択された材料であり、原子百分率が１０％以上である。他の方法として、格子整合層１５は、約１ｎｍ〜３ｎｍの膜厚を有するＲｕで実質的に形成されていても良い。しかし、Ｒｕ格子整合層１５の格子パラメータは、磁性層１７−ａ，１７−ｂに用いられるＣｏ合金又はＣｏＣｒ合金の格子パラメータより大きいので、Ｒｕ格子整合層１５の膜厚はあまり厚くはできない。

ｈｃｐ構造の中間層１６は、わずかな磁性又は非磁性であるｈｃｐ構造のＣｏＣｒ合金からなり、約１ｎｍ〜５ｎｍの膜厚に形成される。ｈｃｐ構造のＣｏＣｒ合金は、ＣｏＣｒＰｔＢ，ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＣｒＴａ，ＣｏＣｒＰｔＴａ，ＣｏＣｒＰｔＴａＢ等を含む。ｈｃｐ構造の磁性ＣｏＣｒ合金が直接ｂｃｃ構造のＣｒ合金膜上に形成されると、ｂｃｃ構造の下地層１４と接触している磁性層１７−ａの一部が格子不整合及び／又はシード層１３からの元素の拡散による悪影響を受ける。このような場合には、磁性層１７−ａの磁気異方性は低下すると共に、磁性層構造（１７−ａ，１７−ｂ）の合計の磁化も低下する。ｈｃｐ構造の非磁性中間層１６を用いると、磁性層構造（１７−ａ，１７−ｂ）がこのような好ましくない影響を受けることを防止することができる。この結果、磁性層構造の磁気異方性及び保磁力が増加する。又、中間層１６が徐々に格子パラメータを整合させる機能を有するので、磁性層の面内配向が向上し、磁性層構造の完全な磁化を実現、即ち、所謂「デッド層」を抑制することができる。更に、磁性層構造の界面におけるより小さい粒子の形成も抑制することができる。

ＳＦＭ構造は、少なくとも２つの反強磁性結合されたＣｏＣｒ合金からなる磁性層で構成可能であり、これらの磁性層のｃ軸は比ｈ≦０．１５となるように層表面に対して顕著に平行となっている。ここで、垂直保磁力をＨｃ⊥、層表面に沿った保磁力をＨｃとすると、ｈ＝Ｈｃ⊥／Ｈｃである。ＳＦＭは向上された熱安定性を有するが、非常に良好な面内配向を必要とする。このように非常に良好な面内配向は、上記シード層１３と下地層１４の組み合わせにより実現できる。

従って、上記実施例は、Ｂ２構造の合金又は２元合金から（００１）配向を形成する方式を実現している。Ｂ２構造の材料から（００１）配向を得るためには、先に基板１１上に形成されるシード層１３は、下地層１４を形成する２元合金を構成する一方の元素で実質的に形成されている必要がある。この事実に基づき、非常に薄く、好ましくは単層である金属層を、シード層１３として定める。

ＡｌＲｕ等の下地層の材料を成膜する条件は、特に所望の結晶配向を得るために複数の純金属ターゲットを用いて異なるパワー比率で同時にスパッタリングを行うマルチカソードシステムにより形成する場合、所望の結晶配向を形成するのに極めて重要である。適切な結晶配向を示す最も重要な成膜条件は、基板温度、各層の膜厚、スパッタリング圧力及び基板バイアスである。次に、異なる（スパッタリング）条件におけるＡｌＲｕ成長特性について説明する。

図７〜図９は、異なるスパッタリング条件で成膜されたＡｌＲｕ下地層１４について、ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造のＸＲＤスペクトルを示す図である。各ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造は、ＡｌＲｕ下地層１４、ＣｒＭｏ格子整合層１５及びＣｏＣｒＰｔＢ中間層１６からなる。ＡｌＲｕ下地層１４は、Ａｌ及びＲｕからなる２つの異なる純金属ターゲットから同時にスパッタリングすることにより形成される。Ａｌ_５０Ｒｕ_５０の組成は、２つのターゲット間で印加されるパワー比率を変えることで容易に得ることができる。図７〜図９中、縦軸は強度を任意単位（Ａ．Ｕ．）で示し、横軸は２θ（度）を示す。

図７は、個別のＡｌ及びＲｕターゲットから同時にスパッタリングされたＡｌＲｕサンプルのＸＲＤスペクトルを異なるＡｌＲｕ膜厚について示す図である。つまり、図７は、３ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の異なる膜厚を有するＡｌＲｕ層を有するＡｌＲｕサンプルのＸＲＤスペクトルを示す。曲線１０１，１０２，１０３は、夫々ＡｌＲｕ層の膜厚が３ｎｍ，２０ｎｍ，１００ｎｍの場合に対応する。これらのＸＲＤスペクトルから明らかなように、２θが約４３度のところで顕著なピークが現れる。このピークは、その上に形成するＣｒ及び磁性記録層１７には望ましくない配向面であるＡｌＲｕ（１１０）面に対応する。求めたいのは、Ｃｒ（００２）配向及びＣｏ（１１−２０）配向が得ることのできる、２θが約３０度のところでＸＲＤピークが現れるＡｌＲｕ（００２）面である。この場合、全膜厚範囲でＡｌＲｕ（１１０）配向が主となる。尚、この場合、基板温度は１５０℃に保たれ、スパッタリングには５ｍＴｏｒｒのＡｒ圧力を用いた。

図８は、Ａｌ及びＲｕターゲットから同時にスパッタリングされたＡｌＲｕサンプルのＸＲＤスペクトルを異なる基板温度について示す図である。つまり、図８は、ＡｌＲｕ層の成長に及ぼす基板温度の影響を示す。曲線２０１，２０２，２０３，２０４は、夫々基板温度が２３０℃、２００℃、１５０℃、０℃の場合に対応する。この場合、スパッタリングに用いたＡｒ圧力は５ｍＴｏｒｒに保たれ、ＡｌＲｕ層の膜厚は一定の２０ｎｍに保たれた。基板温度は０℃〜２３０℃の範囲で変えられた。図８からも明らかなように、この場合もＡｌＲｕ（１１０）配向が主であり、ＡｌＲｕ（００２）配向が発生していないのは明白である。

スパッタリングのパラメータで重要な他のパラメータとしては、スパッタリングで用いるＡｒ圧力が挙げられる。Ａｒ圧力の変化と対応する結晶配向の成長が図９に示されている。図９は、Ａｌ及びＲｕターゲットから同時にスパッタリングされたＡｌＲｕサンプルのＸＲＤスペクトルを異なるスパッタリングＡｒ圧力について示す図である。曲線３０１，３０２，３０３は、夫々Ａｒ圧力が５ｍＴｏｒｒ，２０ｍＴｏｒｒ，５０ｍＴｏｒｒの場合に対応する。この場合も、必要とされるＡｌＲｕ（００２）配向が発生していないのは明白である。

次に、ＡｌＲｕの成長に及ぼす基板バイアスの影響について、図１０及び図１１と共に説明する。図１０は、Ａｌ及びＲｕターゲットから同時にスパッタリングされたＡｌＲｕサンプルのＸＲＤスペクトルを−１５０Ｖの基板バイアスを印加した場合について示す図である。図１０中、縦軸は強度を任意単位（Ａ．Ｕ．）で示し、横軸は２θ（度）を示す。図１１は、ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造について得られる垂直カーループを、ＡｌＲｕ下地層１４が１００ｎｍ、ＣｒＭｏ格子整合層１５が５ｎｍ、ＣｏＣｒＰｔＢ中間層１６が１８ｎｍの場合について示す図である。図１１中、縦軸はカー回転（度）を示し、横軸は印加される磁界（ｋＯｅ）を示す。

基板バイアスを行うには、ＡｌＲｕ層を形成する前に、薄いＣｒ／ＮｉＰ層を形成する必要がある。この場合、２つの層の成長特性は多少異なるが、ＡｌＲｕ（００２）面が成長しない原因が何であるかを見つける手がかりにはなる。基板温度は１５０℃に設定され、−１５０Ｖの基板バイアスが印加された。この場合、主にＡｌＲｕ（００１）面の顕著な成長が観測され、これと比較してかなり少ないＡｌＲｕ（１１０）面の成長が観測された。従って、全てのスパッタリング条件のうち、基板バイアスが印加されスパッタリングパワーが低いサンプルにおいて、ＲｕＡｌ（００１）配向を示す５０ｎｍを超える比較的厚い膜厚のＲｕＡｌ層を得ることができた。基板バイアスが印加されスパッタリングパワーが高いと、他の形成条件の場合と同様に、主にＲｕＡｌ（１１０）相が得られた。これは、（００２）面が基板１１の表面と平行となるＣｒの如き全てのｂｃｃ構造の材料の場合と逆の現象であると考えられる。ＲｕＡｌ下地層１４の場合、基板１１の表面と平行に（１１０）面が主に成長し、ＲｕＡｌ（１１０）相を形成するのは容易である。しかし、バイアスを印加すると、衝撃粒子（Ａｒ+イオン）の運動エネルギーも増加する。このため、主に１つの元素、この場合、Ａｌ及びＲｕの一方の成長を助長する。散乱の確率は、ＲｕよりＡｌの場合の方が高い。Ｒｕの原子半径はＡｌの原子半径よりも小さいため、基板バイアスを印加することで基板１１に初期的に付着するのは主にＲｕであると考えられる。この現象は、図１２及び図１３に示されている。

図１２は、基板バイアス効果及びＡｌＲｕ層の初期成長を示す概略図である。図１２中、参照符号５０１，５０２は、夫々ＲｕターゲットとＡｌターゲットを示す。又、図１３は、基板バイアス効果及びＡｌＲｕ層の初期成長を説明する図である。図１３中、左部分は基板１１上の（００１）面及び（１１０）面の成長を示し、右部分は基板バイアスを印加して基板１１上にスパッタリングされるＡｌ及びＲｕを示す。

上記説明からわかるように、２元合金の層（下地層１４）を形成する前に薄い金属の層（シード層１３）を形成することが重要である。これにより、図１４からも明らかなように、表面が主に２元合金を構成する一方の元素で形成されている（００１）面を成長することが可能となる。

図１４は、同一面に１種類の元素しか存在しない場合のＡｌＲｕの（００１）テキスチャを示す図である。つまり、図１４は、ＡｌＲｕセル構造の結晶構造を示す。ここで、（００１）配向の場合、１つの表面は常に同じ元素、即ち、Ｒｕ又はＡｌを有することに注目するべきである。このような成長は、ＡｌＲｕ下地層１４を成長する前に、予め純Ａｌ又は純Ｒｕのシード層１３を成長しておくことで可能となる。又、このような成長方法は、好ましくはＢ２構造を有するどのような２元合金を成長する場合にも適用でき、２元合金を成長する前に、２元合金を構成する一方の純元素を主に有する薄いシード層を成長すれば良い。このような成長方法を、例えばＡｌＲｕ層の成長で用いた。

図１５は、ＡｌＲｕが主に（００１）配向を有する場合のガラス／Ａｌ／ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造のＸＲＤスペクトルを示す図である。つまり、図１５は、ガラス／Ａｌ／ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造のＸＲＤスペクトルをＡｌの各種膜厚について示す。各ガラス／Ａｌ／ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造は、ガラス基板１１、Ａｌシード層１３、ＡｌＲｕ下地層１４、ＣｒＭｏ格子整合層１５及びＣｏＣｒＰｔＢ中間層１６からなる。曲線４０１，４０２，４０３は、夫々Ａｌシード層１３の膜厚が３ｎｍでＡｌＲｕ下地層１４の膜厚が３０ｎｍの場合、Ａｌシード層１３の膜厚が１ｎｍでＡｌＲｕ下地層１４の膜厚が３０ｎｍの場合、Ａｌシード層１３の膜厚が３ｎｍでＡｌＲｕ下地層１４の膜厚が１００ｎｍの場合に対応する。非常に薄いＡｌシード層１３を設けることで、ＡｌＲｕ（００１）面が容易に形成可能であることが確認された。

同様に、図１６からもわかるように、ＡｌＲｕを同時にスパッタリングする前に非常に薄いＲｕシード層１３を形成することで、ＡｌＲｕ（００１）面を容易に形成可能であることも確認された。図１６は、ＡｌＲｕが主に（００１）面を有する場合のガラス／Ｒｕ／ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造のＸＲＤスペクトルを示す図である。つまり、図１６は、ガラス／Ｒｕ／ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造のＸＲＤスペクトルをＲｕの各種膜厚について示す。各ガラス／Ｒｕ／ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造は、ガラス基板１１、Ｒｕシード層１３、ＡｌＲｕ下地層１４、ＣｒＭｏ格子整合層１５及びＣｏＣｒＰｔＢ中間層１６からなる。曲線６０１，６０２，６０３は、夫々Ｒｕシード層１３の膜厚が１ｎｍでＡｌＲｕ下地層１４の膜厚が３０ｎｍの場合、Ｒｕシード層１３の膜厚が３ｎｍでＡｌＲｕ下地層１４の膜厚が３０ｎｍの場合、Ｒｕシード層１３の膜厚が３ｎｍでＡｌＲｕ下地層１４の膜厚が１００ｎｍの場合に対応する。

図１５に示されている場合と図１６に示されている場合との比較からもわかるように、Ａｌシード層１３の方がＲｕシード層１３と比較するとより良いＡｌＲｕ（００１）結晶配向を形成することができる。しかし、いずれの場合も、予想されたように、シード層１３の上に形成されるＡｌＲｕ下地層１４では強いＡｌＲｕ（００１）結晶配向が得られた。

図１７は、Ａｌ（又はＲｕ）／ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造の垂直保磁力を示す図である。つまり、図１７は、カー測定により得られたＡｌ（又はＲｕ）／ＡｌＲｕ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ構造の垂直保磁力を示す。図１７中、縦軸は垂直保磁力（Ｏｅ）を示し、横軸はＡｌ（又はＲｕ）シード層１３の膜厚（ｎｍ）を示す。又、○印はＡｌシード層とＡｌＲｕ下地層の組み合わせ（Ａｌ／ＡｌＲｕ）の保磁力を示し、●印はＲｕシード層とＡｌＲｕ下地層の組み合わせ（Ｒｕ／ＡｌＲｕ）の保磁力を示す。シード層１３の膜厚が薄いと、垂直保磁力は低くなる傾向があり好都合である。通常、基板温度が約１００℃〜２３０℃の適切な範囲であると、良好な結晶構造及び層間の良好な接合が得られる。しかし、異なる２元合金系や求められる結晶構造が異なる場合には、同様の効果を得るために基板温度を適切に調整すれば良い。通常、基板バイアスを印加する場合も印加しない場合も、スパッタリングのガス圧力は、５ｍＴｏｒｒ〜５０ｍＴｏｒｒの広い範囲で用いることができる。これらは、磁気記録媒体を製造する場合に採用される一般的なスパッタリング条件である。基板バイアスは、Ａｌ等の金属からなる金属基板に印加することができるが、ガラス基板に印加する場合にはＣｒ等の材料からなる金属製のプリシード層を用いる必要がある。

上記の如き層の成長は、磁気記録媒体に適用された場合について説明したが、２元合金から（００１）面を成長することが望まれる半導体装置やレーザ装置等の分野にも適用可能である。例えば、ＧａＡｓ（１００）結晶配向は、半導体装置において最近使用される材料で特定の配向（又は結晶構造）を得るのに頻繁に用いられる。通常、このような場合には、単結晶基板を用いることが好ましい。しかし、スパッタリングを採用すれば、先ずＧａを成長して次にＧａＡｓを成長することで、上記の如きＧａＡｓ（１００）結晶配向を容易に得ることができる。

尚、（１００）面に限らず、本発明を用いて各種結晶配向面を形成することができる。つまり、２元合金又は主に２つの原子種からなる３元合金を成長する前に、合金を構成する主な原子種の１つで主に構成されている材料を成長すれば良い。このようにして得られる結晶配向面には、ＮｉＡｌ，ＦｅＡｌ又は同様の材料の（１１２）面が含まれる。垂直磁気記録に適用する場合には、Ｃｏ合金からなる磁性層に垂直異方性を付与することもできる。この場合、薄い単一原子種の層と２元合金（又は３元合金）の層の組み合わせにより、磁性層にＣｏ（０００２）結晶配向を付与することができる。

更に、上記実施例では剛性のガラス基板を用いているが、本発明は、本発明の範囲内で、柔軟性又は剛性を有する金属、ポリマー、プラスティック、セラミック等の他の種類の基板を用いる場合にも適用可能である。

磁気ディスクの場合、信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比及び熱による劣化を考慮すると、ＮｉＰがコーティングされた基板上に機械的テキスチャリングを周方向（トラックと平行なテキスチャリング）に施した方が、テキスチャリングを施さない場合より優れた性能が得られることが確認されている。又、磁気ディスクの場合、磁気記録を行う際にはヘッド磁界が周方向に沿って印加されるので、機械的テキスチャリングを施す方が、（１１−２０）配向を有するＣｏ粒子のｃ軸（＜０００１＞）が主に周方向に向くので、磁気記録を行う場合も有利である。従来より、ＮｉＰがコーティングされた基板に機械的テキスチャリングを施すと、磁性層だけではなくＣｒ合金の下地層の結晶配向も付与されることが確認されている。下地層は、機械的テキスチャリングを施す場合も施さない場合も、（００２）配向成長する。しかし、前者の場合、磁気ディスクであればＣｒ＜１１０＞方向も周方向に配向されることが好ましい。従って、本発明になる磁気記録媒体によれば、基板の機械的テキスチャリング、又は、ＮｉＰ等のシード層或いは本発明の如きシード層の機械的テキスチャリングにより、好ましい配向を有する下地層及び磁性層が得られる。

次に、本発明になる磁気記憶装置の一実施例を、図１８及び図１９と共に説明する。図１８は、磁気記憶装置の本実施例の要部を示す断面図であり、図１９は、磁気記憶装置の本実施例の要部を示す平面図である。

図１８及び図１９に示すように、磁気記憶装置はハウジング１１３内に設けられたモータ１１４、ハブ１１５、複数の磁気記録媒体１１６、複数の記録再生ヘッド１１７、複数のサスペンション１１８、複数のアーム１１９及びアクチュエータ装置１２０からなる。磁気記録媒体１１６は、モータ１１４により回転されるハブ１１５に取り付けられている。記録再生ヘッド１１７は、ＭＲ又はＧＭＲヘッド等の再生ヘッドと、インダクティブヘッド等の記録ヘッドから構成されている。各記録再生ヘッド１１７は、対応するアーム１１９の先端にサスペンション１１８を介して取り付けられている。アーム１１９は、アクチュエータ装置１２０により移動される。このような磁気記憶装置の基本構成自体は周知であり、本明細書ではその詳細な説明は省略する。

磁気記憶装置の本実施例は、磁気記録媒体１１６に特徴がある。各磁気記録媒体１１６は、図４〜図１７と共に説明したいずれの実施例の構造を有するものであっても良い。磁気記録媒体１１６の数は３枚に限定されるものではなく、２枚であっても、４枚以上であっても良い。

磁気記憶装置の基本構成は、図１８及び図１９に示すものに限定されない。又、本発明で用いられる磁気記録媒体は磁気ディスクに限定されるものではない。

従って、本発明によれば、シード層を設けることにより、下地層及び磁気記録層の粒子サイズを減少させることができると共に、磁気記録層の所望の配向を促進させることができる。この結果、下地層がマルチカソードシステムを用いて形成される場合でも、向上された性能を有する磁気記録媒体を実現することができる。勿論、下地層が単一カソードシステムを用いて形成される場合には、シード層を設けることにより、下地層及び磁気記録層の粒子サイズを同様に減少させることができると共に、磁気記録層の所望の配向を促進させることができる。

以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは、言うまでもない。

Claims (18)

1. 基板と、
   Ｃｏ合金又はＣｏＣｒ合金からなる磁気記録層と、
   該基板と該磁気記録層との間に設けられたシード層と、
   Ｂ２構造を有する２元合金材料からなり該シード層と該磁気記録層との間に設けられた下地層とを備え、
   該シード層は、該下地層を形成している２元合金材料を構成する一方の元素で実質的に構成されている材料からなる、磁気記録媒体。
2. 該磁気記録層は、単一の磁性層又はシンセティックフェリ磁性構造からなり、該シンセティックフェリ磁性構造は反強磁性結合された少なくとも２つのＣｏＣｒ合金の磁性層からなり、該ＣｏＣｒ合金の磁性層のｃ軸は比ｈ≦０．１５となるように層表面に対して顕著に平行となっており、垂直保磁力をＨｃ⊥、層表面に沿った保磁力をＨｃとすると、ｈ＝Ｈｃ⊥／Ｈｃである、請求項１記載の磁気記録媒体。
3. 該下地層は、該２元合金材料を構成する一方の元素の組成範囲が約４０％〜６０％であるＲｕＡｌ，ＮｉＡｌ，ＣｏＡｌ，ＦｅＡｌ，ＦｅＴｉ，ＣｏＨｆ，ＣｏＺｒ，ＮｉＴｉ，ＣｕＢｅ，ＣｕＺｎ，ＡｌＭｎ，ＡｌＲｅ，ＡｇＭｇ，ＭｎＲｈ，ＩｒＡｌ，ＯｓＡｌからなる郡から選択されたＢ２構造を有する２元合金材料で形成されている、請求項１又は２記載の磁気記録媒体。
4. 該シード層は、該下地層がＡｌＲｕで形成されている場合は実質的にＡｌ又はＲｕで形成されており、該下地層がＦｅＴｉで形成されている場合は実質的にＦｅ又はＴｉで形成されている、請求項１〜３のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
5. 該シード層は、該下地層を形成している一方の元素の酸化又は窒化金属で実質的に形成されている、請求項１〜３のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
6. 該下地層は、約５ｎｍ〜６０ｎｍの膜厚を有する、請求項１〜５のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
7. 該シード層は、約０．５ｎｍ〜５０ｎｍの膜厚を有する、請求項１〜６のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
8. 該シード層及び該下地層の合計の膜厚は、約３０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲である、請求項１〜７のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
9. 該基板は、機械的テキスチャリングを施されている、請求項１〜８のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
10. 約１ｎｍ〜１０ｎｍの膜厚を有し、該下地層の上に直接形成されて該下地層と該磁性記録層の間に設けられたＣｒ−Ｍ格子整合層を更に備え、Ｍは１０％以上の原子百分率のＭｏ，Ｔｉ，Ｖ，Ｗからなる群から選択された材料である、請求項１〜９のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
11. わずかな磁性又は非磁性のｈｃｐ構造を有するＣｏＣｒ合金からなり、約１ｎｍ〜５ｎｍの膜厚を有し、該Ｃｒ−Ｍ格子整合層と該磁性記録層の間に設けられた中間層を更に備えた、請求項１０記載の磁気記録媒体。
12. わずかな磁性又は非磁性のｈｃｐ構造を有するＣｏＣｒ合金からなり、約１ｎｍ〜５ｎｍの膜厚を有し、該下地層と該磁性記録層の間に設けられた中間層を更に備えた、請求項１〜９のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
13. 実質的にＲｕで形成されており、約１ｎｍ〜３ｎｍの膜厚を有すると共に、該磁性記録層と直接接触しており該下地層と該磁性記録層の間に設けられた格子整合層を更に備えた、請求項１〜９のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
14. 基板と、Ｃｏ合金又はＣｏＣｒ合金からなる磁気記録層と、該基板と該磁気記録層との間に設けられたシード層と、Ｂ２構造を有する２元合金材料からなり該シード層と該磁気記録層との間に設けられた下地層とを備え、該シード層は、該下地層を形成している２元合金材料を構成する一方の元素で実質的に構成されている材料からなる少なくとも１つの磁気記録媒体と、
    該磁気記録媒体に対して情報の記録及び／又は情報の再生を行うヘッドとを備えた、磁気記憶装置。
15. 該磁気記録媒体の該下地層は、該２元合金材料を構成する一方の元素の組成範囲が約４０％〜６０％であるＲｕＡｌ，ＮｉＡｌ，ＣｏＡｌ，ＦｅＡｌ，ＦｅＴｉ，ＣｏＨｆ，ＣｏＺｒ，ＮｉＴｉ，ＣｕＢｅ，ＣｕＺｎ，ＡｌＭｎ，ＡｌＲｅ，ＡｇＭｇ，ＭｎＲｈ，ＩｒＡｌ，ＯｓＡｌからなる郡から選択されたＢ２構造を有する２元合金材料で形成されている、請求項１４記載の磁気記憶装置。
16. 該磁気記録媒体の該シード層は、該下地層がＡｌＲｕで形成されている場合は実質的にＡｌ又はＲｕで形成されており、該下地層がＦｅＴｉで形成されている場合は実質的にＦｅ又はＴｉで形成されている、請求項１４又は１５記載の磁気記憶装置。
17. 該磁気記録媒体の該シード層は、該下地層を形成している一方の元素の酸化又は窒化金属で実質的に形成されている、請求項１４〜１６のいずれか１項記載の磁気記憶装置。
18. 該磁気記録媒体は磁気ディスクである、請求項１４〜１７のいずれか１項記載の磁気記憶装置。

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