JP2011238338A - フィルムスタック内の結晶アライメントのためのケイ素／金シード構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムスタック内の結晶アライメントのためのケイ素／金シード構造を提供する。
【解決手段】ケイ素／金（Ｓｉ／Ａｕ）二層シード構造が、フィルムスタック内で、非晶質または結晶質の下部層と明確な結晶構造を伴う上部層との間に位置設定される。シード構造は、下部層の全体的に平担な表面上のＳｉ層と、Ｓｉ層上のＡｕ層を含む。Ｓｉ／Ａｕ界面は、面内配向された（１１１）平面を有する面心立方（ｆｃｃ）結晶構造を伴うＡｕ層の成長を開始させる。Ａｕ層で成長した上部層は、ｆｃｃまたは六方最密充填（ｆｃｃ）結晶構造を有する。上部層がｆｃｃ材料である場合には、その［１１１］方位はＡｕ層の（１１１）平面に対し実質的に垂直に配向され、上部層がｈｃｐ材料である場合、そのｃ軸はＡｕ層の（１１１）平面に対して実質的に垂直に配向される。
【選択図】図１

Description

本発明は一般に、下部層の非晶質または結晶構造から上部層の結晶構造をリセットするためのフィルムスタック内のシード構造、そしてより詳細には、２つの磁気層を磁気的にデカップリングするためにシード構造を使用する垂直磁気記録（ＰＭＲ）ディスクに関する。

現在の薄膜技術においては、多くの場合、さらに複雑なフィルムスタック内部で所望の機能性を有する高品質の薄膜を製造することが望まれる。非晶質または結晶質であってよい基板の平担な表面から出発した場合、スタック内にある特定のフィルムの内部で表面法線と同一の晶子方向に晶子を配向することは困難であることが多い。例えば、１つのタイプのＰＭＲディスクにおいては、交換遮断層（ＥＢＬ）が、軟質磁気下層（ＳＵＬ）と磁気記録層（ＲＬ）の間に必要とされる。ＲＬに対する書込みを改善するためにＥＢＬは可能なかぎり薄くなければならず、ＳＵＬとＲＬを磁気的にデカップリングするよう作用するのと同様に、ＲＬの結晶配位もセットしなければならない。「積層型」ＲＬを使用する別のタイプのＰＭＲディスクにおいては、２つのＲＬを磁気的にデカップリングしかつ２つのＲＬ内の磁気微細構造の相関性を無くし２つのＲＬからの信号の独立した平均化を獲得してリードバック信号対雑音比（ＳＮＲ）を増大させるために、非磁性スペーサ層（ＳＬ）が必要とされる。

データ密度を増大させるために、「ビットパターンド媒体」（ＢＰＭ）を伴うＰＭＲディスクが提案されてきた。ＢＰＭディスクにおいて、ディスク上のＲＬの磁化可能材料は、小さい孤立したデータアイランドの形にパターン化されて、各アイランドまたは「ビット」内には単一の磁気ドメインが存在するようになっている。単一磁気ドメインは、単一結晶粒であるかまたは単一磁気体積として磁気状態を一斉に切換える数個の強くカップリングされた結晶粒で構成され得る。ＢＰＭに関係する問題点は、個々の磁気アイランドの間での保磁力（ｃｏｅｒｓｉｖｅ ｆｉｅｌｄ）の変動幅が比較的広いということにある。この変動は、磁気アイランドの磁化を１つの状態から他の状態に切換えるのに必要とされるスイッチング磁場すなわち書込み磁場の広い分布により特徴づけられる。理想的には、スイッチング磁場分布（ＳＦＤ）の幅はゼロと考えられ、これはすなわち、全てのビットが同じ書込み磁場強度で切換わると考えられることを意味する。狭いＳＦＤ幅を得るためには、個々のアイランド内のＲＬ内部に明確な結晶構造が必要とされる。

したがって、下部層の非晶質または結晶構造から上部層の結晶構造をリセットし、２つの磁気層の間に位置設定されている場合これらの層を磁気的にデカップリングし、２つの層の磁気微細構造の相関性を無くし、かつ上部磁気層の明確な結晶成長のための鋳型を提供するシード構造が求められている。

米国特許第６，６８６，０７０Ｂ１号明細書 米国特許第６，８３５，４７５Ｂ２号明細書 米国特許第５，０５１，２８８号明細書

Ｓ．Ｅ．Ｌａｍｂｅｒｔ，ｅｔ ａｌ．、「Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｄｉａ Ｎｏｉｓｅ ｉｎ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｍｅｔａｌ Ｍｅｄｉａ ｂｙ Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、Ｖｏｌ．２６、Ｎｏ．５、１９９０年９月、２７０６〜２７０９頁

本発明は、非晶質または結晶質の下部層と明確な結晶構造を伴う上部層との間に位置設定されたケイ素／金（Ｓｉ／Ａｕ）二層シード構造に関する。シード構造は、下部層の全体的に平担な表面上のＳｉ層と、Ｓｉ層上のＡｕ層を含む。Ｓｉ／Ａｕ界面は下部層の構造をリセットし、面内配向された（１１１）平面を有する面心立方（ｆｃｃ）結晶構造を伴うＡｕ層の成長を開始させる。Ａｕ層で成長した上部層は、ｆｃｃまたは六方最密充填（ｈｃｐ）結晶構造を有する。上部層がｆｃｃ材料である場合には、その［１１１］方位はＡｕ層の（１１１）平面に対し実質的に垂直に配向され、上部層がｈｃｐ材料である場合、そのｃ軸はＡｕ層の（１１１）平面に対して実質的に垂直に配向される。結果は、上部層と下部層の中の側方に独立した微細構造を伴うフィルムスタックであり、こうして上部および下部層内において側方で相関性の無い磁気特性が生み出される。

シード構造は、ＰＭＲディスク内のＥＢＬであってもよいし、または積層ＰＭＲディスク内のＳＬであってもよい。ＥＢＬシード構造は、ＳＵＬとＲＬを磁気的にデカップリングしかつｆｃｃまたはｈｃｐＲＬの成長のための鋳型を提供しながら、なお従来のＥＢＬよりもはるかに薄くすることが可能である。ＳＬシード構造は、２つのＲＬを磁気的にデカップリングし、２つのＲＬ内の磁気微細構造の相関性を無くする。ＢＰＭ中、ＥＢＬまたはＳＬシード構造は、ＲＬの狭いＳＦＤ幅を提供する。

本発明の性質および利点をより完全に理解するためには、添付図面と合わせて以下の詳細な説明を参照すべきである。

下部層と上部層との間に位置設定された本発明のＳｉ／Ａｕ二層シード構造を示すフィルムスタックの概略横断面図である。 Ｓｉのさまざまな厚みについてのガラスディスク上のＳｉ（ｔ_ｓｉ）／Ａｕ（３０Å）／Ｐｄ（２００Å）層フィルムスタックの一連のブラッグＸ線回折走査、およびＳｉ層の無いＡｕ（３０Å）／Ｐｄ（２００Å）構造およびガラスディスクのブラッグ走査である。 最大Ｐｄ−ブラッグピーク強度で試料を揺動させることによって測定された図２の試料についての試料角度の関数としての回折Ｘ線強度の一連のロッキングカーブである。 図２および３に示された試料についての揺動ピーク幅をＳｉ層厚みの関数として示す。 軟質下層（ＳＵＬ）と記録層（ＲＬ）の間の交換遮断層（ＥＢＬ）として本発明のＳｉ／Ａｕシード構造を示す垂直磁気記録（ＰＭＲ）ディスクの断面図である。 下部ＲＬと上部ＲＬの間の非磁性スペーサ層（ＳＬ）として本発明のＳｉ／Ａｕシード構造を示す積層タイプのＰＭＲディスクの一部分の断面図である。 離散的ビットとして機能するＲＬ材料の離隔した離散的アイランドを形成するためのリソグラフィパターン化およびエッチングの後の図５のＰＭＲディスクの（データトラックに沿って切取られた）断面図である。

図１は、本発明の二層シード構造を概略的に示す薄膜スタックの断面図である。二層シード構造２０は、下部層１０と上部層３０との間に位置設定されている。二層シード構造２０は、層１０の表面１２上に形成されたケイ素（Ｓｉ）層２２と、Ｓｉ層２２上の金（Ａｕ）層２４を含む。全体的に平らな表面１２をもつ層１０は基板として機能し、その上にＳｉ層２２が被着される。Ｓｉ層２２は好ましくは非晶質Ｓｉであるが、結晶構造、例えば（１１１）または（１００）単結晶、面内（１１１）または（１００）平面および一般に無作為配位の他の２つの平面を伴う結晶、または多結晶の構造を有していてもよい。

層１０は、磁気記録ディスク基板などの剛性基板であってよいが、剛性基板上に形成される下部フィルムスタックの最上位層である確率が高い。下部層１０は結晶構造であっても、または結晶構造を有していてもよい。上部層３０は、上部フィルムスタックの最下位層であってよい。図１中の層１０および３０内に波状破線で示されているように、下部層１０は、結晶質であってよい構造を有し、上部層３０は異なる結晶構造、好ましくは面心立方（ｆｃｃ）または六方最密充填（ｈｃｐ）結晶構造を有する。Ａｕ層２４がＳｉ層２２上に被着されている場合、２層が遭遇する領域２３として図１に概略的に表わされているＳｉ／Ａｕ界面は、下部層１０の構造をリセットし、面内配位された（１１１）平面をもつｆｃｃ結晶構造を伴うＡｕ層２４の成長を開始させる。Ａｕ層２４内の波状破線は、平面に対する法線である、すなわち表面１２に対する法線である［１１１］軸を伴うｆｃｃ晶子を表わす。Ａｕ層２４は、上部層３０の成長のための鋳型として機能する。上部層３０がｆｃｃ材料である場合、その［１１１］方位は、Ａｕ層２４の（１１１）平面に対し実質的に垂直に配位され、上部層３０がｈｃｐ材料である場合、そのｃ軸はＡｕ層３０の（１１１）平面に対して実質的に垂直に配位されている。その結果、側方で独立した微細構造をもつ無相関の薄層１０および３０を伴うフィルムスタックが得られる。

本発明の二層シード構造は磁気記録ディスクなどの磁気デバイスにおいて応用され、磁気記録ディスクなどの磁気デバイスはフィルムの物理的特性をより良く制御するために明確な結晶アライメントを伴うより複雑な重層構造またはフィルムスタックの内部に高品質の薄膜を製造することが必要である。非晶質であっても結晶質であってもよい基板の平担な表面から出発した場合、スタック内にある特定のフィルム内部に表面法線と同一の晶子方向で晶子を配向することは困難であることが多い。本発明の二層シード構造は、所望の結晶構造を伴うフィルムの成長を可能にするように基板の構造をリセットできるようにする。

１つの利用分野は、垂直磁気記録（ＰＭＲ）媒体内の軟質下層（ＳＵＬ）と媒体層または記録層（ＲＬ）の間の交換遮断層（ＥＢＬ）である。ＥＢＬは、ＳＵＬおよびＲＬを磁気的にデカップリングするようにも作用しながらＲＬの結晶配向をセットしなければならない。別の利用分野は、互いに磁気的にデカップリングされていなければならない少なくとも２つの別個の記録層でＲＬが構成されている「積層」ＰＭＲ媒体内の非磁性スペーサ層（ＳＬ）である。２つの記録層内の磁気微細構造は、２つの記録層からの信号の独立した平均化を得るために相関性を削除しなければならず、こうしてリードバック信号対雑音比（ＳＮＲ）を増大させることができる。

本発明のＳｉ／Ａｕ二層シード構造においては、Ｓｉ層は、好ましくは０．３〜５ｎｍの範囲内、そしてより好ましくは０．３〜１．２ｎｍの範囲内の厚みを有し、好ましくは非晶質構造を有する薄いスパッタ被着層である。後続してスパッタ被着されたＡｕ層は、下部層の平担な表面に対して実質的に平行なまたは面内配向された（１１１）平面を伴う明確な面外ｆｃｃ結晶構造を急速に発達させる。Ａｕ層は好ましくは１〜１０ｎｍの範囲内の厚みを有する。こうして、Ｓｉ／Ａｕシード構造は、新たに開始したＡｕ（１１１）表面をなおも提供しながら、フィルムスタック内のそれより上にある層からそれより下にある層の晶子アライメントを有効にデカップリングする。結晶配位をリセットするために必要なＳｉ／Ａｕシード構造の合計厚みは、５ｎｍ未満、好ましくはわずか約１．３〜４．２ｎｍにすぎず、したがって、ＲＬおよびＳＵＬなどの磁気フィルムおよびＰＭＲ媒体内の２つの積層記録層をデカップリングするために非常に魅力的である。

本発明のＳｉ／Ａｕシード構造においては、マグネトロンスパッタリングされたＳｉが、室温で基板上への被着時点で非晶質構造を形成する。Ａｕが非晶質Ｓｉ層上に被着されると、界面Ａｕ−Ｓｉ合金が形成され、これが、Ｓｉの上面に形成しつつあるＡｕ層内部においてｆｃｃ結晶アライメントを誘発する。Ａｕ層構造を多結晶の構造から面内配位されたＡｕ（１１１）平面を有するｆｃｃ晶子を伴う構造へと完全に変化させるのには、非常に薄いＳｉ層（０．３〜１．２ｎｍ）で充分である。図２は、０〜２３ÅのＳｉ層（ｔ_ｓｉ）の厚みについてのガラスディスク上のＳｉ（ｔ_ｓｉ）／Ａｕ（３０Å）／Ｐｄ（２００Å）層フィルムスタックの一連のブラッグＸ線回折走査である。図２は同様に、比較を目的として、ガラスディスク（ライン１００）およびＳｉ層無しのＡｕ（３０Å）／Ｐｄ（２００Å）構造（ライン１０１）のブラッグ走査をも示している。ガラスディスクは下部層１０として役立ち、ｆｃｃ結晶構造を有するパラジウム（Ｐｄ）は上部層３０として役立つ（図１を参照）。Ｐｄ（１１１）平面のためのブラッグピーク強度は、検出器角度つまりブラッグ散乱角２θ＝４０度に対応する格子面間隔にあり、２．３Å（ライン１０２）から５．５Å（ライン１０３）のＳｉ層に移った時点で最も劇的に増大する（図２は、同様に、検出器角度２θ＝３８度に対応する格子面間隔においてＡｕ（１１１）平面についてのブラッグピークを示している）。５．５Å（ライン１０３）から８Å（ライン１０４）〜２３Å（ライン１０５）のＳｉ層までピーク強度の有意な付加的増加は存在しない。ライン１０６は、Ｓｉ層のスパッタ被着に先立ちＡｒ^＋イオンを用いたスパッタエッチングによりガラスディスク基板の表面を最初に清浄した、２３ÅのＳｉ層を伴う構造についてのブラッグ走査である。同様に、ＳｉおよびＡｕについての被着速度も２分の１に減速した。その結果、ブラッグ走査は、基板をスパッタ清浄せずにより高い被着速度で行った類似の構造全体（ライン１０５）に比べ、ピーク強度の改善を示す。

図３は、最大Ｐｄ−ブラッグピーク強度で試料を揺動させること（すなわち検出器角度を２θ＝４０度で一定に保つこと）によって測定された図２の試料についての試料角度Ωの関数としての回折されたＸ線強度の対応するロッキングカーブを示し、こうして面外成長方向との関係における晶子アライメント分布を示している。半値全幅振幅（ＦＷＨＭ）におけるピークの揺動幅は、揺動プロファイルにガラス曲線をフイットさせることにより抽出された。Ｓｉ厚みが２．３Åの場合、Ｐｄ層はなおも多結晶（曲線２０２）であるが、一方５．５Åの場合には（曲線２０３）、５度の揺動幅が得られる。８Å（曲線２０４）から２３ÅのＳｉ（曲線２０５）層までは、値の有意な付加的減少が存在する。曲線２０６は、ガラスディスク基板の表面を最初にスパッタエッチングして、より低い被着速度（２分の１）を使用した、２３ÅのＳｉ層を伴う構造についてのロッキングカーブである。これは、Ｐｄ［１１１］面外整列晶子の２．６５度という非常に狭い揺動幅を示している。ちなみに、従来のＰＭＲ媒体については、ＣｏＰｔＣｒのＲＬのＦＷＨＭによる揺動幅は、約１０ｎｍの厚みをもつルテニウム（Ｒｕ）ＥＢＬで約３．５度である。

図２および３に示した結果は、ガラス基板上および２００ÅのＰｄ層の下のＳｉ／Ａｕ（３０Å）シード構造について、Ｓｉ層の厚みの関数としてのピーク揺動幅Δθを示す図４の中にまとめられている。約５ÅというＳｉ層の厚みおよび約３０ÅというＡｕ層厚みは、ガラス基板の平滑な表面から面内配向された（１１１）平面を伴うＡｕ層を得るのに充分なものである。

図５は、ＳＵＬ３１０とＲＬ３３０の間のＥＢＬ３２０としての本発明のＳｉ／Ａｕシード構造を示すＰＭＲディスクの断面図である。ハードディスク基板３００は全体として平坦な表面３０１を有し、この上に、典型的にはスパッタリングにより代表的な層が被着される。ＲＬ３３０は垂直な、すなわち基板表面３０１に対して全体的に垂直な磁気異方性を有する。ＳＵＬ３１０は、ディスクドライブ書込みヘッドからの書込み磁場のための磁束リターンパスとして役立つ。ＰＭＲディスクは同様に、ＲＬ３３０上の保護膜３４０をも含み、これは典型的には非晶質炭素、例えばダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、または、約１〜３ｎｍの厚みまでスパッタ被着された主にＳｉ_３Ｎ_４などの窒化ケイ素（ＳｉＮ）フィルムである。

ハードディスク基板３００は、市販されているあらゆるガラス基板であってよいが、ＮｉＰ表面コーティングを伴う従来のアルミニウム合金、またはケイ素、カナサイトまたは炭化ケイ素などの代替的基板であってもよい。ＳＵＬ３１０成長用の接着層またはオンセット層（ＯＬ）３０５は、基板表面３０１上に被着された約２〜１０ｎｍの厚みを有するＡｌＴｉ合金または類似の材料であってよい。

ＳＵＬ３１０は、ＣｏＮｉＦｅ、ＦｅＣｏＢ、ＣｏＣｕＦｅ、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＮ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＦｅＴａＺｒ、ＣｏＦｅＢ、およびＣｏＺｒＮｂの合金などの透磁性材料で形成された軟質磁気材料である。ＳＵＬ３１０は同様に、ＡｌまたはＣｏＣｒの導電性フィルムなどの非磁性フィルムにより分離された多数の軟質磁気フィルムで形成された積層または多層ＳＵＬであってもよい。ＳＵＬ３１０はまた、Ｒｕ、ＩｒまたはＣｒまたはその合金などの反強磁性カップリングを媒介する層間フィルムによって分離された多数の軟質磁気フィルムで形成された積層または多層ＳＵＬであってもよい。このタイプのＳＵＬは、（特許文献１）および（特許文献２）中に記載されている。ＳＵＬ３１０は典型的に約５〜５０ｎｍの範囲内の厚みを有する。

ＥＢＬ３２０は、ＳＵＬ３１０の上面に位置設定され、ＲＬ３３０およびＳＵＬ３１０の透磁性フィルムの間の磁気交換カップリングを遮断するように作用し、またＲＬ３３０のエピタキシャル成長を助長するのに役立つ。ＥＢＬ３２０のＳｉ層３２２は好ましくは、スパッタ被着された本質的に非晶質のＳｉである。それは、ＳＵＬ３１０の表面３１２の上に直接被着され、Ａｕ層３２４はＳｉ層３２２上にスパッタ被着される。ＳＵＬ３１０の表面３１２をＡｒ^＋イオンでスパッタエッチングして、Ｓｉ層３２２の被着に先立って汚染物質および未変性酸化物を除去してよく、こうして、Ｓｉ／Ａｕシード構造上にその後被着されるＲＬ３３０層の結晶配位が改善される。Ｓｉ層３２２の厚みは０．３〜５ｎｍの間にあり、Ａｕ層３２４の厚みは１〜１０ｎｍの間にある。こうしてＥＢＬの合計厚みは約１．３〜１５ｎｍの間にある。しかしながら、可能なかぎり薄いＥＢＬを得ることが望ましいことから、Ｓｉ／Ａｕ二層シード構造は、１．３ｎｍという薄いものであってよいが、好ましくは少なくとも２．５ｎｍである。

ＲＬ３３０は、垂直な磁気異方性を示す公知の結晶材料および構造のいずれかの単一層または多重層であってよい。こうして、ＲＬ３３０は、Ａｕ層３２４の（１１１）平面に対し実質的に垂直に配位されたｃ軸を伴う六方最密充填（ｈｃｐ）結晶構造を有する、ＣｏＰｔまたはＣｏＰｔＣｒ合金などの粒状コバルト合金の層であってよい。粒状コバルト合金ＲＬ３３０は同様に、適切な分離物質（ｓｅｇｒｅｇａｎｔ）、例えばＳｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、ＶおよびＢのうちの１つ以上の酸化物を含んでいてもよい。ＲＬ３００は同様に、上述のものなどの適切な分離物質を伴ってまたは伴わずに、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／ＰｄおよびＣｏ／Ｎｉ多重層などの、垂直磁気異方性を伴う多重層で構成されていてもよい。このような多重層においては、Ａｕ層３２４上に被着された最下位層は好ましくは、ｆｃｃ結晶構造を有する材料であるＰｄ、ＰｔまたはＮｉ層である。しかしながら、Ａｕ層３２４上に被着された最下位層は同様に、ｈｃｐ結晶構造を有するＣｏ層であってもよい。こうしてＰｄ、ＰｔまたはＮｉ層は、［１１１］方位がＡｕ層３２４の（１１１）平面に対して実質的に垂直に配向された状態で成長し、または最下位層がＣｏである場合には、それはそのｃ軸がＡｕ層３２４の（１１１）平面に対して実質的に垂直に配位された状態で成長する。多層ＲＬの一例においては、ＲＬ３３０は、１つの最下位Ｐｄ（３０Å）層および最下位Ｐｄ層上の８組のＣｏ（２．８Å）／Ｐｄ（９Å）層を含む多重層であってよい。ＲＬ３３０の合計厚みは典型的には約５〜２５ｎｍの範囲内にある。

再び図５を参照すると、Ａｕ層３２４とＲＬ３３０の間に位置設定された任意の中間層（ＩＬ）を有することも可能である。ＩＬは好ましくは、Ａｕ層３２４の（１１１）平面に対し実質的に垂直に配向された［１１１］方位を伴うｆｃｃ結晶構造を有する材料、またはＡｕ層３２４の（１１１）平面に対して実質的に垂直に配向されたｃ軸を伴う六方最密充填（ｈｃｐ）結晶構造を有する材料である。こうして、ＩＬに適した材料としては、ｆｃｃであるＰｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｉｒ、ＲｈおよびｈｃｐであるＲｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎそしてこれらの元素の１つ以上の合金が含まれる。

図６は、「積層」タイプのＰＭＲディスク内の下部ＲＬ４１０と上部ＲＬ４３０の間の非磁性スペーサ層（ＳＬ）４２０として本発明のＳｉ／Ａｕシード構造を示すＰＭＲディスクの一部分の断面図である。ＰＭＲディスクも同様に、上部ＲＬ４３０上の従来の保護膜４４０を含む。図６では、ＲＬ４１０の下のＰＭＲディスク構造は描かれていないが、典型的には従来のディスク基板およびＳＵＬそしてＥＢＬを含むと考えられ、このＥＢＬは、従来のＥＢＬまたは図５に関して記述された通りの本発明に係るもののようなＥＢＬであってよい。「積層」媒体を用いて改良型媒体ＳＮＲを達成できるということは公知である。積層媒体内において、単一の磁気ＲＬは、離隔され非磁性スペーサ層（ＳＬ）により磁気的にデカップリングされた２つ以上の別個のＲＬの積層品で置換される。この発見は、（非特許文献１）により水平または長手磁気記録媒体のためになされたものであり、（特許文献３）として特許を受けている。２つのデカップリングされたＲＬが存在することにより、一領域あたりの磁気結晶粒の数は倍増され、ＳＮＲの改善が導かれる。図６のＲＬ４１０および４３０中に矢印で示されているように、異なる磁化領域中の２つのＲＬの磁化は互いに平行であり、したがって、両方のＲＬがリードバック信号に寄与する。

ＲＬ４１０および４３０は、図５について上述したＰＭＲディスク内のＲＬに関して同じ材料であってよい。ＲＬとして多重層が使用される場合には、好ましくは、ＲＬ４１０の最上位層およびＲＬ４３０の最下位層は、それぞれ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／ＰｄまたはＣｏ／Ｎｉ多重層のＰｔ、ＰｄまたはＮｉ層である。本発明のＳｉ／Ａｕシード構造は、非磁性ＳＬ４２０として機能する。Ｓｉ層４２２は好ましくは、下部ＲＬ４１０の表面４１２上にスパッタ被着された本質的に非晶質のＳｉである。Ａｕ層４２４は、非晶質Ｓｉ層４２２上にスパッタ被着され、結果として、面内すなわち表面４１２に対して実質的に平行な（１１１）平面を伴うｆｃｃ構造を有する晶子が得られる。非晶質Ｓｉ層は、これがなければＲＬ４１０のｆｃｃまたはｈｃｐ構造とＡｕ層４２４のｆｃｃ構造の間に発生し得るあらゆるエピタキシャル成長を遮断するように作用し、こうして２つのＲＬ４１０、４３０の間のあらゆる磁気カップリングを遮断する。しかしながら、Ｓｉ層４２２は同様に、結晶構造例えば（１１１）または（１００）単晶、面内（１１１）または（１００）平面および全体として無作為に配向された他の２つの平面を伴う結晶、または多結晶の構造を有していてよい。Ｓｉ／Ａｕ界面は同様に、これがなければＲＬ４１０のｆｃｃまたはｈｃｐ構造とＡｕ層４２４のｆｃｃ構造の間に発生し得るあらゆるエピタキシャル成長を遮断するようにも作用する。Ｓｉ／Ａｕシード構造は同様に、２つの磁気ＲＬ４１０、４３０の結晶粒のあらゆる相関をも遮断し、これはＳＮＲの改善を達成するために重要である。

しかしながら、Ｓｉ／Ａｕ界面は、Ａｕ層４２４のｆｃｃ構造が急速に発達できるようにし、こうして、ＲＬ４３０がその［１１１］軸（ｆｃｃ ＲＬ材料の場合）またはｃ軸（ｈｃｐ ＲＬ場合）がＡｕ層４２４の（１１１）平面に対し法線である状態で成長できるようにする。ＳＬ４２０として使用される場合、Ｓｉ層４２２の厚みが約０．３〜１ｎｍ、Ａｕ層４２４の厚みが約１〜２ｎｍで、合計ＳＬ厚みは約１．３ｎｍという薄さになるべきである。

図５および６に示されたＰＭＲディスクは、従来の「連続媒体」（ＣＭ）ディスクを示しており、ここで単層または多層ＲＬ（図５）または積層ＲＬ（図６）は、書込みヘッドが磁気材料上に書込みを行なった時点で磁気的に記録されたデータビットを含む同心データトラックの形に形成された状態となる磁気材料の連続層である。しかしながら、データ密度を増大させるために「ビットパターンド媒体」（ＢＰＭ）が提案されてきた。ＢＰＭディスク内では、ディスク上のＲＬの磁化可能材料は、小さい孤立したデータアイランドの形にパターン化され、こうして、各アイランドまたは「ビット」内に単一磁気ドメインが存在するようになっている。単一磁気ドメインは、単一結晶粒であるかまたは、単一磁気体積として一斉に磁気状態を切換える数個の強くカップリングされた結晶粒で構成され得る。これは、単一「ビット」がドメイン壁により分離された多数の磁気ドメインを有していてよい従来のＣＭディスクと対照的である。パターン化されたアイランドに必要とされる磁気分離を生成するためには、アイランド間の空間の磁気モーメントを破壊または実質的に削減してこれらの空間を本質的に非磁性にしなければならない。１つのタイプのＢＰＭディスクにおいては、データアイランドは非磁性トレンチまたはリセスにより分離されている離隔した隆起ピラーである。ＢＰＭに付随する１つの問題点は、個々の磁気アイランド間の保磁力の変動幅が比較的広いということにある。この変動は、スイッチング磁場すなわち磁気アイランドの磁化を一方の状態からもう一方の状態に切換えるのに必要とされる書込み磁場の広い分布によって特徴づけられている。理想的には、スイッチング磁場分布（ＳＦＤ）幅はゼロと考えられ、これはすなわち、全てのビットが同じ書込み磁場強度で切換わることを意味している。

ＥＢＬとしてまたはＳＬとしての本発明のＳｉ／Ａｕシード構造も同様に、ＢＰＭ ＰＭＲディスクに完全に適用可能である。図７は、離散的ビットとして機能するＲＬ材料の離隔した離散的アイランド３３１を形成するためのリソグラフィパターン化およびエッチングの後の図５のＰＭＲディスクの（データトラックに沿って切取られた）断面図である。エッチングは、典型的には、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）のような真空エッチングプロセスである。エッチングの後、隆起したＲＬ材料アイランド３３１およびリセス３３２が形成される。アイランド３３１は、保護膜３４０が上に被着される上部表面を有する。図７に示された実施例において、エッチングは、ＲＬ材料の全ておよびＥＢＬ材料の一部分、具体的にはＡｕ層３２４の一部分が除去されるような深さまで実施された。しかしながら、代替的には、ＲＬ材料の一部分だけが除去されるような深さまでエッチングを実施することが可能である。リセス３３２をＳｉＯ_２または窒化ケイ素のような非磁性充填材料で充填してもよく、その後ディスクは例えば化学的機械研磨（ＣＭＰ）により平担化され、こうしてリセス３３２内の充填材料は全体的に保護膜３４０の上部表面と同一平面にあることになる。図７のＢＰＭ ＰＭＲディスクは、ＲＬ材料の単一層または多重層で形成されたアイランド３３１を伴って示されているものの、これらのアイランドはその代りに、図６にあるような２つのＲＬの間のＳＬとして機能する本発明のＳｉ／Ａｕシード構造を伴う積層ＲＬのアイランドであってもよい。ＢＰＭ内のＥＢＬまたはＳＬとしての本発明のＳｉ／Ａｕシード構造は、アイランド内のＲＬ内に明確な結晶構造を作り出し、結果として狭いＳＦＤ幅がもたらされる。

本発明について好ましい実施形態を基準にして詳細に示し、記述してきたが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形状および細部にさまざまな変更を加えてよいということを理解するものである。したがって、開示された発明は、単に例示を目的としたものであり、添付のクレーム中に規定されている通りにのみ範囲を限定されるものとみなされるべきである。

１０ 下部層
１２ 表面
２０ 二層シード構造
２２ ケイ素（Ｓｉ）層
２４ 金（Ａｕ）層
３０ 上部層
１００、１１１ 結晶構造
３００ ハードディスク基板
３０１ 基板表面
３０５ オンセット層（ＯＬ）
３１０ 軟質下層（ＳＵＬ）
３１２ 表面
３２０ 交換遮断層（ＥＢＬ）
３２２ Ｓｉ層
３２４ Ａｕ層
３３０、４２４ 記録層（ＲＬ）
３３１ アイランド
３３２ リセス
３４０ 保護膜
４１０ 下部ＲＬ
４１２ 表面
４２０ 非磁性スペーサ層（ＳＬ）
４２２ Ｓｉ層
４２４ Ａｕ層
４３０ 上部ＲＬ
４４０ 保護層

Claims (28)

1. 表面を有する基板と、
   前記表面上にあり、前記表面と接触している本質的にケイ素（Ｓｉ）からなるＳｉ層と、前記Ｓｉ層上にあり、前記Ｓｉ層と接触している金（Ａｕ）層と、を含み、前記Ａｕ層は、前記Ａｕ層の平面に対し全体的に平行である（１１１）平面を伴う実質的に面心立方（ｆｃｃ）結晶構造を有する二層シード構造と、
   前記Ａｕ層上の上部層と、
   を含むフィルムスタック。
2. 前記上部層が、前記Ａｕ層の（１１１）平面に対して実質的に垂直に配向された［１１１］方位を伴うｆｃｃ結晶構造を有する材料、および前記Ａｕ層の（１１１）平面に対して実質的に垂直に配向されたｃ軸を伴う六方最密充填（ｈｃｐ）結晶構造を有する材料から選択される、
   請求項１に記載のフィルムスタック。
3. 前記Ｓｉ層が０．３〜５ｎｍの厚みを有する、
   請求項１に記載のフィルムスタック。
4. 前記Ａｕ層が１〜１０ｎｍの厚みを有する、
   請求項１に記載のフィルムスタック。
5. 前記二層シード構造が５ｎｍ未満の厚みを有する、
   請求項１に記載のフィルムスタック。
6. 前記Ｓｉ層が、本質的に非晶質Ｓｉからなる層である、
   請求項１に記載のフィルムスタック。
7. 前記基板の表面がスパッタエッチングされた表面である、
   請求項１に記載のフィルムスタック。
8. 前記上部層が粒状Ｃｏ合金層である、
   請求項１に記載のフィルムスタック。
9. 前記上部層が強磁性粒状ＣｏＰｔ合金の層である、
   請求項８に記載のフィルムスタック。
10. 前記上部層が多重層の最下位層であり、前記多重層がＣｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／ＰｄおよびＣｏ／Ｎｉ多重層から選択される、
    請求項１に記載のフィルムスタック。
11. 前記基板が、ＣｏＮｉＦｅ、ＦｅＣｏＢ、ＣｏＣｕＦｅ、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＮ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＦｅＴａＺｒ、ＣｏＦｅＢ、およびＣｏＺｒＮｂの合金からなる群から選択される透磁性材料の下層である、
    請求項１に記載のフィルムスタック。
12. 前記基板が、強磁性粒状ＣｏＰｔ合金の第１層であって、前記第１層の平面に対して実質的に垂直に配向されたｃ軸を伴うｈｃｐ結晶構造を有する第１層であり、
    前記上部層が、強磁性粒状ＣｏＰｔ合金の第２層であって、前記Ａｕ層の（１１１）平面に対して実質的に垂直に配向されたｃ軸を伴うｈｃｐ結晶構造を有する第２層であり、
    前記二層シード構造が、前記第１層および前記第２層を磁気的にデカップリングするために前記第１層および前記第２層の間にあり、これらの層と接触しているスペーサ層である、
    請求項１に記載のフィルムスタック。
13. 前記基板が、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／ＰｄおよびＣｏ／Ｎｉ多重層から選択される第１の多重層の最上位層であり、
    前記上部層が、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／ＰｄおよびＣｏ／Ｎｉ多重層から選択される第２の多重層の最下位層であり、
    前記二層シード構造が、前記第１の多重層および第２の多重層を磁気的にデカップリングするために前記第１の多重層および第２の多重層の間にあるスペーサ層である、
    請求項１に記載のフィルムスタック。
14. 表面を有する基板と、
    前記基板の表面上にある透磁性材料の下層と、
    垂直磁気記録層と、
    前記垂直磁気記録層と前記下層を磁気的にデカップリングするために前記垂直磁気記録層と前記下層との間にある交換遮断層であって、前記下層上にあり、前記下層と接触しているケイ素（Ｓｉ）層と、前記Ｓｉ層上にあり、前記Ｓｉ層と接触している金（Ａｕ）層と、を含み、前記Ａｕ層がその平面に対し全体的に平行である（１１１）平面を伴う実質的に面心立方（ｆｃｃ）結晶構造を有する粒子を含む交換遮断層と、
    を含む垂直磁気記録ディスク。
15. 前記垂直磁気記録層が、前記Ａｕ層の（１１１）平面に対して実質的に垂直に配向された［１１１］方位を伴うｆｃｃ結晶構造を有する材料、および前記Ａｕ層の（１１１）平面に対して実質的に垂直に配向されたｃ軸を伴う六方最密充填（ｈｃｐ）結晶構造を有する材料から選択される、
    請求項１４に記載の垂直磁気記録ディスク。
16. 前記垂直磁気記録層が強磁性粒状ＣｏＰｔ合金層を含む、
    請求項１５に記載の垂直磁気記録ディスク。
17. 前記垂直磁気記録層が、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／ＰｄおよびＣｏ／Ｎｉ多重層から選択される多重層を含む、
    請求項１５に記載の垂直磁気記録ディスク。
18. 前記垂直磁気記録層が、垂直磁気記録材料の離隔されたビットにパターン化される、
    請求項１４に記載の垂直磁気記録ディスク。
19. 前記垂直磁気記録層が前記Ａｕ層と直接接触している、
    請求項１４に記載の垂直磁気記録ディスク。
20. 前記Ａｕ層および前記垂直磁気記録層の間にあり、これらの層と接触している中間層をさらに含み、
    前記中間層が、前記Ａｕ層の（１１１）平面に対して実質的に垂直に配向された［１１１］方位を伴うｆｃｃ結晶構造を有する材料、および前記Ａｕ層の（１１１）平面に対して実質的に垂直に配向されたｃ軸を伴う六方最密充填（ｈｃｐ）結晶構造を有する材料から選択される、
    請求項１４に記載の垂直磁気記録ディスク。
21. 前記中間層が、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｙ、Ｚｒ、ＴｉおよびＺｎ、およびこれらの元素のうちの１つ以上の合金から選択される、
    請求項２０に記載の垂直磁気記録ディスク。
22. 前記下層の透磁性材料が、ＣｏＮｉＦｅ、ＦｅＣｏＢ、ＣｏＣｕＦｅ、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＮ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＦｅＴａＺｒ、ＣｏＦｅＢ、およびＣｏＺｒＮｂの合金からなる群から選択される、
    請求項１４に記載の垂直磁気記録ディスク。
23. 前記透磁性材料の下層が、非磁性フィルムにより分離された多数の透磁性フィルムの積層体である、
    請求項１４に記載の垂直磁気記録ディスク。
24. 前記積層体中の前記非磁性フィルムが、前記積層体中の前記透磁性フィルムの反強磁性カップリングを実現する、
    請求項２３に記載の垂直磁気記録ディスク。
25. 前記Ｓｉ層が、本質的に非晶質Ｓｉからなる層である、
    請求項１４に記載の垂直磁気記録ディスク。
26. 前記Ｓｉ層が０．３〜５ｎｍの厚みを有する、
    請求項１４に記載の垂直磁気記録ディスク。
27. 前記Ａｕ層が１〜１０ｎｍの厚みを有する、
    請求項１４に記載の垂直磁気記録ディスク。
28. 前記交換遮断層が、１．３ｎｍ以上の厚みを有する、
    請求項１４に記載の垂直磁気記録ディスク。

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