JP2015537326A - 中間層を含む物品および形成する方法 - Google Patents

Abstract

物品は、磁気構造体と、中間層とを備え、中間層は磁気構造体上に位置決めされ、中間層は、約３Å〜約５０Åの厚みを有し、中間層は、底部境界層を含み、底部境界層は、磁気構造体に隣接して位置決めされ、底部境界層は、磁気構造体の原子、化合物またはその両方に結合された金属の原子を含み、さらに、中間膜を含み、中間膜は底部境界層上に位置決めされ、中間膜は金属の酸化物を含み、さらに、頂部境界層を含み、頂部境界層は、中間膜に隣接して位置決めされ、頂部境界層は、隣接するオーバーコート層の原子または化合物に結合した金属の原子、金属の酸化物、またはそれらのいくらかの組合せを含み、物品はさらに、オーバーコート層を備え、オーバーコート層は、中間層の頂部境界層上に位置決めされる。

Description

背景
様々な物品は、多くの場合、異なる成分層を含むことがある。互いに近接した成分層が引起こし得る懸念は、層が十分に接着しない場合の物品の構造の完全性に基づくか、ある層の材料が他の層に拡散することに基づくか、一方もしくは他方の隣接層を形成するのに用いられる製造方法に基づくか、またはそれらのいずれかの組合せによる。これらおよび他の問題により、多層または多成分物品に存在し得る懸念に対処するためには、介在層を工夫する必要がある。

概要
本明細書に開示される物品は、磁気構造体と、中間層とを備え、中間層は磁気構造体上に位置決めされ、中間層は、約３Å〜約５０Åの厚みを有し、中間層は、底部境界層を含み、底部境界層は、磁気構造体に隣接して位置決めされ、底部境界層は、磁気構造体の原子、化合物またはその両方に結合された金属の原子を含み、さらに、中間膜を含み、中間膜は底部境界層上に位置決めされ、中間膜は金属の酸化物を含み、さらに、頂部境界層を含み、頂部境界層は、中間膜に隣接して位置決めされ、頂部境界層は、隣接するオーバーコート層の原子または化合物に結合した金属の原子、金属の酸化物、またはそれらのいくらかの組合せを含み、物品はさらに、オーバーコート層を備え、オーバーコート層は、中間層の頂部境界層上に位置決めされる。

物品を形成する方法も開示される。当該方法は、磁気構造体を得るステップと、磁気構造体の少なくとも一部分上に金属層を形成するステップとを含み、金属層は、金属の原子のほぼ単分子層〜約５０Åの厚みを有し、さらに、金属層の少なくとも一部分を酸化させるステップと、オーバーコート層を形成するステップとを含む。

物品を形成する方法も開示される。当該方法は、磁気構造体を得るステップと、磁気構造体上に金属層を形成するステップと、金属原子を形成し、金属原子を酸化させ、酸化させた金属原子を金属層上に堆積して金属酸化物層を形成することによって、金属層上に金属酸化物層を形成するステップとを含む。

これらおよび様々な他の特徴および利点は、以下の詳細な説明を読むと明らかとなる。

本明細書に開示される物品の断面図である。 完全に変形された（Total）か、部分的に変形された（Partial）か、角変形（Corners）があるか、または変形がない（None）ものとして描かれるペグの限界寸法走査電子顕微鏡（ＣＤＳＥＭ）画像である。 アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の４つの代表的な比較例のＣＤＳＥＭ画像を示す図である。 アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の４つの代表的な比較例のＣＤＳＥＭ画像を示す図である。 アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の４つの代表的な比較例のＣＤＳＥＭ画像を示す図である。 アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の４つの代表的な比較例のＣＤＳＥＭ画像を示す図である。 アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の例１の４枚の代表的な複写のＣＤＳＥＭ画像を示す図である。 アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の例１の４枚の代表的な複写のＣＤＳＥＭ画像を示す図である。 アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の例１の４枚の代表的な複写のＣＤＳＥＭ画像を示す図である。 アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の例１の４枚の代表的な複写のＣＤＳＥＭ画像を示す図である。 アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の例３の４枚の代表的な複写のＣＤＳＥＭ画像を示す図である。 アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の例３の４枚の代表的な複写のＣＤＳＥＭ画像を示す図である。 アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の例３の４枚の代表的な複写のＣＤＳＥＭ画像を示す図である。 アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の例３の４枚の代表的な複写のＣＤＳＥＭ画像を示す図である。

図は必ずしも縮尺通りではない。図で用いられる同じ数字は同じ構成要素を指す。しかしながら、所与の図の構成要素を参照するための数字の使用は、同じ数字が付されている別の図の構成要素を限定することを意図するものではないことが理解されるであろう。

詳細な説明
以下の説明では、この文書の一部を形成し、例示のためにいくつかの具体的な実施形態を示す添付の図面の組を参照する。本開示の範囲または精神から逸脱することなく他の実施形態が企図され、なされ得ることが理解されるべきである。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味に取られるべきではない。

特に他に記載のない限り、明細書および請求項で用いられる特徴寸法、量、および物性を表わすすべての数字は「約」という用語によりすべての例において変更されると理解すべきである。したがって、特に反対の記載のない限り、上記の明細書および添付の請求項で述べる数値パラメータは、本明細書中に開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望の性質に依存して変動することができる概算値である。

終点による数値範囲の記載は、その範囲内に包摂されるすべての数字を含み（たとえば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、および５を含む）、その範囲内の一切の範囲を含む。

本明細書および添付の請求項で用いられる限りにおいて、内容がそうではないことを明示していない限り、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」という単数形は複数の参照対象を有する実施形態を包含する。本明細書および添付の請求項で用いられる限りにおいて、「または」という用語は、内容がそうではないことを明示していない限り、「および／または」を含むその意味で一般的に用いられる。

「含む」、「含み」などの同様の用語は、包含するが限定されないことを意味し、すなわち含んでいるが排他的ではないことを意味する。「上部（ｔｏｐ）」および「底（ｂｏｔｔｏｍ）」（または「上方（ｕｐｐｅｒ）」および「下方（ｌｏｗｅｒ）」のような他の語）が、関連する記載のために厳密に利用されるが、記載された要素が配置される物品の全体的な配向を示唆するものではないことに留意すべきである。

中間層を含む物品が本明細書に開示される。開示される中間層は、２つの層、装置またはそれらの組合せの相互作用を工夫、制御、または変更するために、いずれかの層、装置またはそれらの組合せの間に位置決めされ得る。開示される中間層を利用して、隣接する層、装置またはそれらの組合せの処理または製造を工夫、制御、または変更することもできる。

開示される中間層は、様々な利点を提供することができる。典型的な利点は、たとえば、ある層から別の層への接着性を高めること、ある層（または装置）から別の層（または装置）への成分の拡散を縮小させるかまたはなくすこと、後の処理技術に適合する表面を提供すること、隣接する層（または装置）の機械的特性を高める表面を提供すること、本明細書で述べられない他の利点、およびそれらの組合せを含むことができる。

開示される中間層は、様々な用途に利用することができる。開示される中間層が有用となりうる用途の一例は、磁気構造体を含む物品および装置を含むことができる。磁気構造体を含む装置は、多くの場合オーバーコートを含むことができる。オーバーコートは、たとえば損耗、環境的な影響、またはそれらの組合せから磁気構造体を保護するために、磁気構造体と共に利用することができる。オーバーコートは、名前が示唆するように、磁気構造体上にコーティングされることが多い。オーバーコートを形成する方法、オーバーコート自体、またはその両方は、下にある基板表面の性質に左右され得る。磁気構造体、たとえば磁気変換器の「頂部」面は、多くの異なる材料を含むことができ、そのすべてが導電性または絶縁性であり得る。開示される中間層は、接着性を促進する、表面上への一貫したオーバーコート特性を促進する、非電気的にシャントする層を（必要であれば）磁気構造体上に設けること、またはそれらのいくつかの組合せといった様々な有利な特性を提供することができる普遍的な層を提供することができる。開示される中間層は、具体的にはさらなる層、たとえばオーバーコート層の堆積のために表面サブプランテーションプロセス技術が利用される場合に有用であり得る。開示される中間層はしたがって、拡散障壁、接着層、電気的絶縁層、その上に形成された層のためのセットアップ層、またはそれらのいずれかの組合せとして機能することができる。

図１は、典型的な開示される物品の断面を例示する。物品１００は、磁気構造体１０５、中間層１１０およびオーバーコート層１１５を含むことができる。中間層は概して、磁気構造体に隣接して、その上に、頂部に、または上方に位置決めされる。なお中間層は、磁気構造体の一部分もしくは磁気構造体の全体に隣接して、その上に、頂部に、または上方に位置決めされ得る。オーバーコート層は概して、中間層の少なくとも一部分に隣接して、その上に、頂部に、または上方に位置決めされ得る。

磁気構造体１０５は、磁気成分もしくは層を有するいずれかの物品または装置を含むことができる。いくつかの実施形態では、磁気構造体は、たとえば磁気媒体または磁気変換器を含むことができる。いくつかの実施形態では、磁気構造体は磁気変換器を含むことができる。いくつかの実施形態では、磁気構造体は磁気読取り部および磁気書込み部の両方を含むことができる。そのような実施形態では、インターレイ（中間膜）は、磁気読取り部、磁気書込み部またはその両方に隣接して、その上に、頂部に、または上方に位置決めされ得る。磁気構造体は、性質または機能が磁気的でない構成要素、装置または層を含むこともできる。典型的な種類の付加的な構成要素は、たとえば、光導波路、レーザ、近接トランスデューサ（ＮＦＴ）、またはそれらの組合せといった光学部品を含むことができる。典型的な磁気構造体は、たとえば、熱補助型磁気記録（ＨＡＭＲ）ヘッド、垂直記録ヘッド、および縦方向の記録ヘッドを含むことができる。

磁気構造体は、１種類以上の材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、磁気構造体は、１種類以上の原子、化合物、またはそれらの組合せを含むことができる。磁気構造体が磁気読取り部および磁気書込み部の両方を含むいくつかの実施形態では、磁気構造体はＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、Ｃｒ、ＡｌＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＳｉＯ_ｘ、Ａｕ、またはそれらのいずれかの組合せを含むことができる。

図１に見られるように、典型的な開示される物品は、中間層１１０も含む。いくつかの実施形態では、開示される中間層は比較的細くすることができる。いくつかの実施形態では、開示される中間層は、３Å〜５０Åの厚みを有することができる。いくつかの実施形態では、開示される中間層は、３Å〜２０Åの厚みを有することができる。中間層は、全体として様々な特性を有することができる。開示される中間層は、本明細書で述べる特性のうち１つを有することができるか、２つ以上を有することができるか、本明細書で述べる特性がなくてもよい、および／または本明細書で述べられない特性を有することができる。

中間層は拡散障壁として機能することができる。拡散障壁として機能する中間層は、ある層から別の層への原子または化合物の拡散を減少させるかまたはなくすことができる。たとえば、拡散障壁として機能する中間層は、磁気構造体からオーバーコート層に拡散する原子もしくは化合物、オーバーコート層から磁気構造体に拡散する原子もしくは化合物、またはそれらの組合せを減少させるかまたはなくすことができる。中間層またはその一部分は、磁気構造体、オーバーコート層またはその両方などの隣接する構造体に拡散する中間層自体の原子または化合物を減少させるかまたはなくすように機能することもできる。

中間層は、ある層または構造体の、他の層または構造体への接着性を増大させるかまたは高めるように機能することができる。たとえば、中間層は、磁気構造体に対するオーバーコートの接着性、したがって機械的強度または完全性を高めることができる。開示される中間層は、層、構造体、またはその両方が２つ以上の材料を含む状況でも、ある層または構造体の、別の層または構造体への接着性を増大させるかまたは高めるように機能することができる。たとえば、開示される中間層は、酸化物材料、金属材料またはその両方に対する接着性を増大させるかまたは高めるように機能することができる。いくつかの実施形態では、中間層の異なる構成要素は、中間層の上方および下方の層または構造体に対する接着性を増大させるかまたは高めるように機能することができる。

中間層は、様々な種類のプロセスと適合性があるかまたは適用可能な表面を提供するように機能することもできる。たとえば、中間層は、異なる種類の堆積技術に適用可能な表面を提供することができる。開示される中間層が有利な表面を提供することができる堆積技術の具体的な例は、表面サブプランテーション技術である。典型的な表面サブプランテーション技術は、たとえば米国特許出願番号第１３／４４００６８号、第１３／４４００７１号、および第１３／４４００７３号に見出すことができる。

中間層は、高められたまたは有利な特性を、その上に形成される層に提供するように機能することもできる。たとえば、開示される中間層が、サブプランテーション技術が用いられてその上に層を形成する表面として利用される場合、このように形成された層は有利な特性を有することができる。有利な特性の例は、たとえば（多くの場合、「縮み」、「座屈」、または「しわ」として説明される）機械的な層間剥離の防止といった機械的特性を含むことができる。

中間層は、所望の電気的特性を提供するように機能することもできる。いくつかの実施形態では、中間層は非導電性であり得る。いくつかの用途については、中間層を非導電性にすることが有利であり得る。そのような用途は、磁気読取り部を含む磁気構造体を含むことができる。中間層が磁気構造体の磁気読取り部を少なくとも覆う実施形態では、中間層が非導電性であることが有利であり得る。中間層がこの状況で導電性であれば、中間層が分流器として作用し、磁気読取り部を短絡する可能性がある。磁気構造体として垂直磁気記録ヘッドを含むいくつかの実施形態では、中間層は非導電性であり得る。中間層が非導電性であることが有利な実施形態では、非導電性とは、中間層が、磁気構造体の磁性成分が動作特性を有効にするのに十分な抵抗力があることを示唆する。

中間層１１０は、底部境界層１２０、中間膜１２５および頂部境界層１３０を含むことができる。なお、図１における異なる厚みの描写は例のためであって、様々な層の厚みの表示と見なされるべきではない。底部境界層は概して、磁気構造体に隣接して、直接隣接して、または接して位置決めされる。中間膜は、底部境界層に隣接して、直接隣接して、接して、またはその上に位置決めされ、概して底部境界層と頂部境界層との間に位置決めされる。頂部境界層は概して、オーバーコート層に隣接して、直接隣接して、接して、またはその真下に位置決めされる。中間層は、中間膜が底部境界層と頂部境界層との間にあるサンドイッチ構造体として描くこともできる。

全体として、中間層は、金属の原子および金属の酸化物を含む。金属の原子および金属の酸化物が位置する中間層内の特定の場所は、中間層の様々な有利な特性を提供し得、本明細書で述べられる。

底部境界層は、単一または多数の金属の原子を含む。言い換えれば、底部境界層は金属原子を含む。底部境界層の金属原子は、磁気構造体の頂部または最上層に結合されるものとして説明され得る。言い換えれば、底部境界層の金属原子は、磁気構造体の原子、化合物またはその両方に結合されるものとして説明され得る。磁気構造体が金属原子（および任意に付加的な金属、化合物またはその両方）を含むいくつかの実施形態では、底部境界層の金属原子は磁気構造体内の金属原子に結合され得る。磁気構造体が酸化物などの化合物（および任意に付加的な化合物、金属またはその両方）を含むいくつかの実施形態では、底部境界層の金属原子は磁気構造体内の酸化物に結合され得る。

ある層または構造体の別の層または構造体に対する接着性を増大させるかまたは高める中間層の能力の能力に底部境界層が強く寄与することが考えられるが、それに依存はしない。いくつかの実施形態では、底部境界層は、非導電性となる厚みを有する。中間層が全体として非導電性であることが望ましいいくつかの実施形態では、底部境界層は、非導電性となる厚みとすることができる。いくつかの実施形態では、底部境界層は原子の部分的または完全な単分子層ほど薄い厚みを有することができる。いくつかの実施形態では、底部境界層は原子の単分子層または部分的な単分子層ほど薄い厚みを有することができる。いくつかの実施形態では、底部境界層は２Åという薄い厚みを有することができる。いくつかの実施形態では、底部境界層は３Åという薄い厚みを有することができる。いくつかの実施形態では、底部境界層は５Åという薄い厚みを有することができる。いくつかの実施形態では、底部境界層は３０Åという厚い厚みを有することができる。いくつかの実施形態では、底部境界層は２０Åという厚い厚みを有することができる。いくつかの実施形態では、底部境界層は１５Åという厚い厚みを有することができる。

開示される中間層は、金属の酸化物を含む中間膜も含む。いくつかの実施形態では、金属の酸化物、すなわち金属酸化物は、中間膜全体にわたる原子の拡散を減少させるかまたはなくすように機能することができる。そのため、中間膜は、中間層が拡散障壁として作用する能力に寄与することができる。中間膜の金属酸化物は、中間層の金属原子の拡散、磁気構造体、オーバーコートまたは両方からの原子または化合物が中間膜を介して拡散することを減少するかまたはなくすように機能することができる。中間膜または中間膜を構成する金属酸化物は、他の化合物に対して比較的低い透過性を有することもできる。たとえば、酸素または他のガス状化合物に対して低い透過性を有することができる。

開示される中間層は、頂部境界層も含む。典型的な頂部境界層は、金属（任意に複数の金属）の原子、金属（任意に複数の金属）の酸化物、またはそれらのいくらかの組合せを含むことができる。典型的な頂部境界層は概して、隣接するオーバーコート層の原子または化合物に結合された金属原子または金属原子の酸化物を含む。頂部境界層は、それによって、ある層または構造体の別の層または構造体への接着性を高めるまたは増大するように中間層が作用する能力に寄与し得る（この場合オーバーコート層の接着性を補助する）。加えて、頂部境界層は、必ずしも必要ではないが、中間層が拡散障壁として作用する能力に寄与し得る。

上に述べたように、中間層は、金属（または複数の金属）の原子と、金属または複数の金属の酸化物とを含む。いくつかの実施形態では、中間層は、１種類のみの金属原子と、したがって１種類のみの金属酸化物とを含む（金属酸化物において異なる酸化状態としたがって異なる数の酸素原子とを有する能力を無視する）。いくつかの実施形態では、中間層は、２種類以上の金属原子と、したがって２種類以上の金属酸化物とを（金属酸化物において異なる酸化状態としたがって異なる数の酸素原子とを有する能力とともに）含む。

開示される中間層のために利用される特定の金属は、中間層の所望の特性に少なくとも部分的に基づいて選択することができる。いくつかの実施形態において、特定の金属は、酸素に対するその親和性に基づいて選択される。いくつかの実施形態において、中間層で使用するために選択される金属は、酸素に対して比較的低い親和性を有するべきである。そのような金属は、必ずしも必要ではないが、酸化の程度に関して自己制限的な酸化物成長を有し得る。自己制限的効果をもたらす酸素親和性の適切なレベルは、中間層の多層構造体の形成を可能にし得る。またはより具体的には、接着性を高めると同時に拡散を妨げる中間層の能力に寄与する底部境界層の非酸化金属を維持する。

いくつかの実施形態では、特定の金属は、金属の酸化物（または複数の酸化物）が酸素の透過性を阻止するかまたは制限する能力に少なくとも部分的に基づいて選択される。そのような特性は、中間層の多層構造体の形成を可能にするために有用であり得る。またはより具体的には、接着性を高めると同時に拡散を妨げる中間層の能力に寄与する底部境界層の非酸化金属を維持する。

いくつかの実施形態では、特定の金属は、下にある磁気構造体内に存在する原子または化合物に接着するか、または底部境界層を介して共有結合するその能力に少なくとも部分的に基づいて選択される。磁気構造体内の関連する材料は、磁気構造体の同一性および機能に少なくとも部分的に依存することができる。磁気構造体が磁気変換器であるいくつかの実施形態では、磁気構造体はＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、Ｃｒ、ＡｌＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＳｉＯ_ｘ、Ａｕ、またはそれらの組合せを含むことができる。そのような実施形態では、特定の金属は、それらの材料のうち１つ以上に結合する能力に基づいて選択することができる。

いくつかの実施形態では、特定の金属は、物品上で生じている場合がある追加加工に対する基板としてのその有効性に少なくとも部分的に基づいて選択される。たとえば、特定の金属は、オーバーコート層を堆積するための基板としてのその有効性に少なくとも部分的に基づいて選択され得る。いくつかの実施形態では、オーバーコート層（または他の層）は、たとえば表面サブプランテーション技術を用いて形成され得る。そのような実施形態では、選択された特定の金属は、表面サブプランテーション技術を用いてその上にオーバーコート層を形成する有効表面を提供する材料であり得ることが有利である。

いくつかの実施形態では、特定の金属は、その上方にまたはその上に形成されている層の少なくとも１つの特性に有利に影響する能力に少なくとも部分的に基づいて選択される。たとえば、特定の金属は、その上に堆積されるオーバーコート層に有益に影響する能力に少なくとも部分的に基づいて選択され得る。いくつかの実施形態では、オーバーコート層（または他の層）は、たとえば表面サブプランテーション技術を用いて形成され得る。そのような実施形態では、選択された特定の金属は、その上に形成されるオーバーコート層の機械的な属性に有益に影響する能力を有する材料であり得ることが有利である。有利な特性の例は、たとえば、上に重なるオーバーコート層の機械的な層間剥離（多くの場合「縮み」、「座屈」、または「しわ」として説明される）の防止といった機械的性質を含むことができる。

いくつかの実施形態では、中間層はクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）またはそれらの組合せを含むことができる（たとえば多層または合金であり得る）。いくつかの実施形態では、中間層はクロムを含むことができる。そのような実施形態では、底部境界層はクロム（Ｃｒ）原子を含み、中間膜は酸化クロム（ＣｒＯ_ｘ）を含み、頂部境界層はＣｒ、ＣｒＯ_ｘ、またはそれらの組合せを含むことができる。クロムは中間層に含めるのに有利な金属であり得る。なぜなら、酸素に対する親和性が比較的低く、具体的には金（Ａｕ）を含む様々な原子および／または化合物に十分に接着し、ＣｒＯ_ｘは酸素に対する透過性が比較的低く、それによって自己制限的に酸化させ、表面サブプランテーション技術をその上で利用するための良好な基板を提供し、かつしわ防止作用といった、上に重なるオーバーコートにおける有利な特性を実証するためである。

本明細書に開示される物品は、オーバーコート層１１５も含む。オーバーコート層は、中間層、またはより具体的には中間層の頂部境界層に隣接して、直接隣接して、その上に、または真上に位置決めされる。オーバーコート層は、物品に対して保護をもたらす材料を概して含むことができる。いくつかの実施形態では、オーバーコート層は炭素を含むことができる。いくつかの実施形態では、炭素などのオーバーコート層は、たとえば表面サブプランテーション技術を含む様々な技術を用いて、中間層の頂部境界層上に形成することができる。オーバーコート層を形成する方法は、表面サブプランテーションおよびパルスＦＣＡ（ｐＦＣＡ）法を含むフィルター型カソーディックアーク（ＦＣＡ）技術を含む。典型的な表面サブプランテーション技術は、たとえば米国特許出願番号第１３／４４００６８、第１３／４４００７１号、および第１３／４４００７３号に見出すことができる。

本明細書に開示される物品は、様々な用途に利用することができる。いくつかの実施形態では、開示される物品は、磁気媒体に対するデータの読出しおよび書込みのために利用することができる。いくつかの実施形態では、開示される物品は、磁気媒体として用いることができる。いくつかの実施形態では、開示される物品は、たとえば熱補助型磁気記録（ＨＡＭＲ）および垂直記録ヘッド装置を用いて磁気媒体に対してデータを読出しかつ書込むために利用することができる。

物品を形成する方法も本明細書に開示される。例示的な方法は、様々な順序で実施される様々な工程を含むことができる。開示される方法のいくつかの実施形態の第１のステップは、磁気構造体を得るステップを含むことができる。得られた磁気構造体は、上述したような特徴を有することができる。磁気構造体を得るステップは、磁気構造体を形成することによって、または購入もしくは別の方法により既に形成された磁気構造体を得ることによって、実現することができる。

方法の開示される実施形態は、金属層を形成するステップも含む。概して金属層は、磁気構造体の少なくとも一部分上に形成することができる。金属は、中間層における金属に関して、上述したような特徴を有し、かつ／または上述したように選択することができる。いくつかの実施形態では、金属層は、単分子層または若干薄い〜５０Åまでの範囲の厚みを有することができる。いくつかの実施形態では、金属層は単分子層〜３０Åまでの範囲の厚みを有することができる。いくつかの実施形態では、金属層は単分子層〜２０Åまでの範囲の厚みを有することができる。

方法の開示される実施形態は、金属層の少なくとも一部分を酸化させて、オーバーコート層を堆積する工程も含む。いくつかの実施形態では、金属層の一部分を酸化させるステップは、オーバーコート層が堆積される前に実施され、いくつかの実施形態では、金属層の一部分を酸化させるステップは、オーバーコート層が堆積された後で実施される。オーバーコート層が堆積される前に金属層の一部分を酸化させる方法は、本明細書ではｅｘ−ｓｉｔｕと称する。金属層の一部分を酸化させる前にオーバーコート層が堆積される方法は、本明細書ではｉｎ−ｓｉｔｕと称する。

ｉｎ−ｓｉｔｕ法は、磁気構造体上に金属層を形成し、オーバーコート層を堆積し、次いで金属層の少なくとも一部分を酸化させる。なお、いくつかの金属層は、オーバーコート層が堆積される前または間に酸化することができるが、このような酸化は本質的に受動的である。ｉｎ−ｓｉｔｕ法は、金属層の一部分を酸化させるために、堆積されたオーバーコートを介した、または下にある層、たとえば下にある酸化層を介した酸素拡散を利用するか、またはそれに依拠する。しかしながら、たとえ酸素が下にある層から拡散したとしても、磁気構造体からの、下にある原子、化合物、またはその両方に結合された金属原子は結合されたままであり、それによって底部境界層を形成し、維持する。

オーバーコート層の形成または堆積は、様々な堆積技術を用いて行うことができる。いくつかの実施形態では、オーバーコート層は表面サブプランテーション技術を用いて堆積することができる。典型的な表面サブプランテーション技術は、たとえば米国特許出願番号第１３／４４００６８、第１３／４４００７１号、および第１３／４４００７３号に見出すことができる。これらの開示は、引用によって本明細書において援用される。

ｅｘ−ｓｉｔｕ法は、磁気構造体上に金属層を形成し、金属層の少なくとも一部分を酸化させて、次いでオーバーコート層を堆積するかまたは形成する。金属層の少なくとも一部分の酸化は、様々な技術を用いて実現することができる。金属層の一部分を酸化させることができる典型的なやり方は、酸素含有周囲室温状態での受動的な酸化、酸素を含有する高温状態でのアニール、熱中性子化された酸素原子ビームもしくは酸素イオンビームへの露出、またはそれらの組合せを含むことができる。

いくつかの実施形態では、比較的薄い、すなわち少なくとも単分子層の厚みである金属層を形成することができ、次いで、金属層の少なくとも一部分を酸化することができる。しかしながら、非常に薄い金属層（たとえば単分子層タイプの厚み）の一部分が酸化されても、磁気構造体からの、下にある原子、化合物、またはその両方に結合された金属原子は結合されたままであり、それによって底部境界層を形成し、維持する。いくつかの実施形態では、金属層を形成し、金属層の少なくとも一部分を酸化させる工程を繰り返すことができる。いくつかの実施形態では、比較的薄い金属層（たとえば単分子層タイプの厚み）が形成され、金属層の少なくとも一部分を酸化させ、別の金属層（単分子層タイプの厚みまたはより大きな厚みのいずれか）が形成され、金属層の少なくとも一部分を酸化させる。いくつかの実施形態では、構造体（たとえば上述した底部境界層および中間膜を含む構造体）は、自己制限型の酸化効果によってその後酸化させることができる極薄の金属層の連続した金属層形成によって生成される多層から構造体を作製し得る（たとえば、周囲の室温環境に存在する酸素によって酸化させることができる）。所望の厚さに達するまで、このように多層を生成することができる。

いくつかの実施形態では、最終的な金属層を最終的な酸化ステップなしで堆積することができる。そのような最終金属層は、少なくともいくつかの金属原子または金属酸化物がオーバーコート層内の原子または化合物に結合される頂部境界層を形成するためにオーバーコート層を（たとえば表面サブプランテーション技術によって）形成するステップと共に利用することができる。

物品を形成する付加的な方法も本明細書に開示される。このような方法は、上述したように、磁気構造体を得るステップを含むことができる。磁気構造体上に金属層を形成するステップがこれに続くことができる。金属は、中間層における金属に関して、上述したような特徴を有し、かつ／または上述したように選択することができる。いくつかの実施形態では、金属層は、単分子層または若干薄い〜３Åまでの範囲の厚みを有することができる。この金属層は、上述したような中間層の底部境界層を最終的に形成することができる。

そのような方法の次のステップは、金属原子を形成し、酸化させ、次いで、先に形成された金属層上に金属酸化物を堆積する、金属酸化物層を形成する同時ステップを含む。

このように中間層を堆積する方法は、限定はしないが、イオンビームスパッタ堆積（ＩＢＤ）、ＰＶＤ（たとえばマグネトロンスパッタリング、堆積）、低エネルギ表面サブプランテーション（ＳＳＰ）、原子層堆積（ＡＬＤ）等を含むことができる。より具体的な例として、ＩＢＤでは、中間層を形成する粒子を、イオンビームによってターゲットからスパッタリングさせることができ、イオン源の形状およびターゲットアセンブリは、スパッタリングされた粒子を堆積の面に向けることができるように配置することができる。最初の金属層、つまり純金属膜を堆積するには、純金属ターゲットのスパッタリングプロセスにおいて不活性ガス原子のビームを用いることができる。酸化物材料のその後の堆積は、イオンビームに酸素を混合すること、または底部境界層の堆積後に酸化物ターゲットからスパッタリングすることによって引起こすことができる。底部境界層の堆積後に酸化を引起こすための特に有利な方法は、堆積の面に入射する低エネルギまたは熱中性子化された酸素原子ビームを用いることにより得る。この手法は、金属堆積後に、または入射金属フラックスと同時に用いて、酸化層を生成することができる。頂部境界層を形成するために同様の方法を利用することもできる。堆積パラメータの慎重な制御を利用して、界面領域における原子の混合を最小化するかまたは回避することができる。代替的に、室温におけるまたは熱アニールによる、酸素含有周囲環境への露出によって酸化を実現することができる。中間層構造体を生成するために、連続的な金属堆積および酸化工程も用いてもよい。

開示されている種類の上記の方法のいずれかは、検討されている方法に依存して、中間層が形成される前または後のいずれかにオーバーコート層を形成するステップを含むこともできる。本明細書に開示されるいずれかの種類の方法でオーバーコート層を形成する方法は、たとえば、表面サブプランテーション、パルスＦＣＡ（ｐＦＣＡ）法を含むフィルター型カソーディックアーク（ＦＣＡ）技術を含むことができる。典型的な表面サブプランテーション技術は、たとえば米国特許出願番号第１３／４４００６８、第１３／４４００７１号、および第１３／４４００７３号に見出すことができる。

本開示は、以下の例によって例示される。特定の例、想定、モデリング、および手順は、本明細書に記載される開示の範囲および精神に従って広義に解釈されるべきであることが理解されるべきである。

実施例
ＡｌＴｉＣウェハ上に、物理蒸着法によって次の構造体：５ÅのＺｒシード層、２５ｎｍ高さ×４５ｎｍ幅の金のペグ、および５ÅのＺｒキャップ層を堆積した。次いで、誘電性のオーバーコート層がこれに続いた。次いで、このウェハを０ｎｍ〜１００ｎｍまでペグ長さにラップ仕上げした。ラップ仕上げ後、オーバーコートをＡＢＳに堆積した。比較例は、３５Åのイオンビーム堆積（ＩＢＤ）ＴａＯｘ膜を有し、２２Åのフィルター型カソーディックアーク炭素膜が続いた。実施例１は、８ÅのＩＢＤ Ｃｒ膜であり、２２ÅのＩＢＤ炭素膜が続いた。実施例２は、１６ÅのＩＢＤ Ｃｒ膜であり、２２ＡのＩＢＤ炭素膜が続いた。実施例３は、４ÅのＩＢＤ Ｃｒ膜の２つの連続的な堆積を有し、各々１時間空気中で堆積後酸化が行われ、２２ÅのＩＢＤ炭素膜が続いた。実施例４は、４ÅのＩＢＤ Ｃｒ膜の４つの連続的な堆積を有し、各々１時間空気中で堆積後酸化が行われ、２２ÅのＩＢＤ炭素膜が続いた。

次いで、空気中で約３０分間約３００℃でのアニールを含む熱応力テストをサンプルに対して行った。図２は、完全に変形された（Total）か、部分的に変形された（Partial）か、角変形（Corners）があるか、または変形がない（None）ものとして描かれるペグの限界寸法走査電子顕微鏡（ＣＤＳＥＭ）画像である。なお、周囲の構造体に融合するにつれて、完全に変形されるかまたは後退したペグはＣＤＳＥＭ画像上で視界から消え、存在していた場所には空隙のみが残される。上述のように製造された様々な量の比較例、実施例１、実施例２、実施例３、および実施例４に対してこのテストを行った。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、および図３Ｄは、アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の４つの代表的な比較例のＣＤＳＥＭ画像を示す。図３Ａに見られる比較例は、ペグの有意な球状化を示し、図３Ｂ、図３Ｃ、および図３Ｄは、ペグの完全な後退を示した。

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、および図４Ｄは、アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の実施例１の４つの代表的な複製のＣＤＳＥＭ画像を示す。ここで見られる実施例１のペグの４つはすべて、変形を示さなかった。

図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、および図５Ｄは、アニール（３００Ｃ／３０分／空気後の）前後の実施例３の４枚の代表的な複製のＣＤＳＥＭ画像を示す。ここで見られる実施例１のペグの４つはすべて、変形を示さなかった。

以下の表Ｉは、比較例および実施例１〜４についての変形データの概要を示す。

このように、中間層を含む物品の実施形態および形成する方法が開示される。上記の実装例および他の実装例は、以下の請求項の範囲内である。当業者は、開示されたもの以外の実施形態で本開示を実施することができることを理解するであろう。開示した実施形態は、限定ではなく例示の目的のために示される。

Claims (20)

1. 物品であって、
   磁気構造体と、
   中間層とを備え、前記中間層は前記磁気構造体上に位置決めされ、前記中間層は、約３Å〜約５０Åの厚みを有し、前記中間層は、
   底部境界層を含み、前記底部境界層は、前記磁気構造体に隣接して位置決めされ、前記底部境界層は、前記磁気構造体の原子、化合物またはその両方に結合された金属の原子を含み、さらに、
   中間膜を含み、前記中間膜は前記底部境界層上に位置決めされ、前記中間膜は金属の酸化物を含み、さらに、
   頂部境界層を含み、前記頂部境界層は、前記中間膜に隣接して位置決めされ、前記頂部境界層は、隣接するオーバーコート層の原子または化合物に結合した金属の原子、金属の酸化物、またはそれらのいくらかの組合せを含み、前記物品はさらに、
   オーバーコート層を備え、前記オーバーコート層は、前記中間層の前記頂部境界層上に位置決めされる、物品。
2. 前記磁気構造体は磁気変換器を含む、請求項１に記載の物品。
3. 前記磁気変換器は磁気読取り部および磁気書込み部を含み、
   前記中間膜は、前記磁気変換器の前記磁気読取り部、前記磁気書込み部、またはその両方の上方に位置決めされる、請求項２に記載の物品。
4. 前記磁気変換器の原子または化合物は、ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、Ｃｒ、ＡｌＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＳｉＯ_ｘ、Ａｕ、またはそれらのいくらかの組合せを含む、請求項３に記載の物品。
5. 前記中間層は非導電性である、請求項１に記載の物品。
6. 前記中間層の前記底部境界層は、前記底部境界層を非導電性にする厚みである、請求項５に記載の物品。
7. 前記底部境界層は、金属の原子のほぼ単分子層〜約３０Åの厚みを有する、請求項６に記載の物品。
8. 前記中間層における金属は、クロム、アルミニウム、またはそれらの組合せから選択される、請求項１に記載の物品。
9. 前記中間層における金属はクロムである、請求項１に記載の物品。
10. 前記中間層の厚みは、約３Å〜約２０Åである、請求項１に記載の物品。
11. 物品を形成する方法であって、前記方法は、
    磁気構造体を得るステップと、
    前記磁気構造体の少なくとも一部分上に金属層を形成するステップとを含み、前記金属層は、金属の原子のほぼ単分子層〜約５０Åの厚みを有し、さらに、
    前記金属層の少なくとも一部分を酸化させるステップと、
    オーバーコート層を形成するステップとを含む、方法。
12. 前記オーバーコート層は、前記金属層の一部分を酸化させる前に前記金属層上に形成される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記金属層の一部分は、前記オーバーコート層を介して拡散する酸素、下地層内に存在する酸素、またはそれらのいくらかの組合せによって酸化される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記金属層はクロムである、請求項１１に記載の方法。
15. 前記オーバーコート層は、前記金属層の一部分を酸化させた後で形成される、請求項１１に記載の方法。
16. 前記金属層を形成するステップおよび前記金属層を酸化させるステップは、少なくとも２回繰り返される、請求項１５に記載の方法。
17. 酸素含有周囲室温状態での受動的な酸化、酸素を含有する高温状態でのアニール、熱中性子化された酸素原子ビームもしくは酸素イオンビームへの露出、またはそれらの組合せによって、前記金属層の一部分が酸化される、請求項１５に記載の方法。
18. 物品を形成する方法であって、前記方法は、
    磁気構造体を得るステップと、
    前記磁気構造体上に金属層を形成するステップと、
    金属原子を形成し、前記金属原子を酸化させ、前記酸化させた金属原子を前記金属層上に堆積して金属酸化物層を形成することによって、前記金属層上に金属酸化物層を形成するステップとを含む、方法。
19. 前記金属酸化物層を形成することは、イオンビーム堆積を利用する、請求項１８に記載の方法。
20. 前記金属層はクロム金属層であり、前記金属酸化物層は酸化クロム層である、請求項１８に記載の方法。