JP4136590B2 - 配向膜、配向膜を利用した磁気記録媒体、及び磁気記録再生装置 - Google Patents
配向膜、配向膜を利用した磁気記録媒体、及び磁気記録再生装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配向膜に関する。より具体的には、垂直磁気記録媒体などに用いられる金属配向膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次世代垂直磁気記録媒体における記録層配向制御用、また酸化物強誘電体デバイスにおける酸化物強誘電体の配向制御用の電極層または下地層として、貴金属配向薄膜膜が重要視されている。特に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ（００１）配向膜が重要である。
【０００３】
しかし、これらの貴金属薄膜はスパッタリング法においては、通常室温・アルゴン雰囲気で基板材料に関わらず、（１１１）配向となりやすいことが知られている。したがって、容易に貴金属（００１）配向薄膜を得ることは困難である。
【０００４】
貴金属（００１）配向薄膜を得るための手段はいくつか見出されている。例えば上記非特許文献１には、まず、基板温度を６００℃近くに上げ、スパッタリングガスのアルゴンに酸素を５０％混合することで、ＭｇＯ（００１）基板上にＰｔ（００１）配向を得ることが可能となることが示されている。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｋｅｎｊｉ Ｉｉｊｉｍａ他 Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６０（１）ｐ３６１，１Ｊｕｌｙ１９８６
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記配向膜に関する技術は、製造プロセスにおける基板温度を高くする必要がある。そこで、本発明は、基板温度６００℃と高温にする必要の無い、新たな配向膜及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多層膜は、貴金属（００１）配向膜を含み構成される多層膜であって、ＭｇＯ（００１）層の上に、４Ａ族金属層を介して、前記貴金属（００１）配向膜が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る貴金属（００１）配向膜を含み構成される多層膜の製造方法は、ＭｇＯ（００１）層を有する基板を用いて、該ＭｇＯ（００１）層の上に４Ａ族金属層を形成する工程、及び該４Ａ族金属層の上に前記貴金属（００１）配向膜を形成する工程を有することを特徴とする。特に、前記第３の工程は、前記４Ａ族金属を含む層の温度が２５０℃以上６００℃未満であるのがよい。
【０００９】
また、本発明における貴金属配向膜は、ＭｇＯ（００１）膜とＭｇＯ（００１）膜上にスパッタリング法で成膜される貴金属の（００１）配向膜を有する貴金属配向薄膜において、該ＭｇＯ（００１）膜と貴金属の（００１）膜の間に配向制御層として４Ａ族金属層を挿入することを特徴とする。上記４Ａ族金属層の膜厚は薄膜に換算して０．１〜３．０ｎｍの範囲とすることができ、前記貴金属は、例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ａｇ、あるいはこれらの組み合わせである。また、４Ａ族金属層は、例えばＴｉやＺｒやＨｆ層あるいはこれらの組み合わせである。基板上に前記貴金属配向薄膜を用い、更に記録層が配置されることにより垂直磁気記録媒体の提供が可能であり、更に磁気ヘッドとの組み合わせにより磁気記録再生装置の提供が可能である。更に、演算部やメモリ部を備えることにより、前記磁気記録再生装置を用いた情報処理装置の提供も可能である。
【００１０】
また、本発明における貴金属配向薄膜の製造方法は、ＭｇＯ（００１）膜とＭｇＯ（００１）膜上にスパッタリング法で成膜される貴金属の（００１）配向膜を有する貴金属配向薄膜の製造方法において、該ＭｇＯ（００１）膜上にスパッタリング法で配向制御層として４Ａ族金属層を形成する工程、続いて該４Ａ族金属層上に貴金属をスパッタリング法で成膜する工程を有することを特徴とする。また、前記４Ａ族金属層がＴｉ、さらに貴金属がＰｔまたはＰｄであることを特徴とする。また、ＭｇＯ（００１）膜上にスパッタリング法で配向制御層として４Ａ族金属層を形成する工程にあって、該ＭｇＯ膜を加熱し２５０℃以上に昇温する工程、該４Ａ族金属層の膜厚を薄膜に換算して０．１〜３．０ｎｍ成膜する工程を有することを特徴とする。また、４Ａ族金属層上に貴金属をスパッタリング法で成膜する工程にあって、工程中はＭｇＯ膜上の４Ａ族金属層の温度が２５０℃以上に維持されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態：配向膜）
本発明に係る配向膜について説明する図１を用いて説明する。図１は本発明に係る配向膜の構成を示す模式図である。
【００１２】
本発明に係る貴金属を含み構成される配向膜１３は、ＭｇＯ（００１）層１１上に、４Ａ族金属を含む層１２を介して設けられていることを特徴とする。これら配向膜１３、ＭｇＯ層１１及び４Ａ族金属を含む層１２を総称して、多層膜、多層機能膜、あるいは多層配向膜と称することもできる。
【００１３】
図１において、１０は基板、１１はＭｇＯ（００１）層、１２は配向制御層（４Ａ族金属を含む層）、１３は貴金属を含み構成される配向膜である。
【００１４】
ここで、基板１０は、必要に応じてＭｇＯ層下に配置することができ、２５０℃程度の加熱に耐えられるものならばガラスなどすべて利用可能である。
【００１５】
また、ＭｇＯ（００１）層１１は、バルクであっても薄膜でもかまわない。しかし、薄膜の場合スパッタリング法などで（００１）配向させた膜を準備する必要がある。勿論、バルクを利用する場合は、前記基板を省略することもできる。
【００１６】
配向制御層（４Ａ族金属層）１２は、０．１〜３．０ｎｍの膜厚であることが好ましく、特に０．４〜１．０ｎｍであることが好ましい。従って、配向制御層（４Ａ族金属層）１２は、極薄い場合には完全に膜であるわけではなく、ＭｇＯ（００１）層１１上に島状に分散していてもかまわない。また、配向制御層（４Ａ族金属層）１２では、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、あるいはこれらの組み合わせを用いることが可能である。特にＴｉが好ましい。また、多層の構成にしてもよい。
【００１７】
さらに、貴金属配向膜層１３は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ａｇ、あるいはこれらの組み合わせが利用可能である。特にＰｔ、Ｐｄが有効である。前記の配向制御層（４Ａ族金属層）１２上へスパッタリング法で成膜すると基板温度が２５０℃以上であれば十分に（００１）配向する。
【００１８】
つまり、本発明に係る配向膜は、６００℃未満の温度、例えば３００℃以下の加熱温度域でも十分配向させることが可能であることが特徴である。もちろん、高温領域で配向することは言うまでもない。
【００１９】
ここで、貴金属配向膜層１３の配向の度合いを示す尺度として、Ｘ線回折のＰｔ（００２）とＰｔ（１１１）の回折線の強度比を使用する。つまり、次式
配向度［％］＝１００ＸＦＰｔ（００２）／［ＦＰｔ（００２）＋ＦＰｔ（１１１）］ ［１］
で表すことにする。
【００２０】
ここで、本発明における貴金属配向膜層の配向の程度は、当該配向膜を適用するデバイスに用いることが実質的に可能であれば特に制限されるものではないが、［１］式による配向度が９９％以上であることは好ましいものである。
さらに、貴金属配向膜はＰｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ａｇは単体でなく、ＰｔＰｄなど混合物、またはその他のＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆなどの元素が含まれていても良い。勿論、これらの貴金属を有する多層の構成にしてもよい。
【００２１】
（第２の実施形態：デバイス構成例）
＜貴金属配向膜を用いた垂直磁気記録媒体の構成＞
また、貴金属配向膜を利用した垂直磁気記録媒体について、その一例を図２を用いて説明する。
【００２２】
特に、軟磁性層、保護層、潤滑層は、必要である場合に適用することが好ましく、ここではすべて挿入した形で説明する。
【００２３】
図２の１０は基板、２１は軟磁性層、１１はＭｇＯ（００１）層、１２配向制御層（４Ａ族金属層）、１３は貴金属配向薄膜層、２２は記録層、２３は保護層、２４は潤滑層である。
【００２４】
ここで、基板１０はハードディスク用のガラス基板、アルミニウム基板など平坦なものであれば使用可能である。軟磁性層２１は、垂直磁気記録においてヘッドからの磁場を記録層２２に集中させるために必要である。また、１１〜１３は、記録層２２のＬ１０：ＣｏＰｔ、またはＬ１０：ＦｅＰｔなどからなる硬磁性体の配向を達成するために用いる。また、保護層２３、潤滑層２４は、ヘッドと媒体間の摩擦、磨耗に対する耐性を向上させるためのものである。
軟磁性層２１は、ＮｉＦｅ、ＦｅＣｏなど高透磁率のものが好ましいが、磁壁の移動にともなうノイズの発生の観点からは、ＦｅＴａＣ、などの磁性体を分離して磁壁を固定させるようなものが好ましい。
【００２５】
また、記録層２２は、貴金属配向薄膜の効果により配向制御されていることが好ましい。特に、電着法での作製においては貴金属配向薄膜の効果が顕著である。さらに、記録層２２は３〜１０ｎｍの直径を持った円柱状磁性体が非磁性体に一様に分散した状態であることが好ましい。このとき、磁性体としては高い垂直磁気異方性を有するＬ１０：ＣｏＰｔ，Ｌ１０：ＦｅＰｔ等からなることが好ましい。しかし、磁性体として、Ｌ１０：ＣｏＰｔ，Ｌ１０：ＦｅＰｔ等以外にもＣｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｄなどの多層膜などが考えられ、ここに挙げたものに限定するものではなく、高い垂直磁気異方性を有することが重要な要素である。また、製造においては電着法に限らず、スパッタリング法などの真空中での成膜法を用いても良い。
【００２６】
また、保護層２３は、磨耗に対する耐性を持つことが重要であり、ダイヤモンドライクカーボンが有力である。また、膜厚は役割を損ねない程度に薄いほうが好ましい。さらに、潤滑層２４は、ヘッドと媒体間の行き交いをスムーズにするものであり、パーフルオロポリエーテルのような潤滑剤を塗布することで形成可能である。
【００２７】
なお、本発明に係る配向膜を利用した垂直磁気記録媒体について説明したが、このような配向膜を有する機能素子あるいは機能デバイスとしては、当該配向膜上に強誘電体膜（例えばＢＴ、ＰＴ、ＰＺＴ、ＳＢＴ等のペロブスカイト構造、又は層状構造の強誘電体膜又は高誘電体膜）を備える機能素子（いわゆる強誘電体メモリ）などもある。
【００２８】
（実施例１）
本実施例においては、配向制御層（４Ａ族金属層）としてＴｉ、貴金属としてはＰｔとＰｄを取り上げ、Ｔｉ層を挿入することによる効果を示す。
【００２９】
まず、スパッタリング装置内にＭｇＯ基板を導入し、基板温度を３００℃に加熱する。背圧４．０ｘ１０−５Ｐａからアルゴンを導入し、７．０ｘ１０−１Ｐａにおいて逆スパッタをＲＦパワー１５０Ｗで１２０秒実施後、ＴｉをＲＦパワー１５０Ｗで４．５Å成膜した。引き続きＰｔ、Ｐｄ層をＲＦパワー３００Ｗで２０ｎｍ成膜した。これに対して、Ｔｉ層を成膜せず、Ｐｔ、Ｐｄ層のみを同じ条件で作製した試料も準備した。このときのＴｉ層の膜厚は、完全な薄膜である必要は無く、記載する膜厚は薄膜に換算した場合の膜厚である。
【００３０】
以上のＴｉ層の有無とＰｔ、Ｐｄの組み合わせからなる試料４種類をＸ線回折測定により、Ｐｔ、Ｐｄ層の配向度を算出した。
【００３１】
その結果、表に示すようにＴｉ層がない場合には、Ｐｔ、Ｐｄ層ともに（００２）回折線は観察されず、式［１］
配向度［％］＝１００ＸＦ（００２）／［Ｆ（００２）＋Ｆ（１１１）］
で表す配向度は、０％であった。しかし、Ｔｉ層を有する場合は、双方共に９９％を越える高い配向度を有することが判明した。
【００３２】
【表１】
【００３３】
（実施例２）
本実施例においては、貴金属、特にＰｔの配向がどこまで低温で可能であるかに関する。
【００３４】
ＭｇＯ基板をスパッタリング装置に導入し、基板温度を室温、２００℃、２５０℃、３００℃の４つの条件で過熱した。実施例１と同様に各温度で、背圧４．０ｘ１０−５Ｐａからアルゴンを導入し、７．０ｘ１０−１Ｐａにおいて逆スパッタをＲＦパワー１５０Ｗで１２０秒実施後、ＴｉをＲＦパワー１５０Ｗで４．５Å成膜した。引き続きＰｔ層をＲＦパワー３００Ｗで２０ｎｍ成膜した。
【００３５】
そして、これらが配向しているか確認するためにＸ線回折測定を行った。
【００３６】
その結果、表に示すように各温度での配向度を式［１］
配向度［％］＝１００ＸＦ（００２）／［Ｆ（００２）＋Ｆ（１１１）］
で算出した。
【００３７】
【表２】
【００３８】
以上から、２００℃と２５０℃の間で大きく配向度が変化することが判明した。おおよそ２５０℃以上では９９％以上配向することが確認できる。なお、前記温度は、基板温度であるが、実質的には４Ａ族金属層の温度と考えることができる。
【００３９】
（実施例３）
本実施例では、上記の貴金属配向薄膜を用いた磁気記録媒体に関する。
【００４０】
まず、ハードディスク用ガラス基板に軟磁性層を３００ｎｍ成膜し、その後ＭｇＯ（００１）層を３ｎｍ成膜したものを準備した。そこに実施例２の基板温度２５０℃でのスパッタリング条件でＴｉ層を０．４５ｎｍ、Ｐｔ層を５ｎｍ成膜して貴金属配向薄膜を形成した。
【００４１】
さらに、その上に図３に示すようなＬ１０：ＦｅＰｔの円柱が酸化シリコンに分散した膜２５ｎｍを記録層として形成し、ダイヤモンドライクカーボン保護膜を３ｎｍ、さらに潤滑層のパーフルオロポリエーテルを塗布した。このときの記録層のＬ１０：ＦｅＰｔの円柱の直径は、５〜６ｎｍである。また、記録層の形成には酸化シリコンに５〜６ｎｍの微細な孔のあいた膜中に貴金属配向薄膜のＰｔを電極層としてＦｅＰｔを電着、その後熱処理することで微細なＬ１０：ＦｅＰｔの円柱を分散させる手法を用いた。この作成方法では、貴金属配向薄膜の効果により記録層のＬ１０：ＦｅＰｔの円柱も（００１）方向に配向している。
【００４２】
上記の場合と異なり、貴金属配向薄膜でなくＰｔ層を（１１１）配向とした膜で同様の媒体を形成したものを準備した。この場合は、Ｌ１０：ＦｅＰｔの円柱は（１１１）配向している。
【００４３】
また、これらＰｔ（００１）、Ｐｔ（１１１）の２種類に対して、軟磁性層のない試料も準備した。
【００４４】
まず、軟磁性層のない記録層のみの試料で比較すると、Ｐｔ（００１）貴金属配向薄膜を用いた方では、Ｍ−Ｈ曲線で基板垂直方向に角形比０．９５の高い垂直磁気異方性を有していることが判明したが、他方Ｐｔ（１１１）を有する方は面内、垂直の双方ともに同程度のＭ−Ｈ曲線で角形比が０．５程度であった。従って、Ｐｔ（００１）貴金属配向薄膜を用いた場合には垂直磁気記録媒体として利用できることが判明した。
【００４５】
また、軟磁性層を有する試料において、この媒体に磁気ヘッドをコンタクトさせて記録を行うと、垂直磁気異方性を有するＰｔ（００１）貴金属配向薄膜を用いた試料で垂直磁気記録が磁気力顕微鏡の観察で確認できる。よって、Ｐｔ（００１）等の貴金属配向薄膜を用いた垂直磁気記録媒体が有効であることが確認できる。
【００４６】
ただし、記録層の形成はこの手法に限るものではなく、スパッタリング法でＣｏ／ＰｔやＣｏ／Ｐｄの多層膜を貴金属配向薄膜上に配向性を有したまま形成することも可能である。また、Ｌ１０：ＦｅＰｔ、Ｌ１０：ＣｏＰｔのグラニュラー膜を形成してもよい。
【００４７】
（実施例４）
本実施例においては、おおまかに図４にあるような構成の磁気記録装置が構成可能である。
【００４８】
本発明の媒体では、貴金属配向薄膜により記録層の磁性体が配向しており、垂直磁気記録媒体として、無数の円柱状磁性体の磁化方向によって情報を記録することが可能である。そこで、本発明の記録媒体を図４のような磁気記録媒体駆動部４２と磁気ヘッド４３と磁気ヘッド駆動部４４と信号処理部４５からなる装置に組み立てることで、磁気記録装置を形成することが可能である。ただし、本実施例により磁気記録媒体の駆動は回転のみ、磁気ヘッドの駆動は円周上のスライドのみに限定されるものではない。
【００４９】
（実施例５）
本実施例は、情報処理装置に関するものである。
【００５０】
前記、実施例４に記載の磁気記録再生装置は、情報の出し入れが可能であるため、図５に示すように、前記磁気記録再生装置部５２とメモリ部分５４と演算部５３と外部入出力部５６と電源５５とこれらをつなぐ配線５７を格納容器５１に収めた情報処理装置を形成することが可能である。勿論、前述の磁気記録再生装置をＣＰＵなどを有するコンピュータとその外部で（あるいは内部で）接続することにより情報処理装置を形成することもできる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明により、貴金属を含み構成される配向膜である（００１）配向した貴金属配向膜の形成において、４Ａ族金属を有する層をＭｇＯ層と当該配向膜間に介在させることにより６００℃未満の低温で形成可能な配向膜の提供ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の貴金属配向膜の実施態様の一例を示す模式図である。
【図２】貴金属配向膜を用いた磁気記録媒体の一例を示す模式図である。
【図３】記録層の模式図である。
【図４】磁気記録再生装置の概念図である。
【図５】情報処理装置の概念図である。
【符号の説明】
１０ 基板
１１ ＭｇＯ（００１）層
１２ 配向制御層（４Ａ族金属層）
１３ 貴金属配向薄膜
２１ 軟磁性層
２２ 記録層
２３ 保護層
２４ 潤滑層
３０ 非磁性体部分
３１ 柱状磁性体部分
３２ 柱状磁性体の直径
３３ 柱状磁性体の間隔
４１ 磁気記録媒体
４２ 磁気記録媒体駆動部
４３ 磁気ヘッド
４４ 磁気ヘッド駆動部
４５ 信号処理部
５１ 格納容器
５２ 磁気記録再生装置部
５３ 演算部
５４ メモリ部
５５ 電源
５６ 外部入出力部
５７ 配線
【発明の属する技術分野】
本発明は、配向膜に関する。より具体的には、垂直磁気記録媒体などに用いられる金属配向膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次世代垂直磁気記録媒体における記録層配向制御用、また酸化物強誘電体デバイスにおける酸化物強誘電体の配向制御用の電極層または下地層として、貴金属配向薄膜膜が重要視されている。特に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ（００１）配向膜が重要である。
【０００３】
しかし、これらの貴金属薄膜はスパッタリング法においては、通常室温・アルゴン雰囲気で基板材料に関わらず、（１１１）配向となりやすいことが知られている。したがって、容易に貴金属（００１）配向薄膜を得ることは困難である。
【０００４】
貴金属（００１）配向薄膜を得るための手段はいくつか見出されている。例えば上記非特許文献１には、まず、基板温度を６００℃近くに上げ、スパッタリングガスのアルゴンに酸素を５０％混合することで、ＭｇＯ（００１）基板上にＰｔ（００１）配向を得ることが可能となることが示されている。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｋｅｎｊｉ Ｉｉｊｉｍａ他 Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６０（１）ｐ３６１，１Ｊｕｌｙ１９８６
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記配向膜に関する技術は、製造プロセスにおける基板温度を高くする必要がある。そこで、本発明は、基板温度６００℃と高温にする必要の無い、新たな配向膜及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多層膜は、貴金属（００１）配向膜を含み構成される多層膜であって、ＭｇＯ（００１）層の上に、４Ａ族金属層を介して、前記貴金属（００１）配向膜が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る貴金属（００１）配向膜を含み構成される多層膜の製造方法は、ＭｇＯ（００１）層を有する基板を用いて、該ＭｇＯ（００１）層の上に４Ａ族金属層を形成する工程、及び該４Ａ族金属層の上に前記貴金属（００１）配向膜を形成する工程を有することを特徴とする。特に、前記第３の工程は、前記４Ａ族金属を含む層の温度が２５０℃以上６００℃未満であるのがよい。
【０００９】
また、本発明における貴金属配向膜は、ＭｇＯ（００１）膜とＭｇＯ（００１）膜上にスパッタリング法で成膜される貴金属の（００１）配向膜を有する貴金属配向薄膜において、該ＭｇＯ（００１）膜と貴金属の（００１）膜の間に配向制御層として４Ａ族金属層を挿入することを特徴とする。上記４Ａ族金属層の膜厚は薄膜に換算して０．１〜３．０ｎｍの範囲とすることができ、前記貴金属は、例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ａｇ、あるいはこれらの組み合わせである。また、４Ａ族金属層は、例えばＴｉやＺｒやＨｆ層あるいはこれらの組み合わせである。基板上に前記貴金属配向薄膜を用い、更に記録層が配置されることにより垂直磁気記録媒体の提供が可能であり、更に磁気ヘッドとの組み合わせにより磁気記録再生装置の提供が可能である。更に、演算部やメモリ部を備えることにより、前記磁気記録再生装置を用いた情報処理装置の提供も可能である。
【００１０】
また、本発明における貴金属配向薄膜の製造方法は、ＭｇＯ（００１）膜とＭｇＯ（００１）膜上にスパッタリング法で成膜される貴金属の（００１）配向膜を有する貴金属配向薄膜の製造方法において、該ＭｇＯ（００１）膜上にスパッタリング法で配向制御層として４Ａ族金属層を形成する工程、続いて該４Ａ族金属層上に貴金属をスパッタリング法で成膜する工程を有することを特徴とする。また、前記４Ａ族金属層がＴｉ、さらに貴金属がＰｔまたはＰｄであることを特徴とする。また、ＭｇＯ（００１）膜上にスパッタリング法で配向制御層として４Ａ族金属層を形成する工程にあって、該ＭｇＯ膜を加熱し２５０℃以上に昇温する工程、該４Ａ族金属層の膜厚を薄膜に換算して０．１〜３．０ｎｍ成膜する工程を有することを特徴とする。また、４Ａ族金属層上に貴金属をスパッタリング法で成膜する工程にあって、工程中はＭｇＯ膜上の４Ａ族金属層の温度が２５０℃以上に維持されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態：配向膜）
本発明に係る配向膜について説明する図１を用いて説明する。図１は本発明に係る配向膜の構成を示す模式図である。
【００１２】
本発明に係る貴金属を含み構成される配向膜１３は、ＭｇＯ（００１）層１１上に、４Ａ族金属を含む層１２を介して設けられていることを特徴とする。これら配向膜１３、ＭｇＯ層１１及び４Ａ族金属を含む層１２を総称して、多層膜、多層機能膜、あるいは多層配向膜と称することもできる。
【００１３】
図１において、１０は基板、１１はＭｇＯ（００１）層、１２は配向制御層（４Ａ族金属を含む層）、１３は貴金属を含み構成される配向膜である。
【００１４】
ここで、基板１０は、必要に応じてＭｇＯ層下に配置することができ、２５０℃程度の加熱に耐えられるものならばガラスなどすべて利用可能である。
【００１５】
また、ＭｇＯ（００１）層１１は、バルクであっても薄膜でもかまわない。しかし、薄膜の場合スパッタリング法などで（００１）配向させた膜を準備する必要がある。勿論、バルクを利用する場合は、前記基板を省略することもできる。
【００１６】
配向制御層（４Ａ族金属層）１２は、０．１〜３．０ｎｍの膜厚であることが好ましく、特に０．４〜１．０ｎｍであることが好ましい。従って、配向制御層（４Ａ族金属層）１２は、極薄い場合には完全に膜であるわけではなく、ＭｇＯ（００１）層１１上に島状に分散していてもかまわない。また、配向制御層（４Ａ族金属層）１２では、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、あるいはこれらの組み合わせを用いることが可能である。特にＴｉが好ましい。また、多層の構成にしてもよい。
【００１７】
さらに、貴金属配向膜層１３は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ａｇ、あるいはこれらの組み合わせが利用可能である。特にＰｔ、Ｐｄが有効である。前記の配向制御層（４Ａ族金属層）１２上へスパッタリング法で成膜すると基板温度が２５０℃以上であれば十分に（００１）配向する。
【００１８】
つまり、本発明に係る配向膜は、６００℃未満の温度、例えば３００℃以下の加熱温度域でも十分配向させることが可能であることが特徴である。もちろん、高温領域で配向することは言うまでもない。
【００１９】
ここで、貴金属配向膜層１３の配向の度合いを示す尺度として、Ｘ線回折のＰｔ（００２）とＰｔ（１１１）の回折線の強度比を使用する。つまり、次式
配向度［％］＝１００ＸＦＰｔ（００２）／［ＦＰｔ（００２）＋ＦＰｔ（１１１）］ ［１］
で表すことにする。
【００２０】
ここで、本発明における貴金属配向膜層の配向の程度は、当該配向膜を適用するデバイスに用いることが実質的に可能であれば特に制限されるものではないが、［１］式による配向度が９９％以上であることは好ましいものである。
さらに、貴金属配向膜はＰｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ａｇは単体でなく、ＰｔＰｄなど混合物、またはその他のＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆなどの元素が含まれていても良い。勿論、これらの貴金属を有する多層の構成にしてもよい。
【００２１】
（第２の実施形態：デバイス構成例）
＜貴金属配向膜を用いた垂直磁気記録媒体の構成＞
また、貴金属配向膜を利用した垂直磁気記録媒体について、その一例を図２を用いて説明する。
【００２２】
特に、軟磁性層、保護層、潤滑層は、必要である場合に適用することが好ましく、ここではすべて挿入した形で説明する。
【００２３】
図２の１０は基板、２１は軟磁性層、１１はＭｇＯ（００１）層、１２配向制御層（４Ａ族金属層）、１３は貴金属配向薄膜層、２２は記録層、２３は保護層、２４は潤滑層である。
【００２４】
ここで、基板１０はハードディスク用のガラス基板、アルミニウム基板など平坦なものであれば使用可能である。軟磁性層２１は、垂直磁気記録においてヘッドからの磁場を記録層２２に集中させるために必要である。また、１１〜１３は、記録層２２のＬ１０：ＣｏＰｔ、またはＬ１０：ＦｅＰｔなどからなる硬磁性体の配向を達成するために用いる。また、保護層２３、潤滑層２４は、ヘッドと媒体間の摩擦、磨耗に対する耐性を向上させるためのものである。
軟磁性層２１は、ＮｉＦｅ、ＦｅＣｏなど高透磁率のものが好ましいが、磁壁の移動にともなうノイズの発生の観点からは、ＦｅＴａＣ、などの磁性体を分離して磁壁を固定させるようなものが好ましい。
【００２５】
また、記録層２２は、貴金属配向薄膜の効果により配向制御されていることが好ましい。特に、電着法での作製においては貴金属配向薄膜の効果が顕著である。さらに、記録層２２は３〜１０ｎｍの直径を持った円柱状磁性体が非磁性体に一様に分散した状態であることが好ましい。このとき、磁性体としては高い垂直磁気異方性を有するＬ１０：ＣｏＰｔ，Ｌ１０：ＦｅＰｔ等からなることが好ましい。しかし、磁性体として、Ｌ１０：ＣｏＰｔ，Ｌ１０：ＦｅＰｔ等以外にもＣｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｄなどの多層膜などが考えられ、ここに挙げたものに限定するものではなく、高い垂直磁気異方性を有することが重要な要素である。また、製造においては電着法に限らず、スパッタリング法などの真空中での成膜法を用いても良い。
【００２６】
また、保護層２３は、磨耗に対する耐性を持つことが重要であり、ダイヤモンドライクカーボンが有力である。また、膜厚は役割を損ねない程度に薄いほうが好ましい。さらに、潤滑層２４は、ヘッドと媒体間の行き交いをスムーズにするものであり、パーフルオロポリエーテルのような潤滑剤を塗布することで形成可能である。
【００２７】
なお、本発明に係る配向膜を利用した垂直磁気記録媒体について説明したが、このような配向膜を有する機能素子あるいは機能デバイスとしては、当該配向膜上に強誘電体膜（例えばＢＴ、ＰＴ、ＰＺＴ、ＳＢＴ等のペロブスカイト構造、又は層状構造の強誘電体膜又は高誘電体膜）を備える機能素子（いわゆる強誘電体メモリ）などもある。
【００２８】
（実施例１）
本実施例においては、配向制御層（４Ａ族金属層）としてＴｉ、貴金属としてはＰｔとＰｄを取り上げ、Ｔｉ層を挿入することによる効果を示す。
【００２９】
まず、スパッタリング装置内にＭｇＯ基板を導入し、基板温度を３００℃に加熱する。背圧４．０ｘ１０−５Ｐａからアルゴンを導入し、７．０ｘ１０−１Ｐａにおいて逆スパッタをＲＦパワー１５０Ｗで１２０秒実施後、ＴｉをＲＦパワー１５０Ｗで４．５Å成膜した。引き続きＰｔ、Ｐｄ層をＲＦパワー３００Ｗで２０ｎｍ成膜した。これに対して、Ｔｉ層を成膜せず、Ｐｔ、Ｐｄ層のみを同じ条件で作製した試料も準備した。このときのＴｉ層の膜厚は、完全な薄膜である必要は無く、記載する膜厚は薄膜に換算した場合の膜厚である。
【００３０】
以上のＴｉ層の有無とＰｔ、Ｐｄの組み合わせからなる試料４種類をＸ線回折測定により、Ｐｔ、Ｐｄ層の配向度を算出した。
【００３１】
その結果、表に示すようにＴｉ層がない場合には、Ｐｔ、Ｐｄ層ともに（００２）回折線は観察されず、式［１］
配向度［％］＝１００ＸＦ（００２）／［Ｆ（００２）＋Ｆ（１１１）］
で表す配向度は、０％であった。しかし、Ｔｉ層を有する場合は、双方共に９９％を越える高い配向度を有することが判明した。
【００３２】
【表１】
（実施例２）
本実施例においては、貴金属、特にＰｔの配向がどこまで低温で可能であるかに関する。
【００３４】
ＭｇＯ基板をスパッタリング装置に導入し、基板温度を室温、２００℃、２５０℃、３００℃の４つの条件で過熱した。実施例１と同様に各温度で、背圧４．０ｘ１０−５Ｐａからアルゴンを導入し、７．０ｘ１０−１Ｐａにおいて逆スパッタをＲＦパワー１５０Ｗで１２０秒実施後、ＴｉをＲＦパワー１５０Ｗで４．５Å成膜した。引き続きＰｔ層をＲＦパワー３００Ｗで２０ｎｍ成膜した。
【００３５】
そして、これらが配向しているか確認するためにＸ線回折測定を行った。
【００３６】
その結果、表に示すように各温度での配向度を式［１］
配向度［％］＝１００ＸＦ（００２）／［Ｆ（００２）＋Ｆ（１１１）］
で算出した。
【００３７】
【表２】
以上から、２００℃と２５０℃の間で大きく配向度が変化することが判明した。おおよそ２５０℃以上では９９％以上配向することが確認できる。なお、前記温度は、基板温度であるが、実質的には４Ａ族金属層の温度と考えることができる。
【００３９】
（実施例３）
本実施例では、上記の貴金属配向薄膜を用いた磁気記録媒体に関する。
【００４０】
まず、ハードディスク用ガラス基板に軟磁性層を３００ｎｍ成膜し、その後ＭｇＯ（００１）層を３ｎｍ成膜したものを準備した。そこに実施例２の基板温度２５０℃でのスパッタリング条件でＴｉ層を０．４５ｎｍ、Ｐｔ層を５ｎｍ成膜して貴金属配向薄膜を形成した。
【００４１】
さらに、その上に図３に示すようなＬ１０：ＦｅＰｔの円柱が酸化シリコンに分散した膜２５ｎｍを記録層として形成し、ダイヤモンドライクカーボン保護膜を３ｎｍ、さらに潤滑層のパーフルオロポリエーテルを塗布した。このときの記録層のＬ１０：ＦｅＰｔの円柱の直径は、５〜６ｎｍである。また、記録層の形成には酸化シリコンに５〜６ｎｍの微細な孔のあいた膜中に貴金属配向薄膜のＰｔを電極層としてＦｅＰｔを電着、その後熱処理することで微細なＬ１０：ＦｅＰｔの円柱を分散させる手法を用いた。この作成方法では、貴金属配向薄膜の効果により記録層のＬ１０：ＦｅＰｔの円柱も（００１）方向に配向している。
【００４２】
上記の場合と異なり、貴金属配向薄膜でなくＰｔ層を（１１１）配向とした膜で同様の媒体を形成したものを準備した。この場合は、Ｌ１０：ＦｅＰｔの円柱は（１１１）配向している。
【００４３】
また、これらＰｔ（００１）、Ｐｔ（１１１）の２種類に対して、軟磁性層のない試料も準備した。
【００４４】
まず、軟磁性層のない記録層のみの試料で比較すると、Ｐｔ（００１）貴金属配向薄膜を用いた方では、Ｍ−Ｈ曲線で基板垂直方向に角形比０．９５の高い垂直磁気異方性を有していることが判明したが、他方Ｐｔ（１１１）を有する方は面内、垂直の双方ともに同程度のＭ−Ｈ曲線で角形比が０．５程度であった。従って、Ｐｔ（００１）貴金属配向薄膜を用いた場合には垂直磁気記録媒体として利用できることが判明した。
【００４５】
また、軟磁性層を有する試料において、この媒体に磁気ヘッドをコンタクトさせて記録を行うと、垂直磁気異方性を有するＰｔ（００１）貴金属配向薄膜を用いた試料で垂直磁気記録が磁気力顕微鏡の観察で確認できる。よって、Ｐｔ（００１）等の貴金属配向薄膜を用いた垂直磁気記録媒体が有効であることが確認できる。
【００４６】
ただし、記録層の形成はこの手法に限るものではなく、スパッタリング法でＣｏ／ＰｔやＣｏ／Ｐｄの多層膜を貴金属配向薄膜上に配向性を有したまま形成することも可能である。また、Ｌ１０：ＦｅＰｔ、Ｌ１０：ＣｏＰｔのグラニュラー膜を形成してもよい。
【００４７】
（実施例４）
本実施例においては、おおまかに図４にあるような構成の磁気記録装置が構成可能である。
【００４８】
本発明の媒体では、貴金属配向薄膜により記録層の磁性体が配向しており、垂直磁気記録媒体として、無数の円柱状磁性体の磁化方向によって情報を記録することが可能である。そこで、本発明の記録媒体を図４のような磁気記録媒体駆動部４２と磁気ヘッド４３と磁気ヘッド駆動部４４と信号処理部４５からなる装置に組み立てることで、磁気記録装置を形成することが可能である。ただし、本実施例により磁気記録媒体の駆動は回転のみ、磁気ヘッドの駆動は円周上のスライドのみに限定されるものではない。
【００４９】
（実施例５）
本実施例は、情報処理装置に関するものである。
【００５０】
前記、実施例４に記載の磁気記録再生装置は、情報の出し入れが可能であるため、図５に示すように、前記磁気記録再生装置部５２とメモリ部分５４と演算部５３と外部入出力部５６と電源５５とこれらをつなぐ配線５７を格納容器５１に収めた情報処理装置を形成することが可能である。勿論、前述の磁気記録再生装置をＣＰＵなどを有するコンピュータとその外部で（あるいは内部で）接続することにより情報処理装置を形成することもできる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明により、貴金属を含み構成される配向膜である（００１）配向した貴金属配向膜の形成において、４Ａ族金属を有する層をＭｇＯ層と当該配向膜間に介在させることにより６００℃未満の低温で形成可能な配向膜の提供ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の貴金属配向膜の実施態様の一例を示す模式図である。
【図２】貴金属配向膜を用いた磁気記録媒体の一例を示す模式図である。
【図３】記録層の模式図である。
【図４】磁気記録再生装置の概念図である。
【図５】情報処理装置の概念図である。
【符号の説明】
１０ 基板
１１ ＭｇＯ（００１）層
１２ 配向制御層（４Ａ族金属層）
１３ 貴金属配向薄膜
２１ 軟磁性層
２２ 記録層
２３ 保護層
２４ 潤滑層
３０ 非磁性体部分
３１ 柱状磁性体部分
３２ 柱状磁性体の直径
３３ 柱状磁性体の間隔
４１ 磁気記録媒体
４２ 磁気記録媒体駆動部
４３ 磁気ヘッド
４４ 磁気ヘッド駆動部
４５ 信号処理部
５１ 格納容器
５２ 磁気記録再生装置部
５３ 演算部
５４ メモリ部
５５ 電源
５６ 外部入出力部
５７ 配線
Claims (7)
- 貴金属（００１）配向膜を含み構成される多層膜であって、ＭｇＯ（００１）層の上に、４Ａ族金属層を介して、前記貴金属（００１）配向膜が設けられていることを特徴とする多層膜。
- 前記４Ａ族金属層の膜厚は、０．１〜３．０ｎｍであることを特徴とする請求項１記載の多層膜。
- 前記貴金属とは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ａｇ、あるいはこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１乃至２に記載の多層膜。
- 前記４Ａ族金属層とは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆあるいはこれらの組み合わせにより構成される層であることを特徴とする請求項１乃至３記載の配向膜。
- 基板上に、請求項１から４のいずれか１項に記載の前記多層膜が設けられており、且つ該多層膜を構成する前記貴金属（００１）配向膜上に記録層が配置されていることを特徴とする磁気記録媒体。
- 請求項５に記載の前記磁気記録媒体と、該磁気記録媒体への磁気記録が可能な磁気ヘッド、及び該磁気ヘッドを駆動するための磁気ヘッド駆動部を有することを特徴とする磁気記録再生装置。
- 貴金属（００１）配向膜を含み構成される多層膜の製造方法であって、ＭｇＯ（００１）層を有する基板を用いて、該ＭｇＯ（００１）層の上に４Ａ族金属層を形成する工程、及び該４Ａ族金属層の上に前記貴金属（００１）配向膜を形成する工程を有することを特徴とする多層膜の製造方法。
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