(57)【要約】【課題】高温プロセスに依存しない磁性材料を堆積する方法を提供する。【解決手段】基板上に磁性材料の層を形成する方法であって、チャンバ内に基板を配置するステップと、基板温度で基板の温度を制御するステップとを含み、基板温度は約２５０℃以下であり、方法はさらに、チャンバ内に１以上の前駆体を導入するステップを含み、１以上の前駆体は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、またはこれらの組合せを含み、前駆体は基板温度で化学分解し、磁性材料の層は基板上に形成され、磁性材料は、１以上の前駆体の少なくとも一部を含み、磁性材料は、少なくとも約１テスラ（Ｔ）の磁束密度を有する、方法。【選択図】図１Ａ
2014072531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に磁性材料の層を形成する方法であって、
チャンバ内に基板を配置するステップと、
基板温度で前記基板の温度を制御するステップとを含み、前記基板温度は約２５０℃以下であり、前記方法はさらに、
前記チャンバ内に１以上の前駆体を導入するステップを含み、前記１以上の前駆体は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、またはこれらの組合せを含み、
前記前駆体は前記基板温度で化学分解し、
磁性材料の層は前記基板上に形成され、前記磁性材料は、前記１以上の前駆体の少なくとも一部を含み、前記磁性材料は、少なくとも約１テスラ（Ｔ）の磁束密度を有する、方法。
【請求項２】
前記基板温度は約２２５℃以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板温度は約２００℃である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記１以上の前駆体は、カルボニル原子団を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記１以上の前駆体は、Ｆｅ（ＣＯ）５、Ｃｏ２（ＣＯ）８、およびこれらの組合せから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記磁性材料は、ＣｏＦｅx（式中、ｘは、０より大きく１００より小さい範囲であり得る）を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＣｏＦｅxは、約２．４テスラ（Ｔ）の磁束密度を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
基板と、
前記基板上に堆積される磁性材料の層とを含み、
前記磁性材料は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはこれらの組合せを含み、前記磁性材料は、少なくとも約１テスラの磁束密度を有し、前記磁性材料の粒径は、約１０ｎｍ〜約５０ｎｍであり、前記磁性材料は、約１重量％未満の酸素を含み、かつ、オージェ電子分光法によって検出不可なレベルの非磁性不純物を含む、物。
【請求項９】
前記基板と前記磁性材料の層との間に位置するシード層をさらに含む、請求項８に記載の物。
【請求項１０】
前記シード層は、スパッタ堆積されたルテニウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔａ）、またはニッケル鉄（ＮｉＦｅ）である、請求項９に記載の物。
【請求項１１】
前記シード層は約５ｎｍの厚さを有する、請求項１０に記載の物。
【請求項１２】
前記磁性材料は、ＣｏおよびＦｅ、ＮｉおよびＦｅ、またはＣｏ、Ｎｉ、およびＦｅを含有する、請求項８に記載の物。
【請求項１３】
前記磁性材料は、ＣｏＦｅｘ（式中、ｘは０〜１００未満の範囲であり得る）を含有する、請求項８に記載の物。
【請求項１４】
前記基板は、非平面表面を有し、前記磁性材料の層は、前記基板の前記非平面表面に適合する表面を有する、請求項８に記載の物。
【請求項１５】
前記基板の前記非平面表面に対する前記磁性層のコンフォーマリティは、同一の非平面表面上に物理蒸着（ＰＶＤ）された層よりも高い、請求項１４に記載の物。
【請求項１６】
基板上に磁性材料の層を形成する方法であって、
チャンバ内に基板を配置するステップと、
基板温度で前記基板の温度を制御するステップとを含み、前記基板温度は約２５０℃以下であり、前記方法はさらに、
前記チャンバ内に１以上の前駆体を導入するステップを含み、前記１以上の前駆体は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、またはこれらの組合せのカルボニル化合物を含有し、
磁性材料の層が前記基板上に形成され、前記磁性材料は、前記１以上の前駆体の少なくとも一部を含有し、前記磁性材料は、少なくとも約１テスラ（Ｔ）の磁束密度を有する、方法。
【請求項１７】
前記基板温度は約２２５℃以下である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板温度は約２００℃である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記前駆体は、Ｆｅ（ＣＯ）５およびＣｏ２（ＣＯ）８である、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記チャンバ内の前記前駆体の圧力が制御され、前記Ｆｅ（ＣＯ）５の圧力は、前記Ｃｏ２（ＣＯ）８の圧力よりも高い、請求項８に記載の方法。
【請求項２１】
前記磁性材料の層の形成速度は、２〜１００ｎｍ／分の範囲に制御されることができる、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
背景
磁性材料を形成する方法には、しばしば高温が必要とされる。既に堆積された層または構造を含み得る基板が高温に敏感な場合、現在使用されている磁性材料を形成する方法は、既に堆積された層または構造の特性に影響を与えたり、破壊したりさえするおそれがある。したがって、高温プロセスに依存しない磁性材料を堆積する方法に対する必要性が残っている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
概要
基板上に磁性材料の層を形成する方法であって、チャンバ内に基板を配置するステップと、基板温度で基板の温度を制御するステップとを含み、基板温度は約２５０℃以下であり、方法はさらに、チャンバ内に１以上の前駆体を導入するステップを含み、１以上の前駆体は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、またはこれらの組合せを含み、前駆体は基板温度で化学分解し、磁性材料の層は基板上に形成され、磁性材料は、１以上の前駆体の少なくとも一部を含み、磁性材料は、少なくとも約１テスラ（Ｔ）の磁束密度を有する、方法が、本明細書に開示される。
【０００３】
基板と、基板上に堆積される磁性材料の層とを含み、磁性材料は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはこれらの組合せを含み、磁性材料は、少なくとも約１テスラの磁束密度を有し、磁性材料の粒径は、約１０ｎｍ〜約５０ｎｍであり、磁性材料は、約１重量％未満の酸素を含み、かつ、オージェ電子分光法によって検出不可なレベルの非磁性不純物を含む、物。
【０００４】
基板上に磁性材料の層を形成する方法であって、チャンバ内に基板を配置するステップと、基板温度で基板の温度を制御するステップとを含み、基板温度は約２５０℃以下であり、方法はさらに、チャンバ内に１以上の前駆体を導入するステップを含み、１以上の前駆体は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、またはこれらの組合せのカルボニル化合物を含み、磁性材料の層は基板上に形成され、磁性材料は、１以上の前駆体の少なくとも一部を含有し、磁性材料は、少なくとも約１テスラ（Ｔ）の磁束密度を有する、方法が、本明細書に開示される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１Ａ】本明細書に開示される例示的な物を示す図である。
【図１Ｂ】本明細書に開示される例示的な物を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
詳細な説明
図面は必ずしも縮尺通りではない。図中で用いられる同様の番号は同様の構成要素を指す。しかし、番号を用いて所与の図中の構成要素を指すことは、同一の番号が振られた別の図中の当該構成要素を限定することを意図したものではないということが理解されるであろう。
【０００７】
以下の説明では、本明細書の一部を構成し、かつ、いくつかの具体的な実施形態が例として示される添付の図面一式を参照する。他の実施形態が意図され、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なされ得ることが理解される。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で解釈すべきではない。
【０００８】
別段の指示がない限り、本明細書および特許請求の範囲において用いられる特徴サイズ、量および物理的特性を表わす数字はすべて、すべての場合において「約」という用語によって修飾されるものとして理解される。したがって、それとは反対の指示がない限り、上記の明細書および添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本明細書に開示される教示を使用する当業者が得ようとする特性に応じて変化し得る近似値である。
【０００９】
端点による数値範囲の記載は、当該範囲内に包含されるすべての数字（例えば、１〜５は１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４および５を含む）および当該範囲内の任意の範囲を含む。
【００１０】
本明細書および添付の特許請求の範囲で用いられる、単数形「a」、「an」および「the」は、内容が明らかにそれ以外のことを示していない限り、複数の指示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特許請求の範囲において、「または（or）」という用語は一般に、内容が明らかにそれ以外のことを示していない限り、「および／または（and/or）」を含む意味で用いられる。
【００１１】
「含む（include）」、「含んで（including）」または同様の用語は、包含することを意味しているがそれに限定されない。すなわち、含んでいるが排他的ではないことを意味する。なお、「頂部（top）」および「底部（bottom）」（または、「上部（upper）」および「下部（lower）」のような他の用語）は、あくまでも相対的な記載のために使用され、記載される要素がその中に位置している物の全体的な方位を示唆するものではないことに留意されたい。
【００１２】
磁性材料の層を形成する方法および磁性材料の層を含む物が、本明細書に開示される。本明細書で使用される方法は、シード層の有無にかかわらず達成されてもよく、層組成に対して高レベルな制御を提供することができ、厚さの正確な制御を提供することができる。開示される方法を用いて形成される磁性材料の層は、二次元または三次元表面または構造上で比較的高くコンフォーマル（conformal）であることができ、所望の粒径を有することができ、低不純物レベルを有することができ、所望の磁性特性を有することができる。
【００１３】
開示される方法は、化学蒸着（ＣＶＤ）法である。ＣＶＤは、層が前駆体の分解により堆積されるプロセスである。開示される方法は、任意のＣＶＤ装置またはシステムを用いて実施することができる。開示される方法を実施するか、または開示される物を作製するために使用することができる例示的なＣＶＤ装置は、たとえば、ASM EmerALD（登録商標）もしくはASM Pulsar（ASM International N.V.社、オランダ）、Veeco NEXUS CVD（Veeco Instruments社、ニューヨーク州、プレインビュー）、またはOxford Instruments社によるＣＶＤ器具（Oxford Instruments社、英国、オックスフォードシャー州）などの工業規模ＣＶＤ工具を含む。
【００１４】
開示される方法における第１のステップは、基板をチャンバ内に配置するステップを含む。基板をチャンバ内に配置するステップは、基板をチャンバ内に単純に載置することにより、または、基板を保持するために設計された装置またはデバイス内に、基板を載置するか、もしくは位置決めすることにより達成することができる。いくつかの実施形態では、チャンバ、または、チャンバを含むかもしくはチャンバに関連するアセンブリが、基板を保持するように設計されることができ、これを基板ホルダと呼ぶことができる。いくつかの実施形態では、基板ホルダは基板を支持するための水平表面を与えることができる。
【００１５】
開示される方法は、任意のタイプの基板を使用することができる。基板は任意の材料からなることができ、二次元または三次元構造を有することができる。いくつかの実施形態では、基板は、その上に（任意の方法を用いて）既に形成された他の層または構造を随意に含むこともできる。いくつかの実施形態では、基板は既に形成された二次元または三次元トポグラフィを含むことができる。いくつかの実施形態では、基板は、その上またはその中に形成される磁気読取装置および／または書込み装置を含むことができる。
【００１６】
ここで使用されるチャンバは、より大きな装置またはシステムの一部であってもよい。チャンバは、チャンバ内の圧力を制御し、チャンバ内の成分（たとえば、気体）を制御し、チャンバ内の成分の圧力を制御し、チャンバ内の温度を制御し、またはこれらの何らかの組合せを制御するように設計または構成されることができる。チャンバは、本明細書で説明または言及しない他のパラメータを制御するように設計または構成されることもできる。
【００１７】
開示される方法は、基板の温度を制御するステップも含む。本明細書では、基板の温度を基板温度と呼ぶ。いくつかの実施形態では、基板の温度は、より具体的には、基板のバルクの温度である。いくつかの実施形態では、基板温度は、基板ホルダにより制御されるか、または影響されることができる。このような実施形態では、基板ホルダは、基板ホルダに連結されるヒータを含むか、または、該ヒータを有して構成されることができる。ヒータは、たとえば、１以上の抵抗加熱素子、放射加熱システム（たとえば、タングステン−ハロゲンランプ）、または、たとえばこれらの組合せを含むことができる。
【００１８】
開示された方法は、一般的に、比較的低い温度で基板温度を制御する。いくつかの実施形態では、基板温度は２５０℃以下で制御され得る。いくつかの実施形態では、基板温度は２２５℃以下で制御され得る。いくつかの実施形態では、基板温度は約２００℃で制御され得る。一般的に、基板温度は、基板内または基板上に既に存在する層または構造に悪影響がないような基板温度である。開示される方法は、基板上または基板中に既に形成された層または構造に悪影響がない温度で、磁性材料を形成する方法を提供する。
【００１９】
開示される方法は、チャンバ内に１以上の前駆体を導入するステップも含む。本明細書で使用される前駆体とは、その一部が、最終的には堆積される磁性材料の一部となる化合物を指す。本明細書で使用される前駆体は、基板温度で化学分解するように選ばれる。化学分解とは、前駆体化合物内の少なくとも１つの結合が壊されて、前駆体が元素、より単純な化合物、または分子成分（安定しているか、帯電しているか、またはその両方であってもなくてもよい）へと分離することを意味する。化合物が化学分解する温度は、しばしば、分解温度と呼ばれる。
【００２０】
前駆体は、一般的に、形成されている磁性材料中にある少なくとも１つの元素を含む。いくつかの実施形態では、前駆体は、たとえば、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）またはこれらの組合せなどの金属を含むことができる。いくつかの実施形態では、前駆体は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、またはこれらの組合せをドープするために使用され得る希土類金属も含むことができる。いくつかの実施形態では、前駆体は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、またはこ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、前駆体は、たとえば、ＣｏおよびＦｅを含み得る。
【００２１】
前駆体は、本明細書で犠牲元素と呼ばれることがある、形成されている磁性材料中に含まれない１以上の元素または元素の基も含むことができる。このような犠牲元素は、目的の元素（最終的に磁性材料中に存在する）と安定な化合物を形成するために、前駆体中に存在してもよい。一旦前駆体が化学分解されると、元素の基中に存在する犠牲元素は、それらの個々の元素へと分解されてもよい。化学分解の際、このような個々の元素は気化されて、チャンバ内の気体の一部となることにより、磁性材料の一部に形成されないことができる。
【００２２】
いくつかの実施形態では、犠牲元素、それらが中に存在する基、またはこれらの両方は、分解温度（いくつかの実施形態では基板温度以下である）で、犠牲元素が磁性材料中に形成されない気体に変換されるように選ばれる。例示的な犠牲元素は、したがって、基板温度で安定な（熱力学的に好ましい）化合物を形成することのできる元素を含み得る。例示的な犠牲元素は、有機であるか、または有機基を形成することができる。有機元素は炭素であり、有機基は炭素を含む基である。例示的な犠牲元素は、たとえば、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、またはこれらの組合せ（たとえば、ＣＯ（一酸化炭素）を含むことができる。いくつかの実施形態では、犠牲元素は、基もしくは原子団中または有機基中の前駆体中に存在し得る。例示的な原子団は、カルボニル基（ＣＯ）を含むことができ、カルボニル基は、金属と錯体を形成する一酸化炭素としても記載することができる。
【００２３】
具体的な例示的前駆体は、たとえば、鉄カルボニル（Ｆｅ（ＣＯ）5）、コバルトカルボニル（Ｃｏ2（ＣＯ）8）、およびニッケルカルボニル（Ｎｉ（ＣＯ）4）を含む。いくつかの実施形態では、Ｆｅ（ＣＯ）5およびＣｏ2（ＣＯ）8を前駆体として使用できる。前駆体は、液体、固体または気体であることができる。いくつかの実施形態では、前駆体は、液体、固体またはこれらの両方であることができる。いくつかの実施形態では、開示される方法で使用される１つの前駆体は、液体であり、別の前駆体は固体であることができる。なお、状態（固体、液体または気体）は、前駆体が維持される圧力および／または温度によって少なくとも一部、示すことができることに留意されたい。いくつかの実施形態では、Ｆｅ（ＣＯ）５およびＣｏ２（ＣＯ）８は、たとえば、Strem Chemicals社（マサチューセッツ州、ニューベリーポート）、Alfa Aesar社（マサチューセッツ州、ワードヒル）、Materion社（旧Cerac社、サフォーク、英国）、またはGelest社（ペンシルバニア州、モーリスビル）から入手することができる。
【００２４】
前駆体は、磁性材料の層を形成するために、それらを気体に変換させる能力に少なくとも一部基づいても選ばれる。例示的な前駆体は、液体として維持され、チャンバ内に導入される前に（直前またはそれより前のいずれかに）、前駆体を気体に変換させる温度および／または圧力に晒されてもよい。例示的な前駆体は液体として維持され、バブリング技術の使用により（たとえば、不活性キャリアガスが流されるバブリング発生タンク中に液体前駆体を含有することにより、チャンバ内に前駆体を運ぶことにより）送られてもよい。例示的な前駆体は、それがチャンバ内に導入される前に（直前またはそれより前のいずれかに）、前駆体槽温度を前駆体化合物の沸騰温度より低くまたは高く制御することにより、固体として維持され、気化されてもよい。いくつかの実施形態では、前駆体が気体状態でのチャンバ内に導入される場合、前駆体の量をより制御し易くできる。このような実施形態では、チャンバ内の前駆体の圧力は、最終磁性材料中の各成分の量を制御するために、制御することができる。
【００２５】
前駆体がチャンバ内で化学分解するにつれて、磁性材料の層が基板上に形成される。磁性材料を形成するべき前駆体の部分は、所望の磁性材料を形成するように基板の表面に到達する。上述のように、磁性材料の成分は、正しい前駆体を選ぶことにより制御することができ、磁性材料内の個々の成分の量は、チャンバ内の前駆体の圧力を制御することにより制御することができ、またはこれらの何らかの組合せである。チャンバ内の前駆体の量は、たとえば、チャンバ内の前駆体気体の圧力を制御することにより、制御することができる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、前駆体の圧力は、０．０１ミリＴｏｒｒｓ（ｍＴｏｒｒ）〜０．５ｍＴｏｒｒの範囲であり得る。いくつかの実施形態では、前駆体の圧力は、０．０５ｍＴｏｒｒ〜０．２ｍＴｏｒｒの範囲であり得る。いくつかの実施形態では、２つの成分の圧力比は、膜中の２つの成分の原子百分率に関連する。ＦｅおよびＣｏ系の場合、圧力が０．０１ｍＴｏｒｒ〜０．５ｍＴｏｒｒの範囲内に維持されると、ＦｅおよびＣｏ前駆体の圧力の比は、最終膜中の成分の原子百分率にさほどよく関連しない。
【００２７】
開示される方法を用いて形成される磁性材料は、そのアイデンティティによって説明することができる。開示される方法を用いて形成できる磁性材料の一例は、ＣｏＦｅx（式中、ｘは整数でなくてよく、０より大きく１００より小さい範囲であり得る）である。ｘは鉄の原子百分率を指し、（この例では）コバルトは１００−ｘの量を有するとして理解される。いくつかの実施形態では、開示される方法を用いて形成される磁性材料は、ＣｏＦｅx（式中、ｘは整数でなくてよく、１０〜９０の範囲であり得る）である。いくつかの実施形態では、開示される方法を用いて形成される磁性材料は、ＣｏＦｅx（式中、ｘは整数でなくてよく、４０〜７０の範囲であり得る）である。いくつかの実施形態では、開示される方法を用いて形成される磁性材料は、ＣｏＦｅx（式中、ｘは整数でなくてよく、５５〜６５の範囲であり得る）である。
【００２８】
開示される方法を用いて形成される磁性材料の層は、さまざまな特性を有してもよい。たとえば、磁性材料は、少なくとも１テスラ（Ｔ）である磁束密度を有してもよい。いくつかの実施形態では、開示される方法を用いて形成される磁性材料は、少なくとも１．８Ｔである磁束密度を有してもよい。いくつかの実施形態では、開示される方法を用いて形成される磁性材料は、少なくとも２．４Ｔである磁束密度を有してもよい。磁性材料は、それが示す保磁力によっても説明され得る。いくつかの実施形態では、磁性材料は比較的低い保磁力を有し得る。いくつかの実施形態では、磁性材料は、５００エルステッド（Ｏｅ）以下の保磁力を有してもよい。いくつかの実施形態では、磁性材料は、１０Ｏｅ〜５０Ｏｅの保磁力を有してもよい。いくつかの実施形態では、磁性材料は、５Ｏｅ〜２０Ｏｅの保磁力を有してもよい。磁性材料の磁束密度および保磁力は、たとえば、磁性材料中の成分のアイデンティティおよび量を制御することにより、少なくとも一部制御することができる。
【００２９】
磁性材料の層は、層を構成する材料の粒径によっても説明され得る。ここで使用される粒径とは、平均粒径を指す。磁性材料の層の粒径は、ＴＥＭ、ＳＥＭ、ＦＩＢによる断面図もしくは平面図、ＡＦＭによる上面スキャンを用いて、または、ＸＲＤスキャンによって測定することができる。いくつかの実施形態では、磁性材料の層の粒径は、ＴＥＭを用いて測定することができる。いくつかの実施形態では、磁性材料の層の粒径は、１０〜１００ｎｍの範囲であり得る。いくつかの実施形態では、磁性材料の層の粒径は、２０〜５０ｎｍの範囲であり得る。
【００３０】
磁性材料の層は、磁性材料中の不純物の量、アイデンティティまたはこれらの両方によっても説明され得る。ここで使用される不純物とは、磁性材料中に望まれるもの以外の任意の元素であり、たとえば、磁性材料のＣｏＦｅx中のコバルトおよび鉄以外の任意の他の元素である。不純物のアイデンティティ、量、またはこれらの両方は、たとえば、オージェ電子分光法、ＳＥＭ−ＥＤＸ、ＴＥＭ−ＥＤＸ、ＳＩＭＳ、ＸＰＳまたはＲＢＳなどを含む、さまざまな方法を用いて求めることができる。いくつかの実施形態では、不純物のアイデンティティ、量、またはこれらの両方は、オージェ電子分光法を用いて求めることができる。いくつかの実施形態では、オージェ電子分光法は、スペクトルの広がりが幅広い（エネルギ、たとえば、ｅＶにて）ため、すべての元素に関する情報を提供することができることから、使用することができる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、開示される方法を用いて形成される磁性材料の層は、一定レベルの酸素（Ｏ）を不純物として有するとして説明することができる。いくつかの実施形態では、開示される方法を用いて形成される磁性材料の層は、５の原子百分率（at％）以下の酸素を有するとして説明することができる。いくつかの実施形態では、開示される方法を用いて形成される磁性材料の層は、１at％以下の酸素を有するとして説明することができる。いくつかの実施形態では、開示される方法を用いて形成される磁性材料の層は、オージェ電子分光法を用いて検出可能なレベル未満の酸素のレベル（たとえば、０．１at％未満）を有するとして説明することができる。
【００３２】
別のタイプの不純物は、非磁性不純物である。ここで用いられる非磁性不純物とは、望まれる元素（たとえば、ＣｏＦｅx中の鉄およびコバルト）以外の元素および酸素（酸素は、上で別々に検討し、述べられたという理由によってのみ）を指す。具体的なタイプの非磁性不純物は、たとえば炭素を含み得る。いくつかの実施形態では、開示される方法を用いて形成される磁性材料の層は、たとえば０．１at％未満などの、一般的に非常に低いレベルの不純物を検出することのできる、オージェ電子分光法の検出レベル未満の非磁性不純物のレベルを有することができる。たとえば、電析を用いて形成される磁性材料は、たとえば、オージェ電子分光法によって検出可能なレベルの炭素、酸素、またはこれらの両方を有することができる。
【００３３】
磁性材料の層は、磁性材料のバルク特性によっても説明することができる。たとえば、開示される方法を用いて形成される磁性材料は、核生成を使用した方法を用いて形成される磁性材料と同一の界面を有する可能性は低い。たとえば、スパッタリング技術を用いて形成される材料は、所望の結晶配向を促進させるか、または粒径を減少させるために核生成層を使用することがあり、このような層は、開示する方法を用いて作られる材料中には存在しないであろう。同様に、核生成方法を用いて形成される材料は、１つの核生成部位から成長した１つの結晶が別の結晶内に「延びて」、第２の核生成部位を形成する場所に存在する界面を有する。同様に、電析を用いて形成される材料は、所望の金属または合金層を堆積するために導電性シード層を使用し、このような層は、開示される方法を用いて作られる材料中には必ずしも存在するとは限らないであろう。
【００３４】
磁性材料の層、または、磁性材料がそれにより作られた開示される方法は、厚さを制御できる度合によっても説明することができる。材料の厚さは、堆積の速度および堆積の時間によって制御することができる。いくつかの実施形態では、堆積の速度は、２ｎｍ／分〜１００ｎｍ／分の範囲内に制御することができる。
【００３５】
本明細書では、物も開示される。開示される物の一例は、図１に見られる。図１Ａ中の物１００は、基板１０５および磁性材料の層１１０を含む。基板１０５および磁性材料の層１１０は、上に述べたような特性を有してもよい。図１Ａに示される例に見られるように、基板１０５は平面ではないが、特徴を含み、基板は、非平面表面を有するとして説明することもできる。基板の非平面表面は、凹部、トレンチ、ビア、段状表面、およびこれらの組合せを含むことができる。基板内または基板上の非平面表面または構造は、比較的高いアスペクト比を有することができるが、有しなくてもよい。磁性材料の層１１０は、基板の下に存在する表面に対して大部分がコンフォーマルであるか、またはコンフォーマリーに堆積されるとして説明することができる。開示される物は、同一の非平面表面上に物理蒸着（ＰＶＤ）された層よりも高い、基板の非平面表面に対するコンフォーマリティを有する磁性材料の層を含む。層のコンフォーマリティは、層の水平部分の厚さと層の非水平（たとえば、鉛直）部分の厚さとを比較することにより説明することができる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、コンフォーマリティの百分率値は、鉛直方向の層の厚さを水平方向の層の厚さで割り、１００を掛けて百分率を得ることによって得ることができる。いくつかの実施形態では、開示される方法を用いて形成される層は、３５％よりも大きいコンフォーマリティを有することができる。いくつかの実施形態では、開示される方法を用いて形成される層は、４０％よりも大きいコンフォーマリティを有することができる。いくつかの実施形態では、開示される方法を用いて形成される層は、５０％よりも大きいコンフォーマリティを有することができ、いくつかの実施形態では、約６０％となり得る。過去に使用されていたスパッタリング技術を用いて形成された層は、典型的には、約２５〜３０％のコンフォーマリティを有することができる。
【００３７】
図１Ｂは、随意的なシード層１１５を含むことができる、開示される物の別の例を示す。随意的なシード層１１５は、存在する場合、基板１０５と磁性材料の層１１０との間に位置することができる。随意的なシード層は、その上の磁性材料の向上された核生成を与えることができる。随意的なシード層は、随意的なシード層および磁性材料の層の２つが直接接触するように磁性材料の層の直下に位置してもよいが、位置しなくてもよい。随意的なシード層は、随意的なシード層および基板の両方が直接接触するように、基板の頂部に直接位置することができるが、位置しなくてもよい。随意的なシード層は、たとえば、ルテニウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、Ｃｕ、ＴａＮ、ＴｉＮ、ＣｏＦｅＢ、ＮｉＣｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、またはこれらの組合せを含む、さまざまな材料からなることができる。いくつかの実施形態では、随意的なシード層は、たとえば、Ｒｕ、Ｔａ、またはＮｉＦｅなどの材料からなることができる。いくつかの実施形態では、随意的なシード層は、０．５ｎｍ〜２０ｎｍ厚さを有することができる。いくつかの実施形態では、随意的なシード層は、０．５ｎｍ〜１０ｎｍの厚さを有することができる。いくつかの実施形態では、随意的なシード層は、たとえば約５ｎｍの厚さを有することができる。
【００３８】
開示される物は、磁性材料の層および随意的な開示されるシード層以外の層を含むことができるが、このような他の層は本明細書には記載しない。開示される方法を使用できる例示的な物は、たとえば、磁気読取装置用の積層サイドシールド、垂直または熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）ヘッドにおける書込み磁極または書込み磁極用のシード層、接触パッド用のシード層、および、さまざまな書込みヘッドにおけるサイドシールド用の書込み磁極またはシード層を含むことができる。同様に、開示される方法を使用できる例示的な物は、たとえば、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）などの他の用途のための、段差に対する高いコンフォーマリティおよびトレンチのための充填能力から利益を得ることができる、任意の物を含むことができる。
【００３９】
本開示は以下の実施例により説明される。具体的な例、材料、量、および手順は、本明細書に記載される本発明の範囲および精神に従って広く解釈されるべきであるとして理解される。
【実施例】
【００４０】
個々の前駆体が供給ラインにより基板表面上に直接注入される化学蒸着（ＣＶＤ）装置を使用して、以下の表１に示すように、Ｆｅ（ＣＯ）5およびＣｏ2（ＣＯ）8の圧力ならびに堆積時間を変更することにより、Ｆｅ（ＣＯ）5およびＣｏ2（ＣＯ）8（Alfa Aesar社（マサチューセッツ州、ワードヒル））からＦｅＣｏ膜を堆積した。組成（Ｆｅ at％およびＣｏ at％は、オージェ、ＳＥＭ−ＥＤＸ、およびＩＣＰ−ＯＥＳ）を用いて求めた。振動試料型磁力計を用いて磁性特性を測定した。
【００４１】
【表１】
2014072531.tif 000003
【００４２】
磁性材料を形成する方法およびそれにより形成される物の実施形態を開示する。上に記載した実施例および他の実施例は、以下の請求項の範囲内である。当業者であれば、本開示は、開示される実施形態以外の実施形態で実施可能であることを認識するであろう。開示される実施形態は、限定目的でなく例示目的で提示される。
【符号の説明】
【００４３】
１１０  磁性材料の層、１０５  基板、１１５  シード層
【図１Ａ】
2014072531.tif 000004
【図１Ｂ】
2014072531.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月28日(2013.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に磁性材料の層を形成する方法であって、
チャンバ内に基板を配置するステップと、
基板温度で前記基板の温度を制御するステップとを含み、前記基板温度は２５０℃以下であり、前記方法はさらに、
前記チャンバ内に１以上の前駆体を導入するステップを含み、前記１以上の前駆体は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、またはこれらの組合せを含み、
前記前駆体は前記基板温度で化学分解し、
磁性材料の層は前記基板上に形成され、前記磁性材料は、前記１以上の前駆体の少なくとも一部を含み、前記磁性材料は、少なくとも１テスラ（Ｔ）の磁束密度を有する、方法。
【請求項２】
前記基板温度は２２５℃以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板温度は２００℃である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記１以上の前駆体は、カルボニル原子団を含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記１以上の前駆体は、Ｆｅ（ＣＯ）５、Ｃｏ２（ＣＯ）８、およびこれらの組合せから選択される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記磁性材料は、ＣｏＦｅx（式中、ｘは、０より大きく１００より小さい範囲であり得る）を含有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ＣｏＦｅxは、２．４テスラ（Ｔ）の磁束密度を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
基板と、
前記基板上に堆積される磁性材料の層とを含み、
前記磁性材料は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはこれらの組合せを含み、前記磁性材料は、少なくとも１テスラの磁束密度を有し、前記磁性材料の粒径は、１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、前記磁性材料は、１重量％未満の酸素を含み、かつ、オージェ電子分光法によって検出不可なレベルの非磁性不純物を含む、物。
【請求項９】
前記基板と前記磁性材料の層との間に位置するシード層をさらに含む、請求項８に記載の物。
【請求項１０】
前記シード層は、スパッタ堆積されたルテニウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔａ）、またはニッケル鉄（ＮｉＦｅ）である、請求項９に記載の物。
【請求項１１】
前記シード層は５ｎｍの厚さを有する、請求項９または１０に記載の物。
【請求項１２】
前記磁性材料は、ＣｏおよびＦｅ、ＮｉおよびＦｅ、またはＣｏ、Ｎｉ、およびＦｅを含有する、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の物。
【請求項１３】
前記磁性材料は、ＣｏＦｅｘ（式中、ｘは０〜１００未満の範囲であり得る）を含有する、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の物。
【請求項１４】
前記基板は、非平面表面を有し、前記磁性材料の層は、前記基板の前記非平面表面に適合する表面を有する、請求項８〜１３のいずれか１項に記載の物。
【請求項１５】
前記基板の前記非平面表面に対する前記磁性層のコンフォーマリティは、同一の非平面表面上に物理蒸着（ＰＶＤ）された層よりも高い、請求項１４に記載の物。
【請求項１６】
基板上に磁性材料の層を形成する方法であって、
チャンバ内に基板を配置するステップと、
基板温度で前記基板の温度を制御するステップとを含み、前記基板温度は２５０℃以下であり、前記方法はさらに、
前記チャンバ内に１以上の前駆体を導入するステップを含み、前記１以上の前駆体は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、またはこれらの組合せのカルボニル化合物を含有し、
磁性材料の層が前記基板上に形成され、前記磁性材料は、前記１以上の前駆体の少なくとも一部を含有し、前記磁性材料は、少なくとも１テスラ（Ｔ）の磁束密度を有する、方法。
【請求項１７】
前記基板温度は２２５℃以下である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板温度は２００℃である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記前駆体は、Ｆｅ（ＣＯ）５およびＣｏ２（ＣＯ）８である、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記チャンバ内の前記前駆体の圧力が制御され、前記Ｆｅ（ＣＯ）５の圧力は、前記Ｃｏ２（ＣＯ）８の圧力よりも高い、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記磁性材料の層の形成速度は、２〜１００ｎｍ／分の範囲に制御されることができる、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の方法。