(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気記録媒体において、結晶粒度およびその分布幅を下げる。【解決手段】薄膜磁気記録媒体１００を形成するにさいし  磁性材料のターゲットから磁性ナノクラスターを発生させること、磁性ナノクラスターを結晶化すること、および磁性ナノクラスターを基材上に堆積させ、基材上に磁性粒子の薄膜を形成することを含んでなる。磁性ナノクラスターは、結晶化後に基材上に堆積されるので、堆積後に基材を加熱する必要が無い。本装置は三室よりなり、第一室は、磁性ナノクラスターを発生する供給源を有する。第二室は、磁性ナノクラスターを受け取り、磁性ナノクラスターを結晶化させる。第三室は、結晶化された磁性ナノクラスターを第二室から受け取り、第三室中に配置された基材上に結晶化された磁性ナノクラスターを堆積させる。【選択図】図１Ａ
2004273101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性ナノクラスターを発生させること、
前記磁性ナノクラスターを結晶化すること、および
前記磁性ナノクラスターを基材上に堆積させ、前記基材上に磁性粒子の薄膜を形成すること
を含んでなる、薄膜磁気記録媒体を形成する方法。
【請求項２】
前記磁性ナノクラスターを、結晶化された後に前記基材上に堆積させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
堆積の際に前記基材が加熱されない、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記磁性ナノクラスターを、気相中で加熱することにより結晶化する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記磁性ナノクラスターを非磁性材料と混合することをさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記磁性ナノクラスターを前記非磁性材料でカプセル封入することをさらに含んでなる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記非磁性材料が有機溶剤を含んでなる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記非磁性材料が界面活性剤を含んでなる、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記混合を、前記磁性ナノクラスターが結晶化する前に行う、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記磁性ナノクラスターの結晶化が、前記磁性ナノクラスターを加熱すること、および前記非磁性材料を前記磁性ナノクラスター上に固定することを含んでなる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記混合を、前記磁性ナノクラスターが結晶化した後に行う、請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
前記基材の近くに磁界を作用させ、堆積時に前記磁性粒子の配向を制御することをさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記磁性粒子のそれぞれが、基材の表面に対して平行な容易軸を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記容易軸が互いに平行である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記容易軸が前記基材の表面に対して垂直である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記磁性ナノクラスターを堆積させる際、非磁性材料を前記基材上に堆積させ、前記磁性ナノクラスターと混合させることをさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
堆積の際に前記基材を回転させることをさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
基材上に薄膜磁気記録媒体を形成するための装置であって、
磁性ナノクラスターを発生する供給源を有する第一室、
前記第一室に接続された第二室、前記第二室は、前記磁性ナノクラスターを受け取り、結晶化させる、および
前記第二室に接続された第三室、前記第三室は、前記結晶化された磁性ナノクラスターを受け取り、前記結晶化された磁性ナノクラスターを、前記第三室中に配置された前記基材上に堆積させる、
を含んでなり、
前記磁性ナノクラスターを、結晶化された後に前記基材上に堆積させる、装置。
【請求項１９】
前記磁性ナノクラスターをカプセル封入するための第一非磁性材料を供給するための第一供給手段をさらに含んでなる、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記第一非磁性材料が界面活性剤を含んでなる、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記界面活性剤が、脂肪酸、アルキルチオール、アルキルジスルフィド、アルキルニトリルおよびアルキルイソニトリルからなる群の少なくとも一種を含んでなる、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記第三室中で前記基材を保持するための回転し得る台をさらに含んでなる、請求項１８に記載の装置。
【請求項２３】
前記磁性ナノ結晶を堆積させる際に前記基材上に第二非磁性材料を堆積させるための第二の供給手段をさらに含んでなる、請求項１８に記載の装置。
【請求項２４】
前記第二非磁性材料が、Ｃ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＢＮおよび炭化水素重合体からなる群の少なくとも一種を含んでなる、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記磁性材料が、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｍ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｄ、Ｐｄ、Ｇｄ、Ｂ、Ｎ、Ｃ、Ｐ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｄｙからなる群の少なくとも一種を含んでなる、請求項１８に記載の装置。
【請求項２６】
前記磁性材料の二元合金および三元合金からなる群の少なくとも一種をさらに含んでなる、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
基材、および
磁性薄膜層が、非磁性材料により隔離された磁性粒子を有する、前記基材上に堆積した前記磁性薄膜層、
を含んでなる薄膜磁気記録媒体であって、
前記磁性粒子が、結晶化後に前記基材上に形成される、
薄膜磁気記録媒体。
【請求項２８】
前記磁性粒子のそれぞれが、異方的に配向した磁化容易軸を有する、請求項２７に記載の薄膜磁気記録媒体。
【請求項２９】
前記磁性粒子の寸法が約８ｎｍ未満である、請求項２７に記載の薄膜磁気記録媒体。
【請求項３０】
前記磁性粒子の分布幅が約１０％未満である、請求項２９に記載の薄膜磁気記録媒体。
【請求項３１】
前記非磁性材料が、脂肪酸、アルキルチオール、アルキルジスルフィド、アルキルニトリルおよびアルキルイソニトリルからなる群の少なくとも一種を含んでなる、請求項２７に記載の薄膜磁気記録媒体。
【請求項３２】
前記非磁性材料が、Ｃ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＢＮおよび炭化水素重合体からなる群の少なくとも一種を含んでなる、請求項２７に記載の薄膜磁気記録媒体。
【請求項３３】
前記磁性薄膜層上に配置された保護被覆をさらに含んでなる、請求項２７に記載の薄膜磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体に関し、特にデータ記憶デバイス用の薄膜磁気記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータおよび情報技術の急速な発展により、高容量記憶デバイスの需要が伸びている。現在、これらの記憶デバイスは、デジタルビデオ編集やゲノミックス(genomics)などの多様な用途によりそれらの限界に来ている。したがって、データ記憶産業は、データ記憶デバイスの容量増加を常に求められている。容量を増加するための主な方法の一つは、ほとんどの記憶デバイスにおける磁気記録媒体の記録密度を増加することである。例えば約１００Gbits／インチ２以上の超高記録密度を達成するには、磁気記録媒体は、低remnant-thickness product（Ｍｒδ）、高保磁力（Ｈｃ）、並びに高信号対媒体雑音比（Ｓ／Ｎｍ）を有することが必要である。
【０００３】
従来の磁気記録媒体、例えばコバルト（Ｃｏ）系合金、では、非磁性元素、例えばクロム（Ｃｒ）および／またはホウ素（Ｂ）、を薄膜磁気記録媒体の中に配合し、結晶粒度を下げると共に記録媒体中にある磁性粒子の粒間結合効果を低減させる。その結果、結晶粒度が約８〜１２ナノメートル（ｎｍ）で、分布幅が約２０％以上の磁気記録媒体が得られる。この場合、用語「分布幅」は、結晶粒度分布の高さの半最大値における全幅（ＦＷＨＭ）を意味する。
【０００４】
高Ｓ／Ｎｍ磁気記録媒体を得るには、結晶粒度およびそれらの分布幅並びに磁性結晶粒間の粒間結合を適切に制御してさらに下げなければならない。
【０００５】
Ｃｏ系合金の記録媒体に対する結晶粒度低下は、一般的に「超常磁性」効果と呼ばれる、磁性結晶粒または粒子の熱的不安定性により制限される。この制限を乗り越えるための試みが、Hee et al.による「Effect Of Magnetic Anisotropy Distribution In Longitudinal Thin Film Media」(J. Appl. Phys., Volume 87, 5535-5537, 2000)およびKuo et al.への米国特許第６，１８３，６０６号に記載されている。Heeの記事は、結晶粒度をさらに下げるための高度に配向した媒体を使用する方法を開示している。対照的に、Kuoの特許は、Ｌ１０秩序づけられた(ordered)ＦｅＰｔまたはＣｏＰｔ材料を使用し、非常に小さな磁気的に安定した結晶粒を有する縦方向または垂直方向の磁気記録媒体を形成する。
【０００６】
上記の方法は、粒度をさらに下げた、磁気的に安定した結晶粒の可能性を第一に与えるが、その後に続く堆積後のアニーリング工程で、適切な結晶化構造または化学的に秩序づけられたＬ１０ＦｅＰｔまたはＣｏＰｔを有する記録媒体を得るために、高温、例えば６００℃以上、を基材に作用させる。残念ながら、この高温アニーリング工程は、堆積した薄膜中で結晶粒度も約１０ナノメートル（ｎｍ）から３０ｎｍに増大させ、これが最終的に記録密度を下げることになる。さらに、これらの方法では、結晶粒度分布幅を制御するための解決策が与えられていない。結晶粒度が大きく、それらの分布幅が広いので、これらの薄膜は記録特性がかなり悪く、特にＳ／Ｎｍが非常に低い。その上、高温アニーリング工程は、既存の磁気記録媒体製造工程および材料と相容れない。
【発明の開示】
【解決課題および解決手段】
【０００７】
本発明は、結晶粒度および分布幅が小さいために高い記録密度を有する薄膜磁気記録媒体を形成するための方法および装置を提供しようとするものである。本発明は、それによって形成された薄膜磁気記録媒体も提供する。本発明は、磁性粒子が結晶化された後に堆積を行うために、従来の方法で必要な後アニーリング工程を排除することができるので、アニーリング目的に基材を加熱するために起こる薄膜磁気記録媒体形成後の結晶粒成長が回避される。本発明により、磁性粒子の磁化容易軸(magnetic easy axis)が堆積工程の際に精密に調整され、さらに、堆積工程の前または際中に磁性粒子が互いに十分に隔離される。
【０００８】
本発明の第一の態様により、磁性材料のターゲットから磁性ナノクラスターを発生させること、磁性ナノクラスターを結晶化すること、および磁性ナノクラスターを基材上に堆積させ、基材上に磁性粒子の薄膜を形成することを含んでなる、薄膜磁気記録媒体を形成する方法を提供する。磁性ナノクラスターは、結晶化後に基材上に堆積されるので、堆積後に基材を加熱する必要が無い。
【０００９】
本発明の第二の態様により、基材上に薄膜磁気記録媒体を形成するための装置を提供する。この装置は、第一室、第一室に接続された第二室、および第二室に接続された第三室を含んでなる。第一室は、磁性ナノクラスターを発生する供給源を有する。第二室は、磁性ナノクラスターを受け取り、磁性ナノクラスターを結晶化させる。第三室は、結晶化された磁性ナノクラスターを第二室から受け取り、第三室中に配置された基材上に結晶化された磁性ナノクラスターを堆積させる。
【００１０】
本発明の第三の態様により、非磁性基材および基材上に堆積した磁性薄膜層を含んでなる薄膜磁気記録媒体を提供する。磁性薄膜層は、非磁性材料により隔離された磁性粒子を含んでなり、磁性粒子は、結晶化後に基材上に形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１Ａは、本発明の一実施態様により形成された薄膜磁気記録媒体を示す。薄膜磁気記録媒体１００は、基材１１０、基材１１０上に堆積させた薄膜磁性層１２０、および薄膜磁性層１２０上に堆積させた保護被覆１３０を含んでなる。基材１１０は、非磁性材料、例えばシリコン、ガラス、またはアルミニウム合金、から形成することができる。薄膜磁性層１２０は、複数の磁性粒子１２２を含んでなる。磁性粒子１２２の形成に使用できる磁性材料の例としては、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｍ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｄ、Ｐｄ、Ｇｄ、Ｂ、Ｎ、Ｃ、Ｐ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｄｙ、上記元素の二元合金、該元素の三元合金、該元素のＦｅ以外の少なくとも一種をさらに含んでなるＦｅの酸化物、バリウムフェライトおよびストロンチウムフェライト、該元素の炭化物および窒化物がある。好ましい磁性材料は、例えばＣｏＰｔ、ＦｅＰｔまたはＣｏＰｄである。
【００１２】
磁性粒子１２２は、非磁性材料１２４ａによりカプセル封入する。磁性粒子１２２は、その磁化容易軸１２６が基材１１０の表面１１４に対して平行に整列して配向している。図１Ｂでは、磁性粒子１２２は、磁性粒子１２２が非磁性材料１２４ｂ中に分散する様に、非磁性材料１２４ｂと同時に基材１１０上に配置される。上記の構造では、非磁性材料１２４ａ（図１）および１２４ｂ（図２）により隔離された磁性粒子の粒間結合効果を効果的に低減できることが分かる。
【００１３】
図２Ａおよび２Ｂは、縦方向記録媒体用の磁性薄膜における磁性粒子の磁化容易軸の高度に配向した整列の二つの例を示す。図２Ａは、磁性粒子２２２の磁化容易軸２２６ａが基材２１０の表面に対して平行であることを示している。図２Ｂは、磁性粒子２２２の磁化容易軸２２６ｂが基材２１０の表面に対して平行であり、円周状に整列していることを示している。
【００１４】
図３Ａは、本発明の別の実施態様により形成された薄膜磁気記録媒体を示す。薄膜磁気記録媒体３００は、基材３１０、基材３１０上に堆積させた薄膜磁性層３２０、および薄膜磁性層３２０上に堆積させた保護被覆３３０を含んでなる。基材３１０は、例えばシリコンウェハー、ガラス、またはアルミニウム合金製の非磁性材料から形成することができる。薄膜磁性層３２０は、磁性材料、例えばＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｍ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｄ、Ｐｄ、Ｇｄ、Ｂ、Ｎ、Ｃ、Ｐ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｄｙ、上記元素の二元合金、該元素の三元合金、該元素のＦｅ以外の少なくとも一種をさらに含んでなるＦｅの酸化物、バリウムフェライトおよびストロンチウムフェライト、該元素の炭化物および窒化物、を含んでなる複数の磁性粒子３２２を含む。
【００１５】
磁性粒子３２２は、下記の方法により非磁性材料３２４ａの層によりカプセル封入され、その磁化容易軸３２６が基材３１０の表面３１４に対して垂直に整列している。図３Ｂでは、磁性粒子３２２は、磁性粒子３２２が非磁性材料３２４ｂ中に分散する様に、非磁性材料３２４ｂと同時に基材３１０上に配置される。
【００１６】
図４に示す様に、本発明の一実施態様により基材上に磁性薄膜を形成する装置は、クラスター形成室４１０、加熱室４２０、カプセル封入室４２９および堆積室４３０を含んでなる。クラスター形成室４１０は、例えばＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｍ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｄ、Ｐｄ、Ｇｄ、Ｂ、Ｎ、Ｃ、Ｐ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｄｙ、上記元素の二元合金、該元素の三元合金、該元素のＦｅ以外の少なくとも一種をさらに含んでなるＦｅの酸化物、バリウムフェライトおよびストロンチウムフェライト、該元素の炭化物および窒化物から選択された磁性材料製のターゲット４１６を含んでなる。クラスター形成室４１０は、アノード４１３およびターゲット４１６（カソードとして使用する）に接続された電源装置４１２を含んでなる。クラスター形成室４１０は、第一のガス、例えばアルゴン（Ａｒ）、を供給する第一導管４１１、および第二のガス、例えばヘリウム（Ｈｅ）、を供給する第二導管４１５も含む。Ａｒはスパッタリングガスおよび凝集ガスの両方として作用し、Ｈｅは、その高伝熱能力により、クラスターサイズおよび初期分布幅の制御に使用される。所望のサイズを有するクラスターの形成を促進するために、液体窒素冷却装置４１４も備えている。電源装置４１２の例は、直流（ＤＣ）または無線周波数（ＲＦ）電源である。クラスター形成室４１０は、好ましくは従来のスパッタリング圧よりも高い約０．１トル〜１トルの作用圧で操作する。このレベルにあるスパッタリング圧を使用する目的は、粒子が衝突する機会を多くし、大きな粒子を形成することである。粒子径を制御するパラメータには、ガス圧、ガス流量、ＡｒとＨｅの比が含まれる。窒素冷却装置の一端にダイアフラム４１７が備えられている。クラスター形成室４１０と加熱室４２０を接続するためのもう一つのダイアフラム４１８が備えられている。
【００１７】
クラスター形成室４１０、カプセル封入室４２９および堆積室４３０の圧力を調整するためのポンプ機構４３３、４３４および４３５が備えられている。クラスター形成室４１０から堆積室４３０にクラスターを移送できる様に、堆積室４３０の圧力は、他の二つの室の圧力よりも低いレベルに維持されている。クラスター形成室４１０、カプセル封入室４２９および堆積室４３０の圧力範囲は、それぞれ約０．１〜１トル、１０−４トル、および１０−６トルに設定することができる。
【００１８】
本製法では先ず、励起されたアルゴンガスイオン（Ａｒ＋）がターゲット４１６に向けて加速され、衝突によりターゲット４１６から原子４２１を追い出す。次いで、追い出された原子４２１は、アルゴンガス（Ａｒ＋）との衝突により減速し、凝集し始め、クラスターを形成する。追い出された原子４２１は、液体窒素冷却装置４１４および導管４１５から供給されるヘリウムにより冷却され、一群のクラスター４２２を形成する。
【００１９】
希ガス（Ａｒ＋）に暴露された後、クラスター４２２はダイアフラム４１７を通過し、一つに凝集して一群のより大きなクラスター４２３を形成し、さらにダイアフラム４１８を通って加熱室４２０に進行し、加熱室４２０でさらに最終的なクラスター４２４を形成する。クラスター４２４は、互いにゆるく結合した数百の磁性原子から数百万の磁性原子からなることがある。本製法では、原子が一つに凝集してクラスターを形成し、より多くの原子がクラスターの境界部分に連続的に付加する。その結果、サイズの大きな凝集物が中心部分に位置し、サイズの比較的小さな凝集物が境界部分に位置するクラスターが形成される。ダイアフラム４１８を通過する時、クラスター４２３の境界部分に位置する小さなサイズの凝集物がダイアフラムにより除去される。その結果、このダイアフラムを通過するクラスター４２４は、サイズの小さな凝集物が除去されている。従って、ダイアフラム４１８の前のクラスター４２３の分布幅よりも小さな分布幅を有するクラスターを得ることができる。この実施態様では、クラスター４２４の寸法は約１ｎｍ〜２０ｎｍであり、分布幅は約１０％以下である。
【００２０】
上記の説明から、クラスター形成室４１０の圧力、ターゲット材料のスパッタリング速度、ヘリウムと他の希ガスの比、ターゲット４１６とダイアフラム４１７の間隔、およびダイアフラム４１７と４１８のサイズ、等を含む様々なパラメータを調節し、寸法および分布幅を制御できることが分かる。
【００２１】
本装置は、気相クラスター４２４を温度約９００℃に加熱し、結晶化を達成するための多くのヒーター４１９をさらに含んでなる。ヒーター４１９の例は、抵抗ファーネスヒーターまたはランプヒーターを含む。加熱後、クラスター４２４は、データ記憶目的に望ましい結晶構造を有する結晶化された磁性ナノクラスター４２５に転化される。
【００２２】
次いで、磁性ナノクラスター４２５はカプセル封入室４２９に移動する。スプレーノズル４２８、例えばネブライザー、により界面活性剤４２７がカプセル封入室に供給される。界面活性剤は、好ましくは磁性ナノクラスター４２５により吸収され、カプセル封入された磁性ナノ結晶４２６を形成することができる材料である。界面活性剤４２７は、磁性ナノ結晶４２５に引き付けられる末端基である、脂肪酸、アルキルチオール、アルキルジスルフィド、アルキルニトリルおよびアルキルイソニトリルを含む有機材料の群から選択することができる。界面活性剤は、その後に続く堆積工程で磁性ナノ結晶４２５が基材に付着するのを阻止する立体的に反発させる、８〜１２単位長を有するメチレンでもよい。用語「８〜１２単位長」は、重合体材料に関して、その構造が鎖状であることを意味し、例えば「８単位」は、Ｃ−Ｃ−Ｃ−Ｃ−Ｃ−Ｃ−Ｃ−Ｃ（Ｃは炭素を意味し、炭素の他の結合は、官能基、例えば水素、−ＯＨ、等、に結合する）の鎖構造を意味する。
【００２３】
次いで、カプセル封入された磁性ナノ結晶４２６は堆積室４３０中に運ばれ、基材４３１上に堆積する。上記の様に、磁性ナノ結晶４２５は、基材４３１に到達する前に結晶化するので、磁性ナノ結晶４２５は通常単一磁区である。磁性ナノ結晶４２５のエネルギーは非常に低いので、カプセル封入された磁性ナノ結晶４２６は基材上に堆積した後も無傷のままである。
【００２４】
基材４３１の近くに、図４に示す様に比較的一様な磁界方向を形成する外部磁界４３２が与えられる。カプセル封入された磁性ナノクラスター４２６は、基材４３１に到達すると、磁界４３２の方向に従って整列しながら、基材４３１上に堆積する。こうして、磁界４３２により制御される予め決められた方向に沿って高度に配向した磁化容易軸を有する磁性薄膜が形成される。
【００２５】
図５Ａおよび５Ｂは、磁性粒子の向きを整列させるための、基材に隣接した磁界の別の形状を示す。図５Ａで、２個の永久磁石または電磁石５３７ａおよび５３７ｂが基材５３１の下に配置されている。磁石５３７ａのＮ磁極および磁石５３７ｂのＳ磁極は基材５３０の近くに配置され、磁界５２０を発生する。磁界５２０は、堆積の際に基材５３１の上表面５３１ａに対して平行な方向に沿って磁性粒子を整列させる。さらに、堆積工程の際に基材５３１および磁石５３７ａ、５３７ｂを回転させ、磁性薄膜を一様に堆積させることができる。
【００２６】
図５Ｂに示す様に、基材５３１の中心に電線５３８を通すことにより、円周方向に向けられた磁界５４０を得ることができる。磁界５４０は、堆積の際に基材５３１の上表面５３１ａに対して平行で円周の方向に沿って磁性クラスターを整列させる。
【００２７】
図５Ｃに示す様に、基材５３１の周りにソレノイド５３９を配置することにより、基材５３１の上表面５３１ａに対して垂直方向の磁界５６０を得ることができる。ソレノイドは、堆積の際に磁性粒子を基材表面に対して垂直の方向に沿って整列させる。無論、基材に隣接して適切な磁界を作用させることにより、磁性配向が異なった磁性薄膜を得ることができる。
【００２８】
図６は、本発明の別の実施態様により基材上に磁性薄膜を形成する装置を示す。この装置は、クラスター形成室６１０、加熱室６２０、カプセル封入室６２９および堆積室６３０を含んでなる。この実施態様では、カプセル封入室６２９がクラスター形成室６１０と加熱室６２０の間に接続されている。
【００２９】
クラスター形成室６１０により形成された、ゆるく結合した磁性ナノクラスター６２４はカプセル封入室６２９中に送られる。有機溶剤または界面活性剤６２７のスプレーがノズル６２８によりカプセル封入室６２９中に供給され、磁性ナノクラスター６２４と混合し、カプセル封入されたナノクラスター６２５を形成する。
【００３０】
その後、カプセル封入されたナノクラスター６２５は加熱室６２０の中に移送される。カプセル封入されたナノクラスター６２５はヒーター６１９により温度約９００℃に加熱され、結晶化された磁性ナノクラスター６２６を形成する。同時に、ナノクラスターをカプセル封入している有機材料が加熱工程により炭化されるので、結晶化された磁性ナノクラスター６２６は無定形炭素の層によりカプセル封入される。次いで、カプセル封入された磁性ナノクラスターは、堆積室６３０の中に配置された基材６３１の上に堆積する。
【００３１】
図７は、本発明のさらに別の実施態様により基材上に磁性薄膜を形成する装置を示す。この装置は、クラスター形成室７１０、加熱室７２０および堆積室７３０を含んでなる。この実施態様では、ゆるく結合した磁性ナノクラスター７２４がクラスター形成室７１０で形成され、加熱室７２０中に送られる。
【００３２】
加熱室７２０で加熱された後、ゆるく結合したナノクラスター７２４は密に充填された、結晶化された磁性ナノクラスター７２５になる。次いで、磁性ナノクラスター７２５は堆積室７３０中に移送され、基材７３１上に堆積する。同時に、非磁性材料も供給源７３６から基材７３１上に堆積する。使用できる非磁性材料の例としては、Ｃ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＢＮおよび／または炭化水素重合体がある。
【００３３】
図８は、本発明の薄膜磁気記録媒体の製造方法８００を示す。第一ブロック８０２で、磁性ナノクラスターがターゲットから発生する。次のブロック８０４では、磁性ナノクラスターは結晶化温度に加熱され、それによって磁性ナノクラスターが結晶化し、データ記憶目的に必要な特性を得る。その後、次のブロック８０６で、結晶化された磁性ナノクラスターが非磁性材料と混合する。非磁性材料が、結晶化された磁性ナノクラスターをカプセル封入し、それによって、磁性粒子の粒間結合効果が低減する。次のブロック８０８で、カプセル封入された磁性ナノクラスターが基材上に配置され、固相の磁性粒子を形成する。
【００３４】
上記の方法により、所望の結晶性構造が堆積の前に得られるので、磁性ナノクラスターが基材上に堆積した後に、アニーリング目的に基材を加熱する必要が無い。従って、堆積後のアニーリングによる結晶粒度成長が効果的に排除される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一実施態様による薄膜磁気記録媒体を示す拡大断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の別の実施態様による薄膜磁気記録媒体を示す拡大断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の一実施態様により形成された磁性ナノ粒子の平行磁化配向を示す拡大上面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の別の実施態様により形成された磁性ナノ粒子の円周状磁化配向を示す拡大上面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明により形成された磁性ナノ粒子の垂直方向磁化配向を示す拡大断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明により形成された磁性ナノ粒子の垂直方向磁化配向を示す拡大断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施態様により基材上に磁性薄膜を形成するための装置を図式的に示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明による磁界の様々な形状を図式的に示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明による磁界の様々な形状を図式的に示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明による磁界の様々な形状を図式的に示す図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施態様により基材上に磁性薄膜を形成するための装置を図式的に示す図である。
【図７】図７は、本発明のさらに別の実施態様により基材上に磁性薄膜を形成するための装置を図式的に示す図である。
【図８】図８は、本発明の一実施態様により基材上に磁性薄膜を形成するための方法を示すフローチャートである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2004273101000001.pdf