(57)【要約】    【課題】薄膜磁気媒体では、磁気記録特性を向上させるために、良好な配向比(OR)を有することが要求されている。    【解決手段】薄膜磁気ディスク１６はCrTiAlのプレシード層３１を有する。このCrTiAlプレシード層３１は、アモルファス構造またはナノ結晶構造を示す。CrTiAlプレシード層３１は、良好な配向比(OR)を維持しながら、面内c-軸配向を改善する。パルス遷移幅(PW50)は狭められ、ソフトエラー率(SER)は改善される。好ましいシード層３２はRuAl層である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録に使用される薄膜層構造において、CrTiAlのプレシード層はアモルファス構造またはナノ結晶構造を有することを特徴とする薄膜層構造。
【請求項２】
さらに、前記CrTiAl層の上にRuAlのシード層を有し、該RuAl層は結晶学的B2構造を有することを特徴とする請求項１記載の薄膜層構造。
【請求項３】
前記CrTiAlの層は約５〜２０原子％のアルミニウムを含むことを特徴とする請求項１記載の薄膜層構造。
【請求項４】
前記CrTiAlの層は円周テクスチャ処理された非金属基板の上に堆積されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜層構造。
【請求項５】
基板と、
該基板上に堆積されたCrTiAl層と、
該CrTiAl層上に堆積されたRuAl層と、
該RuAl層上に設けられた少なくとも１個の下地層と、
該下地層上に設けられた少なくとも１個の磁性層と、
を有することを特徴とする薄膜磁気記憶媒体。
【請求項６】
前記CrTiAl層は約５〜２０原子％のアルミニウムを含むことを特徴とする請求項５記載の薄膜磁気記憶媒体。
【請求項７】
前記CrTiAl層は約５〜２０原子％のアルミニウムを含み、残余がほぼ等しい原子百分率のクロム及びチタンであることを特徴とする請求項５記載の薄膜磁気記憶媒体。
【請求項８】
前記RuAl層は結晶学的B2構造を有することを特徴とする請求項５記載の薄膜磁気記憶媒体。
【請求項９】
前記CrTiAl層の厚さは約１０〜３０ｎｍであることを特徴とする請求項５記載の薄膜磁気記憶媒体。
【請求項１０】
基板上にCrTiAl層を堆積する工程と、
該CrTiAl層上にRuAl層を堆積する工程と、
該RuAl層上に、少なくとも１個の磁性層を含む複数個の層を堆積する工程と、
を含むことを特徴とする薄膜磁気記憶媒体を製作する方法。
【請求項１１】
前記CrTiAl層は約５〜２０原子％のアルミニウムを含むことを特徴とする請求項１０記載の薄膜磁気記憶媒体を製作する方法。
【請求項１２】
前記CrTiAl層は約５〜２０原子％のアルミニウムを含み、残余がほぼ等しい原子百分率のクロム及びチタンであることを特徴とする請求項１０記載の薄膜磁気記憶媒体を製作する方法。
【請求項１３】
前記RuAlは結晶学的B2構造を有することを特徴とする請求項１０記載の薄膜磁気記憶媒体を製作する方法。
【請求項１４】
前記CrTiAl層は厚さが約１０〜３０ｎｍであることを特徴とする請求項１０記載の薄膜磁気記憶媒体を製作する方法。
【請求項１５】
読取りおよび書込みヘッドを含む磁気変換器と、
スピンドルと、
該スピンドルに装着された薄膜磁気ディスクと、を有し、
前記薄膜磁気ディスクはCrTiAl層と、それに続くRuAl層及び少なくとも１個の磁性層を含むことを特徴とするディスク・ドライブ。
【請求項１６】
前記CrTiAl層は約５〜２０原子％のアルミニウムを含むことを特徴とする請求項１５記載のディスク・ドライブ。
【請求項１７】
前記CrTiAl層は約５〜２０原子％のアルミニウムを含み、残余がほぼ等しい原子百分率のクロム及びチタンであることを特徴とする請求項１５記載のディスク・ドライブ。
【請求項１８】
前記RuAl層は結晶学的B2構造を有することを特徴とする請求項１５記載のディスク・ドライブ。
【請求項１９】
前記CrTiAl層は厚さが約１０〜３０ｎｍであることを特徴とする請求項１５記載のディスク・ドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜磁気媒体、及びその製作方法に関し、より詳しくは、下地層の前に形成されるプレシード層及びシード層を有する薄膜磁気ディスクに関する。
【０００２】
同時に出願中であり、共通に譲渡された、出願番号09/500,710の米国特許出願は、プレシード層としてアモルファス構造もしくはナノ結晶構造のCrTaまたはAlTiの使用について記述している。同時に出願中であり、共通に譲渡された、出願番号09/798,235及び10/059,780の米国特許出願は、プレシード層としてアモルファス構造もしくはナノ結晶構造のCrTiの使用について記述している。
【背景技術】
【０００３】
典型的な先行技術のヘッドとディスクのシステムを、図１に示す。作動状態では、磁気変換器１０がサスペンション１３に支えられ、ディスク１６の上方を浮動状態で移動する。磁気変換器１０は通常「ヘッド」あるいは「スライダ」と呼ばれ、磁気的な変化を書き込み（書込みヘッド２３）、磁気的な変化を読み出す（読取りヘッド１２）というタスクを実行する。読取りヘッド１２及び書込みヘッド２３に出入りする電気信号は、サスペンション１３に取り付けられるか、あるいは埋め込まれている導電性の経路（接続リード線）１４に沿って伝わる。
【０００４】
磁気変換器１０は、ディスク１６の中心から半径方向の距離を異にする複数の点の上に位置決めされ、複数の環状トラック（図示されていない）からの読み出し、及び該トラックへの書き込みを行う。ディスク１６はスピンドル１８に取り付けられており、スピンドルはスピンドル・モータ２４により駆動されてディスク１６を回転させる。ディスク１６は基板２６を含んでおり、その上に複数層の薄膜２１が堆積せしめられている。薄膜２１は強磁性材料を含んでおり、その中に書込みヘッド２３は、情報が符号化された磁気的な変化を記録する。
【０００５】
磁気薄膜ディスク１６の特定の実施形態における複数の薄膜層が、図２に例示されている。基板２６はガラスである。基板上に堆積される最初の薄膜は、プレシード層３１とする。シード層３２は、該プレシード層の上に堆積される。標準的には、プレシード層とシード層は、いずれも比較的薄い層である。シード層用として提案されている材料には、クロム、チタン、タンタル、Ni3P、MgO、炭素、タングステン、AlN、FeAl、NiAl及びRuAlが含まれる。バイアン等(Bian et al.)の米国特許第5,789,056号明細書には、CrTiシード層の使用について記述されている。
【０００６】
上記シード層に続いて、標準的にはクロムまたはクロム合金、例えばCr、CrV、CrTi等の下地層がある。薄膜層の内の強磁性層３４は、コバルト、ニッケル及び鉄の種々の合金がベースである。例えば、広く使用されている合金はCoPtCrである。磁性合金中には、タンタルやホウ素のような、それ以外の元素も用いられる。耐摩耗性及び耐腐食性を改善するために、保護用オーバーコート（保護層）が用いられる。上に述べたディスクの実施形態は、多くの可能性がある内の一つである。例えば、先行技術において、多重のシード層、多重の下地層、及び多重の磁性層のいずれもが既に提案されている。
【０００７】
ディスク上に堆積されている各層を形成する結晶性材料の優先配向(PO)は、本明細書中で論じられる場合、必ずしも材料中に見出され得る唯一の配向ではなく、最も卓越した配向に過ぎない。クロムの下地層がNiPで被覆したAlMg基板上にスパッタリングによって十分な高さの温度で堆積される場合には、通常[200]POが形成される。このPOは、六方最密構造(hcp)コバルト(Co)合金の[11-20]POのエピタキシャル成長を促進し、それによってディスクの磁気的性能を向上させる。この[11-20]POとは、六方晶系構造であって、その(11-20)面が卓越的に膜表面に平行である膜を意味する。同様に、[10-10]POとは、六方晶系構造であって、その(10-10)面が卓越的に膜表面に平行である膜を意味する。[10-10]POは、POが[112]であるような適当な下地層の上にエピタキシャル成長させることができる。
【０００８】
薄膜ディスクの磁気記録性能を向上させるために先行技術で使用される技術の一つは、通常ディスク表面のトラック（同心円）に沿って配向する微細な「スクラッチ」のパターン（円周テクスチャ）を生ぜしめるための円周状研磨である。市販の薄膜ディスクにおけるテクスチャは顕微鏡的スケールであり、山と谷の間隔は、標準的には５ｎｍ未満である。非熟練者の目には、５ｎｍのテクスチャは鏡面のように見える。この微細さを持つ円周テクスチャを得るには、ジョーンズ等(Jones et al.)の米国特許第5,490,809号明細書に記述されているような特殊な研磨装置が必要である。上に薄膜が堆積される表面の形態は、膜の核形成ならびに成長の態様にも、また膜の特性にも、無視できない影響を及ぼす。
【０００９】
磁気ディスク上のいわゆる円周テクスチャは、広範囲にわたる磁性合金の面内磁気異方性を支配するために広く用いられてきた。長手方向の記録では、半径方向よりも円周方向の高保磁力(Hc)を持つことが有用な場合がある。円周方向のHcの半径方向Hcに対する比は、配向比(OR)と呼ばれる。例えば、ネラー(Kneller)の米国特許第 4,287,225号明細書には、円周テクスチャを用い、アモルファスSmCo合金で１軸磁気異方性（即ちOR＞１）を得ることができたという記述がある。他の発明者たちも、体心立方(bcc)合金について、同様の効果を示している。現用されているディスクには、典型的には六方最密構造(hcp)コバルト合金が使用され、円周テクスチャ処理されたディスクの大部分（ただしすべてではない）は、ORが１より大きい。
【００１０】
デルナー等(Doerner, et al.)の米国特許第 6,567,236号明細書は、積層構造の好ましい一実施形態は、好ましくはCrTiのプレシード層、好ましくはRuAlのシード層、好ましくはCrTiの下地層、好ましくはCoCrの下部強磁性層、好ましくはRuの反強磁性カップリング／スペーサ層、及び上部強磁性構造（１個の薄い、好ましくはCoCr、CoCrBまたはCoPtCrBを材料とする第１部分層、及びそれよりも厚い、好ましくはCoPtCrBを材料とし、第１部分層よりもモーメントの低い第２の部分層を含む）であると記述している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
薄膜磁気媒体では、磁気記録特性を向上させるために、良好な配向比(OR)を有することが要求されている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
出願人は、CrTiAlのプレシード層を有する薄膜磁気媒体構造を開示する。このCrTiAlプレシード層は、アモルファス構造またはナノ結晶構造を示す。CrTiAlプレシード層は、良好な配向比を維持しながら、面内c-軸配向を改善する。パルス遷移幅(PW50)は狭められ、ソフトエラー率は改善される。好ましいシード層はRuAl層である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、薄膜磁気媒体の良好な配向比を維持しながら、面内c-軸配向を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ガラスまたは他の非金属基板上に設けられる長手方向記録媒体においては、c-軸の面内結晶学的配向を最大にし、かつ配向比を維持することが肝要である。プレシード層材料の中には、鏡面の、あるいは不規則研磨された基板上で使用される場合には良好な面内c-軸配向に寄与するが、円周テクスチャ処理された基板に用いられた場合には配向比(OR)がはるかに低くなるため、不満足と判明したものがある。本明細書に記載するプレシード層は、CrTiAl合金のアモルファス又はナノ結晶層であって、良好な面内c-軸配向と共に高い配向比を達成させるため、円周テクスチャ処理された基板上での使用に特に適している。これらの性質が組み合わされれば、遷移パルス幅(PW50)が狭くなり、ソフトエラー率(SER)が改善される。
【００１５】
本発明の具体的実施形態たる薄膜磁気ディスク１６における複数の薄膜層の例が、図２及び図３に示されている。図２及び図３に示される実施形態においては、CrTiAl層３１は基板２６表面（これはガラスでも、また別の適当な材料もしくは表面でも良い）上に、スパッタリングによって直接堆積される。本発明のCrTiAlプレシード層は、種々のシード層と共に使用することが可能である。好ましいシード層であるRuAlと組み合わせたCrTiAlプレシード層は、CrTiAl/RuAl二重層構造とも呼ぶことができる。CrTiAl層は、それに続くRuAl層３２をきわめて薄く保つことを可能にし、従ってRuAlの高いコストを節減する。CrTiAlを使用すると、クロムをベースとする下地層３３もきわめて薄く保たれ得る。
【００１６】
まず優先配向(200)を有する下地層を堆積させることによって、コバルト合金の磁性膜を面内優先配向(11-20)を持つように成長せしめ得ることが知られている。結晶学的B2構造を持つRuAlシード層が、(200)の優先面内配向を持つ下地層と、(11-20)の優先面内配向を有するコバルト合金磁性膜を得るために使用される。(11-20)POは、１よりも大きな配向比を達成する上で重要である。
【００１７】
図２及び図３は、薄膜磁気ディスク１６における本発明の好ましい一実施形態の積層構造２１を示す。これらの膜には、デルナーらの米国特許第6,567,236号に従って反強磁性的に組み合わされた磁性層構造３４が含まれている。CrTiAlプレシード層３１は、基板２６上の最初の薄膜である。基板２６は任意の先行技術による基板であって良いが、ガラスが好ましい。出願人にとって最も好ましい構造は、RuAl（B2結晶構造）のシード層３２及びCrTi20の下地層３３を構成要素として含む。
【００１８】
磁性層スタック（磁性層構造）３４はさらに図３に示されている複数の層で構成される。好ましい磁性層スタックは、少なくとも４個の異なった層を有する。下部磁性層４４は、先行技術の薄膜ディスクに使用される種類の強磁性材料から成る。下部磁性層４４に適する材料の例にはCoCr、CoPtCr及びCoPtCrBが含まれるが、出願人にとって好ましい材料は、クロム含有量１０〜１４原子％のCoCrである。下部磁性層４４の厚さは、先に示されたように上部磁性層構造４０の厚さとの関連で選ばねばならないが、１０〜３０オングストロームが好ましい範囲である。
【００１９】
カップリング／スペーサ層４３は非磁性層であって、厚さは上部磁性層構造４０が下部磁性層４４と反強磁性カップリングされるように選択される。カップリング／スペーサ層４３の好ましい材料はルテニウムであるが、先行技術が示すところによれば、適合する材料にはクロム(Cr)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、銅(Cu)、及びそれらの合金が含まれる。該カップリング／スペーサ層４３の厚さは先行技術に従う。例えば、ルテニウムのカップリング／スペーサ層４３ならば、約６オングストロームの厚さを目標とすることが好ましい。
【００２０】
上部磁性層構造４０は、好ましくは２種の異なった強磁性材料を含む２層構造である。境界面（第１）部分層４２は、比較的モーメントの高い（すなわち、第２部分層４１より高いモーメントの）材料から成る薄い層である。境界面部分層４２に好ましい材料は、CoCr、CoCrB及びCoPtCrBである。好ましい厚さは約３〜１５オングストロームである。境界面部分層４２の材料は、第２部分層４１よりも高い磁気モーメントを持つように選択される。業界で知られているように、コバルト合金の磁気モーメントは、混合される元素、例えば白金、クロム、ホウ素等の含有量によって種々の程度に低下する。従って、第１部分層４２と第２部分層４１が含む元素の種類が同じであっても、第１部分層４２におけるモーメントを高くするという目標を達成するために、それらの原子百分率は異なるであろう。
【００２１】
第２の部分層４１の方が磁気モーメントが低く、厚さも第１部分層よりもはるかに大きくて、組成と厚さは、第１部分層と組み合わされた時に全体としての磁気構造に必要とされるMrtをもたらすように選択される。第１及び第２部分層を含む上部強磁性層構造は、印加された磁場がゼロにおける実効モーメントが低いがゼロとはならないように、下部強磁性層４４よりも大きなMrtを持つように設計される。
【００２２】
CrTiAlプレシード層の好ましい厚さは、１０ｎｍ〜３０ｎｍである。好ましい組成範囲はアルミニウムが５〜２０原子％、残余がほぼ同じ原子百分率のクロムとチタンである。RuAl層は結晶学的B2構造で堆積され、従って実質的に５０原子％アルミニウムである。
【００２３】
円周テクスチャ処理された基板上にCr50Ti50プレシード層を持つ磁気媒体と比較する実験では、Cr44Ti44Al12プレシード層を持つ本発明の実施形態で、著しく低い(11-20)コバルト・ピークに対するX線回折の半値幅(FWHM)が得られることが判明した。得られる配向比は、いずれの膜でも同一であった。これは、同一のOR値では、CrTiAlプレシード層の方が良好な面内c-軸配向をもたらすことを示すものである。
【００２４】
表１は、Cr50Ti50プレシード層とCr44Ti44Al12プレシード層を用いて製作された、ディスクの遷移パルス幅(PW50)及びソフトエラー率(SER)を示す。データは、これらパラメータのいずれにおいても、Cr44Ti44Al12プレシード層の性能がすぐれていることを示している。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
当該技術に精通する者には周知である、スパッタリングで形成される薄膜中に常に存在する少量の混入不純物が、上に示した原子百分率組成では無視されている。本発明は特定の実施形態について説明されてきたが、本発明に係るプレシード層のその他の使用及び応用も、当該技術に精通する者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ディスク・ドライブにおけるヘッドと関連構成部分の間の関係を示す先行技術の象徴的な図である。
【図２】本発明のプレシード層を使用し得る薄膜磁気ディスクの積層構造の説明図である。
【図３】本発明の薄膜磁気ディスクに用いられる、２層上部強磁性層構造を含む磁性層スタックの説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０…磁気変換器、
１２…読取りヘッド、
１３…サスペンション、
１４…導電性の経路（接続リード線）、
１６…薄膜磁気ディスク、
１８…スピンドル、
２１…薄膜、
２３…書込みヘッド、
２４…スピンドル・モータ、
２６…基板、
３１…プレシード層、
３２…シード層、
３３…下地層、
３４…磁性層構造（磁性層スタック）、
３５…オーバーコート（保護層）、
４０…上部磁性層構造、
４１…第２部分層、
４２…境界面部分層（第１部分層）、
４３…カップリング／スペーサ層、
４４…下部磁性層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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