多層結構膜及其製作方法
2023-06-16 13:57:46 1
專利名稱：多層結構膜及其製作方法
技術領域：
本發明涉及到常常用於諸如硬碟(HD)之類磁性記錄介質的磁性記錄層的多層結構膜及其製作方法。
背景技術：
通常，磁性記錄介質包括以預定厚度延伸在襯底表面上的下方控制層以及以預定厚度延伸在下方控制層表面上的磁性記錄層。下方控制層用來在磁性記錄層中沿預定方向建立晶體的取向。易磁化軸於是沿一定方向被對準。
濺射方法被用來形成下方控制層和磁性記錄層。在執行濺射之前，襯底被熱處理。用於下方控制層的金屬原子被澱積在受熱襯底的表面上。此熱用來在金屬原子的澱積過程中形成晶粒。然後，用於磁性記錄層的金屬原子被澱積在下方控制層的表面上。磁性晶粒根據外延原理而在下方控制層上生長。
金屬原子的澱積在受熱襯底上繼續，直至控制層或磁性記錄層達到預定的厚度。外加的熱引起晶粒在下方控制層中或磁性記錄層中不規則地共生長，致使各個晶粒的尺寸基於共生長而較大。磁性記錄層無法獲得磁性晶粒尺寸的均勻性和磁性晶粒尺寸的減小。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種有助於建立晶粒尺寸均勻性和晶粒尺寸減小的多層結構膜。
根據本發明的第一情況，提供了一種形成多層結構膜的方法，此方法包含在物體表面上澱積第一原子；對第一原子進行熱處理，以便形成第一多晶層；以及在第一多晶層的表面上澱積第二原子，以便形成厚度大於第一多晶層的第二多晶層。
此方法使得能夠可靠地防止第一原子在其澱積過程中的遷移。由於第一原子相對於多層結構膜的總厚度僅僅能夠以較少的量澱積，故能夠在第一多晶層中建立細小而均勻的晶粒。然後實現預定厚度的第二原子澱積而不引入遷移。在第二多晶層中也能夠建立細小而均勻的晶粒。以這種方式，能夠可靠地避免晶粒的增大。
在此方法中，第一和第二原子可以是Ti原子。作為變通，第一和第二原子可以形成包括Co和Cr的合金。在澱積第一原子與澱積第二原子之間，應該保持真空條件。
此方法還包含在第二多晶層的表面上澱積第三原子；對第三原子進行熱處理，以便形成第三多晶層；以及在第三多晶層的表面上澱積第四原子，以便形成厚度大於第三多晶層的第四多晶層。在澱積第一原子與澱積第四原子之間，應該保持真空條件。
此方法使得能夠可靠地防止第三原子在其澱積過程中的遷移。由於第三原子相對於多層結構膜的總厚度僅僅能夠以較少的量澱積，故能夠在第三多晶層中建立細小而均勻的晶粒。然後實現預定厚度的第四原子澱積而不引入遷移。在第四多晶層中也能夠建立細小而均勻的晶粒。以這種方式，能夠可靠地避免晶粒的增大。
此方法還可以包含在澱積第一原子之前，用包括沿預定方向取向的晶粒的控制層覆蓋物體的表面。第一和第二多晶層可以被形成在此控制層上。此控制層於是用來可靠地對準第一和第二多晶層中的晶粒的取向。
根據本發明的第二情況，提供了一種多層結構膜，它包含包括彼此相鄰的各個晶粒的第一多晶層；以及包括第一多晶層中的至少一種元素的第二多晶層，所述第二多晶層以大於第一多晶層的厚度延伸在第一多晶層的表面上，其中，所述第二多晶層包括從第一多晶層的晶粒生長的晶粒。此多層結構膜使得能夠在第一和第二多晶結構中建立細小而均勻的晶粒。此外，第一和第二多晶層可以具有足夠的厚度。
此多層結構膜可以將Ti用於第一和第二多晶層。作為變通，第一和第二多晶層可以由包含Co和Cr的合金組成。
此多層結構膜還可以包含接受第一多晶層的控制層。此控制層包括沿預定方向取向的晶粒。此控制層用來在第一多晶層中可靠地建立晶粒對準。由於第二多晶層的晶粒從第一多晶層的各個晶粒生長，故能夠在第二多晶層中沿預定方向可靠地設定晶粒的取向。
此多層結構膜可以被用於諸如磁性記錄碟盤之類的磁性記錄介質。在此情況下，磁性記錄介質可以包含第一非磁性多晶下層，它包括彼此相鄰的晶粒；第二非磁性多晶下層，它包括第一非磁性多晶下層中的至少一種元素，所述第二非磁性多晶下層以大於第一非磁性多晶下層的厚度延伸在第一非磁性多晶下層的表面上；以及延伸在第二非磁性多晶下層表面上的磁性層。第二非磁性多晶下層可以包括從第一非磁性多晶下層的晶粒生長的晶粒。
此磁性記錄介質使得能夠在第一和第二非磁性多晶下層中建立細小而均勻的晶粒。此外，第一和第二非磁性多晶下層可以具有足夠的厚度。易磁化軸於是能夠在磁性層中沿垂直於襯底表面的垂直方向被可靠地對準。能夠得到更高的信噪比(S/N)。
此磁性層可以包含第一磁性多晶層，它包括第二非磁性多晶下層表面上彼此相鄰的晶粒；第二磁性多晶層，它包括第一磁性多晶層中的至少一種元素，所述第二磁性多晶層以大於第一磁性多晶層的厚度延伸在第一磁性多晶層的表面上；其中，所述第二磁性多晶層包括從第一磁性多晶層的晶粒生長的晶粒。
此磁性記錄介質使得能夠在第一和第二磁性多晶層中建立細小而均勻的晶粒。此外，第一和第二磁性多晶層可以具有足夠的厚度。易磁化軸於是能夠在第一和第二磁性多晶層中沿垂直於襯底表面的垂直方向被可靠地對準。能夠得到更高的信噪比(S/N)。
作為變通，磁性記錄介質可以包含非磁性多晶下層；第一磁性多晶層，它包括非磁性多晶下層表面上彼此相鄰的晶粒；第二磁性多晶層，它包括第一磁性多晶層中的至少一種元素，所述第二磁性多晶層以大於第一磁性多晶層的厚度延伸在第一磁性多晶層的表面上；第二磁性多晶層可以包括從第一磁性多晶層的晶粒生長的晶粒。
這種類型的磁性記錄介質使得能夠以如上所述的方式在第一和第二磁性多晶層中建立細小而均勻的晶粒。同樣能夠得到更高的信噪比(S/N)。
上述的磁性記錄介質可以是例如一種所謂的垂直磁性記錄介質。上述磁性層即第一和第二磁性多晶層中的易磁化軸可以沿垂直於襯底的表面的垂直方向被對準。此垂直磁性記錄介質還可以包括接受非磁性多晶下層的非磁性層；以及接受非磁性層的磁性下層，此磁性下層具有沿平行於非磁性多晶下層表面的方向的易磁化軸。
圖1是平面圖，示意地示出了作為磁性記錄介質驅動器或儲存單元例子的一種硬碟驅動器的結構。
圖2是用於硬碟驅動器的磁性記錄盤的放大的垂直剖面圖。
圖3是磁性記錄盤的放大的詳細垂直剖面圖。
圖4是磁性記錄盤的放大的局部剖面圖，用來示意地說明在襯底表面上製作磁性下層的工藝。
圖5是磁性記錄盤的放大的局部剖面圖，用來示意地說明在磁性下層表面上製作控制層的工藝。
圖6是磁性記錄盤的放大的局部剖面圖，用來示意地說明在控制層表面上製作第一非磁性多晶下層的工藝。
圖7是磁性記錄盤的放大的局部剖面圖，用來示意地說明在第一非磁性多晶下層表面上製作第二非磁性多晶下層的工藝。
圖8是磁性記錄盤的放大的局部剖面圖，用來示意地說明在第二非磁性多晶下層表面上製作第一磁性多晶層的工藝。
圖9是磁性記錄盤的放大的局部剖面圖，用來示意地說明在第一磁性多晶層表面上製作第二磁性多晶層的工藝。
圖10曲線示出了根據X射線衍射的各個晶粒的取向。
圖11曲線示出了第一非磁性多晶下層的厚度與磁性記錄盤特性之間的關係。
圖12曲線示出了第二非磁性多晶下層的厚度與磁性記錄盤特性之間的關係。
圖13曲線示出了根據X射線衍射的各個晶粒的取向。
圖14曲線示出了第一磁性多晶層的厚度與磁性記錄盤特性之間的關係。
圖15曲線示出了根據X射線衍射的各個晶粒的取向。
圖16曲線示出了根據X射線衍射的各個晶粒的取向。
具體實施例方式
圖1示意地示出了作為磁性記錄介質驅動器或儲存器件例子的一種硬碟驅動器(HDD)11的內部結構。此HDD11包括箱形的主包封件12，用來確定一個例如扁平的內部空間。至少一個磁性記錄盤13被組合在主包封件12內的內部空間中。此磁性記錄盤或多個磁性記錄盤被製作成所謂的垂直磁性記錄介質。磁性記錄盤或多個磁性記錄盤13被安裝在主軸馬達14的驅動軸上。主軸馬達14可以驅動磁性記錄盤13以例如7200rpm、10000rpm之類的較高的轉速旋轉。未示出的蓋子被耦合到主包封件12，以便確定主包封件12與蓋子本身之間的封閉內部空間。
磁頭傳動裝置16被安裝在主包封件12內部空間中的垂直支持軸15上。此磁頭傳動裝置16包括沿水平方向從垂直支持軸15延伸的剛性傳動裝置臂17以及固定到傳動裝置臂頂端以便從傳動裝置臂17向前延伸的彈性磁頭懸架18。如通常所知，浮動磁頭滑塊19通過未示出的萬向支架彈簧被懸掛在磁頭懸架18的頂端處。磁頭懸架18用來將浮動磁頭滑塊19推向磁性記錄盤13的表面。當磁性記錄盤13旋轉時，浮動磁頭滑塊19可以接受沿旋轉的磁性記錄盤13產生的氣流。此氣流用來在浮動磁頭滑塊19上產生升力。浮動磁頭滑塊19於是可以在磁性記錄盤13旋轉的過程中以磁頭懸架18的升力與推進力之間的平衡所建立的更高的穩定性在磁性記錄盤13的表面上方保持浮動。
未示出的讀寫磁性換能器或磁頭元件以常規方式被安裝在浮動磁頭滑塊19上。此讀寫磁性換能器包括讀磁頭元件和寫磁頭元件。讀磁頭元件可以包括巨磁阻(GMR)元件或隧道結磁阻(TMR)元件，此巨磁阻(GMR)元件或隧道結磁阻(TMR)元件被設計成利用例如自旋閥膜或隧道結膜的電阻變化來區分磁性記錄盤13上的磁位數據。寫磁頭元件可以包括單極磁頭，此單極磁頭被設計成利用薄膜線圈圖形處誘發的磁場來將磁位數據寫入到磁性記錄盤13中。
當磁頭傳動裝置16在浮動磁頭滑塊19的飛行過程中被驅動繞著支持軸15擺動時，浮動磁頭滑塊19可以沿磁性記錄盤13的徑向跨越確定在磁性記錄盤13上的記錄磁軌。此徑向運動用來將浮動磁頭滑塊19上的讀寫磁性換能器定位在磁性記錄盤13上的目標記錄磁軌的正上方。在此情況下，例如可以用諸如音圈馬達(VCM)之類的電源21來實現磁頭傳動裝置16的擺動運動。如通常所知，在二個或多個磁性記錄盤13被組合在主包封件12的內部空間內的情況下，一對傳動裝置臂17和一對磁頭滑塊19被排列在相鄰的記錄盤13之間。
圖2詳細地示出了磁性記錄盤13的結構。此磁性記錄盤13包括作為支持部件的襯底23以及分別延伸在襯底23的正表面和背表面上的多層結構膜24。襯底23可以包含例如盤形的矽本體25和覆蓋在矽本體25的正表面和背表面上的非晶二氧化矽疊層26。作為變通，可以採用玻璃或鋁襯底來代替上述類型的襯底23。磁信息數據被記錄在多層結構膜24中。多層結構膜24被保護外層27和潤滑劑膜28覆蓋。諸如類金剛石碳(DLC)之類的碳材料可以被用來形成保護外層27。例如全氟聚醚(PFPE)膜可以被用作潤滑劑膜28。
如圖3所示，多層結構膜24包括延伸在襯底23表面上的磁性下層31。此磁性下層31由諸如FeTaC、NiFe之類的軟磁材料組成。此處，厚度約為300nm的FeTaC膜被用作磁性下層31。磁性下層31中的易磁化軸沿平行於襯底23表面的同平面方向被對準。
控制層32延伸在磁性下層31的上表面上。磁控制層32包括沿預定方向取向的晶粒。例如，諸如MgO層之類的非磁性層可以被用作控制層32。此處，厚度約為16.7nm的MgO層被用作控制層32。在各個MgO晶粒中，(100)面沿預定方向被定向。
多層結構膜24包括延伸在控制層32表面上的第一非磁性多晶下層33。第一非磁性多晶下層33包括控制層32上彼此相鄰的晶粒。此處，例如厚度約為0.3-0.4nm的Ti層可以被用作第一非磁性多晶下層33。
多層結構膜24包括延伸在第一非磁性多晶下層33的上表面上的第二非磁性多晶下層34。第二非磁性多晶下層34被設計成厚度大於第一非磁性多晶下層33的厚度。第二非磁性多晶下層34包括從第一非磁性多晶下層33的各個晶粒基於外延生長的晶粒。第二非磁性多晶下層34至少包含第一非磁性多晶下層33中的一種元素。此處，例如厚度約為2.0-5.0nm的Ti層被用作第二非磁性多晶下層34。
第一磁性多晶層35延伸在第二非磁性多晶下層34的上表面上。第一磁性多晶層35包括第二非磁性多晶下層34表面上彼此相鄰的晶粒。例如包含Co和Cr的合金可以被用於第一磁性多晶層35。此處，厚度約為0.5-1.7nm的CoCrPt層被用作第一磁性多晶層35。在第一磁性多晶層35的各個晶粒中，(001)面沿預定方向被定向。
多層結構膜24還包括延伸在第一磁性多晶層35的上表面上的第二磁性多晶層36。第二磁性多晶層36被設計成厚度大於第一磁性多晶層35的厚度。第二磁性多晶層36包括從第一磁性多晶層35的各個晶粒基於外延生長的晶粒。第二磁性多晶層36至少包含第一磁性多晶層35中的一種元素。此處，例如厚度約為5.8-7.5nm的CoCrPt層可以被用作第二磁性多晶層34。在第二磁性多晶層36的各個晶粒中，(001)面沿預定方向被定向。易磁化軸於是沿垂直於襯底23表面的垂直方向被建立。磁信息數據被記錄在第一和第二磁性多晶層35和36中。
細小而均勻的晶粒被建立在第一和第二磁性多晶層35和36中。細小的晶粒用來大幅度降低磁性記錄盤13表面上各個相鄰記錄磁軌之間的轉換噪聲。第一和第二磁性多晶層35和36仍然可以具有足夠的厚度。易磁化軸沿垂直於襯底23表面的垂直方向以更高的精度被可靠地對準。能夠得到更高的信噪比(S/N)。
下面來詳細地描述製作磁性記錄盤13的方法。首先製備盤形襯底23。襯底23被安置在濺射裝置中。在濺射裝置的工作室中建立真空條件。在濺射裝置的工作室中，多層結構膜24被形成在襯底23的表面上。稍後來詳細地描述這些過程。然後在多層結構膜24的表面上形成保護外層27。化學氣相澱積(CVD)可以被用來形成保護外層27。潤滑劑膜28被隨後塗敷到保護外層27的表面。例如，襯底23可以被浸入到含有全氟聚醚的溶液中。
FeTaC靶被首先安置在濺射裝置中。如圖4所示，Fe原子、Ta原子、以及C原子在真空條件下從工作室中的FeTaC靶離析。具體地說，在濺射裝置中實現了所謂射頻即高頻濺射。Fe原子、Ta原子、以及C原子可以澱積在襯底23的表面上。在此情況下，在各種原子的澱積過程中，工作室中被保持在常溫即室溫下。磁性下層31，亦即厚度約為300nm的FeTaC層41，於是被形成在襯底23的表面上。
如圖5所示，在濺射裝置中，MgO隨後在真空條件下被澱積在FeTaC層41的表面上。濺射裝置工作室中被保持室溫。控制層32，亦即厚度約為16.7nm的MgO層42於是被形成在FeTaC層41的表面上。由於在MgO的澱積過程中工作室被保持在室溫，故在MgO層42的各個非磁性晶粒中，(100)面沿預定方向被對準。
然後將Ti靶安置在濺射裝置中。如圖6所示，Ti原子在真空條件下從濺射裝置工作室中的Ti靶離析。這些Ti原子可以澱積在MgO層42的表面上。襯底23的溫度被保持為等於或低於200℃。因此，在此情況下，工作室在Ti原子的澱積過程中可以被保持室溫。於是能夠防止Ti原子在襯底23表面上遷移。厚度約為0.4nm的Ti層43被形成在MgO層42的表面上。此處無法在Ti層43中充分地建立晶粒。
隨後，對Ti層43進行熱處理。在真空條件下，於350℃下對Ti層43進行加熱。此加熱被保持1分鐘。例如，在熱處理過程中，襯底23可以被暴露於紅外線輻照。外加的熱誘發了Ti層43的晶化。MgO層42用來在Ti層43中沿預定方向對準晶粒的取向。細小而均勻的晶粒被建立在Ti層43中。第一非磁性多晶下層33以這種方式被形成在MgO層42上。
如圖7所示，隨後在真空條件下，Ti原子從工作室中的Ti靶離析。這些Ti原子可以以相同於上面所述的方式澱積在Ti層43的表面上。襯底23的溫度以上述方式被保持為等於或低於200℃。細小而均勻的晶粒於是基於外延從Ti層43的各個晶粒生長。厚度約為3.6nm的Ti層44被形成在Ti層43的表面上。可以在相似於對Ti層43那樣的條件下，對Ti層44進行熱處理。第二非磁性多晶下層34以這種方式被形成為厚度大於第一非磁性多晶下層33的厚度。
然後，CoCrPt靶被安置在濺射裝置中。如圖8所示，在真空條件下，Co原子、Cr原子、以及Pt原子從濺射裝置工作室中的CoCrPt靶被離析。Co原子、Cr原子、以及Pt原子可以澱積在Ti層44的表面上。在Co原子、Cr原子、以及Pt原子的澱積過程中，以相同於上述的方式，襯底23的溫度被保持為等於或低於200℃。細小而均勻的晶粒於是從Ti層44中的各個晶粒外延生長。厚度約為1.7nm的CoCrPt層45以這種方式被形成在Ti層44的表面上。
隨後，對CoCrPt層45進行熱處理。在真空條件下，於350℃下對CoCrPt層45進行加熱。此加熱被保持1分鐘。例如，在熱處理過程中，襯底23可以被暴露於紅外線輻照。外加的熱促進了CoCrPt層45的晶化。細小而均勻的晶粒被建立在CoCrPt層45中。第一磁性多晶層35以這種方式被形成在Ti層44上。
然後，如圖9所示，在真空條件下，Co原子、Cr原子、以及Pt原子從濺射裝置工作室中的CoCrPt靶被離析。Co原子、Cr原子、以及Pt原子可以澱積在CoCrPt層45的表面上。在Co原子、Cr原子、以及Pt原子的澱積過程中，以相同於上述的方式，襯底23的溫度被保持為等於或低於200℃。細小而均勻的晶粒於是從CoCrPt層45中的各個晶粒外延生長。厚度約為5.8nm的CoCrPt層46以這種方式被形成在CoCrPt層45的表面上。可以在相似於對CoCrPt層45的條件下，對CoCrPt層46進行熱處理。第二磁性多晶層36以這種方式被形成為厚度大於第一磁性多晶層35的厚度。
在澱積第一原子與澱積第四原子之間的時間內，亦即在上述濺射工藝中形成Ti層43與形成CoCrPt層46之間的時間內，保持真空條件。至少應該在形成非磁性多晶下層33和34的工藝中的形成Ti層43與形成Ti層44之間的時間內保持真空條件。同樣，至少應該在形成磁性多晶層35和36的工藝中的形成CoCrPt層45與形成CoCrPt層46之間的時間內保持真空條件。
此方法使得能夠在澱積Ti層43的過程中可靠地防止Ti原子遷移。與非磁性多晶下層33和34的總厚度相比，能夠為Ti層43設定更小的厚度，以便能夠在Ti層43的晶化中建立細小而均勻的晶粒。為在澱積Ti層43之後建立更大的厚度，在進行Ti原子澱積的過程中遷移仍然被抑制。細小而均勻的晶粒於是能夠在Ti層44中建立。於是在非磁性多晶下層33和34中可靠地防止了晶粒的放大。
此方法還使得能夠在澱積CoCrPt層45的過程中可靠地防止Co原子、Cr原子、以及Pt原子的遷移。與磁性多晶層35和36的總厚度相比，能夠為CoCrPt層45設定更小的厚度，以便能夠在CoCrPt層45的晶化中建立細小而均勻的晶粒。為在澱積CoCrPt層45之後建立更大的厚度，在進行Co原子、Cr原子、以及Pt原子澱積的過程中遷移仍然被抑制。細小而均勻的晶粒於是能夠在CoCrPt層46中建立。於是在磁性多晶層35和36中可靠地防止了晶粒的放大。此外，Ti層43和44用來在CoCrPt層45和46中可靠地建立沿預定方向對準的晶粒的取向。
本發明人已經研究了第一和第二非磁性多晶下層33和34的特性。本發明人隨後根據上述方法在襯底31的表面上形成了厚度等於0.4nm的Ti層43以及厚度等於3.6nm的Ti層44。厚度等於7.5nm的CoCrPt層被形成在Ti層44的表面上。在350℃下對此CoCrPt層進行了1分鐘的熱處理。以這種方式進行了第一實施例。本發明人還根據X射線衍射觀察了晶粒的取向。
本發明人進行了第一至第三比較實施例。在第一比較實施例中，通過濺射工藝，厚度等於3.6nm的Ti層以及厚度等於7.5nm的CoCrPt層被相繼形成在襯底31的表面上。在350℃下，對此CoCrPt層進行1分鐘的熱處理。同樣，在第二比較實施例中，通過濺射工藝，厚度等於3.6nm的Ti層以及厚度等於7.5nm的CoCrPt層被相繼形成在襯底31的表面上。在350℃下，對此CoCrPt層進行1分鐘的熱處理。此外，在第二比較實施例中，在澱積CoCrPt層之前，在350℃下，對Ti層進行1分鐘的熱處理。同樣，在第三比較實施例中，通過濺射工藝，厚度等於3.6nm的Ti層以及厚度等於7.5nm的CoCrPt層被相繼形成在襯底31的表面上。在350℃下，對此CoCrPt層進行1分鐘的熱處理。此外，在第三比較實施例中，在澱積Ti層之前，在350℃下，對襯底31進行1分鐘的熱處理。根據X射線衍射，在第一至第三比較實施例的CoCrPt層中觀察了晶粒的取向。
如圖10所示，證實了與任何一個比較實施例相比，在本實施方案的第一實施例中，足夠數量的晶粒沿預定方向建立了(002)面。此外，對於本實施方案的第一實施例，測得了約為213.3kA/m的矯頑力Hc。對於本實施方案的第一實施例，得到了約為4.3μm×mT的剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。另一方面，對於第一比較實施例，測得了約為102.7kA/m的矯頑力Hc。對於第一比較實施例，得到了約為4.6μm×mT的剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。對於第二比較實施例，測得了約為102.7kA/m的矯頑力Hc。對於第二比較實施例，得到了約為5.0μm×mT的剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。對於第三比較實施例，測得了約為173.8kA/m的矯頑力Hc。對於第三比較實施例，得到了約為5.2μm×mT的剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。本實施方案的第一實施例在各個實施例中呈現出最大的矯頑力Hc。
接著，本發明人根據上述方法進行了本實施方案的其它一些實施例。在這些實施例中，本發明人在襯底31的表面上相繼形成了厚度等於16.7nm的MgO層42、超薄的Ti層43、以及厚度等於3.6nm的Ti層44。厚度等於7.5nm的CoCrPt層被形成在Ti層44的表面上。在350℃下，對此CoCrPt層進行1分鐘的熱處理。本發明人以這種方式進行了第二實施例。為第二實施例的Ti層43設定了各種厚度。本發明人已經觀察了第二實施例的CoCrPt層的矯頑力Hc以及剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。如從圖11可見，所有的第二實施例都具有更高的剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。為了得到優異的矯頑力Hc和乘積tBr，Ti層43的厚度為0.3-0.36nm是優選的。
接著，本發明人還根據上述方法進行了本實施方案的其它一些實施例。在這些實施例中，本發明人在襯底31的表面上相繼形成了厚度等於16.7nm的MgO層42、厚度等於0.36nm的Ti層43、以及預定厚度的Ti層44。厚度等於7.5nm的CoCrPt層被形成在Ti層44的表面上。在350℃下，對此CoCrPt層進行1分鐘的熱處理。本發明人以這種方式進行了本實施方案的第三實施例。為第三實施例的Ti層44設定了各種厚度。本發明人已經觀察了第三實施例的CoCrPt層的矯頑力Hc以及剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。如從圖12可見，為了得到優異的矯頑力Hc和乘積tBr，Ti層44的厚度為3.0-4.0nm是優選的。
而且，本發明人研究了第一和第二磁性多晶層35和36的磁特性。本發明人在襯底31的表面上形成了厚度等於3.6nm的Ti層。根據上述方法，厚度等於1.7nm的CoCrPt層45以及厚度等於5.8nm的CoCrPt層46被相繼形成在Ti層44的表面上。本發明人以這種方式進行了本實施方案的第四實施例。本發明人根據X射線衍射觀察了CoCrPt層45和46中晶粒的取向。在此情況下，本發明人進行了第四比較實施例。本發明人通過濺射工藝在襯底31的表面上相繼形成了厚度等於3.6nm的Ti層以及厚度等於7.5nm的CoCrPt層。在350℃下，對此CoCrPt層進行1分鐘的熱處理。同樣，本發明人根據X射線衍射觀察了CoCrPt層中晶粒的取向。
如圖13所示，證實了與第四比較實施例相比，在本實施方案的第四實施例中，足夠數量的晶粒沿預定方向建立了(002)面。避免了(001)面的出現。此外，對於本實施方案的第四實施例，測得了約為181.7kA/m的矯頑力Hc。對於本實施方案的第四實施例，得到了約為2.6μm×mT的剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。另一方面，對於第四比較實施例，測得了約為102.7KA/m的矯頑力Hc。對於第四比較實施例，得到了約為4.7μm×mT的剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。與第四比較實施例相比，本實施方案的第四實施例呈現優異的矯頑力Hc。
接著，本發明人根據上述方法進行了本實施方案的第五實施例。本發明人根據上述方法，在襯底31的表面上相繼形成了厚度等於16.7nm的MgO層42、厚度等於0.53nm的Ti層43、厚度等於3.6nm的Ti層44、預定厚度的CoCrPt層45、以及厚度等於7.5nm的CoCrPt層46。在350℃下，對CoCrPt層46進行1分鐘的熱處理。為第五實施例中的CoCrPt層45設定了各種厚度。本發明已經測量了第五實施例的CoCrPt層45和46的矯頑力Hc以及剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。如從圖14可見，厚度為0.5-1.7nm的CoCrPt層45呈現優異的矯頑力Hc和乘積tBr。
而且，本發明人研究了控制層32，亦即MgO層42的效用。本發明人根據上述方法，在襯底31的表面上形成了厚度等於11.1nm的MgO層42。厚度等於3.6nm的Ti層被形成在MgO層42的表面上。根據上述方法，厚度等於1.7nm的CoCrPt層45和厚度等於5.8nm的CoCrPt層46被形成在Ti層的表面上。在350℃下，對CoCrPt層46進行1分鐘的熱處理。以這種方式進行了本實施方案的第六實施例。根據X射線衍射，觀察了CoCrPt層45和46中晶粒的取向。在此情況下，本發明人還進行了第五比較實施例。厚度等於3.6nm的Ti層被形成在襯底31的表面上。MgO層42被省略。根據上述方法，厚度等於1.7nm的CoCrPt層45和厚度等於5.8nm的CoCrPt層46被形成在Ti層的表面上。在350℃下，對CoCrPt層46進行1分鐘的熱處理。根據X射線衍射，觀察了CoCrPt層46中晶粒的取向。
如圖15所示，證實了與第五比較實施例相比，在本實施方案的第六實施例中，足夠數量的晶粒沿預定方向建立了(002)面。避免了(001)面的出現。已經證明了MgO層42的效用。此外，對於本實施方案的第六實施例，測得了約為181.7kA/m的矯頑力Hc。對於本實施方案的第六實施例，得到了約為3.3μm×mT的剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。另一方面，對於第五比較實施例，測得了約為181.7kA/m的矯頑力Hc。對於第五比較實施例，得到了約為2.6μm×mT的剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。與第五比較實施例相比，本實施方案的第六實施例呈現優異的乘積tBr而不降低矯頑力Hc。
本發明人根據上述方法進行了本實施方案的第七實施例。本發明人在襯底31的表面上相繼形成了厚度等於16.7nm的MgO層42、厚度等於0.36nm的Ti層43、厚度等於3.6nm的Ti層44、厚度等於0.59nm的CoCrPt層43、以及厚度等於7.5nm的CoCrPt層44。在350℃下，對CoCrPt層44進行了1分鐘的熱處理。根據X射線衍射，觀察了CoCrPt層43和44中晶粒的取向。
在此情況下，本發明人進行了第六至第八比較實施例。在第六比較實施例中，通過濺射工藝，本發明人在襯底31的表面上相繼形成了厚度等於16.7nm的MgO層42、厚度等於3.6nm的Ti層、以及厚度等於7.5nm的CoCrPt層。在350℃下，對CoCrPt層進行了1分鐘的熱處理。在第七比較實施例中，根據上述方法，本發明人在襯底31的表面上相繼形成了厚度等於16.7nm的MgO層42、厚度等於0.36nm的Ti層43、以及厚度等於3.6nm的Ti層44。厚度等於7.5nm的CoCrPt層被進一步形成在Ti層44的表面上。在350℃下，對CoCrPt層進行了1分鐘的熱處理。在第八比較實施例中，通過濺射工藝，本發明人在襯底31的表面上相繼形成了厚度等於16.7nm的MgO層42以及厚度等於3.6nm的Ti層。本發明人根據上述方法，在Ti層的表面上進一步形成了厚度等於0.59nm的CoCrPt層43以及厚度等於7.5nm的CoCrPt層44。在350℃下，對CoCrPt層44進行了1分鐘的熱處理。根據X射線衍射，觀察了第六至第八比較實施例中CoCrPt層中晶粒的取向。
如圖16所示，證實了與第六至第八比較實施例中任何一個相比，在本實施方案的第七實施例中，足夠數量的晶粒沿預定方向建立了(002)面。此外，對於本實施方案的第七實施例，測得了約為237.0kA/m的矯頑力Hc。對於本實施方案的第七實施例，得到了約為4.6μm×mT的剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。另一方面，對於第六比較實施例，測得了約為213.3kA/m的矯頑力Hc。對於第六比較實施例，得到了約為3.4μm×mT的剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。對於第七比較實施例，測得了約為205.4kA/m的矯頑力Hc。對於第七比較實施例，得到了約為3.8μm×mT的剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。對於第八比較實施例，測得了約為211.7kA/m的矯頑力Hc。對於第八比較實施例，得到了約為3.6μm×mT的剩磁Br與厚度t之間的乘積tBr。本實施方案的第七實施例在各個實施例中呈現最大的矯頑力Hc。
在上述第一和第二磁性多晶層35和36中，可以設定與襯底31表面平行的易磁化軸。第一磁性多晶層35可以以上述方式被形成在第一和第二非磁性多晶下層33和34上，以便建立磁性各向異性。在這些情況下，上述方法可以被用來形成第一和第二磁性多晶層35和36以及第一和第二非磁性多晶下層33和34。
諸如二氧化矽層之類的分隔層可以被形成在磁性下層31即FeTaC層41與第一非磁性多晶下層33即Ti層43之間來取代上述磁性記錄盤13中的上述控制層32即MgO層42。此分隔層用來將第一非磁性多晶層33隔離於磁性下層31。結果，在第一非磁性多晶層33中，各個晶粒可以沿預定方向被對準而不受來自磁性下層31的影響。除此之外，Ru層可以被用作上述磁性記錄盤13中的第一和第二非磁性多晶層33和34。
權利要求
1.一種形成多層結構膜的方法，它包含下列步驟在物體表面上澱積第一原子；對第一原子進行熱處理，以便形成第一多晶層；以及在第一多晶層的表面上澱積第二原子，以便形成厚度大於第一多晶層厚度的第二多晶層。
2.根據權利要求1的方法，其中，所述第一原子包括第二原子中的至少一種元素。
3.根據權利要求2的方法，其中，所述第一和第二原子是Ti原子。
4.根據權利要求2的方法，其中，所述第一和第二原子形成包括Co和Cr的合金。
5.根據權利要求1-4中任何一個的方法，其中，在澱積第一原子與澱積第二原子之間，保持真空條件。
6.根據權利要求1的方法，還包含在第二多晶層的表面上澱積第三原子；對第三原子進行熱處理，以便形成第三多晶層；以及在第三多晶層的表面上澱積第四原子，以便形成厚度大於第三多晶層厚度的第四多晶層。
7.根據權利要求6的方法，其中，所述第一和第二原子是Ti原子，而所述第三和第四原子形成包括Co和Cr的合金。
8.根據權利要求7的方法，還包含在澱積第一原子之前，用包括沿預定方向取向的晶粒的控制層覆蓋物體的表面。
9.根據權利要求8的方法，其中，所述控制層由MgO組成。
10.根據權利要求9的方法，其中，在澱積第一原子與澱積第四原子之間，保持真空條件。
11.一種多層結構膜，它包含包括彼此相鄰的各個晶粒的第一多晶層；以及包括第一多晶層中的至少一種元素的第二多晶層，所述第二多晶層以大於第一多晶層的厚度延伸在第一多晶層的表面上，其中所述第二多晶層包括從第一多晶層的晶粒生長的晶粒。
12.根據權利要求11的多層結構膜，其中，所述第一和第二多晶層由Ti組成。
13.根據權利要求11的多層結構膜，其中，所述第一和第二多晶層由包含Co和Cr的合金組成。
14.根據權利要求12的多層結構膜，還包含接受所述第一多晶層的控制層，所述控制層包括沿預定方向取向的晶粒。
15.一種磁性記錄介質，它包含第一非磁性多晶下層，它包括彼此相鄰的晶粒；第二非磁性多晶下層，它包括第一非磁性多晶下層中的至少一種元素，所述第二非磁性多晶下層以大於第一非磁性多晶下層的厚度延伸在第一非磁性多晶下層的表面上；以及延伸在第二非磁性多晶下層表面上的磁性層，其中所述第二非磁性多晶下層包括從第一非磁性多晶下層的晶粒生長的晶粒。
16.根據權利要求15的磁性記錄介質，其中，所述磁性層具有沿垂直於第二非磁性多晶下層表面的垂直方向的易磁化軸。
17.根據權利要求16的磁性記錄介質，還包含接受所述第一非磁性多晶層的非磁性層；以及接受非磁性層的磁性下層，所述磁性下層具有沿平行於第二非磁性多晶下層表面的方向的易磁化軸。
18.根據權利要求15的磁性記錄介質，其中，所述磁性層包含第一磁性多晶層，它包括第二非磁性多晶下層表面上彼此相鄰的晶粒；第二磁性多晶層，它包括第一磁性多晶層中的至少一種元素，所述第二磁性多晶層以大於第一磁性多晶層厚度的厚度延伸在第一磁性多晶層的表面上，其中，所述第二磁性多晶層包括從第一磁性多晶層的晶粒生長的晶粒。
19.根據權利要求18的磁性記錄介質，其中，所述第一和第二磁性多晶層具有沿垂直於第二非磁性多晶下層表面的垂直方向的易磁化軸。
20.根據權利要求19的磁性記錄介質，還包含接受所述第一非磁性多晶下層的非磁性層；以及接受非磁性層的磁性下層，所述磁性下層具有沿平行於第二非磁性多晶下層表面的方向的易磁化軸。
21.一種磁性記錄介質，它包含非磁性多晶下層；第一磁性多晶層，它包括非磁性多晶下層表面上彼此相鄰的晶粒；第二磁性多晶層，它包括第一磁性多晶層中的至少一種元素，所述第二磁性多晶層以大於第一磁性多晶層厚度的厚度延伸在第一磁性多晶層的表面上，其中所述第二磁性多晶層包括從第一磁性多晶層的晶粒生長的晶粒。
22.根據權利要求21的磁性記錄介質，其中，所述第一和第二磁性多晶層具有沿垂直於非磁性多晶下層表面的垂直方向的易磁化軸。
23.根據權利要求22的磁性記錄介質，還包含接受所述非磁性多晶下層的非磁性層；以及接受非磁性層的磁性下層，所述磁性下層具有沿平行於非磁性多晶下層表面的方向的易磁化軸。
全文摘要
第一多晶下層(33)由彼此相鄰的晶粒組成。第二多晶層(34)以大於第一多晶層(33)厚度的厚度延伸在第一多晶層(33)的表面上。第二多晶層(34)由從第一多晶下層(33)中的各個晶粒生長的晶粒組成。細小而均勻的晶粒能夠被建立在第一和第二多晶層(33，35)中。此外，第一和第二多晶層(33，35)可以具有足夠的厚度。細小而均勻的晶粒同樣被建立在第一和第二磁性多晶層(35，36)中。第一和第二磁性多晶層(35，36)可以具有足夠的厚度。
文檔編號G11B5/73GK1685402SQ03823468
公開日2005年10月19日 申請日期2003年3月5日 優先權日2003年3月5日
發明者向井良一 申請人:富士通株式會社