用于薄膜的增强型氧非理想配比补偿制造技术

一种制造磁记录介质的方法，包括步骤：由溅射靶在衬底上反应性或非反应性地溅射至少第一数据存储薄膜层。溅射靶包括：钴（Ｃｏ）、铂（Ｐｔ）、包括第一金属和氧（Ｏ）的第一金属氧化物以及非反应性溅射时的第二金属氧化物。第一数据存储薄膜层包括钴（Ｃｏ）、铂（Ｐｔ）、包括第一金属和氧（Ｏ）的理想化学配比的第三金属氧化物。在溅射过程中，第一数据存储薄膜层中第三金属氧化物的任何非理想化学配比通过使用溅射靶中第二金属氧化物的氧（Ｏ）或者使用富氧气氛中的氧（Ｏ）来补偿。第一金属从硼（Ｂ）、硅（Ｓｉ）、铝（Ａｌ）、钽（Ｔａ）、钕（Ｎｂ）、铪（Ｈｆ）、锆（Ｚｒ）、钛（Ｔｉ）、锡（Ｓｎ）、镧（Ｌａ）、钨（Ｗ）、钴（Ｃｏ）、钇（Ｙ）、铬（Ｃｒ）、铈（Ｃｅ）、铕（Ｅｕ）、钆（Ｇｄ）、钒（Ｖ）、钐（Ｓｍ）、镨（Ｐｒ）、锰（Ｍｎ）、铱（Ｉｒ）、铼（Ｒｅ）、镍（Ｎｉ）和锌（Ｚｎ）中选取。溅射靶还包括铬（Ｃｒ）和／或硼（Ｂ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及溅射靶，并且具体涉及在含氧化物的薄膜磁性介质中对氧的非理想配比的补偿。
技术介绍
在很多领域中都广泛使用DC磁控溅射工艺在衬底上提供具有精确受控厚度和窄的原子分数容限的薄膜材料淀积，例如在磁记录介质的表面上涂覆半导体和/或形成薄膜。在常用的结构中，通过将磁体放置在靶的背面而给溅射靶施加跑道形状的磁场。电子在溅射靶附近被俘获，由此改善了氩离子产量并增加了溅射率。等离子体中的离子与溅射靶的表面碰撞，使得溅射靶从溅射靶的表面发射原子。阴极溅射靶和要被涂覆的阳极衬底之间的电压差使得发射的原子在衬底的表面上形成期望的膜。在反应溅射工艺中，真空室被部分填充化学反应气体气氛，从靶上溅射出的材料与气体混合物中的反应组分发生化学反应而形成用于形成薄膜的化合物。在传统的磁记录介质的制造过程中，薄膜层由多个溅射靶顺序溅射到衬底上，其中每个溅射靶由不同材料构成，由此形成薄膜叠层的沉积。图1显示了用于传统的磁记录介质的典型薄膜叠层。在叠层的底部为非磁性衬底101，它通常是铝或玻璃。种层102，其为第一淀积层，控制更高的层的晶粒结构的形状和取向，它通常由NiP或NiAl组成。之后，淀积的是非磁性衬层104，它通常包括一到三个分立的层，衬层通常是铬基合金如CrMo或CrLi。在衬层104上形成包括一个或两个独立的层的中间层105，该中间层是钴基的和微磁性的。在中间层105上淀积包括两个或三个独立的层的磁性数据存储层106。然后在磁性层106上形成碳润滑层108。磁记录介质上每单位面积存储的数据量与数据存储层的冶金性能和成分直接相关，并且相应地，也与溅射形成数据存储层的溅射靶的材料相关。达到低介质噪声性能和高热稳定性的关键是提供具有大的垂直磁各向异性或Ku的隔离良好的精细晶粒结构。最近的发展显示出在某些含氧磁性介质中达到隔离的晶粒结构和大的Ku值方面的一些改善。含氧的CoCrPt或CoPt基介质不仅通过富氧的晶界相提供更好的晶粒与晶粒间的隔离，而且还可以抑制Ku的降低而不妨碍介质的外延生长。在金属中具有小的固溶度的氧化物经常会沉淀到晶界区中。晶粒的微观结构的磁电分离是实现具有小的干扰和高的信噪比(“SNR”)的分立磁畴的关键参数。因为富氧晶界的存在有助于分离磁性晶界并且有助于晶粒粒度的细化和隔离，因此以合适的量和比例在晶界区中达到一定的氧含量是很重要的。如果氧含量太低，则晶粒隔离不充分，造成低的矫顽力(“Hc”)和差的SNR性能。在薄膜中加入适量的氧会促进晶界中Cr-O的形成，由此使得Hc和记录性能有很大的改善。如果氧含量太高，则过量的氧沉淀在晶粒的核心，由此降低了Hc和饱和磁化强度(“Ms”)，会不利地影响介质分辨率。另外，晶界中所含的氧化物的任何氧的非理想化学配比还会导致磁性晶粒之间的电传导，此处理想的化学配比是根据理想化学配比的氧化物化学分子式在氧化物的摩尔比率与金属中的摩尔比率平衡时达到的。更具体而言，在氧的非理想化学配比的情况下，电子或空穴传导补偿阳离子/阴离子空位，其也是介质处理过程中氧的分压的函数。在磁控溅射过程中与施加的磁场相互作用时，这种电传导会不利地影响介质的磁性能以及靶的溅射性能。尽管金属氧化物在溅射靶中可以是理想化学配比的，但是由于溅射工艺的固有特性，可能会发生小的氧的损失，结果造成金属氧化物以非理想化学配比的比例被淀积为薄膜。因此期望在晶界区中提供最佳的氧含量以实现用于粒状磁性介质用途的改善的磁性能。特别地，期望在溅射工艺过程中通过补偿氧的非理想化学配比在磁性记录介质的含氧晶界中提供理想化学配比的量的氧。
技术实现思路
本专利技术通常涉及溅射靶，并且具体涉及在含氧化物的薄膜磁性介质中氧的非理想化学配比的补偿。根据第一种方案，本专利技术为制造磁性记录介质的方法，它包括步骤从溅射靶在衬底上非反应性地溅射至少第一数据存储薄膜层。所述溅射靶包括钴(Co)、铂(Pt)、包括第一金属和氧(O)的第一金属氧化物、和第二金属氧化物。第一数据存储薄膜层包括钴(Co)、铂(Pt)、包括第一金属和氧(O)的理想化学配比的第三金属氧化物。在溅射过程中，第一数据存储薄膜层中第三金属氧化物的任何非理想化学配比通过使用溅射靶中第二金属氧化物的氧(O)来补偿。制造具有理想化学配比量的氧的含金属氧化物的记录介质的方法适用于制造很多种含氧化物的粒状磁性介质，如垂直磁性记录(“PMR”)介质和水平磁性记录介质。第一金属氧化物为单组分金属氧化物，第一金属从硼(B)、硅(Si)、铝(Al)、钽(Ta)、钕(Nb)、铪(Hf)、锆(Zr)、钛(Ti)、锡(Sn)、镧(La)、钨(W)、钴(Co)、钇(Y)、铬(Cr)、铈(Ce)、铕(Eu)、钆(Gd)、钒(V)、钐(Sm)、镨(Pr)、锰(Mn)、铱(Ir)、铼(Re)、镍(Ni)和锌(Zn)中选取，尽管也可考虑使用其它的金属。通过在反应性和非反应性溅射中补偿来自溅射靶的氧来生成理想化学配比的比例。因为磁性记录介质的补偿氧的金属氧化物成分是单组分金属氧化物或多组分金属氧化物，因此在含单组分或多组分金属氧化物的膜中的理想化学配比的金属氧化物将具有由其分子式表示的精确原子比率的金属或金属和氧。因此，任何非理想化学配比的单组分或多组分金属氧化物都可以根据其理想化学配比的分子式由氧(O)相对于金属的过量或不足来表征。第二金属氧化物包括第二金属和氧(O)。第二金属从铬(Cr)、硼(B)、钴(Co)和铂(Pt)中选取，尽管也可考虑使用其它的金属。第二金属氧化物包括大于0直到16摩尔百分数的氧(O)，但是如果需要可以使用更多的氧。溅射靶还可以包括铬(Cr)和/或硼(B)，尽管这些金属可以省略。根据第二种方案，本专利技术为制造磁性记录介质的方法，它包括步骤从溅射靶在衬底上非反应性地溅射至少第一数据存储薄膜层。所述溅射靶包括钴(Co)、铂(Pt)、包括多种金属和氧(O)的第一金属氧化物、和第二金属氧化物。第一数据存储薄膜层包括钴(Co)、铂(Pt)、包括所述多种金属中至少之一和氧(O)的理想化学配比的第三金属氧化物。在溅射过程中，第一数据存储薄膜层中第三金属氧化物的任何非理想化学配比通过使用溅射靶中第二金属氧化物的氧(O)来补偿。第一金属氧化物为多组分金属氧化物，至少所述多种金属之一从硼(B)、硅(Si)、铝(Al)、钽(Ta)、钕(Nb)、铪(Hf)、锆(Zr)、钛(Ti)、锡(Sn)、镧(La)、钨(W)、钴(Co)、钇(Y)、铬(Cr)、铈(Ce)、铕(Eu)、钆(Gd)、钒(V)、钐(Sm)、镨(Pr)、锰(Mn)、铱(Ir)、铼(Re)、镍(Ni)和锌(Zn)中选取。根据第三种方案，本专利技术为制造磁性记录介质的方法，它包括步骤从溅射靶在衬底上非反应性地溅射至少第一数据存储薄膜层。所述溅射靶包括钴(Co)、铂(Pt)、第一金属、第二金属和第一金属氧化物。第一数据存储薄膜层包括钴(Co)、铂(Pt)以及包括所述第一金属、所述第二金属和氧(O)的理想化学配比的第二金属氧化物。在溅射过程中，第一数据存储薄膜层中第二金属氧化物的任何非理想化学配比通过使用溅射靶中第一金属氧化物的氧(O)来补偿。所述第一金属和/或所述第二金属从硼(B)、硅(Si)、铝(Al)、钽(Ta)、钕(Nb)、铪(Hf)、锆(Zr)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造磁记录介质的方法，包括步骤：由溅射靶在衬底上非反应性地溅射至少第一数据存储薄膜层，其中，所述溅射靶包括：钴（Ｃｏ）、铂（Ｐｔ）、包括第一金属和氧（Ｏ）的第一金属氧化物、和第二金属氧化物，其中，所述第一数据存储薄膜层包 括钴（Ｃｏ）、铂（Ｐｔ）、包括所述第一金属和氧（Ｏ）的理想化学配比的第三金属氧化物，其中，在溅射过程中，所述第一数据存储薄膜层中第三金属氧化物的任何非理想化学配比通过使用溅射靶中所述第二金属氧化物的氧（Ｏ）来补偿。

【技术特征摘要】
US 2005-6-24 11/165,6631.一种制造磁记录介质的方法，包括步骤由溅射靶在衬底上非反应性地溅射至少第一数据存储薄膜层，其中，所述溅射靶包括钴(Co)、铂(Pt)、包括第一金属和氧(O)的第一金属氧化物、和第二金属氧化物，其中，所述第一数据存储薄膜层包括钴(Co)、铂(Pt)、包括所述第一金属和氧(O)的理想化学配比的第三金属氧化物，其中，在溅射过程中，所述第一数据存储薄膜层中第三金属氧化物的任何非理想化学配比通过使用溅射靶中所述第二金属氧化物的氧(O)来补偿。2.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中所述第一金属氧化物为单组分金属氧化物。3.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中所述第一金属从包含了硼(B)、硅(Si)、铝(Al)、钽(Ta)、钕(Nb)、铪(Hf)、锆(Zr)、钛(Ti)、锡(Sn)、镧(La)、钨(W)、钴(Co)、钇(Y)、铬(Cr)、铈(Ce)、铕(Eu)、钆(Gd)、钒(V)、钐(Sm)、镨(Pr)、锰(Mn)、铱(Ir)、铼(Re)、镍(Ni)和锌(Zn)的组中选取。4.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中，所述第二金属氧化物包括第二金属和氧(O)，并且其中，所述第二金属从包含了铬(Cr)、硼(B)、钴(Co)和铂(Pt)的组中选取。5.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中所述第二金属氧化物包括大于0直到16摩尔百分数的氧(O)。6.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中所述溅射靶还包括铬(Cr)。7.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中所述溅射靶还包括硼(B)。8.一种制造磁记录介质的方法，包括步骤由溅射靶在衬底上非反应性地溅射至少第一数据存储薄膜层，其中，所述溅射靶包括钴(Co)、铂(Pt)、包括多种金属和氧(O)的第一金属氧化物、和第二金属氧化物，其中，所述第一数据存储薄膜层包括钴(Co)、铂(Pt)、包括所述多种金属中至少之一和氧(O)的理想化学配比的第三金属氧化物，其中，在溅射过程中，第一数据存储薄膜层中第三金属氧化物的任何非理想化学配比通过使用溅射靶中第二金属氧化物的氧(O)来补偿。9.根据权利要求8的制造磁记录介质的方法，其中所述第一金属氧化物为多组分金属氧化物。10.根据权利要求8的制造磁记录介质的方法，其中至少所述多种金属之一从包含了硼(B)、硅(Si)、铝(Al)、钽(Ta)、钕(Nb)、铪(Hf)、锆(Zr)、钛(Ti)、锡(Sn)、镧(La)、钨(W)、钴(Co)、钇(Y)、铬(Cr)、铈(Ce)、铕(Eu)、钆(Gd)、钒(V)、钐(Sm)、镨(Pr)、锰(Mn)、铱(Ir)、铼(Re)、镍(Ni)和锌(Zn)的组中选取。11.根据权利要求8的制造磁记录介质的方法，其中，所述第二金属氧化物包括第二金属和氧(O)，并且其中，所述第二金属从包含了铬(Cr)、硼(B)、钴(Co)和铂(Pt)的组中选取。12.根据权利要求8的制造磁记录介质的方法，其中所述第二金属氧化物包括大于0直到16摩尔百分数的氧(O)。13.根据权利要求8的制造磁记录介质的方法，其中所述溅射靶还包括铬(Cr)。14.根据权利要求8的制造磁记录介质的方法，其中所述溅射靶还包括硼(B)。15.一种制造磁记录介质的方法，包括步骤由溅射靶在衬底上非反应性地溅射至少第一数据存储薄膜层，其中，所述溅射靶包括钴(Co)、铂(Pt)、第一金属、第二金属和第一金属氧化物，其中，所述第一数据存储薄膜层包括钴(Co)、铂(Pt)以及包括所述第一金属、所述第二金属和氧(O)的理想化学配比的第二金属氧化物，其中，在溅射过程中，第一数据存储薄膜层中第二金属氧化物的任何非理想化学配比通过使用溅射靶中第一金属氧化物的氧(O)来补偿。16.根据权利要求15...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔吉恩拉辛，阿尼尔班达斯，史蒂文罗格肯尼迪，程远达，
申请(专利权)人：黑罗伊斯有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]