带有预置籽晶层的非金属薄膜磁记录盘制造技术

描述了一种用于盘驱动器中的磁性薄膜盘的设计，该盘带有非晶或毫微晶体预置籽晶层，接着还有钌铝（ＲｕＡｌ）籽晶层。预置籽晶层可以是ＣｒＴａ或ＡｌＴｉ。沉积在玻璃基片上的预置籽晶层例如允许要被沉积的ＲｕＡｌ籽晶层有更强烈取向，从而有利地影响随后的层中的取向和晶粒大小，这些随后的层优选地包括至少一个Ｃｒ合金底层和至少一个磁性层。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
下面讨论的优选实施例中所包括的RuAl籽晶层的使用在共同转让的序列号为09/295,267的未决美国申请中进行了描述。在下面讨论的优选实施例中所包括的开始(onset)层的使用在共同转让的序列号为08/976,565的未决美国申请中进行了描述，该申请的名称为“带有开始(onset)层的薄膜盘”(“Thin Film Disk with Onset Layer”)。下面将提到名称为“具有掺杂难熔金属的活性元素籽晶层的薄膜磁盘”(“THIN FILM MAGNETIC DISK HAVING REACTIVE ELEMENTDOPED REFRACTORY METAL SEED LAYER”)的美国专利商标局的序列号09/020,151的申请。本专利技术涉及用于诸如盘驱动器的数据存储设备的磁盘中的薄膜材料领域。本专利技术尤其涉及用于调节非磁性基片的薄膜层，以接着调节晶体层结构。传统驱动器组件中的磁记录盘一般由基片、薄膜铬(Cr)或Cr合金构成的底层、沉积在底层上的钴基磁性合金以及在磁性层上的保护盖层组成。已经使用了各种盘基片，如涂覆NiP的AlMg、玻璃、玻璃陶瓷、玻璃态碳等。当前市场上最普通的盘是由AlMg基片盘制成的，在该基片上化学沉积非晶NiP层。化学沉积NiP处理的使用有几个缺点，包括它是一个必须与溅射处理相当独立地来执行的湿处理，而剩余层是通过溅射处理沉积的。难以在NiP表面上实现平滑和均匀，而这一点正是现在的盘驱动器要求的密度所需要的。NiP也是腐蚀问题的来源，并且它一定程度上限制了处理温度，这是因为如果在某一点以上加热NiP会变成具有磁性。磁性层的微结构参数，即晶体学择优取向(PO)、晶粒大小和晶粒之间的磁交换去耦，在控制盘的记录特性方面具有重要作用。Cr底层主要被用来影响诸如PO和钴基磁性合金的晶粒大小的微结构参数。构成盘上的层的各种材料的PO不必要是材料中发现的专用取向，而可以仅仅是择优取向。当在升高的温度下将Cr底层沉积在涂覆NiP的AlMg基片上时，通常形成[100]的择优取向(PO)。这个PO促进hcp钴(Co)合金的PO的外延生长，从而提高纵向记录的盘的平面磁性能。PO指的是其(1120)平面主要平行于膜的表面的六方结构的膜。由于在玻璃和大部分非金属基片上Cr或Cr合金底层的形核和生长与在涂覆NiP的AlMg基片上的那些明显不同，在玻璃基片盘上使用不同的材料和层结构来获得最佳结果。由于包括上面提到的多种原因，传统NiP涂覆对于在玻璃上使用并不是优选的。非金属基片盘通常具有在Cr合金底层之前溅射沉积在基片上的所谓的“籽晶层”。使用正确选择的籽晶层使得非金属基片的性能超出NiP/AlMg盘。籽晶层影响底层的形核和生长，其依次影响磁性层。在公开的文章中已经提出了用于玻璃和非金属基片上的籽晶层的几种材料，如Al,Cr,CrNi,Ti,Ni3P,MgO,Ta,C,W,Zr,AlN和NiAl(例如参看1996年4月15日的“应用物理”第79(8)中第4902ff页Lee等人的题目为“在NiAl底层中诱发(002)晶体学织构的籽晶层”(“Seed layerinduced(002)crystallographic texture in NiAl underlayers”)的文章)。在一个单磁性层盘中，Laughlin等人描述了在NiAl籽晶层之后使用2.5nm厚Cr底层和CoCrPt磁性层。带有Cr底层的NiAl籽晶层据说在磁性层中诱发织构。(1996年9月的IEEE Trans.Magnetic.32(5)的第3632页题目为“纵向薄膜记录媒体的晶体学织构的控制和特性”(“The Control and Characterization of theCrystallographic Texture of Longitudinal Thin Film RecordingMedia”)的文章)。在上面提到的一个相关申请中，公开了将RuAl用作籽晶层。磁盘的设计在最近几年迅速发展，使得再进行改进变得更困难。在一些计量方面，例如信噪比(SNR)，现在甚至1dB的提高都被认为是相当明显的。在本申请提出时，宣称的工业上磁盘的最高记录密度在每平方英寸30到40千兆比特。这个密度仅在实验室实现了，在已有的商业应用的盘驱动器中发现的密度远低于此值。盘上记录的信息的热稳定性随着寻求更高的密度而推断成为限制因素。商业利用的盘驱动器必须能够将存储的信息保持以年来计算的一段时间。Chen等人最近描述了一种对于带有他们称作Cr次籽晶层的盘的实验结果。带有溅射NiP层的玻璃基片被用于接收Cr/NiAl/Cr合金/Co合金层结构。该文章对于Cr次籽晶层的需要的晶体结构未作说明(参看1999年9月的IEEE Transactions on Magnetics第35卷第5期2637页Q.Chen等人的文章)。本专利技术的薄膜盘包括非晶或毫微晶体结构的薄膜预置籽晶层。可以是铬钽(CrTa)或铝钛(AlTi)的预置籽晶层在第一晶体层之前被沉积。尽管预置籽晶层可以是非晶或毫微晶体，为了简洁，这里称其为非晶，意在包括毫微晶体结构。在优选实施例中，预置籽晶层被溅射到非金属基片如玻璃上，接着是B2结构的钌铝(RuAl)层。本专利技术的预置籽晶层的使用改善了晶粒大小和分布、平面晶体学取向和矫顽力(Hc)和SNR。在优选实施例中，预置籽晶层之后是RuAl籽晶层、Cr合金底层、开始层和磁性层。非晶预置籽晶层允许使用更薄RuAl籽晶层，这导致更小的整体晶粒大小，以及由于钌的相对高成本而使制造成本降低。提高的矫顽力也允许使用更薄的Cr合金底层，这也有助于降低晶粒大小。另一个好处在于预置籽晶层提供附加的热传导，这会有助于防止玻璃盘上的热擦除。附图说明图1是用于实施本专利技术的带有旋转致动器的已有技术的盘驱动器的顶视图；图2是根据本专利技术的薄膜磁盘的层结构；图3是各种样品的X射线衍射数据，各个样品随着成分变化而表示出CrTa的结构变化；图4是根据本专利技术的薄膜磁盘的各种样品的X射线衍射数据，随着CrTa50薄膜层的厚度变化，其表示出材料的结构变化；图5是根据本专利技术的薄膜磁盘的各种样品的X射线衍射数据，随着AlTi50薄膜层的厚度变化，其表示出材料的结构变化。本专利技术的CrTa预置籽晶层通过传统DC磁控溅射沉积。选择Cr与Ta的相对成分来产生带有非晶或毫微晶体结构的膜。CrTa预置籽晶层的使用提高了带有很薄的RuAl籽晶层和超薄Cr合金底层的薄膜结构的媒体矫顽力。在一个实施例中这种结构组合与没有CrTa预置籽晶层的类似结构相比盘的信噪比(SNR)被提高了1.3dB。通常，在玻璃或其它基片上使用一些类型的籽晶层来控制Cr(或Cr合金)的形核和晶体学取向并从而控制磁Co合金层是已知的。在专利US5789056中公开了在玻璃介质上使用很薄籽晶层和底层会实质上降低磁性合金的晶粒大小，从而改进SNR。通过应用不同成分的籽晶层，晶体学织构(112)或(100)Cr层可被沉积。通过在这些Cr底层上溅射Co合金，可得到磁性层中的(1010)或(1120)织构。对于高沉积率溅射，发现在玻璃上应用非晶TaN籽晶层在随后生长的Cr底层中诱发(100)取向，这促进Co合金层中(1120)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜磁盘，包括： 一个基片； 一个具有非晶或毫微晶体结构的预置籽晶层； 在预置籽晶层之后沉积的一个非磁性钌铝（ＲｕＡｌ）层； 在ＲｕＡｌ层之后沉积的至少一个非磁性底层；以及 在底层之后沉积的至少一个磁性层。

【技术特征摘要】
US 2000-2-9 09/500,7101．一种薄膜磁盘，包括一个基片；一个具有非晶或毫微晶体结构的预置籽晶层；在预置籽晶层之后沉积的一个非磁性钌铝(RuAl)层；在RuAl层之后沉积的至少一个非磁性底层；以及在底层之后沉积的至少一个磁性层。2．根据权利要求1的盘，其中RuAl层有B2结构。3．根据权利要求2的盘，其中RuAl层有<200>择优取向。4．根据权利要求1的盘，其中底层包括带有<200>择优取向的CrTi。5．根据权利要求1的盘，其中预置籽晶层是CrTa并包含大约50at％的Ta。6．根据权利要求1的盘，其中预置籽晶层具有大于或等于10nm厚度。7．根据权利要求6的盘，其中预置籽晶层具有小于或等于60nm厚度。8．根据权利要求1的盘，其中预置籽晶层显示出没有明显的X射线衍射峰。9．根据权利要求2的盘，其中底层是包含大约10at％的钛的铬合金。10．根据权利要求1的盘，还包括由底层与磁性层之间的钴合金构成的薄膜开始层。11．根据权利要求10的盘，其中开始层包括CoCr合金。12．根据权利要求11的盘，其中磁性层包括CoPtCrB。13．根据权利要求1的盘，其中RuAl籽晶层厚度在3到20nm之间。14．根据权利要求13的盘，其中底层包括CrTi并且厚度在3到15nm之间。15．根据权利要求1的盘，还包括沉积在底层和磁性层之间的钴合金的1到4nm厚的薄膜开始层，其中预置籽晶层是CrTa或AlTi并具有大于10nm的厚度；籽晶层具有B2结构并且厚度在3到20nm之间；以及底层包括CrTi并且厚度在3到15nm之间。16．根据权利要求1的盘，其中预置籽晶层是AlTi并包含大约50at％Ti。17．一种盘驱动器，包括用于旋转主轴的电动机；安装在主轴上的薄膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞晓平，玛丽F多纳，蒂姆敏威利，莫翰默德T莫杂马尼，唐凯，唐立，
申请(专利权)人：日立环球储存科技荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]