专利名称：用于制造数据存储介质的方法
技术领域：
本发明涉及数据存储介质。本发明还涉及制造数据存储介质的方法。在数据存储 领域内，面密度是推动将来应用和记录系统的重要因素。当前硬盘驱动技术的面密度正在 快速接近其存储容量的理论极限。例如垂直记录设计和热(热学)辅助的磁记录(HAMR) 设计的技术具有支持高得多的面密度的可能。 具有增大的磁各向异性的材料是许多应用中所需要的，例如在对存储密度具有持 续增长需要的数据存储业内的应用。可保存IT比特/英寸2或更高密度的数据存储介质 需要磁各向异性大于常规介质材料的材料。热处理通常用来控制相构成和微观结构以优化 材料特性。为了将这些材料引入数据存储介质，必须在细小的、纳米晶体的、交换解耦或部 分交换解耦的晶粒的微观结构中获得正确的晶相。能够形成纳米晶粒的薄膜制造技术本身 不产生正确的晶相。例如，FePt族元素通常以面心立方体(fee)相沉积，并需要后续退火 工艺来将材料(以化学顺序)转变为高各向异性的L1。相。 已认识到需要改进的数据存储介质，该数据存储介质克服了已知数据存储介质的
限制、缺陷和/或缺点。 概述 本发明的一个方面是提供一种制造数据存储介质的方法，包括提供一衬底；在 衬底上沉积包括磁性材料和非磁性材料的第一层；加热第一层；在第一层上沉积第二层， 该第二层包括磁性材料和非磁性材料；并加热第二层和第一层。在另一方面，本发明包括 构造第一层和第二层以形成磁记录层。在又一方面，本发明还包括在第一层和第二层上沉 积包含磁性材料和非磁性材料的附加层并随后加热附加层和第一层中的第二层。在再一方 面，本发明包括构造第一层和第二层以及附加层以形成磁记录层。在另一方面，本发明包括 根据本文所述本发明的方法构造的数据存储介质。 这些和各个其它特征和优点将从下面对详细说明的阅读中清楚得出。
附图
图1是根据本发明一个方面的系统的图示。 图2a-2e示意性地示出根据本发明一个方面的制造数据存储介质的方法。
图3是示出根据本发明一个方面的按本发明的方法制造的FePt-Mg0薄膜的平面 图的扫描电子显微镜的显微图。
详细说明 图1是系统10的图示，其包括本发明的各个方面。系统10包括壳体12(在该视 图中壳体12的上部被移去并且其下部是可见的)，其尺寸和结构被设计成包含系统10的 各个部件。系统10包括使壳体12中至少一个盘16旋转的主轴电动机14。至少一个驱动 臂18包含在壳体12中，其中每个臂18具有带滑头22的第一端20以及通过轴承26可枢 转地安装在轴上的第二端24。驱动电动机28位于臂的第二端24以使臂18枢转，从而将滑 头22定位在盘16的期望扇区27之上。驱动电动机28由附图中未示出但却在业内公知的 控制器调整。
在一个方面，本发明涉及数据存储介质。在另一方面，本发明涉及制造该数据存储 介质的方法。在又一方面，可构造和配置数据存储介质以进行磁记录。在本发明的另一方 面，可构造和配置数据存储介质以与例如垂直磁记录或热辅助磁记录(HAMR)结合使用。然 而要理解，可利用本发明的各个方面以制造其它类型的数据存储介质。
在制造磁性数据存储介质中，由于室温溅射沉积的产品是软磁Al(fcc)相的，因 此需要升高的温度来将材料制造成用于磁记录介质的高各向异性Ll。相。在制造沉积工具 时，可通过在溅射沉积以外的单独处理模块处施加热量来获得升高的温度。可在沉积工艺 前或沉积工艺之后进行加热。在预加热的情形下，温度在输送和薄膜沉积过程中显著下降， 这使取得有序的Ll。相而不使衬底过热或使薄膜微观结构恶化变得困难。然而，当采用后 加热/退火方法时，所产生的Ll。膜的微观结构被发现晶粒过大而无法用于高密度记录。
根据本发明的一个方面，获得有序的L1。相和获得合适的高密度记录之间的两难 问题可通过将制造工艺分成两个或多个交替的溅射沉积加热循环来解决。循环的数目取决 于所需的薄膜总厚度且循环厚度可针对所需晶粒大小来优化。在一个方面，本发明针对各 循环的方法包括施加足够的热量以获得L1。相，但单个层的厚度被优化以期获得所需的晶 粒大小。此外根据本发明，为了获得晶粒状微观结构，可通过复合靶(包含磁性材料和添加 材料两者的溅射靶)通过与磁性材料共沉积或单独添加适当量的附加材料的附加层来施 加晶界添加材料。在升高温度下的相分离促使微观结构转变为晶粒类型。在本发明的一个 方面，可在每个循环施加多种添加物和热值。 图2a-2e示意性地示出根据本发明的一个方面用于制造数据存储介质的本发明 的方法。要理解，附图2a-2e仅以示例为目的给出并且该方法包括普遍知晓的溅射技术和 加热技术并在本文中不予以详细说明。 图2a示出提供衬底10并在衬底上沉积包括磁性材料14和例如氧化物材料的非 磁性材料16的第一层12。磁性材料14和非磁性材料16可由例如包含磁性材料和非磁性 材料两者的复合靶18溅射沉积。在另一方面，可通过由含磁性材料的第一靶和含非磁性材 料的第二靶共沉积而沉积第一层12。在又一方面，可通过沉积来自含磁性材料的第一靶的 磁性层并随后在该磁性材料上沉积来自含非磁性材料的第二靶的非磁性层而沉积第一层 12，这使得第一层12具有包含磁性材料14的磁性区和包含介入在磁性材料之间的非磁性 材料16的非磁性边界区。因此要理解，根据本发明可利用各个沉积步骤以获得包含磁性材 料14和非磁性材料16的第一层12。 根据本发明的一个方面，要理解可在沉积第一层12前在衬底10上设置附加下层 和/或籽晶层(未示出)。根据本发明的另一方面，要理解可在沉积第一层12前加热衬底 10 (以及沉积在衬底10上的任何附加下层和/或籽晶层)。在一个方面，衬底10 (以及沉积 在衬底10上的任意附加下层和/或籽晶层)的加热可在范围为例如约35(TC至约75(TC的 温度下完成。在一个方面，衬底10 (以及沉积在衬底10上的任何附加下层和/或籽晶层) 的加热可在范围为约1. 0秒至约60. 0秒的时间段完成。 图2b示出第一层12的加热(加热大致通过箭头20表示)。第一层12的加热可 以是原位加热工艺或退火工艺。第一层12的加热提供将例如FePt的磁性材料从fcc相转 换至Ll。相所需的温度。由于该层相对较薄，因此磁性晶粒的生长受到3D岛模型的控制并 且晶粒被限制为小尺寸。在另一方面，由于不同的表面加湿条件，非磁性晶粒边界材料(通
5常为氧化物)形成连续矩阵。结果，形成例如FePt的晶粒层Ll。磁性材料，尽管其厚度一 般比记录介质最终需要的厚度更小。 图2c示出在第一层12上沉积第二层22，该第二层22包括磁性材料14和非磁性 材料16。第二层22的沉积可以与沉积第一层12基本相同的方式实现。因为厚度相对较 薄，第二层22形成相同的具有小晶粒尺寸的晶粒微观结构并在第一层12上呈现为模板。结 果，两个沉积层形成具有晶粒微观结构和小晶粒尺寸的一个单层(仅作为示例，在图2c中 示为两个层12、22)。通过重复加热沉积工艺，可达到具有适于记录介质的微观结构的所需 介质厚度(如图所示并将在图2e中予以说明)。 图2d示出第一层12和第二层22的加热(总体由箭头20表示)。第一层12和第 二层22的加热可基本以与第一层12的加热相同的方式进行，如本文所述并如图2b所示那样。 图2e示出根据本发明的磁记录层，例如本文所述那样在第一层12和第二层22的 沉积和加热之后适于数据存储的单个磁记录层24。磁记录层24包括磁性材料14和夹设在 其间的非磁性材料16。要理解，图2a-2e中的磁性材料14和非磁性材料16的图示仅为示 意图。 在一个方面，磁性材料14包括FePt、 CoPt、 FePd、 CoPd、 NiPt或AlMn中的至少之 一。在另一方面，本发明使用添加物，例如非磁性材料16可包括例如Mg0、 C、 Si02、 Ti02、 Ta20s、Al203、BN、SiNx、B4C或任意合适氧化物材料中的至少之一。在一个方面，第一层12可 沉积成具有厚度Tl (参见图2a)，例如在大约0. 2nm至大约5. 0nm的范围内。在另一方面， 第二层22可具有厚度T2 (参见图2c)，例如在大约0. 2nm至大约5. 0nm的范围内。因此可 以理解，可按需选择第一层12的厚度Tl和第二层22的厚度T2以获得总厚度T3(参见图 2e)适应数据存储器的所需密度的磁记录层24。还应理解，可按需或如本文描述地那样将 包含磁性材料和非磁性材料的附加层施加于第二层22。 在一个方面，第一层12(如图2b所示)的加热可在例如范围为大约35(TC至大约 75(TC的温度完成。在另一方面，如图2d所示的第二层22和第一层12的加热可在例如范 围为大约35(TC至大约75(TC的温度完成。 在一个方面，第一层12的加热可在范围为大约1. 0秒至大约60. 0秒的时间段内 完成。在另一方面，第二层22和第一层12的加热可在范围为大约1. 0秒至大约60. 0秒的 时间段内完成。 图3示出根据本发明一个方面形成的薄膜的微观图。具体而言，图3示出构造成 例如图2e所示根据本文中详细描述的交替沉积和加热方法形成的磁记录层24的磁记录层 的FePt-MgO薄膜的微观图。浅色晶粒26是磁性材料，即FePt，而围住FePt晶粒的灰色边 界28是添加物或非磁性材料，即Mg0。在一个方面，磁性材料的晶粒，即FePt晶粒，具有例 如范围为2. 0nm至大约20. 0nm的大小。在另一方面，形成为磁记录层的FePt-MgO薄膜例 如具有范围为大约1 X 107尔格/立方厘米至大约10X 107尔格/立方厘米的磁各向异性。 可以理解，根据本发明的方法形成的图3所示的薄膜表现出具有浅色对比的小晶粒是良好 排序的FePt晶粒，而灰色边界是例如Mg0的非磁性材料。该结构具有高密度磁记录介质所 需的小晶粒尺寸、硬磁特性和晶粒微观结构的结合。 在本发明的一个方面，用于形成数据存储介质的方法可包括在第一层10和第二层12上沉积一附加层，该附加层包括磁性材料14和非磁性材料16。然后加热附加层、第二 层和第一层。在本发明的一个方面，该沉积加热循环可按需重复多次以获得具有所需总厚 度T3的磁记录层24。 上述实现和其它实现落在所附权利要求书的范围内。
权利要求
一种制造数据存储介质的方法，包括提供衬底；在所述衬底上沉积第一层，所述第一层包括磁性材料和非磁性材料；加热所述第一层；在所述第一层上沉积第二层，所述第二层包括磁性材料和非磁性材料；以及加热所述第二层和所述第一层。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁性材料包括FePt、CoPt、FePd、CoPd、 NiPt或AlMn中的至少之一。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非磁性材料包括MgO、 C、 Si02、 Ti02、 Ta205、Al203、BN、SiNx、B4C中的至少之一。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括沉积所述第一层以使其具有范围为大 约0. 2nm至大约5. 0nm的厚度。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括沉积所述第二层以使其具有范围为大 约0. 2nm至大约5. 0nm的厚度。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括加热所述第一层至范围为大约35(TC至 大约75(TC的温度。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括在范围为大约1. 0秒至大约60. 0秒的 时间内加热所述第一层。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括加热所述第二层和所述第一层至范围 为大约35(TC至大约75(TC的温度。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括在范围为大约1. 0秒至大约60. 0秒的 时间内加热所述第二层和所述第一层。
10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括沉积来自含磁性材料和非磁性材料的 复合靶的所述第一层和所述第二层。
11. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括通过由含磁性材料的第一靶和含非磁 性材料的第二靶共沉积来沉积所述第一层和所述第二层。
12. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括通过沉积来自含磁性材料的第一靶的 磁性层并在所述磁性层上沉积来自含非磁性材料的第二靶的非磁性层来沉积所述第一层 和所述第二层。
13. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括构造所述第一层和所述第二层以形成 磁记录层。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，包括在所述磁记录层中的磁性材料的晶 粒具有范围为大约2. 0nm至大约20. 0nm的尺寸。
15. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，包括所述磁记录层具有范围为大约 1 X 107尔格/立方厘米至大约10 X 107尔格/立方厘米的磁各向异性。
16. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括在所述第一层和第二层上沉积附加层，所述附加层包括磁性材料和非磁性材料；以及 加热所述附加层以及所述第二层和所述第一层。
17. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，包括构造所述第一层、所述第二层和所述附加层以形成磁记录层。
18. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，包括在所述磁记录层中的磁性材料的晶 粒具有范围为大约2. 0nm至大约20. Onm的尺寸。
19. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，包括所述磁记录层具有范围为大约 1 X 107尔格/立方厘米至大约10 X 107尔格/立方厘米的磁各向异性。
20. —种如权利要求1的方法构造成的数据存储介质。
全文摘要
一种制造数据存储介质的方法，该方法包括提供衬底、在沉积上沉积包括磁性材料和非磁性材料的第一层、在第一层上沉积包括磁性材料和非磁性材料的第二层、并加热第二层和第一层。还提供根据本发明的方法构造的数据存储介质。
文档编号G11B7/26GK101794600SQ20101012043
公开日2010年8月4日 申请日期2010年1月27日 优先权日2009年1月27日
发明者彭应国 申请人:希捷科技有限公司