专利名称：具有多个磁层和间隔层的图案化垂直磁记录介质的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及图案化垂直磁记录介质，诸如用于在磁记录硬盘驱动器中使用的盘，并且更具体地涉及具有提高磁记录性能的均匀数据岛的图案化盘。
背景技术：
具有图案化磁记录介质的磁记录硬盘驱动器已经被提出以增加数据密度。在传统的连续磁记录介质中，磁记录层是在盘的整个表面上的连续层。在图案化介质——也称作位元图案化介质(bit-patterned media BPM)中，盘上的磁记录层被图案化成以同心数据轨道布置的小的隔离的数据岛。虽然BPM盘可以是其中磁化方向平行于记录层或在记录层的平面中的纵向磁记录盘，但是由于垂直介质的增加的数据密度的可能性，其中磁化方向垂直于记录层或在记录层的平面外的垂直磁记录盘是很可能用于BPM的选择。为了产生图案化数据岛的磁隔离，把岛之间的间隔的磁矩破坏或大幅度减小以使得这些间隔基本上是·非磁性的。替代地，可以把介质制作成使得在岛之间的间隔中没有磁材料。已经提出纳米压印光刻(nanoimprint lithography :NIL)以在BPM盘上形成岛的期望图案。NIL基于通过具有期望的纳米级图案的主模板或模具使压印抗蚀剂层变型。主模板由诸如电子束工具的高分辨率光刻工具制成。要被图案化的基底可以是具有磁记录层以及作为连续层形成在该磁记录层上的任何所需的衬层的盘坯。然后，利用压印抗蚀剂旋涂基底，该压印抗蚀剂诸如热塑性聚合物、如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。然后，将聚合物加热到其玻璃转化温度以上。在该温度下，热塑性抗蚀剂变得有粘性，并且纳米级图案通过在相对高的压力下从模板压印而重新形成在压印抗蚀剂上。一旦聚合物冷却，将模板从压印抗蚀剂移除，在压印抗蚀剂上留下凹槽和间隔的颠倒的纳米级图案。作为热塑性聚合物的热固化的替代，可以将诸如从Molecular Imprints公司可获得的MonoMat的通过紫外(UV)光可固化的聚合物用作压印抗蚀剂。然后，使用图案化的压印抗蚀剂层作为蚀刻掩模以在下面的磁记录层形成岛的期望图案。在BPM中，重要的是在数据岛之间的大小和磁性上存在均匀性。翻转场分布
(switching field distribution SFD)-即矫顽场的岛到岛的变化必须足够窄以在不
重写相邻的岛的情况下确保各个岛的精确可寻址能力。理想地，SFD宽度将是零，意味着所有的位元将在同一写入场强度下翻转。岛的大小、形状和间距上的变化，以及磁性材料的组成和晶向上的变化增加SFD。改进各个数据岛的可写性也是重要的。可以期望岛中的记录层将由至少两个具有不同各向异性的铁磁交换耦合磁层形成以提供跨越记录层的厚度的梯度各向异性。该类型的梯度各向异性的记录层弥补跨越记录的厚度的写入场中的变化和写入场梯度中的非均匀性。岛之间的大小和磁性上的均匀性以及各个岛的可写性可能受到蚀刻过程的不利影响。因此，在蚀刻过程期间能够保护岛中的各个磁层也是重要的。所需要的是具有提高的可写性的均匀数据岛的图案化垂直磁记录。
发明内容
本发明涉及一种具有数据岛的图案化垂直磁记录介质，该数据岛具有第一和第二铁磁层(MAG1和MAG2)，第一和第二非磁性间隔层(ILl和IL2)在MAGl和MAG2之间。在一个实施例中，MAGl和MAG2可以是类似CoPtCr合金并具有类似厚度。ILl是如Ru的金属膜，或如RuCr或RuCo的Ru基合金，并具有在约O. 1-1. 5nm之间的厚度，并且IL2是金属氧化物膜，如Ta、Ti、Nb、Si、Mn、或Hf的氧化物，并具有在约O. 2-1. Onm之间的厚度。ILl和IL2的厚度确保使MAGl和MAG2强交换耦合并且展示单翻转特性。如果期望实现梯度各向异性的RL，MAG1和MAG2可以具有不同量的Pt和Cr。在另一个实施例中，MAG2是“写入辅助”层，例如以交换弹性(exchange spring)结构的如Co、CoPtCrB> CoPtCr合金、NiFe合金和CoFe合金的高饱和磁化强度的磁性软材料。可以使ILl的厚度非常薄，使得IL2用作MAGl和写入辅助MAG2层之间的耦合层。在应用到热辅助记录(TAR)的又一个实施例中，MAG2是具有高磁晶各向异性(Ku)的基于Lltl相的化学有序等原子二元合金FePt或CoPt、或例如(Fe(y)Pt(100-y))-X的基于FePt LI。相的伪二元合金。在该TAR实施例中，ILl是MgO、RuAl、或 TiN,并且 IL2 是 Ta2O5' Ru、RuCo 或 Ru-Ta2O50在所有实施例中，可选的势垒层(BL)可以形成在MAG2上以在随后用于形成离散岛的蚀刻期间保护底层。BL可以由如Ru、W或Mo的金属或如Hf、W或Mo的氧化物的金属氧化物形成，并具有约O. 5至5nm的厚度。ILl和IL2的材料和厚度的适当选择允许从MAGl对MAG2的显微结构的独立控制和在MAGl和MAG2之间的磁交换耦合的最佳调整，以及对MAGl的粒间交换耦合的控制。由于提高的翻转质量和膜生长同质性，这产生提高的岛磁特性。因此，根据本发明的具有数据岛的BPM示出包括数据区的岛的显著降低的SFD、提高的可写性和更高程度的磁同质性。为了更充分地理解本发明的本质和优点，应结合附图参考下列详细描述。
图I是具有位元图案化介质(BPM)的垂直磁记录盘驱动器的顶视图并且示出根据现有技术的以同心圆形数据轨道布置的图案化数据岛。图2是现有技术BPM盘的放大部分的顶视图，示出了数据岛的详细布置。图3A-3C是根据现有技术在蚀刻和平坦化盘的各个阶段中的BPM盘的截面视图。图4是根据本发明的盘结构的一部分的截面图，示出了在图案化以形成离散数据岛之前的各层。图5是用于在热辅助记录(TAR)系统中使用的气垫滑橇和根据本发明的具有数据岛的TAR盘的一部分的截面图。图6是根据本发明的盘结构的一部分的截面图，示出了在图案化以形成离散数据岛之前的包括可选势垒层的各层。图7是根据本发明的盘结构的一部分在图案化之后的截面图，示出了单个数据
岛O
具体实施方式
图I是具有图案化介质磁记录盘200的图案化介质磁记录盘驱动器100的顶视图。驱动器100具有壳体或盘基112，其支撑致动器130 ;以及驱动马达，其用于使磁记录盘200旋转。致动器130可以是音圈马达(VCM)旋转致动器，其具有刚性臂131并且如箭头133所示绕枢轴132旋转。磁头悬架组件包括悬架135，其一端附接到致动器臂131的端部；以及磁头承载件，诸如气垫滑橇120，其附接到悬架135的另一端。悬架135允许将滑橇120保持为非常靠近盘200的表面，并且当盘200沿箭头20的方向旋转时，使得滑橇120能够在由盘200产生的气垫上“俯仰(pitch)”和“滚转(roll)”。如本领域所熟知的，通常将磁阻读取磁头(未示出)和感应写入磁头(未示出)形成为被图案化为在滑橇120的尾端上的一系列薄膜和结构的一体化的读取/写入磁头。滑橇120通常由诸如氧化铝/碳化钛(Al203/TiC)的复合物的复合材料形成。图I中示出了具有相关联的滑橇和读取/写入磁头的仅一个盘表面，但是通常存在多个磁盘，其堆叠在由主轴马达旋转的毂上，每个盘的每个表面具有相关联的独立滑橇和读取/写入磁头。图案化介质磁记录盘200包括硬的或刚性盘基底以及在该基底上的可磁化材料 的离散数据岛30。数据岛30以径向隔开的圆形轨道118布置，在图I中示出了仅少许岛30和靠近盘200的内径和外径的典型轨道118。岛30被描绘为具有圆形形状，但是岛可以具有例如大体上矩形、卵形或椭圆形的其它形状。当盘200沿箭头20的方向旋转时，致动器130的移动允许在滑橇120的尾端上的读取/写入磁头存取盘200上的不同的数据轨道118。图2是盘200的放大部分的顶视图，示出了根据现有技术的一种类型的图案中在盘基底的表面上的数据岛30的详细布置。岛30包含可磁化记录材料并且以沿径向隔开的圆形轨道或跨轨道方向布置，如由轨道118a-118e所示。轨道通常通过固定的轨道间距TS相等地隔开。轨道内数据岛之间的间距由轨道118a内的数据岛30a和30b之间的距离IS示出，且对相邻轨道，数据岛相互之间以距离IS/2移位，如以轨道118a和118b所示。每个岛具有与盘200的平面平行的水平尺寸W，如果岛具有圆形形状，则W是直径。岛可具有例如大体上矩形、卵形或椭圆形的其它形状，在这种情况下，可以将尺寸W视为非圆形岛的最小尺寸，诸如矩形岛的较小的一侧。相邻的岛由非磁性区域或间隔分离，该间隔具有水平尺寸D。D的值可以大于W的值。与图2中所示的盘相似的BPM盘可以是垂直磁记录盘，其中磁化方向与岛中的记录层垂直或在该记录层的平面外。为了产生所需的图案化数据岛30的磁隔离，必须将岛30之间的区域或间隔的磁矩破坏或大幅度减小以使得这些间隔基本上是非磁性的。术语“非磁性的”意味着岛30之间的间隔由如下材料形成诸如电介质的非铁磁材料；或在没有施加磁场的情况下具有大量剩磁矩(remanent moment)的材料；或在岛30下面凹进足够远的槽中以不对读取或写入造成不利影响的磁性材料。非磁性的间隔也可以是不具有磁性材料，诸如在磁记录层或盘基底中的沟槽或凹槽。图3A是示出了根据现有技术在平板印刷图案化和蚀刻以形成BPM盘之前的盘200的截面图。盘200是具有大体上平坦表面202的基底201，在该盘上通常通过溅射沉积有典型的层。盘200被描绘为垂直磁记录盘，其具有垂直(即，大体上垂直于基底表面201)磁各向异性的记录层(RL)和在RL下面的可选软磁衬层(SUL)。可选SUL用作来自盘驱动器写入磁头的磁写入场的磁通返回路径。
硬盘基底201可以是任何可商购的玻璃基底，但是也可以是具有NiP表面涂层的常规铝合金，或诸如硅、硅碱钙石或碳化硅的替代基底。用于SUL的生长的粘接层或起始层(OL)可以是沉积在基底表面202上具有约2-10nm的厚度的AlTi合金或类似材料。SUL 可由诸如 CoNiFe、FeCoB, CoCuFe、NiFe、FeAlSi、FeTaN、FeN、FeTaC, CoTaZr,CoFeTaZr、CoFeBjP CoZrNb的合金的导磁材料形成。SUL也可以是由通过非磁性膜隔开的多个软磁膜形成的叠层SUL或多层SUL，该非磁性膜诸如Al或CoCr的导电膜。SUL也可以是由通过层间膜隔开的多个软磁膜形成的叠层SUL或多层SUL，该层间膜介导反铁磁性耦合，诸如Ru、Ir、或Cr或其合金。SUL可以具有在约5至50nm的范围内的厚度。离散磁岛中的RL可以是钴(Co)合金，如钴钼(CoPt)或钴钼铬(CoPtCr)合金。Co合金RL在促生长衬层(UL)上生长，该促生长衬层诱导Co合金的晶体C轴垂直于RL的平面，使得RL具有强垂直磁晶各向异性。UL可以是Ru或Ru合金层。可以将如NiW或NiWCr合金层的种晶层(SL)沉积在SUL上以促进含Ru的UL的生长。如果可选SUL存在，则UL和SL还用作交换中断层(EBL)，该交换中断层中断SUL和RL的导磁膜之间的磁交换耦合。
将保护性外涂层(OC)沉积在RL上。OC可以是溅射沉积的无定形碳，如DLC，其也可被氢化和/或氮化。可以用于OC的其它材料包括碳化物，诸如碳化硅和碳化硼；氮化物，诸如氮化硅(SiNx)、氮化钛、和氮化硼；金属氧化物，诸如TiO2、ZrO2、A1203、Cr203、Ta2O5和ZrO2-Y2O3 ;以及这些材料的混合物。图3A的盘例如通过纳米压印过程而光刻地图案化。在纳米压印中，例如通过直接电子束写入制作主模板从而具有数据岛和非磁性区域的期望图案。将压印抗蚀剂(即，热塑性聚合物)的薄膜旋涂到盘上。然后，使具有其预定图案的主模板与压印抗蚀剂模接触，并且将该模板和盘压在一起并施加热量。当压印抗蚀剂聚合物被加热到其玻璃转化温度以上时，模板上的图案被压入到抗蚀剂膜内。在冷却之后，将主模板与盘分离，图案化的抗蚀剂留在RL上。然后，使用图案化的压印抗蚀剂作为蚀刻掩模。可以使用反应离子刻蚀(RIE)或离子铣削来将压印抗蚀剂中的图案转移到下面的盘以形成数据岛和非磁性区域。图3B是盘200在光刻图案化和蚀刻之后的截面图。在蚀刻之后，具有RL材料的隆起岛(elevated land)30和凹槽或凹部32形成在基底表面202上。凹部32的典型深度在约4至50nm的范围内，这基本上也是岛30的高度，并且该凹部的典型宽度在约4至50nm的范围内。如图3B中所示，优选地将蚀刻进行到移除所有RL材料的深度，使得在凹部32中不存在RL材料。蚀刻可以移除少量的EBL材料。通常，在凹部32的下表面下面将存在EBL材料的层。图3C是图3B的经蚀刻的盘200在将第二可选保护性外涂层34沉积到凹部32中以及岛30的顶部上之后并且在凹部32中沉积填充材料36并对其化学机械抛光(CMP)之后的截面图。可选第二保护性外涂层34可以由如用于直接在RL的顶部上方的OC的材料之一形成。填充材料36可以是SiO2或聚合材料、或如Cu的非磁性金属。CMP产生基本上平坦化的盘表面。例如可以通过旋转涂布将常规液体润滑剂的层(未示出)沉积在盘200的表面上。图4是根据本发明的盘的一部分在图案化为离散岛之前的截面图。盘基底(未示出)、可选的SUL和EBL可以是如现有技术中所描述的。EBL可以是Ru或Ru合金层。EBL是在RL下面的非磁性衬层。如果盘是不存在SUL的类型，则在RL下面的基底上存在如Ru或Ru合金的非磁性衬层。第一超薄或“纳米”氧化物膜(N-OX)沉积在EBL (或非磁性衬层)上。EBL可以是Ru或Ru合金层。N-OX优选是如Ta2O5的Ta氧化物，但也可以是Ti氧化物或Co氧化物，并具有在约O. I至I. 5nm范围内的厚度。Ν-0Χ是超薄的，小于或等于I. 5nm,并且优选小于或等于0.7nm。在该厚度状态下，可以将厚度视为不连续膜的“平均”厚度。Ta氧化物膜可通过来自Ta2O5靶的溅射沉积而沉积。如果靶是传导性的，则可以容易地采用DC溅射。另一方面，如果靶是绝缘体或高阻抗靶，则RF溅射是优选的模式。替代地，Ta2O5可以通过包含适量的氧的溅射气体混合物与Ta的反应溅射原位(in situ)生长。第一铁磁层(MAG1)沉积在N-OX上。MAGl沉积在N-OX上。MAGl是具有垂直磁各向异性的Co合金，优选地包括Co、Pt和Cr的合金，并具有在约4至15nm的范围内的厚度。CoPtCr合金具有垂直磁各向异性并且可以具有CoxPtyCrz的组成，其中下标是原子百分比；50彡X彡85 ;7彡y彡30 ;以及O彡z ( 25。CoPtCr合金可以以通常较少量地包含如Ta的其它元素。因为N-OX可以是不连续膜，Co合金MAGl沉积到其上的表面可以是N-OX的 Ru或Ru合金材料和N-OX的簇或区域。虽然用于常规连续磁记录盘的粒状Co合金磁层通常包括如SiO2的氧化物来减小粒度，但是在本发明中，优选Co合金是无氧的并且具有尽可能大的粒度。在2011年3月23日提交的相关未决申请13/049，124中描述了带有具有形成在N-OX上的无氧的CoPtCr合金层的离散岛的BPM盘。在根据本发明的盘的一个实施例中，与MAGl类似的并且具有类似厚度的第二铁磁层(MAG2)位于MAGl上，第一和第二非磁性间隔层(ILl和IL2)在MAGl和MAG2之间。ILl和IL2用作MAGl和MAG2之间的双成核膜。ILl是金属膜，优选地如RuCr或RuCo的Ru或Ru基合金，并具有在约O. 1-1. 5nm之间的厚度。ILl也可以是RuxCo (100_x)合金，其中x在30和70原子％之间。将ILl在低压(小于约IOmTorr)下溅射沉积在MAGl上。IL2是金属氧化物膜、优选地是Ta的氧化物但也是Ti、Nb、Si、Mn、或Hf的氧化物，并具有在约O. 2-1. Onm之间的厚度。将IL2在高压(大于约20mTorr)下溅射沉积在ILl上。将MAG2直接溅射沉积IL2上。ILl可以刚好足够厚以在MAGl上形成为大体上共形(conformal)膜。但是在超薄厚度状态下，ILl和IL2中的每一个的厚度可以是不连续膜的“平均”厚度，ILl和IL2材料形成为不连续簇。因此，如果ILl是大体上共形的并且IL2是不连续的，则MAG2在IL2簇上以及下面的ILl的一部分上生长。将ILl以相对低的溅射压力(小于约IOmTorr)沉积以促进共形Ru膜或Ru基合金簇在MAGl上的形成。IL2以高溅射压力沉积以促进金属氧化物簇的形成。因此，MAG2的材料与IL2材料和ILl材料的簇相接触，IL2材料和ILl材料共同地控制MAG2的显微结构。MAG2和MAGl —起用作RL。ILl和IL2的厚度确保使MAGl和MAG2强交换耦合并且展示单翻转特性。如果期望实现梯度各向异性的RL，则MAGl和MAG2将通常具有不同量的Pt和Cr。例如，与MAGl相比，MAG2可以具有更多的Pt和更少的Cr并且因此具有更高的各向异性。梯度各向异性的RL弥补跨越RL的厚度的写入场中的变化和写入场梯度中的非均匀性。可以调节MAGl和MAG2的总厚度以实现由MAGl对MAG2的显微结构控制，以选择MAG1+MAG2的期望的磁矩和各向异性，以及匹配写入磁头的写入特性。在本发明的另一个实施例中，MAG2是“写入辅助”层，并且ILl和IL2为如上所述——即分别是优选地Ru或Ru基合金的金属膜和如Ta2O5的金属氧化物膜。MAG2可以是CoXoPtCr合金或CoPtCr氧化物，并具有在O. 5至IOnm之间的厚度。MAG2是例如高饱和磁化强度(Ms大于约600emu/cm3)磁性软材料(矫顽性小于约20000e),其通过弹性翻转机构(spring switching mechanism)提高MAGl的可写性。这样的层的例子包括Co、Fe、CoPtCr合金、CoPtCrB、NiFe、和CoFe合金。在这样的写入辅助结构的另一实施方式中，ILl的厚度减小(到约O. I至3nm之间的厚度)，使得IL2用作交换弹性类型的记录结构的耦合层。IL2在这种情况下优选是Ru、RuCo (Co=30至60原子％)或Ru-Ta2O5 (Ta氧化物=1至25原子％)。ILl和IL2的材料和厚度的适当选择允许从MAGl对MAG2的显微结构的独立控制和在MAGl和MAG2之间的磁交换耦合的最佳调整，以及对记录层(MAG1)的粒间交换耦合的控制。由于提高的翻转质量和膜生长同质性，这产生提高的岛磁特性。因此，根据本发明的具有数据岛的BPM示出包括数据区的岛的显著降低的SFD、提高的可写性和更高程度的磁同质性。已经提出主要用于在常规磁记录中使用的具有BPM的垂直磁记录盘，其中感应写入磁头单独地将数据写入到岛。然而，还提出了用于在也被称为热辅助记录(TAR)的加热 辅助记录中使用的垂直BPM盘。在TAR系统中，具有近场换能器(NFT)的光波导管从诸如激光的辐射源引导热量以加热盘上的磁记录层的局部区域。TAR系统允许使用具有高磁晶各向异性(Ku)的磁性材料以增加记录层的热稳定性。然而，增加Ku也增加记录层的短时翻转场(Htl),该短时翻转场(Htl)是反转磁化方向所需的场。对于大多数磁性材料，Htl事实上更大，但直接与在相当长的时间尺度上测量的矫顽场或矫顽性H。相关。因此，单独的写入场(来自常规感应写入磁头的写入场通常不大于约12k0e)不足以使磁化翻转。然而，来自NFT的辐射局部地加热高Ku磁性材料，在一些情况以接近其居里温度或在其居里温度之上，以降低矫顽性并且充分降低翻转场以通过感应写入磁头进行写入。因此，先前描述的图I描绘了具有垂直BPM盘200和支撑写入磁头和读取磁头的气垫滑橇120的常规磁记录装置。图5描绘了用于在TAR系统中使用的气垫滑橇120’和TAR盘200’的一部分的截面图，因为在示出非常小的结构上的困难性，所以未按比例绘制。气垫滑橇120’支撑写入磁头50(具有磁轭54和写入极52)、读取磁头60、和屏蔽SI和S2。在TAR盘200’中，散热层21位于岛30和非磁性区域32的下面。岛30可以是根据本发明的岛，如图4中的岛。散热层21由属于良好热导体的材料形成，如Cu或CuZr、Au、Ag或其它适当的金属或金属合金。层19可以是在散热层21和岛30之间的热抗蚀剂层，诸如MgO或SiO2的层，以帮助控制热流使得热量不会太快地分布到散热层21中。TAR盘200’还可包括可选的SUL，该SUL如果存在则将位于散热层21的下面。如果不存在SUL，则不需要EBL。滑橇120’具有面对盘200’的气垫表面(ABS)。滑橇120’还支撑激光器70、镜子71、光波导管或通道72和NFT74，其输出在ABS处。当通过线圈56引导写电流时，写入极52将磁通量引导到数据岛30，如以指向数据岛30之一的箭头80所表示的。具有箭头的虚线17示出回到返回极54的磁通返回路径。当TAR盘10’相对于滑橇沿方向23移动时，如以波浪箭头82所表示的，NFT74将近场辐射引导到数据岛31。NFT中的电荷振荡加热数据岛30，同时，数据岛从写入极52暴露到写入场。这升高数据岛中磁记录材料的温度以从而降低材料的矫顽性并且使得数据岛的磁化能够由写入场翻转。因此，在根据本发明的BPM盘的其它实施例中，BPM盘是在TAR盘驱动器中可使用的TAR盘。在第一 TAR盘实施例中，盘结构可以是如图4中所示的结构，具有与如上所述相同的MAGUIL1和IL2，但是其中MAG2由高各向异性CoPtCr合金材料形成。取决于具体组成，高KuCoPtCr合金可以具有达到约20k0e的翻转场。NFT必须充分降低MAG2的矫顽性，使得MAG2的翻转场降低到显著低于写入场的值。MAG2的CoPtCr合金层的组成可以变化以允许调整居里温度。在第二 TAR盘实施例中，盘结构可以是如图4中所示的结构，具有相同的MAG1，但是具有用于ILl和IL2的不同的材料，并且具有作为MAG2的化学有序高Ku合金。ILl是MgO或RuAl (Al=30至70原子％)或TiN (N=40至60原子％)，并具有在O. I至2nm范围内的厚度。IL2 是 Ta2O5>Ru>RuCo (Co=30 至 70 原子 %)或 Ru-Ta2O5 (Ta 氧化物=1 至 25 原子 ％)，并具有在O. I至Inm范围内的厚度。MAG2优选地是基于Lltl相的化学有序等原子二元合金FePt或CoPt。Lltl有序的FePt和CoPt (以及FePd和CoPd)的化学有序合金因它们的高磁晶各向异性和磁化的、高密度磁记录材料所需的性质而众所周知。化学有序FePt或CoPt合金，在其体材料形式中，已知为面心四方(FCT)Lltl有序相材料(也被称作CuAu材料)。Ll0相的C轴是易磁化轴并且定向成垂直于盘基底。化学有序FePt (或CoPt)合金层也可以是基于FePt Lltl相的伪二元合金，例如$6(7)卩七(1001))-父，其中7在约45和55原子百分·比之间，并且元素X可以是Ni、Au、Cu、Pd或Ag并且以在约0%至约20%原子百分比之间的范围存在。虽然伪二元合金FePt-X通常具有与二元合金FePt相类似的高各向异性，但是它允许对MAG2的磁性和结构性质的额外控制。如果MAG2是化学有序FePt合金层，则在将盘基底维持在300°C以上并且优选地450°C以上的升高温度下的同时，将它溅射沉积到IL2结构上。高温沉积确保能够实现高翻转场。翻转场优选在约30和150k0e之间。在沉积期间盘基底的温度可以例如从约600°C的起始温度逐渐地下降到约300°C的最终温度，以提供具有梯度各向异性的FePt合金层，各向异性随厚度的增加而降低。图6是根据本发明的盘的一部分在图案化为离散岛之前并且在MAG2上具有可选势垒层(BL)的截面图。在随后用于形成离散岛的蚀刻期间，BL保护下面的层。BL可以由如Ru、W或Mo的金属或如Hf、W或Mo的氧化物的金属氧化物或诸如氮化硅(SiNx)的其它低蚀刻速率材料形成。BL可以具有在约5至50nm之间的厚度。图7是根据本发明的BPM盘的一部分的截面图，示出了在光刻图案化和蚀刻之后的单个数据岛。优选地将蚀刻进行到移除全部MAGl材料的深度。蚀刻可以移除少量的EBL材料。通常，在数据岛之间的凹部的下表面下面将存在EBL材料的层。虽然已经参考优选实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域内的技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的前提下，可在形式和细节上做出各种修改。相应地，所公开的发明仅被视为说明性的并且限于仅如权利要求所规定的范围内。
权利要求
1.一种图案化垂直磁记录介质,包括 基底； 在所述基底上的非磁性衬层； 具有垂直磁各向异性的第一铁磁层(MAG1)，所述第一铁磁层是包括钴、钼和铬的无氧合金； 在所述第一铁磁层上的第一非磁性间隔层(ILl)； 在ILl上的第二非磁性间隔层(IL2);以及 在IL2上的第二铁磁层(MAG2);并且 其中MAGl、ILl、IL2和MAG2被图案化成多个离散岛。
2.根据权利要求I所述的介质，其中MAG2是具有垂直磁各向异性并且包括Co、Pt和Cr的无氧合金；并且其中MAG2和MAGl跨ILl和IL2交换耦合。
3.根据权利要求2所述的介质，其中较之MAG1，MAG2具有更多的Pt和更少的Cr。
4.根据权利要求I所述的介质，其中MAG2是由选自(0、？6、(0 比1'合金、(0 比池、附卩6和CoFe合金的材料形成并且具有大于600emu/cm3的饱和磁化强度和小于20000e的矫顽性的写入辅助层。
5.根据权利要求I所述的介质，其中MAG2和MAGl是交换弹性结构，其中IL具有在约O.I至3nm之间的厚度，并且其中IL2是由选自Ru、RuCo (Co大于或等于30原子％且小于或等于60原子％)和Ru-Ta2O5 (Ta氧化物大于或等于I原子％且小于或等于25原子％)的材料形成的交换弹性耦合层。
6.根据权利要求I所述的介质，其中ILl包括选自Ru和Ru基合金的材料并且具有大于或等于O. Inm且小于或等于I. 5nm的厚度，IL2包括从由Ta、Nb、Ti、Si、Mn和Hf组成的组选择的元素的一种或多种氧化物并且具有大于或等于O. 2nm且小于或等于I. Onm的厚度。
7.根据权利要求6所述的介质，其中IL2基本上由Ta的氧化物组成。
8.根据权利要求6所述的介质，其中IL2是在ILl上的不连续氧化物膜簇，其中MAG2与ILl以及与IL2的氧化物簇相接触。
9.根据权利要求6所述的介质，其中ILl是在MAGl上的ILl材料的共形膜。
10.根据权利要求6所述的介质，其中ILl是在MAGl上的ILl材料的不连续膜。
11.根据权利要求I所述的介质，其中MAG2是选自FePt合金、CoPt合金、FePt-X合金和CoPt-X合金的化学有序合金，其中所述元素X选自由Ni、Au、Cu、Pd和Ag组成的组并且以小于或等于20原子百分比的量存在。
12.根据权利要求11所述的介质，其中MAG2具有大于或等于30k0e的翻转场。
13.根据权利要求11所述的介质，其中ILl选自MgO和RuAKAl大于或等于30原子％且小于或等于70原子％)。
14.根据权利要求13所述的介质，其中IL2选自Ta205、Ru、RuCo(Co大于或等于30原子％且小于或等于70原子％)和Ru-Ta2O5 (Ta氧化物大于或等于I原子％且小于或等于25原子％)。
15.根据权利要求I所述的介质，进一步包括在MAG2上的势垒层(BL)和在BL上的保护性外涂层(OC)。
16.根据权利要求15所述的介质，其中所述BL具有大于或等于O.5nm且小于或等于5nm的厚度并且选自Ru、W、Mo ;Hf、W或Mo的氧化物以及氮化硅。
17.根据权利要求I所述的介质，进一步包括在所述非磁性衬层和MAGl之间的纳米氧化物膜(N-OX)，所述N-OX包括选自Ta氧化物、Co氧化物和Ti氧化物的氧化物并且具有大于或等于O. Inm和小于或等于I. 5nm的厚度。
18.根据权利要求I所述的介质，进一步包括在所述衬层下面的所述基底上的软导磁材料的软衬层(SUL)，所述 SUL 包括从由 CoFe、CoNiFe、NiFe、FeCoB、CoCuFe、FeAlSi、FeTaN、FeN、FeTaC, CoTaZr和CoZrNb的合金组成的组选择的材料。
19.一种磁记录盘驱动器,包括 根据权利要求I所述的介质； 写入磁头，所述写入磁头用于磁化数据岛中的MAGl ;以及 读取磁头，所述读取磁头用于读取已磁化的数据岛。
20.一种热辅助记录(TAR)磁记录盘驱动器，包括 根据权利要求12所述的介质； 写入磁头，所述写入磁头用于将磁写入场施加到数据岛以磁化所述数据岛中的MAG2，所述写入磁头提供小于30k0e的写入场； 光学数据通道和近场换能器，所述光学数据通道和近场换能器用于将辐射引导到所述数据岛以加热MAG2 ;以及 读取磁头，所述读取磁头用于利用磁化的MAG2读取所述数据岛。
全文摘要
本发明涉及具有多个磁层和间隔层的图案化垂直磁记录介质。该图案化垂直磁记录介质具有离散的数据岛，该数据岛具有第一和第二铁磁层(MAG1和MAG2)，第一和第二非磁性间隔层(IL1和IL2)在所述MAG1和MAG2之间。MAG1和MAG2可以是类似CoPtCr合金并具有类似厚度，且IL1和IL2的厚度确保使MAG1和MAG2强交换耦合。替代地，MAG2可以是“写入辅助”层，例如以交换弹性结构的高饱和磁化强度的磁性软材料，且IL1非常薄使得IL2用作MAG1和写入辅助MAG2层之间的耦合层。在热辅助记录(TAR)的应用中，MAG2可以是具有高磁晶各向异性(Ku)的基于L10相的化学有序等原子二元合金FePt或CoPt。
文档编号G11B5/66GK102890941SQ20121025263
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月20日 优先权日2011年7月21日
发明者埃内斯托·马里内罗, 迪特尔·韦勒, 布赖恩·约克 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司