專利名稱：具有反鐵磁耦合鐵磁膜磁性島的接觸磁性轉(zhuǎn)印模板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種用于在硬磁記錄盤上形成伺服圖案的接觸磁性轉(zhuǎn)印模板(transfer template)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的磁性記錄硬盤驅(qū)動(dòng)器使用水平或者縱向記錄，即定義磁記錄數(shù)據(jù)位的磁化區(qū)域被定向在硬盤上的記錄層平面中。垂直磁記錄，其中磁化區(qū)域被定向?yàn)榇怪庇谟涗泴拥钠矫?，也被建議用于硬盤驅(qū)動(dòng)器。硬盤驅(qū)動(dòng)器使用固定的、預(yù)先記錄的伺服圖案以將記錄磁頭定位在盤上的所預(yù)期的磁道和記錄位置。
產(chǎn)生伺服圖案的傳統(tǒng)方法是通過以一個(gè)磁道接一個(gè)磁道為基礎(chǔ)“伺服寫入”圖案，或者使用特殊的寫入頭和伺服寫入器，或者在盤驅(qū)動(dòng)器中使用生產(chǎn)頭。因?yàn)檫@是耗時(shí)間并且因此費(fèi)用昂貴的過程，已經(jīng)建議將有時(shí)稱作磁性印刷的接觸磁性復(fù)制或者轉(zhuǎn)印(CMT)用作瞬時(shí)記錄伺服圖案的方法。在CMT方法中，使用“母(master)”盤或者模板，該“母”盤或者模板在與要被轉(zhuǎn)印到磁記錄盤(“從屬(slave)”盤)中的伺服圖案相應(yīng)的圖案中包含軟磁(低矯頑磁性)材料區(qū)域或者島。如圖1A所示，從屬盤的記錄層首先暴露于利用磁體1的均勻磁場(即“DC”磁化)，該磁體1跨越磁體的極之間的間隙3以第一方向2施加平面內(nèi)(in-plane)的水平(縱向)磁場。這個(gè)磁場一般是通過旋轉(zhuǎn)從屬盤使之經(jīng)過固定磁體1而被施加的，致使從屬盤以第一圓周方向被磁化。如圖1B所示，然后將由承載器(carrier)支撐的母模板壓至與DC磁化的從屬盤接觸，并且由磁體1以與第一DC磁化方向2相反的方向4施加第二水平DC磁場。這將在從屬盤上產(chǎn)生磁化圖案，因?yàn)閺膶俦P上的、與母模板上的軟磁材料磁性島5相面對(duì)的區(qū)域中的第一磁化從第二DC磁場屏蔽，并且從屬盤上的、與模板上的開口6(母模板上的軟磁島5之間的非磁性區(qū)域)相面對(duì)的區(qū)域中的第一磁化被反轉(zhuǎn)。被反轉(zhuǎn)的磁化由圖1B中的箭頭7表示。當(dāng)以方向4施加磁場時(shí)，磁性島5以相同的方向4被磁化，其產(chǎn)生與在面對(duì)島5的記錄層區(qū)域中施加的磁場相反的磁場，致使對(duì)與島相面對(duì)的記錄層區(qū)域基本上沒有施加磁場。施加于開口6下面的從屬盤的磁場通過鄰接于開口6的軟磁島5中的偶極子場8增強(qiáng)，因?yàn)榇嬖谟衼碜源朋w的磁場，所以這些島產(chǎn)生了它們自己的磁場。在美國專利3,869,711中首次提出將CMT用于在縱向磁記錄介質(zhì)中產(chǎn)生伺服圖案。
CMT母模板一般是剛性襯底或者其上形成有塑料膜的剛性襯底。母模板的這些類型已經(jīng)在美國專利6,347,016B1和6,433,944B1中進(jìn)行了描述，且由Ishida等人在“Magnetic Printing Technolog-Application to HDD”(IEEETransactions on Magnetics，Vol 39，No.2，2003年3月，第628-632頁)中進(jìn)行了描述。在與本申請一樣轉(zhuǎn)讓給同一受讓人的美國專利6,798,590B2中，將一個(gè)柔性塑料母模板用在CMT方法中，該CMT方法使用氣壓差(differentialgas pressure)將磁性島的圖案壓靠在從屬盤上。
Ishidal等人的論文也建議用于縱向磁性記錄盤的同一CMT方法—其中縱向磁場如圖1A-1B所示在記錄層的平面內(nèi)施加—也可以應(yīng)用于向垂直磁性記錄盤轉(zhuǎn)印伺服圖案。在與本申請一樣轉(zhuǎn)讓給同一受讓人的美國專利6,791,774B1中，描述了用于在垂直磁性記錄盤中形成伺服圖案的CMT模板和方法。
在現(xiàn)有技術(shù)的CMT方法中，模板上的在施加磁場期間已經(jīng)以所期望的方向磁化的磁性島，當(dāng)去除施加的磁場時(shí)可能不回復(fù)到它們的退磁狀態(tài)，而是會(huì)主要沿著它們的易磁化軸保持殘余或者剩余磁化。島的這個(gè)剩余磁化可以從從屬盤中部分地擦除先前轉(zhuǎn)印的磁性圖案，從而導(dǎo)致磁性轉(zhuǎn)印的伺服圖案的信噪比降低。當(dāng)磁性島有非常小的尺寸時(shí)這個(gè)影響將更加明顯，因?yàn)橛蓫u的形狀引起的單軸磁各向異性(形狀各向異性)使島保持磁化。
因此，所需要的是具有這樣的磁性島的CMT模板，該磁性島很容易飽和以在存在有施加的磁場時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)磁化，但是在不存在施加的磁場時(shí)表現(xiàn)為根本沒有剩余磁化存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是具有用作磁性島的反鐵磁耦合(AF耦合)磁性結(jié)構(gòu)的CMT母模板。該模板是剛性襯底或者柔性襯底，具有的每個(gè)磁性島是兩個(gè)通過反鐵磁耦合(AFC)膜反鐵磁耦合的鐵磁膜。當(dāng)存在施加的磁場時(shí)，兩個(gè)鐵磁膜的磁矩是平行的并且基本是相等的，因此它們產(chǎn)生了一個(gè)抵消從屬盤的與島相面對(duì)的區(qū)域中的施加的磁場的磁場。然而，當(dāng)去除了施加的磁場時(shí)，由于跨越AFC膜的反鐵磁性交換耦合，任何剩余磁化將導(dǎo)致兩個(gè)鐵磁膜內(nèi)的剩余磁矩反平行地定向。因此島將不具有能夠影響被轉(zhuǎn)印到從屬盤的伺服圖案的凈剩余磁矩。
鐵磁膜優(yōu)選地由Ni、Fe和Co的一種或者多種的軟磁(低矯頑磁性)合金形成，但如果兩個(gè)鐵磁膜具有基本相同的剩余磁矩，其也可以由硬磁(高矯頑磁性)合金形成，如用于磁記錄介質(zhì)的Co合金。如果鐵磁材料是NiFe合金，那么可以在沉積第一NiFe之前將CrMo合金籽層(seed layer)沉積在該模板上。AFC膜是公知的并且包括Ru、鉻(Cr)、銠(Rh)、銥(Ir)、銅(Cu)和它們的合金。
CMT模板具有非磁性區(qū)域，非磁性區(qū)域可以是間隙或者島之間的非磁性材料。非磁性材料的上表面和磁性島可以是鄰接的并且基本是共平面的以形成一個(gè)接觸從屬盤的基本平坦的連續(xù)上表面。
為了更詳盡地理解本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，可以參考下面的與附圖相結(jié)合的細(xì)節(jié)描述。


圖1A-1B描述了在縱向磁性記錄盤上的接觸磁性轉(zhuǎn)印的現(xiàn)有技術(shù)；圖2A-2B分別是硬磁記錄盤的平面圖和部分橫截面圖，解釋了伺服扇區(qū)的圖案通常放射狀地延伸穿越環(huán)形數(shù)據(jù)帶；圖3是圖2A的一個(gè)伺服扇區(qū)的展開圖，示出了磁化伺服區(qū)域或者塊；圖4是CMT柔性母模板的示意圖，該母模板通過小氣壓差P緊靠記錄盤放置；圖5是用于與CMT柔性母模板一起使用的CMT裝置的示意圖，并且闡釋了具有由鄰接的磁性島和非磁性區(qū)域形成的基本平坦的上表面的模板；圖6A是顯示現(xiàn)有技術(shù)的單層磁性島的示意圖，其展示了在存在有施加的磁場時(shí)用于基本上抵消施加在與島相面對(duì)的區(qū)域中的磁場的磁矩；圖6B是顯示了圖6A的磁性島在去除施加的磁場后帶有剩余或者殘余磁矩的示意圖；圖7A是顯示本發(fā)明的CMT母模板中的AF耦合磁性島的示意圖，其展示了在存在有施加的磁場時(shí)基本上抵消施加在與島相面對(duì)的區(qū)域中的磁場的磁矩；圖7B是顯示圖7A的磁性島在去除施加的磁場后不帶有剩余磁矩的示意圖；圖8是Ni80Fe20(30nm)/Ru(0.8nm)/Ni80Fe20(30nm)AF耦合結(jié)構(gòu)的M-H磁化曲線，該結(jié)構(gòu)類同用于本發(fā)明的CMT母模板中的磁性島的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
在圖2A的平面圖和圖2B的橫截面圖示出了帶有由接觸磁性轉(zhuǎn)印(CMT)形成的伺服圖案的剛性磁記錄盤的常見例子。磁記錄盤10包括剛性襯底11、襯底上的膜金屬合金(例如CoPtCrB)磁記錄層13和外層15(例如一個(gè)保護(hù)性無定形碳護(hù)膜，在其表面上一般具有潤滑劑，如全氟聚醚(perfluoropolyether)(PFPE)。盤10具有由內(nèi)徑(ID)14和外徑(OD)16限定的環(huán)形數(shù)據(jù)部分或者帶12。圖2是沿著磁道或者圓周方向截取的橫截面圖，并且示出了襯底11、帶有常見的組成部分伺服圖案的磁化部分48、34、38的記錄層13和外層15。在盤驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行期間，磁頭在處于環(huán)形數(shù)據(jù)帶12的ID14和OD16之間的許多同心數(shù)據(jù)磁道中所選取的一個(gè)磁道上讀取或者寫入數(shù)據(jù)。為了從所選取的磁道精確地讀取或者寫入數(shù)據(jù)，要求磁頭保持在磁道的中心線之上。因此，每一次一個(gè)伺服扇區(qū)，如常見的扇區(qū)18經(jīng)過磁頭的下面時(shí)，盤驅(qū)動(dòng)器的頭定位控制系統(tǒng)從包含在伺服扇區(qū)中的伺服塊接收伺服信息。包含在伺服塊中的信息產(chǎn)生位置誤差信號(hào)，該位置誤差信號(hào)由頭定位控制系統(tǒng)利用以朝向磁道中心線移動(dòng)磁頭。因此，在盤10的完整旋轉(zhuǎn)期間，通過來自連續(xù)的伺服扇區(qū)中的伺服塊的伺服信息將磁頭持續(xù)地保持在磁道中心線之上。
在圖3中示出了常見的伺服扇區(qū)18和三個(gè)數(shù)據(jù)磁道部分的展開頂視圖。示意性示出了三個(gè)數(shù)據(jù)磁道20、22、24。圖3的所有陰影部分表示記錄層13的通過CMT處理已經(jīng)圖案化的磁化區(qū)域。“N”和“S”表示每一個(gè)磁化區(qū)域的兩極。圖3的非陰影部分表示記錄層13的保持它們來自先于CMT處理的DC磁化處理的磁化的區(qū)域。伺服扇區(qū)18的一部分是伺服域30，其包括間隔開的伺服塊，如常見的伺服塊32、34和36、38。在伺服扇區(qū)18中也包括放射狀條42、44、46、48的域40，放射狀條用于為后來讀取來自于伺服塊32、34和36、38的伺服信號(hào)提供同步和增益控制。附加信息，例如表示伺服扇區(qū)起頭的定時(shí)標(biāo)記和/或用于通過道數(shù)識(shí)別具體伺服道的編碼圖案也可以包括在伺服扇區(qū)18中。伺服域30中的伺服塊32、34和36、38以及同步/增益域40中的放射狀條42-48以盤的道或者圓周方向DC磁化，由圖3中的標(biāo)識(shí)“N”和“S”所示。伺服塊和條可以采用各種各樣的形狀但是一般通常為矩形。如圖3所示，伺服塊和條的磁化方向平行于矩形的寬度。
在圖1B中描述的母盤或者模板是基本剛性的模板，其包括其上形成有帶有磁性島5的剛性襯底。然而，母模板可以是柔性的以適合從屬盤的外表面，從屬盤通常不是完全平坦的。如圖4所示，CMT母模板可以是帶有磁性島114的柔性塑料片(flexible plastic sheet)106。將小的氣壓差P施加給柔性塑料片106以將島114壓至與記錄盤的外表面15接觸，致使母模板通常適合于記錄盤的曲度。
在圖5中示出了用于與柔性母模板一起使用的CMT裝置，而對(duì)于CMT裝置在先前引用的‘590專利中有進(jìn)一步描述。腔室200具有一個(gè)帶有外周邊204的上開口202。開口200由CMT母模板覆蓋。CMT母模板包括由剛性襯底100在其外周邊上支撐的柔性塑料片106，剛性襯底100可以是硅環(huán)。塑料片106具有磁性島114的圖案，該圖案對(duì)應(yīng)于要被轉(zhuǎn)印到從屬盤上的圖案。腔室開口202由夾具206和O型環(huán)208密封。腔室200的內(nèi)部具有連接到壓力調(diào)節(jié)器210的入口209，該壓力調(diào)節(jié)器210連接到加壓的氮源。旋轉(zhuǎn)臺(tái)220位于腔室200內(nèi)并且支撐繞軸224旋轉(zhuǎn)的平臺(tái)222。永磁體230和用于磁體230的平衡物240離軸地安裝在平臺(tái)222上。臺(tái)220在平行于軸224的垂直Z方向上也是能夠移動(dòng)的，以便磁體230能夠定位在所期望的距塑料片106的距離上。要被圖案化的記錄盤(從屬盤)10安裝在夾臂(gripperarm)250上，夾臂250能夠在塑料片106的上面以X-Y-Z方向移動(dòng)。夾臂250和旋轉(zhuǎn)臺(tái)220的移動(dòng)由運(yùn)動(dòng)控制器控制，常見的是PC。對(duì)腔室200加壓以移動(dòng)塑料片106，使其磁性島114的圖案與從屬盤10接觸。當(dāng)臺(tái)220旋轉(zhuǎn)時(shí)，來自磁體230的磁場在從屬盤10中產(chǎn)生磁化圖案，其復(fù)制了CMT母模板的塑料片106上的磁性島114的圖案。
圖4和圖5中的CMT母模板具有由磁性島114和非磁性區(qū)域107形成的連續(xù)地基本平坦的上表面，非磁性區(qū)域107與磁性島114鄰接。磁性島之間的非磁性區(qū)域可以由非磁性材料形成或者可以是磁性島之間的間隙或者間隔，如圖1B中描述的模板中的開口6。在2004提交的題目為“METHODFOR MAKING A CONTACT MAGNETIC TRANSER TEMPLATE”的未決申請中，描述了用于制造帶有由鄰接的非磁性和磁性區(qū)域形成的連續(xù)的基本平坦的上表面的CMT柔性母模板的方法。
在現(xiàn)有技術(shù)的CMT母模板中，磁性區(qū)域或者島由單層的軟磁材料形成，如Ni80Fe20(這里80/20表示Ni/Fe的原子百分?jǐn)?shù))。當(dāng)從模板去除記錄盤(從屬盤)時(shí)由于使用這種模板將產(chǎn)生一個(gè)問題。如果在施加的磁場仍然存在時(shí)移走從屬盤，那么來自模板上的磁性島的逐漸消失的磁場會(huì)擦除所轉(zhuǎn)印的磁化伺服圖案。因此，僅僅只有在停止施加的磁場后才應(yīng)該移走從屬盤。倘若不存在施加的磁場時(shí)磁性島顯示為沒有凈磁化，則這個(gè)過程將不干擾所轉(zhuǎn)印圖案的磁化狀態(tài)。然而，當(dāng)磁性島是非常小的尺寸(一般小于大約100納米)時(shí)，由島的形狀產(chǎn)生的單軸各向異性(形狀各向異性)引起島保持磁化，并且因此將干擾記錄盤中的所轉(zhuǎn)印圖案。鐵磁膜的單軸磁各向異性意味著基本上所有的磁疇趨向沿著稱作易磁化軸的同一軸排列，其是最低的能量狀態(tài)。采用磁力顯微術(shù)(MFM)已經(jīng)觀測到了單層磁性島的殘留磁化，并且顯示出甚至對(duì)于零施加的磁場，模板中的小Ni80Fe20磁性島仍在它們的形狀各向異性的方向上保持磁化。這種現(xiàn)象的原因是磁性島的小尺寸不允許在每一個(gè)島內(nèi)形成極大數(shù)量的磁疇，否則其將互相抵消并且使島回復(fù)到它的零磁化狀態(tài)。
在圖6A-6B中示意性地描述了殘留磁化的這個(gè)問題。圖6A示出了帶有磁性區(qū)域或者島310的模板300，其展示了存在有施加的磁場H時(shí)的磁矩320。這個(gè)磁矩產(chǎn)生磁場312，該磁場312基本上能夠抵消正好在島310下面的區(qū)域中施加的磁場H，如圖6A中的所期望的磁場分布圖所示。結(jié)果，從屬盤的與島310相接觸的區(qū)域?qū)⒉皇苁┘拥拇艌鯤的影響并且將不使其磁化方向改變。然而，從屬盤的在與島310相接觸的區(qū)域的兩側(cè)上的區(qū)域?qū)⑹艿绞┘拥拇艌鯤的影響并且將使其磁化方向反轉(zhuǎn)。圖6B示出了在去除施加的磁場后(H＝0)，島310保持一個(gè)產(chǎn)生非期望的磁場332的剩余或者殘余磁矩330，該磁場332部分地擦除從屬盤中的所期望的已轉(zhuǎn)印圖案。磁矩330在島310的易磁化軸的方向上，其對(duì)應(yīng)于由島的形狀引起的單軸磁各向異性。例如，如果島具有通常的矩形如圖3中的條形42，那么磁矩330將沿著長矩形軸方向，其將是徑向或者橫穿道的方向。在圖6B中，為了便于闡述將剩余磁矩330描述為與先前施加的磁場H(圖6A)在相同的方向。如果島具有它們的磁化的易磁化軸沿著這個(gè)方向排列的形狀，例如其長平行于施加的磁場方向的矩形形狀，將會(huì)是這種情形。然而，如上所述，磁性島的更常見的形狀是通常的施加的磁場H沿著矩形島的寬度方向的矩形。在該情況下，剩余磁矩330將沿著島的長矩形軸方向，即進(jìn)入(或者出)圖6B的紙面的方向。這將施加一個(gè)垂直于記錄層中的所轉(zhuǎn)印的磁化的磁場并且對(duì)所轉(zhuǎn)印的圖案將是破壞性的。
在本發(fā)明中，當(dāng)去除施加的磁場時(shí)磁性島基本上不呈現(xiàn)磁矩。如圖7A所示，模板400具有磁性區(qū)域或者島，如常見的島410。磁性島410由兩個(gè)跨過反鐵磁耦合(AFC)膜413反鐵磁性地(AF)耦合的鐵磁膜412、414形成。施加的磁場H大于跨越AFC膜413的反鐵磁交換耦合磁場，致使在施加的磁場存在的情況下鐵磁模412、414分別具有基本上平行的磁矩422、424。這將導(dǎo)致產(chǎn)生磁場426的強(qiáng)凈磁化產(chǎn)生，該磁場426基本上抵消島410下面的區(qū)域中的施加的磁場H。如圖7B所示，當(dāng)去除施加的磁場時(shí)(H＝0)，每一個(gè)鐵磁膜412、414將沿著它們的易磁化軸分別具有剩余磁矩432、434，但是由于跨越AFC膜413的反鐵磁交換耦合，兩個(gè)各自的磁矩432、434將基本上被反平行定向。因?yàn)殍F磁膜412、414在厚度上和成分上優(yōu)選地相似，所以它們將具有基本上相同的磁矩值，致使島410的凈磁矩將非常小或者幾乎為零。然而，鐵磁膜412、414可以由不同的材料和/或厚度制成，同時(shí)要選取其成分和厚度以確?；旧舷嗨频拇啪刂怠＝Y(jié)果，將不存在能夠影響被轉(zhuǎn)印到從屬盤上的磁性圖案的剩余磁場，如圖7B中的期望的磁場分布圖所示。在圖7B中，為了闡述的方便將反平行的剩余磁矩432、434描述為與先前施加的磁場H(圖7A)在相同的方向。如果島具有它們的易磁化軸沿著這個(gè)方向排列的形狀，將會(huì)是這種情形。然而，如上所述，磁性島的更常見的形狀是通常的施加的磁場H沿著矩形島的寬度方向的矩形。在該情況下，反平行剩余磁矩412、414將沿著島的長矩形軸方向，即進(jìn)入(或者出)圖7B的紙面的方向。
磁性島410的結(jié)構(gòu)是基于鐵磁膜經(jīng)由非鐵磁過渡金屬間隔膜(AFC膜)的反鐵磁耦合現(xiàn)象，對(duì)此現(xiàn)象已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究并且在文獻(xiàn)中進(jìn)行了描述。一般而言，交換耦合從鐵磁到反鐵磁隨著增加間隔層厚度而進(jìn)行振蕩。Parkin等人在“Oscillations in Exchange Coupling and Magnetoresistance inMetallic Superlattice StructureCo/Ru and Fe/Cr”(Phys，Rev.Lett.，Vol.64，第2034頁(1990))中對(duì)所選取的材料組合的這種振蕩耦合關(guān)系進(jìn)行了描述。該材料組合包括由Co、Fe、Ni及其合金制成的鐵磁膜和諸如釕(Ru)、鉻(Cr)、銠(Rh)、銥(Ir)、銅(Cu)及其合金的AFC膜。對(duì)于每個(gè)這樣的材料組合，如果還不知道的話，必須要確定該振蕩交換耦合關(guān)系，以便選擇非鐵磁間隔膜的厚度來保證兩個(gè)鐵磁膜之間的反鐵磁耦合。振蕩的周期取決于非鐵磁間隔材料，但是振蕩耦合的強(qiáng)度和相位也取決于鐵磁材料和界面質(zhì)量。鐵磁膜經(jīng)由AFC膜的反鐵磁耦合現(xiàn)象用在硬盤驅(qū)動(dòng)器中的很多磁結(jié)構(gòu)中，包括巨磁阻(GMR)讀取頭和磁記錄盤。與本申請一樣轉(zhuǎn)讓給同一受讓人的美國專利6,280,813描述了AF耦合磁記錄介質(zhì)(通常叫做AFC介質(zhì))，其幾乎在當(dāng)前所有的硬盤驅(qū)動(dòng)器中都有使用。
具有用作磁性島的NiFe合金軟磁性材料的AF耦合膜的CMT模板的優(yōu)點(diǎn)在通過首先借助于離子束沉積(IBD)在剛性襯底上沉積Cr80Mo20籽層而形成的測試結(jié)構(gòu)中成功地得到了驗(yàn)證。該Cr80Mo20籽層有利于鐵磁膜中的磁化的平面內(nèi)(in-plane)定向。其它籽層包括Cr、CrMoB、CrW和CrMn。接下來，借助于IBD順序沉積第一Ni80Fe20膜、Ru AFC膜和第二Ni80Fe20膜，其中沉積不同厚度的膜以形成各種測試結(jié)構(gòu)。Ni80Fe20膜的常見厚度是在大約10至40nm的范圍內(nèi)，而Ru AFC膜的常見厚度是在大約0.5至0.9nm的范圍內(nèi)。用于鐵磁膜的磁性材料優(yōu)選地是任意的高磁矩軟(相對(duì)較低的矯頑磁性)磁材料，如用在測試結(jié)構(gòu)中的NiFe(80/20)。磁性材料的其它例子包括NiFe(30/70)、NiFe(55/45)、NiFeCo(35/12/53)、FeCo(62/38)、CoxPt(100-x)(x＝82至70)以及Ni、Fe和/或Co的其它合金。這些鐵磁材料也可以包括一種或更多種其它元素，如Pt、Pd、Ta、Ti、W和Cr。雖然用于鐵磁膜的優(yōu)選材料是基本上沒有剩余磁矩的軟磁材料，但是只要AF耦合結(jié)構(gòu)制得使兩個(gè)鐵磁膜具有基本相同的剩余磁矩，則也可以采用用在磁性記錄介質(zhì)中的硬或較高矯頑磁性的鐵磁材料，諸如CoPtCr合金或其它合金。能通過蒸發(fā)或電鍍或其它已知工藝來沉積磁性材料層，但是優(yōu)選的工藝是通過IBD。除了Ru之外，還可以采用其它材料，如Cr、Rh、Ir、Cu及其合金來形成AFC膜。雖然測試結(jié)構(gòu)采用剛性襯底，但是包含AF耦合結(jié)構(gòu)的磁性島可以形成在柔性塑料襯底，如聚酰亞胺襯底上。
圖8示出了通過振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測量的Ni80Fe20(35nm)/Ru(0.8nm)/Ni80Fe20(35mn)AF耦合結(jié)構(gòu)的磁化曲線(磁矩與施加的磁場)。利用Ni80Fe20標(biāo)準(zhǔn)對(duì)磁矩(y軸)進(jìn)行校準(zhǔn)，并且按照產(chǎn)生所測磁矩幅度的Ni80Fe20的厚度(按埃)來表示。從M-H磁滯曲線能看出在H＝0處，由于兩個(gè)鐵磁膜的反鐵磁交換耦合明顯地減少了剩余磁化。H＝0處的等效磁矩對(duì)應(yīng)于總厚度為大約7nm的膜，然而飽和時(shí)，從圖中可以看出，所取得的等效磁矩對(duì)應(yīng)于總厚度為70nm的膜。另外，能看出，對(duì)于大約100 Oe的施加的磁場，實(shí)現(xiàn)了AF耦合結(jié)構(gòu)的飽和磁化。該測量表示飽和磁化與剩余磁化的比為大約10。類似的AF耦合結(jié)構(gòu)，但是其具有15nm厚的Ni80Fe20層，獲得了為大約30的飽和磁化與剩余磁化的比。通過明智調(diào)整AFC結(jié)構(gòu)中的層厚度能產(chǎn)生更大的比率。
雖然參照優(yōu)選實(shí)施例特別地示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，不脫離本發(fā)明的主旨和范圍，在形式和細(xì)節(jié)上可以做出各種改變。因此，所公開的發(fā)明僅應(yīng)看作用于解釋，而不是用于限制范圍，本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種接觸磁性轉(zhuǎn)印模板，其包括襯底；所述襯底上的多個(gè)磁性區(qū)域，每個(gè)區(qū)域包括由反鐵磁耦合(AFC)膜分離開的第一和第二鐵磁膜，存在施加的磁場時(shí)所述第一和第二鐵磁膜具有基本平行的磁矩。
2.如權(quán)利要求1所述的模板，其中沒有施加的磁場時(shí)所述磁性區(qū)域的每個(gè)基本上沒有磁矩。
3.如權(quán)利要求1所述的模板，其中所述磁性區(qū)域的至少一個(gè)具有基本矩形的形狀，其寬度和長度每個(gè)都小于大約100nm。
4.如權(quán)利要求3所述的模板，其中所述至少一個(gè)區(qū)域中的所述第一和第二鐵磁膜在存在有平行于該區(qū)域的寬度而施加的外部磁場時(shí)具有沿著所述區(qū)域的寬度的平行磁矩，以及施加的磁場不存在時(shí)具有沿著所述區(qū)域的長度的基本反平行的磁矩，所述反平行磁矩具有基本相等的值，因此在不存在施加的磁場時(shí)所述至少一個(gè)磁性區(qū)域基本上沒有凈磁矩。
5.如權(quán)利要求1所述的模板，其中所述第一和第二鐵磁膜的每一個(gè)包括Ni、Fe和Co中的一種或更多種的合金。
6.如權(quán)利要求5所述的模板，其中所述合金包含一種或更多種選自于包括Pt、Pd、Ta、Ti、W與Cr的組中的元素。
7.如權(quán)利要求5所述的模板，其中所述第一和第二鐵磁膜的每一個(gè)包括NiFe合金。
8.如權(quán)利要求7所述的模板，進(jìn)一步包括每個(gè)磁性區(qū)域中所述襯底和所述第一鐵磁膜之間的選自于包括Cr、CrMo合金、CrMoB合金、CrMn合金和CrW合金的組中的籽層。
9.如權(quán)利要求1所述的模板，其中所述AFC膜是選自于包括釕(Ru)、鉻(Cr)、銠(Rh)、銥(Ir)、銅(Cu)和它們的合金的組中的材料。
10.如權(quán)利要求9所述的模板，其中所述AFC膜基本上由Ru構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1所述的模板，進(jìn)一步在所述襯底上包括多個(gè)處于所述磁性區(qū)域之間的非磁性區(qū)域，所述非磁性區(qū)域與磁性區(qū)域是基本鄰接的，并且所述非磁性區(qū)域和磁性區(qū)域的上表面形成連續(xù)的基本平坦的表面。
12.如權(quán)利要求1所述的模板，其中所述襯底是基本剛性的。
13.如權(quán)利要求1所述的模板，其中所述襯底是柔性塑料片。
14.如權(quán)利要求13所述的模板，進(jìn)一步包括剛性硅支撐物，該塑料片的周邊附著在該硅支撐物上。
15.一種接觸磁性轉(zhuǎn)印模板，其包括由硅形成的環(huán)；其外周邊附著到該硅環(huán)上的圓形柔性聚酰亞胺片；以及該片上的多個(gè)磁性島和非磁性區(qū)域，所述多個(gè)磁性島的每一個(gè)具有其寬度和長度每個(gè)都小于大約100nm的基本矩形的形狀并且包括由反鐵磁耦合(AFC)膜分開的第一和第二鐵磁膜，所述第一和第二鐵磁膜在存在有平行于所述島的寬度而施加的外部磁場時(shí)具有沿著所述島的寬度的平行磁矩，以及不存在施加的磁場時(shí)具有沿著所述島的長度的基本反平行磁矩，所述反平行磁矩具有基本相等的值，因此在不存在施加的磁場時(shí)每個(gè)島基本上沒有凈磁矩。
16.如權(quán)利要求15所述的模板，其中所述磁性島和非磁性區(qū)域是鄰接的，它們的上表面形成連續(xù)的基本平坦的模板表面。
17.如權(quán)利要求15所述的模板，其中所述第一和第二鐵磁膜的每一個(gè)包括Ni、Fe和Co中的一種或更多種的合金。
18.如權(quán)利要求17所述的模板，其中所述合金包含一種或更多種選自于包括Pt、Pd、Ta、Ti、W與Cr的組中的元素。
19.如權(quán)利要求15所述的模板，其中所述第一和第二鐵磁膜的每一個(gè)包括NiFe合金，并且在每個(gè)磁性島中所述襯底和所述第一鐵磁膜之間進(jìn)一步包括選自于包括Cr、CrMo合金、CrMoB合金、CrMn合金和CrW合金的組中的籽層。
20.如權(quán)利要求15所述的模板，其中所述AFC膜是選自于包括釕(Ru)、鉻(Cr)、銠(Rh)、銥(Ir)、銅(Cu)和它們的合金的組中的材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及磁性轉(zhuǎn)印模板。使用一種具有反鐵磁耦合(AF－耦合)磁性島的接觸磁性轉(zhuǎn)印(CMT)母模板來將磁性圖案，如伺服圖案轉(zhuǎn)印至磁性記錄盤。該模板是其每個(gè)磁性島是兩個(gè)由反鐵磁耦合(AFC)膜反鐵磁耦合的鐵磁膜的剛性或柔性襯底。在存在有施加的磁場時(shí)，兩個(gè)鐵磁膜的磁矩是平行的并且基本相等，因此它們產(chǎn)生了一個(gè)能抵消從屬盤的與島相面對(duì)的區(qū)域中的施加的磁場的磁場。然而，當(dāng)去除了施加的磁場時(shí)，由于跨越AFC膜的反鐵磁性交換耦合，任何剩余磁化將導(dǎo)致兩個(gè)鐵磁膜內(nèi)的剩余磁矩被反平行地定向。因此島將不具有能夠影響被轉(zhuǎn)印到從屬盤的伺服圖案的凈剩余磁矩。
文檔編號(hào)G11B5/82GK1805017SQ20051011875
公開日2006年7月19日 申請日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月13日
發(fā)明者茲沃尼米爾·Z·班迪克, 歐內(nèi)斯托·E·馬里尼羅 申請人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司