垂直磁記錄介質及方法

文檔序號：6782373閱讀：341來源：國知局

專利名稱：垂直磁記錄介質及方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及圖案化垂直磁記錄介質，例如，磁記錄硬盤驅動器中采用的磁盤，更具體而言，涉及其中數(shù)據位存儲在相互隔離的升高磁數(shù)據島上的圖案化磁盤，其中，所述升高的磁數(shù)據島通過凹陷的非磁區(qū)域相互隔離。
背景技術：
有人提出了具有圖案化磁記錄介質的磁記錄硬盤驅動器來提高數(shù)據密度。在圖案化介質中，將磁盤上的磁記錄層圖案化成布置在同心數(shù)據道內的隔離數(shù)據島。圖案化介質盤可以是^ 茲化方向平行于記錄層或者處于記錄層所在平面內的縱向磁記錄盤，或者可以是磁化方向垂直于記錄層或者離開記錄層的平面的垂直磁記錄盤。為了形成所要求的圖案化數(shù)據島的磁隔離，必須破壞島之間的空間的磁矩，或者使之顯著降低，從而這些空間實質呈現(xiàn)非磁特性。在一種類型的圖案化介質中，數(shù)據島是升高的、間隔開的柱，在磁盤
襯底表面之上延伸，從而在柱(pillar)之間的襯底表面上界定槽或溝槽。這種類型的圖案化介質之所以引起人們的興趣是因為能夠以較低的成本以及諸如光刻和納米壓印的大批量工藝制造預蝕刻的柱和溝槽圖案的襯底。之后，在預蝕刻襯底的整個表面上淀積磁記錄層材料，使之覆蓋所述柱的末端和所述溝槽。人們認為，由于所述溝槽是凹陷的，因而離讀取/寫入頭足夠遠，不會對讀取或寫入造成不利影響。在美國專利6440520和作者為Moritz等的 "Patterned Media Made From Pre-Etched Wafers: A Promising Route Toward Ultrahigh-Density Magnetic Recording" ， rram^Wow o" Mag"e"cs, Vol.
38, No.4， July 2002， pp. 1731-1736中公開了這種類型的圖案化介質。這種類型的在柱末端上具有垂直磁化的圖案化介質據信為超高密度磁記錄提供了機會。但是，已經發(fā)現(xiàn)溝槽中的磁材料在讀回信號中產生了噪聲，而且還對單獨數(shù)據位的寫入(即，磁化柱末端上的記錄材料)帶來了負面影響。
2006年11月10日提交的被轉讓給與本申請相同的受讓人的待審查美國申請11/558846公開了一種圖案化垂直磁記錄介質，其允許采用帶有圖案化
柱的預蝕刻襯底。所述襯底具有處于溝槽內的材料，該材料在退火過程中擴散到溝槽內的磁記錄層材料內。所述擴散材料與記錄層材料內的一種或多種元素發(fā)生化學反應或相互擴散，從而使所述溝槽具有非磁特性或者具有顯著降低的磁矩。必須仔細控制退火工藝的時間和溫度，以確保不會對柱上的記錄層造成負面影響。
需要一種圖案化垂直磁記錄介質，其溝槽通過擴散材料與記錄層材料的化學反應而呈現(xiàn)非磁特性，還需要一種用于防止擴散材料與柱上的記錄層材料發(fā)生化學反應的制造工藝。

發(fā)明內容
本發(fā)明是這樣一類圖案化垂直磁記錄介質，該類介質具有空間分隔柱，所述柱的末端上有磁性材料，所述柱之間具有作為非磁區(qū)域的溝槽。非磁帽蓋層位于所述非磁區(qū)域上的溝槽內。采用允許使用預蝕刻襯底的方法制造所
述介質。所述襯底在所述溝槽處具有基本平坦的表面，并且包括諸如硅(Si) 或鍺(Ge)的擴散材料，在受到加熱后，所述擴散材料將擴散到所述磁記錄層材料內，并與所述記錄層內通常采用的一種或多種元素，例如鈷(Co)、鐵(Fe)、柏(Pt)、把(Pd)和鎳(Ni)進行化學反應。所述襯底可以是半導體級(semiconductor-grade)單晶Si晶片或帶有非晶Si層的剛性支撐結構或基體。從所述平坦表面延伸的柱由不會擴散到所述記錄層內的材料形成。這樣的材料包括諸如Si02的氧化硅、氮化硅(SiN)、氧化鋁(A1203 )以及諸如鴒(W )、鉬(Mo )、鈮(Nb )、鉭(Ta)和錸(Re )的難熔金屬及其合金。之后，在整個襯底上形成記錄層，使之覆蓋所述柱末端和所述溝槽。接下來，在所述溝槽內的記錄層上以及可選地在所述柱的側壁上，以及在所述柱末端上的記錄層材料上淀積非磁帽蓋層。所述帽蓋層由基本不會與擴散材料發(fā)生化學反應的材料形成。之后對所述襯底加熱，使之溫度升高，并持續(xù)足夠的時間，使得溝槽內的記錄層材料和襯底內的材料相互擴散，并發(fā)生化學反應。這導致了溝槽內的記錄層中的鐵磁性的破壞或至少顯著降低，意味著所述溝槽在暴露至所施加的磁場之后不會表現(xiàn)出明顯的磁矩。但是，加熱不會影響柱末端上的記錄層，因為所述柱由不會擴散到記錄層內的材料形成。在退火過程中，帽蓋層的存在抑制了材料從襯底向溝槽表面擴散。由于這一擴散材料無法達到表面，因而其是非移動的，無法沿柱側壁遷移到柱末端上的記錄
層材料。所述帽蓋層消除了對退火工藝進行精確控制的需要，因而使其成為魯棒的制造工藝。此外，其能夠實現(xiàn)在較高的溫度下和/或在較長的時間內的退火。
所述襯底還可以包括"軟"的或具有較低矯頑力的磁導襯層(SUL),
從而為來自寫入頭的磁場提供磁通返回路徑。如果采用了 SUL，那么就在柱從其延伸的表面之下的SUL上形成擴散阻擋層，從而避免襯底的Si或Ge 與SUL內的磁性材料之間的擴散。
在另一實施例中，襯底具有第一擴散阻擋層，所述擴散阻擋層具有基本平坦的表面，所述柱從所述表面開始延伸，所述柱由Si或Ge形成。第二擴散阻擋層位于處于記錄層之下的柱末端上。所述擴散阻擋層可以是諸如Ta 或SiN的材料，其防止了柱內的Si或Ge與記錄層材料之間的擴散。在對襯底的加熱過程中，溝槽內的記錄層材料以及處于溝槽附近的柱內的Si或Ge 相互擴散并且進行化學反應，從而在溝槽內建立非磁區(qū)域。柱末端上的第二擴散阻擋層防止了柱的Si或Ge與記錄層之間的擴散。如果在這一實施例內采用SUL，那么第一擴散阻擋層防止了柱的Si或Ge與SUL內的磁性材料之間的擴散。
可以在磁記錄磁盤驅動器內實現(xiàn)本發(fā)明的圖案化垂直磁記錄介質，其中，磁盤上以同心圓數(shù)據道的陣列對所述柱圖案化。
為了更加充分地理解本發(fā)明的實質和優(yōu)點，可以參考下述結合附圖的詳細"i兌明。

圖1是帶有現(xiàn)有技術圖案化垂直介質的垂直磁記錄系統(tǒng)的示意圖。圖2是圖1所示的系統(tǒng)的磁盤驅動器實現(xiàn)的頂視圖，其示出了布置在同
心圓數(shù)據道內的圖案化位。
圖3A-3D是處于各個階段的根據本發(fā)明的磁盤的截面圖。
圖4是與圖3D所示的類似但襯底包括軟襯層(SUL)的本發(fā)明的實施
例的截面圖。
圖5A是沒有帽蓋層的退火工藝的示意圖。
圖5B是用于與圖5A進行比較的根據本發(fā)明的采用帽蓋層的退火工藝的示意圖。
圖6A是示出了在沒有Ta帽蓋層的退火之后的磁島和非磁溝槽的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。
圖6B是示出了根據本發(fā)明的在采用Ta帽蓋層的退火之后的磁島和非磁溝槽的SEM圖像。
具體實施例方式
圖1是具有圖案化垂直介質的現(xiàn)有技術垂直磁記錄系統(tǒng)的示意圖。可以在磁記錄盤驅動器中實現(xiàn)所述系統(tǒng)，其中，所述介質是將圖案化位布置成同心圓數(shù)據道的磁記錄盤。因而，圖1示出了盤10的部分，盤10包括帶有基本平坦的表面14的襯底12。多個分立的圖案化島或柱30基本上從表面14 垂直延伸，并且是襯底12的部分。柱30被間隔開，從而在柱30的末端之下留下了凹陷的槽或溝槽32。在柱30的末端以及溝槽32中的表面14上形成垂直磁記錄材料層34。每一柱30上的記錄層34垂直》茲化，如箭頭40所示，從而按照基本垂直的取向或平面外取向(即，不是平行于記錄層34的表面)將所記錄的位存儲在記錄層34內。在這種類型的圖案化介質內，盡管在溝槽內存在磁記錄層材料，但是溝槽和柱末端之間的垂直間隔是用于隔離所記錄的位的基礎。但是，如下文所述，溝槽內的磁性材料仍然會對位的讀取和寫入帶來不利影響。如圖l所示，襯底12還可以包括形成于剛性盤支撐結構或基體18上的可選的"軟"的或較低矯頑力的磁導襯層(SUL) 16。
圖1的示意圖還示出了讀取頭60和寫入頭50(帶有寫入極52和返回極 54 )。寫入電流通過寫入頭50的線圈56，在寫入極52處產生磁場(箭頭42 )。這一磁場使得寫入極下的柱30上的記錄層34沿方向40磁化。SUL 16起著寫入頭50的寫入極52和返回極54之間的磁場的通量返回路徑(箭頭17 ) 的作用。通過讀取頭60實現(xiàn)對記錄位的探測或讀取，所述讀取頭60通常為 ^y丈電阻(MR)讀取頭，例如，感測電流垂直穿過構成所述頭的層的隧穿 MR ( TMR )讀取頭?？梢圆捎糜蒦茲導材料構成的屏蔽件62防止來自正在讀取的位以外的位的^f茲化到達讀取頭60 。
圖2是圖1所示的系統(tǒng)的盤驅動器實現(xiàn)的頂視圖。驅動器IOO具有支撐致動器130的外殼或基座112以及用于使磁記錄盤IO旋轉的驅動馬達。致動器130可以是音圏馬達(VCM)旋轉致動器，其具有剛性臂134并如箭頭
124所示圍繞樞軸132旋轉。頭懸臂組件包括一端連接至致動器臂134的末端的懸臂121和連接至懸臂121的另一端的頭載體122例如氣墊滑塊。懸臂 121能夠使頭載體122與磁盤10的表面保持非常近的距離。通常將讀取頭 60 (圖1 )和寫入頭50 (圖1 )形成為在頭載體122的尾表面上圖案化的集成讀取/寫入頭(未示出)。將磁盤10上的柱30布置到徑向隔開的同心圓數(shù) 據道118內。隨著磁盤10的旋轉，致動器130的移動允許頭載體122的尾端上的讀取/寫入頭訪問磁盤IO上的不同數(shù)據道118。在圖案化介質上的寫入要求寫入脈沖與柱圖案同步。在轉讓給與本申請相同的受讓人的美國專利 No. 6754017中描述了一種采用磁化柱對寫入計時的圖案化介質磁記錄系統(tǒng)。
在圖1所示的帶有圖案化盤IO的垂直磁記錄系統(tǒng)中，只有處于柱30的末端上的垂直磁記錄層34對讀回信號有貢獻，其中，每一柱30表示一位。位于溝槽32內的磁記錄層材料不對所述信號存在明顯貢獻，但是其可能起著噪聲源的作用。此外，溝槽內的磁材料可通過直接交換或間接地通過偶極相互作用增強相鄰位的耦合，從而阻礙或降低了寫入過程中單位尋址的可能性。溝槽內的磁性材料還可能具有生成不期望的雜散場的疇結構，所述雜散場可能在寫入過程中導致相鄰位的失控切換。因而，即-使能夠以柱30的末端和溝槽32之間較大的垂直間隔制造磁盤10，仍然希望避免溝槽內存在磁性材料，以實現(xiàn)最大信噪比和最佳記錄性能。
圖3A-3C是處于制造過程的各個階段的根據本發(fā)明的一個實施例的磁盤的截面圖。圖3A示出了預蝕刻襯底212的一個實施例，其具有基本平坦的表面214和從表面214延伸的柱230。所述柱具有基本共面的頂部或末端 231和側壁233。表面214處的柱230之間的區(qū)域為溝槽232。襯底212包括由下文稱為"擴散，，材料的材料構成的層213。擴散層213由加熱時能夠擴散到記錄層材料內并與其發(fā)生化學反應的材料形成，所述記錄層材料通常包括諸如Co、 Fe、 Pt、 Pd和Ni的一種或多種元素。用于層213的優(yōu)選擴散材料包括Si和Ge。柱230由"非擴散"材料，即，'在受熱情況下不會擴散到磁記錄層內或不與》茲記錄層發(fā)生化學反應的材料形成。因而，柱230可以由諸如Si02的氧化硅、氮化硅(SiN)、氧化鋁(A1203 )以及諸如鴒(W)、鉬 (Mo)、鈮(Nb)、鉭(Ta)和錸(Re)的難熔金屬及其合金形成。
可以通過諸如常規(guī)光刻技術、直接寫入電子束(e-beam)光刻、和納米壓
印的任何公知技術制造預蝕刻襯底212。例如，襯底212可以起始于剛性硅晶片，例如，半導體級單晶硅晶片，其用作帶有外表面214的擴散層213。或者，襯底212可以是其上濺射淀積非晶Si層的剛性基體，所述非晶Si層用作帶有外表面214的擴散層213。然后，在整個表面214上淀積或形成由 SiN或SiCb構成的非擴散層，并使其達到基本對應于柱230的預期高度的厚度。例如，如果所述非擴散層為Si02，那么其可以通過硅晶片的熱氧化形成。由于要對所述非擴散層一直向下蝕刻到表面214從而形成柱230，因而可以在淀積所述非擴散層之前在整個表面214之上淀積可選的蝕刻停止層(未示出)，例如2-3nm厚的由碳(C)或鋁(Al)構成的膜。之后，對所述結構構圖或蝕刻，以去除所述非擴散材料，從而留下柱230和溝槽232的圖案。之后,采用第二蝕刻去除溝槽232內的蝕刻停止材料。
在納米壓印工藝中，通常通過直接電子束寫入制造具有預期圖案的母模板(master template)。在襯底212的整個表面214上形成諸如Si()2的非擴散層之后，向所述Si02層上旋涂由壓印抗蝕劑(imprintresist)(即，熱塑聚合物 (thermal plastic polymer))構成的薄膜。之后，使帶有預定圖案的母模板與壓印抗蝕劑膜接觸，進而將所述模板與所述襯底壓到一起并加熱。在將所述抗蝕劑聚合物加熱到其玻璃轉變溫度之上時，所述模板上的圖案壓到了所述抗蝕劑膜內。在冷卻之后，將所述母模板與所述襯底分離，從而在所述Si02 層上留下了圖案化抗蝕劑?？梢圆捎梅磻x子蝕刻(RIE)將抗蝕劑內的圖案轉移到下面的Si02層內?？蛇x的蝕刻停止層將有助于RIE的終止。
在直接寫入電子束構圖工藝中，在襯底212的整個表面214上形成諸如 Si02的非擴散層之后，可以在Si02層上淀積諸如聚曱基丙烯酸曱酯(PMMA ) 的薄抗蝕劑層。之后，采用電子束工具對所述抗蝕劑層構圖。在對所述抗蝕劑層顯影之后，在所述抗蝕劑層內留下了孔的圖案。之后，可以向所述孔內以及向所述圖案化抗蝕劑層上淀積薄鉻(Cr)層。在接下來的頂離(lift-off) 工藝中，去除剩余的抗蝕劑連同位于其頂部的Cr，從而留下了由Cr點構成的圖案。之后，采用Cr點作為硬掩模，通過反應離子蝕刻(RIE)將這一圖案轉移到Si02/Si上?？蛇x的蝕刻停止層將有助于RJE的終止。在達到了所需的溝槽深度(即，柱的高度)之后，去除Cr層并清潔襯底。上述納米壓印和直接寫入電子束構圖工藝都是公知的，并且在各種參考文獻中都有進一步的詳細說明，所述參考文獻包括G. Hu等人的"Magnetic and recording
properties of Co/Pd islands on prepatterned substrates" ， J, Appl,Phys,Vol.95, No. 11, Part2, 1 June2004， pp. 7013-7015。
圖3B是在淀積磁記錄層234之后的襯底212的截面圖。通常通過常規(guī) 濺射淀積實現(xiàn)磁記錄層234的淀積，使得記錄層234的材料淀積到柱230的末端以及表面214處的溝槽232中。優(yōu)選的記錄層234是具有垂直磁各向異性的多層，例如，Co/Pt、 Co/Pd、 Fe/Pt、 Fe/Pd或Co/Ni多層。在典型的例子中，交替淀積4-10個Pd膜(每者大約0.4到1.2nm厚)和4-10個Co膜 (每者大約0.2到0.5nm厚)，從而形成Co/Pd多層。在淀積所述多層之前，可有利地淀積厚度處于大約0.5到4nm的范圍內的由對于Si不用作擴散阻擋層的材料構成的粘合層、以及厚度處于大約0.5到4nm的范圍內的初始 Pd層。所得結構的厚度處于大約6到15nm的范圍內。柱230具有大約5到 50nm的典型厚度，其中，柱的中心間隔大約50到25nm。這將導致^磁盤10 具有大約250到1000Gbit/in2的位面密度。
除了多層之外，記錄層234可以由任何已知的表現(xiàn)出垂直磁各向異性的非晶或晶體材料和結構形成。因而，可以采用諸如CoPt或CoPtCr合金的顆粒多晶鈷合金，所述合金可以帶有或不帶氧化物，例如所述氧化物可以是 Si、 Ta、 Ti、 Nb、 Cr、 V和B的氧化物。此外，可以采用含有稀土元素的磁性材料，例如，CoSm、 TbFe、 TbFeCo、 GdFe合金。所述記錄層234還可以由化學有序的CoPt、 CoPd、 FePt、 FePd、 CoPt3或CoPd3形成。就其塊體形式(bulkform)而言，這些化學有序合金稱為面心立方(FCT)L1。有序相材料(又稱為CuAu材料)。Llo相的c軸為易磁化軸，并且垂直于襯底取向。與Co/Pt和Co/Pd多層類似，這些層可以表現(xiàn)出非常強的垂直磁各向異性。
圖3C是在淀積非磁帽蓋層235之后的襯底212的截面圖。帽蓋層235 由防止來自擴散材料的擴散的非磁材料形成，即，所述擴散材料和所述帽蓋層材料基本不可混合。所述帽蓋層材料優(yōu)選基本上不與所述溝槽232內的擴散層213內的材料發(fā)生化學反應。用于層213的優(yōu)選擴散材料為Si或Ge。因而，帽蓋層235可以由Ta、 W、 Mo、 Nb、 Re及其合金形成。其他材料包括非晶"類金剛石"碳(包括氫化的碳和氮化的碳)和氧化鋁。另外，Si 與氮或氧化學結鍵的氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiOx)將起著非常好的擴散阻擋層的作用，因而充當帽蓋層材料。帽蓋層235可以具有處于大約1到5nm 的范圍內的厚度。帽蓋層235應當至少覆蓋溝槽232內的記錄層材料234。
帽蓋層還可以覆皋柱230的側壁233和末端231上的記錄層材料234，如圖 3C和3D所示。這可以通過在旋轉襯底的同時，以相對于襯底表面法線的一傾斜角淀積帽蓋層材料來實現(xiàn)。由于帽蓋層235徹底覆蓋溝槽232和側壁 233,因而Si或Ge在退火過程中沒有機會穿透表面，即使在溝槽和側壁交接的邊緣處亦如此。可以在帽蓋層235上形成保護覆層(未示出)，例如，非晶"類金剛石"碳膜或氮化硅膜。
在本發(fā)明中，對圖3C的結構退火。這得到圖3D中示意性圖示的結構，其中，溝槽232內的磁記錄層材料和擴散層213的材料擴散一起并發(fā)生化學反應。這在溝槽232內的表面214上產生非磁區(qū)域236。但是，帽蓋層235 保持完好，其基本不與擴散層213的材料發(fā)生化學反應，因而防止了任何到柱上的Si表面擴散。記錄層234的材料包括從Co、 Fe、 Pt、 Pd、 Ni構成的集合中選出的至少一種元素，且這些元素中的至少一種與擴散層213的材料發(fā)生反應。退火導致非磁區(qū)域236內的鐵磁性的破壞，或者至少使其顯著降低，意味著這些區(qū)域在暴露于所施加的磁場之后不會表現(xiàn)出明顯的磁矩。這消除或顯著降低了源自于溝槽內的疇結構的讀回噪聲。
但是，退火不會顯著改變柱230的末端231上的記錄層234的鐵磁特性，因為柱230由諸如SiN或Si02的非擴散材料形成。例如，如果記錄層材料包括Co，擴散層213包括Si或Ge，那么非磁區(qū)域236將分別包括非鐵磁化合物Co2Si或Co2Ge。根據磁記錄層材料中的元素和擴散層的成分，可能形成的其他非鐵磁化合物包括Fe3Si、 Fe3Ge以及一系列亞穩(wěn)態(tài)晶體和非晶體合金。Si和Ge與鐵磁性Co和Fe的擴散使磁性區(qū)域呈現(xiàn)非磁特性是已知的。例如，美國專利No. 5585140公開了一種用于縱向記錄的分立磁道磁記錄盤的制造方法，其中，首先借助Si或Ge的同心環(huán)對連續(xù)磁性膜進行構圖，之后對其退火，以建立由同心非磁環(huán)分離的同心石茲數(shù)據道的平坦表面。
根據記錄層和擴散層所采用的材料以及記錄層材料的厚度，可以通過實驗確定退火時間和溫度。在一個例子中，在單晶硅晶片上淀積總厚度為11 nm 的由8個交替膜構成的Co/Pd多層。在260°C下退火10分鐘徹底破壞了所述多層中的鐵磁性。通過比較，當在單晶硅晶片上的1.5nm厚的Ta非擴散層上形成相同的多層并且在相同的溫度進行相同時間的退火時，不能探測到對所述多層的鐵磁性的影響。
圖4是與圖3D所示的類似的本發(fā)明的實施例的截面圖，只是其中的襯
底212，包括SUL216。 SUL216形成于襯底剛性支撐結構或基體218上。SUL 216可以是由諸如CoNiFe、 FeCoB、 CoCuFe、 NiFe、 FeAlSi、 FeTaN、 FeN、 FeTaC、 CoTaZr、 CoFeTaZr、 CoFeB和CoZrNb的合金的磁導材料形成的單層，或者由通過非磁膜隔開的多個軟磁膜形成的層疊結構，例如，所述非磁膜可以是諸如Al或CoCr的導電膜或者諸如Ru和Ir的反鐵磁耦合膜?；w 218可以是任何商業(yè)可得的玻璃盤坯料(blank),但是其也可以是帶有NiP表面涂層的常規(guī)鋁合金，或者諸如硅、硅堿鈣石或碳化硅的供選盤坯料?？梢?在淀積SUL216之前，在基體218上形成用于SUL的生長的可選粘合層(未示出)，例如AlTi合金。
如圖4所示，在SUL216之上形成擴散阻擋層219,其可以是與用于柱 230或帽蓋層235的材料類似的任何材料。例如，1.5nm厚的Ta層可以用作擴散阻擋層219。在這一實施例中，在擴散阻擋層219上形成擴散層213，，其可以是賊射淀積的非晶Si或Ge層。在退火過程中，擴散阻擋層219防止 SUL 216內的磁性材料與擴散層213，內的材料之間的擴散。
圖5A是沒有帽蓋層時在退火過程中對于這樣的例子可能產生的情況的示意圖，即，其中，擴散層213內的材料為Si，柱230由SiN非擴散材料形成。在退火過程中，溝槽232內的Si將擴散(如箭頭所示)到溝槽232內的記錄層材料內。Si將與記錄層材料內的一種或多種元素發(fā)生反應，從而形成由交叉陰影表示的非磁區(qū)域236。但是，如果不對退火的時間和溫度進行精確控制，一些Si (由圓圈表示的)可能完全擴散到表面，并沿柱230的側壁233遷移至柱230的頂部231上的記錄層材料234。所述Si將與所述記錄層234中的材料發(fā)生化學反應，從而導致在柱230的頂部231上形成不期望的非磁區(qū)域。
圖5B是示出了用于與圖5A進行比較的帶有帽蓋層235的退火過程的示意圖。帽蓋層235抑制了 Si到溝槽232內的表面的擴散。由于Si不能抵達所述表面，因而其是非移動的，不能沿柱側壁233遷移。帽蓋層235消除了對退火工藝進行精確控制的需求，能夠實現(xiàn)在更高的溫度下和/或更長的時間內進4亍退火。
圖6A-6B是Si晶片上的具有50nm的島寬度、100nm的節(jié)距(即，圖 6A-6B中的柱的中心之間的間隔為100nm )的40nm高的SiN柱的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。采用Co/Pd多層覆蓋包括柱末端的預構圖襯底。圖6A是在250。C下進行10分鐘的退火之后的不帶Ta帽蓋層的圖像，所述退火足以獲得100。/o的溝槽中毒(poisoning)，即，在溝槽內形成非磁區(qū)域。圖6B 是在275。C下進行IO分鐘的退火之后的帶有1.5nm的Ta帽蓋層的圖像，所述退火足以獲得100%的溝槽中毒。所述圖像表明，不帶有Ta帽蓋層時，圖案更加不規(guī)則，并且清潔度較差，在很多島上形成微晶Pd硅化物。在帶有帽蓋層時，島保持光滑表面和全磁矩，且溝槽表面光滑，外觀清潔。
盡管已經參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了具體的圖示和文字描述，但是本領域技術人員應當理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對其做出各種形式和細節(jié)上的改變。相應地，應當只將所公開的本發(fā)明的內容視為說明性的，本發(fā)明的范圍僅由權利要求限定。
權利要求
1.一種圖案化磁記錄介質，包括襯底，具有基本平坦的表面和多個從所述表面基本垂直延伸的間隔開的柱，所述柱具有側壁和末端；位于所述柱的末端上的具有垂直磁各向異性的記錄層，所述記錄層由包括選自Co、Fe、Pt、Pd和Ni構成的集合的一種或多種元素的材料形成；處于所述柱之間的所述表面處的非磁區(qū)域，所述非磁區(qū)域包括所述記錄層元素中的至少一種與來自所述襯底的材料的至少一種元素的化合物；以及位于所述非磁區(qū)域上的帽蓋層，所述帽蓋層由基本不與所述襯底材料發(fā)生化學反應的材料形成。
2. 根據權利要求1所述的介質，其中，所述帽蓋層還直接位于所述柱的末端上的記錄層上。
3. 根據權利要求1所述的介質，其中，所述帽蓋層還位于所述柱的側壁上。
4. 根據權利要求1所述的介質，其中，所述帽蓋層包括選自Ta、 W、 Mo、 Nb、 Re及其合金構成的集合中的材料。
5 根據權利要求1所述的介質，其中，所述帽蓋層包括選自非晶類金剛石碳、氧化鋁、氮化硅和氧化硅構成的集合中的材料。
6. 根據權利要求1所述的介質，其中，所述襯底包括選自Si和Ge的材料。
7. 根據權利要求6所述的介質，其中，所述襯底包括硅晶片。
8. 根據權利要求6所述的介質，其中，所述襯底包括剛性基體和所述基體上的非晶Si層。
9. 根據權利要求8所述的介質，其中，所述襯底還包括所述基體上的軟磁導材料的襯層以及所述襯層和所述非晶Si層之間的擴散阻擋層。
10. 根據權利要求9所述的介質，其中，所述襯層材料包括從包括 CoNiFe、 FeCoB、 .CoCuFe、 NiFe、 FeAlSi、 FeTaN、 FeN、 FeTaC、 CoTaZr、 CoFeTaZr、 CoFeB和CoZrNb的合金集合中選擇的合金。
11. 根據權利要求1所述的介質，其中，所述記錄層包括由第一材料和第二材料的交替層構成的多層，所述多層從包括Cp和Pt、 Co和Pd、 Co和 Ni、 Fe和Pt、以及Fe和Pd的多層集合中選擇。
12. 根據權利要求1所述的介質，其中，所述記錄層材料包括顆粒Co 合金。
13. 根據權利要求12所述的介質，其中，所述記錄層材料還包括Si、 Ta、 Ti、 Nb、 Cr、 V和B中的一種或多種的氧化物。
14. 根據權利要求1所述的介質，其中，所述記錄層材料包括選自CoPt、 CoPd、 FePt和FePd構成的集合中的化學有序合金。
15. 根據權利要求1所述的介質，其中，所述介質為磁記錄盤，并且其中所述柱布置在所述襯底上多個基本同心圓道中。
16. —種用于制造圖案化垂直磁記錄介質的方法，包括提供襯底，所述襯底包括選自Si和Ge的材料，并且具有基本平坦的表面和多個從所述表面基本垂直延伸的柱，所述柱具有末端，并且在所述表面上間隔開，從而在所述表面處的所述柱之間界定溝槽；在所述柱末端上和所述溝槽內淀積垂直磁記錄材料的層，所述記錄層材料包括選自由Co、 Fe、 Pt、 Pd和Ni構成的集合中的一種或多種元素；直接在所述溝槽內的記錄層材料上淀積帽蓋層，所述帽蓋層由基本不與所述選出的Si或Ge發(fā)生化學反應的材料形成；以及在淀積所述帽蓋層之后，加熱所述襯底，從而使所述選出的Si或Ge與所述溝槽內的所述記錄層元素中的至少一種發(fā)生化學反應。
17. 根據權利要求16所述的方法，其中，所述帽蓋層的淀積包括直接在所述柱的末端上的記錄層材料上淀積所述帽蓋層。
18. 根據權利要求16所述的方法，其中，所述柱具有側壁，并且其中，所述帽蓋層的淀積包括在所述柱的側壁上淀積所述帽蓋層。
19. 根據權利要求16所述的方法，其中，所述帽蓋層的淀積包括淀積選自Ta、 W、 Mo、 Nb、 Re及其合金構成的集合的材料的層。
20. 根據權利要求16所述的方法，其中，所述帽蓋層的淀積包括淀積選自非晶類金剛石碳、氧化鋁、氮化硅和氧化硅構成的集合的材料的層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種垂直磁記錄介質及方法。通過允許采用預蝕刻襯底的方法制造這樣一種圖案化垂直磁記錄介質具有末端上帶有磁性材料的分隔開的柱，柱之間具有非磁性區(qū)域的溝槽。非磁帽蓋層位于非磁區(qū)域上的溝槽內。襯底溝槽內具有擴散材料，在受熱后，擴散材料將擴散到磁記錄層材料內并與之化學反應。柱由不會擴散到記錄層內的材料形成。記錄層形成于整個襯底之上，并在溝槽內的記錄層之上形成不與擴散材料發(fā)生化學反應的非磁帽蓋層。對襯底退火，從而使溝槽內的記錄層材料和襯底內的材料相互擴散并化學反應，從而使溝槽呈現(xiàn)非磁特性。帽蓋層抑制了來自襯底的材料到溝槽內的表面的擴散，因而防止了擴散材料到柱的末端上的記錄層材料的遷移。
文檔編號G11B5/855GK101369429SQ20081009595
公開日2009年2月18日申請日期2008年4月30日優(yōu)先權日2007年5月1日
發(fā)明者埃里克·E·富勒頓, 奧拉夫·赫爾維格申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司

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