[发明专利]具有图案化介质的垂直磁记录系统和该介质的制造方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及图案化的垂直磁记录介质，例如用于磁记录硬盘驱动器中的盘，更具体而言涉及图案化的盘，其中数据位存储在抬高的磁数据岛上，由凹陷的非磁区域将磁数据岛相互隔离。

背景技术

已经有人提出具有图案化的磁记录介质的磁记录硬盘驱动器以提高数据密度。在图案化介质中，盘上的磁记录层被构图成沿同心数据道设置的小的隔离数据岛。图案化介质盘可以是纵向磁记录盘或垂直磁记录盘，在纵向磁记录盘中磁化方向平行于或位于记录层的平面内，在垂直磁记录盘中，磁化方向垂直于或离开记录层的平面。为了产生图案化数据岛的所需磁隔离，必须破坏或显著降低岛间空间的磁矩，以使这些空间基本上无磁性。在一种图案化介质中，数据岛为抬高的间隔开的柱体，其延伸于盘衬底表面之上，在柱体之间的衬底表面上界定沟或槽。这种图案化介质让人感兴趣是因为，具有预蚀刻的柱体和沟槽图案的衬底可以用相对低成本、高产量工艺，例如光刻(lithography)和纳米印制(nanoimprinting)来生产。然后在预蚀刻衬底的整个表面上淀积磁记录层材料以覆盖柱体端部和沟槽。据认为，因为沟槽是凹陷的，因此它们离读/写头足够远，从而不会对读写产生不利影响。这种图案化介质在美国专利6440520中以及Moritz等人的文章“Patterned Media MadeFrom Pre-etched Wafers：A Promising Route Toward Ultrahigh-Density MagneticRccording”(IEEE Transactions on Magnetics，第38卷，第4期，2002年7月，1731-1736)中有所描述。这种在柱体末端上进行垂直磁化的图案化介质被认为为超高密度磁记录提供了机会。然而，已经发现，沟槽中的磁材料在回读信号中产生了噪声并且还对写入每一数据位(即，磁化柱体末端上的记录材料)带来不利影响。

需要这样一种具有柱体和沟槽的图案化垂直磁记录介质以及允许使用预蚀刻衬底的介质制造方法，其中柱体在其末端具有磁材料，而沟槽基本上没有磁矩。

发明内容

本发明为如下类型的图案化垂直磁记录介质，其具有末端上具有磁材料的分隔开的柱体，柱体之间是作为非磁性区域的沟槽。该介质利用可使用预蚀刻衬底的方法制造。该衬底在沟槽处具有基本平坦的表面且包括诸如硅(Si)或锗(Ge)的材料，在被加热时，这些材料将扩散到磁记录层材料中并与记录层中通常使用的一种或多种元素，如钴(Co)、铁(Fe)、铂(Pt)和钯(Pd)发生化学反应。衬底可以是半导体级单晶Si晶片或具有非晶Si层的刚性支撑结构或基底。在一个实施例中，柱体从平坦表面延伸且由不会扩散到记录层中的材料形成。这样的材料包括诸如SiO₂的氧化硅、氮化硅(SiN)、氧化铝(Al₂O₃)和难熔金属及其合金例如钨(W)、钼(Mo)、铌(Nb)、钽(Ta)和铼(Re)。在整个衬底上形成记录层以覆盖柱体末端和沟槽之后，将衬底加热到一定温度一定时间，以足以使沟槽中的记录层材料和衬底中的材料彼此扩散到其中并发生化学反应。这造成沟槽中记录层材料中的任何铁磁性的破坏或至少显著减小，意味着沟槽在暴露于外加磁场之后不会表现出显著的磁矩。然而，加热不会影响柱体末端上的记录层，因为柱体是由不会扩散到记录层中的材料形成的。

衬底还可以包括“软”或较低矫顽力的导磁衬层(SUL)，从而为来自写入头的磁场提供磁通回路。如果使用SUL，那么就在柱体从其延伸的表面之下SUL上形成扩散阻挡层，以防止衬底的Si或Ge和SUL中的磁材料之间的扩散。

在另一个实施例中，衬底具有第一扩散阻挡层，其具有基本平坦的表面，柱体从该表面延伸，柱体由Si或Ge形成。第二扩散阻挡层位于记录层下的柱体末端上。扩散阻挡层可以是诸如Ta或SiN的材料，该材料防止柱体中的Si或Ge与记录层材料之间的扩散。在加热衬底期间，沟槽中的记录层材料和沟槽附近的柱体中的Si或Ge扩散到彼此之中并发生化学反应，在沟槽中产生非磁性区域。柱体末端上的第二扩散阻挡层防止柱体的Si或Ge和记录层之间的扩散。如果在该实施例中使用了SUL，第一扩散阻挡层防止柱体的Si或Ge与SUL中的磁材料之间的扩散。

本发明的图案化垂直磁记录介质可以实施于磁记录盘驱动器中，其中在盘上在同心圆形数据道中对柱体构图。该介质还可以实施于扫描探头型磁记录系统中，其中在衬底上在相互垂直的行的x-y阵列中对柱体构图。