专利名称：垂直磁记录介质及其制造方法
技术领域：
符合本发明的设备和方法涉及垂直磁记录介质，更具体而言，涉及所包 括的记录层具有小的磁晶粒并且热稳定的垂直磁记录介质以及所述垂直磁 记录介质的制造方法。
背景技术：
随着各种应用中处理的数据量的迅速提高，人们对用于记录和再现数据
的更高密度的数据存储器件的要求也提高了。具体而言，由于采用磁记录介 质的磁记录器件具有高存储容量和高速存取，因而作为各种数字装置以及计 算机系统的数据存储器件，它们吸引了广泛的注意。
可以将磁记录器件的数据记录粗略划分为纵向磁记录和垂直磁记录。在
纵向磁记录中，采用磁层的磁化的平行取向(parallel alignment)在磁层的表面 上记录数据。在垂直磁记录中，利用磁层的垂直取向在磁层的表面上记录数 据。从数据记录密度的角度而言，垂直磁记录比纵向磁记录更具优势。
垂直》兹记录介质具有双层结构，其包括形成记录;兹场的磁路径(magnetic path)的软磁衬层(underlayer)以及通过软磁衬层沿垂直于磁记录介质的表面 的方向磁化的记录层。
为了实现高密度记录，垂直磁记录介质必须具有记录层的高矫顽力和垂 直磁各向异性能，以确保所记录的数据的稳定性，此外还必须具有小晶粒尺 寸以及由于晶粒(grain)之间的低交换耦合常数得到的小磁畴尺寸。交换耦合 常数是指记录层的晶粒之间的磁相互作用的强度。随着交换耦合常数的降 低，晶粒之间的解耦将变得更加容易。为了制造这样的高密度垂直磁记录介 质，需要记录层的垂直晶体取向和磁各向异性能Ku最大化的技术。
发明内容
本发明的示范性实施例克服了上述缺点以及上文未描述的其他缺点。此 外，不要求本发明克服上述缺点，而且本发明的示范性实施例可能未克服任何上述问题。
本发明提供了一种垂直磁记录介质，其能够提高记录层的磁各向异性能 Ku，清晰地分隔紧密形成于所述记录层中的晶粒，并改善晶体取向，本发明 还提供了 一种垂直磁记录介质的制造方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种垂直磁记录介质，其包括衬底； 形成于所述衬底上的软磁层；形成于所述软磁层上的衬层；以及包括多个铁 磁层并且形成于所述衬层上的记录层，其中，所述多个铁磁层中的每者具有 随着与所述衬层的距离的增大而降低的磁各向异性能。
根据本发明的另一方面，提供了一种垂直磁记录介质的制造方法，所述 方法包括在衬底上形成软^磁层；在所述软磁层上形成緩沖层；在所述緩沖 层上形成由Ru和氧形成的衬层；在所述衬层上形成多个铁磁层；以及在所 述多个铁磁层上淀积由CoCrPtB形成的帽盖层，其中，所述多个铁磁层中的 每者具有随着与所述衬层的距离的增大而降低的磁各向异性能。
通过参考附图描述本发明的示范性实施例，本发明的上述和其他特征将
变得显而易见，其中
图1是根据本发明的示范性实施例的垂直磁记录介质的截面图2是图1的垂直磁记录介质的衬层的透射电子显微镜(TEM)图像；
图3A到3C是示出了按照不同顺序叠置记录层的铁磁层时的磁特性的
曲线图4是图1的垂直磁记录介质的记录层的TEM图像； 图5是示出了在采用帽盖层时以及不采用帽盖层时记录层的磁滞回线的 曲线图；以及
图6A到6E是示出了根据本发明的示范性实施例的垂直磁记录介质的 制造方法的截面图。
具^本实施方式
现在将参考示出了本发明的示范性实施例的附图更为充分地说明本发 明。但是，可以通过很多种不同的形式体现本发明，不应将本发明推断为限 于文中阐述的示范性实施例；相反，提供这些示范性实施例的目的只是为了
使本公开完整、彻底，并向本领域技术人员充分传达本发明的概念。在附图 中，采用相同的附图标记表示相同的元件，并且为了清晰和方便起见夸大了 元件的厚度。
图1是根据本发明的示范性实施例的垂直磁记录介质的截面图。
参考图1,其中，通过依次叠置衬底10、软磁衬层12、緩沖层14、衬 层16、记录层22、保护层30和润滑层32形成垂直^t记录介质。
衬底IO可以由玻璃或AlMg合金形成，并且可以具有盘形。
在磁记录模式中软磁衬层12形成了由磁头生成的垂直磁场的磁路径， 从而能够向记录层22写入信息。软磁衬层12可以由CoZrNb合金、CoFeZrNb 合金、CoFeB合金或NiFe合金形成。
緩冲层14抑制软;兹衬层12和记录层22之间的^f兹相互作用，其可以由 Ti或Ta形成。
衬层16改善了记录层22的晶体取向和磁特性，并且其具有包括由Ru 形成的第一衬层18以及由Ru和氧形成的第二衬层20的双层结构。第二衬 层20的晶粒由Ru形成，并且氧化物成分介于所述晶粒之间。为此，通过在 氧浓度为0.1-5% ( =02/(Ar+02))的气氛下的反应溅射形成含有Ru和氧化 物的第二衬层20。第一衬层18改善了记录层22的晶体取向(crystal orientation),第二衬层20控制记录层22的晶粒尺寸，使之小且均匀。图2 是通过在氧浓度为1%的气氛下通过溅射而形成的第二衬层20的透射电子显 微镜(TEM)图像。参考图2,紧密形成第二衬层20的晶粒，并且使氧包 含到晶粒的边界区域内，从而将所述晶粒清晰地隔离开。Ru形成的晶粒具 有约5.4nm的平均尺寸。
尽管在图1中，第一衬层18由Ru形成，但是本示范性实施例不受其限 制，第一衬层18可以由Ru和氧形成。而且，尽管在图1中衬层16具有双 层结构，但是本示范性实施例不限于此。但是，为了确保记录层22的小且 均匀的晶粒尺寸，可以至少在衬层16的上部淀积含有氧的Ru。
记录层22具有多层结构，其中，在衬层16上依次叠置第一铁磁层24、 第二铁磁层26和帽盖层28。
第一铁磁层24的磁各向异性能大于第二铁磁层26的磁各向异性能。第 一铁磁层24可以由诸如CoPt-Si02或CoPt-Ti02的具有高磁各向异性能的 CoPt氧化物形成。第一4失;兹层24可以具有5x1QG到5xl07erg/cc的石兹各向异
性能。第一铁》兹层24具有10 - 50 at。/。的Pt浓度。第二铁磁层26可以由诸 如CoCrPt-Si02的具有低磁各向异性能的CoCrPt氧化物形成。第二铁磁层 26具有lxl()6到5xl06erg/cc的磁各向异性能以及1 — 30 at。/。的Pt浓度。通过 氧化物材料使第 一和第二铁磁层24和26的每者当中含有的晶粒相互隔离。 所述晶粒由Co合金材料形成，并且在所述晶粒之间置有氧化物材料。
已知，就CoCrPt磁层而言，磁各向异性能随着Pt浓度的提高而增大。 在从CoCrPt/磁层去除了 Cr，并且Pt浓度提高到10-50 at%，优选提高到 20 - 30 at。/。时，磁层的垂直磁各向异性能可提高到5xl07erg/cc。但是， 一旦 去除了 Cr，晶粒的解耦将变得更加困难。相应地，根据本示范性实施例，用 于改善晶体取向的第二衬层20由Ru和氧形成，设置在第二衬层20上的第 一铁磁层24由CoPt氧化物形成，设置在第一合金氧化物层24上的第二铁 磁层26由CoCrPt氧化物形成，从而容易地分离所述晶粒。
尽管图1示出了第一和第二铁磁层24和26，但是本示范性实施例不限 于此，可以形成三个或更多铁磁层。在形成了三个或更多铁磁层时，每一铁 磁层可以具有随着从村层20朝向帽盖层28的距离的增大而降低的磁各向异 性能。
帽盖层28设置在第一和第二铁磁层24和26上，以改善记录特性。帽 盖层28可以由诸如CoCrPtB的没有氧的Co合金形成。相应地，帽盖层28 可以是晶粒不被氧化物隔离的连续薄膜。帽盖层28可以使记录层22热稳定， 并且可以通过降低记录层22的,兹饱和场Hs而改善记录特性。
用于从外部保护记录层22的保护层30可以由类金刚石碳(DLC)形成。 可以在保护层30上形成由四醇(tetraol)形成的润滑层32,以减少与^t头的碰 撞和磁头的滑移导致的磁头和保护层30的磨损。
图3A到3C是示出了按照不同顺序叠置记录层的铁磁层时的磁特性的 曲线图。实线表示当前例子，其中，通过依次叠置CoPt-Ti02层、CoCrPt-Si〇2 层和CoCrPtB层形成记录层，虛线表示对比例子，其中，通过依次叠置 CoCrPt-Si02层、CoPt-Ti02层和CoCrPtB层形成记录层。图3A示出了就当 前例子和对比例子而言的记录层的磁滞回线。图3B示出了就当前例子和对 比例子而言的X射线衍射分析结果。图3C示出了就当前例子和对比例子而 言的随着时间推移的记录层的磁道平均幅度(TAA)。参考图3A,当前例子 的记录层的矫顽力比对比例子的记录层的矫顽力大得多。参考图3B,当前
例子的记录层的磁各向异性能Ku大于对比例子的记录层的磁各向异性能
Ku。由于在CoPt-Ti02层上叠置了平行于衬底的晶面内的原子之间的距离比 CoPt-Ti02层的小的CoCrPt-Si02层，因而改善了当前例子的记录层的晶体取 向，并由此提高了记录层的磁各向异性能Ku。就此而言，即使在记录层包 括两个或更多铁磁层时，也能够通过改善晶体取向而提高记录层的磁各向异 性能。例如，在记录层包括多个铁磁层，并且在所述多个铁磁层的上层之上 叠置在平行于衬底的晶面内原子之间的距离比所述上层的小的所述多个铁 磁层的下层时，能够改善晶体取向，并能够由此提高记录层的总磁各向异性 能。此外，^^各向异性能随着Pt浓度的提高而增大。相应地，在在下部铁 磁层的Pt浓度大于上部铁磁层的Pt浓度时，下部铁磁层的磁各向异性能可 以大于上部铁磁层的磁各向异性能。FePt合金、FePt合金氧化物、CoPt合 金或CoPt合金氧化物在平行于衬底的晶面内的原子之间具有较大距离，这 一点与用作当前例子的记录层的六角密堆积 (hep) CoPt-Ti02层类似，因 而可以采用FePt合金、FePt合金氧化物、CoPt合金或CoPt合金氧化物以及 CoPt-Ti02作为CoCrPt氧化物层之下的下层。参考图3C,当前例子的记录 层的热稳定性比对比例子的记录层的热稳定性高得多。
图4是图1的垂直磁记录介质的记录层22的TEM图像。 参考图4,通过在包括由Ru形成的第一衬层18以及由Ru和氧形成的 第二衬层20的衬层16上依次叠置CoPt-Ti02层、CoCrPt-Si02层和CoCrPtB 层形成记录层22。所述记录层具有5.7nm的平均晶粒尺寸，所述晶粒受到清 晰地相互隔离。这似乎是因为，衬层16的受到良好隔离的晶粒影响记录层 22,从而改善了记录层22的粒状结构(granular stmcture)。
图5是示出了在采用帽盖层时以及不采用帽盖层时记录层的磁滞回线的 曲线图。
参考图5，当在第一和第二铁磁层上形成帽盖层时，磁化饱和磁场急剧 降低。因此，尽管存在高垂直磁各向异性能，也能够容易地实现磁化。
如果将图1的垂直^f兹记录介质的记录层22淀积为，与形成于第一铁磁 层24上的第二铁,兹层26相比，向第 一铁磁层24施加更高的功率以及施加 更低的气压，那么能够降低记录层22的粗糙度，由此改善磁头的浮动条件。
图6A到6E是示出了根据本发明的示范性实施例的垂直磁记录介质的 制造方法的截面图。
参考图6A和6B,在衬底50上形成由CoZrNb形成的软磁衬层52和由 Ta形成的緩沖层54,之后，在緩沖层54上形成包括由Ru形成的第一衬层 56以及由Ru和氧形成的第二衬层58的衬层。通过在小于10mTorr的压强 下，采用Ru靶材进行室温';贱射而形成第一衬层56。第一衬层56具有大约 10nm的厚度、高晶体质量和平坦表面。通过反应溅射在第一衬层56上形成 第二衬层58，在所述反应溅射中，在40mTorr的压强下引入氩气和氧气。反 应賊射中采用的总气体具有1%的氧浓度。第二衬层58具有包括由Ru形成 的晶粒60和使晶粒60磁隔离的边界区域62的粒状结构。第二衬层58具有 大约8nm的厚度。第二衬层58的表面粗糙度高于第一衬层56的表面粗糙度， 并且第二衬层58的晶粒通过有氧形成的边界区域62隔离。
参考图6C和6D,通过溅射在第二衬层58上形成记录层78，其包括由 CoPt-Ti02形成的第 一铁磁层64 、由CoCrPt-Si02形成的第二铁磁层70和由 CoCrPtB形成的帽盖层76。在富含Pt的气氛内，在40mTorr或更高的压强 下，采用CoPt-Ti02靶材形成由CoPt-Ti02形成的第一铁磁层64至厚度大约 为10nm。由CoPt-Ti02形成的第一铁磁层64内含有的晶粒66由CoPt形成， 围绕晶粒66的边界区域68由Ti02形成。通过利用CoCrPt-Si02靶材的反应 溅射形成由CoCrPt-Si02形成的第二铁磁层70,在所述反应溅射中，在室温 下引入氩气和氧气。反应溅射中采用的总气体具有0.1-10%的氧浓度。通 过提高溅射功率并降低压强在20 mTorr压强下将CoCrPt-Si02形成的第二铁 磁层70形成至具有大约10nm的厚度，从而降低由CoPt-Ti02形成的第一铁 磁层64的表面粗糙度。由CoCrPt-Si02形成的第二铁磁层70内含有的晶粒 72由CoCrPt形成，包围晶粒72的边界区域74由Si02形成。在10mTorr的 压强下将CoCrPtB形成的帽盖层76形成为大约5nm厚的连续薄膜。
参考图6E，在记录层78上形成由DLC形成的保护层80和由tetraol形 成的润滑层82,由此完成垂直磁记录介质90。
尽管在上述示范性实施例中，不包括帽盖层76的记录层具有包括第一 和第二铁磁层的双层结构，但是本发明不限于此。所述记录层可以具有包括 三个或更多铁磁层的结构。在形成了三个或更多铁磁层时，每一铁磁层可以 具有随着从衬层150朝向帽盖层76的距离的增大而降低的磁各向异性能 Ku。
如上所述，根据本发明，能够获得具有高密度、高热稳定性和高磁各向
异性能的垂直磁记录介质。
尽管已经参考其示范性实施例对本发明进行了具体的图示和文字描述， 但是本领域技术人员将理解，在不背离由权利要求界定的本发明的精神和范 围的情况下可以对其做出各种形式和细节上的改变。
权利要求
1. 一种垂直磁记录介质，包括衬底；形成于所述衬底上的软磁层；形成于所述软磁层上的衬层；以及包括多个铁磁层并且形成于所述衬层上的记录层，其中，所述多个铁磁层中的每一层具有随着与所述衬层的距离的增大而进一步降低的磁各向异性能。
2. 根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述多个铁^f兹层中 的每一 层具有随着与所述衬层的距离的增大而降低的Pt浓度。
3. 根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述多个铁磁层包 括从中间层依次形成的第 一和第二铁磁层，其中，所述第 一铁》兹层由选自由FePt合金、FePt合金氧化物、CoPt合 金和CoPt合金氧化物构成的集合的任何一种材料形成，所述第二铁磁层由 CoCrPt合金氧化物形成。
4. 根据权利要求3所述的垂直磁记录介质，其中，所述第一铁磁层由 CoPt氧化物形成，所述第二铁》兹层由CoCrPt氧化物形成。
5. 根据权利要求4所述的垂直磁记录介质，其中，所述第一铁磁层具 有10-50at。/。的Pt浓度。
6. 根据权利要求4所述的垂直磁记录介质，其中，所述第二铁磁层具 有1 - 30 at。/。的Pt浓度。
7. 根据权利要求3所述的垂直磁记录介质，其中，所述第一铁磁层的 磁各向异性能为5xl()6到5xl07erg/cc。
8. 根据权利要求3所述的垂直磁记录介质，其中，所述第二铁磁层的 磁各向异性能为lxl()6到5xl06erg/cc。
9. 根据权利要求1到8中的任何一项所述的垂直磁记录介质，其中， 所述多个铁磁层中的每者具有粒状结构。
10. 根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述多个铁》兹层中 的每一层具有随着与所述衬层的距离的增大而降低的表面粗糙度。
11. 根据权利要求1到10中的任何一项所述的垂直磁记录介质，其中，所述记录层还包括形成于所述多个铁磁层上的帽盖层。
12. 根据权利要求11所述的垂直磁记录介质，其中，所述帽盖层是由 CO合金形成的晶粒不受隔离的连续薄膜。
13. 根据权利要求12所述的垂直磁记录介质，其中，所述帽盖层由 CoCrPtB形成。
14. 根据权利要求1到10中的任何一项所述的垂直》兹记录介质，其中， 所述衬层由Ru和氧形成。
15. 根据权利要求14所述的垂直磁记录介质，其中，所述衬层包括由 Ilu形成的第一衬层以及由Ru和氧化物形成的第二衬层，其中，所述第二衬层形成于所述第一衬层上，其中，所述第二衬层中含有的晶粒由Ru形成，氧化物成分置于所述晶 粒之间。
16. 根据权利要求1到10中的任何一项所述的垂直磁记录介质，还包 括插置在所述软-磁层和所述衬层之间的緩沖层，其中，所述緩沖层抑制了所 述软磁层和所述记录层之间的磁相互作用。
17. —种制造垂直磁记录介质的方法，所述方法包括 在衬底上形成软-磁层；在所述软^兹层上形成緩冲层； 在所述緩沖层上形成由Ru和氧形成的衬层； 在所述衬层上形成多个铁磁层；以及 在所述多个铁磁层上淀积由CoCrPtB形成的帽盖层， 其中，所述多个铁磁层中的每一层具有随着与所述衬层的距离的增大而 降低的磁各向异性能。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，在所述衬层上形成所述多个 铁磁层包括在所述衬层上形成由CoPt氧化物形成的第一铁磁层；以及 在所述第一铁磁层上形成由CoCrPt氧化物形成的第二铁磁层。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一铁磁层由选自由 CoPt-Ti02、 CoPt-Si02和CoPt-CrO构成的集合的任何一种材料形成，所述第 二铁磁层由选自由CoCrPt-Si02、 CoCrPt-Ti02和CoCrPt-CrO构成的集合的 任何一种材料形成。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中，通过利用CoCrPt-Si02耙材的 反应溅射形成所述第二铁磁层，在所述反应賊射中，在室温下引入占总气体的0.1%的氧气。
21. 根据权利要求18到20中的任何一项所述的方法，其中，所述第一铁磁层具有10-50 at%的Pt浓度，所述第二铁磁层具有1-30 at% 的Pt浓度。
22. 根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一和第二铁磁层通过溅射形成，其中，用于形成所述第一铁磁层的第一溅射功率和第一压强分别大于和小于用于形成所述第二铁磁层的第二溅射功率和第二压强。
23. 根据权利要求18所述的方法，其中，通过依次叠置由Ru形成的第一衬层以及由Ru和氧形成的第二衬层形成所述衬层。
24. 根据权利要求23所述的方法，其中，通过利用Ru靶材的反应溅射 形成所述第二村层，在所述反应溅射中，在室温下引入占总气体的0.1 - 5% 的氧气。
25. —种垂直磁记录介质，包括 形成于所述衬底上的软磁层； 形成于所述软磁层上的衬层；以及包括多个Co合金氧化物层并且形成于所述衬层上的记录层， 其中，所述多个Co合金氧化物层中的每一层具有随着与所述衬层的距 离的增大而降低的磁各向异性能。
全文摘要
提供了一种垂直磁记录介质及其制造方法。所述垂直磁记录介质包括衬底；形成于所述衬底上的软磁层；形成于所述软磁层上的衬层；以及包括多个铁磁层并且形成于所述衬层上的记录层，其中，所述多个铁磁层中的每者具有随着与所述衬层的距离的增大而降低的磁各向异性能。
文档编号G11B5/64GK101388222SQ200810098710
公开日2009年3月18日 申请日期2008年5月30日 优先权日2007年9月12日
发明者吴薰翔, 孔硕贤, 朴相奂, 李厚山, 李宅东 申请人:三星电子株式会社