(57)【要約】【課題】ＦｅＰｔ層およびＣｏ／Ｘ多重層の交換結合複合記録構造を有するパターン化垂直磁気記録媒体を提供する。【解決手段】ビットパターン化媒体（ＢＰＭ）磁気記録ディスクは、交換結合複合（ＥＣＣ）記録層（ＲＬ）を含む離散的なデータアイランドを有する。この記録層（ＲＬ）は、化学的規則性をもつ高異方性のＦｅＰｔ合金の下部層と、垂直磁気異方性を有する低異方性のＣｏ／Ｘ積層体または多重層（ＭＬ）の上部層と、場合によって設けられる、ＦｅＰｔ層とＭＬとの間の非磁性の分離層または結合層（ＣＬ）とから形成される。ＦｅＰｔ合金層は、シード層構造の上にスパッタリング堆積され、その間、ディスクの基板は、高い異方性磁場Ｈｋを得るのを保証するため、高温に維持される。高温の堆積は、ＣｒＲｕ／Ｐｔシード層構造と相俟って、後続のＭＬの堆積に対して非常に滑らかな表面を提供する。【選択図】図１
2012123895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上にありかつ実質的な非磁性領域によって分離される複数の離散的な磁気アイランドであって、各アイランドは、前記基板上の、垂直磁気異方性を有する化学的規則性をもつＦｅＰｔ合金の層と、そのＦｅＰｔ層の上にありかつそのＦｅＰｔ層に交換結合された多重層とを備える交換結合複合磁気記録構造を有し、その多重層は、Ｃｏ／Ｐｔを含む多重層、Ｃｏ／Ｐｄを含む多重層およびＣｏ／Ｎｉを含む多重層からなる群から選択される、複数の離散的な磁気アイランドと、
を備えるパターン化垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記ＦｅＰｔ層と前記多重層との間に非磁性の分離層をさらに備える、請求項１に記載のパターン化垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
前記非磁性分離層が、ＰｔおよびＰｄから選択される材料から形成される、請求項２に記載のパターン化垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
前記基板と前記ＦｅＰｔ層との間にシード層構造をさらに備える、請求項１に記載のパターン化垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
前記シード層構造が、ＣｒＲｕ合金の層と、そのＣｒＲｕ合金層の上にありかつその合金層に接触するＰｔの層とを備える、請求項４に記載のパターン化垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
前記化学的規則性をもつＦｅＰｔ合金が、化学的規則性をもつＦｅＰｔ−Ｘの合金であり、元素ＸはＮｉ、Ａｕ、Ｃｕ、ＰｄおよびＡｇからなる群から選択される、請求項１に記載のパターン化垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
前記多重層の上に非磁性のキャッピング層をさらに備える、請求項１に記載のパターン化垂直磁気記録媒体。
【請求項８】
前記基板上における透磁性材料の下層、およびその下層と前記ＦｅＰｔ層との間の交換遮断層をさらに備える、請求項１に記載のパターン化垂直磁気記録媒体。
【請求項９】
前記基板と前記ＦｅＰｔ層との間にヒートシンク層をさらに備える、請求項１に記載のパターン化垂直磁気記録媒体。
【請求項１０】
前記ＦｅＰｔ層の異方性磁場が約３０〜１５０ｋＯｅの間の値であり、前記多重層の異方性磁場が約１〜４０ｋＯｅの間の値であって、前記ＦｅＰｔ層の異方性磁場よりも低い、請求項１に記載のパターン化垂直磁気記録媒体。
【請求項１１】
請求項１のパターン化垂直磁気記録媒体と、
データアイランドにおける磁気記録材料を磁化するための書き込みヘッドと、
前記磁化されたデータアイランドを読み取るための読み取りヘッドと、
を備える磁気記録ディスクドライブ。
【請求項１２】
前記基板と前記ＦｅＰｔ層との間にヒートシンク層をさらに備える請求項１に記載の媒体と、
前記データアイランドに磁場を印加するための書き込みヘッドと、
前記データアイランドを加熱するように前記アイランドに放射を導くための光学データチャネルおよび近接場変換器と、
前記磁化されたデータアイランドを読み取るための読み取りヘッドと、
を備える熱アシスト記録（ＴＡＲ）磁気記録ディスクドライブ。
【請求項１３】
前記多重層が、ＣｏＮｉ／Ｐｄ多重層およびＣｏＮｉ／Ｐｔ多重層から選択される多重層を備える、請求項１２に記載のＴＡＲ磁気記録ディスクドライブ。
【請求項１４】
剛性のディスク基板と、
前記基板上の透磁性材料の下層と、
前記下層上の交換遮断層（ＥＢＬ）と、
前記ＥＢＬ上のシード層構造と、
前記シード層構造上においてほぼ同心の複数のデータトラック内に配置され、かつ、実質的な非磁性領域によって分離される複数の離散的な磁気アイランドであって、各アイランドは、前記シード層構造上の、垂直磁気異方性を有する化学的規則性をもつＦｅＰｔ合金の層と、そのＦｅＰｔ層の上にありかつそのＦｅＰｔ層に交換結合された多重層とを備える交換結合複合磁気記録構造を有し、その多重層は、Ｃｏ／Ｐｔを含む多重層、Ｃｏ／Ｐｄを含む多重層およびＣｏ／Ｎｉを含む多重層からなる群から選択される、複数の離散的な磁気アイランドと、
を備えるパターン化垂直磁気記録ディスク。
【請求項１５】
前記ＦｅＰｔ層と前記多重層との間に非磁性の分離層をさらに備え、その非磁性分離層は、ＰｔおよびＰｄから選択される材料から形成される、請求項１４に記載のパターン化垂直磁気記録ディスク。
【請求項１６】
前記シード層構造が、ＣｒＲｕ合金の層と、そのＣｒＲｕ合金層の上にありかつその合金層に接触するＰｔの層とを備える、請求項１４に記載のパターン化垂直磁気記録ディスク。
【請求項１７】
前記化学的規則性をもつＦｅＰｔ合金がほぼ等原子のＦｅＰｔである、請求項１４に記載のパターン化垂直磁気記録ディスク。
【請求項１８】
前記化学的規則性をもつＦｅＰｔ合金が、式（Ｆｅ（ｙ）Ｐｔ（１００−ｙ））−Ｘで表される擬二元合金であり、ｙは約４５〜５５原子パーセントの間の値であり、元素Ｘは、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、ＰｄまたはＡｇとすることができ、約０％〜約２０％原子パーセントの間の範囲内で存在する、請求項１４に記載のパターン化垂直磁気記録ディスク。
【請求項１９】
前記多重層の上に非磁性のキャッピング層をさらに備える、請求項１４に記載のパターン化垂直磁気記録ディスク。
【請求項２０】
前記ＦｅＰｔ層の異方性磁場が約３０〜１５０ｋＯｅの間の値であり、前記多重層の異方性磁場が約１〜４０ｋＯｅの間の値であって、前記ＦｅＰｔ層の異方性磁場よりも低い請求項１４に記載のパターン化垂直磁気記録ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、磁気記録ハードディスクドライブにおいて使用するディスクのようなパターン化垂直磁気記録媒体に関し、より具体的には、磁気記録特性が改善されたデータアイランドを有するパターン化ディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
パターン化磁気記録媒体を含む磁気記録ハードディスクドライブにおいてはデータ密度の増大が提案されてきた。従来の連続磁気記録媒体においては、磁気記録層は、ディスクの全表面にわたる連続層である。ビットパターン化媒体（ｂｉｔ−ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｍｅｄｉａ：ＢＰＭ）とも呼称されるパターン化媒体においては、ディスク上の磁気記録層は、同心の複数のデータトラック内に配置される絶縁された微小なデータアイランドにパターン化される。ＢＰＭディスクは、磁化の方向が記録層の平面に平行であるかあるいはその平面内にあるような長手方向の磁気記録ディスクとしてもよいが、ＢＰＭの場合は、磁化の方向が記録層の平面に垂直であるかあるいはその平面外に向く垂直磁気記録ディスクが、垂直媒体のデータ密度増大の可能性のために良い選択になり得る。パターン化データアイランドの磁気絶縁を形成するために、アイランド間のスペースの磁気モーメントは、除去されるか、あるいはこのスペースがほぼ非磁性を呈するように大幅に低減される。代わりの方式として、媒体を、アイランド間のスペースに磁性材料が存在しないように製作してもよい。
【０００３】
ＢＰＭディスク上に所望のアイランドのパターンを形成する方法として、ナノインプリントリソグラフィー（ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：ＮＩＬ）が提案されてきた。ＮＩＬは、所望のナノスケールのパターンを有するマスターテンプレートまたはモールドによってインプリントレジスト層を変形することに基づいている。マスターテンプレートは、電子ビーム工具のような高解像度のリソグラフィー工具によって作製される。被パターン化基板は、石英、ガラスまたはシリコンのようなエッチング可能な材料から形成されるディスクのブランク、あるいは、磁気記録層と任意の必要な下層とが連続層としてその上に形成されるディスクのブランクとすることができる。続いて、この基板に、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）である熱可塑性ポリマーのようなインプリントレジストをスピンコーティングする。次に、このポリマーを、そのガラス転移温度を超える温度に加熱する。熱可塑性レジストは、その温度において粘性体となり、テンプレートから比較的高圧で転写することによって、インプリントレジスト上にナノスケールのパターンが複写される。ポリマー冷却後、インプリントレジストからテンプレートを取り外すと、インプリントレジスト上に凹部および空間のナノスケールの逆パターンが残される。熱可塑性ポリマーの熱的硬化に代わる方式として、例えばＭｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔｓ，Ｉｎｃ．から入手できるＭｏｎｏＭａｔのような紫外（ＵＶ）線によって処理可能なポリマーをインプリントレジストとして使用できる。このパターン化インプリントレジスト層は、次に、下に位置する基板に所望のアイランドのパターンを形成するためのエッチング用マスクとして用いられる。
【０００４】
ＢＰＭにおけるアイランドは、高いビット面密度（例えば５００Ｇｂ／ｉｎ２以上）を可能にするために、十分に微小で、かつ十分な磁気品質のものである必要がある。例えば、１Ｔｂ／ｉｎ２のビット面密度を達成するためには、データアイランドの直径は約１５〜２０ｎｍであり、アイランド間の非磁性スペースの幅は約１０〜１５ｎｍになるであろう。従って、アイランドの寸法の低減に伴って、アイランドの熱的な安定性を維持することが重要である。
【０００５】
ＢＰＭの開発に関するもう１つの重大な問題点は、スイッチング磁場分布（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｆｉｅｌｄ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ：ＳＦＤ）（すなわち、保磁場（ｃｏｅｒｓｉｖｅ  ｆｉｅｌｄ）のアイランド間における変動）を、隣接アイランドにオーバーライトすることなく個々のアイランドの正確なアドレス指定能力を確保するように十分に狭くしなければならないという点である。理想的には、ＳＦＤの幅はゼロであるが、これは、すべてのビットが同じ書き込み磁場強度においてスイッチングされることを意味している。ＳＦＤは、パターン化アイランドの寸法、形状および間隔における変動、使用磁気材料の本質的な磁気異方性の分布、および隣接アイランド間の双極子の相互作用のような、その起源となるものを多く有している。さらに、磁気アイランドの寸法がＢＰＭの達成し得るビット面密度を制限するが、そのアイランドの寸法の低減と共に、ＳＦＤが拡がる（すなわち、保磁場におけるビット間の変動が増大する）ことが判明している。
【０００６】
交換結合複合（ｅｘｃｈａｎｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：ＥＣＣ）媒体とも呼称される交換スプリング（ｅｘｃｈａｎｇｅ−ｓｐｒｉｎｇ）媒体は垂直磁気記録用として知られている。ＥＣＣ垂直記録材料は、実質的に異なる異方性磁場（Ｈｋ）を有する２つ以上の強磁性的交換結合磁気層の複合体である。（一軸磁気異方性Ｋｕを有する強磁性層の有効異方性磁場Ｈｋは、本質的に、磁化を完全に外部の磁場の方向に揃えるために磁化困難軸に沿って印加する必要がある磁場である）。この複合媒体の磁気シミュレーションによれば、一様な書き込み磁場が存在する場合、低Ｈｋ層の磁化が、最初に回転し、高Ｈｋ層の磁化の反転を補助するであろうことが示されている。この挙動は、時に「交換スプリング」挙動と呼称される。種々のタイプのＥＣＣが（非特許文献１）および（非特許文献２）に記載されている。本出願と同じ譲受人に譲渡された係属中の出願の（特許文献１）および（特許文献２）は、ＥＣＣ材料から形成されるデータアイランドを有する種々のタイプの垂直ＢＰＭを記述している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願第１１／７５１，８２３号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１２／４１２，４０３号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｒ．Ｈ．Ｖｉｃｔｏｒａら著「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｍｅｄｉａ  ｆｏｒ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ  ＭＡＧ  ４１（２）、２００５年２月、ｐ５３７−５４２
【非特許文献２】Ｊ．Ｐ．Ｗａｎｇら著「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｍｅｄｉａｄｙｎａｍｉｃ  ｔｉｌｔｅｄ  ｍｅｄｉａ）  ｆｏｒ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８６（１４）、２００５年４月４日、Ａｒｔ．Ｎｏ．１４２５０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高い熱的安定性と狭いＳＦＤとを備えるＥＣＣ材料のアイランドを有するパターン化垂直磁気記録媒体が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はビットパターン化媒体（ＢＰＭ）に関する。このビットパターン化媒体（ＢＰＭ）においては、離散的な磁気アイランドにおける記録層（ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ：ＲＬ）が、化学的規則性をもつ高ＨｋのＦｅＰｔ合金の下部層と、垂直磁気異方性を有する低ＨｋのＣｏ／Ｘ積層体または多重層（ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ：ＭＬ）（ＸはＰｔ、ＰｄまたはＮｉである）の上部層と、場合によって設けられる、ＦｅＰｔ層とＭＬとの間の非磁性の分離層または結合層（ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｌａｙｅｒ：ＣＬ）とを含む交換結合複合（ＥＣＣ）構造である。硬磁性（高Ｈｋの）ＦｅＰｔ層は、好ましくは、Ｌ１０相に基づく化学的規則性をもつ等原子（ｅｑｕｉａｔｏｍｉｃ）の二元合金ＦｅＰｔであるが、例えば（Ｆｅ（ｙ）Ｐｔ（１００−ｙ））−Ｘ（ｙは約４５〜５５原子パーセントの間の値であり、元素Ｘは、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、ＰｄまたはＡｇとすることができ、約０％〜約２０％原子パーセントの間の範囲内で存在する）のようなＦｅＰｔのＬ１０相に基づく擬二元合金とすることも可能である。ＦｅＰｔ合金層は、ＣｒＲｕ／Ｐｔ二重層のようなシード層構造の上にスパッタリング堆積され、その間、ディスクの基板は、高い異方性磁場Ｈｋを得るのを保証するため、高温に維持される。高温の堆積は、ＣｒＲｕ／Ｐｔシード層構造と相俟って、後続のＭＬ（および場合によって設けられるＣＬ）の堆積に対して非常に滑らかな表面を提供する。ＭＬは、ＦｅＰｔ層（あるいは場合によって設けられるＣＬ）の上に形成され、一連のＣｏ／Ｘ二重層を備えている。ここで、ＸはＰｔ、ＰｄまたはＮｉである。二重層の個数とＣｏ層およびＸ層の相対的な厚さとは、異方性磁場の値Ｈｋを含む所望の磁気の特性を実現するように選択される。別個のＣｏ／Ｘ  ＭＬは、それ自体として、非常に狭いスイッチング磁場分布（ＳＦＤ）、すなわちＦｅＰｔ層の場合より遥かに狭いＳＦＤを有するので、複合ＲＬのＳＦＤは狭くなるのである。このＥＣＣ  ＲＬは、硬磁性（高Ｈｋの）ＦｅＰｔ層および軟磁性（低Ｈｋの）Ｃｏ／Ｘ  ＭＬ双方の非常に明確な垂直異方性のために、強いリードバック信号を供給する。
【００１１】
このＥＣＣ  ＲＬは、垂直ＢＰＭディスクの離散的なデータアイランドにおいて用いられる。この垂直ＢＰＭディスクは、書き込み磁場のための磁束の戻り径路として作用するデータアイランドの下の軟磁性下層（ｓｏｆｔ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｕｎｄｅｒｌａｙｅｒ：ＳＵＬ）、およびＳＵＬとデータアイランドとの間の交換遮断層（ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｂｒｅａｋ  ｌａｙｅｒ：ＥＢＬ）であって、ＲＬとＳＵＬとの間の磁気交換結合を遮断する交換遮断層（ＥＢＬ）を有することができる。また、このＥＣＣ  ＲＬは、熱アシスト記録（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ−ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ：ＴＡＲ）ディスクドライブにおける垂直ＢＰＭディスクの離散的なデータアイランドにおいても用いることができる。ＴＡＲディスクドライブにおいては、ヒートシンク層をデータアイランドの下に配置してもよい。
【００１２】
本発明の本質および利点を完全に理解するためには、添付の図面に基づいてなされる以下の説明が参照されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ビットパターン化媒体（ＢＰＭ）を含む垂直磁気記録ディスクドライブの上面図であり、先行技術に従って、同心の複数の円形のデータトラック内に配置されるパターン化データアイランドを示す。
【図２】先行技術のＢＰＭディスクの拡大部分上面図であって、データアイランドの詳細な配置を示す。
【図３Ａ】先行技術によってディスクをエッチング処理しかつ平坦化する操作の第１段階におけるＢＰＭディスクの断面図である。
【図３Ｂ】先行技術によってディスクをエッチング処理しかつ平坦化する操作の第２段階におけるＢＰＭディスクの断面図である。
【図３Ｃ】先行技術によってディスクをエッチング処理しかつ平坦化する操作の第３段階におけるＢＰＭディスクの断面図である。
【図４】本発明による交換結合複合（ＥＣＣ）記録層（ＲＬ）を有するデータアイランドを示すディスク基板の一部分の断面図である。
【図５Ａ】高ＨｋのＦｅＰｔのＬ１０層に対する異方性磁場の分布の、低ＨｋのＦｅＰｔのＬ１０層との比較を示す。
【図５Ｂ】高ＨｋのＦｅＰｔのＬ１０層に対する異方性磁場の分布の、室温で堆積された低ＨｋのＣｏ／ＰｄまたはＣｏ／Ｎｉ多重層との比較を示す。
【図６】熱アシスト記録（ＴＡＲ）システムに用いる空気ベアリングスライダと、本発明によるＥＣＣ  ＲＬを有するデータアイランドを備えるＴＡＲディスクの一部分との断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、パターン化媒体磁気記録ディスク２００を有するパターン化媒体磁気記録ディスクドライブ１００の上面図である。ドライブ１００は、アクチュエータ１３０と、磁気記録ディスク２００を回転させる駆動モータとを支持するハウジングまたは基礎１１２を有する。アクチュエータ１３０は、剛性アーム１３１を有しかつ矢印１３３で示すようにピボット１３２の回りで回転するボイスコイルモータ（ｖｏｉｃｅ  ｃｏｉｌ  ｍｏｔｏｒ：ＶＣＭ）回転アクチュエータとすることができる。ヘッドサスペンションアセンブリは、一方の端部がアクチュエータアーム１３１の端部に取り付けられるサスペンション１３５と、サスペンション１３５のもう一方の端部に取り付けられる空気ベアリングスライダ１２０のようなヘッドキャリアとを含む。サスペンション１３５は、スライダ１２０をディスク２００の表面にきわめて近接した状態に維持して、ディスク２００が矢印２０の方向に回転する時、スライダ１２０が、ディスク２００によって生成される空気ベアリング上において「ピッチ（ｐｉｔｃｈ）」かつ「ロール（ｒｏｌｌ）」することを可能にする。磁気抵抗性の読み取りヘッド（図示せず）および誘導性の書き込みヘッド（図示せず）は、通常、当分野ではよく知られているように、スライダ１２０の終端部上に一連の薄膜および構造としてパターン化された一体型の読み取り／書き込みヘッドとして形成される。スライダ１２０は、通常、アルミナ／炭化チタン（Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ）複合体のような複合材料から構成される。図１には、関連するスライダおよび読み取り／書き込みヘッドを備える１つのディスク表面のみが示されているが、通常は、スピンドルモータによって回転されるハブ上に積層された多重ディスクが存在し、各ディスクのそれぞれの表面に、別個のスライダおよび読み取り／書き込みヘッドが関連付けられている。
【００１５】
パターン化媒体磁気記録ディスク２００は、硬質または剛性のディスク基板と、その基板上の磁化可能材料の離散的なデータアイランド３０とを含む。データアイランド３０は、半径方向に離間して配置される複数の円形トラック１１８内に配置される。図１には、数個のアイランド３０と、ディスク２００の内径および外径近傍の代表的なトラック１１８とだけが示されている。アイランド３０は、円形として表現されているが、他の形状、例えば、概して長方形、長円形または楕円形を有することもできる。ディスク２００が矢印２０の方向に回転すると、アクチュエータ１３０の動きによって、スライダ１２０の終端部上の読み取り／書き込みヘッドが、ディスク２００上の異なるデータトラック１１８にアクセスできる。
【００１６】
図２は、ディスク２００の一部分の拡大上面図であり、先行技術による１つのパターンタイプにおけるディスク基板の表面上のデータアイランド３０の詳細な配置を示す。アイランド３０は、磁化可能な記録材料を含み、トラック１１８ａ〜１１８ｅとして示すように、円形のトラック内に半径方向もしくはトラック横断方向に間隔をあけて配置される。トラックは、通常、固定トラック間隔ＴＳだけ離して等間隔に配置される。１つのトラック内におけるデータアイランド間の間隔は、トラック１１８ａにおけるデータアイランド３０ａと３０ｂとの間の距離ＩＳによって示され、隣接するトラックは、トラック１１８ａおよび１１８ｂによって示すように、距離ＩＳ／２だけ互いにずらされている。各アイランドは、ディスク２００の平面に平行な横方向の寸法Ｗを有する。アイランドが円形であれば、このＷはその直径である。アイランドは、他の形状、例えば、概して長方形、長円形または楕円形を有することができ、その場合は、寸法Ｗは、非円形アイランドの最小寸法、例えば長方形アイランドの短辺とみなすことができる。隣接するアイランドは、横方向寸法Ｄを有する非磁性の領域またはスペースによって分離される。Ｄの値はＷの値よりも大きくしてもよい。
【００１７】
図２に示すようなＢＰＭディスクは、磁化の方向がアイランドにおける記録層の平面に垂直であるかあるいはその平面外に向く垂直磁気記録ディスクとすることができる。パターン化データアイランド３０に必要な磁気絶縁を形成するために、アイランド３０間の領域またはスペースの磁気モーメントを、除去するか、あるいはこのスペースがほぼ非磁性を呈するように大幅に低減しなければならない。「非磁性」という用語は、アイランド３０間のスペースが、誘電体のような非強磁性材料、あるいは、印加磁場がない場合には実質的に残留モーメントを有しない材料、あるいは、読み取りまたは書き込みに悪影響を及ぼさないようにアイランド３０から下に十分深く掘り込まれたトレンチ内の磁気材料から形成されることを意味している。非磁性のスペースは、磁気記録層またはディスク基板におけるトレンチまたは凹部のような、磁気材料が存在しない部分としてもよい。
【００１８】
図３Ａは、ＢＰＭディスクを形成するためのリソグラフィーによるパターン化およびエッチング処理する前の、先行技術によるディスク２００を示す断面図である。ディスク２００は、概して平面状の表面２０２を有する基板２０１であり、その表面２０２上に、代表的な層が通常スパッタリングによって堆積される。ディスク２００は、垂直な（すなわち基板表面２０２に対してほぼ垂直な）磁気異方性を有する記録層（ＲＬ）と、場合によって設けられるＲＬの下の軟磁性下層（ＳＵＬ）とを含む垂直磁気記録ディスクとして示す。場合によって設けられるＳＵＬは、ディスクドライブの書き込みヘッドからの書き込み磁場のための磁束の戻り径路として機能する。
【００１９】
硬質のディスク基板２０１は、商業的に入手可能な任意のガラス基板とすることができるが、ＮｉＰ表面被膜を有する従来のアルミニウム合金、あるいは、シリコン、カナサイトまたは炭化ケイ素のような代替的基板としてもよい。ＳＵＬ成長のための付着層またはオンセット層（ｏｎｓｅｔ  ｌａｙｅｒ：ＯＬ）はＡｌＴｉ合金とすることができ、あるいは、約２〜１０ｎｍの厚さの類似材料が基板表面２０２の上に堆積される。
【００２０】
ＳＵＬは透磁性材料から形成することができるが、この材料としては、例えばＣｏＮｉＦｅ、ＦｅＣｏＢ、ＣｏＣｕＦｅ、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＮ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＦｅＴａＺｒ、ＣｏＦｅＢおよびＣｏＺｒＮｂなどの合金がある。ＳＵＬは、また、ＡｌまたはＣｏＣｒの導電性膜のような非磁性膜によって分離された複数の軟磁性膜から形成される積層ＳＵＬまたは多重層ＳＵＬとすることができる。ＳＵＬは、さらにまた、Ｒｕ、ＩｒまたはＣｒ、あるいはそれらの合金のような反強磁性結合を仲介する中間層膜によって分離された複数の軟磁性膜から形成される積層ＳＵＬまたは多重層ＳＵＬとすることもできる。ＳＵＬは、約５〜５０ｎｍの範囲の厚さを有することができる。
【００２１】
交換遮断層（ＥＢＬ）は、通常、ＳＵＬの上面に配置される。この層は、ＳＵＬの透磁性膜とＲＬとの間の磁気交換結合を遮断するように作用し、かつ、ＲＬのエピタキシャル成長を促進する機能をも有する。ＥＢＬは必要でない場合もあるが、使用する場合は、非磁性チタン（Ｔｉ）層；Ｓｉ、ＧｅおよびＳｉＧｅ合金のような非導電性材料；Ｃｒ、Ｒｕ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｖ、ＴａおよびＡｌのような金属；ＮｉＷ、ＮｉＴａ、ＣｒＴｉおよびＮｉＰのような金属合金；ＣＮｘ、ＣＨｘおよびＣのような非晶質炭素；あるいは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、ＴｉおよびＢからなる群から選択される元素の酸化物、窒化物または炭化物とすることができる。ＥＢＬは約１〜４０ｎｍの範囲の厚さを有することができる。
【００２２】
図３Ａのディスクは、例えばナノインプリント法によってリソグラフィーによりパターン化される。ナノインプリント法においては、マスターテンプレートを、所望のデータアイランドのパターンと非磁性領域とを得るように、例えば直接ｅビーム書き込みによって製作する。インプリントレジスト（すなわち熱可塑性ポリマー）の薄膜をディスク上にスピンコーティングする。次に、予め定められたパターンを有するマスターテンプレートをインプリントレジスト膜と接触させ、テンプレートおよびディスクを一緒に加圧して熱を加える。インプリントレジストのポリマーがそのガラス転移温度を超える温度に加熱されると、テンプレートのパターンがレジスト膜の中に加圧成形される。冷却後、マスターテンプレートをディスクから分離すると、ＲＬ上にパターン化されたレジストが残される。パターン化されたインプリントレジストは、続いて、エッチング用のマスクとして用いられる。データアイランドおよび非磁性領域を形成するために、インプリントレジストにおけるパターンを、下に位置するディスクに移すように、反応性イオンエッチング（ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ−ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）またはイオンミリングを用いることができる。
【００２３】
図３Ｂは、リソグラフィーによるパターン化およびエッチング処理後のディスク２００の断面図である。エッチング後には、基板表面２０２の上部に、ＲＬ材料の隆起ランド３０と溝または凹部３２とが形成される。凹部３２の典型的な深さは、本質的にランド３０の高さでもあるが、約４〜５０ｎｍの範囲にあり、凹部の典型的な幅も約４〜５０ｎｍの範囲にある。図３Ｂに示す例においては、エッチング処理が、ＲＬ材料のすべてとＥＢＬ材料の一部分とが凹部３２の領域から除去されるような深さまで実施されている。しかし、代わりの方式として、エッチングを、ＲＬ材料の一部分のみが除去されるような深さに実施することも可能である。その場合は、凹部３２の下部表面の下にもＲＬ材料の層が存在することになる。
【００２４】
図３Ｃは、凹部３２の内部およびランド３０の上面に保護被膜３４を堆積した後、および、凹部３２内に充填材料３６を堆積して化学的機械的研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）した後の、図３Ｂのエッチング処理ディスク２００の断面図である。保護被膜３４は、好ましくはダイヤモンドライククカーボン（ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ：ＤＬＣ）のような非晶質炭素の層である。非晶質炭素またはＤＬＣは、当分野でよく知られているように水素化および／または窒化してもよい。代替方式として、保護被膜３４を、Ｓｉ３Ｎ４またはＳｉＮｘのような窒化ケイ素とすることができる。充填材料３６はＳｉＯ２またはポリマー材料とすることができる。ＣＭＰによって、本質的に平坦化されたディスク表面が得られる。次に、平坦化された表面上に、場合によって、保護被膜の付加層（図示せず）を堆積させることができ、これに続いて、従来の液体の潤滑剤の層（図示せず）を堆積させる。
【００２５】
本発明のパターン化垂直媒体においては、離散的な磁気アイランドにおけるＲＬは、化学的規則性をもつ高ＨｋのＦｅＰｔ合金の下部層と、垂直磁気異方性を有する低ＨｋのＣｏ／Ｘ積層体または多重層（ＭＬ）（ＸはＰｔ、ＰｄまたはＮｉである）の上部層と、場合によって設けられる、ＦｅＰｔ層とＭＬとの間の非磁性の分離層または結合層（ＣＬ）とを含む交換結合複合（ＥＣＣ）構造である。図４は、ＥＢＬを上に有するＳＵＬの一部分と、ＥＢＬ上の本発明によるデータアイランド２３０とを示すディスク基板の一部分の断面図である。ＦｅＰｔ層２５０の成長を促進するため、シード層構造２４０をＥＢＬの上に堆積する。シード層構造２４０は、ＣｒＲｕの下部層と、そのＣｒＲｕ層上のＰｔの上部層との二重層とすることができる。ＥＢＬおよびシード層構造２４０の合計厚さは１ｎｍ〜２５ｎｍの範囲にあることが望ましい。このシード層構造２４０の上に、ＦｅＰｔ層２５０を約３〜１０ｎｍの範囲の厚さに堆積する。非磁性のＣＬ２６０は、好ましくは、ＦｅＰｔ層２５０の上に約０．５〜４ｎｍの範囲の厚さに堆積されるＰｔまたはＰｄの層である。ＭＬ２７０は、ＣＬ２６０上に形成され、一連のＣｏ／Ｘ二重層を備えている（ＸはＰｔ、ＰｄまたはＮｉである）。図４においては、３つの二重層、すなわち、Ｃｏ層２７１、２７３、２７５とＸ層２７２、２７４、２７６とが示されている。二重層の個数とＣｏ層およびＸ層の相対的な厚さとは、異方性磁場の値Ｈｋを含む所望の磁気の特性を実現するように選択される。場合によって設けられるＣＬ２６０を用いない場合は、第１二重層のＸ層（Ｐｔ、ＰｄまたはＮｉ）をＦｅＰｔ層２５０の上に堆積し、続いてＣｏおよびＸの層を交互に堆積して、ＭＬ２７０を完成する。場合によって、ＰｄまたはＰｔの層のようなキャッピング層２８０を、ＭＬ２７０の上部層の上に約１〜３ｎｍの範囲の厚さに堆積することができる。
【００２６】
ＥＣＣ構造における硬磁性（高Ｈｋの）層２５０は、好ましくは、Ｌ１０相に基づく化学的規則性をもつ等原子の二元合金ＦｅＰｔである。Ｌ１０に規則化されたＦｅＰｔ（およびＦｅＰｄ）の化学的規則性をもつ合金は、その結晶磁気異方性および磁化が高いことで知られている。これらは、高密度の磁気記録材料として好ましい特性である。化学的規則性をもつＦｅＰｔ合金は、そのバルク形態においては、面心正方（ｆａｃｅ−ｃｅｎｔｅｒｅｄ  ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ：ＦＣＴ）のＬ１０規則化相材料（ＣｕＡｕ材料とも呼称される）として知られている。Ｌ１０相のｃ軸は磁化容易軸であり、ディスク基板に垂直に向けられる。化学的規則性をもつＦｅＰｔ合金層２５０は、例えば（Ｆｅ（ｙ）Ｐｔ（１００−ｙ））−Ｘ（ｙは約４５〜５５原子パーセントの間の値であり、元素Ｘは、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、ＰｄまたはＡｇとすることができ、約０％〜約２０％原子パーセントの間の範囲内で存在する）のようなＦｅＰｔのＬ１０相に基づく擬二元合金とすることも可能である。擬二元合金は、一般的に二元合金ＦｅＰｔと同様に高い異方性を有する一方、ＲＬの磁気的および構造的特性に対する追加的な制御を可能にする。
【００２７】
化学的規則性をもつＦｅＰｔ合金層２５０はシード層構造２４０の上にスパッタリング堆積され、その間、ディスクの基板は、３００℃を超える、好ましくは５００℃を超える高温に維持される。堆積を高温で行うことによって、高い異方性磁場Ｈｋの実現が保証される。異方性磁場は、約３０〜１５０ｋＯｅの間であることが望ましい。ＦｅＰｔ層２５０に段階的な異方性磁場を形成するために、ディスク基板の温度を、堆積の間に、例えば、約６００℃の開始温度から約３００℃の最終温度まで徐々に下げることが可能である。なおこの場合、異方性磁場は厚さの増大と共に低下する。高温の堆積は、ＣｒＲｕ／Ｐｔシード層構造２４０と相俟って、後続のＣＬ２６０およびＭＬ２７０の堆積に対して非常に滑らかな表面を提供する。ＦｅＰｔ層２５０の上部表面は、表面粗度の二乗平均の平方根（ｒｏｏｔ−ｍｅａｎ−ｓｑｕａｒｅ：ＲＭＳ）として１ｎｍより小さい値を有するべきである。高ＨｋのＦｅＰｔ層２５０の代替的な形成方法として、ＦｅおよびＰｔの順次交互の層を、別個のＦｅおよびＰｔターゲットからのスパッタリング堆積によって堆積することが可能である。この場合は、ＦｅおよびＰｔターゲットを交互にカバーするシャッターを使用する。引き続いて、得られた構造体を、約３００℃〜７００℃において約１〜３０分間アニーリング処理する。アニーリング時間が非常に短く（約２〜６０秒）かつ温度をきわめて急速に上昇させる急速熱アニーリング（ｒａｐｉｄ  ｔｈｅｒｍａｌ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ：ＲＴＡ）も用いることができる。
【００２８】
Ｃｏ／Ｘ  ＭＬ２７０は２組〜１０組の間のＣｏ／Ｘ二重層を有することが望ましい。Ｃｏ／Ｘ  ＭＬにおけるＨｋは、０．１〜０．４ｎｍの厚さ範囲の薄いＣｏ層において最も高い。また、Ｃｏ／Ｎｉ二重層は、一般的にＣｏ／ＰｄおよびＣｏ／Ｐｔ二重層よりも低いＨｋを呈する。一例においては、５組のＣｏ（０．２８ｎｍ）／Ｐｄ（０．９ｎｍ）二重層のＣｏ／Ｐｄ多重層は約３０ｋＯｅのＨｋを有し、３組のＣｏ（０．２ｎｍ）／Ｎｉ（０．６ｎｍ）二重層のＣｏ／Ｎｉ多重層は約５ｋＯｅのＨｋを有するであろう。Ｃｏ／Ｘ  ＭＬは、所望の厚さを生成するように、ＣｏおよびＸ層を室温または２００℃未満の温度において所望時間、順次スパッタリング堆積することによって堆積される。ＭＬの異方性磁場は約１〜４０ｋＯｅの間の値であることが望ましい。
【００２９】
本発明のＥＣＣ  ＲＬは狭いＳＦＤを呈する。化学的規則性をもつＦｅＰｔは、低いＨｋを実現するために低温度（約４００℃未満）で堆積すると狭いＳＦＤを有しない。異方性磁場の分布の幅が非常に広くなり、多くの結晶粒が面内（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）にある一方、他の結晶粒はなお部分的にＬ１０規則化されたままである。従って、段階的なＨｋを有する１つのＦｅＰｔ層、または異なる値のＨｋを有する個別のＦｅＰｔ層は、その双方共、ＦｅＰｔのＥＣＣ構造の一部を低温度で堆積する必要があるが、このようなＦｅＰｔのみに基づくＥＣＣ構造は望ましくない。図５Ａは、約８０ｋＯｅのＨｋを達成するように約５００〜７００℃で堆積された高ＨｋのＦｅＰｔＬ１０層の異方性磁場分布（曲線Ａ）を、約２０ｋＯｅのＨｋを達成するように約２００〜４００℃で堆積された低ＨｋのＦｅＰｔＬ１０層のそれ（曲線Ｂ）と比較したものである。図５Ａは、曲線Ｂに表示される幅の広いＳＦＤが、ＦｅＰｔのみに基づく好ましくないＥＣＣ構造をもたらす可能性が高いことを示している。
【００３０】
本発明のＲＬにおいては、室温において堆積可能な別個のＣｏ／Ｘ  ＭＬを軟磁性層として用いるが、これは、それ自体として非常に狭いＳＦＤを有する。図５Ｂは、約８０ｋＯｅのＨｋを達成するように約５００〜７００℃で堆積された高ＨｋのＦｅＰｔＬ１０層の異方性磁場分布（曲線Ａ）を、約２０ｋＯｅのＨｋを達成するように室温で堆積された低ＨｋのＣｏ／ＰｄまたはＣｏ／Ｎｉ  ＭＬのそれ（曲線Ｃ）と比較したものである。図５Ｂは、図５Ａの曲線Ｂよりも遥かに狭いＳＦＤ（曲線Ｃ）を明らかに示している。従って、本発明によるＥＣＣ  ＲＬは、硬磁性（高Ｈｋの）ＦｅＰｔ層（曲線Ａで表現されるＳＦＤを有する）と、軟磁性（低Ｈｋの）Ｃｏ／Ｘ  ＭＬ（曲線Ｃで表現されるＳＦＤを有する）とから作製される複合系の狭いＳＦＤを呈する。すなわち、一般的に、単独のＦｅＰｔ層に対するＳＦＤは、複合ＥＣＣ  ＲＬに対するＳＦＤより大きく、後者のＳＦＤは単独のＭＬに対するＳＦＤより大きい。また、ＥＣＣ  ＲＬは、硬磁性（高Ｈｋの）ＦｅＰｔ層および軟磁性（低Ｈｋの）Ｃｏ／Ｘ  ＭＬ双方の非常に明確な垂直異方性のために、強いリードバック信号を供給する。
【００３１】
ＢＰＭを含む垂直磁気記録ディスクは、主として、誘導書き込みヘッドのみがデータをアイランドに書き込む従来の磁気記録に用いるものとして提案されてきた。しかし、垂直ＢＰＭディスクは、熱アシスト記録（ＴＡＲ）とも呼称される加熱アシスト記録用としても提案されてきた。ＴＡＲシステムにおいては、近接場変換器（ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：ＮＦＴ）を備える光導波路が、レーザのような放射源から熱を導いてディスク上の磁気記録層の局所領域を加熱する。放射は、誘導書き込みヘッドによって書き込みが生じさせるのに十分な程度に保磁力を下げるために、磁気材料をそのキュリー温度近傍またはそれを超える温度まで局所的に加熱する。本発明のＥＣＣ  ＲＬはＴＡＲディスクドライブ用の垂直ＢＰＭディスクにも適用可能である。
【００３２】
図１は、垂直ＢＰＭディスク２００と、書き込みヘッドおよび読み取りヘッドを支持する空気ベアリングスライダ１２０とを有する従来の磁気記録装置を示している。図６は、ＴＡＲシステムに使用する空気ベアリングスライダ１２０'とＴＡＲディスク２００'の一部分との断面図である。図６は、きわめて微小な形状を示す難しさのために縮尺どおりには表現されていない。空気ベアリングスライダ１２０'は、書き込みヘッド５０（ヨーク５４および書き込み磁極５２を含む）と、読み取りヘッド６０と、シールドＳ１およびＳ２とを支持する。ＴＡＲディスク２００'においては、アイランド３０および非磁性領域３２の下部にヒートシンク層２１が配置される。アイランド３０は、図４のアイランド２３０のような本発明によるＥＣＣ  ＲＬを有するアイランドとすることができる。ヒートシンク層２１は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇまたは他の適切な金属、あるいは金属合金のような良好な伝熱体である材料から形成される。層１９は、ＭｇＯまたはＳｉＯ２の層のような、ヒートシンク層２１およびアイランド３０間の熱抵抗層とすることができる。この層は、熱があまりに急速にヒートシンク層２１に伝達されないように熱流を制御するためのものである。ＴＡＲディスク２００'は、場合によってＳＵＬも含むことができる。ＳＵＬを設ける場合は、ＳＵＬは、ヒートシンク層２１の下に配置される。ＳＵＬが存在しない場合は、ＥＢＬは必要でない。スライダ１２０'は、ディスク２００'に面する空気ベアリング面（ａｉｒ−ｂｅａｒｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ：ＡＢＳ）を有する。スライダ１２０'は、また、レーザ７０と、ミラー７１と、光導波路またはチャネル７２と、ＡＢＳにおいてその出力を有するＮＦＴ７４とを支持する。
【００３３】
書き込み電流がコイル５６に導通されると、書き込み磁極５２は磁束をデータアイランド３０に導く。図においては、これが、データアイランド３０の１つに導かれる矢印４２で示されている。矢印を含む破線１７は、戻り磁極５４への磁束の戻り径路を示す。ＮＦＴ７４は、ＴＡＲディスク２００'がスライダに対して方向２０に動く時に、近接場放射を、波形矢印８２で示すようにデータアイランド３０に導く。ＮＦＴにおける電荷の振動によってデータアイランド３０が加熱され、同時に、データアイランドは書き込み磁極５２からの書き込み磁場に曝露される。これによって、データアイランド内の磁気記録材料の温度が、そのキュリー温度近傍またはそれを超える温度まで上昇し、それによって、材料の保磁力が低下して、書き込み磁場によるデータアイランドの磁化のスイッチングが可能になる。本発明によるＥＣＣ  ＲＬをＴＡＲディスクドライブのデータアイランドに用いる場合は、ＦｅＰｔ層の異方性磁場は約３０〜１５０ｋＯｅの間の値にすることが望ましく、ＭＬの異方性磁場は、約１〜４０ｋＯｅの間の値であって、ＦｅＰｔ層の異方性磁場よりも低い値にすることが望ましい。また、データアイランドのＭＬにおいては、ＣｏをＮｉと合金させること、例えばＣｏＮｉ／Ｘ（Ｘ＝ＰｔまたはＰｄ）二重層とすることが望ましい場合がある。これによって、軟磁性ＭＬのキュリー温度を、ＴＡＲディスクドライブの性能を最適化するように調整することが可能になるであろう。
【００３４】
本発明を好ましい実施形態を参照して具体的に示しかつ説明してきたが、本発明の本質および範囲から逸脱することなく形態および詳細における種々の変更をなし得ることが、当業者には理解されるであろう。従って、開示された発明は、単に例示的なものと見做されるべきであり、添付の特許請求の範囲に規定される範囲においてのみ限定される。
【符号の説明】
【００３５】
１００  ディスクドライブ
１１２  ハウジング
１１８  トラック
１２０、１２０'  空気ベアリングスライダ
１３０  アクチュエータ
１３１  剛性アーム
１３２  ピボット
１３５  サスペンション
１７    磁束の戻り径路
１９    熱抵抗層
２１    ヒートシンク層
２００、２００'  磁気記録ディスク
２０１  基板
２０２  基板表面
２３０  データアイランド
２４０  シード層構造
２５０  ＦｅＰｔ層
２６０  結合層
２７０  多重層
２７１、２７３、２７５  Ｃｏ層
２７２、２７４、２７６  Ｘ層
２８０  キャッピング層
３０    アイランド
３２    凹部
３４    保護被膜
３６    充填材料
５０    書き込みヘッド
５２    書き込み磁極
５４    ヨーク
５６    コイル
６０    読み取りヘッド
７０    レーザ
７１    ミラー
７２    導波路
７４    近接場変換器
ＡＢＳ  空気ベアリング面
ＣＬ    結合層
Ｄ      非磁性の領域の横方向寸法
ＥＢＬ  交換遮断層
ＩＳ    データアイランド間の距離
ＭＬ    多重層
ＯＬ    オンセット層
ＲＬ    記録層
Ｓ１、Ｓ２  シールド
ＳＵＬ  軟磁性下層
ＴＳ    トラック間隔
Ｗ      アイランドの横方向寸法
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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