專利名稱：圖案化介質(zhì)及其生產(chǎn)方法、以及磁性記錄設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖案化介質(zhì)(patterned media)及其生產(chǎn)方法，以及提供有該圖案化介質(zhì)的磁性記錄設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，提高安裝在硬盤驅(qū)動器(HDD)中的磁性記錄介質(zhì)的磁軌密度的問題受到阻礙，因為相鄰磁軌之間的干涉越來越明顯。尤其，減少磁頭磁場的邊緣效應(yīng)已經(jīng)成為了一項重要的技術(shù)問題。
對于該問題，已經(jīng)提出有離散磁軌記錄類型的圖案化介質(zhì)(DTR介質(zhì))，其中的記錄磁軌是物理分離的。在DTR介質(zhì)中，因為可以降低側(cè)擦除現(xiàn)象，即在記錄時相鄰磁軌上的信息被擦除，以及側(cè)讀取現(xiàn)象，即在播放時相鄰磁軌上的信息被讀取，所以能增加磁軌密度。相應(yīng)地，人們期望DTR介質(zhì)成為能提供高記錄密度的磁性記錄介質(zhì)。
傳統(tǒng)地，DTR介質(zhì)的生產(chǎn)方法包含刻蝕淀積在基片上的鐵磁層以形成磁性圖案，例如記錄磁軌或諸如此類，在磁性圖案之間的凹陷處用偏壓濺射填充非磁性材料，例如SiO2，并回蝕該非磁性材料以平整介質(zhì)表面(見IEEE Trans.Magn.，第40卷，第2510頁(2004))。
使用此種方法的原因是因為人們相信當(dāng)介質(zhì)表面的凹陷處太深時，會使磁頭的飛行特性不穩(wěn)定。因此，磁頭的飛行特性不穩(wěn)定的問題是通過在磁性圖案之間的凹陷處填充非磁性材料來平整表面而獲得解決的。
然而，當(dāng)DTR介質(zhì)表面被平整時，會使磁頭的飛行高度變大，這引起了字符串信號信噪比(SNR)減低的問題。此外，在DTR介質(zhì)表面平坦的情形中，還存在一個問題，即在磁頭碰撞介質(zhì)表面時(磁頭碰撞)，介質(zhì)表面的潤滑劑很容易丟失，因而損壞介質(zhì)，使驅(qū)動器的使用壽命變短。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供有圖案化介質(zhì)，其包含基片；以及在基片上的磁性記錄層，該磁性記錄層包括凸出的磁性圖案(protruded magnetic patterns)和填充在凸出的磁性圖案之間的非磁性材料，深度Db和深度Da，其中Db定義為從磁性圖案表面到填充在交叉磁軌方向(cross-track direction)或沿著磁軌方向(down-track direction)上彼此相鄰的磁性圖案之間的第一中間部中的非磁性材料表面的深度，且Da定義為從磁性圖案表面到填充在由四個磁性圖案所環(huán)繞的部分中的第二中間部中的非磁性材料表面的深度，深度Db與深度Da具有深度Da大于深度Db的關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供有生產(chǎn)圖案化介質(zhì)的方法，其包含在基片上淀積磁性薄膜，接著施加抗蝕劑到磁性薄膜；將壓模按壓到抗蝕劑以形成與磁性圖案相對應(yīng)的凸起的抗蝕劑圖案，該壓模上形成有凹陷圖案，對應(yīng)于上述圖案化介質(zhì)的凸起的磁性圖案的凹陷圖案；使用凸起的抗蝕劑圖案作為掩膜刻蝕磁性薄膜，以形成凸起的磁性圖案，接著除去抗蝕劑圖案；通過濺射而不施加基片偏壓淀積要被填充在磁性圖案之間的非磁性材料；以及回蝕非磁性材料。


圖1A是根據(jù)實施例的圖案化介質(zhì)的平面圖，且圖1B是一部分伺服區(qū)的放大平面圖；圖2A是排列有四個字符串標(biāo)記(burst marks)部件的放大平面圖，圖2B是沿圖2A中的線B-B的剖面圖，且圖2C是沿圖2A中的線C-C的剖面圖；圖3是根據(jù)實施例的離散磁軌介質(zhì)在圓周方向上的平面圖；圖4是根據(jù)另一個實施例的離散比特介質(zhì)圓周方向上的平面圖；圖5是根據(jù)再一個實施例的納圖案化介質(zhì)圓周方向上的平面圖；圖6A是實施例中所使用的壓模的透視圖，且圖6B是表示對應(yīng)于抗蝕劑中形成的字符串標(biāo)記的凸出圖案的透視圖；圖7A，7B，7C，7D，7E，7F，7G和7H是表示根據(jù)實施例的生產(chǎn)離散磁軌介質(zhì)(或離散比特介質(zhì))方法的剖面圖；圖8A，8B，8C，8D，8E，8F，8G和8H是表示根據(jù)另一個實施例的生產(chǎn)納圖案化介質(zhì)的方法的剖面圖；圖9是根據(jù)另一個實施例的磁性記錄設(shè)備的透視圖；以及圖10A和10B是表示用激光多普勒振動計測量的分別對于例5中和比較例3中的離散磁軌介質(zhì)的讀/寫磁頭的振動頻譜的圖。
具體實施例方式
圖1A表示根據(jù)實施例的圖案化介質(zhì)的平面圖。如圖1A所示，多個圓弧形式的伺服區(qū)2在磁盤1上形成在磁盤1的內(nèi)部外圍部分和外部外圍部分之間。伺服區(qū)2之間的區(qū)域被用作包括記錄磁軌的數(shù)據(jù)區(qū)3。
圖1B表示一部分伺服區(qū)2的放大平面圖。如圖1B所示，伺服區(qū)2包括前導(dǎo)部分21，地址部分22，和字符串部分23。圖1B中的打線區(qū)域，例如字符串標(biāo)記，是由凸出的磁性圖案形成的。非磁性材料被填充在凸起磁性圖案之間。
圖2A，放大平面圖，表示排列有四個字符串標(biāo)記25的部件。分別地，圖2B表示沿圖2A中的線B-B的剖面圖，且圖2C表示沿圖2A中的線C-C的剖面圖。如圖2B所示，假定從字符串標(biāo)記25表面到填充在交叉磁軌方向或沿著磁軌方向上相鄰的字符串標(biāo)記25之間的第一中間部26b中的非磁性材料26表面的深度是Db。如圖2C所示，假定從字符串標(biāo)記25表面到填充在四個字符串標(biāo)記25所環(huán)繞部分中的第二中間部26a(以對角線關(guān)系在字符串標(biāo)記25之間)的非磁性材料26表面的深度是Da。在本實施例中，深度Da大于深度Db。
要注意當(dāng)字符串標(biāo)記25上形成有保護(hù)層27時，并非總是需要嚴(yán)格從字符串標(biāo)記25的表面測量到填充在字符串標(biāo)記25之間的非磁性材料26表面的深度，并可以從保護(hù)層27的表面測量。在本實施例中，因為上述深度差(Da-Db)很重要，用作深度測量參考水平面的表面是字符串標(biāo)記25的表面還是保護(hù)層27的表面并不是個問題。
如圖2B和2C所示，如果填充在字符串標(biāo)記25之間的非磁性材料26表面形成有凹陷，磁頭的飛行高度可以適當(dāng)降低，導(dǎo)致字符串信號更高的SNR。
此外，如圖2B和2C所示，當(dāng)非磁性材料26表面的凹陷形成有兩種不同水平深度時，相比于傳統(tǒng)介質(zhì)，可以在介質(zhì)表面保存有更多潤滑劑，從而可以改進(jìn)磁頭的抗碰撞能力。以下將詳細(xì)說明該效果。
假定認(rèn)為介質(zhì)表面的碳保護(hù)層上施加的潤滑劑包括與碳相對有力地結(jié)合的結(jié)合層，以及可以在結(jié)合層上相對自由地移動的自由層。在磁頭碰撞時，即使有微量的潤滑劑結(jié)合層被剝落并從介質(zhì)表面丟失，只要補(bǔ)充作為自由層的潤滑劑，驅(qū)動器的功能就不存在問題。然而，如果磁頭碰撞的頻率加大，介質(zhì)表面的潤滑劑丟失增加，潤滑劑將最終耗盡。當(dāng)磁頭在上述潤滑劑耗盡部件接觸介質(zhì)表面時，將損壞介質(zhì)，使驅(qū)動器失效。
在根據(jù)本實施例的圖案化介質(zhì)中，因為填充在字符串部分中的非磁性材料表面形成有擁有不同深度的兩步凹陷，介質(zhì)的表面積很大，并且可以主要在圖2C所示的更深凹陷中保存大量潤滑劑。因此，即使在磁頭碰撞時從介質(zhì)表面丟失了潤滑劑，保存在更深凹陷中的潤滑劑可以簡單地補(bǔ)充。因而，相比于傳統(tǒng)的圖案化介質(zhì)，根據(jù)本實施例的圖案化介質(zhì)即使當(dāng)發(fā)生磁頭碰撞時也不容易引起潤滑劑的耗盡，從而使驅(qū)動器更可靠。
在本實施例中，深度差(Da-Db)最好是10nm或更少。當(dāng)差(Da-Db)超過10nm時，會使磁頭在介質(zhì)上方的飛行特性不穩(wěn)定，引起磁頭的振動。在本實施例中，深度差(Da-Db)最好是1nm或更多。當(dāng)差(Da-Db)少于1nm時，無法在介質(zhì)表面保存如此多的潤滑劑，無法改進(jìn)磁頭的抗碰撞能力。
根據(jù)本實施例的圖案化介質(zhì)可以是離散磁軌(DTR)介質(zhì)，離散比特介質(zhì)，和納圖案化介質(zhì)中的任何一個。這些圖案化介質(zhì)將參照圖3，4，和5進(jìn)行說明。
圖3A表示根據(jù)本實施例的離散磁軌介質(zhì)在圓周方向上的平面圖。和圖1B相似，圖3中的伺服區(qū)2包括前導(dǎo)部分21，地址部分22，和字符串部分23。如圖3所示，離散磁軌31包括在數(shù)據(jù)區(qū)3中。
圖3所示的DTR介質(zhì)中的離散磁軌31有如下結(jié)構(gòu)，其中包括有大約8nm物理粒子大小的粒狀磁性顆粒的鐵磁層延伸在沿著磁軌方向。當(dāng)對離散磁軌31執(zhí)行記錄時，幾百個磁性顆粒被包括在一個記錄標(biāo)記中。在此種情形中，根據(jù)磁性顆粒的大小，記錄標(biāo)記邊緣有鋸齒形結(jié)構(gòu)。因此，在DTR介質(zhì)中，根據(jù)磁性顆粒的大小，無法避免沿著磁軌方向上的轉(zhuǎn)換噪聲。作為允許降低此種轉(zhuǎn)換噪聲的圖案化介質(zhì)，人們提出了離散比特介質(zhì)。
圖4A顯示根據(jù)另一個實施例的離散比特介質(zhì)在圓周方向上的平面圖。在圖4中的數(shù)據(jù)區(qū)3，鐵磁層不僅在交叉磁軌方向而且在沿著磁軌方向被物理隔離，以形成離散比特32。離散比特介質(zhì)可以大大減少上述轉(zhuǎn)換噪聲。
離散比特型圖案化介質(zhì)用壓印方法生產(chǎn)，使用由利用電子束平版印刷形成的壓模。然而，當(dāng)離散比特的尺寸等于或小于50nm時，電子束平版印刷本身也很困難。于是，為了形成更小的比特，人們使用了一種利用自組裝現(xiàn)象的方法。舉例來說，可以使用自組裝方法形成微圖案，其中圖案通過二嵌段共聚物的相分離被可控地排列(人工輔助自組裝AASA)。利用此種方法生產(chǎn)的圖案化介質(zhì)被稱為納圖案化介質(zhì)。
圖5表示根據(jù)再一個實施例的納圖案化介質(zhì)在圓周方向上的平面圖。圖5的數(shù)據(jù)區(qū)3中形成的記錄磁軌包括兩條亞磁軌，其中成形為突出磁性圖案的磁性點33以間距P排列在沿著磁軌方向上，并且其中相鄰兩條亞磁軌上的磁性點33的位置改變?yōu)?/2間距P。
以下說明根據(jù)本實施例的使用壓印平版印刷生產(chǎn)圖案化介質(zhì)的方法。根據(jù)本實施例的圖案化介質(zhì)的生產(chǎn)方法包含在基片上淀積磁性薄膜，接著對磁性薄膜添加抗蝕劑；將壓模按壓到抗蝕劑以形成對應(yīng)于字符串標(biāo)記的凸起的抗蝕劑圖案，該壓模上形成有凹陷圖案，對應(yīng)于字符串標(biāo)記；用凸起的抗蝕劑圖案作為掩膜刻蝕磁性薄膜，以形成凸起的字符串標(biāo)記，接著除去抗蝕劑圖案；通過濺射而不施加基片偏壓淀積非磁性材料，來填充在磁性圖案之間；以及回蝕非磁性材料。
此處，為了比較，將說明使用壓印平版印刷生產(chǎn)傳統(tǒng)圖案化介質(zhì)的典型方法。在傳統(tǒng)方法中，因為字符串標(biāo)記是通過在配備于鐵磁層上的凹陷中填充非磁性材料形成的，使用了有對應(yīng)于字符串標(biāo)記的凸起圖案的壓模。首先，鐵磁層被淀積在基片上，然后對鐵磁層添加抗蝕劑。通過將有對應(yīng)于字符串標(biāo)記的凸起圖案的壓模按壓至抗蝕劑，壓模的圖案被轉(zhuǎn)移至抗蝕劑，從而形成抗蝕劑圖案。通過使用抗蝕劑圖案作為掩膜，鐵磁層被刻蝕，然后非磁性材料被填充在鐵磁層中的凹陷中。此后，通過回蝕非磁性材料，非磁性材料形成的字符串標(biāo)記被形成。
傳統(tǒng)使用此種方法的原因如下。如上所述，當(dāng)有對應(yīng)于字符串標(biāo)記的凸起圖案的壓模被按壓至抗蝕劑時，將要從對應(yīng)于字符串標(biāo)記的區(qū)域去除的抗蝕劑的量很少，這使得可以順利執(zhí)行壓印處理。與此相反，人們相信，當(dāng)使用有對應(yīng)于字符串標(biāo)記的凹陷圖案的壓模執(zhí)行壓印處理時，其與傳統(tǒng)壓模相反，將要去除的抗蝕劑的量很大，這使得無法充分去除抗蝕劑。然而，根據(jù)本發(fā)明者的研究，發(fā)現(xiàn)如果壓印處理中的壓力設(shè)置適當(dāng)，即使使用有對應(yīng)于字符串標(biāo)記的凹陷圖案的壓模，也可以順利去除抗蝕劑。
圖6A表示本實施例中所使用的壓模40的透視圖。在壓模40中，凹陷圖案被形成以對應(yīng)字符串標(biāo)記。圖6B表示凸起圖案42，其對應(yīng)于通過將圖6A的壓模40按壓至抗蝕劑41形成的字符串標(biāo)記。如稍后將要說明的，在抗蝕劑41的凸起圖案42下的鐵磁層被用作磁性圖案，例如字符串標(biāo)記和離散磁軌(或離散比特)，或諸如此類。
此外，為了用兩種不同深度在將要填充在磁性圖案之間非磁性材料的表面上形成凹陷，非磁性材料是通過不施加基片偏壓而濺射的方法淀積的，從而填充在字符串標(biāo)記之間。
因為使用根據(jù)本實施例的方法將在凸起磁性圖案中形成字符串標(biāo)記，在鐵磁層的處理中會出現(xiàn)側(cè)刻蝕效應(yīng)，因此，相比于用電子束平面印刷形成的對應(yīng)于壓模上字符串標(biāo)記的凹陷圖案的大小，可以減少由凸出的磁性圖案形成的字符串標(biāo)記的尺寸。當(dāng)磁頭檢測到形成為上述有減小尺寸的磁性圖案的字符串標(biāo)記時，可以清晰區(qū)分相鄰字符串標(biāo)記的信號，從而改進(jìn)磁頭定位的準(zhǔn)確度。
以下將參照圖7A至7H具體說明根據(jù)實施例的離散磁軌介質(zhì)(或離散比特介質(zhì))的生產(chǎn)方法。
120nm厚CoZrNb形成的軟埋層，20nm厚Ru形成的定向控制層，20nm厚CoCrPt-SiO2形成的鐵磁層52，和4nm厚碳(C)形成的保護(hù)層53順序淀積在玻璃基片51上。此處，為了簡明，未描寫軟埋層和定向控制層(圖7A)。
保護(hù)層53是用作為抗蝕劑54的100nm厚的旋制氧化硅(SOG)旋涂的。壓模71被安置以面對抗蝕劑54(圖7B)。如圖6A所示，壓模71上形成有凹陷圖案，對應(yīng)于字符串標(biāo)記。壓印是通過使用壓模71執(zhí)行的，且抗蝕劑54的凸出圖案54a形成為對應(yīng)于壓模71的凸出圖案(圖7C)。如稍后將要說明的，在抗蝕層54的凸出圖案54a之下的鐵磁層52被用作磁性圖案，例如字符串標(biāo)記和離散磁軌(或離散比特)，以及諸如此類。
刻蝕是用電感耦合等離子體(ICP)刻蝕設(shè)備執(zhí)行的，以去除殘留在圖案抗蝕劑54的凹陷處底部的抗蝕劑殘渣。舉例來說，此處理中的條件如下使用CF4作為處理氣體，腔氣壓設(shè)為2mTorr，線圈和卷筒的RF功率分別設(shè)為100W，且刻蝕時間設(shè)為30秒(圖7D)。
離子刻蝕的執(zhí)行是采用電子回旋共振(ECR)離子槍使用殘余的抗蝕劑圖案(SOG)作為刻蝕阻擋掩膜，20nm厚的鐵磁層52被刻蝕(圖7E)。舉例來說，此處理中的條件如下使用Ar作為處理氣體，微波功率設(shè)為800W，加速電壓設(shè)為500V，且刻蝕時間設(shè)為3分鐘。通過刻蝕形成的凸出的磁性圖案被用作字符串標(biāo)記，離散磁軌(或離散比特)，以及諸如此類。因為凸出的磁性圖案的周圍在此處理中被側(cè)刻蝕，可以形成比用電子束平版印刷處理的壓模凹陷的設(shè)計值更小的字符串標(biāo)記。因此，抗蝕劑(SOG)用RIE設(shè)備被剝離。舉例來說，此處理中的條件如下使用CF4氣體作為處理氣體，腔氣壓設(shè)為100mTorr，且功率設(shè)為100W。
采用HDD濺射設(shè)備執(zhí)行濺射，以淀積100nm厚的碳(C)作為非磁性材料55，填充在磁性圖案的凹陷中(圖7F)。舉例來說，此處理中的條件如下腔氣壓設(shè)為0.67Pa，功率設(shè)為500W，且不施加基片偏壓。腔氣壓最好等于或小于1Pa，并且為0.5至0.3Pa則更好。上述不施加基片偏壓在磁性圖案之間的凹陷中填充非磁性材料55可以根據(jù)非磁性材料55的表面位置，形成兩種不同深度的凹陷。相反，當(dāng)執(zhí)行偏壓濺射，對基片施加偏壓時，因為改進(jìn)了非磁性材料的平整度，無法形成所述的表面結(jié)構(gòu)。
采用ECR離子槍執(zhí)行離子刻蝕以回蝕非磁性材料55(圖7G)。舉例來說，此處理中的條件如下使用Ar作為處理氣體，微波功率設(shè)為800W，加速電壓設(shè)為700V，且刻蝕時間設(shè)為5分鐘。注意，可以使用四極質(zhì)譜儀(Q-MASS)以根據(jù)檢測到包括在鐵磁層中的Co的時刻，來估計回蝕終點。因此，可以形成表面結(jié)構(gòu)，其中形成在非磁性材料55表面的字符串標(biāo)記表面的深度Da和Db，根據(jù)位置有兩種水平，如圖2B和2C所示。
保護(hù)層56采用化學(xué)氣相淀積通過淀積碳(C)再次形成(圖7H)。此外，潤滑劑被添加至保護(hù)層56，以生產(chǎn)圖案化介質(zhì)(離散磁軌介質(zhì)或離散比特介質(zhì))。
接著將參照圖8A至8H具體說明根據(jù)另一個實施例的納圖案化介質(zhì)的生產(chǎn)方法。注意形成數(shù)據(jù)區(qū)(記錄磁軌)的方法在離散磁軌介質(zhì)(或離散比特介質(zhì))的生產(chǎn)方法和納圖案化介質(zhì)的生產(chǎn)方法之間是不同的，因此數(shù)據(jù)區(qū)如圖8A至8H所示。
120nm厚的CoZrNb形成的軟埋層，20nm厚的Ru形成的定向控制層，以及20nm厚的CoCrPt-SiO2形成的鐵磁層52順序淀積在玻璃基片51上。此處，為了簡便，未顯示軟埋層和定向控制層(圖8A)。鐵磁層52是用作為抗蝕劑64的100nm厚的酚醛基光刻膠S1801(Shipley公司)旋涂的。壓模72被安置以面對抗蝕劑64(圖8A)。壓模72上形成有凹陷圖案，對應(yīng)于字符串標(biāo)記。壓印是通過使用壓模72執(zhí)行的，且抗蝕層64的凸出圖案64a被形成為對應(yīng)于壓模72的凸出圖案(圖8C)。其上用壓印形成凸出圖案64a的抗蝕層64通過紫外照射和在160℃烘干被凝固。
在圖8所示的數(shù)據(jù)區(qū)，如以下將要說明的，記錄磁軌形成為納圖案排列在抗蝕層64的凸出圖案64a之間的凹陷中。
抗蝕層64是通過旋涂有機(jī)溶劑中的聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯(PS-PMMA)二嵌段共聚物溶液，來形成自組裝薄膜65(圖8C)。自組裝薄膜65通過在大約140至200℃退火被相分離，從而形成海島結(jié)構(gòu)，其中直徑40nm的PMMA顆粒67以大約80nm的間距排列為PS相66的三角形晶格(圖8D)。相比于正常的圖案形成方法，舉例來說，EB平版印刷，光平版印刷，X射線平版印刷，近場平版印刷，干涉曝光，聚焦離子束(FIB)，或諸如此類，使用自組裝現(xiàn)象形成納圖案的方法其優(yōu)勢在于可以低價快速地形成大面積納圖案。
執(zhí)行氧等離子體處理以選擇性地只去除PMMA粒子67，從而形成孔洞(圖8E)。SOG68被填充在去除了PMMA粒子的孔洞中(圖8F)。氧等離子體處理的執(zhí)行是采用ICP刻蝕設(shè)備，從而去除SOG 68覆蓋部分以外的PS相66和抗蝕層64(圖8G)。20nm厚的鐵磁層52通過離子刻蝕使用殘留的SOG 68作為刻蝕阻擋掩膜被刻蝕(圖8H)。SOG 68用RIE設(shè)備被剝離。
因為上述處理之后的處理是采用與圖7F至7H中相同的方式執(zhí)行的，所以從圖8省略其圖示，并將參照圖7F至7H給出其簡單說明。采用HDD濺射設(shè)備執(zhí)行濺射，以淀積100nm厚的碳(C)作為非磁性材料55，填充在磁性圖案之間的凹陷中(圖7F)。采用ECR離子槍執(zhí)行離子刻蝕以回蝕非磁性材料55(圖7G)。保護(hù)層56通過采用化學(xué)氣相淀積來淀積碳(C)被再次形成(圖7H)。此外，潤滑劑被添加至保護(hù)層56，以生產(chǎn)圖案化介質(zhì)(納圖案化介質(zhì))。
接著將說明本發(fā)明的實施例中所使用的材料。
<基片>
基片可以是，舉例來說，玻璃基片，鋁合金基片，陶瓷基片，碳基片，表面有氧化層的硅單晶基片。玻璃基片可以形成為無定形玻璃或結(jié)晶玻璃。無定形玻璃包括常用的鈣鈉玻璃和鋁硅酸鹽玻璃。結(jié)晶玻璃包括鋰基結(jié)晶玻璃。陶瓷基片包括燒結(jié)主體，主要形成為常用的氧化鋁，氮化鋁或氮化硅，或者通過纖維增強(qiáng)燒結(jié)主體獲得的材料?；梢允瞧渲型ㄟ^電鍍或濺射在上述金屬基片或非金屬基片表面上形成有NiP層的基片。
應(yīng)當(dāng)注意以下只說明濺射作為在基片上淀積薄膜的方法。然而，與濺射相似的效果可以通過使用真空淀積或電鍍來獲得。
<軟埋層>
軟埋層(SUL)被配備以傳遞來自例如單孔磁頭的磁頭記錄場，以磁化其中的垂直記錄層，并將記錄場返回至排列在記錄孔附近的返回軛。即，軟埋層提供寫磁頭的一部分功能，向記錄層提供尖銳的周圍磁場，從而改進(jìn)記錄和播放效率。
軟埋層可以由包含F(xiàn)e，Ni，和Co至少其一的材料制成。此種材料包括FeCo合金，例如FeCo和FeCoV，F(xiàn)eNi合金，例如FeNi，F(xiàn)eNiMo，F(xiàn)eNiCr和FeNiSi，F(xiàn)eAl合金和FeSihejin，例如FeAl，F(xiàn)eAlSi，F(xiàn)eAlSiCr，F(xiàn)eAlSiTiRu和FeAlO，F(xiàn)eTa合金，例如FeTa，F(xiàn)eTaC和FeTaN，以及FeZr合金，例如FeZrN。
軟埋層的組成材料可以具有微晶結(jié)構(gòu)或包含散布在基體中的微小顆粒的微粒結(jié)構(gòu)，例如FeAlO，F(xiàn)eMgO，F(xiàn)eTaN和FeZrN，各包含60at％或更多的Fe。
軟埋層可以由其他材料制成，例如包含Co和Zr，Hf，Nb，Ta，Ti和Y至少其一的Co合金。材料最好包含80at％或更多的Co。當(dāng)通過濺射淀積Co合金時，很容易形成非定形層。非定形軟磁性材料顯示了非常優(yōu)越的軟磁性，因為沒有磁晶的各向異性，晶體缺陷和晶粒邊界。使用非定形軟磁性材料可以減少介質(zhì)噪聲。合適的非定形軟磁性材料包括，舉例來說，以CoZr-，CoZrNb-和CoZrTa-為基礎(chǔ)的合金。
可以在軟埋層之下提供另一個埋層，以改進(jìn)軟埋層的結(jié)晶度或者和基片的結(jié)合度。埋層材料包括Ti，Ta，W，Cr，Pt及其合金，以及包含上述金屬的氧化物和氮化物。中間層可以提供在軟埋層和記錄層之間。中間層是用來切斷軟埋層和記錄層之間的交換耦合互作用，并控制記錄層的結(jié)晶度。中間層材料包括Ru，Pt，Pd，W，Ti，Ta，Cr，Si及其合金，以及包含上述金屬的氧化物和氮化物。
為防止尖峰噪聲，軟埋層可以被分為通過夾層在其中有0.5nm至1.5nm厚度的Ru層，反鐵磁地相互連結(jié)的分層?；蛘撸浡駥涌梢耘c硬磁性層制成的釘扎層交換耦合，該硬磁性層有平面各向異性，例如CoCrPt，SmCo和FePt，或者與例如IrMn和PtMn的反鐵磁層交換耦合。在此種情形中，為了控制交換耦合力，例如Co的磁性層或例如Pt的非磁性層可以配備在Ru層上下。
<磁性記錄層>
垂直記錄層最好由主要包含Co，至少包含Pt，并進(jìn)一步包含氧化物的材料制成。垂直磁性記錄層可以按要求包括Cr。特別合適的氧化物是硅氧化物和鈦氧化物。垂直記錄層最好有結(jié)構(gòu)，其中的磁性微粒，即，有磁性的結(jié)晶微粒分散在該層中，磁性微粒最好有穿透垂直記錄層的柱形配置。此種結(jié)構(gòu)改進(jìn)了垂直記錄層中的磁性微粒的定向和結(jié)晶度，使提供適合高密度記錄的信噪比(SNR)成為可能。氧化物的數(shù)量對獲取上述結(jié)構(gòu)很重要。
Co，Pt和Cr總量中的氧化物含量最好為大于等于3mol％并小于等于12mol％，更合適為大于等于5mol％并小于等于10mol％。如果垂直記錄層的氧化物含量在上述范圍之內(nèi)，氧化物沉淀在磁性微粒周圍，使隔離磁性微粒并減小其尺寸成為可能。如果氧化物含量超過上述范圍，氧化物余留在磁性微粒中，削弱了定向和結(jié)晶度。此外，氧化物沉淀在磁性微粒上下，阻止了穿透垂直記錄層的柱形結(jié)構(gòu)的形成。另一方面，如果氧化物含量小于上述范圍，磁性顆粒的隔離及其尺寸減小不充分。這增加了播放時的介質(zhì)噪聲，使得無法獲取適合高密度記錄的SNR。
垂直記錄層的Cr含量最好大于等于0at％且小于等于16at％，更合適為大于等于10at％且小于等于14at％。當(dāng)Cr含量在上述范圍之內(nèi)時，可以維持高度磁化而不過度減少磁性顆粒的單軸各向異性常數(shù)Ku。這能獲得適合高密度記錄的讀/寫特性以及充分的熱波動特性。如果Cr含量超過上述范圍，磁性顆粒的Ku減少，從而削弱了熱波動特性，并削弱了磁性微粒的結(jié)晶度和定向。因此，讀/寫特性可減弱。
垂直記錄層的Pt含量最好大于等于10at％并小于等于25at％。當(dāng)Pt含量在上述范圍之內(nèi)時，垂直記錄層提供所需的單軸各向異性常數(shù)Ku。此外，磁性顆粒顯示良好的結(jié)晶度和定向，從而獲取適合高密度記錄的熱波動性能和讀/寫性能。如果Pt含量超過上述范圍，磁性顆粒中會形成fcc結(jié)構(gòu)層，以削弱結(jié)晶度和定向。另一方面，如果Pt含量小于上述范圍，就無法獲取Ku來提供適合高密度記錄的熱波動特性。
除Co，Pt，Cr和氧化物外，垂直記錄層還可以包含從B，Ta，Mo，Cu，Nd，W，Nb，Sm，Tb，Ru和Re組成的組中選擇的附加元素。這些附加元素允許增進(jìn)磁性顆粒的尺寸減小，或改進(jìn)結(jié)晶度和定向。從而使提供更適合高密度記錄的讀/寫特性和熱波動特性成為可能。這些附加元素的總含量最好小于等于8at％。如果總含量超過8at％，磁性微粒中會形成不同于hcp的相。這削弱了磁性顆粒的結(jié)晶度和定向，無法提供適合高密度記錄的讀/寫特性和熱波動特性。
用于垂直記錄層的其他材料包括CoPt合金，CoCr合金，CoPtCr合金，CoPtO，CoPtCrO，CoPtSi和CoPtCrSi。垂直記錄層可以形成為多層薄膜，包含Co薄膜和主要包括從Pt，Pd，Rh和Ru組成的組中選擇的元素的合金薄膜。垂直記錄層可以形成為多層薄膜，例如CoCr/PtCr，CoB/PdB和CoO/RhO，通過向上述多層薄膜的各層添加Cr，B或O制成。
垂直記錄層的厚度最好在5nm和60nm范圍之間，更合適在10nm和40nm之間。厚度在上述范圍之內(nèi)的垂直記錄層適合于高密度記錄。如果垂直記錄層的厚度小于5nm，讀輸出會如此低以致噪聲成分相對高。另一方面，如垂直記錄層的厚度超過40nm，讀輸出會如此高以致使波形失真。垂直記錄層的矯頑性最好大于等于237,000A/m(3,000Oe)。如果矯頑度小于237,000A/m(3,000Oe)，會削弱抗熱波動能力。垂直記錄層的垂直度最好大于等于0.8。如果垂直度小于0.8，會削弱抗熱波動能力。
<保護(hù)層>
保護(hù)層用來防止垂直記錄層的腐蝕，并當(dāng)磁頭接觸介質(zhì)時防止介質(zhì)的損壞。保護(hù)層材料包括，舉例來說，C，SiO2和ZrO2。保護(hù)層最好有1至10nm的厚度。當(dāng)保護(hù)層的厚度在上述范圍之內(nèi)時，可以減少磁頭和介質(zhì)之間的距離，適于高密度記錄。碳可以分為sp2鍵合碳(石墨)和sp3鍵合碳(金剛石)。sp3鍵合碳在耐久性和抗蝕性上更優(yōu)越，但在表面平滑度上不及石墨。通常，碳使用石墨靶通過濺射被淀積。該方法形成非定型碳，其中混合了sp2鍵合碳(石墨)和sp3鍵合碳。包含高比例sp3鍵合碳的非定型碳被稱為類金剛石碳(DLC)。DLC展示了優(yōu)越的耐久性和抗蝕性，并且在表面平滑度上也很優(yōu)越，因為它是非定型的。在化學(xué)氣相淀積中，DLC的產(chǎn)生是通過等離子體原材料氣體的激發(fā)和分解，以及分解核的反應(yīng)，從而產(chǎn)生有更多sp3鍵合碳的DLC。
接著將說明本實施例中所使用的生產(chǎn)條件。
<壓印>
抗蝕劑通過旋涂被添加至基片表面，壓模按壓在其上，從而將壓模的圖案轉(zhuǎn)移到抗蝕劑上。抗蝕劑包括，舉例來說，常用酚醛基光刻膠，或旋制氧化硅(SOG)。使其上形成有對應(yīng)于伺服信息和記錄磁軌的突出和凹陷圖案的壓模表面面對基片上的抗蝕劑。此時，壓模，基片，和緩沖層層疊在模具的下平面上，并用模具的上平面夾擠，并且舉例來說，以2000bar按壓60秒。通過壓印在抗蝕層中形成的凸起圖案的高度，舉例來說，為60至70nm。要去除的抗蝕層是通過在大約60秒中將其維持在該狀態(tài)中來移除的。在壓模上施加含氟釋放劑可以有效地從抗蝕層上除去壓模。
<殘渣去除>
殘留在抗蝕層的凹陷底部上的殘渣是通過反映離子刻蝕(RIE)去除的。在該過程中，根據(jù)抗蝕劑材料使用合適的反應(yīng)氣體。作為等離子體源，可以在低壓下產(chǎn)生高密度等離子體的電感耦合等離子體(ICP)很合適。然而，也可以使用電子回旋諧振(ECR)等離子體，或常用平行板型RIE設(shè)備。
<鐵磁層刻蝕>
去除殘渣之后，通過使用抗蝕層圖案作為刻蝕掩膜來處理鐵磁層。使用Ar離子束(Ar離子銑)的刻蝕適于處理鐵磁層。然而，也可以采用使用Cl氣體或CO和NH3的混合氣體的RIE。在使用CO和NH3的混合氣體的RIE的情形中，Ti，Ta，W，或諸如此類的硬掩膜被用作刻蝕掩膜。在使用RIE的情形中，凸出的磁性圖案的側(cè)壁幾乎不呈錐型。在用可以刻蝕任何材料的Ar離子銑處理鐵磁層的情形中，舉例來說，當(dāng)以設(shè)為400V的加速電壓，而離子的入射角從30度改變?yōu)?0度執(zhí)行刻蝕時，凸出的磁性圖案的側(cè)壁幾乎不呈錐型。在ECR離子槍研磨時，當(dāng)刻蝕用靜態(tài)類型(離子入射角為90度)執(zhí)行時，凸出的磁性圖案的側(cè)壁幾乎不呈錐型。
在本實施例中，因為字符串標(biāo)記由凸出的磁性圖案形成，當(dāng)發(fā)生側(cè)刻蝕時，字符串標(biāo)記的線度會減小。在此種情形中，可以取得這樣的效果，其中用電子束平版印刷所能形成的圖案小于壓模上形成的圖案。相應(yīng)地，鐵磁層可以在發(fā)生一定程度的側(cè)刻蝕的條件下被刻蝕。
<抗蝕劑剝離>
刻蝕鐵磁層之后，抗蝕劑被剝離。當(dāng)使用常用光刻膠時，抗蝕劑可以通過執(zhí)行氧等離子體處理被簡單剝離。具體而言，舉例來說，光刻膠是使用氧灰化設(shè)備，在以下條件下被剝離腔氣壓設(shè)為1Torr，功率設(shè)為400W，且反應(yīng)時間設(shè)為5分鐘。當(dāng)使用SOG作為抗蝕劑時，SOG使用氟化物氣體用RIE被剝離。作為氟化物氣體，CF4或CF6很合適。注意，因為存在氟化物氣體與空氣中的水反應(yīng)生成酸，例如HF，H2SO4，或諸如此類的可能，最好進(jìn)行沖洗。
<在凹陷處填充非磁性材料>
剝離抗蝕劑之后，非磁性材料被填充在凹陷處。非磁性材料的選擇可以來自氧化物，例如SiO2，TiOx，和Al2O3，氮化物，例如Si3N4，AlN，和TiN，碳化物，例如TiC，硼化物，例如BN，簡單材料，例如C，和Si。在該過程中，當(dāng)不施加基片偏壓進(jìn)行濺射時，根據(jù)非磁性材料表面的位置，凹陷形成為具有兩種不同水平的深度。腔氣壓最好小于等于1Pa，并更合適為0.5至0.3Pa。舉例來說，通過不施加基片偏壓而濺射將碳填充至凹陷處，在腔氣壓設(shè)為0.67Pa，同時對碳靶施加500W直流功率的條件下將形成理想表面結(jié)構(gòu)。
<回蝕非磁性材料>
回蝕將進(jìn)行到鐵磁薄膜上的碳保護(hù)層顯露為止。該回蝕過程可以通過使用，舉例來說，Ar離子銑來進(jìn)行。當(dāng)使用例如SiO2的硅基非磁性材料時，回蝕可以使用以氟化物為基體的氣體用RIE執(zhí)行。此外，非磁性材料的回蝕可以使用ECR離子槍進(jìn)行。
<保護(hù)層的形成和后處理>
回蝕之后，形成碳保護(hù)層。碳保護(hù)層可以通過CVD，濺射，或真空蒸鍍來淀積。通過CVD，形成包括大量sp3鍵和碳的DLC薄膜。潤滑劑被添加至保護(hù)層。作為潤滑劑，舉例來說，可以使用全氟聚醚，氟化乙醇，或氟化羥酸。
<自組裝材料>
當(dāng)生產(chǎn)納圖案化介質(zhì)時，在參照圖8C和8D的處理中使用了由，舉例來說，二嵌段共聚物形成的自組裝材料。
嵌段共聚物是指共聚物，其中有重復(fù)單元A的聚合物鏈與有重復(fù)單元B的聚合物鏈鍵合，從而形成例如-(AA··AA)-(BB··BB)-的嵌段。當(dāng)熱處理嵌段共聚物時，嵌段共聚物有結(jié)構(gòu)，其中凝聚的A聚合物形成的A相位和凝聚的B聚合物形成的B相位發(fā)生相分離。作為相分離結(jié)構(gòu)的配置，舉例來說，存在“薄層”結(jié)構(gòu)，其中A相位和B相位交替規(guī)律出現(xiàn)，“柱形”結(jié)構(gòu)，其中一種類型的相位形成為柱形，以及“海島”結(jié)構(gòu)，其中一種類型的相位球形分布，以及諸如此類。為了用嵌段共聚物形成合適的位相位分離結(jié)構(gòu)，需要適當(dāng)調(diào)節(jié)兩種聚合物相位的體積比。A聚合物和B聚合物可以任意使用。然而，最好選擇一種組合，其中的干刻速率差很大。具體而言，有相對高抗刻蝕率的芳香族聚合物(舉例來說，聚苯乙烯PS，聚乙烯萘，聚α甲基苯乙烯，聚乙烯嘧啶，或諸如此類)和有高干刻速率的丙烯酸聚合物(舉例來說，聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，聚t甲基丙烯酸酯，或諸如此類)的組合很合適。在PS-MMA的二嵌段共聚物的情形中，可以利用其抗干刻率的差別，選擇性地只去除PMMA相位。另一方面，PS-聚乙烯嘧啶的二嵌段共聚物相分離從而形成明確的海島結(jié)構(gòu)。然而，因為其抗干刻率幾乎不存在差別，很難被用作刻蝕掩膜。
形成為海島結(jié)構(gòu)的微相位分離結(jié)構(gòu)中點的直徑和間距可以通過A聚合物和B聚合物的分子量來控制。舉例來說，在PS-PMMA二嵌段共聚物的情形中，給出PS的分子量是172000，且PMMA的分子量是41500，PMMA點的直徑可以制成40nm，且間距可以制成80nm。當(dāng)減少兩種聚合物的分子量時，結(jié)構(gòu)也變得更小。舉例來說，給出PS的分子量是43000，且PMMA的分子量是10000，PMMA點的直徑可以制成10nm，且間距可以制成29nm。
接著將說明根據(jù)本實施例的磁性記錄設(shè)備。圖9顯示根據(jù)本實施例的磁性記錄設(shè)備(硬盤驅(qū)動器HDD)的原理圖。磁盤設(shè)備100包括磁盤102，滑動器103其中制造有磁頭，磁頭懸吊組件(傳動臂106和吊架105)，音圈馬達(dá)(VCM)108，和電路板(未顯示)，所有部件都配備在底盤中。底盤101用蓋子109覆蓋。
磁盤102是根據(jù)本實施例的圖案化介質(zhì)。磁盤102被安裝至待轉(zhuǎn)動的主軸馬達(dá)103，且各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過垂直磁性記錄系統(tǒng)記錄在其上。傳動臂106被連接到支持點107。吊架105被連接到傳動臂106的尖端?；瑒悠?04由吊架105的下表面支撐，制作在滑動器104中的磁頭被安排為面對的磁盤102的記錄面。磁頭是所謂結(jié)合型的，并包括有單孔結(jié)構(gòu)的寫磁頭和在屏蔽罩之間配備有GMR薄膜，TMR薄膜或諸如此類的讀磁頭。磁頭通過用VCM 108驅(qū)動傳動臂106，被放置在磁盤102的任意徑向位置上方。電路板(未顯示)具有磁頭IC，并對VCM 108產(chǎn)生驅(qū)動信號，且用來控制磁頭的讀/寫操作的控制信號。
其上安裝有圖案化介質(zhì)的磁性記錄設(shè)備存在有容易發(fā)生磁頭碰撞的問題，從而導(dǎo)致工作壽命變短。根據(jù)本實施例的磁性記錄設(shè)備展現(xiàn)了良好的抗磁頭碰撞能力，因為安裝至其的圖案化介質(zhì)表面上的潤滑劑有良好的潤濕性質(zhì)。
實例實例1準(zhǔn)備有壓模，其中用電子束平版印刷由凹陷圖案只形成有伺服區(qū)的前導(dǎo)，地址和字符串標(biāo)記。使用該壓模，用圖7A至7H所示方法生產(chǎn)了圖案化介質(zhì)。在該圖案化介質(zhì)中，凸出的磁性圖案形成在伺服區(qū)，且數(shù)據(jù)區(qū)中不存在圖案。生產(chǎn)的圖案化介質(zhì)中的字符串標(biāo)記在一側(cè)具有108nm的尺寸。
圖案化介質(zhì)表面的凹陷深度用原子力顯微鏡(AFM)測量。圖2C所示的從字符串標(biāo)記表面到填充在由四個字符串標(biāo)記所環(huán)繞部件的第二中間部26a的非磁性材料表面的深度Da是10nm。圖2B所示的從字符串標(biāo)記表面到填充在交叉磁軌方向或沿著磁軌方向上相鄰的字符串標(biāo)記之間的第一中間部26b的非磁性材料表面的深度Db是5nm。
生產(chǎn)了其中安裝有圖案化介質(zhì)的硬盤驅(qū)動器(HDD)，且用示波器測量了磁頭輸出信號。結(jié)果，字符串信號的振幅是60mA。在100℃執(zhí)行超過一周時間的熱運行測試之后，用示波器再次測量了磁頭輸出信號。結(jié)果，字符串信號的振幅是60mA，沒有觀察到任何變化。以這種方式，發(fā)現(xiàn)即使在熱運行測試之后，字符串信號中也不存在衰減。此外，驅(qū)動器中不存在損壞。
比較實例1使用了與實例1中相同的壓模，但是在磁性圖案之間填充非磁性材料的過程(圖7F)改變?yōu)槠珘簽R射。除上述變化外，傳統(tǒng)圖案化介質(zhì)是用與實例1中相同的方式生產(chǎn)的。
當(dāng)用AFM測量圖案化介質(zhì)表面的凹陷深度時，發(fā)現(xiàn)Da和Db都是零，并且表面平整。
生產(chǎn)了對其安裝圖案化介質(zhì)的硬盤驅(qū)動器(HDD)，且用示波器測量了磁頭輸出信號。結(jié)果，字符串信號的振幅是40mA。當(dāng)在100℃執(zhí)行熱運行測試時，驅(qū)動器在四天里損壞。
因為實例1中的圖案化介質(zhì)在其表面上有適當(dāng)?shù)耐蛊鸷桶枷?，磁頭的飛行高度低于比較實例1中有平整表面的圖案化介質(zhì)的。因此，實例1中的圖案化介質(zhì)展示了較比較例1中的圖案化介質(zhì)有更大振幅的字符串信號。此外，在使用實例1中用兩種不同深度形成字符串部分中的凹陷的圖案化介質(zhì)的驅(qū)動器中，當(dāng)磁頭和介質(zhì)發(fā)生接觸時，保存在字符串部分上的更深凹陷中的潤滑劑在長時間段中被補(bǔ)充。因此，驅(qū)動器幾乎未損壞并有高可靠性。相反，在使用比較實例1中表面平整的圖案化介質(zhì)的驅(qū)動器中，當(dāng)產(chǎn)生磁頭碰撞時，潤滑劑的補(bǔ)充未被平穩(wěn)地執(zhí)行。此外，因為潤滑劑在短時間內(nèi)從介質(zhì)表面被耗盡，驅(qū)動器很容易損壞并且可靠性低。
實例2準(zhǔn)備有壓模，其中伺服區(qū)中的前導(dǎo)，地址，和字符串的標(biāo)記，以及記錄磁軌是用電子束平版印刷由凹陷圖案形成的。使用該壓模，用圖7A至7H所示的方法生產(chǎn)了圖案化介質(zhì)。生產(chǎn)的圖案化介質(zhì)中的字符串標(biāo)記在一側(cè)具有180nm的尺寸，且磁軌具有150nm的寬度。
當(dāng)用AFM測量圖案化介質(zhì)表面的凹陷深度時，發(fā)現(xiàn)Da是10nm且Db是5nm。記錄磁軌部分的剖面和圖2B相同，且從記錄磁軌表面到填充在記錄磁軌之間的第一中間部的非磁性材料表面的深度是5nm，和深度Db相同。
生產(chǎn)了安裝有圖案化介質(zhì)的硬盤驅(qū)動器(HDD)，且用示波器測量了磁頭輸出信號。結(jié)果，字符串信號的振幅是60mA。在100℃執(zhí)行一周時間的熱運行測試之后，用示波器再次測量了磁頭輸出信號。結(jié)果，字符串信號的振幅是60mA，并且沒有觀察到任何變化。以這種方式，發(fā)現(xiàn)即使在熱運行測試之后，字符串信號中也不存在衰減。此外，驅(qū)動器中不存在損壞。
比較實例2用電子束平版印刷準(zhǔn)備其中僅記錄磁軌由凹陷圖案形成的壓模。使用該壓模，用和實例2中相同的方法生產(chǎn)了圖案化介質(zhì)。
記錄磁軌部分的剖面和圖2B相同，且從記錄磁軌表面到填充在記錄磁軌之間的第一中間部中的非磁性材料表面的深度是5nm。
生產(chǎn)了對其安裝了圖案化介質(zhì)的硬盤驅(qū)動器(HDD)，且用示波器測量了磁頭輸出信號。結(jié)果，字符串信號的振幅是40mA。當(dāng)在100℃執(zhí)行熱運行測試時，驅(qū)動器在第六天損壞。
在使用比較實例2中的記錄磁軌之間形成有凹陷的離散磁軌介質(zhì)的驅(qū)動器中，當(dāng)發(fā)生磁頭碰撞時，保存在記錄磁軌之間的凹陷中的潤滑劑被補(bǔ)充。因此，相比于使用比較實例1中表面平整的圖案化介質(zhì)的驅(qū)動器，該驅(qū)動器展現(xiàn)了改進(jìn)的抗磁頭碰撞能力。此外，相比于使用比較實例2中的離散磁軌介質(zhì)的驅(qū)動器，使用實例2中用兩種不同深度在字符串部分形成有凹陷的離散磁軌介質(zhì)的驅(qū)動器展現(xiàn)了更好的抗磁頭碰撞能力。
實例3準(zhǔn)備有壓模，其中用電子束平板印刷由凹陷圖案形成有伺服區(qū)的前導(dǎo)，地址，和字符串的標(biāo)記，以及記錄磁軌中的離散比特。使用該壓模，用圖7A至7H所示的方法生產(chǎn)了圖4所示的離散比特介質(zhì)。生產(chǎn)的圖案化介質(zhì)的字符串標(biāo)記在一側(cè)具有180nm的尺寸，且離散比特具有150nm×50nm的尺寸。
在此離散比特介質(zhì)中，記錄磁軌部分有和字符串部分相同的剖面結(jié)構(gòu)。即，給出從離散比特表面到填充在交叉磁軌方向或沿著磁軌方向上相鄰的離散比特之間的第一中間部中的非磁性材料表面的深度是Db，且從離散比特表面到填充在由四個離散比特所環(huán)繞的部件處的第二中間部中的非磁性材料表面的深度是Da，深度Da深于深度Db。
生產(chǎn)了安裝有離散比特介質(zhì)的硬盤驅(qū)動器(HDD)，且用示波器測量了磁頭輸出信號。結(jié)果，字符串信號的振幅是60mA。在100℃執(zhí)行一周時間的熱運行測試之后，用示波器再次測量了磁頭輸出信號。結(jié)果，字符串信號的振幅是60mA，并且沒有觀察到任何變化。以這種方式，發(fā)現(xiàn)即使在熱運行測試之后，字符串信號中也不存在衰減。此外，驅(qū)動器中不存在損壞。
實例4用由圖8A至8H所示的方法生產(chǎn)了納圖案化介質(zhì)，其中由如圖5所示的凹陷磁性圖案形成有伺服區(qū)中的前導(dǎo)，地址和字符串的標(biāo)記，以及記錄磁軌中的磁性點。各記錄磁軌包括兩條子磁軌(sub-tracks)，其中直徑40nm的磁性點以間距P排列在沿著磁軌方向上，并且其中相鄰兩條子磁軌上的磁性點的位置轉(zhuǎn)變1/2間距P。字符串標(biāo)記在一側(cè)具有180nm的尺寸。
生產(chǎn)了安裝有離散磁軌介質(zhì)(納圖案化介質(zhì))的硬盤驅(qū)動器(HDD)，且用示波器測量了磁頭輸出信號。結(jié)果，字符串信號的振幅是60mA。在100℃執(zhí)行一周時間的熱運行測試之后，用示波器再次測量了磁頭輸出信號。結(jié)果，字符串信號的振幅是60mA，沒有觀察到任何變化。以這種方式，發(fā)現(xiàn)即使在熱運行測試之后，字符串信號中也不存在衰減。此外，驅(qū)動器中不存在損壞。
實例5
用與實例2中相同的方法生產(chǎn)了離散磁軌介質(zhì)。當(dāng)用AFM測量圖案化介質(zhì)表面的凹陷深度時，發(fā)現(xiàn)Da是10nm且Db是5nm。
用激光多普勒振動計(LDV)測量了讀/寫磁頭相對于離散磁軌介質(zhì)的振動。結(jié)果，獲得圖10A所示頻譜。該頻譜顯示磁頭中不存在振動。
生產(chǎn)了具有不同(Da-Db)值的各種離散磁軌介質(zhì)，通過用與實例2中相似的方法調(diào)整深度Da和深度Db，只改變了用濺射在磁性圖案之間填充碳作為非磁性材料的處理中碳的厚度，其如圖7F所示。
用LDV測量了讀/寫磁頭相對于各離散磁軌介質(zhì)的振動。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在(Da-Db)≤10nm的情況下磁頭中不存在振動。
比較實例3用與實例2中相似的方法生產(chǎn)了離散磁軌介質(zhì)，只是在用濺射在磁性圖案之間填充碳作為非磁性材料的處理中將碳的厚度改為50nm，如圖7F所示。當(dāng)用AFM測量圖案化介質(zhì)表面的凹陷深度時，發(fā)現(xiàn)Da是20nm且Db是8nm。
用LDV測量了讀/寫磁頭相對于離散磁軌介質(zhì)的振動。結(jié)果，獲得圖10B所示的頻譜。在圖10B中，以每9kHz的頻率的間隔出現(xiàn)了清晰的振動峰。會這樣的原因是，當(dāng)磁盤以4200rpm轉(zhuǎn)動時，磁頭以每周期180伺服扇區(qū)下降并垂直振動。當(dāng)磁頭振動時，不僅引起磁頭碰撞，而且削弱伺服信號的SNR，從而無法將該介質(zhì)用作產(chǎn)品。
實例6用與實例2中相同的方法生產(chǎn)了離散磁軌介質(zhì)。生產(chǎn)的圖案化介質(zhì)中的字符串標(biāo)記在一側(cè)具有180nm的尺寸，且磁軌有150nm的寬度。
當(dāng)從字符串信號評估伺服特性時，磁頭定位精確度是8nm。這是足以作為磁性記錄設(shè)備的定位精確度。
比較實例4用與實例2中相似的方法生產(chǎn)了離散磁軌介質(zhì)，只是使用了其中形成有對應(yīng)于字符串標(biāo)記的凸出圖案的壓模。
在該離散磁軌介質(zhì)中，字符串標(biāo)記由填充在鐵磁層中配備的凹陷部分中的非磁性材料形成。生產(chǎn)的圖案化介質(zhì)中的字符串標(biāo)記在一側(cè)具有220nm的尺寸，且磁軌具有150nm的寬度。
當(dāng)從字符串信號評估伺服特性時，磁頭定位精確度下降到20nm。這是因為在磁性圖案的處理中發(fā)生了側(cè)刻蝕，從而使形成在離散磁軌介質(zhì)上的圖案有比寫在壓模中的圖案的那些更大的尺寸。當(dāng)字符串標(biāo)記的尺寸很大時，使得兩個相鄰字符串標(biāo)記的信號之間的邊界不確定，使得磁頭定位精確定大大降低。
對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，很容易想到另外的優(yōu)點和修改。因此，本發(fā)明在其更廣泛方面不限于本文說明和顯示的特定細(xì)節(jié)和代表性實施例。因此，可以做出各種修改，而不背離如附加權(quán)利要求及其等價物定義的總體發(fā)明概念的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種圖案化介質(zhì)，其特征在于，包含基片；以及在基片上的磁性記錄層，該磁性記錄層包括凸出的磁性圖案和填充在所述凸出的磁性圖案之間的非磁性材料，深度Db和深度Da，其中Db定義為從所述磁性圖案表面到填充于在交叉磁軌方向上或沿著磁軌方向上彼此相鄰的所述磁性圖案之間的第一中間部中的非磁性材料表面的深度，且Da定義為從磁性圖案表面到填充在由四個磁性圖案所環(huán)繞的部分中的第二中間部中的非磁性材料表面的深度，深度Db與深度Da具有深度Da大于深度Db的關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，所述磁性記錄層具有由凸出的磁性圖案形成的字符串標(biāo)記。
3.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，所述磁性記錄層具有由凸出的磁性圖案形成的離散磁軌。
4.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，所述磁性記錄層具有記錄磁軌，該記錄磁軌包括由凸出的磁性圖案形成的離散比特。
5.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，所述磁性記錄層具有包括多條子磁軌的記錄磁軌，其中由凸出的磁性圖案形成的磁性點以間距P排列在沿著磁軌方向上，并且其中相鄰的兩條子磁軌上的磁性點的位置偏移1/2間距P。
6.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，深度差(Da-Db)大于等于1nm并小于等于10nm。
7.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，所述非磁性材料是從由例如SiO2，TiOx，和Al2O3的氧化物，例如Si3N4，AlN，和TiN的氮化物，例如TiC的碳化物，例如BN的硼化物，例如C，和Si的簡單物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的。
8.一種生產(chǎn)圖案化介質(zhì)的方法，其特征在于，包含在基片上淀積磁性薄膜，接著施加抗蝕劑到磁性薄膜；將壓模按壓到抗蝕劑以形成與磁性圖案相對應(yīng)的凸起的抗蝕劑圖案，該壓模上形成有對應(yīng)于如權(quán)利要求1所述的圖案化介質(zhì)的凸起的磁性圖案的凹陷圖案；使用凸起的抗蝕劑圖案作為掩膜刻蝕磁性薄膜，以形成凸起的磁性圖案，接著除去抗蝕劑圖案；通過濺射而不施加基片偏壓淀積要被填充在磁性圖案之間的非磁性材料；以及回蝕非磁性材料。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述凸起的磁性圖案形成字符串標(biāo)記。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述凸起的磁性圖案形成離散磁軌。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述凸起的磁性圖案形成離散比特。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述非磁性材料是從由例如SiO2，TiOx，和Al2O3的氧化物，例如Si3N4，AlN，和TiN的氮化物，例如TiC的碳化物，例如BN的硼化物，例如C，和Si的簡單物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的。
13.一種磁性記錄設(shè)備，其特征在于，包含如權(quán)利要求1所述的圖案化介質(zhì)；以及磁頭。
全文摘要
圖案化介質(zhì)具有基片，以及在基片上包括凸出的磁性圖案的磁性記錄層，以及填充在凸出的磁性圖案之間的非磁性材料。在圖案化介質(zhì)中，深度Db和深度Da存在關(guān)系深度Da大于深度Db，其中Db定義為從磁性圖案表面到填充在交叉磁軌方向或沿著磁軌方向上相鄰的磁性圖案之間的第一中間部中的非磁性材料表面的深度，且Da定義為從磁性圖案表面到填充在由四個磁性圖案所環(huán)繞的部件中的第二中間部中的非磁性材料表面的深度。
文檔編號G11B5/68GK101038752SQ20071008930
公開日2007年9月19日 申請日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日
發(fā)明者鐮田芳幸, 櫻井正敏, 白鳥聰志, 木村香里 申請人:株式會社東芝