專利名稱：制造磁記錄介質(zhì)的方法以及磁記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及制造磁記錄介質(zhì)特別是構(gòu)圖的介質(zhì)的方法以 及通過該方法制造的》茲記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
近年來，在信息導(dǎo)向的社會(huì)中，需要存儲(chǔ)在記錄介質(zhì)中的信息量持續(xù) 增加。為了跟上數(shù)據(jù)量的增加，要求具有極高記錄密度的記錄介質(zhì)和記錄 裝置。關(guān)于持續(xù)要求作為高容量和便宜的磁記錄介質(zhì)的硬盤，預(yù)測(cè)將在幾
年后需要比當(dāng)前記錄密度高約十倍的每平方英寸一太比特(terabit)以上 的{己錄密度。
在用于硬盤的現(xiàn)有磁記錄介質(zhì)中，在由微細(xì)磁性顆粒的多晶制成的薄 膜的特定區(qū)域中記錄一個(gè)比特。因此，為了提高磁記錄介質(zhì)的記錄容量， 必須提高記錄密度。為此，必須減小每比特記錄中可用的記錄標(biāo)記尺寸 (marksize)。然而，如果簡(jiǎn)單地減小記錄標(biāo)記尺寸，就不能忽略孩￡細(xì)磁 性顆粒的形狀引起的記錄噪聲的影響。替代地，如果進(jìn)一步減小微細(xì)磁性 顆粒的尺寸，則由于熱波動(dòng)，不可能在常規(guī)溫度下維持記錄在微細(xì)磁性顆 粒中的信息。
為了避免該問題，提出了使用離散比特型構(gòu)圖的介質(zhì)，其中預(yù)先通過 非磁性材料分隔記錄點(diǎn)，以便使用單個(gè)記錄點(diǎn)作為 一個(gè)記錄單元來執(zhí)行讀 取和寫入。
并且，在安裝到硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)中的磁記錄介質(zhì)中，存在由于相 鄰磁道之間的干擾阻礙磁道密度的提高的日益嚴(yán)重的問題。特別地， 一個(gè) 嚴(yán)重的技術(shù)主^A降低由來自寫入頭的磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)引起的寫入模糊。為了解決該問題，提出了例如離散磁道記錄型構(gòu)圖的介質(zhì)(DTR介質(zhì))， 其中記錄磁道被物理分離。DTR介質(zhì)能夠減少在寫入時(shí)擦除相鄰磁道的信 息的側(cè)擦除現(xiàn)象和在讀取時(shí)讀出相鄰磁道的信息的側(cè)讀取現(xiàn)象。因此， DTR介質(zhì)被預(yù)期作為能夠提供高記錄密度的磁記錄介質(zhì)。應(yīng)注意，在廣義 上，術(shù)語"構(gòu)圖的介質(zhì)"包括離散比特型構(gòu)圖的介質(zhì)以及DTR介質(zhì)。
為了利用浮動(dòng)(flying)磁頭讀取和寫入DTR介質(zhì)，希望平坦化DTR 介質(zhì)的表面。具體地，為了將厚度為20nm的垂直磁記錄層加工成構(gòu)圖的 介質(zhì)，形成深度為20nm的溝槽。另一方面，由于浮動(dòng)》茲頭的i殳計(jì)浮動(dòng)高 度為約10nm，當(dāng)留下深的溝槽時(shí)，磁頭會(huì)接觸構(gòu)圖的介質(zhì)。因此，已經(jīng) 試圖用非磁性材料填充磁圖形之間的凹陷，以便平坦化介質(zhì)表面。
為了填充磁圖形之間的凹陷且平坦化表面，已知例如通過RF濺射沉 積SiO或Si02 (日本專利申請(qǐng)KOKAI公開No. 2006-236474 )。
然而，由于在用于非磁性材料的RF濺射的常規(guī)方法中使用含氧氣體， 存在著磁圖形的側(cè)壁由于氧化而被損傷的問題。另外，通過使用含氧氣體 進(jìn)行RF濺射，會(huì)產(chǎn)生工藝塵埃(process dust)或者引起非磁性材料的厚 度^"ft (thickness dispersion )。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種制造磁記錄介質(zhì)的方法，其包括 以下步驟在基底上形成凸出的磁圖形；在所述磁圖形之間的凹陷中以及 在所述磁圖形上沉積非磁性材料；以及使用含氧蝕刻氣體回蝕刻所述非磁 性材料，同時(shí)改良所述非磁性材料的表面。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種磁記錄介質(zhì)，其包括形成在 基底上的凸出的磁圖形；以及在所M圖形之間的凹陷中填充的非磁性材 料，其在表面?zhèn)鹊难鯘舛雀哂谠诨讉?cè)的氧濃度。


圖1是沿圓周方向根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例的DTR介質(zhì)的平面4圖2是沿圓周方向根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的離散比特型構(gòu)圖的介 質(zhì)的平面圖3A至3H是示出根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)圖的介質(zhì)的制造方法 的截面圖4A和4B示出在回蝕刻之后用原子力顯微鏡(AFM)進(jìn)行介質(zhì)的 表面測(cè)量的結(jié)果；
圖5示出在回蝕刻之后在非磁性材料中組分分布的EDX分析的結(jié)果；
以及
圖6是具有非磁性材料的構(gòu)圖的介質(zhì)的截面圖，其中非磁性材料具有 組分分布。
具體實(shí)施例方式
下文中將參考

根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。
圖1示出沿圓周方向根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)圖的介質(zhì)(DTR介 質(zhì))的平面圖。如圖1中所示，沿著構(gòu)圖的介質(zhì)1的圓周方向交替形成伺 服區(qū)2和數(shù)據(jù)區(qū)3。伺服區(qū)2包括前導(dǎo)碼部分(preamble section ) 21、地 址部分22和脈沖部分(burst section ) 23。數(shù)據(jù)區(qū)3包括離散磁道31。
圖2示出沿圓周方向根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)圖的介質(zhì)(離散 比特型構(gòu)圖的介質(zhì))的平面圖。在該構(gòu)圖的介質(zhì)中，在數(shù)據(jù)區(qū)3中形成磁 點(diǎn)32。
將參考圖3A至3H說明根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例制造構(gòu)圖的介質(zhì)的方法。
在玻璃基底51上，順序沉積厚度為120nm的由CoZrNb制成的軟磁 性襯層(underlayer)、厚度為20nm的由Ru制成的用于控制取向的襯層、 厚度為20nm的由CoCrPt-SK)2制成的鐵磁性層52、以及厚度為4nm的由 碳(C)制成的保護(hù)層53。為了簡(jiǎn)化，在附圖中沒有示出軟磁性襯層和取 向控制層。在保護(hù)層53上旋涂覆蓋厚度為100nm的旋涂玻璃(SOG )作 為抗蝕劑54。將壓模61設(shè)置為面對(duì)抗蝕劑54。在壓模61上形成與示于圖1中的磁圖形的凹凸圖形相反的凹凸圖形(圖3A)。
通過使用壓模61，執(zhí)行壓印，以形成與壓模61中的凹陷對(duì)應(yīng)的抗蝕劑54的凸起54a (圖2B)。
利用ICP (感應(yīng)耦合等離子體)蝕刻裝置執(zhí)行蝕刻，以去除保留在構(gòu)圖的抗蝕劑54的凹陷的底部上的抗蝕劑殘留物。該工藝中的條件如下例如，將CF4用作工藝氣體，室壓力設(shè)定為2mTorr、線圏RF功率和壓盤(platen) RF功率分別i殳定為100W,蝕刻時(shí)間i殳定為30秒(圖2C )。
使用留下的未去除的抗蝕劑圖形(SOG)作為蝕刻掩模，利用ECR(電子回旋共振)離子槍執(zhí)行離子銑削，蝕刻厚度為4nm的保護(hù)層53和厚度為20nm的鐵磁性層52 (圖2D)。該工藝中的條件如下例如，將Ar用作工藝氣體，孩"皮功率設(shè)定為800W，加速電壓i殳定為500V，蝕刻時(shí)間設(shè)定為3分鐘。
然后，利用RIE裝置剝離抗蝕劑圖形(SOG)(圖2E)。該工藝中的條件如下例如，將CF4用作工藝氣體，室壓力設(shè)定為lOOmTorr、線圏功率i殳定為400，壓盤功率i殳定為IOOW。
然后，在濺射裝置上安裝SiC-C靶(組分比SiC20%， C 80% )，通過DC濺射在磁圖形之間的凹陷中和磁圖形上沉積非磁性材料55 (圖3F)。該工藝中的條件如下例如，Ar流速設(shè)定為80sccm，沉積時(shí)間設(shè)定為260秒。在不包含氧的工藝氣體中DC濺射非氧化物靶可防止對(duì)磁圖形側(cè)壁的氧化損傷且抑制工藝塵埃。
隨后，回蝕刻非磁性材料55 (圖3G)。該工藝中的條件如下例如，使用ECR離子槍，Ar流速設(shè)定為5sccm， 02流速設(shè)定為5sccm，其中Ar和02用作工藝氣體，孩支波功率i殳定為800W，加速電壓i殳定為700V，并且蝕刻時(shí)間設(shè)定為約6分鐘。
在本發(fā)明中，可以重復(fù)示于圖3F中的對(duì)非磁性材料55的沉積和示于圖3G中的對(duì)非磁性材料55的回蝕刻多次。
在使用常規(guī)ECR離子槍和離子^5t削裝置的回蝕刻工藝中將Ar氣體用作工藝氣體。相反地，在本發(fā)明中，將含氧氣體，例如，如上所述的Ar和02的混合氣體，用作工藝氣體。
圖4A和4B示出利用原子力顯微鏡(AFM)對(duì)回蝕刻工藝之后的介質(zhì)進(jìn)行表面測(cè)量的結(jié)果。在圖4A中使用Ar-02混合氣體，而在圖4B中使用Ar氣體。由圖4A和4B之間的比較4艮明顯，在使用Ar-02混合氣體的情況下，在同一回蝕刻厚度下的表面平坦度優(yōu)于使用Ar氣體的情況。
并且通過利用光學(xué)表面分析儀(OSA)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在使用Ar-02混合氣體的情況下，非磁性材料的厚度分散小于使用Ar氣體的情況。
含氧氣體可以在用于應(yīng)用回蝕刻的整個(gè)時(shí)間段期間使用，或者在該時(shí)間段的一部分期間^使用。例如，當(dāng)沉積厚度為100nm的SiC-C然后回蝕刻100nm的SiC-C時(shí)，可以僅僅在回蝕刻最初的10nm的時(shí)間段期間使用含氧氣體，或者在回蝕刻最后的5mn的時(shí)間段期間使用含氧氣體?？紤]到平坦度，在回蝕刻的最初階段使用含氧氣體是有利的?？紤]到介質(zhì)的抗震性的提高，在回蝕刻的最后階段使用含氧氣體是有利的，這是因?yàn)樵诶?2改良非磁性材料的表面的同時(shí)蝕刻進(jìn)行。
當(dāng)重復(fù)對(duì)非磁性材料的沉積和回蝕刻多次時(shí)，例如，可以在多次回蝕刻步驟中的一次回蝕刻步驟中的回蝕刻時(shí)間的一部分使用含氧氣體。
含氧氣體中的氧濃度優(yōu)選為1體積％以上至70體積％以下，更優(yōu)選5體積％以上至70體積％以下。如果氧濃度低于1體積％,則不能發(fā)揮利用氧的表面改良效果。不優(yōu)選超過70體積。/。的氧含量，這是因?yàn)榇嬖谟诮橘|(zhì)表面上的DLC和磁性材料被損傷。作為Ar和02的總和的氣體壓力優(yōu)選為0.01至l.OPa。用于束的加速電壓優(yōu)選在20至1000V的范圍內(nèi)。
由于簡(jiǎn)化了工藝，沉積和回蝕刻非磁性材料各一次可以降低塵埃產(chǎn)生的可能性。即使當(dāng)重復(fù)對(duì)非磁性材料的沉積和回蝕刻多次時(shí)，也可以通過提供多個(gè)沉積室和回蝕刻室來提高生產(chǎn)量，這是因?yàn)榭梢钥s短每一個(gè)室的加工時(shí)間。就磁頭的浮動(dòng)特性而言，優(yōu)選重復(fù)對(duì)非磁性材料的沉積和回蝕刻，直到利用原子力顯孩吏鏡(AFM)測(cè)量的凹陷的深度成為4nm以下。
當(dāng)使用四^Lti普儀(Q-MASS)檢測(cè)出包含在鐵磁性層中的Co時(shí)，判定回蝕刻的終點(diǎn)。最后，通過化學(xué)氣相沉積(CVD)沉積碳(C)，從而形成保護(hù)層56(圖3H)。此外，對(duì)保護(hù)層56施加潤(rùn)滑劑，從而提供DTR介質(zhì)。接下來，將說明在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的優(yōu)選材料。<基底>
作為基底，可以使用例如玻璃基底、Al基合金基底、陶瓷基底、*底或具有氧化物表面的Si單晶基底。作為玻璃基底，使用非晶玻璃或結(jié)晶玻璃。非晶玻璃的實(shí)例包括普通的鈉鈣玻璃和鋁硅酸鹽玻璃。結(jié)晶玻璃的實(shí)例包括鋰基結(jié)晶玻璃。陶瓷基底的實(shí)例包括普通的氧化鋁、氮化鋁或包含氮化硅作為主要成分的燒結(jié)體、以及這些材料的纖維強(qiáng)化材料。作為基底，可以使用通過鍍敷或?yàn)R射在上述金屬基底或非金屬基底上形成有NiP層的基底。
<軟磁性襯層>
軟磁性襯層(SUL)擔(dān)當(dāng)磁頭的這樣的功能的一部分，以使得用于磁化垂直磁記錄層的來自單磁極磁頭的記錄磁場(chǎng)沿水平方向流動(dòng)且使磁場(chǎng)環(huán)流(circulate)到》茲頭側(cè)，并且對(duì)記錄層施加急劇(sharp)且充分的垂直磁場(chǎng)，從而改善讀/寫效率?？梢詫現(xiàn)e、 Ni和Co的材料用于軟磁性襯層。這樣的材料的實(shí)例包括諸如FeCo和FeCoV的FeCo基合金、諸如FeNi、 FeNiMo、 FeNiCr和FeNiSi的FeM基合金、諸如FeAl、 FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu和FeAlO的FeAl基合金和FeSi基合金、諸如FeTa、FeTaC和FeTaN的FeTa基合金、以及諸如FeZrN的FeZr基合金。也可以使用具有諸如包含60原子％以上的Fe的FeAlO、 FeMgO、 FeTaN或FeZrN的微晶結(jié)構(gòu)或者其中微細(xì)晶體顆粒M在基質(zhì)中的顆粒狀結(jié)構(gòu)的材料。作為用于軟磁性襯層的其它材料，也可以使用包含Co以及Zr、 Hf、Nb、 Ta、 Ti和Y中的至少一種的Co合金。這樣的Co合金優(yōu)選包含80原子。/q以上的Co。在這樣的Co合金的情況下，當(dāng)通過濺射沉積時(shí)，容易形成非晶層。由于非晶軟磁性材料不具有結(jié)晶各向異性、晶體缺陷和顆粒邊界，其呈現(xiàn)優(yōu)良的軟磁性且能夠降低介質(zhì)噪聲。非晶軟磁性材料的優(yōu)選實(shí)例包括CoZr基、CoZrNb基和CoZrTa基合金?？梢栽谲洿判砸r層之下進(jìn)一步形成襯層，以改善軟磁性襯層的結(jié)晶度或者改善軟磁性襯層與基底的附著性。作為這樣的襯層的材料，可以使用
Ti、 Ta、 W、 Cr、 Pt、包含這些金屬的合金或者這些金屬的氧化物或氮化物。可以在軟磁性襯層與記錄層之間形成由非磁性材料制成的中間層。中間層具有兩個(gè)作用，包括切斷軟磁性襯層與記錄層之間的交換耦合相互作用的作用以及控制記錄層的結(jié)晶度的作用。作為用于中間層的材料，可以使用Ru、 Pt、 Pd、 W、 Ti、 Ta、 Cr、 Si、包含這些金屬的合金或者這些金屬的氧化物或氮化物。
為了防止尖峰噪聲，可以將軟》茲性襯層分成多個(gè)層，并且在它們之間插入厚度為0.5至1.5nm的Ru層，以獲得反鐵磁性耦合。并且，軟磁性層可以與具有縱向各向異性的諸如CoCrPt、 SmCo或FePt的硬磁性膜、或者諸如IrMn和PtMn的反鐵磁性材料的釘扎層(pinning layer)交換耦合。可以在Ru層上下設(shè)置磁性膜(如Co )和非磁性膜(如Pt),以控制交換耦合力。
<鐵磁性層>
對(duì)于垂直磁記錄層，優(yōu)選使用包含作為主要成分的Co、至少Pt和進(jìn)一步地氧化物的材料。如果需要，垂直磁記錄層可以包含Cr。作為氧化物，特別優(yōu)選氧化硅或氧化鈦。垂直磁記錄層優(yōu)選具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中在該層中分歉著磁性顆粒，即具有磁性的晶體顆粒。磁性顆粒優(yōu)選具有柱狀結(jié)構(gòu)，該柱狀結(jié)構(gòu)在厚度方向上貫穿垂直磁記錄層。這樣的結(jié)構(gòu)的形成改善了垂直磁記錄層的磁性顆粒的取向和結(jié)晶度，結(jié)果可以提供適于高密度記錄的信噪比(SN比)。所包含的氧化物的量對(duì)于提供這樣的結(jié)構(gòu)很重要。
在垂直磁記錄層中的氧化物的含量?jī)?yōu)選為基于Co、 Cr和Pt的總量的3 moP/。以上且12mol。/o以下，更優(yōu)選為5 mol。/o以上且10mol。/。以下。優(yōu)選使垂直磁記錄層中的氧化物的含量在上述范圍內(nèi)的原因在于，在形成垂直磁記錄層時(shí)，氧化物在磁性顆粒周圍沉淀，且可以分隔微細(xì)的磁性顆粒。如果氧化物含量超過上述范圍，氧化物殘留在磁性顆粒中，從而破壞磁性顆粒的取向和結(jié)晶度。此外，氧化物在石茲性顆粒的上部和下部上沉淀，產(chǎn)生不希望的結(jié)果，即不形成其中在厚度方向上磁性顆粒貫穿垂直磁記錄層的柱狀結(jié)構(gòu)。不希望氧化物含量低于上述范圍，這是因?yàn)槲⒓?xì)的磁性顆粒被不充分地分隔，導(dǎo)致再現(xiàn)信息時(shí)噪聲增大并因此不能提供適于高密度記
錄的信噪比(SN比)。
垂直^f茲記錄層中的Cr含量?jī)?yōu)選為0原子％以上且16原子％以下，更優(yōu)選10原子％以上且14原子％以下。Cr含量?jī)?yōu)選在上述范圍內(nèi)的原因在于，磁性顆粒的單軸結(jié)晶磁各向異性常數(shù)Ku不會(huì)太大幅度地減小，從而維持高磁化，結(jié)果，提供適于高密度記錄的讀/寫特性和足夠的熱擾動(dòng)特性。不希望Cr含量超過上述范圍，這是因?yàn)榇判灶w粒的Ku降低，因而使熱波動(dòng)特性劣化，并且損害磁性顆粒的結(jié)晶度和取向，導(dǎo)致讀/寫特性的劣化。
垂直磁記錄層中的Pt含量?jī)?yōu)選為10原子％以上且25原子％以下。Pt含量?jī)?yōu)選在上述范圍內(nèi)的原因在于，可提供垂直磁記錄層所需的Ku值，此外，改善磁性顆粒的結(jié)晶度和取向，結(jié)果提供適于高密度記錄的熱波動(dòng)特性和讀/寫特性。不希望Pt含量超過上述范圍，這是因?yàn)樵诖判灶w粒中形成具有fcc結(jié)構(gòu)的層，并且有可能損害結(jié)晶度和取向。不希望Pt含量低于上述范圍，這是因?yàn)椴荒芴峁M足適于高密度記錄的熱波動(dòng)特性的Ku值。
除了 Co、 Cr、 Pt和氧化物以外，垂直磁記錄層還可以包含選自B、Ta、 Mo、 Cu、 Nd、 W、 Nb、 Sm、 Tb、 Ru和Re的至少一種或多種元素。當(dāng)包含上述元素時(shí)，促進(jìn)微細(xì)的磁性顆粒的形成，或者可以改善結(jié)晶度和取向，從而可以提供適于高密度記錄的讀/寫特性和熱波動(dòng)特性。上述元素的總含量?jī)?yōu)選為8原子％以下。不希望該含量超過8原子％，這是因?yàn)椋诖判灶w粒中形成除了 hcp相以外的相，并JU茲性顆粒的結(jié)晶度和取向受到干擾，結(jié)果，不能提供適于高密度記錄的讀/寫特性和熱波動(dòng)特性。
作為垂直磁記錄層，可以使用CoPt基合金、CoCr基合金、CoPtCr基合金、CoPtO、 CoPtCrO、 CoPtSi、 CoPtOSi、由包含選自Pt、 Pd、Rh和Ru的至少一種的合金層和Co層構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)、以及通過將Cr、B或O添加到這些層而獲得的材料，例如CoCr/PtCr、 CoB/PdB和CoO/RhO。
垂直》茲記錄層的厚度優(yōu)選為5至60nm，更優(yōu)選為10至40nm。當(dāng)厚度在該范圍內(nèi)時(shí)，可以制成適于更高密度記錄的磁記錄裝置。如果垂直磁記錄層的厚度小于5nm，讀取輸出過低，且噪聲成分傾向于較高。如果垂直^P茲記錄層的厚度超過40nm，讀取輸出過高，且波形傾向于變形。垂直磁記錄層的矯頑力優(yōu)選為237000A/m ( 3000Oe )以上。如果矯頑力低于237000A/m (3000Oe)，熱波動(dòng)耐性傾向于劣化。垂直磁記錄層的垂直度(perpendicular squareness )優(yōu)選為0.8以上。如果垂直度小于0.8，熱波動(dòng)耐性傾向于劣化。
<保護(hù)層>
為了防止垂直磁記錄層的侵蝕且當(dāng)磁頭接觸介質(zhì)時(shí)防止介質(zhì)表面受到損傷，設(shè)置保護(hù)層。保護(hù)層材料的實(shí)例包括包含C、 Si02或Zr02的材料。保護(hù)層的厚度優(yōu)選為I至IO nm。由于可以減小磁頭與介質(zhì)之間的距離，因此該厚度是對(duì)于高密度記錄優(yōu)選的。可以將碳分類為sp、鍵合的碳(石墨)和sp、鍵合的碳(金剛石)。雖然sp、鍵合的碳在耐用性和耐腐蝕性方面優(yōu)于石墨，但由于是結(jié)晶材料，因此其在表面粗糙度方面差于石墨。通常，通過使用石墨靶濺射來沉積碳。在該方法中，形成其中sp、鍵合的碳與sp氣鍵合的碳混合的非晶碳。其中sp^鍵合的碳的比率大的碳被稱為類金剛石碳(DLC) 。 DLC在耐用性和耐腐蝕性方面以及在表面粗糙度方面都很優(yōu)良，這是因?yàn)槠涫欠蔷У?，因此被用作磁記錄介質(zhì)的表面保護(hù)層。通過在等離子體和化學(xué)反應(yīng)中激發(fā)和分解原料氣體，借助于CVD (化學(xué)氣相沉積)的DLC沉積產(chǎn)生DLC，因此，可以通過調(diào)整條件來形成更富sp3鍵合的碳的DLC。
接下來，將說明在本發(fā)明的實(shí)施例中的每一個(gè)工藝中的優(yōu)選制造條件。<壓印>
通過旋涂，對(duì)基底的表面施加抗蝕劑，然后將壓模壓在抗蝕劑上，從而將壓模的圖形轉(zhuǎn)移到抗蝕劑上。作為抗蝕劑，例如，可以使用常規(guī)的線型酚醛清漆型光致抗蝕劑或者旋涂玻璃(SOG)。使壓模的表面面對(duì)基底上的抗蝕劑，在該壓模上形成有與伺服信息和記錄磁道對(duì)應(yīng)的凸凹圖形。
在該工藝中，將壓模、基底和緩沖層設(shè)置在模具(die set)的下板上，并且夾在模具的下板和上板之間，例如，在2000bar的壓力下擠壓60秒。通過壓印在抗蝕劑上形成的圖形的凸起的高度為例如60至70nm。保持上述條件約60秒，以使被排除的抗蝕劑移動(dòng)。在這種情況下，如果對(duì)壓模施加含氟的脫才莫?jiǎng)?，可以使壓模從抗蝕劑令人滿意地脫離。<抗蝕劑殘留物的去除>
通過RIE (反應(yīng)離子蝕刻)去除在抗蝕劑的凹陷底部上留下的未被去除的抗蝕劑殘留物。在該工藝中，使用與抗蝕劑材料對(duì)應(yīng)的合適的工藝氣體。作為等離子體源，優(yōu)選在低壓下能夠產(chǎn)生高密度等離子體的ICP(感應(yīng)耦合等離子體)裝置，但可以采用ECR (電子回旋共振)等離子體或常規(guī)的平行板RIE裝置。
<鐵磁性層的蝕刻>
在去除抗蝕劑殘留物后，將抗蝕劑圖形用作蝕刻掩^莫，加工鐵磁性層。對(duì)于鐵磁性層的加工，優(yōu)選采用Ar離子束的蝕刻(Ar離子銑削)。可以通過采用Cl氣體或者CO和NH3的混合氣體的RIE來執(zhí)行加工。在采用CO和NH3的混合氣體的RIE的情況下，由Ti、 Ta或W制成的硬掩模被用作蝕刻掩模。當(dāng)采用RIE時(shí)，凸起的磁圖形的側(cè)壁上幾乎不形成錐形。在通過能夠蝕刻任何材料的Ar離子銑削加工鐵磁性層時(shí)，如果在例如將加速電壓i殳定為400V且離子入射角在30°至70。之間變化的條件下進(jìn)行蝕刻，在凸起的磁圖形的側(cè)壁上幾乎不形成錐形。在用ECR離子槍銑削時(shí)，如果在靜態(tài)對(duì)立i殳置(static opposition arrangement)(離子入射角為90。)下進(jìn)行蝕刻，在凸起的磁圖形的側(cè)壁上幾乎不形成錐形。
<抗蝕劑的剝離>
在蝕刻4失磁性層后，剝離抗蝕劑。當(dāng)采用一般光致抗蝕劑作為抗蝕劑時(shí)，通過氧等離子體處理，抗蝕劑可以容易地^f皮剝離。具體地，光致抗蝕劑是通過采用氧灰化裝置，在以下條件下被剝離的室壓力為lTorr，功率為400W,以^a工時(shí)間為5分鐘。當(dāng)SOG,皮用作抗蝕劑時(shí)，通過采用含氟氣體的RIE剝離SOG。作為含氟氣體，CF4或CF6是合適的。注意， 因?yàn)樵诖髿庵泻鷼怏w與水汽反應(yīng)而產(chǎn)生諸如HF、 H2S04的酸，優(yōu)選用水 進(jìn)行沖洗。再次沉積的產(chǎn)物可以通itj^露于H2等離子體或H20等離子體 來清洗。
<非磁性材料的沉積>
在剝離抗蝕劑之后，在磁圖形之間的凹陷中以及磁圖形上沉積非磁性 材料。在該步驟中，通過偏置'減射或常規(guī)'減射來沉積非磁性材料。非磁性 材料可以選自Si、 SiC、 SiC-C、 SiOC、 SiON、 Si3N4、 Al、 AlxOy、 Ti、 TiOx、以及它們的混合物。偏置'減射是其中在對(duì)基底施加偏置的同時(shí)通過 濺射沉積非磁性材料的方法，并且能夠容易地用所沉積的非磁性材料填充 凹陷。然而，由于對(duì)基底的偏置易于損傷基底且易于產(chǎn)生濺射塵埃，因此 優(yōu)選使用常規(guī)的濺射。雖然可使用RF濺射，但由于RF濺射傾向于引起 非磁性材料的厚度分散，因此，與RF濺射相比，更優(yōu)選DC濺射。
<非磁性材料的回蝕刻>
進(jìn)行對(duì)非磁性材料的回蝕刻，直到露出鐵磁性膜(或者在鐵磁性膜上 的碳保護(hù)膜)。優(yōu)選通過離子銑削進(jìn)行該回蝕刻工藝。當(dāng)使用諸如Si02 的珪基非磁性材料時(shí)，可以通過使用含氟氣體的RIE來回蝕刻非磁性材料。 也可以使用利用ECR離子槍的蝕刻。當(dāng)如上所述將02添加到工藝氣體時(shí)， 可以在改良非磁性材料的表面的同時(shí)執(zhí)行回蝕刻。為了提高平面化，優(yōu)選 在垂直方向上執(zhí)行回蝕刻。另外，可以重復(fù)對(duì)非磁性材料的沉積和回蝕刻 多次。
一呆護(hù)層的沉積和后處理>
在回蝕刻后，沉積碳保護(hù)層?？梢酝ㄟ^CVD、濺射或真空蒸發(fā)沉積碳 保護(hù)層。CVD產(chǎn)生包含大量sp乇鍵合的碳的DLC膜。由于產(chǎn)生不令人滿 意的覆蓋率，不優(yōu)選厚度小于2nm的碳保護(hù)層。由于增大了讀/寫頭與介 質(zhì)之間的磁間隔，導(dǎo)致SNR的降低，因此，不優(yōu)選厚度超過10nm的碳保 護(hù)層。對(duì)保護(hù)層的表面施加潤(rùn)滑劑。作為潤(rùn)滑劑，使用例如全氟聚醚、氟 化醇、氟代羧酸等。實(shí)例 實(shí)例1
使用其上形成有如圖1中所示的伺服圖形(前導(dǎo)碼、地址和脈沖)和
記錄磁道的凸起和凹陷的圖形的壓模，在圖3A至3H所示的方法中，制成 DTR介質(zhì)。在圖3F的步驟中，通過使用SiC-C乾的DC'減射，沉積非磁 性材料。具體地，Ar流速i殳定為80sccm,沉積時(shí)間i殳定為260秒，沉積 厚度為100nm的SiC-C膜。通過二次離子質(zhì)語儀(SIMS)對(duì)非磁性材料 的表面的分析表明，Si含量為7.47原子％, O含量為5.51原子％，且C 含量為87.1原子％。在圖3G的步驟中，利用ECR離子槍回蝕刻非磁性 材料。使用Ar和02的混合氣體，在800W的微波功率和700V的加速電 壓下，回蝕刻非磁性材料持續(xù)約12分鐘。圖5示出在回蝕刻工藝之后對(duì)非 磁性材料中的組分分布的EDX分析的結(jié)果。如圖中所示，確認(rèn)從表面朝 向基底O的濃度減小而C的濃度增大。
圖6示出具有非磁性材料的構(gòu)圖的介質(zhì)的截面圖，其中非磁性材料具 有組分分布。在基底71上形成軟磁性層72，并且在軟磁性層72上形成鐵 磁性層73的凸出的圖形和由碳制成的保護(hù)層74。在鐵磁性層73的凸出的 圖形之間的凹陷中填充非;磁性材料。該非磁性材料包括基底側(cè)的非磁性材 料(SiC-C) 75a和表面?zhèn)鹊姆谴判圆牧?SiOC ) 75b。
通過MFM對(duì)磁道區(qū)中的臺(tái)面(land)/溝槽比率的測(cè)量表明，比率為 2:1，該比率與用非磁性材料填充之前的比率基本相等。作為使用滑動(dòng)磁頭 的聲發(fā)射(AE )測(cè)量的結(jié)果，沒有觀測(cè)到AE信號(hào)。
比較實(shí)例1
使用與實(shí)例1中相同的壓才莫，通過常規(guī)方法制成構(gòu)圖的介質(zhì)。在圖3F 的步驟中，在75sccm的Ar流速和5sccm的02流速下執(zhí)行使用SiO耙的 RF濺射，并且通過將濺射時(shí)間設(shè)定為500秒，沉積厚度為lOOnm的SK)2 膜。SIMS分析的結(jié)果表明，該膜由Si02 (36.0原子％ )和O (64.0原子 %)構(gòu)成。在圖3G的步驟中，利用ECR離子槍回蝕刻非磁性材料?；匚g 刻的條件如下將Ar用作工藝氣體，將^t波功率i殳定為800W,且將加速電壓i殳定為700V，執(zhí)行回蝕刻約15分鐘。
通過MFM對(duì)磁道區(qū)中的臺(tái)面/溝槽比率的測(cè)量表明，臺(tái)面(鐵磁性層 部分)的寬度從用非磁性材料填充之前的寬度減小，并且比率為約1:1。發(fā) 現(xiàn)由于工藝損傷，臺(tái)面/溝槽比率變化。作為使用滑動(dòng)磁頭的聲發(fā)射(AE) 測(cè)量的結(jié)果，觀測(cè)到AE信號(hào)。這似乎是由在RF濺射時(shí)產(chǎn)生的大量工藝 塵埃引起的。
上述結(jié)果表明，與比較實(shí)例l的方法相比，實(shí)例1的方法對(duì)鐵》茲性層 產(chǎn)生較少損傷，并且通過實(shí)例1的方法可制成具有良好表面粗糙度(即， 沒有觀測(cè)到AE信號(hào))的介質(zhì)。
實(shí)例2
使用其上形成有如圖1中所示的伺服圖形(前導(dǎo)碼、地址和脈沖)和 記錄磁道的凸起和凹陷的圖形的壓模，在圖3A至3H所示的方法中，制成 DTR介質(zhì)。在圖3F的步驟中，通過使用SiC-C耙的DC賊射，沉積非磁 性材料。具體地，Ar流速設(shè)定為80sccm，沉積時(shí)間-沒定為260秒，沉積 厚度為100nm的SiC-C膜。在圖3G的步驟中，利用ECR離子槍回蝕刻 非磁性材料。使用Ar和02的混合氣體，在800W的微波功率和700V的 加速電壓下，回蝕刻非磁性材料持續(xù)約12分鐘。
使用NANOSPEC (商品名；由Nanometrics制造)測(cè)量所填充的非 磁性材料的厚度分布。結(jié)果，在介質(zhì)中幾乎沒有觀測(cè)到厚度分布，其中最 厚部分和最薄部分之間的厚度差為厚度的1%。
比較實(shí)例2
使用與實(shí)例1中相同的壓模，通過常規(guī)方法制成構(gòu)圖的介質(zhì)。在圖3F 的步驟中，在75sccm的Ar流速和5sccm的02流速下執(zhí)行使用SiO耙的 RF濺射，并且通過將濺射時(shí)間設(shè)定為500秒，沉積厚度為lOOnm的Si02 膜。SIMS分析的結(jié)果表明，該膜由Si02 ( 36.0原子％ )和O ( 64.0原子 %)構(gòu)成。在圖3G的步驟中，利用ECR離子槍回蝕刻非磁性材料?；匚g 刻的條件如下將Ar用作工藝氣體，將微波功率設(shè)定為800W,且將加速 電壓i殳定為700V，執(zhí)行回蝕刻約15分鐘。使用NANOSPEC (商品名；由Nanometrics制造)測(cè)量所填充的非 磁性材料的厚度分布。結(jié)果，在介質(zhì)的上部與下部之間觀測(cè)到非磁性材料 的厚度分布，其中厚度差最大為10%。
實(shí)例2與比較實(shí)例2之間的比^A明以下方面。當(dāng)如在比較實(shí)例2中 通過使用含氧氣體的RF濺射來沉積非磁性材料時(shí)，可引起約10%的厚度 介軚。這對(duì)應(yīng)于厚度為100nm的非磁性材料的10nm的級(jí)差。就磁間隔而 言，不優(yōu)選將具有4nm以上厚度的非磁性材料保留在鐵磁性層上。相反地， 在實(shí)例2中，可以制成具有小的厚度分布的介質(zhì)。
實(shí)例3
除了重復(fù)沉積厚度為100nm的SiC-C和回蝕刻SiC-C的步驟5次之 外，以與實(shí)例1中相似的方法制造DTR介質(zhì)。利用TEM觀測(cè)該DTR介 質(zhì)的截面。由TEM圖像的明暗可以確認(rèn)，填充在凹陷中的非磁性材料由 五層構(gòu)成。該非磁性材料中的一個(gè)層的組分分布與實(shí)例1中的相同。
由于在一些介質(zhì)中不可能觀測(cè)到非磁性材料的層疊結(jié)構(gòu)，因此通過 SIMS來評(píng)估組分。如圖5中所示，觀測(cè)到從表面?zhèn)瘸蚧讉?cè)O的濃度 減小而C的濃度增大。
對(duì)該介質(zhì)進(jìn)行著地和起飛(touchdown and takeoff)測(cè)試。著地和起 飛之間的壓力差A(yù)P為0.18 atm。測(cè)試后，觀測(cè)介質(zhì)表面的由微細(xì)塵埃引 起的亮斑。結(jié)果，沒有觀測(cè)到顯著的變化。
比較實(shí)例3
使用與實(shí)例1中相同的壓模，通過常規(guī)方法制成構(gòu)圖的介質(zhì)。在圖3F 的步驟中，在75sccm的Ar流速和5sccm的02流速下執(zhí)行使用SiO靼的 RF濺射，并且通過將濺射時(shí)間設(shè)定為500秒，沉積厚度為100nm的Si02 膜。SIMS分析的結(jié)果表明，該膜由Si02 ( 36.0原子％ )和O (64.0原子 %)構(gòu)成。在圖3G的步驟中，利用ECR離子槍回蝕刻非磁性材料?；匚g 刻的條件如下將Ar用作工藝氣體，將微波功率設(shè)定為800W,且將加速 電壓設(shè)定為700V，執(zhí)行回蝕刻約15分鐘。截面TEM觀測(cè)表明，凹陷被 具有均勻組分的Si02填充。對(duì)該介質(zhì)進(jìn)行著地和起飛測(cè)試。著地和起飛之間的壓力差A(yù)P為0.05 atm。測(cè)試后，觀測(cè)介質(zhì)表面的由微細(xì)塵埃引起的亮斑。結(jié)果，產(chǎn)生大量 亮斑。當(dāng)用SEM觀測(cè)介質(zhì)的截面時(shí)，表明在磁頭接觸的部分處產(chǎn)生裂縫。
實(shí)例3與比較實(shí)例3之間的比l^明以下方面。當(dāng)如在比較實(shí)例3中 所使用的非磁性材料為具有高硬度的SiOx時(shí)，很可能由于施加沖擊而產(chǎn)生 裂縫，導(dǎo)致塵埃的產(chǎn)生。相反地，在實(shí)例3中，由于填充在凹陷中的非磁 性材料具有多層結(jié)構(gòu)或者其中在各層之間產(chǎn)生材料密度差的組分分布，對(duì) 介質(zhì)施加的沖擊似乎被非磁性材料吸收。
實(shí)例4
除了使用不同種類的非磁性材料之外，通過與實(shí)例1中相同的方法制 成DTR介質(zhì)。所使用的非磁性材料為Si、 SiC、 SiOC、 SiON、 Si3N4、 Al、 AlxOy、 Ti和TiOx。通過偏置濺射或DC濺射來沉積這些非》茲性材料。確 認(rèn)在任何DTR介質(zhì)中都沒有觀測(cè)到AE信號(hào)。
比較實(shí)例4
除了將Cu用作非磁性材料之外，通過與實(shí)例1中相同的方法制成DTR 介質(zhì)。在該DTR介質(zhì)中觀測(cè)到AE信號(hào)。這是因?yàn)樵跒R射和回蝕刻的步驟 期間Cu-皮加熱和回流，劣化了介質(zhì)的表面形態(tài)。
除了將碳(C)用作非磁性材料之外，通過與實(shí)例1中相同的方法制 成DTR介質(zhì)。在該DTR介質(zhì)中觀測(cè)到AE信號(hào)。這是因?yàn)橛捎谔寂c氧之 間的反應(yīng)，增大了表面粗糙度Ra。
實(shí)例5
在75sccm的Ar流速和5sccm的02流速(氧的混合比率6.3% )下 通過使用SiC作為靶進(jìn)行RF濺射，沉積厚度為lOOnm的非磁性材料。在 800W的孩吏波功率和700V的加速電壓下，使用Ar和02的混合氣體作為 工藝氣體，從垂直方向，利用ECR離子槍，回蝕刻非磁性材料約12分鐘。 該DTR介質(zhì)的表面上的凹陷的最大深度為4nm。
比較實(shí)例5
除了利用Ar離子銑削裝置以40。的角度將非磁性材料回蝕刻掉100iim之外，通過與實(shí)例5中相同的方法制成DTR介質(zhì)。該DTR介質(zhì)的表面上 的凹陷的最大深度為15nm。
實(shí)例5和比較實(shí)例5中的結(jié)果表明，使用離子槍從垂直方向回蝕刻對(duì) 于表面平坦是有效的。
實(shí)例6
4吏用其上形成有如圖2中所示的伺J3良圖形(前導(dǎo)碼、地址和脈沖)和 磁點(diǎn)的凸起和凹陷的圖形的壓模，在圖3A至3H所示的方法中，制成離散 比特型構(gòu)圖的介質(zhì)。磁點(diǎn)具有矩形形狀，在與磁道交叉的方向上為120nm， 且在沿著磁道方向上為25nm。該介質(zhì)具有對(duì)應(yīng)于130Gbpsi的記錄密度。 在圖3F的步驟中，通過使用SiC-C靶進(jìn)行DC濺射，沉積非磁性材料。 具體地，Ar流速設(shè)定為80sccm，沉積時(shí)間設(shè)定為260秒，沉積厚度為100nm 的SiC-C膜。在圖3G的步驟中，利用ECR離子槍回蝕刻非磁性材料。使 用Ar和02的混合氣體，在800W的孩i波功率和700V的加速電壓下，回 蝕刻非磁性材料持續(xù)約12分鐘。
作為使用滑動(dòng)磁頭的聲發(fā)射(AE )測(cè)量的結(jié)果，沒有觀測(cè)到AE信號(hào)。 作為AES深度分布測(cè)量的結(jié)果，沒有檢測(cè)到氧化物層。
在離散比特型構(gòu)圖的介質(zhì)中，也可預(yù)期與在實(shí)例1至5中的DTR介 質(zhì)中相同的效果。
如上所述，通過利用沉積非磁性材料且然后使用含氧氣體回蝕刻該非 磁性材料的工藝，本發(fā)明可以提供具有厚度M小的良好表面平坦度和高 耐沖擊性的構(gòu)圖的介質(zhì)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易想到其它優(yōu)點(diǎn)和修改。因此，本發(fā)明在其更 寬的方面不限于這里示出和說明的具體細(xì)節(jié)和示范性實(shí)施例。因此，只要 不脫離由所附的權(quán)利要求及其等價(jià)物所限定的總發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍， 可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種制造磁記錄介質(zhì)的方法，包括以下步驟在基底上形成凸出的磁圖形；在所述磁圖形之間的凹陷中以及在所述磁圖形上沉積非磁性材料；以及使用含氧蝕刻氣體回蝕刻所述非磁性材料，同時(shí)改良所述非磁性材料的表面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中在整個(gè)或部分回蝕刻時(shí)間中使用所述 含氧蝕刻氣體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中在所述蝕刻氣體中氧濃度為1%以上 至70%以下。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中重復(fù)所述非磁性材料的沉積和所述非 磁性材料的回蝕刻多次。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中在與所述基底的表面垂直的方向上執(zhí) 行所述非磁性材料的回蝕刻。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述非磁性材料是選自Si、SiC、SiC-C、 SiOC、 SiON、 Si3N4、 Al、 AlxOy、 Ti和TiOx的至少一種。
7. —種磁記錄介質(zhì)，包括 在基底上形成的凸出的磁圖形；以及在所述磁圖形之間的凹陷中填充的非磁性材料，其在表面?zhèn)鹊难鯘舛?高于在基底側(cè)的氧濃度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的磁記錄介質(zhì)，其中在所ii^圖形之間的所述凹陷 中填充有其在所a面?zhèn)鹊难鯘舛雀哂谠谒龌讉?cè)的氧濃度的所述非磁 性材料的多個(gè)層。
全文摘要
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種制造磁記錄介質(zhì)的方法包括以下步驟在基底上形成凸出的磁圖形；在所述磁圖形之間的凹陷中以及在所述磁圖形上沉積非磁性材料；以及使用含氧蝕刻氣體回蝕刻所述非磁性材料，同時(shí)改良所述非磁性材料的表面。
文檔編號(hào)G11B5/84GK101542607SQ20088000064
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者木村香里, 櫻井正敏, 白鳥聰志, 鐮田芳幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝