專(zhuān)利名稱(chēng)：制造離散軌道記錄介質(zhì)的方法和離散軌道記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及制造離散軌道記錄介質(zhì)的方法和通過(guò)這種方法制 造的離散軌道記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
近來(lái)，在納入硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HDD)的磁性記錄介質(zhì)中，由于相鄰軌道 之間的干擾，使軌道密度增加的干擾問(wèn)題增大。特別地， 一個(gè)重要的技術(shù) 主題是減少由來(lái)自寫(xiě)磁頭的磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)所造成的寫(xiě)沖莫糊。
為了解決這樣的問(wèn)題，提出了例如離散軌道記錄型構(gòu)圖介質(zhì)(DTR介 質(zhì))，其中記錄軌道物理分開(kāi)。DTR介質(zhì)能夠減少寫(xiě)入過(guò)程中擦除鄰近軌 道上的信息的側(cè)擦除現(xiàn)象或讀取過(guò)程中讀出鄰近軌道上信息的側(cè)讀取現(xiàn) 象，由此7>知可以增加軌道密度。因此，預(yù)期DTR介質(zhì)為一種能夠提供 高記錄密度的磁記錄介質(zhì)。
為了用浮動(dòng)(flying)磁頭讀和寫(xiě)DTR介質(zhì)，期望將DTR介質(zhì)的表 面整平。具體地，為了完全分離鄰近軌道，例如移除厚度約4 nm的保護(hù) 層和厚度約20 nm的磁記錄層以形成深度約24 nm的凹進(jìn)，從而形成磁性 圖形。另一方面，由于浮動(dòng)磁頭的設(shè)計(jì)浮動(dòng)高度約為10 nm，如果留下很 深的凹進(jìn)會(huì)使得磁頭浮動(dòng)不穩(wěn)定。因此，已經(jīng)嘗試用非磁性材料填充磁性 圖形之間的凹進(jìn)，由此整平介質(zhì)的表面，以保證磁頭的浮動(dòng)穩(wěn)定性。
傳統(tǒng)地，已經(jīng)提出下面的方法來(lái)通過(guò)利用非磁性材料填充磁性圖形之 間的凹進(jìn)獲得具有平整表面的DTR介質(zhì)。例如，在一種公知的方法中， 通過(guò)兩階段偏壓'減射，用非磁性材料填充磁性圖形之間的凹進(jìn)，制造出平 坦表面的DTR介質(zhì)(參見(jiàn)日本專(zhuān)利NO. 3686067)。然而，在通過(guò)偏壓、減射使用非磁性材料填充DTR介質(zhì)的凹進(jìn)時(shí)，公知襯底偏壓帶來(lái)的溫度升 高會(huì)導(dǎo)致磁記錄介質(zhì)劣化和退化。
可以通過(guò)在執(zhí)行偏壓濺射的同時(shí)強(qiáng)制地冷卻襯底來(lái)避免溫度升高，但 是為了強(qiáng)制地冷卻襯底，村底的后表面必須緊密固定到冷卻機(jī)構(gòu)上。在這 種情況下，襯底的后表面會(huì)受到損壞，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，基本上通過(guò)偏壓濺 射不能處理兩個(gè)表面。如果不能處理兩個(gè)表面，DTR介質(zhì)的記錄容量會(huì)減 少到一半。
因此，通過(guò)采用能夠處理兩個(gè)表面的沉積方法，并且為了整平DTR 介質(zhì)的表面，可以考慮重復(fù)這樣的過(guò)程，即在磁性圖形之間的凹進(jìn)中以及 在磁性圖形上沉積非磁性材料，并回蝕非磁性材料。然而，在重復(fù)非磁性 材料的沉積和回蝕時(shí)，非磁性材料的厚度可能不均勻，很難令人滿(mǎn)意地重 現(xiàn)。由于這樣的非磁性材料的厚度偏差會(huì)根據(jù)制造裝置而變化，因此，通 過(guò)單獨(dú)調(diào)整制造裝置的方法基本上不能解決該問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，提供一種制造離散軌道記錄介質(zhì)的方法，包 括在襯底上形成突起的磁性圖形；伴隨著將所述村底沿其平面旋轉(zhuǎn)小于 一周的角度而兩次或更多次重復(fù)這樣的工藝，即，沉積非磁性材料以填充 在所述磁性圖形之間的凹進(jìn)中和回蝕所述非磁性材料。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí) 施例，提供一種離散軌道記錄介質(zhì)，包括在襯底上形成的突起的磁性圖 形以及在所述磁性圖形之間的凹進(jìn)中填充的非磁性材料，其中在村底的外 圍邊緣部分中形成六個(gè)或更多的指作為在沉積非磁性材料時(shí)所述襯底的夾 持部分的標(biāo)記。


圖l是才艮據(jù)實(shí)施例的DTR介質(zhì)沿圓周方向的平面圖2A到2K是示出根據(jù)實(shí)施例的DTR介質(zhì)的制造方法的截面圖3是根據(jù)實(shí)施例用于制造DTR介質(zhì)的裝置的頂視圖；圖4A到4D是示出襯底旋轉(zhuǎn)腔中的栽體狀態(tài)的平面圖5是解釋在村底旋轉(zhuǎn)腔中旋轉(zhuǎn)襯底的方法的截面圖；以及
圖6是示出了實(shí)例4中DTR介質(zhì)中出現(xiàn)的指的示圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的DTR介質(zhì)沿圓周方向的平面圖。如圖1 所示，伺服區(qū)2和數(shù)據(jù)區(qū)3沿DTR介質(zhì)1的圓周方向交替形成。伺服區(qū)2 包括前導(dǎo)區(qū)段21、地址區(qū)段22以及脈沖(burst)區(qū)段23。數(shù)據(jù)區(qū)3包括 離散軌道31。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2A到2K，描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的DTR介質(zhì)制造方法。 為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，這里僅處理襯底的一面。
在玻璃坤于底51上，相繼形成由CoZrNb制成的厚度為120 nm的軟磁 性底層(未示出)，由Ru制成的厚度為20 nm的、用于取向控制的底層 (未示出)，由CoCrPt-Si02制成的厚度為20 nm的磁記錄層52，以及由 碳(C)制成的厚度為4 nm的保護(hù)層53。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，沒(méi)有示出軟磁 性底層和取向控制層。在保護(hù)層53上，通過(guò)旋涂(spin-coating)形成厚 度100 nm的旋涂玻璃(SOG)作為抗蝕劑54。將壓模(stamper) 61布 置為面對(duì)抗蝕劑54。壓模61具有與圖1中示出的磁性圖形相反形式的突 起和凹進(jìn)圖形(圖2A)。
通過(guò)使用壓模61進(jìn)行壓印(imprinting)形成與壓模61中的凹i^j" 應(yīng)的抗蝕劑54突起54a (圖2B )。
利用ICP (感應(yīng)耦合等離子體)蝕刻裝置進(jìn)行蝕刻，以移除殘留在構(gòu) 圖的抗蝕劑54的凹進(jìn)底部上的抗蝕劑殘余物。該工藝中的條件如下例如， 使用CF4作為工藝氣體，腔壓力被設(shè)定為2毫托，線(xiàn)圏RF功率和臺(tái)板RF 功率被分別設(shè)定為100W,蝕刻時(shí)間被設(shè)定為30秒(圖2C )。
利用留下的沒(méi)有移除的抗蝕劑圖形(SOG)作為蝕刻掩才莫，使用ECR (電子回旋共振)離子槍進(jìn)行離子刻蝕以蝕刻具有4 nm厚度的保護(hù)層53 和具有20 nm厚度的磁記錄層52 (圖2D )。該工藝中的條件如下例如，使用氬作為工藝氣體，樣i波功率被設(shè)定為800 W，加速電壓,皮設(shè)定為500 V， 蝕刻時(shí)間被z沒(méi)定為3分鐘。
然后，利用RIE裝置將抗蝕劑圖形(SOG)剝離(圖2E)。該工藝 中的條件如下例如，使用CF4氣體作為工藝氣體，腔壓力被設(shè)定到100 毫托，功率被設(shè)定為100W。
接下來(lái)，通過(guò)DC濺射沉積由Ru制成的非》茲性材料55以填充到磁性 圖形之間的凹進(jìn)中并堆疊在磁性圖形上(圖2F)。該工藝中的條件如下 在DC濺射時(shí)使用Ru靶材，氬流速被設(shè)定為100 sccinj 腔壓力被設(shè)定為 0.5帕，濺射時(shí)間被設(shè)定為10秒，沉積厚度為50 nm的Ru薄膜。非磁性 材料55的厚度優(yōu)選為30到100 nm。如果非磁性材料的厚度小于凹進(jìn)的深 度，磁記錄介質(zhì)在接下來(lái)的回蝕工藝中會(huì)受到損壞。在這個(gè)階段，如圖2F 所示，表面并不平整，凹進(jìn)的深度約為20 nm。然而，圖形的寬度變窄。
在該工藝中，使用Ru作為非磁性材料55是因?yàn)樘峁┝烁斓腄C濺 射率，不容易出現(xiàn)粉塵。同時(shí)，可以4吏用SiOC、 Si02、 SiC、 SiN或其 他基于Si的非磁性材料作為非磁性材料55。
接下來(lái)，回蝕非磁性材料55 (圖2G)。該工藝中的條件如下使用 ECR離子槍?zhuān)⒉üβ蕛羝ふ劧?00 W,加速電壓被設(shè)定為500 V，施加 氬離子30秒。在這些條件下，將非磁性材料55蝕刻20 nm。結(jié)果，表面 凹進(jìn)的深度減小到10 nm。通過(guò)這樣的工藝，介質(zhì)的表面粗糙度降低，凹 進(jìn)深度減小到一半。該工藝旨在通過(guò)回蝕非磁性材料55修整表面，因此 ECR離子槍的條件，諸如處理時(shí)間，并不是非常重要的參數(shù)。離子輻射的 時(shí)間越長(zhǎng)，降低表面粗糙度并減小凹進(jìn)深度的效果越顯著，但是有必要在 圖2F的填充非磁性材料55的過(guò)程中使沉積的非磁性材料更厚。
當(dāng)在圖2F的沉積過(guò)程中4吏用SiOC、 Si02、 SiC、 SiN或其他基于 Si的非磁性材料作為非磁性材料55時(shí)，通過(guò)使用氬和諸如CF4的含氟氣 體的混合氣體可以將其回蝕。在這種情況下，與單獨(dú)使用氬進(jìn)行回蝕的情 況相比較，降低表面粗糙度的效果更差，但是減小凹進(jìn)深度的效用得到提 高。然后，在本實(shí)施例中，村底51沿其平面旋轉(zhuǎn)小于一周的角度(圖2H)。 相繼地重復(fù)非磁性材料的沉積(圖2F)和非磁性材料的回蝕(圖2G)。 例如，當(dāng)襯底51旋轉(zhuǎn)120度時(shí)，兩次重復(fù)步驟3f、 3g和3h。然后執(zhí)行步 驟3i和3j，因此，在襯底旋轉(zhuǎn)角度為120度時(shí)，非磁性材料的沉積和回蝕 總共重復(fù)三次。因此，伴隨著將襯底在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)小于一周的角度而兩次 或更多次地重復(fù)沉積和回蝕非磁性材料可以使襯底表面上的非磁性材料的 厚度均勻。
襯底旋轉(zhuǎn)角度和重復(fù)步驟3f、 3g和3h的次數(shù)之間的關(guān)系為對(duì)于90度 三次，對(duì)于60度五次，對(duì)于45度七次，對(duì)于30度11次，對(duì)于15度23 次。在180度，上述操作僅執(zhí)行一次。因此，襯底旋轉(zhuǎn)角度優(yōu)選為每次旋 轉(zhuǎn)15到180度。如果襯底旋轉(zhuǎn)角度小于15度，重復(fù)圖2F, 2G和2H的 過(guò)程要花費(fèi)多于一小時(shí)，從產(chǎn)出率的角度來(lái)說(shuō)不太實(shí)際。
在這樣的襯底旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，可以將襯底冷卻。通過(guò)圖2F和2G的過(guò)程， 在襯底中積累了熱，優(yōu)選在襯底旋轉(zhuǎn)過(guò)程中冷卻襯底。如果僅僅在襯底旋 轉(zhuǎn)腔保持在高度真空(1.0 x 10"帕或更小)的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)襯底，只能預(yù)期 輻射的冷卻效應(yīng)，而這要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)冷卻。于是，這導(dǎo)致降低的產(chǎn) 量。因此，通過(guò)將氬或氮?dú)?N2)引入襯底旋轉(zhuǎn)腔來(lái)將腔壓力設(shè)定到0.3 到10帕，可以預(yù)期除輻射的冷卻效應(yīng)之外，還有氣體分子的熱傳導(dǎo)產(chǎn)生的 冷卻效應(yīng)。例如，通過(guò)將氬以100 sccm引入到4十底旋轉(zhuǎn)腔，將腔壓力調(diào)整 到7帕，并保持襯底30秒，獲得足夠的冷卻效應(yīng)。進(jìn)一步地，可以通過(guò)在 襯底旋轉(zhuǎn)腔中安裝冷卻塊來(lái)增強(qiáng)冷卻功效。優(yōu)選地，冷卻塊由大熱容材料 形成，冷卻塊的表面成波浪狀以增加表面面積，制冷劑可以在冷卻塊中循 環(huán)。
作為要引入到襯底旋轉(zhuǎn)腔中的氣體，因?yàn)镠2不安全而He很昂貴，H2 和He并不適于批量生產(chǎn)。
接下來(lái)，通過(guò)DC'減射再次沉積Ru的非/f茲性材料55 (圖21)。該工 藝中的條件如下在DC濺射中，腔壓力被設(shè)定到0.52帕，'減射時(shí)間被設(shè) 定到70秒，沉積厚度為50 nm的Ru薄膜?；匚g非磁性材料55 (圖2J)。該工藝中的條件如下使用ECR離子 槍?zhuān)⒉üβ?皮設(shè)定為800 W，加速電壓被設(shè)定為700 V,蝕刻進(jìn)行大約 三分鐘。使用四級(jí)質(zhì)鐠儀(Q-MASS)，當(dāng)檢測(cè)到磁記錄層中包含Co時(shí) 確定回蝕的結(jié)束點(diǎn)。在才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法中，由于不能精確判斷圖 2G的回蝕過(guò)程中非》茲性材料55蝕刻了多少，^J^基于回蝕時(shí)間控制回蝕 過(guò)程。相反，利用Q-MASS或諸如SIMS (二級(jí)離子質(zhì)i普儀)之類(lèi)的其他 蝕刻結(jié)束點(diǎn)檢測(cè)器檢測(cè)結(jié)束點(diǎn)使得有可能實(shí)現(xiàn)高精度回蝕。
最后，通過(guò)CVD (化學(xué)氣相沉積法)沉積碳(C)以形成保護(hù)層57 (圖2K)。進(jìn)一步地，向保護(hù)層57施加潤(rùn)滑劑以保護(hù)DTR介質(zhì)。
接下來(lái)，與制造裝置一起描述根據(jù)制造方法的實(shí)施例的兩面處理方法。
首先，通過(guò)使用兩面旋涂器，在用于HDD的直徑1.8英寸的玻璃襯底 的兩個(gè)表面上施加抗蝕劑。在該情況下，襯底的內(nèi)周邊部分被卡住并旋轉(zhuǎn)。 i走轉(zhuǎn)速度可以4壬意變化至6,000 rpm。例如，當(dāng)以500 rpm的低速i走轉(zhuǎn)時(shí)， 移動(dòng)抗蝕劑分配器噴嘴直至將抗蝕劑施加到襯底的內(nèi)周邊，噴出抗蝕劑。 在噴出抗蝕劑的同時(shí)，抗蝕劑分配器噴嘴沿著朝向盤(pán)的外周邊的方向移動(dòng)， 在該外周邊處4亭止噴射抗蝕劑。然后，旋轉(zhuǎn)速度增加到6000 rpm，抗蝕 劑被拋開(kāi)并干燥。SOG (旋涂玻璃)如上所述成為抗蝕劑，其厚度被調(diào)整 為100nm。
為了從前后側(cè)將涂布有抗蝕劑的襯底夾在中間，將兩個(gè)壓模緊密固定 到兩個(gè)表面上，并利用專(zhuān)用的印模用30噸壓機(jī)壓印襯底，所述專(zhuān)用印模特 別i殳計(jì)為在1.8英寸直徑的村底的整個(gè)表面上施加均勻負(fù)載。
然后，通過(guò)使用修改自Canon Anerva C3010濺射機(jī)的如圖3所示的 DTR介質(zhì)制造裝置，處理襯底的兩個(gè)表面。圖3是實(shí)施例中使用的制造裝 置的頂視圖。該制造裝置包括裝載/卸載(L/UL)腔IOO, ICP (感應(yīng)耦合 等離子體)蝕刻腔101， ECR(電子回旋共振)離子槍腔102， ICP蝕刻腔 103,'減射腔104， ECR離子槍腔105，襯底旋轉(zhuǎn)腔106,、減射腔107， ECR 離子槍腔108，以及保護(hù)層沉積腔109。在常規(guī)狀態(tài)下，所有腔保持在高度 真空(1.0 x It)-4帕或更小)。村底設(shè)置在圖3中的制造裝置的L/UL腔100中，通過(guò)使用運(yùn)栽體70 首先將襯底運(yùn)送到ICP蝕刻腔101,然后移除抗蝕劑凹進(jìn)底部上殘留的抗 蝕劑殘余物，如圖2C所示。在ICP蝕刻腔101中，諸如02或CF4的工藝 氣體被引入到腔內(nèi)，并通過(guò)線(xiàn)圏產(chǎn)生感應(yīng)耦合等離子體(ICP)，等離子 體中的離子和自由基被其上安裝有襯底的陰極(壓板)吸引，并進(jìn)行反應(yīng) 離子蝕刻(RIE)。
將襯底運(yùn)送到ECR離子槍腔102，如圖2D所示利用抗蝕劑圖形作為 蝕刻掩模對(duì)保護(hù)層和磁記錄層進(jìn)行蝕刻，形成磁性圖形。在ECR離子槍 腔102中，在ECR (電子回旋共振)產(chǎn)生的等離子體中將諸如Ar、 02、 CF4之類(lèi)的氣體離子化，并通過(guò)格柵(grid)將其加速，于是原子與襯底 表面相撞擊以進(jìn)行蝕刻。
將襯底運(yùn)送到ICP蝕刻腔103,如圖2E所示剝離抗蝕劑(SOG)。 該ICP蝕刻腔103具有與ICP蝕刻腔101同樣的功能。
將襯底運(yùn)送到濺射腔104，如圖2F所示沉積非磁性材料。將襯底運(yùn)送 到ECR離子槍腔105，如圖2G所示回蝕所述非磁性材料。
將襯底運(yùn)送到襯底旋轉(zhuǎn)腔106，如圖2H中描述的那樣將襯底在其平面 上旋轉(zhuǎn)一個(gè)小于一周的角度。通過(guò)將冷卻氣體引入村底旋轉(zhuǎn)腔106可在這 時(shí)冷卻襯底。可選地，可在襯底i走轉(zhuǎn)腔106內(nèi)安裝冷卻塊。
為了多次重復(fù)非磁性材料的沉積和回蝕，將襯底返回到濺射腔104以 在襯底上沉積非磁性材料，將襯底運(yùn)送到ECR離子槍腔105以回蝕非磁 性材料，并將襯底運(yùn)送到襯底旋轉(zhuǎn)腔106以將襯底在其平面上旋轉(zhuǎn)小于一 周的角度。
將襯底運(yùn)送到濺射腔107，如圖2I所示沉積非磁性材料。將襯底運(yùn)送 到ECR離子槍腔108，如圖21所示回蝕非磁性材料。
將襯底運(yùn)送到保護(hù)層沉積腔109，如圖2J所示沉積碳保護(hù)層。在保護(hù) 層沉積腔109中，優(yōu)選使用C2H4等等作為材料氣體，通過(guò)CVD (化學(xué)氣 相沉積法)沉積碳^f呆護(hù)膜。可選地，可以通過(guò)簡(jiǎn)單DC'減射來(lái)'減射沉積碳 保護(hù)膜?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4A到4D和圖5，描述在襯底旋轉(zhuǎn)腔106中旋轉(zhuǎn)襯底的方 法。圖4A到4D是示出襯底旋轉(zhuǎn)腔106中運(yùn)載體的狀態(tài)的平面圖。圖5是 說(shuō)明襯底旋轉(zhuǎn)腔106中旋轉(zhuǎn)襯底的方法的截面圖。
如圖4A所示，襯底51位于運(yùn)載體70的中心孔中，并在其外圍邊緣 由具有板簧(leafspring)的壓爪71和兩個(gè)固定壓爪72、 72夾持時(shí)被運(yùn)送。 如圖5所示，襯底旋轉(zhuǎn)腔106具有能夠推動(dòng)移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的襯底夾盤(pán)120， 襯底51的外圓周由三個(gè)爪121夾持。襯底旋轉(zhuǎn)腔106還具有冷卻塊130。 冷卻塊130的表面為波浪狀，其內(nèi)循環(huán)冷卻劑。
首先，如圖4B所示，襯底51的外周邊邊緣由襯底夾盤(pán)120的三個(gè)爪 121夾持(hold)，在運(yùn)載體70上的具有板簧的壓爪71被松弛。如圖4C 所示，夾持襯底51的襯底夾盤(pán)120旋轉(zhuǎn)指定角度(例如，卯度)。如圖 4D所示，襯底51再次由具有板簧的壓爪71和兩個(gè)固定壓爪72, 72夾持 從而被運(yùn)載體70夾持，襯底夾盤(pán)120被拉回。因此，襯底51在其面上旋 轉(zhuǎn)小于一周的角度，運(yùn)載體70返回到濺射腔104。
接下來(lái)，將描述本發(fā)明實(shí)施例中將使用的優(yōu)選材料。 〈襯底〉
可以使用例如玻璃襯底、基于鋁的合金襯底、陶瓷襯底、碳襯底或具 有氧化物表面的Si單晶襯底作為襯底?？梢允褂梅蔷РＡЩ蚓ЩＡё鳛?玻璃襯底。非晶玻璃的實(shí)例有普通鈉鈣玻璃和鋁硅酸鹽玻璃。晶化玻璃的 實(shí)例有基于鋰的晶化玻璃。陶瓷襯底的實(shí)例包括普通氧化鋁、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增強(qiáng)材料?？梢允?用在上述金屬襯底或非金屬襯底上通過(guò)電鍍或?yàn)R射形成的具有NiP層的襯 底作為襯底。
〈軟磁性底層〉
軟磁性底層(SUL)作用為磁頭的這樣一部分功能，即通過(guò)來(lái)自用于 沿水平方向磁化垂直磁記錄層的單級(jí)磁頭的記錄磁場(chǎng)，并將磁場(chǎng)傳播到磁 頭一側(cè)，以及向記錄層施加尖銳且足夠的垂直磁場(chǎng)，從而提高讀/寫(xiě)效率。 對(duì)于軟磁性底層，可以使用包含F(xiàn)e、 Ni或Co的材料。這樣的材料的實(shí)例包括基于FeCo的合金，諸如FeCo和FeCoV，基于FeNi的合金，諸如 FeNi、 FeNiMo、 FeNiCr和FeNiSi、基于FeAl的合金和基于FeSi的合金、 諸如FeAl、 FeAlSi、 FeAlSiCr、 FeAlSiTiRu以及FeAlO、基于FeTa的合 金、諸如FeTa、 FeTaC和FeTaN、以;S^于FeZr的合金、諸如FeZrN。 也可以使用具有微晶結(jié)構(gòu)的材料，諸如含F(xiàn)e量在60%或更多的FeAlO、 FeMgO、 FeTaN和FeZrN、或者具有其中在矩陣中^L精細(xì)晶粒的顆粒 結(jié)構(gòu)的材料。也可以使用包含Co和Zr、 Hf、 Nb、 Ta、 Ti和Y中的至少 一種的Co合金作為用于軟磁性底層的其他材料。這樣的Co合金優(yōu)選包含 80 at。/o或者更多的Co。在這樣的Co合金的情況下，當(dāng)通過(guò)賊射沉積時(shí)很 容易形成非晶層。由于非晶軟磁性材料不具有晶體各向異性、晶體缺陷和 晶界，因此表現(xiàn)出優(yōu)異的軟磁性，能夠減少介質(zhì)噪聲。非晶軟磁性材料的 優(yōu)選實(shí)例包括基于CoZr-、 CoZrNb-和CoZrTa-的合金。
還可在軟》茲性底層之下形成底層以提高軟磁性底層的結(jié)晶度或提高軟 磁性底層對(duì)襯底的粘附?？梢允褂肨i、 Ta、 W、 Cr、 Pt、包含這些金屬的 合金或這些金屬的氧化物或氮化物作為這樣的底層的材料?？稍谲洿判缘?層和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)功能， 包括切斷軟磁性底層和記錄層之間的交換耦合作用的功能，和控制記錄層 的結(jié)晶度的功能。可以使用Ru、 Pt、 Pd、 W、 Ti、 Ta、 Cr、 Si、包含這 些金屬的合金或這些金屬的氧化物或氮化物作為用于中間層的材料。
為了防止尖峰噪聲，可以將軟> 茲性底層分為多個(gè)層，并在其間插入厚 度為0.5到1.5 rnn的Ru層，以獲得反鐵磁耦合。此外，軟磁性層可以與 諸如具有縱向各向異性的CoCrPt、 SmCo或FePt之類(lèi)的硬磁膜的釘扎 (pinning )層或諸如IrMn和PtMn之類(lèi)的反鐵磁膜交換耦合?？梢栽赗u 層下面和上面提供磁性膜(諸如Co)和非磁性膜(諸如Pt)以控制交換 耦合力。
U茲記錄層〉
對(duì)于垂直磁記錄層，優(yōu)選使用包含Co作為主要成分、至少包含Pt并 進(jìn)一步包含氧化物的材料。垂直磁記錄層可在需要時(shí)包含Cr。作為氧化物，硅氧化物或鈦氧化物特別優(yōu)選。垂直磁記錄層優(yōu)選具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中 磁顆粒，也就是，具有磁性的晶粒在層中被分散。磁顆粒優(yōu)選具有沿厚度 方向穿透垂直磁記錄層的柱狀結(jié)構(gòu)。形成這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)改善垂直磁記錄層 的磁顆粒的取向和結(jié)晶度，因此可以提供適于高密度記錄的信號(hào)噪聲比率
(SN比率)。要包含的氧化物的量對(duì)提供這樣的結(jié)構(gòu)非常重要。
垂直磁記錄層中氧化物的含量?jī)?yōu)選為基于Co、 Cr和Pt的總量的3 mol。/?；蚋嘁约?2 mol。/o或更少，更優(yōu)選為5 mol。/?；蚋嘁约?0 mol% 或更少。垂直磁記錄層中氧化物的含量之所以?xún)?yōu)選在上述范圍中的原因是， 在形成垂直磁記錄層時(shí)，氧化物圍繞磁顆粒沉淀，并能夠分離精細(xì)磁顆粒。 如果氧化物含量超過(guò)上述范圍，氧化物就殘留在磁顆粒中，損害磁顆粒的 取向和結(jié)晶度。此外，氧化物在》茲顆粒的上部分和下部分上沉淀，產(chǎn)生不 期望的結(jié)果，即沒(méi)有形成其中磁顆粒沿厚度方向穿透磁記錄層的柱狀結(jié)構(gòu)。 不希望氧化物的含量低于上述范圍，因?yàn)闆](méi)有足夠地分離精細(xì)磁顆粒，導(dǎo) 致重現(xiàn)信息時(shí)的噪聲增加，因此不能提供適于高密度記錄的信號(hào)噪聲比率
(SN比率)。
垂直萬(wàn)茲記錄層中Cr的含量?jī)?yōu)選為0 at。/?；蚋嘁约?6 at。/?；蚋伲?更優(yōu)選為10 atV。或更多以及14 at。/?；蚋佟r含量之所以?xún)?yōu)選在上述范 圍的原因是，磁顆粒的單軸晶體磁各向異性常數(shù)Ku沒(méi)有降低太多，保留 了很高的磁化，于是提供適于高密度記錄的讀/寫(xiě)特性和足夠的熱起伏特 性。不希望Cr含量超過(guò)上述范圍，因?yàn)榇蓬w粒的Ku降低，因此熱起伏特 性劣化，并且磁顆粒的結(jié)晶度和取向受到損害，導(dǎo)致讀/寫(xiě)特性的劣化。
垂直》茲記錄層中Pt的含量?jī)?yōu)選為10 at。/o或更多以及25 at。/?；蚋佟?Pt含量之所以?xún)?yōu)選在上述范圍的原因是，提供了垂直磁性層所要求的Ku 值，并且改善了磁顆粒的結(jié)晶度和取向，于是提供了適于高密度記錄的熱 漲落特性和讀/寫(xiě)特性。不希望Pt含量超過(guò)上述范圍，因?yàn)樵诖蓬w粒中形 成具有fcc結(jié)構(gòu)的層，有損害結(jié)晶度和取向的風(fēng)險(xiǎn)。不希望Pt含量低于上 述范圍，因?yàn)闆](méi)有提供適于高密度記錄的用于熱漲落特性的令人滿(mǎn)意的Ku 值。除了 Co、 Cr、 Pt和氧化物之外，垂直磁記錄層還可包含選自B、 Ta、 Mo、 Cu、 Nd、 W、 Nb、 Sm、 Tb、 Ru和Re的一種或多種類(lèi)型的元素。 當(dāng)包含上述元素時(shí)，促進(jìn)了精細(xì)磁顆粒的形成或者可以改善結(jié)晶度和取向， 并提供適于高密度記錄的讀/寫(xiě)特性和熱漲落特性。上述元素的總含量?jī)?yōu)選 為8at。/?；蚋?。不希望含量超過(guò)8at。/。，因?yàn)樵诖蓬w粒中形成非hcp相 的相，擾亂磁顆粒的結(jié)晶度和取向，于是不能提供適于高密度記錄的讀/ 寫(xiě)特性和熱漲落特性。
可以使用基于CoPt的合金、基于CoCr的合金、基于CoPtCr的合金、 CoPtO、 CoPtCrO、 CoPtSi、 CoPtCrSi、包含選自Pt、 Pd、 Rh和Ru和 Co層中的至少一種類(lèi)型的合金層的多層結(jié)構(gòu)、以及通過(guò)向這些層添加Cr、 B或O獲得材料，諸如CoCr/PtCr、 CoB/PdB和CoO/RhO，作為垂直磁 記錄層。
垂直磁記錄層的厚度優(yōu)選為5到60 nm，更優(yōu)選為10到40 nm。當(dāng)厚 度在該范圍內(nèi)時(shí)，可以制造適于更高記錄密度的磁記錄裝置。如果垂直磁 記錄層的厚度小于5nm，讀取輸出太低，噪聲分量趨向更高。如果垂直磁 記錄層的厚度超過(guò)40 nm，讀取輸出太高，波形趨向扭曲。垂直磁記錄層 的矯頑力優(yōu)選為237000 A/m ( 3000 Oe )或更多。如果矯頑力小于237000 A/m (3000 Oe)，熱漲落抗性趨向于劣化。垂直磁記錄層的垂直矩形比 (squareness)優(yōu)選為0J或更多。如果垂直矩形比小于0.8，熱漲落抗性 趨向于劣化。
〈保護(hù)層〉
提供保護(hù)層用于防止垂直磁記錄層的腐蝕，并防止介質(zhì)的表面在》茲頭 與介質(zhì)接觸時(shí)免于損壞。保護(hù)層材料的實(shí)例包括含有C、 Si02或Zr02的 材料。保護(hù)層的厚度優(yōu)選為1到10 nm。這對(duì)于高密度記錄是優(yōu)選的，因 為可以減小磁頭和介質(zhì)之間的距離。碳可以分類(lèi)為spZ^^合碳(石墨)和 sp"鍵合碳(金剛石)。盡管spS鍵合碳在耐久性和腐蝕抗性上比石墨更為 優(yōu)越，但在表面平滑度上不如石墨，因?yàn)樗蔷w材料。通常，通過(guò)使用 石墨靶材利用濺射來(lái)沉積碳。在這個(gè)方法中，形成非晶碳，其中混合sp2鍵合碳和spS鍵合碳。其中sp"鍵合碳的比例更大的碳稱(chēng)為類(lèi)金剛石碳 (DLC)。 DLC在耐久性和腐蝕抗性以及在表面平滑度上都很優(yōu)越，因?yàn)?它是非晶的，因此用作磁記錄介質(zhì)的表面保護(hù)層。利用CVD(化學(xué)氣相沉 積法)沉積DLC是通過(guò)在等離子體和化學(xué)反應(yīng)中激發(fā)并分解原料氣體產(chǎn) 生DLC，因此，可以通過(guò)調(diào)整條件來(lái)形成spS鍵合碳更豐富的DLC。 接下來(lái)，將描述本發(fā)明實(shí)施例的每個(gè)工藝中的優(yōu)選制造條件。 〈壓印〉
通過(guò)旋涂將抗蝕劑施加到襯底表面，然后在抗蝕劑上按壓壓模，從而 將壓模的圖形傳遞到抗蝕劑。可以使用例如普通酚醛樹(shù)脂(novolak)型光 刻膠或i走涂玻璃(SOG)作為抗蝕劑。將其上形成有對(duì)應(yīng)于伺服信息和記 錄軌道的突起和凹進(jìn)圖形的壓模表面面對(duì)襯底上的抗蝕劑。在該工藝中， 壓模、襯底和緩沖層置于模具(die set)的下板上，并被夾在模具的上板 和下板之間，在2000 bar壓力下被按壓例如60秒。通過(guò)壓印在抗蝕劑上 形成的圖形的突起高度例如為60到70 nm。上述條件維持大約60秒用以 運(yùn)移要排除的抗蝕劑。在該情況下，如果向壓模施加含氟剝離劑，可以令 人滿(mǎn)意地將壓才莫從抗蝕劑剝離。 〈移除抗蝕劑殘余物〉
通過(guò)RIE (反應(yīng)離子蝕刻)移除抗蝕劑凹進(jìn)底部上留下的沒(méi)有移除的 抗蝕劑殘余物。在該過(guò)程中，使用與抗蝕劑材料相應(yīng)的適當(dāng)工藝氣體。能 夠在低壓下產(chǎn)生高密度等離子體的ICP (感應(yīng)耦合等離子體)裝置優(yōu)選作 為等離子體源，但是也可使用ECR (電子回旋共振)等離子體或普通平行 板RIE裝置。
〈蝕刻磁記錄層〉
在將抗蝕劑殘余物移除之后，使用抗蝕劑圖形作為蝕刻掩模來(lái)處理磁 記錄層。對(duì)于處理磁記錄層來(lái)說(shuō)，使用氬離子束蝕刻(氬離子刻蝕)是優(yōu) 選的?？梢酝ㄟ^(guò)^f吏用Cl氣體或CO和NH3的混合氣體的RIE進(jìn)行處理。 在使用CO和NH3的混合氣體的RIE的情況下，使用由Ti、 Ta或W制 成的硬掩模作為蝕刻掩模。當(dāng)使用RIE時(shí)，在突起的磁性圖形的側(cè)壁上幾乎不形成錐體。在通過(guò)能夠蝕刻任何材料的Ar離子銑(milling)來(lái)處理 磁記錄層時(shí)，如果在這樣的條件下進(jìn)行蝕刻，該條件例如為加速電壓被設(shè) 定到400V，離子的入射角在30。和70°之間變化，那么在突起的磁性圖 形的側(cè)壁上幾乎不形成錐體。在使用ECR離子槍的刻蝕中，如果在靜態(tài) 相對(duì)設(shè)置(離子的入射角為90° )下進(jìn)行銑削，那么在突起的磁性圖形的 側(cè)壁上幾乎不形成錐體。 〈剝離抗蝕劑〉
在蝕刻磁記錄層之后，將抗蝕劑剝離掉。當(dāng)使用普通光刻膠作為抗蝕 劑時(shí)，可以通過(guò)氧等離子體處理容易地將其剝離。具體地，通過(guò)在腔壓力 為1托，功率為400 W，處理時(shí)間為5分鐘的條件下使用氧灰化(ashing ) 裝置將光刻膠剝離。當(dāng)使用SOG作為抗蝕劑時(shí)，通過(guò)使用含氟氣體的RIE 剝離SOG。 CF4或SF6適于作為含氟氣體。注意到，優(yōu)選用水進(jìn)行沖洗， 因?yàn)楹鷼怏w與空氣中的濕氣發(fā)生反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生諸如HF和H2S04之類(lèi)的 酸。
〈回蝕非磁性材料〉
進(jìn)行非磁性材料的回蝕直到露出鐵磁膜(或者鐵磁膜上的碳保護(hù)膜)。 優(yōu)選通過(guò)氬離子銑或利用ECR離子槍的蝕刻來(lái)進(jìn)行這樣的回蝕過(guò)程。 〈沉積保護(hù)層和后處理〉 在回蝕之后，沉積碳保護(hù)層?？赏ㄟ^(guò)CVD、濺射或真空蒸發(fā)來(lái)沉積碳 保護(hù)層。CVD產(chǎn)生包含大量sp"鍵合碳的DLC薄膜。厚度小于2nm的碳 保護(hù)層是不優(yōu)選的，因?yàn)槠鋵?dǎo)致不令人滿(mǎn)意的覆蓋。然而，厚度超過(guò)10nm 的碳保護(hù)層也不是優(yōu)選的，因?yàn)樗黾幼x/寫(xiě)頭和介質(zhì)之間的磁性間隔，導(dǎo) 致SNR下降。向保護(hù)層的表面施加潤(rùn)滑劑。使用例如全氟聚醚 (perfluoropolyether)、氟化乙醇、氟化羧酸等作為潤(rùn)滑劑。
實(shí)例
實(shí)例1
^^用其上形成有如圖1所示的伺服圖形(前導(dǎo)、地址、脈沖)和記錄 軌道的突起和凹進(jìn)圖形的壓模，在圖2A到2K的方法中制造DTR介質(zhì)。在圖2F的工藝中，通過(guò)DC濺射以100sccm的氬流速和在0.52帕的腔壓 力下沉積厚度為50 nm的Ru膜。在圖2G的過(guò)程中，利用ECR離子槍在 800 W孩i:波功率和500 V的加速電壓下通過(guò)施加氬離子60秒來(lái)回蝕Ru膜。 在圖2H的工藝中，在襯底旋轉(zhuǎn)腔中將襯底旋轉(zhuǎn)120度。重復(fù)圖2F、 2G 和2H的工藝。接著，在圖2I的過(guò)程中，通過(guò)DC賊射以100sccm的氬流 速和0.52帕的腔壓力下沉積厚度為50 nm的Ru膜。在圖2J的工藝中， 利用ECR離子槍在800 W微波功率和500 V的加速電壓下回蝕Ru膜， 直到在磁記錄層中檢測(cè)到Co。然后，通過(guò)濺射沉積厚度為4 nm的碳保護(hù) 層以提供DTR介質(zhì)。
用光學(xué)表面分析儀(OSA)測(cè)量面內(nèi)厚度分布。結(jié)果，沒(méi)有觀察到非 ^磁性材料的厚度偏差。局部TEM(透射電鏡)觀察揭示出，在介質(zhì)表面留 有深度約4nm的精細(xì)凹進(jìn)。當(dāng)使用自旋支架(spin-stand )研究讀信號(hào)時(shí)， 沒(méi)有觀察到信號(hào)強(qiáng)度的偏差。
對(duì)比實(shí)例1
用與實(shí)例1中相同的方法制造DTR介質(zhì)，但是不旋轉(zhuǎn)襯底。 用OSA測(cè)量的面內(nèi)厚度分布的結(jié)果是，觀察到非磁性材料的厚度偏 差。當(dāng)使用自旋支架研究讀信號(hào)時(shí)，用OSA觀察到的較厚非磁性材料的部 分中的信號(hào)強(qiáng)度是觀察到的較薄非磁性材料的部分中的信號(hào)強(qiáng)度的1/2。由 于讀信號(hào)強(qiáng)度正比于磁頭與DTR介質(zhì)的記錄層之間的距離(磁間距)， 局部觀察到弱信號(hào)強(qiáng)度的原因被認(rèn)為是由保留的過(guò)量非磁性材料導(dǎo)致的。 在讀信號(hào)強(qiáng)度存在偏差的情況下，該介質(zhì)不能用于HDD。 實(shí)例2
用與實(shí)例1中相同的方法制造DTR介質(zhì)，但是襯底旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定為 45度，并且圖2F、 2G和2H的過(guò)程重復(fù)七次。
局部TEM觀察揭示出，介質(zhì)表面被非常平滑地整平。用OSA測(cè)量的 面內(nèi)厚度分布的結(jié)果是，沒(méi)有觀察到非磁性材料的厚度偏差。當(dāng)使用自旋 支架研究讀信號(hào)時(shí)，沒(méi)有觀察到信號(hào)強(qiáng)度的偏差。因此，減小襯底旋轉(zhuǎn)角 度并增加非磁性材料的沉積和回蝕的重復(fù)數(shù)目可增強(qiáng)介質(zhì)表面的平整性。然而，信號(hào)強(qiáng)度的絕對(duì)值降低到實(shí)例1中制造的DTR介質(zhì)的0.8倍。 認(rèn)為該結(jié)果的原因是，非磁性材料的沉積和回蝕的重復(fù)數(shù)目增加，使熱在 村底中積累，因此DTR介質(zhì)的磁特性劣化。
DTR介質(zhì)的磁特性用Kerr測(cè)量設(shè)備評(píng)估。結(jié)果，矯頑力(Hc)為5.2 kOe，反轉(zhuǎn)磁疇成核磁場(chǎng)(Hn )為1.8 kOe,飽和磁場(chǎng)(Hs )為10.0 kOe。 該DTR介質(zhì)相比于其自身的磁記錄層來(lái)說(shuō)顯示出稍微更高的Hc和Hs。 由于Hs高至10kOe,在已有的記錄頭中不會(huì)實(shí)現(xiàn)飽和記錄。
實(shí)例3
用與實(shí)例1中相同的方法制造DTR介質(zhì)，但是襯底旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定為 15度，并且圖2F、2G和2H的過(guò)程重復(fù)23次，同時(shí)在襯底旋轉(zhuǎn)中以10 sccm 將氬氣引入腔中并將腔壓力設(shè)定到7帕。
局部TEM觀察揭示出，介質(zhì)表面:^皮非常平滑地整平。用OSA測(cè)量的 平面內(nèi)厚度分布的結(jié)果是，沒(méi)有觀察到非磁性材料的厚度偏差。當(dāng)使用自 旋支架研究讀信號(hào)時(shí)，沒(méi)有觀察到信號(hào)強(qiáng)度的偏差，也沒(méi)有觀察到信號(hào)強(qiáng) 度的劣化。
DTR介質(zhì)的磁特性用Kerr測(cè)量設(shè)備評(píng)估。結(jié)果，矯頑力(Hc )為4.8 kOe，反轉(zhuǎn)磁疇成核磁場(chǎng)(Hn)為2.0 kOe，飽和磁場(chǎng)(Hs )為8.0 kOe。 該DTR介質(zhì)相比于其自身的磁記錄層來(lái)說(shuō)顯示出的磁場(chǎng)特性區(qū)別不大。 通過(guò)在襯底旋轉(zhuǎn)期間引入氣體，襯底得到有效冷卻，可以抑制DTR介質(zhì) 的磁特性劣化。
通過(guò)引入N2替代Ar進(jìn)行了相似的實(shí)驗(yàn)，磁特性沒(méi)有發(fā)生太大改變。
有效的。 實(shí)例4
用與實(shí)例1中相同的方法制造DTR介質(zhì)，但是襯底旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定為 90度，并且圖2F、 2G和2H的過(guò)程重復(fù)三次。
用OSA測(cè)量平面內(nèi)厚度分布，如圖6所示，在襯底的周邊邊緣的12 個(gè)部分處觀察到沉積非磁性材料時(shí)形成的運(yùn)載體壓爪的標(biāo)記。這樣的標(biāo)記被稱(chēng)為"指(finger)"。
因此，當(dāng)使用三個(gè)壓爪的運(yùn)載體時(shí)，在襯底旋轉(zhuǎn)過(guò)程中形成六個(gè)或更 多的指。
相似地，當(dāng)使用四個(gè)壓爪的運(yùn)載體時(shí)，在襯底旋轉(zhuǎn)過(guò)程中形成八個(gè)或 更多的指。
盡管描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是這些實(shí)施例僅作為實(shí)例呈現(xiàn)， 而不意圖限制本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，可以用各種其他形式實(shí)現(xiàn)這里描述 的新穎的方法和系統(tǒng)，并且，可以對(duì)這里描述的方法和系統(tǒng)的形式做出各 種省略、替換和改變，而不偏離本發(fā)明的精神。所附的權(quán)利要求及其等同 物旨在將這樣的形式或變體涵蓋為落入本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制造離散軌道記錄介質(zhì)的方法，包括在襯底上形成突起的磁性圖形；以及伴隨著將所述襯底沿其平面旋轉(zhuǎn)小于一周的角度而兩次或更多次重復(fù)這樣的工藝，即，沉積非磁性材料以填充在所述磁性圖形之間的凹進(jìn)中和回蝕所述非磁性材料。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底每次旋轉(zhuǎn)都沿其 平面旋轉(zhuǎn)15度到180度之間的角度。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述襯底沿其平面旋轉(zhuǎn) 期間，在旋轉(zhuǎn)所述襯底的腔中引入Ar或N2，并將腔壓力設(shè)定為 0.3到10帕。
4. 一種離散軌道記錄介質(zhì)，包括在襯底上形成的突起的磁性圖形以及在所述磁性圖形之間的 凹進(jìn)中填充的非磁性材料，其中在所述村底的周邊邊緣部分中形成六個(gè)或更多的指作為 在沉積所述非磁性材料時(shí)所述襯底的夾持部分的標(biāo)記。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，一種制造離散軌道記錄介質(zhì)的方法包括在襯底上形成突起的磁性圖形；伴隨著將所述襯底沿其平面旋轉(zhuǎn)小于一周的角度而兩次或更多次重復(fù)這樣的工藝，即，沉積非磁性材料以填充在所述磁性圖形之間的凹進(jìn)中和回蝕所述非磁性材料。
文檔編號(hào)G11B5/84GK101542609SQ200880000660
公開(kāi)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28日
發(fā)明者木村香里, 櫻井正敏, 白島聰志, 鐮田芳幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝