專(zhuān)利名稱(chēng)：使具有官能化聚合物的表面平坦化的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，具體地，涉及用于使硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的磁介質(zhì)盤(pán)上的表 面平坦化的改進(jìn)的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
用于硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HDD)的磁介質(zhì)存儲(chǔ)盤(pán)需要非常平坦的表面，以從氣墊實(shí)現(xiàn)最佳 的升力，該氣墊通過(guò)使磁頭滑塊在盤(pán)表面上飛行而產(chǎn)生。具體地，超平坦的盤(pán)表面有助于保 持滑塊的讀和寫(xiě)元件相對(duì)于盤(pán)的恒定的飛行高度。平面性最小化了磁盤(pán)與滑塊中的磁元件 之間的磁間隔(magnetic spacing)的起伏，從而產(chǎn)生更穩(wěn)定的性能。離散軌道介質(zhì)(DTM)和位圖案化介質(zhì)(BPM)都是用于包括非平面盤(pán)表面形貌的 HDD的有前途的磁記錄技術(shù)。這些技術(shù)將需要增強(qiáng)的表面平坦化技術(shù)以實(shí)現(xiàn)不變的飛行高 度。在DTM中，各數(shù)據(jù)軌道物理地圖案化在盤(pán)上。對(duì)于BPM，各個(gè)位被物理地圖案化以在數(shù) 據(jù)軌道或數(shù)據(jù)位之間產(chǎn)生納米尺度(nanometer-scale)的間隙、溝槽和凹槽。需要合適的 盤(pán)表面平坦化技術(shù)來(lái)填充這樣的形貌間隙。改善的平面化對(duì)氣墊面提供適當(dāng)?shù)闹味粨p 害磁間隔。傳統(tǒng)的基于聚合物的平坦化方法通常包括浸漬涂布(dip coating)或者納米壓印 平坦化的技術(shù)。浸漬涂布技術(shù)依靠毛細(xì)作用來(lái)填充介質(zhì)元件之間的間隙。該工藝通常受到 形成限定曲率的彎月面特征(meniscus feature)的限制，這可能與平坦化規(guī)范不符。當(dāng)試 圖填充同一盤(pán)上各種尺寸的間隙時(shí)，浸漬涂布也面臨挑戰(zhàn)。另一方面，納米壓印平坦化工藝面臨膜均勻性的挑戰(zhàn)。納米壓印工藝留下厚度在 整個(gè)盤(pán)上變化的殘留層。該殘留層在隨后的步驟中被蝕刻掉，但是只有當(dāng)原始的殘留層為 均勻厚度時(shí)才能得到最終的平坦表面。納米壓印平坦化還面臨著由于壓印工具的高成本而 在經(jīng)濟(jì)上被限制在生產(chǎn)線(xiàn)上實(shí)施。因此，期望一種改善的用于平坦化磁介質(zhì)盤(pán)的表面的方 法。

發(fā)明內(nèi)容
這里公開(kāi)了用于平坦化硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的磁介質(zhì)盤(pán)表面的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的實(shí)施 例。一些實(shí)施例使用表面接枝(surface-grafted)的聚合物鏈來(lái)平坦化盤(pán)的表面，該表面 接枝聚合物鏈形成均勻、自限制厚度的單層厚度的膜。例如，該膜可以通過(guò)將聚合物接枝到表面或者從表面生長(zhǎng)聚合物來(lái)形成。該膜 可以用官能化聚合物鏈接枝到盤(pán)，該官能化聚合物鏈具有結(jié)合到盤(pán)表面的基團(tuán)(radical group)。該技術(shù)形成均勻、自限定厚度的單層膜。在可選的實(shí)施例中，該技術(shù)包括表面引發(fā) 聚合(surface initiated polymerization)，該表面引發(fā)聚合從盤(pán)生長(zhǎng)聚合物并且還形成 均勻厚度的單層膜。聚合物單層的厚度可以通過(guò)選擇聚合物的分子量來(lái)控制。如果要被平坦化的盤(pán)中 的間隙或溝槽是聚合物單層厚度兩倍的量級(jí)，則共形的聚合物層填充在間隙中以平坦化表面。該平坦化工藝不依靠毛細(xì)作用(也就是，它沒(méi)有彎月面輪廓(meniscus profile))。膜 厚度被自限制到單個(gè)分子層，導(dǎo)致盤(pán)上均勻的厚度。然而，盤(pán)中的某些溝槽和間隙具有變化 的寬度或非均勻的間隙。對(duì)于這些盤(pán)，聚合物膜可以通過(guò)溶劑蒸汽(solvent vapor)膨脹 以填充變化寬度的間隙。然后，通過(guò)輻射或者熱處理使聚合物適當(dāng)?shù)亟宦?lián)。結(jié)合所附權(quán)利要求書(shū)和附圖，考慮到以下對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和 其它的目標(biāo)以及優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得明顯。


參考附圖中圖解的實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)獲得本發(fā)明特征和優(yōu)點(diǎn)的方式以及對(duì)上述發(fā) 明內(nèi)容的更加詳細(xì)的描述。然而，附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此附圖不能被理解 為限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可以允許其它等同效果的實(shí)施例。圖1示出了介質(zhì)盤(pán)的俯視圖和放大俯視圖，其示意地示出位圖案化介質(zhì)和離散軌 道介質(zhì)；圖2是圖1的介質(zhì)沿著圖1的線(xiàn)2-2剖取的示意性截面?zhèn)纫晥D；圖3A-3C是根據(jù)本發(fā)明用于平坦化介質(zhì)盤(pán)表面的工藝的一個(gè)實(shí)施例的示意性順 序截面的側(cè)視圖；圖4A-4D是根據(jù)本發(fā)明用于平坦化介質(zhì)盤(pán)表面的工藝的另一個(gè)實(shí)施例的示意性 順序截面的側(cè)視圖；圖5A-5C是根據(jù)本發(fā)明用于平坦化介質(zhì)盤(pán)表面的工藝的再一個(gè)實(shí)施例的示意性 順序截面的側(cè)視圖；圖6A-6C是根據(jù)本發(fā)明用于平坦化介質(zhì)盤(pán)表面的工藝的又一個(gè)實(shí)施例的示意性 順序截面的側(cè)視圖；以及圖7是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的示意圖。在不同附圖中采用的相同的附圖標(biāo)記表示相似或相同的元件。
具體實(shí)施例方式圖1-圖6示出了用于平坦化硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的磁介質(zhì)盤(pán)表面的改進(jìn)系統(tǒng)、方法和設(shè)備 的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例為了表面平坦化使用官能化聚合物，以通過(guò)最小的額外厚度來(lái) 改善盤(pán)的平面度。圖1和圖2示意性地示出具有同心的數(shù)據(jù)軌道13的磁介質(zhì)盤(pán)11。圖1還公開(kāi)了 離散軌道介質(zhì)(DTM) 15和位圖案化介質(zhì)(BPM, bit patterned media) 17的結(jié)構(gòu)示例。在 DTM 15中，圖案化的盤(pán)11包含通過(guò)凹槽19彼此隔離的數(shù)據(jù)軌道13a。在BPM 17中，各個(gè) 位形成納米尺度的柱21的行13b，納米尺度的柱21通過(guò)寬度為“W”的徑向的溝槽或間隙 19b彼此分開(kāi)(例如，在圖1中的水平方向上)。每一行1 中的柱21還縱向地彼此分開(kāi) (例如，在圖1中的垂直方向上)。這樣的幾何形狀使BPM的數(shù)據(jù)介質(zhì)的表面面積小于DTM 的數(shù)據(jù)介質(zhì)的表面面積。所公開(kāi)的實(shí)施例用于平坦化兩種類(lèi)型介質(zhì)的凹槽或溝槽19(圖2) 與數(shù)據(jù)軌道13。為了表面平坦化，官能化聚合物鏈的實(shí)施例包含用于將聚合物接枝到盤(pán)表面的 基團(tuán)(radical group)。例如，一些實(shí)施例采用諸如官能化聚苯乙烯(例如，端羥基聚苯乙烯鏈)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚氧化乙烯(polyethylene oxide)、聚二甲基硅氧 烷(poly dimethylsiloxane)，或者可以使用聚二羥基苯甲醇(poly dihydroxybenzyl alcohol)。在其它的實(shí)施例中，官能團(tuán)可以包括氫氧基、羧酸基(carboxilic group)、硫醇 (thiol)或甲酯(methyl ester)。聚合物還可以包括枝狀聚合物結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)官能團(tuán)， 或者全氟聚醚。在一些實(shí)施例中(例如，見(jiàn)圖3A)，包含功能聚合物的溶液31用于通過(guò)例如旋涂或 者浸漬澆鑄(dip casting)在盤(pán)11的表面上沉積膜。根據(jù)應(yīng)用，該膜可以經(jīng)受用于使官能 團(tuán)結(jié)合到表面的熱退火。在后續(xù)的步驟中(例如，見(jiàn)圖:3B)，通過(guò)用適當(dāng)?shù)娜軇┢?，去除?第一單層溶液上面沒(méi)有結(jié)合到表面的多余材料。例如，對(duì)于包括聚苯乙烯的聚合物，可以采 用甲苯或者PGMEA。在漂洗之后，僅保留結(jié)合到表面的第一單層33，留下均勻厚度的膜。例如，可以選 擇聚合物鏈的長(zhǎng)度，使得第一單層的厚度在被平坦化的溝槽19中的間隙寬度“W”的大約一 半的量級(jí)。當(dāng)單層形成在溝槽19的兩側(cè)時(shí)，該膜合攏了間隙以平坦化該表面，如圖:3B所示。 在圖3C中，使用諸如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)的材料去除工藝以去除聚合物膜的頂部，直到暴 露盤(pán)的初始頂表面。因此，如圖3C所示，在數(shù)據(jù)軌道13的側(cè)表面上安置單層的工藝使膜35 與數(shù)據(jù)軌道13的表面齊平。在可選的實(shí)施例中(例如，見(jiàn)圖4)，聚合物可以直接生長(zhǎng)在盤(pán)表面上以形成平坦 的聚合物層。例如，聚合物可以通過(guò)諸如原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)或氮氧穩(wěn)定自由基聚 合(NMRP)的活性表面聚合從官能化的表面生長(zhǎng)。如圖4A所示，盤(pán)11的表面可以提供有引發(fā)劑(initiat0r)41。引發(fā)劑41可以 是盤(pán)的固有材料(例如，官能化潤(rùn)滑劑)或者沉積在其表面上(例如，官能化自組裝單層 (SAM)) ο然后，該盤(pán)暴露到單體前驅(qū)物(monomer precursor) 43 (圖4B)選定的一段時(shí)間， 以基于引發(fā)劑41與前驅(qū)物43之間的化學(xué)反應(yīng)而直接在盤(pán)表面上生長(zhǎng)聚合物。去除前驅(qū)物 (圖4C)在盤(pán)表面上留下聚合物膜45。然后，可以蝕刻所得到的單聚合物層45(圖4D)，直 到盤(pán)表面如這里所述地齊平且暴露。引發(fā)劑和前驅(qū)物的示例包括對(duì)于ATRP的溴化SAM和 對(duì)于NMRP的氮氧官能化SAM。在其它的實(shí)施例中(例如，見(jiàn)圖5A)，盤(pán)11的表面具有數(shù)據(jù)軌道13，數(shù)據(jù)軌道在其 頂表面上形成有第一材料51 (夸大地示出)，且在溝槽19的側(cè)壁上形成有第二材料53。對(duì) 于此變型(version)，聚合物溶液55的官能團(tuán)(圖5B)僅接枝到側(cè)壁，而不接枝到頂部。該 盤(pán)在漂洗沒(méi)有結(jié)合到表面的多余材料之后被平坦化。通過(guò)某些技術(shù)，聚合引發(fā)劑僅結(jié)合到 溝槽的側(cè)壁。因此，聚合僅發(fā)生在溝槽側(cè)壁內(nèi)而不發(fā)生在頂表面上，以形成與膜57基本齊 平的盤(pán)表面(圖5C)。這些實(shí)施例避免使用材料去除或蝕刻步驟。這些實(shí)施例通常通過(guò)用于BPM和DTM的兩種工藝之一制造。在第一類(lèi)型的工藝 (在下文稱(chēng)為"蝕刻后的介質(zhì)")中，形成磁記錄介質(zhì)的層首先沉積在平坦的基板上，隨后 被研磨或蝕刻以形成限定DTM的軌道或者BPM的位的凹槽和溝槽。在該第一工藝中，外涂 層或頂層可以選擇為第一材料51，平坦化聚合物的官能團(tuán)不與第一材料51反應(yīng)。在第二類(lèi)型的工藝中(在下文稱(chēng)為"預(yù)圖案化基板")，該基板首先構(gòu)造成具 有形成DTM或BPM結(jié)構(gòu)的岸臺(tái)(land)和凹槽，隨后沉積形成磁記錄介質(zhì)的材料。在"預(yù) 圖案化"的基板中，岸臺(tái)和凹槽都由相同的材料覆蓋。然后，不同的頂層51通過(guò)掠射角(grazing angle)沉積(例如，蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、離子束沉積、濺射等)來(lái)沉積，在掠射角沉 積中沉積的物質(zhì)以相對(duì)于基板小的角度到達(dá)。在該技術(shù)中，材料僅沉積在“岸臺(tái)”的頂部上 而不在“凹槽”中。在某些應(yīng)用中，盤(pán)表面具有寬度上不完全相同的間隙。在另一些應(yīng)用中(例如，見(jiàn) 圖6)，溝槽19的寬度可以遠(yuǎn)大于聚合物的單層厚度(例如，為其兩倍)。在某些實(shí)施例中， 聚合物可以如這里所述地接枝到盤(pán)，直到漂洗步驟(例如，見(jiàn)圖3B、4C)，多余的材料才被清 洗掉而留下單層厚的膜61，如圖6A所示。聚合物膜隨后通過(guò)溶劑退火或者類(lèi)似的方法(其中樣品暴露到包含適當(dāng)溶劑蒸 汽的受控氣氛)而膨脹(圖6B)以形成膨脹的聚合物鏈63 (夸大地示出)。膨脹的聚合物 63延伸直到間隙19合攏并至少被平坦化。為了固定膨脹結(jié)構(gòu)中的聚合物，膜通過(guò)輻射交 聯(lián)65或者熱交聯(lián)。在交聯(lián)之后，盤(pán)從受控氣氛中移出。接著進(jìn)行諸如反應(yīng)離子蝕刻(RIE) 的材料去除工藝(圖6C)以蝕刻聚合物膜的頂部，直到盤(pán)的原始頂表面被暴露并且剩下的 膜67與其齊平。該相同的技術(shù)可以用于采用這里描述的生長(zhǎng)方法(例如，見(jiàn)圖4)產(chǎn)生的 聚合物層。在根據(jù)這些實(shí)施例的溶劑膨脹或退火中，根據(jù)所使用的聚合物和所期望的膨脹程 度來(lái)選擇溶劑。例如，對(duì)于聚苯乙烯聚合物，溶劑可以包括甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA) 或者其它類(lèi)型的溶劑。本發(fā)明形成聚合物單層所采用的分子在尺寸上遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)平坦化材料中采用的 分子。部分聚合物分子與盤(pán)材料反應(yīng)以形成永久的結(jié)合。只有聚合物的官能部分與盤(pán)反應(yīng) 且保留為粘結(jié)到盤(pán)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D7，其示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器組件100的示意圖。硬盤(pán)驅(qū) 動(dòng)器組件100通常包括如這里所述的一個(gè)或多個(gè)盤(pán)，該盤(pán)包括磁記錄介質(zhì)11，在操作期間 通過(guò)主軸電機(jī)(未示出)高速旋轉(zhuǎn)。同心的數(shù)據(jù)軌道13形成在任一或兩個(gè)盤(pán)表面上以接 收和存儲(chǔ)磁信息。讀/寫(xiě)頭110可以通過(guò)致動(dòng)器組件106而在盤(pán)表面上移動(dòng)，以允許頭110從特定 的軌道13讀取磁數(shù)據(jù)或者將磁數(shù)據(jù)寫(xiě)入特定的軌道13。致動(dòng)器組件106可以在樞軸114 上樞轉(zhuǎn)。致動(dòng)器組件106可以形成閉環(huán)反饋系統(tǒng)的一部分，稱(chēng)為伺服控制，其動(dòng)態(tài)地定位讀 /寫(xiě)頭110以補(bǔ)償磁記錄介質(zhì)11的熱膨脹以及振動(dòng)和其它干擾。該伺服控制系統(tǒng)中還涉及 由微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器或模擬信號(hào)處理器116執(zhí)行的復(fù)雜計(jì)算算法，從相關(guān)的計(jì)算 機(jī)接收數(shù)據(jù)地址信息、將其轉(zhuǎn)換為磁記錄介質(zhì)11上的位置并相應(yīng)地移動(dòng)讀/寫(xiě)頭110。具體地，讀/寫(xiě)頭110周期性地參考記錄在盤(pán)上的伺服圖案(servo pattern)以 保證精確地定位頭110。伺服圖案可以用于保證讀/寫(xiě)頭110精確地跟隨特定的軌道，并控 制和監(jiān)測(cè)頭Iio從一個(gè)軌道13到另一個(gè)的轉(zhuǎn)移。在參考伺服圖案時(shí)，讀/寫(xiě)頭110獲得頭 位置信息，以保證控制電路116能隨后重新對(duì)準(zhǔn)頭110以校正任何檢測(cè)錯(cuò)誤。伺服圖案可以包含在設(shè)計(jì)的伺服扇區(qū)112(其嵌入在多個(gè)數(shù)據(jù)軌道13內(nèi))中，以 允許頻繁地采樣伺服圖案來(lái)優(yōu)化盤(pán)驅(qū)動(dòng)器性能。在典型的磁記錄介質(zhì)11中，嵌入的伺服扇 區(qū)112基本上從磁記錄介質(zhì)11的中心徑向地延伸，如同來(lái)自輪子中心的輪輻。然而，與輪 輻不同的是，伺服扇區(qū)112形成精細(xì)的弧形路徑，該路徑被校準(zhǔn)為與讀/寫(xiě)頭110的移動(dòng)范 圍基本匹配。
從而，某些實(shí)施例可以包括具有平坦化的磁介質(zhì)盤(pán)的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，該磁介質(zhì)盤(pán)具 有軸和同心數(shù)據(jù)軌道的磁元件。同心的數(shù)據(jù)軌道通過(guò)間隙彼此分離。磁元件具有頂表面， 間隙具有與磁元件的頂表面軸向間隔開(kāi)的間隙表面。間隙被填充，并通過(guò)官能化聚合物實(shí) 現(xiàn)平坦化，使得該間隙與該頂表面基本齊平，并暴露該頂表面。致動(dòng)器具有用于從磁介質(zhì)盤(pán) 讀取數(shù)據(jù)的磁轉(zhuǎn)換器，并且致動(dòng)器相對(duì)于磁介質(zhì)盤(pán)可移動(dòng)。在其它的實(shí)施例中，每個(gè)間隙具有在1至IOOnm范圍內(nèi)的寬度。官能化聚合物可 以形成單層膜，該單層膜具有在間隙寬度的10%至200%范圍內(nèi)的單分子厚度。官能化聚 合物可以是官能化聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚氧化乙烯、聚二甲基硅氧烷或 聚二羥基苯甲醇，并且官能團(tuán)可以是氫氧基、羧酸基或硫醇和甲酯。官能化聚合物可以具有 分枝狀聚合物結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)官能團(tuán)。官能化聚合物的至少一部分可以包括全氟聚醚。磁 元件可以包括DTM，并且間隙包括使DTM彼此隔離的凹槽。磁元件還可以是BPM，BPM具有 形成為多行納米尺度的柱的各個(gè)位，多行的納米尺度的柱通過(guò)間隙彼此分離，并且每行中 的柱也在橫向方向上彼此分離。在其它實(shí)施例中，平坦化磁介質(zhì)盤(pán)的表面的方法包括提供圖案化基板，該圖案化 基板具有軸和同心數(shù)據(jù)軌道的磁元件，該同心數(shù)據(jù)軌道通過(guò)間隙彼此分離，并且磁元件具 有頂表面，間隙具有與磁元件的頂表面軸向間隔開(kāi)的間隙表面；在圖案化基板上沉積包含 官能化聚合物的溶液以在圖案化基板上形成膜；從圖案化基板去除超過(guò)第一單層溶液而沒(méi) 有結(jié)合到圖案化基板的任何溶液，第一單層溶液包括單個(gè)分子層，使得膜包括均勻的厚度； 然后去除(例如，蝕刻)膜的頂部，使得間隙被官能化聚合物填充，間隙與該頂表面基本齊 平，并且頂表面被暴露，從而平坦化圖案化介質(zhì)的表面。在另外的實(shí)施例中，沉積步驟包括旋涂或浸漬澆鑄，并且去除步驟包括用溶劑漂 洗?？梢赃x擇聚合物鏈的長(zhǎng)度使得第一單層的厚度約為間隙寬度的一半。第一單層可以形 成在磁元件的側(cè)壁上以合攏相鄰磁元件之間的間隙，從而平坦化該圖案化介質(zhì)的表面。該 方法還可以包括，在沉積步驟之后，使膜經(jīng)受熱退火以將官能團(tuán)結(jié)合到圖案化基板。蝕刻可 以包括反應(yīng)離子蝕刻，并且官能化聚合物可以直接生長(zhǎng)在圖案化基板上以形成平坦的聚合 物層。在某些實(shí)施例中，間隙不必在寬度上相同，并且在去除步驟之后，該方法還可以包 括使膜膨脹以延伸到間隙中并合攏間隙；以及使膜交聯(lián)以將聚合物固定在膨脹結(jié)構(gòu)中。 間隙的寬度可以約為聚合物單層厚度的兩倍，膜通過(guò)溶劑退火膨脹，將該圖案化基板暴露 到包含溶劑蒸汽的受控氣氛以形成膨脹的聚合物鏈，并通過(guò)輻射交聯(lián)或熱交聯(lián)。該方法還 可以進(jìn)一步包括從受控氣氛取出圖案化基板，并執(zhí)行去除步驟。膨脹和交聯(lián)步驟可以使圖 案化介質(zhì)的表面平坦化，從而不需要額外的去除步驟。在另外的實(shí)施例中，官能化聚合物通過(guò)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合或氮氧穩(wěn)定自由基聚 合從官能化表面生長(zhǎng)。該方法可以進(jìn)一步包括向圖案化介質(zhì)的表面提供引發(fā)劑；將圖案 化介質(zhì)暴露到前驅(qū)物選定的一段時(shí)間，以基于引發(fā)劑與前驅(qū)物之間的化學(xué)反應(yīng)直接在表面 上生長(zhǎng)官能化聚合物；去除前驅(qū)物以在表面上形成膜；以及去除膜的一部分直到使表面被 平坦化。引發(fā)劑可以是圖案化介質(zhì)的固有材料或者沉積在表面上。磁元件的頂表面可以由 第一材料形成，并且磁元件的側(cè)壁和間隙由第二材料形成，使得聚合物的官能團(tuán)僅接枝到側(cè)壁和間隙而不接枝到頂表面，從而形成平坦化的表面而不用去除步驟。在某些實(shí)施例中， 圖案化介質(zhì)的平坦化表面具有不超過(guò)5nm的最大變化。這些實(shí)施例的應(yīng)用可以包括各種規(guī)程中所用的表面修正層，范圍為電氣和光學(xué)裝 置的有機(jī)或無(wú)機(jī)界面、納米制造、MEMS、液晶、生物結(jié)構(gòu)和生物感應(yīng)聚合物的模板、自組裝 等。由于所有這些和其它新規(guī)范要求納米尺度的更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，與表面修正層結(jié)合的平 坦化方案可以在硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器范圍外發(fā)現(xiàn)在這些類(lèi)型的技術(shù)中的應(yīng)用。該書(shū)面描述使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括優(yōu)選實(shí)施方式，并且使得本領(lǐng)域技術(shù)人 員能夠?qū)嵤┖蛻?yīng)用本發(fā)明。本發(fā)明的專(zhuān)利范圍由權(quán)利要求書(shū)限定，并且可以包括本領(lǐng)域技 術(shù)人員想到的其它示例。這樣的其它示例，如果它們的結(jié)構(gòu)原理與權(quán)利要求的文字內(nèi)容沒(méi) 有區(qū)別，或者如果它們包括與權(quán)利要求的文字內(nèi)容沒(méi)有實(shí)質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則旨在 落入權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，包括磁介質(zhì)盤(pán)，具有軸和同心數(shù)據(jù)軌道的磁元件，該同心數(shù)據(jù)軌道通過(guò)間隙彼此分離，所述 磁元件具有頂表面，所述間隙具有與所述磁元件的頂表面軸向間隔開(kāi)的間隙表面，并且所 述間隙被官能化聚合物填充，使得所述間隙與所述頂表面基本齊平并暴露所述頂表面；以 及致動(dòng)器，具有用于從所述磁介質(zhì)盤(pán)讀取數(shù)據(jù)的磁轉(zhuǎn)換器，該致動(dòng)器相對(duì)于所述磁介質(zhì) 盤(pán)可移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中每個(gè)所述間隙具有在1至IOOnm范圍內(nèi)的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中所述官能化聚合物形成單層膜，該單層膜 具有在所述間隙的寬度的10%至200%的范圍內(nèi)的單分子厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中所述官能化聚合物是官能化聚苯乙烯、聚 甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚氧化乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚二羥基苯甲醇之一，并且官能團(tuán) 是氫氧基、羧酸基、硫醇和甲酯之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中所述官能化聚合物具有分枝狀聚合物結(jié)構(gòu) 和至少一個(gè)官能團(tuán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中所述官能化聚合物的至少一部分包括全氟聚醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中所述磁元件是離散軌道介質(zhì)，并且所述間 隙包括使離散軌道介質(zhì)彼此隔離的凹槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中所述磁元件是位圖案化介質(zhì)，該位圖案化 介質(zhì)具有形成為多行納米尺度的柱的各個(gè)位，多行納米尺度的柱通過(guò)間隙彼此分離，并且 每行中的該柱也在橫向方向上彼此分離。
9.一種平坦化磁介質(zhì)盤(pán)的表面的方法，包括(a)提供圖案化基板，該圖案化基板具有軸和同心數(shù)據(jù)軌道的磁元件，該同心數(shù)據(jù)軌道 通過(guò)間隙彼此分離，該磁元件具有頂表面，該間隙具有與該磁元件的頂表面軸向間隔開(kāi)的 間隙表面；(b)在所述圖案化基板上沉積包含官能化聚合物的溶液，以在所述圖案化基板上形成膜；(c)從該圖案化基板去除超過(guò)第一單層溶液的沒(méi)有結(jié)合到圖案化基板的任何溶液，該 第一單層溶液包括單個(gè)分子層，使得所述膜具有均勻的厚度；以及然后(d)去除所述膜的頂部，使得所述間隙被所述官能化聚合物填充，所述間隙與所述頂表 面基本齊平，并且所述頂表面被暴露，從而使圖案化介質(zhì)的表面平坦化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中步驟(b)包括旋涂或浸漬澆鑄，步驟(c)包括用 溶劑漂洗。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中選擇聚合物鏈的長(zhǎng)度，使得所述第一單層的厚度 約為所述間隙的寬度的一半。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一單層形成在所述磁元件的側(cè)壁上以合 攏相鄰磁元件之間的間隙，從而平坦化所述圖案化介質(zhì)的表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括，在步驟(b)之后，使所述膜經(jīng)受熱退火，以將 官能團(tuán)結(jié)合到所述圖案化基板。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中材料去除工藝包括反應(yīng)離子蝕刻，并且所述官能 化聚合物直接生長(zhǎng)在所述圖案化基板上以形成平坦的聚合物層。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述間隙在寬度上不同，并且在步驟(c)之后還 包括使所述膜膨脹以延伸到所述間隙中并合攏該間隙；使所述膜交聯(lián)以將所述聚合物固定在膨脹的結(jié)構(gòu)中；并且其中所述間隙的寬度約為所述聚合物的單層厚度的兩倍，所述膜通過(guò)溶劑退火及將所述圖 案化基板暴露到受控氣氛而膨脹，該受控氣氛包含溶劑蒸汽以形成膨脹的聚合物鏈，并且 所述交聯(lián)是通過(guò)輻射或熱交聯(lián)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括從受控氣氛移出所述圖案化基板以及執(zhí)行去 除步驟，并且其中所述膨脹和交聯(lián)步驟平坦化了所述圖案化介質(zhì)的表面，而不需要額外的 去除步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述官能化聚合物通過(guò)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合或 氮氧穩(wěn)定自由基聚合從官能化表面生長(zhǎng)，并且所述圖案化介質(zhì)的平坦化表面具有不大于 5nm的最大變化。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括向所述圖案化介質(zhì)的表面提供引發(fā)劑；將所 述圖案化介質(zhì)暴露到前驅(qū)物選定的一段時(shí)間，以基于所述引發(fā)劑與所述前驅(qū)物之間的化學(xué) 反應(yīng)直接在該表面上生長(zhǎng)所述官能化聚合物；去除所述前驅(qū)物以在該表面上形成所述膜； 以及去除所述膜的一部分直到該表面被平坦化。
19.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述磁元件的頂表面由第一材料形成，并且所述 磁元件的側(cè)壁和所述間隙由第二材料形成，使得所述聚合物的官能團(tuán)僅接枝到所述側(cè)壁和 所述間隙，而不接枝到所述頂表面，從而形成平坦的表面而不用去除步驟。
20.一種磁介質(zhì)盤(pán)，包括具有軸和同心數(shù)據(jù)軌道的磁元件的基板，該同心數(shù)據(jù)軌道通過(guò)徑向間隙彼此分離，該 磁元件具有頂表面，該間隙具有與該磁元件的該頂表面軸向間隔開(kāi)的間隙表面，并且該間 隙被官能化聚合物填充，使得該間隙被平坦化且與該頂表面齊平。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的磁介質(zhì)盤(pán)，其中每個(gè)所述間隙具有在1至IOOnm范圍內(nèi)的 寬度，該官能化聚合物形成具有單分子厚度的單層膜，該單分子厚度在所述間隙的寬度的 10 %至200 %的范圍內(nèi)，并且所述磁元件的頂表面被暴露。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的磁介質(zhì)盤(pán)，其中所述官能化聚合物是官能化聚苯乙烯、聚 甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚氧化乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚二羥基苯甲醇之一，并且所述官 能團(tuán)是氫氧基、羧酸基、硫醇和甲酯之一。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的磁介質(zhì)盤(pán)，其中所述官能化聚合物具有分枝狀聚合物結(jié)構(gòu) 和至少一個(gè)官能團(tuán)。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的磁介質(zhì)盤(pán)，其中所述官能化聚合物的至少一部分包括全氟 聚醚，并且所述磁元件是離散軌道介質(zhì)，所述間隙包括使離散軌道介質(zhì)彼此隔離的凹槽。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的磁介質(zhì)盤(pán)，其中所述磁元件是位圖案化介質(zhì)，位圖案化介質(zhì)具有形成為多行納米尺度的柱的各個(gè)位，多行納米尺度的柱通過(guò)間隙彼此分離，并且每 行中的柱也在橫向方向上彼此分離。
全文摘要
本發(fā)明提供使具有官能化聚合物的表面平坦化的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的磁介質(zhì)盤(pán)的表面通過(guò)表面接枝的聚合物鏈平坦化，該表面接枝的聚合物鏈形成均勻的、自限制厚度的單層厚的膜。該厚度由所選的聚合物的分子量控制。聚合物膜可以通過(guò)溶劑蒸汽膨脹，以填充在形貌上可變寬度的間隙。聚合物可以通過(guò)輻射或熱處理適當(dāng)?shù)亟宦?lián)。
文檔編號(hào)G11B5/82GK102063909SQ20101053568
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者查爾斯·M·馬特, 瓊·K·博斯沃思, 里卡多·魯伊斯 申請(qǐng)人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司