專利名稱:用于縱向和垂直記錄的環(huán)向構(gòu)圖盤及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁數(shù)據(jù)記錄，更特別地，涉及用于盤驅(qū)動器系統(tǒng)中的磁盤，其中該盤配置有通過非磁材料或間隙分隔開的磁材料的同心環(huán)形式的數(shù)據(jù)道。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)長期存儲器的核心是稱為磁盤驅(qū)動器的組件。磁盤驅(qū)動器包括旋轉(zhuǎn)磁盤、被與旋轉(zhuǎn)磁盤的表面相鄰的懸臂懸吊的寫和讀頭、以及轉(zhuǎn)動懸臂從而將讀和寫頭置于旋轉(zhuǎn)盤上選定環(huán)形磁道(track)之上的致動器。讀和寫頭直接位于具有氣墊面(ABS)的滑塊上。懸臂偏置滑塊朝向盤的表面，當(dāng)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，鄰近盤的空氣與盤表面一起移動?；瑝K在該移動空氣的墊上以非常低的高度(飛行高度)飛行于盤表面之上。該飛行高度在微米量級。當(dāng)滑塊騎在氣墊上時(shí)，采用寫和讀頭來寫磁轉(zhuǎn)變到旋轉(zhuǎn)盤且從旋轉(zhuǎn)盤讀取磁轉(zhuǎn)變。讀和寫頭連接到根據(jù)計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行的處理電路以實(shí)現(xiàn)寫和讀功能。
通常的寫頭配置包括嵌在第一、第二和第三絕緣層(絕緣堆疊)中的線圈層，絕緣堆疊夾在第一和第二極片層(pole piece layer)之間。在寫頭的氣墊面(ABS)處間隙(gap)通過間隙層形成在第一和第二極片層之間，極片層在背間隙(back gap)處連接。傳導(dǎo)到線圈層的電流在極片中感應(yīng)磁通，其導(dǎo)致磁場在ABS處在寫間隙彌散出來，用于在移動介質(zhì)上磁道中寫上述磁轉(zhuǎn)變，例如在上述旋轉(zhuǎn)盤上環(huán)形磁道中。
在近來的讀頭設(shè)計(jì)中，自旋閥傳感器，也稱為巨磁致電阻(GMR)傳感器，已經(jīng)被用于檢測來自旋轉(zhuǎn)磁盤的磁場。該傳感器包括下文中稱為間隔層(spacer layer)的非磁導(dǎo)電層，其被夾在下文中稱為被釘扎層和自由層的第一和第二鐵磁層之間。第一和第二引線(lead)連接到自旋閥傳感器以傳導(dǎo)通過那里的檢測電流。被釘扎層的磁化被釘扎為垂直于氣墊面(ABS)，自由層的磁矩被偏置為平行于ABS但可以響應(yīng)于外磁場而自由旋轉(zhuǎn)。被釘扎層的磁化通常通過與反鐵磁層的交換耦合來被釘扎。
間隔層的厚度被選擇為小于通過傳感器的傳導(dǎo)電子的平均自由程。采用此設(shè)置，部分傳導(dǎo)電子被間隔層與被釘扎層和自由層每個(gè)的界面所散射。當(dāng)被釘扎層和自由層的磁化相對于彼此平行時(shí)，散射最小，當(dāng)被釘扎層和自由層的磁化反平行時(shí)，散射最大。散射的變化與cosθ成比例地改變自旋閥傳感器的電阻，其中θ是被釘扎層與自由層的磁化之間的角度。在讀模式中，自旋閥傳感器的電阻與來自旋轉(zhuǎn)盤的磁場的大小成比例地改變。當(dāng)檢測電流傳導(dǎo)通過自旋閥傳感器時(shí)，電阻變化導(dǎo)致電勢變化，其被檢測到并作為重放信號(playback signal)被處理。
對日益提高的數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)容量的需求推動了磁盤上道寬的減小和道密度的增大。隨著盤上的數(shù)據(jù)道變得更小并靠近在一起，相鄰道干擾變得越來越成問題。當(dāng)來自相鄰道的信號妨礙目標(biāo)道信號的讀取時(shí)，發(fā)生相鄰道干擾。相鄰道寫入也是問題。來自寫元件的信號可影響與其上要寫入信號的道相鄰的道。
因此，強(qiáng)烈需要一種用于避免盤驅(qū)動器系統(tǒng)中相鄰道干擾和相鄰道寫入的方式。這樣的用于避免相鄰道干擾和相鄰道寫入的機(jī)構(gòu)將優(yōu)選地節(jié)省成本并易于制造。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種用于數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中的磁介質(zhì)。該磁介質(zhì)具有通過間隙或非磁部分分隔開的同心磁道部分。該磁介質(zhì)是盤的形式并具有形成為盤表面上的同心環(huán)的道部分。
該磁盤可具有配置為同心環(huán)的凸起部分和配置為同心環(huán)的凹進(jìn)部分。該表面可被覆蓋以磁材料，從而該凸起部分定義道且該凹進(jìn)部分定義道之間的間隙。
該磁盤還可以配置為平坦表面，其包括由非磁材料的同心環(huán)分隔開的多個(gè)磁環(huán)。該磁環(huán)和該非磁環(huán)可具有共面的表面。
根據(jù)本發(fā)明的磁盤允許道的位置和寬度由盤自身定義，并完全消除了任何相鄰道干擾。因此，非常清晰的數(shù)據(jù)信號可被記錄并讀出而沒有任何跨道干擾(cross track interference)，甚至在非常小的道寬度和高的道節(jié)距的情況下。
通過結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)說明，本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)及特征將變得明顯。
為了更全面理解本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)、及其優(yōu)選使用模式，請結(jié)合附圖參考下面的詳細(xì)描述，附圖未按比例繪制。
圖1是其中可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的盤驅(qū)動器系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的盤的視圖；圖3是從圖2的線3-3取得的視圖；圖4是從圖3的圈4取得的放大視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的沉積系統(tǒng)的示意圖；圖6是具有交替同心材料層的圓柱的視圖；圖7是從圖6的圓柱切片的盤的放大剖視圖；圖8是與圖7類似的沉積有磁材料層的剖視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明一供選實(shí)施例的盤的放大剖視圖；圖10是圖9的盤在拋光工藝之后的剖視圖；圖11是示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例制造盤的供選方法。
具體實(shí)施方式下面的描述是用于實(shí)施本發(fā)明的當(dāng)前預(yù)期的較佳實(shí)施例。進(jìn)行此描述以用于說明本發(fā)明的基本原理而不意味著限制這里主張的發(fā)明概念。
現(xiàn)在參照圖1，示出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的盤驅(qū)動器100。如圖1所示，至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁盤112支承在心軸(spindle)114上且被盤驅(qū)動器馬達(dá)118所旋轉(zhuǎn)。每個(gè)盤上的磁記錄是磁盤112上同心數(shù)據(jù)道(未示出)的環(huán)形圖案形式。
至少一個(gè)滑塊113位于磁盤112附近，每個(gè)滑塊113支承一個(gè)或更多磁頭組件121。磁盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑塊113在盤表面122上方徑向進(jìn)出移動使得磁頭組件121可以存取磁盤的寫有所需數(shù)據(jù)的不同道。每個(gè)滑塊113借助于懸臂115連接到致動器臂119。懸臂115提供輕微的彈力，其將滑塊113偏置朝向盤表面122。每個(gè)致動器臂119連接到致動器裝置127。如圖1所示的致動器裝置127可以是音圈馬達(dá)(VCM)。VCM包括在固定磁場內(nèi)可動的線圈，線圈移動的方向和速度通過由控制器129提供的馬達(dá)電流信號來控制。
盤存儲系統(tǒng)運(yùn)行期間，磁盤112的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生滑塊113與盤表面122之間的氣墊，其對滑塊施加向上的力或舉力。因此在正常運(yùn)行期間氣墊平衡懸臂115的彈力，并支承滑塊113離開盤表面且以一小的、基本恒定的間隔稍微在盤表面上方。
盤存儲系統(tǒng)的各種部件運(yùn)行時(shí)由控制單元129產(chǎn)生的控制信號控制，例如存取控制信號和內(nèi)部時(shí)鐘信號。通常，控制單元129包括邏輯控制電路、存儲裝置和微處理器。控制單元129產(chǎn)生控制信號從而控制各種系統(tǒng)操作，例如線123上的驅(qū)動馬達(dá)控制信號和線128上的頭定位和尋道控制信號。線128上的控制信號提供期望電流分布(current profile)從而將滑塊113優(yōu)化地移動和定位到盤112上期望的數(shù)據(jù)道。寫和讀信號借助于記錄通道125傳送到寫和讀頭121且從其傳出。
參照圖2，用于磁盤驅(qū)動器裝置中的磁盤202具有新穎的磁表面204，其避免相鄰道干擾和相鄰道寫入。參照圖3，可以看出表面204具有磁材料的同心環(huán)206，其每個(gè)可定義數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)道。這可以參照圖4更清楚地看出，圖4放大且更詳細(xì)地示出了盤202的表面204的一部分。在圖4中可以看出，盤具有通過較薄的非磁間隙404分隔開的磁道部分402。因此，道部分402具有定義道寬(TW)的寬度。磁部分的寬度可定義盤驅(qū)動器系統(tǒng)的道寬。磁部分402可包括諸如NiFe、CoFe等的材料。非磁部分可包括諸如氧化鋁(Al2O3)、Si3N4、Si(ON)x等的材料，或者可以僅是空氣間隙，其中部分404中的磁材料相對于道部分402凹進(jìn)。
參照圖5-11，描述了用于構(gòu)造這樣的盤介質(zhì)的幾種可能方法。特別參照圖5，一種方法包括使用濺射沉積室502。室502包括至少一個(gè)且優(yōu)選兩個(gè)離子束槍504、以及第一和第二靶506、508。桿(rod)510在室內(nèi)以可以繞其軸旋轉(zhuǎn)的方式固定。
第一和第二靶506、508由當(dāng)暴露于例如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)時(shí)具有不同材料去除速率的材料構(gòu)成。例如，第一靶506可由氧化鋁(Al2O3)構(gòu)成，而第二靶508可以由諸如Si3N4、SiO2、Si(ON)x、Ta等的材料構(gòu)成。
材料沉積在桿510旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行。這通過啟動離子束槍504、同時(shí)旋轉(zhuǎn)桿510來實(shí)現(xiàn)。來自離子束槍504的離子束512使原子、和或離子514、516被驅(qū)離靶506、508。這些原子或離子514、516然后沉積到旋轉(zhuǎn)的桿510上。隔離器518可設(shè)置在靶之間從而每次僅來自一個(gè)靶506、508的材料沉積到桿510的給定部分。
可以看出，參照圖5描述的材料沉積方案允許順序沉積兩種不同材料，一種在另一種之上。這導(dǎo)致具有一系列交替材料的同心層的桿。現(xiàn)在參照圖6，沉積之后，該桿510可以切片成盤602。
圖7示出了盤602的僅小部分的橫截面。該盤可使用常規(guī)拋光技術(shù)諸如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)來拋光。如圖7所示，盤602經(jīng)歷材料去除工藝諸如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)702。如上所述，如圖5所示從靶506、508沉積的材料704、706具有不同的蝕刻速率。例如，第一材料704可由氧化鋁構(gòu)成，并將蝕刻得比可由Si3N4、SiO2、Si(ON)x、Ta等構(gòu)成的第二材料慢得多。這導(dǎo)致第二材料706的明顯凹進(jìn)。反應(yīng)離子蝕刻(RIE)702可例如利用氟化學(xué)藥品諸如CHF3、CF4、CF6等進(jìn)行。利用這樣的RIE 702，材料704、706將具有非常不同的蝕刻速率。例如，Si3N4和氧化鋁的蝕刻速率具有10∶1的比率。
在圖7所示的盤602中，較慢蝕刻的材料704具有控制盤的道寬的寬度W。參照圖8，沉積磁材料802的薄層。該磁材料可以是諸如NiFe、CoFePt、CoFeB的材料或者用于盤制造的任何其它材料并優(yōu)選地通過共形沉積法例如化學(xué)氣相沉積、原子層沉積等來沉積?？巛^慢蝕刻的材料704的頂部的磁材料的寬度(TW)定義道寬。可以看出，磁材料向下延伸到第一材料704的相鄰層之間的凹進(jìn)中，在盤602的磁表面中提供間隙804。
現(xiàn)在參照圖9，在本發(fā)明的供選實(shí)施例中，較快蝕刻的材料可用于第一組材料層(道寬定義層)902，同時(shí)較慢蝕刻的材料可以用于第二組材料層(間隙定義層)904。反應(yīng)離子蝕刻(RIE)導(dǎo)致第一層902的凹進(jìn)。該RIE可具有諸如上面參照圖7所述的化學(xué)性質(zhì)。然后沉積磁材料906例如NiFe或CoFe，優(yōu)選地通過共形沉積法諸如化學(xué)氣相沉積、原子層沉積等進(jìn)行。
現(xiàn)在參照圖10，可進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光工藝來平坦化盤602的表面1002。該化學(xué)機(jī)械拋光工藝導(dǎo)致表面1002僅在第一(道寬定義)材料902的區(qū)域之上具有磁層，而在第二(間隙定義)材料904的區(qū)域之上沒有。因此，可以看出，道寬定義材料902的層的寬度定義盤602的道寬(TW)。
現(xiàn)在參照圖11，示出了構(gòu)造盤的另一方法，該方法使用稱為納米壓印技術(shù)(nano-imprint technology)的技術(shù)。當(dāng)需要更大的生產(chǎn)量使得上述方法變得過于高成本時(shí)，該實(shí)施例會是有用的。在該實(shí)施例中，例如通過參照圖5、6和7(或5、6和8)描述的沉積、蝕刻方法生成盤1102，除了磁材料不沉積在盤1102上以外。這形成具有帶凸起同心環(huán)1104的表面的盤(壓模(die))1102。然后提供第二盤(工件)1106，其可具有形成在其表面的薄磁層。然后該第一有紋理的盤1102可用作壓模來將所需的表面形狀壓印到第二盤1106上。布置所述兩個(gè)盤使得它們彼此面對，且然后用大的壓力壓到一起從而將一系列同心環(huán)壓印到盤1106的表面。如果工件盤1106在將盤1102、1106壓到一起之前配置有薄的磁表面層，則該磁表面在壓所述盤1102、1106期間將定位為朝向第一盤(壓模)1102。供選地，可提供沒有磁涂層的工件盤1106。然后盤1102、1106可壓到一起從而在第二盤(工件盤)1106上形成所需的紋理，在盤1102、1106壓到一起且所需紋理形成在第二盤1106上之后，磁材料可沉積到所述紋理化的表面。
然后可進(jìn)行拋光工藝諸如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)從而僅從盤的凸起部分去除磁材料，留下具有磁層的凹進(jìn)部分。這將類似于參照圖9和10描述的工藝。供選地，拋光步驟可以省去。這種情況下，凹進(jìn)部分將提供磁道部分之間的間隙，類似于參照圖8描述的盤。
雖然上面描述了各種實(shí)施例，但是應(yīng)理解，它們僅以示例而不是限制的方式給出。落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的其他實(shí)施例也會對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得明顯。因此，本發(fā)明的廣度和范圍不應(yīng)局限于任何上述示例性實(shí)施例，而應(yīng)僅根據(jù)所附權(quán)利要求
及其等價(jià)物來定義。
權(quán)利要求
1.一種在數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中使用的磁介質(zhì)，該介質(zhì)包括盤；形成在所述盤上的表面，所述表面配置有多個(gè)同心凸起部分；以及所述盤的所述表面上的磁層。
2.如權(quán)利要求
1所述的磁介質(zhì)，其中所述多個(gè)同心凸起部分通過同心凹進(jìn)部分彼此分隔開。
3.如權(quán)利要求
2所述的磁介質(zhì)，其中所述磁層覆蓋所述凸起部分和所述凹進(jìn)部分。
4.一種在磁數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中使用的磁介質(zhì)，該磁介質(zhì)包括具有表面的盤；形成在所述盤的所述表面上的磁材料的多個(gè)同心環(huán)，所述磁環(huán)通過非磁材料的同心環(huán)彼此分隔開。
5.一種在磁數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中使用的磁介質(zhì)，該磁介質(zhì)包括具有表面的盤；形成為同心環(huán)的多個(gè)凸起部分；以及覆蓋所述表面的至少一部分的磁材料層。
6.如權(quán)利要求
5所述的磁介質(zhì)，其中所述凸起部分通過形成為同心環(huán)的凹進(jìn)部分彼此分隔開。
7.一種在數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中使用的磁介質(zhì)，該磁介質(zhì)包括具有表面并包括第一材料的多個(gè)同心環(huán)的盤，所述第一材料的多個(gè)同心環(huán)通過第二材料的同心環(huán)彼此分隔開，其中所述第二材料的同心環(huán)在所述盤的所述表面凹進(jìn)；以及磁材料層，覆蓋所述盤的所述表面的至少一部分。
8.如權(quán)利要求
7所述的磁介質(zhì)，其中所述磁材料層形成在所述第一和第二材料兩者之上。
9.如權(quán)利要求
7所述的磁介質(zhì)，其中所述磁材料層形成在所述第二材料之上而不在所述第一材料之上。
10.一種用于構(gòu)造在數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中使用的磁介質(zhì)的方法，該方法包括提供沉積室；在所述沉積室內(nèi)安裝管，使得所述管可繞其自身的軸旋轉(zhuǎn)；在所述沉積室內(nèi)安裝第一靶，所述第一靶由第一材料構(gòu)成；在所述沉積室內(nèi)安裝第二靶，所述第二靶由第二材料構(gòu)成，所述第二材料與所述第一材料不同，所述第一材料具有與所述第二材料的蝕刻速率不同的蝕刻速率；在旋轉(zhuǎn)所述管的同時(shí)從所述第一和第二靶濺射沉積材料到所述管上；將所述管切成至少一個(gè)盤；利用反應(yīng)離子蝕刻RIE蝕刻所述至少一個(gè)盤從而形成具有凸起部分和凹進(jìn)部分的表面；以及沉積磁材料到所述磁介質(zhì)的表面上。
11.如權(quán)利要求
10所述的方法，還包括，在沉積磁材料之后，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光CMP工藝。
12.如權(quán)利要求
10所述的方法，其中所述凸起部分和凹進(jìn)部分都配置為同心環(huán)。
13.如權(quán)利要求
10所述的方法，還包括在所述沉積室中提供隔離器，所述隔離器設(shè)置在所述第一和第二靶之間。
14.如權(quán)利要求
10所述的方法，其中所述第一靶包括氧化鋁并且所述第二靶包括選自Si3N4、SiO2、Si(ON)x、Ta構(gòu)成的組的材料。
15.如權(quán)利要求
10所述的方法，其中來自所述第一和第二靶的材料順序沉積從而形成第一材料和第二材料的交替層。
16.如權(quán)利要求
15所述的方法，其中所述交替層彼此同心。
17.一種用于制造在數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中使用的磁介質(zhì)的方法，該方法包括構(gòu)造壓模，所述壓模具有一表面，該表面配置有形成為同心圓的多個(gè)凸起部分；提供具有表面的工件盤；以及將所述壓模的所述表面壓到所述工件盤的表面上從而配置所述工件盤的所述表面為具有多個(gè)同心凹進(jìn)部分。
18.如權(quán)利要求
17所述的方法，還包括，在將所述壓模的所述表面壓到所述工件盤的所述表面上之前，沉積磁材料到所述工件盤的所述表面上。
19.如權(quán)利要求
17所述的方法，還包括，在將所述壓模的所述表面壓到所述工件盤的所述表面上之后，沉積磁材料到所述工件盤的所述表面上。
20.如權(quán)利要求
17所述的方法，還包括沉積磁材料到所述工件盤的所述表面上并進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光工藝。
21.如權(quán)利要求
20所述的方法，其中在所述工件盤的所述表面靠著所述壓模的所述表面被壓之前沉積所述磁材料。
22.一種用于制造在數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中使用的磁介質(zhì)的方法，該方法包括提供沉積室，所述室包括第一材料構(gòu)成的第一靶、第二材料構(gòu)成的第二靶、以及管；在繞其自身的軸旋轉(zhuǎn)所述管的同時(shí)，從所述第一和第二靶順序沉積材料到所述管上；對所述管和所沉積的材料進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻RIE從而形成壓模表面，所述壓模表面具有通過同心凹進(jìn)部分分隔開的同心凸起部分；以及對著工件盤的表面壓所述壓模的所述表面。
23.如權(quán)利要求
22所述的方法，還包括沉積磁材料層到所述工件盤的所述表面上。
24.如權(quán)利要求
22所述的方法，還包括沉積磁材料層到所述工件盤的所述表面上并進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光工序。
25.如權(quán)利要求
7所述的磁介質(zhì)，其中所述第一材料包括氧化鋁且所述第二材料包括選自Si3N4、SiO2、Si(ON)x和Ta構(gòu)成的組的材料。
專利摘要
本發(fā)明提供一種在數(shù)據(jù)記錄中使用的磁介質(zhì)，其具有通過非磁部分或間隙部分彼此分隔開的一系列同心磁道部分。該磁部分定義數(shù)據(jù)道并防止來自一個(gè)道的信號漏出到另一道。因?yàn)閿?shù)據(jù)道清楚地分隔開，所以完全避免了相鄰道干擾。所述盤可以通過順序沉積第一和第二材料道旋轉(zhuǎn)的管上來制造，該第一和第二材料具有不同的蝕刻速率。所述管然后可切成盤且所述盤經(jīng)歷反應(yīng)離子蝕刻從而形成具有通過同心凹進(jìn)部分分隔開的同心凸起部分的盤表面。然后，磁材料可被沉積。然后可進(jìn)行可選的化學(xué)機(jī)械拋光工藝來平坦化該表面，得到具有通過非磁材料環(huán)分隔開的磁材料環(huán)的平坦表面。
文檔編號G11B5/84GK1991988SQ200610171268
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月28日
發(fā)明者弗拉迪邁爾·尼基廷 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan