專利名稱：制造離散軌道記錄介質的方法和離散軌道記錄介質的制作方法
技術領域：
本發明的實施例涉及制造離散軌道記錄介質的方法和通過這種方法制 造的離散軌道記錄介質。
背景技術：
近來，在納入硬盤驅動器(HDD)的磁性記錄介質中，由于相鄰軌道 之間的干擾，使軌道密度增加的干擾問題增大。特別地， 一個重要的技術 主題是減少由來自寫磁頭的磁場的邊緣效應所造成的寫沖莫糊。
為了解決這樣的問題，提出了例如離散軌道記錄型構圖介質(DTR介 質)，其中記錄軌道物理分開。DTR介質能夠減少寫入過程中擦除鄰近軌 道上的信息的側擦除現象或讀取過程中讀出鄰近軌道上信息的側讀取現 象，由此7>知可以增加軌道密度。因此，預期DTR介質為一種能夠提供 高記錄密度的磁記錄介質。
為了用浮動(flying)磁頭讀和寫DTR介質，期望將DTR介質的表 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 層和厚度約20 nm的磁記錄層以形成深度約24 nm的凹進，從而形成磁性 圖形。另一方面，由于浮動磁頭的設計浮動高度約為10 nm，如果留下很 深的凹進會使得磁頭浮動不穩定。因此，已經嘗試用非磁性材料填充磁性 圖形之間的凹進，由此整平介質的表面，以保證磁頭的浮動穩定性。
傳統地，已經提出下面的方法來通過利用非磁性材料填充磁性圖形之 間的凹進獲得具有平整表面的DTR介質。例如，在一種公知的方法中， 通過兩階段偏壓'減射，用非磁性材料填充磁性圖形之間的凹進，制造出平 坦表面的DTR介質(參見日本專利NO. 3686067)。然而，在通過偏壓、減射使用非磁性材料填充DTR介質的凹進時，公知襯底偏壓帶來的溫度升 高會導致磁記錄介質劣化和退化。
可以通過在執行偏壓濺射的同時強制地冷卻襯底來避免溫度升高，但 是為了強制地冷卻襯底，村底的后表面必須緊密固定到冷卻機構上。在這 種情況下，襯底的后表面會受到損壞，并且已經發現，基本上通過偏壓濺 射不能處理兩個表面。如果不能處理兩個表面，DTR介質的記錄容量會減 少到一半。
因此，通過采用能夠處理兩個表面的沉積方法，并且為了整平DTR 介質的表面，可以考慮重復這樣的過程，即在磁性圖形之間的凹進中以及 在磁性圖形上沉積非磁性材料，并回蝕非磁性材料。然而，在重復非磁性 材料的沉積和回蝕時，非磁性材料的厚度可能不均勻，很難令人滿意地重 現。由于這樣的非磁性材料的厚度偏差會根據制造裝置而變化，因此，通 過單獨調整制造裝置的方法基本上不能解決該問題。
發明內容
根據本發明一個實施例，提供一種制造離散軌道記錄介質的方法，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小于 一周的角度而兩次或更多次重復這樣的工藝，即，沉積非磁性材料以填充 在所述磁性圖形之間的凹進中和回蝕所述非磁性材料。根據本發明另一實 施例，提供一種離散軌道記錄介質，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或更多的指作為在沉積非磁性材料時所述襯底的夾 持部分的標記。
圖l是才艮據實施例的DTR介質沿圓周方向的平面圖2A到2K是示出根據實施例的DTR介質的制造方法的截面圖3是根據實施例用于制造DTR介質的裝置的頂視圖；圖4A到4D是示出襯底旋轉腔中的栽體狀態的平面圖5是解釋在村底旋轉腔中旋轉襯底的方法的截面圖；以及
圖6是示出了實例4中DTR介質中出現的指的示圖。
具體實施例方式
圖1是根據本發明實施例的DTR介質沿圓周方向的平面圖。如圖1 所示，伺服區2和數據區3沿DTR介質1的圓周方向交替形成。伺服區2 包括前導區段21、地址區段22以及脈沖(burst)區段23。數據區3包括 離散軌道31。
現在參照圖2A到2K，描述根據本發明實施例的DTR介質制造方法。 為了簡化說明，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的保護層53。為了簡化說明，沒有示出軟磁 性底層和取向控制層。在保護層53上，通過旋涂(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 起和凹進圖形(圖2A)。
通過使用壓模61進行壓印(imprinting)形成與壓模61中的凹i^j" 應的抗蝕劑54突起54a (圖2B )。
利用ICP (感應耦合等離子體)蝕刻裝置進行蝕刻，以移除殘留在構 圖的抗蝕劑54的凹進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，腔壓力被設定為2毫托，線圏RF功率和臺板RF 功率被分別設定為100W,蝕刻時間被設定為30秒(圖2C )。
利用留下的沒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)離子槍進行離子刻蝕以蝕刻具有4 nm厚度的保護層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波功率被設定為800 W，加速電壓,皮設定為500 V， 蝕刻時間被z沒定為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，腔壓力被設定到100 毫托，功率被設定為100W。
接下來，通過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濺射時使用Ru靶材，氬流速被設定為100 sccinj 腔壓力被設定為 0.5帕，濺射時間被設定為10秒，沉積厚度為50 nm的Ru薄膜。非磁性 材料55的厚度優選為30到100 nm。如果非磁性材料的厚度小于凹進的深 度，磁記錄介質在接下來的回蝕工藝中會受到損壞。在這個階段，如圖2F 所示，表面并不平整，凹進的深度約為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是因為提供了更快的DC濺 射率，不容易出現粉塵。同時，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，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，微波功率凈皮談定為800 W,加速電壓被設定為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。結果，表面 凹進的深度減小到10 nm。通過這樣的工藝，介質的表面粗糙度降低，凹 進深度減小到一半。該工藝旨在通過回蝕非磁性材料55修整表面，因此 ECR離子槍的條件，諸如處理時間，并不是非常重要的參數。離子輻射的 時間越長，降低表面粗糙度并減小凹進深度的效果越顯著，但是有必要在 圖2F的填充非磁性材料55的過程中使沉積的非磁性材料更厚。
當在圖2F的沉積過程中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，通過使用氬和諸如CF4的含氟氣 體的混合氣體可以將其回蝕。在這種情況下，與單獨使用氬進行回蝕的情 況相比較，降低表面粗糙度的效果更差，但是減小凹進深度的效用得到提 高。然后，在本實施例中，村底51沿其平面旋轉小于一周的角度(圖2H)。 相繼地重復非磁性材料的沉積(圖2F)和非磁性材料的回蝕(圖2G)。 例如，當襯底51旋轉120度時，兩次重復步驟3f、 3g和3h。然后執行步 驟3i和3j，因此，在襯底旋轉角度為120度時，非磁性材料的沉積和回蝕 總共重復三次。因此，伴隨著將襯底在平面內旋轉小于一周的角度而兩次 或更多次地重復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。
襯底旋轉角度和重復步驟3f、 3g和3h的次數之間的關系為對于90度 三次，對于60度五次，對于45度七次，對于30度11次，對于15度23 次。在180度，上述操作僅執行一次。因此，襯底旋轉角度優選為每次旋 轉15到180度。如果襯底旋轉角度小于15度，重復圖2F, 2G和2H的 過程要花費多于一小時，從產出率的角度來說不太實際。
在這樣的襯底旋轉過程中，可以將襯底冷卻。通過圖2F和2G的過程， 在襯底中積累了熱，優選在襯底旋轉過程中冷卻襯底。如果僅僅在襯底旋 轉腔保持在高度真空(1.0 x 10"帕或更小)的狀態下旋轉襯底，只能預期 輻射的冷卻效應，而這要花費很長的時間來冷卻。于是，這導致降低的產 量。因此，通過將氬或氮氣(N2)引入襯底旋轉腔來將腔壓力設定到0.3 到10帕，可以預期除輻射的冷卻效應之外，還有氣體分子的熱傳導產生的 冷卻效應。例如，通過將氬以100 sccm引入到4十底旋轉腔，將腔壓力調整 到7帕，并保持襯底30秒，獲得足夠的冷卻效應。進一步地，可以通過在 襯底旋轉腔中安裝冷卻塊來增強冷卻功效。優選地，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。
作為要引入到襯底旋轉腔中的氣體，因為H2不安全而He很昂貴，H2 和He并不適于批量生產。
接下來，通過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，腔壓力被設定到0.52帕，'減射時間被設 定到70秒，沉積厚度為50 nm的Ru薄膜。回蝕非磁性材料55 (圖2J)。該工藝中的條件如下使用ECR離子 槍，微波功率,皮設定為800 W，加速電壓被設定為700 V,蝕刻進行大約 三分鐘。使用四級質鐠儀(Q-MASS)，當檢測到磁記錄層中包含Co時 確定回蝕的結束點。在才艮據本發明實施例的方法中，由于不能精確判斷圖 2G的回蝕過程中非》茲性材料55蝕刻了多少，^J^基于回蝕時間控制回蝕 過程。相反，利用Q-MASS或諸如SIMS (二級離子質i普儀)之類的其他 蝕刻結束點檢測器檢測結束點使得有可能實現高精度回蝕。
最后，通過CVD (化學氣相沉積法)沉積碳(C)以形成保護層57 (圖2K)。進一步地，向保護層57施加潤滑劑以保護DTR介質。
接下來，與制造裝置一起描述根據制造方法的實施例的兩面處理方法。
首先，通過使用兩面旋涂器，在用于HDD的直徑1.8英寸的玻璃襯底 的兩個表面上施加抗蝕劑。在該情況下，襯底的內周邊部分被卡住并旋轉。 i走轉速度可以4壬意變化至6,000 rpm。例如，當以500 rpm的低速i走轉時， 移動抗蝕劑分配器噴嘴直至將抗蝕劑施加到襯底的內周邊，噴出抗蝕劑。 在噴出抗蝕劑的同時，抗蝕劑分配器噴嘴沿著朝向盤的外周邊的方向移動， 在該外周邊處4亭止噴射抗蝕劑。然后，旋轉速度增加到6000 rpm，抗蝕 劑被拋開并干燥。SOG (旋涂玻璃)如上所述成為抗蝕劑，其厚度被調整 為100nm。
為了從前后側將涂布有抗蝕劑的襯底夾在中間，將兩個壓模緊密固定 到兩個表面上，并利用專用的印模用30噸壓機壓印襯底，所述專用印模特 別i殳計為在1.8英寸直徑的村底的整個表面上施加均勻負載。
然后，通過使用修改自Canon Anerva C3010濺射機的如圖3所示的 DTR介質制造裝置，處理襯底的兩個表面。圖3是實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，襯底旋轉腔106,、減射腔107， ECR 離子槍腔108，以及保護層沉積腔109。在常規狀態下，所有腔保持在高度 真空(1.0 x It)-4帕或更小)。村底設置在圖3中的制造裝置的L/UL腔100中，通過使用運栽體70 首先將襯底運送到ICP蝕刻腔101,然后移除抗蝕劑凹進底部上殘留的抗 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，并通過線圏產生感應耦合等離子體(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，并進行反應 離子蝕刻(RIE)。
將襯底運送到ECR離子槍腔102，如圖2D所示利用抗蝕劑圖形作為 蝕刻掩模對保護層和磁記錄層進行蝕刻，形成磁性圖形。在ECR離子槍 腔102中，在ECR (電子回旋共振)產生的等離子體中將諸如Ar、 02、 CF4之類的氣體離子化，并通過格柵(grid)將其加速，于是原子與襯底 表面相撞擊以進行蝕刻。
將襯底運送到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。
將襯底運送到濺射腔104，如圖2F所示沉積非磁性材料。將襯底運送 到ECR離子槍腔105，如圖2G所示回蝕所述非磁性材料。
將襯底運送到襯底旋轉腔106，如圖2H中描述的那樣將襯底在其平面 上旋轉一個小于一周的角度。通過將冷卻氣體引入村底旋轉腔106可在這 時冷卻襯底。可選地，可在襯底i走轉腔106內安裝冷卻塊。
為了多次重復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，將襯底運送到ECR離子槍腔105以回蝕非磁 性材料，并將襯底運送到襯底旋轉腔106以將襯底在其平面上旋轉小于一 周的角度。
將襯底運送到濺射腔107，如圖2I所示沉積非磁性材料。將襯底運送 到ECR離子槍腔108，如圖21所示回蝕非磁性材料。
將襯底運送到保護層沉積腔109，如圖2J所示沉積碳保護層。在保護 層沉積腔109中，優選使用C2H4等等作為材料氣體，通過CVD (化學氣 相沉積法)沉積碳^f呆護膜。可選地，可以通過簡單DC'減射來'減射沉積碳 保護膜。現在參照圖4A到4D和圖5，描述在襯底旋轉腔106中旋轉襯底的方 法。圖4A到4D是示出襯底旋轉腔106中運載體的狀態的平面圖。圖5是 說明襯底旋轉腔106中旋轉襯底的方法的截面圖。
如圖4A所示，襯底51位于運載體70的中心孔中，并在其外圍邊緣 由具有板簧(leafspring)的壓爪71和兩個固定壓爪72、 72夾持時被運送。 如圖5所示，襯底旋轉腔106具有能夠推動移動和旋轉的襯底夾盤120， 襯底51的外圓周由三個爪121夾持。襯底旋轉腔106還具有冷卻塊130。 冷卻塊130的表面為波浪狀，其內循環冷卻劑。
首先，如圖4B所示，襯底51的外周邊邊緣由襯底夾盤120的三個爪 121夾持(hold)，在運載體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120旋轉指定角度(例如，卯度)。如圖 4D所示，襯底51再次由具有板簧的壓爪71和兩個固定壓爪72, 72夾持 從而被運載體70夾持，襯底夾盤120被拉回。因此，襯底51在其面上旋 轉小于一周的角度，運載體70返回到濺射腔104。
接下來，將描述本發明實施例中將使用的優選材料。 〈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。可以使用非晶玻璃或晶化玻璃作為 玻璃襯底。非晶玻璃的實例有普通鈉鈣玻璃和鋁硅酸鹽玻璃。晶化玻璃的 實例有基于鋰的晶化玻璃。陶瓷襯底的實例包括普通氧化鋁、氮化鋁或包 含氮化硅作為主要成分的燒結體，以及這些材料的纖維增強材料。可以使 用在上述金屬襯底或非金屬襯底上通過電鍍或濺射形成的具有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，即通過來自用于 沿水平方向磁化垂直磁記錄層的單級磁頭的記錄磁場，并將磁場傳播到磁 頭一側，以及向記錄層施加尖銳且足夠的垂直磁場，從而提高讀/寫效率。 對于軟磁性底層，可以使用包含Fe、 Ni或Co的材料。這樣的材料的實例包括基于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構的材料，諸如含Fe量在60%或更多的FeAlO、 FeMgO、 FeTaN和FeZrN、或者具有其中在矩陣中^L精細晶粒的顆粒 結構的材料。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合金優選包含 80 at。/o或者更多的Co。在這樣的Co合金的情況下，當通過賊射沉積時很 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，因此表現出優異的軟磁性，能夠減少介質噪聲。非晶軟磁性材料的 優選實例包括基于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晶度或提高軟 磁性底層對襯底的粘附。可以使用Ti、 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。可在軟磁性底 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之類的硬磁膜的釘扎 (pinning )層或諸如IrMn和PtMn之類的反鐵磁膜交換耦合。可以在Ru 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〉
對于垂直磁記錄層，優選使用包含Co作為主要成分、至少包含Pt并 進一步包含氧化物的材料。垂直磁記錄層可在需要時包含Cr。作為氧化物，硅氧化物或鈦氧化物特別優選。垂直磁記錄層優選具有這樣的結構，其中 磁顆粒，也就是，具有磁性的晶粒在層中被分散。磁顆粒優選具有沿厚度 方向穿透垂直磁記錄層的柱狀結構。形成這樣的結構會改善垂直磁記錄層 的磁顆粒的取向和結晶度，因此可以提供適于高密度記錄的信號噪聲比率
(SN比率)。要包含的氧化物的量對提供這樣的結構非常重要。
垂直磁記錄層中氧化物的含量優選為基于Co、 Cr和Pt的總量的3 mol。/。或更多以及12 mol。/o或更少，更優選為5 mol。/。或更多以及10 mol% 或更少。垂直磁記錄層中氧化物的含量之所以優選在上述范圍中的原因是， 在形成垂直磁記錄層時，氧化物圍繞磁顆粒沉淀，并能夠分離精細磁顆粒。 如果氧化物含量超過上述范圍，氧化物就殘留在磁顆粒中，損害磁顆粒的 取向和結晶度。此外，氧化物在》茲顆粒的上部分和下部分上沉淀，產生不 期望的結果，即沒有形成其中磁顆粒沿厚度方向穿透磁記錄層的柱狀結構。 不希望氧化物的含量低于上述范圍，因為沒有足夠地分離精細磁顆粒，導 致重現信息時的噪聲增加，因此不能提供適于高密度記錄的信號噪聲比率
(SN比率)。
垂直萬茲記錄層中Cr的含量優選為0 at。/。或更多以及16 at。/。或更少， 更優選為10 atV。或更多以及14 at。/。或更少。Cr含量之所以優選在上述范 圍的原因是，磁顆粒的單軸晶體磁各向異性常數Ku沒有降低太多，保留 了很高的磁化，于是提供適于高密度記錄的讀/寫特性和足夠的熱起伏特 性。不希望Cr含量超過上述范圍，因為磁顆粒的Ku降低，因此熱起伏特 性劣化，并且磁顆粒的結晶度和取向受到損害，導致讀/寫特性的劣化。
垂直》茲記錄層中Pt的含量優選為10 at。/o或更多以及25 at。/。或更少。 Pt含量之所以優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/寫特性。不希望Pt含量超過上述范圍，因為在磁顆粒中形 成具有fcc結構的層，有損害結晶度和取向的風險。不希望Pt含量低于上 述范圍，因為沒有提供適于高密度記錄的用于熱漲落特性的令人滿意的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的一種或多種類型的元素。 當包含上述元素時，促進了精細磁顆粒的形成或者可以改善結晶度和取向， 并提供適于高密度記錄的讀/寫特性和熱漲落特性。上述元素的總含量優選 為8at。/。或更少。不希望含量超過8at。/。，因為在磁顆粒中形成非hcp相 的相，擾亂磁顆粒的結晶度和取向，于是不能提供適于高密度記錄的讀/ 寫特性和熱漲落特性。
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層中的至少一種類型的合金層的多層結構、以及通過向這些層添加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選為5到60 nm，更優選為10到40 nm。當厚 度在該范圍內時，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。
〈保護層〉
提供保護層用于防止垂直磁記錄層的腐蝕，并防止介質的表面在》茲頭 與介質接觸時免于損壞。保護層材料的實例包括含有C、 Si02或Zr02的 材料。保護層的厚度優選為1到10 nm。這對于高密度記錄是優選的，因 為可以減小磁頭和介質之間的距離。碳可以分類為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 優越，但在表面平滑度上不如石墨，因為它是晶體材料。通常，通過使用 石墨靶材利用濺射來沉積碳。在這個方法中，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為類金剛石碳 (DLC)。 DLC在耐久性和腐蝕抗性以及在表面平滑度上都很優越，因為 它是非晶的，因此用作磁記錄介質的表面保護層。利用CVD(化學氣相沉 積法)沉積DLC是通過在等離子體和化學反應中激發并分解原料氣體產 生DLC，因此，可以通過調整條件來形成spS鍵合碳更豐富的DLC。 接下來，將描述本發明實施例的每個工藝中的優選制造條件。 〈壓印〉
通過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。將其上形成有對應于伺服信息和記 錄軌道的突起和凹進圖形的壓模表面面對襯底上的抗蝕劑。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 人滿意地將壓才莫從抗蝕劑剝離。 〈移除抗蝕劑殘余物〉
通過RIE (反應離子蝕刻)移除抗蝕劑凹進底部上留下的沒有移除的 抗蝕劑殘余物。在該過程中，使用與抗蝕劑材料相應的適當工藝氣體。能 夠在低壓下產生高密度等離子體的ICP (感應耦合等離子體)裝置優選作 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處理磁 記錄層。對于處理磁記錄層來說，使用氬離子束蝕刻(氬離子刻蝕)是優 選的。可以通過^f吏用Cl氣體或CO和NH3的混合氣體的RIE進行處理。 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。當使用RIE時，在突起的磁性圖形的側壁上幾乎不形成錐體。在通過能夠蝕刻任何材料的Ar離子銑(milling)來處理 磁記錄層時，如果在這樣的條件下進行蝕刻，該條件例如為加速電壓被設 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 相對設置(離子的入射角為90° )下進行銑削，那么在突起的磁性圖形的 側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。當使用普通光刻膠作為抗蝕 劑時，可以通過氧等離子體處理容易地將其剝離。具體地，通過在腔壓力 為1托，功率為400 W，處理時間為5分鐘的條件下使用氧灰化(ashing ) 裝置將光刻膠剝離。當使用SOG作為抗蝕劑時，通過使用含氟氣體的RIE 剝離SOG。 CF4或SF6適于作為含氟氣體。注意到，優選用水進行沖洗， 因為含氟氣體與空氣中的濕氣發生反應會產生諸如HF和H2S04之類的 酸。
〈回蝕非磁性材料〉
進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膜)。 優選通過氬離子銑或利用ECR離子槍的蝕刻來進行這樣的回蝕過程。 〈沉積保護層和后處理〉 在回蝕之后，沉積碳保護層。可通過CVD、濺射或真空蒸發來沉積碳 保護層。CVD產生包含大量sp"鍵合碳的DLC薄膜。厚度小于2nm的碳 保護層是不優選的，因為其導致不令人滿意的覆蓋。然而，厚度超過10nm 的碳保護層也不是優選的，因為它增加讀/寫頭和介質之間的磁性間隔，導 致SNR下降。向保護層的表面施加潤滑劑。使用例如全氟聚醚 (perfluoropolyether)、氟化乙醇、氟化羧酸等作為潤滑劑。
實例
實例1
^^用其上形成有如圖1所示的伺服圖形(前導、地址、脈沖)和記錄 軌道的突起和凹進圖形的壓模，在圖2A到2K的方法中制造DTR介質。在圖2F的工藝中，通過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的加速電壓下通過施加氬離子60秒來回蝕Ru膜。 在圖2H的工藝中，在襯底旋轉腔中將襯底旋轉120度。重復圖2F、 2G 和2H的工藝。接著，在圖2I的過程中，通過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到Co。然后，通過濺射沉積厚度為4 nm的碳保護 層以提供DTR介質。
用光學表面分析儀(OSA)測量面內厚度分布。結果，沒有觀察到非 ^磁性材料的厚度偏差。局部TEM(透射電鏡)觀察揭示出，在介質表面留 有深度約4nm的精細凹進。當使用自旋支架(spin-stand )研究讀信號時， 沒有觀察到信號強度的偏差。
對比實例1
用與實例1中相同的方法制造DTR介質，但是不旋轉襯底。 用OSA測量的面內厚度分布的結果是，觀察到非磁性材料的厚度偏 差。當使用自旋支架研究讀信號時，用OSA觀察到的較厚非磁性材料的部 分中的信號強度是觀察到的較薄非磁性材料的部分中的信號強度的1/2。由 于讀信號強度正比于磁頭與DTR介質的記錄層之間的距離(磁間距)， 局部觀察到弱信號強度的原因被認為是由保留的過量非磁性材料導致的。 在讀信號強度存在偏差的情況下，該介質不能用于HDD。 實例2
用與實例1中相同的方法制造DTR介質，但是襯底旋轉角度設定為 45度，并且圖2F、 2G和2H的過程重復七次。
局部TEM觀察揭示出，介質表面被非常平滑地整平。用OSA測量的 面內厚度分布的結果是，沒有觀察到非磁性材料的厚度偏差。當使用自旋 支架研究讀信號時，沒有觀察到信號強度的偏差。因此，減小襯底旋轉角 度并增加非磁性材料的沉積和回蝕的重復數目可增強介質表面的平整性。然而，信號強度的絕對值降低到實例1中制造的DTR介質的0.8倍。 認為該結果的原因是，非磁性材料的沉積和回蝕的重復數目增加，使熱在 村底中積累，因此DTR介質的磁特性劣化。
DTR介質的磁特性用Kerr測量設備評估。結果，矯頑力(Hc)為5.2 kOe，反轉磁疇成核磁場(Hn )為1.8 kOe,飽和磁場(Hs )為10.0 kOe。 該DTR介質相比于其自身的磁記錄層來說顯示出稍微更高的Hc和Hs。 由于Hs高至10kOe,在已有的記錄頭中不會實現飽和記錄。
實例3
用與實例1中相同的方法制造DTR介質，但是襯底旋轉角度設定為 15度，并且圖2F、2G和2H的過程重復23次，同時在襯底旋轉中以10 sccm 將氬氣引入腔中并將腔壓力設定到7帕。
局部TEM觀察揭示出，介質表面:^皮非常平滑地整平。用OSA測量的 平面內厚度分布的結果是，沒有觀察到非磁性材料的厚度偏差。當使用自 旋支架研究讀信號時，沒有觀察到信號強度的偏差，也沒有觀察到信號強 度的劣化。
DTR介質的磁特性用Kerr測量設備評估。結果，矯頑力(Hc )為4.8 kOe，反轉磁疇成核磁場(Hn)為2.0 kOe，飽和磁場(Hs )為8.0 kOe。 該DTR介質相比于其自身的磁記錄層來說顯示出的磁場特性區別不大。 通過在襯底旋轉期間引入氣體，襯底得到有效冷卻，可以抑制DTR介質 的磁特性劣化。
通過引入N2替代Ar進行了相似的實驗，磁特性沒有發生太大改變。
有效的。 實例4
用與實例1中相同的方法制造DTR介質，但是襯底旋轉角度設定為 90度，并且圖2F、 2G和2H的過程重復三次。
用OSA測量平面內厚度分布，如圖6所示，在襯底的周邊邊緣的12 個部分處觀察到沉積非磁性材料時形成的運載體壓爪的標記。這樣的標記被稱為"指(finger)"。
因此，當使用三個壓爪的運載體時，在襯底旋轉過程中形成六個或更 多的指。
相似地，當使用四個壓爪的運載體時，在襯底旋轉過程中形成八個或 更多的指。
盡管描述了本發明的特定實施例，但是這些實施例僅作為實例呈現， 而不意圖限制本發明的范圍。實際上，可以用各種其他形式實現這里描述 的新穎的方法和系統，并且，可以對這里描述的方法和系統的形式做出各 種省略、替換和改變，而不偏離本發明的精神。所附的權利要求及其等同 物旨在將這樣的形式或變體涵蓋為落入本發明的范圍和精神之內。
權利要求
1.一種制造離散軌道記錄介質的方法，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小于一周的角度而兩次或更多次重復這樣的工藝，即，沉積非磁性材料以填充在所述磁性圖形之間的凹進中和回蝕所述非磁性材料。
2. 如權利要求1所述的方法，其中所述襯底每次旋轉都沿其 平面旋轉15度到180度之間的角度。
3. 如權利要求1所述的方法，其中在所述襯底沿其平面旋轉 期間，在旋轉所述襯底的腔中引入Ar或N2，并將腔壓力設定為 0.3到10帕。
4. 一種離散軌道記錄介質，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或更多的指作為 在沉積所述非磁性材料時所述襯底的夾持部分的標記。
全文摘要
根據本發明一個實施例，一種制造離散軌道記錄介質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小于一周的角度而兩次或更多次重復這樣的工藝，即，沉積非磁性材料以填充在所述磁性圖形之間的凹進中和回蝕所述非磁性材料。
文檔編號G11B5/84GK101542609SQ200880000660
公開日2009年9月23日 申請日期2008年6月20日 優先權日2007年6月28日
發明者木村香里, 櫻井正敏, 白島聰志, 鐮田芳幸 申請人:株式會社東芝