製造磁記錄介質的方法以及磁記錄/再現裝置的製作方法

2023-10-22 19:51:37

專利名稱：製造磁記錄介質的方法以及磁記錄/再現裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及製造用於諸如硬碟裝置的磁記錄/再現裝置的磁記錄介質的方法。還 涉及磁記錄/再現裝置。
背景技術：
近年來，諸如磁碟裝置、軟盤裝置和磁帶裝置的磁記錄裝置被廣泛地應用，其重要 性也日益增加。在磁記錄裝置中使用的磁記錄介質的記錄密度也被極大地提高。特別地， 因為MR頭和PRML技術的發展，面記錄密度日益增加。最近，已經開發了 GMR頭和TMR頭， 並且面記錄密度以約每年100%的速率增加。對於進一步增加記錄密度的需求仍然日益增 加，因此，熱切需要具有更高矯頑力和更高信噪比(SNR)以及高解析度的磁性層。同樣還進行了通過增加磁軌密度和增加線記錄密度來增加面記錄密度的嘗試。在近期的磁記錄裝置中，磁軌密度已達到約llOkTPI。然而，隨著磁軌密度的增加， 磁記錄信息傾向於在相鄰的磁軌之間彼此幹擾，並且作為噪聲源的在其邊界區域中的磁化 過渡區傾向於損害SNR。這些問題導致誤碼率的降低並阻礙了記錄密度的增加。為了增加面記錄密度，需要使每一個記錄位的尺寸變小並使每一個記錄位具有最 大飽和磁化和磁性膜厚度。然而，隨著位尺寸的減小，每位的最小磁化體積變小，並且所記 錄的數據往往會因為由熱波動造成的磁化反轉而消失。此外，為了減小相鄰磁軌之間的距離，磁記錄裝置需要高精度磁軌伺服系統技術， 並且通常採用這樣的操作，其中，進行寬幅記錄而進行窄幅再現，以使相鄰磁軌之間的影響 最小化。該操作的優點為可以使相鄰磁軌的影響最小化，而缺點為再現輸出相當低。這還 導致難以將SNR提高到希望的高水平。為了減小熱波動、保持希望的SNR並獲得希望的再現輸出，已經有這樣的提議，其 中形成沿磁記錄介質表面上的磁軌延伸的凸起和凹陷，以便通過凹陷來分離位於凸起上的 每一個構圖的磁軌，由此增加磁軌密度。下文中，將該類型的磁記錄介質稱為離散磁軌介 質，並且將用於提供該類型的磁記錄介質的技術稱為離散磁軌方法。離散磁軌介質的一個已知實例為在例如專利文獻1中公開的磁記錄介質，其被這 樣製造，提供具有在其表面上形成的凸起和凹陷的非磁性基底，並且在非磁性基底上形成 對應於表面結構的磁性層，以便產生物理離散的磁記錄磁軌和伺服信號圖形。上述磁記錄介質具有的結構使得可以通過在其表面上形成有凸起和凹陷的非 磁性基底上的軟磁性襯層(underlayer)來形成鐵磁性層，並在鐵磁性層上形成外塗層 (overcoat)。磁記錄構圖區域在與周圍區域物理分離的凸起上形成磁記錄區域。在上述磁記錄介質中，可以防止或最小化在軟磁性襯層中鐵磁疇壁的出現，因此 減小了由熱波動造成的影響，並且使相鄰信號之間的幹擾最小化，從而提供具有大SNR的 磁記錄介質。離散磁軌方法包括兩種方法第一種為在形成包括幾個層疊的膜的多層磁記錄介 質之後形成磁軌的方法；第二種為直接在基底上或在用於在其上形成磁軌的膜層上形成具有凸起和凹陷的圖形且然後使用構圖的基底或構圖的膜層形成多層磁記錄介質的方法 (參見，例如，專利文件2和專利文件3)。第一種方法通常稱為磁性層處理型方法，第二種 方法通常稱為壓紋(embossing)型方法。專利文件4提出了另一離散磁軌方法。在所提出的方法中，例如，對預先形成的磁 性層進行氮離子或氧離子注入或利用雷射進行輻射，由此形成在離散磁軌介質中分離磁軌 的區域。此外，還提出了一種製造磁記錄介質的方法，其包括使用碳掩模對磁性層進行離 子銑削的步驟(參見專利文件5)。專利文件1JP2004--164692 Al
專利文件2JP2004--178793 Al
專利文件3JP2004--178794 Al
專利文件4JPH5-205257 Al
專利文件5JP2006--31849 Al

發明內容
本發明所要解決的問題由於迄今提出的磁記錄介質仍然會面對進一步增加記錄密度的問題，本發明的主 要目的為提供一種製造改善的磁記錄介質的方法，該磁記錄介質呈現極大地增加的記錄密 度而同時保持記錄/再現特性等於或優於迄今提出的磁記錄介質的記錄/再現特性。所制 造的磁記錄介質的特徵在於，使在分離磁記錄圖形的區域中的矯頑力和剩餘磁化最小化到 令人滿意的程度，因此，可以避免磁記錄時的寫模糊，並可以獲得極大改善的面記錄密度。本發明的另一目的為提供一種磁記錄/再現裝置，其被裝配有上述磁記錄介質， 因此，該裝置呈現良好的磁頭懸浮性，並且以優良的分離性分離磁記錄圖形，從而抑制了發 生在相鄰的被分離區域之間的信號幹擾。因而該磁記錄/再現裝置具有高記錄密度特性， 並可以用作離散型磁記錄/再現裝置。考慮到上述有益的特性，通過本發明的方法製造的磁記錄介質可以用作具有磁性 分離的記錄圖形的離散型磁記錄介質，該磁性分離的記錄圖形包括磁記錄磁軌和伺服信號 圖形。該製造磁記錄介質的方法是簡單且容易的。解決問題的手段發明人為來提供磁記錄介質而進行的研究表明，可以通過下列方法製造上述改善 的磁記錄介質。由此，完成了本發明。根據本發明，提供了製造磁記錄介質的下列方法。(1) 一種製造磁記錄介質的方法，所述磁記錄介質在非磁性基底的至少一個表面 上具有磁性分離的磁記錄圖形，其特徵在於包括依次執行的下列步驟(A)到(F)(A)在非磁性基底上形成磁性層的步驟；(B)在所述磁性層上形成碳層的步驟；(C)在所述碳層上形成抗蝕劑層的步驟；(D)在所述抗蝕劑層上形成所述磁記錄圖形的負圖形的步驟；(E)去除在與所述磁記錄圖形的所述負圖形對應的區域中的所述抗蝕劑層的部分和所述碳層的部分的步驟；以及然後(F)去除在與所述磁記錄圖形的所述負圖形對應的每一個區域中的所述磁性層的 至少表面層部分的步驟。(2)根據上述(1)的製造磁記錄介質的方法，其中，在步驟(B)中在所述磁性層上 形成的所述碳層具有5nm到40nm的範圍內的厚度。(3)根據上述⑴或(2)的製造磁記錄介質的方法，其中，在步驟(F)中僅僅去除 了在與所述磁記錄圖形的所述負圖形對應的每一個區域中的所述磁性層的所述表面層部 分。(4)根據上述(3)的製造磁記錄介質的方法，其中，被去除的所述磁性層的所述表 面層部分具有2nm到15nm的範圍內的厚度。(5)根據上述(1)到(4)中任一項的製造磁記錄介質的方法，其中，通過反應離子 銑削或反應離子蝕刻來執行步驟(F)中的所述磁性層的所述至少表面層部分的去除。(6)根據上述(3)到(5)中任一項的製造磁記錄介質的方法，還包括以下步驟(F』 )將已在步驟(F)中通過去除所述磁性層的所述表面層部分而暴露的所述磁 性層的每一個區域先暴露到含氟氣體離子且然後暴露到氧氣離子的步驟。(7)根據上述(1)到(6)中任一項的製造磁記錄介質的方法，其中，通過使用壓模 的轉移印刷來執行步驟(D)中的在所述抗蝕劑層上形成所述磁記錄圖形的所述負圖形。(8)根據上述(1)到(7)中任一項的製造磁記錄介質的方法，還包括(G)在步驟(F)和可能存在的步驟(F』 )之後去除所述抗蝕劑層的剩餘部分和所 述碳層的剩餘部分的步驟。(9)根據上述(8)的製造磁記錄介質的方法，其中，在步驟(C)中由SiO2M料或含 SiO2的材料形成所述抗蝕劑層，並且在步驟(G)中通過使用O2氣體的幹法蝕刻去除所述碳 層的剩餘部分。(10)根據上述(9)的製造磁記錄介質的方法，還包括(H)在步驟(G)之後，通過使用惰性氣體蝕刻所述磁性層的所述表面層部分的步
馬聚ο根據本發明，還提供了以下磁記錄/再現裝置。(11) 一種磁記錄/再現裝置，其特徵在於，組合地包括通過上述(1)到(10)中 任一項的方法製造的磁記錄介質；用於沿記錄方向驅動所述磁記錄介質的驅動部；包括記 錄部和再現部的磁頭；用於以與所述磁記錄介質相對運動的方式移動所述磁頭的裝置；以 及用於向所述磁頭輸入信號並用於從所述磁頭再現輸出信號的記錄和再現信號處理裝置。發明的效果根據本發明，通過其中在非磁性基底上形成磁性層且然後在該磁性層上形成磁記 錄圖形的製造磁記錄介質的方法，可以提供這樣的磁記錄介質，其特徵在於，確保良好和穩 定的磁頭懸浮性(floatability)，並且通過呈現優良分離性的區域分離磁記錄圖形，抑制 了發生在圖形中的相鄰的分離區域之間的信號幹擾，並且可以實現高記錄密度。此外，根據本發明，可以提供配備有上述磁記錄介質的磁記錄/再現裝置，因此， 該裝置呈現良好的磁頭懸浮性，並且以優良的分離性使磁記錄圖形分離，從而抑制了發生 在相鄰的分離區域之間的信號幹擾，因而該裝置具有高記錄密度特性。


圖1示例了根據本發明的磁記錄介質的結構的實例的截面圖；圖2為用於製造根據本發明的磁記錄介質的前半部分步驟的流程圖；圖3為用於製造根據本發明的磁記錄介質的後半部分步驟的流程圖；以及圖4為根據本發明的磁記錄_再現裝置的示意圖。參考標號在圖1中W磁記錄圖形中的磁性區域的寬度L磁記錄圖形中的非磁性區域的寬度100非磁性基底200軟磁性襯層和中間層300磁性層400非磁性區域500保護性外塗層在圖2和圖3中1非磁性基底2磁性層3 碳層4抗蝕劑層5 壓模6銑削離子7已經從其中部分地去除了磁性層的表面層部分的區域8通過壓制形成的在抗蝕劑層中的凹陷d:已經從其中部分地去除了磁性層的表面層部分的區域的深度，S卩，磁性層的被 去除的表面層部分的厚度9保護性外塗層在圖4中11介質驅動部27 磁頭28磁頭驅動部29記錄-再現信號系統30磁記錄介質
具體實施例方式將參考離散型磁記錄介質來具體說明根據本發明的製造磁記錄介質的方法。在圖1中示例了根據本發明的磁記錄介質的結構的截面圖，由軟磁性襯層和中間 層組合而成的可選層200形成在非磁性基底100的表面上，並且具有磁性圖形的磁性區域 300和非磁性區域400形成在可選層200上。磁性區域300為其中形成有磁性圖形的磁性層的區域，非磁性區域400為通過部分地去除磁性層的部分而形成的不具有磁性圖形的區 域。保護性外塗層500形成在磁性區域300和非磁性區域400的最上表面上。如果需要，在 該最上表面上形成潤滑膜(在圖1中未示出)。磁性區域300用作具有寬度W的記錄磁軌區 域，而具有寬度L的非磁性區域400用作用於分離相鄰的磁性區域的分離區(partition)。在圖1所示例的結構的實例中，已經通過去除磁性層的與非磁性區域400對應的 所有部分而形成了非磁性區域400。然而，優選地，通過僅僅去除與非磁性區域400對應的 磁性層的表面層部分來形成非磁性區域，從而保留與非磁性區域對應的每一個部分的主要 部分而不是將其去除(該優選方式沒有在圖1中示出)。在該優選方式中，考慮到磁頭的懸 浮性(floatability)，磁性層的與非磁性區域對應的凹陷區域(已經從其中去除了磁性層 的表面層部分的區域)的深度「d」優選在2到15nm的範圍內、更優選在5到IOnm的範圍 內。凹陷區域的深度d等於磁性層的被去除的表面層部分的厚度。將參考圖2和3所示例的優選的具體實例來說明本發明的製造磁記錄介質的方 法，該磁記錄介質在非磁性基底的至少一個表面上具有磁性分離的磁記錄圖形。如圖2所示，在非磁性基底1上形成磁性層2 [步驟(A)]。在磁性層2上形成碳 層3[步驟(B)]。在碳層3上形成抗蝕劑層4[步驟(C)]。使抗蝕劑層4形成有磁記錄圖 形的負圖形[步驟(D)]。這裡所特定使用的術語「磁記錄圖形的負圖形」表示抗蝕劑層中 的具有凹陷區域的圖形，這些凹陷區域形成用於分離磁記錄介質的記錄磁軌的分離區。例 如，通過將壓模5壓向抗蝕劑層來實施負圖形的形成[步驟(D)]。步驟(D)中的箭頭表示 壓模5移動的方向。去除形成了與負圖形對應的區域的抗蝕劑層4的部分和碳層3的部分 [步驟(E)]。此後，如圖3所示，例如，通過離子蝕刻或離子銑削去除在與負圖形對應的區域中 的磁性層2的具有厚度「d」的至少表面層部分[步驟(F)]。如果需要，去除抗蝕劑層4的 剩餘部分和碳層3的剩餘部分[步驟(G)]。在本發明的製造方法中，在步驟㈧到(G)之後，優選地，用惰性氣體蝕刻磁性層2 的表面層部分[步驟(H)]。更具體地，利用諸如氬氣或N2氣體的惰性氣體以1到2nm的範 圍內的深度來去除在步驟(F)中已被例如離子銑削或離子蝕刻的磁性層2的表面層部分。如果需要，在去除抗蝕劑層的剩餘部分和碳層的剩餘部分的步驟(G)之後，用非 磁性材料填充已經在步驟(F)中通過去除至少其表面層部分而形成的磁性層2的凹陷(圖 3中未示出該步驟)。此後，優選地在磁性層的最上表面上形成保護性外塗層9 [步驟(I)]。最後，在最 上表面上形成潤滑層(未示出)。將具體地且更詳細地說明本發明的製造方法中的各步驟。對用於本發明的非磁性基底1沒有特別的限制，並且，作為其具體的實例，可以提 及主要由鋁構成的鋁合金基底，例如，Al-Mg合金基底；以及由常規的鈉玻璃、鋁矽酸鹽玻 璃、玻璃陶瓷、矽、鈦、陶瓷以及有機樹脂構成的基底。在這些基底中，優選使用鋁合金基底、 諸如玻璃陶瓷基底的玻璃基底以及矽基底。非磁性基底的平均表面粗糙度(Ra)優選不大於lnm、更優選不大於0. 5nm，特別優 選不大於0. lnm。可以直接在非磁性基底1上形成磁性層2。或者，可以在非磁性基底上形成諸如軟磁性襯層、取向控制層和/或釕中間層的中間層(在圖2中未示出)，然後在其上形成磁性層2。磁性層2可以為面內磁性層或垂直磁性層。考慮到更大幅增加的記錄密度，垂直 磁性層是優選的。優選地，從主要由鈷構成的合金形成磁性層。面內磁性層的優選實例為鐵磁性CoCrPtTa層與非磁性CrMo襯層的組合。垂直磁性層的優選實例包括主要由鈷構成的合金。該鈷合金包括，例如， 60Co-15Cr-15Pt合金以及70Co-5Cr-15Pt_10Si02合金(緊接在每一種元素之前的數字表 示該元素的摩爾％)。磁記錄介質的優選的多層結構包括軟磁性襯層；由Pt、Pd、NiCr或NiFeCr 構成的取向控制層；以及中間釕層；以及在其上形成的由60Co-15Cr-15Pt合金或 70Co-5Cr-15Pt-10Si02合金構成的鐵磁性層的組合，其中軟磁性襯層由諸如FeCoB、 FeCoSiB, FeCoZr, FeCoZrB 或 FeCoZrBCu 的 FeCo 合金、諸如 FeTaN 或 FeTaC 的 FeTa 合金、 或諸如CoTa&、CoZrNB或CoB的Co合金構成。圖1中的磁性層300的厚度優選在3nm到20nm的範圍內，更優選為5nm到15nm。 考慮到磁性合金的類型和疊層結構，將磁性層形成為可以獲得足夠高的輸入和輸出磁頭功 率。磁性層具有至少特定值的厚度，以便在再現時獲得至少特定程度的輸出功率。然而，隨 著輸出功率的增加，與記錄_再現特性相關的參數通常會劣化。因此，優選地，考慮到輸出 功率和記錄_再現特性而選擇磁性層的最優厚度。在本發明的製造方法中，在磁性層的表面上形成碳層。例如，可以通過濺射或CVD方法實現碳層的形成。優選採用CVD方法，這是因為可 以形成緻密的碳膜。碳層的厚度範圍優選為5nm到40nm，更優選為IOnm到30歷。如果厚度小於5nm， 便傾向於在碳層的邊緣部分發生不希望的下沉(sagging)並劣化磁記錄圖形的可成形性。 此外，離子易於滲透穿過抗蝕劑層和碳層而進入到磁性層中，由此劣化磁性層的磁特性。相 反地，如果厚度大於40nm，蝕刻碳層所需的時間很長，由此使生產率變差。此外，當蝕刻碳層 時，會在磁性層上留下不希望的殘留物。可以通過使用氧氣的反應離子蝕刻或反應離子銑削容易地蝕刻碳。因此，當在圖3 示出的步驟(G)中去除抗蝕劑層的剩餘部分和碳層的剩餘部分時，可以使在磁性層上殘留 的殘留物最小化，因而可以使磁性層表面的汙染最小化。在本發明的製造方法中，在碳層上形成抗蝕劑層，然後將磁記錄圖形的負圖形形 成到抗蝕劑層4上。通過常規光刻技術來實現磁記錄圖形的負圖形的形成。然而，從操作 效率方面考慮，優選採用將壓模壓向抗蝕劑層由此將磁記錄圖形的負圖形轉移到抗蝕劑層 的方法。在本發明的製造方法中，在圖2所示的步驟(D)中將磁記錄圖形的負圖形形成到 抗蝕劑層4之後，抗蝕劑層4的凹陷區域8優選具有O到20nm的範圍內的厚度。當抗蝕劑 層的凹陷區域具有這樣的厚度時，可以以有利的方式實現在圖2的步驟(E)和圖3的步驟 (F)中的抗蝕劑層和碳層的選擇性去除。也就是，可以避免在碳層3的邊緣部分處的不希望 的下沉，並且在圖3的步驟(F)中可以增強碳層3對抗銑削離子6的屏蔽能力，此外還可以增強磁記錄圖形通過碳層3的可成形性。在根據本發明的製造磁記錄介質的方法的優選實施例中，使用可以通過輻射輻照 而固化的材料作為用於在圖2的步驟(C)和(D)中形通過成抗蝕劑層4的材料；並且，當在 步驟(D)中使用壓模5將負磁記錄圖形轉移到抗蝕劑層4上時，或在已經完成了負的磁記 錄圖形的轉移之後，用輻射來輻照抗蝕劑層4。在該優選實施例中，壓模5的形狀可被高精 度地轉移到抗蝕劑層4上。因此，當在圖2的步驟(E)中通過蝕刻去除碳層3的與磁記錄 圖形的負磁記錄圖形對應的區域時，可以避免在碳層3的邊緣部分處的不希望的下沉，並 且可以增強碳層3對抗銑削離子6的屏蔽能力，此外還可以增強磁記錄圖形通過碳層3的 可成形性。用於固化可固化材料的輻射在廣義上是指包括熱射線、可見光、紫外光、X射線、以 及Y射線的電磁波。作為可固化材料的具體實例，可以提及可通過熱射線固化的熱固樹脂 和可通過紫外光固化的紫外固化樹脂。在根據本發明的製造磁記錄介質的方法的優選實施例中，在通過使用壓模5將負 磁記錄圖形轉移到抗蝕劑層4上的步驟(D)中，優選將壓模壓在具有高流動性的抗蝕劑層 4上，並且，在抗蝕劑層處於受壓狀態的同時，用輻射來輻照抗蝕劑層4以由此使其固化，然 後將壓模5從抗蝕劑層4移除。通過該步驟，可以將壓模的形狀高精度地轉移到抗蝕劑層 4上。為了在抗蝕劑層處於受壓狀態的同時用輻射來輻照具有高流動性的抗蝕 劑層，可以採用通過將疊層結構的基底側(即，與被壓模按壓的抗蝕劑層相反的一 側)暴露到輻射來利用輻射輻照包括抗蝕劑層的該疊層結構的方法；使用透射輻射的 (radiation-transmitting)壓模並將疊層結構的被壓模按壓的一側暴露到輻射的方法； 通過從疊層結構的側面施加輻射來將被壓模按壓的抗蝕劑層暴露到輻射的方法；以及使用 對於固體呈現高傳導性的輻射(例如，熱射線)並將疊層結構的被壓模按壓的一側或其相 反側(基底側)暴露到該高熱傳導性輻射的方法。在用輻射輻照可輻射固化的抗蝕劑層來固化抗蝕劑層的步驟的優選的具體實例 中，使用諸如酚醛清漆樹脂、丙烯酸酯樹脂或脂環系環氧樹脂的可紫外線固化的樹脂作為 可輻射固化的抗蝕劑樹脂，並且使用由高度透射紫外線的玻璃或樹脂構成的壓模。優選地，將SiO2材料或含SiO2材料用於抗蝕劑層。SiO2材料或含SiO2材料呈現 對使用氧氣的幹法蝕刻的高抵抗力，因此，當通過離子銑削在碳層上形成磁記錄圖形的負 圖形時，可以避免不希望的負圖形圖像的模糊。換言之，可以無困難地且高效地使用氧氣對 碳層進行幹法蝕刻。因為SiO2材料或含SiO2材料對使用氧氣的幹法蝕刻呈現高的抵抗力， 當通過幹法蝕刻在碳層上形成磁記錄圖形的負圖形時，可以形成在碳層的負圖形圖像的邊 緣中具有陡峭(Sheer)的側壁的負圖形的陡峭圖形。由此，使磁性層具有陡峭的圖像，可以 獲得具有改善的邊緣特性的磁記錄介質。邊緣特性是指通過比較在磁軌上進行寫入之後立 即測量的初始讀取輸出與在相鄰磁軌上進行重複寫入(例如，1000次)之後測量的該磁軌 的讀取輸出而評估的對讀取輸出減小的耐受特性。在圖2所示的步驟(D)中將磁記錄圖形的負圖形形成到抗蝕劑層4之後，在抗蝕 劑層4的凹陷區域8殘留的情況下，在步驟(E)中去除抗蝕劑層的凹陷區域並進一步去除 碳層的對應區域。通過諸如反應離子 刻或反應離子銑削的幹法蝕刻來實現抗蝕劑的凹陷區域和碳層的對應區域的去除。此後，如圖3中的步驟(F)所示，去除在與磁記錄圖形的負圖形對應的區域中的至 少表面層部分。更具體而言，在通過例如將氧氣引入到感應耦合等離子體(ICP)裝置中以進行離 子蝕刻而去除該層的部分之後，通過例如離子銑削6去除在與磁性層的負圖形對應的區域 中的磁性層的至少表面層部分。通過採用上述方法，可以形成在碳層的負圖形圖像的邊緣 中具有陡峭的側壁的負圖形的陡峭圖像。這導致形成在磁性層的邊緣中具有陡峭側壁的陡 峭圖形，從而可以獲得具有改善的邊緣特性的磁記錄介質。根據本發明的方法優選還包括步驟(F)，即，通過使用諸如ICP裝置的反應離子蝕 刻裝置將磁性層的已去除了與負圖形對應的表面層部分的區域暴露到諸如CF4氣體離子的 含氟氣體離子且然後暴露到氧氣離子，由此對磁性層的與磁記錄圖形的負圖形對應的所述 區域進行退磁或減小磁化量。通過提供步驟(F)，可以進一步改善磁記錄介質的邊緣特性。優選地，通過利用使用氧氣的ICP裝置的反應離子蝕刻，進行上述對剩餘碳層的 去除。優選地，通過幹法蝕刻，例如，利用使用ICP裝置或反應離子等離子體(RIP)裝置，同 時在其中引入氬氣或N2氣的反應離子蝕刻，或者通過使用諸如氬氣或N2氣的惰性氣體的反 應離子銑削，來進行對磁性層的表面層部分的上述去除。更優選地，通過使用氧氣的ICP來 進行對碳層的離子銑削，並通過使用氬氣或N2氣進行對磁性層的表面層部分的離子銑削。可以通過填充利用離子銑削磁性層的與磁記錄圖形的負圖形對應的區域而形成 的磁記錄層中的凹陷區域，來形成磁性層中的用於磁性分離磁記錄磁軌的非磁性區域(凹 陷區域)、伺服信號圖形區域或磁記錄位。通過用非磁性材料填充凹陷部分，由此形成的非 磁性區域中的矯頑力和剩餘磁化減小，並獲得具有高面記錄密度且呈現最小的寫模糊的磁 記錄介質。優選地，為了處理容易和加工簡便，由SiO2B成材料(Si02-forming material) 的SOG(旋塗玻璃)形成非磁性材料。可替代地，當通過離子銑削磁性層的與磁記錄圖形的負圖形對應的區域進行而在 步驟(F)中形成的磁記錄層的凹陷部分具有非常小的深度(即，5到15nm的範圍內的深度 「d」)時，可以不用非磁性材料填充凹陷區域。即使利用非磁性材料填充這樣的凹陷區域， 通過直接利用碳保護膜直接塗覆磁記錄介質的最上表面也可以獲得呈現良好的磁頭懸浮 性(即，在記錄/再現時磁頭不會被壓壞(crush))的磁記錄介質。通過本發明的方法製造的磁記錄介質具有磁性層30，磁性層30由具有寬度「W」的 磁性部分和具有寬度「L」的非磁性部分400構成，如圖1所示，其中寬度W和L優選分別不 大於200nm和不大於lOOnm，因此，考慮到高記錄密度，磁軌間距(pitch)(即，W與L之和) 優選不大於300nm。磁軌間距越小，記錄密度越高。本發明的磁記錄介質中的磁性分離的磁記錄圖形包括兩類圖形，即第一類磁圖 形，其表面形狀具有在最上表面上的凹陷部分(如圖3的步驟G中所示)；以及第二類磁圖 形，其中，具有寬度W的磁性部分300被具有寬度L的相鄰的非磁性部分400分離，如圖1 所示。作為第二類圖形的修改，可以採用這樣的圖形，其中每一個磁性部分的上部被相鄰的 非磁性部分分離，而非每一個磁性部分的下部被非磁性部分分離，即，磁性部分的下部與相 鄰的磁性部分下部相連(contiguous)。該部分分離的磁記錄圖形應被解釋為包括在本發明 所使用的磁性分離的磁記錄圖形中。
如上所述，可以用非磁性材料填充或不用非磁性材料填充磁記錄層中的具有2到 15nm的範圍內的深度的凹陷部分。即使沒有用非磁性材料填充磁記錄層中的這樣的凹陷部 分，這樣的凹陷部分所具有的厚度也小於磁性層的其他非凹陷部分的厚度，也就是，與磁性 層其他非凹陷部分相比，凹陷部分呈現相對差的磁性。因此，通過凹陷部分可以分離非凹陷 部分中的磁記錄圖形。可以通過採用步驟(F』)(上述手段(6))，S卩，將在步驟(F)中已去除 了磁性層的表面層部分的磁性層的凹陷部分暴露到含氟氣體離子且然後暴露到氧氣離子， 由此使凹陷部分中的磁特性劣化，來增強非凹陷部分與凹陷部分之間的分離性。在本說明書中使用的術語「磁記錄圖形」表示廣義的磁記錄圖形，其包括其中以 每位的一定規則性來設置磁記錄圖形的構圖的介質；其中以磁軌的方式設置磁記錄圖形的 介質；以及伺服信號介質。為了簡化和容易，優選採用本發明的方法來製造離散型磁記錄介質，其中，磁性分 離的磁記錄圖形涉及磁記錄磁軌和伺服信號圖形。在去除了與磁記錄圖形的負圖形對應的區域中的磁性層的至少表面層部分的步 驟(F)之後，如果需要，執行步驟(G)，S卩，去除抗蝕劑層的剩餘部分和碳層的剩餘部分。在 用非磁性材料來填充通過銑削與磁記錄圖形的負圖形對應的磁性層的區域而形成的磁性 層中的凹陷部分的情況下，可以在用非磁性材料填充凹陷部分之前或之後執行步驟(G)。 優選通過幹法蝕刻、反應離子蝕刻或離子銑削來進行對剩餘的抗蝕劑層和剩餘的碳層的去 除。通常通過步驟(E)和(F)逐漸減薄抗蝕劑層的厚度，在一些情況下，在步驟(F)結 束時，抗蝕劑層消失。在該情況下，去除抗蝕劑層的剩餘部分的步驟(G)是不必要的。通過步驟(E)和(F)，碳層的厚度也被逐漸減薄，在步驟(F)結束時，抗蝕劑層變得 非常薄。在該情況下，即使在步驟(G)中沒有去除剩餘的薄碳層，剩餘的薄的保護性碳層也 可成為在後續的步驟(I)中形成的保護性碳外塗層的一部分。在本發明的方法的優選實施例中，在步驟(G)之後，在步驟(H)中優選將磁性層暴 露到諸如氬氣的惰性氣體中，如圖3所示，從而蝕刻已經在步驟(F)和(G)的離子蝕刻或其 他方式中暴露到氣體的磁性層的凹陷部分，由此，去除每一個凹陷部分中的厚度為1到2nm 的表面層部分。與磁性層的其他部分相比，磁性層的凹陷部分中的磁特性降低。已經從其中去除了剩餘的抗蝕劑層和剩餘的碳層的磁性層的最上表面以及用非 磁性材料已填充或未填充的磁性層的凹陷部分通常被塗覆有保護性碳外塗層500，如圖1 所示。外塗層9可以由通常用於一般的外塗層的材料形成，例如，該材料包括諸如碳 (C)、氫化碳(HxC)、氮化碳(CN)、非晶碳和碳化矽(SiC)的含碳材料；以及諸如SiO2、&203和 TiN的其他常規使用的材料。可以形成兩個或更多的外塗層。外塗層500的厚度小於lOnm。如果保護性外塗層的厚度為IOnm或更大，磁頭與磁 性層之間的距離會不希望地變大，經常導致輸入和輸出功率不足。通常通過濺射方法或CVD方法進行外塗層的形成。優選地，在外塗層上形成潤滑層。例如，由含氟的潤滑劑、碳氫化合物潤滑劑、或其 混合物來形成潤滑層。潤滑層的厚度通常在1到4nm的範圍內。在圖4中示例了根據本發明的磁記錄-再現裝置的實例的結構。本發明的磁記錄-再現裝置組合地包括，本發明的上述磁記錄介質30 ；用於沿記錄方向驅動磁記錄介質 的驅動部11 ；包括記錄部和再現部的磁頭27 ；用於以與磁記錄介質30相對運動的方式移 動磁頭27的磁頭驅動部28 ；以及用於向磁頭27輸入信號並用於磁頭27再現輸出信號的 記錄和再現信號處理裝置29。包括上述裝置的組合的磁記錄_再現裝置可以提供高記錄密度。更具體地，在該 磁記錄_再現裝置的磁記錄介質中，磁記錄磁軌是磁離散的，因此，記錄磁頭寬度和再現磁 頭寬度可以彼此近似相同，從而獲得足夠高的再現輸出功率和SNR。這與其中再現磁頭寬度 必須小於記錄磁頭寬度以最小化磁軌邊緣中的磁化過渡區域的影響的常規磁記錄介質形 成了鮮明的對比。通過將磁頭的再現部構造為GMR頭或TMR頭，即使在高記錄密度的情況下也可以 獲得足夠高的信號強度，也就是，可以提供具有高記錄密度的磁記錄裝置。當磁頭以0.005μπι到0.020μπι的範圍內的懸浮高度(其低於常規採用的懸浮高 度)懸浮時，輸出功率增大且SNR變大，由此磁記錄裝置可具有大尺寸和高可靠性。如果在磁記錄介質中組合使用總產品複合算法的信號處理電路，可以更進一步地 提高記錄密度，並且即使在以每英寸IOOk磁軌或更高的磁軌密度或每英寸IOOOk比特或更 高的線記錄密度或每平方英寸至少100G比特的高記錄密度下進行記錄-再現時，也可以獲 得足夠高的SNR。實例下面將通過以下實例具體地說明本發明。實例1-6將用於HD的玻璃基底置於真空腔中，並將該腔排空到不大於1.0Χ KT5Pa的壓 力以去除空氣。所使用的玻璃基底包括具有Li2Si205、Al2O3-K2O, Al2O3-K2O, MgO-P2O5以及 Sb2O3-ZuO的成分的玻璃陶瓷，並具有65mm的外徑和20mm的內徑以及2埃的平均表面粗糙 度(Ra)。在玻璃基底上，通過DC濺射依次形成由Fe-Co-B構成的軟磁性襯層、由Ru構成的 中間層以及由70Co-5Cr-15Pt-10Si02合金構成的磁性層(緊接在元素前面的數字表示該 元素的摩爾百分比)。通過P-CVD方法在磁性層上形成碳層。各層具有以下厚度。FeCoB軟磁性襯層60nm;Ru中間層10nm;以及磁性層 15nm。碳層在實例1中具有40nm的厚度，在實例2中具有30nm的厚度，在實例3中具有 20nm的厚度，在實例4中具有15nm的厚度，在實例5中具有IOnm的厚度以及在實例6中具 有5nm的厚度。然後，通過旋塗在碳層上形成具有IOOnm厚度的SiO2抗蝕劑層。以IMPa(約8. 8kgf/cm2)的壓力將具有與希望的磁記錄圖形對應的負圖形的玻璃 壓模按壓到抗蝕劑層上。此後，將壓模從抗蝕劑層分離，由此將磁記錄圖形轉移到抗蝕劑層 上。如此轉移的磁記錄圖形具有的形狀使得抗蝕劑層中的凸起為具有120nm的寬度的圓形 且抗蝕劑層中的凹陷為具有60nm的寬度的圓形。經構圖的抗蝕劑層的厚度為80nm，抗蝕劑 層的凹陷部分的厚度為約5nm。凹陷部分與基底表面成約90度的角。此後，通過幹法蝕刻去除抗蝕劑層的凹陷部分和碳層的對應部分。用於蝕刻碳層 的幹法蝕刻條件如下。O2氣40sCCm ；壓力0. 3Pa ；高頻等離子體功率300W ；DC偏置30W ；以及蝕刻時間30秒。然後，通過離子蝕刻去除每一個磁性層的對應部分的表面層部分。 用於蝕刻磁性層的表面層部分的離子蝕刻條件為隊氣=IOsccm;壓力0. IPa;加速電壓 300V ；以及蝕刻時間30秒。磁性層的通過離子蝕刻形成的凹陷區域具有約IOnm的深度。然後，通過幹法蝕刻去除保留在疊層結構的表面上的抗蝕劑層的剩餘部分和碳層 的剩餘部分。此後，對磁性層的暴露的表面進行離子銑削，以去除具有約Inm到約2nm的厚 度的表面層。離子銑削條件如下。Ar氣=IOsccm ；壓力0. 5Pa ；以及時間5秒。此後，通過 CVD方法形成具有5nm厚度的保護性碳外塗層，並最終用含氟潤滑劑塗覆疊層結構以形成 2nm厚度的潤滑膜。由此，完成了磁記錄介質的製造。通過使用旋轉支架(spin stand)評估磁記錄介質的電磁轉換特性。在評估時使 用垂直記錄頭和TuMR讀取頭。通過在記錄750kFCl的信號時測量3T-擠壓(3T-SquaSh) 來確定電磁轉換特性。表1中示出了測量結果。實例7通過在實例1中描述的相同的工序，製造磁記錄介質，其中，在磁性層中形成具有 約IOnm的深度的凹陷區域之後但在通過幹法蝕刻去除抗蝕劑層的剩餘部分和碳層的剩餘 部分之前，用IOsccm流速的CF4氣體在0. 5Pa的壓力下對磁性層的暴露的表面進行暴露處 理(exposure treatment) 5秒，接著用IOsccm流速的O2氣體在0. 5Pa的壓力下進行暴露 處理5秒。所有其他條件保持相同。表1中示出了 3T-擠壓測量的結果。實例8通過在實例1中描述的相同的工序，製造磁記錄介質，其中，碳層的厚度變為3nm， 經構圖的抗蝕劑層的厚度變為35nm，經構圖的抗蝕劑層的凹陷區域的厚度變為約3nm。當 通過離子蝕刻去除磁性層的表面層部分而在磁性層中形成約IOnm的深度的凹陷區域時， 去除抗蝕劑層的剩餘部分，而碳層的剩餘部分變為約Inm的厚度。因此，雖然實施例了實例 1中的所述工序，但沒有進行去除抗蝕劑層的剩餘部分和碳層的剩餘部分的工序。然後，對 磁性層的表面進行離子銑削以去除表面層部分，然後，通過CVD方法形成具有4nm厚度的保 護性碳外塗層。所有其他條件保持基本上相同。表1中示出了 3T-擠壓測試的結果。比較例1通過在實例1中描述的相同的過程，製成磁記錄介質，其中沒有形成碳層，而其他 所有條件保持基本上相同。表1中示出了 3T-擠壓測量的結果。表1
工業適用性通過其中在非磁性基底上形成磁性層且然後在磁性層上形成磁記錄圖形的本發 明的方法製造的磁記錄介質的特徵在於，確保了良好且穩定的磁頭懸浮性，並且通過呈現 優良分離性的區域而使磁記錄圖形分離，抑制了發生在圖形中的相鄰的被分離區域之間的 信號幹擾，並且可以實現高記錄密度。本發明的磁記錄/再現裝置配備有上述磁記錄介質，因此，該裝置呈現良好的磁 頭懸浮性，並且以優良的分離性使磁記錄圖形分離，從而抑制了發生在相鄰的被分離區域 之間的信號幹擾，因而該裝置具有高記錄密度特性。考慮到上述有益的特性，通過本發明的方法製造的磁記錄介質可以用作具有磁性 分離的記錄圖形的離散型磁記錄介質，該磁性分離的記錄圖形包括磁記錄磁軌和伺服信號 圖形。該製造磁記錄介質的方法是簡單且容易的。
權利要求
一種製造磁記錄介質的方法，所述磁記錄介質在非磁性基底的至少一個表面上具有磁性分離的磁記錄圖形，該方法的特徵在於包括依次執行的下列步驟(A)到(F)(A)在非磁性基底上形成磁性層的步驟；(B)在所述磁性層上形成碳層的步驟；(C)在所述碳層上形成抗蝕劑層的步驟；(D)在所述抗蝕劑層上形成所述磁記錄圖形的負圖形的步驟；(E)去除在與所述磁記錄圖形的所述負圖形對應的區域中的所述抗蝕劑層的部分和所述碳層的部分的步驟；以及然後(F)去除在與所述磁記錄圖形的所述負圖形對應的每一個區域中的所述磁性層的至少表面層部分的步驟。
2.根據權利要求1的製造磁記錄介質的方法，其中，在步驟(B)中形成在所述磁性層上 的所述碳層具有5nm到40nm的範圍內的厚度。
3.根據權利要求1或2的製造磁記錄介質的方法，其中，在步驟(F)中僅僅去除了在與 所述磁記錄圖形的所述負圖形對應的每一個區域中的所述磁性層的所述表面層部分。
4.根據權利要求3的製造磁記錄介質的方法，其中，被去除的所述磁性層的所述表面 層部分具有2nm到15nm的範圍內的厚度。
5.根據權利要求1到4中任一項的製造磁記錄介質的方法，其中，通過反應離子銑削或 反應離子蝕刻來執行步驟(F)中的所述磁性層的所述至少表面層部分的去除。
6.根據權利要求3到5中任一項的製造磁記錄介質的方法，還包括(F』 )將已在步驟(F)中通過去除所述磁性層的所述表面層部分而暴露的所述磁性層 的每一個區域先暴露到含氟氣體離子且然後暴露到氧氣離子的步驟。
7.根據權利要求1到6中任一項的製造磁記錄介質的方法，其中，通過使用壓模的轉移 印刷來執行步驟(D)中的在所述抗蝕劑層上形成所述磁記錄圖形的所述負圖形。
8.根據權利要求1到7中任一項的製造磁記錄介質的方法，還包括(G)在步驟(F)和可能存在的步驟(F』)之後去除所述抗蝕劑層的剩餘部分和所述碳 層的剩餘部分的步驟。
9.根據權利要求8的製造磁記錄介質的方法，其中，在步驟(C)中由SiO2M料或含SiO2 的材料形成所述抗蝕劑層，並且在步驟(G)中通過使用O2氣體的幹法蝕刻去除所述碳層的 剩餘部分。
10.根據權利要求9的製造磁記錄介質的方法，還包括(H)在步驟(G)之後，通過使用惰性氣體蝕刻所述磁性層的所述表面層部分的步驟。
11.一種磁記錄再現裝置，其特徵在於組合地包括通過根據權利要求1到10中任一 項的方法製造的磁記錄介質；用於沿記錄方向驅動所述磁記錄介質的驅動部；包括記錄部 和再現部的磁頭；用於以與所述磁記錄介質相對運動的方式移動所述磁頭的裝置；以及用 於向所述磁頭輸入信號並用於從所述磁頭再現輸出信號的記錄和再現信號處理裝置。
全文摘要
一種製造磁記錄介質的方法，該磁記錄介質在非磁性基底的至少一個表面上具有磁性分離的磁記錄圖形，該方法包括以(A)到(G)的順序執行的下列七個步驟(A)在非磁性基底上形成磁性層的步驟；(B)在磁性層上形成碳掩模層的步驟；(C)在碳掩模層上形成抗蝕劑層的步驟；(D)在抗蝕劑層上形成磁記錄圖形的負圖形的步驟；(E)去除在與磁記錄圖形的負圖形對應的區域中的掩模層的部分的步驟；(F)去除在與磁記錄圖形的負圖形對應的區域中的磁性層的至少表面層部分的步驟；以及(G)需要時去除剩餘的抗蝕劑層和碳掩模層的步驟。所製成的磁記錄介質確保了等於或優於常規介質的記錄/再現特性並呈現高記錄密度。
文檔編號G11B5/851GK101933090SQ20088012607
公開日2010年12月29日 申請日期2008年11月28日 優先權日2007年12月3日
發明者坂脅彰, 山根明, 福島正人 申請人:昭和電工株式會社