製造介質的方法和製造工件的系統的製作方法
2023-11-05 02:14:17
專利名稱：製造介質的方法和製造工件的系統的製作方法
技術領域：
本發明總地涉及硬碟驅動器，更特別地，涉及製造介質的系統和方法。
背景技術：
硬碟驅動器中對更高面密度的需求要求頭和盤介質之間的界面的磁間距持續減小。從磁記錄介質的觀點來說，減小磁間距的嚴峻挑戰在於減小盤介質上的碳外塗層厚度的固有極限。常規製造技術的一個限制是它們產生的表面粗糙度。粗糙表面減小了常規塗層執行其提供本徵覆蓋功能的能力，這導致對盤介質的腐蝕。此外，粗糙介質提供對於頭的更小的間隙。機械拋光工藝諸如末級帶拋光(final tape polish)或擦磨拋光能使表面光滑。 然而，那些工藝也去除了居於介質盤的形貌峰上的外塗層材料，這又能導致腐蝕問題。因此，表面光滑度設計和增強對盤介質的覆蓋的外塗層工藝這兩方面的改善一直受到關注。
發明內容
公開了製造介質的系統和方法的實施例。在一些實施例中，製造盤介質的方法包括在襯底上形成記錄介質。外塗層背對襯底地沉積於記錄介質上。外塗層具有第一表面構造(surface finish)。外塗層被蝕刻以去除一些外塗層材料且提供更光滑的表面。第二外塗層表面構造比第一表面構造更光滑。蝕刻可包括離子束蝕刻。外塗層的第二表面構造可以在蝕刻之後不需要機械拋光來進一步平坦化外塗層。沉積和蝕刻可以在原位幹法真空工藝中順序發生。在另一些實施例中，沉積發生於包括不活潑氣體和反應氣體的真空中。在蝕刻步驟之後，該方法還可包括沉積第二外塗層於第二表面構造上。第二外塗層基本可具有該第二表面構造，且可以不需要通過機械、蝕刻和任何其他工藝的進一步平坦化。這些實施例的前述和其他目標和優點將在參考下面結合所附權利要求和附圖進行的詳細描述後對本領域普通技術人員變得顯然。
參照附圖所示的本發明的實施例閱讀下面更具體的描述，可以更詳細地理解獲得實施例的特徵和優點的方式。然而，附圖僅示出一些實施例且因此不應視為範圍上的限制， 因為可以有其他等效實施例。圖IA和IB是用於製造介質的工藝的實施例的示意性等距視圖；圖2和3是對於盤介質的各種實施例的兩類表面構造參數RvOiiax)和Rq的曲線圖，描繪了由於蝕刻工藝引起的表面粗糙度變化；以及圖4是曲線圖，比較了常規盤介質和盤介質實施例的飛行高度控制性能。相同附圖標記在不同圖中的使用表明類似或相同的項目。
具體實施例方式公開製造介質的系統和方法的實施例。如圖IA和IB所示，製造介質11諸如磁記錄盤介質的方法的一實施例包括在襯底15上形成記錄介質13。例如，記錄介質13可包括垂直磁記錄(PMR)介質，其具有軟磁襯層17、交換中斷層19和記錄層21。取決於應用，這些層可包括多個子層。這裡公開的實施例也適用於本領域普通技術人員所知的其他類型的介質。外塗層23背對襯底15地沉積於記錄介質13上。沉積可發生於包括不活潑氣體諸如氬等的真空中。外塗層可包括碳外塗層(COC)諸如非晶碳或類金剛石碳(DLC)、Si氮化物、Si碳化物等。如圖所示，外塗層具有第一表面構造25(圖1A)，第一表面構造25具有峰和谷。外塗層23然後經蝕刻27以去除至少一些外塗層材料。蝕刻27可包括離子束蝕刻。蝕刻27為外塗層23提供第二表面構造四(圖1B)，第二表面構造四比第一表面構造 25(圖1A)更光滑。在蝕刻之後，外塗層23的第二表面構造四可以不被進一步機械拋光 (例如末級帶拋光等)來進一步平坦化該外塗層。沉積和蝕刻可在原位幹法真空工藝中順序發生。在另一些實施例中，蝕刻發生於包括不活潑氣體和至少一種反應氣體諸如摻雜劑的真空中。例如，反應氣體和不活潑氣體可包括氮、氫、氧、氙、氪、氖、CO2、或它們的任何組合。在蝕刻步驟之後，該方法還可包括沉積第二外塗層31 (圖1B)於第二表面構造四上。 第二外塗層31也可以是碳外塗層。第二外塗層31基本可具有第二表面構造四，如圖所示。 在一些實施例中，第二外塗層31可以不需要通過機械、蝕刻和任何其他工藝的進一步平坦化。第二表面構造的實施例比第一表面構造光滑約15%至35%，在另一些實施例中比第一表面構造光滑20%至30%。如這裡將進一步描述的那樣，第二表面構造也包括約 0. 20至0.35A的平均高度(Ra)，在另一些實施例中為0. 24至0.30入。蝕刻可包括約0.1至 40秒持續時間的表面尖或峰的去除，或者在另一些實施例中3至30秒。蝕刻可將盤上觸地功率(TD touchdown power)改善約1至20mW，或者在另一些實施例中約6至15mW。在一些實施例中，用於平坦化PMR介質的介質表面的幹法真空原位工藝製造低表面粗糙度。與通過常規技術製造的那些相比，介質表面粗糙度顯著減小且觸地間隙 (touchdown clearance)顯著改善。例如，在濺射沉積工藝之後用幹法真空離子束蝕刻工藝來平滑盤表面。再次參照圖1A，示出接近完成的PMR介質的示意性表示。第一表面構造25由於膜濺射工藝期間的受控原子遷移和晶粒生長而呈現高的表面粗糙度。然而，通過在真空工藝的最終步驟之一中應用原位離子束蝕刻27，第二表面構造四的粗糙度能顯著減小，如圖IB所示。具有低表面粗糙度四的平坦化介質可增大頭盤界面間隙，這改善了記錄性能諸如信噪比(SNR)、覆寫 (OW)、解析度(resolution)等。低粗糙度也允許使用更薄的碳外塗層，具有增強的介質腐蝕耐受性。離子束蝕刻工藝的實施例可用於在幹法真空條件下拋光濺射完成的盤介質的表面。例如，可採用的一些蝕刻工藝條件總結於表1和2中。這些表描述了各種表面處理條
5件下的盤粗糙度屬性。在本公開中，提供以下定義用於表面構造術語Ra、Rq、Rp和Rv。Ra 全部正和負高度的數學平均；Rq 均方根(rms)；Rp 峰均比(peak to mean)；Rv 谷均比(valley to mean)；以及Rv-max 最大谷均比。表1:樣品比較
權利要求
1.一種製造介質的方法，包括在襯底上形成記錄介質；與該襯底相背地在該記錄介質上沉積外塗層，該外塗層具有第一表面構造；以及然後蝕刻該外塗層從而去除材料並為該外塗層提供第二表面構造，該第二表面構造比該第一表面構造更光滑。
2.如權利要求1所述的方法，其中在蝕刻之後，該外塗層的第二表面構造不被機械拋光來進一步平坦化該外塗層。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述沉積發生在包括不活潑氣體的真空中，蝕刻包括離子束蝕刻，且該第二表面構造比該第一表面構造光滑15%至35%。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述沉積發生在包括不活潑氣體和反應氣體的真空中，所述不活潑氣體和反應氣體包括氮、氫、氧、氙、氪、氖和CO2中的至少一種，該第二表面構造比該第一表面構造光滑20%至30%。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述沉積和蝕刻順序發生於原位幹法真空工藝中， 該記錄介質是垂直磁記錄介質，該外塗層是碳外塗層。
6.如權利要求1所述的方法，其中在蝕刻之後，還包括在該第二表面構造上沉積第二外塗層，該第二外塗層是基本具有該第二表面構造的第二碳外塗層。
7.如權利要求6所述的方法，其中該第二外塗層不被機械處理來進一步平坦化該第二外塗層。
8.如權利要求1所述的方法，其中該第二表面構造具有0.20至0.35A的平均高度，且蝕刻包括0. 1至40秒持續時間的尖峰去除。
9.如權利要求1所述的方法，其中該第二表面構造具有0.24至0.30A的平均高度，蝕刻包括3至30秒持續時間的尖峰去除。
10.如權利要求1所述的方法，其中與具有未蝕刻碳外塗層的介質相比，蝕刻將記錄頭觸地功率改善了 1至20mW，且將未蝕刻介質的覆寫改善了 0. 5至3dB。
11.如權利要求1所述的方法，其中與具有未蝕刻碳外塗層的介質相比，蝕刻將記錄頭觸地功率改善了 6至15mW，且將信噪比改善了 0. 1至2dB。
12.如權利要求1所述的方法，其中與具有未蝕刻碳外塗層的介質相比，蝕刻將信噪比改善了 0.5至l.OdB，將低頻振幅改善了至20%，且將位誤碼率改善了 10%至20%。
13.一種製造工件的系統，包括濺射系統，具有用於製造工件的多個工藝臺；以及所述工藝臺中的至少一個是外塗層工藝臺，其沉積外塗層在工件上從而為工件提供第一表面構造，且隨後蝕刻該外塗層從而為該外塗層提供第二表面構造，該第二表面構造比該第一表面構造更光滑。
14.如權利要求13所述的系統，其中所述工藝臺中的所述至少一個包括用於沉積所述外塗層的第一外塗層工藝臺，以及用於離子束蝕刻該外塗層的第二外塗層工藝臺。
15.如權利要求13所述的系統，其中該工件包括磁介質、固態存儲器、半導體、磁隨機存取存儲器或太陽能薄膜，且在蝕刻之後該外塗層的第二表面構造不被機械處理來進一步平坦化該外塗層。
16.如權利要求13所述的系統，其中所述工藝臺中的所述至少一個包括原位幹法真空工藝，其使用不活潑氣體和反應氣體，所述不活潑氣體和反應氣體包括氮、氫、氧、氙、氪、 氖、(X)2中的至少一種，該外塗層是碳外塗層。
17.如權利要求13所述的系統，其中所述工藝臺中的所述至少一個沉積第二外塗層在該第二表面構造上，該第二外塗層是基本具有該第二表面構造的第二碳外塗層。
18.如權利要求13所述的系統，其中該第二表面構造比該第一表面構造光滑15%至 35%,該第二表面構造具有0. 20至0.35A的平均高度，蝕刻包括0. 1至40秒的持續時間的尖峰去除。
19.如權利要求13所述的系統，其中與具有未蝕刻碳外塗層的介質相比，蝕刻將記錄頭觸地功率改善1至20mW，將未蝕刻介質的覆寫改善了 0. 5至3dB。
20.如權利要求13所述的系統，其中與具有未蝕刻碳外塗層的介質相比，蝕刻將信噪比改善0.5至l.OdB，將低頻振幅改善了至20%，且將位誤碼率改善了 10%至20%。
全文摘要
本發明提供一種製造介質的方法和一種製造工件的系統。製造介質的方法包括在襯底上形成記錄介質。外塗層與襯底相背地沉積於記錄介質上。外塗層具有第一表面構造。外塗層被蝕刻以去除材料且向外塗層提供第二表面構造，第二表面構造比第一表面構造更光滑。沉積和蝕刻可在原位幹法真空工藝中順序發生。蝕刻之後第二表面構造可以不被機械處理來進一步平坦化外塗層。
文檔編號G11B5/851GK102339611SQ201110196689
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月14日 優先權日2010年7月15日
發明者丹.S.克爾徹, 卞曉平, 戴青, 簡.J.張, 肖奇凡, 馬克.F.默卡多 申請人:日立環球儲存科技荷蘭有限公司