CN100345187C - 图案化的磁记录介质及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种具有极度平坦化表面的图案化的磁记录介质及其制造方法。该介质包括：图案化层，包括设置成其间具有预定节距的多个磁柱和填充在图案化层的磁柱的间隙中的边界层；和支撑图案化层的衬底。于是，在磁性层上方产生因稳定气流形成的空气轴承，并且容易实现超高密度的磁记录/复制。

Description

图案化的磁记录介质及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种图案化的磁记录介质及其制造方法，更具体地，涉及一种平坦化的图案化磁记录介质及其制造方法。
背景技术
当磁性晶粒尺寸降低到小于特定临界值时，采用典型体磁性层的磁记录介质表现出超顺磁效应。超顺磁效应减少了单位面积的位数，即记录密度。于是，为了通过抑制超顺磁效应来提高记录密度，提供了一种图案化的介质，其上的磁性晶粒在结构上彼此隔离。美国专利申请第2002/0068195A1号和第2002/0154440A1号公开了这种图案化的介质。与使用体磁性层的传统磁记录介质相比较，这种图案化的介质产生了更高的记录密度，大约是每平方英寸1000G位以上。
图1是传统图案化的磁记录介质的分解图。图案化的磁记录介质具有被纺锤马达旋转的圆盘形状，但是图1仅仅示出了其分解部分。
参考图1，在由玻璃或铝制成的衬底10或底板的表面上设置软磁底层11，并且在软磁底层11上设置缓冲层12。然后在缓冲层12上设置图案化的磁性层13。
图案化的磁性层13包括多个磁柱13a，多个磁柱13a规则排列，节距为0.2nm，高度大约为几个至几十nm。于是，在磁柱13a之间的空间中形成空气隙。
在这种环境下，如图2所示，如果在介质和其上安装有磁记录/读取头的浮动块14之间出现相对运动，在浮动块14和图案化的磁性层13之间产生空气轴承15。此时，空气流过空气轴承15下面的磁柱13a间的空气隙。于是，加在浮动块14和图案化的磁性层13之间的空气轴承15的压力由于气体湍流而减小。
由于空气轴承15的压力减小并且变得不稳定，使用摆动臂的浮动块14不能在图案化的磁性层13上方稳定地摆动，最重要地，浮动块14碰撞图案化的磁性层13，从而造成对磁性层13的损坏。
发明内容
本发明提供一种可以产生稳定空气轴承的图案化的磁记录介质及其制造方法。于是，由于稳定的空气轴承，浮动块可以在磁性层上方稳定地飞过，并且可以防止浮动块碰撞磁性层。
而且，本发明提供一种图案化的磁记录介质及其制造方法，在图案化的磁记录介质中，在图案化的磁柱之间设置由非磁性绝缘体制成的边界层，从而降低包括在图案化的柱中的位之间的噪声干扰。
根据本发明的一方面，提供一种图案化的磁记录介质，包括：一图案化层，包括按照预定节距排列的多个磁柱和一填充在图案化层的磁柱的间隙中的边界层；一衬底，其支撑图案化层。
一缓冲层可以设置在图案化层和衬底之间。
一软磁底层可以设置在缓冲层和衬底之间。
根据本发明的另一方面，提供一种制造图案化的磁记录介质的方法。该方法包括：制备一衬底；在衬底上形成一边界层，该边界层具有以预定节距排列的井；通过在边界层上涂覆磁性材料层，用磁性材料层填充该井；以及平坦化边界层和包括填充在边界层的井中的磁柱的磁性材料层。
在制备衬底时，可以在衬底上形成一软磁底层和一缓冲层。
为了形成边界层，可以在衬底上涂覆预定厚度的非磁性材料，并且可以通过将非磁性材料构图成预定图案来形成具有井的边界层。
磁性材料层的涂覆可以包括在预定温度下退火涂覆的磁性材料层。可以采用等离子刻蚀平坦化边界层和磁性材料层。
可以通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)或物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)，例如等离子增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD)，或等离子溅射，用电介质材料二氧化硅(SiO2)和氮氧化硅、Si3N4中的一种制成边界层。
而且，可以利用旋涂或CVD使用以四氰基乙烯化物(tetracyanoethanide，TCNE)为基的磁性聚合物制成磁性材料层。磁性材料层可以在100至300℃范围的温度下退火。于是，磁性材料层回流并硬化，并且井中的气孔被彻底消除。
附图说明
参照附图详细阐述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它特征和优点将更明显，在附图中：
图1是传统图案化的磁记录介质的分解图；
图2显示了在图1的传统磁记录介质上方产生的空气轴承和浮动块之间的关系；
图3是根据本发明的图案化的磁记录介质的分解图；
图4显示了在图3的图案化的磁记录介质的表面上方产生的空气轴承和在图案化的磁记录介质上方疾速掠过的浮动块之间的关系；以及
图5A至图5H是示出制造图3中图案化的磁记录介质的方法的剖面图。
具体实施方式
现在参考附图更全面地阐述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。
图3是根据本发明的图案化的磁记录介质的分解图，其包括平坦化的磁记录层。
参考图3，在由玻璃或铝制成的衬底100或底板上设置软磁底层101，并且在软磁底层101上设置缓冲层102。在缓冲层102的顶部设置图案化层103。图案化层103包括：图案化的边界层103b，其被构图成格栅；和图案化的磁柱103a，其被填充在形成于图案化的边界层103b中的多个井中。
因为图案化层103不具有磁柱103a间的气隙，不会出现因空气流动造成空气湍流或压力降低。结果是，在浮动块104和图案化层103之间产生稳定的空气轴承105，如图4所示。
这种稳定的空气轴承105使得浮动块104稳定地疾速掠过图案化层103，并且防止浮动块104和图案化层103之间的碰撞或摩擦。
此外，设置在磁柱103a之间的、由非磁性绝缘体制成的边界层103b可以降低包含在磁柱103a中的各个位之间的噪声干扰。
为了得到大约1000Gb/in2的高数据记录密度，在边界层103b中形成的各个井的尺寸(即，各磁柱103a的面积)应当是大约25nm，并且边界层103b的厚度(即，井之间的节距)应当限制为大约几个nm。这些条件利用纳米光刻技术可得以满足。
下文中，将参考图5A至5H叙述根据本发明实施例的图案化的磁记录介质的制造方法。
参考图5A，制备衬底100，在衬底100上形成有软磁底层101和缓冲层102。
参考图5B，利用等离子增强化学气相沉积(PECVD)或溅射方法，在缓冲层102上形成用于制造磁边界层的材料层103b′。
参考图5C，在用于制造磁边界层的材料层103b′上形成光致抗蚀剂掩模200。为了实现后续的纳米构图工艺，利用纳米光刻技术(nanolithgraphictechnique)或纳米印刷(nanoimprint)形成光致抗蚀剂掩模200，纳米光刻技术例如是电子束光刻、X射线光刻、深紫外线(deep ultraviolet，DUV)光刻、极紫外线(extreme ultraviolet，EUV)光刻。
参考图5D，利用反应离子束蚀刻(reactive ion beam etch，RIE)工艺，蚀刻掉未被光致抗蚀剂掩模200覆盖的用于形成边界层的材料层103b’部分。于是，在用于形成边界层的材料层103b′中形成井103c，并且得到所需边界层103b。在形成边界层103b后，通过剥离除去光致抗蚀剂掩模200。
参考图5E，在边界层103b上形成预定厚度的由四氰基乙烯化物(tetracyanoethanide，TCNE)组成的磁性材料层103a′。将磁性材料层103a′形成为完全填充井103c并覆盖边界层103b。
参考图5F，在大约100-300℃的温度下退火磁性材料层103a′，从而使得磁性材料层103a′回流。于是，磁性材料层103a′硬化，完全除去气孔，并且磁性材料层103a′的表面较少弯曲。
参考图5G，在磁性材料层103a′的整个表面上执行回蚀刻工艺，即等离子蚀刻。结果是，得到平坦化的图案化层103，其包括边界层103b和填充在形成于边界层103b中的井中的磁柱103a，如图5H所示。
在本发明中，采用了以聚合物为基的磁性层，取代了传统使用的以金属或以陶瓷为基的磁性材料。其中，磁性聚合物不仅用作磁记录材料，而且用作用于平坦化几何结构的材料。因此，可以使用不比传统情况的工艺复杂的工艺得到所需的图案化磁记录层。
而且，由于磁性聚合物采用非常缓慢进行的旋涂或化学气相沉积(CVD)淀积，所以具有非常微细结构的边界层103b具有良好的台阶覆盖特性。而且，执行了退火工艺，使得磁性材料层103a′回流和硬化，并且改善了其表面的粗糙度。结果是，可以得到粗糙度为1nm以下的平坦化的记录层。如果附加执行使用蚀刻工艺的平坦化工艺，可以得到具有1nm以下非常低粗糙度的记录层。
由于在记录层上产生稳定的空气轴承，因此浮动块可以疾速掠过记录层并且维持非常稳定的飞行高度。
如上所述，可以获得具有非常平坦的表面和允许稳定空气轴承的记录层。于是，可确保1000Gb/in2的超高记录密度。而且，通过使用由非磁性绝缘体制成的边界层，其设置在图案化的磁柱之间，可以降低位之间的噪声干扰。
尽管已经参照示例性实施例具体显示和阐述了本发明，本领域普通技术人员可以理解，可以对本发明作出各种形式和细节的变化，而不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种图案化的磁记录介质，包括：
图案化层，包括以预定节距设置的多个磁柱和填充在所述图案化层的所述磁柱之间的间隙中的边界层，其中所述磁柱由以四氰基乙烯化物为基的材料制成；以及
衬底，其支撑所述图案化层。
2.如权利要求1的介质，还包括设置在所述图案化层和所述衬底之间的缓冲层。
3.如权利要求2的介质，还包括设置在所述缓冲层和所述衬底之间的软磁底层。
4.如权利要求1的介质，其中所述边界层由二氧化硅和氮氧化硅、Si3N4中的一种制成。
5.一种制造图案化的磁记录介质的方法，该方法包括：
制备一衬底；
在所述衬底上形成一边界层，该边界层具有以预定节距设置的井；
用磁性材料层填充所述井，方法是在所述边界层上涂覆该磁性材料层，其中所述磁性材料层由以四氰基乙烯化物为基的磁性聚合物制成；以及
平坦化所述边界层和包括填充在所述边界层的所述井中的磁柱的磁性材料层。
6.如权利要求5的方法，其中制备衬底包括在所述衬底上形成一软磁底层和一缓冲层。
7.如权利要求5的方法，其中形成边界层包括：
在所述衬底上涂覆预定厚度的非磁性材料；以及
通过将所述非磁性材料构图成预定图案来形成具有井的边界层。
8.如权利要求5的方法，其中涂覆磁性材料层包括在预定温度下退火所述涂覆的磁性材料层。
9.如权利要求6的方法，其中涂覆磁性材料层包括在预定温度下退火所述涂覆的磁性材料层。
10.如权利要求7的方法，其中涂覆磁性材料层包括在预定温度下退火所述涂覆的磁性材料层。
11.如权利要求5的方法，其中利用等离子蚀刻执行所述边界层和所述磁性材料层的平坦化。
12.如权利要求5的方法，其中所述边界层由是电介质材料的二氧化硅和氮氧化硅、Si3N4中的一种制成。
13.如权利要求7的方法，其中所述边界层由是电介质材料的二氧化硅和氮氧化硅、Si3N4中的一种制成。
14.如权利要求7的方法，其中所述边界层利用由化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积和物理气相沉积构成的组中选择的一种形成。
15.如权利要求5的方法，其中所述磁性材料层利用旋涂和化学气相沉积中的一种形成。
16.如权利要求15的方法，还包括在从100至300℃范围内的温度下退火所述磁性材料层，以便所述磁性材料层回流。
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