CN100458920C - 用于制造晶格介质的方法和设备 - Google Patents

Abstract

根据一个实施方式，一种用制造晶格介质(11)的方法，包括在具有中心孔的衬底(21)上形成具有突起和凹部的磁性层(23)的图样，这些突起和凹部对应于轨道、伺服区(13)或数据区(12)，以及在形成所述磁性层(23)的图样之前或之后向所述衬底的中心孔喷射由扩散液化气所生成的气流。

Description

用于制造晶格介质的方法和设备

技术领域

本发明的一个实施方式涉及制造晶格介质(patterned media)的方法和设备，更具体地，涉及用于制造具有中心孔的离散轨道型晶格介质的方法和设备。

背景技术

晶格介质作为高密度磁性记录介质已经被研究，在晶格介质中，磁性层被处理为伺服信号和轨道或数据比特的图案。制造晶格介质的方法一般说来被分成两类：在一类方法中，利用常规方法沉积在衬底上的磁性层被反应性离子蚀刻(RIE)、离子研磨和类似的方法蚀刻；而在另一类方法中，衬底预先被蚀刻，接着利用常规方法将磁性层沉积在衬底上。在这些方法中，因为磁性层的额外图样化处理，粉尘和记录介质的局部机械性质退化成为问题。

具体地，在磁盘介质的内部周圈部分内该问题是严重的。当抗蚀剂在磁盘上被旋涂以便图样化时，该抗蚀剂可能在磁盘的内部周圈部分上流动。此外，在反应性离子蚀刻或离子研磨处理中磁盘的内部周圈部分的电场的集中导致不均匀或蚀刻粉尘。因此，磁盘衬底的内部周圈部分处是可能发生上述问题的位置。该位置是难被清洗的。在旋转清洗处理中，其中清洗液被喷射在旋转衬底上，因为在内部周圈部分的线速度是低的，所以很难获得充分的清洗效果。此外，在内部周圈部分累积的化学制品成为另外的粉尘和介质缺陷的来源。在例如等离子体辐照的所谓干法处理情况中，由于上述的电场的非均匀性，也不能实现完全的清洗。在半导体加工中，由于常规的衬底是没有中心孔的平盘，原则上在内部周圈部分处的上述问题不会发生。因此，这些问题是磁盘衬底所特有的。半导体加工具有长期的历史并且开发了各种技术。然而，此类技术知识对于由中心孔造成的问题不是太有效。

日本专利申请KOKAT公开号2004-79992披露了半导体制造方法，其中在半导体材料的化学机械研磨(CMP)后，通过利用CO₂的低温清洗处理，污染粒子被去除。在该方法中，气体CO₂例如在25℃压强为850psi(5.8兆帕)下通过专门设计的喷嘴喷出。由于气体CO₂在一定气压下被喷射，所以它迅速地被扩张并冷却下来。这导致气态、液态和固态CO₂的混合。利用喷嘴，气态和固态的CO₂流被引至晶片的表面。高速到达晶片表面并与污染粒子碰撞的低温粒子可通过传输的冲力解除污染粒子对晶片表面的附着，并可直接将污染粒子去除。然而，日本专利申请KOKAT公开号2004-79992披露的技术没有考虑上述由于磁性记录介质的中心孔造成的问题。

美国专利No.5,853,962披露了用于利用液态干冰霜在半导体加工中去除光致抗蚀剂和再沉积材料的方法和设备。然而，在美国专利No.5,853,962中被披露的通常称为Eco-Snow的设备是使用在半导体制造过程中的，在该专利中没有考虑将此设备用于磁性记录介质。因此该设备没有解决由中心孔造成的问题。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，提供用于制造晶格介质的方法，该方法包括：在具有中心孔的衬底上形成具有突起和凹部的磁性层的图样，这些突起和凹部对应于轨道、伺服区或数据区；在形成磁性层的图样之前或之后向衬底的中心孔喷射由扩散液化气所生成的气流。

附图说明

合并在此并构成本说明书一部分的附图示出本发明的实施方式，连同上面给出的一般性描述和下面将给出的实施方式的详细说明一起用于解释本发明的原理。

图1是示出根据本发明的方法制造出的晶格介质的示意图；

图2是示出根据本发明的方法加工的晶格介质的例子的平面图；

图3是示出根据本发明的方法要加工的另一个晶格介质的例子的平面图；

图4是示出根据本发明的例子的衬底蚀刻型方法制造出的晶格介质的截面图；

图5是示出根据本发明的另一个例子的磁性层蚀刻型方法制造出的晶格介质的截面图；

图6是示例出利用根据本发明的衬底蚀刻型方法制造晶格介质的示意性步骤的流程图；

图7是示例出利用根据本发明的磁性层蚀刻型方法制造晶格介质的示意性步骤的流程图；

图8是示出在根据本发明的制造方法中所使用的磁盘衬底的内部周圈部分的截面图；

图9是示出根据本发明的例子的液化气喷射设备的原理图。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施方式进行描述。

图1是示意性示出晶格介质的透视图。在磁性记录介质(晶格介质)11的表面上，存在：用于跟踪或数据访问控制的伺服区13，该区包括脉冲信号、地址、引导程序和类似的等；和用于写入用户数据的数据区12。磁盘表面上的这些区域由线示意性的示出。

图2是示例出图1中所示的晶格介质上的数据区和伺服区的一个例子的放大平面图。在图2所示的伺服区13中，形成在预图样化的衬底的突起上的磁性层的图样对应于当前磁性记录介质的伺服图样。伺服区13例如包括用于做出跟踪控制的脉冲信号14。在图2所示的数据区12中，磁性层被凹部分开来形成圆周方向上的连续的轨道。这种类型的晶格介质也被称作为离散轨道介质。

图3是示出图1中所示的晶格介质中数据区和伺服区的另一个例子的放大平面图。在图3所示的数据区12中，磁性层被凹部分割来形成数据比特。此类的介质在狭义上称为晶格介质。

在图2所示的离散轨道介质中，线性记录密度是根据通过磁头以与当前介质相同的方式在轨道上形成的磁化转变(Magnetization transition)宽度来确定的。在图3所示的狭义上的晶格介质中，线性记录密度是由数据比特的精密图样化来确定的。一般地，图3中所示的介质可获得比图2中所示介质更高的记录密度。然而，图3中所示的介质具有制造过程伴有较小的特征尺寸(feature size)和复杂的磁头访问控制的缺点。本发明可应用于图2和图3中所示两种类型的任一种。

尽管图2以示例的方式示出ABCD脉冲信号，本发明可应用于相差伺服或其它任何伺服系统而没有限制于ABCD脉冲信号。如以下所述，本发明基于衬底上的突起和凹部而具有减小伺服信号噪声的效果。也就是说，本发明可应用于由预图样化(pre-patterned)的衬底提供伺服信号的介质中。

图4示出根据衬底蚀刻型的方法制造的晶格介质的截面图。衬底21被处理从而形成对应于伺服区和数据区的突起和凹部的图样。衬层22、磁性层23和保护层24叠加形成在衬底21上。非磁性材料可填充到凹部内，这样磁性记录介质的表面就可平展。

图5示出由磁性层蚀刻型方法所制造出的晶格介质。磁性层23被蚀刻成具有伺服区和数据轨道区的图样。在这种情况中，衬层22和衬底21可被进一步蚀刻。磁性层可以保持在凹入的部分内，除非能够从所述图样获得足够的信号。

图6是示例出利用衬底蚀刻型方法制造晶格介质的步骤的流程图。首先，抗蚀剂层在衬底上被涂覆(S1)。用于抗蚀剂的材料具有比在稍后刻蚀步骤中被刻蚀的薄膜更低的刻蚀速率。具有低刻蚀速率的薄膜(硬膜)可在抗蚀剂的下方沉积。该抗蚀剂被形成期望的图样(S2)。加工技术包括：压印法，其中具有期望图样的压模被压制在抗蚀剂上以传递图样；使用曝光系统的方法；以及电子束直接写入法。图样化步骤还包括用于去除位于抗蚀剂的凹部的底部的剩余抗蚀剂的处理。利用图样化的抗蚀剂作为掩模，衬底被刻蚀(S3)。刻蚀衬底的方法可利用气体的化学相互作用，例如RIE处理，或利用气体的物理相互作用，例如离子研磨处理。可选地，可以使用所谓的湿法蚀刻，其中衬底被浸泡在蚀刻溶液中。在上述步骤后将实施后处理(S4)。不构成晶格介质的材料，例如抗蚀剂，必须在后处理步骤中被去除。后处理步骤例如可包括去除毛刺(burr)的步骤。作为随后处理可实施表面修正。在沉积记录介质的步骤中(S5)，衬层、磁性层、保护层按顺序被沉积。接着在其上面施加滑润剂。这些层的每一个可由多个层构成。

图7是利用磁性层蚀刻型的方法制造晶格介质的示例步骤的流程图。磁性层蚀刻型的方法的每一个步骤类似于图6中的步骤。在该方法中，首先，包括磁性层的记录介质沉积在衬底上(S11)。下一步，抗蚀剂层在该介质(磁性层或其它层)而不是在衬底上被涂覆(S12)。抗蚀剂的图样化如图6中的情况一样被实施。以类似于衬底蚀刻型的方法中对衬底蚀刻的步骤(S3)来实施对磁性层的蚀刻(S14)。后处理在上述的步骤后实施(S15)。在该方法中，不同于衬底蚀刻型所使用的材料被用于蚀刻过程。蚀刻目标可以仅是磁性层或是包括磁性层的多个层。具体地，在包括软磁性衬层和垂直记录层的双层垂直介质的情况中，对软磁性衬层进行蚀刻是优选地，因为可以减小图样间的磁性相互作用。在蚀刻步骤后，如果需要，可以进一步实施沉积保护层的步骤(S16)。由保护层对蚀刻的和未蚀刻的两个部分进行保护是优选的。

在根据本发明制造晶格介质的方法中，在上述的两个方法中，向磁盘衬底的中心孔喷射由扩散液化气而生成的气流的步骤在后处理步骤S4或S15中至少实施一次。

然而，如果在常规半导体加工中使用的Eco-Snow设备应用于上述的步骤，则会发生硬盘驱动(HDD)介质所特有的问题。

图8示出根据本发明的磁性记录介质中磁盘衬底的内部周圈部分。在该图中，绘出了中心线81、磁盘衬底82、在内部周圈部分的逐渐变薄的部分83以及数据区84，即，蚀刻处理被实施的区域。逐渐变薄的部分83以及数据区84彼此是明显分离开的。一般地，具有1毫米或更大点的既不是数据区也不是逐渐变薄的部分的空白区提供在逐渐变薄的部分83和数据区84之间。绕着逐渐变薄的部分的区域被用作磁盘衬底的夹紧区(clamp zone)。提供的空白部分用于阻止读写磁头与所述夹紧之间的干涉。

如果利用Eco-Snow设备的处理实施在用于制造如图8所示的晶格介质的处理中，被清洗的部分是数据区84，而逐渐变薄的部分83和内部周圈的边缘不会被清洗。此外，衬底的托架(holder)机制(与HDD设备中的夹紧机制类似)对于Eco Snow处理是必需的。如果在其中应用通过Eco Snow设备喷射的气流，则增大在衬底和托架上扩散粉尘的可能性，这对于HDD不是有利的。进一步，由于在加工HDD介质的过程中生成的污染衬底比那些可通过Eco Snow设备去除的“污染衬底”具有更大的尺寸，这种大的污染衬底是无法通过Eco Snow设备去除的。

在这种情况下，本发明者制造了图9中示意性示出的设备。图9中所示的设备被配置成喷射由扩散液化气而生成的气流。在该图中，绘出了喷射气瓶91、能够使气体增压或减压的压强调节器92、喷嘴93、处理腔94、介质的磁盘衬底95和喷射气流96。该设备类似于Eco Snow设备。然而该设备不同于Eco Snow设备之处在于：除了CO₂还可以使用水气和例如CF₄、CHF₃、SF₆和C₂F₆等活性气体的处理气体，通过压强调节器92可如期望的那样对喷嘴93末端的压强效果进行控制；磁盘衬底95可被处理而喷射气流可被控制实施于磁盘衬底的内部周圈部分。由气瓶91提供的气体通过压强调节器92被加压和减压并在此被液化。为了使气体液化，压强调节器92可被维持在低于所使用的气体的液化温度。液化气在调节后的压强下被喷射进处理腔94中。此时，由于快速的减压，在低于压强调节器92中的温度下，所述气体形成固态或是液态，并被向磁盘衬底95喷射。在已知的文献中，美国专利No.5,853,962公开了用于通过喷射气流去除剩余抗蚀剂或类似物的方法。另一方面，在本发明中，气流被喷向磁盘衬底的内部周圈部分，具体地是喷向其内部周圈的边缘。为了提高喷射液化气的效果，可根据液化气的类型来调节处理腔94中的压强。

对液化气进行选择，以用于去除出现在磁盘的内部周圈部分的残留物。

对于残留物是来源于例如C和SiO₂的保护层的情况，可使用例如CO₂、H₂O、O₂、SF₆、CF₄和CHF₄的液化气。

对于残留物是来源于例如磁性层的金属物的情况，可使用例如BCL₃、CCL₄和CBrF₃的液化气。

利用根据图9中所示的本发明的液化气喷射设备，可实施这样的实验，其中多种气体在不同的条件下被喷射到包括所述边缘和逐渐变薄的部分的磁盘的内部周圈部分。

当处理腔中的压强被设置在2到5个标准大气压(0.2到0.5兆帕)，并且液态CO₂的压强被调节在10个标准大气压(1兆帕)时，就可获得对磁盘的内部周圈部分充分清洗的效果。考虑到腔操作的安全性，将腔中的压强设置成5个标准大气压(0.5兆帕)或更大些不是有益的。

在利用水蒸气的情况中，当处理腔中的压强被减至0.001到0.1兆帕而水蒸气的压强被调节成5个标准大气压(0.5兆帕)，可观察到类似于使用二氧化碳的清洗效果。

另外，在将SF₆的活性气体作为要喷射的液化气体使用的情况中，即使腔中的压强没有调节时也可获得充分的清洗效果。当使用SF₆时，喷射的压强被设置在10个标准大气压(1兆帕)。具体地，在将旋涂玻璃(SOG)作为抗蚀剂使用的情况中，可获得非常好的清洗效果。

当使用根据本发明的液化气喷射设备时，可获得对磁盘的内部周圈部分的好的清洗效果，但它也生成了少量的粉尘并且需要额外的清洗处理。然而，使用根据本发明的液化气喷射设备带来了提高磁头飞行特性的有益效果，因为减小了晶格介质的内部周圈部分的非正常突起的数量，这就超过为额外的清洗处理而带来的不便。

当使用喷涂设备将例如衬层和磁性层的薄膜沉积在磁性记录介质的衬底上时，通常衬底的外周部分被夹持住。因此，这些薄膜就形成在内部周圈的逐渐变薄的部分和边缘部分上。然而，相比较于数据区的情况来说，这些部分的表面图样化的精确度是差的。进一步，沉积在逐渐变薄的部分上的膜具有差的物理性质，因为喷涂粒子偏斜地入射到逐渐变薄的部分。因此，由于非正常的突起，产生了读写磁头在内部周圈部分的飞行不稳定的问题。该问题在晶格介质中更为严重。除了上述提到的差的表面和膜质量外，例如抗蚀剂涂布或伴随化学物质的RIE的处理将改变内部周圈的边缘部分和逐渐变薄的部分的表面。这将导致沉积层差的吸附力。由于磁头不会访问内部周圈部分，该部分的膜质量的降低或非正常突起不会直接影响到飞行特性。然而，由于受到内部应力的多个薄膜沉积在具有差的属性的衬底的逐渐变薄的部分，膜可能破裂。当膜破裂时，膜的碎片会到达磁头可访问到的部分。另外，在晶格介质的情况中，类似的破裂会发生在制造过程中。这可能会恶化在磁头可访问到的区域上的飞行特性。

在上述的实验中，向内部的外围部分喷射气流可改变内部周圈部分的层的属性并提高它的吸附力。这可减小非正常突起并可进一步提高飞行特性。从利用各种类型的气体执行的实验结果来看，不论使用的是CO₂、H₂O和O₂还是包含活性气体(例如SF₆、CF₄和CHF₃)的氟，尽管在效果上有一些不同，可以确定的是能获得在内部周圈部分上抑制飞行特性恶化的有益效果。此外，利用其它的活性气体也可获得所述有益的效果，例如在RIE中使用的包含气体(例如BCl₃、CCl₄和CBrF₃)的氯。可以期望利用基于羰基的活性气体也可获得类似的有益效果。

(例1)

具有图4或5中所示的截面结构和图2或图3所示的平面结构的晶格介质利用根据本发明的实施方式的制造晶格介质的方法来制造。

两类材料，即，利用NiP进行了表面硬化处理的(A)玻璃和(B)铝合金被用作衬底。

在衬底上沉积从下面三种类型中选取的膜被：

(a)CoZrNb软磁性衬层100纳米/CoB 5纳米/Ta 5纳米/Pd 5纳米/Ru 10纳米/CoCrPt-SiO₂记录层15纳米/C保护层4纳米，其中软磁性衬层包括反铁磁耦合的双层软磁性层；

(b)FeTaN软磁性衬层80纳米/Ti 5纳米/Pd 10纳米/[Co 0.3纳米/Pd0.9纳米]₂₀记录层/C保护层4纳米，其中记录层是所谓的磁性人造晶格层，通过将0.3纳米厚Co层和0.9纳米厚Pd层交替叠加20次而制备成该晶格层。以及

(c)NiAl 60纳米/Cr 10纳米/CrMo 20纳米/CoCrPtTa记录层15纳米/C保护层4纳米。

(a)和(b)类型的介质是所谓的垂直磁性记录介质，其易磁化轴在垂直于膜表面的方向上；而(c)类型的介质是纵向磁性记录介质，其易磁化轴是沿面内方向的。

两种方法，即，(P1)衬底蚀刻型方法(图4)和(P2)磁性层蚀刻型方法(图5)被用于处理晶格介质。离散轨道类型的图样(图2)在类型(a)和类型(c)的每个磁性记录介质上形成；狭义上晶格介质的图样(图3)在类型(b)的磁性记录介质上形成。

为了提高飞行特性，也可制造其中磁性层的图样间的凹入部分被填入SiO₂以使其表面平展的介质。SiO₂通过偏压溅射被沉积，通过Ar离子研磨将沉积的SiO₂膜回蚀从而使其平坦化。

形成在记录介质上的图样(例如伺服信号、轨道和地址)对应于每英寸110千轨道(ktpi)的轨道密度。在狭义上晶格介质的情况中，对应于每英寸1兆比特(Mbpi)的记录密度的图样形成于数据区。

对上述的各种介质进行飞行特性的测试。每种介质被设置到旋转保持检测机(spin stand tester)上，并以4200转/分钟(rmp)的速度旋转，接着将滑动器加载在介质上，滑动器具有12纳米的标称飞行高度。滑动器位于1/4半径范围内的内部区域上。在一个小时的飞行操作后，来自安装在滑动器上的声发射传感器(AE)的信号被测量。从常规磁性记录介质的飞行特性结果来看，为了提供产品级的飞行特性，可以观察到在一个小时的飞行操作中没有发生磁头碰撞并且AE传感器的信号必须要低于5V。

表1

编号	衬底	介质	处理	填充	直径	喷射	磁头碰撞	AE强度
									1	A	a	P1	○	1.8	×	○	6.5
2	A	a	P2	○	1.8	×	○	7.2
									3	A	b	P1	○	1.8	×	○	10.5
4	A	b	P2	○	1.8	×	○	12.0
									5	A	a	P1	×	1.8	×	×	-
6	B	c	P1	×	2.5	×	×	-
									7	B	c	P2	○	2.5	×	×	-
8	A	a	P1	○	1.8	○	○	1.2
									9	A	a	P2	○	1.8	○	○	1.5
10	A	b	P1	○	1.8	○	○	1.3
									11	A	b	P2	○	1.8	○	○	1.5
12	A	a	P1	×	1.8	○	○	4.2
									13	B	c	P1	×	2.5	○	○	3.5
14	B	c	P2	○	2.5	○	○	3.0

表1示出提供的用于测试的样本和测试结果的汇总。在表1中，术语“衬底”指的是衬底类型，即利用NiP进行了表面硬化处理的(A)玻璃或(B)铝合金中的一种。术语“介质”指上述类型(a)、(b)和(c)的任意一种。术语“处理”指(P1)衬底蚀刻型的方法(图4)或(P2)磁性层蚀刻类型的方法(图5)。术语“填充”指的是存在或是不存在填充SiO2以使介质的表面平展的步骤。术语“直径”指的是衬底的直径。在当前例子的情况中，两种类型的磁盘，即2.5英寸和1.8英寸的磁盘被使用。术语“喷射”指的是根据本发明的向磁盘衬底的中心孔喷射由扩散液化气而生成的气流的步骤是否实施。CO₂用作液化气。在磁性层蚀刻型方法的情况中，该步骤在图7中掩膜图样化(S13)之后或在磁性层蚀刻(S14)之后实施。在衬底蚀刻型方法的情况中，该步骤在图6中衬底蚀刻(S3)之后实施。在制造编号为2，4和7的样本中，屏蔽板放置在磁盘衬底的中心孔上以便阻止其遭受到气流。“磁头碰撞”和“AE强度”列代表测试的结果。在前面的列中，“X”代表在一个小时的持续操作中磁头发生碰撞的情况；而“O”代表没有发生磁头碰撞的情况。其后面的列代表以伏(V)为单位的AE信号的峰值强度。

如图1所示，在衬底刻蚀型的铝合金衬底上没有实施填充的情况中，一个小时的飞行操作没有成功完成。从AE强度来看，所有没实施本发明的方法的样本都是不合格的。相反，可以观察到所有经过了向中心孔喷射气流的处理的样本在AE测试中都可实现可接受水平的飞行操作。该结果代表了提高飞行特性的有益效果。

进一步，对于没有实现成功的一个小时飞行操作的编号为5、6和7的样本来说，气流喷射向磁盘衬底的中心孔的处理是利用H₂O、O₂、SF₆、CF₄或CHF₃的液化气来实施的。这些样本经过了采用类似于上述的方法的飞行特性的测试。对于这些样本，仅有在磁头加载后的第一个五分钟内的AE信号的峰值强度被测量。不管怎样，可以确定信号强度为5V或更小，也就是说，无论气体类型或是衬底类型以及甚至在利用包含活性气体的氟的情况中，飞行特性都得到提高。

在完成对飞行特性的评定后，利用扫描电子显微镜(SEM)对中心孔的边缘表面的微结构进行观察。结果是，所有的玻璃衬底如图8中所示的那样逐渐变薄，但铝合金衬底没有如图8中所示的那样明显的逐渐变薄。此外，在编号为13的样本中可观察到少许的毛刺。在铝合金衬底中难以识别出逐渐变薄或观察到毛刺的原因是，在压印处理中的对准步骤中当气瓶穿过衬底的中心孔时，内部边缘部分发生形变。然而，即使在所述边缘表面上没有逐渐变薄，也可看到本发明对于提高飞行特性是有效的。可以注意到逐渐变薄的存在是优选地，因为飞行特性趋于被提高。

(例2)

类似于例1中的晶格介质被制造，并且类似的飞行特性测试被实施。衬底是0.85英尺型，并将CO₂作为液化气使用。表2中示出测试的结果。可以看到，即使在衬底的尺寸减小时，在表1中表现出好的特性的样本仍然展示出良好的飞行特性。

表2

编号	衬底	介质	处理	填充	直径	喷射	磁头碰撞	AE强度
									15	A	a	P1	○	0.85	○	○	1.8
16	A	a	P2	○	0.85	○	○	0.9
									17	A	b	P1	○	0.85	○	○	1.5
18	A	b	P2	○	0.85	○	○	1.5

接着对表2中的样本做类似的测试，但将包含活性气体BCl₃、CCl₄或CBrF₃的氯作为液化气使用。可以看到在磁头加载后的第一个五分钟内AE信号的峰值强度是5V或更小，这就代表提高了飞行特性的有益效果。

以下，对用于根据本发明的实施方式的磁性记录介质的层的材料进行描述。

<衬底>

作为衬底例如可以使用玻璃衬底、基于铝的合金衬底、陶瓷衬底、碳衬底、硅单晶衬底和类似衬底等。非晶玻璃或结晶玻璃可用于玻璃衬底。非晶玻璃包括钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃和类似玻璃等。结晶玻璃包括基于锂的结晶玻璃和类似玻璃等。对于陶瓷衬底，可被使用的有：基本上由氧化铝、氮化铝、氮化硅和类似物等构成的烧结材料或那些经纤维增强处理的材料。硅单晶衬底，即所谓的硅晶圆，其表面上可具有氧化层。上述的衬底可具有通过电镀方法或喷射方法形成的沉积的NiP。

<衬层>

为了例如控制磁性记录层的结晶度、控制颗粒的大小、提高附着力的目的，使用了衬层。用于常规磁性记录介质的任意类型的衬层都可使用。为了有效的实现上述的目的，该层可由多个层构成。衬层可以是金属，或电介质，或它们的混合。由衬层构成的层的表面可依照离子辐射、气体暴露和类似方法等而被改变。

此外，衬层可以是磁性层。具体地，在磁性记录层是垂直磁性层的情况中，可获得所谓的垂直双层介质，其中垂直磁性记录层叠加在具有高的磁导率的软磁性衬层(SUL)上。提供垂直双层介质的软磁性衬层以通过来自写磁极的写入磁场，然后将记录磁场返送回写磁极附近的返回磁轭(return yoke)。即，软磁性衬层起到写磁头的功能的一部分，并用来提高写的效率。

至少包括Fe、Ni和Co的一种的高磁导率材料用于软磁性衬层。此类材料可包括：基于FeCo的合金，例如FeCo或FeCoV；基于FeNi的合金，例如FeNi、FeNiMo、FeNiCr或FeNiSi；基于FeAl和FeSi的合金，例如FeAl、FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu或FeAlO；基于FeTa的合金，例如FeTa、FeTaC、FeTaN；和基于FeZr的合金，例如FeZrN。

例如包含60％或更多铁元素的FeAlO、FeMgO、FeTaN和FeZrN的具有精细晶体结构的薄膜可用于SUL。其中精细晶体颗粒分散在基体中的粒状膜可用于SUL。

作为软磁性衬层的其它材料，可使用包含Co和Zr、Hf、Nb、Ta、Ti和Y中至少一种的Co合金。优选地包含80％或更多的Co。在Co合金是通过喷射而被沉积的情况中，可轻易的形成非晶层。非晶软磁性材料表现出十分良好的软磁性属性，因为它没有晶体磁各向异性、晶体缺陷或晶界。此外，通过利用非晶软磁性材料可减小介质的噪声。优选的非晶软磁性材料可包括：例如基于CoZr、CoZrNb、CoZrTa的合金或类似物质等。

在软磁性衬层下，可进一步提供一层衬层用于提高软磁性衬层的结晶度或提高对衬底的附着力。作为用于该衬层的材料，可使用Ti、Ta、W、Cr、Pt或包含这些元素的合金，或可选地，这些元素的氧化物或氮化物。

由非磁性材料制成的中间层可提供在软磁性衬层和垂直磁性记录层之间。该中间层的任务是中断软磁性衬层和记录层之间的交换偶合交互作用并控制记录层的结晶度。作为用于中间层的材料，可以使用Ru、Pt、Pd、W、Ti、Ta、Cr、Si或包含这些元素的合金，或可选地，这些元素的氧化物或氮化物。

为了阻止尖峰噪声，软磁性衬层可包括多个层，并且具有插入在其中的Ru层，该Ru层具有0.5到1.5纳米的厚度，由此施加反铁磁性耦合。此外，该软磁性层可与具有面内各向异性的硬磁性层交换耦合，该硬磁性层例如为CoCrPt、SmCo或FePt，或者与由例如IrMn或PtMn的反铁磁性材料制成的钉扎层(pinning layer)交换耦合。在这种情况中，为了控制交换耦合力，例如Co的磁性层，或例如Pt的非磁性层可层叠在Ru膜的顶部和底部。

<磁性记录层>

磁性记录层可作为垂直磁性层来使用，其中易磁化轴主要是在垂直方向，或可作为横向磁化膜使用，其中易磁化轴是在面内的方向。磁性记录介质优选地由基本上由Co构成的合金制成，例如CoPt合金，因为可获得高的各向异性。磁性记录层可包含氧化材料。作为氧化材料，可以使用Co氧化物、硅氧化物、钛氧化物。可以使用金属氧化物，其中金属由磁性记录层构成。

磁性记录层可以是所谓的粒状介质，其中磁性颗粒(磁性晶体颗粒)分散在膜中。具体地，在离散轨道介质的情况中，线性记录密度由类似于常规介质的机制来确定。因此，优选地使用已知的用于在常规介质中提高线性记录密度的颗粒介质。在图3中所示的晶格介质的情况中，线性记录密度由处理精确度来确定，也就是说，可以使用磁性层而不是颗粒膜。

磁性记录层可包括一个或更多个元素，这些元素选自B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru和Re以及Co、Cr、Pr和它们的氧化物。通过利用上述的元素，可促进磁性颗粒尺寸的缩减或提高它们的结晶度和方向性。这导致提高了写和读特性以及适于高密度记录的温度稳定性。所谓的磁性人工晶格膜可被用作于磁性记录层，在该磁性人工晶格膜中Co和例如Pt和Pd的贵金属被层叠了多次。磁性元素(例如Fe或Co)的有序合金和贵金属(例如Pt和Pd)可被使用。

磁性记录层可是多层的结构。通过利用由两个或是更多个具有彼此不同磁性特性的磁性层制成的记录层可获得更高密度的记录。该记录层可由多个磁性记录层和多个非磁性层制成。例如，在纵向介质的情况中，当Ru层被插入到多个磁性层中时，在这些层之间就施加了反铁磁性交换偶合，并且线性记录密度可被提高。该结构也可用于本发明。

该磁性记录层的厚度优选为2纳米到60纳米，或更优选地5纳米到30纳米。在这个范围内，能够操作适于高记录密度的磁性记录和再现设备。如果磁性记录层的厚度小于2纳米，读输出变低而噪声变高。如果磁性记录层的厚度超过60纳米，读输出趋于太高而波形会失真。

磁性记录层的矫顽力优选为237000A/m(3000Oe)或更大。如果矫顽力小于237000A/m(3000Oe)，则热稳定性会降低。

<保护层>

保护层具有阻止磁性记录介质被腐蚀的功能，还具有当磁头接触到介质时阻止介质表面被破坏的功能。用于保护层的材料可包括包含C、Si-N、Zr-O和Si-N的材料。保护层的厚度优选为在0.5到10纳米的范围内。上述范围内的保护层的厚度适于高密度记录，因为磁头和介质之间的距离可被减小。

<润滑层>

作为润滑剂，例如可以使用全氟聚醚(perfluoro polyether)、氟代烷醇(fluoro alcohol)或氟羧酸(fluoro carboxylic acid)和类似物质等。

额外的优点和改进方案对于本领域技术人员来说是容易想到的。因此，在其更宽的范围内本发明不限制于这里所示和描述的具体细节和代表性的实施方式。因此，可以做出各种改进方案而不脱离由所附权利要求和它们的等价物所定义的一般的发明概念的精神或范围。

Claims (16)

1.一种用于制造晶格介质(11)的方法，其特征在于包括：

在具有中心孔的衬底(21，82)上形成具有突起和凹部的磁性层(23)的图样，这些突起和凹部对应于轨道、伺服区(13)或数据区(12)；以及

在形成所述磁性层(23)的图样之前或之后，向所述衬底的中心孔喷射由扩散液化气所生成的气流。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衬底(21，82)的在所述中心孔处的内侧边缘(83)是逐渐变薄的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液化气是CO₂，并被喷射入设置为2到5个标准大气压的处理腔(94)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液化气从包含H₂O、O₂、SF₆、CF₄和CHF₃的组中选择。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液化气从包含BCl₃、CCl₄和CBrF₃的组中选择。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括：

在具有中心孔的衬底(21，82)上涂覆抗蚀剂层；

对所述抗蚀剂进行图样化；

将所述图样化的抗蚀剂用作掩膜使来对所述衬底(21，82)进行蚀刻，从而形成突起和凹部的图样；

向所述衬底(21，82)的中心孔喷射由扩散液化气所生成的气流；

在所述衬底(21，82)上沉积包括磁性层(23)的记录介质。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述衬底的在所述中心孔处的内侧边缘是逐渐变薄的。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述液化气是CO₂，并被喷射到设置为2到5个标准大气压的处理腔(94)内。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述液化气从包含H₂O、O₂、SF₆、CF₄和CHF₃的组中选择。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述液化气从包含BCl₃、CCl₄和CBrF₃的组中选择。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括：

在具有中心孔的衬底(21，82)上沉积包括磁性层(23)的记录介质；

将抗蚀剂层涂覆在所述记录介质上；

对所述抗蚀剂层进行图样化；

将所述图样化的抗蚀剂用作掩膜来对所述介质进行蚀刻；以及

向所述衬底(21，82)的中心孔喷射由扩散液化气所生成的气流。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述衬底(21，82)的在所述中心孔处的内侧边缘(83)是逐渐变薄的。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述液化气是CO₂，并被喷射到设置为2到5个标准大气压的处理腔(94)内。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述液化气从包含H₂O、O₂、SF₆、CF₄和CHF₃的组中选择。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述液化气从包含BCl₃、CCl₄和CBrF₃的组中选择。

16.一种制造晶格介质的设备，其特征在于包括：

腔体(94)，该腔体内部压强是可调节的，并且图样化的衬底(95)或其上具有图样化磁性层的衬底(95)放置在所述腔体内，所述衬底(95)具有中心孔；

存储液化气的气瓶(91)；

调节所述液化气的压强的压强调节器(92)；以及

在腔体(94)中提供的喷嘴(93)，该喷嘴被配置成向所述衬底(95)的所述中心孔喷射由扩散液化气所生成的气流。

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