CN101030386A - 图案化介质以及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供在记录再生中不会产生误差的信赖性较高的图案化介质，以及采用它的磁存储装置。图案化介质具有衬底、软磁性层、非磁性层、中间层以及记录层。记录层具有由非磁性材料和磁性材料构成的图案结构，非磁性材料的拉伸弹性模量大于磁性材料的拉伸弹性模量。
Description
技术领域
本发明涉及适合用于硬盘装置等磁盘存储装置的图案化介质。
背景技术
近年，硬盘等磁盘的记录容量飞跃地增加。这是由于磁盘的面记录密度飞跃地增大。作为使磁盘的面记录密度增大的技术，有用凹凸图案形成记录层的被称为图案化介质的技术。
专利文献1：特开2005-122876号公报
图案化介质具有能够得到较高的面记录密度的优点，但在记录再生中，存在磁头的下端与记录层的凸部冲突的缺点。当磁头的下端与记录层的凸部冲突时，凸部变形，并有可能在记录再生方面产生误差。
发明内容
本发明的目的在于提供在记录再生中不会产生误差的信赖性较高的图案化介质，以及采用它的磁盘存储装置。
根据本发明，图案化介质具有衬底、软磁性层、非磁性层、中间层以及记录层。记录层具有由非磁性材料和磁性材料构成的图案结构，非磁性材料的拉伸弹性模量大于磁性材料的拉伸弹性模量。
发明的效果
根据本发明，可以提供在记录再生中不会产生误差的信赖性较高的图案化介质。
附图说明
图1是展示本发明的图案化介质的第1例的结构的图。
图2是说明本发明的图案化介质的记录层的制造方法的第1例的工序的图。
图3是说明本发明的图案化介质的记录层的制造方法的第1例的工序的图。
图4是说明本发明的图案化介质的记录层的制造方法的第1例的工序的图。
图5是说明本发明的图案化介质的记录层的制造方法的第1例的工序的图。
图6是说明本发明的图案化介质的记录层的制造方法的第2例的工序的图。
图7是说明本发明的图案化介质的记录层的制造方法的第2例的工序的图。
图8是说明本发明的图案化介质的记录层的制造方法的第2例的工序的图。
图9是说明本发明的图案化介质的记录层的制造方法的第2例的工序的图。
图10是展示本发明的图案化介质的第2例的结构的图。
图11是展示本发明的图案化介质的第3例的结构的图。
图12是展示用分子动力学模拟计算相对于图案化介质的记录层的衬底表面平行的方向的变形的结果的图。
图13是展示采用了本发明的图案化介质的硬盘装置的构成的图。
标号说明
1 衬底 2 预涂层
3 软磁性层 4 非磁性层
5 软磁性层 6 中间层
7 记录层 8 保护层
9 润滑层 103 软磁性层
106 基础层 107 非磁性体
207 磁性体 201 图案化介质
202 驱动部 203 磁头
204 驱动单元 205 记录再生信号处理单元
具体实施方式
图1展示了本发明的图案化介质的第1例。本例的图案化介质具有衬底1、在其之上的预涂层2、软磁性层3、非磁性层4、软磁性层5、中间层6、记录层7、保护层8以及润滑层9。记录层7具有由非磁性体107和磁性体207构成的图案结构。预涂层2、软磁性层3、非磁性层4、软磁性层5、中间层6、以及记录层7由金属构成，例如通过DC磁控溅射法形成。软磁性层3、5最好由非结晶材料构成。中间层6以Ru为主要构成元素，作为添加元素，以大于等于0.14at.％且小于等于25at.％的浓度含有Ti。所谓的主要构成元素，意思是包括最多的原子百分比浓度的元素。
参照图2～图5说明本发明的图案化介质的制造方法，特别是记录层7的图案结构的形成方法。首先，如图2所示，在衬底1上形成预涂层2、软磁性层3、非磁性层4、软磁性层5、以及中间层6，并在其上形成非磁性材料层107。非磁性材料层107的形成，例如可以通过DC磁控溅射法进行。在衬底1上形成预涂层2、软磁性层3、非磁性层4、软磁性层5、以及中间层6的方法是已知的，在此省略说明。
其次，如图3所示，将非磁性材料层107图案化。即，形成非磁性材料层107的凹凸图案。由于非磁性材料层107的凹部的厚度是微小的，因此在图3中，只描画了凸部，并省略了凹部的图示。图案的形成，例如可以通过纳米转印法进行。所谓的纳米转印法是在将具有凹凸图案的高温的模具按压到非磁性材料层107上之后，通过冷却，将非磁性材料层107图案化的方法。代替采用纳米转印法，也可以在贴上具有图案的掩模之后进行干蚀刻或湿蚀刻。另外，也可以通过自组织化的方式形成图案。
其次，如图4所示，以掩埋非磁性材料层107的凹凸图案的凹部的方式形成磁性材料层207。如图示所示，磁性材料层207也可以以完全地掩埋非磁性材料层107的凹部，进而从凹部溢出的方式形成。磁性材料层207的形成，例如可以通过DC磁控溅射法进行。其次，如图5所示，将磁性材料层207的外表面平坦化。平坦化，例如通过化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)进行。再者，该平坦化处理也可以省略。最后，如图1所示，形成保护层8以及润滑层9。保护层8以及润滑层9的形成方法是已知的，在此省略说明。
参照图6至图9说明本发明的图案化介质的记录层7的图案结构的形成方法的其他的例子。首先，如图6所示，在衬底1上形成预涂层2、软磁性层3、非磁性层4、软磁性层5、以及中间层6，并在其上形成磁性材料层207。磁性材料层207的形成，例如可以通过DC磁控溅射法进行。
其次，如图7所示，将磁性材料层207图案化。即，形成磁性材料层207的凹凸图案。由于磁性材料层207的凹部的厚度是微小的，因此在图7中只描画了凸部，而省略了凹部的图示。图案的形成，例如可以通过纳米转印法进行。
其次，如图8所示，以掩埋磁性材料层207的凹凸图案的凹部的方式形成非磁性材料层107。如图示所示，非磁性材料层107也可以以完全地掩埋磁性材料层207的凹部，进而从凹部溢出的方式形成。非磁性材料层107的形成，例如通过DC磁控溅射法进行。其次，如图9所示，将非磁性材料层107的外面平坦化。平坦化，例如通过化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)进行。再者，该平坦化处理也可以省略。最后，如图1所示，形成保护层8以及润滑层9。保护层8以及润滑层9的形成方法是已知的，在此省略说明。
如果将参照图2～图5说明的形成本发明的记录层的第1个方法，和参照图6～图9说明的形成本发明的记录层的第2个方法进行比较，在第1个方法中，以掩埋非磁性材料层107的凹凸图案的凹部的方式形成磁性材料层207，在第2个方法中，以掩埋磁性材料层207的凹凸图案的凹部的方式形成非磁性材料层107。但是，用第2个方法形成的记录层的非磁性材料层107和磁性材料层207的体积比率，与用第1个方法形成的记录层的非磁性材料层107和磁性材料层207的体积比率相等。因而，在第2个方法中所采用的磁性材料层207的凹凸图案，与在第1个方法中所采用的非磁性材料层107的凹凸图案是反模的关系。
图10展示了本发明的图案化介质的第2例。在本例中，在软磁性层5和中间层6之间设有基础层106。基础层106例如由Ti合金构成。
图11展示了本发明的图案化介质的第3例。在本例中，代替第1以及第2例的结构的软磁性层3、非磁性层4、以及软磁性层5，设有软磁性层103。在图10以及图11的图案化介质中，记录层7的图案结构通过所述方法形成。
本申请的发明者们发现如下的情况，即，在本发明的图案化介质的记录层7中，如果磁性材料层207的拉伸弹性模量小于非磁性材料层107的拉伸弹性模量，则当磁头接触图案化介质时，可以抑制图案化介质的表面方向的变形。
图12展示了本申请的发明者们进行的分子动力学模拟的计算结果。作为磁性材料层207，采用含有Co、Cr、Pt，并且拉伸弹性模量为284Gpa的材料。使非磁性材料层107的拉伸弹性模量变化，然后计算记录层的表面的变形。沿着垂直于衬底表面的方向按压磁性材料层207，并计算当相对于衬底表面垂直的方向的变形为0.003时的相对于衬底表面平行的方向的变形。
纵轴是相对于衬底表面平行的方向的变形，正为拉伸，负为压缩。横轴是相对于磁性材料层207的拉伸弹性模量Em的非磁性材料层107的拉伸弹性模量En的比En/Em。
实线的曲线表示记录层7的、相对于磁性材料层207的非磁性材料层107的体积比率为1时的计算结果，虚线的曲线表示记录层7的、相对于磁性材料层207的非磁性材料层107的体积比率为0.7时的结果。正如将虚线的曲线和实线的曲线相比较可以明白的那样，相对于磁性材料层207的非磁性材料层107的体积比率为0.7时，与体积比率为1时相比，变形较小。
磁性材料层207的厚度与非磁性材料层107的厚度大致相同。因而，相对于磁性材料层207的非磁性材料层107的体积比率，与图案的相对于磁性材料层207的非磁性材料层107的面积比率大致相等。因而，只要以相对于磁性材料层207的非磁性材料层107的面积比率是0.7的方式制作图案的形状或模样即可。
给图案化介质的记录再生造成影响的是记录层7的平行于衬底表面的方向的拉伸变形，平行于衬底表面的方向的压缩变形基本不会给记录再生造成影响。因而，在此，只对记录层7的平行于衬底表面的方向的拉伸变形进行考察。从图12可知，当En/Em＜1时，发生平行于衬底表面的方向的拉伸变形，并且比En/Em越小，其值越大。当En/Em＞1时，不发生平行于衬底表面的方向的拉伸变形。即，发生平行于衬底表面的方向的压缩变形，并且其值较小。因而，非磁性材料层107的拉伸弹性模量En必须大于磁性材料层207的拉伸弹性模量Em。
在以往的图案化介质中，作为非磁性材料层107采用氧化硅层或氧化铝层。氧化硅层的拉伸弹性模量是70Gpa左右。氧化铝的拉伸弹性模量在块材和层的情况下是不同的。在块材的情况下，大于等于200Gpa，在层的情况下，由于原子数密度较低，因此是30Gpa～150Gpa左右。另一方面，磁性体207的拉伸弹性模量是200Gpa左右。因而，En/Em＜1，如图12所示，发生相对于衬底表面平行的方向的拉伸变形。这成为信息的读取以及写入的误差的原因。
于是，本申请的发明者以En/Em＞1的方式，选择磁性材料层207以及非磁性材料层107。作为磁性材料层207，选择将Co、Cr和Pt作为构成元素的材料。该磁性材料层207的Cr的浓度大于等于15at.％且小于等于25at.％，Pt的浓度大于等于10at.％且小于等于20at.％。该磁性材料层207的拉伸弹性模量是284Gpa左右。
相对于这种磁性材料层207，作为非磁性材料层107，发现最好将W或Ta作为主要构成材料。作为这种构成材料，有W、WN、WC、WB、WO、或者TaN、TaC、TaB。这种非磁性材料层107的拉伸弹性模量比磁性材料层207的拉伸弹性模量284Gpa大得多。因而，En/Em＞1，可以抑制相对于衬底表面平行的方向的拉伸变形的发生。
图13展示了将本发明的图案化介质作为记录介质的硬盘装置。图13(a)展示了硬盘装置的平面构成，图13(b)展示了图13(a)的硬盘装置的沿着线A-A的剖面构成。再者，在图13(a)中，以除去上面的方式描画。
本例的硬盘装置具有多个图案化介质201、旋转驱动这些图案化介质的驱动部202，磁头203，磁头的驱动单元204，以及磁头的记录再生信号处理单元205。
图案化介质201是图1、图10以及图11所示的本发明的图案化介质。即便磁头203与图案化介质201接触，在存储层上，可以抑制相对于衬底表面也平行的方向的拉伸变形。因此，即便在磁头悬浮量(磁头与保护层之间的距离)小于等于10mm的情况下，信息的存储以及再生的信赖性也较高。
以上，说明了本发明的例子，但本发明不限于所述例子，本领域的人可以很容易理解在权利要求所记载的发明的范围内可以进行各种变更的情况。
Claims (20)
1.一种图案化介质，具有衬底和按顺序形成在所述衬底的一个主面上的软磁性层、非磁性层、中间层以及记录层，其特征在于，所述记录层具有由非磁性材料和磁性材料构成的图案结构，所述非磁性材料的拉伸弹性模量大于所述磁性材料的拉伸弹性模量。
2.如权利要求1所述的图案化介质，其特征在于，所述记录层的图案结构具有在所述非磁性材料的凹凸图案的凹部内埋入所述磁性材料的结构。
3.如权利要求1所述的图案化介质，其特征在于，所述记录层的图案结构具有在所述磁性材料的凹凸图案的凹部内埋入所述非磁性材料的结构。
4.如权利要求1所述的图案化介质，其特征在于，所述非磁性材料以W为主要构成材料。
5.如权利要求4所述的图案化介质，其特征在于，所述非磁性材料以WN、WC、WB、WO中的1个为主要构成材料。
6.如权利要求1所述的图案化介质，其特征在于，所述非磁性材料以Ta为主要构成材料。
7.如权利要求6所述的图案化介质，其特征在于，所述非磁性材料以TaN、TaC、TaB中的1个为主要构成材料。
8.如权利要求1所述的图案化介质，其特征在于，所述磁性材料以Co、Cr和Pt为构成元素，所述Cr的浓度大于等于15at.％且小于等于25at.％，所述Pt的浓度大于等于10at.％且小于等于20at.％。
9.如权利要求1所述的图案化介质，其特征在于，所述软磁性层由非结晶材料构成，所述中间层以Ru为主要构成元素。
10.如权利要求9所述的图案化介质，其特征在于，所述中间层将Ti作为添加元素而含有。
11.一种图案化介质的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
在衬底的一个主面上按顺序形成软磁性层、非磁性层、以及中间层；
在所述中间层之上形成非磁性材料层；
将所述非磁性材料层图案化，形成非磁性材料的凹凸图案；以及
以掩埋所述非磁性材料的凹凸图案的凹部的方式形成磁性材料层，其中
所述非磁性材料的拉伸弹性模量大于所述磁性材料的拉伸弹性模量。
12.如权利要求11所述的图案化介质的制造方法，其特征在于，所述非磁性材料以W为主要构成材料。
13.如权利要求11所述的图案化介质的制造方法，其特征在于，所述非磁性材料的凹凸图案通过纳米转印法形成。
14.如权利要求11所述的图案化介质的制造方法，其特征在于，所述非磁性材料层以及所述磁性材料层通过DC磁控溅射法形成。
15.一种图案化介质的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
在衬底的一个主面上按顺序形成软磁性层、非磁性层、以及中间层；
在所述中间层之上形成磁性材料层；
将所述磁性材料层图案化，形成磁性材料的凹凸图案；以及
以掩埋所述磁性材料的凹凸图案的凹部的方式形成非磁性材料层，其中
所述非磁性材料的拉伸弹性模量大于所述磁性材料的拉伸弹性模量。
16.如权利要求15所述的图案化介质的制造方法，其特征在于，所述非磁性材料以W为主要构成材料。
17.如权利要求15所述的图案化介质的制造方法，其特征在于，所述磁性材料的凹凸图案通过纳米转印法形成。
18.一种磁盘存储装置，具有图案化介质、旋转驱动该图案化介质的驱动部、对于所述图案化介质进行记录以及再生的磁头、驱动该磁头的驱动单元、以及处理所述磁头的记录再生信号的信号处理单元，其特征在于，所述图案化介质具有衬底和按顺序形成在所述衬底的一个主面上的软磁性层、非磁性层、中间层以及记录层，所述记录层具有由非磁性材料和磁性材料构成的图案结构，所述非磁性材料的拉伸弹性模量大于所述磁性材料的拉伸弹性模量。
19.如权利要求18所述的磁盘存储装置，其特征在于，所述记录层的图案结构具有在所述非磁性材料的凹凸图案的凹部内埋入所述磁性材料的结构。
20.如权利要求18所述的磁盘存储装置，其特征在于，所述记录层的图案结构具有在所述磁性材料的凹凸图案的凹部内埋入所述非磁性材料的结构。
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