CN101042880A - 制造构图介质的方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种制造构图介质的方法，所述构图介质具有基底(51)和在所述基底上的磁记录层，所述磁记录层包括凸起的磁图形(52)和填充所述磁图形(52)之间的凹陷的非磁性材料。该方法包括以下步骤：沉积第一非磁性材料(55)，以填充所述磁图形(52)之间的凹陷；进行对所述第一非磁性材料(55)的表面改性；在所述第一非磁性材料(55)上沉积第二非磁性材料(56)；以及回蚀刻所述第二和第一非磁性材料(55，56)。
Description
技术领域
本发明的一个实施例涉及一种制造构图介质(patterned media)的方法，具体地说，涉及一种制造具有良好的表面平坦性的构图介质的方法。
背景技术
近年来，安装在硬盘驱动器(HDD)中的磁记录介质明显面临由于相邻磁道之间的干扰而使磁道密度的提高受到限制的问题。具体地说，减小来自磁头的磁场的边缘效应已经成为重要的技术问题。
关于这个问题，已经提出了一种离散磁道记录型构图介质(DTR介质)，其中记录磁道是物理地分离的。在DTR介质中，因为可以减少在记录时相邻磁道上的信息被擦除的侧擦(side-erase)现象以及在再现时相邻磁道上的信息被读出的侧读(side-read)现象，因此可以提高磁道密度。因此，DTR介质已经被预期为可提供高记录密度的磁记录介质。
为了通过浮动磁头从DTR介质读取和向DTR介质写入，优选使DTR介质的表面平坦。这里，为了使相邻磁道相互完全分离，去除了例如约4nm厚的保护层和约20nm厚的铁磁性记录层，以形成通过约24nm深度的沟槽分离的磁图形。另一方面，因为设计的浮动磁头的浮动高度约为10nm，如果存在深的沟槽，磁头的浮动特性变得不稳定。因此，通过利用非磁性材料填充磁图形之间的沟槽，使介质的表面平坦，以确保磁头的浮动稳定性。
常规地，为了通过利用非磁性材料填充磁图形之间的沟槽而得到具有平坦表面的DTR介质，已经提出了以下的方法。例如，已知通过两阶段的偏置溅射用非磁性材料填充磁图形之间的沟槽以制造具有平坦表面的DTR介质的方法(见JP-B 3,686,067)。此外，还已知通过偏置溅射用SiO2填充磁图形之间的沟槽以及然后回蚀刻SiO2以制造具有平坦表面的DTR介质的方法(见IEEE Trans.Magn.Vol.40，No.4，2510(2004))。
然而，作为本发明人的研究的结果，已经发现，当通过偏置溅射方法用非磁性材料填充磁图形之间的沟槽时，通过由基底偏置引起的温度升高，铁磁性记录层被改变并劣化。此外，因为粉末(dust)在偏置溅射过程中产生并附着到介质表面，容易发生磁头破碎。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种制造构图介质的方法，其中磁图形之间的凹陷可以用非磁性材料填充而不发生铁磁性记录层的劣化，同时防止粉末产生，从而制造具有平坦表面和良好的磁头浮动稳定性的构图介质。
根据本发明的一个方面，提供了一种制造构图介质的方法，所述构图介质包括基底和在所述基底上的磁记录层，所述磁记录层包括凸起的磁图形和填充所述磁图形之间的凹陷的非磁性材料，所述方法的特征在于包括以下步骤：沉积第一非磁性材料，以填充所述磁图形之间的凹陷；进行对所述第一非磁性材料的表面改性(surface reform)；在所述第一非磁性材料上沉积第二非磁性材料；以及回蚀刻所述第二和第一非磁性材料。
本发明的其它目的和优点将在下面的说明中阐明，而且其通过下面的说明部分显而易见，或者可以通过实施本发明的实例而被认知。本发明的目的和优点可以通过下文中具体指出的手段和组合而被实现和获得。
附图说明
并入并构成本说明书的一部分并示例本发明的实施例的附图，以及与上面给出的一般说明和下面给出的对实施例的详细说明一起，用于说明本发明的原理。
图1是根据一个实施例的DTR介质的平面图；
图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I和2J是示出了根据该实施例制造DTR介质的方法的截面图；
图3A是说明通过高压溅射用于第一非磁性材料的沉积工艺的截面图；
图3B是说明通过低压溅射用于第一非磁性材料的沉积工艺的截面图；
图4A是示出通过高压溅射沉积的第一非磁性材料的表面的截面图；
图4B是说明用于第一非磁性材料的表面改性工艺的截面图；以及
图5是说明用于第二非磁性材料的沉积工艺的截面图。
具体实施方式
下文中，将参考附图说明根据本发明的各种实施例。一般地说，根据本发明的一个实施例，提供了一种制造构图介质的方法，该构图介质包括基底和在基底上的磁记录层，该磁记录层包括凸起的磁图形和填充磁图形之间的凹陷的非磁性材料，该方法包括以下步骤：沉积第一非磁性材料以填充磁图形之间的凹陷；对第一非磁性材料进行表面改性；在第一非磁性材料上沉积第二非磁性材料；以及回蚀刻第二和第一非磁性材料。
下文中，将参考附图说明本发明的实施例。
图1示出了沿着根据本发明的一个实施例的DTR介质的圆周方向的平面图。如图1所示，沿着DTR介质1的圆周方向，交替形成伺服区域2和数据区域3。伺服区域2包括前导码部分21、地址部分22和脉冲(burst)部分23。数据区域3包括离散磁道31。
简而言之，可以通过沉积铁磁性记录层、通过压印光刻加工铁磁性记录层以及填充非磁性材料并对它们进行加工的工艺，制造根据该实施例的DTR介质。在压印光刻中，采用其凸起和凹陷的图形与图1中示出的DTR介质上的凸起和凹陷的图形相反的压模。
将参考图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I和2J以及图3A、3B、4A、4B和5，说明根据该实施例制造DTR介质的方法。
在玻璃基底51上顺序沉积由120nm厚的CoZrNb形成的软衬层(underlayer)、由20nm厚的Ru形成的取向控制层、由20nm厚的CoCrPt-SiO2形成的铁磁性记录层52、以及由4nm厚的碳(C)形成的保护层53。这里，为了简化，软衬层和取向控制层未示出。用作为抗蚀剂54的100nm厚的旋涂玻璃(SOG)旋涂保护层53。压模71被设置为面对该抗蚀剂54。在压模71上形成与图1中示出的磁图形相反的凸起和凹陷图形(图2A)。
通过采用压模71进行压印，从而形成与压模71的凹陷对应的抗蚀剂54的凸起54a(图2B)。
用感应耦合等离子体(ICP)蚀刻装置进行蚀刻，以去除在构图的抗蚀剂54的凹陷底部上剩余的抗蚀剂残留物。该工艺中的条件为例如如下：CF4用作工艺气体，反应室压力设定为2mTorr，线圈和压板的RF功率分别设定为100W，以及蚀刻时间设定为30秒(图2C)。
将剩余的抗蚀剂图形(SOG)用作抗蚀刻的掩模，用电子回旋共振(ECR)离子枪进行离子铣削，以蚀刻4nm厚的保护层53和20nm厚的铁磁性层52(图2D)。该工艺中的条件为例如如下：Ar用作工艺气体，微波功率设定为800W，加速电压设定为500V，以及蚀刻时间设定为3分钟。
随后，利用RIE装置剥离抗蚀剂图形(SOG)(图2E)。该工艺中的条件为例如如下：CF4气体用作工艺气体，反应室压力设定为100mTorr，以及功率设定为100W。
接着，利用通过高压溅射而无需施加基底偏置的HDD溅射装置，沉积作为第一非磁性材料55的碳(C)(图2F)，以填充磁图形之间的凹陷。该工艺的条件为例如如下：Ar压力设定为在1至10Pa之间例如7Pa的高压，不施加基底偏置，以及功率设定为例如500W。碳即第一非磁性材料55的厚度优选在30nm至100nm范围内。如果碳的厚度小于30nm，铁磁性记录层可能在下面的工艺中被损坏，这是不利的。
将参考图3A和3B说明在该工艺中的高压溅射的效果。如图3A所示，当采用高压溅射时，溅射粒子的平均自由程变短，而且粒子的入射方向是分散的。因此，形成在磁图形52的侧壁上的第一非磁性材料55具有良好的覆盖率。结果，尽管凹陷的深度没有明显改变，凹陷的宽度变窄。另一方面，如图3B所示，当在该工艺中采用低压溅射时，溅射粒子的平均自由程变长，而且粒子是从垂直方向入射在凹陷上的。因此，形成在磁图形52的侧壁上的第一非磁性材料55具有差的覆盖率。
然而，当采用高压溅射时，第一非磁性材料55的表面粗糙度增加至1至2nm，如图4A所示。注意，在填充第一非磁性材料55之前，铁磁性记录层52的表面粗糙度约为0.6nm。
接下来，利用ECR离子枪，对第一非磁性材料55进行表面改性(图2G)。该工艺中的条件为例如如下：Ar压力设定为1至10Pa，优选3至4Pa，微波功率设定为800W，加速电压设定为500V，以及对第一非磁性材料55施加Ar离子1分钟。在该条件下，第一非磁性材料55被蚀刻掉约10nm。结果，如图4B所示，第一非磁性材料55的表面粗糙度减小至0.6nm，这与加工之前的铁磁性记录层52的表面粗糙度相当。另外，第一非磁性材料55的表面上的凹陷的深度减小至约12nm。因此，表面改性可以减小表面粗糙度和凹陷的深度。因为该工艺是为了使第一非磁性材料55的表面改性，ECR离子枪的工作条件例如加工时间不必是重要的参数。当离子辐照时间变长时，减小表面粗糙度和减小凹陷深度的效果增加。然而，为了得到上述效果，必须在填充第一非磁性材料55的工艺中使非磁性材料很厚(图2F)。
注意，加工气体不限于Ar，可以采用Ar和O2的混合气体。当采用Ar和O2的混合气体时，与采用仅仅Ar的情况相比，减小表面粗糙度的效果变差，但是减小凹陷深度的效果变强。
当在填充第一非磁性材料55的工艺中采用例如SiO2、SiC和SiN的Si基非磁性材料时(图2)，Ar和含氟的气体例如CF4的混合气体可以被用作用于表面改性的气体。在这种情况下，与采用仅仅Ar的情况相比，减小表面粗糙度的效果变差，但是减小凹陷深度的效果变强。
接下来，通过在不施加基底偏置的条件下采用HDD溅射装置的低压溅射，在第一非磁性材料55上沉积作为第二非磁性材料56的例如约10nm厚的碳(C)(图2H和图5)。该工艺中的条件为例如如下：Ar压力设定为小于1Pa，优选0.35至0.6Pa，例如0.52Pa，不施加基底偏置，以及功率设定为例如500W。由此，在其表面粗糙度已经减小的第一非磁性材料55上通过不增大表面粗糙度的低压溅射沉积第二非磁性材料56。因此，可以显著减小第二非磁性材料56的表面粗糙度。
另一方面，常规方法相当于，图2F中的沉积工艺仅仅进行一次以形成厚的第一非磁性材料55，然后在表面粗糙度与图4A中一样大的状态下对第一非磁性材料55进行图2I中的回蚀刻工艺。在该情况下，在回蚀刻后的第一非磁性材料55处于这样的状态下，在其上留下大的表面粗糙度。
注意，当使第二非磁性材料56减薄时，该工艺可以通过高压溅射进行。具体地说，在沉积薄膜的情况下，高压溅射不会显著增大其表面粗糙度。然而，如果通过高压溅射沉积厚于50nm的膜，则膜的表面粗糙度增大。因此，用作第二非磁性材料56的碳的厚度优选小于等于50nm。例如，在图2G中的表面改性工艺中不能极大地减小凹陷的深度的情况下，可以沉积厚的第二非磁性材料56。然而，为了防止表面粗糙度增大，第二非磁性材料56的厚度优选小于等于50nm。
第二非磁性材料可以不必与第一非磁性材料相同。例如，可以将SiO2用作第一非磁性材料，而将碳用作第二非磁性材料。SiO2通常是利用RF溅射沉积的。然而，RF溅射可能使将被溅射的粒子尺寸较大，因此很难形成具有低的表面粗糙度的厚膜。然后，用作为第一非磁性材料的SiO2填充凹陷，其表面粗糙度在表面改性工艺中减小，以及随后，沉积其表面粗糙度不会极大地增大的碳作为第二非磁性材料，从而可以减小表面粗糙度。
通常，作为填充凹陷的非磁性材料，使用氧化物，该氧化物不会造成磁耦合(交换耦合或反铁磁性耦合)且不会与被加工为凸起的磁图形的铁磁性记录层形成合金。然而，因为氧化物例如SiO2必须通过可能增加工艺粉末的RF溅射沉积，难以形成具有低的表面粗糙度的厚膜。另一方面，基于金属的非磁性材料容易形成为具有低的表面粗糙度的厚膜。具体地说，可以被回流的金属例如Cu、Al、Ag或Au较易形成为填充凹陷并具有平坦表面的厚膜。然而，当采用金属非磁性材料时，可能造成合金化或与铁磁性层的磁耦合。因此，金属非磁性材料是不适于填充凹陷的。相反地，在根据该实施例的方法中，将无合金化或磁耦合问题的材料例如碳和SiO2用作第一非磁性材料，并且可将金属例如Ti、Ta、W、Pt、Pd、Ru、Rh、Cu、Al、Ag和Au用作第二非磁性材料。
随后，利用ECR离子枪进行离子铣削，以回蚀刻第二非磁性材料56和第一非磁性材料55(图2I)。该工艺中的条件为例如如下：Ar用作工艺气体，微波功率设定为800W，加速电压设定为700V，以及蚀刻时间设定为5分钟。当用Q-MASS(四极质谱仪)探测包括在铁磁性记录层中的Co时，回蚀刻的终点可以通过时间判定。在根据该实施例的方法中，可以精确判定第一非磁性材料55在表面改性工艺中被蚀刻掉多少(图2G)。因此，如果在该工艺中回蚀刻是受时间控制的，则回蚀刻的终点的判定变得不精确。因此，为了可以进行高度精确的回蚀刻，通过采用如上所述的Q-MASS或者能够探测蚀刻终点的其它探测器(例如二次离子质谱：SIMS)探测回蚀刻的终点。
最后，通过利用化学气相沉积(CVD)再次沉积碳(C)，形成保护层57(图2J)。此外，保护层57被涂敷有润滑剂，以制造DTR介质。
在另一个实施例中，可以多次重复表面改性工艺(图2G)和用于第二非磁性材料的沉积工艺(图2H)。通过多次重复这些工艺，可以进一步减小凹陷深度和表面粗糙度。
接下来，将说明本发明的实施例中采用的合适的材料。
<基底>
基底可以是例如玻璃基底、Al合金基底、陶瓷基底、碳基底、其表面上具有氧化物的Si单晶基底。玻璃基底可以由非晶玻璃或结晶玻璃形成。非晶玻璃通常包括钠钙玻璃和铝硅酸盐玻璃。结晶玻璃包括锂基结晶玻璃。陶瓷基底包括主要由通常采用的氧化铝、氮化铝或氮化硅形成的烧结体或者通过纤维增强的烧结体得到的材料。基底可以是其中通过镀敷或溅射在上述金属基底或非金属基底的表面上形成NiP层的基底。
<软磁性衬层>
提供软衬层(SUL)，以便传递来自磁头例如单极磁头的记录场以磁化其中的垂直记录层并使记录场返回至在记录磁极附近设置的返回磁轭。也就是，软衬层提供了写磁头的部分功能，用于对记录层施加陡峭的垂直磁场以提高记录和再现效率。
软衬层可以由包含Fe、Ni和Co中的至少一种的材料形成。这样的材料包括FeCo合金例如FeCo和FeCoV，FeNi合金例如FeNi、FeNiMo、FeNiCr和FeNiSi，FeAl合金和FeSi合金例如FeAl、FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu和FeAlO，FeTa合金例如FeTa、FeTaC和FeTaN，以及FeZr合金例如FeZrN。
软衬层可以由具有微晶结构或者包含精细颗粒的颗粒结构形成，这些精细颗粒分散在均包含大于等于60at％的Fe的基体例如FeAlO、FeMgO、FeTaN和FeZrN中。
软衬层可以由其它材料例如包含Co以及Zr、Hf、Nb、Ta、Ti和Y中的至少一种的Co合金形成。该材料优选包含大于等于80at％的Co。当通过溅射沉积Co合金时，可以容易地形成非晶层。由于没有磁晶各向异性、结晶缺陷和晶粒边界，非晶软磁性材料呈现非常优良的软磁性。非晶软磁性材料的采用可以降低介质噪声。优选的非晶软磁性材料包括例如基于CoZr、CoZrNb和CoZrTa的合金。
为了改善软衬层的结晶度或与基底的附着，在软衬层下面可以设置另一衬层。用于该衬层的材料包括Ti、Ta、W、Cr、Pt和它们的合金以及包含上述金属的氧化物和氮化物。在软衬层和记录层之间可以设置中间层。中间层用于切断软衬层与记录层之间的交换耦合相互作用，并控制记录层的结晶度。用于中间层的材料包括Ru、Pt、Pd、W、Ti、Ta、Cr、Si和它们的合金以及包含上述金属的氧化物和氮化物。
为了防止尖峰噪声，软衬层可以通过介于其间的厚度为0.5至1.5nm的Ru层被分成互相反铁磁性耦合的层。可选地，软衬层可以与由具有面内各向异性的硬磁性层例如CoCrPt、SmCo和FePt或反铁磁性层例如IrMn和PtMn形成的钉扎层交换耦合。在这种情况下，为了控制交换耦合力，可以在Ru层上面和下面设置磁性层例如Co或非磁性层例如Pt。
<磁记录层>
垂直记录层优选由主要包含Co、包含至少Pt以及还包含氧化物的材料形成。垂直磁记录层可以包括所希望的Cr。特别合适的氧化物是氧化硅和氧化钛。垂直记录层优选具有这样的结构，其中磁性颗粒，即具有磁性的结晶颗粒分散在该层中。磁性颗粒优选具有贯穿垂直记录层的柱状结构。这样的结构改善了垂直记录层中的磁性颗粒的取向和结晶度，可以提供适于高密度记录的信噪比(SNR)。氧化物的量对于获得上述结构是重要的。
氧化物含量对Co、Pt和Cr的总含量优选大于等于3mol％且小于等于12mol％，更优选大于等于5mol％且小于等于10mol％。如果垂直记录层的氧化物含量在上述范围内，氧化物沉淀在磁性颗粒周围，这可以使磁性颗粒分离并减小它们的尺寸。如果氧化物含量大于上述范围，氧化物保留在磁性颗粒中，从而劣化取向性和结晶度。此外，氧化物沉淀在磁性颗粒上方和下面，从而阻止贯穿垂直记录层的柱状结构的形成。另一方面，如果氧化物含量小于上述范围，磁性颗粒的分离和它们的尺寸的减小不充分。这增大再现时的介质噪声，并使得不可能获得适于高密度记录的SNR。
垂直记录层的Cr含量优选大于等于0at％且小于等于16at％，更优选大于等于10at％且小于等于14at％。当Cr含量在上述范围内时，可以保持高磁化强度，而磁性颗粒的单轴磁各向异性常数Ku不会过度减小。这带来了适于高密度记录的读/写特性和充分的热波动特性。如果Cr含量大于上述范围，磁性颗粒的Ku减小，从而使热波动特性劣化，并且使磁性颗粒的结晶度和取向性劣化。结果，可劣化读/写特性。
垂直记录层的Pt含量优选大于等于10at％且小于等于25at％。当Pt含量在上述范围内时，垂直记录层提供所需的单轴磁各向异性常数Ku。此外，磁性颗粒呈现良好的结晶度和取向性，产生适于高密度记录的热波动特性和读/写特性。如果Pt含量大于上述范围，在磁性颗粒中可形成具有fcc结构的层，从而劣化了结晶度和取向性。另一方面，如果Pt含量低于上述范围，则不可能获得提供适于高密度记录的热波动特性的Ku。
垂直记录层可以包含不仅Co、Pt、Cr和氧化物，而且可以包含选自B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru和Re的一种或多种附加元素。这些附加元素可以利于磁性颗粒尺寸的减小或改善结晶度和取向性。而这可以提供更适于高密度记录的读/写特性和热波动特性。优选地可以包含的这些附加元素的总量小于等于8at％。如果总的含量大于8at％，则在磁性颗粒中形成除了hcp相以外的相。这劣化了磁性颗粒的结晶度和取向性，可以提供适于高密度记录的读/写特性和热波动特性。
垂直记录层的其它材料包括CoPt合金、CoCr合金、CoPtCr合金、CoPtO、CoPtCrO、CoPtSi和CoPtCrSi。垂直记录层可以由包含Co膜和主要包括选自Pt、Pd、Rh和Ru的元素的合金膜的多层膜形成。垂直记录层可以由多层膜例如CoCr/PtCr、CoB/PdB和CoO/RhO形成，它们是通过将Cr、B或O添加至上述多层膜的每个层制备的。
垂直记录层的厚度优选在5nm至60nm的范围内，更优选在10nm至40nm的范围内。具有在上述范围内的厚度的垂直记录层适于高密度记录。如果垂直记录层的厚度小于5nm，读输出趋于如此低，以致噪声成分变得相对高。另一方面，如果垂直记录层的厚度大于40nm，读输出趋于如此高，以致使波形扭曲。垂直记录层的矫顽力优选大于等于237,000A/m(3,000Oe)。如果矫顽力小于237,000A/m(3,000Oe)，则可劣化热波动容差。垂直记录层的垂直度优选大于等于0.8。如果垂直度小于0.8，则热波动容差趋于被劣化。
<保护层>
保护层用于防止垂直记录层的腐蚀，并用于防止在磁头与介质接触时损伤介质表面。用于保护层的材料包括例如C、SiO2和ZrO2。保护层优选具有1至10nm的厚度。当保护层的厚度在上述范围内时，可以减小磁头和介质之间的距离，这适于高密度记录。碳可以分为sp2键合的碳(石墨)和sp3键合的碳(金刚石)。sp3键合的碳在耐久性和和耐腐蚀性方面更优良，但表面平滑度不如石墨。通常，碳是通过采用石墨靶的溅射沉积的。该方法形成了其中混合有sp2键合的碳(石墨)和sp3键合的碳的非晶碳。包含高比例sp3键合的碳的非晶碳被称为类金刚石碳(DLC)。DLC呈现优良的耐久性和耐腐蚀性，而且因为是非晶，其在表面平滑度方面优良。在化学气相沉积(CVD)中，DLC是通过原材料气体在等离子体中的激发和分解以及所分解的物类的反应而产生的，因此可以产生更富sp3键合的碳的DLC。
接下来，将说明根据实施例的各工艺(除了第一非磁性材料的沉积、表面改性以及第二非磁性材料的沉积以外)中的合适的制造条件。
<压印>
通过旋涂，对基底的表面施加抗蚀剂，然后将压模压在其上，从而将压模的图形转移到抗蚀剂上。抗蚀剂包括例如常规的基于线型酚醛清漆的光致抗蚀剂或者旋涂玻璃(SOG)。使压模的表面面对基底上的抗蚀剂，在压模上形成有与伺服信息和记录磁道对应的凸起和凹陷的图形。此时，压模、基底和缓冲层层叠在模具(die set)的下板上，然后用模具的上板将它们夹在中间，并在例如2000bar下挤压60秒。通过压印在抗蚀剂中形成的凸起的图形的高度为例如60至70nm。通过在该状态下使其保持约60秒，使将被排除的抗蚀剂移动。在压模上施加含氟的脱模剂可以使压模从抗蚀剂良好地脱离。
<抗蚀剂残留物的去除>
通过反应离子蚀刻(RIE)去除保留在抗蚀剂的凹陷底部的残留物。在该工艺中，根据抗蚀剂材料采用合适的工艺气体。作为等离子体源，在低压下可以产生高密度等离子体的感应耦合等离子体(ICP)是合适的。然而，可以采用电子回旋共振(ECR)等离子体或一般的平行板型RIE装置。
<铁磁性层蚀刻>
在去除残留物物后，通过将抗蚀剂图形用作蚀刻掩模，加工铁磁性层。采用Ar离子束的蚀刻(Ar离子铣削)适于加工铁磁性层。然而，采用Cl气体或者CO和NH3的混合气体的RIE可以被采用。在采用CO和NH3的混合气体的RIE的情况下，Ti、Ta、W等的硬掩模被用作蚀刻掩模。在采用RIE的情况下，凸起的磁图形的侧壁很难形成锥形。在通过其可以蚀刻任何材料的Ar离子铣削加工铁磁性层的情况下，例如当在设定为400V的加速电压下进行蚀刻而离子入射角从30°至70°改变时，凸起的磁图形的侧壁很难形成锥形。在用ECR离子枪铣削时，当在静态型下(以90°的离子入射角)进行蚀刻时，凸起的磁图形的侧壁很难形成锥形。
<抗蚀剂剥离>
在蚀刻铁磁性层后，剥离抗蚀剂。当采用一般光致抗蚀剂时，通过进行氧等离子体加工，抗蚀剂可以容易地被剥离。具体地，光致抗蚀剂是采用氧灰化装置，在例如以下条件下被剥离的：反应室压力设定为1Torr，功率设定为400W，以及加工时间设定为5分钟。当SOG被用作抗蚀剂时，通过采用氟气体的RIE剥离SOG。作为氟气体，CF4或CF6是合适的。注意，因为存在在大气下氟气体与水反应从而产生例如HF、H2SO4等酸的可能性，优选进行冲洗。
<非磁性材料的回蚀刻>
进行回蚀刻，直到露出铁磁性膜。可以通过采用例如Ar离子铣削进行该回蚀刻工艺。当采用硅基非磁性材料例如SiO2时，可以通过采用氟基气体的RIE进行回蚀刻。此外，可以通过采用ECR离子枪进行非磁性材料的回蚀刻。
<保护层的形成和后处理>
在回蚀刻后，形成碳保护层。可以通过CVD、溅射或真空蒸发沉积碳保护层。通过CVD，形成包括大量sp3键合的碳的DLC膜。对保护层施加润滑剂。作为润滑剂，可从采用例如全氟聚醚、氟化醇或氟代羧酸。
实例
实例1
采用其凸起和凹陷图形与图1所示的伺服图形(前导码、地址和脉冲)和记录磁道对应的压模，通过图2A至2J所示的方法制造DTR介质。
在第一非磁性材料55的沉积工艺(图2F)中，在高达7.0Pa的Ar压力下沉积50nm厚的碳。在表面改性工艺(图2G)中，采用ECR离子枪，在800W的微波功率和500V的加速电压下，用Ar离子辐照第一非磁性材料55一分钟。在第二非磁性材料56的沉积工艺(图2H)中，在低达0.52Pa的Ar压力下沉积10nm厚的碳。进行图2I和2J中所描述的其它工艺，从而制造DTR介质。
对于所产生的DTR介质，通过采用具有15nm设计浮动高度的滑移磁头进行滑移测试，声发射(AE)传感器附接到该滑移磁头，以检测磁头与介质的接触。结果，未观测到AE信号。当用原子力显微镜(AFM)观测介质的表面时，表面粗糙度Ra为0.6nm，凹陷的深度为8nm。当测量后用光学显微镜观测滑移磁头时，未观测到润滑剂对滑移磁头的附着。
比较实例1
通过这样的方法制造DTR介质，其中采用与实例1相同的压模，仅仅进行一次非磁性材料(碳)的沉积工艺。也就是说，在第一非磁性材料55的沉积工艺(图2F)中，在高达7.0Pa的Ar压力下沉积100nm厚的碳，然后回蚀刻碳以制造DTR介质。
对于所产生的DTR介质，通过采用具有15nm设计浮动高度的滑移磁头进行滑移测试，声发射(AE)传感器附接到该滑移磁头，以检测磁头与介质的接触。结果，在开始测量后未立即观测到AE信号。然而，约两小时后观测到了微弱的AE信号。当测量后用光学显微镜观测滑移磁头时，观测到润滑剂对滑移磁头的附着。当用AFM观测介质的表面时，表面粗糙度Ra为1.8nm，凹陷的深度为10nm。因此，发现因为介质的表面粗糙度Ra很大，使磁头的浮动特性不稳定，而且润滑剂逐渐附着到磁头上。
实例2
除了重复两次表面改性工艺(图2G)和第二非磁性材料的沉积工艺(图2H)以外，通过与实例1的工艺相同的工艺制造DRT介质。更具体地说，进行以下工艺。在第一非磁性材料55的沉积工艺(图2F)中，在高达7.0Pa的Ar压力下沉积50nm厚的碳。在表面改性工艺(图2G)中，采用ECR离子枪，在800W的微波功率和500V的加速电压下，用Ar离子辐照第一非磁性材料55一分钟。在第二非磁性材料56的沉积工艺(图2H)中，在低达0.52Pa的Ar压力下沉积10nm厚的碳。在第二次表面改性工艺(图2G)中，采用ECR离子枪，在800W的微波功率和500V的加速电压下，用Ar离子辐照第二非磁性材料56一分钟。在第二非磁性材料56的第二次沉积工艺(图2H)中，在低达0.52Pa的Ar压力下沉积10nm厚的碳。
对于所产生的DTR介质，通过采用具有15nm设计浮动高度的滑移磁头进行滑移测试，声发射(AE)传感器附接到该滑移磁头，以检测磁头与介质的接触。结果，未观测到AE信号。此外，通过采用低浮动磁头(设计浮动高度：13nm)进行类似的滑移测试，未观测到AE信号。当用AFM观测介质的表面时，表面粗糙度Ra为0.4nm，这与玻璃基底的表面粗糙度相当，并且凹陷的深度为4nm。当测量后用光学显微镜观测滑移磁头时，未观测到润滑剂对滑移磁头的附着。
实例3
采用与实例1相同的压模并将SiO2用作第一非磁性材料，如下制造DRT介质。
在第一非磁性材料55的沉积工艺(图2F)中，在高达7.0Pa的Ar压力下沉积50nm厚的SiO2。在表面改性工艺(图2G)中，采用ECR离子枪，在800W的微波功率和500V的加速电压下，用Ar离子辐照第一非磁性材料55一分钟。在第二非磁性材料56的沉积工艺(图2H)中，在低达0.52Pa的Ar压力下沉积10nm厚的碳。进行图2I和2J中所描述的其它工艺，从而制造DTR介质。
对于所产生的DTR介质，通过采用具有15nm设计浮动高度的滑移磁头进行滑移测试，声发射(AE)传感器附接到该滑移磁头，以检测磁头与介质的接触。结果，未观测到AE信号。当用AFM观测介质的表面时，表面粗糙度Ra为0.6nm，并且凹陷的深度为8nm。当测量后用光学显微镜观测滑移磁头时，未观测到润滑剂对滑移磁头的附着。
比较实例2
通过这样的方法制造DTR介质，其中采用与实例1相同的压模，仅仅进行一次非磁性材料(SiO2)的沉积工艺。也就是说，在第一非磁性材料55的沉积工艺(图2F)中，在高达7.0Pa的Ar压力下沉积100nm厚的SiO2，然后回蚀刻SiO2以制造DTR介质。
对于所产生的DTR介质，通过采用具有15nm设计浮动高度的滑移磁头进行滑移测试，声发射(AE)传感器附接到该滑移磁头，以检测磁头与介质的接触。结果，观测到AE信号，可以想像到，磁头已经接触反常的凸起。在未观测到AE信号的径向位置上方，进行浮动测试。当测量后用光学显微镜观测滑移磁头时，观测到润滑剂对滑移磁头的附着。当用AFM观测介质的表面时，表面粗糙度Ra为2.0nm，凹陷的深度为10nm。发现因为容易产生粉末引起的反常凸起，由于介质的大表面粗糙度Ra，使得SiO2的RF溅射以及磁头的浮动特性不稳定，造成润滑剂对磁头的附着。
注意，当以一次沉积工艺沉积SiO2然后回蚀刻SiO2时，表面粗糙度Ra不可能很低。然而，根据该实施例的方法，通过以两阶段沉积作为非磁性材料的SiO2，可以使表面粗糙度Ra很低。
实例4
采用与实例1相同的压模并且将Cu用作第二非磁性材料，如下制造DRT介质。
在第一非磁性材料55的沉积工艺(图2F)中，在高达7.0Pa的Ar压力下沉积50nm厚的碳。在表面改性工艺(图2G)中，采用ECR离子枪，在800W的微波功率和500V的加速电压下，用Ar离子辐照第一非磁性材料55一分钟。在第二非磁性材料56的沉积工艺(图2H)中，为了获得回流效果，在300℃下对基底加热10秒，然后在低达0.52Pa的Ar压力下沉积10nm厚的Cu。进行图2I和2J中所描述的其它工艺，从而制造DTR介质。
对于所产生的DTR介质，通过采用具有15nm设计浮动高度的滑移磁头进行滑移测试，声发射(AE)传感器附接到该滑移磁头，以检测磁头与介质的接触。结果，未观测到AE信号。当用AFM观测介质的表面时，表面粗糙度Ra为0.4nm，凹陷的深度为2nm或更小。当测量后用光学显微镜观测滑移磁头时，未观测到润滑剂对滑移磁头的附着。
比较实例3
通过这样的方法制造DTR介质，其中采用与实例1相同的压模，仅仅进行一次非磁性材料(Cu)的沉积工艺。也就是说，在第一非磁性材料55的沉积工艺(图2F)中，为了获得回流效果，在300℃下对基底加热10秒，然后在高达7.0Pa的Ar压力下沉积100nm厚的Cu，然后回蚀刻Cu以制造DTR介质。
当用AFM观测介质的表面时，表面非常平坦，以致表面粗糙度Ra为0.4nm，且凹陷的深度为2nm或更小。然而，从介质读出信号的信噪比极大地劣化。当用Kerr效应探测器测量介质的磁特性时，矫顽力从约4kOe的通常值降低至2kOe。这可能是因为非磁性金属Cu被溶解在铁磁性记录层的CoCrPt合金中而被合金化。
上述实施例示例了以下要点。通过根据实施例的包括多阶段的非磁性材料沉积工艺和表面改性工艺的方法所制造的DTR介质呈现低的表面粗糙度Ra和磁头的良好的浮动稳定性。此外，因为即使将金属非磁性材料被用作第二非磁性材料，也不存在与铁磁性记录层的磁耦合的问题，因此可以进一步降低表面粗糙度Ra和凹陷的深度，这有利于磁头的浮动稳定性。
本领域的技术人员很容易想到其它优点和修改。因此，本发明在其更宽的方面不限于这里示出和说明的具体细节和示范性实施例。因此，只要不脱离由所附的权利要求及其等价物所限定的总发明构思的精神和范围，可以进行各种修改。
Claims (14)
1.一种制造构图介质的方法，所述构图介质包括基底(51)和在所述基底(51)上的磁记录层，所述磁记录层包括凸起的磁图形(52)和填充所述磁图形(52)之间的凹陷的非磁性材料，所述方法的特征在于包括以下步骤：
沉积第一非磁性材料(55)，以填充所述磁图形(52)之间的凹陷；
进行对所述第一非磁性材料(55)的表面改性；
在所述第一非磁性材料(55)上沉积第二非磁性材料(56)；以及
回蚀刻所述第二和第一非磁性材料(55，56)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过在不施加基底偏置的情况下在1至10Pa的压力下溅射，进行所述第一非磁性材料(55)的沉积。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过在1至10Pa的压力下离子束蚀刻，进行所述表面改性。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过在不施加基底偏置的情况下在低于1Pa的压力下溅射，进行所述第二非磁性材料(56)的沉积。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，通过在不施加基底偏置的情况下在0.35至0.6Pa之间的压力下溅射，进行所述第二非磁性材料(56)的沉积。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，多次重复所述表面改性和所述第二非磁性材料(56)的沉积。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述第一和第二非磁性材料(55，56)由碳形成。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，所述由碳形成的第一非磁性材料(55)的厚度为30至100nm。
9.根据权利要求7的方法，其特征在于，用Ar或者Ar和O2的混合气体对所述第二非磁性材料(56)进行所述表面改性。
10.根据权利要求7的方法，其特征在于，所述由碳形成的第二非磁性材料(56)的厚度小于等于50nm。
11.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述第一和第二非磁性材料(55，56)由不同的材料形成。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于，所述第一非磁性材料(55)是选自SiO2、SiC和SiN的Si基非磁性材料，以及所述第二非磁性材料(56)由碳形成。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，用Ar和CF4的混合气体对所述第二非磁性材料(56)进行所述表面改性。
14.根据权利要求12的方法，其特征在于，所述第一非磁性材料(55)是碳或者Si基非磁性材料，以及所述第二非磁性材料(56)是选自Ti、Ta、W、Pt、Pd、Ru、Rh、Cu、Al、Ag和Au的金属。
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