CN101542604A - 制造磁记录介质的方法以及磁记录和再现装置 - Google Patents
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Abstract
一种制造磁记录介质(30)的方法，该磁记录介质在非磁性基底(1)的至少一个表面上具有磁性分离的磁记录图形，该方法包括以下步骤：在非磁性基底上形成磁性层(2)；在磁性层上形成掩模层(3)；在掩模层上形成抗蚀剂层(4)；使用压模(5)将磁记录图形的负图形转移到抗蚀剂层；去除掩模层的与磁记录图形的负图形对应的部分；从抗蚀剂层侧的表面将离子注入磁性层中，以使磁性层部分地非磁性化；以及去除抗蚀剂层和掩模层。一种磁记录和再现装置包括：上述磁记录介质(30)；驱动部分(11)，其沿记录方向驱动磁记录介质；磁头(27)，其包括记录部分和再现部分；用于使磁头相对于磁记录介质移动的机构(28)；以及记录和再现信号处理机构(29)，其用于向磁头输入信号和从磁头再现输出信号。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是基于35U.S.C.§119(e)(1)提交的申请，要求根据35U.S.C.§111(b)于2006年11月27日提交的日本专利申请No.2006-318839的优先权。
技术领域
本发明涉及制造用于硬盘驱动器等等的磁记录介质的方法以及磁记录和再现装置。
背景技术
最近，诸如磁盘驱动器、软盘驱动器和磁带驱动器的磁记录驱动器的应用范围得到显著扩展，这使得这些磁记录驱动器更为重要。对于在这些驱动器中使用的磁记录介质，已做出了努力来显著提高记录密度。具体而言，因为引入了MR头和PRML技术，表面记录密度已被进一步显著提高。近年来，还引入了GMR头和TMR头，从而以每年高达100％的速率增加记录密度。在未来需要磁记录介质实现更高的记录密度。由此，需要增加磁记录层的矫顽力、信号对噪声比率(SNR)和分辨率。此外，还努力增加线记录密度以及磁道密度以提高表面记录密度。
最近的磁记录驱动器具有高达110KTPI的磁道密度。然而，增加磁道密度可能不利地使相邻磁道中的磁记录的数据相互干扰。于是在相邻磁道之间的边界中的磁化过渡区域作为降低SNR的噪声源。这直接导致比特误差率的降低，阻碍了记录密度的提高。
为了增加表面记录密度，需要减小在磁记录介质上的记录位的尺寸，以确保每一个记录位的尽可能高的饱和磁化和尽可能大的磁性膜厚度。然而，记录位尺寸的减小会不利地减小每位的最小磁化体积(magnetizationvolume)，导致热波动。于是，会发生磁化反转，从而消除所记录的数据。
此外，所引起的磁道间距离的减小导致需要用于磁记录驱动器的非常高精度的磁道伺服技术。此外，通常使用这样的方法来尽可能消除相邻磁道所导致的不利影响，该方法使用宽记录范围和比记录范围窄的再现范围。该方法可以将磁道间的影响抑制到最小。然而，这不利地使得难以获得足够的再现输出且难以确保足够的SNR。
为了避免热波动问题并确保足够的SNR和足够的输出，已尝试在记录介质的表面上沿磁道形成凹陷和凸起以使记录磁道相互物理分离，以增加磁道密度。下文中将该技术称为离散磁道方法。下文中，将通过离散磁道方法制造的磁记录介质称为离散磁道介质。
一种离散磁道介质的公知实例为在其表面上具有凹陷和凸起图形的非磁性基底上形成的磁记录介质，以形成物理分离的磁记录磁道和伺服信号图形(参见，例如，JP-A 2004-164692)。
该磁记录介质具有经由软磁性层在其上形成有多个凹陷和凸起的基底的表面上形成的铁磁性层。在基底的表面上形成保护层。磁记录介质具有在凸起的区域中的形成在其上的且与周围环境物理分离的磁记录区域。
磁记录介质可以阻止软磁性层中的磁畴壁的形成，避免热波动导致的不利影响和相邻信号之间的干扰。这可以提供使得可能的噪声最小化的高密度磁记录介质。
离散磁道方法包括在形成由多层薄膜制成的磁记录介质之后形成磁道的方法以及在直接在基底表面上或在其中将形成磁道的薄膜层中形成凹陷和凸起图形之后形成磁记录介质的薄膜的方法(参见，例如，JP-A2004-178793和JP-A 2004-178794)。前一方法通常被称为磁性层加工方法，在形成介质之后进行对表面的物理加工。不幸地，该介质由此容易在非常复杂的制造工艺期间被沾污。后一方法通常被称为压纹(emboss)方法。该方法防止了介质在制造工艺期间被沾污。然而，所形成的膜也具有在基底上形成的凹陷和凸起形状，这妨碍了在浮动(float)在介质之上的同时进行记录和再现操作的记录和再现头的浮动姿态和高度的稳定性。
还公开了一种方法，其包括通过在所执行的磁性层中注入氮或氧离子或者用激光辐射磁性层，在离散磁道介质中形成磁道间区域(参见，JP-AHEI 5-205257)。然而，通过该方法形成的磁道间区域呈现减小的饱和磁化和增大的矫顽力。因此，磁化状态仍然不足，这导致在磁性磁道部分上写入信息时的模糊。
还公开可一种方法，其包括制造所谓的构图的介质，该构图的介质使得磁记录图形以特定的逐位规则设置，其中通过基于离子辐射的蚀刻形成磁记录图形(参见，IEICE Technical Report MR2005-55(2006-02)，pp.21-26(The Institute of Electronics，Information and CommunicationEngineers))。然而，即使通过该方法，不利地，在制造工艺期间会沾污磁记录介质。此外，表面平整度劣化。
对于面对与增加的记录密度相关的技术困难的磁记录装置，本发明大幅提高了记录密度，同时确保了记录和再现特性等效于或优于常规技术。本发明还将图形间区域中的矫顽力和剩余磁化降低为最小，以防止在磁记录期间的可能的模糊。这增加了表面记录密度。具体而言，对于通过对基底执行的在磁性层上形成凹陷和凸起而制成的离散磁道磁记录介质，本发明消除了在常规磁性层加工方法中实施的磁性层去除步骤，显著简化了制造工艺。本发明还提供了一种具有减小的沾污危险的制造方法和一种具有优良的头浮动特性的有用的磁记录介质。
通过专门致力于实现上述目标的努力，本发明的发明人完成了本发明。
发明内容
本发明提供了一种制造磁记录介质的方法作为其第一方面，所述磁记录介质在非磁性基底的至少一个表面上具有磁性分离的磁记录图形，所述方法包括以下步骤：在所述非磁性基底上形成磁性层；在所述磁性层上形成掩模层；在所述掩模层上形成抗蚀剂层；使用压模(stamp)将所述磁记录图形的负图形转移到所述抗蚀剂层；去除所述掩模层的与所述磁记录图形的所述负图形对应的部分；从抗蚀剂层侧的表面将离子注入所述磁性层中，以使所述磁性层部分地非磁性化；以及去除所述抗蚀剂层和所述掩模层。
在包括第一方面的方法的本发明的第二方面中，在所述磁性层上形成的所述掩模层具有屏蔽注入的离子的屏蔽能力(shielding ability)S，所述屏蔽能力S满足S＝(Mrt初始-Mrt之后)/Mrt初始并且0.5≤S≤1，其中Mrt初始表示在离子注入之前所述磁性层中的剩余磁化的量，Mrt之后表示在以5x1016/cm2的剂量注入20-KeV氩之后所述磁性层中的剩余磁化的量。
在包括第一方面的方法的本发明的第三方面中，在所述磁性层上形成的所述掩模层具有磁记录图形形成特性L，所述磁记录图形形成特性L满足L＝(L之后-L初始)/L初始并且0≤L≤0.2，其中L初始表示所述磁记录图形中的每一个负图形的宽度，L之后表示在通过所述掩模层的图形将所述离子注入到所述磁性层中之后非磁性化的图形的宽度。
在包括第一方面的方法的本发明的第四方面中，在所述磁性层上形成的所述掩模层包括选自Ta、W、Ta氮化物、W氮化物、Si、SiO2、Ta2O5、Re、Mo、Ti、V、Nb、Sn、Ga、Ge、As和Ni中的一种的至少一个层。
在包括第一方面的方法的本发明的第五方面中，在所述磁性层上形成的所述掩模层具有多层结构。
在包括第一方面的方法的本发明的第六方面中，在所述磁性层上形成的所述掩模层由包含选自Ta、W、Mo、Ti、Nb和As中的一种的材料制成，并且所述去除所述掩模层的步骤为使用包含F的气体的干法蚀刻步骤。
在包括第一方面的方法的本发明的第七方面中，在所述磁性层上形成的所述掩模层由包含Ni的材料制成，并且所述去除所述掩模层的步骤为使用包含CO的气体的干法蚀刻步骤。
在包括第一方面的方法的本发明的第八方面中，在所述磁性层上形成的所述掩模层由包含Sn或Ga的材料制成，并且所述去除所述掩模层的步骤为使用包含Cl的气体的干法蚀刻步骤。
在包括第一方面的方法的本发明的第九方面中，在所述磁性层上形成的所述掩模层由包含Ge的材料制成，并且所述去除所述掩模层的步骤为使用包含Br的气体的干法蚀刻步骤。
在包括第一方面的方法的本发明的第十方面中，在所述将所述磁记录图形的所述负图形转移到所述抗蚀剂层的步骤之后所述抗蚀剂层具有形成于其中的凹陷，所述凹陷具有0nm到10nm范围内的厚度。
在包括第十方面的方法的本发明的第十一方面中，在所述将所述磁记录图形的所述负图形转移到所述抗蚀剂层的步骤之后具有形成于其中的所述凹陷的所述抗蚀剂层具有侧部分，所述侧部分相对于所述非磁性基底的表面形成90-70°范围内的角。
在包括第一方面的方法的本发明的第十二方面中，所述抗蚀剂层由通过用放射线辐射而固化的材料制成，并且在所述使用所述压模将所述负图形转移到所述抗蚀剂层的步骤期间或之后，用放射线辐射所述抗蚀剂层。
在包括第十二方面的方法的本发明的第十三方面中，所述放射线为紫外线。
本发明还提供了一种磁记录和再现装置作为其第十四方面，所述磁记录和再现装置包括：使用根据第一至第十三方面中的任一方面的方法制造的所述磁记录介质；驱动部分，其沿记录方向驱动所述磁记录介质；磁头，其包括记录部分和再现部分；用于使所述磁头相对于所述磁记录介质移动的机构(means)；以及记录和再现信号处理机构，其用于向所述磁头输入信号和从所述磁头再现输出信号。
本发明可以提供一种磁记录介质，其通过在非磁性基底上形成磁性层之后形成磁记录图形而制成，该磁记录介质能够确保头浮动的稳定性，具有优良的使磁记录图形相互分离的能力，防止由来自相邻图形的信号之间的干扰所导致的可能的不利影响，并提供优良的记录密度特性。本发明还从磁性层处理方法中消除了被认为是非常复杂的下列步骤的必要性：通过干法蚀刻去除磁性层的步骤、随后的掩埋步骤以及随后的重新掩埋蚀刻掉的部分以形成膜的步骤。这非常有助于提高生产率。
此外，根据本发明的磁记录和再现装置使用根据本发明的磁记录介质。本发明由此提供了这样的一种磁记录和再现装置，其具有优良的头浮动特性、具有优良的使磁记录图形相互分离的能力，防止由来自相邻图形的信号之间的干扰所导致的可能的不利影响，由此提供优良的记录密度特性。
附图说明
图1为示出了根据本发明的磁记录介质的截面结构的示意性视图；
图2为示出了根据本发明的制造磁记录介质的方法的示意性视图；以及
图3为示例了根据本发明的磁记录和再现装置的配置的示意性视图。
具体实施方式
通过以离散磁记录介质作为实例，对根据本发明的制造磁记录介质的方法进行具体描述。
图1示出了作为本发明的一个实例的离散磁记录介质的截面结构。通过在非磁性基底100上依次形成软磁性层和中间层200、其中形成有磁图形的磁性层300、非磁性层400和保护膜层500，形成根据本发明的磁记录介质。在磁记录介质的顶表面上形成润滑膜(未示出)。
对于根据本发明的制造方法的磁记录介质，为了增大记录密度，具有磁图形的磁性层300优选具有200nm或更小的磁性部分宽度W以及100nm或更小的非磁性部分宽度L。由此，磁道间距P(＝W+L)为300nm或更小，且被制造得尽可能小以增大记录密度。
用于根据本发明的制造方法的非磁性基底100可以由诸如主要由Al构成的Al-Mg合金的Al合金、常规钠玻璃、铝硅酸盐基玻璃、各种结晶玻璃物类(crystallized glass species)中的任何物类、硅、钛、陶瓷或各种树脂中的任何树脂制成。特别地，优选使用Al合金基底、结晶玻璃的玻璃基底或硅基底。这些基底的平均表面粗糙度(Ra)优选为1nm或更小，更优选0.5nm或更小，最优选0.1nm或更小。
形成在非磁性基底的表面上的磁性层为面内磁记录层或垂直磁记录层。然而，为了实现高记录密度，优选使用垂直磁记录层。这些磁记录层优选由主要包含Co的合金形成。
例如，作为用于面内磁记录介质的磁记录层，可以使用由非磁性CrMO底层(underlayer)和铁磁性CoCrPtTa磁性层构成的层叠结构。
作为用于垂直磁记录介质的磁记录层，例如，可以使用由软磁性FeCo合金(FeCoB、FeCoSiB、FeCoZr、FeCoZrB、FeCoZrBCu等等)、FeTa合金(FeTaN、FeTaC等等)、Co合金(CoTaZr、CoZrNB、CoB等等)等制成的背衬层(backing layer)、由Pt、Pd、NiCr、NiFeCr等制成的取向控制膜、以及，如果需要，由Ru等制成的中间膜(如果需要)、由60Co-15Cr-15Pt合金或70Co-5Cr-15Pt-10SiO2合金制成的磁性层所构成的层叠结构。
磁记录层300的厚度在3nm和20nm之间(包括端点)，优选在5nm和15nm之间(包括端点)。如此形成磁记录层，以便根据使用的磁性合金的种类和层叠结构提供足够的磁头输出和输入。为了在再现期间提供至少特定的输出，磁性层需要具有至少特定水平的磁性层膜厚度。另一方面，指示记录和再现特性的参数的值通常随着输出的量值的增加而减小，因此需要将磁性层设定为具有最优的膜厚度。
通常，通过溅射将磁记录层形成为薄膜。
在磁记录层的表面上形成保护膜层500。保护膜层可以为碳(C)、氢化碳(HxC)、氮化碳(CN)、非晶碳或碳化硅(SiC)的含碳层、或由SiO2、Zr2O3、TiN等制成的常规保护膜层。
保护膜层500的膜厚度需要小于10nm。超过10nm的保护膜层的膜厚度会增加磁头与磁性层之间的距离，从而阻止输出和输入信号呈现出足够的强度。通常，通过溅射或CVD形成保护膜层。
在本发明中，通过在已形成的磁性层中注入离子以使磁性层非磁性化，形成将磁记录磁道、伺服信号图形部分和磁记录位相互磁性分离的非磁性部分。该方法由此将磁道间区域中的矫顽力和剩余磁化减小至最小，从而防止在磁记录期间的可能的模糊。本方法由此提供了具有高表面记录密度的磁记录介质。
根据本发明，通过在磁性层中部分地注入离子来改变磁性层的晶体结构以消除磁性层的磁性，由此使磁性层部分地非磁性化。可替代地，通过在磁性层中部分地注入离子以使磁性层非晶化，来使磁性层非磁性化。这里，使磁性层非晶化意味着使磁性层的原子排列不规则，从而使排列不具有长程有序。更具体而言，使磁性层非晶化意味着使磁性层改性，以使尺寸小于2nm的微晶粒在该层中随机排列。当X射线衍射或电子衍射没有示出与晶面对应的峰而仅仅是晕图形时，可以确定磁性层具有这样的原子排列。
参考图2，将给出根据对本发明的制造磁记录介质的方法的描述。本发明提供了一种在非磁性基底的至少一个表面上制造具有磁性分离的磁记录图形的磁记录介质的方法，该方法包括在非磁性基底1上形成至少磁性层2的步骤A，在磁性层2上形成掩模层3的步骤B，在掩模层3上形成抗蚀剂层4的步骤C，使用压模5将磁记录图形的负图形转移到抗蚀剂层4的步骤D(在步骤D中的粗箭头示出了压模5的操作)，去除掩模层的与磁记录图形的负图形对应的部分的步骤E，从抗蚀剂层4的侧表面在磁性层2中注入离子6以使磁性层部分地非磁性化(参考标号7表示磁性层的部分地非磁性化的部分)的步骤F，以及去除抗蚀剂层4和掩模层3的步骤G，其中以该顺序实施步骤(A)到(G)。
如在图2中的步骤G中所示，从磁记录介质的前表面观察，本发明中的磁性分离的磁记录图形意味着磁性层2被非磁性化的区域7分隔为多个小片。也就是，如果从前表面观察到磁性层2被分隔为多个小片，即使磁性层在其底部并没有被分隔为多个小片，也可以实现本发明的目的。因此，该结构被包括在磁性分离的磁记录图形的概念中。此外，根据本发明的磁记录图形包括所谓的构图的介质，其中在该构图的介质上以特定的逐位规则设置有磁记录图形，该构图的介质是一种其上设置有像磁道那样的磁记录图形以及伺服信号图形的介质。
考虑到制造方法的简单和便利，优选将本发明应用到离散磁记录介质，该离散磁记录介质具有与磁性分离的磁记录图形对应的磁记录磁道和伺服信号图形。
与常规制造方法不同，根据本发明的制造磁记录介质的方法不包括在将磁记录图形部分磁性分隔为多个小片时通过干法蚀刻、压模处理等使磁记录图形物理地相互分离的步骤。这使得可以增大磁记录介质表面的平整度且减小伴随着磁性膜的蚀刻的表面沾污。此外，根据本发明的制造磁记录介质的方法使用通过溅射等在磁性层上形成的掩模层，以注入用于形成磁记录图形的离子。这增加了可以用作掩模层的材料的选择的数目，使得可以在磁性层中注入离子时提高屏蔽离子的能力。由此改善了所形成的磁记录图形的特性，使得能够最大程度地减小图形间区域中的矫顽力和剩余磁化，并减小了在磁记录期间的模糊。
在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，在磁性层上形成的掩模层的屏蔽注入的离子的屏蔽能力S满足下式(1)：
S＝(Mrt初始-Mrt之后)/Mrt初始并且0.5≤S≤1 (1)
屏蔽能力S更优选为0.8≤S≤1。在式(1)中，Mrt初始表示在离子注入之前磁性膜中的剩余磁化的量，Mrt之后表示在以5x1016/cm2的剂量注入20-KeV氩之后磁性膜中的剩余磁化的量。在本发明中，小于0.5的屏蔽能力S的值会阻止磁性区域与非磁性区域充分分离，从而不利地导致使磁性图形不清楚的高可能性。屏蔽能力S的值的上限为1。
在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，在磁性层上形成的掩模层的磁记录图形形成特性L满足下式(2)：
L＝(L之后-L初始)/L初始并且0≤L≤0.2 (2)
在式(2)中，L初始表示磁记录图形中的负图形的宽度，L之后表示在通过掩模层上的图形将离子注入到磁性层中之后的非磁性化的图形的宽度。大于0.2的磁记录图形形成特性L的值会使记录宽度大于预定的磁道宽度，从而不利地造成相邻磁道之间的干扰的高可能性。磁记录形成特性L的值的下限为0。
在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，在磁性层上形成的掩模层优选由包含选自Ta、W、Ta氮化物、W氮化物、Si、SiO2、Ta2O5、Re、Mo、Ti、V、Nb、Sn、Ga、Ge、As和Ni中的至少一种的材料形成。这些材料能够增强掩模层的屏蔽注入的离子的屏蔽特性S和掩模层的磁记录图形形成特性L。此外，这些物质易于通过使用反应气体的干法蚀刻而被蚀刻。这使得可以减少在图2的步骤G中的残余物且由此减少磁记录介质的表面的沾污。
在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，在上述物质中，优选使用As、Ge、Sn或Ga作为掩模层的材料。更优选使用Ni、Ti、V或Nb，以及最优选使用Mo、Ta或W。
在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，掩模层优选具有多层结构。即使使用具有小的蚀刻选择比率的抗蚀剂，该结构也允许下列操作，其中，加工在抗蚀剂直接下方的第一掩模层，然后使用该第一掩模层来使第二掩模层的形成更容易。这对生产率有利。例如，优选使用这样的层叠的结构，其中第一掩模层由Ni制成，并且其中第二掩模层由W或Ta制成。
在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，在磁性层上形成的掩模层由包含Ta、W、Mo、Ti、Nb和As中的任一种的材料制成，并且去除掩模层的步骤是使用包含F的气体的干法蚀刻步骤。除了氟气体之外，还优选使用CF4气体作为包含F的气体。这些气体允许掩模层被有效地干法蚀刻并使得可以减少由干法蚀刻产生的残余物以及磁记录介质的表面的沾污。例如，如果使用CF4气体干法蚀刻包含Ta、W、Mo、Ti、Nb或As的层，这些元素可以被分别气化为TaF5、WF6、MoF6、TiF4、NbF5或AsF5，从而被去除。
在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，在磁性层上形成的掩模层由包含Ni的材料制成，并且去除掩模层的步骤是使用包含Co的气体的干法蚀刻步骤或使用包含硝酸的蚀刻剂的湿法蚀刻步骤。CO气体使包含Ni的掩模层能够转化为Ni(CO)4气体，从而被蚀刻掉。CO气体还可以减少由干法蚀刻产生的残余物以及磁记录介质的表面的沾污。对于湿法蚀刻，当适宜地将由不与蚀刻剂反应的金属合金例如Co-、Cr-或Au-合金制成的薄膜形成为掩模的底层时，CO气体能够实现选择性蚀刻。
在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，在磁性层上形成的掩模层由包含Sn或Ga的材料制成，并且去除掩模层的步骤是使用包含Cl的气体的干法蚀刻步骤。例如，包含Cl的气体为氯气。氯气使包含Sn或Ga的掩模层能够转化为SnCl4或GaCl3气体，从而被蚀刻掉。氯气还可以减少由干法蚀刻产生的残余物以及磁记录介质的表面的沾污。
在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，在磁性层上形成的掩模层由包含Ge的材料制成，并且去除掩模层的步骤是使用包含Br的气体的干法蚀刻步骤。例如，包含Br的气体为溴气。溴气使包含Ge的掩模层能够转化为GeBr4气体，从而被蚀刻掉。溴气还可以减少由干法蚀刻产生的残余物以及磁记录介质的表面的沾污。
在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，如在图2的步骤D中所示，将磁记录图形的负图形转移到抗蚀剂层4而在抗蚀剂层4中产生的凹陷的厚度8优选在0nm到10nm之间(包括端点)。当抗蚀剂层4中的凹陷的厚度8在该范围内时，在图2中的步骤E示出的蚀刻掩模层3的步骤期间，可以防止掩模层3的边缘下沉，能够增强掩模层的屏蔽注入的离子的屏蔽能力S和掩模层的磁记录图形形成特性L。
在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，如在图2的步骤D中所示，由将磁记录图形的负图形转移到抗蚀剂层而产生的抗蚀剂层的凹陷的侧部与基底表面所成的角θ在90°到70°之间(包括端点)。当抗蚀剂层的凹陷的侧部的角θ在该范围内时，在图2中的步骤E示出的蚀刻掩模层3的步骤期间，可以防止掩模层3的边缘下沉，能够增强掩模层的屏蔽注入的离子的屏蔽能力S和掩模层的磁记录图形形成特性L。抗蚀剂层的凹陷的侧部通常构成弯曲表面。在该情况下，与基底表面所成的角θ为通过对弯曲表面求平均获得的面的角θ。
优选地，在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，通过放射线的辐射来固化用于图2的步骤D中的抗蚀剂层4的材料，并且在使用压模5将图形转移到抗蚀剂层4的步骤期间或在图形转移步骤之后，使用放射线辐射抗蚀剂层4。该制造方法允许将压模5的形状精确转移到抗蚀剂层4。因此，在图2的步骤E中所示的蚀刻掩模层3的步骤期间，可以防止掩模层3的边缘下沉，能够增强掩模层的屏蔽注入的离子的屏蔽能力S和掩模层的磁记录图形形成特性L。根据本发明的放射线为广义上的电磁波，例如，热射线、可见射线、紫外线、X射线或γ射线。例如，通过放射线的辐射而固化的材料为对于热射线的热固性树脂和对于紫外线的紫外固化树脂。
具体而言，根据本发明的制造磁记录介质的方法执行下列工艺以将压模的形状精确地转移到抗蚀剂层。在使用压模5将图形转移到抗蚀剂层4的步骤期间，将压模压到平稳流动的抗蚀剂层上，然后在压模压贴抗蚀剂层的条件下用放射线辐射抗蚀剂层以固化抗蚀剂层，然后使压模从抗蚀剂层分离。为了在压模压贴抗蚀剂层的条件下用放射线辐射抗蚀剂层，可以使用一种从与压模相反的一侧，也就是从基底侧，用放射线辐射抗蚀剂层的方法、为压模选择允许放射线穿过的材料并从压模侧用放射线辐射抗蚀剂层的方法、从压模侧用放射线辐射抗蚀剂层的方法、或者使用呈现比固体高的传导性的诸如热射线的放射线来基于从压模材料或基底的热传递而用放射线辐射抗蚀剂层的方法。特别地，根据本发明的制造磁记录介质的方法优选使用紫外固化树脂例如酚醛清漆树脂、丙烯酸树酯或环脂肪族环氧树脂(cycloaliphatic epoxy)作为抗蚀剂材料，使用呈现对紫外线的高透过性的玻璃或树脂作为压模材料。
该方法由此将在磁道间区域中的矫顽力和剩余磁化减小到最小并防止了在磁记录期间的可能的模糊。该方法由此提供了具有高表面记录密度的磁记录介质。
在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，注入的离子优选为选自B、P、Si、F、N、H、C、In、Bi、Kr、Ar、Xe、W、As、Ge、Mo和Sn的离子中的至少一种，更优选为选自B、P、Si、F、N、H和C的离子或选自Si、In、Ge、Bi、Ar、Kr、Xe和W的离子中的至少一种，最优选为Si、Kr或Ar的离子。
如果注入的离子为O或N的离子，由于O和N的小的原子半径，注入的效果小，会在磁道间区域中留下磁化状态。此外，如果注入的离子为O或N的离子，便会氮化或氧化磁性层，增大在磁道间区域中的矫顽力，从而造成在磁道部分中写入信息时的模糊。也就是，如果使用这些离子，便难以像利用本发明中使用的注入的离子的情况那样使磁性层非磁性化，即，减小磁性层的Co(002)或Co(110)峰和使磁性层非晶化。
在本发明中，在磁性层上形成保护膜之前或之后，在磁性层中注入离子。如果在磁性层上形成保护膜之前进行离子注入，优选在离子注入之后形成保护膜。
在本发明中，优选在磁性层上形成保护膜之后，在磁性层中注入离子。该步骤消除了在离子注入后形成保护膜的需要，简化了制造工艺。这可以有效地提高生产率并减小在制造磁记录介质过程期间的沾污。
在通过离子束进行离子注入时，使用可商业得到的离子注入机来在磁性层中注入离子。在根据本发明注入离子时，在磁性层的其深度方向上的中心附近注入离子，以便在磁性层的深度方向上分布特定量的原子。然而，注入的目的是使磁性层的其中注入了离子的部分非磁性化，所以不具体限制穿透深度。通过由离子注入机提供的加速电压适宜地确定与穿透深度相关的离子注入深度。
为了根据本发明去除抗蚀剂层和掩模层，优选使用诸如干法蚀刻、反应离子蚀刻或离子铣的技术。在去除抗蚀剂层和掩模层时，如果磁记录介质具有保护层，还优选去除保护层的一部分，或者如果磁记录介质不具有保护层，还优选去除磁性层的一部分。
在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，优选在保护层上形成润滑层。用于润滑层的润滑剂的实例包括包含氟的润滑剂、包含碳化氢的润滑剂及其混合物。润滑层通常具有1到4nm的厚度。
图3示出了根据本发明的磁记录和再现装置的配置。根据本发明的磁记录和再现装置包括上述的磁记录介质30、沿记录方向驱动磁记录介质30的介质驱动部分11、由记录部分和再现部分构成的磁头27、使磁头27相对于磁记录介质30移动的磁头驱动部分28以及记录和再现信号系统29，该记录和再现信号系统29为用于向磁头27输入信号的记录信号处理机构和用于从磁头27再现输出信号的再现信号处理机构的组合。这些部件的组合可以提供具有高记录密度的磁记录装置。与根据将再现磁头的宽度设置为小于记录磁头的宽度以避免在磁道边缘处的磁化过渡区域的不利影响的常规技术的磁记录介质相比，在本发明中示例的离散磁道磁记录介质具有磁不连续的记录磁道，允许将上述两个宽度设置为几乎相同。这可以提供足够的再现输入和高SNR。
此外，当磁头的再现部分由GMR或TMR头组成时，即使在高记录密度下也可以获得足够的信号强度。由此，可以实现具有高记录密度的磁记录装置。当磁头浮动至比常规技术所使用的高度低的0.005μm到0.020μm的高度时，提高了输出，从而提供高的装置SNR。由此，可以提供具有大容量的高可靠的磁记录装置。此外，与基于最大似然解码方法的信号处理电路的组合还增大了记录密度。例如，即使以100k磁道/英寸或更大的磁道密度、1000k比特/英寸或更大的线记录密度和100G比特每平方英寸或更大的记录密度来执行记录和再现操作，也可以获得足够的SNR。下面将描述本发明的实例。
实例1：
将其中设置有用于HD的玻璃基底的真空室预排空至1.0x10-5Pa或更低。用于玻璃基底的材料为由Li2Si2O5、Al2O3-K2O、MgO-P2O5或Sb2O3-ZnO构成的结晶玻璃。玻璃基底具有65mm的外径、20mm的内径以及
的平均表面粗糙度(Ra)。
在玻璃基底上依次层叠薄膜。具体而言，首先使用DC溅射依次沉积FeCoB的软磁性层、Ru的中间层和70Co-5Cr-15Pt-10SiO2合金的磁性层，然后通过P-CVD方法形成C(碳)的保护膜层。FeCoB软磁性层具有
的膜厚度。Ru中间层具有的膜厚度。磁性层具有的膜厚度。C(碳)保护膜层具有2nm的平均膜厚度。
通过溅射在产生的层叠结构上形成掩模层。掩模层由Ta制成并具有60nm的膜厚度。
然后，通过旋涂在掩模层上涂敷抗蚀剂。抗蚀剂由是紫外固化树脂的酚醛清漆树脂制成并具有100nm的膜厚度。
然后，在1MPa(约8.8kgf/cm2)的压力下使具有磁记录图形的负图形的玻璃压模压到抗蚀剂层上。在该状态下，用具有250nm波长的紫外线从玻璃压模上方辐射抗蚀剂10秒，该玻璃压模对紫外线呈现95％或更高的穿透率。由此固化抗蚀剂。然后，使压模从抗蚀剂层分离，从而将磁记录图形转移到抗蚀剂层。在转移到抗蚀剂层的磁记录图形中，抗蚀剂上的凸起为每一个具有120nm宽度的圆周状，而抗蚀剂中的凹陷为每一个具有60nm宽度的圆周状。抗蚀剂层具有80nm的层厚度，并且抗蚀剂层中的凹陷具有约5nm的厚度。抗蚀剂层中的凹陷与基底表面所成的角为约90°。
使用掩模层通过干法蚀刻去除抗蚀剂层的对应于凹陷的区域和下伏的Ta层的对应的区域。用于抗蚀剂的干法蚀刻条件包括40sccm的O2气体流速、0.3Pa的压力、300W的高频等离子体功率、30W的DC偏置和10秒的蚀刻时间，用于Ta层的干法蚀刻条件包括50sccm的CF4气体流速、0.6Pa的压力、500W的高频等离子体功率、60W的DC偏置和30秒的蚀刻时间。
随后，从抗蚀剂层的前表面将离子注入到磁性层中。注入的离子为Ar离子，注入的离子的量为5x1016原子/cm2，并且加速电压为20keV。部分去除抗蚀剂、掩模层和保护膜。然后通过CVD方法再次形成4nm厚度的碳保护膜，并在碳保护膜上涂敷润滑材料。由此制成磁记录介质。
实例2-28：
除了如表1所示改变掩模的材料和膜厚度以外，在与实例1中的条件相似的条件下制成磁记录介质。在实例28中，将抗蚀剂材料由酚醛清漆树脂改变为热固性树脂，并且将固化处理由紫外辐射改变为在150℃下热处理30分钟。
比较实例1：
除了使用SOG(旋涂玻璃)作为掩模材料和使用压模直接压印SOG层而不使用抗蚀剂层以外，在与实例1中的条件相似的条件下制成磁记录介质。在187MPa(约1.66吨/cm2)的压力下执行压印操作。通过在150℃下加热掩模层30分钟来固化掩模层。
比较实例2：
除了使用热固性树脂作为掩模材料和使用压模直接压印热固性树脂层而不使用抗蚀剂层以外，在与实例1中的条件相似的条件下制成磁记录介质。在124MPa(约1.10吨/cm2)的压力下执行压印操作。通过在150℃下加热掩模层30分钟来固化掩模层。
使用旋转支架(spin stand)评估制成的磁记录介质的电磁转换特性。对于用于评估的磁头，将垂直记录头用于记录操作，并将TuMR头用于读取操作。关于电磁转化特性，测量当在介质中记录750kFCI信号时观测的SNR值和3T-挤压(3T-squash)。
使用由Digital Instrument Co.Ltd制造的AFM和MFM，测量并计算磁记录图形特性L、L初始和L之后。AFM和MFM的测量条件包括10-μm视场、具有256x256的分辨率的轻敲(tapping)模式以及1μm/sec的扫描速度。
下面的表1示出了评估结果。例如，在实例1中，SNR为12.6dB，3T-挤压为80％，表明磁记录介质具有优良的电磁转换特性。认为这是因为磁记录介质具有使头浮动特性稳定的高表面平整度，并且因为磁道间区域的磁化状态在预定的范围内完全消失。
表1
| 掩模材料 | 掩模膜厚度(nm) | 抗蚀剂层侧部的角θ(度) | 抗蚀剂层的凹陷的厚度(nm) | 离子屏蔽能力S | 磁图形特性L | 3T-挤压(％) | SNR(dB) | |
| 实例1 | Ta | 60 | 90±5 | 5 | 0.99 | 0.01 | 80 | 12.6 |
| 实例2 | W | 60 | 90±5 | 6 | 1 | 0.02 | 82 | 12.7 |
| 实例3 | Ta | 50 | 90±5 | 4 | 0.9 | 0.02 | 81 | 12.1 |
| 实例4 | Ta | 40 | 90±5 | 5 | 0.6 | 0.01 | 76 | 11.6 |
| 实例5 | Ta | 100 | 90±5 | 6 | 1 | 0.01 | 82 | 12.8 |
| 实例6 | W | 40 | 90±5 | 6 | 0.8 | 0.01 | 75 | 12 |
| 实例7 | W | 30 | 90±5 | 9 | 0.6 | 0.03 | 72 | 11.5 |
| 实例8 | TaN | 60 | 90±5 | 5 | 0.98 | 0.01 | 81 | 12.5 |
| 实例9 | WN | 60 | 90±5 | 6 | 0.99 | 0.01 | 80 | 12.4 |
| 实例10 | Ni/Ta | 20/40 | 90±5 | 9 | 1 | 0.01 | 82 | 12.7 |
| 实例11 | Ni/W | 20/40 | 90±5 | 6 | 1 | 0.01 | 81 | 12.8 |
| 实例12 | Si | 100 | 90±5 | 6 | 0.99 | 0.01 | 82 | 12.5 |
| 实例13 | SiO2 | 100 | 90±5 | 5 | 0.98 | 0.01 | 81 | 12.5 |
| 实例14 | Ta2O3 | 100 | 90±5 | 6 | 0.99 | 0.01 | 79 | 12.4 |
| 实例15 | Re | 60 | 90±5 | 7 | 0.99 | 0.01 | 80 | 12.7 |
| 实例16 | Mo | 100 | 90±5 | 6 | 0.96 | 0.01 | 79 | 12.6 |
| 实例17 | Ti | 120 | 90±5 | 6 | 0.96 | 0.01 | 78 | 12.6 |
| 实例18 | V | 120 | 90±5 | 6 | 0.04 | 0.01 | 79 | 12.5 |
| 实例19 | Nb | 120 | 90±5 | 4 | 0.93 | 0.01 | 81 | 12.7 |
| 实例20 | Sn | 120 | 90±5 | 5 | 0.99 | 0.01 | 82 | 12.3 |
| 实例21 | Ga | 100 | 90±5 | 7 | 0.93 | 0.01 | 81 | 12.6 |
| 实例22 | Ga | 100 | 90±5 | 8 | 0.96 | 0.01 | 80 | 12.5 |
| 实例23 | As | 100 | 90±5 | 9 | 0.98 | 0.02 | 79 | 12.4 |
| 实例24 | Ta | 60 | 85±5 | 10 | 0.87 | 0.08 | 76 | 12.1 |
| 实例25 | Ta | 60 | 75±5 | 10 | 0.94 | 0.12 | 72 | 11.8 |
| 实例26 | C | 100 | 90±5 | 7 | 0.2 | 0.27 | 56 | 10.4 |
| 实例27 | SOG | 100 | 90±5 | 7 | 0.4 | 0.32 | 59 | 10.7 |
| 实例28 | Ta | 60 | 65±5 | 40 | 0.97 | 0.22 | 85 | 11.1 |
| 比较实例1 | SOG | 100 | 65±5 | 40 | 0.4 | 0.37 | 51 | 10.7 |
| 比较实例2 | 热固性树脂 | 100 | 65±5 | 40 | 0.4 | 0.29 | 54 | 10.9 |
工业适用性
对于面临与增加的记录密度相关的技术困难的磁记录装置，本发明大幅增加了记录密度，同时还确保了记录和再现特性等效或优于常规技术。本发明还将图形间区域中的矫顽力和剩余磁化减小至最小，从而防止在磁记录期间的可能的模糊。这增加了表面记录密度。具体而言，对于通过在基底上执行的在磁性层上形成凹陷和凸起而制成的离散磁道磁记录介质，本发明消除了在常规磁性层加工方法中实施的磁性层去除步骤，显著简化了制造方法。本发明还提供了一种具有减小的沾污危险的制造方法和一种具有优良的头浮动特性的有用的磁记录介质。
Claims (14)
1.一种制造磁记录介质的方法，所述磁记录介质在非磁性基底的至少一个表面上具有磁性分离的磁记录图形，所述方法包括以下步骤：
在所述非磁性基底上形成磁性层；
在所述磁性层上形成掩模层；
在所述掩模层上形成抗蚀剂层；
使用压模将所述磁记录图形的负图形转移到所述抗蚀剂层；
去除所述掩模层的与所述磁记录图形的所述负图形对应的部分；
从抗蚀剂层侧的表面将离子注入所述磁性层中，以使所述磁性层部分地非磁性化；以及
去除所述抗蚀剂层和所述掩模层。
2.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中在所述磁性层上形成的所述掩模层具有屏蔽注入的离子的屏蔽能力S，所述屏蔽能力S满足S＝(Mrt初始-Mrt之后)/Mrt初始并且0.5≤S≤1，其中Mrt初始表示在离子注入之前所述磁性层中的剩余磁化的量，Mrt之后表示在以5x1016/cm2的剂量注入20-KeV氩之后所述磁性层中的剩余磁化的量。
3.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中在所述磁性层上形成的所述掩模层具有磁记录图形形成特性L，所述磁记录图形形成特性L满足L＝(L之后-L初始)/L初始并且0≤L≤0.2，其中L初始表示所述磁记录图形中的每一个负图形的宽度，L之后表示在通过所述掩模层的图形将所述离子注入到所述磁性层中之后非磁性化的图形的宽度。
4.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中在所述磁性层上形成的所述掩模层包括选自Ta、W、Ta氮化物、W氮化物、Si、SiO2、Ta2O5、Re、Mo、Ti、V、Nb、Sn、Ga、Ge、As和Ni中的一种的至少一个层。
5.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中在所述磁性层上形成的所述掩模层具有多层结构。
6.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中在所述磁性层上形成的所述掩模层由包含选自Ta、W、Mo、Ti、Nb和As中的一种的材料制成，并且所述去除所述掩模层的步骤为使用包含F的气体的干法蚀刻步骤。
7.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中在所述磁性层上形成的所述掩模层由包含Ni的材料制成，并且所述去除所述掩模层的步骤为使用包含CO的气体的干法蚀刻步骤。
8.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中在所述磁性层上形成的所述掩模层由包含Sn或Ga的材料制成，并且所述去除所述掩模层的步骤为使用包含Cl的气体的干法蚀刻步骤。
9.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中在所述磁性层上形成的所述掩模层由包含Ge的材料制成，并且所述去除所述掩模层的步骤为使用包含Br的气体的干法蚀刻步骤。
10.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中在所述将所述磁记录图形的所述负图形转移到所述抗蚀剂层的步骤之后所述抗蚀剂层具有形成于其中的凹陷，所述凹陷具有在0nm到10nm范围内的厚度。
11.根据权利要求10的制造磁记录介质的方法，其中在所述将所述磁记录图形的所述负图形转移到所述抗蚀剂层的步骤之后具有形成于其中的所述凹陷的所述抗蚀剂层具有侧部分，所述侧部分相对于所述非磁性基底的表面形成90°-70°范围内的角。
12.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中所述抗蚀剂层由通过用放射线辐射而固化的材料制成，并且在所述使用所述压模将所述图形转移到所述抗蚀剂层的步骤期间或之后，用放射线辐射所述抗蚀剂层。
13.根据权利要求12的制造磁记录介质的方法，其中所述放射线为紫外线。
14.一种磁记录和再现装置，包括：
使用根据权利要求1至13中的任一项的方法制成的所述磁记录介质；
驱动部分，其沿记录方向驱动所述磁记录介质；
磁头，其包括记录部分和再现部分；
用于使所述磁头相对于所述磁记录介质移动的机构；以及
记录和再现信号处理机构，其用于向所述磁头输入信号和从所述磁头再现输出信号。
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