CN101542607A - 制造磁记录介质的方法以及磁记录介质 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施例，一种制造磁记录介质的方法包括以下步骤：在基底上形成凸出的磁图形；在所述磁图形之间的凹陷中以及在所述磁图形上沉积非磁性材料；以及使用含氧蚀刻气体回蚀刻所述非磁性材料，同时改良所述非磁性材料的表面。

Description

制造磁记录介质的方法以及磁记录介质
技术领域
本发明的一个实施例涉及制造磁记录介质特别是构图的介质的方法以及通过该方法制造的磁记录介质。
背景技术
近年来，在信息导向的社会中，需要存储在记录介质中的信息量持续增加。为了跟上数据量的增加，要求具有极高记录密度的记录介质和记录装置。关于持续要求作为高容量和便宜的磁记录介质的硬盘，预测将在几年后需要比当前记录密度高约十倍的每平方英寸一太比特(terabit)以上的记录密度。
在用于硬盘的现有磁记录介质中，在由微细磁性颗粒的多晶制成的薄膜的特定区域中记录一个比特。因此，为了提高磁记录介质的记录容量，必须提高记录密度。为此，必须减小每比特记录中可用的记录标记尺寸(mark size)。然而，如果简单地减小记录标记尺寸，就不能忽略微细磁性颗粒的形状引起的记录噪声的影响。替代地，如果进一步减小微细磁性颗粒的尺寸，则由于热波动，不可能在常规温度下维持记录在微细磁性颗粒中的信息。
为了避免该问题，提出了使用离散比特型构图的介质，其中预先通过非磁性材料分隔记录点，以便使用单个记录点作为一个记录单元来执行读取和写入。
并且，在安装到硬盘驱动器(HDD)中的磁记录介质中，存在由于相邻磁道之间的干扰阻碍磁道密度的提高的日益严重的问题。特别地，一个严重的技术主题是降低由来自写入头的磁场的边缘效应引起的写入模糊。为了解决该问题，提出了例如离散磁道记录型构图的介质(DTR介质)，其中记录磁道被物理分离。DTR介质能够减少在写入时擦除相邻磁道的信息的侧擦除现象和在读取时读出相邻磁道的信息的侧读取现象。因此，DTR介质被预期作为能够提供高记录密度的磁记录介质。应注意，在广义上，术语“构图的介质”包括离散比特型构图的介质以及DTR介质。
为了利用浮动(flying)磁头读取和写入DTR介质，希望平坦化DTR介质的表面。具体地，为了将厚度为20nm的垂直磁记录层加工成构图的介质，形成深度为20nm的沟槽。另一方面，由于浮动磁头的设计浮动高度为约10nm，当留下深的沟槽时，磁头会接触构图的介质。因此，已经试图用非磁性材料填充磁图形之间的凹陷，以便平坦化介质表面。
为了填充磁图形之间的凹陷且平坦化表面，已知例如通过RF溅射沉积SiO或SiO2(日本专利申请KOKAI公开No.2006-236474)。
然而，由于在用于非磁性材料的RF溅射的常规方法中使用含氧气体，存在着磁图形的侧壁由于氧化而被损伤的问题。另外，通过使用含氧气体进行RF溅射，会产生工艺尘埃(process dust)或者引起非磁性材料的厚度分散(thickness dispersion)。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供一种制造磁记录介质的方法，其包括以下步骤：在基底上形成凸出的磁图形；在所述磁图形之间的凹陷中以及在所述磁图形上沉积非磁性材料；以及使用含氧蚀刻气体回蚀刻所述非磁性材料，同时改良所述非磁性材料的表面。
根据本发明的另一个实施例，提供一种磁记录介质，其包括：形成在基底上的凸出的磁图形；以及在所述磁图形之间的凹陷中填充的非磁性材料，其在表面侧的氧浓度高于在基底侧的氧浓度。
附图说明
图1是沿圆周方向根据本发明的一个实施例的DTR介质的平面图；
图2是沿圆周方向根据本发明的另一个实施例的离散比特型构图的介质的平面图；
图3A至3H是示出根据本发明的一个实施例的构图的介质的制造方法的截面图；
图4A和4B示出在回蚀刻之后用原子力显微镜(AFM)进行介质的表面测量的结果；
图5示出在回蚀刻之后在非磁性材料中组分分布的EDX分析的结果；以及
图6是具有非磁性材料的构图的介质的截面图，其中非磁性材料具有组分分布。
具体实施方式
下文中将参考附图说明根据本发明的各个实施例。
图1示出沿圆周方向根据本发明的一个实施例的构图的介质(DTR介质)的平面图。如图1中所示，沿着构图的介质1的圆周方向交替形成伺服区2和数据区3。伺服区2包括前导码部分(preamble section)21、地址部分22和脉冲部分(burst section)23。数据区3包括离散磁道31。
图2示出沿圆周方向根据本发明的另一个实施例的构图的介质(离散比特型构图的介质)的平面图。在该构图的介质中，在数据区3中形成磁点32。
将参考图3A至3H说明根据本发明的一个实施例制造构图的介质的方法。
在玻璃基底51上，顺序沉积厚度为120nm的由CoZrNb制成的软磁性衬层(underlayer)、厚度为20nm的由Ru制成的用于控制取向的衬层、厚度为20nm的由CoCrPt-SiO2制成的铁磁性层52、以及厚度为4nm的由碳(C)制成的保护层53。为了简化，在附图中没有示出软磁性衬层和取向控制层。在保护层53上旋涂覆盖厚度为100nm的旋涂玻璃(SOG)作为抗蚀剂54。将压模61设置为面对抗蚀剂54。在压模61上形成与示于图1中的磁图形的凹凸图形相反的凹凸图形(图3A)。
通过使用压模61，执行压印，以形成与压模61中的凹陷对应的抗蚀剂54的凸起54a(图2B)。
利用ICP(感应耦合等离子体)蚀刻装置执行蚀刻，以去除保留在构图的抗蚀剂54的凹陷的底部上的抗蚀剂残留物。该工艺中的条件如下：例如，将CF4用作工艺气体，室压力设定为2mTorr、线圈RF功率和压盘(platen)RF功率分别设定为100W，蚀刻时间设定为30秒(图2C)。
使用留下的未去除的抗蚀剂图形(SOG)作为蚀刻掩模，利用ECR(电子回旋共振)离子枪执行离子铣削，蚀刻厚度为4nm的保护层53和厚度为20nm的铁磁性层52(图2D)。该工艺中的条件如下：例如，将Ar用作工艺气体，微波功率设定为800W，加速电压设定为500V，蚀刻时间设定为3分钟。
然后，利用RIE装置剥离抗蚀剂图形(SOG)(图2E)。该工艺中的条件如下：例如，将CF4用作工艺气体，室压力设定为100mTorr、线圈功率设定为400，压盘功率设定为100W。
然后，在溅射装置上安装SiC-C靶(组分比：SiC 20％，C 80％)，通过DC溅射在磁图形之间的凹陷中和磁图形上沉积非磁性材料55(图3F)。该工艺中的条件如下：例如，Ar流速设定为80sccm，沉积时间设定为260秒。在不包含氧的工艺气体中DC溅射非氧化物靶可防止对磁图形侧壁的氧化损伤且抑制工艺尘埃。
随后，回蚀刻非磁性材料55(图3G)。该工艺中的条件如下：例如，使用ECR离子枪，Ar流速设定为5sccm，O2流速设定为5sccm，其中Ar和O2用作工艺气体，微波功率设定为800W，加速电压设定为700V，并且蚀刻时间设定为约6分钟。
在本发明中，可以重复示于图3F中的对非磁性材料55的沉积和示于图3G中的对非磁性材料55的回蚀刻多次。
在使用常规ECR离子枪和离子铣削装置的回蚀刻工艺中将Ar气体用作工艺气体。相反地，在本发明中，将含氧气体，例如，如上所述的Ar和O2的混合气体，用作工艺气体。
图4A和4B示出利用原子力显微镜(AFM)对回蚀刻工艺之后的介质进行表面测量的结果。在图4A中使用Ar-O2混合气体，而在图4B中使用Ar气体。由图4A和4B之间的比较很明显，在使用Ar-O2混合气体的情况下，在同一回蚀刻厚度下的表面平坦度优于使用Ar气体的情况。
并且通过利用光学表面分析仪(OSA)测量发现，在使用Ar-O2混合气体的情况下，非磁性材料的厚度分散小于使用Ar气体的情况。
含氧气体可以在用于应用回蚀刻的整个时间段期间使用，或者在该时间段的一部分期间使用。例如，当沉积厚度为100nm的SiC-C然后回蚀刻100nm的SiC-C时，可以仅仅在回蚀刻最初的10nm的时间段期间使用含氧气体，或者在回蚀刻最后的5nm的时间段期间使用含氧气体。考虑到平坦度，在回蚀刻的最初阶段使用含氧气体是有利的。考虑到介质的抗震性的提高，在回蚀刻的最后阶段使用含氧气体是有利的，这是因为在利用O2改良非磁性材料的表面的同时蚀刻进行。
当重复对非磁性材料的沉积和回蚀刻多次时，例如，可以在多次回蚀刻步骤中的一次回蚀刻步骤中的回蚀刻时间的一部分使用含氧气体。
含氧气体中的氧浓度优选为1体积％以上至70体积％以下，更优选5体积％以上至70体积％以下。如果氧浓度低于1体积％，则不能发挥利用氧的表面改良效果。不优选超过70体积％的氧含量，这是因为存在于介质表面上的DLC和磁性材料被损伤。作为Ar和O2的总和的气体压力优选为0.01至1.0Pa。用于束的加速电压优选在20至1000V的范围内。
由于简化了工艺，沉积和回蚀刻非磁性材料各一次可以降低尘埃产生的可能性。即使当重复对非磁性材料的沉积和回蚀刻多次时，也可以通过提供多个沉积室和回蚀刻室来提高生产量，这是因为可以缩短每一个室的加工时间。就磁头的浮动特性而言，优选重复对非磁性材料的沉积和回蚀刻，直到利用原子力显微镜(AFM)测量的凹陷的深度成为4nm以下。
当使用四极质谱仪(Q-MASS)检测出包含在铁磁性层中的Co时，判定回蚀刻的终点。
最后，通过化学气相沉积(CVD)沉积碳(C)，从而形成保护层56(图3H)。此外，对保护层56施加润滑剂，从而提供DTR介质。
接下来，将说明在本发明的实施例中使用的优选材料。
<基底>
作为基底，可以使用例如玻璃基底、Al基合金基底、陶瓷基底、碳基底或具有氧化物表面的Si单晶基底。作为玻璃基底，使用非晶玻璃或结晶玻璃。非晶玻璃的实例包括普通的钠钙玻璃和铝硅酸盐玻璃。结晶玻璃的实例包括锂基结晶玻璃。陶瓷基底的实例包括普通的氧化铝、氮化铝或包含氮化硅作为主要成分的烧结体、以及这些材料的纤维强化材料。作为基底，可以使用通过镀敷或溅射在上述金属基底或非金属基底上形成有NiP层的基底。
<软磁性衬层>
软磁性衬层(SUL)担当磁头的这样的功能的一部分，以使得用于磁化垂直磁记录层的来自单磁极磁头的记录磁场沿水平方向流动且使磁场环流(circulate)到磁头侧，并且对记录层施加急剧(sharp)且充分的垂直磁场，从而改善读/写效率。可以将包含Fe、Ni和Co的材料用于软磁性衬层。这样的材料的实例包括：诸如FeCo和FeCoV的FeCo基合金、诸如FeNi、FeNiMo、FeNiCr和FeNiSi的FeNi基合金、诸如FeAl、FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu和FeAlO的FeAl基合金和FeSi基合金、诸如FeTa、FeTaC和FeTaN的FeTa基合金、以及诸如FeZrN的FeZr基合金。也可以使用具有诸如包含60原子％以上的Fe的FeAlO、FeMgO、FeTaN或FeZrN的微晶结构或者其中微细晶体颗粒分散在基质中的颗粒状结构的材料。作为用于软磁性衬层的其它材料，也可以使用包含Co以及Zr、Hf、Nb、Ta、Ti和Y中的至少一种的Co合金。这样的Co合金优选包含80原子％以上的Co。在这样的Co合金的情况下，当通过溅射沉积时，容易形成非晶层。由于非晶软磁性材料不具有结晶各向异性、晶体缺陷和颗粒边界，其呈现优良的软磁性且能够降低介质噪声。非晶软磁性材料的优选实例包括CoZr基、CoZrNb基和CoZrTa基合金。
可以在软磁性衬层之下进一步形成衬层，以改善软磁性衬层的结晶度或者改善软磁性衬层与基底的附着性。作为这样的衬层的材料，可以使用Ti、Ta、W、Cr、Pt、包含这些金属的合金或者这些金属的氧化物或氮化物。可以在软磁性衬层与记录层之间形成由非磁性材料制成的中间层。中间层具有两个作用，包括切断软磁性衬层与记录层之间的交换耦合相互作用的作用以及控制记录层的结晶度的作用。作为用于中间层的材料，可以使用Ru、Pt、Pd、W、Ti、Ta、Cr、Si、包含这些金属的合金或者这些金属的氧化物或氮化物。
为了防止尖峰噪声，可以将软磁性衬层分成多个层，并且在它们之间插入厚度为0.5至1.5nm的Ru层，以获得反铁磁性耦合。并且，软磁性层可以与具有纵向各向异性的诸如CoCrPt、SmCo或FePt的硬磁性膜、或者诸如IrMn和PtMn的反铁磁性材料的钉扎层(pinning layer)交换耦合。可以在Ru层上下设置磁性膜(如Co)和非磁性膜(如Pt)，以控制交换耦合力。
<铁磁性层>
对于垂直磁记录层，优选使用包含作为主要成分的Co、至少Pt和进一步地氧化物的材料。如果需要，垂直磁记录层可以包含Cr。作为氧化物，特别优选氧化硅或氧化钛。垂直磁记录层优选具有这样的结构，其中在该层中分散着磁性颗粒，即具有磁性的晶体颗粒。磁性颗粒优选具有柱状结构，该柱状结构在厚度方向上贯穿垂直磁记录层。这样的结构的形成改善了垂直磁记录层的磁性颗粒的取向和结晶度，结果可以提供适于高密度记录的信噪比(SN比)。所包含的氧化物的量对于提供这样的结构很重要。
在垂直磁记录层中的氧化物的含量优选为基于Co、Cr和Pt的总量的3mol％以上且12mol％以下，更优选为5mol％以上且10mol％以下。优选使垂直磁记录层中的氧化物的含量在上述范围内的原因在于，在形成垂直磁记录层时，氧化物在磁性颗粒周围沉淀，且可以分隔微细的磁性颗粒。如果氧化物含量超过上述范围，氧化物残留在磁性颗粒中，从而破坏磁性颗粒的取向和结晶度。此外，氧化物在磁性颗粒的上部和下部上沉淀，产生不希望的结果，即不形成其中在厚度方向上磁性颗粒贯穿垂直磁记录层的柱状结构。不希望氧化物含量低于上述范围，这是因为微细的磁性颗粒被不充分地分隔，导致再现信息时噪声增大并因此不能提供适于高密度记录的信噪比(SN比)。
垂直磁记录层中的Cr含量优选为0原子％以上且16原子％以下，更优选10原子％以上且14原子％以下。Cr含量优选在上述范围内的原因在于，磁性颗粒的单轴结晶磁各向异性常数Ku不会太大幅度地减小，从而维持高磁化，结果，提供适于高密度记录的读/写特性和足够的热扰动特性。不希望Cr含量超过上述范围，这是因为磁性颗粒的Ku降低，因而使热波动特性劣化，并且损害磁性颗粒的结晶度和取向，导致读/写特性的劣化。
垂直磁记录层中的Pt含量优选为10原子％以上且25原子％以下。Pt含量优选在上述范围内的原因在于，可提供垂直磁记录层所需的Ku值，此外，改善磁性颗粒的结晶度和取向，结果提供适于高密度记录的热波动特性和读/写特性。不希望Pt含量超过上述范围，这是因为在磁性颗粒中形成具有fcc结构的层，并且有可能损害结晶度和取向。不希望Pt含量低于上述范围，这是因为不能提供满足适于高密度记录的热波动特性的Ku值。
除了Co、Cr、Pt和氧化物以外，垂直磁记录层还可以包含选自B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru和Re的至少一种或多种元素。当包含上述元素时，促进微细的磁性颗粒的形成，或者可以改善结晶度和取向，从而可以提供适于高密度记录的读/写特性和热波动特性。上述元素的总含量优选为8原子％以下。不希望该含量超过8原子％，这是因为，在磁性颗粒中形成除了hcp相以外的相，并且磁性颗粒的结晶度和取向受到干扰，结果，不能提供适于高密度记录的读/写特性和热波动特性。
作为垂直磁记录层，可以使用CoPt基合金、CoCr基合金、CoPtCr基合金、CoPtO、CoPtCrO、CoPtSi、CoPtCrSi、由包含选自Pt、Pd、Rh和Ru的至少一种的合金层和Co层构成的多层结构、以及通过将Cr、B或O添加到这些层而获得的材料，例如CoCr/PtCr、CoB/PdB和CoO/RhO。
垂直磁记录层的厚度优选为5至60nm，更优选为10至40nm。当厚度在该范围内时，可以制成适于更高密度记录的磁记录装置。如果垂直磁记录层的厚度小于5nm，读取输出过低，且噪声成分倾向于较高。如果垂直磁记录层的厚度超过40nm，读取输出过高，且波形倾向于变形。垂直磁记录层的矫顽力优选为237000A/m(3000Oe)以上。如果矫顽力低于237000A/m(3000Oe)，热波动耐性倾向于劣化。垂直磁记录层的垂直度(perpendicular squareness)优选为0.8以上。如果垂直度小于0.8，热波动耐性倾向于劣化。
<保护层>
为了防止垂直磁记录层的侵蚀且当磁头接触介质时防止介质表面受到损伤，设置保护层。保护层材料的实例包括包含C、SiO2或ZrO2的材料。保护层的厚度优选为1至10nm。由于可以减小磁头与介质之间的距离，因此该厚度是对于高密度记录优选的。可以将碳分类为sp2-键合的碳(石墨)和sp3-键合的碳(金刚石)。虽然sp3-键合的碳在耐用性和耐腐蚀性方面优于石墨，但由于是结晶材料，因此其在表面粗糙度方面差于石墨。通常，通过使用石墨靶溅射来沉积碳。在该方法中，形成其中sp2-键合的碳与sp3-键合的碳混合的非晶碳。其中sp3-键合的碳的比率大的碳被称为类金刚石碳(DLC)。DLC在耐用性和耐腐蚀性方面以及在表面粗糙度方面都很优良，这是因为其是非晶的，因此被用作磁记录介质的表面保护层。通过在等离子体和化学反应中激发和分解原料气体，借助于CVD(化学气相沉积)的DLC沉积产生DLC，因此，可以通过调整条件来形成更富sp3键合的碳的DLC。
接下来，将说明在本发明的实施例中的每一个工艺中的优选制造条件。
<压印>
通过旋涂，对基底的表面施加抗蚀剂，然后将压模压在抗蚀剂上，从而将压模的图形转移到抗蚀剂上。作为抗蚀剂，例如，可以使用常规的线型酚醛清漆型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，在该压模上形成有与伺服信息和记录磁道对应的凸凹图形。在该工艺中，将压模、基底和缓冲层设置在模具(die set)的下板上，并且夹在模具的下板和上板之间，例如，在2000bar的压力下挤压60秒。通过压印在抗蚀剂上形成的图形的凸起的高度为例如60至70nm。保持上述条件约60秒，以使被排除的抗蚀剂移动。在这种情况下，如果对压模施加含氟的脱模剂，可以使压模从抗蚀剂令人满意地脱离。
<抗蚀剂残留物的去除>
通过RIE(反应离子蚀刻)去除在抗蚀剂的凹陷底部上留下的未被去除的抗蚀剂残留物。在该工艺中，使用与抗蚀剂材料对应的合适的工艺气体。作为等离子体源，优选在低压下能够产生高密度等离子体的ICP(感应耦合等离子体)装置，但可以采用ECR(电子回旋共振)等离子体或常规的平行板RIE装置。
<铁磁性层的蚀刻>
在去除抗蚀剂残留物后，将抗蚀剂图形用作蚀刻掩模，加工铁磁性层。对于铁磁性层的加工，优选采用Ar离子束的蚀刻(Ar离子铣削)。可以通过采用Cl气体或者CO和NH3的混合气体的RIE来执行加工。在采用CO和NH3的混合气体的RIE的情况下，由Ti、Ta或W制成的硬掩模被用作蚀刻掩模。当采用RIE时，凸起的磁图形的侧壁上几乎不形成锥形。在通过能够蚀刻任何材料的Ar离子铣削加工铁磁性层时，如果在例如将加速电压设定为400V且离子入射角在30°至70°之间变化的条件下进行蚀刻，在凸起的磁图形的侧壁上几乎不形成锥形。在用ECR离子枪铣削时，如果在静态对立设置(static opposition arrangement)(离子入射角为90°)下进行蚀刻，在凸起的磁图形的侧壁上几乎不形成锥形。
<抗蚀剂的剥离>
在蚀刻铁磁性层后，剥离抗蚀剂。当采用一般光致抗蚀剂作为抗蚀剂时，通过氧等离子体处理，抗蚀剂可以容易地被剥离。具体地，光致抗蚀剂是通过采用氧灰化装置，在以下条件下被剥离的：室压力为1Torr，功率为400W，以及加工时间为5分钟。当SOG被用作抗蚀剂时，通过采用含氟气体的RIE剥离SOG。作为含氟气体，CF4或CF6是合适的。注意，因为在大气中含氟气体与水汽反应而产生诸如HF、H2SO4的酸，优选用水进行冲洗。再次沉积的产物可以通过暴露于H2等离子体或H2O等离子体来清洗。
<非磁性材料的沉积>
在剥离抗蚀剂之后，在磁图形之间的凹陷中以及磁图形上沉积非磁性材料。在该步骤中，通过偏置溅射或常规溅射来沉积非磁性材料。非磁性材料可以选自Si、SiC、SiC-C、SiOC、SiON、Si3N4、Al、AlxOy、Ti、TiOx、以及它们的混合物。偏置溅射是其中在对基底施加偏置的同时通过溅射沉积非磁性材料的方法，并且能够容易地用所沉积的非磁性材料填充凹陷。然而，由于对基底的偏置易于损伤基底且易于产生溅射尘埃，因此优选使用常规的溅射。虽然可使用RF溅射，但由于RF溅射倾向于引起非磁性材料的厚度分散，因此，与RF溅射相比，更优选DC溅射。
<非磁性材料的回蚀刻>
进行对非磁性材料的回蚀刻，直到露出铁磁性膜(或者在铁磁性膜上的碳保护膜)。优选通过离子铣削进行该回蚀刻工艺。当使用诸如SiO2的硅基非磁性材料时，可以通过使用含氟气体的RIE来回蚀刻非磁性材料。也可以使用利用ECR离子枪的蚀刻。当如上所述将O2添加到工艺气体时，可以在改良非磁性材料的表面的同时执行回蚀刻。为了提高平面化，优选在垂直方向上执行回蚀刻。另外，可以重复对非磁性材料的沉积和回蚀刻多次。
<保护层的沉积和后处理>
在回蚀刻后，沉积碳保护层。可以通过CVD、溅射或真空蒸发沉积碳保护层。CVD产生包含大量sp3-键合的碳的DLC膜。由于产生不令人满意的覆盖率，不优选厚度小于2nm的碳保护层。由于增大了读/写头与介质之间的磁间隔，导致SNR的降低，因此，不优选厚度超过10nm的碳保护层。对保护层的表面施加润滑剂。作为润滑剂，使用例如全氟聚醚、氟化醇、氟代羧酸等。
实例
实例1
使用其上形成有如图1中所示的伺服图形(前导码、地址和脉冲)和记录磁道的凸起和凹陷的图形的压模，在图3A至3H所示的方法中，制成DTR介质。在图3F的步骤中，通过使用SiC-C靶的DC溅射，沉积非磁性材料。具体地，Ar流速设定为80sccm，沉积时间设定为260秒，沉积厚度为100nm的SiC-C膜。通过二次离子质谱仪(SIMS)对非磁性材料的表面的分析表明，Si含量为7.47原子％，O含量为5.51原子％，且C含量为87.1原子％。在图3G的步骤中，利用ECR离子枪回蚀刻非磁性材料。使用Ar和O2的混合气体，在800W的微波功率和700V的加速电压下，回蚀刻非磁性材料持续约12分钟。图5示出在回蚀刻工艺之后对非磁性材料中的组分分布的EDX分析的结果。如图中所示，确认从表面朝向基底O的浓度减小而C的浓度增大。
图6示出具有非磁性材料的构图的介质的截面图，其中非磁性材料具有组分分布。在基底71上形成软磁性层72，并且在软磁性层72上形成铁磁性层73的凸出的图形和由碳制成的保护层74。在铁磁性层73的凸出的图形之间的凹陷中填充非磁性材料。该非磁性材料包括基底侧的非磁性材料(SiC-C)75a和表面侧的非磁性材料(SiOC)75b。
通过MFM对磁道区中的台面(land)/沟槽比率的测量表明，比率为2∶1，该比率与用非磁性材料填充之前的比率基本相等。作为使用滑动磁头的声发射(AE)测量的结果，没有观测到AE信号。
比较实例1
使用与实例1中相同的压模，通过常规方法制成构图的介质。在图3F的步骤中，在75sccm的Ar流速和5sccm的O2流速下执行使用SiO靶的RF溅射，并且通过将溅射时间设定为500秒，沉积厚度为100nm的SiO2膜。SIMS分析的结果表明，该膜由SiO2(36.0原子％)和O(64.0原子％)构成。在图3G的步骤中，利用ECR离子枪回蚀刻非磁性材料。回蚀刻的条件如下：将Ar用作工艺气体，将微波功率设定为800W，且将加速电压设定为700V，执行回蚀刻约15分钟。
通过MFM对磁道区中的台面/沟槽比率的测量表明，台面(铁磁性层部分)的宽度从用非磁性材料填充之前的宽度减小，并且比率为约1∶1。发现由于工艺损伤，台面/沟槽比率变化。作为使用滑动磁头的声发射(AE)测量的结果，观测到AE信号。这似乎是由在RF溅射时产生的大量工艺尘埃引起的。
上述结果表明，与比较实例1的方法相比，实例1的方法对铁磁性层产生较少损伤，并且通过实例1的方法可制成具有良好表面粗糙度(即，没有观测到AE信号)的介质。
实例2
使用其上形成有如图1中所示的伺服图形(前导码、地址和脉冲)和记录磁道的凸起和凹陷的图形的压模，在图3A至3H所示的方法中，制成DTR介质。在图3F的步骤中，通过使用SiC-C靶的DC溅射，沉积非磁性材料。具体地，Ar流速设定为80sccm，沉积时间设定为260秒，沉积厚度为100nm的SiC-C膜。在图3G的步骤中，利用ECR离子枪回蚀刻非磁性材料。使用Ar和O2的混合气体，在800W的微波功率和700V的加速电压下，回蚀刻非磁性材料持续约12分钟。
使用NANOSPEC(商品名；由Nanometrics制造)测量所填充的非磁性材料的厚度分布。结果，在介质中几乎没有观测到厚度分布，其中最厚部分和最薄部分之间的厚度差为厚度的1％。
比较实例2
使用与实例1中相同的压模，通过常规方法制成构图的介质。在图3F的步骤中，在75sccm的Ar流速和5sccm的O2流速下执行使用SiO靶的RF溅射，并且通过将溅射时间设定为500秒，沉积厚度为100nm的SiO2膜。SIMS分析的结果表明，该膜由SiO2(36.0原子％)和O(64.0原子％)构成。在图3G的步骤中，利用ECR离子枪回蚀刻非磁性材料。回蚀刻的条件如下：将Ar用作工艺气体，将微波功率设定为800W，且将加速电压设定为700V，执行回蚀刻约15分钟。
使用NANOSPEC(商品名；由Nanometrics制造)测量所填充的非磁性材料的厚度分布。结果，在介质的上部与下部之间观测到非磁性材料的厚度分布，其中厚度差最大为10％。
实例2与比较实例2之间的比较表明以下方面。当如在比较实例2中通过使用含氧气体的RF溅射来沉积非磁性材料时，可引起约10％的厚度分散。这对应于厚度为100nm的非磁性材料的10nm的级差。就磁间隔而言，不优选将具有4nm以上厚度的非磁性材料保留在铁磁性层上。相反地，在实例2中，可以制成具有小的厚度分布的介质。
实例3
除了重复沉积厚度为100nm的SiC-C和回蚀刻SiC-C的步骤5次之外，以与实例1中相似的方法制造DTR介质。利用TEM观测该DTR介质的截面。由TEM图像的明暗可以确认，填充在凹陷中的非磁性材料由五层构成。该非磁性材料中的一个层的组分分布与实例1中的相同。
由于在一些介质中不可能观测到非磁性材料的层叠结构，因此通过SIMS来评估组分。如图5中所示，观测到从表面侧朝向基底侧O的浓度减小而C的浓度增大。
对该介质进行着地和起飞(touchdown and takeoff)测试。着地和起飞之间的压力差ΔP为0.18atm。测试后，观测介质表面的由微细尘埃引起的亮斑。结果，没有观测到显著的变化。
比较实例3
使用与实例1中相同的压模，通过常规方法制成构图的介质。在图3F的步骤中，在75sccm的Ar流速和5sccm的O2流速下执行使用SiO靶的RF溅射，并且通过将溅射时间设定为500秒，沉积厚度为100nm的SiO2膜。SIMS分析的结果表明，该膜由SiO2(36.0原子％)和O(64.0原子％)构成。在图3G的步骤中，利用ECR离子枪回蚀刻非磁性材料。回蚀刻的条件如下：将Ar用作工艺气体，将微波功率设定为800W，且将加速电压设定为700V，执行回蚀刻约15分钟。截面TEM观测表明，凹陷被具有均匀组分的SiO2填充。
对该介质进行着地和起飞测试。着地和起飞之间的压力差ΔP为0.05atm。测试后，观测介质表面的由微细尘埃引起的亮斑。结果，产生大量亮斑。当用SEM观测介质的截面时，表明在磁头接触的部分处产生裂缝。
实例3与比较实例3之间的比较表明以下方面。当如在比较实例3中所使用的非磁性材料为具有高硬度的SiOx时，很可能由于施加冲击而产生裂缝，导致尘埃的产生。相反地，在实例3中，由于填充在凹陷中的非磁性材料具有多层结构或者其中在各层之间产生材料密度差的组分分布，对介质施加的冲击似乎被非磁性材料吸收。
实例4
除了使用不同种类的非磁性材料之外，通过与实例1中相同的方法制成DTR介质。所使用的非磁性材料为Si、SiC、SiOC、SiON、Si3N4、Al、AlxOy、Ti和TiOx。通过偏置溅射或DC溅射来沉积这些非磁性材料。确认在任何DTR介质中都没有观测到AE信号。
比较实例4
除了将Cu用作非磁性材料之外，通过与实例1中相同的方法制成DTR介质。在该DTR介质中观测到AE信号。这是因为在溅射和回蚀刻的步骤期间Cu被加热和回流，劣化了介质的表面形态。
除了将碳(C)用作非磁性材料之外，通过与实例1中相同的方法制成DTR介质。在该DTR介质中观测到AE信号。这是因为由于碳与氧之间的反应，增大了表面粗糙度Ra。
实例5
在75sccm的Ar流速和5sccm的O2流速(氧的混合比率：6.3％)下通过使用SiC作为靶进行RF溅射，沉积厚度为100nm的非磁性材料。在800W的微波功率和700V的加速电压下，使用Ar和O2的混合气体作为工艺气体，从垂直方向，利用ECR离子枪，回蚀刻非磁性材料约12分钟。该DTR介质的表面上的凹陷的最大深度为4nm。
比较实例5
除了利用Ar离子铣削装置以40°的角度将非磁性材料回蚀刻掉100nm之外，通过与实例5中相同的方法制成DTR介质。该DTR介质的表面上的凹陷的最大深度为15nm。
实例5和比较实例5中的结果表明，使用离子枪从垂直方向回蚀刻对于表面平坦是有效的。
实例6
使用其上形成有如图2中所示的伺服图形(前导码、地址和脉冲)和磁点的凸起和凹陷的图形的压模，在图3A至3H所示的方法中，制成离散比特型构图的介质。磁点具有矩形形状，在与磁道交叉的方向上为120nm，且在沿着磁道方向上为25nm。该介质具有对应于130Gbpsi的记录密度。在图3F的步骤中，通过使用SiC-C靶进行DC溅射，沉积非磁性材料。具体地，Ar流速设定为80sccm，沉积时间设定为260秒，沉积厚度为100nm的SiC-C膜。在图3G的步骤中，利用ECR离子枪回蚀刻非磁性材料。使用Ar和O2的混合气体，在800W的微波功率和700V的加速电压下，回蚀刻非磁性材料持续约12分钟。
作为使用滑动磁头的声发射(AE)测量的结果，没有观测到AE信号。作为AES深度分布测量的结果，没有检测到氧化物层。
在离散比特型构图的介质中，也可预期与在实例1至5中的DTR介质中相同的效果。
如上所述，通过利用沉积非磁性材料且然后使用含氧气体回蚀刻该非磁性材料的工艺，本发明可以提供具有厚度分散小的良好表面平坦度和高耐冲击性的构图的介质。
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或范围，可以进行各种修改。

Claims (8)

1.一种制造磁记录介质的方法，包括以下步骤：
在基底上形成凸出的磁图形；
在所述磁图形之间的凹陷中以及在所述磁图形上沉积非磁性材料；以及
使用含氧蚀刻气体回蚀刻所述非磁性材料，同时改良所述非磁性材料的表面。
2.根据权利要求1的方法，其中在整个或部分回蚀刻时间中使用所述含氧蚀刻气体。
3.根据权利要求1的方法，其中在所述蚀刻气体中氧浓度为1％以上至70％以下。
4.根据权利要求1的方法，其中重复所述非磁性材料的沉积和所述非磁性材料的回蚀刻多次。
5.根据权利要求1的方法，其中在与所述基底的表面垂直的方向上执行所述非磁性材料的回蚀刻。
6.根据权利要求1的方法，其中所述非磁性材料是选自Si、SiC、SiC-C、SiOC、SiON、Si3N4、Al、AlxOy、Ti和TiOx的至少一种。
7.一种磁记录介质，包括：
在基底上形成的凸出的磁图形；以及
在所述磁图形之间的凹陷中填充的非磁性材料，其在表面侧的氧浓度高于在基底侧的氧浓度。
8.根据权利要求7的磁记录介质，其中在所述磁图形之间的所述凹陷中填充有其在所述表面侧的氧浓度高于在所述基底侧的氧浓度的所述非磁性材料的多个层。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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