JP2011222110A - 予めパターン化された表面特徴と平坦化された表面とを有する磁気記録ディスク - Google Patents

Abstract

【課題】予めパターン化された表面特徴と平坦化された表面とを有する磁気記録ディスクを提供する。
【解決手段】ディスクリートトラック媒体（ＤＴＭ）またはビットパターン媒体（ＢＰＭ）ディスクなどの、隆起ランドと凹状の溝またはトレンチの予めパターン化された表面特徴を有する磁気記録ディスクが、平坦化された表面を有する。記録層を保護するために多層ディスクオーバーコートが使用され、オーバーコート層の少なくとも１つは、ディスクをほぼ平坦化する化学機械研磨（ＣＭＰ）処理を終了するための停止層として機能する。多層オーバーコートの層のすべてはランドの上に位置するが、凹部の上にはオーバーコート層のいかなる層も位置しないかあるいはランド上の層の数より少ない数の層が位置する。
【選択図】図３Ｅ

Description

本発明は一般的には、隆起ランドと凹状の溝またはトレンチの予めパターン化された表面特徴を有する磁気記録ディスクに関し、より詳細には、平坦化された表面を有するこのようなディスクに関する。

従来の磁気記録ハードディスクドライブは、磁気的に記録されたデータビットを規定する磁化領域がハードディスク上の記録層の平面内に向けられた水平記録、あるいは磁化領域が記録層の平面に対し垂直に向けられた垂直記録のいずれかを使用する。従来のディスクは「連続媒体」（ＣＭ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−ｍｅｄｉａ）ディスクであり、記録層は、書き込みヘッドが磁性材料にデータを書き込むと磁気的に記録されたデータビットを含む同心データトラックが形成される磁性材料の連続層である。記録層はまた、読み取り／書き込み中に所望のデータトラックに読み取り／書き込みヘッドを位置決めしデータトラック上にヘッドを維持するために使用される予め記録されたサーボセクタのパターンを含む。従来のＣＭディスクは、記録層を覆いほぼ滑らかな平面を提供するダイヤモンド様カーボン（ＤＬＣ：ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ）などの非晶質炭素で通常は形成される保護オーバーコートを有する。読み取り／書き込みヘッドは、ディスクが回転すると、空気の薄膜すなわちエアベアリング（ａｉｒ−ｂｅａｒｉｎｇ）上の、滑らかなディスク表面の上に支持されるエアベアリングスライダ上に位置する。

ＣＭディスクの変形は「ディスクリートトラック媒体」（ＤＴＭ：ｄｉｓｃｒｅｔｅ−ｔｒａｃｋ ｍｅｄｉａ）ディスクであり、これは連続磁性材料の同心データトラックが、同心の非磁性ガードバンドにより互いに半径方向に分離されることを意味する。例えば特許文献１に記載されるＤＴＭディスクは当該技術領域で公知である。ＤＴＭディスクでは、データトラックは通常、磁性材料を含む隆起ランドであり、非磁性ガードバンドは、隆起ランドよりも凹んだ溝またはトレンチである。非磁性ガードバンドは非磁性体で形成されるか、あるいはデータトラックからのリードバック信号に悪影響を与えないように隆起データトラックより下に十分に離れて凹んだ磁性材料を含むかのいずれかである。

ＣＭディスクとＤＴＭディスクに加えて、データ密度を増加させるために「ビットパターン媒体」（ＢＰＭ：ｂｉｔ−ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｍｅｄｉａ）を有する磁気記録ディスクが提案された。ＢＰＭディスクでは、ディスク上の磁化可能材料は、各アイランドすなわち「ビット」内に単一の磁区が存在するように、小さな分離データアイランドにパターン化される。単一の磁区は単一の粒子であってもよいし、あるいは単一の磁気ボリュームとしてまとまって磁化状態を切り替えるいくつかの強結合粒子から構成されてもよい。これは、単一「ビット」が磁壁により分離された複数の磁区を有し得る従来のＣＭディスクと対照的である。パターン化されたアイランドの必要な磁気絶縁をもたらすためには、アイランド間の空間の磁気モーメントが、これらの空間を実質的に非磁性にするように破壊されるかあるいは実質的に低減されなければならない。１つのタイプのＢＰＭディスクでは、データアイランドは、非磁性の溝または凹部により分離される隆起され離間された柱である。

ＤＴＭディスクとＢＰＭディスクはまた、ディスクの周りに角度方向に離間されかつ同心データトラックを横切ってほぼ半径方向に広がるサーボセクタを必要とする。サーボセクタは、書き込みヘッドにより上書きできない予め記録されたパターンであって、所望のデータトラックに読み取り／書き込みヘッドを位置決めして読み取り／書き込み中にデータトラック上にヘッドを維持するために使用されるパターンである。ＤＴＭディスクとＢＰＭディスクの両方では、サーボセクタは、非磁性の溝または凹部により分離された隆起磁性材料のサーボブロックの予めパターン化された表面特徴であってよい。

隆起ランドと凹状の溝の表面特徴を有するディスクを製作するためのいくつかの方法が存在する。ＤＴＭとＢＰＭディスクの両方に適用可能な１つの技術では、磁気記録材料の層（または複数の層）を含むすべての必要な層は、通常はスパッタ堆積によりディスク基板上に堆積される。次に、ディスクは、サーボセクタだけでなくデータトラックとガードバンドの所望のパターンにリソグラフィ的にパターン化される。次に、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの真空エッチング工程により、露出された磁気記録材料を除去する。これにより、磁性材料のランドとこのランドの上部表面から凹んだ非磁性溝とを生じる。

特にＢＰＭディスクに適用可能な別の技術では、ディスクは、ナノインプリンティングを介し鋳型から複製により製作される。ナノインプリンティング処理は、データトラック内の分離されたデータアイランドだけでなくサーボセクタ内のサーボブロックも形成する。ナノインプリンティングでは、鋳型または型板はディスク基板上の重合体レジスト塗膜上にトポグラフィパターンの表面特徴を複製する。ディスク基板は窒化ケイ素膜などの誘電体被膜を有してよい。次に、ナノインプリントされたレジストパタンは、フッ素プラズマにより、窒化ケイ素膜にパターンをエッチングするためのマスクとして使用される。窒化ケイ素のエッチング後、レジストは除去される。次に、磁性材料がランドと溝の上にスパッタ堆積される。溝は、読み取りまたは書き込みに悪影響を及ぼさないように読み取り／書き込みヘッドから十分に離れて凹みが付けられてもよいし、あるいは、溝を非磁性にするドーパント材料により「非活性化（ｐｏｉｓｏｎｅｄ）」されてもよい。

ＤＴＭディスクとＢＰＭディスクについては、表面トポグラフィは、回転ディスクにより生成されるエアベアリングによりスライダが比較的一定な「飛行高度」に維持されるように平坦化される必要がある。平坦化は、データ領域からサーボ領域にあるいはサーボ領域からデータ領域に遷移することにより誘導されるスライダ励振を低減または除去するために特に重要である。

米国特許第４，９１２，５８５号明細書

必要とされるのは、平坦化された表面を有する、隆起ランドと凹状の溝またはトレンチの予めパターン化された表面特徴を有するディスクである。

本発明によるディスクでは、多層ディスクオーバーコートが使用され、多層オーバーコート層の少なくとも１つは、ディスクをほぼ平坦化する化学機械研磨（ＣＭＰ）処理を終えるための停止層として機能する。多層オーバーコート層のすべてはランドの上に位置するが、凹部の上にはオーバーコート層のいかなる層も位置しないかあるいはランド上の層の数より少ない数の層が位置する。

第１の実施形態では、後続の多層オーバーコートの第１のオーバーコート層が記録層の上に堆積される。第１のオーバーコート層はＣＭＰ停止層として機能することになる。次に、ディスクはリソグラフィ的にパターン化およびエッチングされ、記録層材料の隆起ランドと溝または凹部を残す。ランドは、第１のオーバーコート層が堆積された上部表面を有し、凹部はランドの上部表面の下に下部表面を有する。エッチングは、記録層材料のすべてが凹部の領域から除去されるような深さまで、あるいは記録層材料の一部だけが除去されるような深さまで実行されてよい。次に、充填材が、エッチングされたディスクの全表面上に堆積され、次にＣＭＰが実行される。充填材用に選択される材料は、第１のオーバーコート層がＣＭＰ停止層として機能するように、第１のオーバーコート層のＣＭＰ除去速度より速いＣＭＰ除去速度を有する。ＣＭＰ後、第２のオーバーコート層が、第１のオーバーコート層の上部表面と充填材の上部表面のほぼ平面上に、通常はスパッタ堆積により堆積される。第２のオーバーコート層は第１のオーバーコート層と異なる材料であってもよいしあるいは同じ材料であってもよい。第１の実施形態では、第１のオーバーコート層はランド上にだけ位置し、第２のオーバーコート層はランドと凹部内の充填材の両方の上に位置する。

第２の実施形態では、両方のオーバーコート層はランドの上にだけ位置し、凹部内の充填材の上にはいかなるオーバーコート層も位置しなく、したがって第２のオーバーコート層の上部表面は凹部内の充填材の上部表面とほぼ同一平面上にある。

第３の実施形態では、ディスクは、第１のオーバーコート層が堆積される前にリソグラフィ的にパターン化およびエッチングされ、記録層材料の隆起ランドと溝または凹部とを残す。次に、後続の多層オーバーコートの第１のオーバーコート層は、エッチングされたディスクの全表面にわたって堆積されてランドの最上面、凹部の下部表面および凹部の側壁を覆う。第１のオーバーコート層はＣＭＰ停止層として機能することになる。次に充填材が、ランドの最上面上の第１のオーバーコートを覆いそして凹部を埋めるようにディスクの全表面にわたって堆積される。次に、第１のオーバーコート層をＣＭＰ停止層として使用してＣＭＰが実行される。ＣＭＰ後、第１のオーバーコート層の上部表面と充填材の上部表面とのほぼ同一平面上に、第２のオーバーコート層が堆積される。第３の実施形態では、第１のオーバーコート層はランド上、凹部の底面および凹部の側壁に位置し、第２のオーバーコート層はランドおよび凹部内の充填材の両方の上に位置する。

充填材は、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、ＳｉＯｘ−金属またはＳｉＮ−金属、非晶質炭素、Ｔｉ合金、あるいはＷ、Ｔｉ、ＴａおよびＣｕから選択される金属であってよい。第１および第２のオーバーコート層に使用してよい材料としては、非晶質炭素、炭化ケイ素および炭化ホウ素などの炭化物、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素などの窒化物、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５およびＺｒＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３などの金属酸化物が挙げられる。

本発明の性質と利点をより十分に理解するためには、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照すべきである。

回転型アクチュエータと、予めパターン化されたサーボセクタを有するディスクリートトラック媒体（ＤＴＭ）ディスクまたはビットパターン媒体（ＢＰＭ）ディスクであってよい剛体の磁気記録ディスクと、を有するディスクドライブの概略図である。 ＤＴＭディスクの平面図の概略図であって、隆起サーボブロックと、凹状ガードバンドにより分離された３つの隆起データトラックの部分と、を有する典型的なサーボセクタを示す。 ＢＰＭディスクの一部の平面図の概略図であって、それぞれが凹状非磁性領域により分離された個別的に分離されたデータアイランドを含む３つのデータトラックを示す。 本発明の実施形態によるディスクの平坦化方法のある段階における、個別データトラックに対し垂直な面に沿ったＤＴＭディスクの断面図である。 本発明の実施形態によるディスクの平坦化方法のある段階における、個別データトラックに対し垂直な面に沿ったＤＴＭディスクの断面図である。 本発明の実施形態によるディスクの平坦化方法のある段階における、個別データトラックに対し垂直な面に沿ったＤＴＭディスクの断面図である。 本発明の実施形態によるディスクの平坦化方法のある段階における、個別データトラックに対し垂直な面に沿ったＤＴＭディスクの断面図である。 本発明の実施形態によるディスクの平坦化方法のある段階における、個別データトラックに対し垂直な面に沿ったＤＴＭディスクの断面図である。 本発明の第２の実施形態による平坦化されたＤＴＭディスクの断面図である。 本発明の第３の実施形態によるディスクの平坦化方法のある段階における、個別データトラックに対し垂直な面に沿ったＤＴＭディスクの断面図である。 本発明の第３の実施形態によるディスクの平坦化方法のある段階における、個別データトラックに対し垂直な面に沿ったＤＴＭディスクの断面図である。 本発明の第３の実施形態によるディスクの平坦化方法のある段階における、個別データトラックに対し垂直な面に沿ったＤＴＭディスクの断面図である。 本発明の第３の実施形態によるディスクの平坦化方法のある段階における、個別データトラックに対し垂直な面に沿ったＤＴＭディスクの断面図である。

図１には、回転型アクチュエータ２と、表面１１上に形成された予めパターン化された表面特徴を有する剛体の磁気記録ディスク１０とを有するディスクドライブを示す。表面特徴としては、角度方向に離間されたサーボセクタ１８内の少なくとも予めパターン化されたサーボブロックが挙げられる。ディスク１０は中心軸１００の周りを方向１０２に回転する。表面１１は、内径（ＩＤ）１４と外径（ＯＤ）１６により規定される環状のデータバンド１２を有する。サーボセクタ１８間のデータバンドの部分は、ユーザデータの格納に使用され、円形のデータトラックを含み、各データトラックは物理的なデータセクタに通常は分割される。ディスク１０はＤＴＭディスクであってよく、ここでは円形データトラックは、凹状ガードバンドにより分離された個別の半径方向に離間された隆起トラックであり、隆起トラックと凹状ガードバンドが、サーボセクタ１８内のサーボブロックに加え表面特徴を形成する。ディスク１０はまたＢＰＭディスクであってよく、ここでは円形データトラックは、凹部により分離された個別の隆起データアイランドを含み、隆起アイランドと凹部が、サーボセクタ１８内のサーボブロックに加え表面特徴を形成する。

回転式アクチュエータ２はピボット４の周りを回転し、その端部において読み取り／書き込みヘッド６を支持する。アクチュエータ２が回転すると、ヘッド６は、ＩＤ１４とＯＤ１６の間のほぼ弓状の経路をたどる。サーボセクタ１８は、ＩＤ１４からＯＤ１６までほぼ半径方向に延びる、角度方向に離間された弓状線のパターンを形成する。サーボセクタの弓形状はヘッド６の弓状の経路と一致する。ディスクドライブの動作中、ヘッド６は、環状のデータバンド１２のＩＤ１４とＯＤ１６の間に位置する、多数の同心円のデータトラックのうちの選択された１つの上においてデータを読み書きする。選択されたトラック上のデータを正確に読み取るかあるいはその上にデータを書き込むために、ヘッド６は、トラックの中心線の上に維持される必要がある。したがって、サーボセクタ１８の１つがヘッド６の下を通過するごとに、ヘッド６は、サーボセクタの位置誤差信号（ＰＥＳ：ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒ ｓｉｇｎａｌ）フィールド内の個別の磁化サーボブロックを検出する。ＰＥＳは、ディスクドライブのヘッド位置制御システムにより生成され、使用されて、ヘッド６をトラック中心線に向かって移動させる。したがって、ディスク１０が完全に回転する間、ヘッド６は、連続する角度方向に離間されたサーボセクタ１８のサーボブロックからのサーボ情報によりトラック中心線の上に継続的に維持される。

図２ＡはディスクがＤＴＭディスクであるディスク１０の拡大平面図であり、典型的なサーボセクタ１８と３つのＤＴＭデータトラック２０、２２、２４の部分を示す。個別の３つの隆起データトラック２０、２２、２４と２つの凹状ガードバンド２１、２３が示されている。サーボセクタ１８のすべての影付き部分は、同じ方向で磁化された個別の隆起サーボブロックを表す。それらはすべて、ディスクドライブが長手方向または水平磁気記録用に設計されている場合は、同じ方向で水平に、すなわち図２Ａにおいて紙面に平行な面で磁化されてよく、あるいは、ディスクドライブが垂直磁気記録用である場合は、垂直に、すなわち紙面を出入りする方向に磁化されてよい。サーボセクタ１８内の影を付けていない領域７０とガードバンド２１、２３は、隆起サーボブロックと隆起データトラック２０、２２、２４から凹んだ非磁性領域を表す。用語「非磁性」は、サーボブロック間の領域７０とデータトラック２０、２２、２４間のガードバンド２１、２３とが、誘電体などの非強磁性材料、あるいは印加磁界のない状態で実質的な残留モーメントを有しない材料、あるいは読み取りまたは書き込みに悪影響を及ぼさないように隆起サーボブロックより下に十分に離れて凹んだ強磁性体を含む凹部または溝であることを意味する。非磁性領域７０とガードバンド２１、２３はまた、強磁性体を含まない磁気記録層またはディスク基板内の凹状の溝またはトレンチであってもよい。

図２に示すように、サーボセクタ１８を構築するサーボブロックは、フィールド３０、４０、５０、６０の形で配置される。サーボフィールド３０は、信号の振幅を測定し、後で読み取られるサーボブロックの利得を調整するのに使用される、ブロック３１〜３５の自動利得制御（ＡＧＣ）フィールドである。サーボフィールド４０は、タイミングマークを提供して、後に続くサーボブロックの開始／停止タイミング窓を確立する、サーボタイミングマーク（ＳＴＭ）フィールドとも呼ばれるセクタ識別（ＳＩＤ）フィールドである。サーボフィールド５０は、トラックの「シリンダ」からの複数積み重ねられたトラックを有するディスクドライブ内の、すべてのディスク表面からのトラックという理由で、シリンダ（ＣＹＬ）フィールドとも呼ばれるトラック識別（ＴＩＤ：ｔｒａｃｋ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）フィールドである。ＴＩＤフィールド５０は、一般的にはグレイコード化されたトラック番号を含み、半径方向位置の整数部を判断する。サーボフィールド６０は、位置誤差信号（ＰＥＳ）フィールドであり、この例では、周知の「カッドバースト（ｑｕａｄ−ｂｕｒｓｔ）」ＰＥＳパターンの一部として、サーボブロックのＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのサブフィールドを含み、半径方向位置の小数部を判断するのに使用される。

図２Ｂは、ディスクがＢＰＭディスクである場合のディスク１０の一部の平面図の略図である。３つのデータトラック２０、２２、２４はそれぞれ、個別の分離されたデータアイランド１６４を含んでおり、同心のデータトラック２０、２２、２４を横切ってほぼ半径方向に広がる２つの連続的なサーボセクタ１８と共に示される。アイランド１６４は四角形状を有して示されるが、アイランドは円形、ほぼ楕円、またはほぼ矩形などの異なる形でパターン化されてもよい。サーボセクタ１８（図２Ａ）のサーボブロックと同様に、各データトラック２０、２２、２４は、磁性材料のアイランド１６４である個別の隆起され離間されたランドを含む。個別のアイランドは凹状非磁性領域７０により他のアイランドから分離される。したがって、図２Ｂに示すＢＰＭディスクは、サーボセクタ１８内だけでなくデータトラック２０、２２、２４内に隆起ランドと凹状の溝の表面特徴を含む。

本発明による隆起ランドと凹状の溝の表面特徴を有する平坦化されたディスクおよびディスクの平坦化方法について、本方法の様々な段階の個別のデータトラックに対し垂直な平面に沿ったＤＴＭディスクの断面図を示す図３Ａ−３Ｅを用いて説明する。しかしながら、本方法と本方法により生成された平坦化ディスクは、ＢＰＭディスクに対しても十分に適用可能である。本発明では、多層ディスクオーバーコートが使用され、オーバーコート層の少なくとも１つは、ディスクをほぼ平坦化する化学機械研磨（ＣＭＰ）の処理を終了するための停止層として機能する。多層オーバーコートの層のすべてはランドの上に位置するが、凹部の上にはオーバーコート層のいかなる層も位置しないかあるいはランド上の層の数より少ない数の層が位置する。

図３Ａは、ＤＴＭディスクを形成するためのリソグラフィパターニングおよびエッチング前のディスク２００を示す断面図である。ディスク２００は、代表的な層が通常はスパッタリングにより堆積されるほぼ平坦な表面２０２を有する基板２０１である。ディスク２００は、垂直（すなわち、基板表面２０２に対しほぼ垂直）磁気異方性を有する記録層（ＲＬ：ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ）とＲＬの下の随意の軟磁性下地層（ＳＵＬ：ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｕｎｄｅｒｌａｙｅｒ）とを有する垂直磁気記録ディスクとして示される。随意のＳＵＬは、ディスクドライブ書き込みヘッドからの書き込み磁場の磁束戻り経路として機能する。

ハードディスク基板２０１は任意の市販のガラス基板であってよいが、ＮｉＰ表面被覆を有する従来のアルミ合金であってもよく、あるいはケイ素、カナサイト（ｃａｎａｓｉｔｅ)または炭化ケイ素などの別の基板であってもよい。ＳＵＬの成長のための粘着層または開始層（ＯＬ）はＡｌＴｉ合金であってよく、あるいは約２〜１０ｎｍの厚さを有する同様な材料が基板表面２０２上に堆積される。

ＳＵＬは、ＣｏＮｉＦｅ、ＦｅＣｏＢ、ＣｏＣｕＦｅ、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＮ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＦｅＴａＺｒ、ＣｏＦｅＢおよびＣｏＺｒＮｂの合金などの透磁性材料で形成されてよい。ＳＵＬはまた、ＡｌまたはＣｏＣｒの導電性膜などの非磁性膜により分離された複数の軟磁性膜で形成された積層または多層のＳＵＬであってよい。ＳＵＬはまた、Ｒｕ、ＩｒまたはＣｒあるいはそれらの合金などの反強磁性結合を仲介する中間層膜により分離された複数の軟磁性膜で形成された積層または多層のＳＵＬであってよい。ＳＵＬは約５〜５０ナノメートルの範囲の厚さを有してよい。

交換遮断層（ＥＢＬ：ｅｘｃｈａｎｇｅ−ｂｒｅａｋ ｌａｙｅｒ）が通常はＳＵＬの上に位置する。交換遮断層はＳＵＬの透磁性膜とＲＬ間の磁気交換結合を遮断するように作用し、また、ＲＬのエピタキシャル成長を促進にする役目を果たす。ＥＢＬは必要ではないかもしれないが、使用する場合、ＥＢＬは非磁性チタン（Ｔｉ）層；Ｓｉ、ＧｅおよびＳｉＧｅ合金などの非導電材料；Ｃｒ、Ｒｕ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、ＶおよびＡｌなどの金属；非晶質のＣｒＴｉおよびＮｉＰなどの合金；ＣＮ_ｘ、ＣＨ_ｘおよびＣなどの非晶質炭素；またはＳｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂからなる群から選択される元素の酸化物、窒化物または炭化物であってよい。ＥＢＬは約５〜４０ナノメートルの範囲の厚さを有してよい。

ＲＬは、垂直の磁気異方性を呈する公知の非晶質または結晶材料および構造の任意のものの単層または多層であってよい。したがって、ＲＬは、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、ＶおよびＢのうちの１つまたは複数の酸化物などの好適な分離体を有する、ＣｏＰｔまたはＣｏＰｔＣｒ合金などの粒状の多結晶コバルト合金の層であってよい。また、ＲＬは、上述のような好適な分離体を有するまたは有しない、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｆｅ／ＰｔおよびＦｅ／Ｐｄ多層などの垂直の磁気異方性を有する多層で構成されてもよい。さらに、ＣｏＳｍ、ＴｂＦｅ、ＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅといった合金などの、希土類元素を含む垂直磁性層はＲＬに使用可能である。ＲＬはまた、化学的に規則性のあるＣｏＰｔ、ＣｏＰｄ、ＦｅＰｔまたはＦｅＰｄで形成されてもよい。これらのバルク状の化学的規則合金は、面心正方（ＦＣＴ）Ｌ１_０規則相材料（ＣｕＡｕ材料）として知られている。Ｌ１_０相のｃ軸は磁化容易軸であり基板に対し垂直に向けられている。Ｃｏ／ＰｔおよびＣｏ／Ｐｄ多層体のように、これらの層は非常に強い垂直磁気異方性を呈する。ＲＬの合計厚は通常は約５〜２５ナノメートルの範囲にある。

後続の多層オーバーコートの第１のオーバーコート層２１０はＲＬの上に堆積される。第１のオーバーコート層２１０はＣＭＰ停止層として機能することになり、約１〜３ナノメートルの厚さにスパッタ堆積されるダイヤモンド様カーボン（ＤＬＣ）のような非晶質炭素の層あるいは主にＳｉ_３Ｎ_４などの窒化ケイ素（ＳｉＮ）が好ましい。非晶質炭素ＣＭＰ停止層は水素または窒素などの元素を含んでもよい。

図３Ｂはリソグラフィパターニングおよびエッチング後のディスク２００の断面図である。エッチングは、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの真空エッチング処理であってよい。エッチング後、ＲＬ材料の隆起ランド２２０と溝または凹部２３０が基板表面２０２の上に形成される。ランド２２０は、第１のオーバーコート層２１０が堆積される上部表面２２１を有する。凹部２３０は、ランド２２０の上部表面２２１の下に下部表面２３１を有する。図３Ｂに示す例では、エッチングは、ＲＬ材料のすべてとＥＢＬ材料の一部が凹部２３０の領域から除去されるような深さまで実行された。しかしながら、代替案として、エッチングはＲＬ材料の一部だけが除去される深さまで実行されてもよい。この場合、凹部２３０の下部表面２３１の下にＲＬ材料の層が存在するであろう。

図３Ｃは充填材２４０の堆積後のディスク２００の断面図である。充填材２４０は、スパッタ堆積される主にＳｉＯ_２などの酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）が好ましい。充填材２４０用に使用してよい他の材料としては、主にＳｉ_３Ｎ_４などの窒化ケイ素（ＳｉＮ）；ＳｉＯｘ−金属またはＳｉＮ−金属（金属はＴｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｃｒ、またはＰｔであってよい）；水素化または窒素化された非晶質のＤＬＣを含む非晶質ＤＬＣ；Ｔｉ合金；ならびにＷ、Ｔｉ、ＴａおよびＣｕから選択される金属が挙げられる。充填材は単一の連続層として、あるいはスパッタ堆積が連続スパッタ堆積装置などの複数工程で行われる場合のように多層でスパッタ堆積されてもよい。また、可能ならば、充填材はＳｉＯｘの層とＳｉＮの層などの異なる材料の多層で形成されてもよい。他の材料は上記材料の合金または混合物であろう。充填材２４０用に選択される材料は、第１のオーバーコート層２１０がＣＭＰ停止層として機能するように、第１のオーバーコート層２１０のＣＭＰ除去速度より速いＣＭＰ除去速度を有しなければならない。

図３Ｄは、ＣＭＰが停止層（第１のオーバーコート層２１０）まで充填材２４０を除去した後のディスク２００の断面図である。第１のオーバーコート層２１０は、ＣＭＰ工程またはプラズマエッチングなどの後続の処理工程のいずれかにより、もともと堆積されたものより薄くされてよい。このとき充填材２４０は凹部下部表面２３１の上の凹部内に残る。図３Ｄに示すように、凹部内の充填材の上部表面２４１はＣＭＰ後に極わずかに凹むであろう。しかしながら、凹部の上部表面２４１は第１のオーバーコート層２１０の上部表面と共にほぼ平坦な表面を形成する。本明細書で使用されるように、用語「ほぼ平坦な」は、凹部内の充填材の上部表面２４１の凹部が第１のオーバーコート層２１０の上部表面から約５ｎｍ未満であり、かつ第１のオーバーコート層２１０の上部表面の上に約１ｎｍを超えて突き出ないことを意味する。ＣＭＰは半導体製造と薄膜磁気記録ヘッド製造に広く利用される周知の処理である。ＣＭＰスラリーは、充填材を柔らかくする液体と、柔らかくなった充填材を除去するためにそれを通り抜けるのを助ける粒子とを含んでよい。様々な化学的特性を有するＣＭＰスラリーが市販されており、除去対象の材料に基づき選択される。また様々なＣＭＰ終了点検出システムおよび技術が知られている。例えば、ＣＭＰ処理がいつ停止層に達したかを判断するために、プラテンおよびキャリアモータ電流の測定と赤外線（ＩＲ）センサーによるプラテン温度の測定とを使用することができる。

図３Ｅは、第２のオーバーコート層２１２と潤滑剤層２５０の堆積後のディスク２００の断面図であり、したがって本発明の一実施形態による完成したディスク構造を示す。第２のオーバーコート層２１２は、第１のオーバーコート層２１０の上部表面と充填材２４０の上部表面２４１とのほぼ平坦な表面上に通常はスパッタ堆積により堆積される。第２のオーバーコート層２１２は第１のオーバーコート層２１０と異なる材料であることが好ましい。第２のオーバーコート層２１２は水素化または窒素化されていてよいＤＬＣなどの非晶質炭素であることが好ましく、約１〜２ｎｍの厚さまでスパッタ堆積される。第１および第２のオーバーコート層に使用してよい材料としては、ＤＬＣなどの非晶質炭素；炭化ケイ素および炭化ホウ素などの炭化物；窒化ケイ素、窒化チタンおよび窒化ホウ素などの窒化物；ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５およびＺｒＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３などの金属酸化物；およびこれらの材料の混合物が挙げられる。また、２つのオーバーコート層だけが示され説明されるが、多層オーバーコートは３以上の層を有してよい。したがって図３Ａ−３Ｅの実施形態では、第１のオーバーコート層２１０はランド２２０上にだけ位置し、第２のオーバーコート層２１２はランド２２０と凹部２３０内の充填材２４０の両方の上に位置する。

潤滑剤層２５０は、第２のオーバーコート層２１２に接着されるか接着されないかのいずれかであるパーフッ素化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）ポリマーなどの従来のディスク潤滑剤であってよい。潤滑剤は通常、ディスクを好適な溶媒のＰＦＰＥの溶液に浸し、次に溶媒を蒸発させることにより塗布される。

図４は、本発明の第２の実施形態によるディスク２００’の断面図である。本実施形態では、両方のオーバーコート層２１０、２１２は、多層オーバーコートを形成し、凹部内の充填材２４０の上部表面２４１とほぼ平坦な第２のオーバーコート層２１４の上部表面を有するランド２２０の上にだけ位置する。ディスク２００’は、（図３Ａにおいて）第２のオーバーコート層２１２が第１のオーバーコート層２１０の上にスパッタ堆積されることを除いて図３Ａ−３Ｅに示すものと同様な処理で作られる。残りの処理工程は図３Ｂ−３Ｄに示すものであり、その後、潤滑剤層が塗布され、図４に示すディスク２００’となる。第１および第２のオーバーコート層は異なる材質、好ましくはＳｉＮまたは非晶質炭素であり、充填材は好ましくは酸化ケイ素である。本実施形態では、第２のオーバーコート層２１２はＣＭＰ停止層として機能する。

図５Ａ−５Ｄには、本発明の第３の実施形態による、ディスクの平坦化方法と生成された平坦化ディスクの実施形態を示す。

図５Ａは、ＤＴＭディスクを形成するためのリソグラフィパターニングおよびエッチング前のディスク２００”を示す断面図である。ディスク２００”は第１のオーバーコート層がない以外は図３Ａに示すものと同じであり、したがってディスクの上部表面はＲＬの上部表面である。

図５Ｂは、リソグラフィパターニングおよびエッチング後のディスク２００”の断面図である。エッチングは、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの真空エッチング処理であってよい。エッチング後、ＲＬ材料の隆起ランド２２０と溝または凹部２３０は基板表面２０２の上に形成される。ランド２２０は上部表面２２１を有する。凹部２３０はランド２２０の上部表面２２１の下に下部表面２３１を有する。図５Ｂに示す例では、エッチングは、ＲＬ材料のすべてとＥＢＬ材料の一部が凹部２３０の領域から除去されるような深さまで実行された。しかしながら、代替案として、エッチングは、ＲＬ材料の一部だけが除去される深さまで実行されてもよい。その場合、凹部２３０の下部表面２３１の下にＲＬ材料の層が存在するであろう。また、代替案として、エッチングは、ＲＬのほぼすべてが除去されかつ実質的にＥＢＬが全く除去されないような深さまで実行されてよい。

図５Ｃは、第１のオーバーコート層２１０の堆積後のディスク２００”の断面図である。後続の多層オーバーコートの第１のオーバーコート層２１０は、ランド２２０の最上面２２１上におよび凹部２３０内に堆積される。この結果、第１のオーバーコート層２１０は凹部の下部表面２３１上および凹部の側壁上に位置することになる。第１のオーバーコート層２１０はＣＭＰ停止層として機能することになり、約１〜３ｎｍの厚さまでスパッタ堆積される非晶質炭素、ＤＬＣ、または窒化ケイ素（ＳｉＮ）の層であることが好ましい。次に図３Ｃのように充填材が堆積され、次に図３Ｄのように充填材はＣＭＰ処理により停止層（第１のオーバーコート層２１０）まで除去される。

図５Ｄは、第２のオーバーコート層２１２と潤滑剤層２５０の堆積後のディスク２００”の断面図であり、したがって本発明の第３の実施形態による完成したディスク構造を示す。したがって図５Ｄのディスク２００”は、第１のオーバーコート層２１０がまた凹部の下部表面２３１と凹部の側壁上に位置する以外は図３Ｅのディスク２００と同じである。

本発明は好ましい実施形態を参照し特に示され説明されたが、形式と詳細の様々な変更が本発明の精神および範囲を逸脱することなくなされ得ることは当業者により理解されるだろう。したがって、開示された発明は、単に例示的であり、そして添付の特許請求範囲に規定される範囲内においてのみ限定されるものと考えるべきである。

２ 回転型アクチュエータ
４ ピボット
６ 読み取り／書き込みヘッド
１０ 磁気記録ディスク
１１ 表面
１２ データバンド
１４ 内径
１６ 外径
１８ サーボセクタ
２０、２２、２４ データトラック
２１、２３ ガードバンド
３０、４０、５０、６０ サーボフィールド
３１〜３５ ＡＧＣフィールド
７０ 非磁性領域
１００ 中心軸
１０２ 回転方向
１６４ アイランド
２００、２００’、２００” ディスク
２０１ 基板
２０２ 基板表面
２１０ 第１のオーバーコート層
２１２ 第２のオーバーコート層
２２０ ランド
２２１ 最上面
２３０ 凹部
２３１ 下部表面
２４０ 充填材
２４１ 上部表面
２５０ 潤滑剤層
ＥＢＬ 交換遮断層
ＯＬ 開始層
ＲＬ 記録層
ＳＵＬ 軟磁性下地層

Claims (20)

1. 表面を有する基板と、
   前記基板上に磁気記録材料で形成された複数の隆起ランドであって、上部表面を有する隆起ランドと、
   前記隆起ランド間の前記基板上の複数の凹部であって、前記隆起ランドの前記上部表面より低い下部表面を有し、かつ上部表面を有する非磁性充填材を含む凹部と、
   前記隆起ランドの前記上部表面上の第１のオーバーコート層であって、前記第１のオーバーコート層の上部表面と前記凹部内の前記非磁性充填材の前記上部表面とはほぼ同一平面上にある、第１のオーバーコート層と、
   前記第１のオーバーコート層の前記上部表面上および前記凹部内の前記非磁性充填材の前記上部表面上の潤滑剤の層と、
   を含む磁気記録ディスク。
2. 前記第１のオーバーコート層は前記非磁性充填材の下の前記凹部の前記下部表面上にも形成される、請求項１に記載の磁気記録ディスク。
3. 前記充填材は、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）；ＳｉＯｘ−金属（当該金属はＴｉ、Ｔａ、Ａｌ、ＣｒおよびＰｔから選択される）；窒化ケイ素（ＳｉＮ）；ＳｉＮ−金属（当該金属はＴｉ、Ｔａ、Ａｌ、ＣｒおよびＰｔから選択される）；Ｔｉ合金；ならびにＷ、Ｔｉ、ＴａおよびＣｕから選択される金属からなる群から選択される、請求項１に記載の磁気記録ディスク。
4. 前記第１のオーバーコート層は、非晶質炭素；炭化ケイ素；炭化ホウ素；窒化ケイ素；窒化チタン；窒化ホウ素；およびＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５およびＺｒＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３から選択される金属酸化物からなる群から選択される材料で形成される、請求項１に記載の磁気記録ディスク。
5. 前記第１のオーバーコート層の前記上部表面上と前記凹部内の前記非磁性充填材の前記上部表面上の第２のオーバーコート層であって、前記第１のオーバーコート層の材料とは異なる材料で形成された第２のオーバーコート層をさらに含み、前記潤滑剤の層は前記第２のオーバーコート層上にある、請求項１に記載の磁気記録ディスク。
6. 前記第２のオーバーコート層は、非晶質炭素；炭化ケイ素；炭化ホウ素；窒化ケイ素；窒化チタン；窒化ホウ素；およびＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５およびＺｒＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３から選択される金属酸化物からなる群から選択される材料で形成される、請求項５に記載の磁気記録ディスク。
7. 前記隆起ランド内の前記磁気記録層材料は前記基板の表面にほぼ垂直な磁気異方性を有する、請求項１に記載の磁気記録ディスク。
8. 前記隆起ランドおよび前記凹部の下かつ前記基板の表面上の軟磁性下地層と、前記隆起ランドおよび前記凹部の下かつ前記軟磁性下地層上の交換遮断層と、をさらに含む、請求項１に記載の磁気記録ディスク。
9. 前記隆起ランドおよび前記凹部の下かつ前記基板の表面上に磁性材料の層をさらに含む、請求項１に記載の磁気記録ディスク。
10. 前記ディスクはディスクリートトラック媒体ディスクであり、前記隆起ランドは、半径方向に離間された同心トラックであり、前記非磁性充填材を有する前記凹部は、前記同心トラック間の半径方向に離間されたガードバンドである、請求項１に記載の磁気記録ディスク。
11. 前記ディスクはビットパターン化媒体ディスクであり、前記隆起ランドは分離されたデータアイランドであり、前記非磁性充填材を有する前記凹部は前記データアイランド間の領域である、請求項１に記載の磁気記録ディスク。
12. 前記隆起ランドは、ほぼ半径方向に延在するサーボブロックであり、前記凹部は前記サーボブロック間の領域である、請求項１に記載の磁気記録ディスク。
13. 表面を有する基板と、
    前記基板上に垂直磁気記録材料で形成された複数の隆起ランドであって、上部表面を有する隆起ランドと、
    前記隆起ランド間の前記基板上の複数の凹部であって、前記隆起ランドの前記上部表面より低い下部表面を有し、かつ上部表面を有する非磁性充填材を含む凹部と、
    前記隆起ランドの前記上部表面上の多層オーバーコートであって、前記多層オーバーコートの上部表面と前記凹部内の前記非磁性充填材の前記上部表面とはほぼ同一平面上にあり、第１のオーバーコート層と、前記第１のオーバーコート層の材料とは異なる材料で形成された第２のオーバーコート層とを含む多層オーバーコートと、
    前記多層オーバーコートの前記上部表面上および前記凹部内の前記非磁性充填材の前記上部表面上の潤滑剤の層と、
    を含む磁気記録ディスク。
14. 前記第１および第２のオーバーコート層のそれぞれは窒化ケイ素および非晶質炭素から選択される材料で形成される、請求項１３に記載の磁気記録ディスク。
15. 前記充填材は、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）；ＳｉＯｘ−金属（当該金属はＴｉ、Ｔａ、Ａｌ、ＣｒおよびＰｔから選択される）；窒化ケイ素（ＳｉＮ）；ＳｉＮ−金属（当該金属はＴｉ、Ｔａ、Ａｌ、ＣｒおよびＰｔから選択される）；Ｔｉ合金；ならびにＷ、Ｔｉ、ＴａおよびＣｕから選択される金属からなる群から選択される、請求項１３に記載の磁気記録ディスク。
16. 前記隆起ランドおよび前記凹部の下かつ前記基板の表面上の軟磁性下地層と、前記隆起ランドおよび前記凹部の下かつ前記軟磁性下地層上の交換遮断層と、をさらに含む、請求項１３に記載の磁気記録ディスク。
17. 前記隆起ランドおよび前記凹部の下かつ前記基板の表面上に磁性材料の層をさらに含む、請求項１３に記載の磁気記録ディスク。
18. 前記ディスクはディスクリートトラック媒体ディスクであり、前記隆起ランドは、半径方向に離間された同心トラックであり、前記非磁性充填材を有する前記凹部は、前記同心トラック間の半径方向に離間されたガードバンドである、請求項１３に記載の磁気記録ディスク。
19. 前記ディスクはビットパターン化媒体ディスクであり、前記隆起ランドは分離されたデータアイランドであり、前記非磁性充填材を有する前記凹部は前記データアイランド間の領域である、請求項１３に記載の磁気記録ディスク。
20. 前記隆起ランドは、ほぼ半径方向に延在するサーボブロックであり、前記凹部は前記サーボブロック間の領域である、請求項１３に記載の磁気記録ディスク。

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