TWI381373B - 磁性記錄媒體之製造方法及磁性記錄再生裝置 - Google Patents

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Akira Sakawaki
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Showa Denko Kk
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Description

磁性記錄媒體之製造方法及磁性記錄再生裝置
本發明係有關使用於硬碟裝置等之磁性記錄媒體之製造方法、及磁性記錄再生裝置。
近年來，磁碟裝置、軟碟裝置、磁帶裝置等之磁性記錄裝置的適用範圍顯著擴大而其重要性增加，並且該等裝置所使用之磁性記錄媒體，其記錄密度不斷達到顯著提升。尤其，從導入磁阻磁頭(Magneto-Resistive Head)及部分響應最大匹配(PRML，Partial Response Maximum Likelihood)技術以來，面記錄密度之提升更加急遽，且近年來進一步也導入巨磁阻磁頭(Giant Magneto-Resistive Head)、穿隧磁阻磁頭(Tunnel Magneto-Resistive head)等，以1年約達100%之速度持續增加。對於該等磁性記錄媒體，由於人們要求往後更達到高記錄密度，因此要求磁性層達到高矯頑磁力化、高信號雜訊比(SNR，signal-to-noise ratio)及高解析度。又，近年來，人們提高線記錄密度之同時，也持續致力於藉由增加軌道密度，以使面記錄密度提高。
最新之磁性記錄裝置中，軌道密度高達110kTPI。然而，提高軌道密度時，相鄰軌道間的磁性記錄資訊會彼此干擾，其邊界區之磁轉變區成為雜訊源，易產生有損於SNR的問題。由於此現象直接導致位元錯誤率(BER，Bit Error Rate)降低，因此對記錄密度之提高造成妨礙。
為使面記錄密度提高，磁性記錄媒體上之各記錄位元採更細微的尺寸，且各記錄位元必須盡可能確保較大的飽和磁化及磁性膜厚。然而，將記錄位元細微化時，每1位元之磁化最小體積變小，產生因熱起伏所形成之反向磁化而記錄資料消失的問題。
又，由於軌道間距離接近，磁性記錄裝置需要非常高精度的循軌伺服技術，同時為廣範圍執行記錄，且再生盡可能排除來自相鄰軌道之影響，因此再生一般使用比記錄時狹窄而執行的方法。此方法可將軌道間之影響抑制在最小限度，相反地卻難以充分得到再生輸出，因此不易確保充分之SNR，為其問題點。
就此種熱起伏之問題及SNR之確保、或充分輸出之確保的達成方法之一而言，有人嘗試藉由在記錄媒體表面形成沿靠軌道的凹凸，將各記錄軌道物理性分離，以提高軌道密度。此種技術以下稱”離散磁軌記錄(DTR，Discrete Track Recording)技術”，而以其所製造的磁性記錄媒體稱”離散磁軌媒體(DTM，Discrete Track Media)”。
就離散磁軌媒體之一例而言，在表面形成有凹凸圖案的非磁性基板形成磁性記錄媒體，以形成物理性分離之磁性記錄軌道與伺服信號圖案而構成的磁性記錄媒體為已知(例如，參照專利文獻1)。
該磁性記錄媒體中，表面在具有複數個凹凸之基板的表面隔著軟磁性層形成有強磁性層，且其表面形成保護層。該磁性記錄媒體中，凸部區形成與周圍物理性隔斷的磁性記錄區。
依該磁性記錄媒體，由於可抑制軟磁性層中產生磁壁，故不易出現熱起伏的影響，且相鄰信號間也不相干擾，因此可形成雜訊較少之高密度磁性記錄媒體。
離散磁軌記錄技術中，有以下二方法：一為將由若干層之薄膜構成的磁性記錄媒體形成後，再形成軌道；一為事先將凹凸圖案直接形成在基板表面、或者形成在用以形成軌道之薄膜層後，再進行磁性記錄媒體的薄膜形成(例如，參照專利文獻2、專利文獻3)。其中，前者之方法經常稱磁性層加工型。另一方面，後者經常稱浮雕加工型。
又，有文獻揭示藉由對事先形成的磁性層注入氮離子或氧離子，或者照射雷射光，以形成離散磁軌媒體之磁性軌道間區域的方法(參照專利文獻4)。
而且，專利文獻5記載：供作將磁性層離子研磨加工的遮罩使用碳。
又，專利文獻6記載：於基板上形成含有Fe、Co、Ni中任一種元素之強磁性體層，並將強磁性體層之表面選擇性遮罩，將露出部暴露在含有鹵素的反應氣體，以化學反應使該露出部及其下層化學性磁性變質，形成非強磁性體區。
【專利文獻1】日本特開2004-164692號公報
【專利文獻2】日本特開2004-178793號公報
【專利文獻3】日本特開2004-178794號公報
【專利文獻4】日本特開平5-205257號公報
【專利文獻5】日本特開2006-31849號公報
【專利文獻6】日本特開2002-359138號公報
以往，為形成磁性分離之磁性記錄圖案，對磁性層之部分區域注入氧離子等，或者照射雷射光以改變磁特性時，有時該改變區域受到損害而表面形成凹凸。又，對磁性層之離子注入及雷射光照射的處理效率較低，而使磁性記錄媒體的生產力降低。又，以鹵化改變磁性層之磁特性，對其周邊之層的損害大，使用上有其困難。
本發明之目的為：提供可有效率生產磁性記錄媒體之技術，該磁性記錄媒體於隨著記錄密度之增加，而面臨技術性困難的磁性記錄裝置中，一面確保與以往同等以上的記錄再生特性，一面使記錄密度大幅增加。
為達成上述目的，本案發明人專心致力於研究後，完成下述本發明。
亦即，依本發明，提供以下列舉的磁性記錄媒體之製造方法。
(1)一種磁性記錄媒體之製造方法，在非磁性基板的至少一表面具有磁性分離之磁性記錄圖案，其特徵為：包含一步驟，使形成在非磁性基板上之磁性層的部分區域與臭氧反應，以使該磁性層之區域的磁特性變化，藉此形成磁性分離之磁性記錄圖案。
(2)上述(1)之磁性記錄媒體之製造方法中，具有以如下(A)～(G)順序實施的7個步驟。
步驟(A)：在非磁性基板之至少一表面形成磁性層。
步驟(B)：在該磁性層上形成遮罩層。
步驟(C)：在該遮罩層上形成抗蝕劑層。
步驟(D)：在該抗蝕劑層形成磁性記錄圖案之負型圖案。
步驟(E)：將對應於磁性記錄圖案之負型圖案之區域的遮罩層去除。
步驟(F)：將去除遮罩層而露出之區域的磁性層暴露於臭氧，以使其產生反應，藉此使該區域之磁性層的磁特性部分變化。
步驟(G)：將殘留之遮罩層、或者抗蝕劑層及遮罩層去除。
(3)上述(2)之磁性記錄媒體之製造方法中，實施步驟(F)時，將去除遮罩層而露出之區域的磁性層之表層部分去除，接著將去除表層部分後之區域的磁性層暴露於臭氧，藉此使該區域之磁性層的磁特性變化。
(4)上述(2)之磁性記錄媒體之製造方法中，實施步驟(F)時，(I)對去除遮罩層而露出之區域的磁性層，進行暴露在氟系氣體的處理，或者(II)於將去除遮罩層而露出之區域的磁性層之表層部分加以去除後，對該區域的磁性層進行暴露在氟系氣體的處理，接著將該區域的磁性層暴露於臭氧，以使其產生反應。
(5)上述(1)～(3)中任一項之磁性記錄媒體之製造方法中，與臭氧反應的磁性層係氧化物包覆於磁粒之周圍的粒狀構造之磁性層。
(6)上述(5)之磁性記錄媒體之製造方法中，具有以如下(A1)～(G1)順序實施的9個步驟。
步驟(A1)：在非磁性基板的至少一表面形成粒狀構造之磁性層。
步驟(A2)：在該磁性層上形成非粒狀構造之磁性層。
步驟(B1)：在該非粒狀構造之磁性層上形成遮罩層。
步驟(C1)：在該遮罩層上形成抗蝕劑層。
步驟(D1)：在該抗蝕劑層形成磁性記錄圖案之負型圖案。
步驟(E1)：將對應於磁性記錄圖案之負型圖案之區域的遮罩層去除。
步驟(E2)：將對應於磁性記錄圖案之負型圖案之區域的非粒狀構造之磁性層去除。
步驟(F1)：將去除非粒狀構造之磁性層而露出之區域的粒狀構造之磁性層暴露於臭氧，以使其產生反應，藉此使該區域的粒狀構造之磁性層的磁特性部分變化。
步驟(G1)：將殘留之遮罩層、或者抗蝕劑層及遮罩層去除。
(7)上述(6)之磁性記錄媒體之製造方法中，實施步驟(F1)時，將去除非粒狀構造之磁性層而露出之區域的粒狀構造之磁性層的表層部分去除，接著將去除表層部分後之區域的粒狀構造之磁性層暴露於臭氧，以使其產生反應。
(8)上述(6)之磁性記錄媒體之製造方法中，實施步驟(F1)時，(I)對去除非粒狀構造之磁性層而露出之區域的粒狀構造之磁性層，進行暴露在氟系氣體的處理，或者(II)於將去除非粒狀構造之磁性層而露出之區域的粒狀構造之磁性層的表層部分加以去除後，對該區域的磁性層進行暴露在氟系氣體的處理，接著將該區域的粒狀構造之磁性層暴露於臭氧，以使其產生反應。
(9)上述(3)、(4)、(7)及(8)中任一項之磁性記錄媒體之製造方法中，磁性層之表層部的去除深度在0.1nm～15nm之範圍內。
(10)上述(1)～(9)中任一項之磁性記錄媒體之製造方法中，臭氧及磁性層的反應係藉由使臭氧氣與磁性層接觸，或者使含臭氧氣之液體與磁性層接觸而進行。
(11)上述(2)～(10)中任一項之磁性記錄媒體之製造方法中，形成由碳構成的遮罩層以作為遮罩層。
(12)上述(11)之磁性記錄媒體之製造方法中，碳遮罩層的膜厚在5nm～40nm之範圍內。
(13)上述(2)～(12)中任一項之磁性記錄媒體之製造方法中，藉由使用壓模進行轉印，以在抗蝕劑層形成磁性記錄圖案的負型圖案。
(14)上述(2)～(13)中任一項之磁性記錄媒體之製造方法中，包含一步驟，於將殘留之遮罩層、或者抗蝕劑層及遮罩層去除的步驟(G)或(G1)後，以鈍性氣體蝕刻磁性層的表層。
而且，依本發明，提供一種磁性記錄再生裝置，其特徵為：組合而具備下列部分所構成：依上述(1)～(14)中任一項之磁性記錄媒體之製造方法所製造的磁性記錄媒體、將該磁性記錄媒體沿記錄方向驅動的驅動部、由記錄部及再生部構成的磁頭、使磁頭對磁性記錄媒體相對運動的機構、及用以對磁頭輸入信號並從磁頭再生輸出信號的記錄再生信號處理機構。
依本發明，可以較高之生產力提供磁性記錄媒體，依在非磁性基板上將磁性層成膜後再形成磁性記錄圖案的磁性記錄媒體之製造方法，可確保磁頭浮升的穩定性，並具有良好之磁性記錄圖案的分離性能，不受相鄰軌道間之信號干擾的影響，而高記錄密度特性良好。
由於使用遮罩層以藉由與臭氧之反應而改變磁性層的磁特性，並利用其以形成圖案，因此可提供磁性層之圖案銳利，且邊紋特性(寫入本軌道後，寫入相鄰軌道例如1000次，而本軌道之讀取輸出相對於初始壓力並未降低的特性)良好的磁性記錄媒體。
本發明中，用以形成磁性記錄圖案之遮罩層使用抗蝕劑及碳膜，且該層之圖案化以利用SiO2 系抗蝕劑及O2 氣體的乾蝕刻技術，尤其反應性離子蝕刻或反應性離子研磨，藉此可形成垂直陡峭之精度較高的遮罩層。
本發明之磁性記錄再生裝置，由於使用本發明之磁性記錄媒體，因此磁頭的浮升特性良好，且磁性記錄圖案分離性能良好，不受相鄰圖案間之信號干擾的影響，故高記錄密度特性良好。
 實施發明之最佳形態
本發明係關於具有磁性分離之磁性記錄圖案的磁性記錄媒體之製造方法，其特徵為：藉由以磁性層及臭氧的反應使磁性層之磁特性部分變化的區域，而進行該磁性分離。具體而言，係以藉由與臭氧之反應而部分性將磁性層非磁性化以使磁性降低等的方法，形成磁特性變化的區域，並以該磁性層區，形成磁性分離之磁性記錄圖案的方法。
針對本發明之磁性記錄媒體之製造方法，以離散型(discrete-type)磁性記錄媒體為例，進一步具體說明之。
磁性記錄媒體一般在非磁性基板的表面依序形成軟磁性層及中間層、形成有磁性圖案之磁性區及非磁性區、與保護膜層，而且最表面形成潤滑膜。另外，記錄磁軌區之磁性區由非磁性區所分離。
圖1係依本發明之製造方法所得到的磁性記錄媒體之一實施形態，但僅顯示基板及磁性層。
圖1中，1為非磁性基板，2為形成在其上的磁性層2。磁性層2於既定處去除其表層部2而形成有凹部22。d為凹部之深度。凹部之下部為因非磁性化等磁特性降低的區域21。該磁特性降低區21及凹部22分離磁性層2。
接著，說明圖1之磁性記錄媒體之製造方法。其程序圖顯示於圖3及圖4。
如圖3及圖4所示，製程包含以如下(A)～(G)順序實施的7個步驟。
首先，圖3中，
步驟(A)：在非磁性基板1之至少一表面形成磁性層2。
步驟(B)：在磁性層2上，形成由例如碳材構成之碳遮罩層3。
步驟(C)：在碳遮罩層3上形成抗蝕劑層4。
步驟(D)：在抗蝕劑層4形成磁性記錄圖案之負型圖案。在此，對於為分離記錄軌道，而對應於記錄軌道在抗蝕劑層形成凹部，本發明稱為”負型圖案(negative pattern)”。形成負型圖案時，例如藉由使用壓模5而推壓‧轉印凹凸圖案，以形成之(步驟D之箭頭顯示壓模5的動作)。
步驟(E)：將對應於磁性記錄圖案之負型圖案之區域的碳遮罩層3去除。
再來，如圖4所示，
步驟(F)：將去除碳遮罩層3而露出之區域7的磁性層2暴露於臭氧。此時，較佳係在暴露於臭氧前，將去除碳遮罩層3而露出之區域7的磁性層2之至少表層部分去除。該磁性層2之表層部分的去除藉由暴露在例如氟系氣體而進行。
步驟(G)：將殘留之碳遮罩層3、或者抗蝕劑層4及碳遮罩層3去除。
本發明之製造方法中，除上述步驟(A)～(G)以外，較佳係於步驟(G)後再進行步驟(H)，藉由以例如鈍性氣體蝕刻磁性層之表層部，以將磁性層之表層部些微去除。亦即，由於將磁性層的至少表層部分去除，因此為去除暴露於離子蝕刻等之氣體的磁性層之表面層，以Ar或N2 等鈍性氣體在深1～2nm的範圍內進行蝕刻。
又，磁性層之表面較佳係形成保護膜9層[圖4，步驟(I)]。並且，依所希望設計，最表面形成潤滑膜(未圖示)。
圖2顯示本發明之另一實施形態的磁性記錄媒體；係藉由於該步驟(F)，不進行表層部之去除步驟而使其對臭氧產生暴露反應，以形成磁特性降低區21。
以下，依上述步驟之順序，詳細說明磁性記錄媒體之製造方法。
作為本發明之製造方法所使用的非磁性基板1，若是以Al為主成分，可使用任意的非磁性基板，例如Al-Mg合金等之Al合金基板、一般之鈉玻璃、鋁矽酸鹽系玻璃、結晶化玻璃類、矽、鈦、陶瓷、各種樹脂構成的基板等。其中，較佳係使用Al合金基板或結晶化玻璃等之玻璃製基板或者矽基板。
非磁性基板之平均表面粗度(Ra)為1nm以下，較佳為0.5nm以下，尤佳為0.1nm以下。
形成於如上述非磁性基板之表面的磁性層為面內磁性層或垂直磁性層皆無妨，但較佳為垂直磁性層以實現更高的記錄密度。該等磁性層較佳係由主要以Co為主成分之合金形成。
就面內磁性記錄媒體用之磁性層而言，例如可利用由非磁性之CrMo基底層及強磁性之CoCrPtTa磁性層構成的疊層構造。
就垂直磁性記錄媒體用之磁性層而言，例如可利用疊層有如下部分的疊層構造：由軟磁性之FeCo合金(FeCoB、FeCoSiB、FeCoZr、FeCoZrB、FeCoZrBCu等)、FeTa合金(FeTaN、FeTaC等)、Co合金(CoTaZr、CoZrNB、CoB等)等構成的襯裡層、及Pt、Pd、NiCr、NiFeCr等的配向控制膜、及依所需構成的Ru等之中間膜，以及由70Co-15Cr-15Pt合金或70Co-5Cr-15Pt-10SiO2 合金構成的粒狀構造之磁性層。
本發明之製造方法中，磁性層可使用粒狀構造的磁性層，此就提高與臭氧之反應性而言，係屬較佳。粒狀構造的磁性層係具有氧化物包覆於磁粒之周圍之構造的磁性層。氧化物除上述SiO2 以外，可使用Ti氧化物、W氧化物、Cr氧化物、Co氧化物、Ta氧化物、Ru氧化物等。
磁性層之厚度為3nm～20nm，較佳為5nm～15nm。磁性層若能配合所使用之磁性合金的種類及疊層構造而形成，俾於可得到充分的磁頭輸出輸入即可。磁性層之膜厚於再生時欲得到一定以上之輸出，需要一定程度以上的磁性層膜厚；另一方面，由於表示記錄再生特性之各參數一般隨著輸出之提高而劣化，因此必須設定在最佳膜厚。
一般而言，磁性層係以濺鍍法形成薄膜。
本發明中，在磁性層之表面形成遮罩層。遮罩層較佳係以碳材構成。由於碳容易進行使用氧氣之乾蝕刻(反應性離子蝕刻或反應性離子研磨)，因此上述步驟(G)中，可減少殘留物，使磁性記錄媒體表面之污染減少。
碳膜可以濺鍍法或化學氣相沉積法(CVD，Chemical Vapor Deposition)成膜，但CVD法可將緻密性更高的碳膜成膜。
碳遮罩層之膜厚較佳為5nm～40nm的範圍內，更佳為10nm～30nm的範圍內。碳遮罩層之膜厚比5nm薄時，遮罩層之邊緣部分鬆弛而磁性記錄圖案的形成特性惡化。又，透射抗蝕劑層、遮罩層後之離子會侵入磁性層，使磁性層的磁性特性惡化。另一方面，碳遮罩層變得比40nm厚時，碳遮罩層之蝕刻時間變長，生產力降低。又，蝕刻碳遮罩層時之殘渣變得容易殘留在磁性層表面。
本發明之磁性記錄媒體之製造方法中，在碳遮罩層上形成抗蝕劑層，在該抗蝕劑層形成磁性記錄圖案的負型圖案。在抗蝕劑層形成負型圖案的方法，可使用一般之光微影技術；但從作業效率之觀點而言，較佳係使用在抗蝕劑層使用壓模以轉印磁性記錄圖案之負型圖案的方法。
本發明之磁性記錄媒體之製造方法中，圖3之步驟(D)所示的在抗蝕劑層4形成磁性記錄圖案之負型圖案後，抗蝕劑層4之凹部的厚度8較佳係在0～20nm的範圍內。藉由使抗蝕劑層4之凹部的厚度8在該範圍，於圖3之步驟(E)所示之碳遮罩層3及磁性層的蝕刻步驟中，可消除遮罩層3之邊緣部分的低陷，提高遮罩層對研磨離子的遮蔽性，並使得因遮罩層形成之磁性記錄圖案形成特性提高。
本發明之磁性記錄媒體之製造方法中，較佳為：使用於圖3之步驟(C)之抗蝕劑層4的材料採用因放射線照射帶有硬化性的材料，且於使用壓模5將圖案轉印到抗蝕劑層4的步驟時，或者圖案轉印步驟之後，對抗蝕劑層4照射放射線。藉由使用此種製造方法，可將壓模5之形狀精度良好地轉印在抗蝕劑層4，且圖3之步驟(E)所示之碳遮罩層3的蝕刻步驟中，可消除碳遮罩層3之邊緣部分的低陷，提高遮罩層對研磨離子的遮蔽性，並使得因遮罩層形成之磁性記錄圖案形成特性提高。
本發明所使用之放射線係熱線、可見光線、紫外線、X射線、珈瑪射線等較廣之概念的電磁波。又，因放射線照射帶有硬化性的材料係例如對於熱線的熱硬化樹脂、對於紫外線的紫外線硬化樹脂。
本發明中，於使用壓模5將圖案轉印到抗蝕劑層4的步驟時，在抗蝕劑層之流動性較高的狀態下，將壓模推壓到抗蝕劑層，於該推壓後之狀態，藉由對抗蝕劑層照射放射線，以使抗蝕劑層硬化，然後使壓模從抗蝕劑層分離，藉此可將壓模之形狀精度良好地轉印在抗蝕劑層。
於將壓模推壓到抗蝕劑層的狀態下，就對抗蝕劑層照射放射線之方法而言，可使用以下的方法：從壓模之相反側，即基板側照射放射線的方法；壓模之材料選擇可透射放射線之物質，並從壓模側照射放射線的方法；從壓模之側面照射放射線的方法；使用如熱線之對固體具有較高傳導性的放射線，而以來自壓模材料或基板之熱傳導照射放射線的方法。其中，抗蝕劑材料較佳係使用酚醛系樹脂、丙烯酸酯類、脂環族環氧類等之紫外線硬化樹脂，而壓模材料較佳係使用對紫外線具有較高透射性之玻璃或樹脂。
本發明中，作為抗蝕劑材料，尤佳係使用SiO2 系抗蝕劑。SiO2 系抗蝕劑對使用氧氣之乾蝕刻係耐性較高，因此於使用離子研磨在碳遮罩層形成磁性記錄圖案的負型圖案時，可減輕圖案之模糊。亦即，碳遮罩層可輕易以使用氧氣之乾蝕刻進行加工；另一方面，加上SiO2 系抗蝕劑對使用氧氣之乾蝕刻顯示較高的耐性，可將碳遮罩層以乾蝕刻加工成垂直陡峭的形狀，可製作形狀銳利的磁性記錄圖案。
在去除碳遮罩或在之前，於形成負型圖案後在凹部殘留抗蝕劑時(圖3之步驟(D)所示的符號8)，去除該抗蝕劑層[步驟(E)]。去除碳遮罩層與抗蝕劑層時，可使用反應性離子蝕刻、離子研磨等之乾蝕刻的方法。
本發明中，將碳遮罩及抗蝕劑所未覆蓋之磁性層的區域於真空中暴露在臭氧氣，或者暴露在純水等之溶解有臭氧氣者，以使其產生反應。於此步驟前較佳係設有一步驟，以離子研磨6將該區域之表層部[圖4之步驟(F)的d]在0.1nm～15nm的範圍內去除。其原因為：磁性層之表層部有時因疊層於其上之碳遮罩層、或大氣的影響而變質，產生此種變質層時，磁性層對臭氧之反應有時不能有效地起作用。去除磁性層之表層部時，例如將碳遮罩層以離子研磨或反應性離子蝕刻等進行乾蝕刻後，接著將磁性層以離子研磨進行乾蝕刻。藉由採用此種方法，可將所殘留之磁性層的邊緣部呈垂直形成。其原因為：由於磁性層上之碳遮罩層形成垂直陡峭的形狀，故其下之磁性層也形成同樣的形狀。
藉由採用如上述製造方法，可形成邊紋特性良好的磁性層。
本發明中，如上述，碳遮罩之反應性離子蝕刻較佳係使用氧氣而進行。又，磁性層之離子研磨較佳係使用氬氣、氮氣等鈍性氣體而進行。亦即，碳遮罩層之研磨離子及磁性層之研磨離子較佳係各別改成最合適者。
本發明中，較佳係於以臭氧處理碳遮罩及抗蝕劑所未覆蓋之磁性層的區域前，將其表面暴露在氟系氣體。藉由進行此種處理，可提高磁性層表面之反應性，更有效率地實現臭氧及磁性材料的反應。
本發明之製造方法中，其特徵為：將碳遮罩及抗蝕劑所未覆蓋之磁性層的區域暴露在臭氧氣或者溶有臭氧之液體，使其產生反應。溶有臭氧之液體較佳係使用純水。磁性層中，被暴露在臭氧之處的磁特性變化，故可在磁性層形成磁性記錄圖案。其原因為：由於臭氧之氧化性較高，因此被暴露在臭氧氣或溶有臭氧之純水的磁性層氧化，其磁特性產生變化。藉由使用本發明之方法，可有效率地改變磁性層之磁特性。亦即，比起以往進行之離子注入及雷射光照射，依本發明之方法，由於可將較大的面積以較高的反應性進行處理，故製程之處理時間可縮短。
磁性層暴露在臭氧氣時，較佳係於反應壓力0.1Pa～5Pa的範圍內進行。反應時間較佳為5秒～60秒的範圍內。反應時之基板溫度(磁性層之溫度)較佳為25℃～300℃的範圍內。又，本發明之溶有臭氧之純水的臭氧濃度為0.01～10ppm，更佳為0.1～10ppm。未滿0.01ppm時，難以得到所希望之效果；溶解超過10ppm之臭氧時，由於會產生配管等之腐蝕的問題，並不理想。
本發明中，暴露在臭氧氣或溶有臭氧之純水的磁性層較佳為粒狀構造之磁性層。粒狀構造之磁性層係具有氧化物包覆於磁粒之周圍之構造的磁性層。粒狀構造之磁性層中，其特徵為：由於磁結晶以非磁性相分離，因此磁粒間之磁性相互作用較微弱，且因磁結晶粒較細微，故可形成非常低雜訊的磁性層。將此種磁性層暴露在臭氧氣或溶有臭氧之純水時，可以使用氟系氣體之反應性離子蝕刻裝置等的處理將存在於粒子界面之氧化物層選擇性進行蝕刻，促進磁性層中之Co等金屬及臭氧的氧化反應，更有效率地使磁性層區之磁特性變化。
本發明之磁性記錄媒體之製造方法中，作為另一實施形態，可將磁性層形成粒狀構造及非粒狀構造之2層構造。
關於此實施形態之製造方法，其特徵係具有以如下(A1)～(G1)順序實施的9個步驟。
步驟(A1)：在非磁性基板的至少一表面形成粒狀構造之磁性層。
步驟(A2)：在該磁性層上形成非粒狀構造之磁性層。
步驟(B1)：在該非粒狀構造之磁性層上形成遮罩層。
步驟(C1)：在該遮罩層上形成抗蝕劑層。
步驟(D1)：在該抗蝕劑層形成磁性記錄圖案之負型圖案。
步驟(E1)：將對應於磁性記錄圖案之負型圖案之區域的遮罩層去除。
步驟(E2)：將對應於磁性記錄圖案之負型圖案之區域的非粒狀構造之磁性層去除。
步驟(F1)：將去除非粒狀構造之磁性層而露出之區域的粒狀構造之磁性層暴露於臭氧，以使其產生反應，藉此使該區域的粒狀構造之磁性層的磁特性部分變化。
步驟(G1)：將殘留之遮罩層、或者抗蝕劑層及遮罩層去除。
依上述實施態樣所得到的磁性記錄媒體顯示於圖5及圖6。圖5之磁性記錄媒體包含基板1上的粒狀構造之磁性層2-1、其上的非粒狀構造之磁性層2-2。其製造方法中，將對應於負型圖案的非粒狀構造之磁性層的區域23去除的步驟之後進行一步驟，將遮罩未覆蓋的粒狀構造之磁性層的區域暴露於臭氧氣或溶有臭氧之純水。藉由採用此種製造方法，可更有效率地使磁性層之磁特性變化。
粒狀構造之磁性層的厚度較佳為5～10nm，非粒狀構造之磁性層的厚度較佳為2～7nm。
圖6係顯示圖5之實施形態的變形，係將對應於負型圖案的非粒狀構造之磁性層的區域23去除的步驟之後，進一步去除粒狀構造之磁性層的表層部。去除之深度(d)較佳為0.1～15nm。圖5、圖6所示的磁性記錄媒體之製造方法中，其他製造條件及方法與圖1、圖2的情況相同。
於磁性層之凹部(圖1之22、圖5及圖6之23)可填埋非磁性材料。藉由使用此種方法，可提高磁性記錄媒體的表面平滑度。作為此時之非磁性材料，就作業的簡便性觀點而言，較佳係採用SiO2 系之旋塗式玻璃(SOG，Spin-On Glass)。
又，本發明之製造方法中，磁性層的凹部在15nm以下時，也可不在該區域填埋非磁性材料。凹部在該程度之範圍時，藉由直接以碳保護膜覆蓋其表面，可使磁頭不觸碰，而浮升在磁性記錄媒體表面。
依本發明之製造方法所得到的磁性記錄媒體中，為提高記錄密度，具有磁性圖案的磁性層之磁性部寬W較佳為200nm以下，非磁性部寬L較佳為100nm以下。因此，軌道間隔P(=W+L)在300nm以下之範圍，並盡可能縮窄以提高記錄密度。
依本發明之製造方法所得到的磁性記錄媒體中，若磁性層從磁性記錄媒體之表面側觀察出被分離，而於磁性層之底部並未被分離，磁性分離之磁性記錄圖案也可達成本發明的目的。此種磁性記錄圖案亦包含在依本發明的磁性分離之磁性記錄圖案的概念。而且，依本發明的磁性分離之磁性記錄圖案包含：磁性記錄圖案每1位元地以一定規則性所配置者、或磁性記錄圖案呈軌道狀配置者、或其他伺服信號圖案等。
本發明適用於磁性分離之磁性記錄圖案為磁性記錄軌道及伺服信號圖案的所謂離散型磁性記錄媒體之製造，係從其製造之簡便性而言屬於較佳。
本發明之製造方法中，設有一步驟，於將磁性層部分性暴露於臭氧氣後，去除殘留在磁性層上的碳遮罩層、或者抗蝕劑層及碳遮罩層。去除抗蝕劑層及遮罩層時，較佳係使用乾蝕刻、反應性離子蝕刻、離子研磨等之方法。
本發明中，較佳係設有一步驟，為去除暴露於臭氧氣之磁性層區域的最表面層，以Ar等鈍性氣體對其表層部在1～2nm的範圍內進行蝕刻。其原因為：於該區域有時磁性層的表面粗化。
本發明中，於去除抗蝕劑層及碳遮罩層後之磁性層(磁性區及填埋非磁性材料的區域、或者未填埋非磁性材料之凹部的區域)的表面，形成保護膜層9。作為保護膜層9，可使用一般所採用之保護膜層材料，有碳(C)、碳氫化合物(Hx C)、氮化碳(CN)、非晶碳、碳化矽(SiC)等之碳質層或SiO2 、Zr2 O3 、TiN等。又，保護膜層也可由2層以上的層構成。
保護膜層9之膜厚較佳為不大於10nm。其原因為：保護膜層之膜厚超過10nm時，磁頭及磁性層的距離變大，無法得到充分之輸出輸入信號的強度。一般而言，以濺鍍法或CVD法形成保護膜層。
較佳係於保護膜上形成潤滑層(未圖示)。作為使用於潤滑層的潤滑劑，可舉例如氟系潤滑劑、烴系潤滑劑及該等潤滑劑的混合物等，且一般以1～4nm之厚度形成潤滑層。
接下來，將本發明之磁性記錄再生裝置的結構顯示於圖7。本發明之磁性記錄再生裝置具備：上述本發明的磁性記錄媒體30、將其沿記錄方向驅動的媒體驅動部11、由記錄部及再生部構成的磁頭27、使磁頭27對磁性記錄媒體30相對運動的磁頭驅動部28、用以對磁頭27輸入信號並從磁頭27再生輸出信號之組合有記錄再生信號處理機構的記錄再生信號系29。
藉由組合上述要素，可構成記錄密度較高的磁性記錄裝置。並且，對於以往為排除軌道邊緣部之磁轉變區的影響而使再生磁頭寬比記錄磁頭寬縮窄以因應的情況，藉由將磁性記錄媒體之記錄軌道磁性不連續地加工，可使兩磁頭呈大致相同寬度而動作。因此，可得到充分之再生輸出及較高的SNR。
而且，藉由將上述磁頭的再生部以巨磁阻磁頭或穿隧磁阻磁頭構成，於高記錄密度也可得到充分之信號強度，可實現具有高記錄密度的磁性記錄裝置。又，使該磁頭之浮升量以0.005μm～0.020μm之低於以往的高度浮升時，輸出提高而可得到較高的裝置SNR，可提供容量大且信賴度高的磁性記錄裝置。又，組合依最大可能性解碼(maximum-likelihood decoding)方式形成之信號處理電路時，可使記錄密度更提高；例如，以軌道密度100k軌道/吋以上、線記錄密度1000k位元/吋以上、每1平方吋100G位元以上的記錄密度記錄‧再生時，也可得到充分之SNR。
實施例
(試驗例)
首次先顯示用以觀察臭氧處理前後之磁化量變化的試驗例。
(試驗例1～22、比較試驗例1～7)
將安裝有硬碟用玻璃基板之真空腔室事先進行真空排氣至1.0×10-5 Pa以下。在此所使用之玻璃基板以構成成分係Li2 Si2 O5 、Al2 O3 -K2 O、Al2 O3 -K2 O、MgO-P2 O5 、Sb2 O3 -ZnO的結晶化玻璃為材質，且外徑65mm、內徑20mm，平均表面粗度(Ra)為2埃。
使用直流濺鍍法，於該玻璃基板依序呈薄膜狀疊層形成60Fe30Co10B作為軟磁性層，Ru作為中間層，70Co-5Cr-15Pt-10SiO2 合金作為粒狀構造之磁性層。至於各層之膜厚，60Fe30Co10B軟磁性層為60nm，Ru中間層為10nm，磁性層為15nm。
於試驗例1～8、試驗例12～19、比較試驗例1、2、比較試驗例4～6，將該表面使用電感式耦合電漿(ICP，Inductively Coupled Plasma)加以處理，去除磁性層之表面約3nm。依ICP之處理條件係CF4 氣體10sccm、壓力0.1Pa、加速電壓300V、投入功率200W、基板偏壓20W、蝕刻時間45秒。至於試驗例9～11、試驗例20～22、比較試驗例3、7，不進行磁性層依ICP之處理。又，比較試驗例1～3在氬(Ar)環境氣氛下進行。
其後，於試驗例1～11，對磁性層之表面照射臭氧氣；於試驗例12～22，旋轉清洗臭氧水。臭氧氣之照射係於真空腔室中且在5×105 Pa的條件下進行。又，旋轉清洗臭氧水時，在基板的表面以1公升/分鐘之流量噴淋含臭氧之純水，然後旋轉基板以甩乾。又，於試驗例12～16、試驗例19～22，噴淋臭氧水時，對臭氧水施加超音波。超音波之施加係使用KAIJO corporation製造的超音波產生器，而以950kHz、500W進行。於比較試驗例4～7，則不進行臭氧處理。處理條件、處理後之磁化量的變化顯示於表1、2。
[表1]
[表2]
(實施例1)
將安裝有硬碟用玻璃基板之真空腔室事先進行真空排氣至1.0×10-5 Pa以下。在此所使用之玻璃基板以構成成分係Li2 Si2 O5 、Al2 O3 -K2 O、Al2 O3 -K2 O、MgO-P2 O5 、Sb2 O3 -ZnO的結晶化玻璃為材質，且外徑65mm、內徑20mm，平均表面粗度(Ra)為2埃。
於該玻璃基板，使用直流濺鍍法形成60Fe30Co10B作為軟磁性層，Ru作為中間層，70Co-5Cr-15Pt-10SiO2 合金作為粒狀構造之磁性層；使用光化學氣相沉積法(P-CVD，Photo Chemical Vapor Deposition)形成碳遮罩層而依序疊層薄膜。至於各層之膜厚，60Fe30Co10B軟磁性層為60nm，Ru中間層為10nm，磁性層為15nm，碳遮罩層為30nm。於其上，以旋轉塗布法塗布SiO2 抗蝕劑。膜厚為100nm。
加上，使用具有磁性記錄圖案之負型圖案的玻璃製壓模，將壓膜以1MPa(約8.8kgf/cm2 )之壓力推壓到抗蝕劑層。然後，使壓模從抗蝕劑層分離，將磁性記錄圖案轉印到抗蝕劑層。轉印到抗蝕劑層之磁性記錄圖案係抗蝕劑的凸部為寬120nm之圓周狀，抗蝕劑的凹部為寬60nm之圓周狀，且抗蝕劑層的層厚為80nm，抗蝕劑層之凹部(底部)的厚度約5nm。又，抗蝕劑層凹部之對基板面的角度大致為90度。
首先，使用CF4 將殘留在凹部之抗蝕劑層於0.5Pa‧40sccm以電漿電力200W、偏壓20W、蝕刻時間10秒加以去除。
其後，針對抗蝕劑層之凹部處，以乾蝕刻去除碳遮罩層，並以離子蝕刻去除磁性層的表層部。至於乾蝕刻條件，碳遮罩層為O2 氣體40sccm、壓力0.3Pa、高頻電漿電力300W、直流偏壓30W、蝕刻時間30秒。
又，磁性層為N2 氣體10sccm、壓力0.1Pa、加速電壓300V、蝕刻時間5秒。磁性層之凹部的深度(圖1之d)約1nm。
其後，將磁性層未被碳遮罩所覆蓋之處暴露在臭氧氣。臭氧氣之暴露係於腔室內，以40sccm流出臭氧氣，並以1Pa、10秒、基板溫度150℃之條件進行。
然後，將磁性記錄媒體表面之碳遮罩層及抗蝕劑層以乾蝕刻去除。其後，於離子研磨裝置將磁性層之表面以Ar 10sccm、0.5Pa、5秒之條件在約1～2nm的範圍加以蝕刻，並且以CVD法將碳保護膜成膜5nm，最後塗布氟系潤滑膜2nm，完成磁性記錄媒體的製造。
針對所製造之磁性記錄媒體，使用旋轉座以實施電磁轉換特性的評價。此時，評價用之磁頭係記錄採用垂直記錄磁頭，讀取採用穿隧磁阻磁頭。就電磁轉換特性而言，測定於記錄750kFCI之信號時的SNR值及3T-squash。其結果，3T-squash為90%，係電磁轉換特性良好的磁性記錄媒體。
(實施例2)
作為磁性層，在基板上形成粒狀構造之Co10Cr20Pt8(SiO2 )10nm，並於其上疊層非粒狀構造之Co14Cr14Pt4b有5nm。粒狀構造之表層部的去除深度為5.5nm。其他條件與實施例1相同。當實施與實施例1相同之電磁轉換特性的評價時，3T-squash為92%。
 【產業上利用性】
依本發明之製造方法，於形成磁性記錄圖案的磁性記錄媒體中，可確保磁頭浮升之穩定性，並具有良好之磁性記錄圖案的分離性能，不受相鄰軌道間之信號干擾的影響，而可以較高效率製造高記錄密度特性良好的磁性記錄媒體。
本發明適用於磁性分離之磁性記錄圖案為磁性記錄軌道及伺服信號圖案的所謂離散型磁性記錄媒體之製造，乃從其製造之簡便性而言，係屬特佳。
1．．．非磁性基板
2．．．磁性層
2-1．．．粒狀構造之磁性層
2-2．．．非粒狀構造之磁性層
21．．．磁特性降低區(非磁性化區)
22、23．．．凹部
3．．．碳遮罩層
4．．．抗蝕劑層
5．．．壓模
6．．．離子研磨
7．．．去除碳遮罩層而露出之區域(部分性去除的磁性層之區域)
8．．．抗蝕劑層之凹部的厚度
9．．．保護膜層
11．．．媒體驅動部
27．．．磁頭
28．．．磁頭驅動部
29．．．記錄再生信號系
30．．．磁性記錄媒體
d．．．去除之磁性層區域的深度
L．．．磁性圖案之非磁性部寬
W．．．磁性圖案之磁性部寬
圖1係顯示依本發明之磁性記錄媒體的基板及磁性層之一實施形態的剖面構造的圖。
圖2係顯示依本發明之磁性記錄媒體的基板及磁性層之另一實施形態的剖面構造的圖。
圖3係顯示本發明之磁性記錄媒體之製造方法的製程之前半之一例的圖。
圖4係顯示本發明之磁性記錄媒體之製造方法的製程之後半之一例的圖。
圖5係顯示依本發明之磁性記錄媒體的基板及磁性層之另一實施形態的剖面構造圖。
圖6係顯示依本發明之磁性記錄媒體的基板及磁性層之又另一實施形態的剖面構造圖。
圖7係說明本發明之磁性記錄再生裝置之結構的示意圖。
1．．．非磁性基板
2．．．磁性層
21．．．磁特性降低區(非磁性化區)
22．．．凹部
d．．．去除之磁性層區域的深度
L．．．磁性圖案之非磁性部寬
W．．．磁性圖案之磁性部寬

Claims (14)

  1. 一種磁性記錄媒體之製造方法，該磁性記錄媒體在非磁性基板的至少一表面具有磁性分離之磁性記錄圖案，其特徵為具有以如下(A)~(G)順序實施的7個步驟：步驟(A)：在非磁性基板之至少一表面形成磁性層；步驟(B)：在該磁性層上形成遮罩層；步驟(C)：在該遮罩層上形成抗蝕劑層；步驟(D)：在該抗蝕劑層形成磁性記錄圖案之負型圖案；步驟(E)：將對應於磁性記錄圖案之負型圖案之區域的遮罩層去除；步驟(F)：將去除遮罩層而露出之區域的磁性層暴露於臭氧，以使其產生反應，藉此使該區域之磁性層的磁特性部分變化，形成磁性分離之磁性記錄圖案；步驟(G)：將殘留之遮罩層、或者抗蝕劑層及遮罩層去除。
  2. 如申請專利範圍第1項之磁性記錄媒體之製造方法，其中，實施步驟(F)時，將去除遮罩層而露出之區域的磁性層之表層部分去除，接著將去除表層部分後之區域的磁性層暴露於臭氧，以使其產生反應，藉此使該區域之磁性層的磁特性變化。
  3. 如申請專利範圍第1項之磁性記錄媒體之製造方法，其中，實施步驟(F)時，(I)對去除遮罩層而露出之區域的磁性層，進行暴露在氟系氣體的處理，或者(II)於將去除遮罩層而露出之區域的磁性層之表層部分加以去除後，對該區域的磁性層進行暴露在氟系氣體的處理；接著將該區域的磁性層暴露於臭氧，以使其產生反應。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之磁性記錄媒體之製造方法，其中，與臭氧反應的磁性層係氧化物包覆於磁粒之周圍的粒狀構造之磁性層。
  5. 如申請專利範圍第4項之磁性記錄媒體之製造方法，其中，具有以如下(A1)~(G1)順序實施的9個步驟：步驟(A1)：在非磁性基板的至少一表面形成粒狀構造之磁性層；步驟(A2)：在該磁性層上形成非粒狀構造之磁性層；步驟(B1)：在該非粒狀構造之磁性層上形成遮罩層；步驟(C1)：在該遮罩層上形成抗蝕劑層；步驟(D1)：在該抗蝕劑層形成磁性記錄圖案之負型圖案；步驟(E1)：將對應於磁性記錄圖案之負型圖案之區域的遮罩層去除；步驟(E2)：將對應於磁性記錄圖案之負型圖案之區域的非粒狀構造之磁性層去除；步驟(F1)：將去除非粒狀構造之磁性層而露出之區域的粒狀構造之磁性層暴露於臭氧，以使其產生反應，藉此使該區域的粒狀構造之磁性層的磁特性部分變化，形成磁性分離之磁性記錄圖案；步驟(G1)：將殘留之遮罩層、或者抗蝕劑層及遮罩層去除。
  6. 如申請專利範圍第5項之磁性記錄媒體之製造方法，其中，實施步驟(F1)時，將去除非粒狀構造之磁性層而露出之區域的粒狀構造之磁性層的表層部分去除，接著將去除表層部分後之區域的粒狀構造之磁性層暴露於臭氧，以使其產生反應。
  7. 如申請專利範圍第5項之磁性記錄媒體之製造方法，其中，實施步驟(F1)時，(I)對去除非粒狀構造之磁性層而露出之區域的粒狀構造之磁性層，進行暴露在氟系氣體的處理，或者(II)於將去除非粒狀構造之磁性層而露出之區域的粒狀構造之磁性層的表層部分加以去除後，對該區域的磁性層進行暴露在氟系氣體的處理；接著將該區域的粒狀構造之磁性層暴露於臭氧，以使其產生反應。
  8. 如申請專利範圍第2或3項之磁性記錄媒體之製造方法，其中， 磁性層之表層部的去除深度在0.1nm~15nm之範圍內。
  9. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之磁性記錄媒體之製造方法，其中，臭氧及磁性層的反應係藉由使臭氧氣與磁性層接觸，或者使含臭氧氣之液體與磁性層接觸而進行。
  10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之磁性記錄媒體之製造方法，其中，形成由碳構成的遮罩層以作為遮罩層。
  11. 如申請專利範圍第10項之磁性記錄媒體之製造方法，其中，碳遮罩層的膜厚在5nm~40nm之範圍內。
  12. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之磁性記錄媒體之製造方法，其中，藉由使用壓模進行轉印，以在抗蝕劑層形成磁性記錄圖案的負型圖案。
  13. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之磁性記錄媒體之製造方法，其中，包含一步驟，於將殘留之遮罩層、或者抗蝕劑層及遮罩層去除的步驟(G)或(G1)後，以鈍性氣體蝕刻磁性層的表層。
  14. 一種磁性記錄再生裝置，其特徵為：組合而具備下列部分所構成：磁性記錄媒體，使用申請專利範圍第1至13項中任一項之磁性記錄媒體之製造方法所製造；驅動部，將該磁性記錄媒體沿記錄方向驅動；磁頭，由記錄部及再生部構成；相對運動機構，使磁頭對磁性記錄媒體相對運動；及記錄再生信號處理機構，用以對磁頭輸入信號並從磁頭再生輸出信號。
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