制造磁记录介质的方法以及磁记录和再现装置的制作方法

专利名称：制造磁记录介质的方法以及磁记录和再现装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造用于诸如硬盘装置的磁记录和再现装置的磁记录介质的方法。还 涉及磁记录和再现装置。
背景技术：
近年来，诸如磁盘装置、软盘装置和磁带装置的磁记录装置被广泛地应用，其重要 性也日益增加。在磁记录装置中使用的磁记录介质的记录密度也被极大地提高。特别地， 因为MR头和PRML技术的发展，面记录密度日益增加。最近，已经开发了 GMR头和TMR头， 并且面记录密度以约每年100%的速率增加。对于进一步增加记录密度的需求仍然日益增 加，因此，热切需要具有更高矫顽力和更高信噪比(SNR)以及高分辨率的磁性层。同样正在进行通过增加磁道密度和增加线记录密度来提高面记录密度的尝试。在近期的磁记录装置中，磁道密度已达到约llOkTPI。然而，随着磁道密度的增加， 磁记录信息倾向于在相邻的磁道之间彼此干扰，并且作为噪声源的在其边界区域中的磁化 过渡区倾向于损害SNR。这些问题导致误码率的降低并阻碍了记录密度的提高。为了提高面记录密度，需要使每一个记录位的尺寸变小并使每一个记录位具有最 大饱和磁化和磁性膜厚度。然而，随着位尺寸的减小，每位的最小磁化体积变小，并且所记 录的数据往往会因为由热波动造成的磁化反转而消失。此外，为了减小相邻磁道之间的距离，磁记录装置需要高精度磁道伺服系统技术， 并且通常采用这样的操作，其中，进行宽幅记录而进行窄幅再现，以使相邻磁道之间的影响 最小化。该操作的优点为可以使相邻磁道的影响最小化，而缺点为再现输出相当低。这还 导致难以将SNR提高到希望的高水平。为了减小热波动、保持希望的SNR并获得希望的再现输出，已经有这样的提议，其 中形成沿磁记录介质表面上的磁道延伸的凸起和凹陷，以便通过凹陷来分离位于凸起上的 每一个构图的磁道，由此增加磁道密度。下文中，将该类型的磁记录介质称为离散磁道介 质，并且将用于提供该类型的磁记录介质的技术称为离散磁道方法。此外，还进行了这样的尝试，该尝试用于分割同一磁道中的数据区域，S卩，提供构 图的介质。离散磁道介质的一个实例为在专利文献1中公开的磁记录介质，其被这样制造， 提供具有在其表面上形成的凸起和凹陷的非磁性基底，并且在非磁性基底上形成具有对应 的表面结构的磁性层，以便产生物理离散的磁记录磁道和伺服信号图形(参见，例如，专利 文件1)。上述磁记录介质具有的多层结构使得可以通过在其表面上形成有凸起和凹陷的 图形的非磁性基底上的软磁性衬层(underlayer)来形成铁磁性层，并在铁磁性层上形成 外涂层(overcoat)。磁记录构图区域在与周围区域物理分离的凸起上形成磁记录区域。在上述磁记录介质中，可以防止或最小化在软磁性衬层中铁磁畴壁的出现，因此 减小了由热波动造成的影响，并且使相邻信号之间的干扰最小化，从而提供具有呈现大SNR的高记录密度的磁记录介质。离散磁道方法包括两种方法第一种为在形成包括几个层叠的膜的多层磁记录介 质之后形成磁道的方法；第二种为直接在基底上或在用于在其上形成磁道的膜层上形成 具有凸起和凹陷的图形且然后使用构图的基底或构图的膜层形成多层磁记录介质的方法 (参见，例如，专利文件2和专利文件3)。在专利文件4、5和6中提出了另一离散磁道方法。在所提出的方法中，例如，对预 先形成的磁性层进行氮离子或氧离子注入或利用激光进行照射，由此在离散磁道介质中形 成具有经改性的磁特性并分离磁道的区域。此外，还提出了一种制造磁记录介质的方法，其包括形成具有颗粒状结构的磁性 层作为离散磁道介质的步骤(参见，专利文件7)。此外，在专利文件8中提出了一种形成磁性图形的方法，其包括以下步骤将铁磁 性层的表面的区域暴露到含卤素的反应气体，由此在铁磁性层中的所述暴露的区域中卤化 在离散磁道介质中的铁磁性层中所包含的CoO，以使该区域不具有铁磁性。专利文件1JP2004--164692A1
专利文件2JP2004--178793A1
专利文件3JP2004--178794A1
专利文件4JPH5-205257A1
专利文件5JP2006--209952A1
专利文件6JP2006--31849A1
专利文件7JP2006--155863A1
专利文件8JP2002--359138A
发明内容
本发明所要解决的问题为了制造具有磁性分离的磁记录图形的上述离散磁道介质和构图的介质，通常采 用将部分磁性层暴露到使用氧或卤素的反应等离子体或反应离子的步骤。本发明的发明人发现，使用反应等离子体或反应离子形成磁记录图形具有以下问 题，即，在磁记录层的特定区域中使磁特性改性需要相当长的时间，因而降低了生产率，此 外，每一个改性的区域随深度增大而向外扩展，因此难以形成希望的清晰图形并且图形的 图像通常变得模糊。本发明的主要目的为解决上述问题并提供一种制造磁记录介质的方法，其中获得 了在反应等离子体或反应离子与磁性层的磁性地分离磁记录图形的区域之间的高反应性， 从而磁记录图形的图像不会变得模糊。解决问题的手段发明人为实现上述目的而进行的研究表明，可以通过以下方法制造上述改善的磁 记录介质。由此，完成了本发明。根据本发明，提供了制造磁记录介质的下列方法。(1) 一种制造具有磁性分离的磁记录图形的磁记录介质的方法，其特征在于包括 在非磁性基底上形成磁性层的步骤，所述磁性层包含基于所述磁性层的0. 5原子％到6原
4子％的范围内的量的氧化物；以及将所述磁性层的磁性地分离所述磁记录图形的区域暴露 到反应等离子体或反应离子的步骤。(2)根据上述(1)的制造磁记录介质的方法，其中包含0. 5原子％到6原子％的氧 化物的所述磁性层具有非颗粒状结构。(3)根据上述(1)或(2)的制造磁记录介质的方法，其中包含0. 5原子％到6原 子％的氧化物的所述磁性层是面内取向的磁性层。(4)根据上述⑴到(3)中任一项的制造磁记录介质的方法，其中所述氧化物是选 自Si02、Ti02、W02、W03以及Cr2O3的至少一种氧化物。(5)根据上述(1)到(4)中任一项的制造磁记录介质的方法，其中所述反应等离子 体或所述反应离子包含卤素离子。(6)根据上述(5)的制造磁记录介质的方法，其中所述卤素离子是通过将选自 CF4, SF6, CHF3、CCl4以及KBr的至少一种气态卤化物引入到所述反应等离子体或所述反应 离子中而产生的卤素离子。(7)根据上述(1)到(6)中任一项的制造磁记录介质的方法，还包括在将所述磁性 层的所述区域暴露到反应等离子体或反应离子的步骤之后，将磁性层的已经暴露到反应等 离子体或反应离子的所述区域暴露到氧等离子体的步骤。(8)根据上述(1)到(7)中任一项的制造磁记录介质的方法，其中所述磁性层的将 要暴露到反应等离子体或反应离子的所述区域为所述磁性层的表面部分。(9)根据上述(1)到(7)中任一项的制造磁记录介质的方法，其中去除磁性层的将 要暴露到反应等离子体或反应离子的所述区域中的表面层部分，然后，将所述磁性层的通 过所述表面层部分的所述去除而新暴露的表面部分暴露到反应等离子体或反应离子。(10)根据上述(9)的制造磁记录介质的方法，其中在磁性层的将要暴露到反应等 离子体或反应离子的所述区域中的所述表面层部分的所述去除被实施到使得具有0.1到 15nm的范围内的厚度的表面层部分被去除的程度。(11)根据上述(1)到(10)中任一项的制造磁记录介质的方法，还包括在将所述磁 性层的所述区域暴露到反应等离子体或反应离子的步骤之后，用惰性气体照射至少在所述 磁性层的已经暴露到所述反应等离子体或所述反应离子的所述区域中的表面的步骤。根据本发明，还提供了以下磁记录和再现装置。(12) 一种磁记录再现装置，其特征在于组合地包括通过根据上述(1)到(11)中 任一项的方法制造的磁记录介质；用于沿记录方向驱动所述磁记录介质的驱动部；包括记 录部和再现部的磁头；用于以与所述磁记录介质相对运动的方式移动所述磁头的装置；以 及用于向所述磁头输入信号并用于从所述磁头再现输出信号的记录和再现信号处理装置。发明的效果根据旨在一种制造磁记录介质的方法的本发明，可以高效率地在磁记录图形上形 成具有高精确度的磁记录图形。因此，可以以提高的生产率制造呈现高电磁转换特性并具 有高记录密度的磁记录介质。


图1示例了在根据本发明制造的磁记录介质中的包括基底和磁性层的叠层结构的一个实例的截面图；图2示例了在根据本发明制造的磁记录介质中的包括基底和磁性层的叠层结构 的另一实例的截面图；图3为根据本发明的用于制造磁记录介质的前半部分步骤的流程图；图4为根据本发明的用于制造磁记录介质的后半部分步骤的流程图；以及图5为根据本发明的磁记录_再现装置的示意图。参考标号在图1、2、3 和 4 中，1非磁性基底2磁性层3掩模层4抗蚀剂层5 压模6铣削离子7已经从其中部分地去除了磁性层的表面层部分的区域d已经从其中部分地去除了磁性层的表面层部分的区域的深度，即，磁性层的被去 除的表面层部分的厚度8通过压制形成的在抗蚀剂层中的凹陷9保护性外涂层(overcoat)10反应等离子体或反应离子11惰性气体21磁改性的区域或退磁的区域22磁性层的表面23通过去除表面层部分而暴露的表面24 凹陷W磁记录图形中的磁性区域的宽度L磁记录图形中的非磁性区域的宽度在图5中30磁记录介质31 磁头32记录-再现信号系统33磁头驱动部34介质驱动部30磁记录介质
具体实施例方式本发明涉及一种制造具有磁性分离的磁记录图形的磁记录介质的方法，其特征在 于包括在非磁性基底上形成磁性层的步骤，该磁性层包含基于所述磁性层的0. 5原子％ 到6原子％的范围内的量的氧化物；以及将所述磁性层的磁性地分离所述磁记录图形的区域暴露到反应等离子体或反应离子；所述两个步骤以上述顺序实施。发明人发现，在当磁性层包含0. 5原子％到6原子％的范围内的量的氧化物时的 情况下，磁性层与反应等离子体或反应离子的反应性提高，因此，可以容易地使磁性层的磁 特性改性。更具体而言，当掩模图形被形成在磁性层上并且其表面暴露到反应等离子体或 反应离子时，可以在短时长内使掩模图形的负区域(即，使将要在磁性图形上形成的磁记 录图形分离的区域)中的磁特性改性或退磁。此外，当磁性层包含氧化物时，在暴露到反应 等离子体或反应离子时形成的图形是陡峭的(sharp)，因而所产生的磁记录图形具有提高 的精确度。当氧化物的量小于0.5原子％时，反应性没有提高到适当的程度。相反地，当氧 化物的量大于6原子％时，图形的图像倾向于模糊。在磁性层具有颗粒状结构的情况下，磁性层与反应等离子体或反应离子的反应性 倾向于不希望地提高，因此反应区域扩展得太宽，导致在暴露到反应等离子体或反应离子 时形成的图形容易模糊。通常，具有颗粒状结构的磁性层包含大于6原子％的量的氧化物。在本发明中优选地，包含0. 5原子％到6原子％的氧化物的磁性层具有非颗粒状 结构，这是因为可以更稳定地形成磁记录图形的陡峭而清晰的图像。在具有非颗粒状结构 的磁性层中，磁晶粒未被氧化物覆盖。这与其中磁晶粒通常被氧化物所覆盖的具有颗粒状 结构的磁性层形成了对比。发明人还发现，在包含0. 5原子％到6原子％的氧化物的磁性层为面内取向的 (in-plane orientated)磁性层的情况下，在暴露到反应等离子体或反应离子时形成的图 形比在包含0.5原子％到6原子％的氧化物的磁性层为垂直取向的磁性层时形成的图形更 陡峭。推测构成磁性层的磁晶粒的沿(002)方向的取向影响晶粒与反应等离子体或反应离 子的反应性。更具体而言，在包含0. 5原子％到6原子％的氧化物的磁性层为面内取向的 磁性层的情况下，晶粒与反应等离子体或反应离子的反应主要沿膜厚度的厚度方向(即， 垂直方向)进行，并且沿与厚度方向垂直的方向的反应速率小于沿厚度方向的反应速率， 结果在暴露到反应等离子体或反应离子时形成的图形变得陡峭。还推测磁晶粒与反应等离 子体或反应离子的反应以凹坑(Pit)的状态或与图形一致地进行，由此在磁性层上形成陡 峭的磁记录图形。在本发明中，考虑到磁性层与反应等离子体或反应离子的高反应性和在暴露到反 应等离子体或反应离子时形成的图形的高清晰度(sharpness)，包含在磁性层中的氧化物 优选为选自Si02、Ti02、W02、W03以及Cr2O3的至少一种氧化物。反应等离子体或反应离子优选地包含卤素离子。卤素离子优选为通过将选自CF4、 SF6、CHF3、CC14以及KBr的至少一种气态卤化物引入反应等离子体而产生的卤素离子。本发明的制造方法优选还包括在将磁性层的所述区域暴露到反应等离子体或反 应离子的步骤之后将磁性层的已经被暴露到反应等离子体或反应离子的该区域暴露到氧 等离子体的步骤。该暴露到氧等离子体的处理导致磁记录图形具有这样的区域，该区域具 有被更明显地改性的磁特性。本发明的用于制造具有磁性分离的磁记录图形的磁记录介质的方法的特征在于 包括在非磁性基底上形成上述磁性层的步骤以及将磁性层的磁性地分离所述磁记录图形 的区域(表面部分)暴露到反应等离子体或反应离子的步骤；其中上述两个步骤以该次序 实施。
优选地，通过例如离子铣削去除磁性层的将要暴露到反应等离子体或反应离子的 区域中的表面层部分，然后，将磁性层的通过去除表面层部分而新暴露的表面部分暴露到 反应等离子体或反应离子。还优选进行这样的步骤，S卩，在将磁性层的所述区域暴露到反应等离子体或反应 离子的步骤之后，用惰性气体照射至少在磁性层的已暴露到反应等离子体或反应离子的所 述区域中的表面。优选地如此处理磁性层的将要暴露到反应等离子体或反应离子的区域，以便通过 例如离子铣削去除在磁性层的该区域中的表面层部分，然后，将磁性层的通过去除表面层 部分而新暴露的表面部分暴露到反应等离子体或反应离子，由此形成用于分离磁记录图形 的具有改性的磁特性的区域(或退磁的区域)。图1和图2示例了具有通过暴露到反应等离子体或反应离子而使磁特性改性或退 磁的区域的磁性层的结构。图1中示例的结构具有在形成于非磁性基底1上的磁性层2中的磁改性区域或退 磁的区域21，其中通过以下工艺形成区域21，S卩，去除磁性层2的表面层部分，然后将通过 去除该表面层部分而新暴露的表面部分23暴露到反应等离子体或反应离子。图2中示例的结构具有在形成于非磁性基底1上的磁性层2中的磁改性区域或退 磁的区域21，其中通过以下工艺形成区域21，S卩，将磁性层2的表面层部分暴露到反应等离 子体或反应离子，而不进行去除表面层部分的预处理。在图1和图2中，参考标号表示下列部分或元件。1非磁性基底2磁性层21磁改性的区域或退磁的区域22磁性层的通过磁改性的区域或退磁的区域21而被分隔或分离的表面部分23通过去除磁性层的表面层部分而暴露的表面部分24通过去除磁性层的表面层部分而形成的凹陷W表示磁记录图形中的磁性区域的宽度，L表示磁记录图形中的非磁性区域的宽 度。W优选不大于200nm，L优选不大于lOOnm，因此，磁道间距(pitch) ( S卩，W+L的和)不 大于300nm。发明人进行的研究表明，通过使用氧或卤素的反应等离子体或反应离子来氧化或 卤化在磁性层已暴露到反应等离子体或反应离子的区域中的表面层部分，由此激活了磁性 层的暴露的表面部分，因此所产生的磁记录介质的环境抵抗性通常变得劣化。更具体而言， 通过暴露到反应等离子体或反应离子而被激活的诸如钴颗粒的磁性金属颗粒在高温和高 湿条件下倾向于迁移并部分地从磁记录介质上的保护碳外涂层的表面析出。在根据本发明的制造方法中，通过利用反应等离子体或反应离子的氧化或卤化而 已被激活的磁性层优选地被暴露到惰性气体照射，因此，磁性层被稳定化，因而在高温和高 湿条件下磁性金属颗粒的迁移不会发生或仅仅以最小的程度发生。在本说明书中使用的术语“磁记录图形”表示广义的磁记录图形，其包括其中以 每位的特定规则性来设置磁记录图形的构图的介质；其中以磁道的方式设置磁记录图形的 介质；以及伺服信号图形。
为了简化和容易，优选采用本发明的方法来制造离散型磁记录介质，其中，磁性分 离的磁记录图形涉及磁记录磁道和伺服信号图形。将参考图3和4具体描述根据本发明制造磁记录介质的方法。例如，如图4的步骤I所示，所制造的磁记录介质具有多层结构，其包括依次形成 的非磁性基底1、形成在基底1上并具有磁记录图形的磁性层2以及外涂层9。在本发明 的方法所制造的磁记录介质中，还可以根据需要适当地设置除了非磁性基底1、磁性层2以 及外涂层9之外的可选的层。因此，可以在非磁性基底1与磁性层2之间形成软磁性衬层 (underlayer)和中间层(图4中未示出)。可以在外涂层上形成润滑层(图4中未示出)。对用于本发明的非磁性基底1没有特别的限制，并且，作为其具体的实例，可以提 及主要由铝构成的铝合金基底，例如，Al-Mg合金基底；以及由常规的钠玻璃、铝硅酸盐玻 璃、玻璃陶瓷、硅、钛、陶瓷以及有机树脂构成的基底。在这些基底中，优选使用铝合金基底、 诸如玻璃陶瓷基底的玻璃基底、以及硅基底。非磁性基底的平均表面粗糙度(Ra)优选不大于lnm、更优选不大于0. 5nm，特别优 选不大于0. lnm。在本发明的方法中形成在上述非磁性基底1的表面上的磁性层2的特征在于包含 0.5原子％到6原子％ (基于所述磁性层)的氧化物。优选地，从主要由钴构成的合金形成 磁性层。可以通过并入或组合氧化物与磁性合金来制备包含氧化物的磁性层。并入到磁 性合金中的氧化物包括与磁性合金化学成键的氧化物和位于颗粒边界中的氧化物。包含 氧化物的磁性层还包括由通过将氧原子直接与磁性合金组合而形成的含氧合金(例如， CoCrPt-O)构成的磁性层。对于被并入磁性合金中的氧化物的具体实例，可以提及Si02、TiO2, W02、WO3> Cr2O3 以及Ta205。可以组合地使用这些氧化物。本发明人进行的研究表明，CoO不能将磁性层与 反应等离子体或反应离子的反应性提高到希望的程度。推测Co与0之间的键是强的并会 干扰磁性层与反应等离子体或反应离子的反应。在上述氧化物当中，Si02、Ti02、W02、W03以 及Cr2O3是优选的。构成包含氧化物的磁性层的含氧磁性合金优选包括含氧钴合金，所述含氧钴合金 通过组合诸如 CoCr、CoCrPt, CoCrPtB、、CoCrPtB-X 或 CoCrPtB-X-Y (X 表示诸如 Ru 和 W 的 元素，Y表示诸如Cu和Mg的元素)与选自上述氧化物的氧化物而制成。作为含氧钴合金 的具体实例，可以提及 CoCrPt-0、CoCrPt-SiO2, CoCrPt-Cr2O3> CoCrPt-TiO2, CoCrPt-ZrO2, CoCrPt-Nb2O5, CoCrPt-Ta2O5, CoCrPt-Al2O3^ CoCrPt-B2O3^ CoCrPt-WO2 以及 CoCrPt-WO30在含氧磁性层具有颗粒状结构(其中磁性合金和氧化物作为离散颗粒而存在)的 情况下，磁性层与反应等离子体或反应离子的反应性倾向于提高到不希望的大的程度，结 果在暴露到与反应等离子体或反应离子时形成的图形易于模糊。因此，在本发明中优选形 成具有其中磁性合金与氧化物化学键合的非颗粒状结构的含氧磁性层。在本发明的方法中形成的磁性层的晶体结构优选为六方密堆(hep)结构。在具有 六方密堆结构的磁性层中，其(002)晶面有时(occasionally)沿与基底表面平行的方向取 向，g卩，晶体c轴(
轴)有时沿与其垂直的方向取向。在这样的垂直磁性层中，当磁性 层包含0.5原子％到6原子％的氧化物时，可以提高磁性层与等离子体的反应性。然而，发
9明人发现，在晶体c轴取向为平行于基底表面的情况下，与晶体c轴取向为垂直于基底表面 而形成的图形相比，所形成的图形倾向于清楚且陡峭。因此，在本发明的方法中形成的磁性 层优选为面内取向的磁性层。还优选磁性层具有多层结构，所述多层结构由作为面内取向 的磁性层的上磁性层和作为垂直取向的磁性层的下磁性层构成。可以通过如下确定的摇摆曲线的半值宽度Δ (delta) θ 50来评估磁性层中的晶 体c轴的取向方向。通过X-射线衍射来分析形成在基底上的磁记录层，即，通过扫描X-射 线的入射角来分析平行于基底表面的晶面。在磁性层具有上述六方密堆(hep)晶体结构的 情况下，观察到对应于该晶面的衍射峰。在包含钴合金的垂直取向的磁性层的情况下，hep 结构中的晶体c轴(
轴)沿垂直于基底表面的方向取向，因此，观察到归因于(002) 晶面的衍射峰。然后，光学系统相对于基底表面摆动，同时保持衍射(002)晶面的布拉格角。绘制 (002)晶面的衍射强度相对于光学系统的倾斜角度的关系，以绘出摇摆曲线，其中中心在零 度摆动角处。如果(002)晶面平行于基底表面，则获得具有陡峭的形状摇摆曲线。比较而 言，如果(002)晶面宽泛地分布，则获得具有宽泛地加宽的形状的摇摆曲线。因此，可以基于摇摆曲线的半值宽度Δ (delta) θ 50来评估磁性层中的晶体取向 (垂直取向或面内取向)。半值宽度Δ (delta) θ 50越小，则垂直取向越高。通常通过溅射方法形成磁性层。磁性层通常具有的厚度范围为3nm到20nm，优选5nm到15nm。可以考虑磁性合金 的种类和多层结构来确定磁性层的厚度，以便获得足够高的输入和输出磁头功率。磁性层 具有至少特定值的厚度，以便在再现时获得至少特定水平的输出功率。然而，与记录-再现 特性有关的参数通常随输出功率的增加而劣化。因此，在选择磁性层的最优厚度时应考虑 输出功率和记录-再现特性。根据本发明的制造磁记录介质的方法(如图3和4所具体示例的)包括步骤A到 I。如图3所示在步骤A中，在非磁性基底1上形成磁性层2。在步骤B中，在磁性层2上形成掩模层3。在步骤C中，在掩模层3上形成抗蚀剂层4。在步骤D中，通过使用压模5将负磁记录图形转移到抗蚀剂层4上。负磁记录图 形是指在抗蚀剂上形成有凹陷的负图形，所述凹陷已经被形成在用于分离在磁性层上形成 的记录磁道的区域中。图3中的步骤D中的箭头表示压模5移动的方向。在步骤E中，选择性地去除掩模层3的部分，所述部分形成了与磁记录图形的负图 形对应的凹陷，如步骤D中所示。在步骤D中在抗蚀剂层部分地残留在凹陷中的情况下，在 步骤E中去除凹陷中的残留的抗蚀剂层8和掩模层3 二者。如图4所示在步骤(F)中，将磁性层2的与已从其去除了抗蚀剂层4和掩模层3的区域对应 的表面层的凹陷暴露到铣削离子6，由此去除在磁性层的经离子铣削的区域中的表面层部 分。参考标号7指示出磁性层的表面层的经离子铣削的区域，参考字母d表示磁性层的已 通过离子铣削去除的表面层部分的厚度。
在步骤G中，将磁性层的已经从其去除了磁性层的表面层部分的经离子铣削的区 域7暴露到反应等离子体或反应离子10，由此使磁性层的区域7的磁特性改性，并进一步去 除剩余的抗蚀剂层4和剩余的掩模层3。在步骤H中，用惰性气体11照射磁性层2的暴露的表面。在步骤I中，用保护性外涂层9涂覆磁性层2的暴露的表面。以上述次序进行上述步骤A到I。优选地实施上述将磁性层2的表面层的凹陷暴露到铣削离子6的步骤F，但步骤F 不是必需的。在略去离子铣削步骤F的情况下，在步骤G中将已经在步骤E中通过去除掩 模层3而暴露的磁性层的表面暴露到反应等离子体或反应离子10。在根据本发明的制造磁记录介质的方法的步骤B中形成在磁性层2上的掩模层3 优选地由选自 Ta、W、氮化钽、氮化钨、Si、SiO2, Ta2O5, Re、Mo、Ti、V、Nb、Sn、Ga、Ge、As 以及 Ni中的至少一种材料形成。通过使用这些材料，可以提高掩模层3对铣削离子6的屏蔽能 力，并且还可以增强磁记录图形通过掩模层3的可成形性。这些材料可以容易地通过使用 反应气体的干法蚀刻步骤去除，因此，在图4中示出的步骤F中，可以最小化剩余的掩模层， 并可以避免或最小化磁记录介质层的暴露表面的污染。在掩模层形成步骤B中使用的掩模层形成材料当中，优选As、Ge、Sn以及Ga。更 优选Ni、Ti、V以及Nb，最优选Mo、Ta以及W。掩模层3优选具有Inm到2nm范围的厚度。在本发明的制造方法中，在图3中示出的步骤D中的将磁记录图形的负图形转移 到抗蚀剂层4上之后，抗蚀剂层4的凹陷区域优选具有0到IOnm的范围内的厚度。当抗蚀 剂层的凹陷区域8具有这样的厚度时，可以以有利的方式实现图3中示出的步骤E中的对 抗蚀剂层和碳层的选择性去除。也就是，可以避免在掩模层3的边缘部分处的不希望的下 沉(sagging)，从而在图4的步骤F中可以提高掩模层3对注入离子6的屏蔽能力，并且还 可以增强磁记录图形通过掩模层3的可成形性。抗蚀剂层优选具有约IOnm到IOOnm的范 围内的厚度。在根据本发明的制造磁记录介质的方法的优选实施例中，可以使用在利用辐射的 照射时可固化的材料作为用于形成图3的步骤C中的抗蚀剂层4的材料；并且，当在步骤D 中使用5将负磁记录图形转移到抗蚀剂层4上时，或者在已经完成负磁记录图形的转移之 后，用辐射照射抗蚀剂层4以使其固化。在该优选实施例中，可以高精度地将压模5的形状 转移到抗蚀剂层4上。因此，当通过在图3的步骤E中的蚀刻去除掩模层3的与磁记录图 形的负图形对应的区域时，可以避免在掩模层3的边界部分处的不希望的下沉，并可以提 高掩模层3对铣削离子6的屏蔽能力，还可以增强磁记录图形通过掩模层3的可成形性。用于固化可固化材料的辐射在广义上是指包括热射线、可见光、紫外光、X射线、以 及Y射线的电磁波。作为可固化材料的具体实例，可以提及通过热射线可固化的热固性树 脂和通过紫外光可固化的紫外固化树脂。在根据本发明的制造磁记录介质的方法中，在通过使用压模5将负磁记录图形转 移到抗蚀剂层4上的步骤D中，优选将压模5压在具有高流动性的抗蚀剂层4上，并且，在 抗蚀剂层处于受压状态的同时，用辐射来照射抗蚀剂层4以由此使其固化，然后将压模5从 抗蚀剂层4移除。通过该步骤，可以将压模的形状高精度地转移到抗蚀剂层4上。
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为了在抗蚀剂层处于受压状态的同时用辐射来照射具有高流动性的抗蚀剂 层，可以采用通过将包括抗蚀剂层的多层结构的基底侧(即，与被压模按压的抗蚀 剂层相反的一侧)暴露到辐射来利用辐射照射该多层结构的方法；使用透射辐射的 (radiation-transmitting)压模并将多层结构的被压模按压的一侧暴露到辐射的方法； 通过从多层结构的侧面施加辐射来将被压模按压的抗蚀剂层暴露到辐射的方法；以及利用 对于固体呈现高传导性的辐射(例如，热射线)暴露多层结构的被压模按压的一侧或其相 反侧(基底侧)的方法。在本发明的方法中的用辐射来照射可辐射固化的抗蚀剂层以固化抗蚀剂层的步 骤的优选的具体实例中，使用诸如酚醛清漆树脂、丙烯酸酯树脂或脂环系环氧树脂的可紫 外线固化的树脂作为可辐射固化的抗蚀剂树脂，并且使用由高度透射紫外线的玻璃或树脂 构成的压模。通过采用上述步骤，可以将分离磁道的区域(即，将磁性层分为多个磁性区域的 区域)中的诸如矫顽力和剩余磁化的磁特性减小至最小值，因此，可以避免写入时字符渗 出(letter bleeding)并可以将磁记录介质的面记录密度提高至更高的程度。优选地，通过利用例如电子束光刻在金属板上形成微小轨道图形来形成在图形转 移步骤D中使用的压模。对用于形成压模的材料没有特别的限制，只要不妨碍本发明的 目的即可，但是，优选使用具有足以耐受制造磁记录介质的方法的硬度并具有良好耐久性 (durability)的材料。这样的材料包括例如镍。形成在压模上的图形包括通常使用的用于记录常规数据的磁道的图形，还包括用 于伺服信号的图形，例如脉冲(burst)图形、格雷码图形以及前导(preamble)图形。如图4中的步骤F所示，优选地通过诸如离子铣削10去除在磁性层的凹陷区域中 的表面层部分，然后，将新暴露的区域暴露到反应等离子体或反应离子，由此使磁性层的所 述区域的磁特性改性。与包含具有改性的磁特性但却通过不去除在磁性层的凹陷区域中的 表面层部分而制备的区域的常规磁记录介质相比，包含具有这样的改性的磁特性的区域的 磁记录介质具有呈现清晰的对比度的磁记录图形并具有高SNR。其原因如下。首先，通过去 除磁性层的区域中的表面层部分，新暴露的区域变得更清楚并被更好地激活，因此，呈现与 反应等离子体和反应离子的增强的反应性；其次，在新暴露的区域中引入了反应离子可以 易于渗入其中的表面缺陷，例如，微空隙。磁性层的通过例如离子铣削6去除的表面层部分的厚度(由图4的步骤F中的 “d”表示)的优选范围为0. Inm到15nm，更优选Inm到lOnm。当被去除的表面层部分的厚 度小于0. Inm时，通过去除所述表面层部分所带来的上述益处是不充分的。比较而言，当被 去除的部分的厚度大于15nm时，所产生的磁记录介质具有差的表面光滑度，并且所产生的 磁记录_再现装置具有差的磁头悬浮特性。在本发明中，磁性层的用于使例如磁记录磁道和伺服信号图形彼此磁性分离的区 域的特征在于是通过暴露到反应等离子体或反应离子而形成的，由此磁性层的所述区域的 磁特性被改性或劣化。本说明书中使用的术语“磁性分离的磁记录图形”表示当从前侧观察多层结构时 所看到的通过磁性层2的被改性或退磁(凹陷)的区域分离的磁记录图形(如图4中的步 骤G所示)。本发明的目的可以通过这样的实施例实现，其中，在通过磁性层2的上表面部分中的其被改性或退磁的区域而使磁性层2分离的情况下，即使磁性层2在其最下部分中 未被分离。因此，该实施例同样落入这里使用的磁性分离的磁记录图形的范围内。通过在此使用的术语“磁记录图形”来表示广义的磁记录图形，其包括其中以每 位的特定规则性来设置磁记录图形的构图的介质；其中以磁道的方式设置磁记录图形的介 质；以及伺服信号图形。为了简单和容易，优选将本发明的方法用于制造离散型磁记录介质，其中磁性分 离的磁记录图形包括磁记录磁道和伺服信号图形。为了在本发明中形成磁记录图形而进行的对磁性层的改性是指为了形成磁记录 图形而至少部分地改变磁性层的在其特定区域中的磁特性(更具体地，降低矫顽力或剩余 磁化、以及退磁)。可以通过暴露到反应等离子体或反应离子而使特定的区域非晶化，形成磁性层的 使例如磁记录磁道和伺服信号图形彼此磁性分离的上述区域。因此，为了形成用于使磁记 录磁道和伺服信号图形磁性分离的区域，还可以通过将其特定区域暴露到反应等离子体或 反应离子而改变磁性层的在该特定区域中的晶体结构(更具体而言，通过对磁性层的非晶 化)，来使磁性层的该区域的磁特性改性。在本发明中对磁性层的非晶化是指将磁性层中的原子排列改变为非长程有序的 不规则的原子排列。更具体地，其是指随机排列具有小于2nm的尺寸的微晶颗粒。可以通 过χ-射线衍射分析或电子射线衍射分析时的归因于晶面的峰的不存在或仅仅存在晕圈来 确认微晶颗粒的该随机排列。在本发明中使用的反应等离子体包括例如感应耦合等离子体(ICP)和反应离子 等离子体(RIE)。在本发明中使用的反应离子包括例如存在于上述感应耦合等离子体和反 应离子等离子体中的反应离子。这里使用的感应耦合等离子体是指通过以下方式获得的高温等离子体，S卩，向气 体施加高电压以由此形成等离子体，并进一步施加高频磁变(magnetic variation)而产生 归因于等离子体内部的过电流(over-current)的焦耳热。与常规地使用离子束制造离散 磁道介质的情况相比，感应耦合等离子体具有高电子密度并可以高效率地在具有大面积的 磁性膜中使磁性层的磁特性改性。这里使用的反应离子等离子体是指通过将诸如02、5&、01&丄&或014的反应性 气体引入等离子体中而获得的高反应性等离子体。当使用已经将反应性气体中引入其中的 这样的反应离子等离子体作为本发明的方法中的反应等离子体时，所述等离子体可以以较 高的效率使磁性层的磁特性改性。本发明中使用的反应等离子体或反应离子优选地包含卤素。作为卤素离子，特别 优选的是通过将选自CF4、SF6, CHF3、CCL4以及KBr的至少一种气态卤化物引入反应等离子 体或反应离子中而产生的卤素离子。通过在反应等离子体或反应离子中存在的卤素，用于使磁性层的特定区域改性的 磁性层与等离子体的反应性被增强，从而所产生的磁记录图形的图像变得更陡峭。其原因 尚不清楚，但推测反应等离子体中的卤素离子蚀刻了沉积在磁性层的表面上的外来物质， 从而清洁了磁性层的表面，结构提高了磁性层的反应性。此外，推测磁性层的清洁表面可以 使卤素离子高效率地反应。
在本发明中，通过暴露到反应等离子体或反应离子来实现对磁性层的改性。优选 地，通过使构成磁性层的磁性金属与存在于反应等离子体或反应离子中的原子或离子反应 而实现该改性。该反应涉及使原子或离子侵入到磁性金属中并例如使磁性金属的晶体结构 改变、使磁性金属的组成改变、氧化磁性金属、氮化磁性金属和/或硅化磁性金属。在进行了对磁性层的特定区域的改性之后，如图4中的步骤G所示，去除抗蚀剂层 4和掩模层3。可以通过例如干法蚀刻、反应离子蚀刻、离子铣削或湿法蚀刻的工序来进行 对抗蚀剂层4和掩模层3的去除。在去除了抗蚀剂层4和掩模层3之后，在步骤H中将已经在图4的步骤F和G中 被激活的磁性层暴露到惰性气体照射11，由此使磁性层稳定化，因而即使在高温和高湿条 件下也可以避免或最小化磁性颗粒迁移的出现。通过暴露到惰性气体照射获得这样的益处 的原因尚不清楚。但是，推测惰性元素侵入到磁性层的表面层部分中，由此可以抑制磁性颗 粒的迁移，并且还推测通过惰性气体照射而激活的表面层部分被去除，因而磁性晶粒的迁 移不会发生或仅以小的程度发生。对于惰性气体，为了稳定性和增强的对磁性晶粒迁移的抑制效果，优选使用选自 Ar、He以及Xe的至少一种气体。优选地，通过使用选自离子枪、感应耦合等离子体(ICP)以及反应离子等离子体 (RIE)的至少一种手段的方法来进行向惰性气体照射的暴露。在这些手段当中，鉴于提高的 照射的强度，ICP和RIE是优选的。ICP和RIE在上文中已进行了描述。在暴露到惰性气体照射之后，如图4中的步骤I所示，优选地，在磁性层的表面上 形成保护性外涂层9，然后，优选地在保护性外涂层上涂覆润滑剂(图4中未示出)。通常，通过例如使用P-CVD形成类金刚石碳膜来实现外涂层9的形成，但对形成外 涂层的方法没有特别的限制。保护性外涂层9可以由通常用于形成保护性外涂层的材料形成，例如，所述材料 包括含碳材料，例如碳(C)、氢化碳(HxC)、氮化碳(CN)、非晶碳和碳化硅(SiC)；以及Si02、 &203和TiN。可以形成两个或更多的外涂层。外涂层9的厚度为IOnm以下。如果保护性外涂层的厚度大于lOnm，磁头与磁性层 之间的距离会不希望地变大，经常导致输入和输出功率不足。优选地，在外涂层9上形成润滑层。润滑层由例如含氟的润滑剂、碳氢化合物润滑 剂、或其混合物形成。润滑层的厚度通常在1到4nm的范围内。在图5中示例了根据本发明的方法制造的磁记录-再现装置的实例的结构。本发 明的磁记录_再现装置组合地包括本发明的上述磁记录介质30 ；用于沿记录方向驱动磁 记录介质的驱动部34 ；包括记录部和再现部的磁头31 ；用于以与磁记录介质30相对运动 的方式移动磁头31的装置(磁头驱动部33)；以及用于向磁头31输入信号并用于从磁头 31再现输出信号的记录和再现信号处理装置32。包括上述装置的组合的磁记录-再现装置可以提供高记录密度。更具体地，在该 磁记录-再现装置的磁记录介质中，磁记录磁道是磁离散的，因此，记录磁头宽度和再现磁 头宽度在尺寸上可以彼此近似相同，从而获得足够高的再现输出功率和高SNR。这与其中再 现磁头宽度必须小于记录磁头宽度以使磁道边缘中的磁化过渡区域的影响最小化的常规 磁记录介质形成了鲜明的对比。
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通过将磁头的再现部构造为GMR头或TMR头，即使在高记录密度的情况下也可以 获得足够高的信号强度，也就是，可以提供具有高记录密度的磁记录装置。当磁头以0.005μπι到0.020μπι的范围内的悬浮高度(该高度低于常规采用的悬 浮高度)悬浮时，输出功率增大且SNR变大，由此磁记录装置可具有大尺寸和高可靠性。如果在磁记录介质中组合使用和积复合算法(sum-product compositealgorithm)的信号处理电路，可以更进一步地提高记录密度，并且即使在以每英 寸IOOk磁道、或更高的磁道密度或每英寸IOOOk比特或更高的线记录密度、以及每平方英 寸至少100G比特或更高的高记录密度下进行记录-再现时，也可以获得足够高的SNR。实例下面将通过以下实例具体描述本发明。实例IMlL比较例1和2将用于HD的玻璃基底置于真空腔中，并将该腔排空到不大于1. OX ICT5Pa的压力 以去除空气。所使用的玻璃基底由具有Li2Si205、Al203-K20、Mg0_P205以及Sb2O3-ZuO的组成 构成的玻璃陶瓷，并具有65mm的外径和20mm的内径以及2埃的平均表面粗糙度(Ra)。在玻璃基底上，通过DC溅射依次形成由65Fe-30Co-5B构成的软磁性衬层、由Ru 构成的中间层、具有由垂直取向的磁性晶粒构成的颗粒状结构的第一磁性层(下磁性层)、 以及具有由面内取向的磁性晶粒构成的非颗粒状结构的第二磁性层(上磁性层)。第一磁 性层由Co-10Cr-20Pt-8 (SiO2)合金(紧接在元素前面的数字表示该元素的摩尔百分比) 构成并具有100埃的厚度。第二磁性层由Co-14Cr-14Pt-4B的基础合金和示于下面的表1 中的氧化物构成并具有50埃的厚度。FeCoB软磁性衬层具有600埃的厚度，Ru中间层具有 100埃的厚度。然后，通过溅射在第二磁性层上形成具有60nm的厚度的钽掩模层。通过旋涂方法 用抗蚀剂涂覆掩模层。抗蚀剂由可紫外线固化的酚醛清漆树脂构成并具有IOOnm的厚度。以IMPa(约8. 8kgf/cm2)的压力将具有与希望的磁记录图形对应的负图形的玻璃 压模按压到抗蚀剂层上。该玻璃压模具有至少95%的紫外线透射率。在将压模按压到抗 蚀剂层上的同时，用具有250nm波长的紫外线照射压模的上表面10秒以固化抗蚀剂层。此 后，将压模从抗蚀剂层分离，由此将磁记录图形转移到抗蚀剂层上。如此转移的磁记录图形 具有的形状使得抗蚀剂层中的凸起为具有120nm的宽度的圆形且抗蚀剂层中的凹陷为具 有60nm的宽度的圆形。经构图的抗蚀剂层的厚度为80nm，抗蚀剂层的凹陷部分的厚度为约 5nm。凹陷部分与基底表面成约90度的角。此后，通过干法蚀刻去除抗蚀剂层的凹陷部分和钽掩模层的对应部分。在下列条 件下进行对抗蚀剂层的干法蚀刻。O2气流速40sCCm;压力0.3Pa;高频等离子体功率 300W ；DC偏置电压30W ；以及蚀刻时间10秒。在下列条件下进行对钽层的干法蚀刻条件。 CF4气流速50sccm ；压力0. 6Pa ；高频等离子体功率500W ；DC偏置电压60W ；以及蚀刻时 间30秒。在实例11和比较例2中，通过使用Ar离子的离子铣削，去除磁性层的与抗蚀剂层 和钽掩模层的被去除的凹陷部分对应的暴露的表面部分。离子铣削条件如下。高频输出功 率:800W，加速电压:500V，压力0. 014Pa，氩气流速5sccm，离子铣削时间:40秒，以及电 流密度0. 4mA/cm2。
此后，在实例11和比较例2中，将磁性层的经离子铣削的表面层部分暴露到反应 等离子体或反应离子，以使磁性层的表面部分的磁特性改性。比较而言，在实例1-10和比较例1中，没有对磁性层的与抗蚀剂层和钽掩模层的 被去除的凹陷部分对应的暴露的表面部分进行离子铣削，而是直接暴露到反应等离子体或 反应离子以使磁性层的表面部分的磁特性改性。在所有实例和比较例中，使用感应耦合等离子体(ICP)装置(从ULVAC Inc.可得 的“NE550”)进行对反应等离子体的暴露。等离子体发射条件如下。CF4的流速90cc/分 钟，输入功率200W，装置内的压力0. 5Pa,以及处理时间50秒。在暴露到CF4之后，进行 暴露到氧气50秒。此后，通过在下列条件下的干法蚀刻去除残留在多层结构的表面上的抗蚀剂层的 剩余部分和掩模层的剩余部分。3&气的流速dOOsccm，压力2.0Pa，高频等离子体功率 400W，以及处理时间300秒。此后，在以下条件下用惰性气体等离子体照射磁性层的表面。惰性气体的流速 5sccm，压力:0. 014Pa，加速电压:300V，电流密度0. 4mA/cm2以及处理时间:5、10、15或25秒。通过CVD方法形成具有4nm厚度的保护性碳(DLC 类金刚石碳)外涂层，并最终 用润滑剂涂覆多层结构以形成润滑膜。由此，完成了磁记录介质的制造。通过使用旋转支架(spin stand)评估磁记录介质的电磁转换特性。将垂直记录 头和TuMR读取头用于评估。通过比较对磁性层的未暴露到反应等离子体的区域的测量的 磁化的量与对磁性层的已经暴露到反应等离子体的区域测量的磁化的量，来评估电磁转换 特性。表权利要求
一种制造具有磁性分离的磁记录图形的磁记录介质的方法，其特征在于包括在非磁性基底上形成磁性层的步骤，所述磁性层包含基于所述磁性层的0.5原子％到6原子％的范围内的量的氧化物；以及将所述磁性层的磁性地分离所述磁记录图形的区域暴露到反应等离子体或反应离子的步骤。
2.根据权利要求1的制造磁记录介质的方法，其中包含0.5原子％到6原子％的氧化 物的所述磁性层具有非颗粒状结构。
3.根据权利要求1或2的制造磁记录介质的方法，其中包含0.5原子％到6原子％的 氧化物的所述磁性层是面内取向的磁性层。
4.根据权利要求1到3中任何一项的制造磁记录介质的方法，其中所述氧化物是选自 SiO2, TiO2, WO2, WO3以及Cr2O3的至少一种氧化物。
5.根据权利要求1到4中任何一项的制造磁记录介质的方法，其中所述反应等离子体 或所述反应离子包含卤素离子。
6.根据权利要求5的制造磁记录介质的方法，其中所述卤素离子是通过将选自CF4、 SF6, CHF3、CCl4以及KBr的至少一种气态卤化物引入到所述反应等离子体中而产生的卤素 罔子。
7.根据权利要求1到6中任何一项的制造磁记录介质的方法，还包括在将所述磁性层 的所述区域暴露到反应等离子体或反应离子的步骤之后，将已经暴露到反应等离子体或反 应离子的磁性层的所述区域暴露到氧等离子体的步骤。
8.根据权利要求1到7中任何一项的制造磁记录介质的方法，其中所述磁性层的将要 暴露到反应等离子体或反应离子的所述区域为所述磁性层的表面部分。
9.根据权利要求1到7中任何一项的制造磁记录介质的方法，其中去除所述磁性层的 将要暴露到反应等离子体或反应离子的所述区域中的表面层部分，然后，将所述磁性层的 通过所述表面层部分的所述去除而新暴露的表面部分暴露到反应等离子体或反应离子。
10.根据权利要求9的制造磁记录介质的方法，其中在所述磁性层的将要暴露到反应 等离子体或反应离子的所述区域中的所述表面层部分的所述去除被实施到使得具有0.1 到15nm的范围内的厚度的表面层部分被去除的程度。
11.根据权利要求1到10中任何一项的制造磁记录介质的方法，还包括在将所述磁性 层的所述区域暴露到反应等离子体或反应离子的步骤之后，用惰性气体照射至少在已经暴 露到所述反应等离子体或所述反应离子的磁性层的所述区域中的表面的步骤。
12.一种磁记录和再现装置，其特征在于组合地包括通过根据权利要求1到11中任 一项的方法制造的磁记录介质；用于沿记录方向驱动所述磁记录介质的驱动部；包括记录 部和再现部的磁头；用于以与所述磁记录介质相对运动的方式移动所述磁头的装置；以及 用于向所述磁头输入信号并用于从所述磁头再现输出信号的记录和再现信号处理装置。
全文摘要
公开了一种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上形成磁性层的步骤，该磁性层包含0.5原子％到6原子％的氧化物；以及将所述磁性层中的将要彼此磁性地分离的区域暴露到反应等离子体或反应离子的步骤。所述磁性层优选具有非颗粒状结构且是面内取向型磁性层。优选地，在将所述区域暴露到反应等离子体或反应离子的步骤之后，至少进行将惰性气体施加到已经暴露到所述反应等离子体或所述反应离子的所述区域中的表面。该方法可以以高生产率制造这样的磁记录介质，该磁记录介质包括高度精确的磁记录图形并具有高电磁转换特性和高记录密度。
文档编号H01F41/34GK101971254SQ200980108426
公开日2011年2月9日 申请日期2009年1月9日 优先权日2008年1月11日
发明者坂脇彰, 福島正人 申请人:昭和电工株式会社