专利名称：磁记录介质，磁记录介质的基底和磁记录装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种具有离散磁道的磁记录介质、用来制造这种磁记录介质的基底以及包含这种磁记录介质的磁记录装置。
背景技术：
随着硬盘驱动器(HDD)磁道密度的增加，相邻磁道间的相互干扰变得越来越成问题。特别是，一个重要的技术目标是减少由写磁头磁场的边缘效应引起的写干扰(write fringing)。一种具有物理上相互隔离的记录磁道的离散磁道型被构图介质(patterned media，一种DTR介质)能够减少写数据时的边缘擦除现象和读数据时的边缘读取现象，这就使得在垂直磁道方向大大增加密度成为可能。因此，离散磁道型被构图介质就被期待成为能够实现高密度记录的磁记录介质。
DTR介质大致分为刻蚀磁性薄膜型和刻蚀基底型。刻蚀磁性薄膜型DTR介质包含大量的制造步骤，料想会增加成本。相反，刻蚀基底型DTR介质，通过首先在基底上形成凸起和凹陷，然后用溅射在基底上沉积一层磁性薄膜合来制造，适合用来批量生产。
然而，由于磁性薄膜在刻蚀基底型DTR介质的凹陷处也存在，因此来自凹陷处的磁信号使信噪比向不利的方向退化。
已经知道一种HDD介质，其中，凸起和凹陷形成在基底表面之上，并且磁性薄膜被沉积在有凸起和凹陷的基底上(见美国专利No.5,402,278)。在这种HDD介质中，数据被记录在离磁头近的凸起处之上的磁性薄膜中。在凹陷处的磁性薄膜远离磁头，因此不参与磁记录。凹陷处的磁性薄膜提供的读取信号也低。这种HDD介质被打算用来抑制相邻磁道间的记录干扰。然而，从美国专利No.5,402,278来看，介质表面凹陷处的大的深度使得让读写磁头在有凸起和凹陷的介质上稳定飞行变得困难。
另一方面，一个方法被提了出来，其中磁性多层膜被沉积在平坦的基底表面上，用离子束辐射磁道间区域处的磁性多层膜以破坏其结构(见美国专利No.6,331,364)。这种方法使磁道间的不参与磁记录的磁性材料的磁记录特性退化。磁道间的磁性材料提供的读取信号也弱。这个方法被打算用来抑制相邻磁道间的记录干扰。然而，美国专利No.6,331,364本质上要求在磁性薄膜沉积之后使用离子束辐射工艺，这使得制造介质的成本较高。
发明内容
根据本发明的一个方面的磁记录介质包括具有记录磁道以及隔离记录磁道的隔离区域的基底，该隔离区域具有形成于其上的凸起和凹陷图形；沉积在基底上的记录薄膜，其中，记录磁道顶部和隔离区域顶部之间的高度差大于等于2nm且小于等于7nm，记录磁道顶部和隔离区域底部间的高度差大于等于10nm。
附图简述
图1是根据本发明的一个实施例的磁记录介质的剖面图；图2是根据本发明的一个实施例的磁记录介质表面结构的一个例子的透视图；图3是根据本发明的另一个实施例的磁记录介质的剖面图；图4是根据本发明的一个实施例的磁记录介质表面结构的另一个例子的透视图；以及图5是根据本发明一个实施例的磁记录装置的透视图。
具体实施例方式
根据本发明的一个实施例的磁记录介质的直径为65mm，磁道间距为200nm。然而，本发明的效果不限于这个介质规格。根据本发明的一个实施例的磁记录介质包括具有记录磁道以及隔离记录磁道的隔离区域的基底，该隔离区域具有形成于其上的凸起和凹陷图形。该磁记录介质进一步包括沉积在基底上的记录薄膜(包括软衬层和垂直磁记录层的多层膜)。沉积在平坦的记录磁道上的记录薄膜呈现更好的记录/再现特性。另一方面，沉积在记录磁道间的隔离区域之上的记录薄膜(在隔离区域上形成有凸起和凹陷图形)，具有打乱了的记录薄膜中的晶向，因而使读/写特性退化。进一步，为记录磁道顶部和隔离区域顶部之间的高度差以及记录磁道顶部和隔离区域底部间的高度差设定合适的值。这可以防止凹陷处来的磁信号使信噪比退化。另外，这提高了读/写头的飞行特性。
图1是根据本发明的一个实施例的磁记录介质的剖面图。如图1所示，基底1有记录磁道11和隔离记录磁道11的隔离区域12。在隔离区域12内形成凸起和凹陷图形。记录薄膜沉积在基底1上。记录薄膜有一个多层结构，包括软衬层2和垂直磁记录层3。除了软衬层2和垂直磁记录层3之外，记录薄膜还有晶向控制层和保护层。
根据本发明实施例的磁记录介质中，记录磁道的记录层的顶部高度用a表示，隔离区域的记录层的顶部高度用b表示，隔离区域的记录层的底部高度用c表示。然后，设定记录磁道顶部和隔离区域顶部之间的高度差(a-b)以及记录磁道顶部和隔离区域底部间的高度差(a-c)，使之满足以下关系2nm≤(a-b)≤7nm，以及10nm≤(a-c)。
类似地，在基底中，记录磁道顶部的高度用d表示，隔离区域顶部的高度用e表示，隔离区域底部的高度用f表示。然后，设定记录磁道顶部和隔离区域顶部间的高度差(d-e)以及记录磁道顶部和隔离区域底部间的高度差(d-f)，使之满足以下关系
2nm≤(d-e)≤7nm，以及10nm≤(d-f)。
记录磁道顶部和隔离区域底部间的高度差(a-c)和(d-f)最好都小于30nm。每部分的高度都可以确定，例如通过用原子力显微镜(AFM)观察磁记录介质的截面来确定。
图2是根据图1所示的本发明实施例的磁记录介质表面结构的一个例子的透视图。在图2中，隔离区域中的凸起和凹陷图形构成沿着记录磁道11延伸的线图形。
隔离区域的沟槽结构可以由如图2所示的多个沟槽或者如图3所示的单个沟槽所构成。如果隔离区域如图3所示具有单沟槽结构，在沿着垂直于磁道的直线所做的剖面图里，隔离区域的顶部对应着记录部分的一端的侧墙形状那部分，其中角度或曲率发生变化。
隔离区域12中的凸起和凹陷图形不限于图2所示的线图形，也可以是图4所示的点图形。隔离区域12的线或点图形比构成记录磁道11的突出图形要更窄或更小。相应地，尽管沉积在隔离区域12的记录薄膜倾向于有一个圆形的顶角，但是，只要图形满足上述高度条件就足够了。
现在要描述根据本发明一个实施例的制造磁记录介质的方法。该制造方法包括一个制造压模的工艺，一个制造具有凸起和凹陷的基底的工艺，一个沉积磁性薄膜的工艺，以及一个结束工艺。
现在描述制造压模的工艺。制造压模的工艺分为成图、显影、电铸、和结束。
一块母版被覆盖一层光刻胶，该母版被放入一个电子束曝光装置中，在其中母版别支撑住并可以转动。当母版转动时，介质表面的对应着凹陷的那些区域受到电子束的辐射以绘出图形。这个操作从母版的内周到外周连续不断地进行。下面描述图2所示的60nm宽的隔离区域中线图形的形成。磁道间距设定为200nm，在记录磁道上的磁性薄膜的宽度设定为140nm。本例中，在母版转动3圈中，每一个隔离区域都受到具有25nm束斑直径的电子束的辐射，束斑的边缘互相交叠。电子束束斑交叠的区域就会因为两次曝光而有较大量的曝光。因此，显影后这些区域形成深的沟槽(隔离区域的底部)。那些电子束束斑没有交叠的区域只受到一次曝光。因此，显影后这些区域形成浅的沟槽(隔离区域的顶部)。
母版经过一些处理，例如显影和RIE，形成一个有凸起和凹陷图形的光刻胶母版。将光刻胶母版的表面处理成可导电的，然后进行电铸以沉积一层Ni电铸薄膜，这层薄膜随后被剥离掉。在剥离掉的Ni电铸薄膜的背面抛光进行整平处理以调节薄膜厚度。然后母版被冲压以形成像圆盘一样的由Ni作成的具有预定内外直径的压模。压模上的凸起对应着介质上的凹陷。对应记录磁道的区域和对应隔离区域的区域之间的高度差可以在光刻胶的膜厚和RIE条件的基础上进行调整。这个差大于等于30nm，最好是70nm左右。这个压模被用来制造离散磁道型被构图介质。
在制造具有凸起和凹陷的基底的过程中，一个能够同时转移双面的压印装置被用来通过压印印刷术转移凸起和凹陷图形到HDD基底之上。首先，HDD基底的两面都盖上一层压印抗蚀剂。基底被夹在为背面和正面准备的两个压模之间，在整个表面上均匀施压以便将凸起和凹陷图形转移到抗蚀剂表面。这个转移过程在抗蚀剂上形成凹陷，其对应着介质的凹陷处。然后，用具有凸起和凹陷图形的抗蚀剂作掩模刻蚀基底。在例如玻璃基底但不限于玻璃基底的情况下，采用基于CF4气体的RIE进行刻蚀。刻蚀后得到在其表面形成凸起和凹陷图形的HDD基底。刻蚀后，对应着记录磁道的区域和对应着隔离区域的区域之间的高度差大于等于10nm，最好是20nm左右。
在沉积磁性薄膜的过程中，含有软衬层和垂直磁记录层的记录薄膜被沉积在具有凸起和凹陷图形的玻璃基底的表面上，以制成垂直磁记录介质。这种在软衬层上是垂直磁记录层、具有高磁导率的介质被叫做垂直双层介质。在垂直双层介质中，软衬层(SUL)具有一部分磁头的功能，其中，软衬层允许来自于单极磁头的记录磁场在水平方向通过后返回到安置在单极磁头附近的返回磁轭。就是说，软衬层用来把陡峭的、足够垂直磁场施加于记录层以提高记录效率。
图5显示了根据本发明一个实施例的磁记录装置的透视图。磁记录装置包括磁记录介质(DTR介质)10，使DTR介质10转动的主轴马达51，磁头滑块55，支撑磁头滑块55的磁头悬架组件(悬架54和致动器臂53)，音圈马达(VCM)56，和一块电路板，这些都安置在盒子50里。DTR介质10被安置在主轴马达51上，可转动。一种垂直记录方案被用来在DTR介质10上记录各种数字化数据。集成在磁头滑块55里面的磁头是通称的复合磁头，它包括一个单极磁头和一个GMR元件。悬架54被固定在致动器臂53的一端用以支持磁头滑块55，使之面向DTR介质10的记录面。致动器臂53附在枢轴52上。音圈马达(VCM)56位于致动器臂53的另一端，作为一个致动器。音圈马达(VCM)56驱动磁头悬架组件，将磁头定位在DTR介质10上的任意一个径向地址之上。电路板包括一个磁头IC，产生音圈马达(VCM)的驱动信号，产生控制磁头读/写的控制信号，等等。
含有磁记录介质(DTR介质)的磁记录装置制造出来了。就隔离区域中有凸起和凹陷图形的介质而言，制造了三种介质。这些介质中，记录磁道顶部和隔离区域顶部间的高度差h1(图1中的a-b)以及记录磁道顶部和隔离区域底部间的高度差h2(图1中的a-c)有不同的值(样品1到3)。作为参考，也制造了常规的DTR介质，其中，隔离区域作成一个凹陷，没有凸起和凹陷图形。制造了两种常规的DTR介质，这两种介质中，记录磁道顶部和隔离区域底部间的高度差h3有不同的值(样品4和5)。
表1给出了含有上述每种介质的磁记录装置的信噪比和飞行稳定性。对于信噪比，进行了读/写(R/W)测试，方法是用单极磁头将信号写入所得的磁记录介质，然后用GMR头去读信号。在20mm径向位置处的一个固定点进行测量，磁盘的转速为4200rpm。在介质信噪比(S/Nm)中，S值是10kFCI时在单波形的一个反向磁化中的峰峰值(正的和负的最大值)之半处得到的。Nm值是400kFCI时的噪声的方均根(rms)。介质的SNR在来自相邻磁道的噪声的影响下会下降。
表1表明了如下内容。在样品2中，为记录磁道顶部和隔离区域顶部间的高度差h1以及记录磁道顶部和隔离区域底部间的高度差h2设定合适的值，即分别为5nm和10nm。结果，样品2给出了高的SNR和好的磁头飞行稳定性。样品1的高度差h1和h2都太小，因此样品呈现出合适的飞行稳定性，但SNR低。样品3的h1和h2都非常大，因此样品给出了高的SNR，但是飞行稳定性不合适。样品4给出了低的SNR，尽管它的构成隔离区域的凹陷比样品2中隔离区域的顶部更深一些。这其中的原因相信是，样品4中平坦的隔离区域防止了对沉积在隔离区域上的垂直磁记录薄膜的晶向的干扰，以至于在隔离区域上的磁记录薄膜给出的记录/再现特性，与记录磁道上的磁记录薄膜给出的相应特性是相近的，这样，由于来自于隔离区域的磁信号，SNR就降低了。
样品5的高度差h3非常大，因此给出了高的SNR，但是飞行稳定性不合适。
表1
权利要求
1.一种磁记录介质包括具有记录磁道(11)和隔离所述记录磁道(11)的隔离区域(12)的基底(1)，该隔离区域(12)具有形成于其上的凸起和凹陷图形；以及沉积在所述基底(1)上的记录薄膜(2，3)，其特性在于，所述记录磁道(11)顶部和所述隔离区域(12)顶部间的高度差大于等于2nm且小于等于7nm，所述记录磁道(11)顶部和所述隔离区域(12)底部间的高度差大于等于10nm。
2.根据权利要求1的磁记录介质，其特征在于，所述记录磁道(11)顶部和所述隔离区域(12)底部间的高度差小于30nm。
3.根据权利要求1的磁记录介质，其特征在于，所述记录薄膜为多层结构，包括软衬层(2)和垂直磁记录层(3)。
4.根据权利要求1的磁记录介质，其特征在于，在所述隔离区域(12)中的所述凸起和凹陷图形形成了沿着所述记录磁道(11)延伸的线图形。
5.根据权利要求1的磁记录介质，其特征在于，在所述隔离区域(12)中的凸起和凹陷图形形成点图形。
6.磁记录介质的基底，包括对应于记录磁道的区域；以及隔离对应着所述记录磁道的所述区域的隔离区域，在该隔离区域上形成有凸起和凹陷图形；其特征在于，对应所述记录磁道的所述区域的顶部和所述隔离区域的顶部之间的高度差大于等于2nm且小于等于7nm，对应所述记录磁道的所述区域的顶部和所述隔离区域的底部间的高度差大于等于10nm。
7.根据权利要求6的基底，其特征在于，对应所述记录磁道的所述区域的顶部和所述隔离区域的底部间的高度差小于30nm。
8.根据权利要求6的基底，其特征在于，在所述隔离区域中的所述凸起和凹陷图形形成线图形，该线图形沿着对应于所述记录磁道的所述区域延伸。
9.根据权利要求6的基底，其特征在于，在所述隔离区域中的所述凸起和凹陷图形形成点图形。
10.磁记录装置，其特征在于包含根据权利要求1的磁记录介质(10)；以及磁头。
全文摘要
一种磁记录介质包括具有记录磁道(11)和隔离记录磁道(11)的隔离区域(12)的基底(1)，有凸起和凹陷图形形成于其上的隔离区域(12)，以及沉积在基底(1)上的记录薄膜(2，3)，其中，记录磁道(11)顶部和隔离区域(12)底部间的高度差大于等于2nm且小于等于7nm，记录磁道(11)顶部和隔离区域(12)底部间的高度差大于等于10nm。
文档编号G11B5/667GK1892830SQ20061009422
公开日2007年1月10日 申请日期2006年6月27日 优先权日2005年6月28日
发明者樱井正敏, 喜喜津哲, 冈正裕 申请人:株式会社东芝, 昭和电工株式会社