CN102089818A

CN102089818A - 磁记录介质以及磁记录/再现装置

Info

Publication number: CN102089818A
Application number: CN2009801092510A
Authority: CN
Inventors: 福島正人
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Lishennoco Co ltd; Resonac Holdings Corp
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2029-01-16
Also published as: WO2009091030A1; JP2009170040A; US20110051281A1; CN102089818B; US8120869B2; JP4821780B2

Abstract

提供了一种具有非磁性基底的磁记录介质。在非磁性基底的至少一侧上形成用于使磁性层磁性分离的磁性图形。磁性图形由磁性区域和形成为围绕磁性区域的非磁性区域形成。非磁性区域形成相对于磁性图形的凹部，并且磁性图形包括数据区域和伺服信息区域。数据区域中的凹部的面积比率与伺服信息区域中的凹部的面积比率之差在正/负10％以内。磁性区域由颗粒状结构的磁性层构成，在颗粒状结构中，磁性颗粒被氧化剂所围绕，或者磁性区域由两层结构的磁性层形成，该两层结构由颗粒状结构和形成在颗粒状结构上的非颗粒状结构形成。该磁记录介质呈现稳定的磁头悬浮，这可以降低磁头悬浮高度，从而实现优良的记录密度特性。

Description

磁记录介质以及磁记录/再现装置

技术领域

本发明涉及用于诸如硬盘装置的磁记录/再现装置的磁记录介质。还涉及磁记录/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110kTPI。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。

离散磁道介质的一个实例为在例如专利文件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：第一种方法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；第二种方法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)。第一种方法通常称为磁性层处理型方法，第二种方法通常称为压纹(embossing)型方法。

提出了另一离散磁道方法，在该方法中，例如，对预先形成的磁性层进行氮离子或氧离子注入或者利用激光进行辐射，由此形成在离散磁道介质中分离磁道的区域(参见，例如，专利文件4)。

此外，还提出了一种制造磁记录介质的方法，其包括使用碳掩模对磁性层进行离子铣削的步骤(参见专利文件5)。

此外，在专利文件6中提出了另一种形成磁性图形的方法，其包括形成包含选自Fe、Co和Ni的至少一种元素的铁磁性层的步骤，选择性地掩蔽铁磁性层的表面的步骤，以及以下步骤，即，将铁磁性层的表面的通过选择性掩蔽所暴露的区域暴露到包含卤素的反应气体，由此在铁磁性层的将成为非铁磁性区的所述暴露的区域中使铁磁性层和衬层与反应气体中的活性成分化学反应。

专利文件7教导了在磁盘中磁性图形对非磁性区域的面积比率的沿径向的变化能够抑制或最小化再现错误。

专利文件1 JP 2004-164692 A1

专利文件2 JP 2004-178793 A1

专利文件3 JP 2004-178794 A1

专利文件4 JP H5-205257 A1

专利文件5 JP 2006-31849 A1

专利文件6 JP 2002-359138 A1

专利文件7 JP 2006-48751 A1

发明内容

本发明所要解决的问题

为了制造离散型或位图形型(bit pattern type)磁记录介质，通常采用这样的方法，其中，在磁记录介质的表面上形成具有凸起和凹陷的磁性层，并且将非磁性材料填充在凹陷中以使表面平整和光滑。还可以采用另一方法，其中，在磁性层上形成具有与磁性图形对应的图形的掩模层，例如，通过离子注入而使磁性层的特定部分退磁或使该部分的磁特性改性，以在磁性层上形成磁性图形。根据后一方法，即使没有采用用非磁性材料填充凹陷的工序，所产生的具有磁记录图形的磁记录介质也具有平坦且光滑的表面。

关于在磁性层上形成具有与磁性图形对应的图形的掩模层并使磁性层的特定部分退磁或使该部分的特性改性以在磁性层上形成磁性图形的上述方法，本发明人开发了这样的方法，其包括：在磁性层上形成具有与磁性图形对应的图形的掩模层的步骤以及使磁性层的暴露的表面与例如氧气反应以由此使磁性层的特定部分退磁或使该部分的特性改性的步骤。在该方法中已经发现，通过在反应之前去除磁性层的暴露的表面的表面层部分，可以增强磁性层与氧气的反应性。通过该方法制造的磁记录介质具有稍微有点不平整的表面，因此，优选用非磁性材料填充在该不平整表面上的凹陷以使该表面平整和光滑。

然而，用非磁性材料填充表面凹陷的表面光滑化工序倾向于沾污磁记录介质的表面，并使制造工艺复杂且成本高。

本发明的主要目的为提供一种离散型或位图形型磁记录介质，该磁记录介质即使在其表面上残留有凹陷的情况下也呈现出稳定的磁头悬浮特性和优良的磁性图形可分离性，且不受相邻图形之间的信号干扰的影响并呈现高记录密度。

解决问题的手段

为了解决上述问题，发明人进行了大量的研究并完成了本发明。

由此，根据本发明，提供了以下磁记录介质(1)到(6)以及以下磁记录/再现装置(7)。

(1)一种磁记录介质，具有形成在非磁性基底的至少一个表面上的使磁性层磁性分离的磁性图形，其特征在于，所述磁性图形由磁性区域和围绕每一个所述磁性区域的非磁性区域构成，其中所述非磁性区域相对于所述磁性图形形成凹陷，所述磁性图形包括数据区域和伺服信息区域，并且所述数据区域中的所述凹陷的面积比率与所述伺服信息区域中的所述凹陷的面积比率之差的绝对值不大于10％。

(2)根据上述(1)的磁记录介质，其中所述数据区域中的所述凹陷的面积比率在10％到50％的范围内。

(3)根据上述(1)或(2)的磁记录介质，其中所述数据区域形成构成所述数据区域中的磁道的凸起。

(4)根据上述(1)到(3)中任一项的磁记录介质，其中所述数据区域中的所述凹陷和所述伺服信息区域中的所述凹陷具有范围在0.1nm到15nm的深度。

(5)根据上述(1)到(4)中任一项的磁记录介质，其中所述磁性区域包括具有颗粒状结构的磁性层，所述颗粒状结构由每一个都被氧化物所围绕的磁性颗粒构成。

(6)根据上述(1)到(5)中任一项的磁记录介质，其中所述磁性区域包括具有两层结构的磁性层，所述两层结构由颗粒状结构和形成在所述颗粒状结构上的非颗粒状结构构成，所述颗粒状结构由每一个都被氧化物所围绕的磁性颗粒构成。

(7)一种磁记录/再现装置，其特征在于组合地包括：根据上述(1)到(6)中任一项的磁记录介质；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

在本发明的离散型或位图形型磁记录介质中，即使凹陷残留在磁记录介质的表面上，也可以获得稳定的磁头悬浮特性。因此，本发明的磁记录介质呈现优良的磁性图形分离性，并且不受相邻图形之间的信号干扰的影响并呈现高记录密度。

附图说明

图1示例了根据本发明的磁记录介质的伺服信息区域和数据区域的图形；

图2为在磁记录/再现装置中使用的磁头万向架组件的透视图；

图3为示例了磁头滑块在磁记录介质上方的悬浮状态的截面图；

图4为示例了在根据本发明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5为用于制造根据本发明的磁记录介质的方法的前半部分步骤的流程图；

图6为用于制造根据本发明的磁记录介质的方法的后半部分步骤的流程图；以及

图7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中

100数据区域

101伺服信息区域

102磁头移动方向

在图2和图3中

20磁头万向架组件

22凹陷

23凸起

24磁头滑块

25信号线

26磁头

27悬臂

30磁记录介质

在图4中

1非磁性基底

2磁性层

21磁特性改性的区域或退磁区域

22凹陷

23凸起

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

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

在图5和6中

1非磁性基底

2磁性层

3碳掩模层

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

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氧、臭氧等等

11惰性气体，例如氩

在图7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

具体实施方式

本发明涉及具有磁性分离的磁性图形的磁记录介质。磁性图形包括磁性区域和非磁性区域，其中磁性区域形成了凸起而非磁性区域形成了相对于磁性图形的凹陷。通过凹陷而使凸起分离，并且凸起和凹陷至少出现在磁性层的表面层部分上。

本发明的磁记录介质可以为离散型磁记录介质或位图形型磁记录介质。然而，将参考离散型磁记录介质来详细并具体地描述本发明。

在图1中，示例了在伺服信息区域(适当时被简称为“伺服区域”)中的伺服信息图形101和在数据区域中的数据图形100。图1的下部为根据本发明的磁记录介质的示意性正视图，图1的上部为磁记录介质的一部分的放大的详细示例图。在下部中的径向线指示出伺服区域，介于径向线之间的区域指示出数据区域。图1中的箭头102表示磁头在磁记录介质的表面上移动的位置和方向。

在磁记录介质的表面上存在多个数据记录区域(适当时简称为“数据区域”)，并且通过磁道信息和扇区信息来定位这些数据区域。磁头扫描磁记录介质的表面以读取与伺服信息区域对应的数据区域中的磁道信息和扇区信息，然后使脉冲(burst)图形区域中数据的读取和写入同步，之后，在数据区域中读取和写入信息。在伺服信息区域中，根据如图1所示的磁性图形，将磁道信息和扇区信息记录为数字信息。在数据区域中，形成通过磁道而分离的磁性图形。磁性图形由围绕每一个磁性图形的非磁性区域限定。

在根据本发明的磁记录介质中，限定磁性图形的非磁性区域形成凹陷。通常，如果在磁记录介质的表面上存在凹陷，则磁头在磁记录介质的表面上的悬浮是不稳定的。特别地，伺服信息区域具有其中不规则地存在凸起和凹陷的不平整的表面，而数据区域具有规则的凸起和凹陷。因此，当磁头从伺服信息区域移动到数据区域时，或从数据区域移动到伺服信息区域时，磁头的悬浮倾向于波动。例如，如果磁性层局域大面积比率的凸起，磁头受到气流影响(get wind)并且悬浮程度高。

图2为具有磁头的磁头万向架组件的透视图。磁头万向架组件20具有由金属片构成的悬臂27、被装配到悬臂27的顶部的磁头滑块24、被装配在磁头滑块24上的磁头26、以及通过信号线25电连接的控制装置(未示出)。

磁头26被装配到与形成磁头滑块24的斜面的读取侧相反的交换(trading)侧，并紧邻磁记录介质30。作为磁头26，优选使用适用于高记录密度的磁头，其具有诸如利用巨磁阻(GMR)效应的磁阻(MR)元件或者利用TMR效应的隧道型磁阻(TMR)元件的再现元件。为了极大地增强的高密度记录，TMR元件是特别优选的。

如图3所示，磁头26在紧接在残留于磁记录介质30的表面上的凸起和凹陷上方悬浮的同时进行移动。磁头滑块24的尺寸为约0.5到2mm见方。如图3所示，磁头滑块24在磁记录介质的表面上方倾斜地行进。因此，磁记录介质的不平整的表面不是对磁头滑块的整个对向面(confrontingsurface)产生不利影响，而是仅仅对磁头滑块的该对向面的有限区域产生不利影响。本发明人发现，残留于磁记录介质的表面上的凸起和凹陷仅仅对磁头滑块的对向面的约500μm见方的窄区域具有不利影响。

因此，本发明的主要特征在于，对于磁头滑块的对向面的约500μm见方的区域，数据区域中的凹陷的面积比率(areal ratio)与伺服信息区域中的凹陷的面积比率之差的绝对值不大于10％。通过与凹陷的面积比率有关的该特征，可以确保在磁记录介质的表面上方悬浮的磁头的悬浮特性的稳定性。

如图1所示例的，磁记录介质的伺服信息区域和数据区域的图形具有几十nm的磁道间距(pitch)或几百nm的磁道间距。因此，在磁记录介质上形成的图形的尺寸与磁头滑块的对向面的约500μm见方的尺寸相比足够小。图形中的凹陷的面积比率可以适宜地由基于磁头滑块的尺寸而获得的平均值表示。

因此，本发明的上述主要特征“对于磁头滑块的对向面的约500μm见方的区域，数据区域中的凹陷的面积比率与伺服信息区域中的凹陷的面积比率之差的绝对值不大于10％”可以被认为与“对于磁记录介质的表面，数据区域中的凹陷的面积比率与伺服信息区域中的凹陷的面积比率之差的绝对值不大于10％”具有基本上相同的意义。

换言之，本发明被限定为这样的磁记录介质，该磁记录介质具有在非磁性基底的至少一个表面上形成的使磁性层磁性分离的磁性图形，其特征在于，磁性图形包括磁性区域和围绕每一个磁性区域的非磁性区域，其中非磁性区域形成相对于磁性图形的凹陷，磁性图形包括数据区域和伺服信息区域，并且数据区域中的凹陷的面积比率与伺服信息区域中的凹陷的面积比率之差的绝对值不大于10％。更具体而言，在数据区域中的凹陷的面积比率为例如15％(即，数据区域中的凸起的面积比率为85％)的情况下，在本发明中在伺服信息区域中的凹陷的面积比率在13.5％到16.5％的范围。

在数据区域中的凹陷的面积比率和伺服信息区域中的凹陷的面积比率满足上述要求的情况下，当磁头从伺服信息区域移动到数据区域时或从数据区域移动到伺服信息区域时，不会使磁头的悬浮不稳定，从而可以确保磁记录介质的稳定的电磁转换特性。

本发明的磁记录介质的数据区域中的凹陷的面积比率优选在10％到50％的范围内。当数据区域中的凹陷的面积比率在该范围内并且伺服信息区域中的凹陷的面积比率的范围使得这两个面积比率之差的绝对值不大于10％时，磁头在磁记录介质表面上方的悬浮是稳定的，由此可以获得优良的电磁转换特性。如果数据区域中的凹陷的面积比率小于10％，可以确保稳定的磁头悬浮，但是数据区域中的相邻磁道之间的分离倾向于变差。比较而言，如果数据区域中的凹陷的面积比率大于50％，则因为在凹陷中倾向于发生空气涡旋而通常难以获得稳定的磁头悬浮。

本发明的磁记录介质优选为离散型，即，优选数据区域中的凸起形成磁道。

在本发明的磁记录介质中，数据区域中的凹陷和伺服信息区域中的凹陷优选具有0.1nm到15nm的范围内的深度。如果凹陷的深度小于0.1nm，则通常难以获得本发明的有益效果。比较而言，如果凹陷的深度大于15nm，则在磁记录介质的表面与磁头之间发生的空气流通常变得不稳定，从而倾向于劣化磁头的悬浮特性。

将详细描述制造根据本发明的磁记录介质的方法。下列描述涉及离散型磁记录介质的制造，但是也可以通过相似的方法制造位图形型磁记录介质。

本发明的磁记录介质的实例的典型实例具有这样的结构，其包括非磁性基底和依次形成在非磁性基底上的软磁性衬层(underlayer)和中间层、包括具有磁性图形的磁性区域和非磁性区域的磁性层、以及保护性外涂层(onercoat)。具有磁性图形的磁性区域通过非磁性区域而被分离。

在图4中，示例了在根据本发明的磁记录介质中的仅包括基底和磁性层的叠层结构的一个实例。磁性层2形成在非磁性基底1上。磁性层2具有通过去除磁性层2的表面层部分而形成在特定区域中的凹陷22。d为凹陷22的深度。磁改性的区域或退磁区域21形成在每一个凹陷22之下。磁性层2通过凹陷22和磁改性的区域或退磁区域21而被分离，由此形成如此分离的凸起23。区域21可以为退磁的区域或已磁特性使改性的区域。

将参考分别示例了制造方法的前半部分步骤和后半部分步骤的流程图的图5和图6来描述制造具有图4中所具体示例的叠层结构的根据本发明的磁记录介质的方法。

如图5所示：

在步骤A中，在非磁性基底1上至少形成磁性层2。

在步骤B中，在磁性层2上形成碳掩模层3。

在步骤C中，在碳掩模层3上形成抗蚀剂层4。

在步骤D中，通过将压模5压向抗蚀剂层4而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5中的步骤D中的箭头表示压模5移动的方向。参考标号8表示在抗蚀剂层中的通过压制(pressing)形成的凹陷8。

在步骤E中，选择性地去除掩模层3的剩余部分和抗蚀剂层4的剩余部分，这些部分形成了与磁记录图形的负图形(如步骤D所示)对应的凹陷。

如图6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暴露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。

随后可以实施的步骤为将磁性层的已从其去除了磁性层的表面层部分的经离子铣削的区域7暴露到氧或臭氧10、或用激光辐照磁性层的经离子铣削的区域7、或将磁性层的所述经离子铣削的区域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的磁特性改性或使磁性层的该区域7退磁。该磁特性改性或退磁的步骤是可选的，但却是优选的。

在步骤G中，去除剩余的抗蚀剂层4和剩余的掩模层3。

该制造方法还优选包括这样的可选的步骤，即，在磁性层的经离子铣削的区域7的磁特性改性或退磁的步骤G之前，将磁性层的该经离子铣削的区域7暴露到含氟气体。

该制造方法优选包括可选步骤H，即，在步骤G之后，用诸如氩的惰性气体11辐照磁性层2的暴露的表面以去除磁性层2的表面层部分；并且优选还包括可选的步骤I，即，在磁性层2上形成保护性外涂层9。

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1nm、更优选不大于0.5nm，特别优选不大于0.1nm。

形成在上述非磁性基底1的表面上的磁性层2可以为面内磁性层或垂直磁性层。考虑到更大幅增加的记录密度，垂直磁性层是优选的。

优选地，从主要由钴构成的合金形成磁性层。

面内磁性层的优选实例为形成在非磁性CrMo衬层上的铁磁性CoCrPtTa层。

垂直磁性层的优选实例包括主要由钴构成的合金，该合金包括，例如，70Co-15Cr-15Pt合金以及70Co-5Cr-15Pt-10SiO₂合金(紧接在每一种元素之前的数字表示该元素的摩尔％)。磁性层优选具有颗粒状结构。

磁记录介质的优选的多层结构包括以下层的组合：软磁性衬层，其由FeCo合金(例如FeCoB、FeCoSiB、FeCoZr、FeCoZrB或FeCoZrBCu)、FeTa合金(例如FeTaN或FeTaC)、或Co合金(例如CoTaZr、CoZrNB或CoB)构成；由Pt、Pd、NiCr或NiFeCr构成的取向控制层；可选的中间钌层；以及在其上形成的由钴合金构成的上述垂直铁磁性层。

在本发明的磁记录介质中，优选将具有颗粒状结构的磁性层用作磁性层，因为具有颗粒状结构的磁性层呈现出对其特定区域的磁特性改性或退磁的高反应性。这里使用的术语“具有颗粒状结构的磁性层”表示具有被氧化物所围绕的磁性颗粒构成的结构的磁性层。作为氧化物的具体实例，可以提及SiO₂(在上面被示例为铁磁性钴合金的一种成分)、Ti氧化物、W氧化物、Cr氧化物、Co氧化物、Ta氧化物以及Ru氧化物。

磁性层通常具有的厚度的范围为3nm到20nm，优选5nm到15nm。考虑到磁性合金的种类和叠层结构而将磁性层形成为可以获得足够高的输入和输出磁头功率。磁性层应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。

通常通过溅射方法将磁性层形成为薄膜。

通常在磁性层的表面上形成掩模层。掩模层优选由碳构成。当掩模层由碳构成时，可以高效率地使用氧气来进行对掩模层的干法蚀刻，例如，使用反应离子蚀刻或反应离子铣削的氧气来进行对掩模层的干法蚀刻，因此可以减少在上述图5的步骤(G)中剩余的掩模层的量，并且使所产生的磁记录介质的污染最小化。

例如，可以通过溅射或CVD方法实现碳掩模层的形成。优选采用CVD方法，这是因为可以形成致密的碳膜。

碳掩模层的厚度的范围优选为5nm到40nm，更优选为10nm到30nm。如果厚度小于5nm，便倾向于在碳层的边缘部分处发生不希望的下沉(sagging)并劣化了磁记录图形的可成形性。此外，离子易于渗透穿过抗蚀剂层和碳掩模层而进入到磁性层中，由此劣化了磁性层的磁特性。比较而言，如果厚度大于40nm，则蚀刻碳掩模层所需的时间变长，由此使生产率变差。此外，当蚀刻碳掩模层时，会在磁性层上不希望地留下残留物。

然后，在碳掩模层上形成抗蚀剂层，然后将磁记录图形的负图形形成在抗蚀剂层上。可以通过常规光刻技术来实现在抗蚀剂层上形成磁记录图形的负图形。然而，从操作效率方面考虑，优选采用将压模压向抗蚀剂层以由此将磁记录图形的负图形转移到抗蚀剂层的方法。

在该制造方法中，在图5中所示的步骤D中将磁记录图形的负图形形成在抗蚀剂层4上之后，抗蚀剂层4的凹陷区域8优选具有0到20nm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在图5中的步骤E和在图6中的步骤F中的抗蚀剂层和碳层的选择性去除。也就是，可以避免在碳掩模层3的边缘部分处的不希望的下沉，并且在图6中的步骤F中可以增强碳掩模层3对抗铣削离子6的屏蔽能力，此外还可以增强磁记录图形通过碳掩模层3的可成形性。

在该制造方法的优选实施例中，使用可以通过辐射辐照而固化的材料作为用于在图5的步骤C中形成抗蚀剂层4的材料；并且，当在步骤D中使用压模5将负磁记录图形转移到抗蚀剂层4上时，或在已经完成了负磁记录图形的转移之后，用辐射来辐照抗蚀剂层4。在该优选实施例中，压模5的形状可被高精度地转移到抗蚀剂层4上。因此，当在图5的步骤E中通过蚀刻去除了碳掩模层3的与磁记录图形的负磁记录图形对应的区域时，可以避免在碳掩模层3的边缘部分处的不希望的下沉，并且可以增强碳掩模层3对抗铣削离子6的屏蔽能力，此外还可以增强磁记录图形通过碳掩模层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γ射线的电磁波。作为可固化材料的具体实例，可以提及可通过热射线固化的热固性树脂和可通过紫外光固化的紫外固化树脂。

在该制造方法中，优选将通过使用压模5将负磁记录图形转移到抗蚀剂层4上的步骤D实施为使得压模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，用辐射来辐照抗蚀剂层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。

为了在抗蚀剂层处于受压状态的同时用辐射来辐照具有高流动性的抗蚀剂层，可以采用：通过将叠层结构的基底侧(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辐照包括抗蚀剂层的该叠层结构的方法；使用透射辐射的(radiation-transmitting)压模并将叠层结构的被压模按压的一侧暴露到辐射的方法；通过从叠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；以及使用对于固体呈现高传导性的辐射(例如，热射线)将叠层结构的被压模按压的一侧或其相反侧(基底侧)暴露到该高热传导性辐射的方法。

在用辐射辐照可辐射固化的抗蚀剂层来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。

在该制造方法中，优选地，将SiO₂材料或包含SiO₂的材料用于抗蚀剂层。SiO₂材料或包含SiO₂的材料呈现对使用氧气的干法蚀刻的高抵抗力，因此，当通过离子铣削在碳掩模层上形成磁记录图形的负图形时，可以避免负图形图像的不希望的模糊。换言之，可以无困难地且高效地使用氧气对碳掩模层进行干法蚀刻。因为SiO₂材料或包含SiO₂的材料对使用氧气的干法蚀刻呈现高的抵抗力，当通过干法蚀刻在碳掩模层上形成磁记录图形的负图形时，可以形成在碳掩模层的负图形图像的边缘中具有陡峭(sheer)的侧壁的负图形的清晰(sharp)图形。由此，使磁性层具有清晰的磁记录图形，从而可以获得具有改善的边缘特性的磁记录介质。

在图5所示的步骤D中将磁记录图形的负图形形成到抗蚀剂层4之后，在抗蚀剂层4的凹陷区域8残留的情况下，在步骤E中去除抗蚀剂层的凹陷区域并进一步去除碳掩模层的对应区域。通过诸如反应离子蚀刻或反应离子铣削的干法蚀刻来实现抗蚀剂层的凹陷区域和碳掩模层的对应区域的去除。

在该制造方法中，磁性层的未被碳掩模层和抗蚀剂层覆盖的区域(图6中未示例)被磁改性或退磁；并且，优选地，在磁特性改性或退磁之前，将磁性层的所述区域中的表面层部分去除到0.1nm到15nm的范围内的深度(该深度由图6中的步骤F中的“d”表示)。这是因为磁性层的该暴露的部分中的表面层部分通常已经受碳掩模层或空气的影响而被改性，并且经改性的表面层部分倾向于干扰用于使磁性层磁改性或退磁的反应。

通过例如干法蚀刻(更具体地，离子铣削或反应离子蚀刻)碳掩模层的表面层部分，并且之后干法蚀刻磁性层的由此暴露的表面层部分，来进行对磁性层的表面层部分的去除。通过采用上述步骤，可以形成在碳掩模层的负图形图像的边缘中具有陡峭侧壁的负图形的清晰图像。这导致形成了在磁性层的边缘中具有陡峭侧壁的清晰图形。这些步骤产生具有改善的边缘特性的磁记录介质。

在该制造方法中，优选地，通过使用氧气的反应离子蚀刻方法，进行上述对剩余碳层的去除。优选地，通过干法蚀刻，例如，在引入诸如氩气或N₂气的惰性气体的同时进行离子铣削，来进行上述对磁性层的表面层部分的去除。由此，应优选地通过最优步骤和在最优条件下进行对碳掩模层的离子铣削和对磁性层的表面层部分的离子铣削。

对磁性层的已经从其去除了与负图形对应的表面层部分的区域进行用于使磁性层的该区域的磁特性改性或在该区域中退磁的处理。更具体而言，通过暴露到氧或臭氧10、或用激光辐照、或暴露到反应等离子体或反应离子，处理磁性层的所述区域，由此使磁性层的该区域的磁特性改性或使磁性层的该区域退磁。

在该制造方法的优选实施例中，在磁性层的未被碳掩模层和抗蚀剂层覆盖的暴露的部分的磁特性改性或退磁之前，将磁性层的所述暴露的区域暴露到含氟气体。通过暴露到含氟气体，可以进一步增强磁性层的该暴露的区域的磁特性改性和退磁的反应性，因而可以以进一步提高的效率来进行磁特性改性或退磁。

在本发明的磁记录介质中形成的磁性层优选具有上述的颗粒状结构。通过这里使用的术语“颗粒状结构”来表示包括被氧化物围绕的磁性颗粒的结构。在具有颗粒状结构的磁性层中，通过非磁性相而使磁性晶体颗粒分离，因此，颗粒之间的磁相互作用弱，并且所产生的磁性层的特征为呈现极低的噪声。当将具有颗粒状结构的磁性层暴露到氧或臭氧以进行磁性改性或退磁时，在晶粒边界处围绕磁性颗粒的氧化物层容易被例如使用含氟气体的反应离子蚀刻装置选择性地蚀刻，因而可以加速磁性层中的诸如钴的磁性金属与氧或臭氧的氧化反应，从而可以以进一步提高的效率实现在使磁记录图形分离的区域中的磁特性改性或退磁。

在本发明中，磁性层可以具有两层结构，其包括由每一个都被氧化物围绕的磁性颗粒构成的颗粒状结构以及在该颗粒状结构上形成的非颗粒状结构。

为了制造呈现进一步提高的记录密度的磁记录介质，如图4所示，优选地，具有由宽度为“W”的磁性部分和宽度为“L”的非磁性部分构成的磁性图形的磁性层被形成为使得W和L分别不大于200nm和不大于100nm，由此，磁道间距(pitch)(即，W+L的和)优选不大于300nm。磁道间距越小，记录密度越高。

在根据本发明的磁记录介质中的磁性分离的磁记录图形可以包括这种类型的图形，即，其中每一个磁性区域的上部被相邻的非磁性区域或磁特性改性的区域分离，而每一个磁性区域的下部不被相邻的非磁性区域分离，即，磁性区域的下部与相邻的磁性部分下部相连(contiguous)。该部分分离的磁记录图形应被解释为包括在本发明的磁记录介质的磁性分离的磁记录图形中。

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：位图形型的构图的介质，其中以每位有特定的规则性而设置磁记录图形；离散型介质，其中以磁道的方式设置磁记录图形；以及伺服信号图形和脉冲(burst)信号图形。

为了制造的简化和容易，本发明的磁记录介质优选为离散型磁记录介质，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。

在制造本发明的磁记录介质的方法中，在使磁性层的特定区域的磁特性改性或使磁性层的该区域退磁的步骤F之后，实施去除剩余的掩模层和剩余的抗蚀剂层的步骤G。优选地，通过干法蚀刻、反应离子蚀刻或离子铣削来实施对剩余的抗蚀剂层和剩余的掩模层的去除。

在该制造方法的优选实施例中，在步骤G之后，如图6所示，优选在步骤H中将磁性层的表面暴露到诸如氩气的惰性气体，由此蚀刻磁性层的已经暴露到例如臭氧的最外表面层部分，以便去除1到2nm厚度的表面层部分。由此，使磁性层的在磁特性被改性或退磁的区域中的表面光滑。

如在图6的步骤I中所示，通常用保护性外涂层9涂覆磁性层的已经从其去除了剩余的抗蚀剂层和剩余的碳掩模层且包括磁性区域和已被非磁性材料填充或未填充的凹陷的最外表面。

外涂层9可以由通常用于一般的外涂层的材料形成，例如，该材料包括诸如碳(C)、氢化碳(H_XC)、氮化碳(CN)、非晶碳和碳化硅(SiC)的含碳材料；以及诸如SiO₂、Zr₂O₃和TiN的其他常规使用的材料。可以形成两个或更多的外涂层。

外涂层9的厚度优选不大于10nm。如果保护性外涂层的厚度大于10nm，磁头与磁性层之间的距离会不希望地变大，通常导致输入和输出功率不足。

通常通过溅射方法或CVD方法实施外涂层的形成。

优选地，在保护性外涂层上形成润滑层(在图6中未示出)。例如，由含氟的润滑剂、碳氢化合物润滑剂、或其混合物来形成润滑层。润滑层的厚度通常在1到4nm的范围内。

在图7中示例了根据本发明的磁记录-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可以为彼此近似相同的尺寸，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。

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0.005μm到0.020μm的范围内的悬浮高度(其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100k磁道或更高的磁道密度、或每英寸1000k比特或更高的线记录密度、或每平方英寸至少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

实例1到11以及比较例1到6

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1.0×10^-5Pa的压力以去除空气。所使用的玻璃基底由具有Li₂Si₂O₅、Al₂O₃-K₂O、MgO-P₂O₅以及Sb₂O₃-ZuO的组合物的玻璃陶瓷构成，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)。

在该玻璃基底上，通过DC溅射依次形成由60Fe-30Co-10B构成的软磁性衬层、由Ru构成的中间层以及由70Co-5Cr-15Pt-10(SiO₂)合金构成的具有颗粒状结构的磁性层(紧接在元素前面的数字表示该元素的摩尔百分比)(图5，步骤A)。然后，通过P-CVD方法在磁性层上形成碳掩模层(图5，步骤B)。这些层的厚度如下。软磁性60Fe-30Co-10B层：60nm；中间Ru层：10nm；磁性层：15nm；碳掩模层：30nm。通过旋涂方法在碳掩模层上形成SiO₂抗蚀剂(图5，步骤C)。SiO₂抗蚀剂具有100nm的厚度。

以1MPa(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(图5，步骤D)。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数据区域中的凸起为具有120nm的宽度的圆形且抗蚀剂层中的数据区域中的凹陷为具有变化的宽度的圆形。数据区域中的凹陷的面积比率在5％到80％的范围内变化。在数据区域之间形成具有20μm的宽度的伺服信息区域。伺服信息区域中的磁性图形具有的结构使凸起具有120nm的宽度，并且通过改变图形的形状使凹陷的面积比率在10％到50％的范围内变化。

在表1中示出了在各实例和各比较例中获得的伺服信息区域中的凹陷的面积比率、数据区域中的凹陷的面积比率、以及这两种面积比率之差。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。凹陷部分具有相对于基底表面的约90度的角。

通过干法蚀刻去除抗蚀剂层的凹陷部分和碳掩模层的对应部分(图5，步骤E)。在下列条件下进行对抗蚀剂层的干法蚀刻。CF₄气体流量：40sccm；压力：0.5Pa；等离子体功率：200W；偏置电压：20W；蚀刻时间：10秒。在下列条件下进行对碳掩模层的干法蚀刻。O₂气体流量：40sccm；压力：0.3Pa；高频等离子体功率：300W；DC偏置电压：30W；蚀刻时间：30秒。

通过离子蚀刻去除在磁性层的凹陷中的表面层部分(图6，步骤F)。在下列条件下进行离子蚀刻。N₂气体流量：10sccm；压力：0.1Pa；加速电压：300V；蚀刻时间：5秒。在已经部分地去除了磁性层的表面层部分的区域中的深度“d”(图6，步骤F)，即，磁性层的被去除的表面层部分的厚度，为约1nm。

此后，将磁性层的未被碳掩模层3覆盖的暴露的区域暴露到臭氧气体，此时臭氧气体以下列条件在腔中流动。臭氧气体的流量：40sccm；压力：1Pa；暴露时间：10秒；基底温度：150℃。

通过干法蚀刻从磁记录介质的叠层去除剩余的碳掩模层和剩余的抗蚀剂层(图6，步骤G)。然后，通过使用离子铣削装置的干法蚀刻在10sccm的氩流量、0.5Pa的压力下以5秒的处理时间来去除磁性层的表面层部分(厚度：约1到2nm)(图6，步骤H)。然后，在磁性层上形成5nm厚度的碳保护性外涂层(图6，步骤I)，最后形成2nm厚度的含氟润滑膜，由此完成了磁记录介质的制造。

使如此制造的磁记录介质高速旋转，以评估具有300μm的宽度和500μm的长度的磁头滑块的悬浮特性。通过测量磁头滑块与磁记录介质接触时的悬浮高度的最大极限(nm)，进行对悬浮特性的评估。在表1中示出了结果。悬浮高度的最大极限越小，磁记录介质的悬浮特性越令人满意。

表1

从表1中给出的数据可以看出，当伺服信息区域中的凹陷的面积比率(％)与在数据区域中的凹陷的面积比率(％)之差的绝对值不大于10(％)时，可以大幅地减小磁头滑块的最大悬浮高度。

工业适用性

根据本发明的在磁性层上具有凸起和凹陷的磁性图形的磁记录介质，可以获得稳定的磁头悬浮特性。因此，可以大幅地减小最大悬浮高度，由此磁记录介质呈现高记录密度。

Claims

1.一种磁记录介质，其具有形成在非磁性基底的至少一个表面上的使磁性层磁性分离的磁性图形，其特征在于，所述磁性图形由磁性区域和围绕每一个所述磁性区域的非磁性区域构成，其中所述非磁性区域相对于所述磁性图形形成凹陷，所述磁性图形包括数据区域和伺服信息区域，并且所述数据区域中的所述凹陷的面积比率与所述伺服信息区域中的所述凹陷的面积比率之差的绝对值不大于10％。

2.根据权利要求1的磁记录介质，其中所述数据区域中的所述凹陷的面积比率在10％到50％的范围内。

3.根据权利要求1或2的磁记录介质，其中所述数据区域形成构成所述数据区域中的磁道的凸起。

4.根据权利要求1到3中任一项的磁记录介质，其中所述数据区域中的所述凹陷和所述伺服信息区域中的所述凹陷具有范围在0.1nm到15nm的深度。

5.根据权利要求1到4中任一项的磁记录介质，其中所述磁性区域包括具有颗粒状结构的磁性层，所述颗粒状结构由每一个都被氧化物所围绕的磁性颗粒构成。

6.根据权利要求1到5中任一项的磁记录介质，其中所述磁性区域包括具有两层结构的磁性层，所述两层结构由颗粒状结构和形成在所述颗粒状结构上的非颗粒状结构构成，所述颗粒状结构由每一个都被氧化物所围绕的磁性颗粒构成。

7.一种磁记录/再现装置，其特征在于组合地包括：根据权利要求1到6中任一项的磁记录介质；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。