[发明专利]利用热诱导相位转换的磁介质图案化

说明书

临时申请的交叉引用

本申请要求从美国临时专利申请，申请号为60/165284，获得优先权。该专利申请日期为1999年11月12日。这里并入该专利申请的整个公布文件作为参考。

发明领域

本发明涉及一种用于图案化磁数据/信息记录、存储、和恢复介质的改进方法以及由此获得的改进磁记录介质。更特别地，本发明涉及一种用于图案化诸如计算机和与计算机相关的应用中使用的硬盘格式中磁介质的改进方法。

发明背景

磁介质广泛地用在各种应用领域中，尤其用在计算机工业。并且不断地努力以提高磁介质的面记录密度，即位密度，或每单位面积的位(比特)数。传统磁薄膜介质依据颗粒的磁化方向，通常形成为“垂直的”或“纵向的”介质。在其中，细颗粒多晶磁合金层用作动态记录介质层。在这点上，已发现“垂直的”记录介质优于较普遍的“纵向的”介质，可达到非常高的位密度。然而，当减小颗粒大小以增加记录的位密度时，例如到约20Gb/in²，就遇到由热不稳定性引起的影响，例如“超顺磁性”。对于热不稳定性问题，包括超高密度的磁记录介质所遇到的所谓“超顺磁性”问题，一种建议的解决方案是增加晶态各向异性，和位的垂直度(squareness)，以补偿较小的颗粒尺寸。

然而，一种替代方法是形成“图案化”介质，以形成超高位密度的磁记录介质。类似于用传统多晶薄膜磁介质的情况。依赖磁化方向是平行于还是垂直于介质表面，研制成两种“垂直”和“纵向”类型的磁介质。当按盘片格式制作时，这种“图案化”介质极易适用于传统的硬盘驱动器，与大多数驱动器设计推持相同的功能。这样，硬盘驱动器基的“图案化”介质技术实际上包括一片旋转磁盘片，该磁盘片带有在盘片上飞行的，与盘片间隔很小的浮动磁头，该浮动磁头带有读传感器或一个读/写读头。该读/写磁头磁化和/或检测磁介质上的磁区。

按照第一种方法，如IBM(B.Terris等人，数据存储，1998年8月，pp.21-26)的原子力显微术(AFM)方法中举例的，将灵敏的尖磁头紧贴数据/信息存储介质表面，并进行扫描。该尖磁头固定于可伸缩悬臂的端部。在扫描期间，尖磁头下垂以响应施加在该磁头上的力的变化。施加于磁头上的力可以由各种因素引起，其中包括磁力。到目前为止，实验证明了仅两种类型的AFM驱动器，即，一次写入/只读类型和只读类型。前一类型的AFM驱动器，提供一次写入/只读的能力，是利用加热的AFM磁头通过在衬底表面，例如聚碳酸酯表面，形成浅刻痕或凹点来一次写入。通过AFM磁头扫描这种刻痕表面，并检测由刻痕引起的施加于AFM磁头上的力的变化，读入数据。

后一类型的AFM驱动器只能按只读功能运行，而数据最初是按刻痕(凹点)的格式写入的，依靠电子束在二氧化硅母片表面形成这些刻痕。然后，通过复制将刻痕格式的数据转换移到玻璃衬底上的光敏树脂层，该光敏树脂层由紫外线曝光进行处理，从而形成代表数据的表面形貌。然后，通过AFM磁头扫描检测由刻痕引起的磁头上力的变化，从经处理的光敏树脂表面读入数据。

按照第二种平版印刷方法，如同在半导体集成电路制造中所用的，包括微米型特征的薄膜处理适合于制造高纵横比，单列/位，垂直图案介质。一种特殊方法(M.Todorovic等人，数据存储(Data Storage)，1999年5月，pp17-20)，设计能增强磁矫顽力，并因此增加单列的稳定性。按照该方法，用电镀镍形成列，并用砷化镓(GaAs)和氧化铝(Al₂O₃)用作列的嵌入介质。制作过程从导电性砷化镓衬底开始，当经过分子束外延(MBE)时，砷化铝(AlAs)和GaAs(砷化镓)连续沉积在衬底上。然后，利用扫描电子束光刻法确定树脂涂层样本上的磁体图案。用合适的溶剂系统，在经过电子束曝光的树脂上显影出该图案。然后，通过用化学辅助的离子蚀刻法(“CAIBE”)，将图案转刻到AlAs/GaAs层上。在图案清晰后，通过湿热氧化法，将AlAs层转变成Al₂O₃层。这样产生的图案层用作其他蚀刻法的掩膜，用于将凹陷的图案垂直地深刻入GaAs衬底中。然后，用电镀镍填充Al₂O₃衬底上蚀刻的凹陷。然后，经过抛光除去“蘑菇”状的多余电镀镍，使表面平滑，由此适合于浮动块触点。