(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体を製造するための方法であって、
基板上に記録媒体を形成する形成ステップであって、前記記録媒体は面内方向に分離されていない連続膜である、形成ステップと、
前記記録媒体の、前記基板とは反対側に保護膜を成膜する成膜ステップであって、前記保護膜は第一の表面仕上げ層を有する成膜ステップと、
前記保護膜をエッチングして、前記保護膜に前記第一の表面仕上げ層より平滑な第二の表面仕上げ層を設けるエッチングステップと、
を含み、
前記エッチングステップの後に、前記第二の表面仕上げ層の上に第二の保護膜を成膜するステップをさらに含み、
前記保護膜はカーボン保護膜であり、
前記第二の保護膜は、実質的に前記第二の表面仕上げ層を有する第二のカーボン保護膜である、
方法。
【請求項２】
前記保護膜の前記第二の表面仕上げ層には、前記エッチングステップの後に前記保護膜をさらに平坦化するための機械的加工が行われない、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記成膜ステップは、不活性ガスを導入した真空中で行われ、
前記エッチングステップは、イオンビームエッチングを含み、
前記第二の表面仕上げ層は、前記第一の表面仕上げ層より約１５％〜３５％平滑である、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記成膜ステップは、不活性ガスと、窒素、水素、酸素、キセノン、クリプトン、ネオンおよびＣＯ２の少なくとも１つを含む反応ガスと、を導入した真空中で行われ、
前記第二の表面仕上げ層は、前記第一の表面仕上げ層より約２０％〜３０％平滑である、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記成膜ステップと前記エッチングステップは、ｉｎ−ｓｉｔｕドライ真空工程中に逐次的に行われ、
前記記録媒体は垂直磁気記録媒体であり、
前記保護膜はカーボン保護膜である、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第二の保護膜には、前記第二の保護膜をさらに平坦化するための機械的加工が行われない、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第二の表面仕上げ層は、約０．２０〜０．３５Åの平均高さ（Ｒａ）を有し、
前記エッチングステップは、約０．１〜４０秒間の時間にわたるスパイクピークの除去を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第二の表面仕上げ層は、約０．２４〜０．３０Åの平均高さ（Ｒａ）を有し、
前記エッチングステップは、約３〜３０秒間の時間にわたるスパイクピークの除去を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
被加工物を製造するシステムであって、
前記被加工物を製造するための複数の加工ステーションを有するスパッタリングシステムを含み、
前記被加工物は、面内方向に分離されていない連続膜を表層に有し、
前記加工ステーションの少なくとも１つは、前記被加工物に保護膜を成膜して、前記被加工物に第一の表面仕上げ層を設け、逐次的に前記保護膜にエッチングを行い、前記保護膜に前記第一の表面仕上げ層より平滑な第二の表面仕上げ層を設ける、保護膜加工ステーションであり、
前記加工ステーションの前記少なくとも１つは、前記第二の表面仕上げ層の上に第二の保護膜を成膜し、
前記保護膜はカーボン保護膜であり、
前記第二の保護膜は、実質的に前記第二の表面仕上げ層を有する第二のカーボン保護層である、
システム。
【請求項１０】
前記加工ステーションの前記少なくとも１つは、前記保護膜を成膜するための第一の保護膜加工ステーションと、前記保護膜をイオンビームエッチングするための第二の保護膜加工ステーションと、を含む、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記被加工物は、磁気媒体、ソリッドステートメモリ、半導体、磁気ランダムアクセスメモリまたはソーラー薄膜であり、
前記保護膜の前記第二の表面仕上げ層には、前記エッチング後に、前記保護膜をさらに平坦化するための機械的加工を行わない、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記加工ステーションの前記少なくとも１つは、不活性ガスと、窒素、水素、酸素、キセノン、クリプトン、ネオンおよびＣＯ２の少なくとも１つを含む反応ガスと、を使用するｉｎ−ｓｉｔｕドライ真空工程を含み、
前記保護膜はカーボン保護膜である、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第二の表面仕上げ層は、前記第一の表面仕上げ層より約１５％〜３５％平滑であり、
前記第二の表面仕上げ層は、約０．２０〜０．３５Åの平均高さ（Ｒａ）を有し、
前記エッチングは、約０．１〜４０秒間の時間にわたるスパイクピークの除去を含む、
請求項９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、ハードディスクドライブに関し、特に、媒体を製造するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブの面密度の向上に対する要求によって、ヘッドとディスク媒体との界面における磁気スペーシングをますます小さくする必要がある。磁気記録媒体の観点からすれば、磁気スペーシングの縮小という重大な課題が、ディスク媒体上のカーボン保護膜の厚さを削減する際の本質的な制約となっている。
【０００３】
従来の製造技術の１つの制約は、それらによって生じる表面の粗さである。表面が粗いと、固有の被覆率を提供するというその機能を果たす従来の保護膜の能力が低下し、その結果、ディスク媒体が腐食する。これに加え、粗い媒体では、ヘッドにとっての間隙が小さくなる。最終的なテープ研磨またはバニッシュ等の機械的研磨工程によって、表面を平滑にすることができる。しかしながら、これらの工程は、ディスク媒体の形状のピークの上に残留する保護層材料まで除去してしまい、これもまた、腐食の問題の原因となりうる。したがって、表面平滑さの設計の改善とディスク媒体の被覆率を向上させる保護膜形成工程に引き続き関心が寄せられている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
媒体を製造するためのシステムおよび方法の実施形態が開示される。いくつかの実施形態において、ディスク媒体の製造方法は、基板上に記録媒体を形成するステップを含む。記録媒体の、基板と反対側に保護膜を成膜する。保護膜は、第一の表面仕上げ層を有する。
【０００５】
保護膜をエッチングして、保護膜材料の一部を除去し、より平滑な表面を設ける。第二の保護膜表面仕上げ層は第一の表面仕上げ層より平滑である。エッチングは、イオンビームエッチングを含んでいてもよい。保護膜の第二の表面仕上げ層には、エッチング後、保護膜をさらに平坦化するための機械的工程を行わなくてもよい。成膜とエッチングは、ｉｎ−ｓｉｔｕドライ真空工程で逐次的に行ってもよい。
【０００６】
他の実施形態において、成膜は不活性ガスと反応ガスを導入した真空中で行う。エッチングステップの後、方法は、第二の表面仕上げ層の上に第二の保護膜を成膜するステップをさらに含んでいてもよい。第二の保護膜は実質的に、第二の表面仕上げ層を有していてもよく、機械的、エッチングまたはその他の工程によってさらに平坦化しなくてもよい。
【０００７】
これらの実施形態の上記およびその他の目的と利点は、以下の詳細な説明を付属の特許請求範囲と添付の図面と併せて読めば、当業者にとって明らかとなるであろう。
【０００８】
実施形態の特徴と利点が実現される方法をより詳細に理解できるように、添付の図面に描かれているその実施形態を参照することによって、より具体的な説明が得られるかもしれない。しかしながら、図面はいくつかの実施形態を描いただけにすぎず、したがって、同等に有効な実施形態があるかもしれないため、範囲を限定するとはみなされないものとする。
【０００９】
異なる図面で用いられている同じ参照記号の使用は、同様または同じ品目であることを指す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】媒体の製造工程の実施形態の概略等角図である。
【図２】ディスク媒体の各種実施形態の２種類の表面仕上げパラメータ、Ｒｖ（ｍａｘ）とＲｑのグラフであり、エッチング工程による表面粗さの変化を示す。
【図３】ディスク媒体の各種実施形態の２種類の表面仕上げパラメータ、Ｒｖ（ｍａｘ）とＲｑのグラフであり、エッチング工程による表面粗さの変化を示す。
【図４】従来のディスク媒体の浮上高さ制御性能をディスク媒体の実施形態と比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
媒体を製造するためのシステムおよび方法の実施形態が開示される。図１Ａと図１Ｂに示されるように、磁気記録ディスク媒体等の媒体１１を製造するための方法の１つの実施形態は、基板１５上に記録媒体１３を形成するステップを含む。たとえば、記録媒体１３は、軟磁性裏打ち層１７、磁気交換遮断層１９および記録層２１を有する垂直磁気記録（ＰＭＲ）媒体を含んでいてもよい。これらの層は、用途に応じて複数の副層を含んでいてもよい。当業者にはわかるように、本明細書で開示する実施形態は他のタイプの媒体にも適している。
【００１２】
保護膜２３は、記録媒体１３の上の、基板１５と反対側に成膜される。成膜は、真空中にアルゴンその他等の不活性ガスを導入して行ってもよい。保護膜は、アモルファスまたはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等のカーボン保護膜（ＣＯＣ）、窒化ケイ素、炭化ケイ素その他を含んでいてもよい。保護膜は、図のようなピーク（山）とバレー（谷）を有する第一の表面仕上げ層２５（図１の（ａ））を有する。
【００１３】
その後、保護膜２３をエッチングし（２７）、保護膜材料の少なくとも一部を除去する。エッチング２７は、イオンビームエッチングを含んでいてもよい。エッチング２７により、保護膜２３には、第一の表面仕上げ層２５（図１の（ａ））より平滑な第二の表面仕上げ層２９（図１の（ｂ））が設けられる。保護膜２３の第二の表面仕上げ層２９には、エッチング後に、保護膜をさらに平坦化するための機械的加工（たとえば、最終テープ研磨等）をさらに行わなくてもよい。成膜とエッチングは、ｉｎ−ｓｉｔｕドライ真空工程で逐次的に行ってもよい。
【００１４】
他の実施形態では、エッチングは、不活性ガスと、ドーパント等の少なくとも１つの反応ガスを導入した真空中で行われる。たとえば、反応ガスは、窒素、水素、酸素、キセノン、クリプトン、ネオンまたはＣＯ２、あるいはこれらのどのような組み合わせを含んでいてもよい。エッチングステップの後に、方法は、第二の表面仕上げ層２９の上に第二の保護膜３１（図１の（ｂ））を成膜するステップをさらに含んでいてもよい。第二の保護膜３１も、カーボン保護膜であってよい。第二の保護膜３１は実質的に、図のように第二の表面仕上げ層２９を有していてもよい。いくつかの実施形態において、第二の保護膜３１は、機械的、エッチングまたはその他の工程によってさらに平坦化しなくてもよい。
【００１５】
第二の表面仕上げ層の実施形態は、第一の表面仕上げ層より約１５％〜３５％平滑であり、他の形態では第一の表面仕上げ層より２０％〜３０％平滑である。以下にさらに説明するように、第二の表面仕上げ層はまた、約０．２０〜０．３５Å、および他の実施形態では０．２４〜０．３０Åの平均高さ（Ｒａ）を有する。エッチングは、約０．１〜４０秒間、または他の実施形態では３〜３０秒間にわたる表面スパイクまたはピーク除去を含んでいてもよい。エッチングにより、ディスク上のタッチダウン（ＴＤ）パワーが約１〜２０ｍＷ、または他の実施形態では約６〜１５ｍＷ改善されるかもしれない。
【００１６】
いくつかの実施形態において、ＰＭＲ媒体の媒体表面の平坦化のためのドライ真空ｉｎ−ｓｉｔｕ工程により、表面粗さが低くなる。従来の技術によって生産されたものと比較して、媒体表面粗さは有意に低減され、タッチダウン間隙は有意に改善される。
【００１７】
たとえば、スパッタリングによる成膜工程の後に、ドライ真空イオンビームエッチング工程を使って、ディスク表面を平滑化する。再び図１の（ａ）を参照すると、完成間近のＰＭＲ媒体の概略図が示されている。第一の表面仕上げ層２５は、薄膜スバッタリング工程中の原子可動性の制御と結晶成長による、高い表面粗さを示す。しかしながら、真空工程の最終ステップの１つでｉｎ−ｓｉｔｕイオンビームエッチング２７を適用することにより、第二の表面仕上げ層２９の粗さを、図１の（ｂ）に示されるように有意に低減させることができる。低い表面粗さ２９を有する平坦化された媒体では、ヘッドとディスクの界面における間隙が増大しているかもしれず、これによって、信号対雑音比（ＳＮＲ）、重ね書き（ＯＷ）、分解能等の記録性能が改善される。粗さが低いことにより、媒体腐食ロバスト性が改善された、より薄いカーボン保護膜層の使用もまた可能となる。
【００１８】
イオンビームエッチング工程の実施形態は、ドライ真空条件下で、スパッタリング仕上げのディスク媒体の表面を研磨するために使用してもよい。たとえば、利用してもよいエッチング工程条件のいくつかを表１と表２にまとめる。これらの表は、各種の表面処理条件下でのディスク粗さ特性を示している。この開示では、表面仕上げに関する用語、Ｒａ、Ｒｑ、ＲｐおよびＲｖを以下のように定義する。
【００１９】
Ｒａ：すべての正と負の高さの数学的平均である。
【００２０】
Ｒｑ：二乗平均平方根（ｒｍｓ）である。
【００２１】
Ｒｐ：平均からのピーク高さである。
【００２２】
Ｒｖ：平均からのバレー深さである。
【００２３】
Ｒｖ−ｍａｘ：平均からの最大バレー深さである。
【００２４】
【表１】
0005913846.tif 000002
【００２５】
表面エッチングを行った媒体のサンプルと表面エッチングを行っていないものの表面粗さを比較したところ、エッチング工程後の有意な表面形状の変化が明らかになった。このデータは、少なくとも一部の表面スパイクピークが除去されたことを示している。図２と図３はそれぞれ、エッチング工程時間に関する粗さパラメータ、Ｒｖ−ｍａｓとＲｑのグラフ４１、４３を示している。表２は、エッチングを行った媒体サンプルとエッチングを行っていないものを比較した、その他のデータを示す。
【００２６】
【表２】
0005913846.tif 000003
【００２７】
選択されたエッチング条件において、Ｒｖ−ｍａｘは、エッチングされていない媒体と比較して、約２６％減少する。さらに、表面エッチングされた媒体のいくつかの実施形態に関して、追加のカーボン保護膜層（ＣＮＸ）を再成膜することにより、さらに表面の平滑さが保護される。この特徴によって、ハードディスクドライブの統合時における潤滑剤の選択に対して有意な利益を提供する。
【００２８】
表３に、媒体の磁気特性に対するエッチング工程の各種パラメータの影響をまとめる。
【００２９】
【表３】
0005913846.tif 000004
【００３０】
このデータは、媒体の磁気特性性能が、アルゴンおよび窒素をドーピングした条件下のいずれにおいても、保護膜エッチング工程に対して略影響を受けないことを明確に示している。これは、表面エッチング工程を現在の媒体製造に容易に取り入れられることを示している。
【００３１】
図４は、スピンスタンドサーマルフライハイトコントロール（ＴＦＣ）試験の結果のグラフである。この試験は、２種類のディスクドライブヘッドに関して、対照用、つまりエッチングされていない媒体をエッチングされた媒体と比較するものである。測定されたＡＥ信号は、エッチングされていない媒体と比較して、表面エッチングが行われた媒体のＴＦＣタッチダウン（ＴＤ）パワーが６ｍＷ〜１５ｍＷの範囲で増大したことを示している。そのため、本明細書に記載の平坦化工程により、ヘッドと媒体の間隙が有意に増大する。
【００３２】
表４に、エッチングされた媒体とエッチングされていないものを比較するＧｕｚｉｋスピンスタンド試験から得られたデータをまとめる。エッチングされたカーボン保護膜を有する媒体は、ＯＷ、ＳＮＲ、低周波数（ＬＦ）振幅およびビットエラーレート（ＢＥＲ）が改善され、これは、タッチダウン（ＴＤ）パワーのゲインと一致する。
【００３３】
【表４】
0005913846.tif 000005
【００３４】
ＴＦＣタッチダウンおよび一定のプルバック条件下で、エッチングされた媒体は記録性能において明確な利点を示す。表面エッチングされたディスクに関して、媒体のＯＷは約０．５〜３ｄＢ、またはいくつかの実施形態では約１．２ｄＢ改善された。媒体のＳＮＲは約０．１〜２ｄＢ、またはいくつかの実施形態では約０．５および１ｄＢ改善された。エッチングにより、媒体のＬＦもまた約１％〜２０％、またはいくつかの実施形態では約１１％改善される。エッチングはさらに、媒体のＢＥＲを約１０％〜２０％、またはいくつかの実施形態では約１６％改善させた。したがって、エッチングされたＣＯＣを有する媒体の全体的な耐食性は、エッチングされていないＣＯＣを有する従来の媒体のそれの約２〜１０倍優れている。
【００３５】
表５に示されているように、カーボン保護膜のエッチングにより、エッチングされていない保護膜と比較して、コバルト溶出量が少ない等、耐食性がはるかに改善される。
【００３６】
【表５】
0005913846.tif 000006
【００３７】
エッチングされたディスクについては、たとえＣＯＣの層が薄くても、コバルト溶出量は低く、これは耐食性がよりよいことを示している。これらの性能上の利益によって、ハードディスクドライブ業界において現在のＰＭＲ技術をさらに拡張するための道が開かれる。
【００３８】
これらの工程は、各種の機器で実行してもよい。従来、カーボン保護膜はスパッタリング工程によって成膜されるが、スパッタリングを用いて３０Åのロバストなカーボン保護膜を生成することは現実的ではない。現在、イオンビーム成膜、プラズマ促進化学蒸着およびフィルタード陰極真空アークシステム等の技術で、薄い保護用カーボン保護膜を生成できる。特に、イオンビームカーボン（ＩＢＣ）成膜技術によれば、高品質の、薄い、耐久性のある、製造可能でロバストなカーボン保護膜が生成される。ＩＢＣ工程では、炭化水素（ＣｘＨｙ）ガスを前駆体として使用し、炭化水素分子のイオン化によってプラズマを発生させる。これらのイオン化された種は、ターゲットに向けられる。高い衝撃エネルギーを有するイオンによって、カーボン保護膜内のダイヤモンド状含有物の割合が高くなり、それによって高い硬度、高い密度および高い弾性係数が得られる。これに加え、イオンビームカーボン保護膜は、摩擦化学反応による摩耗と腐食に対する抵抗力が有意に改善される。逆に、イオンビーム工程を、カーボン被覆ディスク媒体等のターゲット物体から材料をエッチングするために使用することができる。
【００３９】
再び図１の（ａ）と（ｂ）を参照すると、被加工物を製造するためのシステムの実施形態は、被加工物を製造するための複数の工程ステーションを有するスパッタリングシステムを含む。工程ステーションの少なくとも１つは保護膜形成工程ステーションであり、ここでは被加工物に保護膜を成膜して、被加工物に第一の表面仕上げ層を設け、逐次的に、保護膜をエッチングして、保護膜に第一の表面仕上げ層より平滑な第二の表面仕上げ層を設ける。保護膜の第二の表面仕上げ層には、エッチングの後に、保護膜をさらに平坦化するための機械的加工を行わなくてもよい。工程ステーションのこの少なくとも１つは、保護膜を成膜する第一の保護膜加工ステーションと、保護膜をイオンビームエッチングするための第二の保護膜加工ステーションを含んでいてもよい。
【００４０】
被加工品は、磁気媒体、ソリッドステートメモリ、半導体、磁気ランダムアクセスメモリまたはソーラー薄膜を含んでいてもよい。工程ステーションのこの少なくとも１つは、ｉｎ−ｓｉｔｕドライ真空工程を含んでいてもよい。これに加え、工程ステーションのこの少なくとも１つは、実質的に第二の表面仕上げ層を有する第二の保護膜を第二の表面仕上げ層の上に成膜してもよい。
【００４１】
この文章による説明は、最良の態様を含む実施形態を開示するため、また、当業者が本発明を実施し、使用できるようにするための例を用いている。特許可能な範囲は特許請求範囲によって定義され、当業者が着想するその他の例を含んでもよい。このような他の例は、それらが特許請求範囲の文言から相違しない構造的要素を含んでいれば、あるいはそれらが特許請求範囲の文言からの相違が些少な同等の構造的要素を含んでいれば、特許請求範囲に含めるものとする。
【００４２】
一般的な説明または例において上述した行動のすべてが必要であるとは限らず、特定の行動の一部は不要かもしれず、および前述の行動のほかに、１つまたは複数の別の行動が実行されるかもしれないことに注意されたい。さらにまた、記載された行動の順番は、必ずしもそれらが実行される順番であるとは限らない。
【００４３】
上の明細書の中で、概念を特定の実施形態に関して説明してきた。しかしながら、当業者は、以下の特許請求範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな改変や変更を加えることができると理解するであろう。したがって、明細書と図面は、限定的な意味ではなく、例示としてみなされるものであり、このような改変はすべて、本発明の範囲内に含めるものとする。
【００４４】
本明細書において、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含有する（ｉｎｃｌｕｄｅｓ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ、ｈａｖｉｎｇ）」またはこれらの変化形は、非排他的包含をカバーするものとする。たとえば、一連の特徴を含む工程、方法、物品または装置は、必ずしもこれらの特徴にのみ限定されるのではなく、明記されていない、またはこれらの工程、方法、物品または装置に固有のその他の特徴を含むかもしれない。さらに、特に明確なことわりがないかぎり、「または（ｏｒ）」は排他的な「または」ではなく、包含的な「または」である。たとえば、ＡまたはＢという条件は、以下のいずれか１つにより満足される。Ａは真であり（または存在し）、かつＢは偽である（または存在しない）、Ａは偽であり（または存在せず）、かつＢは真である（または存在する）、およびＡとＢの両方が真である（または存在する）。
【００４５】
また、不定冠詞（ａ、ａｎ）の使用は、本明細書に記載された要素と構成要素を説明するために用いられる。これは、単に便宜のため、および本発明の範囲の一般的な意味を提供するために行われている。この説明は、１つまたは少なくとも１つを含むものと解釈すべきであり、そうではないことが明確である場合を除き、単数形は複数形もまた含む。
【００４６】
利益、その他の利点および問題の解決策を、特定の実施形態に関して上述した。しかしながら、この利益、利点、問題の解決策および、何らかの利益、利点または解決策を発生させる、またはより顕著となるかもしれない特徴は、特許請求範囲のいずれかまたは全部の重要、必要または不可欠な特徴とは解釈されないものとする。
【００４７】
明細書を読んだ後に、当業者は、本明細書においては明瞭化のために別の実施形態に関して説明された特定の特徴が、１つの実施形態の中で複合的に提供されてもよいと理解するであろう。逆に、簡潔さのために、１つの実施形態に関して説明された各種の特徴は、別々に、またはいかなる副結合において提供してもよい。さらに、範囲として記された数値には、その範囲の中の個々のすべての数値が含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１１  媒体
１３  記録媒体
１５  基板
１７  軟磁性裏打ち層
１９  磁気交換遮断層
２１  記録層
２３  保護膜
２５  第一の表面仕上げ層
２７  エッチング
２９  第二の表面仕上げ層
３１  第二の保護膜
【図１】
0005913846.tif 000007
【図２】
0005913846.tif 000008
【図３】
0005913846.tif 000009
【図４】
0005913846.tif 000010