(57)【要約】【課題】事前にパターニングされた表面特徴およびしっかりと接着された平坦化充填材料を有する平坦化磁気記録ディスクならびにディスクを平坦化する方法を提供する。【解決手段】磁気記録ディスクは、隆起したランド２２０および窪んだ溝２３０という表面特徴と、平坦化された上面とを有する。化学機械研磨（ＣＭＰ）停止層２１０が、ランド２２０上および溝２３０内に堆積される。シリコンのような接着膜２３５がＣＭＰ停止層２１０上に堆積され、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）を含む充填材料２４０が、接着膜２３５上に接着膜２３５に接して堆積される。接着膜２３５は、ＳｉＯｘ充填材料２４０の接着性を向上させ、続く２段階のＣＭＰ平坦化プロセス中の剥離を防止する。【選択図】図３Ｄ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
概して平坦な表面を有する基板と、
前記基板上に磁気記録材料を含む複数の隆起したランドであって、前記基板の表面よりも上に上面を有する複数の隆起したランドと、
前記基板上の前記ランド間の複数の溝であって、前記ランドの前記上面よりも低い下面、および前記下面から延びる側壁を有する複数の溝と、
前記溝の下面および側壁に接した化学機械研磨（ＣＭＰ）停止層と、
シリコンおよび酸素を含む、前記溝内の充填材料と、
前記溝内の、前記ＣＭＰ停止層と前記充填材料との間にあり、前記ＣＭＰ停止層および前記充填材料に接した接着膜と
を備える、磁気記録ディスク。
【請求項２】
前記接着層は本質的にシリコンからなる、請求項１に記載の磁気記録ディスク。
【請求項３】
前記接着膜および前記充填材料は一緒に、厚さに伴って徐々に増大する酸素含有量を有するシリコンおよび酸素の連続層を形成し、前記酸素の含有量は前記ＣＭＰ停止層の近傍で最低である、請求項１又は２に記載の磁気記録ディスク。
【請求項４】
前記充填材料は酸化シリコンを含み、酸素化学量論組成はＳｉＯ０．１〜ＳｉＯ２．２である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項５】
前記接着膜は、本質的にシリコンからなる、実質的に酸素のない膜である、請求項４に記載の磁気記録ディスク。
【請求項６】
前記接着膜は、０．１ｎｍ以上かつ３ｎｍ以下の厚さを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項７】
前記接着膜は、Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｃｒ；Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、またはＣｒの合金；Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、またはＣｒの酸化物；およびＴｉ、Ｔａ、Ｖ、またはＣｒの窒化物からなる群から選択される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項８】
前記ＣＭＰ停止層は、非晶質炭素および窒化シリコン（ＳｉＮｘ）から選択される材料で形成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項９】
前記ＣＭＰ停止層は、炭素およびシリコンを含む膜が交互になった複数の層である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１０】
前記ＣＭＰ停止層は前記ランドの前記上面上にもある、請求項１〜９のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１１】
前記ランドの前記上面上の前記ＣＭＰ停止層の前記上面内に埋め込まれたシリコンをさらに含む、請求項１０に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１２】
前記ランドの前記ＣＭＰ停止層の前記上面は、前記溝内の前記充填材料の前記上面と略同一の平面にある、請求項１０又は１１に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１３】
前記ランドおよび前記溝内の前記充填材料上の前記ＣＭＰ停止層の前記略同一の平面にある上面上に潤滑層をさらに備える、請求項１２に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１４】
前記ランドの前記上面は、前記溝内の前記充填材料の前記上面と略同一の平面にあり、
前記略同一の平面にある表面上に保護オーバーコートをさらに備える、請求項１に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１５】
前記保護オーバーコート上に潤滑層をさらに備える、請求項１４に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１６】
前記ランド内の前記磁気記録層材料は、前記基板表面に概して垂直の磁気異方性を有する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１７】
前記ランドおよび前記溝の下の前記基板表面上に軟磁性下層（ＳＵＬ）をさらに備えると共に、前記ランドおよび前記溝の下の前記ＳＵＬ上に交換遮断層（ＥＢＬ）をさらに備える、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１８】
前記溝および前記ランドの下の前記基板上に磁性材料層をさらに備える、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１９】
離散トラック媒体ディスクであり、前記ランドは、半径方向に離間された同心円トラックを備え、前記充填材料を有する前記溝は、前記トラック間に半径方向に離間された保護帯を備える、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項２０】
ビットパターニング媒体ディスクであり、前記ランドは、離散したデータアイランドを備え、前記充填材料を有する前記溝は、前記データアイランド間の領域を備える、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項２１】
前記ランドは、概して半径方向に向けられたサーボブロックを備え、前記溝は、前記サーボブロック間に領域を備える、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項２２】
概して平坦な表面を有する基板と、
前記基板上の磁気記録材料から形成される複数の隆起したランドであって、前記基板の表面よりも上に上面を有する複数の隆起したランドと、
前記基板上の前記ランド間の複数の溝であって、前記ランドの前記上面よりも低い下面、および前記下面から延びる側壁を有する、複数の溝と、
前記溝の前記下面および前記側壁に接する、非晶質炭素および窒化シリコンから選択される化学機械研磨（ＣＭＰ）停止層と、
前記溝内にある、酸化シリコンを含む充填材料であって、酸素化学量論組成はＳｉＯ０．１〜ＳｉＯ２．２である、充填材料と、
前記溝内の前記ＣＭＰ停止層と前記充填材料との間にあり、前記ＣＭＰ停止層および前記充填材料に接する、本質的にシリコンからなる接着膜と
を備える、磁気記録ディスク。
【請求項２３】
前記接着膜および前記充填材料は一緒に、厚さに伴って徐々に増大する酸素含有量を有するシリコンおよび酸素を含む連続層を形成し、前記ＣＭＰ停止層の近傍には酸素がない、請求項２２に記載の磁気記録ディスク。
【請求項２４】
前記ＣＭＰ停止層は前記ランドの前記上面上にもあり、前記ランド上の前記ＣＭＰ停止層の前記上面は、前記溝内の前記充填材料の前記上面と略同一の平面にある、請求項２２又は２３に記載の磁気記録ディスク。
【請求項２５】
前記ランドの前記上面は、前記溝内の前記充填材料の前記上面と略同一の平面にあり、
前記略同一の平面にある表面上に保護オーバーコートをさらに備える、請求項２２〜２４のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項２６】
離散トラック媒体ディスクであり、前記ランドは、半径方向に離間された同心円トラックを備え、充填材料を有する前記溝は、前記トラック間に半径方向に離間された保護帯を備える、請求項２２〜２５のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項２７】
ビットパターニング媒体ディスクであり、前記ランドは、離散したデータアイランドを備え、充填材料を有する前記溝は、前記データアイランド間の領域を備える、請求項２２〜２５のいずれか１項に記載の磁気記録ディスク。
【請求項２８】
磁気記録ディスクを平坦化する方法であって、前記磁気記録ディスクは、概して平坦な表面を有する基板と、前記基板上に磁気記録材料を含む複数の隆起したランドであって、前記基板の表面よりも上に上面を有する複数の隆起したランドと、前記基板上の前記ランド間の複数の溝であって、前記ランドの前記上面よりも低い下面、および前記下面から延びる側壁を有する複数の溝とを備え、前記方法は、
非晶質炭素を含む化学機械研磨（ＣＭＰ）停止層を前記ランドの前記上面および前記溝内の前記溝の前記下面および前記側壁に堆積させること、
シリコンを含む接着膜を前記ＣＭＰ停止層上に前記ＣＭＰ停止層に接して堆積させること、
シリコンおよび酸素を含む充填材料を前記接着膜上に前記接着膜に接して堆積させて、前記ランドの前記上面よりも上の高さまで前記溝を充填すること、
セリアを含むスラリーを使用して第１のＣＭＰを実行して、前記ランドの前記上面よりも上のおよび前記溝を覆う前記充填材料を除去すること、
シリカを含むスラリーを使用して第２のＣＭＰを実行して、前記ランドよりも上の前記接着膜および前記溝上の追加の充填材料を除去すること
を含む、方法。
【請求項２９】
前記第２のＣＭＰを実行することは、前記第２のＣＭＰを実行して、前記溝内の追加の充填材料を、前記ランド上の前記ＣＭＰ停止層の厚さとおおよそ同じ深さまで除去することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第２のＣＭＰを実行した後、前記ＣＭＰ停止層を前記ランドから除去すること、および
前記ランドおよび前記溝内の前記充填材料上に保護オーバーコートを堆積させること
をさらに含む、請求項２８又は２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、隆起したランドおよび窪んだ溝またはトレンチという事前にパターニングされた表面特徴を有する磁気記録ディスクに関し、特に、平坦化された表面を有するそのようなディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気記録ハードディスクドライブは、磁気的に記録されたデータビットを定義する磁化領域がハードディスク上の記録層の平面に向けられる水平記録、または磁化領域が記録層の平面に対して垂直に向けられる垂直記録を使用する。従来のディスクは「連続媒体」（ＣＭ）ディスクであり、記録層は、書き込みヘッドが磁気材料上に書き込む場合、磁気的に記録されたデータビットを含む同心円データトラックに形成される磁気材料の連続した層である。記録層は、読み取り／書き込みヘッドを所望のデータトラックに位置決めし、読み書き中にヘッドをデータトラック上に維持するために使用される、事前に記録されるサーボセクタパターンも含む。従来のＣＭディスクは、通常、記録層を覆いかつ概して滑らかで平らな表面を提供する、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）のような非晶質炭素で形成される保護オーバーコートを有する。読み取り／書き込みヘッドは、ディスクが回転する際に、平滑なディスク表面の上方に薄い空気の膜、すなわち「エアベアリング」上に支持されるエアベアリングスライダ上に配置される。
【０００３】
ＣＭディスクの変形は「離散トラック媒体（ｄｉｓｃｒｅｔｅ−ｔｒａｃｋ  ｍｅｄｉａ）」（ＤＴＭ）ディスクであり、連続した磁気材料の同心円データトラックが、同心円非磁性保護帯により互いに半径方向において隔てられることを意味する。ＤＴＭディスクは、例えば、（特許文献１）に記載のように、当該技術分野において既知である。ＤＴＭディスクでは、データトラックは通常、磁気材料を含む隆起したランドであり、非磁性保護帯は、隆起したランドよりも下に窪んだトレンチまたは溝である。非磁性保護帯は、非磁性材料で形成されるか、または磁性材料を含むが、データトラックからリードバック信号に不利な影響を与えないように、隆起したデータトラックから十分下方に窪んでいる。
【０００４】
ＣＭディスクおよびＤＴＭディスクに加えて、「ビットパターニング媒体」（ＢＰＭ）を有する磁気記録ディスクが、データ密度を増大するために提案されている。ＢＰＭディスクでは、ディスク上の磁化可能材料は、各アイランドすなわち「ビット」内に単一の磁区があるように、分離された小さなデータアイランドにパターニングされる。単一の磁区は、一粒であってもよく、または単一の磁気容量として一斉に磁性状態を切り替える強力に結合した数個の粒からなってもよい。これは、単一の「ビット」が領域壁により隔てられた複数の磁区を有し得る従来のＣＭディスクとは対照的である。パターニングされたアイランドに必要とされる磁気分離を生じさせるために、アイランド間のスペースの磁気モーメントを破壊または実質的に低減して、これらスペースを本質的に非磁性にしなければならない。一種のＢＰＭディスクでは、データアイランドは、非磁性トレンチまたは溝により隔てられた隆起し離間されたピラーである。
【０００５】
ＤＴＭディスクおよびＢＰＭディスクも、ディスクの周囲に角度的に離間され、概して同心円データトラックを横切って半径方向に延びるサーボセクタを必要とする。サーボセクタは、書き込みヘッドで上書きできず、読み取り／書き込みヘッドを所望のデータトラックに位置決めし、読み書き中にヘッドをデータトラック上に維持するために使用される、事前に記録されるパターンである。ＤＴＭディスクおよびＢＰＭディスクの両方において、サーボセクタは、非磁性トレンチまたは溝により隔てられた磁性材料の隆起したサーボブロックという事前にパターニングされた表面特徴であり得る。
【０００６】
隆起したランドおよび窪んだ溝という表面特徴を有するディスクを製造するいくつかの方法がある。ＤＴＭディスクおよびＢＰＭディスクの両方に適用可能な一技法では、１つまたは複数の磁気記録材料層を含む必要とされるすべての層が、通常、スパッタ堆積により、ディスク基板上に堆積される。次に、ディスクは、リソグラフィにより所望のデータトラックパターンおよび保護帯ならびにサーボセクタにパターニングされる。イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等の真空エッチングプロセスが次に、露出した磁気記録材料を除去する。この結果、磁気材料のランド、およびランドの上面から窪んだ非磁性溝が生成される。
【０００７】
特にＢＰＭディスクに適用可能な別の技法では、ディスクは、ナノインプリントを介して金型からの複製により製造される。ナノインプリントプロセスは、データトラック内に分離されたデータアイランドを形成するのみならず、サーボセクタ内にサーボブロックも形成する。ナノインプリントでは、金型または鋳型が、トポグラフィックな表面特徴パターンをディスク基板上のポリマーレジストコーティング上に複製する。ディスク基板は、窒化シリコン膜等の誘電性コーティングを有し得る。次に、ナノインプリントされたレジストパターンをマスクとして使用して、フッ素プラズマを使用してパターンを窒化シリコンにエッチングする。窒化シリコンをエッチングした後、レジストは除去される。次に、磁性材料がランドおよび溝を覆うようにスパッタ堆積される。溝は、読み取りまたは書き込みに不利に影響しないように、読み取り／書き込みヘッドから十分遠くに窪ませ得るか、または溝を非磁性にするように、ドーパント材料で磁性を「損なわせ」得る。
【０００８】
ＤＴＭディスクおよびＢＰＭディスクの場合、スライダが、回転するディスクにより生成されるエアベアリングにより比較的一定の「飛行高さ」に維持されるように、表面のトポグラフィを平坦化する必要がある。平坦化は、データからサーボ領域またはサーボからデータ領域への遷移により誘発されるスライダの励振を低減またはなくすために特に重要である。平坦化は通常、窪んだ溝またはトレンチ内へ非磁性充填材料を堆積させ、その後、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行うことにより達成される。しかし、非磁性充填材料は、ＣＭＰ中に剥離する恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４９１２５８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
必要とされるのは、充填材料が溝またはトレンチ内にしっかりと接着した平坦な表面を有する、隆起したランドおよび窪んだ溝またはトレンチという事前にパターニングされた表面特徴を有するディスクである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、隆起したランドおよび窪んだ溝という表面特徴を有する平坦化された磁気記録ディスク、および化学機械研磨（ＣＭＰ）を使用してディスクを平坦化する方法に関する。ＣＭＰ停止層が、ランド上かつ溝内に堆積される。ＣＭＰ停止層は、好ましくは、水素化および／または窒素化してもよい、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）のような非晶質炭素である。接着膜がＣＭＰ停止層上に堆積され、次に、シリコンおよび酸素を含む充填材料を接着膜上に接着膜に接して堆積させる。接着膜は、充填材料の接着性を向上させ、続くＣＭＰ平坦化プロセス中での剥離を防止する。接着膜は、好ましくは、純粋な（酸素のない）シリコンであり、充填材料は、好ましくは、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）であり、酸素化学量論組成はＳｉＯ０．１〜ＳｉＯ２．２である。代替の実施形態では、シリコン接着膜およびＳｉＯｘ充填材料は一緒に、酸化シリコンの連続した層を形成し得、酸素の量は層の厚さの増大に伴って増大する。
【００１２】
セリア（酸化セリウム）を含むスラリーを使用する第１のＣＭＰステップが、ランド上のシリコン接着層よりも上のＳｉＯｘ充填材料を研磨して除去する。シリカ、好ましくはコロイドシリカを含むスラリーを使用する第２のＣＭＰステップが、ランド上のシリコン接着膜を研磨して除去し、ランド上のＣＭＰ停止層の上面および溝内の充填材料の上面が本質的に平坦な表面を形成する状態で、ランド上のＣＭＰ停止層を残す。ＣＭＰ停止層は、保護オーバーコートとして機能することもできる。あるいは、ランド上のＣＭＰ停止層を除去し、保護オーバーコートをランドの上面および溝の上面に堆積させてもよい。
【００１３】
本発明の性質および利点をさらに理解するために、添付図と共に行われる以下の詳細な説明を参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】回転式アクチュエータと、離散トラック媒体（ＤＴＭ）ディスクまたはサーボセクタが事前にパターニングされたビットパターニング媒体（ＢＰＭ）ディスクとし得る剛性磁気記録ディスクとを有するディスクドライブの概略図である。
【図２Ａ】ＤＴＭディスクの概略的な上面図であり、隆起したサーボブロックを有する典型的なサーボセクタと、窪んだ保護帯により隔てられた３つの隆起したデータトラックの部分とを示す。
【図２Ｂ】ＢＰＭディスクの部分の概略的な上面図であり、窪んだ非磁性領域で隔てられた離散し分離したデータアイランドをそれぞれ含む３つのデータトラックを示す。
【図３Ａ】本発明によるディスクを平坦化する方法において、ＤＴＭディスクを形成するリソグラフィパターニングおよびエッチング前におけるディスクの断面図である。
【図３Ｂ】本発明によるディスクを平坦化する方法において、リソグラフィパターニングおよびエッチング後におけるディスクの断面図である。
【図３Ｃ】本発明によるディスクを平坦化する方法において、ＣＭＰ停止層の堆積後におけるディスクの断面図である。
【図３Ｄ】本発明によるディスクを平坦化する方法において、非磁性接着膜および非磁性充填材料がＣＭＰ停止層上に堆積された後におけるディスクの断面図である。
【図３Ｅ】本発明によるディスクを平坦化する方法において、ＣＭＰによりＣＭＰ停止層まで充填材料を除去した後のディスクの断面図である。
【図３Ｆ】本発明によるディスクを平坦化する方法において、保護オーバーコートおよび潤滑層でコーティングした後のディスクの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、回転式アクチュエータ２と、表面１１に形成された事前パターニングされた表面特徴を有する剛性磁気記録ディスク１０とを有するディスクドライブを示す。表面特徴は少なくとも、角度的に離間されたサーボセクタ１８内に事前にパターニングされたサーボブロックを含む。ディスク１０は、中心軸１００を中心として方向１０２に回転する。表面１１は、内径（ＩＤ）１４および外径（ＯＤ）１６により定義される環状データ帯１２を有する。サーボセクタ１８間のデータ帯の部分は、ユーザデータの記憶に使用され、円形データトラックを含み、各データトラックは通常、物理的なデータセクタに分割される。ディスク１０はＤＴＭディスクであってもよく、その場合、円形データトラックは、窪んだ保護帯で隔てられた、離散し、半径方向に離間され隆起したトラックであり、サーボセクタ１８内のサーボブロックに加えて、隆起したトラックおよび窪んだ保護帯が表面特徴を形成する。ディスク１０はまたＢＰＭディスクであってもよく、その場合、円形データトラックは、溝で隔てられた、離散し隆起したデータアイランドを含み、サーボセクタ１８内のサーボブロックに加えて、隆起したアイランドおよび溝が表面特徴を形成する。
【００１６】
回転式アクチュエータ２は、枢軸４を中心として回転し、回転式アクチュエータ２の端部において読み取り／書き込みヘッド６を支持する。アクチュエータ２が回転する際、ヘッド６はＩＤ１４とＯＤ１６との間で概してアーチ形の経路を辿る。サーボセクタ１８は、概して半径方向においてＩＤ１４からＯＤ１６に延びる角度的に離間されたアーチ線のパターンをなす。サーボセクタのアーチ形は、ヘッド６のアーチ経路に一致する。ディスクドライブの動作中、ヘッド６は、環状データ帯１２のＩＤ１４とＯＤ１６との間に配置されたいくつかの同心円円形データトラックのうちの選択された１つのデータトラック上のデータの読み取りまたは書き込みを行う。選択されたトラックからデータの読み取りまたは書き込みを正確に行うために、ヘッド６をトラックの中心線上に維持する必要がある。したがって、サーボセクタ１８のうちの１つがヘッド６の下を通過する都度、ヘッド６は、サーボセクタ内の位置誤差信号（ＰＥＳ）フィールド内の離散した磁化サーボブロックを検出する。ＰＥＳは、ディスクドライブのヘッド位置決め制御システムにより生成され、ヘッド６をトラックの中心線に向けて移動させるために使用される。したがって、ディスク１０が１回完全に回転する間、ヘッド６は常に、角度的に離間されて連続するサーボセクタ１８内のサーボブロックからのサーボ情報により、トラックの中心線上に維持される。
【００１７】
図２Ａは、ＤＴＭディスクであるディスク１０の拡大した上面図であり、典型的なサーボセクタ１８および３つのＤＴＭデータトラック２０、２２、２４の部分を示す。３つの離散し隆起したデータトラック２０、２２、２４および２つの窪んだ保護帯２１、２３が示される。サーボセクタ１８のすべての陰影付き部分は、同じ方向に磁化された離散し隆起したサーボブロックを表す。ディスクドライブが長手方向、すなわち水平磁気記録用に設計される場合、サーボセクタ１８のすべての陰影付き部分は、水平において、すなわち、図２Ａの紙の平面に平行な平面において同じ方向に磁化し、ディスクドライブが垂直磁気記録用である場合、垂直において、すなわち、紙の平面に対して垂直な平面において同じ方向に磁化し得る。サーボセクタ１８内の陰影なし領域７０および保護帯２１、２３は、隆起したサーボブロックおよび隆起したデータトラック２０、２２、２４から窪んだ非磁性領域を表す。用語「非磁性」は、サーボブロック間の領域７０およびデータトラック２０、２２、２４の間の保護帯２１、２３が、誘電体等の非強磁性材料、磁場の印加がない場合に実質的に残留モーメントを有さない材料、または読み取りもしくは書き込みに不利に影響しないように隆起したサーボブロックから十分下に窪んだ強磁性材料を含む窪みまたは溝を意味する。非磁性領域７０および保護帯２１、２３は、磁気記録層または強磁性材料を含まないディスク基板内の窪んだ溝またはトレンチであってもよい。
【００１８】
サーボセクタ１８を構成するサーボブロックは、図２Ａに示されるように、フィールド３０、４０、５０、および６０に構成される。サーボフィールド３０は、信号の振幅の測定および続くサーボブロック読み取りの利得の調整に使用される、ブロック３１〜３５の自動利得制御（ＡＧＣ）フィールドである。サーボフィールド４０は、続くサーボブロックのための開始／停止タイミング窓を確立するためのタイミングマークを提供する、サーボタイミングマークまたはＳＴＭフィールドとも呼ばれるセクタ識別情報（ＳＩＤ）フィールドである。サーボフィールド５０は、複数の積み重ねられたディスクを有するディスクドライブ内のすべてのディスク表面からのトラックは、トラックの「シリンダ」を形成するため、シリンダまたはＣＹＬフィールドとも呼ばれるトラック識別情報（ＴＩＤ）である。ＴＩＤフィールド５０は、通常はグレーコード化されたトラック番号を含み、半径方向位置の整数部分を決定する。サーボフィールド６０は、位置誤差信号（ＰＥＳ）フィールドであり、この例では、周知の「クワッドバースト」ＰＥＳパターンの部分としてサーボブロックのＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各サブフィールドを含み、半径方向位置の少数部分の決定に使用される。
【００１９】
図２Ｂは、ＢＰＭディスクであるディスク１０の部分の上面図の概略図である。３つのデータトラック２０、２２、２４のそれぞれは、離散し分離したデータアイランド１６４を含み、同心円データトラック２０、２２、２４を横切って概して半径方向に延びる２つの連続したサーボセクタ１８と共に示される。アイランド１６４は、正方形を有して示されるが、円形、概して楕円形、または概して矩形等の異なる形状にパターニングしてもよい。サーボセクタ１８内のサーボブロック（図２Ａ）のように、各データトラック２０、２２、２４は、磁性材料のアイランド１６４である離散し隆起し離間したランドを含む。離散したアイランドは、窪んだ非磁性領域７０により他のアイランドから隔てられる。したがって、図２Ｂに示されるＢＰＭディスクは、サーボセクタ１８内のみならず、データトラック２０、２２、２４内にも、隆起したランドおよび窪んだ溝という表面特徴を含む。
【００２０】
本発明による、隆起したランドおよび窪んだ溝という表面特徴を有する平坦化されたディスク、ならびにディスクを平坦化する方法について、方法の様々な段階での離散データトラックに垂直な平面に沿って取ったＤＴＭディスクの断面図を示す図３Ａ〜図３Ｆを使用して説明する。しかし、この方法およびこの方法により平坦化されて得られるディスクは、ＢＰＭディスクに対しても完全に適用可能である。本発明では、化学機械研磨（ＣＭＰ）停止層が、溝内に堆積され、接着膜が、ＣＭＰ停止層と非磁性充填材料との間に配置される。接着膜は、充填材料の接着性を向上させ、続くＣＭＰ平坦化プロセス中の剥離を防止する。非磁性充填材料は、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）であり、好ましい接着膜はシリコンである。
【００２１】
図３Ａは、ＤＴＭディスクを形成するリソグラフィパターニングおよびエッチング前のディスク２００を示す断面図である。ディスク２００は、概して平坦な表面２０２を有する基板２０１であり、表面２０２上に、通常はスパッタリングにより、典型的な層が堆積される。ディスク２００は、垂直（すなわち、基板表面２０２に対して概して垂直）な磁化異方性を有する記録層（ＲＬ）と、ＲＬの下に任意選択的な軟磁性下層（ＳＵＬ）とを有する垂直磁気記録ディスクとして示される。任意選択的なＳＵＬは、ディスクドライブ書き込みヘッドからの書き込み磁場の磁束戻り路として機能する。
【００２２】
ハードディスク基板２０１は、市販の任意のガラス基板であり得るが、ＮｉＰ表面コーティングを有する従来のアルミニウム合金であってもよく、またはシリコン、カナサイト（ｃａｎａｓｉｔｅ）、または炭化シリコン等の代替の基板であってもよい。接着層またはＳＵＬを成長させるための開始層（ＯＬ）はＡｌＴｉ合金とし得、または約２ｎｍ〜１０ｎｍの厚さの同様の材料が基板表面２０２上に堆積される。
【００２３】
ＳＵＬは、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＦｅＣｏＢ合金、ＣｏＣｕＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＦｅＡｌＳｉ合金、ＦｅＴａＮ合金、ＦｅＮ合金、ＦｅＴａＣ合金、ＣｏＴａＺｒ合金、ＣｏＦｅＴａＺｒ合金、ＣｏＦｅＢ合金、およびＣｏＺｒＮｂ合金等の透磁性材料で形成し得る。ＳＵＬは、ＡｌまたはＣｏＣｒの導電性膜等の非磁性膜で隔てられた複数の軟磁性膜で形成された積層または多層のＳＵＬであってもよい。ＳＵＬは、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｃｒ、またはこれらの合金等の反強磁性結合を仲介する中間層で隔てられた複数の軟磁性膜で形成された積層または多層のＳＵＬであってもよい。ＳＵＬは、約５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲の厚さを有し得る。
【００２４】
交換遮断層（ＥＢＬ：ｅｘｃｈａｎｇｅ−ｂｒｅａｋ  ｌａｙｅｒ）が通常、ＳＵＬ上に配置される。これは、ＳＵＬの透磁性膜とＲＬとの磁気交換結合を遮断するように機能すると共に、ＲＬのエピタキシャル成長を促進する役割も果たす。ＥＢＬは必要ない場合もあるが、使用される場合には、非磁性チタン（Ｔｉ）層；Ｓｉ、Ｇｅ、およびＳｉＧｅ合金等の非導電性材料；Ｃｒ、Ｒｕ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｖ、およびＡｌ等の金属；非晶質ＣｒＴｉおよびＮｉＰ等の金属合金；ＣＮｘ、ＣＨｘ、およびＣ等の非晶質炭素；Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、およびＢからなる群から選択される元素の酸化物、窒化物、または炭化物であることができる。ＥＢＬは、約５ｎｍ〜４０ｎｍの範囲の厚さを有し得る。
【００２５】
ＲＬは、任意の既知の非晶質材料または晶質材料および垂直磁気異方性を示す構造の単層または多層であり得る。したがって、ＲＬは、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｖ、およびＢのうちの１つまたは複数の酸化物等の適した分離固体を有する、ＣｏＰｔ合金またはＣｏＰｔＣｒ合金等の粒状多結晶コバルト合金の層であり得る。ＲＬは、上述したような適した分離固体を有する、または有しないＣｏ／Ｐｔ多層、Ｃｏ／Ｐｄ多層、Ｆｅ／Ｐｔ多層、およびＦｅ／Ｐｄ多層等の垂直磁化異方性を有する多層で構成されてもよい。さらに、ＣｏＳｍ合金、ＴｂＦｅ合金、ＴｂＦｅＣｏ合金、ＧｄＦｅ合金等の希土類元素を含む垂直磁化層をＲＬに使用可能である。ＲＬは、化学的に規則化した（ｏｒｄｅｒｄ）ＣｏＰｔ、ＣｏＰｄ、ＦｅＰｔ、またはＦｅＰｄで形成してもよい。これらの化学的に規則化した合金は、塊の形態で、面心正方晶（ＦＣＴ）Ｌ１０規則化相材料として知られている（ＣｕＡｕ材料とも呼ばれる）。Ｌ１０相のｃ軸は、磁化容易軸であり、基板に対して垂直に向けられる。Ｃｏ／Ｐｔ多層およびＣｏ／Ｐｄ多層のように、これらの層は非常に強い垂直磁化異方性を示す。ＲＬの総厚は通常、約５ｎｍ〜２５ｎｍの範囲内である。
【００２６】
図３Ｂは、リソグラフィパターニングおよびエッチング後のディスク２００の断面図である。エッチングは、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等の真空エッチングプロセスとし得る。エッチング後、ＲＬ材料の隆起したランド２２０および溝または窪み２３０が、基板表面２０２よりも上に形成される。ランド２２０は上面２２１を有する。溝２３０は、ランド２２０の上面２２１よりも下にある下面２３１と、側壁２３１ａとを有する。ＤＴＭディスクの場合、ランド２２０および溝２３０は、円周方向において位置合わせされた同心円のリングであり、同心円の溝２３０が、ランド間のギャップであり、同心円のランドを半径方向において隔てるように機能する。溝２３０の典型的な深さは、本質的にランド２２０の高さでもあるが、約１０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内であり、溝の典型的な幅は、約１０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内である。図３Ｂに示される例では、エッチングは、すべてのＲＬ材料およびＥＢＬ材料の部分が溝２３０の領域から除去されるような深さまで実行された。しかし、代替として、エッチングを、ＲＬ材料の一部分のみが除去されるような深さまで実行することもできる。その場合、溝２３０の下面２３１の下にＲＬ材料層がある。
【００２７】
図３Ｃは、ＣＭＰ停止層２１０の堆積後のディスク２００の断面図である。ＣＭＰ停止層２１０は、ランド２２０の上面２２１および溝２３０内に堆積される。この結果、溝の下面２３１および溝の側壁２３１ａに配置されたＣＭＰ停止層２１０が生成される。ＣＭＰ停止層２１０は、好ましくは、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）のような非晶質炭素の層である。当分野において周知のように、非晶質炭素またはＤＬＣは、水素化および／または窒素化してもよい。あるいは、ＣＭＰ停止層２１０は、Ｓｉ３Ｎ４等の窒化シリコンであってもよく、またはＳｉの不飽和ダングリングボンドを有する窒素が不足した窒化シリコン（一般にＳｉＮｘと呼ばれる）を含む、この化学量論組成から変化したもの（ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）であってもよい。ＣＭＰ停止層２１０は、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＶＮ、およびＷＮ等の遷移金属窒化物またはＴｉＣ、ＷＣ、ＳｉＣ、およびＴａＣ等の遷移金属炭化物から製造してもよい。ＣＭＰ停止層２１０は、約０．２ｎｍ〜４ｎｍの厚さまでスパッタ堆積することにより堆積させ得る。ＣＭＰ停止層２１０の厚さは、ランド、側壁、および溝で異なり得る。ＣＭＰ停止層２１０は、単層、２層、または多層として作られるシリコンおよび炭素の層が交互になった積層等の多層であることができる。
【００２８】
図３Ｄは、非磁性接着膜２３５および非磁性充填材料２４０がＣＭＰ停止層２１０上に堆積された後のディスク２００の断面図である。接着膜２３５は、約０．１ｎｍ〜３ｎｍの厚さまで堆積され、側壁２３１ａに隣接するＣＭＰ停止層２１０の部分を含め、溝２３０内のＣＭＰ停止層２１０を覆う。側壁２３１ａ上の接着膜２３５の厚さは、溝２３０の下面２３１での厚さと異なり得る。接着膜２３５は、好ましくは、約０．１ｎｍ〜３ｎｍの厚さまでスパッタ堆積された非晶質シリコンである。非磁性充填材料２４０は、少なくとも、ランド２２０上のＣＭＰ停止層２１０の上の高さまで、溝２３０を完全に充填するために十分な厚さまで堆積される。この結果、充填材料２４０は、隆起したランド２２０上のＣＭＰ停止層２１０の部分上に堆積される。非磁性充填材料２４０は、シリコンおよび酸素を含み、好ましくは、酸素化学量論組成がＳｉＯ０．１〜ＳｉＯ２．２の酸化シリコン（ＳｉＯｘ）である。充填材料はＳｉＯｘＮｙであってもよい。但し、ｘは０．１〜２．２の範囲内であり、ｙは０．１〜１．５の範囲内である。
【００２９】
代替の実施形態では、接着膜２３５および充填材料２４０は、ＣＭＰ停止層２１０との界面から離れた充填材料２４０の領域で酸素量が大きな、組成が段階的な単層であり得る。この実施形態では、ＣＭＰ停止層２１０の近傍では酸素がないか、またはごくわずかであり、酸素量は、溝２３０の上部近傍で最高である。層の低酸素または酸素のない接着部分がＣＭＰ停止層２１０に接するこの種の組成が段階的な酸化物層は、真空蒸着により蒸着し得る。これを達成する一方法は、純粋なシリコンターゲットからのスパッタ堆積を行うことであり、スパッタリング室への酸素の流速を徐々に増大させて、充填材料層への酸素の組み込みを制御する。流速は、堆積期間中、単調に増大してから一定値に保持されてもよく、または堆積中、常に増大してもよい。流速は、所望の化学量論組成をもたらす酸素とのシリコンとの反応速度が与えられるように選択される。酸素の流速が遅い場合、酸素が不足したＳｉＯｘ組成になる。但し、０＜ｘ＜２．２である。酸素の流速が早い場合、１．８〜２．２の範囲のｘ値を有するＳｉＯｘの値に近づくまで組成が飽和する。別の方法は、この堆積プロセス中、酸素流速を一定に保ち、シリコンターゲットへのＤＣ、ＲＦ、またはパルスＤＣ電力を徐々に変化させることである。第３の方法は、酸素流速ならびにＳｉターゲットに供給される電力を変化させることである。
【００３０】
純粋な（酸素のない）シリコンが、接着膜２３５に好ましい材料であるが、Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｃｒ、これらの合金、およびこれら金属または金属合金の酸化物、窒化物、酸窒化物のような選択された金属も、接着膜として機能し得る。これら代替の接着膜は、好ましくは、約０．１ｎｍ〜３ｎｍの厚さを有する。
【００３１】
図３Ｅは、ＣＭＰにより、ＣＭＰ停止層２１０まで充填材料２４０を除去した後のディスク２００の断面図である。ＣＭＰは、半導体製造および薄膜磁気記録ヘッド製造において広く使用されている周知のプロセスである。ＣＭＰスラリーは、除去をより容易にするために充填材料の表面層の接着性を低減させる液体と、充填材料を切り裂いて除去するために役立つ粒子とを含み得る。異なる化学特性を有するＣＭＰスラリーが市販されており、除去すべき材料に基づいて選択される。ＣＭＰプロセスは、いくつかの方法で行うことができる。第１のＣＭＰステップでは、セリア（酸化セリウム）を含むスラリーが使用される。セリアスラリーは、比較的高速のＳｉＯｘ除去率を有し、ＳｉＯｘ充填層がシリコン接着膜よりも上まで除去された場合、研磨を停止する。この処理は、ＳｉＯｘ充填材料をごくわずかに過剰に研磨するように、例えば時間により較正される。次に、第２のＣＭＰステップが、コロイドシリカを含むスラリーを使用して実行されて、シリコン接着層を研磨して除去する。このステップは、ＣＭＰ停止層２１０に達した場合に研磨を停止する。ここでも、第２のＣＭＰステップは、シリコン接着層をわずかに過剰に研磨するように、例えば時間により較正され、その結果、ランド２２０上のＣＭＰ停止層２１０の上面と比較して溝内の充填材料２４０が小量、窪むことになる。様々なＣＭＰ終了点検出システムおよび技法も既知である。例えば、プラテンおよびキャリアモータ電流の測定ならびに赤外線（ＩＲ）センサによるプラテン温度の測定も、ＣＭＰプロセスがＣＭＰ停止層２１０に達したときを特定するために使用することができる。充填材料２４０はこの時点で、側壁３２１ａに隣接するＣＭＰ停止層２１０の部分に接する接着膜２３５の部分に沿ったものを含め、溝内の接着膜２３５の上に残っている。溝内の充填材料２４０の上面２４１は、図３Ｅに示されるように、ＣＭＰ後にごくわずかに窪ませられる。しかし、溝の上面２４１および隆起したランド２２０上のＣＭＰ停止層２１０の上面は本質的に、同一の平面にあり、一緒に略平坦な表面を形成する。本明細書において使用される「略平坦」は、溝内の充填材料の上面２４１の窪みが、ＣＭＰ停止層２１０の上面から約５ｎｍ未満であり、約１ｎｍを超えてＣＭＰ停止層２１０の上面よりも上に延在しないことを意味する。ＣＭＰ停止層２１０が非晶質炭素である場合、ＣＭＰが充填材料２４０および接着層２３５をＣＭＰ停止層２１０の上から除去した後、いくらかのシリコンが非晶質炭素ＣＭＰ停止層２１０の上面上に残って埋め込まれる可能性があることも特定されている。
【００３２】
充填材料２４０および接着膜２３５がＣＭＰ停止層２１０の上から略除去された後にＣＭＰを継続することも可能である。ＣＭＰ停止層２１０の厚さよりも深い溝深さが溝内で達成されるまで、ＣＭＰが続けられる。例えば、２ｎｍ厚の非晶質炭素ＣＭＰ停止層２１０が使用された場合、溝領域内の充填材料２４０の窪みが２ｎｍよりも大きくなるまで、ＣＭＰが続けられる。その場合、充填材料２４０の表面２４１は、ランド２２０上のＣＭＰ停止層２１０の上面の最上部よりも少なくとも２ｎｍ下である。次に、ＣＭＰ停止層２１０は、ＲＩＥ等の真空エッチングプロセスにより除去され、その結果、窪んだ表面２４１とランド２２０の上面２２１との間の表面が本質的に同一の平面にあり連続することになる。次に、同一の平面にある表面は、図３Ｆの図において後述するように、連続保護オーバーコートでコーティングされる。
【００３３】
図３Ｅでは、隆起したランド２２０上のＣＭＰ停止層２１０は、ランド２２０内のＲＬ材料の保護オーバーコートとして機能し得、その場合、潤滑層（図示せず）を堆積させて、ディスク構造を完成し得る。しかし、代替として、図３Ｅでの隆起したランド２２０上のＣＭＰ停止層２１０は、真空エッチングまたはＲＩＥ等により除去し得る。この後、保護オーバーコートのスパッタ堆積および潤滑層の堆積が続けられる。保護オーバーコート２１２および潤滑層２５０を有するそのようなディスク構造は、図３Ｆの断面図に示される。保護オーバーコート層２１２は、通常、スパッタ堆積により、ランド２２０の上面２２１および充填材料２４０の上面２４１の略平坦な表面に堆積される。オーバーコート層２１２は、好ましくは、水素化および／または窒素化してもよい、スパッタ堆積されたＤＬＣのような非晶質炭素である。オーバーコート層２１２に使用し得る他の材料としては、炭化シリコンおよび炭化ホウ素等の炭化物；窒化シリコン、窒化チタン、および窒化ホウ素等の窒化物；ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、およびＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３等の金属酸化物；ならびにこれら材料の混合物が挙げられる。潤滑層２５０は、オーバーコート２１２に接合するか、または接合しない、パーフッ素化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）ポリマーのような従来のディスク潤滑剤であり得る。潤滑剤は通常、ディスクを適した溶媒中のＰＦＰＥ溶液内に浸漬し、溶媒を蒸発させることにより塗布される。
【００３４】
本発明について好ましい実施形態を参照して特に図示し説明したが、本発明の主旨および範囲から逸脱せずに、形態および細部に様々な変更を行い得ることが当業者には理解されよう。したがって、開示される発明は、単なる例示としてみなされるべきであり、添付の特許請求の範囲に指定されることにおいてのみ範囲が限定される。
【符号の説明】
【００３５】
２  回転式アクチュエータ
４  枢軸
６  読み取り／書き込みヘッド
１０  磁気記録ディスク
１１  表面
１２  環状データ帯
１４  内径
１６  外径
１８  サーボセクタ
２０、２２、２４  データトラック
２１、２３  保護帯
３０、４０、５０、６０  サーボフィールド
３１〜３５  ブロック
７０  非磁性領域
１００  中心軸
１０２  方向
１６４  データアイランド
２００  ディスク
２０１  基板
２０２  基板表面
２１０  ＣＭＰ停止層
２１２  保護オーバーコート層
２２０  ランド
２２１  ランドの上面
２３０  溝
２３１  溝の下面
２３１ａ  溝の側壁
２３５  接着膜
２４０  充填材料
２４１  溝の上面
２５０  潤滑層
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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