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1、(10)申请公布号 CN 102467916 A (43)申请公布日 2012.05.23 CN 102467916 A *CN102467916A* (21)申请号 201110319790.6 (22)申请日 2011.10.20 12/914,647 2010.10.28 US G11B 5/82(2006.01) G11B 5/84(2006.01) G11B 5/72(2006.01) (71)申请人 日立环球储存科技荷兰有限公司 地址 荷兰阿姆斯特丹 (72)发明人 V.P.S. 拉瓦特 K.A. 鲁宾 (74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人 冯玉清 (54。
2、) 发明名称 具有预图案化表面特征的磁记录盘及其平坦 化方法 (57) 摘要 本发明提供一种具有预图案化表面特征的磁 记录盘及其平坦化方法。磁记录盘具有高企的 槽脊和凹陷的槽构成的表面特征。化学机械抛 光 (CMP) 停止层沉积在槽脊上和凹陷部中。粘 合膜例如硅沉积在 CMP 停止层上， 含有硅氧化物 (SiOx) 的填充材料沉积在粘合膜上并与之接触。 粘合膜改善SiOx填充材料的粘合并防止后续两步 CMP 平坦化工艺期间的剥离。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 7 页 附图 9 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书。
3、 3 页 说明书 7 页 附图 9 页 1/3 页 2 1. 一种磁记录盘， 包括 ： 衬底， 具有基本平坦的表面 ； 在该衬底上的包括磁记录材料的多个高企的槽脊， 所述槽脊具有在该衬底表面之上的 上表面 ； 在所述槽脊之间的该衬底上的多个凹陷部， 所述凹陷部具有比所述槽脊的上表面低的 下表面以及从所述下表面延伸的侧壁 ； 与所述凹陷部的下表面和侧壁接触的化学机械抛光 (CMP) 停止层 ； 在所述凹陷部中的包含硅和氧的填充材料 ； 以及 在所述凹陷部中的在所述CMP停止层和所述填充材料之间并接触所述CMP停止层和所 述填充材料的粘合膜。 2. 如权利要求 1 所述的磁记录盘， 其中所述粘合膜。
4、实质上由硅构成。 3. 如权利要求 1 所述的磁记录盘， 其中所述粘合膜和填充材料一起形成硅和氧的连续 层， 所述连续层具有随厚度逐渐增加的氧含量， 其中所述氧含量在靠近所述 CMP 停止层处 最低。 4. 如权利要求 1 所述的磁记录盘， 其中所述填充材料包括硅氧化物， 其中氧化学配比 在 SiO0.1和 SiO2.2之间。 5. 如权利要求 4 所述的磁记录盘， 其中所述粘合膜是实质上由硅构成的基本无氧的 膜。 6. 如权利要求 1 所述的磁记录盘， 其中所述粘合膜具有大于或等于 0.1nm 且小于或等 于 3nm 的厚度。 7. 如权利要求 1 所述的磁记录盘， 其中所述粘合膜选自下列材。
5、料构成的组 ： Ti、 Ta、 V、 Cr ； Ti、 Ta、 V 或 Cr 的合金 ； Ti、 Ta、 V 或 Cr 的氧化物 ； 以及 Ti、 Ta、 V 或 Cr 的氮化物。 8. 如权利要求 1 所述的磁记录盘， 其中所述 CMP 停止层由选自非晶碳和硅氮化物 (SiNx) 的材料形成。 9.如权利要求1所述的磁记录盘， 其中所述CMP停止层是包括碳和硅的交替膜的多层。 10. 如权利要求 1 所述的磁记录盘， 其中所述 CMP 停止层也位于所述槽脊的上表面上。 11. 如权利要求 10 所述的磁记录盘， 还包括嵌入在所述槽脊的上表面上的所述 CMP 停 止层的上表面中的硅。 12. 。
6、如权利要求 10 所述的磁记录盘， 其中所述槽脊上的所述 CMP 停止层的上表面与所 述凹陷部中的所述填充材料的上表面基本共面。 13. 如权利要求 12 所述的磁记录盘， 还包括所述槽脊上的所述 CMP 停止层和所述凹陷 部中的所述填充材料的基本共面的上表面上的润滑层。 14. 如权利要求 1 所述的磁记录盘， 其中所述槽脊的上表面和所述凹陷部中的所述填 充材料的上表面基本共面， 且所述磁记录盘还包括在所述基本共面的上表面上的保护外涂 层。 15. 如权利要求 14 所述的磁记录盘， 还包括在所述保护外涂层上的润滑层。 16. 如权利要求 1 所述的磁记录盘， 其中所述槽脊中的所述磁记录材料。
7、具有基本垂直 于所述衬底的表面的磁各向异性。 17. 如权利要求 1 所述的磁记录盘， 还包括位于所述衬底表面上并在所述槽脊和凹陷 权 利 要 求 书 CN 102467916 A 2 2/3 页 3 部之下的软磁衬层 (SUL) 以及位于所述 SUL 上并在所述槽脊和凹陷部之下的交换中断层 (EBL)。 18. 如权利要求 1 所述的磁记录盘， 还包括位于所述衬底之上并在所述槽脊和凹陷部 之下的磁材料层。 19. 如权利要求 1 所述的磁记录盘， 其中所述磁记录盘是离散道介质盘， 且其中所述槽 脊包括径向间隔开的同心道， 且具有填充材料的所述凹陷部包括径向间隔开的在所述道之 间的防护带。 2。
8、0. 如权利要求 1 所述的磁记录盘， 其中所述磁记录盘是位图案化介质盘， 且其中所述 槽脊包括离散的数据岛， 具有填充材料的所述凹陷部包括所述数据岛之间的区域。 21. 如权利要求 1 所述的磁记录盘， 其中所述槽脊包括基本径向指向的伺服块， 所述凹 陷部包括所述伺服块之间的区域。 22. 一种磁记录盘， 包括 ： 衬底， 具有基本平坦的表面 ； 在该衬底上由磁记录材料形成的多个高企的槽脊， 所述槽脊具有在该衬底的表面之上 的上表面 ； 在所述槽脊之间的该衬底上的多个凹陷部， 所述凹陷部具有比所述槽脊的所述上表面 低的下表面以及从所述下表面延伸的侧壁 ； 与所述凹陷部的所述下表面和侧壁接触的。
9、选自非晶碳和硅氮化物的化学机械抛光 (CMP) 停止层 ； 在所述凹陷部中并包含硅氧化物的填充材料， 其中氧的化学配比在 SiO0.1和 SiO2.2之 间 ； 以及 所述凹陷部中的在所述CMP停止层和所述填充材料之间并接触所述CMP停止层和所述 填充材料的粘合膜， 所述粘合膜实质上由硅构成。 23. 如权利要求 22 所述的磁记录盘， 其中所述粘合膜和填充材料一起形成包括硅和氧 的连续层， 所述连续层具有随厚度逐渐增加的氧含量， 其中在靠近所述 CMP 停止层处没有 氧。 24.如权利要求22所述的磁记录盘， 其中所述CMP停止层也位于所述槽脊的上表面上， 且其中所述槽脊上的所述 CMP 停。
10、止层的上表面与所述凹陷部中的所述填充材料的上表面 基本共面。 25. 如权利要求 22 所述的磁记录盘， 其中所述槽脊的上表面和所述凹陷部中的所述填 充材料的上表面基本共面， 且所述磁记录盘还包括在所述基本共面的上表面上的保护外涂 层。 26. 如权利要求 22 所述的磁记录盘， 其中所述磁记录盘是离散道介质盘， 且其中所述 槽脊包括径向间隔开的同心道， 且具有填充材料的所述凹陷部包括径向间隔开的在所述道 之间的防护带。 27. 如权利要求 22 所述的磁记录盘， 其中所述磁记录盘是位图案化介质盘， 且其中所 述槽脊包括离散的数据岛， 具有填充材料的所述凹陷部包括所述数据岛之间的区域。 28.。
11、 一种用于平坦化磁记录盘的方法， 所述磁记录盘包括 ： 衬底， 具有基本平坦的表 面 ； 在该衬底上包括磁记录材料的多个高企的槽脊， 所述槽脊具有在该衬底的表面之上的 权 利 要 求 书 CN 102467916 A 3 3/3 页 4 上表面 ； 以及在所述槽脊之间的该衬底上的多个凹陷部， 所述凹陷部具有比所述槽脊的所 述上表面低的下表面以及从所述下表面延伸的侧壁， 该方法包括 ： 在所述槽脊的上表面上和所述凹陷部的所述下表面和侧壁上的所述凹陷部中沉积包 括非晶碳的化学机械抛光 (CMP) 停止层 ； 在所述 CMP 停止层之上沉积包括硅的粘合膜， 所述粘合膜与所述 CMP 停止层接触 ； 。
12、在所述粘合膜之上并与所述粘合膜接触地沉积包括硅和氧的填充材料从而填充所述 凹陷部至所述槽脊的所述上表面之上的高度 ； 利用含有铈土的浆料进行第一 CMP 从而去除所述槽脊的上表面上方和所述凹陷部之 上的所述填充材料 ； 以及 利用含有硅石的浆料进行第二 CMP 从而去除所述槽脊上方的所述粘合膜和所述凹陷 部上方的额外填充材料。 29. 如权利要求 28 所述的方法， 其中进行所述第二 CMP 包括进行所述第二 CMP 来去除 所述凹陷部中的额外填充材料至与所述槽脊上的所述 CMP 停止层的厚度基本相同的深度。 30. 如权利要求 28 所述的方法， 还包括 ： 在进行所述第二 CMP 之后， 。
13、从所述槽脊去除所述 CMP 停止层 ； 以及 在所述槽脊和所述凹陷部中的填充材料之上沉积保护外涂层。 权 利 要 求 书 CN 102467916 A 4 1/7 页 5 具有预图案化表面特征的磁记录盘及其平坦化方法 技术领域 0001 本发明总地涉及具有高企的槽脊 (land) 和凹陷的槽或沟的预图案化表面特征的 磁记录盘， 更特别地， 涉及具有平坦化表面的这样的盘。 背景技术 0002 常规磁记录硬盘驱动器使用水平记录或者垂直记录。在水平记录中， 定义磁记录 数据位的磁化区域取向在硬盘上的记录层的平面中 ； 在垂直记录中， 磁化区域取向为垂直 于记录层平面。常规盘是 “连续介质 (CM)”。
14、 盘， 其中记录层是磁材料的连续层， 当写头对磁 材料进行写入时， 磁材料的连续层变得形成为包含磁记录数据位的同心数据道。记录层还 包括伺服扇区的预记录图案， 伺服扇区用于在读和写期间将读 / 写头定位到期望的数据道 且将头维持在数据道上。常规的 CM 盘具有保护外涂层， 保护外涂层通常由非晶碳比如类金 刚石碳 (DLC) 形成， 其覆盖记录层且提供基本光滑的平坦表面。读 / 写头位于气垫滑块上， 盘旋转时， 气垫滑块在空气薄膜或 “气垫” 上被支承于光滑盘表面上方。 0003 CM 盘的变型是 “离散道介质” (DTM) 盘， 意味着连续磁材料的同心数据道通过同心 非磁防护带而彼此径向分隔开。
15、。DTM 盘在本领域是已知的， 例如描述于美国专利 US4912585 中。在 DTM 盘中， 数据道通常是高企的包含磁材料的槽脊， 非磁防护带是凹陷在高企的槽脊 以下的沟或槽。非磁防护带或者由非磁材料形成， 或者包含磁材料但是凹陷得在高企的数 据道之下足够远从而不负面影响来自数据道的读回信号。 0004 除了 CM 盘和 DTM 盘之外， 已经提出了具有 “位图案化介质” (BPM) 的磁记录盘来增 大数据密度。在 BPM 盘中， 盘上的可磁化材料被图案化成小的隔离的数据岛， 使得在每个岛 或 “位” 中有单个磁畴。单个磁畴可以是单个晶粒或者由数个强耦合的晶粒构成， 强耦合的 晶粒作为单个磁。
16、体一致地翻转磁状态。这与常规 CM 盘大不相同， 常规 CM 盘中单个位可具 有通过畴壁分隔开的多个磁畴。为了产生图案化岛的所需磁隔离， 岛之间的空间的磁矩必 须被破坏或者基本减小以使这些空间实质上是非磁的。在一类 BPM 盘中， 数据岛是高企的、 间隔开的柱， 其通过非磁的沟或凹陷部分隔开。 0005 DTM 盘和 BPM 盘也需要伺服扇区， 伺服扇区绕盘角间隔开且越过同心数据道基本 径向延伸。伺服扇区是预记录的图案， 其不能被写头重写且其在读和写期间用于将读 / 写 头定位到所需数据道并将头维持在数据道上。在 DTM 盘和 BPM 盘中， 伺服扇区可以是非磁 沟或凹陷部分隔开的高企的磁材料。
17、伺服块 (servo block) 构成的预图案化表面特征。 0006 有若干种方法用于制造具有由高企的槽脊和凹陷的槽构成的表面特征的盘。 在一 种可应用于 DTM 盘和 BPM 盘两者的技术中， 包括磁记录材料的层或多个层的全部所需层都 沉积在盘衬底上， 通常通过溅射沉积进行。然后盘被光刻构图成数据道和防护带以及伺服 扇区的期望图案。然后真空蚀刻工艺诸如离子研磨或反应离子蚀刻 (RIE) 去除暴露的磁记 录材料。这产生磁材料的槽脊和从槽脊的上表面凹进的非磁的槽。 0007 在另一种特别地可应用于 BPM 盘的技术中， 经由纳米压印通过从模具复制来制造 盘。纳米压印工艺不仅形成数据道中的隔离数。
18、据岛， 而且形成伺服扇区中的伺服块。在纳 说 明 书 CN 102467916 A 5 2/7 页 6 米压印中， 模具 (mold) 或模板 (template) 将表面特征的形貌图案复制到盘衬底上的聚合 物抗蚀剂涂层上。盘衬底可具有电介质涂层， 诸如硅氮化物膜。然后纳米压印的抗蚀剂图 案用作掩模以用于用氟等离子体将图案蚀刻到硅氮化物膜中。在蚀刻硅氮化物之后， 抗蚀 剂被去除。然后磁材料溅射沉积于槽脊和槽上。槽可凹陷得离读 / 写头足够远从而不负面 影响读或写， 或者它们可用掺杂剂材料被 “毒化” 以赋予它们非磁性。 0008 对于 DTM 盘和 BPM 盘， 需要平坦化表面形貌从而滑块通过。
19、旋转盘产生的气垫维持 在较恒定的 “飞行高度” 。 对于减小或消除从数据区过渡到伺服区或者从伺服区过渡到数据 区引起的滑块扰动， 平坦化尤其重要。 通常通过在凹陷的槽或沟中沉积非磁填充材料， 接着 进行化学机械抛光 (CMP)， 完成平坦化。然而， 非磁填充材料在 CMP 期间可能发生剥离。 0009 需要一种具有由高企的槽脊和凹陷的槽或沟的预图案化表面特征的盘， 该盘具有 平坦化的表面， 且其中填充材料牢固地附着在槽或沟中。 发明内容 0010 本发明涉及具有高企的槽脊 (land) 和凹陷的槽构成的表面特征的平坦化磁记录 盘以及利用化学机械抛光 (CMP) 来平坦化所述盘的方法。CMP 停。
20、止层沉积在槽脊上和凹陷 部中。CMP 停止层优选地是非晶碳如类金刚石碳 (DLC)， 其也可以被氢化和 / 或氮化。粘合 膜沉积在 CMP 停止层上， 含硅和氧的填充材料然后沉积在粘合膜上并与之接触。粘合膜改 善填充材料的附着并防止后续 CMP 平坦化工艺期间的剥离。粘合膜优选地是纯 ( 无氧 ) 硅 且填充材料优选地是硅氧化物 (SiOx)， 其中氧的化学计量在 SiO0.1和 SiO2.2之间。在备选 实施例中， 硅粘合膜和 SiOx填充材料可一起形成硅氧化物的连续层， 其中氧的量随着增加 的层厚度而增加。 0011 第一CMP步骤使用含有铈土(铈氧化物)的浆料， 磨去槽脊上硅粘合膜之上的。
21、SiOx 填充材料。第二 CMP 步骤使用含有硅石 ( 优选为胶态硅石 ) 的浆料， 磨去槽脊上的硅粘合 膜， 在槽脊上留下 CMP 停止层且槽脊上的 CMP 停止层的上表面和凹陷部中的填充材料的上 表面形成基本平坦的表面。CMP 停止层可用作保护外涂层。备选地， 槽脊上的 CMP 停止层可 被去除， 且保护外涂层可沉积在槽脊的上表面和凹陷部的上表面上。 0012 为了更全面理解本发明的本质和优点， 请结合附图参考下面的详细说明。 附图说明 0013 图 1 是具有旋转致动器和刚性磁记录盘的盘驱动器的示意图， 磁记录盘可以是具 有预图案化伺服扇区的离散道介质 (DTM) 盘或位图案化介质 (B。
22、PM) 盘。 0014 图2A是DTM盘的示意性俯视图， 示出具有高企的伺服块的普通伺服扇区和通过凹 陷的防护带分隔开的三个高企的数据道的一部分。 0015 图 2B 是 BPM 盘的一部分的示意性俯视图， 示出三个数据道， 每个数据道包含通过 凹陷的非磁区分隔开的离散的隔离数据岛。 0016 图3A、 3B、 3C、 3D、 3E和3F是在根据本发明的平坦化盘的方法的各个阶段沿垂直于 离散数据道的平面截取的 DTM 盘的剖视图。 具体实施方式 说 明 书 CN 102467916 A 6 3/7 页 7 0017 图1示出具有旋转致动器2和刚性磁记录盘10的盘驱动器， 磁记录盘10具有形成 。
23、在表面 11 上的预图案化表面特征。表面特征至少包括在角间隔开的伺服扇区 18 中的预图 案化伺服块。盘 10 绕中心轴 100 沿方向 102 旋转。表面 11 具有环形数据带 12， 其由内径 (ID)14和外径(OD)16定义。 数据带的在伺服扇区18之间的部分用于存储用户数据且包含 圆形数据道， 每个数据道一般被分成多个物理数据扇区。盘 10 可以是 DTM 盘， 在该情况下， 圆形数据道是通过凹陷的防护带分隔开的离散的径向间隔开的高企的道， 除了伺服扇区 18 中的伺服块之外， 高企的道和凹陷的防护带形成表面特征。盘 10 也可以是 BPM 盘， 在该情 况下， 圆形数据道包含通过凹。
24、陷部分隔开的离散的高企数据岛， 除了伺服扇区 18 中的伺服 块之外， 高企的岛和凹陷部形成表面特征。 0018 旋转致动器 2 绕枢轴 4 转动且在其末端支承读 / 写头 6。当致动器 2 旋转时， 头 6 遵循 ID 14 和 OD 16 之间的基本弓形路径。伺服扇区 18 形成角间隔开的弓形线的图案， 弓 形线从 ID 14 到 OD 16 基本径向延伸。伺服扇区的弓形匹配头 6 的弓形路径。在盘驱动器 的操作期间， 头 6 在位于 ID 14 和 OD16 之间的环形数据带 12 的多个同心圆形数据道中的 选定的一个道上进行读或写数据。为了精确地从选定道读或写数据， 头 6 需要维持在。
25、道的 中心线上方。因此， 每次伺服扇区 18 之一在头 6 下方经过时， 头 6 检测伺服扇区中的位置 误差信号 (PES) 区段中的离散磁化伺服块。盘驱动器的头定位控制系统产生和使用 PES 以 将头 6 朝向道中心线移动。因此， 在盘 10 的完整旋转期间， 通过来自于连串的角间隔开的 伺服扇区 18 中的伺服块的伺服信息， 头 6 持续维持在道中心线上方。 0019 图 2A 是盘 10 的放大俯视图， 其中盘是 DTM 盘， 且图 2A 示出普通伺服扇区 18 以及 三个 DTM 数据道 20、 22、 24 的一部分。三个离散的高企数据道 20、 22、 24 和两个凹陷的防护 带 。
26、21、 23 被示出。伺服扇区 18 的全部阴影部分表示沿相同方向磁化的离散的高企伺服块。 如果盘驱动器设计为用于纵向或水平磁记录， 伺服块可以全部水平地沿相同方向磁化， 即 在与图 2A 的纸平面平行的平面中， 或者如果盘驱动器用于垂直磁记录， 则伺服块垂直地沿 相同方向磁化， 即进入或离开纸平面。伺服扇区 18 中的非阴影区 70 和防护带 21、 23 表示 从高企的伺服块和高企的数据道 20、 22、 24 凹陷的非磁区。术语 “非磁” 意味着伺服块之间 的区域 70 和数据道 20、 22、 24 之间的防护带 21、 23 是凹陷部或槽， 其包含非铁磁材料诸如 电介质、 或者在没有。
27、外加磁场时基本不具有剩磁的材料、 或者凹陷为在高企的伺服块以下 足够远从而不负面影响读和写的铁磁材料。非磁区 70 和防护带 21、 23 也可以是磁记录层 或盘衬底中不包含铁磁材料的凹陷的槽或沟。 0020 形成伺服扇区 18 的伺服块布置于区段 30、 40、 50 和 60 中， 如图 2A 所示。伺服 区段 30 是块 31-35 形成的自动增益控制 (AGC) 区段， 块 31-35 用于测量信号的幅度且调 节增益以用于随后读取的伺服块。伺服区段 40 是扇区标识 (SID) 区段， 也称为伺服时标 (servo timing mark)或STM区段， 用于提供时标从而为随后的伺服块。
28、建立开始/停止时序 窗 (timing window)。伺服区段 50 是道标识 (TID)， 也称为柱面或 CYL 区段， 因为来自具有 多个堆叠的盘的盘驱动器中的所有盘表面的道形成这些道的 “柱面” 。TID 区段 50 包含道 编号， 通常用格雷码编码， 且确定径向位置的整数部分。 伺服区段60是位置误差信号(PES) 区段， 在该示例中它包含作为公知的 “正交脉冲 (quad-burst)” PES 图案的一部分的 A、 B、 C、 D 伺服块子区段， 且用于确定径向位置的小数部分。 0021 图 2B 是盘 10 的一部分的俯视图的示意图， 其中盘是 BPM 盘。三个数据道 20、 。
29、22、 说 明 书 CN 102467916 A 7 4/7 页 8 24 每个包含离散的隔离数据岛 164 且示出为具有两个相继的伺服扇区 18， 伺服扇区 18 越 过同心数据道 20、 22、 24 基本径向地延伸。岛 164 示出为具有方形， 但是岛可以以不同形状 图案化， 诸如圆形、 基本椭圆形或者基本矩形。类似伺服扇区 18 中的伺服块 ( 图 2A)， 每个 数据道 20、 22、 24 包含离散的高企的间隔开的槽脊， 其是磁材料的岛 164。离散的岛通过凹 陷的非磁区 70 与其它的岛分隔开。图 2B 所示的 BPM 盘因此不仅在伺服扇区 18 中而且在 数据道 20、 22、。
30、 24 中包含高企的岛和凹陷的槽构成的表面特征。 0022 根据本发明的具有高企的槽脊和凹陷的槽构成的表面特征的平坦化盘和平坦化 该盘的方法将参照图 3A-3F 进行说明， 图 3A-3F 示出在该方法的各个阶段沿垂直于离散数 据道的平面截取的 DTM 盘的剖视图。然而， 该方法和通过该方法平坦化的所得盘也完全可 应用到 BPM 盘。在本发明中， 化学机械抛光 (CMP) 停止层沉积到凹陷部中并且粘合膜位于 CMP 停止层和非磁填充材料之间。粘合膜改善了填充材料的附着并防止后续 CMP 平坦化工 艺期间的剥离。非磁填充材料是硅氧化物 (SiOx) 且优选的粘合膜是硅。 0023 图 3A 是剖。
31、视图， 示出在光刻构图和蚀刻以形成 DTM 盘之前的盘 200。盘 200 是具 有基本平坦表面202的衬底201， 其上通常通过溅射沉积代表性的层。 盘200描绘为具有记 录层 (RL) 和在 RL 之下的可选的软磁衬层 (SUL) 的垂直磁记录盘， RL 具有垂直 ( 即基本垂 直于衬底表面 202) 磁各向异性。可选的 SUL 用作来自盘驱动器写头的写磁场的磁通返回 路径。 0024 硬盘衬底 201 可以是任何商业可得的玻璃衬底， 但是也可以是常规的具有 NiP 表 面涂层的铝合金， 或者是备选衬底诸如硅、 硅碱钙石或硅碳化物。用于生长 SUL 的粘合层或 始层 (onset laye。
32、r， OL) 可以是具有约 2-10nm 厚度的 AlTi 合金或类似材料， 其沉积在衬底 表面 202 上。 0025 SUL 可由导磁材料形成， 诸如合金 CoNiFe、 FeCoB、 CoCuFe、 NiFe、 FeAlSi、 FeTaN、 FeN、 FeTaC、 CoTaZr、 CoFeTaZr、 CoFe 和 CoZrNb。SUL 也可以是由通过非磁膜诸如 Al 或 CoCr 导电膜分隔开的多个软磁膜形成的层叠或多层 SUL。SUL 也可以是通过诸如 Ru、 Ir、 Cr 或者 它们的合金的层间膜分隔开的多个软磁膜形成的层叠或多层 SUL， 层间膜引起反铁磁耦合。 SUL 可具有约 。
33、5 至 50nm 范围的厚度。 0026 交换中断层 (EBL) 通常位于 SUL 上。它用来中断 SUL 和 RL 的导磁膜之间的磁交 换耦合且还用来促进 RL 的外延生长。EBL 可以不是必需的， 但是如果使用的话， 它可以是 非磁钛 (Ti) 层， 非导电材料诸如 Si、 Ge 和 SiGe 合金， 金属诸如 Cr、 Ru、 W、 Zr、 Nb、 Mo、 V 和 Al， 金属合金诸如非晶 CrTi 和 NiP， 非晶碳诸如 CNx、 CHx 和 C， 或者选自由 Si、 Al、 Zr、 Ti 和 B 构成的组的元素的氧化物、 氮化物或碳化物。EBL 可具有约 5 至 40nm 范围内的厚。
34、度。 0027 RL 可以是表现垂直磁各向异性的任何已知非晶或晶体材料和结构的单层或多层。 因此， RL 可以是具有合适的偏析物的颗粒多晶钴合金层， 钴合金诸如为 CoPt 或 CoPtCr 合 金， 偏析物诸如为 Si、 Ta、 Ti、 Nb、 Cr、 V 和 B 中的一种或更多的氧化物。此外， RL 可由具有 垂直磁各向异性的多层构成， 诸如 Co/Pt、 Co/Pd、 Fe/Pt 和 Fe/Pd 多层， 有或没有合适的偏 析物， 诸如上面提到的那些。此外， 包含稀土元素的垂直磁层可用于 RL， 诸如 CoSm、 TbFe、 TbFeCo、 GdFe 合金。RL 也可由化学有序的 CoPt。
35、、 CoPd、 FePt 或 FePd 形成。块体形式的这 些化学有序合金已知为面心四方 (FCT)L10有序相材料 ( 也称为 CuAu 材料 )。L10相的 c 轴 是易磁化轴且取向为垂直于衬底。类似 Co/Pt 和 Co/Pd 多层， 这些层表现出非常强的垂直 说 明 书 CN 102467916 A 8 5/7 页 9 磁各向异性。RL 的总厚度通常在约 5 至 25nm 的范围。 0028 图3B是光刻构图和蚀刻之后的盘200的剖视图。 蚀刻可以是真空蚀刻工艺如离子 研磨或反应离子蚀刻 (RIE)。蚀刻之后， RL 材料的高企槽脊 220 和槽或凹陷部 230 形成在 衬底表面 20。
36、2 上。槽脊 220 具有上表面 221。凹陷部 230 具有低于槽脊 220 的上表面 221 的下表面 231 和侧壁 231a。对于 DTM 盘， 槽脊 220 和凹陷部 230 是沿圆周方向排列的同心 环， 同心凹陷部 230 是槽脊之间的间隙， 用于沿径向分隔开同心槽脊。凹陷部 230 的一般深 度 ( 也基本是槽脊 220 的高度 ) 在大约 10 至 50nm 的范围内， 并且凹陷部的一般宽度在大 约 10 至 50nm 的范围内。在图 3B 所示的例子中， 蚀刻已经进行到一深度使得所有的 RL 材 料和一部分 EBL 材料已经从凹陷部 230 的区域中去除。然而， 备选地， 蚀。
37、刻可进行到一深度 使得仅部分 RL 材料被去除。在此情况下， 在凹陷部 230 的下表面 231 下将有一 RL 材料层。 0029 图 3C 是沉积 CMP 停止层 210 之后的盘 200 的剖视图。CMP 停止层 210 沉积在槽脊 220 的顶表面 221 上以及凹陷部 230 中。这导致 CMP 停止层 210 位于凹陷部的下表面 231 上和凹陷部的侧壁 231a 上。CMP 停止层 210 优选地是非晶碳层如类金刚石碳 (DLC)。非晶 碳或 DLC 也可被氢化和 / 或氮化， 如本领域公知的那样。备选地， CMP 停止层 210 可以是硅 氮化物， 诸如Si3N4或偏离此化学配。
38、比， 包括具有Si的不饱和悬键的缺氮硅氮化物(通常称 为 SiNx)。CMP 停止层也可由过渡金属氮化物诸如 TiN、 TaN、 VN 和 WN 制成， 或者由过渡金属 碳化物诸如 TiC、 WC、 SiC 和 TaC 制成。CMP 停止层可通过溅射沉积来沉积至 0.2 至 4nm 的 厚度。CMP 停止层的厚度在槽脊、 侧壁和凹陷部上可不同。CMP 停止层可以是单层、 双层或 多层， 诸如构造为多层的硅和碳的交替层的堆叠。 0030 图 3D 是在 CMP 停止层 210 上沉积非磁粘合膜 235 和非磁填充材料 240 之后的盘 200 的剖视图。粘合膜 235 沉积至约 0.1 至 3n。
39、m 的厚度并覆盖凹陷部 230 中的 CMP 停止层 210， 包括 CMP 停止层 210 的在侧壁 231a 旁边的部分。粘合膜 235 的在侧壁 231a 上的厚度 可不同于在凹陷部 230 的下表面 231 处的厚度。粘合膜 235 优选地是溅射沉积至约 0.1 至 3nm 厚度的非晶硅。非磁填充材料 240 沉积至足以完全填充凹陷部 230 的厚度， 至少至一 高于槽脊 220 上的 CMP 停止层 210 的高度。这得到沉积在 CMP 停止层 210 的在高企的槽脊 220上的部分上的填充材料240。 非磁填充材料240包括硅和氧， 优选地是硅氧化物(SiOx)， 其中氧的化学计量。
40、在 SiO0.1和 SiO2.2之间。填充材料也可以是 SiOxNy， 其中 x 在 0.1 至 2.2 的范围中且 y 在 0.1 至 1.5 的范围中。 0031 在备选实施例中， 粘合膜235和填充材料240可以是一个成分梯度层， 其中在填充 材料的远离CMP停止层界面的区域中氧的含量更大。 在该实施例中， 在CMP停止层210附近 没有或有很少的氧， 氧的最高含量在凹陷部 230 的顶部附近。这种类型的成分梯度氧化物 层 ( 其中层的低氧或无氧粘合部分与 CMP 停止层 210 接触 ) 可通过真空沉积来沉积。一种 实现方法是从纯硅靶进行溅射沉积， 其中进入溅射腔的氧的流速逐渐增加从而。
41、控制填充材 料层中的氧结合。流速可以在沉积期间单调增加且然后保持在稳定值， 或可以在沉积期间 连续增加。选择流速从而使氧和硅的反应速率产生期望的化学配比 (stoichiometry)。低 的氧流速将导致缺氧的 SiOx成分， 其中 0 x 2.2。过度的氧流速将使成分饱和， 接近 x 值在1.8至2.2范围的SiOx值。 另一方法是在该沉积工艺期间保持氧流速恒定并逐渐改变 施加到硅靶的 DC、 RF 或脉冲 DC 功率。第三种方法是改变氧流速以及提供到 Si 靶的功率。 0032 尽管纯 ( 无氧 ) 硅是用于粘合膜 235 的优选材料， 但所选金属如 Ti、 Ta、 V 和 Cr 及 说 。
42、明 书 CN 102467916 A 9 6/7 页 10 它们的合金， 包括这些金属或金属合金的氧化物、 氮化物和氮氧化物， 也可用作粘合膜。这 些备选的粘合膜优选具有约 0.1 至 3nm 的厚度。 0033 图 3E 是 CMP 已经向下去除填充材料 240 至 CMP 停止层 210 之后的盘 200 的剖视 图。CMP 是半导体制造和薄膜磁记录头制造中广泛使用的公知工艺。CMP 浆料可包括液体 和颗粒， 液体使填充材料的表面层具有减小的粘合以更易于去除， 颗粒帮助切割填充材料 以去除之。具有不同化学属性的 CMP 浆料可商业购买且基于待去除的材料来选择。能够以 很多方式进行 CMP 。
43、工艺。在第一 CMP 步骤中， 使用含有铈土 ( 铈氧化物 ) 的浆料。铈土浆 料具有较快的 SiOx去除速率， 当硅粘合膜上面的 SiOx填充层被去除时将停止抛光。加工将 例如通过时间进行校准从而仅稍微过抛光 SiOx填充材料。然后使用含有胶态硅石的浆料 执行第二 CMP 步骤从而磨去硅粘合膜。当到达 CMP 停止层 210 时将停止抛光。再次地， 第 二 CMP 步骤将例如通过时间进行校准从而稍微过抛光硅粘合膜， 这将导致凹陷部中的填充 材料 240 相对于槽脊 220 上的 CMP 停止层 210 的顶表面的少量凹陷。另外， 各种 CMP 终点 检测系统和技术是已知的。例如， 压盘 (p。
44、laten) 和载具马达 (carrier motor) 电流的测量 以及通过红外 (IR) 传感器测量压盘温度也能用于确定何时 CMP 工艺到达 CMP 停止层 210。 填充材料 240 现在留在粘合膜 235 上的凹陷部中， 包括沿着与侧壁 231a 旁边的部分 CMP 停 止层 210 接触的部分粘合膜 235。凹陷部中的填充材料 240 的上表面 241 在 CMP 之后可经 历非常轻微的凹陷， 如图 3E 所示。然而， 凹陷部的上表面 241 和高企的槽脊 220 上的 CMP 停止层 210 的上表面基本共面并一起形成基本平坦的表面。这里使用时，“基本平坦” 意味 着凹陷部中的填。
45、充材料的上表面 241 的凹陷距 CMP 停止层 210 的上表面小于约 5nm 且不延 伸到 CMP 停止层 210 的上表面以上超过约 1nm。已经确定， 如果 CMP 停止层 210 是非晶碳， 在 CMP 已经从 CMP 停止层 210 之上去除了填充材料 240 和粘合膜 235 之后， 一些硅可留在 非晶碳 CMP 停止层 210 的上表面上并变成嵌入于其中。 0034 也可以在从 CMP 停止层 210 之上基本去除填充材料 240 和粘合膜 235 之后继续 CMP。CMP 将继续直到在凹陷部中实现大于 CMP 停止层 210 的厚度的凹陷深度。例如， 如果 使用2nm厚的非晶。
46、碳CMP停止层210， 则将继续CMP直到凹陷区域中的填充材料240的凹陷 大于 2nm。于是填充材料 240 的表面 241 将低于槽脊 220 上的 CMP 停止层 210 的顶表面顶 部至少 2nm。然后通过真空蚀刻工艺例如通过 RIE 去除 CMP 停止层 210， 这将得到凹入的表 面 241 和槽脊 220 的顶表面 221 之间的基本共面的连续表面。该共面表面然后将涂覆以连 续的保护外涂层， 如下面在对图 3F 的描述中所描述的那样。 0035 在图 3E 中， 高企的槽脊 220 上的 CMP 停止层 210 可起到用于槽脊 220 中的 RL 材 料的保护外涂层的作用， 在该。
47、情况下润滑层 ( 未示出 ) 可被沉积从而完成盘结构。然而， 备 选地， 图 3E 中高企的槽脊 220 上的 CMP 停止层 210 可被去除， 例如通过真空蚀刻或 RIE。然 后可接着进行保护外涂层的溅射沉积和润滑层的沉积。 这样的盘结构示于具有保护外涂层 212 和润滑层 250 的图 3F 的剖视图中。通常通过溅射沉积在槽脊 220 的上表面 221 和填充 材料 240 的上表面 241 的基本平坦表面上沉积保护外涂层 212。外涂层 212 优选地是溅射 沉积的非晶碳， 如 DLC， 其也可被氢化和 / 或氮化。可用于保护外涂层 212 的其它材料包括 碳化物诸如硅碳化物和硼碳化物。
48、， 氮化物诸如硅氮化物、 钛氮化物和硼氮化物， 金属氧化物 诸如 TiO2、 ZrO2、 Al2O3、 Cr2O3、 Ta2O5和 ZrO2-Y2O3， 以及这些材料的混合物。润滑层 250 可以 是常规的盘润滑剂， 如全氟聚醚(PFPE)聚合物， 其键接或不键接到外涂层212。 润滑剂通常 说 明 书 CN 102467916 A 10 7/7 页 11 通过将盘浸到 PFPE 在合适溶剂中的溶液中且然后蒸发溶剂来施加。 0036 虽然已经参照优选实施例特别显示和描述了本发明， 但是本领域技术人员将理 解， 可以进行形式和细节上的各种改变而不偏离本发明的思想和范围。 因此， 所公开的发明 将。
49、视为仅是示范性的且范围上限制为仅由所附权利要求书说明的那样。 说 明 书 CN 102467916 A 11 1/9 页 12 图 1 说 明 书 附 图 CN 102467916 A 12 2/9 页 13 图 2A 说 明 书 附 图 CN 102467916 A 13 3/9 页 14 图 2B 说 明 书 附 图 CN 102467916 A 14 4/9 页 15 图 3A 说 明 书 附 图 CN 102467916 A 15 5/9 页 16 图 3B 说 明 书 附 图 CN 102467916 A 16 6/9 页 17 图 3C 说 明 书 附 图 CN 102467916 A 17 7/9 页 18 图 3D 说 明 书 附 图 CN 102467916 A 18 8/9 页 19 图 3E 说 明 书 附 图 CN 102467916 A 19 9/9 页 20 图 3F 说 明 书 附 图 CN 102467916 A 20 。