薄膜磁盘上伺服图形和分离磁道的制造方法技术

一种薄膜磁盘上伺服图形和分离磁道的制造方法，其使用掩模曝光或激光光斑直接曝光在磁盘表面上生成伺服图形和分离磁道圆形图形的保护膜，再经反溅刻蚀或离子刻蚀去掉未保护的磁层，并填空非磁性材料以制备用于磁头定位跟踪信息的方法。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机外存储系统领域的超高道密度伺服信息光刻制造方法，它属于信息存贮技术。传统的磁盘驱动器是在连续介质的盘面上写入某种伺服编码作为引导磁头定位在指定磁遭上的伺服信息。由于伺服定位信息是利用驱动器本身的头盘系统写入的，旋转中心的漂移，头盘颤振，热变形等动态误差的影响，磁道密度很难提高。为了提高磁道密度，一类新的，以图形定位的方法被提出来了，在这类方法中，都要使用一种预先光刻了某种伺服图形的磁盘，这种磁盘的制造便成为实现这一定位方法的关键。本专利技术的任务是提出一种在薄膜磁盘上预刻伺服图形和分离磁道的制造方法。本专利技术的要点在于使用掩膜曝光或激光光斑直接曝光在磁盘表面上生成伺服图形和分离磁道圆环图形的保护膜，再经反溅刻蚀或离子刻蚀去掉未保护的磁层，并填充非磁性材料以制备用于磁头定位跟踪信息。伺服图形是指符合磁头定位要求提供定位伺服信息的图形，分离磁道圆环图形是指一组有磁性材料的环与无磁性材料的环组成一组同心圆环。用以去掉磁性材料的反溅或离子刻蚀是在射濒溅射仪或离子刻蚀设备上进行的，同时使用射频溅射仪填充非磁性材料，非磁性材料至少应与原磁性材料等高。所制备的伺服图形和圆环应精细地与磁盘旋转同心，不同心度应小于0.04μm。与现有技术相比，本专利技术具有下列优点(1)能实现17000TPI以上超高道密度磁记录的光刻图形制造，而目前的光刻技术最高只能达到4000TPI；(2)能制作高道密度的复杂伺服圆形图案；(3)所生成的图案线条精细、一致、光滑、质量好。本专利技术的光刻图形的制作工艺流程框图如附图说明图1所示。本专利技术所述的制造方法由如下工艺过程得以实现的 图1光刻图形制作工艺流程框图1.光刻图形的设计。根据所选用的伺服编码方式和对光刻图形所含伺服信息量的要求以及刻写设备的技术条件等因素，设计光刻伺服图案；2.掩膜的制作。制作掩膜的目的是为了对盘面上非刻蚀区实现抗刻蚀保护。本专利技术的方法是在0非刻蚀区涂布一定厚度的具有高分辨率和良好抗刻蚀性的感光胶以形成抗刻保护膜即掩膜。掩膜的制作方式如下采用专用预光刻机实现掩膜的制作。专用预光刻机实质上是一台分辨率极高的与计算机系统联机的极坐标绘图机。涂有感光胶的盘片安装在旋转轴上，系统控制软件将光刻伺服图形转换成控制曝光头移动和激光器开关的控制信号，使激光束按一定的规律对感光胶曝光产生所需的掩膜图形。专用预光刻机制作掩膜有以下特点(1)曝光头能实现极坐标移动，提高了圆环形掩膜图形的制作精度；(2)光刻伺服图形能使用通用的高级语言在计算机上绘制，并与专用预光刻机的控制系统形成标准接口，所设计的光刻图案可随时修改，增强了光刻伺服图形设计和调试的灵活性和通用性；(3)掩膜图形中心与盘片旋转中心的偏差可进行有效的补偿。减小了光刻伺服磁道偏心量；(4)该设备有极高的定位精度，可大大提高道密度。3.盘片的预处理。主要是对盘片的清洗和干燥，改变其表面的某些状态和特性，使盘片表面与光刻胶有良好的粘附性。其过程如下分别用无水丙酮和酒精在超声波清洗器中对盘片上可能存在的油污和灰尘进行清洗，然后用洁净的氮气吹干或离心甩干，最后将其放入烘箱中在200～300℃条件下烘30～50分钟以实现干燥处理，而后冷却至室温。4.甩胶。甩胶是在专用的甩胶机上进行的。这是光刻胶的成膜过程。对甩胶工艺过程最基本的要求是胶膜必须均匀、无花纹、灰尘、杂质沾污等。为保证一定的曝光精度和刻蚀精度，胶膜厚度必须适当。其工艺特点和工艺参数是胶膜过厚，光波通过率减小，图形分辨率降低，线条刻蚀精度变差；胶膜太薄。图形分辨度将提高，线条刻蚀精度也高。但针孔密度几乎呈指数增加。用静态滴胶，低速匀胶，然后用很高的加速度使涂胶台达到预定的最高速度甩胶，胶面均匀性较好。根据所采用的Bp-212型正性光刻胶的性能和反复试验的结果，匀胶时间约为15秒，匀胶速度为500转/分；高速甩胶，其速度为6000转/分，时间约为45秒左右。用0.2至0.5秒的时间来达到预定速度的80％以上。目的是为了防止胶液表面张力引起的边缘效应和常溶剂气化，甩胶完成后留膜厚度约为1.5μm。5.曝光及曝光前后的工艺条件和工艺参数。(1)前烘目的是消除光刻胶中的溶剂，提高胶膜的致密性，增加胶膜与盘片表面间的粘附性，保证曝光的重现性和显影时良好的成像和减小刻蚀时的物理损伤，经实验测定，最佳前烘湿度为90±5℃，前烘时间为15～20分；(2)曝光用特定波长和强度的光透过掩膜板或直接有选择地照射感光胶膜，使受光照射部分的光刻胶发生化学反应，经显影后获得与掩膜板相结应的阳图。实验中采用的曝光机为H94-17型Φ100大面积曝光机。在掩膜板与盘片间严格定位对准后对感光胶实施曝光；(3)显影把经过曝光的盘片置于显影液中，将曝了光的胶膜除去。显影过程中最基本的工艺条件是慢，显影时间变长，会引起胶膜的溶胀和图形边缘的渗透钻蚀。对Bp-212正性光刻胶，显影液采用0.5％～0.7％的NaOH溶液，显影液温度控制在22±1℃，显影时间为15秒左右；(4)漂洗将显影后的盘片立即用去离子水浸泡、冲洗干净后，用洁净氮气吹干或离心甩干。其目的是去除残留在胶膜或盘面的显影液和某些颗粒杂质等；(5)坚膜目的是除去残存的溶剂，使胶膜致密坚固，并通过热交联，进一步提高胶膜与盘面的粘附能力，减少刻蚀时的针孔。适当加大后烘的温度和时间有助于提高光刻胶的粘附能力和抗刻蚀能力，但温度过高或时间过长，会引起图形塑变以及去胶不方便。一般温度保持在130～140℃，时间控制在30分钟。6.光刻图形刻蚀要求所刻图形边缘整齐、线条清晰、图形变换差小，且对光刻胶膜及其掩蔽保护的磁层无损伤。而填充的基本要求是使填充后的盘面平整，非磁性材料与盘片基底接触牢固，与磁层有较好的交接性。采用高频溅射的刻蚀和镀膜机理实现光刻图形的刻蚀和填充。调整阳极或阴极相对等离子体的电位即可实现光刻图形的刻蚀和填充两种不同的工艺过程。本专利技术采用了功能较全的国产JG-PF3B型高频溅射仪，并重新设计了工作台使之能连续或点动旋转，扩大了能溅射的面积，改善了溅射的均匀性。另外重新设置了磁场，显著提高了溅射速率。根据以上分析可见，光刻图形的制作过程是一个多工艺环节的复杂过程，各环节之间相互影响，相互制约。为了保证刻蚀和填充质量，必须严格控制各工艺环节，选取最佳工艺参数。7.刻蚀与填充工艺参数的确定光刻图形的刻蚀精度直接影响系统的伺服定位精度，填充质量直接影响磁头浮动性能。因此，必须严格控制刻蚀和填充工艺参数，以获得最佳的刻蚀和填充质量。影响溅射效果的参数很多，任何单因素如本底真空、气体压力、电极间距、电极形状、溅射电压、溅射样品的成分及温度等的变化都会对溅射结果产生影响。(1)溅射电压的确定溅射电压是影响刻蚀效果最重要参数之一。它不仅影响刻蚀速率、能量利用效率，更重要的是影响图形的刻蚀精度。溅射电压选取在1KV左右时，既能保证一定的刻蚀速率，且线条清晰，边缘整齐，盘面干净。(2)气压的确定气压是影响刻蚀效果另一重要因素。增加气压可以在一定范围内提高刻蚀速率并降低在刻蚀过程中由于真空室中除工作气体氩气外还存在一些其它残余气体产生的“污染”。但过高的气压会引起离子散射的增加，侧蚀现象随之加剧。因而影响图形的刻蚀精度。此外，在刻蚀过程中盘表面会因有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜磁盘上伺服图形和分离磁道的制造方法，其特征在于使用掩膜曝光或激光光斑直接曝光在磁盘表面上生成伺服图形和分离磁道圆环图形的保护膜，再经反溅刻蚀或离子刻蚀去掉未保护的磁层，并填充非磁性材料以制备用于磁头定位跟踪信息的方法。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜磁盘上伺服图形和分离磁道的制造方法，其特征在于使用掩膜曝光或激光光斑直接曝光在磁盘表面上生成伺服图形和分离磁道圆环图形的保护膜，再经反溅刻蚀或离子刻蚀去掉未保护的磁层，并填充非磁性材料以制备用于磁头定位跟踪信息的方法。2.根据权利要求1所说的制造方法，其特征在于伺服图形是指符合磁头定位要求的提供定位伺服信息的图形，所说的分离磁道圆环图形是指...

【专利技术属性】
技术研发人员：张江陵，肖政文，贾连兴，罗敢，库少平，黄上游，
申请(专利权)人：华中理工大学，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]