專利名稱：具有用于改進(jìn)的讀出的適配磁疇形狀的磁疇擴(kuò)展rom介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁疇擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)及該介質(zhì)的制造方法，其中在一個(gè)磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層中的磁疇被復(fù)制到一個(gè)磁讀出層，在此之后，該讀出層中的復(fù)制磁疇(copied domain)的疇壁被取代，從而使所述的復(fù)制磁疇放大，以便再現(xiàn)由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層中的磁疇表示的信息。
在目前的磁光存儲(chǔ)系統(tǒng)中，衍射極限，即聚焦透鏡的數(shù)值孔徑(NA)和激光波長(zhǎng)，決定了記錄標(biāo)記的最小寬度。該寬度的減小通常基于更短波長(zhǎng)的激光器和更高NA的聚焦光學(xué)系統(tǒng)。在磁光(MO)介質(zhì)中，寫微小磁疇的能力時(shí)于提高面存儲(chǔ)密度是關(guān)鍵的。幸運(yùn)的是，寫的過程是一個(gè)熱磁過程，它不受限于激光的光斑尺寸，而是受限于加熱區(qū)域的尺寸和外部交變磁場(chǎng)的頻率。目前，寫小磁疇的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過讀小疇域的能力?；蛲ㄟ^調(diào)制激光功率，如光強(qiáng)調(diào)制(LIM)，或通過調(diào)制外部磁場(chǎng)，如磁場(chǎng)調(diào)制(MFM)，或者通過它們兩者，如激光泵浦(pumped)MFM(LP-MFM)，就能實(shí)現(xiàn)上述寫入。
在MFM寫入中，使外部電磁鐵足夠小，以便以記錄數(shù)據(jù)的速率切換，并在向介質(zhì)施加連續(xù)激光輻射的同時(shí)，通過用輸入數(shù)據(jù)來調(diào)制外部磁場(chǎng)，數(shù)據(jù)可被寫入磁盤。MFM的寫密度在LIM之上而有顯著提高，因?yàn)榇女牫叽绮辉偈芟抻谘苌錁O限。取決于磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換時(shí)的加熱輪廓的形狀，目前記錄的磁疇呈現(xiàn)為一個(gè)月牙形。
已經(jīng)顯示出，通過結(jié)合LIM和MFM，可以寫入更微小優(yōu)良的規(guī)定標(biāo)記。該技術(shù)被稱為激光泵浦MFM(LP-MFM)。脈沖式激光輻射導(dǎo)致了在寫入閾限處的更加陡峭的溫度梯度，并由此促成了更加優(yōu)良的規(guī)定磁疇。于是外部磁場(chǎng)的切換決定了位的轉(zhuǎn)變，而激光的切換引起了溫度梯度。為了讀出以此方法記錄的小的月牙形標(biāo)記，提出了磁超分辨(MSR)或磁疇擴(kuò)展(DomEx)方法。這些技術(shù)是基于擁有幾個(gè)靜態(tài)磁層或交換耦合的稀土-過渡金屬(RE-TM)層的記錄介質(zhì)的。按照MSR，在磁光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層上的磁光讀出層被設(shè)置成在讀取的時(shí)候屏蔽存儲(chǔ)層中的鄰近的位，而在磁疇擴(kuò)展技術(shù)中，存儲(chǔ)層中的磁疇被復(fù)制并在磁光讀出層中被擴(kuò)展。比起MSR，磁疇擴(kuò)展技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)使得長(zhǎng)度小于衍射極限的位能夠被檢測(cè)，而信噪比(SNR)接近尺寸相當(dāng)于衍射極限斑點(diǎn)的位的信噪比。例如H.Awano等人在Applied Physics Letters69，nr 27(1996)4257-4259中所描述的那樣，RF-MAMMOS(磁放大磁光系統(tǒng))是一種基于磁-靜態(tài)耦合存儲(chǔ)與讀出層的磁疇擴(kuò)展方法，其中磁場(chǎng)調(diào)制用于讀出層中的擴(kuò)展磁疇的擴(kuò)展與萎縮。借助于外部磁場(chǎng)，在激光加熱下將已寫入的標(biāo)記從存儲(chǔ)層復(fù)制到讀出層。由于該讀出層的低矯頑磁性，復(fù)制的標(biāo)記將擴(kuò)展至填滿光斑，而可以用不依賴于標(biāo)記尺寸的飽和信號(hào)電平檢測(cè)。外部磁場(chǎng)的反向使擴(kuò)展磁疇萎縮。另一方面，存儲(chǔ)層中的空白不將被復(fù)制而不會(huì)發(fā)生擴(kuò)展。因而在此情況下將不會(huì)檢測(cè)到信號(hào)。
疇壁替換檢測(cè)(DWDD)是另一個(gè)基于交換耦合存儲(chǔ)和讀出層的DomEx方法，它是由T.Shiratori等人在Proc.MORIS’97，J.Magn.Soc.Jpn.，1997，第22卷，增刊No.S2，pp.47-50中提出的。在DWDD介質(zhì)中，在交換耦合力的作用下，記錄在存儲(chǔ)層中的標(biāo)記經(jīng)由中間轉(zhuǎn)換層被傳遞到替換層上。當(dāng)再現(xiàn)激光班點(diǎn)輻射到盤的記錄軌道上時(shí)，溫度上升。當(dāng)轉(zhuǎn)換層超過了居里溫度，磁性消失，致使每個(gè)層之間的交換耦合力消失。該交換耦合力是在替換層中維持所傳遞的標(biāo)記的力之一。當(dāng)其消失時(shí)，圍繞記錄標(biāo)記的疇壁移動(dòng)到具有低疇壁能的高溫部分，使小的記錄標(biāo)記擴(kuò)展。傳遞到替換層的疇壁就像被橡皮圈牽引著移動(dòng)。它使得即使在數(shù)據(jù)密度大于所謂的衍射極限，即大于讀出光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)分辨極限的情況下進(jìn)行記錄，也能通過激光束來讀取。
由此，諸如MAMMOS和DWDD的磁疇擴(kuò)展技術(shù)允許小于光班尺寸的位的讀出，而具有比MSR更大的信噪比。各種盤的疊層通常包括一個(gè)記錄層和一個(gè)讀出層，它們可以磁靜態(tài)耦合，或通過交換耦合方式耦合。RF MAMMOS在讀出的時(shí)候需要調(diào)制外部磁場(chǎng)，這增加了能量損耗，也促使了以極高密度與高信噪比的讀出?？商娲募夹g(shù)，像零場(chǎng)磁放大磁光系統(tǒng)(ZF MAMMOS)和DWDD在讀出期間不需要外部磁場(chǎng)，但只能達(dá)到稍低的密度、稍小的信號(hào)和稍低的數(shù)據(jù)率。本發(fā)明也能與這些替代技術(shù)組合使用。
在光存儲(chǔ)介質(zhì)家族中，ROM(只讀存儲(chǔ)器)格式被視為是對(duì)廉價(jià)且快速再現(xiàn)預(yù)記錄數(shù)據(jù)的一種貢獻(xiàn)。ROM的這些性質(zhì)被認(rèn)為是光存儲(chǔ)產(chǎn)品家族的成功的關(guān)鍵。在磁疇擴(kuò)展介質(zhì)的情況下，ROM的解決方案并非沒有價(jià)值。原因是在存儲(chǔ)層中由磁化方向來定義數(shù)據(jù)，這在預(yù)記錄介質(zhì)中，例如在通過注射成模而制造的介質(zhì)中不容易被再現(xiàn)。
文獻(xiàn)US5993937和EP0848381A2披露了一種在注射成模的基板上擁有磁疇擴(kuò)展疊層的磁疇擴(kuò)展ROM介質(zhì)，該基板上具有光滑和粗糙的區(qū)域來定義記錄信息。
在最近的出版物中，如T。Sakamoto和Y.Tanaka的MORIS 2002paper Mo-D2，展示了不同的磁疇擴(kuò)展技術(shù)，其在讀出期間的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)帶來了低的抖動(dòng)和高的分辨率，并由此提高了讀出性能。然而，在當(dāng)前的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)這樣的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)是很不切實(shí)際的。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于具有改良的讀出性能的磁疇擴(kuò)展ROM介質(zhì)的切實(shí)解決方案。
該目的由權(quán)利要求1定義的磁疇擴(kuò)展存儲(chǔ)介質(zhì)和權(quán)利要求5定義的制造方法實(shí)現(xiàn)。
據(jù)此，通過在磁疇擴(kuò)展ROM介質(zhì)中提供具有適配形狀的磁疇，由反向的轉(zhuǎn)動(dòng)方向帶來的優(yōu)點(diǎn)可以不需要真正的反向就能實(shí)現(xiàn)。這樣，以現(xiàn)實(shí)的方式就能獲得小的抖動(dòng)和高的密度，而無需在再現(xiàn)裝置或系統(tǒng)中作任何改變。
優(yōu)選地，磁疇可以具有相對(duì)于存儲(chǔ)介質(zhì)的軌道方向反向的月牙形，其中該月牙形的凹邊的曲率基本上與預(yù)定熱讀取剖面的前端的曲率匹配。因此，與普通的MFM記錄方案的月牙形及ROM介質(zhì)的凹坑形狀相反，該疇壁具有與熱剖面相同的形狀，以便于疇壁的移動(dòng)對(duì)于軌道中的所有橫向位置都在相同的時(shí)間開始，這帶來了抖動(dòng)的減小和高密度的實(shí)現(xiàn)。而且，在擴(kuò)展的時(shí)候，磁疇的長(zhǎng)度將不會(huì)增加。另外，基板可以擁有注射成模的ROM格式。
在制造方法中，可以在處理步驟中對(duì)基板的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。由此，對(duì)標(biāo)記與空白區(qū)域的不同磁化可以由表面粗糙度和壓紋結(jié)構(gòu)來定義。具體來說，基板可用電子束(e束)記錄方法進(jìn)行處理。這種e束記錄方法可以實(shí)現(xiàn)在磁疇擴(kuò)展介質(zhì)的存儲(chǔ)層中進(jìn)行高密度寫入所需要的微小結(jié)構(gòu)的格式。也可以使用引起磁性能局部改變的其它方法來定義高分辨率信息結(jié)構(gòu)。
此外，可以使用從注射成模的母板獲得的壓模來處理基板。該母板可通過e束記錄方法來控制。
這樣，能夠以切實(shí)可行的方式提供一種擁有增強(qiáng)的讀取性能的磁疇擴(kuò)展ROM介質(zhì)。
下面，將參照附圖并基于優(yōu)選實(shí)施例更加詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中

圖1展示了擁有普通MFM磁疇的讀出機(jī)制；圖2展示了按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的擁有反向MFM磁疇的軌道部分；圖3展示了按照優(yōu)選實(shí)施例的擁有反向月牙形磁疇的讀出機(jī)制；以及圖4展示了按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的制造方法的流程示意圖。
現(xiàn)將基于磁疇擴(kuò)展ROM盤來說明優(yōu)選的實(shí)施方式，在該盤中使用了注射成模的ROM格式來定義與傳統(tǒng)LP-MFM記錄的形狀類似的月牙形的磁疇，其中該ROM格式例如可通過e束來控制。
圖1示意性地圖解了普通月牙形磁疇30如MFM磁疇的讀出機(jī)制，其中面向光讀取斑點(diǎn)20的前部彎曲不適配于由該光讀取斑點(diǎn)20的加熱能量產(chǎn)生的溫度剖面的溫度輪廓線10，其中該光讀取斑點(diǎn)20例如是輻射斑點(diǎn)或激光斑點(diǎn)。黑色箭頭表示盤的移動(dòng)方向，它指示了光讀取斑點(diǎn)20和溫度剖面的溫度輪廓線10之間的空間偏移。
在左月牙形磁疇30的前部彎曲處的更小的箭頭表示讀出層中的磁疇移動(dòng)，這種移動(dòng)是由于溫度剖面產(chǎn)生的矯頑力的減小引起的。從圖1中能夠總結(jié)出，疇壁的移動(dòng)開始于軌道的中心(暗灰箭頭)，因?yàn)槠胀ㄔ卵佬未女?0的前部彎曲的中央部分最先被加熱。軌道的外部區(qū)域和邊緣被遲后加熱，以致它們的疇壁遲后移動(dòng)(如陰影線箭頭所示)。由于月牙形磁疇30的這種不均勻加熱過程，獲得慢速的且不規(guī)則的疇壁移動(dòng)響應(yīng)，這導(dǎo)致了抖動(dòng)和低的密度。疇壁長(zhǎng)度及由其決定的疇壁能量必定在擴(kuò)展過程中增加，這導(dǎo)致了擴(kuò)展速度的降低并由此降低了數(shù)據(jù)率。
因此，按照該優(yōu)選實(shí)施例，提出了記錄或?qū)懭敕聪蛟卵佬未女?，該磁疇在軌道方向上翻轉(zhuǎn)，以致其前部曲線與溫度剖面的溫度輪廓線吻合。
圖2展示了具有這種反向月牙形磁疇的預(yù)置圖案的軌道部分，其中箭頭表示ROM介質(zhì)，如ROM盤的移動(dòng)方向。在圖2的下面部分，示出了可能對(duì)應(yīng)于上述磁疇圖案的二進(jìn)制信息。
圖3展示了通過使用存儲(chǔ)層的反向月牙形磁疇40，如反向MFM磁疇，所獲得的改良的讀出機(jī)制。如圖3所示，由光讀取斑點(diǎn)20產(chǎn)生的溫度剖面的溫度輪廓線10至少基本上與讀出層的向左復(fù)制的反向月牙形磁疇50的前端部分的凹形輪廓匹配，就像從存儲(chǔ)層的相應(yīng)磁疇40復(fù)制的一樣。這樣，ROM格式就具有與通過反向的盤轉(zhuǎn)動(dòng)所獲得的益處相同的益處，而不會(huì)有這樣的系統(tǒng)的任何實(shí)際困難。存儲(chǔ)層的反向月牙形磁疇40的優(yōu)選形狀是這樣選擇的，也就是使凹形前端部分的彎曲非常接近讀出層中的熱剖面的輪廓，即在讀出溫度時(shí)的溫度輪廓線10。由此，復(fù)制的反向月牙形磁疇50的疇壁具有與溫度輪廓線10相同的形狀，從而使得疇壁在讀出層中的移動(dòng)對(duì)于軌道中的所有橫向位置都在相同的時(shí)間開始，如圖3中的小箭頭所示，這些橫向位置都位于軌道的相同縱向位置。這帶來了小的抖動(dòng)，使高密度寫入能夠?qū)崿F(xiàn)。而且，在擴(kuò)展的時(shí)候，相比于不具有上述優(yōu)選形狀的磁疇，疇壁的長(zhǎng)度不會(huì)增加，以致疇壁能量不會(huì)增加，從而能夠獲得具有更小的定時(shí)抖動(dòng)的簡(jiǎn)單且更快的擴(kuò)展。
通常可以通過注射成?；蛲ㄟ^印壓在玻璃基板上涂覆的光敏聚合物層來將信息按壓到基板之上。另一種替代方式是，可以在基板自身之上模壓或定義信息。實(shí)現(xiàn)超分辨或磁疇擴(kuò)展讀取的磁光記錄介質(zhì)或盤可以由取決于所記錄的信息而具有不同矯頑力并且擁有相對(duì)較高的磁光效應(yīng)的任意磁性層或膜組成。反向月牙形磁疇40的不同磁化方向可由基板的表面狀態(tài)定義，即基板表面是一個(gè)微小凸起和/或凹陷表面還是無標(biāo)記部分的光滑表面。這直接導(dǎo)致了磁存儲(chǔ)層的膜的晶體生長(zhǎng)狀態(tài)，以及一個(gè)不同磁學(xué)性能的膜的生長(zhǎng)。形成于微小凹凸表面上的磁性存儲(chǔ)層的矯頑力傾向于比形成于光滑表面上的磁性層的大。這是由于基板的更光滑的表面減小了鎖住力(pinning force)。由此能夠利用矯頑力的不同在相反方向磁化標(biāo)記部分和非標(biāo)記部分。也即，作為一種對(duì)存儲(chǔ)層磁化的方向信息，該記錄在基板上的信息可以被傳遞。另一種替代方式是，通過使基板上的記錄磁疇部分相比于其它部分粗糙化，可以表達(dá)信息的記錄。當(dāng)表面的粗糙度在平面方向上的平均尺度變成約10nm或更大時(shí)，矯頑力開始增加，并且當(dāng)表面的粗糙度在垂直方向上的平均尺度變成約3nm或更大時(shí)，矯頑力開始增加。因此，取決于信息的記錄，當(dāng)形成在基板上的RE-TM合金磁存儲(chǔ)層擁有一個(gè)平均表面粗糙度在平面方向和垂直方向上分別為10nm或10nm以上和3nm或3nm以上的部分，并且還擁有一個(gè)平均表面粗糙度在平面方向和垂直方向上分別為10nm或10nm以下和3nm或3nm以下的部分，就獲得了取決于信息記錄而擁有不同的矯頑力的磁光記錄介質(zhì)。從US5993937可以獲得關(guān)于這種記錄方案的更詳細(xì)說明。
還有一種替代方式是，可通過任何適于局部改變存儲(chǔ)層的磁學(xué)性能的方法來直接處理存儲(chǔ)層，以定義存儲(chǔ)層的反向月牙形磁疇40，如反向MFM磁疇。
下面參照?qǐng)D4的流程圖來說明這種磁疇擴(kuò)展ROM盤的制造方法。接圖4，通過注射成模來形成一個(gè)母板。然后，處理該母板來定義具有適配輪廓的磁疇部分，例如圖2中所示的反向月牙形磁疇部分(步驟S101)。母板的相應(yīng)處理可以是上述示例中指出的表面處理。母板的制造過程例如通過e束記錄來實(shí)施，以在磁存儲(chǔ)層上定義反向月牙形磁疇，這類似于傳統(tǒng)的LP-MFM記錄，只不過在軌道方向上翻轉(zhuǎn)而得到適配的輪廓。然而，其它合適的處理方案也同樣可用來處理母板，如離子蝕刻、離子束光刻等。在圖4的步驟S102中，用該母板形成一個(gè)壓模。接著用該壓模在步驟S103中制作或制造磁疇擴(kuò)展介質(zhì)的基板?？梢曰谧⑸涑赡５葋硗瓿稍撝谱?。這樣，通過使用具有相應(yīng)于記錄信息的處理過的表面部分的母板，便可用傳統(tǒng)基板的規(guī)模復(fù)制方法容易地制作基板。值得注意的是，圖4的步驟S101和S102可以以這樣一種方式變化，即首先在步驟S101中形成壓模，然后在步驟S102中進(jìn)行處理來定義具有適配彎曲的磁疇部分。在這種情況下，記錄信息被寫入壓模而不是母板。
再一種替代方式是，各個(gè)ROM盤的基板可以不使用壓模而直接進(jìn)行處理，從而定義了具有適配彎曲的磁疇部分。
磁性存儲(chǔ)與讀出層可以由任何具有相對(duì)高的磁光效應(yīng)的RE-TM化合物組成，如TbFe、GdTbFe、TbFeCo、GdFe、GdFeCo、DyFe、GdDyFe、DyFeCo、GdDyFeCo和NdTbFeCo，或過渡金屬的氧化物和氮化物的膜、鐵氧體膜，或3d過渡金屬磁性膜，或如Co/Pt或Co/Pd的疊層或與RE-TM層的組合層。
本發(fā)明可以應(yīng)用于任何磁疇擴(kuò)展ROM介質(zhì)，并且可以使用任何合適的基板或磁性存儲(chǔ)層的處理方法來定義在此提出的具有適配彎曲的磁疇部分。而且，可以使用任何具有適配于熱讀取剖面的前部彎曲的磁疇形狀。優(yōu)選實(shí)施例可在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求
1.一種磁疇擴(kuò)展存儲(chǔ)介質(zhì)，其中的疇壁被替換，由此放大了讀出層中的磁疇，從而再現(xiàn)存儲(chǔ)層中的磁疇代表的信息，其中所述存儲(chǔ)介質(zhì)的基板具有局部改變的表面結(jié)構(gòu)，或者所述存儲(chǔ)層具有局部改變的磁學(xué)性能，它們被排布成定義所述磁疇的預(yù)定形狀，所述預(yù)定形狀具有適配于預(yù)定熱讀取剖面的彎曲。
2.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述磁疇具有與所述存儲(chǔ)介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)方向相反的月牙形狀，所述月牙形的凹形邊緣的彎曲基本上與所述預(yù)定熱讀取剖面的表面輪廓匹配。
3.如權(quán)利要求1或2所述的介質(zhì)，其中所述的基板具有注射成模的格式。
4.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述存儲(chǔ)介質(zhì)是一個(gè)MAMMOS盤或一個(gè)DWDD盤。
5.一種制造磁疇擴(kuò)展存儲(chǔ)介質(zhì)的方法，該介質(zhì)中的疇壁被替換，由此放大了讀出層中的磁疇，從而再現(xiàn)存儲(chǔ)層中的磁疇代表的信息，其中所述方法包括局部處理所述存儲(chǔ)介質(zhì)的基板表面結(jié)構(gòu)或者所述存儲(chǔ)層的磁學(xué)性能從而定義所述磁疇的預(yù)定形狀的步驟，所述預(yù)定形狀具有適配于預(yù)定熱讀取剖面的彎曲。
6.如權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)方法，其中所述磁疇具有與所述存儲(chǔ)介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)方向相反的月牙形狀，以便所述月牙形的凹形邊緣的彎曲基本上與所述預(yù)定熱讀取剖面的表面輪廓匹配。
7.如權(quán)利要求5或6的方法，其中所述基板的表面結(jié)構(gòu)在所述處理步驟中被處理。
8.如權(quán)利要求5至7之任一項(xiàng)的方法，其中所述基板通過電子束記錄方法處理或通過適于引起所述磁學(xué)性能局部改變的記錄方法處理。
9.如權(quán)利要求5至7之任一項(xiàng)的方法，其中所述基板通過使用從注射成模的母板獲得的壓模來進(jìn)行處理。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述母板由電子束記錄方法制造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有改良的讀出性能的磁疇擴(kuò)展存儲(chǔ)介質(zhì)和制造方法。該存儲(chǔ)介質(zhì)的基板和/或它的存儲(chǔ)層被處理，以定義適配于熱讀取剖面的前部的磁疇的預(yù)定形狀。具體地說，定義在軌道方向上翻轉(zhuǎn)的反向月牙形磁疇。這改良了分辨率和抖動(dòng)值。
文檔編號(hào)G11B11/105GK1711602SQ200380103309
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2003年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月14日
發(fā)明者C·A·維斯楚倫, F·滋普 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司