JP5345562B2 - Method for manufacturing magnetic recording medium - Google Patents
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- Magnetic Record Carriers (AREA)
- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ハードディスク装置(HDD)等に用いられる磁気記録媒体の製造方法に関するものである。
The present invention relates to the production how the magnetic recording medium used in a hard disk drive (HDD) or the like.
近年、磁気ディスク装置、フレキシブルディスク装置、磁気テープ装置等の磁気記録装置の適用範囲は著しく増大され、その重要性が増すと共に、これらの装置に用いられる磁気記録媒体について、その記録密度の著しい向上が図られつつある。特に、MRヘッドやPRML技術の導入以来、面記録密度の上昇は更に激しさを増し、近年ではGMRヘッドやTMRヘッドなども導入されて、1年に約1.5倍ものペースで増加を続けている。 In recent years, the application range of magnetic recording devices such as magnetic disk devices, flexible disk devices, and magnetic tape devices has been remarkably increased, and the importance has increased, and the recording density of magnetic recording media used in these devices has been significantly improved. Is being planned. In particular, since the introduction of MR heads and PRML technology, the increase in surface recording density has become even more intense. In recent years, GMR heads, TMR heads, etc. have been introduced and have continued to increase at a rate of about 1.5 times a year. ing.
これらの磁気記録媒体については、今後更に高記録密度を達成することが要求されている。このため、磁性層の高保磁力化、高信号対雑音比(SNR)、および高分解能を達成することが要求されている。また、近年では線記録密度の向上と同時にトラック密度の増加によって面記録密度を上昇させようとする努力も続けられている。 These magnetic recording media are required to achieve higher recording densities in the future. For this reason, it is required to achieve a high coercivity of the magnetic layer, a high signal-to-noise ratio (SNR), and high resolution. In recent years, efforts have been made to increase the surface recording density by increasing the track density as well as improving the linear recording density.
最新の磁気記録装置においては、トラック密度は110kTPIにまで達している。しかしながら、トラック密度を上げていくにつれ、隣接するトラック間の磁気記録情報が互いに干渉し合うことで、その境界領域の磁化遷移領域がノイズ源となりSNRを損なうという問題が生じ易くなっている。このことはそのままビット・エラー・レートの悪化につながってしまうため、記録密度の向上に対して障害となっている。 In the latest magnetic recording apparatus, the track density has reached 110 kTPI. However, as the track density is increased, magnetic recording information between adjacent tracks interferes with each other, so that a problem occurs that the magnetization transition region in the boundary region becomes a noise source and the SNR is impaired. This directly leads to a deterioration of the bit error rate, which is an obstacle to improving the recording density.
面記録密度を上昇させるためには、磁気記録媒体上の各記録ビットのサイズをより微細なものとし、各記録ビットに可能な限り大きな飽和磁化と磁性膜厚を確保する必要がある。しかし、その一方で、記録ビットを微細化していくと、1ビット当たりの磁化最小体積が小さくなるため、熱揺らぎによる磁化反転で記録データが消失するという問題が生じてしまいやすい。 In order to increase the surface recording density, it is necessary to make the size of each recording bit on the magnetic recording medium finer and ensure as much saturation magnetization and magnetic film thickness as possible for each recording bit. On the other hand, however, when the recording bit is miniaturized, the minimum magnetization volume per bit is reduced, so that there is a problem that the recording data is lost due to magnetization reversal due to thermal fluctuation.
また、トラック密度を上げていくと、それに伴いトラック間距離は互いに近づく。そのため、磁気記録装置では極めて高精度のトラックサーボ技術が要求されると同時に、記録を幅広く実行し、再生は記録時よりも狭く実行する方法が一般的に用いられている。これにより隣接トラックからの影響を最小限に抑えることが可能となるが、その反面、再生出力を十分得ることが困難となる。そのため、十分なSNRを確保することが難しくなるという問題がある。 Further, as the track density is increased, the distance between tracks approaches each other. For this reason, a magnetic recording apparatus requires a highly accurate track servo technique, and at the same time, a method is generally used in which recording is performed widely and reproduction is performed narrower than during recording. This makes it possible to minimize the influence from adjacent tracks, but on the other hand, it becomes difficult to obtain a sufficient reproduction output. Therefore, there is a problem that it is difficult to ensure a sufficient SNR.
このような熱揺らぎの問題やSNRの確保、十分な出力の確保を達成する方法の一つとして、記録媒体表面にトラックに沿った凹凸を形成し、記録トラック同士を物理的に分離することによってトラック密度を上げようとする試みがなされている。このような技術は、一般にディスクリートトラック法と呼ばれており、それによって製造された磁気記録媒体のことをディスクリートトラック媒体と呼んでいる。また、同一トラック内のデータ領域を更に分割した、いわゆるパターンドメディアを製造しようとする試みもある。 As one of the methods for achieving such problems of thermal fluctuation, ensuring SNR, and ensuring sufficient output, by forming irregularities along the tracks on the recording medium surface and physically separating the recording tracks from each other Attempts have been made to increase track density. Such a technique is generally called a discrete track method, and a magnetic recording medium manufactured by the technique is called a discrete track medium. There is also an attempt to manufacture a so-called patterned medium in which the data area in the same track is further divided.
ディスクリートトラック媒体の一例として、表面に凹凸パターンを形成した非磁性基板に磁性層を形成して、物理的に分離した磁気記録トラックおよびサーボ信号パターンを形成してなる磁気記録媒体が知られている。また、このようなディスクリートトラック型磁気記録媒体の製造方法としては、基板上に成膜した連続な磁性層を、ナノインプリント法を用いて磁気記録トラックパターンやビットパターンに加工する方法が提案されている。
ナノインプリント法は、転写すべき凹凸パターンの形成されたモールドを、被転写材に押し付け、光を照射あるいは熱を与えながら被転写材を硬化させることによって、凹凸パターンを被転写材に転写する方法である(特許文献1参照)。
As an example of a discrete track medium, a magnetic recording medium is known in which a magnetic layer is formed on a nonmagnetic substrate having a concavo-convex pattern formed on the surface, and a physically separated magnetic recording track and a servo signal pattern are formed. . As a method for manufacturing such a discrete track type magnetic recording medium, a method of processing a continuous magnetic layer formed on a substrate into a magnetic recording track pattern or a bit pattern using a nanoimprint method has been proposed. .
The nanoimprint method is a method of transferring a concavo-convex pattern to a material to be transferred by pressing the mold on which the concavo-convex pattern to be transferred is pressed against the material to be transferred and curing the material to be transferred while irradiating light or applying heat. Yes (see Patent Document 1).
ディスクリートトラック媒体の製造方法には、何層かの連続薄膜からなる磁気記録媒体を形成した後に薄膜を加工してトラックを形成する方法と、予め基板表面に直接、或いはトラック形成のための薄膜層に凹凸パターンを形成した後に、磁気記録媒体の薄膜形成を行う方法がある(特許文献2,3参照)。
A method for manufacturing a discrete track medium includes a method of forming a track by forming a magnetic recording medium consisting of several continuous thin films, and forming a track on the substrate surface in advance, or a thin film layer for forming a track. There is a method of forming a thin film of a magnetic recording medium after forming a concavo-convex pattern (see
このうち前者の方法は、磁気層加工型と呼ばれるものである。しかしながら、この方法の場合は、媒体形成後に表面に対する物理的な加工が実施されるために、媒体が製造工程において汚染されやすく、かつ製造工程が非常に複雑となるといった欠点がある。一方、後者の方法は、エンボス加工型と呼ばれるものであるが、この方法の場合、製造工程中に媒体が汚染されにくいものの、基板に形成された凹凸形状がその上に成膜された膜にも引き継がれることになる。そのため、媒体上を浮上しながら記録再生を行う記録再生ヘッドの浮上姿勢や、浮上高さが安定しなくなるといった問題がある。 Of these, the former method is called a magnetic layer processing type. However, in the case of this method, since the surface is physically processed after the medium is formed, there is a drawback that the medium is easily contaminated in the manufacturing process and the manufacturing process becomes very complicated. On the other hand, the latter method is called an embossing mold. In this method, although the medium is hardly contaminated during the manufacturing process, the uneven shape formed on the substrate is formed on the film formed thereon. Will be taken over. Therefore, there is a problem that the flying posture and the flying height of the recording / reproducing head that performs recording / reproducing while flying on the medium are not stable.
また、ディスクリートトラック媒体の磁気トラック間領域を、予め形成した磁性層に窒素、酸素等のイオンを注入し、または、レーザを照射することにより、その部分の磁気的な特性を変化させて形成する方法が開示されている(特許文献4〜6参照)。 Also, the magnetic track area of the discrete track medium is formed by injecting ions such as nitrogen and oxygen into a previously formed magnetic layer or by irradiating a laser to change the magnetic characteristics of the portion. A method is disclosed (see Patent Documents 4 to 6).
ところで、磁気記録媒体の表面上で磁気ヘッドを安定した状態で浮上走行させるためには、磁気記録媒体の表面における高い平滑性が求められている。例えば、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する、いわゆるディスクリートトラックメディアやパターンドメディアにおいては、以下のような製造工程が採用されている。磁性層の表面にマスク層を設け、そのマスク層を磁気記録パターンに合わせてパターニングする。そして、そのマスク層を用いて磁性層を物理的に加工し、またはイオン注入を行うことにより、磁性層に磁気記録パターンを形成する方法が知られている。この製造方法について、図1(a)〜(g)を用いて以下に説明する。 Incidentally, high smoothness on the surface of the magnetic recording medium is required for the magnetic head to fly and run in a stable state on the surface of the magnetic recording medium. For example, in the so-called discrete track media and patterned media having magnetically separated magnetic recording patterns, the following manufacturing processes are employed. A mask layer is provided on the surface of the magnetic layer, and the mask layer is patterned according to the magnetic recording pattern. A method of forming a magnetic recording pattern on the magnetic layer by physically processing the magnetic layer using the mask layer or performing ion implantation is known. This manufacturing method will be described below with reference to FIGS.
このような製造方法の具体的な工程は例えば、図1(a)に示す非磁性基板101上に磁性層102を形成する工程(工程a)と、図1(b)に示す磁性層102上にマスク層103を形成する工程(工程b)と、図1(c)に示すマスク層103上にレジスト層104を形成する工程(工程c)と、図1(d)に示すスタンプ105によりレジスト層104にレジスト凹部108を形成し、レジスト層104を磁気記録パターンに対応した形状にパターニングする工程(工程d)と、図1(e)に示す磁気記録パターンに対応する領域のレジスト層104およびマスク層103を除去して磁性層102を露出する工程(工程e)と、図1(f)に示す磁性層102の露出した領域107にイオン注入を行いその箇所の磁気特性を改質して磁気的に分離した磁気記録パターンを形成する工程(工程f)と、図1(g)に示すレジスト層104およびマスク層103を除去する工程(工程g)と、から概略構成されている。
The specific steps of such a manufacturing method are, for example, a step (step a) of forming the
上記の工程cでマスク層103を設ける理由は、工程fにおいてイオン注入を行う際、レジスト層104のみでは注入イオンの遮蔽性に乏しいためである。また、工程dではフォトリソグラフィーが用いられる場合がある。また、工程eおよび工程gでのレジスト層104およびマスク層103の加工および除去は、ドライエッチングにより行われる場合がある。
The reason why the
以上のように、パターンドメディアの製造は多くの工程によって行われる。そのため、それらの工程が複雑になるほどパターンが不鮮明となりやすいという問題が生じていた。
すなわち、上記の工程においては、フォトリソグラフィーやナノインプリントに用いる原盤のパターンが最も鮮明で、これを転写した工程dのパターンは原盤のパターンよりも鮮明度が低下する。また、その次の工程eでもマスク層103を除去する際にパターンのエッジ部分が丸くなることによりパターンの鮮明度が低下する。そして、そのパターンを用いて工程Fで磁性層102のパターニングを行うことにより、パターンの鮮明度がさらに低下することとなる。
As described above, the production of patterned media is performed by many processes. For this reason, there has been a problem that as the processes become more complicated, the pattern tends to become unclear.
That is, in the above process, the pattern of the master used for photolithography and nanoimprint is the clearest, and the pattern of the process d to which the pattern is transferred is less sharp than the pattern of the master. Further, in the next step e, when the
本願発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、簡便な方法で磁性層102に鮮明な磁気記録パターンを形成できる磁気記録媒体の製造方法を提供することを課題としている。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a magnetic recording medium that can form a clear magnetic recording pattern on the
上記課題を解決するため、本願発明者らは鋭意検討した結果、本願発明に到達した。すなわち本発明は以下に関する。
〔1〕 非磁性基板の上に磁性層を形成した後、前記磁性層に部分的にイオンを注入することによって、この磁性層のイオンを注入した箇所の磁気特性を改質して磁気的に分離された磁性記録パターンを形成する磁気記録媒体の製造方法であって、繰り返し使用可能なマスク材を前記磁性層から間隔を保持したまま前記磁性層の上に配置した後、前記マスク材の上からイオン照射を行い、このマスク材の表面に形成された前記磁性記録パターンに対応した凹凸パターンの凹部を通して、その下にある前記磁性層に部分的にイオンを注入し、前記マスク材として、石英からなり、前記凹凸パターンの凹部における厚みが20nm〜50nmの範囲であり、前記凹凸パターンの凸部における厚みが80nm〜500nmの範囲であるものを用いることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
〔2〕 前記イオン照射を行う工程において、前記磁性層と前記マスク材との間の間隔を1μm以下とすることを特徴とする〔1〕に記載の磁気記録媒体の製造方法。
〔3〕 前記イオンが、窒素、酸素、ヘリウム、ネオンからなる群から選ばれる何れか1種以上を含むことを特徴とする〔1〕または〔2〕に記載の磁気記録媒体の製造方法。
〔4〕 前記マスク材を除去した後に、前記磁性層上に保護層を形成する工程を有することを特徴とする〔1〕乃至〔3〕のいずれか一項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present application have intensively studied to arrive at the present invention. That is, the present invention relates to the following.
[1] After a magnetic layer is formed on a nonmagnetic substrate, ions are partially implanted into the magnetic layer, thereby modifying the magnetic properties of the magnetic layer where the ions are implanted to magnetically A method of manufacturing a magnetic recording medium for forming separated magnetic recording patterns, wherein a mask material that can be used repeatedly is disposed on the magnetic layer while maintaining a gap from the magnetic layer, and Ion irradiation is performed, and ions are partially implanted into the magnetic layer below the concave portion of the concave / convex pattern corresponding to the magnetic recording pattern formed on the surface of the mask material. from it, a thickness ranging 20nm~50nm in the recess of the uneven pattern, Turkey used as thickness at the convex portion of the concavo-convex pattern in the range of 80nm~500nm A method of manufacturing a magnetic recording medium characterized by the above .
[2 ] The method for manufacturing a magnetic recording medium according to [1 ], wherein, in the ion irradiation step, an interval between the magnetic layer and the mask material is 1 μm or less.
[ 3 ] The method for producing a magnetic recording medium according to [1] or [2] , wherein the ions include one or more selected from the group consisting of nitrogen, oxygen, helium, and neon.
[ 4 ] The method for manufacturing a magnetic recording medium according to any one of [1] to [ 3 ], further comprising a step of forming a protective layer on the magnetic layer after removing the mask material. .
本発明によれば、磁気記録パターンの原盤となるマスク材により、磁性層のパターニングを直接行う。そのため、鮮明な磁気記録パターンを有する磁気記録媒体を製造することができる。これにより磁気記録パターンを高密度化することが可能となり、高記録密度の磁気記録再生装置を提供する。
また、本発明によれば、その製造工程においてマスク層やレジスト層の形成工程や加工工程を伴わないため、従来の製造方法と比べて製造工程を著しく簡略化することが可能となる。また、本発明のマスク材は複数の磁気記録媒体の製造に繰り返し使用することができる。そのため、磁気記録媒体の製造コストを著しく低減することが可能となる。
According to the present invention, the magnetic layer is directly patterned by the mask material that becomes the master disk of the magnetic recording pattern. Therefore, a magnetic recording medium having a clear magnetic recording pattern can be manufactured. This makes it possible to increase the density of the magnetic recording pattern and provide a magnetic recording / reproducing apparatus with a high recording density.
Further, according to the present invention, the manufacturing process does not involve a mask layer or resist layer forming process or a processing process, and therefore, the manufacturing process can be significantly simplified as compared with the conventional manufacturing method. Further, the mask material of the present invention can be used repeatedly for the production of a plurality of magnetic recording media. Therefore, the manufacturing cost of the magnetic recording medium can be significantly reduced.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. . In addition, the materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited to them, and can be appropriately changed and implemented without changing the gist thereof.
まず、本発明を適用した磁気記録媒体の製造方法について図2を用いて説明する。
本発明は、磁気的に分離された磁気記録パターンを有する磁気記録媒体の製造方法であって、例えば図2(a)〜図2(d)に示すように、非磁性基板1上に磁性層2を形成する工程(工程a)と、磁性層2上に磁気記録パターンMPに対応した形状にパターニングされたマスク材10を、磁性層2から間隔を保持したまま磁性層2の上に配置する工程(工程b)と、マスク材10の上からイオン照射を行い、磁性層2に磁気記録パターンMPを形成する工程(工程c)と、磁性層2上に保護層9を形成する工程(工程d)と、保護層9の上に図示しない潤滑層を形成する図示しない工程(工程e)と、から概略構成されている。以下、それぞれの工程について、図2(a)〜図2(d)を用いて詳細を説明する。
First, a method for manufacturing a magnetic recording medium to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.
The present invention relates to a method of manufacturing a magnetic recording medium having magnetically separated magnetic recording patterns. For example, as shown in FIGS. 2 (a) to 2 (d), a magnetic layer is formed on a
<工程a>
まず、図2(a)に示すように、非磁性基板1上に磁性層2を形成する。
まず始めに、非磁性基板1を準備する。本実施形態においては、非磁性基板1としてAlを主成分とした例えばAl−Mg合金等のAl合金基板や、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、結晶化ガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、各種樹脂からなる基板など、非磁性基板であれば任意のものを用いることができる。また、その中でもAl合金基板や結晶化ガラス等のガラス製基板またはシリコン基板を用いることが好ましい。また、それら基板の平均表面粗さ(Ra)は、1nm以下、さらには0.5nm以下であることが好ましく、中でも0.1nm以下であることが特に好ましい。
<Step a>
First, as shown in FIG. 2A, a
First, the
次いで、非磁性基板1上を覆うように、例えばスパッタ法を用いて、Coを主成分とする合金の薄膜からなる磁性層2を形成する。
このとき、磁性層2の厚さは、3nm以上20nm以下で形成することが好ましく、5nm以上15nm以下で形成することがさらに好ましい。
磁性層2は、再生の際に一定以上の出力を得るにはある程度以上の膜厚が必要である。また、記録再生特性を表す諸パラメーターは、出力の上昇とともに劣化するのが通例である。よって、磁性層2は使用する磁性合金の種類と積層構造に合わせて十分なヘッド出入力が得られるように、最適な膜厚で形成する必要がある。
Next, the
At this time, the thickness of the
The
この磁性層2の構成としては、面内磁性層でも垂直磁性層でも、どちらで形成してもかまわないが、より高い記録密度を実現するためには垂直磁性層とすることが好ましい。また、磁気記録媒体を面内磁気記録媒体用として用いる場合は、磁性層2を非磁性のCrMo下地層と強磁性のCoCrPtTa磁性層からなる積層構造で形成してもよい。
The
また、磁気記録媒体を垂直磁気記録媒体用として用いる場合は、例えば軟磁性のFeCo合金(FeCoB、FeCoSiB、FeCoZr、FeCoZrB、FeCoZrBCuなど)、FeTa合金(FeTaN、FeTaCなど)、Co合金(CoTaZr、CoZrNB、CoBなど)等からなる裏打ち層と、Pt、Pd、NiCr、NiFeCrなどの配向制御膜と、必要によりRu等の中間膜、および60Co−15Cr−15Pt合金や70Co−5Cr−15Pt−10SiO2合金を積層したものを、磁性層2として利用することがきる。
When the magnetic recording medium is used for a perpendicular magnetic recording medium, for example, soft magnetic FeCo alloys (FeCoB, FeCoSiB, FeCoZr, FeCoZrB, FeCoZrBCu, etc.), FeTa alloys (FeTaN, FeTaC, etc.), Co alloys (CoTaZr, CoZrNB) , CoB, etc.), an orientation control film such as Pt, Pd, NiCr, NiFeCr, an intermediate film such as Ru, and a 60Co-15Cr-15Pt alloy or 70Co-5Cr-15Pt-10SiO 2 alloy. Can be used as the
<工程b>
工程bはさらに、マスク材10準備工程と、マスク材10を、磁性層2から間隔を保持したまま磁性層2の上に配置する工程とから構成されている。なお、このマスク材10は、複数の磁気記録媒体の製造に繰り返し使用されるものである。
<Process b>
The step b further includes a
(マスク材10準備工程)
まず始めに、図2(b)に示すように、例えば石英からなるマスク材10を準備する。マスク材10の材料としては、他にNi、Ti、V、Nb、Mo、Ta、W等の金属を用いることができるが、石英を用いることが特に望ましい。これは、後述するイオン注入工程(工程c)において、マスク材10にイオンを照射する際に、イオンが凹部10aを透過する必要があるためである。
(
First, as shown in FIG. 2B, a
また、マスク材10の材料としては、金属はイオンの透過性が十分に得られず不適当となる場合がある。また、マスク材10の材料として金属を使用する場合は、イオンを透過させるためには凹部10aの膜厚を薄くする必要がある。そのため、マスク材10の耐久性が低下してしまい、繰り返しの使用には不適当となる場合がある。
それに対し、薄膜化した石英はイオンを透過させることが可能で、かつ、その透過性が高い。また、湿式エッチングや乾式エッチングにより微細加工が可能であるため、磁気記録パターンMPを凹凸パターン(凹部10aおよび凸部10b)として形成しやすい。そのため、石英はマスク材10の材料として特に適している。
In addition, as a material of the
On the other hand, the thinned quartz can transmit ions and has high permeability. In addition, since fine processing can be performed by wet etching or dry etching, the magnetic recording pattern MP is easily formed as a concavo-convex pattern (
このマスク材10の表面には、磁気記録パターンMPが凹凸パターン(凹部10aおよび凸部10b)として構成されている。このマスク材10の磁気記録パターンMPは、孔部のみにより構成することは現実的には困難であり、凹凸パターンにより構成する必要がある。
On the surface of the
すなわち、本実施形態の磁気記録パターンMPは、磁気記録パターンが1ビットごとに一定の規則性をもって配置されたいわゆるビットパターンドメディアや、磁気記録パターンがトラック状に配置されたディスクリートトラックメディアや、その他、サーボ信号パターン等を含んでいる。そのため、磁気記録パターンMPは微細かつ複雑なものであり、孔部のみにより構成することは困難である。よって本実施形態のマスク材10は孔部を有さず、その表面に形成された凹凸パターンにより磁気記録パターンMPを構成する。
That is, the magnetic recording pattern MP of the present embodiment is a so-called bit patterned medium in which the magnetic recording pattern is arranged with a certain regularity for each bit, a discrete track medium in which the magnetic recording pattern is arranged in a track shape, In addition, servo signal patterns and the like are included. For this reason, the magnetic recording pattern MP is fine and complicated, and it is difficult to form the magnetic recording pattern MP only by the holes. Therefore, the
また、マスク材10の凹部10aの厚さdは20〜50nmの範囲内、凸部10bの厚さeは80nm〜500nmの範囲内とすることが好ましい。
凹部10aの厚さdを20〜50nmの範囲内とすることにより、後述するイオン注入工程(工程c)において、イオンは凹部10aを透過することができる。そのため、マスク材10の凹部10aを介して、イオンを磁性層2に注入することが可能となる。
The thickness d of the
By setting the thickness d of the
特に、後述するイオン注入工程(工程c)において、注入イオンとして窒素、酸素、ヘリウム、ネオン等の原子半径の小さな物質を用いる場合は、凹部10aの厚さdを20〜50nmの範囲内とすることが特に好ましい。凹部10aの厚さdをこの範囲内とすることにより、これらのイオンは高い効率で凹部10aを透過する。そのため、磁性層2に効果的にイオン注入を行うことができ、鮮明な磁気記録パターンMPを形成することが可能となる。
In particular, in a later-described ion implantation step (step c), when a substance having a small atomic radius such as nitrogen, oxygen, helium, or neon is used as the implanted ions, the thickness d of the
それに対し、凹部10aの厚さdが20nmより薄くなると、イオン注入によるダメージで凹部10aが破損しやすくなる。また、マスク材10の耐久性が低下するため、マスク材10の繰り返し使用回数が低下してしまう。
また、凹部10aの厚さdが50nmより厚くなると、凹部10aでのイオンの透過性が低下するため、磁性層2のパターニングが困難となる。また、凹部10a内でイオンが散乱されやすくなるため、磁性層2へ転写された磁気記録パターンMPが不鮮明となる。
On the other hand, when the thickness d of the
In addition, when the thickness d of the
また、マスク材10の凸部10bの厚さeは、その耐久性からはなるべく厚くした方が良いが、現実にはその加工性から80nm〜500nmの範囲内とすることが好ましい。凸部10bが500nmよりも厚くなると、凹部10aの加工時間が長くなる。それにより、マスク材10の凹凸パターンが不鮮明となりやすく、かつ、生産性が低下する等の問題が生じてしまう。
Further, the thickness e of the
(磁性層2上にマスク材10を配置する工程)
次いで、図2(b)に示すように、凹凸パターンを上に向けたマスク材10を、磁性層2から間隔を保持したまま磁性層2の上に配置する。
このとき、磁性層2とマスク材10は接触しないように間隔を保持し、また、その間隔は1μm以下の距離とすることが好ましい。また、この間隔は小さければ小さいほど好ましい。このとき、磁性層2とマスク材10の距離が1μmより大きくなると、磁性層2への転写パターンが不鮮明となる。また、磁性層2とマスク材10が接触すると、磁性層2やマスク材10が損傷してしまい、かつ、マスク材10に磁性膜2等が付着してしまう。そのため、マスク材10が繰り返し使用できなくなり、好ましくない。
(Process of disposing the
Next, as shown in FIG. 2B, the
At this time, the
<工程c>
次いで、図2(c)に示すように、磁性層2上にマスク材10を配置したまま、マスク材10の上からイオン照射を行う。これにより、イオンは凹部10aを透過し、磁性層2の凹部10a下の部分に注入される。これにより、磁性層2の凹部10a下の部分に、非磁性化領域8が形成される。このとき、凸部10bはイオンが透過しない厚さで形成されているため、磁性層2の凸部10b下の部分は改質されない。
本実施形態における磁性層2の改質とは、磁性層2の一部を非磁性化して磁性層2を磁気的に分離する方法に限られず、保磁力や残留磁化等を部分的に下げる方法や、磁性層2の結晶構造の改変を行っても良い。たとえば、磁性層2を部分的に非晶質化することにより、磁気記録トラックおよびサーボ信号パターン部を磁気的に分離する箇所を形成することができる。
<Process c>
Next, as shown in FIG. 2C, ion irradiation is performed from above the
The modification of the
磁性層2の非晶質化は、磁性層2の原子配列を、長距離秩序を持たない不規則な原子配列とすることにより行う。長距離秩序を持たない不規則な原子配列とは具体的には、2nm未満の微結晶粒がランダムに配列した状態を示す。このような不規則な原子配列の確認は、X線回折または電子線回折などの分析手法により行うことができる。このような分析により、結晶面を表すピークが認められず、かつ、ハローのみが認められる場合は、原子配列は不規則な状態となっている。
Amorphization of the
また、本実施形態の磁性層2の改質においては、非磁性化領域8の磁化量を磁性層2の75%以下とすることが好ましく、50%以下とすることがさらに好ましい。また、保磁力については磁性層2の50%以下とすることが好ましく、20%以下とすることがさらに好ましい。
In the modification of the
これにより、凹部10a下の磁性層2表面に非磁性化領域8が形成され、磁性層2表面は非磁性化領域8により磁気的に分離された構成となる。
以上により、磁性層2には、マスク材10の凹凸パターン(凹部10aおよび凸部10b)に対応した磁気記録パターンMPが形成される。こののち、磁性層2上からマスク材10を除去する。
As a result, the
As described above, the magnetic recording pattern MP corresponding to the concave / convex pattern (the
ここで、磁気記録パターンMPは、磁気記録媒体を表面側から見た場合、磁性層2が非磁性化領域8により磁気的に分離された状態を示す。すなわち、磁性層2が表面側から見て磁性化領域8により分離されていれば、磁性層2の底部において分離されていなくとも、本願発明の目的を達成することが可能である。そのため、本実施形態においては、磁性層2の表面が非磁性化領域8により分断されているものを磁気記録パターンMPとする。
これにより、磁性層2は上から磁気記録パターンMPと、図示しない中間層および軟磁性層が形成された構成となる。
Here, the magnetic recording pattern MP indicates a state in which the
Thereby, the
<工程d>
次いで、図2(d)に示すように、磁性層2上を覆うように保護層9を形成する。保護層9の形成は、一般的にはDiamond Like Carbonの薄膜をP−CVDなどを用いて成膜するが、その方法はこれに限られず、特に限定されない。
保護層9としては、炭素(C)、水素化炭素(HxC)、窒素化炭素(CN)、アルモファスカーボン、炭化珪素(SiC)等の炭素質層やSiO2、Zr2O3、TiNなど、通常用いられる保護層材料を用いることができる。また、保護層9は二層以上の層から構成されていてもよい。
<Process d>
Next, as shown in FIG. 2D, a protective layer 9 is formed so as to cover the
Examples of the protective layer 9 include carbonaceous layers such as carbon (C), hydrogenated carbon (H x C), nitrogenated carbon (CN), amorphous carbon, silicon carbide (SiC), SiO 2 , Zr 2 O 3 , A commonly used protective layer material such as TiN can be used. The protective layer 9 may be composed of two or more layers.
また、保護層9は10nm未満の膜厚で形成する必要がある。保護層9の膜厚が10nmを越えると、後述する磁気記録再生装置のヘッドと磁性層2との距離が大きくなり、出入力信号が十分な強さで得られなくなるためである。
The protective layer 9 needs to be formed with a film thickness of less than 10 nm. This is because if the thickness of the protective layer 9 exceeds 10 nm, the distance between the head of the magnetic recording / reproducing apparatus, which will be described later, and the
本実施形態においては、保護層9の形成は、非磁性化領域8を形成した後に行うことが好ましい。磁性層2へのイオン注入は保護層9の上から行うことも可能であるが、その場合には注入イオンが保護層9により散乱されるため、磁気記録パターンMPの鮮明度が低下する。また、イオン注入により保護層9がダメージを受け、磁気記録媒体の保護層9としての機能を果たさなくなる場合がある。
In the present embodiment, the protective layer 9 is preferably formed after the
<工程e>
こののち、保護層9上を覆うように図示しない潤滑層を1〜4nmの厚さで形成することが好ましい。潤滑層に用いる潤滑剤としては、フッ素系潤滑剤、炭化水素系潤滑剤およびこれらの混合物等が挙げられる。
<Process e>
After that, it is preferable to form a lubricating layer (not shown) with a thickness of 1 to 4 nm so as to cover the protective layer 9. Examples of the lubricant used for the lubricating layer include a fluorine-based lubricant, a hydrocarbon-based lubricant, and a mixture thereof.
本実施形態の製造方法によれば、マスク材10により磁性層2のパターニングを直接行うため、鮮明な磁気記録パターンMPを形成することができる。これにより磁気記録パターンMPを高密度化することが可能となり、また、ディスクリートトラック型磁気記録媒体に磁気記録を行う際の書きにじみを防ぐことができる。そのため、高い面記録密度の磁気記録媒体を提供することが可能となる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, since the
また、本実施形態の製造方法においては、従来の製造方法のようにマスク層やレジスト層の形成工程や加工工程を伴わない。そのため、従来の製造方法と比べて製造工程を著しく簡略化することができる。また、本発明のマスク材10は複数の磁気記録媒体の製造に繰り返し使用することができる。そのため、磁気記録媒体の製造コストを著しく低減することが可能となる。
In addition, the manufacturing method according to the present embodiment does not involve a mask layer or resist layer forming process or a processing process unlike the conventional manufacturing method. Therefore, the manufacturing process can be greatly simplified as compared with the conventional manufacturing method. Further, the
次に、本発明の磁気記録再生装置の構成を図3に示す。本発明の磁気記録再生装置は、上述の本発明の磁気記録媒体30と、上記磁気記録媒体を記録方向に回転駆動する回転駆動部31と、上記磁気記録媒体30に対する記録動作と再生動作とを行う磁気ヘッド32と、磁気ヘッド32を上記磁気記録媒体30の径方向に移動させるヘッド駆動部33と、磁気ヘッド32への信号入力と磁気ヘッド32からの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段とを行うための記録再生信号系34と、を具備したものである。
Next, the configuration of the magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention is shown in FIG. The magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention includes the above-described
この磁気記録再生装置では、上記ディスクリートトラック型の磁気記録媒体30を用いることにより、この磁気記録媒体30に磁気記録を行う際の書きにじみをなくし、高い面記録密度を得ることが可能である。すなわち、上記磁気記録媒体30を用いることで記録密度の高い磁気記録再生装置を構成することが可能となる。また、上記磁気記録媒体30の記録トラックを磁気的に不連続に加工したことによって、従来はトラックエッジ部の磁化遷移領域の影響を排除するために再生ヘッド幅を記録ヘッド幅よりも狭くして対応していたものを、両者をほぼ同じ幅にして動作させることができる。これにより十分な再生出力と高いSNRを得ることができるようになる。
In this magnetic recording / reproducing apparatus, by using the discrete track type
さらに上述の磁気ヘッド32の再生部をGMRヘッドあるいはTuMRヘッドで構成することにより、高記録密度においても十分な信号強度を得ることができ、高記録密度を持った磁気記録装置を実現することができる。またこの磁気ヘッド32の浮上量を0.005μm〜0.020μmと、従来のものより低い高さで浮上させると、出力が向上して高い装置SNRが得られ、大容量で高信頼性の磁気記録装置を提供することができる。 Furthermore, by configuring the reproducing unit of the magnetic head 32 as a GMR head or TuMR head, a sufficient signal intensity can be obtained even at a high recording density, and a magnetic recording apparatus having a high recording density can be realized. it can. Further, when the flying height of the magnetic head 32 is set to 0.005 μm to 0.020 μm, which is lower than the conventional one, the output is improved and a high device SNR can be obtained, and a large capacity and highly reliable magnetism is obtained. A recording apparatus can be provided.
さらに、最尤復号法による信号処理回路を組み合わせるとさらに記録密度を向上でき、例えば、トラック密度100kトラック/インチ以上、線記録密度1000kビット/インチ以上、1平方インチ当たり100Gビット以上の記録密度で記録・再生する場合にも十分なSNRが得られる。 Further, when the signal processing circuit based on the maximum likelihood decoding method is combined, the recording density can be further improved. For example, the track density is 100 k tracks / inch or more, the linear recording density is 1000 k bits / inch or more, and the recording density is 100 G bits or more per square inch. A sufficient SNR can also be obtained when recording / reproducing.
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。 Hereinafter, the effects of the present invention will be made clearer by examples. In addition, this invention is not limited to a following example, In the range which does not change the summary, it can change suitably and can implement.
(実施例)
まず、HD用ガラス基板(非磁性基板1)をセットした真空チャンバをあらかじめ1.0×10-5Pa以下に真空排気した。ここで使用したガラス基板はLi2Si2O5、Al2O3−K2O、Al2O3−K2O、MgO−P2O5、Sb2O3−ZnOを構成成分とする結晶化ガラスを材質とし、外径65mm、内径20mm、平均表面粗さ(Ra)は2オングストローム(単位:Å、0.2nm)である。
(Example)
First, the vacuum chamber in which the HD glass substrate (nonmagnetic substrate 1) was set was evacuated to 1.0 × 10 −5 Pa or less in advance. The glass substrate used here is composed of Li 2 Si 2 O 5 , Al 2 O 3 —K 2 O, Al 2 O 3 —K 2 O, MgO—P 2 O 5 , Sb 2 O 3 —ZnO. It is made of crystallized glass and has an outer diameter of 65 mm, an inner diameter of 20 mm, and an average surface roughness (Ra) of 2 angstroms (unit: Å, 0.2 nm).
次に、このガラス基板にDCスパッタリング法を用いて、軟磁性層として層厚600ÅのFeCoB、中間層として層厚100ÅのRu、磁性層2として層厚150Åの70Co−5Cr−15Pt−10SiO2合金の薄膜と、を順に積層した。この状態を図2(a)に示す。
Next, this glass substrate was DC-sputtered using FeCoB having a thickness of 600 mm as a soft magnetic layer, Ru having a thickness of 100 mm as an intermediate layer, and 70Co-5Cr-15Pt-10SiO 2 alloy having a thickness of 150 mm as a
次いで、図2(b)に示すように、石英からなるマスク材10を、磁性層2上から約80nmの間隔を保ったまま保持した。このマスク材10の表面には、トラックピッチが100nm、トラック幅が50nmの凸パターンが形成されており、また、凸部10bの厚さeは120nm、凹部10aの厚さは40nmであった。
Next, as shown in FIG. 2B, the
次いで、図2(c)に示すように、このマスク材10を介し、磁性層2表面にイオン注入を行った。このときのイオンは、窒素ガス40sccm、水素ガス20sccm、ネオン20sccmの混合ガスを用いて発生させた。イオンの量は、5.5×1015原子/cm2、イオンの押し出し電圧を+1500V、加速電圧を−1500Vとし、注入時間を60秒、注入深さを80Åとした。この後、磁性層2上からマスク材10を除去した。
Next, as shown in FIG. 2C, ion implantation was performed on the surface of the
次に、図2(d)に示すように、P−CVD法により、磁性層2の表面にC(カーボン)からなる平均層厚4nmの保護層9を形成した。次いで、保護層9の上に図示しない潤滑材を塗布して磁気記録媒体の積層構造を作製した。
Next, as shown in FIG. 2D, a protective layer 9 made of C (carbon) and having an average layer thickness of 4 nm was formed on the surface of the
以上の方法で製造した磁気記録媒体について、磁化量、保磁力量、電磁変換特性(SNRおよび3T−squash)、ヘッド浮上高さ(グライドアバランチ)を測定した。ここで、電磁変換特性の評価はスピンスタンドにより行った。また、評価用のヘッドとしては、記録には垂直記録ヘッド、読み込みにはTuMRヘッドを用い、750kFCIの信号を記録したときのSNR値および3T−squashを測定した。 With respect to the magnetic recording medium manufactured by the above method, the magnetization amount, the coercive force amount, the electromagnetic conversion characteristics (SNR and 3T-squash), and the head flying height (glide avalanche) were measured. Here, the electromagnetic conversion characteristics were evaluated by a spin stand. Further, as an evaluation head, a perpendicular recording head was used for recording and a TuMR head was used for reading, and an SNR value and 3T-squash when a 750 kFCI signal was recorded were measured.
この測定の結果、磁気記録媒体のSNRは14.2dB、3T−squashは93%であり、RW特性に優れ、また、ヘッド浮上特性も安定していた。すなわち、磁気記録媒体表面の平滑性は高いものであり、また、磁性層2のトラック間の非磁性部による分離特性も優れていたことが確認できた。
また上記の磁気記録媒体の製造を同一の石英マスク材を用いて8000枚行ったが、8000枚目の磁気記録媒体のSNRは14.0dB、3T−squashは89%であり許容範囲内であった。
As a result of this measurement, the SNR of the magnetic recording medium was 14.2 dB, and 3T-squash was 93%, and the RW characteristics were excellent, and the head flying characteristics were stable. That is, it was confirmed that the smoothness of the surface of the magnetic recording medium was high, and that the separation characteristics by the nonmagnetic portion between the tracks of the
In addition, the above magnetic recording medium was manufactured for 8000 sheets using the same quartz mask material. The SNR of the 8000th magnetic recording medium was 14.0 dB, and 3T-squash was 89%, which was within the allowable range. It was.
本発明の磁気記録媒体は鮮明な磁気記録パターンを有するため、優れた磁気記録パターン分離性能を有している。そのため、隣接パターン間の信号干渉の影響を受けず、優れた高記録密度特性を有するものとなる。また、少ない工程で磁気記録媒体を製造できるため、その生産性も高い。そのため、産業上の利用可能性が高い。 Since the magnetic recording medium of the present invention has a clear magnetic recording pattern, it has excellent magnetic recording pattern separation performance. Therefore, it is not affected by signal interference between adjacent patterns and has excellent high recording density characteristics. In addition, since the magnetic recording medium can be manufactured with a small number of processes, its productivity is high. Therefore, industrial applicability is high.
1…非磁性基板、2…磁性層、8…非磁性化領域、9…保護層、10…マスク材、10a…凹部、10b…凸部、31…回転駆動部、32…磁気ヘッド、33…ヘッド駆動部、34…記録再生信号系、30…磁気記録媒体、d…凹部の厚さ、凸部の厚さ…e、MP…磁気記録パターン、101…非磁性基板、102…磁性層、103…マスク層、104…レジスト層、105…スタンプ、108…レジスト凹部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
繰り返し使用可能なマスク材を前記磁性層から間隔を保持したまま前記磁性層の上に配置した後、前記マスク材の上からイオン照射を行い、このマスク材の表面に形成された前記磁性記録パターンに対応した凹凸パターンの凹部を通して、その下にある前記磁性層に部分的にイオンを注入し、
前記マスク材として、石英からなり、前記凹凸パターンの凹部における厚みが20nm〜50nmの範囲であり、前記凹凸パターンの凸部における厚みが80nm〜500nmの範囲であるものを用いることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 After the magnetic layer was formed on the nonmagnetic substrate, ions were partially implanted into the magnetic layer, so that the magnetic properties of the magnetic layer where the ions were implanted were modified and magnetically separated. A method of manufacturing a magnetic recording medium for forming a magnetic recording pattern,
The magnetic recording pattern formed on the surface of the mask material by irradiating ions from above the mask material after arranging a mask material that can be used repeatedly on the magnetic layer while maintaining a gap from the magnetic layer Through the concave portion of the concave-convex pattern corresponding to, ions are partially implanted into the magnetic layer underneath ,
As the mask material made of silica, the thickness in the recess of the uneven pattern is in the range of 20 nm to 50 nm, thickness at the convex portion of the concavo-convex pattern is characterized Rukoto used as is in the range of 80nm~500nm A method of manufacturing a magnetic recording medium.
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