JP2005108335A

JP2005108335A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JP2005108335A
Application number: JP2003341304A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kamata; 田芳幸鎌; Yuichi Osawa; 沢裕一大; Yasuyuki Hieda; 田泰之稗; Satoru Kikitsu; 哲喜々津
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: US20050069732A1; US7323258B2; JP3816911B2; CN1627372A; CN1326121C

Abstract

【課題】高密度記録が可能でかつ耐久性に優れている磁気記録媒体の提供。
【解決手段】非磁性基板２上に形成された軟磁性層４上に分離して配列された複数の強磁性体ドット６と、それぞれの強磁性体ドット上に形成され強磁性体ドットの中心を通る断面における膜面形状が滑らかで強磁性体ドットの中心から外縁に向かって徐々に減少する膜厚を有するカーボン層８と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、高密度磁気記録が可能な磁気記録媒体に関する。

近年、画像、映像、音声などのデータのマルチメディア化が進み、１ユーザあたりの検索データの情報量が増大化している。このため、データベースの大容量化、高速化が要求されている。一方、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)の記録容量の増大に伴う磁気記録媒体の面記録密度の向上により、磁気記録媒体上の各記録ビットサイズは数１０ｎｍ程度の極めて微細なものになってきている。このような微細な記録ビットから再生出力を得るには、各ビットに可能な限り大きい飽和磁化と膜厚の確保が必要となる。しかし、記録ビットの微細化は、１ビットあたりの磁化量を小さくし、「熱揺らぎ」による磁化反転で、磁化情報の消失という問題を生じている。

一般に、この「熱揺らぎ」は、Ｋｕ・Ｖ／（ｋ・Ｔ）の値が小さい程影響が大きくなる。ここで、Ｋｕは磁気異方性エネルギー密度、Ｖは磁化最小単位体積、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度を示す。経験的には、Ｋｕ・Ｖ／（ｋ・Ｔ）が１００未満になると、「熱揺らぎ」による磁化の反転が生じると言われている。すなわち、磁性粒子の磁化の向きを一方向に保つのに必要な磁気異方性エネルギーは、磁気異方性エネルギー密度Ｋｕと磁性粒子の体積Ｖの積で表されるが、Ｋｕ・Ｖ／（ｋ・Ｔ）が１００未満になると、磁性粒子の磁化の向きを一方向に保つのに必要な磁気異方性エネルギーが室温の熱揺らぎエネルギー程度になってしまう。このため、時間とともに磁化が揺らぎ、記録した情報が消失するという現象を生じている。

長手磁気記録方式の磁気記録媒体では、記録密度の高い領域の記録ビット内の減磁界が強くなるため、磁性粒子径が比較的大きいうちから「熱揺らぎ」の影響を受けやすい。これに対し、垂直磁気記録方式の磁気記録媒体では、膜厚方向に磁性粒子を成長させることで、媒体表面の粒径は小さいまま磁化最小単位体積Ｖを大きくできるため、「熱揺らぎ」の影響を抑制できる。しかし、今後、磁気記録媒体の高密度化がさらに進めば、たとえ垂直磁気記録方式であっても熱揺らぎ耐性に限界がでてくる。

この熱揺らぎ耐性の問題を解決する媒体として、「パターンドメディア」と呼ばれる磁気記録媒体が注目されている（例えば、特許文献１参照）。パターンドメディアは、一般には、非磁性体層中に記録ビット単位となる磁性体領域を複数、それぞれ独立に形成した磁気記録媒体であるが、磁気的に連続した磁性薄膜を記録磁区の大きさに分断した媒体と言うことができる。一般のパターンドメディアでは、非磁性体層として、例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２などの酸化物やＳｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＴｉＮなどの窒化物、ＴｉＣなどの炭化物、ＢＮ等の硼化物が用いられ、これらの非磁性体層中に選択的に強磁性体領域が形成されている。

パターンドメディアは、磁性薄膜を記録磁区の大きさに分断したものであるから、磁化最小単位体積Ｖを大きくでき、熱揺らぎの問題を回避することができる。従来の連続磁性薄膜では、１ビットあたり、磁性粒子数として１０００グレイン程度までのものを用いているが、高記録密度化が進むにつれ、１ビットに対応するグレイン数が減少する。記録マークエッジはグレインの粒界で決まるので、Ｓ／Ｎを確保するにはグレインを極力小さくする必要がでてくる。従って従来の連続膜ではＶを小さくせざるを得ない。しかし、パターンドメディアでは記録磁区のエッジを構造で規定できるため、Ｖを小さくすること無くＳ／Ｎの向上が期待できる。

パターンドメディアは、記録ビット単位である強磁性体領域が独立しているので、各々の記録ビット間の干渉を防止することができ、隣接ビットによる記録の消失や雑音の低減に効果がある。また、パターニングにより、磁壁移動抵抗が増大し、磁気特性の向上を狙うことができる。

一方、トラック密度を向上させる場合は、隣接トラックとの干渉という問題が顕在化している。特に記録ヘッド磁界フリンジ効果による書きにじみの低減は重要な技術課題である。そこで、記録トラック間を物理的に分離するディスクリートメディアが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このディスクリートメディアを用いた場合、記録時におけるサイドイレース現象、再生時に隣接トラックの情報が混合してしまうサイドリード現象などを低減できる。トラック方向の密度を大幅に高めることが可能であるため、高密度な磁気記録媒体を提供できる。

パターンドメディアは記録トラック方向、記録線方向ともに物理的に分離する必要があるため、高度なナノメーター加工技術が必要となる。ディスクリートメディアは記録トラック方向のみを分離するので、パターンドメディアに比べるとパターン形成は楽である。
特開２００１―１７６０４９号公報（第１図）特開７―８５４０６号公報（第１図）

上述するように、パターンドメディアは「熱揺らぎ」による磁化反転を抑制できるため、高密度磁気記録媒体として有効である。また、ディスクリートメディアは、トラック方向密度を高めることができるため、高密度磁気記録媒体として有効である。しかしながら、これらパターンドメディアに記録書きこみを行う際、記録トラック（または記録ビット）の角に電界が集中し、スパークにより静電破壊が生じる。この局所的な静電破壊によって磁性体が劣化し、パターンドメディア及びディスクリートメディア（以降パターンドメディアとも云う）の寿命を短くするという問題点がある。

また、パターンドメディアは、従来の連続膜に比べて潤滑剤が塗りにくいという問題もある。潤滑剤（一般的にはパーフルオロポリエーテル）は、磁気記録媒体表面に形成されたカーボンと化学的に結合する部分（吸着層）と、化学的な結合せず、自由に動くことができる部分（フリー層）からなる。吸着層は記録再生ヘッドの接触等で潤滑剤の減量・損失を抑えるために、また、ディスク回転時の遠心力によるスピンオフを防ぐために重要になる。フリー層は減量した部分に流動して、その部分を被覆する、自己修復を行うために重要になる。パターンドメディアは、保護膜として形成されるカーボンの表面積が大きくなるため、潤滑剤の吸着層が多くなり、フリー層が少なくなる。そのため、長時間使用していくと、フリー層による自己修復が追いつかなくなり、結果としてパターンドメディアの寿命を短くする。

さらに、パターンドメディアの寿命を短くする原因として、媒体表面の異常突起が挙げられる。異常突起と記録再生ヘッドが衝突し、故障する恐れがあることに加え、衝突より発生する熱の影響で記録再生ヘッドおよび磁気記録媒体が劣化する。パターンドメディアは、磁性体を加工するためにハードマスク（一般的には、Ｔｉ，Ｔａ等の金属）が用いられるが、このハードマスクの剥離が困難であり、剥離しきれないハードマスクが異常突起の原因になる。

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、高密度記録が可能でかつ耐久性に優れた磁気記録媒体を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様による磁気記録媒体は、非磁性基板上に形成された軟磁性層上に分離して配列された複数の強磁性体ドットと、それぞれの強磁性体ドット上に形成され強磁性体ドットの中心を通る断面における膜面形状が滑らかで前記強磁性体ドットの中心から外縁に向かって徐々に減少する膜厚を有するカーボン層と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の第２の態様による磁気記録媒体は、非磁性基板上に形成された軟磁性層上に分離して設けられ幅方向の断面が凸形状の強磁性体からなる複数の記録トラックと、それぞれの記録トラックの上面に形成されたカーボン層と、を備え、記録トラックの側部は強磁性体が露出していることを特徴とする。

本発明によれば、高密度記録が可能でかつ耐久性に優れている。

本発明の実施形態を以下に図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による磁気記録媒体の構成を図１に示す。図１は、本実施形態による磁気記録媒体の構成を示す断面図である。この実施形態による磁気記録媒体は、パターンドメディアであって、非磁性基板２上に形成された軟磁性層４と、この軟磁性層４上に形成された分離した強磁性からなるドット６（以下、強磁性体ドット６ともいう）と、強磁性体ドット６上に形成されたカーボン層８とを備えている。カーボン層８は、断面における膜面形状が滑らかな曲線であって、その膜厚が強磁性体ドット６の中心から強磁性体ドット６の外縁に向かって徐々に減少するように構成されている。

このように構成された本実施形態においては、カーボン層８の断面における膜面形状が滑らかな曲線であって、その膜厚が強磁性体ドット６の中心から強磁性体ドット６の外縁に向かって徐々に減少しているため、記録書きこみ時のスパークの発生を防止することが可能となり、磁気記録媒体の耐久性を大幅に向上させることができる。また、パターンドメディアであるため、高密度記録が可能となる。

なお、本実施形態においては、図２に示すように、カーボン層８の中央部における膜厚ｂに対する、強磁性体ドット６の端部から強磁性体ドット６の半径ｒの１／１０の位置におけるカーボン層８の膜厚ａの比（ａ／ｂ）が、０．９以下であることが好ましい。このことについて、説明する。

カーボン層８の断面形状が滑らかであって、中央部におけるカーボン層８の膜厚ｂに対する端部近傍の所定位置（強磁性体ドット６の端部から強磁性体ドット６の半径ｒの１／１０の位置）におけるカーボン層８の膜厚ａの比を、色々変えた磁気記録媒体となる試料を作製した。そして、作製した試料全てに対して、浮上型記録再生ヘッドを用いてデータを書き込んだ後に耐久性試験を行い、記録再生波形が見えなくなるまでの時間をプロットした結果を図３に示す。この図３に示す結果から、明らかに比ａ／ｂが０．９以下の試料においては、数日〜１週間程度の耐久性が確認できたが、比ａ／ｂが０．９を超える試料では数時間で記録再生ヘッドが壊れることが判った。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による磁気記録媒体の構成を図４に示す。図４は本実施形態による磁気記録媒体の構成を示す斜視図である。本実施形態による磁気記録媒体は、記録トラック間が物理的に分離されたディスクリートメディアであって、非磁性基板２上に形成された軟磁性層４と、この軟磁性層４上に形成された強磁性体からなる記録トラック１６と、この記録トラック１６上に形成されたカーボン層１８とを備えている。この実施形態においては、記録トラック１６の側面は強磁性体が露出し、カーボンには覆われていない。

従来例のパターンドメディアにおいては、孤立化した強磁性体からなる記録層全面をカーボンからなる保護膜で覆うため、カーボンからなる保護膜の表面積が連続膜と比べて大きい。そのため、潤滑剤を塗布した場合、カーボンからなる保護膜と間に潤滑剤の吸着層が多量に形成されるが、それに反して潤滑剤のフリー層が少なくなる。したがって、長時間の記録再生試験を行う場合、記録再生ヘッドの接触による潤滑剤の減量・損失を自己修復する能力が低下し、パターンドメディアの寿命が短くなる。

これに対して本実施形態においては、記録トラック１６の側面に強磁性体を露出することで、保護膜ともなるカーボン層１８の表面積が、記録トラックが連続膜となる従来の場合と同程度になり、潤滑剤のフリー層を十分に形成でき、長時間の記録再生試験が可能となる。これにより、磁気記録媒体の耐久性を大幅に向上することができる。また、パターンドメディア（ディスクリートメディア）であるため、高密度記録が可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による磁気記録媒体の構成を図５に示す。図５は、本実施形態による磁気記録媒体の構成を示す斜視図である。本実施形態による磁気記録媒体は、図４に示す第２実施形態による磁気記録媒体において、記録トラック１６間の溝部（凹部）にもカーボン層１８が形成されており、記録トラック１６間の溝部に形成されたカーボン層１８の厚さは、記録トラック１６上に形成されたカーボン層１８の厚さよりも薄くなるように構成されている。

従来のパターンドメディアの製造工程には、剥離困難である金属マスク（ハードマスク）が主に用いられる。ハードマスクの剥離にはフルオロカーボン系（ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_８等）のＲＩＥ(Reactive Ion Etching)を用いるのが一般的であり、この工程で剥離しきれない部分が異常突起の原因になる。

そこで、後述するように剥離困難である金属マスクの代わりに、酸素によるＲＩＥでカーボンマスクを形成し、剥離を行わずにカーボンからなる保護膜を形成することでパターンドメディア（ディスクリートメディア）を作製する。強磁性体からなる記録トラック１６の上部にはカーボンマスク１８およびカーボンからなる保護膜１９が形成されるため、凹部のカーボン層１９より厚くなる。このようにすることにより、異常突起形成を防止することが可能となり、パターンドメディア（ディスクリートメディア）の耐久性を大幅に向上することができる。

なお、磁気記録媒体が記録トラック１６ではなく、強磁性体ドット６を有するパターンドメディアの場合の例を図６に示す。また、図７に示すように、カーボンからなる保護膜１９は、強磁性体ドット６の少なくとも一方向の側面２０に形成されないようにしても同様の効果を得ることができる。この図７に示す場合は、カーボンからなる保護膜１９は、斜め方向からカーボンを蒸着することにより形成可能となる。なお、図７においては、強磁性体ドット６を有するパターンドメディアであったが、強磁性体からなる記録トラックを有するディスクリートメディアの場合であってもよい。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による磁気記録媒体の製造方法を図８乃至図１１を参照して説明する。この実施形態の製造方法は、ナノインプリント法を用いた加工方法である。

まず、図８に示すように、例えばＳｉＯ_２、Ｓｉ等からなる非磁性基板５０上に軟磁性下地層５２、強磁性体層５４順次成膜する。強磁性体層５４にカーボン５６形成する。カーボン５６上にジスト層５８形成し、形成したレジスト層５８上に記録トラック、トラッキングサーボ信号、アドレス情報信号、再生クロック信号等に相当する凹凸が形成されたスタンパー６０をレジスト層５８にプレスして凹凸を転写する。このようなスタンパー６０を用いたプレスによる形状転写法は、インプリント法と呼ばれる。

インプリント法による形状転写の問題点は、図９に示すように、レジスト層５８に残さ５９が残ることである。このような残さ５９のある状態で、ＲＩＥ、Ａｒイオンミリング等のドライエッチングでレジスト層５８の下層の磁性層をエッチングした場合、形状が著しく悪くなる。そこで、本実施形態においては、被エッチング物である磁性層５４の上部にカーボン５６が形成されている。残さ５９は酸素プラズマで除去可能であり、同様にカーボン５６も酸素プラズマでエッチング可能である。異方性を持たした酸素プラズマ、例えば低圧の酸素プラズマを用いたエッチングで、残さ５９を除去すると同時にカーボン５６をエッチングし、カーボンからなるカーボンハードマスク５６ａを形成する（図１０参照）。このようにすることによって、工程を一つ省略することができる。

その後、図１０に示すように、カーボンハードマスク５６ａを用いてＲＩＥ、Ａｒイオンミリング等のドライエッチングを用いて、磁性層５４をパターニングし、磁性層５４ａを形成する。通常のハードマスク加工の場合、この後にハードマスク除去の工程が必要である。そしてこのハードマスク除去工程で剥離しきれないハードマスク残さが異常突起の原因となり、パターンドメディアの浮上型記録再生ヘッドのクラッシュの主要因となる。しかし、本実施形態においては、カーボンハードマスク５６ａは、例えば、Ａｒイオンミリングのイオン入射角度を制御することにより、カーボンハードマスク５６ａの厚さが強磁性体層５４ａ上部の中心から外縁に向かって徐々に減少している構造のカーボン５６ｂになる（図１１参照）。

従来のエッチングでは、いかにしてパターンエッジを９０°近くまで立たせ、かつ角をシャープにするかに焦点を置いたエッチング条件を用いるが、本実施形態ではイオン入射角度を浅い角度（例えば３０度）から深い角度（例えば７０度）へ２段階もしくは多段階に変更することで、第１実施形態で述べた構造を製作することが可能となる。なお、イオン入射角度はイオン入射方向と基板に垂直な方向とのなす角度である。このようにすることにより、耐久性が大幅に増したパターンドメディアを、より簡素化した製造方法で提供することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態による磁気記録媒体の製造方法を、図１２乃至図１７を参照して説明する。この実施形態の製造方法は、ナノインプリント法を用いてパターンを形成し、形成したパターンにＳＯＧ(Spin On Glass)を充填することでパターンを反転させるものである。

まず、第４実施形態と同様に、非磁性基板５０上に軟磁性下地層５２、強磁性体層５４順次成膜する。そして、強磁性体層５４にカーボン５６形成し、カーボン５６上にジスト層５８形成する（図１２参照）。その後、スタンパー６０をレジスト層５８にプレスして凹凸をレジスト層５８に転写する（図１３参照）。

その後、ＳＯＧを例えばスピンコート法やディップ法で塗布することで、レジスト層５８に形成された凹部にＳＯＧ６２を充填する（図１４参照）。ＳＯＧをより充填しやすくするために、インプリントされたレジスト層５８を熱や紫外線処理により硬化させても良い。ＳＯＧは有機溶剤で希釈されているため、硬化されたパターンに充填するほうが形状転写性は良くなる。

インプリントパターン５８にＳＯＧが充填された試料を、酸素プラズマ処理、例えばＯ_２ガスを用いたＲＩＥでエッチングする。ＳＯＧと一般的なレジストの酸素ガスを用いたＲＩＥにおけるレート選択比は７０倍であるため、ＳＯＧで被覆された部分以外のレジスト層５８が除去され、レジストパターン５８ａが形成される（図１５参照）。これにより、ＳＯＧ６２およびレジストパターン５８ａからなるエッチングマスクが形成される。この工程を経ることで、インプリントしたパターンの反転した形状を形成できることに加え、インプリント法で問題となっているレジスト層５８の残さを考慮する必要もなく、さらに、ＳＯＧとレジストの高選択比を利用することで、高アスペクト比エッチングマスクを形成することができる。

続いて、上記エッチングマスクを用いてカーボン層５６をエッチングし、カーボンマスク５６ａを形成し（図１６参照）、その後、エッチングマスクを除去する。そして、第５実施形態と同様に、カーボンマスク５６ａを用いて磁性体層５４をパターニングし、パターニングされた強磁性体５４ａと、この強磁性体５４ａ上に設けられたカーボン５６ｂを得る。この場合、カーボン５６ｂはその厚さが強磁性体層５４ａ上部の中心から外縁に向かって徐々に減少している構造となる（図１７参照）。

このようにすることにより、耐久性が大幅に増したパターンドメディアを、インプリントに用いるスタンパーのポジネガ形状に関わらず、所望のパターンが形成できる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態による磁気記録媒体の製造方法を、図１８乃至図２２を参照して説明する。この実施形態の製造方法は、ＳＯＧにナノインプリント法を用いてパターンを形成するものである。ＳＯＧは液相のガラスであり、ナノインプリント法で直接パターンを形成することができる。

まず、非磁性基板５０上に軟磁性下地層５２、強磁性体層５４、カーボン層５６を順次成膜し、その上にＳＯＧ６２を例えばスピンコート法やディップ法で形成する（図１８参照）。その後、スタンパー６０を用いて、インプリント法により、直接ＳＯＧ６２にパターンを形成する（図１９参照）。このとき、ＳＯＧ６２の凹部には、残さが残り、カーボン層５６に到達しない。

ＳＯＧはドライエッチング耐性に優れた物質であるため、形状のより良いパターンをエッチングマスクにすることが可能となる。即ち、酸素ガスを用いたＲＩＥでは、レジストと酸素による化学的な反応が占める割合が多いため、異方性エッチングが難しく、カーボン層をエッチングするためのエッチングマスク形状が悪くなる可能性が高い。フルオロカーボン系ガス（ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_８等）を用いたＲＩＥは異方性エッチングすることが容易である。一方、レジストをフルオロカーボン系ガスを用いたＲＩＥでエッチングすることは出来ないが、ＳＯＧは可能である。

そこで、インプリントにより直接パターン形成したＳＯＧ６２を、フルオロカーボン系ガスを用いたＲＩＥで異方性エッチングし、インプリントによるＳＯＧの残さを除去し、ＳＯＧからなるエッチングマスク６２ａを形成する（図２０参照）。このエッチングマスク６２ａを用いて、カーボン層５６をパターニングし、カーボンハードマスク５６ａを形成し、その後エッチングマスク６２ａを除去する。そして、カーボンハードマスク５６ａを用いて、第４実施形態と同様に磁性体層５４に酸素ガスによるＲＩＥを施す（図２１参照）。すると、図２２に示すように、パターニングされた強磁性体５４ａと、この強磁性体５４ａ上に設けられたカーボン５６ｂを得る。この場合、カーボン５６ｂはその厚さが強磁性体層５４ａ上部の中心から外縁に向かって徐々に減少している構造となる（図２２参照）。

もちろん、ＳＯＧは酸素によるＲＩＥも可能であるから、酸素ＲＩＥでインプリントによる残さを除去し、カーボン層のエッチングを同時に行っても良い。このようにすることにより、耐久性が大幅に増し、かつインプリントスタンパーに形成されたパターンに、より忠実なパターンが形成可能となる。

なお、フルオロカーボン系ガスを用いたＲＩＥで異方性エッチングを行う前に、フッ素ガスによる異方性エッチング工程を行ってもよい。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態による磁気記録媒体の製造方法を、図２３乃至図２８を参照して説明する。この実施形態の製造方法は、自己組織化現象を用いてパターンを形成するものである。

まず、図２３に示すように、非磁性基板５０上に下地軟磁性層５２、強磁性体層５４、カーボン層５６、レジスト層５８を順次成膜する。そしてレジスト層５８上に、例えば、ＰＳ（ポリスチレン）−ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）ジブロックコポリマー６６を有機溶剤に溶かしたものをスピンコート法で形成する（図２３参照）。

次に、図２４に示すように、１４０℃〜２００℃程度の温度で熱処理をすることで、ＰＳ−ＰＭＭＡジブロックコポリマー薄膜６６は自己組織化による相分離が起こり、ナノメーターサイズの海島構造が得られる。この自己組織化現象を用いたナノパターン形成方法は、通常のパターン形成法、例えば、ＥＢ描画、フォトリソグラフィー、Ｘ線リソグラフィー、近接場光リソグラフィー、干渉露光法、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄｉｏｎｂｅａｍ）などに比べると、安価で短時間に大面積のナノパターンを形成できる。ジブロックコポリマーは、欲しい構造（直径、ピッチ、エッチングレート）に応じて様々なポリマーを使用することができる。ＰＳ−ＰＭＭＡジブロックコポリマーの自己組織化による相分離で、ＰＭＭＡのナノメートルサイズのドット６８が六方格子状に配列する。なお、図２４において、符号６９はポリスチレンを示す。

その後、酸素プラズマ処理（例えば酸素ガスを用いたＲＩＥ）でＰＭＭＡのみ選択的に除去し（図２５参照）、ＰＭＭＡの除去された穴７０にＳＯＧ７２を埋め込む（図２６参照）。続いて、酸素ガスを用いたＲＩＥで、レジスト層５６をパターニングする。このとき、ＳＯＧ６２で被覆されたレジスト以外のレジストが除去され、レジストパターン５６ａ形成される。このレジストパターン５６ａとＳＯＧ７２からなるエッチングマスクを用いて、Ｏ_２ガスを用いたＲＩＥで、カーボン層５６をパターニングし、カーボンハードマスク５６ａ形成する（図２７参照）。その後、レジストパターン５６ａとＳＯＧ７２からなるエッチングマスクを除去する。そして、カーボンハードマスク５６ａを用いて、第４実施形態と同様に磁性体層５４に酸素ガスによるＲＩＥを施す。すると、図２８に示すように、パターニングされた複数の強磁性体５４ａと、これらの強磁性体５４ａ上に設けられたカーボン５６ｂを得る。この場合、カーボン５６ｂはその厚さが強磁性体層５４ａ上部の中心から外縁に向かって徐々に減少している構造となる（図２８参照）。

このようにすることにより、耐久性が大幅に増し、かつ安価で大面積にナノメーターサイズのパターンが形成可能となる。

なお、上記実施形態においては、軟磁性層、強磁性体層、カーボン、自己組織化磁ブロックコポリマーが用いられているが、以下、これらの材料について説明する。

（軟磁性層）
軟磁性層としては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏのいずれかの元素を組成に含んでいる軟磁性材料、例えば、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、フェライト、珪素鉄、炭素鉄等が使用できる。軟磁性層の微細構造は、強磁性層と同様な構造であれば、結晶性や微細構造制御の点で好ましいが、磁気特性を優先させる場合には敢えて別の構造とすることもできる。例えば、アモルファスの軟磁性層と結晶性の強磁性層、あるいはその逆が考えられる。また、軟磁性層は、軟磁性体微粒子が非磁性体マトリックス中に存在する、いわゆるグラニュラー構造であっても構わないし、磁気特性の異なる複数の層（例えば軟磁性層／非磁性層の多層膜）から構成されていても構わない。

なお、記録再生時以外の軟磁性層の磁気異方性の方向は膜面に垂直でも、面内周方向でも、面内半径方向でも、あるいはこれらの合成であっても構わない。

軟磁性層は、記録再生時に単磁極ヘッドの磁界によって磁気の向き（スピンの向き）が変化し閉じた磁気ループが形成される程度の保持力を有するものであればよい。一般的には数ｋＯｅ以下であれば好ましく、１ｋＯｅ以下であればさらに好ましく、５０Ｏｅ以下であればなお好ましい。

（強磁性体層）
強磁性体層としては、現在の磁気記録媒体で一般的に用いられている強磁性材料を使用できる。すなわち、飽和磁化Ｉｓが大きくかつ磁気異方性が大きいものが適している。この観点から、例えばＣｏ、Ｐｔ、Ｓｍ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂｉ、およびＡｌならびにこれらの金属の合金からなる群より選択される少なくとも一種を使用することができる。これらのうちでは、結晶磁気異方性の大きいＣｏ合金、特にＣｏＰｔ、ＳｍＣｏ、ＣｏＣｒをベースとしたものやＦｅＰｔ，ＣｏＰｔ等の規則合金がより好ましい。具体的には、Ｃｏ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｐｔ、Ｆｅ_５０Ｐｔ_５０、Ｃｏ_５０Ｐｔ_５０、Ｆｅ_５０Ｐｄ_５０、Ｃｏ_７５Ｐｔ_２５などである。また、これらの他にも、Ｔｂ−Ｆｅ，Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｔｂ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｎｄ−Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ等の希土類−遷移金属合金、磁性層と貴金属層の多層膜（人工格子：Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｄなど）、ＰｔＭｎＳｂ等の半金属、Ｃｏフェライト、Ｂａフェライト等の磁性酸化物などから幅広く選択することができる。

強磁性体層の磁気特性を制御する目的で、上記の磁性体と、磁性元素であるＦｅ、Ｎｉから選ばれる少なくとも１つ以上の元素とを合金化させたものを強磁性層として使用してもよい。また、これらの金属または合金に、磁気特性を向上させるための添加物、例えばＣｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｖ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｂ等、あるいはこれらの元素と、酸素、窒素、炭素、水素の中から選ばれる少なくとも一つの元素との化合物を加えても良い。

強磁性体層の磁気異方性に関しては、垂直磁気異方性成分が主であれば面内磁気異方性成分があっても構わない。強磁性層の厚さに特に制限はないが、高密度記録を考えると１００ｎｍ以下が好ましく、５０ｎｍ以下がより好ましく、２０ｎｍ以下が更に好ましい。なお、０．１ｎｍ以下になると連続した薄膜を構成するのが困難になるので好ましくない。

また、強磁性層は、磁性粒子とその間に存在する非磁性物質とから構成される複合材料であることが好ましい。磁性粒子を反転単位とした高密度磁気記録が可能となるからである。しかしながら、記録領域をパターン化する場合には、非磁性物質の存在は必ずしも必要ではなく、また、希土類―遷移金属合金のような連続的なアモルファス磁性体であっても構わない。

（カーボン）
カーボンは、ｓｐ２結合炭素（グラファイト）とｓｐ３結合炭素（ダイヤモンド）に分類できる。耐久性、耐食性はｓｐ３結合炭素のほうが優れるが、結晶質であることから表面平滑性はグラファイトに劣る。通常、カーボンの成膜はグラファイトターゲットを用いたスパッタリング法で形成される。この方法では、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素が混在したアモルファスカーボンが形成される。ｓｐ３結合炭素の割合が大きいものはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）と呼ばれる。耐久性、耐食性に優れ、アモルファスであることから表面平滑性にも優れるため、磁気記録媒体の表面保護膜として利用されている。ＣＶＤ(Chemical vapor Deposition)法によるＤＬＣの成膜は、原料ガスをプラズマ中で励起、分解し、化学反応によってＤＬＣを生成させるため、条件を合わせることで、よりｓｐ３結合炭素に富んだＤＬＣを形成することができる。

（自己組織化：ジブロックコポリマー）
ブロックコポリマーとは、複数の単独高分子を部分構成成分（ブロック）とする直鎖高分子からなるコポリマー（共重合体）である。たとえば、ポリマー鎖ＡとＢが−（ＡＡ・・ＡＡ）−（ＢＢ・・ＢＢ）‐というような構造を持つ。ブロックコポリマーは、熱処理を加えることで、ポリマーＡが凝集したＡ相とポリマーＢが凝集した相分離構造をとる。例えば、Ａ相とＢ相が交互に規則正しく現れる「ラメラ」構造、片方の相が棒状になる「シリンダー」構造、片方の相が球状に分布する「海島」構造がある。ブロックコポリマーでミクロ相分離構造を形成するには、２相の体積分率が重要である。ポリマーＡとポリマーＢはどのようなポリマーを選ぶことも可能であるが、リソグラフィーの観点からは、ドライエッチングレートの差が大きな物を選ぶのが好適である。比較的エッチング耐性のある芳香族ポリマー（例えばポリスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリαメチルスチレン、ポリビニルピリジン等）と、ドライエッチングレートの速いアクリル系のポリマー（例えばＰＭＭＡ、ポリメチルメタクリレート等）などの組み合わせが良い。ＰＳ（ポリスチレン）とＰＭＭＡが結合したジブロックコポリマーの場合、大きなドライエッチング耐性の違いを利用して、ＰＭＭＡのみ選択的に除去することが可能である。ＰＳとポリビニルピリジンのジブロックコポリマーはきれいな海島構造に相分離するが、ドライエッチング耐性に違いがほとんど無いため、相分離構造をエッチングマスクにする事は難しい。相分離構造の大きさ（ドット直径、ピッチ）は、ポリマーＡとポリマーＢの分子量で制御できる。例えばＰＳ−ＰＭＭＡジブロックコポリマーの場合、ＰＳの分子量を１７２０００、ＰＭＭＡの分子量を４１５００にすることで、ＰＭＭＡドットの直径を４０ｎｍ、ピッチを８０ｎｍにすることができる。分子量を減らすと構造も小さくなる。例えば、ＰＳの分子量を４３０００、ＰＭＭＡの分子量を１００００にすることで、ＰＭＭＡドットの直径を１０ｎｍ、ピッチを２９ｎｍにすることができる。

次に、本発明の実施例を説明する。

（実施例１）
ガラス基板上に軟磁性層であるＣｏＺｒＮｂを膜厚２００ｎｍ形成した。続けて、スパッタ蒸着法を用いて、強磁性層としてＣｏＣｒＰｔ合金を１５ｎｍ成膜し、その上にカーボンをＣＶＤ法で２０ｎｍ形成した。その後、レジストを膜厚５０ｎｍで形成した後、ＤｅｅｐＵＶカッティングにより形成したピッチ４００ｎｍ、ランド部２００ｎｍのランド／グルーブパターンが全面に形成されたＮｉスタンパーを用いてナノインプリント法で凹凸を形成した。続けて、酸素ガスを用いた１００Ｗの弱いＲＩＥでインプリント残さを除去し、２００Ｗの強いＲＩＥでカーボン層をエッチングし、カーボンハードマスクを形成した。その後、Ａｒイオンミリングで強磁性層であるＣｏＣｒＰｔ合金を１５ｎｍをエッチングすることでパターンドメディア（ディスクリート）を得た。

ハードマスクであるカーボン層は、カーボン層の厚さが、端部に行くに従って膜厚が減少するように、イオン入射角度を基板垂直方向から長手方向に徐々に変化させるエッチングを行った。断面ＴＥＭ(Transmission Electron Microscope)で確認した所、図１に示した構造が確認できた。即ちカーボン層の中央部の膜厚は５ｎｍであり、端部すなわち端部から強磁性体ドットの半径の１／１０の位置におけるカーボン層の膜厚は３．５ｎｍであった。強磁性体層のＣｏＣｒＰｔの高さは１５ｎｍで、グルーブ部は軟磁性層であるＣｏＺｒＮｂが露出していた。磁気光学カー効果を用いて磁化曲線（カーヒステリシスループ）を測定した所、強磁性層の保磁力４０００Ｏｅであった。

潤滑剤を塗布し、浮上量１２ｎｍ、４２００ｒｐｍで浮上型記録再生ヘッドによる耐久性試験を行った所、１週間経っても再生波形が明瞭に観察できた。

（比較例１）
一般的な方法でパターンドメディアを製作した。即ち、ガラス基板上に軟磁性層であるＣｏＺｒＮｂを膜厚２００ｎｍ形成した。続けて、スパッタ蒸着法を用いて、強磁性層としてＣｏＣｒＰｔ合金を１５ｎｍ成膜、その後、レジストを膜厚５０ｎｍで形成した。続けて実施例１で用いたＮｉスタンパーを用いてインプリントによるパターン形成を行い、酸素ＲＩＥでインプリント残さを除去した。Ａｒイオンミリングで磁性層をエッチングした後、レジストの剥離を行い、カーボン保護膜を５ｎｍ形成した。即ちパターンドメディアを製作した。

潤滑剤を塗布し、浮上量１２ｎｍ、４２００ｒｐｍで浮上型記録再生ヘッドによる耐久性試験を行った所、１時間程度で再生波形が減衰し始め、その数分後に再生波形がまったく観測できなくなった。

（実施例２）
実施例１において、カーボン層の厚さが、中央部の膜厚ｂと比べて端部の膜厚ａが減少するような構造の試料を条件を変えて作製した。それら全てを浮上型記録再生ヘッドによる耐久性試験を行いａ／ｂ、と記録再生波形が見えなくなるまでの時間をプロットしたところ、図３に示すように、明らかな閾値があった。即ち、ａ／ｂが０．９以下の試料においては、数日〜１週間程度の耐久性が確認できたが、ａ／ｂが０．９以上の試料では数時間で記録再生ヘッドが壊れることが判った。

（実施例３）
比較例１で製作した従来形態のパターンドメディアを浮上型ヘッドで試験する際、浮上型ヘッドにＡＥセンサーを取り付け、ＡＥセンサーの出力の積分値を時間でプロットした所、図２９のグラフｇ１に示すようになった。すなわち、試験開始後１５分程度からノイズ出力が増大し始めた。これは、潤滑剤のフリー層部分が少ないことを意味しており、遠心力によるスピンオフや、ヘッド接触による潤滑剤の減少を補充できていないことが判る。

これに対して、実施例１で製作した試料を同様に測定したところ、図２９のグラフｇ２に示すようになった。ＡＥセンサーノイズ出力の変化はほとんど無く、潤滑剤の減少を十分補填できていることが判る。

以上に説明したように、本発明の各実施形態によれば、高密度記録が可能でかつ耐久性に優れている磁気記録媒体を得ることができる。

本発明の第１実施形態による磁気記録媒体の構成を示す断面図。第１実施形態の磁気記録媒体のカーボン層の膜厚を説明する断面図。中央部におけるカーボン層の膜厚に対する端部近傍におけるカーボン層の膜厚の比を、色々変えた磁気記録媒体となる試料に対して、浮上型記録再生ヘッドを用いてデータを書き込んだ後に耐久性試験を行った結果を示す図。本発明の第２実施形態による磁気記録媒体の構成を示す斜視図。本発明の第３実施形態による磁気記録媒体の構成を示す斜視図。第３実施形態の第１変形例を示す断面図。第３実施形態の第２変形例を示す断面図。本発明の第４実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第４実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第４実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第４実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第５実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第５実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第５実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第５実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第５実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第５実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第６実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第６実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第６実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第６実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第６実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第７実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第７実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第７実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第７実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第７実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の第７実施形態による磁気記録媒体の製造方法の工程断面図。本発明の実施例と比較例との特性を説明する図。

符号の説明

２非磁性基板
４軟磁性層
６強磁性体層
８カーボン層
１６強磁性体層
１８カーボン層

Claims

非磁性基板上に形成された軟磁性層上に分離して配列された複数の強磁性体ドットと、
それぞれの強磁性体ドット上に形成され前記強磁性体ドットの中心を通る断面における膜面形状が滑らかで前記強磁性体ドットの中心から外縁に向かって徐々に減少する膜厚を有するカーボン層と、
を備えたことを特徴とする磁気記録媒体。
前記カーボン層の中央部における膜厚に対する前記強磁性体ドットの端部から前記強磁性体ドットの半径の１／１０の位置における前記カーボン層の膜厚の比が０．９以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
前記複数の強磁性体ドット間の軟磁性層上にもカーボン層が形成され、前記強磁性体ドット上に形成されたカーボン層の膜厚は、前記複数の強磁性体ドット間の前記軟磁性層上に形成されたカーボン層の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項１または２記載の磁気記録媒体。
非磁性基板上に形成された軟磁性層上に分離して設けられ幅方向の断面が凸形状の強磁性体からなる複数の記録トラックと、
それぞれの記録トラックの上面に形成されたカーボン層と、
を備え、前記記録トラックの側部は強磁性体が露出していることを特徴とする磁気記録媒体。
前記複数の記録トラック間の軟磁性層上にもカーボン層が形成され、前記記録トラックの上面に形成されたカーボン層の膜厚は、前記複数の記録トラック間の前記軟磁性層上に形成されたカーボン層の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項４記載の磁気記録媒体。